hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
RAT-U13snoRNA複合体構造解析によるリボソーム成熟機構の解明

大腸菌由来tRNAアセチル基転移酵素TmcAの真核生物ホモログであるRATが,18S rRNAの特定の部位にアセチル基を転移する活性を持つことを,M.musculus由来RAT(mRAT)およびS.cerevisiae由来RAT(yRAT)を使って,直接的に,証明した.同時に,これらのタンパク質がATPase活性を持つことも確認した.結晶構造解析に向けて,非常に多くの条件をスクリーニングした結果,不安定なC末端123残基を削ったS.cerevisiae由来RA(ΔC123-yRAT)が,大型放射光施設SPring-8 BL32XUで,9^^Åの回折を与えることを確認した.リボソームは翻訳の基幹装置であり,その生合成機構の解明は,生命現象解明の中心的課題である.本研究では,rRNAの成熟過程を,アセチル基転移酵素とガイドsnoRNAの複合体解析を通して解明することを研究目的としている.連携研究者の鈴木勉(東大・院工)は,近年,真核生物においてrRNAのHelix45のアセチル化に関与する必須遺伝子を同定したが,この遺伝子は我々が構造解析したヘリカーゼ機能を持つtRNAアセチル基転移酵素TmcAのホモログをコードしている.我々はこれらの事実から,このTmcAホモログは備え持つヘリケースドメインによりHelix45の2次構造を解きつつ,U13をガイドとしてpre-18SrRNAに結合し,アセチル化を施しているという新しい概念を持つに至った.本研究では,このTmcAホモログ(RAT : RNA Acetyl Transferase)がU13をガイドとしてpre-18SrRNAを認識し,その2次構造を解き,アセチル化を行う分子機構を解明し,次いで,そのアセチル化を認識したrRNA切断酵素がpre-18SrRNAをプロセシングするまでの分子機構を解明する大腸菌由来tRNAアセチル基転移酵素TmcAの真核生物ホモログであるRATが,18S rRNAの特定の部位にアセチル基を転移する活性を持つことを,M.musculus由来RAT(mRAT)およびS.cerevisiae由来RAT(yRAT)を使って,直接的に,証明した.同時に,これらのタンパク質がATPase活性を持つことも確認した.結晶構造解析に向けて,非常に多くの条件をスクリーニングした結果,不安定なC末端123残基を削ったS.cerevisiae由来RA(ΔC123-yRAT)が,大型放射光施設SPring-8 BL32XUで,9^^Åの回折を与えることを確認した.リボソームは翻訳の基幹装置であり,その生合成機構の解明は,生命現象解明の中心的課題である.本研究では, rRNAの成熟過程を,アセチル基転移酵素とガイドsnoRNAの複合体解析を通して解明することを研究目的としている.連携研究者の鈴木勉(東大・院工)は,最近,真核生物においてrRNAのHelix45のアセチル化に関与する必須遺伝子を同定したが,この遺伝子は我々が構造解析したヘリカーゼ機能を持つtRNAアセチル基転移酵素TmcAのホモログをコードしている.我々はこれらの事実から,このTmcAホモログは備え持つヘリケースドメインによりHelix45の2次構造を解きつつ, U13をガイドとしてpre-18SrRNAに結合し,アセチル化を施しているという新しい概念を持つに至った.本申請では,このTmcAホモログ(RAT: RNA AcetylTransferase)がU13をガイドとしてpre-18SrRNAを認識し,その2次構造を解き,アセチル化を行う分子機構を解明し,次いで,そのアセチル化を認識したrRNA切断酵素がpre-18SrRNAをプロセシングするまでの分子機構を解明する.本年度は,真核生物由来TmcAの発現・精製系の確立を目指して研究を進めた.そのためマウス由来のTmcAのホモログ(mTmcA)をコードする遺伝子を含むベクターを購入し, PCRにより増幅した. mTmcAは115kDaを超えるタンパク質であり,可溶化,精製が困難であるため, GSTとの融合タンパク質として発現させる系を構築し, QuikChangeキットを用いて, GSTとmTmcAの間にHis-tagを挿入した. mTmcAの発現を確認したところ,不溶性画分に発現が確認された.次いで酵母Pchiaを用いたmTmcAの発現系を構築し,アフィニティークロマトグラフィーにより, GST融合しているmTmcAを調製することができた.精製過程を最適化することにより,安定な分子を大量に調製することが可能となった.さらに,精製されたmTmcAのATPase活性を確認した。一方,バイオインフォマティクスを用いてmTmcAと相互作用する分子群を探索した結果, mTmcAはリボソームrRNA18Sの生合成に関連する因子UTP7, UTP22, KRR1, ENP1, ENP2, NOP4と相互作用し, rRNA18Sの生合成に関与する可能性を示唆した.リボソームは翻訳の基幹装置であり,その生合成機構の解明は,生命現象解明の中心的課題である.本研究では,rRNAの成熟過程を,アセチル基転移酵素とガイドsnoRNAの複合体解析を通して解明することを研究目的としている.連携研究者の鈴木勉(東大・院工)は,最近,真核生物においてrRNAのHelix45のアセチル化に関与する必須遺伝子を同定したが,この遺伝子は我々が構造解析したヘリカーゼ機能を持つtRNAアセチル基転移酵素TmcAのホモログをコードしている.

