hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
静脈皮弁の生着メカニズムに関する微小循環的側面からの研究

実験25003000gの日本白色家兎(5匹)の耳介を脱毛した後、20mg/kgのペントバルビタールと0.03mg/kgの硫酸アトロピンで麻酔をかけた。15×50mmの通過静脈型静脈皮弁を挙上した。この際軟骨穿通血管はバイポーラーにて安全に止血した。次に中心動脈を切断、皮弁遠位部の通過静脈に端々吻合し、動脈血還流型とした。皮弁下にポリエチレンシートを敷いて元の位置に緊張がかからないように注意して縫合した。術後3時間後、皮弁血行が安定した後、10mg/kgのfluoresceinsodiumを静注し、通過静脈直上の皮膚の蛍光値を5分毎に1時間dermofluorometerで測定した。対照として反対側耳介の皮弁相当部でも同様な測定を行った。術後4週目と8週目にも測定を行った。結果術直後、control部では蛍光値はfluorescein注入後約1015分でpeakに達したが、皮弁の通過静脈上では約2530分以降にしかpeakに達せずその蛍光値もcontrolに比べて低い傾向にあった。4週間後、皮弁遠位部は壊死となったが通過静脈直上の皮膚は全例生着し、その蛍光値は術直後に比べるとかなり高いが依然としてcontrolより低くpeakに達するまでの時間も約2025分とcontrol部よりも遅れる傾向にあった。以上の所見は5匹全部に認められた。考察本年度の研究により次のようなことを解明してきた。1.術直後にdermofluorometerを用いるを静脈皮弁の生死の予想が可能である2.動脈血環流型のほうが静脈血環流型よりも生着域が広い3.移植床の条件の悪い場合、動脈血環流型は生着しうるのに対し、静脈血環流型は非常に厳しい。
気固系ベックマン転位反応の活性劣化抑制に対する反応雰囲気の効果

触媒として使用したのは、昨年度と同一のヒ素あるいはリン化合物を加えて調製したハイシリカメタロシリケートに白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウムを担持したものである。反応は、これらの触媒を固定層反応器に充填し、常圧でメタノールで希釈したシクロヘキサノンオキシムを二酸化炭素でさらに希釈して供給した。この反応率とε-カプロラクタム選択率と接触時間の関係か速度定数を算出した。速度定数は活性劣化があるため、プロセス時間とともに減少する傾向を示した。この減少曲線から触媒の活性が初期のそれの1/2になる時間を半減期と定めて、この大きさで活性劣化を表した。その結果、メタノールと二酸化炭素を希釈溶媒及び希釈ガスとして用いる系では、半減期は1200時間程度であったが、希釈ガスとして微量の酸素を使用すると、反応初期のε-カプロラクタム選択率は減少するが、反応開始後5時間で95%程度の値となり、それ以後は一定値を示した。この条件下での半減期は2000時間に達し、ほぼ実用化の域に到達したと考えている。希釈ガスを酸素にすることによる活性劣化の抑制は、酸素が触媒上に生成するコ-ク前駆体と反応して、除去されるためと考えられた。また、触媒に貴金属を担持すると、コ-クの酸化速度を増加させるため、触媒寿命が長くなったものと推定された。また、添加する貴金属によって差が見られ、プロピレンの完全酸化活性の大きな貴金属、すなわち白金とパラジウムを担持した触媒が最も半減期が長くなった。これを実際に確かめる目的で、150時間の反応を行い、予測が正しいことを証明した。
高機能・接着ポリマーの合成とその応用による革新的根面う蝕治療用材料の開発

口腔衛生活動により高齢者の現在歯数は改善されてきたが,一方で根面う蝕の増加が問題になっている。根面う蝕は防湿が困難な部位も多く,グラスアイオノマーセメントがしばしば用いられるが,機械的強度,歯質との接着力が十分でなく根面う蝕に最適な材料の開発が望まれている。申請者は,機能性モノマーと歯質のハイドロキシアパタイトの化学的相互作用と接着材料と歯質のナノレベルでの界面観察・分析を合わせ,分子レベルでの樹脂含浸層形成メカニズムを解明してきた。その知見から,ある種の反応基を付与した新規ポリマーを合成し,グラスアイオノマーセメントの液に添加することで,セメントの機械的性質や歯質への接着力を向上させる可能性を見出した。本研究課題では,新規高機能・接着ポリマーの合成とその合成したポリマーをグラスアイオノマーセメントに添加することにより,機械的強度,歯質接着性に優れた,根面う蝕治療用材料の開発,実用化を検討するものである今年度は、3種類の新規ポリマーを合成し、市販グラスアイオノマーセメントの液部に添加し、の機械的強度を3点曲げ試験で評価、歯質との接着強度を象牙質を用いせん断試験にて評価、検討した。さらに練和などの操作性も検討した。そうしたところ添加するポリマーの種類によって、操作時間や硬化時間が異なることがわかった。また、添加するポリマーの種類や酸性度によってグラスアイオノマーセメントの強度や歯質との接着強さが大きく異なることがわかった。当初の研究計画通りに進捗している。研究成果については、2019年の日本歯科保存学会で発表予定。研究計画通りに進めていく。具体的には、今年合成したポリマーに加え、新たに数種類のポリマーを合成し比較検討する。2019年度から研究代表者の異動が決まり、当初想定していた装置自体の購入が必要なく、ジグのみ購入することで本研究が遂行できることがわかった。ジグは異動先の施設での使用のため2019年度にジグの購入を行うため。
細胞周期におけるサイクリン分解を担うドメインの構造と機能

細胞周期時期特異的に分解されるサイクリンは、その蛋白分解と細胞の生理機能との関係が具体的に解析されている蛋白質の一つである。細胞周期の調節機能を担うサイクリン蛋白質の機能ドメインを解析するため、サイクリンの分解機構とM期終了におけるサイクリン分解の調節的役割に焦点を絞って、in vivo及びin vitroでのサイクリン分解の機能解析を行なった。(1)サイクリン分解経路に関わる調節因子の遺伝子クローニングとその解析XenopusサイクリンAを出芽酵母で過剰発現させると、酵母細胞周期がM期で阻止された。この酵母の細胞周期系を利用して、サイクリンによる酵母の生育阻止を抑圧するサプレッサーを単離し、サイクリンの分解機能に関与する遺伝子のクローニングし、cdc28,ded1,ydj1の3つの遺伝子の変異株を分離した。現在、分解過程との関連が考えられるded1の解析を進めている。(2)サイクリン分解過程の生化学的緒性質の解析アミノ酸置換した改変サイクリンA,Bと改変cdkをin vitroで作成し、細胞周期がin vitroで進行するカエル卵抽出液を用いて、変異させたサイクリン-CDK複合体の生化学的性質を解析し、細胞周期制御の観点からサイクリン/cdk蛋白質複合体の分解過程の検討を行なった。その結果、サイクリン-CDK複合体形成がサイクリン分解に必要なことが示された。
EGFRTKI投与を受ける肺がん患者が自己評価を行う皮膚障害予防プログラムの開発

