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2016년 중국 생명과학 분야 10대 성과
등록일2017.03.21 조회수1121
첨부파일 BIO2016.docx 최근, 중국과학기술협회 생명과학학회 연합체는 18개 성원 학회의 추천 그리고 생명과학 분야 전문가의 심사를 통하여 “2016년 중국 생명과학 분야 10대 성과”를 선정하였다. 1) 식물 분지화 호르몬 스트리고락톤의 감수성 메커니즘 식물 호르몬이 식물의 번식 생존에 대한 조절은 인간의 생존환경 및 식량안전과 밀접한 연관성이 있다. 새로운 식물 호르몬으로서 스트리고락톤은 식물 분지화를 조절하고 식물형을 결정하며 작물 생산량에 영향을 미친다. 칭화대학 셰다오신(謝道昕), 라오쯔허(饒子和), 러우즈융(婁智勇) 등은 공동으로 스트리고락톤 수용체 감수성 메커니즘을 발견하였고 “수용체-리간드” 비가역적 식별의 새로운 규칙을 규명하였으며 수용체 D14는 호르몬 활성 분자 합성 및 비가역적 결합에 참여하며 더 나아가 신호전달 연쇄를 유발하며 이를 통하여 식물 분지화를 조절한다는 것을 발견하였다. 해당 발견은 생물학 분야에서 지난 100년 동안 구축한 리간드가 가역적으로 수용체와 결합되며 또한 순환적으로 전달 연쇄의 “리간드-수용체” 식별을 유발하는 이론을 풍부히 하였는데 이는 생물 수용체와 리간드의 비가역적 식별 새로운 이론 구축에 중요한 토대를 마련하였으며 또한 식물형에 대한 유전적 개량 및 기생잡초 방제에 중요한 지침적인 작용을 갖고 있다. 해당 연구 성과는 “Nature” 저널(Nature,2016, 536:469-474)에 발표되었다. 2) 미토콘드리아 호흡연쇄 슈퍼 복합물의 구조 및 기능 호흡작용은 생명체의 가장 기본적인 생명 활동으로써 미토콘드리아 내막에 위치한 산화적 인산화 계통에서 진행되며 세포에 에너지를 제공한다. 인간 미토콘드리아 호흡연쇄 산화적 인산화 계통의 이상은 알츠하이머병, 파킨슨병, 다발성 경화증, 소아 척수성 운동실조 및 근위축성 측삭경화증 등 다양한 질병을 유발한다. 포유동물 호흡체는 44개 막단백질을 포함한 81개 단백질 소단위(69종 다양한 단백질 분자)로 구성된 분자량이 1.73메가달톤에 달하는 슈퍼 막단백질 분자기계(Molecular Machine)이다. 칭화대학 양마오쥔(楊茂君) 연구팀은 잇따라 “Nature”(Nature, 2016, 537: 639–643) 및 “Cell” (Cell, 2016,167:1598–1609) 에 호흡연쇄 슈퍼 복합물 구조에 관한 논문을 발표하였다. 해당 구조는 지금까지 해석한 가장 복잡한 비대칭성 막단백질 슈퍼 분자기계 구조(그림 A, B)로서 포유동물 호흡연쇄 슈퍼 복합물의 구조 형식, 분자 메커니즘 및 세포 호흡과 관련된 질병 치료 연구에 중요한 구조 기초를 제공하였다. 3) 히스톤 메틸화 수식이 초기 배아 발달에서의 구축 및 조절 히스톤 메틸화 수식은 유전자 발현 및 침묵에 대하여 중요한 조절 작용을 일으키며 초기 배아 발달 과정에서 이상적 히스톤 수식은 배아 발달지체를 유발한다. 포유동물 착상전 배아 전유전체(Whole genome) 수준의 히스톤 수식 구축 및 조절은 발생생물학 분야에서 시급히 해결하여야 할 과학 문제이다. 퉁지(同濟)대학 가오사오룽(高紹榮) 연구팀은 최초로 미량세포 염색체면역침강 기술을 이용하여 H3K4me3 및 H3K27me3 2종 중요한 히스톤 수식이 초기 배아에서의 분포 특점 및 초기 배아 발달에 대한 독특한 조절 메커니즘을 규명하였으며 넓은 H3K4me3 수식이 초기 배아에 대량으로 존재하고 또한 유전자 발현 조절 및 배아 발육 제1차 세포 운명 결정에서의 중요한 작용을 발견하였다. 해당 성과는 “Nature” (Nature,2016,537:558-562) 에 게재되었으며 히스톤 수식이 착상전 배아 발달 및 초기 세포 분화 과정의 특이성 조절 형식을 규명하였는데 이는 배아 발달 이상, 보조 생식 기술의 성공률 향상에 중요한 의미가 있다. 4) 콜레스테롤 대사조절 기반의 종양 면역치료 새로운 방법 T세포가 유도하는 종양 면역치료는 종양을 치료하는 중요한 수단이며 임상에서 이미 거대한 성과를 거두었다. 그러나 기존의 신호전달 조절 기반의 종양 면역치료 수단은 오직 일부분 환자에 대하여 효과적이기에 시급히 새로운 방법을 개발하여 더욱 많은 환자를 치료하여야 한다. 