환경에서의 마이크로플라스틱(MPs)의 광범위한 분포와 식품사슬 오염은 생리적 반응에 대한 분자 수준의 영향에 대해 더 깊이 이해할 필요성을 시급히 요구한다. 본 연구는 뇌 유래 뉴런 및 교세포를 사용하여, 미리 형성된 단백질-MP 코로나 및 온전한 MPs에 대한 잠재적 위해성, 관련 세포 과정의 기전, 그리고 생물학적 반응을 조사하기 위해 질량분석 기반 프로테오믹스 접근법을 적용하였다. 본 연구 결과, MPs는 혈청과 같은 생물학적 체액과 상호작용할 때 단백질을 흡착하여 이질적인 코로나 층을 형성할 수 있음이 나타났다. 프로테오믹스 분석은 단백질-MP 코로나가 온전한 MPs에 비해 단백질 발현 수준을 유의하게 변화시키며, 단백질 합성 기구 및 RNA 처리 경로, 지질 대사, 그리고 핵-세포질 구획화 및 수송을 포함한 핵심 세포 생물학적 과정에 영향을 미친다는 것을 보여주었다. 특히 MPs 표면에 대한 이질적인 단백질 흡착은 세포 인식 기전을 통해 다양한 세포 신호전달 경로를 교란하며, 이는 잠재적으로 뇌에서의 MP 축적이라는 문제에 기여할 수 있다.

환경에서의 마이크로플라스틱(MPs)의 광범위한 분포와 식품사슬 오염은 생리적 반응에 대한 분자 수준의 영향에 대해 더 깊이 이해할 필요성을 시급히 요구한다. 본 연구는 뇌 유래 뉴런 및 교세포를 사용하여, 미리 형성된 단백질-MP 코로나 및 온전한 MPs에 대한 잠재적 위해성, 관련 세포 과정의 기전, 그리고 생물학적 반응을 조사하기 위해 질량분석 기반 프로테오믹스 접근법을 적용하였다. 본 연구 결과, MPs는 혈청과 같은 생물학적 체액과 상호작용할 때 단백질을 흡착하여 이질적인 코로나 층을 형성할 수 있음이 나타났다. 프로테오믹스 분석은 단백질-MP 코로나가 온전한 MPs에 비해 단백질 발현 수준을 유의하게 변화시키며, 단백질 합성 기구 및 RNA 처리 경로, 지질 대사, 그리고 핵-세포질 구획화 및 수송을 포함한 핵심 세포 생물학적 과정에 영향을 미친다는 것을 보여주었다. 특히 MPs 표면에 대한 이질적인 단백질 흡착은 세포 인식 기전을 통해 다양한 세포 신호전달 경로를 교란하며, 이는 잠재적으로 뇌에서의 MP 축적이라는 문제에 기여할 수 있다.

반복적인 코카인 사용은 사용자에게 많은 심각한 건강 위험을 초래한다. 그 위험 중 하나가 저산소증과 허혈(중간 약어: HI)이다. HI에 대해 생물학적 시스템을 회복시키기 위해 복잡한 생물학적 기전이 유전자 수준에서 작동한다. 이러한 생물학적 기전의 복잡성에도 불구하고, 다양한 방어 기전에서 중추적 역할을 하는 공통 분모 유전자들이 존재한다. 그중 cAMP 반응 요소 결합(cAMP response element-binding; Creb) 단백질은 약물 추구 행동과 약물 보상과 관련된 여러 양상뿐 아니라 보호 기전에 기여한다. 그러나 코카인에 의해 유발된 HI 조건의 보호에 있어 핵심 역할을 하는 Creb 구성원이 무엇인지에 대해서는 아직 불분명하다. 본 연구에서는 최첨단 딥러닝 방법인 생성적 적대 신경망(generative adversarial network)을 사용하여, Creb 계열 중 하나인 OASIS 계열이 숨겨진 mRNA 발현 프로파일을 밝혀냄으로써 HI 상태에 대한 항진생혈관생성과 unfolded protein response를 포함한 다양한 방어 기전에서 핵심적인 역할을 함을 규명하였다. 아울러 OASIS 계열에서 수수께끼와도 같은 키나아스를 확인하였으며, 유전적 수준에서 전전두피질과 해마가 HI에 취약한 이유를 설명할 수 있었다.

우리는 BMRB 항목과 IDRome 데이터베이스의 서열 간에 겹치는 영역에 대해 NMR 기반 재가중(reweighting)을 수행하였다. 우리는 모든 중원자(all heavy atoms)를 포함한 대표적인 순응체(conformer)들을 내림차순으로 정렬하여 제시하였으며, 이들이 전체 가중치의 99.99%를 집합적으로 설명한다. 현재는 "NMR 화학적 이동을 기반으로 한 재가중을 이용한 본래적으로 무질서한 단백질의 정확한 순응체 앙상블(Accurate Conformational Ensembles of Intrinsically Disordered Proteins using Reweighting based on NMR Chemical Shift)"이라는 제목으로 검토 중이다.

다제내성은 가속화되고 있어, 새로운 항균성 항생제(antimicrobial) 스캐폴드를 찾기 위한 탐색이 더욱 절실해지고 있다. 본 연구는 주 사슬(primary sequence), 이면각(dihedral angles), 내재적 무질서(intrinsic disorder), 용매 접근성(solvent accessibility)을 엮어 포괄적인 펩타이드 표현을 구축하는 해석 가능한 트랜스포머인 KMLEE—Knitted Multi-modal Layer Efficient Encoders—를 제시한다. 접촉지도(contact-map) 위치 인코딩, PIPA-Norm 및 주의(attention) 유도 풀링은 통합된 멀티모달 트랜스포머 프레임워크를 가능하게 하며, 단일 네트워크 내에서 최신 항균성 펩타이드(AMP) 예측기 대비 우수한 성능을 보인다(AUC = 0.883). 주의 맵(attention maps)은 빈도 분석에서는 관찰되지 않았던 프롤린(proline) 중심의 “bend–balance–pack” 모티프를 드러내며, 이는 AMP 활성에 대한 통합적 구조 청사진을 시사한다. 7개 메타게놈(metagenomes)을 스크리닝한 결과 서식지(habitat) 특이적 AMP 시그니처가 밝혀졌고, 이후 모티프 농축(motif enrichment) 시험으로 이를 확인하였다. 따라서 KMLEE는 높은 예측 성능과 기전적 통찰을 함께 제공함으로써, 합리적 펩타이드 설계 및 생태학적 감시를 위한 실행 가능한 플랫폼을 제시한다. • KMLEE는 서열, 구조 및 동역학을 통합하여 포괄적인 AMP 예측을 수행한다 • PIPA-Norm 및 Attention-Guided Pooling은 각각 독립적으로 성능을 향상시킨다 • 단일 네트워크를 사용하면서, 앙상블 모델을 포함한 기존 방법을 능가한다 • 주의 맵은 프롤린 중심의 ‘bend-balance-pack’ 청사진을 드러낸다 • 7개 메타게놈 전반에서 서식지 특이적 AMP 시그니처를 규명한다