기후 변화와 지구 온난화가 심화되면서 주요 식량 작물의 수확량이 위협받고 있습니다. 문제는 단순히 기상 이변을 넘어, 높은 온도에서 작물 내부의 분자 생명 유지 시스템이 무너지는 현상과 관련됩니다.

연구진은 광합성에 필수적인 효소(glycerate kinase, GLYK)를 개선하여 열에 강한 작물을 개발하는 데 주목했습니다. 이들은 AlphaFold와 같은 인공지능 도구를 활용해 기존에는 구조 파악이 어려웠던 효소의 3차원 구조를 예측할 수 있었습니다.

예측된 구조 정보를 바탕으로 분자 시뮬레이션을 수행하자, 고온에서 작물 GLYK의 특정 루프(loop) 부분이 불안정하게 변형되는 문제점을 발견했습니다. 이 과정은 실험만으로는 얻기 힘든 통찰력을 제공했습니다.

이에 연구팀은 열에 강한 조류(algae)의 효소 구조를 참고하여, 불안정한 부분을 더 견고한 루프로 대체하는 하이브리드 효소를 설계하고 제작했습니다. 그 결과, 개발된 하이브리드 효소는 최대 65°C에서도 안정성을 유지하며 고온 환경에 대한 높은 적응력을 보여주었습니다.