hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
麻酔薬の幼弱脳神経毒性に対するエリスロポイエチンの予防効果

全身麻酔薬は幼弱動物に対して長時間施行すると、広範な神経細胞死を生じることが報告されている。この麻酔薬の神経毒性に対して、エリスロポエチン(Epo)が保護作用を示すかを検討した。日齢7日ラットにおいて麻酔6時間施行後、大脳皮質と海馬にアポトーシスの増加を認めた。麻酔前にEpo鼻腔内、腹腔内投与を行った群において、アポトーシスの程度は有意に変化しなかった。したがって、Epoの麻酔薬神経毒性に対する保護作用は認めなかった。1.麻酔暴露システム麻酔暴露用のボックスに日齢7日の新生児ラットを収納し、室温26度とし、ボックスを恒温槽に入れる。水温を約37.5度に保ち、亜酸化窒素、イソフルレンで麻酔を6時間行う。麻酔開始1時間、2時間、3時間、6時間の時点で直腸温を測定した。非麻酔群では窒素と酸素の混合ガスを麻酔群と同じ流量で投与して、同じ時間間隔で直腸温を測定した。ボックス内底面に錘用の石材を入れた場合は、直腸温が35度台に低下した。石材を除き、紙製シートのみとする条件では、麻酔群、非麻酔群ともに直腸温は、36.5から37.5度に終始保たれた。2.アポトーシスの評価亜酸化窒素1l/min、酸素0.5l/min、イソフルレン濃度0.75%として6時間麻酔後、ペントバルビタール腹腔内注射により深麻酔下に右房切開し脱血後、経左心室的にパラフォルムアルデヒドを還流した。断頭し、脳を摘出、後固定の後、retrosplenic cortex, hippocampus, dorsolateral thalamic nucleusを含む部位でcryostatにて30μm厚の前頭断スライスを作成した。Tune1染色を行い、陽性細胞数を測定した。また、一部の動物では、経左心室的にヘパリン加生理食塩水を還流し、脳を摘出し、4度に冷却した溶液内で上記の大脳皮質部分および海馬を切離し、homogenizeした。蛋白濃度を測定した後、ウェスタンブロット法によりcleaved caspase3, 9の測定を行った。麻酔群では非麻酔群と比較して、上記の3部位のTune1陽性細胞数が増加し、cleaved caspase3および9の発現量が増加した。これにより麻酔薬暴露による新生児脳に対する神経毒性を評価する実験系が確立された。3.エリスロポエチン(Epo)投与研究の独自性を高めるため、エリスロポイエチンは経鼻腔的に投与することとした。個体あたり200単位、1000単位を麻酔開始直前に投与し、脳スライスと脳homogenizeの試料を作成し、上記の測定を待っている状態である7日齢ラットにおいて個体あたり10、50、250単位のEpoを麻酔開始直前鼻腔内に投与し、6時間の亜酸化窒素66%、イソフルレン0.75%の吸入麻酔暴露後に脳を摘出した。大脳皮質と海馬組織homegenateを作成し、ウェスタンブロット法によりcleaved caspase 3の発現量を検討し、アポトーシスを評価した。この結果、麻酔暴露によってcleaved caspase 3発現は有意に増加したが、Epoによりこの発現は両部位いづれでも抑制されなかった。低、中等量のEpoでは有意に変化しなかったが、大量投与群では大脳皮質での発現が有意に増加した。この結果を受け、鼻腔内投与による呼吸障害の可能性を調べるため、鼻腔内Epoを投与後に麻酔に暴露した状態で経皮的な酸素飽和度を経時的に測定したが、酸素飽和度の低下は認めなかった。次に、Epoの脳組織への移行の程度を検討した。上記投与量でhuman recombinant Epo(hrEpo)を鼻腔内投与し、6時間後に大脳皮質組織を摘出し、hrEpoに対する抗体を用いELIZA法により脳組織内のhrEpo発現量を測定した。この方法ではヒト型Epoを特異的に検出するため、ラットの内因性Epoは測定されないと考えられた。全てのEpo投与量においてEpo投与後もhrEpoはほとんど検出限界以下だった。個体あたり50,200単位を腹腔内投与したところ、大脳皮質hrEpoは用量依存性に検出された。したがって、鼻腔内投与Epoは新生児ラットにおいては、十分吸収されず脳へほとんど移行しないと考えられた。腹腔内投与に切り替えてアポトーシスへの効果を検討中である。7日齢ラットにおいて個体あたり10、50、250単位のerythropoietin(Epo)を麻酔開始30分前に腹腔内に投与し、6時間の亜酸化窒素66%、イソフルレン0.75%の吸入麻酔暴露直後に脳を摘出した。

この結果、麻酔暴露によってcleaved caspase 3発現は有意に増加したが、Epoによりこの発現は両部位いずれでも抑制されなかった。海馬におけるCaspase3/GAPDH比(以下、Cas3/G比)をmean±SDで示すと、腹腔内生食投与群では、麻酔群1.30±0.32に対して非麻酔群0.26±0.04(P<0.05)と麻酔によるcleaved caspase 3の発現量増加は明らかであった。腹腔内Epo投与・麻酔群では、生食投与群1.30±0.32に対して、Epo低用量群1.29±0.16、Epo中等量群1.25±0.27、Epo高用量群1.78±0.16(P>0.05)であり、有意な変化を認めなかった。Epoの抗アポトーシス作用に関して、insult直後は効果を認めないが、翌日(18-24時間後)には有効であったという報告があり、同様な実験群において、麻酔暴露後約20時間経過させた後に脳を摘出して神経細胞死を再度検討した。20時間後の海馬homogenateでは、cleaved caspase 3発現量の増加は、非麻酔群と比べて有意でなかった。さらに、摘出脳組織から脳スライスを作成し、TUNEL染色を行い、この方法でもアポトーシスを評価中である。
PT対称な開放系の物理：理論と実験の融合による分野横断型研究

