톱10 하이라이트

2018年10月20日 ~ 2018年11月19日

  • 아프리카 트리파노소마 기생충의 전체 지놈 구조 및 항원 변형을 조절하는 DNA 어셈블리

    Nature 563 (2018년11월1일)

    아프리카 트리파노소마의 항원 변형은 BES(Bloodstream expression site)라고 알려져 있는 특정 염색체 부위에 있는 VSG(variant surface glycoprotein)의 단일 우성 유전자의 전사에 의해서 결정된다. 지놈 상에 존재하는 이러한 몇몇 BES와 전사된 BES는 다른 유전자의 전사를 차단하는 기본 침묵 상태(default silenced state)로부터 단일 유전자위 제외의 대상이 된다. 발현 부위체(expression site body)라고 알려져 있는 특화된 핵 구조에서 발현이 일어난다. 항원 변형은 활성화 BES에 있는 VSG의 재조합 변이에 의해서 일어나거나, 발현 부위체에서의 BES에 의해서 일어난다. 이러한 영역에 대한 자세한 메커니즘 정보는 트리파노소마의 전체 지놈 분석 결과가 없었던 까닭에 지체되어 왔었다. 침묵화된 VSG 염기서열은 이배체 지놈의 30%를 구성하고 있는 서브 텔로머라아제 텐덤 어레이에 주로 조합되어 있으며, 기존의 염기서열 분석법으로는 분석을 할 수 없었다. 저자들은 투어-데-포스(tour-de-force)라는 기술에서 처음으로 롱-리드 염기서열분석(long-read sequencing)과 염색체 구조 분석을 조합하여 아프리카 트리파노소마의 거의 완전한 지놈 염기서열을 밝혔다. 저자들은 여러 기술 어레이를 이용하여, 두 개의 히스톤 변이체 H3.V와 H4.V가 지놈을 오거나이즈하고 DNA 조립을 하는 역할을 이용하여, 이 기생충의 항원 변이성을 조절할 수 있게 되었다.

    Letter

    doi: 10.1038/s41586-018-0619-8 | 전문  | PDF

    News & Views

    doi: 10.1038/d41586-018-07008-6 | 전문  | PDF

  • 초기 제 1형 당뇨병에 대한 인간 장내 세균의 역할과 관련된 TEDDY 연구 결과

    Nature 562 (2018년10월25일)

    태어나서 청소년이 될 때까지 장내 세균 마이크로바이옴(microbiome)의 발달 과정은 제 1형 당뇨병과 같은 질환의 병리학적 특성에 중요한 것으로 생각되고 있지만, 마이크로바이옴의 발달에 대해서는 많은 부분이 여전히 불안한 상태이다. 이번 주 네이처에 발표된 두 편의 연구 논문에서는 영아 장내 세균 마이크로바이옴에 대해 현재까지 얻은 자료 중에서 가장 상세한 데이터가 발표되었다. TEDDY(The Environmental Determinants of Diabetes in the Young) 연구는 미국, 스웨덴, 독일, 그리고 핀란드에 위치하고 있는 6개의 연구 기관이 참여하고 있다. 한편의 연구 논문에서 Joseph Petrosino와 공동연구원들은 유전자 염기서열을 이용하여 903명으로부터 매달 간격으로 3개월부터 46개월까지 얻어진 12,500개의 대변 샘플을 분석하였다. 저자들은 3개의 명확히 구분되는 단계에서 마이크로바이옴이 모유 수유 기간동안에 다른 단계에 비해서 매우 급격하게 변화시킨다는 사실을 확인하였다. 두 번째 논문에서 Curtis Hutb 단계에 대해서 약 3개 정도의 표지 사진: Alberto Seveso 제공

    Letter

    doi: 10.1038/s41586-018-0617-x | 전문  | PDF

    Letter

    doi: 10.1038/s41586-018-0620-2 | 전문  | PDF

  • DNA 손상 수선을 억제하고 암 발생을 촉진하는 핵 내 cGAS

    Nature 563 (2018년11월1일)

    선천성 면역은 세포질의 DNA가 cGAS에 의해서 인지되면서 활성화 된다. Baoxue Ge와 공동연구원들은 cGAS가 핵 내에서의 기능도 있다는 것을 밝혔다. 저자들은 Y215에 대한 인산화가 없으면, cGAS가 핵으로 이동하고, 핵 내에서 PARP1과 상호작용을 하게 된다. 이러한 상호 작용은 PARP1이 동질 재조합(homologous recombination)에 필수적인 Timeless와 상호작용하는 것을 차단하게 되며, 그 결과 DNA 손상이 수선되지 않게 된다. 저자들은 이러한 세포가 in vivo에서 발암성을 가지게 된다는 것을 확인하였다.

