hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
負荷抵抗が変動しても高効率な自律動作切替整流回路

本研究の最終目標は負荷抵抗が変動しても高効率な自立動作切替整流回路の1.高周波化2.大電力化3.高性能化を実現する回路設計法の確立である.本年度の研究は大電力化の理論検証と高性能化の実機実証を行なった.大電力化において,回路の構成部品にかかる電圧と流れる電流を理論的に解析した.提案回路は自律動作切替の機能は確認していたが,その動作原理が不明であった.そこで,回路の動作を解析するために回路を複数のブロックに分解して動作を解析する方法を考案した.その結果,回路の動作原理を一般化することに成功した.一般的な理解を新たに得られたためこれまでに準備していた論文を抜本的に改造することにしたため,論文の投稿が計画よりも遅れることになったが, 2年間の長期計画としては問題ない.それ以上にこれまで不明であった部分が明瞭になったため研究は飛躍的に進歩したと言える.また,動作原理の一般化によって新たな理論を構築できた. .高性能化において,理論と比べた実験の性能劣化の原因がダイオードの寄生容量にあることを明らかにした[1].負荷抵抗が48Ωから457Ωに変動しても整流効率を80%以上に維持できることを実験によって示した.これは専門研究委員会からも高く評価され,若手奨励賞に選定された.高周波化において今年度は本研究について既に報告済みの回路トポロジのデバイスモデルを用いた数値解析を行なった.その結果,単純に試作しても前述した性能劣化よりも更に深刻な性能劣化が起こることが予測できた.現在,この実機における性能劣化を低減する方法を検討している.検討を通して本研究課題とは異なる研究課題の解決方策を発案した翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
横紋筋融解症後腎傷害におけるヘムオキシゲナーゼー１とオートファジーの役割

ヘム代謝の律速酵素であるヘムオキシゲナーゼ1(HO-1)は横紋筋融解症性急性腎傷害に対して保護効果を示すと報告されている。BTB and CNC homology 1 (Bach1)はヘム依存性の転写因子で、HO-1の発現を制御している。今回我々は、横紋筋融解症ラットモデルの急性傷害腎においてHO-1 mRNAとHO-1タンパクが有意に増加し、ヘム合成の律速酵素であるALAS1のmRNAの発現が抑制されることを確認し、さらに横紋筋融解症性急性傷害腎において、細胞内遊離ヘムの増加に伴い核内Bach1タンパクが核外へ移行し、本研究は腎臓のBach1発現の動態をin vivoで初めて明らかにした。急性腎不全は救急・集中治療現場で遭遇することの多い病態の一つだが、特に災害現場では、横紋筋融解症による急性腎不全は初期治療の遅れから致死的状態を招くことがある。横紋筋融解症に起因する腎傷害の増悪因子として、遊離ミオグロビンによる酸化ストレスの関与が考えられる。H27年度は、ラット横紋筋融解症性腎傷害モデルにおけるHO-1の発現機序・発現意義について検討した。雄性Sprague-Dawleyラットを用い、24時間絶飲後50%グリセロールGly筋中による横紋筋融解症後腎傷害モデル(Glyモデル)、腎特異的HO-1誘導剤SnCl2を投与した横紋筋融解症後腎傷害モデル(SnCl2+Glyモデル)を作成した。両モデルでGly投与後1時間より血清クレアチニンキナーゼ(CK)、血清aspartate aminotransferase(AST)ともにコントロールと比較し有意な上昇がみられ、横紋筋融解症が惹起されていることを確認。血清BUN,クリアチニンはGly投与後24時間でコントロール群より有意に上昇したが、SnCl2+Glyモデルでは上昇が見られず、SnCl2投与は腎保護的に働いていることが示唆された。Gly投与により腎におけるHO-1の強発現、ヘム合成系律促酵素ALAS1の抑制、Bach1蛋白の核から細胞質への移行がみられ、ミオグロビンによる酸化ストレスが腎障害の一因となっていることが示唆された。H27年度は、50%グリセロール筋中によるラット横紋筋融解症による腎傷害モデルにおける腎のHO-1の誘動を検討したが、HO-1ならびにALAS1, Bach1の遺伝子レベル、蛋白レベルの実験はほぼ終了した。。本モデルにHO-1誘導剤である塩化スズ投与し腎機能を改善も確認し、現在SnCl2自体のHO-1発現機序の検討を行なっている。また、HO-1阻害剤投与により、当モデルの腎機能が悪化するかどうかの検討は現在進行中である。H27年度は、ラット横紋筋融解症後腎傷害モデルにおける腎でのHO-1の発現機序・発現意義について検討した。雄性Sprague-Dawleyラットを用い、24時間絶飲後50%グリセロール(Gly)筋注による横紋筋融解症後腎傷害モデル(Gly群)、腎特異的HO-1誘導剤塩化スズ(II)SnCl2を前投与した横紋筋融解症後腎傷害モデル(SnCl2+Gly群)を作成し、Gly群で悪化した腎機能はSnCl2+Gly群では改善し、横紋筋融解ーミオグロビン遊離が引き起こす酸化ストレスや腎傷害をHO-1誘導により改善することを示した。以上のことをふまえ、H28年度は、ラット横紋筋融解症性腎傷害モデルにおけるオートファジーについて検討した。ラット横紋筋融解症性腎傷害モデルを用い、腎におけるオートファジーの活性化の指標の一つであるLC3、p62、keap1タンパク質等の動態を調べ、オートファジー活性化の意義について検討した。雄性Sprague-Dawleyラットを用い、Gly群、SnCl2+Gly群の、LC3、p62、keap1タンパクについてWestern blot法にて検討した。Gly群、SnCl2+Gly群ともに24時間後のオートファジー亢進が見られたが、腎機能の改善が見られたSnCl2+Gly群よりGlyモデルの方がよりオートファジーが亢進する傾向がみられた。H28年度はラット横紋筋融解症性腎傷害モデルのオートファジーの動態を検討した。現在本モデルにオートファジー阻害剤または活性剤を投与して、腎傷害におけるオートファジーの役割をさらに詳細に検討中である。申請者らはこれまで急性臓器不全の細胞傷害には酸化ストレスが関与し、細胞保護作用を持つストレス蛋白Heme oxygenase (HO)-1が誘導され、その発現はBasic leucinezipper transcription factor (Bach1)に制御されていることを報告してきた。

