hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
急激な変動水圧発生場における脚足周辺の洗掘

本研究ではこのような現象の力学的基礎を明らかにすることを目的とし流れと波の共存場に設置された円柱橋脚周辺の洗掘特性を室内実験的に把握するとともに,その洗掘機構を「変動水圧と水中地盤の相互作用」の観点から検討しようとするものである。本年度は昨年と同様の実験水路を用い,流れと波の共存場における円柱橋脚周辺の洗掘特性を実験的に検討した。波としては,流れと同じ方向の上流側からの波と,逆方向の下流側からの波を発生させた。実験の結果では,同じ波高条件において,下流側からの波が作用した場合の方が洗掘深が増大することが認められた。また,この傾向は波高が増大するにつれて著しくなることが示された。同時に測定された砂層内の間隙水圧分布より得られる有効応力の変動は,下流側から波が作用した場合には上流側からの場合に較べて大きくなっており,有効応力の変動が砂層の抵抗力の減少につながることから,波による砂層面への変動水圧が洗掘の進行を加速していると判断できるようである。したがって,本研究によって,今後波と流れの共存場における橋脚周辺の洗掘機構を解明するためには,従来からすすめられている橋脚周辺の流連特性による検討に加えて,波による砂層内の間隙水圧の変化の面からの検討が必要であることが示された。
調和解析とポテンシャル論の研究

今年度は主にsingular difference integral,hypersingulor integralの評価の問題を取り扱った。ベッポ・レビ関数のポテンシャル表示の応用して取り扱える問題であるが、ポイントはリース核のsingular difference integral,hypersingulor integralの可積分性にある。singular difference integralについてはほぼ満足すべき結果を得たが、hypersingulor integralについてはまだ完全な解決を得ていない。α次リース核K_αに対し、をそれぞれK_αのsingular difference integral,hypersingulor integralと呼ぶ。ここででありΩはをみたす。
あいまいなアンケートデータの構造分析法の教育評価への応用に関する研究

評定尺度法によるアンケートの結果を分析する場合には、単に質問項目に対する平均評定値や分散などの統計量を計算するだけではなく、質問項目の関連構造を分析する構造分析法を用いることが有効である。さて、アンケートを実施する場合、被験者に評定値を1つだけ選択(定点評価)させることが多いが、被験者にとって評定値を1つだけ選択することは困難な場合がある。そこで、新しい評定方法として評定尺度上のある範囲を指定させる(例えば、領域を囲むなど)方法(ファジィ評定)が考えられる。このとき得られるデータをファジィ評定データと呼ぶ。そこで、本研究では、まず第1にこのファジィ評定データに構造分析法FSA(Structural Analsis for Fuzzy Rating Scale Data)の理論を完成させた。また、アンケート調査に用いるデータには、(1)評定値が高いほど評価が高い評定尺度データ、(2)評定値の中央値が最も評価が高い評定尺度データ、(3)評定値に特別の意味のない名義尺度データ、の3種類がある。本研究では、これらの3種類のデータ全ての場合に対応できるFSAを開発した。第2に、パーソナルコンピュータ上で作動する、FSAの分析システムをインターフェースも含めて開発した。第3に、研究業績にも示したように、教育における様々な局面にFSAを用いて教育評価へのFSAの応用の可能性を検証した。その結果、従来のアンケート調査の結果からは得られなかった結果、例えば、被験者集団の意識構造、興味・関心の要因など、をうまく抽出・分析できるとの知見を得た。さらに、被験者に定点評定とファジィ評定の両者を許可した場合約70%の被験者がファジィ評定を用いていることから、経験的ではあるが、被験者の評定値選択に関してはかなりのあいまい性を含んでいるとの知見も得た。以上、本研究での当初の目的である、FSAの理論の完結、分析システムの開発、教育評価における有効性の検証を予定通り、進めることができた。その結果、アンケート調査においては、被験者は評定値選択に際してあいまい性をもっており、FSAはそのあいまい性を評定値として積極的に取り入れることによって、非常に有効な手法であるとの結論を得た。
顕微フェムト秒光カーゲート測定法の開発と機能性蛋白質への応用

蛋白質微結晶のフェムト秒時間分解蛍光観測を行うため、光カーゲート法と光学顕微鏡を組み合わせた顕微フェムト秒光カーゲート測定装置の構築に関する研究を行った。励起光源としてパルス幅約70フェムト秒のチタンーサファイアレーザーのオシレーターシステムを用い、その第二高調波(410nm)を励起光として、基本波(820nm)をゲート光とした。ゲート光強度はレーザーの再調整および光学系の見直しにより前年度から約30%増強し、1W(76MHz、70fsFWHM)とした。試料部には倒立顕微鏡(OLYMPUS IX71)を導入し、反射型体物レンズ(×40)を使用する事により時間分解能の低下を抑える、蛍光集光部にピンホールを導入し迷光を抑える等の措置を行った。光検知には感度の高い窒素冷却型のCCD検知器を用いた。この結果、カー媒体としてCS_2を用いた場合に、観測に十分な高い強度のカーシグナルの観測に成功した。この結果は、光源として光強度の低いオシレーターシステムのみを使用した場合にもフェムト秒光カーゲート法の構築が可能である事を示した点で意味があると思われる。また、蛋白質結晶の光初期反応について、顕微フェムト秒時間分解計測による光活性黄色蛋白質PYPの初期異性化、およびFMN結合蛋白質の光誘起電子移動について検討し、PYPでは溶液中とほぼ同様の挙動を示したが、FMN結合蛋白質の結晶状態で溶液中(寿命約170fs)よりも遅い反応(寿命700fs以上)を示す事が明らかとなった。この理由として、溶液中では蛋白質周囲の水分子の水分子の影響が最も大きいと考えられ、状態間での蛋白質の機能性の差異を実験的に明らかとした。フェムト秒領域での時間分解蛍光スペクトルを観測するため、光カーゲート測定装置の構築に関する研究を行った。励起光源としてパルス幅約70フェムト秒のチタン-サファイアレーザーのオシレーターシステムを用い、その第二高調波(30mW,76MHz)を励起光として、基本波(700mW,76MHz)をゲート光として用いた。微弱なシグナル光を観測するため検知器には感度の高い窒素冷却型のCCD光検知器を用い、光学遅延と組み合わせた制御系を作成した。集光系には軸外し放物面鏡を用いて時間分解能の向上を図った。カー媒体には非線形感受率が高く応答速度の速いSrTiO_3ガラスについて厚さ0.5mm,0.1mmのものをそれぞれ使用し、カーシグナルの観測を試みた。観測試料には野生種PYPの水溶液を使用した。その結果、カー媒体の参照物としてCS_2を使用した場合にカーシグナルが若干観測されたが、応答速度が遅いために蛍光アップコンバージョンによる計測結果との比較は困難であった。一方SrTiO_3ガラスについては現時点でカーシグナルの観測には至っておらず、これはおそらくゲート光および試料蛍光の集光度に問題があり、これらの集光度を更に上げる必要があると考えられる。また、倒立顕微鏡との組み合わせによるカーゲート計測装置の構築について検討を始めた。顕微鏡の対物レンズとして反射型のものを使用した結果、時間分解能を低下させることなく、軸外し放物面鏡による集光系と比較して蛍光の集光度の向上がみられた。
インターフェロン調節因子IRF5による成人T細胞白血病・リンパ腫細胞の運命制御

