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アルカリ金属-遷移金属金属間化合物の化学

第四周期以下のアルカリ金属(K,Rb,Cs)は高圧力下においてns^1電子状態から(n-1)d^1電子状態へと連続的に遷移し、遷移金属的な挙動を示すようになることが知られている。そこで本研究では常圧下では化合物を生成しないカリウム-銅2元系について、新たな金属間化合物の合成および構造決定を行いd^1元素に見られる化学結合の特徴を明かとすることを目的とした。実験にはカリウムと銅粉末を約2:1程度の体積比で混合し、ダイヤモンドアンビルセルに充填した。このサンプリングは東北大学素材工学研究所に設置されている高純度アルゴングローブボックスを借用して行なった。9.6GPaまで圧力を上げx線回折実験を行なった。X線回折装置は本科研費により改良を行なったもので定量性が大幅に向上したことを昨年度報告した。得られたx線回折像は体心立方格子(bcc)および面心立方格子(fcc)をもつ物質が2相存在することを示した。この圧力領域ではカリウムがbcc、銅がfccをとるので、相の種類だけ見ると反応はおこっていないように見える。しかしbcc相の格子定数4.400Å、fcc相の格子定数3.977Åはこの圧力におけるカリウムと銅の格子定数(それぞれ4.136Å、3.542Å)に比べて、はるかに大きい。一つの可能性としては固溶体の生成が考えられる。Fcc相(母体は銅)に原子半径の大きなカリウムが固溶し、置換型固溶体を生成したと考えれば格子定数の増加を説明できる。一方、bcc相(母体はカリウム)については原子半径の小さな銅が固溶して侵入型固溶体を生成したため格子定数が増加したものと考えられる。このような圧力誘起によるs-d電子遷移の研究はこれまで金属単体に対して理論的、実験的に行われてきたが、d^1金属としての化学的な挙動については明らかとなっていない。本研究ではこのような電子遷移に着目して、常圧下では化合物を生成しないアルカリ金属-遷移金属間の新化合物を合成することを目的とする。まず比較的電子構造の単純なカリウム-貴金属間の新たな金属間化合物の合成および構造決定をおこない、d^1元素に見られる化学結合の特徴を明らかとする。さらにアルカリ金属としてルビジウム、セシウム、また遷移金属として710族の元素を対象として新たな化合物の合成をめざす。本年度は交付された科研費によりX線回折ステージ、ダイヤモンドアンビル等を購入した。X線回折ステージは現在組立て調整中であるが、予備実験として酸化コバルトの圧縮曲線を50GPaまでの圧力範囲で測定し好結果を得ている。本研究では大気中では極めて不安定なアルカリ金属を扱う必要があるのでサンプリングには高純度アルゴングローブボックスが必要不可欠である。そのため来年度は本研究所外(科学技術庁無機材質研究所)との共同研究の形でカリウム-銅系についてサンプリングを行い実験を進める予定である。
シナプス後肥厚部蛋白質の動態と機能相関

グルタミン酸作動性シナプス後部の膜直下にはシナプス後肥厚部(PSD)と呼ばれる、多種類の蛋白質分子からなる構造が存在する。その分子構築の原理について明らかにするために、以下の解析を行った。1.4種類のPSD蛋白質(PSD-95.GKAP.Shank.Homer)について、その単一シナプスあたりの分子数を推定した。GFP単分子の蛍光強度を基礎として、蛍光ビーズの蛍光強度がGFP何分子に相当するのかを求め、更にGFP融合PSD蛋白質を発現する培養海馬神経細胞を利用して、PSD蛋白質のシナプスあたりの量を測定した。単一シナプスにはおよそ100-400個の各PSD分子が存在し、これら4つの分子でPSDの全質量のおよそ10%を占める。2.RNA結合蛋白質TLSは培養海馬神経細胞において分化に伴い樹状突起のシャフトからスパインにその局在を変化させる。TLSは代謝型グルタミン酸受容体刺激によりスパインへ移行し、一方でTLSのノックアウトマウス由来の海馬神経細胞ではスパインの形態が異常になる。従ってTLSは神経活性依存的にスパインに輸送され、その形態を制御する分子と考えられる。3.複数のGFP融合PSD蛋白質について、トランスジェニックマウス系統を作成した。これらのマウス由来の海馬培養神経細胞を利用して一週間以上に亘る長期間の同一シナプスの形態変化を追跡し、幼弱な糸状突起様の構造が成熟したスパイン構造へと変化する過程を捉えた。更に一個の神経細胞内において、複数の樹状突起上に存在するシナプス数を統合的に調節する分子機構が存在することを示した。以上の実験は足場蛋白質がPSDの主要な構成成分として動的再編成を持続的に行う事を示しており、またその維持には樹状突起内RNAからの蛋白質合成が重要な役割を持つ事も示唆している。シナプス後肥厚部(PSD)に存在する多様な分子群の動態を網羅的に解析する為に、まずPSDに存在する分子群をその分子構造と機能から7つのグループに分け、それぞれのグループを代表する分子について、GFP融合蛋白質の作成およびPSD動態に与える影響の解析を試みた。(1)グルタミン酸受容体分子に関しては、AMPA受容体サブユニットGluR1分子、NMDA受容体サブユニットNR2A, NR2B分子、代謝型グルタミン酸受容体サブユニットmGluR5分子のGFP融合分子を作成し、組み換えadenovirusを作成した。(2)細胞接着分子に関してはN-cadherinおよびCNRのGFP融合蛋白質および組み換えadenovirusを作成した。(3)受容体に直接結合する足場蛋白質に関してはPSD-95,PSD-Zip45のGFP融合分子および組み換えadenovirusを作成した。(4)受容体と間接的に結合する足場蛋白質に関してはGKAP, Cortactin-binding proteinのGFP融合分子および組み換えadenovirusを作成した。(5)受容体型リン酸化酵素についてはephrinのGFP融合蛋白質の作成および機能解析を行った。ErbB4について機能変異体を作成、本リン酸化酵素によるPSD分子の動態の制御機構を解析中である。(6)細胞質内リン酸化酵素についてはCaMKIIおよびfyn分子について、これらの分子によるPSD蛋白質の動態制御機構を解析中である。(7)細胞骨格蛋白質についてはactinおよびcortactinのGFP融合蛋白質および組み換えadenovirusを作成した。以上の7つのグループの内、実際の動態解析についてはこれまでに(2)(3)および(7)のグループについての動態の基礎データが得られた。

