최신 논문

Article: 구조 변형을 통한 생화학 반응 네트워크의 고정 분포 유도

Derivation of stationary distributions of biochemical reaction networks via structure transformation

doi: 10.1038/s42003-021-02117-x

Hong, Kim과 연구진들은 네트워크 구조 변형을 이용하여 확률적 생화학 반응 네트워크의 고정 분포를 분석적으로 유도하는 방법을 개발하였다. 연구진들은 이 방법을 사용자 친화적인 컴퓨터 프로그램 패키지인 CASTANET을 오픈 소스로 제공하였다.

Article: 식물 성장을 촉진하는 Bacillus velezensis 균주 GH1-13에 잠재적인 선택적 이점을 부여하는 천연 접합 플라스미드

A native conjugative plasmid confers potential selective advantages to plant growth-promoting Bacillus velezensis strain GH1-13

doi: 10.1038/s42003-021-02107-z

Bacillus velezensis 균주 GH1-13는 벼의 성장을 촉진시킨다. Choi 등은 박테리아가 보유하고 있는 접합 플라스미드가 플라스미드와 염색체에 암호화된 유전자 사이의 복잡한 상호작용에서 발생하는 다양한 유익한 특성을 부여한다는 것을 보여주었다.

Article: 줄기세포성 조절을 통해 화학 저항성을 촉진하는 점액 리보솜 스트레스 유발 PRDM1

Mucosal ribosomal stress-induced PRDM1 promotes chemoresistance via stemness regulation

doi: 10.1038/s42003-021-02078-1

Kim과 Moon은 전사인자 PRDM1이 CRC (Colorectal cancer) 세포에서 리보솜 기능 장애에 의해 유도되고, IGF 신호전달을 포함하는 경로를 통해 화학 저항성에 관여한다는 사실을 발견하였다. 저자들은 PRDM1이 암세포의 줄기세포성과 생존을 촉진한다고 발표하였으며, CRC에서 환경적 스트레스 매개 신호전달에 대한 통찰력을 제공하였다.

Article: 섬모병증의 특징인 섬모 결함이 있는 유전성 기저세포 암인 ARP-T1 관련 Bazex–Dupré–Christol 증후군

ARP-T1-associated Bazex–Dupré–Christol syndrome is an inherited basal cell cancer with ciliary defects characteristic of ciliopathies

doi: 10.1038/s42003-021-02054-9

Park 등은 유전성 기저세포 암과 관련된 ACTRT1 유전자에 의해 암호화된 ARP-T1 (Actin-Related Protein-Testis1) 단백질의 상호작용체(Interactome), 국소화 및 기능을 특성화하였다. 연구진들은 ARP-T1이 표피 세포의 원발 섬모 기저체(Primary cilia basal body)에 국한되고 섬모와 상호작용하며 적합한 섬모 형성에 필요하다는 것을 발견하였다.

Article: 마우스에서 호기성 해당과정의 유지와 Xenophagy 활성화를 통해 선천성 면역력을 높이는 Mitofusin-2

Mitofusin-2 boosts innate immunity through the maintenance of aerobic glycolysis and activation of xenophagy in mice

doi: 10.1038/s42003-021-02073-6

Silwal, Kim 등은 미토콘드리아 융합 단백질인 MFN2 (Mitofusin-2)가 박테리아 감염동안 대식세포에서 HIF-1α를 통해 면역대사와 Xenophagy의 조정을 통해 선천성 숙주 방어를 촉진한다는 것을 보여주었다. 본 연구는 미토콘드리아 형태조절 단백질이 세포간 박테리아 감염에 대한 숙주 방어에 어떻게 관여하는지에 대한 통찰력을 제공한다.

Article: 전이성 유방암에서 특이적 반응의 유전적 환경

Genomic landscape of extraordinary responses in metastatic breast cancer

doi: 10.1038/s42003-021-01973-x

Lim, Kim 그리고 Jung 등은 전이성 유방암에 대한 극단적인 치료 반응을 보이는 30명의 한국인 환자의 전체 엑솜(Exome) 서열 분석 결과를 발표하였다. 연구진들은 치료 반응을 보이지 않는 환자들과 비교하여 치료 반응을 보이는 환자들이 비동의 돌연변이(Nonsynonymous mutations)와 유전자 복제수 변이(Copy number variants)가 적다는 것을 발견하였다.

Article: 익숙한 자극의 짧은 노출 후 각성 억제(Awake suppression)

Awake suppression after brief exposure to a familiar stimulus

doi: 10.1038/s42003-021-01863-2

Bang과 Rahnev는 모든 경험을 재활성화하는 것이 낭비일 수 있다는 점을 고려하여 각성 재활성화(Awake reactivation)가 새롭고 익숙한 자극에 대해 다르게 발생하는지 여부를 테스트하였다. 연구진들은 참가자에게 새롭거나 익숙한 자극을 시각적으로 짧게 노출시켰다. 연구진들은 새로운 자극이 피질 영역 V1의 재활성화와 관련이 있는 반면, 익숙한 자극은 신경 활동이 이전에 그 자극과 관련된 패턴에서 분기되는 '각성 억제(Awake suppression)'로 이어진다는 것을 관찰하였다. 이 결과는 익숙한 자극에 대해 억제가 지배적인 상태에서 국소 각성 재활성화와 하향(Top-down) 각성 억제 사이의 경쟁의 존재를 뒷받침한다.

Article: 인간 자가포식(Autophagy) 인자 EPG5의 구조적 및 생화학적 특성으로부터의 자가포식소체(Autophagosome)-리소좀(Lysosome) 테더링(Tethering)에 대한 통찰력

Insights on autophagosome–lysosome tethering from structural and biochemical characterization of human autophagy factor EPG5

doi: 10.1038/s42003-021-01830-x

Nam과 Cheung 등은 자가포식소체(Autophagosome)-리소좀(Lysosome) 테더링(Tethering)에서 작용하는 인간 자가포식 인자 EPG5의 구조적 및 생화학적 특성을 설명하였다. 연구진들은 hEPG5가 확장된 Shepherd’s staff 구조를 채택하고, GABARAP 단백질에 우선적으로 결합하며, 미토파지(Mitophagy) 동안 미토콘드리아에 모인다는 것을 보여주었다.