ATLL腫瘍細胞やHTLV-1感染T細胞株の核内にIRF5の恒常的な発現を認め、感染やウイルス病原因子TaxによってIRF5の発現が誘導された。感染T細胞株やTaxを発現誘導したT細胞株では、選択的スプライシングによるV1/V4とV3のmRNA発現を認め、TaxはV3プロモーターの転写を活性化した。網羅的解析の結果、IRF5によりT細胞株では、IFNではなくTNFファミリーの遺伝子発現が誘導されていた。特にTNF-αの発現には感染やTax並びにIRF5発現との相関が認められ、その発現はTaxにより誘導された。以上より、ATLL発症におけるTax/IRF5/TNF-αの重要性が示唆された。本研究ではインターフェロン(IFN)調節因子(IRF)の一つIRF5の、ATLL発症・進展における関与を解明するべく検討を進めている。IRF5の発現についてT細胞株で検討したところ、mRNA及びタンパク質レベルでHTLV-1感染T細胞株に恒常的な発現を認めた。共焦点レーザー顕微鏡及び細胞分画のタンパク質抽出後のウェスタンブロット法を用いて検討した結果、IRF5は主に核に局在していた。IRF5の各transcriptional variantsの発現を検討したところVariant1/4はすべての感染細胞株に発現が認められ、Variant2はいずれの感染細胞株にも発現を認めなかった。Variant3は感染細胞8株のうち5株で発現を認めた。HTLV-1感染やウイルス遺伝子発現によるIRF5発現誘導を検討した。試験管内HTLV-1感染モデルでは感染によるT細胞でのIRF5の発現誘導が確認された。JPX-9細胞を用いた検討ではウイルス遺伝子Taxにより、IRF5の発現がmRNA及びタンパク質レベルで誘導された。Taxにより誘導されるIRF5はVariant1/4及びVariant3であった。Variant3のプロモーター領域を含むルシフェラーゼ発現ベクターを用いたレポーターアッセイでは、Tax用量依存性のIRF5プロモーターの転写活性の増強が確認できた。マイクロアレイ解析のため、IRF5発現ベクターを遺伝子導入したJurkat細胞株を作成した。解析の結果、IRF5によるTNF-α(7.24倍)やlymphotoxicin-β(5.84倍)といったTNFファミリー遺伝子の発現誘導が確認され、現在これら遺伝子の発現誘導機序を解析中である。なお、IRF5発現抑制による影響を検討したが、細胞増殖能への影響は認められなかった。前年度までにATLLの原因ウイルスであるHTLV-1感染やウイルス遺伝子TaxによってIRF5の発現が誘導されること、HTLV-1感染T細胞株やATLL症例のリンパ節の核内にIRF5の恒常的発現があることを確認した。HTLV-1感染T細胞株であるHUT-102細胞に対してsiRNAによるIRF5発現を抑制した結果、細胞増殖能への影響を認めず、非感染T細胞であるJurkat細胞にIRF5を過剰に発現させても細胞増殖能は影響を受けなかった。したがって、IRF-5は直接に細胞増殖には作用しないと考えられた。次に、インターフェロン(INF)とIRF5の発現の関係を検討した。INF-α/β/γは種々のT細胞株において発現を認めたものの、HTLV-1感染やTax、IRF5発現との関連はなかった。また、Jurkat細胞にINF-αを作用させると、IFN応答遺伝子であるMxAや2-5 ASの発現誘導はみられたが、IRF5発現は誘導されなかった。すなわち、HTLV-1感染T細胞におけるIRF5発現にはIFNの関与はなく、IFNの発現にもIRF5の関与はなかった。一方、前年度にJurkat細胞にIRF5発現ベクターを導入し、網羅的に遺伝子発現の変化を解析したが、TNFファミリーの遺伝子発現がIRF5により誘導されていたので、TNF-αとlymphotoxin-βの発現誘導をRT-PCRで確認した。TNF-αについてHTLV-1感染やTax、IRF5発現との関連を検討したところ、TNF-αの発現にはHTLV-1感染やTax、IRF5発現との相関が認められた。さらに、TaxによりTNF-αの発現誘導が認められた。このように、TNFファミリーの発現にはTaxとIRF5が協調的に関与している可能性が示唆された。本研究課題の成果は学術論文として取りまとめ、国際的学術誌へ投稿し、現在印刷中である。ウイルス発がん現在までに次の4項目について検討を終えている。(1)HTLV-1感染T細胞株におけるIRF5の発現。(2)HTLV-1感染やウイルス遺伝子によるIRF5発現誘導。(3)IRF5の各transcript variantの発現。

(4)RNAi法を用いた発現抑制による細胞増殖への影響。(5)過剰発現系における細胞増殖への影響及びマイクロアレイ解析。なお、IRF5遺伝子プロモーター領域におけるTax応答配列の同定を試みているが、まだ十分な成果は得られていない。上記の研究成果は、関連学会で発表された。以上より、平成25年度の研究実施計画はほぼ達成しており、平成26年度に計画している項目についても一部、検討を終えているため、本研究課題は現在までおおむね順調に進展していると判断した。マイクロアレイ解析で確認された事項では、TNFファミリーを含めたIRF5誘導性遺伝子について、その発現誘導機構の解析を進める。TNFファミリーの遺伝子はNF-κBによっても制御されているため、IRF5と他の転写因子との相互作用を検討する。また、Taxを含めたウイルス遺伝子産物とIRF5との相互作用の解析を進める。さらに、ATLL発症危険群予測因子としてのIRF5の可能性やIRF5を標的とした治療の可能性について検討する。最終的には本研究課題で得られた結果をとりまとめ、成果の発表を目指す。ATLL以外の悪性リンパ腫におけるIRF5の発現についても検討する。
相互認識を考慮した意思決定支援システムの構築

