톱10 하이라이트

2017年9月20日 ~ 2017年10月20日

  • 절반이 채워진 이중층 그래핀 란다우 레벨에서 조절 가능한 합성 페르미온 위상

    Nature 549 (2017년9월21일)

    지난 10년 동안, 그래핀은 부분적인 양자 홀 방법에서 나타날 수 있는 독특한 위상에 대한 중요한 플랫폼으로 떠올랐다. 이러한 방법에서 2차원에서 갇힌 전자는 높은 자기장의 대상이 되며, 강력한 상호작용은 합성 준입자를 형성한다. Andrea Young과 공동연구원들은 예외적으로 높은 품질의 플랫폼을 개발하였다. 저자들은 이러한 구조를 이중층 그래핀을 육각형의 질화붕소에 캡슐화 하였으며, 그래핀 일렉트로닉 게이트 사이에 샌드위치 형태로 만들었다. 그 결과 자기장에서 유발되며, 양자화된 자기전도도의 안정기 상태인 소위 란다우 상태(Landau states)와 같은 수요가 많은 ‘같은 분모 상태’를 포함하여 다양한 양자 홀 위상을 명확히 해결할 수 있었다. 이러한 상태는 비가환 아니온(non-Abelian anyons)을 신생 준입자로 포함하는 것으로 예측되며, 양자 정보를 저장하는데 이용할 수 있는 위상학적 특징을 가지고 있기 때문에 많은 관심의 대상이 되고 있다.

    Letter

    doi: 10.1038/nature23893 | 전문  | PDF

  • 새로운 아미노산을 이용한 유전자 암호의 확장 및 재프로그램화

    Nature 550 (2017년10월5일)

    살아있는 생물체 내에서 DNA에 의해서 암호화되어 있는 단백질은 20개의 아미노산들로 구성되어 있으며, 일부 생물체에서는 추가적으로 2개의 아미노산 유도체를 더 이용하고 있다. 이론적으로 이러한 아미노산과 연관되어 있는 다른 분자는 유사한 단백질 백본을 형성하며, 단백질에 새로운 특성을 부여하게 된다. Jason Chin은 유전적 암호를 재구성하는 최근 연구들에 대한 조사를 통해서, 세포 내의 기존 기구를 사용하고 전체적인 단백질의 기능을 유지하면서도 단백질에 이러한 정해진 아미노산이 아닌 것들을 결합시키는 연구가 상당히 진척되고 있는 것을 확인할 수 있었다.

    Review

    doi: 10.1038/nature24031 | 전문  | PDF

  • 소행성대 쌍성계처럼 움직이는 소행성 커플

    Nature 549 (2017년9월21일)

    일부 소행성은 혜성과 유사한 활동을 보이며, ‘소행성대 혜성’으로 명명되어 왔다. Jessica Agarwal과 공동연구원들은 이러한 소행성대 혜성 중에 하나가 유사한 질량을 가진 원거리 쌍성계(wide binary system)를 형성하고 있다는 사실을 보고하였다. 이는 하나의 구성요소가 다른 하나에 비해서 훨씬 크며, 서로 근접하여 공전하고 있는 일반적인 쌍성계 소행성과는 상반되는 것이었다. 저자들은 표면 아래의 얼음 승화가 활성화를 유도하며, 승화에 의해서 만들어진 회전력이 쌍성계의 공전을 유발하는 역할을 한 것으로 확인되었다.

    Letter

    doi: 10.1038/nature23892 | 전문  | PDF

  • 인간 마이크로바이옴 프로젝트를 통한 미생물종, 기능성, 그리고 다이나믹스

    Nature 550 (2017년10월5일)

    표지 사진은 다양한 구강 내 세균에 대한 주사 전자 현미경 사진에 색을 입힌 결과를 보여주고 있다. 구강은 이번 주 네이처에 발표된 인간 마이크로바이옴 프로젝트(Human Microbiome Project)의 연구를 위한 6군데의 주요 신체 부위 중 하나이다. 2012년에 처음 발표된 인간 마이크로바이옴 프로젝트는 18군데의 서로 다른 신체 부위로부터 샘플을 채취하였으며, 건강한 개인의 인간 마이크로바이옴에 대한 광범위한 정보를 제공하였다. Curtis Huttenhower와 그의 공동연구원들은 기존 연구를 확장하여 265명의 개인으로부터 비강, 구강, 그리고 소화기를 비롯하여 6개의 특정 신체 부위로부터 얻어진 1,631개의 새로운 메타지놈 및 다중 포인트에 대한 연구 결과를 제시하였다. 세균 종에 대한 프로파일 분석, 종 레벨에서의 메타지놈 기능성 프로파일 분석 및 종단 분석을 통해서 인간에 서식하는 미생물 집단에 대한 좀더 상세하게 이해할 수 있게 되었으며, 건강한 미생물 집락이 무엇인지에 대해서 좀더 잘 이해할 수 있게 되었다. 표지 이미지 제공: SPL/Getty

