AbstractClub - 英文技術専門誌の論文・記事の和文要約


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Science November 5, 1999, Vol.286

ストレスは世代を超える(Stress Across the Generations)

親は性格的な特徴を子供に伝えることができることは既に明らか となっているが、こうした伝達が、遺伝によるのか、あるいは非 遺伝的で行動的メカニズムによってどの程度まで伝わっているか その範囲を決定することは容易ではない。Francisたち(p.1155) は、恐怖に対して遺伝的な対応の違いを示すマウスを世代に渡っ て観察した。遺伝的影響のみを見るために、産んだ親から離して 里子に出したマウス(cross-fostering)の子孫により、彼等は、 環境が行動やストレス関連遺伝子の発現の違いを引き起こし、こ の違いが次世代に受け継がれることを示した。(TO)

深層水形成の減少(A Dip in Deep Water?)

深海の循環の一部は、極地から沈降した冷水が海底を流れ、温暖 な海洋と混ざりあうことが原動力になっている。この深海の循環 は、氷河の退氷等の大規模で急激な気候の変化が大きな役割を果 たしてきた。深海の温度と塩分の作用による循環 (thermohaline circulation)の最後の大きな再構成は、約 11500年前のヤンガードライアス期の末期に起こったと信じられ ている。それ以降、気候や海洋の循環は明らかに著しく安定して いるが、この安定性は幻想なのかもしれない。Broeckerたち (p.1132；Kerrによるニュース記事参照)は、南氷洋の深海におけ るクロロフルオロカーボントレーサー CFC-11の最近の計測、お よび、炭素14と燐酸の分布のデータとを比較した。彼等は、前世 紀に作られた南氷洋の深層水は、その前の700年間に作られた量の 3分の1の割合であると結論した。この結果は、1400年から1900 年の間にヨーロッパで続いた小氷河期と呼ばれる著しく寒冷な気候 を生じさせ、「穏やかなヤンガードライアス期と呼べるような、か つての現象に類似したものである」かも知れないことを示唆してい る。そして、その寒冷な気候の期間が、過去130000年間の間にお およそ1500年ごとに発生してきたこうしたエピソードの連続する 系列の1つにすぎないことも示唆する。(TO)

反芳香族性を見積もる(Assessing Antiaromaticity)

アルケンに比べてベンゼンの異常な反応性、及び安定性は三つの二重 結合の間の共鳴作用という単純なモデルに基づいている。 4n+2(n=0,1,2,・・・)個の電子がπ結合をしているような環状の不飽 和分子、或いは芳香族分子の安定性は、4n個のπ電子を持つ環状の化 合物である反芳香族分子の不安性とは対象的である。最も著名な例は シクロブタジエンであるが、この化合物は非常に不安定で,その大きな 反応性によって反芳香族性の測定が困難となっている。Denizたち (p. 1119)は光音響カロリメトリ測定法を用いて、光化学反応によるシ クロブタジエン生成のエンタルピーを測定した。彼らはリファレンス としてひずみのない共役ジエンを仮定した場合と、リファレンスとし て単独の二重結合を持つ場合の各々に対するシクロブタジエンの反芳 香族性を見積もった。(KU)

生体活動によるガラス形成体(Biogenic Glass Formers)

珪藻は、通常の温度環境でかつ高い効率で、非常に秩序だったナノメー トルサイズの構造を持つシリカの細胞壁を形成することができる。球状 シリカの初期形成は生体分子によって制御されているが、それらの特徴 を明らかにすることは困難な課題として残されてきた。Kroger たち (p.1129; Amato によるニュース記事を参照のこと) は、これらの生体 分子---シラフィンと呼ばれるているが--- は、翻訳後修飾を含むポリ カチオン性ペプチドであることを示している。この翻訳後修飾は、珪藻 中の生体珪酸化(biosilicification)にとって適当な pH 条件で活性を保 つために決定的に重要なものである。シラフィンが珪酸の溶液に加えら れると、シリカのナノメートルサイズの球が、ほんの数秒で生成される。 (Wt)