我々はこれらの事実から,このTmcAホモログは備え持つヘリケースドメインによりHelix45の2次構造を解きつつ,U13をガイドとしてpre-18SrRNAに結合し,アセチル化を施しているという新しい概念を持つに至った.本申請では,このTmcAホモログ(RAT:R___-NA A___-cetylT___-ransferase)がU13をガイドとしてpre-18SrRNAを認識し,その2次構造を解き,アセチル化を行う分子機構を解明し,次いで,そのアセチル化を認識したrRNA切断酵素がpre-18SrRNAをプロセシングするまでの分子機構を解明する.今年度は,RNA複合体の調製系を構築することを目指したが,酵母により発現されたmTmcAの安定性が著しく低く,その原因がC末端領域にあることがわかったので,C末端領域の欠失変異体の調製系を構築した.野生型よりも安定な分子として精製できることが分かり,また,それらのATPase活性も確認できた.アセチル基転移活性については,連携研究者の拠点(鈴木研究室)との共同研究により,質量分析装置を用いて評価したが,十分な活性は確認されなかった.活性を有する溶媒条件を引き続き検討するとともに,各変異体の結晶化条件のスクリーニングを開始した.リボソームは翻訳の基幹装置であり,その生合成機構の解明は,生命現象解明の中心的課題である.本研究では,rRNAの成熟過程を,アセチル基転移酵素とガイドsnoRNAの複合体解析を通して解明することを研究目的としている.連携研究者の鈴木勉(東大・院工)は,最近,真核生物においてrRNAのHelix45のアセチル化に関与する必須遺伝子を同定したが,この遺伝子は我々が構造解析したヘリカーゼ機能を持つtRNAアセチル基転移酵素TmcAのホモログをコードしている.我々はこれらの事実から,このTmcAホモログは備え持つヘリケースドメインによりHelix45の2次構造を解きつつ,U13をガイドとしてpre-18SrRNAに結合し,アセチル化を施しているという新しい概念を持つに至った.本申請では,このTmcAホモログ(RAT:RNA AcetylTransferase)がU13をガイドとしてpre-18SrRNAを認識し,その2次構造を解き,アセチル化を行う分子機構を解明し,次いで,そのアセチル化を認識したrRNA切断酵素がpre-18SrRNAをプロセシングするまでの分子機構を解明する.今年度は,前年度までに調製した種々のマウス由来RAr(mRAT)の活性を,連携研究者の拠点(鈴木研究室)との共同研究により,質量分析装置で評価した.種々の溶媒条件にて活性を評価した結果,特定の塩濃度の条件下でHelix45周辺のRNAフラグメントにアセチル基を転移する活性を発現することが明らかになった.結晶構造解析に向けては,種々のmRAT変異体を調製し,結晶化スクリーニングを行ったが,解析可能な良好な結晶を得ることは出来なかった.また,酵母由来のRATの大量調製系を構築し,得られた蛋白質のATPase活性を確認した.さらに,その結晶化スクリーニングを開始した.リボソームは翻訳の基幹装置であり,その生合成機構の解明は,生命現象解明の中心的課題である.本研究では,rRNAの成熟過程を,アセチル基転移酵素とガイドsnoRNAの複合体解析を通して解明することを研究目的としている.鈴木勉(東大・院工)は,最近,真核生物においてrRNAのHelix45のアセチル化に関与する必須遺伝子を同定したが,この遺伝子は,我々が構造解析したtRNAアセチル基転移酵素TmcAのホモログをコードしている.
プローブ光の偏向を利用した化学物質の細胞への毒性の迅速判定技術の確立

化学物質の生体への毒性は今まで人間への被害報告で分かったものが多いが、現在動物実験あるいはin-vitro細胞培養実験で研究されるようになった。一方、ある化学物質が細胞に対して強い毒性を示す場合、その化学物質の存在により生存細胞が死滅したりするので、細胞膜近傍を通すプローブ光の偏向信号が大きく変化する。本研究はこの発想に基づいて、プローブ光一本で化学物質の細胞への毒性を判定する方法を開発した。ヒト肝臓由来のHepG2細胞に対して330370nmの紫外線が強い殺傷力を持つことを明らかにした。また、アルコール及び過酸化水素の毒性も検討した。現在、世界で使用されている人工化学物質の総数だけでも、1000万種類を超えているといわれ、しかも、その数は年々増加している。しかし、その殆どの化学物質の生体への毒性は明らかにされていない。一方、ある化学物質が細胞に対して強い毒性を示す場合、その化学物質の存在により生存細胞が死滅したり、細胞膜内外の物質輸送が著しく変化したりするので、細胞膜近傍を通すプローブ光の偏向信号が大きく変化する。従って、プローブ光の偏向信号をモニタリング、解析することにより、化学物質の細胞への毒性を迅速に判別できると考えられる。本研究はこの発想に基づいて、単一細胞の細胞膜近傍を通すプローブ光の偏向を測定することにより、化学物質の細胞への毒性を迅速的に判定しようとしている。人工肝臓にもしばしば用いられるHepG2細胞を培養液(10%FBS、DMEM)で培養した。培養した細胞の近傍にプローブ光をあて偏向信号を測定した。また、紫外可視光のHepG2細胞への殺傷力を検討した。結果として、310nm以上の紫外可視光で照射する場合、10分間の照射でほぼすべての細胞を死滅したことを明らかかに下。次に、照射光の波長の影響を調べた。その結果、330nm350nmあたりの紫外可視光が細胞へ殺傷力があることが分かった。さらに、生きている細胞に紫外可視光を連続照射しながら偏向信号の変化をモニタリングできる測定系を作成した。紫外線でHepG2細胞を連続照射し、一定時間後細胞は死滅することを確認した。また、細胞死滅する前に大きな偏向信号を示すことも分かった。また、過酸化水素のHepG2細胞への殺傷力も明らかにした。培養液に過酸化水素の濃度が10^<-4>mol/L程度になると細胞の生存率が低くなることが分かった。従来の培養実験で得た過酸化水素の毒性に関する知見は偏向測定法とほぼ一致した。更に、細胞膜輸送物質の同定と定量を目指すキャピラリー電気泳動分析も行った。まず、紫外可視光のHepG2細胞への殺傷力を検討した。結果として、330nm350nmの紫外可視光が細胞へ殺傷力があることが分かった。また、生きている細胞に紫外可視光を連続照射する場合、細胞死滅する前に大きな偏向信号を示すことも分かった。更に、過酸化水素もHepG2細胞へ殺傷力があることも明らかにした。また、HepG2細胞培養液にグルコースを添加すると、偏向信号が大きくなり、細胞膜内外の物質輸送がより大きくなっており、細胞の活性が高くなっていることを示唆した。一方、培養液に30%のアルコールを添加するとHepG2細胞が即死となり、10%のアルコールを添加しても細胞の生存率が大きく減少したことが分かった。更に、細胞膜輸送物質の同定と定量を目指すキャピラリー電気泳動分析、細胞内蛋白質の定量を目指す等電点電気泳動実験も行い、微量蛋白質を測定できるキャピラリー電気泳動法も開発した。また、光照射により発生した活性酸素の化学発光測定法も検討した。
後傾立位の位置情報としての膝蓋骨移動、および踵部圧分布の大きな変化

