hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
意思決定システムを要素とする自律分散型ネットワークの耐故障性

本研究では,複数の多階層意思決定システムのネットワーク結合により,システムの局所的失敗を吸収し,失敗からの情報を利用して自己改善する自律分散型ネットワークシステムの耐故障性を明らかにした.(1)初めに,故障回避型の従来の信頼性理論の枠組みを超えた.故障制御の立場から耐故障性(フォールトトレラント)を考察するための数理モデルを提案,信頼度を解析した.フォールトトレラントシステムにおける信頼度を少ないデータで評価する有効な手段を与えた.(2)次に,多階層意思決定組織内のメタ階層レベルの機能による自律的改善メカニズムを明確にした.二重評価構造をシステムモデルに導入することにより,自己改善による情報生成が人間の認識・予測限界に由来する不確実性を減少させるメカニズムを明らかにした.また進化する予見システムの成分条件も明らかにした.(3)同時に,並列遺伝的アルゴリズム,免疫ネットワークの自律性,自己認識/学習機構からその情報特性を抽出することにより,それらネットワークモデルに基づく自律分散システムの設計可能性を明かにした.さらに遺伝的アルゴリズムを利用した分散ネットワーク型の協調的制御方法を提案した.(4)また背後にある情報システム,特にデータベース(DB)にも着目し,統合化されたDBとインテリジェントな分散処理が望ましいことを示した後,リフレクションの採用に依って修正の容易なデータモデルも提案した.最後に以上の結果を総合し,トラブルの内部吸収と自己改善によるネットワーク間での吸収がどちらも意思決定システム内のメタ機構で実現されること,特に後者に関しては大域的失敗の発生可能性をリアルタイムに監視し,逐次的に予測,内部評価システムなどを予防的に改善することで耐故障性が保証されることを示した.本研究では,複数の多階層意思決定システムのネットワーク結合により,システムの局所的失敗を吸収し,失敗からの情報を利用して自己改善する自律分散型ネットワークシステムの耐故障性を明らかにした.(1)初めに,故障回避型の従来の信頼性理論の枠組みを超えた.故障制御の立場から耐故障性(フォールトトレラント)を考察するための数理モデルを提案,信頼度を解析した.フォールトトレラントシステムにおける信頼度を少ないデータで評価する有効な手段を与えた.(2)次に,多階層意思決定組織内のメタ階層レベルの機能による自律的改善メカニズムを明確にした.二重評価構造をシステムモデルに導入することにより,自己改善による情報生成が人間の認識・予測限界に由来する不確実性を減少させるメカニズムを明らかにした.また進化する予見システムの成分条件も明らかにした.(3)同時に,並列遺伝的アルゴリズム,免疫ネットワークの自律性,自己認識/学習機構からその情報特性を抽出することにより,それらネットワークモデルに基づく自律分散システムの設計可能性を明かにした.さらに遺伝的アルゴリズムを利用した分散ネットワーク型の協調的制御方法を提案した.(4)また背後にある情報システム,特にデータベース(DB)にも着目し,統合化されたDBとインテリジェントな分散処理が望ましいことを示した後,リフレクションの採用に依って修正の容易なデータモデルも提案した.最後に以上の結果を総合し,トラブルの内部吸収と自己改善によるネットワーク間での吸収がどちらも意思決定システム内のメタ機構で実現されること,特に後者に関しては大域的失敗の発生可能性をリアルタイムに監視し,逐次的に予測,内部評価システムなどを予防的に改善することで耐故障性が保証されることを示した.研究初年度である3年度は,階層組織とネットワ-クの2つの側面で独立した課題を設けて研究を進めた。(1)多階層意思決定組織内の動的機能の明確化:メタ階層レベルの意思決定機構を集合論によってモデル化し,その動的メカニズムを解析した。その結果,システム内部に存在する2重評価構造の整合性を獲得するための,内部モデルの自己改善活動が,意思決定システムの自律性,適応性の核となることが明らかになった。特にこのモデルを保全システムに適用した場合,メタ階層レベルの機能である「適応保全」が,適応的な自律システムを実現させ得る活動であることも明らかにした。これらの途中経過はすでに学会などで発表している。現在は,さらに確率過程論によってその改善メカニズムの表現方法を試行錯誤中である。(2)免疫ネットワ-クによる自律分散性の特性抽出:すでに他の研究によって提案されているいくつかの免疫ネットワ-クモデルのシミュレ-ション実験をすすめると同時に,免疫ネットワ-クの自律性,自己認識/学習機構に着目しその情報特性を抽出している。同時に,生物系を模倣した確率的最適化手法である遺伝アルゴリズムに着目し,近傍分散系の有効性を検討,評価した結果,対象を巡回セ-ルスマン問題に限定した考察ではあるが,ある種の近傍分散系が効果的であることを確認し,研究部会で報告した。現在,遺伝アルゴリズムと免疫システムとの類似性に着目して,さらに検討を進めている。東京工大でのSOS研究会が休会したため,重点領域研究「自律分散システム」の公開研究集会など多くの研究会に参加,活発な意見交換により自己組織化や免疫系に関するホットな話題を得ている。メタ階層機能と免疫ネットワ-クのモデルをさらに数理的に厳密化することにより,それらの融合化が可能になるであろう。平成4年度(2年目)も3年度に引続き,「階層構造」と「ネットワーク構造」の2つの側面で解析を進めた.(1)多階層意思決定組織内の動的機能の解明:メタ階層レベルの意思決定機構を集合論モデル上でさらに発展させ,システム内の自己改善により進化適応する過程を解析した.特に予見(anticipative)システムによってそれらが実現することに着目,システムが予見的であるための必要十分条件を明かにした.

