생명/의료

포유동물의 고온 감지 메커니즘 규명

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최근 중국과학원 쿤밍동물연구소, 저장대학, 미국 캘리포니아대학 데이비스캠퍼스 공동 연구팀은 포유동물 체내 주요 "온도 응답 요소"가 특수 메커니즘을 통해 포유동물의 환경온도 응답, 특히 고온 보호에 영향을 미친다는 것을 발견했다. 이는 포유동물의 고온 적응성 진화를 심층적으로 이해하는데 일조할 전망이다. 해당 연구성과는 "Nature Communications"에 게재되었다. TRPV1은 포유동물의 말초신경에 분포한 세포막이온통로이다. TRPV1은 캡사이신 등 화학자극에 의해 활성화되어 "맵다"는 통증 감각을 발생하므로 캡사이신 수용체라 불린다. 한편 TRPV1은 40℃ 이상의 고온에 의해 활성화될 수 있기에 포유동물이 외부 환경온도 변화에 응답하는 중요한 분자 요소로 알려지고 있다. 활성화 상태 TRPV1은 활동전위를 발생해 "열적 통증"을 전달한다. 하지만 TRPV1은 고온 활성화 후 신속하게 고온 매개성 불활성화를 발생하며 10여 초 이내에 활성화 상태가 불활성화 상태로 바뀌면서 더 이상 열자극에 응답하지 않는데 이를 "열불활성화"라 한다. TRPV1 열활성화와 열불활성화의 고도 커플링 관계는 열불활성화 연구를 어렵게 한다. 연구팀은 종의 진화 분석 및 기능 연구에 기반해 열활성화만 발생하고 열불활성화는 발생하지 않는 오리너구리 TRPV1를 획득함과 아울러 TRPV1 열불활성화의 분자 메커니즘을 규명했다. 오리너구리는 완전 진화가 되지 않은 가장 원시적인 포유동물이다. 연구에 의하면 TRPV1 열불활성화 발생은 세포막 내측 N-말단과 C-말단의 상호작용에 의존하며 나아가 TRPV1 기공(pore) 영역의 구조변화 및 개폐를 이끌어낸다. 뿐만 아니라 연구팀은 형질전환 기술을 통해 오리너구리 TRPV1을 생쥐에 형질 주입했다. 그 결과 야생형 생쥐는 열불활성화를 발생하지 않는 오리너구리 TRPV1을 담지한 생쥐에 비해 장시간 열자극에 보다 내성을 보임을 발견했다. 이는 TRPV1 열불활성화는 포유동물의 고온환경 적응성을 강화한다는 것을 설명한다. 해당 연구는 TRPV1 통로 열불활성화의 구조적 기초, 분자 메커니즘 및 포유동물 진화에서 가지는 중요한 생물학적 의미를 규명했다. TRPV1 열불활성화는 고급 포유동물에 한해 매우 중요한 고온 보호 메커니즘이다.

