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 ...
Amylase 유전자좌에서 재발생하는 진화와 선택에 의한 구조적 다양성 형성 Abstract 농업의 채택은 인간 집단에서 녹말이 풍부한 식단으로의 급격한 전환을 초래했습니다. Amylase 유전자는 녹말 소화를 돕는데, 녹말 섭취량이 많은 현대 인구 집단에서 amylase 유전자의 복제 수가 증가한 사례가 관찰되었지만, 최근 선택에 대한 명확한 증거는 부족했습니다. 여기서 우리는 94개의 long-read haplotype-resolved assembly와 약 5,600명의 현대 및 고대 인간으로부터의 short-read 데이터를 사용하여 amylase 유전자좌에서 구조적 변이의 다양성과 진화 역사를 해결했습니다. 우리는 농업 집단에서 amylase 유전자의 복제 수가 어업, 수렵, 목축 집단보다 높다는 것을 발견했습니다. 28개의 독특한 amylase 구조적 형태를 확인하고, 거의 동일한 구조가 최근 인류 역사에서 여러 haplotype 배경에서 반복적으로 발생했음을 증명했습니다. AMY1과 ...
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. ...
Paternal microbiome perturbations이 자손의 건강에 미치는 영향 Abstract gut microbiota는 host–environment interaction의 인터페이스에 작용하여 인체 항상성 및 대사 네트워크에 영향을 미칩니다. 따라서 gut microbial ecosystems의 불균형을 초래하는 환경적 요인은 신체 조직 전반에 걸쳐 생리적 및 질병 관련 반응을 형성할 수 있습니다. 그러나 gut microbiome이 germline에 미치는 영향과 결과적으로 생식세포가 생성하는 F1 자손에 미치는 영향은 아직 밝혀지지 않았습니다.여기에서는 gut microbiota가 마우스의 paternal preconception environment와 세대 간 건강 사이의 핵심 인터페이스 역할을 한다는 것을 보여줍니다. 아빠의 gut microbiota에 perturbations이 발생하면 자손이 저체중, 심각한 성장 제한 및 조기 사망률을 나타낼 확률이 높아집니다. 질병 위험의 전염은 germline을 통해 발생하며 non-absorbable antibiotics나 osmotic laxatives를 포함한 ...
DNA polymerase gamma의 Ancestral allele가 antiviral tolerance를 수정합니다. Abstract Mitochondria는 infection 후 mitochondrial RNA 및 DNA(mtDNA 및 mtRNA) 조각을 cytoplasm으로 방출하여 virus sensors와 type-I interferon (IFN-I) 반응을 활성화함으로써 antiviral tolerance를 조절하는 중요한 modulators입니다. 이러한 메커니즘과 mitochondrial diseases의 관련성은 아직 연구되지 않았습니다. 여기서는 유럽에서 흔한 DNA polymerase gamma (POLG1)의 mutation으로 인해 발생하는 mitochondrial recessive ataxia syndrome (MIRAS)5을 조사했습니다. MIRAS variant p.W748S에 homozygous를 보이는 환자는 발병 연령과 증상이 매우 다양하여 알려지지 않은 modifying factors가 질병 발현에 기여한다는 것을 나타냅니다. 저희는 mtDNA replicase POLG1이 double-stranded DNA 및 positive-strand RNA virus infections (HSV-1, TBEV 및 SARS-CoV-2)에 대한 antiviral defence mechanisms에 중요한 역할을 하며, p.W748S ...
complete human centromeres의 변화와 진화 Abstract Human centromeres는 repetitive nature와 large size로 인해 염기서열을 분석하고 조립하기가 매우 어려웠습니다. 그 결과, human centromeric variation의 패턴과 진화와 기능에 대한 모델은 여전히 불완전하지만, centromeres는 가장 빠르게 mutating regions입니다. 여기에서는 long-read sequencing을 사용하여 second human genome의 모든 centromeres를 완전히 시퀀싱하고 조립하여 finished reference genome과 비교했습니다. 그 결과 두 세트의 centromeres는 고유한 측면과 비교했을 때 single-nucleotide variation이 최소 4.1배 이상 증가했으며 크기가 최대 3배까지 다양하다는 것을 발견했습니다. 또한 새로운 α-satellite higher-order repeats (HOR)의 발견으로 인해 centromeric sequence의 45.8%가 표준 방법으로는 안정적으로 정렬할 수 없다는 사실을 발견했습니다. DNA methylation 및 CENP-A chromatin immunoprecipitation experiments에 따르면 26%의 ...
