단백질 구조에 대한보다 정확한 예측을 위한 새로운 계산 도구를 개발

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Secret Garden - Appassionata

 

 

.TESS, 최초의 지구 크기의 행성 발견

에 의해 과학 카네기 연구소 NASA의 Transiting Exoplanets Survey Satellite (TESS)가 발견한 최초의 지구 크기의 행성 인 HD 21749c의 아티스트 개념과 따뜻한 해왕성 크기의 세계 인 HD 21749b도 그 형제입니다. 신용 : Robin Dienel, 카네기 과학 연구소의 호의, 2019 년 4 월 15 일

인근의 시스템은 NASA의 Transiting Exoplanets Survey Satellite가 발견 한 최초의 지구 크기의 행성뿐만 아니라 카네기의 Johanna Teske, Paul Butler, Steve를 포함한 천문학 팀의 새로운 연구 보고서에 따르면 따뜻한 해왕성 크기의 세계를 보유하고있다. Shectman, Jeff Crane 및 Sharon Wang. 그들의 작업은 Astrophysical Journal Letters에 실렸다 . "약 1 년 전에 시작된 TESS가 이미 행성 사냥 사업에서 게임 체인저가되었다는 것이 너무 흥미 롭다"고이 신문의 두 번째 저자 인 테스케 (Teske)는 말했다. "우주선은 하늘을 조사하고 TESS 후속 커뮤니티와 협력하여 지상 기반의 망원경과 계측기를 사용하여 추가 관측 대상을 잠재적으로 흥미로운 대상에 표시합니다." 그러한 도구 중 하나 인 칠레의 카네기 라스 Campamas 관측소의 마젤란 II 망원경에있는 Planet Finder Spectrograph가이 노력의 결정적인 요소였습니다. 그것은 TESS 신호의 행성 특성을 확인하고 새롭게 발견 된 하위 해왕성의 질량을 측정하는 데 도움이되었습니다. Butler와 그의 공동 연구자가 개척 한 방법을 사용하여 Shectman과 Crane이 제작 한 PFS 는 현재 개별 행성의 질량을 측정 할 수있는 유일한 방법 인 방사 속도 법 (radial velocity method )을 사용합니다. 알려진 대중이 없다면, 행성의 밀도 또는 일반적인 화학 성분을 결정하는 것은 매우 어렵습니다. 이 방법은 별의 중력이 행성의 궤도를 도는 데 영향을 줄뿐만 아니라 행성의 중력 또한 별에 영향을 미친다는 사실을 이용합니다. PFS는 천문학 자들이 행성의 중력이 별의 궤도에서 유도하는 이러한 작은 흔들림을 탐지 할 수있게합니다. "PFS는 이러한 유형의 측정을 수행 할 수있는 남반구의 유일한 계측기 중 하나입니다."라고 Teske는 덧붙였다. 따라서 TESS 사명에 의해 발견 된 행성을 더 특징 짓는 것은 매우 중요한 부분이 될 것입니다. " 완료까지 약 36 일이 걸리는 궤도에서, 서브 해왕성, HD 21749b는 지금까지 발표 된 TESS 발견 중 가장 긴 기간을가집니다. TESS가 사용하는 기술 때문에, 임무가 발견 한 행성의 대부분은 10 일 미만의 궤도 기간을 가질 것으로 예측되므로, HD 21749b는이 점에서 특이한 것입니다. 사실 이것은 또한 TESS 데이터에서 행성의 탐지를 추가 도전으로 만들었습니다. MIT의 Kavli Astrophysics and Space Research의 수석 저자 인 다이애나 드라고 미르 (Diana Dragomir)는 "적법한 탐정 작업이 있었고 적절한 사람들이 적시에 존재했습니다. "그러나 우리는 운이 좋았고, 우리는 신호를 잡았고, 그들은 정말로 분명했습니다." 그것의 주성분은 태양 질량의 약 80 퍼센트를 차지하고 지구로부터 약 53 광년 떨어진 곳에서 발견됩니다. HD 21749b는 지구 질량의 약 23 배, 지구의 약 2.7 배의 반경을 가지고 있습니다. 그것의 밀도는 행성이 상당한 대기를 가지고 있지만 암석이 아니라는 것을 나타냅니다. 그래서 천문학 자들이 더 차가운 하위 해왕성 행성 대기의 구성과 진화를 이해하도록 도울 수 있습니다. 흥미롭게도이 시스템에서 서브 넵튠 (sub-Neptune) 행성이 더 오래 존속하는 것은 혼자가 아닙니다. 그것은 형제 행성 인 HD 21749c를 가지고 있는데, 호스트 스타의 궤도를 돌기 위해 약 8 일이 걸리고 지구와 크기면에서 훨씬 작습니다. "작은 행성의 정확한 질량과 조성을 측정하는 것은 어려울 것이나 HD 21749c를 지구와 비교하는 데 중요합니다."왕이 말했다. "카네기의 PFS 팀은이 목표를 염두에두고이 물체에 대한 데이터를 계속 수집하고 있습니다." TESS 덕분에 천문학 자들은 처음으로 많은 작은 외계 행성의 질량, 대기 조성 및 기타 특성을 측정 할 수있게되었습니다. 비록 작은 외계 행성이 우리 은하계에서 흔하다 할지라도, 그들의 다양성과 우리 태양계의 행성들과 비교하는 방법에 관해서는 여전히 많은 것을 배울 수 있습니다. "아주 가깝고 매우 밝은 별들에 대해 우리는 지구 크기의 행성을 2 ~ 10 개나 발견 할 것으로 예상했다"고 Dragomir은 말했다. TESS의 첫 번째 목표는 TESS의 이정표입니다. 더 작은 별 주위에 작은 행성을 발견 할 수있는 길을 열어 놓았으며, 그 행성 들은 잠재적으로 거주 할 수 있습니다. "

