Science (AAAS) September 16, 2005, Vol.309

Science September 16, 2005, Vol.309

ひょっとすると温暖化の影響では(Blow Me Down)

地球温暖化は、暴風雨の全体レベルを押し上げることになると示唆されてきた。そのような影響が起こっているという証拠は捉えにくいが、大気や海表面の温度の上昇とハリケーンの活動度との関係が議論されている。Websterたち(p.1844; Kerrによるニュース記事参照)は、過去35年間の全世界の台風(tropical storm)やハリケーンの発生頻度や強度を調べた。台風やハリケーンの数や頻度の増加は見られなかったが、特に太平洋とインド洋において最大級のエネルギーのカテゴリーに入るハリケーンの頻度が顕著に増加している。(TO,Ej)

Changes in Tropical Cyclone Number, Duration, and Intensity in a Warming Environment
p. 1844-1846..

ATMOSPHERIC SCIENCE:
Is Katrina a Harbinger of Still More Powerful Hurricanes?
p. 1807..

永遠の若さにはKlothoが効く？（Klotho for Eternal Youth?）

マウスにおけるKlotho遺伝子の発現の欠損は、加齢に似た症状を引き起こす。Kurosuたち（p. 1829、2005年8月25日にオンラインで出版；Couzinによる8月26 日のニュース記事を参照）はここで、Klothoの過剰発現がマウスの寿命を延ばすことを見いだした。Klothoタンパク質は循環性ホルモンとして機能しており、線虫、ショウジョウバエ、およびマウスにおける進化的に保存された寿命を伸ばすためのメカニズムにおいて、細胞表面受容体に対して結合して、インスリンおよびインスリン様成長因子-1（IGF-1）のシグナル伝達を抑制する。さらに、Klotho欠損マウスにおいて、インスリン／IGF-1シグナル伝達を乱すことにより、加齢の速度が遅くなった。このように、Klothoタンパク質は、老化防止ホルモンとして機能しているらしい。（NF） <

Suppression of Aging in Mice by the Hormone Klotho
p. 1829-1833..

バーストの直後で(Right After the Burst)

ビッグバンは別として、ガンマ線バーストは、宇宙の中でもっとも強力な爆発であり、大質量星が崩壊してブラックホールを形成する過程の現象と考えられている。このような事象には、Ⅹ線から電波周波数までの波長領域に至る広がった残光(アフターグロー)が続いて起こる。これまで残光は、バーストから数時間経過したものしか検出されておらず、バースト直後の重要な変化を研究する機会が失われる結果に終わってきた。Burrows たち (p.1833, 2005年8月18日のオンライン出版) はSwift Ⅹ線望遠鏡を用いて、最近のガンマ線バーストの残光のなかに強大なエネルギーのⅩ 線フレアを検出したことを報告している。そのフレアはバーストの数分後に検出されたもので、バースト中心領域においてはガンマ線放出後も数百秒に渡って、強い衝撃波を伴う激しい活動が続いている証拠と考えられる。(Wt,nk)

Bright X-ray Flares in Gamma-Ray Burst Afterglows
p. 1833-1835..

圧力下でより強くなる(Stronger Under Pressure)

ある種の応用面では、例えばNational Ignition Facilitiesで経験するような極端な衝撃に耐えるように材料を設計する必要がある：幾つかのナノ結晶が有望であると期待されている。Bringaたち(p.1838)は、衝撃負荷を受けた銅のナノ結晶に関する分子動力学シミュレーションを報告している。高圧において、アクティブな変形メカニズムが熱的に活性化される変形挙動から圧力介在の変形へと変化している。この結果は、銅が圧力によって粒界滑りが抑制されるために強くなっていることを示している。ナノ結晶のニッケルに関する実験により、このシミュレーションで見られた挙動が確証された。（KU,nk)

Ultrahigh Strength in Nanocrystalline Materials Under Shock Loading
p. 1838-1841.

昆虫の適応性免疫（Adaptive Immunity in Insects?）

厳密で複雑な遺伝的メカニズムが、適応免疫系のB細胞とT細胞受容体における無限レベルの多様性を生み出す。しかし、この多様性の生成はいくつかの高等脊椎動物に限られたものであると考えられてきた。Watsonたち（p. 1874、2005年8月18日にオンライン出版；Du Pasquierによる展望記事を参照）はここで、昆虫における一つの遺伝子座、Dscamの選択的スプライシングのメカニズムを記載しており、この Dscamは桁外れなレベルのタンパク質多様性を生み出す潜在能力を有している。元々はニューロン受容体として同定されたこの遺伝子のスプライシング生成物は、ショウジョウバエの様々な免疫組織においても見いだされていた。機能研究により、Dscamのいくつかのイソタイプが細菌の食作用を手助けしているらしく、このことは直接的かつ適応的な形の昆虫の免疫が存在することを示唆している。（NF）

Extensive Diversity of Ig-Superfamily Proteins in the Immune System of Insects
p. 1874-1878.

