サイエンスジャーナル

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細胞の突然死!アポトーシスを起こす自殺酵素、自殺遺伝子とは何? このエントリーをはてなブックマークに追加  

科学大好き!アイラブサイエンス!このブログでは、最新科学の?をなるべくわかりやすくコメントします。


生物を学んでいく上で、不思議な現象はたくさんある。例えば生物の「変態」である。

イモムシが蝶になったり、オタマジャクシがカエルになったり、ウナギの仔魚がシラスウナギからウナギになる変化はかなり劇的である。

生物は今まであった自分の姿を、どのようにして変えることができるのだろう?今回その「変態」の謎が1つ解けた。
 
生物には細胞を、計画的に死なせる遺伝子や酵素(カスパーゼ)があり、これが関係しているという。これを自殺遺伝子、自殺酵素と呼ぶ。
 
「自殺」というと言葉は悪いが、生物が成長するときには必要不可欠な仕組みである。またガン細胞に応用できれば、癌を消滅させることもできる。
 
今日は生物の変態と、アポトーシス、自殺遺伝子、自殺酵素について調べてみる。
 
 
細胞の運命 ショウジョウバエで仕組み解明 東大チーム

計画的に細胞を死なせる遺伝子(カスパーゼ)を活性化させたり、その程度を調節する仕組みを、東京大のチームがショウジョウバエの実験で明らかにした。カスパーゼの活性化の程度によって、分化、増殖など細胞の幅広い生理機能が制御されていることも分かった。ほ乳類にも同様の仕組みがあり、ハンチントン病など神経変性疾患の解明につながると期待される。米科学誌「セル」電子版で4日発表した。

遺伝的にあらかじめ計画された細胞死は、オタマジャクシがカエルになるときに尾がなくなるなど、生物の形態変化などで重要な役割を果たす。

倉永英里奈講師、三浦正幸教授らはまず、カスパーゼの働きを促進する役割の酵素を突き止めた。ハエの複眼に成長する部分で、この酵素を段階的に増やすと、カスパーゼの活性が高まって死滅する細胞が増えた。外感覚器の剛毛になる細胞集団で酵素を減らすと、カスパーゼの活性が弱まり、剛毛の数が増えた。これらの結果から、カスパーゼの活性化の度合いが、細胞の運命を左右している、と結論付けた。

三浦教授は「神経変性疾患の原因となる神経細胞の変形などにカスパーゼがかかわっているという報告もある。今回の成果はそうした疾患の解明にも役立つのではないか」と話している。(須田桃子 毎日新聞 2006年8月4日)

 

生物の変態とは?

動物の生活史における、いちじるしい形態の変化をさす動物学の用語。

変態には完全変態と不完全変態、不変態がある。

完全変態とは昆虫の変態様式のうち、卵→幼虫→蛹→成虫と変化するもの。不変態、不完全変態に対する用語である。ヘビトンボやクサカゲロウ、シリアゲムシ、トビケラ、チョウやガ、カやハエ、甲虫類、ハチやアリなどの高等な種類にみられる。

不完全変態とは昆虫類においては、幼虫が脱皮をくりかえして成虫となるが、蛹の時期をへない変態の様式を不完全変態という。また、半変態ともいう。不完全変態は、バッタやトンボ、カゲロウ、シロアリ、セミなど原始的な昆虫類にみられる。

不変態とはシミやトビムシなど無翅(むしょう)類の昆虫にみられる変態様式で、幼虫は外部生殖器以外はほとんど変化せずに脱皮をくりかえして成長し、成虫となる。またこの仲間は、成虫になっても脱皮をおこなう。


アポトーシスとは何か?

体をより良い状態に保つために積極的に引き起こされる、管理・調節された細胞の自殺のことをアポトーシスという。

アポートシスは細胞が癌化しそうなときや動物の変態の時におきる。

発見! アポトーシス3つの経路

自殺酵素(カスパーゼ)とは?

細胞をアポトーシスさせる酵素のこと。

細胞の中にあるDNA上の遺伝子p53はDNAが傷つくと、特殊なタンパク質をつくる。これがDNA上のAP1遺伝子に働きかけて細胞をアポトーシス(自殺させる)。このためDNA上の遺伝子p53が傷つくと癌になる可能性が高くなる。

このp53のつくるタンパク質が自殺酵素と呼ばれるカスパーゼである。カスパーゼには数種類あり、多少役割が違う。

アポトーシスは、TNFなどのサイトカインやFasリガンドなど(デスリガンドによる)細胞外からのシグナル や 小胞体ストレス(小胞体で異常なタンパク質が生成するなど)によっても、起きることが知られている。


自殺遺伝子とは?

東京大学医科学研究所の中村祐輔教授、荒川博文助手、国立がんセンター研究所生物学部の田矢洋一室長らが、15日発行の米科学誌セルと、10月4日から横浜市で開かれる日本癌学会で発表する。

がんは、発がん物質などで正常な遺伝子に傷が付いて起きる。普通は、細胞分裂を止めたり、遺伝子の傷を修復したり、最悪の場合は細胞を自殺(アポトーシス)に導いたりして細胞ががん化するのが抑えられるが、その指令を出すp53遺伝子に異常が起きると、がんにつながるとみられている

中村教授らは、p53に関連する遺伝子を探すうちAIP1という新しい遺伝子を見つけた。

細胞の中でAIP1遺伝子を機能させなくする実験をすると、細胞の自殺が抑えられた。また、p53がつくるたんぱく質の端の部分に自殺を引き起こすスイッチがあることも分かった。

強い紫外線などで細胞の遺伝子がひどい損傷を受けるとこのスイッチが入り、AIP1遺伝子に働きかけて細胞の自殺を引き こす、という一連の流れが解明された。ネズミに人のがん細胞を移植し、AIP1を使った遺伝子治療の実験をすると、がん細胞の増殖を抑えられることも分かった。

中村教授は「AIP1を利用して抗がん剤を開発すれば、がん細胞を集中的に自殺させることも可能になる」と話している。(平成12年9月15日)
 

ハンチントン病とは?

ハンチントン病(はんちんとんびょう、英Huntington's disease)とは、大脳中心部にある線状体尾状核の神経細胞が変性・脱落することにより進行性の不規則運動(舞踏様運動、chorea (ギリシャ語で踊りの意))、認識力低下、情動障害等の症状が現れる常染色体優性遺伝病

一般にハンチントン舞踏病(Huntington's chorea)として知られている。

 

 

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永年の夢 体細胞の初期化(マウス)に成功!人はあと20年後? このエントリーをはてなブックマークに追加  

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体細胞から幹細胞をつくるのは難しい。先日、韓国の黄教授による、ねつ造論文で世間に注目されたのがそうであった。それができたのか?一瞬目を疑った。