추가 탐색 11 시간 궤도가있는 외계 행성 더 많은 정보 : 다이애나 Dragomir 외, TESS는 최초의 지구 크기의 행성과 따뜻한 하위 해왕성, 천체 물리학 저널 (2019)을 제공합니다. DOI : 10.3847 / 2041-8213 / ab12ed 저널 정보 : 천체 물리학 저널 편지 , 천체 물리학 저널 에서 제공하는 과학을위한 카네기 연구소

https://phys.org/news/2019-04-tess-earth-sized-planet.html

 

 

.눈이 최고 다. 새로운 과학 장치로 강설로 전기를 생성한다

Stuart Wolpert, 캘리포니아 대학, 로스 앤젤레스 크레딧 : CC0 공개 도메인

UCLA의 연구자들과 동료들은 눈이 내릴 때 전기를 생성하는 새로운 장치를 설계했습니다. 그 종류의 첫 번째,이 장치는 플라스틱 시트처럼 저렴하고 작으며 얇고 유연합니다. UCLA의 박사 인 Myung Ki Hong 기증자 인 Material Innovation의 Richard Kaner 수석 연구원은 "이 디바이스 는 자체 전원을 제공하고 배터리가 필요하지 않기 때문에 원격 지역에서 작동 할 수있다. "그것은 매우 영리한 장치입니다 . 눈이 내리는 양, 눈이 내리고있는 방향, 바람의 방향과 속도를 알려주 는 기상 관측소 입니다." 연구진은이를 눈으로 만든 마찰 전기 나노 발전기 또는 눈 TENG라고 부른다. 정전기를 통해 전하를 생성하는 마찰 전기 나노 발전기 는 전자 교환으로부터 에너지를 생성합니다. 장치에 대한 결과는 Nano Energy 저널에 게시됩니다 . "정적 전기 전자를 캡처 한 물질의 상호 작용에서 발생하고 또 다른 전자를 포기하는,"또한 화학 및 생화학의 저명한 교수 Kaner, 그리고 말했다 재료 과학 및 공학, 캘리포니아 나노 시스템 연구소의 회원 UCLA에서. "당신은 요금을 분리하고 근본적으로 아무것도 만들지 않습니다." 눈은 긍정적으로 충전되어 전자를 포기합니다. 실리콘 - 탄소 원자, 수소 및 다른 원소와 결합 된 실리콘 원자와 산소 원자로 구성된 합성 고무와 같은 물질 -은 음전하를 띤다. 떨어지는 눈이 실리콘 표면에 닿으 면 장치가 포착하는 전기가 생성됩니다.

