hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ビルドアップ型分子配線を基軸とする機能性分子素子の作製

本研究ではπ共役鎖中に外部刺激応答性官能基を導入し,機能性分子ワイヤの合成を目指した。まず,被覆型π共役モノマーと種々の機能性π共役分子との共重合反応により被覆型機能性分子ワイヤの合成を行った。その結果,酸化還元応答性,光応答性,イオンセンシング能,燐光発光能を有する分子ワイヤの合成に成功した。例えば,チアフルバレンユニットを有する分子ワイヤでは酸化還元により,蛍光発光特性が変化し,ジアゾベンゼンおよびジアリールエテンユニットを有する分子ワイヤでは,フォトクロミックにより分子ワイヤの形状が変化することを明らかとした。また,ポルフィリンユニットを有する分子ワイヤではポルフィリンに含まれる金属の種類により光誘起導電性が変化することを見出し,ポルフィリンーピリジンの配位結合を有する分子ワイヤは一酸化炭素および光照射により,分子ワイヤが自己修復機能を有することを見出した。この配位結合により連結した分子ワイヤの分子内電荷移動度は0.22 cm2/Vsと算出され,類似の炭素共役系に匹敵する高い移動度を示した。この値は金属を介した一次元ワイヤ上の電荷移動度としてはこれまでで最も高い値であり,その理論的考察を大戸達彦博士との共同研究により行い,剛直で直線性の高いルテニウムーピリジル結合間における効率的なホッピング伝導が鍵であることを明らかとした。また、配位型分子ワイヤに対して第一原理計算を行い,キャリア移動度の評価を行った。配位型ワイヤは共有結合型含白金アセチリドワイヤよりも高い移動度を示した。このことはRuポルフィリンとピリジル基を介した炭素骨格の波動関数の混成は弱いが,それが逆にホールの輸送に伴う構造変化のショックアブソーバーとなり,移動度を高めることが明らかになった。29年度が最終年度であるため、記入しない。我々は、導電性高分子をシクロデキストリンで被覆することで炭素ワイヤどうしの接触を防ぎ、キャリア移動度や発光特性を高める研究を進めている。近年では、自己修復・燐光発光等の機能を持った遷移金属錯体を分子ワイヤに導入し、高機能かつフレキシブルな分子ワイヤを合成している。しかし、金属錯体の導入によってキャリア移動度が低下してしまうという問題があり、移動度をコントロールするための分子設計が課題であった。その解決策の1つとして理論計算を用い、どのような炭素骨格と金属錯体の組み合わせが高移動度を生むかを調べる必要がある。本研究では、被覆型分子ワイヤに対して第一原理計算を行い、キャリア移動度の評価を行った。Ru(II)ポルフィリンピリジル・Pt(II)アセチリドを遷移金属錯体部位として有する2種類のワイヤを比較した。移動度の評価方法はいくつか存在し、原子間の飛び移り積分をパラメータ化し、量子ダイナミクスを解く方法がよく用いられている。しかし今回は移動度を決めるパラメータを抽出するため、deformation potential (DP)モデル、Marcus理論の二つを用いて移動度の評価を行った。DPモデルはバンド伝導極限を想定し、長い鎖のバンドの有効質量と、鎖が伸縮した際のバンド端の変化(DP)より移動度を求める。Marcus理論では、ホッピングサイト間の飛び移り積分とサイトの再配向エネルギーより移動度を求める。いずれのモデルにおいても、RuワイヤはPtワイヤよりも高い移動度を示した。Ruポルフィリンと炭素骨格の波動関数の混成は弱いが、それが逆にホールの輸送に伴う構造変化のショックアブソーバーとなり、移動度を高めることが明らかになった。比較的簡単な計算方法から移動度の定性的な差が記述できたことで、今後はこの計算を分子合成の前のスクリーニングとしても用い、高移動度の分子ワイヤを探索することが期待できる。本研究は,研究領域内の共同研究により得られた成果で有り,速報誌として,J. Phys. Chem. Cに掲載された。

このことはRuポルフィリンとピリジル基を介した炭素骨格の波動関数の混成は弱いが,それが逆にホールの輸送に伴う構造変化のショックアブソーバーとなり,移動度を高めることが明らかになった。軽量,フレキシブル,印刷可能など様々な特徴を有する高分子半導体材料における最大の課題は,最も重要な物性指標である電荷輸送性能(移動度)が無機材料と比較可能なレベルに達していないことである。その最善の解決策は,共役高分子鎖の主要な電荷輸送経路であるホッピング伝導をより高速なバンド伝導型(コヒーレント輸送)へ導くことであり,電荷輸送における格子振動に伴う散乱を支配・制御するための斬新な構造設計が不可欠である。そこで,分子鎖に熱運動のコヒーレンシーを付与するための新方法論として,共役分子鎖の弾性変形領域での力学的刺激を検討する。即ち,共役鎖の両端を牽引することで,散乱を抑制させ,バンド伝導経路構築による電荷移動度の向上を目指す。その共役鎖を引っ張る手法として,まず共役鎖を環状分子で被覆し,両端に嵩高いストッパー部位を導入する。次に,環状分子間に電子反発を誘起し,環状分子間距離を増大させることにより,ポリマー鎖の両端を引っ張る。さらに,π共役鎖を剛直な金属有機構造体(MOF)の中に埋め込み構造的に固めることで,コンフィグレーションエントロピー(Sp)の抑制を試みる。即ち,有機配位子中に共役モノマー部位を導入し,MOFを形成させた後,重合を行い,MOF骨格中で共役鎖を形成させる。本手法では剛直なMOFの三次元構造により共役鎖を剛直・固定化するため,Spの抑制が可能と期待される。29年度が最終年度であるため、記入しない。
表面張力の高い海水中における海洋コンクリート構造物の疲労耐力の低下機構の解明

