hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
小中高12年間の算数数学の指導をふまえた「数楽Web教材」の開発と活用の在り方

○研究目的小中高12年間を見通した教材研究を行い,系統性を踏まえ,新学習指導要領の移行に対応し教科書に準拠した全単元全時間利用可能な数学Web教材「MathWeb2009」を開発し、活用しつつ、学習交流のあり方を工夫することで中高関連の発展的な学習を行い、「数理を創造する力」の育成を目指した。○研究の方法授業では,教科書を大切にした指導,授業の内容と密接にリンクし、小中高の12年間を見通し、発展学習にも対応した数楽Web教材(数学を楽しく学ぶという意味)「MathWeb2009」を開発した。このWeb教材は、導入問題、自作シミュレーションソフト、生徒の交流用ホワイトボードなどのデータなどを統合したWeb教材であり、普通教室にノートパソコンとプロジェクターや電子黒板、デジタルカメラなどのICTをフルに利用した授業実践を行った。また、このWeb教材をカラー印刷して、授業用プリント教材としそも利用を行った。希望者には、数楽Web教材DVD版を配布し、家庭学習での利用もできるようにした。(2)能動的な交流Web教材の利用とともに,自ら学ぶ姿勢を創りあげ,考えを深めるための数学学習班(4人を基本)による「能動的な交流」の学習形態により,「簡潔」,「明確」,「統合」の観点をふまえた論理づくり、考え作りを大切にした発展的な学習を行った。○研究の成果数楽Web教材「MathWeb2009」を中学校全学年全単元全時間分の開発を行うことができた。これらの数楽Web教材とともに、電子黒板やデジタルカメラ等のICTの活用と小中高12年間の系統性を考えた教材研究をふまえた発展的な学習によって、系統立てて考えることができるようになった。数学学習班による「能動的な交流」により,自ら学び考え,数理を創造する力を身につけていく生徒の育成を行うことができた。
渓流河道内植生の治水機能に関する研究

本研究では小貝川を対象河川として,治水面から河畔林のもつ機能を評価し,可変環境保全と治水との調和をはかる基礎史料とすることを目的として1)河川敷の特徴利用のの変遷,2)河畔林の河床変動に及ぼす影響3)河畔林の洪水流に及ぼす影響に着目し調査検討を行った。河畔林の形成は洪水時の堆砂のプロセスや出水頻度と密接な関係がある。1),2)について対象区域における昭和44年から20年間の河川敷の森林,農地,草地等土地利用の変遷と河川敷幅の変化や河床変動の経年変化を調査,考察することにより,河川林が平水路固定の機能を持つことを推測することができた。3)について福岡・藤田による河畔林の繁茂した河道における水位予測手法を用いて対象流量について不等流計算を行い水位縦断図を作成し,各調査地点の河畔林について洪水流の挙動を調べた。計算結果流下が妨げられ水位が上昇し危険と判定された区間の河畔林の特徴としては,比較的狭い高水敷上に低水路に沿った形で細長く高木が密生していることで,このような河畔林の存在する河川区間では,高水時には高水敷上の流積の増分は死水域として失われ,さらに洪水と洪水に挟まれる河川林の間で高いせん断抵抗が生じ流速が大きく減少する。このような河畔林は同時に河床変動の幅も大きく河道地形が不安定となっており治水上好ましくない河畔林の典型的な一例といえ,伐採も含めた適切な対策が望まれる。河畔林に対する治水上の評価は,高水敷上での位置,規模,密度,成育状況,周囲の河道地形などにより大きく変わるので個々の河畔林に対し適切な判断が重要である。近年自然生態系との調和を目指した河川,砂防施設整備の見直しが叫ばれている。本研究は河道内植生のもつ治水機能を評価しようとするものである。今年度は,茨城県にある小貝川,神奈川県の須雲川,狩川を対象河川としてその実態を調べた。調査中であるが,得られた結果は以下の通りである。(1)須雲川は,箱根町を流れる早川支流で源流は箱根火山で,関東大震災,豆相地震により,崩壊した土砂で荒廃した急流河川である。古くから砂防施設が入り,両岸,法面,河畔にはケヤキ,イロハモミジ,ツワザクラ等落葉広葉樹を中心に,アラカシ,スタジイ,タブノキ,アオキ等が見られる。潜在植生に近いものも残されており,砂防施設も自然となじんで落ちついた良好な自然や景観が作られている。現在河畔林の機能評価と施設をリフレッシュしてそれをより高める具体的方途を研究中である。(2)狩川は,源流は同じ箱根火山で,足柄市市街地を流れる酒匂川の支川で急流河川である。23年のアイオン台風で大災を出している。遊歩道が計画されており,濡筋を整備し,ヨシ類を適度に刈り込み水面を視認できるようにする。川緑公園作りと植栽による四季の演出が課題である。現在研究中である。(3)両河川とも,水路工については治水を骨子として,生態系との調和,魚道と景観も含めたリフレッシュ計画が必要で,なるべく魚道はつけないで魚の跳躍遡上できる2m以内の横工群を考えるのが維持管理上からも景観上からもよい。本研究では小貝川を対象河川として,治水面から河畔林のもつ機能を評価し,河川環境保全と治水との調和をはかる基礎資料とすることを目的として1)河川敷の土地利用の変遷,2)河畔林の河床変動に及ぼす影響3)河畔林の洪水流に及ぼす影響に着目し調査検討を行った。

現河道は過去からの実証的結論であり流路幅(掃流力)と側岸の侵食抵抗力が平衡状態にあると考えられる。対象区域における昭和44年から20年間の河川敷の森林,農地,草地等土地利用の変遷と河川敷幅の変化や河床変動の経年変化を調査,考察することにより,河畔林が平水路固定の機能を持つことを推測することができた。また河道内の河畔林は大きい粗度と見なされ,治水上,正・負の相反する効果をもつと考えられているが,治水上正の効用を積極的に評価し河川管理に反映していく上からも,河畔林のもつ機能を定量的に評価する必要がある。ここでは福岡・藤田による水位予測手法を用いて対象地域における不当流計算を行い,各調査地点の河畔林について洪水流の挙動を調べた。計算結果流下が妨げられ水位が上昇し危険と判定された区間の河畔林の特徴としては,比較的狭い高水敷上に低水路に沿った形で細長く高木が密生しており,こうした河川区間では,高水時には高水敷上の流積の増分は死水域として失われ,さらに洪水と洪水に挟まれる河畔林の間で高いせん断抵抗が生じ流速が大きく減少する。このような河畔林は同時に河床変動の幅も大きく治水上好ましくない河畔林の典型的な一例である。河畔林に対する治水上の評価は,高水敷上での位置,規模,密度,成育状況,周囲の河道地形などにより大きく変わるので個々の河畔林に対し適切な判断が重要である。
磁場と回転による星間ガスの重力収縮の制御過程の研究

