hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高濃度スピングラスにおける磁気励起の性質

本研究は高濃度スピングラスにおいて見られる物質に依存した特徴の起源と磁性電子の遍歴的性質との関連を明かにすることを目指して行なわれた。典型的な局在電子系、遍歴電子系とみなせるスピングラス物質を探索あるいは選択し、磁性電子の遍歴性とスピングラスとしての性質の関連を主として磁性励起スペクトルの観点から研究した。局在電子系側の物質としてはMn原子サイトを非磁性原子Tiで希釈したホイスラ-型合金Cu_2(Mn_<1-X>Ti_X)Alを選び磁化測定によってこの系の全組成域での磁気相図を決定し、上記の実験に最適な組成(X=0.30)の単結晶試料を作成した。中性子散乱実験を行ない、磁気散漫散乱、非弾性散乱スペクトルを測定した。散漫散乱関数から決定した磁気相関長は遍歴電子系物質の代表と考えられるFe_<65>(Ni-Mn)_<35>において観測した値に比べて約1けた短いことがわかった。磁気励起スペクトルにはきわめて小さい運動量領域でのみスピン波モードが観測された。F_<65>(Ni-Mn)_<35>についても同様の実験条件でスピン波を観測したところ、小さい運動量領域でのスピン波の性質は比較的大きい運動量領域でのものと大きな差異のあることが明らかになった。これらの結果から強磁性相からリエントラントスピングラス相にかけてのスピン波スティフネス定数とスピン波強度の温度依存性を磁性電子の遍歴性の度合いと関連して整理するという筋書きは当初の見込みほどは単純ではないことがわかった。巨視的には類似のふるまいを示す種々の高濃度スピングラスの微視的、動的性質にみられる多様な振舞いは一層明瞭となった。典型的な局在電子系、弱い遍歴電子系とみなせるスピングラス物質を選び磁性電子の遍歴性とスピングラスとしての性質の関連を調べている。局在電子系物質の代表としてホイスラー型合金Cu_2(Mn_<1-X>Ti_x)Alの中性子弾性散乱実験、非弾性散乱実験を行なった。強磁性相、リエントラントスピングラス相における有限距離の相関を持つ成分(クラスター)の散乱関数は以前測定した遍歴電子系物質F_<65>(Ni-Mn)_<35>と同じくローレンツ関数とローレンツ2乗関数との和として表されるがその相対強度や温度変化に大きな差異の有ることが分かった。非弾性散乱実験で観測した磁気励起スペクトルには強磁性相、リエントラントスピングラス相とも明瞭なスピン波励起がなく非常に減衰の激しい励起のみが存在することが分かった。遍歴電子系スピングラスにおいては両相ともにあまり差のない明瞭なスピン波励起が存在することと比べて著しい差異が有ることが示された。現在、冷中性子を用いた高分解能分光器を用いた実験によって、更に広い波数領域での非弾性散乱スペクトルを調べている。遍歴電子系に属する試料として予定していたMn-Si-CoSi系の単結晶試料は作成が困難なためNi-Mn合金の単結晶試料の作成を試みこれに成功した。Ni-Mn合金系の中性子散乱実験の一部は日米科学協力事業の一環として米国ブルックヘブン国立研究所に出張して行なった。同じ系の多結晶試料について外国のグループによって報告されている磁気励起の異常な温度変化がこの試料についても確認された。詳細な実験は現在継続中である。典型的な局在電子系、遍歴電子系とみなせるスピングラス物質を探索あるいは選択し、磁性電子の遍歴性とスピングラスとしての性質の関連を主として磁気励起スペクトルの観点から研究した。本年度は主に局在電子系物質の代表として開発したホイスラ-合金型スピングラスCu_2(Mn_<1-x>Ti_x)Alの中性子非弾性散乱実験と遍歴電子系スピン

グラスF_<65>(Ni-Mn)_<35>の高分解能非弾性散乱実験を行なった。Cu_2(Mn_<0.7>Ti_<0.3>)Alにおいては昨年度磁気励起スペクトルには強磁性相、リエントラントスピングラス相とも明瞭なスピン波励起がなく非常に減衰の激しい励起のみが存在するとの結果を得ていた。しかし、冷中性子を用いた高分解能分光器を用いた実験によって、更に広い波数領域での非弾性散乱スペクトルを調べた結果、きわめて小さい運動量領域でのみスピン波モードが観測された。F_<65>(Ni-Mn)_<35>についても同様の実験条件でスピン波を観測したところ、小さい運動量領域でのスピン波の性質は以前調べた大きい運動量領域でのものと差異のあることが明らかになった。これらの結果から強磁性相からリエントラントスピングラス相にかけてのスピン波スティフネス定数とスピン波強度の温度依存性を磁性電子の遍歴性の度合いと関連して整理するという筋書きは当初の見込みほどは単純ではないことがわかった。巨視的には類似のふるまいを示す種々の高濃度スピングラスの微視的、動的性質にみられる多様な振舞いは一層明瞭となった。
授業観察国際指標の国内版作成による授業の改善

