hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
杢目縫い絞りに関する研究

杢目縫い絞りの柄を針目位置から求めるアルゴリズムを構築し、それに基づいて柄を予測した結果、90%以上の正解率を得た。次に、柄を画像処理の手法を用いて定量的に評価する方法を確立し、熟練者と素人の柄の違いを明らかにした。本研究は、杢目縫い絞りの柄の発現メカニズムを明らかにし、コンピュータによって柄を創造するシステムを構築することを目的とした。杢目縫い絞めは白布査平縫いして糸を引き締めた後に染色すると、縦方向に杢自状のすじが現れる絞り技法で、柄は引き締めた時に生じるひだが染色されて発現する。したがって、杢目縫い絞りの柄は縫われた針目の位置に依存する。針目位置から柄を求めるアルゴリズムを確立し、それに基づいて柄を予測するプログラムを作成レた。作成したプログラムを用いて、出現する可能性にある5種類の針目を人工的に作り柄の予測をおこなったところ、全ての場合で柄の予測が可能であった。熟練者3名と素人6名が作成した杢目縫い絞りのサンプル9枚について、針目位置を測定し、それらを用いて柄のシミュレーションをおこなった。実際の柄には濃く染色されている部分とにじみにより淡く染色されている部分がある。柄の濃淡の幅を測定した結果、濃い柄の幅は針目間隔に対してサンプルごとに異なる切片を持つ等しい傾きの直線で表すことができ、淡い柄の幅はサンプルにかかわらず1つの直線で表すことができることがわかった。柄の予測プログラムに針目間隔と柄の濃淡の関係を組み込んでシミュレーションをおこなった結果、実際に近いイメージの柄を得ることができ、柄の正解率は平均95%であった。玄人3名と素人6名が作成した杢目縫い絞りのサンプル9枚について、周辺分布、パワースペクトルおよびフラクタル次元を用いて杢目縫い絞りの柄の評価を行った。周辺分布について、玄人、素人ともに全ての試料において水平方向より垂直方向が大きく、柄が主に垂直方向であることがわかった。また、色階調の平均値および水平方向の標準偏差は、試料毎にばらつきがあるものの、玄人、素人ともにほぼ同じ程度の値を示した。垂直方向の色階調の標準偏差については、玄人の柄は試料Gを除いた素人に比べて、小さい値を示した。フラクタル次元について、玄人の柄は、周辺分布と同様に試料Gを除いた素人に比べて、同じかそれ以上の値を示した。また、パワースペクトルについては、全ての試料で低周波域での強い周期性と高周波域までの半径方向の分布の広がりが見られた。特に、玄人の柄では、素人に比べより高周波までの広がりが見られるが、中周波域から高周波にかけての特定の周期性が弱く、また、テクスチャの方向を示す円弧方向の幅も狭い。これらの結果から、玄人の柄は素人の柄に比べ全体の方向が垂直方向を示し、色階調のばらつきが少なく細かく複雑であることがわかった。これは玄人が素人に比べ,針目間隔の平均値が小さく,そのばらつきも小さい平縫いを各行で独立しておこなっているためである。
金属ナノクラスターの分散・配列系における分子シンクロを利用した情報変換と伝達

1)液晶分子で保護したPdナノクラスターの創製と液晶デバイスへの応用ネマチック液晶のCCN-47(メルク・ジャパン)を保護剤としてPdナノクラスターを合成することに成功した。このCCN-Pdナノクラスターは平均粒径2.5nmで偏差1.0nmと比較的単分数であった。このCCN-Pdをホスト液晶に混合し、ねじれネマチック液晶表示素子(TN-LCD)を作成し、交流電圧を加えて透過率を測定したところ、周波数10Hzから100Hzまで変化させると、それに伴い液晶の閾値電圧が下がり、透過率が周波数に依存して変化するという興味深い現象を見出した。この系は、液晶に電界を印加したとき、周波数に依して液晶の配列を乱すような新規シンクロナイゼーシヨン材料を提供するものである。2)自己組織化による新規三元金属ナノクラスターの創製別々に合成したAgナノクラスターと貴金属ナノクラスターとを物理的に混合することにより、自己組織化による銀と貴金属よりなる2元金属ナノクラスターの生成を昨年度報告した。一方犠牲水素還元法により任意のコア/シェル構造2元貴金属ナノクラスターの合成に成功している。本年度は、この2つの方法を組合わせて三層構造のPd/Ag/Rh三元金属ナノクラスターの創製に成功した。本構造は、UV-Visスペクトル、吸着COのFT-IRスペクトルおよびエネルギーフィルター内臓型透過型電子顕微鏡(EF-TEM)により確認できた。この三層コア・シェル構造の三元金属ナノクラスターは、対応する単独、二元および合金構造三元金属ナノクラスターよりも高い水素化触媒活性を示すという興味深い結果を示した。3)新規分子シンクロナイゼーション材料の開発上記の他、シンクロデキストリンの分子認識能を利用した基質選択触媒機能金属ナノクラスターの創製にも成功した。1)と2)を含めた3つの中で液晶分子を利用した系は、従来の電位駆動に替わり、周波数駆動液晶表示素子を提供するもので、これからの展開開発に大きな期待がある。(1)シクロデキストリンの分子認識能を利用したシクロナイゼーション材料シクロデキストリン(CyD)のポリマーを用いて、粒径が小さく粒径分布の狭く安定な金ナノクラスター分散液の調製に成功した。この分散液に、極く少量のメルカプトカルボン酸を添加すると、メルカプトカルボン酸はCyDに包接され、金ナノクラスター分散液の色が赤から紫色に変化した。これに水酸化ナトリウム水溶液を添加すると赤に戻った。この色変化は可逆的であり、微弱な化学的刺激に応答する分子シクロナイゼーション材料が構築できることが分った。(1)液晶分子で保護したPdナノクラスターの液晶デバイスへの応用液晶分子の4-シアノ-4'-ペンチルビフェニルで保護したPdナノクラスターを合成し、液晶素子の媒体に混入したところ、相溶性がよく、均一な液晶素子ができ、コントラスト性能も向上させることができた。すなわちPdナノクラスターを分散させることにより、液晶に電界を印加したとき、液晶の応答に変化をもたらすような、液晶シンクロナイゼーション材料の創製に成功した。この系はさらに、新しい液晶表示システムへも応用可能であると考えている。(2)自己組織化による新規Pd/Ag/Rh三元金属ナノクラスターの創製犠牲的水素還元法を用いて、Pd-コア/Ag-シェルの二元金属ナノクラスターを合成した。これに別に、合成したRhナノクラスターを物理混合すると、自己組織化によりPd/Ag/Rhの順に内核から外殻へと三重コア/シェル構造になったPd/Ag/Rh三元金属ナノクラスターの分散液が生成した。このナノクラスターは、単独Rhナノクラスターはもとより、他のどの組み合わせの二元金属ナノクラスターよりも高い触媒活性を示し、新しい分子シンクロ材料が創製された。