本研究は、EGFRTKI投与を受ける肺がん患者による自己評価を用いた皮膚障害予防プログラムの開発と有用性や有効性を評価することを目的としている。2018年度は、プログラム開発の資料とするために、まず文献検討を行った。先行文献より、EGFRTKIの投与を受ける患者の皮膚の生理学的変化の調査において、患者の皮膚の角層水分量は、投与直後から低下し10日後には有意に減少していたこと、また、皮脂の分泌では、ざ瘡様皮疹の出現する症例では、ざ瘡様皮疹が出現しない症例に比べてEGFRTKI投与前の皮脂量、および、ざ瘡様皮疹の有無の評価時点での皮脂量が多かったことが明らかとなった。【研究目的2】のEGFRTKIによる皮膚障害の評価指標を明らかにするについては、文献検討から、水分量と皮脂量が参考となることが示唆された。次に、患者のスキンケアの実際に加えて、ケアの継続を促進・阻害する因子を明らかにすることが、患者のプログラム遂行の継続を促進する上で必要と考え、EGFRTKI投与を受ける肺がん患者のスキンケアの実際とスキンケアを促進する要因、阻害する要因を明らかにすることを目的に、質的記述的研究を計画した。15例の患者へのインタビューを予定しており、現在、調査中である。また、【研究目的1】看護師がEGFRTKI投与を受ける肺がん患者のスキンケアをどのような視点で評価しているかを明らかにするための質的記述的研究についても調査に着手し開始したところである。これらの結果をもとにして、次年度にはプログラムを開発する予定である。現在EGFR-TKI投与を受ける肺がん患者のスキンケア自己評価ツールおよび教育プログラムを開発するための基礎資料とするための、【研究目的1】EGFRTKI投与を受ける肺がん患者のスキンケアを評価する看護師の視点を明らかにする、【研究目的2】EGFRTKI投与を受ける肺がん患者のスキンケアの実際に加えて、ケアの継続を促進・阻害する因子を明らかにするという調査に取り組んでいる。これらは、平成30年度および31年度に計画していた調査に取り組むことができていることから、計画通りに調査を進めることができていると考える。今年度は、文献検討、【研究目的1】、【研究目的2】で明らかにした結果をもとにEGFRTKI投与を受ける肺がん患者による自己評価を用いた皮膚障害予防プログラムを開発し、有効性・有用性に取り組む予定である。初年度は文献検討、データ収集が中心となったためデスクトップPCの購入を予定していたが必要性が少なかったため購入を行わなかった。また、情報収集のために予定していた学会参加は、大学内業務と日程が合わなかったため参加しなかったためである。次年度は初年度内に収集したデータの整理のための謝金、および統計処理のためのPC及び統計処理用ソフトウェアの購入に使用する計画である。
「3D折紙式プリンターシステム」構築のための折り易い展開図とロボットの開発

本研究で双腕ロボットを用い硬い材料で折る折紙ロボットの仕様をまとめた。レゴベースの折紙ロボットは2016年米国機械学会(ASME)デザイン部門ロボット学生コンテスト大学院の部で紙を型紙とする袋を作り3等賞を獲得した。折り紙ロボットの実現には、ロボットが折り易い型紙に変換する一般則を得ること、制御のロバスト性を得ること、の2つが課題となり、これらの達成により、折り紙を折るロボットを実現した。現在主流のバイオミメティクスから得られた折り紙、一世代前の鶴などの折り紙をロボットで折るのは困難とされたが、2次元型紙の工夫や型紙に適切な切込みを入れ、次に糊付けする方式によりレゴタイプのロボットで実現した。オバマ前米国大統領も革命を起こすと称した3次元の積層型プリンターが得意なのは、圧造、鋳造、鍛造の3大製法のうち、鋳造、鍛造に相当するものであり、圧造に相当するオムツなどの衣服やパネル類への適用は必ずしも十分ではない。そこで、3次元プリンターと全く同じ3次元形状データから、山線・谷線・糊代付きの2次元の型紙を設けるシステムを開発した。その型紙から人間の手で3次元構造に構築する場合と折紙ロボットで構築する場合を考え、後者の場合、3次元折紙プリンターと称した。例えば、一つの型紙からのバニーの折り紙では、その型紙は非常に複雑で、ロボットで構築するのは思いもよらないことであり、人手で折る場合40時間かかる。一方、本研究では、複数のパーツに分割し、それぞれの2次元型紙を設け、それぞれの3次元の構築をロボットで実施させ、それらを糊付けするシステムを構築した。その際、各2次元型紙の各折れ線で囲まれる要素間に木構造が成立すれば折り曲げのみで折れる折り紙ロボットで可能であることを実際にロゴタイプのロボットを構築して確認した。また、このような折り紙ロボットで上記の一連の作業が可能な場合、人間の手で折る場合も15分くらいで構築できることを見出した。この方式の場合、樹脂、段ボール、アルミ、鉄などの厚板でも双腕ロボットで可能であり、折れ線に沿って溝彫りなどすることによって、設計値通りのものができる事を示した。2次元型紙が木構造だと、上述の折り曲げロボットで曲げやすくなる。非常に複雑な構造でもその型紙の展開図に閉路の存在の有無を検討するロジック、閉路があれば、それを新たにパーツと子パーツに分け、子パーツを別の所に付けて、木構造とするロジックの開発を行った。3次元組立てには、糊代部と相手方の番号がついているが、これが小さいと作業効率が悪い。一方で大き過ぎると、展開図上で糊代部と構造本体部とが重なってしまうことも生じる。この大きさを自動設定するアルゴリズムを開発したなど順調に進んでいる折紙工学の領域で折紙ロボットは非常にホットな話題となっている。2016年度は、双腕ロボットで硬い材料まで目指したロボットの仕様についてまとめた。一方、対象を紙に特化した場合、レゴベースの折紙ロボットは非常に有力で、2016年の米国機械学会(ASME)デザイン部門のロボット学生コンテスト大学院の部で、「世界初:糊付けまで可能な折り紙ロボット」のタイトルで紙を型紙とする袋を作る実演で臨み、3等賞を得た。トップを逃したのは糊をつける制御ロジックのロバスト性が及ばず、本大会で糊付けに失敗したからであるが、コンセプトについては高く評価された。更に、折り畳みのできる折紙帽子では、折紙作家によって作られた型紙では、ロボットで折るのは困難である理由も明確にした。すなわち、一つの折り線を延長すると、糊代と型紙本体の間の折り線を折るときにその折り線が他の本体部分に影響し、本体中の折り線を折るときにそれが糊代にまで影響するためロボットで折るのは困難となるわけである。一方、目標となる折り線の延長線上に事前に型紙の本体及び糊代が来ないようにした型紙に対しては、折紙ロボットでも可能となる。このように、折り紙を折るロボットの実現には、1)ロボットに折り易い型紙に変換する一般則を得ること、2)制御のロバスト性を得ること、が課題となり、これらの達成により、これまで困難とされてきた折り紙を折るロボットを実現した。折畳地図等で著名なミウラ折りは未だに大量生産ができずロボットにも困難であるが、例えば、複数に分割し糊代部を設け、ロボットに作らせることも可能であることをレゴベースのロボットで示すことができた。レゴタイプのロボットでは大きさに制限のあることから、レゴタイプによらないロボットの開発を予定していたがその性能の確認は最終年度となった。一方で、これまで折り紙の有す展開収縮機能の代表的な円筒折り、円形膜折り、などの現在主流のバイオミメティクスから得られた折り紙、一世代前の鶴とか亀などの折り紙をロボットで折ることは非常に困難とされたが、2次元型紙の工夫や、適切に切込みを入れ、次に糊付けする方式でレゴタイプのロボットで折れるようにできたのは、予定以上である。折紙工学の領域で折紙ロボットは非常にホットな話題となっている。

