hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
選手のリーダーシップスキル向上における可能性を探る

スポーツの現場で課題として挙げられることのひとつに、選手のリーダーシップがある。また、スポーツにはキャプテンなどの役職の有無に関わらず、リーダーとして認められる選手(アスリートリーダー:athlete leader)が存在することが、これまでの研究で示されている。本助成研究の目的は、このようなアスリートリーダーの成長について検証することである。平成30年度は、アスリートリーダーの成長を測定するために、アスリート・リーダーシップスキル尺度の妥当性、信頼性を検証した。この尺度は、代表者が作成し、平成29年度に行った文献レビューをもとに改定した、31項目、4つの下位尺度(認知スキル、対人スキル、マネジメントスキル、ストラテジックスキル)から成るものである。さらに、その尺度を使用して選手のリーダーシップスキルの変化を追う調査を実施した。調査では、411名の大学生アスリートが、チームで一番重要なリーダーだと思う選手を挙げ、尺度にその選手のスキル評価を行った。探索的な共分散構造分析(exploratory structural equation modeling)を行い尺度の因子構造を検討したところ、尺度は17項目にさらに改定された。また、この対象者のうち、237名にはシーズン後の追跡調査も実施しており、選手のシーズン前後でのリーダーシップスキルの変化とそれに関わる要因についても検証している。今後は、この追跡調査の結果をさらに分析し、どのような環境要因や個人要因がアスリートのリーダーシップスキルの変化に影響を与えうるのかを検討していく。また、本研究の結果をもとに、アスリートのリーダーシップ育成プログラムの作成も進めていきたいと考えている。実施した調査の分析を終えていない部分はあるものの、おおむね順調に進展していると考える。引き続き、データ分析を進め、学会と論文発表の準備、研究2に位置づけているリーダーシップスキル育成プログラムの検証の準備を進める予定である。研究2では、実際に介入を行い、その効果を検証する予定であるが、対象チームの選定やコミットメントが課題となる。有益な情報やフィードバックの提供で、参加者の動機づけを促す計画である。また、リサーチアシスタントの研究補助も増やして、円滑に研究を進める。スポーツの現場では、リーダーは「資質」「タイプ」など、生まれもった素質であると語られることが多い。スポーツチームには、キャプテンや主将といった公式なリーダーの役割を持つ選手、そして公式な役割を持たないがチームメイトにリーダーと認められている選手が存在するとされている。本助成研究の目的は、このようなアスリートリーダー(athlete leader)のリーダーシップスキルの成長を促すことが可能かどうかについて検証することである。平成29年度は、代表者ら(Machida & Loughead, 2015)が以前行ったスポーツチームにおけるリーダーシップに関するレビューに、最新の研究論文からの知見を加えた。2015年以降に出版された26本の文献の中から10本の論文をレビューに追加し、まとめている。その結果、アスリートのリーダーシップスキル(認知スキル、対人スキル、マネジメントスキル、ストラテジックスキル)や行動、それに関わる個人要因や社会要因、そしてアスリートリーダーがチームに及ぼす影響についてさらに整理された。また最新の研究においても、アスリートのリーダーシップスキルの成長や発達に関する知見は限られており、本研究課題の重要性が改めて認識された。またこのレビューの結果や、著者のこれまでの研究の結果ももとにし、アスリート・リーダーシップスキル尺度(町田, 2017)の質問項目を改訂している。今後は、この改訂版尺度の妥当性、信頼性を検証するため大学生アスリートを対象に調査を行う。アスリート・リーダーシップスキル尺度の改訂版は、まだ検討が必要な部分もあるが、研究計画は、概ね予定どおりに進行している。アスリート・リーダーシップスキル尺度の妥当性と信頼性を検証するためのデータ収集の開始準備をする必要がある。約20チーム約400名の選手を対象にした縦断的な調査(2回のデータ収集)を予定しているが、参加者の摩滅を減らすことが課題になる。基準関連妥当性や概念妥当性を評価するための尺度を見直し、調査所要時間を短縮すること、謝金やフィードバックの提供で、参加者の調査参加への動機づけを促すことを検討している。

またリサーチアシスタントも1名増員して、円滑に研究を進める。引き続き、データ分析を進め、学会と論文発表の準備、研究2に位置づけているリーダーシップスキル育成プログラムの検証の準備を進める予定である。研究2では、実際に介入を行い、その効果を検証する予定であるが、対象チームの選定やコミットメントが課題となる。有益な情報やフィードバックの提供で、参加者の動機づけを促す計画である。また、リサーチアシスタントの研究補助も増やして、円滑に研究を進める。リサーチアシスタントの研究補助が、当初の予定より少なく終了した。しかしながら、今年度、困難が予想される縦断的な研究を実施するため、リサーチアシスタントの補助を増やす予定である。物品(プロジェクター等)の購入を見送ったため、次年度使用額が生じた。しかしながら、今年度、介入研究を実施するため、これらの機器を購入する予定である。
赤血球増殖因子の造血外機能の解明