この研究では、日本の先導校の教師間で創造される暗黙の知識こそが、質を例証するという結論にいたった。そのために、Reflection, Assessmentという術語に注目し、OECD生徒の到達度調査で一位のフィンランドで、どのように各指標と項目が重視されているかのデータと比較した。その背景にある知識や情報から得られた「ダブルループラーニング」「インフォーマルラーニング」「ノンフォーマルラーニング」「アセスメント」「クライテリア」等重要な概念を国内の事例と比較することにより、国内の指標化の足がかりを得た。本研究は、授業観察国際指標の国内版の作成を3カ年かけて行うものである。問題は、フィールドをどう取捨選択するかということと、どこから切り込むかということである。19年度については、3カ年の初年度ということもあり、授業観察の主要な構成要素である、学級風土の立場からアプローチした。それとともに、テストなど総括的アセスメント以外の「形成的アセスメント」の実践動向について研究した。「学級風土」や「アセスメント」が、他の授業構成要素(個への対応、年間指導計画、教師の知識、授業スキル等)とどう関連し、それらを教員の質にどう見出していくかについて、日本特有の知識を現場の教員から提供してもらう方法を模索するアプローチをとった。具体的には、授業観察指標を小中学校での児童生徒からアレンジする方法をとることにした。すなわち、コンピュータルームで児童各自に直接オンサイトで自分の学級の雰囲気等を評定してもらい、即時に集計・学級担任にフィードバックできるようにした。これを試しに千葉県松戸市で行い、他の地域や学校に照会した。あわせて、学級風土の改善は学力向上につながるのではないかとの仮説から、教師からみた児童生徒の知識活用能力の育成について、教室での取り組みの様子、フィードバックと改善ループについてエピソードを収集した。これを秋田市、仙台市、佐賀県多久市等でおこなった。さらに、ロンドンや香港で研究が進んでいる、キーコンピテンシーと授業(学習)研究(lesson study)の関わりについて、日本型ともいえる授業観察指標を探索し、その下位カテゴリーを含め、20年度にこれを発展させ、ICSEI(国際学校効果改善会議)での打ち合わせ会議、シンガポールで行われるAPERA等の国際会議等での発表につなぐ準備を行った。OECD専門家セミナーにより、個に応じた学習を、形成的アセスメントの角度から検討を加えた。クライテリア、生涯学習というゴール、保護者、発問、フィードバック、ピアアセスメントといった観点から、堀川小、秋田市、坂出市といった全国学力調査で高い成果を収めている地域の学校教師により意見交換を行い、授業観察するうえで、わが国における質の高い先導地域の事例を共有する足がかりを作った。品川区や杉並区、私学教育の事例とも付き合わせた。これらをもとに、授業を見るための、マクロには学校を超えた社会関係資本、ミクロにはフォーマルだけでなくインフォーマル・ノンフォーマルな学習をとらえる枠組みを提案した.このことを学力調査という証拠(エビデンス)とつないで、APERAやWALSで研究発表を行い、香港での研究者との共同研究に発展させていく足掛かりをつくった。結果的に、スクールリーダーシップという概念の検討につながった。加えて、学校のサポート構造や学校の自律性を、自由裁量権から明らかにするとともに、学校文化診断ツールの開発を合わせて行った。なお、これらとは別に、東京近郊某市教育委員会との共同で、小学校115校・中学校51校で抽出1学級において児童/生徒に学級風土質問紙、および教師に指導の工夫を問う質問紙を実施し、特徴ある学級(特に成果をあげている学級など)について観察およびビデオ記録を行った。結果の解析については進行中である。国内版作成による授業の改善には、主としてフィンランドとの比較をベースに、次のスタンスで臨むことにより、成果を生み出すことができた。手続き的には、宇都宮市、和歌山県で、指標と項目を一般的な分かり易さを吟味してもらった。そこから出てきた成果は以下の通りであった。1つ目は、海外レビューから教員をカリキュラム・アセスメントから見つめ直すという点である。特に、「多様なアセスメント」という項目を、その背景にある学習そのものを押さえつつ、その意味を追究しつつ理解に努めることとした。これに対しては、OECDの形成的アセスメントという著書の翻訳を進めフィンランドの中等教育の例を訪問するなど掘り下げた。これにはOECD専門家セミナー『キーコンピテンシーと形成的アセスメント』での国内における概念の検討などが含まれる。さらに、英国のTLRPというプロジェクトのレビューが重要と考え、研究を進めた。こうした中で、国内での、生きる力に新味を出すべく総合学科のイノベーションから学ぶことに努めた。2つ目は、それと関連してであるが、国内で改善につながるというポイントには、何らかのメルクマールが必要ということで、全国学力調査結果に着目した。そのスコアの高い地域での、秋田・福井等いわゆる拠点校あるいはリーダーにアプローチするという方法をとった。それは、スクールベーストネットワークといわれるもので、SBE&Aという名称で研究会をたちあげ、『教育・研究組織における評価に関する総合的研究』という報告書にも反映させた。

以上2つから、ソーシャルキャピタルの重要性に言及する必要性、それに生涯学習につながるインフォーマルラーニングを明示する必要性を感じ、実証的に国内から切り取る枠組を提示し、APERAアジア太平洋教育研究学会(Asia-Pacific Educational Research Association: APERA 2008)で発表した。注目したいのは、秋田市算数・数学研究会の一部垣間見る限り、ダブル・ループ・ラーニングと拡張としての学習に近いものとして解釈されることを明らかにした。最終報告は、研究報告書『授業観察国際指標の国内版作成による授業の改善』という冊子にまとめ、図書館等に寄贈した。
3次元ピコメートル計測法による軸糸ダイニン動態の解析

本研究は、これまでにない非常に高い精度で、マイクロビーズの位置を計測する新手法を開発し、それを精子ベン毛の微小管振動運動解析に応用することである。高い計測精度を達成するための以下のような基本的な装置の改良が完了した。(1)観察像輝度の改善:LEDレーザー光を一点に集光させマイクロビーズを照明する方法の開発。従来型のコンデンサレンズとアキシコンとの組み合わせがもっとも良い成果を得た。暗視野照明とすることも容易で、マイクロビーズからの散乱光のみを結像系に持ち込む事が可能となる。背景光の発生するショットノイズを完全に無視でき、輝度も通常の暗視野照明よりは2桁ほど高い値となった。(2)高精度の計測には、観察試料をサブナノメーター精度で移動させる駆動装置が不可欠である。ナノポジショナーを制御専用のソフトLabViewで細かく駆動することで、正確な3次元走査が可能となった。これにより、位置計測の精度を精密に評価できるようになった。現在では、従来手法より2桁ほど精度の高い、0.05nm・10kHzの計測精度・時間分解能が達成できている。2次元の位置計測であるが、この装置をウニ精子鞭毛微小管の振動解析に応用した。振動はダイニン分子モーターの運動活性を直接反映したもので、分子スケールの協同性を調べるのに適した現象である。本研究の成果より、その振動パターンは従来考えられていたものよりも複雑であることがわかってきた。単純な正弦波的な往復滑り運動ではなく、小さな2-3のピークを含む非対称な振動であることが明確になった。低レイノルズ数の環境下での運動現象であるために、波形はダイニン分子モーターの協同的な力発生過程をそのまま反映していると期待され、詳細な解析から運動機構に関する重要な知見が得られるものと考えている。本研究は、これまでにない非常に高い精度で、マイクロビーズの位置を計測する新手法を開発し、それを精子ベン毛の振動運動解析に応用することである。本年度は、高い精度を得るための以下のような4点の基本的な装置の検討・改良を行った。(1)観察像輝度の改善:レーザー光を一点に集光させマイクロビーズを照明する。本研究では、他の種々の照明系も試みたが、従来型のコンデンサレンズとアキシコンとの組み合わせがもっとも良い成果を得た。そのため、背景光の発生するショットノイズを完全に無視できるという大きな利点があることもわかった。(2)散乱光特性の解析:観察する像は、マイクロビーズによって生じたミー散乱光である。ミー散乱の特性は、物体のサイズ、波長、入射角で大きくことなることが理論的にも示されているが、上の光学系で観察される暗視野照明下のマイクロビーズ像もほぼミー散乱で説明されるものと同じ挙動を示すことがわかった。今後の光学系改善には重要な知見である。(3)高精度の計測には、観察試料をサブナノメーター精度で移動させる駆動装置が不可欠である。圧電素子をアルミ製のくりぬきバネ式の移動ステージに取り付けることで、一次元のみであるが、正確な駆動機構を作ることができた。この方法を使い、0.2nmほどの位置計測精度が達成されることを確認した。この精度は、測定装置の設計上の実質的な限界ではなく、観察環境に由来する機械的なノイズであることも確認できた。この点を改良することで、さらにもう一桁の位置精度向上も可能であると見積もっている。(4)新しく輝度の安定した赤色レーザーを用いて照明装置を組み立てた。これにより光源の発生するノイズを大きく軽減でき、計測精度を向上させることができた。