絶えず波浪による繰返し荷重を受ける海洋コンクリート構造物は、海水の持つ高い表面張力のために、疲労による被害を受けやすい過酷な環境にある。本研究課題では、港湾・海洋コンクリート構造物の疲労に対する安全性を合理的に確保するための基礎データを得ることを目的として、海水中でコンクリートの疲労強度が低下するメカニズムについて検討した。その結果、海水の持つ高い表面張力を考慮し、設計疲労強度を適切に設定することの必要性が示された。表面張力の高い海水中における海洋コンクリート構造物の疲労耐力の低下機構を明らかとするにあたり、平成19年度は静的圧縮過程におけるコンクリート内部微細ひび割れの発生伝搬状況について検討した。具体的には、繰返し載荷除荷を受けるコンクリートの応カ-ひずみ曲線のヒステリシスの面積より算定される「ひび割れ進展エネルギー」に着目し、静的圧縮応力下におけるコンクリート内部微細ひび割れの発生伝播状況についてエネルギー的に考察した。その結果、(1)ひび割れ進展エネルギーはひずみの増大にともなって累乗的に増加すること、(2)損失エネルギーに占めるひび割れ進展エネルギーの割合は浸漬液体の表面張力が同一であればひずみ比が異なっても一定値をとること、(3)浸漬液体の表面張力が大きいほど最大応力時のひび割れ進展エネルギーは減少すること等の知見が得られた.ここで、ひび割れ進展エネルギー(N・m)は,微細ひび割れを形成するための表面エネルギー(N/m)と微細ひび割れ面積(m^2)の積で表わされると考えられる。そこで、載荷試験後の供試体を用いて超音波伝播速度の測定を行ったところ、載荷の上限応力が大きいほど超音波伝播速度は低下するが、浸漬液体の表面張力の違いによる影響は見られず、ほぼ一本の近似曲線で近似できることが分かった。したがって、圧縮強度に達した供試体内部の微細ひび割れ量は、配合が同一であれば内部空隙中における液体の有無や表面張力によらずほぼ同程度であると推察され、ひび割れ進展エネルギーの低下は微細ひび割れ形成のための表面エネルギーの低下を表すと言える。以上のことより、乾湿状態の違い、あるいは浸漬液体の表面張力が増大することによるコンクリートの静的圧縮強度低下メカニズムとして、「表面エネルギー低下説」の妥当性を示した。平成20年度は,表面張力の異なる液体中にて疲労荷重を受けるコンクリートの微細ひび割れ発生伝播過程について,縦ひずみ値,および応力-ひずみ曲線のヒステリシス面積より算定される損失エネルギー量の変化に着目し検討を行った。コンクリートの水セメントは55%とし,供試体にはφ75×150mmの円柱を用いた。表面張力の異なる浸漬液体として,界面活性剤水溶液(表面張力:63.0dyn/cm),水(同72.8dyn/cm)および高濃度塩水(同90.1dyn/cm)を使用した。疲労試験には電気油圧式サーボパルサを用い,下限応力を静的強度に対し10%で固定し,上限応力を55,60,65%の3種類に設定した。供試体側面にひずみゲージを貼付し,防水処理を施した上で,供試体を液体に浸漬させた状態で疲労試験を行い,規定回数ごとに応力とひずみの関係を測定した。本実験で得られた主要な結果は以下の通りである。(1)定常領域におけるひずみ速度が一定であれば,浸漬液体の表面張力の大きさによらず疲労寿命はほぼ一定である。(2)同一の最大応力比で比較した場合,浸漬液体の表面張力の増大にともない,ひずみ速度の対数は直線的に増加する。このことは,液体の表面張力の影響によって微細ひび割れを形成するための表面エネルギーが低下し,微細ひび割れの進展が促進されることを示している。(3)疲労寿命Nに対する繰返し回数nの比n/Nが大きくなるほど,ヒステリシス面積より算定される損失エネルギーは比例的に増加するが,その増加割合は浸漬液体の表面張力の大きさに依存する。(4)同一の最大応力比で比較した場合,浸漬液体の表面張力が増大するにともなって,疲労破壊時の損失エネルギーの累計は直線的に低下する。このことは,液体の表面張力の影響により微細ひび割れを形成するための表面エネルギーが低下し,微細ひび割れの進展が促進されることを示している。
青果物輸送における環境対応型包装資材に関する研究

本研究では,青果物物流の輸送包装容器として利用が増大しつつあるリユース容器の優位性について,3つの異なる分野から一貫物流実証試験による共同研究をおこなった。その結果,農産物物流経済学視点から,リユース容器は現在,多くの青果物物流容器として利用されている輸送包装容器よりも物流コストを削減できる。また農産物流通工学の視点から,リユース容器は品質保全・鮮度保持においても優れている。さらに農産物環境会計学の視点から,リユース容器が段ボール箱より環境負荷軽減効果が大きいことをLCA分析により明らかになった。青果物輸送における環境対応型包装資材に関する研究に関し、平成24年度は、イチゴとスイートコーンを事例として調査研究を実施した。イチゴは、冬春イチゴ(栃木、とちおとめ)と夏秋イチゴ(北海道、すずあかね)を対象として調査研究をおこなった。冬春イチゴについては、大産地である栃木県の「とちおとめ」を対象にJAうつのみやから山形県イオンまで約500kmの実輸送試験による調査研究を実施した。実輸送試験では、現在、イチゴの物流輸送包装容器として利用されている段ボール箱とリユース容器とについて収穫から販売まで実輸送させ、2つの容器について物流効率および品質保について社会科学、自然科学の視点から比較分析をおこなった。また、夏秋イチゴに関しては、近年、生産が急増し全国でも最も生産の多い北海道の「すずあかね」を対象に、JAよいち、JAひだか東、コージーコーナー(株)、もりもと(株)、きのとや(株)、シャトレーゼ(株)などの協力により、物流効率および品質保全に関する調査研究をおこなった。冬春イチゴ、夏秋イチゴともリユース容器の優位性に関する貴重なデーターが得られた。平成24年度は、さらに、前年度残すことができた予算を利用してスイートコーンについても調査研究をおこなった。スイートコーンは、北海道(JA木野)産のスイートコーン(ホワイト系)を対象とした。調査研究は、JA木野から千葉県の量販店(マルエツ)まで、スイートコーンの輸送包装容器として利用されている発泡箱(氷詰め)とリユース容器について物流効率および品質保全について実輸送試験による比較分析をおこなった。ただ、本年度の調査研究では、予算の関係から科学的データとして利用できるデータを十分蓄積できなかったため、スイートコーンに関する調査研究は、引き続き平成25年度も実施する。青果物輸送における環境対応型包装資材に関する研究に関し、平成25年度は、スイートコーンとみかんを事例として調査研究を実施した。特に、スイートコーン(ホワイト)は、前年度の予備的調査から科学的データとして耐えうるものとすることを目的に調査研究をおこなった。調査は、北海道のJA木野から千葉県の量販店(マルエツ)まで、スイートコーンの輸送包装容器として利用されている発泡箱(氷詰め)とリユース容器、段ボール箱について経済性(物流効率、物流コスト、生産者実現労働費)および品質保全(試食評価、重量、糖度等)について実輸送試験による実証的な比較分析をおこない有意義な結果をえることができた。過去2年間の研究と同様に、スイートコーンの実証的研究調査においても、経済性および品質保全においてリユース容器の優位性が明らかとなった。青果物流通の輸送包装容器としてリユース容器は、省資源や環境対応だけでなく経済性や品質保全性においても優れた容器であり、わが国の青果物流通での利用を、特に卸売市場流通での利用も一層進めて行く必要がある。またこれまでの3年間の研究を通じ、今後リユース容器を一層拡大していくためのいくつかの課題も明らかとなってきた。まず第1に、デポジットシステムの考え方を基本とした紛失防止システムの義務化(制度化)が不可欠である。第2に、卸売市場にリユース容器の回収拠点(デポ)を卸売市場として整備する必要がある。第3に、リユース容器による生産から流通・販売までのトータル物流コストの削減を目指すことが重要である。青果物輸送における環境対応型包装資材に関する研究に関し、平成23年度は、北海道産ブロッコリーを事例として調査研究を実施した。北海道で生産されるブロッコリーは、物流の輸送包装容器として、現在、発泡スチロール箱(以下、発泡箱と略)が多く利用されている。本研究では、リユース容器の優位性について、発泡箱との比較物流試験を実施し、物流効率と品質保全について検討した。物流効率については、物流作業時間および物流費の比較分析をおこなった。その結果、リユース容器は、発泡箱に比して産地物流作業時間の短縮、産地物流費の削減が可能となり、リユース容器に優位性があることが明らかとなった。また発泡箱からリユース容器に転換すれば、生産者受取価格の増大が可能となることも明らかとなった。品質保全については、(1)輸送中の温湿度(輸送中のブロッコリーの芯温、包装内温湿度、トラック荷室内温湿度)、(2)ブロッコリーの品質(輸送前後の品質について、重量、色、ビタミンC含量)について、発泡箱とリユース容器の測定および分析をおこなった。分析結果によれば、5°Cに設定された冷凍車で輸送した場合、外気温の高い8月においても市場到着までの鮮度保持効果に差は認められなかった。また到着翌日まで25°C程度の冷蔵室に置かれた後も翌朝の品質に問題はなかった。