重力は宇宙における進化の原動力として、星・銀河・銀河団といった天体の形成を司っている。これに対して磁場や回転はガスの収縮を抑制し、天体を円盤状、棒状、渦巻状に形づくり、構造に階層性を与えていると考えられている。しかし磁場は、回転するガス雲からアルフヴェン波によって角運動量がし、結果として遠心力が弱め、ガス雲の重力収縮を促進させることもある。また回転には磁場を巻き込み、ダイナモ効果によって磁場を強める効果もある。これらの、重力・回転・磁場のダイナミクスを明らかにするため、本研究課題では磁場に貫かれたガス雲の進化を、数値シミュレーションによって調べた。得られた成果は主に以下の2点である。1.渦状銀河では磁場が強いほど星生成が活発であることを、渦状銀河のガス円盤の分裂・収縮に対する安定性解析によって明らかにした。渦状銀河のガス円盤は銀河回転のために、自己重力にによる分裂・収縮に対しては安定である。しかし、銀河磁場があると、パーカー不安定性やアルフヴェン波による角運動量の輸送を通じて、ガス円盤を分裂・収縮に対して不安定にする。ガス円盤の分裂・収縮は星生成につながるので、磁場の強い銀河ほど星生成が盛んになることが示唆される。2.細長いフィラメント状ガス雲の分裂・収縮に対する安定性を調べ、磁場や回転によって分裂の間隔や分裂片の形状が変化することを見つけた。磁場や回転のないフィラメント状ガス雲は、分裂フィラメントの直径の4倍程度の間隔で分裂し、分裂片は密度の増加に伴って球状になる。磁場や回転が強い場合は、それよりも短い間隔で分裂し、その分裂片は元のフィラメントに垂直な円盤となる。これらの成果の一部は既に雑誌に掲載または掲載決定されている。
鳥類刻印付けにおける神経栄養因子の機能解析

刻印付けは孵化直後のヒナが動く物体を繰り返し追従し、記憶する現象である。これまで、刻印付けに関わる遺伝子機構はほとんど明らかにされてこなかった。そこで、刻印付け直後に最も発現した脳由来神経栄養因子BDNFに着目した。刻印付けに必須の大脳領域IMHAでBDNFの発現上昇、さらにBDNF受容体TrkBやその下流のAktのリン酸化の促進を見出した。これはBDNF/TrkBシグナリングが刻印付けに関わることが示唆する。しかし、IMHA領域へのBDNFやTrkBの阻害剤の直接注入では、学習促進や阻害は見られなかった。これらはBDNFは刻印付けに関わるが、必須ではなく他の因子に補助的に働くことを示唆する。鳥類刻印付けは孵化後間もないヒナが近くで動く物体を繰り返し追従し、記憶する現象である。また、刻印付けは明確な臨界期を持ち、孵化直後から3日齢までしか獲得できない。しかし、刻印付けに関わる遺伝子機構はほとんど明らかにされてこなかった。そこで、我々はcDNAマイクロアレイ解析により刻印付け直後に最も高い発現がみられた脳由来神経栄養因子BDNFに着目した。我々はin situ hybridization法やイムノブロット法によりBDNFと刻印付けの関わりについて調べてきた。その結果、刻印付けに必要とされる大脳領域(IMHA, intermediate medial hyperpallium apicale)でBDNFの発現が刻印付けの直後に高まることを見出し、さらに、BDNF受容体TrkBやその下流のAktのリン酸化が促進されることを見出した(NeuroReport, 2011)。これはBDNF/TrkBシグナリングが刻印付けに関わっていることを示唆している。そこで、BDNFやTrkBの阻害剤K252aをIMHA領域に直接注入し、刻印付け獲得への影響を調べた。その結果、BDNFによる学習促進やK252aによる学習阻害等の注入の影響は見られなかった。これらの結果は、BDNFは刻印付けに関わるが、必須な物質ではなく他の因子に補助的に働いていることを示唆している。他に、刻印付けに関わる他の因子として、甲状腺ホルモン(T3)(Nature communications, 2012)が重要な役割をしていることが明らかにした。T3は刻印付けトレーニングを始めると同時に脳内で増加し、刻印付けの臨界期を開始させる因子となっていた。また、T3は刻印付けだけでなく、強化学習などの他の学習も促進した。これらの結果、刻印付けによるT3の上昇により、階層的なその後の学習課程が開始されることが示唆された。鳥類の刻印付けは、孵化後間もないヒナが近くで繰り返し曝された視覚刺激を覚え、追従する現象である。この刻印付けはニワトリヒナにおいて、実験室内でも数時間のトレーニングで獲得させることが可能である。また、刻印付けは孵化後2日間程度しか獲得することができず、明確な臨界期をもつ。しかし、どのような大脳遺伝子群の発現や神経微細構造の変化が記憶獲得や臨界期に重要であるかはほとんど明らかにされてこなかった。そこで、cDNAマイクロアレイとRT-PCRを組み合わせた網羅的な解析によって、視覚刷り込みのトレーニングの後に発現上昇する18個の遺伝子を同定した。その中で最も高い発現がみられた脳由来神経栄養因子BDNFに着目して研究を進めてきた。これまでにin situ hybridization法やイムノブロット法により刻印付けに必要とされる大脳領域(IMHA, intermediate medial hyperpallium apicale)でBDNFの発現が刻印付けの直後に高まることを見出した。さらに、BDNF受容体TrkBやその下流のAktのリン酸化が促進されることを見出した。BDNFは脳スライスを用いた実験から神経活動依存に合成・分泌され、その受容体TrkBを介して神経細胞の活動やシナプス接続の強化に関わるとされる。一方、二光子励起レーザ走査型顕微鏡を用いて、刻印付け後に大脳領域IMHAの神経細胞棘突起の形態が変化することを見出した。学習に伴う神経細胞棘突起の変化はラットの海馬でも報告され、シナプスの成熟、伝達の効率化に伴うとされている。このIMHAの神経細胞棘突起の形態変化にBDNFが関わり、BDNFが刻印付けの成立に寄与していると考える。刻印付けは孵化後間もないヒナが繰り返し曝された刺激を覚え追従する現象である。これまで、刻印付けの成立や臨界期にどのような脳内機構が寄与するのかを明らかにすることを目的とした研究を行ってきた。cDNA

