hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
繊毛虫類の種間における防御機構の研究

1.ブレファリズマ(Blepharisma japonicum)のもつ色素ブレファリズミン(blepharismin)の毒性......ブレファリズミンと、酸素と光存在下でブレファリズミンから生じるオキシブレファリズミン(oxyblepharismin)を精製し、繊毛虫に対する毒性、光毒性を調べた。ブレファリズミンは様々な繊毛虫に対して強い毒性、光毒性を示したが、ブレファリズマ自身はブレファリズミンに対して耐性であった。また、オキシブレファリズミンにも毒性、光毒性があることが明らかになったが、植物のもつこれらと類似の色素ヒペリシンに比べると、ブレファリズミンやオキシブレファリズミンの特徴は、内在的な強い毒性にある。本研究によって、ブレファリズマは自分自身に対しては毒性がないが、他の繊毛虫に対して強い毒性のある色素をもち、捕食性繊毛虫に攻撃されると色素を放出して逃げる化学的防御の様相が明らかにされた。2.クリマコストマム(Climacostomum virens)のもつ防御物質の構造と毒性......捕食性繊毛虫ディレプタスがクリマコストマムを攻撃した際、ディレプタスが逃げる行動を示すことから、クリマコストマムは何らかの防御物質をもっていることが示唆されている。クリマコストマムの抽出成分から、ディレプタスへの致死毒性を指標に、この物質を探索、単離した。NMRなどを用い構造解析を行った結果、この毒性物質は、1,3-dihydoxy-5-[(Z)-2′-nonenyl]benzeneで、新規の化合物であることが分かり、この物質をクリマコストール(Climacostol)と命名した。さらに、このクリマコストールの合成法を確立した。3.ゾウリムシ(Paramecium)のトリコシスト(trichocysts)の防御機能......ゾウリムシのトリコシストは、捕食性繊毛虫に対して防御の機能をもつことが、すでに報告されている。本研究では、様々な捕食法をもった繊毛虫やその他の原生動物に対して、トリコシストが防御の機能をもつかどうかを検討した。その結果、クリマコストマムや太陽虫(Echinoshaerium akamae,Echinoshaerium nucleofilum)に対して防御の機能があることがわかった。一方、吸管虫(Heliophrya erhardi)やオオアメーバ(Amoeba proteus)に対しては防御効果があるとは言えなかった。繊毛虫がもつ防御物質の構造と機能について研究を進めているが、本年度、ブレファリズマ(Blepharisma japonicum)がもつ防御物質blepharisminの推定構造式が発表された。Stentorinに類似した構造であるが、p-ヒドロキシベンジル基がさらに挿入されており、従来にない炭素骨格を有している点で興味深い。我々のグループは既にstentorinの合成を達成しているが、その合成法を基盤に、blepharisminの合成を計画した。この化合物に特有なp-ヒドロキシベンジル基をどの時点で導入するかがポイントとなる。具体的には、次の二通りの合成戦略を検討した。

1)初期の段階でp-ヒドロキシベンジル基を導入した後、アントラキノン骨格を構築しblepharisminに導く。2)Stentorin合成の中間体を用い、2量化の前にp-ヒドロキシベンジル基を導入しblepharisminに導く。まだ全合成には至っていないが、この研究でその手がかりを得ることができた。今後この合成物および合成中間体の毒性を調べ、構造と毒性の相関について検討したい。クリマコストマム(Climacostomum virens)は、ブレファリズマと同じ異毛目に属する繊毛虫であるが、これまでのところ、防御のためのエクストルゾームを保有しているという報告はない。しかし、捕食性繊毛虫ディレプタスに攻撃されたクリマコストマムは逃げる行動を示すことから、クリマコストマムは何らかの防御物質を有していることが示唆された。クリマコストマムの抽出成分から、ディレプタスへの致死毒性を指標に防御物質を検索・単離し、NMRを中心に機器分析を行った結果、この毒性物質は新規な化合物であることが分かった。現在、この毒性物質の合成を検討している。繊毛虫類がもつ防御物質の構造と機能について研究を進めている。1.ブレファリズマ(Blepharisma japonicum)のもつ色素ブレファリズミン(blepharismin)の構造と毒性------ブレファリズマは毒性のある色素ブレファリズミンを含む色素顆粒をもち、捕食性繊毛虫に攻撃されると、この色素顆粒を放出して防御する。ブレファリズミンの推定構造式は平成9年度に発表された。この構造式を基礎に、現在、有機化学的合成法を検討している。また、酸素と光存在下でブレファリズミンから生じるオキシブレファリズミン(oxyblepharismin)を精製し、ブレファリズミン、ヒペリシンと共に繊毛虫に対する毒性、光毒性について調べた。ブレファリズミン、オキシブレファリズミン共に毒性、光毒性があることがわかったが、これらの色素の特徴は、強い内在的な毒性にあると考えられる。2.クリマコストマムのもつ防御物質の構造と毒性------ブレファリズマと同じ異毛類に属するクリマコストマム(Climacostomum virens)は、これまでのところ、防御のための放出体を有しているという報告はないが、捕食性繊毛虫ディレプタスなどに襲われた際、クリマコストマムが逃げる行動を示すことから、何らかの防御物質をもっていることが示唆されている。クリマコストマムの抽出成分から、ディレプタスへの致死毒性を指標に、この物質を探索、単離した。NMRなどを用い構造解析を行った結果、この毒性物質は、1,3-dihydoxy-5-[(Z)-2'-nonenyl]benzeneで、新規の化合物であることが分かった。この物質をクリマコストールと命名した。さらに、このクリマコストールの合成法を確立した。このクリマコストールが、実際に生体内で防御物質として機能しているがどうか、また毒性の作用機構などを調べることが今後の課題である。
転移臓器における播種性癌細胞のセレクション機構の解明