1)と2)を含めた3つの中で液晶分子を利用した系は、従来の電位駆動に替わり、周波数駆動液晶表示素子を提供するもので、これからの展開開発に大きな期待がある。
発光性固体材料の結晶間相転移を利用した固体中の分子運動の制御と新規機能の開発

本研究課題で目的とすることは、発光性を示す分子結晶材料においてその分子配列および分子運動を合理的に制御し、結晶の光物性をコントロールすることと更なる新規機能の開発である。採択者は、本研究課題に関してDC2として採用され、平成29年4月から平成30年9月の間、結晶のキラリティーおよび固体中における分子回転と発光性金(I)錯体をハイブリッドさせることで、上記の研究課題において大きな進展をもたらし、その成果が評価され、博士後期課程を半年早期卒業することができた。その後、日本学術振興会特別研究員(PD)に資格を変更し、平成31年3月まで博士研究員として研究を行なった。PDの間は、結晶中で分子回転を示すアンフィダイナミック結晶を基盤とした発光性固体材料の新規機能の開拓を行った。戦略としては、昨年度開発した発光性アンフィダイナミック結晶の回転部位をチューニングし、分子回転の変化により結晶格子および結晶外形が異方的に変化し、発光性も伴って切り替わる現象を見出した。興味深いことに、激しい温度変化によりその結晶がジャンプするサリエント効果を示すことまで観測ができ、アンフィダイナミック結晶を基盤とした種々の新規機能を見出すことに成功し、これらの成果を元にした論文が現在投稿中である。採択者は本採択課題の研究に従事し、発光性固体材料の新たな発光制御システムの構築から新規機能の開発まで多くの研究成果を生み出すことができ、特に外部刺激応答性材料の研究分野において大きく貢献できたと考えられる。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本制度に採択されている研究課題で目的とすることは、発光性固体材料におけるその分子配列および分子運動を合理的に制御し、その光物性をコントロールすることと更なる新規機能の開発である。採択者は、分子性結晶のキラリティーおよび固体中における分子回転を発光性金(I)錯体とハイブリッドさせることにより、上記の研究課題に関して大きな進展をもたらすことができた。その研究成果を以下に示す。1.結晶キラリティーに着眼した機械的刺激による結晶間相転移とそれに伴う発光特性の切り替えに成功:結晶の熱力学的安定性とそのキラリティの経験的な相関関係を示すWalach's ruleをベースとした新規な結晶間相転移の発現とそれに伴い発光特性の変化を示す金(I)錯体を開発した。2.機械的刺激および溶媒蒸気により可逆的な変化を示す単結晶単結晶相転移とその発光特性の切り替え:従来の機械的刺激応答性単結晶単結晶相転移は、その変化後の相から元の相へ戻すことは極めて難しい現象である。採択者は1で得られた知見を活かし、この研究を見事に達成した。3.固体中における分子回転と金原子間相互作用による固体発光の制御:固体中にも関わらず、数kHzからMHzの分子回転が誘起できるアンフィダイナミック結晶と発光性金(I)錯体をハイブリッドすることで、固体中における回転部位の回転運動を制御することでその発光特性が制御できる系を見出した。これらのことから、今年度の研究において当初目的とした研究内容を実際達成し、その研究成果を著名な学術誌に掲載することまで達成できた。研究企画の段階で目的としたアンフィダイナミック結晶をベースにした発光性固体材料の開発に成功し、その研究成果を化学系のトップジャーナルであるJournal of the American Chemical Society誌に投稿することまでできた点で当初の計画は十分達成できたと考えられる。ダイポールが大きい回転部位を有する金(I)錯体の結晶に関しては、当初の計画以上の発見があった。例えば、回転部位の大きさを少し大きくすることで、回転部位の回転運動が結晶格子に与える影響が上昇し、その結晶の力学的特性にも大きく影響を及ぼすことができるといった新しい観点が見つかった。この発見により、固体中における分子の回転運動を用いたその固体の力学特性を制御するという概念を元にした新たなプロジェクトの進行が期待できる。当初の研究計画のうちに、光応答による固体中における回転運動の制御とその物性の切り替えがあったが、その代わりに、高いダイポールを有する回転部位を導入したダンベル型金(I)錯体の結晶を作成し、外部電場によりその回転部位のダイナミックスと発光特性を制御することを試みる。

結晶一粒に対して外部電場をかけるということは一般的な測定手法ではないため、結晶一粒に電場をかけられる装置をセットアップしないといけない。この装置の組み立ての際には、発光スペクトルも取れるようにする必要があるため、顕微分光の装置で用いられる光ファイバーも取り込む予定である。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
近代産業都市の居住地形成に関する思潮・理論の日本への伝播についての研究