マイクロアレイとRT-PCRを組み合わせた網羅的な解析によって、視覚刷り込みのトレーニングの開始1時間後に発現上昇する18個の遺伝子を同定した。その中にDio2(ヨードチロニン脱ヨウ素酵素タイプ2)が含まれていた。Dio2は、甲状腺ホルモンの前駆体チロキシン(T4)から活性型トリヨードチロニン(T3)への脱ヨウ素化を触媒する。このT3を刻印付けに必須な大脳領域IMMに局所注入することにより、刻印付けの臨界期を開始させる因子が、甲状腺ホルモンであることを発見した。臨界期を終えた4日齢のヒナでもIMMにT3を注入すると、刻印付けが成立するようになった。また、1日齢のヒナでT3は刻印付けトレーニングを始めると同時に脳内で増加し、このT3の増加が刻印付けの成立に必須であることを示した。これらのことから、T3は刻印付けの臨界期を開始させる因子であると結論づけた。学習臨界期は、予めプログラムされて開始されるのではなく、後天的な学習によって開始されることがわかったのである。以上の結果は、刷り込み研究におけるブレークスルーであるばかりでなく、学習や記憶の生化学的な脳内の分子基盤を明らかにした点で価値があり、その達成度は高いと考えられる。これまでの研究で刻印付けの臨界期を開始させる因子が、甲状腺ホルモンであることを発見した。今年度の研究では活性型トリヨードチロシンT3の下流としてのBDNF/TrkBシグナリングに着目する。刻印付けによってBDNF受容体TrkBやその下流のAktのリン酸化が促進されたように、T3を注入しただけでリン酸化が促進されるかと調べBDNF/TrkBシグナリングがT3の下流にあるか確かめる。また、BDNFを臨界期を終えた4日齢のヒナに注入し刻印付けが成立するか調べ、T3の下流としてのBDNF/TrkBシグナリングの刻印付け成立への重要性を示す。また、二光子励起レーザ走査型顕微鏡を用いて、神経細胞棘突起の変化にBDNFの発現が寄与しているかを解析する。すなわち、BDNF遺伝子の発現をRNAiによって抑圧した神経細胞、及びTrkBシグナリングを抑制した神経細胞の樹状突起と棘突起に注目する。これらの実験によりBDNFの生後の学習に伴う神経回路再編成における機能を解明する。これら一連の解析を行うことによって、刻印付け学習を可能にする分子的・形態的基盤について明らかにしていく。試薬、実験動物、プラスチック・ガラス器具などの消耗品の購入を予定している。また、学会発表や研究打ち合せのための旅費とする。
骨髄由来免疫抑制細胞(MDSC)の腫瘍と妊娠における機能と制御に関する包括的研究

エストロゲンがMDSC誘導に与える影響、妊娠中のエストロゲン増加が妊娠の維持および癌の進展に与える影響、MDSCの制御法の確立を目指して研究を行った。結果、1エストロゲンが、造血幹細胞の増殖およびMDSCへの分化を促進すること、妊娠中エストロゲン増加が、MDSCの誘導を介して子宮頸癌・乳癌の進展を促進することが示された。また、2妊娠中にMDSCが著明に増加し、そのMDSCは強いT細胞抑制能を有すること、妊娠早期からMDSCを阻害すると流産が誘導されることが確認できた。さらに、3MDSCを選択的に阻害する(CD8陽性T細胞やNK細胞には影響せずに)薬剤として、新規抗癌剤PM01183を見出した。我々は、骨髄由来免疫抑制細胞(Myeloid-Derived Suppressor Cells:MDSC)に着目し、1女性ホルモンがMDSCの誘導に与える影響、2妊娠中の女性ホルモンの増加が子宮頸癌の進展に与える影響、3流産・妊娠高血圧症候群におけるMDSCの役割の解明、4MDSCの制御法の確立とその臨床応用、を目指して研究を行っている。昨年度は、女性ホルモンがMDSCの誘導に与える影響に焦点を絞り、In vitroおよびIn vivoにおける研究を実施した。まずICRマウスを用い、エストロゲンが、マウス骨髄における造血能を刺激するか?、エストロゲンがマウスにおけるMDSC産生を促進するか?、エストロゲンが子宮頸癌の進展を促進するか?について検討を行った。その結果、エストロゲン投与により、ICRマウスの骨髄細胞数、造血幹細胞数が有意に増加することが示された。また、エストロゲン投与により、ICRマウスの末梢血および脾臓におけるMDSCが有意に増加することが確認できた。さらに、造血幹細胞を無菌抽出し、Ex vivoにおいてエストロゲンを投与する実験により、エストロゲンが造血幹細胞のMDSCへの分化を促進することを証明しえた。つまり、エストロゲンが、ICRマウスにおいて、造血幹細胞の増殖およびMDSCへの分化を促進することが証明できた訳である。さらに我々は、外因性のエストロゲン投与が子宮頸癌の進展を促進することも、ヌードマウスを用いた研究により証明している。これらの研究成果は、エストロゲンがMDSCの誘導を介して子宮頸癌の進展を促進している可能性を示している。エストロゲンによって誘導されたMDSCがどのようにして子宮頸癌の進展を促進するかについての詳細なメカニズムは現時点で不明であるが、我々はその一端として、MDSCが血管新生促進因子Bv8を発現し、血管新生の促進を介して腫瘍の進展を促進している可能性を見出し、昨年度に報告している(Kawano M, Mabuchi S, Kimura T, et al. Sci Rep 2016)。昨年度の研究により、エストロゲンが、マウス造血幹細胞の増殖およびMDSCへの分化を促進すること、またヌードマウスに皮下移植された子宮頸癌の進展を促進することを証明した。エストロゲンによって誘導されたMDSCがどのようにして子宮頸癌の進展を促進するかについての詳細なメカニズムは完全には解明されていないが、我々はそのメカニズムの一部として、MDSCが血管新生促進因子Bv8を発現し、血管新生の促進を介して腫瘍の進展を促進している可能性を見出し、報告することができた(KawanoM, Mabuchi S, Kimura T, etal.Sci Rep 2016)。昨年度の研究内容は本研究の根幹となるであり、その研究課題の大部分が達成できているため、本研究は概ね計画通り進行していると考えている。平成27年度に、エストロゲンが、ICRマウスにおいて、造血幹細胞の増殖およびMDSCへの分化を促進することを証明したため、平成28年度は妊娠中の女性ホルモンの増加と、その子宮頸癌の発育に対する影響に焦点をあて、研究を行った。その結果、妊娠中のマウスにおいて、エストロゲンが増加し、結果的にMDSCが著明に増加すること、増加したMDSCがエストロゲン受容体を持たない子宮頸癌の増殖を促進することが示された。これは、エストロゲンによる腫瘍進展の新たなメカニズムであり、子宮頸癌のみならず、妊娠中に発生する全ての悪性腫瘍にもあてはまるものと考えられる。現在、我々は妊娠中に合併した乳癌および子宮頸癌のマウスモデルを作成し、MDSCがどの様なメカニズムで腫瘍発育を促進するか、MDSC阻害治療の有効性(エストロゲンによる腫瘍進展促進作用をキャンセルできるか?)を検討している段階である。また、マウスから得られた知見をヒトで実証すべく、妊娠に合併した子宮頸癌症例(ヒト)の手術検体を用い、子宮頸癌組織内にMDSCが増加しているかを検証している段階であり、近い将来結果が得られる予定である。平成27年の研究により、本研究の根幹である、「エストロゲンが、マウス造血幹細胞の増殖およびMDSCへの分化を促進すること」を示し、また平成28年度の研究により、妊娠中にエストロゲンが増加し、これがMDSCを誘導し、誘導されたMDSCがエストロゲン受容体を持たない子宮頸癌の増殖を促進することを証明した。