以上のことから、予冷を行うこと、冷凍トラックを用いること、市場到着後できるだけ温度管理の可能な部屋に置かれることが出来れば、発泡箱以外の包装資材を用いて、鮮度を保持して輸送が可能であると考えられる。北海道産ブロッコリーの市場価格は、年々低下傾向にある。それを考えると、生産者受取価格の維持あるいは減少の抑制のためにも、発泡箱(氷詰め)からリユース容器(氷なし)への転換を早急に検討するべきである。本研究の最終年度に当たる平成26年度は、第1に、北海道の長ネギを対象として、農産物物流経済学的視点および農産物流通工学的視点から実証的研究をおこなった。第2に、平成23年度から4年間の共同研究の研究成果として成果報告書(総ページ数295)を作成した。長ネギの実証研究では以下の成果が得られた。物流経済学視点からは段ボールからリユース容器に転換することにより物流コストの削減が可能となり、生産者実現労働費が増大することが明らかとなった。また、消費者アンケート調査により高齢化が進みつつあるなか消費者は、好きな長ネギを好きな量だけ自由に購入したい消費者が増大していることが明らかとなった。長ネギの場合、袋や結束による2本ないし3本単位での販売形態でなく、皮むきや皮つき(土付き)などのねぎを好きな量だけ購入したい消費者が多くいることも明らかになった。流通工学視点からは、段ボール箱とリユース容器の違いと長ネギの曲がりとは関係がないことが明らかとなった。以上の調査研究をおこなうと同時に「青果物輸送における環境対応型包装資材に関する研究」に関して4年間実施した共同研究の成果報告書の作成作業をおこなった。本研究では,青果物物流の輸送包装容器として利用が増大しつつあるリユース容器(Reusable Plastic Containers)の優位性について,3つの異なる分野(農産物物流経済学,農産物流通工学,農産物環境会計学)から一貫物流実証試験による共同研究をおこなった。農産物物流経済学視点からは,リユース容器は,現在,多くの青果物物流容器として利用されている輸送包装容器よりも物流コストを削減できる。また農産物流通工学の視点からは,リユース容器は品質保全・鮮度保持においても優れている。さらに農産物環境会計学の視点からは,リユース容器が段ボール箱より環境負荷軽減効果が大きいことが明らかになった。食品流通・農産物物流経済学本研究課題の解明には、産地から小売までの実輸送試験により調査分析をおこなえるかどうかが、課題解明のための重要なポイントである。本年度は、コーディネーターのイフコ・ジャパン(株)の輸送試験ルートのコーディネートにより、産地(JA)、卸売市場、小売店の積極的な協力を得ることができ、本年度予定していた課題解明に関する調査は、おおむね終えることができたが、スイートコーンに関しては科学的データとするための追加調査研究がさらに必要である。
原子層エピタキシ法による酸化亜鉛薄膜成長とドーピングの空間コヒーレンス制御

本研究では、原子層エピタキシ法(ALE法)による酸化亜鉛薄膜成長の特徴を理解するとともに、ドーパントの空間分布を制御したn型酸化亜鉛薄膜を作製し、その物性を明らかにすることを目的としている。平成19年度は、酸化亜鉛ALE成長に適する亜鉛原料の検討の観点から、ジエチル亜鉛とジメチル亜鉛を用いた場合の結晶構造、電気特性の基板温度依存性を調べた。その結果、基板温度の上昇に伴い、酸化亜鉛薄膜の結晶性は向上するが、原料由来の混入不純物が増大することが明らかとなった。また、ジエチル亜鉛とジメチル亜鉛の比較では、ジメチル亜鉛の場合がより高濃度の不純物が残留することが分かった。これは、原料の熱分解温度の予想とは矛盾し、表面反応の違いに起因していると考えられる。酸化亜鉛単結晶基板上のALE成長では、前年度、Zn極性面とO極性面において、表面モフォロジーに大きな違いが観測されていたが、結晶構造の観点から詳細な評価を行い、その違いを明確にした。また、ALE成長の原料である水との接触角を調べ、基板表面の水酸基密度がALE成長初期過程において極めて重要であることが明らかとなった。その知見に基づき、紫外線を用いた基板表面処理により水酸基密度を変化させ、表面水酸基密度がALE成長に与える効果を検討するとともに、酸化亜鉛ALE成長における基板表面処理と原子層単位の成長に一定の目途をつけた。n型ドーピングについては、基板温度に依存してドーピング特性が大きく変化し、ドーピングサイトの制御のためには、低基板温度での成長がより適していることが分かった。本研究の成果は、ワイドギャップ酸化物半導体のサイト選択ドーピング技術としてALE法の可能性を示すものであり、将来のデバイス応用におけるキーテクノロジとしても期待できる。本年度は、無添加酸化亜鉛薄膜をガラス基板、サファイア基板、酸化亜鉛単結晶基板上に成長し、成長条件の検討を行った。亜鉛原料としてジエチル亜鉛を用い、酸化剤として水とオゾンの違いを比較するとともに、成長中の光照射の効果について検討した。ガラス基板上では、成長前の基板処理に応じて、成長初期の成長速度および薄膜配向性の変化に違いが生じた。これは、基板表面の水酸基の密度が、結晶核形成過程に影響を及ぼしたものと考えられ、成長前の基板処理の重要性を示唆している。また、酸化剤として水を用いた場合は、140180°CにALEウィンドウが観測されるのに対し、オゾンを用いた場合は140°C付近から基板温度の上昇とともに成長速度がゆるやかに増加し、基板温度300°Cまでの範囲においてALEウィンドウとなる成長速度の飽和領域は観測されない。オゾン供給時に紫外光を照射したところ、成長速度の増大が観測された。このことから、成長速度の基板温度依存性は、成長に寄与するラジカル酸素を生成するオゾンの熱分解に律速され、紫外光照射によりオゾンの分解が促進されたと理解される。酸化亜鉛単結晶基板上のALE成長では、Zn極性面とO極性面において、表面モフォロジーに大きな違いが観測された。O極性面では、円形粒状の表面モフォロジーを示すのに対し、Zn極性面では、方向性を持った長楕円状の表面モフォロジーを示すことがわかった。それぞれの極性面では、ダングリングボンドの数が異なっており、表面拡散や表面吸着といった成長に強く影響する現象が関与していると考えられる。
高等動物のオートファジーに関わる分子群の同定と機能解析