 

장치가 장착 된 하이킹 신발. 크레딧 : Abdelsalam Ahmed

"눈이 이미 부과되어 있으므로 우리는 반대의 비용으로 다른 물질을 가져 와서 전기를 생성하는 데 요금을 부과하지 않을까요?" 화학 및 생화학의 UCLA 박사후 연구원 인 공동 저자 인 Maher El-Kady는 말했다. "눈이 전자를 포기하는 것을 좋아하지만, 장치의 성능은 전자를 추출 할 때 다른 물질의 효율에 달려있다"고 그는 덧붙였다. " 알루미늄 포일과 테프론을 포함한 많은 재료 를 테스트 한 결과, 실리콘은 다른 재료보다 더 많은 전하를 생성한다는 것을 발견했습니다." 엘 카디 (El-Kady)는 지구의 표면의 약 30 %가 매년 겨울에 눈으로 뒤덮여 있으며, 그 동안 태양열 패널은 종종 작동하지 못한다고 지적했다. 눈 이 쌓이면 태양 광 배열에 도달하는 햇빛의 양 이 줄어들어 패널의 출력이 제한되어 덜 효과적입니다. 새로운 장치는 눈이 내릴 때 지속적인 전력 공급을 제공하기 위해 태양 전지 패널에 통합 될 수 있다고 그는 말했다. 이 장치는 스키와 같은 겨울 스포츠를 모니터링하고 달리기, 걷기, 점프 할 때 선수의 성능을보다 정확하게 평가하고 향상 시키는데 사용될 수 있다고 Kaner는 말했다. 또한 스마트 시계로는 발견 할 수없는 크로스 컨트리 스키에서 사용되는 주요 운동 패턴을 식별 할 수 있습니다. 운동 선수와 그 성능을 추적 할 수있는 새로운 세대의자가 착용 식 착용 형 기기를 안내 할 수 있습니다. 또한 사람이 움직이는 지 여부를 나타내는 신호를 보낼 수 있습니다. 사람이 걷거나, 달리거나, 점프하거나 행진 할 때를 알 수 있습니다. 연구팀은 3 차원 인쇄를 사용하여 실리콘 층과 전하를 잡아내는 전극을 가진 소자를 설계했다. 팀은 "실리콘의 제조 용이성과 가용성을 고려할 때 저렴한 비용으로 소자를 생산할 수있을 것으로 믿는다. 실리콘은 윤활유, 전선 절연 및 생의학 임플란트와 같은 제품에서 업계에서 널리 사용되고 있으며 에너지 수확의 잠재력을 가지고 있습니다.

추가 탐색 혹독한 환경에서 안전 장치 용 난연 센서 개발 추가 정보 : Abdelsalam Ahmed et al. 모든 인쇄 가능한 눈 기반 마찰 전기 나노 발전기, Nano Energy (2019). DOI : 10.1016 / j.nanoen.2019.03.032 저널 정보 : 나노 에너지 에 의해 제공 캘리포니아 대학, 로스 앤젤레스

https://phys.org/news/2019-04-scientific-device-electricity-snowfall.html

 

 

