Operatta CLSとは

製品の特長はというと：

• ハイコンテントイメージング（イメージングサイトメリー）：自動で画像撮像を行い、
  画像情報を数値化
• 共焦点観察と非共焦点観察とのハイブリッド
• 自動給排水機構付きの水浸対物レンズを搭載可

https://clmre.medic.kumamoto-u.ac.jp/seminar/detail20210525.html

• 高速リニアステージによりウェル間を移動
• 同一視野の繰り返し撮影によるタイムラプス撮影
• 高開口数の水浸レンズ
• スピニングディスク共焦点顕微鏡観察により3次元サンプルをイメージング

アズサイエンス　https://azscience.jp/machine/detail/item_3566/

Operatta CLSでできること

主なことの抜粋です。

• 細胞数カウント
• 細胞の形態解析
• 細胞トラッキング
• 細胞質マーカーの定量
• トランスロケーション（細胞質から細胞膜、細胞質から核）
• 細胞毒性
• 脂肪滴の定量
• 細胞の生死判定
• スフェロイド解析
• 神経突起解析
• 核のフラグメンテーション
• 細胞密度の測定
• 核内マーカーの定量
• 受容体インターナリゼーション
• アポトーシス解析
• ミトコンドリアのクラス分け

https://www.inmediam.com/products/poperetta-cls

製品開発の歴史

Operatta CLSは,High Content Screening システムのラインアップの中の製品の一つです。製品開発の歴史としては、

• 2003年 Opera
• 2009年 Operettta
• 2014年 Opera Phenix
• 2016年 Operetta CLS

となっています（下の動画参照）。

Operatta CLSによる観察・測定の原理、テクノロジー

下の動画は、原理的な説明などかなり詳細で、製品の概略を理解するのにお勧めです。

Tesdorpf and Trask – Advanced Analysis of Complex Cell Models with the New Operetta CLS HCA System Labroots チャンネル登録者数 3.32万人

研究者目線の製品紹介

Operetta® High Content Imaging System Funfact NUS Department of Microbiology and Immunology チャンネル登録者数 80人
Simplify discovery with the Operetta CLS high-content analysis system Revvity チャンネル登録者数 341人 チャンネル登録 3 共有 オフライン クリップ 157 回視聴 1 か月前

商品紹介動画

1. PerkinElmer Operetta CLS High-Content Analysis System (PDF) 2023.5

Operatta CLSを利用した研究の論文

1. Anny Waloski Robert, Michel Batista, Jhonatan Basso Lino, Marco Augusto Stimamiglio, Alessandra Melo de Aguiar, Proteomics and image screening data of cellular secretomes and their biological effects: Comparing the signals sent by cardiac stromal cells and dermal fibroblasts in culture, Data in Brief, Volume 41, 2022, 107963, ISSN 2352-3409, https://doi.org/10.1016/j.dib.2022.107963.
2. Pericoli, G.; Petrini, S.; Giorda, E.; Ferretti, R.; Ajmone-Cat, M.A.; Court, W.; Conti, L.A.; De Simone, R.; Bencivenga, P.; Palma, A.; et al. Integration of Multiple Platforms for the Analysis of Multifluorescent Marking Technology Applied to Pediatric GBM and DIPG. Int. J. Mol. Sci. 2020, 21, 6763. https://doi.org/10.3390/ijms21186763

その他の参考サイト

1. Operetta CLS High-Content Analysis System　Revvity製品サイト

ハイコンテントスクリーニング（HCS)を利用した科研費研究

（キーワードで拾ったものです）

1. 蛍光プローブ群への応答の網羅的解析による、がん個別化医療を志向した薬剤効果予測 22KJ1177 南條 愛華 東京大学, 薬学系研究科, 特別研究員(DC1) 研究計画に基づき、本年度は、(1)ハイコンテントイメージング手法による、がん細胞の酵素活性の測定、および(2)薬剤の記述子の探索を実施した。　(1)ハイコンテントイメージング手法による、がん細胞の酵素活性の測定　公益財団法人がん研究会がん化学療法センター分子薬理部で確立されているヒトがん細胞パネル（JFCR39）に含まれる複数種類の多様ながん細胞株に、当研究室で開発した蛍光プローブ群 （蛍光プローブライブラリー）を添加して、各細胞株における各プローブ由来の蛍光の上昇率を測定した。測定値から、がん細胞1細胞あたりの酵素活性（個々の蛍光プローブを代謝する活性）を算出し、蛍光プローブライブラリーへの「応答パターン」と定義した。測定装置はPerkinElmer社のOperetta CLSハイコンテント共焦点イメージングシステムを用い、試薬の添加や撮像の条件、画像解析のプロトコルの最適化を行った。
2. 肺MAC症の病態進行に関わる病原性因子の解明 22K16382 深野 華子 国立感染症研究所, ハンセン病研究センター 感染制御部, 主任研究官 (40807541) 本研究においては、国内において患者数が著しい増加傾向にある肺MAC症について、菌側因子に焦点を当て、病態の進行に関わる病原性因子の探索を目的としている。今年度においては、肺MAC症発症患者および症状のない患者から分離された臨床分離株約200 株についてのショートリードシーケンスデータの取得を終了している。更にそれらを使用した予備的なゲノム解析の結果、肺MAC症原因菌として分類される菌種の中でも希少な菌種また亜種が分離されていることを見出している。また、それらの菌株の病原性評価の表現型解析試験としてマクロファージ内への侵入効率・細胞内での増殖能を定量的に解析するため、プラスミド上に蛍光タンパク質(YFP)を発現させた標準株を使って、ハイコンテントイメージングシステムとマシンラーニングを使用した細胞内菌量の定量評価システムの構築に成功した。
3. FlipGFPレポーターを用いた抗SARS-CoV-2プロテアーゼ阻害物質の探索 22K06625 染谷 雄一 国立感染症研究所, ウイルス第二部, 室長 (50283809) 本研究課題はSARS-CoV-2のプロテアーゼをターゲットとしたFlipGFPレポーターシステムを利用して、様々な西洋薬や生薬から効果的にSARS-CoV-2プロテアーゼを阻害する候補化合物（物質）を同定することを目的としている。初年度はまず当該システムを駆使してSARS-CoV-2 3CLプロテアーゼ(pro)を阻害する生薬エキスを探索した。当該系は293T細胞にSARS-CoV-2 3CLproの切断配列を有するFlipGFP発現プラスミドおよびSARS-CoV-2 3CLpro発現プラスミドをトランスフェクションし、ハイコンテントイメージングシステム（Operetta CLS）によりGFP蛍光を呈する細胞をカウントすることで3CLpro活性を評価する。
4. 自己免疫性神経疾患での血液脳関門/血液神経関門破綻の全容解明と新規治療法開発 21K07416 清水 文崇 山口大学, 医学部附属病院, 講師 (90535254) 本年度はMAGニューロパチーでのMAG抗体が血液神経関門(blood-nerve barrier: BNB)通過をきたす機序を解明した．MAGニューロパチーでは腓腹神経内有髄神経線維の髄鞘にMAG抗体の沈着が確認されるため，MAG抗体はBNBを通過していることが想定される．一方でMAG抗体はIgMであり分子量が大きいためBNBを容易に通過できないことが想像される．MAGニューロパチー患者血清をヒトBNB in vitroモデルに作用させると，BNB内皮細胞からのTNF-α発現増加がRNAシークエンス/パスウェイ解析，ハイコンテントイメージングで確認された．
5. ディープフェノタイピング・iPS細胞技術の融合による希少難治性心筋症診療体系構築 21H02915 坂田 泰史 大阪大学, 大学院医学系研究科, 教授 (00397671) ヘテロ接合型トロポニンTΔ160E変異が同定された拡張相肥大型心筋症症例よりiPS細胞を樹立し、ゲノム編集を用いてΔ160E変異を正常に修復、あるいはホモ接合型にΔ160E変異を導入したiPS細胞を作成し、分化心筋を用いた機能解析を行った。トロポニンTΔ160E変異はサルコメア局所でのカルシウム濃度の減衰時間を延長させ、拡張速度を低下、弛緩時間を延長させた。Δ160E変異は異常電位を惹起し、活動電位持続時間を延長させ、NFATc1の核内移行、心筋肥大、CaMKIIδ・ホスホランバンリン酸化の亢進を来した。エピガロカテキンガレートをΔ160E心筋に投与したところ、カルシウム濃度減衰時間を短縮させ、拡張機能を改善させることを見出し、以上の知見を論文報告した。ハイコンテントイメージングを用いることにより、数千個のマウス培養心筋細胞において、カルシウム動態と免疫染色画像をリンクさせ取得する解析アルゴリズムを構築した。
6. 別化医療を目的としたヒト不整脈源性右室心筋症モデル細胞の樹立と病態解明 20K21602 坂田 泰史 大阪大学, 医学系研究科, 教授 (00397671)
7. ヒト脳全域を網羅的イメージングする超高速ブレインスキャナの開発 19K22696 八田 稔久 金沢医科大学, 医学部, 教授 (20238025)
8. Cell-basedハイコンテントイメージングと AIの融合による創薬基盤の創出 19K22591 林朗子 国立研究開発法人理化学研究所, 脳神経科学研究センター, チームリーダー (60415271)
9. 脆弱X症候群モデル神経細胞における活動パターンの多様性とその応用 19K20683 矢田 祐一郎 広島大学, 統合生命科学研究科(理), 研究員 (80805797)
10. 画像解析・ゲノム編集を組み合わせた難治性心筋症遺伝子変異の分子メカニズムの解明 19K16518 増村 雄喜 大阪大学, 医学系研究科, 招へい教員 (60793437)
11. 放射線とがんとをつなぐ老化細胞の機能解析 19K12322 河合 秀彦 広島大学, 医系科学研究科(薬), 准教授 (30379846)
12. 拡張相肥大型心筋症の分子基盤に介入する治療法の開発 19K08489 肥後 修一朗 大阪大学, 医学系研究科, 特任准教授(常勤) (00604034)
13. 機能ゲノミクスを用いた肉腫細胞の遺伝子依存性の解明とそれを標的とした治療法の開発 19H03525 旦 慎吾 公益財団法人がん研究会, がん化学療法センター 分子薬理部, 部長 (70332202)
14. シングルセルイメージング／シーケンスデータの情報学的融合パイプラインの開発 18K18152 岩本 一成 大阪大学, 蛋白質研究所, 助教 (70619866) シングルセル計測技術はここ数年目覚ましく発展してきたが、異なる手法（イメージングとシーケンシングなど）で同一細胞を同時に計測する事は未だ難しい。そこで、本研究課題では、個別に取得されたイメージング／シーケンシングデータを情報学的に解析し、両データを融合するパイプラインの開発を行なう。開発したパイプラインをがんや形態異常疾患のDiGeorge症候群の要因であるCrk/Crkl遺伝子欠損マウス線維芽細胞（MEF）に適用し、Crk/Crkl遺伝子欠損に伴う細胞形状と遺伝子発現の関係を明らかにする。今年度は、Crk/Crkl遺伝子コンディショナルノックアウトMEFを用いて、細胞質および細胞核を免疫染色し、ハイコンテントイメージングサイトメータにより細胞画像を取得した。
15. 新規ホールマウント骨染色法の多重染色解析への展開 18K11659 坂田 ひろみ 金沢医科大学, 医学部, 准教授 (50294666)
16. 血液脳関門と血液神経関門の人為的改変を可能とする新規生物学的製剤の創薬 18K07526 清水 文崇 山口大学, 医学部附属病院, 助教 (90535254)
17. 薬物の化学構造・生体反応性並びに個体因子の両者に着目した薬剤性肝障害評価手法開発 17K08419 佐々木 崇光 静岡県立大学, 薬学部, 客員共同研究員 (20382674)
18. タウ病理の脳内進展過程を標的とした認知症に対する新規診断・治療法の開発 17H05080 武田 朱公 大阪大学, 医学系研究科, 寄附講座准教授 (50784708)
19. アクチン動態に基づく新たなシナプス可塑性モデル 17H03557 白尾 智明 群馬大学, 大学院医学系研究科, 教授 (20171043)
20. 小頭症を発症する遺伝性疾患の鑑別診断技術開発 16K15526 荻 朋男 名古屋大学, 環境医学研究所, 教授 (80508317)
21. 加齢脳特異的シナプス機能異常マウスにおける神経活動依存性NMDA受容体動態の解析 15H06078 花村 健次 群馬大学, 大学院医学系研究科, 助教 (40361365)
22. ゲノム不安定性を誘発する先天性稀少疾患と小児がんコホートの分子遺伝疫学調査 15H02654 荻 朋男 名古屋大学, 環境医学研究所, 教授 (80508317)
23. 出芽酵母の一細胞フェノームによる遺伝子機能と化学物質応答の統計モデリング 26882019 大貫 慎輔 東京大学, 新領域創成科学研究科, 特任研究員 (80739756)
24. 遺伝性日光過敏症 (色素性乾皮症、コケイン症候群）の新規責任因子の同定 26461528 嶋田 繭子 長崎大学, 原爆後障害医療研究所, 技術職員 (80623834)
25. 転写共役ヌクレオチド除去修復開始反応のin vitro再構成 26291005 荻 朋男 名古屋大学, 環境医学研究所, 教授 (80508317)
26. 転写共役修復開始反応の分子機能解析（遺伝性光線過敏症の分子基盤） 14F04093 荻 朋男 名古屋大学, 環境医学研究所, 教授 (80508317)
27. 高次元細胞内構造情報に基づく多面的フェノタイピング 08J09689 大貫 慎輔 東京大学, 大学院・新領域創成科学研究科, 特別研究員(DC2)