研究の目的である、1.相互認識を伴う意思決定状況の数理的な分析2.意思決定に伴う社会の状態の変化に関する理論の構築3.現実の意思決定状況の解決や主体の行動選択の支援のための計算機上のシステムの構築を達成するために、まず、平成14年度前半には、それまでのところ必ずしも十分とはいえなかった主体間の相互認識を取り扱うための数理的な概念の充実を図った。その後、構築した数理的な枠組の上で、以下3つの個別の研究テーマに取り組んだ。1.主体の認識と行動選択の関係の探求2.虚偽の情報と意思決定の関係の分析3.情報交換による認識の変化の研究また、必要に応じて数理的な枠組をさらに充実させた。平成15年度後半は、それまでに得られた知見を応用し、計算機上のシステムのプロトタイプを構築した。このシステムは今後、組織や個人の意思決定の支援に役立つよう発展させていく予定である。平成14年度は、1.相互認識を伴う意思決定状況の数理的な分析2.意思決定に伴う社会の状態の変化に関する理論の構築3.現実の意志決定状況の解決や主体の行動選択の支援のための計算機上のシステムの構築を達成するために研究を行った。平成14年度は、まず、主体間の相互認識体系について、つまり、上記の1.および2.についての数理的な分析を行った。その結果、主に以下の4つの成果を得た。1.否定的な自己評価を許容した符号付きグラフについての研究の知見を元に、社会ネットワークの安定性と社会の中での情報源の信頼性について分析した。特に、符号付きグラフの一般集群化の概念を用いて、信頼性に関して安定した社会ネットワークにおいては情報の拡散が限定的であることを証明した。2.否定的な自己評価を許容した符号付きグラフを扱い、擬-集群化可能性の概念の拡張を行った。この拡張により、より一般的な社会状況の記述が可能となり、特に、認定投票方式を採用した代表者選択の意思決定状況に関する示唆が得られた。3.符号付きグラフの理論における、一般擬集群化の概念とグラフの安定性の概念の間の同値性を用いて、社会ネットワークにおける情報拡散について分析した。特に、安定した社会ネットワークにおいては情報の共有が難しいことを示した。4.社会ネットワークの安定性の概念として、社会心理学の知見を元に、H安定性とN安定性の2つを定義し、社会的主体がもつ他主体の信頼戦略としての両者の違いについて分析した。そして、H安定性を目指す社会よりはN安定性を目指す社会のほうが、情報共有の可能性の観点から優れていることを示した。これら4つの成果は、それぞれ、1.The 6th Pacific Asia Conference on Information Systems (PACIS 2002), Tokyo, Japan, September 2-4, pp.406-413, 2002. 2.平成14年日本オペレーションズ・リサーチ学会秋季研究発表会,公立はこだて未来大学,pp.196-197, 2002年9月10-13日. 3.科学技術社会論学会第一回年次研究大会,東京大学駒場Iキャンパス,pp.95-98, 2002年11月16-17日. 4.第九回社会情報システム学シンポジウム学術講演論文集pp.105-110,電気通信大学大学院情報システム学研究化棟,2003年1月29日,として口頭発表済みで、今後学術論文として、公表予定である。
心臓自律神経系におけるα-synucleopathyの意義に関する研究

申請期間内に施行された法医解剖中,病理組織学的検索が可能であった312例につき中枢神経系,心臓周囲を含めた末梢自律神経系について抗□-synuclein抗体を用いて免疫組織染色を施行した。その結果,パーキンソン病において,自律神経系の異常に基づく心臓性突然死例が存在すること,未診断のパーキンソン病による事故死例が存在することが強く示唆された。平成21年に申請者の研究室で施行された剖検は135例で,うち20例の突然死例が認められた。135例中,102例が検索条件に一致し,病理組織標本の作製を行った。本報告書提出時点で,60例においては免疫染色を施行した。結果として,生前パーキンソン病と診断されていた2例においては心刺激伝導系近傍の自律神経節,繊維にα-synucleinの沈着が確認され,うち1例は心臓性突然死と考えられた。また,生前の病歴が不明な突然死例において,延髄,心刺激伝導系近傍ないし,上頚神経節にα-synucleinの沈着を認める例を3例確認した。さらに非突然死剖検例の検索過程において,脳幹,心臓周囲自律神経に様々な程度のα-synucleinの沈着を伴う例が認められる一方で,脳幹に明らかな沈着を確認できなかったにも関わらず,自律神経系ではα-synucleinの沈着を認める例を確認した。以上のことからパーキンソン病の発症が認められる前に,自律神経系に高度にα-synucleinの沈着が進む症例が存在し,このような例の一部において,心機能,特に自律神経機能を脆弱化させる場合がある可能性が示唆され,心臓の器質的疾患と相乗したり,過度のストレスがかかることによって,不整脈を介した突然死の危険性が高まる可能性があることが示唆され,現時点で,α-synucleopathyの循環器系に対する意義の検証は有意義であると考えられた。今後更に症例数を重ね,その意義について検証する予定である。平成22年に申請者の研究室で施行された剖検は222例で,うち30例の突然死例が認められた。222例中,135例が検索条件に一致し,病理組織標本の作製を行った。結果として,生前パーキンソン病と診断されていた4例においては心刺激伝導系近傍の自律神経節,繊維にα-synucleinの沈着が確認され,うち2例は心臓性突然死と考えられた。また,生前の病歴が不明な突然死例において,延髄,心刺激伝導系近傍ないし,上頚神経節にα-synucleinの沈着を認める例を7例確認した。今後更に症例数を重ね,3年間の検索結果を総括し,その意義について検証する予定である。平成23年に申請者の研究室で施行された剖検は204例で,うち32例の突然死例が認められた。222例中,141例が検索条件に一致し,病理組織標本の作製を行い,全例に免疫染色を思考した。結果として,生前パーキンソン病と診断されていた5例においては心刺激伝導系近傍の自律神経節,繊維にα-synucleinの沈着が確認され,うち2例は心臓性突然死と考えられた。また,生前の病歴が不明な突然死例において,延髄,心刺激伝導系近傍ないし,上頚神経節にα-synucleinの沈着を認める例を9例確認した。以上のことからパーキンソン病の発症が認められる前に,自律神経系に高度にα-synucleinの沈着が進む症例が存在し,このような例の一部において,心機能,特に自律神経機能を脆弱化させる場合がある可能性が示唆され,心臓の器質的疾患と相乗したり,過度のストレスがかかることによって,不整脈を介した突然死の危険性が高まる可能性があることが示唆され,α-synucleopathyの循環器系に対する意義の検証は有意義であると考えられた。
侵襲性を上げずに精度を上げるナビゲーション手術用リファレンスフレームの開発

