2016年9月27日火曜日

細胞の分子生物学 16章 細胞骨格 第3~4節

担当:天満
参加者:8名

概要:
[1. 分子モーター]
・分子モーターとは、細胞内で何らかのエネルギーを機械的な動きに変換する分子のこと
・分子モーターの働きによって細胞は変形・移動し、細胞内で様々な高分子の輸送が行われる
・キネシン・ミオシン・ダイニンなどの種類がある
・モータータンパク質と呼ばれる場合、ATPを消費して筋肉の動きや細胞分裂の際の染色体の移動、小胞輸送など細胞の働きに必須な機能を果たすものを指す
[2. 細胞骨格と細胞のふるまい]
・前の3節で説明してきた、「細胞骨格重合体の動的な組み立てと解離」「重合体に会合する補助タンパクによる重合体構造の調節と修飾」「重合体上を移動するモータータンパクの協調した働き」が細胞のふるまいを決定しているということ
・その具体例、心臓や細胞分裂など

議題:
体内で動き回る細胞がより素早く動くすべを獲得したらどうなるか

■細胞が動くメリット
・部室の輸送を速く行える
・傷が速く治る

→速ければ速いほど良いのか?

■デメリットや問題
・スピードを求めるとエネルギーも必要となる
・車がいくらでもスピードを出せる訳ではないのと同様に、システム上スピードに限界があるかもしれない
・全体の機能とのバランスが大事(ex. 血流の速さと細胞との物質の応酬)
■自立的に動く細胞
・免疫系
・(細胞の)発生
・骨や皮膚(新陳代謝)免疫系の反応がより速くなると細菌などに対する対応を速くすることができるが、速くなりすぎるとアレルギーのように過剰反応の状態になりかねない。また、脳細胞などは発生から適当な場所まで伸びていくが、速くなると最適解に落ち着かなくなる可能性がある。

考察:
結論から言って、速ければいいのかというとそうでもなく、全体のシステムとのバランスを考えた適切な速さであることが大事そうである。
細胞の動きが速くなることで考えられるメリットもある程度考えられるが、同時に上で挙げたようなデメリットも考えられ、進化の過程で今の細胞の動きとその速さが規定されたものと考えられる。


2016年9月23日金曜日

[火曜討論会2016] Nature Podcast(2015/10/22) Eating electricity


Nature Podcast(2015/10/22) Eating electricity

元論文(http://www.nature.com/nature/journal/v526/n7574/full/nature15733.html)

担当:加賀谷
参加者:8名

概要:

海洋底から放出されるメタンガスは、嫌気性メタン酸化を担う古細菌と硫酸還元を担う細菌との共生関係によって行なわれていることが知られていたが、この生化学経路などについての理解は十分ではなかった。この研究では、様々な実験を通じて、二つの細菌間でナノワイヤー状の構造を通じて電子が直接的にやり取りされていることを確認した。

議題:

ほぼ全ての生物が有線でのエネルギー交換をできないのはなぜか?
※ 交換 ≒ 供与

● 余分なものを他人に与える?
 ・胎児 … へその緒
 ・母乳
 ・熱エネルギー
 ・位置エネルギー … 車椅子を押すとか
 ・接ぎ木 … 根から別の種への供給

● 有線での情報交換
 ・大腸菌 … ゲノム情報の交換
 ・アンコウ … 交尾時にメスにオスが吸収される

● 有線でエネルギー交換を行う必然性は?
 ・エサを取ってきてあげればよい
 ・有線で接続されているなら一つの個体でよいのでは?

● ヒトへの応用は?
 ・構造を変えないと難しそう
 ・例えばADPからATPを作るナノマシンに電磁誘導でエネルギーを与えるとか
 ・電脳化?

まとめ:

・元論文では、古細菌と細菌の間での電子(≒エネルギー)の交換が有線で行われていることが確かめられたが、このような関係を人類で実現するのは、難しそうである。ヒトは食物を摂取して、そこからエネルギーを取り出すということに特化しているため、食物を得てきて、それを渡す方がよほど効率的である。また、ほかの生物種においても同様にして、有線でのエネルギー交換に必然性はなく、他の方法でエネルギーを得る方向に進化しているため、元論文のような特殊な環境下以外では、このような機能を獲得することは難しいと考えられる。

2016年9月16日金曜日

[火曜討論会2016] Nature Podcast(2015/10/15) Mystery cells


Nature Podcast(2015/10/15) Mystery cells

元論文(http://www.nature.com/nature/journal/v526/n7573/full/nature15700.html)

担当:平田
参加者:7名

概要:

線虫の一種であるC.elegansはモデル生物として広く利用されている。通常雌雄同体であるC.elegansの神経細胞は302個だが,雄に限り383個存在すると思われていた。しかし,新たに2つの雄特有のニューロン細胞が発見され,この細胞がC.elegansnoの行動・習性における性的二形性にどのような影響を及ぼすかに注目が集まっている。

議題:

真に男女平等にすることは可能か?