「なんだマウスからか。」記事を見てそう思った。いや、それでもすごい。人にも応用できる可能性ができたから...。

幹細胞にだけ働く遺伝子を発見したことが、成功のきっかけだった。やはり遺伝子はすごい。さまざまなはたらきをする神の設計図だ。

これからも遺伝子工学からは目が離せない。素晴らしい発見、そして体細胞の初期化に成功したのは京都大学、医学研究所の山中教授ら。

体細胞の初期化とは分化する能力のない、体細胞を分化する能力のある幹細胞に変化させること。

今日は最近よく話題に出る。幹細胞(ES細胞)についてと、今回の素晴らしい成果について調べてみたい。

関連するニュース
万能幹細胞:卵子や胚使わず作成…マウスで成功 京大


万能幹細胞からできた軟骨のような組織

マウスの体細胞を使った万能幹細胞の作り方 卵子や受精卵(胚(はい))を使わず体細胞だけから、さまざまな組織の細胞に分化する能力を持つ万能幹細胞を作り出すことに、京都大再生医科学研究所の山中伸弥教授らがマウスで成功した。将来、ヒトの体細胞で実現すれば、拒絶反応のない臓器移植や再生医療新薬開発など幅広い応用につながる。同じように万能性を持つ胚性幹細胞(ES細胞)は、作成に卵子や胚を使う倫理的な問題があり、代替手段として期待される。米科学誌「セル」電子版で11日発表した。

胚の段階の細胞は将来、皮膚や臓器などに分化する万能性を持っている。いったん分化した細胞を胚の状態に若返らせ、分化能力を呼び戻すことを「初期化」という。

山中教授と高橋和利・特任助手は、ES細胞と体細胞を融合すると体細胞で初期化が起こることから、ES細胞の中で初期化に必要な遺伝子が働いていると考えた。そこで、マウスのES細胞で特異な働きをする24の遺伝子を調べ、初期化に不可欠な四つを突き止めた。マウスの皮膚細胞にこれらを導入すると、ES細胞とよく似た細胞ができ、iPS細胞(誘導多能性幹細胞)と名付けた。

この細胞をマウスの皮下に注入すると、神経、筋肉、軟骨などさまざまな種類の細胞や組織を含むこぶができた。容器内でも心筋、皮膚、肝臓の各細胞に分化し、万能性を持つことが確認された。また、iPS細胞を使ってもクローン動物作成にはつながらないとされた。

一方、四つの遺伝子はヒトにもあり、山中教授らは、ヒトの体細胞でも同様の初期化ができるか調べている。山中教授は「人間でも比較的少ない遺伝子を使って万能細胞が作れるのではないか。ただ、初期化の詳しいメカニズムは不明で、今後の課題だ」と話している。

▽幹細胞 臓器や組織を構成する細胞に分化する能力を持った細胞。胚の初期段階から作り出す胚性幹細胞(ES細胞)は、体のさまざまな細胞や臓器に成長する性質を持つため「万能幹細胞」とも呼ばれる。一方、骨髄や血液、肝臓、皮膚など特定の細胞にだけ分化する幹細胞は、体性幹細胞と呼ばれる。

◇再生医療に新たな突破口

京都大がマウス実験で体細胞だけから万能幹細胞を作成したことは、倫理的課題を抱えていた再生医療研究に、新たな突破口を開く成果といえる。ただ、実際の治療に使うには細胞の安全性確認が不可欠で、実現には相当時間がかかりそうだ。

新たな組織を再生する以外に治療法がない脊髄(せきずい)損傷や臓器不全などの難病では、受精卵やクローン胚(はい)から作成する胚性幹細胞(ES細胞)を使った再生医療が有望視されてきた。新薬などの開発にも役立つ。

だが、受精卵を使うと生命の始まりである胚を壊すという倫理的問題が起きる。クローン胚の場合には、卵子の提供を受けねばならないほか、クローン人間誕生につながりかねない恐れがある。このため、日本での研究は厳格な手続きが必要で停滞気味だった。米国でも倫理的問題から政府はES細胞研究への予算支出を認めていない。しかし、成果が大きいと期待されるため民間資金での研究が進められている。

皮膚細胞だけから万能細胞を作った今回の研究は、受精卵を壊したり、卵子集めをする倫理的な問題を回避できる。

西川伸一・理化学研究所幹細胞研究グループ・ディレクターは「今回の成功は、(初の体細胞クローンの羊)ドリーが生まれて以来の驚きだ。体細胞の初期化は世界中の研究者の夢だった。再生医療の歴史を塗り替える可能性もある」と話す。

一方、この研究が実際の難病患者の治療に結びつくには「少なくとも20年はかかるだろう」(中辻憲夫・京都大再生医科学研究所長)との指摘もある。作られた細胞の安全性確保、安定した増殖法の確立など、乗り越えねばならないハードルが多数残っているからだ。

生命倫理に詳しい位田隆一・京都大大学院法学研究科教授は「マウスの成果がヒトでも同じかどうか、冷静に見極める必要がある。患者の細胞を使う研究や臓器の置き換えなど、倫理的な問題は常に付きまとう。一つ一つ丁寧に判断していくことが必要だ」と話す。(毎日新聞 2006年8月11日)


いろいろな細胞について


体細胞とは?
体の各部をつくっている細胞のこと。神経細胞、肝細胞、筋肉細胞などのような細胞。これらの細胞は分裂してふえるが、いくら分裂しても性質の違う他の細胞には分化しない。(変化しない)

幹細胞とは?
多様な細胞に分化する能力をたもったまま、自己増殖する一群の特別な細胞。

胚性幹細胞とは?
本質的な意味での幹細胞は受精卵である。受精卵は、成体がもつすべての細胞をつくりだすことができるので、全能性(totipotent)をもつとされる。受精卵が細胞分裂をくりかえし、さまざまな機能をもつ体細胞へと分化していくにつれて、全能性はしだいにうしなわれていき、細胞が分化できる範囲も狭められていく。

ES細胞とは?
ヒトの初期胚で、受精卵と同じように、万能性をもつ胚性幹細胞(ES細胞:Embryonic Stem Cell)が確立された。これは、再生医療に必要な臓器を実験室内でつくりだす可能性を開くものとして大きな注目をあびている。

体性幹細胞とは?
成体の体細胞のなかにも、多様な細胞に分化する能力、すなわち多能性(pluripotent)をたもつものがあり、体性幹細胞(Adult Stem Cell)とよばれる。血球をつくる骨髄の造血幹細胞のほか、神経、肺、筋肉、皮膚、肝臓などで、近年多くの幹細胞がみつかっている。

初期化とは?

胚の段階の細胞は将来、皮膚や臓器などに分化する万能性を持っている。いったん分化した細胞を胚の状態に若返らせ、分化能力を呼び戻すことを「初期化」という。

iPS細胞とは?

京都大学の山中教授らが、マウスのES細胞で初期化に不可欠な働きをする24の4つの遺伝子を突き止めた。マウスの皮膚細胞にこれらを導入すると、ES細胞とよく似た細胞ができ、これをiPS細胞(誘導多能性幹細胞)と名付けた。
 

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日本人の長寿解明!手がかりはミトコンドリアDNA? このエントリーをはてなブックマークに追加  

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先日、認知症やアルツハイマー病に効く食品についてこのブログで紹介しましたが、何だったでしょうか?

え〜もう忘れてしまった?しょうがないなあ、という私もすっかり忘れてしまいました。もしや認知症では?と思いブログを読み返しました。

そうでした。ホヤや日本茶でしたね。たしかプラズマローゲンやカテキンという物質が活性酸素を抑え、脳細胞を長生きさせてくれるという話だったと思います。

今日はDNAから日本人の長寿に関係のある遺伝子の型がわかったという話題です。この遺伝子が脳細胞を長生きさせてくれるのだそうです。

しかもミトコンドリアのDNAが!ミトコンドリアにDNA?DNAは核じゃないの?

さて、またまた疑問が出てきました。今日はこの謎に迫りたいと思います。

関連するニュース

長寿解明手がかり、ミトコンドリアDNAの個人差特定
2006年8月11日16時20分  読売新聞)

  
ウシのミトコンドリア 2μm
 
 
ミトコンドリアとは何か?
 
