톱10 하이라이트

2019年6月19日 ~ 2019年7月19日

  • 생식기에서의 B세포 항체 분비를 통한 HIV-1 및 HSV-2 감염 차단

    Nature 571 (2019년7월4일)

    HIV-1과 HSV-2와 같이 성행위에 의해서 전파되는 감염성 질환에 대한 백신은 현재까지 성공적이지 못했었다. 이번 주 네이처에서 Akiko Iwasaki와 공동연구원들은 생식기 HPV 감염 생쥐 모델을 이용하여, 약독화 HSV(herpes simplex virus)를 투여하게 되면, B세포와 플라즈마 세포가 암컷의 생식기에 존재하지 않는다는 사실을 확인하였다. 하지만, 야생형 바이러스로 감염시키게 되면, 순환중인 B 세포 및 바이러스 특이적인 항체 분비를 유도하게 된다. 또한 성공적인 백신은 혈중 항체의 량이 아니라 암컷의 생식기 내로 기억 B세포가 모집될 수 있는 전략을 수행할 수 있었다.

    Letter

    doi: 10.1038/s41586-019-1285-1 | 전문  | PDF

  • 알츠하이머 질환에 대한 단일 세포 트랜스크립톰 분석

    Nature 570 (2019년6월20일)

    Hansruedi Mathys 등은 다양한 단계의 알츠하이머 질환을 앓고 있는 48명 환자로부터 얻어진 약 80,000개의 단일 핵 알츠하이머 질환의 병인성에 대한 단일 세포 분석 결과를 제공하였다. 이번 연구를 통해서 얻어진 데이터는 세포 레벨에서 알츠하이머와 관련된 트랜스크립톰 변화를 보여줄 수 있었으며, 세포 종류에 특이적이고 유전자 발현에서의 섭동 현상을 공유하고 있다. 이번 연구를 통해서 알츠하이머 발병과 관련하여, 미엘린 관련 프로세스가 확인되었으며, 놀랍게도 나이와의 관련성 보다는 성별에 따른 이형성이 훨씬 더 두드러져 나타난다는 사실을 확인하였다.

    Article

    doi: 10.1038/s41586-019-1195-2 | 전문  | PDF

  • 암환자에게서 발견되는 혈액 내 자유 DNA 단편화 패턴

    Nature 570 (2019년6월20일)

    저자들은 원리 검증 연구를 통해서 세포-프리 DNA의 단편화 패턴을 분석하였다. 머신-러닝 알고리즘을 이용하여 암환자와 건강한 사람 간에 혈액 내에 순환하는 DNA의 차이를 분석하였으며, 이를 통해서 저자들은 비 침습적 생검으로부터 암을 검출하는 방법을 좀더 향상시킬 수 있다는 사실을 확인할 수 있었다.

    Letter

    doi: 10.1038/s41586-019-1272-6 | 전문  | PDF

  • 남반구 기후 이상과 연관되어 있는 남극 해안가 폴리니아 현상

    Nature 570 (2019년6월20일)

    웨들 해에 있는 마우드 라이즈(Maud Rise)는 1976년에 유사한 폴리니아(polynya)로 마지막 관찰되었지만, 그 당시에는 이와 관련된 메커니즘을 이해하는데 있어서 충분한 정보가 없었다. 최근 Ethan Campbell과 공동연구원들은 인공위성을 이용한 관측, 해양 부의를 이용한 프로파일 분석, 물개에 부착된 장비, 그리고 표면에 대한 대기 재분석을 이용하여, 2016년과 2017년에 폴리니아가 다양한 강력한 태풍 활동에 의해서 유발되며, 매우 드물게 좀더 따뜻한 심해수와 표면 해수가 강력하게 혼합되면서 발생한다는 사실을 확인하였다. 이번 연구 결과는 폴리니아 생성 메커니즘을 정확히 밝힐 수 있었으며, 저자들은 폴리니아 생성에 적합한 메커니즘이 향후 수십 년간 지속될 수 있을 것으로 추정하였다.