でんぷん（澱粉）の組成：アミロースとアミロペクチン

お米やイモは炭水化物で、でんぷん（アミロースとアミロペクチンの混合物）からできています。アミロースはグルコースが直線状につながったもので、アミロペクチンはアミロースがところどころ枝分かれした構造をしたものです。

βでんぷんとαでんぷん

アミロースは直線状の鎖の構造をしていて、分子内の水素結合によりらせん状の構造を保持しています。

1. 【多糖類】デンプン（アミロース・アミロペクチン）/セルロースの構造・還元性・加水分解など　2018年11月19日　化学のグルメ

そしてさらに「結晶化」して固い状態で存在できます。炊く前のお米が固い理由は、まさにこれです。この固い状態のでんぷんのことをβーでんぷんと呼びます。それに対して、水を加えて加熱するとお米は柔らかくなります。これは、結晶化していた構造が崩れて、でんぷんの分子のまわりに水分子が大量に結合（水素結合で）した結果です。この状態のでんぷんはαーでんぷんと呼ばれます。

でんぷんの糊化と老化

βでんぷんが、水とともに加熱されて柔らかくなってαーでんぷんになることは、糊化（こか）と呼ばれます。

植物中にある生デンプン粒は、硬く密着集合して微結晶な状態（ミセルと呼ぶ）で存在している。結晶構造の生デンプンはβデンプンと言われている。生デンプンを水とよく混ぜながら加熱すると、６０℃付近から、半透明な溶液になってゆく。デンプン粒のミセル構造がほぐれ、膨潤しネバネバした溶液になる、さらに加熱すると、デンプン粒は崩壊し粘度が低下してサラサラになる。これをブレークダウンと言う。デンプンが膨潤して、ネバネバした糊状になることを、糊化（α化）とよんで、出来たデンプンがαデンプンである。αデンプンは、生のβデンプンと異なりアミラーゼの作用を受けて消化され易いものになります。https://www.azeron.co.jp/_src/4532902/foodtopics_22_5.pdf

1. 子どもと楽しむ料理の科学　サツマイモが甘くなる加熱のコツ　2020.10.22　Z会

一度柔らかくしたお米（αでんぷん）が、放置しておくと水分がぬけて再びβでんぷんにもどって固くなることを「老化」と呼びます。

1. 米の食感 ～でんぷんの糊化と老化～　宝酒造
2. デンプン（ウィキペディア）
3. 調理師の過去問 平成29年度 調理理論 問49　問題　でんぷんの調理性に関する記述について、正しいものを一つ選びなさい。　正解　糊化でんぷんは、放置すると粘りがなくなり、老化でんぷんに変わる。

アルファ化米とは

登山をやる人向けに、乾燥させたお米なのに水に戻すだけですぐに食べられるα化米というものがうられていますが、これはαでんぷんの状態にしたあと急速に凍結乾燥することででんぷんが再結晶化する暇をあたえず、やわらかい構造のまま水分だけ抜いたものです。

1. アルファ化米について　アルファ食品

お米のもちもち感を決めるもの：アミロペクチンの含有量

• うるち米のでん粉：15～25％がアミロース　75～85％がアミロペクチン
• もち米のでん粉：アミロペクチン100％
• もちもち食感：アミロペクチンの比率が高いほどもちもち食感

https://www.alic.go.jp/joho-d/joho07_000047.html

地上澱粉と地下澱粉

地上澱粉…・穀類澱粉 (米・小麦・とうもろこし)・茎幹澱粉・種子澱粉
地下澱粉・…根茎澱粉(馬鈴薯),・塊根澱粉(甘藷・タピオカ・くず)

https://www.surugaya.co.jp/school/kisogaku/denpun_kiso.html

その他の参考記事

1. 多糖の分岐を考える ～澱粉構造と枝作り酵素の研究から～ （Glycoforum. 2021 Vol.24 (3), A7） DOI: https://doi.org/10.32285/glycoforum.24A7J
2. デ ン プ ン の 老 化 （PDF)　山 田 博 昭 和62年(1987） 2月
3. 【食べ物】でん粉の糊化/老化　SGS総合栄養学院
4. https://www.sci-museum.jp/wp-content/themes/scimuseum2021/pdf/study/universe/2021/08/202108_12-13.pdf
5. https://imidas.jp/science/?article_id=k-051-020-11-09-g385
6.  フードスペシャリスト資格認定試験問題　平成29年度（60問）
7.  フードスペシャリスト資格認定試験問題　2019年度（60問）

