생명/의료

핵심 유전자의 클러스팅 배열-논벼가 진화한 잡초 대항 "보호막"

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저장(浙江)대학교 농업생물기술대학 판룽장(樊龙江) 연구팀은 일본 연구팀과 공동으로 5년간 연구를 거쳐 최초로 게놈에 클러스터로 배열된 관련 유전자가 논벼가 돌피에 대항하는 "생화학적 무기"인 왕겨(Rice hulls)의 핵심임을 규명하였다. 해당 유전자 클러스팅 진화 사건은 수렴 진화(convergent evolution)를 통해 식물계에서 이미 독립적으로 여러 차례 발생했음을 입증했다. 해당 성과는 "PNAS"에 게재되었다. 논벼 재배에서 돌피를 위주로 하는 논밭 잡초를 제거하기 위해 흔히 제초제를 사용한다. 그러나 해당 방법으로는 농약 잔여물이 남아 있고 토양을 오염시키며 생산 비용이 증가된다. 외력을 빌리는 것 외에 논벼 자체도 진화를 거쳐 방어성 이차대사산물-왕겨를 생성하여 근계를 통해 분비함으로써 주변의 돌피 등 식물의 성장을 억제한다. 왕겨의 성장 메커니즘 연구는 향후 논벼 육종을 위한 중요한 가치가 있다. 연구진은 시퀀싱된 100여 개 식물 게놈 서열에 대한 대규모 분석을 통해 현재 식물계에서 논벼, 대회선(Hypnum plumaeforme) 및 돌피만이 왕겨 유전자 클러스터를 진화시킴을 발견했다. 일부 식물도 왕겨 합성 관련 핵심 유전자를 진화시켰지만 게놈에 밀접하게 클러스터로 배열되지 않았기 때문에 왕겨를 합성할 수 없다. 유전자 클러스터는 진화에서 선택 우위를 점하고 외래 영향을 방어하며 유전자 클러스팅은 왕겨를 합성하는 필요한 조건이다.

캡시드 보유 HIV-1 바이러스의 세포핵 진입 메커니즘 규명

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중국과학원 생물물리연구소 리샤(李俠) 연구팀은 세포 분자 이미징 및 전자현미경 관찰을 결합해 캡시드(capsid) 보유 HIV-1 바이러스 핵심(core)이 세포핵에 진입하는 경로를 발견하였다. 관련 논문은 "HIV-1 viral cores enter the nucleus collectively through the nuclear endocytosis-like pathway"란 제목으로 "Science China-Life Sciences"에 온라인으로 게재되었다. 기존 이론에 의하면 HIV-1는 세포에 진입한 후 세포질에서 역전사 및 탈각을 발생해 방출된 유전체는 핵공을 통해 핵에 진입한 다음 염색체 통합을 발생한다. 하지만 최근 연구에서 세포핵에도 바이러스 캡시드가 존재하며 또한 통합부위(integration site) 선택, 면역 회피 등 기능을 발휘함이 발견되었다. 최신 보고에 의하면 바이러스가 염색체 통합부위 근처에서 탈각을 완성함이 입증되었다. 캡시드 보유 바이러스 핵심의 크기가 세포 핵공에 비해 훨씬 커 그 핵막 통과 방식에 관심이 집중되고 있다. 이에 비추어 연구팀은 바이러스와 세포의 상호작용 동적 추적관찰을 위해 바이러스와 세포의 다양한 성분에 대한 차별화 복합 형광 표지를 구현하였다. 연구 결과, 바이러스 입자는 세포 진입 후 미세소관을 따라 운동하면서 핵막 외측의 미세소관형성중심(microtubule-organizing center, MTOC) 근처에 모여 인근 핵막의 함몰을 유발하였고 뒤이어 함몰된 공간에 진입하였다. ESCRT-III 시스템의 관여 하에 변형 핵막은 복원되기 시작하였는데 함몰 가장자리 양끝으로부터 생성된 새 핵막은 중간으로 뻗어 핵막 낭포 구조를 형성해 바이러스 입자를 감쌌다. 최종 낭포 내측 막의 파열로 바이러스 입자가 방출되어 핵으로의 진입을 완성한다. 바이러스는 미세소관을 따라 운동하면서 세포핵으로 모이므로 미세소관 억제제 간섭을 통해 상기 현상을 없앨 수 있다. 해당 현상은 외인성 물질의 세포내 이입 방식과 유사하기에 유사 핵내 이입 경로(nuclear endocytosis-like pathway)라 지칭한다. 동 연구는 외피 보유 HIV-1 바이러스 핵심의 세포핵 진입 메커니즘을 규명함으로써 세포 중 HIV-1 운명의 다양함을 보여주었고 HIV-1 세포 감염 관련 기존 지식을 보완하였다.

