AbstractClub - 英文技術専門誌の論文・記事の和文要約


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Science December 18 2015, Vol.350


動物相の喪失は熱帯森林の炭素を減少させる(Faunal loss reduces tropical forest carbon)

熱帯森林からの大型の果物を食する動物の消滅は、不釣り合いなほどの影響を炭素蓄積に与える。Belloたちは、播種と再生を大型脊椎動物に依存している熱帯性高樹木による炭素の蓄積をモデル化した。森林伐採の抑制や森林再生の推進と同様、熱帯森林の最大限の炭素貯蔵を達成するには、主要な生態学的相互作用を考慮する必要がある。(Uc,KU,ok,kh,nk)
Defaunation affects carbon storage in tropical forests. Sci. Adv. 10.1126.sciadv.1501105 (2015)

酸性試験を突破する(Passing an acid test)

大気中の CO2濃度の増加が海を酸性化していくにつれ,海洋性の石灰化生物にとっては通常,炭酸塩からなる骨格の形成や維持が困難になっていくだろう. それでもやはり,生物の中には他よりも打撃が大きいタイプがあったり,より高い CO2濃度から恩恵を受けるものすらあるかもしれない.円石藻は,その光合成能力が炭素に強く制限されているため,その代表例である.Rivero-Calleたちは,北大西洋で円石藻類の存在量が,過去50年の間で20%、もしくはそれ以上増加したことを示している (Vogtによる展望記事参照).このように,植物プランクトンのこの主要機能群は,未来のより高い CO2濃度に順応できるかもしれない.(MY,KU,ok,nk)
【訳注】
・機能群:栄養摂取等で類似した生態学的機能を持つ群集構成要素
Multidecadal increase in North Atlantic coccolithophores and the potential role of rising CO2. Science, this issue p. 1533; see also p. 1466

臓器不全からの誤射(Friendly fire from organ failure)

最近では臓器移植はありふれた治療のように見えるかもしれないが,提供臓器に対する拒絶反応は、今なお相当なリスクをもたらしている.自己抗体は拒絶反応の一因であるが,この自己抗体がどのようにして産生されるのかは,依然明確ではない.Dieudeたちは,アポトーシス性の血管内皮細胞から誘導されたエキソソーム状の小胞がマウス中で自己抗体の産生を刺激し,これが移植片拒絶を高めることを見出した.この小胞は活性な20Sプロテアソーム核複合体を含んでいて,プロテアソームを抑制すると,臓器移植マウスで小胞の免疫原性と移植片拒絶の両方が低下した.エキソソーム類似の小胞の循環や抗-自己抗体価の増加が,血管損傷したマウスモデルでも観察され,臓器移植を必要とするもとの臓器不全が拒絶反応のリスクを高めているかもしれないことを示唆している.(MY,kh)
【訳注】
・エキソソーム:細胞から分泌される小胞で,タンパク質や核酸とそれらを包むリン脂質二重層からなる
・20Sプロテアソーム:タンパク質分解活性を有する筒状のタンパク質複合体
・免疫原性:抗原による免疫反応を誘発する性質
The 20S proteasome core, active within apoptotic exosome-like vesicles, induces autoantibody production and accelerates rejection. Sci. Transl. Med.7, 318ra200 (2015)

ちょっと窒素を加えて、より多くのエネルギーを蓄える(Store more energy with a touch of nitrogen)

電池とは対照的に、コンデンサは一般により少ない電力しか蓄えることができないが、はるかに急速に充電や放電ができる。Linたちは多孔性炭素材料を作成し、次いで窒素をドープした。これにより、炭素のエネルギー密度が3倍以上に増大し、その増大は最大の充電状態でも維持され、急速な電力供給の能力を損なうこともなかった。(Sk)
Nitrogen-doped mesoporous carbon of extraordinary capacitance for electrochemical energy storage. Science, this issue p. 1508

分子動画の作成(The making of a molecular movie)

