AbstractClub - 英文技術専門誌の論文・記事の和文要約 |
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Science March 26 2021, Vol.371
局地古気候の研究は、地球全体の気候変化に対して、地球系のさまざまな部分がどのように応答するのかについての重要な洞察を提供する。グリーンランド北東部の洞窟堆積物に対して収集された地球化学的データが、今回、58万8千年前から54万9千年前に至る間氷期の温暖化事象の期間の高緯度北極における最初の古気候記録を提供した。Moseleyたちは、当時の高緯度北極がその期間に、現在よりも少なくとも3.5°C温度が高く、広範な永久凍土融解と著しい降水量増加を伴ったことを示している。世界の別の場所から得られたその期間のデータセットとの比較で、北極地方がこの温暖化事象の間に、より大きな影響を受けたことを示唆している。人為的な地球温暖化は将来まで続くので、同じことが起きることが予測できる。（MY）
海洋炭素は有機成分と無機成分を含んでおり、地球規模の炭素循環を理解するためは、その両者を考慮する必要がある。Paytanたちは、遠洋性重晶石に由来する安定したストロンチウム同位体（88Srおよび86Sr）の記録を集め、それを用いて海洋堆積物中の生物起源の炭酸カルシウムの堆積と埋没の変化を再構築した。これらのデータは、87Sr/86Srの測定値と組み合わせると、ストロンチウムの過去の放出量と吸収量の変化、および炭素循環に影響を与える炭酸塩堆積量の変化を明らかにするのに役立つことがある。（Sk,kh）
ホルモンであるサイトカイニンは、主に細胞増殖を管理することにより、植物の発生と生理のさまざまな側面を調節している。Yangたちは、サイトカイニンが転写因子MYB3R4の細胞核局在化を促進することを示している。この因子は、細胞を細胞周期の次の段階に移行させる２つのインポーチンと遺伝子の発現を活性化する。これらのインポーチンは核内にさらなるMYB3R4の蓄積を促進し、有糸分裂の進行を加速する。MYB3R4とインポーチンは、核膜が分裂前中期に溶解するときに消散するため、細胞周期ごとに有糸分裂の活性化は１回しかない。（KU,kh）
原子の振動（フォノン）は、物質の多くの物理的特性、特に、熱と熱伝導に関連する特性を支配している。また、フォノンは、固体から分子までのさまざまな物質の化学的性質を示す指紋でもある。ナノ構造中のフォノンの挙動は、閉じ込め効果によって大きく変化させられる可能性がある。Liたちは、いくつかの電子顕微鏡技術を組み合わせて、酸化マグネシウムのナノ構造体の表面におけるフォノン-ポラリトン励起を、空間的にも、スペクトル的にも、角度においても、高い分解能で図化した。三次元での表面励起図の再構築は、高度な機能性のためのナノ構造材料の特性を理解し、最適化するのに有用であろう。（Wt,kh）
ワクチンは、COVID-19との闘いにおける重要な手段であるが、抗ウイルス薬の開発もまた、特にワクチンを部分的に回避する可能性のある変異体の発生により、優先度が高い。ウイルス・タンパク質メインプロテアーゼは、前駆体ポリタンパク質を機能的なウイルス・タンパク質に切断するために必要である。この必須な機能は、このプロテアーゼを重要な薬剤標的にする。Qiaoたちは、ボセプレビル（boceprevir）またはテラプレビル（telaprevir）（いずれもC型肝炎ウイルスの治療に承認されたタンパク質分解酵素阻害薬）のいずれかに基づいて32の阻害薬を設計した。６つの化合物が高い有効性でウイルス感染から細胞を防御し、そのうちの２つが薬物動態実験に基づく生体内研究に対して選択された。どちらもマウス・モデルで強力な抗ウイルス活性を示した。（KU,kj）
プログラム制御された光格子に保持された励起原子の一次元鎖や二次元配列からなる大規模系は、新規に登場した現象をシミュレートする有力な技術基盤である。Bluvsteinたちは、200個までのリュードベリ原子の配列を構築し、この系を周期的励娠の下に置いた。筆者たちは、このような駆動励起の下で、原子配列が安定化し、時間結晶のように見えるものへと周期的に凍結することを見出した。量子多体系での動的相互作用に対する理解と制御は、現代の凝縮系物理および起こり得るエキゾチック現象の中心をなしている。（NK,MY,kj,kh）
ヨウ化ホルムアミジニウム鉛の光活性黒色ペロブスカイト相（α-FAPbI3）を合成する方法は開発されているが、この方法は温度と湿度に敏感で、大規模な太陽電池の製造には適していない。Huiたちは、イオン液体のギ酸メチルアミンから、垂直に整列したヨウ化鉛薄膜が成長する代替の道筋を報告している。薄膜中のナノ規模のチャネルは、ヨウ化ホルムアミジニウムの透過障壁を低下させ、高湿度と室温においても α-FAPbI3 への転換を可能にする。この膜から作られた太陽電池は、24.1％もの高い電力変換効率を有し、高い安定性も示している。（Wt,kj,kh）