一方、対象を紙に特化した場合、レゴベースの折紙ロボットは非常に有力で、2016年の米国機械学会(ASME)デザイン部門のロボット学生コンテスト大学院の部で「世界初:糊付けまで可能な折り紙ロボット」のタイトルで紙を型紙とする袋を作る実演で臨み、3等賞を得た。トップを逃したのは糊をつける制御ロジックのロバスト性が及ばず、本大会で糊付けに失敗したからであるが、コンセプトについては高く評価された。更に、折紙帽子では、折紙作家によって作られた型紙ではロボットで折るのは困難である理由も明確にした。すなわち、糊代と型紙本体の間の折り線を折るときにその折り線が他の本体部分に影響し、本体中の折り線を折るときにそれが糊代にまで影響するためロボットで折るのは困難となるわけである。一方、目標となる折り線の延長線上に事前に型紙の本体及び糊代が来ないようにした型紙に対しては、折紙ロボットでも可能となる。このように、折り紙を折るロボットの実現には、1)ロボットに折り易い型紙に変換する一般則を得ること、2)制御のロバスト性を得ること、が課題となり、これらの達成により、これまで困難とされてきた折り紙を折るロボットを実現した。折畳地図等で著名なミウラ折りは未だに大量生産ができずロボットにも困難であるが、例えば、複数に分割し糊代部を設け、ロボットに作らせることも可能であることをレゴベースのロボットで示すことができた。これまで現在主流のバイオミメティクスから得られた折り紙、一世代前の鶴とか亀などの折り紙をロボットで折ることは非常に困難とされたが、2次元型紙の工夫や適切に切込みを入れ、次に糊付けする方式でレゴタイプのロボットで折れるようにできた。本研究で双腕ロボットを用い硬い材料で折る折紙ロボットの仕様をまとめた。レゴベースの折紙ロボットは2016年米国機械学会(ASME)デザイン部門ロボット学生コンテスト大学院の部で紙を型紙とする袋を作り3等賞を獲得した。折り紙ロボットの実現には、ロボットが折り易い型紙に変換する一般則を得ること、制御のロバスト性を得ること、の2つが課題となり、これらの達成により、折り紙を折るロボットを実現した。現在主流のバイオミメティクスから得られた折り紙、一世代前の鶴などの折り紙をロボットで折るのは困難とされたが、2次元型紙の工夫や型紙に適切な切込みを入れ、次に糊付けする方式によりレゴタイプのロボットで実現した。折り曲げだけが可能な折り紙ロボットで3次元構築できるための型紙を得ることができるようになったが、このような型紙が得られれば実際に折り紙ロボットで可能か、実際に折り紙ロボットを構築して確認する。その際、研究代表者開発のニューラルネットワークを用いた制御アルゴリズムを使用し、この種の制御で利用される逆伝搬学習アルゴリズムを用いた多層ニューラルネットワークと比較し、その優位性を確認する。多重折り畳み後の紙の厚さの増加と紙のスプリングバックによる糊付け位置の変化を考慮したスプリングバック補正アルゴリズムが必要となることが予測されるが、紙の位置の揺らぎが起きないようにする制御方法の確立を目指す。紙に特化した場合、レゴベースの折紙ロボットは非常に有力で、米国機械学会のロボットコンテストなどでも注目された。最終年度は制御のロバスト性をさらに上げ、オリンピック用に開発を勧められている折り畳み可能な折紙帽子の大量生産が可能となるよう精度とスピードの向上を目指す。更に、これまで折り畳みできる医療用ステントは注目されているものの未だ実用化には至っていない。これの実用化についても、ステントのような小さな対象物には、この折り紙ロボットは非常に有効であり世界初の実用化を目指す。
短周期スーパーアースの大気獲得過程の解明

