hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
熱帯・亜熱帯地域におけるウドンコカビの適応進化

各種野菜・果樹、麦類などの主要作物に大きな被害を及ぼすウドンコカビは温帯起源の植物寄生菌で、熱帯地域へ分布を広げ各種熱帯果樹類、野菜類に被害を与えている。しかし,アジア熱帯地域では研究者不足,分類に必要な有性世代を形成しないことなどから、種類等はほとんど明らかになっていない。また、熱帯地域のうどんこ病菌は温帯では見られなかった生態を持つことが示唆されており、熱帯地域への適応進化を探ることは本病を防ぐ意味でも重要である。本研究は以下の2点について実施する。1)分子系統および形態観察によりアジア(亜)熱帯地域に分布するウドンコカビの種多様性を明らかにし、主要作物に寄生するウドンコカビの種類を解明する。2)広い範囲の熱帯果樹・樹木類に同種のウドンコカビが寄生する可能性が示された。これは防除のための疫学研究に重要であり、多くの熱帯果樹のウドンコカビを網羅的に調査し、分類的位置および相互感染性の有無を解明する。平成29年度は前年度にタイおよびインドネシアで採集した135標本について、詳細な形態観察およびDNAシークエンス解析により菌種の同定を行い、アジア熱帯・亜熱帯地域におけるうどんこ病菌フロラの解明を行った。その結果、1新属6新種を含む47種のうどんこ病菌および14の新宿主記録を発見した。これらの研究成果は菌学関係の国際専門誌に13編の研究論文として公表された。これらの成果は熱帯アジアにおけるうどんこ病防除のための基礎資料として重要である。29年度が最終年度であるため、記入しない。しかし,熱帯地域では研究者不足,分類に必要な有性世代を形成しないことなどから、種類等はほとんど明らかになっていない。また、熱帯地域では温帯では見られなかった生態を持つことが示唆されており、熱帯地域への適応進化を探ることは本病を防ぐ意味でも重要である。1)分子系統および形態観察により(亜)熱帯地域に分布するウドンコカビの種多様性を明らかにし、主要作物に寄生するウドンコカビの種類を解明する。平成28年度は10月にインドネシアのバリ島およびジャワ島、12月にタイ北部でそれぞれうどんこ病菌の採集を行った。インドネシアではインドネシア科学院生物研究センター(LIPI)の協力を得ることができ、共同で標本採集に当たり45標本を採集した。また、生物研究センターとの標本貸与協定を結び、生物多様性条約に則って標本の輸入を行った。また、タイ北部では90標本を採集した。現在はこれらの標本のDNAシークエンス解析を行っている。さらに、詳細な形態観察を行い、新種記載、新宿主植物の記載、および東南アジアでのうどんこ病菌の多様性解析を行っていく。インドネシアおよびタイにおいて標本の採集を行い、両国合わせて約140標本を採集することができた。現在、これらのDNAシークエンス解析を行っている。また、詳細な形態観察を行い、新種記載、新宿主植物の記録、および東南アジアにおけるうどんこ病菌多様性に関する記録を順次専門誌に発表するべく、作業を行っている。・平成28年度に採集した標本のDNAシークエンス解析を継続する。また、詳細な形態観察を行い、新種記載、新宿主植物の記録、および東南アジアにおけるうどんこ病菌多様性に関する記録を順次専門誌に発表する。

・うどんこ病菌は熱帯果樹であるランブータン、ドリアン、ナツメ、かんきつ類、バイオディーゼルの原料となるナンヨウアブラギリ、パラゴムノキ等に寄生し、大きな被害を与えているが、これらの原因菌の多くは未同定である。東南アジアの有用植物に寄生するうどんこ病菌の正確な種同定を行い、的確な防除技術のための資料とする。29年度が最終年度であるため、記入しない。
大域的ランドスケープ計算によるタンパク質の構造転移の確率的描像

酵素反応や分子モーターなど、タンパク質の機能発現メカニズムを理解し制御するためには、その途中で起こる現象を立体構造にもとづいて特徴づける必要がある。本研究は、構造転移の大域的なランドスケープを計算するための、全原子分子動力学計算に代わる方法として、局所構造変化の協同性を考慮した粗視化モデルを開発する。二次構造変化、大規模ドメイン運動、複合体構造の四次構造変化といった多様な構造転移を示すタンパク質の実験事実を参照しながら、これらのタンパク質に一般的に適用できる統一的なモデルを構築し、これを用いた大域的なランドスケープの計算により、構造転移の確率的描像を確立する。
炎症歯肉におけるサイトカイン産生の特異性について

