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税制改革の策定過程に関する国際比較研究

本研究において,我々は財政社会学のアプローチに基づいて,租税政策をめぐる政策過程の国際的な比較分析を行った。我々は,日本及び比較対象国における国税・地方税の歴史と現状、政策過程の特徴及び政府間財政関係に関するインタビュー・文献資料収集に基づく分析及び研究発表・討論を積み重ねて雑誌論文・図書を発表し,それらを最終的な研究成果報告書にまとめた。具体的には,(1)研究全体の総論として,財政社会学的租税分析における規定要因と決定要因について方法論的に整理した(神野直彦)。(2)アメリカで2001年以降行われている減税政策の決定要因と影響を政治経済学的に解明した(A.デウィット)。(3)日本における租税政策の特徴を,利害関係者間の対立構造,制度装置の特質といった政治的側面から分析した(A.デウィット)。(4)日本とカナダにおける政府間税源配分及び課税自主権に焦点を当て,とくに一般売上税を事例として,両国の租税政策過程を中心に比較分析し,両国の税制及び政府間財政関係の実態及びその歴史的背景・制度的特質を解明した(池上岳彦)。(5)アメリカとカナダについて,政府規模と租税構造,「財政連邦主義」の実態等を比較検討し,両国の租税政策が相違する原因を,国民の政府に対する評価,歴史的背景及び政治制度的要因に遡って解明した(池上岳彦=A.デウィット)。(6)日本とドイツの租税・社会保険料について,介護保険制度を事例として比較分析し,ドイツでは「協調的連邦制」及び「補完性原理」が確立しているものの,日本にはそれらが根付いていないことが制度の相違を生む決定的要因であることを解明した(佐々木伯朗)。(7)スウェーデン,ドイツ,アメリカ及び日本の租税政策を比較検討し,「グローバリゼーション」の掛け声とは裏腹に,先進国の財政規模及び税制は多様であり,単一モデルに収斂しないことを実証した(S.スタインモ)。研究代表者・研究分担者は協力して,日本の国税・地方税及び政府間財政関係に関する資料収集・分析を行い,また,租税政策等の国際比較に関する研究を進めた。また,平成16年1月,スヴェン・スタインモ(コロラド大学)の来日時には,日本政府の関係省庁をはじめとする諸機関において,税制に関するインタビュー及び文献資料収集を行った。平成16年1月19日,東京大学において,神野直彦(東京大学)が総合企画を務める「税制改革の策定過程に関する国際比較研究会」を開催した。研究会は財政学・政治学等の研究者や政府関係者を含む40余名の参加者を得て,池上岳彦(立教大学)が司会を担当した。研究会では,第1に,佐々木伯朗(東北大学)が報告を行い,福祉財政の財源調達システムにおける日本とドイツの意思決定のしくみの違いが大きく,その背景には両国の社会構造の違いがあることが明らかにされた。第2に,アンドリュー・デウィット(立教大学)が報告を行い,都市財政における増税回避手段としてのNPOやNPMへの依存が問題点を有することが,国際比較研究の観点から明らかにされた。第3に,スヴェン・スタインモが報告を行い,税制改革及びその策定過程において「グローバル・スタンダード」が存在しないこと,またそれが存在するかのように語られることには特定の政治経済学的意味があることが明らかにされた。研究会では,それぞれの報告をめぐって,税制改革の世界的動向及び国際比較研究の方法を主要な論点として,参加者の間で活発な議論が展開された。このように研究を展開することにより,これまでの研究成果を発表し,情報・意見交換を行って,国際比較分析をさらに進めるうえでの基盤を確立することができた。

研究代表者及び研究分担者は協力して、日本及び国際比較の対象となる諸国の税財政制度の現状、政策過程の特徴及び政府間財政関係に関する資料収集・分析を進めた。平成16年度は、2名の研究分担者が海外出張を行い、資料・情報収集を行う、もしくは国際的ワークショップに参加して報告と議論を行う、という形で研究を進展させた。このうち佐々木伯朗(東北大学)は、高齢者福祉財政の日独比較のために、平成16年6月にドイツ連邦共和国のノルトライン・ウェストファーレン州において、州保健社会省、民間福祉団体及び福祉サービス事業者に対するヒアリング調査を行った。その結果、住民主体による新しいタイプの在宅サービスが増加していること、介護保険の介護報酬基準額は介護金庫・市町村及びサービス運営主体の交渉で決定され、州はルール作りやサービスの開発・情報提供を担うこと、高齢者の政治団体であるBAGSOは連邦保健省の補助金を受けるものの、ボランティア活動の仲介や高齢者の地位改善運動を自律的に行っていること、ケア付き住宅事業者は施設建設費用をすべて自前で賄っていること等がわかった。これにより、ドイツの介護保険制度は日本と比較して分権的であることが明らかとなった。またアンドリュー・デウィット(立教大学)は、スヴェン・スタインモ(コロラド大学[アメリカ合衆国])とともに、平成16年12月、ハワイ大学日本研究所が開催したワークショップに参加して、税財政システムに関する比較政治経済学の手法による研究論文を報告し、参加者との間で活発な意見交換を行って研究を深化させた。さらに、神野直彦(東京大学)・池上岳彦(立教大学)も含めて、研究代表者及び研究分担者はそれぞれ税財政制度に関する学会・研究会に参加して報告・討論等を行い、積極的に意見交換を行って国際比較分析を発展させた。本年度は租税政策をめぐる政策過程の国際的な比較分析を行う本研究をまとめるべく、研究代表者および分担者が検討を重ね、財政社会学的アプローチから、財政赤字と日本での「三位一体改革」と呼ばれる国税と地方税との税源配分の問題にも焦点をあてながら、研究をまとめた。その上で、三か年にわたる研究をまとめるべく、それぞれの研究内容の分担を決定した。その決定に従い次のような研究を実施した。アンドリュー=デウィットは「日本における租税政治の特質」をテーマに、日本の租税政策の特徴を、利害関係者間の対立構造、政策主張を反映させる制度装置、政治機構の特質といった政治的側面から分析している。池上岳彦は「一般売上税をめぐる政府間関係」をテーマに、日本およびカナダにおける一般売上税の制度的特質について、政府間関係に焦点を当てつつ、両国の租税政策過程の分析を中心に比較分析している。さらに、池上岳彦とアンドリュー=デウィットの共同研究として、「アメリカとカナダの租税政策」をテーマに、アメリカとカナダの租税政策がどのように変異し、それがどのような原因にもとづくかを分析している。佐々木伯朗は「租税と社会保険料に関する日独比較」をテーマに、歴史的基盤の相違にもとづく、制度安定性への影響を日本とドイツで比較検討している。最後に総論として、スヴェン=スタインモは「租税政策のグローバル・スタンダードは存在しない」をテーマに、先進諸国の租税制度は多様で単一モデルに収斂しないことを実証的に明らかにしている。神野直彦は「財政社会学的租税分析」をテーマに、規定要因と決定要因から財政社会学的アプローチをまとめている。
免疫グロブリン遺伝子再構成・転写異常によるSLE発症機構の解明