近年,パリティ(Parity)と時間反転対称性(Time-reversal symmetry)を組み合わせた対称性であるPT対称性は,非エルミートなハミルトニアンで記述される開放系の複雑なダイナミクスに統一的な理解を与えることから,現在世界中の研究者から注目を浴びている.PT対称性は,開放系の基礎的理解を深化させるだけではなく,開放系を制御する新たな指導原理にもなるため,応用上も極めて重要である.この観点から本年度は、開放量子系において高次トポロジカル数を有する非ユニタリー時間発展を行う理論モデルとして3ステップ非ユニタリー量子ウォークを構築し,そのトポロジカル相の相図等を理論的に調べた.さらに,吸収効果のある開放系における粒子の平均変位が,トポロジカル数と関係づけられることを用い,光子の吸収効果を取り入れた量子光学系における実証実験を行い,理論が正しいことを示した.さらに発展研究として,前述の系を拡張することによりPT対称性を明らかにした.また,非エルミート系におけるバルク-エッジ対応の検証として,高次トポロジカル数を有する系における複数のエッジ状態の数を波動関数振幅の振動特性から見分ける手法についての理論研究を行った.また,非エルミート系の特異な現象の一つとして知られる異常表皮効果を示す1次元量子ウォークのモデルを理論構築し,このモデルの性質についての理論研究を開始した.さらに,このモデルに対する実証実験を行うため,量子光学系における実験系構築に着手した.また、テラヘルツ波に対するPT対称性の破れを用いた非従来型導波路を実現するために,1次元鎖を用いた理論モデルに対する計算を行い,透過率の流出効果の強さ依存性についての定性的な理解を得た.開放量子系において高次トポロジカル数を有する非ユニタリー量子ウォークに関する理論・実験研究が順調に進展しており,この研究をまとめた結果がPhysical Review A誌に掲載された.さらに,この発展研究や、他の研究に関しても,理論面での理解が深まったため、一部で実験研究を開始している.このことから,本研究は,概ね順調に進展していると考える.非エルミートな系における特異な現象の一つとして,隣接サイトへのホッピング項の値が左右で異なる系で発現する異常表皮効果がある.本年度は,異常表皮効果を示す1次元及び2次元の量子ウォークのモデルの性質の詳細を理論的に調べる.さらに,この量子ウォークを減衰効果のみを取り入れた量子光学により実現する実験系を構築し,理論結果と比較を行い,異常表皮効果の実証実験を行う.また,PT対称な非エルミート・ハミルトニアンと弱値との関係について理論的に調べる.PT対称性の破れを用いた非従来型導波路についての理論・実験研究を行う.前年度行った,1次元鎖で近似した系に対する理論結果を基に,より現実的な系における電磁波分布を,マクスウェル方程式を有限要素法により数値的に解くことにより求める.その結果を基に,デバイス設計を行う.さらに,増幅効果を取り入れた系における理論計算を進める.近年,パリティ(Parity)と時間反転対称性(Time-reversal symmetry)を組み合わせた対称性であるPT対称性は,非エルミートなハミルトニアンで記述される開放系の複雑なダイナミクスに統一的な理解を与えることから,現在世界中の研究者から注目を浴びている.PT対称性は,開放系の基礎的理解を深化させるだけではなく,開放系を制御する新たな指導原理にもなるため,応用上も極めて重要である.この観点から本年度は、開放量子系において高次トポロジカル数を有する非ユニタリー時間発展を行う理論モデルとして3ステップ非ユニタリー量子ウォークを構築し,そのトポロジカル相の相図等を理論的に調べた.さらに,吸収効果のある開放系における粒子の平均変位が,トポロジカル数と関係づけられることを用い,光子の吸収効果を取り入れた量子光学系における実証実験を行い,理論が正しいことを示した.さらに発展研究として,前述の系を拡張することによりPT対称性を明らかにした.また,非エルミート系におけるバルク-エッジ対応の検証として,高次トポロジカル数を有する系における複数のエッジ状態の数を波動関数振幅の振動特性から見分ける手法についての理論研究を行った.また,非エルミート系の特異な現象の一つとして知られる異常表皮効果を示す1次元量子ウォークのモデルを理論構築し,このモデルの性質についての理論研究を開始した.さらに,このモデルに対する実証実験を行うため,量子光学系における実験系構築に着手した.また、テラヘルツ波に対するPT対称性の破れを用いた非従来型導波路を実現するために,1次元鎖を用いた理論モデルに対する計算を行い,透過率の流出効果の強さ依存性についての定性的な理解を得た.開放量子系において高次トポロジカル数を有する非ユニタリー量子ウォークに関する理論・実験研究が順調に進展しており,この研究をまとめた結果がPhysical Review A誌に掲載された.さらに,この発展研究や、他の研究に関しても,理論面での理解が深まったため、一部で実験研究を開始している.

このことから,本研究は,概ね順調に進展していると考える.非エルミートな系における特異な現象の一つとして,隣接サイトへのホッピング項の値が左右で異なる系で発現する異常表皮効果がある.本年度は,異常表皮効果を示す1次元及び2次元の量子ウォークのモデルの性質の詳細を理論的に調べる.さらに,この量子ウォークを減衰効果のみを取り入れた量子光学により実現する実験系を構築し,理論結果と比較を行い,異常表皮効果の実証実験を行う.また,PT対称な非エルミート・ハミルトニアンと弱値との関係について理論的に調べる.PT対称性の破れを用いた非従来型導波路についての理論・実験研究を行う.前年度行った,1次元鎖で近似した系に対する理論結果を基に,より現実的な系における電磁波分布を,マクスウェル方程式を有限要素法により数値的に解くことにより求める.その結果を基に,デバイス設計を行う.さらに,増幅効果を取り入れた系における理論計算を進める.
乾燥地域の潅漑システム管理と環境改善のための新手法の開発に関する研究〜アラール海流域におけるケース・スタディ