ナノチューブによる室温水素貯蔵 (Room-Temperature Hydrogen Storage in Nanotubes)

クリーンな燃料としての水素利用が限定的にしか使えない理由のひとつに は、貯蔵の困難さにある。さまざまなタイプのカーボンナノチューブが水 素貯蔵媒体として有望であることは示されていたが、低温の貯蔵条件か、 あるいは、高温の脱離条件が必要であった。Liu たち (p.1127) は、広い 径の単層のナノチューブ(平均直径が 1.85nm) は、この応用に期待できる 材料であることを示している。このようなナノチューブは、酸で洗浄し、 熱アニールの後には、100気圧の水素に曝すと室温で重量比 4.2％の水素 を貯蔵することができる。(Wt)

トラップに捕まえる(Caught in the Trap)

ごく微量の同位体の分析は難しい課題であるが、その測定は重要である。 例えば、クリプトン−81のより高感度な検知法が見い出されるなら、氷や 地下水の年代を推定したり、或いはニュートリノ検知に利用されるであろ う。 Chenたち(p. 1139)は、クリプトンガスの試料を準安定な電子状態に 励起し、そして磁気−光学トラップ中に導入してその分析を行った。同位 体分析はレーザ誘導による蛍光測定によって行われた。複数種の単独原子 の稀ガスアイソトープの検知が可能であり、その数を数えることでその量 が決定された。(KU)

多様性と生産性(Diversity and Productivity)

生態学における主要な疑問に満足な回答を与えるには、しばしば大規模実 験が必要になる。Hectorたちは、生物多様性と生態系の生産性との関係と いう主要な疑問をヨーロッパの異なった8つの場所における実験研究によっ て検証した(p. 1123; また、Tilmanによる展望記事参照のこと)。草地の 植物の種の多様性のさまざまなレベルを、異なった数の種からなるコミュ ニティを合成することでシミュレートした。収穫の後、生産性は植物の多 様性が減少するにつれて減少するという一貫したパターンが観察された。 (KF)

じっとくっついているだけではない(Not Just Sitting Around)

線維芽細胞の細胞は、移動する前に、下にある基質に対するそれ自身の接 着性を変えなければならない。この接触点は、フォーカルアドヒージョン と呼ばれ、外側に対しては基質に結合し、内側に対しては細胞のアクチン 細胞骨格に結合する細胞表面インテグリンから構成される。Smilenovた ちは、生細胞のフォーカルアドヒージョンを蛍光プローブで標識し、この 接着点が、定常細胞において運動性があることを観察した(p. 1172;また 表紙と、HorwitzとParsonsによる展望記事参照のこと)。細胞が刺激さ れて移動するときには、フォーカルアドヒージョンは細胞の後ろ側を除い て定常的になる。著者たちは、クラッチ様の機構が、インテグリンと基質 の相互作用の強さと、関連するアクチン線維による張力との双方を調節し ている可能性がある、と提唱している。細胞は非運動性から運動性の状態 へ、基質との接着を安定させ、牽引力を増すことで、切り替えることがで きた。そうでないとき、静かにくっついているときは、フォーカルアドヒ ージョンは、アクティブな「アイドリング」状態にあり、細胞が動きたい 場合に働けるよう、備えている可能性がある。(KF)

乳癌とDNA修復を結ぶ(Linking Breast Cancer and DNA Repair)

DNAが損傷した際、細胞分裂を阻止する細胞周期のチェックポイント機構 が働かないと、、遺伝子エラーが積み重なり、そして癌性の細胞が形成さ れてしまう。Cortezたち(p.1162；Venkitaramanによる展望も参照)は、 変異形になるとヒト乳癌発生のリスク増加と関連する二つのタンパク質が、 実際に細胞中でお互いに相互作用していること、そしてDNA損傷に応じて 機能していることを報告している。彼らはBrca1 (乳癌遺伝子1；breast cancer gene 1)が、DNAの損傷した細胞中で活性 化するタンパク質リン酸化酵素であるATM(末梢血管拡張失調症における変 異；mutated in ataxia telangiectasia)の基質であるという証拠を示し ている。ATMによるBrca1のリン酸化はDNA損傷から細胞を保護する際に Brca1が相応の働きをする為に必要とされるものであろう。(KU)

