hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
エチレンによる組織・器官分化の誘導とその分子細胞生物学的解析の試み

これまでの年度において,孔辺細胞の始原細胞(initial cells)やトライコプラストのような潜在的に細胞分裂をする能力をもった細胞群に対して,エチレンの暫時処理がそれらの細胞分裂能の増加もたらすことを示してきたが,この作用が,さらに他の同様に細胞分裂のポテンシャルを有する細胞群においても普遍的に見られるかどうかを検討した.その結果,維管束系の細胞群における細胞分裂能の増加をはじめ,不定根の誘導などを様々な組織・器官において同様の結果を得,エチレン作用としては,その存在下においては細胞周期におけるM期への移行を阻害し,エンドリデュープリケーションを促進させ,エチレン除去後には,G2期にある細胞を即M期へと移行させ,細胞質分裂を誘導することの普遍性が示された.これらの結果をもとに,細胞がエチレンに曝された時の細胞周期における位置(例えば,G1であるかG2であるか)が,エチレン除去後の細胞質分裂によって産生される細胞の種類(例えば,孔辺細胞を産生するか,孔辺母細胞を産生するか,または孔辺細胞副細胞を産生するかと言ったcell fateの決定に関わる事象)の決定の鍵を握ると考えるモデルを立て,これを証明するべく,現在も実験を継続中である.結果の一部はすでに,論文として投稿中のもの,投稿準備中のものがある.さらに,新たな展開として,温度シフトによるストレスがもたらす細胞増加の現象が,阻害剤の実験からも,エチレンを介した反応であるとの結果を得たことから,こうした観点からの研究をも今後の課題とすることを考えている.エチレン処理によりキュウリ(Cucumis sativus L.)の芽生えの胚軸上に分枝状構造を誘導することが出来た.この構造は,胚軸にしばしば見られる不定根とは全く異なる形態を有するものであり,エチレンによる胚軸上の新たな器官・組織の誘導を意味する.このこれまで知られていなかった現象は,エチレンが細胞分裂能や細胞の極性への作用を通して,細胞分裂パターンに大きく影響し,新たな器官・組織分化を促すことによってもたらされるものと推測される.従って,こうしたエチレンの新たな作用の解析を通して,エチレンの形態形成への関わりを解明することが重要であると考え,研究を行ってきた.上述の胚軸上の新たな『分枝状突起構造』は,その先端部に必ず一対の孔辺細胞が存在し,また,多くの場合,通常胚軸に見られるトライコームと同様の形態のトライコームが観察される.エチレンの濃度,処理のタイミングなど,エチレン処理条件を変化させた実験から,これらの組織分化は,エチレン処理の時期に孔辺母細胞,副細胞母細胞のような,潜在的に分裂能を有する細胞分裂が著しく促進されることによって起こると推測される結果を得た.こうしたエチレンによる細胞分裂の促進作用は『分枝状突起構造』に見られるばかりではなく,トライコームを形成するの細胞数の増加,維管束系の細胞数の増加,不定根の誘導促進など,芽生えのさまざまな組織に認められた.そこで,まず,比較的単純な実験系としてトライコームに着目し,エチレンによる細胞分裂能の促進作用,トライコームの分枝や向きの乱れの誘導作用について生理学的な側面からの定量的解析を試み,エチレンによる著しい作用を確認した.これらの結果の一部は本年2月にオーストラリアで開かれたRobertson Synposiumで発表した.植物の若い芽生えに対するエチレンの作用に関し,前年度においてエチレンの一時的処理が細胞分裂を誘導することを明らかにした.引き続き本年度は,前年度同様,キュウリ(Cucumis sativus L)の胚軸表皮系をモデルとし,細胞分裂に対するエチレン効果の定量的解析とその作用機構を明らかにすることに焦点を当て研究を行った.特に,細胞分裂に対するエチレンの作用についてはこれまであまり詳細な研究が行われておらず,数少ない報告についても,阻害的,促進的と相反する報告がなされてきた.この矛盾する現象について,以下に述べる本年度の結果は一つの明確なモデルを提示するに至った.(1)エチレン存在下では細胞分裂は抑制され,エチレン除去後に著しい細胞分裂の促進が見られた.(2)0.1100μL/Lのエチレン濃度範囲で細胞分裂促進作用とエチレン濃度との間に対数的な正の比例関係が得られた.(3)エチレン処理直後からDNA合成の著しい促進が見られた.(4)しかし,エチレン存在下では細胞分裂(M期)への移行は阻害された.(5)エチレン存在下ではDNA含量が通常の数倍にまで増加する核が誘導された.(6)エチレン除去後には,著しい細胞分裂の促進が見られた.以上の結果により,エチレン処理によってDNAの合成が誘導された細胞は,エチレンによるM期への阻害によりDNAのエンドリデュープリケーションが誘起され,これらの細胞分裂のポテンシャルが増加した細胞は,エチレン除去後にM期に移行し,細胞分裂の促進効果として現れることが明らかとなった.以上,一見相矛盾する細胞分裂に対するエチレン作用について,エチレンによる細胞周期の調節という観点に立つ一つの明確なモデルの提示することができた.その結果の一部は,2000年7月,米国サンディエゴで開かれたアメリカ植物生理学会で発表し,現在,論文を投稿準備中である.これまでの年度において,孔辺細胞の始原細胞(initial cells)やトライコプラストのような潜在的に細胞分裂をする能力をもった細胞群に対して,エチレンの暫時処理がそれらの細胞分裂能の増加もたらすことを示してきたが,この作用が,さらに他の同様に細胞分裂のポテンシャルを有する細胞群においても普遍的に見られるかどうかを検討した.

その結果,維管束系の細胞群における細胞分裂能の増加をはじめ,不定根の誘導などを様々な組織・器官において同様の結果を得,エチレン作用としては,その存在下においては細胞周期におけるM期への移行を阻害し,エンドリデュープリケーションを促進させ,エチレン除去後には,G2期にある細胞を即M期へと移行させ,細胞質分裂を誘導することの普遍性が示された.これらの結果をもとに,細胞がエチレンに曝された時の細胞周期における位置(例えば,G1であるかG2であるか)が,エチレン除去後の細胞質分裂によって産生される細胞の種類(例えば,孔辺細胞を産生するか,孔辺母細胞を産生するか,または孔辺細胞副細胞を産生するかと言ったcell fateの決定に関わる事象)の決定の鍵を握ると考えるモデルを立て,これを証明するべく,現在も実験を継続中である.結果の一部はすでに,論文として投稿中のもの,投稿準備中のものがある.さらに,新たな展開として,温度シフトによるストレスがもたらす細胞増加の現象が,阻害剤の実験からも,エチレンを介した反応であるとの結果を得たことから,こうした観点からの研究をも今後の課題とすることを考えている.
体細胞による生殖細胞エピゲノム遠隔調節の分子基盤の解明

