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軽度発達障害幼児の保護者支援プログラムの開発と支援システムの構築

発達障害児に対する関心が寄せられている中で、本研究では就学前の発達障害幼児とその保護者への支援を目的として福島大学内に早期支援室(「つばさ教室」)を開設し幼児への個別支援と保護者へのペアレント・トレーニングを実施した。その実践の一端については教大協の研究集会(熊本大学)で発表した。また福島大学附属特別支援学校の発達支援相談室「けやき」と連携して、ミドルテネシー州立大学(MTSU)の早期支援センター「プロジェクトHELP」の関係者を招き国際シンポジウムを開催し、早期発見と早期支援の重要性を関係各位に提言した。支援システムの構築については福島市教育委員会(就学指導審議会)と連携して発達障害幼児の就学指導の在り方や学校教育への移行支援の在り方について課題を整理した。本研究は最近各方面から関心が寄せられている軽度発達障害児のとりわけ就学前の保護者を対象にして、その支援プログラムの開発と支援システムの構築を目指したものである。初年次は主に下記の項目について研究を行った。1)軽度発達障害幼児を始めとした早期支援及び保護者支援に関する文献収集と先行研究の調査・内外の雑誌、著書等から関連する文献・資料の収集を行った。2)軽度発達障害児の早期支援システムの構築に取り組んでいる先進研究の視察と情報収集・香川大学教育学部で開催された「特別支援教育研究大会」(2007.2.10)に参加し、全体発表、記念講演、分科会(就学前及び小学校部会)に参加し、早期支援の必要性と連携の在り方について情報収集を行った。・長崎大学附属養護学校の公開研究発表会(2007.2.23)に参加し、授業及び全体発表、講演に続いて、午後の保護者部会に参加し、自立と生活の質の向上を目指した幼少期からの取り組みと青年期を迎えた親の悩みを聴取した。年長児の保護者の体験や悩み等を分析し、早期から支援していく必要性と方向性が示唆された。3)保護者支援プログラムの作成に向けてのニーズ調査や情報収集を行った・各種講演会やシンポジウム等に参加し、関係各機関とコンタクトを取り連携協力を依頼し、それぞれの役割の確認と保護者支援の具体化へ向けての準備を行った。4)福島大学早期支援教室「つばさ教室」の見直しを行い、19年度からの保護者支援へ向けての準備を行った。軽度発達障害児の保護者支援プログラムの開発とその支援システムの構築を目指して平成19年度は以下の項目について研究を行った。1福島大学早期支援教室「つばさ教室」を再開し、幼児への早期支援と並行して母親へのペアレント・トレーニングを実施した。その成果については日本教育大学協会特殊教育部門研究合同研修会で発表した。2福島大学と姉妹提携を結んでいるミドルテネシー州立大学(MTSU)及び福島大学附属特別支援学校と合同で「これからの特別支援教育就学前に必要な支援とは何か?」のテーマでシンポジウムを開催し、関係煮への情報提供と就学前支援、保護者支援の在り方について研究交流を行った。3軽度発達障害児の早期支援に関する文献収集と先行研究について引き続き調査研究した。4保護者(特に母親)を対象に就学前ニーズの調査を引き続き実施した。5保健・医療機関及び保育所・幼稚園・学校関係者と連携システムの構築に向けた準備6大学と県教委及び市教委との連携の構築(継続)7保護者支援プログラムの試案作成本年度は本研究課題の最終年度に当たり、これまでの研究成果を踏まえて発達障害幼児の保護者支援プログラムの開発と支援システムの構築に向けた研究のまとめに取り組んだ。まず、発達障害児の早期支援及び保護者支援に関する先行研究を整理するために国内外の研究資料を調べた。とりわけ本学と姉妹提携を結んでいるミドルテネシー州立大学(MTSU)の早期支援センターであるプロジェクトHELPでの取り組みに着目し、その成果を本学で取り組んでいる早期支援教室(「つばさ教室」)での実践に生かすと共に、福島県内における支援システムの構築に向けた課題を整理し、その実現に向けた具体化について検討した。特に早期支援については連携研究者(昼田・鶴巻)の協力を得て、本学の「つばさ教室」で保護者に対するペアレント・トレーニングを実施し、幼児教室ではアセスメントの実施と個別指導計画に基づいた個別指導に当たり、具体的な支援内容の検討を行った。地域支援については、南会津教育事務所及び相双教育事務所からの情報収集を行い、地域の特性を生かしたシステム作りの基礎資料とした。また、就学指導に関する情報や教育相談、保護者のニーズ調査等については福島市教育委員会(就学指導審議会)と連携して、発達障害幼児の就学指導の在り方や学校教育へのスムーズな移行支援の在り方と課題を整理した。
ビタミンD依存性くる病モデルマウスから切り拓く毛周期破綻による脱毛機序の解明

毛を生み出す毛包は、『成長期(anagen)』・『退縮期(catagen)』・『休止期(telogen)』を周期的に繰り返す動的に維持された器官であり、これまで幹細胞-ニッチ研究の重要なモデルとして用いられてきた。しかしながらこれまでは特に発毛の観点で、いかにして『成長期』が制御されるか、に主眼をおいた研究が展開されてきたため、『退縮期』の制御に焦点を当てた研究は驚くほど少ない。そこで本研究では、これまでに解明の進んでいない『退縮期』の制御メカニズムを明らかにすることを目的とした。本研究では、まず毛包の退縮異常を呈する脱毛モデルとして、申請者らが樹立した表皮・毛包特異的ビタミンD受容体ノックアウト(VDR cKO)マウスを主に用いた。またこれに加え、ゲノム編集により新たにビタミンD依存性くる病型の脱毛モデルマウスの樹立を試みた。この新規脱毛モデルマウスは、ビタミンD依存性くる病で報告されるビタミンD受容体遺伝子の変異部近傍のうちで、タンパク結合表面となりうる複数のアミノ酸残基に、変異置換を導入することで作出し、カルシウム・リン代謝に異常をきたさず、脱毛の病態のみを模倣することを特徴とする。連携研究者との共同研究として、候補の10カ所のアミノ酸残基すべてに置換変異を導入したマウスの作出に成功し、樹立したマウスの交配を進めている。このうち3系統ではすでにホモ系統が得られ、脱毛の表現型を示すか否かのスクリーニングが進行している。またこのほかに、毛包を含む表皮の初代培養系の確立と、表皮培養細胞におけるVDR複合体の生化学的手法による同定を進めている。ビタミンD依存性くる病で報告されるビタミンD受容体遺伝子の変異部近傍の候補の10カ所のアミノ酸残基すべてに置換変異を導入したマウスの作出に成功し、樹立したマウスの交配を進めている。このうち3系統ではすでにホモ系統が得られ、当初の予定通りに脱毛の表現型を示すか否かのスクリーニングが進行している。また、器官レベルでの解析として、『退縮期』のライブイメージングを検討しており、まずは毛包細胞を含む皮膚組織の初代培養系を構築した。Keratin14-Creマウスを用いて表皮・毛包細胞をmCherry蛍光タンパク質でラベルした細胞をイメージングすることが出来ている。これらに加えて、生化学的手法によりVDR複合体の同定を試みるため、VIKING法でVDR点変異ノックイン細胞を作出した。これを材料に、RIME法によるVDR複合体の精製を行い、質量分析器による相互作用因子の同定を行った。VDR欠損細胞を用いることで、抗体に対する擬陽性タンパクが除外でき、VDR点変異ノックイン細胞で優位に相互作用できなくなる因子が見出された。引き続き、樹立したビタミンD受容体遺伝子の点変異マウスの交配を進め、ホモ系統が得られたのち、当初の予定通りに脱毛の表現型を示すか否かのスクリーニングを行う。また、毛包の初代培養による『退縮期』のライブイメージングを引き続き進める。これらに加えて、生化学的手法によりVDR複合体の同定を試みるため、上述のスクリーニングで表現型の観察された点変異について、VIKING法でVDR点変異ノックイン細胞を作出する。これを材料に、RIME法によるVDR複合体の精製を行い、質量分析器による相互作用因子の同定を行う。

