톱10 하이라이트

2018年12月25日 ~ 2019年1月24日

  • 블랙홀 전이 과정에서의 코로나 감소 현상

    Nature 565 (2019년1월10일)

    표지 사진은 주변 항성으로부터 물질을 흡수하기 시작한 블랙홀의 모습을 예술가의 눈으로 재해석한 이미지를 보여주고 있다. 거대 블랙홀의 흡수 흐름 특성은 몇 일에서 몇 달 정도의 타임 스캐일로 변화될 수 있다. 블랙홀이 물질을 흡수한 후에 ‘턴 온(turn on)’되면, 높은 에너지를 가진 X-선 스펙트럼이 흡수 디스크(노란색) 위의 핫 코로나(파란색)에 의해서 생성된다. 그런 다음 흡수 디스크는 주로 낮은 에너지를 가진 스펙트럼으로 바뀌게 된다. 하지만, 이러한 변화가 디스크 지름 내에서 일어나는지, 코로나 내에서의 감소가 이러한 변화를 주도하는지에 대해서는 많은 논란이 있어왔다. 이번 주 네이처에서 Erin Kara와 공동연구원들은 이와 같은 논란을 종식시킬 수 있는 결과를 제시하였다. 연구원들은 블랙홀 전이를 새롭게 확인한 결과를 제공하였으며, 국제 우주 연구소의 장비를 사용하여 이에 대한 진화 과정을 추적하였다. 저자들은 블랙홀이 높은 에너지에서 낮은 에너지로 바뀌는 진화과정을 확인하였으며, 흡수 디스크의 내부 가장자리는 같은 공간에서 머무르는 것을 확인하였다. 표지 사진: Aurore Simonnet 제공

    Letter

    doi: 10.1038/s41586-018-0803-x | 전문  | PDF

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    doi: 10.1038/d41586-019-00011-5 | 전문  | PDF

  • 지속적인 통증과 관련된 행동학적 특성에 필요한 신경 전달 경로

    Nature 565 (2019년1월3일)

    유해한 자극은 사람과 동물에서 부상을 막기 위해 방어적으로 즉각적인 물러남 행동을 한 후, 상처 부위를 진정시키기 위한 행동의 두 가지 분리된 행동을 하게 된다. 이와 같은 두 가지 서로 다른 행동 프로그램이 신경 회로 레벨에서 어떻게 연관되어 있는지에 대해서는 정확히 밝혀진 바가 없었다. Qiufu Ma와 공동연구원들은 통증 경험 후에 부상에 반응하여 직접적인 조절과 진정 반응에 관여하는 척추의 특정 신경 아집단을 분리하는데 성공하였다. 동일한 신경 회로는 통증 경험에 대한 방어 반응과는 전혀 관련이 없었다. 이번 연구 결과를 통해서 통증 관련 정보를 말초 신경에서 뇌로 전달하는 완전히 서로 다른 경로를 확인할 수 있었으며, 이 각각은 서로 매우 다른 행동학적 반응을 유발한다는 것을 확인할 수 있었다. 하나의 경로만 또는 다른 경로에 영향을 줄 수 있는 전임상 통증 연구로부터의 연구 결과를 해석하는데 있어서 이러한 아집단의 체성 감각 시스템을 고려하는 것이 매우 중요하다.

    Letter

    doi: 10.1038/s41586-018-0793-8 | 전문  | PDF

  • 개선된 선택성과 강력한 효능을 유도하기 위해 새롭게 디자인된 IL-12와 IL-15

    Nature 565 (2019년1월10일)

    천연 면역 사이토카인인 인터루킨-2(interleukin-2, IL-2)는 암 치료에 매우 효과적인 물질이지만, 열 안정성이 떨어지고, 일반적인 돌연변이 기법으로는 해결하기 힘든 몇몇 수용체와의 원치 않는 교차 반응과 같은 몇 가지 단점을 가지고 있다. David Baker와 공동연구원들은 컴퓨터 디자인을 이용하여 IL-2와 IL-15의 기능을 모방할 수 있는 네오루킨-2/15(neoleukin-2/15)를 디자인하였으며, 서로 다른 위상학적 특성과 아미노산 염기서열 때문에, IL-2 수용체의 βƔc 헤테로다이머(heterodimer)와 상호작용을 하고, IL-2와 IL-15 수용체의 알파 서브유닛과는 전혀 상호작용을 하지 않는다는 사실을 확인하였다. 네오루킨-2/15는 흑색종 및 직장암 생쥐 모델에서 IL-2에 비해서 훨씬 뛰어난 치료 효과를 나타내는 것을 확인할 수 있었으며, 열 안정성도 증대되었으며, 독성 및 면역원성도 제거된 것으로 확인되었다. 네오카인 제작에 사용된 이러한 기술은 앞으로 다양한 사이토카인에 적용하거나 다른 신호전달 단백질을 제작하는데 사용될 수 있을 것으로 보인다.

