hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
『吾妻鏡』諸本の収集とその研究

本研究の内容は、大別して『吾妻鏡』諸本の調査収集とその研究の二つになる。諸本の調査収集については、前年度の収集に加えて『東鏡古本纂をはじめ東鑑部類・東鑑要目集成を集めることができた。諸本の調査に関しては、以下の図書館や文庫を訪れ調査に当った。天理図書館・京都府立図書館や宮城・岩手・福島各県立図書館,米沢・八戸各市立図書館,蓬左文庫・国文学資料館である。これらの調査を踏まえて『吾妻鏡』諸本の全体を見通し、相互の関係や個々の本の位置づけについては、現在、部分的なまとめが行われている。研究の中心である本文の吟味と読解については、前年度までの仕事を継続して行ない、年度中九回の研究会を開催し、巻十一までと巻十四・十七とについて注釈と訓読文の原稿化をほぼ終えた。昨年度までと比べると、吉川本との対校による本文の吟味と、それによる前年度までの修正作業が新たに加わり、進捗の度合いが鈍ったことは否めない。国史大系本に拠っていた読みを吉川本に変えたことによって、対校しながらの読みになり、問題が多く作業が複雑になったのである。しかしながら、それも巻一の訓読文の整備を試みることによって大きく解決への見通しを得ることができた。本研究の内容は『吾妻鏡』の諸本の収集とその研究の二つになる。以下それぞれについて記す。諸本の収集について、初年度末までに最大の目標であった吉川本をはじめ、次の諸本を集めることができた。北条本、寛文5年写仮名本東鏡、尊経閣文庫蔵巻子本(元暦元年)-以上写本。慶長古活字本、伏見本、寛永三年版-以上板本。加えて、東鑑異本考、吾妻鏡抜萃、東艦末(記)などをも収集でき、彰考館・三春歴史民族資料館・東北大学などで吾妻鏡ならびに関係資料の調査が行えた。諸本の参照が可能となり、本文の吟味や読解により確実さを加えることができるようになった。初年度末までに終えた注釈と訓読文の作成は巻十一までと、巻十四の巻全体であり、原稿化をほぼ終えた。なお、今まで北条本を底本とした国史大系本によって読み進めてきた。このことに根本的な変更を加える必要は考えていないが、漢字の字体に関しては吉川本により新しい知見を得てきている。それによって、訓読文や注釈に再吟味の必要が生じたことも逸することはできない。その修正作業もすでに始められている。研究については、本文の整備と訓読本の作成・注釈が主要な部分であるが、同時に注釈作業に伴って数々の問題が生じ、各研究分担者の専門分野に応じた整理やまとめも検討されてきている。たとえば、漢字について異体やあて字など字体や用字の問題、和語の漢字表記や語の読みや意味に関して和化漢語・和製漢語の問題がある。本文の事実に関して、地名の表記や読みの吟味もある。他に北条本・吉川本の関係を含めて、諸本の位置づけを明らかにすることや、研究がどのように行われてきたかを整理することも考えられてよい、などと当初の索引を作成するという目標に止まらず問題が多いと気付かされたこともまとめとして記す。
動物細胞内における植物ポリフェノールの動態

1.ポリフェノールの酸化還元電位四種類の桂皮酸誘導体の(1)酸化還元電位、(2)還元速度、(3)ヘム蛋白質と過酸化水素による脂質過酸化反応に対する抗酸化効果(本年度論文として発表)を調べたところ、すべての項目にわたって、カフェ酸>フェルラ酸>p-クマル酸>桂皮酸の順に効果を示した。これはポリフェノールの生体内での抗酸化効果が電子供与性に起因していることを示唆している。2.植物ポリフェノールのリポソームへの取り込み(本年中に論文として発表される予定の)リポソームを用いた植物ポリフェノールの生体膜への親和性を調べる方法を活用し、特にフラボノイド(ケルセチン)やその配糖体(ルチン)について調べた。その結果、親和性はアグリコンが最も高く、つく糖の数によって急激に低下することが判明した。したがってこの方法はポリフェノールの細胞内動態を推定する上で有効である。3.腸管上皮細胞におけるポリフェノールの作用腸管上皮細胞の特徴を持つヒト結腸癌由来細胞株Caco-2を用いて、ポリフェノールのうちルチンとケルセチンの取り込みとその細胞内代謝を調べた。細胞の粘膜側にポリフェノールを加え一定時間インキュベートした。細胞を磨砕し、有機溶媒で抽出されるポリフェノールを電気化学分析器で検出した。その結果、リポソーム系と同様にケルセチンのみ細胞内に取り込まれることが判明した。磨砕後、抱合体を加水分解する酵素で処理すると、ケルセチンの量が増加することから、ポリフェノールは肝臓だけでなく腸管上皮細胞内でも抱合体に変換されることが初めて明らかになった。1.植物ポリフェノールのリポソームへの取り込み動物細胞内における植物ポリフェノールの動態を調べるには、まずなによりも細胞内に取り込まれたポリフェノールの量を知る必要がある。しかし確立した方法はなく、ポリフェノールの取り込み量と生物活性の関連は不明のままである。本研究においても、動物細胞内に取り込まれたポリフェノールを有機溶媒で抽出し、それをHPLCで定量化することを試みたが、物質によっては細胞内ですみやかに代謝されるものや、取り込まれたあとで培地に排出されるものがあり、物質ごとの比較ができなかった。植物ポリフエノールの細胞膜における取り込みは受動輸送であることが、明らかになっているので、n-オクタノール-水の系で分配係数を求めることを試みたが、すべてオクタノール層に移行してしまうものや、ほとんど水層に残ってしまう物質群にわけられ、細胞での取り込み量の差を反映する結果は得られなかった。そこで以下に示すようなリポソームをモデル生体膜として使う方法を開発した。まず高濃度のグルコースを内包する比重の大きなリポソーム(SUV)を調製した。このリポソーム溶液にポリフェノールを加え一定時間インキュベートした後、超遠心器を用いてリポソームを分離し、そこに含まれるポリフェノールの量をHPLCにより定量した。例えば没食子酸エステル場合、そのエステル鎖の炭素数に応じて、取り込み量が増加することが明らかになった。これはすでに報告した「過酸化水素の細胞毒性に対する抑制効果における没食子酸エステルのの濃度依存性」をよく説明する。カフェ酸エステル、クルクミノイド、フラボノイド、ユビキノールに関しても同様な相関が得られた。したがって、同じ系統の植物ポリフェノールの培養細胞系での活性の強さを左右する取り込み量の寄与を本法を用いて推定することが可能になった。2.ポリフェノールの酸化還元電位サイクリックボルタンメトリーによりポリフェノールの酸化電流におけるピーク電位を求め、酸化還元電位の指標とした。これと抗酸化性や培養細胞系での生物活性との関連を調べることは次年度の課題である。
食品成分によるアリール炭化水素受容体の形質転換抑制機構の解明