これらに加えて、生化学的手法によりVDR複合体の同定を試みるため、VIKING法でVDR点変異ノックイン細胞を作出した。これを材料に、RIME法によるVDR複合体の精製を行い、質量分析器による相互作用因子の同定を行った。VDR欠損細胞を用いることで、抗体に対する擬陽性タンパクが除外でき、VDR点変異ノックイン細胞で優位に相互作用できなくなる因子が見出された。引き続き、樹立したビタミンD受容体遺伝子の点変異マウスの交配を進め、ホモ系統が得られたのち、当初の予定通りに脱毛の表現型を示すか否かのスクリーニングを行う。また、毛包の初代培養による『退縮期』のライブイメージングを引き続き進める。これらに加えて、生化学的手法によりVDR複合体の同定を試みるため、上述のスクリーニングで表現型の観察された点変異について、VIKING法でVDR点変異ノックイン細胞を作出する。これを材料に、RIME法によるVDR複合体の精製を行い、質量分析器による相互作用因子の同定を行う。当初の計画では遺伝子発現をin situで検出する目的でハイブリオーブンの購入を計画していたが、学内の別研究室での貸与が可能であったため購入を見送ることとした。これに代わって、本研究計画のうちの毛包の器官培養にはビブラトームによる生組織の薄切断片化が必要となる可能性が出てきたため、装置の購入を検討する。器官培養にビブラトームが必要でなくなった場合には、10系統のゲノム編集マウスの増産飼育に使用する。
群論と数論の総合的研究

片山孝次・大槻眞は,クロネッカ-の極限分式に関する新谷の論文中の一定理の逆を考察し,7函数および日函数の分解公式から出発して,二重Σ函数およびBarnesの意味でのStirlingの保型形式を導いた。(Tokyo J.Math.へ投稿中)大槻眞は伊藤俊次と共同研究を行い,階数2の自由群の自己準同型写像から生成されるFractal Curveについて;Dekkingの結果を精密化する結果を得た。(Tokyo J.Math.14(1991),277ー304)杉浦光夫は,20世紀数学史を概観する基礎作業として,Hilfertの問題(23題)について,その問題の起源及び研究の歴史について研究した。各問題の主要結果については,雑誌「数学」に4回にわたって報告した(数学43(1991)No,2,3,4, 44(1992)No1)また杉浦はH、Weylのリ-群論についての歴史的研究を行い,リ-群論の歴史におけるWeylの位置を明らかにしようと試みた(津田塾大学数学計算機科学研究所報No.3.1992)また笠原乾吉は,以前から行って来た楕円函数のモゲュラ-方程式についての詳しい数学史的研究を行った。(津田塾大学数学・計算機科学研究所報No.1,No.3)片山孝次・大槻眞は,クロネッカ-の極限分式に関する新谷の論文中の一定理の逆を考察し,7函数および日函数の分解公式から出発して,二重Σ函数およびBarnesの意味でのStirlingの保型形式を導いた。(津田塾大学数学・計算機科学研究所報No.1,No.3)
カイラル磁性ナノ格子による非相反的光学活性の増強とバイオフォトニクスへの展開