    Article

    doi: 10.1038/s41586-018-0830-7 | 전문  | PDF

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    doi: 10.1038/d41586-018-07883-z | 전문  | PDF

  • 허혈성 뇌졸중에서 신경 손상을 억제하는 기능을 하는 Treg 세포

    Nature 565 (2019년1월10일)

    Yoshimura와 공동연구원들은 허혈성 뇌졸중에 대한 생쥐 모델에서 회복기 동안에 조절 T 세포(regulatory T cells, Treg)의 역할에 대해서 조사하였다. 저자들은 활성화된 Treg 세포가 케모카인 CCL1과 CCL20에 대한 반응을 통해서 손상된 뇌에 침투한다는 사실을 밝혔다. Treg 세포는 암피레귤린(amphiregulin)을 분비하며, 이는 성상 세포의 과민 반응을 억제하여 신경 손상을 감소시키는 것으로 확인되었다.

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    doi: 10.1038/s41586-018-0824-5 | 전문  | PDF

  • 빙하로부터 메탄의 지속적인 유출을 유도하는 그린란드 빙하 해빙 배수 시스템

    Nature 565 (2019년1월3일)

    대륙빙은 과거 및 미래의 대기 중 메탄 농도에 영향을 줄 수 있다고 제안되고 있지만, 빙하 아래에 존재하는 메탄에 대한 직접적인 증거는 거의 밝혀져 있지 않았다. 이번 주 네이처에 발표된 연구 논문에서는 그린란드 대륙빙 아래에서 생성된 메탄이 빙하 아래에 존재하는 저수지의 효율적인 배수 시스템에 의해서 빙하의 가장자리까지 매우 빠르게 씻겨 나간다는 사실을 발표하였다. 대기로의 이탈 현상은 메탄이 빙하 가장자리까지 도달했을 때 주로 일어나는 현상이었으며, 메탄의 확산 현상은 전세계 주요 하천에서 발생하는 것과 매우 유사하였다. 전반적으로, 이번 연구 결과는 특정 빙하 환경이 지구의 메탄 저장고로써 기존에 밝혀지지 않았던 구성요소를 밝힐 수 있었던 것으로 해석된다.

    Letter

    doi: 10.1038/s41586-018-0800-0 | 전문  | PDF

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    doi: 10.1038/d41586-018-07762-7 | 전문  | PDF

  • 근육생성 상태를 통한 당 분해성 베이지색 지방 형성을 유도하는 열 스트레스

    Nature 565 (2019년1월10일)

    사용하지 않은 지질을 저장하는 백색 지방 조직과는 달리, 갈색 및 베이지색 지방은 추위에 노출되었을 때 열을 생성하기 위한 지방 대사에 이용된다. 이러한 열 생성은 대부분 β3-아드레날린성 수용체 신호전달 경로에 의해서 이루어진다. Shingo Kajimura와 공동연구원들은 근육 생성 중간체 전구 세포 집단에서 유래한 어떤 종류의 베이지색 지방이 β-아드레날린성 수용체 신호가 없는데도 불구하고 추운 상태에서 형성되었으며, 열을 내기 위해서 지방산의 산화보다는 글루코스를 더 선호한다는 사실을 확인하였다. 전사 인자 GA-결합 단백질 α는 해당과정 베이지색 지방이 근육 생성 세포로부터 분화되는데 있어서 주요한 작용인자이다. 비록 생쥐에서 해당과정의 베이지색 지방이 저체온증을 유발할 수 있지만, 추위에서 생존하는데 있어서 해당과정 베이지색 지방의 필요성에 대해서는 이번 연구를 통해서 명확히 확인할 수 있었다. 열 생성 지방이 항-비만 및 항-당뇨 치료법 개발에 있어서 중요한 타깃이 될 수 있다는 것이 이번 연구를 통해서 밝혀졌으며, 새로운 종류의 열 생성 지방 하위 집단의 발견을 통해서 새로운 치료법 개발이 가능하게 될 것으로 보인다.

    Article

    doi: 10.1038/s41586-018-0801-z | 전문  | PDF

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    doi: 10.1038/d41586-018-07739-6 | 전문  | PDF

  • 면역 체크포인트 차단제에 대한 암의 저항성을 극복할 수 있는 ADAR1 기능 소실

    Nature 565 (2019년1월3일)

    이번 연구에서는 CRISPR 스크리닝 방법을 이용하여 A를 I로 변환시키는 이중 나선 RNA 교정 효소인 ADAR1의 기능 소실이 암세포가 면역 치료법에 민감해지도록 만든다는 사실을 밝힐 수 있었다. ADAR1 결핍은 이중 나선 RNA가 PKR과 MDA5라는 두 단백질에 의해서 인식되는 비율을 높임으로써, 암 조직의 미세 환경을 변환시키는데, 이 두 단백질은 각각 암세포의 성장을 억제하고 암세포의 염증 반응을 유발한다. 이러한 프로세스는 PD-1 체크포인트 차단 치료법의 효율을 증대시킨다.

