바코드 자성 나노와이어는 일반적으로 하나의 몸체 안에 다층 자성 구조를 가지며, 하나 이상의 세그먼트 유형을 포함한다. 흥미롭게도 층들 간의 선택적 기능화와 새로운 상호작용에 기인하여, 특히 생명공학 분야에서 큰 주목을 받아 왔다. 그러나 개별 나노와이어 수준에서 자성 특성을 분석하는 일은 여전히 어렵다. 본 연구에서는 다이아몬드의 질소-빈자리(NV) 중심을 이용한 광시야(와이드필드) 양자 현미경으로 획득한 자기 이미지를 기반으로, 주변 환경 조건에서 상온에서 개별 자성 나노와이어의 특성화를 조사하였다. 그 결과, 실험 결과를 미시자기(micromagnetic) 시뮬레이션과 비교함으로써 포화자화 및 보자력과 같은 단일 나노와이어의 핵심 자기 특성을 추출할 수 있었다. 본 연구는 개별 자성 나노와이어에 적합한 다목적 현장(in situ) 특성화 방법의 가능성을 열어준다.

발생 단계에서 다양한 신호전달 경로에 의한 다세포 자가조직화의 정확한 시공간적 제어는 필수적이다. 특히, 진화적으로 보존된 Wnt 신호전달은 배아의 전후방 축(anteroposterior axis)을 결정하는 주요 형태형성적 스위치로 기능한다. 본 연구에서는 청색광 유도 CRY2olig와 라파마이신 유도 LRP6c 클러스터링을 결합하여, optochemoWnt로 명명된 유전적으로 인코딩된 옵토-케모-유전(optochemogenetic) Wnt 스위치를 개발하였다. 합리적으로 설계된 optochemoWnt는 AND-게이티드(AND-gated) 패턴으로 Wnt 신호전달을 성공적으로 조절하였으며, 신호 대 잡음비(SNR)가 개선됨을 입증하였다. 이중 유발(dual-triggered) 스위치는 일반적인 실험실 조건에서 주변 광원으로 인해 발생할 수 있는 신호 누출(signal leakage)을 방지하기 위한 안전장치를 제공한다. OptochemoWnt는 발생생물학 및 조직공학 분야에 제공되는 분자 도구 상자를 확장한다. 또한 optochemoWnt의 AND-게이팅 전략은 사용자 정의 스위치 요소를 불리언 논리 게이트와 통합하는 다른 생의학적 응용에 활용될 수 있다.

바코드 자성 나노와이어는 일반적으로 하나의 몸체 안에 다층 자성 구조를 가지며, 하나 이상의 세그먼트 유형을 포함한다. 흥미롭게도 층들 간의 선택적 기능화와 새로운 상호작용에 기인하여, 특히 생명공학 분야에서 큰 주목을 받아 왔다. 그러나 개별 나노와이어 수준에서 자성 특성을 분석하는 일은 여전히 어렵다. 본 연구에서는 다이아몬드의 질소-빈자리(NV) 중심을 이용한 광시야(와이드필드) 양자 현미경으로 획득한 자기 이미지를 기반으로, 주변 환경 조건에서 상온에서 개별 자성 나노와이어의 특성화를 조사하였다. 그 결과, 실험 결과를 미시자기(micromagnetic) 시뮬레이션과 비교함으로써 포화자화 및 보자력과 같은 단일 나노와이어의 핵심 자기 특성을 추출할 수 있었다. 본 연구는 개별 자성 나노와이어에 적합한 다목적 현장(in situ) 특성화 방법의 가능성을 열어준다.

발생 단계에서 다양한 신호전달 경로에 의한 다세포 자가조직화의 정확한 시공간적 제어는 필수적이다. 특히, 진화적으로 보존된 Wnt 신호전달은 배아의 전후방 축(anteroposterior axis)을 결정하는 주요 형태형성적 스위치로 기능한다. 본 연구에서는 청색광 유도 CRY2olig와 라파마이신 유도 LRP6c 클러스터링을 결합하여, optochemoWnt로 명명된 유전적으로 인코딩된 옵토-케모-유전(optochemogenetic) Wnt 스위치를 개발하였다. 합리적으로 설계된 optochemoWnt는 AND-게이티드(AND-gated) 패턴으로 Wnt 신호전달을 성공적으로 조절하였으며, 신호 대 잡음비(SNR)가 개선됨을 입증하였다. 이중 유발(dual-triggered) 스위치는 일반적인 실험실 조건에서 주변 광원으로 인해 발생할 수 있는 신호 누출(signal leakage)을 방지하기 위한 안전장치를 제공한다. OptochemoWnt는 발생생물학 및 조직공학 분야에 제공되는 분자 도구 상자를 확장한다. 또한 optochemoWnt의 AND-게이팅 전략은 사용자 정의 스위치 요소를 불리언 논리 게이트와 통합하는 다른 생의학적 응용에 활용될 수 있다.

