톱10 하이라이트

1

중국에서 발생한 인간 호흡기 질환과 관련된 새로운 코로나 바이러스, 박쥐 기원의 새로운 코로나바이러스에 의한 폐렴

Nature 579 (2020년3월12일)

두 논문에서는 중국 우한에서 발생한 심각한 호흡기 질환(현재 COVID-19)과 관련된 코로나 바이러스(이전 2019-nCoV)의 동정 결과를 발표하였다. 심각한 급성 호흡기 증후군 코로나 바이러스(SARS-CoV)와 유사한 이 바이러스는 SARS-CoV-2로 명명되었다. Yong-Zhen Zhang과 그의 동료들은 발생한 호흡기 질환의 기원으로 여겨지는 우한의 해산물 시장에서 일하는 환자의 호흡기 질환과 관련된 바이러스의 게놈 서열을 발표하였다. 그들은 바이러스가 박쥐에서 이전에 샘플링된 SARS와 같은 코로나 바이러스 그룹과 관련이 있다는 것을 확인하였다. Zheng-Li Shi와 그의 동료들은 같은 시장에서 일한 호흡기 질환으로 입원한 5 명의 환자에서 동일한 바이러스를 발견하였다. 그들은 게놈이 박쥐 코로나 바이러스와 매우 유사하다는 것을 확인하였다. 또한, Shi와 그의 동료들은 한 환자의 폐에서 바이러스를 분리하고 SARS-CoV와 같이 이 바이러스는 수용체 ACE2를 사용하여 세포 내로 들어간다는 사실을 확인하였다.

Article doi: 10.1038/s41586-020-2008-3

Article doi: 10.1038/s41586-020-2012-7

2

건강 노화를 방지하는 보존된 2개의 후성 유전 조절인자

Nature 579 (2020년3월5일)

Caenorhabditis elegans의 게놈 전체 RNA 간섭 스크리닝은 건강한 노화를 방해하는 보존된 후성적 유전 조절 인자를 식별할 수 있다. Shi-Qing Cai와 그의 동료들은 후성적 유전 조절 인자인 BAZ-2와 SET-6을 억제할 경우, 핵에 인코딩된 미토콘드리아 단백질의 발현이 억제되어 미토콘드리아 기능을 감소시키고 worm behaviour의 악화를 가속화한다는 것을 발견하였다. 이 메커니즘은 마우스 배양 뉴런 및 인간 세포에서 보존되어 있는 것으로 보인다. 또한 인간 데이터베이스는 전두엽 피질에서의 인간 Orthologues의 발현 수준이 나이가 들면서 증가하고 알츠하이머 병의 진행과 관련이 있음을 밝혀냈다. 마우스 BAZ-2 Orthologues의 제거는 연령-의존적 체중 증가를 방지하고 노화 마우스에서 인지 감소를 방지한다. 이러한 결과는 후성 유전적 조절 인자를 표적으로하여 연령 관련 미토콘드리아 손상 예방이 노화를 개선할 수 있음을 시사한다.

Article doi: 10.1038/s41586-020-2037-y

3

미얀마 백악기 시대의 벌새 크기의 공룡

Nature 579 (2020년3월12일)

이번 주 표지의 호박 조각은 31.5m에 불과하다. 미얀마에서 발견된 이 호박에는 중생대에서 가장 작다고 알려진 공룡의 두개골이 들어있다. Jingmai O'Connor와 그녀의 동료들은 이 두개골을 갖는 공룡은 약 9억 9천년 전에 존재하였으며, 연구자들이 Oculudentavis khaungraae라고 명명한 원시 조류와 같은 종에서 유래한 것이라고 밝혔다. 두개골 자체는 길이가 14.25mm에 불과하여 가장 작은 생물이자 가장 작은 새인 벌새(Mellisuga helenae)와 크기가 비슷하다는 것을 의미한다. 눈의 작은 구멍은 O. khaungraae가 낮에 활동했을 것이며, 턱에 긴 이빨을 통해 주로 무척추동물을 포식하였음을 암시한다. 화석의 크기가 작다는 것은 소형화가 생각했던 것보다 오래 전부터 진화해왔음을 시사한다. 표지 이미지: Xing Lida

Article doi: 10.1038/s41586-020-2068-4

News & Views doi: 10.1038/d41586-020-00576-6

4

실리콘에서 단일 고 스핀 핵의 결맞음(Coherent) 전기 제어

Nature 579 (2020년3월12일)