低レイノルズ数の環境下での運動現象であるために、波形はダイニン分子モーターの協同的な力発生過程をそのまま反映していると期待され、詳細な解析から運動機構に関する重要な知見が得られるものと考えている。
環境調和型新規有機不斉触媒を用いた含窒素複素環の不斉化学修飾反応の開発と応用

低分子量の有機化合物の多くは,微生物など自然によって分解されるため,有機触媒は環境調和的であると言える。本研究では,新規な光学活性6員環含窒素有機不斉触媒をアミノ酸であるフェニルアラニンから合成し,炭素-炭素結合生成反応の代表的な反応の一つであるMichael付加反応に応用したところ,高エナンチオ選択的な反応を達成することができた。また,フランは合成中間体として非常に多様性があるが,非環状化合物からの非触媒的合成反応の開発に成功した。ピリジンの4級化によるピリジニウム塩形成による活性化に関連して,ピリジニウム塩から発生できるピリジニウムイリドを経る高ジアステレオ選択的シクロプロパン化反応について既に報告しているが,その反応が,4-ジメチルアミノピリジン(DMAP)により触媒されることを見出した。そして,DMAP自身とDMAPから誘導したピリジニウムイリドの反応性を比較することにより,DMAPがブレンステッド塩基触媒として機能していることが明らかになった。その反応を,触媒不斉反応に展開するために,ブレンステッド塩基として利用できる可能性のある新規な触媒候補として,ベンジル基を炭素からの側鎖として2つもつC2対称ピペリジンをデザインした。そこで,種々検討した結果,アミノ酸であるフェニルアラニンから11段階全収率53%で目的のキラルアミンを合成することができた。全体として段階数が多いものの,この一連の反応において,はじめの8段階はカラム精製を必要としなかった。この光学活性アミンが化学修飾可能な窒素を2つ有するために多くの誘導体をスクリーニングできる可能性をもつが,種々の誘導体を合成して検討した結果,4位にイソプロピル基を導入することにより,マイケル反応に有用な触媒に導くことができ,2-ベンジルオキシカルボニルシクロペンタノンをドナー,4-オキソ-2-ブテン酸エチルをアクセプターとするマイケル反応において条件検討の結果,ジアステレオ選択比が1:1とないながらも,エナンチオ選択性がそれぞれ最高で97%ee,93%eeとなった。2-ベンジルオキシカルボニルシクロペンタノンをドナー,トランス-4-オキソ-2-ブテン酸エチルをアクセプターとするマイケル反応においてキラルピペラジン触媒を用いると高エナンチオ選択性が発現できることを昨年の報告書でも示したが,アクセプターとして類似のシス-4-オキソ-2-ペンテナールをアミンのない条件下で反応させたところ,2位に第4級不斉炭素原子を置換基として有するフランが形成することを見出した。このフラン化反応は,ヘキサフルオロイソプロピルアルコールや安息香酸のような弱い酸で加速され,強い酸ではフランが生成しないことがわかった。このようにアルケンの幾何学の違いとわずかな反応条件の違いだけで生成物が作りわけできる興味深い結果を得ることができた。また,検討の結果,効率よくフランを得るには,シスアルケンでなければならないことがわかった。そして,アミンが存在する場合は容易にシスアルケンがトランスアルケンに異性化するためにフランが形成せず,マイケル付加が優先して生成物が作りわけできることがわかった。弱酸で反応が促進されることから,種々のキラルな弱酸を用いて触媒不斉反応を検討したが,エナンチオ選択性は発現しなかった。これは初めの分子間-1,2-付加の逆反応が容易に起こるからと推測される。しかし,種々検討した結果,ドナーにキラル補助基として8-フェニルメンチルエステルを導入させてフラン化反応に用いると,96% d.e.の非常に高いジアステレオ選択性が発現することを見出した。昨年の報告書でも示したように,2-ベンジルオキシカルボニルシクロペンタノンとシス-4-オキソ-2-ペンテナールとの反応で,塩基を用いるとMichael付加反応が進行し,プロトン性溶媒を含めた弱酸類を用いるとフラン生成が進行するということを見出した。このように,わずかな反応条件の差で全く異なる2つの反応を完全に制御して進行させることが可能な珍しい興味深い反応例である。また,キラル補助基として8-フェニルメンチルエステルを用いてフラン化反応を行うと,96% d.e.の非常に高いジアステレオ選択性で2位に第4級不斉炭素原子が導入できることを見出した。今回,アクセプターとして他の置換パターンのものを検討したところ,反応が遅くなるものの,置換基の増えたシス-3-メチル-4-オキソ-2-ペンテナールでも同様の反応が進行することがわかった。また,ドナーについては,2-ベンジルオキシカルボニルシクロペンタノンと同様にエノール化しやすい基質では反応が進行しやすいことが判明した。この結果をもとに,ドナーにキラル補助基として8-フェニルメンチル基をもつ1-オキソ-2,3-ジヒドロインデン-2-カルボン酸エステルおよび1-オキソ-1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2-カルボン酸エステルを用いたところ二置換・三置換のいずれのアクセプターを用いても87%d.e.以上の非常に高いジアステレオ選択性が発現することを見出した。

また,新たに,窒素原子が隣接する環状ヒドラジン類について,α効果が反応性を上昇させるかどうか検討したところ,S_N2反応については,立体障害の効果の方が反応性に大きく寄与するという知見を得ることができた。
膵臓外分泌細胞における、maxiKチャネルタンパク質の特異的な小胞輸送機構の研究