.연구원은 단백질 구조에 대한보다 정확한 예측을위한 새로운 계산 도구를 개발했습니다

에 의해 라이스 대학 (Rice University) Rice University의 연구자들은 대장장이의 고대 연구에서 영감을 얻어 단백질 접어두기의 계산 모델을 개선했습니다. 이 모델은 약물 및 기타 치료법을 설계하는 구조 생물 학자를 돕기위한 것입니다. 학점 : Rice University / Wikipedia 한 때 서 있던 대장장이가 알고리즘을 세우는 곳으로 강력한 수학적 해머가 단백질을 두드러지게 만듭니다. 훨씬 덜 소요 단백질의 정확한 구조 모델을 만들기위한 새로운 방법 : 대장장이의 직업은 라이스 대학 (Rice University)의 과학자들이 가공 한 것에 대해 가치있는 비유입니다 컴퓨팅 파워 기존의 무차별 접근 방식에 비해합니다. Rice의 이론 생물 물리학 센터 (CTBP)의 물리학 자 Peter Wolynes에 따르면,

계산에 의해 생성 된 구조 모델의 목표는 힘든 실험 방법, 특히 X 선 결정학에 의해 생성 된 것과 같이 상세하고 유용해야하며, 단백질 내의 모든 원자에 대한 위치. 새로운 방법은 야금으로부터 영감을 얻습니다. 금속을 가열하고 식힐뿐만 아니라 유용한 제품에 더 가까이 다가 가도록 금속을 부딪쳐 야하는 대장장이와 마찬가지로 Wolynes와 동창회의 Xicecheng Lin이 이끄는 Rice 프로젝트는 단백질 모델을 시뮬레이션하는 동안 전략적으로 힘을 적용합니다.

계산 속도가 빨라집니다. "하나의 큰 문제는 X 선 실험의 결과보다 시뮬레이션 결과의 정확성에 대해 더 확신 할 수 있는지 여부입니다."라고 Wolynes는 말했습니다. "나는 그것이 지금 우리가있는 곳이라고 말하기 직전이지만 시간은 말할 것이다." 이 연구는 이번 주 국립 과학 아카데미 회보에 실렸다. 연구원들은 단백질 결정 구조에서 분자 내 원자의 위치를 ​​파악하기 위해 1 세기 이상 동안 X 선 결정학을 사용 해왔다. 이 정보는 구조 생물학 연구의 출발점이며 정확성은 약물을 특정 단백질과 상호 작용시키는 데 필수적이라고 생각됩니다. 그러나 결정 구조는 실제로 단백질이 세포에서 그 작용을 수행함에 따라 그 전체 모양과 상세한 원자의 위치를 ​​변화시키는 단백질의 스냅 샷만을 제공합니다. Wolynes와 그의 동료들은 단백질의 아미노산으로 인코딩 된 에너지 환경에서 접힌 구조를 예측하는 계산 방법을 오랫동안 개척 해왔다 . 새로운 연구에서, 이러한 방법으로 밀어 넣을 수있는 아미노산의 측쇄의 상세한 배치 또는 글로벌 구조의 중간 해상도보기에서 시작하는 알고리즘을 세부적으로 배치합니다. 그는 "초기의 거친 모델부터 시작해서 우리가 원하는 해상도로 가기 위해서는 보통 2 달 동안 컴퓨터를 가동해야한다"고 말했다. "그러나 우리 는 분자에서 본딩의 패턴을 가장 크게 변화시키는 모션을 찾기 위해 거친 모델 의 모션을 먼저 시뮬레이트 할 수 있음을 발견했습니다 . Wolynes는 "어떤 동작은 전혀 아무것도하지 않습니다. 손을 펄럭이는 것이지만 중요한 동작은 팔꿈치를 구부릴 때입니다."라고 Wolynes는 말했습니다. "그래서 우리는 가장 중요한 동작을 선택하는 방법을 고안하여 다른 시뮬레이션을 고해상도로 바이어스하는 데 사용했습니다. 우리는 의도적으로 그 방향으로 단백질을 밀어 넣기 위해 의도적으로 힘을 사용했습니다. 우리가 시작한 것보다 더 안정적이었습니다. " 라이스 팀은 금속 조각으로 모래를 긁는 대장장이처럼 모델에서 "그릿"을 제거하는 방법을 찾아 냈습니다. 천천히 움직이는 부피가 큰 측쇄가 느린 동역학이 단백질 접힘으로 컴퓨터 시간을 빨아 들였습니다. 그릿을 꺼내어도 결과는 바뀌지 않았지만 계산이 훨씬 빨라졌습니다. Wolynes는 "야금 학자들은 열처리를하기 위해 모든 것을 가열하고 식히고 있지만 금속을 고온으로 유지하면 자연스럽게 일어나지 않을 큰 움직임을 만드는 방법을 알아 낸다"고 말했다. "우리는 오랫동안 거친 입자 모델로 어닐링을 해오 고 있지만, 대장장이는 모래 나 슬래그를 꺼내기 위해 금속을 쌓아서 단백질을 기계적으로 변형시키는 영감을주었습니다." Wolynes는 CTBP가 수년에 걸쳐 새로운 컴퓨터 언어를 사용하여 단백질 폴딩 및 구조 예측을 위한 모델을 체계적으로 업데이트했으며 , 이는 연구원들이보다 정교한 문제를 공격하는 데 도움이 되었다고 말했다 . "모델을 재 코딩하면 이전보다 10 배 큰 분자를 볼 수있게되었습니다." "새로운 물리학은없고 새로운 프로그래밍과 더 나은 병렬 컴퓨터가 있지만 실제 문제를 해결하는 데 큰 도움이됩니다." 추가 탐색 더 단순한 모델은 단백질을 사용하여 포인트를 얻습니다.