코로나19 강력 치료제 중화 항체 발견

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베이징대학교 베이징미래유전자진단고급정밀첨단혁신센터(ICG) 세샤오량(谢晓亮) 연구팀은 대량신속처리 단일세포 시퀀싱 기법으로 코로나19 회복 단계 환자의 혈장에서 성공적으로 다수의 고활성 중화 항체를 선별하였다. 중화 항체는 인체 면역계에 의해 생성되며 바이러스 감염 세포를 효과적으로 차단할 수 있다. 해당 성과는 "Cell"에 온라인으로 게재되었다. 동물 실험을 통해 해당 중화 항체가 코로나19의 효과적인 치료제이며 단기 예방 효과도 있음이 입증되었다. 이는 과학적 항역병의 중요한 단계적 성과이다. 세샤오량 연구팀은 2020년 겨울 전에 관련 중화 항체가 이미 출시되었을 것이라고 밝혔다. 선발된 중화 항체는 치료 및 단기 예방의 두 가지 주요 용도가 있다. 연구팀은 협력 기관과 공동으로 임상 실험을 적극 추진 중이다. 야오밍생물(药明生物) 제약회사가 GMP급 약물을 임상 실험 생산하고 있으며 2020년 7월에 완성될 예정이다. 임상 실험은 베이징단쉬(北京丹序) 의약품유한회사의 협조 하에 호주 등 나라에서 실시될 예정이다. 코로나19는 강력한 치료제가 시급하다. 기존에 입증된 치료 방법 중, 소분자 약물은 구약으로서 치료 효과가 제한적이며, 혈장 요법은 효과가 뚜렷하지만 혈장 공급원이 제한되어 있다. 혈장 요법의 유효 성분은 특이성이 강한 중화 항체이다. 항체 약물은 일종의 대분자 약물로 이미 에이즈, 에볼라 등 질병에 성공적으로 적용되었지만 개발 기간이 너무 길어 몇 년의 시간이 필요하다. 대량신속처리 단일세포 시퀀싱 기술로 회복 단계 환자의 혈장에서 중화 항체를 찾아내면 중화 항체를 찾는 시간을 몇 개월로 단축하여 효율성을 크게 향상시킬 수 있다. 연구팀은 단일세포 유전체학 연구의 전문 지식으로 유안(佑安)병원과 협력하여 60명의 회복 단계 환자에서 8,558가지 바이러스 단백질 결합 항체 서열을 선별하고 14개의 고활성 중화 항체를 식별했다. 그 중, BD-368-2인 항체는 슈도바이러스 실험에서 반억제 농도(IC50)가 1.2ng/mL(8pM)이고, 군사의학연구원 P3 실험실의 euvirus 실험에서 IC50이 15ng/mL(100pM)이다. 중화 항체의 체내 항바이러스 실험에서 중국의학과학원 의학실험동물연구소 친촨(秦川) 연구팀의 hACE2 유전자 변형 생쥐 모델을 이용하여 SARS-Cov-2 에 감염시킨 후 BD-368-2로 치료한 결과, 바이러스가 적재량이 2,400배 감소되었다. BD-368-2 주사 후, 생쥐 모델의 바이러스 감염이 완전히 억제되었고 예방 효과를 달성했다. 구조 생물학자 쑤샤오둥(苏晓东)/샤오준위(肖俊宇) 과제팀은 냉동 전자현미경(Cryo EM)을 이용하여 코로나19 바이러스 Spike 삼합체와 중화 항체의 고해상도 3차원 구조 밀도 다이어그램을 획득했다. 밀도 데이터에 따르면, 항원상의 중화 항체 에피토프(Epitope)가 ACE2의 결합 부위와 중합된다. 또한, 항체 서열을 이용하여 추산한 항체와 SARS 바이러스 중화 항체의 구조상의 유사성을 이용하여 코로나19 바이러스 중화 항체를 선별하는 방법을 통해 선별 효율을 대폭 향상시킬 수 있음을 발견했다. 해당 연구는 최첨단 대량신속처리 단일세포 시퀀싱 기술을 이용하여 고품질 중화 항체를 선별하고 동물 모델을 결합하여 우수한 항바이러스 능력을 입증하였다. 또한 혈장 요법의 단점을 극복하고 코로나19 환자 특히, 중증 환자의 치료를 위한 무기를 제공함으로써 인류가 코로나19를 물리치기 위한 아주 중요한 과학적 및 실용적 가치가 있다.

