hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
脂質による受容体活性型チャネル制御とCaによるチューニング作用に関する研究

TRPC6の30箇所以上に変異体を作成し、イノシトールリン脂質PIP2作用点の探索を行った。その結果、PIP2の作用点について殆ど報告がないPre-S1ドメインの重要性を見出した。Pre-S1とPIP2の相互作用はイオンチャネルの活性、及びその活性化速度に関係することを明らかにした。またC末のTRPboxの下流領域が導入するとPIP2の減衰に対する応答の方向性(ポラリティー)の決定な領域を発見した。この領域のプロリン残基は特に重要なポラリティースイッチとして働いていることを見出した。今後TRP分子のPIP2に対する制御の生理的意義を図るうえで、重要な知見が得られた。我々はTRPC3/6/7チャネル群における脂質制御の研究を行った結果、PI(4,5)P2(PIP2)ージアシルグリセロール(DAG)による自己制御機構の存在を明らかにした。しかしその分子機構の詳細については多くの点で不明である。本年度、PI(4,5)P2結合部位の同定とFSGS変異体におけるPI(4,5)P2制御の関連性について検討を行った。過去の報告においてPIP2の作用点が何処にあるか、統一的な見解は出ていない。そこでTRPC6チャネルサブユニットの塩基性アミノ酸、約30か所程度において変異体を作成した。その後、PIP2に対する機能的結合定数の違いを求める実験を行った。電位依存的に一過的にPIP2を分解する電位作動性酵素VSPを用いた。その結果、今まで報告のなかった重要な領域を新たに同定することができた。この領域は最近報告された、TRPV1チャネルの分子構造と比較したところ、構造を機能的に説明する上でも、理に適っているものと考えられた。一方、TRPC6チャネルはネフローゼ症候群の一つであり家族性糸球体硬化症(FSGS)の原因遺伝子としての報告もなされている。このため、FSGS変異体におけるPIP2との関連性について検討を加えたところ、興味深いことに多くのFSGS変異体でPIP2に対する親和性が有意に減弱していることを見出した。これらの結果は、TRPC6に変異が生じることでPIP2ーDAGによる自己制御機構の変動と病態発症が繋がる可能性を示唆する。目的:神経、平滑筋等に多く発現しているTRPC(Transient Receptor Potential Canonical)蛋白質群は非選択的カチオンチャネルを形成し、種々の細胞においてカルシウム動員や電気的興奮に関与することが知られている。TRPCチャネルは受容体刺激に伴うイノシトール代謝の活性化に応じて開口するが、未だその分子的活性化機構については多くの点で不明である。本研究ではこのイオンチャネル群のイノシトールリン脂質の作用点を明らかにし、その作用点変異体を用いることで、作動原理を探るとともにその制御の生理的意義について検討を深めることを目的としている。方法:これまでの研究からイノシトールリン脂質(PIP2)の作用点を見出した。該当年度においては、電気生理学的な機能解析をHEK293細胞並びに副腎由来PC12細胞を行いった。更にはSingle channelレベルでの詳細な解析、共焦点顕微鏡等を用いた細胞内局在の解析等を行った。結果:PIP2作用部位は膜貫通領域近傍のPre-S1に存在していることが変異体における研究から明らかとなった。これらの変異体では電流密度の減少のみならず、活性化時間の遅延が観察された。またSinglechannelレベルの解析により開口確立の減少、コンダクタンスの小さい成分が増えること、更には細胞膜輸送においても多少の抑制が働くことなどを新たに見出した。以上、PIP2の作用点について新たに今まで殆ど報告がないPre-S1ドメインの機能的重要性を見出すことが出来た。PIP2作用点に変異を入れることで生じる結果が概ね明らかになったことは全体の見通しがついたと言えよう。特にHEK293細胞のみならずPC12細胞のような神経由来細胞においても同様の結果が得られている点が良かった。しかしながら、細胞内カルシウムとの関連性については幾つかの結果が得られつつあるが未だ明確ではない。昨年度に引き続きTRPCイオンチャネルの作動原理を探る目的で、PIP2に対する応答性を各種変異体を用いて検討した。その結果、C末のTRPboxの下流にある領域に変異を導入するとPIP2に対する応答の方向性(ポラリティー)が反転する変異体を見出した。30種近くあるTRPチャネル群の活性化機構においてPIP2の増減が重要であることは知られている。しかし活性化メカニズムに至っていないものが多い。そこで、この発見を下にポラリティースイッチドメインに関する詳細な検討を行った。PKAやPKC、JAK2の影響を確認したところ、多少の変化は及ぼすが、ポラリティーが反転するほど効果は得られなかった。一方、プロリン残基の影響について検討したところ、プロリン残基は極めて重要なスイッチとして働いていることを見出した。今後PIP2の応答性の変化が生理的にどのような意義があるのか検討するうえで、新たな知見が得られたと考えている。また、Ca2+が受容体刺激により活性化されるTRPCチャネルのPIP2感受性に与える影響を検討した。その結果Ca2+をイオンキャリアとして用いると、TRPC6チャネルはBa2+の時に時に比べ、PIP2に対する親和性が強くなることが観察された。このことからPIP2は細胞内カルシウムが上昇しても、イオンチャネルの活性を維持する機能を十分保持していることが示唆された。

これに加え、生理的な状況においてPIP2とTRPC6電流の同時測定を行ったところ、PIP2の減衰はそれほど大きくないことが明らかとなった。これらのことから、生理的状況で観察される早いTRPC6の不活性化には、Ca2+依存的な経路の重要性が明らかとなってきた。TRPC6の30箇所以上に変異体を作成し、イノシトールリン脂質PIP2作用点の探索を行った。その結果、PIP2の作用点について殆ど報告がないPre-S1ドメインの重要性を見出した。Pre-S1とPIP2の相互作用はイオンチャネルの活性、及びその活性化速度に関係することを明らかにした。またC末のTRPboxの下流領域が導入するとPIP2の減衰に対する応答の方向性(ポラリティー)の決定な領域を発見した。この領域のプロリン残基は特に重要なポラリティースイッチとして働いていることを見出した。今後TRP分子のPIP2に対する制御の生理的意義を図るうえで、重要な知見が得られた。本年度の当初の目的をほぼ達成できた。新たなPIP2の結合部位を同定できた点は非常に大きいと思われる。更にFSGS症候群で見られる変異体において、PIP2結合が有意に減弱していることを見出せた点は、新たな方向性として興味深い。これらの結果は予備的であることから論文には掲載していないが、代わりにシュミレーションの結果を示した論文などを発表した。しかし、更に追求すべき点がいくつも出てきていることから、概して順調に進展しているが、一層の追及も必要である。TRPチャネルはその多くにおいて未だ活性化機構は不明である。細胞に普遍的に存在しているPIP2制御との関連性を詳細に探索することはその本質的な原理機構に迫るものと考えている。今後は特にPIP2作用について生理機能との関連性を中心に特に神経細胞において観察されるゆっくりとしたシナプス後膜電位(SlowEPSP)にTRPCチャネル群が関与しているとの報告がある。SlowEPSPにTRPCチャネルが与える影響について中心的に研究を推進していく。生理学一般前年度において、TRPC6チャネルにはPIP2感受性の成分と非感受性の成分の存在が明らかとなった。一般的にアゴニストによる受容体刺激の強さや種類によってPIP2の存在量が変動することが知られていることから、TRPCチャネルの機能が受容体の刺激如何で変動する可能性が示唆された。新たな目標として一つにはPIP2感受性と非感受性成分の違いについて電気生理的に検討する必要があると考えている。I-Vcurve,Single channelレベルでの解析、更にはPermealibilityについて実験を行いたい。また、計画通り、細胞内カルシウムとPIP2の関連性について検討も行う。PIP2の作用はこれまで同様、VSPを用いたPIP2急性枯渇実験も行うなどにより、TRPC6チャネルの応答性について検討を加える。TRPC6チャネルにおけるPIP2作用部位について検討を行っていく過程で、予測していたより早く最初の目的がクリアできたことによる修正が原因のひとつである。しかし生化学的な解析、動物実験はまだ不十分である。
リアルタイムｉｎ　ｓｉｔｕ細胞計測による水稲胚乳の高温ストレス応答機構の解明

