톱10 하이라이트

2017年8月26日 ~ 2017年9月25日

  • 장내 미생물 대사체의 인간 GPCR 신호전달 기질 모방

    Nature 549 (2017년9월7일)

    미생물에 의한 대사 과정이 인간의 생리학적 특성에 잠재적인 기능 및 영향을 준다는 사실이 지속적으로 보고되고 있다. Sean Brady와 공동연구원들은 N-아실 아마이드(N-acyl amide)를 만드는 장내 세균이 숙주의 GPCR 수용체와 상호작용을 한다는 사실을 확인하였다. 저자들은 생쥐 모델과 세포 기반 시험방법을 통해서 이와 같은 미생물 대사체가 GPCR119에 대한 작용제 역할을 하며, 이들이 생쥐에서 대사성 호르몬 및 글루코오스의 항상성을 조절하는 잠재적인 역할을 한다는 사실을 확인하였다. 저자들은 이와 같은 연구결과를 통해서 미생물에서 유래한 기질이 포유류에서의 분자 생물학적 신호전달을 모방할 수 있으며, 이와 같은 모방이 미래의 치료 방법에 활용될 수 있을 것으로 제안하였다.

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    doi: 10.1038/nature23874 | 전문  | PDF

  • 인공위성과 지상 간 원거리 양자 키 전송 성공

    Nature 549 (2017년9월7일)

    양자 물리학의 법칙은 초-보안 암호화 기술(ultra-secure cryptography)과 양자 정보통신을 위한 프로토콜을 제작할 수 있게 해준다. 하지만, 글로벌 네트워크를 효율적으로 하기 위해서는 이러한 프로토콜들이 인공위성에서 구동되어야 한다. 이와 같은 원거리까지 현재 활용 가능한 프로토콜을 확장하기 위해서는 현실적인 제한 요소들이 엄청나게 존재하고 있다. Jian-Wi Pan과 공동연구원들은 저고도 지구 공전 인공위성인 미시우스(Micius)를 이용하여 글로벌 양자 네트워크 구축하는데 있어서 한 단계 더 나아갈 수 있는 연구 결과를 확보하였다. 저자들은 양자 보안 기술의 필수 요소인 인공위성과 지상간의 양자 키 분포를 약 1,200킬로미터 거리에서 킬로 헤르츠 수준으로 입증하였으며, 약 1,400 킬로미터에서 단일 광자 큐비트를 양자 전송하였다고 발표하였다. 양자 전송은 양자 현상의 정확한 상태를 특정 장소에서 다른 장소로 현상 자체의 물리적인 이동이 없이 전달하는 것으로써, 이는 다양한 양자 정보 통신 프로토콜의 핵심 프로세스이다. 이러한 두 가지 실험 결과를 통해서 미시우스 인공위성이 최초의 글로벌 양자 인터넷 장치가 될 수 있을 것으로 기대되고 있다.

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    doi: 10.1038/nature23655 | 전문  | PDF

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    doi: 10.1038/549041a | 전문  | PDF

    Letter

    doi: 10.1038/nature23675 | 전문  | PDF

  • 입 인공 신경망이라는 인공지능의 머신러닝 기법을 이용한 고속 중력렌즈 조사

    Nature 548 (2017년8월31일)

    강력한 중력 렌즈는 높은 적색편이를 가진 우주를 연구하는 천문학에 매우 유용하지만, 렌즈 모델을 판단하는 것은 물리적인 프로세스가 관여하는 전문가적 지식을 필요로 하는 느리고, 어려운 일이었다. 향후 조사는 추가 분석이 필요한 수천 개의 새로운 렌즈를 찾을 수 있을 것으로 예상되었었다. Yashar Hezaveh와 공동연구원들은 딥 인공 신경망(deep artificial neural networks)을 이용하여, 머신러닝을 통해서 렌즈 모델을 1천만 배 더 빠르게 테스트 할 수 있으며, 이는 매우 정교한 모델과 동일한 정확도를 가지는 것으로 확인되었다. 이 소프트웨어는 비전문가도 활용할 수 있으며, 연구자들이 예상된 렌즈 측정 데이터를 분석할 수 있도록 해줄 것으로 기대된다.