細胞内に存在するカプセル状の小器官。細胞が活動するためのエネルギーを供給するために、糖や脂肪などをアデノシン三リン酸(ATP)というエネルギー源にかえる働きをしている。
 
そこで、ミトコンドリアは細胞の「発電所」といわれる。ミトコンドリアが糖からATPをつくる過程で、酸化還元反応が頻繁におこなわれるため、この働きは細胞レベルの呼吸とよばれる。
 
ミトコンドリアは真核細胞(核が膜の中にある細胞)に存在する。細胞の中にふくまれるミトコンドリアの数は、その細胞の働きによってことなる。たとえば、筋肉細胞のように、とくにエネルギーが大量に必要な細胞は、ほかの細胞よりも多くのミトコンドリアをふくんでいる。
 
ミトコンドリアは酸素を必要とする好気性菌とひじょうによく似ていることから、真核細胞に好気性菌が感染して共生するうちに誕生したと、科学者たちは考えている。
 
 
ミトコンドリアDNAとは何か?
 
ミトコンドリアは細胞核にあるDNAとは違う、独自のDNAを持っていることが分かりました。ミトコンドリアがDNAを持っていることは、1963年スウェーデンのストックホルム大学の生物学者マーギット・ナス氏が発見しました。
 

なぜミトコンドリアにDNAがあるか?
 
ミトコンドリアDNAは、大昔に好気性細菌が、他の細胞に入り込んで共生するようになったため、独自のDNAを持っていると考えられています。
 
ミトコンドリアのDNAは本来のDNAと混乱しないよう、「mtDNA」と書きます。ミトコンドリアには核のようなものはなく、数千ものmtDNAがミトコンドリア内に存在することが分かっています。  
 
 
ミトコンドリアDNAと核DNAの違いは何?
 
�@.核DNAに比べて塩基置換が多い。

DNAは細胞は増える時に、コピーをして増えます。このコピーですが、時々間違ってコピーされることがあります。この間違いを塩基置換(えんきちかん)といいます。また、コピー時だけでなく、何らかの刺激などで、DNAの配列が変わってしまうこともあります。

塩基置換は致命的なときもありますが、なにも影響がなかったり、少し影響したりする場合があります。塩基置換は生物が環境に適応するのに、とても大切なことです。もし遺伝子が完璧にコピーばかりされていたら、環境が変化した時、その生物はそれに適応できずに絶滅してしまいます。

mtDNAの塩基置換は通常のDNAと比べると5〜10倍早いとされています。人とチンパンジーのDNAを見てみましょう。チンパンジーは人と同じ祖先から進化したといわれています。DNAを比べてみると1%しか違わないということが分かります。一方、ミトコンドリアDNAを比較するとその違いは9%とDNAと比べると多いことが分かります。
 
�A.mtDNAは母親のものだけが遺伝で伝わる。

mtDNAは母親のものだけが子供に伝わることが分かっています。父親のmtDNAは卵と精子が受精した後、排除されることが確認されています。みなさんの体の中のmtDNAはすべておかあさんと同じmtDNAなのです。なぜおとうさんのmtDNAが伝わらないかというと、精子のミトコンドリアは運動をする尾の部分だけにあり、受精のとき尾は切り離されてしまうからです。
 
�B.mtDNAの方がはるかに多い。

ミトコンドリアDNAの数の多さである。一個の細胞に核のDNAは一つなのにミトコンドリアは数百個含まれており、ミトコンドリア一個にミトコンドリアDNAが五、六個あるため、細胞当たりでは一〇〇〇個以上も存在することになる。そのため、組織から大量に収集することができ、分析しやすくなっている。
 

今回、ミトコンドリアDNAで何がわかったの?

人のミトコンドリアDNAの1万398番目の塩基がG型(グアニン)だとA型(アデニン)に比べ、ミトコンドリア内のカルシウムイオン濃度が低いことを突き止めた。

アルツハイマー病や、パーキンソン病ともに脳の神経細胞が正常に働かなくなる病気であるが、A型(アデニン)のタイプの人に多いことがあることがわかっていた。
 
日本人はG型が7割と多く、欧米人では3割しかない。特に日本人の100歳以上の高齢者の8割はG型だった。 ミトコンドリアDNAのG型の人が、長寿に関係がありそうなことがわかった。
 
 
アルツハイマー病、パーキンソン病とは何か?

アルツハイマーとは?

脳細胞が死滅する病気。

アルツハイマー病の人の脳を解剖すると、脳が全体にちぢんでいる。とくに認識に関する部分の縮みがひどく、神経細胞がもつれあって神経原線維変化をしめしている。また、アミロイドといわれる色素タンパクが、脳にしみついて(老人斑)いるのが大きな特徴である。アセチルコリンという刺激をつたえる化学物質が減少したり、その受容体の数が少なくなっているという報告もある。 

パーキンソン病とは?

筋肉の動きが徐々に低下していく病気で、ふるえ、筋肉のこわばりがみられるのが特徴。35歳以降に発病することが多い。

大脳の基底核(脳の中心にある脳梁、海馬など古くからある部分)には神経細胞と神経線維がたくさんあつまっており、運動や体のバランスをコントロールしている。

この部位の病変によって発病するのが、パーキンソン病である。とくに中脳にある黒質という細胞は、神経から神経へ情報をつたえる化学物質のドーパミンをつくっているが、パーキンソン病患者ではこの働きに変化がおこる。そのためドーパミンがつくられなくなって、神経間の情報伝達がうまくおこなわれなくなる。


カルシウムイオンのはたらきは?

★種々の生理作用を営んでいるのは、イオン化カルシウムです。
「神経筋作用」
「細胞膜機能」
「外分泌および内分泌作用」
★腸管からの吸収、腎での排泄・吸収、骨での吸収・形成の3つの経路でCa代謝が調節されている。
PTHと活性型ビタミンDが協動的に作用しているので、一方が欠乏しても低Ca血症などのCa代謝異常を引き起こす。一方、いずれかのホルモンの過剰で高Ca血症が引き起こされる
★血中のカルシウム濃度が高くなりすぎると心臓の動きが止まり(心停止)、また、濃度が低くなりすぎると呼吸が止まる(呼吸停止)。
★神経細胞の働きは正確なCa2+濃度に依存しています。
★多くの酵素はCa2+を補助因子として必要です。
★血液が凝固するにはCa2+が必要です。
★骨と血液の間の恒常性を調節する上で重要なホルモンが上皮小体から分泌されるPTH(parathyroid hormone上皮小体ホルモン)です。 
 
 
 
 
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受精卵のES細胞研究 なぜ?米大統領が初の拒否権 このエントリーをはてなブックマークに追加  

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最近テレビや新聞で、よく目にするES細胞。それだけES細胞は、難病治療や再生医療に期待されている可能性をもった細胞です。
 
今回アメリカ合衆国の大統領がES細胞の研究に受精卵を使う法案に拒否権を発動しました。なぜ役に立つ研究に反対したのでしょう?
 