本研究課題では、垂直磁気異方性を有する強磁性ー貴金属複合膜に対して、鏡映対象性を持たないナノ構造体を周期的に配列させた「カイラル磁性ナノ格子」の構築を目的としている。磁性ナノ構造体に関してはこれまで、プラズモン共鳴あるいはフォトニック結晶に起因する特異な磁気光学物性を報告してきた。今年度は、プラズモン共鳴が強磁性ー貴金属複合膜の磁気光学特性に与える影響について明らかにするとともに、一次元の磁性フォトニック結晶に対して、デバイス応用を見据えた磁気光学シミュレーション技術を確立した。特に、磁性ナノ構造体では、特異な磁気光学物性「磁気光学位相反転」が、貴金属ナノ粒子で発生した局在プラズモン共鳴に起因することを明らかにした。国際論文が、Editor's Picksに選出されるとともに、国内学会での発表が、ポスター講演賞を受賞するなど、国内外で高い注目を集めることができた。さらに本研究では、磁性ナノ構造体における非相反的光学活性を利用することで、高感度のバイオ化学センサなど、バイオ光計測に係る新たな基盤技術の確立を目標としている。積層膜で構成された磁性フォトニック結晶において、磁気光学共鳴現象「磁気光学キャビティ効果」を用いることで、光学活性物質(カイラル分子)を高感度に計測できる光共振素子の開発に成功した。応用物理学会にて、Poster Awardを受賞するとともに、昨年度出願した国内特許が登録された。次年度は、これらの研究成果をもとに、微細加工技術を活用することで「カイラル磁性ナノ格子」を構築し、更なる特性向上ならびに新規物理現象の発現を目指した研究に取り組む予定である。本研究課題では、垂直磁気異方性を有する強磁性ー貴金属複合膜に対して、カイラル磁性ナノ格子を構築することで、非相反的光学活性に係る新たな物理現象の発現ならびに増強効果の実現を目的としている。今年度は、カイラル磁性ナノ格子に用いる強磁性ー貴金属複合膜の磁気光学物性に関する検討を行った。近接場光を使った詳細な解析等により、CoPt-貴金属ナノ構造体で見出した物理現象「磁気光学位相反転」が、貴金属ナノ粒子における局在プラズモン共鳴に起因することを明らかにした。また本現象が、バイオ化学センサの計測パラメータとして有用であることを示すこともできた。今年度発表した国際論文(J. Appl. Phys. 124, p.083910, 2018)が、Editor's Picksに選出されるとともに、日本磁気学会学術講演会では、ポスター講演賞(11pPS-12, 2018)を受賞するなど、国内外で高い注目を集めることができた。さらに、磁気光学効果を利用した新たなバイオ計測機器の開発に関する検討にも着手した。磁性積層膜を用いた一次元の磁性フォトニック結晶においては、磁気光学共鳴現象「磁気光学キャビティ効果」を用いることで、光学活性物質(カイラル分子)を高感度に計測できる光共振素子を開発した。カイラル物質であるグルコースの高精度計測手法を提案し、国内特許の登録とともに、応用物理学会秋季学術講演会では、Poster Award(18p-PA4-9, 2018)を受賞した。次年度は、これらの研究成果をもとに、微細加工技術を活用することで「カイラル磁性ナノ格子」を構築し、更なる特性向上を目指した研究に取り組む予定である。最終年度は、これまでに得られた高性能磁気光学材料および磁気光学物性に関する研究成果をもとに、カイラル磁性ナノ格子の構築に係る研究開発を実施する。具体的には、CoPt系垂直磁化積層膜に対して、電子線描画装置を用いることで、数百nmレベルの卍型形状を有するナノ構造体を周期的に配列させる。強磁性ー貴金属ナノ構造体における磁性プラズモニック現象による新たな物理現象の発現を目指したものであり、顕微観測下での磁気光学物性に係る探索的な基礎検討を実施する。一方、磁性フォトニック結晶において見出した磁気光学キャビティ効果「磁気光学共振素子」に関しては、学会での受賞とともに、特許も登録され、早期の実用化が期待できる研究成果である。デバイス性能のさらなる向上に加えて、キラル分子センサなど、これまでにない新たな応用展開の提案を目指す。本研究では、垂直磁気異方性を有する強磁性ー貴金属複合膜に対して、鏡映対象性を持たないナノ構造体を周期的に配列させた「カイラル磁性ナノ格子」を構築することを目的としている。これまで、フォトニック結晶あるいは局在プラズモン共鳴を有する磁性ナノ構造体において、特異な磁気光学物性を報告してきた。この磁性ナノフォトニクスに対して、人工的なカイラル構造を付与することで、非相反的光学活性に係る新たな物理現象の発現ならびに増強効果の実現を目指したものである。平成29年度は、カイラル磁性ナノ格子として用いる磁性積層膜に関して、垂直磁気光学物性に係る基礎的検討を行った。[CoPt/ZnO]積層膜の垂直磁気異方性の発現機構を明らかにするとともに、良好な垂直磁気光学特性を得ることが可能な成膜手法「界面制御技術」を確立することができた。次年度は、[CoPt/ZnO]積層膜を基本とした強磁性ー貴金属複合膜に対して、微細加工を施すことで、カイラル磁性ナノ格子を作製する計画である。さらに本研究では、カイラル磁性ナノ格子のバイオフォトニクスへの応用についても計画している。磁性ナノ構造体における非相反的光学活性を利用することで、高感度バイオセンサあるいは鏡像異性体の高精度評価解析手法など、バイオ光計測に係る新たな基盤技術の確立を目的としたものである。今年度は、磁性積層膜における磁気光学共鳴現象の旋光度計測への応用について検討を行った。

その結果、本現象が、入射光の偏光面の角度に対して非常に敏感であることを見出した。鏡像異性体を高精度に計測できる可能性を示す研究成果であり、新たな旋光度計測装置として特許出願を行った。本研究では、垂直磁気異方性を有する強磁性ー貴金属複合膜に対して、カイラル磁性ナノ格子を構築することで、非相反的光学活性に係る新たな物理現象の発現ならびに増強効果の実現を目的としている。今年度は特に、カイラル磁性ナノ格子に用いる磁気光学材料の開発に注力した。[CoPt/ZnO]積層膜に対する電子状態および結晶構造解析等により、垂直磁気異方性の発現機構を明らかにするとともに、積層界面の高精度制御により、実用的な磁気光学性能を得ることが可能な成膜手法を構築することができた。複数の極薄CoPt層をZnO光干渉層中に挿入した[CoPt/ZnO]多重構造多層膜において、実用化の際に必要となる基本性能(大きな磁気光学効果と小さな駆動磁場の両立)の実現に成功した。これにより、次年度に予定している微細加工に用いる材料を開発することができた。さらに、磁気光学効果を利用した新たなバイオ計測機器に関する検討にも着手した。磁性積層膜における磁気光学共鳴現象が、入射光の偏光面の角度に対して非常に敏感であることを見出した。比較的簡単な装置構成により、カイラル物質(鏡像異性体)を高精度に計測できることを示す研究成果であり、新たな旋光度計測装置として特許出願を行った。本研究課題では、垂直磁気異方性を有する強磁性ー貴金属複合膜に対して、鏡映対象性を持たないナノ構造体を周期的に配列させた「カイラル磁性ナノ格子」の構築を目的としている。磁性ナノ構造体に関してはこれまで、プラズモン共鳴あるいはフォトニック結晶に起因する特異な磁気光学物性を報告してきた。今年度は、プラズモン共鳴が強磁性ー貴金属複合膜の磁気光学特性に与える影響について明らかにするとともに、一次元の磁性フォトニック結晶に対して、デバイス応用を見据えた磁気光学シミュレーション技術を確立した。特に、磁性ナノ構造体では、特異な磁気光学物性「磁気光学位相反転」が、貴金属ナノ粒子で発生した局在プラズモン共鳴に起因することを明らかにした。国際論文が、Editor's Picksに選出されるとともに、国内学会での発表が、ポスター講演賞を受賞するなど、国内外で高い注目を集めることができた。さらに本研究では、磁性ナノ構造体における非相反的光学活性を利用することで、高感度のバイオ化学センサなど、バイオ光計測に係る新たな基盤技術の確立を目標としている。積層膜で構成された磁性フォトニック結晶において、磁気光学共鳴現象「磁気光学キャビティ効果」を用いることで、光学活性物質(カイラル分子)を高感度に計測できる光共振素子の開発に成功した。応用物理学会にて、Poster Awardを受賞するとともに、昨年度出願した国内特許が登録された。次年度は、これらの研究成果をもとに、微細加工技術を活用することで「カイラル磁性ナノ格子」を構築し、更なる特性向上ならびに新規物理現象の発現を目指した研究に取り組む予定である。
遺伝子発現プロファイル解析による肝細胞癌診断法の開発

