톱10 하이라이트

2019年7月18日 ~ 2019年8月17日

  • 실리콘 상의 인 공여 전자 사이에서 구현된 두 큐비트 게이트

    Nature 571 (2019년7월18일)

    인 원자의 전자 스핀을 기반으로 하는 큐비트는 양자 컴퓨터 제작을 위한 플랫폼으로 많은 관심을 받고 있다. 프로세서의 기본 구성 요소인 논리 게이트를 만들기 위해서, 전자 스핀은 강력한 상호작용을 위해서 매우 가까이 위치하고 있어야 하며, 빠른 게이트 운영 시간을 가져야 한다. 비록 얽힘 상태가 실리콘 양자점 위에서 구현되었지만, 원자 큐비트에 결합된 두 개의 전자 사이의 상호작용을 위해서 파악이 어려운 것으로 확인되었다. 이번 주 네이처에서 Michelle Simmons와 공동연구원들은 실리콘 윙서 인 공여 원자 상의 전자 간에 두 큐비트 상호 교환이 나노 초에 일어난 사례를 발표하였다. 연구원들은 큐비트 위치를 조절하여 이러한 결과를 얻었으며, 스핀 상태에 대한 매우 정밀한 해독을 확보할 수 있는 조절 회로와 관련되어 있었다. 이번에 확보된 매우 빠른 교환 게이트는 실리콘에서 전자 스핀 큐비트를 이용하여 대규모 양자 회로를 만들 수 있었으며, 이를 통해서 현실화로 한걸음 더 다가가게 되었다. 표지 사진: Tony Melov 제공

    Letter

    doi: 10.1038/s41586-019-1381-2 | 전문  | PDF

  • 원시생물과 척추동물 간 단일 세포 트랜스크립톰 분석

    Nature 571 (2019년7월18일)

    이번 주 네이처에 Michael Levine과 공동연구원들이 게재한 연구 논문에서는 동물 배아 생성에 대한 고해상도 단일 세포 RNA 염기서열 분석(high-resolution single cell RNA sequencing analysis, scRNA-seq)을 수행한 연구 결과가 발표되었다. 이번 연구에서는 여러 가지 장점을 가지고 있는 유령멍게(sea squirt)인 Ciona intestinalis가 이용되었다. 첫째, 배아가 상대적으로 적은 수의 세포로 구성되어 있어서 scRNA-seq를 추적하는 것이 가능하다. 둘째, 발달 과정의 예측성이 매우 높고, 세포의 계통이 이미 잘 알려져 있다. 셋째, Ciona는 척추동물과도 가까운 피낭 동물을 대표하고 있으며, 척추동물 진화의 새로운을 보여줄 수 있다. 이번 연구 결과를 통해서 Ciona의 배아 발달 과정을 잘 볼 수 있으며, 척색과 같은 구조 및 단뇌와 같은 척추동물의 핵심 특성이 어디에서 유래했는지에 대한 힌트를 제시할 수 있었다.

    Article

    doi: 10.1038/s41586-019-1385-y | 전문  | PDF

    News & Views

    doi: 10.1038/d41586-019-01967-0 | 전문  | PDF

  • P4-ATP 분해효소 지질 플립파아제의 구조 분석 및 자가 조절 매커니즘

    Nature 571 (2019년7월18일)

    비대칭성 지질 분포를 유지하는 것은 세포막의 구조 및 기능에 중요한 요소이다. P4-ATP 분해효소 또는 플립파아제(flippase)는 이중막 리플릿(bilayer leaflet) 사이의 지질을 내부로 이동시키는 역할을 한다. 비록 역 프로세스인 지질 플롭(lipid flop)이 어떻게 일어나는지에 대해서는 정보를 가지고 있지만, 지질 뒤집기(lipid flippling)에 대해서는 여전히 정보가 부족하다. Poul Nissen과 공동연구원들은 효모의 플립파아제인 Drs2p-Cdc50p의 구조를 밝힌 연구 결과를 발표하였으며, 이 효소가 활성화되기 위해서 자가 억제와 중간체 상태를 가진다는 사실도 밝혔다. 이번 연구 결과는 보조 분석 결과와 함께 플립파아제의 기능에 대한 기초 메커니즘을 밝혔으며, 이들이 어떻게 지질 Pl4P에 의해서 조절되며, 트랜스포트 및 자가 조절이 어떻게 가능한지에 대해 제안되었다.