핵 스핀은 결집 양자 객체(Coherent quantum)이며, 이들의 특성은 양자 컴퓨팅과 같은 양자 기술에 적용될 수 있다. 최초의 양자 알고리즘 중 일부는 핵 스핀을 사용하여 구현되었지만, 대규모 양자 컴퓨팅 플랫폼으로 활용하는 것은 개별 핵을 제어해야 하기 때문에 매우 어렵다. Andrea Morello와 그의 동료들은 실리콘 나노 전자 장치 내에서 생성된 전기장을 사용하여 단일 안티몬 핵의 결집 양자 제어를 실현하였다. 이는 1961년에 처음으로 제안되었으나 단일 핵으로는 실험적으로 실현되지 못했다. 전기적으로 제어 가능한 핵을 양자점과 통합하면 실리콘에서 확장 가능하고 핵 및 전자 스핀 기반의 양자 컴퓨터 개발이 가능해질 것으로 보인다.

Article doi: 10.1038/s41586-020-2057-7

5

아프리카와 아마존 열대림의 비동기 탄소 싱크 포화

Nature 579 (2020년3월5일)

콩고 민주 공화국의 열대림을 포함한 모든 열대림은 중요한 탄소 흡수원으로 1990년대와 2000년대 초반에 인위 생성된 이산화탄소의 약 15%를 제거하였다. 이번 주 호에서 Wannes Hubau와 그의 동료들은 1983년~2015년 사이에 아프리카와 아마존의 열대림이 탄소를 흡수한 비율을 조사한 결과, 두 지역에서 현저한 차이가 있음을 발견하였다. 그들은 1990년대 이후 탄소 흡수원으로써의 능력이 감소한 아마존의 열대림과 달리 아프리카의 열대림은 2010년대까지는 안정적이었으나, 그 이후부터 점차 감소하기 시작하였다는 사실을 확인하였다. 저자들은 두 대륙 모두 비동기 타이밍과 서로 다른 탄소 흡수 감소율로 인하여 탄소 흡수 포화 및 감소 패턴을 보인다고 결론 내렸다. 연구진은 2030년까지 아프리카의 탄소 흡수량이 2010~2015년에 비해 14% 감소하고 2035년에는 아마존의 탄소 흡수량이 0%에 도달할 것으로 예측하였다. 이러한 현상은 지구 온난화를 2°C 미만으로 제한하려는 목표에 중요한 영향을 미칠 것으로 보인다. 표지 이미지: Jabruson/NPL [Article, 80쪽; N&V, 38쪽].

Article doi: 10.1038/s41586-020-2035-0

News & Views doi: 10.1038/d41586-020-00423-8

6

2D 물질 신경망 이미지 센서를 갖춘 초고속 머신 비전

Nature 579 (2020년3월5일)

머신 비전(Ultrafast machine vision)은 자율 주행 차량 및 로봇 공학과 같은 지능형 시스템의 핵심 기술이다. 시각 정보는 일반적으로 프레임 기반 카메라에 의해 캡처되어 디지털 형식으로 변환된 다음 인공 신경 네트워크와 같은 기계 학습 알고리즘을 사용하여 처리된다. 그러나 이러한 신호 체인을 통해 데이터를 전달하면 낮은 프레임 속도와 높은 전력 소비가 발생한다. Thomas Mueller와 그의 동료들은 인공 신경 네트워크를 구성할 수 있는 이미지 센서를 시연하면서 동시에 실시간으로 광학 이미지를 감지하고 처리한다. 이 센서는 감독 및 비지도 학습을 수행할 수 있는 재구성 가능한 2 차원 반도체 기반 광 다이오드 어레이(Photodiode array)이며, 이미지를 분류하고 인코딩하도록 시스템을 교육하였다. 이 확장 가능한 플랫폼은 초고속 머신 비전 응용 분야에 2 차원 물질을 사용할 수 있는 가능성을 보여주고 있다.