膵癌肝転移の機序を解明するため、膵癌におけるトロンボポエチン(TPO)とその受容体であるCD110に着目した。膵癌切除標本において、CD110高発現は独立した予後不良因子であり、また肝転移の独立予測因子であった。膵癌細胞でのCD110発現の抑制によって膵癌細胞の遊走・浸潤能が有意に低下した。CD110陽性膵癌細胞はTPO投与でERK、MYCが活性化し、細胞増殖が促進した。以上の結果より、膵癌においてTPO-CD110-ERK-MYCシグナルが肝転移に関わる可能性が示唆された。膵癌は難治性疾患であり、早期に局所浸潤や遠隔転移をきたすため、診断時には切除不能である症例が多く、その予後は不良である。本研究は、膵癌の肝転移において膵癌細胞が原発巣から血行性に肝臓へと到達した後にどのような選択機構が働くか、つまり、癌細胞が淘汰され、どのような癌細胞が生着するのかを明らかにし、膵癌の肝転移抑制、および新規治療法を開発することを目的とする。膵癌が肝転移を引き起こす要因として、膵癌側の因子と肝臓側の因子が考えられる。どのような癌細胞が肝臓に到達し、肝臓によってセレクションを受け生き残るかを検討した。まず、我々は、大腸癌において転移癌幹細胞(MCSCs: migrating cancer stem cells)として報告があるCD110に着目した。CD110は、トロンボポエチン受容体としても知られており、肝臓ではトロンボポエチンmRNA発現が高いことも判明しているため、これが肝転移において重要な役割を果たしていると推測した。CD110と肝転移に関する検討したところ、CD110をノックダウンした膵癌細胞株では対象群と比較し、遊走能や浸潤能が低下した。また、ノックダウン群と対象群では増殖能は変化しなかったが、トロンボポエチン投与下では、ノックダウン群で有意に増殖能が低下した。以上の結果から、肝臓に到達した癌細胞が生存するために、CD110が重要な役割を担っていることが示唆された。今後は、癌細胞の脾注によるマウス肝転移モデルを作製し、CD110発現と肝転移に相関が見られるかを検討する予定である。膵癌が肝転移を引き起こす要因として、膵癌細胞側の因子と肝臓側の因子が考えられる。膵癌切除症例(n=59)において、CD110発現陽性群は陰性群よりも全生存期間と無病生存期間ともに有意に短かった。また、CD110発現陽性群がより早く肝転移巣を形成した。肝転移に関わる因子としてトロンボポエチンおよびCD110に着目し、肝転移に関与する基礎的な検討で概ね予想通りの結果が得られている。当研究室が保有する膵癌細胞株でのCD110発現の検討や、CD110の遺伝子抑制による遊走・浸潤・増殖といった癌細胞機能の変化を明らかにした。さらにヒト膵癌切除症例での検討においてCD110高発現群で、より早期に肝転移が形成された。また、現在、癌細胞の脾注もしくは同所移植によるマウス肝転移モデルを作製し、本テーマに対するさらなる検討を加えている段階である。膵癌が肝転移を引き起こす要因として、膵癌側の因子と肝臓側の因子が考えられ、どのような癌細胞が肝臓に到達し、肝臓によってセレクションを受け生き残るかを検討した。Thrombopoietin(TPO)は血小板の前駆細胞の増殖および分化に関与する造血因子であり、受容体であるCD110は大腸癌肝転移の特異的なマーカーとして報告されている。しかし、膵癌におけるTPO- CD110発現の意義やその役割については未だ明らかにされていない。膵癌におけるCD110発現とその臨床的意義を検討し、また、肝転移におけるTPO-CD110シグナル経路の生物学的意義を明らかにすることとした。結果として、CD110は親株と比較して高肝転移株で高発現していた。

CD110発現の抑制によって膵癌細胞の遊走・浸潤能が有意に低下し(P<0.05)、細胞増殖に与えるTPOの促進作用も抑制された(P<0.05)。CD110陽性癌細胞はTPO投与でERK、MYCが活性化し、細胞増殖が促進した。また、血管内皮下への浸潤モデルにおいてTPOは癌細胞の浸潤を促進した(P<0.05)。免疫組織化学染色で、CD110は正常膵組織の膵管上皮には発現せず、膵癌原発巣と肝転移巣で発現していた。膵癌切除症例(n=86)において、CD110発現陽性群は陰性群よりも全生存期間(P=0.003)と無病生存期間(P<0.0001)ともに有意に短かった。また、肝転移との相関性が認められ、CD110発現陽性群がより早く肝転移巣を形成して(P=0.0015)、肝転移の独立予測因子となった。これらの結果から膵癌においてTPO-CD110-ERK-MYCシグナルが肝転移に関わる可能性が示唆され、CD110高発現は肝転移の独立予測因子であり、予後不良因子と考えられた。膵癌肝転移の機序を解明するため、膵癌におけるトロンボポエチン(TPO)とその受容体であるCD110に着目した。膵癌切除標本において、CD110高発現は独立した予後不良因子であり、また肝転移の独立予測因子であった。膵癌細胞でのCD110発現の抑制によって膵癌細胞の遊走・浸潤能が有意に低下した。CD110陽性膵癌細胞はTPO投与でERK、MYCが活性化し、細胞増殖が促進した。以上の結果より、膵癌においてTPO-CD110-ERK-MYCシグナルが肝転移に関わる可能性が示唆された。肝転移に関わる因子としてトロンボポエチンおよびCD110に着目し、肝転移に関与する基礎的な検討で概ね予想通りの結果が得られている。当研究室が保有する膵癌細胞株でのCD110発現の検討や、CD110の遺伝子抑制による遊走・浸潤・増殖といった癌細胞機能の変化を明らかにした。また、現在、癌細胞の脾注によるマウス肝転移モデルを作製し、本テーマに対するさらなる検討を加えている段階である。ヒト膵癌切除症例においてCD110の免疫組織化学染色を行い、CD110発現と肝転移の相関を解析する。また、in vivo実験として、CD110をノックダウンした膵癌細胞株と対象群のマウス脾注もしくは同所移植モデルを作製し、肝転移形成能を比較検討する。免疫組織化学染色等を用いてノックダウン群と対象群における転移巣周囲組織や癌細胞のタンパク発現を検討する。さらに、トロンボポエチン阻害剤を用いて、膵癌細胞株の肝転移が抑制されるかどうかを検討する。医歯薬学ヒト膵癌切除症例においてCD110の免疫組織化学染色を行い、CD110発現と肝転移の相関を解析する。また、in vivo実験として、CD110をノックダウンした膵癌細胞株と対象群のマウス脾注モデルを作製し、肝転移形成能を比較検討する。研究計画は順調に進展しており、資金を効率的に使用できたため。本研究はおおむね順調に進展しており、効率的に資金を使用できたため。研究用試薬、抗体、培養用試薬、器材、遺伝子改変マウス作製料本研究の遂行に必要な主要装置(フローサイトメーター、in vivo蛍光イメージャー、リアルタイムPCR,蛍光顕微鏡、遺伝子導入装置、バイオアナライザー、ナノドロップなど)は既に研究室内に設置されている。
代謝型グルタミン酸受容体ノックアウトマウスを用いた小脳の長期抑制の研究

