톱10 하이라이트

2017年3月31日 ~ 2017年4月30日

  • 입자물리학: 노 뉴트리노의 존재 확인

    Nature 544 (2017년4월6일)

    뉴트리노의 특성은 입자 물리학 분야에서도 가장 수수께끼와 같은 현상이다. 표준 모델에서는 마요라나 페르미온(Majorana fermion)으로 알려져 있는 뉴트리노가 반입자가 되는 경우는 매우 드물며, 지금까지 검출되지 않았으며, 뉴트리노리스 이중 붕괴라고 불리는 방사선 화성 붕괴가 반드시 존재해야 한다. 매우 희귀한 붕괴를 찾기 위해서, 또는 보다 엄격한 제한을 두기 위해서는 배경 현상을 억제하는 것이 필수적이다. GERDA 협력단에서는 35.6 킬로그램의 게르마늄-76에서 뉴트리노리스 이중 붕괴를 찾은 연구 결과를 발표하였다. 저자들은 현명한 거부 시스템을 이용하여, 배경 현상이 없는 관측 결과를 확보할 수 있었다. 저자들은 5.3x1025년의 붕괴에 대한 반감기의 낮은 제한 사항을 측정하였다. 이번에 밝혀진 배경이 억제된 기술을 통해서 배경이 없는 관측에 의한 1027년의 반감기 민감도에 대해서도 곧 관찰이 가능하게 될 것으로 보인다.

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    doi: 10.1038/nature21717 | 전문  | PDF

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    doi: 10.1038/544038a | 전문  | PDF

  • 동물들의 체표면 무늬를 만드는데 관여하는 세포 내 기작

    Nature 544 (2017년4월13일)

    얼룩말의 줄무늬와 표범의 점무늬와 같은 동물계에서의 거시적 패턴은 생물학적 세포 단위에서 발생하는 프로세스에 의해서 형성되는 것으로 설명되고 있다. 이번 주 네이처에서 Michel C. Milinkovitch의 연구원들은 오셀레이트 도마뱀 피부의 패턴 형성을 조절하는 다이나믹 한 프로세스를 밝혔다. 저자들은 4년에 걸쳐 패턴의 변화를 기록함으로써, 색상의 변화가 피부에서 개별적으로 일어나며, 육각형 형태의 세포 변화 법칙을 지키고 있고, 인접한 요소의 상태에 따라서 세포의 상태가 변화하는 것으로 확인되었다. 수학적 시뮬레이션과 수리적 유도를 통해서 피부 두께 차이가 있을 경우 지속적인 반응-확산 프레임워크로부터 메조스코픽 스케일의 패턴이 나타나게 된다는 사실을 확인할 수 있었다. 저자들의 연구를 통해서 세포의 오토마타는 컴퓨터 시스템이 아니라, 생물학적 진화에 의해서 생성된 프로세스로 구성되어 있다는 사실이 밝혀졌다. 표지 이미지: Michel C. Milinkovitch 제공

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    doi: 10.1038/nature22031 | 전문  | PDF

  • 조혈 전구세포 클러스터에 의한 백혈병 암 세포 공급

    Nature 544 (2017년4월6일)

    조혈 생성 기간 동안, 골수, 과립/대식세포 전구 세포(granulocyte/macrophage progenitors, GMP)는 보다 분화된 과립구를 생성시킨다. Aurélie Hérault 등은 긴급 혈액 생성 동안에, 자가 재생력을 가진 GMP 클러스터가 생성되며, 이를 통해서 시간에 따른 사이토카인 분비에 의해 보다 분화된 세포가 생성된다는 사실을 확인하였다. 하지만, 백혈병 세포의 생성 동안에는 이러한 클러스터가 지속적으로 백혈병 세포를 공급하는 역할을 하게 된다. 이러한 연구 결과를 통해서 GMP의 다이나믹한 작용에 대해서 새로운 시각을 얻을 수 있었다.