最終年度となる第4年度は、これまでの資料収集・分析から重要とみられる事項についての考察を進めた。民間企業の居住地形成すなわち福利厚生としての社宅街整備に関しては、三菱の海外情報収集の状況把握について進展をみた。三菱における情報収集・調査研究部門の設置は、組織の上では、1911年(明治44)の庶務部調査課を嚆矢とする。さらに1922年(大正11)に情報収集ならびに調査研究を主業とする専門部署が確立された。この時期の海外からの情報伝播で注目されるのは『米国製鋼会社ノ幸福増進施設概要』(大正11年と見られる)、『1912年ニ至ル迄ノシュナイダー工場ノ福祉施設概要』である。一方が米国の製鋼会社、他方が仏国の製鉄会社における福利厚生の動向をまとめたものである。こうしたものから三菱が欧米大企業の情報を独自に収集していたことが知られる。一方で、戦中期には政府および公的機関、そして建築学会で海外の情報収集が活発となる。戦中期の住居法制定に向けた厚生省の立案活動のなかで、海外の住居関連法令が収集されるとともに、並行して建築学会では住宅問題委員会が組織され、海外文献の収集・分析がなされていたことが把握された。厚生省管下の同潤会では1934年より開始された「小住宅の建築維持に関する調査研究」で、住宅に関する多岐に渡る調査が実施された。なかでも『住宅敷地割の類例調査』など、海外の街区計画に特化した調査が実施されている点が注目される。1939年にはこの活動を継承する形で住宅制度調査委員会が設置された。同委員会の活動目的は、住環境に関する基本法の「住居法」の海外実例の調査であったが、その成果が住宅営団法の草案に反映されている。同法案内では、営団の一団地経営上の役割も示されており、これらの一連の動向は、法整備を通して全国規模での居住地形成が狙われたことを示していると見ることができる。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。初年度は主に文献調査を進めた。田園都市について,国内大学所蔵の関連洋書の取得状況を調査し,法学・経済・経営及び農学分野での取得が先行していることが把握された。従来,内務省地方局有志編纂『田園都市』(1907年)の刊行を機に田園都市への関心が広まったと指摘されている。しかし,同時期に内務省とは別に工場法制定に関連して関心を示す研究者の存在も本調査で把握された。同潤会については,海外の住宅地設計手法の日本への導入を探るために,同潤会が刊行した『外国に於ける住宅敷地割類例集』(1936年,岸田日出刀,高山英華共同研究,内田祥三校閲),『同続集』(1938年,高山英華編)に掲載された海外住宅地に用いられている設計手法について,その街区組成の分析・考察を行った。このうち大半を独,英,米の3箇国が占めており,これらの国の住宅地が当時特に参照されていた可能性が高いと考えられる。またその特徴として,イギリスの事例では袋路や湾入道路を用いた街区が多く,アメリカは袋路も湾入道路も用いない街区のものが過半を占めること等が把握された。一方,文献だけでなく,当時,海外に派遣された人々の直接の見聞の状況把握も必要であると考えられることから,明治・大正期の海外渡航者をまとめた文献から所属と渡航先を整理,分析し,企業からの派遣が19世紀末から増加する等マクロ的な動向を把握した。このうち,ボーンビル(英)等の欧米の産業都市視察を行った日光電気精銅所所長の鈴木恒三郎,欧米渡航後に同所の経営に関わり,のちに取締役となった長谷川鐡太郎に着目し,調査した。長谷川は『工場と職工』(1915年刊行)で,クルップ社(独),キャドバリー社(英)を事例に工場での施策を記述している。同所は当時「山間の田園都市」とも称されており,その社宅街の空間形成に英独の知見が生かされている点を考察した。文献資料調査で把握すべき図書がかなり多く,時間を要しているが,これは研究計画段階で想定されていたものである。一部,調査の進捗が遅れ気味のものがあるが,一方で当初は予定していなかった当時の海外派遣の状況把握調査が進展をみており,総じて順調に進展しているものと判断される。第2年度は前年度の資料収集を継続するとともに,重要とみられる企業・組織や人物とその動向に焦点を当てて,さらに詳細な資料収集および現地調査を進めた。資料収集としては,三井文庫,三菱史料館等において,鉱工業系企業社宅街について,また神戸市立博物館等で鐘紡の社宅街と周辺の労働者街の形成過程について,東京都公文書館で同潤会に関する資料収集を進めている。また,ドイツ・ルール地方(オーバーハウゼン,旧GHH社社宅街等)やスペイン・バルセロナ労働者住宅地(アシャンブラ地区,コロニア・グエル)の形成について現地調査ならびに資料収集を行った。ドイツのジードルンクをどのように理解していたかという観点から,山田守著『ジードルンク』(1933年)とそれに挙げられる膨大な参考図書について調査・分析を進めた。ベルリン国立図書館,ベルリン工科大学図書館等にて調査をおこなったほか,国内の大学図書館,国会図書館等にて調査をおこない,おおよそ7割程度の文献を収集した。

また,山田の記述する書誌情報をもとに調査をしても見当たらないものも出てきているため,これまでに収集し得た文献に手がかりがないか精査を進めた。個別の組織の動向として,満州における満洲建築協会の活動に関して分析を行った。満洲建築協会は1921年の生活改善展覧会や満洲建築雑誌の住宅特集などを通じて住宅改良,二重生活の解消などを一般市民に啓蒙していた。特に生活改善展覧会は,欧米の生活を意識した展覧会であり,満洲が日本に比べ非常に寒く,日本の住宅や生活と適合しなかったことから,科学的見地のもとに合理的かつ利便性や衛生面を考慮した生活を営むことを目指したものであったことが把握された。文献資料調査で把握すべき図書がかなり多く,時間を要している。ドイツで発生したテロのため,予定していた文献調査・資料収集の一部を翌年度に繰り越すこととした。そのため,ドイツ関係の資料収集でいくぶん遅れが生じている。第3年度はこれまでの資料収集・分析から重要とみられる人物や動向に焦点を当てて,さらに詳細な資料収集および現地調査を進めた。ドイツのジードルンクをどのように理解していたかという観点から,前年度からの継続で,山田守著『ジードルンク』(1933年)とそれに挙げられる膨大な参考図書について調査・分析を進めた。ドイツ・ベルリン国立図書館,ベルリン工科大学図書館等にて調査し,およそ9割程度の文献を収集した。並行して,これまでに収集し得た文献と『ジードルンク』との比較精査,ならびに,『ジードルンク』よりも前に山田が発表したジードルンク論との比較精査を進め,ジードルンクに関する情報の山田による把握の様態について考察した。三井文庫の三井鉱山系企業社宅街についての資料収集を前年度から継続して進めた。これらからは海外情報との直接的な接点は見いだせなかったが,間接的には参考にしていたことが確認された。雑誌メディアにおける海外事例の紹介状況の観点からは,1941年の『建築雑誌』に記事として紹介されているドイツ・ヴォルフスブルク/Kdf-Wagens市の形成について,フィンランド・コトカの旧スニラパルプ工場の社宅・福利施設について現地調査・資料収集を行い,現地の状況がどこまでリアルタイムで日本に紹介されていたかを把握した。当時,海外に派遣された人々の直接の見聞の状況把握については,のちに桑原工業事務所で産業施設の建設などを担った建築家の山口半六が,明治初期に文部省から派遣されたパリのエコール・サントラルでどのような教育を受けたのかについて,当時の同校の講義記録等について現地調査・資料収集を行った。また八幡製鉄所を建造したことで知られるドイツのGHH社に関しても,ライン・ヴェストファーレン経済史料館所蔵の同社のアーカイブから日本人の来訪記録を博捜し,戦中期に複数の日本人の技術者等の来訪が確認された。昨年度の状況から文献資料調査で把握すべき図書がかなり多く,全体の把握にはさらに時間を要することが想定された。そのため,これまでの資料収集・分析から重要とみられる人物や動向に焦点を当て,それらについてさらに詳細な資料収集および現地調査を進めることとした。それらが個々,成果を上げつつある。最終年度となる第4年度は、これまでの資料収集・分析から重要とみられる事項についての考察を進めた。民間企業の居住地形成すなわち福利厚生としての社宅街整備に関しては、三菱の海外情報収集の状況把握について進展をみた。三菱における情報収集・調査研究部門の設置は、組織の上では、1911年(明治44)の庶務部調査課を嚆矢とする。
ビタミンKの生体内変換機構および変換の生理的意義に関する研究