短期の高温乾燥風条件下では,稲体が水ストレス状態となり,浸透調節が起こると同時に,胚乳の外側組織に比べて活発に澱粉集積が起こっている胚乳の内側の細胞層において,リング状の白濁形成に先立って,澱粉合成が一時的に抑制された.しかしながら,高温乾燥風終了後,水分状態の回復に伴い,澱粉代謝も回復したため,結果的に,胚乳断面上にリング状に白濁が形成されるに至った可能性が強く示唆された.さらに,先述の遺伝子発現解析結果から,長期の高温と短期の高温乾燥風とでは白濁に至る機作が異なる可能性も示唆された.短期の高温乾燥風条件下では,稲体が水ストレス状態となり,浸透調節が起こると同時に,胚乳の外側組織に比べて活発に澱粉集積が起こっている胚乳の内側の細胞層において,リング状の白濁形成に先立って,澱粉合成が一時的に抑制された.しかしながら,高温乾燥風終了後,水分状態の回復に伴い,澱粉代謝も回復したため,結果的に,胚乳断面上にリング状に白濁が形成されるに至った可能性が強く示唆された.さらに,先述の遺伝子発現解析結果から,長期の高温と短期の高温乾燥風とでは白濁に至る機作が異なる可能性も示唆された.人工気象室環境下において水稲に高温乾燥風によるストレスを13日に渡って付与したところ,胚乳細胞では乳白粒,基部未熟粒を中心とした白未熟粒の発生が有意に助長され,48時間以上では転流阻害による登熟歩合および粒重低下が認められた.白未熟発生予測器の画像解析および顕微鏡観察から24時間の乾燥風処理条件下で澱粉集積阻害が起き始めていることが示唆されたことから,白濁に至る代謝変化は24時間の浸透調節下で既に始まっていたと考えられた.また,セルプレッシャープローブ法を用いて表皮から約400-800ミクロンの(将来白濁化する)胚乳の細胞膨圧を計測したところ,24時間の乾燥風条件下の胚乳細胞では溶質の集積により,細胞膨圧が維持され,浸透調節することで細胞拡大の維持に貢献していた.浸透調節に関与する一要因としての澱粉分解の関与について明らかにすべく,高温乾燥風処理前日と高温乾燥風処理直前の2回,時期をずらして止葉に炭素安定同位体をフィーディングし,玄米由来の澱粉画分から加水分解により得られたブドウ糖の同位体比の解析を行った結果,アミロプラスト中では澱粉分解が起こっている可能性が示唆された.また,ストレス期間中の光合成速度は約6割に低下したものの,同位体分配率のデータから,ストレス処理前に同化された葉鞘・桿内の貯蔵炭水化物からの穂への転流促進により,穂および玄米では13C分配率に有意な上昇が認められた.購入したリアルタイムPCRシステムを用いて玄米を対象とする炭水化物代謝に関与する遺伝子発現解析からも浸透調節下での糖集積の促進と澱粉加水分解を支持する結果が得られている.また,細胞膨圧を計測した胚乳細胞層と同じ領域から採取した細胞液を対象に定量的PCR解析も同時に進めており,一定の成果が得られ始めている.人工気象室環境下において登熟期の水稲に高温乾燥風によるストレスを13日に渡って付与したところ,成長中の胚乳細胞ではリング状乳白粒を中心とした白未熟粒の発生が有意に助長され,48時間以上の高温乾燥風付与では転流阻害に起因すると推測される粒重低下が起こることが,2か年の再現試験から確認された.しかしながら, 24時間の短期間の乾燥風処理条件下の胚乳では浸透調節の発現に伴い,葉鞘・稈内の貯蔵炭水化物から穎果への転流はむしろ促進されており,玄米成長が保持される中で,澱粉集積阻害が起こり始めていることが示唆された.この短期間の高温乾燥ストレスにより誘導される白濁化の一要因と考えられる澱粉分解の関与を検証すべく,高温乾燥風処理開始に前日に炭素安定同位体(13C)を止葉に標識し,乾燥風処理開始までに13Cを澱粉表面に合成させた上で,高温乾燥風を処理し,玄米の澱粉画分から加水分解により得られたブドウ糖の同位体比を質量分析計により解析した.その結果,短期間の乾燥風処理条件下の胚乳では澱粉分解は有意に起こっていない可能性が示唆された.この解析結果は玄米を対象とする定量的PCRの結果,澱粉表面の電顕観察にも符合した.玄米レベルの定量的PCRの解析によると,短期の高温乾燥風条件下で,浸透調節が起きた胚乳細胞では,澱粉分解ではなく,むしろ澱粉合成系が一時的に遅延する可能性が示唆されている.また,白濁前の胚乳細胞層から採取した細胞液を対象に行った発現解析結果からも同様の傾向を確認するなど,サイトスペシフィックな視点からも,白濁化の機作についての知見が集積している.今年度,サイトスペシフィックに乳白粒発生の要因を明らかにするため,白濁推定部位である玄米内側,および透明化した外側の組織をそれぞれ採取し,短期の高温乾燥風による澱粉合成および糖代謝・糖輸送に関わる酵素遺伝子の発現を経時的に解析した.