개별 바코드 나노와이어 다이아몬드 질소-빈자리( nitrogen-vacancy, NV ) 중심에 기반한 광역(field-of-view) 양자 현미경을 사용하여, Fe–Au 및 Fe–Co와 같은 다층 자기 구조로 이루어진 개별 바코드 자기 나노와이어로부터의 자기장을 이미징한다. 자기 이미지를 정밀 분석함으로써, 자화(magnetization)와 보자력(coercivity) 등 바코드 자기 나노와이어의 핵심 자기 특성을 추출할 수 있다. 더 자세한 내용은 Young Keun Kim, Donghun Lee 및 동료 연구자들의 논문 번호 2304129에서 확인할 수 있다.

척추동물의 생존을 위해 스트레스 관리는 필수적이다. 만성 스트레스는 측면 반핵(LHb)의 흥분을 통해 우울증을 유발하며, 이 과정에서 로스트로메디얼 테그멘탈 핵(RMTg)으로부터의 GABA성 신경 투사(투사)로 인해 복측 피개영역(VTA)의 도파민성 뉴런이 침묵된다. 그러나 급성 스트레스가 이 LHb-RMTg-VTA 경로에 미치는 영향은 명확히 이해되지 않았다. 본 연구에서는 형광 in situ hybridisation과 생체 내 전기생리학을 마우스에서 사용하여, LHb의 방향족 L-아미노산 탈탄산효소 발현 뉴런(D-뉴런)이 급성 스트레스 자극에 의해 활성화되고, 추정 아민성(trace aminergic) 신호전달을 통해 RMTg의 GABA성 뉴런을 억제함으로써 결과적으로 VTA 도파민성 뉴런을 활성화한다는 것을 보여주었다. 또한 본 연구는 급성 스트레스 상황에서 LHb가 RMTg의 GABA성 뉴런을 양방향성(biphasic)으로 조절한다는 점을 제시한다. 본 연구는 수컷 마우스를 대상으로 수행되었으며, 추정 아민성 신호전달이 VTA 도파민성 뉴런의 저활동성을 예방함으로써 뇌가 급성 스트레스를 관리할 수 있게 하는, 원심성 LHb-RMTg-VTA 경로에서의 분자적 기전을 규명하였다.

최근 세포질 FMR1-상호작용 단백질 2 (CYFIP2) 유전자에 대한 de novo missense 변이가, 운동 조절 단백질을 암호화하는 actin 조절 단백질에서 확인되었다. 이러한 변이는 발달 퇴행, 지적 장애, 발작, 근긴장 저하, 소두증을 포함한 중증 신경학적 증상으로 특징지어지는 웨스트 증후군(유아기 경련증으로도 알려짐)으로 진단된 개체들에서 발견되었다. 특히 보고된 사례의 약 40%에서 hotspot인 p.Arg87의 치환이 나타났으며, 또한 p.Arg87 변이를 지닌 개체들은 다른 CYFIP2 변이를 지닌 개체들보다 더 심각한 증상을 보였다.

우리는 brains에서, p.Arg87Cys 변이가 CYFIP2의 유비퀴틴화와 프로테아좀 매개 분해를 증진시킨다는 것을 입증하였다. ANN NEUROL 2023;93:155-163.

스트레스 관리는 척추동물의 생존에 필수적인 전제 조건이다. 만성 스트레스는 우울을 유발할 수 있으며 도파민성 보상 시스템을 부정적으로 조절하는 것으로 알려져 있다 1. 만성 스트레스에 의해 측면 시상하부(LHb)의 뉴런 흥분성이 증가하는 것은, 후로스트로메디알 피개핵(RMTg) 내 GABA성 뉴런을 통해 복측 피개영역(VTA)의 도파민성 뉴런을 침묵시키는 데 필수적이다 2–10. 그러나 급성 스트레스가 LHb–RMTg–VTA 경로에 미치는 영향은 알려져 있지 않다 11–14. 여기서 우리는 급성 스트레스에 의해 LHb의 방향족 L-아미노산 탈탄산효소(AADC) 발현 뉴런(D-뉴런) 15과 VTA의 도파민성 뉴런이 모두 활성화되는 반면, RMTg의 GABA성 뉴런은 활성화되지 않음을 보여준다. LHb D-뉴런의 선택적 자극과 이들 뉴런에서의 AADC knockdown은 RMTg–VTA 경로의 역조절을 유도한다. 회로 추적 및 전기생리학 데이터는 LHb D-뉴런의 추적 아민성 신호전달이 RMTg의 GABA성 뉴런을 직접적으로 억제함을 보여준다. 또한 RMTg에서 trace amine-associated receptor 1(TAAR1; 추적 아민 수용체)을 국소적으로 활성화하는 것만으로, AADC 발현 상실로 인해 유발된 절망-유사 행동을 구제할 수 있다. 우리의 결과는 추적 아민성 신호전달이 VTA 도파민성 뉴런의 저활동을 예방함으로써 뇌가 급성 스트레스를 관리할 수 있게 하는, LHb에서 RMTg로 이어지는 새로운 원심성 경로를 규명한다. LHb–RMTg 경로에서 TAAR1 매개 추적 아민성 신호전달은 스트레스 매개 심리 질환에 대한 치료 표적의 가능성을 지닐 수 있다.