さらに、MDSC阻害治療が、妊娠に合併した子宮頸癌の治療として有効であることも示されており、妊娠とエストロゲン・MDSC・腫瘍進展の関係の大部分を解明できたことになる。従って、本研究は概ね計画通り進行していると考えている。我々は、骨髄由来免疫抑制細胞(Myeloid-Derived Suppressor Cells:MDSC)に着目し、1女性ホルモンがMDSCの誘導に与える影響、2妊娠中の女性ホルモンの増加が子宮頸癌の進展に与える影響、3流産・妊娠高血圧症候群におけるMDSCの役割の解明、4MDSCの制御法の確立とその臨床応用、を目指して研究を行ってきた。研究12については、平成27年度に、エストロゲンが、造血幹細胞の増殖およびMDSCへの分化を促進することを証明し、続く平成28年度は、妊娠中の女性ホルモンの増加と、その子宮頸癌の発育に対する影響に焦点をあて、研究を行った。その結果、妊娠中のマウスにおいて、エストロゲンが増加し、結果的にMDSCが著明に増加すること、増加したMDSCがエストロゲン受容体を持たない子宮頸癌の増殖を促進すること、また、そのメカニズムに免疫寛容が関与することが示された。平成29年度には、まず、妊娠に合併したヒト子宮頸癌症例の手術検体と非妊娠の子宮頸癌と比較し、妊娠合併子宮頸癌組織内にMDSCが増加していることを確認した。さらに、エストロゲンによって増加したMDSCがエストロゲン受容体を持たない乳癌の増殖を促進することも確認した。これらの知見は、エストロゲンによる悪性腫瘍の進展の新たなメカニズムを示すものであり、妊娠中に発生する全ての悪性腫瘍にもあてはまると考えられる。研究3については、平成29年度にマウスを用いた実験を行い、妊娠マウスの子宮内にMDSCが増加してくること、また妊娠早期からMDSCを阻害すると、流産が引き起こされることが確認できた。これらの研究成果は妊娠中のエストロゲン増加が、子宮局所の免疫寛容を誘導し、妊娠維持に重要な役割を果たしていることを強く示唆する結果である。将来、MDSCの機能を制御することにより、流産の予防が可能となるのでは?と考え、さらに研究を進める予定である。エストロゲンがMDSC誘導に与える影響、妊娠中のエストロゲン増加が妊娠の維持および癌の進展に与える影響、MDSCの制御法の確立を目指して研究を行った。結果、1エストロゲンが、造血幹細胞の増殖およびMDSCへの分化を促進すること、妊娠中エストロゲン増加が、MDSCの誘導を介して子宮頸癌・乳癌の進展を促進することが示された。また、2妊娠中にMDSCが著明に増加し、そのMDSCは強いT細胞抑制能を有すること、妊娠早期からMDSCを阻害すると流産が誘導されることが確認できた。さらに、3MDSCを選択的に阻害する(CD8陽性T細胞やNK細胞には影響せずに)薬剤として、新規抗癌剤PM01183を見出した。我々はMDSCに着目し、本研究において、1女性ホルモンが造血能・MDSCの誘導に与える影響、2妊娠中の女性ホルモンの増加が子宮頸癌の進展に与える影響、3流産・妊娠高血圧症候群におけるMDSCの役割、4MDSCの制御法の確立とその臨床応用、についての検討を行う予定である。このうち、1については、ほぼ研究を完了している。
ホスト・ゲストモデルペプチドを用いたコラーゲンの構造安定化機構の解明

Hyp残基によるコラーゲンらせんの位置特異的な安定化や不安定化の解明は、近年のコラーゲンの構造化学的研究において最も重要な問題の一つとなっている。本研究では、一連のコラーゲンモデルペプチドの高分解能構造解析結果と、それらペプチドのhelix-coil転移温度に基づき、コラーゲンらせんの安定化・不安定化を支配している重要な因子の一つである、Hyp残基のパッカリングに関する規則を明らかにした。我々は最近、天然コラーゲンの繊維構造解析の結果と、モデルペプチド単結晶の高分解能解析結果から、コラーゲンの分子構造はRich & Crickモデルではなく、我々が提案している7/2-helixであることを確信した。本研究では、我々のコラーゲン構造研究の実績を基にして、コラーゲン三重らせんの安定化機構を構造の立場から解明する。以下、本年度の研究成果を記す。1.Pro-Hyp-Gly配列はコラーゲンに最も多く含まれる配列であり、コラーゲンの三重らせん構造形成に必要な要因を全て含んでいる最も重要な配列であるにもかかわらず、これまで平均構造しか得られていない。我々は最近、(Gly-Pro-Hyp)9がfull-cell構造解析可能な単結晶を与えることを見つけ、現在、最適な結晶化条件を探索中である。2.一般に、HypがX-Y-Gly配列中のY位にくると構造は安定化するが、X位にくると不安定化することが知られていた。しかし、X位にHypがきてもY位にHypやThrがくれば安定化することが最近見つけられた。この原因を解明するために合成した一連のホスト・ゲストペプチドPPG4-Hyp-X-Gly-PPG4の内、X=Aspの構造解析が終わり、X=Valの構造解析も最終段階となった。3.Leu-Hyp-Gly配列はLeu側鎖による疎水相互作用で、コラーゲン分子間の安定化に寄与する。この配列を含むモデルペプチド2つの構造を報告し、この配列では側鎖コンフォーメーションがユニークであることを示した。我々は最近、天然コラーゲンの繊維構造解析の結果と、モデルペプチド単結晶の高分解能解析結果から、コラーゲンの分子構造はRich&Crickモデルではなく、我々が提案している7/2-helixであることを発表した。1.主鎖のN-Cα結合が環構造の一部になっているProやHypは、一般にコラーゲンのTmを上げ、構造を安定化することが知られている。N-Cα結合が5員環でなく6員環の一部となっているピペコリン酸(Pip)を、ゲスト部に持つPPG4-Pro-Pip-Gly-PPG4の単結晶化に成功し、強度測定を行った。3.疎水性の程度が異なるペプチド結晶中の第1水和水と、第2水和水を系統的に調べ、第2水和水の大部分は、分子の疎水性表面をカバーするクラスレート様の水であることを明らかにした。これは、配列中の疎水性残基も周囲の水と接触せざるを得ないコラーゲンらせん特有の現象であろう。我々は、天然コラーゲンの繊維構造解析と、モデルペプチド単結晶の高分解能解析の結果から、コラーゲンの分子構造はRich & Crickモデルではなく、我々が提案している7/2-helixであることを発表した。本研究では、これらの実績を基にして、コラーゲン三重らせん構造の安定化機構を構造の立場から解明する。2.(Hyp-Pro-Gly)_<10>がtriple-helix構造をとらないことから、30年以上にわたってX位のHypは構造を不安定化させると思われてきた。ころが近年、Hyp-Hyp-GlyとHyp-Thr-Gly配列では、らせん構造を取り得ることが明らかになった。上記ペプチドのうち、Yaa=Hyp, Thr, Val,Serの構造を詳細に検討することにより、分子内における隣接鎖間のHyp (X) : Yaaのスタッキングペヤー間におけるvan der Waals接触面積の大小と双極子相互作用の有無により、ラセン構造の安定性を統一的に説明することに成功した。
希少癌における肉腫のマルチオミクス解析による発癌機序と治療抵抗性獲得機構の解明