近年、環境変化や摂取栄養、感染、精神的ダメージなど、様々な外的、内的ストレスが、世代を超えて、エピゲノム環境に影響することが、多くのモデル動物を用いて明らかとなってきている。親に対するストレスが、子のエピゲノム状態に影響するためには、個体が受容したストレス情報が、生殖細胞に伝わる必要がある。本研究計画では、ショウジョウバエの遺伝学的手法を用いて、生殖細胞以外の体細胞で、分泌性タンパク質を過剰発現させ、世代を超えたエピゲノム変化を誘導する候補遺伝子の探索を、網羅的に行い、生殖細胞エピゲノムの遠隔調節機構の遺伝的基盤を明らかにし、その全容に迫っていきたい。
日本語音声における韻律的特徴ー東京都(及び放送関係者)における音声の収集と研究

各グループごとにこれまでに実施した調査結果を分析し、報告書の原稿を報筆した。また、若干の補充調査を実施した。具体的には、下記のとおりである。1.活躍層調査(佐藤担当)......昨年度と同一地点・同一項目について、収録を行なった。2.検証調査(佐藤担当)......昨年度に実施した下町音声調査の整理・分析を行い、1990年度に行った五日市町調査の結果と比較し、報告書の原稿を報筆した。3.協力調査(佐藤担当)......東日本班に協力し、山形県東田川郡三川町で、方言音声を収録した。4.分布調査(大島担当)......都区内の分布調査を完成し、報告書(中間報告)を作製した。5.放送音声の地域言語に与える影響の調査(馬瀬担当)......長野市の山村小田切地区と長野市市街地桜枝町で実施した調査結果をまとめ、アクセントの変動とその要因、特に、放送言語の要因について考察し、また、アクセント教育とその成果について行った調査結果を分析、報告書を報筆した。6.伝統的東京語話者の調査(秋永担当)......これまでの語彙の使用度と発音調査の結果に関する研究をまとめ、報告書を報筆した。また、高年齢層の詳しい調査を続行した。7.放送音声の調査(菅野・石野・秋山・永島担当)......これまでに実施した韻律に関する調査結果をまとめ、報告書を報筆した。8.コンピュータによる分析(沢木担当)......これまでに入力した調査結果を出力し、分析した。
前頭連合野-基底核回路における時間情報処理機構

大脳皮質前頭連合野と大脳基底核とを結ぶ神経回路における時間情報処理機構の解明をめざして、研究を進めている。今回は、視覚刺激の時間弁別課題を遂行できるようにサルを訓練し、課題遂行中に前頭連合野と線条体から神経細胞活動を記録した。課題では、呈示時間の異なる2種類の視覚刺激を、1秒間の遅延期間をあけて順に呈示し、さらに1秒間の遅延期間後に呈示時間の長かった方の視覚刺激を選択させた。刺激呈示時間は2001600msとした。前頭連合野の神経細胞は、視覚刺激呈示期や遅延期に活動した。1番目の視覚刺激呈示期には、一過性に発射頻度の増加する相同型の活動がみられた。この相同型活動のピークは、刺激呈示開始後800msを中心に分布していた。続く第1遅延期には、1番目の視覚刺激の呈示時間に応じて変化する活動がみられた。その活動は、直前に呈示された刺激の呈示時間そのものを反映するのではなく、呈示時間の長短を、二値的に表現する活動である。およそ900ms付近を基準として、その基準に比べて刺激が長いか短いかにより活動が増減した。以上の結果は、前頭連合野において、視覚刺激呈示期には相同型活動によりその呈示時間の長短を区分し、続く遅延期にはその結果を保持している可能性を示唆する。一方、線条体の神経細胞では、第1遅延期に直前に呈示された刺激の呈示時聞そのものを反映する-過性の活動がみられた。呈示時間が長くなるにつれて、線形に発射頻度が増加する、あるいは減少する活動である。2番目の視覚刺激呈示後の第2遅延期には、二つの刺激のどちらが長かったか、すなわち二つの呈示時間の弁別結果を反映する活動がみられた。これらの結果は、前頭連合野-基底核回路において,視覚刺激の呈示時間とその弁別結果の情報を生成あるいは保持している可能性を示唆する。本年は、視覚刺激の時間弁別課題を遂行できるようにサルを訓練し、課題遂行中に大脳基底核線条体から神経細胞活動を記録した。記録領域は、大脳皮質前頭連合野との線維連絡が密な線条体前方部とした。課題では、呈示時間の異なる2種類の視覚刺激を、1秒間の遅延期間(第一遅延期)をあけて呈示し、さらに1秒間の遅延期間(第二遅延期)後に呈示時間の長かった方の視覚刺激を選択させた。刺激呈示時間は2001600msの間とし、100ms間隔で変化させて、呈示時間と行動や神経細胞活動との関連を定量的に解析した。サルの両側線条体から288個のニューロン活動を記録した。そのうち167個が刺激呈示期や遅延期に何らかの応答を示した。今回は、特に遅延期応答について解析した。第一遅延期に応答した116個のニューロン活動のうち、84個(72%)が一番目の視覚刺激の呈示時間により活動を変化させた。これらのニューロン活動をより定量的に解析してみると、呈示時間が長くなるほど活動が増大するニューロンと、呈示時間が短くなるほど活動が増大するニューロンが認められた。いずれの場合も、呈示時間とニューロン活動との関連は線形であった。第二遅延期に応答した135個のニューロン活動では、89個(68%)が視覚刺激の呈示時間により活動を変化させた。

