AbstractClub - 英文技術専門誌の論文・記事の和文要約


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Science March 13 2009, Vol.323


免疫学的平衡作用(Immunological Balancing Act)

栄養物質を吸収する腸において、異物である栄養素に対して免疫反応が生じては困ることになる。分泌型免疫グロブリンA(IgA)は腸を、食物や腸に棲むミクロフローラに対して免疫寛容性を推進させることで、腸の本来の役目を果たすための重要な役割をする。そのIgAは、CD4+Tヘルパー細胞の助けによってB細胞から産生する。しかし、腸の中でどのようにしてCD4+Tヘルパー細胞が産生されるかは不明であった。Tsujiたち(p. 1488) は、腸内において特殊化したリンパ組織のパイエル板(Peyer's patches)において、抑制因子Foxp3+CD4+T細胞が選択的に濾胞性B細胞ヘルパーT細胞中に分化するが、他のリンパ組織では分化しないことを見出した。抑制因子T細胞のT[FH]細胞への分化には、T細胞に特有な転写制御因子 Foxp3の下方制御のみならず、B細胞との相互作用が必要である。このように、T細胞集団の柔軟性と腸内の特異的環境によって、免疫寛容と活性化の微妙なバランスが保たれている。(Ej,hE)
Preferential Generation of Follicular B Helper T Cells from Foxp3+ T Cells in Gut Peyer's Patches
p. 1488-1492.

深海から飛び出す(Out of the Deep)

寒冷な氷河時代に、南極海(The Southern Ocean)は大気二酸化炭素の貯蔵庫の機能を果たしていたとされ、このことは、過去5回の各退氷期の期間内に大気二酸化炭素の濃度がおよそ50%上昇した理由を説明することができる。Andersonたち(p.1443;Toggweilerによる展望記事参照)は、最終退氷期に、南極海における生物起源オパールの埋没率(burial rates)が増加したことを明らかにした。それは、活発な湧昇があったことを示している。より激しい湧昇は、深海で溶解していた二酸化炭素をさらに多く海表面に運び出し、大気中に放出し、氷河期から退氷期の間で観測された二酸化炭素の上昇を導いたであろう。(TO)
Wind-Driven Upwelling in the Southern Ocean and the Deglacial Rise in Atmospheric CO2
p. 1443-1448.
CLIMATE CHANGE: Shifting Westerlies
p. 1434-1435.

小胞融合のメカニズム(Fusion Confusion)

小胞融合と神経伝達物質の放出は、脳が機能する上での基本的な側面である。シナプス小胞の効率的な利用と、神経伝達の運動メカニズムは融合方式に大きく依存する。いわゆるキス・アンド・ラン(kiss-and-run)融合という共起表現 (細胞内小胞が融合孔のみで開口放出を行うという仮説様式) と、その後の同一小胞の再利用によって、原理的にはシナプスでの情報伝達を大きく拡大することができる。Zhang たち(p. 1448,および2月12日号、電子版参照)は、量子ドット上にシナプス小胞を置いて、学習時と記憶時において、キス・アンド・ランと古典的な全崩壊融合のどちらが生じるかを光学的に観察した。一連の刺激信号の伝達経路において、古典的融合よりはキス・アンド・ランが支配的であった。(Ej,hE)
The Dynamic Control of Kiss-And-Run and Vesicular Reuse Probed with Single Nanoparticles
p. 1448-1453.