코로나19 T세포 면역 연구에서 획기적 성과 달성

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충칭(重庆)의과대학교 면역연구센터 진아이순(金艾顺) 연구팀은 코로나19 바이러스(SARS-CoV-2) 비상 프로젝트 연구에서 특이성 T림프구 연구에서 획기적인 성과를 달성함으로써 코로나19 백신 개발과 T세포 면역 치료를 위한 기반을 마련했다. 연구팀은 융촨(永川)병원 감염부과 충칭의과대학교 제3부속병원 검험과 등 부서의 협력으로 코로나19 회복단계 환자의 말초혈액을 채집하였다. 잠재적 중화성 완전인간 단일클론 항체의 신속 선별 기술을 구축하고 성공적으로 다수의 높은 친화성과 중화 활성을 보유한 코로나19 완전인간 단일클론 항체를 획득함으로써 중화 항체 약물 개발을 위한 기반을 마련했다. 연구팀은 중국 인구 70% 이상을 차지하는 HLA-A2, HLA-A24 및 HLA-A11 등 유전자 유형에 대해, 코로나19 회복단계 환자 말초혈액 중의 특이성 T림프구 항원 펩티드 및 T세포 수용체(TCR)를 선별하여 성공적으로 코로나 19 S단백질 수용체 결합 구역(RBD)의 항원 펩티드를 포함하는 여러 유형 유전자의 다양한 항원 펩티드를 획득했다. 해당 코로나19 T세포 수용체 결합의 항원 펩티드는 기존에 보고된 적이 없다. 코로나19 바이러스는 체내에 들어가 숙주 세포를 감염시키고 세포 내에서 복제된다. 중화 항체는 세포 외부의 바이러스를 제거하거나 바이러스가 숙주 세포를 감염시키지 못하도록 막는 역할만 하고 세포 내부에 진입하지 못하기 때문에 세포 내에 기생하는 바이러스에 대해서는 속수무책이다. 지혜로운 인간 면역계는 T림프구에 세포 내 바이러스를 제거하는 능력을 부여했다. 따라서 감염된 장기 세포에서 바이러스를 최종적으로 제거하려면 T세포가 참여한 세포 면역 반응이 필요하다. 코로나19 특이성 T세포는 환자 또는 감염자가 체내 바이러스를 철저히 제거하고 완치하는데 도움을 줄 수 있다. T세포 면역 요법은 무증상 감염자 및 양성 재발 환자에 대한 효과적인 근치 방법이다. 해당 연구는 코로나19의 T세포 면역 요법을 위한 방법을 제공했다. 획득한 T세포 항원 펩티드와 항체의 에피토프(Epitope)는 백신 개발을 위한 최적의 재료원이 될 전망이다. 또한 후속적인 코로나19 백신 개발을 위한 기반을 마련했다.