シナプス後肥厚部(PSD)に存在する多様な分子群の動態を網羅的に解析する為に、まずPSDに存在する分子群をその分子構造と機能から7つの代表的なグループに分け、それぞれのグループを代表する分子について、GFP融合蛋白質の作製およびPSD動態に与える影響の解析を試みつつある。特に本年度はグルタミン酸受容体に直接結合する足場蛋白質群の属するPSD-95,Homer 1cの動態、受容体と間接的に結合する足場蛋白質群に属するGKAP, Shankの動態、細胞骨格蛋白質に属するactin, cortactinの動態を同じ培養海馬神経細胞を対象として比較検討した。四種類の足場蛋白質(PSD-95, GKAP, Shank, Homer 1c)の動態はそれぞれ異なっており、PSD-95が最も安定にシナプス後部に局在し、Homer 1cは最も速いターンオーバーを示した。細胞骨格蛋白質であるactin, cortactinの動態は足場蛋白質よりも更に急速であり、5分間以内にターンオーバーする分画が非常に大きい。一方で安定に存在するPSD-95を薬理学的にシナプスから除去しても他のPSD蛋白質の局在と動態は影響を受けず、またNMDA受容体や代謝型グルタミン酸受容体の一種であるmGluR5を欠失したマウスにおいてもPSD蛋白質の動態は大きな影響を受けなかった。一方で樹状突起スパインに集積する細胞骨格であるactin線維を薬理学的に除去した場合には、PSD-95以外の足場蛋白質がPSDから除去された。また神経活動依存的なPSD蛋白質の局在変化におけるactin線維の役割を検討した所、PSDに集積する反応(GKAP)およびPSDから除去される反応(Shank, Homer 1c)のどちらの反応もactin線維の動態を薬理学的にブロックする事で阻害される事が明らかとなった。以上の結果は複数のPSD蛋白質の安定化および神経活動依存的な局在変化においてactin細胞骨格が重要な役割を果たしている事を示している。グルタミン酸作動性シナプスのシナプス後部の形質膜直下にはシナプス後肥厚部(PSD)と呼ばれる構造が存在する。PSDは多種類の膜蛋白質・足場蛋白質・シグナル分子・細胞骨格蛋白質の複合体であり、その分子構成および分子構築の原理について明らかにする為に以下の実験を行った。(1)4種類のPSD蛋白質(PSD-95,GKAP,Shank,Homer)について、その単一シナプスあたりの分子数を推定した。GFP1分子の蛍光強度を基礎として、蛍光ビーズの蛍光強度がGFP何分子に相当するのかを求め、更にGFP融合PSD蛋白質を発現する培養海馬神経細胞を利用して、PSD蛋白質のシナプスあたりの量を測定した。単一の海馬グルタミン酸作動性シナプスにはおよそ100-400個のPSD-95,GKAP,Shank,Homer各分子が存在し、これら4つの分子でPSDの全質量のおよそ10%を占める事が明らかになった。(2)TLSは元来liposarcomaにおける転座から同定された遺伝子であり、RNA結合蛋白質であるが、培養海馬神経細胞においてはTLSは分化に伴いスパインに局在を変化させる事を見出した。TLSのスパインへの移行は代謝型グルタミン酸受容体の活性化により促進され、一方でTLSのノックアウト由来の海馬神経細胞ではスパインの形態が異常になる。
セルフクリーニング機能を有する歯科用インプラントの開発

セルフクリーニング機能を有する歯科用インプラントの開発を目的とし、チタン銀合金を設計、試作した。チタン銀合金の機械的性質は歯科用合金として適切であった。特にTi-25%Ag合金の強さが大きかった。また、チタン銀合金は純チタンより研磨性に優れていた。Ti-20%Ag合金とTi-25%Ag合金は、バイオフィルム形成抑制能を示した。チタン銀合金製のインプラントを試作し、実験動物(ビーグル)への埋入試験を行った。チタン銀合金の生体適合性は、純チタンと同等と考えられた。本研究課題では、歯科用チタン銀合金開発の一環として、(1)動物実験を行い、セルフクリーニング機能を有する歯科用インプラントを開発するとともに、(2)チタン銀合金におけるバイオフィルム形成抑制メカニズムを解析し、新たな機能性合金を開発するための基礎を構築することを目的とする。平成25年度は、従来の研究成果を基にチタン銀合金の合金設計をし、合金の試作を行った。表面特性試験を行い、チタン銀合金とチタンの耐変色性について調べた。また、試作インプラントを作製し、実験動物(イヌ)の下顎骨への埋入試験を行った。【合金の試作】金属元素を設計した合金組成となるように秤量し、アルゴンアーク溶解炉を用いて溶解して、ボタン状の合金インゴットを試作した。【変色試験】NaCl水溶液における変色試験を行った。浸漬前後の試料のL*a*b*値を色彩色差計で測定し、色差を算出して評価した。チタン銀合金の耐変色性は純チタンと同等であった。また、SCE方式の色差計を用いる際には、浸漬前に表面粗さによる色差を求める必要が有ることが分かった。【インプラントの製作】チタン、チタン銀合金インゴットを丸棒状に鋳造した。その鋳造体を旋盤加工と研削加工し、φ3.25 mm×8.0 mmのシリンダー型のインプラントを製作した。また、Ti-6Al-4V ELIの丸棒から、同形状のインプラントを製作した。【インプラント埋入試験】予め下顎前臼歯を左右3本ずつ抜歯し、3ヶ月の治癒期間を経た実験用動物(イヌ)に、試作インプラントを左右3本ずつ埋入した。埋入後は1ヶ月毎に単純X線撮影を行い、術後経過を観察した。埋入後1ヶ月と3ヶ月で屠殺し、埋入部周囲の顎骨を摘出し、X線CT撮影を行った。術部に炎症反応は認められず、マクロ像ではチタン銀合金はチタンと同様に骨と適合していた。平成24年度は、従来の研究成果を基にチタン銀合金の合金設計をし、合金の試作を行った。表面特性試験を行い、チタン銀合金とチタンの表面性状の違いを調べた。また、インプラント埋入試験に用いるインプラントの形状を決定し、チタン銀合金製インプラントを作製した。さらに、インプラント埋入試験に用いるイヌの抜歯を行った。【変色試験】Na2S水溶液、NaCl水溶液、乳酸水溶液、ポビドンヨード溶液における変色試験を行った。チタン銀合金の耐変色性は、各溶液において純チタンと同等であることが分かった。【インプラントの加工】数種類の円柱状のインプラントをデザインし、鋳造加工と旋盤加工によりチタン銀合金製のインプラントを作製した。加工面の表面粗さを調べ、最後は研削加工で仕上げた。埋入試験に用いるインプラントは、φ3.25 mm×8.0 mmの形状に決定した。【インプラント試験】実験用動物(イヌ)の下顎前臼歯を左右3本ずつ抜歯した。3ヶ月の治癒期間を経た後に、試作インプラントを埋入する予定である。本研究課題では、歯科用チタン銀合金開発の一環として動物実験を行い、セルフクリーニング機能を有する歯科用インプラントを開発することを目的とする。平成26年度は、従来の研究成果を基にチタン銀合金の合金設計をし、合金の試作を行った。チタン銀合金とチタンの耐変色性と機械的性質を調べた。また、試作インプラントを実験動物(イヌ)の下顎骨への埋入し、骨との結合能を調べた。【変色試験】

