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미생물에 존재하는 면역체계인 제한효소
인체에 병원체가 침입하면 이를 방어하기 위한 면역 반응이 활성화된다 박테리아와 같은 미생물들도 인간처럼 바이러스인 박테리오파지에 의해 공격받는다 따라서 박테리아에도 그에 따른 면역 체계가 존재한다 바이러스는 감염 과정에서 박테리아에 자신의 DNA(일부 바이러스는 RNA)를 집어넣어 복제를 실시한다 결국 박테리아는 본연의 기능을 잃어버린 채 그대로 무한히 바이러스를 생산하는 공장이 되어 버리기도 하고, 내부에서 복제된 바이러스가 박테리아 자체를 터뜨려 버리며 탈출하기도 한다 이런 사태를 막기 위해 박테리아는 제한효소restriction enzyme를 분비해 방어한다 제한효소는 세포 내로 외부 DNA가 들어왔을 때(1) 바이러스로 의심되는 특정 염기서열이 있는 것을 감지하면(2) 활성화되어 해당 DNA의 특정 부분 당-인산 골격을 끊어 버려 무력화하는 방식으로 작동한다(3) 한 예시로 대장균의 제한효소 중 하나인 EcoRI는 위와 같은 서열을 잘라 낸다 이러한 특성상 원하는 유전자 부위를 자르고 붙이는 유전자 가위의 역할을 수행할 수 있어 유전공학에서도 사용된다 제한효소는 I형, II형, III형 3가지로 분류된다 여기서 I형과 III형은 인식하는 서열과 절단되는 서열이 다르기 때문에 유전공학에서 사용하기에 적절하지 않다 그러나 II형은 인식 부위와 절단 부위가 일치하기에 유전자를 편집하기에 용이하므로 자주 사용되고 있다 다시 면역 이야기로 돌아와서, 이 때 제한효소(REase)의 공격을 받는 DNA 인식부위와 동일한 서열이 박테리아 자신에게도 존재할 수 있다 그런 상황에서 박테리아는 메틸화 효소(MTase)로 자신의 DNA에 외부 DNA와 구분되는 메틸기(-CH3)를 붙여 자가절단을 방지한다 다만 바이러스도 제한효소를 회피하기 위해 다양한 방식으로 진화했다 박테리오파지 P1은 제한효소 자체가 발동하지 않도록 박테리아의 제한효소 유전자에 먼저 결합하여 무력화하는 단백질을 가진다 박테리오파지 람다는 자신의 DNA에 메틸기를 붙여 외부 유전자임을 숨겨 감염시킨다 이 외에도 박테리아에 인식되는 자신의 DNA 부위를 제거해 버리는 방식으로 회피하는 바이러스 등 다양한 회피 전략이 존재한다 제한효소는 박테리아의 면역 방식 중 하나일 뿐이며, 바이러스 부착이 어렵도록 세포벽 변형, 바이러스에 대한 독소 분비 등의 수십가지 방식을 가지고 있다 심지어 박테리아 개체가 감염될 경우 군집 전체의 감염을 막기 위해 독소를 분비하여 '자살'을 하기도 한다 언뜻 만화 속 자폭처럼 최후의 수단처럼 보이지만, 이것도 자살유전자를 무력화하거나 해독 단백질을 만드는 유전자를 가진 바이러스까지 존재한다 박테리아의 면역체계에 대해선 아직도 알려지지 않은 부분이 많다 가장 잘 알려지고 연구되는 박테리아인 대장균조차 2022년에 기작을 알 수 없는 파지 면역체계가 새로 발견될 정도이다 어쩌면 지금 각자가 화면을 슬라이드하는 손 끝에서도 박테리아와 파지가 창과 방패의 대결을 벌이다가 전에 없던 새로운 시스템을 만들어 낼 지도 모르겠다 Gao, Z., & Feng, Y. (2023). Bacteriophage strategies for overcoming host antiviral immunity. Frontiers in microbiology, 14, 1211793. Zou, X., Xiao, X., Mo, Z. et al. Systematic strategies for developing phage resistant Escherichia coli strains. Nat Commun 13, 4491 (2022). Bernheim, A., Sorek, R. The pan-immune system of bacteria: antiviral defence as a community resource. Nat Rev Microbiol 18, 113–119 (2020). Kelly, A., Arrowsmith, T. J., Went, S. C., & Blower, T. R. (2023). Toxin-antitoxin systems as mediators of phage defence and the implications for abortive infection. Current opinion in microbiology,
