hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
受精決定因子pbgcs1を基軸としたマラリア原虫受精メカニズムの解明

本年度は、GCS1タンパク部分欠損ネズミマラリア原虫株を複数種類作製し、それらの受精能を精査することにより、GCS1タンパクの「受精に必須な領域、および必須ではない領域」を調べた。GCS1は細胞外領域:膜貫通領域:細胞内領域の3つの領域から構成されている。各種GCS1部分欠損原虫株の受精能を調べた結果、1)細胞内領域は受精には一切必要ないこと。2)膜貫通領域は必須であること、3)細胞外領域のsignal peptideは必須であること、4)細胞外領域のほとんどの領域は欠損することで受精能が著しく低下すること、を明らかにした。つまり、GCS1は細胞膜に結合した状態で膜の外側に存在することが必須であることを明らかにした。ところで、植物アラビドプシスGCS1について同様の研究をアメリカのグループが行い論文を報告しているが(Wong et al.,PLoS Genetics, 2010)、彼らは「細胞内領域は受精に必須である」と主張し、マラリア原虫GCS1を用いた我々の研究結果と異なっていた。そこで、我々のグループは独自に同様な実験をアラビドプシスを用いて行ったところ、アラビドプシスGCS1の細胞内領域は受精に一切必要ない結果を得た。このことは、マラリア原虫と植物という全く異なる生物において、類似した作用機構類を通してGCS1がこれら生物の受精を制御していることを示唆する。(Mori et al.,PLoS One, 2010).マラリア原虫の受精制御因子であるGCS1は、マラリア原虫の雄側にとって必須な受精制御因子である。GCS1はマラリア原虫のみならずアメーバ、藻類や他の感染性微生物など多岐にわたる生物において保存されている、現状では唯一知られている受精制御共通因子である。本年度は、雌雄の受精制御因子のさらなる探索を試みた。ネズミマラリア原虫のマイクロアレイデータから性特異的に発現している遺伝子群を54個ピックアップし、個々の遺伝子を欠損した原虫を作成した。現在、これらノックアウト原虫をクローン化、クローンの受精能を解析中であるが、現時点で以下の事を明らかにしつつある。1)受精能が10%以下まで低下するフェノタイプを示す遺伝子(メス特異的に発現)を見いだした。2)オスの性成熟(鞭毛放出)および蚊からマウスへの感染性に関わる原因遺伝子さらに解析を進め、特にメス側の受精因子に関してはGCS1との関係を明らかにすることで、マラリア原虫のみならず生物全体の受精現象をGCS1を切り口として明らかにしていく。3)GCS1の機能解析の一環としてGCS1各種欠損原虫株を作成、それらの受精能を検証した結果、受精に必須ではない領域、および必須な領域をそれぞれ同定した。(Mori et al.,PLoS One, 2010).
フラビン酵素の高次構造と電子移動反応

D-アミノ酸酸化酵素(DAO)はさまざまなD-アミノ酸を基質とし、酸化的脱アミノ反応を触媒しケト酸とアンモニアを生成する。これまで、DAOと反応阻害剤との複合体のX線結晶解析を行うことにより、DAOの反応機構の研究を続けてきた。その結果、基質のD-アミノ酸のカルボキシル基はArgとTyrのそれぞれの側鎖と相互作用し、アミノ基がGlyの主鎖のカルボニル基と相互作用することで活性部位に固定され、それに伴い、基質のα-水素は補酵素FAD側に向いていることを明らかにした。この構造にもとづき、基質からFADに直接プロトンと2電子の移動が起こる2つの反応機構を提案した。DAOは種々のD-アミノ酸を基質とするが、L-アミノ酸は基質としない。また、一部のL-アミノ酸は拮抗阻害剤になることが知られている。今回は基質のCαのキラリティによる反応性の違いを調べるために、DAOとL-ロイシン複合体のX線結晶解析を行った。DAO-L-ロイシン複合体結晶はネイティブのDAO結晶をL-ロイシン溶液にソーキングすることで得た。回折データの収集には筑波の放射光を用いることにより、2.2Å分解能までのデータを収集した。構造の最適化を行った結果、R=20.9%の構造を得た。DAO-L-ロイシン複合体の活性部位の構造は、基質のカルボニル基の認識部位、さらには基質アミノ酸の側鎖が入るポケットまで、真の基質であるD-アミノ酸の場合の認識機構と同様であった。L体のアミノ酸がDAOに取り込まれた場合にはFADヘプロトン移動するべきα水素がFADと反対側に存在することになり、酸化反応を全く起こさないことが明らかになった。
光電子分光強度の振動測定による単原子層精度結晶成長のその場観察