これらのニューロン活動をより定量的に解析してみると、ニューロン活動の増大は必ずしも直前の2番目の視覚刺激の呈示時間と線形の関連を示さず、1番目の視覚刺激呈示時間と比べ、2番目の呈示時間が長いか短いかにより応答を変化させていた。すなわち、2番目の視覚刺激が1番目の刺激より長い場合に活動を増加させるニューロンと、2番目の刺激が短い場合に活動を増加させるニューロンが認められた。以上の結果は、線条体のニューロン活動が、刺激呈示時間と呈示時間を比較した結果とを表現しうることを示唆する。大脳皮質前頭連合野と大脳基底核とを結ぶ神経回路における時間情報処理機構の解明をめざして、研究を進めている。本年は、視覚刺激の時間弁別課題を遂行できるようにサルを訓練し、課題遂行中に前頭連合野と線条体から神経細胞活動を記録した。課題では、呈示時間の異なる2種類の視覚刺激を、1秒間の遅延期間をあけて順に呈示し、さらに1秒間の遅延期間後に呈示時間の長かった方の視覚刺激を選択させた。刺激呈示時間は2001600msの間とし、100ms間隔で選択した。刺激呈示時間の長短の順序もランダムに変化させた。呈示時間と神経細胞活動との関連について、特に刺激呈示中の活動を中心に解析した。前頭連合野の神経細胞では、1番目の視覚刺激呈示中に、様々なタイプの活動がみられた。これらの活動は、クラスター解析により、大きく相同型、上昇型、持続型と分類できた。相同型活動は、視覚刺激呈示中に一過性の発射頻度の増加を示す活動で、全体の過半数を占めていた。一過性の発射頻度増加のピークは、刺激呈示開始後800msを中心に分布していた。また、発射頻度増加の幅は、400600msだった。課題における視覚刺激呈示時間の中間値が900msであるから、刺激呈示開始後800ms付近にピークを持つ相同型活動は、呈示された視覚刺激が中間値より長いか短いかを区分するのに活用できる活動と考えられた。一方、線条体では、2番目の視覚刺激呈示中に相同的に活動する神経細胞が多く見られた。相同的な活動は、前頭連合野の相同型活動と同様に、刺激呈示開始から一定の潜時で開始していた。前頭連合野と大脳基底核とを結ぶ神経回路では、相同型活動により視覚刺激の呈示時間を長短に区分している可能性が示唆された。
単機能ユニットの組み合わせで化学現象を再現するマルチ実験システムの開発と授業実践

本研究では,化学教育における実現象の観察と理論学修を直結し,より深い学びを実現するために,教室内で多様な化学現象を発現できるマルチ実験システムを構築し,仮説実験授業的要素を取り入れたアクティブラーニングを試行することを目的とする。実験システムは送液,溶液導入および流路切替,観察および測定の機能を有する各ユニットで構成する。ユニットの組み合わせにより,呈色・発色反応,クロマトグラフィーおよび抽出現象を再現できる実験システムを構築,実証する。実証後,提示された問題について予想,討論を行い,構築した実験システムを用いてその結果を確認する。成績や授業アンケートからその教育効果を検証する。
AKT活性を修飾する新しい分子標的の探索とその生物効果の解析

本研究では、セリンスレオニンキナーゼAktの新規特異的結合因子として同定したTTC3が、活性化(Thr308のリン酸化型)Aktを特異的にポリユビキチン化し、それによりAktがプロテアソームによって分解(不活性化)される事を証明した。この発見は、これまで不明であった核内Aktの不活性化(分解)機構の解明に大きく寄与した。TTC3遺伝子は、ヒト21番目染色体長腕上のダウン症責任遺伝子領域に存在することから、TTC3-Aktシグナル伝達が、ダウン症に見られる様々な症候や合併症発症に関与する可能性が示唆された(Suizu et al. Developmental Cell 2009)。申請者は、Yeast Two Hybridシステムによるスクリーニング法を用いセリンスレオニンキナーゼAKTに特異的に結合し、AKT活性の制御に重要な役割を果たすTTC3(Tetraco Tripeptide Repeat Protein 3)を同定した。TTC3はヒト21番目染色体短腕上のDown Syndrome Critical Region(DSCR)遺伝子座に存在し、ダウン症発症、またはダウン症に特徴的な心臓奇形、白血病、脳発達障害、short statueなどの表現型に関与している可能性が示唆されている。ダウン症は極めて多彩な臨床症候を示す遺伝子疾患であるが、これまでその発症の分子機構はいまだ不明のままである。出生したダウン症患者の多くは、21番目染色体(21 chromosome)を3本もつ21 Trisomyである。21Trisomyの発生は、精母(卵母)細胞の減数分裂過程において、21 chromosomeが偶発的に不等分配されることによって、21 chromosomeを3本もつ受精卵が生じる事に起因する。そのためDSCRがダウン症発症の原因遺伝子領域として注目されている。申請者はこれまでの研究で、TTC3が細胞の核に局在し、活性化型(Thr308リン酸化)AKTのみを特異的に認識しポリユビキチン化するE3ユビキチンリガーゼである事を生化学的に証明した。またそれにより活性型AKTの分解(不活性化)を促されることから、これまで不明であった核内の活性化型AKTのdownregulationがTTC3を介したユビキチン-プロテアソーム分解系によって制御されている事を生化学的、細胞生物学的な解析により初めて明らかにした。(Suizu etal. submitted 2008)。申請者はこれまでに、TTC3が細胞核に局在し、活性化(Thr308のリン酸化型)Aktのみを特異的に認識しポリユビキチン化するE3プロテインユビキチンリガーゼである事を生化学的に証明した。また活性化Aktはプロテアソームによって分解(不活性化)されることから、これまで不明であった核内の活性化AktのdownregulationがTTC3を介したユビキチン-プロテアソーム分解系によって制御されている事を初めて明らかにした。また、ダウン症由来の細胞株では有意にTTC3発現量が上昇し、それと共に、リン酸化(活性化)Aktの減少とそれに伴う細胞増殖の低下がみられた。細胞レベルでのRNAi法やTTC3の過剰発現による解析においても、TTC3の発現量とリン酸化Aktの発現量は逆相関しており、TTC3が積極的にAktの活性抑制に機能する可能性が強く示唆された。また、TTC3の過剰発現させた細胞は細胞周期のG2/M期に蓄積することからTTC3が直接的まはた間接的にG2/MからG1期への移行に重要な役割を果たしていることが示唆された(Suizu et al. submitted 2009)。TTC3の詳細な解析を進めたところ、TTC3は細胞核に局在し、活性化(Thr308のリン酸化型)Aktのみを特異的に認識し、ポリユビキチン化するE3プロテインユビキチンリガーゼである事が細胞生物学的、および生化学的な手法により証明された。また活性化Aktはプロテアソームによって分解(不活性化)されることから、これまで不明であった核内の活性化Aktのdown regulationが、TTC3を介したユビキチン-プロテアソーム分解系によって制御されている事が初めて明らかになった。また、ダウン症由来の細胞株では有意にTTC3発現量が上昇し、それと逆相関して、リン酸化(活性化)Aktの減少とそれに伴う細胞増殖の低下がみられた。RNAi法によるTTC3の発現抑制やTTC3の過剰発現による解析においても、TTC3の発現量とリン酸化Aktの発現量は逆相関しており、TTC3が積極的にAktの活性抑制に寄与する機能分子である可能性が強く示唆された。

また、TTC3を過剰発現させた細胞は、細胞周期のG_2/M期に蓄積することから、TTC3が直接的または、Akt活性を阻害することによって間接的にG_2/MからG1期への移行を抑制し、細胞増殖を阻害する活性をもつことが示された(Suizu et al. Developmental Cell 2009)。
作物の乾物生産と水利用効率を効率的に高めるための根の役割