자세한 정보 : Xingcheng Lin el al., "단백질 대장장이 기술 : 예측 된 단백질 구조를 정제하기위한 단조 도구", PNAS (2019). www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1900778116 저널 정보 : 국립 과학 아카데미 회보

https://phys.org/news/2019-04-forge-tools-accurate-protein.html

 

 

.유당에서 추출한 저칼로리 감미료

에 의해 일리노이 주립대 학교 어 바나 - 샴페인 캠퍼스 연구진은 효모 자신의 신진 대사가 타가 토스를 생성하도록하는 유전자를 추가했다. 왼쪽부터 : 캘리포니아 대학, 버클리 대학교의 Jamie Cate 교수, 일리노이 박사후 연구원 Jingjing Liu, 그리고 Yong-Su Jin 교수. 신용 : Jin Yong-Su Jin, 2019 년 4 월 15 일

허리 선을 추가하지 않고 감미로운 치아를 충족시키려는 탐구는 유제품에 유당, 낙농 제품의 설탕, 타가 투스, 설탕 칼로리의 절반 이하의 열량을 가진 천연 감미료를 대사 할 수있는 효모균의 새로운 무기를 가지고 있습니다 . 일리노이 대학의 식품 과학 및 영양학 교수 인 용수 (Jong-Su Jin) 교수는 전통적인 효소 제조 기술보다 훨씬 많은 양으로 타가 토스를 생산 하는 효모 균주를 연구 한 연구팀을 이끌었으며 타가 토스를 비용 효율적인 대안으로 만들 수 있다고 설명했다. 설탕 또는 고 과당 옥수수 시럽 . 연구원은 저널 Nature Communications 에 자신의 연구 결과를 발표했습니다 . 그는 "타가 토스는 자당이나 식탁 설탕과 거의 동일한 맛과 질감을 나타내는 감미료이지만, 타가 토스는 자당보다 칼로리가 적다 (약 40 %의 자당)"고 말했다. 그는 또한 " 혈당 수치 를 자당이나 과당만큼 증가 시키지는 못한다 . 타가 토스의 혈당 지수는 3인데, 이는 자당 68, 과당 24보다 훨씬 낮다. 따라서 타가 토스는 위험이 더 적다. 혈액 제 2 형 당뇨병 및 급속하고 반복되는 포도당 증가로 인한 다른 질병을 개발할 수 있습니다. " 그 이점에도 불구하고, 타가 토스는 제조 비용이 높기 때문에 상업적 용도로 사용하지 못하고있다. 과일과 유제품 에 자연적으로 존재하지만 농도가 너무 낮아서 타가 토스를 효과적으로 분리 할 수 ​​없습니다. 전통적인 제조 방법은 유당의 성분 인 갈락토오스를 타가 토스로 전환시키는 다단계 효소 과정을 포함합니다. 일리노이 대학 식품 과학 대학 교수 Yong-Su Jin 교수는 유당으로부터 저칼로리 천연 감미료 타가 토스를 생산하기 위해 효모 균주를 조작 한 팀을 이끌었다. 