푸젠농림대학, 세계 최초로 4배체 재배종 땅콩의 전장유전체 해독

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최근 푸젠농림대학 좡웨이젠(莊偉建) 연구팀은 세계 최초로 4배체 재배종 땅콩의 전장유전체를 해독하였다. 이는 재배종 땅콩 게놈 연구에서 중국이 세계 선두에 섰음을 의미한다. 해당 성과는 전세계 땅콩 유전적 개량에 기여할 뿐만 아니라 중국과 세계의 농업 기초연구에 중요한 의미를 지닌다. 해당 연구성과는 "재배종 땅콩 게놈을 통한 콩과식물의 핵형, 다배체 진화 및 작물 순화 해석"이란 제목으로 "Nature Genetics"에 온라인으로 게재되었다. 중국은 세계 최대 땅콩 재배 국가이다. 중국의 땅콩 재배 면적은 500여만 헥타르이고 생산량은 1,700만 t으로 세계 총생산량의 약 40%를 차지한다. 또한 대두를 제외한 중국 유료작물(oil crops) 총생산량의 약 50%를 차지해 재배업에서 1,200억 위안(한화로 약 20조 6,772억 원)의 생산액을 창출하고 있다. 이는 중국 농작물에서 벼, 밀, 옥수수 다음으로 네 번째를 차지하는 규모이다. 현재 중국은 심각한 유료 부족을 겪고 있고 식용유의 66%를 수입에 의존하는 상황에서 땅콩 생산은 국가경제와 국민생활에 매우 중요하다. 땅콩이 갖는 중요한 경제적 가치로 인해 최근 10년간 전세계적으로 땅콩 게놈 연구가 진행되었지만 4배체 재배종 땅콩 게놈은 크고 복잡할 뿐만 아니라 A, B 두개 서브게놈의 유사성이 높아 뚜렷한 성과를 거두지 못하고 있다. 재배종 땅콩의 게놈을 해독하기 위해 연구팀은 전중국의 70% 육성품종 혈통을 보유한 스터우치(獅頭企)를 재료로 3세대 단일분자 염기서열분석 기술, 염색체 구조 포착 기술, 초고밀도 유전자지도 외에 생물정보학, 유전학, 기능유전체학 등 수단을 사용해 복잡 게놈 조립의 어려움을 극복함과 아울러 고질량의 콘티그(contig) 및 게놈 스탠드를 획득해 땅콩 게놈 전장의 94.1%에 해당하는 2.54Gb를 조립하였고 최종적으로 20가닥 염색체 수준(전장 2.51Gb)의 고질량 4배체 땅콩 게놈을 정확하게 조립했다. 이는 세계 최초로 땅콩 전장유전체 서열분석 및 염색체 미세 구조틀 해석을 완성한 땅콩 게놈으로서 유전자 기능, 발현, 유전자량효과 및 유전패턴 정밀 연구를 위한 기반을 마련했다. 이외, 해당 연구는 최초로 땅콩 및 기타 콩과작물의 염색체 기원, 핵형 진화, 재배땅콩 게놈 구조 변이를 전반적으로 규명했다. 또한 땅콩 게놈 함량 변화 그리고 종자 크기, 내병성, 유지질 대사, 질소고정 등과의 관계를 심층적으로 규명했다. 뿐만 아니라 재배땅콩의 기원, 종의 진화, 재배 순화도 규명했다. 그리고 땅콩 분자육종 및 기초생물학 연구에서 땅콩 게놈의 중요 역할을 분명히 했다. 해당 성과는 땅콩 기초연구 및 응용연구를 크게 촉진하여 향후 땅콩 전장유전체 선발육종, 정밀육종이 가능해졌고 땅콩 생산량, 품질, 내성, 안전한 새 품종 육종효율을 대폭 향상시킬 전망이다. 해당 성과는 중국과 세계의 땅콩산업 지속가능한 발전에 중대한 의미가 있다.