環境維持型作物生産実現のためには、養水分の吸収や植物ホルモンの合成など、作物の生長に大きな影響を及ぼす根の乾物生産に果たす役割をまず明確にすることが重要である。本研究は水環境の著しく異なる立地に生育する作物を用いて光合成、乾物生産、水利用効率を根の機能に着目しつつ明らかにすることを目的として行なった。以下は得られた成果の概要である。1.デービスと札幌で生育したジャガイモ品種ラセットバーバンクはいずれも、低水分土壌条件では根系の発達が促進されたが,根系の発達程度は常にデービスに生育したジャガイモの方がまさった。2.圃場に生育する作物の水利用効率を簡易なパラメーターで推定するモデル式を作成し、ワタとトウモロコシで検討した結果、本式で個体だけでなく、個体群の水利用効率をかなり正確に推定できることがわかった。3.作物は低土壌水分条件に生育すると地上部に比較して根系がよく発達する。低土壌水分条件に生育した後,湿潤土壌条件に生育させると葉の老化は著しく抑制され,葉の光合成速度も高く維持される。この時には根からの出液速度が著しく増加し、地上部に送られる窒素とカリウムの総量がとくに著しく増加していた。4.土壌水分が低下すると老化に伴う光合成速度の低下が促進される。トウモロコシでは低土壌水分条件では地上部に送られる窒素、サイトカイニン量が低下していた。低土壌水分条件に生育するトウモロコシの茎基部に硝酸アンモニウム、リボシルゼアチン溶液を注入したところ、後者で個体の老化が明らかに抑制された。6.本研究を通じて,根の生長,根系の発達は水分条件によって大きく影響を受けること,根系の発達程度は根の機能を通じて葉の光合成に影響し,水利用効率にも大きく影響することがわかった。カリフォルニア大学,東京農工大学,北海道大学,島根大学の各研究圃場でトウモロコシやジャカイモなど各種作物を種々の土壌水分条件で生育させ,土壌水分が光合成,乾物生産,水利用効率に及ぼす影響を根系の分布と根の機能に着目して研究を行い,以下の結果を得た.1.出穂期以前を低土壌水分条件に生育したトウモロコシは湿潤土壌に生育したトウモロコシに比較して地上部の生育は劣るが,根系が良く発達する.出穂期以後両トウモロコシを湿潤土壌に生育させると,出穂前を低土壌水分条件に生育し,根系の良く発達したトウモロコシは光合成速度の日中低下の程度,葉の老化に伴う光合成速度の低下が小さく,子実重も出穂前を潅水し,湿潤土壌に生育したトウモロコシに比較してほとんど減少しなかった.従って潅漑に使用した水に対する水利用効率は出穂期前を低水分土壌で生育したトウモロコシで高くなる.2.出穂期以前を低土壌水分条件で生育したトウモロコシは湿潤土壌条件で生育したトウモロコシに比較して潅水後は根からの出液速度が著しく大きくなった.木部液の組成と濃度を予備的に測定したところ,前者は後者に比較して硝酸イオンとカリウムイオン濃度が著しく高く,養分吸収が盛んであることが推察された.15EA04:3.

ジャガイモ,ダイズ,イネは根系の発達程度に品種間差があり,根系の良く発達した品種は低土壌水分条件でも光合成速度が高く,乾物生産が高い.根系の発達程度の異なるジャガイモ2品種の地上部と地下部を穂木,台木として4種類の組み合わせで接木し,低土壌水分条件で生育させたところ,穂木として用いた品種に関係なく根系の良く発達する品種を台木とした接木個体が,根系の発達の劣る品種を台木とした接木個体に比較して光合成速度が高く維持された.トウモロコシ、ジャガイモをはじめ各種作物を種々の条件に生育させ、根系の発達、光合成、乾物生産、水利用効率およびこれらに及ぼす根の機能の影響について検討を行ない、以下の結果を得た。1.土壌水分が低下すると葉の老化が進み、光合成速度が減少し、水利用効率が低下する。低土壌水分条件に生育すると出液速度が低下し、根から地上部に送られるサイトカイニン量や窒素量が減少する。そこで圃場に無灌漑条件で生育するトウモロコシの茎基部に、湿潤土壌に生育するトウモロコシの茎基部から採取した木部液、ゼアチンリボシド(ZR)、KNO_3を注入したところ、木部液、ZRを注入したトウモロコシは水のみを注入したトウモロコシに比較して葉の緑色程度の減少が小さく、葉の老化が抑制されることがわかった。2.水利用効率の変化を大気のCO_2濃度と(葉-大気)飽差の変化から見積もることができるモデルを作り、ワタとダイズの個葉、個体さらには個体郡を用いてモデルによる予測値を実測値と比較した。その結果、予測値は実測値とかなりよくあうことがわかった。さらに呼吸や根系の形成に使われる炭素量は光合成によって固定される炭素量に比例することが推察された。^<13>Cを用いての同化産物の配分の研究方法について検討を行なった。3.半乾燥地の著しく土壌水分条件が低下した圃場では、ジャガイモの根系は1.5mもの深さまで明らかに達していることが塹壕法による根系調査からわかった。4.低土壌水分条件に生育しているトウモロコシにかん水すると出液速度は一時的に急激に増加する。これは木部液の浸透ポテンシャルがかん水後急激に低下することによっておこることがわかった。水ストレスや葉の老化は水利用効率に著しい影響を及ぼす。そこで,本年度は根系の発達の実態とこれに関係する要因,および根の機能が葉の老化に及ぼす影響を検討した。1.デービスと札幌でジャガイモ品種ラセットバーバンクを生育させ,根系の発達程度を比較した。その結果,いずれにおいても低水分土壌条件は根系の発達を促進させたが,根系の発達程度は常にデービスに生育したジャガイモの方がまさった。2.根が水ポテンシャルの高い方へ屈曲する水分屈性は,伸長細胞壁の伸展性の変化とともに伸長細胞の水の透過性が変化することによっておこる。3.生育の後期に発生する分枝によって個体全体の根量と出液速度が高く維持され,主茎に着生する葉の老化も遅くなることがトウモロコシとイネでわかった。4.葉の老化の品種間差には,根系の発達程度に違いのある稔実前期では根の性質が,根系の発達程度に相違の認められなくなる稔実後期では地上部の性質が関与することがダイズでわかった。5.作物は低土壌水分条件に生育すると地上部に比較して根系がよく発達する。低土壌水分条件に生育した後,湿潤土壌条件に生育させると葉の老化は著しく抑制され,葉の光合成速度も高く維持される。この時には根から地上部に送られる窒素とカリウムの総量がとくに著しく増加することがわかった。6.以上の結果から,根の生長,根茎の発達は水分条件によって大きく影響を受けること,根系の発達程度は根の機能を通じて葉の老化に影響し,水利用効率にも大きく影響することが示唆された。
先天性難聴児における遺伝子解析と言語発達の関連性

