植物の糖供給は、葉で行われる光合成（二酸化炭素の固定）だけでなく、有機酸やアミノ酸、脂質などを糖に変換する「糖新生」という過程にも大きく依存しています。特に発芽直後の葉が未発達な時期には、この糖新生が不可欠です。また、C4植物は、糖新生で中心的な役割を果たすPCK1酵素を応用した特殊な光合成回路を持ち、効率的な糖生産を行っています。東北大学大学院生命科学研究科の別所--上原奏子助教とカーネギー研究所のZhiyong Wang教授らの国際共同研究チームは、植物の成長を促進するホルモン、ブラシノステロイドに着目しました。研究の結果、ブラシノステロイド存在下ではPCK1が脱リン酸化され、...

DNAは二重鎖だけでなく、グアニンが豊富な領域では四本鎖の特殊な構造（G四重鎖：G4）をとります。G4はテロメアやがん遺伝子の領域に現れて遺伝子の働きを左右しますが、そこに結合するタンパク質の全体像は分かっていませんでした。東北大学多元物質科学研究所の鬼塚和光准教授、同大学学際科学フロンティア研究所の佐藤伸一准教授（ディスティングイッシュトアソシエイトプロフェッサー）、静岡大学理学部の大吉崇文准教授らの研究グループは、光触媒を組み込んだG4に光を当て、近くにあるタンパク質だけに目印を付ける新技術を開発しました。ヒト細胞の核抽出液に適用した結果、糖代謝の第一段階を担う酵素ヘキソキナー...

脳と心の働きは、体からも強い影響を受けています。臨床的には、迷走神経を刺激し、末梢神経を介して脳に働きかけることで、難治性てんかん（注８）などに対する治療が行われています。また近年では、耳介を介した非侵襲的な迷走神経刺激法（注９）も開発されており、VNSによる脳機能制御（ニューロモジュレーション）（注１０）に注目が集まっています。しかし、VNSによって実際に脳内でどのような変化が生じるのかは、十分に分かっていませんでした。東北大学大学院生命科学研究科の陳俊宇大学院生、生駒葉子助教、松井広教授（大学院医学系研究科兼任）...

千葉大学大学院融合理工学府博士前期課程 藤又俊介氏（研究当時）、同大大学院工学研究院 青木大輔 准教授（同大園芸学研究院附属宇宙園芸研究センター兼任）、谷口竜王 教授らの研究グループは、東京大学 神谷岳洋 准教授、東北大学 西田瑞彦 教授らと共同で、使用後に肥料へ変換可能でありながら、柔軟性も自在に制御できる循環型プラスチックシステムを開発しました（図）。研究グループはこれまでに、糖由来化合物イソソルビド（ISB）注1）からなるポリカーボネート（PIC）注2）がアンモニア（NH3）により分解され、その生成物を肥料として利用できることを報告しています...

高血糖状態は、骨がもろくなり、骨折しやすくなることと関連しています。しかし、骨の中で最も数の多い細胞である骨細胞が高血糖状態によるストレスにどのように適応するのか、その分子メカニズムについては十分に解明されていませんでした。東北大学大学院歯学研究科のFan Ziqiu助教、北浦英樹准教授、金髙弘恭教授、および同大学学際科学フロンティア研究所のAseel Marahleh助教らの研究グループは、高血糖状態のストレスに対する骨細胞の応答を制御する鍵として、RNA結合タンパク質の一種であるHuRを特定しました。さらに、HuRが欠損することによって、選択的スプライシング（注7）...

私たちは、眠っている間にも夢を見たり、記憶を整理したりしています。特にレム睡眠は、身体は休んでいるにもかかわらず脳は活発に働く、いわば「逆説的」な睡眠状態です。しかし、レム睡眠中に脳にどのように代謝エネルギーが供給され、消費されているのかは十分に分かっていませんでした。東北大学大学院生命科学研究科の高橋佑輔大学院生、生駒葉子助教、松井広教授（大学院医学系研究科兼任）らの研究グループは、生きたマウスの自然睡眠中の大脳皮質を、頭蓋骨を開けずに広域蛍光イメージングで観察しました。その結果、夢を見るレム睡眠中には、エネルギー供給の増加を反映すると考えられる脳血液量の増加と、アストロサイト細...

北海道大学低温科学研究所の大場康弘准教授、海洋研究開発機構の古賀俊貴ポストドクトラル研究員、高野淑識上席研究員、九州大学大学院理学研究院の奈良岡浩教授（研究当時）、東北大学大学院理学研究科の古川善博教授らが所属する国際研究グループは、アメリカNASA主導の小惑星探査計画「OSIRIS-REx」で炭素質B型小惑星（101955）ベヌー（Bennu）から持ち帰られた粒子から、地球生命に必須の核酸塩基全5種を含む、合計38種の窒素複素環化合物*1、及び高濃度の尿素*2の検出に成功しました。小惑星サンプルリターン計画「OSIRIS-REx」では、...

