톱10 하이라이트

2018年7月22日 ~ 2018年8月21日

  • 노화 및 알츠하이머 질환에서 뇌막 림프관의 노폐물 제거 기능

    Nature 560 (2018년8월9일)

    세포 잔류물 및 독성 분자와 같은 노폐물을 체내 조직에서 제거하는 것은 림프관을 통해서 이루어진다. 이번 주 네이처에서 Jonathan Kipnis와 공동연구원들은 뇌도 이러한 시스템을 이용하여 뇌 척수액에 있는 고분자 노폐물들을 뇌를 둘러싸고 있는 뇌막에 위치하고 있는 림프관을 통해서 배출한다는 사실을 밝혔다. 저자들은 뇌막의 림프관 기능에 문제가 생기면 정상 생쥐의 인지 능력이 저하된다는 것을 실험적으로 증명하였다. 연구원들은 노화에 의해서 림프관이 손상되며, 손상된 림프관의 기능을 재건하는 것이 뇌의 클렌징과 기억력 향상에 영향을 준다는 사실을 확인하였다. 알츠하이머 질환에 대한 생쥐 모델을 이용하여, 저자들은 뇌막 림프관을 손상시키게 되면, 베타 아밀로이드 단백질의 제거에 문제가 생겨 뇌에 축적되고, 이를 통해서 아밀로이드의 병리학적 현상이 악화된다는 사실을 밝혔다. 저자들은 뇌막 림프관의 성능 저하를 타깃으로 하면, 노화와 관련된 인지력 손상을 치료하는데 유효한 치료 타깃이 될 수 있다는 사실을 제시하였다. 표지 이미지: Ella Marushchenko 및 Elina Karimullina/Ella Maru Studio 제공

    Article

    doi: 10.1038/s41586-018-0368-8 | 전문  | PDF

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    doi: 10.1038/d41586-018-05763-0 | 전문  | PDF

  • 분자 및 재료 과학 분야에서의 머신 러닝 활용

    Nature 559 (2018년7월26일)

    화학물질과 재료의 구조 및 특성에 대한 정보 수집 및 큐레이팅은 매우 오랜 역사를 가지고 있다. 예를 들어, 결정 구조에 대한 케임브리지 구조 데이터베이스(Cambridge Structural Database for crystal structure)는 1965년에 만들어졌으며, 현재 백만개의 구조 정보를 포함하고 있다. 데이터 베이스에 대한 검색 서비스는 화학자 또는 재료 과학자들이 반드시 검색해야 할 데이터베이스가 되는데 큰 역할을 하였지만, 병렬로 개발하고 있는 머신-러닝 기술은 컴퓨터 사이언스 분야가 화학 및 재료 과학 분야에서의 기술 발전 및 새로운 재료 개발을 잠재적으로 가속화시킬 수 있다는 것을 보여주고 있으며, 사람의 개입을 최소화하면서 데이터로부터 새로운 재료를 개발 할 수 있는 가능성을 제시하고 있다. 이번 주 네이처의 리뷰란에서는 화학 및 재료 과학 분야에서의 머신 러닝 기술에 대해서 정리하고 있으며, 화학 및 재료 분야에서의 문제와 머신-러닝 기술을 매칭시킬 수 있는 최적화 방법에 대해서 제시하고, 화학 및 재료 과학 분야에서의 기술 발전을 앞당기는데 대한 머신 러닝 분야에서의 기회에 대해서 제시하고 있다.

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    doi: 10.1038/s41586-018-0337-2 | 전문  | PDF

  • 입자 물리학 분야에서 에너지 및 인텐스티 프론티어에 대한 머신 러닝 기법 도입

    Nature 560 (2018년8월2일)

    데이터 수집 속도가 가장 거대한 산업계 데이터 규모와 유사한 덕분에, 입자 물리학 분야는 다른 분야에 비해서 훨씬 빨리 머신 러닝 기술이 도입되었다. 지난 20년 이상의 기간 동안에, CERN의 거대 하드론 충돌장치(Large Hadron Collider)에서의 최근 실험에 대한 신경망 기술의 응용 및 초기 세대 결정 트리 촉진은 머신 러닝 기법이 새로운 발견을 위한 필수 기술로 수립하였다. 예를 들어, 머신 러닝 알고리즘은 힉스 입자의 실험 신호를 밝히는데 결정적인 역할을 했었다. 머신 러닝 분야에서의 연구가 고 에너지 물리학 분야와 동시에 발달하면서, 고 에너지 물리학 분야는 딥러닝 알고리즘을 기반으로 발전해왔다. 이번 주 리뷰 란에서는 입자 물리학 분야에서 머신 러닝 방법과 다양한 실험 기법들을 비교하고 있으며, 뉴트리노 물리학 분야에서의 딥 러닝 기술 응용이 어떠한 이점을 제공하는지를 분석하고 있다.