Article: 세포외기질에서 라임병 스피로헤타(Spirochete) 운동성 향상의 나노기계적(Nanomechanical) 메커니즘

Nanomechanical mechanisms of Lyme disease spirochete motility enhancement in extracellular matrix

doi: 10.1038/s42003-021-01783-1

Martin Strnad, Yoo Jin Oh와 연구진들은 단일분자 힘 분광법(Single-molecule force spectroscopy)과 자연적인 진드기 먹이를 모방한 ECM (Extracelluar matrix) 유사체(Analog)를 이용하여 표면 단백질 DbpA/B가 숙주의 ECM에서 스피로헤타(Spirochete)의 운동성을 향상시킬 수 있음을 보여주었다. 이 결과는 스피로헤타가 ECM 구성요소에 대함 일시적인 분자적 결합을 조절하여 숙주를 통한 스피로헤타의 전파를 향상시킬 수 있음을 보여준다.

Article: 피부 마이크로바이옴(Microbiome)에 의한 사람 진피 구조 및 장벽 기능의 Spermidine 유도 회복

Spermidine-induced recovery of human dermal structure and barrier function by skin microbiome

doi: 10.1038/s42003-020-01619-4

Kim 등은 몇몇 Streptococcus 종이 사람 피부 구조와 장벽 기능을 향상시킨다는 것을 보여주었다. 연구진들은 Streptococcus가 분비하는 Spermidine이 노화된 세포에서 콜라겐과 지질 합성을 증가시켜 피부 구조와 장벽 기능의 회복을 가속화한다는 것을 발견하였다. 이 연구는 노화 방지를 위한 피부 마이크로바이옴(Microbiome)의 역할을 시사하고 있다.

Article: 박테리아 생명공학에서 효율적인 원핵세포-침투 펩타이드(Peptide)의 식별

Identification of efficient prokaryotic cell-penetrating peptides with applications in bacterial biotechnology

doi: 10.1038/s42003-021-01726-w

Lee 등은 CPP (Cell-penetrating peptides) 라이브러리를 구축하고 세포 생존율(Cell viability)에 최소한의 영향을 주거나 전혀 영향을 주지 않으면서 박테리아 세포에 침투할 수 있는 CPPs를 식별하였다. 확인된 상위 CPP 후보들의 경우, I-SceI 및 Cre recombinase 단백질과 같은 거대 분자들을 박테리아에 전달하는 능력이 잠재적인 응용 분야에 대한 개념 증명(Proof-of-concept) 연구로 평가되었다.

Article: 살아있는 조직의 세균 감염을 검출하는 도플러 이미징(Doppler imaging)

Doppler imaging detects bacterial infection of living tissue

doi: 10.1038/s42003-020-01550-8

Honggu Choi 등은 생체역학적 도플러 이미징(Doppler imaging)을 사용하여 3D 살아있는 조직의 박테리아 감염을 모니터링하고 초기 단계 감염에 의해 유도된 살아있는 숙주 조직의 세포 내 움직임의 변화를 설명하였다. 이 연구는 항생제 내성 감염을 테스트하기 위한 이 방법의 임상적 사용 가능성을 보여주었다.

Article: Uridine 부위에 결합하여 SARS-CoV-2에서 Nsp15 Endoribonuclease NendoU를 억제하는 Tipiracil

Tipiracil binds to uridine site and inhibits Nsp15 endoribonuclease NendoU from SARS-CoV-2

doi: 10.1038/s42003-021-01735-9

Youngchang Kim, Jacek Wower과 연구진들은 SARS-CoV-2에서 Nsp15 Endoribonuclease NendoU의 서열 특이성, 금속 이온 의존성 및 촉매 메커니즘을 연구하였다. 또한 저자들은 5'UMP, 3'UMP, 5'cGpU, Uridine 2', 3'-vanadate (전이 상태 유사체) 및 Tipiracil (Uracil 모방체)과 복합체를 이루는 효소의 5가지 새로운 결정 구조를 확인하였으며, 효소의 활성 부위에 있는 Uridine 결합 포켓과 상호작용하여 SARS-CoV-2 Nsp15를 억제한다는 것을 입증하였다.

Article: 광 수용체-RPE 인터페이스에서 식균 작용(Phagocytosis)에서 CLN3의 역할을 보여주는 바텐병(Batten disease)의 사람 모델

A human model of Batten disease shows role of CLN3 in phagocytosis at the photoreceptor–RPE interface

doi: 10.1038/s42003-021-01682-5

광 수용체-RPE 인터페이스에서 식균 작용(Phagocytosis)에서 CLN3의 역할을 보여주는 바텐병(Batten disease)의 사람 모델

Article: 시상하부 Lhx6-발현 GABA원성 뉴런(GABAergic neurons)의 분화, 생존, 다양성을 제어하는 유전자 조절 네트워크

Gene regulatory networks controlling differentiation, survival, and diversification of hypothalamic Lhx6-expressing GABAergic neurons

doi: 10.1038/s42003-020-01616-7

Dong Won Kim과 연구진들은 발달 동안 시상하부 GABA원성 뉴런(GABAergic neurons)의 분화 메커니즘을 조사하였다. 연구진들은 Lhx6가 시상하부 뉴런의 생존에 매우 중요한 역할을 한다는 사실을 발표하였다.

Article: 금속 유도 에너지 전이와 이중 지수적 수명 분석(Biexponential lifetime analysis)을 이용한 넓은 FOV를 제공하는 Nanometer-sectioning microscopy

Large field-of-view nanometer-sectioning microscopy by using metal-induced energy transfer and biexponential lifetime analysis

doi: 10.1038/s42003-020-01628-3

Hwang 등은 낮은 개구수(NA: Numerical aperture) 대물렌즈에서도 높은 축 해상도(Axial resolution)를 얻을 수 있음을 보여주었다. 연구진들은 금속 유도 에너지 전이와 이중 지수적 형광 수명 분석(Biexponential fluorescence lifetime analysis)을 이용하여 기저 세포막의 나노-프로파일(Nano-profile)을 보여주었다. 낮은 NA 대물렌즈는 넓은 FOV (Field-of-view)를 제공하였으며, 이를 통해 높은 NA 대물렌즈 사용으로 인한 좁은 FOV의 한계점을 극복할 수 있다.

