理系論文まとめ30回目 SCIENCE 2023/7/21 ~ 2023/7/20
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。
脳の100um以下の血管にアプローチができる時代に！
一口コメント
Ultraflexible endovascular probes for brain recording through micrometer-scale vasculature
マイクロメーター・スケールの血管系を介した脳記録用超柔軟血管内プローブ
「脳を傷つけずに神経プローブを導入する新たな方法を開発し、神経疾患の研究と治療に道を開きました。」
Hexasome-INO80 complex reveals structural basis of noncanonical nucleosome remodeling
ヘキサソーム-INO80複合体が明らかにした非正規ヌクレオソームリモデリングの構造基盤
「INO80複合体によるアデノシン５'三リン酸依存性のクロマチンリモデリングとH2A-H2Bヒストン二量体の喪失についての新たな理解を提供し、遺伝子発現の調節と細胞分裂の制御に新たな視点を与えました。」
Reorientation of INO80 on hexasomes reveals basis for mechanistic versatility
ヘキサソーム上でのINO80の再配向が、メカニズムの多様性の基礎を明らかにした
「酵母INO80のヘキサソームとヌクレオソームへの結合構造を明らかにし、その結合特性と活性の違いを理解する新たな視点を提供しました。」
Programming correlated magnetic states with gate-controlled moiré geometry
ゲート制御モアレ幾何学による相関磁気状態のプログラミング
「MoTe2モアレ二層の格子幾何学を調整し、その結果として磁気交換相互作用を切り替えることができることを示しました。」
Deglaciation of northwestern Greenland during Marine Isotope Stage 11
海洋同位体第11期におけるグリーンランド北西部の氷河化
「過去の氷床コアから、未来の気候変動を理解する新たな視点を発見。」
Genomic assessment of invasion dynamics of SARS-CoV-2 Omicron BA.1
評価SARS-CoV-2オミクロンBA.1の侵入動態のゲノム
「ゲノム解析により描かれる新型コロナウイルスOmicron変異体の伝播と拡散の地図。」
要約
マイクロメーター・スケールの血管系を介した脳記録用超柔軟血管内プローブ
Ultraflexible endovascular probes for brain recording through micrometer-scale vasculature | Science
脳血管を通じて導入する極小で柔軟な神経プローブを開発しました。これは、脳や血管を傷つけることなく、ロデント（齧歯類）の脳の100マイクロメートル未満の血管に植え込むことができます。
①事前情報 :
神経電子インターフェースは、基礎研究と神経疾患治療の進歩を可能にしてきましたが、従来の脳内深部電極は植え込むための侵襲的な手術が必要であり、植え込み時に神経ネットワークを破壊する可能性があります。
②行ったこと :
脳血管を通じて導入するための極小で柔軟な神経プローブを開発しました。これは、脳や血管を傷つけることなく、ロデント（齧歯類）の脳の100マイクロメートル未満の血管に植え込むことができます。
③検証方法 :
このプローブを用いて、皮質と嗅球の局所場電位および単一ユニットスパイクの電気生理学的記録を行いました。さらに、組織との接触部位の組織学的分析を行いました。
④分かったこと :
皮質と嗅球の局所場電位および単一ユニットスパイクの選択的な記録が可能であること、そして組織との接触部位での最小限の免疫反応と長期的な安定性が確認されました。
⑤この研究の面白く独創的なところ :
従来の神経プローブと異なり、侵襲的な手術を必要とせず、脳の神経ネットワークを破壊することなく神経プローブを導入できるという新しい方法を開発した点が独創的です。
応用先
このプラットフォーム技術は、神経疾患の検出と介入のための研究ツールと医療デバイスとして容易に拡張することができます。