정액에서 신종코로나바이러스 발견

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중국 해방군총병원 제8의학센터 자오웨이궈(赵卫国) 및 허난성(河南省) 상추(商丘)시병원 장스시(张世玺) 공동 연구팀은 코로나 19 환자 정액에서 코로나19 유전물질을 발견하였다. 해당 성과는 "JAMA Network Open"에 게재되었다. 연구진은 38명의 15세 ~ 59세 코로나 확진 남성 환자의 정액을 검사한 결과, 38명 모두 코로나바이러스 양성을 나타냈다. 양성 환자의 약 16%를 차지하는 6명의 환자 정액에서 코로나19 유전물질을 발견하였다. 그 중 4명 환자의 정액 샘플은 "급성 감염 단계"에 있었다. 정액검사 양성 환자 중 2명은 회복 단계에 있었다. 그 중, 1명은 감염 증상이 나타난 지 16일째에도 여전히 정액에서 신종코로나바이러스가 검출되었다. 연구진이 발견한 바이러스가 살아있는 바이러스인지 바이러스 조각인지 확인할 수 없기 때문에 신종코로나바이러스의 성적접촉 전파 가능성에 대해서는 확정할 수 없다. 2020년 4월, 난징(南京)대학교 의과대학 진링(金陵)병원 야오빙(姚兵) 연구팀은 코로나19 회복 단계의 남성 환자를 대상으로 바이러스 RNA 검사를 진행한 결과 모두 음성을 나타냈다. 연구팀은 12명의 회복 단계 남성 환자의 정액과 1명의 중증 코로나19로 인해 사망한 남성의 고환 샘플을 채취하여 신종코로나바이러스 RNA 검사를 진행하였다. 그 결과, 회복 단계와 중증 단계 코로나19 남성 환자의 고환과 생식기관은 신종코로나바이러스에 감염되지 않았다. 해당 결과는 "생식생물학"에 게재되었다. 상하이교통대학교 의학대학 루이진(瑞金)병원 연구팀도 코로나19 감염 환자의 정자생성세포에서 바이러스 침식을 발견하였으며 성적접촉 전파도 신종코로나바이러스 전파 경로의 하나일 가능성이 있다고 밝혔다. 한편, 화중(华中)과학기술대학교 퉁지(同济)병원 산부인과 연구팀은 코로나19 여성 환자 그룹을 대상으로 바이러스의 성적접촉 전파 여부를 연구했다. 연구진은 35명의 27세 ~ 88세 여성 환자를 대상으로 산부인과 병력, 성생활사, 임상 증상, 실험실 검사, 흉부 CT 및 치료 과정을 상세히 기록하고 질 환경(질 분비물, 자궁경부 또는 질 잔유물 탈락 세포 등)과 항문 면봉채취 샘플에 대해 RT-PCR 핵산 검사를 진행했다. 그 결과, 모든 피험자자의 질 환경 샘플은 모두 음성이었고 1명의 피험자만 항문 면봉채취 샘플이 양성을 나타냈다. 여성 감염자를 대상으로 진행한 해당 연구에서 신종코로나바이러스의 성적접촉 전파 증거는 발견되지 않았다. 그러나 질 환경에서 양성 결과가 나타나지 않은 것은 질과 자궁경부 조직의 신종코로나바이러스 수용체 ACE2 발현 부족과 관련이 있을 수 있으며 신종코로나바이러스의 성적 전파 가능성은 배제되지 않는다. 전문가들은 아직은 신종코로나바이러스가 성적 접촉을 통해 전파되는지는 확인할 수 없다고 밝혔다. 바이러스의 흘림(virus shedding), 생존 시간, 정액 중의 농도 등 분야의 상세한 정보는 추가 연구가 필요하다.