複数のパートナータンパク質と結合して細胞質に存在するアリール炭化水素受容体(以下、受容体はAhR、タンパク質との複合体はAhRcと略す)は、芳香族炭化水素が結合するとパートナータンパク質が解離し核へ移行する。さらに、Arntタンパク質と2量体を形成することで転写因子として働き、細胞内の代謝をかく乱する。本研究では、植物性食品成分がAhR形質転換を抑制することに着目し、その作用メカニズムならびに生体内での有効性について検討した。1、細胞内における、芳香族炭化水素が誘導するAhRシグナル経路に対してフラボノイドがどのような効果を示すか検討した。フラボノイドのサブクラスのうち、フラボン、フラボノールに属する化合物はAhRの核移行を抑制すると共にAhRcの解離を抑制した。一方、フラバノンあるいはカテキンに属する化合物に関しては、これらの抑制効果を示さず、AhRならびにArntのリン酸化を抑制し、両者の2量体形成が抑制された。これらの事から、フラボノイドのサブクラスごとにAhRの転写因子としての働きを抑制する機構が異なることが明らかとなった。2、フラボノイドの効果が動物体内で発揮されるか否か検討した。フラボノイドの一種ケンフェロールをマウスに経口投与した場合にAhRの形質転換が抑制された。フラボノイドはABCトランスポーターを介して細胞外へ排出されることが報告されている。トランスポーターの阻害剤を動物に作用させた場合にフラボノールの効果が高まる結果が得られた。また、培養細胞においても同様の効果が認められ効果の増強にはケンフェロールの取り込み量の増加が伴う事を明らかにした。複数のパートナータンパク質と結合して細胞質に存在するアリール炭化水素受容体(以下、受容体はAhR、タンパク質との複合体はAhRcと略す)は、芳香族炭化水索が結合するとパートナータンパク質が解離し核へ移行する。その結果転写因子として働き、細胞内の代謝をかく乱する。1植物性食品成分であるフラボノイドがAhRの形質転換を抑制する機構(1)フラボノイドは基本骨格ごとに6つのサブクラスに分類されており、そのなかでフラボン、フラボノール、フラバノン、カテキンに属する化合物がAhRの形質転換を抑制することが知られている。これらの化合物とAhRcとの結合を検出したところ、いずれも結合することが明らかとなった。(2)さらに、芳香族炭化水素の結合が阻害されているか否か検討したところ、フラボン、フラボノールのみが阻害効果を示した。(3)次に、細胞内におけるAhRcに対するフラボノイドの影響を検討した。その結果、フラボン、フラボノールはAhRcの解離を抑制し、核移行をも抑制した。これらのことから、フラボノイドがAhRの機能に及ぼす影響はサブクラスごとに異なることが明らかとなった。2植物性食品抽出物が生体内でAHRの形質転換を抑制する可能性(1)抗酸化性などの機能を有するカカオのAhR形質転換抑制効果を検討した。In vitroの評価系を用いてAhRのDNA結合活性抑制効果を検討したところ、カカオに含まれる成分のみならず生体内代謝分解物も有効であった。(2)さらに、カカオ抽出物を経口投与したマウスを用いてAhR形質転換抑制効果を検討した。その結果、AhRの形質転換によって引き起こされる生化学的変化が抑制され、生体で代謝された成分であっても有効であることが明らかとなった。復数のパートナータンパク質と結合して細胞質に存在するアリール炭化水素受容体(以下、受容体はAhR、タンパク質との複合体はAhRcと略す)は、芳香族炭化水素が結合するとパートナータンパク質が解離し核へ移行する。(1)細胞内における、芳香族炭化水素が誘導するAhRシグナル経路に対してフラボノイドがどのような効果を示すか検討した。一方、ブラバノンあるいはカテキンに属する化合物に関しては、これらの抑制効果を示さず、Arntとの2量体形成が抑制された。(2)フラボノイドがAhRの形質転換を抑制するとき、ターゲット細胞に取り込まれているか否か検討した。トランスポーターの阻害剤を作用させた細胞を用いてフラボノイドのAhR形質転換抑制効果を検討したところ、フラボンとフラボノールに関して効果が高まる結果が得られた。また、自家蛍光を有するフラボノールを作用させた細胞を蛍光顕微鏡で観察することで、細胞内に化合物由来の蛍光を確認した。これらの事から、ある種のフラボノイドは細胞内へ取り込まれることで効果を発揮している可能性が示唆された。

複数のパートナータンパク質と結合して細胞質に存在するアリール炭化水素受容体(以下、受容体はAhR、タンパク質との複合体はAhRcと略す)は、芳香族炭化水素が結合するとパートナータンパク質が解離し核へ移行する。さらに、Arntタンパク質と2量体を形成することで転写因子として働き、細胞内の代謝をかく乱する。本研究では、植物性食品成分がAhR形質転換を抑制することに着目し、その作用メカニズムならびに生体内での有効性について検討した。1、細胞内における、芳香族炭化水素が誘導するAhRシグナル経路に対してフラボノイドがどのような効果を示すか検討した。フラボノイドのサブクラスのうち、フラボン、フラボノールに属する化合物はAhRの核移行を抑制すると共にAhRcの解離を抑制した。一方、フラバノンあるいはカテキンに属する化合物に関しては、これらの抑制効果を示さず、AhRならびにArntのリン酸化を抑制し、両者の2量体形成が抑制された。これらの事から、フラボノイドのサブクラスごとにAhRの転写因子としての働きを抑制する機構が異なることが明らかとなった。2、フラボノイドの効果が動物体内で発揮されるか否か検討した。フラボノイドの一種ケンフェロールをマウスに経口投与した場合にAhRの形質転換が抑制された。フラボノイドはABCトランスポーターを介して細胞外へ排出されることが報告されている。トランスポーターの阻害剤を動物に作用させた場合にフラボノールの効果が高まる結果が得られた。また、培養細胞においても同様の効果が認められ効果の増強にはケンフェロールの取り込み量の増加が伴う事を明らかにした。
超ゆる詰め砂における液状化にともなう大ひずみ発生時の力学的特性に関する研究

本研究は大きなひずみまで試験できる特別な装置を開発し、相対密度が0-20%といった超ゆる詰め砂の大ひずみ時における力学的特性を調べようとするものである。今年度の研究成果をまとめると以下の如くである。(1)せん断ひずみで100%といった大ひずみまで再現できる繰返し単純せん断試験装置を製作した。この装置は多層リングを用いた単純せん断型であり、そのリングにガイドを設けてせん断ひずみが均一になるように工夫されている。また、ゴムスリーブを用いる代わりに多層リング間にシリコンオイルを注入することによって非排水状態が保たれる。現在、この装置を用いて超ゆる詰め砂のせん断試験を行っている。(2)砂丘の後背地で堆積している砂層の密度を調べるために、日本海中部地震で被害を受けた秋田県能代市および津軽半島の砂丘地域においてスウェーデン式サウンディング試験を実施した。その結果、表層0.5mまでは相対密度30%以下のゆるい砂層が確認された。しかしながら、深さ数mの地点では相対密度が100%を超えるところもあり、この試験結果から求められたN値を用いて相対密度を推定する方法にはまだ問題点が残されていることも認められた。(3)相対密度0-20%といった超ゆる詰めの供試体を作成する方法を確立するために、氷や入浴剤を用いる方法およびゆるく詰められた不飽和砂を凍結する方法を比較検討した。その結果、不飽和砂を凍結する方法では、含水比を4%にすると供試体の作成時にその体積収縮が小さく、供試体の側壁面の形状にも凹凸が少ないことから、これが最も適した方法であることが明らかになった。
21世紀の先進工業国における技術のあり方