    Letter

    doi: 10.1038/nature23463 | 전문  | PDF

  • 성층권 오존층의 회복 확인

    Nature 549 (2017년9월14일)

    성층권의 오존층 감소는 지난 40년 동안 심각한 환경 문제였다. 1987년 몬트리올 의정서 및 개정서가 발의된 이후로, 인류의 오존 파괴 물질에 의한 대기권의 문제가 서서히 감소해 왔었다. 따라서, 성층권의 오존층은 회복된 것으로 추정되고 있지만, 이러한 회복 가능성을 헷갈리게 만드는 여러 가지 인자들이 보고 되었다. 이번 주 네이처의 Review란에서는 오존의 회복과 관련된 시간 단위와 오존이 다른 대기 영역에서 검출될 수 있는 가능성에 대한 연구 결과에 대해서 다루고 이싿.

    Review

    doi: 10.1038/nature23681 | 전문  | PDF

  • 사이클릭 올리고아데닐레이트 2차 신호전달자를 생성하는 제3형 CRISPR_Cas

    Nature 548 (2017년8월31일)

    CRISPR-Cas 시스템은 원핵세포에서 외부에서 침입한 유전인자에 대항하는 방어 기전을 제공한다. 이들은 침입한 전사체를 인지하고 분해하는데, 주로 RNA 가이드 인지 및 간섭현상을 통해서 기능이 수행된다. Csm6는 CRISPR-연관 리보핵산분해효소로 침입한 전사체를 분해하는 것으로 알려져 있지만, 이들의 활성이 침입자 인지에 의해서 어떻게 조절되는지에 대해서는 명확히 밝혀진 바가 없었다. 이번 주 네이처에서 저자들은 Csm6가 제 3형 간섭 복합체(Type III interference complex) 내에서의 Cas10 활성화에 의해서 생성되는 사이클릭 올리고아데닐화 제 2형 메신저(cyclic oligoadenylated second messenger)에 의해서 활성화된다는 사실을 확인하였다. 이와 같은 CRISPR 간섭 조절에 대한 새로운 메커니즘은 포유류의 선천성 면역과 매우 유사하였으며, 원핵세포의 면역 방어 전략에 새로운 방법을 제시할 수 있었다.

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    doi: 10.1038/nature23467 | 전문  | PDF

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    doi: 10.1038/nature23532 | 전문  | PDF

  • piRNA 발현을 유도하는 이질염색체 의존성 전사 머시너리

    Nature 549 (2017년9월7일)

    piRNA(PIWI-interacting RNA) 대사 경로는 트랜스포손에서 억제성 이질염색질 확립을 통해서 생식 계열에서의 지놈 안정성을 유지하는데 중요한 역할을 한다. piRNA가 트랜스포손 내에 있는 유전자위에서 어떻게 전사되고, 전사를 통해 트랜스포손이 억제되는지에 대해서는 명확하게 밝혀진 바가 없었다. Julius Brennecke와 공동연구원들은 초파리 piRNA 전구체의 전사 개시가 저자들이 문샤이너라고 명명한 생식계열 특이적인 TFIIA-L 파라로그를 포함한다는 사실을 입증하였다. 이 단백질은 HP1 파라로그인 Rhino를 통해서 이질염색질의 piRNA 클러스터에 모집되었으며, 코어 RNA 중합효소 2 전사 머시너리에 결합되었다. 문샤이너는 piRNA 전사체가 억제적인 이질 염색질 환경에서 활성화될 수 있는 것으로 보인다.

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    doi: 10.1038/nature23482 | 전문  | PDF

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    doi: 10.1038/549038a | 전문  | PDF

  • 불변의 줄기 세포 계층을 밝힌 인간 교모세포종의 세포 운명 맵핑

    Nature 549 (2017년9월14일)

    암은 환자와 암세포들 사이에 이질성을 가지고 있다. 아직까지도 종양의 성장에 관여하고 치료의 타깃이 될 수 있는 서브 그룹 암 세포를 확인하는 것인 매우 어려운 일이다. Xiaoyang Lan 등은 인간 교모세포종 서브 그룹 세포들의 다이나믹스에 대해서 연구하였다. 저자들은 계층적인 증식 가능성은 세포 운명에 대한 확률적인 판단을 통해서 나타나게 된다는 사실을 확인하였다. 저자들의 모델에서는 느리게 순환하는 줄기세포가 빠르게 증식하는 전구 세포를 형성하며, 이를 통해서 짤게 생존하고 증식하지 않는 암의 세포를 확인할 수 있었다. 저자들은 선택된 능력들을 포함하여 암세포가 서로 다른 조건에 있기 때문에 클론성 유전질환에 나타난다는 클론성 진화 모델에는 반대한다. 또한 교모세포종의 매우 드문 암세포의 서브 그룹을 확인하였으며, 이들 세포가 TMZ 치료에 대해서 저항성을 가지지만, 새로운 약물 조합 치료에는 반응을 한다는 사실을 확인하였다.