歯周病の発症と進行に細菌感染が深く関与していることが,これまでの細菌学的および免疫学的研究によって明らかにされてきた.これらの細菌の構成成分であるリポ多糖や莢膜多糖抗原は,炎症性サイトカインの一つであるインターロイキン-1(IL-1)の産生に関与し,さらにこのIL-1が様々な生物学的活性を示し,歯周病,リウマチなどの炎症性骨吸収をも起こすことが明らかとなった.そこでこれまで我々は,歯肉溝浸出液(GCF)中のIL-1を測定し,臨床所見との関連性について調べた.その結果,GCF中のIL-1は歯周炎が重症になるに従い,その検出量が増加することを明らかにした.しかし,GCF中のIL-1量を治療の前後で調べたところ,IL-1αは歯肉の炎症が消退するに従い,検出量が低下したのに対し,IL-1βは歯肉の炎症が消退したにもかかわらず,その検出量が変化しない場合が多く認められた.したがって本研究はこれらの事実をもとにして,歯周組織におけるIL-1の局在がIL-1αとIL-1βの間において,違いがあるのではないかと考えIL-1の局在を免疫組織学的手法により検索を行った.その結果,1.GCFサンプルを早期発症型歯周炎患者と成人性歯周炎患者から採取し,GCF中のIL-1を調べたところ,早期発症型歯周炎患者では成人性歯周炎患者に比べIL-1βが高かった.2.IL-1αに関しては両群とも同程度であった.免疫染色の結果からもIL-1αが上皮に多数陽性細胞が認められたことからIL-1αは歯肉の炎症に関係していることが示唆された.3.IL-1raは早期発症型歯周炎患者よりも成人性歯周炎患者のGCF中に多く認められたことから,歯周炎の活性度をIL-1α,IL-1βとIL-1raの比率であるIL-1活性度で両群を比較した場合,早期発症型歯周炎患者の方が成人性歯周炎患者に較べ有意にIL-1活性度が高かった(P<0.01)以上のことから,IL-1活性度を調べることにより歯周病の病態の違いを把握できる可能性が示唆された.歯周病の発症と進行に細菌感染が深く関与していることが,これまでの細菌学的および免疫学的研究によって明らかにされてきた.これらの細菌の構成成分であるリポ多糖や莢膜多糖抗原は,炎症性サイトカインの一つであるインターロイキン-1(IL-1)の産生に関与し,さらにこのIL-1が様々な生物学的活性を示し,歯周病,リウマチなどの炎症性骨吸収をも起こすことが明らかとなった.そこでこれまで我々は,歯肉溝浸出液(GCF)中のIL-1を測定し,臨床所見との関連性について調べた.その結果,GCF中のIL-1は歯周炎が重症になるに従い,その検出量が増加することを明らかにした.しかし,GCF中のIL-1量を治療の前後で調べたところ,IL-1αは歯肉の炎症が消退するに従い,検出量が低下したのに対し,IL-1βは歯肉の炎症が消退したにもかかわらず,その検出量が変化しない場合が多く認められた.したがって本研究はこれらの事実をもとにして,歯周組織におけるIL-1の局在がIL-1αとIL-1βの間において,違いがあるのではないかと考えIL-1の局在を免疫組織学的手法により検索を行った.その結果,1.GCFサンプルを早期発症型歯周炎患者と成人性歯周炎患者から採取し,GCF中のIL-1を調べたところ,早期発症型歯周炎患者では成人性歯周炎患者に比べIL-1βが高かった.2.IL-1αに関しては両群とも同程度であった.免疫染色の結果からもIL-1αが上皮に多数陽性細胞が認められたことからIL-1αは歯肉の炎症に関係していることが示唆された.3.IL-1raは早期発症型歯周炎患者よりも成人性歯周炎患者のGCF中に多く認められたことから,歯周炎の活性度をIL-1α,IL-1βとIL-1raの比率であるIL-1活性度で両群を比較した場合,早期発症型歯周炎患者の方が成人性歯周炎患者に較べ有意にIL-1活性度が高かった(P<0.01)以上のことから,IL-1活性度を調べることにより歯周病の病態の違いを把握できる可能性が示唆された.歯周炎患者の歯肉溝滲出液(GCF)中に存在する,炎症性サイトカインのうちInterleukin-1α(IL-1α),IL-1β,IL-1raをELISA法により測定したところ,歯肉の炎症が高度に進行するに従いIL-1α,β,raの産生が亢進した.歯周初期治療により,IL-1αとIL-1raは炎症が消退するのに従い産生が減少した.しかしIL-1βは炎症が消退しても,産生が減少しにくい傾向が認められた.そこでIL-1αとIL-1βはその歯肉組織中での局在に違い,おそらくIL-1αは炎症の消退しやすい歯肉表層に多く,IL-1βは歯肉の深層あるいは結合組織に存在するのではないかと考え,IL-1αとIL-1βに対するモノクローナル抗体を用い,免疫組織学的評価を行ったところ,IL-1αは歯肉に限局して存在していたのに対しIl-1βは歯肉全体に存在していた.

次に歯周炎の病態の違いが産生するIL-1にも影響するか否かを,歯周組織の破壊の程度が同程度である,早期発症型歯周炎患者(EOP)と成人性歯周炎患者(AP)の間で比較したところ,GCF中のIL-1αとIL-1raはAPとEOPの間において,ほぼ同程度であったのに対し,IL-1βはEOPの方が高い傾向を示した.したがって,これまでの報告でIL-1αとIL-1βの生理活性はほぼ同じであると認識されているが,炎症性歯周組織の表層にはIL-1αが存在し,炎症の程度に直接反映されて産生されているのに対し,IL-1βは結合組織により多く存在し,歯槽骨吸収により強く関係している可能性が示唆された.歯周病の発症と進行に細菌感染が深く関与していることが,これまでの細菌学的および免疫学的研究によって明らかにされてきた.これらの細菌の構成成分であるリポ多糖や莢膜多糖抗原は,炎症性サイトカインの一つであるインターロイキン-1(IL-1)の産生に関与し,さらにこのIL-1が様々な生物学的活性を示し,歯周病,リウマチなどの炎症性骨吸収をも起こすことが明らかとなった.そこでこれまで我々は,歯肉溝浸出液(GCF)中のIL-1を測定し,臨床所見との関連性について調べた.その結果,GCF中のIL-1は歯周炎が重症になるに従い,その検出量が増加することを明らかにした.しかし,GCF中のIL-1量を治療の前後で調べたところ,IL-1αは歯肉の炎症が消退するに従い,検出量が低下したのに対し,IL-1βは歯肉の炎症が消退したにもかかわらず,その検出量が変化しない場合が多く認められた.したがって本研究はこれらの事実をもとにして,歯周組織におけるIL-1の局在がIL-1αとIL-1βの間において,違いがあるのではないかと考えIL-1の局在を免疫組織学的手法により検索を行った.その結果,1.GCFサンプルを早期発症型歯周炎患者と成人性歯周炎患者から採取し,GCF中のIL-1を調べたところ,早期発症型歯周炎患者では成人性歯周炎患者に比べIL-1βが高かった.2.IL-1αに関しては両群とも同程度であった.免疫染色の結果からもIL-1αが上皮に多数陽性細胞が認められたことからIL-1αは歯肉の炎症に関係していることが示唆された.3.IL-1raは早期発症型歯周炎患者よりも成人性歯周炎患者のGCF中に多く認められたことから,歯周炎の活性度をIL-1α,IL-1βとIL-1raの比率であるIL-1活性度で両群を比較した場合,早期発症型歯周炎患者の方が成人性歯周炎患者に較べ有意にIL-1活性度が高かった(P<0.01).以上のことから,IL-1活性度を調べることにより歯周病の病態の違いを把握できる可能性が示唆された.
呼吸循環代謝システムの長期トレーニング適応における順序発現機構の解明