先天性難聴は新生児1000名に1名認められる比較的頻度の高い障害であるが、その50%以上が遺伝性難聴と報告されている。難聴は外耳から中耳に原因のある伝音難聴、内耳から中枢性に原因のある感音難聴、その両者に原因のある混合性難聴に大きく分類されるが、遺伝性難聴で現在同定されている遺伝子の多くは内耳(蝸牛)に発現していることより、感音難聴を呈する。そのため、中耳疾患や難聴の原因とされる先天性感染症を伴わない小児の感音または混合難聴症例の中に遺伝性難聴が含まれると推察される。2018年4月から2019年3月の期間内に難聴を主訴に横浜市立大学附属市民総合医療センター耳鼻咽喉科外来を受診した患者のうち、聴力検査を施行した4歳から12歳までの症例は127例であった。そのうち中耳疾患による伝音性難聴と機能性難聴の症例は合わせて57例であった。残りの70例のうち、経過や画像評価などにより先天性感音難聴または混合性難聴と診断された症例は66例であった。66例のうち1例は先天性サイトメガロウイルス感染症による難聴と診断された。よって遺伝性難聴の可能性があると考えられたのは65例であった。65例の中で、両側感音難聴または混合難聴は58例であり、残りの7例は一側性感音難聴であった。また65例の中で、遺伝学的検査を施行したのは両側性感音または混合難聴26例、一側性感音難聴1例であった。2019年3月までの時点で14例が遺伝学的検査にて遺伝子変異が同定されている。本研究開始初年度であり、計画通り患者の抽出と聴覚検査、遺伝学的検査を施行できた。今年度も前年度同様に患者の抽出と聴覚検査、遺伝学的検査を引き続き行う。遺伝学的検査が予想していたよりも少ない費用で施行できたため、次年度への繰り越しとなった。繰り越し分は検査への費用に加え、本年度の研究を進める予定である。
歪Si_<1-y>C_yを用いた高移動度トランジスタの開発

近年Si-MOSFETの微細化の物理的な限界が指摘されており、更なる高性能化のためには新たな半導体材料の開発が不可欠となっている。そのような材料として、Si_<1-x>Ge_x、Si_<1-y>C_yといったIV族混晶半導体が注目されており、結晶に応力を加えた歪に起因する移動度の上昇が期待されている。現在はSiよりも格子定数の大きいSi_<1-x>Ge_xを仮想基盤とし、その上に歪Si層をエピタキシャル成長させた歪Si/歪緩和Si_<1-y>C_y構造が盛んに研究されている。この方法で作製された歪Si膜は面内方向に引っ張り歪を受けるため、面内方向の移動度が上昇する。しかしこの構造では歪Si層を得るために厚さ数μmのSi_<1-x>Ge_x仮想基板が必要となっている。これに対し本研究で着目した歪Si/歪緩和Si_<1-y>C_y構造についての研究例はほとんどない。この構造は歪を緩和させたSi_<1-y>C_yを仮想基板として用い、その上に歪Si層をエピタキシャル成長させたものである。ここでは、先のSi_<1-x>Ge_xの場合と異なり、Si_<1-y>C_yの格子定数はSi基板よりも小さいため、歪Si層の成長方向の移動度が上昇する。このような構造は縦型MOSFETへの応用が考えられる。縦型MOSFETでは歪Si層の膜厚がゲート長となるためリソグラフィーの限界を受けないという利点がある。さらに、ダブルゲート構造により電流駆動能力が2倍となり、漏れ電流を抑制できるといった特徴がある。これらの背景から本研究では、歪Si/歪緩和Si_<1-y>C_y構造に着目し研究を進めた。本年度はガスソースMBE法を用いて、歪Si/歪緩和Si_<1-y>C_y構造の作製を行った。その結果、以下の2種類のバッファ層をSi基板上に形成することで、同構造の作製に成功した。1.階段状に組成を変化させたステップ歪緩和Si_<1-y>C_yバッファ層現在、これら歪Si/歪緩和Si_<1-y>C_y層を用いてMOSトランジスタの作製に取り組んでいる。1.階段状に組成を変化させたステップ歪緩和Si_<1-y>C_yバッファ層集積回路の基本素子として重要な役割を持つSi MOSFETは、微細化によって高性能化を図ってきた。しかしながら、デバイス寸法の物理的限界により、性能の限界も見え始めてきている。そこで本研究では、Siに替わる新しい材料としてIV族混晶半導体であるSi_<1-y>C_yに着目した。Si_<1-y>C_yは、歪を加えることによる移動度の向上、Siデバイスヘのバンドエンジニアリングの導入が期待される材料系である。本年度は、この歪Si_<1-y>C_yの作製技術の開発、基礎物性評価、デバイス作製技術の開発に取り組んだ。Si中のCの固溶限は10^<-4>%である。従ってSi_<1-y>C_yの結晶成長には、低温エピタキシャル成長法の開発が必要不可欠である。そこで本研究では、歪Si_<1-y>C_yの作製手法としてホットワイヤーセル法並びにガスソースMBE法を用いた。ホットワイヤーセルとはCVD法の一種であり、原料ガスを高温に熱したフィラメントの熱と触媒反応により分解する手法である。