白濁部位である玄米内側の組織では,48時間高温乾燥風の処理期間中,一時的な水分状態低下が起き,これに呼応する形で解析を行った澱粉合成に関わる大半の遺伝子発現は24時間目までにダウンレギュレートされ,48時間目まで低く推移し,処理終了後4時間以内に回復し,翌日には対照区レベルまで完全に回復した.以上のサイトスペシフィックな遺伝子発現解析から,高温乾燥風下では,活発に澱粉集積が起こっている内側の細胞層において,リング状の白濁形成に先立って,澱粉合成が一時的に抑制されている可能性が示唆された.一方,長期の高温によって発生した乳白粒においてα-アミラーゼの発現が増大しており,既往の成果に一致する傾向が確認されたことから,長期の高温と短期の高温乾燥風とでは白濁に至る機作が異なる可能性も示唆された.以上の結果を要約すると,短期の高温乾燥風処理に伴う水ストレス条件下の胚乳細胞で浸透調節が起こると同時に,澱粉合成に関わる大部分の遺伝子発現が一時的に低下することにより,その後白濁リング形成に至ることが強く示唆された.26年度が最終年度であるため、記入しない。作物学26年度が最終年度であるため、記入しない。計画した一連の実験が前倒しで進んでいるとともに,セルプレッシャープローブとの組み合わせにより,成長中の玄米において胚乳組織の内側の胚乳細胞溶液をインタクトの状態で採取し,これを対象にした組織局所的な細胞レベルの遺伝子発現解析が実行可能であることを示唆するデータが得られた.本年度までに細胞計測、水分状態計測、安定同位体解析、遺伝子発現解析を含む包括的な解析により、リング状乳白が発生するメカニズムの詳細が明らかになりつつある.胚乳における遺伝子発現のサイトスペシフィックな解析については抽出法の見直しを行い、別の手法で遺伝子発現の解析を進めている.26年度が最終年度であるため、記入しない。細胞レベルの遺伝子発現解析手法を確立させることで,組織・器官レベルでは捉える事の出来なかった水稲の高温登熟障害のメカニズムを細胞レベルで明らかにする.短期間の高温乾燥風に伴う水ストレス条件下で澱粉合成が一時的に阻害される可能性が過去2年の解析結果から示唆されている.そこで、乳白粒の多発する穂内着粒位置の玄米内の白濁推定部位の細胞層を玄米から摘出し、澱粉合成・分解に関与する遺伝子群の発現をタイムコースかつサイトスペシフィックに定量化する.また、登熟初期から長期間の高温処理下で発現する代謝変化についても解析し、登熟中期に与えた短期の高温乾燥ストレスと登熟初期からの長期間の高温ストレスとの応答の類似性・差異について総合的な考察を与える.26年度が最終年度であるため、記入しない。短期の高温乾燥風に対する応答とともに,短期の高温ストレス応答についても検討する.また,胚乳の細胞レベルの遺伝子発現解析について手法を確立する.なお,次年度使用額230,991円は,研究費を効率的に使用して発生した残額であり,次年度に請求する研究費と併せて研究計画遂行のために使用する.セルプレッシャープローブ法により採取した胚乳白濁推定部位由来の細胞溶液を対象に遺伝子発現解析を行ったところ、組織レベルの遺伝子発現の結果と比較して、サンプル間の変動係数が比較的大きく、組織レベルの解析に符合する傾向は得られたものの、得られたサンプルが微量であった等の理由から、処理区間に有意差を認めるには至らず、抽出法を再検討する必要性が生じ、研究計画を一部変更した.計画の変更に伴い、当初度内に購入する予定であった物品(試薬・キット類、備品)の購入が遅れたため.上記計画の変更により、既報の玄米レベルの解析結果と比較してサイトスペシフィックな解析が可能であることが確認されたことから、データの信頼性が大幅に向上する見込みである.本年度繰り越す基金分の予算を延長した分のポスドクの賃金と未購入の物品に充てる計画である.
北太平洋西部亜寒域における海洋中規模渦の物質循環・低次生態系への影響の解明

本研究では、アリューシャン列島南岸で形成され、北太平洋西部亜寒域を南西に伝播、同海域の水平、鉛直混合に重要な役割を果たすと考えられているアリューシャン渦に注目し、同渦が北太平洋西部亜寒域における生産を左右する栄養物質の循環および低次生態系への影響を理解することを目的として研究を実施した。今年度は、2016年度おしょろ丸60日航海において実施した乱流観測および鉄濃度観測によって得られたデータについて詳しい検討を行った。本観測は、海洋中規模渦内・縁辺付近では、乱流エネルギー散逸率、鉛直拡散係数が大きく、その結果、渦内・縁辺付近に高い生物生産をもたらしているのではないかとの予測に基づいて実施したものである。しかし、解析の結果、その予測とは異なる結果が得られた。まず、乱流データ解析の結果、渦内外で鉛直拡散係数に顕著な違いはなく、一般的な外洋域の値程度であることが示された。鉄濃度に関しても、渦内外で顕著な差は観測されず、一般的な北太平洋亜寒帯外洋域の値に近いものとなっていた。これらの結果は、クロロフィル蛍光度の分布、すなわち渦内外でクロロフィル蛍光度に顕著な差は観測されなかったという観測結果と整合的であった。以上の結果から、2016年度おしょろ丸60日航海において観測した中規模高気圧性渦内・外縁部付近では、鉛直混合、さらにそれに伴う下層から有光層への鉄供給が周辺海域と同様に弱く、結果として周辺海域と比べて高いクロロフィル蛍光度が観測されなかったと考えられる。本研究ではさらに、北太平洋西部亜寒帯全域における中規模渦の性質も検討した。その結果、アリューシャン渦形成域では、その周辺海域と比べて特に多くの渦が形成されるわけではないことが示され、当該海域では、周辺海域よりも大きくて強い渦が形成され、寿命も長いという特徴を持つことで、西部亜寒帯外洋域に大きな影響を持つことが示唆された。29年度が最終年度であるため、記入しない。北海道大学附属練習船おしょろ丸2016年度60日航海レグ2において、北太平洋西部亜寒帯域に存在する海洋中規模渦(渦A・Bとする)の断面観測を実施し、その物理・化学・生物データの取得を行った。海洋中規模渦の断面観測においては、物理観測としてCTD(水温塩分深度)観測および乱流観測を実施、観測点間において、Underway CTD(曳航式水温塩分深度)観測およびXCTD(投棄式水温塩分深度)を実施し、海洋中規模渦の高解像度データを取得した。H28年度は、高解像度のUCTDデータを中心に解析を行い、以下のことを明らかにした。渦Aは、5年以上前に形成され、観測直前に減衰・分裂した渦であった。この渦においては、亜表層に渦外水が貫入したような構造が見られ、渦の減衰、分裂に伴う渦内外水塊の混合の一端を捉えることに成功した。渦Bは、観測海域で形成された比較的新しい渦であったが、観測海域とは異なる水塊を内部に保持していた。また、渦A、B共に水平20 km程度のサブメソスケール構造が観測された。その構造はクロロフィル蛍光度の強弱とよく対応しており、サブメソスケール構造の生物生産への影響が示唆された。船舶観測の実施、その観測データの解析に加えて、アリューシャン列島南岸付近に起源を持つアリューシャン渦の物理的性質とその生物生産への影響に関するデータ解析を実施した。その結果、アリューシャン渦は、4°C以上の比較的高温の水塊を渦中心付近の亜表層中層に保持しており、渦外よりも顕著な水温極大構造を形成していることが示された。また、アリューシャン列島に比較的近い海域では、沿岸の高栄養塩・高クロロフィル濃度の海水を水平移流することにより、生物生産の増加をもたらしているが、その外洋域では、生物生産に対して負の影響をもたらしていることが示唆された。海洋中規模渦は、鉄などの微量栄養物質の北太平洋亜寒帯域表層への供給過程の一つと考えられている。北太平洋亜寒帯域の海洋中規模渦は、主に沿岸域で形成される。そのため、沿岸付近に存在するときには、その外縁の沖向き流によって沿岸の微量栄養物質を外洋に輸送し、外洋域の生物生産を高めていると指摘されている。また、海洋中規模渦内外において湧昇・沈降が起こることにより、亜表層の主要栄養塩や微量栄養物質が表層に供給され、外洋域の生物生産を活発にしていると考えられている。本研究では、衛星海面高度データ・アルゴ水温塩分データ・衛星クロロフィルデータ等のデータ解析とおしょろ丸による海洋中規模渦の詳細な船舶観測を併せて実施し、海洋中規模渦の変動の実態および混合過程への影響を把握することにより、北太平洋西部亜寒帯域における海洋中規模渦の物質循環・低次生態系への影響の解明を目指している。H28年度には、おしょろ丸による海洋中規模渦の横断観測を実施した。計画を策定した1年前には十分な強度を保っていたターゲット渦が観測の半年くらい前から弱化、分裂したことはやや想定外であったが、渦の分裂・消滅過程の一部を観測することができたこと、隣接する比較的強い中規模渦を観測できたことから、計画段階に近いデータを取得できたと考えている。

