세포 속 쓰레기 처리반의
설계도가 완성됐다

파킨슨병·노화와 연결된 미토콘드리아 품질관리 단백질 61개의 3D 구조가 한 장의 지도로 완성됐다. AI 구조예측 기술이 비로소 가능하게 한 성과다.

Bluewhale AI Inc. · Entropy Lab · 2026년 6월

발전소가 고장나면

우리 세포 안에는 수천 개의 미토콘드리아가 살고 있습니다. 이들은 산소를 태워 에너지를 만드는 발전소인데, 발전소답게 오래 쓰면 낡고 고장납니다. 건강한 세포는 이 낡은 미토콘드리아를 스스로 찾아내어 분해하고 새것으로 교체합니다. 이 과정을 '미토파지(Mitophagy)'라고 부르는데, 이를 총괄하는 경비 시스템이 바로 MitoQC(미토콘드리아 품질관리)입니다.

문제는 이 경비 시스템이 60여 개의 단백질로 이뤄진 정교한 팀이라는 점입니다. 팀원 하나가 고장나면 연쇄적으로 청소가 멈춥니다. 파킨슨병 가족력이 있는 환자들에게서 발견되는 유전자 변이—PINK1과 Parkin—은 정확히 이 팀의 핵심 대원들입니다. 이들이 망가지면 손상된 미토콘드리아가 뇌세포 안에 쌓이고, 결국 신경세포가 죽어갑니다.

"약을 만들려면 먼저 구조를 알아야 합니다. 자물쇠의 모양을 모르면 열쇠를 깎을 수 없듯이."

지도가 없었다

지금까지 연구자들은 이 61개 단백질 팀원 각각을 수년에 걸쳐 따로따로 분석해왔습니다. 어떤 단백질은 구조가 밝혀졌고, 어떤 것은 일부분만, 또 어떤 것은 전혀 알려진 바가 없었습니다. 전체 팀의 '설계도'—모든 팀원의 3D 구조를 한눈에 보여주는 지도—는 존재하지 않았습니다.

이번 연구는 이 공백을 채웁니다. AlphaFold2와 ESMFold라는 AI 구조예측 도구를 활용해 MitoQC 경로의 단백질 61개 전부의 3D 구조를 예측하고, 기능별로 8개 모듈로 분류한 세계 최초의 MitoQC 구조 아틀라스를 완성했습니다.

3D 구조가 예측된
MitoQC 단백질 수

전 세계 어디에도
없던 새로운 구조

기능별로 분류된
모듈(팀) 수

AI가 바꾼 것

단백질 구조를 실험으로 밝히는 일은 전통적으로 수년의 시간과 수억 원의 비용이 드는 작업입니다. 2021년 DeepMind가 발표한 AlphaFold2는 이 공식을 뒤집었습니다. 아미노산 서열만 입력하면 수 분 안에 3D 구조를 예측해 냅니다. 이번 연구는 이 기술을 하나의 단백질이 아니라 경로 전체에 조직적으로 적용했다는 점에서 차별화됩니다. 마치 도시의 건물들을 하나씩 따로 측량하는 대신, 위성으로 도시 전체의 지도를 한 번에 찍어낸 것과 같습니다.

특히 이번 분석에서 주목할 점은 세 가지 단백질 결합 인터페이스에 대한 도킹 시뮬레이션입니다. PINK1이 미토콘드리아 막에 어떻게 붙어 있는지, VDAC2와 BAK 단백질이 세포 사멸 신호를 어떻게 주고받는지를 원자 수준에서 시뮬레이션했습니다. 이 인터페이스들은 향후 파킨슨병 치료제 개발의 직접적인 표적이 될 수 있습니다.

6개 단백질은 전 세계 어떤 데이터베이스에도 유사한 구조가 없는 '새로운 폴드'였습니다. 이 단백질들은 이제 처음으로 3D 형태를 드러냈습니다.

왜 중요한가

신약 개발은 '열쇠-자물쇠' 원리입니다. 자물쇠(단백질)의 3D 구조를 알아야 딱 맞는 열쇠(약물)를 설계할 수 있습니다. 지금까지 MitoQC 경로의 많은 단백질들은 구조를 몰라 표적으로 삼지 못했습니다. 이번 아틀라스는 그 자물쇠들의 목록과 도면을 한꺼번에 내놓은 셈입니다.

또한 이 접근법—하나의 질환 경로를 AI 구조예측으로 전면 커버하는 방식—은 자가포식(autophagy), 소포체 스트레스 반응 등 다른 경로에도 즉시 적용 가능합니다. 미토콘드리아 생물학을 넘어 세포 생물학 전반에 새로운 연구 패러다임을 제시하는 것이기도 합니다.

문의

김민용 (Richard Minryong Kim)

Senior Scientist · Bluewhale AI Inc. / Entropy Lab

richard@archora2026.com

본 연구는 Bluewhale AI Inc.의 Entropy Lab에서 진행됩니다. MitoQC 구조 아틀라스 데이터셋은 논문 게재 후 공개 예정이며, 타깃 저널로 Cell Press의 Structure를 검토 중입니다.

Entropy Lab · Bluewhale AI Inc. · 2026

세포 속 쓰레기 처리반의설계도가 완성됐다

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설계도가 완성됐다