沸騰や融解のような、毎日の生活で見慣れた相転移現象は、温度を変えることで引き起こされる。しかし、実験室では物質に強烈な明るさの光をあてることで、相を変化させることが可能である。そのような転移の際に、材料の電子状態と格子構造の両方に変化が起きる。Ishikawaたちは超高速の光学的、および、電子的回折プローブを用いて、分子結晶中の光誘起相転移の際に起きる両タイプの変化を同時に監視した。その結果得られた分子動画は、分子間距離の拡大、分子の扁平化や、二量体分子の傾斜運動を示していた。(Wt,KU,ok,kh)
Direct observation of collective modes coupled to molecular orbital-driven charge transfer. Science, this issue p. 1501

カワスズメが火口湖で分岐する(Cichlids diverge within a crater lake)

どのようにして集団が分岐して,ゲノムレベルで新種が生じるのかは,特に同じ場所で共存している場合,はっきりしていない.Malinskyたちは,タンザニアの小さな湖に棲む魚であるカワスズメの2つのエコモルフが,相対的にどのように分岐しつつあるかについて調査した.2品種の間で遺伝子流動があるが,ゲノムアイランドとして知られている遺伝的分岐の主要領域が,集団間を分離する.著者たちは,これらのアイランド内に配偶者選択に関わっていそうな遺伝子を見つけた.これは,繁殖の好みに関係する遺伝子の変化が、種分化の際に分岐する最初であるという考えを支持している.(MY,kh,nk)
【訳注】
・シクリッド:スズキ目ベラ亜目シクリッド科の魚で,熱帯域に広く生息する
・エコモルフ:ある場所の局所的な環境の違いに対する適応により形成された種内の分岐
・遺伝子流動:異なる集団間の交雑による遺伝子の移動
・ゲノムアイランド:遺伝子の水平伝播(個体間や他生物間においておこる遺伝子の取り込み)により遺伝子の出入りがあるゲノム領域
Genomic islands of speciation separate cichlid ecomorphs in an East African crater lake. Science, this issue p. 1493

運動ニューロン病を作る者(The makings of motor neuron disease)

発生中の運動ニューロンは、筋肉を中枢神経系に繋ぐ。Aminたちは、ミクロRNA-218 (miR-218)が発生中の運動ニューロン中で発現されること、そして他種ニューロンへの分化へ導くような発現を示す遺伝子網を抑制することを見出した。miR-218を欠くマウスは出生時に、ヒト運動ニューロン病に特徴的な症状を示して死んだ。(KU,kh,nk)
Loss of motoneuron-specific microRNA-218 causes systemic neuromuscular failure. Science, this issue p. 1525

赤潮は餌を見つけることを困難にする(Red tides make dinner hard to find)

ドウモイ酸 (DA)は、海洋藻類によって作られる神経毒物である。大量に存在すると、海洋の生物やヒトに有害となる。Cookたちは、海洋動物救助施設で治療されているカリフォルニア・アシカを調べた。DA曝露の証拠を持つアシカは、海馬に病変を有し、空間記憶課題成績の低下を示した。このような課題は海洋環境での餌探しに必須であるため、DA曝露の増加は、アシカの遭難増加につながる可能性がある。(KU,kh,nk)
【訳注】
・ドウモイ酸:天然由来のアミノ酸( 正確にはイミノ酸)の一種で記憶喪失性貝毒の原因物質。神経毒であり、短期記憶の喪失や、脳障碍を引き起こし、死に至る場合もある。
Algal toxin impairs sea lion memory and hippocampal connectivity, with implications for strandings. Science, this issue p. 1545

ESCRTは二つのとても異なるやり方で作用する(ESCRTs work in two very different)