そのデータ解析は全て終わっていないが、分裂した渦においては、亜表層に渦外水が貫入したような構造が見られ、渦の減衰、分裂に伴う渦内外水塊の混合の一端を捉えることができた。今後、主要栄養塩、鉄、乱流データなどを解析することにより、海洋中規模渦が生物生産に影響を与えるメカニズムを明らかにする計画である。アリューシャン列島南岸付近に起源を持つアリューシャン渦の物理的性質とその生物生産への影響に関するデータ解析に関しても渦の生物生産への影響の海域による違いが明らかになるなど、概ね順調に進んでいる。本研究では、アリューシャン列島南岸で形成され、北太平洋西部亜寒域を南西に伝播、同海域の水平、鉛直混合に重要な役割を果たすと考えられているアリューシャン渦に注目し、同渦が北太平洋西部亜寒域における生産を左右する栄養物質の循環および低次生態系への影響を理解することを目的として研究を実施した。今年度は、2016年度おしょろ丸60日航海において実施した乱流観測および鉄濃度観測によって得られたデータについて詳しい検討を行った。本観測は、海洋中規模渦内・縁辺付近では、乱流エネルギー散逸率、鉛直拡散係数が大きく、その結果、渦内・縁辺付近に高い生物生産をもたらしているのではないかとの予測に基づいて実施したものである。しかし、解析の結果、その予測とは異なる結果が得られた。まず、乱流データ解析の結果、渦内外で鉛直拡散係数に顕著な違いはなく、一般的な外洋域の値程度であることが示された。鉄濃度に関しても、渦内外で顕著な差は観測されず、一般的な北太平洋亜寒帯外洋域の値に近いものとなっていた。これらの結果は、クロロフィル蛍光度の分布、すなわち渦内外でクロロフィル蛍光度に顕著な差は観測されなかったという観測結果と整合的であった。以上の結果から、2016年度おしょろ丸60日航海において観測した中規模高気圧性渦内・外縁部付近では、鉛直混合、さらにそれに伴う下層から有光層への鉄供給が周辺海域と同様に弱く、結果として周辺海域と比べて高いクロロフィル蛍光度が観測されなかったと考えられる。本研究ではさらに、北太平洋西部亜寒帯全域における中規模渦の性質も検討した。その結果、アリューシャン渦形成域では、その周辺海域と比べて特に多くの渦が形成されるわけではないことが示され、当該海域では、周辺海域よりも大きくて強い渦が形成され、寿命も長いという特徴を持つことで、西部亜寒帯外洋域に大きな影響を持つことが示唆された。H28年度は、約1ヶ月にわたる海洋観測を実施し、取得したデータのうち、水温、塩分、クロロフィル蛍光度の微細構造解析を実施した。その結果、サブメソスケール構造に関して多くの新しい知見を得ることができた。H29年度は、さらに主要栄養塩、鉄、乱流データなどの解析を行うことにより、海洋中規模渦が北太平洋西部亜寒帯域の物質循環、低次生態系に対して果たす役割を明らかにしてゆきたい。特に、鉄、乱流データに関しては、当該海域の海洋中規模渦内で取得した例は今までになく、UCTDによる微細構造の観測結果と併せて解析することにより、海洋中規模渦が北太平洋西部亜寒帯域の物質循環、低次生態系に影響を与えるメカニズムの解明が進むものと期待される。また、H28年度に解析したUCTDデータに関しても、より詳細な検討を行う計画である。特に渦の中心付近に保持されている水塊、また、渦の中心付近に貫入してきているように見える水塊がどのような起源を持っているかを把握することにより、渦が北太平洋西部亜寒帯海域における海水混合に対して果たす役割を明らかにしていきたい。衛星海面高度データ解析に関しても、引き続き解析を実施していく予定である。
霊山の色季:自然植生景観のドメスティケーション

