生物学的役割とは？ わかりやすく解説

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「イソプレン」の記事における「生物学的役割」の解説

イソプレン放出は樹木が非生物的ストレスと闘うために用いる機構であると考えられている。特に、イソプレンはほどほどの熱ストレス（〜40 °C）に対して保護作用を示す。イソプレン放出は葉の温度の大きな変動に対して保護するために植物によって特に使用されていることが提唱されている。 イソプレンは熱ストレスに応答して細胞膜に取り込まれ膜の安定化を助ける。これによって熱ショックに対するいくらかの耐性が与えられる。イソプレンはまた活性酸素 (ROS) に対するいくらかの抵抗性も与える。イソプレン放出植生から放出されるイソプレンの量は、葉の容積、葉の面積、光（特に光合成光量子束密度: PPFD）、葉の温度に依存する。ゆえに、夜間は樹木の葉からはイソプレンはほとんど放出されないが、暑く晴れた日の日中放出はかなりの量、多くのオーク種では25 μg/(g 乾燥葉重量)/時にまでなると予想される。

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「ランタン」の記事における「生物学的役割」の解説

ランタンはヒトでの生物学的役割は知られていない。この元素は経口投与後は非常に吸収が悪く、注射した場合その排泄は非常に遅い。炭酸ランタン(Fosrenol)は末期腎疾患の場合に過剰なリン酸塩を吸収するためのリン酸塩結合剤として承認された。 ランタンはいくつかの受容体やイオンチャネルに対して薬理学的効果を持つが、GABA受容体に対する特異性は3価の陽イオンの中でも独特である。ランタンは、ネガティブアロステリックモジュレーターとして知られる亜鉛のGABA受容体上の同じモジュレーター部位で作用する。ランタン陽イオンLa3+はネイティブおよび組換えGABA受容体においてポジティブアロステリックモジュレーターであり、サブユニット配置に依存した方法で開口チャネル時間を増加させ、脱感作を減少させる。 ランタンはメタン資化細菌Methylacidiphilum fumariolicum SolVのメタノールデヒドロゲナーゼに必須の補因子であるが、ランタノイドの化学的類似性が非常に高いため、セリウム、プラセオジム、ネオジムで置換しても悪影響はなく、それより小さいサマリウム、ユーロピウム、ガドリニウムでも成長が遅い以外の副作用はない。

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「U4 snRNA」の記事における「生物学的役割」の解説

U4 snRNAは、タンパク質に結合したsnRNPとして、U6 snRNAとともにdi-snRNPとして、U6 snRNA、U5 snRNAともにtri-snRNPとしてなど、多数の異なる形態で存在することが示されている。こうしたさまざまな形態は、penta-snRNPの活性におけるさまざまな一時的イベントに対応するものである、またはスプライソソームの組み立てと活性の段階的モデルにおける中間体である、といったことが提唱されている。 U4 snRNA（と酵母におけるアナログであると考えらえるsnR14）は、スプライシング反応の特異的触媒活性に直接関与することは示されておらず、U6 snRNAの調節因子として作用することが提唱されている。U4 snRNAは、2つの高度に保存されたステム領域でU6 snRNAと相補的塩基対を形成することにより、組み立て時にスプライソソームの活性を阻害する。この塩基対形成は、U6 snRNAがU2 snRNAとともに触媒活性に必要なコンフォメーションへと組み立てられるのを防ぐことが示唆されている。U4 snRNAが分解されてスプライソソームから除去された場合、スプライシングは効果的に停止される。U4 snRNAとU6 snRNAはin vitroでのスプライシング反応に必要であることが示されている。

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「アルカロイド」の記事における「生物学的役割」の解説

アルカロイドを作る生物におけるアルカロイドの役割は未だ不明な点が多い。当初は、アルカロイドは、動物における尿素のように植物における窒素代謝の最終産物であると推測されていた。後に、アルカロイドの濃度が時間とともに変動することが明らかとなり、この仮説は反証された。 アルカロイドの既知の機能のほとんどは防御と関連している。例えば、ユリノキが生産するアポルフィンアルカロイドのリリオデニンは寄生性キノコから木を防御している。加えて、植物におけるアルカロイドの存在は昆虫や脊索動物の食害を妨げている。しかしながら、一部の動物はアルカロイドに適応し、自身の代謝系で利用できるものさえある。セロトニン、ドーパミン、ヒスタミンといったアルカロイド関連物質は動物において重要な神経伝達物質である。アルカロイドにより植物の生長が制御できることも知られている。

