hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
フラクタル磁性体の相転移とダイナミクス

パーコレーション濃度近傍における磁性スピンの結合形態はフラクタル構造の典型例である。フラクタル構造に特徴的な新しい物性を探索することを目的として、そのスピン相関の研究を中性子散乱法を用いて実施した。研究成果は、以下のとおりである。(1)パーコレーション濃度近傍における磁性スピンの結合形態であるフラクタル構造を特徴づけるフラクタル次元を求める為に、磁気ブラッグ点の形状を高分解能パルス中性子散乱によって詳細に決定するという新しい視点で実験を実施した。通常の磁気的長距離秩序を形成した系からのデルタ関数型の散乱は消失し、q^<-D>(Dはフラクタル次元)の散乱に移行するとの予測のもとに、3次元希釈ハイゼンベルグ型反強磁性体RbMn_<0.34>Mg_<0.66>F_3を用いた実験を実施した。この実験によってはじめてフラクタル次元(2.48)が決定された。(2)パーコレーション磁性体に特有の新しい励起であるフラクトンの観測を、3次元ハイゼンベルグ反強磁性体RbMn_<0.39>Mg_<0.61>F_3を対象にして行った。全ブリルアン帯に広がった過減衰したエネルギースペクトルがはじめて検出され、また、その定量的解析によってフラクトン励起の実体が明らかにされた。(3)3次元パーコレーション磁性体RbMn_<0.31>Mg_<0.69>F_3の高エネルギー分解能実験によって、臨界スピン緩和スペクトルのエネルギー依存性に異常が検出された。これは、フラクタル格子上を伝播する粒子の拡散が、周期格子上の拡散に比べて遅くまた異なる拡散法則が成り立つ(異常拡散現象)ことを実験的に明らかにしたものと解釈される。パ-コレ-ション磁性体はフラクタル構造をとる典型物質である。希釈反強磁性体の相転移およびダイナミクスを、スピン問結合形態のフラクタル性の概念で新しい展開を試みる研究を開始した。今年度の研究実績のうち主要な発見事項は、次の2点にまとめられる。(1)パ-コレ-ション磁性体の秩序が破壊され、無秩序状態に移行する動的過程の中性子散乱および磁化測定による実時間観測を初めて成功させた。これは、フラクタル構造が壊れていく過程を、イジングスピンの相関が消えていく現象を通じて見たもので、ランダム磁場効果を利用することによって初めて観測可能としたものである。この研究は、国際シンポジウム“Slow Dynamics in Condensed Matter"(1991年11月)の招待講演で詳しく議論された。(2)パ-コレション点近傍の磁性体の磁気励起をどのような描像で記述すればよいのか、という未解明の問題を解決させるための実験を開始した。ハイゼンベルク磁性体においては、フラクトン励起の存在が予言されているにも拘わらず、その実体は実験的に明らかにされていない。現存よる磁性体の中で最も理想的なハイゼンベルグ反強磁性体RbMnF_3を非磁性Mg原子で希釈した系での徹底した中性子実験を開始した。すでに、Mn74%試料の磁気励起の全貎が明らかになったが、最終的には、パ-コレ-ション濃度(Mn31%)での幻励起の形態を明らかにしたい。また、イジング磁性体のパ-コレ-ション点近傍での磁気励起状態が本研究によって初めて明らかとなった。高分解能中性子非弾性散乱実験により、イジングラスタ-励起とクラスタ-内部励起とが共存するという意外な事実が見い出され、このことによって、希釈イジング系における全濃度領域における磁気励起の全貎が明らかになった。

パーコレーション濃度近傍における磁性スピンの結合形態はフラクタル構造の典型例である。フラクタル構造に特徴的な新しい物性を探索することを目的として、そのスピン相関の研究を中性子散乱法を用いて実施した。研究成果は、以下のとおりである。(1)高エネルギー分解能パルス中性子分光器LAM-80Cを新たに整備し、極低温(0.3K)、強磁場(7T)、高エネルギー分解能(20μeV)での実験ガ可能となった。これに基ずき、磁性モノマーおよびダイマーの磁場中ゼーマン分裂の明瞭な観測に成功したが、このことは、中性子分光が今や電子スピン共鳴の分野までカバーできるまでに技術が位置ずけられる。(2)パーコレーション濃度近傍における磁性スピンの結合形態であるフラクタル構造を特徴ずけるフラクタル次元を求める為に、磁気ブラッグ点の形状を詳細に決定するという新しい視点で実施した。通常の磁気的長距離秩序を形成した系からのデルタ関数状の散乱は、フラクタル格子上の長距離秩序に対しては消失し、q^<-D>(Dはフラクタル次元)でdecayする散乱が生じることになるとの予測のもとに、2次元希釈反強磁性体を用いた実験を実施した。これは実験によって見事に実証された。このことは、ユークリッド次元が2の系であるにも拘らず幾何学的(フラクタル)次元が1.89であるため、次元のreductionの効果がこのような新しい現象をもたらしたものと解釈される。(3)3次元ハイゼンベルグ系における新しい励起であるフラクトンの観測を行った。強度的に難解な実験であったが、得られた動的スピン相関関数からフラクトン励起の実体がはじめて明かにされた。(1)パーコレーション濃度近傍における磁性スピンの結合形態であるフラクタル構造を特徴づけるフラクタル次元を求める為に、磁気ブラッグ点の形状を高分解能パルス中性子散乱によって詳細に決定するという新しい視点で実験を実施した。通常の磁気的長距離秩序を形成した系からのデルタ関数型の散乱は消失し、q^<-D>(Dはフラクタル次元)の散乱に移行するとの予測のもとに、3次元希釈ハイゼンベルグ型反強磁性体RbMn_<0.34>Mg_<0.66>F_3を用いた実験を実施した。この実験によってはじめてフラクタル次元(2.48)が決定された。(2)パーコレーション磁性体に特有の新しい励起であるフラクトンの観測を、3次元ハイゼンベルグ反強磁性体RbMn_<0.39>Mg_<0.61>F_3を対象にして行った。全ブリルアン帯に広がった過減衰したエネルギースペクトルがはじめて検出され、また、その定量的解析によってフラクトン励起の実体が明らかにされた。(3)3次元パーコレーション磁性体RbMn_<0.31>Mg_<0.69>F_3の高エネルギー分解能実験によって、臨界スピン緩和スペクトルのエネルギー依存性に異常が検出された。これは、フラクタル格子上を伝播する粒子の拡散が、周期格子上の拡散に比べて遅くまた異なる拡散法則が成り立つ(異常拡散現象)ことを実験的に明かにしたものと解釈される。
絞り込み情報を用いた知的文書検索法に関する研究