高等動物の組織内で変換・生成されるビタミンK(メナキノン-4、以下MK-4)の変換機構と生理的意義の解明を目的として、MK-4の新しい作用(抗炎症効果、性ホルモン産生調節)とビタミンK3からMK-4への変換の分子機構を解析した。MK-4処理によって炎症シグナルを仲介する分子の活性化が阻害され、性ホルモン産生を活性化させるリン酸化酵素の活性化が明らかになった。また、MK-4変換には昨年報告のあった酵素の必須性が再確認された。高等動物の組織内で変換・生成されるビタミンK同族体(メナキノン-4)の変換機構と生理的意義の解明を最終目的として、前年度までの研究で明らかになったメナキノン-4の新しい作用(抗炎症効果、ステロイド代謝調節)の分子機構について、マクロファージおよびライディッヒ細胞由来培養細胞を用いて解析を行った。ヒト由来マクロファージ様細胞THP-1をメナキノン-4存在下で、リポポリサッカライド(LPS)処理した場合、LPSによって誘導される炎症性サイトカインの発現量がコントロール(メナキノン-4非存在下)に比べ有意に減少した。LPSは転写因子NFKBの活性化を介して炎症性サイトカインを誘導することから、NFKBの活性化経路におけるメナキノン-4の作用点を解析したところ、LPS刺激によるIKKα/βのリン酸化が著しく阻害されていたことから、IKKα/βをリン酸化するTAKIの活性がメナキノン-4処理によって低下することが示唆された。ステロイド、ホルモン産生への影響については、マウス精巣ライディッヒ細胞由来I-10細胞をメナキノン-4で処理した場合、培地中に分泌されるテストステロン量がメナキノン-4の処理濃度に依存して増加することが明らかになった。また、このテストステロン分泌上昇はcAMP非依存的に起ること、タンパク質Gla化の阻害剤であるワーファリンで阻害されないことから、メナキノン-4の未知の作用によって、テストステロン産生が上昇することが示唆された。さらに、この作用は他のビタミンK2同族体では弱いながら検出されるものの、ビタミンK1では見られないことから、メナキノン類特有の作用であることが示唆された。高等動物の組織内で変換・生成されるビタミンK(メナキノン-4)の変換機構と生理的意義の解明を最終目的として、前年度までの研究で明らかになったメナキノン-4の新しい作用(抗炎症効果、ステロイド代謝調節)の分子機構について、ラット、マクロファージ、および精巣由来培養細胞を用いて解析を行った。メナキノン-4の側鎖類縁体であるゲラニルゲラニオール(GGOH)をラットに10日間給餌し、リポポリサッカライド(LPS)を腹腔内に投与した。その結果、LPSによって誘導される炎症性サイトカインや肝障害がコントロール(GGOH非給餌)に比べ有意に減少し、メナキノン-4と同様にGGOHもin vivoにおいて抗炎症作用を有することが明らかになった。次に、マクロファージ様THP-1細胞を用いてGGOHの作用点について解析を行ったところ、NFκBの活性化経路上のIRAKいやTRAF6の遺伝子発現量がGGOH処理によって低下していた。このことから、GGOHの抗炎症機構は、IKKα/βのリン酸化阻害より抗炎症作用を示すメナキノン-4とは、異なっていることが推定された。ステロイドホルモン産生への影響については、マウス精巣ライディッヒ細胞由来I-10細胞を用いて解析した。メナキノン-4や他のビタミンK同族体で処理した場合、メナキノン類、特に側鎖の短いメナキノン類(メナキノン-3,-4)でテストステロン産生の顕著な上昇が認められた。ビタミンKで処理した後の細胞内のビタミンK存在量をHPLC分析した結果、メナキノン-3は他の同族体に比べ、見かけ上の細胞への取り込み量が高かった。細胞内での存在量で比較した場合、メナキノン-4が、最もテストステロン産生を増強させることが示唆された。高等動物の組織内で変換・生成されるビタミンK(メナキノン-4、以下MK-4)の変換機構と生理的意義の解明を最終目的として、前年度までの研究で明らかになったMK-4の新しい作用(抗炎症効果、ステロイド産生調節)とビタミンK3からMK-4への変換の分子機構について解析を行った。NFκBの活性化経路上のIKK複合体形成に及ぼすMK-4の影響をヒト単球由来THP-1細胞を用いて、免疫共沈降法で解析した。その結果、MK-4はIKK複合体形成に影響を与えなかった。このことから、MK-4はIKKγのK63ユビキチン化を阻害し、上流キナーゼであるTAK1複合体との相互作用を減少させている可能性が示唆された。MK-4の側鎖構造体であるゲラニルゲラニオール(GGOH)をラットに給餌し、テストステロン産生に及ぼす影響を解析したところ、血漿テストステロン値の上昇が観察された。

また、精巣ライディッヒ細胞由来I-10細胞をGGOH処理した場合、培地中へのテストステロン分泌量が上昇した。以上のことから、MK-4で見られたテストステロン産生上昇には、MK-4のもつゲラニルゲラニル基の関与が示唆された。肝癌由来HepG2細胞を用いたビタミンK3からMK-4へのin vitro変換反応系を構築した。この変換系において、MK-4の変換・生成量は、ビタミンK3濃度やインキュベーション時間の増加に従って上昇した。また、側鎖の基質として内在性のゲラニルゲラニルピロリン酸(GGPP)が使用されると推定されたことから、スタチンによりGGPP生成を阻害したところ、HK-4生成が減少した。また、タンパク質プレニルトランスフェラーゼの阻害剤で処理した場合、MK-4生成量が増加した。さらに、昨年同定された、この変換に関わるUBIADをsiRNAでノックダウンさせた場合、MK-4生成量が低下した。以上のことから、HepG2細胞においてビタミンK3からMK-4変換には、UBIAD1が関与し、側鎖の基質として、GGPPが使用されることが示唆された。
人工呼吸器装着後の生活において筋萎縮性側索硬化症患者が体験する痛みに関する研究