これによりモデルと現実との食い違いを解消するためのメタ機構が解明され,設備システムでの適応的な管理や複雑なシステムでの新しいタイプのフェールセーフが実現可能となった.(2)免疫ネットワークによる自律分散性の特性抽出:はじめに,免疫ネットワークの自律性,自己認識/学習機構などに着目し,その情報特性を抽出した.さらに,確率的最適化手法である遺伝アルゴリズムを取上げ,並列型遺伝アルゴリズムと免疫ネットワークシステムとの類似性に着目,それらがともに自律分散モデルとして有効であることを4つの観点から示した.現在シミュレーションにより自律・協調のダイナミクスを確認している.(3)(1)(2)の結果を総合し,意思決定組織の自律分散型ネットワークの構築に必要な要件をいくつか得た.これらの結果は,(1)を国際会議CEMIT92/CECOIA3や学会誌で,(2)を知能システムシンポジウムでそれぞれ発表し,(3)の結果を茨城大学工学部研究集報にまとめて報告した.それ以外にも,重点領域研究「自律分散システム」の公開研究集会など多くの研究会に参加,自己組織化や免疫系に関するホットな話題が得られている.これらを基に,平成5年度にはメタ階層機能と免疫ネットワークのモデルを有機的に融合化することが可能になる.研究最終年度である5年度は「階層構造」に着目し、その一例としてデータベースシステムを取り上げ、特にデータベースシステムの核となるデータモデル機能がシステムの核になるとしてそのメカニズムの解析を進めた。1.システムの階層を考える上でリフレクションの概念を導入した。これによりシステムの簡潔な記述が可能となり、更にシステムの動的変更が容易に行なえるようになった。2.リフレクションの概念を導入した階層に関して、その実現を試みた。リフレクションを導入する場合は無限の階層を考えるのであるが、無限の階層を実装する事は出来ないため、階層の高さを3としオブジェクト指向としての取り扱いが容易となるようにC++による実現を試みた。3.これら1,2の結果を総合し、階層構造を考慮した場合のデータモデル機能に必要な要件をまとめた。データモデル機能に階層構造を考え動的に変更できるという事は、多種多様なデータの取り扱いが要求されるデータベースに対して大変有意義な事であり、ユーザの要求に迅速に答える事が出来るようになる。そして、階層構造を考慮に入れたビューを考える事により、分散環境への対応も容易になると思われる。上記の結果は1は茨城大学工学部研究集報に報告した。2は情報処理学会第97回データベースシステム研究会で報告する事が決定している。また、3は情報処理学会第48回全国大会で報告する事が決定している。
d8金属錯体の金属－金属間相互作用を利用する光触媒的メタン変換反応の開発

本研究では、d8金属錯体の集積体における金属ー金属間相互作用を活用した、可視光駆動型C-H結合官能基化反応の開発を目的とする。第一に、集積体の光励起に伴い生成するMMLCT(Metal-Metal-to-Ligand Charge Transfer)励起状態の金属ラジカル性を利用して、有機基質のC-H結合切断反応を行う。第二に、同反応に伴い生成する有機金属種を、複核金属中心の協奏機能を利用して、種々の結合形成反応へと展開する。これら二つの反応を組み合わせることで、メタンのカップリング反応といった多様な不活性C-H結合の官能基化を実現する新しい光触媒サイクルを構築する。
microRNPによるmRNAの選択的な脱アデニル化と発現制御

microRNPの主要構成因子であるTNRC6とArgonauteによる細胞質RNP顆粒の形成機構を調べるために、TNRC6とArgonauteの様々な変異体をHeLa細胞で発現させて局在を観察した。2箇所のArgonaute結合部位の両方に変異を導入したTNRC6Bは、顆粒構造を形成し難く細胞質に広がる傾向がみられた。一方Argonauteは、内在のTNRC6との結合を阻害すると細胞質に広がる傾向が認められた。またRNA結合能を著しく弱めたArgonaute変異体は、顆粒構造をほとんど形成せず細胞質に広がることがわかった。これらの結果は、TNRC6とArgonauteの結合、およびArgonauteとRNAの結合が顆粒構造の形成に重要であることを示唆する。そこで、TNRC6とArgonauteの結合をより詳細に解析した。TNRC6A(GW182)に3つ存在するArgonaute結合部位のそれぞれを含む断片をGST融合タンパク質として大腸菌で発現・調製し、またArgonaute2を昆虫細胞/バキュロウイルスの系で発現・調製して、BIACOREと等温滴定型カロリメトリー(ITC)を用いて結合状態を解析した。その結果、TNRC6A断片とArgonaute2の解離定数が10nMのオーダーであることを見いだした。TNRC6とArgonauteがかなり安定な会合体を形成し、これがRNP顆粒の核を成すことが強く示唆される。一方、脱アデニル化と関わるTNRC6Bの機能領域を見いだすために様々な変異体をcell-freeシステムで解析した。その結果、PABP結合部位は脱アデニル化に必須ではなく、TNRC6BはPABPとは独立に脱アデニル化酵素をリクルートすることを強く示唆する結果を得た。microRNPの主要な構成タンパク質で、翻訳抑制や脱アデニル化の機構で重要な役割をはたすGW182とそのパラログTNRC6Bの機能解析を行った。まず、Argonauteと結合する部位を詳細に調べ、アミノ末端側領域に複数の結合部位が存在することを発見した。この結果を基に、HEK293細胞由来のcell-freeシステムで実験を行い、ArgonauteとGW182(あるいはTNRC6B)の相互作用がmicroRNA依存の脱アデニル化とタンパク質合成の抑制に重要であることを示すと共に、異なる標的mRNAに結合したArgonauteがGW182(TNRC6B)との相互作用を介して会合しうることを見いだした。microRNAの標的部位は同一のmRNA上に複数存在することが多い。したがって、同一mRNA上の複数のArgonauteがそれぞれ別のGW182(TNRC6B)に結合することで、巨大な会合体が形成される可能性がある。これは、GW182(TNRC6B)を中心とする細胞内スペックルの構築原理を解明する手がかりになると考えられる。脱アデニル化については、TNRC6Bのカルボキシ末端側約1/3の領域が必要であることを明らかにし、この領域に存在するポリA結合タンパク質PABPの結合部位を特定した。また、TNRC6Bと転写後制御関連の様々なタンパク質との相互作用の有無を、細胞での共発現と免疫沈降、あるいは組換えタンパク質を用いたin vitro実験により調べた。その結果、TNRC6Bと直接相互作用する可能性のあるタンパク質を見いだした。これらのタンパク質について解析を進めることで、脱アデニル化や翻訳抑制の機構を明らかにすることができると考えている。
リンアザイリドの共役付加反応に関する研究