研究成果は以下の通りである.【研究項目1】共起関係の抽出法と格納構造の提案本研究では共起関係(語句間の意味的関係に着目し,同一文内に出現する語句)を利用する.共起関係の抽出には形態素解析エンジンyukidaruma(徳島大学青江研究室)を用い,名詞句の関係を解析した.【研究項目2】共起関係の格納構造の提案共起関係と概念階層を自動構築し,検索情報に利用するためには,高速でコンパクトなデータ構造が必要不可欠であるので,研究成果1のグラフ構造を階層知識表現に利用し,共起関係のデータ構造は,階層知識を自動推論するので,ダブル配列を利用した高速なトライ構造を用いて実装した.【研究項目3】共起関係から語彙のグループ化手法の提案研究項目1で定義された共起関係から,名詞句を基準として,クラスタリングを行うことにより,語彙のグループ化手法を提案した.【研究項目4】階層的概念体系の構築法の提案研究項目3でボトムアップ式に作成されたグループ情報から,概念検索(抽象的な検索)を行うために,動詞(用言全体)を基準にして名詞句の概念を階層化する手法を提案する.本手法の階層構造は,複数の階層視点が存在する構造として,研究成果1のグラフ構造(トライ法により実現)として構築する.【研究項目5】共起関係と階層概念を利用した検索手法の提案こちらはKES2001の発表論文にあるように,本手法をLAN内での文書ファイル共有システムに用いた.文書ファイルから共起関係の抽出,階層化を行い,検索DBを作成した.【研究項目6】大規模な文書データに対する評価こちらはKES2001の発表論文に示す通り,検索エンジンHIHO Searchの協力を得て,共起関係の抽出及び階層化を行っている段階である.論文に用いた結果には毎日新聞の'94,'95年データ(約15,000記事)を用いている.【研究項目1】共起関係の抽出法と格納構造の提案共起関係の抽出については,形態素解析の出力結果に対し,用言区の格構造に注目して抽出ルールを設定した.そして抽出した共起関係については,雑誌論文「A fast and compact technique of implementing transition tables for finite state automata」と研究代表者の論文「格構造における概念判定の効率的判定アルゴリズム」の手法を組み合わせて構築する.現状では,プログラムのプロトタイプを作成し,約1万4千件の新聞データから共起関係を抽出,格納の予備実験を行った.その結果役6万3千件の共起関係を抽出した.【研究項目2】共起関係から語彙のグループ化手法の提案共起関係から語彙のグループ化については,項目1で抽出した共起関係に対するクラスタリングアルゴリズムを提案,試行した.その結果,約1万件のグループに分割できた.作成されたグループと既存の辞書との対応付けについては,現状では共起関係を直感的に掴みにくい構造であることが問題である.従って,現在これを解決するために共起関係を可視化するツールを作成中である.【研究項目3】階層的概念体系の構築法の提案概念体系の構築については,共起関係の階層化アルゴリズムを提案,試行した.その結果約1700件,平均階層数4の木構造に階層化できた.今後より実用的な面での評価を行うために,現在WWW検索エンジンでの利用を模索,交渉中である.研究成果は以下の通りである.【研究項目1】共起関係の抽出法と格納構造の提案本研究では共起関係(語句間の意味的関係に着目し,同一文内に出現する語句)を利用する.共起関係の抽出には形態素解析エンジンyukidaruma(徳島大学青江研究室)を用い,名詞句の関係を解析した.【研究項目2】共起関係の格納構造の提案共起関係と概念階層を自動構築し,検索情報に利用するためには,高速でコンパクトなデータ構造が必要不可欠であるので,研究成果1のグラフ構造を階層知識表現に利用し,共起関係のデータ構造は,階層知識を自動推論するので,ダブル配列を利用した高速なトライ構造を用いて実装した.【研究項目3】共起関係から語彙のグループ化手法の提案研究項目1で定義された共起関係から,名詞句を基準として,クラスタリングを行うことにより,語彙のグループ化手法を提案した.【研究項目4】階層的概念体系の構築法の提案研究項目3でボトムアップ式に作成されたグループ情報から,概念検索(抽象的な検索)を行うために,動詞(用言全体)を基準にして名詞句の概念を階層化する手法を提案する.本手法の階層構造は,複数の階層視点が存在する構造として,研究成果1のグラフ構造(トライ法により実現)として構築する.【研究項目5】共起関係と階層概念を利用した検索手法の提案こちらはKES2001の発表論文にあるように,本手法をLAN内での文書ファイル共有システムに用いた.文書ファイルから共起関係の抽出,階層化を行い,検索DBを作成した.【研究項目6】大規模な文書データに対する評価こちらはKES2001の発表論文に示す通り,検索エンジンHIHO Searchの協力を得て,共起関係の抽出及び階層化を行っている段階である.論文に用いた結果には毎日新聞の'94,'95年データ(約15,000記事)を用いている.
幼児の運動能力の二極化傾向とパフォーマンス特性との関連に関する研究

幼児の運動能力の二極化を次の視点で確認した。1)正規分布からの乖離性、2)尖度とパフォーマンス特性の関連、3)ヒストグラムの変化、4)運動能力の偏り。1411名の幼児の測定を実施し、多変量解析を用いて分析した。その結果、1)体格・筋力は正規分布だが、移動運動は優偏、操作・安定運動は劣偏の乖離が示された。2)尖度から格差は確認できない。しかし、6歳女児に格差傾向を示すパフォーマンスが存在した。3)ヒストグラムの形状は加齢に伴い正規化した。4)運動能力の偏りは一部の幼児(14.1%)に出現し、走力・リズムに優れ、操作運動・跳技能に劣るものとその反対のパターンであった。幼児期における運動能力の二極化傾向を尖度に基づいて検討するため,幼児の体格および運動能力に関する18項目のデータから,3ー4歳,4ー5歳,5ー6歳,6歳以上の各年齢区分について男女別に尖度を算出した,さらにその二極化傾向と性,年齢およびパフォーマンス特性との関連について,ダミー変数による重回帰分析を適用して検討した.尖度による定義では,測定されたほとんどの項目で顕著な二極化傾向は確認されなかった.ただし,女児6歳の「立ち幅跳び」については尖度が小さく,ヒストグラムに基づいた視覚的確認でも二極化傾向を示す分布であることが示された.二極化傾向をパフォーマンス特性で観察した結果,運動スキルの「跳・投技能」,発現契機の「内的発現」,体力の「サイバネティック系」,「6歳」,「女児」ついて二極化の傾向との関連が大きいことが確認された.このことから,運動スキルに関する格差の就学後への持ち越し,身体活動量の性差や発達急進期における二極化の発現が危惧される.パフォーマンス特性の組み合わせの推定から,幼児期後期の女児における「ボールの的当て」のパフォーマンスは二極化傾向を示しやすいと考えられる.体力・運動能力の二極化傾向についてはヒストグラムの形状からの検討が必要である.本研究は,幼児の運動能力が二極化傾向にあるという報告に基づいて,多面的な二極化傾向の一側面として尖度に注目した.つまり,得られた知見はそれに限定されたものであり,このような二極化傾向の操作的な定義に関して「研究の限界」を有している.研究期間の3年目となる今年度は,国内外の関係学会に参加し,研究成果の公表を行うとともに国際的な研究動向などについての情報収集を行った.本研究経費を利用して,参加・発表を行った関係学会は,ヨーロッパ体育学会(ECSS)(2013.6/26-29.スペイン,バルセロナ),日本体育学会(2013.8/28-30.滋賀県,立命館大学),アジア太平洋スポーツ学会(APCESS)(2013.11/2-4.台湾,台北市)である.特に日本体育学会では,幼児期における運動能力の分布の形状を確認し,そのパターンを類型化することを目的に,年間2期2年間にわたって測定された体格および運動能力テスト21項目のデータを用いてヒストグラムを作成し,正規分布との増減の有無を確認した内容については研究発表を行った.ここで得られた成果としては,体格・跳技能は正規分布,操作技能は「劣偏」,走技能・敏捷性は「優偏」に類型化され,少数の操作技能の「エリート」と敏捷性や移動技能の「落ちこぼれ」が存在することが示唆された.また,マハラノビスの汎距離とホテリングのT2検定を行い,走技能・敏捷性(直線走)や量育・柔軟性、投技能における性差が確認された.この性差はいずれも女児のクラスターが正規分布に近い傾向を示した.なお,この発表は,日本体育学会測定評価分科会(日本体育測定評価学会)より,優秀発表賞を受賞した.さらに,平成24年度の研究成果を「幼児の運動パフォーマンスの二極化傾向と性,年齢,体力,運動スキルおよび発現契機との関連」として,福岡県立大学人間社会学部紀要に論文投稿を行い,受理・刊行された.幼児の運動能力の二極化を次の視点で確認した。幼児の体格および運動能力に関するデータを収集し,その分析処理によって以下のような成果を得た. 3ー6歳の幼稚園児を対象に23項目の測定を実施した.測定値の棄却検定を行ったデータに基づいて,3ー4歳,4ー5歳,5ー6歳,6歳以上の各年齢区分について男女別に各テスト項目の歪度と尖度を算出した.この歪度と尖度に基づいて正規性の検定を行い,さらに,正規分布からの乖離を示すパターンを「劣偏集中型」「劣偏格差型」「優偏集中型」「優偏格差型」に分類した.これらに「正規型」を加えた5つの分布パターンと性,年齢,運動技能および体力要素との構造的