酵母オートファジーに必須なApg8pのラットホモログであるLC3について、同一遺伝子に由来し分子量が異なる2つのフォームがあることを見いだした。これらは細胞内分布が異なっており、LC3-Iは細胞質にLC3-IIは膜分画に存在した。次いでLC3-IIがオートファゴソーム膜に局在することを確認した。LC3は、前駆体として翻訳された後直ちにC末端22残基が除去されLC3-Iとなる。LC3-Iの一部はさらに修飾を受けLC3-IIに転換される。この転換は、オートファゴソーム形成の増減と良く相関しており、LC3-IIはオートファジーの進行をモニターするプローブとして極めて有用であると考えられる。Apg5の哺乳類ホモログの遺伝子を破壊したES細胞ではオートファゴソームが形成されないことを示した。この細胞ではLC3-IIも出来ないので、LC3とApg5の機能的連関が考えられる。Apg5は、隔離膜と未知の扁平小胞に分布していた。GFP-Apg5の実時間ビデオ観察により、その小胞から隔離膜が伸長しオートファゴソームが形成されることが示された。Apg5はApg12とユビキチン化に類似した反応により共有結合するが、この反応が隔離膜の成長に必要であることが判明した。またApg5は隔離膜の外側膜に集中して分布していた。Apg6のホモログBeclinの減少がオートファジー能力の低下と発癌を引き起こすことが他のグループにより報告されているが、Beclinの局在や機能については何も判っていない。我々は、Beclinの全量がクラスIIIのPI 3.kinaseと複合体を形成しており、複合体の約半分がトランスゴルジ網状体に局在することを見いだした。おそらくBeclinはPI 3-kinaseの調節サブユニットとして機能し、ゴルジ体からオートファゴソームの構成成分を供給する経路を制御しているものと思われる。1)酵母自食作用に必須な蛋白質の一つと相同性を持つラットLC3蛋白質に、細胞質に分布するLC3-1とオートファゴソームに局在するLC3-IIの2型が存在することを見いだした。また生合成されたLC3のC末端22残基が切断されてLC3-1が生じ、その後さらに修飾を受けてLC3-IIに変化することが判明した。この翻訳後修飾によるLC3-II形成は、オートファゴソームの形成と相関して制御されており、LC3-IIとオートファゴソームの存在量は比例していた。自食作用を遂行するオートファゴソームの膜に結合する蛋白質が同定されたのは世界でも初めてであり、LC3-IIはオートファゴソームマーカーとして極めて有用と思われる。(現在論文投稿中)2)自食作用を制御する蛋白質Beclinが、ゴルジ体に局在することを明らかにした。おそらくゴルジ体からの小胞輸送に関与することで自食作用を制御していると考えられる。3)酵母自食作用蛋白質のヒトホモログhAPG5とhAPG12がそれら以外の蛋白質を含む非常に大きな蛋白質複合体を形成していることを示した。複合体を構成する蛋白質を同定することで、自食作用の装置の解析が進むであろう。さらにhAPG5遺伝子を破壊したES細胞の作成に成功した。この細胞は上記複合体を形成できず自食作用も全く行えないことから、hAPG5を含む複合体の形成が自食作用に必須であることが証明された。

自食作用を人為的に欠損させた細胞の報告例はこれまでなく、この細胞を用いることで自食作用の分子機構と生理的意義の解明に進展が期待される。GFP-Apg5を用いて、今まで知られていなかったオートファゴソーム前駆体膜を同定し、それが伸長しオートファゴソームを形成していくことをビデオ観察により世界に先駆け示した。Apg5とApg12の共有結合が、前駆体膜への結合には必要ないが膜の伸長に必須であることを明らかにした。Apg5はApg12以外に63kDa等の複数の蛋白質と約700kDaの巨大な複合体を形成しており、それらの蛋白質を精製できたので現在アミノ酸配列の解析を行っている。さらに昨年度樹立したApg5遺伝子破壊細胞がオートファジー不能であるばかりではなく、オートファゴソーム膜に結合する別の蛋白質LC3-ll(昨年度報告)を形成できないことが判った。Apg5とLC3に機能的な連関があることが推測される。Apg5はオートファゴソームが完成する前後に膜から離脱するが、LC3-llは留まる。昨年TGNに分布することを示したBeclinの全量がphosphatidylinositol 3-kinaseと結合していることを明らかにした。Beclinはこの酵素の制御を通して、TGNからオートファゴソーム形成に必要な因子を供給していると思われる。以上、今まで全く未知であった哺乳類オートファジーの分子機構の一端を明らかにするという大きな成果を得ることが出来た。またApg5-Apg12やLC3-ll等のオートファゴソーム膜に局在する蛋白質を同定したことで、これらをマーカーとして、発生・分化や疾患におけるオートファジーの意義を解明することが可能になった。
肝星細胞のエネルギー代謝に着目した肝線維抑制法の開発