本研究は、後傾立位時の膝蓋骨移動、および踵部圧分布の大きな変化が、後傾立位の位置情報になることを検討した。平成22年度と23年度は後傾時の膝蓋骨の上方移動に焦点を当て、それぞれ26名、9名の健常者を対象に検討した。その結果、膝蓋骨移動に関する情報は位置情報として重要であること、および膝蓋骨上部の軽い圧迫が膝蓋骨の移動を知覚し易くすることを明らかにした。平成24年度と25年度は、踵部圧分布の大きな変化に焦点を当て、それぞれ9名、15名の健常者を対象に検討した。その結果、後傾時の踵圧情報の大きな変化が位置情報になり得ること、および圧情報の付加効果は位置知覚能が低い場合に有効であることが示唆された。大腿直筋が活動することにより膝蓋骨が上方に変位することに着目し、後傾時に膝蓋骨が上方に変位することに伴う感覚情報が位置情報となるのではないかと考え、以下の2つのことを検討した。最初に、安静立位から後傾した場合の膝蓋骨の上方への変位の様相と、膝蓋骨が上方に変位したことの知覚について検討した。被験者は無作為に抽出した12名であった。一人の被験者に対して安静立位からの後傾を4試行ずつ行なわせた。12名中8名は4試行全てにおいて後傾に伴う膝蓋骨の上方変位が確認できた。3名は4試行ともに膝蓋骨の上方変位が確認できなかった。残りの1名は、膝蓋骨の変位が確認できた試行とできなかった試行とが混在していた。後傾時に膝蓋骨が変位する被験者とそうでない被験者の存在が明らかとなった。そして、膝蓋骨が上方変位した試行にける変位の大きさは平均9mmであり、膝蓋骨の変位を知覚できた試行の割合は約91%と高かった。膝蓋骨が上方変位を開始した立位位置と膝蓋骨の変位を知覚した立位位置との相関は、r=0.91と非常に高かった。このことから、安静立位から後傾した場合の膝蓋骨の上方への変位は、正確に知覚され、位置情報として重要である可能性が示唆された。次に、安静立位からの後傾時に膝蓋骨が確実に上方へ変位する被験者14名を対象に、膝蓋骨の変位を知覚した立位位置に近い位置で知覚能が特異的に高まるか否かを立位位置再現能力から検討した。参照位置を、膝蓋骨の変位を知覚した立位位置に最も近い位置(膝蓋骨変位知覚位置)を中心として並べ替えた。その結果、膝蓋骨変位知覚位置での知覚誤差は小さく、最後傾位置での知覚能とほぼ同じ値を示し、その前方および後方の位置でのそれよりも小さく、前方の値との間に有意差が認めちれた。このことにより、膝蓋骨が上方に変位することによって発生する感覚情報は、位置情報として機能していた可能性が示唆された。今年度の目的は、後傾時の立位位置知覚能を高めるために膝蓋骨上縁部からの体性感覚情報の変化を知覚し易くする方法を検討することである。そのための方法として、膝蓋骨上縁部に圧迫を加えて、膝蓋骨の移動にともなって発生する皮膚の変形の知覚を容易にさせることとした。対象は、健常な大学生9名で、いずれも後傾時に膝蓋骨の上方移動が確認された者である。手順:安静立位位置の測定の後、安静立位位置よりやや前方からゆっくりと後傾させた。この後傾中に膝蓋骨の移動を知覚したら利き手に持ったスイッチを素早く押すように指示した。この試行を各条件において15試行ずつ行った。以下の3つの条件を設定した:コントロール条件(非圧迫条件)、150gの力で圧迫する条件(150g条件)、および300gの力で圧迫する条件(300g条件)。圧迫条件では、厚さ10mm、高さ15mm、幅30mmのゴム製の直方体を用いた。この直方体に荷重センサーを取り付け、圧迫時の強度が所定の値になるように、伸縮性テープの貼り方の強さを調節した。コントロール条件を最初に実施し、圧迫条件の順番は被験者毎にランダムとした。圧迫条件の終了毎に、コントロール条件での知覚強度を5としたときの知覚強度を申告させた。結果:知覚強度は、コントロール条件での5に対して、150g条件では5.8±1.5、300g条件では6.7±2.8と、強度が増すと知覚強度も増す傾向にあったが、いずれも有意ではなかった。

9名中、圧迫条件の知覚強度がコントロール条件よりも低いと申告した被験者が2名いた。この2名のコメントは、「圧迫は邪魔ではないが不自然であった。」、「膝蓋骨の動きを邪魔されている感じがした。」というものであった。多くの被験者では、圧迫によって知覚強度が増し、圧迫の効果が認められた。しかし、強度が減る被験者もいたことから、適応や形状について吟味したい。研究の目的:前後方向における立位位置知覚能における踵部からの圧情報付加の効果を検討するため。対象と方法:対象は健常な大学生15名(男性8名、女性7名)で、いずれも本学医学倫理審査委員会により承認された目的、手順、リスク、対応等の説明に同意して参加した。前後方向における立位位置知覚能の検討は、足圧中心位置が40、35、30、25、および20%FLの5つの位置で行われた。この立位位置知覚能の実験手順は先行研究(Fujiwara, Asai, et al., 1999)に基づいて行われ、立位位置知覚能は参照位置と再現位置との絶対誤差で評価した。踵部への圧刺激は、直径5mm、厚さ3mmもしくは4mm、厚さ2mmの金属を踵骨隆起内側突起部に踵皮膚上から貼付することにより行われた。実験は、踵圧刺激有条件と踵圧刺激無条件(コントロール)との2つで、被験者ごとにランダムな順番で行われた。結果:絶対誤差の平均値は、先行研究と同様な参照位置による有意な影響があった。各参照位置ともに圧刺激の有意な影響は認められなかった。しかし、圧刺激による絶対誤差への影響は、個人毎に異なっていた。このため、参照位置毎にコントロールでの絶対誤差に対して±30%以上の差が認められた人数について、コントロールとの違いをχ二乗検定にて検討した。その結果、全ての参照位置で、有意な違いが認められた。また、参照位置毎にコントロールの絶対誤差とこの値に対する刺激時の値の増減の比率との相関を求めたところ、全ての参照位置で負の相関が認められ、このうち40%FL、30%FL、および20%FLでは有意な相関が認められた。結論:踵圧刺激の位置知覚能への効果は個人毎に異なるが、全ての参照位置に共通してコントロールの絶対誤差が大きいほど圧刺激により知覚能が高まり、絶対誤差が小さいほど知覚能が低くなった。【目的】本研究の目的は、後傾立位位置の位置知覚能における踵部からの圧情報の機能的な役割について検討することである。【対象と方法】対象は健常な若年成人9名であり、金沢大学医学倫理審査委員会の承認を受けた研究の目的、方法等についての説明を受けた後に、同意書を提出して参加した。測定項目は、最後傾位置、転倒開始位置、および立位位置知覚能の3つであり、それぞれ踵部冷却の有無による条件下(冷却条件、非冷却条件)で実施された。立位位置知覚能は、参照位置と再現位置との絶対誤差によって評価された。前後方向の立位位置は、足圧中心位置の足長に対する踵点からの相対距離で表した。参照位置は、45%FLから20%FLまでの5%FL毎に6箇所定めた。踵部の冷却は、我々の先行研究に準じて行った。【結果】最後傾位置は、冷却条件(17.5%FL)で非冷却条件(19.6%FL)よりも有意に後方にあった(t=2.89, p<0.05)。転倒開始位置(約12%FL)は、冷却による有意差はなかった。各参照位置の絶対誤差の冷却による影響は25%FLでのみ認められた(t=2.89、p<0.05)。また、非冷却時の25%FLでの絶対誤差は、20%FLと30%FLでの誤差より求めた予測値に対して有意に小さかった(t=3.78、p<0.01)。【考察】最後傾位置の踵部冷却による有意な後方変位は、先行研究(Asai, Fujiwara et al. 1990)を支持するものであり、この位置の知覚のための知覚参照枠に踵圧情報が貢献している可能性が示唆された。
超短光パルス制御による励起子非線形光学応答制御