膜に存在するタンパク質は、細胞内の小胞体で合成され、膜に対する向きを変えずに、細胞膜に運ばれるが、我々は、マウスの膵臓に存在するMaxiKタンパク質の小胞体膜中における向き(配向)が、通常考えられているものと逆であることを見いだした。本研究では、この現象の一般性を確認するため、MaxiKチャネルおよびKv1. 2チャネルを一般的な培養細胞に発現させ、この2つのタンパク質の小胞体膜中での配向を調べた。その結果、この現象がある程度一般性を持つ現象であることが示唆された。nuclear envelopeを用いた研究の途上、マウス膵臓腺房細胞に存在するCa^<2+>依存性の電位依存性K^+チャネル(maxiK/BK)の、小胞体膜中における向き(配向)が、通常考えられているものと逆(通常は細胞質中に細胞内領域を持つ向きに入っているが、我々の系では、細胞質側に細胞外領域を向けている)であることを見出した(Maruyamaら、2003,2005)。この現象は、今までの知見とは一致しない、非常に興味深いものであり、まだ知られていない、未知の膜タンパク質輸送機構が存在する可能性がある。本研究では、代表者が所属する研究室が所有する、nuclear envelopeの単離、およびそれを対象とした電気生理学的計測の技術を用いて、新規の膜タンパク質輸送機構が存在する可能性を探っている。本年度は、この現象の一般性を探るべく、今までマウスの膵臓腺房細胞でのみ行われていた実験を、HEK(human embryonic kidney)細胞で行うため、maxiKを発現したHEK細胞におけるnuclear envelopeの単離、それに対する免疫染色法の適用、および電気生理学的計測のための条件検討を行った。現在得られている予備的なデータによると、HEK細胞のnuclear envelopeにおいても、maxiKチャネルタンパク質の、小胞体膜中における配向は、通常考えられているものと逆である事が示唆されている。本年度は、この現象の一般性を探るべく、今までマウスの膵臓腺房細胞でのみ行われていた実験を、HEK (human embryonic kidney)細胞で行った。maxiKを発現したHEK293細胞からnuclear envelopeを単離し、それに対する免疫染色法の適用、および電気生理学的計測を行った。電気生理学的なデータによると、HEK293細胞のnuclear envelopeにおいても、maxiKチャネルタンパク質の、小胞体膜中における配向は、通常考えられているものと逆である事が示唆された。しかし、生化学的実験による裏付けを得るには至っていない。また、maxiKチャネル以外のイオンチャネルの小胞体膜中での配向を調べた。マウスKv1.2をHEK293細胞に発現し、nuclear envelopeを単離して電気生理学的計測を行った結果、Kv1.2チャネルにおいても、小胞体膜中における配向は、通常考えられているものと逆である事が示唆された。
AD/HD大学生のためのスクリーニング・テストの開発とそれに基づく支援サービス

ジョージア大学で使用されているチェックリストをもとにAD/HD傾向質問紙を作成した。この質問紙の妥当性を検討するために、大学生の精神的健康度のチェックリストであるUPI、青年を対象とした精神的健康度の質問紙であるYSR、アメリカ合衆国で標準化されて用いられている注意機能の検査であるIVA-CPTを実施した。また、検証的因子分析により構成概念妥当性を検討、さらに尺度ごとの信頼性(内的整合性)を検討した。AD/HD傾向質問紙は7つの下位尺度に、UPIの項目は、平山ら(1990)の報告にもとづいて8尺度に分類した。いずれの下位尺度も十分な内的整合性を示していた。また、それぞれの尺度において十分な再検査信頼性が確認された。AD/HD傾向が精神的健康度と関連があるか検討するために、それぞれの下位尺度得点間の相関を求めた。その結果、UPIにおける「こだわり」、「抑うつ」、「気分変動」、「自律系症状」の4尺度ならびにYSRにおける「注意・社会性の問題」、「非行的行動」、「攻撃的行動」などと多くの下位尺度が高い相関を示す一方、「不安・抑うつ・内向」とも比較的高い相関を示した。IVA-CPTとは「不注意」尺度が「反応統制」、「持続性注意」のいずれの指標とも弱い相関を示す一方、質問紙の「多動性」尺度がIVA-CPTの「多動性」指標と弱い相関を示した。以上のことから、今回開発したAD/HD傾向質問紙はADHD的な行動・認知特性がある大学生のスクリーニング・テストとして十分な妥当性を示していたと言える。さらに質問紙の高得点者を呼び出して面接調査を行ったところ、過去に注意機能の問題が疑われるような経験が報告される一方、多くは現在の大学生活によい適応を見せていた。彼らは理解者に恵まれたこと、高い知的能力で注意の問題を補う方略を身につけていたことといった特徴が見られた。今年度はAD/HD的傾向のスクリーニング・テストの開発を行った。この質問紙の妥当性を検討するために、大学生の精神的健康度のチェックリストであるUPI、標準化された青年を対象とした精神的健康度の質問紙であるYSR、アメリカ合衆国で標準化されて用いられている注意機能の検査であるIVA-CPTを実施した。AD/HD傾向が精神的健康度も関連があるか検討するために、それぞれの下位尺度得点間の相関を求めた。最も高い相関が見られたのは、AD/HD傾向の「不注意」とUPIにおける「抑うつ」であった。「不注意」は他にも「こだわり」、「抑うつ」、「気分変動」、「自律系症状」の4尺度と相関を示した。一方、AD/HD傾向における「多動性」のみであった。YSRとは「注意・社会性の問題」、「非行的行動」、「攻撃的行動」などと多くの下位尺度が高い相関を示す一方、「不安・抑うつ・内向」とも比較的高い相関を示した。

さらに質問紙の高得点者を呼び出して面接調査を行ったところ、過去に注意機能の問題が疑われるような経験が報告される一方、多くは現在の大学生活によい適応を見せていた。彼らは理解者に恵まれたこと、高い知的能力で注意の問題を補う方略を身につけていたことといった特徴が見られた。
機械振動系におけるカオスのモデリングと制御

まず,カオスの制御に関して次の成果を得た。装置挙動の時系列から単純なリターンマップが得られないと,カオスの安定化制御法であるOGY法に必要な不動点の情報を得るための精密な非線形モデリングが必要となるが,この繁雑さを回避するために,複雑なリターンマップに単純なリターンマップが埋め込まれている性質を利用して,リターンマップを単純化し,これに基づくカオスの安定化制御に成功した。これを踏まえて,単純なリターンマップが複雑なリターンマップにどのように埋め込まれているかを,統計物理学を用いて解析し,単純から複雑へのモード推移の徴候が,動的構造関数と呼ばれる指標のピークとして抽出可能であることを明かにした。この結果を利用して,カオス振動のモード推移を予測するための手法を提案し,その有効性を実験的に示した。さらに,カオスのモデリングに関して次の成果を得た。決定論カオスの知見に基づく制御法を現実の装置挙動に適用しようとした場合,装置挙動から測定される各種指標がこのような制御法の要求を満さない場合が多いという予備実験の結果を踏まえて,装置の力学構造を確率的なモデルにより表現すべきであることを論じた。局所的拡大率と呼ばれる確率変数の平均値として得られるリアブノフ指数の確率密度関数や,フラクタル次元などのスケーリング指標を用いて,決定論モデルのカオス,確率論モデルのカオス,実験装置(人為的ノイズ源なし)のカオスの3者を比較検討し,実験装置のカオスの性質を忠実に再現するのは,決定論モデルではなく確率論モデルであることを,理論,実験の両側面から示した。以上の研究成果を,全5報の雑誌論文として発表した。9年度は,実験に使用する装置の製作と,10年度の研究に先行する理論的・実験的研究を行ない,その成果に関して3件の発表を行なった。まず,機械装置の正確な運動方程式が得られない場合を想定して,カオスの制御やモデリングに必要な情報を時系列から得るための方法を提案・検証した。このために,カオス時系列から計算される統計物理学における各種特性量に着目した。まず,時系列から最小2乗法で推定される特性量の推定値が,理論値とよく一致することを確かめ,さらに時系列が観測ノイズによって乱された場合の特性量の有効性の限界を明らかにし、その成果を発表した(Yoshida 1997)。さらに,この手法を,現有の振り子型実験装置のカオス応答の時系列に適用し,これらの特性量が振り子の回転方向の逆転の予測子として働くことを,理論的・実験的に示した(Yoshida発表予定)。これと平行して,実験装置の応答によく現われる複雑なストレンジ・アトラクタに対するカオス制御理論の有効性を検討した。まず,複雑なストレンジ・アトラクタを持つ挙動に対しては,従来のカオス制御理論が容易に適用できない実例を示した。この問題を回避するための手段として,部分時系列に着目する方法を提案し,これによってカオスの安定化制御に成功した。この部分時系列はカオス・バーストの意味で臨界的な性質を持つことが予想されたが,このことを統計力学によって理論的に示し,さらに,このような臨界性がカオス安定化に影響しない点を数値実験により確認し,以上の成果を発表した(吉田1997)。
薬物性歯肉肥厚の発症機序の解明－Ｅｔｓ遺伝子の発現機構と役割－