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「フォークヘッドボックスタンパク質」の記事における「生物学的役割」の解説

FOXタンパク質をコードする多くの遺伝子が同定されている。例えば、FOXF2（英語版）はキイロショウジョウバエDrosophila melanogasterの転写因子であるfork headのヒトホモログとして多く存在するものの1つであり、肺と胎盤で発現している。 一部のFOX遺伝子は、基底細胞癌の発生に関与しているヘッジホッグシグナル伝達経路の下流標的である。クラスOのメンバー（FOXOタンパク質）は代謝、細胞増殖、ストレス耐性、そしておそらく寿命を調節している。FOXOタンパク質の活性は、リン酸化、アセチル化、ユビキチン化などの翻訳後修飾によって制御されている。

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「ジヒドロテストステロン」の記事における「生物学的役割」の解説

DHTは、胚発生時の男性生殖器の性分化（英語版）、思春期の陰茎と陰嚢の成熟、顔面・肉体・陰毛の成長、前立腺と精嚢の発達と維持に生物学的に重要である。DHTは、特定の組織において、5α-還元酵素という酵素によって、作用の弱いテストステロンから生成され、生殖器、前立腺、精嚢、皮膚、毛包において主要なアンドロゲンとなる。 DHTは、主に産生された組織において、イントラクリン（英語版）およびパラクリン方式でシグナルを発し、循環内分泌ホルモンとしての役割は、あったとしても僅かである。DHTの循環レベルは、総濃度および遊離濃度でそれぞれテストステロンの1⁄10および1⁄20であるが、前立腺の様に5α-還元酵素が多く発現している組織では、局所的なDHTレベルはテストステロンの10倍に達する事もある。また、DHTはテストステロンとは異なり、筋肉、脂肪、肝臓などの様々な組織で3α-ヒドロキシステロイドデヒドロゲナーゼ（英語版）（3α-HSD）により非常に弱いアンドロゲンである3α-アンドロスタンジオールに不活性化され、これに関連して、DHTは医薬品として外因性に投与された場合、非常に貧弱な同化作用を示す事が報告されている。 男性の思春期におけるテストステロンとジヒドロテストステロンの生物学的機能の違いテストステロンジヒドロテストステロン精子形成と生殖能力 前立腺肥大と前立腺癌リスク 男性の筋骨格系の発達 顔面、腋窩、陰部、その他全身での体毛の増加 声変わり 頭皮の側頭部の後退と男性型脱毛 皮脂分泌の増加とニキビの発生 性欲と勃起力の向上 DHTは、通常の生体機能に加えて、多毛症や脱毛症などの毛髪疾患や、前立腺肥大症（BPH）や前立腺癌などの前立腺疾患を含む多くのアンドロゲン依存性疾患において重要な原因となる。DHTの合成を阻害する5α-還元酵素阻害薬（英語版）は、これらの疾患の予防および治療に有効である。さらに、DHTは、骨格筋のアミノ酸トランスポーターの漸増と機能に関与している可能性がある。 DHTの代謝物は、アンドロゲン受容体（AR）に依存しない独自の生物学的活性を持つ神経ステロイドとして作用する事が知られている。3α-アンドロスタンジオール（英語版）は、GABAA受容体の強力なポジティブアロステリック調節因子であり、3β-アンドロスタンジオール（英語版）は、エストロゲン受容体（ER）サブタイプERβ（英語版）の強力かつ選択的な作動薬である。これらの代謝物は、DHT、ひいてはテストステロンの中枢作用（抗うつ作用、抗不安作用、報酬・興奮作用、抗ストレス作用、認知機能向上作用など）に重要な役割を果たしていると考えられる。

