“우리 몸의 효소처럼 원하는 부분의 단백질만 골라서 분해할 수 있다면 난치병 극복에도 신기원을 이룰 수 있을 겁니다.”

어떤 분야에서 타의 추종을 불허하는 사람을 일컬어 흔히 ‘미다스의 손’이라 칭한다. 서울대학교 연구실에서 만난 김명수(59·화학부) 교수는 화학 연구 분야에서 ‘미다스의 손’으로 불릴 만하다. 분자의 구조와 반응성을 규명하는 연구에서 독보적인 성과를 내놓고, 새로운 과학 측정기기도 스스로 제작해 세계 화학계를 놀라게 하고 있다. 지난달 교육인적자원부와 한국학술진흥재단이 선정한 ‘2006 국가석학(Star Faculty)’으로 뽑혔다.

●세계 최고 성능 ‘광분해질량분석기’ 개발

김 교수는 분자의 구조 및 반응과 관련돼 ‘질량분석법’의 기초과학적 토대를 마련하는 연구에 주력해 왔다. 이 과정에서 세계 최초·최고 성능의 최첨단 ‘광분해질량분석기’를 직접 개발하는 성과를 거뒀다. 이 기기는 레이저를 이용해 단백질을 분해, 구조를 분석하는 장치다. 지금까지는 가스를 이용해 단백질 구조를 분석했다.

“이온화시킨 단백질에 레이저를 쏘여 잘게 쪼갠 뒤 질량분석과정을 거칩니다. 이렇게 하면 아미노산이 어떻게 배열돼 있는지 확인할 수 있습니다.”

단백질은 상당수가 적은 양으로 존재하기 때문에 분석하는 데 어려움을 겪는다. 그러나 김 교수가 고안한 질량분석법은 미량의 시료를 갖고도 유용한 분석이 가능하다.

“기존에는 레이저를 한 번 쏠 때마다 1개 정도밖에 이온을 못 만들었어요. 그러나 우리 기술은 레이저 한 번에 1000개를 만들죠. 분석의 효율성면에서 비교가 안 됩니다.”

특히 김 교수는 ‘같은 물질이라도 물질을 구성하는 분자 형태에 따라 화학반응이 달라진다.’는 가설을 50년 만에 최초로 실험을 통해 입증했다. 이 연구결과는 영국의 과학 학술지 네이처에 게재돼 세계를 놀라게 했다.

●세계 첫 ‘단백질 반응속도 계산·측정 기기’ 발표 예정

김 교수는 연구대상을 단백질이나 핵산 같은 생물고분자로 넓혀가고 있다.

이를 위해 최근엔 단백질의 반응속도를 재는 측정기기와 그 속도를 이론적으로 계산해내는 소프트웨어를 세계 최초로 개발했다. 크기가 큰 단백질은 1개의 반응속도를 분석하는 데 최장 8년 정도 걸린다. 그러나 김 교수가 개발한 장치로는 단 15시간 만에 반응속도를 계산해낼 수 있다. 이 연구 성과는 곧 학계에 발표될 예정이다.

김 교수는 “시간을 5000분의1로 줄여 분석하는 새로운 수학체계를 개발했다.”면서 “결과는 똑같이 나타나면서도 오차가 5%밖에 안 돼 실용화에 충분하다.”고 설명했다.

●난치병 치료제 개발 기반 제공

김 교수는 “바이오기술이 발전하려면 생물분자의 질량을 분석할 수 있는 기술이 발전해야 한다.”고 강조했다. 세포속 미량의 단백질을 분석할 수 있는 연구기술이 확보되면, 의학적 응용연구에 활용돼 난치병 등 진단과 치료의 정확성을 높일 수 있다는 설명이다.

그는 “단백질 등 세포 반응 분석을 통해 치료약이 제대로 먹혀드는지 파악해 약의 효율성을 높일 수 있다.”면서 “만일 인공적으로 단백질을 합성하는 수준까지 발전한다면 암 등 난치병 치료제 개발에 돌파구도 마련할 수 있을 것”이라고 말했다.

●서울대 자연대·공대 교수 20%밖에 지원 못받아

김 교수는 우리나라의 인적·재정적 자원은 응용분야에 지나치게 편중돼 있다고 지적했다. 과학기술지원체계가 과학기술부 혁신본부 중심으로 돌아가면서 개인연구 지원은 학술진흥재단, 집단연구 지원은 과학재단으로 분리돼 효율성이 떨어진다는 것이다. 때문에 개인연구 위주의 기초과학 연구비 지원 규모가 크게 부족하다는 설명이다.

김 교수는 “과학재단 통계에 따르면 서울대 자연계와 공대의 경우도 20%밖에 연구비 지원이 안 된다고 한다.”면서 “결국 올해는 지원을 받고 내년엔 못 받아 연구를 중단하는 경우가 많아 ‘목적성’ 있는 기업체 지원으로 눈을 돌리게 된다.”며 개선을 당부했다.

■ 김명수 교수는

서울에서 태어나 1967년 서울대를 수석 입학해 1971년 수석 졸업했다.1976년 미국 시카고대에서 박사과정을 마쳤고, 코넬대와 케이스웨스턴대에서 연구원으로 일했다.1979년 서울대 화학과 교수로 부임했다.1995년 우수논문상과 ‘제5회 한국과학상’을 수상했다.1995년부터 한국과학기술한림원 종신회원으로 활약하고 있다.

글 사진 이영표 사진 유재림기자 tomcat@seoul.co.kr