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    doi: 10.1038/s41586-018-0768-9 | 전문  | PDF

  • 철 촉매 sp3 C-H 기능화를 통한 탄소-탄소 결합의 효소적 처리

    Nature 565 (2019년1월3일)

    탄소-수소 결합을 탄소-탄소 결합으로 대체하는 촉매 반응은 유기 분자를 만들기 위해 매우 매력적인 전략이다. 이번 주 네이처에서 Frances Arnold와 공동연구원들은 시토크롬 P450 효소가 세균 내에서 이러한 트랜스포메이션을 효과적으로 수행할 수 있도록 진화하였다는 사실을 확인할 수 있었다. 이 효소의 철-헴 효소(iron-haem enzyme)는 sp3 가수 분해 C-H 결합으로 카르벤을 삽입시키며, 매우 높은 거울 이성질체 선택성을 통해서 알킬화된 생성물을 전달한다. 이번 연구 결과는 이와 같은 반응을 유발하는데 철이 이용될 수 있다는 것을 보여주고 있으며, 기존에 이러한 기능화에 사용되었던 로듐(rhodium)과 이리듐(iridium)과 같이 흔히 존재하는 금속 성분으로 치환될 수 있다는 것을 보여주고 있다. 비록 자연계의 화학 성분들에는 카르벤 C-H 삽입을 포함하고 있지 않으며, 미생물 내에서 생성된 효소가 이러한 비생물학적인 반응을 수행하도록 변형될 수 있을 것으로 보인다.

    Letter

    doi: 10.1038/s41586-018-0808-5 | 전문  | PDF

  • 광학 란다우 레벨의 일렉트로마그네틱 및 중력적 반응

    Nature 565 (2019년1월10일)

    일렉트론 밴드(electron band)에 대한 넌-제로(non-zero) 천 수(Chern number)에 의해서 지시되는 물질에 존재하는 모멘텀-스페이스 위상학은 놀랍고도 유용한 물질의 특성을 가져오게 된다. 비록 이는 대규모 물질의 추출된 특성으로 이해되지만, 천 수는 가장자리 효과에 의존하는 측정으로부터 가져오게 된다. Nahan Schine과 공동연구원들은 광자 시스템 유사체의 천 수의 실험적 포뮬레이션을 연구하였으며, 대규모 물질의 국소 반응을 탐지하는 특성을 가지고 있으며, 이들은 양자 홀 재료를 결합시키는 것으로 알려져 있다. 이러한 측정은 두 개의 추가적인 위상학적 자유도(degree of freedom)를 가지며, 독특한 위상학적 불변량에 의한 각각의 인덱스는 이론적으로 외래 특성과 관련되어 있었다. 이러한 연구 결과는 상호작용을 하는 분수의 양자 홀 상태와의 상호작용 연구의 확장성을 보여주고 있다.

    Article

    doi: 10.1038/s41586-018-0817-4 | 전문  | PDF

  • 말라리아 기생충의 Rh5-CyRPA-RfRipr 적혈구 침입 복합체의 구조 분석

    Nature 565 (2019년1월3일)

    Plasmodium falciparum은 심각한 형태의 말라리아를 유발한다. 메로조이트(merozoite)는 P. falciparum의 라이프사이클의 한 부분으로써 적혈구에 침입하는데, 이러한 침입은 다양한 기생충-숙주 수용체 상호작용에 의해서 일어나게 된다. PfRh5-CyRPA-PfRipr 복합체가 적혈구 수용체인 basigin과 결합하는 것은 인간 적혈구로 말라리아 기생충이 침입하는데 중요한 단계이다. 이번 주 네이처에 발표된 연구에서는 나노미터 이하 해상도의 냉동-전자 현미경 구조 분석을 통해서 이 복합체에 대한 아키텍처를 보여줄 수 있었으며, 구성 요소 간의 상호작용과 CyRPA가 복합체 조립에 필수적이라는 사실을 확인할 수 있었다. 이번 연구를 통해서 PfRh5-CyRPA-PfRipr의 기능 및 P. falciparum의 침입 과정에 대해 좀더 잘 이해할 수 있게 되었다.

    Letter

    doi: 10.1038/s41586-018-0779-6 | 전문  | PDF