AbstractClub - 英文技術専門誌の論文・記事の和文要約


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Science August 15 2014, Vol.345


大規模なロボットの自己組織化(Large-scale robotic self-assembly)

個体が群れを成す場合、集団的な動きを行うためにはお互い何らかのコミュニケーションをとる必要がある。ロボットの群れは、他の個体よりゆっくり動くロボットのような平均から極端に外れた(局外)者に対処しなければならない。Rubenstein たちは、局所的な情報のみを用いて協調動作を行う、プログラム化されたロボットの巨大な群れを作り上げた。ロボットたちは、自分の直径の約3倍以内にいる近くのメンバーとだけコミュニケーションできるようになっている。彼らは、予めプログラム化された形態を構成することができる。もし、お互いに衝突したり、外れものが原因でロボットたちの編成に困難が生じると、追加のアルゴリズムが集団的動きを修正するように導いてくれる。(Sk,ok)
Programmable self-assembly in a thousand-robot swarm (Science, this issue p. 795)

新たな広い空間を示す神経細胞(Nerve cells displaying extra large spaces)

ラットは「場所(place)」細胞と呼ばれる脳細胞を使用して、自分たちがどこにいるかを把握している。Richたちは、野生のラットの行動範囲に相当する大変長い迷路、あるいは走路(48メートル長)を用いて、ラットが、非常に広い空間あるいは拡張された経験を脳内でどのように表現しているかを調べた。新規な空間が段々と大きくなるにつれて、ラットの脳は新しい場所細胞を補充した。しかしながら、どんなに空間が大きくなっても、いくつかの細胞は常に活動していない状態を保っており、おそらくこれから遭遇する別の環境のための準備用として保持されている。(hk,KU,ok,nk)
Large environments reveal the statistical structure governing hippocampal representations (Science, this issue p. 814)

一粒の宇宙塵を見つけられますか?(Can you spot a speck of space dust?)

NASAの Stardust宇宙探査機は宇宙塵を収集してきた。地球への帰還前に、エアロゲルタイルとアルミホイルが、200日近くの間、星間塵の流れの中に置かれた。市民科学者たちが、エアロゲル中で粒子が捕捉された71の飛跡のほとんどを同定した。そして、走査型電子顕微鏡により、粒子がアルミホイルを打ち抜いた際のクレーター状の形状が明らかになった。Westphal たちは、軌道と組成の分析を行うことにより、粒子のうちの7個は星間起源のものであろうと報告している。これらの塵粒子は、以前の天文学的知見に基づく星間塵のモデルに比べて、驚くほど多様な鉱物成分と結晶構造を有している。(Sk,nk)
Evidence for interstellar origin of seven dust particles collected by the Stardust spacecraft (Science, this issue p. 786)

致命的な脳癌における強力な標的(A potential target in a deadly brain cancer)

ありふれているが、しばしば致死的となる脳癌の一種、神経膠芽腫中では、EGFRと呼ばれる増殖因子受容体が過剰な活性化を示すことが多い。Kusneたちは、神経膠芽腫細胞中でキナーゼ aPKCが刺激されるのは,異常に活性の高いEGFRによるものばかりでなく、腫瘍を浸潤する免疫細胞によって遊離された TNF-αと呼ばれるサイトカインに応答しての経路もあることを見出した。aPKCを抑制する薬剤は、神経膠芽腫のマウスモデルにおいて腫瘍の増殖を減少させ、そして高い aPKCレベルを持った神経膠芽腫の患者の生存期間はより短かかった。このように、二つの癌-促進経路は aPKCに収束し、aPKCを神経膠芽腫に関する魅力的な治療標的としている。(KU,ok,nk)  
Targeting aPKC disables oncogenic signaling by both the EGFR and the proinflammatory cytokine TNFα in glioblastoma (Sci. Signal. 7, ra75 (2014))

ネナシカズラは遥かに多くの情報を共有している(Strangleweed shares too much information)

RNAは、個々の細胞内でロボットのように、通常働くので、我々は我RNAを独占的に保持していると考えている。Kimたちは、寄生性のヒルガオ科のネナシカズラ(dodder)がこのルールを破っていることを示している。dodderが宿主植物を攻撃する際に、dodderは導管を開け、導管を通して寄生植物と宿主植物の間で、メッセンジャーRNAとおそらく他の調節性のRNAが交換される。単一の dodder植物は複数の宿主を攻撃するため、この種の交換は種間での遺伝子移動に関する基本的実例を与えるものであろう。(KU,pk,nk)
Genomic-scale exchange of mRNA between a parasitic plant and its hosts (Science, this issue p. 808)

