단백질 중에서 3만 개 이상의 아미노산으로 구성된 대형 단백질을 메가 단백질이라 한다. 지금까지 가장 큰 메가 단백질은 4만개의 아미노산으로 구성된 것이었는데 그보다 2배 이상 많은 8만5000개 이상의 아미노산으로 구성되는 단백질을 암호화하는 유전자가 최근 발견됐다.

하지만 이론상 존재 가능성만 확인됐을 뿐 그 실체는 확인되지 않았다. 이 메가 단백질은 다른 미생물 세포를 먹이로 삼는데 도움을 주지만 형성된 직후 여러 조각으로 나뉘기 때문에 실체 확인이 어려운 것으로 추정됐다.

미국 캘리포니아대 버클리캠퍼스의 연구원은 거대 유전자를 찾기 위해 미생물 DNA 서열을 조사하던 중 놀라운 것을 발견했다. 1800개의 아미노산으로 구성된 단백질을 암호화하는 유전자였다. 단백질은 일반적으로 수백 개의 아미노산으로 구성된다. 그의 박사과정 지도교수는 DNA 서열 분석을 통해 3만개 이상의 아미노산으로 구성된 메가 단백질도 보고된 바가 있음을 알려주면서 더 큰 메가 단백질을 찾아보라고 격려했다.

그 결과 사상 최대인 8만5000개의 아미노산으로 이루어진 단백질을 필두로 수십 개의 메가 단백질이 더 발견됐다. 이 거대 분자는 수수께끼 같은 환경 미생물군이 다른 미생물 세포를 먹이로 삼도록 해준다는 것이 연구진의 추론이다.

세계 최대의 단백질이란 타이틀은 수십 년간 근육에서 발견되는 약 3만5000개의 아미노산으로 이루어진 ‘티틴(Titin)’이라는 이름의 메가 단백질이 차지해왔다. 

하지만 세계 기록 갱신은 조금 더 기다려 볼 필요가 있다. 구글 딥마인드의 단백질 구조 예측 인공지능(AI)인 알파폴드(AlphaFold)를 이용해 유전자 서열로부터 거대한 단백질의 존재를 추론하고 분자 모양의 일부를 예측했다. 그 결과 더 큰 메가 단백질이 일단 세포에서 만들어진 뒤 다른 기능을 가진 조각으로 잘려 나갈 가능성이 있음을 발견했다.

메가 단백질은 특히 1990년대 미국 북부의 옐로스톤 국립공원에서 처음 발견된 뒤 현재 환경 샘플에서 흔히 발견되는 박테리아군인 옴니트로포타(Omnitrophota)에서 많이 발견된다. 연구진은 폐수에서 3만 개 이상의 아미노산으로 구성되는 단백질을 암호화하는 46개의 옴니트로포타 유전자를 새로 발견했다. 그 중에는 최대 8민5804개의 아미노산으로 구성된 거대 단백질을 암호화하는 유전자도 포함돼 있다.