私たちはまだ、ふつうの細胞から人工的にES細胞を造れません。ところが、私たちは生まれながらにして、自然にES細胞をつくっています。その場所が受精卵です。
 
キリスト教、カトリック派は古くからの教えを重んじる派です。その教えでは、「生命は神から与えられた、崇高なもの」となっています。大統領自身もカトリックだったと思います。
 
したがって生命の根元である受精卵を人が細工してはならないと考えているようです。これが大統領の拒否権発動の理由です。過半数は賛成している法案を拒否したのは、キリスト教カトリック派の支持を得るねらいもあるようです。
 
今日はES細胞とその可能性について調べます。(参考HP福井県教育研究所)
 
 
 
ES細胞 研究資金の支出拡大 米大統領が初の拒否権

ブッシュ米大統領は19日、難病治療などへの応用が期待されるヒト胚(はい)性幹細胞(ES細胞)研究への連邦資金支出を拡大する法案への署名を拒否、米下院に差し戻した。法案の承認拒否権行使は大統領就任以来初めて。ブッシュ大統領は同法案を「医療上の恩恵を求めて無辜(むこ)の人命を奪うものだ」と強く批判した。

同法案は、不妊治療で使われなかった受精卵から作られたES細胞を使った研究にも連邦資金の支出を拡大する内容で、18日に連邦議会を通過、成立署名のため大統領に送付されていた。拒否の無効化には上下両院で3分の2以上の賛成による再可決が必要になる。

ブッシュ大統領は01年、保守層の反発が強いヒトES細胞を使った研究への連邦資金支出を認めたが、対象を既存の細胞株に制限している。大統領は19日、自らの政策は「科学上の必要と良心の要請を調和させたものだ」と主張した。一方、ヒトES細胞研究推進派の議員らは拒否権発動を「治療を求める何百万人もの難病患者の希望を否定する行為」と非難した。 (毎日新聞 2006年7月20日)

 

ES細胞とは? 

胚幹細胞または胚性幹細胞ともいう。多細胞動物の初期胚からとりだされた細胞で、あらゆる種類の体細胞になる能力、すなわち万能性をもったまま無限に増殖できる培養細胞株。

成体内にある他の幹細胞が分化できる細胞の種類に制限があるのに対して、ES細胞はあらゆる種類の細胞に分化できるのが特徴である。

 

ES細胞はどこでどうやってつくられるの?

哺乳類の受精卵は32細胞まで分割すると、胚盤胞(はいばんほう)をつくり、胚になる内層と外層の栄養細胞にわかれる。この内層細胞をとりだし、ばらばらにわけて培養して、ES細胞がつくられる。

ES細胞の万能性をうしなわせないためには、マウス胎児の初代培養線維芽細胞を培地にするなど、特殊な条件が必要である。また、培養中に細胞分化がおこらないようにするために、抑制因子をくわえることも必要である。

こうして維持されたES細胞は、胎内にもどされると正常な胎児になることができ、生育条件をかえればさまざまな細胞や臓器をつくらせることができる。

卵割
 

 

                                                                 人の場合ここからES細胞を取り出す↑


ES細胞はなぜ問題なの?

本来人間になるはずのヒトの胚をばらばらにすることが前提になるので、キリスト教などの宗教の教義や倫理的な議論の対象になる。

さらに、本人の細胞クローンからES細胞をつくれば、移植における免疫問題が解決され、臓器移植を不要のものにする可能性があるが、これもまた、ヒトのクローンをみとめるかどうかという宗教的、倫理的問題がたちはだかる。

 

ES細胞は何の役に立つの?

ヒトES細胞は再生医療の分野において多様な用途がみこめるため、医学界だけでなく産業界からも注目をあつめている。

生まれながらにして身体の臓器、器官に欠陥のある難病患者も再生医療により正常な臓器を手に入れる可能性がある。

 

 

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壮観!アサギマダラ4000頭の群舞!1000kmも渡るのはなぜ? このエントリーをはてなブックマークに追加  

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鳥の渡りは聞いたことがあったけど、チョウの渡りは知りませんでした。それも1000kmも!

生まれるのは南西諸島などで、生まれてから北上を続け、秋にはまた南下します。1000kmも渡りを続けるその理由はまだわかっていません。

この時期、大分県姫島村の海岸では、4000頭(匹)の群舞が見られるそうです。一度は見たいものです。

高原地帯を通って北上を続けるそうなので、夏休み、山で出会うこともあるかもしれません。夏休みの自由研究にどうでしょうか?

羽に記号が書かれたチョウはマーキングされたものです。見つけたらSRS研究所(03・3821・3197)に電話しましょう

今日はアサギマダラについて調べます。

 

アサギマダラが渡りの中継地 大分県姫島で群舞!

  
アサギマダラ群舞                       スナビキソウ

初夏と秋に渡りをするチョウ「アサギマダラ」が、大分県・国東半島沖の姫島で群舞している。島北部の海岸で、穏やかな天気の早朝は、約4000頭(匹)が見られる

チョウは繁殖に必要な成分が含まれる海岸植物スナビキソウを求めて集まる。3年前から島で調査する東大医学部付属病院の医師栗田昌裕さん(54)によると、姫島は南西諸島などで羽化し、北上する際の中継地だとわかった。昨年の標識調査で、姫島のチョウが650キロ以上離れた石川県や埼玉県で再捕獲された。関東地方あたりまで北上して産卵、世代交代したチョウは、秋に南西諸島まで1000キロ以上を南下するものもいることが確認されている。

栗田さんは「詳しい移動ルートを知りたいので、羽に記号が書かれたチョウを見つけたら連絡下さい」と話している。連絡先はSRS研究所(03・3821・3197)。 (2006年06月04日 asahi.com)

 

アサギマダラとはどんな蝶?

マダラチョウ科に属する前翅長40〜60mmの可憐なチョウである。春の北上,秋の南下を繰り返す「渡り」をするチョウとしても知られている。夏には標高1000m付近の高地帯をさまようことが最近の調査でわかってきたが,北上から「さまよい」,そして南下の行動を解発する刺激要因がまだわかっていない。

2000年に台湾台北市北部の陽明山でマークされた2個体が,鹿児島県と滋賀県でそれぞれ再捕獲され,この蝶の移動範囲が日本周辺の国外にも及ぶことが明らかになった。しかし,その移動の範囲の全貌はまだ明確でなく,謎の蝶と言える。

他のマダラチョウと同様に擬態現象の主役であり,食草中のアルカロイドの防御物質への転用のメカニズムが生化学分野で注目されている。オスは吸蜜植物からピロリヂディンアルカロイドを摂取しないと成熟できず,ヒヨドリバナ属などの花に強く誘引される。各地の調査結果では,性比に著しい偏りがあり,行動学における配偶戦略の材料としても興味深い。  


スナビキソウ(砂引草)とは?

双子葉植物合弁花類(Messerschmidia sibirica)温帯域の海岸で見られます。海岸では環境の悪化や開発が進み、自然度の高い浜でしか生育できないスナビキソウはまっさきにその数を減らしてしまいました。中心部がわずかに黄色がかった白い花はいかにも清潔感があります。ハマユウと同様、種子が海に浮いて広く散布され、このため、分布もユーラシア大陸の温帯に広がっています。  

 

アサギマダラの寿命はどの位か?

野外における寿命については,昆虫の中でアサギマダラが一番わかっているでしょうね。最も長生きな場合は,11月にキジョランに産卵された卵が翌年の5月に羽化すると仮定し,その後成虫で11月まで生きるとすれば,約1年となります。過去に6月にマークされたものが,11月に再捕獲されたことがあったはずです。


なぜ1000kmも渡りをするのか?