H2728年度は、24時間絶飲後50%グリセロール(Gly)筋注による横紋筋融解症後の腎傷害ラットモデル(Gly群)での腎におけるHO-1とBach1の発現動態を明らかにした。次に、Gly群に、HO-1誘導剤塩化スズを前投与(SnCl2+Gly群)すると、腎機能が改善したことから、当モデルでもHO-1の腎保護作用が示唆された。さらに、ラット横紋筋融解症後腎傷害モデルにおけるオートファジーについて検討し、Gly群、SnCl2+Gly群ともに、腎におけるオートファジーが活性化している可能性を確認した。H29年度は、ラット横紋筋融解症後腎傷害モデルにおけるHO-1腎保護作用を確認するために、HO活性阻害剤スズメゾポルフィリンSnMPを投与し(SnMP+Gly群)、当モデルの腎機能を検討した。Gly群でHO活性を阻害すると、HO-1誘導剤塩化スズ投与により改善していた腎機能が悪化した。また、Gly群にオートファジー活性阻害剤クロロキンを投与すると、腎傷害がさらに増悪し、オートファジーも当モデルにおいて腎保護作用に関与する可能性が示唆された。今後、HO-1誘導とオートファジーの関係を明らかにするために、さらなる検討が必要と考える。ヘム代謝の律速酵素であるヘムオキシゲナーゼ1(HO-1)は横紋筋融解症性急性腎傷害に対して保護効果を示すと報告されている。BTB and CNC homology 1 (Bach1)はヘム依存性の転写因子で、HO-1の発現を制御している。今回我々は、横紋筋融解症ラットモデルの急性傷害腎においてHO-1 mRNAとHO-1タンパクが有意に増加し、ヘム合成の律速酵素であるALAS1のmRNAの発現が抑制されることを確認し、さらに横紋筋融解症性急性傷害腎において、細胞内遊離ヘムの増加に伴い核内Bach1タンパクが核外へ移行し、本研究は腎臓のBach1発現の動態をin vivoで初めて明らかにした。H28年度は、H27年度に引続きHO-1阻害剤投与により、Glyモデルの腎機能の詳細な検討を行なう。一般的にHO-1の発現は転写調節因子であるNrf2-keap1系(Nrf2は正常状態では細胞質にKeap1と結合して存在しているが、ヘムの増加や酸化ストレスにより活性化され、核内に移行してHO-1の発現を活性化する)により制御されている。またNrf2はp62タンパクを介してオートファジーにも連動していることが分かってきました。ラット横紋筋融解症モデルにおいて近位尿細管でオートファジーが活性化されることは既に報告されているが、その活性化の詳細な意義については明らかではない。横紋筋融解症後腎傷害モデルにおけるNrf2、Keapの遺伝子発現や細胞内の局在を経時的に検討し、HO-1との関係を詳細に調べ、当モデルにおけるオートファジーの役割を検討する。H29年度はラット横紋筋融解症性腎傷害モデルにオートファジー阻害剤(クロロキン)または活性剤(ラパマイシン)を投与して、生化学的検査、組織学的検査により腎機能を評価、腎HO-1、LC3 II、p62、keap1タンパク質の発現をWestern blot法により測定し本腎傷害モデルにおけるオートファジーの役割をさらに詳細に検討する。本モデルで最も傷害が強いと予想される腎尿細管細胞におけるミトコンドリア機能、酸化ストレスの程度について調べ、オートファジーとミトコンドリア機能の関係について検討する。
「国民教育」から「市民教育」へー政治と教育をめぐる制度的・歴史的・思想的アプロ-チー

1.近代国家の形成・発展にともなう国民形成ないし国民統合に果した教育機能は多大であった。それは学校教育のみならず社会教育やマス・メディアを通してなど多面的におこなわれた点に本研究では注目した。国家主義に対抗した自由主義の潮流を明治前半期の田口卯吉、明治中後半期の陸羯南、大正・昭和期の長谷川如是閑らにつき思想史的分析をおこなったのも、このためである。2.国家主義の潮流については、主として大正デモクラシ-期における徳富蘇峰の普選論と国民教化論の解明をおこなった。制度的統合と道徳的統合を媒介する社会教育の役割とその担い手であった青年団など地域集団の政治的機能に注目させられ、各地での実態調査の成果についてもとりまとめ作業を進めている。3.学校教育の制度的確立と併行して教科書編さんとその国定化が進んだが、教科書を通して注入された忠良なる国民像の実態についての分析をおこなった。4.学校教育の担い手であった教員の育成は重要課題であったが、かれらは地域名望家としても指導的役割を果した。この点に注目して教員文化とその政治的社会的役割について検証した。5.戦後民主教育の出発にあたり各地で誕生した市民大学につき、尾道図書館を中心とした青年講座などを実態調査し、生涯教育の市民的伝統の解明を進め、今後の指針を明らかにしつつある。6.国民統合のうえで最大の役割を演じた天皇制イデオロギ-につき、戦前のみならず、戦後の象徴天皇制についても経済成長と生活様式・意識の変容との関連で分析をおこなった。7.今後とも共同研究を進め、田中浩編『近代日本の政治と教育』(1992年、御茶の水書房)として、研究成果を集大成する予定である。1.重点的調査地として熊本、大阪、北海道をとりあげ、各時期における学校教育の普及と高度化、民間の教育活動の実態などについて多くの知見をえた。例えば、明治初年の熊本県における公立中等教育と大江義塾など民権私塾の対抗は、たんに教育上のそれにとどまらず、国家構想と国民形成をめぐる政府側と民間勢力との激しい政治的対決をはらみながらくりひろげられた典型的事例として検証することができた。また大阪においては、国民教育と企業教育との関連について合理性と道徳性をめぐる特殊日本的融和形態の歴史的展開を実態把握することができ、北海道では障害児運動、医療生協運動等の市民教育活動の実態などユニークな事例研究にとりくむことができた。2.個別的調査として、東北各県、静岡県各地をはじめ多くの地域で実態調査を進め、明治期の私塾と私立学校、大正期の生活綴方教育、昭和戦前期の国民精神総動員運動における官製組織と半官半民団体の実態と活動、戦後初期の市民的講座の地域的広がり、初等教育と中・高等教育それぞれの理念の歴史的変遷とその担い手としての各種教育団体の実態などについて関係者からの聞きとりを含めてぼう大な資料を収集することができた。これらの資料整理は進行中であり、各研究分担ごとに成果の中間的取りまとめを報告・発表してきた。3.研究打合せ会において各自の調査結果について報告するとともに明治維新以後現代に至る各時期における国民統合の特色と国際比較・教育史の時代区分と領域区分、各時代における大学・ジャーナリズムなど知的世界が果した政治的役割などについて共同研究を行った。4.共同調査・個別調査など平成元年度も継続し、学校教育制度と自覚的市民学習、企業や青年団など各種集団における教育活動の実態など政治的統合機能との関連で研究成果のとりまとめを行う。1.近代国家の形成・発展にともなう国民形成なしい国民統合に果した教育機能は多大であった。