太陽以外の恒星をまわる惑星(系外惑星という)が次々と発見されている。最近になって、地球の直径の倍程度の惑星(スーパーアースという)が最も多いことが明らかになった。観測された質量と直径の関係から、それが単に地球を大きくしたものではなく、分厚い大気を持つ可能性が高いことがわかる。そこで本研究課題では、惑星の母体である原始惑星系円盤から大気が形成される過程を理論的に調べた。結果として、分厚い大気を持つスーパーアースが形成される条件を明らかにした。宇宙望遠鏡の稼働によって、地球半径の数倍以下という小さい系外惑星(スーパーアース)が検出され始めた。これまでに検出されたスーパーアースは岩石から成る惑星に比べて有意に大きな半径を持つ。これは、スーパーアースが厚い水素大気に覆われていることを示唆するが、その大気獲得過程に対する十分な理論的研究はない。本研究では、原始惑星系円盤ガスの獲得過程を精査し、スーパーアースの質量と半径の関係を理論的に推定し、さらに観測データと比較・検討することで理論を検証し、スーパーアースの形成過程を明らかにすることを目的としている。平成25年度は主に2つのことに取り組んだ。一つは、マントルの冷却に伴う大気への熱供給を考慮した大気の熱収支およびそれに伴う重力収縮を追う数値計算プログラムの開発である。まず、状態方程式や放射特性などの物性に関して単純化した試作的なプログラムを作成し、それを用いて大気・マントル系の振る舞いを調べた。その結果、大気側のみ従来型のヘニエイ法で解いた場合、大気からマントルへの熱的なフィードバックによる数値的な振動を抑えることが困難であることが分かり、それに対応できるアルゴリズムを検討し作成した。一方、もう一つの検討事項として、観測との比較・検討のために、大気獲得後から現在までの熱進化と質量散逸過程を検討した。この過程では、質量減少と冷却が一方向であるので、上記の数値的振動は現れない。シミュレーションの結果、中心星から受ける高エネルギー輻射によって大気の一部は光蒸発によって流出することを示した。そして、現在の大気量と形成期の獲得量の違いとその関係を明らかにした。平成26年度は、昨年度に開発したアルゴリズムに基いて、原始惑星系円盤に接続した惑星大気の重力収縮および円盤ガス流入を追う数値計算プログラムを構築した。そして、それを用いて、散逸しつつある円盤ガスの中で、スーパーアースがその場で獲得できる大気量を、様々な惑星質量や円盤を特徴づける量について調べた。さらに、円盤消失によって惑星へのガス流入が終わった後、長期間の大気の重力収縮を計算し、数十億歳のスーパーアースの半径を理論的に予測した。それを、これまでに測定されているスーパーアースの質量と半径の観測値と比較した結果、これまでに観測されているスーパーアースの多くは本研究による理論予測と矛盾しないが、いくつかの惑星については理論予測値よりも半径が大きく、整合的でないことがわかった。その一つの原因は大気組成にあるかもしれない。上の調査では、大気組成として常に太陽組成(つまり、水素とヘリウムが99%)を仮定している。一方、現実的には、同時に起きうる微惑星集積によって、大気に炭素や酸素が供給される可能性がある。そこで、大気組成の違いが大気量に与える影響を定量化した。その結果、炭素や酸素が増加することによって、大気量自体が増加することが示され、上述の非整合性を解決しうる可能性があることがわかった。この結果は論文としてまとめ、すでに学術雑誌への掲載が決まっている。また、今年度は、国際研究集会において当該研究課題に関連した口頭発表を3回行った。そのうち2回は招待講演である。さらに、当該研究課題に直接関係する太陽系内外の惑星の原始大気の形成過程に関する招待レビュー論文(Space Science Reviewに投稿予定)を執筆中である。平成27年度は、昨年度に構築した、原始惑星系円盤に接続した原始惑星大気の構造および重力収縮、円盤ガス流入を追う数値計算プログラムに、さらにマグマオーシャンとの物質交換および微惑星の大気中での蒸発の効果を定量化するために、熱化学反応の詳細な効果を導入した。そして、特に大気組成の違いが与える影響に着目して、大気獲得量および惑星集積速度を定量化した。結果として、マグマオーシャンあるいは微惑星から供給される水のフィードバック効果によって、獲得大気量が大幅に増えること、さらに惑星集積速度も急激に加速することを見出し、それぞれ学術雑誌への投稿を準備している。低密度スーパーアースの存在は2009年頃から認識されており、低密度である原因の一つとして、原始惑星系円盤を起原とする水素・ヘリウム大気の存在が考えられてきた。その大気形成過程に関する申請者の先駆的な論文(Ikoma & Hori 2012)以降、これまでにいくつかの論文が発表されているが、未だに観測量と整合的な結果を得た論文はない。今回、マグマオーシャンや微惑星からの脱ガスの効果を導入し、低密度スーパーアースの発生可能性の幅を広げた研究は画期的であると言える。平成28年度は、昨年度に発見したマグマオーシャンの酸化物と大気中の水素との反応によってもたらされる水蒸気が大気構造と大気量を大幅に変えるというフィードバック効果について、それが有効に働く条件を理解するために、さらなる検討を行った。結果として、マグマオーシャンと大気の反応で水が生成される場合は、マグマオーシャン深部から表面への酸化鉄の供給が十分に起こる必要があると同時に、大量に熱が運ばれてしまうため、大気を失ってしまうことがわかった。そのため、上記のフィードバック機構が働く条件は限定的である。

一方、集積する微惑星が小さい場合、大気中で酸化鉄を放出するため、このフィードバック機構がよく働くことが明らかになった。研究期間全体を通して、短周期スーパーアースの円盤ガス獲得量を定量化することに成功した。特に、マグマオーシャンと大気の共進化に着目し、両者がシステムとして振る舞うことの重要性が示された。また、円盤ガスの元々の成分である水素・ヘリウムに、微惑星からの揮発性成分や酸化鉄からの酸素が混合することは、単なる物理的な混合ではなく、大気構造を大きく変え、結果的に大気量に多大な影響を及ぼすことを明らかにした。これは、これまでにトランジット観測で発見されている低密度スーパーアースの存在と整合的である。本研究課題で構築した理論を検証するためには、トランジット測光観測に加えて、大気成分を知るための分光観測が重要であることが示唆された。太陽以外の恒星をまわる惑星(系外惑星という)が次々と発見されている。最近になって、地球の直径の倍程度の惑星(スーパーアースという)が最も多いことが明らかになった。観測された質量と直径の関係から、それが単に地球を大きくしたものではなく、分厚い大気を持つ可能性が高いことがわかる。そこで本研究課題では、惑星の母体である原始惑星系円盤から大気が形成される過程を理論的に調べた。結果として、分厚い大気を持つスーパーアースが形成される条件を明らかにした。低密度スーパーアースの存在は2009年頃から認識されており、低密度である原因の一つとして、原始惑星系円盤を起原とする水素・ヘリウム大気の存在が考えられてきた。それに対して、どの程度の大気量であればスーパーアースの質量と半径の観測値を説明できるかについては研究がなされてきた。しかし、本研究課題のように、形成論の観点から大気獲得量を予測し、さらに十億年スケールの重力収縮を追って得られた半径の理論予測値と、実際のスーパーアースの観測値とを比較した研究例はない。上述のように、すべて観測値をまだ説明できているわけではないが、それは次年度の課題であり、現時点では概ね順調であると言える。昨年度の取り組みによって、計画当初想定していなかった火星質量程度の惑星でのマグマオーシャンからの水蒸気供給による大気構造へのフィードバック効果を確認した。その効果は、太陽系外のサブアースでさえ低密度でありうることを予言する重要な効果である。その効果をより精緻に解析することが次の課題である。そして、当初の計画通り、微惑星の集積や惑星の移動も含めて惑星形成統合モデルを構築し、様々な解の集団の中で低密度スーパーアースが存在しうる確率を調べ、現在の観測との整合性を確認する。特に、今年度の取り組みの一部で明らかになった、獲得大気量の大気組成に対する依存性に着目する。本年度は大気組成をパラメータとして扱ってきたが、次年度は大気組成を変化させる機構(微惑星による大気汚染やマグマオーシャンとの反応)を考慮した統合モデルを構築する。惑星科学今年度の研究によって、スーパーアースの半径の理論予測値と観測値が必ずしも整合的でないことが分かった。
臨床臓器移植ドナーとしてのトランスジェニックブタの作成

