2강 / 20강

91나노미터 — 크기의 자를 먼저 만든다

제11장 「91나노미터. PDI 0.09」

이야기에는 숫자가 쏟아집니다. 91 나노미터. 3.87 옹스트롬. 100 나노초. 87 나노몰.

이 숫자들이 큰지 작은지 감이 없으면 문장이 그냥 흘러갑니다. 그래서 다른 것을 배우기 전에 자부터 만듭니다.

이 강의에서 쓰는 자는 세 개입니다. 길이 · 시간 · 농도.

고등학생숫자에 감이 없으면 문장이 그냥 지나간다

"91 나노미터짜리 구체" 라고 하면 어떤 느낌이 드나요? 아마 아무 느낌도 안 들 겁니다.

그런데 "독감 바이러스만 한 것" 이라고 하면 갑자기 그려집니다.

숫자를 이해한다는 게 뭘까요

이미 아는 것 옆에 놓는 것입니다. 크기 자체가 아니라 견줄 것이 필요합니다.

이야기의 숫자	견줄 것
LNP 91 nm	독감 바이러스와 비슷
수지상세포 15 µm	LNP 보다 160배 큼
사람 머리카락 80 µm	LNP 를 880개 늘어놔야 굵기가 된다

이 강은 다른 걸 배우기 전에 자부터 만드는 강입니다.

자 하나 — 길이

이름	기호	미터로	이만한 것
옹스트롬	Å	10⁻¹⁰ m	탄소–탄소 결합 1.5 Å · 물 분자 지름 ~2.8 Å
나노미터	nm	10⁻⁹ m	DNA 이중나선 굵기 2 nm · 항체 ~10 nm
마이크로미터	µm	10⁻⁶ m	세균 ~1 µm · 사람 세포 10~20 µm
밀리미터	mm	10⁻³ m	로지의 종양 — 테니스공만 했으니 ~65 mm

1 nm = 10 Å · 1 µm = 1,000 nm

이제 이야기의 숫자를 이 자에 올려 봅니다.

이야기의 숫자	크기	견줄 것
활성화 루프 RMSD 3.87 Å	0.387 nm	탄소 결합 두어 개 길이 — 원자 몇 개만큼 어긋났다
전체 구조 RMSD 0.41 Å	0.041 nm	결합 하나 길이의 1/4 — 거의 안 움직였다
퍼포린 구멍 5~20 nm	—	단백질 하나가 통과할 만한 크기
LNP 91 nm	—	독감 바이러스(~100 nm)와 비슷
실패한 LNP 210 nm	—	여전히 눈에 안 보이지만 부피는 12배
수지상세포	~15 µm	LNP 보다 160배 큼

지름 하나를 바꾸면 부피는 세제곱으로 따라옵니다. 이 강의에서 계속 나오는 계산입니다.

Python 브라우저에서 실행

# 지름이 부피와 표면적을 어떻게 끌고 가는지 계산해 봅니다.
import numpy as np

d_ok, d_bad = 91.0, 210.0     # nm
r_ok, r_bad = d_ok/2, d_bad/2

vol  = lambda r: 4/3*np.pi*r**3
area = lambda r: 4*np.pi*r**2

print("지름       ", f"{d_ok:.0f} nm  vs  {d_bad:.0f} nm")
print("지름 비    ", f"{d_bad/d_ok:.2f} 배")
print("부피 비    ", f"{vol(r_bad)/vol(r_ok):.1f} 배")
print("표면적 비  ", f"{area(r_bad)/area(r_ok):.1f} 배")
print()

# 같은 양의 mRNA 를 담는다면 입자 수는 부피에 반비례합니다.
print("같은 mRNA 총량이면 입자 개수는", f"{vol(r_ok)/vol(r_bad):.3f} 배 -- 즉 1/{vol(r_bad)/vol(r_ok):.0f}")
print("수지상세포 하나가 만날 확률도 그만큼 줄어듭니다.")