機能を求めて(Searching for Activity)

酵母など、いくつかの生命体については完璧なゲノムが利用可能になって いるが、コードされているタンパク質の可能な活性をスクリーンする方法 が必要である。Martzenたちは、生化学的アッセイにゲノム配列を組み合 わせて、発現されたタンパク質の機能を同定する手早い方法を作り出した (p. 1153)。6000遺伝子以上を発現するオープンリーディングフレームに、 遺伝子産物の親和性精製を容易にするタグをつけて、これが次に転移RNA スプライシング経路に含まれるそれまで知られていなかったタンパク質を 同定するためアッセイされる。この技法は、数ヶ月から数年かかっていた 機能の同定のプロセスを数日に短縮する可能性がある。(KF)

チンパンジーの歴史(Chimp History)

DNA配列の比較解析は、ヒトと大型類人猿との進化の上での関係の物語を 解き明かすのに役立ち続けている。Kaessmannたちは、ヒトとチンパンジ ーのそれぞれにある変異を比較するために、チンパンジーのX染色体のDNA 配列の巨大なデータベースを作った(p. 1159)。チンパンジーは、われわれ 人間より広範かつ多様な進化の歴史をもっており、これは、ヒトの配列に比 べてチンパンジーの方が、共通の祖先から、より長い時間を経ていることを 示している。Kaessmannたちのデータはまた、チンパンジーはいくつかの 亜種にはっきりと分かれてはおらず、亜種同士が高度に交じり合っているこ とを示している。ボノボは、他のチンパンジーの系統から、他の尺度で示さ れるものよりずっと最近、つまり100万年以前より後に分かれたらしい。 (KF)

画素のかたまりで見る視覚(Chunk-Pixelated Vision)

パソコンを買った人は誰でも、モニター画面の大きさと値段とが指数関数的 な関係にあることを当たり前と思うだろう。値段は、ディスプレイの実際の 大きさだけでなく、画素数が増えるにつれて大きくなるデータ量を扱うのに 必要となるハードウェアや処理速度によっても上昇する。Buschbeckたちは、 寄生するある昆虫が利用している対費用効果の高い解決策について記述して いる(p. 1178)。この昆虫は、そのライフ・サイクル全体を、（メスの場合） 宿主となるスズメバチの体内で、あるいは（オスの場合）スズメバチの巣の 中で過ごす。この昆虫の眼は、一つの眼あたりおよそ50個の、少数のかたま りで視覚的データを捉えるように組織化されており、視野のそれぞれのかた まりには分離した網膜が仕えているのである。この分解能は、この昆虫のい ささか限定された視覚上の要求には十分である可能性があるし、また限られ た光を、三葉虫の眼をしのばせるやり方で、集中させているのかもしれない。 (KF)

氷床と気候変化の関係(Ice Sheets and Climate Change)

ミランコビッチ理論は、気候の長期的変動は最終的には、太陽系を回る地球 の軌道の変動により決定される季節的と地域的な太陽放射量の分布に起因す る、と述べている。この軌道に起因する気候変動は殆どの気候変動を説明す るが、120万年前に起きた41,000年から100,000年周期の氷期や、大陸氷 床が氷期にかけて非常にゆっくり成長するのに、退氷では急速に後退する、 といった幾つかの不思議な現象については説明できない。Clarkたちは (p. 1104)、氷床の成長や後退のプロセスに変化を与える幾つかの現象や、 氷床の下の形態が物理的、動的な特性に影響を与える可能性を同定し、取り 組んでいる。彼らは氷床が固い土台(結晶性床岩)の上に乗っているのか、柔 らかい土台(層をなさない堆積物)の上に乗っているのかが、氷の流れや更に 氷床の厚さを決定的にコントロールしている、と結論つけた。ミランコビッ チ理論の幾つかの主な例外は、氷床の土台が北半球大陸氷床に与える動力学 の影響と引き続く気候への影響を利用することにより説明できそうだ。(Na)

