論文まとめ123回目 Nature/Science 2023/10/4～
クロロフィルcの合成酵素の発見とその広範な利用
フィッシャー・トロプシュ反応の振動現象の解明
アマゾンには未発見の古代の土作りが1万以上存在する
DNAの構築ブロックの生成に関与する酵素の放射線構造を明らかに
長距離の幾何学と量子複雑性の普遍性
UKバイオバンク参加者の血漿プロテオームと遺伝の関連性
科学・社会論文を雑多/大量に調査する為、定期的に、さっくり表面がわかる形で網羅的に配信します。今回もマニアックなNature/Scienceです。
さらっと眺めると、事業・研究のヒントにつながるかも。
世界の先端はこんな研究してるのかと認識するだけでも、
ついつい狭くなる視野を広げてくれます。
一口コメント
A chlorophyll c synthase widely co-opted by phytoplankton
フィトプランクトンに広く利用されるクロロフィルc合成酵素
「クロロフィルは、植物や藻類が光合成を行うための主要な色素です。この研究では、特定のクロロフィル、クロロフィルcの生成に関与する酵素を特定しました。これは、海洋や陸地の植物がどのように光合成を行うかの理解を深める手助けとなります。」
The oscillating Fischer-Tropsch reaction
振動するフィッシャー・トロプシュ反応
「フィッシャー・トロプシュ反応は、炭化水素を生成するための化学反応の一つです。この研究では、この反応が行われる際の温度や生成物の振動現象を詳しく調査し、その原因を明らかにしました。」
More than 10,000 pre-Columbian earthworks are still hidden throughout Amazonia
アマゾニアにはまだ1万以上のプレコロンビア時代の土作りが隠されている
「アマゾンの密林の下には、古代の土作りや遺跡が隠されていることが知られています。この研究では、最新の技術を使用して、これまで知られていなかった土作りを発見し、アマゾン全体でどれだけの遺跡がまだ発見されていないかを予測しました。」
Structure of a ribonucleotide reductase R2 protein radical
リボヌクレオチドレダクターゼR2タンパク質の放射線構造
「私たちの体の中でDNAを作るための材料を作成する酵素があります。この酵素は、特定の「放射線構造」を使ってその仕事をします。この研究では、その放射線構造の詳細を、最新の技術を使って初めて明らかにしました。」
Universality in long-distance geometry and quantum complexity
長距離の幾何学と量子複雑性における普遍性
「物理やコンピュータ科学において、微小な違いが大きなスケールで同じような振る舞いをすることがあります。この研究は、そのような「普遍性」という考え方を幾何学に適用し、量子コンピュータの複雑性を理解する新しい方法を提案しています。」
Plasma proteomic associations with genetics and health in the UK Biobank
UKバイオバンクにおける血漿プロテオミクスと遺伝および健康の関連性
「遺伝子と血中のタンパク質の関係を大規模に調査し、新しい医薬品の発見や病気の理解に役立てるプロジェクトです。」
要約
フィトプランクトンに広く利用されるクロロフィルc合成酵素
https://www.science.org/doi/full/10.1126/science.adg7921
研究者たちは、クロロフィルcの合成に関与する酵素を特定し、その酵素が藻類の中でどのように利用されているかを明らかにしました。
事前情報
クロロフィルは、植物、藻類、シアノバクテリアの光合成における主要な色素であり、その種類は生物の種類や生息地、ニーズに応じて異なります。
行ったこと
クロロフィルcの生合成に関与する酵素を特定し、その酵素の活性を確認しました。
検証方法
遺伝的ツールを使用して、クロロフィルcの合成に関与する遺伝子を特定し、その酵素の活性をin vitro試験で確認しました。
分かったこと
クロロフィルcの合成に関与する酵素が特定され、その酵素が藻類の中でどのように利用されているかが明らかになりました。
この研究の面白く独創的なところ
長らく不明であったクロロフィルcの生合成に関与する酵素を特定し、その酵素の広範な利用を明らかにした点が独創的です。
この研究のアプリケーション
この発見は、光合成のメカニズムの理解を深めるだけでなく、クロロフィルcを利用した新しい技術やアプリケーションの開発にも寄与する可能性があります。
振動するフィッシャー・トロプシュ反応
https://www.science.org/doi/full/10.1126/science.adh8463
研究者たちは、フィッシャー・トロプシュ反応の際の温度や生成物の振動現象を詳しく調査し、その原因を明らかにしました。
事前情報
フィッシャー・トロプシュ反応は、炭化水素を生成するための化学反応の一つであり、この反応の際の温度や生成物の振動現象は、これまでよく理解されていなかった。
行ったこと
コバルトベースの触媒を使用して、フィッシャー・トロプシュ反応の振動現象を詳しく調査しました。
検証方法
コバルト・セリウム酸化物触媒を使用して、フィッシャー・トロプシュ反応を行い、その際の温度や生成物の変動を観察しました。
分かったこと
反応の際の温度や生成物の振動現象は、炭酸ガスの挿入ステップや炭素-酸素結合の熱活性化、そして周期的な温度変動に起因することが明らかになりました。
この研究の面白く独創的なところ
長らく不明であったフィッシャー・トロプシュ反応の振動現象の原因を明らかにした点が独創的です。
この研究のアプリケーション
この研究の結果は、フィッシャー・トロプシュ反応を利用した炭化水素の生産技術の向上や、新しい触媒の開発に寄与する可能性があります。
