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이론/계산 생물리화학

작성일 2023-10-11

한국연구재단 기초연구사업 R&D BRIEF

이론/계산 생물리화학

 

이론/계산 생물리화학

 

해석적 이론 및 컴퓨터 시뮬레이션을 이용하여

생체 분자들의 구조 및 거동을 관장하는

물리화학적 원리를 탐구하는 분야


양자화학 계산, 분자동력학, 코스그레이닝 등

컴퓨터 시뮬레이션 등을 활용하여

이론적 모형을 세우고 실험데이터 및

시뮬레이션 데이터에 기반한 일반적인 원리를 세웁니다.

 

이렇게 얻어낸 원리 및 법칙으로부터

새로운 생체 분자를 설계하거나

기존 생체 분자를 개선하기도 하는 등

현재 이론/계산 생물리화학

생물리화학의 핵심적인 분야로서

자리매김하고 있습니다.

기존에 해결할 수 없었던 문제들의 새로운 돌파구 ​ 구글 딥마인드 팀에서 개발한 알파폴드는 단백질 구조에 대한 기존 실험 데이터를 학습시켜 작동하는 기계학습 프로그램으로 최신 딥러닝 기법을 적용하여 정확도를 달성할 수 있었습니다. ​ 이후 이론/계산 생물리화학 분야에는 기계학습이라는 혁명적인 도구를 활용하여 난제들을 해결하려는 새로운 바람이 불고 있습니다.

최근 많은 연구가 이루어지고 있는

이론/계산 생물리화학

기계학습 방법론의 급격한 발전과 함께

데이터 기반 모델링이 각광을 받고 있습니다.


특히 데이터는 크기에 의존하는 기계학습의 특성상,

데이터가 풍부한 경우뿐만 아니라

많지 않은 경우에도 기계학습을 적용할 수 있도록

정교한 방법론을 개발하는 흐름도 감지되었습니다.

딥러닝의 도래와 함께 찾아온

기계학습 방법론의 개선을 통해

이론 및 계산 생물리화학 분야 역시

크게 발하고 있습니다.


이론/계산 생물리화학의 주요 연구 결과

대규모 분자 동력학 모의실험에서 기계학습 특성 추출법 개발

제한된 공간에서 나노입자와의 결합을 통한 DNA의 구조 제어

컴퓨터 시뮬레이션을 이용한 다양한 생체시스템의 물성 연구

작은 구상 단백질의 냉각변성에 관한 전산화학적 연구

생체분자 자기조립의 이해와 조절

이온 채널 모델링을 통한 세포막상의 전기적 신호 전달에 대한 계산화학적 연구

딥 러닝을 통한 뇌질환 연구

분자 모델링과 고분자 이론을 적용하여, 고분자 기반 약물전달체의 프로틴흡착, 지질막작용 및 약물방출 메커니즘 규명연구

항균 펩타이드의 그람음성균 외막 변형 기작에 대한 계산화학 연구

활성 물질의 수송 동역학에 대한 정량적 연구

나노구조체 내의 한정된 공간에서 DNA의 분자 정렬과 액정 상전이 제어

전자밀도계산법을 사용한 펩타이드 폴다머들의 구조적 선화 탐구

다양한 온도 압력의 조건에서 생체분자의 구조 변성에 관한 연구 계산

액체-액체 상 분리 거동을 보이는 새로운 멀티도메인 단백질의 멀티스케일 설계

출처 : 한국연구재단

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