ニューマドリッドの断層ずれの度合い(New Madrid Slip Rates)

ニューマドリッド地震帯で1811年から1812年に起きたいくつかの大規模な 地震は、ミズーリ州、ケンタッキー州とテネシー州の交わるミシシッピ川の カーブする地域の近くに位置する、それまで比較的安定している大陸中央地 域の殆ど特定されていない走向移動断層で発生した。Muellerたちは (p. 1135)、この断層で圧縮されたLakeCounty Upliftにそった溝、のねじ れた堆積構造の測定結果と構造モデルとを組み合わせ、最近2300年間のこ の断層におけるずれの度合いを見積もった。彼らの見積もったずれの度合い は、測地データによるずれ度合いの誤差の範囲内であるが、過去に考えられ ていたよりこのずれは大きく、従って、地震の被害も甚大だった可能性があ る。(Na)

成長する時間(Time to Grow)

成長する間に、体が大きくなるため、線虫(Caenorhabditis elegans)が繰 り返し脱皮する。Jeonたち(p 1141)は、3回目の脱皮の時に成長を成熱前 に中止するlin-42遺伝子の不活性化によって、脱皮サイクルの6時間周期が 妨害されることを発見した。普通には、この遺伝子のRNAも6時間のリズミ カルな周期で発現されるが、その配列は、昆虫と哺乳類の24時間の概日時計 のキー成分であるタンパク質Periodファミリと予想外に類似している。した がって、lin-42は、タイミング機構の一部であり、その機構は、24時間でな くて、6時間に設定され、成長間の周期イベントを制御するのかもしれない。 (An)

ゆらぎ編集(Wobbly Editing)

いくつかの転移RNAがアンチコドンのゆらぎ位置にイノシンを含むが、タン パク質合成時、これによって、コドン認識能力を増加する。このイノシンは、 ゲノム的にコードされたアデノシンの修飾または「編集」によって生成され る。GerberとKeller (p.1146)は、酵母においてこの反応を触媒するヘテロ 二量体の酵素を単離し、細胞の生存にこの酵素が必須であることを示してい る。進化論において、この酵素はシチジン/シトシンデアミナーゼと哺乳類 RNA特異的アデノシンデアミナーゼとの間に位置しているようであり、前者 は中間代謝に機能し、後者はメッセンジャーRNAを編集する。(An)

独立した決定(Independent Decisions)

全てのT細胞が同じであるわけではない。T細胞が発生の最初の段階で決定し なければならないことのひとつは、最終的にCD4あるいはCD8というタンパ ク質を発現することであるが、CD4によって成熟T細胞が主に「ヘルパー」に 標識され、CD8によって「キラー」に標識される。この系列の決定は、抗原 受容体の特異性に基づいて、未成熟な細胞が生きるか(ポジティブセレクショ ン)死ぬか(ネガティブセレクション)として選択される時に決めているため、 この2つの決定が複雑に連結しているかもしれない。Keefeたち(p. 1149)は、 CD4細胞のない変異体マウスHDを用い、この課題を研究している。通常では CD4になるT細胞が、かわりにCD8系列に入ったが、そのポジティブセレク ションは正常であった。従って、この2つの過程が連結しているわけではな い。(An)

チェックポイント経路(Checkpoint Pathways)

