지난 3월 7일 매사추세츠 공과대학교(MIT) 내 교내신문 ‘MIT NEWS’는 "신체가 코로나 바이러스를 중화시키기 위해 만드는 항체 단백질에 교향곡이 있다"는 제목으로, 한국에서 세계 초연된 ‘코로나19 백신 음악’에 대해 소개했다.

 
마르쿠스 뷸러(Markus Buehler) 교수가 작곡했고 ‘린덴바움 페스티벌 오케스트라(원형준 음악감독)’가 연주한 이 작품은 뷸러 교수가 SARS-CoV-2의 구조를 탐구하면서 촉발된 일련의 예술적 협업의 최신작이다.
 
MIT의 McAfee 엔지니어링 교수이자 실험 음악 작곡가인 뷸러 교수는 "코로나19 대유행의 새로운 단계에 접어들면서 희망적인 작품이 되었다"고 말했고, ”이것이 음악적 힐링 프로젝트의 시작"이라고 협업을 시작한 한국에 거주하는 바이올리니스트 원형준씨는 덧붙였다.
 
‘코로나19 백신 음악’은 ‘스파이크 단백질의 바이러스 대위법’의 속편이고 뷸러 교수는 지난 봄 코로나 바이러스 감염의 첫 번째 물결에서 이 곡을 작곡했다.
 
언론에 보도된 '바이러스 대위법'은 전 세계에 퍼져 당시 코로나19로 격리된 환자들을 위해 연주를 하던 원형준 감독에게도 알려졌다. 원씨는 일련의 아티스트 중 처음으로 뷸러 교수와 협업하여 세상에 이 작품을 발표했고, 두 아티스트는 다시 팀을 이루어 코로나 바이러스를 공격하는 항체 단백질을 오케스트라의 악보로 전환했다.
 
“두 작품은 기반이 되는 단백질만큼이나 다르다. ‘백신 음악’은 조화롭고 익살스럽다. 하지만 ‘바이러스 대위법’은 예언적이고 심지어 불길하다. SARS-CoV-2에 부착되는 단백질 부분을 기반으로 하는 ‘코로나19 백신 음악’은 5분여 동안 연주된다”고 원씨는 말했다.
 
두 작품 모두 뷸러 교수가 단백질 구조를 악보로 변환하기 위해 고안한 이론을 사용한다. 두 단백질 (항원과 병원체)에는 20개의 아미노산이 있으며 이는 20개의 고유한 진동톤으로 표현할 수 있다. 다른 분자와 마찬가지로 단백질은 다른 주파수에서 진동한다.
 
MIT-IBM Watson AI 연구소 및 박사 과정의 ‘이웬 후(Yiwen Hu)’와 함께 작업하면서 뷸러는 SARS-Cov-2를 스터디하는 단백질이 더 치명적인 사촌인 사스(SARS) 및 메르스(MERS)보다 덜 자주, 그리고 강하게 진동한다는 사실을 발견했다. 그는 바이러스가 진동을 사용하여 인간 세포로 들어가고, 단백질이 에너지가 많을수록 바이러스의 돌연변이가 더 치명적인 사실을 발견했다.
 
"코로나 바이러스가 계속 변이함에 따라 이 방법은 변동과 그 변종이 제기하는 위협을 연구하는 또 다른 방법을 제공한다. 또한 생물학적 맥락에서 단백질을 진동하는 물체로 간주하는 것의 중요성을 보여준다”고 뷸러 교수는 말했다.
 
단백질을 음악으로 번역하는 것은 자연에서 아이디어를 빌려 AI의 힘을 활용하여 새로운 단백질을 설계하는 뷸러 교수의 대규모 작업의 일부이다. 그는 기존 단백질의 구조를 진동 패턴으로 변환하고 역으로 작동하여 진동 패턴에서 구조를 추론하는 딥러닝 알고리즘을 훈련했다. 이러한 도구를 사용하여 그는 기존 단백질을 가져와서 특정 기술 또는 의료 요구를 대상으로 하는 완전히 새로운 단백질을 만들고자 한다.
 
과학을 예술로 바꾸는 과정은 자연을 관찰하기 위해 또 다른 ‘현미경’을 찾는 것과 같다고 뷸러는 말했다. 또한 더 많은 청중에게 그의 작품을 공개했다. ‘바이러스 대위법’이 데뷔한지 1년이 넘은 이 작품은 SoundCloud에서 백만 건 이상의 다운로드를 기록했다.
 
MIT 뷸러 교수는 올해 바이올리니스트 원씨와 함께 ‘백신 음악’ 공연을 몇 차례 더 계획하고 있다. 연구실에서 그는 단백질의 분자 진동에 대한 연구를 확장하여 치료적 가치가 있는지 확인하고 있다. "이것은 생명의 분자 역학을 더 잘 이해하기 위한 우리 탐구의 다음 단계"라고 말했다.
 

정연웅 기자  ung4047@cclkorea.com

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