地球環境問題とその裏表の関係にある資源エネルギー問題の解決方法にを明示した。その方法を分類すると、ハードパスとソフトパスの2つになる。まずハードパスでもっとも推進すべきは熱核融合の達成である。熱核融合による商業発電に成功すると、人類は新しい地平に出る。エネルギー問題はもちろんのこと資源問題、地球環境問題、さらに食料問題のかなりの部分も解決できる、熱核融合で得られる電気エネルギーはもっとも良質のエネルギーで、地球大気の化学成分変化を引き起こさないので、地球大気の温暖化とは無関係である。ソフトパスのうちもっとも現実的なものは、CC(Computer & Comunication)システム導入による技術革新である。CCシステム導入により郵便システム等が不必要になり、情報の自由な移動により人間の移動の必要性が大幅に減少する。これは交通システムと住宅事情への負荷の軽減をもたらす。ただしCCシステムによる地球環境問題への負荷の軽減は熱核融合達成によるものに比べるとドラマチックではない。CCシステム化した社会の変化は現在でも想像できる。これに対して熱核融合達成は現時点では想像不可能なほどの革命的な社会変化をもたらす。もし人類が熱核融合達成に失敗したときは、痛みを伴うソフトパスを導入する必要がある。すなわち大量生産と大量消費を引き起こしている市場原理の廃止と、私有財産生の克服である。具体的に述べると、自動車など機器の使用年数の延長のために設計思想を変えて、修理しやすい機器の製造、機器の共有による生産量の減少を計る必要がある。これらを補完するもとして、中等技術教育(特に女子教育)を強化しなければならない。本年度は“製品の過品質について"のアンケート調査を行なった。対象は主として住宅公団の10000軒である。東京都内5000軒、福岡県内3000軒、群馬県内2000軒である。そのうちの一例を以下に示す。日本の生鮮食糧品の品質はよく管理されていて、品質(例えばスーパーマーケットのリンゴの糖度、サイズなど)は均一にして販売されいてます。以下の意見の一つに○をつけてください。1.今のままでよい(11%)2.過品質だと思う(31%)3.値段が安ければ少しのばらつきがあってもよい(51%)4.その他(7%)《醤油などのビン買いについて》プラスチックボトル等を持って商店に行き、中身だけを購入できる販売店が近所にあるとします。1.値段が安ければ行く。ただし、(1)値段がそのままでも行く(27%)(2)値段が九割なら行く(28%)(3)値段が5割なら行く(17%)(4)その他(7%)2.たとえ値段がいくら安くても不便だから行かない(8%)3.その他(13%)アンケート調査の結論製品の過品質については2と3が82%を占めているように消費者は過品質を意識している。実は製造するメーカーの過品質に対する調査を他の機関が行ったが、メーカー側も過品質はやめたいという意見が半数を超えているのである。ビン買いについてはややラディカルな質問をぶつけてみたのであるが、2がたった8%しかない。これは調査側の予想に反する小さな%であった。小規模分散電源化は本研究の一つの骨子である。数百キロ離れた需要地へと送電するためのロス、そしてそのロスを最小限に留めるための凄まじい技術(100万ボルトのUHV送電、交流→直流→交流と変換する海底送電)の数々。そのためのコストはあまりに膨大である。大型集中立地を続ける以上は避けられない道である。大パワーとリーチの長さはあるが鈍重なエネルギー源を相対的に出力は小さいが小回りの利くスマートな電源で置き換えれば全体としての効率は大幅に上がる。その上、小規模分散化では同時に発生する熱を給湯や暖房に利用するコージェネレーションというおまけがついてくる。ガスタービンを使用したコージェネレーション(出力は1000KW数万KWまで様々)では総合効率は7080%に達する。エネルギー問題の根本的な治療ではないが、特効薬の一つとしてよかろう。コージェネレーションの最高効率は発生した熱を給湯や暖房の形で使いきってしまうことを前提としているため、一見省エネとは逆行するようだが、全体としては者エネになり、アメニティの向上と両立させることができる。このことは現実的には電源サイトの確保の問題をクリヤすることになっている。航空機のガスタービン・エンジンは機械文明の精緻である。莫大な開発費がかかっている。こうした高性能・コンパクトでタフなエンジンが「使おうと使うまいと」既に開発済みで手に入る。ガスタービンの優秀さはまず、小型・軽量で大出力であることにある。核エネルギーを除けばまず最強である。ガスタービンは熱力学上ブレイトン・サイクルに分類され、全てを気相で行うこととタービン仕事の60%が圧縮に費やされることにより、それ自体の効率は蒸気タービンの動作原理であるランキン・サイクルに劣る。しかし、ガスタービン・エンジンの排気ガスは500度の高温であるためここからさらにエネルギーを取り出すことができる。水を加熱して蒸気を作り蒸気タービンを回してさらに発電するか、そのまま給湯や冷暖房用の熱源として利用される。火力発電・原子力発電の従来の蒸気タービンではタービンを回した後の蒸気は回収し水に戻すが、蒸気に残る50から60度程度の熱エネルギーは再利用できずに捨てているため、総合効率で大きく差が付くことになる。ガスタービンの発電効率はさらに上げられる可能性がある。

タービン仕事の60%が圧縮に費やされるが、この部分を夜間電力などを利用して貯蔵した圧縮空気で行うCAESコージェネレーションシステムでは通常の2倍の発電が可能となる。圧縮空気の貯蔵場所がネックではあるが導入できる場合もあるだろう。地球環境問題とその裏表の関係にある資源エネルギー問題の解決方法にを明示した。その方法を分類すると、ハードパスとソフトパスの2つになる。まずハードパスでもっとも推進すべきは熱核融合の達成である。熱核融合による商業発電に成功すると、人類は新しい地平に出る。エネルギー問題はもちろんのこと資源問題、地球環境問題、さらに食料問題のかなりの部分も解決できる、熱核融合で得られる電気エネルギーはもっとも良質のエネルギーで、地球大気の化学成分変化を引き起こさないので、地球大気の温暖化とは無関係である。ソフトパスのうちもっとも現実的なものは、CC(Computer & Comunication)システム導入による技術革新である。CCシステム導入により郵便システム等が不必要になり、情報の自由な移動により人間の移動の必要性が大幅に減少する。これは交通システムと住宅事情への負荷の軽減をもたらす。ただしCCシステムによる地球環境問題への負荷の軽減は熱核融合達成によるものに比べるとドラマチックではない。CCシステム化した社会の変化は現在でも想像できる。これに対して熱核融合達成は現時点では想像不可能なほどの革命的な社会変化をもたらす。もし人類が熱核融合達成に失敗したときは、痛みを伴うソフトパスを導入する必要がある。すなわち大量生産と大量消費を引き起こしている市場原理の廃止と、私有財産生の克服である。具体的に述べると、自動車など機器の使用年数の延長のために設計思想を変えて、修理しやすい機器の製造、機器の共有による生産量の減少を計る必要がある。これらを補完するもとして、中等技術教育(特に女子教育)を強化しなければならない。
内分泌攪乱化学物質の生体に与える分子機構の解析