またMBE法とは、非熱平衡下での結晶成長法である。従って両者とも、Si_<1-y>C_y膜の低温エピタキシャル成長が実現できると期待される。実際、ホットワイヤーセル法を用いて約200°C・ガスソースMBE法を用いて約650°Cにおいて、C組成13%のSi_<1-y>C_yの低温成長に成功した。このC組成は、Si基板を用いてSi_<1-y>C_yに歪を加えるには、十分な量である。次に、この材料系のデバイス応用を目指し、Si中のCの熱的安定性を評価した。その結果、熱アニールによりCがSiCとして偏析することが明らかとなった。この偏析現象を理論的に解析したところ、C組成約1%のSi_<1-y>C_yは、800°C1時間程度のアニールに耐えられるとの知見が得られ、デバイス・プロセスの開発に対して重要な指針が得られた。以上の結果を総合し、Si MOSFETの試作を試みた。当初は、従来のSi MOSFET作製プロセスを用いて歪Si_<1-y>C_y MOSFETを作製していた。しかしながら、移動度の向上は認められなかった。そこで本年度は新たに、自己整合プロセスの開発に着手し、マスク設計並びにイオン注入プロセスの最適化を行った。現状、作製プロセスはほぼ固まりつつある。従って来年度以降は、本年度開発されたプロセスを用いて、歪Si_<1-y>C_y MOSFETの作製を進める予定である。本研究では、Siに替わる新しい材料系としてIV族混晶半導体であるSi_<1-y>C_yに注目し、この材料系と歪とを組み合わせることで電子移動度の向上を図り、Siデバイスの高速を図ることを目的に研究を進めている。昨年度は、このための基礎技術として、ホットワイヤーセル法並びにガスソースMBE法を用いたSi_<1-y>C_y薄膜のエピタキシャル成長技術を開発した。また、実際にMOSFETの試作を行なった。昨年度の結果より、歪Si_<1-y>C_yエピタキシャル層を選択成長させた場合では、選択成長層の結晶性が劣ること、基板上に直接チャネル層を形成するため、結晶欠陥がチャネル部分に誘起されることが明らかとなった。そこで本年度は従来プロセスを全面的に見直し、歪Si_<1-y>C_yを選択成長させずにチャネル部分を形成する技術を新たに開発した。新しいプロセスでは、ソース及びドレインが自己整合的に形成されることになる。その結果、作製した歪Si_<1-y>C_y MOSFETでは、従来プロセスに比べ電流・電圧特性において良好な線形領域が観測され、また、飽和電流値の大幅な増加が認められた。そこで線形領域から移動度を算出したところ、従来プロセスに比較して大幅に移動度が向上していることが明らかとなった。さらに従来プロセスではC添加により移動度は減少してしまい歪の効果が認められなかったが、新プロセスでは、C添加を行いチャネル層に歪を加えることで実効移動度が向上するとの、理論的に予測される歪による移動度向上効果が観測され、本研究の初期の目的を達成することに成功した。現在ではこれら成果を踏まえ、歪緩和Si_<1-y>C_y層の上に歪Si層を作製し、縦型MOS構造で電子移動度の高いトランジスタを実現することを試みている。この構造は、チャネル幅を精密に制御できるとの利点がある。現在までのところSi上へSiバッファ層を形成し、Si_<1-y>C_y層をエピタキシャル成長させることで、その構造評価を行っている。
紀伊半島のALSとパーキンソン痴呆複合におけるSNPs解析による発病因子の検討

紀伊半島に多発する筋萎縮性側索硬化症/パーキンソン認知症複合(紀伊ALS/PDC)における発症要因と病態解明を目的に、下記の点について検討を行った。1)遺伝子検索(2)TRPM7遺伝子:細胞内カルシウムとマグネシウムの調節に関与し、グアム症例でミスセンス変異の認められたTRPM7遺伝子について検討したが、紀伊症例では同一の変異は認めなかった。2)TDP-43蛋白:2006年に発見されたALSと前頭側頭型認知症の神経細胞に特異的に出現するTDP-43蛋白にっいて生化学的、免疫組織化学的に検討した。紀伊ALS/PDC 5例での検討では、全例で海馬と脊髄の神経細胞内にTDP-43陽性封入体を認めた。ALS/PDCは、tau,α-synuclein, TDP-43が複合して蓄積する疾患であることがわかった。3)OPTN蛋白:2010年に遺伝性ALSの発症遺伝子として同定されたOPTN蛋白は、紀伊ALS/PDCの脊髄運動ニューロンにおいて主な蓄積蛋白としては認められず、また遺伝子変異もなかった。4)Ataxin遺伝子解析:現在、ALSのリスク遺伝子として報告されたataxin遺伝子のpoly Q延長について、解析を進めている。2)TDP-43蛋白:2006年に発見されたALSと前頭側頭型認知症の神経細胞に特異的に出現するTDP-43蛋白について生化学的免疫組織化学的に検討した。紀伊ALS/PDC5例での検討では、全例で海馬と脊髄の神経細胞内にTDP-43陽性封入体を認めた。2)TDP-43蛋白:2006年に発見されたALSと前頭側頭型認知症の神経細胞に特異的に出現するTDP-43蛋白について生化学的、免疫組織化学的に検討した。ALS/PDCは、tau, α-synuclein, TDP-43が複合して蓄積する疾患であることがわかった。1)遺伝子検索(2)TRPM7遺伝子:細胞内カルシウムとマグネシウムの調節に関与し、グアム症例でミスセンス変異の認められたTRPM7遺伝子について検討したが、紀伊症例では同一の変異に認めなかった。ALS/PDCは、tau,α-synuclein,TDP-43が複合して蓄積する疾患であることがわかった。
高温超伝導体を用いた77K以下の新しいペルチェ冷凍方式の研究

本研究は、77K以下の低温域で動作する低温ペルチェを研究したものである。このような低温域においては、性能指数zの良いn型半導体としてBi-Sb系があるが適当なP型半導体材料がない。したがって本研究においては、P型素子の代りに酸化物超伝導体を用いた。この超伝導体は、発電あるいは冷凍には何等の帰与もしないが、熱伝導度が低い、carrierの担体という意味からpassiveな素子として使用したものである。本研究では、先ず均質な組成を持つBi-Sb系合金単結晶の作製を行った。特に起電力が大きいのは、Bi-Sb系単結晶の3回軸方向であり、この方向に長い単結晶を作製した。また酸化物超伝導体としてはBi-2223系試料をジャパン・エナジ-の中央研究所から提供をうけ、これを用いた。この両者によって構成されたペルチェ素子を用い、77Kからの冷却実験を行い、約8Kの温度低下、すなはち69に到達することができた。最低到達温度を低下するためには、Bi系超伝導の素子の径を小さくしなければならない。我々の結果を基にした理論計算によると、径を半分にすると15Kの低下が可能なことが予測された。またこれ等素子を5段重ねることにより、10K領域の温度低下が可能であることが明らかになった。
現代インド政治のヴァナキュラー化: ヒンディー語メディアと民主化の進展