本研究は、SLE自然発症モデルマウスで確認された免疫グロブリン重鎖遺伝子座の再構成・転写異常に着目し、その原因となる遺伝子の同定に加え、自己免疫疾患における免疫グロブリン重鎖遺伝子座のエピジェネティクス機構を明らかにすることを目的としている。これまで、免疫グロブリン遺伝子座の再構成については、縮重プライマーを用いたDegenerate PCR法(Nat Immunol. 5, 463, 2002)を用いて検討してきた。しかしながら、SLEモデルマウスで確認された遺伝子再構成異常の結果が、プライマーのターゲット配列中の変異等からくるPCR増幅効率への影響によるものではないことを明らかにするため、全ゲノムシークエンスを行った。野生型マウス(C57BL/6)、SLEモデルマウス(NZB/W F1)に加え、SLEモデルマウスの両親であるNZB、NZWマウスの計4種のマウスについて全ゲノムシークエンンスを行なった結果、少なくともDegenerate PCRにおいてプライマーのターゲットとなる領域の配列にSNP等は確認されなかった。このことから、SLEモデルマウスにおいて、免疫グロブリン遺伝子領域に欠損・挿入等のゲノムレベルの変異がない上での再構成異常である可能性が示唆された。現在までに、野生型マウス(C57BL/6)、SLEモデルマウス(NZB/W F1)、NZBマウス、NZWマウスの計4種のマウスについて全ゲノムシークエンンスを行ない、SLE自然発症モデルマウス(NZB/W F1)において、免疫グロブリン重鎖遺伝子領域のゲノム配列に欠損・挿入等の変異がない上で、免疫グロブリン重鎖遺伝子座の再構成異常が起きている可能性を明らかにすることができた。また、フローサイトメーターを用いて複数の蛍光色素を選択して蛍光補正(コンペンセーション)を行うことにより、6カラーのマルチカラー解析が可能となり、Pre-pro-B、Pro-B、Pre-B細胞の分離と割合の測定、ならびに、各細胞におけるアポトーシスの状況の検討が行えるようになった。この技術により、免疫グロブリン再構成については、Pre-B細胞から、ヒストン化学修飾状況についてはPro-B細胞を用いるなど、B細胞各分化段階に合わせて詳細に検討することができる。SLEモデルマウスにおいて、遺伝子再構成後の転写にも異常が確認されていることから、pro-B細胞における免疫グロブリン重鎖遺伝子座のヒストン修飾状況についても今後明らかにしていく。具体的には、マウス骨髄細胞のリンパ球集団から、抗B220・CD19・IgM・CD43抗体を用いて、セルソーティングによりpro-B細胞を回収する。得られたpro-B細胞に対し、抗ヒストンH3K4me2抗体・H3K27me2抗体等を用いてクロマチン免疫沈降を行い、SLEモデルマウス、及び野生型マウス(C57BL/6)の免疫グロブリン重鎖遺伝子座におけるヒストン化学修飾状況について比較解析する。

得られたpro-B細胞に対し、抗ヒストンH3K4me2抗体・H3K27me2抗体等を用いてクロマチン免疫沈降を行い、SLEモデルマウス、及び野生型マウス(C57BL/6)の免疫グロブリン重鎖遺伝子座におけるヒストン化学修飾状況について比較解析する。当該年度の研究計画がおおむね順調に進展し、翌年度に約3Mbの領域においてクロマチン免疫沈降解析を行う大型解析が控えているため、当該年度の助成金の余剰分を翌年度分に合わせて計上した。
半無限弾性体上の基礎の動的応答に関する解析理論の確立と同定問題への拡張

本研究は、半無限弾性体の動的コンプライアンスの解析理論である積分方程式法を展開し充実することおよび、その計算に必要なパラメ-タを実際の振動デ-タから同定するために、本四連絡橋南備讃瀬戸大橋7Aアンカレイジにおいて継続的な振動計測を実施してその振動特性を明らかにする、という二つの作業内容をもっている。このうち前者については、(1)円板が弾性変形をする場合の応答を一般的に定式化し、その計算公式を与えた。(2)さらにこの理論に基づいて円板の弾性が変化する場合を系統的に計算した。これらの研究により、半無限弾性体上の円板の動的応答の理論的な問題は完全に解決されたと言うことができる。振動計測については、第1年度に解析の対象構造物である本州四国連絡橋公団南備讃瀬戸大橋南側アンカレイジ構内に設置した計測システムを用いて、相当数の振動記録を取得した。その第1段階の分析を概ね完了した。計測システムは現在順調に稼動中であり、かつ本州四国連絡橋公団の担当課と協定を結び、本研究期間満了後もなお相当期間にわたって計測を継続する態勢である。本研究において得られた振動記録の分析結果は以下のとおりである。(1)鉛直並進振動モ-ドが検出され特定され、さらにその結論を補強する情報を蓄積できた。この結果は半無限弾性体の動的コンプライアンス公式とよく対応していることが確認された。(2)3ヘルツおよび4ヘルツに狭帯域の安定した卓越振動および7ー9ヘルツに安定して存在する広帯域の卓越振動の特性を分析した。本研究は、(1)半無限弾性体の動的コンプライアンスの解析理論である積分方程式法の展開、および(2)その計算に必要なパラメ-タを現実の振動デ-タから同定するための、本四連絡橋南備讃瀬戸大橋7Aアンカレイジにおける継続的な振動計測、の2本の柱から成っている。このうち前者については、(1)弾性定数が複素数である場合(弾性体の内部減衰を考慮したもの)について、直接積分方程式法を拡張し定式化した。また、従来の研究結果の誤りを明らかにした。ただしその数値計算は今後の問題である。(2)円板が弾性変形をする場合について一般的に定式化し、その計算公式を明らかにした。これを用いて従来計算されなかった一様弾性円板の動的コンプライアンスを決定した。さらにこの公式に基づいて円板の弾性が変化する場合を計算した。現在公表準備中である。研究予算の大部分は後者に投入された。すなわち、(1)振動計測を反復しつつ計測システムを改良し、相当の校費を投入して新型機器を調達し、小規模ながら柔軟で高性能の計測システムを確立した。(2)相当多数の良質の常時微動デ-タを取得した。このようなデ-タはこれまでに得られていない。(3)時刻歴波形の観察およびFFTによる周波数分析を実施した。(4)当該構造物の固有振動を3成分すべてについて同定した。(5)この情報と解析理論との結合は次年度の課題である。(6)固有振動の他にもいくつかの興味ある卓越振動を検出した。しかしこれらの特定は今後の問題である。これらの振動は本研究の本来の対象ではない。しかし構造動力学上重要な情報を蔵していると信じられるので、本研究に取り込み、今後も分析を進める。(7)常時微動を把握した結果、適切なトリガ-レベルが判明した。そこで今後はより大振幅の地震動デ-タの取得をめざす。本研究は、半無限弾性体の動的コンプライアンスの解析理論である積分方程式を展開し充実することおよびその計算に必要なパラメ-タを実際の振動デ-タから同定するために、本四連絡橋南備讃瀬戸大橋7Aアンカレイジにおいて継続的な振動計測を実施してその振動特性を明らかにする、という二つの作業内容をもっている。