関連をコレスポンデンス分析によって検討した.その結果,以下の様な知見が得られた.体格および運動能力の23項目について性別,年齢別に分布を確認し,6割以上で正規分布からの乖離が認められる.総合的・構造的な傾向として,性別および年齢と二極化現象との関連は小さい.体格および筋力系の運動パフォーマンスは,概ね正規分布を示し,二極化現象は認められない.スピード要素を中心とする移動運動は,全体的に平均値よりも高いレベルに集中するものの,少数の「落ちこぼれ」が存在する.極度に移動運動の身体活動量が不足し,この能力に劣る子どもが存在するような二極化現象にある.操作運動や持久性の安定運動は,平均よりも低レベルが多く,一部少数のエリートが存在する.過剰な入れ込みによってエリートが存在する二極化現象にある.ただし本研究は,「身体的諸属性は正規分布する」という正規性の定義に基づく作業仮説のもとで,幼児の運動能力の分布の乖離性について検討し,幼児の運動能力が二極化傾向にあるという報告に基づいて,現時点での現象の把握を試みた.よって,過去との比較による二極化の進行については検討していない.研究期間の最終年度となる平成26年度は、研究成果の取りまとめとして以下のような内容(概要)の論文を作成し、関係学会への投稿を行った。近年、日本の子どもにおける運動能力や身体活動の二極化が問題にされている。この二極化は能力や活動の格差によるものと、単一の遊びと多様な遊びのように活動の偏りによっても表される。そこで本研究では、幼児の運動能力の偏りについて明らかにし、その偏りとライフスタイルの関連について検討することを目的とした。1409名の3-5才児を対象に、5月と11月の年間2回、2年間、21項目の運動能力測定を行った。毎年5月に子どもの保護者を対象として、子どものライフスタイル(遊びや身体活動の時間、空間および仲間に関連する項目)に関するアンケート調査も実施した。運動能力テストの因子分析によって「跳移動」「走力」「リズム」「操作」の4つの運動能力因子を抽出した。各因子の因子スコアに基づいて、子どもを優群、中群および低群に分類した。運動能力の偏りの構造的関連を解釈するため、多重コレスポンデンス分析とノーマルバリマックス回転を用いて、カテゴリースコアを算出した。サンプルスコアの平均値を年齢、性およびライフスタイルによる二次元軸上に配置した。半年の季節的な変化とその方向はホテリングのT2検定とマハラノビスの汎距離で検討した。「走力・リズムH、操作・跳移動L」とその反対の特徴を示す、2つの運動能力の偏りパターンが抽出された。年長のきょうだいがいないこと、開放的空間での遊び、帰宅後の運動遊びが偏りに関連することが示された。一人っ子で、運動系の習い事をしておらず、子ども部屋がある子どもに、春から秋への季節変化とともに、運動能力の偏りが生じるという結果が示された。遊びや身体活動の時間、空間および仲間は、遊びの変化や体力低下のみならず、運動能力の低下にも関連することが示された。健康・スポーツ科学研究の2年目にあたる平成24年度までに,研究計画時に目標とした2年間の継続的な測定作業による縦断的データの収集を達成した.また性・年齢ごとに体格・運動能力テスト項目に関する分布の尖度や歪度を算出し,尖度のみ,あるいは尖度と歪度の組み合わせによって二極化傾向の統計的定義を試みて,その実態を明らかにするとともに,二極化傾向と運動パフォーマンス特性の関連を検討することができた.また,幼児集団における二極化(格差)の検討のみならず,幼児個人における運動能力の偏り(もう一つの二局化)を明らかにする方法論も確認された,今後は分析結果を公表する予定である.
心臓血管外科領域における術後せん妄発症予測スケールの開発