国家主義に対抗した自由主義の潮流を明治前半期の田口卯吉、明治中後半期の陸羯南、大正、昭和期の長谷川如是閑らにつき思想史的分析をおこなったのも、このためである。2.国家主義の潮流については、主として大正デモクラシ-期における徳富蘇峰の普選論と国民教化論の解明をおこなった。制度的統合と道徳的統合を媒介する社会教育の役割とその担い手であった青年団など地域集団の政治的機能に注目させられ、各地での実態調査の成果についてもとりまとめ作業を進めている。3.学校教育の制度的確立と併行して教科書編さんとその国定化が進んだが、教科書を通して注入された忠良なる国民像の実態についての分析をおこなった。4.学校教育の担い手であった教員の育成は重要課題であったが、かれらは地域名望家としても指導的役割を果した。この点に注目して教員文化とその政治的社会的役割について検証した。5.戦後民主教育の出発にあたり各地で誕生した市民大学につき、尾道図書館を中心とした青年講座などを実態調査し、生涯教育の市民的伝統の解明を進め、今後の指針を明らかにしつつある。6.国民統合のうえで最大の役割を演じた天皇制イデオロギ-につき、戦前のみならず、戦後の象徴天皇制についても経済成長と生活様式・意識の変容との関連で分析をおこなった。7.今後とも共同研究を進め、田中浩編『近代日本の政治と教育』(1992年、御茶の水書房)として、研究成果を集大成する予定である。
コンピューターを利用した「in silico形態比較病理学」創成の試み

ネコの瀰漫型老人斑は他の動物種の老人斑と比べて疎な形態を示す。初年度には、コンピューター内にネコ老人斑に相当する低フラクラル次元(FD)in silico老人斑を作製し、この老人斑の「隙間を埋めない成長性」という性質から、ネコ老人斑におけるβアミロイドが沈着する一方で分解されていく過程を推測した。この理由としてネコにおけるβアミロイド分解酵素(Neprilysin(Nep))活性の特殊性を考えた。今年度はこの成果を論文にまとめ投稿した。さらに上記の仮説を実証するため、イヌとネコの脳についてNepの発現と活性、β-Amyloid(Aβ)沈着を検索した。その結果、イヌ・ネコともに、Nepは大脳皮質では弱い発現が、線条体・黒質では強い発現が認められた。Nep活性値はイヌでは『線条体>大脳皮質>大脳白質・海馬』、ネコでは『線条体>大脳皮質>海馬>大脳白質』の順で高かった。イヌの線条体で加齢によるNep活性の減少傾向がみられたが、他の部位では発現・活性ともに年齢による差はなかった。Aβは、イヌでは7歳、ネコでは10歳から沈着が認められ、加齢にともない沈着の程度、頻度ともに増加した。沈着部位は、いずれも大脳皮質、海馬であった。両動物種間でAβの沈着形態に明確な差は認められなかった。残念ながら、イヌとネコで年齢によるNepの発現・活性の変化は同様であり、ネコの特殊性を示すことはできなかった。イヌ、ネコともに大脳皮質、海馬のNep活性・発現は低いため、Aβが十分に分解されず沈着した可能性がある。今回の研究によりイヌとネコでNepの発現分布・活性およびAβの沈着分布は非常に良く似ていることが分かった。これらの傾向は過去のヒト・マウス・ブタでの報告とも類似しており、脳におけるAβの生成分解過程は多くの哺乳類で保存されている可能性があると思われた。in vivoおよびin vitroの手法に加えて、コンピューター内で生命現象を再現し解析する方法(in silico)が広まりつつある。本研究は老人斑形成過程を人工生命プログラムを用いてシミュレートし、「老人斑は何故動物種により形態を異にするのか」について考察するものである。人工生命プログラムとして、2次元セルオートマトンを利用したLifeLab3.6とアグリゲーションモデルを利用したAggregation2.1(いずれもフリーウェア)を用いた。これらのプログラムによりコンピューターのディスプレイ上に老人斑の形態を模した画像を作成し、これをin silico老人斑とした。完成したin silico老人斑の形態評価にはフラクタル次元(FD)を用いた。いずれのモデルでも、初期値と遷移条件を様々に設定し、プログラムを動作させたところ、低FD老人斑(FD=1.3-1.5)と高FD老人斑(FD=約1.6)の2種類のin silico老人斑が形成された。これらの遷移条件を検討したところ、「FD値が低いほど隙間を埋めないで成長する性質が強い」ことがわかった。実際のin vivo瀰漫型老人斑のFDはネコが1.4-1.5、イヌ、ヒト、サル、クマ、ラクダでは1.6-1.7であり、前者が低FD老人斑、後者が高FD老人斑に相当した。ネコの瀰漫型老人斑は他の動物種の老人斑と比べて疎な形態を示し、そのFD値も低い。本研究の低FD in silico老人斑はin vivoでのネコ老人斑に相当すると考えられた。低FD老人斑の「隙間を埋めない成長性」という性質から、ネコの老人斑ではβアミロイドが沈着する一方で分解されていく過程が推測された。この理由としてネコにおけるβアミロイド分解酵素(ネプリライシン)活性の特殊性などが考えられた。上記の成果は現在投稿論文作成中である。

今回の研究によりイヌとネコでNepの発現分布・活性およびAβの沈着分布は非常に良く似ていることが分かった。これらの傾向は過去のヒト・マウス・ブタでの報告とも類似しており、脳におけるAβの生成分解過程は多くの哺乳類で保存されている可能性があると思われた。
血管新生抑制因子と低酸素反応阻害因子併用による新しい悪性グリオーマ化学療法の確立