赤血球増殖因子エリスロポエチンは成体では腎臓で産生されるが、胎児期には肝臓および神経系の細胞でつくられる。神経系のエリスロポエチン産生細胞は、神経上皮細胞と神経底細胞で構成されており、胎児期に一過性にエリスロポエチンを産生する。これまでに、神経系のエリスロポエチン産生が胎児の赤血球造血に必要でることがわかっているが、個体発生への関与は不明である。また、神経系エリスロポエチン産生細胞が個体発生に伴ってどのような細胞に分化するかはわかっていない。今年度の研究では、主に神経系エリスロポエチン産生細胞の性状解析にとりくんだ。まず、エリスロポエチン産生細胞で蛍光タンパク質を発現する遺伝子改変マウス胎仔から神経系エリスロポエチン産生細胞を単離し、培養した。その結果、増殖能の高い細胞株を得ることができた。得られた細胞株の遺伝子発現を解析したところ、様々な神経系マーカーを発現していたが、胎仔の神経系エリスロポエチン産生細胞の遺伝子発現様式とは異なる点も多く見つかった。この結果は、神経系エリスロポエチン産生細胞は多種多様な細胞種で構成されていることを示しており、現在、論文査読中である。成体では、エリスロポエチン産生は低酸素刺激によって誘導され、赤血球造血を促すが、造血以外に、貧血や虚血から神経細胞や血管内皮細胞などの様々な細胞を保護する効果があることが示唆されている。そこで、神経系エリスロポエチン産生細胞における低酸素誘導性のエリスロポエチン産生について解析を行なったが、エリスロポエチン産生誘導は観察されなかった。胎児期の神経系エリスロポエチン産生細胞は低酸素刺激ではなく、個体発生のシグナルによって一過性にエリスロポエチンを産生することが考えられた。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。エリスロポエチン(Epo)は赤血球造血に必須のサイトカインであるが、その受容体の発現が多くの臓器で検出されることから、心血管系や神経系などでも機能することが示唆されている。Epoは既に貧血治療薬として用いられているため、様々な疾患への適用外使用の有効性が検討されているものの、個体レベルの解析系が乏しく、研究が進んでいない。そこで、様々なEpo関連の遺伝子改変マウスを活用し、Epoの造血外機能とその意義を明らかにする。特に、Epoの低酸素誘導的産生機構と細胞保護機能に着目し、低酸素ストレスに対する生体防御機構における造血因子Epoの多様な機能を解明する。初年度は、エリスロポエチン産生能が著しく低下した貧血マウスを解析し、骨形成の低下を発見した。この現象は、マウスにエリスロポエチン製剤を投与することにより改善されたことから、エリスロポエチンまたは造血のシグナルが骨形成に影響を及ぼすことが考えられた。また、エリスロポエチンを貧血マウスに投与し、4時間後の赤芽球における遺伝子発現を網羅的に明らかにした。現在、エリスロポエチンシグナルによって発現誘導される遺伝子制御機構の解析を進めている。さらに、エリスロポエチン産生細胞を腎臓および胎仔脳から単離し、培養する解析系の確立を行った。腎臓のエリスロポエチン産生細胞についてはRNAシークエンス解析を行い、その遺伝子発現様式の全貌を明らかにし、性状について理解を深めることができた。エリスロポエチン産生能が著しく低下した貧血マウスを解析し、骨形成の低下を発見した。また、低酸素誘導性転写因子HIF2aを過剰発現するマウスの作出に成功し、エリスロポエチン産生量が増大していることを確認できたため。エリスロポエチンは貧血治療薬として用いられている赤血球造血に必須のサイトカインであるが、その受容体の発現が造血細胞以外にも多くの臓器で検出されることから、心血管系や神経系などでも機能することが示唆されている。本研究では、エリスロポエチンの造血以外の機能を探索し、その作用機序を解明することを目的としている。これまでに、脳において低酸素誘導的にエリスロポエチンを発現する細胞を同定しており、本年度は神経系でのエリスロポエチンの産生制御機構と細胞機能における役割に関する解析を中心に研究を進めた。その結果、神経系細胞におけるエリスロポエチン遺伝子の発現制御メカニズムは、腎臓や肝臓における発現制御メカニズムと異なることを明らかにし、論文発表した(Hirano et al, Mol Cell Biol 2016)。また、エリスロポエチン産生が低下した遺伝子改変マウスの解析を行い、造血不全に加え、腎障害が重篤化するという表現型を見出した。この現象は、本マウスにエリスロポエチン製剤を投与することにより改善させることができた(Suzuki et al, Haematologica 2016)。さらに、エリスロポエチン産生低下による貧血状態は、全身性の低酸素状態を惹起し、心臓を拡張させることを明らかにした。本マウスの心拡張は貧血の改善により速やかに解消された。以上の結果から、エリスロポエチンが直接的または造血を介して生体の様々な組織の恒常性維持に関与することが明らかとなった。

当初の目的のひとつであった神経系細胞におけるエリスロポエチン遺伝子の発現制御メカニズムについて解析を進め、腎臓や肝臓とは異なる分子メカニズムで制御されていることを明らかにした。また、神経系エリスロポエチン遺伝子の制御メカニズムについて、論文発表することができた。さらに、エリスロポエチン産生が低下した遺伝子改変マウスの解析を行い、造血不全に加え、腎障害が重篤化するという表現型を見出した。鉄は細胞障害性が高いため、鉄利用停滞や鉄過剰状態における臓器への鉄沈着は、ヒドロキシラジカルなどの酸化ストレス物質を発生させ、細胞障害を引き起こす。本年度の研究では、エリスロポエチンが赤血球における鉄利用を促すことにより、臓器の保護とエリスロポエチン自身の産生量維持において重要な役割を担っていることを明らかにした(論文投稿中)。また、鉄は酸化ストレスを介して臓器障害に関与するが、酸化ストレスが腎臓病を進展させることをマウスの実験により証明した(Nezu et al Kidney Int 2017)。REP細胞はエリスロポエチン受容体を他の細胞に比べて高いレベルで発現しており、エリスロポエチン過剰投与により腎臓のエリスロポエチン遺伝子発現が抑制されることを見出した(論文投稿準備中)。この結果は、エリスロポエチン自身によるエリスロポエチン産生の負のフィードバック機構の存在を示唆している。赤血球系細胞以外でのエリスロポエチン受容体の発現細胞において、エリスロポエチンの造血外作用が期待されるが、腎臓のエリスロポエチン産生細胞「REP細胞」自身がエリスロポエチン受容体を高レベルに発現していることを発見した。また、REP細胞におけるエリスロポエチンシグナルは、エリスロポエチン遺伝子発現を負に制御することを見出した(論文投稿準備中)。エリスロポエチン発現が低下した遺伝子改変マウスを用いて、鉄が酸化ストレスの発生を介して臓器障害を引き起こすことを明らかにした。とくに、腎臓病モデルにおける酸化ストレスの関与を解明し、論文発表することができた(Nezu et al Kidney Int 2017)。本研究では、酸化ストレス応答を担う転写因子Nrf2の活性化剤をマウスに投与する解析を行い、その効果を実証した。現在、腎臓病に対するNrf2活性化剤の効果について臨床試験が進められているが、この成果により、薬効の分子メカニズムを明らかにすることができた。REP細胞におけるエリスロポエチン遺伝子発現が鉄によって障害されることを新たに見出した。その機序として、エリスロポエチン遺伝子の転写活性化因子であるHIF2alphaの機能を鉄が抑制することを明らかにした。この成果は論文投稿中であるが、貧血治療における鉄剤投与の効果を検討するうえで、重要な知見を提供することができた。赤血球増殖因子エリスロポエチンは成体では腎臓で産生されるが、胎児期には肝臓および神経系の細胞でつくられる。神経系のエリスロポエチン産生細胞は、神経上皮細胞と神経底細胞で構成されており、胎児期に一過性にエリスロポエチンを産生する。これまでに、神経系のエリスロポエチン産生が胎児の赤血球造血に必要でることがわかっているが、個体発生への関与は不明である。また、神経系エリスロポエチン産生細胞が個体発生に伴ってどのような細胞に分化するかはわかっていない。今年度の研究では、主に神経系エリスロポエチン産生細胞の性状解析にとりくんだ。
小動物の行動解析法の確立とその食物学的応用

