OUTBREAK D+214 격리구역 7 · 지하 벙커 연구소 생존자 3,412

좀비를 만드는 건
잘못 접힌 단백질 하나

AlphaFold가 예측한 구조에서 어디를 공격할지 정하고,그 결정이 옳았는지 실측 데이터로 검증하자! 감염 연쇄를 끊는 치료제를 90분 안에 설계하는 동작인식 진로체험 시뮬레이션.

RCSB PDB · AlphaFold DB 실시간 구조 데이터 기반  /  중·고등학생 권장 (초등 5~6학년 운영안 포함)

노트북 1 + 웹캠 1
대형 스크린/빔 연결
손동작만으로 조작
마우스·키보드·교구 불필요
1인 약 10분 순환
대기 학생은 스크린 관전·토론
무인 부스 운영 가능
진행자 없이도 완결
INTRO · 스토리 시놉시스

처음엔 광우병 같은 것이라고 했다

감염된 사람은 균형을 잃고, 말을 잃고, 결국 사람을 알아보지 못했다.

원인은 바이러스가 아니라 단백질 하나였다. 모양이 한 번 잘못 접힌 단백질이, 옆에 있는 멀쩡한 단백질을 건드리는 것만으로 똑같이 잘못 접히게 만든다. 하나가 둘, 둘이 넷 — 프리온(prion)이다.

그런데 감염이 멈춘 사람이 한 명 있다. 거미에 물린 뒤 발병하지 않은 생존자. 그 혈액에서 감염 프리온에 달라붙는 항체를 확보했다.

뼈대는 있다. 어디에 붙일지는 학생이 정한다.

프리온은 실존하는 감염성 단백질이며, 크로이츠펠트-야코프병·광우병·쿠루병이 모두 프리온병입니다. 좀비 감염 시나리오는 창작이지만 프로그램이 다루는 과학 — 프리온, 단백질 접힘, 항체, 분자 도킹, 분자동역학 — 은 전부 실제입니다.

WHY NOW · 추진 배경

신약개발의 출발점은
실험실이 아니라 3차원 구조다

2024년 노벨화학상이 단백질 구조 예측 AI에 돌아갔습니다. 그러나 학교 현장에서 단백질은 여전히 '아미노산이 연결된 사슬'이라는 평면적 개념으로 다뤄집니다.

구조생물학·AI 융합 인재 수요 급증

AI 신약개발(AIDD)·단백질 공학·계산구조생물학 분야의 진로 정보와 체험 기회가 부재합니다.

추상 개념의 체감형 전환

알파나선·베타병풍·변성·재접힘을 '읽는 것'에서 손으로 '다루는 것'으로 전환합니다.

균형 잡힌 AI 리터러시

AI 예측을 맹신하지도 배척하지도 않고, 확신도(pLDDT)를 읽고 실측으로 교차 검증하는 태도를 기릅니다.

MISSION SEQUENCE · 단계별 미션 구성

5단계로 완성하는 치료제 설계

감염원을 특정하고, 구조를 읽고, 차단 지점을 고르고, AI로 예측하고, 수송 조건까지 검증합니다. 이 순서 그대로가 실제 치료제 설계 연구원의 하루입니다.

STAGE 1

감염원 특정

TARGET ID
  • 후보 단백질 3종 비교 판별
  • 거미 독소·정상 단백질 함정 배제
감염성 단백질과 독소의 차이 자가면역 위험
[ 연구 기초 판단력 ]

'옮는다'의 조건을 근거로 표적을 특정하는 가설 검증 태도 함양

STAGE 2

감염 구조 판독

3D STRUCTURE
  • 실제 프리온 구조를 손으로 회전
  • α나선 → β병풍 전환 확인
단백질 2·3차 구조 구조-기능 관계
[ 구조 리터러시 ]

서열이 같아도 접히는 방식이 달라지면 성질이 바뀐다는 핵심 원리 체득

STAGE 3

차단 지점 선정

EPITOPE
  • 결합 후보 3곳의 노출도·유연성 비교
  • 최적 에피토프 결정
항원-항체 반응 에피토프 B값(유연성) 지표
[ 설계 의사결정 ]

정량 지표를 근거로 설계 후보를 좁히는 합리적 선택 훈련

STAGE 4

AlphaFold 예측 & 도킹

pLDDT / DOCKING
  • AlphaFold 예측 구조와 pLDDT 판독
  • 손으로 치료제 도킹 후 자동 최적화
AI 구조 예측 분자 도킹 옹스트롬 단위 접촉·충돌
[ AI 활용·검증력 ]