本研究は、週に1回の高強度インターバルトレーニングが呼吸循環機能に及ぼす影響とその順序性を明らかにすることを目的とした。呼吸循環機能は、自転車エルゴメータを用いたランプ負荷試験及び一定負荷運動により評価した。左心室の形態及び機能の変化は、安静時に超音波エコー装置を用いて測定した。一部の被験者は、トレーニング毎に呼吸循環機能及び安静時の左心室形態及び機能計測を実施した。トレーニングは、最大負荷の80%に相当する負荷量を疲労困憊まで継続する運動を3分間の休憩を挟んで合計3回繰り返し行った。トレーニングの結果、最大酸素摂取量、呼吸性代償開始点、換気性作業閾値、そして左心室後壁厚の増加が認められた。平成27年度の研究では、週に1回の低頻度・高強度トレーニングによって得られる、呼吸循環機能及びパフォーマンスの改善効果がいかなる継時的変化を辿るのかを明らかにすることを目的として行った。被験者は1819歳の健常学生5名を対象に、短時間で疲労困憊に至る全力運動を週に1回の頻度で、3週間繰り返し行い、呼吸・循環・代謝、そして運動継続時間の変化を縦断的に調査した。運動様式は、自転車運動を用いて行った。運動のプロトコールは、安静時10分間、実験前の最大運動負荷試験で得られた100%Work rateの運動を疲労困憊まで実施し、その後クーリングダウンとして0 watt負荷のクランキング運動を3分間行った。その結果、循環の指標である心拍数、代謝の指標である酸素摂取量の応答性、そして運動継続時間のトレーニングに伴う変化は、それぞれ関連性が高いことが示された。しかしながら、呼吸の指標である最大分時換気量は、トレーニングの回数を追うごとに減少し、一元配置の分散分析の結果、その減少効果は有意であることが明らかになった(p=0.03)。これらの結果から、週に1回の低頻度・高強度とトレーニングによってもたらされる呼吸・循環・代謝、そしてパフォーマンスの適応効果には、順序性が認められることが明らかになった。また、トレーニングによってもたらされる呼吸(分時換気量)の適応効果は酸素摂取量とは独立に現れ、その抑制効果はトレーニングを開始してから比較的早い時期に認められる可能性が示唆された。平成27年度の研究計画である、低頻度・高強度トレーニングによってもたらされる、呼吸循環機能及びパフォーマンスの改善効果の継時的変化の検討は、概ね順調に進み、それぞれの適応効果には順序性が存在することが明らかになった。また、本研究で用いる実験プロトコール、そして週に1回・高強度トレーニングでもたらされる適応効果に関しては、2015年4月に国際誌に掲載された。これらの事実に加えて、中心循環の指標であるアセチレン再呼吸法によって得られる心拍出量、そして近赤外線分光法によって測定する末梢循環量の継時的変化を測定することにより、呼吸循環機能及びパフォーマンスの改善効果が、いかなる継時的変化を辿るのか、それらの適応効果を引き起こすメカニズムの解明を行う予定である。平成28年度の研究では、週に1回の低頻度・高強度インターバルトレーニングによってもたらされる、呼吸・循環・代謝、そして運動パフォーマンスの適応効果の順序性、及びそのメカニズムを解明するために、近赤外線分光装置を導入し、革新的な週1回のインターバルトレーニングによって引き起こされる骨格筋有酸素能力の適応効果を明らかにすることを目的として行った。被験者は健常学生2名を対象とした。週に1回の低頻度・高強度インターバルトレーニングは、漸増負荷運動で得られた最大負荷量(Watt)の80%負荷を疲労困憊まで持続させ、3分の休息期を挟み合計3回繰り返し行わせる手法を用いた。トレーニング頻度は、週に1回、合計8回行わせた。トレーニング前後に漸増負荷運動によって最大酸素摂取量を測定した。トレーニング1試行目の運動継続時間は、トレーニング1回目とトレーニング8回目とを比較して、1名は6分3秒から9分17秒に、もう1名は5分31秒から7分17秒にそれぞれ延長しており、トレーニングによって運動継続時間が増加する傾向が認められた。また、近赤外線分光法によって得られた、トレーニング中の疲労困憊時に得られる活動筋内のstO2(%)は、トレーニングを重ねる毎により減少する傾向が認められた。トレーニング後の漸増負荷運動によって得られた最大酸素摂取量は、トレーニング前と比較して1名は2585mlから3137ml、もう1名は3203mlから3205mlであった。漸増負荷運動中の心拍数の値は、トレーニング前と比較して、トレーニング後には低値で推移する傾向が見られた。これらの結果から、週に1回の低頻度・高強度インターバルトレーニングによって、高強度一定運動の運動継続時間が著しく延長すること、そしてその機構には骨格筋有酸素能力の向上が関与している可能性が示唆された。研究計画である、週に1回の低頻度・高強度インターバルトレーニングによってもたらされる、呼吸・循環・代謝、そして運動パフォーマンスの適応効果の順序性、及びそのメカニズムの解明に関しては、概ね順調に進み、これまでの研究によって、トレーニングによって呼吸及び末梢組織の有酸素能力に適応効果がもたらされること、そしてそれらには順序性が認められる可能性が示唆された。これらの事実に加えて、本研究の成果を公表するために、被験者数を増やし、データを重ねることで、トレーニングによって引き起こされる適応効果、そしてその順序性を詳細に検討する計画である。

平成29年度の研究では、週に1回の低頻度・高強度インターバルトレーニングによってもたらされる、呼吸・循環・代謝、そして運動耐容能の適応効果の順序性、及びそのメカニズムを解明するために、トレーニング毎の安静時左心室形態及び機能測定、そして運動時の呼吸・循環諸量測定、そしてアセチレン再呼吸法による心拍出量測定法の導入を行った。1名の被験者に対して、インターバルトレーニングを8回実施し、トレーニング毎に呼吸循環諸量を測定評価した。安静時の左心室の形態測定において、左心室末期径はトレーニング1回目では5.03cm、そしてトレーニング8回目では5.02cmと変化がみられなかったのに対して、左室心筋重量についてはトレーニング1回目は204gからトレーニング8回目では246gと増加する傾向が認められた。また、トレーニングを行うことによって、トレーニング中の換気量が減少する傾向が示された。さらに本年度では、アセチレン再呼吸法による安静時心拍出量の測定を試みた。2名の被験者に対して、安静座位でアセチレン再呼吸法を実施した結果、1名の被験者は心拍出量;6.2l、一回拍出量;80ml、心拍数;78bpm、もう一人の被験者は心拍出量;6.9l、一回拍出量;68ml、心拍数;100bpmであった。また、心エコー装置によって測定した両被験者の一回拍出量は、それぞれ81.1mlと75.9mlで同程度の値を示した。平成27年29年度の結果、週に1回の低頻度・高強度インターバルトレーニングは、呼吸循環器の機能に適応効果をもたらし、運動耐容能を向上させることが明らかになった。そして、それらの適応効果を継時的に測定評価し、順序発現機構を明らかにするために必要な心拍出量の測定及び骨格筋酸素組織動態の評価が可能となった。本研究は、週に1回の高強度インターバルトレーニングが呼吸循環機能に及ぼす影響とその順序性を明らかにすることを目的とした。呼吸循環機能は、自転車エルゴメータを用いたランプ負荷試験及び一定負荷運動により評価した。左心室の形態及び機能の変化は、安静時に超音波エコー装置を用いて測定した。一部の被験者は、トレーニング毎に呼吸循環機能及び安静時の左心室形態及び機能計測を実施した。トレーニングは、最大負荷の80%に相当する負荷量を疲労困憊まで継続する運動を3分間の休憩を挟んで合計3回繰り返し行った。トレーニングの結果、最大酸素摂取量、呼吸性代償開始点、換気性作業閾値、そして左心室後壁厚の増加が認められた。平成28年度の計画では、上記に記載したように、低頻度・高強度運動によってもたらされる、呼吸・循環・代謝、そして運動パフォーマンスの適応効果の順序性、及びそのメカニズムを解明するために、アセチレン再呼吸法による心拍出量、近赤外線分光法によって末梢血流測定を行うシステムの導入を計画している。実際には、27年度で実施したトレーニング様式を用いて、心拍出量及び末梢血流測定をこれまでの呼吸循環代謝指標と同時計測し、それぞれの関連性を詳細に検討することを計画している。また、アセチレン再呼吸法を用いた運動中の心拍出量測定に関しては、未だ測定方法が確立しておらず、導入に時間を要する場合には、低頻度・高強度トレーニング時の末梢血流測定の適応効果をのみを検討する。
田園主義的イングリッシュネスとイギリス小説

