《Cell (IF: 64.9)》

논문명: Machine-learning-assisted universal protein activation in living mice

발간날짜: 2025/07/10

저자: Xin Wang et al.

이 연구는 생체 내에서 단백질 활성을 정밀하게 조절할 수 있는 보편적 플랫폼(CAGE-Prox vivo)을 제안합니다. 기존의 단백질 기능 조절 기법들은 광유도 단백질, 스플릿 단백질 등을 활용했지만, 구조가 복잡하고 생체 적용에 제한이 많았어요. 특히 UV 기반 decaging 방식은 조직 침투력이 낮아 in vivo 조절에는 부적합했죠.

이번 논문은 머신러닝을 이용해 특정 비표준 아미노산(TCOY)을 인식하는 aaRS를 진화시켜, 이를 단백질 내 활성 부위 근처에 위치시켜 기능을 일시적으로 억제한 뒤, 화학 반응(Me2Tz decaging)으로 원하는 타이밍에 활성화하는 전략을 구현했습니다. 이 방식은 발광 단백질, 독소 단백질(LF), 면역 관련 단백질까지 다양한 시스템에 적용됐으며, 실제 생쥐 모델에서 프로그램 세포사(pyrorptosis) 유도나 면역세포 표적 활성화 같은 복잡한 생리적 반응도 유도할 수 있음을 입증했어요.

특히 주목할 점은 이 시스템이 단백질 간 상호작용(PPI)까지 조절할 수 있다는 것입니다. 예를 들어, CD3 항체의 활성 부위를 화학적으로 가리고, 원하는 시점에 활성화시켜 부작용 없는 T세포 활성화 치료가 가능해졌어요. 이는 전통적인 T세포 유도 항체(TCE)의 독성 문제를 해결할 수 있는 획기적인 접근입니다.

결과적으로, 이 논문은 유전체 확장 기술(genetic code expansion)과 생물정밀화학(bioorthogonal chemistry), 그리고 AI 기반 단백질 엔지니어링을 결합해, 생체 내 단백질 기능을 원하는 시점과 위치에서 조절할 수 있는 범용적인 기술을 제시했다는 점에서, 생물정보학뿐 아니라 합성생물학, 면역치료, 약물 전달 등 다수의 분야에 파급력을 가질 수 있습니다.

《Cell (IF: 64.9)》

논문명: The human proteome with direct physical access to DNA

발간날짜: 2025/08/07

저자: Jakob Trendel et al.

이 논문은 지금까지 정의되지 않았던 ‘DNA에 직접 물리적으로 접근하는 인간 단백질 집합(human DNA-contact proteome)’을 정량적으로 규명한 연구입니다.

세포 내에서 DNA는 히스톤, RNA, 다양한 단백질들과 함께 복합체를 이루며 밀도 높은 ‘겔’ 상태로 존재합니다. 그런데 이 복잡한 환경 속에서 어떤 단백질이 실제로 DNA에 직접 닿아 상호작용하고 있는지, 기존 방법으로는 고해상도로 식별하기 어려웠습니다.

이를 해결하기 위해 저자들은 ‘zero distance (영거리)’ 에서 DNA에 직접 결합한 단백질만을 특이적으로 표지할 수 있는 photo-crosslinking 기반 프로토콜을 개발했습니다. UV-LED 조사를 통해 metabolic labeling된 아미노산과 DNA가 결합한 위치에서 교차결합이 일어나도록 유도하고, 이 교차결합을 질량분석 기반으로 감지함으로써 단일 아미노산 해상도로 protein-DNA 접점을 매핑하는 방식입니다.

그 결과 인간 유방암 세포(MCF-7)에서 1,000개 이상의 DNA-contact proteins를 식별했고, 이들 중에는 전사인자, 염색질 조절 인자, DNA 복구 관련 단백질 등이 포함되어 있었습니다. 또한 세포를 서로 다른 조건(예: 호르몬 처리)으로 자극했을 때, DNA와 직접 접촉하는 단백질의 구성 변화가 수 분 단위로 감지될 수 있음을 보여주었습니다.

특히 중요했던 발견은, 일부 크로마틴 접근성을 제한하는 억제 단백질들(restrictors)이 매우 빠르게 DNA에 재결합한다는 점이었으며, 이는 전사 조절의 동적 특성을 분자 수준에서 실시간으로 추적할 수 있게 해준다는 점에서 의의가 큽니다.

《Microbiome (IF: 14.1)》

논문명: A consortium of seven commensal bacteria promotes gut microbiota recovery and strengthens ecological barrier against vancomycin-resistant enterococci

발간날짜: 2025/05/26

저자: Jan et al.