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    doi: 10.1038/nature21693 | 전문  | PDF

  • 단일 세포 Hi-C를 통한 단일 포유류 지놈의 3차원 구조 연구

    Nature 544 (2017년4월6일)

    염색체가 핵 내에서 어떻게 접히고, 구성되는지에 대해서 이해하기 위해서, 연구원들은 현미경과 분자생물학적 기술을 기반으로 하여 Hi-C와 같은 염색체의 구조를 캡쳐하는 방법을 이용하였다. Ernest Laue과 공동연구원들은 생쥐 단배체 배아 줄기세포의 세포 주기에서 G1기를 분석하기 위해서 단일 세포 Hi-C에 적용할 수 있는 이미지 촬영 기술을 개발하였다. 저자들은 이번에 개발된 고해상도 접근 법을 통해서 세포와 세포 간에 염색체의 위상학적 도메인과 루프가 어떻게 다른지에 대해서 100킬로베이스 단위 이하에서 확인할 수 있었으며, 이미지를 통해서 염색체 구조를 검증할 수 있었다.

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    doi: 10.1038/nature21429 | 전문  | PDF

  • MUFA와 연관된 H3K4me3 유전자 억제를 통한 선충의 수명 연장 메커니즘

    Nature 544 (2017년4월13일)

    H3K4me3 메틸전이 효소 결핍은 선충의 수명을 늘릴 수 있지만, 그 작용 기전에 대해서는 거의 밝혀진 바가 없었다. 이번 주 네이처에 발표된 연구 논문에서는 생식세포에서 H3K4me3의 기능 소실이 선충의 장내에서 일어나는 지방 대사에 영향을 주며, 그에 따라서 MUFA(mono-unsaturated fatty acid)가 축적되지만, PUFA(Poly-unsaturated fatty acid)는 축적되지 않는 결과를 가져오는 것으로 확인되었다. 지방 스위치는 생식세포에서 S6K를 포함하여 생식세포 내의 특별한 타깃의 활성을 억제하며, 장내 델타-9-지방산 불포화효소의 활성 증가를 유발하는 것으로 확인되었다. MUFA 축적은 H3K4me3 메틸전이효소 결핍에 의해 유발되는 수명 연장을 증대시키는데 필수적이며, 저자들은 식품에서 섭취되는 MUFA가 선충의 수명을 연장시키는데 충분하다는 사실을 확인할 수 있었다. 이번 연구를 통해서 내인성 MUFA가 수명을 연장시킨다는 사실이 확인되었으며, 다른 종에서의 건강 수명은 좀더 연구가 필요할 것이 밝혀졌다.

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    doi: 10.1038/nature21686 | 전문  | PDF

  • 복잡한 구조의 팩틴 대사에 관여하는 장내 세균으로부터 확인된 새로운 촉매 기능

    Nature 544 (2017년4월6일)

    RG-II(Rhamnogalacturonan-II)는 현재까지 알려진 것들 중에서 가장 복잡한 형태의 글리칸이다. 이러한 글리칸의 특징은 네안데르탈인들이 살았던 시기의 움식물에서부터 확인되지만, 어떤 메커니즘에 의해서 이러한 다당류들이 분해되는지에 대해서는 알려진 바가 없었다. 이번 주 네이처에 게재된 논문에서 저자들은 장내에서 RG-II의 분해에 관여하는 대사 과정 및 효소들에 대해서 밝힌 연구 결과를 발표하였다. 박테리오데스 집단에 속하는 단일 장내 세균이 21 글리코시딕 결합을 포함하여 이러한 복잡한 구조의 기질을 분해시킨다. 이와 같은 분해 반응은 새롭게 밝혀진 7종의 글리코사이드 가수분해효소에 의해서 일어나며, 이들로부터 새로운 촉매 기능도 확인되었다. 이번 연구를 통해서 인간 장내에 서식하는 미생물총에 속하는 세균에 의한 글리칸 분해 메커니즘을 확인할 수 있었으며, 이들이 어떻게 이와 같은 희귀한 당을 분해하는지에 대해서도 확인할 수 있었다.