今回、心臓血管外科手術後の術後せん妄発症予測スケールの開発を目的に研究を行った。術後せん妄の発症要因に関する文献検討を行い、その内容から術後に関わるせん妄発症要因と予測に関与する発症要因についてせん妄研究者と検討を行った。その検討結果を元に、高齢、視覚障害、認知機能・見当識障害、膀胱留置カテーテルの挿入、ベンゾジアゼピン系薬剤の使用、睡眠覚醒障害、血液検査データ異常などを調査項目に加え、術後せん妄発症要因調査用紙を作成した。これらの項目中、高齢、認知機能・見当識障害、血液検査データ異常については発症予測に関連がある可能性があることが明らかにされた。本研究は、術後せん妄発症予測スケールの開発を目指し、1術後せん妄の発症状況と発症要因の把握、2発症要因の重みづけを行い発症予測因子を探索する、3術後せん妄発症予測スケールの開発の3つを明らかにすることを目的に実施するものである。この目的を達成するために、平成24年には文献検討とせん妄研究者との術後せん妄発症予測に関連する要因の検討を実施した。平成25年では先行研究で得られた結果を基に、調査で使用する発症予測因子として含めデータ収集用紙の改訂を行った。内容としては、内科系患者のせん妄発症因子として、不眠、ベンゾジアゼピン系の薬剤の使用、不安、入院に対する不納得・不満、見当識低下、排泄への不適切な対処など9因子が挙げられていたことからこれらの内容を含めている。また、他の先行研究においても、高齢、視覚障害、認知機能・見当識障害、多剤使用、低栄養状態などの因子の関与についても述べられていたため、血液検査データおよび術後に使用される薬剤についても調査項目に加え、「術後せん妄発症要因調査表」を作成した。これらの調査項目については、せん妄研究者と臨床看護経験3年以上の研究協力者による内容妥当性についても検討・確認している。さらに、研究フィールドの過去の手術実績などの状況調査を実施し、最終的な症例数の概算の算出と統計学に精通した教員との相談し、研究実施に必要な具体的な症例数について検討した。この結果をもとに、最終版の研究計画書の検討と作成をしており、さらに症例数の確保のため、研究フィールドの開拓を実施している。現在、信州大学医学部医倫理委員会および研究協力施設への計画書の提出と各研究施設での研究実施のための調整として研究施設-研究者での役割の確認、研究期間などの調整を行っている。本研究は、術後せん妄発症予測スケールの開発を目指し、1術後せん妄の発症状況と発症要因の把握、2発症要因の重み付けから予測因子の探索、3術後せん妄発症予測スケールの開発を目的に実施するものである。この研究目的をもとに、平成24年度は術後せん妄の発症要因に関する文献検討と文献に基づいた術後せん妄発症予測に関連した要因の抽出を行った。その結果、高齢(70歳以上)、視覚障害、認知機能・見当識障害、多剤の使用、低栄養状態などが抽出され、回帰分析などで要因の重み付けが行われている研究も散見されていた。しかし、これらの研究は内科系疾患患者を対象とした研究が多く、術後せん妄患者を対象とした発症要因の重み付けの行われた研究はあまりみられない。この状況から、現在せん妄・術後せん妄での共通要因の抽出と術後特有の要因との分別などを実施している。また、術後せん妄の発症に関する概念枠組みについても検討を行っている。これについては、研究者が以前実施した研究の結果より作成した術後せん妄発症に関与する要因モデル(案)及び、せん妄発症要因間の関係性(Lipowski、一瀬)などから術後せん妄発症予測の理論枠組みの構築と概念枠組み(案)の作成を行っているところである。この理論枠組みの構築及び、概念枠組みの作成はスケール開発において背景・根拠となるものであり、きちんと検討しておく必要のあるものであるため、時間をかけて行っている。同時に研究計画書の作成を行っており、スケールの検証について検討中である。概念枠組みの作成とスケール検証の検討が終了し次第、各施設での倫理審査の申請を行う予定である。研究フィールドについては現在2施設に依頼をしており、研究内容と施設での協力体制と依頼に関しての調整を行っている。本研究は、術後せん妄発症予測スケールの開発を目指し、1術後せん妄の発症状況と発症要因の把握、2発症要因の重み付けを行い発症予測因子を探索する、3術後せん妄発症予測スケールの開発の3つを明らかにすることを目的に研究を実施した。この目的に基づき、平成24年度には文献検討とせん妄研究者との術後せん妄発症予測に関連する要因の検討を実施した。平成25年度には先行研究で得られた結果を基に、術後せん妄発症要因調査表の作成・改定を行った。

調査表の内容としては、高齢、見当識障害、視覚障害の有無、低栄養、低酸素状態、不眠、ベンゾジアゼピン系の薬剤の使用、排泄への不適切な対応、不安、入院に納得していない・不満などを項目として入れた。この調査表の調査項目に関しては、せん妄研究者と臨床で5年以上の看護師経験を持つ者により内容の妥当性を検討・確認した。データ収集は甲信地方のA病院で、手術実績の状況調査とせん妄の発症状況、術後せん妄発症要因調査票のプレテストを行っている。プレテストの途中であり、症例がまだ多くないため、術後せん妄の発症はみられていない。発症要因としてチェックされるものとして、高齢、視覚障害、聴覚障害などが挙がっており、今後、術後せん妄発症例についてのプレテストを実施することで、再度、術後せん妄発症要因調査表の検討を行った上で本調査を行う。また、昨年度から研究実施施設の確保を行ってきていたが、東海地方の病院施設での調査が決まっている。臨床看護心臓血管外科患者を対象とし、ある程度疾患・症例の属性を制限するため、症例数確保が難しい。このため研究フィールドの開拓に時間がかかってしまい当初の予定より研究の進行が遅れてしまっている状況である。今回の術後せん妄発症予測に関する理論枠組みの構築及び、概念枠組みの作成を重要性から、この点について時間をかけて検討を行っていること、研究計画書を作成において研究手順の内容検討に予定より時間がかかっている。また、データ収集のためのフィールド開拓と調整で時間がかかっているため、当初の予定より研究の進行が遅れている状態である。平成26年度6月には信州大学医学部医倫理委員会に研究計画書を提出し、その承認を受けた上で術後せん妄の発症状況とケア介入の実際についてのデータ収集を行う予定である。その後、術後せん妄発症に関わる因子について臨床経験4年以上の看護師及びせん妄研究者での検討会を行い因子の抽出を行う。抽出された因子の重みづけを行い、術後せん妄発症予測スケールの原案の作成をした上でパイロットスタディを実施する予定である。これらの検討を経て、術後せん妄発症予測スケール(第1版)の作成までを本研究で実施したいと考える。平成25年度の7月頃に研究倫理審査申請を行い、研究施設における術後せん妄発症状況及び発症要因に関する実態調査を行う。その結果を元に、せん妄研究者と臨床経験4年目以上の看護師による術後せん妄発症の予測に関連する要因の抽出を実施する。予測関連要因の抽出結果から、術後せん妄発症予測スケールの原案を作成する。研究計画実施の遅延に伴い、次年度繰越金が生じた。本年度は、研究施設へのデータ収集が行われるため、交通費や人件費などの変更が必要と考えている。元々の平成26年度の助成金使用計画では、物品費100,000、旅費450,000、人件費250,000、その他100,000であったが、前年度からの繰り越し残額100,000を旅費と人件費分配し、旅費500,000、人件費300,000として使用する予定である。現在、概念枠組みの作成を行っており、せん妄研究者との意見交換と検討がまだ必要な状況である。このため頻回に検討を行う必要があり、出張費・会議費などの費用が必要となる予定である。また、平成25年度より術後せん妄の発症状況と発症要因に関する現状把握・調査のため、研究フィールドでの調査費用が必要となる。
視細胞の順応を制御するカルシウム依存性蛋白質