タンパク質とその多様な構造と多様な機能

人間の体は細胞と細胞外マトリックスから成り立っていますが、細胞も細胞外マトリックスもその大部分はタンパク質から成り立っています。細胞外マトリックスは、コラーゲン線維（膠原繊維）やエラスチンが主要なタンパク質であり、細胞が存在するための足場を提供します。細胞の中を見た場合、さまざまな異なる機能を担うタンパク質が存在していて、その多様性には驚かされます。細胞の形に強度を与えるための細胞骨格をつくるタンパク質としては、アクチンがあります。細胞内で物質輸送するためのレールとしては、微小管タンパク質(tubulinsとそれに結合するタンパク質）があります。細胞の膜には、物質を膜のこちらとあちらとの間を輸送するためのチャネルや、トランスポーター、ポンプがありますが、これらもみなタンパク質です。細胞の中で起こるさまざまな化学反応を司る酵素もタンパク質でできています。細胞の内外で情報を伝達するのもまた多くの場合タンパク質です（カルシウムイオンやcAMPなど、イオンや低分子化合物もありますが）。血液中で脂肪酸を輸送するために結合するのはアルブミンですし、酸素を運搬するのはヘモグロビンです。筋肉の線維を構成するのはアクチンとミオシンの線維および種々の調節タンパク質です。このように多種多様な機能を担う分子が、20個のアミノ酸からなるタンパク質という共通点を持っていることには驚嘆させられます。20個のアミノ酸をどんな順番に並べるかだけで、これらの多種多様なミクロな装置をつくりだしているわけですから。

アミノ酸の構造

そんな多種多様なタンパク質ですが、なんとたったの20種類のアミノ酸からできています。驚くべきは、人間でもサルでもネズミでも、カエルでも魚でも、虫でも、酵母でも、アメーバでも、細菌でも、タンパク質の部品としてつかっているアミノ酸は基本的に同じ20種類です。20種類ですが、それらのアミノ酸には共通する特徴があります。それは、アミノ酸という名前が示すように、中心となる炭素にアミノ基、カルボキシ基、水素が結合していることです。炭素の4本の手の残りの1本は、「側鎖」と呼ばれるものと結合しており、20種類の側鎖があります。つまりアミノ酸が20種類あるい理由は、側鎖が20種類あるからなのです。

アミノ基は -NH2ですが、プロトンH+を受け入れて-NH3+になるので塩基性を示します。カルボキシ基 -COOHはCOO- とH+になってプロトンを放出しますので酸性を示します。

L-型アミノ酸とD-型アミノ酸

アミノ酸の中心にある炭素原子の4本の手には、それぞれ水素、アミノ基、カルボキシ基、側鎖が結合しており、これらは異なるため、この炭素は不斉炭素になります。唯一の例外はグリシンで、グリシンの側鎖は水素 -Hなので、中心の炭素は不斉炭素ではなく、鏡像異性体はありません。それ以外の19種のアミノ酸には鏡像異性体が存在します。L-型アミノ酸とD-型アミノ酸のうち、生物が利用しているのはL-型アミノ酸のみです。生物が作り出す酵素は、Ｌ-型アミノ酸を認識するので、鏡像異性体であるD-型アミノ酸を認識できないのです。アミノ酸代謝（合成、分解）に関わる酵素の基質選択制がD-型アミノ酸なので、生き物にはD-型アミノ酸しか存在しないことになります。

疎水性アミノ酸

20種類のアミノ酸のうち、9種類は側鎖が疎水性なので疎水性アミノ酸と呼ばれます。

1. グリシン -H
2. アラニン -CH3
3. バリン -CH(CH3)2
4. ロイシン -CH2CH(CH3)2
5. イソロイシン -CH(-CH3)-CH2CH3
6. フェニルアラニン ーCH2-C6H5 （ベンゼン環）
7. トリプトファン -CH2-インドール環
8. メチオニン　-CH2-CH2-S-CH3
9. プロリン -CH2-CH2-CH2-NH2-（α炭素に結合した環状構造）

これらのうち、バリン、ロイシン、イソロイシンは側鎖の炭素鎖に分岐があるので、分岐鎖アミノ酸と呼ばれており、筋肉に多く存在していて、運動時のエネルギー源としても利用されます。

親水性アミノ酸

残り11種が親水性アミノ酸と呼ばれ、側鎖が親水性を示します。

1. チロシン -CH2-ベンゼン環-OH
2. セリン -CH2-OH
3. トレオニン -CH(-OH)-CH3
4. システイン -CH2-SH
5. アスパラギン酸 -CH2-C(=O)-NH2
6. グルタミン -CH2-CH2-C(=O)-NH2
7. アスパラギン酸 -CH2-COOH
8. グルタミン酸 -CH2-CH2-COOH
9. リシン　-CH2-CH2-CH2-CH2-NH2
10. アルギニン -CH2-CH2-CH2-NH-C(-NH2)=NH2+
11. ヒスチジン -CH2-イミダゾール環

この中で酸性アミノ酸は、アスパラギン酸とグルタミン酸で、塩基性アミノ酸はリシン、アルギニン、ヒスチジンになります。

必須アミノ酸

20種類のアミノ酸のうち人間が体内で合成できないものが9種類あり、それらは必須アミノ酸と呼ばれます。乳幼児の場合にはアルギニンも十分寮合成できないため、必須アミノ酸になります。

ペプチド結合

タンパク質のアミノ酸は、ペプチド結合と呼ばれる結合によって繋がっています。一つのアミノ酸のカルボキシ基と隣のアミノ酸のアミノ基から水分子が抜けて（脱水縮合）のこりの炭素と窒素が結合します。

ペプチド結合部分は、　-C(=O)-NH-となります。

• ペプチド結合の形成にはエネルギーが必要であるが、生物の場合はATPが使われる^[3]。
• ペプチド結合は、加水分解（水の添加）によって切断される可能性がある。水の存在下で分解され、8～16 kJ/mol（2～4 kcal/mol）のギブスエネルギーを放出する^[9]。このプロセスは非常に遅く、25℃での半減期は1結合あたり350 – 600年になる^[10]。

https://ja.wikipedia.org/wiki/ペプチド結合

タンパク質の構造（ポリペプチド）

CとNとの間はこの表記だと一重結合なので回転できそうに思えますが、実際にはC=Oの二重結合と　C＝Nの結合が共鳴するため、一重結合の回転の自由はありません。

1. https://www.chem.kindai.ac.jp/laboratory/phys/class/biophys/peputide2.htm

ペプチド鎖に対して側鎖がどっち側にくるかというと、互いに空間的に邪魔にならないように互い違いになるようです。

1. ブルース　有機化学　第8版　1056ページ　第21章　アミノ酸、ペプチド、タンパク質　Figure 21.6

ポリペプチド鎖の両端は同じではありません。一方はアミノ基が残っていますし、鎖の逆側の端のアミノ酸には、結合に使われていないカルボキシ基があります。そこで、N-末端、C-末端と区別して読んでいます。

タンパク質の一次構造

タンパク質は20種類のアミノ酸が数珠つなぎに並んでいるものです。そこで、その並び順にアミノ酸の名前を並べたものが、タンパク質の一次構造と呼ばれます。通常は、アミノ酸を表すのに3文字の略称か1文字の略称が使われます。

メチオニン methionine　なら、 Met または　M です。

ヒトアルブミンであれば、メチオニンMから始まり、MKWVTFISLLFLFSSAYSRGVFRRDAHKSEVAHR—-と続きます。

タンパク質の二次構造

タンパク質は、ポリペプチド鎖からできているわけですが、鎖がランダムにぐにゃぐにゃとして存在しているわけではありません。エネルギー的に安定な構造をとっています。「水素結合」はポリペプチド鎖が特定の構造をとる際の重要な結合の一つです。ポリペプチド鎖がペプチド結合の連続したものであるという構造的な特徴に基づいて、４ごとのアミノ酸残基の間で、ペプチド結合の酸素と窒素に結合した水素の間で水素結合が形成されることによりらせん状の構造（αーヘリックス）が形成されます。

また、２つのペプチド鎖（同一の鎖の一部）がよこに並んだ場合、窒素に結合する水素と、酸素との間で水素結合が作られてシート状の構造（βーシート）になることもあります。このばあいよこに並ぶ２つのペプチド鎖は同方向の場合もあれば、逆方向の場合もあります。

1. https://en.wikipedia.org/wiki/Beta_sheet　ウィキペディアの図が、わかりやすい。
2. https://www.nku.edu/~russellk/tutorial/peptide/peptide.html この図は、側鎖（R)まで描かれていてわかりやすい。
3. https://chemistry.stackexchange.com/questions/143189/why-are-hydrogen-bonds-in-an-antiparallel-beta-sheet-stronger-than-those-in-para

タンパク質のどの部分のペプチド鎖がαーヘリックスになるのか、もしくはβーシートになるのかは、側鎖の成分に依存します。αヘリックスをとりやすい一次構造、βシートをとりやすい一次構造というものがあります。

αヘリックスやβシートをつくるのに重要な水素結合は、側鎖ではなく骨格部分（ペプチド結合の部分）の原子同士の結合であるというのが重要なポイントです。

タンパク質の三次構造

二次構造をとったポリペプチド鎖はさらに、エネルギー的に安定な構造をとるために折りたたまれます。その際、タンパク質のうちがわには疎水性の高い側鎖があつまり、外側の水に面する部分は親水性の高い側鎖が向いています。

また、システインが2つある場合に、-SH HS－が共有結合して、ジスルフィド結合 -S-S-をとることがあります。

タンパク質の四次構造

一つのポリペプチド鎖が3次構造をとったあと、複数のポリペプチド鎖が結合して一つの大きなタンパク質を形成することがあります。その場合は、複数のポリペプチドの結合様式のことは、4次構造と呼ばれます。有名なものとして、ヘモグロビンがあります。ヘモグロビンは４つのサブユニット（一つのサブユニットは、一本のポリペプチド鎖）が合わさってできています。