장내 마이크로바이옴이 항생제로 손상되었을 때, 그 생태계 회복과 병원성 균 억제 사이의 인과 관계는 아직 뚜렷하지 않았습니다. 이 논문은 항생제 후 회복기 장에서 내성균(VRE)이 정착하지 못하게 만드는 공생균 조합(Mix7)을 발굴하고, 그 기전을 밝힌 연구입니다.

기존 연구는 특정 프로바이오틱스나 FMT가 미생물 다양성을 증가시킨다는 사실을 보여줬지만, 어떤 균이 생태계를 회복시키고 어떤 방식으로 병원균의 침입을 막는지에 대한 정량적 분석은 부족했습니다. 이 논문은 수학 모델링과 mouse mono-colonization 실험을 결합해, 7종 공생균이 항생제 후 미생물군을 빠르게 복원하고, 동시에 VRE의 colonization을 억제한다는 사실을 실험적으로 증명합니다.

핵심은 Mix7이 직접 VRE를 억제하는 것이 아니라, 장내 생태계를 정상화함으로써 간접적으로 경쟁 환경을 회복한다는 점입니다. 특히 Muribaculum intestinale가 핵심 종으로 작용하며, 이를 제거하면 Mix7의 효과가 사라졌고, 단독 투여만으로도 제한적이지만 회복 효과를 보였습니다.

이 연구는 특정 균주 기반의 생태계 설계 전략이 항생제 이후 장 점막 방어선을 회복시키는 실질적 도구가 될 수 있음을 보여주며, 향후 VRE 감염 예방용 마이크로바이옴 치료제 개발에 기반을 제공합니다.

생정해요 14편과 15편에서는 21대 대선을 맞아 주요 후보들을 바이오와 제약, 넓게는 과학기술 투자의 측면에서 비교합니다. 해당 사설은 특정 후보 혹은 정당을 지지하는 글이 아니며,  작성시점에 공개된 공약들만을 대상으로 합니다.  

1. 해당 답변을 해주시는 분에 대한 자기 소개 부탁드립니다. (익명으로 응답 시, “캠프 전체 의견으로 이해해달라”고 명시해 주세요.)

1. 귀 후보가 상정하는 10년 후 대한민국 과학기술 생태계의 모습은 어떤 방향을 지향합니까?

1. 현재 한국의 제약 및 바이오 산업에서 가장 시급한 구조적 문제 세 가지는 무엇이라고 생각하십니까?
2. 각 문제에 대해 정부가 개입해야 할 부분과 민간 자율에 맡겨야 할 부분을 어떻게 구분하고 계십니까?
   
   
3. 귀 후보가 대통령에 당선된다면, 1차년도 실행 계획으로 어떤 정책을 가장 먼저 시행하시겠습니까?
   
   

1. 최근 AI 등 자동화 기술의 발전으로 인해 박사급 인력의 일자리 감소가 관찰되고 있습니다. 이에 대한 귀 후보의 정책적 대응 전략은 무엇입니까? (2024년 기준 박사 졸업 후 미취업 비율이 29.6%로, 역대 최고치를 기록했습니다.)
   (예: 공공기관의 박사급 채용 확대, 산업계와 연계된 연구 인턴십 확대 등)
2. 많은 대학원생들이 인건비 하한선 부재, 실험실 내 안전 사각지대 등의 문제를 호소하고 있습니다. 귀 후보가 대통령이 되신다면 어떤 개선안을 고려하고 계십니까?
   (예: 대학원생 인건비 하한 설정, 실험실 사고 보장 제도화, 연구노동에 대한 법적 지위 명문화 등)

1. 현재 국내 제약사의 바이오시밀러 수출은 미국 등 특정 시장에 의존하고 있습니다.최근 트럼프 전 대통령의 의약품 관세 관련 발언 등으로 위험이 커지고 있는데요. 귀 후보는 바이오산업의 통상 리스크 대응 전략으로 어떤 정책 수단을 고려하고 계십니까?
   (예: 전략 수출국 다변화, 통상외교 전담 조직, 민관 공동 해외 진출 지원 등)

1. 지난 정부의 국가첨단전략산업위원회는 보건복지부 장관이 배제되었다는 이유로 ‘바이오 패싱’ 논란이 일었습니다. 차기 정부에서 귀 후보는 과학기술, 산업, 보건 간 융합을 위한 거버넌스 구조 개편을 고려하고 계십니까?
   (예: 새로운 범정부 조직 신설 여부, 기존 부처 간 협력 방식의 변화, 보건복지부의 전략 산업 역할 재정의)

• 중견, 중소, 벤처 
  • 《바스젠바이오》  AI약물개발본부 | 석사 이상 | 신약개발 (~5/31)
  • 《스탠다임》 AI엔지니어 | 석사 이상 | 신약개발 (~6/21)