移植医療において問題となっている臓器提供不足を解決するため、異種移植研究が活発に行われている。遺伝子操作により、拒絶反応をおこしにくくヒトへの移植に適した形質転換ドナー動物(ブタ)を作成することは、その臨床応用へ向けて必要不可欠である。超急性拒絶反応を制御するために、ヒト補体制御因子(DAF,MCP,CD59)の導入に成功しているが、異種抗原であるαガラクトース(αGal)抗原の発現を抑制したブタの作出例は報告がない。遺伝子制御によるαGal抗原発現抑制方法を見出し、臨床臓器移植ドナーとしてのトランスジェニックブタ作成の有用な情報を提供することが本研究の目的である。ブタのαGal抗原はガラクトース転移酵素(α1,3galactosyltrasferase:GT)により合成される。発現抑制にはGT遺伝子を抹消することが第一の方法として考えられ、すでにGTノックアウトマウスは2施設(アメリカ、オーストラリア)で作成されている。ブタのついては、現在ES,EG細胞は樹立されていないため、ノックアウトブタ作成は困難である。ノックアウトに代わる方法として、フコース転移酵素(α1,2fucosyltransferase:FT)などによる糖鎖抗原リモデリングが提唱されている。私どもは、FT遺伝子を導入したトランスジェニックブタ作出に成功したが、発育不良のため系統増殖には至っていない。また、in vitro transfection実験において、血管内皮細胞へFTを導入すると、細胞表層のシアル酸の減少とチューブ形成能の著名な低下がみられ、機能性糖鎖発現の変化により細胞機能の異常を来す可能性が示唆された。別のアプローチとして、GT遺伝子をノックアウトベクターのselection markerであるネオマイシン耐性遺伝子の代わりにFT遺伝子を導入するノックインの手法を確立した。また、アデノウイルスを用いたFT遺伝子やGTリボザイムの導入によるαGal発現抑制効果を確認した。このことは、遺伝子改変動物作成のみならず、臓器保存中に遺伝子操作を行う可能性を示している。近い将来、ES,EG細胞や核移植技術が確立されることが想定され、私どもはブタGTゲノムのfull sequence解析を行い、targeting vectorを完成させた。同時に、GTmRNAの解析も行い、数種のsplicing variantの存在を確認した。さらに、COS細胞へのtransfection実験において、エクソン8、9を欠損したvariantはGTの酵素活性をもたず、αGalを発現させないことを明らかにした。また、これらのvariantやエクソン9のmutant cDNAによるdominant negative効果によるαGal発現抑制について検討中である。結論として、αGal抗原発現抑制のための細胞表層糖鎖抗原リモデリングについては、それがもたらす生理機能の変化、個体の発生、細胞の増殖・分化などへの影響はほとんど解明されておらず、いまだαGal抗原発現を十分に抑制した遺伝子改変ブタは報告されていないのが現状である。糖鎖抗原リモデリングの妥当性についての結論を急がねばならなず、新たなる戦略を見出す必要に迫られている。結論として、αGal抗原発現抑制のための細胞表層

糖鎖抗原リモデリングについては、それがもたらす生理機能の変化、個体の発生、細胞の増殖・分化などへの影響はほとんど解明されておらず、いまだαGal抗原発現を十分に抑制した遺伝子改変ブタは報告されていないのが現状である。糖鎖抗原リモデリングの妥当性についての結論を急がねばならなず、新たなる戦略を見出す必要に迫られている。免疫抑制剤の進歩による、臓器移植の成績は飛躍的に向上してきている。それに伴い、臓器移植の適用の範囲も、驚異的に拡大し、急激なドナー不足の状態が欧米を中心に実現している。そのため、動物の臓器をヒトに異色する異種臓器移植が注目を集めている。ブタをドナーとする異種移植で発生する、超急性拒絶反応を抑制するために、2つの手段を考えられる。第1はヒト補体制御因子(DAF,IIRF20)遺伝子の導入であり、第2は、主要異種抗原GALαGALを誘導する酵素α(1,3)galactosyl transferase (α1.3GT)の発現抑制である。α1.3GT遺伝子の発現を抑制する手法として、(1)α1.3GT遺伝子のノックアウト、(2)α(1.2)frcosyltransferase (α1.2FT)遺伝子の導入が考えられる。我々は、マウスembryonic stem(ES)細胞を用いて、マウスα1.3GT遺伝子をノックアウトするためのノックアウトベクターを作成し、このベクターをelectroporarion法でマウスES細胞に導入した。このES細胞をG418を用いて選択し、サザンブロット、ノザンブロット、FACSにてα1.3GT遺伝子の発現を解析した。このα1.3GTノックアストマウスES細胞では、GALαGAL抗原の発現が抑制され、しかもヒトIga及びIgMを結合の抑制されることが確認できた。これらの結果をもとに、現在ノックアウトマウスを作成中である。α1.2FT遺伝子をブタ受精卵に遺伝子導入しトランスジェニックブタ作成を行った。この遺伝子導入ブタの白血球及び上皮細胞を用いてα1.2FTの発現をRTPCR及び蛍光免疫染色にて確認した。トランスジェニックブタにおいてα1.2FT遺伝子の発現の確認に成功した。現時点ではα1.2FT遺伝子導入トランスジェニックブタの発育及び成長に与える影響が検討されている。ブタα1.3GT遺伝子は最近欧米でクローニングされた。我々はこの結果をもとにしてブタα1.3GT遺伝子の詳細な解析を行った。現時点ではブタα1.3GTの発現において4種類のalternative splicingが確認されている。またブタα1.3GTのcatalytic domainはエクソン9にあることが確認された。
物理化学的プロテオミクスによるたんぱく不活性表面の構築

