特集:バイオミネラリゼーション―形成の多様性とメカニズム―
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磁性細菌のマグネタイト微粒子の形成機構
Biosynthesis of Magnetite Particle in Magnetic Bacteria

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福森義宏(金沢大学 大学院自然科学研究科 教授)
田岡東(金沢大学 VBL 博士研究員)

磁性細菌は細胞内にナノサイズのマグネタイト(Fe3O4)結晶あるいはグレガイト(Fe3S4)結晶を室温,中性の環境下で生成し,地磁気センサーとして利用している。その結晶型は種に特異的であり,その大きさも極めて均一であることから,微生物学だけでなく鉱物学,結晶学,生物工学などの様々な分野の研究者の興味を集めている。本稿では,今日までに明らかにされた研究成果に基づき,磁性細菌のバイオミネラリゼーションについて概説する。

【目次】
1. はじめに
2. マグネトソームの構造
3. マグネトソームの形成機構
3.1 マグネトソーム膜の形成
3.2 鉄の取り込み機構
3.3 マグネタイト結晶の生成
4. おわりに


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海産性植物プランクトン,円石藻のココリス形成
Coccolith Formation in a Group of Marine Phytoplanktons, Coccolithophorids

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藤原祥子(東京薬科大学 生命科学部 環境ゲノム学科 環境応答生物学研究室 准教授)
都築幹夫(東京薬科大学 生命科学部 環境ゲノム学科 環境応答生物学研究室 教授)

円石藻とは,汽水域から外洋にかけて広く海洋に生息する植物プランクトンで,細胞表面に円石(ココリス)と呼ばれる石灰化された片鱗をもつ。その円石形成に関して,研究が盛んに行われているのは2属に集約される。そこで,グループごとに整理する形で,形態学的,生化学的,分子生物学的な側面からの研究成果を紹介する。

【目次】
1. はじめに
2. 円石形成機構に関する形態学的研究
2.1 Emiliania huxleyi
2.2 Pleurochrysis carterae
3. 生化学的研究―酸性多糖に関する研究を中心に―
3.1 E.huxleyi
3.2 Pleurochrysis属
4. 分子生物学的研究
4.1 E.huxleyi
4.2 Pleurochrysis属


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貝殻形成におけるパラダイムとしての有機基質鋳型説
Template Theory as a Paradigm for Shell Biomineralization

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遠藤一佳(筑波大学 大学院生命環境科学研究科 地球進化科学専攻 准教授)
更科功(筑波大学 大学院生命環境科学研究科 地球進化科学専攻 研究員)

基質タンパク質と炭酸カルシウム中のイオンの立体化学的な一致を前提とした鋳型説は核形成メカニズムとして広く信じられている。しかし,最近明らかになった酸性貝殻基質タンパク質の一次構造はこの図式を支持しない。バイオミネラリゼーション研究を30年以上支配してきた鋳型説だが,別の角度から見直す必要があるかもしれない。

【目次】
1. はじめに
2. バイオミネラリゼーションにおける核形成モデル
2.1 核形成現象の分類
2.2 イオノトロピー(イオン蓄積)モデル
2.3 鋳型説
3. 酸性貝殻基質タンパク質の一次構造
3.1 MSP-1
3.2 アスペインとアスプリッチ
3.3 カスパルティン
4. 速度論モデルと結晶多形の制御機構
5. おわりに


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アコヤガイ稜柱層の有機基質と稜柱層形成機構
Characterization of an Organic Matrix in the Prismatic Layer of the Shell of the Japanese Pearl Oyster and its Role in the Prismatic Layer Formation

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鈴木道生(東京大学 大学院農学生命科学研究科 博士課程)
長澤寛道(東京大学 大学院農学生命科学研究科 教授)

軟体動物の貝殻は無機物である炭酸カルシウム結晶と有機物の複合体から成る。本研究において,筆者らがアコヤガイ貝殻稜柱層より見出した新規基質タンパク質Prismalin-14はキチン結合能と炭酸カルシウム結晶形成阻害活性を有していた。これを基にPrismalin-14の稜柱層内での有機・無機を仲介する役割を推定した。

