AbstractClub - 英文技術専門誌の論文・記事の和文要約 |
 |
Science March 16 2018, Vol.359
商業漁業時に海洋哺乳類とカメと鳥をも混獲してしまうことはかなり危ない兆候である。 混獲減少を目的とした活動は商業漁業と衝突を引き起こすと、しばしば考えられている。 しかしながら Burgess たちは、大部分の場合では、長期持続性を最もよく推進するよう漁業資源を管理することが、また混獲を減少させることを示している。 漁獲資源の再編は自然と混獲を減らし、このような要素は全体として漁獲から持続的な利益の創出を促すであろう。（Uc,ok,kh）
排水注入はオクラホマ州で地震を引き起こしてきたが、そのような地震の誘起における操作上および地質学上のパラメータの相対的重要性は不明確である。 Hincks たちは、高度なベイジアンネットワークを開発して、オクラホマ州におけるこれらのパラメータ間の相互作用を決定した。 地震エネルギーの放出の可能性を考慮する際には、注入の結晶質基盤岩までの深さが最も重要なパラメータであった。 このモデル化方法は、提案された規制変更が誘発地震に及ぼす影響予測を改善する方法を提供する可能性がある。（Wt,MY,nk,kh）
金属表面上のグラフェンの成長が移動性の表面金属原子によって触媒され得る。 Patera たちは、高速走査トンネル顕微鏡を用いてニッケル表面上の島状グラフェンの成長を画像化した。 高温により炭素が表面に拡散し、移動性のニッケル原子が島の縁でグラフェン成長の触媒として働いた。 分子動力学および密度汎関数理論による計算が反応段階への機構上の洞察を与える。（Wt,nk,kh）
天然タンパク質は、化学的多様性、予め決められた形状間を急速に切り替える能力、および構造の階層性を含む、幅広い有用な特徴を兼ね備えている。 Panganiban たちは、タンパク質で見られる特徴の多くを用いて、極性基と無極性基を有するランダム共重合体を設計した（Alexander-Katz と Van Lehn による展望記事参照）。 その構造は、有機溶剤中でのタンパク質可溶化の促進と水性環境中でのタンパク質の機能性維持を助けすることがともに可能で、「幅広い用途の」界面活性剤として働くことができた。（Sk,MY,ok,nk,kh）
視線の移動あるいは長時間の凝視のような視覚挙動は、内面的な思考の診断に役立てることができる。 Cesana-Arlotti たちはこのような尺度を用いて、言語習得前の幼児（12ヶ月と19ヶ月）が、選言三段論法と呼ばれる論理構造を組み立てられることを実証した（Halberda による展望記事参照）。 それは、 もし "A またはB" が真であって、A が偽であるなら、B が真であるに違いないというものである。 B が偽であることが明らかになる場面を幼児に提示すると、驚きの表情を引き起こした。（Sk）
発生中の脳は、初期に、必要以上のシナプスを作り出す。 さらなる発達とともに、過剰なシナプスは取り除かれ、成熟した回路が残る。 シナプスは、それらを貪食し破壊する、小膠細胞によって取り除れることができる。 Vainchtein たちは、神経細胞が依存する支持細胞である星状膠細胞が、小膠細胞の活動要請をすることを見出した。 余剰シナプス近傍の星状膠細胞が、サイトカインであるインターロイキン-33（IL-33）を放出し、それが小膠細胞をその場所に集める。 マウスにおいて、IL-33の欠乏で引き起こされるようなこの貧食過程の崩壊は、過剰な興奮性シナプスと、過剰に活動する脳回路の原因となった。（Sk,kj,kh）
無人飛行体（UAV）は、時には、窮屈な空間に突入する必要がある。 以前の折り畳み可能なロボット・アームは、あまりにたわみ易くて実用的でなかった。 Kim たちは、二つの折り目が直角に交わる場合、一度に一方しか折り畳めないという認識に基づいた固定機構を持つ、モジュール組み立て方式の、折り紙に着想を得たロボット・アームを作り出した。 これにより、単一電動モーターでの腱型の駆動が可能となり、UAVが狭い場所で物をつかんだり、木の枝の間にカメラを差し込んだりできるようになった。（Sk,kj,kh）
加齢の重要な結果は、幹細胞、特に神経系幹細胞の再生能力が失われることである。 Leeman たちは、マウスから静止幹細胞と活性化幹細胞を単離し、それらのトランスクリプトームを比較した。 その結果、凝集タンパク質が蓄積している静止神経幹細胞における大型リソソームの役割が重要と判明した。 リソソームの機能を刺激する措置が、加齢した静止幹細胞がタンパク質凝集を片付けることを可能にし、その細胞の活性化される能力を復活した。 そのような幹細胞機能の復活は、加齢におけるタンパク質恒常性不全を緩和するかもしれない。（MY,nk,kj,kh）