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    doi: 10.1038/nature21725 | 전문  | PDF

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    doi: 10.1038/nature21901 | 전문  | PDF

  • 톨루엔 결합 다이론 수산화효소의 결정 내 반응 사이클

    Nature 544 (2017년4월13일)

    다이론 수산화효소(Diiron hydroxylases)는 전자 친화성 방향족 성분에 의해서 방향족성 화합물을 산화시키는 작용을 촉매한다. 이러한 다이론 효소들의 구조가 발표되어 왔지만, 이들의 작용 기전에 대해서는 거의 밝혀진 바가 없었다. 이번 연구에서는 톨루엔 4-모노옥시게나아제에 의한 톨루엔 수산화반응의 중요한 중간체들의 구조가 밝혀졌다. 이번에 구조가 밝혀진 중간체로는 기존에 다이론 시스템에서 밝혀져 있지 않던 μ-1,1(hydro) 퍼옥소 복합체도 포함되어 있다. 이번 연구에서는 다양한 다이론 함유 옥시게나아제를 밝혔으며, 이러한 종에서 산소 활성화 경로에서 형성되는 다른 효소에 대한 정보를 제공하였다. 이번 연구는 결정화 효소가 중간체를 시각화하는데 도움이 될 것으로 보인다.

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    doi: 10.1038/nature21681 | 전문  | PDF

  • 바이러스 지놈 분석을 통한 에볼라바이러스 대유행의 확산 및 지속에 필요한 중요 요소 확인

    Nature 544 (2017년4월20일)

    바이러스가 대규모 발병 시 어떻게, 그리고 왜 확산되는지를 이해하는 것은 미래의 위협을 어떻게 방지하고 대응할 것인지에 대한 계획을 수립하는데 있어서 중요하다. Andrew Rambaut와 공동연구원들은 2013년에서 2016년 사이에 아프리카 서부지역에서 발생한 에볼라 바이러스 대유행에 대한 지노믹스 분석을 통한 대유행학적 분석을 수행하였다. 저자들은 최소 1,600건 이상의 에볼라 바이러스 지놈에 대한 분석을 통해서, 대유행학적 확산에서 중요한 인자를 분석하였으며, 바이러스가 왜 인접 국가로 확산되지 않았는지에 대해서도 설명할 수 있게 되었다.

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    doi: 10.1038/nature22040 | 전문  | PDF

  • 홀로효소 형성을 필요로 하는 중재 복합체 구조 및 재구성

    Nature 544 (2017년4월13일)

    중재 복합체는 진핵세포의 RNA 중합효소 II 전사 반응에서 필수적인 역할을 수행한다. Francisco Asturias와 공동연구원들은 냉동 전자 현미경을 이용하여 효모의 전체 중재 복합체의 구조를 거의 원자 수준으로 밝힌 연구 결과를 발표하였다. 저자들은 중재 RNA 중합효소 II 홀로효소(Mediator-RNA polymerase II holoenzyme)의 구조를 분석하였다. Med14 서브유닛은 앞쪽, 중간, 그리고 뒤쪽 모듈을 연결하는 백본으로 작용하며, 그 유연성은 RNA 중합효소 II와 관련된 중재 복합체에서 일어나는 거대 스케일 재구성을 가능하게 하였다.

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    doi: 10.1038/nature21393 | 전문  | PDF

  • 옥스타노신-A 생합성에 관여하는 B12 의존성 라디칼 SAM 효소

    Nature 544 (2017년4월20일)

    옥스타노신-A(Oxetanocin-A, OXT-A)와 옥스탄-링-함유 유도체(oxetane-ring-containing derivatives)들은 DNA 바이러스에 대한 강력한 억제제로 알려져 있으며, 항암 및 항균 활성도 가지고 있는 것으로 알려져 있다. 옥스탄은 합성을 통해 얻을 수 있지만, 산소 함유 고리가 어떻게 자연적으로 형성되는지에 대해서는 밝혀진 바가 없었다. 이번 주 네이처에 발표된 연구 결과에서OXT-A의 생합성에 OxsB를 B12 의존성 S-아데노실메티오닌(S-adenosylmethionine, SAM)라디칼 효소를 포함하고 있다고 확인되었다. OxsB는 AMP로부터 독특한 고리 형성을 촉매한다. OXsB의 결정 구조는 약 7,000개의 유사체가 있는 B12-의존성 SAM 효소의 활성을 대표하며, B12와 철-유황 클러스터를 활성 부위에 어떻게 가지고 있는지를 밝힐 수 있었다.

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    doi: 10.1038/nature21689 | 전문  | PDF