최신 SARS-COV-2 중대 연구 성과 발표

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중국제2군의대학교 후스(胡适)/레이창하이(雷长海) 연구팀은 재조합 ACE2 면역 글로불린(ACE2-Ig)이 SARS-COV-2 감염을 효과적으로 중화시킴을 입증함으로써 ACE2-Ig의 잠재적 임상 응용 가치를 보여주었다. 해당 성과는 「Neutralization of SARS-CoV-2 spike pseudotyped virus by recombinant ACE2-Ig」의 제목으로 "Nature Communications"에 온라인으로 게재되었다. 신종코로나 바이러스(SARS-COV-2)의 전 세계적인 유행으로 이미 335.6만 명 이상이 감염되고 약 23.9만 명이 사망하였지만 항바이러스 약물과 백신은 아직도 개발되지 않았다. 기존의 연구에서 ACE2가 SARS-COV-2의 수용체로서 바이러스 감염 침입을 매개함이 밝혀졌기 때문에 ACE2는 SARS-COV-2 감염 치료를 위한 중요한 표적이다. 연구진은 먼저 ACE2의 기능 활성에 근거하여 인간 ACE2의 세포외 영역을 인간 면역 글로불린 IgG1의 Fc 영역에 연결하여 신규 재조합 단백질(ACE2-Ig)을 구축 하였다(그림 1). ACE2 돌연변이체(HH/NN)도 연구에 사용되었으며 그 중, 2개 활성 부위의 히스티딘 잔기(잔기 374와 378)가 히스티딘 잔기가 아스파라긴 잔기로 변경되어 촉매 활성(mACE2-Ig)을 감소시켰다. 연구진은 BIAcore 결합 테스트를 통해 2가지 융합 단백질과 SARS-COV-2의 RBD 영역이 매우 높은 친화성을 가지고 있음을 입증했다(그림 2). 이어서, 생쥐에 융합 단백질을 정맥주사하고 ELISA를 이용하여 혈청 중의 융합 단백질 농도를 측정한 결과, 약물동태학이 양호한 안정성을 나타냈다. 그림1: ACE2-Ig 설명도 그림2: 융합 단백질과 CoV스파이크 단백질RBD의 결합 연구진은 ACE2 융합 단백질의 결합 활성을 테스트하고, ACE2 융합 단백질의 S당 단백질을 보유한 SARS-COV와 SARS-COV-2 가상 바이러스에 대한 중화 활성을 테스트하였다. 연구 결과, ACE2-Ig와 mACE2-Ig 두 가지 융합 단백질은 SARS-COV와 SARS-COV-2를 효과적으로 중화시킬 수 있다. 그 중, ACE2-Ig의 SARS-CoV와 SARS-COV-2를 중화시키기 위한 IC50은 각각 0.8μg/mL와 0.1 μg/mL이고, mACE2-Ig의 두 가지 바이러스를 중화시키기 위한 IC50은 각각 0.9μg/mL와 0.08 μg/ml이다(그림 3). 그림3: ACE2-Ig의 SARS 가상 바이러스 효과적 중화 이어서 연구진은 세포 융합 실험을 이용하여 융합 단백질의 체외 중화 작용을 테스트했다. ACE2-Ig는 SARS-CoV와 SARS-CoV-2 S단백질 매개 융합을 뚜렷하게 억제하였고 IC50은 각각 0.85μg/mL와 0.65μg/mL이었다. 동일한 조건에서, mACE2-Ig의 SARS-CoV와 SARS-CoV-2 S 단백질에 대한 융합 IC50은 각각 0.76μg/mL와 0.48μg/mL이다. 해당 데이터는 ACE2-Ig와 mACE2-Ig가 SARS-CoV 및 SARS-CoV-2에 대한 매우 우수한 억제 활성을 보유함을 입증한다. 표면 플라스몬 공명 시험(SPR) 결과, ACE2-Ig의 SARS-CoV-2 S 단백질과의 친화력은 SARS-CoV과의 친화력보다 16배 높았다(그림 4). 그림4: ACE2-Ig의 세포 융합 억제 결론적으로, 해당 연구는 ACE2-Ig와 mACE2-Ig2 두 가지 융합 단백질을 구축하였고 모두 SARS-COV 및 SARS-COV-2에 대한 뚜렷한 중화 효과를 가진다. 아울러, 융합 단백질은 혈장에서 우수한 안정성을 보유한다. 해당 연구는 ACE2의 SARS-COV-2를 차단하는 분자 메커니즘을 기반으로 하며 신종코로나바이러스 감염증의 진단과 치료에서 중요한 의미를 가진다.