人工装具が動作中に身体的結果情報を与えないと、装具患者たちは、自分たちが身体動作を完全に制御していると感じないかもしれない。 Marasco たちは、義手の制御に用いられる筋肉を振動させる、自動的神経−機械接続法を開発した。 この装置は装具患者たちに運動感覚を身につけさせ、彼らが視覚的結果情報なしに義手の動作を制御することを可能にし、彼らの制御感覚を高めた。（Sk,nk,kj,kh）
トポロジーは当初、連続変形のもとで変わらない幾何学的空間の特性を記述する数学として発展してきたが、その概念は現在、材料、電子工学、光学に応用されるようになっている。 この主たる原動力は、欠陥があっても系に安定性を与える特性としてのトポロジカル保護である。 Harari たちは、トポロジカル保護の概念を幾何学的に設計されたレーザー共振器に活用する理論提案の概要を説明している。 レーザー発振状態は、共振器構造のトポロジカル端状態に閉じ込められる。 Bandres たちは、リング共振器アレイを備えたトポロジカル絶縁体レーザーの作製にこの概念を組み込み実現させている。 この成果は、新しいレーザー系を構築する強力な技術基盤を示している。（NK,MY,ok,nk,kj,kh）
生理学における概日リズムの重要な影響に関する私たちの知識の多くは、マウスに対する研究に由来しているが、マウスは夜行性である。 Mure たちは、ヒヒの多くの組織と脳領域からの 24時間にわたる転写プロファイルを報告している（Millius と Ueda による展望記事参照）。 その結果、リズム的な発現はタンパク質をコードする遺伝子の80%以上で検出され、それがいかに広範囲にわたっているかが示された。 彼らは、さまざまな組織の転写サイクルにおけるマウスとヒヒとの相違の予想外の程度についても強調している。 この知見は、ヒトと近縁種の昼行性動物に対する遺伝子発現の概日変動の包括的な分析を提供している。（MY,ok,kj,nk）
遺伝性疾患における決定要素の特定は、病原性が顕性（優性）である変異体のメンデル型遺伝に対して、大きな成功を成し遂げてきた。 この場合、２個の非機能ないし低機能の遺伝子が病気に寄与する。 しかしながら、潜性型のメンデル型遺伝の影響は、ヒトの健康におけるゲノム影響を調べる場合、普通は無視されてきた。 Bastarache たちは、電子記録を用いて、以前は特定されなかったメンデル型変異体の表現型への影響を明らかにした。 彼らの分析は、未診断のメンデル型疾患を持つ人たちが、想定よりも多く一般集団に存在するかもしれないことを示唆している。 このため、遺伝子分析は、臨床医が診断に至るのを支援することができるかもしれない。（MY,kj,kh）
有機ラジカルは酵素反応において化学的に有用であるが、その寿命が短いため、往々にして観測することが困難である。 Dong たちは急冷凍結法を用いて、非正統的なラジカルS-アデノシルメチオニン（SAM）酵素によって作られた２つの中間体を捕捉した。 このラジカルSAM酵素は、鉄-炭素結合を介して鉄-硫黄クラスターと結合したSAM分子断片と生成物様ラジカルから構成されている。 SAMが結合した酵素の構造は、炭素、硫黄、鉄分子が同一直線に並んでいない配置を示した。 この結合配列は、この有機金属中間体が二電子求核機構によって作られる可能性を示唆する。 それに続きラジカル中間体が基質タンパク質上に形成され、酸化分解してアミノ酸生成物のジフタミドとなる。（MY,kh）
物理的な輸送過程と河川の流れ・堆積物中での生物媒介反応が組み合わさると、河川水から溶存無機窒素（DIN）が除去される。 いかに速くDINが除去されるかは、河川の流れの化学と生物学が支配的な制御因子と考えられてきたが、Grant たちは、物理は硝酸塩（DINの１成分）の除去速度に制限を設けるものであることを示している。 河床間隙水域（堆積物表面の下方領域で、地下水と表流水が交わるところ）での滞留時間が、河川水から除去可能な硝酸塩の最高速度を決定する。 それでもやはり局所規模では、化学と生物学が、どれだけその最高速度に近い速度で除去が起きるかを修正する。（MY,kh）
マラリアを引き起こす原虫（Plasmodium）はヒトの組織内で複雑な生活史を過ごしている。 普段、原虫は、ヒト宿主細胞内での複製に彼らの努力を集中している。 しかし、時々、一部の複製細胞は配偶子を血流に放出し、それが吸血蚊により吸い採られる。 Filarsky たちは、マラリア原虫がヘテロクロマチン・タンパク質1（HP1）を用いる厳密な後成的制御下で配偶子の産生を維持していることを発見した。 マラリア原虫の配偶子母細胞形成は、配偶子母細胞発生1（GDV1）タンパク質によって配偶子特異的遺伝子の上流からHP1が排除されたときに開始される。 GDV1は、次にそのアンチセンスRNAによって調節される。 GDV1発現を引き起こす要因は不明である。 この経路の解明は、マラリア感染を遮断するための標的を提供するかもしれない。（KU,kj,kh）
