human blastocyst stage의 발달 진행을 촉진하는 mTOR activity Abstract 많은 포유류는 blastocyst 단계에서 발달 속도를 늦춤으로써 임신과 분만을 일시적으로 분리할 수 있습니다. 생쥐의 경우, 이러한 휴면 상태는 growth-regulating mTOR 신호 경로의 활성을 감소시킴으로써 달성됩니다. 이 능력이 일반적으로 포유류와 특히 human 에게 보존되는지 여부는 알려져 있지 않습니다. 여기에서는 mTOR 신호 경로의 활성을 감소시키면 human pluripotent stem cells (hPSC)와 blastoids가 증식, 발달 진행 및 endometrial cells에 부착하는 능력이 제한된 휴면 상태에 들어가도록 유도한다는 것을 보여줍니다. 이러한 in vitro assays에 따르면 다른 종과 마찬가지로 blastocyst 단계의 human cells에서도 휴면 상태에 들어가는 능력이 활성화되어 있으며 functional 및 molecular levels 모두에서 가역적이라는 사실이 밝혀졌습니다. human ...

청동기 시대 치즈에서 드러난 인간-Lactobacillus 상호작용의 진화 역사 Abstract 발효 유제품 섭취의 오랜 역사에도 불구하고, 발효 미생물이 인류 역사 동안 어떻게 사용되고 진화했는지에 대해서는 거의 알려져 있지 않습니다. 이 연구에서는 Xiaohe 무덤에서 청동기 시대 케피르 치즈 (약 3,500년 전)의 고대 DNA를 복원함으로써 과거의 인간-미생물 상호작용을 탐구했습니다. 이전에는 케피르가 북부 코카서스에서 유럽과 다른 지역으로 전파된 것으로 추정되었으나, 우리는 케피르가 신장 (위구르 자치구)에서 동아시아 내륙으로 전파된 추가 경로를 발견했습니다. 진화 역사 동안 동아시아 균주는 환경 스트레스에 대한 방어적 역할을 하는 여러 유전자 클러스터를 획득했으며, 이는 Lactobacillus 균주가 다양한 환경 틈새와 인간 선택에 적응한 결과일 수 있습니다. 전체적으로, 우리의 결과는 과거 인간 활동이 ...

Prime editing의 염색질 맥락-의존적 통제와 후성유전학적 조절 Abstract 이 연구는 prime editing이라는 정밀한 유전체 공학 도구에 Cis-Chromatin 환경이 미치는 영향을 철저히 분석하고자 했습니다. 무작위로 통합된 리포터의 유전체 위치를 mapping하는 고감도 방법을 사용해, 동일한 target 사이트와 편집에서 편집 효율이 ∼0%에서 94%까지 크게 변동 하는 위치 효과를 발견했습니다. Prime editing 효율에 대한 위치 효과는 H3K79me2에 의해 긍정적으로, H3K9me3에 의해 부정적으로 예측되는 Chromatin 표지에 의해 잘 예측되었습니다. 이어서, Cis-Chromatin 환경에서 Trans-acting 인자가 편집 결과에 미치는 영향을 평가하기 위해 다중 교란 framework를 개발했습니다. 이 framework를 DNA 수리 인자에 적용한 결과, 상황에 따라 HLTF가 Prime editing을 억제할 수 있음을 확인했습니다. 마지막으로, 여러 증거가 활발한 전사 신장이 prime editing을 촉진함을 시사하고 있음을 보여줍니다. 이에 따라, 우리는 CRISPR를 이용한 유전자 침묵화 또는 활성화를 통해 prime editing 효율성을 각각 감소시키거나 증가 시킬 수 있음을 입증했습니다.  Figures Design and efficient ...