たんぱく質の吸着挙動を評価するために、アミノ酸の種類や配列を変えたモデル的なペプチド化合物を合成し、各種表面の官能基を制御した自己組織化単分子膜表面への吸着挙動を表面プラズモン共鳴分光法等により測定し、データベース化することで、アミノ酸の種類や配列の違いによる自己組織化単分子膜表面への吸着挙動を評価した。このような吸着挙動の評価から、疎水部を多くもつペプチド化合物は疎水性表面に選択的に吸着し、荷電した親水性官能基は、静電的な力で吸着していることが明かとなった。医療機器への生体物質の付着・吸着は、材料の機能性を著しく低下させるばかりでなく、ときに患者の生命を危険にさらす場合がある。したがって医療機器の開発においては、何処に「汚れ」の付着しない表面を構築するかが重要となる。本研究では、この生体由来の「汚れ」としてたんぱく質に着目し、たんぱく質の吸着反応に対し、不活性な表面の構築を目指す。この目的を達成するために、我々は(1)様々なたんぱく質の合成を行い、得られたたんぱく質のアミノ酸配列と物理化学的特性(ゼータ電位、会合係数、水への溶解度、吸着平衡定数など)との相関関係を明らかにする。これにより、たんぱく質の一次構造からその特性を予測できるようになる。さらに(2)(1)で得られた構造一物性相関マップを利用し、たんぱく質不活性表面の構築を行う。ここでは、材料表面の表面自由エネルギーの効果と表面形状の効果を検討する。本研究によりたんぱく質吸着の原理原則を解明し、普遍的な生体物質不活性表面の構築を実現する。たんぱく質の構造と表面吸着特性との相関を物理化学的プロテオミクスという視点から解明を試みた.本年度は,本課題の基盤研究となる以下の項目について進めた.(1)低分子量ペプチドの合成:ペプチド合成装置により、様々なアミノ酸配列を有する低分子ペプチドの合成を行い、ペプチド・たんぱく質のライブラリの試作を行った.(2)ペプチドの物理化学的諸量計測技術:本研究ではペプチドの吸着挙動に関わる物理化学的因子として、水晶発振子マイクロバランス法により、吸着量の精密計測のノウハウを蓄積した.(3)モデル表面の作製たんぱく質吸着に影響を与える因子として基板の表面形状が考えられる。本研究ではこの表面形状の影響を検討するために、フラクタル形状・ナノインプリントリソグラフィ法の開発を進めた。本年度はフラクタル金型の作製を行った。先ず,マイクロ波CVD法により作製したフラクタル(次元1.5程度)ナノ凹凸表面を作製し,Ni電鋳法により金型め作製を行った.しかし,従来のフラクタルナノ凹凸表面では,密着性が低く,硬度が低いため,電鋳途中で剥離が見られた.このため,(a)ふっ酸を用いたシリコン基板の表面活性化処理,(2)成膜時にCO_2を導入処理,を行い,膜硬度および密着性の向上を図った.この結果,従来の膜と比較し,硬度において,約5倍のフラクタルナノ凹凸表面ができ,Ni電鋳時にも剥離することがないプロセスを確立できた.医療機器への生体物質の付着・吸着は、材料の機能性を著しく低下させるばかりでなく、ときに患者の生命を危険にさらす場合がある。したがって医療機器の開発においては、如何に「汚れ」の付着しない表面を構築するかが重要となる。本研究では、この生体由来の「汚れ」としてたんぱく質に注目し、たんぱく質の吸着反応に対し不活性な表面の構築を目指した。そのために、本研究により、たんぱく質吸着の原理原則の解明を試みた。平成21年度には、低分子量のペプチド合成装置を本格運用し、様々なアミノ酸配列を有する低分子ペプチドの合成を行った。側鎖にアミノ基やカルボキシル基、水酸基、メチル基を持つペプチドを合成した。水晶振動子マイクロバランス法(QCM-D)法による吸着量、粘弾性率の計測により、合成した低分子量ペプチドの金基板表面への吸着状態の検討を行った。合成したペプチドを分散させた水溶液を金基板上へ流入し、QCM-D法及び表面プラズモン共鳴分光法(SPR)により、金基板表面へのペプチドの吸着量の変化を測定した。さらに、自己組織化単分子膜を用いて、表面エネルギー等の表面特性を制御したモデル表面を構築した。作製した親水性及び疎水性モデル表面へのペプチドの吸着挙動を調査した。アミノ酸側鎖の官能基の違いによって、表面への吸着挙動に違いが見られた。さらに、官能基の種類により、異なる配列にした場合、吸着に違いが見られるものと見られないものがあることが分かった。次年度には、物理化学的特性と配列との多変数解析プログラム構築のための計測データの収集を引き続き進め、ペプチド・たんぱく質の配列と吸着・特性相関解析を行っていく。医療機器への生体物質の付着・吸着は、材料の機能性を著しく低下させるばかりではなく、ときに患者の生命を危険にさらす場合がある。

本研究では、この生体由来の「汚れ」としてたんぱく質に着目し、たんぱく質の吸着反応に対し、不活性な表面の構築を目指した。この目的を達成するために、我々は様々なペプチド・たんぱく質の合成を行い、得られたペプチドのアミノ酸配列と物理化学的特性(ゼータ電位、会合定数,水への溶解度、吸着平衡定数など〉との相関関係を明らかにすることを目的とした。本年度はペプチド合成装置を用いて、ライブラリを構築するための低分子ペプチド合成をさらに進めた。作製した試料を用いて、QCM-Dによる吸着実験を進め、吸着平衡定数について検討を行った。またSAM技術による表面エネルギーの表面特性を制御したモデル表面を用いて、ペプチドおよびたんぱく質吸着・特性相関解析について検討を行った。医療機器の高性能化や安全の確保は重要な課題となっており、医療機器への生体物質の付着・吸着は重要な課題となっている。医療機器の開発においては、いかに「汚れ」の付着しない表面を構築できるかが技術開発において重要である。特にタンパク質の吸着を制御することが本質的に重要な課題であり、本研究では、モデル的なペプチド化合物を合成することによって、材料表面への吸着挙動についてデータベース化を行う。ペプチド合成装置で、リシンとイソロイシンの配列を制御して合成した。イソロイシン(I)は疎水性の官能基を有し、リシン(K)はアミノ基を有する。これらをIIIIII,KKKKKK,IIKKII,KIIIIKのシーケンスで合成を行い、それぞれ末端官能基としてメチル基、ヒドロキシル基、カルボキシル基、アミノ基を有するアルカンチオールによる金基板上での自己組織化単分子(SAM)膜への吸着挙動を評価した。吸着挙動を評価した結果、IIIIIIはメチル基を末端官能基として持つSAM膜に最も吸着した。また、KKKKKKについては、アニオン性の官能基であるカルボキシル基を末端官能基にもつSAM膜に最も吸着した。IIKKIIおよびKIIIIKはOH末端表面よりもCH_3末端表面の方が強度が大きく吸着量が多かった。また、CH_3末端SAM表面におけるIIKKIIとKIIIIKのCH_3末端表面への吸着挙動を比較すると、IIKKIIよりもKIIIIKの方が吸着量は多かった。このように、モデル的なペプチド化合物を合成することによって、各種基板表面への吸着挙動についてデータベース化を進めた。
アレルギー性炎症におけるレチノイドの機能解析と治療応用への試み