肝細胞癌特異的な発現プロファイルを同定することにより新規の診断アルゴリズムを確立し、また、肝発癌で発現する遺伝子を同定する目的で最大6万個の遺伝子あるいはEST(Expressed Sequence Tag)についてオリゴヌクレオチドアレイを用いて肝細胞癌における遺伝子発現プロファイルの解析をおこなった。2方向クラスタリングによるクラスター解析による癌部、非癌部の分類に加えて、肝癌の分化度による分類、非癌部では正常肝と慢性肝炎、肝硬変にそれぞれ分類することが可能であった。さらに症例数は少ないものの、肝硬変組織についてはB型・C型肝炎ウイルスにより分類することも可能であった。一方、正常、慢性肝炎、肝硬変、早期癌である高分化型肝癌、古典的肝癌である中分化型肝癌、小児肝腫瘍である肝芽腫に特異的な判別遺伝子の選定が可能であり、各グループへの重み付け場合分け解析が可能であった。今後、複数の腫瘍マーカーによる肝癌の診断、オーダーメイド医療、予後判定、肝癌進展のメカニズムの解明が可能であると考えられた。また、Unigeneデータベースに登録されているESTクローンのクラスターより最も完全長に近いクローンについての塩基配列を決定し、さらにヒトグノム配列からの遺伝子予測データも参照することにより肝細胞癌に特異的に発現が亢進している新規遺伝子を同定した。さらに、遺伝子発現の組織特異性については、GeneChipデータとともにSAGE(Serial Analysis of Gene Expression)データを統合することにより、遺伝子毎に種々の細胞や臓器での発現レベルが一覧できるようなデータベースを構築中である。
微小すき間における液体潤滑剤の力学特性の解明

ナノメートルオーダの微小すき間(ナノすき間)に閉じこめられた液体は,バルク状態とは異なる力学特性(粘弾性)をもつことが知られている.この現象の理解は,磁気記録装置の液体潤滑薄膜の設計や,マイクロ化学チップの開発などに重要である.ナノ隙間の粘弾性測定法として,ファイバーウォブリング法(FWM)が開発されている.この測定法により,ナノ隙間で剪断される液体は粘性や弾性が増大することや,剪断率の増加に伴って粘性が減少するシアシニングが起こることなどが明らかにされている.このような現象には,分子の剪断による分子配向が関与すると考えられるが,詳細なメカニズムは未だ解明されていない.そこで本研究では,FWMによる粘弾性測定と分子配向特性の同時計測の実現をした.実験結果より,ナノ隙間では粘弾性が分子配向に大きく依存することが明らかとなった.ナノメートルオーダの微小すき間(ナノすき間)に閉じこめられた液体は,バルク状態とは異なる力学特性(粘弾性)をもつことが知られている.この現象の理解は,磁気記録装置の液体潤滑薄膜の設計や,マイクロ化学チップの開発などに重要である.ナノ隙間の粘弾性測定法として,ファイバーウォブリング法(FWM)が開発されている.この測定法により,ナノ隙間で剪断される液体は粘性や弾性が増大することや,剪断率の増加に伴って粘性が減少するシアシニングが起こることなどが明らかにされている.このような現象には,分子の剪断による分子配向が関与すると考えられるが,詳細なメカニズムは未だ解明されていない.そこで本研究では,FWMによる粘弾性測定と分子配向特性の同時計測の実現をした.実験結果より,ナノ隙間では粘弾性が分子配向に大きく依存することが明らかとなった.光ファイバープローブを用いた高感度なせん断力測定(Fiber wobbling method : FWM)において,0.10.2nmの精度で摺動隙間の調整を実現し,単分子潤滑膜の接触摺動における力学特性の測定を可能とした.高精度な摺動隙間の同定には,隙間の原点となる固体接触点の高感度検出が必須である.本研究では,固体接触時に摺動プローブに励起される固有振動の検出を利用した新規な方法を考案し,実験的に0.10.2nmの隙間変化について固体接触の検出を可能とした.また,摺動子となる光ファイバープローブの摺動方向と,固体基板の面内方向との平行度を高精度に調整する方法を考案し,実験的に±0.85mradの精度で平行度調整を可能とした.これはプローブ振幅100nm以下において,平行度のずれによる摺動隙間の変動を0.1nm以下に設定可能であることを意味している.本研究で新規に考案したこれらの方法により,FWMを用いて基板上に塗布した極性潤滑剤(Zdol4000)と無極性潤滑剤(Z03)の単分子潤滑膜(厚さ2nm)について摺動実験を行い,その粘弾性特性を測定した.測定の結果,無極性で固体基板への吸着性の低いZ03は,液体的な力学応答を示したのに対して,極性をもち固体基板への吸着性の高いZdol4000はより固体的な性質を示すことを明らかにした.また,吸着性の低いZ03においては,膜厚の2倍程度に相当する約4.5nmの摺動隙間において,プローブと基板との間に液架橋が形成される可能性が示唆された.上述の力学特性測定と同時に液体分子の秩序構造のその場観察を実現するために,試料の複屈折を高精度に測定する光学系を構築した.ナノメートルオーダの微小隙間(ナノ隙間)に閉じこめられた液体は,バルク状態とは異なる粘弾性をもつことが知られている.この現象の理解は,磁気記録装置の液体潤滑薄膜の設計や,マイクロ化学チップの開発などに重要である,ナノ隙間の粘弾性測定法として,ファイバーウォブリング法(FWM)が開発されている.この測定法により,ナノ隙間で勢断される液体は,粘性や弾性が増大することが明らかにされた,このような現象は,分子の剪断配向が関与すると考えられるが,詳細は未解明である.そこで本研究では,FWMによる粘弾性測定と剪断配向特性の同時計測の実現を目的とした.FWMでは,試料の力学応答を検出するプローブとして,先端を球面加工した光ファイバーを用いる.先端で液体を摺動し,その時に働く剪断力をファイバーのたわみ量から求める.本研究では光ファイバープローブに光を導入できる点に着目し,複屈折測定によって試料の配向状態を得ることとした.すなわち,摺動部となるファイバー先端から試料に偏光したレーザー光を照射した.透過光の偏光状態から複屈折量を測定し,配向状態を同定した.光学系には光弾性変調器を導入し,同期検波することとした.これにより,高精度な複屈折測定に成功した.リタデーションΔnd(Δn:屈折率異方性,d:試料厚さ)の最小検出限界を評価したところ0.31nmを達成した.液晶性高分子(5CB)を試料として,粘弾性と配向特性の同時測定を行った.ガラス板上の5CBは光配向法により一定方向に配向させた.測定の結果,Anは100nm以下の隙間から急激に減少した.これは,剪断による配向と光配向の効果が競合し,分子の配向度が低下したためと考えられる.Δnの減少と同時に,粘性および弾性が増大することが明らかとなった.これらの測定結果から,ナノ隙間での液体の粘弾性と分子配向には密接な関係があることを見出した.
疾病構造の著しく異なる地域住民が摂取する食事の動物実験系による評価