    Article

    doi: 10.1038/nature23889 | 전문  | PDF

  • 광견병 바이러스를 이용한 스크리닝을 통해 밝혀진 코카인 중독에 의한 신경 세포 변형에 대한 GPe 조절

    Nature 549 (2017년9월21일)

    코카인에 대한 사용 경험을 통한 뇌 신경 회로 가소성 변화에 대해서는 기존 연구들을 통해서 밝혀져 있지만, 약물 투여에 의해서 변화되는 신경 회로를 스크리닝 할 수 있는 공정한 방법이 아직은 없다. Rob Malenka와 공동연구원들은 생쥐에서 광견병 바이러스를 이용한 단일 시냅스 추적 시스템을 통해서 광견병 바이러스 주입 하루 전에 투여된 코카인을 복측 피개 영역(ventral tegmental area)에서 신경 회로의 연결 변화를 표지하고 맵핑 할 수 있었다. 이번 시험을 통해서 지금까지 알려져 있지 않던 창백핵 외폐쇄근(globus pallidus externus)과 복측 피개 영역 간의 활성화 강화 현상을 확인할 수 있었으며, 이러한 연결성 추적 전략이 다양한 행동학적 경험에 대한 반응으로 원하지 않는 회로 변화를 밝히는데 활용할 수 있을 것으로 보인다.

    Article

    doi: 10.1038/nature23888 | 전문  | PDF

  • 지놈 교정을 통해 확인된 인간 배아 발달과정에서의 OCT4 유전자 기능

    Nature 550 (2017년10월5일)

    인간 배아에서 초기 세포 운명 결정에 관여하는 분자 생물학적 메커니즘에 대해서는 정확히 알려진 바가 없다. Kathy Niakan과 공동연구원들은 CRISPR-Cas9에 의한 지놈 에디팅을 이용하여 인간 배아 발달 과정에서 전능성 전사인자인 OCT4의 기능을 분석하였으며, 예상하지 못했던 기능들을 확인하였다. 저자들은 가장 효과적인 OCT4를 타깃으로 하는 단일 세포 RNA와 전달 방법을 개발하였으며, 이를 분석법과 접목하였으며, 기증 받은 2배체 인간 배아 수정란에서 시험하기 전에, 인간 배아 줄기 세포와 생쥐 배아 세포를 대상으로 예비 시험을 수행하였다. 저자들은 OCT4가 태반과 다능성 외배엽을 결정하는 NANOG와 같은 다능성 유전자를 만드는 배체외 영양배엽에서의 유전자 발현을 조절하는데 필요하다는 것을 밝혔다.

    Article

    doi: 10.1038/nature24033 | 전문  | PDF

  • 인간 조직에 따른 유전자 변이와 관련된 유전자 발현 조절

    Nature 550 (2017년10월12일)

    GTEx(Genotype-Tissue Expression) 컨소시엄에서는 사후 기증을 받은 정상 및 질환이 없는 사람의 조직에 대한 샘플링을 통해 확보한 다양한 조직으로부터 유전자 발현 레벨에 대한 레퍼런스 카탈로그 및 이와 관련된 조직 바이오뱅크를 확립하였다. 컨소시엄에서는 이번 주 네이처에서 449명의 기증자로부터 얻어진 44개의 조직에서 얻은 7,051개의 샘플에 대해서 유전자 발현을 조사하였다. 저자들은 유전적 변이와 유전자 발현이 조직 샘플 및 개인에게서 어떤 상관관계가 있는지에 대해서 분석하였으며, 이를 통해서 대부분의 유전자는 유전자에 인접한 유전적 변이에 의해서 조절된다는 사실을 확인하였다. 이번 주 네이처 Letter란에서 Alexis Battle, Stephen Montgomery, 그리고 공동연구원들은 매우 드문 형태의 유전적 변이가 인간 조직에서 어떻게 유전자 발현에 영향을 주는지에 대해서 조사하였다. Daniel MacArthur와 그의 연구팀에서는 인간 조직에서 X 염색체가 어떻게 불활성화되는지에 대해서 조사하였다. Jin Billy Li와 공동연구원들은 포유류를 대상으로 아테노신-이노신 RNA 수정에 대해 상세한 종간 비교 분석 결과를 제공하였다. News & Views란에서 Michelle Ward와 Yoav Gilad는 이러한 연구 결과들이 인간 지놈에서의 조절 코드를 밝히는데 이용될 수 있을지에 대해서 보고하고 있다.