半導体薄膜中に閉じ込められた励起子の光学非線形性を利用した超高速光デバイスを実現するために、励起光パルスを制御して励起子応答を制御することを目的に研究を行なった。その結果、励起するレーザーパルスのスペクトル幅を制御して複数の励起子準位を励起することで、励起子準位間の干渉効果に起因した高強度な超高速応答を得られることが分かった。また、励起子状態を光制御するための基礎的な知見を得ることができた。これらの結果は、高光学非線形性と超高速応答性が要求される超高速光スイッチの実現に向けて、重要な知見であると考える。半導体薄膜中に閉じ込められた励起子の光学非線形性に基づいた超高速光デバイスを実現するために、励起光パルスを制御することで、励起子の光学非線形効果と応答速度を制御することを目的に研究を行なっている。本研究では、薄膜の膜厚を100 nm程度として、励起子を弱く閉じ込めることで、量子井戸構造などよりも非常に大きな非線形光学応答が得られる現象(非局所誘起エネルギー・サイズ二重共鳴効果)に注目している。膜厚110 nmのGaAs薄膜を試料として、縮退四光波混合(Degenerate Four Wave Mixing, DFWM)法および反射型ポンプ・プローブ法により、閉じ込め励起子の緩和特性を測定するし、光応答特性を評価した。非線形光学応答を評価するために、超短パルスレーザーのスペクトル幅を変えながら、DFWM信号測定を行った。その場合に、時間領域でパルス幅程度の超高速応答を得られることが、前年度に見出されていたが、レーザーの中心エネルギーを変えることで、複数の励起子準位からの応答が重ね合わされるためにDFWM信号強度が強くなること、また、パルス幅が変わらないにもかかわらず、よりエネルギー差の大きい励起子準位間の干渉効果が重畳するようになるため、超高速応答が得られるようになることを明らかにした。本研究は、高い評価を得て、日本物理学会発行の英文誌Journal of the Physical Society of Japanにおいて注目論文に選ばれた。また、フェムト秒時間領域における励起子の挙動を明らかにすることを目的に、反射型ポンプ・プローブ法による励起子応答測定を行った。その結果、パルス幅100フェムト秒程度の超短パルスを用いているにもかかわらず、数ピコ秒にも渡る信号の立ち上がりが存在することが見出された。この遅い立ち上がりは、励起子-ポラリトンの伝播に起因していると考えられ、来年度は、詳細な実験を行なっていく予定である。半導体薄膜中に閉じ込められた励起子の光学非線形性に基づいた超高速光デバイスを実現するために、励起光パルスを制御することで、励起子の光学非線形効果と応答速度を制御することを目的とした。特に、膜厚100nm程度の薄膜内に閉じ込められた励起子が示す大きな非線形光学応答に注目した。平成20年度の成果は以下の通りである。1.縮退四光波混合(DFWM)測定を行う2本のビームに、さらに1本のパルス列を追加して励起子密度を変えて測定を行った。このパルス列の偏光を他の2本と直交させることにより、過渡応答信号の波形に影響を与えずに、励起子の密度だけを変えることが可能となった。この実験の結果、励起子密度の増加とともに、信号強度が低下するが、パルス幅程度の超高速応答は変化しないことが明らかになった。したがって、前年度に見出した超高速応答が超高速光スイッチへ展開することが可能であると考えられる。2.信号強度の低下を抑制する手法を見出すために、DFWM測定における2本のパルス光強度を様々に変えて測定を行った。その結果、パルス光強度の変化により、信号強度が大きく変化した。この変化の起源は、励起子ラビ振動によるものであると考えられ、さらに量子ドットなどで報告されるよりも50倍程度大きい励起子双極子モーメントを本試料が有していることが明らかになった。3.ポンプープローブ信号に現れるパルス幅よりもはるかに遅い信号立ち上がりが励起子ポラリトンの伝播に起因するものであり、約40K程度でその効果が消失することを明らかにした。この伝播効果は励起子の時間発展を反映しているものと考えられ、励起子の空間的なコヒーレンスに依存している。以上の結果は、光パルスにより励起子状態を制御できる可能性を示すものであり、光スイッチへの展開に大きな貢献を与えると考えている。
下痢性貝毒原因渦鞭毛藻の分類及び生態学的研究

下痢性貝毒は,ディノフィシス属,渦鞭毛藻を摂食した貝類が毒化する現象であり,水産上の大きな問題となっている.ディノフィシス属渦鞭毛藻は,何れも培養ができないため,培養実験に基ずく生理生態的特性に関する研究や,毒化機構の解明などに関する研究には着手できない.本研究では,ディノフィシス属の栄養形式を明らかにし,培養法を確立することを主な目的とした.初年度には,まず溶存態栄養による生長の可能性を検討するために,減菌海水で希釈洗浄したディノフシス細胞を,各種の有機物を加えた栄養塩添加海水培地に接種したが,生長は見られなかった.一方,操作の不備によって細菌が増殖した培地や,ネットによって大型の藻類を除いた海水中などでは,ディノフィシスの生長がみられ,捕食栄養の可能性が示唆された.本年度は,捕食栄養の可能性を研究するために,ディノフィシスを各種の微細藻類と共に培養することを試みた.また,藍藻タイプの藻類がディノフィシスの細胞内に共生しているとの論文が出されたため,蛍光顕微鏡で観察したところ,オレンジ色のヒィコビリン蛍光が観察された.そこで,フィコビリンを持つ藍藻,クリプト藻との関連について重点的に検討した結果,東京湾より分離したクリプト藻プラジオセルミヌ?がディノフィシスに取込まれることが解った.両者の関係は,未だ明確ではないが,ディノフィシスの中には,クリプト藻を取込んで消化吸収するタイプと,長期間細胞内に保持するタイプとがあり,前者では捕食,後者では共生関係であると考えられた.また, D.fortii, D.caudataに関しては,プラジオセルミスとともに培養することによって1細胞から数十細胞にまで増殖することが明らかになったが,完全に培養するには至らなかった.今後も培養条件の検討を重ねる必要がある.下痢性貝毒は,ディノフィシス属,渦鞭毛藻を摂食した貝類が毒化する現象であり,水産上の大きな問題となっている.ディノフィシス属渦鞭毛藻は,何れも培養ができないため,培養実験に基ずく生理生態的特性に関する研究や,毒化機構の解明などに関する研究には着手できない.本研究では,ディノフィシス属の栄養形式を明らかにし,培養法を確立することを主な目的とした.初年度には,まず溶存態栄養による生長の可能性を検討するために,減菌海水で希釈洗浄したディノフシス細胞を,各種の有機物を加えた栄養塩添加海水培地に接種したが,生長は見られなかった.一方,操作の不備によって細菌が増殖した培地や,ネットによって大型の藻類を除いた海水中などでは,ディノフィシスの生長がみられ,捕食栄養の可能性が示唆された.本年度は,捕食栄養の可能性を研究するために,ディノフィシスを各種の微細藻類と共に培養することを試みた.また,藍藻タイプの藻類がディノフィシスの細胞内に共生しているとの論文が出されたため,蛍光顕微鏡で観察したところ,オレンジ色のヒィコビリン蛍光が観察された.そこで,フィコビリンを持つ藍藻,クリプト藻との関連について重点的に検討した結果,東京湾より分離したクリプト藻プラジオセルミヌ?がディノフィシスに取込まれることが解った.両者の関係は,未だ明確ではないが,ディノフィシスの中には,クリプト藻を取込んで消化吸収するタイプと,長期間細胞内に保持するタイプとがあり,前者では捕食,後者では共生関係であると考えられた.また, D.fortii, D.caudataに関しては,プラジオセルミスとともに培養することによって1細胞から数十細胞にまで増殖することが明らかになったが,完全に培養するには至らなかった.今後も培養条件の検討を重ねる必要がある.下痢性貝毒は、Dinophysis属の渦鞭毛藻を摂食したホタテ貝,コタマ貝などが毒化する現象であり、水産上の大きな問題となっている。Dinophysis属の中で毒性が確認されているのは、D.fortiiのほか数種類であるが、何れも培養ができないため、毒化機構などに関する研究は行き詰っていると言える。これらの種の生態学的特徴や分類形質の変異等を明らかにすることを目的とし、培養法の確立を試みた。これらの種は完全独立栄養ではなく、有機栄養,または補食栄養を行っていると考えられるため、本年度は先ず有機栄養の可能性について検討を加えた。1986年6月に岩手県越喜来湾で採集したD.fortiiを、滅菌海水で数回洗浄し、直接各種の有機物(ビタミン類,植物ホルモン,イースト抽出物,プリン・ピリミジン類等)を加えた培養液に無菌的に接種し、その後の細胞数の変化を観察した。この結果、全ての培養液において、D.fortiiは10日以内に死滅した。一方、同時期に10μmのプランクトンネットで濾過した海水に接種した細胞は約5ケ月間生存し、その間に細胞分裂も確認された。濾過海水中には、小型の珪藻,渦鞭毛藻,その他の鞭毛藻が長期間存在した。D.fortiiは濾過海水中に生育したそれらの微小生物を捕食することによって生存することができたものと考えられる。次年度に関しては、D.fortiiの捕食栄養に着目し、餌生物の検索に主眼を置いて研究を進める。また、本年度は日本近海に出現するDinophysis属の渦鞭毛藻の分類学的特徴,出現海域等について検討し、その成果を出版した。
アメリカの学術学会における女性研究者支援政策の研究：女性会派から専門学会への展開