本研究の目的は,人工呼吸器装着後の療養生活においてALS患者が体験している痛みを明らかにすることである。調査の結果,以下の内容が明らかとなった。1.対象者の概要:ALS患者4名(男2名女2名)2.ALS患者が体験している痛みの様相:ALS患者は,からだ全体に及ぶズキズキした痛みと首や足の指、骨,カニューレが引っ張られるなど【からだ全体と局部の痛み】を体験していた。痛みはー日中じわじわと続いているが,一端寝てしまうと感じなかったり,天候や季節,午後から強くなるなど1年,1日を通して【強弱の波がある】ことがわかった。このような辛い痛みは同じ姿勢が長くなると特に強くなり,体位調整やマッサージ,ストレッチをして患者の【からだを動かすと楽になる】と3名が語っていた。しかしながら,1名の患者は何をしても痛みが【楽になることはない】と感じており,痛みによる例えようのない苦痛を体験していた。また,患者らは痛みのほかにも全身や痛みのない筋肉の痙攣,からだの位置が決まらないことに対する苦痛など【痛みだけではない】苦痛を体験していた。3.考察:ALS患者においては,痛みなどの感覚障害は陰性徴候に含まれる。しかし,本研究結果から耐え難い痛みをALS患者は体験していたことが明らかになった。がん患者においては、痛みをとることが最優先課題であるが,ALS患者の場合は,呼吸・栄養管理とコミュニケーション技術の工夫に注意が集中し,痛みに関してはいまだ重要視されていない。日常生活全般の援助を要するALS患者にとって看護師によるケアは必要不可欠であり,看護師は,患者の訴えを最も敏感に察知できる医療従事者である。看護師が痛みにもっと着目し,患者の体験している痛みを共感的態度で傾聴するとともに,痛みに対する緩和ケアを積極的に提供することの重要性が示唆された。また,痛みの原因はALS自体の症状,別の原因,四肢麻痺による不動に分類されるため,看護師が痛みの要因を的確にアセスメントし,適切なケアを提供することも重要である。本研究結果は,平成19年8月に開催された第12回日本難病看護学会学術集会にて発表した。また,月刊雑誌「難病と在宅ケア」へ投稿した(2008年6月号に掲載予定)。本研究は、人工呼吸器装着後の療養生活においてALS患者が体験している痛みを明らかにすることを目的とする。本年度の研究実施計画に基づき、以下の内容で調査を行った。1.平成17年11月平成18年2月:近畿圏内の総合病院や訪問看護ステーションの責任者(看護部長、所長)に研究の趣旨を説明し、研究協力を依頼した。2.平成18年2月3月:上記1で研究依頼を行った責任者より研究参加者を紹介していただき、研究参加者に研究の目的、方法を説明したのち同意を得た2名について調査の日程を調整した。その後、30分程度の面接を研究参加者2名に対して行った。ALS患者の語りをデータとして収集するため面接内容を録音し、逐語録として起こした。得られたデータを繰り返し読み、研究課題に沿ってデータの意味内容を解釈し、1つの意味をなす現象に適切であると考えられる概念に名前をつけて分析を行った。研究対象者は、維持期(筋力低下が進行し、人工呼吸器による呼吸補助、日常生活全般への援助が必要な状態)のALS患者2名(男1名女1名)であった。1.ALS患者はどのような痛みを体験しているのか。:痛みはからだ全体に及び、ズキズキした痛みが一日中じわじわと続いていた。中でも足の指先付近に局所的な痛みを感じていた。これらの痛みは呼吸器を装着する前は感じていなかった。2.ALS患者が体験する痛みはどのようなときに増強、軽減するのか。:午前中よりも午後からや寝る前に痛みが増強していた。天候の悪い日や冬場には痛みを強く感じていた。痛みの緩和に対しては、全身のマッサージが効果的であると語っていた。3.ALS患者が体験する痛みの対処方法:同一体位による痛みが原因と考えられるため、足の位置を変える、硬いマットをからだの下に敷くなどの対処方法をとっていた。4.ALS患者は痛みに対するケアについて看護師に望むこと:全身や足のマッサージを希望していた。5.その他:ALS患者は痛み以外に、全身の痒みを体験していた。現在2名の対象者と調査の調整中であり、今後、さらに対象者を増やし研究を継続していく予定である。本研究の目的は、人工呼吸器装着後の療養生活においてALS患者が体験している痛みを明らかにすることであり、昨年度に引き続き、以下の内容で調査を行った。1.平成18年4月平成19年3月:近畿圏内の総合病院や訪間看護ステーションの責任者(看護部長、所長)、日本ALS協会近畿ブロック事務局へ研究の趣旨を説明し、研究協力を依頼した。2.平成18年8月平成19年3月:上記1で研究依頼を行った責任者より研究参加者を紹介していただき、研究参加者に研究の目的、方法を説明したのち同意を得た2名について調査の日程を調整した。その後、30分程度の面接を行った。ALS患者の語り(文字盤でのやり取りやパソコンにて文字化されたもの)をデータとして収集するため面接内容を録音し、逐語録として起こした。

得られたデータを繰り返し読み、研究課題に沿ってデータの意味内容を解釈し、1つの意味をなす現象に適切であると考えられる概念に名前をつけ、昨年度の結果(対象者2名)と統合させて分析を行った。調査を行った結果、以下の内容が明らかとなった。1.対象者の概要:維持期(筋力低下が進行し、人工呼吸器による呼吸補助、日常生活全般への援助が必要な状態)のALS患者4名(男2名女2名)。2.ALS患者が体験している痛みの様相:ALS患者は、からだ全体に及ぶズキズキした痛みと首や足の指、骨、カニューレが引っ張られる痛みを感じており、【からだ全体と局部の痛み】を体験していた。痛みは一日中じわじわと続いているが、一端寝てしまうと感じなかったり、天候や季節、午後から強くなるなど1年、1日を通して【強弱の波がある】ことがわかった。このような辛い痛みは同じ姿勢が長くなると特に強くなり、体位調整やマッサージ・ストレッチをして患者の【からだを勤かすと楽になる】と1名を除く3名が語っていた。しかしながら、1名の患者はマッサージをしても何をしても痛みが【楽になることはない】と感じており、痛みによる例えようの無い苦痛を体験していた。また、患者らは痛みのほかにも全身の痒みや痛みのない筋肉の痙攣、体の位置が決まらないことに対する苦痛などALS患者は【痛みだけではない】苦痛を体験していた。本研究の目的は,人工呼吸器装着後の療養生活においてALS患者が体験している痛みを明らかにすることである。調査の結果,以下の内容が明らかとなった。1.対象者の概要:ALS患者4名(男2名女2名)2.ALS患者が体験している痛みの様相:ALS患者は,からだ全体に及ぶズキズキした痛みと首や足の指、骨,カニューレが引っ張られるなど【からだ全体と局部の痛み】を体験していた。痛みはー日中じわじわと続いているが,一端寝てしまうと感じなかったり,天候や季節,午後から強くなるなど1年,1日を通して【強弱の波がある】ことがわかった。このような辛い痛みは同じ姿勢が長くなると特に強くなり,体位調整やマッサージ,ストレッチをして患者の【からだを動かすと楽になる】と3名が語っていた。しかしながら,1名の患者は何をしても痛みが【楽になることはない】と感じており,痛みによる例えようのない苦痛を体験していた。また,患者らは痛みのほかにも全身や痛みのない筋肉の痙攣,からだの位置が決まらないことに対する苦痛など【痛みだけではない】苦痛を体験していた。3.考察:ALS患者においては,痛みなどの感覚障害は陰性徴候に含まれる。しかし,本研究結果から耐え難い痛みをALS患者は体験していたことが明らかになった。がん患者においては、痛みをとることが最優先課題であるが,ALS患者の場合は,呼吸・栄養管理とコミュニケーション技術の工夫に注意が集中し,痛みに関してはいまだ重要視されていない。日常生活全般の援助を要するALS患者にとって看護師によるケアは必要不可欠であり,看護師は,患者の訴えを最も敏感に察知できる医療従事者である。看護師が痛みにもっと着目し,患者の体験している痛みを共感的態度で傾聴するとともに,痛みに対する緩和ケアを積極的に提供することの重要性が示唆された。また,痛みの原因はALS自体の症状,別の原因,四肢麻痺による不動に分類されるため,看護師が痛みの要因を的確にアセスメントし,適切なケアを提供することも重要である。本研究結果は,平成19年8月に開催された第12回日本難病看護学会学術集会にて発表した。また,月刊雑誌「難病と在宅ケア」へ投稿した(2008年6月号に掲載予定)。
リゾチームの新しい抗菌活性の作用機構に関する遺伝子工学的研究

