Science (AAAS) July 7, 2000, Vol.289

AbstractClub - 英文技術専門誌の論文・記事の和文要約

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Science July 7, 2000, Vol.289

ポテンシャルを測量する(Mapping Out Potential)

２次元電子ガス中の量子ホール状態は、電子の平均自由工程を電子の波長のオーダーにまで減少させる程の欠陥密度変化に対しても頑強である。これらの欠陥(イオン化した不純物)により誘導されたディスオーダー電位は、量子ホール効果において決定的な役割を演ずると考えれている。Finkelstein たち (p.90) は、走査型プローブを用いて電子の小さなバブルを「引っ張り」あげた。彼らは、次に、試料を横切ってバブルを走査することにより、２次元面に広がる電位の測量を行った。そして、それが高および低電位の領域を通過する時に、そのバブルから外へ、あるいそのバブルの中へ落ちていく電子の数に注目した。この技術は、ナノメートル長のスケールで埋め込まれている広範な種類の電子構造を研究し、理解する新たな能力を提供するものである。(Wt)

沈み込んだ海山(Subducted Seamount)

ユーラシアプレートの下のフィリピン海プレート中の活動的な沈み込み帯は日本の南西沿岸沖の南海トラフを形成しており、100年から200年おきの大規模な地震の原因になっている。これらの中でも1946年の南海道地震は、長期間の地形データから推測した破砕帯は大規模であり、そして短期間の地震波データから推測した破砕帯が小規模である、という意味で異常だった。Kodairaたちは(p. 104)、海底に備え付けた地震計を用い、南海トラフの速度構造を可視化し、(厚さ13km、幅50kmの)大規模な海山が沈み込む証拠を発見した。相対的にまだあまり壊されていない海山の存在により1946年地震の異常なデータを説明出来そうだ。速度が速く、短い破壊は海山が沈み込み帯にかかっていないプレート境界に沿って起こっている可能性がある。速度が遅く、長い期間の破壊は海山がプレートにかかっているところで起きている可能性があり、そこでは、破壊は海山構造の新しく、長い断裂に沿って伝播している。(Na,Nk)

恒星内部での炭素と酸素の核合成反応(Stellar Carbon and Oxygen Production)

星間物質中の炭素と酸素は、赤色巨星の水素又はヘリウム燃焼期に恒星内部で形成された元素が表面まで持ち上がり、外部に放出されたものであろう。炭素はトリプルアルファ反応により形成され、酸素もα粒子反応の副産物として産まれる。Oberhummerたちは(p. 88)、核子と核子間の強い相互作用が0.5%以上変動したり、クーロン相互作用が4%以上変動すると、(太陽の1.3から20倍の)質量の低い星のモデルでは水素とヘリウムの燃焼フェーズで炭素12と酸素16の生産が行われないことを発見した。つまり、核力の強さがある狭い許容範囲の中に収まっている時にのみ、赤色巨星は星間物質中の炭素と酸素量に寄与できるらしい。これらのかすかな力を理解することにより宇宙の豊富な炭素と酸素量を正確に見積もることが出来るだろう。(Na,Nk)

カーボンナノチューブによる機械的メモリに向けて(Toward Mechanical Carbon Nanotube Memories)

分子単位のエレクトロニクスによって、高集積密度の潜在的可能性が生れてきたが、そのため、スイッチング・デバイスとして使われる可能性がある分子を確認するために多くの努力が払われてきた。交差したナノチューブ対の上側のナノチューブを、下側のナノチューブに非接触で保持するとき、この交差点は、不揮発性可逆メモリとして動作する可能性があると、Rueckesたち(p. 94)は提案している。ナノチューブワイアの各々に、適当なバイアス電圧を付与すると、上側のワイアは安定なキンク（よじれ）を生成するはずである。すなわち、ナノチューブ間の距離、つまり、交差点抵抗は、機械的リレーと類似した方法で変化させられるはずである。厚いナノチューブ・ロープによる予備的な結果はすでに得られている。１平方センチメートルあたり10¹²ビットに近い集積密度が、これらの交差メッシュを形成する多くのチューブを使うことによって達成できるであろう。(hk)

正電荷を持つC₆₀(Positive About C₆₀)

フラーレンC₆₀は容易にC₆₀^6-までの陰イオン分子を作るが、正の電荷を持つC₆₀の化合物は、特に合成面での挑戦課題である。Reedたち(p.101；DesMarteauによる展望参照)は、超酸 H(CB₁₁H₆X₆)、ここでXはＣｌ或いはBr、を用いて HC₆₀⁺の形成によるC₆₀⁺の合成法を報告している。他の超酸化合物と異なり、この共役塩基化合物は求核性に乏しく、そして C₆₀を分解しない。トリアリルアミニウムラジカルカチオンに基づく強酸と HC₆₀⁺の付随的な反応によってC₆₀⁺がつくられる。このような結果は酸性度、酸化還元電位そして求核性といった通常の相互関連した性質がどのように分離され、そして分離されたステップでどのように利用されているかを示している。(KU)