いわゆる ESCRTタンパク質は、エンドソーム内腔中の小胞の出芽やウイルス出芽に関係している。これらの反応は、ESCRTのらせんが密封を助ける、細胞質で満たされたくびれの形成に関与している。McCulloughたちは、ESCRTがまた、まったく逆の形態を持つ膜小管の切断を促進することを示している。ESCRT-IIIと IST1 ESCRTサブユニッは、膜小管の外側でらせんを形成し、サイトゾル中の小管や小胞の出芽に介在することができる。比較的小さな構造的再編成が、その頭部での ESCRTの機能の切り替えに必要だった。(KU,kh)
【訳注】
・エンドソーム:外部から細胞内に物質を取り込む際に関係する細胞小胞体
Structure and membrane remodeling activity of ESCRT-III helical polymers. Science, this issue p. 1548

ボロフェン:2次元のホウ素 (Borophene: Boron in two dimensions)

炭素とホウ素のかさばりを持つ同素体は大きく異なるが、これらの元素の小さなかたまりは顕著な類似性を示す。グラフェンのような2次元炭素同素体のホウ素類似体の存在が予測されていた。Mannixらは、超真空下で銀表面にボロン原子を蒸着してホウ素2次元構造の作製を報告している(Sachdevの展望記事参照)。このグラフェン類似のボロン構造は、捩じれており、基板に弱く結合しており、金属性である。(NK,KU,kh,nk)
Synthesis of borophenes: Anisotropic, two-dimensional boron polymorphs. Science, this issue p. 1513; see also p. 1468

小さなものを見る方法の進歩(Advances in seeing small things)

電子顕微鏡(特に収差補正機能を有するもの)は、ナノメートル以下の程度で材料を見ることができる。さらなる改良により、より低い電子線量で画像を得ることが可能となり、それにより試料の損傷を最小化できる。しかしながら、いくつかの材料、特に生物起源のものでは、試料を溶液中で撮像する必要がある。Rossは、液体セル電子顕微鏡法を可能にした最近の進歩振り返っている。それは、例えば作動中の電池の内部の変化、溶液からの結晶の成長、または自然状態での生体分子のような課題の研究の可能性を開くものである。(Sk,kh)
Opportunities and challenges in liquid cell electron microscopy. Science, this issue p. 10.1126/science.aaa9886

痛みの知覚に関与するチャネル(A channel involved in pain perception)

電位開口型ナトリウム (Nav)チャネルは、筋細胞とニューロンに電気信号を伝える。ヒトにおいて、Nav1.7が痛みの知覚に重要な役割を果たしている。或る特定の Navアイソフォームを標的にすることは課題が多い。しかしながら、 Nav1.7に対して選択的なアリールスルフォンアミド拮抗物質が、最近報告された。Ahujaたちは、この低分子のヒト Navチャネルへの結合を特徴づけた。その機序を更に研究するために、彼らは、この拮抗物質によって標的とされる Nav1.7の電位検知領域の特色を含む細菌の Navチャネルを遺伝子操作し、そして阻害剤に結合したキメラの結晶構造を決定した。その構造は、電位検知の機序に関する洞察を与え、より選択的な Navチャネル拮抗物質の設計を可能にするであろう。(KU)
【訳注】
・アイソフォーム:構造は異なるが同じ機能をもつタンパク質
Structural basis of Nav1.7 inhibition by an isoform-selective small-molecule antagonis. Science, this issue p. 10.1126/science.aac5464

肥満体の炎症を制限する(Limiting inflammation in obesity)

肥満体の人は、脂肪組織のマクロファージによって作られる炎症を起こすサイトカインの循環レベルを増加させていた。Velmuruganたちは、肥満マウスからの脂肪組織のマクロファージが、気体伝達物質であるH2Sの濃度減少、カルシウムシグナル伝達の増加、及び炎症誘発性サイトカイン産生の増加を有していることを見出した。H2Sはカルシウムチャネルを抑制し、結果としてマクロファージ中へのカルシウム流入が減少した。このように、炎症を起こす刺激は、脂肪組織中の H2Sの激減に導き、これが常在性脂肪組織のマクロファージによる炎症反応を悪化させる。(KU,kh,nk)
Depletion of H2S during obesity enhances store-operated Ca2+ entry in adipose tissue macrophages to increase cytokine production. Sci. Signal. 8, ra128 (2015)