NaCl水溶液における変色試験を行った。浸漬前後の試料のL*a*b*値を色彩色差計で測定し、色差を算出して評価した。ISOやJISの試験方法に従い試料を水中で超音波洗浄しても、2分間程度であれば不動態膜の厚さの増加による色彩への影響は無いことを明らかにした。また、対照試料の保管環境はデシケーターが適していることが分かった。【機械的性質】引張試験と硬さ試験、ヤング率の測定を行い、チタン銀合金の機械的性質を調べた。Ti-25%Ag合金の強さが最も大きかった。X線回折と金属組織観察の結果から、チタン銀合金の強さと硬さの向上には、固溶強化と金属間化合物の析出に加え、共析組織が関与していることを明らかにした。【インプラント埋入試験】予め下顎前臼歯を左右3本ずつ抜歯し、3ヶ月の治癒期間を経た実験用動物(イヌ)に、試作インプラントを左右3本ずつ埋入した。埋入後は1ヶ月毎に単純X線撮影を行い、術後経過を観察した。埋入後1ヶ月、3ヶ月で屠殺し、埋入部周囲の顎骨を取出し、薄片試料を製作した。HE染色した試料の組織観察では、チタン銀合金はチタンと同様に骨と適合していた。歯科生体材料学分野表面特性試験のひとつである変色試験の実験過程で、色差計を用いた変色試験の評価方法について新たな知見があった。その評価方法を詳細に調べた成果は原著論文として受理された。インプラント埋入試験は概ね予定どおりである。昨年はインプラント加工の難しさと、動物実験施設のイヌのケージの確保の遅れのため、予定より遅れたが、本年度行った手術に大きな失敗はなく、試作インプラントと骨との適合も予想どおり良好であった。摘出した術部サンプルの包埋は終わっているので、平成26年度のはじめに切片を製作し、その結果を論文発表する予定である。表面特性試験のひとつである変色試験は予定通り遂行した。今後さらにEPMAとXPSによる表面分析を行い、論文を作成する予定である。インプラント埋入試験は予定より遅れている。以下の3点の問題により、インプラントの形状と加工方法の決定までに時間がかかり、その次のステップに進むことができなかった。1.鋳造時の巣の発生、2.インプラント直径を細くしたときの旋盤加工精度の低下、3.研削加工時の仕上げ面性状の不均一さ。試作を繰り返した結果、問題は解決し、インプラント埋入試験に用いるためのチタン銀合金製インプラントは完成した。また、動物実験施設のイヌのケージに空きが無かったため、実験開始までに時間がかかってしまった。動物実験の開始後は概ね順調であり、平成25年度のはじめには、計画通りインプラント埋入を行う予定である。追加分のイヌのケージもすでに確保しており、今後は予定通り進むものと思われる。そこで、現在までの達成度は、やや遅れていると判断した。平成25年度に包埋まで終わったインプラント埋入試験のサンプルの組織観察を行う。また、各種表面特性試験を進める。【インプラント埋入試験】レジンで包埋済みの試料をトリミングし、組織観察用の切片を切断装置で製作する。組織標本作製用試薬・器具を用いて組織学的観察を行い、生体内でのチタン合金の生体適合性について検討を行う。
油脂が大豆の酵素的豆臭生成に及ぼす影響

大豆の持つ特異なにおい「豆臭」の主成分はカルボニル化合物の一種であるヘキサナ-ルである。このヘキサナ-ルは大豆に多く含まれるリノール酸からリポキシゲナーゼの作用によって生成する。大豆中には3種類のリポキシゲナーゼアイソザイム(L-1、L-2、L-3)が存在する。リポキシゲナーゼは遊離脂肪酸を基質とするが、大豆種子中に多く含まれる油脂が豆臭生成に及ぼす影響についてはほとんど知られていない。本研究では、この油脂が大豆における豆臭生成に及ぼす影響および機構を解明するため、以下の実験を行った。大豆試料として、3種類すべてのリポキシゲナーゼアイソザイムを有する通常大豆のほか、全てあるいは一部のアイソザイムを遺伝的に欠損した変異大豆を用い、ヘキサンを用いて油脂を抽出し、脱脂大豆を調製した。こうして得た脱脂大豆から豆乳を調製し、種々の条件でインキュベートを行った。その結果、通常大豆、およびL-2アイソザイムのみを有する変異大豆由来の豆乳からは、油脂(リノール酸を構成脂肪酸として多く含む大豆油)を添加することにより、ヘキサナ-ルの生成が見られた。この反応機構として、結合型脂質である油脂に直接リポシゲナーゼが作用する場合と、リパーゼなどの加水分解酵素が作用して生成した遊離リノール酸にリポキシゲナーゼが作用する場合とが考えられる。しかし、3種のアイソザイムのうち、L-1やL-3のみを有する変異大豆から調製した豆乳では、油脂を加えることによるヘキサナ-ル生成が見られなかったことから、L-2アイソザイムが直接油脂に作用していると考えられる。従って、油脂はL-2アイソザイムの基質となることによって豆臭生成に寄与していると結論付けられる。
植物の茎頂における細胞層状構造の分化・維持に関わる転写制御因子の解析

高等植物の茎頂では細胞が層状構造を成しており、最外層(L1層)は各器官の表皮へと分化する。本研究では、胚発生の過程でこのL1層がどのように確立し、また茎頂において維持されているのか、その分子的基盤を明らかにするために、L1層に特異的な遺伝子の発現制御に関わると予想されるホメオドメインを持つ転写因子に注目し、シロイヌナズナにおいてこれをコードしている遺伝子PDF2,ATML1についてその発現調節および機能の解析を進めた。これまでに、L1層に特異的な遺伝子の発現に関与する遺伝子上流のシス配列としてL1ボックスを同定していたが、PDF2, ATML1両遺伝子産物がL1ボックスに結合する活性を示し、その二重変異は表皮細胞が分化せずに致死となることを明らかにした。PDF2の過剰発現は花成遅延、発現抑制はがくや花弁の表皮細胞の形態異常をもたらした。PDF2, ATML1両遺伝子自身の上流域にもL1ボックスが存在し、正の自己制御機構の存在が示唆されたことから、胚発生とともにL1層に特異的な遺伝子発現調節機構が確立するためには、L1層に発現を限定するための別の転写制御因子の関与が予想された。また、レポーター遺伝子を用いたPDF2プロモーターの解析から、L1層におけるPDF2遺伝子の発現には、L1ボックスに加えて別の転写因子WUSの標的配列も必要であることを明らかにした。他方、PDF2, ATML1を含む遺伝子群の全16遺伝子のうち、未解析のものについて、発現解析、ノックアウト変異株の探索を進めた。PDF2, ATML1に最も高い相同性を示すHDG2は若い葉や花茎の表皮で遺伝子発現が認められたが、T-DNA挿入変異株は正常に生育した。
低価数のクラスター塩を用いる室温付近での金属タングステン電析