대사체학 파이프라인이 혈류 감염에서 미생물 대사를 강조합니다 Abstract 항균제 내성 (antimicrobial resistance : AMR)의 증가는 임상 개입의 목표가 될 수 있는 세균성 병원성 기능을 식별해야 할 긴급한 필요성을 부각시킵니다. 심각한 감염은 숙주 대사를 크게 변화시키지만, 이전 연구들은 이러한 맥락에서 미생물 대사를 대부분 무시했습니다. 여기서 우리는 숙주와의 복잡한 환경에서 미생물 대사 특징을 발견하기 위한 반복적이고 비교적인 대사체학 파이프라인을 설명하고, 이를 환자들의 그람 음성 혈류 감염 (bloodstream infection : BSI)을 조사하는 데 적용합니다. 우리는 BSI 동안 세균에서 유래된 아세틸화된 polyamine의 수치가 증가한다는 것을 발견하고, 이들의 생성을 담당하는 효소 (SpeG)를 찾아냅니다. SpeG 활성을 차단하면 세균의 증식이 줄어들고 병원성이 감소합니다. 또한 SpeG 활성을 감소시키면 ...

신속한 DNA unwinding은 engineering된 CRISPR-Cas9에 의한 유전체 편집을 가속화한다 Abstract Thermostable clustered regularly interspaced short palindromic repeats (CRISPR) 및 CRISPR-associated (Cas9) enzyme은 긴 단백질 수명으로 인해 유전체 편집 효율성과 전달 능력을 가집니다. 그러나 초기 실험에서는 Geobacillus stearothermophilus Cas9 (GeoCas9)은 배양된 인간 세포에서 거의 비활성 상태였습니다.  진화된 GeoCas9의 변형체는 wedge (WED) domain에 돌연변이를 얻어 자연적인 한계를 극복하고 100배 이상의 유전체 편집 능력을 얻었습니다. Cryoelectron microscopy (cryo-EM) 구조 분석에 따르면, 변형된 GeoCas9 (iGeoCas9) 효소는 iGeoCas9의 WED domain과 DNA substrates 사이에서 보다 향상된 접촉을 보여줍니다. 생화학적 분석을 통해 iGeoCas9이 DNA unwinding을 가속화하여, 박테리아가 아닌 포유류 세포에 일반적인 마그네슘 제한 조건에서 기질을 포착함을 보여줍니다.  ...

아프리카 청록색 킬리피시에서의 휴면 상태 진화와 고대 유전자 규제 풍경의 재구성 Abstract 휴면 상태는 생물이 극한 환경에서 생존할 수 있게 합니다. 아프리카 청록색 킬리피시는 완전한 가뭄을 이겨내기 위해 휴면을 진화시킨 것으로 알려져 있습니다. 그러나 극한 생존 상태의 진화 기전은 여전히 알려져 있지 않습니다. 휴면 진화를 이해하기 위해 우리는 다수의 킬리피시 종류의 배아에서 통합적인 멀티-오믹스 연구 (유전자 발현, 염색질 접근성 및 리피도믹스)를 수행했습니다.우리는 휴면이 모든 척추동물에 존재하는 매우 고대의 유전자 이중체 (paralogs)에서 최근에 규제 요소의 재구성을 통해 진화했다는 것을 발견했습니다. CRISPR-Cas9 기반의 간섭 실험에서는 REST/NRSF 및 FOXOs 같은 전사 인자들이 특히 휴면 유전자 발현 프로그램에서 중요하게 작용한다는 것을 확인했습니다. 이 프로그램에는 ...