    Article

    doi: 10.1038/s41586-019-1294-0 | 전문  | PDF

  • 위상학적 초전도 상태에서 클레인 파라독스(Klein paradox)에 의한 완벽한 안드리브 반향(Andreev reflection)

    Nature 570 (2019년6월20일)

    이번 주 네이처에서 Ichiro Takeuchi와 공동연구원들은 일반 금속 및 위상학적 초전도체 사이의 접촉 장벽(contact barrier)을 통해서 완벽한 전자 전달을 확인한 연구 결과를 제출하였다. 저자들의 연구 결과는 클레인 터널 효과(Klein tunnelling)를 나타내는 것으로 입자들이 장벽이 마치 없는 것과 같이 두 물질 사이의 장벽을 통과해서 움직일 수 있는 현상이다. 전자(금 입자)가 장벽을 통해 터널 효과를 가지게 되면, 이 전자는 파트너 전자를 픽업해서 쿠퍼 쌍(Cooper pair)을 형성하게 된다 (표지 이미지의 터널 한쪽 끝에서 볼 수 있음). 그 결과, 음으로 대전된 홀(검은 스피어)은 장벽으로부터 검은 색을 반사하였다. 일반적으로, 이러한 프로세스를 억제하고 있는 장벽에서는 일부 전자가 산란됐었다. 하지만, 위상학적 초전도체를 가지고 있는 장벽에서는 전자의 산란이 완벽하게 차단되었다. 완벽한 전자 터널 효과와 홀 반사는 완벽하게 2배의 전도도를 가지게 된다는 것을 이번 연구 결과를 통해서 확인할 수 있었다. 연구자들은 완벽한 전송이 접촉 장벽의 기원에 관계없이 일어났으며, 이번 연구 결과가 양자 정보 처리에 매우 유용하게 이용될 수 있다는 것을 알 수 있었다. 표지 이미지: Emily Edwards/Joint Quantum Institute 제공

    Letter

    doi: 10.1038/s41586-019-1305-1 | 전문  | PDF

  • 붉은 털 원숭이에서 자폐 스펙트럼 장애와 관련성이 입증된 SHANK3 돌연변이

    Nature 570 (2019년6월20일)

    SHANK3 돌연변이는 자폐 스펙트럼 장애를 유발하는 강력한 위험 인자이다. 이러한 돌연변이는 설치류에서는 모델링이 되었지만, 이들 동물 모델의 행동 및 뇌는 사람의 경우와 상당히 달랐다. 이번 주 네이처에서 Guoping Feng과 공동연구원들은 계통 분류학적으로 인간과 매우 유사한 붉은 털 원숭이를 대상으로 SHANK3 돌연변이를 유발시킨 유전자 편집 기술 개발 결과를 발표하였다. 유전자 조작된 붉은 털 원숭이는 행동학적 및 신경학적으로 다양한 이상 증상들을 보였으며, 이는 사람에서의 이상 증상과 유사하였다. 이번 연구 결과를 통해서 인간에서의 자폐 스펙트럼 질환과 관련된 메커니즘을 테스트할 수 있는 모델을 확립할 수 있었다.

    Article

    doi: 10.1038/s41586-019-1278-0 | 전문  | PDF

  • 새로운 M. tuberculosis 억제제 스크리닝을 위해 사용된 대규모 화학-유전학 분석 결과

    Nature 571 (2019년7월4일)

    Hung과 공동연구원들은 화학-유전자 스크리닝을 기반으로 하여, Mycobacterium tuberculosis를 치료할 수 있는 약물 타깃과 약물 후보를 발견한 연구 결과를 발표하였다. 이와 같은 대량 고속 처리법은 필수 유전자가 넉아웃을 통해서 유전적으로 제거된 종들의 집단을 대상으로 화학 물질 라이브러리를 스크리닝하였으며, 활성 성분을 확인할 있게 해주며, 이들이 활성 메커니즘도 확인할 수 있게 하였다. 이번 연구 결과를 통해서 기존의 전체 세포 스크리닝 방법에 비해서 약 10배의 활성 분자를 더 얻을 수 있었으며, 필수 배출 펌프 유전자인 EfpA에 대한 억제제도 확인할 수 있었다. 이번 연구를 통해서 병원균에 대해 기존에 존재했거나, 새로운 타깃에 대한 저분자 후보 물질을 확인하기 위한 용도로는 매우 강력하다는 것을 입증하였다.