食を含む近接生活環境が個体の行動(行動量,行動力,行動リズムなど)にどのように関わっているかは,生活を研究対象としている家政学において,学問的のみならず社会的にも極めて重要な課題である。しかし,その重要性にもかかわらず行動の定量的解析法の進展は遅い。そこで,本研究では,複雑な要素の多過ぎるヒトについて調べる前に,基礎実験としてより単純なラットやマウスをとり挙げ,一日のエネルギー代謝の1分間隔での連続測定値を基にして,種々の行動指標値を算出するプログラムを独自に開発した。さらに,アニメックスのカウント数による運動量とビデオの映像解析による行動描写(本年度補助金により購入した装置を改良した運動解析システムによる)を前述の定量的に数値化された指標値に加えて,通常の飼育箱中における小動物の一日の行動を測定する方法を確立した。実験動物についていえば,栄養や遺伝に関係する標準化のみならず動物が置かれている生活環境の標準化が基本的問題であるが,狭いケージ内で単調な食事を与えられており,現在のところ,最適条件にほど遠いのが実情である(「行動学の可能性一動物とヒトの行動」M.W.フォックス著,今泉吉晴訳,思索社1990年)。本研究で開発された方法によって小動物が食を含む一定の生活環境下でいかに生き生きと生活しているかを測定でき,この新しい基準(全消費エネルギー,全活動量,外部活動量,内部活動量,活動負担度,活動力,活動変化度,安静時間,日内リズムなど)に基づいて,食を含む生活環境を評価し,より適した条件を検索,設定できるようになった。
東アジア多国間安全保障枠組創出のための研究-米軍プレゼンスの態様-

本研究の目的は、米軍プレゼンスを有効に利用して東アジアにおける多国間安全保障枠組の創出へ向けた現状を把握し、個々の安全保障協力の諸条件を検討し、その上で地域別・機能別協力レジームそしてレジーム相互の組みの合わせにより、実現可能な重層的なレベルでの安全保障協力枠組の創出を可能にすることであった。ここでは、米軍プレゼンスのハブとして位置づけられている沖縄における米軍再編が、地域安全保障の枠組みへどのように影響を与えているのかを明らかにした。米軍再編の東アジアにおける展開を、歴史的に、プレゼンスの構造および機能別に、今後の展望について言及した。以下が、研究の結果、明らかに出来たことである。収集した資料は、これまで研究者の間で存在についてすら言及されたことのないものであった。これらの文書を分析した結果、沖縄における米軍プレゼンスの変容が明らかとなった。前方展開能力においては、これまで有事の際の戦略輸送と相互補完による代替性が重視されてきた。しかし、1996年12月に公表され沖縄における米軍基地の再編計画(いわゆるSACO合意)のなかでの普天間米海兵隊飛行場の沖縄本島北部への移設計画は、有事の際の戦略輸送と代替性を放棄していたのである。このことは、米軍プレゼンスの変容が起きていることを示している。研究実施計画に照らすと、米軍プレゼンスのハブとなる沖縄基地を重視したため、他の米軍基地の現況を十分に取り上げられなかったのは反省点である。その理由として、分析対象へのアクセスが少なくなったのは米軍プレゼンスに関わる公開情報の乏しさにあったと考えられる。本研究の目的は、米軍プレゼンスを有効に利用して東アジアにおける多国間安全保障枠組の創出へ向けた現状を把握し、個々の安全保障協力の諸条件を検討し、その上で地域別・機能別協力レジームそしてレジーム相互の組み合わせにより、実現可能な重層的なレベルでの安全保障協力枠組の創出を可能にすることである。本年度は、本研究の三つの調査対象の動向把握を行った。1.IISS(英国国際戦略問題研究所)の主催するアジア・太平洋国防大臣級会議(第1回は2002年5月、第2回は2003年5月、第3回は2004年5月に開催)で議論されている安全保障協力の内容を精査することについては、IISSの刊行物を通じて、分析を進めることが出来つつある。実際に、IISSを訪問し関係者との質疑を持つ機会がなかったのは残念である。来年度に実現を図りたい。2.米軍が進める二国間合同軍事演習と多国間軍事演習のもたらす諸国間の安全保障協力の具体的内容を検討する。たとえば、毎年開催されているコブラ・ゴールド(米・タイ・シンガポール)、クロコダイル(米・豪)、チーム・チャレンジ(米・フィリピン・シンガポール・タイ)などに加え、準軍事組織の海上保安庁や沿岸警備隊が参加して公海上での船舶臨検実施のためのPSI(核拡散防止安全保障イニシャティブ)が行なわれている。これら二国・多国間演習に関する公開資料の収集に進めた。3.半官半民の研究機関の意見交換チャンネル(two track channel)のもつ効果と限界を検討することにしており、その関係資料の収集に努めた。上記の二点に比べ、遅れているため、来年度以降、努力が一層必要となっている。本研究め目的は、米軍プレゼンスを有効に利用して東アジアにおける多国間安全保障枠組の創出へ向けた現状を把握し、個々の安全保障協力の諸条件を検討し、その上で地域別・機能別協力レジームそしてレジーム相互の組み合わせにより、実現可能な重層的なレベルでの安全保障協力枠組の創出を可能にすることである。研究期間の2年目となる本年度は、本研究の三つの調査対象の動向把握を行った。

1.IISS(英国国際戦略問題研究所)の主催するアジア・太平洋国防大臣級会議(2002年5月、2003年5月、2004年5月、2005年6月、2006年6月に開催)で議諭されている安全保障協力の内容を精査することについては、IISSの刊行物を通じて、分析を進めることが出来つつある。2.米軍が進める二国間合同軍事演習と多国間軍事演習のもたらす諸国間の安全保障協力の具体的内容を検討する。たとえば、毎年開されているコブラ・ゴールド(米・タイ・シンガポール)、クロコダイル(米・豪)、チーム・チャレンジ(米・フィリピン・シンガポール・タイ)などに加え、準軍事組織の海上保安庁や沿岸警備隊が参加して公海上での船舶臨検実施のためのPSI (核拡散防止安全保障イニシャティブ)が行なわれている。これら二国・多国間演習に関する公開資料の収集に進めた。3.半官半民の研究機関の意見交換チャンネル(two track channel)のもつ効果と限界を検討することにしており、その関係資料の収集に努めた。上記の二点に比べ、遅れているため、最終年度には一層の努力が必要となっている。4.最終年度にむけて、成果取りまとあの作業工程を検討し、作成を開始した。本研究の目的は、米軍プレゼンスを有効に利用して東アジアにおける多国間安全保障枠組の創出へ向けた現状を把握し、個々の安全保障協力の諸条件を検討し、その上で地域別・機能別協力レジームそしてレジーム相互の組み合わせにより、実現可能な重層的なレベルでの安全保障協力枠組の創出を可能にすることであった。ここでは、米軍プレゼンスのハブとして位置づけられている沖縄における米軍再編が、地域安全保障の枠組みへどのように影響を与えているのかを明らかにした。米軍再編の東アジアにおける展開を、歴史的に、プレゼンスの構造および機能別に、今後の展望について言及した。以下が、研究の結果、明らかに出来たことである。収集した資料は、これまで研究者の間で存在についてすら言及されたことのないものであった。これらの文書を分析した結果、沖縄における米軍プレゼンスの変容が明らかとなった。前方展開能力においては、これまで有事の際の戦略輸送と相互補完による代替性が重視されてきた。しかし、1996年12月に公表され沖縄における米軍基地の再編計画(いわゆるSACO合意)のなかでの普天間米海兵隊飛行場の沖縄本島北部への移設計画は、有事の際の戦略輸送と代替性を放棄していたのである。このことは、米軍プレゼンスの変容が起きていることを示している。研究実施計画に照らすと、米軍プレゼンスのハブとなる沖縄基地を重視したため、他の米軍基地の現況を十分に取り上げられなかったのは反省点である。その理由として、分析対象へのアクセスが少なくなったのは米軍プレゼンスに関わる公開情報の乏しさにあったと考えられる。
脊髄損傷後の呼吸運動と中枢神経の可塑的変化