ヘキサソーム-INO80複合体が明らかにした非正規ヌクレオソームリモデリングの構造基盤
Hexasome-INO80 complex reveals structural basis of noncanonical nucleosome remodeling | Science
この研究では、アデノシン５'三リン酸依存性のクロマチンリモデリング複合体INO80によるヘキサソームの構造的なメカニズムを明らかにしました。
①事前情報 :
活発に転写される遺伝子では、H2A-H2Bヒストン二量体の喪失が特徴的です。しかし、非正規のヌクレオソーム粒子としての細胞機構の働きについてはほとんど解明されていません。
②行ったこと :
我々はINO80がヒストンH2A–H2Bの喪失から生じるヘキサソームの非正規DNAおよびヒストンの特性をどのように認識するかを示しました。
③検証方法 :
INO80複合体によるヘキサソームの構造的なリモデリングメカニズムを調査し、アデノシン５'三リン酸依存性のクロマチンリモデリングについての詳細な分析を行いました。
④分かったこと :
大きな構造的な再配置により、INO80の触媒コアは異なる、スピン回転モードのリモデリングに切り替わり、その核アクチンモジュールは長い範囲のアンラップされたリンカーDNAに結合したままです。露出したH3-H4ヒストン界面の直接感知は、H2A-H2B酸性パッチとは独立にINO80を活性化します。
⑤この研究の面白く独創的なところ：
この研究の結果は、遺伝子発現の調節と細胞分裂の制御に役立つ可能性があります。特に、クロマチンリモデリング複合体がDNA損傷の修復やがんの発生とどのように関連しているかを理解するための重要な手がかりを提供します。
応用
この研究の結果は、政策立案や経済計画に対する理解を深め、また、女性の労働力市場進出が経済的流動性にどのように影響を与えるかについての洞察を提供します。
ヘキサソーム上でのINO80の再配向が、メカニズムの多様性の基礎を明らかにした
Reorientation of INO80 on hexasomes reveals basis for mechanistic versatility | Science
この研究では、酵母Saccharomyces cerevisiaeのINO80がヘキサソームやヌクレオソームに結合した際の構造を報告しています。
事前情報
他のクロマチンリモデラーとは異なり、INO80は主にヘキサソームを動かします。これは転写中に形成することが可能です。しかし、INO80がなぜヌクレオソームよりもヘキサソームを優先するのかは明らかではありません。
行ったこと
ヘキサソームまたはヌクレオソームに結合した状態のSaccharomyces cerevisiae INO80の構造を報告しました。
検証方法
INO80がヘキサソームやヌクレオソームに結合した状態の構造を解析しました。
分かったこと
INO80は、2つの基質を大幅に異なる方向に結合します。ヘキサソーム上では、INO80のATP酵素サブユニットであるIno80は、SHL -2に位置しています。これは、以前にヌクレオソーム上で見られたSHL -6およびSHL -7とは対照的です。
この研究の面白く独創的なところ
INO80のアクションが他のリモデラーのヌクレオソーム上でのアクションに似ており、Ino80がSHL -2近くで最大活性を示すことを示唆する点です。
応用
この研究の結果は、遺伝子の転写とその後の遺伝子発現の制御に役立つ可能性があります。
ゲート制御モアレ幾何学による相関磁気状態のプログラミング
Programming correlated magnetic states with gate-controlled moiré geometry | Science
本研究では、rhombohedral（R）–スタックしたモリブデンジテルライド（MoTe2）のモアレ二層における電子多体ハミルトニアンの格子幾何学をゲートで切り替え、磁気交換相互作用を切り替えられることを示しています。
①事前情報：
系の基礎となる格子幾何学を制御する能力は、新たな量子基底状態間の遷移を可能にする可能性があります。
②行ったこと：
我々は、MoTe2モアレ二層における電子多体ハミルトニアンのハニカム格子と三角格子の間でのゲートスイッチングを行い、その結果、磁気交換相互作用が切り替えられることを報告しています。
③検証方法：