骨軟部腫瘍は、間葉系細胞の多彩な分化を呈する特性から、発生起源を明らかにすることは原理的に不可能であるとこれまでは考えられていた。しかし、近年のエピジェネティクスの進歩により、起源となる細胞を推定できる可能性がある。骨軟部腫瘍の新たな分類方法としてDNAやRNAの情報に加え、DNAメチル化などのエピジェネティクス情報に着目し、既存の枠組みを超えた腫瘍分類を試み、腫瘍の生物学的特徴への影響を明らかにする。また、臨床検体を用い腫瘍病態を動的クロマチン構造レベルで解明し、骨軟部腫瘍の発癌機序と治療抵抗性獲得機構を解明し、診断マーカー・新規創薬標的の探索を目指す。
浮世絵版画と「名所」に関する研究-東海道を中心に-

本研究は「名所」が近世期の人々にとっていかに意識されるべき対象であったのか、また「新名所」はどのようにして認知されるのかを浮世絵版画を中心的素材として、美術史及び歴史学の両分野の視点から分析するものである。個別的な研究はまだ深化させるべき多くの課題を残すものの、博物館としての成果の活用という点においては、下記のごとく展覧会及びその関連事業としての連続講座として広く一般県民(市民)に提示した。博物館資料を素材として、展示という博物館の一事業としての成果の一端を多くの人々へ知ってもらうことができた。(1)展覧会:特別展「幕末・明治かながわ名所探訪」(2)関連事業県博講座「幕末明治期の横浜をめぐる」嶋村元宏「幕末・明治外国人の旅行ルート」鈴木良明「江戸時代の名所」桑山童奈「横浜浮世絵にみる名所」丹治雄一「明治期横浜の町並みと建築」(3)出版物:嶋村元宏編著特別展図録「幕末・明治かながわ名所探訪」また、調査結果に基づき、以下の2種類のデータベースを構築した。(1)東海道揃物データベース(2)東海道関係古写真データベースなお、本研究報告書へは、紙幅の関係から(1)の「東海道揃物データベース」を掲載した。東海道五十三次が描かれた浮世絵版画についての研究。14年は現在までに研究対象とされてこなかった東海道五十三次の揃物とくに五十三次を一人の絵師が描いたものではなく、複数の絵師で描き分けたもの(「東海道五十三対」・文久三年刊「東海道名所風景」・慶応元年刊「末広五十三次」)について資料調査を行った。まず神奈川県立歴史博物館蔵の資料および国立国会図書館・豊橋市美術博物館で資料調査を行ったほか、文献などからも情報収集を行った。それらはデータベースソフト・ファイルメーカーを用いて、データベースを作成中である。数多く残された五十三次の浮世絵版画に描かれた、景観の表現、描かれた土地にまつわるものや故事、浮世絵師を整理し、五十三次揃物の変遷を探ることを目的とする。また、幕末期新名所となった横浜についても、浮世絵、古写真、銅版画をデータベース化した。具体的には、「名所図会」をはじめとする「名所」を題材とした出版物の相関関係を、版面資料に加え文献資料を分析することにより「名所」が江戸時代の庶民層にとってどのように意識され、また新たに認知されていったかを、供給者である版元及び作者を考慮に入れつつ明らかにする。加えて、幕末開港により「新名所」となった横浜を、主に横浜浮世絵を素材として、どのように「名所」化がなされたかを明らかにすることを課題としている。本年度は、砂子の里資料館(神奈川県川崎市)、神奈川県立金沢文庫、国立国会図書館が所蔵する「役者立五十三駅」、「東海道五十三次」および横浜浮世絵に代わり、幕末明治期に外国人のお土産用として製作・販売された東海道を中心とする古写真(長崎大学附属図書館所蔵)の調査を中心に実施し、その調査結果をもとにデータベース化を行い、近世から近代に移行するなかでの「名所」意識の変遷を考察するための基礎データの蓄積に努めた。具体的には、「名所図会」をはじめとする「名所」を題材とした出版物の相関関係を、版画資料に加え文献資料を分析することにより「名所」が江戸時代の庶民層にとってどのように意識され、また新たに認知されていったかを供給者である版元及び作者を考慮に入れつつ明らかにする。

本年度は、砂子の里資料館(神奈川県川崎市)、神奈川県立金沢文庫、国立国会図書館が所蔵する「役者立五十三駅」、「東海道五十三次」を引き続き調査した。さらに、あらたに東京都立中央図書館、東京都現代美術館などが所蔵する浮世絵版画も調査の対象とした。また、横浜浮世絵に代わり、幕末明治期に外国人のお土産用として製作・販売された東海道を中心とする古写真については、神戸市立博物館などを中心に調査を行った。以上の調査を踏まえ本研究の目的を達成すべく、成果の取りまとめを行っている。なお、個別の研究成果として、論文1編が掲載され、図書1冊が刊行される。
磁性体を用いた新しい極低温熱伝導計測技術の開発

