AbstractClub - 英文技術専門誌の論文・記事の和文要約


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Science April 19 2013, Vol.340

光の伝搬を制御する（Controlling Light Propagation）

表面プラズモンは、光による金属中の集団的電子励起であり、ナノスケールのオプトエレクトロニクスデバイスを実現すると期待されている。しかしながら、その小型化を実現する前に、プラズモン励起の伝搬方向や寿命を制御する手法が不可欠である（MiroshnichenkoとKivsharの展望記事参照）。Rodriguez-Fortunoらは（p.328）、偏光を活用してそれらを制御する手法について報告している。もう一つの方法として、Linらは(p.331)、金薄膜にパターン化された金属のナノアンテナアレイを用いて（今回の場合はスリット）、現在のプラズモンカップリング手法を更に改善できることを報告しており、このものは光の強度と偏光の双方に含まれた情報をコード化できる可能性を持っている。（NK,KU）
Near-Field Interference for the Unidirectional Excitation of Electromagnetic Guided Modes
Polarization-Controlled Tunable Directional Coupling of Surface Plasmon Polaritons

厄介な応答(Sticky Responses)

商業あるいは産業活動が当初考慮されなかった分野に及ぼす経済的な効果、すなわち外部性(externality)、の典型例は、汚染物質の生産であり、そこでは生産者あるい購入者のどちらも共通に使っている環境資源のコストを分担しようとしない。DasguptaとEhrlich (p. 324)は、現代社会の2つの異なった分野、出生率と物質消費、における外部性についての理論的分析を提唱する。たとえば、出生率低下が死亡率低下する時期より遅れる時、その結果として環境破壊が生じ得るが、もし消費や人口増加による環境的影響がそれら経済活動に対して外部性であるならば、その可能性はさらに高くなる。(TO,KU,nk)
Pervasive Externalities at the Population, Consumption, and Environment Nexus

メソポアの調整（Tuning Mesopores）

多孔性物質は分離や機能化にその導通路を用いることができるため，触媒作用や濾過作用への関心がもたれている。Suteewongたちは，１粒子内に立方状構造部分（中心部）とヘキサゴル状構造部分（枝部）の枝分かれした形状を持つメソポーラスなシリカナノ粒子の作製方法について報告している(p.337)。簡単なワンポット反応系で添加剤濃度を調整することで，枝分かれした構造部分の割合の制御が実現される。（MY）
Multicompartment Mesoporous Silica Nanoparticles with Branched Shapes: An Epitaxial Growth Mechanism

分解するすす（Dissolving Charcoal）

バイオマスの燃焼によって、毎年世界全体で4千万から2億5千万トンのすすが生み出される。この殆どは何千年もの間、地中や堆積層中にとどまる。しかしながら、見積もられるすすの生産率は分解されるものと比べて著しく多い。Jaffeたちは(p.345; MasielloとLouchouarnの展望記事参照）、火事によって生じたすすの大部分が、水に溶解して海洋へ運ばれることにより陸上から失われると計算している。(Uc,nk)
Global Charcoal Mobilization from Soils via Dissolution and Riverine Transport to the Oceans

過去が問題(History Matters)

漁業による枯渇は、魚類個体群動態に対する唯一のドライバーではなく、個体群の存在量の変化もまた、生態系の影響を受ける。Neubauerたち(p. 347)はメタ分析を行い、いくつかの魚資源の回復が、理論的に予測されるよりどの程度遅かったかを示した。彼らは、過去にどのくらい捕獲されたかの歴史がその魚種の回復を予測する重要な因子になることを発見した。そのデータによると、漁獲量に極端な制限をかけても、ひとたび崩壊した魚資源の順調な回復は無理かも知れない。(TO,KU,nk)
Resilience and Recovery of Overexploited Marine Populations

辷り込む制限酵素(Sliding Restriction)

ヘリカーゼ酵素は、二重らせんのDNAやRNAに蓄えられている遺伝情報をその個々の鎖を解き放つことで処理を行っている。細菌のIII型制限酵素等の偽-ヘリカーゼはアデノシン三リン酸(ATP)の加水分解を利用して、同じDNA上の二つの遠く離れた制限酵素部位間の情報を交換し、そしてそのDNAが「よそ者（foreign)」として検知されたときのみ切除する。 Schwarzたち (p. 353)は、細菌のIII型制限酵素である EcoP15Iが、ATP依存的な立体構造の切り換えを行って、DNAに沿っての辷りを促進し、制限酵素がその標的に局在化することを示している。（KU)
The Helicase-Like Domains of Type III Restriction Enzymes Trigger Long-Range Diffusion Along DNA

若さを失う（Turn Off Youth）

年を取つてからよりも若い時ほど我々のニューロンは再生しやすい。線虫の前腹側微小管 (AVM)のニューロンを研究することで、Zouたち（p. 372; Nix and Bastianiの展望記事参照）は、ミクロRNAの機構の欠如した線虫が異常なほど逞しい軸索再生と若々しく見える成長円錐を持っていることを見出した。let-7 ミクロRNAの過小発現と過剰発現の実験によって、このミクロRNAが軸索再生の低下に関与していることが確認された。（KU,nk)
【訳注】成長円錐(growth cone):神経軸索先端部の円錐形に膨らんだ部分、成長しつつある神経で観測される構造
Developmental Decline in Neuronal Regeneration by the Progressive Change of Two Intrinsic Timers