これが「アサギマダラの謎」の一つです。それを解明するためにマーキング調査が行われるようになったわけです。

暑さや寒さをさけるため,北方の資源を利用するため,天敵からのがれるため,季節風に運ばれるため,などいろいろな仮説がありますが,まだはっきりわかってはいません。


アサギマダラはどこまで北上するのか

これも「アサギマダラの謎」の一つ。

北上の終点地を明確にするために、皆でマーキングをやっているわけです。成虫は北海道でも見られます。沿海州でも記録があったはずです。

 

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ゴルジ体ってなあに?まだまだわからない細胞内の不思議 このエントリーをはてなブックマークに追加  

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中学校の理科で学ぶ細胞。細胞はどんなものが集まってできていますか?

正解は、核、細胞膜、液胞、葉緑体、細胞壁です。
 
では、植物細胞だけが持つものは?液胞、葉緑体、細胞壁です

ここまで覚えれば普通の生活に困ることはありません。しかし、今やナノテクの時代。科学は小さな細胞の中のさらに小さな器官のはたらきまで研究し、役立てようとしているのです。
 
今日はちょっと謎がわかった細胞の中のゴルジ体のお話です。(新潟大学農学部応用生物化学科HPLifeScienceTutorial HP参考) 

 
 
ゴルジ体 理研が解明 細胞生物学論争に決着

細胞内でたんぱく質を加工したり、たんぱく質の行き先を振り分けている小器官「ゴルジ体」が働く仕組みを、理化学研究所などの研究チームが解明した。仕組みを説明するモデルは2説あったが、横河電機などと共同開発した新型レーザー顕微鏡で生きた細胞を実際に観察し、細胞生物学の十数年にわたる論争に決着を付けた。英科学誌「ネイチャー」の電子版に14日発表した。

ゴルジ体は平たい袋状の膜が重なった構造をしている細胞の中で作られたたんぱく質は、この膜の中で糖や脂質を付加され、機能に応じて細胞内外に送り分けられる。研究チームは、酵母のゴルジ体で働く酵素を赤や緑の蛍光物質で染め、新型顕微鏡で観察した。

その結果、働く酵素の種類に応じて膜の性質が変化し、たんぱく質に作用することが分かった。膜は安定した状態で存在し、たんぱく質がその間を移動する過程で糖などが付加されるとする説もあったが、今回の研究で否定された。

研究チームの中野明彦・理研主任研究員は「新薬の開発や生命科学に幅広く応用できる」と話している。(須田桃子 毎日新聞 2006年5月15日 東京朝刊)

 

ゴルジ体ってなあに?

ゴルジ体(Golgi body)は真核細胞(核を持つ細胞)の細胞小器官の一つである。
ゴルジ(Golgi)とは発見者の名である。
分泌タンパク質や細胞外タンパク質に糖鎖を付加したり、リボゾームタンパク質のプロセシングを担っている。

リボソームや
小胞体でから運ばれてきたタンパク質はゴルジ体を通過する。このとき、タンパク質に糖鎖が付加され、ゴルジ体より分泌される。

ゴルジ体から生じる小胞をゴルジ小胞という。ゴルジ小胞によって、各層間や周辺の細胞小器官との物質の授受が行われている。

動物細胞のゴルジ体は、
を取り囲むように存在しているが、植物細胞では、独立して存在する。

 

ゴルジ体(2万倍)         ゴルジ体の構造

M 核 ER 小胞体 G ゴルジ体

 

ゴルジ体の形と構造は?

ゴルジ体は小胞体と近接して存在する場合が多い。
小胞体側をシス・ゴルジ網(CGN:Cis Golgi Network)、その反対側の面をトランス・ゴルジ網(TGN:Trans Golgi Network)という。

ゴルジ体は、シス・ゴルジ網とトランス・ゴルジ網とで、特性が大きく異なり、役割も異なっている。

ゴルジ体は、細胞分裂時に全体が数百の小胞に分断され、細胞全域に分散する。
細胞分裂が完了すると、集合して再構成される。


細胞の中にはどんなものがあるの?

細胞の中あるいはそのまわりには細胞の形態や機能に直接関りをもつ種々の器官が存在する。これらのものを細胞小器官と呼び、細胞壁のように細胞膜の外に存在するものもある。いずれにしても脂質の膜で形作られている膜系細胞小器官と脂質の膜を持たない非膜系細胞小器官に大まかに分類される。

膜系細胞小器官(Membranous organelles)

細胞膜 (plasma membrane cytoplasmic membrane, plasmalemma)
核(nucleus, nuclei (pl.), nuclear (adj.))
核小体( nucleolus, nucleoli (pl.), nucleolar (adj.))
ミトコンドリア (mitochondrion, mitochondria (pl.), mitochondrial (adj.))
葉緑体 (chloroplast, chloroplastic (adj.) )
小胞体 (endoplasmic reticulum, endoplasmic reticula (pl.) )
滑面小胞体 (smooth endoplasmic reticulum, ...reticula (pl.) )
粗面小胞体 (rough endoplasmic reticulum, ...reticula (pl.) )
液胞 (vacuole, vacuolar (adj.))  
ペルオキシソーム (peroxisome,peroxisomal (adj))
白色体 (leucoplast)
ゴルジ小胞 (golgi vesicles)
リソソーム (lysosome、 lysosomal (adj))
ディクチオソーム (dictyosome、dictyosomal (adj.))
ゴルジ(golgi)
タンパク質顆粒、タンパク質小体 (protein body, protein bodies (pl)
収縮胞 (contractile vacuole)
食胞 (food vacuole)
グリオキシゾーム (glyoxysome)
デスモソーム (desmosome)
細胞間連絡(plasmodesmata )

非膜系細胞小器官(Non-membranous organelles)

細胞骨格 (cytoskeleton) 
中心小体 (centriole )
リボソーム (ribosome, ribosomal (adj.))
ポリソーム (polysome, polysomal (adj.) )
細胞壁 (cell wall )


今回ゴルジ体の何がわかったの?

ゴルジ体はタンパク質に糖質を付加させるはたらきがあることは、わかっていましたが、その時はたらく酵素によって、ゴルジ体の膜が様々に形を変えて反応を起こしていることが初めてわかりました。

まるで、おにぎりを握るようにタンパク質を加工しているイメージが浮かびます。


新型レーザー顕微鏡とは?

電荷結合素子(CCD)カメラの200倍の感度があるハイビジョンカメラ、1枚の画像を得るのに1千分の1秒しかかからないレーザー顕微鏡(光学顕微鏡のひとつ)などを合わせた新システムを開発。

分解能50ナノメートルで、100分の1秒ごとに生きた細胞内部の変化を調べられるようにした。

従来の光学顕微鏡は分解能300ナノメートル程度。

前に紹介したナノレンズでは分解能40ナノメートル。

電子顕微鏡なら分解能は0.3ナノメートル程度まで可能。しかし、試料を真空中に入れる必要があり、細胞を生きたまま観察できない。 

 

脳細胞を活性化するには?→「脳力」を鍛える大人の漢字トレーニング 
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遺伝子スイッチに進化の謎を解く鍵を発見! このエントリーをはてなブックマークに追加  

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ヒトのゲノムが完全解読されてから3年の月日が流れた。遺伝の謎もどんどん解明されている。
 
無味乾燥の記号の羅列だったAGCTのゲノムもカラフルにわかりやすく工夫して描かれるようになった。
 
そしてDNAからつくられるRNA、RNAからつくられるタンパク質の立体構造が美しいCGで描かれ、分子全体の様子が手に取るようにわかるようになってきた。まるでタンパク質美術館にいるかのようだ。
 