식물연구소, 글리코실화 및 인산화 수식으로 밀 개화를 유도하는 새 메커니즘 규명

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최근, 중국과학원 식물연구소 중캉(種康) 연구팀은 단백질 글리코실화 및 인산화 수식 기반 오믹스(Omics) 및 분자 생물학적 전략을 이용하여 O-아세틸글루코사민(O-GlcNAc) 수식 및 인산화 수식으로 춘화작용(vernalization)을 동적 제어하여 밀의 개화를 유도하는 메커니즘을 규명하였다. 해당 연구성과는 "Plant Physiology"에 온라인으로 게재되었다. 가을밀(Winter wheat) 개화는 긴 시간의 환경 저온 유도를 요구하는데 해당 과정을 춘화작용이라고 부른다. 다양한 가을밀 품종의 춘화 특성 및 겨울봄 기온 적응성은 수확량에 직접적인 영향을 미친다. 기존에 많은 춘화 관련 유전자 VRNs를 클론·연구했지만 춘화 시간 확정 및 춘화 센싱(Sensing) 메커니즘을 규명하지 못했기에 가을밀 분자육종(Molecular Breeding) 연구에 영향을 주었다. O-GlcNAc 수식 및 인산화 수식으로 식물체의 많은 중요한 생리과정을 수식할 수 있다. 그러나 O-GlcNAc 수식 및 인산화 수식 표적 단백질의 세린 및 트레오닌 사이에 공존과 경쟁의 동적 제어 관계가 존재하며 또한 세포의 활성화 O-결합 글리코실화(O-linked glycosylation) 특성으로 화학적 감정 어려움이 증가되어 O-GlcNAc 수식 및 인산화 수식이 춘화작용에 대한 제어 메커니즘을 아직 규명하지 못했다. 연구팀은 억제제를 이용하여 처리한 결과, O-GlcNAc 신호 변화가 춘화 핵심 유전자의 전사 발현 및 밀 개화에 뚜렷한 영향을 미칠 수 있을 뿐만 아니라 일정한 정도에서 춘화작용을 부분적으로 대체할 수 있음을 발견했다. 생물학적 방법 및 화학적 방법을 결합하여 춘화작용에 참여하는 O-GlcNAc 수식 및 인산화 수식 단백질 스펙트럼을 심층적으로 분리·농축하여 분석한 결과, TaFBA, TaGAPD, TaGRP 2 등은 O-GlcNAc 수식 및 인산화 수식 단백질을 동시에 보유하고 있음을 발견했다. 또한 생물화학 및 유전학적 방법을 이용하여 해당 2종 수식이 춘화 과정에서의 주요 역할을 입증했다. 동 연구는 O-GlcNAc 수식 및 인산화 수식 상호작용 형식으로 밀의 춘화작용을 제어하는 분자 메커니즘을 규명함으로써 가을밀 춘화 육종에 새 아이디어를 제공했다.

저장대학, 신속하고 강력한 지혈이 가능한 생체모방 하이드로겔 개발

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최근 저장(浙江)대학 의학원 등 기관의 연구팀은 대동맥 손상 및 심장 관통상 출혈을 수십 초 내에 완전 지혈시킬 수 있는 생체모방 하이드로겔 재료를 개발함과 아울러 동물실험을 통해 그 효과를 검증했다. 동 하이드로겔은 향후 임상에 광범위하게 응용될 전망이다. 해당 연구 성과는 "Nature Communications"에 게재되었다. 신속한 지혈 및 상처봉합은 심장외과와 대혈관외과에서 해결해야 할 과제이다. 매년 많은 사람이 효과적인 출혈 통제를 받지 못해 사망하고 있다. 이상적인 접착제는 습조직에 대한 점착력이 강해야 할 뿐만 아니라 높은 혈압 및 격렬한 심장박동에 견딜 수 있는 강도를 보유해야 한다. 하지만 현재 상기 요구를 충족시키는 재료를 찾지 못하고 있다. 연구팀은 자외선 조사 조건에서 신속하게 고화될 수 있는 일종의 세포외기질(단백질 등 분자로 구성된 네트워크) 구성을 모방한 겔을 설계했다. 실험실에서 수행된 1차적 동물실험에서 해당 하이드로겔은 돼지 간의 대면적 상처를 빠르게 폐쇄했다. 이외 연구팀은 돼지 외과수술을 통해 해당 하이드로겔은 돼지 심장 관통상을 봉합하지 않는 상황에서 상처를 빠르게 폐쇄해 출혈을 멎게 함을 검증했다. 향후 연구팀은 임상전 연구를 통해 해당 하이드로겔이 잠재적 독성을 지니는지 여부를 평가함으로써 인체 응용의 안전성을 보장할 계획이다. 해당 신형 재료는 주사가 가능하고 사용이 간편하기에 상처의 신속한 지혈, 개방성 수술 및 최소침습 내시경 수술 지혈, 상처 폐쇄 등 장면에 밝은 응용전망이 있다.