頚髄で脊髄を半切断し、1週間と3カ月生存後の横隔神経発射の回復を調べた。半切後1週間では半切側の横隔神経には吸息性神経発射が認められるが健常側と比較すると明らかに神経発射は弱かった。さらに神経発射の開始時点を比較すると半切側の開始時点は健常側よりも遅れていた。しかしながら、3カ月生存後の例では切断側の横隔神経発射はほぼ健常側のレベルにまで回復し、神経発射の開始時点はほぼ同時であった。終末呼気二酸化炭素濃度を変化させると神経発射は二酸化炭素濃度の増減に良く対応した。切断部の吻側で再度脊髄を半切しても神経発射には変化がなく対側の脊髄を切断すると消失した。このことから脊髄半切後の横隔神経発射の回復は対側を下行する経路から新たなシナプスが形成されたためにおこったと考えられた。脊髄を半切した動物について半切後7日から90日生かした例について横隔神経運動ニューロンから細胞内記録を行い運動ニューロンに生じている呼吸性シナプス電位を解析した。3MKClを充填したガラス管微小電極を用いて運動ニューロンから細胞内記録を行った。吸息期には自発性にスパイク電位が観察された。吸息相で興奮性シナプス電位(EPSP)が観察され、このシナプス電位の発生する開始時点は健常側の神経発射に一致していた。また呼息相では抑制性シナプス電位(IPSP)が記録できた。切断面の組織学的検査では延髄からの下行性神経線維は切断面を超えないことが分かった。これらのことは半切側の運動ニューロンの呼吸性神経発射は横隔神経核の脊髄レベルで健常側から正中を超えてくる興奮性と抑制性のシナプス入力によって生ずることが分かった。興奮性入力は尾側延髄吸息性ニューロンの可塑性によると考えられるが、呼息相の抑制性入力は、その起源が不明であり今後さらなる研究が必要である。このことから脊髄半切後の横隔神経発射の回復は対側を下行する経路から新たなシナブスが形成されたためにおこったと考えられた。3MKC1を充填したガラス管微小電極を用いて運動ニューロンから細胞内記録を行った。このことは半切側の運動ニューロンにシナプスを形成する局所神経回路が良く回復していることが示唆された。

頚髄で脊髄を半切し呼吸に関与する神経回路の可塑的変化を調べた。実験にはネンブタール麻酔下のネコを用い、無菌的に第三頚髄と第四頚髄を露出し一側の脊髄を半切した。手術後動物を1週間から3か月生かしネンブタール麻酔下で急性実験を行った。3MKClを充填したガラス管微小電極を用いて横隔神経運動ニューロンより細胞内記録を行った。半切側の横隔神経には吸息性神経発射が認められ、呼気ガス二酸化炭素濃度を変化させると吸息性神経発射は良く対応した。切断部の吻側で再度脊髄を半切しても神経発射には変化がなく、対側の脊髄を切断すると消失した。切断側の横隔神経運動ニューロンには吸息相に興奮性シナプス電位EPSPが、呼息相に抑制性シナプス電位IPSPが観察された。これらの結果から脊髄半切後の横隔神経発射の回復には対側を下行する経路の可塑的変化の関与が示唆された。また横隔神経運動ニューロンへの興奮性入力と抑制性入力が共に回復することが明らかになった。吸息と呼息の切り替えに重要な働きをしていると考えられているpostinspiratory phaseは切断側で消失する例が認められた。このことはpostinspiratory phaseが脊髄のレベルにおいて発現している可能性が示唆された。切断面の組織学的解析により半切側では再生した軸索が切断面を超えないことが分かり、横隔神経の吸息性神経発射は対側の健常側を下行してきた軸索が再度、正中を超え切断側の横隔神経運動ニューロンを興奮させていることが示唆された。
大動脈解離におけるclne MRIの解離形態と血流動態の基礎的臨床的研究

1)解離腔の描出能;spin-echo(SE)画像では真腔・解離腔ともに速い血流が流れている場合は両腔とも低無信号を呈した。解離腔内には通常、遅延血流のため信号の増強効果(flow-related enhancement)がみられ、逆に真腔は速い血流のため無信号となることが多った。2)解離腔内血種と遅延血流との区別;解離腔内の遅延血流と血腫とは同様の信号の増強を呈するため、両者の鑑別に苦慮することが多ったが、シネMRIを追加すると、一般に定常流や遅延血流は高信号に、血腫は低信号に抽出され、その鑑別は容易となることが多った。3)解離の進展度判定;解離の広がりと大動脈弁や冠動脈との関係、弓部分枝との関係の評価には多方向からの撮像が有効で、特に大動脈弓部での真腔・解離腔の位置関係や交通口、弓部分枝の分岐状態、および分枝自身の解離の評価ではMRIは血管造影やX線CTなど既存のどの検査法よりも有力であった。4)intimal tearの把握;シネMRIでは、解離の流入口を介し収縮期に真腔から解離腔へ向う血流が解離腔内に低信号(signal void)として観察された。解離腔内の遅延血流による高信号の一部にsignal voidがみられ、交通口を介する血流は、心周期でto-and-froを呈していることがわかった。このようにシネMRIの追加することにより大動脈解離の血行動態の動的観察が可能となった。5)解離腔非開存型解離の評価;SE法にて大動脈辺縁に上下に連続する円周状、あるいは三日月状の比較的信号強度の高い部分として認められた。これはX線CTで認められる血腫で閉塞した解離腔とほぼ一致した。本来の大動脈内腔はほとんど狭小化せず、無低信号として抽出された。MRIでは石灰化の偏位を観察できないため、壁在血栓と解離腔内血腫との区別が困難であるが、解離腔非開存型解離では短期間に中膜内の血腫が吸収されるため、follow-up MRIにて壁在血栓との区別が可能となった。2)解離腔内血腫と遅延血流との区別;解離腔内の遅延血流と血腫とは同様の信号の増強を呈するため、両者の鑑別に苦慮することが多かったが、シネMRIを追加すると、一般に定常流や遅延血流は高信号に、血腫は低信号に描出され、その鑑別は容易となることが多った。3)解離の進展度判定;