タンパク質の高次構造の表示方法：リボンダイヤグラム

タンパク質の構造を表示する方法として一般的なのが、リボンダイヤグラムというもので、αへリックスやβシートをリボンの螺旋や矢印で表示し、全体の構造をリボンの配置により示します。リボンダイヤグラムを見れば、そのタンパク質のどこにαヘリックスやβシートがあるのかが一目瞭然です。

アロステリック効果：ヘモグロビンを例に

アロステリックというのは、アロ（別の場所）とステリック（物体）とからなる造語で、酵素において基質結合部位とは別の場所になにか制御因子が結合することで、基質結合性を変化させることを指します。

ヘモグロビンにおけるアロステリック効果とは、酸素が一つのサブユニットに結合することで、別のサブユニットの酸素結合能が増加することを意味します。

アロステリック制御の特徴として、一つのサブユニットに酸素が結合する程度の酸素濃度にまで酸素濃度が上がると、酸素飽和度が急峻に上昇して、酸素飽和度を酸素分圧に対してプロットしたときに、S字状のグラフになります。

タンパク質の消化

炭水化物の消化が口の中で始まるのに対して（唾液アミラーゼによる分解）、タンパク質の分解は胃で始まります。胃の壁細胞（へきさいぼう）からは胃酸（塩酸）が分泌されるので胃液のｐHは強酸性になっていますが、強酸性の条件ではたらくペプシンという酵素が胃の主細胞（しゅさいぼう）から分泌されます。食事中のタンパク質は、まず胃の中のペプシンの働きによって分解されるのです。

膵臓は、3つのタンパク質分解酵素、トリプシン、キモトリプシン、エステラーゼを小腸の中に分泌します。胃の中で部分的に分解されたタンパク質は、小腸において完全に分解されます。

タンパク質分解酵素の種類

タンパク質分解酵素（プロテアーゼ protease）には、ペプチド鎖の端から切っていくエキソペプチダーゼと、ペプチド鎖の真ん中部分を切ることができるエンドペプチダーゼに大きく分類できます。

エンドプロテアーゼはさらに酵素活性部位にあるアミノ酸やイオンなどの名前にちなんだ命名法によりアスパラギン酸プロテアーゼ（ペプシン）、セリンプロテアーゼ（トリプシン、キモトリプシン、エラスターゼ）、システインプロテアーゼ、メタロプロテアーゼ（亜鉛イオン）に分類できます。

セリンプロテアーゼといったとっきに、基質のセリンを切るという意味ではなく、このプロテアーゼの活性中心にあるアミノ酸がセリンだという意味です。

タンパク質分解酵素を活性化する仕組み

タンパク質分解酵素は細胞の中で作られますが、細胞の中にはもちろん自分自身のタンパク質がたくさんあります。細胞の中のタンパク質を分解されては困るので、細胞の外に分泌されたあとで初めてタンパク質分解の活性をもってほしいわけです。

そのための仕組みとして、余計な部分を分泌後に切断して初めて酵素活性が生じるような仕組みになっています。

ペプシンはペプシノゲンと呼ばれる不活性なポリペプチドとしてまず産生され分泌されます（前駆体と呼ぶ）。ペプシノゲンはｐH5以下の条件下で自分自身の１～４４アミノ酸残基の部分を切り離して、活性型のペプシンになります。

トリプシンの場合は、前駆体としてトリプシノゲンの形で分泌され、その後エンテロペプチダーゼにより6番目のアミノ酸残基のところで切断されてトリプシンがつくられます。キモトリプシンは、不活性型のキモトリプシノゲンとして産生・分泌されたあと、トリプシンによる分解などをへて活性をもつΠモトリプシンになり、さらに自己分解により活性型キモトリプシンになります。

タンパク質の吸収（アミノ酸の吸収）

食事で摂取されたタンパク質がどのようにして体内に吸収されるのかというと、小腸上皮細胞に取り込まれる段階では、タンパク質の構成要素である個々のアミノ酸１～３個（アミノ酸、ジペプチド、鳥ペプチド）にまで分解されています。それ以上大きいペプチドは、ペプチダーゼの働きで小さく分解されてから吸収されます。

ジペプチドやトリペプチドは、プロトン共役型ペプチドトランスポータによって、小腸上皮細胞内に入ります。その後、ジペプチドやトリペプチドは細胞内に存在するペプチダーゼの働きによってアミノ酸に分解されます。

腸管腔ないですでにアミノ酸にまでなっている場合は、アミノ酸トランスポータによって小腸上皮細胞内に入ります。

小腸上皮細胞内のアミノ酸は、小腸上皮細胞の反対側の膜からアミノ酸トランスポータによって細胞外へと排出されて、血管の中にはいっていきます。血管は門脈へと通じます。

1. https://education.med.nyu.edu/mbm/aminoAcids/digestionAbsorption.shtml
2. https://basicmedicalkey.com/protein-digestion-and-amino-acid-absorption/ マークス臨床生化学の図が紹介されているようです。それによれば小腸上皮細胞と血管内皮細胞は接しており両者をまたいでトランスポーターが存在していて、小腸上皮細胞を出ていくアミノ酸はただちに血管内皮細胞にはいる絵が描かれています。

アミノ酸の脱アミノ基反応

タンパク質は常に分解され、作られています。つまり、一度作られたタンパク質がずっと働き続けるわけではないのです。どのくらいの速さで分解・産生が起きているか（ターンオーバーという）は、タンパク質の種類によって異なります。

1年前の自分と今日の自分とでは、何も違っていないようにみえても、自分を構成するタンパク質は全部入れ替わっていると考えてよいでしょう。

アミノ酸が分解されるときには、アミノ基が外されて（脱アミノ反応）、α‐ケト酸になります。外されてアミノ基は、α‐ケトグルタル酸にわたされてグルタミン酸を生成し、グルタミン酸が再度α‐ケトグルタル酸になるときにアミノ基が外れてそのアミノ基は水と反応してアンモニアになります。

1. https://ditki.com/course/biochemistry/glossary/term/oxidative-deamination
2. https://www.chem.uwec.edu/webpapers2005/mintermm/pages/gdh.html

アンモニアは尿素回路に入って尿酸になって体外に排出されます。

アミノ酸の分解：糖原性アミノ酸とケト原性アミノ酸

アミノ酸は飢餓のときにはエネルギー源として使われます。その際、アミノ酸は分解・合成反応により糖になるものとケトンになるものとがあり、それぞれ糖原性アミノ酸、ケト原性アミノ酸と呼ばれます。

アラニン、システイン、セリン、トレオニン、トリプトファンはピルビン酸に変換され、糖新生の回路に入ります。アルギニン、グルタミン酸、グルタミン、ヒスチジン、プロリンはαーケトグルタル酸に変換されてクエン酸回路をまわり糖新生の回路に入ります。イソロイシン、メチオニン、トレオニン、バリンはスクシニルCoAに変換されてクエン酸回路の一部を経由して糖新生に向かいます。アスパラギン酸、フェニルアラニン、チロシンは同様にクエン酸回路内の中間代謝物であるフマル酸になって、糖新生に入ります。アスパラギン、アスパラギン酸はオキサロ酢酸になって糖新生に入ります。これらのアミノ酸は、糖原性アミノ酸です。

一方、ロイシン、リシン、フェニルアラニン、トリプトファン、チロシンは、アセトアセチルCoAに変換され、さらにアセチルCoAに変換されてケトン体合成に使われます。イソロイシン、ロイシン、トレオニン、トリプトファンはアセチルCoAに変換される経路があり、そのあとケトン体になります。

このようにアミノ酸によっては、糖になる経路とケトン体になる経路の両方の経路に向かうものがあります。

グルコースーアラニン回路

筋肉へのグルコースの供給が足りなくなると、筋肉は自らのタンパク質を分解してアミノ酸にし、アミノ酸のアミノ基をピルビン酸に渡してアラニンをつくり、アラニンの形で血液中にのって肝臓にいき、そこで再びピルビン酸に戻して糖新生の回路にのってグルコースを作ります。こうして肝臓で作られたグルコースが再び血中にはいって筋肉で取り込まれて使われます。

アミノ酸の脱炭酸反応

参考

1. 全学教育　ゼロからはじめる「科学力」養成講座2(2009) 北海道オープンコースウェア第18章 PDF太陽系第19章 PDF科学の革命 プレートテクトニクス第20章 PDF生き物たちの戦略第21章 PDF生命体の化学第22章 PDF細胞第23章 PDFメンデルと遺伝の法則第24章 PDF遺伝子の働き第25章 PDF遺伝子の制御とゲノム第26章 PDF自然選択と生命の進化第27章 PDF生命の進化の謎第28章 PDF有機化学の世界第29章 PDF環境の科学第30章 PDF環境と人間第16章 PDF天文学と星の進化第17章 PDF宇宙論
2. ３年選択生物基礎プリント Ｎｏ２ エネルギーと代謝～「こちらを下げてあちらを持ち上げる」方式　（PDF）課題２ ＡＴＰによって供給されるエネルギーはどのように使われるのか、具体例をいくつか挙げ よ。　課題４ ヒトの体温が４２℃を超えると死ぬといわれている。これはなぜか説明せよ。
3. 生物授業における「呼吸」の扱いについて 吉田 修久　（PDF)　「呼吸は何のためにしているのだろう？」と質問すると多くが黙り込んでしまう。　「呼吸は何を取り込み，何を出している？」と聞くと「酸素を吸って二酸化炭素を出す。」と正解を答える　　「食べたものを分解して，そのエネルギーを取り出すため」という，エネルギーの元にも言及した答えを出す者はかなり少ない。このように「呼吸」は生きものの重要な特徴の一つであり，その大切さは感じていながらも，その意味は多くの人たちにとってしっかりとした理解に至っていないのが現状である。