中央アジアのアラール海流域では,1960年代から数百万haに及ぶ農地開発とそれに伴う大規模な潅漑水利開発が行われ,その結果アラール海は従来の水面積の3分の1に縮小した。開墾された農地の一部は塩類化し,河川デルタの湿地帯は乾燥によるツガイ大森林の削減,塩を含む砂嵐による住民の健康被害の増大が問題になって来た。過去3ケ年におよぶ研究により,アムダリア川下流デルタ地域のヌクス,シルダリア川下流域のクジルオルダ地域のコルホ-ズやソフホ-ズ群の用水管理・栽培管理・潅漑面積・蒸発散量・実績取水量などの水利使用の計画と実際を分析・考察した。その結果、この地域の潅漑効率について,現地の情報を活用して,大忰を推定確認することができた。潅漑効率の向上には、水路構造物の設備・改修といったハード面の対応のみならず、水管理組織、管理体制と言ったソフト面の対応も重要である。また,水田-畑ロ-テーション潅漑の水管理については,水田稲作を中心とする営濃・潅漑体系の水管理上の意味,及び関連する塩類化・湛水化などの問題との関係の,基本的な理念・構造を把握することができた。この場合、作付け体系を、旧ソ連の綿花、水稲を中心としたものから、需要に応じた体系に多様化する必要があり、作物毎の水需要、除塩用水量、収益性を考慮した産生体制の確立が重要となる。さらに、水利用における経済性、追加便益の観点から水の有効利用を図る事が重要である。アラール海流域の環境問題に関しては、地域においてアラール海沿岸デルタ地域に人工の湛水域を設ける試みが開始されており、こうした地域に安定的な水の供給を行い環境改善を図るためにも、潅漑地域における適正な水管理に基づく水の一層の有効利用を行う事が重要である。アラール海の縮小の原因は、同海に流入する2大河川のアムダルア川およびシルダルア川よりの潅漑のための過剰取水である。それを証明するため、中央アジア諸国の潅漑面積の拡大と両河川流量の減少およびアラール海収縮と湖水の塩水化、それに伴う湖岸地域における生態系および環境の変化について調査を行い、考察を加えた。さらに、潅漑農業の開発に伴う社会・経済的変化、とくに綿の栽培に伴う社会・経済面への影響と潅漑水量節約のための水田面積の削減の可否と、水田用水量の検討を他作物の用水量の検討とともに実施した。さらに、シルダリア・アムダルリア水系の潅漑地域の実態調査を開始し、潅漑地区毎の潅漑面積、潅漑分水量、潅漑作物毎の面積、潅漑用水量の状態などのデータの収集を開始した。また、地域における潅漑システムの合理化による節水の可能性とその手法の検討を開始した。地域内潅漑システムの改良と潅水の合理化により現行用水量100Km^3の15%を節約できる見通しをたて、今後作付体系の変更、地下水利用、排水の再利用などにより、さらなる節水の可能性を検討する。地域内における100万haと見積もられる塩分土壌の対策としては、節水潅漑と地下排水による地下水位の低下を基軸として、生産性回復の具体策を考究する。とりわけ、塩性化地域の位置とその程度の把握が肝要で、衛生写真の技術導入の必要があると考えらえるが、本研究では塩分除去と湛水被害の軽減の方策を考究する。

アラール海の縮小は、水源河川のアムダリアとシルダリア川の潅漑のための過剰取水によるものであり、世界銀行などの調査によると同海を完全に復元することはほとんど不可能とされている。しかし、アラール海の一層の水位低下を防ぎ、環境・生態系および地域社会への影響を軽減するためには同海周辺地域の潅漑システムの合理化や水管理の改善に関する解決策を見いだす必要がある。本研究では、今年度2回にわたる現地調査および国内での分析に基づき、以下の事項について明らかにすることができた。この地域の潅漑効率は、55-67%程度に留まっており、適正な技術の適用によって、75%程度に引き上げることが可能である。潅漑用水路からの浸透を抑制するだけで少なくとも100-200億トンの水が節約できる。潅漑効率の向上には、圃場レベル・水利構造物の整備・管理システムの構築・運営体制の確立など、多岐にわたる対応が必要であり、その優先順位について検討することが重要である。アラール海周辺に広がる塩類化土壌地帯は、低い生産性にも係わらず大量の潅漑用水を必要としており、この地域の5%に潅漑を廃止することによって70億トンの節水が可能である。条件の悪い農地への潅漑は削減し、水1単位あたりの生産性の向上を図る必要がある。この地域では、旧ソ連への綿の支給を目的とした綿花の栽培が新規潅漑開発の最大の理由であったが、旧ソ連崩壊後、綿花の品質、輸出先の確保、水の大量需要(全需要の50%以上)といった問題も多い。地域が必要とする食用作物・商品作物へと順次転換し、適正な栽培規模に縮小することが重要である。今後、上記の研究を発展させ、具体的な改善を検討する予定である。中央アジアのアラール海流域では、1960年代から数百万haに及ぶ農地開発とそれに伴う大規模な潅漑水利開発が行われ、その結果アラール海は従来の水面積の3分の1に縮小した。開墾された農地の一部は塩類化し、河川デルタの湿地帯は乾燥によるツガイ大森林の消滅、塩を含む砂嵐による住民の健康被害の増大が問題になって来た。これらの地球的規模の環境問題は、アラール海流域での過剰な農地開発と水資源開発、粗放な水管理に起因していると言われてきた。本研究ではアラール海流域の大規模潅漑地帯における、農業、とりわけ土地利用・作付体系と、農業水管理の実態を、現地調査および飼料分析に基づいて、1)下流デルタ潅漑地域における潅漑効率の実態、2)下流デルタ潅漑地域における水田-畑ロ-テーション潅漑の水管理という2つの視点から検討・考察を行った。過去3ケ年におよぶ研究により、アムダリア川下流デルタ地域のヌクス、シルダリア川下流域のクジルオルダ地域のコルホ-ズやソフホ-ズ群の用水管理・栽培管理・潅漑面積・蒸発散量・実績取水量などの水利使用の計画と実際を分析・考察した。この結果、この地域の潅漑効率について、現地の情報を活用して、大枠を推定確認することができた。潅漑効率の向上には、水路構造物の整備・改修といったハード面の対応のみならず、水管理組織、管理体制と言ったソフト面の対応も重要である。また、水田-畑ロ-テーション潅漑の水管理については、水田稲作を中心とする営農・潅漑体系の水管理上の意味、及び関連する塩類化・湛水化などの問題との関係の、基本的な理念・構造を把握することができた。この場合、作付け体系を、旧ソ連の綿花、水稲を中心としたものから、需要に応じた体系に多様化する必要があり、作物毎の水需要、除塩用水量、収益性を考慮した生産体制の確立が重要となる。
カリブ諸島で発生しているパーキンソニズムの原因解明と他地域における予防措置

カリブ諸島を中心として発生したパーキンソニズムは、同地域をはじめとする熱帯地方で摂取されている果物と関係あるという報告がなされ、我々のグループは果物の成分中に神経毒であるテトラハイドロイソキノリン(TIQ)類が含まれていることを明らかにした。本研究の目的は当該地域における果実の採取が上記疾患の原因となっている事を明らかとし、更に原因物質の解明を行うことにある。また本果実を摂取しているその他の地域で本疾患が発症する危険性を予知する事も含まれる。本年度は、果実から検出されたTIQ類についてその脳からの排泄機構を検討したところ、P糖タンパク質がこれらの排泄に関与していることが明らかとなった。カリブの住民におけるP糖タンパク質の機能測定を行うことが発症の指標に成りえる可能性が示唆された。そこでその前段階としてP糖タンパク質遺伝子解析を行った。マウスを用いた実験においてP糖タンパク質遺伝子発現は明らかにTIQ類によって変動を受け、パーキンソニズム発症に深い関連を示す事が強く示唆された。本来であればカリブにおける患者の生体サンプルを得て遺伝子解析を行うところであるが、現地におけるインフォームドコンセントを完全に行うには至っていない。今後の課題は現地における患者のP糖タンパク質遺伝子解析と疾患との関連である。今年度の成果として、果実に含まれるTIQ類の神経毒性をカテコールアミン系神経芽細胞種SHSY-5Y検討したところ、レティキュリンをはじめ数種のTIQ類において強い神経毒性を検出した。また日本国内における同様の果実の存在を検討したところ、同じバンレイシ科であるチェリモヤという果実が販売されていることが明らかとなったので成分の検討を行った。その結果神経毒性を示す成分は認められなかった。従って国内で流通している類縁果実の摂取による発症の危険性は低いと考えられる。果実から検出されたTIQ類についてその脳からの排泄機構を検討したところ、P糖タンパク質がこれらの排泄に関与していることが明らかとなった。
介在物の分離・除去