我々はテロメレースの触媒サブユニットであるhTERT promoterをクローニングし、hTERT転写発現機構を詳細に解析してきた。ダイオキシンによる遺伝子発煙誘導には遺伝子プロモーターに存在するTNGCGTGというコア配列からなるXRE(xenobiotic responsive element)と呼ばれるエンハンサー配列が必要であるが、hTERT promoter上には類似の配列が存在する。そこで我々は内分泌攪乱物質であるダイオキシジンがテロメレース発現に及ぼす影響について検討した。1 HeLa細胞にダイオキシン(2,3,7,8-tetrachlorodibenzzo-p-dioxin)を種々の濃度で作用させ、48時間および72時間後にテロメレース活性をTRAPassayにて計測したところコントロール群に比べ約1.5-2.5倍の明らかなテロメレース活性の上昇を認めた。HTERT mRNAの発現をRT-PCRで検討したところ、2448時間後にmRNAレベルの有意な上昇を認めた。2 3.2kbの全長のHTERT-promoter luciferase reporterを作製し、HeLa細胞にtransfect後、ダイオキシンを作用させ、48時間後にluciferase assayを行った。ダイオキシン作用によりhTERT promoterの転写活性が2-3倍に上昇した。hTERT promoterのdeletion mutantを作製し同様にluciferase assayを行ったところ、ダイオキシンに反応するpromoter領域を転写開始部上流の約800bpまでの領域に認めた。この領域はXRE類似配列を含んでいた。3 XRE類似配列に対するダイオキシンレセプターの結合をゲルシフトアッセイで検討中したところ、binding complexが検出された。このバンドはダイオキシンレセプター抗体の添加によりsupershiftすることから、特異的な結合であると確認された。4結合部位に変異を導入したhTERT promoterを用いて、2と同様にluciferase assayを行ったところ、ダイオキシンによる転写活性化能はcancelされた。以上のことから、ダイオキシンがその特異的レセプターを通じてhTERT promoter上のXRE類似配列に作用することでhTERT転写活性を調節し、テロメレース活性化をもたらす分子機構を明らかにした。そこで我々は内分泌攪乱物質であるダイオキシンがテロメレース発現に及ぼす影響について検討した。方法および結果1)HeLa細胞にダイオキシン(2,3,7,8-tetrachlorodibenzzo-p-dioxin)を種々の濃度で作用させ、48時間および72時間後にテロメレース活性をTRAPassayにて計測したところコントロール群に比べ約1.5-2.5倍の明らかなテロメレース活性の上昇を認めた。2)3.2kbの全長のHTERT-promoter luciferase reporterを作製し、HeLa細胞にtransfect後、ダイオキシンを作用させ、48時間後にluciferase assayを行った。3)現在我々はXRE類似配列に対するダイオキシンレセプターの結合をゲルシフトアッセイで検討中し、ダイオキシンのhTERT promoterに対する特異的作用部位を検索している。

4結合部位に変異を導入したhTERT promoterを用いて、2と同様にluciferase assayを行ったところ、ダイオキシンによる転写活性化能はcancelされた。以上のことから、ダイオキシンがその特異的レセプターを通じてhTERT promoter上のXRE類似配列に作用することでhTERT転写活性を調節し、テロメレース活性化をもたらす分子機構を明らかにした。
窒化物半導体の電子状態・光学特性の理論解析とデバイス構造提案

窒化物半導体は、AlN、GaN、InNおよびこれらの混晶を用いることにより、原理的には深紫外光から赤外光までの幅広い波長の光を発する素子を作製することが可能である。しかしながら、実際の素子開発においては、近紫外緑青色以外の領域で実用レベルの特性をもつレーザーダイオード(LD)が実現されていない。この問題は結晶成長に起因する部分が大きいと考えられるが、デバイス構造設計によって飛躍的な進歩が得られる可能性も大いにある。我々は、深紫外(AlGaN系)、緑黄色(In組成が比較的小さいInGaN系)、赤外(In組成が大きいInGaN系)の3つの領域の各々について、活性層の構造設計により電子状態を制御し、偏光特性や光学利得特性を素子に最も適した状態にすることを目的とし、理論研究を遂行している。AlGaN系については、c面上および無極性面上のLDに関して、活性層の電子状態のより深い理解により光学利得を最大化するための構造設計指針を明らかにした。また、InGaN系については、素子構造設計をする上で重要な材料パラメータが未だ正確に決定されていないという事情があるので、まずは材料パラメータに敏感である偏光特性の実験結果から材料パラメータの情報を引き出し、光学特性予測にまで展開する理論的アプローチを構築した。また、AO2班の上殿グループとの連携により、最も重要な材料パラメータである変形ポテンシャルに関して第一原理計算による理論計算を行い、広く用いられている擬立方晶近似の妥当性等に関して物理的な考察を行った。窒化物半導体は、深紫外から赤外までの幅広い波長範囲をカバーできるという魅力をもつが、現状では近紫外青色の領域しか高効率の発光素子は実現していない。この波長範囲の拡大のために、本研究では、活性層の電子状態を量子構造・歪み・結晶面方位などにより制御し、高効率深紫外LED、緑色レーザなどの素子を実現することを目的とした理論研究を行っている。本研究では、(1)深紫外AlGaN材料、(2)緑色領域InGaN材料、(3)赤外InN材料の3つについて研究を行っている。平成21年度の成果としては、(1)においては、従来のc面上素子に比べ、c面オフ基板の採用により、深紫外LEDの発光輝度向上や紫外LDの光学利得向上が実現できることを理論予測した。また、(2)においては、材料パラメータ、及び、In組成揺らぎが素子特性に及ぼす影響について理解を深め、高品質・低コスト緑色半導体レーザの実現に向けての研究基盤を固めた。材料パラメータ関連では、これまで広く信じられてきた「擬立方晶近似」の妥当性に着眼し、本特定領域内の京都大学グループとの連携により、変形ポテンシャルの「擬立方晶近似」からのズレを明確に観測した。さらに、本領域内の筑波大学白石教授との連携により、第一原理計算からもこのズレを示した。これらの知見に基づいて、これまでの代表者の偏光特性理論を「擬立方晶近似」が成り立たない状況でも適用できるものに拡張した。また、In組成揺らぎ関連では、組成揺らぎが非極性InGaN量子井戸の偏光特性に及ぼす影響を明確にし、これまで解釈不能だった実験結果を組成揺らぎ効果で説明することができた。(3)においては、本特定領域内の筑波大学白石教授との連携により、InNの電子状態を第一原理計算とkp摂動の両方から理解する取り組みを開始したところである。
温度勾配下における積雪の変態過程でのファセット転移機構の研究