ヒトグリオーマ細胞U251を用いて、血管新生阻害剤と低酸素反応阻害剤を併用することで悪性グリオーマの発育を阻止できるか培養系および動物移植実験を用いて検討した。分子抗体薬ベバシズマブによって惹起される低酸素状態によりあらたに引き起こされる血管新生をHIF1α阻害剤であるラパマイシンにより阻害することで腫瘍増大を阻止できることが示唆された。グリオーマ細胞株を用いた培養系において、ベバシズマブおよびラパマイシンを投与し、fluorescence activated cell sorting(FACS)を用いて検討した。ラパマイシン群ではG1期で細胞周期が停止していた。一方でベバシズマブ群ではcontrol群と細胞数のばらつきにおいて同様な結果を示し、ベバシズマブの抗腫瘍効果は細胞周期に無関係と考えられた。また、同様の実験系でベバシズマブ、ラパマイシンの単独および併用投与を行い、colony formation assayを行った。ベバシズマブ群では1mg/ ml、ラパマイシンでは50nMで細胞が減少し始め、各々2mg/ ml、100nMで投与前に比して有意に細胞数が減少していた。グリオーマ細胞株1x105個をヌードマウスの右背部に移植し、ベバシズマブ単独およびベバシズマブとラパマイシン併用投与を行い(週に1回、計3回)、経時的に腫瘍径を計測した。併用群はControl群に有意に21日後または死亡時の腫瘍径の増大を抑制していた。ベバシズマブ単独群と併用群に有意差は認めなかったが、併用群において抑制効果が大きい傾向にあった。また、control群はすべて14日後21日以内に死亡したが、併用群では全例21日まで生存した。また、投与終了後の腫瘍のパラフィン包埋切片を作成し、抗VEGF抗体、抗HIF1α抗体、抗HSP90抗体を用いた免疫染色を行っている。ヒトグリオーマ細胞からcancer stem cellの分離について検討中である。現在のところ、fibroblast growth factor、epidermal growthfactorの添加により、分離培養を試みているが、継代により死滅する細胞が多く、cancer stem cellの生物学的特徴を明らかにする段階には至っていない。グリオーマ細胞株をヌードマウスの線条体に移植する手技は確立したが、グリオーマの増大に伴い、個体が腫瘍死するため、in vivoでのアバスチン、ラパマイシン投与に至っていない。移植指摘細胞数に関して検討中であるが、現在のところ、1x105個と考えている。グリオーマ細胞株をin vitroで培養し、ベバシズマブ、ラパマイシンを投与し、至適濃度を決定した。アバスチンは1.0mg/ml (4日間)、ラパマイシンは50 nM(6時間)である。さらに、薬剤投与後の細胞に関して、VEGF、HIF1α、HSP90などの蛋白発現に関して、免疫組織学的染色法ならびにウェスタンブロッティング法を用いて経時的に解析している。in vivoにおけるヒトグリオーマ細胞U251に対するラパマイシン、ベバシズマブおよび併用療法による抗腫瘍効果を評価するためBALB/Cマウスの皮下移植を行った。グリオーマ細胞1.0x106/10μlを移植した後に1週間程度で腫瘍塊(径5-10mm程度)の形成が確認されたマウスにのみ投与を行った。投与開始21日後では、対照群に比較して、ラパマイシン、ベバシズマブは腫瘍塊の増大の抑制を認め、併用群ではさらに抑制されていた。同様の移植実験をBALB/Cマウス脳内(線条体)に行った。移植後、脳内移植7日後にラパマイシン、ベバシズマブを7日ごとに腹腔内投与した。投与開始28日後時点での生存例では脱脳し、パラフィン切片を作成し脳内に明らかな腫瘍塊が認められないものは除外した。ラパマイシン、ベバシズマブ投与群では対照群に比して生存期間が延長したが、併用群ではさらに延長を認めた。さらに移植28日後の移植マウス脳のパラフィン包埋切片を組織学的に検討した。併用群ではVEGF、HSP90の発現が抑制されていた。他の群では明らかな傾向は見いだせなかった。以上のように、ヒトグリオーマ細胞U251に対して、mTOR阻害剤ラパマイシンの抗腫瘍効果とベバシズマブへの上乗せ効果の可能性が示唆された。実際にはグリオーマの発生、増大にはグリオーマ幹細胞が関わっていると考えられるため、幹細胞が脳内で分化する様式と外部からのグリオーマ細胞を移植して増大する様式では分化様式が異なると考えられる。このため、今回の結果からは臨床的なグリオーマでの効果は不明であると考える。今回の検討でもグリオーマ組織由来の腫瘍幹細胞培養系の確立するため、当施設での腫瘍摘出術の際に採取されたグリオーマ組織を用いて検討を行った。現時点で実験系に用いるために充分な幹細胞の確立はできなかった。

ヒトグリオーマからのCancer stem cellの分離および脳内移植においては依然として検討中であるが、分離が困難であり、遺伝子導入等の必要性を検討している。マウスモデルが小さいことと、撮影費用がかかるため、MRI撮影に関する検討が遅延している。2cancer stem cellの代用としてグリオーマ細胞株を脳内移植したが、腫瘍増大により死亡してしまう固体が多いことから、大幅な研究の修正が必要となったため。FACSでは、ベバシズマブ、ラパマイシン併用群で検討中にある。グリオーマ細胞株の培養系にベバシズマブ1.0mg/ml(4hour処理)、ラパマイシン50nM(6hour処理)を投与し、GFAP、HIF1αの発現を免疫染色法およびWestern blot法で検討中にある。皮下移植モデルよりもグリオーマの浸潤性発育を反映する脳内移植モデルであれば、VEGFの発現をベバシズマブとラパマイシンの2剤でさらに抑制できる可能性があり、現在、検討中にある。ベバシズマブ、ラパマイシン投与を1グリオーマ細胞株を用いた培養系で行い、VEGF、HIF1α等のたんぱく発現を解析する2グリオーマ細胞株を用いた動物皮下移植モデルを用いてVEGF、HIF1α等のたんぱく発現を解析することを第一に行い、併行してcancer stem cell分離を行いたい。平成24年度と同様に物品費・旅費等に使用し、現在のところ特に大口の物品購入は予定していない。
音響空間の再現を可能にする音楽のアーカイブ手法の開発