アマゾニアにはまだ1万以上のプレコロンビア時代の土作りが隠されている
https://www.science.org/doi/full/10.1126/science.ade2541
アマゾン盆地には、1万以上の未発見の古代の土作りや遺跡が存在することが、LIDAR技術を使用した調査で明らかになりました。
事前情報
アマゾンの先住民社会は少なくとも12,000年前から存在しているが、その証拠を見つけるのはアマゾニアの森の密度のために大きく妨げられてきた。
行ったこと
アマゾン盆地全体での土作りの存在を特定し、それらの発生をモデル化しました。
検証方法
LIDAR（光検出および測定）調査を使用して、森の樹冠の下の24の以前に検出されていなかったプレコロンビア時代の土作りを発見しました。
分かったこと
アマゾン盆地には、10,272から23,648のサイトがまだ発見されていない可能性があり、そのほとんどは南西部で見つかるでしょう。また、土作りの発生の確率と関連する53の家畜化された樹木種も特定されました。
この研究の面白く独創的なところ
アマゾンの森の下に隠された未知の古代の土作りや遺跡を発見し、それらの存在の規模と範囲を明らかにしたこと。
この研究のアプリケーション
この発見は、古代の人間の影響の大きさやアマゾニアの現在の状態に関する理解を深めるための新しい機会を提供します。
リボヌクレオチドレダクターゼR2タンパク質の放射線構造
https://www.science.org/doi/full/10.1126/science.adh8160
リボヌクレオチドレダクターゼのR2サブユニット内の放射線の高解像度構造が、x線フリーエレクトロンレーザーを使用したシリアルフェムト秒結晶学によって明らかにされました。
事前情報
生物は、リボヌクレオチドレダクターゼという酵素の家族によって触媒される放射線反応を利用してデオキシリボヌクレオチドを合成します。
行ったこと
酵素の放射線生成と保存サブユニットの構造を、放射線がコアに存在する状態で視覚化しました。
検証方法
x線フリーエレクトロンレーザーを使用したシリアルフェムト秒結晶学を用いて、放射線の構造をキャプチャしました。
分かったこと
放射線を保護し、それを移動経路に接続するための構造的な再編成が明らかにされました。これらの構造的変化は、タンパク質が触媒R1サブユニットと相互作用する表面に伝播します。
この研究の面白く独創的なところ
放射線の詳細な構造を、x線ダメージを完全に避ける方法で観察することができました。
この研究のアプリケーション
この研究の結果は、RNRにおける放射線の取り扱いと移動を理解するのに役立ち、タンパク質内の放射線転送に関する一般的な意義があります。
長距離の幾何学と量子複雑性における普遍性
この研究は、異なる短距離のシステムが長距離で類似した振る舞いを示す「普遍性」という物理的概念を、幾何学と量子複雑性の研究に適用するものです。
事前情報
物理やコンピュータ科学には「普遍性」という考え方があり、これは異なる短距離のシステムが長距離で類似した振る舞いを示すことを意味します
。
行ったこと
複数の曲がった空間の距離関数を研究し、2つの離れた点間の距離が短い距離でのメトリックの変更にほとんど影響を受けないことを論じました。
検証方法
様々な例を用いて、高次元のリーマン幾何学の一般的な特徴としてこの現象を示しました。
分かったこと
短距離でのメトリックの変更が、長距離での距離関数にほとんど影響を与えないことが示されました。これは、高次元のリーマン幾何学における一般的な特徴であることが示唆されました。
この研究の面白く独創的なところ
短距離での微小な変更が、大きなスケールでの幾何学的な性質に影響を与えないという「普遍性」という物理的概念を、幾何学と量子複雑性の研究に初めて適用した点が挙げられます。
この研究のアプリケーション
この研究の結果は、量子コンピュータの複雑性を理解する新しい方法を提供するものであり、量子重力の最近の予想に対する意味合いも持っています。
バイオバンクにおける血漿プロテオミクスと遺伝および健康の関連性
この研究は、UKバイオバンク参加者54,219人の血漿プロテオミクスプロファイルを特徴付けるPharma Proteomics Projectの詳細な概要を提供しています。これには、技術的および生物学的な検証、プロテオミクスの疾患署名への洞察、さまざまな人口統計学的および健康指標の予測モデリングが含まれます。
事前情報
遺伝子研究は、新しい薬の発見や開発のための研究ツールとして増加しています。これらの研究は、治療ターゲットの識別や検証、薬物介入の長期的な結果の予測、臨床試験のための患者の層別化の改善、既存の薬の再利用を容易にします。
行ったこと
UKバイオバンク参加者54,219人の血漿プロテオミクスプロファイルを調査し、その結果を詳細にまとめました。
検証方法
抗体ベースの近接拡張アッセイ(PEA)を使用して、54,219人のUKB参加者の2,941の血漿解析物の測定、処理、および下流の分析を行いました。
分かったこと
2,923のタンパク質の包括的なpQTLマッピングを提示し、これにより14,287の主要な遺伝的関連性が特定され、そのうち81%は以前に記述されていないものでした。
この研究の面白く独創的なところ
この研究は、プロテオゲノミクスを大規模に拡大し、高スループットのプロテオミクスデータの研究利用を拡大し、より広範なpQTLデータベースを構築し、バイオマーカー、診断、および医薬品の発見を加速するための独自の機会を提供します。
この研究のアプリケーション
これらのデータは、PCSK9などのタンパク質ターゲットの遺伝子プロキシ効果を追加のエンドポイントに拡張することで、薬物発見のためのユーティリティを示しています。
最後に
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