解離の広がりと大動脈弁や冠動脈との関係、弓部分枝との関係の評価には多方向からの撮像が有効で、特に大動脈弓部での真腔・解離腔の位置関係や交通口、弓部分枝の分岐状態、および分枝自身の解離の評価ではMRIは血管造影やX線CTなど既存のどの検査法よりも有力であった。4)intimal tearの把握;シネMRIでは、解離の流入口を介し収縮期に真腔から解離腔へ向う血流が解離腔内に低信号(signal void)として観察された。解離腔内の遅延血流による高信号の一部にsignal voidがみられ、交通口を介する血流は、心周期でto-and-froを呈していることがわかった。このようにシネMRIの追加することにより大動脈解離の血行動態の動的観察が可能となった。5)解離腔非開存型解離の評価;SE法にて大動脈辺縁に上下に連続する円周状、あるいは三日月状の比較的信号強度の高い部分として認められた。これはX線CTで認められる血腫で閉塞した解離腔とほぼ一致した。本来の大動脈内腔はほとんど狭小化せず、無低信号として描出された。MRIでは石灰化の偏位を観察できないため、壁在血栓と解離腔内血腫との区別が困難であるが、解離腔非開存型解離では短時間に中膜内の血腫が吸収されるため、follow-up MRIにて壁在血栓との区別が可能となった。1)解離腔の描出能;spin-echo(SE)画像では真腔・解離腔ともに速い血流が流れている場合は両腔とも低無信号を呈した。解離腔内には通常、遅延血流のため信号の増強効果(flow-related enhancement)がみられ、逆に真腔は速い血流のため無信号となることが多った。2)解離腔内血腫と遅延血流との区別;解離腔内の遅延血流と血腫とは同様の信号の増強を呈するため、両者の鑑別に苦慮することが多ったが、シネMRIを追加すると、一般に定常流や遅延血流は高信号に、血腫は低信号に描出され、その鑑別は容易となることが多った。3)解離の進展度判定;解離の広がりと大動脈弁や冠動脈との関係、弓部分枝との関係の評価には多方向からの撮像が有効で、特に大動脈弓部での真腔・解離腔の位置関係や交通口、弓部分枝の分岐状態、および分岐状態、および分枝自身の解離の評価ではMRIは血管造影やX線CTなど既存のどの検査法よりも有力であった。これはX線CTで認められる血腫で閉鎖した解離腔とほぼ一致した。MRIでは石灰化の偏位を観察できないため、壁在血栓と解離腔内血腫との区別が困難であるが、解離腔非開存型解離では単期間に中膜内の血腫が吸収されるため、follow-up MRIにて壁在血栓との区別が可能となった。
空気力学に基づく航空機の次世代型推力方向制御に関する基礎及び実用研究

ジェット推進機の排気ノズル中に斜め衝撃波を発生させることで推力の方向を制御する流体力学的推力方向制御は,従来の機械的な方法に比べて幾つかの優れた性能をもつ.本研究では,実験および数値計算によって流体力学的推力方向制御の性能予測を行い,これまで考えられていた斜め衝撃波による推力偏向メカニズムとは別に,新たな偏向原理を見出す事ができた.更にこれまでの推力偏向性能の評価方法とは異なる,より直接的な方法を提案している.ジェット推進機の排気ノズル中に斜め衝撃波を発生させることで推力の方向を制御する流体力学的推力方向制御は,従来の機械的な方法に比べて幾つかの優れた性能をもつ.本研究では,実験および数値計算によって流体力学的推力方向制御の性能予測を行い,これまで考えられていた斜め衝撃波による推力偏向メカニズムとは別に,新たな偏向原理を見出す事ができた.更にこれまでの推力偏向性能の評価方法とは異なる,より直接的な方法を提案している.ジェット推進機などで,排気ノスルからの高速流れをノズルを機械的に動かすことにより偏向させ,推力方向を制御するMTV(Mechanical Thrust Vectoring)に対し,ノズル形状は変化させず,流体力学的作用によって推力方向を変更させるのが流体力学的推力方向制御(Fluidic Thrust Vectoring:FTV)である.MTVでは可動部の機械的機構によって重力が増え,燃料消費や運動性能の低下が大きな課題となるばかりでなく保守経費も増加する.FTVではこれらの欠点が解消される事が期待される一方,排気の制御性が気体力学的振る舞いに大きく依存するため,制御入力(二次噴流流量など)と出力(偏向角など)の関係を正確に知る事が極めて重要であり,実用化には多くの実験・数値計算による大量のデータに基づく研究と開発が必要である.本研究はこのような状況を背景に,FTVに関する気体力学的研究及びFTV開発のツールとなる計算手法の確立を主要な目的とする.H21年度は研究初年度であり,実験装置の設計製作と二次元数値計算コードの開発を二つの柱として課題研究を推進した.装置の開発では,33立方メートルの真空タンクを利用して吸い込み式風洞とし,FTV実験のため壁面に二次噴流溝を切ったノズルを設置した.さらに光学可視化システム(シャドウグラフ法・シュリーレン法)により基本的な動作確認までを確認する事ができた.数値計算では二次元非粘性計算コードを開発して,実験装置の性能予測データを得るためにノズル形状,噴流溝の位置などを変化させた計算を多数行った.流体力学的作用によってジェット推進機などの高速排気流れの方向を偏向させる流体力学的推力方向制御(Fluidic Thrust Vectoring:FTV)の研究が本課題の目的である.研究初年度の昨年は,容量33m^3の大型真空タンクを利用してマッハ数1.5の吸い込み式風洞を設計制作し,これにFTV実験用二次噴流溝を設けた二次元ノズルを据え付けて,様々な予備実験を行った.また,流れの詳細を解明するため,数値計算のための二次元CFDコードの開発も行った.本年度は当初の目的に沿い、(1)超音速流風洞の性能試験(2)二次元ノズルによるFTV実験(3)数値計算結果との比較によるFTV性能の評価(4)研究成果の発表を行った.(1)についてはナイフエッジによる流速マッハ数の測定等様々な方法で,ノズル出口流速がほぼ設計通りになっている事を検証する事が出来た.(2)及び(3)については,ノズル圧力比と2次噴流圧力比の幾通りかの組み合わせについて,排気流の偏向度合いの計測を行った.その過程で,条件によっては意図したFTV性能に反する偏向効果が境界層の剥離・再付着によって引き起こされることを明らかにし,論文投稿を行った.(4)については,これまでに行った研究成果を国内開催の国際会議で発表し,さらにH23年3月開催の衝撃波シンポジウムでも発表予定であったが,こちらは東日本大震災のため中止となった(講演論文集は発行されている).予備実験の結果,精度の高い可視化実験データを得るためには,現状より大きな観測領域が必要であることが分かり,新たな2次元ノズルの設計を行った.最終年度はこの改良ノズルでの研究を行う事になる.ジェット推進機などで,排気ノズルからの高速流れをノズルを機械的に動かすことにより偏向させ,推力方向を制御するMTV(Mechanical Thrust Vectoring)に対し,ノズル形状は変化させず,流体力学的作用によって推力方向を変更させるのが流体力学的推力方向制御(Fluidic Thrust Vectoring:FTV)である.MTVでは可動部の機械的機構によって重力が増え,燃料消費や運動性能の低下が大きな課題となるばかりでなく保守経費も増加する.FTVではこれらの欠点が解消される事が期待される一方,排気の制御性が気体力学的振る舞いに依存するため,制御入力(二次噴流流量など)と出力(偏向角など)の関係を正確に知る事が極めて重要であり,実用化にむけて多くの実験・数値計算による大量のデータに基づく研究開発が必要である.本研究では,このような状況を背景にしてFTVに関する気体力学的研究及びFTV開発のツールとなる計算手法の確立を主要な目的とした.前年度までに,実験装置の設計製作を行い,予備的データを多く取得する事ができた.

