톱10 하이라이트

2017年5月26日 ~ 2017年6月25日

  • 냉동 전자 현미경을 통한 GPCR-G단백질 결합 복합체 구조 분석

    Nature 546 (2017년6월1일)

    구조생물학에 대한 냉동 전자 현미경(cryo-electron microscopy, cryo-EM)은 결정화 작업이 필요 없이도 거의 원자 수준의 구조 정보를 제공하기 때문에 최근 몇 년 동안 그 사용이 점차 증가하고 있다. 하지만 냉동 전자현미경은 200 kDa 이상 되는 크기를 가진 단백질의 경우, 낮은 해상도 이슈로 제한이 있었다. Patrick Sexton과 공동연구원들은 전장 칼시토닌 수용체가 펩타이드 기질 및 G 단백질과 결합한 구조를 전압 위상-플레이트 단일 입자 냉동 전자 현미경을 이용하여 분석한 결과를 발표하였다. 이번 연구는 냉동 전자현미경을 이용하여 고해상도의 GPCR(G-protein-coupled receptor) 단백질 구조 및 전장 B형 GPCR 구조를 밝힌 최초의 결과였다. 또한 헤테로트라이머(heterotrimeric) G 단백질 복합체를 밝힌 두 번째 결과였다. 이번 구조를 통해서 GPCR의 활성화 상태와 함께, 펩타이드 기질 및 B형 수용체에 G 단백질이 결합하는 것과 관련된 구조적인 변화에 대한 중요한 정보를 얻을 수 있었다.

    Article

    doi: 10.1038/nature22327 | 전문  | PDF

    News & Views

    doi: 10.1038/nature22491 | 전문  | PDF

  • 수많은 논란의 대상이 되고 있는 아마존 분지 지역 댐

    Nature 546 (2017년6월15일)

    아마존 분지 지역에는 이미 100개의 수력발전용 댐이 건설되어 있다. 이러한 댐들은 발전 용도뿐만 개발자, 정부기관 관계자, 지역민 및 환경운동가들 간의 현재 진행중인 논란의 대상이 되고 있다. 이번 주 네이처 Perspective란에서는 아마존 분지 지역에 현재 존재하거나 제안되고 있는 댐들에 대해 DEVI(Dam Environmental Vulerability Index)의 도움과 함께 환경적인 영향에 대한 조사가 수행되었다. 저자들은 분지의 서로 다른 지역에서의 취약성에 대한 정량적 분석을 수행하였으며, 9개의 국가들이 반 사회 경제적 및 환경적인 영향을 최소화하기 위해 필요한 통합적인 법률적 프레임워크를 제안하였다.

    Perspective

    doi: 10.1038/nature22333 | 전문  | PDF

  • FSH 차단을 통한 지방 감소 효과 확인

    Nature 546 (2017년6월1일)

    폐경은 뼈 소실과 가속화된 복부 지방의 증가와 관련되어 있다. 이전에 Mone Zaidi와 공동연구원들은 FSH에 대한 항체가 생쥐에서 뼈를 증가시킨다는 사실을 확인했었다. 이번 주 네이처에 발표된 논문에서 저자들은 이 항체가 난소가 제거된 고지방식을 먹고 있는 생쥐에서 지방을 감소시킨다는 사실을 확인하였다. 항-비만 효과는 UCP1 발현과 갈색 및 베이지색 지방의 열생성, 그리고 전신에서의 산소 소비량과 생리학적 활성 증가가 뒤따랐다. 저자들은 이러한 연구 결과가 비만과 골다공증을 치료할 수 있는 새로운 치료법 개발에 활용할 수 있을 것이라고 제안하였다.

    Article

    doi: 10.1038/nature22342 | 전문  | PDF

  • 2차원 반데르발스 결정 내에서의 내인성 강자성 효과 발견

    Nature 546 (2017년6월8일)