多くの遺伝子は、その転写速度において日々のつまり概日の変化を経験する。 Kim たちは、概日時計が染色体の動態と関連する機構を調べた（Diettrich Mallet de Lima と Göndör による展望記事参照）。 彼らは染色体立体構造捕捉技術（Hi-C）を使用して、隣接するDNA断片の相互作用を究明し、このような相互作用を変えるDNAループ形成が、日々の周期でどのように変化するかを調べた。 哺乳動物の時計機構の一部として機能する抑制転写因子Rev-erbαはクロマチンに結合し、ループ形成を強める他のタンパク質を排除するタンパク質複合体を動員することで、エンハンサー-プロモーターの概日性相互作用を容易にするらしい。（KU,nk,kj,kh）
突然変異の動態と適応度影響の分布を理解することは、ほとんどの進化モデルにとって不可欠である。 Robert たちは単一細胞技術を用いて、新たな突然変異の蓄積を可視化した。 この方法は、生きている大腸菌細胞においてDNA複製エラーによって引き起こされた誤対形成塩基と小さな挿入または欠失を有するDNA配列を明らかにする。 突然変異後の細胞の運命を追跡することで、新たな突然変異の影響を正確に定量化することができた。 突然変異が有害である割合は、以前、間接的な観察から予測されたよりも小さいことが判明した。（KU,nk,kh）
合成致死として知られている過程で選択的腫瘍細胞死を引き起こすよう標的化できる変異を同定することが、ガン研究の一つの方法論となってきた。 DNA修復の喪失は、変異速度を高め、かつ腫瘍の進化を促進することによって、腫瘍細胞に選択増殖の利点を提供することがある。 展望記事で Higgins と Boulton は、DNA重合酵素uとして知られるDNA損傷応答タンパク質が、乳ガンおよび卵巣ガンに見られるような特定の腫瘍でどのように増加するかについて議論している。 この経路は、おそらく放射線療法と組み合わせて治療反応を改善するかもしれない刺激的な抗ガン標的を表している。（NA,MY,kh）
生態学者は、捕食者の恐怖が動物の行動にどのように影響するかということについてはずっと以前から認識をしてきている。 展望記事で Weinstein たちは、別の要因として感染症の危険性が重要であることを強調している。 彼らは、さまざまな動物を例にして、潜在的な感染症源によって引き起こされる嫌悪感が動物の行動にどのように影響を及ぼすかを示している。 捕食と感染症の危険性が重なり合った状況に動物がどのように反応するかを理解することは、生態系が変化する環境にどのように対応するかを予測する上で重要である。（ST,nk,kh）
乾癬は自己免疫性皮膚病であり、皮膚の T細胞によって産生される炎症誘発性サイトカイン・インターロイキン-17（IL-17）に関連する。 Zheng たちは、皮膚常在性樹状細胞（ランゲルハンス細胞）におけるp38αシグナル伝達が、この疾患のマウス・モデルにおいて乾癬の病変形成に重要であることを見出した。 ランゲルハンス細胞におけるp38αシグナル伝達は、IL-17産生T細胞の発生に不可欠なIL-23の産生を刺激した。 p38αの遺伝的欠失または薬理学的抑制は、難治性の乾癬病を有するマウスの皮膚炎を減少させた。（KU,nk,kh）
呼吸器合胞体ウイルス（RSV）は、乳児、幼児、および高齢者の重篤な罹患率と死亡率に関わる呼吸器感染を引き起こす。 この病気に対する、認可されたワクチンは存在しない。 Fedechkin たちは、２つの異なる広域中和モノクローナル抗体（mAb）によって結合されたRSV Gタンパク質の遺伝的に保存された中心ドメイン（CCD）の共結晶構造を描写している。 両方のmAbは、この高度に保存された領域上の立体配座エピトープに結合する。 RSV G CCDはケモカイン受容体 CX3CR1を活性化することができ、この活性はmAbの結合によって妨げることができる。 これらの知見は、中和mAbがRSV Gタンパク質とどのように相互作用するかの洞察を提供し、RSVワクチンと治療薬の開発を前進させる可能性がある。（Sh,kj,kh）
再発は薬物中毒治療でのいつまでも続く課題であり、個人的および社会的に大きな費用がかかる。 Murakami たちは、マウスにおけるコカイン中毒への再発を抑制する分子機構を発見した。 遺伝子導入マウス・モデルにおいて、コカインの自己投与は、脳の報酬系での主要組織適合複合体クラスI（MHCI）レベルの低下、グルタミン酸信号伝達の増強、そして行動の再発をもたらした。 ドーパミン神経細胞中の MHCIの機能に影響を与える上方制御遺伝子または下方制御遺伝子は、この中毒症状を妨げ、または促進した。（Sh,ok,kj,kh）