遺伝子転移の核心(The Core of Transposition)

トランスポザーゼは、二本鎖DNAのセグメントをゲノム中のある位置から別の位置への移動を触媒する：即ちそのセグメント両末端の二本鎖の切断、標的DNA部位への結合、そしてその後の部位中へのセグメント挿入という一連の事象からなる。Daviesたち(p. 77：表紙参照)はトランスポザーゼ‐DNA複合体の構造を解明したが、このことは酵素二量体による最初の鎖切断と、その後に続く切除に導く方法と同様に、認識とDNA切断のメカニズムに関する洞察を与えるものである(WilliamsとBakerによる展望参照)。この反応とレトロウィルス組込みの類似性は、進化と現代病に関する基本的観点を理解するうえでの重要なる進展を意味している。(KU)

より大きいトマトの青写真(Blueprints for Bigger Tomatoes)

トマト遺伝子の研究は、近代トマトの近縁である野生であった元のトマトを順化して栽培トマトとし、大きくて赤い果物を産生する現在のトマトに変えていく過程を特徴づける進化の変化の大部分を発生させた定量的形質座位(QTL)を同定した。典型的に定量的形質座位は、全か無かの方法ではなく、段階的な方法で形態に影響する。今度Fraryたち(p 85;Doebleyによる展望記事参照)は、複数の読み枠を含むfw2.2というトマト果物サイズ QTLをクローン化し、分析した。驚いたことに、ORFXという遺伝子は、果物サイズの変化を引き起こし、野生種の遺伝子を発現する培養系統が小さな果物サイズを示した。この遺伝子は、花発生の初期に転写され、細胞分裂の制御によって果物サイズに影響するのかもしれない。(An)

腫瘍細胞増殖の上下動作(The Ups and Downs of Tumor Cell Growth)

上皮細胞は正常なときには上部と下部からなるが、悪性になる間に、この重要な構造的な特色が失われる。モデルとしてショウジョウバエを用い、Bilderたち(p113;Peiferによる展望記事参照)は、上皮細胞の極性と細胞増殖を制御するように、共通の経路で作用する膜関連タンパク質の三つ組を同定している。著者は、ScribbleとDiscs-largeという2つのタンパク質は、細胞表面を構成化する膜貫通のタンパク質に結合するが、Lethal giant larvaeという3つ目のタンパク質は、この細胞表面構成を保存するタンパク質ターゲティングシステムで役割をはたすことを推測している。(An)

どんなに甘いことか(How Sweet It Is)

匂いを検出する鼻部の受容体は、Gタンパク質と相互作用する膜貫通受容体ファミリーの一員でありそのファミリーは巨大である。Ishimotoたち(p. 116)は、ある種の食味受容体もこのファミリーに属しているらしいという証拠を示している。ショウジョウバエにおいて、遺伝子のTre1は特異的にトレハロースの甘味感度を制御しているが、他の甘味に関しては関与していない；Tre1を壊すとトレハロースの甘味感覚が低下するが、Tre1を過剰発現させると、ショウジョウバエはトレハロースの甘味を取り戻す。Tre1遺伝子は食味細胞中で発現されている。これらの証拠から、この遺伝子は味覚受容体の遺伝子を本当にコードしているのではないかと思われる。(Ej,hE)

高血圧と妊娠(High Blood Pressure and Pregnancy)

高血圧症は妊娠の一般的合併症である。この根本原因に関する重要な手がかりがGellerたち(p. 119; Wickelgrenによるニュース解説も参照)によってもたらされた。彼らは、患者について、原子レベルの細かなメカニズムによるもっともらしい分子的因果関係を見つけた。彼らは、妊娠によって悪化する遺伝性早期発症型高血圧症家系を同定し、この原因となっているミネラルコルチコイド受容体(MR)をコードしている遺伝子変異を見つけた。このMRは腎臓において塩分の再吸収を制御するタンパク質である。この変異によってホルモン結合領域のアミノ酸１つが変化し、その結果MRが構成的活性化を受ける。この異常な活性は、妊娠中に高レベルに産生され、通常はMR拮抗物質として作用するホルモンのプロゲステロンによって更に促進される。正常状態では対応する天然のリガンドとの結合に必要なMRであるが、遺伝性変異によってMR中の分子間相互作用が促進されるように見える。(Ej,hE)

横の入口に行く(Going in the Side Door)