視細胞ではホスホジエステラーゼが明時活性化されることにより電位が発生する。S-モジュリンは報告者の発見した、カルシウム依存的にホスホジエステラーゼの光感受性を制御する蛋白質である。本研究ではS-モジュリンについて以下の点について検討することを目的とした。(1)S-モジュリン作用におけるカルシウムの関与の機構。(2)光・電位変換機構におけるS-モジュリンの作用部位。(3)S-モジュリン蛋白質のアミノ酸配列の解析。(4)他の感覚器におけるS-モジュリンの存在の有無。本研究によって以下の点が明らかになった。(1)S-モジュリンはカルシウム結合蛋白質であり、カルシウムを結合すると疎水性基が露出し円板膜に結合して機能を発揮することが明らかになった(BBRC,186:411-417,1992)。(2)S-モジュリンの作用部位はロドプシンのリン酸化を阻害する点にあること。光受容の後、ロドプシンはロドプシンキナーゼによってリン酸化を受ける。S-モジュリンはこのリン酸化を、カルシウム濃度依存的に阻害し、活性型ロドプシンの寿命をのばすことによってホスホジエステラーゼの光活性化の効率を高めることが明らかになった(Nature,in press)。(3)精製したS-モジュリンに蛋白質分解酵素を作用させ、消化断片のアミノ酸配列から部分構造を推定し、既知の蛋白質のアミノ酸配列との相同性を比較検討した。その結果、S-モジュリンはビジニンやリカバリンと共に新しいスーパーファミリーを形成するカルシウム結合蛋白質であることが明らかになった(BBRC,186:411-417,1992)。最近申請者の見いだしたSーmodulin(sensitivityーmodulating protein;Sーmodと略)は、光受容に伴うCa^<2+>濃度の低下を情報として、PDEの光感受性を制御し、順応機構を制御している。本研究では、Sーmodの作用機構及びその性質を明らかにし、視覚における順応機構の解明に寄与することを目的としている。本年度は(1)CA^<2+>関与の機構の解明、(2)Sーmodの作用部位の同定、を計画した。得られた結果は以下に示すとおりである。1. ^<45>Ca^<2+>オ-トラジオグラフィ-の結果から、SーmodがCa^<2+>を直接結合するいわゆるEFハンド構造を持つカルモデュリンファミリ-に属する蛋白質であることが示唆された。2.SーmodがPDEの光感受性を制御することから、SーmodはPDEの光活性化酵素カスケ-ドの構成要素のどれから作用していると考えている。そこで、まず、非水解性のGTPアナログのG蛋白質への結合量を目安に、G蛋白質の活性化の効率についてSーmodの効果を検討した。しかしこれまでのところ、SーmodがG蛋白質に作用していることを示す積極的な証拠は得られていない。3.Sーmodの研究途上、Sーmodと分子量が同等で、かつ、Ca^<2+>を結合する蛋白質s26が見いだされた。4.これからの計画(1)Sーmodの作用部位はまだ明らかになっていないので、引き続きこの研究を進める。すなわち、GTPの分解の時間経過(活性型G蛋白質の寿命)に対するSーmodの作用を検討する。(2)本年度の研究で明らかになったs26はSーmodと同様の性質を持つことから、順応に関与している可能性が高いと考えられている。そこで、s26の機能、或いはSーmodとの関連を明らかにする。Sー

モジュリンは報告者の発見した、カルシウム依存的にホスホジエステラーゼの光感受性を制御する蛋白質である。本年度はSーモジュリンについて以下の点について検討することを目的とした。(1)光・電位変換機構におけるSーモジュリンの作用部位。(2)Sーモジュリン蛋白質のアミノ酸配列の解析。(3)他の感覚器におけるSーモジュリンの存在の有無。本年度の研究によって以下の点が明らかになった。(1)Sーモジュリンの作用部位はロドプシンのリン酸化を阻害する点にあること。光受容の後、ロドプシンはロドプシンキナーゼによってリン酸化を受ける。Sーモジュリンはこのリン酸化を、カルシウム濃度依存的に阻害し、活性型ロドプシンの寿命をのばすことによってホスホジエステラーゼの光活性化の効率を高めることが明らかになった。(Nature,in press)。(2)精製したSーモジュリンに蛋白質分解酵素を作用させ、消化断片のアミノ酸配列から部分構造を推定し、既知の蛋白質のアミノ酸配列との相同性を比較検討した。その結果、Sーモジュリンはビジニンやリカバリンと共に新しいスーパーファミリーを形成するカルシウム結合蛋白質であることが明らかになった(BBRC,186:411-417,1992)。(3)上記(1)(2)の研究が大幅に進行した結果それに時間を費やし、(3)の研究を行う時間的余裕がなかった。(3)については引き続き検討する予定である。
酵素処理卵白に由来する脂肪酸合成酵素阻害ペプチドの機能とその応用