悪性新生物等の生活習慣の発症と食生活との関連を明らかにするために、疾病構造の著しく異なる秋田県と沖縄県で実際に食されたいるる食事を被験動物のラットに直接与え、主として血液酵素と肝薬物代謝酵素及び大動脈結合組織構成成分に及ぼす影響を比較検討した。両県における冬季の代表的な標準献立各々10家族分を無作為に抽出し、それを基に現地で食事を調整・作成し、低温下で研究室に移送した。可食部を選別し、粥状化後、凍結乾燥して動物飼育用に粉末化した。このようにして調整された秋田、沖縄、両県の食事を、対照とした動物飼育専用飼料と共に、それぞれ1群10匹づつのラットに8週間に亘り自由摂取させた。この間、いずれの被験動物も概ね順調に成育したが、最終体重において沖縄群は秋田群よりも有意な高値を示した。屠殺時に得られた血液を8項目について測定した結果、秋田群に比し沖縄群のクレアチンリン酸キナーゼと総コレステロールが高値、アルカリホスファターゼが低値を示した以外は両県群間に有意差は認められなかった。摘出した肝臓組織について薬物代謝酵素の第1相反応酵素であるシトクロムP-450総量、第2相反応酵素のUDP-グルクロン酸転移酵素、硫酸転移酵素及びグルタチオン-S転移酵素の各酵素活性を測定した結果、いずれの項目にも両県群間に有意差を認めるに至らなかった。また、大動脈組織中のDNA含量、タンパク、コレステロールの各含量、それにコラーゲンとエラスチンの指標としてそれぞれヒドロキシプロリンとイソデスモシン量を測定したが、いずれの項目にも両県群間に有意差を認めるに至らなかった。上記は実験とは別に、最後の7,8週の2週間に亘り各郡の半分にオリーブ油に溶解した50%四塩化炭素溶液を投与し、同様に血液と肝臓について分析した結果も、いずれの項目においても両県群間に有意差は認められなかった。<目的>がんや各種生活習慣病による死亡率の比較的高い秋田県と逆に低い沖縄県の食事内容とそれらの疾病との関係を動物実験で明らかにする。<方法>1.両県における冬季の代表的な標準献立を各々10家族分を無作為に抽出し、それを基に現地で食事を調理・作成し、低温下で研究室に移送した。2.可食部を選別し、それを凍結乾燥して動物飼育用に粉末化した。3.両県の食事を摂取させる2群と対照飼料を与える群の合計3群(各群10匹)のラットを購入し、一定期間の飼育実験を開始すべく準備中である。<研究実績>秋田県と沖縄県の冬季の代表的な標準献立として選んだ10家族分から両県人の1人1日当りの栄養摂取量を比較すると、25項目(摂取重量,エネルギー,水分,タンパク質,脂質,炭水化物,糖質,繊維,灰分,カルシウム,リン,鉄,ナトリウム,カリウム,レチノール,カロテン,ビタミンA,ビタミンB_1,ビタミンB_2ナイアシン,ビタミンC,ビタミンD,ビタミンE,食塩,コレステロール)中、僅かに繊維(秋田県4.3±0.7g,沖縄県5.5±2.1g)と灰分(19.5±2.4g,沖縄県26.3±6.8g)の2項目で沖縄県が秋田県より有意な高値を示した以外は、いずれもばらつきが大きく両県間の有意差は認められなかった。

悪性新生物等の生活習慣病の発症と食生活との関連を明らかにするために、疾病構造の著しく異なる秋田県と沖縄県で実際に食されている食事を被験動物のラットに直接与え、主として血液酵素と肝薬物代謝酵素及び大動脈結合組織構成成分に及ぼす影響を比較検討した。秋田県と沖縄県における冬季の代表的な標準献立として選んだ食事からの栄養摂取量は、前年度の報告書に記したように僅かに繊維と灰分が沖縄県で多かった以外は両県間に有意差はなかった。このような献立を基にそれぞれ現地で調理作成された食事を凍結乾燥したものを飼料として1群10匹のラットに8週間にわたり自由摂取させた。この間、被験動物は概ね順調に成育したが、最終体重において沖縄群は秋田群よりも有意な高値を示した。屠殺時に被験動物から得た血液試料について測定した酵素活性は、秋田群に比し沖縄群のCPKと総コレステロールが高値、アルカリホスファターゼが低値を示した以外は両県群間に有意差は認められなかった。摘出後-80°Cで保存した肝臓組織について薬物代謝酵素の第1相酵素であるシトクロムP-450総量、第2相酵素のUDP-グルクロニルトランスフェラーゼ、スルフォトランスフェラーゼ及びグルタチオン-Sトランスフェラーゼの各酵素活性を測定した結果、いずれの項目にも両県群間に有意差を認めなかった。また、大動脈組織中のDNA、タンパク、コレステロールの各含量、それにコラーゲンとエラスチンの指標としてそれぞれヒドロキシプロリンとインデスモシン量を測定したが、いずれの項目にも両県群間に有意差を認めるに至らなかった。現在、引き続き有機塩素系化学物質である四塩化炭素の毒性に対する両県食事の影響について検討中である。
品詞の通言語的研究