本研究では小脳長期抑圧の分子機構を明らかにするため、(1)長期抑圧を引き起こすのに必要と思われている分子である代謝型グルタミン酸受容体(mGluR1)、Gタンパク質(G11αの野生型および活性化型)、プロテイインキナーゼC(PKCγ)をプルキンエ細胞に特異的に発現するトランスジェニックマウスの作成。(2)トランスジェニックマウスとmGluR1突然変異体マウスとをかけ合わせ、mGluR1突然変異体での長期抑圧および協調運動等が復活するかどうかの検定。(3)mGluR1突然変異体の復帰突然変異体単離によるmGluR1の下流遺伝子の探索を試みる。平成7年度には、(1)については、mGluR1が8系統、野生型G11αが8系統、活性化型G11αが2系統、PKCγが1系統のトランスジェニックマウスを作成した。現在、これらのマウスにおけるトランスジーンの発現をノザーンブロット解析およびin situハイブリダイゼーション法により検討中である。(2)については現在、トランスジェニックマウスと突然変異体マウスの交配中である。(3)については変異剤投与を行う出発材料である近交系C57BL/6に戻し交配(8代)したmGluR1突然変異体マウスを作成した。来年度以降は、(2)および(3)へと研究が進む予定である。また、活性化型G11αを発現するトランスジェニックマウスのうち、一系統は運動失調を示している。従って、このマウスでは、プルキンエ細胞での運動協調に関係する機能が損なわれている可能性がある。今後、このマウスのプルキンエ細胞でどのような機能が損なわれているのかを電気生理学的解析により検討した。
深海生soft-shelled有孔虫の分類と適応生態に関する研究

赤道太平洋深海平原に生息する軟室殻有孔虫(soft-shelled foraminifera)の分類と種多様性について明らかにすることを目的に研究を行った.Soft-shelled有孔虫は,有機質殻をもつ深海底に優占する形態グループであるが,化石記録として残りにくく,従来の微古生物研究の手法では見落とされてきた.種レベルでの分類や種の分布範囲,群集の地域性などについて,いまだ議論が進んでおらず,広範囲での群集の広がりと真の多様性を検討する必要がある.本課題では,赤道太平洋深海底の堆積物試料を研究に用い,堆積物の深さ0-1.0cmより,微小な生体有孔虫個体を拾い出した.顕微鏡下で詳細な形態観察により,5807個体の生体有孔虫を分類,同定した.群集解析を行い,深海底の底生有孔虫群集は,soft-shelled有孔虫グループが総個体数の85%以上を占め,非常に優占することを確かめた.分布は非常に不均一で,数cmの範囲で採取した試料間の群集は大きく異なり,パッチ状に分布していた.また,群集の種多様性や類似性の解析を行い,高い種多様性を明らかにした.数cmから数千kmの範囲(太平洋内),さらに異なる大洋間で群集構造を比較することで,共通して産出する種の地理的な広がりが明らかにできた.一つの試料中にしか産出しない種(数cmで固有な種),深海平原内で共通する種(数km数百km内),太平洋内で見られる種(数千km),世界的に汎存する種などが確認でき,それらが混合して群集を形成することを明らかにした.また,全海洋規模の群集比較から明らかとなった汎存種は,21種でほとんどがsoft-shelled有孔虫であった.本研究によって,分類を進めたことにより,種レベルでの分布範囲と,地域全海洋規模の真の多様性を示すことができたことは非常に重要な成果である.本研究は,太平洋深海平原に生息する軟室殻有孔虫(soft-shelled foraminifera)の分類と生態に関するものである。本研究の目的は,soft-shelled有孔虫を含んだ,深海生底生有孔虫の群集を明らかにし,その空間的な群集の変異を捉えることである。本年度は,赤道太平洋深海底の2サイトから採取された試料を用いて,研究を行った。微小な有孔虫個体を堆積物中から拾い出し,顕微鏡下で詳細な形態観察をすることで,6000個体以上を分類,同定した。この同定の際には,soft-shelled有孔虫研究の第一人者でもある,英国国立海洋研究所のAndrew.J.Gooday教授を訪ね,直接の標本対比,議論を行った。このような群集解析データを用いて,種多様性や群集類似性の解析を行い,高い種多様性を明らかにした。数cmから数千kmの範囲(太平洋内),さらに異なる大洋間で群集構造を比較することで,共通して産出する種の地理的な広かりが明らかとなってきた。これらは,深海の底生生物が,どのように生産し,どのように分布を広けているのか,どのようにしてそこに適応しているのか,という問題に重要な知見を与えられると期待できる。次年度にも継続して,さらに複数の試料を解析することで,群集の変化と,その変化か何に起因しているのかということを課題に明らかにしていきたい。また,本年度は,調査地域から特徴的に多産する単室殼有孔虫の新属,新種,Kaplania minimusについて,記載を行った。走査型電子顕微鏡を用いた超微小領域形態観察を行い,殼の形態的特徴を明らかにした。これらの所見について,論文を投稿している(Ohkawara et al.,2009.submitted.)。本研究は,深海底で優占し,深海生態系における重要な役割を担っている有孔虫類の生態を明らかにすることを目的としている。研究は,深海生有孔虫群集の大半を占める軟室殻有孔虫(soft-shelled foraminifera)を主な対象とし、種レベルで分類し,その種組成を把握するとともに,群集の空間的な変異を捉え,群集構造と生息環境の関連を検討する。本年度は,赤道太平洋深海底の3サイトから採取された試料について研究を行った。32μm以上の、微小な有孔虫個体を堆積物中から拾い出し,顕微鏡下で詳細な形態観察をして,これまでに5618個体を分類,同定した。同定の際には,英国国立海洋研究所に滞在し,soft-shelled有孔虫研究の第一人者であるA.J.Gooday教授の指導を受けた。得られた群集データを用いて,種多様性や群集類似性を解析した。同定した種は,計199種(うち未記載種190種)であり,高い種多様性を示した。数cmから数千kmに至るさまざまな空間スケールで採取された群集の間の種構成の類似性を比較し,共通して産出する種の地理的な広がりを明らかにした。このようなデータセットは,深海の底生生物が,どのように生産し,どのように分布を持つのか,どのようにして,その環境に適応しているのか,という問題に重要な知見を与えることが期待できる。調査地域から特徴的に多産するsoft-shelled有孔虫を詳細に検討し、'Saccammina minimus'という名の新種として記載した(Ohkawara et al.,2009)。