유전자 편집 정확도 향상 가능한 새로운 억제제 발견

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중국육군군의대학교 육군특색의학센터 등 기관의 연구진은 Cas13a 뉴클레아제 활성 억제제인 anti-CRISPR(AcrVIAs)이 CRISPR-Cas13a RNA 편집 시스템을 차단할 수 있음을 발견했다. 해당 발견은 지속적으로 존재하는 Cas13 뉴클레아제 활성이 예측 불가한 오프-타깃으로 이어짐으로써 유전자 편집 기술 CRISPR의 보급 응용을 방해하는 문제점을 해결했다. 해당 성과는 "Molecular Cells"에 온라인으로 게재되었다. 신흥 RNA 편집 기술인 CRISPR-Cas13은 게놈을 변경하지 않고도 표적 유전자 녹다운과 염기 국부 편집을 달성할 수 있으며 유전자 기능 분석, 질병 진단 및 인간 질병 표적 치료 등 분야에서 거대한 잠재력과 광범위한 응용 전망을 가진다. 그러나 기존의 CRISPR은 아직 완벽하지 않다. 하나는 유전자 편집이 시간과 강도를 자유롭게 제어할 수 없고 더욱 중요한 것은 지속적으로 존재하는 Cas13 뉴클레아제 활성이 예측 불가한 오프 타깃 효과를 유발할 가능성이 있어 해당 기술의 보급 응용을 제한한다. 연구진은 AcrVIA 식별을 위한 생물정보 분석과 이론 구축을 통해 Cas13a 뉴클레아제를 억제하는 다수의 AcrVIA를 발견했다. 체외 전사와 번역 실험 및 박테리오파지 균반 사멸 실험을 통해 AcrVIA 단백질이 박테리오파지가 성공적으로 CRISPR-Cas13a 시스템을 탈출하도록 돕는다는 것을 입증했다. 연구진은 포유동물과 인간 세포 RNA 편집 억제 등 분야의 종합 연구를 통해 이러한 AcrVIA가 인간 세포 RNA 편집의 효과적인 억제제로 사용할 수 있음을 입증했다. 이는 Cas13 뉴클레아제 활성에 의해 유발되는 오프 타깃 효과를 감소시키고 유전자 편집의 정확도를 개선시킬 수 있다. 새로 발견된 anti-Cas13a는 유전자 발현 조절, 질병 진단 및 치료에서 Cas13a를 제어하기 위한 스위치를 제공한다. 유전자 편집이 완료되면 즉시 Cas13a 활성을 제거할 수 있다. 이러한 발견으로 Cas13a RNA 편집기의 임상 응용이 보다 광범위하고 편집이 보다 정확하며 부작용이 감소될 전망이다.