植物の細胞壁の主成分リグノセルロース系バイオマスの分解・糖化には基質特異性の異なる複数の糖質加水分解酵素の存在とそれらの相乗効果が必須です。グリーンクロステック研究センターのSahar Hamido特任助教、同センター兼大学院工学研究科の田丸浩（ゆたか）教授、東北大学東北メディカル・メガバンク機構の菱沼英史助教（未来型医療創成センター兼任）、松川直美学術研究員、三重大学大学院生物資源学研究科博士後期課程3年のMohamed Yahia Eljonaid氏、同研究科の岡﨑文美准教授の研究チームは、資源作物として注目されているソルガム（Sorghum bicolor）...

栄養が腸から吸収されるためには、栄養分子が腸壁の近くまで運ばれ、そこで取り込まれる必要があります。腸は自ら動くぜん動によって内容物を混ぜたり流したりし、内容物の運ばれ方を調整していると考えられますが、その仕組みと吸収との関係は十分に解明されていませんでした。東北大学大学院工学研究科の菊地謙次准教授らの研究グループは、体が透明で観察に適したゼブラフィッシュ幼生を用い、腸の動き（ぜん動）、腸内の流れ、栄養の吸収を同時に測定しました。 その結果、腸の「かき混ぜ」が腸内の流れを左右し、栄養が腸壁まで届きやすくなることで吸収量が変化することが分かりました。また、炎症が起きると腸の形や動きが変...

小惑星のカケラである隕石からは、生命の材料分子であるアミノ酸、核酸塩基、糖が検出されています。このことから、隕石によって宇宙から地球にもたらされた分子が、生命の材料として使われたという仮説が提案されています。日米の小惑星サンプルリターン計画「はやぶさ2」と「OSIRIS-REx」では、地球物質の混入がない小惑星試料から、核酸（DNAとRNA）の構成分子である核酸塩基とリン酸、タンパク質の構成分子であるアミノ酸の存在を明らかにし、隕石による生命材料分子の供給を裏付けました。しかし、核酸の材料となる分子群のうち糖だけは見つかっていませんでした。東北大学大学院理学研究科の古川善博准教授ら...

なぜ美食家は舌が肥えているのか? そのメカニズムの一端が解明されました。東北大学大学院医学系研究科臨床障害学分野の海老原 覚教授と朴 依眞大学院生らは、健康な成人40名を対象に、さまざまな甘味の微妙な違いを見分けて覚えていく「味覚想起訓練」を実施しました。その結果、味覚想起訓練によって、微妙に味の違いを識別できるようになり、その味覚が鋭敏となっていくことを証明しました。この成果は、味の記憶と感覚の学習が脳の中でどのように結びついているかを理解するための重要な手がかりとなるものであり、味覚障害や加齢による食欲低下に対する新しいリハビリテーション法としての応用が期待されます。...

脂肪細胞は食後の余剰エネルギーを蓄え、空腹時にそれを供給します。一般に脂肪の増加にはマイナスのイメージがありますが、必ずしも健康に悪いわけではありません。脂肪組織の増え方には、既存の脂肪細胞の肥大化（注6）と、新たな脂肪細胞をつくる増生があります。増生は代謝のバランスを保ち、炎症や糖尿病リスクを抑えますが、増生の詳細な制御機構は不明でした。東北大学大学院医学系研究科の酒井寿郎教授、秋田大学大学院医学系研究科の松村欣宏教授らの研究グループは、糖の代謝によって活性化される酵素JMJD1Aが、脂肪細胞を新たに生み出す増生に...

国立研究開発法人 産業技術総合研究所（以下「産総研」という）化学プロセス研究部門 伊藤徹二 主任研究員、長谷川泰久 副研究部門長らは、株式会社テクノメディカ 吉田朗子 主任、国立大学法人 東北大学材料科学高等研究所（WPI-AIMR）西原洋知 教授（多元物質科学研究所、環境科学研究科 兼務）、富士シリシア化学株式会社 井澤謙一 研究開発グループ リーダー、日本電子株式会社 作田裕介 副主査らと共同で、貴金属を使わない電極を用いて、血液中の夾雑物(...

細胞エネルギー源であるATPは生存に必須であり、その濃度は通常大きく変動しないと考えられてきました。東北大学大学院生命科学研究科の古川孝太大学院生と松井広(こう)教授（大学院医学系研究科兼任）らのグループは、てんかん発作による代謝的負荷をかけた際のマウス神経細胞内ATP、アストロサイト内ピルビン酸、および血流量の変動を解析し、脳内でのエネルギーの流れを決定する要因を探ることに挑戦しました。研究グループは、ATP、ピルビン酸、血流量に対する蛍光センサー（注６）を用いた新規解析法を開発し、マウスの脳内エネルギーのダイナミクスを調べました。その結果、てんかん発作時に神経細胞内...