AI 확신도의 의미와 한계를 이해하고 물리 기반 계산으로 교차 검증

STAGE 5

콜드체인 수송 시험

Tm / STABILITY
  • 몸을 써서 열 입자를 차폐하는 실시간 과제
  • 열변성 곡선·녹는점(Tm) 측정, 재접힘 확인
단백질 변성과 Tm 분자동역학 의약품 콜드체인
[ 실험 데이터 해석 ]

자신이 만든 데이터로 열안정성을 판정하고 품질 규격을 도출

CORE VALUE · 4대 핵심 교육적 가치

흥미로 들어와 실존 질병으로 나갑니다

01

'좀비'를 과학으로 되돌리는 개념 전환 — 프리온

잘못 접힌 단백질 하나가 옆 단백질을 같은 모양으로 바꾸며 퍼진다는 프리온의 기전은 그 자체로 강력한 서사이면서, 알츠하이머·파킨슨병 등 단백질 미스폴딩 질환 전반으로 확장되는 교과 개념입니다. 허구를 소재로 쓰되 결론은 언제나 실제 과학으로 돌아옵니다.

02

노벨상 기술을 '아는 것'에서 '쓰는 것'으로 — AlphaFold와 pLDDT

AlphaFold를 이름으로 아는 것과, 예측 구조를 직접 돌려 보며 "AI가 여기는 자신 없어 한다(pLDDT 낮음)"를 읽어내는 것은 전혀 다른 경험입니다. 학생은 AI의 유용성과 한계를 같은 화면에서 동시에 배웁니다.

03

눈속임 없는 실측 — 게임 점수가 아니라 계산 결과

화면의 결합 점수는 원자 사이 거리를 옹스트롬 단위로 측정해 접촉과 입체충돌을 센 값이고, 녹는점 Tm은 플레이하는 동안 기록된 온도–구조 곡선에서 직접 도출한 값입니다. '내가 만든 데이터'라는 사실이 탐구 동기와 보고서 작성으로 이어집니다.

04

오답이 가르치는 연구 윤리와 판단력

사람의 정상 단백질을 고르면 "환자 자신을 공격하게 된다 — 자가면역"이라는 경고와 함께 되돌아옵니다. 거미 독소를 고르면 "강력하지만 스스로 복제되지 않아 전염되지 않는다"고 정정됩니다. 정답을 맞히는 것보다 왜 그것이 답이 될 수 없는지를 배우도록 설계되어 있습니다.

LESSON PLAN · 학교급별 교육계획안

같은 체험, 학교급에 맞춘 세 갈래 수업

초등은 '모양이 바뀌면 일이 달라진다'로, 중등은 '데이터로 판단한다'로, 고등은 '정량 검증과 세특 연계'로 이어집니다.

초등학교 5~6학년

단백질의 모양이 바뀌면
무슨 일이 생길까?

2차시 (80분) · 체험 + 모둠 관전·토론
관련 교과
과학(5~6학년군), 실과
우리 몸의 구조와 기능 · 인공지능과 우리 생활
수업 목표
  • 1우리 몸이 여러 단백질로 이루어져 있고, 단백질마다 정해진 모양이 있다는 것을 설명할 수 있다.
  • 2인공지능이 단백질의 모양을 예측해 준다는 것을 알고, 체험 미션을 끝까지 수행할 수 있다.
  • 3병을 고치는 약을 만드는 사람들의 일에 관심을 갖고 자신의 생각을 말할 수 있다.
도입 활동

색종이 접기로 '같은 종이도 접는 방법에 따라 완전히 다른 모양'임을 확인 → "사람이 좀비가 되는 진짜 이유가 단백질 때문이라면?"

중학교 1~3학년

단백질 구조와 AI 예측
— 감염을 멈추는 치료제 설계

2차시 (90분) · 데이터 기반 문제해결
관련 교과
과학, 정보
생물의 구성과 다양성 · 인공지능과 사회
수업 목표
  • 1단백질의 입체 구조가 기능을 결정한다는 것을 알파나선과 베타병풍의 차이로 설명할 수 있다.
  • 2AI가 예측한 구조와 그 확신도(pLDDT)의 의미를 이해하고 판단 근거로 활용할 수 있다.
  • 3자신이 측정한 데이터(결합 적합도·녹는점)를 근거로 설계 결과를 평가할 수 있다.
정리 토론