リンアザイリドとカルボニル化合物の反応によるaza-Wittig反応についてはこれまで多くの報告例があるが、活性アルケンへの共役付加反応についてはほとんど研究がなされていない。リンアザイリドの新規な合成化学的利用を開拓することを目的とし、ジフェニルエチルイミノホスホランとエノンの反応について研究を行った。イミノホスホランの窒素原子上の置換基の効果を調べるため、トリメチルシリル、エトキシカルボニル、ベンジルの各基を窒素上に付与したイミノホスホランを調製し反応を行った。その結果、N-ベンジルイミノホスホランと4-ヘキセン-3-オンの反応において共役付加反応が実現し、β-アミノケトンが38%の収率で得られた。又、同様の反応を種々のエノンを用いて行ったところ1043%の収率で対応するアミノケトンが生成した。更に、リン原子上のエチル基をメチル基に変え先のヘキセノンと同様な反応を行ったところ、収率が著しく向上し対応するアミノケトンが80%で得られた。上記の結果よりリン及窒素原子上の置換基を工夫することにより、リンアザイリドのエノンに対する共役付加反応を実現できることが明らかとなった。これまで環状リンイリドとエノンの反応は、連続的なMichael-Wittig反応が進行し環状化合物を立体選択的に生成することを明らかとしてきた。本研究においても同様なMichael-aza Wittigを目的とし、先のN-ベンジルイミノホスホランとエノンの反応を種々の条件下検討した。しかしながら上記の反応経路で生成したと考えられる化合物は検出されず、β-アミノケトンのみが得られた。以上、連続的なMichael-aza Wittig反応の実現には至らなかったが、アザイリドのエノンへの共役付加反応に成功した。
アシンメトリック超分子クラスター相の創出と構造・集積制御に基づく機能開発

1)水素結合型ハニカムシートの合成と結晶構造の同定:水素結合により二量化することが知られるイソニコチン酸アミドを末端配位子として導入した三回対称性クラスターをモノマー単位とした積層型のハニカムシートを合成することに成功した。再結晶下、形が異なる2種の結晶が得られ、単結晶X線構造解析の結果、一方はハニカムシートが平面型であり、もう一方は波型であることがわかった。2)気水界面での大環状クラスター集積構造の連続的圧力チューニング:昨年度までに、気水界面における大環状クラスターの分子集積化を検討したところ大・中・小の圧力域において水上に形成されたドメイン構造を基板転写してAFM観察した。高さ約10ナノメートル、直径サブマイクロメートルのほぼ均一サイズのディスク構造が中圧域において特異的に形成されることを見出した。3)強発光性マルチカラーサーモクロミズムを示す結晶の作製:キュバン型骨格をモチーフとし嵩高い置換基を有するピリジン誘導体を導入した錯体から成る発光性結晶を作製し、その発光サーモクロミズムを明らかとした。また、関連する骨格構造を有する多核錯体骨格へ長鎖アルキル基を導入した錯体をスピンコート法によりガラス基板上へ成膜し、外場応答性を示す強発光性透明フィルムを作製した。4)ダイヤモンドアンビルセル(DAC)を用いた超高圧分子結晶化学:金・銀・銅から成る多核金属錯体の発光ピエゾクロミズムを見出した。5)フェムト秒レーザー過渡吸収分光による光励起混合原子価状態の観察:トリアリールアミンとボリル部位を電子ドナー、アクセプターとするコンジュゲートの光励起状態の特性をフェムト秒レーザー過渡吸収分光法により詳細に検討した。光励起後数ピコ秒以内に可視域にラジカルカチオンとラジカルアニオンに由来する吸収と、近赤外領域に原子価間電荷移動(IVCT)に由来するブロードな吸収が観測された。昨年度合成することができた多核グラファイトについては単離収率が低く、構造解析精度は十分でなかった。本年度得た積層型ハニカムシートはモノマーを水素結合により自己組織化する方法により構築できるため、単離収率は高い。得られた構造解析結果も十分であった。発光ピエゾクロミズム系の開発と構造解析、発光制御については順調に進展している。来年度はモジュール分子へのキラル源導入を検討し、キラル空間を創出することを目指す。金属核種、酸化数(原子価)、架橋配位子の長さ、結合角度、フレキシビリティー、さらには対アニオン、結晶溶媒、架橋金属種等の多様化に基づいた系統的な合成探索も加速する。共同研究により、大環状クラスターを単結晶基板上にモノレイヤー配向させ、その場STM観察することを目指す。五角形構造を有する大環状ペンタマーを分子モジュールとすることでフラーレン型の巨大分子「多核フラーレン」の形成が期待されるが、現在未着手であるので来年度の課題とする。発光性錯体結晶を対象とした超高圧下の発光ピエゾクロミズムの研究を加速する。具体的には固体二重発光の圧力チューニングによる発光色制御ができる錯体の開発を目指す。(1)多核大環状クラスターに発現する多電子移動特性と非対称電荷分布:本年度は多段階可逆なレドックス能を示すRu三核クラスターをコアとし、3配位金属イオンAg(I)を介して交互連結した「積層型二次元ハニカムシート」の合成と構造解析に成功した。対アニオンとなるtriflateイオンには、ハニカムシート内のAg(I)サイトに弱くアキシャル配位するものと、ハニカムシート間を水素結合により橋渡しする2種類があり、それぞれが積層構造の形成に重要な役割を担っていることが示された。(2)強発光性・二重発光性を示す新規な金属クラスター錯体とその結晶相の構築および異方的結晶空間での超高圧下分子ひずみ・充填構造ひずみ:銅あるいは銀一価の複数の金属イオンで構成される多核錯体は、固体状態において高い発光量子収率を示すものが多く知られている。本年度は、強発光・二重発光性を示すAg(I)キュバン型クラスター[Ag4I4{P(p-tol)3}4]の結晶に数ギガパスカル(GPa)の準静水圧をダイヤモンドアンビルセル(DAC)により印加し、高圧下でのクラスター構造の歪みと発光特性について観察した。高圧下での構造はSPring-8での放射光X線結晶構造解析法により決定した。高圧下での発光スペクトルは、昇圧過程と降圧課程では異なる発光エネルギー変化を示すヒステリシスが観測された。この現象は、昇圧ー降圧に伴う結晶溶媒分子の非可逆的な放出プロセスに起因していると推測された。構造解析の結果、溶媒分子を含む空隙はAg4I4骨格の一つのI原子の近傍に位置しており、圧力が加わるとそのI原子が空隙方向へ異方的に押し出され、クラスターコアが異方的に歪むことも示された。