可視化された結晶化(Crystallization Visualized)

貝殻、耳石、海洋生物の骨格などは炭酸カルシウムの無機結晶で出来ているが、室温、常圧という環境にもかかわらず、その成長速度はきわめて大きく、通常の化学反応理論では説明できない。系の自由エネルギーを変化させる二次的な物質や表面の存在によって、溶融物質や過飽和な溶液からの結晶の核形成と成長が動力学的に加速されることがしばしば起こる。Pougetたち(p.1455; 表紙参照)は、析出した結晶の配向を制御するラングミュア単層膜のもとでの炭酸カルシウムの析出について記述している。整列した単層に付着しているアモルファスの無機粒子から始まり、結晶粒子が構造化されたテンプレート上に形成されるまでの一連のイベントが、低温透過型電子顕微鏡によって追跡できるようになった。このプロセスを通して、アモルファス炭酸カルシウムの粒子が観察され、結晶化プロセスにおけるアモルファス炭酸カルシウム粒子の役割が確認された。(hk,Ej,nk)
The Initial Stages of Template-Controlled CaCO3 Formation Revealed by Cryo-TEM
p. 1455-1458.

自己-治癒するポリウレタン(Self-Healing Polyurethanes)

自己修復する物質があれば、対象物がその場で修復できることになる。Ghosh と Urban (p. 1458) は、自己修復型ポリウレタンを考案した。この材料中で損傷が発生すると、これが同時に治癒ステップの最初のきっかけとなる。ポリウレタン中にはオキセタン(oxethane)-置換されたキトサンが取り込まれており、機械的損傷が生じるとオキセタン環が開裂し、反応性末端基ができる。これを紫外線に晒すと、キトサン鎖が切断され、オキセタン反応部位に結合することで、傷を受けたポリウレタンのコートの治癒と修復が急速に進む。(Ej,hE)
Self-Repairing Oxetane-Substituted Chitosan Polyurethane Networks
p. 1458-1460.

炭化フッ素の取り込み(Squeezing in Fluorocarbons)

ポーラス(多孔性)な固体を用いた化学分離のほとんどは、その大きさの選択に依存している。大きすぎて孔を通過出来ない化合物は排除される。Metrangoroたち(p.1461)は、ある種の炭化フッ素化合物を選択的に捕獲するイオン性固体に関して述べている。この結晶は、鎖の末端にプラス電荷のアンモニウム基とその電荷のバランスをとるマイナスの電荷を持つヨウ化物イオンによってキャップされたジカチオン炭化水素鎖からなる。構造的にはノンポーラスであるが、この固体はヨウ素でキャップされた炭化フッ素鎖を自発的に限界まで受け入れようとする。それは炭化フッ素鎖が個体末端でのヨウ化物と強い分子間ハロゲン結合を形成するからである。分子のこの取り込み反応は、ジカチオン炭化水素鎖の結晶格子長スケールの鎖の長さを持つ炭化フッ素に対して高度に選択的である。更に、このプロセスは可逆的で、加熱によりゲスト分子は遊離される。工業的な炭化フッ素化合物の分離という用途に応用可能である。(KU,nk)
Nonporous Organic Solids Capable of Dynamically Resolving Mixtures of Diiodoperfluoroalkanes
p. 1461-1464.

いっそううすぼんやりとした青い空(Mistier Blue Sky)

大気のエアロゾルは、太陽輻射で大気がどのように、また、どの程度暖められるかに大きな影響を与える。そして、エアロゾル量の不確かさにより、微妙な地球温暖化のメカニズムをさらに深く理解することが阻まれてきた。最近、地球へ降り注ぐ太陽輻射の量に、見かけ上、増減があると、「地球規模で薄暗くなること(暗化)」や「地球規模で明るくなること(明化)」が観測されている。Wang たち(p.1468) は、1973年以降の世界中から集められたエアロゾルの光学的深さの記録を分析し、晴天の視界の動向に関する地球規模の地図を描いた。空は、地球の大部分で、しかしすべてではないが、その透明性が落ちてきており、エアロゾルの光学的深さの変化は、過去20年から30年間に渡る暗化と明化の報告とよく一致している。(Wt)
Clear Sky Visibility Has Decreased over Land Globally from 1973 to 2007
p. 1468-1470.