北アメリカ北西部の諸言語では品詞分類がしばしば問題となってきた。品詞のなかでも普遍性が高いとされる名詞と動詞の区別の有無さえも議論の対象となってきた。本研究では、カナダ、ブリティッシュ・コロンビア州で話される海岸ツィムシアン語とスライアモン・セイリッシュ語を主な対象として品詞分類の問題を検討し、これらの言語における名詞と動詞の区別がいくつかの基準をたてることで可能となることを明らかにするとともに、形容詞等の品詞分類についても検討をおこなった。初年度である今年度は、海岸ツィムシアン語とスライアモン・セイリッシュ語の名詞と動詞の区別の再検討からスタートした。海岸ツィムシアン語とスライアモン・セイリッシュ語を含む北アメリカ北西海岸の諸言語については、しばしば名詞と動詞の区別があいまいであることが指摘されてきた。両言語において、名詞と動詞、とりわけ名詞と自動詞の間にどのような形態的・統語的共通点および差異があるのか、あらためて検討するとともに、両言語の比較をおこなった。また、名詞と自動詞の区別に加え、自動詞と他動詞の問題についても検討をおこなった。自動詞と他動詞にはどのような差異がみられるのか、項を増やす/減らす操作がどのようになされるか等について考察をおこなった。研究代表者は夏期にカナダのブリティッシュ・コロンビア州、プリンス・ルパートにおいて海岸ツィムシアン語の現地調査をおこない、とりわけ所有接辞との共起からみた名詞と動詞のふるまいについて資料を収集した。研究分担者は冬期にアメリカ合衆国のピッツバーグで開催されたSSILA(アメリカ先住民諸語研究学会)の大会に出席し、等位構造において用いられる小詞と品詞の関連について発表するとともに、他言語の研究者と情報交換・研究討議をおこなった。自動詞の下位分類として扱うことができる形容詞についても再検討を開始している。さまざまな言語の形容詞については近いうちに東京外国語大学アジア・アフリカ言語文化研究所において研究会が予定されている。2年目である23年度は、初年度の名詞と動詞の問題に続いて、形容詞にかんする問題に焦点を当てた。研究代表者・研究分担者とも、カナダ、ブリティッシュ・コロンビア州(研究代表者はプリンス・ルパート、研究分担者はパウエル・リバーおよびキャンベル・リバー)において現地調査をおこない、母語話者の協力を得て、海岸ツィムシアン語(研究代表者)およびスライアモン・セイリッシュ語(研究分担者)における形容詞の問題に関係する資料を収集した。そもそも名詞と動詞の距離が近く、両者の区別が問題となることが多いこれらの言語において、性質や状態はどのように表現されるのか(自立語か接辞かクリティックか、単一の形態素からなるのか2つ以上の形態素を含むのかなど)、こうした概念が自立語で表される場合、それらの語はどのような接辞をとり、句や節のなかでどのような語と共起し、またどのような語順をとるのか、これらの語のふるまいは名詞や(他の)動詞とどのように異なるのか、検討をおこなった。さまざまな言語における形容詞の問題については、東京外国語大学アジア・アフリカ言語文化研究所のワークショップ(「文法研究ワークショップ」2011年5月28日,10月29日)でもとりあげ、研究分担者その他による討議がおこなわれた。最終年度である24年度は、初年度の名詞と動詞の区別にかんする問題、2年目の形容詞の問題に続いて、名詞・動詞・形容詞以外の品詞の分類に焦点を当てた。研究代表者・研究分担者とも、カナダ、ブリティッシュ・コロンビア州(研究代表者はプリンス・ルパート、研究分担者はパウエル・リバーおよびキャンベル・リバー)において1ー2回の現地調査をおこない、母語話者の協力を得て、海岸ツィムシアン語(研究代表者)およびスライアモン・セイリッシュ語(研究分担者)における品詞分類に関係する資料を収集するとともに、現地研究者と情報交換をおこなった。海岸ツィムシアン語とスライアモン語において、名詞・動詞・形容詞以外の品詞は、どのような基準にもとづき、どのように区別されるのか、品詞分類はどの程度細分化する必要があるのか、検討をおこなった。名詞と動詞の区別(さらには形容詞というカテゴリー)が普遍的にみられることはしばしば指摘されるところであり、「名詞と動詞の区別がない」と言われてきた北アメリカ北西海岸先住民語でも、さまざまな現象にもとづいて名詞と動詞、さらには形容詞を区別することが可能であることを初年度・2年目にみてきた。しかしながら、これら以外の品詞分類は言語により大きく異なることが、あらためて確認された。さまざまな基準を立てることによって品詞の区別が可能になる一方で,品詞間の語類転換の現象も見られる。特に動詞・形容詞として捉えられる語のなかには,その形式を変えることによって名詞のように名詞句の主要部として使えるようになるものがある。それらが,言語類型論的に,動詞のいわゆる準動詞形式や非定形動詞とどのような相違があるのかをより詳細に考えることが今後の課題として明確になった。研究代表者・研究分担者とも、さまざまな言語における形容詞の問題について情報を収集するとともに、それぞれが研究対象とする言語の形容詞について再検討をおこなった。24年度が最終年度であるため、記入しない。

本研究では、当初の予定どおり、初年度は名詞と動詞の問題を、2年目である23年度は形容詞の問題に焦点を当ててきており、続く24年度は現地調査によりさらなる資料を集めてこれら以外の品詞の問題について検討をおこなう。24年度が最終年度であるため、記入しない。
病原体媒介蚊における吸血前後の行動シフトを司る分子基盤の解明

蚊の吸血行動は、マラリアやデング熱などの病原体が蚊からヒトに伝播される根源となる行動である。本研究は蚊が吸血前後で同じ標的に対して「誘引」と「逃避」という真逆の行動を示す、行動シフトに注目する。標的に対して蚊が誘引される機構に加えて、蚊が吸血飽和状態を認識し吸血を停止、さらに標的から逃避するといった、吸血をマイナスに制御する機構を解明することは、従来とは異なる切り口で蚊行動を操作するための重要な知見となる。予備研究で同定した吸血後に発現が上昇する分子の吸血における働きを解明すること、さらに吸血を抑制する可能性のある血液成分の解析を進めることによって、行動シフトを支える分子基盤の解明を行う。
単一光子発生の制御を目指した金属-量子ドットナノ構造体の創製

本年度は、単一光子発生挙動を測定するために必要な金属/シリカ(コア/シェル)ナノ粒子と量子ドットの1:1複合体を精度よく作製することに注力した。昨年度では、この複合体を効率的に作製することが困難であり、非常に低確率でしか得られなかった。そのため、信頼性の高いデータ分布が得られず、プラズモン共鳴効果の影響による光子発生挙動の変化を詳細に検討することができなかった。金属/シリカナノ粒子へQDを吸着させる際、分散液の温度とpHの調整、及びカルボン酸修飾が施されたCdSe/ZnSQDを用いた。これは非平衡型自己組織化現象を利用することで、QDの吸着量を制御できるかを試みるためである。その結果、温度を550°C、pHを59で変化させた条件において、QDの吸着量を制御することはできなかった。具体的には、無調整の条件と大きな変化はなく、QDが単独で吸着した金属/シリカ-QDは極低確率でしか観測できなかった。以上の試みから、非平衡型自己組織化による金属/シリカ-QD作製について検討した。しかし、得られた結果からは最適な条件を得られなかった。その理由として、本実験で用いた条件だけでなく、各々の粒子の分散条件も考慮する必要が挙げられる。この非平衡型自己組織化によるナノ粒子の精密な積層化技術を確立することで、コロイド化学や自己組織化といった基礎科学分野だけでなく、次世代の太陽電池や高発光材料、また新規の光電子デバイスの発展に大きく貢献することが期待できるものである。(抄録なし)金ナノ粒子はポリオール法により、銀ナノ粒子はアスコルビン酸による還元法を用いて作製した。次に、テトラエトキシシランを用いたゾル・ゲル法により、5種類の異なる膜厚を有する金属/シリカナノ粒子を作製した。さらに、金属/シリカナノ粒子にCdSe/ZnSのQDを吸着させるため、シェル表面をアミノシランカップリング剤で修飾した。その後、極低濃度のQDを加えることで、平均的に金属/シリカナノ粒子とQDの1:1複合構造体を作製した。作製した金/シリカナノ粒子は金コア粒径を43nm、シェル膜厚を635nmの間で作製し、粒径と膜厚の単分散性(以下、CV値)を20%以下で制御することに成功した。さらに、銀/シリカナノ粒子は、その銀コア粒径を54nm、シェル膜厚を7nm38nmの間で制御し、これらのCV値も10%以下と、金/シリカナノ粒子と同じサイズ領域で、かつ精緻な銀/シリカナノ粒子の作製に成功した。金/シリカ-QDは、単一QDの発光挙動と比較して、約4倍の蛍光強度の増加を示した。光子相関ヒストグラムは、遅延時間ゼロのピークが高い、つまり単一光子発生を示し難くなった。このように、金ナノ粒子のLSPRと相互作用することで、QDの単一光子発生確率はむしろ低下し、また膜厚が29nmのとき、最も低下することもわかった。一方、銀/シリカ-QDも、金ナノ粒子と同様に、約3.5倍の蛍光強度の増加を示した。しかし、この光子相関ヒストグラムは遅延時間ゼロのピークが非常に低い、つまり単一光子発生を示しやすくなった。このように、銀ナノ粒子のLSPRと相互作用することで、QDの単一光子発生確率は増加し、また膜厚が31nmのとき、最も増加することもわかった。このように、LSPR効果の発現モデルとなる金属/シリカ-QD複合体からLSPR効果と単一光子発生との相関を世界に先駆けて詳細に解明し、また銀ナノ粒子を用いることで高発光性の単一光子源として、実用可能であることを実証することに成功した。