カリウムチャンネルは電位依存性があり、膜電位の脱分極に応答して開き、K⁺に原型質膜を通過させる。次いで、このチャンネルはペプチドによって不活性化されるが、これはイオン伝導通路にペプチドが物理的に挿入されるためであると思われている。Gulbisたち(p. 123)は、内在性膜αサブユニットの細胞性領域と細胞質 βサブユニットの複合体の結晶構造を決定した。4回対称軸を持つβサブユニットはチャンネル細孔とアキシャルに並んでいるが、イオンは膜とαサブユニットの細胞質領域の間のスペーサ領域を通って実際に入り込み、不活性化ペプチドもまた横方から侵入するように見える。(Ej,hE)

ミクロな彫刻(Microsculpting)

電気化学は薄膜形成のために広範囲に使用されているテクニックであり、そして或る種の材料のエッチング速度を高めるために用いられている。Schusterたち(p.98)は、サブミクロンの分解能をもつ三次元構造の構築が可能な電気化学反応を局所的に制御するテクニックを紹介している。ナノ秒長の連続した電圧パルスが、走査プローブ顕微鏡のチップに負荷した。このチップがワーク片に局所的に膜形成したりエッチングするための道具部材として用いられている(KU)

より込み入った菌類の時計(A More Intricate Clock in Fungi)

生物の基本的概日性リズムを制御している転写フィードバックループは、予想された以上に込み入っていることが分かってきた。Leeたち(p. 107)は、パンカビ属の菌 Neurosporaは、概日性クロックの核において２つの連動して働くフィードバックループを持つという点においてショウジョウバエやマウスと同じ仲間に属すると言うことを示した。このクロック成分の周波数は、自分自身の転写に抑止効果を与えるという従来知られていた働きをするだけでなく、もう１つ別のクロック成分であるwhitecollar-1とwhite collar-2のレベルに正（ポジティブ）の影響を与える。この２ループパターンが菌類へ拡張可能なことによって、この仕組みが普遍性を持っていることを示唆している。(Ej,hE)

古生物学データベースの管理(Paleodatabase Management)

古生物学は、過去20年ほど、「順序的古生物学」とでも呼ぶべきものに注力してきた。これは、生命体の多様性のパターンを、時間に沿って記録していく試みである。しかし、そうしたパターンを引き出すもとになっている化石由来の分類学的データベースの正確さについては、多くの議論がなされてきたのである。批判する立場の人は、データベース研究者には分類学的な専門スキルが欠けているので、データの編集の際、データベースの有効性を損じるような大きなエラーをしてしまうことになる、と主張してきた。Adrainと Westropは、オルドビス紀からシルル紀にかけての三葉虫の多様性について詳細に評価することで、分類学的データベースの手続きの正確さについて、精密なテストを行なった (p. 110)。彼らが発見したのは、既存のデータベースにおいて、エラーの水準は確かに高いが、それらは実質的にランダムである、ということであった。時間に沿っての多様性のパターンは、正当であったと言えるらしい。(KF)

R/M/N細胞増殖巣形成と無傷のBRCA1の存在(R/M/N Focus Formation and the Presence of Intact BRCA1)

Zhongたちは、正常細胞がDNA損傷を受けた後にできるRad50/Mre11/NBS1 (R/M/N)タンパク質複合体に関連する、照射によって引き起こされる免疫反応性のフォーカス形成が、BRCA1遺伝子産物の欠損型を合成する腫瘍株化細胞HCC1937においては「劇的に縮小する」ことを発見した(1999年7月30日号の報告 p. 747)。変異細胞を野生型のBRCA1によって再構成すると、正常なフォーカス形成が復旧する。この結果は、BRCA1が、R/M/N複合体によって媒介されるDNA損傷に対する細胞の反応にとって重要であることを示している、と Zhongたちは結論づけている。Wuたちは、こうした主張に対立するデータを示している。NBS1タンパク質に特異的な2つの抗体(単クローン性のEE15と多クローン性のD29)を用いて、彼らは、野生型のBRCA1による再構成後にも、照射後のフォーカス形成に縮小が見られないこと、またフォーカス形成パターンに変化が見られないことを発見した。このデータは「BRCA1が照射によって引き起こされたR/M/N」フォーカスを組織するのに強く関わっていると結論づけることを難しくしている、とWuたちは論じている。Zhongたちは、EE15およびD29抗体を用いた自分たちによる実験では違う結果になった、と応じている。EE15免疫反応性フォーカスは、無処置の細胞と照射した細胞の双方で検出され、D29フォーカスはZhongたちが調べたどの株化細胞にも見出されなかった。しかし、Zhongたちによれば、NBS1とMre11に感受性のある商業的に入手可能な他の抗体を用いた実験では、もとの実験の結果が支持された。つまり、R/M/N照射によって引き起こされたフォーカスは、BRCA1によって変異したHCC1937細胞において縮小したのである。「明らかに、BRCA1はDNA損傷の修復において役割を果たしているのである」と彼らは結論づけている。これらコメントの全文は、 www.sciencemag.org/cgi/content/full/289/5476/11a で読むことができる。(KF)

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