論文では、走査型電子顕微鏡を用いた超微小領域形態観察を行い,また、実体顕微鏡下で体内構造,特に食生態に関わる包有物の分布を観察し,種の形態的特徴を明らかにした。さらに,この種の深海底における分布様式や化石化の可能性についても検討した。赤道太平洋深海平原に生息する軟室殻有孔虫(soft-shelled foraminifera)の分類と種多様性について明らかにすることを目的に研究を行った.Soft-shelled有孔虫は,有機質殻をもつ深海底に優占する形態グループであるが,化石記録として残りにくく,従来の微古生物研究の手法では見落とされてきた.種レベルでの分類や種の分布範囲,群集の地域性などについて,いまだ議論が進んでおらず,広範囲での群集の広がりと真の多様性を検討する必要がある.本課題では,赤道太平洋深海底の堆積物試料を研究に用い,堆積物の深さ0-1.0cmより,微小な生体有孔虫個体を拾い出した.顕微鏡下で詳細な形態観察により,5807個体の生体有孔虫を分類,同定した.群集解析を行い,深海底の底生有孔虫群集は,soft-shelled有孔虫グループが総個体数の85%以上を占め,非常に優占することを確かめた.分布は非常に不均一で,数cmの範囲で採取した試料間の群集は大きく異なり,パッチ状に分布していた.また,群集の種多様性や類似性の解析を行い,高い種多様性を明らかにした.数cmから数千kmの範囲(太平洋内),さらに異なる大洋間で群集構造を比較することで,共通して産出する種の地理的な広がりが明らかにできた.一つの試料中にしか産出しない種(数cmで固有な種),深海平原内で共通する種(数km数百km内),太平洋内で見られる種(数千km),世界的に汎存する種などが確認でき,それらが混合して群集を形成することを明らかにした.また,全海洋規模の群集比較から明らかとなった汎存種は,21種でほとんどがsoft-shelled有孔虫であった.本研究によって,分類を進めたことにより,種レベルでの分布範囲と,地域全海洋規模の真の多様性を示すことができたことは非常に重要な成果である.
科学実験を通して学ぶ英語教育

本研究は本学で行われている科学実験を題材にして、本学の学生が英語を学習しているという特別な意識を持たずに、自然に科学に関する専門用語、実験でよく使用される動作等の表現を学習できるような英語教材を作成しようとするものである。1.平成18年度に作成した化学実験を題材とした教材の改善を行った。第1学年の授業で、「バーナーの使い方」、「酸とアルカリ」、「実験を安全に行うために」、「ろ過」等の教材を本格的に使用し、受講生の「いくらか難しい英語表現がある」、「英語を読むスピードが速すぎる」等の反応を参考に、本学の学生のレベル、理解度に合うように、より簡単な英語表現に代えるなどの工夫をした。その結果受講生の理解度が増した。2.物理実験を題材とした教材の作成を行った。まず参考となる資料、情報の収集を行った。本研究は原則的に本学で行われている実験を基にするものであるが、より多くの科学に関する専門用語、表現を学べるよう、日本国内及び海外の教科書等から参考となる実験、英語表現を選び、教材作成に活かした。具体的には、「光の反射(1)」、「光の反射(2)、「振り子」、「浮力」等のDVD教材を作成した。化学実験を題材にした教材に対する学生からのコメント、また実験、教材作成補助の学生の意見等を念頭に置きながら実験を行いDVD教材を作成した。理解を深めるため、実験毎に専門用語を覚える問題、また基礎的な英文法・表現力を付けるなめの穴埋め問題・並び替え問題等を作成した。本研究は実践的な工学系英語教育を効果的に行なうことのできる教材作成を目的に,英語教員と専門系教員との共同作業によって実際の実験場面を英語で説明するというESP教材を開発した.準備段階として,以下の調査や資料収集を行い,適切な教材作りのための参考とした.具体的には,アメリカの小中学校の科学関連教科書を収集し,どの実験場面を取り上げるかを選定する材料とした.また化学・物理実験が英語で具体的にどのように行われているかを把握するため,国内外への調査・視察を行った.国内ではアメリカンスクールの物理実験を参観し,海外ではイギリスの中学・高校・大学の授業参観,フランスの大学での実験教育の調査を行い,英語による実験のやり方の参考とした.これらの準備を踏まえて,平成18年度に実際の化学実験の場面を英語で解説する視聴覚教材(DVD教材)を10回分開発した.「実験を安全に行なうために」,「バーナーの使い方」や「酸とアルカリ」といった,化学実験に不可欠な題材を取り上げた.英語での理解が難しい場合を考慮して,字幕を提示することも可能にし,受講生のレベルや理解度に応じて,柔軟に授業スタイルを変更できるように工夫した.同時に,各DVD教材に含まれている各実験場面を基にした演習問題を付けた.具体的には,実験場面で用いられた専門的用語(薬品名,動作名)の学習,基本的な英文法や慣用表現の学習,英語スクリプトの穴埋め問題並び替え問題といった問題を用意し,DVD教材を視聴した後で,演習問題を解くことで,学生の理解や習熟を徹底させ,また理解度を把握するようにした.本研究は本学で行われている科学実験を題材にして、本学の学生が英語を学習しているという特別な意識を持たずに、自然に科学に関する専門用語、実験でよく使用される動作等の表現を学習できるような英語教材を作成しようとするものである。
歴史的天文記録を用いた恒星の長期的変動の探査