하얼빈의과대학, 중국 최초로 섬유주대 줄기세포 분리

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최근 하얼빈의과대학 부속제1병원 안과 왕펑(王峰)/쑤잉(蘇穎) 연구팀은 2년간 연구 끝에 소태아 안구로부터 섬유주대(trabecular meshwork) 줄기세포를 성공적으로 분리함과 아울러 면역학적 방법을 통해 해당 세포 특성을 분석해 최종적으로 섬유주대 줄기세포임을 확인했다. 이는 중국이 최초로 분리한 섬유주대 줄기세포로서 후속 해당 줄기세포를 이용한 녹내장 치료에 신뢰성 있는 세포 공급원을 제공했다. 녹내장은 전세계 주요 비가역적 실명성 안질환으로서 중국에만 거의 1,000만 명이 녹내장을 앓고 있다. 녹내장의 원인은 복잡하며 유전적 경향이 있다. 그중 섬유주대 조직이 중요한 조절작용을 한다. 섬유주대 세포의 형태/구조 변화, 수적 이상 및 기능 변화 모두 안압 상승을 초래할 수 있다. 현재 약물, 레이저, 수술 등 방법으로 녹내장을 치료하고 있지만 약물적 안압 조절은 이상적이지 않고 수술적 방법은 다양한 원인의 배액경로 막힘으로 인해 안압 상승을 초래해 재수술의 위험이 있다. 따라서 손상된 섬유주대 세포를 복원 또는 대체하는 새 방법 마련이 시급하다. 줄기세포는 각종 세포, 조직기관으로 재생·분화하는 잠재기능이 있다. 줄기세포 이식으로 손상된 섬유주대 세포를 복원하는 방법은 녹내장을 치료하는 새 방향이다. 2012년 9월에 왕펑/쓰잉 교수는 미국으로부터 귀국해 연구팀을 이끌고 중국 동북3성에서 최초로 이산화탄소 레이저 공막판층 절삭술, 공초점 초음파 모양체 성형술 등 녹내장 수술을 시작해 연간 1,000건 이상 시술했다. 이번에 연구팀은 중국 최초로 섬유주대 줄기세포를 분리했다. 향후 연구팀은 보다 적합한 체외 단세포 복제·배양 조건을 구축해 이식에 필요한 충족량의 섬유주대 줄기세포를 획득함과 아울러 체내 실험을 수행해 섬유주대 줄기세포로 손상된 섬유주대 세포를 복원하는 메커니즘을 심층적으로 탐구할 계획이다.