(2)強発光性・二重発光性を示す新規な金属クラスター錯体とその結晶相の構築および異方的結晶空間での超高圧下分子ひずみ・充填構造ひずみ:銅あるいは銀一価の複数の金属イオンで構成される多核錯体は、固体状態において高い発光量子収率を示すものが多く知られている。本年度は、強発光・二重発光性を示すAg(I)キュバン型クラスター[Ag4I4{P(p-tol)3}4]の結晶に数ギガパスカル(GPa)の準静水圧をダイヤモンドアンビルセル(DAC)により印加し、高圧下でのクラスター構造の歪みと発光特性について観察した。高圧下での構造はSPring-8での放射光X線結晶構造解析法により決定した。高圧下での発光スペクトルは、昇圧過程と降圧課程では異なる発光エネルギー変化を示すヒステリシスが観測された。この現象は、昇圧ー降圧に伴う結晶溶媒分子の非可逆的な放出プロセスに起因していると推測された。構造解析の結果、溶媒分子を含む空隙はAg4I4骨格の一つのI原子の近傍に位置しており、圧力が加わるとそのI原子が空隙方向へ異方的に押し出され、クラスターコアが異方的に歪むことも示された。1)多段階かつ可逆なレドックス能を示す三核金属クラスターをモノマー単位とし、Ag(I)を介して交互連結した多核錯体型のグラファイト構造を持つ多核グラファイトをSPring-8での微小単結晶構造解析により明らかにした。モノマー錯体の自発的な配位子解離と再結合を活用した薄膜形成法を新規開発し、表面構造解析や電子状態解析を行った。2)気水界面における大環状Ruクラスターの分子集積化を検討した。π-A曲線の測定により界面横方向からの圧縮により2段階の相転移挙動が観察され、大環状分子の横向き・縦向き配向を異方的圧縮操作により制御できる可能性が見出された。長鎖アルキル基を導入したCu(I)およびAg(I)多核錯体を気水界面へ単分子膜形成した系では界面での印圧操作に伴う発光応答性を見出した。3) Cu(I)キュバン型クラスターに嵩高い置換基を有するピリジン誘導体を導入することにより、強発光性マルチカラーサーモクロミズムを示す結晶の作製に成功した。長鎖アルコキシ基を導入したCu(I)、Ag(I)多核錯体をスピンコート法によりガラス基板上へ成膜し、外場応答性を示す強発光性透明フィルムの開発を進めている。4)数GPaの準静水圧を印加することができるダイヤモンドアンビルセルを活用し、発光スペクトルのピエゾクロミックヒステリシス、二重燐光サーモクロミズム、蛍光ピエゾクロミズムなど特異な動的発光現象を見出した。5)トリアリールアミン二量体とホウ素置換基を組み合わせた有機混合原子価モジュールの光励起緩和過程をフェムト秒レーザー過渡吸収分光法により計測し、1ピコ秒未満の極短寿命電荷分離状態とそのcharge resonanceを見出した。遠距離通信技術の基幹物質となる錯体型ヘテロコンジュゲートとトリアリールアミンとチアゾールを連結した高指向性配位子を組み込んだ遷移金属錯体を開発した。本年度得た多核グラファイトは、その構造は明らかとなったものの解析の精度は低い。良質な単結晶作成と高精度な解析結果の取得が喫緊の課題となる。多核グラファイトを構成するモジュール分子の金属核種、酸化数(原子価)、架橋配位子の長さ、結合角度、フレキシビリティー、さらには対アニオン、結晶溶媒、架橋金属種等の多様化に基づいた系統的な合成探索を加速する必要がある。
移動ヒ-タ法によるカルコパイライト型半導体混晶のバルク単結晶成長と評価

カルコパイライト型半導体混晶CuGa_x-In_<1-x>Se_2(x=0.7)およびCuIn(S_xSe_<1-x>)_2(x=0.8)は、太陽電池として最も変換効率の高い1.4から1.5eVの禁制帯幅を持つため、薄膜作製法を中心に研究が行われているが、物性は不明な点が多い。本研究では、Inを溶媒に用いた移動ヒ-タ法(THM法)により、組成均一なCuGa_xIn_<l-x>Se_2およびCuIn(S_xSe_<l-x>)_2バルク単結晶の作製を行った。また、得られた結晶の電気的・光学的特性を評価した。まず、In溶媒に対する溶質CuGa_yIn_<1-y>Se_2およびCuIn(S_ySe_<1-y>)_2の溶解度を混晶比y=01のぞれぞれについて測定し、In-CuGa_yIn_<1-y>Se_2系およびIn-CuIn(S_ySe_<1-y>)_2系の液相線を決定した。また、液相の溶解度ギャップが存在し、低濃度のIn溶液は2相に分かれることを明らかにした。溶液からの成長結晶を調べるため、溶液Bridgman法により結晶成長を行った。低濃度のIn溶液からの成長結晶は、InSe等のIII-VI族結晶であるが、それより高濃度の溶液からはカルコパイライト結晶が成長可能であることが分かった。THM法により組成均一なバルク単結晶を作製するため、In溶液の溶質CuGa_yIn_<1-y>Se_2およびCuIn(S_ySe_<1-y>)_2(y=01)中の混晶比と成長結晶中の混晶比xとの関係を明らかにした。一例として、CuGa_<0.7>In_<0.3>Se_2結晶はCuGa_<0.45>In_<0.55>Se_2を溶質とする濃度60mol%のIn溶液から成長する。この結果をもとに、CuGa_xIn_<1-x>Se_2混晶ではxの全域でTHM法によるバルク単結晶作製が可能となった。また、得られた結晶のフォトルミネセンス測定、および抵抗率、ホール係数の測定を行った。CuIn(S_xSe_<1-x>)_2混晶のTHM成長では、得られている結晶は数個のグレインがあるが目的とする組成を持ち、成長条件の最適化により組成均一なバルク単結晶の成長が可能であると考えられる。
細胞内シグナル伝達とミオシンの局在化機構

ミオシンの細胞内局在化とそれを制御する細胞内シグナルについて、研究を進めた。細胞性粘菌の走化性物質であるcAMPで、細胞を刺激すると、レセプターを介して一連の細胞内シグナル伝達が作動され、同時にミオシンの局在変化が起こる。ミオシンを移動させるシグナルを明らかにするため、シグナルの一部欠損の突然変異体を用い、走化性刺激の際のミオシンの移動の有無を調べたところ、cGMP形成能の低いもの、また細胞内Caイオンの変化しない株でミオシンの移動が見られなかった。次に、Caイオノフォアを用いて、細胞内のCaイオン濃度を人為的に上昇させると、ミオシンの移動を誘起できた。また、cGMPでもミオシンの反応を引き起こせた。しかし、これら両者で反応に違いが見られ、Caイオンは少なくとも細胞膜から内質へのミオシンの移動に関与することが明らかになった。細胞局所へのミオシンの局在化は、いずれかのシグナルが細胞内で局所的に高濃度になったことに起因すると考え、顕微鏡下でマイクロキャピラリーを用い、局所的に細胞にシグナルを与え、これによりミオシンが移動するかを蛍光抗体法で調べるための条件を整えた。ミオシンのリン酸化部位を欠く変異体をもちいた実験の条件も確立した。
小さな無限に内在する巨大な無限の研究