侵襲性を上げずに精度を上げるナビゲーション手術用リファレンスフレームの開発をするため本研究では新方式のリファレンスフレームを試作し、模型および献体での検証を行い、実手術で安定して使用できる清潔、低侵襲性、高精度、高安定性の全てを兼ね備えたナビゲーション手術を確立すること目標としている。本年度は侵襲性を上げずに精度を上げるナビゲーション手術用リファレンスフレームの開発の初段階としてナビゲーションのリファレンスを無侵襲的に患者に取り付ける手法につき基本的な設計を終えて試作品を作成した。侵襲性を上げずに精度を上げるナビゲーション手術用リファレンスフレームの試作品を用いて模型によるナビゲーション手術の精度評価を行い、侵襲性を上げずに精度を上げるナビゲーション手術用新リファレンスフレームにより誤差が大きく拡大することがないことを確認した。ということで本年度は侵襲性を上げずに精度を上げるナビゲーション手術用リファレンスフレームの開発の初段階としてナビゲーションのリファレンスを無侵襲的に患者に取り付ける手法につき基本的な設計を終えて試作品を作成した。さらに数種類の新方式の侵襲性を上げずに精度を上げるナビゲーション手術用リファレンスフレームを試作し、模型および献体での検証を行い、実手術で安定して使用できる清潔、低侵襲性、高精度、高安定性の全てを兼ね備えたナビゲーション手術を確立すること目標としている。初段階としてナビゲーションのリファレンスを無侵襲的に患者に取り付ける手法につき基本的な設計を終えて試作品を作成した。さらに数種類の新方式のリファレンスフレームを試作し、模型および献体での検証を行い、実手術で安定して使用できる清潔、低侵襲性、高精度、高安定性の全てを兼ね備えたナビゲーション手術を確立すること目標としている。試作品の作成が予想より安価で済んだため、今後試作品の種類を増やすことが可能となり次年度に使用する予定である。
痛み発現から老化現象でのニューロンの動態ー特に,Capsaicin効果に関連してー

キャプサイシンの作用は一次求心性知覚ニューロン(ポリモーダルレセプターから脊髄後角まで)に及ぼし,とくに痛み伝達物質であるsub-stancePを含む無髄神経線維(C-線維)に特異的に作用し,substancePを放出することにより鎮痛を惹起するのが基本である。キャプサイシンを新生仔(ラット・マウスで生後2日目以内)に皮下注すると,一次求心性知覚ニューロンに特異的活性を示すチアミンモノフォスファターゼ(TMPase)が不可逆性に欠如する。この研究結果の背景に,(1)一次求心性知覚ニューロンとくに中枢側の神経末端部のシナプス形成時期が生後27日にあること,(2)このシナプスTMPase活性は生後2日から陽性になること,(3)シナプス形成は神経線維の髄鞘形成し細径神経線維)後にあること,(4)髄鞘形成は生後脊明であることから一次求心性知覚ニューロンは形成直前の状態にあるといえる。キャプサイシンは完成された一次求心性知覚ニューロンに対しても特異的感受性を示しそれに伴なう反応は可逆性であるが,そのニューロンの未熟な状態では特異な感受性の上に神経毒として働き不可逆的反応を惹起する。老化促進マウス(SAMP-8)を用いて,老化現象における痛みニューロンの動態を観察した。エポキシ樹脂厚切り切片のトルイジンブルー染色で、脊髄神経節ニューロン細胞質にトルイジンブルーに染まる小体が観察された。電顕で観察すると、電子密度が高く,形状はリポフスチン様小体、ミエリン様小体などを呈し,大きさは小胞大から空胞大まで多彩な様相を呈していた。免疫組織学は検索において特記すべき所見は得られなかった。リポフステン様小体が敬見されることから老化現象における動態を示唆することが推測される。実験動物であるSenescene Accelerated Mouseーprone(SAM)pー8系はSPFの条件下で飼育し、Grading scoreと脳幹中心をとして出現し加齢と共に進行する海綿状変性(光顕)をマ-カ-として生后1021ケ月のマウス(約200匹)について以下の三つの検索方法により、主として脊髄後根神経節ニュ-ロン,脊髄後角、脊髄中心管及び脊髄前角の部位を観察した。検索方法は、(1)通常の純形態学的光顕・電顕検索、(2)酵素(Thiamine monophosphatase:TMPase)光顕・電顕検索及び(3)免疫(Calcitonin GeneーRelated Peptide:CGRP)光顕・電顕検索である。これらの検索より、とくに(1)の通常の光顕・電顕検索で痛みに関通するニュ-ロンに運動ニュ-ロンと区別出き得る特徴的老化現象を示す像が得られた。エポキシ樹脂厚切りの切片のトルイジンブル-染色で、脊髄後根神経節ニュ-ロンの細胞管にトルイジンブル-によく染まる小体が特に小型神経細胞に著明に観察された。電顕で観察すると、電子密度が高く、形状はリポフステン様小型、ミエリ様小体など多彩な像を呈し、大きさは小胞大から空胞大にわたっていた。一方、大型神経細胞の細胞質には、大きな空胞を有する小体が観察され、これらの変性産物は小型神経細胞の細胞質にある小体とは形態学的に明白に区別できた。さらに、これら大型神経細胞に観察された小体は、脊髄前角細胞の細胞質にも類以の小体として観察された。酵素及び免疫光顕検索において特記すべき所見は得られなかった。以上の所見より、痛みに関連するニュ-ロンと運動

ニュ-ロン群とは老化現象において異なる様式を呈することが示唆された。実験動物として,老化促進および老年期脳障害(学習・記憶障害)を惹起する老化マウスSAMーP8とウイスタ-系ラットを用いた。生後2日目にCapsaicin(CP)を50mg/kgの割合で皮下注し,生後20日目に観察する群を実験群とし、未処置のマウスおよびラットをコントロ-ル群とした。コントロ-ル群は周生期(胎生19日目生後20日目まで)を観察する時期とした。なお,実験群は生後7日目以降にCPを同じような処置をしたものも含まれる。検索方法は,(1)通常の純形態学的光顕・電顕検索,(2)酵素(テアミンモノフォウクァタ-ゼ:TMP)光顕・電顕検索,(3)免疫(カルシトニン遺伝関連ペプチド:CGRP)である。これらのうち,(2)のTMP検索で興味あるデ-タが得られた。実験群で2日目と7日目(生後)にCP処置では異なるデ-タが得られ、7日目までは痛み機構は成立していないのではないかということが示唆された。TMPは脊髄後角から三叉神経脊髄核尾側亜核に至る膠様質にある機有なシナプス複合体と脊髄後根神経後から三叉神経節の小型神経細胞のゴルジ装置に陽性所見を酵素である。正常(未処置)発達において、ラット及びマウスでは生後7日目に至って成熟期と同様な反応パタ-ンを示す。生後2日目はまだこれらの痛み機構は完成しておらず、この時期にCAP処置すると不可逆性の変化を紹来する。生後7日目以降では成熟期と同様な形態を示し、ある程度痛みは発動していると思われる。7日目でのCAP処置では可逆性の変性所見を示すことが、2日目での処置と異なる点である。平成2年度での老化現象期(老化促進マウス:SAMP-8を用いた研究)及び平成3年度での周生期の所見をベースにして、キャブサイシンの床応用への可能性を成熟期で検討した。成熟期に相当する実験動物いわゆる主としてラットにキャップサインセン処置を試みた。キャップサイシン処置には、(1)投与方法(皮下、髄腔内、血管、腹腔内など)(2)投与量(2)投与の観察時間など解決しなければならない問題であった。本研究では、まず投与法について検討を実施し、皮下注処置がキャプサイシン投与による変化を観察に最適であることが判明した。また、皮下注処理は臨床応用への可能性が高く、この面においても皮下処置がよいと考えられた。投与量であるが、体重(kg)1kgに対して50mgが一つの目安と思われる。投与期間は、1日1回投与することとし、1週間すなわち連続で日間処置がキャプサイシン効果によいとすることが判った。臨床応用に向けて、一番キャプサイシン効果がみられるのが痛み除去効果である。この実用化に向けて問題となるのがキャプサイシン投与直後に一時的な注入部位の炎症を伴う局所的な痛み、呼吸抑制、徐脈、血圧低下などの副作用といえる症状(Bezald-Jarisch-retlex)を呈することがある。この問題を解決するためにキャプサイシン投与直前にプロカインなどの表面麻酔剤を処置しておくとキャプサイシン投与後にサイシン効果を形態学的に把えることができた。
慢性創傷に対するb-FGF遺伝子搭載センダイウイルスを用いた遺伝子治療の確立