本研究ではペプシン・熱処理オボアルブミン画分(PHOVA)およびPHOVA中に含有される脂肪酸合成酵素(FAS)阻害ペプチド(WTSSN)の効果の検証とその応用を目指した。まず,肥満・II型糖尿病モデルマウスへのPHOVA給与は血糖値の上昇を顕著に抑制するなどの糖質代謝改善効果を示した。次に,ニワトリへのPHOVA給与は血液中性脂肪濃度の低下および肝臓中性脂肪の蓄積の低減などの脂質代謝改善効果を示した。そして,WTSSNおよび多価不飽和脂肪酸(PUFA)はHepG2培養肝細胞の脂肪蓄積を抑制した。また,ω6系PUFAが最も強いFAS阻害作用を示すことを明らかにした。本研究では、ニワトリ卵白アルブミンの消化酵素処理画分(PHOVA)において見出された脂肪酸合成酵素阻害ペプチドの機能を明らかにし、PHOVAおよび含有ペプチドの多様な分野への応用を目指すことを目的としている。平成26年度は、主に脂質代謝改善効果を有する機能性食品素材としてのPHOVAの効果を調べるために、マウスを用いて血糖値に及ぼす影響を調べた。試験1として、発症機構の異なる二種類の肥満・II型糖尿病モデルマウス(C57BLKS/J Iar-+Leprdb/+LeprdbおよびKK-Ay/TaJc1)にPHOVAを唯一のタンパク質源とした高スクロース精製飼料を3週間与えて、血糖値に及ぼす変化を調べた。対照飼料区のマウスには、カゼインをタンパク質源とした高スクロース精製飼料を与えた。血糖値はC57BLKS/J Iar-+Leprdb/+Leprdbマウスにおいて677mg/dlに、KK-Ay/TaJc1マウスにおいては565mg/dlにそれぞれ上昇したが、PHOVA給与はそれらを291mg/dl(P<0.005)および351mg/dl(P<0.05)に抑制した。次に試験2として、正常マウス(C57BL/6JJmsSlc)を用いて、耐糖能試験を行った。飼料区の設定は試験1の飼料区に加え、オボアルブミンをタンパク質源とした高スクロース精製飼料区を加えた。試験飼料給与開始から約7週間後に、マウスにグルコース(1.0g/kg体重)を経口的に投与し、経時的(投与直前、15、30、60、90、120分時)に尾静脈より採血して血糖値の変化を調べた。血糖値は全ての飼料区で15分に大きく上昇するが、30分以降はPHOVA区の血糖値は他の2区と比較して有意に低い値を示した。以上より、PHOVAの顕著な血糖上昇抑制効果が示された。平成27年度は主に腹腔内脂肪低減効果を有するブロイラー用飼料資材としてのPHOVAの可能性を検証するための試験を行った。試験1として、7日齢の雄ブロイラーを対照区およびPHOVA区に分け、対照区には大豆粕ベースの飼料(CP22%)を、PHOVA区にはPHOVAを23%含有した飼料(CP22%)をそれぞれ自由摂取させ、14日齢時に解体を行った。その結果、PHOVA区では飼料摂取量が低下し、成長が抑制されたため、PHOVAの効果を正確に検証することができなかった。しかし、他の組織と比較して、腹腔内脂肪の減少割合は大であった。そこで試験2では、飼料摂取量の差による影響を排除するため、強制給餌により飼料給与量を区間で揃えて、PHOVAが脂質代謝特性に及ぼす影響を調べた。14日齢雄ブロイラーを対照区およびPHOVA区に分け試験を行った。対照区には、カゼインを唯一のタンパク質源とした精製飼料(CP22%)を、PHOVA区にはPHOVAを唯一のタンパク質源とした精製飼料(CP22%)を、それぞれ1回あたり8gを1日5回強制的に給与し、21日齢時に解体を行った。その結果、強制給餌によって区間の飼料投与量を同一にすれば、増体量に差は無くなった。PHOVA区においては血液中性脂肪濃度および肝臓の脂肪含量が共に有意に減少した。以上の結果より、ニワトリにおいても、PHOVAは体脂肪の蓄積の抑制と血液中性脂肪濃度の低下に効果があることが分かった。しかしながら、PHOVAは強い苦みと酸味を呈し、そのため特にニワトリでは飼料摂取量が大きく抑制されることが明らかとなった。平成27年度の研究実施計画では当初小課題IIおよびIIIの実施を予定していたが、小課題IIの大部分は平成26年度に繰り上げて既に実施済であった。そのため平成27年度は小課題III「腹腔内脂肪低減効果を発揮するブロイラー用飼料添加物としてのFasstatinあるいは飼料原料としてのPHOVAの可能性を探る」を中心に試験を実施した。本研究では、ニワトリ卵白アルブミンの消化酵素処理画分PHOVAにおいて見出された脂肪酸合成酵素阻害ペプチドの機能を明らかにし、PHOVAおよび含有ペプチドの多様な分野への応用を目指すことを目的としている。平成28年度は、主に培養細胞を用いて、PHOVA中に0.1%含有されるペプチドWTSSN(鶏オボアルブミン267-271番目のTrp-Thr-Ser-Ser-Asn配列)が脂肪蓄積に及ぼす影響を検証した。まずHepG2ヒト肝癌由来細胞株の脂肪蓄積に対するWTSSN投与の影響を調べた。

HepG2細胞をコンフルエントになるまで増殖させ、パルミチン酸:オレイン酸(1:2)混合液による脂肪蓄積の誘導を行った。誘導開始時より、培地にWTSSN(500μM)を添加し、24時間後にOil red O染色による蓄積油滴の確認を行い、染色細胞の吸光度(510nm)を測定した。その結果、パルミチン酸:オレイン酸の誘導時にはOil red Oで染色される油滴が顕著に増加すること、ならびに染色細胞の吸光度を直接測定することで、脂肪蓄積の度合いを容易に数値化することが可能であることが確認された。次に細胞を回収して、トリグリセリド含量を測定した。その結果、パルミチン酸:オレイン酸の誘導により脂肪蓄積が20倍以上に顕著に増加するが、WTSSNを投与すると、脂肪蓄積は増加するが(17.5倍)、有意に抑制(P<0.05)されることが確認できた。このトリグリセリド含量の結果とOil red O染色細胞の吸光度の結果はほぼ同様であった。以上よりHepG2細胞におけるWTSSNの脂肪蓄積抑制効果が示された。また、多価不飽和脂肪酸についても同様の脂肪蓄積抑制効果があることが示された。平成28年は追加の課題として多価不飽和脂肪酸による脂肪蓄積抑制効果の検証と脂肪酸合成酵素の阻害機序の調査を加えた。本研究では,ニワトリ卵白アルブミンの消化酵素処理画分PHOVAにおいて見いだされた脂肪酸合成酵素(FAS)阻害ペプチドの機能を明らかにし,PHOVAおよび含有ペプチドの多様な分野への応用を目指すことを目的としている。平成29年度は,本研究において確立した精製FASを用いた活性の評価系を活用して,多価不飽和脂肪酸(PUFA)によるFASの活性阻害の特性について調べた。まず,PUFA分子中の炭素数がFAS活性に及ぼす影響を検証したところ,オレイン酸(ω9,C18:1,Δ9)はFAS阻害剤セルレニンと同等の阻害作用を示したが,エイコセン酸(ω9,C20:1,Δ11)およびエルカ酸(ω9,C22:1,Δ13)は阻害作用を示さなかった。次に,二重結合の数がFAS活性に及ぼす影響を検証したところ,結合数が2個のエイコサジエン酸(ω6,C20:2,Δ11,14)はほとんど阻害作用を示さなかったが(FAS残存活性は91%),結合数が3個のエイコサトリエン酸(ETA, ω6,20:3,Δ8,11,14)になると,阻害作用が急激に強まり,FAS残存活性は22%となり,結合数が4個のアラキドン酸(ω6,C20:4,Δ5,8,11,14)が最も強い阻害作用を示し,FAS残存活性は12%となった。一方,二重結合数が5個のエイコサペンタエン酸(ω3,20:5,Δ5,8,11,14,17)になるとFAS残存活性は35%となり,阻害作用は弱まった。最後に,ETAの3つの異性体11,14,17-ETA(ω3),8,11,14-ETA(ω6),5,8,11-ETA(ω9)を用いて二重結合の位置がFAS活性に及ぼす影響を調べたところ,8,11,14-ETA(ω6)が最も強い阻害作用を示した。以上より,炭素数20個でω6位以降に二重結合を3個以上有するPUFAが強いFAS阻害作用を示すことが明らかとなった。本研究ではペプシン・熱処理オボアルブミン画分(PHOVA)およびPHOVA中に含有される脂肪酸合成酵素(FAS)阻害ペプチド(WTSSN)の効果の検証とその応用を目指した。まず,肥満・II型糖尿病モデルマウスへのPHOVA給与は血糖値の上昇を顕著に抑制するなどの糖質代謝改善効果を示した。
現代南アジアのイスラーム教育機関マドラサによって創出されるムスリムネスの研究