高耐熱性電子デバイスの製造を目的として、高融点・高強度・低熱膨張率といった特長をもつタングステンの薄膜形成・微細加工技術が求められている。本研究の目的は、室温付近での単体タングステンの電析技術の確立と、微細加工技術への応用である。タングステン源として低価数クラスター塩を添加した電解浴において、タングステン電析の可否を調べる。浴中のタングステンイオンの構造を明らかにし、その知見をもとに、得られる膜の不純物濃度や、緻密・平滑性の観点から、良好なタングステン電析浴を特定する。また、タングステンの電析技術を応用し、タングステンの微細加工を実証する。
幼若永久歯の総合的研究

本研究は,研究組織を全国29大学歯学部小児歯科学講座主任教授で構成し,幼若永久歯の全てについての総合的研究と各分担研究より成り,小児期の幼若永久歯について総合的に集大成し,幼若永久歯の保護と小児期の口腔健康管理の確立を目的とした。研究内容は,29研究機関が行う「総合研究」と各研究機関が単独あるいは複数で行う「分担研究」から成っている。総合研究は「幼若永久歯の総合調査」を29研究機間で1995年4月1日より8月31日までを調査期間として行った。対象は5歳16歳を12群に分けた。調査集計の結果,コンピュータへの入力可能な対象資料は男児2015名,女児2065名計4080名であった。調査項目は萌出程度,歯質・形態異常,齲蝕判定,処置内容,歯肉判定,歯垢判定,歯列・咬合状態について各々年齢別,萌出程度別に検討を加えた。分担研究は,次の7分野を単独あるいは複数の研究機関で行った。1.幼若永久歯の齲蝕罹患状態,2.幼若永久歯の歯質状態,3.幼若永久歯の歯列および咬合形成,4.幼若永久歯の異常,5.幼若永久歯の萌出と食生活,6.幼若永久歯の歯肉および歯髄状態,7.幼若永久歯の修復処置および予防,以上7分野22の研究の成果を得た。本成果は,小児期における幼若永久歯の保護ならびに口腔健康管理の確立のための一方向性を示唆できたと考えている。本研究は,全国29大学の小児歯科学教室が協力し,幼若永久歯の全てを免疫学的に調査し,その結果を分析・検討することにより小児期の幼若永久歯について,総合的に集大成することを目的とするとともに,幼若永久歯を保護し,口腔健康管理法の確立を目指しており,現在,29研究機関が行う「総合調査」と各研究機関が単独あるいは複数で行う「分担研究」とを同時進行で開始している。総合調査は「幼若永久歯の総合調査」を29研究機関で4月1日より8月31日までを調査期間として行うことに決定した。調査項目は萌出程度,歯質,形態異常,齲蝕判定,処置内容,歯肉判定,歯垢判定,歯列・咬合状態の7項目について行い,判定基準を定めた。これに基づき,幼若永久歯の総合調査記録用紙(A3用紙見開き),判定基準シート(A4版カラー)を作成し,各研究機関に配布し4月1日調査開始とした。対象は5歳16歳を12群に分け,各群男児150名,女児150名計300名とした。すなわち,総対象者数は3,600名に決定した。調査方法は口腔内に現存する乳歯・永久歯を,適切な照明下でミラー,探針,ピンセット,デンタル・フロスを用い検査する。各研究機関における分担研究は次の13分野に単独あるいは複数の研究機関が共同で研究を開始している。1.幼若永久歯の萌出時期,2.幼若永久歯の萌出異常,3.幼若永久歯の齲蝕罹患状態,4.幼若永久歯の発育状態,5.幼若永久歯の歯質の状態,6.幼若永久歯の歯列形成,7.幼若永久歯の咬合形成,8.幼若永久歯の異常,9.幼若永久歯の萌出と食生活,10.幼若永久歯の歯肉状態,11.幼若永久歯の口腔管理,12.幼若永久歯の歯髄処置,13.幼若永久歯の修復処置であり,各分担研究班ごとに研究打ち合わせを行い順調に遂行されている。以上を3年計画の初年度研究実績として報告する。

本研究は,全国29大学の小児歯科学教室が協力し,幼若永久歯の全てを疫学的に調査し,その結果を分析・検討することにより小児期の幼若永久歯について,総合的に集大成することを目的とするとともに,幼若永久歯を保護し,口腔健康管理法の確立を目指しており,現在,29研究機関が行う「総合調査」と各研究機関が単独あるいは複数で行う「分担研究」とを同時進行している。総合調査は「幼若永久歯の総合調査」を29研究機関で1995年4月1日より8月31日までを調査機関として行った。調査項目は萌出程度,歯質・形態異常,齲蝕判定,処置内容,歯肉判定,歯垢判定,歯列・咬合状態の7項目について,前年度決定した判定基準に沿って行った。調査方法は口腔内に現存する乳歯・永久歯を,適切な照明下でミラー,探針,ピンセット,デンタル・フロスを用い検査した。対象は5歳16歳を12群に分けた。調査集計の結果,コンピュータへの入力可能な対象資料は男児2007名,女児2086名計4093名であった。現在,集計検索を行っている。各研究機関における分担研究は13分野に単独あるいは複数の研究機関が共同で研究を開始している。1.幼若永久歯の萌出時期,2.幼若永久歯の萌出異常,3.幼若永久歯の齲蝕罹患状態,4.幼若永久歯の発育状態,5.幼若永久歯の歯質の状態,6.幼若永久歯の歯列形成,7.幼若永久歯の咬合形成,8.幼若永久歯の異常,9.幼若永久歯の萌出と食生活,10.幼若永久歯の歯肉状態,11.幼若永久歯の口腔管理,12.幼若永久歯の歯髄処置,13.幼若永久歯の修復処置であり,各分担研究班ごとに研究が遂行されている。以上を7年度研究実績として報告する。本研究は、全国29大学の小児歯科学教室が協力し、幼若永久歯の全てを疫学的に調査し、その結果を分析・検討することにより小児期の幼若永久歯について、総合的に集大成することで、幼若永久歯を保護し,口腔健康管理法の確立を目的としている。研究内容は,29研究機関が行う「総合研究」と各研究機関が単独あるいは複数で行う「分担研究」とでなっており,本年度は研究結果の総合的検討を行った。総合研究は「幼若永久歯の総合調査」を29研究機関で1995年4月1日より8月31日までを調査期間として行った結果から,萌出程度,歯質・形態異常・齲蝕判定,処置内容,歯肉判定,歯垢判定,歯列・咬合状態の7項目について年齢別,萌出程度別に集計し結果を得た。対象資料は男児2015名,女児2065名計4080名であった。幼若永久歯の総合的研究における総合調査結果は研究組織で検討まとめを行った。分担研究は次の7分野の結果を得た。すなわち,1.幼若永久歯の齲蝕罹患状態,2.幼若永久歯の歯質状態,3.幼若永久歯の歯列および咬合形成,4.幼若永久歯の異常,5て,5.幼若永久歯の萌出と食生活,6.幼若永久歯の歯肉および歯髄状態,7.幼若永久歯の修復処置および予防である。尚,本総合研究と分担研究の成果は,本年度公開発表会を開催し発表した。本成果は,小児期における幼若永久歯の保護ならびに口腔健康管理の確立のための一方向性を示唆できたと考えている。
ウィルス感染発見への応用を指向したプテリジン簡便超微量分析法