成長因子(b-FGF)遺伝子を搭載したセンダイウイルスベクター(SeV-FGF-2)を使用した、慢性創傷(治りにくい傷)に対する遺伝子治療の研究を行う。われわれは慢性創傷に直接SeV-FGF-2を投与し、局所の細胞から持続的にb-FGFを産生させることで創傷治癒の促進効果が得られると考えている。まずは実験用マウスに人工的に作った皮膚潰瘍に、SeV-FGF-2を局所投与し、創傷治癒促進効果を評価する。
細胞傷害反応を司る核小体因子Mybbplaの癌抑制機能の解析

本研究課題は、核小体因子MYBBP1Aによるp53活性化の分子機構の解明を目標としており、これまでに、(1)核小体内に存在するRNAによってMYBBP1Aは核小体内に係留されており、ストレスによってリボソームRNA(rRNA)の転写が抑制されると核小体内のRNA量が減少し、その結果MYBBP1Aは核小体から核質へ移行する、(2)核質に移行したMYBBP1Aはp53に結合し、p53とアセチル化修飾酵素p300との間の相互作用を強化することで、p53のアセチル化を促進し活性かさせる、(3)リボソーム蛋白質L5(RPL5)とL11(RPL11)がrRNAの核小体外への輸送に必要であり、ストレスによる核小体内RNA量の減少と、それに続くMYBBP1Aの核質への移行とp53のアセチル化に関与していることを明らかにした。以上の結果をまとめた論文が、昨年2011年にThe EMBO Journalに採択された。今年度は研究実施計画の通り、MYBBP1Aの生体内における機能を明らかにすることを目標に研究を行った。マウス各組織におけるMYBBP1Aの発現量を解析した結果、どの組織においてもMYBBP1Aの発現が確認され、特に肝臓、脾臓、精巣において発現量が高いことが明らかとなった。MYBBP1Aのノックアウトマウスを作製した結果、ノックアウトマウスは胎生8.5日以前の発生初期に致死であることが明らかとなった。この結果から、MYBBP1Aがp53の活性制御に加え、発生の初期段階において重要な役割を担っていることが明らかとなった。ノックアウトマウスが胎性致死であったため、コンディショナルノックアウトマウスの作製に取り組み、すでにキメラマウス作製を終えている。現在、様々な組織特異的に発現する、Creマウスとの交配を行っている。今後、Mybbp1aコンディショナルノックアウトマウスが作製できれば、細胞傷害反応、癌抑制能を個体レベルで解析する予定である。核内構造体の一つである核小体は、これまで単なるリボソーム合成の場として考えられてきた。しかし近年、DNA損傷等の細胞傷害に対する応答反応にも深く関与することが報告されている。申請者は、核小体蛋白質MYBBP1Aがp53の転写活性を正に制御することにより、正常な傷害応答反応を引き起こすことを新たに見出した。MYBBP1Aはp53と直接相互作用することから、p53内におけるMYBBP1A結合領域の同定を試みた結果、アセチル化修飾を多く受けるC末端領域に結合することが明らかとなった。p53はアセチル化修飾によって転写活性が上昇することが報告されている。MYBBP1Aのp53アセチル化に与える影響を解析した結果、MYBBP1A過剰発現によってアセチル化修飾の促進が、ノックダウンによって抑制が見られた。そこで、p53をアセチル化する酵素p300に注目し解析を行った結果、MYBBP1Aはp300のp53への結合を強化させることが明らかとなった。最後に、MYBBP1Aのin vivoでの役割を解析するため、MYBBP1Aノックダウン細胞にDNA傷害を与えた結果、細胞死の抑制が観察された。以上より、MYBBP1Aはp53と結合し、p300とp53の結合を増強させるとことでp53アセチル化を促進し、正常な傷害応答反応(細胞周期停止とアポトーシス)を引き起こすことを明らかにした。さらに、申請者はMYBBP1Aのノックアウトマウスを作製した結果、ノックアウトマウスは胎生8.5日以前に致死であることが明らかとなった。この結果から、MYBBP1Aがp53の活性制御に加え、発生過程において別め重要な役割を担っていることが明らかとなった。MYBBP1Aの核小体局在機構を解析した結果、MYBBP1Aは核小体内に存在するRNAによって核小体内に繋ぎ止められていることが明らかとなった。ストレスによってリボソームRNA(rRNA)の転写が抑制されると、核小体内のRNA量が減少し、その結果MYBBP1Aは核小体から核質へ移行する。その後、MYBBP1Aはp53に結合し、p53とアセチル化修飾酵素p300との間の相互作用を強化することで、p53のアセチル化を促進することが明らかとなった。さらに、申請者はp53の活性化に必要な核小体因子のスクリーニングを行い、リボソーム蛋白質L5(RPL5)とL11(RPL11)を同定した。RPL5、RPL11の機能解析を行った結果、RPL5とRPL11は、rRNAの核小体外への輸送に必要であることが明らかとなった。RPL5またはRPL11をノックダウンすると、rRNAの核小体外への輸送が阻害され、その結果、rRNA転写抑制によって引き起こされる核小体内RNA量の減少が抑制された。RPL5、RPL11ノックダウン細胞にストレスを与えてもMYBBP1Aの核質への移行とp53のアセチル化が阻害されていた。

