단백질 혁명 : 인체 원리에서 신약 개발까지, 바이오 시대를 이끄는 새로운 과학

단백질 혁명 : 인체 원리에서 신약 개발까지, 바이오 시대를 이끄는 새로운 과학

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Description
“단백질은 이제 모두의 필수 상식이다!”

알파폴드, 위고비, 치매 치료, 항체 의약품…
단백질은 지금 어떤 미래를 열어가고 있는가?
“단백질 하면 머릿속에 무엇이 떠오르는가?” 『단백질 혁명』은 이 질문으로 시작한다. 대부분 고기, 근육, 단백질 음료를 첫 번째로 떠올릴 것이다. 단백질에 관한 우리의 지식은, 이처럼 몸에 필요한 영양소라는 사실 정도에 그친다. 그러나 단백질은 생명과 건강에 직결된 가장 중요한 생체 분자다. 뼈와 피부, 근육은 물론 몸에서 일어나는 다양한 화학 반응을 도와주는 효소, 면역 시스템에서 질병과 싸우는 항체, 몸을 조절하는 호르몬 등이 모두 단백질로 이뤄져 있다.
현재 과학계는 인간 생로병사의 비밀을 풀 열쇠로 단백질에 주목하고 있다. 최근 25년 사이 노벨 화학상 수상의 약 40퍼센트가 단백질 관련 연구였으며, 2024년 노벨 화학상 역시 ‘단백질 구조 분석 인공지능’ 분야 연구자들에게 돌아갔다. 뿐만 아니라 단백질은 ‘기적의 다이어트약’이라 불리는 위고비와 오젬픽을 비롯해 질병 치료의 혁신을 이끌고 있다. 단백질이라는 작은 분자가 세상을 바꾸고 있는 것이다.
바이오 분야의 세계적 석학인 김성훈 교수가 『단백질 혁명』을 집필한 이유가 여기에 있다. 그는 암, 면역, 대사질환 등에 관여하는 각종 신기능 단백질을 발굴했고, 세계적 과학 학술지 《셀》 《사이언스》 등에 270여 편의 논문을 게재했다. 단백질 연구에 평생을 쏟은 그는 이 책에서 단백질이 세상을 어떻게 바꿔나가고 있는지, 얼마나 무궁무진한 가능성을 지니고 있는지 탐구한다.
단백질에 대한 이해는 이제 과학자들만의 몫이 아니다. 이 시대를 살아가는 우리 모두가 함께 탐구해야 할 지식이자, 더 나은 미래를 위해 공유해야 할 교양이다. 『단백질 혁명』을 통해 독자들은 단백질의 놀라운 비밀은 물론 바이오 시대의 현재와 미래를 짚어볼 수 있을 것이다.
저자

김성훈

‘인간생로병사의비밀은무엇일까,불로불사의약은가능할까?’어린시절부터품었던궁금증을좇아생명현상을연구하는삶을살기로결심했다.서울대학교에서약학을,카이스트에서생명공학을,브라운대학교에서분자세포생물학을,MIT에서생화학을전공했다.서울대학교약학대학교수를거쳐현재연세대학교약학대학및의과대학연구특임교수로재직하고있다.
그동안암,면역,대사질환등에관여하는각종신기능단백질을발굴했고,세계적과학학술지《셀》《사이언스》등에270여편의논문을게재했다.수백건의특허출원및다수의기술이전을통해기초연구뿐만아니라연구결과의산업화에도크게기여했다.최근에는바이오벤처기업자이메디를창업해신약개발에직접나서고있다.
한국과학재단(현한국연구재단)의약단백질네트워크연구단장,서울대학교융합과학기술대학원통합생명공학연구소장을역임했다.현재는의약바이오컨버젼스연구단장,연세대학교지능형의약바이오연구원장으로차세대의약학을위해생명과학,인공지능,첨단공학을융합하는새로운연구기법을탐구하고있다.
또한한국과학상,대한민국최고과학기술인상,대한민국학술원상,호암의학상등다수의상을받았으며,지은책으로카오스재단권장도서로선정된『생명과약의연결고리』를비롯해『물질에서생명으로』(공저)가있다.