恒星の長期的変動を検出するため、有史以来の天文書を調査し、観測記録の抽出及びデータの解析を行った。まず天体の同定と観測精度を調べるため、天体の座標データの解析を行った。星図に関しては、座標値が数値化されていない上、投影法が定かでなかったため、現在の観測結果と単純に比較することが難しく、精度を算出することができなかった。星表は、誤植を含んでいるものもあるが、現在確認できない天体が記録されていた。これはまだ知られていない変光星や超新星や新星、彗星などの突発現象である可能性がある。恒星の等級についても、数百年に亘る等級変化を検出することができた。恒星の長期的変動や突発現象を探査するため、歴史的文献の収集と星図・星表に記録された天体のデータ解析を行った。過去に収集してきた歴史的記録について、変動天体や突発現象を探査する前に当時の観測精度(記録誤差)を知らなければいけない。最初にJohanne Bayer「Uranometria」(1603年)の星図を解析の対象とし、各星図に描かれた天体の同定と記録位置を測定した。座標値については、数値化されたデータとの比較が必要だったため、出版年代が近いTycho Brahe「Astronomiae Instauratae Progymnasmata」(1602年)の恒星表を参照すべく、この星表の解析も同時に行った。「Astronomiae Instauratae Progymnasmata」の恒星表には777天体の記録があるが、何列かの空欄と誤植が見られたため、フランス・パリ天文台にて別版の調査を行い、記録の訂正を行った。天体の同定に使用するため、恒星の位置を高精度で測定したHipparcos衛星のデータ「Hipparcos Catalogue」を用い、当時の観測分点である1600年へ座標の変換と赤道座標から黄道座標への変換を行った。歴史的文献の記録と、近代のデータを用いて計算した座標と比較を行った結果、全777天体中738天体の同定ができ、その観測精度も算出することができた。これらの研究成果については、研究会や学会で発表を行い、一部論文としてまとめた。同定できなかった39天体に関しては、本研究の対象となり得る変動天体が含まれている可能性が高く、また、Johanne Bayer「Uranometria」と共通で記録されている天体も含まれていることが分かった。今後は他の歴史的文献におけるこれらの天体の記録を調査すると同時に、近代の多波長観測データとの対照も行い、物理的特性の詳細な調査を行っていく予定である。天体現象は、長時間に亘る観測で初めて検出されるものが珍しくなく、私たちの日常生活に於けるタイムスケールで、すべてを網羅することは不可能である。これまで、最古の天体記録を残す文献(写本も含む)であるPtolemaiosの「Almagest」(紀元2世紀)をはじめ、8つの歴史的星表と5つの星図を収集、恒星の等級データを抽出し、その時間変動を調べてきた。その結果、いくつかの文献に於いて、数百年に亘る恒星の等級変化を検出した他、現在確認できない天体も発見した。文献に記録されている座標値の精度を算出するため、固有運動や地球歳差運動を考慮し、近代の座標データを基に同定を行ったところ、Tycho Braheの文献「Astronomiae Instauratae Progymnasmata」の中に、誤植らしき(明らかな)データの誤りが見つかった。これを更に詳細に議論するため、パリ天文台に残されているKeplerの「Tabulae Rudolphinae Astronomicae(ルドルフ星表)」に記録されているTychoの観測データを調査した。しかしながら、「Astronomiae Instauratae Progymnasmata」の誤値は、Keplerの文献にも共通にあり、完全に修正することができなかった。また同定可能であった星についても、精度に定評があるTychoの観測には、これまで言われてきた以上の誤差が含まれている可能性があることが分かった。星図に関しては、恒星の位置を同定するのに、ある程度の自動化が必要と思い、IRAF(Image Reduction and Analysis Facility)を用いたフィッティングを試みたが、投影法が確立される前の星図を、現在の星図と単純に合わせることが難しく、自動化には大きな課題を残している。しかし、手動であればある程度容易に比較ができ、現在のところBayerの「Uranometria」の星図に、10余りの未同定天体候補があることを発見した。
脆性領域における岩石剪断組織の形成と帯磁率異方性に関する実験的研究

本研究では帯磁率異方性(AMS)を用いた付加体構成岩石中の歪解析の手法の有用性を調べることを目的として,高知県中西部地域に分布する白亜系(北帯)および東南部地域に分布する古第三系(南帯)をフィールドとした研究を行った.室戸半島行当岬に分布する室戸半島層群室戸層では,明瞭な変形構造としてスレート劈開が発達している.この地域に分布する泥岩試料の示すAMS-fabricは,AMS楕円の最小軸方位が,スレート劈開面と層理面の交角が大きくなるほど,層理面の極方向から劈開面の極方向に回転する傾向を示し,劈開に垂直な方向からの圧縮変形に影響を受けていることが予想される.劈開面と層理面の関係を得た地点毎にAMS楕円体を歪指示物として利用して歪解析を試みた結果,歪の形態はフリン図上でほとんどの場合がoblate領域,すなわち一軸短縮の領域にプロットされ,この結果は,各地のスレートについて報告されている歪解析の結果と矛盾しない.砂岩を粉砕し粒度調整を行った試料について,一軸の短縮実験を行って,内部組織の変化とAMS変化の関係を調べた.その結果,AMS異方度の大きさは,試料内部の粒子配列の度合いが圧縮変形とともに増大することと関連していることが示された.即ち,一軸圧縮実験においては,歪がAMS異方度と相関する.本研究でのAMS楕円体を用いた歪解析では,歪楕円体の形状は求まったがその大きさは求まっていない.歪楕円体の大きさを求めるためには,ここで行った模擬物質を用いた実験と同様のことを,実際の岩石を用いて行い,結果のスケール付けをする必要がある.Owens(1974)にあるように歪とAMSを結びつける場合その変形モードが重要である.また,帯磁率異方性は岩石内部に含まれる磁性鉱物粒子の種類,形状,粒子サイズ,配列形態を反映するので変形試験で求めたスケール付けの結果を他の地域に単純に適用する事は出来ない.また岩石の環境変化に伴う変質により,磁性鉱物が二次的に生成,消滅している場合などもあるので,得られたAMS-fabricが何を反映しているものなのかは注意を要する.以上のようにAMSと歪を結びつける事は複雑かつ難解であるが更なる詳細な研究が行われば同一地域内の歪分布は求められる可能性がある.本研究では帯磁率異方性(AMS)を用いた付加体構成岩石中の歪解析の手法の有用性を調べることを目的として,高知県中西部地域に分布する白亜系(北帯)および東南部地域に分布する古第三系(南帯)をフィールドとした研究を行った.室戸半島行当岬に分布する室戸半島層群室戸層では,明瞭な変形構造としてスレート劈開が発達している.この地域に分布する泥岩試料の示すAMS-fabricは,AMS楕円の最小軸方位が,スレート劈開面と層理面の交角が大きくなるほど,層理面の極方向から劈開面の極方向に回転する傾向を示し,劈開に垂直な方向からの圧縮変形に影響を受けていることが予想される.劈開面と層理面の関係を得た地点毎にAMS楕円体を歪指示物として利用して歪解析を試みた結果,歪の形態はフリン図上でほとんどの場合がoblate領域,すなわち一軸短縮の領域にプロットされ,この結果は,各地のスレートについて報告されている歪解析の結果と矛盾しない.砂岩を粉砕し粒度調整を行った試料について,一軸の短縮実験を行って,内部組織の変化とAMS変化の関係を調べた.その結果,AMS異方度の大きさは,試料内部の粒子配列の度合いが圧縮変形とともに増大することと関連していることが示された.即ち,一軸圧縮実験においては,歪がAMS異方度と相関する.本研究でのAMS楕円体を用いた歪解析では,歪楕円体の形状は求まったがその大きさは求まっていない.歪楕円体の大きさを求めるためには,ここで行った模擬物質を用いた実験と同様のことを,実際の岩石を用いて行い,結果のスケール付けをする必要がある.Owens(1974)にあるように歪とAMSを結びつける場合その変形モードが重要である.また,帯磁率異方性は岩石内部に含まれる磁性鉱物粒子の種類,形状,粒子サイズ,配列形態を反映するので変形試験で求めたスケール付けの結果を他の地域に単純に適用する事は出来ない.また岩石の環境変化に伴う変質により,磁性鉱物が二次的に生成,消滅している場合などもあるので,得られたAMS-fabricが何を反映しているものなのかは注意を要する.以上のようにAMSと歪を結びつける事は複雑かつ難解であるが更なる詳細な研究が行われば同一地域内の歪分布は求められる可能性がある.未固結堆積物が大量に供給されその後の圧密と変形を被る付加プリズム内での変形については,普遍的に利用可能な歪の指示物が知られていない為に,剪断帯そのものの力学特性や歪状態に関する定量的な議論がほとんど行われていない.本研究計画では,変形量の指標として帯磁率異方性(AMS)を用いることが可能であるかどうかを,岩石変形実験を行い,変形前後の試料のAMS測定を行うことで検証をすすめている.さらに四国高知県下に分布する四万十帯の付加体岩石中の変形構造を観察し,これらの試料を採取してAMS測定を行うことで,天然の変形組織とAMSの関係を調べている.