本研究は、研究期間内において、南アジアにおけるマドラサが、いかに「ムスリムネス(ムスリムらしさ)」のあるべき姿を創造しようとしているのかフィールドワークを中心に追及してきた。結果的に、マドラサのもつ教育的機能、社会的機能、政治的機能といった多面的機能が機能する中で、マドラサは、創り出すべきムスリムネスを慎重に考慮しながら日常的に行われるマドラサ教育、あるいは非日常である祝祭やデモ等の機会にそれらを普及しようとしていたことが明らかになった。本研究は、南アジア諸国におけるイスラーム教育機関であるマドラサが日々、創り出し、発信している「ムスリムネス(ムスリムらしさ、あるべきムスリムの姿)」に関し、調査・研究するものである。現段階では、断片的に明らかになったにすぎないマドラサの果たしている役割を総合的に捉え、誰に、何を、どうやって教育し、どこへむけて発信しようとしているのか、を明らかにし、多種多様な側面を持つマドラサの機能を活写することを目指している。本研究では、「宗教教育機関の多面的機能研究」という新しいアプローチを採用、教育機能を中心とする、政治機能、経済機能などの多面的機能とその連関を調査することを目的としている。研究初年度である平成27年度は、バングラデシュにおけるマドラサ調査を実施した。調査内容は、1教育的機能、2社会的機能、3政治的機能について申請者が作成した調査票を用いて行い、また、マドラサ近隣で子どもをマドラサに通わせる村人がいれば、その理由や重要性を聞いたり、地方の政治家へのインタビューなども行った。さらに宗教教育関連資料収集、教育内容や学位授与を司るマドラサ協会、政府の教育関連統計を収集・分析しているバングラデシュ教育統計局、ユネスコ等国際機関の有する教育関連資料のうち、宗教教育関連資料について渉猟、必要に応じて購入した。これら初年度における研究実績は、データ分析を施したのち、平成28年6月に開催される日本比較教育学会(大阪大学)におけるラウンドテーブル「ポストグローバル化期イスラーム教育の地域展開」の中でバングラデシュのケーススタディとして発表される予定である。初年度予定していたバングラデシュマドラサのインタビューデータ、関連資料収集を実施し、本研究の着想からフレームワーク構築、第一回の調査結果について概ね予定通りに推移した。また、二年度目の早い時期である平成28年6月に日本比較教育学会での発表にこぎつけることができるなど、研究には明らかな進展が見られたため。二年度目にあたる平成28年度は、6月に北京において開催された、第16回世界比較教育学会で、初年度の研究から導出された研究成果を発表した。本研究の成果について、世界の比較教育学および宗教教育研究者からの批判を仰ぎ、仮説生成に際しての限界、制限、発展可能性について探った。また、7月に広島大学において、International Symposium for Diversification of Islamic Educationを開催、主催者である日下部が、バングラデシュのムスリムネスの創造について発表し、広島大学大学院国際協力研究科博士後期課程のWijiAstuti氏が、インドネシアのコーラニックスクールの多様化について発表した。また広島大学教育開発国際協力研究センターの清水貴夫氏が西アフリカのフランコアラブ学校の改革について発表した。ここでは約50名の聴衆を迎え、活発な議論を行った。また、調査については、バングラデシュ・インド両国を訪れ、ラマダン(断食)期におけるイードの大祭、ワズ・マフィル(マドラサ文化祭)などの開催時期の情報をもとに、教育・社会・政治機能において、実際に行われている宗教行事に参加しつつ観察調査を行った。また、教師、生徒等へのインタビュ-も行った。現在、これらのデータ分析を行っており、国内外の関連研究者たちと議論しながら南アジアのムスリムネスのとらえ方、地域間比較のあり方など、根本的な部分から考えていこうとしている。当初の計画通りに調査が進捗しているため。また、7月に開催した広島大学におけるムスリムネスの創造に関する国際シンポジウムでは、インドネシア、バングラデシュをはじめとするムスリムの人々、また、イスラーム教育の専門研究者を招くことができ、研究に大きな進展が見られたため。本研究は、南アジア諸国におけるイスラーム教育機関であるマドラサが日々、創り出し、発信している「ムスリムネス(ムスリムらしさ、あるべきムスリムの姿)」に関し、調査・研究するものであり、宗教教育機関であるマドラサの果たしている役割を総合的に捉え、教育機能を中心とする、政治機能、経済機能などの多面的機能とその連関を調査することを目的とした。研究期間中、南アジアのイスラーム国家であるバングラデシュ、また1億2000万人以上のムスリムを抱えるインドに渡航し、各国の無認可とされるマドラサを調査した。当初、先鋭化した事例のみのイメージが流布されていくことに歯止めをかけるため、「マドラサが現代社会において、いかなるムスリムを育成しようとしているのか」、また「そのあるべきムスリムの姿(ムスリムネス)とは何か」という二つの問いを掲げていたが、調査より明らかになったのは、宗教教育機関を標榜しながらも、近代部門の強化をし、英語、また大規模なマドラサではITスキルを育成しようとするところさえあり、「グローバル化した南アジア社会において活躍できることに加え、真に宗教を理解するムスリム」を育成しようとしていることが明らかになった。また、ムスリムネスのポータルサイト、ワズ・マフィルといったウラマーの演説会などで、一般の人々に対しても平易に理解できるように呼び掛けたり、漫画を活用したりして、「ムスリムとしての規律を守り、死後の世界の準備をする」という、いわば真っ当なムスリムのあり方に加え、そのことを適切に他人にも伝えることができるようなムスリムネスを涵養しようとしている動きがみられた。

これらの研究成果は、研究開始から下記業績報告3本を加え、最終的に論文5本、書籍2冊、学会発表9本、国際共同研究2本という研究実績に結実している。本研究は、研究期間内において、南アジアにおけるマドラサが、いかに「ムスリムネス(ムスリムらしさ)」のあるべき姿を創造しようとしているのかフィールドワークを中心に追及してきた。結果的に、マドラサのもつ教育的機能、社会的機能、政治的機能といった多面的機能が機能する中で、マドラサは、創り出すべきムスリムネスを慎重に考慮しながら日常的に行われるマドラサ教育、あるいは非日常である祝祭やデモ等の機会にそれらを普及しようとしていたことが明らかになった。今後は8-2月にかけて、バングラデシュ・インド両国をそれぞれ3週間程度ずつ訪れ、前年度に収集したラマダン(断食)期におけるイードの大祭、ワズ・マフィル(マドラサ文化祭)などの開催時期の情報をもとに、教育・社会・政治機能において、実際に行われている宗教行事に参加しつつ観察調査を行う。また、教師、生徒等へのインタビュ-も行う。引き続き、南アジアに焦点をあてて調査は遂行していくが、ムスリムネスの地域性や多様性についても目を向け、国内外の情報収集・分析に尽力したい。比較教育学データ分析の基礎として、大学院生をアルバイト雇用し、入力作業をさせる予定であったが、時期を調整した結果、翌年度以降が適切であることになったため。また、雇用時に使用する消耗品(トナー)についても同時に繰り越したため。本研究は、バングラデシュのダッカ大学との共同研究をしているが、先方の大学のネット不具合により、データの送付が遅れたため、日本側で予定していたデータ分析のための謝金の支払いを繰り越す形になった。今年度、大学院生によるアルバイトを雇用し、データ入力作業を行う。また、その際使用する消耗品を購入する。三年度目である平成29年度に、分析のための謝金を支払う形で執行予定である。
オミックス解析による摂食調節の統合的シグナル学の構築