생쥐 뇌에서 공격 행동 "조절 스위치" 발견

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중국과학원 뇌과학지능기술탁월혁신센터(신경과학연구소), 상하이뇌과학유사뇌연구센터, 신경과학국가중점실험실 쉬샤오훙(许晓鸿) 연구팀은 생쥐 대뇌에서 공격 행동의 "조절 스위치"를 발견했다. 해당 성과는 "Cell Reports"에 온라인으로 게재되었다. 공격 행동은 대부분 동물의 주요 본능적 행동이며 조증, 양극성 장애와 같은 정신 질환의 중요한 징후이기도 하다. 공격 행동 발생의 신경 메커니즘에 대한 심층 연구는 병리적 공격 행동 치료에 새로운 방법을 제공할 수 있다. 연구팀에 따르면, 생쥐가 외부 침입자의 자극을 감지한 후, 자신의 상태 조절부터 최종적으로 공격 행동을 출력하기까지의 전체 과정에서 뇌 속의 일련의 "핵"이 참가해야 한다. 그 중, "시상하부 복내측 핵"을 핵심으로 하고 기타 뇌 영역은 이들과 직접적 또는 간접적으로 연결되어 공격 행동 발생에 참여한다. 대뇌 구조는 피질과 피질하부 구조로 나뉜다. "시상하부 복내측 핵"은 피질하부 구조에 속하기 때문에 기존의 공격 행동 관련 연구에서는 주로 피질하부 구조에만 초점을 맞추었으며 대뇌 피질의 공격 행동 관련 신경 메커니즘의 존재 여부에 관한 연구는 거의 없다. 연구팀은 생쥐 대뇌 피질의 공격 행동에서의 신경 메커니즘을 심층 연구했다. 연구팀은 "Vglut1" 분자를 생쥐 대뇌 피질의 분자 마커로 하여 "시상하부 복내측 핵"으로부터 추적해 올라갔다. 그 결과, 생쥐 대뇌 피질의 후단 편도핵 구역에서 Vglut1 양성 뉴런 그룹을 발견했다. 생쥐가 침입자에 직면한 경우, 특이성을 보유한 뉴런 그룹의 활성 수준이 높을수록 생쥐는 더 쉽게 공격 행동을 발동했다. 이어서 약리유전학 방법을 이용하여 심층 검증을 진행한 결과, 생쥐 대뇌 피질을 활성화 시킨 후, 편도핵 구역의 Vglut1 양성 뉴런을 활성화시키면 공격성이 낮은 생쥐의 공격성을 증가시킬 수 있고 반대로, 편도핵 구역의 Vglut1 양성 뉴런을 억제하면 공격성이 높은 생쥐의 공격 행동을 줄일 수 있다. 해당 연구는 생쥐의 공격 행동에서 대뇌 피질의 Vglut1 양성 뉴런의 중요한 작용을 발견하였고 대뇌 피질에서 시상하부에 이르는 직접 투사가 생쥐 공격 행동의 "게이팅" 과정에서 중요한 기능을 발휘함을 밝혔다. 해당 신경 메커니즘은 생쥐 대뇌에서 공격 행동의 "조절 스위치"를 발견한 것과 같다. 연구팀은 향후 영장류 동물 모델을 이용하여 심층 검증을 진행하고 최종적으로 인류의 병리적 정신 질환 치료를 위한 서비스를 제공할 계획이다.