ネオプテリンはウイルス感染および種々のガン疾患で異常に増大すること、ビオプテリンはパーキンソン病など神経疾患で低下することが内外の研究者により確認されている。ビオプテリンのテトラヒドロ誘導体は上記神経疾患の有望な治療剤として期待されている。本研究では、従前体液や組織などに微量に存在するネオプテリンとビオプテリンの分析法として用いられてきた高速液体クロマトグラフィーやラジオイムノアッセイに代わる定量測定法として酵素吸着免疫測定法を検討した。ハプテンのポリスチレン製マイクロタイタープレートへの固定化は、次のようにした。まず、ポリリジンを吸着させ、グルタルアルデヒドの介在によりハプテンのN^2-アミノアルキル誘導体を固定化させた。このように調製したプレートを用いた酵素吸着免疫測定法では、125ピコモルのネオプテリンとビオプテリンを再現性良く測定できることを示した。プテリジン化合物の新規合成法の研究では、6,7-位無置換のプテリジンに様々な官能基を導入する方法を発見した。1,3-ジメチルルマジン5-オキシドと多様なアレーンジアゾニウム塩との反応で、6-位にアリール基が位置選択的に導入されることを見出した。同じ基質と無水トリフルオロメタンスルホン酸とからは、高活性の1,3-ジメチルルマジン-6-トリフラートを得た。このものとエノラートおよびアセチリドとの反応により、6-位および7-位に様々な炭素官能基およびアルキニル基をもつプテリジンの合成に成功した。本研究目的を達成する上で最も重要な課題は,優良な抗体を得ることであり,そのためには異性体が混入しないプテリジン化合物(ハプテンとして用いる)の合成法を確立することが必要である.ネオプテリンのようにプテリジン環の6位に置換基をもつプテリジン化合物の位置選択的合成は,従前の方法ではまだ達成されていない.そこで,この研究では先ずプテリジン化合物の位置選択的合成法の確立に取組み,かなりの成果を得た.モデル化合物として1,3-ジメチルルマジンを用い,以下に記したように基本的に二つの方法を検討した.(方法1)1,3-ジメチルルマジン5-オキシドとトリフルオロメタンスルホン酸との反応により,1,3-ジメチルルマジン-6-トリフラートを得た.この化合物は,求核剤と極めて容易に置換反応を起こし,様々な置換基を6位にもつ1,3-ジメチルルマジン誘導体を与えた(発表済み).また,1,3-ジメチルルマジン-6-トリフラートはマロン酸ジエチルなどの活性メチレン化合物とも容易に反応し、6位に炭素官能基をもつ1,3-ジメチルルマジン誘導体を与えた(発表済み).(方法2)1,3-ジメチルルマジン5-オキシドとアレーンジアゾニウム塩との塩基性条件下での反応により,様々なアリール基が6位に位置選択的に導入されることを発見した.一方,1,3-ジメチルルマジンとアレーンジアゾニウム塩との反応ではアリール基が7位に優先的に導入されることが分かった.ここで発現された位置選択性の差異の理由は,本研究費で購入したコンピュータとソフトを用いた量子化学的計算により解明することができた(発表済み).ネオプテリンはウイルス感染および種々のガン疾患で異常に増大すること、ビオプテリンはパーキンソン病など神経疾患で低下することが内外の研究者により確認されている。

まず、ポリリジンを吸着させ、グルタルアルデヒドの介在によりハプテンのN^2-アミノアルキル誘導体を固定化させた。このように調製したプレートを用いた酵素吸着免疫測定法では、125ピコモルのネオプテリンとビオプテリンを再現性良く測定できることを示した。プテリジン化合物の新規合成法の研究では、6,7-位無置換のプテリジンに様々な官能基を導入する方法を発見した。1,3-ジメチルルマジン5-オキシドと多様なアレーンジアゾニウム塩との反応で、6-位にアリール基が位置選択的に導入されることを見出した。同じ基質と無水トリフルオロメタンスルホン酸とからは、高活性の1,3-ジメチルルマジン-6-トリフラートを得た。このものとエノラートおよびアセチリドとの反応により、6-位および7-位に様々な炭素官能基およびアルキニル基をもつプテリジンの合成に成功した。
IL-25によるアレルギー性気道炎症誘導の分子基盤の解明

本研究者らは、マウス喘息モデルの気道では抗原暴露によりIL-25の発現が認められること、ならびに可溶化IL-25R Fc融合タンパクによりIL-25を中和するとマウス喘息モデルにおける好酸球性炎症が抑制されることを明らかにした。また本研究者らは可溶性IL-25Fc融合タンパクを用いた細胞内IL-25染色法を確立し、IL-25産生CD4陽性T細胞のサイトカインプロファイルがTh2細胞とは必ずしも・致しないことを見出している、さらには肺特異的なIL-25トランスジェニソクマウスでは気道炎症の増悪に加え、肺動脈周囲の炎症と血管壁の著明なリモデリングが誘導され得ることを発見し現在解析中である。気管支喘息は気道を場とした慢性アレルギー性炎症であり、その病態形成にはTh2細胞が産生するIL-4, IL-5, IL-13などのサイトカインが重要な役割を果している。IL-4とIL-13は、Th2細胞分化、IgE産生、血管内皮細胞上の接着分子の発現及び杯細胞の分化に必須であり、IL-5は、好酸球の分化及び活性化に必須である。一方、2001年、新たなTh2細胞性サイトカインとしてIL-17ファミリーに属するIL-25が発見された。IL-25は、IL-17Aと約20%の相同性を有し活性化Th2細胞により産生されるが、その生物活性はIL-17Aとは異なり、IL-25をマウスに投与するとIL-4, IL-5, IL-13等のTh2サイトカインが産生され、その結果、好酸球増多やIgE産生が惹起されることが示された。本研究者らは、アレルギー性炎症におけるIL-25の役割を解析し、1)マウス喘息モデルの気道では、抗原暴露によりIL-25の発現が認められること、2)可溶化IL-25RFC融合タンパクを投与しIL-25を中和するとマウス喘息モデルにおける好酸球性炎症が抑制されることを示し、アレルギー性炎症における好酸球浸潤に内在性に産生されるIL-25が関与していることを明らかにした。さらに、肺特異的にIL-25を発現するトランスジェニックマウスを作製し、IL-25による気道炎症の増悪機構を解析し、IL-25による好酸球性炎症の増悪は抗CD4抗体の前投与により阻止されることを明らかにした。現在、アレルギー性炎症の局所で内在性にIL-25を産生している細胞を同定中である。そして本研究者らは、アレルギー性炎症におけるIL-25の役割を解析し、1)マウス喘息モデルの気道では、抗原暴露によりIL-25の発現が認められること、2)可溶化IL-25R FC融合タンパクを投与しIL-25を中和するとマウス喘息モデルにおける好酸球性炎症が抑制されることを示し、アレルギー性炎症における好酸球浸潤に内在性に産生されるIL-25が関与していることを明らかにした。さらに、肺特異的にIL-25を発現するトランスジェニックマウスを作成し、このマウスでは、肺血管のリモデリングが著明に進行することを明らかにし、喘息の肺血管リモデリングにIL-25が関与している可能性を示した(投稿準備中)。今後、IL-25による肺血管リモデリングの分子基盤を解析する予定である。
DNA多型を用いた法歯学的個人識別検査法の適用範囲の拡大と検査法の転換