本研究は、田園にこそイギリスのナショナル・アイデンティティ(イングリッシュネス)の本質があるという田園主義的アイデンティティの構築と脱構築の歴史をたどることを主題としているが、今年度は、エミリー・ブロンテ『嵐が丘』、ジョージ・エリオット『アダム・ビード』と『サイラス・マーナー』、カズオ・イシグロ『日の名残り』について研究した。このうち『嵐が丘』論については、日本英文学会全国大会で口頭発表し、また、それを踏まえて原稿を改稿し、日本英文学会北海道支部の機関誌に投稿した。ゴシック的な崇高なムーアを舞台にした『嵐が丘』が、いかにジェイン・オースティンによって構築されたジェントリー的な田園主義的イングランド観への批判をふくんでおり、18世紀後半以降の農業革命と産業革命の結果、消滅していったヨーマン(ヒースクリフ)に仮託して、もうひとつのナショナル・アイデンティティを提示しようとしているかを論じた。エリオットの小説については、イングリッシュネスがどこに認められるのかを確認したが、いまだ論文の着想を得たかどうかの段階であり、書きはじめてはいない。イシグロの『日の名残り』については、その背景となるサッチャー時代のヘリテージ文化にかんする論文(「ヘリテージ映画の再定義にむけてーマーガレット・サッチャーの影のもとで」)を、中央大学人文科学研究所編『英文学と映画』に投稿した。『日の名残り』論自体は、現在、書きはじめたところであるが、来年度中には完成できる見込みである。わたしが出版を予定している田園主義的イングリッシュネスの文学史で、いまだ書き上げていなかったのは、E・ブロンテ『嵐が丘』(1847)、G・エリオット『アダム・ビード』(1859)あるいは『サイラス・マーナー』(1861)、D・H・ロレンス『チャタレー夫人の恋人』(1928)あるいは「英国、わが英国」(1922)、イヴリン・ウォー『ブライズヘッドふたたび』(1945)、カズオ・イシグロ『日の名残り』、イアン・マキューアン『贖罪』だったが、そのうち『嵐が丘』については本年度論文を完成させることができた。また、『日の名残り』についても目処を立てることができた。田園主義的イングリッシュネスの文学史を完成させるためにいまだ書き上げていない作品についてこれからひとつずつ書き上げていくが、それだけではなく、これまで単発の論文として書いていた論文を、一冊の本へとまとめるためには、個々の論文について相当の書き直しを要することになる。来年度は、『日の名残り』論を完成させるとともに、一冊の本とするための各論文の書き直しにも取り組んでいく。夏期休暇中に資料収集のための連合王国出張を予定していたが、学科主任としての校務が予想以上に多かったため、延期せざるをえなかった。
C型肝炎ウイルスのインターフェロン抵抗性に関する研究

Genotype 2a型、2b型についてIFNの効果とNS5A領域の変異を比較した。その結果、genotype 2aの著効率は約60%であったが、genotype 2bでは約30%であった。Genotype 2aにおいても既に報告されているprototypeと比較するとNS5A領域の変異が多いほうがIFN著効率が高かった。特に変異数が3個以上のものでは全例が著効であった。しかし、変異の有無により血中ウイルス量に差はみられなかった。一方、genotype 2bについての解析でも対象数を増やして検討したところ、やはり変異数の多い方が感受性が高いことが推定された。一方、5'-NCRにあるinternal ribosome entry siteの塩基配列の変異が、IFN著効率と関連するという報告がある。NS5A領域と5'-NCRの意義を調べる目的で、5'-NCRの変異とIFN著効率との関連を検討した。しかしこの部位の変異数は著効群と無効群との間で有為な差を認めなかった。現在のところ、IFN著効率と関連するウイルス遺伝子の部位はNS5A領域のみであることが示された。NS5A蛋白の転写活性作用について調べたところ野生型と変異型で差が認められた。また細胞内IFNシグナル伝達系に対するNS5A領域の影響を解析したところ、NS5A蛋白はinterferon stimulated response element制御下の遺伝子の発現を抑制し、その抑制効果は野生型と変異型で差があり、変異型では減弱しているという結果を得ている。これらの結果から、IFN治療抵抗性の機序として、細胞内IFNシグナル伝達抑制機構が関与することが示唆された。昨年度の予備実験によってgenotype 2型においてもNS5A領域の変異とインターフェロンの効果に関連があることが示唆された。そこで更に症例数を増やして、genotype 2a型、2b型それぞれについてインターフェロンの効果とNS5A領域の変異を比較した。方法は血中からRNAを抽出し、RT-PCR法により増幅、direct sequencing法で遺伝子配列を決定した。その結果、genotype 2aでは著効率は約60%であったが、genotype 2bでは約30%であり、genotype 2bではgenotype 1bと変わらない成績であった。genotype 2aにおいてもNS5A領域の変異が高頻度に認められており、既に報告されているprototypeとの比較では、NS5A領域の変異が多いものがよりインターフェロン著効率が高かった。一方、genotype 2bについての解析では、現在のところNS5A領域の変異とインターフェロン著効率との間に有為の関連みられていない。またインターフェロンアルファと細胞レセプターが異なるといわれているインターフェロンベータについても同様の解析を行った。投与総量が少なかったため一部の変異株に感染している例で無効例が認められたが、インターフェロンアルファとほぼ同様の成績であった。これらのことから、NS5A領域はインターフェロンの種類やgenotypeに関わりなくインターフェロン感受性に関連する領域であることが明らかとなった。Genotype 2aのインターフェロン著効率は約60%であったが、genotype 2bでは約30%であり、genotype 2bではgenotype 1bと変わらない成績であった。一方、genotype 2bについての解析では、症例数が少なくNS5A領域の変異とINF著効率との間の関連みられていなかった。そこで本年度は更に対象数を増やして検討したところ、やはり変異数の多い方が感受性が高いことが明らかとなった。