    Article

    doi: 10.1038/s41586-019-1344-7 | 전문  | PDF

  • 엄격한 기후 조절 목표를 위한 잔여 탄소 예산 예측 및 추정

    Nature 571 (2019년7월18일)

    잔여 탄소 예산 개념은 기후 정책의 방향성을 결정하는데 대한 도구로 이용되고 있다. 이 개념은 인류가 파리 기후 협약에서 제시한 기온 상승 한계 이하로 전세계 기온 상승을 제안함으로써 인류에 의해서 대기 중으로 방출되는 이산화탄소의 전체 양을 제한하기 위함이다. 다양한 연구를 통해서 잔여 탄소 예산을 추정하는 방법이 발표되었지만, 배출 감소 타깃을 셋팅하기 위한 효과에서는 제한적이었다. 이번 주 네이처 Perspective 란에 발표된 연구 논문에서는 잔여 탄소 예산의 차이를 줄이는데 도움이 될 수 있는 기초 연구가 제시되었으며, 과학적인 지식이 발전함에 따라 잔여 탄소 예산에 대한 추정을 좀더 정확하게 할 수 있는 방법에 대해서도 논의되었다.

    Perspective

    doi: 10.1038/s41586-019-1368-z | 전문  | PDF

  • 미토콘드리아 ADP/ATP 캐리어의 결합성 기능을 수행하는 H+ 전달체

    Nature 571 (2019년7월25일)

    적응 열생성(Adaptive thermogenesis)은 체내 온도를 조절하고, 지방의 침착을 조절하며, 전반적인 에너지 균형에 기여한다. 이러한 프로세스는 UCP(uncoupling protein)의 활성에 의해서 나타나며, 긴사슬 지방산(long-chain fatty acid)이 존재할 경우, 미토콘드리아 내막의 투과성이 증가하여, 미토콘드리아가 ATP 대신에 열을 내도록 유도한다. UCP1이 갈색 및 베이지색 지방의 UCP로 알려져 있는 반면, 다른 모든 조직에서 H+ 유출에 관여하는 UCP에 대해서는 명확히 밝혀진 바가 없었다. Yiriy Kirichok과 공동연구원들은 미토콘드리아의 AAC(ADP/ATP carrier)가 UCP1을 발현하지 않는 모든 조직의 미토콘드리아에서 양성자 유출에 관여한다는 사실을 확인하였다. 저자들은 AAC가 in vivo에서 두 가지 기능, 즉 ADP를 ATP로 전환하는 기능뿐만 아니라, ATP 요구량이 적고 지방산이 존재하는 경우 열을 생성하는 역할도 수행한다는 사실을 확인하였다.

    Article

    doi: 10.1038/s41586-019-1400-3 | 전문  | PDF

  • 인류 활동에 의해서 생성된 에어로졸에 대한 액체-구름-물 반응

    Nature 572 (2019년8월1일)

    산업 활동에 따른 에어로졸 배출은 구름 색을 밝게 만들고, 불투명성을 증가시키거나 물의 통과를 통해서 실질적으로 냉각 효과를 유발한다. 하지만, 이러한 사항에 대해서는 여전히 논란이 많으며, 기상학적인 것으로부터 에어로졸의 효과를 분리하는 것이 매우 극도로 어렵기 때문에 여전히 많은 논란의 대상이 되고 있다. Velle Toll과 공동연구원들은 제련소와 정유시설과 같은 오염원들이 어떻게 구름의 특성에 영향을 주는지를 조사하였다. 저자들의 연구를 통해서 에어로졸이 구름의 밝기를 증가시키지만, 액체 상태의 물이 지나가는 경로는 거의 영향을 주지 않는다는 사실을 확립하였다. 이러한 연구 결과를 통해서 화산 폭발이 액체 상태 물의 경로에 거의 영향을 주지 않는 것을 확인할 수 있었다.