以上の結果から、rRNAの合成と輸送との間の動的平衡によって、核小体内のRNA量は一定に維持されており、このバランスの崩壊が核小体内のRNA量を変化させ、p53のアセチル化を制御することが示された。これらの結果をまとめた論文が2011年1月にThe EMBO Journalに採択された。本研究課題は、核小体因子MYBBP1Aによるp53活性化の分子機構の解明を目標としており、これまでに、(1)核小体内に存在するRNAによってMYBBP1Aは核小体内に係留されており、ストレスによってリボソームRNA(rRNA)の転写が抑制されると核小体内のRNA量が減少し、その結果MYBBP1Aは核小体から核質へ移行する、(2)核質に移行したMYBBP1Aはp53に結合し、p53とアセチル化修飾酵素p300との間の相互作用を強化することで、p53のアセチル化を促進し活性かさせる、(3)リボソーム蛋白質L5(RPL5)とL11(RPL11)がrRNAの核小体外への輸送に必要であり、ストレスによる核小体内RNA量の減少と、それに続くMYBBP1Aの核質への移行とp53のアセチル化に関与していることを明らかにした。以上の結果をまとめた論文が、昨年2011年にThe EMBO Journalに採択された。今年度は研究実施計画の通り、MYBBP1Aの生体内における機能を明らかにすることを目標に研究を行った。マウス各組織におけるMYBBP1Aの発現量を解析した結果、どの組織においてもMYBBP1Aの発現が確認され、特に肝臓、脾臓、精巣において発現量が高いことが明らかとなった。MYBBP1Aのノックアウトマウスを作製した結果、ノックアウトマウスは胎生8.5日以前の発生初期に致死であることが明らかとなった。この結果から、MYBBP1Aがp53の活性制御に加え、発生の初期段階において重要な役割を担っていることが明らかとなった。ノックアウトマウスが胎性致死であったため、コンディショナルノックアウトマウスの作製に取り組み、すでにキメラマウス作製を終えている。現在、様々な組織特異的に発現する、Creマウスとの交配を行っている。今後、Mybbp1aコンディショナルノックアウトマウスが作製できれば、細胞傷害反応、癌抑制能を個体レベルで解析する予定である。
浄瑠璃本による近世後期人形浄瑠璃史の研究

「浄瑠璃本じょうるりぼん」とは、「人形浄瑠璃にんぎょうじょうるり」の台本・脚本をさす。中でも本研究課題が研究対象とする、最後に興った流派「義太夫節ぎだゆうぶし」の浄瑠璃本は、単に演劇台本であるに留まらず、読み物としてひろく流通した。江戸時代の文学書(出板物)で日本全国に現存・伝来するものは、浄瑠璃本に限られる。膨大な点数の残る浄瑠璃本を基礎資料として、近世後期人形浄瑠璃史の欠を補う。研究計画の通り、(1)日本国内での浄瑠璃本書誌調査(2)浄瑠璃本の諸本研究を進めた。(1)は、本研究の基礎資料の充実/データ収集を図るためで、未調査10機関の所蔵資料を実見/調査した。平成18年度には、都内(1。東京大学教養学部国文学教室)、北陸(1。高岡市立中央図書館)、東海(6。熱田神宮熱田文庫・安城市歴史博物館・尾鷲市立中央公民館郷土室・神宮文庫・津市津図書館・南山大学図書館)、近畿(2。池田市立歴史民俗資料館・園田学園女子大学近松研究所)、各地方(()内、冒頭の数字は機関数)の未調査機関で、調査研究を行なった。一個人の所蔵分と合わせ、658冊を新規に閲覧した。なお関係諸機関との事前調整の結果、年度当初に予定した地域・機関とは若干異なることとなった(予定した機関数10は同じ)。柔軟な運用を心がけ、調査を進めていきたい。(2)では、これまでに収集したデータの解析を中心として、新規に調査した浄瑠璃本諸本との校合・研究を進めた。本年度の成果のひとつとしては、元禄16年初演『曽根崎心中』八行本の初板未改訂本の完本を見出したことを挙げたい。従来、欠丁本のみが知られた当該板本を、ようやく初板本で読み通せることとなったのである。この点は雑誌論文1に報告している。その他、(2)で得られた知見につき、雑誌論文2として発表した。(1)は、本研究の基礎資料の充実/データ収集を図るためで、未調査5機関の所蔵資料を実見/調査した。平成19年度には、関東(1。上三原田歌舞伎舞台操作伝承委員会)、東海(1。名古屋市立鶴舞中央図書館)、近畿(2。京都光華女子大学図書館・兵庫県立歴史博物館)、九州・沖縄(1。石垣市立八重山博物館)各地方( ()内、冒頭の数字は機関数)の未調査機関で、調査研究を行なった。二個人の所蔵分と合わせ、194冊を新規に閲覧した。なお関係諸機関との事前調整等の結果、年度当初に予定した地域・機関とは若干異なることとなった。次年度も柔軟な運用を心がけ、調査を進めていきたい。(1)(2)の調査・研究に基づき、本年度には、人形浄瑠璃文楽の現行曲の成立に関わるいくつかの新見を得た。『摂州合邦辻』下巻「合邦内」、『関取千両幟』「猪名川内」などの改作時期と改作者について、学会発表1「竹本綱太夫の代々-幕物(付け物)作者の系統として-」に報告した。また『道中膝栗毛』「赤坂並木」の成立年、『仮名手本忠臣蔵』八段目「道行旅路の嫁入」や『増補競伊勢物語』三ノ切「春日村」の改作時期などについて、雑誌論文2に記した。研究計画の通り(1)日本国内での浄瑠璃本書誌調査(2)浄瑠璃本の諸本研究を進めた。(1)は、本研究の基礎資料の充実/データ収集を図るためで、未調査9機関の所蔵資料を実見/調査した。平成20年度には、関東(1。帝京大学図書館)、中部(7。越前市今立図書館・春日井市教育委員会・皇學館大学附属図書館・真田宝物館・志摩市阿児資料館・福井県文書館・美濃加茂市民ミュージアム)、近畿(1。南方熊楠顕彰館)各地方(()内、冒頭の数字は機関数)の未調査機関で、調査研究を行なった。一個人の所蔵分と合わせ、304冊を新規に閲覧した。申請額からの減額の影響や、途中新たに知られた機関があったことなどから、最終年度においても未調査6機関を残す結果となった。なお調査を進めていきたい。(1) (2)の調査・研究に付随して確認した資料に、江戸板「遊下本」六行本がある。

これらのいくつかは刊行年月日を記載していて、上演記録として活用することの可能性が認められた。本年度には、真田宝物館・奥会津南郷歴史館・檜枝岐村歴史民俗資料館各所蔵本につき調査した。なお福井県文書館では、従来その書名の存在すら知られていなかった道行揃3点(「音曲蝶花形」「浄留利かうけ鶯」「浄瑠璃二重染」)と、のちの増補板(『曽根崎心中十三年忌』)の伝存のみ知られ、増補以前の姿での伝存が知られていなかった「曽根崎心中」海賊板八行本の、計4点の新出をみた。新出本4点については、雑誌論文(1)に紹介した。
高齢者の日常活動量と生活自立度の関係―3軸加速度計を応用した簡易評価法の検討―

