2013年4月23日 ～ 2013年5月23日
Nature 497 (2013년5월2일)
유전적으로 변형된 작물은 생산량 증가를 통해 굶주리는 사람들에게 식량을 제공하고, 농부들에게는 부를 가져오며, 녹색 환경을 만듦으로써, 제 2의 녹색혁명을 불러올 것으로 기대했었다. 다양한 방법으로 이러한 혁명이 가까이 다가왔지만, 여러 가지 문제점들도 발생해 왔었다. 이번 주 Nature 특별 판에서는 지난 30년에 걸친 GMO 기술의 발달 과정에 대해서 정리하였으며, 차세대 GMO의 기초를 형성할 수 있는 새로운 전환점에 대해서도 언급하고 있다. 표지 사진 : Kelly Krause 제공 [Introduction, 21쪽]Nature 497 (2013년5월2일)
세포막에 삽입되어 있는 단백질 전송 기구는 식물이 수분과 영양분을 흡수하는 효율을 증가시킬 수 있는 주요 타깃이 된다. Julian Schroeder 등은 Perspective 란에 게재한 논문에서 작물 생산량 및 영양분 가치를 증가시키고, 병원균과 같은 스트레스에 대한 내성을 강화시키는 식물 세포막 전송 단백질을 개발하는 방법에 대해서 소개하였다. 그 결과로 만들어진 식물은 산성 토양에서 잘 자랄 수 있는 알루미늄 저항성 작물을 비롯하여, 염분이나, 나트륨 독소가 오염된 토양에서도 자랄 수 있는 염분 내성 작물을 개발할 수 있었다. 또한 철분과 아연 성분을 많이 가지고 있는 변형 작물의 경우 개발 도상국에서 식물을 기반으로 하는 음식에 부족할 수 있는 영양분을 제공할 수 있을 것으로 보인다.
Nature 496 (2013년4월25일)
이번 주 네이처에 게재된 연구 논문에서는 인터루킨 17을 생성하는 TH17(Helper T)세포의 분화를 조절하는 유전자 네트워크에 대한 전체 그림이 제시되었다. 주요 T 세포에서 전사 프로파일링, 컴퓨터 알고리즘, 그리고 실리콘 나노와이어를 이용한 새로운 기술을 통해서 TH17세포의 분화를 조절하는 복잡한 네트워크와 TH17세포의 잠재적 염증 촉진 작용에 대해서 확인하였다. 이번 연구를 통해서 39개의 조절인자 및 TH17세포의 분화를 조절하는 잠재적 약물 타깃을 확인할 수 있었다. 이번 주 네이처에서는 또 다른 두 연구팀에서 높은 염분 농도가 CD4+ T 세포로부터 TH17세포를 생성시킴으로써 자가 면역 질환을 유발한다는 놀라운 연구 결과를 제시하였다.Nature 496 (2013년4월25일)
서로 다른 두 그룹의 연구를 통해서 염분 섭취를 증가시키게 되면 CD4+세포로부터 TH17세포를 유도함으로써 자가 면역질환이 유발될 수 있다는 놀라운 사실이 밝혀졌다. Chuan wu 등은 실험 동물에 염분 농도를 증가시켜 투여하게 되면 T세포 내에서 SGK1(Serum glucocorticoid kinase 1) 발현을 증가시키며, 이를 통해 in vitro 와 in vivo에서 TH17 의 분화를 유도한다는 사실을 확인하였다. Markus Kleinewietfeld 등은 설치류 모델 및 사람에서 염분 섭취를 증가시키면 SGK1 및 p38 MAP 키나아제/NFGT5 대사 경로를 통해서 TH17세포가 활성화된다는 사실을 발견하였다. 고 염분 먹이를 먹은 생쥐는 훨씬 더 심각한 자가면역 질환인 뇌척수염이 유발되는 것으로 밝혀졌다. 이러한 생쥐는 뇌 염증성 질환의 모델이 되며, 많은 수의 TH17 세포가 뇌에 침투해 있는 것으로 확인되었다. 이와 같은 연구를 통해서 고 염분 섭취가 사람에게서도 조직 염증 반응 및 자가 면역성 질환을 유발할 수 있을 것으로 제안되었다. Nir Yosef 등은 TH17세포의 분화와 관련된 유전자 네트워크에 대해서 발표하였다.doi: 10.1038/nature11984 | 전문 | PDF
Nature 497 (2013년5월2일)
우리 모두는 사람, 물건, 재화, 정보, 그리고 아이디어의 신속한 교환을 가능하게 하는 복잡한 상호의존적 전세계 네트워크의 수혜를 받고 있다. 하지만, Dirk Helbing은 이러한 네트워크가 우리가 실패하는 원인이 된다고 지적하였다. 이러한 네트워크는 우리가 그 움직임을 쉽게 조절할 수 없으며, 외부 충격이 없는 상황에서도 모든 규모에서 재앙적인 붕괴에 취약하다. Helbing은 이러한 네트워크의 행동 양식과 관련된 리스크 분석법이 적절하지 않으며, 따라서 우리가 만든 복잡성에 맞게 디자인된 새로운 정보와 커뮤니케이션 기술이 필요하다는 결론을 내렸다. 새롭게 만들어진 정보와 커뮤니케이션 기술은 현재까지 형성된 모든 것을 뛰어넘어야 할 것으로 보인다.