今回は遺伝子、DNA、RNA、プロモーター、タンパク質について調べた。(国立遺伝研究所 HP引用
 
 
美しいタンパク質立体構造図
 
     
卵白リゾチームの構造             トリプシンの構造
 

遺伝子スイッチ 
従来の6倍以上の19万個も 理化学研

遺伝情報が書き込まれたヒトのDNA上で、遺伝子にスイッチを入れる「プロモーターと呼ばれる領域が、従来の6倍以上の約19万個もあることを理化学研究所などの研究チームが発見した。

また、プロモーターは一つなのに、遺伝情報の読み取り開始部分が場合によって変わり、多種類のRNA(リボ核酸)が生成されることも分かった。こうした仕組みが、高等動物の進化にかかわっている可能性があるという。米科学誌「ネイチャー・ジェネティクス」電子版に29日発表した。

研究チームは、DNAに書き込まれた遺伝情報をもとに生成された約1400万個のRNAを分析した。ヒトのゲノム(全遺伝情報)には約3万個のプロモーターがあると考えられてきたが、実際には約19万個あることが分かった。

従来は、一つのプロモーターに対し、RNAの生成に必要な情報の読み取り開始地点がただ1カ所決まるとされていた。

しかし、今回の解析からは、プロモーターは一つなのに、読み取り開始地点がさまざまに変わるケースがあることが分かった。新タイプのプロモーターは全体の約7割を占め、従来型はむしろ少ないことも判明した。

理研ゲノム科学総合研究センターの林崎良英・プロジェクトディレクターは「新タイプのプロモーターやそれによって調節される遺伝子が、高等動物の進化や複雑さを知る上で重要な可能性がある」と話している。(永山悦子、高木昭午 毎日新聞 2006年4月29日)

 

遺伝子スイッチとはなあに?

DNAからはRNAがつくられるが、DNA上にある、RNAをつくりはじめるスイッチになるところ。プロモーターという。

 

プロモーターとは?

転写の際に、RNA ポリメラーゼが最初に DNA に結合するDNA の結合領域のこと。RNA ポリメラーゼはプロモータを認識し、そこに結合して転写を開始する。DNAのプロモーター領域の後ろ(下流という)に遺伝子をコードした領域がある。

 

転写とは?

DNA の情報(塩基配列)を RNA の塩基配列としてコピーすること。その際に、DNA の2本鎖のうちの一方(遺伝子の乗っている方)の情報だけが転写される。

 

DNAとは?

遺伝子を構成する物質。塩基として、アデニン(A)、チミン(T)、グアニン(G)、シトシン(C)を持つ4種類のデオキシリボヌクレオチド三リン酸がホスホジエステル結合によって重合したものであり、DNA鎖二本でらせんを形成する(DNA二重らせん)。

 DNA立体構造

RNAとは?

DNAと同様に4種類のヌクレオチドが連なって構成される物質。その働きは、DNAから遺伝情報を転写し伝達するmRNA、リボゾームの大部分を構成するrRNA、タンパク質を合成する際にアミノ酸の運びやとして働くtRNA、DNAの複製を開始するのに必要なRNAプライマーなど、様々である。

DNAとは3つの点で異なる。
1.DNAを構成するヌクレオチドの糖部分がデオキシリボースであるのに対し、RNAでは、リボースである。

2.DNAを構成する4種類のヌクレオチドの塩基部分は、アデニン(A)、チミン(T)、グアニン(G)、シトシン(C)であるが、RNAでは、チミン(T)の代わりにウラシル(U)を加えたA、U、G、Cの4種である。

3.二重らせんではなく、一本鎖で存在する(部分的に二重らせんになることもある。)。

 

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脳細胞の生かし方!それはやっぱり頭を使うこと!脳細胞の生死のかぎ解明 このエントリーをはてなブックマークに追加  

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脳を鍛えるゲームソフトが流行っている。またテレビ番組ではクイズ番組が根強い人気だ。

 
やはり脳は使えば使うほど細胞は活性化するし、長持ちする仕組みが科学的にも解明された。
 
今日は、脳細胞とは?脳細胞を長持ちさせるには?について調べた。
 
 
 
脳細胞 東大チーム、生死のかぎ解明 たんぱく質「KIF4」関与

年齢とともに脳細胞は減るが、頭をよく使うと脳細胞が死なないのはなぜか。このメカニズムを解明することに、東京大の緑川良介特別研究員と広川信隆教授(分子細胞生物学)らが成功した。脳細胞が死ぬのを食い止めたり、神経の再生が可能になるかもしれないという。21日発行の米科学誌「セル」で発表する。

広川教授らは、細胞内で物質を運ぶ「KIF4」というたんぱく質に着目し、マウスなどで調べた。あまり使われない神経細胞では、損傷した遺伝子の修復にかかわる酵素「PARP1」と結合し、細胞死を導くことが分かった。一方、よく使う神経細胞では、細胞の活動によりカルシウムが多く流れ込み、酵素が変形(リン酸化)してKIF4と結合しないため細胞死を免れていた。

広川教授は「神経細胞の生死の鍵はKIF4が握っていることが分かった。細胞内の“運び屋”という本来の役割とは違う機能は驚きだ」と話している。【山田大輔】

思いもよらぬ発見−−長田重一・大阪大教授(生化学)の話

思いもよらない発見だ。今回は神経細胞だが、リンパ球など他の細胞ではどうか。この結果、何が起きているのか調べていくことで応用面にもつながるだろう。(毎日新聞 2006年4月21日 東京朝刊)

 

脳細胞とは?

神経細胞のことです。神経細胞はニューロンとよばれています 発達したニューロンでは、ミトコンドリアをもち中心にある細胞体(神経細胞体)のほかに、木の枝のようにのびた樹状突起とよばれる何本もの短い突起と、軸索(神経突起)とよばれる長い突起をもっている。ニューロンとニューロンの接合部はシナプスとよばれる狭い隙間(すきま)で、ここを通じて情報伝達がおこなわれる。狭義には、ニューロンの細胞体だけを神経細胞とよぶこともある。

 

KIF4とは何か?

細胞内で物質を運ぶ、たんぱく質。

 

PARP1とは何か? 

遺伝子を修復する酵素の1つ。 多くの生物は遺伝子がこわれた場合自分で修復する機能をもっている。

 

どんな仕組みで脳細胞は活性化するか?

