特集:生体・酵素と金属

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必須元素とサプリメント
Mineral Supplimentation

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西牟田守((独)国立健康・栄養研究所 栄養疫学プログラム 生体指標プロジェクト)

必須ミネラルのサプリメントの関連するそれらの必要量,平衡維持摂取量,食事摂取基準などを解説し,サプリメントの有効性について解説する。

【目次】
1. はじめに
2. 必須ミネラルの過不足判定
3. サプリメントの有効性
4. 必須ミネラルの必要量
5. 主要ミネラルの平衡維持量
(1) Naの平衡維持量
(2) Kの平衡維持量
(3) Caの平衡維持量
(4) Mgの平衡維持量
(5) Pの平衡維持量
6. 必須微量元素の平衡維持量
(1) 微量元素I:Fe,Zn,Cu,Mn
(2) 微量元素II:Co,Cr,I,Mo,Se
7. 必須元素とサプリメント




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メタロミクス研究と生体金属分析
Metallomics Research and Bio-metal Analysis

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(名古屋大学 大学院工学研究科 化学・生物工学専攻 教授)


【目次】
1. 「メタロミクス」の提唱
2. メタロミクスの研究目標
3. メタロミクスの研究領域
4. 多元素相関解析による病態診断
5. おわりに




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HPLC-ICP-MSによる生体金属の化学形態別分析
Speciation Analysis of Biometals by HPLC-ICP-MS

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鈴木紀行(千葉大学 大学院薬学研究院 衛生化学研究室 助手)
鈴木和夫(千葉大学 大学院薬学研究院 衛生化学研究室 教授)


【目次】
1. はじめに
2. HPLC-ICP-MS
3. 安定同位体マルチラベル法によるセレン代謝の解析
3.1 セレンの体内動態
3.2 安定同位体マルチラベル法の概略
3.3 安定同位体マルチラベル法を用いたセレンの代謝の分析




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生体内の物質変換機能を有する分子性材料開発
Development of Bio-inspired Molecular Materials Processing Biomimetic Reactions

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舩橋靖博(名古屋工業大学 大学院工学研究科 生命・物質工学教育類 おもひ領域)


【目次】
1. はじめに
2. 金属蛋白質・酵素の活性中心内部におけるアミノ酸残其の局所的効果
3. 配位子の構造と性質が及ぼす中心金属イオンの電子状態と酸化還元電位に対する効果
4. 金属蛋白質・酵素の中心金属周りの奇妙な構造とそのモデル化の手法
5. 金属周りの構造に対する四面体型歪みの導入とその制御
6. 捻れた二核遷移金属中心による酵素の還元反応
7. 二核金属中心における分子状酸素の段階的四電子還元反応
8. おわりに




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気体センサーとして働く金属タンパク質
Metalloprotein as Gas Sensor

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山田斉爾((独)理化学研究所 播磨研究所 放射光科学総合研究センター 城生体金属科学研究室 基礎科学特別研究員)
城宜嗣((独)理化学研究所 播磨研究所 放射光科学総合研究センター 城生体金属科学研究室 主任研究員)


単純な化学構造を持つ気体分子も生体内における重要なシグナル分子として認識されている。生体内には,その気体分子の感知によって,酵素活性の制御を行うセンサー金属タンパク質が存在する。本稿では,酸素センサータンパク質を例に上げ,その分子メカニズムを解説する。

【目次】
1. はじめに
2. 酸素センサータンパク質FixL
2.1 二成分情報伝達系
2.2 FixLセンサードメイン
3. ヒスチジンキナーゼ/レスポンスレギュレーターにおけるシグナル伝達
3.1 X線小角散乱測定:ドメインの空間配置と複合体形成
3.2 結晶構造解析
3.3 酸素センサータンパク質FixLにおける情報伝達の経路
(1) センサードメインから触媒ドメインへ
(2) 触媒ドメインから二量化ドメインへ
(3) 二量化ドメインからレスポンスレギュレーターへ
(4) レスポンスレギュレーターからセンサードメインへ
4. おわりに