金属素材中に含まれる大型非金属介在物は、薄板の傷、線材の断線、強加工時の割れなどの主原因となるため、介在物を含まない清浄度の高い金属素材製造法の開発が希求されている。本研究では、(1)溶融金属中の介在物を電磁力によって分離・除去する方法、(2)攪拌によって微細介在物を凝集・肥大化させて電磁分離する方法を提案し、その除去特性を検討することを目的とした。まず、交流磁場と交流電流の同時印加による電磁分離法を提案し、水銀モデル実験でその分離特性を確認した。その結果に基づいて、鉄鋼中介在物の電磁分離装置を設計し、製造プロセス規模で30μm以上の介在物を完全分離できることを示した。また、高周波磁場を利用した介在物の電磁分離特性を溶鋼のSi脱酸実験およびAl-SiC粒子系のモデル実験によって調査した。その結果、溶鋼のSi脱酸速度が、乱流凝集で肥大化したSiO_2粒子の電磁分離過程で支配されていることを初めて示した。さらに溶融Al中の平均粒径23μmのSiC粒子の電磁分離が高速で進行し、約200gの溶湯から数秒でSiCを除去できることを示した。一方、溶湯に機械攪拌を付加すると電磁分離が抑制されるが、分離抑制の臨界攪拌条件を明らかにすることによって、鉄鋼の電磁鋳造国家プロジェクトにおける介在物集積問題の解決に大きく貢献した。これまでの介在物の電磁分離理論は1個の球について展開されているが、2個の球の場合については全く知見が得られていなかった。そこで本研究で2個の球が電流、磁場および電磁力のそれぞれの向きに並んだ場合の電磁力と流速の分布を初めて理論的に明らかにし、介在物群やクラスターなどの複雑系の研究の端緒を開いた。一方、溶融金属の電磁ポンプとして、回転ねじれ磁界による駆動方式を提案し、固体金属棒および液体Gaを用いた性能試験によって優れた特性を証明した(特開2000-152600)。また、この駆動方式を溶融金属の回転攪拌に応用し、液面の変形を伴わない高速回転攪拌機を開発した(特願2002-23074)。一方、溶融金属の電滋ポンプとして、回転ねじれ磁界による駆動方式を提案し、固体金属棒および液体Gaを用いた性能試験によって優れた特性を証明した(特開2000-152600)。

その結果、溶鋼のSi脱酸速度が、乱流凝集で肥大化したSiO_2粒子の電磁分離過程で支配されていることを初めて示した。さらに溶融Al中の平均粒径23μmのSiC粒子の電磁分離が高速で進行し、約200gの溶湯から数秒でSiCを除去できることを示した。一方、溶湯に機械攪拌を付加すると電磁分離が抑制されるが、分離抑制の臨界攪拌条件を明らかにすることによって、鉄鋼の電磁鋳造国家プロジェクトにおける介在物集積問題の解決に大きく貢献した。これまでの介在物の電磁分離理論は1個の球について展開されているが、2個の球の場合については全く知見が得られていなかった。そこで本研究で2個の球が電流、磁場および電磁力のそれぞれの向きに並んだ場合の電磁力と流速の分布を初めて理論的に明らかにし、介在物群やクラスターなどの複雑系の研究の端緒を開いた。一方、溶融金属の電磁ポンプとして、回転ねじれ磁界による駆動方式を提案し、固体金属棒および液体Gaを用いた性能試験によって優れた特性を証明した(特開2000-152600)。また、この駆動方式を溶融金属の回転攪拌に応用し、液面の変形を伴わない高速回転攪拌機を開発した(特願2002-23074)。金属素材に対して強く求められている高清浄化の社会的要求に応えるために、溶融金属中の非金属介在物の電磁力による分離・除去に関する研究を行い、以下の結果を得た。1.溶融AlからのSiC粒子の電磁分離:周波数30kHzの高周波誘導炉内でAlを溶解し、SiC分散N-Si-M8合金を添加して攪拌後、電磁場内で所定時間保持し、SiC粒子の電磁分離挙動を調べた。その結果、SiC粒子は数分でるつぼ壁に付着・分離されており、電磁場をシールドで遮蔽するとほとんどの粒子がるつぼ底に沈降していた。溶融Al中のSiC粒子の電磁分離に関する数値解析を行った結果、激しい電磁攪拌下においても電磁分離が進行することが分かった。2.溶鋼のSi脱酸におけるSiO_2粒子の電磁分離:上記と同じ高周波誘導炉内で溶鋼のSi脱酸速度を調べた。その結果、脱酸直後のSiO_2粒子の粒径が約2μmであること、脱酸速度は初期酸素濃度が高いほど大きくなること等が分かった。前記と同様の計算モデルに粒子の乱流凝集を導入し、脱酸の数値解析を行った。その結果、粒子が凝集・肥大化後に電磁分離が進行する機構が支持されたが、実際には未凝巣の微小粒子も壁付着していることが計算結果と実験結果の比較において明らかにされた。3.スパイラル攪拌装置の試作:溶融金属中の介在物を効率的に除去するための新しい攪拌方式に基づく装置を試作した。その攪拌方式は、電動機のステーター内のコイルをスパイラルに巻き、溶融金属に回転駆動カと共に軸方向の駆動力を加えるもので、初めに数値計算によってその駆動原理の妥当性を確認した。次いで内径800mmの試作機を製作し、各種金属円柱によって駆動性能の調査を行った。その結果、円柱外径が駆動機内径に近い場合に有効な駆動力が発生することが明らかになった。溶融金属中介在物を電磁力を利用して分離・除去するための基礎研究を行った。本研究の実績は以下の通りである。1.介在物の乱流凝集と電磁分離挙動の解明:高周波誘導炉内で溶鋼のSi脱酸実験及び溶融Al中のSiC粒子の電磁分離実験を行い、それらの結果を粒子の凝集と電磁泳動を考慮した輸送モデルで解析し、微小粒子の凝集・肥大化過程、浮上分離過程および電磁分離過程をシミュレートすることができた。2.電磁力利用介在物除去プロセスの提案:交流電流と交流磁場の同時印加による電極の要らない電磁力印加法を考案し、水銀からの水滴の除去実験によって除去特性を評価した。さらに本法の鉄鋼の連続鋳造タンディッシュヘの応用を検討し、多孔フィルターを併用することによって50ミクロン超の介在物を完全分離できることを理論的に示した。
半導体量子エレクトロメカニカル構造の研究