本研究は,音楽を未来に伝えるアーカイブ化において,その演奏がおこなわれた空間の音響も含めて臨場感のあるコンテンツとして制作,記録していく手法について検討をおこなう。音楽そのものを記録するだけではなく,音楽が演奏される空間の音響そのものも含めて臨場感のある音楽としてアーカイブ化することは,未来に音楽文化を残していく上で重要なテーマである。1年目は本学の奏楽堂およびスタジオにおいて測定した22.2チャンネルのインパルス応答を用いて、22.2マルチチャンネル音響の収音方式の比較をおこなった。2年目は千住校地のスタジオAにおいて収録した、スペースドアレイ(22本のマイクロホンの間隔を開けて設置)、超指向性マイクロホン24本によるハリネズミ方式。そして1次のAmbisonicsによって収録したバイオリンのソロの録音を用いて、これらの録音方法の印象について聴取位置の違いも含めて聴取実験をおこなった。その結果、録音方式の違いは聴取位置の違いよりも大きく、またスペースドアレイ方式が臨場感の評価が高く、聴取位置の違いも小さくなることが示された。3年目は、2年目の聴取実験から得られた結果と対応する音響特徴量について調査をおこなう。特に単に静的な特徴だけでなく時間応答による変化に着目して検討をすすめ、側方と上下方向の反射音エネルギーの時間変化と聴取実験で得られた評価語との関連についてさらに詳細に調べる。また2年目におこなった独奏楽器による素材の評価から、3年目以降はアンサンブルなどの複数の音源から構成される素材を用いることで、臨場感を高めるための収音手法と、アップミックスのために必要な具体的手法について検討する。平成30年度は、22チャンネルの収音方式と聴取位置の違いを調べるために、類似度の比較と評定尺度法による比較という2種類の聴取実験をおこなった。これらの実験結果は、9月と3月に行われた音響学会、10月に行われたUAC2018 (Universal Acoustical Communication Month 2018)、3月におこなわれたAES(オーディオ技術学会)コンベンションで発表した。3年目の今年度(2019年度)は、2018年度の聴取実験から得られた結果と対応する音響特徴量について調査をおこなう。これまでは、スペクトル中心と側方、上下方向の反射音のエネルギー率と評定尺度法による聴取実験で得られた評価語との関連について調べたが、今後は特に側方と上下方向の反射音エネルギーの時間による変化に着目して検討をすすめ、評価語との関連についてさらに詳細に調べる。そしてそれらの知見からアンサンブルなどの複数の音源から構成される素材を用いて、定位感、包まれ感、奥行き感などの違いを比較し、臨場感を高めるための収音手法と、アップミックスのために必要な具体的手法について検討する。本研究では,DNNを用いた残響除去技術を応用して,収録された直接音と間接音から空間のインパルス応答を推定する手法を開発する事で,音楽コンテンツをより臨場感のある音で,かつなるべく低容量のデータによって記録し,優れた音響空間を未来に残していくためのアーカイブ手法を提案することを目的とする。1年目は本学の上野校地の奏楽堂(コンサートホール)および千住キャンパスのスタジオA(床面積160の音楽スタジオ)において22.2チャンネルのための収音方式の検討をおこなった。また本学千住キャンパスにある22.2マルチチャンネル音響システムを用い,収音方法の比較をおこなった。奏楽堂のインパルス応答は、NHKとの共同で2014年に測定したデータを使用することができた。これらを用いて位相をランダム化してアップミックスする手法を検討して、聴取実験をおこなった。また千住校地のスタジオAにおいて、スペースドアレイ(22本のマイクロホンの間隔を開けて設置)、超指向性マイクロホン24本によるハリネズミ方式。そして1次のAmbisonicsのマイクロホンを用いて、バイオリンのソロの録音をおこなった。これらの録音については、2年目に聴取実験のサンプルとして使用する予定である。平成29年度は、22チャンネルのインパルス応答と、9チャンネル,5チャンネルのインパルス応答から位相をランダム化してアップミックスしたインパルス応答を用いて、空間印象がどのように変るかについて、類似度を比較する聴取実験をおこなった。その結果、インパルス応答の初期部分と後期部分を分けて処理することで、オリジナルの22チャンネルに近い空間印象が得られる可能性が示唆された。これらの実験結果は、10月に行われたAES(オーディオ技術学会)コンベンションで発表した。

その結果、録音方式の違いは聴取位置の違いよりも大きく、またスペースドアレイ方式が臨場感の評価が高く、聴取位置の違いも小さくなることが示された。3年目は、2年目の聴取実験から得られた結果と対応する音響特徴量について調査をおこなう。特に単に静的な特徴だけでなく時間応答による変化に着目して検討をすすめ、側方と上下方向の反射音エネルギーの時間変化と聴取実験で得られた評価語との関連についてさらに詳細に調べる。また2年目におこなった独奏楽器による素材の評価から、3年目以降はアンサンブルなどの複数の音源から構成される素材を用いることで、臨場感を高めるための収音手法と、アップミックスのために必要な具体的手法について検討する。平成30年度は、22チャンネルの収音方式と聴取位置の違いを調べるために、類似度の比較と評定尺度法による比較という2種類の聴取実験をおこなった。これらの実験結果は、9月と3月に行われた音響学会、10月に行われたUAC2018 (Universal Acoustical Communication Month 2018)、3月におこなわれたAES(オーディオ技術学会)コンベンションで発表した。当初、DNNを用いた残響除去技術を応用して,収録された直接音と間接音から空間のインパルス応答を推定する手法の開発を検討していたが、実際の音楽コンテンツに応用するにはまだ十分な学習データが得られていないなどの課題があることが判明した。平成30年度は、さらに調査をすすめ、より実現可能な方策を検討する。3年目の今年度(2019年度)は、2018年度の聴取実験から得られた結果と対応する音響特徴量について調査をおこなう。これまでは、スペクトル中心と側方、上下方向の反射音のエネルギー率と評定尺度法による聴取実験で得られた評価語との関連について調べたが、今後は特に側方と上下方向の反射音エネルギーの時間による変化に着目して検討をすすめ、評価語との関連についてさらに詳細に調べる。そしてそれらの知見からアンサンブルなどの複数の音源から構成される素材を用いて、定位感、包まれ感、奥行き感などの違いを比較し、臨場感を高めるための収音手法と、アップミックスのために必要な具体的手法について検討する。初年度の実験実施のために、次年度購入機材予定機材の一部が必要となったため購入した。聴取実験の素材作成のために購入予定であった機材の一部(マイクロホン)が、別の研究費(企業との共同研究)で購入できたため、実施金額が予定よりも少なくなった。今年度実施の実験において実験謝礼や調査のための旅費、関連資料の購入などに使用する予定である。
脊椎動物ゲノムにおけるパラロガス領域の総合的解析

われわれは、HLA(MHC)領域とパラロガスな領域がヒトゲノムに3箇所存在することを発見し、これらのパラロガス領域とHLA領域の原型が脊椎動物進化の初期におきたと想定される2回の大規模な染色体重複(おそらくはゲノム重複)によって形成された可能性が高いことを示してきた。しかしながら、パラロガス領域を生み出した重複の性質、回数、時期に関しては十分な理解が得られていないのが現状である。そこで、本研究では、系統発生的に2度の重複の直前、直後に位置すると考えられる無顎類(特に、ヌタヌナギ)に焦点を当てて研究を進め、以下の成果を得た。1)哺乳類とほぼ同じゲノムサイズをもつと推定されるヌタウナギのゲノムを3倍カバーするBACライブラリー(平均インサート長約100kb)を作製した。2)上記BACライブラリー(3倍ゲノムカバレッジ分)のスクリーニングを行い、7個のMHC前駆領域をカバーするBACクローンを同定し、その塩基配列を決定した。3)ヌタウナギ白血球由来cDNAライブラリーのランダム・シークエンスを行い、約12,000クローンの5'-end,3'-endの塩基配列を決定した。4)免疫グロブリンやT細胞抗原レセプターの祖先と推測されるVドメインを有するpaired Ig-like receptor遺伝子群をヌタヌナギで同定し、APAR(agnathan paired receptors resembling antigen receptors)と命名、その構造解析をおこなった。5)ヌタウナギで、VLR(variable lymphocyte receptor)を同定し、その構造解析をおこなった。
リアルタイム分子イメージングによる植物のリン酸輸送制御機構の解析