このうち、前者については、(1)円板が弾性変形をする場合の応答を一般的に定式化し、その計算公式を与えた。これにより実用上最も大切でありながら従来精密な計算がなされていなかった一様弾性円板の動的コンプライアンスを決定した。(2)さらにこの理論に基づいて円板の弾性が変化する場合を系統的に計算した。これらの研究により、弾性円板の動的応答問題は、基礎理論としては完了したと考えられる。振動計測については、計測システムが前年度に概ね完成しているので、今年度は、計測条件を適宜修正しながら一定規模以上の地震を待機監視中である。ただしこれまでのところ地震記録は得られていない。そこで来年度もなお計測態勢を維持継続する予定である。さらに併行してなされた前年度の記録の分析結果は以下のとおりである。(1)従来見いだされていなかった鉛直並進振動モ-ドが検出され特定された。弾性波動理論との照合により、このデ-タは半無限弾性体の動的コンプライアンス公式とよく対応していることが認められた。(2)3ヘルツおよび4ヘルツに狭帯域の安定した卓越振動が存在することが確認された。(3)7ー9ヘルツに広帯域の卓越振動が安定して存在することが判明した。本研究は、半無限弾性体の動的コンプライアンスの解析理論である積分方程式を展開し充実することおよび、その計算に必要なパラメ-タを実際の振動デ-タから同定するために、本四連絡橋南備讃瀬戸大橋7Aアンカレイジにおいて継続的な振動計測を実施してその振動特性を明らかにする、という二つの作業内容をもっている。このうち前者については、(1)円板が弾性変形をする場合の応答を一般的に定式化し、その計算公式を与えた。(2)さらにこの理論の基づいて円板の弾性が変化する場合を系統的に計算した。これらの研究により、半無限弾性体上の円板の動的応答の理論的な問題は完全に解決されたと言うことができる。振動計測については、第1年度に解析の対象構造物である本州四国連絡橋公団南備讃瀬戸大橋南側アンカレイジ構内に設置した計測システムを用いて、相当数の振動記録を取得した。その第一段階の分析を概ね完了した。計測システムは現在順調に稼動中であり、かつ本州四国連絡橋公団の担当課と協定を結び、本研究期間満了後もなお相当期間にわたって計測を継続する態勢である。本研究において得られた振動記録の分析結果は以下のとおりである。(1)鉛直並進振動モ-ドが検出され特定され、さらにその結論を補強する情報を蓄積できた。この結果は半無限弾性体の動的コンプライアンス公式とよく対応としていることが確認された。(2)3ヘルツおよび4ヘルツに狭帯域の安定した卓越振動および7ー9ヘルツに安定して存在する広帯域の卓越振動の特性を分析した。
熱帯アジアの野生イネ集団における遺伝的多様性維持機構の解明

熱帯アジアのミャンマー(イラワジデルタ周辺および西部地帯)、ベトナム(メコンデルタ周辺)およびカンボジア(プノンペンおよびトンレサップ湖周辺)にて、栽培イネの祖先となった野生イネの遺伝資源としての遺伝学的および生態学的特性を明らかにするため、野生イネ自生集団における遺伝的多様性をDNAレベルで調査するとともに、それらと生態型や集団を取り巻く環境などの様々な要因との関連性の評価を行った。熱帯アジアの野生イネ(Oryza rufipogon)集団における遺伝的多様性維持機構を解明するために、ベトナムおよびカンボジアにて現地調査を行うとともに、ミヤンマーから研究協力者を招聘し、今後の調査研究について話し合った。以下、各国別にその具体的内容を述べる。ベトナム:平成18年11月12日より20日まで、メコンデルタ地城を中心に調査を行った。まず、研究協力者であるノンラム大学のMr.Nguyen氏とメコンデルタ稲研究所のDr.Lang氏と打ち合わせを行った後、メコンデルタ周辺の野生イネ集団の観察を行った。次に、生態・生育環境等の予備観察結果を基に、野生イネ集団の遺伝的多様性調査に適した調査地を3カ所選定した。各調査地では、地理的情報、生育環境、周辺植生、水質・土壌環境について詳細に記録した。さらに、調査地内に設定した区画より約100-150個体の野生イネの葉を収集し、その粗抽出液を特殊濾紙に固定してサンプリングを行った。現在、収集したサンプルについては、分子マーカーを用いた解析中である。カンボジア:研究協力者であるカンボジア農務省のDr.Saron氏と連絡を取り、平成18年11月20日より26日まで、トンレサップ湖周辺地域を中心に調査を行った(調査内容はベトナムと同様)。選定した調査地は3カ所で、それぞれについて詳細な生態・簾境等の調査をするとともに、約100個体のサンプリングを行った。ミヤンマー:平成19年1月10日より18日まで、研究協力者であるミヤンマー農林潅概省のDr.Htut氏を招聘した。ミヤンマーでは、過去数年にわたり野生イネ調査を行っているため、これまでに収集した葉の粗抽出液サンプルの解析手法を具体的に説明した。また、来年度以降のミヤンマーの定点調査地における、野生イネ集団の遺伝的多様性に関する年次変動調査について話し合った。熱帯アジアの野生イネ(Oryza rufipogon)集団における遺伝的多様性維持機構を解明するために、ベトナムおよびカンボジアにて現地調査を行うとともに、ベトナムから研究協力者を招聘し、今後の調査研究について話し合った。なお、詳細は以下の通りである。ベトナム:平成19年11月13日より19日まで、メコンデルタ地域を中心に調査を行った。まず、研究協力者であるメコンデルタ稲研究所のDr. Lang氏と打ち合わせを行った後、メコンデルタ周辺の野生イネ集団の観察を行った。次に、昨年度選定した野生イネ集団調査地において、地理的情報、生育環境、周辺植生、水質・土壌環境について詳細に記録した。また、調査地内に設定した区画より約100-150個体の野生イネの葉を収集し、その粗抽出液を特殊濾紙に固定してサンプリングを行った。カンボジア:研究協力者であるカンボジア農務省のDr. Saron氏と連絡を取り、平成19年11月19日より23日まで、プノンペン周辺なたびにトンレサップ湖周辺地域に自生する野生イネ集団の調査を行った(調査内容はベトナムと同様)。各調査地では、詳細な生態・環境等の調査をするとともに、約100個体のサンプリングを行った。研究協力者招聘:平成20年1月13日より20日まで、研究協力者であるメコンデルタ稲研究所のDr. Lang氏を招聘した。ベトナムでは、過去数年にわたり野生イネ調査を行っているため、これまでに収集した葉の粗抽出液サンプルの解析手法を具体的に説明した。また、期間中1月16日より18日まで、弘前大学(研究分担者:石川隆二)を訪問し、今後の調査・研究の話し合いを行った。熱帯アジアの野生イネ(Oryza rufipogon)集団における遺伝的多様性維持機構を解明するために、ミヤンマーにて調査を行うとともに、現地の研究協力者との研究交流を行った。調査:平成20年12月8日より19日までミヤンマーに滞在し、ヤンゴン周辺、イラワジ川流域およびシットウェー(ミヤンマー西部)周辺の野生イネの自生地の観察を行った。なお、これらの地域においては平成16年度および17年度に、様々な環境で生育している野生イネ集団のうち、規模の大小、多年生1年生の違い、人工的な撹乱の有無などに基づき、6つの集団を選定し予備調査を行っている。そこで、全く同じ野生イネ集団調査地において、まず地理的情報、生育環境、周辺植生、永質・土壌環境について詳細に記録した。次に、調査地内に設定した区画より約200-300個体の野生イネの葉を収集し、その粗抽出液を特殊濾紙に固定してサンプリングを行った。