一硫化炭素の観点(The CS Point of View)

液相・気相の分子は常に動いており、反応ダイナミクスを観測した場合様々な配向をとった分子群で平均化されたぼやけた情報しか得ることができない。Bisgaard等は二硫化炭素(CS2)分子を短パルスレーザー照射により一時的に配向させ、高速分光により光分解過程を平均化を除去して測定することに成功した。C-S変角および伸縮振動とカップルした複雑な電子挙動がC-S結合切断前にが生じていることが観測された。(NK)
Time-Resolved Molecular Frame Dynamics of Fixed-in-Space CS2 Molecules
p. 1464-1468.

悪いことは何もない(Too Little of a Bad Thing)

アミロイド前駆物質タンパク質(amyloid precursor protein:APP)の変異は家族性のアルツハイマー病をもたらすことが知られている。Di Fedeたち(p.1473)は、ホモ接合性の状態においてのみこの病気に関与しているAPP変異に関して記述している。A673V(alanine-673→valine-673に置き換わったもの)の変異はAPPプロセシングに影響し、β-アミロイド(Aβ)産生を増強し、そして又、Aβが凝集してアミロイド繊維を形成しやすくする。しかしながら、変異Aβペプチドと野生型のAβペプチドの共インキュベーションではAβの凝集が不安定になり、アミロイド形成を阻害する。このことは、ヘテロ接合性のキャリアが高齢になってもこの病気を発生しないという観察と一致している。(KU)
A Recessive Mutation in the APP Gene with Dominant-Negative Effect on Amyloidogenesis
p. 1473-1477.

チェックポイントを調べる(Check Out the Checkpoint)

あらゆる生命体はにとっての「重要な仕事(job one)」とは染色体を複製し、間違いなく分配するような細胞を作ることである。真核細胞は細胞分裂中に自分自身の染色体をきちんと揃えて分離するだけでなく、絶対安全なメカニズムをも持っており、もし染色体のすべてが適切に確保されない時には細胞分裂のプロセスを中断する。Herzogたち(p.1477)は、この絶対安全なメカニズムに作用している分子装置に関して一つの考えを提供している。このメカニズムの心臓部はユビキチンリガーゼ複合体である後期(有糸分裂の第三期)-促進複合体/サイクロソーム(anaphase-promoting complex/cyclosome:APC/C)であり、この活性は活性化因子Cdc20、或いは有糸分裂チェックポイント複合体(MCC)と呼ばれる抑制因子(この因子は他のタンパク質とともにCdc20の一部として含まれている)により調節されている。有糸分裂チェックポイントが活性状態、或いは不活性状態にある細胞からタンパク質が精製され、そして種々のパートナーと結合した、或いは結合していないAPC/C複合体の構造が単一粒子電子顕微鏡で観測された。MCCはユビキチン化(ubiquitinylation)に対しAPC/Cの基質結合を物理的に妨げ、かつAPC/Cをよりコンパクトな構造に固定するような変化を誘起することでAPC/Cを抑制する。(KU)
Structure of the Anaphase-Promoting Complex/Cyclosome Interacting with a Mitotic Checkpoint Complex
p. 1477-1481.

選択的な記憶の除去(Selective Removal of Memories)

記憶というものが脳でどのようにコードされ、貯えられているのだろうか、そしてどのニューロンが特異的な記憶の部位なのだろうか?Hanたち(p.1492)は、規定されたニューロン集団と特異的な恐怖記憶の破壊との間の関連を確立しようとしている。転写制御因子であるCREGを過剰発現する外側扁桃体におけるニューロンが恐怖記憶試験で優先的に活性化され、このことはニューロンのこの集団が恐怖記憶試験で選択的に補充されていることを示唆している。訓練後にこれらのニューロンの選択的な除去により、その後の記憶発現に障害をもたらしたが、一方同じような数の外側扁桃体ニューロンのランダムな除去ではその後に続く記憶発現に影響しなかった。この記憶喪失は頑強で、持続性があり、ニューロンの再統合(reconsolidation)や全体的な外側扁桃体機能の破壊によるものではない。(KU)
Selective Erasure of a Fear Memory
p. 1492-1496.