"AI가 알려 준 구조를 그대로 믿어도 될까?" — pLDDT가 낮은 부분의 의미 / 구조기반 신약설계 연구원·바이오인포매틱스 직업 탐색

고등학교 1~3학년

구조기반 치료제 설계로
탐구하는 단백질 미스폴딩 질환

2차시 (90분) · 세특 연계 학술 탐구
관련 교과
생명과학Ⅰ·Ⅱ, 화학Ⅱ, 인공지능 기초
생명체의 구성 물질과 단백질 · 항원-항체 반응 · 분자 간 상호작용
수업 목표
  • 1프리온의 α→β 구조 전환 기전을 단백질 미스폴딩 질환의 대표 사례로 설명할 수 있다.
  • 2AlphaFold 예측 구조의 신뢰도 지표(pLDDT)를 해석하고, 물리 기반 도킹 계산으로 교차 검증할 수 있다.
  • 3열변성 곡선에서 Tm을 도출하고, 그 값이 의약품 콜드체인 규격과 갖는 관계를 설명할 수 있다.
실측 구조 판독

실제 PDB 좌표에서 2차 구조 조성 비교 — 정상형 α 42% / 감염형 β 43% (Pan et al., PNAS 1993)

CURRICULUM · 교과 연계 및 생기부 확장

체험이 그대로 탐구 주제가 됩니다

생명과학 Ⅰ·Ⅱ

프리온의 α→β 구조 전환과 단백질 미스폴딩 질환 / 항체가 인식하는 결합 부위(에피토프)의 선정 기준

구조–기능 관계를 실제 구조 데이터로 분석하고, 결합 부위 선정 근거를 정량 지표로 논증한 보고서 작성

화학 Ⅰ·Ⅱ

수소결합·소수성 상호작용이 단백질 접힘에 미치는 영향 / 열변성 곡선과 Tm의 열역학적 의미

분자 간 상호작용의 관점에서 단백질 안정성과 변성 온도를 해석한 탐구 활동 수행

정보 / 인공지능 기초

AlphaFold의 예측 원리와 신뢰도 지표(pLDDT) / 몬테카를로 탐색을 이용한 분자 도킹 최적화

AI 예측 결과의 신뢰 구간을 판단하고 물리 기반 계산으로 교차 검증한 사례를 비교 분석

보건 / 생활과 윤리

프리온병의 공중보건 관리 체계 / 백신·항체 의약품의 콜드체인과 의약품 접근성

감염병 대응에서 과학적 근거와 사회적 책임의 균형에 관한 토론 활동 주도

CAREER · 진로 모색 및 직업군

오늘 체험한 직업

구조생물학 · 계산과학
구조기반 신약설계 연구원 계산단백질 설계 연구원 분자동역학 시뮬레이션 전문가
감염병 · 바이오의약
항체·백신 개발 연구원 감염병 연구원 의약품 품질관리(QA/QC)·콜드체인 전문가
AI · 바이오 융합
단백질 구조 예측 AI 엔지니어 바이오인포매틱스 전문가 신약 데이터 사이언티스트
체험 산출물

1인 1매 치료제 규격서 (PNG) 자동 발급

학생이 직접 만든 데이터가 그대로 문서가 됩니다. 활동지 첨부 자료, 교과 세특 기록의 객관적 근거, 사후 심화 탐구 보고서의 원자료로 그대로 사용할 수 있습니다.

감염원 단백질 (PDB ID 포함)
차단 지점과 노출도·유연성 수치
결합 적합도 점수
녹는점 Tm (K / ℃)
재생(재접힘) 여부 · 수송 성공률
개념 문항 정답 수

규격서 하단에 직업 설명, 관련 고교 과목·학과·진출 분야, 그리고 사용한 구조 데이터의 출처가 함께 인쇄됩니다. 학생은 집에서 rcsb.orgalphafold.ebi.ac.uk 에 접속해 같은 구조를 직접 열어볼 수 있습니다.

DOCUMENTS · 자료실

제안서와 교육계획안

프로그램 소개 자료와 학교급별 수업 설계안을 전용 자료실에서 확인할 수 있습니다.

LAZARUS PROTOCOL · 설계 개시

지금 바로 접속해 마지막 치료제를 설계하세요.

TEACHER ACCESS

클래스를 개설하고
초대 코드를 발급하세요.

선생님이신가요?
STUDENT ACCESS

선생님이 알려준 코드나 아이디로
접속해 체험을 시작하세요.

학생이신가요?