一方最近、5'-NCRにあるinternal ribosome entry siteの塩基配列の変異が、インターフェロン著効率と関連するという報告がされている。関連がなかったとする報告もあり、NS5A領域が関連するのか、或いは5'-NCRが関連するのかを調べる目的で、25人の患者で5'-NCRの変異とインターフェロン著効率との関連を検討した。しかしこの部位の変異数は著効群と無効群との間で有為な差を認めなかった。また血中ウイルス量とこの部位の変異数も関連が認められなかった。従って、現在のところ、インターフェロン著効率と関連するウイルス遺伝子の部位はNS5A領域のみであることが示された。今後この機序を明らかにするために、この部位を発現するアッセイ系を確立し、反応する細胞側の因子との関連を追及することが必要であると思われた。NS5A領域の変異とIFN抵抗性に関して検討するためにはNS5A領域の機能を解析することが重要である。NS5A領域の機能に関しては良く分かっていないが、NS5A領域でコードされる蛋白はリン酸化されることが報告されている。このリン酸化が機能にどのような影響を与えるのかが検討課題となっている。NS5A蛋白の機能として他の遺伝子の発現を活性化する転写活性が報告されている。そこでNS5A蛋白の転写活性作用について調べたところ野生型と変異型で差が認められた。また最近NS5A蛋白がRNA-dependent protein kinase(PKR)の機能を阻害する可能性があることが報告されている。PKRはIFNによって誘導されるRNA依存性のprotein kinaseであり、ウイルス蛋白の翻訳を阻害する酵素である。ウイルス蛋白がこの酵素を阻害することが他のウイルスで報告されており、IFN効果を抑制して宿主の抗ウイルス反応を阻害する機序として注目されている。HCVにおいても同様の機序が働いている可能性がある。そこで我々は細胞内IFNシグナル伝達系に対するNS5A領域の影響を解析した。その結果、NS5A蛋白はinterferon stimulated responseelement制御下の遺伝子の発現を抑制し、その抑制効果は野生型と変異型で差があり、変異型では減弱しているという結果を得ている。これらの結果から、IFN治療抵抗性の機序として、細胞内IFNシグナル伝達抑制機構が関与することが示唆された。
DブレーンがN枚重なった時の低エネルギー有効作用

重力を含んだ統一理論として有望な弦理論は摂動論しか知られていない。現実のエネルギー領域への予言能力を持つ非摂論的弦理論を知ることは素粒子論の最重要課題である。ゲージ理論と弦理論は等価であると昔から予想されている。対応の理解が進めばゲージ理論を非摂動論的に扱うことで非摂動論的弦理論の理解も進む。この予想の一部として、ゲージ量子論と古典重力理論が対応するというゲージ/重力対応という予想がある。この対応のひとつ、よく確立されているAdS_5/CFT_4対応においてはAdS背景のまわりのon-shell作用がCFTからのゆらぎのゲージ理論の相関関数の生成汎関数と対応する。この種の事実が低い対称性を持つ理論同士のゲージ/重力対応、例えば非可換超ヤンミルズ理論とその双対な重力理論との対応にも拡張できると考えるのは自然である。よって超重力理論のon-shell作用を求めることはゲージ/重力対応確立のための第一歩である。私は超弦理論のDブレーンやMブレーンの有効作用が超重力理論のon-shell作用であることを示した。例えばBorn-Infeld作用とWess-Zumino項で記述されるD3ブレーンの有効作用が非可換超ヤンミルズ理論に双対な超重力背景解のまわりのon-shell作用であることを示した。実際には、有効作用が超重力理論のハミルトンヤコビ方程式の解であることと、その解がDブレーンやMプレーンとそのnear-horizon極限を再現することを示した。これらのon-shell作用はさまざまなゲージ/重力対応を調べるのに応用できる。特にゲージ理論のホログラフィック繰り込み群を調べることができる。一方、有効作用がon-shell作用であるという事実は、超重力理論が超弦理論のalpha'補正の情報を含むことを意味している。この事実はゲージ/重力対応をゲージ/弦対応へ拡張できることを示唆している。重力理諭と,標準模型を記述する枠組みであるゲージ理諭とを統一的に記述する弦理論は未だ摂動論としてしか理解されていません。このことが原因で現在の弦理論は現実の観測値に対する予言能力を欠いています。既存の弦理論の非摂動的拡張が必須です。非摂動的弦理論の原理を探るため、現在知られている重力理論とゲージ理諭の双対性の理解を深め、拡張していくことが私の研究の目的です。この目的のために得た結果を述べます。Dブレーン上の開弦の有効作用であるWess-Zumino項とBorn-Infeld作用が、閉弦の有効作用であるIIB型超重力理諭のハミルトンヤコビ方程式の解であることを示しました。ゲージ場はブレーン上のNS-NS B-fieldのゲージ変換によって導入されます。このことは、ゲージ理論の有効作用と重力理論の有効作用が一致するという意味でゲージ理論と重力理論の間に双対性があることを意味します。この解はYang-Mills理論にdualなAdS背景からの揺らぎのon-shell作用というだけでなく,非可換Yang-Mills理論にdualな背景からの揺らぎのon-shell作用でもあることを示しました。このことは重力理論とゲージ理論の対応がAdS-CFTという対称性の高い理論どうしだけでなく、より広い範囲で成立することを意味します。また、この対応はIIA型超重力理論にも拡張できて、より低い次元や高い次元での双対性にも拡張できることがわかりました。現在双対性はどのような背景のクラスで成立するのかを研究中です。この研究はゲージ理論と重力理論の双対性を非摂動的に理解する側面を持っているので、ゲージ理論と重力理論の統一理論である非摂動的弦理論の原理の理解に直接つながるものであると考えられます。

一方、有効作用がon-shell作用であるという事実は、超重力理論が超弦理論のalpha'補正の情報を含むことを意味している。この事実はゲージ/重力対応をゲージ/弦対応へ拡張できることを示唆している。
グルタチオン合成酵素の生理活性ペプチド合成反応への応用