本研究で得られた最も主要な成果のひとつは、オンチップでパラメトリック励振が可能なマイクロ機械共振器を、化合物半導体ヘテロ構造を用いて実現したことである。このパラメトリック共振器のパラメトロン計算機としての応用を提案し、1ビット操作をデモンストレーションすることに成功した。この成果により、超低消費電力のロジック系を実現できる可能性を示した。また、この共振器を用いて、機械振動のパラメトリック増幅を実現することにも成功した。また、光による機械共振器のダンピング制御の実現にも成功した。従来、外部の光共振器と組み込むことによりダンピングを制御する手法は報告されてきたが、本手法では半導体の特性を用いることにより、キャリア励起による圧電効果を用いてダンピング制御が可能である。外部キャビティーを用いた場合に比較し、小型化・集積化に適した振動制御技術である。ダンピング制御は増減両方が可能であり、実効的なダンピングを負の値にまで減少させることにより、カンチレバーの自励振動を引き起こすことにも成功した。さらに、機械共振器の共振特性を改善する新しい手法として、ヘテロ接合構造の形成によって発生した格子不整合歪を用い、共振周波数にして2.5-4倍、Q値にして一桁近い向上を確認した。この手法は組成の制御により格子不整合歪を自在に制御することができるため、汎用性の高い機械共振器の特性改善の手法として期待される。その他、具体的な機械的機能との融合には至らなかったが、電子ビーム露光を用いた3次元ナノ構造作製技術やナノプローブ技術、量子ドットによる高感度電荷センシング技術、ブロックコポリマー自己組織化技術、半導体ナノワイヤー成長技術など、ナノ構造の作製・評価技術に関して数多くの技術的な進展を見た。これらは、将来のナノ機械構造作製技術に応用できる成果である。今期はメカニカル構造に様々な量子構造を組み込んだ素子を作成し、量子効果を用いた力・変位検出素子としての特性を評価した。まず、2次元電子系を組み込んだ素子においては、磁場を印加することによる電子のエネルギー準位(ランダウ量子化)の効果が顕著に現れ、ピエゾ抵抗による変位検出感度の著しい改善が確認された。InAs/AlGaSbのヘテロ構造を組み込んだ素子においては、シュブニコフ・ド・ハース振動に相当する磁場に対するピエゾ抵抗の周期的な変調が確認された。もっとも強くピエゾ抵抗が増強される磁場においては、ピエゾ抵抗の大きさは磁場をかけない場合に比較して一桁以上大きくなり、この磁場においては力・変位検出感度が一桁上昇する。この状況で、同じカンチレバーの先端に二次元電子系のメサ構造を組み込んだところ、カンチレバーの共振周波数も周期的に変化する現象が確認された。これはこのメサ構造中の電子がド・ファース・フォン・アルファン効果により磁気モーメントを持ち、それによって生じたトルクが検出されたことを示している。すなわち、このピエゾ抵抗検出素子により、微細2次元電子系(約10^6個程度)の磁気モーメントの変化が検出されたことを示している。このような量子効果による変位検出感度の向上は、移動度の高いGaAs/AlGaAs系における量子ホール効果ではさらに顕著であり、局在状態から非局在状態への転移においては、磁場を印加しない場合に比較して、二桁以上の検出感度の改善が見られた。今後の応用研究が期待される。また、超伝導・半導体接合を組み込んだ系についても検討を進めた。半導体へのクーパー対の染み出しによる超伝導電流が明瞭に確認され、しかも、バイアス電流を増加していくと、半導体中の超伝導状態が破れる臨界電流近辺で、大幅(2桁程度)なピエゾ抵抗の増加が確認された。

上記の2次元ヘテロ構造の場合とは異なり、磁場が不要かつ微細化可能な検出素子として期待される。今期はメカニカル構造の作製と評価に関して、2つの大きな進展をみた。ひとつは素子の小型化であり、従来の数十ミクロン程度のMEMS形状の素子サイズから、幅約1.5ミクロン、長さ数ミクロン、厚さ300ミクロンという小さな梁構造の中に、幅0.5ミクロンの擬一次元電子チャネルを埋め込むことに成功した。約10MHzの高周波機械振動特性を、擬一次元電子チャネルにおける電子干渉の効果により検出することに成功した。この素子の特徴は、電子干渉を用いることによる著しい低消費電力性であり、わずか5nAという極めて小さなバイアス電流においても、オングストロームレベルの変位検出が可能であることが明らかとなった。もう一つの進展は、極めて鋭い共振を用いることにより電子系の摩擦を検出することに成功した点である。分子線エピタキシを用いて作製した高純度単結晶においては、その純度の高さによりカンチレバー構造の共振のQ値が、低温で百万に達する。この領域では、カンチレバー自体が持つ内部摩擦が著しく小さくなる結果、カンチレバーに組み込んだ二次元電子系による内部摩擦が検出できるようになる。この影響は量子ホール状態において顕著になり、電子が局在状態から非局在状態に変化するに伴いカンチレバーの機械振動に対する内部摩擦が増大することが確認された。これは、本研究課題において目標としていた低次元構造における電子の振る舞いをカンチレバー検出系により調べるという手法が、極めて強力であるということを示している。その他、量子ドット系、電子相間、ナノワイヤーなどの関連研究において、カンチレバー構造への応用へ向けた予備実験が着実に進展している。1.量子ホール系カンチレバーを用いたエネルギー散逸メソスコピックなピエゾ電圧を用いて、極めて小さなエネルギー散逸でカンチレバーの変位を検出する手法を新しく確立し、量子ホール系において電子のエネルギー散逸が強く抑制されることを、直接確認することに成功した。この結果は、単に量子低次元系における電子のエネルギー散逸を評価する手法を確立したのみならず、レーザー冷却と同様に、カンチレバーの温度を機械的に制御する手法に発展できる可能性を示しており、今後、あらゆる半導体低次元構造の物性研究へ応用が期待される。2.磁性半導体における強磁性発現ダイナミクスのマイクロ機械的解明希薄磁性半導体は、磁性を電気的に制御できる可能性から、非常に多くの研究が進められている。この強磁性発現メカニズムについては不明な部分が多く、現在においても活発な議論が絶えない。今回、ピエゾ抵抗カンチレバーを用いて、歪に対する強磁性発現のレスポンスを調べることにより、強磁性相関が生じる時間スケールを実験的に求めることに成功した。これまで強磁性のダイナミクスについては殆ど報告がなく、強磁性発現メカニズムを解明する有力な手法となるばかりでなく、強磁性体を用いたメカニカル系は、少数系スピンセンサーとしても期待される。3.レーザーによる共振器の機械的特性の制御マイクロ-ナノ機械系の応用の最も大きなものの一つとして微小信号の検出があるが、そのパフォーマンスを決定する機械的特性として、共振器のQ値が重要である。
着床期周辺現象の無侵襲モニタリング-細胞形態- 位相変換システム・観察系の開発-