代インド政治においては、現地の生活世界における固有の社会関係や価値と、民主主義の普遍的な理念や制度が架橋され、民衆が自らの言葉を用いて政治に主体的に参加する、「民主主義のヴァナキュラー化」の現象が注目されている。本研究においては、政治への民衆参加の動向において、ヒンディー語メディアと民衆の動きや語りがいかなる相互影響を与えているかについて明らかにすることを目的とした。現代インドの政治経済的な活況は、メディアの媒介を通じて、公共領域への民衆の主体的な参加が促進されていることによるところが大きい。ネヤジ氏が得意とするメディアの言説分析と、私の専門とするインドの社会構造や宗教・文化の分析とを重ね合わせ、メディア上で話題になる政治的イッシューについて、いくつかのケーススタディを共同ですることにより、メディアが政治過程の動向に与えるダイナミックな役割を明らかにすることを目指してきた。本年度においては、メディアの言説分析と当該社会の政治社会構造・宗教カースト関係の分析を重ね合わせることにより、新聞、雑誌での政治の語られ方と、現地の社会構造およびそれをとりまく政党政治がいかに関連しているかを明らかにすることを試みた。インドのメディアには、英語と現地語を含む多言語のものがあり、またラジオ・テレビ・新聞およびツイッターやフェイスブックなどのニューメディアを含む多種類なものがある。さらにはムスリムやダリトなど特定の社会集団を主要な受け手とするような多様なメディアがある。こうした種々多様なメディアが相互参照を行うことによって、多言語・多階層・多社会集団のあいだのコミュニケーションが促進されていることが明らかになった。わたしたちは、このように自らの言語と生活様式を保ちながら、公共領域に参加するようになった民衆を「ヴァナキュラー・パブリック」と概念化した。本研究プロジェクトでは、インド民主主義の深化の過程における地元/現地メディアの役割について調査する。インドは単に人口が最も多い民主主義(国家)であるだけではない。低カーストや下層民の選挙政治への参加が増大してきており、これがインドの低カースト集団の政治的なエンパワーメントにつながっている。インド民主主義の参加基盤の拡大-Yadav(2000)のいう"democratic upsurge"-は、学者の間で広く共通認識を得ている。インド民主主義の深化のメカニズム理解のために、本研究では、ヒンディー語のニュース・メディアの役割について分析する。インド民主主義の深化の過程は、英字新聞や英語テレビでは大衆へは届かなかったが、地元/現地メディアの隆盛によって、大衆へ届くようになったことによるものが人きい、というのが私の最近の研究の主な仮説である。本研究は、これまで周縁化されてきた集団を、政治の場へと入る道を開くことにより、インド民主主義における草の根の動向の深化を促進させるためのヒンディー語メディアの役割について調査することを目的とする。本年度は、2月5日3月17日にシンガポールとインド(デリー、ボーパル、インドール)において、フィールド調査を実施し、インドのメディアの成長と拡大に関するデータ収集とその他関連資料の収集を行った。また、現地ジャーナリスト、政治家、メディア関係者、研究者へのインタヴュー調査を行い、その成果をEconomic Political Weekly誌とCulture and Society誌に投稿した。また1月には、現代インド地域研究第3回定例研究会において、インド民主主義の深化におけるメディアの役割についての発表を行い、3月末4月頭にホノルルにて開催された国際会議Association for Asian Studies Conferenceに参加し、研究成果の発表を行った。現代インド政治においては、現地の生活世界における固有の社会関係や価値と、民主主義の普遍的な理念や制度が架橋され、民衆が自らの言葉を用いて政治に主体的に参加する、「民主主義のヴァナキュラー化」の現象が注目されている。本研究においては、政治への民衆参加の動向において、ヒンディー語メディアと民衆の動きや語りがいかなる相互影響を与えているかについて明らかにすることを目的とする。ネヤジ氏が得意とするメディアの言説分析と、私の専門とするインドの社会構造や宗教・文化の分析とを重ね合わせ、メディア上で話題になる政治的イッシューについて、いくつかのケーススタディを共同ですることにより、メディアが政治過程の動向に与えるダイナミックな役割を明らかにすることを目指す。

本研究においては、政治への民衆参加の動向において、ヒンディー語メディアと民衆の動きや語りがいかなる相互影響を与えているかについて明らかにすることを目的とした。現代インドの政治経済的な活況は、メディアの媒介を通じて、公共領域への民衆の主体的な参加が促進されていることによるところが大きい。ネヤジ氏が得意とするメディアの言説分析と、私の専門とするインドの社会構造や宗教・文化の分析とを重ね合わせ、メディア上で話題になる政治的イッシューについて、いくつかのケーススタディを共同ですることにより、メディアが政治過程の動向に与えるダイナミックな役割を明らかにすることを目指してきた。本年度においては、メディアの言説分析と当該社会の政治社会構造・宗教カースト関係の分析を重ね合わせることにより、新聞、雑誌での政治の語られ方と、現地の社会構造およびそれをとりまく政党政治がいかに関連しているかを明らかにすることを試みた。インドのメディアには、英語と現地語を含む多言語のものがあり、またラジオ・テレビ・新聞およびツイッターやフェイスブックなどのニューメディアを含む多種類なものがある。さらにはムスリムやダリトなど特定の社会集団を主要な受け手とするような多様なメディアがある。こうした種々多様なメディアが相互参照を行うことによって、多言語・多階層・多社会集団のあいだのコミュニケーションが促進されていることが明らかになった。わたしたちは、このように自らの言語と生活様式を保ちながら、公共領域に参加するようになった民衆を「ヴァナキュラー・パブリック」と概念化した。現代インドにおける政治的活性化においてメディアがどのように貢献しているかについて、見取り図をあたえることができた。この意味で当初の目的をおおむね達成できた。これからも当初計画通り、研究調査を続ける。また、本年度においては、Vernacular Publicsをテーマとした国際会議を開催することを計画している。
幹細胞を用いた炎症部位特異的な新規遺伝子発現システムの開発とDDSへの応用