本研究は、アメリカ合衆国の学術学会内に女性会派が誕生し専門学会へと発展していく中、どのような女性研究者支援政策が提言されたのか、さらに、専門学会となった女性会派が、当該学問分野の変革をどのように試みたのかを解明することを目的する。ケーススタディとした三つの専門学会は、共通して、研究の主体としての女性の地位の確立のために、(1)学術学会内および高等教育制度内のあらゆる性差別の撤廃、(2)家庭という私的な領域に属する諸問題、とりわけ、妊娠、出産、そして育児という従来は私的な問題とされていた問題を学術研究および女性研究者支援政策に組み込んでいくべきであることを要求し、具体的な政策提言をおこなった。アメリカ心理学会(American Psychological Association、以下、APAと略記)において女性委員会ーより正確にはその前身組織「心理学における女性の地位に関するタスクフォース」(Helen S. Astin委員長)ーが成立した直接の契機は、心理学および心理学会における性差別克服を目指して直接行動をおこなった女性心理学者たちの会派であった、心理学における女性連合(Association for Women in Psychology、以下、AWPと略記)によるAPA執行部への働きかけであり、これなしにはAPAの女性研究者支援政策は発動しえなかった。さらには、タスクフォース設置は、AWPが提出した、性差別克服のための膨大な要求の一環であった。その基本的な方策とは、一方では連邦政府による法的な規制(EEOCによる勧告、大統領命令11375によるアファーマティブ・アクション、さらには合衆国憲法修正案ERAの可決など)を求めつつも、他方では、妊娠、出産、そして育児という、従来は家庭という私的な領域の問題として、特に女性の研究者への支援政策の中には入らなかった問題までに踏み込んだものであった。しかしながら、タスクフォース成立の時点においては、この後者の問題認識は、少なくともAPA理事会やカウンシルに共有されるものではなく、AWPにとっては以降の課題として残った。このAWPとAPAの関係を、前年度の研究で明らかにした、アメリカ歴史学会(AHA)とその女性会派であった、女性歴史家調整委員会(CCWHP)と比較してみると、前者の方がはるかに、女性会派対学会執行部という対立の構図が明らかになる。この原因は、AWPがまずもって、フェミニストたちのグループであり、心理学会内における活動以上に、学会の外における社会改革運動を重視したことにあったからであるが、それはまた、アメリカ社会における心理学という学問的認知に関わる問題でもあったと考えられる。Coordinating Committee on Women in the Historical Profession(女性歴史家調整委員会、以下、CCWHPと略記)は、キャロル(Berenice A. Carroll, 1932-)とラーナー(Gerda Lerner, 1920-2013)という二人の女性歴史家が中心になってアメリカ歴史学会(以下、AHAと略記)の1969年年次大会において「AHAが設立する公式の委員会やAHAが採用する決議とは完全に独立し、果たすべきすべてのことを徹底的に議論し、圧力をかけ続け、情報の流通をおこなう」ための会派として結成したものであり、(1)1歴史専門職へ女性をリクルートすること、また歴史専門職における女性に地位の向上、2歴史専門職における女性差別への反対、3女性史分野における研究と教育の振興、という三つの目的を掲げ、(2)最初の執行部は、歴史学における女性あるいは広く女性問題についての非専門家から構成されていた。(3)AHAのカウンシルへ、女性歴史家が直面している問題について調査し報告するための女性委員会をつくるように請願書と決議文を提出した。創立時から、「社会運動(上記目的の1と2)」と「教育・研究(同上、3)」の双方を抱えた組織の困難さに直面しており、それはたとえば、二人の共同代表をおいて、「社会運動」と「教育・研究」を分担するという組織の規約をつくったものの、1972年度は共同代表が一人のみになるというように、後続執行部選出の難航さに直面する。その結果、1974年には新たに、女性史会議グループ(Conference Group on Women's History)を設立し、こちらのグループが「教育・研究」を担当し、組織的分離をおこなわざるをえなくなった。本研究は、アメリカ歴史学会(AHA)、アメリカ心理学会(APA)、アメリカ社会学会(ASA)の三学会について、女性研究者支援を目的に、これらの母学会と関係を維持しつつも、独立していった女性研究者支援のための三つの専門学会について、その設立の契機、特筆すべき活動、女性研究者支のための基本的政策を分析するものである。本年度はこのうち、Sociologists for Women in Society(以下、SWSと略記)を中心に研究を進めた。SWSは、ASAの中に創られた女性会派を起源としており、この女性会派の働きかけによって、1970年、学会内に女性委員会(Committee on the Status of Women in Sociology)が新設された。