Nature 496 (2013년4월25일)
기하학적 위상(Geometric phase)은 양자 시스템이 경로를 따라서 생성될 때마다 얻을 수 있다. 만일 시스템이 쇠퇴한 에너지 레벨을 가지고 있으면, 비가환 홀로노미로 불리는 메트릭스 밸류를 가진 기하학적 변형을 가지게 된다. 이러한 홀로노미는 노이즈 회복 양자 컴퓨터에 의해서 설명할 수 도 있다. 저자들은 단일 초전도 인공 3차원 원자 상에서 비-알베리안 홀로노미 양자 작동을 현실화하는데 성공하였다. 사소하지 않은 2 큐비트 게이트와의 조합을 통해서, 이번 연구 결과에서는 일반적인 홀로노믹 양자 컴퓨터를 제안할 수 있었다.
Nature 496 (2013년4월25일)
개체 발달 과정 및 사람 질병 연구에 사용되는 중요한 모델 생물체인 제브라피쉬의 지놈 염기서열이 분석 및 발표되었다. 제브라피쉬는 지금까지 염기서열이 분석된 척추동물 가운데 가장 긴 유전자 세트와 가장 적은 가짜 유전자를 가지고 있는 것으로 밝혀졌다. 질환 연구에 있어서 중요 요소로써 인간과 제브라피쉬 염기서열을 비교한 결과 70% 정도의 인간 유전자가 상동 유전자를 가지고 있는 것을 확인할 수 있었다. 두 번째 연구 논문에서는 제브라피쉬가 가지고 있는 모든 단백질 암호화 유전자에 있는 표현형을 변화시키는 돌연변이를 밝히기 위한 지속적인 연구 결과가 발표되었다. 고속 대량 염기서열 분석법과 대조 지놈 염기서열을 비교 분석하는 방법 및 및 효과적인 화학적 돌연변이 제작법을 이용함으로써 현재까지 단백질을 암호화 하고 있는 유전자의 38%를 분석할 수 있었으며, 이는 표현형에 영향을 줄 수 있는 1,000개 이상의 유전자위를 커버할 수 있는 정도이다. 장기적인 연구 목표는 제브라피쉬 지놈에 있는 단백질 암호화 유전자의 모든 유전자적중 유전자위를 만드는 것이다. 모든 돌연변이 유전자위와 데이터는 go.nature.com/en6mos에서 모두 무료로 검색하는 것이 가능하다.
doi: 10.1038/nature11992 | 전문 | PDF
Nature 497 (2013년5월16일)
폴라리톤 레이저는 광자빔에 의존하는 기존 반도체 레이저에 비해서 에너지 효율이 보다 높다. 광학 공동 내에서 빛과 전자 여기를 하이브리드 하게 되면, 부분 빛 부분 물질 여기 폴라리톤이 만들어지며, 이러한 폴라리톤은 기존 레이저에서 필요한 반전 분포(population inversion) 없이 간섭광을 방출하게 된다. 광학적으로 펌핑된 폴라리톤 레이저는 이전에 입증된 경우가 있었지만, 실제로 응용하기 위해서 꼭 필요한 단계인 전기로 작동되는 방식을 구현하기 위한 연구가 지속되어 왔었다. Sven Hofling과 공동연구원들은 마침내 이러한 목표를 달성하는데 성공하였다. 저자들은 레이저 방출에서 명확한 증거인 하이브리드 빛-물질 특성을 관찰한 결과를 발표할 수 있었다.
Nature 497 (2013년5월16일)
생쥐 해마를 3차원으로 랜더링 한 구조 분석 결과를 통해서 eYFP를 발현하는 신경세포(녹색), 파르브알부민(적색), 그리고 신경교섬유질 산성 단백질(청색)을 보여줄 수 있었다. 생물학적 조직을 고해상도 이미지로 보여주는 것은 전통적으로는 구획으로 나누는 방법이 이용되었고, 뇌와 같은 조직에서는 원거리 연결성을 잃게 된다는 것을 의미하는 것이다. 최근 Karl Deisseroth와 공동연구원들은 전체 기관을 광학적으로 투명하게 만들고, 하이드로젤을 기반으로 하는 기초 구조를 통해서 거대 분자가 투과할 수 있도록 만들었으며, 빛을 산란시키는 지질을 제거함으로써 뇌를 투명하게 볼 수 있도록 만드는데 성공하였다. ‘CLARITY’라고 명명된 이 방법은 항체에 반복적으로 라벨을 붙일 수 있게 하고, 구획되지 않은 조직의 핵산을 in situ 하이브리디제이션할 수 있게 함으로써, 몇 년 동안 포르말린에 고정된 생쥐의 전체 뇌나 사람의 임상 샘플을 관찰하는 것이 가능하도록 만들었다. 표지 사진: Kwanghun Chung & Karl Deisseroth, HHMI/Stanford Univ.Nature 497 (2013년5월2일)
NMD(Non-mass-dependent) 유황 동위원소 이상치에 대한 초기 암석 기록은 지구 대기의 화학적 조성과 산화환원 상태에 대한 순간적인 반응을 제공하고 있다. 이와 같은 이상치는 약 23억 2천만년 전에 사라졌으며, 이는 지구 역사의 초기 20억년을 지배했던 낮은 산소 농도에서 벗어나게 된 것을 보여주는 결과인 것으로 해석되고 있다. 이번 주 네이처에 발표된 모델링 연구에서는 NMD 신호가 산소가 증가한 수천~수억 년 동안의 지각 재순환을 통해 침전물 내에서 영속하게 되었다는 결과를 보였으며, NMD 신호가 대기 중에서 중단된 것을 확인할 수 있었다.