継続して検討してきた好酸球の核内受容体の機能解析、アレルギー性炎症の病態解析と評価に関する研究をすすめ、国内外に発表した。特に本研究課題の中心であるビタミンAの活性型誘導体であるレチノイン酸に関しては、国内外で学会発表を行うとともにJ Immunol誌に成果を発表した。この概要は、9-cis retinoic acid(9-cisRA)とall-trans retinoic acid(ATRA)が、著明なヒト好酸球生存延長作用と炎症性サイトカイン産生を誘導することをはじめて明らかにたものである。これらの結果はビタミンA誘導体が生体内において好酸球の生存延長や機能発現に関与し、好酸球の恒常性維持やアレルギー性炎症の形成に寄与している可能性を示したものである。現在はマウス喘息モデルでの検討を進め、予備実験を終了しているほか、好酸球や他の炎症細胞での機能的な役割について検討を進めている。継続して検討してきた好酸球の核内受容体の機能解析、アレルギー性炎症に関する研究をすすめ、国内外に発表した。特に本研究課題であるビタミンAの活性型誘導体であるレチノイン酸に関しては、invitroの研究をすすめ国内外で学会発表を行い、現在論文投稿中である。概要は、9-cisretinoicacid(9-cisRA)とall-transretinoicacid(ATRA)が、好酸球生存に必須のサイトカインであるIL-5による作用とほぼ同等の著明なヒト好酸球生存延長作用を有することを明らかにし、これが主として核内受容体のRARを介していることを明らかにした。さらに、DNAmicroarrayにより網羅的に好酸球の遺伝子発現変化を解析した結果、約40の有意な変化を示す遺伝子を同定し、特に強い抑制が観察されたアポトーシスのシグナル分子caspase3については、realtirnePCR,活性の測定を行った。その結果、caspase3のrnRNA発現と活性は9-cisRA、ATRAにより抑制されることがわかった。レチノイン酸(1μM)はIL5(1mg/ml)とほぼ同等までcaspase3の活性を抑制しており、レチノイン酸はcaspase3の発現と活性を抑制することで好酸球の生存延長効果を発揮すると考えられた。また、培養した好酸球はATRA・9-cisRA添加により、vEGF、M-csF、McP-1が上清中に増加していたが、生存延長効果に関与していなかった。これらの結果はビタミンA誘導体が生体内において好酸球の生存延長や機能発現に関与し、好酸球の恒常性維持やアレルギー性炎症の形成に寄与している可能性を示したものであり、今後はinvivoでの検討に比重を置いくいく予定である。この概要は、9-cis retinoic acid(9-cisRA)とall-trans retinoic acid(ATRA)が、好酸球生存に必須のサイトカインである1-5による作用とほぼ同等の著明なヒト好酸球生存延長作用を有することを明らかにし、これが主として核内受容体のRARを介していることを明らかにした。さらに、DNA microarrayにより網羅的に好酸球の遺伝子発現変化を解析した結果、約40の遺伝子を同定し、特に強い抑制が観察されたアポトーシスの実行分子caspase 3については、realtimePCR,活性の測定を行った。その結果、caspase 3のmRNA発現と活性は9-cisRA、ATRAにより抑制されることがわかった。レチノイン酸(1μM)はIL-5(lng/ml)とほぼ同等までcaspase 3の活性を抑制しており、レチノイン酸はcaspase 3の発現と活性を抑制することで好酸球の生存延長効果を発揮すると考えられた。また、好酸球はATRA・9-cis RAにより、VEGF、M-CSF、MCP-1を産生していたが、生存延長効果に関与していなかった。
グラフ彩色問題における4色定理の応用、拡張に関する研究

この3年間で次のような研究を行った。1.4色定理の曲面上への拡張に関する研究を行い、MOHARと5リスト彩色定理を証明した。これはThomassenの5色定理の拡張である。2.Thomassenと平面グラフに関する重要な結果、Grotszchの定理の拡張に成功した。また曲面上への応用も導いた。3.平面グラフ、曲面上のグラフの拡張である「マイナー」に関して閉じたグラフの族に対して、グラフ彩色問題のアルゴリズム的解析を行い、従来知られていた結果の大幅な改良に成功し、この結果は、理論計算機最高の会議に論文が採録された。4.Hadwiger予想に関する重要な未解決問題、Jorgensen予想をR.Thomasらとの共同研究で、巨大なグラフにおいては、完全解決をした。5.Hadwiger予想の拡大予想であるODDHadwiger予想に対して、漸近的な解決を与えた。現在まで、上界すら知られていたなかった中で大きな進歩である。また、証明のアルゴリズム的応用も行った。6.グラフ交差数等いう平面グラフから派生したグラフの重要な普遍量に対して、アルゴリズム面では、平面グラフの拡張に成功した。7.Robertson-SeymourのThe disjoint paths problemの拡張を、B.Reedとともに行い、パリティバージョンへの拡張に成功した。以上の7つの研究を中心に行った。4色定理の拡張予想であるHadwiger予想と、グラフマイナー理論の関係についての研究を主に取り組んだ。Hadwiger予想とは、k点からなる完全グラフをマイナーとして含まなければ、k-1彩色可能であるという予想で、k=5のときは、4色定理と同値であることが、1930年代より知られている。また、10年程前に、Robertson, Seymour, Thomasによって、k=6のときも4色定理と同値であることが証明された。kが7以上の場合は現在未解決である。デンマークの数学者TOFTと本研究者は、数年前に、kが7のときの弱予想である、7点からなる完全グラフと4点ずつの部集合である2部グラフをマイナーとして持たなければ、6彩色可能であることを証明した。この定理が、kが7の場合の攻略第一歩であると信じられており、本研究者は、この1年間研究を進めた。その研究の中で得られた結果は、7点からなる完全グラフと、3点と5点からなる2部グラフをマイナーとしてもたなければ、6彩色可能であるという定理である。来年以降もこの研究路線を継続する予定である。また、グラフマイナー理論は、Hadwiger予想が動機となり、k点からなる完全グラフをマイナーにもたないグラフはどのような構造をしているか?という問題の解決を与えている。残念ながらこの構造は、漸近的なものであり、Hadwiger予想に対する重要な進展を与えなかったが、本研究者と、Moharらは、グラフが多少大きければ、連結度に線形関数の位数の完全グラフをマイナーとして持つことを証明した。証明はグラフマイナー路りんを使っている。この問題は1970年代より論じられており、Hadwiger予想攻略の第一歩とされている。今後は、彩色数に線形関数の位数の完全グラフをマイナーとして持つことの証明を目指す予定である。4色定理は、120年以上の未解決問題で、70年代の後半にやっと肯定的に解決された。この4色定理の拡張予想でもっとも有名な予想が、HADWIGER予想である。研究代表者は、この分野に対して本質的な進展を与えた。特に7彩色問題の場合についての最初のブレークスルーと一般の場合での連結度に線形サイズの完全グラフマイナーを含むという結果の論文を発表した。これの論文が評価され、3つの国際会議の基調招待講演を努めた。HADWIGER予想を動機付けとして、1980年代にアメリカの数学者ROBERTSONとSEYMOURによって打ち立てられた数学の大理論が、グラフマイナー理論で、アルゴリズム的な応用を集中的に行った。これらの仕事が評価され、2005年度の理論計算機最高峰の国際会議FOCSに論文が採用された。日本人ではただ一人である。また、その継続研究も評価され、2006年度のSTOCにも採用された。その他、平面グラフと曲面上のグラフに関する研究、マイナー操作に関して閉じているグラフに関する研究、グラフ連結度に関する研究等を行い、超1流の学術雑誌に論文を発表してきた。
南極陸上植生コアに刻まれた人新世における地球環境変動の解析