複合体チャネルが注目される(A complex channel comes into focus)

電位開口型カルシウム (Cav)チャネルは、膜電位に応答して活性化され、カルシウム仲介性のシグナル伝達経路を開始し、不整脈やてんかんといった疾病と関係する。Cav1.1は、膜電位の変化を心筋収縮に結びつける。それは、中心部のサブユニットと3っの補助サブユニットからなる。Wuたちはウサギの骨格筋からの Cav1.1 複合体を単離し、電子直接検出カメラと進歩した画像処理を用いた単一粒子低温電子顕微鏡によりその構造を決定した。補助サブユニットを持つ複合体における真核生物の擬四量体 Cavチャネルの詳細な構築体は、関係するチャネルの機能的な、そして疾病の機序を理解するうえでの重要な枠組みを与える。(KU,nk)
Structure of the voltage-gated calcium channel Cav1.1 complex . Science, this issue p. 10.1126/science.aad2395

共益関係の初期段階(Early stages of a beneficial relationship)

植物は、アーバスキュラー菌根菌との広範囲にわたる共生から利益を得ている.植物と菌の間のこの共生は,植物が土壌から無機物と微量栄養素を獲得する助けとなる.今回,Gutjahrたちは,イネが共生を開始するのに根に必要となる細胞内受容体(加水分解酵素 DWARF 14 LIKE)の構成要素を特定した.同様の受容体は,森林火災の後にファイアウィードが成長する機会を知らせる煙中のカリキンを検出する.(MY,kh,nk)
【訳注】
・アーバスキュラー菌根菌:およそ80%の陸上植物と共生可能な土壌に存在する特殊な菌類
・微量栄養素:発達や代謝を適切に維持するために少量必要となる栄養素
・ファイアウィード:山火事などで地面が焼けた後で、他の植物よりも早く生えて群れを成す雑草
・カリキン:植物が燃えた際の煙に見出される植物成長調節物質の一群
Rice perception of symbiotic arbuscular mycorrhizal fungi requires the karrikin receptor complex. Science, this issue p. 1521

電子輸送を原子でシミュレートする(Simulating electronic transport with atoms)

非超伝導物質からなる結合子で接続された二つの超伝導物質は、いわゆるジョセフソン接合を形成する (Belzigによる展望記事参照)。Valtolinaたちは、超伝導体を超流動フェルミ気体の二つのガス溜めで置き換え、それらを弱い連結により結合して、原子が一方から別のガス溜めに移動できるようにした。彼らは、一方のガス溜めが他のものよりも原子が多く存在するようにして、原子間の相互作用の強さの関数としてその後に続く 動力学を研究した。関連する実験において、Husmannたちは相互作用の強さをその最大値に保ち、温度と連結の特性を変えた。温度が増加するにつれて、超流動体は消滅し、熱輸送がその後を引き継いだ。(Wt,KU,kh,nk)
Connecting strongly correlated superfluids by a quantum point contact. Science, this issue p. 1498
Josephson effect in fermionic superfluids across the BEC-BCS crossover. Science, this issue p. 150

カソード層状酸化物を透かしてみる(Peering into cathode layered oxides)

より優れた充電式電池の追及は、より小さな質量あるいは体積に、より多くのエネルギーを詰め込む手段を見つけることを意味している。層状リチウム酸化物は、充電容量を2倍にすることができる有望な材料種である。しかしながら、安全で長寿命な電池の設計には、酸化還元過程中に生じる物理的および化学的変化の理解が必要である。McCalla たちは、これらのカソード材料の特性を改良する鍵となる、O-O 二量体の形成を理解するために、実験と計算の組み合わせを用いた。(Sk,kh)
Visualization of O-O peroxo-like dimers in high-capacity layered oxides for Li-ion batteries. Science, this issue p. 1516