목차

추천의글
들어가는글:과학의눈으로단백질을보다

1장생명의두번째암호,단백질
유전자가그린악보,단백질이연주하다
단백질은유전자의명령에충실한일꾼일까?
유전자는곧운명일까?
인간게놈프로젝트의완성,그이후
포스트게놈시대:정적인유전자에서동적인단백질로
단백질,3차원의마술사

2장생로병사의비밀을풀다
단백질이여는100세시대
노화는운명일까,치료가능한질병일까?
고장난단백질이기억을삭제하다
발냄새가나는병,달콤한냄새가나는병
정보과부하시대,뇌의급발진을막아라
오래살고싶다면근육을지켜라
빈혈과말라리아사이의관계

3장음식에담긴단백질의과학
감칠맛에숨겨진비밀
사람을홀리는향기의정체
설탕보다200배달콤한슈퍼감미료
식물의생존무기,매운맛
고양이에게생선가게를맡기면안되는이유
저기압일땐고기앞으로
암유발물질이숙취해소를?
미래식량과환경문제의해결사

4장사람을살리는약,사람을죽이는약
누구에겐약누구에겐독,호르몬의양면성
모르는게약이아니라알아야약이다
당뇨치료제에서다이어트혁명까지
단백질을알면돈이보인다
세상에서가장위험하고아름다운‘독’
단백질의약품을주사로맞는이유
알비노,축복일까저주일까?
범인을잡는보라색

5장바이오혁신과생명의미래
실험실에서만든고기의맛은어떨까?
우주에서전해준생명의기원
노벨화학상수상자가된인공지능
생명창조의시대는열릴수있을까?
우리몸을지키는스마트무기,항체
아미노산이알려주는건강정보
유전자코드를단백질로번역하는통역사들

나가는글:단백질이그리는바이오시대
감사의글
이미지출처

출판사 서평

★호암의학상,대한민국최고과학기술인상수상김성훈교수신작
★엑소쌤(이선호),국내최고의약대교수추천

“이제과학계의시선은생명의두번째암호인단백질을향하고있다”
의약대및간호대준비생필독도서『생명과약의연결고리』저자신작

2024년노벨상은한국인에게한강작가의문학상수상으로기억되고있다.한국밖으로잠깐시선을돌리면주목할만한일이또하나있었다.노벨화학상이다.‘단백질구조분석인공지능’분야연구자들이상을받았다.인공지능을활용한연구가수상한것도놀랍지만,‘단백질연구’라는영역이수상의대상이된점을주목할필요가있다.
과거과학자들은생명의첫번째암호인유전자의비밀을밝히고,유전자를새롭게만들거나유전자일부를바꿔기존에존재하지않는생명체를만들어내는데집중해왔다.그리고‘인간게놈프로젝트’를통해인간유전체지도를손에넣었다.하지만생로병사의비밀은풀리지않았다.이유는다름아닌단백질에서일어나는복잡성때문이었다.
과학계의관심은유전자에서,‘생명의두번째암호’인단백질로넘어오게되었다.2024년노벨화학상뿐만아니라,최근25년사이노벨화학상을받은연구의약40퍼센트가단백질과관련되었으며,단백질연구는각종질병뿐아니라노화,비만에이르기까지인류숙원의해결가능성을보여주고있다.
2023년과학학술지《셀》에실린연구가대표적이다.DNA수리단백질을활성화하는물질을노화된쥐에주입하자몸이검은털로수북해졌으며시력도회복되었다는내용으로,노화예방의새로운길을보여주었다.세계적으로열풍을일으키고있는비만치료제위고비와당뇨병치료제오젬픽도빼놓을수없다.이제는미용시술로익숙한보톡스도보툴리눔톡신이라는단백질독을활용한것이다.또한항체연구를응용한3세대면역항암제는암완치의미래를여는의약품으로기대를받고있다.

