신호 CAD 청사진 유도 확산모델로 단백질 형상을 명시적 설계 계층으로 다루다

요약

한 연구는 컴퓨터 지원 설계(CAD) 청사진을 확산모델과 결합해 단백질의 전체적 형상을 명시적으로 프로그래밍 가능한 설계 계층으로 다루는 방법을 제시했다. 연구진은 산업 설계에서 기하학적 형태와 기능이 연결되듯, 자연에서도 단백질의 형상과 곡률, 카이랄성이 막 재구성이나 세포 운동 같은 핵심 과정을 좌우한다는 점에 착안했다. 이 틀을 이용해 단일 사슬 구조, 비틀림 방향이 특이한 스캐폴드, 초나선 조립체 등 다양하고 조절 가능한 구조를 설계했으며, 설계한 59건 중 31건을 X선 결정학이나 전자현미경으로 검증했다. 형상이 기능으로 이어짐을 보이기 위해 유체흐름에 최적화된 나선형 프로펠러를 F1-ATPase 회전자에 결합해, ATP로 구동되는 분자 유영체 시제를 만들었다. 연구진은 이 접근이 산업 설계 원리를 분자 규모로 옮겨, 새로운 기능이 나타나는 생체모방 구조를 프로그램 가능하게 설계하는 길을 연다고 밝혔다.