크레딧 : L. Brian Stauffer 불행하게도, 효소 반응은 매우 비효율적이어서 갈락토오스의 30 %만이 타가 토스로 전환되어 제조 업체가 갈락토오스 혼합물로부터 타가 토스를 제거하는 고비용의 공정을 사용하게 만든다. Jin 팀은 에탄올 제조업체가 옥수수에서 연료를 생산하기 위해 효모를 사용하는 것과 같이 효모 세포의 내부 기계를 작은 타가 토스 공장으로 사용했습니다. 연구진은 두 가지 유전 적 비틀기를 만들어 유당으로부터 타가 토스를 생산하는 효모 균주를 조작했다. 첫째, 그들은 효모가 유당 대사 중에 세포질로서 갈락토오스를 사용하게하는 유전자를 추출했습니다. 둘째, 그들은 갈락토오스를 타가 토스로 전환시키는 두 가지 유전자를 추가했다. 따라서 효모가 유당을 공급 받으면 자체 신진 대사로 인해 타가 토스 90 % 용액이 생성되어 전통적인 제조의 30 % 수율보다 훨씬 높습니다. 효모 반응기는 또한 효소 기반의 것보다 훨씬 더 큰 스케일로 작동하기 때문에 효율적으로 대량의 타가 토스를 생산할 수 있다고 Jin은 말했다. 그는 또 "효모 기반의 공정은 유청을 간접적으로 사용할 수있는 장점이있다. 유청은 치즈와 그리스 요구르트 제조 공정의 불가피한 부산물이다. "최근 그리스 요구르트의 인기로 인해 유제품의 처리는 유제품 산업에서 문제가되고 있습니다. 우리는이 과정을 통해 유장 문제를 해결할 수 있기를 희망합니다. 우리의 효모 발효 방식은 제품 비율을 높이고 값싼 유제품 폐기물을 직접 사용한다면 타가 ​​토스의 생산 비용을 크게 줄일 수있을 것으로 기대합니다. " 다음으로, 연구원들은 유당으로부터 다른 제품을 생산하기 위해 효모에 기반한 접근 방법을 탐구 할 것이다. 그는 "대사 효모가 유당을 효율적이고 신속하게 이용할 수 있다는 것을 보여 주었으며, 신진 대사 공학을 통해 효모 균주를 이용하여 유청에 풍부한 유당 에서 다른 가치있는 제품을 생산할 수 있었다 "고 말했다. 추가 탐색 희소 한 설탕은 너를 위해 좋다

더 자세한 정보 : Jing-Jing Liu 외. 생물 변환을위한 산화 환원 반응을 통한 이성체 화 반응의 열역학적 평형 극복, Nature Communications (2019). DOI : 10.1038 / s41467-019-09288-6 저널 정보 : Nature Communications 에 의해 제공 일리노이 주립대 학교 어 바나 - 샴페인 캠퍼스

https://phys.org/news/2019-04-low-calorie-sweetener-derived-lactose-boost.html

 

 

A&B, study(laboratory evolution, mainhotspot project)

B/http://www.mdpi.com/2072-4292/10/8/1261
A/https://www.nature.com/articles/s41598-018-28963-0
https://pr.ibs.re.kr/handle/8788114/5556?mode=full
https://www.nature.com/articles/s41598-018-28963-0