공간적으로 조직된 세포 커뮤니티가 발생 단계의 인간 심장을 형성한다 Abstract 심장은 첫 번째로 발달하는 기관으로, 그 형태에 따라 기능이 크게 좌우된다. 하지만, 다양한 심장 세포 유형이 어떻게 공간적으로 조정되어 심장 기능에 필수적인 복잡한 형태학적 구조를 만드는지는 명확하지 않다. 여기서 우리는 single-cell RNA-sequencing과 high-resolution multiplexed error-robust fluorescence in situ hybridization (FISH)을 통합하여 인간 심장을 발달시키는 심장 세포 유형의 정체성을 해결했다. 이 접근법은 또한 개별 세포의 공간적 매핑을 제공하여 그들이 독특한 심장 구조를 형성하는 세포 커뮤니티로 조직되는 방식을 밝힌다. 우리는 이러한 심장 세포 유형 중 많은 수가 특정 커뮤니티에 독점적인 세부 분화군으로 더 세분화되며, 이는 세포 생태계 및 해부학적 지역에 따른 그들의 ...
합성 역방향 서열이 기본 유전체 상태를 드러낸다 Abstract 광범위한 전사 활동이 다양한 종에서 관찰됩니다. 현존하는 생물체의 게놈은 수십억 년에 걸친 진화를 겪었으며, 이러한 게놈 활동이 선택의 결과인지 아니면 '잡음'인지 분명하지 않습니다. 기본 게놈 상태를 특성화하는 것은 광범위한 전사 활동이 생물학적 의미를 가지는지 이해하는 데 도움이 될 수 있습니다. 여기서 우리는 Saccharomyces cerevisiae와 Mus musculus의 게놈에 합성 101-kb 위치를 도입하고 게놈 활동을 특성화함으로써 이 질문에 접근했습니다. 위치는 인간 HPRT1과 그 주변 영역을 역전시키되 보완하지 않음으로써 자연 순서의 기본 특성은 유지하되 진화된 코딩 또는 조절 정보를 없앴습니다. 우리는 진화된 효모 프로모터가 없음에도 불구하고 효모에서 역전된 HPRT1 위치와 원래 위치의 광범위한 활동을 관찰했습니다. ...
RNA 매개 symmetry breaking이 단일 후각 수용체 선택을 가능하게 한다 Abstract 후각 수용체(Olfactory Receptor, OR) 선택은 모든 후각 뉴런이 약 2,000개 이상의 OR 대립유전자 중 하나를 안정적으로 transcription하는 transcriptional dominance를 위한 대립유전자 경쟁의 극단적인 예시다. OR 유전자 선택은 단일 OR에서 전사를 활성화하는 다중 염색체 enhancer hub에 의해 매개되고, 뒤따르는 OR translation-dependent feedback에 의해 안정화된다. 여기에서는 single cell genomics를 사용하여 다양한 enhancer 구성을 가진 많은 경쟁 hub가 형성되며, 그 중 하나만 euchromatic 특징과 transcription 능력을 유지한다는 것을 보여준다. 또한, 우리는 OR transcription이 enhancers를 모집하고 enhancer hub 활동을 국소적으로 강화하는 반면, OR RNA는 원거리에서 경쟁하는 OR의 transcription을 억제하여 transcriptional singularity로의 전환을 촉진한다는 ...
45,000년 전 유럽의 높은 지역에 도달한 호모사피엔스 Abstract 유럽의 중기에서 후기 구석기 시대로의 전환은 인근 지역 네안데르탈인의 소멸 및 호모 사피엔스의 확산과 관련이 있습니다. 후기 네안데르탈인은 동유럽에서 호모사피엔스가 등장한 후에도 수천 년 동안 서유럽에서 지속되었습니다. 국소적으로 두 인류 간 혼혈종이 발생했지만 이는 모든 경우에 적용할 순 없습니다. 또한, 이 전환 기간 동안 다양한 기술 *복합체(technocomplexes)의 존재가 고고학적 증거를 통해 확인되었는데, 이는 특정 인류 그룹들의 행동적 적응과의 연관성을 이해하는 것을 더욱 복잡하게 만듭니다. 유래가 알려지지 않은 기술 복합체 중 하나는 북서 유럽과 중앙 유럽에서 발견된 Lincombian-Ransian-Jerzmanowician (LRJ)입니다. 이 논문에서는 독일 Ranis 지역의 Ilsenhöhle 유적지에서 LRJ *아상블라주(assemblage)와 직접적으로 관련된 인간 유해의 형태학적 ...
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