톱10 하이라이트

2018年5月26日 ~ 2018年6月25日

  • 피라미드 세포에 의한 인터뉴런 생존 조절

    Nature 557 (2018년5월31일)

    대뇌 피질의 신경 회로는 특정 비율의 흥분 및 억제성 뉴런으로 구성되어 있다고 알려져 있지만, 어떻게 이들 간의 균형이 얻어지는지에 대해서는 거의 밝혀진 바가 없었다. Oscar Marin과 공동연구원들은 억제성 신경에 흥분 상태의 신호 입력이 이와 같은 인터뉴런(interneuron)의 생존을 어떻게 예측할 수 있는지를 알려준다는 사실을 확인하였다. 증가된 입력 신호는 PTEN 신호전달과 네거티브 연관성을 가지며, 세포 사멸로부터 인터뉴런을 보호하는 작용을 한다. 따라서, 신경회로에서의 흥분-억제 균형은 활성-의존성 메커니즘에 의해서 조절되는 것으로 보여진다.

    Article

    doi: 10.1038/s41586-018-0139-6 | 전문  | PDF

  • 아날로그 메모리를 이용한 동등-정확성 가속화 신경 네트워크 트레이닝

    Nature 558 (2018년6월7일)

    심층 신경망은 뉴로몰픽 컴퓨터 아키텍쳐(neuromorphic computing architectures)의 한 종류로써, 이미지와 발표 인지와 같은 머신-러닝 문제 해결 기법에 이용되는 기술이다. 이러한 작업을 하기 위해서는 정보가 구성요소들이 다른 수준으로 연결된 네트워크 레이어를 통과해야 한다. 이러한 네트워크가 유용하게 이용되기 위해서는 어느 정도의 수준이 필요할지를 수립하기 위해 대규모 데이터에 의한 트레이닝이 필요하다. 이러한 트레이닝은 매우 느리고, 에너지가 많이 필요한 프로세스이다. 이러한 오퍼레이션을 위해서 여러 가지 접근 방법이 사용되고 있지만, 대부분은 디지털 수준을 기존 디지털 하드웨어에서 구동되는 소프트웨어를 이용하는데 의존했었다. Geoffrey Burr와 공동연구원들은 아날로그-메모리 기반의 접근 방법이 심층 신경망을 훈련시키는데 정확하게 이용될 수 있지만, 훨씬 빠르고 좀더 에너지 효율적인 방식으로 이용될 수 있다는 것을 보여줬다.

    Article

    doi: 10.1038/s41586-018-0180-5 | 전문  | PDF

    News & Views

    doi: 10.1038/d41586-018-05297-5 | 전문  | PDF

  • 원거리 이동을 하는 동물들에게서 확인된 자기인식 능력

    Nature 558 (2018년6월7일)

    사람들은 지난 수백 년에 걸쳐 지도나 나침반에 의존하거나 길을 물어보지 않고도 매우 먼 거리를 정확하게 찾아가는 동물들의 놀라운 능력에 매료됐었다. 최근 이러한 능력을 가진 동물들이 태양, 달, 그리고 별의 위치로부터 정보를 얻을 뿐만 아니라, 지구의 자기장을 감지하는 능력을 이용한다는 사실을 확인할 수 있었다. 매우 미약하고, 동물의 크기에 따라서도 변화되는 자기장으로부터 어떻게 의미 있는 정보를 추출하는지에 대해서는 여전히 미스터리하고 많은 연구가 필요하다. 이번 주 Review란에서 Henrik Mouritsen은 자기인식(magnetoreception)과 다른 감각적 능력들이 어떻게 동물이 이동할 수 있도록 하는지에 대해서 분석하고 있다.

    Review

    doi: 10.1038/s41586-018-0176-1 | 전문  | PDF

  • 1.5도 기온 상승 유지에 대한 파리 협약을 지키기 위한 기후 불확실성 고려 필요성

    Nature 558 (2018년6월7일)

    파리 기후 협약을 통해서 전세계 온도 상승을 산업화 이전 레벨보다 1.5도 이하로 유지하는데 대한 의욕적인 목표가 설정되었다. 하지만, 이러한 목표를 달성하기 위해 온난화 가스 방출을 제한하는 것은 전세계 및 지역적으로도 많은 편차를 보이고 있는 실정이다. Sonia Seneviratne와 공동연구원들은 기후 시스템이 정해진 특정 방출 경로에 대해 어떻게 반응할 것인지에 대한 고려 가능한 불확실성에 대해서 논의하였다. 예를 들어 특정 사회에서 약 1.5도 정도의 온도 상승과 유사한 전체적인 방출 레벨을 달성하더라도, 기후 반응의 불확실성 때문에, 이는 약 2도에 가까워질 수 도 있으며, 극지방은 몇 도의 기온 상승이 나타날 수도 있다.

