광주과학고등학교가 23회 졸업생 백민경 박사(2008년 졸업)가 발표한 논문이 지난해 12월16일 사이언스지가 선정한 ‘2021년 최고 혁신 연구’에 선정됐다고 16일 밝혔다.

사이언스지가 1996년부터 매년 최고 혁신 연구 성과를 선정해 발표를 시작한 이래 25년 만에 한국인 연구자로서는 최초 선정이다. 인공지능(AI)으로 단백질 구조 해독 시간을 수십 년에서 수 분으로 획기적으로 줄인 성과가 반영됐다.

이번 논문은 미국 워싱턴대 백민경 박사후연구원과 데이비드 베이커 교수가 지난해 8월과 12월 2차례 사이언스지에 공개했다. 인공지능(AI)을 기반으로 단백질 구조를 예측하고, 단백질과 단백질 사이의 상호작용도 예측하는 ‘로제타폴드(RoseTTaFold)’라는 방법을 개발했다.

단백질은 모든 생명현상에 관여하는 가장 핵심적인 분자로 연결 구조에 따라 다양한 기능을 지닌다. 단백질의 구조와 기능에 대해 이해한다면 새로운 항체치료제 개발·단백질 기반의 플라스틱 분해효소를 통한 환경 문제 해결·바이오 센서 디자인 등 많은 분야에 적용할 수 있다.

연구자들은 그동안 단백질의 구조를 실험적으로 밝히기 위해 많은 노력을 쏟아왔다. 전통적인 방식인 눈에서 빛을 인식하는 ‘로돕신’을 활용해 사람과 원숭이의 단백질 구조를 비교·연구하는 방식은 최대 수십 년이라는 시간과 많은 비용이 발생했다.

백민경 박사는 새로운 접근법으로 인공지능이 강점을 보이는 ‘패턴인식’을 활용해 단백질 구조예측에 적용한 ‘로제타폴드’ 방법을 개발했다. 단백질 구조를 몇 분 만에 아주 높은 정확도로 예측하고 단백질과 단백질 사이의 상호작용도 예측할 수 있게 됐다.

특히 로제타폴드 방법을 확장시켜 단백질과 다른 분자 사이의 상호작용을 예측하는 인공지능 방법을 개발한다면 인공지능 기반의 신약개발 플랫폼 구축이 가능할 것으로 예측한다.

한편 백민경 박사는 지난 2008년 광주과학고를 졸업해 서울대 화학과에 진학해 물리화학 박사학위를 취득한 후 현재 워싱턴대 박사후연구원으로 활동하고 있다.

백민경 박사는 “점점 인공지능과 그 응용분야가 넓어지고 있어 이 둘을 연결한 융합연구로 여러 분야를 폭넓게 활용해 새로운 가치를 창출해 낼 수 있는 사람이 사회에서 핵심적인 인력이 될 것이다”며 “후배들이 다양한 경험을 쌓고 서로 다른 분야 사이에 연결고리를 찾고 기술을 접목시키는 데 관심을 가져 더 성장했으면 좋겠다”고 밝혔다.

광주과학고 이강길 교장은 ”사이언스지에서 2021년 최고 혁신 연구로 선정된 백민경 박사에게 축하의 말을 전하며 아픈 사람들을 위한 신약개발을 하겠다는 고등학교 때의 꿈을 이뤄나가고 있어 자랑스럽다“며 “광주과학고는 앞으로도 학생들에게 다양한 경험을 제공하고 관심주제에 대한 연구를 시도할 수 있도록 꾸준히 지원하겠다”고 말했다.