건강하게살려면단백질의3차원구조를유지하라!
생로병사를결정하는단백질의과학

단백질은건강의열쇠이기도하다.통계청의자료에따르면2022년기준한국인의기대수명은남자80.5세,여자86.5세로세계적으로봐도매우높은편이다.그러나건강수명을살펴보면남자71.3세,여자74.7세로약10년이상을병상에서보내는것으로조사되었다.
건강수명은우리몸에있는단백질들의3차원구조를얼마나잘유지하는가에달려있다고해도과언이아니다.가령정상적인단백질이다양한이유로구겨져잘못접힘이발생하면각종질병의원인이되는데,대표적으로우리가가장두려워하는알츠하이머병의주요원인도‘단백질잘못접힘’이다.세포내미세소관(microtubules)의안정화기능을담당하는타우단백질(tauprotein)은스트레스등으로잘못접히는현상이발생하면미세소관의기능을방해하고신경세포내물질운반시스템을파괴해세포를사멸시킨다.
근육역시건강의핵심이다.30대부터근육량이감소해70대가되면주요근육의40퍼센트이상이줄어드는데,근육이줄어들면자유로운활동이어려워져삶의질이떨어지는것은물론당뇨병위험이두배이상,심혈관위험은약76퍼센트가증가한다.근육의원료가되는단백질섭취가중요한이유다.
단백질은여기에그치지않고정신건강에도영향을미친다.우리몸이스스로만들어내는비필수아미노산인글루탐산과GABA는포유류의중추신경계에서가장일반적으로쓰이는신경전달물질중하나다.최근연구에서강박장애그룹의뇌에서흥분성전달물질인글루탐산과억제성전달물질인GABA의균형이깨져있다는사실이밝혀졌는데,이같은연구결과를바탕으로신경전달물질을표적으로하는신경및정신질환치료제개발연구도활발히이어지고있다.
이처럼단백질은우리몸과정신의건강에깊이관여하고있다.이책은인체의건강에직결되는단백질이야기를통해생명과건강에관한통찰을제공한다.

일상의변화부터혁신기술까지,
세상은단백질로연결되어있다!

이처럼단백질은건강관리뿐만아니라질병치료,식생활,환경문제와밀접하게연결되어있으며신약개발과같은바이오혁신이경제와산업에미치는영향은이루말할수없을정도다.그리고이‘필수상식’을알기쉽게전하는것이저자가『단백질혁명』을쓴이유다.
책은총5개의장으로구성되어있다.단백질이세상을어떻게변화시키고있는지실제사례를통해알기쉽게설명한다.1장에서는오늘날단백질연구가과학계의화두가된이유와그함의를조명한다.유전자연구에서단백질연구로이어진,생명과학연구의흐름도함께파악할수있다.2장은단백질이건강과질병에끼치는영향이주요소재다.치매와단백질간의관계,노화에접근하는새로운패러다임,건강유지에근육과단백질이중요한이유등을다룬다.3장은우리일상과가장밀접하게닿아있는영역인음식속과학을다룬다.오감을자극하는맛있는요리,자꾸생각나는맛인감칠맛뒤에는단백질의과학이숨겨져있다.4장은요즘가장뜨거운주제인의약품에초점을맞춘다.단백질연구가신약개발에어떻게활용·응용되는지알수있다.이를통해현재바이오산업의트렌드가무엇인지간접적으로확인할수있다.마지막5장에서는바이오시대의미래를점쳐본다.생명창조의시대도래,아미노산으로질병을사전에진단하는기술등단백질이열어가는바이오혁신의현재와미래를살펴본다.
이제단백질은우리가살아가는시대를제대로이해하고변화에대응하기위해알아야할핵심지식이자필수교양의영역이되었다.『단백질혁명』은단백질이라는분자에담긴놀라운이야기뿐아니라,바이오시대가열어가는미래를통찰할수있게해줄것이다.