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ホヤの高選択的バナジウム濃縮機構とその応用
Highly-Selective Accumulation of Vanadium in Ascidians and its Application

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植木龍也(広島大学 大学院理学研究科 生物科学専攻 助教授)
道端齊(広島大学 大学院理学研究科 生物科学専攻 教授)


生物の中には特異な金属の濃縮機能,金属耐性機能,金属の酸化還元能,金属親和性を有するものが存在する。最近これらの生物から新規の金属関連タンパク質とそれらの遺伝子の発見が相次いでおり,金属とタンパク質の関係が大きく見直されるとともに,応用の可能性が示唆されている。そのような生物の一つとして注目されている海棲脊索動物ホヤ類は,稀少金属バナジウムを体内に高濃度かつ高選択的に濃縮する。その細胞内濃度は種によって生理学的に決まっており,最も高濃度の種では350mMに達する。濃縮係数が1,000万倍におよぶこの特異な生理現象は,生物学や錯体化学等の分野から学際的関心を集めてきた。本稿では,筆者らの研究グループを中心とする研究の現状を紹介するとともに,この高選択的濃縮機能の応用の可能性について考察する。

【目次】
1. はじめに
2. バナジウムと生物
3. バナジウム濃縮細胞
4. バナジウム結合タンパク質
5. レアメタル分取への応用
6. おわりに





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BIO R&D


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口臭センサによる無侵襲病気診断
Non-invasive Diagnosis Based on Halitosis Monitoring by Using a Bio-sniffer

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斉藤浩一(東京医科歯科大学 生体材料工学研究所 システム研究部門 計測分野 助教)
三林浩二(東京医科歯科大学 生体材料工学研究所 システム研究部門 計測分野 教授)


薬物代謝酵素モノアミンオキシダーゼtype-Aを固定化した薄膜と光ファイバ型酸素センサを組み合わせた口臭測定用バイオスニファを構築した。本スニファは,酵素の基質特異性により口臭の主成分であるメチルメルカプタンを他のガス成分に影響されずに選択的かつ連続的に計測可能なセンサである。感応部は細径構造のため,口腔内での局所的計測による口臭発生部位の特定や発生原因に基づく適切な治療が可能となり,本スニファを利用した口臭の日内変動モニタリングにより,日常生活における口臭予防の指導などにも応用可能と期待される。

【目次】
1. はじめに
2. 口臭計測用バイオスニファ
2.1 口臭成分の選択的検出方法
2.2 口臭計測用バイオスニファの構造
3. バイオスニファによる口臭計測実験
3.1 バイオスニファの基礎特性
3.2 バイオスニファを用いた口臭計測
4. おわりに




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細胞内外での病原体認識と昆虫感染防御システム
Intra-and Extracellular Recognition of Pathogens and Insect Defense Systems

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倉田祥一朗(東北大学 大学院薬学研究科 教授)


昆虫に限らず自然免疫では,遺伝子の再編成に頼らずに多様な病原体を認識できる。これを担うのが病原体認識蛋白質であり,ショウジョウバエでは,ペプチドグリカン認識蛋白質(PGRP)ファミリーがその一端を担う。PGRP-LEは,血液中で病原体を認識し感染防御応答を誘導するだけでなく,免疫応答細胞表面,さらには細胞内においても,病原体を認識し免疫応答を誘導する多機能性を有している。

【目次】
1. はじめに
2. 昆虫の感染防御システム
3. PGRPファミリーによる血液中での細菌認識と免疫応答活性化
4. PGRP-LEによる細胞表面上と細胞内での細菌認識と免疫応答活性化
5. 貪食に関わる病原体認識蛋白質と多様性発現
6. おわりに




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プロバイオティクスの市場動向
Market of Probiotics

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【目次】
1. 概要
2. 研究動向
2.1 整腸作用
2.2 発がんリスク低減作用
2.3 免疫能調節作用
2.4 アレルギー低減作用
2.5 血中コレステロール低減作用
2.6 血圧降下作用
2.7 ピロリ菌制御作用
3. 市場規模
4. 企業動向
4.1 明治乳業
4.2 ヤクルト本社
4.3 森永乳業
4.4 カゴメ