また,数値計算コードの開発も行い,任意形状の流れ場を効率よく計算する環境も整った.H23年度は研究最終年度であり,前年度までに行ってきた予備実験データを基にしてFTVに,より適したノズルを設計製作して精度をあげた実験データを収集するとともに,数値計算の援用により,従来考えられていた,二次噴流によりノズル内に生じる斜め衝撃波によって流れが偏向するというメカニズムとは別に,新たなFTVメカニズムを発見する事ができた.これらの成果は論文にまとめ学術誌に投稿して採択された,また複数の国内及び国際学会で発表を行った.
アデノウィルスE1A誘導アポトーシスにおけるトポイソメラーゼIIα特異的分解機構

野生型p53を発現するヒト上皮様がん細胞株朋にホルモン投与で発現するアデノウイルスE1A遺伝子を導入し樹立したMA1細胞株では、E1Aの発現後速やかにp53の蓄積が起こり、トポイソメラーゼ(トポ)IIαがユビキチン(Ub)化の亢進を伴って分解する。その後DNAの断片化を伴うアポトーシスにより細胞が死滅することから、トポIIαのUb系による分解がアポトーシス開始の直接的な原因になると推定し、その機構の解析を行っている。昨年度はトポIIαのUb化に関与するUb結合酵素をアポトーシス誘導細胞のS100細胞抽出液より分離し、アミノ酸配列を解析してUbcH7であることを明らかにした。本年度は(1)トポIIαのin vitroでのUb化へのUbcH7の関与と、(2)細胞内のUbcH7発現レベルとトポIIαのUb化、アポトーシス開始との関連を解析した。その結果、(1)バキュロウイルス発現系を用いて調製したUbcH7はS100抽出液中でトポIIαのUb化を特異的に亢進させた。従ってUbcH7はトポIIαに対するUb結合酵素であることが証明された。(2)特異抗体を調製してUbcH7の発現変化を解析し、細胞周期ではG2/M期に、アポトーシスではp53蓄積後に発現する事を明らかにした。またトポIIαのUb化はいずれの場合でもG2/M期に起こること、アポトーシスがG2/M期に起こることを明らかにし、トポIIαのUb化にはUbcH7の他にG2/M期に発現するUbリガーゼが必要であること、トポIIαのUb化亢進による異常分解が直接アポトーシスを誘導していることを示唆した。
空間変調する超伝導・超流動相とその発現機構

重い電子系CeCoIn5の高磁場低温相等を主な対象として、パウリ常磁性がもたらすFulde-Ferrell-Larkin-Ovchinnikov (FFLO)超伝導や超伝導と共存する反強磁性秩序といった、磁場下の超伝導に関する新規現象を理論的に調べ、実験事実をコンシステントに説明することに成功した。また、適当な条件下にあるd波超伝導体の薄膜では、ゼロ磁場下においてもFFLO超伝導が実現し、その磁場下での安定性を調査し、奇妙な磁場中超伝導相図が理論的に予言されることを指摘した。本研究課題では、外部磁場がもたらす超伝導電子対がパウリ常磁性により破壊される傾向の結果もたらされる空間変調超伝導相を研究し、磁場以外の要因で発現が期待される変調超伝導相を理論的に検討し、上記2つの状況下での物理について知見を深めることを目的としている。21年度には空間反転対称性のない結晶構造を持ち、その結果ラシュバ型スピン軌道結合項を有する系の超伝導渦糸格子構造を調査し、その知見に基づいて超伝導ギャップのノードを有するゼロ磁場下の超伝導薄膜においてはノードと膜面に平行方向に空間変調を持つ超伝導状態が基底状態となることができることを示し、2009年日本物理学会秋季大会の一般講演で報告した。前者の系では、ゼーマンエネルギーがk空間で異方的であって、この磁場効果はちょうど、電気的に中性な超流体が一様な流れの場にある状況と等価である。一方、後者の系では膜面での超伝導秩序パラメタに関する境界条件が上記の一様流下の条件に相当することがわかり、前者からの類推によりゼロ磁場下の薄膜系においてギャップノードの方向に依存した空間変調が期待できることになる。前者の題材は学術論文としてPhysical Review誌に2009年度中に発行された。後者の題材についても2010年度中に掲載されるべき論文を現在執筆中である。また、CeCoIn5の高磁場・低温相に関連して、FFLO超伝導相への不純物効果に関する新しい理論をPhysical Review誌にて発表し、CeCoIn5の高磁場相のドーピング依存性を説明することに成功した。これは今後、この高磁場相の正体に関する論争に一石を投じる重要な研究になると考えられる。本課題に関する研究の22年の主な目的は、平行磁場下のCeCoIn5の高磁場・低温超伝導(HFLT)相においてのみ実験的に観測された反強磁性秩序とこの相をFFLO超伝導とする解釈が相入れるのかを明確にする理論の構築であった。そして、以下の3つの主要な成果を得た。まず、実験的に報告されたHFLT相への2次転移の異常なドーピング依存性はFFLO状態の弾性と不純物との相乗効果であれば半定量的に説明できるが、空間変調のない状態を高磁場相に対して仮定する限りこの現象は説明できないことを理論的に示した。これとは別に、パウリ常磁性の強いd波超伝導体では超伝導相内で磁場が増大するとともに、非整合反強磁性が誘起される傾向にあることを示した。つまり、パウリ常磁性の強いd波超伝導体ではFFLO状態と反強磁性とがともに高磁場相として起きやすいことが明らかとなった。これが、多くのパウリ常磁性の強いd波対状態超伝導物質に共通してHc2(0)近傍に位置する反強磁性量子臨界点を示唆する現象が見られているという実験事実の基本原理になっていると考えられる。そして、FFLO超伝導が持つ空間変調があるとこの反強磁性秩序は強められ、両者は共存しやすいことを具体的に示した。これらの成果は、フィジカルレヴュー誌に論文発表され、現在国際的に高い評価を受けている。本課題における23年度の研究目的の一つは、平行磁場下のCeCoIn5の高磁場・低温超伝導(HFLT)相においてのみ実験的に見出された反強磁性秩序と、この相をFFLO超伝導とする解釈の整合性を理論的に明らかにすることであった。我々が得た研究成果は、大別して、以下の2つにまとめることができる。まず、実験的に報告されたHFLT相における反強磁性秩序の構造をCeCoIn5の既存のフェルミ面に関する知見を基に詳細に調査し、実験的に見出された、ほとんど磁場値に依らないQ-ベクトルの正体を明らかにした。また、この物質の高磁場下で実現した渦構造の異常な磁場依存性が、当研究グループが先駆的に見出したパウリ常磁性により超伝導体内で誘起される反強磁性揺らぎにその起源があることを、渦構造における磁束密度分布を計算して明らかにした。これらの研究成果はそれぞれ、フィジカルレヴューB誌に23年度中に掲載論文として報告された。また、空間反転対称性のない超伝導体における渦構造の過去の研究と理論的に関連する問題として、ギャップノードを持つ