極低温を用いた天文観測、地上での分光・分析実験では、低雑音と速い信号読み出しが重要である。このため、室温と極低温とを結ぶ配線は、できるだけ熱を伝えにくく、かつ同軸であることが望ましい。本研究ではキュプロニッケル、ステンレスといった従来金属に加え、超伝導体を用いて作製した同軸ケーブルを開発し、これを機械式冷凍機と磁性体の断熱消磁とを組み合わせた冷却システムを用いて、熱伝導度を中心に評価した。平成21年度は次年度に熱伝導率を計測するための、断熱消磁冷凍機開発を中心に行った。既存の機械式GM冷凍機の極低温部(3K)に、9K付近で超伝導となるニオブチタン線で作られたマグネットを設置し、その中に磁性材料であるGGG(ガリウムガドリニウムガーネット)を配置した。GGGとGM冷凍機の3Kステージとを無酸素銅でできたヒートスッチを介して接続した。30Kと3Kのステージおよびラデエーションシールドには全て20層の輻射断熱材を巻き、輻射による熱流入を最小限に抑えた。この状態でマグネットへの通電を試みたが、配線の熱伝導による熱流入により断熱消磁冷却を行うことができなかった。その後、室温からマグネットまでめ配線を高温超伝導線に変更し、再度マグネットにより4T近くの磁場を発生させて断熱試みたところ、1Kをきる断熱消磁冷却に成功した。この環境で、1Kステージに極細超伝導同軸ケーブルの熱伝導を測定を行うツールを設置し、ケーブルの片側につけたヒータにより熱を入力し、それに伴うケーブルの温度勾配を測定する実験を行った。その結果、ケーブルのヒータをつけた高温側の温度が反対側の温度にまで下がらすに精度良い熱伝導率測定を行うことできなかった。この原因についてケーフルメーカの技術者らと意見交換を行い、3Kから1Kへの輻射熱によって試料の高温側が冷却できなかったのではないかと推測するに至った。このため、1Kの熱伝導率測定ツールを取り囲むように1Kステージにアルミニウム製のシールドを新たに設計・製作した。極低温環境を利用した分光・分析実験では、低ノイズの信号読み出しが極めて重要である。このため、低温部の検出器と室温のエレクトロニクスを結ぶ配線は、できるだけ小さな熱伝導率を有し、かつ同軸であることが望ましい。昨年度に引き続き、磁性体を用いた熱伝導計測装置の開発を進め、この装置を利用して、国内メーカの製作した同軸ケーブルの熱的な特性を調べる実験を行った。断熱消磁冷凍機とGM冷凍機を用いることにより、1ケルビンから7ケルビン付近での熱伝導データを取得することができた。評価を行った同軸ケーブルの外径は0.86mmから2.19mmであり、中心導体と外側導体には同じ金属が用いられ、それらは互いに絶縁体PTFEによって隔てられている。金属には熱伝導の小さなキュプロニッケル、ステンレス、ニオブ、ニオブチタンを用いた。金属の熱伝導は機械加工などにより文献値と異なる可能性が示唆されていたが、キュプロニッケル、ステンレス、ニオブチタンの同軸ケーブルの測定からは、ほぼ文献から予想される熱伝導率が得られた。一方、ニオブの同軸ケーブルは、文献から予想されるものよりも小きな熱伝導率であった。これを、用いた合金の純度によるものとすれば、純度を調整することで熱伝導率を変化させることができ、今後の研究開発の1つの指針となる重要な結果であると考えている。今回測定したケーブルうち最も熱伝導率が小さかったものは外径0.86mmのニオブチタン製の同軸ケーブルであり、メーカへの多数の受注や、学会等での国内外の研究者の関心の高さから、今後極低温分野で頻繁に用いられていく可能性があると考えている。
超音波を用いた微小物体のアクチュエーションに関する研究

超音波を利用すれば高性能アクチュエータの実現が期待され,実際,モータに一部実用されている.しかし,その適用分野のスケールは数cmから数10cmの規模のものに限られており,「マイクロマシン」や「バイオテクノロジー」の分野のような数10μm以下の微小スケール系における種々のアクチュエーションを念頭に置いた研究は殆ど行われていない.本研究は,このような状況を踏まえ,主に液体中のVHF帯集束超音波ビーム及び板波(ラム波)と微小物体との相互作用を,音響工学や流体工学に基礎を置いて理論的,実験的に解明すると共に,これらを用いた微小物体のアクチュエーションの可能性を追究することを目的としておこなわれたもので,以下のような知見と成果が得られた.1.微小物体のアクチュエーションに適合する導波形超音波モードとこれを効率よく一方向性励振するインターデジタルトランスジューサについて理論的・実験的に検討した.その結果,浮き電極の反射を利用したIDTを用いると液体中に放射する縦波に対して良好な方向性動作が得られることが明かにされた.これらの成果は1部,JJAPの英文誌や音響学会で発表した.2.1.の結果を基に,50100MHz帯で動作する円形集束トランスジューサやグレーティングのモード変換を用いたスキャナーを試作した.現在,これらを用いた微小物体の移送・捕捉・回転・選別などのアクチュエーションの実験が進行中である.超音波を利用すれば高性能アクチュエータの実現が期待され,実際,モータに一部実用されている.しかし,その適用分野のスケールは数cmから数10cmの規模のものに限られており,「マイクロマシン」や「バイオテクノロジー」の分野のような数10μm以下の微小スケール系における種々のアクチュエーションを念頭に置いた研究は殆ど行われていない.本研究は,このような状況を踏まえ,主に液体中のVHF帯集束超音波ビーム及び板波(ラム波)と微小物体との相互作用を,音響工学や流体工学に基礎を置いて理論的,実験的に解明すると共に,これらを用いた微小物体のアクチュエーションの可能性を追究することを目的としておこなわれたもので,以下のような知見と成果が得られた.1.微小物体のアクチュエーションに適合する導波形超音波モードとこれを効率よく一方向性励振するインターデジタルトランスジューサについて理論的・実験的に検討した.その結果,浮き電極の反射を利用したIDTを用いると液体中に放射する縦波に対して良好な方向性動作が得られることが明かにされた.これらの成果は1部,JJAPの英文誌や音響学会で発表した.2.1.の結果を基に,50100MHz帯で動作する円形集束トランスジューサやグレーティングのモード変換を用いたスキャナーを試作した.現在,これらを用いた微小物体の移送・捕捉・回転・選別などのアクチュエーションの実験が進行中である.
青斑核刺激による嗅球神経活動における可塑的変化の誘発に関する研究