息が詰まるような粘着性粘液の物語(A breathtaking tale of sticky mucus)

嚢胞性線維症の患者は、彼らの気道が厚い粘液でふさがれているために、呼吸をするのが困難である。この粘液は、その産生法に問題があるために蓄積するのだろうか?或いは、脱水や気道壁の再構築といった他の病気のせいで蓄積するのだろうか?これらの可能性を区別することが、これからの薬剤開発にとって重要となる。嚢胞性線維症を有する子豚の研究において、Hoeggerたちは、粘液産生を主要な欠陥として同定している(Wineによる展望記事参照)。子豚の気道腺は繋がった糸状の粘液を正常に合成したが、その糸が外れず、腺管に繋ぎ止められたままなのである。(KU,nk)  
Impaired mucus detachment disrupts mucociliary transport in a piglet model of cystic fibrosis (Science, this issue p. 818; see also p. 730)

敗血症治療用のスイスアーミーナイフ(A Swiss Army knife for treating sepsis)

敗血症は年間で約7百万人が死亡する感染合併症であり,有効な分子治療法が知られていない。しかしながら,細胞は分子より融通性がある。細胞は産出物を作って周囲環境に応答している。今回,Fletcherたちは,この多発性疾病と戦かうために,細胞が,より高い機能を備えているかどうかについて調べている。リンパ節由来の抗炎症性細胞を1度注入すると,クリニックにおいて疾病に罹ったヒトを模倣した条件下で2つの敗血症マウスモデルでの生存率が劇的に向上した。この有益細胞は,敗血症が関与する致死性の"サイトカイン急性発症"を低減させたのである。(MY,ok)
Lymph node fibroblastic reticular cell transplants show robust therapeutic efficacy in high-mortality murine sepsis (Sci. Transl. Med. 6, 249ra109 (2014))

RNA折り紙の未来は明るい(The future of RNA origami writ large)

研究者たちは,丁寧につなげたDNA鎖から複雑なナノ構造を以前から製作してきた。今回,彼らは、遺伝子発現により作られたRNAを使うことができるようになり,これにより,今までDNA折り紙に必要だった高価な DNA鎖合成や,時間を要する熱処理工程が回避されている。Gearyたちは分子モデリングを用いて,折り畳まれた RNA折り紙構造のサイズを拡大した(LeontisとWesthofによる展望記事参照)。モデリングにより,一本鎖 RNAを A型らせん体につなげるための組立パターンが明らかになった。著者たちは,雲母表面に660のヌクレオチド規模の大きさの2次元構造を作った。(MY,KU,ok)
A single-stranded architecture for cotranscriptional folding of RNA nanostructures (Science, this issue p. 799; see also p. 732)

下水管の腐食性硫化物の出所を明らかにする(Sourcing corrosive sewer sulfides)

下水管システムは驚くべき速度で腐食が進行し,行政はその交換に何十億ドルの費用を要している。水処理システムが異なると,この損傷の原因となる腐食性硫化物の出所を突き止めることが難しくなる。Pikaarたちは,オーストラリア中で,広範な産業調査とサンプリングキャンペーンを行った(RauchとKleidorferによる展望記事参照)。飲用水処理時に凝集剤として添加される硫酸アルミニウムが,下水管システム腐食の主要犯であった。汎用的となっているこの処理方法を,硫化物を含有しない凝集剤を加えるよう変更することで,世界中の下水管腐食を劇的に減らすことができるであろう。(MY)
Reducing sewer corrosion through integrated urban water management (Science, this issue p. 812; see also p. 734)

母の栄養の乏しさのせいで...(The nutritional sins of the mother...)

出生前の母の置かれた環境的状態が、子孫の健康に影響をもたらすことがあるが、どのようにだろうか? Radfordたちは、栄養不良状態の妊娠したマウスの雄性の子孫が、その精子中のDNA組成を変化させたことを発見した。さらにその子孫は、代謝性の健康を損なったことも示した。影響をこうむった特異的遺伝子は、DNAメチル化を失っただけでなく、正常な精子DNAパッケージング因子(プロタミン)をも欠き、代わりにヌクレオソームに富んでいた。つまり、出生前環境が良好でないと、子孫は母親のこうむった被害の影響を受けるようになるのだ。 (KF,nk)
In utero undernourishment perturbs the adult sperm methylome and intergenerational metabolism (Science, this issue p. 1255903)

謎への手がかりがRAVE衛星から得られた(Clues to a mystery with RAVE results)

