KAIST, 미생물 세포공장 구축 가속화
[충청투데이 윤경식 기자] 국내 연구진이 인공지능(AI)를 활용해 자연에 존재하지 않는 효소를 설계해 미생물 세포공장 구축을 가속화하고 신약·바이오 연료 등 차세대 바이오산업의 연구개발에 한층 속도가 붙을 것으로 기대된다.
KAIST는 이상엽 생명화학공학과 특훈교수 연구팀이 AI를 활용한 효소 기능 예측 기술의 발전과정과 동향을 분석하고 새로운 효소 설계에서의 AI 역할을 분석해 ‘인공지능을 활용한 효소기능 분류’를 발표했다고 17일 밝혔다.
연구팀은 이번 연구에서 머신러닝과 딥러닝을 활용한 효소 기능 예측 기술의 발전과정을 체계적으로 정리·분석했다.
초기의 서열 유사성 기반 예측기법부터 합성곱 신경망, 트랜스포머(Transformer) 기반 대규모 언어 모델 등 다양한 AI 기법 접목된 사례를 분석함으로써 이들 기술이 단백질 서열에서 의미 있는 정보를 어떻게 추출하고, 예측 성능을 극대화하는지를 분석했다.
특히 딥러닝 기술을 활용한 효소 기능 예측은 단순한 서열 유사성 분석을 넘어 구조적·진화적 정보 등 효소의 촉매 기능과 관련된 중요한 특성을 자동으로 추출함으로써 보다 정밀한 예측이 가능하다는 점이 강조됐다.
이와 함께 생성형 인공지능 모델의 발전에 기반해 자연계에 존재하지 않는 새로운 기능을 가진 효소를 생성하는 기술이 미래 연구 방향이 될 것으로 제시했다.
아울러 AI 기반 효소 예측 및 설계 기술의 지속적인 발전은 향후 바이오산업과 생명공학 연구의 방향성에 큰 변화를 가져올 것으로 관측했다.
김하림 생명화학공학과 박사과정생(공동 제 1저자)은 “AI 기반 효소 기능 예측 및 효소 설계는 대사공학, 합성 생물학 및 헬스케어 등 다양한 분야에서 매우 중요”하다고 말했다.
이어 이상엽 특훈교수는 “AI 활용 효소 기능 예측은 다양한 생물학적 문제 해결에 효과적으로 적용될 수 있는 가능성을 보여주며 바이오 분야 전반의 연구를 가속화하는 데 크게 기여할 것”이라고 덧붙였다.
윤경식 기자 ksyoon1102@cctoday.co.kr