本研究は、1.高齢者の起居動作を加速度を指標として定量的に評価する。2.高齢者の日常生活活動量と加速度を指標とした起居動作能力との関係を把握する。3.高齢者を起居動作能力によりカテゴリー化し、カテゴリー別自立度を明らかにする。4.カテゴリー別起居動作能力、日常生活活動量から高齢者の自立度を予測する簡易高齢者自立度評価システムの考案を段階的な目的とするものである。平成1213年度研究実績の概要を以下に示す。1.アクティブトレーサー(携帯型3軸加速度記録装置)の感度、精度及び実用性を検討した。予備実験段階では応答周波数、加速度検出範囲ともに実用的と判断できた。2.ケアハウス入所者等を対象とした連続記録では、安静時、歩行時、軽運動施行時を識別できたが、基本動作の確認は困難であった。3.高齢者を対象に、アクティブトレーサーを腰部に装着して歩行時の運動量を測定した結果、主観的疲労度(ボルグ)との相関は高かった(r=0.70)。4.介護老人保健施設入所者を対象としアクティブトレーサーを腰部に装着した場合、対象によっては立ち上がり動作と歩行あるいは車椅子移動とを区別できない場合が認められた。5.介護老人保健施設入所者を対象とした場合、要介護区分(要介護1、2、3:徘徊を除く)の違いによる日常生活活動量の有意差は認められなかったが、要介護状態が進んだ高齢者の立ち上がり動作レベルの加速度をともなう活動時間の減少は著明であった。6.高齢者を対象とした長時間記録には、アクテイブトレーサーAC-301markIIではメモリー容量が不足と考えられたので、メーカーとともにメモリー機構を改善したAC-301markIIIを開発したが、未だに個々の活動の把握に必要と考えられるデータサンプリング及び記録、それぞれ0.1秒、0.2秒では4時間までの対応しかできず、日々の活動内容・活動量の把握には不十分である。7.アクティブトレーサーAC-301makIIIを用いて日常生活活動量を分析する際、装着位置の問題、基本動作の要素と3軸加速度の関係の解明、日常生活活動量からの要介護度,日常生活自立度の推定は、本年度までのデータ数では不可能であり、今後の課題として残されている。平成11年度研究実績の概要を以下に示す。1.アクティブトレーサーAC-301markII(携帯型3軸加速度記録装置)の感度、精度及び実用性を検討した。2.健常女子学生を対象とした連続記録では、安静時、歩行時、階段昇降時を確認できた。3.グルーブホーム入所者を対象とした場合、対象によっては歩行と階段昇降を区別できない場合が認められた。

4.高齢者を対象とした長時間記録には、アクティブトレーサーAC-301markIIではメモリー容量が不足と考えられたので、メーカーとともにメモリー機構を改善したAC-301markIIIを開発した。今後、本研究ではアクティブトレーサーAC-301markIIIを測定記録装置とすることとした。5.グルーブホーム入所者を対象に、AC-301markIIIを腰部に装着して歩行時の運動量をアクティブトレーサーAC-301markIIIで測定した結果、主観的疲労度(ボルグ)との相関は高かった(r=0.70)。6.アクティブトレーサーAC-301markIIIを用いて日常生活活動量を分析する際、装着位置の問題、基本動作の要素と3軸加速度の関係の解明は今後の課題として残されている。本研究は、1.高齢者の起居動作を加速度を指標として定量的に評価する。2.高齢者の日常生活活動量と加速度を指標とした起居動作能力との関係を把握する。3.高齢者を起居動作能力によりカテゴリー化し、カテゴリー別自立度を明らかにする。4.カテゴリー別起居動作能力、日常生活活動量から高齢者の自立度を予測する簡易高齢者自立度評価システムの考案を段階的な目的とするものである。平成13年度研究実績の概要を以下に示す。1.アクティブトレーサー(携帯型3軸加速度記録装置)の感度、精度及び実用性を検討した。予備実験段階では応答周波数、加速度検出範囲ともに実用的と判断できた。2.ケアハウス入所者を対象とした連続記録では、安静時、歩行時、軽運動施行時を確認できた。3.ケアハウス入所者を対象に、アクティブトレーサーを腰部に装着して歩行時の運動量を測定した結果、主観的疲労度(ボルグ)との相関は高かった(r=0.70)。4.介護老人保健施設入所者を対象としアクティブトレーサーを腰部に装着した場合、対象によっては立ち上がり動作と歩行あるいは車椅子移動とを区別できない場合が認められた。5.ケアハウス及び介護老人保健施設入所者を対象とした場合、要介護状態区分(要支援、要介護1、2:徘徊を除く)の違いによる日常生活活動量の有意差は認められなかったが、要介護状態が進んだ高齢者の総活動時間の減少は著明であった。6.高齢者を対象とした長時間記録には、アクティブトレーサーAC-301markIIではメモリー容量が不足と考えられたので、メーカーとともにメモリー機構を改善したAC-301markIIIを開発したが、未だに個々の活動の把握に必要と考えられるデータサンプリング及び記録それぞれ0.1秒、0.2秒では4時間までの対応しかできず、日々の活動内容・活動量の把握には不十分である。7.アクティブトレーサーAC-301markIIIを用いて日常生活活動量を分析する際、装着位置の問題、基本動作の要素と3軸加速度の関係の解明、日常生活活動量からの要介護度、日常生活自立度の推定は今後の課題として残されている。
生体分子内の水分子機能を考慮した生体分子間相互作用の解析手法の開発と応用