星間空間を漂う未知の物質が銀河系内天体からの光を系統的に吸収しており、それは紫外から赤外の間の特定の波長で起きている。天文学者たちが星間吸収帯 (diffuse interstellar bands :DIBs)と呼んでいるものの原因は、今なお同定できていない。Kos たちは50万個近くの RAVE探査による星のスペクトルを組み合わせて、我々に更なる手掛かりを与えてくれる説得力のある地図を作成した。この擬似3次元の地図は、862nm の光を吸収するキャリアーの分布を示しおり、そして、それは、別途作成された星間ダストの地図と密接に関連している。しかし、銀河面と垂直方向にはダストより高いところまで分布している。これは、多くの DIB の一つにすぎないが、この解析結果は将来、他のものの研究への道筋をつけるものである。(Wt,KU,nk,ok)
【訳注】
・RAVE:衛星探査機 Radial Velocity Experimentの略
・スケールハイト(scale height):銀河面からの高さを z とし、分布関数を exp(-|z|/H) で表すときに H をスケールハイトと呼びます。Hが大きいと密度低下が緩やかで銀河面から 離れたところまで分布していることを示します。 
Pseudo?three-dimensional maps of the diffuse interstellar band at 862 nm (Science, this issue p. 791)

酸素を放出するためのステージを用意する(Setting the stage for release of oxygen)

植物はタンパク質に結合した 4 つのマンガンイオンと1つのカルシウムイオンからなるクラスターを用いて、水を我々が呼吸する酸素に変換している。Coxらは、酸素-酸素結合が形成される直前の同クラスターの電子構造をより正確に把握することに成功している(BrittとOyalaの展望記事参照)。電子常磁性共鳴分光法を用いて、4つすべてのマンガンイオンが八面体配位し、かつ4+酸化状態にあるという仮説が正しいことを明らかにした。地球生命体にとって重要な、効率的な光合成プロセスへのこのような手がかりは、人工的な水分解触媒の開発に役に立つであろう。(NK,KU,nk)
Electronic structure of the oxygen-evolving complex in photosystem II prior to O-O bond formation (Science, this issue p. 804; see also p. 736)

卵母細胞中の因子が再プログラムを補助している(Factor in oocyte assists reprogramming)

未受精卵は、特異的な細胞運命に向けた経路を辿り始めていた他の細胞を脱分化させる成分を含んでいる。Gonzalez-Munozたちは、タンパク質フォールディング因子 ASF1Aがこの再プログラミングイベントを促進し、生殖細胞分裂のメタフェーズIIと名付けられた特定のフェーズで作用していることを示している。ASF1Aは、ヒト成体の皮膚線維芽細胞などの分化細胞を未分化な多能性幹細胞に変えるのを助けているのである。(KF,nk)
Histone chaperone ASF1A is required for maintenance of pluripotency and cellular reprogramming (Science, this issue p. 822)

エピジェネティクスが分化転換を指示する(Epigenetics direct transdifferentiation)

動物をひとつ丸ごと作るために、数多くの異なった細胞型が形成され、相互作用している。それら分化細胞のあるものは、Uターンして脱分化したり、あるいは別の細胞運命へ分化転換することがある。自然界では比較的まれなことだが、Zurynたちは、小さな線虫(Caenorhabditis elegans)におけるそうした1つのプログラムを追跡した。そこでは、直腸細胞の運動ニューロンへの転換が見られた。細胞可塑性と最終運命選択における保存された役割を有する転写制御因子が、ステップごとに特異的なヒストン修飾酵素と一緒になって、細胞アイデンティティーに関する個々の連続したフェーズを定めているのである。(KF,KU)
【訳注】
・エピジェネティクス:DNA塩基配列の変化を伴わない細胞分裂後も継承される遺伝子発現あるいは細胞表現型の変化(Wikipedia日本語版による)
Sequential histone-modifying activities determine the robustness of transdifferentiation (Science, this issue p. 826)

チップ上の「人工細胞」に向けて(Toward an "artificial cell" on a chip)

生化学的経路を再構成している無細胞系は、細胞の内部の働きを明らかにするために重要なものである。Karzbrunたちは、シリコンチップ上に、高度に微小化された無細胞系を作り上げた。連結された一連の小さな区画がチップ上に製作され、そこではDNAによって駆動される反応が生じて、物質が区画内に流れ、区画間に拡散する。この系は、周期的変動するタンパク質発現パターンとタンパク質勾配を再現するもので、チップ上の「人工細胞」を作る重要な跳び石を提供するものである。(KF,KU)
Programmable on-chip DNA compartments as artificial cells (Science, this issue p. 829)
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