Article doi: 10.1038/s41586-020-2038-x

News & Views doi: 10.1038/d41586-020-00592-6

7

사람의 발의 뻣뻣함과 가로 아치의 진화

Nature 579 (2020년3월5일)

우리가 걷는 모습과 같이 걷는 이유는 판 스프링처럼 발이 뻣뻣하기 때문이다. 즉, 힘이 가해지면 굽힘에 저항하게 된다. 이것은 다리와 지면 사이에 전달되는 힘이 효율적으로 결합됨을 의미한다. 일반적으로, 이러한 현상은 발 뒤꿈치와 발의 볼 사이의 밑창이 지면에서 올라오게 해주는 뚜렷한 아치형(Arch)인 내측종족궁(MLA, Medial longitudinal arch)와 관련이 있다. 그러나 MLA가 강성(Stiffness) 측정과 항상 관련이 있는 것은 아니다. MLA와 직교하는 횡족근골(TTA, Transverse tarsal arch)의 역할이 고려되어 오지 않았다. 저자들은 실험과 모델링을 모두 사용하여 MLA와 함께 TTA가 어떻게 발전했는지, 그리고 우리가 걷는 방식에 어떻게 기여하는지 보고 있다. [Article, 97쪽; N&V, 31쪽]

Article doi: 10.1038/s41586-020-2053-y

News & Views doi: 10.1038/d41586-020-00472-z

8

Cu (111)의 웨이퍼 스케일(Wafer-scale) 단결정 육방 질화 붕소 단층

Nature 579 (2020년3월12일)

2 차원 반도체는 트랜지스터를 축소하여 채널 물질로 실리콘을 대체하고 무어의 법칙(Moore’s Law)을 확장할 수 있는 잠재력이 크지만 인접한 유전체 층의 결함을 해결하는 것은 여전히 ​​중요한 과제 중 하나이다. 절연 반데르발스(van der Waals) 물질 육방정 질화 붕소는 2 차원 반도체의 우수한 계면 유전체 인 것으로 확인되었지만, 표준 실리콘 기판이 사용되는 최신 마이크로 전자 제조와 호환되는 공정을 사용하여 성장시키기는 어렵다. Lain-Jong Li와 그의 동료들은 2인치 사파이어 웨이퍼(Sapphire wafer)에 걸쳐 구리 (111) 박막에서 단결정 육방정 질화 붕소 단층의 에피택셜 성장(Epitaxial growth)을 실현하였다. 이러한 웨이퍼 스케일 단결정 육방정 질화 붕소를 생산 방식은 2차원 층 물질의 광범위한 채택을 실현하는데 도움이 될 수 있다.

Article doi: 10.1038/s41586-020-2009-2

9

조직 특이적 암 면역을 활성화하여 PD-1 봉쇄를 증폭시키는 ILC2

Nature 579 (2020년3월5일)

최근 연구들에서 그룹 2 선천성 림프구 세포에 의한 종양 침윤이 확인되었다. 이 연구에서 Moral 등은 ILC2와 ILC2-활성화 리간드 IL-33의 존재가 환자의 생존과 관련이 있음을 확인한 후 췌장 관세포암(Pancreatic ductal adenocarcinoma)에서 ILC2의 역할에 대하여 연구하였다. 저자들은 종양에서 마우스 ILC2의 확장과 IL-33에 대한 의존성을 입증하기 위해 KPC 췌장암 유도 마우스 모델에서 다른 마우스에 이식한 결과, IL-33 불충분 마우스는 피부에 KPC 세포를 이식했을 때와는 달리 췌장에 KPC 세포가 이식되었을 때 종양의 성장이 더 빨랐다. 종양 조절은 CD8 T 세포의 축적에 의존하였고, 이는 ILC2 또는 CD103 수지상 세포의 부재 하에서 비효율적으로 프라이밍되었다. 이 회로의 활성화는 ILC2로부터 IFN-γ 생산을 유도하였고, 항 종양 활성은 IL-33 및 항-PD1 체크 포인트 차단을 통해 향상되었다. 저자들은 항암 ILC2 및 T 세포를 총괄적으로 표적화하는 전략이 이러한 유형의 암에 대한 새로운 면역 치료 접근법을 제공할 수 있다고 주장하였다.

Article doi: 10.1038/s41586-020-2015-4

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기능성 나노 물질을 위한 단일 입자 분광법

Nature 579 (2020년3월5일)

단일 입자 분광 기술은 기능성 나노 입자의 기본 광 물리적 특성에 대한 통찰력을 제공하는 동시에 새롭고 향상된 특성을 가진 나노 입자의 합성에 대한 귀중한 지침을 제공한다. Dayong Jin, Jiajia Zhou와 그들의 동료들은 두 연구 분야의 시너지적 발전에 대하여 논평하였다.

Review doi: 10.1038/s41586-020-2048-8