【付加帯構成岩石の内部変形構造調査および天然および変形実験試料のAMS測定】変形実験には,横浪メランジュで採取した泥岩を粉砕し粒径を106250μmに揃え,樹脂で円筒状に固めた試料を使用した.初期のAMSを測定した後,試料を一軸圧縮することで所定の変形を加えて試料のAMS異方度の変化を調べたところ,初期の異方度に依らず異方度の変化量と歪との間に明瞭な比例関係が認められた,横浪メランジュにおける泥岩基質中のAMS最小軸方位は,鱗片状劈開面の方向に対してほぼ垂直な関係にあり,また異方性の度合いを示すP'値は整然層泥岩の示す値よりも大きい,実験結果より,P'の値は圧縮変形の進行と共に増大することが予想されるので,このメランジュ物質は堆積後の剪断変形に伴い,面構造に垂直な方向からの圧縮を受けながら,現在観察される非対称面構造を形成したと考えられる.【リング式含水剪断試験システム設計・製作】一軸プレスに組み込んで用いることのできる剪断試験装置(試料ホルダー部)を設計した.試料に与える剪断の形式は,大規模剪断変形を与えられるようリング剪断式とし,回転速度は0.01mm/秒1m/秒の範囲の変位速度が得られ設計仕様とした.本研究では帯磁率異方性(AMS)を用いた付加体構成岩石中の歪解析の手法の有用性を調べることを目的として,高知県中西部地域に分布する白亜系(北帯)および東南部地域に分布する古第三系(南帯)四万十帯をフィールドとした研究を行った.室戸半島行当岬に分布する室戸半島層群室戸層では,明瞭な変形構造としてスレート劈開が発達している.この地域に分布する泥岩試料の示すAMS-fabricの特徴として,帯磁率の最小軸が層理面に垂直な方向からずれていることがわかった.帯磁率の最小軸方位は,スレート劈開面と層理面の交角が大きくなるほど,層理面の極方向から劈開面の極方向に向かってずれていく(回転する)傾向にある.AMS-fabricが劈開面の形成に関連した変形,すなわち劈開に垂直な方向からの圧縮変形に影響を受けていることが予想される.ここで,劈開面と層理面の関係を得た地点毎に1115試料について求めたAMS楕円体を歪指示物として利用して歪解析を試みた.求めたAMS楕円の変形に関連すると思われる変形に関連する歪の形態はフリン図上でほとんどの場合がoblate領域,すなわち一軸短縮の領域にプロットされた.この結果は,すでに各地のスレートについて報告されている歪解析の結果と矛盾しない.変形により粒子回転を伴いながら内部組織が変化する単純なケースを想定して模擬物質を用いた一軸圧縮変形実験を行った.変形により試料内部のキャリアー粒子が回転する事で粒子定向配列の度合いが強くなり,結果としてAMS楕円体の異方性の度合いが強くなることを,内部粒子配列の様子を画像解析することで示した.本研究では帯磁率異方性(AMS)を用いた付加体構成岩石中の歪解析の手法の有用性を調べることを目的として,高知県中西部地域に分布する白亜系(北帯)および東南部地域に分布する古第三系(南帯)をフィールドとした研究を行った.室戸半島行当岬に分布する室戸半島層群室戸層では,明瞭な変形構造としてスレート劈開が発達している.この地域に分布する泥岩試料の示すAMS-fabricは,AMS楕円の最小軸方位が,スレート劈開面と層理面の交角が大きくなるほど,層理面の極方向から劈開面の極方向に回転する傾向を示し,劈開に垂直な方向からの圧縮変形に影響を受けていることが予想される.
可視光レドックス触媒を用いたラジカルカチオン－ラジカルカップリング反応

本研究は「可視光レドックス触媒で芳香族化合物を酸化して発生したラジカルカチオンと、還元によって発生したラジカルを反応させる、新しい炭素ー炭素結合形成反応は実現可能か?」という問いに答えるべく、可視光レドックス触媒を用いたラジカルカチオンーラジカルカップリング反応の開発を目的とする。本研究の鍵である安定な高酸化状態を持つ光触媒を見出すため(1)様々な配位子を有するRu(III)錯体を合成し、(2)合成したRu(III)の安定性の評価及び配位子の再設計を行う。さらに見出したRu錯体を用いて(3)素反応を開発し、(4)医薬や天然物の誘導化へ応用する。
神経幹細胞からの神経分化を制御する小さなモジュレーターRNAの制御機構