Article: IRGB10 올리고머화(Oligomerization)와 병원체 막 파괴를 위한 막 결합의 분자적 기초

Molecular basis of IRGB10 oligomerization and membrane association for pathogen membrane disruption

doi: 10.1038/s42003-020-01640-7

Ha 등은 세포 자율성 면역(Cell autonomous immunity)에서 용균작용(Bacteriolysis)를 매개하는 마우스 인터페론 유도성 GTPase인 마우스 IRGB10의 결정 구조를 보여주었다. 추가 돌연변이 유발(Mutagenesis) 연구를 통해 연구진들은 GDP에 결합된 IRGB10이 비활성 Head-to head 이량체(Dimer)를 형성하여 막 결합 및 파괴 기능을 활성화하기 위해 구조를 변화시킨다는 것을 보여주었다.

Article: 자가 포식작용(Autophagy) 유도 조절을 통해 대사 조절장애를 개선시키는 미토콘드리아 TUFM의 활성화

Activation of mitochondrial TUFM ameliorates metabolic dysregulation through coordinating autophagy induction

doi: 10.1038/s42003-020-01566-0

Kim, Hwang 등은 자가포식작용(Autophagy) 장애/대사 장애 In vitro 및 In vivo 모델을 이용하여, 천연 화합물 Kaempferide가 자가포식작용 Enhancer이며, 이 물질이 조절하는 메커니즘 중 하나가 미토콘드리아 신장(Elongation) 인자 TUFM에 의해 매개된다는 사실을 보여주었다. 이 결과는 대사 장애 치료에서 치료적 가치를 가질 수 있을 것으로 보인다.

Article: 허친슨-길포오드 조로증 증후군(Hutchinson-Gilford progeria syndrome)의 조기 노화 표현형을 개선하는 최적화된 Progerin-lamin A 결합 억제제인 Progerinin

Progerinin, an optimized progerin-lamin A binding inhibitor, ameliorates premature senescence phenotypes of Hutchinson-Gilford progeria syndrome

doi: 10.1038/s42003-020-01540-w

Kang, Park과 연구진들은 허친슨-길포오드 조로증 증후군(Hutchinson-Gilford progeria syndrome) 치료제의 후보 신약을 개발하고 그 효과를 입증하였다. Progerinin은 이 질환 모델의 마우스 수명을 연장하였으며, 조직학적 생리학적 개선을 유도하였다.

Article: 텔로미어(Telomere) 복제, 재조합 및 보호에서 중복되지 않는 기능을 수행하는 Ustilago maydis의 구조적으로 구별되는 텔로미어 결합 단백질

Structurally distinct telomere-binding proteins in Ustilago maydis execute non-overlapping functions in telomere replication, recombination, and protection

doi: 10.1038/s42003-020-01505-z

Yu 등은 Ustilago maydis가 텔로미어(Telomere) 유지를 위한 상호 보완적인 기능을 수행하기 위해서 2개의 서로 다른 구조의 텔로미어 결합 단백질을 사용한다는 증거를 보여주었다. 반면, UmTay1는 주로 텔로미어 복제와 재조합을 조절하며, UmTrf2는 텔로미어 보호에 관여한다.

Article: 어장과 종묘 구역(Nursery area)을 연결하는 Whiting의 이석(Otolith) Chemoscape 분석

Otolith chemoscape analysis in whiting links fishing grounds to nursery areas

doi: 10.1038/s42003-020-01433-y

Neil Burns 등은 연속-표면 이석 미세화학(Continuous-surface otolith microchemistry) 접근법을 이용하여 영국 서부 해안에서 Whiting의 지리적 위치를 파악하고 기존 스톡 경계(Stock boundaries)와의 연결성을 보여줌으로써 클라이드 만(Firth of Clyde) 종묘 구역(Nursery area)의 중요성을 강조하였다. 본 연구는 어업 관리에 중요하며 이석 미세화학(Otolith microchemistry)에서 연결성을 추론하는데 사용되는 방법에 영향을 줄 것으로 보인다.

Article: 필수적이지 않은 박테리아 Protease DegP의 과잉 활성화를 이용한 항생제 전략

Over-activation of a nonessential bacterial protease DegP as an antibiotic strategy

doi: 10.1038/s42003-020-01266-9

Hyunjin Cho 등은 주변 세포질 DegP Protease를 활성화하는 펩티딜(Peptidyl) 화합물이 새로 합성된 단백질의 분해를 촉진하여 대장균(Escherichia coli)의 성장을 억제한다는 것을 보여주었다. 이 연구는 필수적이지 않은 박테리아 효소를 활성화함으로써 항생제 내성을 없애는 흥미로운 전략을 제시하여 전통적인 항생제 표적의 범위를 확장하였다.

Article: 유럽에서 오래 전부터 발생한 아몬드 잎 그을음병(Xylella fastidiosa)을 재구성할 수 있게 해주는 계통 발생 추론(Phylogenetic inference)

Phylogenetic inference enables reconstruction of a long-overlooked outbreak of almond leaf scorch disease (Xylella fastidiosa) in Europe

doi: 10.1038/s42003-020-01284-7

Eduardo Moralejo 등은 아몬드 그을음병 병원균인 Xylella fastidiosa (Xf)의 유럽 발병의 기원과 진행을 추적하는 계통 발생학적 재구성을 발표하였다. 연구진들의 데이터에 따르면 Xf는 감염된 캘리포니아 새싹에서 접목을 통해 유럽에 전파되었으며 이후 가라지거품벌레(Meadow spittlebug)에 의해 여러 식물 숙주로 퍼져나갔다.

Article: 코 크기는 더 크지만 송곳니 크기는 더 작은 큰 수컷 코주부 원숭이

Large male proboscis monkeys have larger noses but smaller canines

doi: 10.1038/s42003-020-01245-0

Matsuda 등은 코가 커진 것으로 알려진 코주부 원숭이(Proboscis monkeys)의 신체 특성에 대한 크기 상관 관계를 조사한 결과, 신체 크기와 코 크기는 수컷과 암컷 모두 양의 상관 관계가 있는 반면, 신체 크기는 수컷의 송곳니 크기와 음의 상관 관계가 있음을 발견하였다. 이 연구는 성적 선택과 자연 선택 사이의 상호 작용과 무기와 장식 역할을 하는 형태학적 특성의 예를 보여준다.