本研究は日本の霊山の自然植生景観を対象にし、それに対する人為的な干渉をドメステイケーションと称し、その地域的変化についての検討を行ってきた。研究分担者の高岡貞夫は、東日本を中心に、主要な霊山における山頂標高、植生帯境界の標高、社寺仏閣の位置の断面図を作成し、GIS(地理情報システム)を活用して霊山植生の実際と潜在的な植生分布との関係を検討した。岡秀一は、蔵王山・富士山・石鎚山において、霊山空間の形成にとって重要な役割を果たしていると思われる亜高山帯における植生景観を解析した結果、亜高山帯域といえども、それぞれの置かれている地理的位置によって景観形成のメカニズムに大きな違いがあり、それには北西季節風、台風といった気候条件が第一義的に関わっていることが明らかとなった。大山修一はソテツについて資料を収集し、寺院や霊山の景観を解明しようと努めた。沖縄や奄美大島などの琉球弧では、食糧生産のために栽培されたり、海岸沿いに野生状態で自生している一方、関東以南の本州や四国、北九州では寺社仏閣の庭園に植栽されている。これらのソテツには、数多くの逸話や伝説が残っており、信仰の対象となっていることが浮かび上がってきた。研究協力者の松尾容孝(専修大学・文学部・教授)は「絵図にみる聖域の樹林」をテーマとして、荘園絵図や社寺絵図をはじめとする絵図のなかの樹林描写のうち、聖域を樹林描写で明示しているものを比較し、それらの樹林描写が個々の絵図中で担っている意味の読解につとめた。研究代表者の堀信行は、屋久島などで自然植生と植林の歴史的変化など現地調査を重ね、春と秋を代表とする霊山の植生にみる色季の変化には、その変化をより際立たせるようにしてきた人間側の意図的な営為が認められることを指摘する一方で、各メンバーの研究を総括し、気候帯によって自然植生景観が大きく異なるにもかかわらず、日本人の植生に対する選択的な嗜好感覚が、霊山の自然植生景観の樹種構成とそれらの分布に人為的な干渉が働き、それぞれの地域固有の霊山を生み出してきたという現段階での結論を得た。本年度は早池峰山、戸隠、白山、八ヶ岳、宮島、沖縄など全国の霊山および聖地を訪ねて研究の方向性を確認するとともに、植生調査と間き取り調査を中心に現地調査を実施した。戸隠では人の出入りする空間とそうではない空間とでは植生の成り立ちが異なり、霊山が二つの領域に分離されている。すなわち神社を中心にスギを効果的に配置することによって、聖域としての霊山空間をつくりだす一方で、その背後の植生には人為的な改変を加えていない。そこでは背後の斜面からの土砂の崩落に伴う森林の破壊と再生が繰り返されており、自然のメカニズムに任せた植生変化が生じている。宮島では、スギのほかにサクラやモミジといった季節変化を意識させる樹木の植栽が、参拝ルートに沿って行われてきた歴史が明らかにされた。また参拝やレジャーで訪れる人々によって発生する山火事などのインパクトによって、本来の植生が二次植生化する過程が捉えられた。八ヶ岳では戸隠や宮島のような形での植生改変は行われていないが、諏訪神社の御柱祭を通じて、聖域としての山と農耕空間としての里との有機的なつながりが存在していた。今後は絵図などの歴史資料の検討を進めることを通じて、霊山における植生景観の成立過程の考察に時間軸を入れることを試みる。

また聖地の空間構造を表現するための新しい植生図化の手法を開発する。本研究は日本の霊山の自然植生景観を対象にし、それに対する人為的な干渉をドメステイケーションと称し、その地域的変化についての検討を行ってきた。日本人の植生に対する選択的な嗜好感覚が、霊山の自然植生景観の樹種構成とそれらの分布に人為的な干渉が働き、それぞれの地域固有の霊山を生み出してきたと考えられたからである。本年度は早池峰山、富士山、伯耆大山、厳島、石鎚山などで植生調査と聞き取り調査を中心に現地調査を行った。早池峰山はその取り付きの長さが一つの森厳さを醸し出しており、山域上部を占めるハイマツ群落に加えてコメツガ低木群落などの存在がそれをさらに強調する役割を果たしている。一方富士山では、その人為干渉の凄まじさが他の霊山に比べようもないが、それでもその孤高の自然条件の厳しさ故に人々の畏敬には深いものがある。しかし、基本的には人々に意識される霊山空間は森林限界よりも上位であり、まさに森林限界は天地の境界である。富士山は若い山であるが故に植生も発達途上であるが、その森林限界に注目した植生動態がある程度明らかになった。常緑広葉樹の生育域に当たる厳島ではスギのほかにサクラやモミジといった季節変化を意識させる樹木の植裁が特徴的であり、直接・間接の人為干渉が一つの霊山空間をつくりあげている。それに対して石鎚山は四国第2の高さを誇り、常緑広葉樹林・落葉広葉樹林・常緑針葉樹林という垂直分布帯が明瞭であり、山の険しさも相俟ち、霊山空間形成に自然植生景観そのものの果たす役割が大きくなっている。今後、霊山相互の関わりについて吟味しつつ、聖地の空間構造を踏まえて植生図の作成を試み、さらに歴史資料の検討も含めて、植生景観の成立過程を時間軸を導入しながら考察する予定である。本年度は研究計画の最終年度であり、調査の遂行とデータの収集とともに、分析や記述のとりまとめに集中した。研究代表者と研究分担者、研究協力者のおもな調査項目と成果は以下の通りである。研究分担者の高岡貞夫は、東日本を中心に、主要な霊山における山頂標高、植生帯境界の標高、社寺仏閣の位置の断面図を作成し、GIS(地理情報システム)を活用して霊山植生の実際と潜在的な植生分布との関係を検討している。岡秀一は、蔵王山・富士山・石鎚山において、霊山空間の形成にとって重要な役割を果たしていると思われる亜高山帯における植生景観を解析した。その結果、亜高山帯域といえども、それぞれの置かれている地理的位置によって景観形成のメカニズムに大きな違いがあり、それには北西季節風、台風といった気候条件が第一義的に関わっていることが明らかとなった。大山修一は、ジュラ紀から生育しつづける裸子植物ソテツを調査の軸にすえ、静岡と大阪、奈良の社寺に植栽されているソテツの樹齢や歴史、逸話、植栽のされ方について資料を収集し、寺院や霊山の景観を解明しようと努めている。研究協力者の松尾容孝(専修大学・文学部・教授)は「絵図にみる聖域の樹林」をテーマとして、荘園絵図や社寺絵図をはじめとする絵図のなかの樹林描写のうち、聖域を樹林描写で明示しているものを比較し、それらの樹林描写が個々の絵図中で担っている意味の読解につとめている。研究代表者の堀信行は、各研究メンバーの成果を統括するとともに、屋久島などで自然植生と植林の歴史的変化など現地調査を重ねる一方、春と秋を代表とする霊山の植生にみる色季の変化には、その変化をより際立たせるようにしてきた人間側の意図的な営為が認められることを指摘する報告書のとりまとめに力を注いでいる。
陽子線治療における金属マーカーの線量分布に対する影響評価とその利用方法の検討