脳賦活検査・神経活動の測定方法をまとめておきます

脳血流を用いた脳賦活検査の原理

局所脳血流の増加と神経活動によ るエネルギー消費の増大が連関している、という事実に基づき、課題遂行中の脳血流と対照となる状態（多くは課題を遂行していない安静状態）における脳血流 と比較して、脳血流の増大している領域の分布を全脳にわたり描出するという方法を用いる。血流の有意な増加が認められた領域が、その課題の遂行に、何らか の役割を負っていると推論することにより、ある課題に関連した神経活動の変化の起こった場所を同定することができる。これが、脳血流を用いた脳賦活検査の 原理である。https://www.nips.ac.jp/fmritms/contents/brain-activation-inspection.html

磁気共鳴断層画像法 （MRI）

酸化ヘモグロビンと還元型ヘモグロビンは、磁性的性質が異なることが古くから知られており（6）、還元型ヘモグロビンが血管内に存在する ことにより、血管周囲の磁場の局所的不均一が惹起される。局所磁場不均一の存在により、NMR信号は、それが存在しない場合より小さくなる。神経活動亢進 時には、脳血流の増大により、脳組織の酸素摂取を上回る酸素が供給されるため、局所還元型ヘモグロビンが減少する。このため、 NMR信号が増加する（図４）（7）。https://www.nips.ac.jp/fmritms/contents/brain-activation-inspection.html

参考

1. 脳賦活検査の総論　定藤研究室

13.3 Synthesis and Reactions of Ethers Chad’s Prep チャンネル登録者数 9.4万人

1. https://www.pearson.com/channels/organic-chemistry/learn/johnny/alcohols-ethers-epoxides-and-thiols/synthesis-of-ethers 要無料登録。有料サービスあり。非常にわかりやすい説明動画だった。
2. https://www.masterorganicchemistry.com/2014/11/14/ether-synthesis-via-alcohols-and-acid/
3. https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Organic_Chemistry/Organic_Chemistry_(Morsch_et_al.)/18%3A_Ethers_and_Epoxides_Thiols_and_Sulfides/18.02%3A_Preparing_Ethers
4. https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Organic_Chemistry/Supplemental_Modules_(Organic_Chemistry)/Ethers/Synthesis_of_Ethers/Dehydration_of_Alcohols_to_Make_Ethers

ホルミシスに関するネット上の解説記事

1. ホルミシスの視点から考える　ファイトケミカルの作用機構 兵庫県立大学　環境人間学部 教授　村上　明　適度なストレス負荷による防御・適応能の強化現象は「ホルミシス（hormesis）」と呼ばれている。　ホルミシスは、「ストレス強度が適度であれば適応機構が活性化し、ストレス耐性など、結果的に好ましい機能性が現れる現象」として古くから薬理学・毒性学分野などで注目されてきた（図１）[2]。
2. 自然放射線は有益？やはり正しい方法を用いないと正しい結果は得られない。放射線は少しは浴びた方が体によい？

ホルミシスとラドン温泉

ラドンが発する放射線が、体内にある酸素分子に衝突して活性酸素に変化させ、この活性酸素が細胞に刺激を与えるものとなります。 活性酸素もホルミシス効果があり、大量であると細胞を傷つけて有害ですが、少量であると免疫機能や抗酸化酵素SODを活性化させて健康を増進します。

ホルミシスに関する書籍

1. 川嶋 朗, 服部 禎男　隠された重大な医学的真実 知って安心する放射能と健康のはなし 生命活性の源ホルミシス効果 2016/10/17 ヒカルランド

ホルミシスという概念

下のレビューは中立の立場でホルミシスに関する文献をレビューしています。一部の人が自分たちの主張の正当性をアピールするために大量に論文を出したりしているため、単純に論文数だけで判断できないということを指摘していました。

The term hormesis (see Calabrese et al., 2007 for a detailed consideration of the definition and uses of hormesis) has been most widely used in the toxicology field where investigators use it to describe a biphasic dose response with a low dose stimulation or beneficial effect and a high dose inhibitory or toxic effect.

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2248601/

The concept of hormesis reflects the finding that many agents and environmental conditions can have opposing effects at low or high doses. Small amounts of a stressor or toxin may provide protection against subsequent higher doses of the harmful agent in question or against the damage caused by a different adverse event. This is known as the “adaptive response” or “pre-conditioning”.

The Hormesis Concept: Strengths and Shortcomings by Stephen C. Bondy

https://www.mdpi.com/2218-273X/13/10/1512

ホルミシスという概念の普及

The acceptance of the concept of hormesis, a specific type of nonmonotonic dose response, has accelerated in recent years (Academie Nationale de Medecine 2005; Cendergreen et al. 2005; Kaiser 2003; Puatanachokchai et al. 2005; Randic and Estrada 2005; Renner 2003). Nonetheless, it has not been without its detractors. One article critical of the concept was published last year in Environmental Health Perspectives (Thayer et al. 2005). It provided a summary of the major points of contention and thus a convenient vehicle for us to use in responding to opposing perspectives.

Cook R, Calabrese EJ. The importance of hormesis to public health. Environ Health Perspect. 2006 Nov;114(11):1631-5. doi: 10.1289/ehp.8606. PMID: 17107845; PMCID: PMC1665397.

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1665397/

ホルミシス効果の分子機序

Hormesis refers to the evolutionary conserved adaptive responses of all living organisms to mild environmental, nutritional or even voluntary challenges through which the system amends its tolerance to more dangerous stress factors [29].

Medical Hypotheses　Volume 120, November 2018, Pages 28-42Medical Medical Hypotheses Intermittent living; the use of ancient challenges as a vaccine against the deleterious effects of modern life – A hypothesis Leo Pruimboom a, Frits A.J. Muskiet b

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0306987718305723

ホルミシスとワクチン

1. Hormesis and the Salk Polio Vaccine Edward J. Calabrese, Ph.D.　Dose Response. 2012; 10(1): 91–95. Published online 2011 Oct 25. doi: 10.2203/dose-response.11-032.Calabrese PMCID: PMC3299531 PMID: 22423232 https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3299531/

ホルミシスとホメオパシー

Another difficulty in evaluation of hormesis-related literature is that it can sometimes be used in justification of, and doorway leading to dubious concepts such as homeopathy [6,7,8,9].

The Hormesis Concept: Strengths and Shortcomings by Stephen C. Bondy

https://www.mdpi.com/2218-273X/13/10/1512

Hormesis has been defined as a biphasic dose-response relationship in which the response at low doses is opposite to the effect at high doses [1]. According to this concept, a small dose of a noxious agent can exert a beneficial action. Some publications generalizing hormesis [9,10] can be cited in support of homeopathy. However, claims that homeopathy is based on hormesis create an illusion that it employs a scientific method. The difference between hormesis and homeopathy is that hormesis can be observed at low but measurable concentrations; while homeopathy claims effects of infinite dilutions, whereas the concept of memory of water [8] is used as an explanation.

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4566758/

1. Update on hormesis and its relation to homeopathy Author links open overlay panelMenachem Oberbaum 1, Cornelius Gropp 2　　Homeopathy Volume 104, Issue 4, October 2015, Pages 227-233 Homeopathy https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1475491615000569

ホルミシスと科研費研究

1. 血球のミトホルミシスを利用した運動バイオマーカーの確立　研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2025-03-31　運動習慣が誘導する筋組織のミトコンドリア機能上昇(ミトホルミシス)が、末梢血単核球でもみられることを発見した。
2. ブラックライト照射によるホルミシス効果を応用した象牙質形成誘導の基盤技術確立　　研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2025-03-31　ブラックライトは波長が315～400 nmの紫外線であり、低出力・短時間の照射による軽度酸化ストレスは象牙質の形成を促進することが分かってきている。これは、毒性を発揮するストレスを加えても、低用量領域では生体にとって有益な効果を発揮するホルミシス効果の一種であると考えられる。
3. ホルミシス誘導と持続の分子機構の解明　研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2025-03-31　種や年/日齢が同じ生物個体でも致死的なストレスレベルは、個々の経験の差によって大きく変動する。それは弱いストレスを予め経験した個体が、次に来る強いストレスに対する耐性を獲得し得る能力、即ち、ホルミシス（あるいは順応性）と総称される生理的潜在能力を有する所以と説明できる。幅広い生物学分野においてその重要性は十分に認識されているものの、分子レベルでの誘導機構については未解明な生理現象と言える。最近、申請者らはN-acetyltyrosine(NAT)がホルミシスを誘発する生体因子であることを実証した。　昆虫において古くから知られるホルミシス（ストレス順応性）誘導現象ではあるものの、主として鱗翅目や双翅目といった完全変態の昆虫種での報告に限られている。
4. 難治性卵巣癌の微小環境が誘導する抗癌剤ホルミシスとその克服へ向けての新展開　研究期間 (年度) 2019-08-30 – 2021-03-31　低濃度の抗癌剤投与は、かえって癌細胞の増殖を亢進させ (抗癌剤ホルミシス)、低酸素状態によってこの作用が増強することが判明した。
5. 肺癌抗癌剤治療におけるホルミシス抑制療法の開発　研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2019-03-31　増殖抑制効果のある治療では低用量で処置した場合、逆に増殖促進効果を示すことがあり、hormesisと呼ばれている。
6. プロテオホルミシスを介したファイトケミカルの生理機能調節機構　研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31　ポリフェノールに代表される植物由来の健康成分はファイトケミカルと呼ばれている。
7. 放射線ホルミシスによる寿命延長効果に関わる抗酸化系遺伝子の発現経路の解明　研究期間 (年度) 2002 – 2004
8. 発がん物質のホルミシスとその機序　研究期間 (年度) 2001
9. 放射線ホルミシス,低線量放射線による生体内チオール系抗酸化物質の誘導　研究期間 (年度) 1999 – 2000