これまでに、グルタチオン合成酵素・基質複合体の結晶構造解析から推定されたγーグルタミルシステイン結合部位の解析により、γーグルタミルシステインはArg86とArg210の間に存在し、Thr288によってシステイン部分が認識されること、活性部位の近傍に位置するフレキシブルループがグリシンの認識に関与していることが判明した。Adenosine(5')polyphospho(5')pyridoxalを用いたAffinity Labelingの結果、修飾される残基は結晶構造解析によって示されたATPの結合部位近傍に全て存在すること、修飾試薬との複合体酵素の結晶解析によって示された修飾試薬の結合部位がATPの結合部位と一致することから、ATPの結合部位が決定された。フレキシブルループがグリシンの認識に関与していることからループを欠損した酵素ではグリシン以外のアミノ酸を基質とすることが示唆されるため、グリシン以外の基質による反応を試みた。その結果、野生型酵素ではグリシンの他にグリシンメチルエステルやグリシンエチルエステルをグリシンの半分程度の活性で取り込むことが出来る。一方、ループ欠損型酵素はグリシンのエステルをグリシンよりも高い活性で取り込むのみならず、野生型が基質としないグリシンアミドやグリシルグリシンを活性は低いながらも基質と出来ることが示された。また、ループ上への変異の導入によるループの内部構造の変化にともない酵素の分子活性が大きく変化すること、ループ上のArg233がγーグルタミルシステインの結合に関与していること等の結果から、ループの内部構造がγーグルタミルシステインとATPの結合部位における配向に関与し、基質が反応し易い配向をとることに関与していることが判明した。これらの結果から、ループ構造の改変やγーグルタミルシステインの結合部位の改変により基質としてγーグルタミルシステインやグリシン以外のペプチド、アミノ酸を高い効率でとり込むことのできる変異型酵素が作製できると考えられる。これまでのグルタチオン合成酵素・基質複合体の結晶構造解析では、γーグルタミルシステインとグリシンの結合位置を同定するにはいたっていない。そこで、γーグルタミルシステイン結合部位近傍に存在し、相互作用することが予想される残基、Lys18,Arg86,Arg210,Asn283,Glu292,Ser286,Thr288をそれぞれ部位特異的変異導入法を用いて他の各種アミノ酸残基に変換し、得られた変異型酵素の性質を調べるとともに基質アナログとの反応性から基質認識機構の詳細を解析した。また、活性中心の極く近傍に存在するフレキシブルル-プ構造の改変が、グリシンの結合に対して影響を与えることが判明したため、ル-プ欠損型酵素を作成しグリシンに対する基質特異性を変換することを試みた。その結果、γーグルタミルシステインについては、Arg86がグルタミン酸部分のカルボキシル基と相互作用し、Arg210がシステイン部分のカルボキシル基と相互作用していることが見いだされた。また、Thr288の側鎖はシステイン部分のチオ-ル基と相互作用としてることも示された。現在こられの結果を基に設計した基質アナログを合成するとともに、得られた変異型酵素による新たなペプチド合成反応を検討中である。一方、フレキシブルル-プの除去は、グリシンに対する認識能を低下させ、ル-プ欠損型酵素は、ATPとγーグルタミルシステインとの反応で生じた反応中間体を水と反応させるATP加水分解活性を示すようになった。この基質特異性の低下は、グリシン以外のアミノ酸を基質として用いうる可能性を示唆していることから、他の変異導入と組み合わせるとともに、グリシン以外の基質認識能を有する変異型酵素のスクリ-ニングを検討している。

これまでに、グルタチオン合成酵素・基質複合体の結晶構造解析を行ってきたが、基質結合部位の詳細を明らかにするにはいたっていない。推定されたγ-グルタミルシステイン結合部位近傍に存在し、相互作用をすることが予想される残基、Lys18,Arg86,Arg210,Asn283,Ser286,Thr288,Glu292をそれぞれ部位特異的変異導入法を用いて他の各種アミノ酸に変換し、その諸性質を解析することによって、γ-グルタミルシステインはArg86とArg210の間に存在し、Thr288によってシステイン部分が認識されることが判明した。Adenosine(5 ́)polyphospho(5 ́)pyridoxalを用いたAffinity Labelingの結果、修飾される残基は結晶構造解析によって示されたATPの結合部位近傍に全て存在すること、修飾試薬との複合体酵素の結晶解析によって示された修飾試薬の結合部位がATPの結合部位と一致することから、ATPの結合部位が決定された。活性部位の近傍に位置するフレキシブルループはその位置から酵素活性に関与することが示唆されている。このループ構造上のPro227,Gly229,Arg233,Gly240,Arg241の変異やループ構造の除去などにより作製した変異型酵素の解析から、ループ構造は酵素活性に必須であることが判明した。すなわち、γ-グルタミルシステインがATPによって活性化された不安定な反応中間体の加水分解を防ぐと共に、水分子との識別を含めたグリシンの基質特異性の制御、基質の結合部位における配向性を反応に都合のよい形にすることで基質の反応性を向上させることに関与していることが判明した。これらの結果から、ループ構造の改変やγ-グルタミルシステインの結合部位の改変により基質としてγ-グルタミルシステインやグリシン以外のペプチド、アミノ酸を高い効率でとり込むことのできる変異型酵素が作製できると考えられ、ペプチド合成への応用が期待できる。
RNAポリメラーゼIIによるmRNAスプライシング調節機構の解析

転写やmRNAプロセシングといった核内事象を連携(カップル)させている分子機構を明らかにするアプローチとして、精製した二種類のリン酸化及び非リン酸化フォームのRNAポリメラーゼII(Pol II)のin vitroスプライシング反応に対する影響を解析した。その結果Pol II最大サブユニットのカルボキシル末端領域(CTD)が高度にリン酸化したPol IIはスプライシング反応を強く促進し、一方非リン酸化フォームPol IIは反応を逆に抑制することを見い出し(Hirose et al. Genes & Dev.1999)、Pol IIがmRNAプロセシング装置と物理的に相互作用出来るだけでなく、CTDのリン酸化調節を介してプロセシング反応を機能的に制御できる可能性を生化学的に示すことが出来た。更にPoll IIが、CTDのリン酸化調節を介して、転写反応のみならずmRNAプロセシング等の他の核内事象に如何なる分子間相互作用を通じて関わっているかを明らかにするために、リン酸化CTDに結合する新規蛋白質の同定をFar-western法を用いた発現クローニングによって試みた。これまでの解析から、リン酸化CTDに結合する候補蛋白質としてヒトの新規蛋白質PCIF1(Phosphorylated CTD Interacting Factor 1)及び既知のヒト核蛋白質Pin1を同定した。これらの蛋白質のリン酸化CTDとの結合責任領域をFar-western法及びGST-pull down法で同定した。新規蛋白質PCIF1については、flag-PCIF1叉はGFP-PCIF1をトランスフェクトした細胞を用いた免疫共沈実験、及び細胞内局在解析実験より、内在性のリン酸化RNAポリメラーゼIIとPCIF1の細胞内における特異的会合を確認した(未発表データ)。
流体のみにより動作・制御される自己推進柔軟マニピュレータの３次元化

