면역체계의 핵심 역할을 하는 단백질을 인공지능(AI)으로 자동 식별하는 기술이 개발됐다.

14일 국제 학술지 ‘국제 생물 고분자 학회지(International Journal of Biological Macromolecules)’의 논문 ‘PRR-HyPred: 서열 기반 최적 특징을 이용한 패턴 인식 수용체 예측 2층 하이브리드 시스템(PRR-HyPred: A two-layer hybrid framework to predict pattern recognition receptors and their families by employing sequence encoded optimal features)’에 따르면, 패턴 인식 수용체(PRR)를 95% 정확도로 식별하는 ‘PRR-HyPred’라는 인공지능 시스템이 개발됐다.

PRR은 우리 몸의 면역세포가 세균이나 바이러스 같은 병원체를 찾아내는 ‘파수꾼’ 역할을 하는 단백질이다. 몸속에 침입한 나쁜 물질의 특징적인 유형을 인식해 면역 반응을 시작하는 핵심 역할을 한다. 이 단백질은 암 알츠하이머병 파킨슨병 심장질환 등 다양한 질병과 밀접한 관련이 있어 정확한 식별이 중요하다. 하지만 종전에는 비싸고 시간이 오래 걸리는 실험실 검사에만 의존해야 했다.

김창배 상명대 교수와 아흐마드 피로즈 킹 압둘아지즈대 교수 등이 개발한 ‘PRR-HyPred’는 2단계로 작동하는 독특한 구조를 가진다.

1단계에서는 특정 단백질이 PRR 인지 아닌지를 83.4% 정확도로 구분한다. 2단계에서는 PRR로 판명된 단백질을 세부 종류별로 95.0% 정확도로 분류한다. 이 시스템은 단백질의 아미노산 서열 정보만으로 분석이 가능하다. 7가지 서로 다른 특징 분석 방법을 종합해 기존 방법보다 정확도를 크게 높였다.

이 기술은 웹사이트(https://procarb.org/PRRHyPred/)를 통해 전세계 연구자들이 무료로 이용할 수 있도록 공개됐다. 연구자들은 분석하고 싶은 단백질 서열을 입력하기만 하면 몇 분 내에 결과를 확인할 수 있다.

연구팀은 개발된 시스템이 실제로 얼마나 신뢰할 수 있는지 확인하기 위해 시스템 개발에 사용되지 않은 3084개의 완전히 새로운 단백질로 추가 검증을 실시했다. 그 결과 78.27%의 정확도를 달성해 실제 연구 현장에서도 유용하게 활용될 수 있음을 입증했다.

연구팀은 “이 기술로 PRR을 타깃으로 하는 면역치료제 개발 연구가 가속화될 것”이라며 “특히 코로나19 같은 신종 감염병에 대응하는 치료제 개발에도 도움이 될 것”이라고 전망했다.

김아영 기자 aykim@naeil.com