重症急性呼吸器症候群コロナウイルス2（SARS-CoV-2）の棘突起タンパク質は、宿主細胞への侵入を仲介し、抗体結合のための重要な抗原決定基を含んでいる。感染が長引く免疫低下状態の患者に由来すると思われる新たなSARS-CoV-2変異体は、棘突起タンパク質に変異を有している。これらの突然変異のあるものは独立した系統で繰り返され、あるものは他の変異の有害作用を埋め合わせ、その結果一緒に生じるかもしれない。展望記事において、McCormickたちは、新たに出現した変異体と、抗体を介したウイルスの中和および潜在的にワクチンの効き目を低下させるかもしれない変異について論じている。（Sk）
ガンの発生と持続における微生物の役割は、何世紀にもわたって論争されてきた。Sepich-Pooreたちは、腸および腫瘍関連の微生物というレンズを通して、ガンの微生物叢に関する我々の現在の理解を総説し、「微生物を意識した」枠組みを構築している。著者らは、人間は複合生命体と見なされるべきであると主張しているが、我々の有する微生物がガンにどのように影響しているかは、まだ機構的によく理解されていない。それにもかかわらず、微生物叢研究の進歩は、免疫腫瘍学に関する我々の理解を向上させ、新しい診断および治療の取り組みを推進しつつある。（Sk,kh）
自然リンパ球（ILC）は、組織恒常性と宿主防御に重要な役割を果たしている。1型ILC（ILC1）はインターフェロン-γ（IFN-γ）を産生し、転写の主要調節因子T-betを必要とする。これらの細胞がどのように発生し、分化するかの根底にある経路は、よく理解されていないままである。Baiたちは、成体マウスの肝臓がLin-Sca-1+Mac-1+造血幹細胞（LSM HSC）の集団を含んでおり、それが組織常在性の肝臓ILC1に優先的に分化することを見出した。彼らはさらに、成熟ILC1によって産生されたIFN-γがLSM HSCの、ナチュラル・キラー細胞ではなくILC1への拡大と分化を促進することを示している。この研究は、髄外造血の理解を広げ、肝臓の独特な免疫状態を強調している。（KU,kh）
WAVE調節複合体（WRC）は、アクチン細胞骨格の動態を調節する五量体複合体である。免疫におけるWRCに対する正確な役割は確立されていないが、最近の研究は、HEM1などのWRC成分が特定のヒト免疫不全に関係しているとしている。Liuたちは、WRC構成要素WAVE2の条件付きノックアウトを持つマウスの特性解析を行なった（Hambletonによる展望記事参照）。これらのマウスは、T細胞の活性化と加速された分化に関連する進行性の重度の自己免疫疾患と炎症疾患を示した。WAVE2によるT細胞活性化の抑制は、T細胞受容体によってではなく、RAPTORとRICTORに結合する哺乳類ラパマイシン標的タンパク質（mTOR）の抑制によって仲介された。したがって、これらのマウスの自己免疫表現型は、mTORシグナル伝達の薬理学的阻害薬によって改善されるかもしれない。（KU,kj,kh）
ヘテロ三量体グアニン・ヌクレオチド-結合タンパク質（Gタンパク質）-共役型受容体を光制御により局所に閉じ込めることを可能にする方法は、シグナル伝達機構を解明するのに役立つかもしれない。Sánchezたちは、光活性化可能な頭部を備えたポリLリジン-グラフト-ポリエチレングリコール共重合体を用いた、ちょうどそのような方法を開発した。レーザー光によりキレート剤を局所的に活性化し、ポリヒスチジンで標識された神経ペプチドY受容体を素早く（数秒以内に）捕獲することが出来た。そのような受容体局所閉じ込めは、培養ヒト細胞中で、カルシウム・シグナル伝達を強くし、また、細胞拡散と細胞運動性を向上させた。受容体クラスターの位置、規模、密度を制御できることは、受容体のシグナル伝達機構を解明するのに役立つかもしれない。（MY,kj,kh）
多くの人間の活動は自然界に明らかな悪影響を与えるが、予期せぬ結果もある。米国南東部での白頭ワシの大量死事象は、人間活動のそのような下流効果の１つであるかもしれない。かなりの努力の末に、Breinlingerたちは、これらの事象の原因を、いくつかの要因が知らぬ間に組み合わさった結果であると明らかにした。侵略的外来植物による水路での群落形成は、以前は確認されていなかったある藍色細菌に生息基盤を提供し、藍色細菌はこの植物体上で繁殖した。この藍色細菌を臭化物（通常は人為的起源）にさらすと、植物を餌にする動物に神経障害を引き起こし、さらに生体蓄積して白頭ワシなどの捕食者を死に至らしめる、神経毒の生成をもたらした。（Sk,kj,kh）