1)培養・測定系エヌエフ回路設計ブロック社製二位相ロックインアンプ5610Bエヌエフ回路設計ブロック社製低雑音プリアンプLI-75Aグラフテック社製サーボコーダSR6335電極には銅・白金を用いた。2)顆粒膜細胞およびヒト精子を用いた検討顆粒膜細胞はヒト体外受精・胚移植法の中で、採卵術にて卵と同時に採取された顆粒膜細胞を、患者の同意を得て、短期間の培養を行った。ヒト精子は正常健常者より同意の上で、提供されたものを使用した。当初の計画では、電極間に流した高周波の位相のズレを用いて、細胞の変化を捉えようとするものであったが、電極・測定条件の検討にも関わらず、年度内にノイズの除去・測定系の確立は困難であった。類似の方法として、近年、半導体上に細胞を置き細胞外のpH変化を捉えようとするCytosensor Microphysiometerが、Molecular Device社により開発された。検出対象が、我々とは異なるが、基本的な発想は同様である。Microphysiometerを用いた細胞機能に関する研究は、特に各種成長因子や薬物などを投与した際の、細胞の代謝変化の検討に用いられており、特に薬理学分野での研究に有用であると思われる。一方、文献的にも、実際に米国でMicrophysiometerを用いた研究を行っている研究者との情報交換においても、生殖医学分野での、このようなアプローチは未だ見られていない。今後も、電極等(センサー)の改良により、ヒト生殖細胞の微少変化を観測できる測定系を確立する予定である。
近世日本社会における死亡構造の地域差に関する研究

本研究の研究目的は、近世日本社会における死亡実態について、農業・農村に関する社会構造、いわゆる基礎構造の分析結果を踏まえたうえで明らかにすること、具体的には日向・紀伊・出羽を対象として、死亡構造(=死亡者の性別・年齢別・月別分布)の解明とその形成要因の追求を行ったうえで、それらを比較して地域差の実態とそれが形成される要因を明確にすることである。本年度は主に、高野山や山形における史料調査と、地方における寺院経営の現状の分析を行った。具体的な内容を以下に記す。まず高野山や山形における史料調査である。高野山では山上の塔頭寺院において、出羽の日牌・月牌帳の調査を行った。日牌・月牌帳は本研究の基礎史料の1つと位置付けている史料であるが、当該寺院には村方・町方だけでなく、大名家の家中のものも残されていることが明らかになったため、それらについても調査した。現在は村方や家中分の分析を進めているが、その中には17世紀の死亡者情報を得ることができるものも含まれており、非常に注目される。山形では図書館などで、基礎構造の分析に必要な村方文書の調査を行った。加えて、当該地域の自治体史においても、村方文書を収集している。次に、地方における寺院経営の現状については、2017年に高野山真言宗和歌山宗務支所下の寺院を対象に行ったアンケート調査を分析した。そして、寺院の経営状態は寺院間の格差が大きく、その一部は危機的な状況にあること、直葬は増加傾向にあること、永代供養墓は需要が見込まれるが、建立費用の回収だけでも数年を要すると考えられることなどが明らかになった。これは現代の供養の実態を分析することで、近世の供養の特質について考える材料とすると同時に、人口減少という地域社会の変化と対応させながら地方寺院の経営の現状を考察したものである。本年度は、出羽の村方を対象に研究を進めることを予定していた。この予定について、史料調査は進展があったが、分析はまだ途中である。ただ、日牌・月牌帳の調査では、町方の一部や、死亡構造の地域差だけでなく、身分差をも分析することを可能とする大名家の家中のものを調査することができた。これらを踏まえ、おおむね順調に進展していると考えている。次年度は出羽の町方を対象とした調査・研究を予定している。まずは高野山の塔頭寺院において、未調査の日牌・月牌帳の写真撮影をするとともに、自治体史や当該地域の資料館・図書館等で村方文書を調査したい。その上で、町方だけでなく、本年度の研究対象地域であった出羽の村方と、大名家の家中について、日牌・月牌帳から死亡構造、村方文書から基礎構造を明らかにして分析を進めていきたい。本年度は主に、高野山における史料調査と、高野山の塔頭寺院と大名家の関係の分析を行った。また、和歌山藩領の天保クライシスについて、論文として発表した。先の2点について、具体的な内容を以下に記す。まず高野山における史料調査であるが、山上の塔頭寺院において、日向・出羽の日牌・月牌帳を調査した。日牌・月牌帳とは寺院が人々からの供養依頼を記した史料であり、死亡年月日・性別・年齢等の死亡者情報を得ることができることから、本研究の基礎史料の1つと位置付けている。日向については現在分析を進めているところであるが、18世紀中期以降の沿岸部の死亡者情報を得ることができている。また、基礎構造の分析に必要な村方文書については、当該地域の自治体史を調査して収集している。次に塔頭寺院と大名家との関係については、ある塔頭寺院の住職が、当該寺院とそこを菩提所とする大名家との金銭・物品のやり取りを整理した史料を入手したので、それを分析している。近世の高野山については先行研究が少なく、日牌・月牌についてもその手続きの過程や布施の相場など、不明な部分が多い。大名やその一族は、本研究が対象とする階層とは少しずれるが、日牌・月牌のシステムや塔頭寺院の性格を考察できる史料は貴重であり、同史料からそれらの点を明らかにしていきたいと考えている。本年度は日向を対象に研究を進めることを予定していた。この予定について、史料調査は順調に進めることができたが、分析は途中である。ただその一方で、次年度に調査予定であった出羽の史料(日牌・月牌帳)は、前倒しして一定程度写真撮影をすることができた。そのため、おおむね順調に進展していると考えている。

