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단백질 혁명 - 인체 원리에서 신약 개발까지, 바이오 시대를 이끄는 새로운 과학
김성훈 지음 / 웅진지식하우스 / 2025년 7월
평점 :
"단백질은 이제 모두의 필수 상식이다."
띠지 속 문장에 끌려 읽게 된 책이다. 단백질이라는 단어를 들으면 무엇이 가장 먼저 떠오를까? 아마 대부분 고기, 근육, 단백질 보충제과 같은 음식을 생각할 것이다. 하지만 이 책은 이러한 익숙한 이미지가 아니라 단백질이 단순한 영양소를 넘어 생명 유지와 건강을 좌우하는 핵심 분자임을 강조하고 있다. 단백질은 우리 몸을 구성하는 뼈, 피부, 근육은 물론 체내의 모든 생화학 반응을 주도하는 효소와 외부로부터 몸을 지키는 항체, 생리 기능을 조절하는 호르몬까지 모두를 이루고 있다. 이 책은 이처럼 우리가 미처 알지 못했던 단백질의 진면목을 드러내며 그 과학적 위상을 흥미롭고도 체계적으로 담고 있다.
특히 최근 25년간 노벨 화학상 수상 연구의 약 40%가 단백질 관련 분야라는 점, 2024년 에는 '단백질 구조 분석 인공지능'이 수상했다는 사실은 단백질 연구가 지금 과학계에서 얼마나 주목받고 있는지를 여실히 보여준다. 더불어 위고비, 오젬픽과 같은 신약이 단백질을 기반으로 하여 탄생하였다는 점은 이 작은 분자가 인류의 질병과 삶을 어떻게 바꾸고 있는지를 실감하게 만든다. 이 책은 세계적인 바이오 석학 김성훈 교수가 집필하여 암, 면역, 대사질환 등 다양한 질병과 관련된 신기능 단백질을 직접 연구하여 온 그의 경험이 깊이 있게 담겨져 있다. 그리고 구지 과학을 전공하지 않았아도 쉽고 흥미롭게 이해할 수 있도록 구성되어 있어 단백질에 대한 이해를 넘어 현대 생명과학의 흐름까지 통찰할 수 있는 안내서가 될 듯 싶다.
책은 지금까지 유전자 중심으로 이루어졌던 생명과학의 시선이 단백질로 옮겨가고 있음을 강조하며, 생명의 두 번째 암호인 단백질이 인류 건강과 미래 과학의 핵심으로 부상하고 있음을 짚는다. 유전자가 설계도라면, 단백질은 그 설계를 실제로 구현해 우리 몸을 구성하고 기능하게 만드는 실질적인 존재라는 점에서, 단백질에 대한 이해는 더 이상 과학자들만의 영역이 아니라 우리 모두가 함께 알아야 할 필수 상식이 되었다고 말하고 있다. 특히 2024년 노벨 화학상이 ‘단백질 구조 분석 인공지능’ 연구자들에게 돌아간 사실은, 과학계가 이제 단백질의 3차원 구조와 기능에 얼마나 큰 관심을 기울이고 있는 지를 보여준다. 단백질은 단순히 근육이나 음식으로만 인식되어서는 안 되는 존재로, 인체의 효소, 항체, 호르몬 등 생명 유지에 필요한 거의 모든 기능을 수행하는 핵심 물질이다.
이 책에서는 단백질의 기본 구성 단위인 아미노산, 단백질이 어떻게 접히고 기능하는 지를 비롯하여 잘못 접힌 단백질이 알츠하이머 같은 질병을 유발하는 원인이라는 점도 설명하고 있다. 특히 고령 사회로 접어드는 현재, 단백질을 어떻게 관리하느냐에 따라 건강수명이 결정된다고 강조한다. 또한 흥미로운 점은 ‘단백질’이라는 용어의 어원이다. 우리말 ‘단백질’은 ‘달걀 흰자’를 뜻하는 한자어 ‘단백(蛋白)’에서 비롯되었으며, 영어 단어 ‘protein’은 ‘가장 중요하다’는 의미의 그리스어 proteios에서 유래했다. 이는 단백질이 생명체에서 얼마나 핵심적인 물질인 지를 반영한다. 그리고 이 책은 단백질이 우리 삶과 미래에 어떤 의미를 갖는지, 그리고 단백질 연구가 건강과 산업, 국가의 미래에까지 어떤 영향을 줄 수 있는지를 폭넓게 다루며, 독자들이 단백질의 세계를 이해하고 스스로의 건강을 돌아볼 수 있도록 돕고 있다.
그리고 이 책은 단백질이 단순한 영양소를 넘어 생명의 전 과정을 지탱하는 핵심 물질임을 명확하게 보여주고 있다. 저자는 단백질이 어떤 구조로 이뤄져 있고, 그 구조에 따라 어떻게 다양한 생리적 기능을 수행하는 지를 구체적이고 흥미롭게 설명한다. 단백질은 우리 몸을 구성하는 기본 재료이자, 생명 유지를 위한 화학 반응을 촉진하는 효소, 산소와 같은 물질을 운반하는 운반체, 외부 병원체를 방어하는 항체, 세포 간 신호를 주고받는 호르몬, 그리고 근육을 움직이게 하는 운동 단백질까지 다방면에서 활약한다. 심지어 탄수화물과 지방이 부족할 때는 에너지원으로까지 사용된다. 이처럼 각 단백질이 맡은 고유한 기능은 아미노산 서열에 따라 형성된 3차원 구조 덕분에 가능하며, 이는 곧 단백질의 형태가 곧 기능을 결정한다는 과학적 원리로 이어진다. 저자는 이러한 원리를 음식과 요리를 비유로 들며 쉽게 풀어내어, 일반 독자도 단백질의 역할을 자연스럽게 이해할 수 있도록 돕는다. 그리고 이 책은 우리 몸을 이루는 단백질 하나하나가 어떻게 작동하는지를 통해, 건강과 생명 현상을 바라보는 시야를 넓혀주고 있다.