思いがけない喜び(Windfall Wonder)

霊長類に関する研究は、中脳のドーパミン作動性ニューロンが学習強化を促進する予想外の報酬シグナルをコード化していることを示唆している。このようなニューロンの報酬に関係する性質は直接ヒトでは測定されたことがなかった。脳深部刺激療法中の微小電極記録を用いて、Zaghloulたち(p.1496)は、確率学習の課題に取り組んでいるパーキンソン病患者の黒質における神経活動を解析し、学習強化のメカニズムを調べた。神経細胞の応答は、予想に対する改良モデルに基づき4つのカテゴリーに分類された:想定内の利益と損失、及び想定外の利益と損失。スパイク活性における有意差は想定外の利益と損失に応答して観測され、一方想定内の勝ちと損失に応答した有意差は小さかった。このように、ヒトの黒質は想定外の報酬を優先的にコードしており、想定外のポジティブとネガティブのフィードバックの間で分化している(KU,Ej)
Human Substantia Nigra Neurons Encode Unexpected Financial Rewards
p. 1496-1499.

ランダムなネットワークにおける非連続性(Discontinuities in Random Network)

相転移というとまず頭に浮かぶのは水の沸騰や氷結だが、ネットワーク中でランダムに形成されるコネクション(たとえば、ソーシャル・ネットワークにおける接続)の数がわずかに変化することによって、ネットワーク中で利用可能な最長パスの頂点の数が大きく(爆発的に)増加することがある。こうしたパーコレーション遷移(percolation transitions)は、しばしばErdoes-Renyi(ER)モデルによって研究されており、そのモデルではネットワーク中の頂点同士のペアを結ぶ辺はランダムに付加されるとされている。こうした遷移は、性質上連続的なものだと考えられてきた。このたびAchlioptasたちは、2つの候補辺の一方が、(接続される経路の長さに数学的演算を適用する)積ルールに基づいて選択されるとする、ERモデルの1つのバリエーションを研究した(p. 1453; またBohmanによる展望記事参照のこと)。このモデルに基づくシミュレーションによって、それらパーコレーション遷移は非連続的でありうることが明らかにされた。(KF)
Explosive Percolation in Random Networks
p. 1453-1455.
MATHEMATICS: Emergence of Connectivity in Networks
p. 1438-1439.

南極の融解(Antarctic Meltdown)

南極半島西部の古記録は、そこが急速な気候変化に特に陥りやすい傾向があることを示している。Montes-Hugoたちは、急速な地球温暖化の下で大陸を被う氷がめざましく失われたことが、南極西部における一次生産性の大きな変化に関わっていることを示している(p. 1470)。その北部地域においては、氷が少なくなることが雲によって空がより多く覆われる原因となり、プランクトンにまで届く太陽光を減らす。この光の損失が、氷が溶けることによってできる水の減少や強風(どちらも水カラムの層ができるのを妨げる)とあいまって、植物プランクトンの大量繁茂を減らすことにつながる。対照的に南部地域では、長期間にわたって空に雲のない状態が続き、南極海流はその流速を増し、より多くの微量栄養素がもたらされる。どちらの要因もより大きな一次生産性に寄与している。これら物理的変化によって、南極西部のオキアミや脊椎動物コミュニティーで最近観察される著しい変化が説明されるのである。(KF,nk)
Recent Changes in Phytoplankton Communities Associated with Rapid Regional Climate Change Along the Western Antarctic Peninsula
p. 1470-1473.