リゾチームのグラム陽性菌菌に対する抗菌作用における酵素活性の役割を明らかにし、また、グラム陰性菌に対する抗菌作用を改善するため、遺伝子工学的手法によりリゾチームの触媒活性部位である35番目のGluと52番目のAspを変異させた変異体(E35A-Lz、D52S-Lz)を調製した。また、グラム陰性菌に対する殺菌作用に及ぼす疎水性部位の役割を明らかにするためにリゾチームのC-端129番目のLeuに鎖長の異なる疎水性ペプチド、F-V-P(H3)、F-F-V-A-P(H5)およびF-F-V-A-I-I-P(H7)を結合させた。変異リゾチームはS.cerevisiae AH22で発現させた。酵素活性が消失した変異体(E35A-Lz、D52S-Lz)リゾチームは、グラム陽性菌に対してnativeリゾチームに匹敵する抗菌作用を示した。このことから、リゾチームのグラム陽性菌に対する抗菌作用は酵素作用とは独立に発現することが明らかになった。リゾチームに疎水性ペプチドを挿入した3つの変異体リゾチームは全て7580%の酵素活性を有しいた。グラム陰性菌であるE.coliに対する抗菌作用は挿入した疎水性ペプチドの鎖長に比例した。このことはリゾチームの疎水性がグラム陰性菌の抗菌作用に重要な役割を果たしていることを示していた。しかし、F-F-V-P(H5)を挿入したリゾチームの酵素作用がGlu-35をAlaに変異させてと減少した時、E.coli対する抗菌作用が大きく減少したので、疎水性の増加だけでなく酵素作用もグラム陰性菌に対する新規な抗菌活性に重要な役割を果たしているものと考えられた。本研究で得られた最も大きな成果は、リゾチームの酵素作用はグラム陽性菌に対して直接的な役割を果たしているのではないことを初めて示したものである。リゾチームの構造と酵素および抗菌活性との関係に関する一連の研究の過程で申請者らは、加熱変性してSS結合が1,2個切断して2量体を形成したリゾチームが、酵素活性を示さないがグラム陽性菌に対しても陰性菌に対しても抗菌活性を示すことを見い出した。熱変性したリゾチームの新規な機能は、アンフォールディングによって分子の柔軟性が増加したことに起因するのか、疎水領域の露出によるのか、あるいは2量体形成によるのかは明らかでない。そこで、この問題解明に有効なsite-specific mutagesisの手法を用いてリゾチームの変異体を、申請者らがこれまで使ってきた酵母発現系で産出させた。作成した変異リゾチームは、4つのSSの中1個を欠くもでのCysを変換したもの(Cys80→Ser,Cys94→Ala,Cys115→Ala,Cys127→Ser)および触媒中であるAsp52をSerに変換したものである。リゾチームのcDNAをM13mp19ベクター中にクロニーングし、上記5個の変異体をin vitro mutagenesis Kitを使って作った。シークエンスキットで変異体の確認を行い、変異cDNAフラグメントを切だし、酵母発現系ベクターpYG-100のSal Iにクローンした。制限酵母マッピイング分析により変異cDNAの方向を確認し、出来た発現プラスミッドをS.serevisiaAH22に転移し、変異リゾチームを分泌させた。現在5個の変異リゾチームを分離、精製中である。今後、変異リゾチームの酵素活性および抗菌活性を測定するとともに、CDスペクトル、蛍光スペクトル、電気泳動、表面疎水性を測定し構造変化を調べる。

また、タンパク質SS結合イソメラーゼでSS結合の組み替えを行ったものおよび分子間架橋試薬によって2量体化したものについても、酵素活性、抗菌活性および構造解析を行う。リゾチームのグラム陽性菌菌に対する抗菌作用における酵素活性の役割を明らかにし、また、グラム陰性菌に対する抗菌作用を改善するため、遺伝子工学的手法によりリゾチームの触媒活性部位である35番目のGluと52番目のAspを変異させた変異体(E35A-Lz、D52S-Lz)を調製した。また、グラム陰性菌に対する殺菌作用に及ぼす疎水性部位の役割を明らかにするためにリゾチームのC-端129番目のLeuに鎖長の異なる疎水性ペプチド、F-V-P(H3)、F-F-V-A-P(H5)およびF-F-V-A-I-I-P(H7)を結合させた。変異リゾチームはS.cerevisiae AH22で発現させた。酵素活性が消失した変異体(E35A-Lz、D52S-Lz)リゾチームは、グラム陽性菌に対してnativeリゾチームに匹敵する抗菌作用を示した。このことから、リゾチームのグラム陽性菌に対する抗菌作用は酵素作用とは独立に発現することが明らかになった。リゾチームに疎水性ペプチドを挿入した3つの変異体リゾチームは全て7580%の酵素活性を有しいた。グラム陰性菌であるE.coliに対する抗菌作用は挿入した疎水性ペプチドの鎖長に比例した。このことはリゾチームの疎水性がグラム陰性菌の抗菌作用に重要な役割を果たしていることを示していた。しかし、F-F-V-A-P(H5)を挿入したリゾチームの酵素作用がGlu-35をAlaに変異させてと減少した時、E.coli対する抗菌作用が大きく減少したので、疎水性の増加だけでなく酵素作用もグラム陰性菌に対する新規な抗菌活性に重要な役割を果たしているものと考えられた。本研究で得られた結果は、リゾチームの酵素作用はグラム陰性菌に対して直接的な役割を果たしているのではないことを初めて示したものである。
システイン修飾による活性酸素受容体機能制御機構の解明