研究交流:ミヤンマーでは、過去数年にわたり野生イネ調査を行っているため、これまでの調査結果の説明を行った。また、研究協力者が所属するミヤンマー農業潅漑省農業研究部門遺伝資源保存センターにて研究セミナーを行い、野生イネ研究の情報交換を行った。解析:帰国後、野生イネの葉の粗抽出液を固定した特殊濾紙を用いて、分子マーカーによる解析を行った。そして、それぞれの野生イネ集団内における遺伝的多様性の程度ならびに年次変動を調査した。また、それら多様性の程度と生態型や環境変動などの要因との関係にっいて考察を行った。
トゥファ古気候学の展開

地球温暖化に伴う気候変動予測のために必要な古気候データの解読を目的として,石灰岩地域の河川に発達する炭酸塩堆積物であるトゥファを研究した。複数の堆積場で行った化学組成と安定同位体比の分析結果から,トゥファの発達機構に関するいくつかの新知見をあきらかにするとともに,降水量と気温の情報を化学指標と関連付けることに成功した。トゥファは年縞組織を持ち,数ミリ/年の速度で堆積するので,高解像度の気候記録媒体になりうる。淡水成炭酸塩堆積物であるトゥファを題材に,陸域古気候を定量的かつ高解像度で解析する「トゥファ古気候学」を展開するために,岡山県阿哲台などに分布する堆積場において採集した水や堆積物試料を分析・観察した.その結果,気候条件(気温・降水量など)がトゥファの安定同位体比や微量元素に記録されるプロセスは,地域を問わず適用できるものと,地域差があるものに大別できることが解った.1)縞状組織は多くの場合,水温変化を反映した方解石の沈殿速度の季節的変化が原因で発達する(Kawai et al.,in printing)が,表面に生息する微生物群集変化にも関係している.2)酸素同位体高解像度曲線は水温の季節変化を反映するが,それから得られる水温の計算値の誤差は15°Cであり,場所によって異なる.3)岡山県新見市の試料中にある褐色バンドは,降雨イベントを記録しているが,同様の記録が他の地域から得られた.4)Mg/Ca比を温度の指標として用いるのは困難である(Kawai et al.,in printing).5)炭素同位体高解像度曲線の季節変化は地下空間の閉鎖性と強く関連しており,開放的な地下空間を持つトゥファ堆積場では,季節的周期が乱れて記録される.このほか,古気候記録を解読するために,広島県帝釈峡の遺跡試料の中に含まれるカワニナ遺物の解析を行い,約5千年前に寒冷化があった事を示した(狩野ほか,印刷中).また,温泉沈澱物であるトラバーチンの研究(高島・狩野,2005)も行い,沈澱速度や微生物プロセスについてトゥファと比較した.これらの研究を遂行するにあたり,設備備品として購入した,蛍光顕微鏡と光学顕微鏡が大いに役立った.淡水成炭酸塩堆積物であるトゥファを題材に,陸域古気候を定量的かつ高解像度で解析する「トゥファ古気候学」を展開するために,岡山県阿哲台などに分布する堆積場において採集した水や堆積物試料を分析・観察した.その結果,気候条件(気温・降水量など)がトゥファの安定同位体比や微量元素に記録されるプロセスは,地域を問わず適用できるものと,地域差があるものに大別できることが解った.1)縞状組織は多くの場合,水温変化を反映した方解石の沈殿速度の季節的変化が原因で発達する(Kawai et al.,2006)が,表面に生息する微生物群集変化にも関係している.2)酸素同位体高解像度曲線は水温の季節変化を反映するが,それから得られる水温の計算値の誤差は1-5°Cであり,場所によって異なる.3)岡山県新見市の試料中にある褐色バンドは,降雨イベントを記録しているが,同様の記録が他の地域から得られた.4)Mg/Ca比を温度の指標として用いるのは困難である(Kawai et al.,2006),5)炭素同位体高解像度曲線の季節変化は地下空間の閉鎖性と強く関連しており,開放的な地下空間を持つトゥファ堆積場では,季節的周期が乱れて記録される.6)琉球列島のトゥファ試料の高い炭素同位体比はサトウキビに富む植生を反映したものと考えられる(Kano et al.,in press).このほか,古気候記録を解読するために,広島県帝釈峡の遺跡試料の中に含まれるカワニナ遺物の解析を行い,約5千年前に寒冷化があった事を示した(狩野ほか,印刷中).さらに,広島県北東部の鍾乳石試料(石筍)の解析も進めた.この試料の年代測定は台湾国立大学の沈博士の実験室で行った,その結果,長さ15cmの石筍は約2万年前から沈澱したものでえあると解った.また,同位体組成の測定のために,マイクロミリングシステムを製作した.淡水成炭酸塩堆積物であるトゥファを題材に,陸域古気候を定量的かつ高解像度で解析する「トゥファ古気候学」を展開するために,岡山県阿哲台などに分布する堆積場において採集した水や堆積物試料を分析・観察した。その結果,以下の知見をあきらかにした.1)トゥファの炭素安定同位体比は土壌層および地下水系での気相の拡散に支配されている。2)トゥファ堆積物中の放射性炭素同位体比は大気の組成にかなり近いので,放射性炭素年代の適用が可能である(Hori, et. al.,2008).