IMMUNOLOGY:
Insects Diversify One Molecule to Serve Two Systems
p. 1826-1827.

ウランの環状化合物(Rings of Uranium)

アクチニド系の元素は核崩壊性で、放射能や原子力エネルギー面で応用されている。しかしながら、この元素は異常な化学的結合の観点でも関心が持たれているが、これは占有f-軌道と大きな核電荷の相対論的効果により、異常な化合物が形成される可能性があるからである。Evansたち(p.1835,Burnsによる展望記事参照)は、ニトライド基やアジド基(N₃)を交互に結合した8個のウラン原子からなる環状化合物を単離して解析した。有機ウラン前駆体とアジ化ナトリウムを溶液中で混合することで作られ、この化合物は分子状のウラン-ニトライド結合に関する道を拓くものであり、延びた格子状のウラン窒化物のエレクトロニクスに関するモデルとなる。（KU,nk)

Molecular Octa-Uranium Rings with Alternating Nitride and Azide Bridges
p. 1835-1838.

CHEMISTRY:
Bridging a Gap in Actinide Chemistry
p. 1823-1824.

クレータの分布から小惑星を考察(Connecting Craters)

月、火星、金星、水星表面にできた衝撃クレータの記録は、アポロが持ち帰った月試料の放射性物質による年代測定で較正することによって、惑星表面の年代を決定する方法となっている。Stromたち(p. 1847; Kerrによるニュース記事も参照)は、クレータのサイズ分布を調べ直し、衝突した小惑星のサイズを推定し、３８億年より古いクレータを生んだ衝突小惑星のサイズ分布は、現在小惑星帯にある小惑星のサイズ分布と同じであることを示した。３８億年より新しいクレータは、近地球小惑星（最近小惑星帯からはじき出されて地球軌道を横切る小惑星）が衝突して作られたらしい。これらのデータから、太陽系の歴史の初期において、小惑星帯から小惑星をはじき出す原因となった出来事、多分巨大惑星の軌道が外側に移動したこと、が起こり、それが約38億年前に終結したらしいと推測される。(Ej,hE,nk,tk)

The Origin of Planetary Impactors in the Inner Solar System
p. 1847-1850.

配列および発現の進化（Evolving Sequence and Expression）

Khaitovichたち（p. 1850、2005年9月1日にオンライン出版；Jollyによる9月2日の論説、Hauserによる展望記事、McConkeyとVarkiによる展望記事、そしてCulottaによるニュース記事を参照）によるヒトとチンパンジーにおける遺伝子配列パターンおよび遺伝子発現パターンの進化の解析は、脳、心臓、肝臓、腎臓、および精巣において、進化の一般的パターンが中立理論に従っていることを示した。同様の淘汰パターンが、タンパク質配列と遺伝子発現について見られた。より多くの組織において発現している遺伝子は、より少ない組織において発現している遺伝子と比べて、種間の発散の度合いが低かった。これは負の淘汰による中立進化を示唆しているが、しかし精巣で発現されているX染色体上の遺伝子は、正の淘汰の証拠を示した。驚くべきことに、脳において発現している遺伝子は、遺伝子発現の観点だけでなくアミノ酸配列の観点でも、チンパンジー系列と比較して、ヒト系列においてより大幅に変化していた。（NF）

Parallel Patterns of Evolution in the Genomes and Transcriptomes of Humans and Chimpanzees
p. 1850-1854.

タンパク質構造予測(Protein Sequence Structure Prediction )

タンパク質のアミノ酸配列が自身の構造を規定していることはずっと以前から知られている。しかし、配列から構造を予想することは容易ではない。Bradleyたち(p.1868)は、テストとして用いた16個の小さな（85残基以下）タンパク質領域における5個の配列に関する解像度1.5オングストローム以下の構造予測を達成した。これらの結果は、改良コンフォメーション・サンプリング法と物理的に妥当な全原子自由エネルギー関数、及び高性能の高速計算を組み合わせることで得られた。天然での構造の自由エネルギーの凹み(basin)は極めて狭く、このことからコンフォメーション・サンプリングそのものが、困難な高解像の構造予測の決め手になっているようだ。(Ej,hE)

Toward High-Resolution de Novo Structure Prediction for Small Proteins
p. 1868-1871.

炎症性応答における時間的制御(Temporal Controls in Inflammatory Responses)

細胞調節の制御を理解するには、シグナル伝達事象とそれに関与するメディエータについての記述だけでなく、信号がいかに生成され検知されるかについての時間的特性を理解する必要がある。Covertたち(p. 1854)とWernerたち(p. 1857)はこのたび、炎症性応答のキーとなるメディエータ、転写制御因子NF-κ Bの活性を制御する信号の時間的制御に関する洞察を提供している。炎症性サイトカイン腫瘍壊死因子からの信号、あるいは細菌性リボ多糖を認識するToll様受容体4(TLR4)からの信号は、それぞれ結果として、NF-κ B活性の振動パターンあるいは安定なパターンを生み出し、これらがそれに引き続く遺伝子発現において別々のパターンを導いている。計算的モデルと生化学的分析によって、NF-κ B活性の異なる時間的パターンを生み出す調節性イベントの存在が明らかにされたのである。TLR4の活性化で生み出される安定な信号は、2つのシグナル伝達経路の活性化によるもので、その1つは急速な経路、もう1つはタンパク質合成と自己分泌のシグナル伝達を必要とするゆっくりした経路であるらしい。(KF)

Achieving Stability of Lipopolysaccharide-Induced NF-κB Activation
p. 1854-1857.