●男女平等が目指されていること
<権威関係>
・国会議員の男女比
・首相・大統領の男女比
・会社における管理職の男女比
<職業関係>
・大学教授の男女比
・雇用機会
<社会関係>
・家事の担当

●実現が難しい理由
<権威関係>
・女性には産休の必要性が生じる(生物学的理由)
 しかし、外国は女性首相が多い→日本では社会的背景も理由に
<職業関係>
・そもそもの大学生の男女比が偏っているから就職先の男女比も偏る

*大学教授の男女比に関して
・そもそも工学部に女学生が少ないからそこから教授になる女性が少ない
・情報科学研究科における女性の助教は5%

*大学生の男女比率に関して
・医学系や文系は女性が多いのに対し、逆に看護系等は男性が少ない
 →各々の学部の名称から連想されるイメージが男女比に影響?
 →女性にとっては就職に有利に働く資格が取れる学部かどうかが重要?(医学系や薬学系)
 →工学部には就職に有利な資格をとる機会がない?

まとめ:

・男女平等の実現が難しい理由として、大きくはそもそもの大学生の
 男女比が偏っていることが影響していそうである
・学部によって男女比が異なるのは、本人もしくは社会が持つイメージに
 よるものと、各学部で取得可能な資格による影響が考えられた
・男女平等の実現は当分はまだ難しいことが考えれらたが、
 今後の大学生の男女比率が改善されることで実現する可能性も考えれらた
 しかし、それにはまだ数世代の時間が必要であると考えられる

2016年9月13日火曜日

細胞の分子生物学 15章 細胞の情報伝達 第1~5節

担当:栗本
参加者:7名

<概要>
第1節:シグナルの伝達方法には様々な種類があるが、標的細胞は全て受容体で応答
     する。遺伝子調節タンパクの組み合わせによって特有の応答をし、足場タン
     パクを用いることによって、混線することなく効率のよい伝達をする。
第2節:Gタンパク共役型受容体(GPCR)は全ての真核細胞に存在する細胞表面受容体
     の最大のファミリーであり、動物の細胞表面受容体のほとんどを占める。
     GPCRは環状AMPなどの小分子細胞仲介物質を増加させて作用する。
第3節:酵素共役型受容体はリガンド結合ドメインが細胞膜の外側表面にある膜貫通
     タンパクであり、自身が活性酵素を持つか、もしくは1個の酵素と直接結合し
     ている。受容体チロシンキナーゼなど主に6つの受容体グループがある。
第4節:細胞外シグナルが転写抑制から転写活性へスイッチを切り替えるNotch受容体
     タンパク・Wntタンパク・Hedgehogタンパクを介する経路と、シグナルが維
     持されると活性が長時間にわたって振動するNFκBタンパクの経路がある。
第5節:植物では細胞表面受容体のほとんどが酵素共役型受容体である。植物ホルモ
     ンのエチレンやオーキシンなども植物特有のシグナルである。


<議題>
細胞の情報伝達を電気回路で再現することはできないか
→ 細胞内知見を全て論理回路で表現できるのか?

入出力のみ合っていれば良いのであれば、実現できそう。
細胞内の仕組みが全て既知であれば簡単に表現できるのではないか。


☆ 細胞でしかできなさそうなことは?
・ 実態が必要な物(葉緑体が光によって他の葉緑体との位置関係も含めて動くなど)
・ 確率的に起こる要素(シグナルが入ってくるタイミングによって出力が変わるなど)
 → 実装するとなるとエネルギーやスペースなどの制約がある場合難しい
・ 未知の化合物への反応
・ 方向が関係するもの(3次元モデル)
・ 対ノイズ耐性が強くなければいけない


<まとめ>
1番の課題は、細胞の仕組みについてまだ解明されていないことが多いことであると感じた。全ての仕組みがもし解明されれば、情報伝達を再現するだけでなく、ヒト全部を再現することも可能になるかもしれない。生物系も機械系も結局 同じところを目指しているという話は面白いと思った。

2016年9月12日月曜日

細胞の分子生物学 14章 エネルギー変換 ミトコンドリアと葉緑体 第1~5節

担当 : 笹澤
参加者 : 8名

概要

1節 ミトコンドリアについて

ミトコンドリアは真核生物の細胞質の体積の相当な部分を占め、細胞内の酸化反応の大部分を担い、動物細胞のATPの大部分を担う。
2節 電子伝達系とプロトンポンプについて
ミトコンドリア内膜の呼吸鎖には三種類の主要な酵素複合体があり、これらによって電子が移動する。
3節 葉緑体と光合成について
葉緑体や光合成細菌ではクロロフィル分子が太陽光を吸収し、生じた励起状態の電子を光化学系が補足することにより高エネルギー電子を獲得する。
4節 ミトコンドリアと色素体の遺伝子系について
ミトコンドリアも葉緑体も細胞に共生した原核生物が起源だと考えられている。
5節 電子伝達系の進化について
細胞や個体、昨日の進化の多くはエネルギー要求性と関連して進化してきた。

議題:

エセ科学から一般人を守るには?