陽子線治療ではがん病巣を正確に照射するために極めて高い幾何学的精度が要求される。金属マーカーを病巣の指標にして治療する方法は病巣に対する位置精度を向上させるが、陽子線が金属マーカーと相互作用し線量分布に影響を及ぼすことが報告されている。しかし、その影響の詳細は、十分には検討されておらず、汎用の治療計画装置では過小評価されている可能性がある。本研究の目的は陽子線と金属マーカーの相互作用を精確に測定し、治療計画装置の線量計算アルゴリズムで金属マーカーの線量影響を考慮する手法を考案することである。平成28年度は、国内で販売されている医療用の金属マーカーを購入し、水等価矩形ファントム内部、人体ファントムの肝臓部と前立腺部に、それぞれ金属マーカーを配置して、治療計画用CT画像と陽子線治療時の位置決めkV-X線画像を撮影した。いずれの条件においても、すべての金属マーカーの視認性を確認し、CT画像では金属マーカーと同一断面上ではアーチファクトを観察した。同時に、陽子線の線量分布を精確に測定するために使用するガフクロミックフィルムの陽子線への応答特性を測定した。3種類のエネルギーの陽子線を別々に照射し、フィルムの濃度変化と電離箱線量計による測定値から特性曲線を作成した。エネルギー依存性は認められず、フィルムが精確な線量測定に利用できることが確認できた。ところが、その後の検討において特性曲線は陽子線の線エネルギー付与の大きさに依存し、線量が15%程度変動することが判明した。また、各フィルムシートは固有の感度をもち、開封後の時間経過に伴い異なる応答特性を示した。このため、金属マーカーによる陽子線の線量分布の変化を精確に測定するためには、同一フィルムシートを使用し、目的とする深さで特性曲線の取得と金属マーカーの有無による影響評価を同日に検討する必要があると考えられる。この研究で、陽子線の線量分布を精確に測定するために使用するガフクロミックフィルムの陽子線への応答特性を測定した。ところが、陽子線のピークの位置の乖離がみられたので、実験を繰り返したところ再現性が認められた。陽子線と金属マーカーの相互作用の測定には拡大ブラッグピークの部分を使用するので、ピークの位置の影響は問題ないと考えられるが、この原因究明のための追加実験を検討している。このため、金属マーカーによる陽子線の線量分布の変化を精確に測定する実験は、平成29年度当初から実施することとなった。国内で臨床使用されている金属マーカー5種類8個を購入した。まず、基礎的検討として、水等価矩形ファントムに金属マーカーを配置し、陽子線治療計画に使用するCT画像と陽子線治療時の位置決めkV-X線画像を、実臨床を反映させた条件で撮影した。次に、人体ファントムを用いた検討を実施した。肝臓がんと前立腺がんの陽子線治療に金属マーカーを使用されているのを模擬して、人体ファントムの肝臓部と前立腺部に金属マーカーを配置して、同様にCTとkV-X線画像を撮影した。結果として、全ての金属マーカーは十分に視認可能であった。また、CT画像では、金属マーカーと同一断面上でアーチファクトが観察された。この実験で、陽子線と金属マーカーの相互作用を精密に測定するために使用するガフクロミックフィルムを購入し、その陽子線に対する応答特性を評価した。始めにフィルムの水に対する阻止能比を計測し、水等価厚(0.37 mm/sheet)を算出した。次に、フィルム濃度と0.3ccセミフレックス型電離箱(TN31013)で測定した線量との関係性を求める実験を150、190、235MeVの陽子線を用いて行い、特性曲線を作成した。エネルギー依存性は認められず、フィルム濃度から線量値を精確に測定できることが確認できた。陽子線モノピークの深部線量百分率をフィルムで測定したところ、線量のパターンは0.3ccセミフレックス型電離箱の測定値と、良く一致したが、ピークの位置に2.5 mmの乖離がみられ、実験を繰り返しても、この事象が再現されたので、この原因を究明するための新規の実験方法を検討している。金属マーカーによる陽子線線量分布の影響を測定する実験では、拡大ブラッグピークの範囲を使用するので、ピークの位置の影響は問題とならないと考えられ、平成29年度当初より計画していた金属マーカーを用いる実験を実施していく予定である。

陽子線治療ではがん病巣を正確に照射するために極めて高い幾何学的精度が要求される。金属マーカーを病巣の指標にして治療する方法は病巣に対する位置精度を向上させるが、陽子線が金属マーカーと相互作用し線量分布に影響を及ぼすことが報告されている。しかし、その影響の詳細は、十分には検討されておらず、汎用の治療計画装置では過小評価されている可能性がある。本研究の目的は陽子線と金属マーカーの相互作用を精確に測定し、治療計画装置の線量計算アルゴリズムで金属マーカーの線量影響を考慮する手法を考案することである。平成28年度は、国内で販売されている医療用の金属マーカーを購入し、水等価矩形ファントム内部、人体ファントムの肝臓部と前立腺部に、それぞれ金属マーカーを配置して、治療計画用CT画像と陽子線治療時の位置決めkV-X線画像を撮影した。いずれの条件においても、すべての金属マーカーの視認性を確認し、CT画像では金属マーカーと同一断面上ではアーチファクトを観察した。同時に、陽子線の線量分布を精確に測定するために使用するガフクロミックフィルムの陽子線への応答特性を測定した。3種類のエネルギーの陽子線を別々に照射し、フィルムの濃度変化と電離箱線量計による測定値から特性曲線を作成した。エネルギー依存性は認められず、フィルムが精確な線量測定に利用できることが確認できた。ところが、その後の検討において特性曲線は陽子線の線エネルギー付与の大きさに依存し、線量が15%程度変動することが判明した。また、各フィルムシートは固有の感度をもち、開封後の時間経過に伴い異なる応答特性を示した。このため、金属マーカーによる陽子線の線量分布の変化を精確に測定するためには、同一フィルムシートを使用し、目的とする深さで特性曲線の取得と金属マーカーの有無による影響評価を同日に検討する必要があると考えられる。平成28年度の研究遂行上で生じた深部線量曲線の乖離という課題を解決するために、測定条件を見直し追加の測定を実施する。原因が判明しフィルムの精度が担保されたうえで、金属マーカーをファントムに装着しフィルムを用いて、陽子線と金属マーカーの相互作用を測定する。これを陽子線治療計画装置を用いて作成した線量分布と比較し、実測値を再現するために必要な治療計画装置上での対応措置を検討する。具体的には形状や電子密度を調整した適当な対象物を作成し、一般的に利用されている計算グリッドよりも細かいグリッドサイズで線量を計算することによって金属マーカーによって生じた線量のホットまたはコールドな領域を正確に計算する。さらに陽子線と金属マーカーの相互作用の原因・根拠となる物理過程をモンテカルロ法によるシミュレーションを用いて考察する。金属マーカーと陽子線の相互作用の物理過程を把握することにより本研究では実測していない他の金属マーカーについても陽子線との相互作用を一般化し推測可能になると考えられる。陽子線治療計画において金属マーカーの影響をモデル化することにより、日常臨床の線量計算の過程においても金属マーカーの影響を適切に評価し、より精確な線量評価が可能になると考えられる。陽子線と金属マーカーの相互作用を精密に測定するために使用するガフクロミックフィルムを購入するための費用が残額の大半を占める。
20世紀後半の新聞における外来語の基本語化に関する調査研究