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「テストステロン」の記事における「生物学的役割」の解説

筋肉増大。 骨格の発達。 女性の男性ホルモン分泌の分泌量は前述通り男性の5-10%程度で、陰毛の発毛に関与する。 一般的に、テストステロンのようなアンドロゲンは、タンパク質合成を促進し、アンドロゲン受容体を持つ組織の成長を促す。テストステロンには、男性化作用と同化作用があると言われている（ただし、これらの分類的な記述は、相互に多くの重複があるため、やや恣意的である）。 アンドロゲン作用には、性器の成熟、特に胎児の陰茎と陰嚢の形成、出生後（通常は思春期）の声変わり、顔面の毛（髭など）や腋毛の成長などがある。これらの多くは、男性の二次性徴の範疇に入る。 同化作用には、筋肉量と筋力の増加、骨密度と骨強度の増加、直線的な成長と骨の成熟の促進などがある。 テストステロンの影響は、通常の発生年齢によっても分類される。男性と女性の出生後（英語版）の影響については、ほとんどが循環する遊離テストステロンのレベルと期間に依存している。

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「転写因子」の記事における「生物学的役割」の解説

転写因子はDNAの配列を認識・結合し、遺伝子の発現を制御するという基本的機能を持つ。遺伝子の転写を活性化あるいは逆に不活性化することで、細胞内の多くの反応で重要な役割を果たしている。とりわけ重要な機能のいくつかを以下に示す。

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「天然変性タンパク質」の記事における「生物学的役割」の解説

多くの天然変性タンパク質の受容体への結合親和性は翻訳後修飾によって調節されており、ディスオーダータンパク質の持つ柔軟性は、異なるコンフォメーションを要求する修飾酵素と受容体への結合を促進していると提唱されている。天然変性状態は細胞シグナリング、転写、クロマチンリモデリング機能に関与するタンパク質に特に多くみられる。進化上最近になって新規に誕生した遺伝子も高度のディスオーダーを有する傾向にある。

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「ジヒドロキシアセトン」の記事における「生物学的役割」の解説

リン酸基の結合したジヒドロキシアセトンリン酸 (DHAP) は、解糖系やカルビン・ベンソン回路の中間代謝物である。 ピルビン酸と結合したものは、脂肪燃焼効果があり筋肉を増強させるサプリメントとして売られている。

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「キノン」の記事における「生物学的役割」の解説

キノンは、例えばビタミンKがキノンに分類されるように、生物学的に重要な物質である。光化学系I・光化学II などの電子伝達系において、電子受容体としての働きをもつ。光化学系I には2対のフィロキノン、光化学系II には2対のプラストキノンが存在する。また、光化学系II と配列類似性が高いといわれている紅色光合成細菌には2対のユビキノンが存在する。 タンパク質と反応して結合する性質があり、昆虫の外骨格が脱皮後に硬化するのは、キチン質の外骨格の基質に大量に埋め込まれたタンパク質分子にキノンが結合することによる。

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「コリトース」の記事における「生物学的役割」の解説

コリトースは、大腸菌や、仮性結核菌、コレラ菌、海洋微生物Pseudoalteromonas spなどのグラム陰性菌のO-抗原に見出される。 コリトースは1958年に初めて単離され、その後1962年に酵素的に合成された 。

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「ソーマチン」の記事における「生物学的役割」の解説

ソーマチンの生産は、ウイロイド病原体による植物への攻撃に応答して誘導される。ソーマチン系タンパク質のいくつかは、in vitroで様々な菌の菌糸の成長や胞子形成を阻害する。ソーマチンは、病原菌応答タンパク質ドメインのプロトタイプと考えられている。このソーマチンドメインは、コメやカエノラブディティス・エレガンスまで幅広い生物に分布する。ソーマチン類はPRタンパク質である。PRタンパク質はエチレンから病原体まで様々な因子によって誘導され、構造的にも多様で植物全体に広くみられる。PRタンパク質にはソーマチン、オスモチン、タバコメジャー及びマイナーPRタンパク質、α-アミラーゼ/トリプシンインヒビター等が含まれる。これらのタンパク質は、植物の体系的な耐性獲得やストレス応答に関与しているが、正確な役割は分かっていない。ソーマチンは、モルベースでスクロースの約10万倍と非常に甘いタンパク質である。ソーマチンIは、一本鎖のポリペプチドで、207残基から構成されている。 他のPRタンパク質と同様に、ソーマチンは、βターンが多くヘリックスがほとんどないβ構造を持つと予測される。タバコの細胞は徐々に環境の塩濃度を徐々に上げてゆくことで、PRタンパク質オスモチンの発現により塩耐性が大幅に増大する。うどんこ病菌に感染したコムギはPRタンパク質PWIR2を発現し、感染に対する耐性を持つようになる。このPRタンパク質と他のPRタンパク質のダイズα-アミラーゼ/トリプシンインヒビターとの類似性から、PRタンパク質はある種の阻害剤として働くことが示唆されている。 キウイフルーツやリンゴから単離されるソーマチン様タンパク質はアレルゲンとしての性質を持つようであり、そのアレルゲン性は胃腸での消化によってわずかに低下するが、加熱によっては低下しないことが示されている。