脳細胞の遺伝子は損傷を受けると、通常は遺伝子修復酵素PARP1がはたらき、遺伝子が修復し、死ぬことはないのです。しかし、脳細胞を使わないとPARP1はタンパク質KIF4と結びつき、遺伝子の損傷を修復できなくなり死に至ります。

脳細胞は使っていると、カルシウムが流入し、遺伝子修復酵素PARP1が変形するため、タンパク質KIF4と結びつかなくなることを今回発見しました。

 

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人も冬眠できるの?冬眠制御ホルモン「HP」を発見! このエントリーをはてなブックマークに追加  

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冬眠:制御ホルモンを発見 三菱化生研がシマリスから

ほ乳動物の冬眠を制御するたんぱく質(ホルモン)を、三菱化学生命科学研究所の近藤宣昭・主任研究員らがシマリスから発見した。冬眠中の動物は免疫力が高まり、血流が減っても脳や心臓が損傷しにくくなることが知られている。こうした仕組みの解明が進めば、心筋梗塞(こうそく)や脳梗塞の予防や治療、体温を下げて患者のダメージを防ぐ低体温療法、長期間の宇宙旅行などへの応用が期待できる。7日付の米科学誌「セル」に発表した。

近藤さんらは92年、冬眠動物のシマリスの血液から、冬眠時は濃度が低下するたんぱく質を見つけた。「冬眠特異的たんぱく質(HP)」と名付け、研究を続けてきた。

その結果、シマリスが冬眠に入る前に血液中のHP濃度が低下する一方で、脳内の濃度は上昇することが分かった。HPが脳内に入ると、その構造が変わり、活性化することも突き止めた。

HPを働かなくしたシマリスは、冬眠しなかったり、冬眠期間が短くなることも確認した。近藤さんらはこれらから、HPが脳内で冬眠を制御していると結論付けた。

シマリスは、大きさはほぼ同じだが、冬眠をしないラットよりも4〜5倍長寿なことが知られている。近藤さんは「HPが冬眠動物の長寿にかかわっている可能性が高い。HPを利用すれば、冬眠をしないほ乳類でも、冬眠中と同じ生体保護状態を作ることができるのではないか」と話している。【須田桃子】(毎日新聞 2006年4月7日) 

 
 
冬眠する動物とは?

 
恒温動物のうち、リスヤマネコウモリなどは、寒冷期になると体温が維持できずに低下してしまい、土中の穴や木の洞(うろ)の中などにはいり、ほとんど動きをとめて春をまつ。

陸生の変温動物(節足動物・陸生貝類・両生類爬虫類など)では、体温が気温とともに低下し、体内の代謝も低下して活動に必要なエネルギーがえられなくなることによっておこる。魚類ではウナギやドジョウなどが、生活活動を停止して泥にもぐって冬眠するほか、深みに移動してじっとしてすごすものが多い。

鳥類の多くは長い冬眠にははいれない。そのため温暖な土地へと移動する(渡り)。

 
冬眠の種類は?
 
カエル型冬眠

カエルやヘビといった両生類や爬虫類は、変温動物なので、まわりの気温の低下とともに体温がさがり、体をうごかすことができなくなる。そのため、冬の間は土中や岩陰などの温度があまり低下しない場所に移動する。これは体温調節をともなう真の冬眠というよりも、一種の麻痺状態にはいるといってもいい

昆虫も冬の間を、卵や幼虫、、ときには成虫の状態で活動を休止する越冬状態となる。中には一種の不凍剤として、グリセリンなどの有機化合物を細胞内に蓄積して、氷点以下の気温に耐えられるようにしているものもいる。

これらの動物は、まわりの温度の上昇とともに体温もあがり、ふたたび活動を開始する。こうした冬眠をカエル型冬眠という。


コウモリ型冬眠

コウモリやリス、ヤマネなどは恒温動物だが、まわりの気温の低下により、体温調節機能がおとろえるために冬眠する。寒さがきびしかったり排泄のために覚醒することがあるが、冬眠中は体にたくわえた脂肪を消費しながら、体温や呼吸数、心拍数をさげてエネルギーを節約するので、食物をとることはない。

これらの動物は冬眠からさめるのも急速で、刺激をあたえると体温が上昇し、活動を開始する。こうした冬眠をコウモリ型冬眠といい、哺乳類の冬眠の中ではもっとも多数派である。

 
クマ型冬眠

哺乳類の中にはヒグマツキノワグマのように、冬の間は深い眠りにはいり、いくらか低めの代謝率をたもちながらすごすものがいる。ヒグマは体にたくわえた脂肪を消費し、冬眠中は食物をとらないし、排泄(はいせつ)もしない。この間のヒグマは腸がふさがり、尿は体内へ再吸収される。またメスは冬の間に1〜3頭の子をうむことさえある。

ただしクマ型冬眠は、睡眠しながらの冬ごもりであって、休眠現象ではない。

 
シマリス型冬眠

シマリスの冬眠は変型で、体温や呼吸数を低下させる冬眠をするが、体に脂肪をたくわえていない。そのかわり冬眠にはいる前に地下の巣穴に食物をたくわえ、ときどき目ざめては、それを食べてすごす。糞(ふん)や尿などの排泄もその際におこなう。

 
 
冬眠の仕組みは?
 
シマリス型冬眠の場合、冬眠に入る前に血液中の冬眠特異的タンパク質である「HP」濃度が低下する一方で、脳内の濃度は上昇することが分かった。HPが脳内に入ると、その構造が変わり、活性化することも突き止めた。
 

 

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黄色、オレンジ色、赤色!「蛍の光」もカラフルに? 発光の仕組み解明! 理研 このエントリーをはてなブックマークに追加  

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ホタルの発光色がネオンサインのようにカラフルに変わる可能性がある。

発光というと太陽や蛍光灯・電球などによる発光を思い浮かべるが、生物も発光するものが多い。ホタルイカ、ウミホタル、ゲンジホタル、アンコウなど多彩である。いったいどうやって発光するのだろう。

また電灯の発光はエネルギー効率が10%〜20%なのだが、生物発光は90%にもなるという。新しい可能性を秘めたエネルギーでもある。今日は生物発光ゲンジボタルの話題です。

 

ゲンジボタル 発光の仕組みを解明 理研チーム

ゲンジボダルの発光現象の仕組みを応用した再現実験。ルシフェラーゼの働き方を変えることで、色を黄緑色(左)にも、だいだい色(右)にも変えられる。ゲンジボタルが光を放つ仕組みを理化学研究所などのチームが解明し、16日発行の英科学誌「ネイチャー」に発表した。

発光物質や反応をつかさどる酵素は知られているが、どのように反応するかを初めて突き止めた。  ホタル、クラゲ、ホタルイカなどの発光生物は「ルシフェリン」という発光物質を体内に持つ。これまでの研究で、ルシフェリンに「ルシフェラーゼ」という酵素が加わって反応が起き、発光することが分かっている。  

京都大薬学研究科の中津亨・助教授(理化学研究所連携研究員)らは、瞬時に進むこの発光反応を▽反応前▽発光直前▽発光後に分けて分析を試みた。発光反応を3段階で再現。兵庫県の大型放射光施設「スプリング8」で調べた。  

その結果、ルシフェラーゼは反応の瞬間、発光物質を強く握り締めるように取り囲むことが分かった。この「握り方」が強いとゲンジボタルのような黄緑色となり、弱めると光は黄緑色からだいだい色、そして赤色へと変化した。ルシフェラーゼの働きを変えることでさまざまな色の「蛍の光」を人工的に作った。  

黄緑色の光は波長が短く、エネルギーは高い。赤はその反対だ。チームは「握り方が弱いと分子が振動してエネルギーが逃げ、波長の長い赤色光になるのだろう」と説明している。  

ホタルは、反応で生まれたエネルギーの9割を光として使い、電灯(1〜2割)に比べて格段に効率的だ。こうした仕組みの解明をさらに進めることで、人工光の発光効率を高める手がかりが得られそうだ。また、現在、がん細胞を発光物質で光らせ、転移を画像診断する研究が動物実験で進んでいるが、発光の強さや長さを改良することも可能だという。【元村有希子】 毎日新聞 2006年3月16日 3時00分

 

ゲンジボタルとは何か?