全球的な大気循環の最終的な収束の場である南極は、地球環境モニタリングの最適地とされてきた。その南極では、比較的薄いコケ植物を中心とした植生に、数百年にわたる環境情報が保存されている。本研究では、南極域から採取した植生の柱状試料(コア)に精密な年代測定により時間軸を設定し、環境指標としての生物種構成と群落構造の変化、紫外線照射量の指標としての植物の紫外線吸収色素量、南極外からの人為的汚染の指標としての水銀等重金属蓄積量等を解析する。これにより、地球温暖化の進行や工業化による環境汚染の進展などを包含する「人新世」の約350年スケールの時間軸の中で、人間活動が地球環境に及ぼしてきた影響を評価する。
葉緑体チラコイド膜のprolyl endopeptidaseの研究

新たな知見および成果:(1)ホウレンソウの光科学系II膜には種類以上の表在性タンパク質分解酵素が結合している。(2)上記のうちの1つは、光合成水一酸化系の23-KDaタンパク質中のPhe-Gly結合を切ることができる。この酵素SH試薬で阻害される。(3)他の1つは、光合成水一酸化系の18-KDaタンパク質中のPro-Ile結合、およびPro-Leu結合を切ることができることからプロリルエンドペプチデース(E,C,3,4,21,26)であろうと考えられる。ホウレンソウの光化学系II膜から、疏水性クロマトグラフィー,陰イオン交換クロマトグラフィーおよびゲルろ過クロマトグラフィーによりタンパク質分解酵素が精製された。酵素活性は18-KDaタンパク質を基質にすることにより測定された、本酵素はゲルろ過クロマトグラフィーでは156KDaと39KDaに溶出ピークを示したが、両ピークともSDS電気泳動では39KDaのポリペプチドを示した。再クロマトグラフィーを行うと、何れのピークも156KDaと39KDaの両方のピークを生み出した。これらの結果は、本酵素が39KDaのサブユニットからなる4量体を形成することを示唆している。本研究によって精製された酵素はチラコイド膜から精製された初めてのタンパク質分解酵素である。本酵素の生理活性は不明であるが、本酵素の基質に成り得るタンパク質の種類が少ないことから、不特定多数のタンパク質を分解するための酵素とは考えられない。むしろある種のプロセシング酵素としてチラコイド膜構築に必要な酵素のように思われる。今年度の研究から得られた新たな知見および成果:1.光化学系II粒子から得られる1M塩化ナトリウム抽出液を, DEAE-セファロースCL-6Bを用いた陰イオン交換クロマトグラフィーにかけて,塩化ナトリウムの直線濃度勾配で溶出することにより2種類のタンパク質分解酵素を分離した. (約0.3Mおよび0.6M塩化ナトリウム画分), 2.0.6M塩化ナトリウムの画分は258nmに吸収ピークを示すことから核酸が混在しているものと思われるが,少なくともその一部は,制限酵素EcoRIの反応を受けることから, DNAであると考えられる. 3.核酸の存在はタンパク質精製の操作の面においても酵素反応の検出の面においても障害物となっていたが,最近になって,粗抽出液をブチルートヨパールを用いた疏水性クロマトグラフィーにかけるとタンパク分解酵素活性を損ねることなく核酸を除去できることが分かった.今後の計画:1.62年度の研究成果より疏水性クロマトグラフィー,陰イオン交換クロマトグラフィー,ゲルろ過クロマトグラフィーを組み合わせた形で精製法を確立できるものと思われるので,これを行う.2.迅速かつ定量的な検出を行うため,適当な人工基質を検索し,これを用いてタンパク質分解酵素の標準反応系を作る(現在,タンパク質分解酵素の検出には18-KDaタンパク質を基質とした反応を行った後SDS電気泳動を行ってその分解を見ているが,所要時間が長くまた反応産物の定量が難しいため改善を必要とするものと思われる).新たな知見及び成果(1)ホウレンソウの光化学系II膜には1種類以上の表在性タンパク質分解酵素が結合している。(2)上記のうちの1つには、光合成水一酸化系の23-kDaタンパク質中のPhe-Gly結合を切ることができる。この酵素はSH試薬で阻害される。(3)他の1つは、光合成水一酸化系の18-kDaタンパク質中のPro-Ile結合、およびPro-Leu結合を切ることができることから、プロリルエンドペプチデース(E、C、3、4、21、26)であろうと考えられる。ホウレンソウの光

化学系II膜から、疎水性クロマトグラフィー、陰イオン交換クロマトグラフィーおよびゲルろ過クロマトグラフィーによりタンパク質分解酵素が精製された。酵素活性は18-kDaタンパク質を基質にすることにより測定された。本酵素はゲルろ過クロマトグラフィーでは156kDaと39KDaに溶出ピークを示したが、両ピークともSDS電気泳動では39kDaのポリペプチドを示した。再クロマトグラフィーを行うと、何れのピークも156kDaと39kDaの両方のピークを生み出した。これらの結果は、本酵素が39kDaのサブユニットからなる4量体を形成することを示唆している。本研究によって精製された酵素は、チラコイド膜から精製された初めてのタンパク質分解酵素である。本酵素の生理活性は不明であるが、本酵素の基質に成り得るタンパク質の種類が少ないことから、不特定多数のタンパク質を分解するための酵素とは考えられない。むしろある種のプロセシング酵素としてチラコイド膜構築に必要な酵素のように思われる。