그리고 알츠하이머병과 같은 신경퇴행성 질환의 원인을 단백질의 오접힘(misfolding) 현상에서 찾으며, 단백질이 건강과 질병에 얼마나 밀접하게 연결되어 있는지를 설득력 있게 설명하고 있는데 이 부분은 무척이나 흥미롭다. 우리 몸에서 단백질이 제대로 기능하려면 정확한 3차원 구조로 접혀야 하지만, 알츠하이머에서는 아밀로이드 베타와 타우 단백질이 잘못 접히고 응집되면서 독성을 띤 덩어리를 형성하게 된다. 이러한 응집체는 뇌세포를 손상시키고 뉴런 간 신호 전달을 방해해, 결과적으로 기억력 저하나 인지 장애 등 알츠하이머의 증상을 유발한다. 책에서는 이 과정에서 샤페론(Chaperone) 단백질의 역할을 강조한다. 샤페론은 단백질이 올바른 구조로 접히도록 도와주며, 잘못 접힌 단백질을 다시 정리하거나 제거 경로로 유도해 세포 내 질서를 유지하는 중요한 조절자다. 그러나 알츠하이머에서는 이러한 샤페론 시스템이 제대로 작동하지 않아, 독성 단백질이 뇌에 축적되는 문제가 생긴다. 이처럼 이책은 알츠하이머를 단백질의 구조와 기능이라는 생명과학적 관점에서 풀어내며, 독자들에게 뇌질환에 대한 새로운 이해와 함께 단백질 연구의 중요성을 자연스럽게 전달하고 있다.
그리고 이 책은 단백질이 생명의 기본 단위일 뿐 아니라, 최첨단 의약 개발의 중심에 서 있다는 사실을 구체적인 사례를 통해 보여준다. 특히 최근 전 세계적으로 큰 주목을 받고 있는 오젬픽(Ozempic)과 위고비(Wegovy)는 그 대표적인 예다. 이 두 약물은 세마글루타이드(semaglutide)라는 단백질 유사 펩타이드를 주성분으로 한 치료제로, 인체 호르몬 GLP-1을 모방해 혈당을 조절하고 식욕을 억제하는 효과를 낸다. 오젬픽은 2형 당뇨병 치료제로, 위고비는 비만 치료제로 각각 승인되었으며, 위고비의 경우 1년 반에 걸친 투여로 평균 체중의 15%를 감량할 수 있다는 임상 결과로 전 세계적 관심을 끌었다.
기존의 단순한 식욕억제제와 달리 단백질 기반 호르몬 작용을 정밀하게 모방하는 이 약물은 체내의 자연 생리작용에 가까운 방식으로 작동해 신약 개발의 새로운 방향을 제시하고 있다. 또한 이 약물 개발에는 단백질 구조 예측 기술과 바이오 엔지니어링이 결합되었으며 이는 곧 단백질 연구와 인공지능이 융합된 바이오 혁신의 현주소를 보여주는 대표적 사례라 하겠다. 이 책은 단백질이 어떻게 병을 치료하고, 미래의 의료 패러다임을 바꿔놓고 있는 지를 생생하게 전달한다. 그렇기에 오젬픽과 위고비는 다이어트 약일 뿐만 아니라 단백질 기반 의약품의 진보를 상징하는 결과물이며 이를 통해 우리는 현대 바이오 산업이 어디로 향하고 있는 지를 자연스럽게 이해할 수 있다.
이 책은 단백질이 단순한 영양소를 넘어, 생명과학, 의학, 식품과 신약 개발 등 현대 과학기술의 중심축이 되고 있음을 설득력 있게 보여준다. 저자는 단백질의 구조와 기능, 특히 단백질 접힘 과정과 그로 인한 질병 메커니즘을 흥미롭고 구체적으로 설명하며 알츠하이머와 같은 난치성 질환의 열쇠가 바로 단백질에 있다는 사실을 강조한다. 또한 책은 오젬픽과 위고비처럼 단백질 기반의 최신 치료제가 어떻게 의료 패러다임을 바꾸고 있는지, 그리고 알파폴드와 같은 인공지능 기술이 단백질 구조 분석을 통해 신약 개발의 속도와 가능성을 어떻게 혁신하고 있는지를 구체적으로 짚어준다. 이처럼 과학적 깊이와 이해할 수 있도록 쉽고 자세한 설명이 조화를 이루는 이 책은 단백질을 통해 인간의 건강, 산업, 미래를 읽어낼 수 있음을 깨닫게 한다. 무엇보다 단백질은 이제 과학자만 알아야 할 전문 지식이 아니라 우리가 살아가는 시대를 이해하고 변화에 대응하기 위해 반드시 갖춰야 할 필수 교양이다. 이 책은 이 중요한 사실을 쉽고 흥미롭게 전달하며 독자들에게 단백질을 통해 세상을 새롭게 바라보는 눈을 열어준다.