集合論においては、小さな無限集合が持ちうる組合せ論的性質が非常に興味をもたれている。特に最小の非可算基数が飽和イデアルを持つようなモデルの存在を示したKunenの結果は非常に重要である。Kunenのモデルの構成法は、本質的に帰納的なものであった。本研究では、Kunenと同様のモデルを明示的に構成することに成功した。さらに、その手法を発展させることにより、いわゆる3組に対するChang予想が成立する新しいモデルも構成することができた。Kunenによる次の定理は非常に有名である:定理.Huge基数を含むモデルから出発して,強制法により"ω_1上にω_2-飽和な可算加法的イデアルが存在する"モデルをつくることができる.その後Kunen自身によるモデルの構成法は様々な形に変形され応用されている.本研究ではまず,従来までの方法論とは異なる視点からKunenのモデルの新しい,より簡単な構成法を得た.これにより,Kunenの手法を変形することで得られていた種々のモデルにもより簡単な構成法がある可能性がわかった.これらの成果はRIMS研究集会「公理的集合論と集合論的位相空間論」で発表された.よく知られているように,KunenのモデルにおいてはいわゆるChangの予想(ω_2,ω_1)→→(ω_1,ω)の成り立つ.我々の新しいモデルでもChangの予想が成り立つことは容易に確かめられる.同様のアイデアにより,Changの予想の3次元版(ω_3,ω_2,ω_1)→→(ω_2,ω_1,ω)の新しいモデルの構成も成功したものと確信している.これは、元々Foremanによって初めて構成されたものである.しかしForemanによる構成法では,4次元版のモデルの構成には非常な困難があることが知られている.我々の方法を発展させることにより,未解決の4次元版のモデルも得られるのではないかと期待している.巨大基数の存在を仮定して,ω1,ω2,...等の小さな無限基数が巨大基数に類似した性質をもつようなモデルを構成することを目的として研究してきた.特にKunenによる次の定理は非常に有名である:定理.Huge基数を含むモデルから出発して,強制法によりCC"ω1上にω2-飽和な可算加法的イデアルが存在する"モデルをつくることができる.これまでの研究によりKunenのモデルの新しい,より簡単な構成法を得た.これにより,Kunenの手法を変形することで得られていた種々のモデルにも,より簡単な構成法がある可能性がわかった.よく知られているように,KunenのモデルにおいてはいわゆるChangの予想(ω2,ω1)→(ω1,ω)の成り立つ.我々の新しいモデルでもChangの予想が成り立っことは容易に確かめられる.このアイデアを発展させるにより,Changの予想の3次元版のモデルを構成し,証明をほぼ書き上げることができた:定理.2-Huge基数を含むモデルから出発して,強制法により(ω3,ω2,ω1)→(ω2,ω1,ω)が成り立つモデルをつくることができる.実はこの結果自体はForemanにより既に証明されている.しかし彼の手法では解決できなかった,Changの予想の4次元版を新しい手法によって証明できる可能性が生まれた.1970年代にKunenはhuge基数を持つモデルから出発してω_1上に飽和イデアルが存在するモデルを構成した。本年度の成果として、我々は、Easton collapse強制法を導入し、その2段階反復強制法により同様のモデルが構成できることを示した。この構成法をω回反復することにより、すべてのω_n上に飽和イデアルが同時に存在するモデルを構成することができる。Kunenの元々の構成法が既に複雑であったため、Foremanによる後者のモデルの構成は更に複雑であったが、それを大幅に簡易化するにとができた。なお本結果は、論文"The Easton collapse and a saturated filter"として投稿中である。Kunenのモデルでは、いわゆるChangの予想(ω_2,ω_1)〓(ω_1,ω)が成立するにとが知られているが、我々のモデルで成立するかは未解決である。しかし我々は別のアイデアにより、Kunenよりも簡単なモデルの構成法を発見した。更にこの手法を発展させることにより、3組に対するChangの予想(ω_3,ω_2,ω_1)〓(ω_2,ω_1,ω)が成立するモデルも構成するにとができた。にれも、Foremanによる既存の構成法よりはるかに簡単である。4組に対するChangの予想(ω_4,ω_3,ω_2,ω_1)〓(ω_3,ω_2,ω_1,ω)については現在でも未解決であり、我々の手法が解決の糸口を与えるものと期待される。なお本結果は、論文"Chang's conjecture for triples"として準備中である。
単純ヘルペスウイルス再活性化による顔面神経麻痺モデルの病態解明

CD4+T細胞、CD8+T細胞それぞれのリンパ球サブセットを選択的に抑制し、さらに耳介皮膚刺激を負荷することによりHSV-1再活性化による顔面神経麻痺モデルを作成した。顔面神経麻痺の発現率はCD4+T細胞グループで44%(n=25)、CD8+T細胞グループで13%(n=23)であった。側頭骨顔面神経からのHSV-1DNAの検出率はどちらのグループも50%であった。また、再活性化刺激後の側頭骨内顔面神経からの経時的なHSV-1DNAおよびLATの検出率の検討から、再活性化刺激後72時間前後に顔面神経膝神経節より再活性化が生じ、HSV-1が急速に増殖し顔面神経麻痺が発現するものと考えられた。また、CD4+T細胞、CD8+T細胞それぞれのグループにおける麻痺発現率に差が認められたことより、顔面神経麻痺発現に宿主の免疫応答の差が関与しているものと推測された。また、病理組織学的検討から麻痺側の顔面神経膝神経領域では広範な神経細胞の脱落が認められ、単核細胞の浸潤像と著名な細胞壊死像が認められた。さらに残存している生き延びた神経細胞の形態はほぼ正常で、その細胞質内には多数のウイルス粒子が確認された。この組織像から顔面神経麻痺の発現にはHSV-1の増殖のみならず、それによって引き起こされるウイルス感染細胞に対する宿主の自己組織破壊的な免疫応答も関与している可能性が示唆された。特発性顔面神経麻痺(ベル麻痺)の原因はこれまで不明とされていたが、麻痺発症に膝神経節に潜伏感染した単純ヘルペスウイルス1型(RSV-1)の再活性化が深く関与していることが明らかになってきた。しかし、顔面神経麻痺発現に至るまでのHSV-1感染動態、神経障害機序、宿主の免疫応答の関与などは明らかになっておらず、ベル麻痺に類似した病態をもつマウスHSV-1感染性顔面神経麻痺モデルを作成し、その病態について検討を行った。具体的にはHSV-1をBalb/cマウスの耳介に接種し、初感染を成立させた後に顔面神経膝神経節への潜伏感染が成立していることを証明した。さらに膝神経節に潜伏感染が成立したマウスに対して抗CD4抗体を投与し、選択的に免疫抑制を行うことにより再活性化刺激を加えた。再活性化刺激前後のマウスの膝神経節を採取し、real-time PCR法を用いて潜伏感染のマーカーであるLatency-Associated Transcripts(LAT)の発現量を経時的に検討した結果、刺激前、刺激後1日目はLAT発現量に差を認めなかったが、刺激後3日目には発現量が減少し、6日目以降には消失していた。このことは抗CD4抗体を投与により、36日後に膝神経節に潜伏感染していたHSV-1が再活性化したことを示唆する結果である。また本モデルを用いて顔面神経膝神経節以外に脳幹部顔面神経、三叉神経節においてもLATの発現量を経時的に検討した結果、同様に再活性化を示唆する結果が得られた。この結果はHSV-1が複数の神経節から同時に再活性化している可能性があることを意味する。また、マウスに再活性化刺激を加えることによるHSV-1感染性顔面神経麻痺の発現率について検討した。麻痺発現率は抗CD4抗体投与群では25匹中11匹(44.0%)、抗CD8抗体投与群では23匹中3匹(13.0%)であり、前者が有意に高率であった。今後は麻痺発現モデルの組織学的検討も加えて病態について検討する予定である。
サイトカインストレスに対する細胞応答のレドックス制御