Article: 광학 밀도에서 박테리아 세포 수의 강력한 추정

Robust estimation of bacterial cell count from optical density

doi: 10.1038/s42003-020-01127-5

실험실 간 연구(Inter-laboratory study)에서 저자들은 3가지 광학 밀도 교정 프로토콜(콜로이드 실리카(Colloidal silica), 실리카 마이크로스피어(Microsphere)의 연속 희석(Serial dilution) 및 CFU (Colony-forming unit) assay)의 정확도와 성능을 비교하였다. 연구진들은 실리카 마이크로스피어의 연속 희석이 이러한 테스트된 프로토콜 중 최고임을 입증함으로써 품질 관리를 위해 쉽게 평가되고 기기의 효과적인 선형 범위(Linear range)를 평가할 수 있는 정확하고 강력한 교정을 가능하게 하였다.

Article: 거구의 육식 동물들의 포식을 감소시키는 소의 인공 안점(Eyespots)

Artificial eyespots on cattle reduce predation by large carnivores

doi: 10.1038/s42003-020-01156-0

Radford 등은 보츠와나 북부(Northern Botswana)의 비영리 소 농장에서 인공 안점을 찍은 소들을 관찰하였으며, 이러한 인공 안점을 찍은 소들은 거구의 육식동물들의 포식을 피할 가능성이 더 높음을 보여주었다. 이러한 결과는 매복 포식자들의 가축 포식을 감소시키는 비용 효율적인 수단으로 이용될 수 있을 것으로 보인다.

Article: 수박의 쿠쿠르비타신 유도체(Cucurbitacin derivatives) 생합성을 위한 중요 효소들과 이들의 생물학적 중요성

Critical enzymes for biosynthesis of cucurbitacin derivatives in watermelon and their biological significance

doi: 10.1038/s42003-020-01170-2

Kim 등은 쿠쿠르비타신(Cucurbitacin)의 변형을 촉매하는 효소를 암호화하는 후보 유전자들을 선별하기 위하여 2개의 수박 RNAseq를 이용하였다. 연구진들은 HPLC, LC-MS, NMR과 in vitro enzymatic assay를 통해 16개의 후보 효소 중 4개의 효소(3개의 Acetyltransferases와 1개의 UDP-glucosyltransferase)를 특성화하였다. 또한 연구진들은 초파리(Drosophila)에서 in vivo assay를 통해 쿠쿠르비타신의 아세틸화가 곤충의 신경 활성을 증가시킨다는 사실을 보여주었다.

Article: 53BP1 메틸화를 통해 DNA 수선(Repair)을 촉진시키고, Src-매개 인산화(Phosphorylation)에 의해 조절되는 PRMT5

PRMT5 promotes DNA repair through methylation of 53BP1 and is regulated by Src-mediated phosphorylation

doi: 10.1038/s42003-020-01157-z

Hwang 등은 PRMT5 methyltransferase의 활성이 DNA 손상에 대한 반응으로 Y324에서 Src kinase-매개 인산화(Phosphorylation)에 의해 조절된다는 것을 보여주었다. 또한 연구진들은 PRMT5가 53BP1 단백질 농도 조절을 통해 NHEJ 수선(Repair)에 관여함으로써 DNA 손상 후 세포 생존에 중요한 역할을 한다는 사실도 보여주었다.

Article: 섬유아세포 수축에서 힘을 가하는 수직 측면 돌출부

Force-exerting perpendicular lateral protrusions in fibroblastic cell contraction

doi: 10.1038/s42003-020-01117-7

Padhi 등은 세포외기질(Extra-cellular matrix) 모델로서 제어된 구조와 배열을 가진 나노 섬유(Nanofibers)를 사용하여 부착성 섬유아세포(Adherent fibroblasts)로부터 가해지는 힘을 연구하였다. 힘을 가하는 3D 수직 측면 돌출부(Force-exerting perpendicular lateral protrusions)를 확인하고, 저자들은 평행하고 인접한 섬유들의 수축을 유도하는 메커니즘과 인접한 섬유들의 이동과 배열에 필요한 힘에 대해 발표하였다. 이 결과는 암과 관련된 섬유조직형성 확장(Desmoplastic expansion)을 이해하는 것과 연관되어 있다.

Article: 래트(Rat)에서 심장의 허혈 재관류(Cardiac ischemia reperfusion)에 따른 크리스테 네트워크(Cristae networks의 절편화를 완화시키는 카디오리핀 결합 펩타이드 엘라미프레타이드

The cardiolipin-binding peptide elamipretide mitigates fragmentation of cristae networks following cardiac ischemia reperfusion in rats

doi: 10.1038/s42003-020-1101-3

Allen과 Pennington 등은 래트(Rat)에서 카디오리핀 결합 펩타이드 엘라미프레타이드(Cardiolipin-binding peptide elamipretide)가 심장의 허혈 재관류에 따른 크리스테 네트워크(Cristae networks)의 질병 유도 절편화(Fragmentation)를 완화시킨다는 것을 확인하였다. 본 연구는 엘라미프레타이드가 미토콘드리아막을 표적으로 하여 크리스테 네트워크를 유지시켜 생체에너지 기능을 개선시키는 것으로 보인다고 발표하였다.

Article: 마우스에서 NADPH 산화효소(Oxidase) 발현 증가를 통해 스트레스-유도 우울(Stress-induced depression)의 취약성을 증가시키는 노화

Aging increases vulnerability to stress-induced depression via upregulation of NADPH oxidase in mice

doi: 10.1038/s42003-020-1010-5

Jung-Eun Lee 등은 노화된 마우스의 해마(Hippocampus)에서 산화 스트레스와 NADPH 활성이 증가한다는 사실을 확인하였으며, 이는 스트레스에 대한 감수성 증가와 관련되어 있음을 보여주었다. p47phox의 지속적 발현에 의한 NADPH 산화효소(Oxidase)의 발현 증가(Upregulation)는 SUV39H1의 감소에 의해 유도되며, 이는 노화-유도 스트레스 감수성을 조절하는 중요한 메커니즘임을 강조하였다.