ヘビの推進原理に着想を得た、流体によって動作・制御される柔軟マニピュレータについて3次元的な動きを実現する方法を検討した。ヘビは体幹を屈曲させることのみにより推進力を得ることができるが、この原理をマニピュレータに応用することで、複雑な空間に入っていくことのできる工業用あるいは医療用の内視鏡の実現が見込まれる。本研究では、これまで実現していた体幹曲線の曲率微分に基づく制御を流体の作用のみで駆動制御する方法を発展させ、2次元的な運動しかできなかった問題を解決する。本研究の目的は、電気を用いず圧縮空気や油水圧等の加圧流体のみによって駆動及び制御される3次元自己推進柔軟マニピュレータを開発することである。先行研究において、連続体モデル蛇行理論に基づいた2次元平面左右方向に屈曲可能な機構の技術実証まで完了しており、本年度は3次元化に向けて上下方向にも屈曲できる関節と流体弁機構の開発を目標とする。従来の2次元の機構においては、制御の肝となる曲率微分を歯車とリンク機構を組み合わせた機構により差分として近似的に実現していたため、その機構をそのまま3次元化しようとすると非常に関節構造が複雑になる。そこで柔軟な構造物を導入することで上下左右の曲率微分を比較的簡潔な構造により実現する機構を考案した。計画段階においては、歯車機構を用いていた2次元の機構をそのまま3次元化すると過剰に複雑な構造になることが考えられていたため、上下方向の屈曲についてはより実現の容易な受動的に屈曲する上下動関節を実現し、試作と検証試験を行う予定であったが、検討段階において、柔軟な構造物をうまく利用することで上下左右ともに能動的な屈曲力を発生する機構の画期的な方法を考えついたため、受動的に屈曲する上下動関節の試作と機能検証は実施せず、真に3次元的な運動の実現に向けた機構設計に注力した。個別の項目で見れば実施されない項目が生じたが、実現される機能に大幅な進展が見られたため、研究計画全体を通してみればおおむね順調な進展といえる。本研究の目的は、電気を用いずに圧縮空気や油水圧等の加圧流体のみによって駆動及び制御される3次元自己推進マニピュレータを開発することである。目指しているマニピュレータは、狭い空間に入り込んだ際に、壁面に接触するとヘビのように壁面を押すことで推進力を発生する一方で、少し広い空間に到達した際には象の鼻のように大きな円弧を描いて屈曲できるものである。一般に普及している工業内視鏡では先端部分しか屈曲せず、また推進は後方から押し込む力のみによるため、本機構が実現すればより複雑な形状の狭隘空洞をより深く探索できることが期待される。本研究は、曲率微分に比例した曲げ力を作用させることで、ヘビのような運動が実現できるという連続体蛇行理論が基礎となっており、先行研究において平歯車とリンク機構を用いることで、電気モータや電子回路を用いずにこの機能を実現する方法を技術検証している。具体的には、先行関節の角度を歯車により後続の関節に伝え、その回転により弁を作動させ流路を変化させることで、結果として先行関節と同じ角度になるという流体サーボの原理を応用している。平歯車を使用すると回転軸が平行でなければならないという制約を受けるために2次元運動のみしか実現していなかった。この制約を取り払い3次元運動においても同様の機能を実現するのが本研究の主目的であり、同時に最大の課題であるが、昨年度において歯車を用いずに柔軟な構造物を導入することで同様の機能を実現する画期的な機構を考案した。本年度は、その機構を具現化するための素材、構造および製造方法について試作を行いながら検討した。本年度は計画に従い、以下の手順で進めた。1)要素技術の基本原理を検証する実験2)外部委託により製造した高精度試作の機能検証高精度試作の機能検証において基礎的な要素において当初予期していた性能が得られないことが判明し、当初目的の達成には機構及び製造方法の改善が必要とされるため、上記区分と判断した。部分的な有効性が確認できた事項について、学会における口頭発表を行った。

ヘビは体幹を屈曲させることのみにより推進力を得ることができるが、この原理をマニピュレータに応用することで、複雑な空間に入っていくことのできる工業用あるいは医療用の内視鏡の実現が見込まれる。本研究では、これまで実現していた体幹曲線の曲率微分に基づく制御を流体の作用のみで駆動制御する方法を発展させ、2次元的な運動しかできなかった問題を解決する。今後は新たに設計した屈曲機構の量産試作と検証を進める。ヘビ型の機構は同一構造物が多数繰り返す構造となることから、試作にあたっては効率よくかつ精度よく製造する方法についての検討を進める。組立が完了したら、圧力センサ、張力センサ等を用いてマニピュレータの特性を明らかにし、工業内視鏡等への応用の可能性を探る。当初計画では、28年度の結果を分析した結果を受けて改善を含めた試作機を新たに作成し、評価実験を実施する予定であった。この計画はこの通りに実施する予定である。実施にあたっては、28年度の評価の結果、基礎的な要素ににおける改善が重要であることが判明したため、改善案検討から試作までのサイクルを短縮して回数を増やし、性能向上に務める。これと並行し、研究成果の公表を順次進める。非線形制御、移動ロボット、ロボット制御
中枢神経発生過程における軸索の伸長経路決定の分子機構

マウスの脳幹腹側で交叉するaxonの伸長経路決定の分子機構を解明するため、axonの伸長を促進することが知られている細胞外基質分子(ECM)、その受容体インテグリン(Int)について、それらの発現をマウス胎仔の延髄後部で免疫組織化学的に検討した。胎生13日の延髄後部で、IV型コラーゲン(ColIV)およびその受容体であるIntのサブユニットα_1,α_2,α_3,β_1がいずれも、正中領域に存在する第4脳室近傍から脳表面軟膜直下まで達する長い突起に強く発現していた。この突起は幼若なアストログリアのマーカー1D11にも免疫陽性であった。そこで、ニューロフィラメント(NF)と1D11の2重染色を行うことによってNF免疫陽性の交叉性軸索と1D11陽性の突起との関係を調べたところ、正中領域で交錯していた。胎生13日の延髄後部の外側に脂溶性蛍光色素DiIを注入して交叉性軸索とその起始細胞を逆行性標識したところ、反対側の下オリーブ核原基からの神経軸索が正中領域で交叉している像が観察された。下オリーブ核の高さにおける正中部のColIV,Intの発現は胎生15日でいずれも陽性であったが、胎生18日では消長が認められた。現在、下オリーブ核からの交叉性軸索を経時的にDiIで標識し、その発達過程と正中領域でIntなどが一過性に発現することとの相関について解析中である。
ゲノムの脆弱部位を利用した適応進化