20世紀後半の新聞記事を資料とした自作の大規模な通時的新聞コーパス(総文字数約1,700万字)を用いて、「抽象的な意味を表す外来語の基本語化」現象の実態およびその要因について記述した。具体的には、20世紀後半に基本語化した語を抽出するとともに、外来語を含む類義語体系の量的な変化を調査し、類型化を行なった。また、要因については、語彙論的な検討のほか、「テクスト構成機能」と呼ばれる諸機能についても検討を行なった。本研究は、20世紀後半の新聞記事を資料として、抽象的なことがらを表す外来語が基本語彙の仲間入りをしていく(=基本語していく)過程を歴史的に記述し、その要因を明らかにする。具体的には、まず、(1)20世紀後半の新聞記事を電子化した通時的なコーパスを、拡充・整備する。次いで、(2)上記コーパスに語彙調査を施し、20世紀後半に基本語化したと考うられる外来語を広く収集する。続いて、(3)いくつかの抽象的な外来語をとりあげ、その基本語化とそれに伴う類義語体系の変化の具体的な様相を、上記コーパスを利用して、各語の意味・用法の側面から通時的・計量的に記述する。最後に、(4)それらの調査結果をもとに、抽象的な外来語の基本語化が、和語や漢語の類義語があるにもかかわらず、たぜ生じたのかを明らかにし、その過程を理論化する、ことを目的とする。今年度の研究成果は、以下のとおりである。(1)については、1950年から2000年までの新聞サンプリング記事を、毎月二日分から三日分に拡充しテキストファイル作業を完了した。現在、その整備を行なっている。(2)(4)については、二日分のデータをもとに、語彙調査を施し、20世紀後半に基本語化したと考えられる語のリスト作成を完了した。なお、そのリストの中から一定基準をみたす抽象的な外来語について、該当の外来語を含む類義語体系の量的な変化を調査し、それには三っのパターンがあることを見出した。本研究は、20世紀後半の新聞記事を資料として、抽象的な事柄を表す外来語が基本語彙の仲間入りをしていく(=基本語化していく)過程を歴史的に記述し、その要因を明らかにすることを目指した。次いで、(2)上記コーパスに語彙調査を施し、20世紀後半に基本語化したと考えられる外来語を広く収集する。最後に、(4)それらの調査結果をもとに、抽象的な外来語の基本語化が、和語や漢語の類義語があるにもかかわらず、なぜ生じたのかを明らかにし、その過程を理論化する、ことを目的とした。(1)については、1950年から2000年まで10年おきに各年36日分の記事を収めた通時的新聞コーパス(総文字数約1,700万字)を完成させた。(2)については、語彙調査を施し、20世紀後半に基本語化した語のリストを作成した。(3)については、リストから一定基準をみたす抽象的な外来語について、該当の語を含む類義語体系の量的な変化を調査し、三つのパターン、すなわち(a)外来語が顕著に増加して類義語を上回るもの、(b)外来語が増加はするものの、類義語を上回るには至らず、それに近づくもの、(c)外来語がさほど増加せず、優勢な類義語に及ぼないもの、があることを見出した。(4)については、個別の外来語・類義語の意味・用法について検討し、レジスターや年代の違いのほか、新聞が抽象的・一般的な外来語を必要とする背景に、それらが新聞の文章構成において「テクスト構成機能」と呼ばれる諸機能を果たしている可能性も提示した。
科学アカデミー財務会計記録資料と18世紀における学者の「自律」論

本研究の目的は18世紀フランスにおける科学研究への投資の実態とその思想史的背景について、パリ王立科学アカデミーの財務会計記録資料を中心に調査することである。平成30年度前半は既に手元にあるラヴォワジエの財務関係公刊資料を中心に分析を行い、革命期の科学アカデミーにおける財務状況と学者の役割観について中間報告として6月に経済学史学会のYoung Scholars Seminars 2018で口頭発表を行った。ラヴォワジエが学者(savant)の受け取る報酬の性質とその役割の「自由」さを結びつけて論じていることが、科学者の専門職業化を論じる上で重要であることを確認した。秋と冬に渡仏して科学アカデミー文書館、国立学士院図書館、コレージュ・ド・フランス文書館、国立公文書館で文献資料調査を行った。先行研究からは確認出来ない1761年から1784年までの財務会計記録の再構成を試みたが、科学アカデミー文書館の調査では情報の欠損を埋められなかった。ただし、国立公文書館における財務会計文書資料群F4シリーズに関する調査が予想以上に進展した。理由は、カタログが不備で全体像を把握するのすら困難と考えられていた同資料群のカタログが改訂され、本研究に関連しそうな資料群のあたりもつけることができたことにある。並行して、研究課題16H01907で先鞭を付けていた論文に、本科研の調査内容を加えたフランス語論文を18世紀研究にとって重要なDix-Huitieme siecle誌に投稿し、受理された。同論文では、既に行ってあった科学アカデミー会員が死去した際に書かれる追悼記事の分析と、本科研の課題である学者の「自律」への考察を総合した。結果、学者の研究の自由としての「自律」のみならず、社会的な課題に対し特定の利害関心に基づかず行動する専門集団としての「自律」が18世紀末にいかに論じられていたかがわかった。専門的な助言を得て、当初は二年目(2019年度)に予定していた国立公文書館資料群Fシリーズの調査を本格的に始めることができた。また、やはり助言により、王政期の「学者」像を理解する上で、革命期を生き延びた王立コレージュ(後のコレージュ・ド・フランス)の重要性を理解し、視野を広げることが出来た。この二点は次年度以降の調査の進展に生きてくるはずである。それとは別に、フランス語での投稿論文を初年度に仕上げることができたのは当初の目標になかったことで、進展が早いと言える。また、本科研の本来の課題ではないが、アカデミー組織と学者の「自律」という観点からの分析を日本の19世紀の事例に活かした口頭発表を国際会議で行うことができた。実験的な試みであったが、次の研究課題につながる広い視野を獲得できた。本年8月に星海新書から一般向けの著書を出版した際にも本科研で得た知見を活かすことができた。7月にエディンバラで開催される国際18世紀学会にて成果発表を行う予定である。そのあと、内容を英語あるいはフランス語の研究論文として投稿するための準備を行う。前年度の調査で年金支払い記録簿からアカデミー会員の立場、収入を把握することを試みたので、その内容をまとめることが中心となる予定である。また、革命期における科学アカデミー財産目録関連資料も入手したので、その分析を進める。秋以降に、関連史料が完全に散逸してしまっている1699年から1758年の財務会計記録調査を行う。国立公文書館F4シリーズの分類状況については予想以上に把握出来たので、F17やO1、Gシリーズなども視野に入れながら調査を進める。年度末には資料整理を行う。