本研究は、植物の生育に必須であるリンに対する植物応答分子機構を理解し、低施肥農業への応用を目指した基礎的知見を得ることを目的としている。環境中のリンの増加に伴い植物内での遺伝子発現が上昇するBT遺伝子(BTB and TAZ domain protein遺伝子)familyについて解析した。BT1、BT2遺伝子の発現量はリン投与後、30分後に7-10倍に増加し、6時間以内には3-5倍に安定することが示された。また、タンパク質合成阻害剤による発現誘導への影響について調べた結果、CHX処理を行った場合でも発現誘導は生じており、発現誘導について新規のタンパク質の合成は必要ない応答であることが分かった。一方、CHX処理により遺伝子発現上昇とその後の減少のパターンが見られなかった。このことから、何らかの新規合成タンパク質による発現産物の負の制御機構が存在することが考えられた。さらに、これらの遺伝子発現制御機構とPHR1/PHL1(リン欠乏応答機構の中心的な転写因子)との関係を調べた結果、低リン環境においてphr1/phl1変異体株でのBT遺伝子発現量が野生型株より高く保たれていた。このことから低リン時の発現量減少は、PHR1/PHL1制御下で負の制御を受けることがしめされた。タンパク質合成阻害剤処理の実験から、PHR1/PHL1直接ではなくPHR1/PHL1により誘導されるタンパク質の合成が必要な応答であることが分かった。植物体のリン量は、BT遺伝子欠損株が野生型株よりも多く、放射性同位体元素(P-33)によるリン酸の移行分布は、変異体株のShoot/Root比が野生型株よりも2-4倍ほどが高かった。BT2遺伝子の発現は維管束周辺に見られたことからも根と地上部間の輸送に関する何らかの機能を持つ可能性が示された。28年度が最終年度であるため、記入しない。第一年度は、申請内容の年次計画に基づき、(1)植物材料の準備および栽培条件の決定、(2)-1根のリン吸収と転流観察のためのイメージングの試み、(2)-2根の切片での^<33>Pイメージング方法の習得を行った。また、(3)次年度の計画としていたリン酸応答制御に関わる因子の選抜し、解析対象とする遺伝子を絞り込みプロモータGFPラインによる発現局在解析に着手した。まず、イメージングでは、根のリン吸収と蓄積について顕微鏡下での^<33>Pイメージングを試みた。また、転流機構を調べるために葉や根の一点に^<33>Pを施与した際の挙動についても同様のシステムによりイメージングを試みた。上記の実験から・最適なイメージングを行うために必要な^<33>P量、観察時間等の基本的情報が得られた。上記のイメージングは・根の片側面より^<33>P動態を検出することができるが、根の内部の^<33>P分布を理解することは難しい。しかし、輸送体遺伝子は、根の内部組織への発現局在もあるため、根断面のリン分布も合わせて理解したいと考えている。そこでミクロオートラジオグラフィーの手法を共同研究先(東京大学・中西研究室)にて試みたが、さらなる手法の検討が必要な結果となった。根端は、^<33>Pの集積が多く、この集積の意味するところについて今後の研究を進めることにした。根で働くリン酸輸送体の種類と発現量について先行文献からの情報整理を始めた。また、各リン酸輸送体の機能解析の為、完全長cDNA配列をリソースバンクから集めた。次年度、輸送体も含めたリン酸応答制御に関わる因子をマイクロアレイの結果より選択する予定でいたが、所属先研究室の蓄積データが目的に合致したため、そこより候補を選ばせて頂くこととした。その機能の詳細を調べるため、プロモータGFPの局在観察の実験を開始したところである。また、ターゲット遺伝子の遺伝子欠損株について表現型の観察、リン酸輸送体遺伝子発現量比較等の実験を進めている。本研究は、植物生育の必須栄養元素のうち資源枯渇が心配されているリンに注目し、少ない施肥投資での効果的な栽培のための基礎的知見として植物のリン吸収・輸送機構およびリン環境の認識機構について明らかにすることを目的としている。第2年度は、研究実施計画のうちリン環境認識機構を調べるため、リン応答性遺伝子のターゲット遺伝子の決定とその解析を中心に進めた。具体的には低リン環境下で生育した植物体ヘリンを再施与した際に30分以内に発現量が上昇する遺伝子群のうちBTfamily遺伝子に注目することにし、リン施与による遺伝子発現量、プロモーター領域のリン応答性の確認、それらの遺伝子欠損株の解析実験を行った。その結果、プロモーターGFP株の観察により対象遺伝子はリンの再施与により根での発現部位が変化することを確認した。また、プロモーターGUS株の解析(東京大学生物工学研究センター柳澤研究室との共同研究)では、リンによる対象遺伝子発現誘導についてGUS活性の測定による定量的データの取得およびリンによる発現誘導に重要なプロモーター領域を絞り込む実験に着手した。さらに対象遺伝子の欠損株を栽培し表現型の特徴を確認した。その他、計画ではリン応答性遺伝子のプロモーター領域の後にルシフェラーゼを繋いだ形質転換体を作出する予定でいたが先の遺伝子の機能解析を先に進める事にしたため次年度に行うことにした。また、低リン環境下で栽培した植物にリンを再施与した際の植物体内のリン化合物を化学形態別に測定する実験を予定していたが本年度は実施することができなかった。

マイクロアレイデータ、過去の文献から解析対象の遺伝子を絞り込んだ。その結果、リン投与により発現量が増加する遺伝子は75あり、そのうちリン欠乏時に発原料が低下する遺伝子は35であった。“リン投与時"、“リン欠乏時"ともに変動する35遺伝子は体内外のリン存在量の感知において重要ではないかと考えたことからこのグループに分類された遺伝子に注目した。遺伝子のアノテーションから解析対象とした9つの遺伝子発現の詳細をqPCRによって確認した。高リンおよび低リン培地で栽培した植物体について上記の遺伝子の発現を調べたところ、BT1、BT2、BT5、SDI WRKY22についてリン条件により5-10倍の遺伝子発現量の違いが見られた。また、これらの遺伝子発現制御機構とPHR1/PHL1(リン欠乏応答機構の重要な転写因子)との関係を調べるため、低リン条件下でのphr1/phl1変異体株でも発現解析を行った。その結果、BT1、BT2、BT5遺伝子は、PHR1/PHL1の制御下にあるとこが示唆された。遺伝子発現量は、野生型株よりも変異体株の方が高かったことからBT遺伝子の発現量は、低リン条件下においてPHR1/PHL1によるネガティブな制御により抑えられているものと考えられた(高リン条件下では、PHR1/PHL1は上流因子により制御され機能しないためBT遺伝子の発現量が上昇する)。さらに、bt変異体株の表現型観察では、寒天培地における根の観察では、bt変異体株の側根は野生型株よりも伸長は早く、また頻度も増加するような傾向が見られた(精査中)。P-33取り込み実験から、リンの地上部への移行は、変異体株の方が野生型株よりも高い傾向にあることが示された。前年度の実験結果によるとBT2遺伝子の発現は維管束周辺に見られたことからも根と地上部間の輸送に関する何らかの機能を持つことが期待される。シロイヌナズナ根のリン輸送イメージングについては、これまでの成果を論文化しアクセプトを得ることができた。また、リン応答遺伝子のうち解析対象としているBT遺伝子について、既知のリン応答転写因子の下流にありネガティブな制御を受けている事を示し、さらに遺伝子欠損株にリン輸送の表現型が見られるなどのデータが得られたため。本研究は、植物の生育に必須であるリンに対する植物応答分子機構を理解し、低施肥農業への応用を目指した基礎的知見を得ることを目的としている。環境中のリンの増加に伴い植物内での遺伝子発現が上昇するBT遺伝子(BTB and TAZ domain protein遺伝子)familyについて解析した。BT1、BT2遺伝子の発現量はリン投与後、30分後に7-10倍に増加し、6時間以内には3-5倍に安定することが示された。また、タンパク質合成阻害剤による発現誘導への影響について調べた結果、CHX処理を行った場合でも発現誘導は生じており、発現誘導について新規のタンパク質の合成は必要ない応答であることが分かった。一方、CHX処理により遺伝子発現上昇とその後の減少のパターンが見られなかった。このことから、何らかの新規合成タンパク質による発現産物の負の制御機構が存在することが考えられた。
3重鎖DNA安定化機能を有するポリカチオン共重合体