선조체 뇌영역 운동학습 과정에서의 신경 메커니즘 발견

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최근, 중국과학원 신경과학연구소, 뇌과학·지능기술탁월혁신센터, 신경과학국가중점실험실 푸무밍(蒲慕明) 연구팀은 선조외후체(Dorsolateral striatum) 직접 통로 및 간접 통로의 동일한 클러스터 뉴런이 운동학습 과정에서의 전기적 활성 변화를 체계적으로 묘사함과 아울러 뉴런 클러스터의 전기적 활성이 어떻게 학습 의존성 시계열 재구성을 통하여 최종적으로 독특하고 안정한 순서적 작동 모드를 형성하는지에 대한 원인을 규명하였다. 동시에 2가닥 통로의 뉴런 활성이 운동 행동에서 상대적으로 독립되고 상호 조화적인 역할을 담당하고 있음을 발견하였다. 해당 연구성과는 "운동학습에서 선조외후체 직접 통로 및 간접 통로가 뉴런의 안정하고 독특한 순서성 전기적 활성 형성"이라는 제목으로 "Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America(PNAS)"에 온라인으로 게재되었다. 운동기능의 학습 및 파악은 개체의 생존에 아주 중요하다. 선조외후체 뇌영역은 주로 감각운동 피질 사지(Legs and arms) 대표 영역의 투사를 접수하며 정상적 운동기능 수행, 운동기능 학습 및 습관 형성에서 주요한 역할을 담당한다. 선조외후체 뇌영역에는 주로 도파민 1형 및 2형 수용체로 각각 표지된 다중 돌기 투사 뉴런이 분포돼 있는데 기저 신경절 운동 제어의 2가닥 전형적 통로인 직접 통로 및 간접 통로를 각각 유도한다. 전통적인 길항 모델에서 직접 통로는 운동을 촉진하고 간접 통로는 운동을 억제한다고 주장한다. 길항 모델에서의 간단한 "밀고 당기는" 형식의 역할과는 달리 직접 통로는 기대 운동의 생성을 촉진하고 간접 통로는 목적과 관련성이 없는 경쟁성 운동을 억제한다. 선조체 뉴런은 운동기능 학습 과정에서 한 가지 주요한 역할을 담당하는데 운동 피질이 선택적으로 운동 행동을 제어하는 전기적 활성 모드일 경우 밸브식 조절 역할을 일으킨다. 지금까지 직접 통로 및 간접 통로 뉴런의 운동학습 과정 참여 메커니즘은 확정되지 않았다. 동 연구에서 연구팀은 주로 3가지 문제를 연구하였다. 1) 운동학습은 어떻게 선조외후체 뉴런의 활동에 영향을 미치는가? 2) 운동학습 과정에서 생성된 영향이 선조외후체의 직접 통로 및 간접 통로 뉴런 활성에서 차이가 존재하는가? 3) 만약 2가닥 통로 뉴런 활성 변화가 다를 경우 통로 특이성의 기능 차이를 규명할 수 있는가? 상기 문제를 해결하려면 살아 있는 동물에서 동일 배치(Batch) 뉴런이 학습과정에서의 전기적 활성 변화를 동시에 기록해야 한다. 선조외후체는 대뇌 심부에 위치하여 있는데 이는 기술적 어려움이 존재한다. 성멍쥔(盛孟君), 루디(盧迪) 박사연구생은 최초로 해당 어려움을 해결하였으며 대뇌 심부 뉴런 클러스터 전기적 활성의 장기간 안정적인 기록을 구현하였다. 해당 연구에서 연구팀은 생쥐에게 소리 제시 조건에서 막대 밀기 운동 임무(그림 1)를 훈련시킴과 아울러 해당 훈련 과정에서 생체 쌍광자 이미징 기술을 이용하여 선조외후체 동일한 클러스터 뉴런의 전기적 활성을 장시간 추적하였다. 특이적 표지 직접 통로 및 간접 통로 뉴런을 통하여 연구팀은 생쥐의 학습 수행에 따라 2가닥 통로의 뉴런 클러스터에 모두 점차적으로 독특하고 안정적이며 순서적 작동 기반 전기적 활성 모드가 생성되며 직접 통로 뉴런은 신호 감지 및 막대 밀기 조작 과정의 활동에 치우치지만 간접 통로 뉴런은 막대 밀기 동작 후의 반응에 치우치고(그림 2) 또한 다양한 운동 임무 상황에서 동일한 클러스터 뉴런의 전기적 활성 모드는 변화가 발생함을 발견하였다. 심층적인 화학적 억제 실험을 통하여 직접 통로 뉴런을 특이적으로 억제하면 막대 밀기 운동의 시작이 파괴되지만 간접 통로 뉴런을 특이적 억제하면 테스트 간격 내에 막대 밀기 오류 횟수를 뚜렷하게 상승시킴을 입증하였다. 임의적 통로의 억제는 막대 밀기 동작의 숙련 정도를 모두 감소시켰다(그림 3). 상기 실험 결과는 직접 통로 및 간접 통로 뉴런은 모두 생쥐의 오른쪽 방향 막대 밀기 임무 수행 과정에 참여하며 임무 규칙적 수행 과정에서 직접 통로는 주로 목표 운동의 시작을 책임지지만 간접 통로는 주로 임무 목적과 관련성이 없는 운동 제어를 책임짐을 규명한다. 구체적인 동작 수행 과정에서 직접 통로 및 간접 통로 뉴런은 모두 막대 밀기 동작에 대한 정밀 제어에 참여한다. 2가닥 통로는 서로 호흡을 맞추면서 공동으로 생쥐의 고효율적인 정확한 운동학습 임무 수행을 보증한다. 동 연구는 기저 신경절 직접 통로 및 간접 통로의 구조 및 기능에 새 인식을 가져다주었고 운동학습 절차 원리 규명에 주요한 데이터를 제공하였으며 기저 신경절 관련 운동장애 질환 메커니즘 연구 및 치료에 새 실마리를 제공하였다.