我々の研究グループでは機能性RNAについて研究を行ってきた。成人における海馬領域の神経新生に注目し、その神経新生を促す小さなsmall modulatory RNAを近年発見した。このsmRNAはmiRNAやsiRNAと同様に20残基ほどの長さのdsRNAで、特徴的なNRSEと呼ばれる配列をもつ。これまでに幹細胞の運命決定を制御する新規のsmRNAが、転写段階を活性化して神経新生を促進することは分かったが、限られた時と場所にのみ精密に発現されるsmRNA自体の制御機構は分かっていなかった。ステージ特異的にsmRNAを生み出す詳細な機構が分かれば、miRNAやsiRNAとは違うsmRNAの存在意義をより深く認識でき、さらに他のsmRNAの発見にもつながると予想される。我々はこれまでバイオインフォマティクスのデータ解析により、神経新生細胞に特異的に転写活性化される転写因子結合配列が数多く含まれ、ゲノムのノンコーディング領域にクラスターとなって存在するエレメントの中に、多くのNRSE配列が含まれていることを見いだした。ゲノムのノンコーディング領域では、転写活性化因子のステージ特異的な結合がおこることをin vitroの解析から明らかにし、クラスターを作っているエレメントからNRSE smRNAの前駆体となるノンコーディングRNAが盛んに産出されていることを突き止めた。このノンコーディングRNAの転写が神経初期段階の細胞特異的に起きることは、in vivoの実験でも明らかになりつつあり、機能性RNAのモデルマウス作成に着手できる段階である。また、これら前駆体RNAからトリミングされて小さなRNAができるまでの詳細なメカニズムは、これからの研究で明らかにしていきたいと考えている。
エピジェネティック制御機構破綻による小児AML発症機構の解明と新規治療薬の開発

さらにAMLを発症したAsxl1+/-, JAK2V617FTgマウスの脾臓細胞を照射を施行した免疫不全マウスに移植し疾患の再現性を確認する。マウスを用いた研究であり、出生後それぞれのマウスの表現型を確認するには約1年程度の期間が必要と考えられ初年度においては表現型の確認を第一の目標とした。結果として、生後約8か月時点で対象マウスの表現型を確認した。さらに疾患発症のメカニズムを解明すべく最も重要と考えられるJAK/STATシグナル蛋白、H3トリメチル化ヒストン蛋白発現の強度をウエスタンブロット法により確認することができた。以上より当初の計画通り、現在までにおいておおむね順調に進展していると考えている。今後は、病態解明を目的としてRNAシークエンスを施行する。以上からH3トリメチル化ヒストンがJak2遺伝子のどの領域に影響を及ぼしているかについて解明する。更には、免疫沈降シークエンスを施行することで相互作用について確認したい。同時にAsxl1+/-, JAK2V617FTgマウスを含めた4種類のマウスの生存曲線を作成しヒトの結果と比較する。また、各マウスの血球数、骨髄、骨、脾臓のHE染色、骨髄細胞、脾臓細胞を用いたコロニーアッセイを施行する。さらに、疾患マウスの脾臓細胞を移植された免疫不全マウスの表現型を確認する。ここまでを次年度の方策とするが可能であれば、in vivoでJak2阻害剤やエピジェネティック機構を標的とした新規薬剤の効果判定を施行し効果判定を行いたい。研究計画は順調に推移しているが、RNAシークエンスおよび全ゲノム解析が未施行であり、次年度に算定した。また、解析用PCと新規候補薬剤検討費用としても次年度予算とあわせて算定する。
分裂酵母温度感受性変異株を用いたmRNA核外輸送/mRNA細胞内局在化機構の解析

mRNAの核から細胞質への輸送過程は、真核生物の遺伝子発現において極めて重要な一段階であるが、その機構には未だに不明な部分が多い。我々は、mRNA核外輸送の分子機構を明らかにすることを目的として、遺伝的操作が行いやすく、かつ、高等真核生物との類似点の多い分裂酵母(Schizosaccharomyces pombe)の温度感受性致死変異株バンクの中から、mRNAの3'末に存在するポリA部分にハイブリダイズするoligo dTをプローブに用いたin situ hybridizationによるスクリーニングを行い、制限温度下にシフトするとmRNAの核から細胞質への輸送が阻害される温度感受性変異株7株(ptr1ptr7)を同定した。更に、分裂酵母の遺伝子ライブラリーを用い、それぞれの変異について機能相補する野生型遺伝子を分離した。その結果、ptr1^+はubiquitin ligase E3様因子、ptr2^+は細胞周期制御に関与するRCC1遺伝子(Ran/TC4のguanine nucleotide exchange factorをコードする)の分裂酵母での相同遺伝子、ptr3^+はubiquitin activating enzyme E1因子、ptr4^+は染色体分離に関わるCut1p、ptr6は転写因子TAFII55相同因子をそれぞれコードしていることが明らかとなった。ptr5^+とptr7^+は新規な因子をコードしていた。これらの結果から、ユビキチン化システムがmRNAの核から細胞質への輸送過程において、極めて重要な役割を担っていること、及び遺伝子の転写や細胞周期制御などの細胞内諸反応機構と、mRNA核外輸送機構との間に密接な関連性が存在することが示唆された。我々は、mRNA核外輸送の分子機構を明らかにすることを目的として、遺伝的操作が行いやすく、かつ、高等真核生物との類似点の多い分裂酵母(Schizosaccharomyces pombe)の温度感受性致死変異株バンクの中から、mRNAの3'末に存在するポリA部分にハイブリダイズするoligo dTをプローブに用いたin situ hybridizationによるスクリーニングを行い、制限温度下にシフトすると輸送が阻害されて核にmRNAが蓄積するmRNA核外輸送温度感受性変異株7株(ptr1ptr7)を同定した。その結果、ptr1^+はubiquitin ligaseE3様因子、ptr2^+は細胞周期制御に関与するRCC1遺伝子(Ran/TC4のguanine nucleotide exchange factorをコードする)の分裂酵母での相同遺伝子、ptr3^+はubiquitin activating enzyme E1因子、ptr4^+は染色体分離に関わるCut1pをそれぞれコードしていることが明らかとなった。これらの結果は、ubiquitin systemがmRNAの核から細胞質への輸送過程においても、極めて重要な役割を担っていることを示唆している。また、遺伝子破壊実験によってptr3^+遺伝子が分裂酵母の生育に必須であることが明らかになった。さらに、Ptr3pとGFPとの融合蛋白を分裂酵母内で発現させ、細胞内に於けるPtr3pの存在部位を解析したところ、この因子は細胞質と核の両方に存在していることが示された。mRNAの核・細胞質間輸送は、真核生物の遺伝子発現において必要不可欠な過程である。しかしながら、その分子機構には未だに不明な部分が多い。我々は、mRNA核外輸送の分子機構を明らかにすることを目的として、遺伝的操作が行いやすく、かつ、高等真核生物との類似点の多い分裂酵母(Schizosaccharomyces pombe)を用いて、制限温度下でmRNAが核に蓄積する、mRNA核外輸送温度感受性変異株7株(ptr1ptr7)を同定した。昨年度、これらのうちのptr1ptr4変異株について、原因遺伝子のクローニングを行った。今回、残りのptr5ptr7変異株について、それぞれの変異について機能相補する野生型遺伝子を分離した。