Article: 기질 채널 개방을 위해 넓게 펼쳐진 Spirosomes을 형성하는 구조 전이(Structural transition)가 일어나는 알데하이드-알코올 탈수소효소(Aldehyde-alcohol dehydrogenase)

Aldehyde-alcohol dehydrogenase undergoes structural transition to form extended spirosomes for substrate channeling

doi: 10.1038/s42003-020-1030-1

Kim 등은 초저온 전자현미경(Cryo-EM)을 이용하여 AdhE (Aldehyde-alcohol dehydrogenase) spirosomes은 기질 결합에 의해 응축된 상태에서 넓게 펼쳐진 상태로 구조 전이(Structural transition)가 일어난다는 사실을 보여주었다. 이러한 구조 전이는 반응 중간체(Reaction intermediates)를 다음 촉매 부위(Catalytic site)로 운반하는 기질 채널(Substrate channel)을 개방시킨다.

Article: DNA 손상 반응 동안 P53 기능 및 세포 운명에 영향을 미치는 타우(Tau)

Tau affects P53 function and cell fate during the DNA damage response

doi: 10.1038/s42003-020-0975-4

Martina Sola, Claudia Magrin 등은 DNA 손상 반응에서 타우(Tau)와 P53의 상관관계에 대하여 연구하였다. 그들은 번역 후 P53의 안정성과 활성을 조절하는데 중요한 타우의 역할을 밝혀내었다. 이 발견은 퇴행성 신경 질환과 암의 잠재적 경로에 대한 통찰력을 제공할 수 있을 것으로 보인다.

Article: 감열성 GABA 전달을 통해 수면을 촉진하는 전압 개폐 칼륨 채널 Shaker

The voltage-gated potassium channel Shaker promotes sleep via thermosensitive GABA transmission

doi: 10.1038/s42003-020-0902-8

Ji-hyung Kim와 Yoonhee Ki 등은 저온은 수면촉진 신경세포다발(dorsal fan-shaped body)에서 Shaker-발현 GABAergic 뉴런의 GABA 전달을 증가시킴으로써 수면을 억제하며, 반대로 고온은 GABA 전달을 감소시킴으로써 도파민 유도 각성을 강화시킨다는 것을 보여주고 있다. 이 연구는 GABA 신호전달에서 온도 의존적 스위치를 통한 수면 조절에서 Shaker의 역할을 강조하고 있다.

Article: 인간 흑색종 세포에서 CRISPR 유도된 탈아미노 효소(Deaminase)를 이용한 돌연변이체 라이브러리의 단일 세포 분석

Single-cell analysis of a mutant library generated using CRISPR-guided deaminase in human melanoma cells

doi: 10.1038/s42003-020-0888-2

Jun, Lim 등은 CRISPR RNA 유도 탈아미노 효소(Deaminase) 및 단일 세포 RNA 시퀀싱 기술을 결합하여 표적 돌연변이를 표적 외 돌연변이로부터 기능적으로 구별하였다. 이 연구는 연구자들이 다중 돌연변이를 생성하고 표적 돌연변이를 포함하는 세포를 고속으로 스크리닝할 수 있는 플랫폼을 제공한다.

Article: 멀티플렉스 이미징을 위한 강력한 통합 표준법

RESTORE: Robust intEnSiTy nORmalization mEthod for multiplexed imaging

doi: 10.1038/s42003-020-0828-1

Chang 등은 멀티플렉스 이미징의 기술적 아티팩트(Technical artifact)로 인한 차이를 제어하기 위해 RESTORE라는 분석 방법을 개발하였다. 저자들은 다른 시간에 처리된 CycIF 염색된 조직 마이크로 어레이 데이터와 생검에서 이 방법을 테스트하였다. 이 방법은 선입견이 없는(unbiased) 클러스터 방법을 사용하여 진단 및 추론 분야에서 이미징 기술의 적용 가능성을 향상시킬 수 있다.

Article: 항암 치료제의 표적화된 전달을 위한 pH-반응성 고 안정성 중합체 나노 입자

pH-responsive high stability polymeric nanoparticles for targeted delivery of anticancer therapeutics

doi: 10.1038/s42003-020-0817-4

Palanikumar 등은 약물이 로딩된 PLGA 코어, 가교 결합된 BSA 코로나를 갖는 pH-반응성 나노 입자를 제조하여 옵소닌화(Opsonisation)를 방지하고, 종양 미세 환경과 같은 낮은 pH에서 세포막에 결합하는 ATRAM 펩티드로 기능화하였다. 나노 입자는 대식세포에 의한 인식을 회피하면서 시험관 내 및 생체 내 효능 모두를 나타내었다.

Article: 감작된 TLR4 신호 전달을 유도하여 장기 강화 결핍 및 래트 뉴런 세포 사멸을 야기하는 베타 아밀로이드 응집체

Beta amyloid aggregates induce sensitised TLR4 signalling causing long-term potentiation deficit and rat neuronal cell death

doi: 10.1038/s42003-020-0792-9

Hughes 등은 알츠하이머 병에서 TLR4 매개 염증 반응을 조사하고 피코몰 농도의 수용성 아밀로이드 베타 응집체가 시간에 따라 TLR4의 감작화된 반응을 유발하여 TNF-α 생산을 증가시킨다는 사실을 발표하였다. 이들은 생리학적 농도의 수용성 응집체의 사용이 TLR4 신호 전달로 인한 자가 분비 / 분비 메커니즘을 통해 장기 강화 결핍 및 뉴런 사망을 유발할 수 있다고 주장하였다.

Article: 마우스 체성감각 피질에서 청각-촉각 상호 작용의 스펙트럼 특징

Spectral hallmark of auditory-tactile interactions in the mouse somatosensory cortex

doi: 10.1038/s42003-020-0788-5

Manning Zhang 등은 마우스가 소리와 수염 시뮬레이션에 노출되는 동안 체성 감각 피질에서 2광자 Ca2+ 이미징을 사용하여 마우스 뇌가 청각 및 촉각과 같은 다양한 감각을 구별하는 방법을 조사하였다. 저자들은 서로 다른 자극의 상대 주파수에 의존하는 청각과 촉각 사이의 잠재적 상호 억제 회로를 확인하였다.