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    doi: 10.1038/nature23666 | 전문  | PDF

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    doi: 10.1038/nature23546 | 전문  | PDF

  • 단일 탄소 대사에 사용되는 내인성 유전독성 포름알데하이드

    Nature 548 (2017년8월31일)

    엽산은 핵산 및 아미노산 합성에 관여하고 있는 생화학적 사이클의 하나인 단일 탄소 대사에 있어서 필수적인 보효소이다. Ketan Patel과 공동연구원들은 엽산 유도체들이 in vivo에서 세포 내 포름알데하이드 생성에 관여한다는 사실을 밝혔다. 포름알데하이드는 DNA 및 단백질 교차결합을 유발하며, 이에 대한 방어 기전이 없는 세포에는 독성을 나타낸다. 알코올 탈수소효소 ADH5에 의한 내인성 포름알데하이드 해독작용은 독성이 없는 단일 탄소 유닛인 포름산염을 생성하며, 이러한 포름산염은 핵산 합성을 유발한다. 이러한 루트에 의해서 포름알데하이드는 필수적인 대사과정이 유지되고, 아미노산 세린이 없는 상황에서 세포 성장이 가능하도록 하는 단일 탄소의 공급원을 제공한다. 이번 연구를 통해서 포름알데하이드가 핵심 대사 경로에 포함되고, 이러한 대사 과정이 특정 암세포에서의 중요한 약물 타깃이 될 수 있다는 사실을 제시하였다.

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    doi: 10.1038/nature23481 | 전문  | PDF

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    doi: 10.1038/nature23541 | 전문  | PDF

  • 종양 면역치료에 필수적인 유전자 확인

    Nature 548 (2017년8월31일)

    암세포의 몇몇 돌연변이는 암세포가 면역치료에 대한 저항성을 가지도록 만든다. Nicholas Restifo와 공동연구원들은 두 가지 세포 종류의 CRISPR-Cas9를 이용하여 혹색종 세포가 효과 T 세포 기능(effector T cell function)에 대해 가지는 민감성과 연관된 유전적 돌연변이를 스크리닝 하는 방법을 개발하였다. 저자들이 개발한 방법에서 이용할 수 있는 후보 유전자로는 제1형 MHC항원 제시 매개인자와 이러한 면역 과정에 관련된 것으로 알려져 있지 않은 유전자들이 있었다. 저자들은 T세포 분비 아펠린(apelin)과 암세포에 존재하는 이에 대한 수용체인 APLNR이 T세포에 의한 종양 세포 살상에 있어서 매우 중요한 인자라는 것을 밝힐 수 있었다.

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    doi: 10.1038/nature23477 | 전문  | PDF

  • AMPA 서브타입 글루타민 수용체의 채널 개방 및 이온 전송 매커니즘

    Nature 549 (2017년9월7일)

    AMPARs(AMPA-subtype ionotropic glutamate receptors)는 기질에 의해서 개폐되는 이온 채널로써, 대부분의 빠른 여기성 화학적 신경전달물질을 전달하는 역할을 하며, 이들은 학습과 기억 과정에 모두 관여하고 있다. 뇌 내에서 이러한 수용체들은 채널의 보조 단백질과 복합체를 형성하며, 채널 동력학과 수용체약리학을 변형시키며, 다양한 신경 질환들이 AMPAR 신호전달 경로와 연관되어 있다. 하지만, 활성화된 AMPAR 구조를 확보하는 것은 어려웠으며, 채널의 개폐와 신호 전달에 대해서 이해하는데 한계가 있었다. Alexander Sobolevsky와 공동연구원들은 냉동 전자 현미경을 이용하여 AMPAR 복합체가 보조 단백질과 결합한 구조를 분석한 연구 결과를 발표하였으며, 이를 통해서 활성화된 AMPAR 구조를 최초로 밝힐 수 있었다. 이번 연구를 통해서 이온투과성 글루타민 수용체의 활성화, 탈감작화, 그리고 탈감작화로부터의 회복과 관련된 게이트 개폐, 구조 및 투과 경로 변화에 대한 정보를 확보할 수 있었다.

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    doi: 10.1038/nature23479 | 전문  | PDF