작성자 : ㅇㅇ고정닉
천재 물리학자가 만든 물리학자 티어리스트
작성자는 소련의 물리학자 레프 란다우. 14살에 바쿠대학에 입학한 후 16살에 소련 최고의 대학 레닌그라드 국립대학교에 재입학하고 19살에 이미 소련 최고의 연구소에서 일선 연구자로 근무한 소련 역사상 최고의 두뇌라 할 수 있다. 심지어 대숙청 당시의 소련에서 대놓고 스탈린을 욕했음에도 곧바로 석방되었을 정도..그는 본업인 양자역학 외에도 다양한 분야에서 활약하였다. 그는 1936년에 플라즈마 상태의 운동을 기술한 Landau kinetic equation을 발표하였는데 이때 이 운동이 초고속으로 움직이는 물질에도 적용할 것이라는 란다우의 주장은 2014년 소련 ICBM 개발중 옳다는 것이 밝혀지게 된다.란다우의 공식을 이용한 소련의 신형 탄도 미사일은 위 사진의 푸른 색궤도와 같은 괴상한 궤도를 만들어 미국의 요격을 피하는것이 가능해 졌다고 한다. 그런 그는 서방의 다양한 물리학자와 교류했는데 그가 물리학자의 천재성을 평가 한 ‘란다우 리스트’라는 것이 있다. 0에서 5까지며 숫자가 1작아질 때마다 10배씩 증가한다. 물론 란다우도 농담삼아 만든 리스트이니 재미삼아 보시길.5티어- 천재아님:현재, 과거, 미래에 일하고있는 수많은 물리학자들. 그들의 기여는 분명 학문에 기여가 되었을 것이나 그들 개인이 역사에 남을 정도는 아니었다. 3,4티어- 수재: 역사에 이름을 남기고 교과서에 이름이 들어간 물리학자들. 상당한 업적을 남겼을 테지만 란다우가 보기에는 위의 티어를 받을 정도는 아니라고 한다. 2.5티어- 괜찮은 영재란다우 본인. 란다우는 자기자신이 천재라고 생각한 적이 한 번도 없다고 한다. 물론 그 당시나 현재나 이를 인정하는 사람은 아무도 없다. 1.5 티어- 이정도면 훌륭한 천재나이 먹은 란다우. 그는 노벨상을 수상하고나서 이제 1.5정도는 되겠다고 1티어 올렸다고 한다. 볼프강 파울리. 파울리 베타 원리로 유명한 이론 물리학자이다. 독설가이면서 사교성이 좋아 걸출한 입담을 가진 인싸스타일이었다고 한다. 평소에 물리가 아닌 과학분야를 까고다녔는데 이혼한 아내가 화학자와 연애를 하자 동료에게 상당히 놀림받았다고. 1티어- 시대를 대표하는 천재. 인간계 최강폴 디랙. 디랙방정식과 반물질 발견으로 유명하다. 에르빈 슈뢰딩거. 슈뢰딩거 방정식을 고안했고 슈뢰딩거의 고양이로도 유명. 슈뢰딩거의 고양이는 그가 보어, 하이젠베르크의 주장을 비꼬기위해 만든 비유인데, 비유로서의 성능이 너무 뛰어나… 다양하게 양자역학 설명에 이해되고 있다. 베르너 하이젠베르크. 불확정성 원리와 행렬 역학을 고안. 20대에 행렬에 대해 잘 모르면서 행렬역학을 만들어낸 정도의 직관을 가졌으며 실제로 많은 이론 물리학자가 그를 20세기에서 아인슈타인 다음의 천재라 평가한다.닐스 보어수소의 스펙트럼 연구를 통해 원자모델을 제시하고 양자역학에 큰 영향을 주었다.그외에도 퀴리부인, 드 브로이를 1티어로 선정했다고…0.5티어- 반인반신알베르트 아인슈타인상대성이론,광전효과, 아인슈타인 통계 등등 현대물리의 거의 모든 분야에 절대적인 기여를 한다. 그를 보고 양자역학에 반대한 물리학자라고 생각하는건 명백한 오해이며, 오히려 아인슈타인의 광전효과-물질파-행렬역학,슈뢰딩거 방정식 이라는 테크로 양자역학이 발전한걸 생각하면 누구보다도 많은 기여를 했다고 할 수 있다.0티어-유일신 아이작 뉴턴미적분학, 고전역학, 기초 광학, 기초유체역학, 변분법 등을 창시. 최초로 자연과학의 인과관계에 수학적 해석을 도입한 과학적 방법론의 창시자로서 뉴턴의 영향력은 절대적이다.
작성자 : ㅇㅇ고정닉
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