ヒト歯肉線維芽細胞でIL-1αはERK,p38 MAPKとHSP27のリン酸化およびEts-1の発現を促進した。また,線維芽細胞における細胞周期G1期停止の抑制はフェニトインによるCdkとRbのリン酸化の増加とp21とp27の減少によることが認められた。Ets-1のリン酸化はcyclinによって制御されていることから,歯肉増殖にIL-1αによるEts-1とESE-3の発現が関与していることが示唆された。これまでに薬物性歯肉肥厚の発症機序の解明を目的として、歯肉由来線維芽細胞と口腔粘膜由来上皮細胞を用いて、その細胞特性や増殖因子および炎症性因子に対する細胞応答、さらには細胞周期や細胞周期制御因子について検討してきた。本研究では口腔内組織由来細胞においてEts遺伝子がどのように炎症や細胞増殖に関与しているかについて検討すると共に、薬物性歯肉肥厚の発症機序との関係を探った。炎症性因子によって刺激された口腔内上皮細胞はEts遺伝子を介してIL-1αの活性亢進に関与し、放出されたIL-1αはさらに口腔内上皮細胞を刺激すると共に、歯肉線維芽細胞に作用して細胞増殖を促進する可能性が認められた。Ets遺伝子は炎症性因子にだけではなく、細胞周期制御因子にも直接作用することから、本年度は歯肉肥厚を誘発する薬物の細胞周期に対する影響について検討した。薬物性歯肉肥厚の発症機序の解明を目的として、歯肉由来線維芽細胞と口腔粘膜由来上皮細胞を用いて、その細胞特性や増殖因子および炎症性因子に対する細胞応答、さらには細胞周期や細胞周期制御因子について検討してきた。口腔粘膜由来上皮細胞において、Ets遺伝子であるESE-3はPMA、IL-1α、IL-1βによりPKCが活性化され、MEK1/2pathwayを介することによって誘導された。一方、歯肉由来線維芽細胞において、IL-1αはp-38 MAPKとHSP27のリン酸化を促進すると共に、Ets-1の発現を亢進した。また、IL-1αはbFGF合成の亢進を介して細胞増殖、DNA合成を促進する。したがって、炎症性因子や細胞増殖因子によって刺激された上皮細胞はESE-3を介してIL-1αの活性亢進に関与し、放出されたIL-1αはさらに上皮細胞を刺激すると共に、線維芽細胞に作用して細胞増殖を促進する可能性が示唆された。さらに、線維芽細胞においてはニフェジピン単独よりIL-1αが存在することによって細胞増殖、DNA合成が亢進されることから、IL-1αが歯肉増殖を促進させる可能性が示唆された。また、線維芽細胞におけるG1 cell cycle arrestの抑制はフェニトインによるphospho-Thr 160-Cdk2とphospho-Ser807/811-Rbのリン酸化の増加とp21とp27の減少によることが認められた。Ets遺伝子のリン酸化はcyclinによって制御されていることから、薬物性歯肉肥厚にはEts遺伝子が深く関与していることが示唆された。口腔粘膜由来上皮細胞において、Epithelium-specific etstranscription factor、family member-3 (ESE-3)はphorbol 12-myristate 13-acetate (PMA)、interleukin-1α(IL-1α)、interleukin-1β(IL-1β)によりprotein kinase C (PKC)が活性化され、MEK1/2 pathwayを介することによって誘導された。一方、歯肉由来線維芽細胞において、IL-1αはp-38 MAPK、HSP27のリン酸化を促進すると共に、basic fibroblast growth factor(bFGF)合成の亢進を介して細胞増殖、DNA合成を促進した。したがって、炎症性因子によって刺激された上皮細胞はESE-3を介してIL-1αの活性亢進に関与し、放出されたIL-1αはさらに上皮細胞を刺激すると共に、線維芽細胞に作用して細胞増殖を促進する可能性が示唆された。さらに、線維芽細胞においてはニフェジピン単独よりIL-1αが存在することによって細胞増殖、DNA合成が亢進されることから、炎症性因子の関与が歯肉増殖を促進させる可能性が示唆された。

本年度は口腔内組織におけるEts遺伝子と炎症性因子の関係についての知見と共に、歯肉線維芽細胞においてEts遺伝子と関連がある細胞周期制御因子に対するフェニトインの影響について新しい知見が得られた。すなわち、フェニトインは歯肉線維芽細胞においてCdkとRbのリン酸化の増加とp21とp27の減少を介してG1 cell cycle arrestの抑制を引き起こすことによって歯肉肥厚を誘発する可能性が認められた。このような成果をあげ、研究結果を国際誌に公表できたため、本研究課題はおおむね順調に進展していると思われる。本年度は東日本大震災の影響もあり、当初の計画に比較して、実働の研究期間の短縮を余儀なくされてしまった。したがって、口腔粘膜由来上皮細胞や歯肉由来線維芽細胞におけるEts遺伝子とIL-1αの関係、IL-1αによるMAPKのリン酸化、それらが両細胞に及ぼす影響、および両細胞間インターラクションについての新しい知見が得られたものの、歯肉肥厚誘発性薬物とEts遺伝子の関連性については顕著な知見が得られず、公表には至らなかった。次年度は、本年度の結果を踏まえて、不足分を補える研究体制をすでに構築しており、計画通りに研究が遂行できるものと思われる。薬物性歯肉肥厚の発症機序の解明について、さらに進歩的な知見を得るため、次年度は歯肉由来線維芽細胞と口腔粘膜由来上皮細胞に歯肉肥厚誘発性薬物を作用させ、Ets遺伝子の発現にどのように影響を及ぼすか検討する。また、細胞周期制御因子とEts遺伝子が薬物性歯肉肥厚の発現にどのように関与しているかを検討する。すなわち、RNAi技術を用いて、Ets遺伝子のsiRNAを歯肉由来線維芽細胞と口腔粘膜由来上皮細胞に導入し、遺伝子ノックダウン細胞を作成した上で、歯肉肥厚誘発性薬物やサイトカインを作用させ、IL-1αやMMPの発現誘導、およびMAPKのリン酸化について検討する。加えて、フローサイトメトリーを用いて細胞周期の変化について検討すると共に細胞周期制御因子の発現とリン酸化について検討する。さらに、歯肉由来線維芽細胞と口腔粘膜由来上皮細胞との間のインターラクションについて検討するため、共培養系を用いてEts遺伝子の関わりについて検討する。
先進的にICTを教育に活用している授業・学校に関する質的研究