3)琉球列島のトゥファ試料の高い炭素同位体比はサトウキビに富む植生を反映したものと考えられる(Kano, et. al.,2007)。また,古気候記録を解読するために,広島県帝釈峡の遺跡試料の中に含まれるカワニナ遺物の解析を行い,約5千年前に寒冷化があった事を示した(狩野ほか,印刷中)。さらに,広島県北東部の鍾乳石試料(石筍)の解析も進めた。この試料の年代測定は台湾国立大学の沈博士の実験室で行った.その結果,以下の結論が得られた。1)1万8千1万6千7百年前に見られる炭素同位体値とMg/Ca比のパラレルな漸減傾向は,地下水滞留時間の短縮と滴下速度の増大によるもので,この時期の降水量増加を示している。2)1万5千年前の顕著な酸素同位体値の低下はグリーンランド氷床コアや中国の石筍記録の変化と同じタイミングであり,汎世界的温暖化を反映している。酸素同位体値から見積もられる気温の増加幅は6°Cである。3)1万2千9百1万1千5百年前の汎世界的寒冷期での酸素同位体値の増加幅は,中国の石筍で見られる変動幅の1/4と軽微であり,この時期の寒冷化は日本列島ではそれほど厳しくなかった可能性が高い。淡水成炭酸塩堆積物を題材に陸域古気候の解読をめざした本研究の最終年度には,「トゥファ古気候学」の集大成として,1)トゥファの縞状組織形成プロセスの一般性と地域性,2)高解像度の安定同位体記録の乱れについての検討を重点的に行った。西南日本と琉球列島の数地点で行った研究では,方解石の沈澱速度の季節変化に由来したトゥファの年縞は水のCa濃度が60mg/L以下の条件で明瞭になることが示され,それ以上の濃度になると,水量の増減が縞状組織に反映されやすくなることが示された(Kawai et al.,2009)。また,愛媛県西予市の試料などで示されていた酸素・炭素同位体比の規則的な周期的変動が別の地点では乱れることも明かにされた。水源である地下水塊の規模が小さい場合,水の酸素同位体比が大雨などの原因により不安定になり,高解像度プロファイル上でパルス的変化が記録される。反対に,水塊の規模は大きくなると,地下でのガス交換が制限され,湧水の炭素同位体比に明瞭な季節的変化が発達しない,この場合,トゥファの炭素同位体比は,水量と逆相関する地上での脱ガス効果に支配され,水量の増減をパルスとして保存する(Hori et al.,2009)。また,本年度は,本格的に鍾乳石の分析を行い,広島県北東部と滋賀県東部で採集した試料について成果が挙がりつつある。陸域古気候の研究題材として淡水成炭酸塩堆積物(トゥファ・鍾乳石)の重要性が再認識された。
生体内環境を再現した関節軟骨力学・電気化学連成挙動の動態解析手法の確立

本研究では関節の解剖学的構造と生理学的力学負荷を再現した軟骨内力学・電気化学連成挙動の動態解析手法の確立を目的とした。まず膝関節の有限要素モデルを構築し、接触解析手法の改良を行った。また、実測による歩行動作及び床反力のデータを用いて、筋骨格系逆動力学解析手法により関節内筋力を推定し、より合理的荷重境界条件を関節有限要素解析に与える手法を確立した。さらに、関節軟骨の異方性と不均一性を考慮した力学・電気化学連成解析を行い、軟骨の異方性は軟骨内の応力、歪み、間質液及びイオン流れの分布に影響を及ぼすことを確認し、軟骨変性を想定した物性変化による影響を検討した。軟骨は異方性材料として、コラーゲン線維は軟骨深層部では軟骨下骨面に垂直、表層部では表面に平行、中間部ではランダムな方向の配向性を有するため、本年度の研究では、軟骨深層部及び表層部に横異方性超弾性体モデル化を導入し、滑り接触解析を行うことにより、軟骨の異方性は軟骨内の応力、歪み、間質液及びイオン流れの分布に影響を及ぼすことを確認し、軟骨変性を想定した物性変化による影響を検討した。日常動作では関節部の筋肉群など各生体組織の協調的活動によって関節に負荷を与えている。従って、生体内環境を再現するため、関節部の筋肉を含めた解析モデルの構築が必要であるが、詳細なモデル化では解析規模が膨大となる。そこで本年度の研究では医用画像を基に、筋骨格系剛体リンクシミュレーションシステムを用いて、基本動作における筋肉の発生力を推定したうえ、医用画像を基に構築した有限要素モデルに境界条件として導入し、基本動作におけるシミュレーションを行い、手法の有効性を確認した。また、実際のヒトの日常動作における軟骨内の力学・電気化学的連成解析を行うため、モーションキャプチャーによる各動作の動作データ及び床反力データを取得し、これらを筋骨格系剛体リンクシミュレーションシステムに入力して、筋力の推定を行っている。さらに、各動作に対応する解析モデルを作成しながら、推定筋力を導入した有限要素解析を進めている。関節軟骨内の力学・電気化学連成挙動が関節疾患の病因解明及び診断治療にとって不可欠となるが,関節解剖学的構造の複雑性及び力学・電気化学的連成挙動の難しさから,これまでの研究は試験片レベルの実験や簡単なモデルに対するシミュレーションに限られてきた.そこで本研究では関節の解剖学的構造と生理学的力学負荷を再現した軟骨内力学・電気化学連成挙動の動態解析手法の確立を目的とした。平成23年度の研究では膝関節の有限要素モデルを構築し,接触解析手法の改良を行った.平成24年度の研究では筋骨格系逆動力学解析手法により関節内筋力を推定し,より合理的荷重境界条件を関節有限要素解析に与える手法を確立した.また,関節軟骨の異方性と不均一性を考慮した力学・電気化学連成解析を行い,軟骨の異方性は軟骨内の応力、歪み、間質液及びイオン流れの分布に影響を及ぼすことを確認し、軟骨変性を想定した物性変化による影響を検討した。平成23年度ではこれまでの研究成果を踏まえ,実測による歩行動作及び床反力のデータを用いて,筋骨格系逆動力学解析により膝関節の筋力を推定し,これらを力学・電気化学連成解析における荷重境界とすることにより,実際の生理状態における軟骨内力学・電気化学連成挙動の空間分布と時間変化に関する解析を行った.解析ではこれまでに開発してきた手法の問題点を再確認し,改良を行うとともに,解析結果の妥当性を検証した.特に,申請者がこれまでに開発した力学・電気化学連成解析手法は自由度数が多く,大規模計算となることによる計算効率の低下を改善するため,新たな定式化を行い,より高度な解析手法を開発した.本研究により,関節の解剖学的構造と生理学的力学負荷を再現した軟骨内力学・電気化学連成挙動の動態解析手法を確立した.今後,臨床治験データと比較検証することにより,関節疾患の病因解明及び新たな治療法の開発に役に立つことが期待できる.本研究では関節の解剖学的構造と生理学的力学負荷を再現した軟骨内力学・電気化学連成挙動の動態解析手法の確立を目的とした。本年度の研究ではまず膝関節の有限要素モデル化を行った.膝関節のMRI画像を医用画像処理ソフトVolume Extractor及びZed Viewにより表面の平滑化処理を行い,大腿骨,脛骨,関節軟骨及び半月板の形状を抽出し,STLフォーマットに基づく3次元形状データを作成した.さらに,有限要素法メッシュ作成ソフトICEM CFD及びPATRANを用いて膝関節の有限要素解析モデルを構築した.上記で構築した膝関節モデルでは,大腿骨・半月板,脛骨・半月板,大腿骨・脛骨間で複雑な接触現象を生じるため,非線形有限要素接触解析における許容貫通量や接触力等のパラメータの調整及び接触表面の平滑化処理を行い,接触解析の安定性を改善し,正常歩行時の荷重における半月板形態が膝関節軟骨応力及び歪み分布に及ぼす影響を明らかにした.