エセ科学の例として

水素水
ミトコンドリアダイエット
血液型診断
美容関連
ゲームは教育にいい?

などの例が上がった。

守るためには?

論文などによる客観的な評価
騙されないための必要な知識の教育
消費者庁が厳しく取り締まる
正しい情報ソースを得やすくする

これらのことが必要ではないかと意見が上がった。

考察

色々あげてきたが、エセ科学に騙される人はそもそも客観的な評価を用意しても見ない気がするし、情報ソースをわざわざたどることをしないのではないかと思った。このようなエセ科学によって被害を被る人が出ないようにするには、商品の検査を厳しくするなどまず世に出回らない努力をしないといけないのかなあと思った。



2016年7月21日木曜日

[火曜討論会2016] Nature Podcast(2015/10/08) Switching sleeps

Nature Podcast(2015/10/08) Switching sleeps
元論文(http://www.nature.com/nature/journal/v526/n7573/full/nature14979.html)
担当:田河
参加者:8名

概要:
REM(rapid eye movement)睡眠中に夢を見る
ネズミの脳幹の特定部位(延髄腹側部)にてREM睡眠とノンレム睡眠を切り替えるトリガーニューロン(GABA作動性(γアミノ酪酸放出)経路)が存在することを示した
それをどのようにして確認したのか?→光遺伝学

光遺伝学とは?
光活性化イオンチャネルを特定ニューロンに強制発現させることでその部位に光を当てるとニューロンをONにできる

覚醒状態からいきなりレム睡眠に入らせるのは無理だった
実際の睡眠下でもまずノンレム睡眠を経由して初めてレム睡眠にいく→なぜなのか興味深い

この技術を基にして、睡眠障害の治療法のきっかけが生じることを期待している


議題:睡眠コントローラーは可能か
コントロールの定義→好きなときに寝られる、起きられる
  • どんなコントローラーが可能か?
    • 睡眠薬等の投与
      • メラトニンというもので自然な眠りに近いものを作り出せる
      • しかし次の日に引きずる→分解酵素を作れば解決か
    •  頭にデバイスつける
    • ベッドが動いたり
    • 寝る時の温度

  • 睡眠がコントロールされることで多様性が減少しないか?

→起きるときは比較的既にいろいろな方法があるが、すぐに寝られるものを作るのが難しそう。慣れによる効果の低下も大きそう

まとめ
睡眠をコントロールする上では、起きることよりも寝ることのほうがハードルが高いことがわかった。さらに現時点のコントロール法では慣れによって効果が薄くなってしまうことが挙げられた。よって今後この慣れの問題を解決する新たなものができれば、睡眠をコントロールすることより用意になるのではないかと考えられる。












 


 

2016年7月6日水曜日

細胞の分子生物学 13章 細胞内における小胞の移動 第1~5節

担当:天満
参加者:8名


概要:
細胞は物質の摂取、外界との連絡、環境の変化に対する迅速な応答を行わなければならない.これらの務めを果たすため、細胞では様々なことが起こっている.例えば、エキソサイトーシスやエンドサイトーシス、生合成ー分泌の経路を使った輸送など.
[1. 膜輸送の分子機構と細胞内区画の多様性維持]
・大きな交換経路があるのに、各区画が特殊化した性質を保てるのはなぜ?
・様々な被覆小胞とその構造について
・輸送小胞の出芽と輸送、融合の機構について
[2. 小胞体からゴルジ体を経由する輸送]
・小胞体の機能と仕組み
・ゴルジ体の機能と仕組み
[3.トランスゴルジ網からリソソームへの輸送]
・リソソームの機能と仕組みや輸送経路
・マンノース6ーリン酸(M6P)受容体
[4.細胞膜から細胞内への輸送ーエンドサイトーシス]
[5.トランスゴルジ網から細胞外部への輸送ーエキソサイトーシス]


議題:
植物は動き回ることができるようにはならないのか

動き回るとは?
→視認で知覚できる速度での能動的な動き
(植物はゆっくりは動いているため)

■「動く」植物たち
例:ハエトリクサ、オジギソウ
・筋肉を持っているわけではなく、水圧の調整などによるバネのような原理で視認できる動きを実現している.
・食虫植物は窒素の供給源として虫を捕食するのであって、土からの養分や光合成によるエネルギーを必要としないわけではない

■動物はなぜ動くのか
・他の生物を食べて栄養を得るため
・中には海綿動物やサンゴのように動かない動物もいる

■考察
・木には固い細胞壁がある上、大きくなることで生きるのに必要な栄養を補給できる
・「動く」ということには、得られる栄養が動くコストを上回っているという関係性があるはず
・植物は動けないのではなく、動く必要がない
・しかし、生き延びられるかは置いておいて、今後遺伝子操作によって動き回る植物を作り出すことは可能かもしれない