ループを閉じる(Closing the Loop)

概日時計は、我われや我われの植物が昼と夜の周期に適切に適応していくよう保ってくれる。シロイヌナズナにおいて、このペースを保った協調を達成してくれている分子を分析することによって、相互連結している論理ネットワークと、遺伝子制御のフィードバックループが明らかにされた。Pruneda-Pazたちはこのたび、酵母において標的を明確にしたゲノム科学的アプローチを用いて、この仕組みにもう1つ別の分子、転写制御因子CHEを追加した(p. 1481; またMcClungによる展望記事参照のこと)。CHEはシロイヌナズナの既知の時計成分に結合し、そして予想されてはいたが、未だ決着していない或る結びつきを、即ち、既知の時計成分TOC1とその予想された標的遺伝子CCA1とを結びつけたのである。(KF)
A Functional Genomics Approach Reveals CHE as a Component of the Arabidopsis Circadian Clock
p. 1481-1485.
CIRCADIAN RHYTHMS: Linking the Loops
p. 1440-1441.

接合体発生への父系の影響(Paternal Influences on Zygote Development)

植物において胚発生の進行を引き起こすシグナルは、父系と母系の配偶子間の、精密にタイミングを合わせた相互作用の存在を明らかにしている。Bayerたちは、父系の花粉粒子中のキナーゼSSPをコードするメッセンジャーRNA(mRNA)を発見した(p. 1485;またGrossniklausによる展望記事参照のこと)。雄性と雌性の配偶子の受精と融合の後で、このmRNAはSSPタンパク質へと翻訳される。これに続いてSSPは、母系から供給されるキナーゼ、YODAの活性化の引き金として作用する。YODAは次に、接合体発生の初期相を制御する。このように、胚発生は雄性と雌性の配偶子の融合後はじめて始まるのである。(KF)
Paternal Control of Embryonic Patterning in Arabidopsis thaliana
p. 1485-1488.
PLANT SCIENCE: Paternal Patterning Cue
p. 1439-1440.

能力を制限する(Limiting Potential)

シナプス形成は、特定のサイズや形状、そして決まった個数を実現するために厳しく制御されている。シナプス補充の開始と維持にとって重要な鍵となる分子の発見に関しては、最近進展があったが、サイズや個数を制御するためのこの仕組みを制限する負の制御因子については、不十分にしかわかっていなかった。PatelとShenは、進化的に保存されてきたタンパク質RSY-1をシナプス形成の局所的阻害因子として同定した(p. 1500)。それはシナプス前終末の数と、シナプス前部位へ補充される物質の量を制御しているのである。RSY-1は、シナプス前発生に必須な主要組立分子に拮抗することでシナプス形成を抑制している。このタイプの負の制御は、集中的に研究されてきた正の制御の仕組みと同様、シナプス制御にとって重要であるようだ。(KF)
RSY-1 Is a Local Inhibitor of Presynaptic Assembly in C. elegans
p. 1500-1503.

指先での手探り(Fingertip Search)

ヒトにはなぜ、上皮に隆線があり、しかもそれらはなぜ、渦巻状に配列されているのだろうか? 従来の研究は、皮膚にある2つの機械受容器(mechanoreceptor)チャネルを明らかにしており、それにより粗と密の空間的特徴の知覚が、指の表面を介して触覚処理の中心部分に伝達される。ゆっくりと順応していく機械受容器クラスは主に縁の検出と皮膚の伸びの検出に用いられるが、一方パチーニ小体(皮下に存在する振動受容器)は数百ヘルツの振動を拾い上げている。Scheibertたちは第2の質問には答えていないが、表面がヒトの指先と同じサイズかつ同じ周期の隆線でパターン化された人工的な球状のキャップ(ミニチュアの水泳帽のようなもの)を使うことによって、最初の問いへ応えている(p.1503、1月29日号電子版)。パターンのある表面を横切るようにこのキャップを擦ると、隆線の存在により圧力の偏れが100倍にも増幅することになったが、これはパチーニ線維のある範囲内で最も良く生じたのである。(KF,KU)
The Role of Fingerprints in the Coding of Tactile Information Probed with a Biomimetic Sensor
p. 1503-1506.

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