    Review

    doi: 10.1038/s41586-018-0361-2 | 전문  | PDF

  • 약 50억년 차이를 둔 태양계 인근 두 종류 별의 생성 히스토리

    Nature 559 (2018년7월26일)

    태양계 인근에 위치하고 있는 별의 화학 조성은 우리가 두 가지 서로 완전히 다른 종류의 별을 관측하고 있다는 것을 보여주고 있다. 하나는 매우 초기에 빠른 속도로 형성되었으며, 다른 하나는 좀더 긴 시간에 형성되었다. Masafumi Noguchi는 이러한 관측 결과에 대한 설명을 제시하였으며, 초기 형성된 별들이 차가운 원시 가스의 흐름에 의한 결과이며, 두 번째 집단은 은하수의 암흑 물질 헤일로가 별의 강착을 향해서 충분히 냉각된 이후에 형성되었다는 사실을 확인할 수 있었다.

    Letter

    doi: 10.1038/s41586-018-0329-2 | 전문  | PDF

  • 인간에서 항 바이러스성 신호전달을 촉발하는 미토콘드리아 이중 나선 RNA

    Nature 560 (2018년8월9일)

    Nick Proudfoot과 공동연구원들은 이중 나선 미토콘드리아 RNA가 세포질로 방출되는 경우 인터페론 반응을 유도할 수 있다는 사실을 발표하였다. 저자들은 세포 기질성 이중 나선 RNA 수용체에 의한 자가 인식이 세포질에서 미토콘드리아 이중 나선 RNA의 축적을 제한하는 미토콘드리아 이중 나선 RNA 헬리카아제 SUV3와 엑소리보뉴클레아제 PNPase에 의한 항상성 유지 작용에 의해서 억제된다는 사실을 확인하였다. 이러한 대사 경로의 조절 이상은 루프스 또는 AGS와 같이 제 1형 인터페론 시그네처를 가지는 자가 면역성 질환과 관련되어 있는 것으로 확인되었다.

    Letter

    doi: 10.1038/s41586-018-0363-0 | 전문  | PDF

  • 니오비움-텅스텐 산화물을 이용한 고효율 리튬 이온 베터리 구현

    Nature 559 (2018년7월26일)

    리튬-이온 베터리의 성능은 전지를 충전하고 사용하는 동안 재료를 통해서 리튬 이온이 얼마나 빠르게 확산되는가에 따라서 결정된다. 이와 같은 확산 속도를 증대시키기 위해서, 활성 전극 재료를 파우더 또는 나노 구조 형태로 만들고 있지만, 이러한 방식은 전체적인 연료 전지 셀의 에너지 밀도를 감소시키게 된다. 최근 Clare Grey 와 공동연구원들은 두 개의 니오비움 텅스텐 산화물을 이용하여 지금까지 알려진 것 중에서도 가장 빠른 리튬 확산 속도를 가진 재료를 개발하였다. 이러한 니오비움 청동은 리튬 유입에 의해서 부피 변화가 일어날 뿐만 아니라, 매우 높은 속도로 리튬을 교환하게 된다. 이러한 결과를 통해서 향후 리튬-이온 전지 개발에서 음극 재료로 사용할 수 있는 가능성을 제시하게 되었다.

    Article

    doi: 10.1038/s41586-018-0347-0 | 전문  | PDF

  • 동남아시아에서의 말라리아 확산을 방지하기 위한 진단 및 약물 내성 기생충 박멸 계획

    Nature 559 (2018년7월26일)

    캄보디아 시엠 팡에 있는 말라리아 연구소의 한 의료진이 말라리아에 감염된 후, 건강 상태에 대한 조사가 수행되었다. 캄보디아는 말라리아 치료에 대한 표준 요법인 아르테마이신을 기반으로 하는 치료법에 내성을 가진 말라리아가 발생하는 위험을 가진 동남아시아 국가들 중에 하나이다. 비록 이 지역이 전세계 말라리아 발생의 7% 밖에 차지하고 있지 않지만, 이 지역에서 약물 내성 말라리아 기생충이 지속적으로 발생하여 전세계로 확산되고 있다. 캄보디아, 태국, 베트남, 라오스, 그리고 미얀마는 내성 말라리아 기생충이 확산되기 전에 Plasmodium falciparum을 완전히 박멸하기 위한 연구를 시작하였다. 연구원들은 말라리아 진단 효율이 개선된 진단법과 약물 내성을 사전에 차단할 수 있는 방법 개발을 시도하고 있다. 표지 이미지: Adam Dean 제공 (News Feature)