単一分子分光測定を繰り返すことで、数十個の金属/シリカ-QDから得られた単一光子発生挙動を詳細に解析することで、プラズモンと単一光子発生とのナノ構造相関を具体的に解明する事に成功している。本研究では、金属/シリカナノ粒子とQDの1:1複合構造体を作製するにあたり、低い確率の自己組織化に頼らざるを得なかった。そのため、金属/シリカ-QDから得られた単一光子発生挙動を数多くのデータを得ることが非常に困難であった。今後は、高確率に1:1の金属/シリカ-QDが得られる材料設計や作製条件の模索を行う。具体的には、近年のナノ粒子から構成される超格子構造体のコロイド化学的な設計技術を利用することで、大多数の1:1の金属/シリカ-QDを作製する。(抄録なし)
単純実験モデルを用いた宿主と寄生体の共進化シナリオの実験的再現と包括的理解

本研究は試験管内でRNAとタンパク質から構築したRNA複製システムと、そこに自然発生する寄生体RNAを共進化させることで、宿主と寄生体の進化プロセスを理解することを目的とした。実際に進化実験を行った結果、まず宿主RNAが寄生体RNAに対して耐性を進化させ、その後、寄生体RNAがそれに対して適応する進化を起こすことを見出した。この結果は、試験管内RNA複製システムで宿主と寄生体間の進化的な軍拡競争が起きたことを示す。このシステムは単純な実験モデルとして宿主と寄生体の共進化プロセスの詳細な理解に役に立つだろう。本研究は試験管内でRNAとタンパク質から構築したRNA複製システムと、そこに自然発生する寄生体RNAを共進化させることで、宿主と寄生体の進化プロセスを理解することを目的としている。平成27年度は、共存状態の長期安定性を確かめるために先行研究からさらに長期間継代することを目指した。さらに平衡した進化実験を合計3系列行うことで、結果の再現性も評価できるようにすることを目標とした。本年度は先行研究に加えて約50ラウンドの継代実験を行った。さらに独立した2系列でも同じラウンドまでの継代実験を行った。これにより当初の目的を達成し、共進化過程を再現性も含めて解析するための試料を得ることができた。追加の継代の結果、これまで共存状態に達したと思われた宿主RNAと寄生体RNAが再び個体数振動を再開させることを見出した。この現象は3系列全てで観察されたため、偶然ではないと考えられる。またその振動ダイナミクスはこれまでにないくらい一定のパターンを繰り返していた。この一定のパターンを生み出した原因として、宿主と寄生体の進化が袋小路に行き着いて完全に止まった可能性がある。別の可能性として、複数の変異体が交互に集団を占めるような周期的なパターンに行き着いた可能性もある。今後の課題は配列を解析することでこのパターンを起こした変異と分子機構を明らかにすることである。当初予定したいた平成27年度の目標は全て達成することができたため。平成28年度は、平成27年度までに実施した長期進化実験中のRNAの配列や長さの解析を行った。進化系列は独立に6系列存在するが、そのうち1系列に着目し全ラウンドでRNAを精製、ポリアクリルアミドゲル電気泳動を行った。RNAをSYBR green IIで染色したところ、宿主RNA、寄生体RNAのバンドがともに現れたり消えたりの振動ダイナミクスを見せていた。この結果は昨年度定量RT-PCRで測定した結果と一致していた。宿主RNAのサイズについては継代中には大きな変化は見られなかったのに対し、寄生体RNAのサイズは大きく変化していた。当初は200塩基程度の長さであったものが、途中からは800塩基程度のものが出現した。その後は600-1500塩基の複数のバンドが検出されるようになった。この結果は、様々なサイズの寄生体RNAが出現したことを示している。さらに本年度は、宿主、寄生体RNAの配列解析を行うための資料の準備を行った。継代途中の20か所を選び、宿主、および寄生体RNAを逆転写することによりcDNAを調製した。元々のRNAの量が少ないことと、反応液中には翻訳系に由来する様々なRNAが混在しているため、目的外のDNAが増幅してしまうという問題が生じたが、電気泳動によるサイズ選択や、PCR条件の最適化等を駆使することにより、すべての箇所で十分な量のcDNAを得ることに成功した。今後、次世代シーケンサーを用いて配列解析を行う予定である。技術補佐員の急な退職というトラブルがあったものの、予定通り配列解析のサンプルを調製することができたため、おおむね順調だと判断した。本研究では単純化した実験モデルを使うことにより、ウイルスなどの寄生体と宿主の共進化プロセスを理解することを目指した。本年度は昨年までに実施した継代実験で得られた宿主および寄生体RNA配列を次世代シーケンス技術を用いて大規模に解析することを目指した。これまでに行った進化系列の1つに着目し、途中の約20か所について宿主および寄生体RNAのcDNAを調製した。宿主のcDNAについては2000塩基長と長いためPacbioRSにより配列解析を行った。寄生体のcDNAについてはおそらく強い高次構造のためにPacbioRSでは配列が読めなかったため、Illuminaに変更して配列解析を行った。Pacbio RSにより得られたデータには多くの読み取りエラーが含まれたため、同じ配列について複数回の配列読み取りを行い、そのコンセンサス配列を使った。これらの方法で、全ての箇所について200リード以上の配列を獲得することに成功した。配列解析の結果、宿主、および寄生体RNAに複数の変異が蓄積していっている様子が観察された。これは宿主、寄生体ともに進化していることを示している。さらに宿主配列の進化ではコードされている複製酵素の配列特異性を上げる変異が入っていることが示唆された。その後、寄生体側にもともと宿主が持っていた複製酵素によって認識される配列が生まれていることを見出した。これらの結果は、宿主と寄生体が軍拡競争を行ったことを示している結果である。以上の結果から、この単純化されたRNA複製システムで宿主と寄生体が進化的軍拡競争を行っていたことを示す証拠を得た。一方で、RNAの濃度ダイナミクスからは軍拡競争だけではなく、平和的共存を行っている期間も見出されている。