日牌・月牌帳は本研究の基礎史料の1つと位置付けている史料であるが、当該寺院には村方・町方だけでなく、大名家の家中のものも残されていることが明らかになったため、それらについても調査した。現在は村方や家中分の分析を進めているが、その中には17世紀の死亡者情報を得ることができるものも含まれており、非常に注目される。山形では図書館などで、基礎構造の分析に必要な村方文書の調査を行った。加えて、当該地域の自治体史においても、村方文書を収集している。次に、地方における寺院経営の現状については、2017年に高野山真言宗和歌山宗務支所下の寺院を対象に行ったアンケート調査を分析した。そして、寺院の経営状態は寺院間の格差が大きく、その一部は危機的な状況にあること、直葬は増加傾向にあること、永代供養墓は需要が見込まれるが、建立費用の回収だけでも数年を要すると考えられることなどが明らかになった。これは現代の供養の実態を分析することで、近世の供養の特質について考える材料とすると同時に、人口減少という地域社会の変化と対応させながら地方寺院の経営の現状を考察したものである。本年度は、出羽の村方を対象に研究を進めることを予定していた。この予定について、史料調査は進展があったが、分析はまだ途中である。ただ、日牌・月牌帳の調査では、町方の一部や、死亡構造の地域差だけでなく、身分差をも分析することを可能とする大名家の家中のものを調査することができた。これらを踏まえ、おおむね順調に進展していると考えている。次年度は出羽の村方を対象とした調査・研究を予定している。まずは高野山の塔頭寺院において、未調査の日牌・月牌帳の写真撮影をするとともに、自治体史や当該地域の資料館等で村方文書を調査したい。その上で、本年度の研究対象地域であった日向と、出羽の村方について、日牌・月牌帳から死亡構造、村方文書から基礎構造を明らかにして分析を進めていきたい。次年度は出羽の町方を対象とした調査・研究を予定している。まずは高野山の塔頭寺院において、未調査の日牌・月牌帳の写真撮影をするとともに、自治体史や当該地域の資料館・図書館等で村方文書を調査したい。その上で、町方だけでなく、本年度の研究対象地域であった出羽の村方と、大名家の家中について、日牌・月牌帳から死亡構造、村方文書から基礎構造を明らかにして分析を進めていきたい。次年度使用額が生じた理由は2つあり、第一に当該年度の3月末に発行される論文の抜刷(次年度4月に完成)の購入費用に充てるため、第二に当該年度に予定していた史料調査の一部が研究代表者の一身上の都合で行えず、次年度に持ち越すことにしたためである。これらの使用計画であるが、抜刷については次年度5月時点で既に購入を終えており、史料調査については準備が整い次第行う予定である。
化石化したＳｔｏｗａｗａｙファミリー転移因子の蘇生

本研究では、イネStowawayファミリー転移因子・Pyongの再活性化を試みた。日本晴を含む温帯ジャポニカ品種には、Pyongは存在せず、染色体5および10を除く全ての染色体にPyongと高い相同性を示す23のPyong様因子が座乗することが明らかになった。しかし、これらは、DNA脱メチル化処理やガンマ線照射では再活性化しなかった。バイオインフォマティクス解析によって、トウモロコシから推定自律性因子Zm-aPyong (Zea mays active Pyong, 3084bp)を同定した。これらの成果によって、StowawayファミリーMITEの転移を解析することが可能になった。本研究は、iPyongを活性型に再構築することでPyongの転移機構を明らかにし、StowawayファミリーMITEがどのようにしてゲノム進化を牽引したかを理解しようとするものである。本年度は、まず、日本晴ゲノムにおいて転移活性を有する可能性のあるPyongを同定するために、反復配列を検出するプログラムであるRepeatMaskerを用いて日本晴におけるPyongを探索した。その結果、日本晴においては、染色体5および10を除く全ての染色体にPyongと高い相同性を示す23のPyong様因子(Pyong1-1Pyong12-2)が座乗することが明らかになった。野生イネにおけるPyong様因子の挿入多型の比較から、日本晴で同定されたPyong様因子のうち、Pyong9-2はジャポニカとインディカが分化した後に生じた新しい因子であり、未だ転移活性を有するのではないかと考えられた。しかし、Pyong9-2のみならず、いずれのPyong様因子も脱メチル化剤5-アザシチジン処理によっては活性化しなかった。O. meridionalisでは他のAAゲノム種と比較してPyong様因子の挿入多型が多く見られたことから、O. meridionalisにはPyongの転移を触媒する自律性因子が存在するのではないかと考えられた。そこで、再度、RepeatMaskerを用いて自律性因子の探索を試みたところ、Tc1/mariner様の転移酵素のコード領域と相同性を示す推定自律性因子OmiPyong (O. meridionalis inactive Pyong, 3253 bp)を同定した。しかし、OmiPyongは、不完全な転移酵素をコードしており、iPyongと同様に転移活性は失われていると考えられた。これまでの研究から、iPyongはHHJJゲノム種の野生イネOryza longiglumisおよびAAゲノム種のO. meridionalisに存在するものの(それぞれOl-iPyongおよびOm-iPyong)、いずれの因子も、中途終止コドンのみならず、アミノ酸の欠失を伴う多数の塩基欠失を有していることが明らかになっている。27年度は、まず、Tc1/mariner様の転移酵素のアミノ酸配列を鋳型として、Ol-iPyongおよびOm-iPyongの再構築を試みた。しかし、iPyongの推定ORFの塩基欠失は、アミノ酸の欠失のみならず、スプライシング部位の欠失も引き起こしていたため、Tc1/mariner様の転移酵素との比較による再構築はできなかった。そこで、Om-iPyongをクエリーとしたBLAST検索を行ったところ、トウモロコシにおいて推定自律性因子Zm-aPyong (Zea mays active Pyong, 3084bp)を同定した。Zm-aPyongは、DNA配列の認識と結合に重要なHTH (Helix-turn-helix)ドメインと酵素活性に重要なDDEドメインを有するため、完全な転移酵素をコードしている可能性が示唆された。Zm-aPyongは末端にPyongと相同性を示す配列を有するものの、そのTIRにはいくつかの塩基欠失が認められた。そこで、Pyong内部にZm-aPyongのORFを組み込んだ人工遺伝子c-aPyongを合成した。現在、アグロバクテリウム法を用いてc-aPyongをイネ植物体に導入を試みている。HHJJゲノム種の野生イネOryza longiglumisのゲノム中に見出されたiPyong (inactive Pyong)の推定ORFの塩基配列を、イネにおけるTc1/mariner様の転移酵素の塩基配列と再度比較したところ、中途終止コドンのみならず、アミノ酸の欠失を伴う多数の塩基欠失が認められた。このことから、iPyongの再構築には、多様な生物がもつTc1/mariner様の転移酵素のアミノ酸配列を用いてコンセンサス配列を得る必要があると考えられた。しかし、26年度中にはコンセンサス配列を得ることができず、交付申請書に記載した研究計画を遂行できなかった。植物育種学