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「ホウ素」の記事における「生物学的役割」の解説

ホウ素は主に植物の細胞壁を維持するのに必要である重要な栄養素である。土壌中におけるホウ素の欠乏は植物に対して全体的な成長障害を引き起こすが（適切な細胞壁構造の構築が行えなくなるのでホウ素が切れた場合は壊滅的な影響を及ぼす。）、逆に土壌中のホウ素分率が1×10−6を越えても葉の周辺や先端の壊死といった過剰障害を引き起こす。特にホウ素に敏感な植物では、土壌中のホウ素分率が8×10−7を越えると同様の症状が現れることがあり、土壌中のホウ素分率が1.8×10−6を越えると、ホウ素に耐性を示すような植物を含むほとんどの植物において過剰障害の兆候が現れる。ホウ素分率が2.0×10−6を越える土壌で正常に生育できる植物はほとんどなく、一部は生存できないこともある。植物組織中のホウ素分率が200×10−6を越えると過剰障害の兆候が現れる。 ホウ素はおそらく全ての哺乳類にとって必須であると考えられているが、動物におけるホウ素の生物学的役割はよく知られていない。たとえば、精製してホウ素を除去した食品を与え、空気中の塵を濾過することによってホウ素欠乏症を誘発させたラットでは体毛への影響が出ることが知られており、ホウ素は超微量元素としてネズミの最適な健康状態を維持するために必要である。動物におけるホウ素の摂取は広く食糧に由来しており、その必要摂取量はラットにおける試験からの推測によって非常に少量であると考えられている。 1989年以降、ホウ素が人間を含む動物にとって栄養素として生物学的な役割を持つのではないかという議論が起こった。アメリカ合衆国農務省が閉経後の女性に対して1日3 mgのホウ素を投与する実験を行った結果、ホウ素の補給がカルシウムの排出を44 %抑え、エストロゲンおよびビタミンDを活性化させるという結果が示され、骨粗鬆症を抑制する可能性が示唆された。しかし、これらの影響が栄養素としての効果なのか、医薬品としての効果なのかということは判別できなかった。アメリカ合衆国国立衛生研究所は「正常なヒトの食事におけるホウ素の1日当たりの総摂取量の範囲は2.1–4.3 mgである」と述べた。 角膜ジストロフィーの珍しい型である先天性角膜内皮ジストロフィー（英語版）2型は、ホウ素の細胞内濃度を調整している輸送体をコード化するSLC4A11（英語版）遺伝子における突然変異と関連している。しかし、2013年のDiego G. Ogandoらの報告によれば、SLC4A11とホウ素輸送の関係は否定されており、SLC4A11はNa+-OH−(H+)およびNH4+に対する透過性を持った輸送体であるとされている。

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「膜脂質」の記事における「生物学的役割」の解説

膜脂質によって形成された二重層は、生細胞の閉じ込め単位を形づくる。膜脂質はまた、膜タンパク質が存在するマトリックスも形成する。歴史的に、脂質は単に構造的な役割を果すと考えられていた。実際には脂質の機能的な役割は多岐にわたっており、細胞増殖（英語版）や接着を調節するのに役立ち、他の生体分子の生合成に関与し、酵素の酵素活性を高める役割を果たしている。 チラコイド膜の脂質の大半はモノガラクトシルジグリセリド（MGDG）のような非二重層形成脂質が占めており、単独で水和すると逆六角形の円筒相（英語版）を形成する。しかし、チラコイド膜の他の脂質やカロテノイド/クロロフィルと組み合わさると、それらも脂質二重層として共形する。

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