においの記憶の形成におけるノルアドレナリン系入力の重要性は行動学的には証明されている。ノルアドレナリン系入力が惹き起こす嗅球の神経活動の可塑的変化について検索した。ノルアドレナリン作動性線維の主な起始核である青斑核から、多くの線維が嗅球に連絡していることが組織学的に証明されている。この青斑核をグルタミン酸注入によって刺激することにより、嗅球の電気活動に可塑的な変化が起きるか否かについて検討した。雌ラットをウレタン麻酔下に脳定位固定装置に固定した状態で、実験操作を施す急性実験方式でおこなった。僧帽細胞の軸索束である外側嗅索を逆行性に電気刺激することによって嗅球顆粒細胞層において得られる陽性フィールドポテンシャルを観察した。電気刺激を2回行なう(20msec間隔)と、僧帽細胞と顆粒細胞間の樹状突起間シナプスを介する相反性相互作用によって、1回目の条件刺激に対する反応に比べ2回目の試験刺激に対する反応に抑制がかかる。この抑制率の変化は、すなわちそのシナプスの伝達効率の変化と考えられている。樹状突起間相反性シナプスの伝達効率は青斑核の化学的な興奮の直後には低下するが、その後数分間はむしろ伝達効率の増強が持続した。この持続的変化と可塑性と関係については今後さらに詳細な検索が必要であろう。
種々の新しい超脱離基を用いた安定化フェニルカチオンの発生

1)強力な電子球引基であるSO_2CF_3基を有する種々のアニオン種の金属塩によって促進されるアゾ色素のハロクロミズム反応やDiels-Alder触媒反応速度の定量的解析から種々のアニオン種の相対的配位性の違いが明らかとなった。2)フェニルトリフラートの光加溶媒分解反応ではフェニルカチオン由来の求核置換体が得られたが,PhOS(O)(CF_3)=C(SO_2CF_3)_2の光及び熱加溶媒分解反応では、フェニルカチオン由来の生成物は得られなかった。3)ベンゼンジアゾニウムイオン分解反応速度に及ぼすメタ位およびパラ位の置換基効果と,ab initio MO法計算による置換フェニルカチオンの相対的安定化エネルギーとの間には,良好な相関関係が存在することが分かった。この結果から,フェニルトリフラートのS_N1ソルボリシス反応で安定なフェニルカチオンを発生させるには,メタ位に電子供与性置換基を有するフェニルトリフラートを用いれば可能となることが予測される。4)上記の予測を実験化学的に確認するために,電子供与性のN-ピロリジニル基を両メタ位に有するフェニルトリフラートを合成し,そのTFEおよびHFIP中のソルボリシス反応を検討したところ,溶媒による求核置換反応生成物が選択的に得られた。本反応速度に及ぼす溶媒の極性効果は,両オルト位のトリメチルシリル基によって超共役安定化されたフェニルカチオンを生成するトリフラート誘導体のS_N1ソルボリシス反応の溶媒極性効果と極めて類似しており,両メタ位のピロリジニル基によって共役安定化されたフェニルカチオンが相当するトリフラート前駆体のS_N1ソルボリシス反応で得られることが,今回初めて明かとなった。1)本研究のテーマである強力な電子求引基であるSO_2CF_3基を有する超脱離基OTf^-,NTf^-, NTf_2^-,およびCTf_3^-(Tf=SO_2CF_3)の相対的脱離能に関連して、これらのアニオン種の種々の金属塩によって促進されるジクロロメタン中のアゾ色素のハロクロミズム反応やジクロロメタン中のシクロペンタジエンとメチルビニルケトンのDiels-Alder触媒反応を検討した。その結果金属塩のLewis酸性は、CTf_3塩>NTf_2塩>OTf_2塩の順となった。これは気相中の共役酸の強度の順序HCTf_3>HNTf_2>HOTfと一致しておりこれらのアニオン種の相対的安定性の差に基因する結果である。2)PhOTfの含フッ素アルコール中での光加溶媒分解反応では中間体のフェニルカチオン由来の求核置換体が得られたが、PhOS (O) (CF_3) =CTf_2の同条件下の光加溶媒分解反応では、PhOS (O) (CF_3)部分の硫黄原子への溶媒の求核反応によりPhO-S結合開裂によりフェノールの生成が確認されたが、フェニルカチオン由来の生成物は得られなかった。3)Tf基を有する種々のヘテロ原子官能基を持つ芳香族化合物PhX (X=OTf, NTf_2, OS (O) (CF_3) =CTf_3)を合成した。DMF中で触媒量のPd (O) PPh_3錯体存在化にフェニルアセチレンと化合物PhXの反応を行ない、これらのヘテロ原子官能基Xの反応性の違いを比較検討した。その結果PhOTfではHeck-Stille反応がおこりOTf^-が離脱するが、PhNTf_2とPhOS (O) (CF_3) =CTf_2は電子受容体として働き、フェニルアセチレンの酸化的二量化がおこった。

活性中間種であるフェニルカチオンの構造と安定性に関する計算化学的・実験化学的研究において,フェニルカチオンのメタ位置換基の特異な共役安定化効果に関する興味ある新知見が得られた。1.置換ベンゼンジアゾニウムイオンの脱窒素分解反応速度に及ぼすメタ位およびパラ位の置換基効果と,ab initio分子軌道法計算により得られる置換フェニルカチオンの相対的安定化エネルギーとの間には,良好な相関関係が存在する事が分かり,これまで不明確であったベンゼンジアゾニウムイオンと中間体フェニルカチオンの安定化に及ぼす置換基効果の本質が解明された。すなわち電子供与性のバラ位置換基のresonance効果はジアゾニウムイオンの安定化に大きく作用するが,フェニルカチオンの安定化には直接影響を与えず,逆に,電子供与性のメタ位置換基のresonance効果は中間体フェニルカチオンの安定化には大きく寄与するが,ジアゾニウムイオンの安定化にはほとんど影響を与えない事が明らかとなった。この結果から,フェニルトリフラートのS_N1ソルボリシス反応で安定なフェニルカチオンを発生させるには,メタ位に電子供与性置換基を有するフェニルトリフラートを用いれば可能となることが予測される。2.上記の計算化学的予測を実験化学的に確認するために,電子供与性が極めて大きいN-ピロリジニル基を両メタ位に有するフェニルトリフラートを合成し,そのTFEおよびHFIP中のソルボリシス反応を検討したところ,溶媒による求核置換反応生成物が選択的に得られた。本ソルボリシス反応速度に及ぼす溶媒の極性効果は,両オルト位のトリメチルシリル基によって超共役安定化されたフェニルカチオンを中間に生成するトリフラート誘導体のS_N1ソルボリシス反応における溶媒の極性効果と極めて類似した結果を与えた。この結果,両メタ位のピロリジニル基によって共役安定化されたフェニルカチオンが相当するトリフラート前駆体のS_N1ソルボリシス反応で得られることが,今回初めて明かとなった。
トマトモザイクウイルスRNA複製機構の研究