さらにこの女性会派は、この女性委員会とは別に、今度はASAの外に自分たちの専門学会であるSWSを立ち上げる。この専門学会SWSは順調に拡大を続け、年次研究大会や学会賞の設立はもちろん、1987年には専門誌Gender & Societyの発刊を開始し、名実ともに、社会学分野の一専門学会として確固とした認知を受けるようになり現在に至っている。アリス・S・ロッシ(1922 -2009)がその中心人物であったが、この組織の特長は以下のとおりであった。女性会派はその名前のとおり、政治運動を目的としての組織であるから、当然、差別の克服と機会の拡大といった問題を主に扱うことになる。しかしながら、専門学会としての組織は、学術研究を重視せざるをえない。SWSは、少なくとも理論的には、学術研究としての既存の学問の変革が、既存の社会の変革に結びつく筋道を示そうとして、上記の二重の課題を達成しようとした。SWSの第二の特徴は、この組織が分離主義(separatism)を退けたことである。それは、組織として男性会員を認めただけでなく、組織の目的にも、男女両性のための学問研究としての社会学研究が明確に書き込まれていた。比較・国際教育学、高等教育論前年度におこなったアメリカ歴史学会(AHA)とその女性会派であった女性歴史家調整委員会(CCWHP)について、さらには、アメリカ心理学会(APA)と心理学における女性連合(AWP)との関係について、いずれも査読付論文として公表したことで、最終年度の課題(アメリカ社会学会における女性会派の専門学会への展開)への区切りとすることができた。研究課題3(女性研究者への支援政策によって、学会の中で女性研究者の活動の場が拡大するにつれ、当該の学会は、ジェンダーの視点の導入による学問上のプラクティス革新という課題にどのような役割を果たしたのか。また、クライメイトの変革についてはどうであったのか。これは、人文社会科学系三学術学会で差異が見られるのか)のインタビュー調査については、社会学分野が未着手であるが、これを除いては、順調な進行状況である。歴史学、心理学、社会学という三つの分野で、女性研究者支援を、女性会派から専門学会への展開という観点から、比較分析するという研究計画は、社会学分野における研究課題を残すのみになった。ただし、元々の研究計画では予定していなかったが、上記の三分野よりももっと若い学問分野と言えるアメリカ研究(American Studies)を入れることで、より精密な比較研究が可能になると考えられるため、American Studies Associationの事例を加えていく。
原子層制御蒸着法および局所磁性測定法を用いた高スピン分極合金の探索と最適化

スピントロニクスの分野では,デバイスの高性能化に向けて高スピン分極電流源の探索が鍵となっている.なかでも,ホイスラー合金と呼ばれる物質群は,伝導電子が100%スピン分極した「ハーフメタル」物質であると理論予測されており,国内外のいくつかのグループにより精力的に研究されている.このような背景のもと,当研究グループでは,薄膜成長を原子層レベルで制御することによって合金規則度や界面構造が制御されたホイスラー合金やそれと類似構造をもつ新規合金の薄膜を作製し,原子核をブローブとした局所的な磁性測定手段であるメスバウアー分光法や放射光核共鳴散乱法を用いて規則度の乱れや界面の影響を精密に評価することによって,高スピン分極合金の探索にブレイクスルーをもたらすことを目指してきた.平成22年度は,前年度行われたCo_2MnSnホイスラー合金薄膜の界面磁気状態やその温度依存性の研究に引き続き,Co_2MnSn合金薄膜やCo_2FeSn合金薄膜を用いた磁気トンネル接合の研究を中心に,スピン分極電流源の研究を推進した.Co_2FeSnは熱平衡状態では存在しない合金であるが,原子層レベルで成長を制御することにより薄膜作製に成功し,これを用いた磁気トンネル接合のトンネル磁気抵抗効果の観測に成功した.これらの結果は,スピン分極電流源の候補物質を非平衡物質にまで拡げるものとなっている.一方,Co_2MnSn層とFe層を強磁性層として用いた磁気トンネル接合において,磁気抵抗効果の符号が温度に依存して反転する現象が見い出された.この現象は,MgOバリア層内の磁性不純物が電子のトンネル過程に寄与することにより,通常スピン方向に依らないとされている電子透過確率がスピン依存するようになる,というモデルにより説明できる.室温付近でのトンネル磁気抵抗特性改善のためには,このような効果を低減することが重要であると提言する結果となっている.以上のように,高スピン分極電流源の探索に関するユニークな成果が得られた.スピントロニクスの分野では,デバイスの高性能化に向けて高スピン分極電流源の探索が鍵となっている.なかでも,ホイスラー合金と呼ばれる物質群は,伝導電子が100%スピン分極した「ハーフメタル」であると理論予測されており,国内外のいくつかのグループにより精力的に研究されている.当研究グループでは,薄膜成長を原子層レベルで制御することによって合金規則度や界面構造が制御されたホイスラー合金やそれと類似構造をもつ新規合金の薄膜を作製し,原子核をプローブとした局所的な磁性測定手段であるメスバウアー分光法や放射光核共鳴散乱法を用いて規則度の乱れや界面の影響を精密に評価することによって,高スピン分極合金の探索にブレイクスルーをもたらすことを目指している.また,高スピン分極電流源の候補として,強磁性絶縁体によるトンネル効果を用いたトンネル型スピンフィルター素子の研究にも取り組んでいる.平成21年度は,Co_2MnSnホイスラー合金を中心に,ホイスラー合金薄膜の界面磁性およびトンネル磁気抵抗効果との相関について研究を進めた.その結果,Co_2MnSn薄膜の界面磁気状態が界面で接する物質によって大きく異なることを示す結果が得られた.顕著な界面効果がみられたCrとの界面について,内部磁場の温度依存性を調べたところ,それほど顕著な温度依存性を示さないことがわかった.また,Co_2MnSn強磁性層とMgOバリア層からなる磁気トンネル接合においては,局所磁性と磁気抵抗効果の相関を示すデータが得られた.これらの結果は,ホイスラー合金系磁気トンネル接合で問題とされている磁気抵抗変化率の大きな温度依存性の原因解明に向けてユニークな情報となっている.一方,トンネル型スピンフィルター素子においては,110Kで約4%のスピン分極電流が得られた.以上のように,高スピン分極電流源の探索に向けて,一定の成果が得られた.スピントロニクスの分野では,デバイスの高性能化に向けて高スピン分極電流源の探索が鍵となっている.なかでも,ホイスラー合金と呼ばれる物質群は,伝導電子が100%スピン分極した「ハーフメタル」物質であると理論予測されており,国内外のいくつかのグループにより精力的に研究されている.このような背景のもと,当研究グループでは,薄膜成長を原子層レベルで制御することによって合金規則度や界面構造が制御されたホイスラー合金やそれと類似構造をもつ新規合金の薄膜を作製し,原子核をブローブとした局所的な磁性測定手段であるメスバウアー分光法や放射光核共鳴散乱法を用いて規則度の乱れや界面の影響を精密に評価することによって,高スピン分極合金の探索にブレイクスルーをもたらすことを目指してきた.平成22年度は,前年度行われたCo_2MnSnホイスラー合金薄膜の界面磁気状態やその温度依存性の研究に引き続き,Co_2MnSn合金薄膜やCo_2FeSn合金薄膜を用いた磁気トンネル接合の研究を中心に,スピン分極電流源の研究を推進した.Co_2FeSnは熱平衡状態では存在しない合金であるが,原子層レベルで成長を制御することにより薄膜作製に成功し,これを用いた磁気トンネル接合のトンネル磁気抵抗効果の観測に成功した.これらの結果は,スピン分極電流源の候補物質を非平衡物質にまで拡げるものとなっている.一方,Co_2MnSn層とFe層を強磁性層として用いた磁気トンネル接合において,磁気抵抗効果の符号が温度に依存して反転する現象が見い出された.

