생체 내 신경 발달을 관찰하기 위해 신경세포에 GFP(녹색 형광 단백질)를 삽입한 살아있는 예쁜꼬마선충(학명 Caenorhabditis elegans). 과학자들은 지난 수십년 동안 형광 단백질을 활용해 세포 내부에서 일어나는 일을 추적해 왔다. Heiti Paves/위키미디어 커먼스 제공


미래 전략기술인 양자컴퓨터를 중심으로 양자과학기술이 주목받는 가운데 양자 현상을 이용해 생명 현상을 관찰하는 '양자 단백질'의 잠재력에 관심이 쏠리고 있다. 생체 내에서 기존 방식으로는 감지가 어려운 자기장 등 미세한 변화를 파악하고 영상 화질을 높여 생명과학 온라인릴게임 분야 혁신을 이끌 것으로 기대된다.
3일(현지시간) 국제학술지 '네이처'는 양자 기술을 적용한 형광 단백질인 양자 단백질 연구 현황을?조명했다.?
과학자들은 지난 수십년 동안 형광 단백질을 활용해 세포 내부에서 일어나는 일을 추적해 왔다. 형광 단백질은 형광 신호를 포착해 단백질의 위치와 활동을 파악하고 약물이 표적 우주전함야마토게임 을 제대로 겨냥하는지 등을 확인하는 필수 도구로 꼽힌다.
네이처에 따르면 최근 생명과학계에서는 형광 단백질을 '큐비트(qubit)'처럼 활용하는 방안이 탐구되고 있다. 큐비트는 물질의 양자 상태를 활용한 양자컴퓨터의 정보처리 단위다. 큐비트는 전자회로나 원자, 이온 등 물리적 형태가 다양하다. 양자 상태를 구현하고 제어할 수만 있다면 큐 바다이야기하는법 비트로 활용할 수 있다.
큐비트는 주변 환경에 쉽게 영향받아 계산에 오류가 발생하기 때문에 양자 상태를 안정적으로 유지하는 것이 공통 과제로 꼽힌다. 반대로 큐비트의 예민한 특성을 이용하면 고감도 센서인 양자 센서로 응용할 수 있다.
양자 단백질은 이론상 신경세포(뉴런)나 체내 이온의 흐름이 만드는 미세한 전자기 신호 골드몽 를 포착하거나 세포 스트레스를 감지하는 데 유용하다. 원격으로 기능을 켜거나 끌 수 있어 새로운 영상 기술과 치료법에 유용한 도구가 될 것으로도 기대된다.
영국 옥스퍼드대 연구팀은 실온 조건, 살아있는 박테리아 내에서 자기장에 반응하는 양자 단백질을 구현하는 데 성공하고 연구결과를 올해 1월 26일(현지시간) 네이처에 발표하기도 했다. 손오공게임 양자 단백질이 의도한 대로 작동할 수 있다는 사실을 입증한 셈이다.
연구팀이 개발한 양자 단백질은 크기와 방향을 가진 물리량인 스핀의 양자 상태를 활용했다. 특정 위치와 시간대에서 형광 표지가 발광하도록 자기장을 조절하는 원리다. 자기장 정보를 추가로 활용해 영상 해상도를 높일 수 있다.?
단백질이 아닌 다이아몬드의 결함을 생체 센서로 활용하는 데 주력하는 아니아 제이치 미국 산타바바라캘리포니아대(UC산타바바라) 물리학과 교수는 양자 단백질에 대해?"이것은 시작에 불과하다"며 "특정 생물학 분야에서는 다른 양자 센서보다 (양자 단백질이) 더 나을 것"이라고 밝혔다.?
<참고 자료> - doi.org/10.1038/d41586-026-00662-1 - doi.org/10.1038/s41586-025-09971-3
[이병구 기자 2bottle9@donga.com]