d波超伝導体の薄膜において実現が期待されるFFLO相とその磁場に対する安定性を詳しく調べた。このFFLO相と高磁場で実現が期待される従来型のFFLO相との競合により、ゼロ磁場下で超伝導相がない薄膜においても磁場下では超伝導がむしろ誘起されるという、磁場誘起超伝導の一例が見出されることを突き止めた。この成果に関する論文は現在執筆中である。平成24年度には、次の2つの課題に着いて研究を進めた:(a)重い電子系超伝導体CeCoIn5の高磁場下に現れるFFLO超伝導と反強磁性の共存相の強結合理論による理論的記述(b)d波対超伝導体の薄膜で発現が期待される磁場誘起超伝導相図の理論的研究以下では、(a)に絞って成果の概要を説明する。当グループでこれまで行われてきた弱結合理論をさらに堅固なものにする目的で、まず(1) FLEX近似という強相関性を考慮に入れたモデルに立脚し、これまでの弱結合理論の結果の拡張を試みている。さらに、(2)実験的にFFLO秩序と反強磁性秩序の分離が見られた、磁場方向を結晶軸から傾けた状況下への理論の拡張、に取り組んだ。(1)では、ハバード模型に対してFLEX近似を用いて、反強磁性スピン揺らぎを自己無撞着に取り込んでd波超伝導を生成する機構やパウリ常磁性が効いて初めて誘起される反強磁性秩序化を統一的に記述する理論の構築を目指している。弱結合近似の結果に比べ、高磁場での反強磁性秩序化が強まるなど、期待通りの結果が得られた。近日中に論文にまとめる予定である。(2)では、反強磁性がFFLOに比べてわずかな傾き角で消失するという実験事実に符合する傾向を得た。特に興味深いのが、傾けていくとともに反強磁性がHc2(0)より低磁場側で消失して量子臨界点に変貌するという、実験データと従来の理論のみからでは説明困難であった実験事実を説明できたことは、当グループの提案した理論の正当性を支持する重要な成果である。量子臨界点がHc2(0)より低磁場側に起きる理由は、反強磁性を超伝導相の高磁場側に作りたがるパウリ常磁性効果と磁場によりネスティング条件が弱められる効果とが競合することによる。この論文を平成25年4月現在執筆中である。実験的に見出されていた反強磁性の微視的特徴の起源が、フェルミ面の構造でおおむね決まることを納得のいく精度でしめすことができ、この成果には同じ題材の解明を目指す他の海外のグループは達することができていないから。24年度が最終年度であるため、記入しない。重い電子系超伝導体CeCoIn5を対象としたパウリ常磁性の強い超伝導体の高磁場領域で起こる反強磁性との共存のメカニズムはこれまで、弱結合近似のモデル内の解析に限られており、反強磁性揺らぎによる相図の変更など、様々な効果を手で取り入れている、いわば半現象論的な取り扱いが中心であった。この問題は、磁性と超伝導の競合、共存の問題に関する新たな方向となる重要な題材であるため、平成24年度では強相関系のモデルハミルトニアンから直接出発するアプローチから解析を行い、弱結合モデルでの結果の正当化を行う。
口臭原因物質合成遺伝子の解析

口臭の原因物質として現在最も有力視されているのは揮発性硫化物(VSC)と総称される物質である。VSCは様々な組織為害作用を有することが報告されており、中でもメチオニンの分解産物であるメチルメルカプタンは歯周炎の発病との関連性が強いといわれている。そこで、本研究では、歯周病原性Porphyromonas gingivalisのメチルメルカプタン産生にかかわる遺伝子を同定し、その機能を解析した。先ず、P.gingivalis W83株、W50株及びATCC33277株、Fusobacterium nucleatum ATCC10953株、Actinobacillus actinomycetemcomitans Y4株などの歯周病細菌によるVSC産生をガスクロマトグラフィーにより調べた。その結果、P.gingivalisとF.nucleatumが多量のメチルメルカプタンを産生することが明らかになった。とくに、強毒株とされるP.gingivalis W83株のメチルメルカプタン産生能が高いことが判明した。そこで、P.gingivalis W83株のメチオニン分解酵素であるL-methionine-a-deamino-g-mercaptomethane-lyaseをコードする遺伝子(mgl)をクローニングしたところ、同構造遺伝子は1,200bpからなり、43.3kDaのタンパク質をコードしていることが明らかになった。ついで、同菌株を用いて薬剤耐性遺伝子による插入失活を行い、本遺伝子の欠損株を作製したところ、同変異株ではメチルメルカプタンが全く産生されなかった。以上の結果により、本酵素がP.gingivalisのメチルメルカプタン産生能に関与していることが明らかとなった。さらに、マウスの皮下にW83株とその形質転換株をそれぞれ注射し、致死率を比較することで病原性の変化を調べた。その結果、野生株と比較してmgl欠損株では致死率が低下していたことから、メチルメルカプタンがP.gingivalisの病原性に関わる因子の一つであることが示唆された。
メタン資化細菌由来銅結合性化合物の銅クラスター構造の解析