しかし,MRI画像では不鮮明な軟骨境界の判別に起因する誤差が軟骨内の応力及び歪み分布に大きく影響を及ぼすため,今後の研究でモデル構築の改良が必要となる.関節の運動には多くの筋肉がかかわっており,全ての筋肉について有限要素モデルを構築し解析を行うのは非効率的であるため,本研究では筋骨格系剛体リンクシミュレーションシステムを導入し,日常動作における筋力の推定を行った.これにより,関節内の力学状態に影響を及ぼす主要な筋肉についてのみ有限要素モデルを構築し,それ以外の筋肉については推定した筋力を代用することにより,効率的関節シミュレーションが可能となった.本年度の研究では予定通り軟骨の異方性を導入した。また、モーションキャプチャーによる動作と反力データの取得、及び筋骨格系剛体リンクシミュレーションシステムと有限要素解析の連動により各動作における関節のシミュレーションを可能にした。これにより、25年度の研究予定として、生体内環境を再現した関節軟骨力学・電化学連成挙動の解明の準備が整った。本研究の目的を達成するためには,解剖学的構造を反映した関節生体力学モデルの構築と高度な接触解析が必要である.23年度の研究では関節の解析モデルを構築し,非線形有限要素法接触解析手法の改良を行ったため,予定の目標をほぼ達成している.25年度では、これまでの研究成果を基に、日常動作を設定した軟骨内の力学・電気化学連成動態解析を行い、開発した手法の問題点の抽出と改良を行うと共に、日常動作における動的負荷を受ける軟骨内力学・電気化学連成挙動の空間分布と時間変化を明らかにする。24年度では前年度に開発した関節解析モデルを用いて,各種日常動作における関節の生体力学シミュレーションを行い,解析結果に対する臨床的検証と評価により,開発したモデルの改良を行う.さらに,異方性,不均一性及び粘弾性を考慮した軟骨の力学モデルを開発する.これを基に,25年度では各日常動作における関節軟骨の力学・電気化学シミュレーションを行い,生体内環境を再現した関節軟骨力学・電化学連成挙動の解明を行う.24年度では論文の発表及び一部の学会発表の準備が間に合わなかったため、予定の論文発表費用、学会登録費及び旅費の余剰が発生した。25年度では学会での成果発表を予定しており、また関節モデルの改良並びに解析手法の開発及び解析補助に必要な研究支援の謝金支出;計算機消耗品のほか、論文別刷及び英文論文添削料の支出も予定している。23年度では研究発表の時期に間に合わなかったため,予定の研究発表用の学会登録費及び旅費に余剰を生じた.24年度では積極的に成果を発表することを予定しており,また,関節モデルの改良及び解析手法の開発に必要な研究支援の謝金支出も予定している.計算機消耗品のほか,論文別すり及び英文論文添削料の支出も予定している.また,24年度行う予定の各種日常動作の関節生体力学シミュレーションを補助するための人件費を支出する予定である.
原子核乾板による素粒子物理学の研究

研究計画の最終年度にあたり、成果が続々と出揃って公表された。以下で||〔〕||内の数字は分担研究番号を示す。1.山上の大面積エマルション・チェンバー実験〔15〕。回収・現像されたチェンバーの解析がおこなわれた。パミールでは、はつきりしたセンタウロ現象が1例とらえられたことが確認された。チャカルタヤでもパミールでも明確な観測例がえられたことは、この現象の実在を一段と強く裏づけるものである。またチャカルタヤ,パミールおよびカンパラで観測エネルギーが【10^(16)】eVを超える「スーパー・ファミリー」と呼ばれる現象が合計10例近くとらえられた。これらは通常「ハロー」と呼ばれるガンマ線の巨大な集団をともなうが、この「ハロー」が強い物質貫通力をもつことから、これは同時にハドロンの巨大な集団をも含んでいると考えられ、このことから、この種の現象は、exoticな核反応に起源をもつものであることが示唆される。2.空気シャワー観測装置とエマルション・チェンバーの連動実験〔6〕。一連の実験を終了し、乗鞍高度で観測される【10^(16)】eV前後のエネルギーの空気シャワーの大半が多芯構造をもつことが確かめられた。これはこのエネルギー領域で一次宇宙線中の陽子の割合が減少しているか、または核反応の様相が急激に変化しているかを意味していると解釈される。3.自動測定・自動解析システムの開発〔1,4,710〕。原子核乾板またはX線フィルムの自動測定・自動解析システムの開発が各研究分担者において進められた実用化の段階に達し、CERN SPS,FNAL加速器,山上および気球での実験に非常な成果をあげている。
無侵襲細胞内活性中心の構造と機能発現に関する分光磁気化学的研究