Article: ATP7A M1311V 돌연변이의 CRISPR- 매개 유전자 교정과 근위축성 측삭 경화증 발병의 상관관계

CRISPR-mediated gene correction links the ATP7A M1311V mutations with amyotrophic lateral sclerosis pathogenesis in one individual

doi: 10.1038/s42003-020-0755-1

Yeomin Yun, Sung-Ah Hong 등은 근위축성 측삭 경화증(Amyotrophic Lateral Sclerosis, ALS)을 가진 남성과 그의 건강한 부모의 전체 게놈 서열 비교하여 X-lined ATP7A 유전자의 M1311V 변이체를 확인하였다. 연구진들은 환자 유래 뉴런에서 CRISPR-매개 유전자 교정이 뉴런 활성을 회복시킨다는 것을 보여주었다.

Article: 마우스 배아에서 표적 외 돌연변이를 생성하는 사이토신 염기 교정 4 (반면, 아데닌 염기 교정에서는 표적 외 돌연변이가 생성되지 않았음.)

Cytosine base editor 4 but not adenine base editor generates off-target mutations in mouse embryos

doi: 10.1038/s42003-019-0745-3

Hye Kyung Lee, Harold E. Smith 등은 가족 기반 트리오 코호트(Family-based trio cohort)의 전체 게놈 서열 분석을 이용하여 마우스 배아에서 사이토신 염기 교정 4 (Base editor 4, BE4)와 아데닌 염기 교정 (Adenine base editors, ABEs)의 정확도(Fidelity)를 조사하였다. 연구진들은 BE4-교정된 마우스에서 ABE-교정된 마우스보다 더 많은 단일-뉴클레오티드 변이체와 결실 돌연변이가 나타났음을 확인하였다.

Article: 일련의 창시자 사건을 통한 서 아프리카 기원 Anopheles gambiae의 대륙횡단 분산

Transcontinental dispersal of Anopheles gambiae occurred from West African origin via serial founder events

doi: 10.1038/s42003-019-0717-7

Schmidt 등은 서 아프리카부터 동 아프리카까지 샘플링된 111 개의 모기 Aopheles gambiae 표본의 게놈 분석 결과를 발표하였다. 이 연구에서는 아프리카 말라리아 벡터 종의 유전자 흐름에 대한 물리적 장벽의 중요성을 강조하면서, 코모로(Comoros)에서dl 모기 집단의 높은 유전자 분리를 설명하고 있다.

Article: 살모넬라 감염 후 마우스의 STING-IRF1 신호 전달에 의해 결정되는 T 세포의 운명

T cell fate following Salmonella infection is determined by a STING-IRF1 signaling axis in mice

doi: 10.1038/s42003-019-0701-2

Sung-Moo Park 등은 미생물 c-di 뉴클레오티드 자극 및 살모넬라 감염 후 STING 신호 전달 복합체의 중요한 성분인 전사인자 IRF1을 발견하였다. 그들은 STING에 의한 IRF1의 활성화가 항원-특이적 T 세포 specification과 숙주 방어 반응에 필요하다는 것을 발견하였다.

Article: 인간이 아닌 영장류의 이차 청각 피질에서 스파이크 기반 신경세포 집단 기록을 통한 언어능력 해독

Decoding speech from spike-based neural population recordings in secondary auditory cortex of non-human primates

doi: 10.1038/s42003-019-0707-9

Heelan, Lee 등은 마카크 원숭이의 청각 피질에서 미세 전극 어레이로부터 기록을 수집하여 영어 단어를 해독하였다. 알고리즘을 해독하기 위한 여러 파라미터를 체계적으로 특성화함으로써, 저자들은 장기 단기 기억 반복 신경망 (LSTM-RNN, Long short-term memory recurrent neural network)이 6 개의 다른 해독 알고리즘보다 성능이 우수하다는 것을 보여주고 있다.

Article: 도파민 뉴런의 구심성 조절을 위해 전략적으로 위치하며 코카인 중독에 필수적인 알파-시누클레인

Alpha-synuclein is strategically positioned for afferent modulation of midbrain dopamine neurons and is essential for cocaine preference

doi: 10.1038/s42003-019-0651-8

Olga Trubetckai 등은 코카인의 지속 기간 및 전신적 분포에 의해 표적화된 시냅스 전 및 시냅스 후 알파-시누클레인의 상향 조절(Upregulation) 변화를 확인하였다. 시냅스 전 알파-시누클레인 위치에서 관찰된 변화는 약물 남용이 증가함에 따라 중뇌-변연계(Mesolimbic) 도파민 활성을 제어하는 복잡한 구심성 정보를 조절하는데 중요한 역할을 할 수 있을 것으로 보인다.

Article: 32개 인간 암의 임상적 공격성과 약물 반응에 영향을 미치는 대사 유전자의 변화

Metabolic gene alterations impact the clinical aggressiveness and drug responses of 32 human cancers

doi: 10.1038/s42003-019-0666-1

Sinkala 등은 항암 약물 반응 및 임상 결과와 관련된 대사 경로를 확인하기 위해 32 개의 암종 및 825 개의 인간 암 세포주를 이용하여 10,528 개의 종양에 대한 통합된 pan-cancer 분석을 수행하였다. 이 연구에서는 특정 암종과 관련된 대사 특성이 암을 효과적으로 표적화하는데 이용될 수 있음을 시사하고 있다.

Article: 헤파린 결합, 베바시주맙 무반응성 VEGF에 의한 소포체 흡수와 무관한 암 유래 sEVs(small extracellular vesicles)에 의한 신생혈관 생성 촉진 현상

Cancer-derived small extracellular vesicles promote angiogenesis by heparin-bound, bevacizumab-insensitive VEGF, independent of vesicle uptake

doi: 10.1038/s42003-019-0609-x

Song Yi Ko 등은 암에서 유래한 sEV(small extracellular vesicle)가 표면에 있는 헤파린 결합 VEGF를 통해서 내피 세포 이동 및 혈관 형성을 촉진한다는 사실을 밝혔다. 저자들은 sEV 표면과 VEGF간의 상호작용이 VEGF의 안정성을 증가시키고, 베바시주맙에 의한 인식을 감소시킨다는 사실을 확인하였다.