かつて酸素毒の原因として位置づけられてきた活性酸素が、最近では細胞内シグナル伝達における主要なメディエーターとなることが明らかにされてきている。この分子機構には、蛋白質の活性中心に存在するシステインの酸化修飾が関与すると考えられる。我々は、心血管病を制御する神経液性因子であるアンジオテンシンIIの責任受容体(AT1R)が活性酸素により発現調節を受けることに着目し、その分子制御機構を解析した。受容体-Gi蛋白質の共役を阻害する百日咳毒素は、活性酸素の生成を介してAT1R発現量を増加する。百日咳毒素は、Toll様受容体4の活性化によるNADPHオキシダーゼ依存的な活性酸素生成とそれに続くIκBのリン酸化に依存した分解がNFκB転写活性を増加させることでAT1R発現量を増加させることを明らかにした。一方、炎症性リガンドの一つである細胞外ヌクレオチド(ATP)が、誘導型一酸化窒素(NO)合成酵素(iNOS)の発現を増加させ、細胞質で転写因子NFκBと複合体を形成することで、NFκBのシステインを局所的に修飾(S-ニトロソ化)し、アンジオテンシン受容体数を低下させることを見出した。以上の結果から、活性酸素の生成系とセンサー/エフェクター分子との相互作用がシグナル伝達経路の特異性を作り出す可能性を示した。さらに、心不全初期にiNOSを介して生成されるNOが心筋保護に働く一方で、慢性期の心臓で生成されるNOが細胞内に存在するGTPやcGMPと反応することで親電子性の2次生成物(8-nitro-cGMP)を形成すること、8-nitro-cGMPが低分子量G蛋白質H-Rasのシステインを特異的に修飾(S-グアニル化)することで細胞老化を誘導し、心機能不全を引き起こす可能性を新たに見出した。興味深いことに、硫化水素(H2S)が、ガスではなく求核性の高いアニオン(HS?)として新電子物質を直接消去すること、心筋梗塞モデルマウスへのNaHS投与により慢性心不全が改善されることを個体レベルで実証した。様々なリガンド刺激で誘発される生理応答(例えば受容体の発現調節)におけるシグナル蛋白質の酸化的機能修飾の役割を明らかにする。具体的には、細胞外ヌクレオチドや細菌毒素が細胞膜上の受容体を刺激することで生成される活性酸素種(ROS)や一酸化窒素(NO)によって局所的に機能修飾を受ける細胞質タンパク(活性酸素受容体)を特定し,ROS/NO生成酵素との相互作用を示す。また、特定した活性酸素受容体の心血管病における役割を明らかにする。これにより、ROS/NOシグナルソーム形成の意義を明らかにする。これまで、新生児心筋細胞の初代培養系を用いて、受容体と共役する三量体G_<12>ファミリー蛋白質(G_<12/13>)が低分子量G蛋白質RacおよびNADPH oxidaseの活性化を介して活性酸素(ROS)を生成すること、および活性酸素が下流のシグナル経路(JNKやP38MAPK)を活性化することで心肥大応答を引き起こす可能性を見出してきた。本年度は、マウス心臓におけるG_<12/13>蛋白質シグナリングの役割解析に着手した。その結果、圧負荷によって引き起こされる心臓の線維化にG_<12/13>シグナリングが関与していることを初めて明らかにした。

一方、心臓リモデリングに関わるアンジオテンシン(AT1)受容体の発現調節機構に着目し、心線維芽細胞において、ATP受容体刺激がAT1受容体量を低下させることを見出した。このメカニズムには、ATPによるCa^<2+>流入依存的なiNOSの発現誘導および一酸化窒素(NO)の生成による転写因子NF-κBのp65サブユニットのS-ニトロシル化修飾が関与することを明らかにした。さらに圧負荷マウス心臓におけるiNosタンパクの発現誘導およびAT1受容体の発現低下が、P2受容体阻害剤により抑制されることを見出した。以上の結果から、心臓において、ATP-iNos-NF-κBのS-ニトロシル化-AT1発現低下というスキームが成り立つことを個体レベルで初めて明らかにした。活性酸素による細胞内シグナル伝達制御は,主に活性酸素の生成系・活性酸素センサー・エフェクターのシグナル複合体形成によって的確に制御されていると考えられているが,その分子機構はよくわかっていない.本年度は,心臓リモデリングに関わるアンジオテンシン(AT1)受容体の発現調節機構に着目し,心線維芽細胞を用いて,ATP受容体刺激がAT1受容体量を低下させることを見出した.このメカニズムには,ATPによるCa^<2+>流入依存的なiNosの発現誘導および一酸化窒素(NO)の生成による転写因子NF-kBのp65サブユニットのS-ニトロシル化修飾が関与することを明らかにした.さらに圧負荷マウス心臓におけるiNOSタンパクの発現誘導およびAT1受容体の発現低下が,P2Y受容体阻害剤により抑制されることを見出した.以上の結果から,ATP-iNOS-NF-kBのS-ニトロシル化-AT1発現低下というスキームが成り立つことが個体レベルでも明らかになった.一方,Gi蛋白質の薬理学的阻害剤として広く用いられている百日咳毒素(Pertussis toxin)がGi蛋白質のADPリボシル化非依存的に活性酸素を生成し,AT1受容体数を増加させることを見出した.この分子機構には,Toll様受容体(TLR4)の活性化によるRacの活性化およびNADPH oxidaseを介した活性酸素生成が関与していることが明らかとなった.アンジオテンシンtype1受容体(AT1R)は,心臓の形態構造的改変(リモデリング)や不整脈を誘発する責任受容体として注目されている.AT1Rの発現量は,一酸化窒素(Nitric Oxide ; NO)や過酸化水素により負に調節されることが知られているものの,その詳細な機構はわかっていない.我々は,プリン作動性P2Y_2受容体アゴニストであるATP刺激がNO依存的にAT1R発現量を低下させることを見出した.この過程には,カルシニューリン-NEAT活性化による誘導型NO合成酵素の発現誘導が関与していた.さらに,iNOSとNF-κBのp65サブユニットが細胞質で複合体を形成すること,およびiNOSによって局所的に産生されるNOがp65のCys^<38>残基と共有結合(S-ニトロシル化修飾)することでNF-κB活性を負に調節することを明らかにした.この現象は,マウスの圧負荷モデルにおいても機能していることが確認された(Proc.Natl.Acad.Sci.USA., in press).
LAMP2を標的としたリソソーム細胞内輸送のブロッキングによる顎骨吸収の抑制