    Article

    doi: 10.1038/s41586-019-1423-9 | 전문  | PDF

    News & Views

    doi: 10.1038/d41586-019-02287-z | 전문  | PDF

  • 유라시아 지역에서 호모 사피엔스가 거주했던 가장 초기 증거를 제시한 아피디마 동굴 화석

    Nature 571 (2019년7월25일)

    아피디마(Apidima) 1과 2는 1978년에 그리스에서 발견된 두 개의 인간 두개골 화석이며, 최근 Katerina Harvati와 공동연구원들에 의해서 다시 연구 되고 있다. 아피다마 1은 최소한 17만년 전의 화석인 반면, 네안데르탈인과 가장 유사한 반면, 아피디마 2는 최소한 21만년 정도 되었고, 호모사피엔스와 매우 비슷하다. 이러한 분석 결과를 통해서 유럽에서 발굴된 초기 현생 인류에 대해 알 수 있었으며, 유럽에서 인류가 정착한 것은 초기 네안데르탈인을 인류가 단순히 대체했다기 보다는 매우 복잡한 과정을 겪었다는 것을 추정할 수 있었다.

    Article

    doi: 10.1038/s41586-019-1376-z | 전문  | PDF

    News & Views

    doi: 10.1038/d41586-019-02075-9 | 전문  | PDF

  • 시각 피질에서 신경 집단에 대해 반응하는 고차원 위상학

    Nature 571 (2019년7월18일)

    신경계에서 정보를 수집하는 두 가지 서로 다른 방법은 선택적이고 연관성이 없지만 특이성이 우수한 효과적인 코딩(efficient coding)과 서로 연관되어 있고 반복적이면서 강건성이 뛰어난 낮은 차원 코딩(low-dimensional coding)이 있다. Kenneth Harris와 공동연구원들은 깨어있는 생쥐의 시각 피질에서 대규모 신경 세포 집단의 이미지 암호화에 대한 차원성(dimensionality)을 분석하였다. 저자들은 신경 반응은 놀랍게도 매우 높은 차원성을 가지며, 원활한 다양체(smooth manifold)에 의해서 설명할 수 있는 집단 암호에 대해 가질 수 있는 가장 높은 차원성을 나타내고 있으며, 이것이 신경 암호화에 대한 주요 제한 사항인 것을 제안하고 있다.

    Article

    doi: 10.1038/s41586-019-1346-5 | 전문  | PDF

  • 뇌척수액의 배출구 역할을 하는 두개골 아래쪽 뇌막 림프관

    Nature 572 (2019년8월1일)

    Gou Young Koh, Ji Hoon Ahn, 그리고 공동연구원들은 두개골의 아래쪽에 위치하고 있는 뇌막 림프관(meningeal lymphatic vessels, mLV)을 통한 중추신경계의 뇌척수액 배출구로부터 거대 분자를 분석한 연구 결과를 발표하였다. 저자들은 이러한 림프관에 대해 해부학적으로 완전히 다른 위치를 가시적으로 보여줄 수 있었으며, 이를 통해서 뇌척수액을 받아서 배출하는 역할을 수행하는 형태학적 특성을 확인할 수 있었다. 또한, 저자들은 뇌막의 림프관과 뇌척수액의 배출이 노화과정에서 문제가 발생한다는 것도 확인하였다. 이러한 연구 결과는 설치류에서 사람까지 확장할 수 있으며, 이를 통해서 노화와 연관된 신경병태생리학적 프로세스를 좀더 상세히 들여다 볼 수 있게 되었다.

    Article

    doi: 10.1038/s41586-019-1419-5 | 전문  | PDF

    News & Views

    doi: 10.1038/d41586-019-02166-7 | 전문  | PDF

  • 환경 및 질환에 대한 유전학적 특성과 후생학 간의 연결 고리

    Nature 571 (2019년7월25일)

    이번 주 네이처에서는 Giacomo Cavalli과 Edith Heard가 당뇨병과 관련된 후생학 분야의 발전 및 중요성에 대해서 리뷰 하였다. 저자들은 조절 유연성 및 안정적인 후생학적 유전가능성, 유전 다양성, 노화 및 질환과의 연결 가능성에 대해서 다루고 있으며, 후생학적인 요소들이 다세대를 걸쳐서 환경에 대한 반응에 어떤 영향을 주는지를 분석하였다. 노화 및 질환에서 후생학적 요인들을 이해하는 것은 진단 및 치료법 개발에 활용될 수 있을 것으로 보인다.

    Review

    doi: 10.1038/s41586-019-1411-0 | 전문  | PDF