ICTを先進的に活用している学校・授業を分析した結果、次の点についてケース研究の結果として同定された。(1)教育実践の革新の成功要因:全体的に見ると日本における教育革新の導入は、草の根的である場合よりも研究指定や研究の一貫の場合が多いことに特色があるように思われる。(2)そこでのICTの貢献:U中学校を除く各学校とも、初期のIC一導入の後に、自発的なプロジェクト参加などによってICTのさらなる拡充を行っている。つまり、先進的な実践のためにさらにICTが必要とされるようになることがわかる。(3)先進的実践の特徴:各学校を通じて、従来の特定の教科における先進的教育実践が行われているという例は見られなかった。(4)そこでのICTの貢献:基本的には、各学校を通じて、次のようなICTの利用が行われている。・電子メイルの利用・ホームページの閲覧・インターネットによろ調べ学習・メイルなどによる他校と共同学習・マルチメディアプレゼンテーションによる学習の成果の発表・学習成果・作品のホームページ化(5)先進的実践の学業成績への影響:これは、IEAならびにOECDの研究における大きなテーマであるが、日本においてはこの分析視点は有効ではないことが分かった。(6)先進的実践の校内での普及の成功要因:全体的に見ると、成功要因は、校内組織・リーダーの存在・支援の存在(内外)・ICT活用の恒常化・簡素化、そして外部からの認知などが大きいと考えられる。(7)そこでのICTの貢献:先進的に実践の校内の普及にICT自体が大きく貢献したケースは見られなかった。しかしながら、G大附属に見られるように、多くの学校において教員によるICTの活用が恒常化して、授業以外のところでも活用されるようになることが、普及には大きく働いている傾向が見られる。(8)先進的実践の維持のための要因:維持に関しては、先進的な実践とICTに分けて分析する。先進的な実践に関して、すべての学校で維持可能性を否定するような回答を得ることはなかった。(9)そこでのICTの影響:ICT自体の維持・管理に関しては、特定の人間に負うところが多いという問題点が見られた。
歯科補綴学教育用システム及び汎用デ-タベ-スの作成

初年度は、義歯設計のためのエキスパ-トシステムの歯科補綴学教育における効果的利用や歯科臨床への拡大及び、応用に関する準備的研究を発展させるために以下の項目に関して研究を遂行してきた。まず教科書的知識および臨床における経験的知識の整理をしてデ-タベ-スを作成した。次に教育用システム(プロトタイプ)を作成した。これは、有床義歯を臨床において製作するために必要と考えられる基礎的な知識と、臨床的な注意点に関する学生の理解を容易にすることを目的としたものである。最終年度は、有床義歯設計に関して不可欠である臨床デ-タベ-スを構築すると共に、前年度に行った研究の内容をさらに充実させ、有床義歯設計に関する教育用システムを実状に即した形に改善し、より広汎な分野にまたがる補綴学的デ-タベ-スを作成するために以下の項目を重点をおいて研究を遂行してきた。教育用システムの効果的な利用として、臨床デ-タを画像として光ディスクに蓄積しこれまでのシステムと併行して利用できる形とした。これにより、実際の臨床症例を視覚的な形で利用することができ、学生の理解がより容易になった。さらに、実際の臨床実習中の学生と臨床実習前の学生に対してシステムを利用させ、その効果的な応用について検討した。その結果、学生教育、卒後研修において、本システムが効果的であることが示唆されたと同時に、システムの実用的運用に関する種々の問題点が明らかとなった。デ-タベ-スの充実とその汎用化に関しては、単にデ-タベ-スを拡張するばかりでなく、その効果的な蓄積と構築法に関して再検討し、効果的な構築法を確立できるようにした。以上のように、本研究はほぼ当初の計画どうり進行したが、今後さらに臨床実習前ならびに実習中の学生教育に本システムとデ-タベ-スを利用し、より効果的なシステムとするための改善、ならびに拡張を続ける必要があるものと考えられる。本年度は、義歯設計のためのエキスバート・システムの歯科補綴学教育における効果的利用や歯科臨床への拡大及び応用に関する準備的研究を発展させるために以下の項目に関して研究を遂行してきた。まず教科書的知識および臨床における経験的な知識の整理をし、光ディスク記憶装置を併用して画像データベースを作製した。次に教育用システム(補綴学教育支援システムのプロトタイプ)を作製した。このシステムは、パーソナルコンピュータ上で使用が可能であり、これまでに作製した各種のデータベースをも利用することが可能にした。ついで、本システムをある範囲の臨床教育に応用し、システムの使用群と従来方式群との間の理解度の比較を行った。その結果、本システムを併用することにより、効果的な教育ができることが明らかとなった。今後の検討課題としては、学生教育、卒後教育など目的に応じたシステムの開発が必要と考えられる。また一方、データベースを充実させ、汎用データベースとするためには、データの総量を増加するばかりでなく、その効果的な検索と蓄積方法の確立が不可欠と考えられるため、パーソナルコンピュータ上で作成したデータを、光ディスク記憶装置あるいは電話回線を介して大型計算機に移植する方法についてもより深く検討してみる必要があると思われる。以上のように、本研究は当初の予定通り進行しているが、今後上記の点も含め、さらに臨床前実習時の学生教育に本システムとデータベースを利用し、より本格的な利用についての検討を行なう予定をである。