ホタルは、古くから初夏の風物詩として親しまれているが、なかでもゲンジボタルが一番大きく光も明るい。体長は12〜18mm。ホタルの光はメスとめぐり合うための合図で、お互いに相手をまちがえないように、種によって光の色がちがっているだけでなく、光が点滅するパターンもちがっている。


点滅の間隔は同じゲンジボタルでもちがっていて、東日本では4秒に1回、西日本では2秒に1回、東西の境界あたりでは3秒に1回光ることが知られている。また、それぞれがばらばらに光るのではなく、いっせいに同調して光るが、ゲンジボタルの名所では何千何万というホタルが川面に群がり、光の塊となって空中を飛び廻る光景が見られる。飛んで発光するのはオスで、メスは地上からそれにこたえるように発光する。

最近は、とくに都市近郊でゲンジボタルがすっかり減ってしまったが、それは、幼虫のすむ清流がよごれてきたり水辺の環境が大きく変わってしまったことが原因のようだ。

メスは川岸の苔(こけ)などに500個あまりの卵を産みつける。約一カ月後、ふ化した幼虫は水中に入ってカワニナという巻き貝を食べて育つ。翌春、大きくなった幼虫はふたたび川岸にはい上がり、土の中にもぐってサナギになる。成虫の寿命は約2週間、その間わずかに水分をとるだけで何も食べない。  

 

生物発光とは何か?

生物発光はルシフェリン-ルシフェラーゼ反応として知られている酵素反応に基づいたある特定の発光代謝機構や発光器官を有する一部の生物種にみられる発光。またエクオリンなどの酵素-基質複合体に似た発光タンパク質による生物発光も存在する。
ルシフェリン-ルシフェラーゼ反応
による発光にはホタルやウミシイタケ、発光微生物などが、発光タンパク質による発光にはオワンクラゲ、発光オキアミなど、自然界には様々な生物発光を行う生物が存在する。

 

ルシフェリン-ルシフェラーゼ反応とは何か?

ルシフェリンはATPをAMPとリン酸に分けるとAMPをカルボキシル基に結合する。次に酸素でこのAMPを切り離し、二酸化炭素と水を作る。ルシフェリンにはカルボキシル基に変わりカルボニル基が残される。このカルボニル基の酸素原子は励起状態にあり、基底状態に戻るときにエネルギーの差が可視光として放出される。この反応はルシフェラーゼを酵素として引き起こされる。 

 

励起状態とは何か?

物質はすべて陽子や電子、中性子からできている。電子は陽子のまわりの決まった軌道を回っている。ところが外から、光、熱、電場、磁場などや分子、イオンの入射、衝突などによって、電子がエネルギーを得て、いつもより外側の軌道を回ることがある。これを励起状態という。

励起状態にある電子はもとの軌道にもどる(基底状態に戻る)とき、エネルギーを放出し、これが光になる。

例えば水素原子のスペクトルでは内側の第一の軌道に電子が1個だけ存在している時が基底状態で、その他の軌道にいるときが励起状態です。 

 

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「親知らず」の「子」が立派な骨や肝臓に! 再生医療最前線 このエントリーをはてなブックマークに追加  

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再生医療 親知らずから肝臓や神経に 産技総研など成功

抜歯したヒトの親知らずから採取した細胞を培養し、骨、肝臓、神経に分化させることに産業技術総合研究所(茨城県つくば市)と大阪大が成功した。ラットの実験では体内で骨や肝臓を再生できることも確かめ、再生医療の材料として数年後には実用化したいとしている。岡山市で開かれる第5回再生医療学会で8日発表する。

同研究所組織・再生工学研究グループの池田悦子研究員らは、10〜16歳の数人から歯の矯正のため、生える前に抜き取られた親知らず(歯胚(しはい))の提供を受けた。研究グループは通常捨てられている歯胚を特殊な酵素で処理し、いろいろな細胞に分化できる幹細胞を取り出すことに成功。これを培養して、試験管内で骨細胞、肝細胞、神経細胞に成長させた。

さらに、この幹細胞を穴のたくさん開いたセラミック製の人工骨に注入し、ラットに移植すると新しい骨ができた。また、肝障害を起こしたラットの肝臓に通じる血管に注入したところ、幹細胞が肝臓に生着して肝細胞に分化。3週間で肝障害が治った。注入した幹細胞数は1回当たり50万〜5000万個だったという。

同研究グループの大串始(おおぐしはじめ)グループ長は「受精卵を壊してしまう胚性幹細胞(ES細胞)などに比べ、簡単に採取できる。廃棄されてしまう親知らずを凍結保存しておき、病気になったときに培養して移植すれば拒絶反応がない。これまでの移植医療の課題が解決でき、広範な再生医療に利用できる」と話している。【和泉清充】(毎日新聞 2006年3月7日)

 

また1つ新しい発見が...科学ってすばらしいですね!ソウル大学の黄教授のねつ造問題に比べれば、これこそ「ノーベル賞候補」じゃないのかなあ?

今日は再生医療、幹細胞について学びました。 

 

再生医療とは何だろう?

再生医療とは患者自身の細胞を用いて、生体のもつ再生能力を積極的に利用し、機能障害・機能欠損に陥った組織、臓器の再生を図るものです

具体的には患者自身の組織幹細胞を少量採取し、それを特殊な細胞培養皿で培養し組織を作り、患者さんに再度移植するというものです。

自分の細胞を用いる為に、移植後の拒絶反応が全くないというメリットがあります。

 

幹細胞とは何だろう?

植物の1本の幹からはたくさんの枝や葉が茂る。そういうイメージの細胞です。いろいろな別の細胞に変化できる細胞です

幹細胞は、ある細胞に変化するようにという指示を受けると特定の細胞に変身する能力を持っています。また、変化を遂げる前の未分化の細胞の状態で長期間にわたって自らを複製、再生する能力も備えています(下図)。

幹細胞のしくみ 

 

幹細胞に種類はあるの?

3種類あります。胚からは胚性幹細胞(ES細胞)、成人からは成体幹細胞、胎児からは胚生殖細胞を採り出すことができます。

胚性幹細胞(ES細胞)は、受精卵が分化して胎児に発展するまでの状態である胚の初期段階から採り出されるもので、身体のどのような細胞にも成長できる性質を持っているため多能性幹細胞とも呼ばれています。

成体幹細胞は体の中にすでにかたちづくられた組織の中から採り出される分化する前の状態の細胞をいいます。組織内には、その組織における特定の働きを担う、すでに分化を終えた細胞が多数存在しているのですが、中にはそうした特定の働きを持つ細胞へと分化する前の未分化細胞、すなわち幹細胞が混じって存在しています。

胚生殖細胞は胎児組織、特に受胎後5〜10週間の胎児の生殖突起(生殖器になる部分)中に存在する原始生殖細胞から分離されます。生殖突起は成長して睾丸または卵巣に変化し、原始生殖細胞は卵子または精子を作ります。胚性幹細胞と胚生殖細胞はともに多能性であるが、その特質や性質は同じではありません。  

 

親知らずから取れる幹細胞の何がすごいの?

今まで幹細胞(成体幹細胞)というと骨髄からとっていました。骨髄から取るのでかなり苦痛を伴いました。それが普通、抜いて捨てる歯、親知らずの歯髄から取れるので患者の負担が減ります。非常に楽になりました。

 

最近の幹細胞の話題

ソウル大学の黄教授の研究(ES細胞を皮膚細胞から作る技術)がねつ造だったという問題がありました。

 

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