중국과학원 상하이생물화학·세포생물학연구소 쉬천치(許琛琦), 리보량(李伯良)은 대사조절 새로운 관점으로 T세포 종양 면역반응을 연구하여 콜레스테롤 에스테라아제 ACAT1은 종양 면역 응답을 조절하는 대사 검사 위치임을 검증하였으며 해당 위치의 활성을 억제하면 CD8+ T세포의 종양 살상 능력을 증강할 수 있음을 발견하였다. 동시에 ACAT1 억제제 Avasimibe[파이저(Pfizer Inc.)회사에서 개발한 죽상동맥경화증 치료 약물, III단계 임상실험 진행]는 아주 양호한 항종양 효과가 있으며 또한 기존의 임상약물 PD-1 항체와 병용치료를 진행할 수 있음을 발견하였다. 해당 연구는 종양 면역 치료 연구의 새로운 분야를 개척하였으며 또한 ACAT1 약물 표적 및 그 소분자 억제제의 응용 전망을 발견하였고 새로운 종양 면역치료 방법을 개발하였다. 해당 연구 논문은 “Nature”(Nature,2016,531:651-655) 에 게재되었다. 5) 내인성 줄기세포 유도 기능성 수정체 재생으로 영유아 백내장 치료 중산(中山)대학 중산안과센터 류이즈(劉奕志) 교수 연팀은 18년 동안 연구를 거쳐 수정체 상피 줄기세포를 발견하였다. 줄기세포의 재생 잠재력을 이용하여 조직 복원을 구현하기 위해 새로운 최소 침습 백내장 수술 방법을 설계하고 구축하여 자체 수정체 줄기세포 및 그 재생 미세 환경을 보존하는 조건에서 기능성 수정체를 생장시켜 임상에서 영유아 백내장 치료에 사용하여 영유아 환자의 시력을 향상시켰으며 또한 합병증을 감소시켰다. 해당 연구는 백내장 치료에 새로운 전략을 제공하였을 뿐만 아니라 최초로 자체 줄기세포 유도로 실제 조직 기관의 재생을 구현하였으며 조직 재생 및 줄기세포 임상 응용의 새로운 방법을 개척하였다. 해당 논문은 “Nature” 저널(Nature, 2016,531:323-328)에 게재되었다. 6) 활성 RAG형 전이인자의 발견으로 항체 V(D)J 재조합의 근원 규명 면역기억 및 면역생성을 핵심으로 하는 인간 적응성 면역의 핵심 메커니즘이 바로 RAG가 유도하는 항체 재배열이다. 그러므로 RAG 유전자 기원은 면역 형성을 규명하는 핵심 문제이다. 노벨상 수상자인 도네가와(Tonegawa)는 1979년에 전이인자 기원 가설을 제안한 후 RAG의 기원 및 기능에 관하여 격렬한 학술 논쟁을 진행하였으며 해당 성과의 발표 전까지도 전이인자 기원 가설은 입증되지 못하여 면역학 분야의 고전적인 수수께끼로 되었다. 베이징중의약대학 쉬안룽(徐安龍) 연구팀은 살아있는 화석으로 불리우는 창고기(Amphioxus)에 대한 연구를 통하여 V(D)J 재배열 유도 기능을 보유한 원시 RAG 전이인자를 발견하였으며 도네가와의 가설을 입증하였다. 해당 발견은 면역학 교과서의 적응성 면역 기원에 관한 관점을 뒤엎어 적응성 면역의 기원을 척추동물에서 약 1억 년전 무척추동물로 확정하였을 뿐만 아니라 향후 재배열 메커니즘을 이용하여 새로운 면역항체/유전자를 설계하는데 새로운 유전자 편집 아이디어 및 기술을 제공하였다. 관련 연구 논문은 “Cell”[Cell 166(1):102—114,2016]에 게재되었다. 7) 식물의 자웅배우체 식별 분자 메커니즘 수정 과정은 정자와 난세포가 결합되어야 하며 정자의 적절한 시기적 난자로의 전달 여부는 수정의 핵심이다. 파자식물에서 정자는 꽃가루관을 통하여 전달된다. 그러나 꽃가루관이 정자를 난자에 전달하는 문제는 식물 생식 생물학 분야에서 몇십 년동안 연구를 진행한 주요 문제이며 해당 과정은 또한 식물의 생식적 격리 및 종 다양성 유지의 중요한 요소이다. 중국과학원 유전·발생생물학연구소 양웨이차이(楊維才) 연구팀은 최초로 애기장대 꽃가루관에서 자성 흡인 신호를 식별하는 수용체 단백질 복합체를 분리하였으며 또한 신호 식별 및 활성화 분자 메커니즘을 규명하였다. 형질전환 수단을 통하여 그 중 1개 신호 수용체를 냉이에 주입한 후 애기장대와 교잡면 형질전환 냉이의 꽃가루관이 애기장대 배낭(embryo sac)을 식별하는 효율이 뚜렷하게 증가되었다. 해당 연구는 유전자 공학 수단을 통하여 핵심 유전자를 이용한 생식적 격리를 타파하는 방법을 구축하여 교잡육종의 교잡 불화합성을 극복하는데 중요한 이론 근거를 제공하였다. 