마틴 카플러스(83) 미국 하버드대 교수와 마이클 레빗(66) 스탠퍼드대 교수, 아리에 워셜(73) 서던캘리포니아대 교수는 복잡한 분자 구조를 분석하는 컴퓨터 프로그램 '참(CHARMM)'의 이론적 기초를 닦은 공로를 인정받아 올해 노벨 화학상을 수상했다.
스웨덴 왕립과학원 노벨위원회는 "세 사람이 1970년대 이전까지 플라스틱공과 막대로 화학 모델을 수립하는 데서 벗어나 컴퓨터로 분자들의 화학 반응을 예측하고 이해할 수 있는 이론적 근거를 제시한 공로가 인정됐다"고 선정 이유를 설명했다.
참(CHARMM)은 분석할 수 있는 분자의 크기에 제한이 있었던 이전의 프로그램에서 한 걸음 더 발전한 분석 도구다.
분자의 구조와 상호작용을 프로그램 상에서 예측해 연구자가 만들어내려는 물질의 성질을 예상하는 데 도움을 준다. 이를 통해 특정 성질을 가진 물질을 만들 수 있는 기반을 제공한다.
이전까지는 가우시안(GAUSSIAN)이라는 프로그램이 활용됐지만 이 프로그램은 원자 20~30개 정도로 구성된 분자의 크기를 넘어서면 분석에 한계를 나타냈다.
포항공대 화학과 이영민 교수는 "순수한 양자화학적 계산법으로는 단백질 처럼 수천개에서 수만개의 원자로 구성된 단백질과 같은 물질을 분석하는 데 한계가 있다"고 설명했다.
레빗 교수와 워셜 교수는 분자 동력학의 연구방법에 양자화학 방식을 결합해 효소에서 일어나는 반응들에 대해 이론적으로 탐구할 수 있도록 했다.
이전까지 노벨 화학상은 새로운 이론을 제시한 이들에게 돌아가는 경우가 많았다. 이들의 연구는 기존의 이론 체계를 활용해 실용성을 극대화한 성과를 평가받아 수상했다는 점에서 눈에 띈다.
참(CHARMM)은 현재 학계와 연구 현장에서 분자와 관련된 연구를 할 때 가장 많이 사용되는 프로그램이다.
이 프로그램을 통해 신약을 개발할 때 약물과 사람 몸 속 단백질이 어떤 방식으로 결합하고 반응하는지 예상해 볼 수 있고 식물의 광합성 작용이나 촉매를 이용한 배기가스 정화 같은 복잡한 화학 반응도 자세히 분석할 수 있다.
이영민 교수는 "참(CHARMM)은 화학계에서 거의 모든 과학자들이 쓰고 있다"며 "이는 한 두 사람의 노력으로 이뤄진 것이 아니라 20~30년 이상 많은 사람들이 프로그램을 사용하면서 얻은 결과가 피드백 되면서 진화한 것"이라고 설명했다.
이처럼 노벨 화학상 수상자들의 연구 성과가 인류의 삶을 한 단계 발전시키는 데 공헌한 사례는 적지 않다.
미국의 벵카트라만 라마크리슈난(61) 교수와 토머스 스타이츠(73) 교수 그리고 이스라엘의 아다 요나트(74) 교수는 '리보솜의 구조와 기능'을 연구한 공로로 2009년 이 상을 수상했다.
이들이 제시한 모델은 현재 새로운 항생제를 만드는 데 사용되고 있으며 앞으로 생명을 살리고 인간의 고통을 줄이는 데 도움을 줄 것으로 평가된다.
1958년과 1980년 두 번이나 노벨 화학상을 받은 프레드릭 생어 박사는 인슐린의 아니모산 순서 결정과 핵산의 염기 순서 결정 방법을 발견해 생명과학의 발전에 큰 획을 그었다.
한편 올해 노벨상 시상식은 알프레드 노벨의 사망일인 12월 10일 스웨덴 스톡홀름 콘서트홀에서 열린다. 세 사람에겐 메달과 함께 상금 800만 크로네(약 13억4000만원)가 수여된다.
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