リン酸化プロテオミクスとメタボロミクスによるマウス視床下部の解析を行い、物質レベルから、栄養素シグナルとリン酸化シグナルのクロストークの実態に迫った。さまざまな栄養状態やレプチン等のホルモン投与後のマウス視床下部からの抗チロシンリン酸化抗体による免疫沈降ー網羅的質量分析を可能とする系の構築に成功し、銀染色等により可視化可能な複数の陽性シグナルを検出できた。さらにCE/MSを用いた中心代謝の主要な中間代謝産物の網羅的解析により、核酸やプリン代謝産物、ペントースリン酸回路の中間代謝産物の濃度の変化を認めた。リン酸基供与系の低下とタンパクリン酸化のグローバルな変化との関連性に興味がもたれる。本研究では、リン酸化プロテオミクスやメタボロミクスによるマウス視床下部の解析を行い、物質レベルから、栄養素シグナルとリン酸化シグナルのクロストークの解明に迫った。その結果、さまざまな栄養状態やレプチン等のホルモン投与後のマウス視床下部からの抗チロシンリン酸化抗体による免疫沈降ー網羅的質量分析を可能とする系の構築に成功し、銀染色等により可視化可能な複数の陽性シグナルを検出できた。さらにCE/MSを用いた中心代謝の中間代謝産物の網羅的解析により、高脂肪食による肥満病態での視床下部においては、イノシンやIMP、キサンチン、ヒポキサンチン、尿酸などのプリン代謝産物の濃度の増加の一方でATPやADPの濃度の低下とNAD+の減少が認められ、エネルギー枯渇状態にあることが示唆された。リン酸基供与系の低下とタンパクリン酸化のグローバルな変化との関連性に興味がもたれ、今後の研究課題であると考える。内分泌学
イネα-アミラーゼのプラスチド局在化メカニズムの解明

イネα-アミラーゼI-1ポリペプチド鎖に存在するプラスチド局在化シグナルの同定AmyI-1ポリペプチド鎖の結晶構造解析を行いW302Lの変異が立体構造に与える影響を明らかにするために、大腸菌発現系によるAmy=-1の大量発現と精製を試み、大腸菌発現系で発現されたAmyI-1は、β-シクロデキストリン-アフィニティークロマトグラフィーにより精製できることが確認できました。さらに、結晶構造解析を行うために大量発現・精製を行いました。しかし今回は、結晶構造解析を行うのに十分な大きさの結晶を得ることはできませんでした。より効率的な実験条件を検討し、結晶構造解析を行い、プラスチド局在化シグナルと予測される領域の立体構造を明らかにする計画です。ゴルジ体-プラスチド間コミュニケーションに関わるタンパク質因子の同定と機能解析ゴルジ体-プラスチド間のコミュニケーションのメカニズムを解明するため、AmyI-1のプラスチドへの輸送に関わるタンパク質因子を同定しようとしています。現在、この輸送に関わるタンパク質因子の候補として、2つのタンパク質の解析を進めています。ひとつはプラスチド包膜に存在する膜タンパク質OsLACS9です。OsLACS9-GFPを発現させたタマネギ細胞においてはAmyI-1のプラスチドへの局在化が抑制されるという結果が得られたことから、AmyI-1のプラスチドへの輸送に関わっている可能性があります。もうひとつは、ゴルジ体に存在する膜タンパク質EMP70です。EMP70はAmyI-1を過剰発現させたイネ培養細胞において、その発現量が増加することが示されました。AmyI-1を過剰発現させた細胞では、ゴルジ体の数や形態が変化しており、プラスチドへのタンパク質輸送に特化したゴルジ体が多く存在しているのではないかと考えています。OsLACS9やEMP70のミュータントや発現抑制体を用いて、これらのタンパク質がAmyI-1のプラスチド局在化に与える影響を調べています。まだメカニズム解明には至りませんが、今後、これを足掛かりにして詳細なメカニズムが明らかになることを期待しています。これまでの研究から、イネα-アミラーゼI-1はプラスチドに局在し、その局在化にはアミノ酸300369残基が必要であることが分かっていました。イネα-アミラーゼI-1ポリペプチド鎖に存在するプラスチド局在化シグナルを同定するため、他のイネα-アミラーゼアイソフォームとアミノ酸配列を比較しました。アミノ酸300369残基の中で配列が異なっているアミノ酸残基は3箇所あり、これらのアミノ酸残基が局在化に重要と推測しました。これらのアミノ酸残基に部位特異的変異を導入したイネα-アミラーゼI-1遺伝子とGFPとの融合遺伝子をパーティクルガン法によりタマネギ表皮細胞に導入し、融合タンパク質を一過的に発現させ、その細胞内局在を観察・比較しました。さらに、この融合タンパク質のプラスチド局在化能力を定量しました。その結果、変異を導入した融合タンパク質のプラスチド局在化能は、いずれも同程度に低下しました。このことから、イネα-アミラーゼI-1のプラスチド局在化には一部のアミノ酸残基だけが重要なのではなく、全体的な配列や立体構造が重要であると考えられました。また、これまでの観察結果から、ゴルジ体とプラスチドの間に何らかのコミュニケーションが存在することが明らかになっていました。本年度は、ゴルジ体とプラスチドの動態を、共焦点レーザー顕微鏡を用いてリアルタイムでさらに詳細に解析しました。タマネギ細胞を用いた一過的発現観察で、3次元タイムラプス画像を立体的に再構築し、プラスチド内にトランスゴルジ膜を標識した蛍光シグナルが取り込まれる様子を示しました。並行して、イネ細胞においてもゴルジ体とプラスチドの動態をリアルタイムで解析すべく、イネ細胞のリアルタイム観察系を確立しました。ビブラトームを用いて再分化したイネ培養細胞の切片を作製しました。今後、イネ細胞におけるゴルジ体とプラスチドのリアルタイム解析を行う計画です。イネα-アミラーゼトI-1のプラスチド局在に必要である301-369アミノ酸のうち、アイソフォームと比較してI-1に特有なアミノ酸に点置換変異を導入したところ、共焦点レーザー顕微鏡観察の結果、プラスチドへの局在化が抑制された。置換変異を導入したアミノ酸には、デンプン結合部位と推測される302Trpが含まれる。ポリペプチド鎖に存在するプラスチド局在化シグナルの特徴と酵素活性との関連を明らかにするため、小麦胚芽の無細胞転写・翻訳系(RTS)を用いてイネα-アミラーゼI-1を発現させ、その酵素的性質を解析した。その結果、局在化を抑制した4種類の置換変異のうち、302Trpを302Alaに置換したものを含む3種類は、α-アミラーゼI-1をほぼ失活させることが明らかになった。しかし、302Trpを302Leuに置換したものは活性を維持しており、プラスチドへの局在化とアミラーゼ活性に必要な部分が同じではないことが示された。プラスチド局在化には301-369アミノ酸が必要であることがすでに明らかになったが、この領域だけで分泌性タンパク質をプラスチドへ局在化させることができるかは明らかになっていなかった。