    Letter

    doi: 10.1038/s41586-018-0629-6 | 전문  | PDF

  • 탑다운 연구방식 대비 바텀업 연구 방식의 장점 및 한계점

    Nature 563 (2018년11월8일)

    세포가 어떻게 작용하는지를 밝히기 위한 표준 접근 방법은 탑다운(top down) 방식으로써, 다양한 세포 구성 요소들 간의 상호작용을 원래 환경 상태에서 분석하는 것이다. 하지만, 기술적인 발달을 통해서, 연구자들은 생물학적 프로세스를 바텀업(bottom up) 방식으로 연구할 수 있게 되었다. 이번 주 네이처 스페셜 이슈에서는 바텀업 생물학 연구 방식의 가능성과 한계에 대해서 다루고 있다. 의학적인 응용을 위한 세포 유사 시스템 디자인을 위한 세포막 개발 및 대사 경로에서부터 세포 층 개발까지, 연구자들은 복잡한 세포라는 세계를 분석하기 위해 힘을 모으고 있다. 표지 이미지: Nik Spencer/Nature 제공 (Collection)

    Cover Story

    doi: 10.1038/JNature7730cvst-1 | 전문  | PDF

  • 인공 지능에서의 도덕성 문제와 관련된 실험

    Nature 563 (2018년11월1일)

    인공 지능 기술이 발전함에 따라, 도덕적으로 모호한 상황에서 기계가 어떻게 행동할 것인가에 대해서 장기간 사회적 우려가 제기되어 왔었다. 이러한 우려들은 기계 행동에 대한 원칙 개발에 대한 가이드를 했었다. 자율 주행 자동차의 행동 방식에 대한 사회적인 기대와 관련된 논의를 위해서, Iyad Rahwan과 공동연구원들은 인터넷을 기반으로 한 실험적인 플랫폼인 도덕적인 기계(Moral Machine)를 통해서 글로벌 행동 방식과 자율 주행 자동차와 관련된 도덕적인 시나리오에 대한 반응과 관련하여 2백만 명 이상의 사람들이 참여하였다. 이번 연구 결과를 통해서 서로 다른 문화로부터 예상하지 못했던 선호도가 나타나는 것이 확인되었으며, 이들 중에서 일부는 공통적인 사항, 예를 들어 좀더 많은 사람들을 살리거나, 어린 개인을 선호하는 것과 같은 것들이었다. 도덕적 선호도에서는 문화적 윤리적 차이가 관찰되었다. 저자들은 이러한 데이터가 사회적으로 수용 가능한 자율 주행 자동차의 윤리적인 원칙을 적용하는데 사회적 및 정치적 논의를 고민하게 만들 수 있을지에 대해서 고민하고 있다.

    Article

    doi: 10.1038/s41586-018-0637-6 | 전문  | PDF

  • 메티오닌 잔기에서 플렛폼 기반의 선택적 반응을 통한 단백질 기능화

    Nature 562 (2018년10월25일)

    단백질을 시스틴 및 라이신과 같은 핵친화성 잔기와 결합시키는 다양한 방법들이 발표되었다. 이와 반대로, 메티오닌은 단백질 기능화의 매우 차별성을 가지는 기회였지만, 현재까지 사용할 수 있는 방법이 거의 없었다. Matthew Gaunt와 공동연구원들은 초원자가 아이오다인 용액을 이용하여 메티오닌에 생물 컨슈게이션을 할 수 있는 방법을 발표하였다. 이러한 프로세스는 더 많은 유도체의 반응성 중간체로 기능을 할 수 있는 디아조 에스터에 결합시키는 설포니움 종을 형성할 수 있게 되었다. 가시광촉매를 이용하여, 디아조 그룹은 컨쥬게이트의 안정성을 강화시킬 수 있도록 환원시키거나 좀더 반응을 할 수 있도록 하였다. 이러한 반응을 통해서 자연적인 생물 분자들로부터 다양한 단백질 컨주게이트를 만들 수 있게 되었다.