本年度は、有床義歯設計に関して不可欠である臨床デ-タベ-スを構築すると共に、前年度に行った研究の内容をさらに充実させ、有床義歯設計に関する教育用システムを実状に即した形に改善し、より広汎な分野にまたがる補綴学的デ-タベ-スを作成するために以下の項目を重点をおいて研究を遂行してきた。まず、教育用システムの効果的な利用として、臨床デ-タを画像として光ディスクに蓄積しこれまでのシステムと併行して利用できる形とした。このことにより、実際の臨床症例を視覚的な形で利用することができ、学生の理解がより容易になった。さらに、実際の臨床実習中の学生と臨床実習前の学生に対してシステムを利用させ、その効果的な応用について検討した。その結果、学生教育。卒後研修において、本システムが効果的であることが示唆されたと同時に、システムの実用的運用に関する種々の問題点が明らかとなった。デ-タベ-スの充実とそん汎用化に関しては、単にデ-タベ-スを拡張するばかりでなく、その効果的な蓄積と構築法に関して再検討し、効果的な構築法を確立できるようにした。大型計算機とネットワ-クによるシステム、及び他の各種デ-タベ-スの利用に関しては、さらに検討の余地はあるものの、その移植が容易であることを確認した。今後、利用者が多数に及び同時利用を行う場合には端末の数の増設が必須であると考えられる。以上のように、本研究はほぼ当初の計画どうり進行したが、今後さらに臨床実習前ならびに実習中の学生教育に本システムとデ-タベ-スを利用し、より効果的なシステムとするための改善、ならびに拡張続ける必要があるものと考えられる。
アナンダミドによる軸索再生抑制機構の解析

今年度は昨年度まで明らかにした部分を受けて、さらに解析を進めた。昨年度までに、アナンダミド合成酵素であるNAPE-PLDの線虫ホモログnape-1が軸索再生の負の制御に関わることを見出していたが、今年度はnape-1とよく似た別のNAPE-PLD遺伝子であるnape-2もマイナーながら軸索再生に関与することを見出した。さらに、これらの遺伝子の生理学的な機能について検討した結果、野生型において切断された軸索が再生する際に切断部位を避けて伸長するという表現型を新たに見出し、さらにその忌避にnape-1/2が必要であることを発見した。一方、昨年度までに同定したアナンダミド受容体候補についてさらなる絞り込みを行い、最終的に2つの異なる受容体がリダンダントに機能していることを見出した。これら2つの遺伝子を同時に破壊すると、切断された軸索が再生する際に切断部位を避けて伸長する表現型を示さなくなった。さらにnape-1の異所発現は切断神経の軸索伸長の際に異所的忌避を示すことが昨年度までの解析でわかっていたが、2つの受容体を破壊するとこの忌避も示さなくなった。以上のことから、アナンダミドは神経軸索再生においてnape-1/2に依存して合成され、2つの異なる受容体を介してシグナルを活性化することにより、再生中の神経軸索が切断部位を忌避して伸長するよう制御することが示唆された。以上の結果は現在論文にまとめて投稿中である。26年度が最終年度であるため、記入しない。今年度はアナンダミド合成酵素であるNAPE-PLDの線虫ホモログnape-1遺伝子の人工発現体を用いた解析と、アナンダミド受容体の更なる探索を行った。これまでに、nape-1の欠損変異がfaah-1欠損変異体で見られる神経軸索再生開始率の低下を抑圧することを見つけていた。そこで、逆の実験としてnape-1遺伝子を切断神経であるD神経で多量発現してみたところ、faah-1変異体と同様に神経軸索の再生開始率の低下が引き起こされた。さらに別の実験として、背腹方向に伸びているD神経と直交するPLM神経で異所的にnape-1を発現させた線虫を作製した。この線虫は発生過程におけるD神経のガイダンス異常は全く示さない。しかしPLM神経との直交点より少し手前でD神経を切断してみたところ、切断されたD神経は始めは背腹方向に伸びてゆくものの、PLM神経軸索の直前で進路を90°変えて前後方向に伸びる表現型を示した。これらのことから、アナンダミドは神経軸索の再生開始を抑制するだけでなく、再生中の軸索に対する特異的なrepulsive cueとしても働くことが示唆された。一方、アナンダミド受容体の同定および解析については、欠損変異によりfaah-1の表現型を抑圧する7回膜貫通型受容体のスクリーニングにより、現在までに3つの7回膜貫通型受容体を候補として同定した。同定された3つの受容体はいずれも7回膜貫通型ではあるが、それぞれ異なるサブタイプの受容体をコードしていた。機能的スクリーニングにより受容体の候補が3つも同定されたことから、これら3つの7回膜貫通型受容体は、それぞれアナンダミドシグナル経路上の異なる段階で機能している可能性が推測される。本年度の研究により、アナンダミドが軸索の再生開始を抑制するだけでなく、再生中の軸索特異的なrepulsive cueとして働くことを新たに見出した。また機能的スクリーニンングによりアナンダミド受容体の候補を3つも同定した。アナンダミドによる軸索再生の制御機構が、どのような状況で生じているのか検討する。
ペルオキシダーゼ標識インスリンによるインスリンレセプターの分析

(1)新規に異反応性二価架橋試薬N-(Bromoacetamido-n-alkanoyloxy)succinlmide類(5種のスペーサー長さの異なる同族体)のうちN-(bromoacetamidopropionoyloxy)succinimide(BAPS)を用いてインスリンB鎖29番目のリジンのε-アミノ基を介して酵素ペルオキシダーゼ(HRP)を標識し, HRP標識インスリン(HRP-Ins)を調製する方法を開発した.即ち, GlyAl及びPheB1のフリーアミノ基をシトラコニル基で保護した後, BAPSによりLysB29ε-アミノ基にBAP基を導入する.DEAEイオン交換HPLCにより分離精製後,脱保護し,ゲル浸透HPLCによりHRP-Ins(1:1)を得た.(2)HRPとインスリンの架橋を架橋試薬N-Succinimidyl-3-(2-pyridyldithio)propionateを用いて検討し, GlyAlかLysB29の一方または両方にHRPを標識したインスリンを各々,高純度で調製する方法を開発した.これはインスリンに直接1.の様なアミノ基保護をせずにpyridyldithiopropionoyl(PDP)基を導入し,生成する種々のPDP-インスリンをHPLCにより分離後1.と同様にSH基導入HRPとコンジュゲートを作成する方法である.5種のPDP-インスリンと3種のHRP-Insを調製し得た.(3)1.で調製したHRP-Insを用いてRat肝細胞膜インスリンレセプターのインスリン結合能を測定する方法を開発した.さらに,ホスホリパーゼC(PL-C)により活性価させたRat肝細胞膜インスリンレセプターを用いてインスリンを測定する方法を開発した.その概要を以下に記す:肝細胞膜溶液80μlにPL-C溶液(300ng/ml)20μlを加え, 23°C, 90min放置後, HRP-インスリン溶液(1125ng/ml)100μlを加え, 10°C, 90minインキュベートする.これをメンブレンフィルター(ミリポアEGWP, 13mm径)に3取し,洗浄後,フィルター上のHRP活性を蛍光法により測定する.本法により2-600ngのインスリンの測定が可能となった.(1)新規に異反応性二価架橋試薬N-(Bromoacetamido-n-alkanoyloxy)succinlmide類(5種のスペーサー長さの異なる同族体)のうちN-(bromoacetamidopropionoyloxy)succinimide(BAPS)を用いてインスリンB鎖29番目のリジンのε-アミノ基を介して酵素ペルオキシダーゼ(HRP)を標識し, HRP標識インスリン(HRP-Ins)を調製する方法を開発した.即ち, GlyAl及びPheB1のフリーアミノ基をシトラコニル基で保護した後, BAPSによりLysB29ε-アミノ基にBAP基を導入する.DEAEイオン交換HPLCにより分離精製後,脱保護し,ゲル浸透HPLCによりHRP-Ins(1:1)を得た.(2)HRPとインスリンの架橋を架橋試薬N-Succinimidyl-3-(2-pyridyldithio)propionateを用いて検討し, GlyAlかLysB29の一方または両方にHRPを標識したインスリンを各々,高純度で調製する方法を開発した.これはインスリンに直接1.の様なアミノ基保護をせずにpyridyldithiopropionoyl(PDP)基を導入し,生成する種々のPDP-インスリンをHPLCにより分離後1.と同様にSH基導入HRPとコンジュゲートを作成する方法である.5種のPDP-インスリンと3種のHRP-Insを調製し得た.(3)1.で調製したHRP-Insを用いてRat肝細胞膜インスリンレセプターのインスリン結合能を測定する方法を開発した.さらに,ホスホリパーゼC(PL-C)により活性価させたRat肝細胞膜インスリンレセプターを用いてインスリンを測定する方法を開発した.その概要を以下に記す:肝細胞膜溶液80μlにPL-C溶液(300ng/ml)20μlを加え, 23°C, 90min放置後, HRP-インスリン溶液(1125ng/ml)100μlを加え, 10°C, 90minインキュベートする.これをメンブレンフィルター(ミリポアEGWP, 13mm径)に3取し,洗浄後,フィルター上のHRP活性を蛍光法により測定する.本法により2-600ngのインスリンの測定が可能となった.糖尿病治療薬の開発研究などにおいてインスリンレセプターのインスリン結合能の簡便な測定法が望まれている。そこで、新規にタンパク質間の架橋に用いる試薬を開発し、まず、インスリンB鎖29番目のリジンのε-アミノ基を介してペルオキシダーゼ(POD)を標識したPOD標識インスリン(POD-インスリン)の調製に成功した。これを用いてレセプターのインスリン結合能をPOD活性を指標として測定する方法を開発するとともに、微量インスリンのレセプターアッセイを開発した。1.新規に合成したスペーサー長さの異なる5種の架橋試薬のうち、N-(ブロモアセトアミド-n-プロピオノイロキシ)スクシンイミドを用いてPOD-インスリンを調製した。2.ラット肝インスリン