今後、これらの期間を比較することにより、これらの進化ダイナミクスを決める条件を明らかにしていきたい。本研究は試験管内でRNAとタンパク質から構築したRNA複製システムと、そこに自然発生する寄生体RNAを共進化させることで、宿主と寄生体の進化プロセスを理解することを目的とした。実際に進化実験を行った結果、まず宿主RNAが寄生体RNAに対して耐性を進化させ、その後、寄生体RNAがそれに対して適応する進化を起こすことを見出した。この結果は、試験管内RNA複製システムで宿主と寄生体間の進化的な軍拡競争が起きたことを示す。このシステムは単純な実験モデルとして宿主と寄生体の共進化プロセスの詳細な理解に役に立つだろう。27年度に継代した宿主および寄生体RNAの配列解析を行い、どのように進化が起きたのかを明らかにする。本年度で得られたcDNAサンプルをもちいて、今後は次世代シーケンスによる配列解析を行う。シーケンサーはPacbio RSを予定している。このシーケンサーを用いれば、宿主RNAの全長(約2000塩基)を一度に読むことができ、遺伝型を決定することができる。Pacbio RSの問題としてはエラーが大きいということがあるが、同じ配列を複数回読み、そのコンセンサス配列を採用することにより解決する予定である。29年度が最終年度であるため、記入しない。進化生物学29年度が最終年度であるため、記入しない。
原核細胞の細胞骨格による磁気感知オルガネラ配置の分子機構

磁性細菌は、マグネトソームとよばれるオルガネラにより地磁気を感知する。マグネトソームは、細胞内に直鎖上に配置されることで、細胞中央に棒磁石のような構造を形成し、磁気センサーとして機能する。本研究では、アクチン様蛋白質であるMamKによって構成される細胞骨格によるマグネトソームの配置機構を解明する。前年度までの研究では、生細胞蛍光イメージングにより、MamK細胞骨格は、マグネトソームを細胞中央に直鎖状につなぎとめ、拡散によるマグネトソームの分散を防ぎ、安定に固定された磁気センサーとして機能させていることを明らかにした。本年度は、このMamKの機能が、異なる分類群の磁性細菌で保存されているかを調べた。M. magneticum AMB-1のmamK欠損株に、アルファー、ガンマ及びデルタプロテオバクテリアの分類される5種の形態的、生理的に異なる磁性細菌のMamK蛋白質を発現させ、AMB-1のマグネトソームが固定できるかを検証した。その結果、すべての磁性細菌のMamKがマグネトソームを直鎖状に固定できたことから、MamKの機能が磁性細菌で保存されていることが明らかになった(論文発表準備中)。この結果は、MamKに保存的なアミノ酸残基が、マグネトソーム固定に重要な役割を果たすことを示唆している。一方、MamJ蛋白質は細胞内でMamK細胞骨格と相互作用すると考えられおり、マグネトソーム配置の分子機構を調べる上で重要な蛋白質である。本研究では、MamJ蛋白質の精製に成功し、in vitroでMamKとMamJ蛋白質の相互作用を確認した。蛍光標識したMamK蛋白質を用いて、蛍光顕微鏡下でMamK繊維重合を観察する実験系を確立し、これにMamJを添加し、MamK重合におけるMamJの機能を検証した(論文投稿準備中)。本研究では、磁性細菌の細胞内で、MamK細胞骨格がどのようにしてマグネトソームの配置を制御し、磁気センサーとしての役割を支えているか、を明らかにする。1、MamK精製と高速AFMによる重合特性の解析in vitroでMamK蛋白質の重合特性を解析するため、単量体MamKを精製した。大腸菌で発現させたMamK蛋白質を、弱アルカリ性の脱重合緩衝液に懸濁し、MamKを脱重合させた。得られた試料をイオン交換カラムクロマトグラフィ、ゲルろ過を行うことで単量体MamKを精製した。高速AFMを用いて、MamK繊維の重合過程を観察したところ、MamK繊維の重合に極性があること、MamK繊維がトレッドミル運動することを明らかにした。MamK繊維のトレッドミル運動がマグネトソームの安定な細胞内配置に必要であることを示唆した。2、生細胞内のマグネトソームとMamK細胞骨格の動態観察全反射蛍光顕微鏡を用いて、磁性細菌Magnetospirillum magneticum AMB-1の細胞周期全体にわたるマグネトソームの細胞内動態を、高い時間分解能で観察することに成功した。野生株とmamK遺伝子欠損株のマグネトソームの局在と動態を比較すると、野生株では、マグネトソームは細胞中央に直鎖状に細胞周期を通じて固定されていたのに対し、mamK欠損株では、マグネトソームは凝集体をつくり細胞内の偏った位置に存在するか、ランダムに分散し移動する様子が観察された。また、mamK欠損株細胞内のマグネトソームの拡散定数は、リボソームなどの細胞内を単純拡散する分子と同等であった。このことから、MamK細胞骨格は、マグネトソームを細胞中央に直鎖状につなぎとめることで、マグネトソームが細胞内に動的に分散することを防ぎ、安定な構造をもつ効率的な磁気センサーとして機能させていることが明らかになった(論文投稿中)。本研究課題では、高速AFMと全反射蛍光顕微鏡による生細胞蛍光イメージングを、それぞれin vitroとin vivoからのアプローチとして用い、MamK細胞骨格がどのようにマグネトソームを形成し、磁気センサーとしての役割を支えているか、を明らかにする。平成28年度に計画した、単量体MamK蛋白質の精製、MamJ蛋白質の精製を達成し、さらに高速AFMによりMamK分子が繊維状構造に重合する様子を動画観察することに成功した。また、全反射蛍光顕微鏡を用いた生細胞内のマグネトソーム動態観察により、MamK細胞骨格のマグネトソーム細胞内配置における機能についての基礎情報を得ることに成功した。以上のように本研究課題は、研究計画に従い順調に進展しており(2)を選択した。本研究では、磁性細菌の細胞骨格MamKがどのようにして、磁気オルガネラ「マグネトソーム」を直鎖状に細胞内配置するのか、そのメカニズムの解明を目指す。1、生細胞イメージングによるMamK細胞骨格の機能解析全反射蛍光顕微鏡を用いたMagnetospirillum magneticum AMB-1細胞内のマグネトソームの細胞内動態を観察した。mamK欠損株では,マグネトソームは細胞内をランダムに移動して分散するか,大きな蛍光輝点に凝集し,細胞内の偏った位置に存在していた。そこで,mamK欠損株でのマグネトソームの拡散定数を調べたところ、マグネトソームが単純拡散によって分散していることがわかった。