アンチジーン法は、2重鎖DNAであるゲノムを標的分子として遺伝子発現を制御する手法である。2重鎖DNAを配列特異的に認識する方法としては、3重鎖形成性オリゴヌクレオチド(TFO)を利用した3重鎖DNA形成法があるが、3重鎖DNAの不安定性が課題の一つとなっている。既に、ポリカチオングラフト共重合体により3重鎖DNAの安定性を著しく向上できることを見出し、実際に配列特異的にDNA/タンパク質間の塩基配列選択的な相互作用を制御できることを示した。本年度は、さらなる3重鎖DNA安定化と細胞内におけるアンチジーン法の応用を念頭に、共重合体とTFOとの共有結合を介したコンジュゲート体の作成とその機能評価を行った。コンジュゲート体の合成は、末端アミノ化TFOをサクシニル化後、共重合体と縮合することで調製し、ゲルパーミエションクロマトグラフィーで精製した。共重合体とのコンジュゲート体のDNA分解酵素に対する安定性を検討した結果、コンジュゲート化によりTFOの酵素耐性が顕著に増加することが見いだされた。一方で、3重鎖形成特性を、制限酵素を利用したアッセイ系で評価した結果、コンジュゲート化により3重鎖形成性がより高められるとともに、共重合体とDNAとの非特異的な相互作用はコンジュゲート化により有意に減少させることが可能であり、特異性と3重鎖形成性を同時に高められる事がわかった。既に、ポリカチオングラフト共重合体により3重鎖DNAの安定性を著しく向上できることを見出したが、実際に配列特異的にDNA/タンパク質間の塩基配列選択的な相互作用を制御できるか検討を加えた。転写因子のプロモーター配列への結合は、共重合体の存在下ではより低濃度のTFOで効率的に阻害できることわかった。さらに、共重合体の3重鎖DNA安定化機構について検討した。フーグスティーン型3重鎖の場合、共重合体が形成速度を高めることが既に見いだされているが、逆フーグスティーン型3重鎖においても、形成速度を高めることが安定化の速度論的機構であることが見いだされた。つまり、共重合体は3重鎖の分子構造の微細な違いに依存せず安定化機能を発現することが示唆された。同様な結果は修飾オリゴヌクレオチドを用いた研究からも支持された。DNA三重鎖形成性オリゴヌクレオチド(TFO)を利用した特定の遺伝子の発現制御が、新しい治療システムの構築に有用であることが示されてきた。しかし、一般に、三重鎖は生理的条件下では不安定であり、三重鎖を促進、安定化する手法の開発が望まれている。既に側鎖にデキストラン(Dex)を配したポリリシン(PLL)櫛型共重合体(PLL-g-Dex)が、三重鎖の安定化剤として有効であることを見いだされている。本研究ではさらにPLL-g-Dexの3重鎖DNA安定化特性を改善するために、この共重合体と三重鎖形成オリゴヌクレオチド(TFO)とのコンジュゲート体に着目し、検討した。三重鎖形成の標的としてラットα(I)コラーゲン遺伝子のプロモーター部位を選択し、それに対応する20merのTFOを設計した。5-末端をアミノ化したTFOに無水コハク酸を反応後、水溶性カルボジイミドによってPLL-g-Dexのアミノ基と縮合させ、TFOコンジュゲートを作成した。まず、このTFOコンジュゲートのヌクレアーゼ耐性をDNase lを用いて検討した。コンジュゲート化をした結果、TFOとPLL-g-Dexとを混合した場合よりも耐性を高められることが示された。次に、三重鎖によるDNA-蛋白間相互作用の阻害モデルとして、制限酵素に対する配列特異的阻害活性を評価した。

コンジュゲート体を用いた場合は、TFOのみに比べ著しく3重鎖形成能が高められることがわかった。また、いずれの場合においても三重鎖と重複していない方の制限酵素切断部位は切断を受けた。以上よりPLL-g-Dexは有効な三重鎖安定化剤であるとともに、TFOとのコンジュゲート化によってもその機能が失われず、むしろ特異性を保持したまま高い三重鎖形成能を発現することが示唆された。アンチジーン法は、2重鎖DNAであるゲノムを標的分子として遺伝子発現を制御する手法である。2重鎖DNAを配列特異的に認識する方法としては、3重鎖形成性オリゴヌクレオチド(TFO)を利用した3重鎖DNA形成法があるが、3重鎖DNAの不安定性が課題の一つとなっている。既に、ポリカチオングラフト共重合体により3重鎖DNAの安定性を著しく向上できることを見出し、実際に配列特異的にDNA/タンパク質間の塩基配列選択的な相互作用を制御できることを示した。本年度は、さらなる3重鎖DNA安定化と細胞内におけるアンチジーン法の応用を念頭に、共重合体とTFOとの共有結合を介したコンジュゲート体の作成とその機能評価を行った。コンジュゲート体の合成は、末端アミノ化TFOをサクシニル化後、共重合体と縮合することで調製し、ゲルパーミエションクロマトグラフィーで精製した。共重合体とのコンジュゲート体のDNA分解酵素に対する安定性を検討した結果、コンジュゲート化によりTFOの酵素耐性が顕著に増加することが見いだされた。一方で、3重鎖形成特性を、制限酵素を利用したアッセイ系で評価した結果、コンジュゲート化により3重鎖形成性がより高められるとともに、共重合体とDNAとの非特異的な相互作用はコンジュゲート化により有意に減少させることが可能であり、特異性と3重鎖形成性を同時に高められる事がわかった。
前立腺癌の骨転移分子メカニズム解明に基く革新的治療/予防法の探索