【目次】
1. はじめに
2. 稜柱層特異的基質タンパク質Prismalin-14
3. 炭酸カルシウム結晶形成阻害活性
4. キチンの同定およびPrismalin-14のキチン結合活性
5. Prismalin-14の局在
6. 稜柱層形成機構の推定
7. おわりに


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ヒザラガイの歯舌のバイオミネラリゼーション
Biomineralization of Chiton Radular Teeth

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大越健嗣(石巻専修大学 理工学部 生物生産工学科 教授)

磁石につく歯をもつユニークな海洋生物である軟体動物門多板綱に属するヒザラガイ類は,浅海から深海,極域から熱帯域にまで数百種が分布する。日本沿岸に生息するヒザラガイAcanthopleura japonicaは常温・常圧で磁鉄鉱,針鉄鉱,鱗鉄鉱の3種の鉱物を歯のきまった部分につくる。本稿では,ヒザラガイの歯の構造,組成,鉄のミネラリゼーションのプロセス,そこに関わる分子について概括するとともに「硬組織ゴミ箱説」と「積極的歯こぼれ説」を最新の成果とともに紹介し,新たな硬組織像を提案する。

【目次】
1. はじめに
2. ヒザラガイとは
3. ヒザラガイの歯舌の構造とミネラリゼーション
3.1 注目されるヒザラガイの歯舌
3.2 歯舌の構造と成分,ミネラリゼーション
4. 歯舌形成の分子機構
4.1 鉄の吸収と存在状態
4.2 ヒザラガイのフェリチンとミネラリゼーションへの関与
4.3 歯舌の有機マトリックス
5. 再考される硬組織の機能


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硬骨魚類の鱗の石灰化機構を探る
Toward the Understanding on the Mechanism of Biomineralization in Teleost Fish Scales

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小川展弘(北海道大学 大学院水産科学研究院 博士後期課程)
都木靖彰(北海道大学 大学院水産科学研究院 教授)

鱗はlimiting layer,骨質層,線維層板からなり,それぞれに特徴的な様式でハイドロキシアパタイト結晶が沈着する。鱗の強い再生能を利用すると,結晶形成の進行にともなって基質がどのように変化してゆくかを調べることができる。筆者らは,骨質層における初期結晶形成に関与する基質をスクリーニング中である。

【目次】
1. 鱗とは
2. 鱗の構造と石灰化様式
3. 鱗の石灰化機構を解明する
3.1 鱗の再生
3.2 鱗の再生を利用した骨質層の石灰化実験系
3.3 初期結晶形成が起こる場所
3.4 高電子密度の非コラーゲン性基質の正体を探る
4. 今後の展望


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ウシガエルの内リンパ嚢における石灰化と脱石灰化
Formation and Dissolution of Calcium Carbonate Crystals in the Bullfrog Endolymphatic Sac

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田中滋康(静岡大学 創造科学技術大学院 研究部 統合バイオサイエンス部門 教授)
鈴木雅一(静岡大学 理学部 生物科学科 生物学教室 准教授)

ウシガエルを始めとした無尾両生類の内リンパ嚢は顕著に発達し,椎骨の間では傍脊椎石灰嚢と呼ばれる袋状の膨らみとして認められる。内リンパ嚢は濾胞構造を呈し,濾胞内腔には炭酸カルシウム結晶から成るアラゴナイトが多量に含まれている。鰓後腺から分泌されるペプチドホルモンであるカルシトニンで合成が促進されるオトコニンと呼ばれるタンパク質が核になりアラゴナイトが形成される。一方,内リンパ嚢の上皮細胞にはミトコンドリアを豊富に持つミトコンドアリッチ細胞も存在し,この細胞内に含まれる液胞型プロトンATPaseにより作出されるプロトンにより内リンパ嚢の内腔が酸性になることによりアラゴナイトが溶解されると想定される。