積雪内部では、降雪による積雪の開始から融解して完全に消失するまでの間に、内部構造や物理的性質が時間変化する。これは、積雪の変態過程(metamorphism)と呼ばれ、温度や水蒸気の移動などさまざまな要因により起こり、積雪障害や雪崩の発生などの災害とも密接に関連するばかりではなく、極地の氷床内での氷の物理的性質や構造などとも直接関連している。実際の積雪では、通常表面付近より底部のほうが温度が高いので、内部に温度勾配が存在する。このため、積雪を構成する氷粒子が成長・蒸発を起こす。このような条件では、積雪内の水蒸気煮の拡散だけではなく、氷粒子表面での成長・蒸発カイネティクスを考慮する必要がある。本研究では、積雪の変態過程のモデルに、氷結晶成長・蒸発カイネティクスの降下を組み込むことに始めて成功した。シミュレーションの結果、実際の積雪内部によく観察される平らなファセット面で囲まれた結晶粒が良く再現されることを示した。さらに、変態過程の律速過程としては、積雪内の空隙部分を通る水蒸気拡散よりも、むしろ結晶成長・蒸発カイネティクスが積雪の変態過程のほうがより重要であることを明らかにした。従来の積雪変態のモデルでは、温度勾配の効果を無視して、積雪内での水蒸気の拡散のみが律速過程であるとされてきた。本研究の成果は、従来のモデルでは積雪構造変化を十分記述できないことを明確に示した。従来の積雪変態モデルの大幅な改訂が今後求められる。また、本研究は、積雪の3次元構造解析に対し、シンクロトロン放射光による三次元マイクロトモグラフィ法が極めて有効であることも示した。従来の方法に較べ桁違いに分解能が高く、上記のような積雪変態モデルの検証に十分対応できる精度が保障された。積雪の内部構造は、時間とともに急激に変化し、積雪の不安定化や雪崩の発生などの原因となる。この現象は、積雪の変態(Metamorphism)の機構と呼ばれるが、未だ多くの課題が残されている。その一因は、積雪内部の三次元構造の時間変化を精密に観察することが極めて困難であることや、積雪内部の温度勾配に起因する氷粒子の蒸発・成長過程に関する理論モデルの不足などが上げられる。本研究では、積雪の試料に温度勾配をかけて積雪内部での氷粒子の蒸発・成長過程の精密な観察を行うために、特に氷粒子表面での相転移に関連した表面の形状の変化、すなわちファセット表面(分子レベルで見て平らな表面のことで、マクロには平らな結晶面として現れる)の発達の過程に注目して解析を開始した。初年度では、温度勾配をかけた状態で積雪の変態過程のモデル実験を行うための装置の作製を行った。氷単結晶内にネガティブクリスタル法で微小な空泡を作製し、温度勾配をかけたときに空泡の形状がどのように変化するかを精密に観察するシステムである。次年度では、本装置により実験を行う予定である。一方、積雪の三次元構造の時間変化を追跡可能なシミュレーションを開始した。すでに、平衡状態での変態過程のシミュレーション手法は確立しているので、これに非平衡効果である氷結晶の成長蒸発カイネティクスの効果を新たに導入する。結晶表面のファセットは、温度勾配のある非平衡環境相に置かれた氷結晶が、気相から成長するときの表面分子ステップの運動を通じて生成される。次年度には、以上の実験やシミュレーションを元に、積雪の非平衡での三次元構造変化の新しいモデルを提案する。降雪により生成される積雪内部では、積雪の開始から融解して完全に消失するまでの間に、それらの構造や物理的性質が大きく変化する。これは、温度や水蒸気の移動によって律速され、積雪の変態過程(metamorphism)と呼ばれる。これは、積雪による交通障害や雪崩の発生などの災害とも密接に関連するばかりではなく、氷床深部での氷の物理的性質や構造などとも直接関連している。実際の積雪では常に温度勾配が存在するため、これはより現実に近い系である。温度勾配のため、積雪を構成する氷粒子が結晶成長したり蒸発をしたりする。このため、結晶成長に関する考察を付け加えることが極めて重要であるが、積雪内での氷粒子の蒸発や成長(非平衡性)のため、積雪の変態過程は平衡状態に比べて各段に複雑になり、現在までに十分なモデル化はなされていない。このため、本年度は温度勾配下に置かれた積雪の変態過程の三次元的な精密解析と新しいモデルの構築を行った。新しいモデルの本質は、結晶成長の知識を導入したことで、これを使って三次元積雪構造変化のシミュレーションを実施した。まず、積雪内の氷結晶の表面形状が凸の場合と凹の場合について、結晶の成長あるいは蒸発によってその形状がどのように時間発展するかを理論的に考察した。これによって、表面が平らな面で囲まれる(Faceted)場合と丸い面で囲まれる(Rounded)場合に区分けを行うことが出来ることが明らかになり、積雪変態の基本原理が示された。このモデルにより、非平衡条件での積雪の変態過程のシミュレーションが初めて可能になった。その結果、温度勾配に起因する積雪の圧密過程を再現することに成功した。最終年度である、18年度にはシミュレーション結果の解析と実験で得られた三次元構造変化の詳細な解析を予定している。

実際の積雪では、通常表面付近より底部のほうが温度が高いので、内部に温度勾配が存在する。このため、積雪を構成する氷粒子が成長・蒸発を起こす。このような条件では、積雪内の水蒸気煮の拡散だけではなく、氷粒子表面での成長・蒸発カイネティクスを考慮する必要がある。本研究では、積雪の変態過程のモデルに、氷結晶成長・蒸発カイネティクスの降下を組み込むことに始めて成功した。シミュレーションの結果、実際の積雪内部によく観察される平らなファセット面で囲まれた結晶粒が良く再現されることを示した。さらに、変態過程の律速過程としては、積雪内の空隙部分を通る水蒸気拡散よりも、むしろ結晶成長・蒸発カイネティクスが積雪の変態過程のほうがより重要であることを明らかにした。従来の積雪変態のモデルでは、温度勾配の効果を無視して、積雪内での水蒸気の拡散のみが律速過程であるとされてきた。本研究の成果は、従来のモデルでは積雪構造変化を十分記述できないことを明確に示した。従来の積雪変態モデルの大幅な改訂が今後求められる。また、本研究は、積雪の3次元構造解析に対し、シンクロトロン放射光による三次元マイクロトモグラフィ法が極めて有効であることも示した。従来の方法に較べ桁違いに分解能が高く、上記のような積雪変態モデルの検証に十分対応できる精度が保障された。
妊娠中から産後の母親と乳児の睡眠覚醒リズムに影響を及ぼす要因に関する研究