本研究は、ゲノムの『脆弱部位』の存在意義に関する固定概念を覆すことを目的とする。脆弱部位は突然変異のホットスポットであるため、基本的には有害な物である。したがって、進化的に一時的に存在するだけで、すぐに淘汰され消滅するものであると考えられている。しかし本申請者は、脆弱部位が進化的に有益に働く局面が多々存在し、その有益性ために脆弱部位は進化的に驚くべき長時間、ゲノムに維持されると仮説を立てた。本申請者は、これを証明するに十分な理論的および実証結果を持っている。申請期間において、これをさらに確実なものとし、さらに発展させる。そして、新しい学説として学界に認識させることをゴールとする。本年度は、寄生植物とウマをモデルに研究を行った。6種の寄生植物のゲノムを新規に解読し、それらの種がゲノムをフレキシブルに改変し、寄生している宿主のゲノムも取り込みながら進化していることが分かった。また、ウマ数百頭のSNP genotypingを行い、家畜化後、どのようにゲノムを改変しながら現在に至ったかを解析した。その真価の過程は、ゲノム全体をみると一様ではなく、脆弱な速い進化を示す部分と、そうでない部分が存在することがわかった。平成29年度が最終年度であるため、記入しない。本申請者は、これを証明するに十分な理論的および実証結果を持っている(次項参照)。本年度は初年度であり、ゲノムデータ野収集と解析を行った。現時点で、いもち病菌、マラリア原虫、バクテリアでいい例が見つかりつつある。当初の予定通り、本年度は初年度であり、ゲノムデータ野収集と解析を行った。適応進化の強い証拠の見られる遺伝子のデータを収集することは、幅広い文献サーチが必要であり、時間を要するプロセスであるが、その割には順調に進んでいる。一方、ゲノムの脆弱部位の特定も行う。あらゆるタイプのゲノムデータから、組換えのホットスポットを見つける作業であるが、順調に進んでいる。初年度は、植物のトランスポゾン、いもち病菌、マラリア原虫、バクテリアのゲノムデータ野収集と解析を行った。2年目となる本年度は、哺乳類の反復配列と、さらにはヒトのがん細胞を急遽研究対象に含めることにした。なぜなら、がんゲノムにも脆弱部位が多数存在し、その場所は既知の脆弱部位の多くとオーバーラップするという報告がある。がん細胞の進化は、全ての患者で独立で起こっている為、再現性の存在という意味で最高の研究対象であると言う認識を、新たに持つに至った。TCGAデータベースなどからがんゲノムデータをダウンロードし、次世代シークエンサのデータの編集を始めた。一方、理論的解析は最終年度以降に行なうこととした。

また、ウマ数百頭のSNP genotypingを行い、家畜化後、どのようにゲノムを改変しながら現在に至ったかを解析した。その真価の過程は、ゲノム全体をみると一様ではなく、脆弱な速い進化を示す部分と、そうでない部分が存在することがわかった。初年度のデータ解析で得られた知見を反映させたモデル構築、および理論解析を行う。まずはシンプルな1遺伝子座モデルから始め、より現実的なモデルへとつなげる。そして、理論の結果に基づき、仮説の統計検定が出来るような統計フレームワークを構築し、データ解析に生かす。最終年度には、実証結果と理論解析を統合し、結論の一般性を問う形で論文にまとめ発表する。今後は、がんゲノムの脆弱部位の解析をメインにする。非常に競争の激しい分野である為、大部分のエフォートをがんゲノム解析に費やす予定である。データはTCGAデータベースなどからダウンロードしつつある。このデータは次世代シークエンサのデータによる短い(200bpくらい)配列データであるため、様々なバイオインフォーマティクスのツールを用いて、体細胞点変異塩基サイトの同定と、重複などによるコピー数変異の特定を急ぐ。その結果を、進化的な視点から解析する。余裕があれば、理論的な解析も行なう。平成29年度が最終年度であるため、記入しない。
骨神経免疫システム包括制御理論の構築と応用

老年内科診療において、骨密度低下とそれに付随して生じる骨粗鬆症由来疼痛ならびに全身性浮腫の解決はQOL維持の観点から極めて重要であり、昨今の介護施設においては寝たきり、疼痛、浮腫に続く敗血症で絶命するケースがふえている。それ故、要介護状態を短縮させて健康寿命を延伸させるためには高齢者を襲う「骨破壊」「疼痛」「浮腫」という3つの病的状態を同時に改善させうる単一の治療標的の同定が必須である。申請者らは、neural zinc finger/myelin transcription factor (NZF) familyメンバーの一つ(転写因子X、未公開)が痛覚神経系・マクロファージ・破骨細胞において特異的に発現しており、その発現が加齢にともなって減少することを示唆する予備的知見を得た。転写因子Xの機能を明らかにする目的で、当該因子を全身で欠損する鼠を作出したところ、胎生致死であった。そこで、転写因子Xの発現が高い痛覚神経系やミエロイド細胞系譜において転写因子Xを特異的に欠損する鼠を作成したところ、「骨破壊」「疼痛」「浮腫」の3病態を満たすと同時に敗血症耐性が極めて脆弱な「早老」形質が観察された。本研究では、anti-agingの鍵因子とみられる当該転写因子の機能発現機構の全貌をマウス遺伝学・骨代謝学・生理学を結集することで検証すると同時に、降圧剤の如く漫然と晩年期の高齢者に処方することで若返りをはかることのできるブロックバスター創成に挑む。研究の初年度が終了した現在、申請者は転写因子Xの標的がTim4とVEGFであることを見出した(未公開)。転写因子Xを欠損させた細胞はTim4とVEGFの発現が野生型と比べて510倍程度上昇しており、これら遺伝子の過剰発現が、転写因子Xを痛覚神経系やミエロイド細胞系譜で欠損するマウスの表現型を規定していることを示唆する証左を得た。計画していたコンディショナルノックアウトマウスの作成と解析は2名の技官によって行われており、順調にすすんでいる。転写因子Xの標的遺伝子の同定も完了している。転写因子Xがどのような機序でTim4とVEGFを抑制しているのかを生化学的手法を駆使しながら明らかにしてゆく。Tim4とVEGFのプロモーター解析を実施したところ、転写因子Xの結合配列は存在せず、クロマチン免疫沈降によっても転写因子Xと両遺伝子のプロモーター配列の結合は確認できていない(未公開)。一方、Tim4とVEGFのプロモーター配列にはSp1の結合サイトが存在しており、転写因子Xを欠損させた細胞では両遺伝子のプロモーター配列におけるSp1の結合が増えていた(未公開)。また、Sp1は解糖系酵素の発現を正に制御することが知られており、申請者らの予備的な検討からは、転写因子Xを欠損した細胞では解糖系が亢進していることが示唆されている(未公開)。それ故、今後は転写因子XがSp1の転写活性を抑制しているとする作業仮説を検証するための実験をすすめてゆく。

一方、Tim4とVEGFのプロモーター配列にはSp1の結合サイトが存在しており、転写因子Xを欠損させた細胞では両遺伝子のプロモーター配列におけるSp1の結合が増えていた(未公開)。また、Sp1は解糖系酵素の発現を正に制御することが知られており、申請者らの予備的な検討からは、転写因子Xを欠損した細胞では解糖系が亢進していることが示唆されている(未公開)。それ故、今後は転写因子XがSp1の転写活性を抑制しているとする作業仮説を検証するための実験をすすめてゆく。