肝星細胞の活性化について詳細に解析するために、スフェロイド培養を行った。遺伝子発現をSAGE解析とIPA解析を用いてそれぞれ解析したところ、mitochondria dysfunction, hypo signalなどの、いくつかの興味深いパスウェイの変化が認められた。今後、遺伝子発現解析、ウェスタンブロッティング、メタボローム解析などでさらに詳細を調べていく予定である。次に、肝星細胞の評価に使うことができるAKアイソザイムプロモーターにGFP標識をつけたコンストラクトを、マウスRosa26に導入することを試みたが、作製に至っていない。今後いくつかの改善策を行い継続していく予定である。さらに、アデニル酸キナーゼアイソザイムがどのようなタンパクと結合するかを調べるため、プルダウンアッセイを行ったが、現在のところ結合タンパクは得られていない。プルダウンの条件を今後検討していく予定である。プルダウンアッセイで結合するタンパクを同定できれば、エネルギー代謝のメカニズムの解明に役立つと考えられる。肝星細胞の活性化について詳細に解析するために、spheroid培養を行った。培養後1日目の細胞を用いて、遺伝子発現をSAGE解析とIPA解析した。Canonical pathwayとしてSirtuin, EIF2 signaling, mitochondria dysfunction, hyposignal, Epithelial adherences junction signalingなどでパスウェイの変化が認められた。更に得られたCanonical pathwayをMGで-log(p-value)が高いpathwayのTOP15と比較したところ、Oxidative phosphorylationを除いたすべてのpathwayがMGと浮遊培養で有意な変化が認められた。さらに、AKアイソザイムプロモーターにGFP標識をつけたコンストラクトを、マウスRosa26に導入することを試みた。現在数百個程度の受精卵に遺伝子導入し、評価を行っているところである。今のところ星細胞活性化評価用AKアイソザイムプロモーターを持つトランスジェニックマウスの作製はまだうまくいっていないが、今後継続していく。アデニル酸キナーゼアイソザイムがどのようなタンパクと結合するかを調べるためプルダウンアッセイを行ったが、現在のところ結合するタンパクは同定されていない。Spheroid培養を行った際に起こる変化の解析を継続して行う。特にアデニル酸キナーゼを含めたエネルギー代謝の変化について、遺伝子発現解析、ウェスタンブロッティング、メタボローム解析などを用いて調査する。肝星細胞活性化評価用AKアイソザイムプロモータートランスジェニックマウス作製を継続して行う。トランスジェニックマウスが得られれば、肝星細胞の評価に使用することができるか評価する。四塩化炭素投与により、慢性肝障害を与えたマウスの肝臓を単離して、蛍光を調べる。さらに、アデニル酸キナーゼアイソザイムが、どのようなタンパクと結合するのか調べるため、プルダウンアッセイを行う。プルダウンにはproteinAに抗体をつけ、さらにクロスリンクしたものに肝星細胞のタンパク粗抽出液を投与し、複合体を単離する。遺伝子ノックダウンによる細胞の解析アデニル酸アイソザイムをノックダウンした細胞を用いて、質量分析により網羅的に細胞の代謝産物の解析を行った。現在得られた代謝産物の解析を行っている。さらにそれぞれのサンプルに対してウエスタンブロッティングによるタンパク発現解析も行った。:星細胞活性化評価用AKアイソザイムプロモータートランスジェニックマウスの作製AKアイソザイムプロモーターにGFPをつけた肝星細胞が同定できるトランスジェニックマウスを作製を試みた。まずプロモーター:GFPプラスミドをリニアにしてマウス受精卵にインジェクションを行った。100匹以上のマウスを作製し評価したが目的のトランスジェニックマウスは得られなかった。そこでより効率よく作製するためにROSA26配列にプロモーター:GFPを入れるようCRISPR法に変更した。アデニル酸キナーゼの遺伝子発現変化を行った細胞の代謝解析では、アデニル酸キナーゼアイソザイムの過剰発現およびノックダウン細胞の代謝解析を予定通り行うことができた。アデニル酸キナーゼの遺伝子発現変化を行った細胞のメタボローム解析ではアデニル酸アイソザイムをノックダウンした細胞を用いて、質量分析により網羅的に細胞の代謝産物の解析を行うことができた。ミトコンドリア解析としてウエスタンブロッティングによるミトコンドリア局在タンパクや、ミトコンドリアの低酸素応答に重要であるタンパクの発現解析も行った。これまでにAKアイソザイムAとBの発現の差が肝星細胞と肝細胞で違いがあることをこれまでに見つけている。そこでAKアイソザイムプロモーターにGFPをつけたコンストラクトを、マウスRosa26に導入することを試みた。現在100個程度の受精卵に遺伝子導入し評価を行っているところである。今のところ星細胞活性化評価用AKアイソザイムプロモータートランスジェニックマウスの作製ではまだうまくいっていないが、より効率の良い方法に変更できる可能性が示された。

プルダウンの条件を今後検討していく予定である。プルダウンアッセイで結合するタンパクを同定できれば、エネルギー代謝のメカニズムの解明に役立つと考えられる。肝星細胞の活性化について詳細に解析するために、spheroid培養を行った。培養後1日目の細胞を用いて、遺伝子発現をSAGE解析とIPA解析した。Canonical pathwayとしてSirtuin, EIF2 signaling, mitochondria dysfunction, hyposignal, Epithelial adherences junction signalingなどでパスウェイの変化が認められた。更に得られたCanonical pathwayをMGで-log(p-value)が高いpathwayのTOP15と比較したところ、Oxidative phosphorylationを除いたすべてのpathwayがMGと浮遊培養で有意な変化が認められた。さらに、AKアイソザイムプロモーターにGFP標識をつけたコンストラクトを、マウスRosa26に導入することを試みた。現在数百個程度の受精卵に遺伝子導入し、評価を行っているところである。今のところ星細胞活性化評価用AKアイソザイムプロモーターを持つトランスジェニックマウスの作製はまだうまくいっていないが、今後継続していく。アデニル酸キナーゼアイソザイムがどのようなタンパクと結合するかを調べるためプルダウンアッセイを行ったが、現在のところ結合するタンパクは同定されていない。トランスジェニックマウスの作製を継続する。トランスジェニックマウス得られれば肝星細胞の評価に使うことができるか評価する。四塩化炭素投与により慢性肝障害を与えたマウスより肝臓を単離して蛍光を調べる。得られた細胞から肝星細胞特異的表面抗原マーカーや遠心分離などを行い単離する。単離した肝星細胞を用いて遺伝子発現解析、タンパク発現解析、メタボローム解析などを行う。障害肝に対する骨髄細胞投与をコラーゲンなどの線維の産生と分解について評価する。作製したトランスジェニックマウスが肝星細胞の評価に使うことができるか評価する。また蛍光により細胞のソーティングを行い、星細胞の活性化を評価する。
化学混和剤を使用した汎用型混合セメントの開発

建設産業におけるセメントからのCO2排出量削減と循環型資源有効利用を両立させた我が国の実情に即した汎用型混合セメントを開発することが2030年までの温室効果ガス排出量削減目標を達成するためには急務である。化学混和剤の中にはセメントや混合材自体の水和反応速度を増加させるものが存在することが指摘されているが、化学混和剤を使用して混合セメントの初期強度発現性を改善させようという例はない。本研究では化学混和剤を使用した初期強度発現性を改善させた汎用型混合セメントを開発することを目的として研究を行う。
線形動物ミトコンドリア翻訳系に関する研究