고등학생위 코드가 방금 무슨 일을 했나요

구의 부피 공식 4/3 πr³ 과 겉넓이 공식 4πr² 로 91 nm 와 210 nm 짜리 공을 견줬습니다.

보는 것	비	왜 그런가
지름	2.3배	그냥 재면 이 값
표면적	약 5배	2.3²
부피	약 12배	2.3³

어느 숫자를 보느냐에 따라 "얼마나 커졌나" 의 답이 달라집니다. 논문이나 기사에서 "2배 커졌다" 는 말을 보면 무엇이 2배인지 물어야 하는 이유입니다.

자 둘 — 시간

11강에서 100 나노초 시뮬레이션을 돌립니다. 이게 긴 걸까요, 짧은 걸까요?

일	걸리는 시간
결합 하나가 한 번 떠는 데	~10 펨토초 (10⁻¹⁴ s)
곁사슬이 한 바퀴 도는 데	피코초~나노초
루프 하나가 모양을 바꾸는 데	나노초~마이크로초
단백질 하나가 통째로 접히는 데	마이크로초~초
리보솜이 아미노산 하나 붙이는 데	~0.2초 (초당 5개)
T세포가 클론 확장하는 데	며칠

100 ns 는 루프가 몇 번 움직여 볼 만한 시간입니다. 단백질이 접히는 걸 보기에는 턱없이 짧고, 루프가 닫히는지 보기에는 충분합니다. 11강에서 왜 하필 100 ns 인지 다시 이야기합니다.

자 셋 — 농도

12강의 IC50 87 nM, 15강의 7.5 mM, 에필로그의 0.1 mg/mL. 단위가 제각각이라 헷갈립니다.

1 M = 10³ mM = 10⁶ µM = 10⁹ nM

이야기의 값	어디	느낌
ATP/CTP/GTP 7.5 mM	IVT 반응	시험관에 넉넉히 부은 재료
펩타이드 IC50 87 nM	MHC 결합	mM 보다 10만 배 묽어도 붙는다 = 강하다
TCR 결합 Kd <1 µM	T세포 인식	면역에서는 이 정도면 충분히 세다

숫자가 작을수록 센 것

IC50 · Kd — "이만큼 묽어도 붙는다"는 뜻이라서 작을수록 강한 결합입니다. 87 nM 이 500 nM 보다 훨씬 좋습니다.

숫자가 클수록 센 것

VAF · 봉입효율 · RIN · pLDDT — 이건 비율이나 점수라서 클수록 좋습니다. 헷갈리면 단위가 붙었는지 보세요. nM 이 붙으면 작을수록 셉니다.

고등학생nM 이 붙으면 작을수록 세다 — 이것만 외우세요

이 강의에서 학생들이 가장 자주 틀리는 게 이겁니다.

값	어느 쪽이 좋은가	왜
IC50 87 nM	작을수록 좋음	"이렇게 묽어도 붙는다" = 세다
VAF 0.847	클수록 강한 신호	비율이니까
RIN 8.4	클수록 좋음	점수니까
PDI 0.09	작을수록 좋음	흩어진 정도니까

헷갈리면 이렇게 물으세요

"이건 얼마나 필요한가를 재는 값인가, 아니면 얼마나 좋은가를 재는 값인가?"
'필요한 양' 이면 적을수록 좋고, '좋은 정도' 면 클수록 좋습니다.

달리기 기록은 작을수록 좋고, 시험 점수는 클수록 좋습니다 — 똑같은 구별입니다

🤔 확인 문제

이야기에서 '전체 구조 RMSD 0.41 Å, 활성화 루프 RMSD 3.87 Å' 이라고 합니다. 이 두 숫자가 함께 뜻하는 것은?

🤔 확인 문제

LNP 지름이 91 nm 에서 210 nm 로 커지면 입자 하나의 부피는 약 몇 배가 되나요?