    만일 재료를 원자 단위 두께로 얇게 만들면 물질의 특성에 어떤 일이 일어날 것인가에 대한 질문은 오랜 동안 가설로만 연구되어 왔었다. 지난 10년 동안, 새로운 연구 방법을 통해서 다양한 2차원 구조를 분리하고 측정하는 방법이 개발되었으며, 이를 통해서 기존에 가설에 의해서만 예측되던 구조를 테스트할 수 있게 되었다. 하지만, 내인성 자기 효과가 관측되면서 새로운 도전이 되었으며, 이를 통해서 내인성 장기적 자기적 순서가 2차원에서도 존재하는지에 대해서 확인할 수 있게 되었다. 이번 주 네이처에서 서로 다른 두 연구 그룹에서 이러한 과제에 도전하였고, 원자 두께의 박막 결정에서 강자성 효과를 발표하였다. Xiang Zhang과 공동연구원들은 Cr2Ge2Te6의 원자 박막층을 측정하였으며, 소규모 자기장을 이용하여 전이 온도에서 조절되는 강자성 현상을 관측하였다. Xiaodong Xu와 공동연구원들은 CrI3의 원자층을 측정하였으며, 놀라운 강자성 효과를 관측하였고, CrI3의 이중층에서는 강자성 효과가 억제되는 것을 확인하였으며, 이러한 강자성 효과가 3층에서는 다시 유도되는 것을 확인하였다. 이와 같은 두 연구 결과를 통해서 순수한 2차원 자석의 궁극적인 특성을 분석할 수 있었다.

    Letter

    doi: 10.1038/nature22060 | 전문  | PDF

    Letter

    doi: 10.1038/nature22391 | 전문  | PDF

    News & Views

    doi: 10.1038/546216a | 전문  | PDF

  • 포유류 세포의 영양분 획득 전략

    Nature 546 (2017년6월8일)

    포유류 세포들은 기아로부터 대사성 안정성을 확립하는 것과 같은 자신들의 다양한 요구 사항에 맞춰서 주변으로부터 영양분을 주변으로부터 흡수한다. Wilhem Palm과 Craig Thompson은 영양분 감지와 획득에 대한 포유류 세포의 전략과 관련된 우리의 지식에 대해서 리뷰를 수행하였다. 영양분 균형은 항상성 유지뿐만 아니라 증식을 위한 주요 특징이다. 따라서 저자들은 이러한 대사성 경로가 암세포의 생존과 성장을 촉진하는데 있어서 형질 전환된 세포에 의해서 어떻게 이용되는지를 분석하였다.

    Review

    doi: 10.1038/nature22379 | 전문  | PDF

  • 번역 정확성과 관련된 냉동 전자 현미경의 시연사진

    Nature 546 (2017년6월1일)

    DNA 염기서열을 단백질로 번역하는데 있어서의 정확성 이슈는 리보솜의 기능에 달려있다. 정확하지 않은 단일 아미노산이 삽입되는 것만으로도 단백질의 기능이 달라질 수 있다. 하지만, 번역 정확성에 대한 구조적인 이해도는 여전히 확실하지 않았다. Andrei Korosteley와 공동연구원들은 70S 리보솜이 동족 또는 거의 동족인 tRNA에 결합한 일련의 구조를 분석한 연구 결과를 발표하였다. 이러한 구조는 16S RRNA, G530, 그리고 A1492가 래치를 형성하는데 있어서 중요한 역할을 한다는 사실을 보여주고 있다. 이러한 뉴클레오타이드들의 상호작용이 30S 도메인과 GTPase, 연결 인자 Tu가 가수분해를 위한 활성 구조로 변환되는데 대한 동종 tRNA를 가두게 되는 것으로 보인다.

    Article

    doi: 10.1038/nature22397 | 전문  | PDF

  • B-메손 붕괴에서의 렙톤 유니버셜리티

    Nature 546 (2017년6월8일)

    입자 물리학의 표준 모델은 렙톤(일렉트론, 뮤온, 그리고 타우스)의 상호작용이 이들의 서로 다른 질량 때문에 달라질 수 있다는 것을 예측할 수 있다. 하지만, 3개 연구의 협력, 즉 SLAC 내셔널 엑셀러레이터 레보러터리에서의 BaBar, CERN에서의 LHCb, 그리고 KEK하이 에너지 리서치 오거니제이션 엑셀러레이터에서의 Belle를 통해서 이러한 예측에서의 도전 과제였던 B 메손의 렙토닉 및 세미렙토닉 붕괴를 측정하였다. 최근에, 이러한 측정이 4개의 표준 편차 레벨에서 이루어졌지만, 입자 물리학에서의 표준은 5개였다. 3개 연구 협력 연구원들은 이 분야의 현재 상황에 대해서 리뷰하였으며, 관측에 대해서 보정을 하기 위한 표준 모델 수정을 어떻게 해야할지에 대해서 논의하였다.