중국지질대학, 고대 대왕판다 전장유전체 염기서열 최초 획득

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최근 중국지질대학(우한) 생물지질·환경지질 국가중점실험실 라이쉬룽(賴旭龍) 연구팀은 국제연구팀과 공동으로 고대 DNA 실험방법 및 차세대 유전자염기서열분석 기술을 사용해 세계 첫 고대 대왕판다 전장유전체를 성공적으로 측정했다. 해당 연구성과는 "Current Biology"에 온라인으로 게재되었다. 이번에 최초로 측정한 대왕판다 고대 게놈 연구샘플은 중국 윈난성 텅충(騰沖) 장둥산(江東山)에서 발견된 홀로세 대왕판다 개체 화석에서 유래했다. 방사성탄소연대측정 결과, 해당 개체의 생존 연대는 지금으로부터 5025±35년 전이었으며 동 지역에서 발견된 가장 오래된 대왕판다 화석이다. 연구팀은 고대 DNA 실험방법 및 차세대 유전자염기서열분석 기술로 획득한 1.2배 피복도의 대왕판다 전장유전체 분석을 통해 이번의 홀로세 대왕판다 샘플은 현존 대왕판다와 다른, 이미 멸종된 계통임을 발견했다. 해당 혈통은 현존 대왕판다의 조상 개체군과 유전자교환이 있은 관계로 이미 멸종된 해당 혈통의 일부 유전자를 보류하고 있다. 종의 보호에 있어 개체군의 크기를 제외한 종의 유전적 다양성은 진화·존망에 영향을 미치는 또 다른 핵심 요소이다. 해당 연구는 고대 대왕판다 전장유전체 재구축 및 분석을 통해 진화 과정에서 인간활동/기후변화의 이중 영향에 따른 유전적 다양성 감소의 대가를 확정할 수 있다. 향후 연구팀은 더 오래된 연대, 더 많은 지역의 고대 대왕판다 샘플을 연구해 보다 완전한 대왕판다 개체군 진화사를 재현함으로써 대왕판다 취약종 보호를 위한 근거 및 참고정보를 제공할 계획이다.

