단백질도 이상하면 치과에 가나요?_단백질서열 이상시 구조변화를 알파폴드로 확인해보기

소개

신약개발..... 을 진짜 하려는 건 아니고... 아니 못하겠지만....

단백질의 구조를 이해하고 심지어 확인하는 것은 매우 흥미로운 주제... 라고 생각하세요??

어쨌든 알파폴드를 배워본 이상 미시의 세계로 들어가 보겠습니다.

교과서적으로는 정상의 구조를 보여주고, 혹 이상이 생기더라도 특정의 상황만 보여주죠.

그런데 내가 생각하는 특정의 단백질 서열에 이상이 생길 때, 어떤 변화가 생길까요?

당연히 이것을 확인하는 것은 쉽지 않지만 알파폴드는 할 수 있습니다.

‎(내용 입력)우선 단백질은 인슐린으로 해보았습니다.

챗지피티에게 인슐린을 구성하는 아미노산 서열을 알려달라고 했습니다.

역시 잘 알려주네요.

알파폴드에서는 아미노산의 한글자 표기를 사용하므로 이것도 해달라고 했습니다.

역시 잘바꾸어 주네요.

그럼 이제 알파폴드에 아미노산 서열을 넣어보겠습니다.

이렇게 A체인과 B체인을 각각 21개 및 30개 넣었습니다.

워킹을 시켜볼까요? 과연 결과는~~~

오~ 아름다운(?) 인슐린의 구조가 완성되었습니다!!

아래 그림이 실제 인슐린 구조라는데 각도에 따라 조금 달라보이는 것 같습니다.

실제로 다음과 같이 돌려봤더니!!! 어쭈~ 제법 비슷합니다!!!!

그럼 지금부터 조금씩 변행해볼까요? 일종의 mutation이 되겠죠?

먼저 첫 번째는 특정 아미노산을 다른 아미노산으로 변경했습니다.

두 체인의 10번째 아미노산을 각각 9번째 아미노산과 동일하도록 수정하였습니다.

결과는 어떻게 되었을까요?

언듯 보면, 크게 다르지 않을 것 같지만 중간에 꼬이지 않은 부분들이 있습니다. 결합이 일어나야할 자리가 적절한 폴딩을 하지 못해서 생긴 것으로 보입니다. 변형이 일어난거죠.

이번에는 특정 아미노산을 제거해 보겠습니다.

각 체인의 10번째 아마노산을 제거했고, 11번째 아미노산 부터 1칸씩 앞으로 이동했습니다.

그래서 각 체인은 아미노산이 하나씩 줄어든 20개와 29개가 되었습니다.

그럼 돌려보겠습니다~~!!

확실히 하나의 아미노산을 수정했을때보다는 좀 더 더 접혀있고 무엇보다도 plDDT(predicted Local-Distance Difference Test)도 낮아진 것을 알 수 있습니다.

와우~ 마치 유전공학자가 된것 같네요~

‎결과만 보면 별것 아닌 것 같지만, 지금 했던 내용을 실제 실험실에서 하려고 했다면 엄청난 시간과 돈과 인력이 필요할 것 입니다. 하지만 저는 몇 번의 클릭과 몇 분의 시간으로 결과를 알 수 있었습니다.

실제 실험실에서 해야할 상당수의 실험을 이제 컴퓨터만으로 할 수도 있지 않을까요?

유전자 기형에 따른 단백질 변형연구에 매우 유용할 것 같습니다.

다음에는 DNA로 테스트를 해볼까 합니다. 아마도 더 심한 mutation이 예상됩니다!!!

어쩌면 진짜!! 인공지능을 사용하는 느낌? 컴퓨터 안에서만 했던 무언가가 아니라 현실세계와 인공지능이 진짜 만나는 접점. 내 전공이 이렇게 직접 다가오다니~~~
단백질의 구조를 직접 눈으로 확인할 수 있다? 뿐만 아니라 아미노산 서열만으로도 구조를 완성해주다니~~~ 인공지능 기능의 끝판왕 아닌가?
생물학에서 단백질에 대한 교육을 할 때, 학생들이 직접 사용해본다면? 최고의 교육이 될 것 같다. 어차피 단백질 합성은 대학원생이 되어도 할까말까인데 학부생들이 간접적으로 경험해본다면 진짜 산교육이 될 것!!!

‎(내용 입력)