リソソームは細胞内での分解反応に中心的な役割を担う細胞内小器官である。一方骨吸収においてはリソソーム内の加水分解酵素が細胞外に分泌されて骨基質を分解する。リソソーム膜タンパク質の主要成分LAMP-1/2は、リソソームの細胞内輸送に関与することが示唆されているが、LAMPそのものの高次構造に関する知見はほとんどなかった。本研究では(1)結晶構造解析によりLAMP-1/2のドメイン構造がb-シートから形成されるbプリズム構造であること、(2)今まで構造の共通性が想定されていたLAMP-1とLAMP-2が異なる様式でアセンブリすること、を見出し報告した。Lysosome-associated membrane protein-1/2 (LAMP-1/LAMP-2)はリソソーム膜の主要な構成タンパク質である。LAMP-1、LAMP-2は、いずれも1回膜貫通タンパク質で、リソソーム内腔側ドメインは高度に糖鎖が付加されており、C末端の11アミノ酸残基からなる短いペプチドが細胞質側に突き出している。高度に糖鎖修飾されていることから、当初LAMP-1/LAMP-2はリソソーム膜をリソソームの分解酵素の攻撃から保護する糖衣を形成する役割をもつと考えられていた。その後の研究からLAMP-1/LAMP-2は、保護作用よりもむしろリソソームやファゴソームのようなオルガネラの細胞内輸送の調節に関与することが明らかになってきたが、その分子メカニズムには解明されていない部分が多い。平成25年度においては、(1)骨代謝におけるLAMP-2の役割を明らかにするために、FLAGタグを付けたLAMP-2を骨芽細胞で発現させ、免疫沈降物を質量分析により解析し、いくつかの分子の同定に成功した。(2)LAMP-2の細胞質側のペプチド部分がどのような細胞内のタンパク質と相互作用するかを明らかにする目的で、11アミノ酸残基のうち、リソソームへの局在化に必要な2残基を除く9残基に対して、部位特異的な光架橋剤を導入した。しかし架橋剤を導入したLAMP-2の発現効率が低く、相互作用する分子の同定には至らなかった。(3)細胞内小器官の局在を定量的に解析するための画像解析プログラムを開発し(JAXAとの共同研究)、骨芽細胞におけるRANKLの細胞内局在に対するLAMP2 siRNAの効果を検討した。LAMP-1/LAMP-2を欠損したマウスに由来する繊維芽細胞ではリソソームとファゴソームの細胞内輸送に影響を与えることが報告されている。そこで、リソソームを含む細胞内オルガネラの細胞内輸送へのLAMPsの関与を骨芽細胞、骨細胞において検討した。マウス前骨芽細胞MC3T3-E1、マウス骨細胞MLO-Y4を用いて、siRNAによるLAMP-1, LAMP-2の発現低下時の、細胞内オルガネラ(リソソーム、ミトコンドリア、小胞体、ゴルジ体)の細胞内局在への影響を解析した。それぞれのオルガネラに対する特異的な抗体による細胞染色をおこないsiRNA処理による細胞内局在への影響を解析した。定量的評価をおこなうためにJAXAとの共同研究により細胞内局在の定量化システム(画像解析プログラム、"Field Particle Vector Analysis")を開発した。MC3T3-E1細胞において、LAMPsの発現抑制によるリソソームの細胞内局在の変化は見られず、予想外なことにミトコンドリアの細胞内局在が変化することを見出した。LAMP-1, LAMP-2の発現抑制をおこなうとミトコンドリアの核近傍への集積が観察された。これは微小管に沿ったマイナス方向への輸送が亢進したことを示唆するものである。一方MLO-Y4細胞ではそもそもリソソームもミトコンドリアも核周辺に局在しており、LAMPsの発現抑制による効果は認められなかった。本研究はLAMPsがミトコンドリアの細胞内局在の制御に関与することを示した初めての報告である[Experimental Cell Research (2015) 331: 211-222に発表]。ミトコンドリアは酸化的リン酸化によりATP産生をおこなうという基本的な役割だけでなく、骨芽細胞では基質小胞へのカルシウムの供給に関与する可能性が示唆されている。リソソームは加水分解酵素を含む細胞内小器官であり、エンドソーム、ファゴソーム、オートファゴソームと融合して、それらの小胞の内容物を分解する。リソソームは微小管レールをモータータンパク質により輸送され、核近傍(微小管のマイナス方向)または細胞膜近傍(微小管のプラス方向)に輸送される。正常細胞ではリソソームはマイナス方向に輸送されて核近傍に存在するが、癌細胞ではプラス方向に輸送されて細胞膜と融合し、加水分解酵素を細胞外に分泌する。この過程は癌の浸潤を亢進すると共に、癌細胞が骨に接して存在する場合には骨破壊も引き起こす。癌細胞による顎骨吸収は口腔領域において解決すべき重要な問題である。Lysosome-associated membrane protein 1/2 (LAMP-1/2)はリソソームの膜タンパク質の主要な成分である。LAMP-1/2を欠損したマウスは胎生致死となることからLAMP-1/2は生命維持に必須である。LAMP-2が欠損すると、ヒトではダノン病が発症し、マウスでは致死率の増加や体重低下がみられる。またLAMP-

2欠損マウスでは歯周病が引き起こされる。LAMP-2の欠損によりリソソームはファゴソームやオートファゴソームと膜融合が抑制されるが、その原因としてLAMP-2はリソソームと微小管を連結する足場の形成を介してリソソームの細胞内輸送に関与することが示唆されている。本研究ではLAMPに着目することによりリソソームとモータータンパク質との連結装置の実体を明らかにすることを目的とした。平成27年度においてはLAMPに関連して以下の2点を明らかにした。1LAMP-1/2はリソソームのダイニン依存性のマイナス方向の細胞内輸送の輸送に関与する。平成26年度にマウス前骨芽細胞MC3T3-E1では、siRNAによるLAMP-1, LAMP-2の発現低下によりミトコンドリアが核近傍に集積することを報告した[Experimental Cell Research (2015) 331: 211-222]。この結果はミトコンドリアのダイニン依存性のマイナス方向の細胞内輸送にLAMPが関与する可能性を示唆するものである。しかしLAMP発現低下によるリソソームの局在の変化はみられなかった。そこで平成27年度においては、リソソームとダイニン・キネシンとの相互作用を実験的に強めた状況でLAMP発現低下をおこない、LAMPがダイニンに依存したリソソームの輸送に関与することを明らかにした(投稿準備中)。2LAMP-1/2の多量体化の解析をおこなった。当初の予定ではLAMP-1/2と相互作用する分子を免疫沈降で同定することによりモータータンパク質とリソソームの連結装置を明らかにする計画だったが、実際には免疫沈降で特異的な分子を見出すことができなかった。そこでLAMP-1/2を含む分子装置をより安定化する必要があると考えた。そのためにまずLAMP-1/2の多量体化の解析をおこなった。LAMP-1/2は相同なふたつのドメインがリンカーで結ばれた構造をしている。このふたつのドメインがLAMP-1/2の多量体化にどのような働きをもつかを生化学的に明らかにした(投稿準備中)。リソソームはエンドソーム、ファゴソーム、オートファゴソームと融合して、それらの小胞の内容物の分解を担当する細胞内小器官である。分解反応の主役はリソソーム内の加水分解酵素であるが、リソソームが他の小胞とする融合する過程やリソソームの細胞内輸送はリソソーム膜に存在するタンパク質によって担われている。Lysosome-associated membrane protein (LAMP)-1/2はリソソーム膜の主要な膜タンパク質であり、タンパク質の大部分はリソソームの内側に存在する。その部分はいずれも二つのドメインがリンカーでつながった構造をとる。理化学研究所との共同研究により、LAMP-1, LAMP-2のドメインの立体構造を決定してPDB登録をおこなった(5GV0, 5GV3)。両者はきわめてよく似たβ-プリズム構造だった。LAMP-1とLAMP-2の単量体の構造は酷似しているが、LAMP-2のみがリソソームの融合過程に密接に関与することが知られている。