その結果、ptr5^+はデータベース中のタンパク質と有意な相同性のない、全く新規な蛋白をコードしていることが判明した。一方、ptr7^+はATP/GTP結合配列をその配列内に持つ因子をコードしていた。Ptr7pと相同性の高い因子をコードしている遺伝子が、ヒト、線虫、出芽酵母などのゲノム内に見いだされ、ptr7^+遺伝子は種間において非常によく保存された遺伝子であることが明らかになった。ptr7^+遺伝子は分裂酵母の生育にとって必須な遺伝子であること、及びPtr7p蛋白は主として核に存在することが実験的に示された。今後、大腸菌内で発現させたPtr7p蛋白を用いて機能解析を行う予定である。また、Ptr6p蛋白はヒトの転写因子TAFII55と有意な相同性を示したことから、TAFII55の分裂酵母における相同因子と考えられた。これらの結果は、mRNA核外輸送と遺伝子の転写機構との間に何らかの制御ネットワークが存在する可能性を示唆している。
ALSと脊髄小脳変性症に共通した発症病態の解明

SCA2型は、Ataxin-2遺伝子のCAGリピート(ポリグルタミン鎖)異常伸長が原因であるが、最近になって本リピートの中等度伸長が、ALSの発症を有意に高めることが判明し、Ataxin-2の機能破綻が、両疾患に共通した神経変性機構の根底にあると考えられる。しかしながら、Ataxin-2の生理的機能は依然として不明であった。Ataxin-2は、RNAプロセッシングに関与するlike-Sm (LSm)タンパク質ファミリーに属し、poly(A)鎖結合タンパク質PABPC1と直接結合する。このため本研究は、Ataxin-2の生理的機能を同定し、これを基盤として神経変性疾患に共通した発症メカニズムを解明することを目的として開始した。まず、培養細胞を用いてAtaxin-2の安定発現細胞株を樹立し、Ataxin-2に結合するRNAを回収するため、PAR-CLIP法を適用した。その結果、何らかのRNAがPABPC1非依存的にAtaxin-2に直接結合していることが分かった。このため、これを鋳型にしてcDNAライブラリーを作成し、網羅的シーケンスを行った。その結果、Ataxin-2は、mRNAの3'非翻訳領域に存在するウリジンに富んだ配列(U-rich element)を認識することを発見した。これらの配列の中には、mRNAの安定性を規定することがよく知られているAU-rich elementも含まれていた。このため、Ataxin-2もmRNAの安定性を制御していると考えられたため、Ataxin-2の発現を抑制または過剰にした後、全遺伝子の発現量の変動を解析した。その結果、Ataxin-2は、標的mRNAの安定化を促進し、その結果タンパク質の発現量を増加させることが分かった。この機能を発揮するには、Ataxin-2が標的mRNAに直接結合することが必要不可欠であった。また、神経変性と関連するAtaxin-2中のポリグルタミン(PolyQ)鎖異常伸長は、本機能を減弱させることが分かり、標的遺伝子の発現調節能を低下させることが、神経変性の一因になっている可能性が考えられた。26年度が最終年度であるため、記入しない。しかしながら、Ataxin-2の生理的機能は依然として不明である。このため、本研究は、Ataxin-2の生理的機能を同定し、これを基盤として神経変性疾患に共通した発症メカニズムを解明することを目的として開始した。まず、培養細胞を用いてAtaxin-2の安定発現細胞株を樹立し、Ataxin-2に結合するRNAを回収するため、PAR-CLIP法を実施した。その結果、何らかのRNAがAtaxin-2に直接結合していることが分かった。その結果、Ataxin-2は、mRNAの3'非翻訳領域に主に結合していることが分かった。また、Ataxin-2の発現を変動させると、これに伴って標的mRNAの発現も変動し、Ataxin-2がmRNAの安定性を促進する役割を果たしていることを特定した。さらに、ポリグルタミン鎖は、欠損させても異常に伸長させても、本来Ataxin-2が持つmRNA安定性促進機能が有意に低下することが分かった。これらの結果から、Ataxin-2は、mRNAの安定性を促進するRNA結合蛋白質であり、ポリグルタミン鎖異常伸長がもたらす病理的意義も明らかにすることができた。

この機能を発揮するには、Ataxin-2が標的mRNAに直接結合することが必要不可欠であった。また、神経変性と関連するAtaxin-2中のポリグルタミン(PolyQ)鎖異常伸長は、本機能を減弱させることが分かり、標的遺伝子の発現調節能を低下させることが、神経変性の一因になっている可能性が考えられた。26年度が最終年度であるため、記入しない。予定通り培養細胞を材料にしてAtaxin-2を標的としたPAR-CLIPを行い、さらにその後の検証実験を通して、Ataxin-2の標的RNAやその生理的機能の同定に成功した。これらの成果はまとめて、現在論文投稿中である。今後は培養細胞を用いて得られた知見を基盤として、動物を用いた個体での病態解明に移行する予定。すでに、マウス脳の抽出液を材料としたPAR-CLIP法の確立・検証のための実験を開始している。