ES細胞、間葉系幹細胞、iPS細胞などの多分化能を有する細胞を利用した再生医療においても、従来の薬物治療と同様に、適切なタイミングで適切な量の細胞製剤を治療標的部位へ届けるドラッグデリバリーシステム(DDS)が重要である。本研究では、ユビキチンプロテアソーム経路によるタンパク質発現制御を利用して、炎症部位選択的に遺伝子発現が開始されるシステムを構築した。本システムは、炎症部位選択的な細胞製剤の接着増強や、治療分子の発現を通して、細胞製剤の新規DDSとなり得ることが期待される。本研究の目的は、炎症部位において特異的に遺伝子発現が開始するシステムの構築である。炎症部位においては、マクロファージや血管内皮細胞からTNFalphaなどの炎症性サイトカインが産生され、それが刺激となりユビキチン-プロテアソーム経路によるIkappaBの分解が促進され、NFkappaBの核への移行および転写活性化されることが知られている。そこで、まず、IkappaBと蛍光タンパク質の融合タンパク質を発現するプラスミドベクターを構築し、その融合タンパク質を発現させた細胞にLPSやTNFalphaを添加したところ、蛍光が徐々に消失した。一方、蛍光タンパク質だけを発現させた細胞では蛍光は消失しなかった。細胞内におけるユビキチンープロテアソーム経路による融合タンパク質の分解の評価を目的に、ユビキチンープロテアソーム経路により分解されることが知られる蛍光タンパク質Fuuciを大腸菌で発現させ、回収したタンパク質をマイクロインジェクションにより細胞に注入した後、プロテアソーム阻害剤Lactacystinの存在または非存在下で蛍光強度の変化を観察した。結果、Lactacystin存在下と比較して非存在下の方が蛍光の減少が早かった。一方、プロテアソームを含むプロテアーゼ阻害剤MG132存在下では融合タンパク質はほとんど蛍光が減少しなかった。よって、融合タンパク質の分解にはプロテアソームが関与していることが示唆された。しかしながら、より厳密な評価が次年度への課題となった。炎症部位において、マクロファージや血管内皮細胞からTNFalphaなどの炎症性サイトカインが産生され、それが刺激となりユビキチン-プロテアソーム経路によるIkappaBの分解が促進され、NFkappaBの核への移行および転写活性化されることが知られている。これを利用して、初年度は、IkappaBと蛍光タンパク質mKO2の融合体を作成し、その融合タンパク質を発現した細胞にTNFalphaを添加すると蛍光シグナルが減少することを確認した。本年度は、まず、IkappaB-mKO2を発現させたHela細胞の抽出物に対してウエスタンブロット法によって融合タンパク質の分解ならびに内在性のIkappaBの分解を確認した。次に、遺伝子発現制御を目的にIkppaBとtetリプレッサーの融合タンパク質を発現するベクターを構築した。このベクターをトランスフェクションしたHela細胞の抽出物において、tetリプレッサーとIkappaBの融合体が発現していることをウエスタンブロット法により確認した。リプレッサーの融合体を発現するベクターと、オペレーターの下流にLacZの配列を挿入したベクターを6:1以上の混合比で一緒にトランスフェクションさせると、リプレッサーがLacZの発現を十分抑制することを確認した。さらに、リプレッサーの融合タンパク質とオペレーターを発現する細胞にTNFalphaを添加するとLacZの発現が認められ、この発現は、予めprotease inhibiterを作用させておくと抑制されることを確認した。以上の結果より、proteasomeによる分解によりLacZの発現が誘導されたことが示唆された。生物薬剤学IkappaBのユビキチンープロテアソーム経路による分解を利用して、その融合蛍光タンパク質がTNFalphaやLPS刺激により蛍光が減少するところまで確認できた点は予定通りである。プロトタイプとなるユビキチンープロテアソーム経路による分解を受ける融合蛍光タンパク質Fucciを使って、プロテアソームによる分解の関与を明らかにしたが、一方で予定とは別の評価法が必要になったため、我々が作成した融合タンパク質の評価が間に合わず、やや遅れていると評価した。しかしながら、Fucciを用いて別の評価法の確立が進んでおり、研究全体としては、前向きに進んでいる。次年度は、予定通り、蛍光タンパク質をリプレッサーに置き換え、炎症性サイトカイン添加による遺伝子発現制御法の確立を進める。まずは、ベクターを新たに構築し、トランスフェクションした細胞にTNFaplhaなどを添加し、目的のタンパク質の発現が開始することを確認する。さらに、これのシステムを搭載した細胞を炎症モデルマウスに投与し、炎症部位における発現開始のin vivoでの確認を目指す。同時に、今年度課題となった、融合タンパク質の分解メカニズムの評価を加速度的に進める。当初の計画より、消耗品費が少額で執行できた。初年度に明らかとなった課題を克服するため、メカニズム解明に必要な試薬などを購入する必要があるので、本差額を利用して研究を進める。
眼疾患病態形成分子（プロ）レニン受容体を標的にした低分子化合物による創薬探索

加齢黄斑変性や糖尿病網膜症は、主要な中途失明原因の網脈絡膜疾患であり、生活習慣病に合併した慢性炎症性疾患と位置づけられる。しかしながら、未だ根本的な治療法の開発・疾患発症機序の解明には至っていない。さらに、我々は組織RASの上流に(プロ)レニン受容体が存在し、プロレニンとの結合が組織RASの活性および(プロ)レニン受容体の細胞内伝達シグナル(ERK1/2活性化など)が網脈絡膜病態を惹起すること[受容体結合プロレニン系(RAPS)]を世界で初めて明らかにした。(プロ)レニン受容体によるこの2つの作用(組織RASの活性化およびRAS非依存型細胞内シグナル活性化)は眼組織のみならず腎臓や心臓などの病態モデルにおいても認められている。また、最近、我々は糖尿病網膜症などの患者より採取した臨床検体を用いた解析の結果、(プロ)レニン受容体は糖尿病網膜症、結膜リンパ腫などにおける疾患の進行に関与する重要な分子であることを示した。本研究課題では、受容体結合プロレニン系の中心に位置する(プロ)レニン受容体を標的にして、網羅的な低分子化合物スクリーニングによる創薬を視野に入れた基盤研究を展開する。一方、(プロ)レニン受容体はRAPSの活性化以外に、ATP依存性プロトンポンプVacuolar H+-ATPaseのアダプタータンパクとしての機能を有することが報告されている。さらに近年、我々の研究で明らかとなった(プロ)レニン受容体の網膜発生における細胞極性への関与、また糖代謝への関与など生理的機能への影響を最小限にしながら、プロレニンと(プロ)レニン受容体の結合阻害薬開発を行い、病態形成機序の解明・病態を抑制する治療戦略の確立を最終目標とする。さらに疾患動物モデルを用い、(プロ)レニン受容体の機能解明および生理的機能への影響を最小限にしながら慢性炎症病態を抑制する早期介入治療戦略を確立する。これまでに我々は、眼組織レニン・アンジオテンシン系(RAS)が炎症・血管新生病態の上流で網膜疾患の分子病態を制御していることを示した。さらに、我々は組織RASの上流に(プロ)レニン受容体が存在し、プロレニンとの結合が組織RASの活性および(プロ)レニン受容体の細胞内伝達シグナルが網脈絡膜病態を惹起すること[受容体結合プロレニン系(RAPS)]を世界で初めて明らかにした。(プロ)レニン受容体のX線結晶構造解析大腸菌発現系を用いた(プロ)レニン受容体の発現・精製に成功しており、その初期結晶化を得た。今後は結晶化条件を最適化し、分子置換法など適切な手法を用いて構造決定を行う。構造が得られれば速やかにin silicoスクリーニングを行い、化合物を絞り込む。低分子化合物ライブラリーからの新規阻害剤スクリーニングこれまでに東京大学保有低分子化合物ライブラリー約1万種、北海道大学保有低分子化合物ライブラリー約2千種、既存薬ライブラリー約2千種の合計1.4万種類の低分子化合物のスクリーニングを示差走査型蛍光定量法(Differential Scanning Fluorimetry, DSF)を用いて実施した。さらに、一部化合物に関しては2次スクリーニングも実施した。また、得られたヒット化合物のデータベース検索を行い、類縁化合物評価も行っている。