本研究はDNAによる個人識別において,歯牙を中心とした高度変性資料からの検査精度を上げるため,検査法の転換を計りさらに検査対象の拡大し、個人識別のみでなく性別判定,人種推定、人獣鑑別等にも役立つ研究を目的としたものである。具体的成果としては、1.ミトコンドリアDNA多型については、100例の新たな日本人試料から13の新しい系統を全ゲノム配列決定により確立した。マレー人については、117例の試料のcontrol領域の多型および系統検査から、東アジアと南アジアの系統から構成されることを示し、現状でマレー特有ないくつかの系統を確立した。これらのデータは,東アジアにおける対象者の出身地の由来の識別に重要な情報となる.2.日本人のY染色体多型については,近年市販された16座位のY-STR kitデータからbinary haplogroupを推測するためのデータベースを提示した。これはアジアを対象とした日本人の識別に応用できる。マレー人のYの系統については東アジアに広がるO系統の新しい分岐の存在を明らかにし、これはアジア内の識別に役立つ、3.X染色体多型については16種類のSTR多型のmultiplex PCRによる同時検出を可能にし、日本人の多型を調査した。4.常染色体多型は,マレー人の15座位のSTR多型を検査し、マレー人集団の特徴の一部を示した。5.変性DNAからの多型検査については、2種のSTRの比較から、PCR効率が増幅サイズに影響されることを示し、SNP検査が変性DNAの検査に適していることを事例で示した。6.唾液タンパク多型の歯科臨床と関連しうる基礎研究を行った。近年の研究は進展が早く,計画当初のものが研究過程で他の研究に先を越され、方針を変えざるを得ない点もあったが、研究成果としては実用上有益な結果が得られたものと確信している.本研究はDNAによる個人識別において,歯牙を中心とした高度変性資料からの検査精度を上げるため,検査法の転換を計りさらに検査対象の拡大し、個人識別のみでなく性別判定,人種推定、人獣鑑別等にも役立つ研究を目的としたものである。近年の研究は進展が早く,計画当初のものが研究過程で他の研究に先を越され、方針を変えざるを得ない点もあったが、研究成果としては実用上有益な結果が得られたものと確信している.291人の日本人についてmtDNAのcontrol領域の全配列および系統特徴を示すcoding領域の変異を検索し系統分類を行った結果、新たなG2b系統を見い出し、M11系統と共に全ゲノムの配列を決定した。その中で211例については一部に修正を加え、ほぼ全ゲノムの情報に近いデータから日本人を105系統に分類した。またマレー人については血縁関係のない男性81人について、controlおよびcoding領域の情報からそれぞれの系統を決定し、東アジアに拡がるM7b2b, M7c1c, G2a1c, D4a, D4e1, N9a1, Y2, B4a, B4c1b1, B4c, B5a, F1a1が49.4%、南アジアに存在するE, R8, R*, R9b, M*, N*が48.1%(39例)を占めることを明らかにした。全mtDNAゲノムデータの情報から日本人と近縁集団との比較を行ったところ、特に日本人と中国人は多くの系統を共有するが、最も末端の系統においてそれぞれに特有な系統を形成していると考えられた。またY染色体多型については、すでに16種類のSTR検査を終了している256人の日本人についてDYS448、DYS456、DYS458、DYS635Y、GATA H4の5座位のY-STR検査を追加し、21座位のデータで比較したところ、haplotype diversityは99.4%と算出され、きわめて個人識別能力が高いことが示された。また新たに加えた一部の座位はbinary haplogroupの推測にも役立つことが明らかとなった。実際に推測したbinary haplogroupデータとの比較により、日本の中でもbinary haplogroupのgenetic clineが存在することが明らかとなり、法医学上の1人の対象者の地理的由来の推定にも役立つことを示した。

本研究のもう1つの目的である変性資料を対象にした、SNP検査への転換の必要性を表す事例として、高度に変性した遺体からのmtDNAおよびABO遺伝子座位の検査による個人識別事例を報告し、正確なミトコンドリアDNAデータが他の遺伝子座位の検査の信頼度を検討するための有用な情報であることを示した。81人のマレー人のミトコンドリアDNA多型の検査により見い出されたM7c1c、E、M*new1、M*new2、M*new3、M*new4、M*new5、M*new6、M*new7、M21a、D4、D*new、N9a1、N*new1、N*new2、N22b、B4a、B4c1b1、B4c、B5a、F1a1、R8、R9系統の22試料について全ゲノム配列を決定し、それぞれの系統を確立した。上記のnewで示したものはいずれも東アジアには認められていない系統で、マレー人に古い時期に人口が急増した可能性を示していた.また81人のマレー人男性のYの系統を検査し、少なくとも現在25系統に分類しており、そのうち2系統は世界的にもまだ明らかになっていない古い系統で、その他に3種の新しいbinary markerを見い出し、東アジアに広がるO系統の新しい分岐の存在が明らかになった。これらの新しいO系統は既存のマレー人のO3c、O3dが同じ起源を持ち、しかも特にO3cが日本人のものと異なる性質を持つため、これらの系統を示すマーカーが複雑な変異をおこしてきた可能性を示唆していた。マレー人のミトコンドリアDNA多型、およびY染色体多型はアフリカ、ヨーロッパに広がる系統も一部共有し、現在詳細な系統を明らかにしている段階であるが、南アジアの人の広がりの複雑さを明らかにすると共に、東アジアにおける対象者の地理的由来の推定に重要な所見となるものと思われる。X染色体多型については、16種類のX-STR多型を同時に検出するシステムを検討中であり、現在少なくとも4回のPCRで16種の多型が検査可能な状態になっている。X染色体多型は、次年度にミトコンドリア、およびY染色体多型の系統との比較により、個人識別と系統分化の両者に利用可能な特徴を検討していく計画で進めている。平成17年度に検査した80例の日本人および81人のマレー人に加え、日本人については20例を増加し、100例についてcontrol領域に加えcoding領域の多型を検査してhaplogroupの最末端の系統を決定した。その結果control領域で86型に分かれたものが93型に細分された。これらの中で13の新しい系統を確立し、9例については全ゲノム配列を決定した。マレー人については37例の試料を追加し、合計118例のcontrol領域の比較を行ったところ108型が見出され、genediversityは0.9954であった。すでに22例のマレー人について全ゲノム配列を決定しているが、今回9例の全ゲノム配列を追加決定し、結果的に、新しいマクロバプログループM48、M49、M50、M51、M52を見出し、加えてマレー系に独特と思われる8種のhaplogroup lineageを確立した。また110例のマレー人につき、常染色体上の16種のマイクロサテライトを検査し、東アジアおよび他のマレー人集団と比較したところ、マレー、インドネシア集団は中国、韓国、日本人とは異なるクラスターを形成し、マレー入集団間においても違いが認められた。
実験社会科学研究の支援