既設のESR装置のコンピューター化のための整備,データ読み込み,インターフェイスのためのソフトを制作し,ESR-光吸収同時測定などの測定を容易に行えるようにした後,以下の研究を行った。1)モデル系における研究鉄およびマンガン錯体について,種々のリガンドを配位させた錯体について,鉄錯体ではカテュールジオキナーゼのモデル錯体を,マンガン錯体では,マンガンカタラーゼのモデル錯体を研究した。前者では,反応系における活性種を同定し,多くの中間体を含む反応機構を提出した。後者では,酸素/窒素配位の錯体の溶液内構造と過酸化水素との反応について研究を行い,マンガンカタラーゼにおける活性化のための必要条件について示唆を得た。2)生体系での研究大腸菌,好中球における金属含有酵素の構造および機能を明らかにするため,極低温で無侵襲の状態でESR測定を行った。その結果,Fe-SOD,Fe_3S_4クラスター,Fe_4S_4クラスター由来のシグナルの検出,同定に成功し,無侵襲の試料と精製した試料におけるシグナルの差異について詳しく検討し,さらに,基質特異性の影響や阻害剤の効果などについて研究した。肝臓に有害なLuteoskyrinについて,スピントラップ法および,直接ESR観測による研究を行い,Luteoskyrinがミクロゾーム中でセミキノンラジカルに変化する条件,O_2^-およびOHラジカル生成の可能性について研究した。その結果,Luteoskyrinの肝臓への影響は,一電子還元素で生じるLuteoskyrinのセミキノンラジカルの酸化で生じる活性酸素種によることが示唆された。本年度の研究成果の概要は以下に記す三つに大別される。1)既設のESR装置のコンピューター化のために、新しい分光器コンソール(日本電子社製、JES-RE-SP)およびマイクロコンピューターシステムを導入し、データ読み込み用ソフトおよびインターフエイスを制作した。これによりESR測定およびESR-光吸収同時測定(ESRET)が従来にくらべて著しく容易かつ正確に行えるようになり研究が一段と進展した。2)大腸菌、好中球および脱窒菌内の金属含有酵素の構造およびその機能を研究するため、培地の検討、変異細胞の育成を行い、これらの試料を用いて極低温でESR測定を行った。その結果、ESRスペクトルに現れる数種の信号の内、Fe-SOD、Fe_3S_4クラスター、Fe_4S_4クラスターのシグナルの検出および同定に成功した。現在その成果をもとにして、基質特異性の影響や阻害剤の効果などについて、詳しい研究を続けている。3)細胞内金属酵素の構造および機能のESRによる詳しい解明には、戸め構造について情報の得られているモデル錯体を用いての研究が有用である。現在、鉄およびマンガンの錯体について、種々のリガンドを配位させたモデル錯体について、とくに配位環境のESRパラメーターに及ぼす影響を中心に詳しい研究を行って興味ある知見を得つつある。また、酵素モデル反応系における中間体の検出と同定を試み、Fe-SOD、Fe-カラユール錯体の系において中間体の構造について興味ある知見を得ている。本年度の研究は、生体系での研究とモデル系での研究に大別される。1)生体系での研究.肝臓に有毒なLuteoskyrinについて、スピントラップ法及び直接ESR観測による研究を行った。LuteoskyrinはPenicillium Islandicumm Soppから生じる毒性のビス-ジヒドロアントラキノンである。Luteoskyrinのセミキノンラジカルについて以下の目的でESRによる研究をおこなった。(1)Luteoskyrinがミクロゾーム中NADPH-Cytochrom P-450 reductaseによってセミキノンラジカルに還元されるかどうか、(2)O_2およびOHラジカルがLuteoskyrinおよびNADPH-Cytochrome P-450 reductaseの存在下で生じるかどうか.(1)については、luteoskyrin,NADPHH,DMSOおよびNADPH-cytochrome P-450 reductaseの存在下、嫌気条件下でセミキノンラジカルが生じた。

(2)についても、O_2およびOHの発生が観測された。これらの結果、Luteoskyrinの肝臓への影響は、NADPH-dependent reductaseによって触媒される1電子還元系で生じるLuteoskyrinのセミキノンラジカルの酸化で生じる活性酸素種によることが示唆される。2)モデル系での研究.生物無機化学の分野で、Mn錯体はいくつかの生体系に対するモデル研究の対象になっている。Mnカタラーゼは生体内で生成した過酸化水素を水と酸素に分解する酵素である。我々は、Mnカラーゼの機能に関する基礎的な知見を得る目的で、酸素/窒素配位のMn錯体の溶液内構造と過酸化水素との反応について研究を行った。種々の配位子を用いた錯体でESRスペクトルの時間変化、水を加えた溶媒での酸化還元電位の測定結果などから、Mnカタラーゼにおける必要条件として、水分子の存在及び混合配位原子の存在が示唆された。
RecQファミリータンパク質を中心にしたDNA組み換え、癌化・老化の基礎研究

本研究は、RecQファミリーヘリカーゼを中心にして、高等真核細胞とともに出芽酵母を使って解析し、これらのヘリカーゼの関与するDNA複製、修復、組み換え、染色体構造形成の分子メカニズムを解析し、ブルーム症候群の高発癌性、ウエルナー症候群の老化促進機構の分子レベルでの解明をめざした。1.マウスの相同遺伝子のクローニングと発現の解析マウスのDNAヘリカーゼQ1(Q1)、ブルーム症候群原因遺伝子(BLM)及び、RecQタンパク質と相互作用する可能性が示唆されているDNAトポイソメラーゼIIIのcDNA(TOP3)をクローニングし、Q1及びTOP3の新しい遺伝子、Q1β及びTOP3βを発見した。これらのcDNAを用いてマウスの種々の臓器で、Q1、BLM、TOP3のmRNAの発現を調べたところ、精巣で特に高い発現が観察され、精子形成にともないDNAの組み換えが起こる時期に発現が上昇することがわかった。酵母のtwo-hybrid系をもちいてQlと相互作用するタンパク質のcDNA、QIP1をクローニングした。このタンパク質は、タンパク質の核内輸送に関与するimportin αのホモローグで、このcDNAの単離は、タンパク質の核移行の研究に大きく貢献した。また、ウエルナー症候群の原因遺伝子産物(Wm)と相互作用するタンパク質(Wemer interacting protein 1)をコードする新規な遺伝子WIP1をクローニングした。3.出芽酵母をもちいた解析RecQの酵母の相同遺伝子SGS1破壊の解析により、Sgs1の機能にはヘリカーゼ活性が必要な機能と必要としない機能があることが明らかになった。さらに、破壊株がブルーム症候群やウエルナー症候群の細胞のよいモデルになり、ブルーム症候群原因遺伝子産物やウエルナー症候群原因遺伝子産物の機能ドメインを推定することができた。大腸菌のRecQタンパク質のホモローグがヒト細胞中に少なくとも3つ存在する。それらは、我々が発見したDNAヘリカーゼQ1、ブルーム症候群原因遺伝子産物、ワーナー症候群原因遺伝子産物である。一方、出芽酵母にはSgs1とよばれる1つのRecQホモローグが存在する。本研究は出芽酵母Sgs1の機能の解析結果を参考にしつつ、高等真核細胞のRecQホモローグの機能を解析し、その機能欠損がどのようにして老化や発癌の促進につながるのかを明かにしようとしたものであり本年度は以下の結果をえることができた。1、酵母のSGS1遺伝子を破壊するとメチルメタンスルフォネートやヒドロキシ尿素に感受性になり、胞子形成能が低下することがわかった。2、SGS1遺伝子と他の遺伝子の二重破壊株を作製して解析した結果、Sgs1はRad53やMec1が関与する過程で働くことが示唆された。3、マウスのDNAヘリカーゼQ1(Q1)、ブルーム症候群原因遺伝子(BLM)及び、RecQタンパク質と相互作用する可能性が示唆されているDNAトポイソメラーゼIII(TOP3)のcDNAをクローニングし、Q1及びTOP3の新しい分子種、Q1β及びTOP3βを発見した。4、マウスの種々の臓器でQ1、BLM、TOP3のmRNAの発現を調べたところ、精巣で特に高い発現が観察され、精子形成にともないDNAの組換えが起こる時期に発現が上昇することがわかった。Q1αは若令のマウスでは胸腺でも比較的高い発現が観察された。一方Q1βは精巣でのみ発現していた。5、マウスのWrnを相互作用するタンパク質を酵母のtwo-hybrid系により検索し、SUMO-1(small ubiquitin-related modifier)とSUMO-1を標的タンパク質に結合させる活性をもつUbc9が相互作用することがわかり、Ubc9によりSUMO-1化されたタンパク質と複合体を作ってWrnが機能する可能性が示唆された。