    Review

    doi: 10.1038/nature22346 | 전문  | PDF

  • 인간 유도 만능 줄기세포에서의 분자 생물학적 이질성을 유발하는 유전적 다양성

    Nature 546 (2017년6월15일)

    인간 유도 만능 줄기세포 이니셔티브(HipSci, The Human Induced Pluripotent Stem Cells Initiative)는 300명의 건강한 개인으로부터 유도된 700개 이상의 인간 유도 만능 줄기세포(human induced pluripotent stem, iPS) 세포주의 생성, 지노타입 분석, 그리고 표현형 분석을 진행해왔었다. 비록 이러한 데이터에 대한 분석은 세포 간의 표현형 차이는 개인 간의 차이로부터 유발되는 것으로 확인되었지만, 저자들은 희귀한 유전적 문제는 재프로그램화 이후에 iPS 세포에서 확인되었으며, 인간 만능 줄기세포의 트랜스크립톰에 변화를 줄 수 있는 일반적인 조절 변이에 대한 지도를 제공하였다. 이번 연구 결과는 복잡한 특징 및 암에 대한 유전학적 연구에 유용하게 이용될 것으로 판단된다.

    Article

    doi: 10.1038/nature22403 | 전문  | PDF

  • 히스톤 아세틸화 및 해마에서의 기억 형성을 조절하는 아세틸-coA 합성효소

    Nature 546 (2017년6월15일)

    기억 형성 과정에서 일어나는 신경 유전자 전사 조절에는 히스톤 아세틸화가 포함되어 있는데, 이는 장기 기억을 강화하는데 중요한 역할을 한다. Shelley Berger와 공동연구원들은 신경의 대사성 yth인 아세틸 코엔자임 A 합성 효소 2(acetyl coenzyme A synthetase 2, ACSS2)가 염색질에 아세틸 코엔자임 A가 국소적으로 농축되는 것과 관련되어 있으며, 히스톤 아세틸화 및 신경 유전자의 전사 촉진과 관련되어 있다는 것을 확인하였다. 생쥐의 해마에서 ACSS2 발현은 기억에 관여하는 신경 유전자들의 발현 및 장기 기억의 획득에 필요한 것으로 확인되었다. 이러한 결과들을 통해서 히스톤 아세틸화에서의 대사성 효소가 가지는 직접적인 역할을 확인하였으며, 아세트산염 대사가 신경 유전자 조절 및 신경 가소성에 대한 관련성을 확인할 수 있었다.

    Article

    doi: 10.1038/nature22405 | 전문  | PDF

    News & Views

    doi: 10.1038/nature22498 | 전문  | PDF

  • G단백질과 복합체를 형성한 GLP-1 수용체의 활성화를 측정하는 냉동 전자 현미경 구조 분석

    Nature 546 (2017년6월8일)

    GLP-1R(glucagon-like peptide 1 receptor)와 GCGR(glucagon receptor)는 B형 G-단백질 결합 수용체 군에 속하며, 글루코오스 항상성 유지 및 인슐린 분비와 관련된 상반된 생리학적 기능을 수행하고 있다. 이와 같이, 이들 수용체는 대사 조절에 중요한 역할을 하며, 제 2형 당뇨병을 치료하는데 있었다. 하지만, 지금까지, 이러한 수용체의 전체 구조가 밝혀지지 않았었다. 이번 주 네이처에 발표된 3편의 연구 논문에서는 GLP-1R의 구조를 밝힌 연구 결과가 발표되었다. Ray Stevens와 공동연구원들은 인간 GLP-1R 막투과성 도메인이 음성 다른자리 입체성 조절인자와 복합체를 이룬 비활성화 상태에 대한 구조를 분석하였으며, Fiona Marshall과 공동연구원들은 활성화 상태의 전장 수용체가 생쥐의 구강으로 투여하더라도 활성을 가지는 짧아진 펩타읻 복합체와 복합체를 이룬 구조를 밝혔다. Georgios Skiniotis, Brian Kobilka와 공동연구원들은 냉동-전자 현미경 구조 분석을 통해서 변형되지 않은 GLP-1R이 내인성 펩타이드 리간드인 GLP-1 및 헤테로트라이머 G 단백질과 복합체를 형성한 구조를 분석하였다. 마지막으로 이번 주 네이처에 발표된 네 번째 논문이세ㅓ Beilli Wu와 공동연구원들은 전장 GCGR이 불활성화 상태에 있는 결정 구조에 대해서 발표하였다. 이러한 연구 결과들을 모두 종합적으로 판단했을 때, B형 수용체의 활성화 및 이러한 수용체를 타깃으로 하는 치료 기회를 제공할 수 있을 것으로 기대된다.

    Article

    doi: 10.1038/nature22394 | 전문  | PDF

    Article

    doi: 10.1038/nature22363 | 전문  | PDF

    Letter

    doi: 10.1038/nature22378 | 전문  | PDF

    Article

    doi: 10.1038/nature22800 | 전문  | PDF