부동단백질(不凍蛋白質, antifreeze protein, AFP)은 생물이 영하의 저온 환경에서도 세포와 체액이 얼지 않도록 보호하는 기능을 가진 천연 단백질이다. 결빙방지 단백질 또는 동결방지 단백질이라고도 불리며, 영어 약칭 AFP로 자주 표기된다.
부동단백질은 얼음 결정 표면의 특정 물 분자와 선택적으로 결합하여 얼음 결정이 성장하거나 재결정화되는 것을 억제하는 방식으로 작용한다. 이는 자동차 부동액(에틸렌글리콜)이 어는점을 총괄적으로 낮추는 방식과는 근본적으로 다르며, 부동단백질은 얼음 결정의 형성 자체를 물리적으로 차단하는 메커니즘을 가진다.
부동단백질은 다양한 생물군에서 발견된다. 극지방과 한대 해역에 서식하는 어류(겨울넙치, 가자미, 남극암치, 북극 조각상 등)의 혈액과 상피조직에서 당단백질 형태의 AFGP(antifreeze glycoprotein)와 여러 유형의 AFP가 확인되었다. 곤충 50여 종 및 절지동물에서도 발견되며, 일부 곤충의 AFP는 어류의 것보다 10~100배 높은 부동 활성을 보인다. 식물(겨울호밀, 노박덩굴, 당근, 복숭아 등)에서도 20여 종의 AFP가 보고되었으며, 극지방의 박테리아와 균류에서도 다양한 AFP가 확인되었다.
어류의 AFP와 곤충의 AFP 사이에는 구조적 차이가 크며, 곤충의 AFP가 더 높은 활성을 나타내는 경향이 있다. 이는 곤충이 어류보다 더 낮은 온도 환경에 노출되기 때문인 것으로 추정된다. 곤충의 AFP는 시스테인-시스틴 간 이황화 결합(-S-S-) 비율이 높아 저온에서도 단백질 구조가 변형되는 것을 방지하는 특징을 보인다.
부동단백질의 응용 가능성은 농업(작물의 내한성 향상), 식품 산업(냉동 식품의 품질 유지, 아이스크림의 얼음 결정 조절), 의학(장기 냉동 보존, 냉동 수술), 항공우주(항공기 날개 제빙) 등 다양한 분야에서 연구되고 있다. 그러나 자연계에서 추출한 AFP는 생산 비용이 매우 높아, 대장균이나 효모를 이용한 유전자 재조합 생산 기술이 연구 중이다.