    Perspective

    doi: 10.1038/s41586-018-0181-4 | 전문  | PDF

  • 3가지 액체 입자들을 통해서 조절되는 C. elegans의 후생학적 유전

    Nature 557 (2018년5월31일)

    C. elegans에서 비암호화 RNA는 후생학적 상태에 관여하며, 여러 세대를 거쳐서 전달된다. Scott Kennedy와 공동연구원들은 이러한 과정에 관여하는 두 개의 단백질인 헬리케이스 ZNFX-1과 아르고나우트 WAGO-4를 추가로 발견하였다. 초기 발달과정에서 이 단백질들은 P 그래뉼(P granule)에서 발견되지만, 이후에는 저자들이 Z 그래뉼(Z granule)로 명명한 입자에서 발견된다. 세 번째 입자인 뮤테터 포시(Mutator foci)는 성체 생식 세포에서 발견된다. 저자들은 이러한 입자에 대한 연구를 통해서 비 암호화 RNA가 세대를 초월한 후생학적 유전이 가능하도록 할 것으로 추정하였다.

    Article

    doi: 10.1038/s41586-018-0132-0 | 전문  | PDF

  • 레지오넬라 이펙터 SdeA에 의한 유비퀴틴 변형의 구조적 기초 분석

    Nature 557 (2018년5월31일)

    유비퀴틴은 다양한 반응들을 통해서 세포 단백질에 결합하여, 이들의 안정성 또는 활성에 변화를 유발한다. 원핵세포는 유비퀴틴을 가지고 있지 않지만, 병원성 세균은 단백질의 유비퀴틴화에 영향을 주는 여러 가지 효소를 가지고 있다. 예를 들어, 레지오넬라 감염 과정에서는 병원균이 생성하는 SdeA가 숙주의 유비퀴틴 효소들과는 별도로 기질 단백질들을 유비퀴틴화 시킨다. 병원균들이 유비퀴틴 대신에 가지고 있는 효소들은 두 종류의 플랫폼으로 구성되어 있는 것으로 생각되고 있는데, 그 중에서 하나는 mART(mono-ADP-ribosyltransferase)로써 유비퀴틴의 ADP-리보실화를 촉매하는데 이용되며, 다른 하나는 PDE(phosphodiesterase) 도메인으로써 포스포리보실-브리지된 유비퀴틴을 기질 단백질에 결합시키는 반응을 촉매한다. 세 그룹의 연구팀들은 각각 독립적으로 SdeA가 유비퀴틴화를 할 수 있다는 사실에 대한 분자생물학적 메커니즘을 연구한 결과를 발표하였다. 저자들의 이번 연구 결과는 이러한 독특한 형태의 유비퀴틴화가 세균 감염에 대해서 좀더 잘 이해할 수 있는 정보를 제공할 수 있을 것으로 기대되고 있다.

    Article

    doi: 10.1038/s41586-018-0146-7 | 전문  | PDF

    Letter

    doi: 10.1038/s41586-018-0147-6 | 전문  | PDF

    Letter

    doi: 10.1038/s41586-018-0145-8 | 전문  | PDF

    News & Views

    doi: 10.1038/d41586-018-05250-6 | 전문  | PDF

  • 염분이 포함된 기수역에서 번성했던 초기 사지동물

    Nature 558 (2018년6월7일)

    가장 초기의 사지동물인 Ichthyostega와 Acanthostega는 기능성 아가미와 같은 적응 조직을 가지고 있다는 사실을 통해 이들이 물에 서식했을 것으로 제안되고 있다. 하지만, 어떤 종류의 물에 서식하였던 것인지에 대해서는 명확히 밝혀진 바가 없었다. 초기 사지동물은 민물에서 서식했을 것으로 추정되고 있으며, 이는 현재 양서류의 서식지와 동일하다. 하지만, 현재는 항상 과거를 반영하고 있지 않으며, 초기 사지동물은 바다 또는 소금기가 있는 기수역에 서식했을 수도 있다. 이러한 가설에 대한 연구를 위해서, Jean Goedert와 공동연구원들은 그린란드 및 중국에서 발굴된 데본기에 열대 및 적도지역에서 서식했던 초기 사지동물의 화석화된 뼈를 분석하였다. 속성작용에 대한 분석을 할 수 있는 새로운 방법과 적절한 대조군을 이용하여, 저자들은 초기 사지동물의 유황 및 산소 방사선 동위원소 정보가 이들이 소금기를 가진 기수역에서 서식하였으며, 매우 다양한 염분 농도를 가진 물에서 서식했을 것이라는 정보를 제공할 수 있었다.