特定領域「実験社会科学」の研究者のほとんどがその研究成果を英文の学術雑誌に掲載するというスタイルを取っていることに鑑み,社会科学の各分野を超えた領域形成が日本で始まり,広がっていることを他の日本人研究者,院生などに伝えるため,和書のシリーズを企画し,勁草書房の編集者と多くの会合をもち『フロンティア実験社会科学』の準備を実施した.特定領域におけるステアリングコミッティーのメンバーと会合を開催し,各班の内部のみならず,各班の連携という新たな共同作業をすすめた.方針として, (1)英文論文をそのまま日本語訳するというスタイルは取らない. (2)日本人研究者を含めて,高校生,大学初年級の読者が興味を持ち,この分野に参入したいと思うことを目標とする.(3)第一巻はすべての巻を展望する入門書とし,継続巻は各班を中心とするやや専門性の高いものにする.この方針のもと,第一巻『実験が切り開く21世紀の社会科学』の作成に注力した.第一巻では,社会科学の各分野が実験を通じてどのようにつながるのか,実験を通じて新たな社会科学がどのように形成されようとしているのかに加えて,数多くの異分野を繋ぐタイプの実験研究を紹介した.この巻はすでに2014年春に出版されている.継続の巻も巻ごとで差はあるものの,多くの巻で近年中に出版の見込みがついた.さらには,特定領域成果報告書とりまとめを業務委託し,こちらも順調にとりまとめが進んだ.以上のように本研究は当初の目標を達成した.(抄録なし)社会科学における実験研究は,ここ10年の間に急激な勢いで増加している.急速に変化する社会情勢を反映するためには,従来の理論のみによる予測や制度設計では不十分で,実際の人間を用いた実験結果に対する要請が高まっている.ただ,実験研究が進めば進むほど,理論と実験結果の乖離が顕著になり,新たな緊張関係が生まれ,単に理論における細部を変更するのみでは対処しきれない現実に直面している.対処しきれない背景には,社会科学の各分野で人間行動を十分に吟味していない点がある.たとえば,経済学においては,暗黙のうちに「合理的個人」を想定はするものの,その妥当性を問うという研究は未開拓の領域である.そのため,本研究における柱の一つとして社会科学における人間行動の基礎となる人間性の研究を目指す.これが本研究における文化班(社会行動の文化・制度的基盤),集団班(集団行動と社会規範),意思決定班(意思決定のマイクロ過程分析)である.これらの研究と共に,政治制度,経済制度,経営組織および制度をささえる社会関係資本の分析をするのがそれぞれ政治班,市場班,組織班,社会班である.総括班の目的は,全体の研究計画の立案,各班の研究活動のコーディネーション,シンポジウム・ワークショップの開催,ニュースレターの発行,ホームページによる情報発信,教育・研究活動を支援するためのサマースクールの開催,新たに実験研究を始める研究者を支援するための公募研究の支援などである.総括班の役割は,各班の計画研究を支援し,調整・連携を図り,全体としての整合性を保つことであった.とりわけ,本研究領域は実験手法を用いるため,総括班がコンピュータープログラミングを含む実験研究の支援をした.全体計画の立案と統括を担うステアリング・コミッティのもと,2人の特任研究員が,研究活動コーディネーションおよび教育・広報活動コーディネーションを統括した.さらには様々なコンファレンスの支援をした.まず,事務補佐員1名,研究活動コーディネイター,研究活動サブコーディネイター,教育・広報サブコーディネイターを雇用し,総括班としての研究支援体制を整えた.この体制のもとで,10月27日,早稲田大学にて本特定領域研究が年に一度開催する「実験社会科学コンファレンス」を開催した.経済学,心理学,政治学,脳科学などの分野における人間行動に関する実験・理論研究の発表がなされた.次に,11月24-25日,北大にてサマーセミナーを開催した.本年度は第一回目ということもあり,各分野における実験手法を具体的に紹介し,他分野の院生・研究者がなぜそのような手法を採用しているのかとという視点から批判的に検討するというスタイルで,なぜ手法が異なるのか,他分野の手法を別の分野への導入の可能性はあるのかを探り,次年度以降のサマースクールの計画を立てた.2008年1月7-8日,阪大にて国際シンポジウムを開催(キイノートスピーカー:Zame教授(UCLA,実験経済学・数理経済学),Milinski教授(Max Planck研究所,進化生物学),Brosnan教授(ジョージア州立大学,心理学)+特定領域研究の7人の研究者による報告)し,各々の分野における最先端の研究の紹介と共に分野間を超える議論が活発になされた.各班においても,斑独自のワークショップなどが開催され,総括班がその支援を行った.なお,4名から構成されるステアリング・コミィッティによる会合は,各コンファレンス等が開催された折り,開催された.さらには,問題等が発生することに,インターネット経由で4人のメンバーがネット上で会議をする手法を取っている.ホームページも荒削りではあるものの,作成した.また、繰越金額については、実験研究用ネットワークプログラミング担当の特任研究員が平成20年4月から着任し、9月度までの雇用経費に充当した.各班においてニューロサイエンスとの関わりが深まっていることをうけて, 5月24日から25日にかけてSymposium on Cultural NeuroScienceを北大にて開催した.行動で観測される文化差と脳活動の間の関係が重要な課題になった.ミシガンをはじめ多くの海外におけるトップレベルの研究者を招聘した.