電場をゼロに設定し、モアレ単位セルあたり1つの穴が近くにある状態で相関性を持つ強磁性絶縁体を観察しました。さらに、電場を半分に充填した三角格子に適用し、反強磁性相互作用を引き起こしました。
④分かったこと：
電場をゼロに設定したとき、我々はモアレ単位セルあたり一つの穴が近くにある状態で相関性を持つ強磁性絶縁体を観察しました。キュリー温度は最大14 Kまで広く調整可能でした。電場を適用すると、システムは半分に充填した三角格子にスイッチし、反強磁性相互作用が生じました。さらにこの層にドープすることで、反強磁性交換相互作用を再び強磁性に調整することができました。
⑤この研究の面白く独創的なところ：
モアレパターンを持つMoTe2が非自明なトポロジーを持つ相関状態をエンジニアリングするための実験室であるという事実は、非常に興味深い点です。
応用
この研究の結果は、次世代の量子デバイスの設計に貢献する可能性があります。
海洋同位体第11期におけるグリーンランド北西部の氷河化
Deglaciation of northwestern Greenland during Marine Isotope Stage 11 | Science
グリーンランド北西部が41万6千年前、海洋同位体ステージ(MIS) 11の間氷期に氷がない状態だったという証拠が、Camp Century氷床コアの堆積物に保存されていることを発見しました。
①事前情報：
氷期間氷期の過去の気候は、未来の暖期に対する氷床の反応と海面上昇への寄与のアナログを提供するが、氷がない地域からの適切に年代測定された地質記録は稀である。
②行ったこと：
Camp Century氷床コアから得られた堆積物を分析しました。
③検証方法：
堆積物のルミネセンス年代測定、起源分析、宇宙線生成核種データと計算、氷床モデリングを用いました。
④分かったこと：
堆積物は41万6千年前（誤差±38千年）に氷がない状況で流れる水によって堆積されたこと、堆積前の<16千年間に地表で露出した局地的な材料から再作用されたことが示されました。そして、Camp Centuryでの氷のない状態は、少なくとも1.4メートルの海面上昇換算のグリーンランド氷床の寄与が必要だと氷床モデリングから示唆されました。
⑤この研究の面白さと独創的なところ：
般に氷床下の堆積物から得られる情報は限られているが、本研究ではこれらの堆積物が過去の氷床の存在を示す貴重な証拠となり、地球の過去の気候を解明する新しい方法を開拓した。
応用
これらの知見は、未来の気候変動とそれが引き起こす可能性のある海面上昇を予測するための重要な参照点となる。
評価SARS-CoV-2オミクロンBA.1の侵入動態のゲノム
Genomic assessment of invasion dynamics of SARS-CoV-2 Omicron BA.1 | Science
Omicron BA.1ゲノムの大規模な系統動態学的分析を通じて、イギリスにおけるこの新型コロナウイルス変異体の伝播と拡散のパターンを調査しました。
事前情報
新型コロナウイルスの変異体（VOCs）は、人間の接続性と集団免疫の異なる状況で現れます。Omicronは抗原的に異なるVOCであり、その拡散は世界的な関心事でした。
行ったこと
イギリスへのOmicron BA.1の導入とその地元での伝播と拡散の歴史を調査しました。
検証方法
115,622のOmicron BA.1ゲノムの大規模な系統動態学的分析を行いました。
分かったこと
Omicronが南アフリカで初めて報告されたとき（2021年11月22日）、英国内の最大のOmicron系統の6つはすでに伝播していました。南アフリカからの旅行制限にも関わらず、二次的な場所からの輸出によりOmicronの導入が続いたことを複数のデータセットが示しています。英国内でのOmicron伝播系統の開始と拡散は、人間の地理学と階層的な旅行ネットワークのモデルで説明できる二段階のプロセスでした。
この研究の面白く独創的なところ
この研究は、具体的なゲノムデータを用いて、イギリスにおけるOmicronの導入と拡散の具体的な過程を詳細に調査し、その結果を伝播モデルと結びつけて解釈した点で独創的です。
応用
これらの結果は、新たなコロナウイルスの変異体の伝播と拡散を理解し、これを防ぐための政策を策定する際の重要な参考資料となります。
最後に
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