生化学でデンプン（アミロースやアミロペクチン）やグリコーゲンの構造を習うと、グルコース同士が「グリコシド結合」でつながって長い鎖を作っているという説明をされます。ここでグリコシド結合って何？という疑問が頭をよぎるのですが、グルコースだからグリコ？シド？くらいにモヤっとしてなんとなく流してきていました。

２つの単糖がつながっているグリコシド結合の部分の化学構造は -C-O-C-とかかれるので、これだけみたら -O-　エーテル結合と同じ？と思います。

曖昧に理解しているとモヤモヤが消えないので、ちゃんと調べてみます。

結局、グリコシド、ヘミアセタール、アセタール、エーテルといった言葉の定義をしっかりと抑えておかないと、いつまでたってもグルグル不安定に回ってしまうようです。

グリコシド結合とは？グリコシドとは？

glycose (グルコース glucoseと混同しないこと）は、単糖 monosaccharideと同義語です。以前はglucoseの同義語としても使われていたようで、混乱しやすいですね。

1. glycose oxfordreference.com 1 a less frequently used term for any monosaccharide. 2 an obsolete name for glucose (see also glyco+ (def. 2).
2. glycose merriam-webster.com a simple sugar (as arabinose, glucose, or fructose): MONOSACCHARIDE

-ideは、化合物を意味する接尾語です。

1. -ide dictionary.com -ide 2 or -id a suffix used in the names of chemical compounds

つまりグリコシド glycoside (glycose + ide) は糖が他の何かと結合してできた化合物ということになります。グリコシド が生じるときにできる特有の化学結合のことをグリコシド結合 glycosidic bondとよぶわけです。

グリコシド結合とは、単糖のアノマー炭素の水酸基と、相手側の分子（別の単糖の場合もあるし、糖出ない物質のこともある）との縮合により生じた結合のことです。

Glycosides are formed by condensation between the hydroxyl group of the anomeric carbon of monosaccharide, and a second compound that may be another monosaccharide or , in the case of an aglycone, not a sugar.

ハーバー生化学第30版 第15章 Sugars Form Glycosides With Other Compounds & With Each Other

グリコシド結合(glycosidic bond)により生じた化学物質はグリコシド(glycoside)と総称されます。グルコースがグリコシド結合により他の分子と結合してできたものは、グルコシド(glucoside)ですし、ガラクトースが他の分子とグリコシド結合してできたものは、ガラクトシド(galactoside)と呼ばれます。

グルコシドとグリコシドは一時違いで混乱しそうですが、グリコシドは総称で、グルコシドはグリコシドの一種です。

1. https://www.chem.ucalgary.ca/courses/353/Carey5th/Ch25/ch25-2-2.html

アセタールとは

アセタールは、構造式で書くと R₂C(OR’)₂ のように、2つの酸素原子が中心の炭素に一重結合した形をとる物質のことです。Cの4本の手にそれぞれ、-R, -R, -OR’, -OR’　が結合しています。2つのRは同一でなくていいですし、２つR’を書きましたがこれらも別のもので構いません。簡便のためにR₂C(OR’)₂と書きました。本来なら、-R1, -R2, -OR3, -OR4 と書くともっとわかりやすいかもしれません。RはHのこともありますが、R’の方(酸素原子を含むほう）はHではない有機分子です。

An acetal is an organic molecule where two separate oxygen atoms are single bonded to a central carbon atom.　https://byjus.com/chemistry/acetal-explanation/

1. https://en.wikipedia.org/wiki/Acetal
2. https://www.thoughtco.com/definition-of-acetal-604736

ヘミアセタールとは

ヘミは半分と言う意味です。アセタールは、一つの中心となる炭素に対して、 -OR’が２つ結合したもので、R’はHではないとされていました。-OR’が２つあるべきところひとつしかなくて、もう一方は-OHとなっているものがヘミアセタール　R₂C(OH)(OR’)_です。

1. https://www.masterorganicchemistry.com/2010/05/28/acetals-hemiacetals-hydrates/

グルコースの場合、環状構造を取ると、1位の炭素原子はアノマー炭素（不斉炭素）になり、となりに酸素原子がいます。つまり R-CH-OR'(-OH)の構造です。

グリコシド結合の反応機構

酸触媒の存在下で、まず酸触媒 H-B+ が二重結合の電子対を B+がもらって、生じたH+に対して1位の水酸基の酸素原子の非共有電子対があたえられて結合をつくります。水酸基部分は電子対を酸触媒のH+に渡したため、電荷は＋になっており、1位の炭素との共有結合の電子対を奪います。そこでヘミアセタールのOHのOから非共有電子対が1位の炭素にわたされて、一時的にヘミアセタールのっ酸素と1位の炭素の間で二重結合が生じます。その二重結合の電子対を先ほどの酸素が取り戻して、1位の炭素がプラスの電荷をおびたところを、アルコールROHのOの非共有電子対が求核して結合します。これでグリコシドができました。

1. ブルース　有機化学　第8版　1017ページ　20.12 FORMATION OF GLYCOSIDES Mechanism for Glycoside FOrmation

グリコシド結合はエーテル結合か？違いは？

エーテルの構造は、R−O−R′　です。グリコシド結合も 結合部分をみると R-O-R’の形をしています。では、グリコシド結合はエーテル結合である（もしくは、エーテル結合の一種である）と言ってよいのでしょうか？

Glycosidic bond is an ether linkage between two monosaccharides. Oxide or ether linkage ​between two monosaccharides formed generally by the loss of water.​　https://byjus.com/question-answer/glycosidic-linkage-is-an-1/

上のクイズでは、グリコシド結合は、何結合でしょうか？という選択式問題になっていて、エステル結合、ペプチド結合、エーテル結合という選択肢の中から、正解としてエーテル結合を選ばせる問題でした。だとすると、グリコシド結合はエーテル結合の一種という言い方はしてよいようです。しかし高校の化学と大学の化学は多少ズレがある可能性もあるので、鵜呑みにできません。上のサイトは高校生向けの学習サイトのようです。

A glycosidic bond or glycosidic linkage is a type of ether bond that joins a carbohydrate (sugar) molecule to another group, which may or may not be another carbohydrate.　A glycosidic bond is formed between the hemiacetal or hemiketal group of a saccharide (or a molecule derived from a saccharide) and the hydroxyl group of some compound such as an alcohol. A substance containing a glycosidic bond is a glycoside.

https://en.wikipedia.org/wiki/Glycosidic_bond

ウィキペディア英語サイトには、グリコシド結合はエーテル結合の一つだと書いてありました。

化学においてグリコシド結合（ぐりこしどけつごう、英: glycosidic bond）とは、炭水化物（糖）分子と別の有機化合物とが脱水縮合して形成する共有結合である。 具体的にグリコシド結合とは、単糖（または単糖誘導体）のヘミアセタールとアルコールなどの有機化合物のヒドロキシ基との間の結合である。文献では、アミノ基または他の含窒素基と糖との結合もグリコシド結合としばしば呼ばれる（しかしIUPACは間違った用法であるとしている）。

https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%B0%E3%83%AA%E3%82%B3%E3%82%B7%E3%83%89%E7%B5%90%E5%90%88

興味深いことに、日本語のウィキペディアサイトには、エーテル結合だという説明はありません。ヤフー知恵袋や教えてGooでも同じ質問が多数挙がっていますが、どの回答が信頼できるのかは、回答だけ読んでもわかりません。

1. https://study.com/academy/lesson/alkyl-ether-compound-formula.html
2. 5: Acetals & Ethers　LibreText Chemistry
3. エーテル結合のなかで特にグルコースどうしをなぜ、グリコシド結合と呼ぶのですか？　ヤフー知恵袋　-NH-CO-はアミド結合ですが、アミノ酸どうしならペプチド結合　同じ結合でも特定の物質に対して呼び方を区別した方が、説明する上で科学者たちにとって分かりやすい
4. グリコシド結合とはエステル結合の一種ではないのですか？　ヤフー知恵袋　糖のアノマー位の水酸基は、普通の水酸基とは異なり、ヘミアセタールのOHである。 したがって、グリコシド結合は、ヘミアセタールがさらに脱水縮合したものであるから、アセタール結合である。
5. グリコシド結合とエーテル結合の違い　教えて！goo 　両者とも、-OH基同士が脱水をともなう結合をすることで成り立つもののように思うのですが、違うでしょうか？？
6. エーテル結合とグリコシド結合の違いってなんですか？　ヤフー知恵袋　https://detail.chiebukuro.yahoo.co.jp/qa/question_detail/q13247313968　グリコシド結合はエーテル同様にヒドロキシの脱水反応によってできているように見えがちですが、正確にはヘミアセタールとアルコールの結合です。
7. エーテル結合とグリコシド結合の違いって何ですか？　ヤフー知恵袋　https://detail.chiebukuro.yahoo.co.jp/qa/question_detail/q13232898173