糖鎖を認識する生体分子の糖鎖リガンド結合における分子間相互作用の議論のため,生体分子内の水分子を考慮したモデルの開発及び応用研究を行った.糖結合タンパク質のHIV-1抗体2G12やレクチンのシグレック7に特徴的な認識機構を計算化学の手法を用いて明らかにした.生体内水分子を考慮した解析手法を2G12抗体の系に適用したところ,構造がよく似た中性の糖鎖リガンドの抗体への結合能の違いを記述できることを示した.研究計画「生体分子内水分子の糖結合タンパク質における機能の解明」では,HIV-1糖鎖認識ヒト2G12抗体ーリガンド複合体(PDB:1OP5)について,分子動力学計算および電子相関を考慮した大規模量子化学計算によるシミュレーションを行い,抗体の糖鎖リガンド(Man9GlcNAc2)認識において主要な役割を担うリガンド内部位や,リガンドの特徴的な枝分かれ構造の重要性を示し,投稿論文として発表した(Chem. Phys. Lett. 2013, 578, 144).また,2G12抗体が本来認識するD-マンノースよりも,D-フルクトースにより強く結合する実験結果について,この結合能の違いの要因を解明する研究を前年度に引き続き行った.各リガンドと2G12抗体との複合体の結晶構造(PDB:1OP3, 3OAY)について,糖鎖-抗体間の相互作用を定量的に解析し,親和性の違いを比較考察した.PCM法による溶媒効果を取り込んだ大規模量子化学計算と分子動力学計算から自由エネルギーを見積もったところ,実験結果を再現できる事が明らかになり,結果を投稿論文としてまとめた(Comp. Biol. Chem. 2014, 49, 36).さらに,生体内水分子のリガンドー2G12抗体複合体のダイナミクスへの関与を,分子動力学シミュレーションにより詳細に解析した.D-マンノースの場合とD-フルクトースの場合では大きく異なり,それが両者の結合能の違いを引き起こすことが示唆された.得られた結果を,国際会議(ISTCP-VIII)及び日本化学会年会で発表した.上記の2G12抗体に関する研究の他に,シアル酸含有糖鎖を特異的に認識する糖結合タンパク質であるレクチン(Siglec-7)について,レクチンーリガンド間の分子間相互作用に関して,上記と同様のシミュレーションによって解析した結果を投稿論文として発表した(J. Theor. Comp. Chem. 2013, 12(7), 1350060-1)糖鎖を認識する生体分子の糖鎖リガンド結合における分子間相互作用の議論のため,生体分子内の水分子を考慮したモデルの開発及び応用研究を行った.糖結合タンパク質のHIV-1抗体2G12やレクチンのシグレック7に特徴的な認識機構を計算化学の手法を用いて明らかにした.生体内水分子を考慮した解析手法を2G12抗体の系に適用したところ,構造がよく似た中性の糖鎖リガンドの抗体への結合能の違いを記述できることを示した.実施計画(1)「生体分子内の水分子の配置予測プログラムの整備」では,タンパク質の周囲に水分子を配置するプログラムの作成を開始した.タンパク質の座標データを読み込み,空間領域を定義した後,水分子と同じ大きさの球をタンパク質の周囲に配置する段階まで作成した.このプログラムを利用し,多数の水分子を含む生体分子のシミュレーションを行うため計算機を購入予定であった.ところが,大学設備として前年度秋に導入され,本研究費で購入予定の計算機と同じ機種が不調(計算中に突然再起動する現象)となり,安定稼働できない状態となった.現在も原因究明中である.原因が判明するまで購入は控え,プログラム開発及びそれに伴う計画は休止した.そこで実施計画(2)「生体分子内水分子の糖結合タンパク質における機能の解明I」を優先して進めた.HIV-1糖鎖認識抗体ヒト2G12を研究対象に,水分子が無い2G12抗体ーリガンド複合体(PDB:1OP5)について,分子動力学およびMP2レベルでの大規模量子化学計算(FMO法)によるシミュレーションを行い,糖鎖リガンド(Man9GlcNAc2)とタンパク質間の相互作用解析を分子研の計算機等で実行した.抗体のリガンド認識で重要なリガンド内部位を明らかにすると共にリガンドの特徴的な枝分かれ構造も重要であることを示した.これらの結果を第93日本化学会春季年会で発表し,現在論文を投稿中である.2G12が本来認識するD-マンノースよりも,D-フルクトースにより強く結合する実験結果が報告されている.この親和性の違いを2G12との複合体の結晶構造(PDB:1OP3, 3OAY)を使い,前述の手法で糖鎖-抗体間の相互作用を定量的に解析し比較考察した.活性部位に存在する水分子のみを考慮したところ,その影響が両者で異なることが明らかになった.この結果を第31回日本糖質学会年会にて報告した.本年度は,生体内水分子が抗体の機能に与える影響を解析した.HIV-1認識2G12抗体と糖鎖リガンド(Man9GlcNAc2)複合体の結晶構造(PDB:1OP5)には水分子の情報が欠落している.この構造に,開発中の生体分子内の水分子配置予測プログラムで水分子を補完し,それを出発構造として分子動力学および電子相関を考慮した大規模量子化学計算によるシミュレーションを行った.抗体と糖鎖リガンド間相互作用の時間変化を追跡すると共に,生体内水分子の効果を解析した.

生体内水分子を考慮しない場合,シミュレーション時間の経過と共に活性部位内でのリガンドの配座が大きく変化し,抗体ーリガンド間の相互作用が弱くなることが明らかになった.これらの結果を国際会議(Computational Science Workshop 2014)で発表した.また,2G12抗体が本来認識するD-マンノースよりも,D-フルクトースにより強く結合する実験結果について,この結合能の違いの要因を解明する研究を前年度に引き続き行った.2G12抗体と各糖リガンドとの複合体の結晶構造(PDB:1OP3, 3OAY)の解像度はそれぞれ1.75 Aと1.95 Aであるが,構造内の水分子の情報にばらつきがある.そこで,前述と同様に抗体ーリガンド複合体結晶構造に水分子を補完した構造を作成し,分子動力学計算及び各スナップショット構造での大規模量子化学計算を行った.水分子の有無が抗体ーリガンド間の相互作用エネルギー値や構造のダイナミクスに与える影響を網羅的に比較したところ,リガンドの配座,活性部位内における結合位置の安定性と相互作用エネルギーにおいて顕著な違いが見られ,生体内水分子を考慮した場合に,実験結果を良く再現した.得られた結果を,日本糖質学会年会等で発表した.現在,これらの結果を学術雑誌に投稿準備中である.計算化学平成25年度の目標である「生体分子内水分子の糖結合タンパク質における機能の解明」を,限られた計算資源を有効活用して積極的に進め,得られた結果を3つの投稿論文として発表することができたため,おおむね順調に進行していると考える.前年度はマシントラブルのため研究環境の整備の面で遅れた.しかし,研究計画の見直しを行い,分子研の大型計算機等を利用して研究目標(2)を積極的に進めた.また,研究対象を平成26年度に行う予定だったものに拡張した.得られた結果を学会発表及び投稿論文としてまとめることができたため,おおむね順調に進行していると考えている.これまでの研究で,生体内水分子が抗体のリガンド認識に顕著に寄与していることが明らかになりつつある.本年度は,2G12糖結合抗体及びその数種のリガンドの複合体を研究対象とし,開発中の生体分子内の水分子配置予測プログラムで,水分子の情報が不足している糖結合タンパク質の結晶構造に水分子を補完した構造を作成し,水分子の糖タンパク質の機能に与える影響を調べる.水分子を配置させた抗体ーリガンド複合体に対して,分子動力学計算を行い,各スナップショットの構造について,大規模量子化学計算でリガンドとタンパク質間の相互作用解析を行う.水を考慮しない場合の糖タンパク質での相互作用エネルギー値と,考慮した場合とを,網羅的に比較し,水分子の有無がタンパク質全体に与える影響を解析する.前年度に購入予定であった並列計算機は,大規模量子化学計算中に電源が落ちる現象が判明し,購入できなかった.前年度末にその原因(主に計算中にメモリが大幅に増減することによる電源の停止)と,その解決策が判明した.