Article: 온-랩-염기서열분석(ON-rep-seq)을 이용한 종-레벨 동정 및 계통-레벨 식별에 대한 DNA 강화 및 테그먼테이션(tagmentation)

DNA enrichment and tagmentation method for species-level identification and strain-level differentiation using ON-rep-seq

doi: 10.1038/s42003-019-0617-x

Łukasz Krych 등은 MinION 포터블 염기서열 분석 플랫폼(MinION portable sequencing platform)을 이용하여 세균 DNA 강화 및 테그먼테이션(ON-rep-seq)에 대한 고속-비용 효과적인 방법(fast and cost effective method)을 개발하였다. 저자들이 개발한 방법은 288개의 분리 샘플에 대한 종-레벨 동정 및 계통 레벨 식별을 가능하게 하였으며, 한번에 $2 정도의 비용으로 샘플을 매우 고속으로 분석할 수 있었다.

Article: 방해로부터 성과 개선 제거 및 미래 학습 배출에 관여하는 트레이닝 이후 TMS

Post-training TMS abolishes performance improvement and releases future learning from interference

doi: 10.1038/s42003-019-0566-4

Ji Won Bang 등은 피험자들을 대상으로 기억 강화를 위한 즉각적인 포스트-시각화 트레이닝 기간의 중요성을 테스트하였다. 저자들은 지속적인 세타 버스트 자극(continuous theta burst stimulation, cTBS)이 학습 테스크를 직접적으로 따르며, 기억 강화에 영향을 주는데, 이러한 효과들은 시각 대뇌 피질에 의존한다는 사실을 확인하였다.

Article: 세포 외 소포체의 프로테오믹 프로파일 분석을 통한 인간 유방암 세포의 서브 타입 분류

Proteomic profiling of extracellular vesicles allows for human breast cancer subtyping

doi: 10.1038/s42003-019-0570-8

Stamatia Rontogianni 등은 서로 다른 종류의 유방암세포주에서 분비되는 세포 외 소포체(extracellular vesicle)의 프로테오믹 프로파일 분석 결과가 이들 암세포의 서브타입 분석을 위한 바이오마커로 활용될 수 있다는 사실을 확인한 연구 결과를 발표하였다. 저자들은 이러한 방법이 서브타입에 특이적인 생물학적 프로세스와 신호전달 경로에 대한 분자생물학적 특징을 제공하고 있다는 사실을 제시하였다.

Article: 유방암에서 EMT 및 신생혈관생성 유전자와 연관되어 있는 CAF 에서의 압착에 의해 유발되는 당분해 유전자 발현

Compression-induced expression of glycolysis genes in CAFs correlates with EMT and angiogenesis gene expression in breast cancer

doi: 10.1038/s42003-019-0553-9

압착 스트레스는 암의 진행과 관련되어 있다. Kim등은 In vitro 분석을 통해서 압착에 의해서 유발되는 암 연관 섬유아세포에서 당분해 연관 유전자 발현을 유도한다는 사실을 확인하였다. 저자들은 PFKFB2의 발현이 유방암 조직에서 EMT 및 신생혈관생성과 관련된 유전자 발현과 연관되어 있다는 사실을 밝혔다.

Article: 건조된 넛트에 존재하는 TNF 수용체를 타깃으로 하는 sRNA에 의해 개선되는 지방세포 대사

Adipocyte metabolism is improved by TNF receptor-targeting small RNAs identified from dried nuts

doi: 10.1038/s42003-019-0563-7

Aquilano등은 건조된 넛트에 잘 보존된 식물 miR159a와 miR156c와 같은 miRNA가 TNF 수용체 초집단인 1a를 타깃으로 하여 TNF-α에 의해 유발되는 염증반응을 억제한다는 사실을 확인하였다. 이번 연구를 통해서 식물 miR기반 올리고뉴클레오타이드를 염증 반응에 의해 유발되는 대사성 질환 치료를 위한 치료제 개발에 이용할 수 있다는 사실이 확인되었다.

Article: 가장 오래 생존하는 교모세포종을 찾아내기 위한 나노 항원 품질과 T 림프구 침투 결합

The combination of neoantigen quality and T lymphocyte infiltrates identifies glioblastomas with the longest survival

doi: 10.1038/s42003-019-0369-7

Jing Zhang등은 병원균 특이적 항원과 유사한 돌연변이에서 유래한 나노항원과 개별 면역 세포에 대한 강화 신호를 결합한 컴퓨터 모델을 통해서 교모세포종 환자 데이터를 분석하였다. 저자들은 적합성 모델을 이용하여 밝혀진 고품질 나노항원과 교모세포종에 침투한 T 림프구를 이용하여 장기간 생존하는 환자 그룹을 밝힐 수 있었다.

Article: 전형적인 비아구티 돌연변이(nonagouti mutation)를 유발하는 동남 아시아 생쥐 지놈 내에서 네스티드 레트로트렌스포지션(Nested retrotransposition)

Nested retrotransposition in the East Asian mouse genome causes the classical nonagouti mutation

doi: 10.1038/s42003-019-0539-7

Akira Tanave, Yuji Imai, 그리고 Tsuyoshi Koide는 레트로트랜스포지션이 전형적인 비아구티 돌연변이를 유발한다는 사실을 발견하였다. 저자들은 β4 구성인자가 아구티 유전자(agouti gene)의 인트론성 VL30 레트로바이러스에 결합하며, 비정상적인 스플라이싱과 비아구티 털 색을 유발하며, 이러한 대립형질이 동남아시아 생쥐 계통에서 발생한다는 사실을 확인하였다.

Article: 위상차전자현미경에서치밀접합의이중나선구조를밝히는데사용된탄소레플리카

Carbon replicas reveal double stranded structure of tight junctions in phase-contrast electron microscopy

doi: 10.1038/s42003-019-0319-4

Krystofiak등은탄소레플리카와위상차전자현미경을이용하여금속레플리카의정확성및해상도한계를극복한연구결과를발표하였다. 저자들이개발한방법은세포막내미소섬유(intramembrane fibril)인치밀접합(tight junction)의이중나선구조를밝혔으며, 기존의프리즈-프렉쳐방법(freeze-fracture method)에비해서우수하다는사실을확인할수있었다.