この現象は,MgOバリア層内の磁性不純物が電子のトンネル過程に寄与することにより,通常スピン方向に依らないとされている電子透過確率がスピン依存するようになる,というモデルにより説明できる.室温付近でのトンネル磁気抵抗特性改善のためには,このような効果を低減することが重要であると提言する結果となっている.以上のように,高スピン分極電流源の探索に関するユニークな成果が得られた.
MRI内生体組織マイクロマニピュレーションの研究

本研究はMRI内と近傍で数十μmの微小な機械的マニピュレーションを行なうMRI内生体組織マイクロマニピュレーションの研究である。昨年度はMRIに対して電磁的適合性を有し、かつマイクロの操作が可能なマニピュレータとコントローラを製作した。本年度はMRI対応性の評価とコンピュータによる統合を行なった。はじめに、マニピュレータとMRIの相互の影響を定量的に評価した。マニピュレータの有無で同じファントム(信号源)を撮影したときの画像で評価した。当初計画と異なり、低分解能(1mm)の臨床用MRIではなく、本マニピュレータの使用条件に近い高分解能(0.4mm)の実験用MRIを使用した。その結果、マニピュレータの存在による画像の歪は全く見られなかった。一方でS/N比は約半分(11.3から6.6)に低下した。主要な構造物は分かる画質ではあるが、今後の改良が求められる。またMRIの撮影によってマニピュレータのセンサに影響があることがオシロスコープで認められたが、撮影中にマニピュレータを動かす必要はないので大きな問題にはならない。次に、MRI対応マニピュレータコントローラを制御するコンピュータシステムを構築した。この制御コンピュータはリアルタイムOS(RT-LINUX)により2msec間隔でPID制御された。また、当初計画にはないがシステムの完成度を上げるために、マン-マシンインターフェイスとなるマスタアーム(ジョイスティック)を製作した。従来のキーボードによる入力と異なり、これによって操作者は直感的な入力が可能なる。また、MRI画像と顕微鏡などの実体画像を統合する上でお互いの座標系の統合(レジストレーション)を行なう必要がある。その精度について従来のMRI対応マニピュレータを用いて検討を行なった。その結果、介在する座標系を排除することで高い精度が得られること明らかになった。本件はMRI内と近傍で数μmから数十μmの微小な機械的マニピュレーションを行なうMRI内生体組織マイクロマニピュレーションの研究である。MRIは精密で強力な磁場を有しているので、非磁性で高度な電磁適合性を有し、かつマイクロの操作が可能なマニピュレータとコントローラが必要となる。そのため、本研究ではアクチュエータ・センサとMRIが相互に悪影響を及ぼさないことが研究の要点となる。本年度ではMRI画像に悪影響を及ぼさず、正常に稼動するピエゾ素子-歪ゲージのアクチュエータモジュールを設計製作する。凡そストロークが10μm、応答周波数は1kHzと設定される。4μmから16μmのストロークを持つ積層ピエゾ素子をMRI (Siemens社製Magnetom Impact Expert, 1.0T)内に設置し、高電圧オペアンプで駆動周波数1Hz4kHz、駆動電圧10V150V、サイン波、矩形波、三角波で駆動した。そのときのMRI画像のS/N比を測定した。その結果、S/N比200程度を得ることができた。またピエゾ素子、不在/存在時の画像に差はなく画像の歪みは生じなかった。このことからピエゾ素子がMRIに与える影響は十分に小さいことが明らかになった。一方でMRI (Siemens社製Magnetom Impact Expert, 1.0T)内でピエゾ素子フィードバック制御のために伸びを歪ゲージで測定した。歪ゲージの信号は微小であるため、MRI内で約5000倍に拡大されて、MRI室外に伝達されている。この状態でアンプ出力に含まれるノイズを測定した。非撮影時にはMRI内とMRI外ではどちらも50mVpp程度のノイズであった。一方でMRI内で撮影中には大きなノイズ(アンプの飽和限界)が測定された。今後、改善の必要がある問題であるが、MRI撮影中にフィードバック制御をかける必要は少ないので、当面の問題ではないと言える。以上の実験結果を踏まえてピエゾ素子-歪ゲージアクチュエータモジュールのコントローラを設計製作した。2本指ハンドに必要な6軸のドライバと歪ゲージアンプ、粗動用アクチュエータのためのピエゾ素子ドライバとSIN/COS発生回路、安定化電源で構成される。これらの製作部分は既存のMRI対応マニピュレータコントローラの一部として使用される。本モジュールを複数個組み合わせて多自由度のマニピュレータとマニピュレータコントローラを構成する。モジュールを弾性体機構装着することで、必要な運動への変換と不必要な運動の拘束を行なう。今後、これに前述のピエゾ素子-歪ゲージモジュールを組み込み、MRI対応性の検証を行う。またマン-マシンインターフェイスを構築し、その総合評価を行う。

次に、MRI対応マニピュレータコントローラを制御するコンピュータシステムを構築した。この制御コンピュータはリアルタイムOS(RT-LINUX)により2msec間隔でPID制御された。また、当初計画にはないがシステムの完成度を上げるために、マン-マシンインターフェイスとなるマスタアーム(ジョイスティック)を製作した。従来のキーボードによる入力と異なり、これによって操作者は直感的な入力が可能なる。また、MRI画像と顕微鏡などの実体画像を統合する上でお互いの座標系の統合(レジストレーション)を行なう必要がある。その精度について従来のMRI対応マニピュレータを用いて検討を行なった。その結果、介在する座標系を排除することで高い精度が得られること明らかになった。
LaminB1が制御する細胞老化と慢性閉塞性肺疾患