2020年の重症急性呼吸器症候群コロナウイルス2（SARS-CoV-2）の再発流行は、どのように説明できるのだろうか？ 学生が学校に戻った結果であるのか？ この疑問を解くために、Monodたちは、ヨーロッパと中国で収集されたデータに基づいて感染に対する接触行列を作成し、それを米国に拡張した。介入が広く実施される前の世界的大流行の初期に、同じような年齢の個人間に集中していた接触は、学齢期の子供の間、子供とその親の間、および中年の成人と高齢者の間で最も多かった。しかしながら、非医薬品介入の出現により、これらの接触様式は大幅に変化した。2020年8月中旬ごろに、学校の再開により伝播が促進されたが、米国における再発は主に20～49歳の成人によって引き起こされた。このように、自分自身とその家族を養う必要のある社会人が、米国での再発する流行に油を注いだ。（KU,kj,kh）
新しく分岐した種の急速放散は、種分化の原動力を探索する素晴らしい機会を提供する。南米の鳥類の一集団であるcapuchino seedeaterは多くの種を含んでおり、それらはその生息域においては、往々にしてオスの羽とさえずりだけによって識別可能である。Turbekたちは、ゲノム解析と行動実験を使って、このグループに属する２種のトリで、可能性のありそうな隔離因子を同定し、そして、完全な同所性であるにもかかわらず、メスが同種のオスとだけ交尾し、また、僅か2、3の遺伝子だけが種間で異なることを見出した（Jarvisによる展望記事参照）。それ故、遺伝子の僅かな入れ替えと配偶者選択を通しての強化が、これらの重なり合いよく似た種の分岐を駆動してきたのである。（MY,kh）
ディールズ・アルダー反応は、アルケンとジエンから炭素六員環を生成するのに広く用いられている。キノリンなどの複素芳香族は、原理的にはジエンに似ているが、芳香族安定性のため、実際にはその二重結合対は、環化付加に対して不活性である。Maたちは、イリジウム光増感剤を用いることで、キノリンおよび関連するアザアレーンを三重項状態へ励起でき、それにより芳香族性を壊して、アルケンに対する分子間でのディールズ・アルダー様の反応性を可能にすることを報告している（Schmidtによる展望記事参照）。この反応は、含窒素環の外側の隣接炭素でもっぱら進行した。（MY,kj）
プラズモニック・ナノ粒子のキラルなナノ集合体が示す高分極率は、強いキラル二色性をもたらしうるが、強い光散乱が、生じた偏光強度の割合（g因子により評価される）をキラル液晶の値よりもはるかに低いものにしてしまう。Luたちは、ヒト膵島アミロイド・ペプチド（hIAPP）が表面に結合した金ナノ棒と、金と結合しておらず自己会合したhIAPPとの超分子相互作用を用いて、異常に高いコレステリック秩序を持つ金属超構造を組み立てた（NamとKimによる展望記事参照）。長くまっすぐな金ナノ棒のらせんは、g因子を4600倍高めた。この効果は、アミロイドに結合する小分子の選別に使われた。（MY,kj,kh）
重症急性呼吸器症候群コロナウイルス2（SARS-CoV-2）の棘突起（S）糖タンパク質は、宿主細胞に結合し、膜融合と細胞感染を開始する。ウイルスの生活史のこの段階は、現在、薬物による抑制の標的となっている。De Vriesたちは、宿主細胞膜に組み込まれて膜融合に必要なSの立体構造変化を阻害する、SのC末端にある保存されたアミノ酸繰り返しに相補的な化学構造を持つ非常に安定なリポタンパク質でできた融合阻害剤を設計した。著者らは、フェレットからフェレットへの伝播研究において、曝露前の予防薬としてのリポタンパク質の性能を試験した。感染フェレットと24時間共同飼育する２日前のこのリポタンパク質の鼻腔内投与は、接触しているこの動物を感染から完全に守り、変異ウイルスに対して有効性を示した。フェレットはSARS-CoV-2で病気にならないため、このモデルでは病気の予防を試験できなかった。（Sh,kj,kh）
有顎脊椎動物に見られる２つの確立されたT細胞系統は、αβT細胞受容体（TCR）かγδTCRのいずれかを使って抗原を検出する。最近、別の型のTCR鎖（TCRµ）が有袋類と単孔目で見つかった。Morrisseyたちは、灰色で短い尾のオポッサムのT細胞を分析し、脾臓に常在し、γµ TCRを使う３番目の系統を発見した（Criscitielloによる展望記事を参照）。次に著者らは、２つの異なるγµ TCRの結晶構造の特徴を明らかにし、それは、高度に多様で対になっていない免疫グロブリン様可変領域が主要な抗原認識決定因子であると予測される、αβTCRやγδTCRとははっきり異なる構成を示した。ラクダ科のVHH抗体やサメのIgNAR抗体と同様に、γµTCRは将来のナノボディの開発に役立つ可能性がある。（Sh,kh）