해당 연구 성과는 “Nature” 저널(Nature, 2016,531:241-4)에 발표되었다. 8) 정자 tsRNAs를 메모리 캐리어(memory carrier)로 하여 획득형질의 세대 간 유전 유도 음식습관으로 유도된 대사장애 등 부계(patrilineal)의 일부분 획득형질(acquired character)은 후성유전의 방식을 통하여 정자에 “기록”되어 후대에 유전되는데 이는 인간의 건강 및 생식에 심각한 영향을 미친다. 중국과학원 동물연구소 저우치(周琪), 돤언쿠이(段恩奎) 및 상하이생명과학연구원 영양과학연구소 자이치웨이(翟琦巍) 연구원 연구팀은 수컷 고지방 섭식 생쥐 모델을 기반으로 연구를 진행하여 정자의 tRNA에서 근원된 작은 RNA(tsRNAs)는 고지방 섭식 조건에서 발현 스펙트럼 및 RNA 수식 스펙트럼이 모두 뚜렷하게 변화되며 또한 고지방 생쥐 정자의 tsRNAs 단편을 정상적인 수정란 내에 주입하여 F1 세대의 대사성 질병을 유도할 수 있음을 발견하였다. tsRNAs는 수정란에 진입한 후 초기 배아 및 후대 생쥐 이자섬(pancreatic islets)의 대사 경로 유전자에 대하여 뚜렷한 변화를 유발한다. 본 연구는 정자 RNA 관점으로 획득형질의 세대 간 유전을 연구하는데 새로운 시야를 개척하였으며 또한 정자 tsRNAs는 새로운 웅성개체 후성유전 인자로써 획득성 대사질환의 세대 간 유전을 유도할 수 있음을 제안하였다. 해당 연구 성과가 발표된 후 세계적인 학술지에서 광범위하게 인용 및 평가하였으며 또한 세계 많은 대중매체의 관심사로 되었다. 해당 논문은 “Science” 저널(Science,2016,351(6271):397—400)에 게재되었다. 9) MECP2 형질전환 원숭이의 자폐증 유사 행위 특징 및 종계통 전달 중국과학원 상하이신경과학연구소 치우쯔룽(仇子龍) 연구원 등은 인간 자폐증 유전자 MECP2를 소지한 형질전환 원숭이 모델 구축 그리고 MECP2 형질전환 원숭이에 대한 분자 유전학 및 행위학적 분석을 통하여 MECP2 형질전환 원숭이는 인간과 유사한 자폐증의 상동 행동(Stereotyped behavior) 및 사회적 장애(Social barrier) 등 행위를 나태낸다는 것을 발견하였다. 해당 연구에서 최초로 인간 자폐증 유전자를 소지한 비인간 영장류 동물 모델을 구축하여 자폐증 병리에 대한 심층적 연구 및 가능한 치료 개입(Therapeutic intervention) 방법을 탐색하는데 중요한 토대를 제공하였다. 연구팀은 고환 이종 이식을 통하여 유년 게잡이원숭이의 고환을 누드마우스 허리 부위에 이식하여 게잡이원숭이 고환의 조기성숙을 구현하였으며 또한 이식 고환 조직 내에 생성된 정자를 이용하여 건강한 F1 세대 MECP2 형질전환 게잡이원숭이 후대를 획득하였다. 해당 과정으로 게잡이원숭이의 정자 생성 속도를 가속화시켰고 번식 주기를 감소시켰는데 이는 비인간 영장류 동물 모형의 응용 추진에 중대한 의미가 있다. 해당 연구 성과는 “Nature” 저널(Nature, 2016,530:98–102)에 발표되었다. 10) 에볼라 바이러스의 침입 메커니즘 연구 2015~2016년에 발생한 에볼라 바이러스 전염병은 서아프리카의 1만 명이상의 사망을 초래하여 전 인류의 주목을 이끌었다. 기존 에볼라 바이러스 침입 숙주 세포의 분자 메커니즘은 확정되지 않았다. 중국과학원 생물연구소 가오푸(高福) 연구팀은 세계 최초로 에볼라 바이러스 표면 활성 상태 당단백질 및 숙주세포 엔도솜 막수용체 NPC1 강내 도메인 C의 복합물 3차원 구조를 해석하여 양자가 “자물쇠와 열쇠”의 상호 작용 형식과 마찬가지임을 규명하였으며 분자 수준으로 새로운 낭막 바이러스의 막융합 유발 메커니즘(제5종 메커니즘)을 해석하여 최근 세계 바이러스학 분야의 거대한 성과로 되었다. 해당 연구는 항바이러스 약물 설계에 새로운 표적을 제공하였고 에볼라 바이러스 침입 메커니즘에 대한 인식을 증가시켰으며 에볼라 바이러스 전염병 및 방제에 중요한 이론적 기초를 제공하였다. 해당 연구 성과는 “Cell” 저널(Cell,2016, 167:1511-1524)에 게재되었다. 정보출처 : http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2017/3/370835.shtm