トマトモザイクウイルス(ToMV)の複製には、ウイルスのコードする複製タンパク質に加え、宿主の膜貫通タンパク質TOM1、および低分子量GTP結合タンパク質のARL8が必要である。これまでの研究から、複製タンパク質、TOM1、ARL8はいずれとも相互作用すること、三者を共発現させた出芽酵母の膜画分にRNA 5'キャッピング活性が検出されることを明らかにした。ToMV RNA複製における宿主因子の機能を理解するため、複製タンパク質の性状および5'キャッピング関連活性について出芽酵母を用いてより詳細に解析した。その結果、複製タンパク質を過剰発現する酵母、もしくは複製タンパク質とTOM1を共発現する酵母において、SDS等の変性剤に耐性ながら、DTT等の還元剤に感受性の複製タンパク質高分子量複合体(多量体)が形成されることを発見した。複製タンパク質によるRNA5'キャッピング反応においては、GMP化された複製タンパク質が形成されるが、酵母膜画分の複製タンパク質のうち、還元剤感受性複合体に含まれる複製タンパク質がGMP化された。そのGMP化はTOM1、ARL8の共発現により促進された。還元剤感受性複合体が分子間ジスルフィド結合により形成された可能性を調べるため、130K複製タンパク質のシステイン残基をセリン残基に置換した変異ウイルスを作製した。植物細胞抽出液を用いた試験管内翻訳・複製系による解析から、3か所のシステイン残基が複製タンパク質の還元剤感受性複合体形成能、GMP化能、およびRNA合成能のいずれにも必須であることが分かった。以上の結果より、宿主因子TOM1、ARL8は、ToMV複製タンパク質の分子間ジスルフィド結合の形成を促進し、複合体中の複製タンパク質の5'キャッピング活性を活性化することが示唆された。トマトモザイクウイルス(ToMV)のゲノムRNAの複製には,ウイルスがコードする複製タンパク質に加え,宿主のTOM1,TOM2A,ARL8/ARLA1タンパク質が必要であるが,これらがどのように相互作用して,ToMV RNA複製複合体を形成するかは分かっていない.これまでに,TOM1,TOM2Aは複数回膜貫通タンパク質であること,全長TOM2AはTOM1および自身と相互作用することが報告されている.しかしながら,本研究より,TOM2Aは植物細胞内でN末端より7080アミノ酸残基の位置で切断を受けること,また,N末端側の断片およびC末端側の断片(TOM2A-N,TOM2A-C)のいずれもが植物細胞内に存在することが判明した.また,細胞分画法による解析からARL8も大多数が膜に結合していることを見出した.そこで,次年度に計画されていた複製関連因子間の相互作用解析を先行させ,これら因子間の相互作用の有無を出芽酵母のSplit-ubiquitin systemにより検討した.解析の結果,(1)TOM1とTOM2A-N,(2)TOM2A-NとTOM2A-C,(3)ARL8とTOM1,(4)ARL8とTOM2A-N,(5)ARL8とTOM2A-Cの相互作用がみられた.以上より,ToMV RNA複製複合体は,ウイルスおよび宿主因子間の複雑な相互作用を経て,形成されることが示唆された.トマトモザイクウイルス(ToMV)をはじめとするプラス鎖RNAウイルスは宿主細胞のオルガネラ膜上にRNA複製複合体を形成する。これまでにToMV増殖に関与する宿主タンパク質として、7回膜貫通タンパク質であるTOM1、および、低分子量GTPaseの一種であるARL8が同定されているが、ToMV RNA複製複合体形成においてどのように機能するかは不明であった。申請者は、ToMVの非宿主である出芽酵母において、複製関連因子を様々な組み合わせで発現させ、複製タンパク質の性状および活性を解析することにより、宿主因子の機能解析を試みた。従来、出芽酵母において、全長のToMV 130K/180K複製タンパク質を発現させることは困難であったが、コドン置換により効率よく発現させることに成功した。さらに、複製タンパク質とToM1を共発現させた場合、膜結合型の複製タンパク質の割合が上昇し、高分子量の複製タンパク質複合体が膜上において形成された。さらに、ARL8を共発現させると、複製タンパク質の5'RNAキャッピング活性が活性化した。前年度までに申請者はTOM1とARL8はいずれも複製タンパク質中のキャッピングドメインとは異なった領域(ヘリケース領域)と相互作用することを明らかにしている。さらに最近、ARL8とヘリケース領域との相互作用は、ヘリケース領域を高発現させた場合のみ検出されることが明らかになった。従って、複製タンパク質は宿主因子との逐次的な相互作用を経て、全体的なコンフォメーションを変化させ、膜上で多量体化して活性化すると考えられた。

複製タンパク質によるRNA5'キャッピング反応においては、GMP化された複製タンパク質が形成されるが、酵母膜画分の複製タンパク質のうち、還元剤感受性複合体に含まれる複製タンパク質がGMP化された。そのGMP化はTOM1、ARL8の共発現により促進された。還元剤感受性複合体が分子間ジスルフィド結合により形成された可能性を調べるため、130K複製タンパク質のシステイン残基をセリン残基に置換した変異ウイルスを作製した。植物細胞抽出液を用いた試験管内翻訳・複製系による解析から、3か所のシステイン残基が複製タンパク質の還元剤感受性複合体形成能、GMP化能、およびRNA合成能のいずれにも必須であることが分かった。以上の結果より、宿主因子TOM1、ARL8は、ToMV複製タンパク質の分子間ジスルフィド結合の形成を促進し、複合体中の複製タンパク質の5'キャッピング活性を活性化することが示唆された。
エバネセント場の力による高分解能検出に関する研究

1)探針に働く力の高感度検出の実現高分解能なフォトン原子間力顕微鏡を実現するためには、探針に働く微弱な力を高感度に検出する必要がある。そこで、まず、現有の振動振幅安定化回路にノイズ成分の極めて少ない可変ゲインアンプを導入し、超安定な振動振幅を実現した。また、現有の周波数復調回路を改良し、超高感度な周波数検出を実現した。2)超安定なエバネッセント場の実現超高分解能を有するフォトン原子間力顕微鏡を実現するためには、超安定なエバネッセント場を実現する必要がある。そこで、光学レンズやプリズム表面での不要反射を極限まで低減するように照射光学系を改良し、光源の安定化を実現する。3)エバネッセント光の散乱過程に関する基礎的検討力だけでなく、散乱光の強度やスペクトラムも同時に測定し、エバネッセント光の散乱過程における力の発生機構を検討した。4)空間分解能を向上させるための指針の取得エバネッセント光から力への変換効率や空間分解能を制限している因子を検討し、フォトン原子間力顕微鏡の空間分解能を向上させるためには、探針と試料表面との接触電位差を補償する必要があることを見いだした。また、そのための方法を新たに考案した。6)フォトン原子間力顕微鏡の性能評価試料として直径50nm程度のラテックス球を取り上げ、フォトン原子間力顕微鏡の垂直方向および水平方向の分解能を評価した。