    Article

    doi: 10.1038/s41586-018-0159-2 | 전문  | PDF

  • 천체 물리학적 에너지에서 공명에 의한 퓨전 반응률 증가

    Nature 557 (2018년5월31일)

    탄소 연소(Carbon burning)는 거대 별 내부 및 강착하고 있는 중성자 별의 표면에서 일어나는 중요한 프로세스이지만, 퓨전 반응률에 대해서는 기술적인 한계 때문에 상대 온도에서 측정된 적이 없었다. 별 생성 모델에서 이용되는 반응률은 좀더 높은 온도에서 추정되는 것이지만, 일어날 수 있는 공명에 대해서는 무시하고 있다. Aurora Tumino와 공동연구원들은 천체 물리학적으로 적절한 온도에서 반응률을 측정하였다. 저자들은 약 5억 캘빈(Kelvin)의 온도에서 약 25배 정도 반응률이 증가한다는 사실을 확인하였다. 이러한 반응은 온도를 낮춰주며, 탄소 연소가 거대 별에서 일어나도록 만들며, 강착하고 있는 중성자별에서 슈퍼 버스트 깊이에서 촉발할 수 있도록 한다.

    Letter

    doi: 10.1038/s41586-018-0149-4 | 전문  | PDF

  • 포토닉스를 이용한 분자의 진동 양자 다이나믹스 시뮬레이션

    Nature 557 (2018년5월31일)

    양자 시뮬레이터는 물리학계, 재료 과학 분야, 그리고 화학 분야의 복잡한 문제들을 연구할 수 있는 강력한 도구 역할을 할 것으로 기대되고 있다. Anthony Laing과 공동연구원들은 결합된 광학 기술을 통해서 분자 양자 다이나믹스를 시뮬레이션 할 수 있는 플랫폼을 개발하였다. 저자들은 6개의 진동 프리덤, 열 릴렉세이션을 포함한 하모닉 어프록시메이션(harmonic approximation)에서 진동 모드 간의 에너지 전이와 같은 프로세스에서의 일시적인 양자 매카니컬 진화 시뮬레이션을 고려하였다. 저자들은 액체 상태의 물에서의 비조화성 효과에 대해서 탐침하였으며, 암모니아의 특정 분해 경로를 증가시키는 양자 상태에 대해서 확인할 수 있는 피드백 조절 알고리즘을 테스트하였다. 이러한 문제들이 현재의 전통적인 컴퓨터에서는 문제가 되지 않지만, 잠재적인 양자 기술에서의 문제점을 재인식할 수 있게 해주었다. 헤밀토니안과 보다 많은 수의 전자 프리덤 정도가 앞으로 양자학 분야에서 중요한 연구 방향성을 제시할 것으로 기대되고 있다.

    Article

    doi: 10.1038/s41586-018-0152-9 | 전문  | PDF

    News & Views

    doi: 10.1038/d41586-018-05245-3 | 전문  | PDF

  • 미생물 대사체에 대한 성상세포의 반응을 조절하는 미세아교세포

    Nature 557 (2018년5월31일)

    중추신경계에서의 염증 환경은 신경 세포와 아교 세포 간의 복잡한 상호작용을 통해서 일어난다. 이번 연구에서 Francisco Quintana와 공동연구원들은 미세 아교 세포가 성상 세포의 기능을 포지티브 및 네거티브 하게 조절한다는 사실을 실험적 자가 면역성 뇌염에 의한 다발성 경화증(multiple sclerosis, MS) 생쥐 모델에서 확인하였으며, 유사한 메커니즘이 인간 다발성 경화증에서도 나타날 수 있다는 사실을 밝혔다. 미세 아교 세포의 전사 프로그램은 식이성 트립토판의 대사체에 의해서 조절되며, 미세 아교 세포의 아실 초 탄소 수용체에 의해서 작용한다는 사실을 확인할 수 있었다.

    Letter

    doi: 10.1038/s41586-018-0119-x | 전문  | PDF

    News & Views

    doi: 10.1038/d41586-018-05113-0 | 전문  | PDF