本年度は、線形動物ミトコンドリア(mt)リボソームの精製への試みと、線形動物mt翻訳因子を用いた試験管内タンパク質合成系の再構築に必要な、翻訳伸長因子EF-G1/G2の組換えタンパク質の大量調製を行った。mtリボソームの精製については、昨年度までに作製した形質転換線虫とは別に、Protein Aとカルモジュリン結合タンパク質とを並列に繋いだペプチドタグをC末端側に付加した、mtリボソームタンパク質前駆体候補遺伝子の組換え体を発現する形質転換線虫の作製を試みた。残念ながら、現段階では形質転換線虫の作製には至っていない。また、昨年度までに作製していたヒスチジンタグ及びSタグを並列に付加したmtリボソーム小サブユニットのS2タンパク質を発現する形質転換体を用いても、mtリボソームの精製を達成することはできなかった。mt EF-Gについては、本年度は、大腸菌を用いた線虫(C.elegans)ミトコンドリア(mt)EF-G2の大量発現系を構築し、精製に成功した。mt EF-G2は、mtEF-G1の相同体であり、真核生物に幅広く存在することが知られているが、その機能については未だ詳細な解析は行われていなかった。得られたEF-G2組換え体について、大腸菌リボソームを用いてリボソーム依存的なGTP加水分解反応の有無を測定したところ、大腸菌EF-GやC.elegans mt EF-G1と比較して、約20分の1程度ではあるが、GTP加水分解能を有していた。しかし、大腸菌翻訳因子によるin vitro翻訳系での解析の結果、EF-G1と異なり、EF-G2はtranslocation活性を保持していなかった。この結果から、EF-G2は、タンパク質生合成系においてEF-G1とは異なる生理的役割を担っている可能性が示唆される。また、これらの成果は、線形動物mtタンパク質合成系の試験管内での再構築に向けた大きな一歩であると言える。本年度は、大腸菌を用いたC.elegansミトコンドリア(mt)EF-G1の大量発現系を構築し、精製に成功した。得られたEF-G1組換え体は、大腸菌リボソーム上でtranslocation活性を保持しでいるととから、このmtEF-G1は大腸菌リボソーム上でも機能し得ることが明らかとなった。また、大腸菌EF-Gのtranslocation活性を阻害する抗生物質フシジン酸に対し、C.eleans mtEF-G1は抵抗性を示した。これらの性質は哺乳類ミトコンドリアEF-G1と類似した性質であることから、大腸菌リボソーム上においては、哺乳類、C.elegans両者のmtEF-G1は類似した機能を有することが示唆された。この成果は、線形動物mtタンパク質合成系の試験管内での再構築に向けた大きな一歩であると言える。また、mtリボソームの精製については、C末端側にペプチドタグを付加したmtリボソームタンパク質前駆体候補遺伝子の組換え体を発現する形質転換線虫を作製中である。本年度までに、ピスチジング及びSタグを並列に付加したmtリホポソーム小サブユニットのS2タンパク質を発現する形質転換体の作製に成功しているが、mtリボソームの精製までには至っていない。現在は、他のペプチドタグやmtリボソームタンパク質を利用した形質転換線虫を作製中である。EF-Tnに関しては、現在EF-Tu1及びTu2の遺伝子破壊株を利用して、他生物のEF-Tuを発現する形質転換線虫を作製中である。
チオールサチライシンYaBとペプチド連結への応用

好アルカリ性バチルス属細菌YaB株の生産するアルカリ性エラスターゼはセリンプロテアーゼの一種で高アルカリ域に至適pHをもち、硬蛋白質エラスチンをよく分解する。アミノ酸配列上、サチライシンBPN'と約55%のホモロジーを有するのでサチライシンYaBとも呼ばれている。サチライシンBPN'の活性中心Ser221をCysに変換したものはプロテアーゼ活性を失うが、ペプチド結合能は保持しておりペプチドリガーゼとして注目されているが、その生産にはいくつかの難点があった。本研究はサチライシンYaBを材料としチオールサチライシンYaBを遺伝子工学的に生産する方法について検討した。サチライシン類はいずれもプロ配列を持つ前駆体として生成され、自触作用でプロ配列が切断される。またプロ配列は成熟型プロテアーゼの立体構造を決めるガイド配列になっていることが知られている。そこでプロ配列と成熟体部分を分離して、同一菌体から分泌生産させ活性型サチライシンが出来れば、チオールサチライシンも同様な手法で生成出来る筈である。枯草菌DB104株(菌体外プロテアーゼの2重欠損変異株)を宿主として上記方法により活性型サチライシンYaBの分泌生産に成功した。しかし同じ方法を用いても、チオールサチライシンYaBの生成には成功しなかった。次にサチライシンYaBのSer214をCysに変換した遺伝子を枯草菌WB600(菌体外プロテアーゼの6重欠損変異株)で発現させると52kDaの分子量を示すプロ体と思われる分子種が分泌されることを見いだした。これに微量の活性型サチライシンYaBを働かせると成熟型サイズの分子種が生じることから間違いなく52kDa分子種はプロ体であること、また成熟型サイズ分子種はチオールサチライシンYaBそのものであることが判明した。この方法でならチオールサチライシンYaBは安定に生成出来る。サチライシンBPN'の活性中心Ser221をCysに変換したものはプロテアーゼ活性を失うが、ペプチド結合能は保持しておりペプチドリガーゼとして注目されているが、その生産にはいくつかの難点がある。そこでサチライシンYaBを材料として活性中心アミノ酸Ser218をCysに変えたチオールサチライシンYaBの生産とその性質検討を行なうことにした。指定位変異によりSer→Cysの変換を行なったエラスターゼ遺伝子を持つプラスミドを枯草菌の主要2種プロテアーゼ欠損変異株DB104に導入しその生産する蛋白質をゲル電気泳動でしらべたが、本来の分子量約26,000のところにバンドが認められなかった。そこで枯草菌の6重プロテアーゼ欠損変異株WB600に導入したところ、誘導基質依存で菌体外に分子量51kdの蛋白質を分泌していることが判明した。これはプロ体としても異常に分子量が大きく、何か異常な構造をした中間体ではないかと推測される。この想定中間体に活性型サチライシンYaBを作用させると分子量約26,000の想定されるチオールサチライシンYaBのサイズになる。一方、従来から枯草菌におけるサチライシンYaBの生産は難しく、高度の発現系が完成していない。