26年度は、AAゲノム種の野生イネO. meridionalisに加えて、トウモロコシにおいて推定自律性因子ZmaPyong (Zea mays active Pyong, 3084bp)を同定した。ZmaPyongは、DNA配列の認識と結合に重要なHTH (Herix tern herix)ドメインと酵素活性に重要なDDEドメインを有するため、完全な転移酵素をコードしている可能性が示唆された。O. meridionalisのゲノム中に見出されたOmiPyongの推定ORFを、ZmaPyongの推定ORFに置換することで、Pyongの自律性因子aPyongが構築できると期待される。そこで、27年度は、まず、ZmaPyongとOmiPyongをクローニングし、OmiPyongの推定ORFをZmaPyongのものと置換したReaPyong (restructured aPyong)を作出する。次いで、ReaPyongをアグロバクテリウム法によって栽培イネに導入する。ReaPyongは自身のORF上流にプロモーター領域を有すると考えられるが、栽培イネにおいては宿主のエピジェネティックな制御機構によって十分に発現しない可能性がある。そこで、導入に際しては、バイナリーベクターpMLH7133 (Mitsuhara et al. 1996)を用いて、ReaPyongのみを導入したコンストラクトとユビキチンプロモーターの下流にaPyongを導入したコンストラクトを作成する。そして、トランスポゾンディスプレイ法を用いてReaPyong導入系統におけるPyongおよびPyong様因子の切り出しおよび新規挿入箇所を網羅的に解析する。26年度は、aPyongの構築に必要なTc1/mariner様の転移酵素のコンセンサス配列を決定することができなかった。研究計画を見直し、当初予定していたaPyongの構築を中止したため、aPyongの構築に必要な試薬等の購入費が次年度に持ち越しになった。27年度は、トウモロコシのゲノム中に見出された自律性因子ZmaPyongの推定ORFをOmiPyongに導入する予定である。持ち越しとなった経費は、その際の物品費として使用する。
高濃度セレン耐性菌を利用したセレン代謝機構の解明

セレン蓄積地帯の土壌より単離した高濃度セレン耐性菌Pseudomonas sp. F2a株の全ゲノム配列を解読し、セレン耐性能またはセレン還元能に関与する可能性のある遺伝子群を特定した。また、特定した遺伝子(群)を各々クローニングし、精製タンパク質として解析した。さらに、MSを用いた分析により、亜セレン酸の還元に伴う反応中間体を検出した。セレン(Se)は、哺乳類をはじめとする多くの生物における必須微量元素である。生体内では主にセレンタンパク質の形で細菌・アーキア・真核生物の3生物ドメイン全てに存在し、抗酸化作用など重要な生理的役割を果たしている。一方で、Seの過剰摂取は生体毒性を示す。そのため、生体内には「必要なSeを安定かつ無毒な形でセレンタンパク質合成系に転移する系」と「過剰なSe化合物を速やかに還元(無毒化)し、細胞外に排出する系」が存在すると考えられた。本研究では、高濃度Se蓄積土壌より単離したPseudomonas sp. F2a株を対象とし、Seの代謝メカニズムの解析を進めた。F2a株のゲノムを解読し、Seの還元に関与することが考えられるチオレドキシン関連タンパク質を本菌は複数有することを明らかにした。また、各遺伝子をクローニングし、大腸菌を宿主とする異種発現系を構築し、各タンパク質を6×Hisタグ融合タンパク質として精製した。これら精製タンパク質を用いて、本タンパク質群が亜セレン酸の還元活性を有することを示し、反応課程で生成される中間体をMSにより分析することでその分子メカニズムを解析した。さらに、解読したF2a株のゲノムを大腸菌や枯草菌などSe化合物(セレン酸および亜セレン酸)の耐性能や還元能の比較的低い他菌種のゲノムと比較し、本菌の有する高いセレン化合物耐性能や還元能がどの遺伝子・タンパク質に起因するのかを解析し、いくつかの候補遺伝子(群)を見出した。本年度は、高濃度Se蓄積土壌より新たに単離した高濃度Se耐性菌Pseudomonas sp. F2a株より抽出したゲノムを次世代シーケンサーにて解析し、全ゲノム配列を解読した。また、得られたゲノム情報を用いてF2a株の有する6種のチオレドキシンと3種のチオレドキシン還元酵素遺伝子をクローニングし、これらの精製タンパク質を得た。ただし、これらのうち、1種のチオレドキシンおよび1種のチオレドキシン還元酵素に関しては、可溶化タンパク質として得られておらず、現在、精製条件の検討中である。さらに、これらを用いて亜セレン酸の還元活性を測定し、還元の際に生じると考えられる中間体をMSにより解析した。これらは、前例のない初めての例であるため、本研究は概ね順調に進展していると言える。Pseudomonas sp. F2a株由来のTrxAとTrxRをHisタグ融合タンパク質として精製した。また、TrxAの活性中心であるWCxxCモチーフに変異を導入し、変異型TrxA(C33A、C36A、およびC33A/C36A)を作製・精製した。精製したタンパク質を用いて、亜セレン酸を基質とする還元活性を調べた結果、野生型は還元活性を持つことが示された一方で、変異型は野生型に比べて著しい活性の低下が認められた。しかし、野生型も変異型もセレン酸、亜硫酸、チオ硫酸に対しては活性を示さなかった。これらの結果から、TrxAは亜セレン酸に特異的な還元活性を有することが明らかとなり、この反応には二つのCys残基が重要であることが示された。TrxAが亜セレン酸に作用し、生成される反応中間体の存在および形態を調べるために、還元型TrxAと亜セレン酸との反応産物をESI-MSにより解析した。その結果、野生型では、タンパク質単体のピークに加えて、反応中間体と思われるピークが検出された。一方で、変異型ではC36Aのみセレン単体が結合している反応中間体と推測されるピークが検出された。さらに、亜セレン酸と反応させたTrxAの酸化還元状態を調べるために、チオール修飾剤を利用したゲルシフトアッセイを行った。その結果、野生型では、活性中心の二つのCys残基を消費した酸化型のTrxAが検出された。C36Aでは、バンドシフトが確認されたが、C33AおよびC33A/C36Aでは、亜セレン酸との反応によるバンドシフトは認められなかった。以上の結果より、TrxAは活性中心にある2つのCys残基の内、まず33番目のCysが亜セレン酸に対して作用することで還元反応が進行し、TrxA-セレン中間体形成することで安定的にSelDへとHSe-を供給することが示唆された。今後は、得られたゲノム情報を基に、F2a株におけるセレンタンパク質の探索、およびNative-PAGE、活性染色法およびMS解析を用いてSe化合物(セレン酸および亜セレン酸)還元酵素(群)を特定する。微生物生理学