서카디언 리듬에 따른 종양 침윤 및 CD8+ T 세포의 기능이 면역요법의 효능을 결정한다 Abstract 종양 내 침윤 림프구, 특히 CD8+ T 세포의 질과 양은 종양 성장 제어와 면역요법 반응에 중요한 요소입니다. 여기에서 우리는 쥐와 인간 암에서 이러한 요소들이 서카디언 리듬(생체 시계)에 따라 변동한다는 것을 보여줍니다. 이 변동은 백혈구의 내인성 서카디언 시계와 종양 미세환경의 내피 세포 서카디언 시계에 의해 조절되는 리드미컬한 백혈구 침윤에 의해 주도됩니다. 이러한 리듬을 치료적으로 활용하기 위해, 우리는 키메라 항원 수용체 T 세포 요법과 면역 체크포인트 억제제의 효능이 하루 중 치료 시간을 조정함으로써 향상될 수 있음을 입증했습니다. 더욱이, 쥐 종양 모델에서 시간에 따라 달라지는 T 세포 서명이 흑색종 ...

최초의 MKK4억제제는 간 재생을 향진 시키며 간 부전을 예방한다 Abstract 간 질환은 전 세계적으로 연간 200만 명 이상의 사망을 초래하는 대표적인 질환입니다. 급성 혹은 만성으로 손상된 간은 무한한 재생 잠재성을 가지고 있는 건강한 간과 달리 특정 간 미세 환경 의 손상으로 인해 간 세포 재생 능력이 약화된 변화가 발생합니다. 최근 우리는 간 세포 재생의 주요 조절자로 이중 특이성 키나제(Kinase) MKK4를 발견했습니다. MKK4는 MAP2 키나제이며, 스트레스 활성화 단백질 키나제(SAPK)/미토젠 활성화 단백질 키나제(MAPK) 신호 네트워크의 일부이며 세포가 다양한 스트레스 자극에 노출될 때 활성화됩니다. MKK4의 짧은 헤어핀 RNA(shRNA)에 의한 침묵은 MKK7 및 JNK1을 통해 SAPK 신호를 주로 재 활성화하여 ATF2 및 ELK1에 의한 하류 ...

20년간의 연구는 16,440명의 스웨덴 어린이들을 대상으로 신생아 시절의 요인 및 바이오마커가 신경발달 장애와 어떻게 연관되는지를 조사하여, 면역 조절 불균형과 대사와의 연결고리를 밝혀내고 이를 통해 조기 진단 및 개입의 기반을 마련하였습니다. Abstract 본 연구는 20년 이상 동안 출생 코호트를 추적하여 신경발달 장애(neurodevelopmental disorder, ND)진단과 관련된 요인을 밝혀냈습니다. 세밀한 신생 종단 설문조사는 감염과 항생제 사용, 스트레스, 태내 요인, 가족력 등을 포착하고 있습니다. 산모의 탯줄 혈청 대사체 및 지질체, 인간 백혈구 항원 (human leukocyte antigen, HLA) 유전자형, 유아 미생물총, 대변 대사체를 생체지표가 측정되었습니다. 본 연구에서 추적한 16,440명의 스웨덴 어린이 중 1,197명이 ND를 진단받았습니다. 지적 장애, 언어 장애, 주의력 결핍/과잉 행동 장애, 자폐증과 같은 ...

DHX9 stress granule에 의한 RNA 손상 구획화 Abstract 생물 분자들은 스트레스 상황에서 손상을 입는데, 이때 손상을 나누는 것은 세포의 중요한 생존 전략입니다. 이 연구에서는 DHX9 dsRNA helicase로 표시된 독특한 stress granule (SG)를 확인했습니다. 이 SG는 자외선 (UV) 유도 RNA 손상을 구획화하지만 DNA 손상에 대해서는 아닙니다. 우리의 FANCI 기술에 의하면, DHX9 SG는 손상된 intron RNA로 풍부하게 구성되어 있으며, 이는 mature mRNA로 이루어진 고전적인 SG와 대조됩니다. 자외선 노출은 RNA crosslinking damage를 일으키고, intron splicing과 decay를 방해하며, 딸 세포 내에서 DHX9 SG를 유발합니다. DHX9 SG는 세포 생존을 촉진하고, dsRNA 관련 면역 반응과 번역 중단을 유도하여, 이를 고전적인 SG와 구별합니다. DHX9는 DHX9 SG 내 ...