サチライシンYaBの遺伝子aleを持つプラスミドを導入した枯草菌DB104のトランスフォーマントの中からカゼイン寒天培地上で大きなハローを形成するものが時に出現するので、これらの株について調べたところいずれもプラスミド上に変化があり、aleの下流領域が欠失していることが判明した。意図的にこの下流領域を欠失させても同様にサチライシンYaBの生産が約6倍上昇することが分かった。好アルカリ性バチルス属細菌YaB株の生産するアルカリ性エラスターゼはセリンプロテアーゼの一種で高アルカリ域に至適pHをもち、硬蛋白質エラスチンをよく分解する。アミノ酸配列上、サチライシンBPN'と約55%のホモロジーを有するのでサチライシンYaBとも呼ばれている。サチライシンBPN'の活性中心Ser221をCysに変換したものはプロテアーゼ活性を失うが、ペプチド結合能は保持しておりペプチドリガーゼとして注目されているが、その生産にはいくつかの難点があった。そこでサチライシンYaBを材料としチオールサチライシンYaBを生成する方法について検討した。サチライシン類はいずれもプロ配列を持つ前駆体として生成され、自触作用でプロ配列が切断される。またプロ配列は成熟型プロテアーゼの立体構造を決めるガイド配列になっている。そこでプロ配列と成熟体部分を分離して、同一菌体内で分泌生産させ菌体外に分泌されたところで活性型サチライシンが出来れば、チオールサチライシンも同様な手法で生成出来る筈である。枯草菌DB104株(菌体外プロテアーゼの2重欠損変異株)を宿主をして上記方法により活性型ソチライシンYaBの分泌生産に成功した。しかし同じ方法を用いても、チオールサチライシンYaBの生成には成功しなかった。この作成法では不安定であるためと思われる。一方、サチライシンYaBのSer214をCysに変換した遺伝子を枯草菌WB600(菌体外プロテアーゼの6重欠損変異株)で発現させると52kDaの分子量を示すプロ体と思われる分子種が分泌されることを昨年度報告したが、これに微量の活性型サチライシンYaBを働かせると成熟型サイズの分子種が生じることから間違いなく52kDa分子種はプロ体であること、また成熟型サイズ分子種はチオールサチライシンYaBそのものであることが判明した。この方法でならチオールサチライシンYaBは安定に生成出来る。
西夏王国の地方支配―西夏語文献に現れる経略使・監軍司の職掌の解明を中心に―

本研究は、西夏王国が地方に設置した経略使や監軍司とよばれる官庁がどのような職務を遂行していたかを西夏語で書かれた文献を解読し、西夏王国の朝廷が地方をどのように治めようとしていたかを解明するものである。本研究課題を遂行する方法として、まず西夏の法令集にある経略使や監軍司が関係する条文を解読することにより、各官庁が法令上どのような職務を遂行することになっていたか明らかにする。続いて、両官庁が法令集にあるような職務を実際に遂行していたか検証するために、経略使や監軍司が関係する官文書を解読する。解読の対象となる西夏語の文献はロシアの研究所が所蔵しているため、ロシアでの実見調査を実施する。
酵母tRNaseZの細胞内機能の解明

真核生物のエンド型リボヌクレアーゼtRNase Zは、discriminator部位において前駆体tRNAの3'側を特異的に切断する酵素である。出芽酵母Saccharomyces cerevisiaeは、ただ1つのtRNase Zを持っている。その組換え酵母tRNase Zは、試験管内3' tRNAプロセッシング活性を持っていた。酵母tRNase Zは、核内に局在し、生育に必須であった。酵母tRNase Zの温度感受性変異株を用いて前駆体tRNAのプロセシング解析をしたところ、3'端非プロセシング産物の蓄積が見られた。すなわち、SctRNase Zは、前駆体tRNAの3'端プロセシングに必要であることが示唆された。tRNase ZLは真核生物においてtRNAの3'端プロセシングに関与するendoribonucleaseで、前駆体tRNAの3'伸長配列をdiscriminator塩基で切断する酵素である。tRNaseZLは、生育に必須であるという理由もあり、in vivo解析はほとんど行われてないが、生理学的意義、機能を正確に把握するためにはin vivo解析が必須課題である。そこで様々な遺伝学的解析手法がある酵母Saccharomyces cerevisiaeを利用して解析を行った。まず、大腸菌の異種蛋白質発現系を利用し、酵母tRNaseZLを生産・精製した。酵母tRNaseZLの酵母tRNAに対する機能について、酵母S.cerevisiaeのSer、Phe、Leu、Pro、Trpの5種類のpre-tRNAを作製し、その活性について検討した。その結果、5種類のtRNAのどの場合においても5'リーダー配列およびイントロン配列存在下、特に5'リーダー配列の存在により切断効率が低下することが分かった。これは5'リーダー配列存在下では5'リーダー配列と3'トレーラー配列の水素結合により高次構造が形成されtRNaseZLの基質切断効率が低下するからであると考えられた。また1、酵母tRNaseZの前駆体tRNAの切断部位について調べたところ、5'リーダー配列、イントロンの有無、切断効率、tRNAの種類に関係なく、前駆体tRNAはすべてdiscriminator塩基で切断されていた。次に酵母細胞内における酵母tRNaseZLの機能を解析するため、trzl温度感受性変異株の作製を試み、候補株を取得し、現在、温度感受性について解析中である。また、酵母tRNaseZLの細胞内局在を調べた結果、核に局在することが明らかとなった。生育に必須であるSctRNase ZLの機能を解析するため、trzl温度感受性変異株の作製を試み、SctRNase ZLの537番目のチロシンがロイシンに変換された変異株(trzl/Y537L)と538番目のロイシンがリシンに変換された変異株(trzl/L538K)を取得した。それぞれの株は、培養温度を30°Cから37°C或いは25°Cにシフトすることにより生育阻害が見られたが、その阻害程度の大きかった25°Cへの温度シフト条件で、酵母細胞内のtRNAプロセシングとSctRNase ZLの関係について、ノーザン解析により調べた。その結果、野生株は温度を30°Cから25°CにシフトしてもtRNAプロセシングに変化は見られなかったが、trzl/Y537L株、trzl/L538Kでは、tRNAの3'端に伸長配列が残ったままの前駆体tRNAの蓄積が見られた。このことは、細胞内の変異型SctRNase ZLの機能が不全となり、tRNAの3'端プロセシングが阻害された結果であると考えられ、酵母細胞内におけるSctRNase ZLの機能は、これまでのin vitro解析の結果と同様に、前駆体tRNAの3'伸長配列をdiscriminator塩基で切断する酵素であることが示唆された。
海馬神経細胞に対する細胞保護物質投与での放射線誘導アポトーシス抑制効果の検討