DNA損傷に反応して、出芽酵母Saccharomyces cerevisiaeが有糸分裂を静 止するチェックポイントメカニズムがSanchezたちによって研究された (p. 1166)。ほ乳類の細胞や、分裂酵母Schizosaccharomyces pombeでは、 DNA損傷によってサイクリン依存性キナーゼ複合体の抑制性チロシンリン酸化 を引き起こすことによって静止状態になるが、このようなリン酸化は S. cerevisiaeには必要ではない。それにもかかわらず、著者たちはChk1タン パク質キナーゼ相同体がS. pombeやほ乳類細胞において情報伝達のチェック ポイントとして機能する役割を担っていることを示した。Chk1は、DNA損傷 への応答に関与するRad53 タンパク質キナーゼとは独立して作用する：すな わち、Chk1は明らかに分裂後期阻害剤タンパク質であるPds1をリン酸化して おり、その結果その分解を防いでいるのに、Rad53はさらに別のキナーゼで あるCdc5の活性を阻害することによって有糸分裂の終了を妨げていると思わ れる。この証拠は、Chk1とRad53がそれぞれ後期への入り口と、有糸分裂か らの出口を主として阻害するという異なるチェックポイント経路で機能する が、これらはどちらもチェックポイントの代替経路によって静止を維持する ことができるということを示している。(Ej,hE,SO)

絶滅について吟味する(Examining Extinction)

ある集団が絶滅する素因とはどんな因子なのか？Belovsky たち(p. 1175)に よる長期的な模擬宇宙環境(microcosm)での海水（気水:brine）エビを使っ た実験の解析により、これに対するいくつかの新しい答が得られた。彼らの 実験によって、以前から予想されている低個体数とか、環境変異の高さなど の絶滅要因が確認されただけでなく、もっと複雑な様相が明らかになってき た。特に、鍵となる要因は長年に亘る個体数の可変性であるように見える。 この可変性は環境可変性、あるいは、非線形な動力学に内蔵するものである。 保存生物学にとっては、絶滅の危機に瀕した種を保護するための計画を立て るためのより頑健な枠組みが得られたことになる。(Ej,hE)

シナプス前抑制(Presynaptic Inhibition)

代謝調節型 グルタミン酸受容体(mGluRs)は重要な受容体クラスを構成して おり、神経系に広く分布している。しかし、これらの作用機序は依然として ほとんど分かっていない。O'Connorたち(p. 1180)は、グループIII mGluRs がどのようにして海馬の興奮性伝達のシナプス前抑制を起こすかについて、 その分子メカニズムを解明するための一連の実験について記述している。彼 らは、mGluR7の細胞内尾部がカルモジュリンにCa2+依存性に結合すること を示している。このタンパク質の細胞内部分もまたG-タンパク質bγサブユ ニットに結合するが、カルモジュリンが欠如する状態でのみ結合する。この ことはカルモジュリンとの結合と、bγとの結合は互いに排他的であること を示唆している。著者たちは、シナプス前末端の脱分極中にCa2+-流入が生 じるモデルを示し、このCa2+-流入が神経伝達物質の遊離を起こすきっかけ を作るだけでなく、カルモジュリンを活性化させ、そのことが次々に mGluRsからbγサブユニットを遊離させ、その結果としてシナプス前抑制 を引き起こす。(Ej,hE)

プロトン添加メタン(Protonated Methane)

White たち (4月2日報告 p.135) は、CH5+の赤外スペクトルについて報告 した。そして、Marx と Parrinello (展望記事, 4月2日 p.59) は、この種 の結合は非常に変化しやすいものであるということを示唆する最近の理論的 研究をレビューしている。Kramer は、分子間衝突の存在しない場合には、 これまでの質量分析スペクトルの研究は、CH4D+ と CD4H+ との再配置は されておらず、メチルカチオンと水素分子のファンデアワールス力による複 合体として描くことができるとコメントしている。Oka と White は、引用 された質量分析スペクトルの解釈に問題点があることを指摘し、より静的な 構造でも複雑な赤外スペクトルを有するであろうと言及している。Marx と Parrinello は、CH4D+についてさらに追加の計算を行ない、D原子のスク ランブリングの発生を示している。また、複合化はその H 原子のスクラン ブリングの「凍結」の可能性を指摘している。これらのコメントの全文は、 www.sciencemag.org/cgi/content/full/286/5442/1051a にて見ることができる。(Wt)
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