群落の発達中に数世紀が経つ(Community changes centuries in the making)

気候変動は、どのように海の食物連鎖の基礎に影響するのだろうか? 海の生態系の根幹をなす植物ブランクトンは,温度,塩分濃度,養分利用性のような周囲の海洋条件に依存しており,このことが海洋化学や同位体分布に影響する.McMahonたちは,北太平洋における過去1000 年にわたる炭素同位体組成の変化を報告している.それは,この領域における植物プランクトンの群落構成の変化を反映している(Vogtによる展望記事参照).100年前に始まった窒素固定作用のあるシアノバクテリアのより大きく広がろうとする現在進行中の傾向は,もっと効率の良い炭素ポンプにつながり,増加するCO2量を大気から取り除くかも知れない.(MY,KU,kh)
Millennial-scale plankton regime shifts in the subtropical North Pacific Ocean. Science, this issue p. 1530; see also p. 1466

東が西につながって絵を完成する(East joins West to complete a picture)

東部赤道太平洋の表面温度は、過去1000年にわたってどのように変化してきたのであろうか。今日、熱帯太平洋は、エルニーニョのような過程を通して地球の気候に大きな影響を与えている。このため、研究者たちは、過去に海洋がどのように変化したかを知りたがっている。太平洋西部に関してはしっかりした記録があるが、東部に対してはそういうわけにはいかない。Rusticたちは、ガラパゴス島付近から回収した海底堆積物を分析した。彼らは、熱帯太平洋は、温暖な中世気候異常から寒冷な小氷期への過渡期にあたる、約500年前に様子が変化したと結論付けている。(Sk,kh,nk)
Dynamical excitation of the tropical Pacific Ocean and ENSO variability by Little Ice Age cooling. Science, this issue p. 1537

三硫化物を介する硫酸塩の還元(Sulfate reduction via a trisulfide)

微生物は酸素欠乏下で硫黄化合物を呼吸することができ,最終的には硫化水素の生成に至る.この大昔の代謝は現在の無酸素環境でよく見られるが,その酵素経路は未だ完全に解決されてはいない.Santosたちは生体内と生体外の実験を通して,細菌と古細菌の両方の硫酸塩の還元経路の酵素作用を明らかにしている(FritzとKroneckによる展望記事参照).亜硫酸塩中間体の還元が,2つのシステイン残基を亜硫酸塩からの第3の硫黄原子と結合させ,三硫化物を生成する.この亜硫酸塩の還元が,環境中の硫黄の同位体徴候を伝達するので,同位体分別のモデルはこの付加的段階を考慮する必要がある.(MY,KU,kh)
【訳注】
・システイン:側鎖中に1つの硫黄原子を含有するアミノ酸
・同位体分別:物質により同位体の比が変わること
A protein trisulfide couples dissimilatory sulfate reduction to energy conservation. Science, this issue p. 1541; see also p. 1476

必須遺伝子と種の不適合性(Essential genes and species incompatibilities)

キイロショウジョウバエとオナジショウジョウバエからなる2種のショウジョウバエの交雑は、 総てがメスという雑種子孫の結果になる。このような種の障壁の原因となる幾つかの遺伝子は知られているが、オスが生き残れないように導く分子的決定要因の完全な補体は、謎のままであった。Phadnisらは、突然変異生成と配列決定に基づくゲノムふるい法を用いて、雑種生存不能を細胞周期と結びつけた。生存不能のオスは3つの遺伝子間の相互作用から生じており、その内の1つは必須であり、標準の発生学的ふるいによるその同定を妨げた。種分化の遺伝子を同定するためのこの戦略は、他のモデル系と非モデル系とに適用することができる。(hk,KU,kh)
An essential cell cycle regulation gene causes hybrid inviability in Drosophila. Science, this issue p. 1552
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