本年度の研究経過として、昨年度に引き続き低濃度一酸化炭素の照射前投与による保護効果を確認するため投与群のモデルを作成し、脳海馬をはじめとする照射部位に放射線誘導アポトーシスを確認している。実験動物の脳海馬への放射線照射を施行し、同部位における急性期アポトーシス変化を測定するために、最も反応の良い照射後89時間にて脳標本を採取し、TUNEL法を用いて染色を行うことで評価を行っている。放射線誘導アポトーシス量を一酸化炭素未投与であるコントロール群との比較を行った結果、脳海馬のうち歯状回の傍顆粒層での反応が特に顕著であった。同部位における単位領域あたりのアポトーシス細胞を測定すると、一酸化炭素の照射前投与群では有意にその細胞数が減っており、一酸化炭素投与による放射線誘導アポトーシスからの保護効果と考えられた。この結果を基に、アポトーシスを呈した細胞が神経幹細胞系または神経細胞、神経膠細胞、血管内皮細胞など、どの種類の細胞であるかを検討中である。これと平行して、caspase-3の染色を行い、アポトーシスが認められた領域のほかの細胞でこの染色を観察することで、どの程度の細胞でアポトーシス過程が認められるか確認を行い、一酸化炭素投与による抑制効果を検討する。ただし、これらの作業工程のうち、なかなか染色がうまくいかないこともあり、評価方法を検討している状態で経過している。現在も、引き続き同定・評価の作業中である。本年度の研究経過として、まずは実験動物の脳海馬への放射線照射により、同部位における急性期アポトーシス変化をとらえるため、コントロール群として薬物投与を行なわないもので、脳海馬への放射線照射のみを行なった。放射線照射後の89時間にて麻酔薬の加療投与を行ない、還流固定を行なった。脳を採取した後、組織標本を作成し、これにTUNEL法を用いて染色を行うことで放射線誘導アポトーシスが脳海馬だけでなく、照射範囲の脳細胞で検出できることを確認した。つぎに、低濃度一酸化炭素ガスの放射線照射前投与により、実験動物に変化が生じないことを確認。これにより投与による毒性がないことを確認し、続いてその保護効果を確認するため、投与群のモデルを作成して脳海馬への放射線照射を行なった。コントロール群と同様な手技により、脳標本を採取し組織標本を作製している。これまでのところ、同様にTUNEL法を用いて放射線誘導アポトーシスを検出し、脳海馬をはじめとする照射部位に認められ、その解剖学的部位ごとのアポトーシス細胞数および領域内での変化について、有意差が認められるかどうかを評価しているところである。今後、保護効果の評価を継続する予定であると共にアポトーシスを生じた細胞の種類の同定を試みる。また、放射線誘導アポトーシスに対する保護作用を有すると思われる他の物質であるMelatoninおよびEPA投与を行い、同様な手段を用いることで、これらの投与による細胞保護効果判定を行っていく予定である。
オルガノイド培養システムを用いた癌幹細胞の特性とオートファジー活性との関係性

最近の報告で、食道基底細胞は均一な細胞集団ではなく、いくつかの異なった性質を持った細胞から構成されていると報告された。申請者は癌幹細胞も同様に異なる性質を持った細胞からなると予測し、その機能維持や分化過程にオートファジーが重要な役割を担っていると考えた。本研究は食道癌幹細胞のマーカーとして免疫チェックポイント分子であるCD73に着目、癌幹細胞のオートファジー活性意義につてオルガノイドを用い検証することを目的とした。
興奮性バーストニューロンに前庭人力を伝える脳幹中継ニューロンの機能

ネコの舌下神経前位核とその腹側網様体には、水平急速眼球運動の最終中継ニューロンである興奮性バーストニューロン(EBN)を直接駆動すると考えられる介在ニューロン(burster-driving neuron,BDN)が存在する。本研究は覚醒標本を用いてBDNの発射活動を生理的条件下で記録し、前庭入力および視覚性入力に対する応答を定量的に解析し以下の結果を得た。1.BDNは、対側水平半規管から興奮入力を受け頭部回転速度に比例した活動を示し、かつ対側への眼振急速相およびサッケードに先行してバースト発射を示した。この応答は方向特異性が高く、バースト発射に含まれるスパイク数は眼球運動の水平振幅に比例し、バースト発射頻度は水平眼球速度に比例していた。従って急速眼球運動を起こす速度信号はBDNのレベルで既に形成されていると考えられる。2.BDNは明らかな視覚性応答を示し、視野内で対側へ動く物体を提示した時にバースト発射を示した。さらに同側上丘深部の刺激によりBDNは短い潜時で賦活され、その最短潜時から2ないし3シナプス性に興奮性入力を受けることが示された。従って、BDNのサッケード応答および視覚性応答には、同側上丘からの興奮性経路が関与すると考えられる。また眼球運動の起こらない場合でも視覚性応答は見られることから、BDNを駆動する視覚入力はポーズニューロンの活動を休止させる入力とは独立であることが示唆された。3.上丘刺激により誘発される眼球運動の水平方向の振幅は頭部水平回転により明らかな変化を受けることが見いだされた。BDNの上丘刺激に対する応答も前庭入力により修飾され、対側への回転で促通を、同側への回転では抑圧を受けた。以上の結果から、BDNが前庭入力と視覚入力の統合に重要な役割を果たすことが示唆された。外転神経核の吻側にある興奮性バーストニューロンは,水平方向のサッケードおよび眼振急速相の速度に比例した発射活動を示し,その速度信号を直接運動ニューロンに伝えることが知られている.最近,バーストニューロンに対する水平半規管からの興奮性入力は,舌下神経前位核およびその近傍の背内側延髄網様体にある介在ニューロン(burslor driving neuron BDN)によって中継されることが急性実験により示唆された.本研究では速度信号の形成に占めるBDNの機能的意義を明らかにするため,ネコ覚醒標本を用い生理的条件下でBDNの活動を解析して以下の知見を得た.1.頭部回転により前庭性眼振を誘発し,単・BDNの発射活動と眼球運動との関係を定量的に調べた.BDNは対側へ向かう急速相に先行して著明なバースト発射を示した.また頭部を固定し前庭入力の無い状態で,サッケードに伴う活動を調べたところ,急速相と同様,対側へ向かうサッケード時にバースト発射を示した.バースト発射の頻度はサッケードあるいは急速相の水平方向の眼球速度に比例し,この関係はバーストニューロンで既に知られている関係と良く一致した.以上の結果から, BDNは急速相のみならずサッケードの発現にも重要な役割を果たすことが明らかにされた.2.バーストニューロンと異なりBDNは固視時,眼振緩徐相にも,発射活動を示した.正弦波回転を用いて前庭入力を与えた時の応答を解析した結果,緩徐相に見られる活動は頭部速度に比例すること,固視期の活動変化は視覚性入力によることが示唆された.このことは,前庭入力によりサッケード入力が修飾される可能性を示唆するものとして重要な知見であり,眼振形成の機序を考えるうえで興味深い.この点に関しては, 63年度の視覚性応答の解析により更に検討を加えたい.ネコの舌下神経前位核とその腹側網様体には、水平急速眼球運動の最終中継ニューロンである興奮性バーストニューロン(EBN)を直接駆動すると考えられる介在ニューロン(burster-driving neuron,BDN)が存在する。