手術侵襲・重傷膵炎・外傷・熱傷・ショック敗血症などの様々な侵襲に対して引き起こされる過剰な生体反応の背景には高サイトカイン血症が存在する。神経・免疫・内分泌の連関が一連のストレス反応の基礎に存在すると考えられるが、それを担う細胞の反応をレドックス(酸化・還元)の観点から捉え、そのうえで吸入・静脈麻酔薬がこのストレス応答をいかに修飾するかを細胞レベル・遺伝子レベルで明らかにすることが本研究の目的であった。細胞内レドックス因子であるチオレドキシンの過剰発現が、炎症性サイトカインの産生に関わる転写因子NF-kBの活性を細胞質内においては負に、核内においては正に調節することを見いだした。また免疫応答に関わる重要な因子であるグルココルチコイドの核内受容体の転写をチオレドキシンが直接還元することにより正に制御されることを示した。さらにmitogen-activated protein kinase(MAPK)の活性化がチオレドキシンの細胞内過剰発現により負に制御されることを見いだした。またチオレドキシンの関連遺伝子産物であるグルタレドキシンのrecombinant proteinのsmall scale(mg order)の増産系を大腸菌で確立し現在抗体の作成に成功した。これらの研究成果は、高サイトカイン血症を病態の基礎に持つ臨床上見られるさまざまな病態の機序の分子生物学的な理解を深めるとともに治療の糸口を与えるものである。今年度は、細胞内レドックス因子であるチオレドキシンが、炎症性サイトカインに対する細胞の遺伝子応答の極初期に重要な役割を果たす転写因子、AP-1を介した転写を正に制御することを示した。またT細胞リンパ球レセプター発現に関わる重要な転写因子PEBP2,AML1のDNA結合性がチオレドキシン、redox factor-1により正に制御されることを示した。また炎症性サイトカインによるMAPKの活性化を吸入麻酔薬の一つのハロセンが亢進させることを見いだした。またチオレドキシンの関連遺伝子産物であるグルタレドキシンのrecombinant proteinのsmall scale(mg order)の増産系を大腸菌で確立した。現在抗体の作成を行っている。今年度は、細胞内レドックス因子であるチオレドキシンの過剰発現が、炎症性サイトカインの産生に関わる転写囚子NF-kBの活性を細胞質内においては負に、核内においては正に調節することを見いだした。

また免疫応答に関わる重要な因子であるグルココルチコイドの核内受容体の転写をチオレドキシンが直接還元することにより正に制御されることを示した。さらにmitogen-activated protein kinase(MAPK)の活性化がチオレドキシンの細胞内過剰発現により負に制御されることを見いだした。またチオレドキシンの関連遺伝子産物であるグルタレドキシンのrecombinant proteinのsmallscale(mg order)の増産系を大腸菌で確立し現在抗体の作成に成功した。これらの研究成果は、高サイトカイン血症を病態の基礎に持つ臨床上見られるさまざまな病態の機序の分子生物学的な理解を深めるとともに治療の糸口を与えるものである。
小児神経疾患における睡眠障害に対する新規治療法の開発