妊娠中から産後の母親の睡眠覚醒リズムに影響を及ぼす要因を明らかにすることを目的とし、同意を得た産後1ヶ月の母親114名、このうち産後4ヶ月まで追跡調査できた81名を対象として、睡眠指標と睡眠の質、産後の母子とその家族の生活リズムを調査した。母親の睡眠の質は産後1ヶ月よりも4ヶ月で改善していた。夜睡眠を中断される夜間授乳においては、夜間授乳の際に照明を明るくしない母親の方が、産後1ヶ月では睡眠の質がよく、母親の入眠・覚醒時刻が早かった。また、産後1ヶ月の夜間授乳の際に母乳を直接授乳する以外の操作をしない母親は、中途覚醒回数は多くても中途覚醒時間に差はなかった。産後4ヶ月でも夜間授乳の際に照明を明るくしない母親の方が、中途覚醒回数は多いが中途覚醒時間に差はなかった。同様に、夜間授乳時に起き上がるよりは臥床したままで授乳する方が、児の中途覚醒回数は多くても中途覚醒時間には差がなかった。これらのことから、夜間に頻回の授乳や児の世話で夜睡眠が中断されても、夜間には直接母乳のみで臥床したまま授乳をし、夜間授乳の際の照明を明るくしすぎない方が、夜睡眠の中断は多くても覚醒していないといけない時間は短くなり、再度の入眠がスムーズであると考えられる。本調査は2011年1月まで実施し、2011年5月現在も回収中である。Sleep logはIAC社の睡眠覚醒リズム解析ソフトを使用し、睡眠指標(総睡眠時間・回数、昼睡眠時間・回数、夜睡眠時間、夜睡眠割合、最長睡眠時間、中途覚醒時間・回数)を解析した。夜睡眠の入眠時刻、覚醒時刻に関しては、視察法で直接収集し算出した。Actiwatchはエポック数1分毎に設定しITC社のActiware ver5.0を用いてデータのダウンロードを行い、睡眠指標(総睡眠時間、昼睡眠時間、夜睡眠時間、睡眠効率、中途覚醒時間、就床時刻、起床時刻、入眠時刻、覚醒時刻)を算出した。SleepLogは記入に不備あるものと記録日数が4日未満を除外した産後1ヵ月108名、産後4ヵ月78名を、Actiwatchは誤作動によるデータ不完全なもの、測定日数が3日未満を除外した産後1ヵ月19名、産後4ヵ月9名を解析対象とした。初産婦54名(50.0%)、経産婦54名(50.0%)であった。産後の母親は、夜間の授乳や児の世話によって中途覚醒時間の延長や回数の増加が起こって夜睡眠効率が低下し、それを昼睡眠時間で補っていた。就床時刻・入眠時刻が早い母親は起床時刻・覚醒時刻も早く、就床時刻が早い母親は入眠時刻も早い。即ち、早寝の者は早起きであり、早くベッドに入る母親は入眠も早いことが明らかになった。入眠困難は妊娠後期に最も多く、その理由は妊娠に伴う身体的な変化によるものが多く、中途覚醒は産後1ヶ月に最も多く、その理由は育児によるものが多かった。産後1ヶ月の入眠困難・中途覚醒理由には「赤ちゃんが気になる」という内容が多く見られた。母親と家族の就床形態は、妊娠後期から産後1ヶ月で変化し、児が加わった新しい就床形態になっていたが、どのような就床形態でも母親は児に合わせて睡眠をとっていた。早寝の母親は、早起きで夜睡眠時間は長く、父親が早寝の母親は、早寝であった。また、経産婦は初産婦に比べて早寝・早起きであり、「上の子の世話」のために入眠困難・中途覚醒が生じていた。初産婦は、育児に不慣れなため経産婦よりも中途覚醒時間が長くなり「児が気になる」と言う理由で寝入りにくい。
下垂体隆起葉に発現する新規代謝型受容体とスプライシング変異による分泌蛋白の解析

Prrt3は、オーファン代謝型受容体である。我々は、分子機能の解明に向けて、ノックアウト(KO)マウスを作製した。KOホモは低い生存率を示し数の確保が困難だったため、KOヘテロを用いて行動解析を行ったところ、空間学習記憶の長期保持、恐怖条件付け記憶の長期保持に低下がみられた。特異抗体を作成し、脳内発現パターンを解析したところ、視床、大脳皮質、海馬、黒質等で、強い発現が見られた。海馬での発現パターンから、Prrt3タンパク質は、細胞体ではなく神経突起に発現していることが示された。特異抗体を用いたwestern blot解析から、N末端細胞外領域が切断されたタンパク質が存在することが示された。同一のPrrt3遺伝子から、7回膜貫通型の大きなN端細胞外領域を持つ代謝型受容体(Prrt3-Long)と、スプライシングの違いにより、その細胞外領域のみからなる分泌タンパク質(Prrt3-Short)が作られる。しかし、データベース上に遺伝子の登録があるのみで先行研究は皆無で、機能は全く未知である。我々は、その機能の解明を目的として、これまで、遺伝子破壊マウスの作成を進めてきた。その結果、遺伝子破壊ホモマウスは、母乳の摂取行動に問題があるためか、生育が遅れ、ほとんどの個体が1週間以内で死亡することを見いだした。ただし、生後数日で遺伝子改変ホモマウスのみを残すと、母乳の摂取が良好に行くためか、生存する個体も時折見られた。遺伝子破壊ヘテロマウスは正常に生育した。遺伝子破壊マウスの行動解析には十分な数の個体の確保が必要であるため、ホモマウスでの実施は不可能だった。そこで、遺伝子破壊ヘテロマウスを用いて行動解析を行った。その結果、野生型に比して、空間学習記憶の長期保持が低い等の異常がみられることが明らかになった。また、遺伝子破壊ホモマウス脳を用いた抗体染色の結果、野生型マウスでみられたパターンが消失せず、これまでの染色結果が、抗体の他蛋白とのクロスリアクションによることが示された。遺伝子破壊の代わりに挿入されるよう仕組んだlacZ遺伝子の発現は、海馬錐体細胞と、小脳プルキンエ細胞に高いことが観察された。この結果は、Allen brain atlasに登録されているPrrt3 RNAの発現パターンとほぼ合致し、また、遺伝子破壊により空間学習記憶の保持が低下することとも、関連するものである。同一遺伝子からスプライシングの違いにより、新規family C代謝型受容体Prrt3-Longとその細胞外領域のみからなる分泌蛋白-Shortの両方が作られるが、遺伝子発現の登録があるのみで機能は全く未知である。本年度、我々は、以下の成果を得た。(1) Prrt3全遺伝子KOマウスを作成したところ、KOホモマウスは、高い致死率を示し、十分数が得られなかった。そこでKOヘテロマウスを用いて網羅的行動解析を行ったところ、恐怖条件付け記憶および空間記憶の長期保持が低下していた。KOホモマウスを用いた行動解析を行うために、新潟大脳研・崎村教授研究室にて、条件的KOを可能にするFloxマウスを作成していただき完成した。今後、KOホモマウスの行動解析を行う。(2)初期に得た抗体は非特異的結合があることが分かったため、北大院医の渡辺教授、今野助教との共同研究により、新たに特異抗体の作成に取り組んだ。急速凍結脳切片を用いた解析で、KOホモマウスで消失する特異的染色が、視床、海馬、黒質、小脳皮質等に検出された。海馬の錐体細胞や顆粒細胞に強いmRNAの発現が見られるのに対し、タンパク質は細胞体の層をよけて発現していたため、生化学的分画の結果と併せるとシナプス前部位に発現していることが想定された。(3) C末端抗体を用いた場合にのみ、脳タンパク質のWestern blot解析で、N末端細胞外領域が根元近くで切断された長さに相当する80kDa, 70 kDaのバンドが、観察された。-Longが、細胞外領域の切断によって活性化する受容体である可能性も想定された。(4) Prrt3と複合体を形成する分子を同定するため、tagを付加したPrrt3タンパク質を発現するTGマウスを作成し完成した。今後、共沈タンパク質の中から、真の結合タンパク質を同定するための解析を行う。