【目次】
1. はじめに
2. オトコニン発見の経緯
3. オトコニンの組織および細胞内局在
4. 炭酸カルシウム結晶の形成タンパク質
5. オトコニンタンパク質の性質
6. 鰓後腺から分泌されるカルシトニンによるOC22の発現調節
7. プロカルシトニンの細胞内プロセシング
8. 内リンパ襄における炭酸カルシウム結晶の溶解機構
9. おわりに


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BIO R&D

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大麦若葉エキスの成分と諸性質
The Constituents and Properties of Barley Leaf Extract

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上山英夫(日本薬品開発(株) 研究開発部 研究最高顧問)

大麦若葉エキスは,タンパク質,アミノ酸,炭水化物,ビタミン,ミネラル,クロロフィル,フラボノイド,酵素等を含有した生の緑葉植物に近い状態を保つように製造された長期保存性を有する,嗜好性に富む緑黄色野菜の補完食品,食品素材として開発され,健康食品,緑黄色野菜の補完食品,加工食品の素材,植物色素の原料,研究用試料等として広い応用分野に利用されている。

【目次】
1. はじめに
2. 大麦若葉エキスの開発
3. 大麦若葉エキスの特性
4. 大麦若葉エキスの生理活性物質
5. 大麦若葉エキスの生理活性


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細胞表面への細胞外マトリックス薄膜の形成による細胞積層化組織の構築
Fabrication of Cellular Multilayers with Extracellular Matrix Thin Films on Cell Surface

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松崎典弥(大阪大学 大学院工学研究科 応用化学専攻 助教)
明石満(大阪大学 大学院工学研究科 応用化学専攻 教授)

細胞表面へフィブロネクチン-ゼラチン薄膜を形成し,次層の細胞接着の足場を提供することで,生体外で積層化組織を構築することが可能であった。この手法を応用することで,ヒトの血管壁と同じ構造の積層化組織の構築にも成功した。本手法は,新しい再生医療技術として期待される。

【目次】
1. はじめに
2. フィブロネクチン-ゼラチン薄膜の形成
3. 細胞積層化の検討
4. 細胞の三次元積層化
5. 血管壁類似組織の構築
6. おわりに


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味の記憶とヒトの脳
Gustatory Memory and its Role in Human Brain Function

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檀一平太((独)農業・食品産業技術総合研究機構 食品総合研究所 食認知科学ユニット 研究員)
岡本雅子((独)農業・食品産業技術総合研究機構 食品総合研究所 食認知科学ユニット 特別研究員)

脳機能研究の中では,味覚の研究は比較的遅れている分野であった。しかし,近年の脳機能イメージング法の発達によって,一次味覚野から高次脳処理に至る味覚の機能研究が活況を呈しつつある。本稿では,筆者らが最近行った「味覚情報の記憶」に関する研究を中心として,脳機能イメージング法による味覚研究の動向を概観するとともに,ヒトの脳と味覚の高次処理の関係について,進化的な考察を試みる。

【目次】
1. はじめに
2. 味覚の低次脳処理過程
3. 味覚の高次脳処理研究
4. fNIRSの仕組みと問題点
5. fNIRSによる味覚情報の記憶研究
6. 味の記憶が語るもの


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BIO BUSINESS

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生物農薬の市場動向
Market of Biological Agri-chemicals

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【目次】
1. 概要
1.1 農薬の分類
1.2 生物農薬の分類
2. 特性・技術
2.1 生物農薬と化学農薬の特性比較
2.2 生物農薬の技術
2.2.1 害虫防除技術
2.2.2 病害防除技術
2.2.3 雑草防除技術
2.2.4 生長調整技術
2.2.5 複合作用技術
2.2.6 その他の技術
3. 市場規模
4. 企業動向
4.1 クミアイ化学工業
4.2 住友化学
4.3 出光興産
4.4 日本化薬
4.5 多木化学