本研究は、RecQファミリーへリカーゼを中心にして、高等真核細胞とともに出芽酵母を使って解析し、これらのヘリカーゼの関与するDNA複製、修復、組み換え、染色体構造形成の分子メカニズムの解明をめざした。1.マウスの相同遺伝子のクローニングと発現の解析マウスのDNAヘリカーゼQ1(Q1)、ブルーム症候群原因遺伝子(BLM)及び、RecQタンパク質と相互作用する可能性が示唆されているDNAトポイソメラーゼIIIのcDNA(TOP3)をクローニングし、Q1及びTOP3の新しい遺伝子、Q1β及びTOP3βを発見した。これらのcDNAを用いてマウスの種々の臓器で、Q1、BLM、TOP3のmRNAの発現を調べたところ、精巣で特に高い発現が観察され、精子形成にともないDNAの組み換えが起こる時期に発現が上昇することがわかった。酵母のtwo-hybrid系をもちいてWmと相互作用するタンパク質(Werner interacting protein 1)をコードする新規な遺伝子WIP1をクローニングした。さらにトポIIIαと相互作用するタンパク質をコードする遺伝子の検索により、分裂酵母rad18の高等真核細胞相同遺伝子をクローニングした。Rad18タンパク質は、染色体の凝集に関与するコンデンシンや、姉妹染色体を結合させるコヘッシンと相同性の高いタンパク質である。3.出芽酵母をもちいた解析RecQの酵母の相同遺伝子SGS1を破壊すると姉妹染色分体交換の頻度の上昇が観察された。また、この破壊株では胞子形成能が低下したが、解析の結果、Sgs1は組み換えそのものには直接関与していないことがわかった。また、SGS1遺伝子と他の遺伝子の二重破壊株を作製して解析した結果、Sgs1はRad53やMec1が関与する過程で働くことが示唆された。
盛期中世のドイツにおける都市‐教会関係の研究：大司教都市トリーアを中心に

本研究は人類史上で交差の空間として種々の局面に立ち現れる都市についての理解を深めるために、西洋中世の都市における社会秩序の在り方という視座を提供するものである。研究の対象として、ドイツ西部のモーゼル川流域においてキリスト教の上位職である大司教を都市領主として発展したトリーアを設定することで、従来都市運営の文脈では検討が不足していた教会という要素を捉え直し、都市住人との多様な関わりの中での教会組織の役割を明らかにする。
GDP型Rab27aによる細胞骨格制御とインスリン顆粒膜のリサイクリング

インスリンは、血糖の維持に重要なホルモンである。インスリン分泌の際、それを囲んでいた膜(顆粒膜)は細胞内で再利用される。顆粒膜のリサイクルはインスリン分泌にとって重要であるが、その機構はほとんどわかっていなかった。本事業では、GDP型Rab27aとその結合タンパク質が細胞骨格を制御してこのリサイクルを制御していることを明らかにした。本研究で解析した分子は糖尿病治療薬の新たなターゲットになる可能性を持つ。申請者は、これまで不活性型と考えられてきたGDP型Rab27aに結合する分子としてcoronin3を同定し、その結合が膵B細胞でエンドサイトーシスを制御することを示した。本研究は、coronin3とGDP型Rab27aによるエンドサイトーシスの制御機構を分子レベルで明らかにすることを目的とした。精製タンパク質を用いた結合実験より、GDP型Rab27aはcoronin3のアクチン線維への結合を促進することで、線維同士を束ねることを明らかにした。さらに、アクチン線維を蛍光標識することで、GDP型Rab27aによる束化を顕微鏡下で可視化した。また、coronin3とアクチン線維の結合を抑制した細胞では、インスリン顆粒膜のエンドサイトーシスが抑制された。以上の結果より、GDP型に変換されたRab27aは細胞膜直下でcoronin3と結合し、アクチン細胞骨格の再編成を行うことでエンドサイトーシスを制御することが明らかになった。本研究成果は、Archives of Biochemistry and Biophysics誌に掲載された。本成果は、インスリン顆粒の動態調節を理解する上で極めて重要であると共に、低分子量Gタンパク質によるシグナリングという意味からも基礎生物学上重要な知見である。従って、本年度の研究計画はほぼ達成することができたと考えている。さらに前年度には、GDP型に変換されたRab27aは細胞膜直下でcoronin3と結合し、アクチン細胞骨格の再編成を行うことでインスリン顆粒膜のエンドサイトーシスを制御することを明らかにした。本年度は、coronin3との結合を介したGDP型Rab27aが、複数のステップより成るエンドサイトーシスの、どのステージに働くのかを明らかにすることを目的とした。Coronin3をノックダウンした細胞ではインスリンが放出された後に顆粒膜が細胞内に取り込まれず、細胞膜近傍に集積する。そこで、集積した顆粒膜の超微形態を電子顕微鏡で解析した。顆粒膜は、インスリン顆粒に特徴的なハロ・コア構造を持たず、細胞膜直下からわずかに離れた位置に集積が見られた。次に、顆粒膜に局在する膜貫通型タンパク質の細胞内局在を調べた結果、顆粒膜は細胞膜とは融合していないことが明らかになった。以上の結果より、coronin3はエンドサイトーシス経路の内、顆粒を細胞膜からくびり切った後のステップ、つまりエンドサイトーシス後半を制御していることを明らかにした。本研究成果は、Biochemical Biophysical Research Communications誌に掲載された。