メタン資化細菌は発癌性物質である有機塩素化合物の分解や、工業的に重要な反応であるアルカン、アルケンの酸化反応をおこなう微生物である。この微生物の生育には銅イオンを必要とするが、銅イオンの細胞内への取り込み機構は明らかにされていない。近年、メタン資化細菌が培養液中に銅と特異的に結合する化合物を生成することが明らかにされた。現在までに、この化合物の構造および生理作用について詳細は明らかにされていないが、銅の代謝に関与していると考えられる。そこで本研究では、メタン資化細菌Methylocaldum sp.T-025株から銅結合性化合物を精製し、その構造解析を行なうことを目的とした。培養液中に生成した黄褐色化合物の分離精製方法を以下に簡単に示す。培養液を遠心分離により菌体と培養上清とに分離し、培養上清を固相抽出により濃縮を行い、その後、凍結乾燥により乾燥試料を得た。得られた乾燥試料を陰イオン交換クロマトグラフィー、ゲルろ過クロマトグラフィーにより精製を行い分析用試料とした。陰イオン交換クロマトグラフィーによる精製の段階で、試料が大きく分け4つのピークに分離され、それぞれピークI,II,III,IVとした。そこで、原子吸光分析を行いどの成分に金属イオンが含まれているかを調べた。結果はピークIVに最も多くの銅及び亜鉛イオンが検出されピークIVの中に銅及び亜鉛と結合する黄褐色化合物が含まれていると考えられる。そこでピークIVをゲルろ過クロマトグラフィーによりさらに精製を行なった。なお陰イオン交換クロマトグラフィーにおける吸着特性からpH8.0においてこの黄褐色化合物はマイナスチャージになることから分子中に酸性アミノ酸を含んでいることが示唆された。ゲルろ過クロマトグラフィー後の精製試料をマトリックス支援イオン化-飛行時間型質量分析(MALDI-TOF-MS)を行なった。分析に用いたマトリックスは主にペプチドの分析に用いられるα-シアノ-4-ヒドロキシケイ皮酸を用いた。結果は1066.5 Mass/Chargeにピークが検出され、さらにこのピークにおけるイオン化分解物質量分析(PSD-MS/MS)を行なった。この分析結果は黄褐色化合物中にはグリシン、セリン、プロリン、システイン、チロシン、メチオニンが含まれていると示唆していた。メタン資化細菌は、メタンを唯一の炭素源として生育する微生物である。その中に1つに1つにMethylosinus trichosporium OB3bがある。このM.trichosporium OB3bは、その増殖過程において銅と結合する化合物を培養液中に生成する。この化合物は菌体の増殖と関係があることから、その生体内での作用に興味がもたれている。また、銅と結合することから生物由来のキレート剤としても期待されている。しかし、その化合物の生体内での働き、及び構造は明らかにされていない。本研究では、銅結合性ペプチドの生理的役割を明らかにするために、銅結合性ペプチドが生成する培地条件を検討した。M.trichosporium OB3bの培養上清から得られた精製銅結合性ペプチドの吸光スペクトルを測定した結果、銅結合性ペプチドは300400nmに吸収を有していることから黄色を呈することがわかった。そこで、培養上清中の銅結合性ペプチド性を300400nmの吸光度を測定することにより検討した。これまで銅結合性ペプチドの生成に関して培地中の銅濃度に依存することが明らかにされている。本研究においても銅結合性ペプチドの生成量と培地中銅濃度の影響を検討した結果、培地中銅濃度が低い場合にのみ銅結合性ペプチドが生成することがわかった。現在までに、メタン資化細菌はメダンの代謝に銅イオンを必要としているため、銅運搬体としての銅結合性ペプチドの役割が考えられる。しかし、M.trichosporium OB3bを培養すると、銅濃度が低い条件でも銅結合性ペプチドが生成しないことが何度かあった。そこで、銅濃度以外に銅結合性ペプチドの生成に関与している因子があると考え、炭素源の影響及び、気相中の酸素濃度に注目した。炭素源による影響を検討した結果、メタノール培養でも培養液が黄色を呈することがわかった。これより、メタン代謝に関与しない場合でも銅結合性ペプチドは生成することがわかった。次に、気相中酸素濃度を変化させて培養を行った結果、気相中の酸素濃度により、培養上清中の300400nmの吸光度が変化することがわかった。これは気相中の酸素濃度が低い場合に、300400nmの吸光度が増加し、銅結合性ペプチドが生成していることを示している。この結果から、酸素が銅結合性ペプチドの生成に影響を与えていることがわかった。以上の結果より、銅結合性ペプチドは銅濃度にのみ影響を受けるのではなく、酸素濃度によっても大きく影響を受けるということがわかった。

そこで本研究では、メタン資化細菌Methylocaldum sp.T-025株から銅結合性化合物を精製し、その構造解析を行なうことを目的とした。培養液中に生成した黄褐色化合物の分離精製方法を以下に簡単に示す。培養液を遠心分離により菌体と培養上清とに分離し、培養上清を固相抽出により濃縮を行い、その後、凍結乾燥により乾燥試料を得た。得られた乾燥試料を陰イオン交換クロマトグラフィー、ゲルろ過クロマトグラフィーにより精製を行い分析用試料とした。陰イオン交換クロマトグラフィーによる精製の段階で、試料が大きく分け4つのピークに分離され、それぞれピークI,II,III,IVとした。そこで、原子吸光分析を行いどの成分に金属イオンが含まれているかを調べた。結果はピークIVに最も多くの銅及び亜鉛イオンが検出されピークIVの中に銅及び亜鉛と結合する黄褐色化合物が含まれていると考えられる。そこでピークIVをゲルろ過クロマトグラフィーによりさらに精製を行なった。なお陰イオン交換クロマトグラフィーにおける吸着特性からpH8.0においてこの黄褐色化合物はマイナスチャージになることから分子中に酸性アミノ酸を含んでいることが示唆された。ゲルろ過クロマトグラフィー後の精製試料をマトリックス支援イオン化-飛行時間型質量分析(MALDI-TOF-MS)を行なった。分析に用いたマトリックスは主にペプチドの分析に用いられるα-シアノ-4-ヒドロキシケイ皮酸を用いた。結果は1066.5 Mass/Chargeにピークが検出され、さらにこのピークにおけるイオン化分解物質量分析(PSD-MS/MS)を行なった。この分析結果は黄褐色化合物中にはグリシン、セリン、プロリン、システイン、チロシン、メチオニンが含まれていると示唆していた。