베이징대, 생세포 단백질에 "제어 스위치" 장착

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베이징대학 화학분자공학학원 천펑(陳鵬) 연구팀과 베이징대학 합성기능생물분자센터 왕추(王初) 연구팀은 공동으로 일종의 생체환경 조건에서 순식간에 단백질을 활성화시킬 수 있는 화학생물학 새 기술을 개발했다. 해당 성과는 "프록시멀 디케이징(proximal decaging) 기술 기반 생체 내 단백질 순간적 활성화"란 제목으로 "Nature"에 온라인으로 게재되었다. 생세포 등 생리적 환경 조건에서 단백질 기능 원위치 연구는 중요한 과학적 의미가 있다. 천펑 연구팀은 단백질 원위치 활성화 기술 연구에서 생세포 단백질에 각각 "제어 스위치" 장착을 시도했다. 최근에 왕추 연구팀과의 공동 연구를 통해 일종의 단백질 "프록시멀 디케이징" 방안을 제안했는데 동 방안은 암호 유전이 가능한 비천연 아미노산 디케이징 기술 및 컴퓨터 보조설계 선별기술을 결합시켜 일련의 다양한 종류 단백질에서 시간분해가 높은 원위치 활성화를 구현했다. 이로써 생세포 및 동물생체 내 단백질 동적 조절 메커니즘 연구에 일종의 보편성 기술을 제공했다. 연구팀은 CAGE-prox로 명명한 해당 새 기법을 사용해 "키나아제 직교 활성화 및 신호 전달 조절", "시간분해 단백질체학 분석", "독소 단백질 기반 항종양 단백질 프로드러그(prodrug)" 등 일련의 독창적 응용과제를 달성하고 또한 검증하여 단백질 동적 기능 연구 및 조절 분야에서 해당 화학생물학 새 기술의 장점 및 특색을 보여주었다. 천펑 연구팀이 앞서 제안한 "화학디케이징" 방안은 단백질 핵심 잔기에 대한 화학보호 및 탈보호 반응을 통해 관련 활성에 대한 "온-오프" 제어를 구현할 수 있다. 연구팀은 해당 기술로 라이신, 티로신 등 천연아미노산 곁사슬에서 생물직교 결합파괴반응 및 화학디케이징을 구현했다. 또한 키나아제 등 단백질족(protein family)에 대한 특이성 활성화 및 메커니즘 연구를 수행했다. 세포 내 단백질 종류가 많고 활성 제어 메커니즘이 다양한 원인으로 현재 동 방법은 디케이징에 필요한 아미노산 종류 제한으로 모든 단백질에서의 적용이 어렵다. 상기 문제를 해결하기 위해 공동연구팀은 "프록시멀 디케이징"이란 새 전략을 제안했다. 해당 전략은 단백질 활성중심 부근에 일종의 광보호기를 갖는 비천연 티로신을 도입함으로써 활성에 대한 원격 간섭 및 억제를 마찬가지로 달성할 수 있다. 그 다음 "광디케이징" 반응을 통해 보호기를 제거함으로써 활성을 재차 복원시킨다. 단백질 활성포켓(active pocket) 부근에 비천연 티로신을 삽입 후 단백질의 안정성에 대한 영향, 기질 결합 등 다양한 요인을 통해 단백질 활성을 조절할 수 있기에 해당 전략은 기존의 "활성부위 디케이징"을 "활성포켓 디케이징"으로 전환시킬 수 있어 그 적용범위를 대폭 확장시켰다. 천펑 연구팀은 가장 먼저 생물직교 결합파괴반응 기반 화학디케이징 전략을 사용함과 아울러 유전코돈 확장기술을 결합해 단백질 촉매부위에서의 생물직교 디케이징을 달성함으로써 원위치 기능 활성화를 구현했다. 또한 왕추 연구팀과 공동으로 "프록시멀 디케이징" 새 방안을 제안함과 아울러 컴퓨터 보조설계 및 선별을 사용해 단백질 디케이징 기술의 적용범위를 촉매부위로부터 전체 활성포켓에로 확장시켰다. 이로써 광범위한 적용성을 갖춘 단백질 활성화 새 방법을 획득했다. 해당 연구는 화학생물학 분야에서 거둔 중요한 성과로서 생세포 및 동물생체 내에서의 단백질 동적 기능 연구에 핵심적 기술을 제공했을 뿐만 아니라 생물직교반응의 새 발전방향을 개척했다.

우한대학, 간에서 새 "비만인자" 발견

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최근, 우한(武漢)대학 생명과학학원 쑹바오량(宋保亮) 연구팀은 간에서 분비되는 GPNMB 단백질이 새 "비만인자"임을 발견하였다. GPNMB 단백질은 지방조직의 지질합성 유전자 상향조절, 체열의 발생 억제를 통하여 최종적으로 비만 및 인슐린 저항성을 유발하기에 항체 중화 혈액 GPNMB를 이용하여 비만 및 당뇨병을 효과적으로 치료할 수 있다. 해당 연구성과는 "간에서 분비되는 GPNMB 단백질이 백색지방조직의 지질합성 촉진, 비만 및 인슐린 저항성 가속화"라는 제목으로 "Nature" 자매지인 "Nature Metabolism"에 온라인으로 게재되었다. 세계보건기구의 통계에 따르면 2016년 18세 이상(18세 포함) 성년에서 과체중이 19억 명을 초과하며 그중 비만이 6.5억 명을 초과한다. 비만은 유전 및 환경 등 다중 요인의 영향을 받으며 체형에 영향을 미칠 뿐만 아니라 당뇨병, 지방간과 심뇌혈관 등 질환을 유발하는 주요 위험 요인이다. 생명체는 유기적 일체로서 그 지질 대사 과정은 세포에서 엄격한 제어를 받는 외에 각 조직 기관 사이에서도 다양한 형식의 상호 작용이 존재한다. 연구팀은 초기 연구에서 간의 유비퀴틴 리가아제 gp78(L-gp78-/-)를 녹아웃시키면 SREBP 경로 억제를 유발할 수 있으며 또한 간의 지질합성 능력이 하강되는 동시에 지방조직의 지질합성 능력이 보상성 상향조절됨을 발견하였는데 이는 간에서 분비되는 어떤 종류의 "비만인자"가 지방조직의 지질합성을 촉진시킴을 의미한다. 해당 현상을 기반으로 연구팀은 간에서 분비되는 GPNMB 단백질은 비만 수준을 뚜렷하게 증가시키고 체열의 발생을 억제하며 에너지 소모를 감소시키고 인슐린 저항성을 가속화함을 발견하였다. GPNMB 중화항체는 효과적으로 비만 생쥐의 표현형을 개선하고 지방조직의 무게를 줄인다. 또한 지방조직의 지질합성 유전자 발현을 감소시키고 지방조직의 열생성을 촉진하며 인슐린 저항성을 감소시킨다. 따라서 GPNMB는 새 "비만인자"임을 규명함과 아울러 표적화 GPNMB로 비만 및 당뇨병을 효과적으로 치료할 수 있음을 입증하였다.