    Article

    doi: 10.1038/nature24277 | 전문  | PDF

    News & Views

    doi: 10.1038/550190a | 전문  | PDF

    Letter

    doi: 10.1038/nature24041 | 전문  | PDF

    Letter

    doi: 10.1038/nature24265 | 전문  | PDF

    Letter

    doi: 10.1038/nature24267 | 전문  | PDF

  • ILC2-유도 알레르기성 폐 염증을 증폭시키는 신경성 펩타이드 NMU

    Nature 549 (2017년9월21일)

    Vijay Kuchroo와 공동연구원들은 단일 세포 RNA 염기서열 분석 기술을 이용하여, 생쥐의 선천성 폐 림프구 세포가 상피세포 유래 사이토카인 IL-15과 IL-33에 대한 반응을 분석하였다. 저자들은 뉴로메딘 U 수용체(Neuromedin U receptor, NMUR1)가 제 2형 선천성 림프구 세포(type 2 innate lymphoid cells, ILC2s)에서 특이적으로 발현되는 수용체이며, IL-25와 NMU(neuropeptide ligand neuromedin U)에 의해서 활성화되며, 폐에서의 염증성 반응을 유발하는 것을 확인하였다. NMU-NMUR1 신호전달이 소실되면, 알레르기성 폐 염증 반응이 유발되었다.

    Article

    doi: 10.1038/nature24029 | 전문  | PDF

  • 치료제로 개발할 수 있는 새로운 de novo 단백질 제작 방법

    Nature 550 (2017년10월5일)

    De novo 단백질 디자인은 원하는 단백질 접힘과 기능을 가진 소형 단백질을 만드는 가장 강력한 도구이다. David Baker와 공동연구원들은 컴퓨터 시뮬레이션 및 실험적인 접근을 결합하여 접힌 미니 단백질을 디자인하고 스크리닝하는 방법을 발표하였으며, 이를 이용하여 약 40개의 잔기를 가지며, 독감 바이러스의 표면에 있는 적혈구 응집소를 타깃으로 하는 단백질과, 보틀리늄병을 유발하는 보틀리늄 B형 신경독소를 타깃으로 하는 단백질을 제작하였다. 이러한 고 효율성 방법을 통해서 보다 안정적이며, 기존의 항체 치료법에 비해서 훨씬 작은 크기의 단백질을 제작할 수 있었으며, 이를 통해서 소규모 면역 반응을 유발할 수 있었다. 최적의 적혈구 응집소 결합 단백질은 in vivo에서 인플루엔자 바이러스 감염에 대한 보호 작용을 나타냈으며, 이를 이용하면 항바이러스 및 다른 치료법에 응용할 수 있을 것으로 기대된다.

    Article

    doi: 10.1038/nature23912 | 전문  | PDF

  • 성간 간섭에 의해 밝혀진 소행성 하우메아의 크기, 형태, 밀도, 그리고 고리

    Nature 550 (2017년10월12일)

    하우메아(Haumea)는 명왕성 넘어에서 공전하고 있는 소행성이다. 하우메아는 명왕성을 통과하는 것으로 알려져 있는 다른 3개의 소행성들과는 달리, 매우 빠르게 자전하고 있으며, 특이하게 긴 타원형태의 모양을 하고 있다. Jose Ortiz와 공동연구원들은 지구에 위치하고 있는 여러 개의 망원경을 이용하여, 하우메아가 뒤에 위치하고 있는 항성의 앞쪽을 통과하는 동안 관측한 결과를 얻을 수 있었다. 저자들은 이와 같은 엄폐 현상을 통해서 하우메아의 밀도 상한선이 1,885 kg/m3이라는 사실을 확인하였다. 저자들은 하우메아의 타원형태와 알베도(0.51)를 제한하였다. 저자들은 하우메아 주변에서 대기를 검출하지 못했지만, 소행성 주위를 둘러싸고 있는 고리는 확인할 수 있었다. 이와 같은 고리는 너비 70킬로미터였으며, 지름이 2,287킬로미터였고, 하우메아의 적도와 가장 큰 달과 동일한 공전 궤도면을 가지고 있는 것으로 확인되었다. 고리의 공전 주기는 하우메아 자전 주기의 3배였다. 이번에 관측된 고리는 뒤에 있는 항성의 빛이 절반 정도 통과하는 것으로 확인되었으며, 따라서 그 불투명도가 0.5인 것으로 확인되었다.

    Letter

    doi: 10.1038/nature24051 | 전문  | PDF

    News & Views

    doi: 10.1038/550197a | 전문  | PDF