コウモリ、格子、振動（Bats, Grids, and Oscillations）

ほとんどすべての動物は三次元（3D）の世界を動き回るが、3D空間を表現する基礎となる神経回路に関しては、非常にわずかのことしか分かっていない。（Barry と Doeller による展望記事参照）Heys たちは（p. 363）、嗅内皮質の薄片における全細胞のパッチ記録を用いて、コウモリの嗅内星状細胞が、シーター波波長帯域（4〜7Hz）の発振機構を用いることなく格子パターンを生成するに違いないことを見出した。他の研究では、Yartsev と Ulanovsky が（p.367）、遠隔測定を用いて飛び回っている最中のコウモリの海馬の活動を記録した。彼らは、海馬の CA1領域にある活性化した錐体細胞（または場所細胞）が、自分が空間のどこにいるかに応じた所定の位置で発火することを見出した。（Sk,KU,nk)
Bat and Rat Neurons Differ in Theta-Frequency Resonance Despite Similar Coding of Space
Representation of Three-Dimensional Space in the Hippocampus of Flying Bats

意識が生まれる（Consciousness Arrives）

ヒトの大人における“見える”と言う意識を測る神経生理学的なものさしは、非常に短くて「気付かない」状態と、被験者が「見える」と報告する意識の刷り込みを残すのに十分な程度に深く浸透する、もう少し長い視覚刺激との間の変化に対応している。Kouider たちは（p. 376）、幼児に対する行動と神経生理学の調査を同時に行い、視覚的な意識の発達を示すと思われる、同様な神経の信号を同定した。（Sk,nk,ch）
A Neural Marker of Perceptual Consciousness in Infants

一重項の分裂（Splitting Singlets）

太陽電池に光吸収の閾値波長より短波長の光が吸収されても，その過剰エネルギーが電力生成に至らないため，太陽電池の変換効率が制限されてしまう。Congreveたちは炭素系の光吸収体において「一重項分裂」と呼ばれる過程を通してこの過剰エネルギーを取り込む方法を開発した(p.334)。この過程では，2つの三重項に自動的に分裂する一重項を存在させることで，高エネルギーを持った光子により，1つではなく2つの電荷担体の生成が促される。このメカニズムは実際に働く有機太陽電池で実証されたが，その効率はまだ改善の必要がある。（MY,nk）
External Quantum Efficiency Above 100% in a Singlet-Exciton-Fission?Based Organic Photovoltaic Cell

南方の変化(Southern Change)

南極大陸は、漸新世の間の大規模な大陸の氷河作用のその初めから、そのほとんどを氷で覆われてきた。その氷河作用は、南極大陸を囲む堆積物の同位体や鉱物学的な記録を大きく変化させた。Houben たち (p.341) は、海洋渦鞭毛藻類の嚢胞の化石を用いて、それら鉱物記録に対応する生物記録を見出した。これは、現存するものと類似の小型プランクトンの生態系が、およそ3400万年前の最初の主要な南極の氷河作用と同時に現れたことを明らかにしている。(Wt,KU,nk)
Reorganization of Southern Ocean Plankton Ecosystem at the Onset of Antarctic Glaciation

積荷とモーターの相互作用(Cargo-Motor Interaction)

キネシン(Kinesin)-1は、多くのタンパク質と相互作用することによって、軸索内部で多様な一連の機能を指示している。キネシンによる積荷(cargo)タンパク質認識を支える仕組みを理解するため、Pernigoたちは、リソソームの位置決めを制御しているサルモネラ属の病変形成において重要な宿主決定要因、SKIP由来のW-酸性cargoペプチドに結合するキネシン軽鎖2のテトラトリコペプチド反復の結晶構造を決定した(p. 356, 3月21日号電子版)。(KF,nk)
Structural Basis for Kinesin-1:Cargo Recognition

融合する、それとも融合しない？(To Fuse or Not to Fuse?)

細胞-細胞融合は不十分にしか理解されていない。とは言え、線虫では細胞表面の融合因子(fusogen)が関与しているし、ショウジョウバエにおいてはアクチン細胞骨格が役割を果たしていることを、我々は知っている。Shilagardiたちは、高性能の誘導性の細胞融合培養系を再構成した(p. 359)。そこで、彼らは、線虫のfusogenであるEff-1が低レベルの細胞-細胞融合を引き起こすことを発見したが、この細胞融合は、ショウジョウバエにおける筋芽細胞融合にとって必要な細胞接着分子であるSticks and stones (Sns)との同時発現によって増強される。Snsによって増強された細胞-細胞融合は、融合座位において侵入性の膜突出を生み出す動的なアクチン重合よって仲介された。(KF,KU)
Actin-Propelled Invasive Membrane Protrusions Promote Fusogenic Protein Engagement During Cell-Cell Fusion

細胞と髄の中の赤(Red in Cell and Marrow)

成人の骨髄からは、複雑な分化経路の結果、毎日およそ一千億個新しい赤血球が放出される。Bardeたちは、このプロセスでの必須の段階、ミトコンドリアのオートファジー(ミトファージ—：mitophagy)を介しての成熟した赤芽球からのミトコンドリアの除去が、KRABを含む亜鉛フィンガータンパク質(KRAB-ZFP)という大きなファミリーの特異的メンバーのタイムリーな誘導によって制御されていることを明らかにした(p. 350, 3月14日号電子版)。ちなみに、KRAB-ZFPは、その補助因子であるKAP1と一緒になって、ミファージーエフェクター遺伝子の転写物を標的とするミクロRNAの発現を抑圧しているのである。この多層かつ組み合わせ的な制御系は、他の生理的プロセスと共有可能なレベルのモジュラーを提供しているのである。(KF,nk)
A KRAB/KAP1-miRNA Cascade Regulates Erythropoiesis Through Stage-Specific Control of Mitophagy
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