고척추동물·고인류연구소, 쥐라기 막질날개를 보유한 "긴팔훈위안룡" 발견

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최근, 중국과학원 고척추동물·고인류연구소 연구팀은 쥐라기의 스칸소리옵테릭스류를 기반으로 공룡에서 막질날개(Membranous wings)의 진화를 규명하였으며 공룡-조류(Birds) 진화 과정에서 나타난 대량의 예기치 못한 비행 적응 체험 과정을 시연하였다. 해당 연구성과는 "Nature"에 앞표지 문장으로 게재되었다. 척추동물의 기나긴 진화사에서 익룡, 조류 및 박쥐 등은 독립적으로 형태가 판이한 비행 구조로 진화되었다. 익룡과 박쥐의 화석기록은 상대적으로 불완전하지만 깃털공룡 및 초기 조류화석의 발견으로 조류 비행 기원에 관한 주요 과학 문제는 중요한 성과를 거두었다. 그중 스칸소리옵테릭스류의 발견은 조류 비행 기원 규명에 튼튼한 기반을 마련하였다. 스칸소리옵테릭스류는 공룡 패밀리에서 가장 괴이한 종류이며 중말기 쥐라기에 생활했다. 스칸소리옵테릭스류의 머리뼈는 불룩하게 돌출되고 사지가 가늘며 세 번째 손가락(가장 외부의 손가락)이 길고 꼬리뼈가 짧은 등 특성으로 공룡과 조류의 "혼합체"와 유사하기에 조류와 친연관계가 가장 가까운 수각류 공룡이라고 주장하였다. 2017년 저우중허(周忠和) 연구팀은 랴오닝(遼寧)의 쥐라기 말기 지층 고찰 과정에서 새 화석 1개를 획득하였다. 연구 결과, 해당 화석은 새 스칸소리옵테릭스류 화석이었으며 "긴팔훈위안룡(長臂渾元龍)"이라고 명명하였다. "훈위안룡"의 체장은 약 32cm이고 체중은 약 306g이다. "훈위안룡"은 원시 조류와 유사한 미단골을 보유하고 있고 짧은 꼬리뼈는 신체 중심을 앞방향으로 이동시킬 수 있기에 비행시 안정 유지에 유리하다. 연구팀은 "훈위안룡"에게서 막대모양의 장골과 익막을 발견하였는데 이는 막대모양 장골 및 익막이 스칸소리옵테릭스류에 존재하였다는 확실한 증거를 제공하였다. "훈위안룡"의 체내에 위석 및 뼈류와 유사한 완전히 소화되지 않은 위 내용물이 보존되어 있었는데 이는 스칸소리옵테릭스류에서 최초로 발견한 식성과 관련된 증거이다. 따라서 연구팀은 스칸소리옵테릭스류는 잡식성이라고 예측하였다. 이미 발견된 스칸소리옵테릭스류는 쥐라기 말기에 생활하였으며 막질날개와 유사한 날개는 백악기 공룡에서 나타나지 않았다. 날개깃으로 구성된 날개는 쥐라기 말기로부터 나타났으며 기나긴 진화를 경과한 후 최종적으로 조류의 날개가 형성되었다.