我々は、その機能の解明を目的として、これまで、遺伝子破壊マウスの作成を進めてきた。得られた遺伝子破壊ホモマウスは、母乳の摂取行動に問題があるためか、高い致死率を示した。そこで、平成23年度には、遺伝子破壊ヘテロマウスを用いて行動解析を行い、空間学習記憶の長期保持が低い等の異常がみられることを明らかにした。平成24年度には、遺伝子破壊ホモマウスでの行動解析を可能とするため、共同研究により、条件的遺伝子破壊のためのPrrt3遺伝子floxマウスの作成に取り組んだ。既に、ヘテロのfloxマウスが得られているため、条件的遺伝子破壊に成功するのは確実な状況である。時々得られる遺伝子破壊ホモマウス脳を用いた免疫染色でシグナルが消えないことから、これまで作成した抗体は、特異性に問題があることが明らかになった。そこで、共同研究により、抗原部位を変えて、多種の新たな特異抗体の作成を開始した。その結果、Western blot解析において、野生型マウスで、KOマウスでは見られないバンドを検出する、すなわち、特異性の高い抗体を得ることに成功した。しかし、4%パラホルムアルデヒド固定では、組織染色では野生型でもシグナルがみられないため、固定条件等を現在工夫しているところである。遺伝子破壊マウスの作成に順調に成功し、そのヘテロマウスを用いた網羅的行動解析を実施できたことは、この遺伝子の機能を明らかにする意味で、大きな進展だったと考えている。25年度が最終年度であるため、記入しない。遺伝子破壊ホモマウスの生存率が低いことから、条件を打開するために、条件的遺伝子破壊マウスの作成に踏みだし、キメラ率の極めて高いマウスが既に得られていること、抗原部位を変えてみることにより、特異性の高い新規抗体が新たに得られたことは、この遺伝子の機能を明らかにする意味で、大きな進展だったと考えている。一方で、遺伝子破壊ホモマウスを用いた免疫組織化学的解析において、野生型マウスで染色された部域のシグナルが消失しなかったことから、これまでの発現パターンに関する知見は再考が必要であることが明らかになった。抗原部位を変えた特異抗体を再作成するなどして、解析を継続する予定である。Prrt3遺伝子floxマウスが完成し次第、種々のCreマウスと交配させることにより、大脳特異的遺伝子破壊ホモマウス、小脳プルキンエ細胞特異的遺伝子破壊ホモマウス、薬剤誘導による遺伝子破壊ホモマウス等を作成する。生存率が充分高いようであれば、個体数を増やして、条件的遺伝子破壊ホモマウスの、網羅的行動バッテリー解析を行う。また、特異性の高い新規抗体を用いて、改めて免疫組織化学的解析を行う。さらに、この新規抗体を用いて、マウス脳においてPrrt3と免疫共沈するタンパク質を探索し、見つかった場合には、質量分析解析によりそのタンパク質を同定する。リガンドの同定を目指し、Prrt3遺伝子をin vitro発現系に、Galpha16Z44遺伝子と共発現することにより、Gq結合型応答を示すようにせしめ、種々の小分子等用を投与に対するCa2+応答を記録することにより、Prrt3受容体を活性化する分子を探索する。
多次元劣化画像情報のブラインド回復

劣化画像から物体を推測する手法として、連続分割法を用いコンボリューションで表すことのできない一般的な結像系における劣化関数PSFの推定を行った。現在までの手法としては、劣化関数が位置によらず一定の関数であるという仮定の元に行われていた研究であるが、本研究ではより厳密な系としてμメートル単位のものの画像、及び撮像面から被写体への距離が異なっている物体を同時に撮影したときの画像を用いて劣化関数の推定を行った。撮像面から被写体への距離が異なっている時、劣化関数は位置によって変化するため元来の手法では回復が行えない。劣化画像の分割し、元来用いられていたブラインドデコンボリューション手法を順々に行うことにより位置によって変化する劣化関数の推定にシミュレーション及び実験を通して成功した。まず行ったのはサポート領域の小さい物体に対しシミュレーションを行った。シミュレーション結果により小さい物体ではあるが位置によって変化する劣化関数の推定及び物体の回復に成功した。結果は2004 ICO International Conference on Optics & Photonics Frontierにおいて発表した。2004年度日本光学会年次講演においては被写体までの距離が異なる物体を同時に撮影した劣化画像を、サポート領域を小さくしつっブラインドデコンボリューション手法を用いる連続分割法を用いることにより上記のシミュレーション結果を実験に用いた物体の回復に成功したことを発表した。シフトバリアントなPSFによる劣化画像の回復は現在盛んに行われており、本発表の研究成果は応用する分野が広い。同時に自己組織化の研究としてニューラルネットワークによるデコンボリューション手法の発表を行った。劣化関数が場所によって変化しないと見なすことができる系における劣化像(シフトインバリアントなPSF:点像分布関数による劣化像)のブラインド回復において、劣化像から切り取られた一部分(セグメント)に対して、動的に最適化アルゴリズムの各時点において評価されているPSFを用いて劣化像に適用するマスクを作成する動的マスク手法を用いて解析することでPSFを評価し、該評価したPSFを用いて劣化像全体を回復した。動的マスク手法を用いることにより、ROI周辺の物体情報の劣化関数による影響を抑制することに成功した。この研究結果により、劣化像のサポート領域が小さく、サポート領域外の情報が十分に得られないときに、動的マスク手法が有効であることを示した。さらに、劣化像全体に対して動的にトランケートを行いセグメント化し、各セグメントに対して動的マスク手法を適用し、物体情報の各ピクセルに対応するPSFに対して自己組織マップを作成するアルゴリズムによりPSFの評価をシミミュレーションにおいて行うことにより、劣化像の回復に成功した。この研究成果は2004年9月に国際会議において発表予定である。また、この手法を劣化関数が場所によって変化すると考えなくてはならないより厳密な結像光学系(シフトバリアントなPSFの結像系)に適用したシミュレーションを行うことにより劣化像の回復をすることに成功した。この研究成果は2004年7月の国際会議において発表予定である。現在、一眼レフディジタルカメラを用いて、「焦点深度」および「撮像面に対する物体(テストチャート)の角度」を変化させながら劣化像を実際に撮像することにより、シフトバリアントな系、およびシフトインバリアントな系で近似できる系両方の結像系における実験を行っている。
カルパスタチンの細胞内プロテオリシス制御機構