専門的な助言を得て、当初は二年目(2019年度)に予定していた国立公文書館資料群Fシリーズの調査を本格的に始めることができた。また、やはり助言により、王政期の「学者」像を理解する上で、革命期を生き延びた王立コレージュ(後のコレージュ・ド・フランス)の重要性を理解し、視野を広げることが出来た。この二点は次年度以降の調査の進展に生きてくるはずである。それとは別に、フランス語での投稿論文を初年度に仕上げることができたのは当初の目標になかったことで、進展が早いと言える。また、本科研の本来の課題ではないが、アカデミー組織と学者の「自律」という観点からの分析を日本の19世紀の事例に活かした口頭発表を国際会議で行うことができた。実験的な試みであったが、次の研究課題につながる広い視野を獲得できた。本年8月に星海新書から一般向けの著書を出版した際にも本科研で得た知見を活かすことができた。7月にエディンバラで開催される国際18世紀学会にて成果発表を行う予定である。そのあと、内容を英語あるいはフランス語の研究論文として投稿するための準備を行う。前年度の調査で年金支払い記録簿からアカデミー会員の立場、収入を把握することを試みたので、その内容をまとめることが中心となる予定である。また、革命期における科学アカデミー財産目録関連資料も入手したので、その分析を進める。秋以降に、関連史料が完全に散逸してしまっている1699年から1758年の財務会計記録調査を行う。国立公文書館F4シリーズの分類状況については予想以上に把握出来たので、F17やO1、Gシリーズなども視野に入れながら調査を進める。年度末には資料整理を行う。
脊椎動物視細胞における光受容に関与するタンパク質の多様性

組換えDNA技術、組織化学的方法、タンパク質機能構造解析法を用いて、視細胞で光電気変換に関わるタンパク質の多様性を解析した。(1)両生類イモリの網膜から、ロドプシン、赤、青、紫色感受性色覚色素のcDNAをクローニングし、系統関係を解析した。(2) Sモジュリンと、そのホモログであるs26についてC末端付近の電荷アミノ酸を置換したところ、正電荷が膜への親和性を高め、ロドプシンのリン酸化反応阻害活性を強めることが明らかとなった。(3)視細胞で働くアレスチンは他の神経伝達物質などの受容系で働くアレスチンと分岐した後、桿体型と錐体型に分岐したことが明らかとなった。(4)メダカ網膜より2種類の視物質キナーゼcDNAが単離した。1種類は桿体に、他方は4種類の錐体で発現していることが明らかとなった。桿体で発現している視物質キナーゼはファルネシル化シグナルを持ち、錐体で発現している視物質キナーゼはゲラニル化シグナルを持つことが分かった。(5)メダカ網膜からグアニル酸シクラーゼのcDNAを3種類単離した。その内2種類は桿体で、他の1種類は錐体で発現していることが分かった。(6)メダカ網膜から2種類のグアニル酸シクラーゼ活性化タンパク質(GCAP)のcDNAをクローニングした。その内1種類は桿体で、他は錐体で発現していることが分かった。(7)メダカ網膜より、トランスデューシンと結合して、その寿命を制御するタンパク質フォスデューシンのcDNAを2種類クローニングした。以上のように視細胞で光電気変換に関わるタンパク質は脊椎動物では基本的に桿体型と錐体型があることが明らかとなった。組換えDNA技術、組織化学的方法、タンパク質機能・構造解析法を用いて、視細胞で光電気変換に関わるタンパク質の多様性を解析した。(1)視物質:カエルの紫感受性視物質及び緑桿体視物質、ヤモリの各種視物質をクローニングし系統関係を解析した。またメダカの視物質の吸収極大波長を求めた。(2)Sモジュリン類似タンパク質:カエル網膜から単離された2種のカルシウム桔合タンパク質、Sモジュリンは桿体に、s26は錐体に発現していることを、抗体を用いて明らかにした。大腸菌中でSモジュリン・s26のキメラタンパク質作り調べたところ、C末端付近のアミノ酸配列の違いにより、2つの膜結合能に従ってロドプシンのリン酸化能力も高くなることが明らかとなった。Sモジュリンのカルシウム結合の変異体(E86M、E121M)を作成して性質を調べると、E86Mはカルシウムイオンを1個しか結合せず、またロドプシンキナーゼも阻害しない。E121Mはカルシウムイオンを全く結合せず、膜結合性もロドプシンキナーゼの阻害活性もない。したがってSモジュリンは先ず、E121Mサイトにカルシウムイオンを結合し、E86Mサイトにカルシウムイオンが結合出来るようになり、またミリスチル基が露出して膜に結合出来るようになって、ロドプシンキナーゼを阻害できるようになると推定された。(3)アレスチン:各種脊椎動物の網膜cDNAからアレスチン様タンパク質のcDNA断片をクローン化した、それらの系統関係を調べると2つのグループに別れた。それぞれに属するメダカのcDNA全長をクローニングし、in-situ-hybridizationで調べたところ、1つが桿体に、他が4種類の錐体で発現していることが明らかになった。

(4)視物質キナーゼ:代表的脊椎動物の網膜cDNAを用いて視物質キナーゼcDNA断片を解析したところ、これまでに報告されていないサブグループが見つかった。組換えDNA技術、組織化学的方法、タンパク質機能構造解析法を用いて、視細胞で光電気変換に関わるタンパク質の多様性を解析した。(1)両生類イモリの網膜から、ロドプシン、赤、青、紫色感受性色覚色素のcDNAをクローニングし、系統関係を解析した。(2)Sモジュリンと、そのホモログである826についてC末端付近の電荷アミノ酸を置換したところ、正電荷が膜への親和性を高め、ロドプシンのリン酸化反応阻害活性を強めることが明らかとなった。(3)視細胞で働くアレスチンは他の神経伝達物質などの受容系で働くアレスチンと分岐した後、桿体型と錐体型に分岐したことが明らかとなった。(4)メダカ網膜より2種類の視物質キナーゼcDNAが単離した。1種類は桿体に、他方は4種類の錐体で発現していることが明らかとなった。桿体で発現している視物質キナーゼはファルネシル化シグナルを持ち、錐体で発現している視物質キナーゼはゲラニルゲラニル化シグナルを持つことが分かった。(5)メダカ網膜からグアニル酸シクラーゼのcDNAを3種類単離した。その内2種類は桿体で、他の1種類は錐体で発現していることが分かった。(6)メダカ網膜から2種類のグアニル酸シクラーゼ活性化タンパク質(GCAP)のcDNAをクローニングした。その内1種類は桿体で、他は錐体で発現していることが分かった。(7)メダカ網膜より、トランスデューシンと結合して、その寿命を制御するタンパク質フォスデューシンのcDNAを2種類クローニングした。以上のように視細胞で光電気変換に関わるタンパク質は脊椎動物では基本的に桿体型と錐体型があることが明らかとなった。