前立腺癌特異的な骨転移の成立機構を解明し、前立腺癌独自の骨転移の予防及び治療の基盤の構築を目的として、前立腺癌骨転移制御に関わる候補遺伝子PCBM1の機能解析を行ってきており、PCBM1をノックアウトしたPC3-Luc細胞を作出して増殖能、浸潤能、遊走能、細胞接着能についても解析し、in vitroにおける評価系の構築を行った。in vivoにおいては、同細胞を、ヌードマウスの皮下に投与し、細胞増殖能を評価した。また、ヌードマウスの脛骨骨髄内に播種した骨転移モデルにて骨転移の成立に及ぼす影響を評価した。さらに、同細胞をヌードマウスの左室心腔内注射で播種することによる血行性骨転移モデルを作出し、軟X線撮影、マイクロCTによるX線学的定量評価、骨形態計測法による組織学的定量解析およびRNAseqによるトランスクリプトーム解析を行うことで、経時的な骨転移成立の定量的解析を行っている。さらに新学術領域研究「学術研究支援基盤形成」コホート・生体試料支援プラットフォームに支援を頂き、255のヒト臨床組織検体における組織免疫染色により、原発巣におけるPCBM1発現強度と骨転移の有無や前立腺癌の悪性度との相関を解析した。今後、臨床経過における骨転移の発生・生存期間等との相関を解析するために、症例集積と臨床的背景因子のデータベース作成を行っている。タンパク質の相互作用・生化学的解析のための基盤技術の1つであるアルファスクリーンと、愛媛大学プロテオサイエンスセンターが独自に開発したコムギ無細胞タンパク質合成技術を応用した、三量体形成または膜受容体結合を阻害する化合物探索法をスクリーニングを展開中である。また、愛媛大学プロテオサイエンスセンターが独自に開発した抗体作成技術を応用した、抗PCBM1抗体の開発も同時に展開中である。現時点まで当初の研究計画に沿った評価系の構築やデータベース作成がスムースに展開が出来ており、これに基づいた研究の遂行が可能になっている。評価系の構築に沿って引き続いてin vitro/vivoのPCBM1の機能解析を行いつつ、臨床サンプルと候補遺伝子との相関の解析を行っていく。さらに当初の予定通りコムギ無細胞タンパク質合成技術を用いた骨転移予防/治療低分子化合物の探索を進める。当該年度に予定していた謝金の支払いが次年度へ持ち越しとなったため
軌道アンサンブルの解析による親水性タンパク質－タンパク質間会合の駆動力の解明

タンパク質は他のタンパク質との相互作用を通じて機能を発現する。タンパク質間相互作用は疎水性相互作用と親水性相互作用に分けられるが、最新のバイオインフォマティクス解析などの結果によれば、生体内では親水性相互作用の場合が多いことが示されている。それゆえ、本研究では親水性タンパク質間相互作用に焦点を当てる。一般に、タンパク質間相互作用はencounter complex形成までの過程とその後の安定会合体形成までの2段階に分けられる。本研究では、それぞれの段階でどのような力が駆動力になっているのかを解明することを目的としている。前者では遠達力が働くことになるが、その起源が何であるかが興味の焦点となる。後者では、会合の駆動力と脱水和のペナルティを打ち消すメカニズムが興味の対象である。1)全年度で得たマルトーストランスポーターのinward-facingからoccluded構造への構造変化のMDトラジェクトリーから2つのMalK部分(2つのNBDに相当)のみのトラジェクトリーをピックアップした。2)2つのMalKドメイン間の相互作用を重心間距離の関数として求めた。その際相互作用は、ドメイン間の直接相互作用(静電相互作用およびファンデルワールス相互作用)と水を媒介とした間接相互作用に分割した。前者はMM計算、後者は3D-RISM計算より求めた。特に、後者については水和自由エネルギー、水和エンタルピーと水和エントロピーの寄与を明確にした。3)以上の計算結果より、encounter complex形成までの遠達力とそれ以降の安定複合体系性までの駆動力を明らかにした。すなわち、遠達力の起源は水和エンタルピーであり、近距離での引力の起源は水和エントロピーであることを明らかにした。生体中で大半を占めるタンパク質間相互作用の多くは、疎水面よりむしろ親水性界面の相互作用を介した会合である。一般に、タンパク質ータンパク質相互作用はencounter complex形成までの過程とその後の安定会合体形成までの段階に分けられる。本研究では、それぞれの段階でどのような力が駆動力なっているのかを解明することを目的としている。前者では、遠達力の起源が2体間の直接相互作用かそれとも水を起源とする引力かが興味の焦点である。後者では、会合の駆動力と会合に伴う脱水和のペナルティがどうして小さいのかという点に焦点を当てた。本研究では、会合定数の大きく異なる3つのタンパク質複合体(MJ0796 dimer、Barnase-Barstar、UBA-Ubiquitin、MalK2)を対象とし、複合体形成の物理化学的メカニズムを詳細に解析した。上の3つの系に対して、2つのタンパク質をrigid bodyとみなして会合過程をシミュレートする場合と、free MDやTargeted MDシミュレーションによりタンパク質分子の熱揺らぎを考慮しながら会合体形成過程を行う場合について、MM/3D-RISM法を用いて会合体形成過程の溶媒和熱力学量(水和自由エネルギー、水和エンタルピー、水和エントロピー)を評価した。上の3つのタンパク質複合体系いずれにおいても、熱揺らぎを考慮しない系とTargeted MDによる系の比較から、熱揺らぎを考慮しないと不自然に大きな障壁(100 kcal/mol)が生じるが、熱揺らぎを考慮すると消失することが判明した。さらに、複合体形成の駆動力の重心間距離依存性を調べたところ、遠距離(接触が始まる前)では内部エネルギーが、近距離(接触が始まってから)では水和エントロピーが駆動力であることがわかった。平成28年度では、われわれの従来研究で発展させてきた解析法を用いて、なるべく多くのタンパク質ータンパク質相互作用系について、脱水和ペナルティや駆動力の評価を行い、従来仮説を検証することを目標としていた。そこで、induced-fit効果が小さいことが報告されているタンパク質複合体から、会合定数の大きな系(Barnase-Barstar)、中間程度の系(MJ0796 dimer)、小さい系(UBA-Ubiquitin)を選択し、会合過程の自由エネルギー等を評価した。扱った系の数は少ないが、ある程度一般性のある結果は得られたと思われる。その結果、熱揺らぎが脱水和による会合の障壁を低下させる主要因であるという従来研究の仮説に対しては、3つの系ともそれを支持する結果が得られた。複合体形成過程の駆動力に関しては、encounter complexから安定複合体が形成される過程においては、従来仮説どおり水和エントロピーが駆動力であるという結果が得られた。しかしながら、encounter complexが形成されるまでの遠達力に関しては2体間の内部エネルギー(主に静電的エネルギー)が主であるという結果が得られ、従来研究の結果とは一致しなかっった。以上より、一部を除き概ね従来仮説が検証されたことから順調に進展したと言える。