    Letter

    doi: 10.1038/s41586-018-0608-y | 전문  | PDF

  • 2차원 반데르발스 물질에서의 자성 현상 확인

    Nature 563 (2018년11월1일)

    그래핀이 최초로 분리된 이후로, 2차원 구조 물질에 대해서 많은 연구가 되어 왔지만, 겨우 최근이 되어서야 자기 물질이 추가되었다. 2차원 물질에 대한 자성과 관련된 가설은 새로운 물질에 대한 양자 및 위상학적 상태가 나타나는 것에 대해서는 개발 환경이 우수하며 오랜 역사를 가지고 있는 것으로 확인되었다. 하지만, 2차원 물질의 자기장에 대한 실험적인 조사는 쉽게 조절 가능한 플랫폼을 제공하는 2차원 물질들을 분리하는 것이 어렵다는 것이 확인되었다. Je-Geun Park과 공동연구원들은 이 분야에 대한 최근 발전 상황에 대해서 요약하고 있으며, 이와 같이 새로운 자기 반데르발스 물질에 대한 엔지니어링을 통한 가능성에 대해서 논의하고 있다.

    Review

    doi: 10.1038/s41586-018-0631-z | 전문  | PDF

  • 새로운 타깃화 신경 기술을 통해서 다시 보행을 하게 된 척수 손상 환자

    Nature 563 (2018년11월1일)

    척수 손상은 보행이 불가능하게 되는 장애 또는 다리 마비를 유발한다. Gregoire Courtine과 공동연구원들은 척수 손상 환자의 보행 재활을 할 수 있는 새로운 기술을 개발하였다. 이 기술은 먼저 정상적인 보행 동안에 활성화되는 근육들을 모으는 척수에 대한 전기 자극의 공간적 패턴을 확인하는 것부터 시작한다. 그런 다음, 의도한 움직임과 일치하도록 시간에 맞춘 자극을 전달한다. 재활을 하고 난 후, 환자들은 마비된 근육을 다시 움직일 수 있게 되며, 러닝머신 위에서 지치지 않고 이전과 같은 자연적인 걸음을 걷게 된다. 이 기술은 척수 손상 이후에 기능을 회복하기 위한 기존의 시도들과 함께 발전할 수 있을 것으로 보인다.

    Article

    doi: 10.1038/s41586-018-0649-2 | 전문  | PDF

  • 허블 상수에 대한 2% 정밀도 측정

    Nature 562 (2018년10월25일)

    초신성으로부터 확인된 허블 상수의 최신 값은 우주 마이크로파 배경 복사로부터 검출된 값과 차이가 있다. 허블 상수는 두 개의 중성자 별이 융합되면 두 가지 서로 다른 방식 중에 하나로 전체와 연관된 것을 독립적으로 검출하게 된다며, 전자기적 카운터파트가 검출되고 모 은하계가 확인되게 된다. Hsin-Yu Chen과 공동연구원들은 LIGO-Virgo 콜라보레이션을 통해서 허블 상수가 5년에 2%의 정밀도를 가질 수 있도록 측정하는 것을 가능하게 하는 카운터파트와의 융합을 발견하는데 충분한 정보를 얻을 수 있을 것으로 보인다.

    Letter

    doi: 10.1038/s41586-018-0606-0 | 전문  | PDF

  • 양성자-양성자 체인 태양형 뉴트리노에 대한 높은 정밀도 측정

    Nature 562 (2018년10월25일)

    태양과 저 질량 항성은 양성자-양성자(proton-proton, pp) 핵융합 반응을 통해서 구동된다. 뉴트리노는 pp 프로세스뿐만 아니라, 양성자-전자-양성자(proton-electron-proton, pep) 반응을 통해서도 방출되며, pp-II(7Be neutrinos)와 pp-III(8B neutrinos)에 의해서도 방출된다. 보렉시노 실험(Borexino experiment)에서 액체 신틸레이터가 2007년부터 태양 유래 뉴트리노를 검출해 왔었으며, 보렉시노 콜라보레이션에서는 분광광도계를 이용한 완전한 pp체인을 처음으로 동시에 검출한 결과를 발표하였다. 저자들은 pp, 7B3e 그리고 pep 뉴트리노들 간의 상호작용 비율을 매우 높은 정밀도로 확인하였으며, 매우 높은 금속성을 예측하는 태양 모델을 통해서 온도 동등성을 제시하였다. 이러한 연구 결과를 통해서 뉴트리노 물리학과 태양의 물리학적 특성에 대한 중요성을 확인할 수 있었다.

    Article

    doi: 10.1038/s41586-018-0624-y | 전문  | PDF

    News & Views

    doi: 10.1038/d41586-018-07099-1 | 전문  | PDF