小児で最も使用経験のあるメラトニン・メラトニン受容体アゴニスト小児使用例に関する全国調査を行い、十分な倫理的配慮がなく使われていることが明らかになり、小児に適応のある薬品としてのメラトニン開発の必要性も明らかになった。また小児神経疾患における酸化ストレスマーカーとメラトニンの日内変動に関する解析から、メラトニン代謝異常が抗酸化能低下とDNA・脂質の酸化ストレスにつながる可能性が見出され、幼少でメラトニン代謝を改善させ酸化ストレスを予防する必要性が示唆された。睡眠覚醒リズムや睡眠時の自律神経機能にメラトニン代謝産物を加えた睡眠評価を行い、新規治療法の有効性評価にも必要な睡眠評価法を開発中である。今年度は、小児神経疾患における睡眠障害の病態解明、睡眠障害に関する視床下部・脳幹病変の解析において、今回病態が明らかではない睡眠異常を合併するコケイン症候群(CS)について検討した。(1)431歳例のCS患者家族にアンケート調査を行い、10例中6例で睡眠障害(日中の眠気、入眠・覚醒障害、夜間睡眠中の中途覚醒が頻回など)がみられた。(2)概日リズムを制御するメラトニン代謝物(6-sulphatoxymelatonin, 6-SM)の尿中排泄をELISAで定量した。年齢をそろえた9対照との比較では、CS患者11例(431歳)の6-SM値は対照より有意に低下していた。(3)CSの4剖検例で、視床下部と脚橋被蓋核(PPN)、マイネルト核(NbM)のアセチルコリン神経(AchN)に対する免疫組織化学染色を行った。脳萎縮にも関わらず視床下部は保たれていたが、PPNとNbMのAchNが選択的に減少し、CS患者での睡眠障害との関連が示唆された。小児の睡眠障害におけるメラトニン・ラメルテオン治療の評価では、日本小児神経学会・日本小児精神神経学会・日本小児心身医学会3学会合同研究(厚生労働科学研究費補助金「医薬品・医療機器等レギュラトリーサイエンス総合科学事業」伊藤班)の一環として、3学会の会員(小児精神神経学会)・評議員(小児神経学会)を対象とした「メラトニンならびにラメルテオン小児使用例に関する全国調査」の一・二次調査を終了し、平成25年・26年の小児神経学会総会で発表(平成26年は予定)、平成25年の睡眠学会シンポジウムで発表後、2月に調査内容を論文化し、小児神経学会和文誌に投稿した。発達障害を含む小児神経疾患における本邦での使用実態を確認できたため、我々の調査をもとにメラトニンの開発とラメルテオンの小児特に自閉症スペクトラム障害への適応拡大に向けて製造元にも働きかけている。小児神経疾患における睡眠障害の病態解明においては、第56回日本小児神経学会総会と日本睡眠学会第39回定期学術集会医師教育セミナーにおいて、重症心身障害児者における尿中6-sulfatoxymelatonin(6sMT)定量によるメラトニン代謝の評価について報告した。さらに酸化ストレスマーカーとメラトニンの日内変動に関する解析を行い、A群色素性乾皮症(XP-A)患者と年齢相当対照において、0:00, 6:00, 12:00,18:00の4ポイントで尿を採取し、酸化ストレスマーカー(DNA: 8-OHdG,脂質:HEL)と6sMT値は年齢別の変化がXP-Aと対照では逆転していた。小児神経疾患における睡眠障害に関する視床下部・脳幹病変の解析においては、小児神経疾患の剖検脳で今まで検討されてこなかったメラトニン受容体(MT1, MT2)表出を免疫組織化学的に検討した。LSBio社のMT1B抗体を用いて、新生児小児対照の視床下部と海馬切片で染色を試みたが、再現性のある結果は得られなかった。小児の睡眠障害におけるメラトニン・ラメルテオン治療の評価では、日本小児精神神経学会、日本小児心身医学会、日本小児神経学会の合同研究として、「メラトニンならびにラメルテオン小児使用例に関する全国調査」の一・二次調査を完了したため、メラトニン小児使用例に関する全国二次調査の内容を第56回日本小児神経学会総会で発表し、座長推薦演題に選ばれた。両者の小児での使用実態が明らかになり、メラトニン使用に関しては小児睡眠障害に広く使われていたものの、同意や許可が不十分な場合もあり、薬品開発することが望まれることがわかった。この内容は平成27年1月小児神経学会和文誌「脳と発達」に掲載され、この論文を踏まえて発達障害における睡眠障害に対するメラトニンの臨床治験を、ノーベルファーマ株式会社と協働して進めている。1小児神経疾患における睡眠障害の病態解明においては、第57回日本小児神経学会総会・同サテライトシンポジウム第9回子どもの眠り研究会と日本睡眠学会第40回定期学術集会、第19回重症心身障害児(者)QOL向上懇話会、The 4th International Pediatric Sleep AssociationCongressにおいて重症心身障害者における睡眠覚醒リズム・心拍変動とメラトニン代謝の関係について報告し、メラトニン代謝と睡眠覚醒リズム・自律神経機能が重症心身障害者の睡眠評価に重要であることが示唆された。また遺伝性DNA損傷修復障害により睡眠障害を含めた難治の神経変性を呈するA群色素性乾皮症(XP-A)患者の尿検体において、6-SMと酸化ストレスマーカー・抗酸化能の日内変動を解析し、メラトニン代謝と酸化ストレスとの関連を検討した。15歳未満でのメラトニン代謝異常が年長での抗酸化能低下とDNA・脂質の酸化ストレスにつながる可能性が見出され、幼少でメラトニン代謝を改善させ酸化ストレスを予防する必要性が示唆された。(Oxid Med Cell Longev in press)

2小児神経疾患における睡眠障害に関する視床下部・脳幹病変の解析においては自作MT1B抗体で小児対照脳の視床下部等で免疫染色を試みたが、MTNRを可視化できなかった。3小児の睡眠障害におけるメラトニン・ラメルテオン治療の評価においては、メラトニン・ラメルテオン小児使用例の全国調査の内容を小児神経学会和文誌に平成27年1月報告したことも一助となり、本邦での薬品としての開発が現在進行中である。睡眠障害のためのメラトニン臨床治験の第2相試験(発達障害児615歳男女6名ずつ、非盲検・非対照・強制漸増、2医療機関)は無事終了し、睡眠パラメーターの改善も確認した。小児で最も使用経験のあるメラトニン・メラトニン受容体アゴニスト小児使用例に関する全国調査を行い、十分な倫理的配慮がなく使われていることが明らかになり、小児に適応のある薬品としてのメラトニン開発の必要性も明らかになった。また小児神経疾患における酸化ストレスマーカーとメラトニンの日内変動に関する解析から、メラトニン代謝異常が抗酸化能低下とDNA・脂質の酸化ストレスにつながる可能性が見出され、幼少でメラトニン代謝を改善させ酸化ストレスを予防する必要性が示唆された。睡眠覚醒リズムや睡眠時の自律神経機能にメラトニン代謝産物を加えた睡眠評価を行い、新規治療法の有効性評価にも必要な睡眠評価法を開発中である。「メラトニンならびにラメルテオン小児使用例に関する全国調査」の一次・二次調査の結果が平成27年1月小児神経学会和文誌「脳と発達」に原著論文として掲載された。また第56回日本小児神経学会総会と日本睡眠学会第39回定期学術集会医師教育セミナーにおいては、重症心身障害児者における尿中6sMT定量によるメラトニン代謝の評価についても報告した。この評価結果に関してはさらなる検討が必要で早期論文化のめどは立っていないものの、A群色素性乾皮症患者においても検討が進んでいる。さらに平成27年度の小児神経学会で、動きのある重症心身障害児者についてはアクチグラフィーを用いて「経口摂取が可能な重症心身障害者における睡眠覚醒リズム分析とメラトニン代謝」について発表する予定であり、またアクトグラムでの解析が難しい動きの少ない重症心身障害児者についても今年度の睡眠学会で脈波計を用いて「動きの少ない重症心身障害者における心拍変動とメラトニン代謝を用いた睡眠評価の試み」を発表する予定である。小児睡眠学重症心身障害者の抗酸化物質としてのメラトニンの機能にも着目し、尿中メラトニン値と酸化ストレスマーカー、睡眠障害以外の臨床症状との関係等についても今年度の小児神経学会で発表する予定であり、多角的な検討を進めている。また、動きの少ない重症心身障害児者については平成27年度は脈波計を一時的に借用して睡眠評価を試みたが、評価できるめどがたったため、今後は最近購入した携帯心電計を用いて睡眠時の自律神経機能とメラトニン代謝物との関係を検討する予定である。メラトニン受容体(MT1, MT2)の免疫組織化学的検討に関しては今後、別抗体を用いた試みを行うとともに、新規抗体の作製も検討する。A群色素性乾皮症(XP-A)
マグネトグラム古記録の数値化技術の開発とそれを用いた太陽風長期変動の研究