慢性閉塞性肺疾患(COPD)は喫煙を原因とし、細胞老化の亢進が病態に関与する。LaminB1の発現低下は、細胞老化進展で重要である。我々は、喫煙刺激がLaminB1発現を低下させ、Deptor発現抑制によりmTORを活性化することで細胞内ミトコンドリア量を増加させ、細胞老化を誘導することを見出した。またCOPD患者肺ではLaminB1発現が低下し、呼吸機能の低下と正相関することを明らかにした。LaminB1の発現低下が細胞老化の亢進によりCOPD病態進展に関与する可能性が示唆された。COPD患者における、LaminB1の発現を免疫組織学的検討と、肺ホモジネートを用いたウエスタンブロット法で評価した。結果COPD肺の気道上皮細胞におけるLamnB1発現低下を認めた。肺ホモジネートによる検討から、LaminB1発現低下と呼吸機能低下との相関を認めた。培養気道上皮細胞を用いた検討から、喫煙刺激により、オートファジーが誘導され、LaminB1が発現は低下し、オートファジー阻害により、LaminB1発現低下が抑制される傾向を認めた。つまり喫煙刺激による核選択的なオートファジー亢進により、LaminB1の発現が低下する可能性があると考えた。LamnB1発現低下が細胞機能に与える影響を、LaminB1ノックダウンにより検討した。LaminB1ノックダウンによりmTORが活性化し、喫煙誘導性オートファジーが抑制された。また、LaminB1ノックダウンにより、DEPTORの発現低下も認め、DEPTORのノックダウンによりmTORが活性化し、オートファジー誘導が抑制される傾向にあった。つまりLaminB1発現低下が、DEPTOR発現抑制によりmTORを活性化し、喫煙刺激によるオートファジー誘導を阻害している可能性が考えられた。6か月の喫煙曝露マウスモデルでは、マウス肺におけるLaminB1の発現低下を認め、p62の発現亢進からは不十分なオートファジー分解が、p21,p-HistoneH2AXの発現亢進から細胞老化の亢進が示唆された。以上検討から、喫煙刺激による核ラミンのオートファジー分解亢進により、LaminB1発現が低下する。LaminB1発現低下によるDEPTOR発現抑制を介し、mTORが活性化し、その後の喫煙によるオートファジー誘導が阻害されることで、不十分なオートファジー分解と細胞老化の亢進というCOPD病態に関与している可能性を示唆する所見である。COPD病態ににおけるLaminB1発現低下を、患者肺組織、培養細胞モデル、マウスモデルのすべてにおいて明らかにすることが出来た。またLaminB1発現低下が、オートファジーの抑制と細胞老化亢進というCOPD病態に関与する可能性も示されており、全体としておおむね順調と考えている。COPD病態におけるLaminB1低下の機序と役割をさらに検討した。喫煙刺激によるLaminB1発現低下は、プロテアソーム阻害薬の存在下では回復しなかったが、オートファジーを阻害によりは回復した。以上より、喫煙刺激による核ラミンのオートファジー亢進により、LaminB1発現が低下する可能性が示唆された。LaminB1ノックダウンにより、mTOR阻害作用を持つDEPTORの発現低下を認め、DEPTORのノックダウンによりmTORの活性化、オートファジー誘導の抑制が認められた。つまり、LaminB1発現低下がDEPTOR発現抑制によりmTORを活性化し、オートファジー活性を阻害している可能性が示唆された。さらに、DEPTORノックダウンにより、ミトコンドリア由来ROSの上昇、細胞老化の亢進を認めた。DEPTORの発現低下が、LaminB1発現低下に起因するmTORの活性化、不十分なオートファジー誘導、そして細胞老化亢進に関与する可能性が示された。喫煙刺激による核ラミンのオートファジー分解の亢進により、LaminB1発現が低下し、LaminB1発現低下がヒストン修飾を誘導し、DEPTOR発現低下を介してmTORが活性化し、オートファジー誘導が阻害されることで、不十分なオートファジー分解と細胞老化の亢進というCOPD病態に関与している可能性が示唆された。COPD病態におけるLaminB1発現低下とその機序が解明されつつある。またLaminB1発現低下が細胞老化制御に及ぼす機序も明らかになりつつある。慢性閉塞性肺疾患(COPD)は喫煙を原因とし、細胞老化の亢進が細胞増殖治癒能の低下と、サイトカインや成長因子を過剰に産生するsenescence-associated secretory phenotype (SASP)により、病態進展に関与する。COPD病態においてmammaliantarget of rapamycin (mTOR)の活性化が細胞老化の制御に関与する可能性が報告されているが、その活性化機序の詳細は明らかでない。また核ラミナを構成するLaminB1の発現低下は、不可逆的な細胞老化進展で重要である。核膜の裏打ち構造である核ラミナは、核構造の維持だけでなく、DNA複製、修復、転写、細胞分裂、さらにはエピジェネティックな遺伝情報発現の制御など様々な細胞過程で重要な役割を果たす。そこで我々は、培養細胞、マウスモデル、患者検体を用いてLamin B1とmTORに関して様々な検討を行った。結果、喫煙刺激がLaminB1発現をオートファジーによる分解によって低下させること。LaminB1発現低下が、Deptor発現抑制によりmTORを活性化すること。さらに活性化したmTORがミトコンドリア合成の重要な転写因子のコファクターであるPGC-1の発現誘導により、細胞内ミトコンドリア量を増加させること。

そして増加したミトコンドリアとミトコンドリア由来のROS産生が、細胞老化を誘導することを見出した。喫煙暴露マウスモデル及びCOPD患者肺でも、LaminB1とDeptorの発現が低下し、mTOR活性化とミトコンドリア量の増加を認めた。さらにLaminB1発現量がCOPD病態における呼吸機能の低下と正相関することを見出した。LaminB1の発現低下が、mTOR活性化及び細胞老化の亢進によりCOPD病態進展に関与する可能性が示唆された。今後COPDに対する細胞老化を標的とした治療法開発を行うための重要な知見が得られたと考えている。慢性閉塞性肺疾患(COPD)は喫煙を原因とし、細胞老化の亢進が病態に関与する。LaminB1の発現低下は、細胞老化進展で重要である。我々は、喫煙刺激がLaminB1発現を低下させ、Deptor発現抑制によりmTORを活性化することで細胞内ミトコンドリア量を増加させ、細胞老化を誘導することを見出した。またCOPD患者肺ではLaminB1発現が低下し、呼吸機能の低下と正相関することを明らかにした。LaminB1の発現低下が細胞老化の亢進によりCOPD病態進展に関与する可能性が示唆された。LaminB1発現低下が、細胞機能とCOPD病態に与える影響を、メタボローム解析などを加え網羅的に行う予定である。また、LaminB1発現低下の機序に関しても、核選択的なオートファジーの観点から検討予定である。LaminB1発現低下によるヒストン修飾の変化が、細胞機能に及ぼす影響を、DPTOR発現制御機序との関連もも含めさらに検討を行う予定である。COPD患者肺組織を用いて、LaminB1含め、さらに検討を行う予定である。医歯薬学・内科系臨床医学・呼吸器内科学