"GPU 이용, 단백질 구조 검색 속도 10만배 향상" [제17회 서울국제신약포럼]

강연 미롯 미르디타 서울대 박사후연구원

"혁신적인 단백질 구조 검색도구 '폴드시크(Foldseek)'는 일주일 걸리던 검색작업을 5초로 단축시켰다."

미롯 미르디타 서울대학교 자연과학대학 생명과학부 박사후연구원은 18일 서울 여의도 콘래드호텔에서 열린 제17회 서울국제신약포럼에서 '알파폴드 시대의 단백질 구조 예측 및 분석' 발표를 통해 이같이 말했다.

폴드시크는 서울대 마틴 스타이네거 연구원팀이 개발한 초고속 단백질 구조 검색엔진이다. 기존 검색도구 'TM-align'보다 1만배, 'DALI'보다 10만배 속도를 향상했다.

미르디타 연구원은 "폴드시크는 단백질 구조를 매우 빠르고 민감하게 비교할 수 있도록 설계된 도구"라며 "단백질의 3차원 구조를 1차원 서열로 표현하는 것이 핵심"이라고 설명했다.

중앙처리장치(CPU) 대신 그래픽처리장치(GPU)를 이용하면 속도는 더 빨라진다. 미르디타 연구원은 "최대 8개의 GPU를 사용할 경우 폴드시크 CPU 버전에 비해 최대 27배 빠르다"며 "이렇게 빠른 분석이 가능한 이유는 우리가 비교하는 대상이 단백질 구조 자체가 아니라 폴드시크에서 변환된 3Di 구조 서열이기 때문"이라고 강조했다.

검색 민감도는 기존 도구들과 비슷한 수준으로 맞췄다. 미르디타 연구원은 "단백질 구조 검색방법의 민감도는 '원거리 상동성'을 더 잘 찾아낼 수 있다는 점에서 중요하다"며 "이는 단백질 서열의 진화적 기원을 더 멀리까지 추적할 수 있게끔 한다"고 말했다.

원거리 상동성이란 진화의 기간이 길거나 돌연변이가 축적되는 속도가 빠를수록 변화가 많이 축적돼 상동 단백질 사이의 유사성이 점점 희미해지는 현상이다. 단백질 구조는 진화 과정에서 더 잘 유지되기 때문에 단백질 구조를 비교하면 원거리 상동성을 효과적으로 밝혀낼 수 있다.

특별취재팀 강중모 팀장 강경래 서지윤 신지민 기자