手元にある看護学生向けの生化学の教科書を読むと、

単糖どうしは、脱水縮合によりエーテル結合（－O－）でつながることができる。単糖におけるエーテル結合をとくに、グリコシド結合 glycosidic bondという。

59ページ　生化学　第14版　医学書林

とありました。結合部分の構造に着目すれば、そういう言い方ができるようです。ただし、アルコール同士の脱水縮合によるエーテル結合の生成と、糖（ヘミアセタール）と相手との脱水縮合によるグリコシド結合の生成とは、反応機構が異なると思いますので、わざわざグリコシド結合のことをエーテル結合のひとつであると表現する場面は、教育的な場以外ではあまりないように思います。

結論として、グリコシド結合の反応機構において糖のヘミアセタールの構造が重要な役割を持っているので、できた結果だけみてエーテル結合と同じと言わないほうがよいのではないかと思いました。結果としてできた構造だけに着目すれば、グリコシド結合はエーテル結合の一種と言えるでしょうが、反応物や反応機構の違いに着目すれば、グリコシド結合はエーテル結合とは違うと言えます。

アセタールはエーテルか？

ChatGPT-3.5に聞いてみました。

エーテル

エーテルの定義は、2つのアルキル基が一つの酸素原子に結合した化合物です。

1. ブルース　有機化学　第8版　第3章 Alkanes　139ページ
2. Williamsonエーテル合成　東京化成工業　Williamson (ウィリアムソン) エーテル合成は，アルコールとアルキルハライドからエーテルを合成する反応です。この反応では，アルコールにナトリウムヒドリドなどの塩基を作用させ，生じたアルコキシドがアルキルハライドとS_N2形式で反応することで，エーテルが得られます。
3. エーテル　https://www.hamajima.co.jp/rika/chemterm/54121601.html　酸素原子に2個の炭化水素基が結合した構造をもつ化合物。酸素原子による−𝑂−−O−の結合をエーテル結合という。

エーテルの合成

There are two primary reactions to generate ethers: either by Dehydration of Alcohols or by the Williamson Synthesis. Acyclic ethers can be prepared using Williamson’s synthesis, which involves reacting an alkoxide with a haloalkane. 　https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Organic_Chemistry/Supplemental_Modules_(Organic_Chemistry)/Ethers/Synthesis_of_Ethers

1. https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Organic_Chemistry/Supplemental_Modules_(Organic_Chemistry)/Ethers/Synthesis_of_Ethers/Dehydration_of_Alcohols_to_Make_Ethers　As shown in the following two equations, the success of this procedure depends on the temperature. At 110º to 130 ºC an SN2 reaction of the alcohol conjugate acid leads to an ether product. At higher temperatures (over 150 ºC) an E2 elimination takes place.

その他の参考

1. アリル基　allyl group　CH₂=CH-CH₂–
2. アセタールを用いた立体選択的反応の研究（183ページPDF)　石原一彰
3. https://ultrabem.com/other_topics/biochem_basic/bond_list

アルカン alkanes

アルカンとは、炭素と水素のみが一重結合だけでつながった分子の総称です。アルカンは炭素の数に応じて1から10までを挙げると、　メタン、エタン、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン、へプタン、オクタン、ノナン、デカンです。

1. ブルース　有機化学　第8版　第3章 Alkanes　125ページ

アルカンから水素原子一つを除いた官能基をアルキル基と呼びます。alkane の語尾 -ane　を -ylに変えるわけです。なのでメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基のようになります。

1. ブルース　有機化学　第8版　第3章 Alkanes　128ページ

がんとコーヒー

1. 大腸がんを予防するコーヒーの摂取量は？～アンブレラレビュー提供元：ケアネット印刷ボタン公開日：2023/06/05　https://www.carenet.com/news/general/carenet/56516　　1日5杯以上のコーヒー摂取により、大腸がんのリスクが有意に低減することが、米国・Cleveland Clinic FloridaのSameh Hany Emile氏らのアンブレラレビューによって明らかになった。Techniques in Coloproctology誌オンライン版2023年5月2日掲載の報告。コーヒーの摂取によって、全死亡リスクおよび心疾患、脳血管疾患、呼吸器疾患による死亡リスクの低減が報告されている。また、大腸がんや一部のがん種を予防する可能性も示唆されている。
2. コーヒーはがんリスクやがん予防に関係、影響する！がん専門医が解説20239/16がん治療2023年9月16日　銀座みやこクリニック　https://gmcl.jp/coffee-cancer/
3. コーヒー摂取と肝がんの発生率との関係について　https://epi.ncc.go.jp/jphc/outcome/274.html
4. 「コーヒーはがんに効果あり」は本当か？ NIKKEI STYLE（健康・医療） 2016年2月1日 6:00　https://www.nikkei.com/nstyle-article/DGXMZO96626800Y6A120C1000000/　コーヒー。以前は「カラダに悪い」といわれていたが、最新の研究により「カラダにいい」ことが続々と明らかになっている。
5. がんを防ぐーコーヒー２０１５年１０月　くにちか内科クリニック　https://kunichika-naika.com/information/hitori201510
6. がんとコーヒー大阪労災病院緩和ケア認定看護師宮﨑さゆり　https://www.ncc.go.jp/jp/cis/divisions/info/project/pub-pt-lib/20161204/20161204_01.pdf

パーキンソン病とコーヒー

1. コーヒーでパーキンソン病リスク低下 縦断コホート研究の後ろ向き解析 2024年04月22日 18:47　MEDICALTRIBUNE　https://medical-tribune.co.jp/news/2024/0422562442/　Utrecht UniversityのYujia Zhao氏らは、縦断コホート研究EPIC4PDのデータを後ろ向きに解析。コーヒー摂取とパーキンソン病（PD）リスクの低下が有意に関連すること、コーヒーの神経保護作用にカフェインおよび主要な代謝産物が関与している可能性が示されたとNeurology（2024 ; 102: e209201）に発表

年齢の割に若く見える人がいます。実際にその年齢とは思えないくらいに活動的で、若者に負けない元気の良さや頭の回転の速さを保っているのです。昔は60歳定年を迎えた男性はおじいちゃんのように見えましたが、今の60歳の男性はまだまだこれからという感じがします。そうはいっても60歳~90歳くらいの人を見ていると老け込み方が人によって極端に違います。

生物学的な老化のメカニズムの研究、予測因子の研究、予測サービスなどは、ここ数年かなりホットな分野のようです。自分は知りませんでした（2024年）。

老化を促進する要因

過剰労働や睡眠時間の減少、アルコール摂取や喫煙、運動不足、不規則でバランスを崩した食生活、肉体的精神的ストレスなど、マイナスに作用する様々な要因によって老化に繋がる遺伝子にスイッチが入ることで老化が進む

エピジェネティッククロック 生物学的年齢検査　京都御池メディカルクリニック　京都府京都市中京区河原町　https://kyoto.krg.or.jp/screening/epigenetic/

人間の暦による年齢とは別に、身体の若さ、すなわち生物学的時計で測った年数というものが存在するようです。

エピジェネティック時計 エピジェネティック・クロック（EC）とは

Steve Horvath at Longevity Symposium Rovinj: Epigenetic Clocks of Biological Age GlycanAge チャンネル登録者数 634人

• Hannum’s clock　血液の老化
• 第一世代EC 2013年Steve Horvath博士Horvath clock　体全体の老化の予測
• 第二世代EC PhenoAge（2018）Levines’ clock　特定の臓器、細胞がどのような老化をたどっているのかを予測
• GrimAge（2019）
• 第三世代EC 老化の速度を評価するDunedin PACE　老化の程度と進行ペースの両方を反映
• 老化に関連する炎症を評価するDNAmCRPや運動介入を測定するDNAmFitAge 歩行速度や握力などが老化と関連

あなたのカラダ年齢はいくつ？ 〜最新技術を用いた生物学的年齢の計測方法〜 2023年8月30日 最新技術を用いた生物学的年齢の計測方法 – Epigenetic Clockを中心に- 山田 秀和 先生 （近畿大学アンチエジングセンター ） エピジェネティッククロックがもたらす生物学的年齢予測の新たな展開 仲木 竜 先生　（株式会社 Rhelixa ）

一般向け記事

1. エピジェネティック・クロックとは何ですか？ 2023 年 4 月 12 日　LIFESPAN　Horvath Epigenetic Clock　ハンナムクロック　GrimAgeクロック　PhenoAge　Zhang Epigenetic Clock「がん時計」。
2. 本当は何歳？ 記者が生物学的年齢を調べてもらった結果 生物学的年齢は、健康寿命があと何年残っているのかを示す手がかりを与えてくれるものだ。野菜中心の食生活を送り、定期的にヨガに勤しんでいる記者は、平均的な人よりも生物学的年齢が若いと信じていた。ところが検査の結果は意外なものだった。 by Jessica Hamzelou2022.12.26 https://www.technologyreview.jp/s/290953/i-found-out-my-biological-age-and-was-annoyed-by-the-result/