カルパスタチンはカルパイン(カルシウムイオン依存性システインプロテイナーゼ)の特異的内因性インヒビターであって,カルパインとカルパスタチンは両者で1つの生体内制御系を形成しているものと考えられる.昭和60年・61年・62年度における本研究にあっては,特にカルパスタチンの細胞内における機能の解明に注目しつつ,カルパインとカルパスタチンに関する生化学的研究を広範に行い,次のような成果を得た.(1)カルパイン及びカルパスタチンに対する特異抗体を作製し,これを用いて動物各組織における両因子の分布を詳細に研究した.特にカルパスタチンについては,ヒト脳下垂体において,その前葉のACTH産生細胞に局在していることが明らかになった.(2)カルパスタチンの2つの分子種(ゲル電気泳動的に68KDaと107KDaのもの)をそれぞれ精製し,そのアミノ酸組成,等電点,免疫学的交叉性を調べたところ.両者は極めて類似の分子であることが知られた.また,カルパイン阻害活性の比較から,カルパスタチン分子には約14KDaの阻害ドメインの繰り返し構造があることを推定した.(3)カルパスタチンに対するCDNAクローニングを行い,そのヌクレオチド配列を決定することによって,カルパスタチン蛋白質の一次構造を明らかにした.これによって,先に推定された繰り返しドメイン構造の実在が証明された.(4)カルパスタチンの単位ドメインに対するCDNAを大腸菌で発現させることにより得られたペプチドが,カルパイン阻害活性を有することを明からにした.このようなドメインへの分節化が細胞内においても起こるかどうかは,今回の研究では明らかにすることができなかった.カルパスタチンはカルパイン(カルシウムイオン依存性システインプロテイナーゼ)の特異的内因性インヒビターであって,カルパインとカルパスタチンは両者で1つの生体内制御系を形成しているものと考えられる.昭和60年・61年・62年度における本研究にあっては,特にカルパスタチンの細胞内における機能の解明に注目しつつ,カルパインとカルパスタチンに関する生化学的研究を広範に行い,次のような成果を得た.(1)カルパイン及びカルパスタチンに対する特異抗体を作製し,これを用いて動物各組織における両因子の分布を詳細に研究した.特にカルパスタチンについては,ヒト脳下垂体において,その前葉のACTH産生細胞に局在していることが明らかになった.(2)カルパスタチンの2つの分子種(ゲル電気泳動的に68KDaと107KDaのもの)をそれぞれ精製し,そのアミノ酸組成,等電点,免疫学的交叉性を調べたところ.両者は極めて類似の分子であることが知られた.また,カルパイン阻害活性の比較から,カルパスタチン分子には約14KDaの阻害ドメインの繰り返し構造があることを推定した.(3)カルパスタチンに対するCDNAクローニングを行い,そのヌクレオチド配列を決定することによって,カルパスタチン蛋白質の一次構造を明らかにした.これによって,先に推定された繰り返しドメイン構造の実在が証明された.(4)カルパスタチンの単位ドメインに対するCDNAを大腸菌で発現させることにより得られたペプチドが,カルパイン阻害活性を有することを明からにした.このようなドメインへの分節化が細胞内においても起こるかどうかは,今回の研究では明らかにすることができなかった.カルパイン(【Ca^(2+)】依存性システインプロテイナーゼ)に特異的な内因性インヒビターであるカルパスタチンは、カルパインと同様、各組織・細胞に広く分布していることが知られ、また、その生化学的諸性質は急速に明らかにされつつあるが、そのプロテオリシス制御機構は全くといってよいほど未解明である。本研究は、カルパイン及びカルパスタチンの蛋白質としての構造や性質の研究を続けるとともに、細胞内におけるカルパスタチンの局在とその動態を明らかにし、また、カルパイン・基質蛋白質・カルパスタチン3者間相互作用の実体を解明しようとするものである。本年度において行った諸方面からの研究中、とくにまとまった成果をあげえたのは、次の2点である。(1)カルパイン30kDaサブユニット(小サブユニット)の構造カルパインは80kDaの大サブユニットの小サブユニットのヘテロ二量体であり、大サブユニットはカルモデュリン様部分をもったシステインプロテイナゼ分子であることはすでに知られていたが、われわれは、小サブユニットのcDNAのクローニングとその塩基配列解析から、小サブユニットもカルモデュリン様部分をもつこと、及び、これとは別にそのN末端近くに長鎖ポリグリシン配列をもつことを明らかにした。この知見は将来、カルパスタチンとの相互作用の解明上重要な情報を提供したことになる。(2) 107kDaカルパスタチンの精製従来赤血球から取得されていた約70kDaのカルパスタチンとは異なった分子として、ブタ心筋から107kDaカルパスタチンを単離精製した。カルパインを8分子結合できる性質があり、免疫学的には70kDaカルパスタチンとよく交叉反応を示すが、両者の独立性がどの程度のものかはなお研究中であって確言できない。カルパイン(【Ca^(2+)】依存性システインプロテイナーゼ)に特異的な内因性インヒビターであるカルパスタチンは、カルパインと同様、各組織・細胞に広く分布していることが知られ、また、その生化学的諸性質は急速に明らかにされつつあるが、そのプロテオリシス制御機構は全くといってよいほど未解明である。

本研究は、カルパイン及びカルパスタチンの蛋白質としての構造や性質の研究を続けるとともに、細胞内におけるカルパスタチンの局在とその動態を明らかにし、また、カルパイン・基質蛋白質・カルパスタチン3者間相互作用の実体を解明しようとするものである。本年度において行った諸方面からの研究中、とくにまとまった成果をあげえたのは、次の2点である。(1)カルパスタチンの繰返しドメイン構造ブタ赤血球及び心筋からそれぞれ70kDa及び107kDaカルパスタチンを精製してその諸性質を比較した。両者のアミノ酸組成(モル%)、等電点にはほとんど差がなく、かつ、カルパイン阻害能(モル比)のみに差のあることから、カルパスタチン分子は約14kDaの単位阻害ドメインの繰返し構造を有しているものを推定した。次にカルパスタチンに対するcDNAを単離し、その部分構造を決定している約140アミノ酸残基よりなる繰返し構造の実在を証明した。(2)カルパスタチンの免疫組織化学抗ブタ赤血球カルパスタチン抗体を用いて、主としてPAP法によりその組織分布を研究した。ヒト脳下垂体では、前葉のACTH産生細胞にカルパスタチンの高度局在が見出された。