    Article

    doi: 10.1038/s41586-019-1315-z | 전문  | PDF

  • 이황화 텅스텐 나노튜브에서 강화된 내인성 광전압 효과

    Nature 570 (2019년6월20일)

    상업화된 태양 전지 셀은 전자와 홀을 서로 다른 또는 다르게 도핑된 반도체 인터페이스에 분리시켜 놓은 것을 기반으로 제작되었다. 하지만, 전하 운반체 분리는 인터페이스가 없이도 일어날 수 있으며, 그 결과 물질을 구성하고 있는 격자의 전도 축(inversion symmetry)이 붕괴된다. Zhang과 공동연구원들은 이러한 결정 축의 붕괴와 더불어 WS2 나노튜브의 극 특성이 광전압 효과(photovoltaic effect)를 강화한다는 사실을 밝힌 연구결과를 발표하였다. 저자들은 이와 같은 강화된 광전압 효과가 베리 커넥션(Berry connection)에 관여하는 위상학적 정량에 의해 설명되는 비선형 옵틱 효과에 의해서 일어난다는 사실을 밝혔다. 이와 같은 결과를 통해서 태양 에너지를 수집할 수 있는 잠재적인 나노 물질을 찾을 수 있게 되었으며, 보다 높은 효율을 가진 물질을 만들기 위해서는 결정 축을 감소시키는 것이 중요하다는 사실을 확인할 수 있었다.

    Letter

    doi: 10.1038/s41586-019-1303-3 | 전문  | PDF

    News & Views

    doi: 10.1038/d41586-019-01767-6 | 전문  | PDF

  • NEK7에 의한 NLRP3 인플라마솜 활성화에 대한 구조적인 메커니즘 분석

    Nature 570 (2019년6월20일)

    인플라마솜(Inflammasomes)은 염증성 사이토카인의 분비를 조절하는 세포 내 중요한 다중 단백질 복합체이며, 병원성 미생물 및 불임성 스트레스 원인에 반응하여 세포 사멸을 촉진하는 역할을 한다. 이번 주 네이처에서 Hao Wu와 공동연구원들은 냉동-전자 현미경 구조분석을 통해서 인플라마솜 센서인 NLRP3가 필수 센트로좀 단백질인 NEK7과 복합체를 형성한 구조를 분석한 연구 결과를 발표하였다. NEK7은 아직까지 정확히 밝혀지지 않은 메커니즘을 통해서 NLRP3 활성화에 필요한 단백질로 알려져 있다. 이번 연구 결과를 통해서 NEK7이 NLRP3의 올리고머화를 촉진하며, 활성화에 대한 필수 인자로 작용한다는 사실이 확인되었다.

    Article

    doi: 10.1038/s41586-019-1295-z | 전문  | PDF

    News & Views

    doi: 10.1038/d41586-019-01764-9 | 전문  | PDF

  • 시민 과학자들에 의한 디 노보 단백질 디자인

    Nature 570 (2019년6월20일)

    갤럭시 쥬(GalaxyZoo), 아이와이어(Eyewire), 파일로(Phylo), 또는 에테알엔에이(EteRNA)와 같은 온라인 시민 사이언스 프로젝트들은 사람들의 패턴 인지 능력을 성공적으로 이용하였지만, 창의력에서는 제한적이었다. David Baker와 공동연구원들은 디 노보 단백질 디자인(de novo protein design)에 폴디트 플레이어(Foldit player)로 도전하였으며, 20개의 서로 다른 접힘과 자연계에 존재하지 않던 하나를 밝혀냄으로써, 지금까지 달성할 수 없었던 성공률과 창의력을 얻을 수 있었다. 저자들은 대장균에서 발현되는 폴디트 플레이어 디자인(Foldit player design)의 대규모 프랙션에 대해서 안정적인 접힘과 용해율을 얻을 수 있었으며, 매우 높은 해상도의 구조 분석을 통해서 4개의 플레이어 몰드를 실험적으로 증명할 수 있었다.

    Letter

    doi: 10.1038/s41586-019-1274-4 | 전문  | PDF