論文

1. 実験医学 2023年5月号 Vol.41 No.8 Aging Clock　生物学的年齢を測る 加齢性疾患を予測・予防し、健康寿命の延伸へ 早野元詞，寺尾知可史／企画 https://www.yodosha.co.jp/yodobook/book/9784758125673/
2. 【総説】要約エピジェネティクスと老化　基礎老化研究 46（3）; 25－33, 2022荒谷　紗絵1）2）、中西　真1）1）東京大学　医科学研究所　癌・細胞増殖部門　癌防御シグナル分野2）日本医科大学付属病院　内分泌代謝・腎臓内科学　https://www.jsbmg.jp/members/pdf/BG46-3/46-3-6.pdf
3. 基礎老化研究2022　Vol.46 No.3 https://www.jsbmg.jp/members/pdf/BG46-3/46-3-ALL.pdf
4. 医学のあゆみ 277巻8号 （2021年5月発行） English ←前の文献 次の文献→ TOPICS 加齢医学 加齢とエピジェネティクス：新しい取り組み -――エピジェネティック時計 山田 秀和 1 1近畿大学アンチエイジングセンター，近畿大学奈良病院皮膚科 pp.617-618 発行日 2021年5月22日 DOI https://doi.org/10.32118/ayu27708617 2013年にHorvathが，353個のCpGのメチル化を用いて生物学的老化を計測する時計を開発した．老化の原因がエピジェネティクスの異常により起こっているかは正確には不明のままだが，エピジェネティクスがアンチエイジング治療のターゲットとなり，老化治療研究にいくつかのエピジェネティック時計をバイオマーカーとして使うことが可能となった．
5. GrimAge Outperforms Other Epigenetic Clocks in the Prediction of Age-Related Clinical Phenotypes and All-Cause Mortality Cathal McCrory 1, Giovanni Fiorito 2 3, Belinda Hernandez 1, Silvia Polidoro 4, Aisling M O’Halloran 1, Ann Hever 1, Cliona Ni Cheallaigh 5, Ake T Lu 6, Steve Horvath 6, Paolo Vineis 3, Rose Anne Kenny 1　J Gerontol A Biol Sci Med Sci . 2021 Apr 30;76(5):741-749. doi: 10.1093/gerona/glaa286.
6. Journal of cachexia, sarcopenia and muscle 2020Aug01 Vol. 11 issue(4) 人間の骨格筋のエピジェネティック時計 Sarah VoisinNicholas R HarveyLarisa M HauptLyn R GriffithsKevin J AshtonVernon G CoffeyThomas M DoeringJamie-Lee M ThompsonChristian BenedictJonathan CedernaesMalene E LindholmJeffrey M CraigDavid S RowlandsAdam P SharplesSteve HorvathNir Eynon PMID: 32067420 DOI: 10.1002/jcsm.12556 https://bibgraph.hpcr.jp/abst/pubmed/32067420 12の独立したデータセット（18-89歳、22％の女性、99％女性）の682の骨格筋サンプルのゲノム全体のDNAメチル化データに基づいて、より正確で筋肉特異的エピジェネティッククロックを開発しました。
7. DNA methylation GrimAge strongly predicts lifespan and healthspan Ake T Lu 1, Austin Quach 1, James G Wilson 2, Alex P Reiner 3, Abraham Aviv 4, Kenneth Raj 5, Lifang Hou 6, Andrea A Baccarelli 7, Yun Li 8, James D Stewart 9, Eric A Whitsel 9 10, Themistocles L Assimes 11 12, Luigi Ferrucci 13, Steve Horvath 1 14　Aging (Albany NY) . 2019 Jan 21;11(2):303-327. doi: 10.18632/aging.101684. 「貴方がいつ死ぬか、健康寿命が何年かを教えます」と言う強烈な論文タイトルですね。
8. Horvath, S., Raj, K. DNA methylation-based biomarkers and the epigenetic clock theory of ageing. Nat Rev Genet 19, 371–384 (2018). https://doi.org/10.1038/s41576-018-0004-3 レビュー論文　biomarkers of ageing based on DNA methylation data have enabled accurate age estimates for any tissue across the entire life course. These ‘epigenetic clocks’ link developmental and maintenance processes to biological ageing, giving rise to a unified theory of life course. Epigenetic biomarkers may help to address long-standing questions in many fields, including the central question: why do we age?
9. An epigenetic biomarker of aging for lifespan and healthspan Morgan E. Levine,1 Ake T. Lu,1 Austin Quach,1 Brian H. Chen,2 Themistocles L. Assimes,3 Stefania Bandinelli,4 Lifang Hou,5 Andrea A. Baccarelli,6 James D. Stewart,7 Yun Li,8 Eric A. Whitsel,7,9 James G Wilson,10 Alex P Reiner,11 Abraham Aviv,12 Kurt Lohman,12 Yongmei Liu,14 Luigi Ferrucci,2,* and Steve Horvath　https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5940111/　Aging (Albany NY). 2018 Apr; 10(4): 573–591. Published online 2018 Apr 17. doi: 10.18632/aging.101414 PMCID: PMC5940111 PMID: 29676998 　we develop a new epigenetic biomarker of aging, DNAm PhenoAge, that strongly outperforms previous measures in regards to predictions for a variety of aging outcomes, including all-cause mortality, cancers, healthspan, physical functioning, and Alzheimer’s disease.
10. Genome-wide Methylation Profiles Reveal Quantitative Views of Human Aging Rates Author links open overlay panel Gregory Hannum 1 12, Justin Guinney 5 12, Ling Zhao 2 3 6, Li Zhang 2 3 6 7, Guy Hughes 2 3, SriniVas Sadda 8, Brandy Klotzle 9, Marina Bibikova 9, Jian-Bing Fan 9, Yuan Gao 10, Rob Deconde 1 4, Menzies Chen 1, Indika Rajapakse 11, Stephen Friend 5, Trey Ideker 1 2 4, Kang Zhang 2 3 6 Molecular Cell Volume 49, Issue 2, 24 January 2013, Pages 359-367 Journal home page for Molecular Cell Resource
11. 種々の生理機能にもとづく老化の指標としての生物学的年齢の推定 (男子の場合) Evaluation of the Progress as Estimated of Aging Based on Specific Biological by Various Physiological 京都大学教養部保健体育学教室中 村 栄 太 郎京都府立医科大学衛生学教室Functions木 村 み さ か・永 田 久 紀京都第二赤十字病院内科宮 尾 賢 爾・小 関 忠 尚 1983年　https://www.jstage.jst.go.jp/article/jjh1946/36/6/36_6_853/_pdf

キーワード：生物学的老化  生物学的年齢 エピジェネティック時計

1. 実験医学2023年5月号　エピジェネティッククロックの発展と今後の展望 Development and future prospect of epigenetic clock 仲木　竜 10.18958/7239-00001-0000454-00　https://www.yodosha.co.jp/jikkenigaku/articles/index.html?ci=45400
2. エピジェネティック時計に及ぼす長期的な運動トレーニングの効果 研究課題 研究種目 若手研究 審査区分 小区分59020:スポーツ科学関連 研究機関 早稲田大学　研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31

研究者向けエピジェネティクス的年齢測定の受託サービス

1. DNAメチル化レベルによるエピジェネティクス的年齢決定の受託サービス DNAge Epigenetic Aging Clock Service　FUNAKOSHI　お送りいただいたヒトまたはマウスの試料からDNAメチル化のレベルを測定し、エピジェネティクス的年齢を決定する受託サービス
2. ZYMO RESEARCH / フナコシ DNAge Epigenetic Aging Clock ServiceID: J01518 印刷 DNAメチル化レベルによるエピジェネティクス的年齢決定の受託サービス　和研

一般向け生物時計サービス

1. 日本人に最適化されたエピジェネティック・クロック生物学的年齢測定検査を共同開発、日本で初めて市場導入へ 2023.11.02 https://www.rhelixa.com/epiclock-202311/ エピゲノム解析*1のリーディングカンパニーである株式会社Rhelixa（代表取締役: 仲木 竜）は、抗加齢医療と再生医療を専門とする医療法人康梓会 SAWAKO CLINIC x YS / Y’sサイエンスクリニック（統括院長: 日比野 佐和子）、及びアンチエイジング研究の第一人者である山田 秀和先生（近畿大学医学部客員教授 /日本抗加齢医学会理事長）と戦略的パートナーシップを結び、日本人に最適化されたエピジェネティック・クロック*2生物学的年齢測定検査を共同開発します。検査は2024年内の市場導入を目指します。
2. 生体時計　日新ビジネス開発株式会社　あなたの本当の年齢を教えます！　http://seitaitokei.com/

1. 妊娠は女性の老化を早める？ 2024年04月22日 17:34 MEDICALTRIBUNE 米コロンビア大学エイジング・センターのCalen Ryan氏ら Proceedings of the National Academy of Sciences（PNAS）に4月8日掲載 血液サンプルのDNAメチル化をの程度を調べて、Horvathクロックなどの6種類のエピジェネティック時計により生物学的年齢を推定