(1)古いマグネトグラム記録をディジタル画像ファイル化する作業およびその画像を処理してデータベース化する手順の効率化を進めた。(3)磁気圏境界面での速度シアーによるケルビンヘルムホルツ型不安定性が主要な発生メカニズムであるため、太陽風速度と関係があるPc5型地磁気脈動の性質を用いて、太陽風観測データのない1960年以前の地磁気観測データから太陽風速度を推定することを目的の一つにした。そのために、まず、太陽風速度とPc5型地磁気脈動の振幅の関係を調べた。その結果、600km/s以上の高速太陽風の場合も、太陽風速度と脈動の振幅の間の正相関の関係は、600km/s以下の場合の延長上にあることがわかった。また、Pc5型地磁気脈動の発生には、太陽風密度の変動が影響していることを示唆する結果が得られた。(4)2次元画像処理手法を用いて連続なグラフ部分のみを取り出す試みを行った。(5)2005年11月に英国エディンバラで開催されたディジタルデータ保存に関する国際会議PV2005に家森が出席し、当研究の成果の一部を発表した。(6)ディジタル画像化されたデータを用いて、1960年のチリ大地震の時の世界各地の地磁気変化を調べた。その結果、震源から遠く離れたヨーロッパやアフリカでも地震波による磁力計の振動の影響が出ていること、また、イースター島では、津波の通過したと考えられる時刻に、津波による海洋ダイナモ電流が原因と考えられる地磁気変化が観測されていたことがわかった。この結果は、2006年5月の日本地球惑星科学連合2006年大会で発表を予定している。(1)ミュンヘン大学のMatzka博士が、当グループが提供した高分解能ディジタルカメラを用いて撮影したドイツFurstenfeldbrook観測所のマグネトグラムの内、1957年から1960年の分について画像処理作業を行い、データベース化して、web上で公開した(2)新彊地震局・ウルムチ観測所からYang Fuxi工程師を招聘し、同観測所で取得したマグネトグラムの状態・今後の協力について議論した。(3)京都大学大学院理学研究科附属地球熱学研究施設阿蘇火山研究センターで保管していた地磁気早回し記録を移送し、高分解能ディジタルカメラを用いて撮影した。データは1957年から約10年分で、撮影作業は未完了であるが、撮影した分については画像処理を施し、web上で公開した。(4)ディジタル化の方法について検討した。(5)中国でマイクロフィルム化した19世紀以降の地磁気古記録について、現状と入手の可能性について打診を行ったところ、保管されていることの確認はできたが、それをディジタル化するための貸し出し交渉は未完了である。(6)地震学分野での古い地震記録のディジタル保存についての現状を調査した。
創薬を目指すファーマコプロテオミクスの基盤研究

本格的なポストゲノム時代が到来し、世界の各製薬企業はゲノム情報を活用する新規医薬品開発の方向性を模索している。こうした中、薬物や生理活性物質刺激が誘起する変化を分子レベルで捕らえ、標的蛋白質の機能を解析することにより、新たな創薬標的分子を探索するファーマコプロテオミクス手法の確立に多大な期待が寄せられている。本年度は、リン酸による翻訳後修飾蛋白質解析法を検討するとともに、アフィニティーラベル化法とイムノアフィニティー抽出法を駆使した低分子-蛋白質相互作用解析法の構築を試みた。前年度の結果から、デオキシコール酸刺激によるペルオキシレドキシンIの変動には、リン酸による翻訳後修飾が関与している可能性が示唆された。そこで、2次元ゲル電気泳動マップのディファレンシャルディスプレイを用いるリン酸化蛋白質特定法につき検討した。試料をあらかじめアルカリホスファターゼにより脱リン酸化反応に付した後、2次元ゲル電気泳動法により蛋白質を分離し、マップ化した。次いで、脱リン酸化処理を行わない試料と比較したところ、容易にリン酸化蛋白質を特定できることが判明した。しかも、分離した蛋白質スポットをゲル内にてアルカリホスファターゼ反応に付した後、負イオン検出MALDI-TOFMSにて測定することにより、リン酸化ペプチドを高感度に検出できることが判明した。加えてエキソペプチダーゼを用いるペプチドラダーシークエンス法を用いることにより、そのリン酸化部位の特定も可能であることが明らかとなった。一方、低分子-蛋白質相互作用解析を目的としてアシルアデニレートをアフィニティーラベル化剤として用い、その有用性を吟味したところ、相互作用部位に選択的なラペル化が可能であることが判明した。しかもイムノアフィニティー抽出法を駆使して酵素消化により得たラベル化ペプチドを選択的に抽出し、ラベル化部位の構造解析も可能であることを実証した。ヒトゲノムのドラフトシークエンスが公表され、本格的なポストゲノム時代が到来し、世界の各製薬企業はゲノム情報を利用する新規医薬品の開発、すなわちゲノム創薬の方向性を模索している。こうしたなか薬物や生理活性物質が誘起する生体内変化を蛋白質分子レベルで捉え、標的となる蛋白質の機能を解析することにより、新たな創薬標的分子を探索するファーマコプロテオミクス手法の確立に多大な期待が寄せられている。本年度は、蛋白質分離に優れる二次元ゲル電気泳動法(2DGE)を駆使して蛋白質試料の調製法並びに分離した蛋白質の解析手法につき検討した。まず、モデル細胞としてHeLa細胞を用い、培養した細胞を回収後破砕し、常法に従って細胞分画した。さらに細胞質画分につき硫安分画に付し、得られた各画分を2DGEを用いて分離した。その結果、これら2種の分画法を2DGEに組み合わせることで、各蛋白質スポット中に複数の蛋白質が存在する確立が激減し、ペプチドマスフィンガープリンティング法を用いて任意のスポットのほとんどを同定することが可能となった。次に、大腸癌発症のプロモーター作用が指摘されているデオキシコール酸をモデル薬物として用い、これを添加した培養液を用いて先と同様に細胞を培養し、ディファレンシャルディスプレーにより、刺激の有無による蛋白質パターンの比較を行った。その結果、細胞質画分において顕著な発現変動が認められ、そのうち最も再現性良く変動したスポットにつき、トリプシンによるゲル内消化後、MALDI-TOFMSを用いてマスマッピングに付した。得られた各ペプチドの分子量をもとにデータベース検索したところ、本蛋白質が酸化ストレスに関与するペルオキシレンドキシンIであることが判明した。