치아를 통해 조류의 대멸종 모면의 원인 규명

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중국과학원 고대척추연구소 등 기관의 연구팀은 조류와 친연관계가 가장 가까운 비조류 공룡에서 고대 조류에 이르는 치아 진화 특성에 관한 연구를 거처 조류와 공룡 사이의 식성 차이가 조류가 오늘날까지 살아남은 핵심이라고 밝혔다. 해당 성과는 "BMC Evolutionary Biology"에 게재되었다. 6,500만 년 전에 운석이 지구에 충돌해 화산 폭발로 해가 보이지 않는 암흑의 시대에 들어서면서 광합성에 의존하는 식물이 대량으로 소멸되었고 먹이원을 잃은 초식성 공룡은 굶어 죽었다. 초식성 공룡의 소멸과 함께 먹이사슬 꼭대기에 있는 육식성 공룡도 잇따라 멸종되었다. 이러한 먹이사슬 붕괴로 인한 대멸종 사건에서도 조류는 여전히 살아남았다. 연구팀은 싱크로트론 방사선의 고해상도 투과 X-선현미경을 이용하여 트로오돈(Troodon), 안키오리니스(Anchiornis), 미크로랍토르(Microraptor) 등 소형 비조류 공룡 및 신조류(Neornithes), 에난티오르니테스(Enantiornithes), 사페오르니스(Sapeornis), 제홀로르니스(Jeholornis) 등 고대 조류 치아의 미세구조에 대한 비교 관찰과 연구를 통해 초기 고대 조류는 간단한 에나멜(Enamel)층은 보존되었지만 에나멜과 상아질 사이의 다공성 교합 상아질층이 이미 사라졌음을 발견했다. 다공성 교합 상아질층은 육식성 공룡 치아에 존재하며 포식 과정에서 치아 단열을 방지하는 특수한 충격 방지 보호 구조이다. 고대 조류뿐만 아니라 이번 연구에서 사용한 미크로랍토르(Microraptor) 표본의 교합 상아질층도 이미 사라졌다. 해당 현상은 조류와 일부 친연관계가 가까운 공룡의 치아는 특수한 역학적 보호 구조를 필요로 하지 않는다는 것을 의미한다. 이는 이들의 식습관이 육식성 공룡과 매우 다르다는 것을 간접적으로 입증한다. 이들은 식성 전환을 통해 육식성 공룡과의 먹이지위 경쟁을 피하고 적응력을 크게 향상시켰기 때문에 가장 어려운 시기를 견뎠다. 고대 조류의 보편적 초식 또는 잡식 진화 추세와 비교할 경우, 비조류 공룡의 소수 집단도 수렴 진화가 발생했지만 멸종의 액운을 피하지 못했다.

코로나19 3C 프로테아제 약물 고처리량 검출 세포 분석시스템 개발

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허페이중커푸루이성(合肥中科普瑞昇)생물의약과기유한회사와 중국과학원 허페이물질과학연구원 공동 연구팀은 세포 공학 기술과 분자 생물학 관련 기술을 이용하여 루시퍼라이제(Luciferase) 리포터 시스템을 기반으로 하는 코로나19 3C프로테아제(Protease)의 약물 고처리량 검출 세포 분석시스템을 개발했다. 이 시스템은 단백질 재생 원리를 이용하여 48시간 내에 수천 종의 약물에 대한 신속하고 정확한 선별 및 평가가 가능하다 약물의 발견과 메커니즘 연구에서, 항바이러스 표현형 스크리닝에 상보적인 것은 바이러스 생물학적 거동의 특정 표적에 근거한 약물의 발견이다. 예를 들어, 신종코로나바이러스 복제 거동에서 일부 핵심 고리가 약물 발견의 타깃으로 될 수 있다. 그 중, 3C 프로테아제 즉, 메인 프로테아제(Mpro)는 특이성 제한효소 절단 부위를 식별하고 다단백질 전구체를 다수의 비구조 단백질로 절단하며 최종적으로 바이러스 복제-전사 효소 복합체를 조립 형성할 수 있다. 따라서 3C 프로테아제는 신종코로나바이러스에서 가장 특징적인 표적 중하나이며 또한, 항바이러스 약물 발견을 위한 주요 타깃 중 하나이다. 그러나, 3C 프로테아제는 자체 전단을 통해서만 활성화되는 특성으로 인해 체외 단독 발현 활성이 극히 낮은 한계가 존재한다. 때문에, 신속하고 안정적이고 편리한 체내 발현 시스템의 개발은 신종코로나바이러스 3Cpro의 약물 발견을 크게 촉진하고 관련 메커니즘 시험 연구를 지원할 수 있다. 해당 시스템은 안정적이고 신뢰적이며 대량신속처리 및 비용 통제가 가능하고 관련 시제 획득이 용이하다. 아울러 세포 독성과 약물 침투성을 배제할 수 있는 등 특징을 보유한다. 또한, 신종코로나 약물 개발의 성공률을 높이고 약물 선별 주기와 개발 비용을 줄이며 전 세계 신종코로나 치료 약물 개발 진척을 가속화할 수 있다.