これに引き続き, 2月23日から24日にかけてNeuro Social Sciences Workshopを阪大主催で開催した.こちらは,社会科学における「合理性」の神経基盤を問うというテーマであった.ケンブリッジや香港などの研究者とともに,社会科学に興味を持つ若手の神経科学研究者と社会科学者の間で活発な議論が展開された.神経科学と社会科学の共通部分をさぐる日本で初めてのワークショップとして記憶されることになろう.さらには,阪大における第3回総括班ワークショップ,「心理学と社会科学--新しい関係に向けて--」(9月6日,お茶の水女子大,学術会議と共催),本特定領域の主要ミィーテングである第12回実験社会科学カンファレンス(9月7日,東工大),実験社会科学サマースクール(9月8日から10日,早稲田)などを開催した.実験社会科学コンファレンスでは,ハーバードの進化生物の研究者との交流,神経科学の研究者との交流が活発になされた.サマースクールでは, 40名を超える多くの若い院生・研究者の参加を得ることができ,社会科学における様々な分野における実験研究の重要性が認識された.当初想定した研究体制も十分機能し始めている.ただ,神経科学関連の研究が各班で始まっており,こちらをどのように連携してサポートすればよいのかが課題となり始めている.なお,ホームページも少しずつ充実し,機能し始めている.特定領域の総括班として,以下の会合等を支援した.国際シンポジウムとして,近年,fMRIを用いたニューロ研究を含む実験が重要な手法として注目を浴びている政治学で世界をリードする研究者を結集し,"Experimental Political Science"2009/10/09,東京大学)を開催した.政治学でもラボの実験にとどまらず,新たな手法を用いるフィールド実験,政治キャンペーンの効果をみるfMRI実験なども議論された.このシンポジウムは政治学における新たな動きとして重要な会合となるであろう.本特定領域のコンファレンスである「第13回実験社会科学コンファレンス」が神戸大学にて開催された(09/9/1).生物学,経営学,ゲーム論,心理学からの囚人のディレンマ実験,公共財供給,サルを用いた動機付けの脳内メカニズムの解明,進化シミュレーションなど,多岐にわたる報告がなされた.異分野の研究者が別々に報告をしているというよりも,共通の何かがある,と多くの参加者が感じ始めている.本年度のサマースクールは玉川大学の坂上先生をはじめ日本を代表するニューロサイエンティストの助けを借りて,ニューロサイエンスの手法で社会科学の何がわかるのか,を中心に様々な報告がなされた.まず,ニューロサイエンティストの研究者から基礎事項の解説,考え方の講義があり,その後,それらを用いた社会科学と関連の深い研究発表があった.なお,島津製作所と阪大チームが共同で近赤外光脳機能イメージング装置(fNIRS)を用いた最後通牒ゲームの実験を実演した.各班のワークショップは様々な場所で広範なトピックについて議論がなされた.その詳細は本特定領域のホームページを参照されたい.
新型非光化学消光（ＮＰＱ）変異体の解析による新規光合成制御モデルの構築と検証

本研究は今までに報告例のない新型の非光化学消光(NPQ)変異体を用いた解析を通じて新規光合成制御モデルの構築と検証を行うことが目的である。前年度の研究から、本変異体の原因遺伝子であるLight Acclimation Protein 1(以下LAP1)はNPQの中でもチラコイド膜内外のプロトン濃度差によって制御される熱放散(qE)に関与する事が明らかになっている。しかし、LAP1タンパク質がどのようにqEに関与しているかは不明であった。そこで本年度はLAP1の生理的機能を明らかにする目的でLAP1タンパク質に関するいくつかの生理学的、生化学的な実験を行った。また、LAP1タンパク質の具体的な分子機能について考察する目的で、高等植物における光合成器官である葉緑体の祖先とされているシアノバクテリアを用いて、シアノバクテリアにおけるLAP1ホモログを欠損した変異体を作成し、その影響を調べた。その結果、LAP1タンパク質は葉緑体形作っている膜である葉緑体包膜と光合成を行う場である葉緑体チラコイド膜の双方に局在し、プロトン輸送に関与する事で、葉緑体全体のpHとそれに付随するNPQ誘導を制御する、新規NPQ制御因子である可能性が示唆された。このような制御因子の存在に関する報告は前例が無い。そのため、LAP1の関与する光合成制御機構は本研究分野の今後に大きなインパクトを与える事が予想される。また、ここまでの研究成果をまとめ、科学雑誌への論文投稿を進めている。27年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は今までに報告例のない新型非光化学消光変異体の解析を通じて新規光合成制御モデルの構築と検証を行うことが目的である。光合成における非光化学消光(NPQ)は植物が強光条件で生育する為に重要な防御機構として知られている。近年我々は、今までに報告例のない珍しいNPQ誘導異常を示す変異体の単離に成功し、この変異体の原因遺伝子はNPQによる防御機構を今後研究する上で重要な研究材料になることが期待された。しかし、本変異体の原因遺伝子であるLight Acclimation Protein 1(以下LAP1)の生理的な機能は未だ明らかになっておらず、本変異体に見られるNPQ異常がどのような分子メカニズムで起きているのかは不明であった。そこで、LAP1タンパク質の関与するNPQによる光合成の制御機構の解明を目的として、本年度はLAP1タンパク質の生理的機能の同定を目指し研究を行った。具体的には、LAP1タンパク質の細胞中の局在を調べ、LAP1タンパク質と協調して働くタンパク質の探索を行った。また、LAP1タンパク質のNPQ制御への寄与率を推定する目的で、葉緑体のNPQ誘導をコンピュータ上でシミュレーションするためのプログラムを開発し、NPQ誘導機構に関する極めて新しい知見を得ることに成功した。その成果を科学雑誌“Plant Physiology and Biochemistry"に論文として発表した。本研究は今までに報告例のない新型非光化学消光(NPQ)変異体の解析を通じて新規光合成制御モデルの構築と検証を行うことが目的である。しかし、本変異体の原因遺伝子であるLAP1の生理的な機能は未だ明らかになっていなかった。LAP1タンパク質の生理的機能の同定はLAP1の関与する光合成制御機構の解明には非常に重要であることから、本年度はLAP1タンパク質の生理的機能の同定を目指し研究を行った。具体的には、当初の予定どおり1LAP1依存のNPQ誘導と既知の熱放散機構との関係、2LAP1タンパク質相互作用因子の同定に加え、3LAP1タンパク質の詳細な局在解析と生化学的な解析を行った。1に関しては既存のNPQ変異体との二重変異体の単離と解析を終え、LAP1依存のNPQ誘導と既知の熱放散機構との関係を明確にした。2に関しては酵母ツーハイブリット法を用いた相互作用因子のスクリーニング法を立ち上げまでが完了した。3に関しては葉緑体中の詳細な局在解析を行うための準備が完了した。

以上の事から、当初の予定よりもやや遅れているものがあるが、概ね順調に進んでいる。27年度が最終年度であるため、記入しない。今後は大きく二つの項目を中心に研究を進めていく。一つ目は本年度立ち上げた酵母ツーハイブリット法を用いた相互作用因子のスクリーニング法を用いてLAP1タンパク質の相互作用因子を同定する。二つ目は準備の完了した葉緑体中の詳細な局在解析とLAP1タンパク質の生化学的な解析を行う。