Article: 나방파리에 물린 사람으로부터 Leishmania 메타사이클 전편모형에 대한 정량분석을 통해 밝혀진 벡터 전파 효율성

Quantifying Leishmania Metacyclic Promastigotes from Individual Sandfly Bites Reveals the Efficiency of Vector Transmission

doi: 10.1038/s42003-019-0323-8

Emilie, Giraud 등은 고용량, 낮은 품질의 전염매체가 우세한 확산 기생체 벡터로 작용하여 Leishmania 전파를 약 6배 정도 증가시킨다는 사실을 확인하였다. 이번 연구 결과를 통해서 Leishmania 전편모형이 효과적인 기생체 전달을 위한 감염 전략에 이형성을 유도하는 것으로 확인되었다.

Article: 숙주의 PKM2를 안정화시켜 숙주 세포 대사를 재 프로그램화시키는 분비된 기생충 Pin1 아이소머라아제(isomerase)

Secreted parasite Pin1 isomerase stabilizes host PKM2 to reprogram host cell metabolism

doi: 10.1038/s42003-019-0386-6

Marsolier 등은 기생충이 가지고 있는 TaPin1이라는 프롤릴-아이소머라아제(prolyl-isomerase)가 숙주의 PKM2(pyruvate kinase isoform M2)를 안정화시키며, 숙주에 감염된 세포를 대사적으로 변환된 표현형을 가지도록 만든다는 사실을 확인하였다. 이번 연구 결과를 통해서 세포 내 기생충이 생존을 위해서 프롤릴 아이소머화를 어떻게 이용하는지를 확인할 수 있었다.

Article: 옥시토신을 뇌로 전달하는 도관 RAGE에 의한 생쥐에서의 모성 유대 관계 유도

Vascular RAGE transports oxytocin into the brain to elicit its maternal bonding behaviour in mice

doi: 10.1038/s42003-019-0325-6

Yasuhiko Yamamoto 등은 옥시토신이 RAGE(receptor for advanced glycation end-products)에 의해서 혈뇌 장벽을 통과한 후 뇌로 전달된다는 것을 확인하였다. 이러한 연구 결과를 통해서 혈액 내에 있는 옥시토신이 혈뇌 장벽을 통과하는지를 확인할 수 있었으며, 이러한 과정이 옥시토신에 의한 모성 유대 관계에 중요하다는 사실을 확인할 수 있었다.

Article: Arabidopsis에서 TOC1 프로모터에서의 히스톤 아세틸화를 리드미컬하게 조절하는 EC-HDA9 콤플렉스

The EC-HDA9 complex rhythmically regulates histone acetylation at the TOC1promoter in Arabidopsis

doi: 10.1038/s42003-019-0377-7

Kyounghee Lee 등은 염색질 변형체 HDA9와 이브닝 콤플렉스의 한 구성 성분인 ELF3가 Arabidopsis 클락 유전자 TOC1을 감소시킨다는 결과를 확보할 수 있었다. 이러한 연구 결과를 통해서 일주기성 시계가 Arabidopsis의 일주기성 유전자 발현을 조절하기 위해서 어떻게 히스톤의 탈아세틸화시키는지를 확인하였다.

Article: 아스파르트산염산 소진 및 미토콘드리아 기능 이상을 통한 암세포 사멸을 유도하는 아르기닌 결핍

Arginine starvation kills tumor cells through aspartate exhaustion and mitochondrial dysfunction

doi: 10.1038/s42003-018-0178-4

Chung-Ting Cheng 등은 아르기닌 결핍이 아르기닌 영양요구성의 암세포를 아스파라긴 합성효소(asparagine synthetase, ASNS) 및 미토콘드리아 대사를 통해 아스파르타산염산을 결핍시키는 방법으로 아르기닌 결핍 사멸을 유도할 수 있다는 사실을 제시하였다. 이번 연구는 ASNS에 의한 아스파르타산염산의 제거가 항암 치료법의 새로운 전략이 될 수 있다는 것을 제시하고 있다.

Article: C. elegans에서 미성숙 의사 결정을 차단하는 SLO 칼륨 채널

SLO potassium channels antagonize premature decision making in C. elegans

doi: 10.1038/s42003-018-0124-5

Ichiro Aoki 등은 칼륨 채널 및 사이클릭 뉴클레오타이드-게이티드 채널이 C. elegans에서의 온도 변화에 대한 열감지 뉴런의 적응을 조절한다는 사실을 입증하였다. 이번 연구를 통해서 동물이 환경 변화에 행동학적으로 익숙해지는데 얼마나 오랜 시간이 소요되는지를 훨씬 더 많이 이해할 수 있게 되었다.

Article: 베타 어레스틴 2의 구조적 특징을 통해 밝혀진 G단백질 결합 수용체에서의 자연적으로 편중된 아고니즘

Conformational signatures in β-arrestin2 reveal natural biased agonism at a G-protein-coupled receptor

doi: 10.1038/s42003-018-0134-3

Arfaxad Reyes-Alcaraz 등은 갈라닌(galanin)이 베타 어레스틴 1/2와 Gαq에 의해서 전달되는 강한 신호전달을 유도하지만, 또 다른 기질인 스펙신(spexin)은 Gαq 신호전달 경로를 더 선호한다는 사실을 확인한 결과를 발표하였다. 이러한 연구 결과를 통해서 내인성 기질이 편중된 신호전달 결과를 유발하는지에 대한 메커니즘 기반의 정보를 얻을 수 있게 되었다.

Article: 북아메리카 화석 기록의 7천만년 갭을 줄여준 몸집이 작고 빨랐던 티라노사우르스

Diminutive fleet-footed tyrannosauroid narrows the 70-million-year gap in the North American fossil record

doi: 10.1038/s42003-019-0308-7

Lindsay Zanno와 공동연구원들은 화석 기록의 7천만년 갭을 채워줄 수 있는 새로운 티라노사우르스 화석을 발굴한 연구 결과를 발표하였다. 이번에 밝혀진 새로운 종은 초기 북아메리카 티라노사우르스가 작은 몸집과 빠른 속도를 통해 살아남았으며, 이들의 진화 역사에서 포식자 및 큰 몸집이 정점에 달했던 시기는 훨씬 더 이후였던 것으로 밝혀졌다.

Communications Biology