[유용하 기자의 사이언스 톡] 단백질이 만들어내는 멜로디 들어보실래요

원상 복구 ‘단백질 접힘’ 현상
고유의 패턴 착안… ‘音’ 전환

얼마 전 책장을 정리하다가 프랑스 작가 프랑수아즈 사강이 쓴 ‘브람스를 좋아하세요’라는 책을 발견했습니다. 소설보다는 논픽션을 즐겨 읽는 터라 사강이 스물네 살이던 1959년에 썼다는 이 경쾌한 연애소설을 발견하고는 ‘언제 이런 말랑말랑한 소설을 읽었지’란 생각이 떠오르며 적잖이 당황스러웠습니다.

언젠가 한 케이블 방송에서 동명의 흑백영화(1961)를 재미있게 보기도 했습니다. 잉그리드 버그만, 이브 몽탕, 앤서니 퍼킨스 같은 당대 최고의 배우들이 등장한 때문에 더 매혹됐던 것 같습니다.

옛 추억을 더듬으며 브람스의 피아노 곡들을 찾아 들어봤는데 영화나 소설과는 달리 음악은 상당히 진지한 느낌입니다. ‘진지함’하면 자동적으로 연상되는 ‘과학자’들이 최근에 ‘발견’한 정말 진지한 음악을 들어본 적이 있습니다. 브람스의 음악은 저리 가라 할 정도였습니다.

세계적인 과학저널 ‘사이언스’ 19일자에는 흥미로운 연구논문이 실렸습니다. 최근 미국 이스턴 워싱턴대 음대, 핀란드 탐페레대 정보과학대, 영국 프란시스 크릭연구소 공동연구진이 생물정보학 분야 국제학술지 ‘헬리온’ 최신호에 발표한 것이기도 합니다. 이들 연구진은 ‘단백질 접힘’(protein folding)의 패턴이 갖고 있는 멜로디, 그러니까 음악을 찾아낸 것입니다.

단백질의 화학적 구조는 아미노산이 선형으로 길게 이어진 형태의 복합체이지만, 대부분은 선형 사슬 구조가 아닌 접힌 3차원 형태로 존재합니다. 단백질 접힘은 인위적으로 망가뜨리더라도 다시 원형으로 회복되는 단백질들이 갖는 고유한 특징이자 형태이면서 형성과정이라고 할 수 있을 겁니다. 이 현상은 미국의 화학자 크리스천 베이머 안핀슨 하버드대 교수가 처음으로 밝혀내 1972년 노벨화학상을 받기도 했습니다. 각종 난치병들은 단백질 접힘이 원상복구되지 못해 발생하는 것으로 알려져 있기도 합니다.

이론 생물물리학과 생물정보학 분야에서는 단백질 시퀀스 데이터에서 단백질 접힘을 구분해 내는 것이 중요한 연구주제 중 하나라고 합니다. 공동 연구진은 단백질 접힘 형태도 일종의 패턴이라는 데 착안해 이를 개개의 음(音)에 접목했습니다. 단백질의 진화정보와 2차 구조, 유연성, 아미노산의 소수성 등의 수치를 멜로디 생성 소프트웨어에 입력했더니 놀랍게도 약간은 단조로운 멜로디가 만들어지는 것을 확인했다고 합니다.

실제로 연구진이 공개한 25초 정도의 단백질 접힘이 만들어낸 멜로디를 들어보면 귀에 그리 거슬리지 않는 느낌입니다. 반면 알츠하이머나 파킨슨병 같은 유전적 변이로 인해 발생한 질환의 단백질 시퀀스를 멜로디로 바꿔 들어보면 아이들이 피아노를 무작위로 쿵쾅거리며 두드리는 것 같은 소음으로 나타납니다.

연구진에 따르면 단백질 접힘은 고유의 패턴을 갖고 있기 때문에 각각의 패턴마다 멜로디가 다릅니다. 이 때문에 3차원 띠 형태로 표현한 시각적 형태뿐만 아니라 청각적 멜로디를 이용하면 단백질 시퀀스를 쉽게 인식하고 비교해 인식할 수 있다고 합니다.

이번 연구는 융합연구의 범위를 다시 생각하게 합니다. 흔히 융합연구라고 하면 서로 다른 분야의 과학이나 인문사회과학이 만나는 시너지 효과를 내는 것 정도로만 생각했는데 음악 같은 예능계열의 학문도 과학연구에 영감을 주는 것을 보면 학문 융합의 한계는 없는 것 같습니다.

edmondy@seoul.co.kr

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