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이세한
이세한(Sehan Lee) 저자 이메일 보기
연세대학교
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A generalized G-SFED continuum solvation free energy calculation model
1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드

이번 논문은 거의 모든 용매에서의 solvation free energy를 예측할 수 있는 G-SFED 모델에 관련된 연구 결과입니다. Solvation은 물질이 용매와의 상호작용을 통해 안정화 되는 현상으로, 이때의 Gibbs free energy의 변화량을 solvation free energy라 합니다. 거의 대부분의 생·화학적 반응은 용매 내에서 일어나며 물질의 반응 속도, solubility, 체내 흡수 정도, 단백질과의 결합 및 단백질의 folding 구조 등은 용매와의 상호 작용에 의해 결정됩니다. Solvation free energy는 이러한 용매의 영향을 정량적으로 나타내주는 값으로, drug discovery를 포함한 다양한 분야에서 활발히 연구 되고 있습니다. 현재까지 개발된 대부분의 모델은 단일 용매에서의 solvation free energy 예측하는 것으로 한정되어 있으며, 이 모델들은 특정 용매에 대해서만 적용이 가능하다는 한계가 있습니다. 모든 용매에 적용 가능한 일반화된 모델은 극소수만 개발되어 있으며 양자역학을 기반으로 하고 있어 계산속도가 물질의 원자수에 따라 기하급수적으로 증가하므로 작은 분자에 대해서만 적용이 가능하다는 한계가 있습니다.

G-SFED는 용매화 현상의 핵심적인 상호작용을 물리적 의미가 명확한 경험적 함수로 표현하여 빠른 계산속도와 함께 높은 예측력을 가진 모델입니다. 계산 시간은 물질의 원자수에 따라 선형적으로 증가하며, 물질에 크기에 관계없이 높은 정확성을 보입니다. Peptide의 partition coefficient (logP) 예측에 모델을 적용해 본 결과 비교 모델 중 오차가 0.33 log unit으로 가장 높은 정확성을 보여 (logP는 물과 옥탄올에서의 solvation free energy 차이로 계산 할 수 있습니다.) 단백질의 solvation free energy 예측에 적용이 가능함을 보였습니다.

2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁 드립니다.

본 연구는 연세대학교 생명공학과 CSB (Computational Systems Biology) 연구실에서 노경태 교수님의 지도하에 이루어졌습니다. 노경태 교수님은 한국의 컴퓨터를 이용한 신약 설계나 신소재 설계 분야를 선도해 오셨으며, 이 분야의 많은 인력들을 양성해 오셨습니다. CSB 연구실은 컴퓨터를 이용하여 분자의 특성을 분석, 예측하여 화학, 생물학, 의약학에 있어 중요한 문제들을 해결하고 이를 응용하여 실용적 정보를 창출하는 것을 연구 목표로 하고 있습니다. 현재는 천연물 탐색과 bioactivity 예측, 그리고 e-Human 연구를 진행하고 있습니다.

3. 연구활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람

G-SFED 모델은 저희 연구실에서 개발한 원천 기술을 바탕으로 한 순수 CSB 연구실 만의 모델입니다. 생명공학과 출신으로 물리, 화학, 프로그래밍 등 낯선 분야를 새로이 배워야 하는 어려움이 있었지만, 원천 기술을 개발하고 이를 응용하여 이 분야를 선도해 나갈 수 있다는 점이 연구를 열정적으로 수행할 수 있게끔 하는 동기가 되는 것 같습니다.

4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?

학부 인턴부터 시작해 박사과정까지 8년이 넘는 시간을 이 분야에 대해 연구해 왔는데요, 가장 중요한 것은 뚜렷한 목표를 가지고 열정적으로 연구에 임하는 것이라 생각합니다. 연구를 하다 보면 도저히 풀 수 없을 것 같은 문제를 마주하게 됩니다. 하지만 스스로 생각하고 고민하다 보면 답은 나오게 마련입니다. 항상 궁리하고 생각하시라고 말하고 싶습니다. 컴퓨터를 이용한 모델링은 빠르게 발전하고 있는 분야로, 전세계적으로 실험을 대체·보완할 방법으로 점점 자리 잡고 있습니다. 생명공학 관련 학과뿐만 아니라 물리, 화학, 생물 등 다양한 분야의 학부생 여러분의 많은 관심 부탁드립니다.

5. 연구활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?

G-SFED 모델은 solvation 현상의 명확한 물리적 해석을 바탕으로 하고 있기 때문에 모델을 확장 응용하기가 매우 용의합니다. Ionic liquid나 mixture에서의 solvation free energy 예측 등 보다 다양한 분야에 모델을 적용하기 위해 연구 중 입니다. 또한 Protein modeling이나 lead optimization 등의 분야를 연구해 보고 싶습니다.

6. 다른 하시고 싶은 이야기들....

여러모로 부족한 저를 열성적으로 지도해 주신 노경태 교수님 감사 드립니다. 또한 힘든 대학원 생활에 힘이 되어준 선후배분들께도 감사의 말씀을 전하고 싶습니다.
 등록일 2013-02-13
Category: Biophysics
  댓글 2
회원작성글 신재훈  (2013-02-15 04:26)
완전 축하해! 멋지다.
회원작성글 이세한  (2013-02-18 22:03)
고맙다^^ 열심히 연구하는 네 모습이 큰 힘이되는거 같다. 힘내자 우리
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