Stimulus Specificity of Gene Expression Programs Determined by Temporal Control of IKK Activity
p. 1857-1861.

SARSスパイクの詳細と個別性(SARS Spike, Up Close and Personal)

SARSコロナウイルスは重症急性呼吸器症候群(SARS)を引き起こすが、この致死率はおよそ10%である。ヒト細胞への付着は、細胞表面亜鉛ペプチターゼであるアンジオテンシン-変換酵素 (ACE2)に結合するウイルス表面上のスパイクタンパク質を介してなされる。このたびLiたちは、SARSコロナウイルスのスパイクタンパク質の、ヒトのACE2のペプチダーゼ領域に結合する受容体結合領域の構造を2.9オングストロームの分解能で決定した(p. 1864; Holmesによる展望記事参照のこと)。このインターフェースの解明により、2002年から2003年にかけてのSARSの激増において、数個の残基の変化が、いかに効率的に種間の感染とヒトからヒトへの伝染を導いたかを示唆するものである。この構造は、効果的なSARSワクチン開発における受容体結合領域の変異体を作るうえでの指針となるであろう。(KF,ｈE)

Structure of SARS Coronavirus Spike Receptor-Binding Domain Complexed with Receptor
p. 1864-1868.

STRUCTURAL BIOLOGY:
Adaptation of SARS Coronavirus to Humans
p. 1822-1823.

新たな塩分(New Salt)

地球温暖化が、大規模な海洋の熱塩循環(thermohaline circulation)にどのような影響を与えているのかについて、多くの推測がされてきた。北大西洋への淡水の流入が増加してきており、そして、塩分濃度が低下した表層水が深層水の形成を妨げて、深層海水循環の速度を落としているかもしれない。しかし、計測により、大西洋からの流入(Atlantic Inflow)により北極海やノルウェー海に供給される海水は、塩分濃度が増加してきていることが明らかにされてきた。Hatunたち(p.1841)は、観測と海洋結合モデルの結果とを組み合わせることにより、大西洋からの流入する海水の塩分濃度は、北大西洋の極近傍の渦(subpolar gyre)の強さと緊密に関係していること、そして最近の塩分濃度の上昇は熱塩循環の安定化に役立つている可能性を示した。(TO)

Influence of the Atlantic Subpolar Gyre on the Thermohaline Circulation
p. 1841-1844.

酵母における長寿命への2つの道(Two Ways to Longer Life (for Yeast))

カロリー制限は、哺乳類などある種の生命体の寿命を伸ばすことがあり、さらに酵母の複製寿命を増加させることもありうる。しかし、酵母における効果がSir2、すなわちsirtuinファミリーのヒストン・デアセチラーゼに全面的に依存しているかどうかは不明確であった。Sir2はリボソームRNAの組換えを抑制することでゲノムの不安定性を減少させると考えられている。Lammingたちは、酵母において、SIR2の相同体(HST2)と呼ばれるもう1つのSIR2関連遺伝子を同定した(p. 1861、2005年7月28日にオンライン出版)。これもまた、Sir2の非存在下にあってさえ、カロリー制限信号を仲介している。つまり、カロリー制限による寿命延長におけるSir2非依存の機構には、sirtuinファミリーに属する別のメンバーが関与している。(KF)

HST2 Mediates SIR2-Independent Life-Span Extension by Calorie Restriction
p. 1861-1864.

DNA損傷が明るみに(DNA Damage Comes to Light)

臓器移植を受けた患者は、一般の人に比べて皮膚癌にかかるリスクが非常に高まる。新しい研究が、そうした患者における免疫系を抑制するためにふつうに用いられている薬剤、アザチオプリンがその機能面での役割を果たしている可能性があることを示唆している。アザチオプリンの効力は、6-チオグアニン(6-TG)の形でのDNA への組み込みに依存している。O'Donovanたちは、培養細胞の研究で、6-TGを含む DNAが低線量の紫外A(UVA)光に曝されると、DNA修復を逃れるような光分解生成物が形成され、それによって変異の頻度を増すことを示している(p. 1871)。アザチオプリンを投与された患者の予備的分析で、彼らがUVA領域での皮膚感光性を増したことが明らかになった。より広範な臨床研究で確認されれば、この結果は、移植を受けた患者はとくに太陽に曝されることに対して用心深くなければならない、ということを示唆することになる。(KF)

Azathioprine and UVA Light Generate Mutagenic Oxidative DNA Damage
p. 1871-1874.