    Cover Story

    doi: 10.1038/JNature7715cvst-1 | 전문  | PDF

  • 신경 시스템에 대한 결합을 통해서 중추신경계에 침입하는 백혈병 세포

    Nature 560 (2018년8월2일)

    백혈병은 흔히 뇌로 전이된다. Dorothy Sipkins와 공동연구원들은 백혈병 세포가 중추신경계에 침입하는 새로운 경로를 밝혔다. 급성링프구성 백혈병(Acute Lymphoblastic Leukemia) 세포는 척추 골수와 두개골수, 그리고 거미막밑공간(subarachnoid space) 사이에 뻗어 있는 혈관을 따라 이동한다. 이러한 과정은 급성림프구성백혈병 세포에서 발현되는 인테그린을 통해 암세포 및 혈관 기저막 간의 접촉을 유발한다. 이러한 상호작용을 저해하면, 뇌 전이를 감소시킬 수 있다. 따라서 암세포는 신경 이동 경로 파악 루트를 이용하기 쉬운 것으로 보인다. 이러한 프로세스를 차단하는 것이 전이를 감소시킬 수 있으며, 이번 연구를 통해서 새로운 치료제 개발이 가능하게 될 것으로 보인다.

    Article

    doi: 10.1038/s41586-018-0342-5 | 전문  | PDF

    News & Views

    doi: 10.1038/d41586-018-05693-x | 전문  | PDF

  • 세포 분비성 인슐린 펩타이드를 통한 췌장 섬세포와 림프구 간 상호작용에 의해 발생하는 제 1형 당뇨병

    Nature 560 (2018년8월2일)

    Emil Unanue와 공동연구원들은 제 1형 당뇨에서 원인이 되는 자가 면역질환의 촉발 요인에 대한 조사를 수행하였다. 저자들은 자가 항원성 인슐린 펩타이드가 분비되며, 지속적으로 배출 림프절 및 원거리 림프절에 공급되어, CD4 T 세포에 의한 인식 및 활성화를 유도한다는 사실을 확인하였다. 이번 연구 결과를 통해서 자가 인식 인슐린 분비샘 자가 항원이 기존 염증 반응 없이도 나타날 수 있다는 사실을 확인할 수 있었다.

    Letter

    doi: 10.1038/s41586-018-0341-6 | 전문  | PDF

    News & Views

    doi: 10.1038/d41586-018-05710-z | 전문  | PDF

  • 곰팡이 미토콘드리아 칼슘 채널에 대한 냉동-전자 현미경 구조 분석

    Nature 559 (2018년7월26일)

    미토콘드리아는 MCU(mitochondrial calcium uniporter)를 통해서 주변 환경으로부터 많은 양의 Ca2+를 흡수한다. 사람의 경우, MCU는 미토콘드리아의 내막에 위치하고 있으며, 다중 단백질 복합체를 형성하고 있고, 중심부에 칼슘 선택성 채널이 있는 형태이다. MCU는 다른 양자 채널과는 염기서열 유사성을 가지고 있지 않으며, 기존의 구조 분석 데이터를 통해서 이 채널이 호모-펜타머(homo-pentamer)를 형성하고 있는 것으로 확인되어 있다. 이번 주 네이처에서는 3편의 연구 논문을 통해서 X-선과 냉동-전자 현미경을 이용하여 곰팡이의 MCU 구조를 밝힌 연구 결과가 발표되었으며, 호모-테트라머(homo-tetramer)를 통한 칼슘 통과 경로와 두 배의 N-말단 도메인 대칭성을 가지고 있는 것이 밝혀졌다. 이번 구조와 생화학적 데이터를 통해서 채널의 기능을 분석할 수 있는 정보를 얻을 수 있었다. Stephen Long과 공동연구원들의 연구를 통해서 저 해상도 제브라 피쉬 MCU에 대한 분석 결과를 얻을 수 있었으며, 구조가 동일한 것을 확인할 수 있었다.

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    doi: 10.1038/s41586-018-0333-6 | 전문  | PDF

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    doi: 10.1038/s41586-018-0330-9 | 전문  | PDF

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    doi: 10.1038/s41586-018-0331-8 | 전문  | PDF