レセプターリッチ細胞膜溶液にホスホリパーゼC(インスリン結合能の検討には存在および非存在下)を加え23°C90分ふ置する。PODインスリン溶液及びインスリン22×【10^4】ngを加え、10°C15時間振盪する。細胞膜を酢酸セルロースフィルター(孔径0.2μm)上に集め、洗浄後、フィルター上に集めたレセプター結合物のPOD活性を測定した。この測定には申請者が既に開発した3-(P-ヒドロキシフェニル)プロピオン酸を用いる蛍光法を使用した。上記の操作により、2-600ngのインスリンを測定することができた。また、ホスホリパーゼCにより、インスリンレセプターは約2.5倍インスリン結合量が増加した。この性質を用いることにより、潜在的なインスリンレセプターのインスリン結合能をも測定できると考えられる。上記のインスリン測定は、酵素標識法によるポリペプチド性ホルモンのレセプターアッセイが可能であることを初めて示した実験であり、この点につき大きな成果が得られた。次年度では、スペーサー長さ、酵素の種類等を変え検討することにより、より高感度なレセプターアッセイが実現できるであろうと考えられる。
トポイソメラーゼ阻害剤によるゲノム損傷の修復におけるDNA鎖切断修復機構の役割

トポイソメラーゼ阻害剤によるDNA損傷修復の機構解明を目的として,ヒトNalm-6細胞およびニワトリDT40,細胞由来の培養細胞変異株を用いて遺伝学的な解析を行った。その結果,トポイソメラーゼII阻害剤によるDNA損傷に対してニンドジョイニングが必須の役割を果たしていることが明らかとなった。これに対し相同組換えは,トポイソメラーゼII阻害剤による不可逆的な損傷を増やす方向に作用していた。以上の結果は酵母と全く逆であり,動物細胞を使った研究がいかに重要であるかを再認識させられた。また以上の結果から,エンドジョイニングを抑制すればトポイソメラーゼII阻害剤の作用を著しく増強できることが強く示唆された。一方,トポイソメラーゼI損傷修復には相同組換えが重要であり,エンドジョイニングは細胞の生存にとって不利に作用することがわかった。ただし,トポイソメラーゼI阻害剤によるDNA損傷は一本鎖切断が主であるため,今後はDNA一本鎖切断修復経路の関与について詳細な解析を進める必要がある。また,エンドジョイニングを欠損したDT40細胞がカンプトテシン耐性を示したことから,エンドジョイニング活性の低下ががん細胞の耐性獲得の原因となっている可能性が示唆された。次に,p53ステータスとトポイソメラーゼ阻害剤感受性との相関を明らかにするため,ヒトNalm-6細胞においてp53遺伝子のノックアウトを行った。さらに,Rad52や,Xrcc3,Ku70,DNA ligaseなどDNA鎖切断修復への関与が示唆される遺伝子について,順次ジーンターゲティングを行った。今後、ヒト細胞を用いた系統的な逆遺伝学的解析によって,より効果的な化学療法が確立されることが期待される。
原核生物における翻訳中に生じた不良タンパク質品質管理システムの分子メカニズム

トランストランスレーションは、翻訳が立ち往生したmRNAからtmRNAへとリボソームが翻訳を切替えることで二つの切り離された情報から一本のキメラペプチドを作り出す、変則的翻訳反応である。tmRNAは、tRNA様の構造を持つtRNAドメインと4つのシュードノットに囲まれたタグペプチドをコードするmRNAドメインの二つのドメインから成る363塩基のRNAである。本研究では、翻訳再開位置がどのように決定され、リボソーム上でRNAの切替えがどのように行われているかという分子メカニズムに焦点を当てて研究を行い、まずタグペプチドをコードする領域の3-5塩基上流の配列が翻訳再開位置の決定に重要な役割を果たしていることを明らかにした。また、この上流配列に施したある変異はトランストランスレーション活性を低下させ、またある変異はtmRNAの翻訳のフレームをシフトさせた。一方、mRNAドメインから一見遠く離れたtRNAドメインにおいて、たった一塩基の変異でトランストランスレーション活性を失わせるものがあることを発見した。そして、この塩基はtmRNA結合蛋白質として知られるSmpBの認識部位であることを明らかにした。さらにこのタンパク質はトランストランスレーションにおける複数のステップ(tmRNAの安定化、tmRNAのアミノアシル化の活性化、tmRNAのリボソームへの結合)で重要な役割を果たしていることを明らかにした。