Si(100)上のシリコン気相成長中に紫外光電子分光その場観察(リアルタイムUPS)を行い、UPS表面準位の強度が周期振動する事を世界で初めて発見した(UPS振動)。この振動を用いれば結晶成長をその場で単原子層精度で観察・制御する事が可能となる。本研究はこのUPS振動法が何故生ずるかを解明することにある。具体的な研究成果を以下に記す。1.UPS振動を引き起こす結晶成長モデルをたて数値計算シミュレーションを行い実験結果と比較しモデルの妥当性を検証した結果、これまでに実験でわかっているSi単原子成長による超格子構造の周期的な入れ代わりで説明されることがわかった。また同時に反射型高速電子線回析(RHEED)振動のシミュレーションを行った結果、UPS振動の方が広範囲の成長条件で発現可能であることがわかった。2.シングルドメインSi(100)上のSi_2H_6を用いたガスソース分子線エピタキシ(GSMBE)中にRHEED振動を測定した。様々なGSMBE条件で振動周期から得られる成長速度を測定し、UPS振動法で得られた周期がどのくらいの成長に対応するかを調べた。その結果、UPS振動の1周期は2原子層の成長に対応することが系統的に示された。これによりUPS振動の起源は表面再配列構造の交代によるものであることが直接的に示された。3.リアルタイムUPSをシリコン熱酸化膜の初期成長素過程に応用した。その結果、650°Cを臨界温度とし、それより低温では酸化はLangmuir吸着型で進行し、高温側では2次元島成長で進行することがわかった。両者の成長様式を決定しているのは酸化膜の再脱離反応の有無であることも明らかとなった。薄膜結晶成長の微細科技術は近年めざましい進歩を遂げ、最終目標である原子サイズオーダーの精度に近づきつつある。しかし成長が微細になるほど膜厚の制御や膜質の評価は既存の測定技術では対応しきれず、新たな評価手段の技術手段が必要となってくる。本研究グループは最近、結晶成長の評価手段として紫外光電子分光法(UPS)を用いて結晶成長中その場で測定する「リアルタイムUPS法」を開発し、原子サイズ精度での膜厚制御が可能であることを示唆した。本研究では、Si(100)上のSiエピタキシャル成長中に現れるリアルタイムUPS強度の振動現象がなぜ生じるのか、超格子構造の変化がなぜUPS強度の変化を引き起こすのかを詳細に解明する。本年度に得られた具体的な実験成果を以下に記す。1.Siエピキシャル法としてガスソースと固体ソースの場合で比較を行うため、既存設備にはない固体ソースSi源を整備したSi源はオングストローグ以下の成長速度精度で制御可能であることがわかり、本研究の目的達成に合致した性能が得られた。2.UPS強度振動を引き起こす結晶成長モデルをたて数値計算シミュレーションを行い実験結果と比較しモデルの妥当性を検証した結果、これまでに実験でわかっているSi単原子成長による超格子構造の周期的な入れ代わりで説明されることがわかった。また同時に反射型高速電子線回析(RHEED)振動のシミュレーションを行った結果、UPS強度振動の方が広範囲の成長条件で発現可能であることがわかった。Si (100)上のシリコン気相成長中に紫外光電子分光その場観察(リアルタイムUPS)を行い、UPS表面準位の強度が周期振動する事を世界で始めて発見した。この振動を用いれば結晶成長をその場で単電子層精度で観察・制御する事が可能となる。しかもUPSで用いる励起光は真空紫外であり、気相成長にあまり影響を与えず結晶の損傷もないと考えられる。本年度に得られた具体的な研究成果を以下に記す。

1.シングルドメインSi (100)上のSi_2H_6を用いたガスソース分子線エピタキシ(GSMBE)を行い、反射高速電子線回折(RHEED)観察をした。Laue1/2次回折スポットは成長時間とともに周期振動した。これは表面再配列構造の交代が1MLの成長毎に生ずるからである。すなわち振動の1周期はシリコン2原子層の成長に対応し、これによりシリコンの成長速度がわかる。様々なGSMBE条件で成長速度を測定し、UPS振動法で得られた周期がどのくらいの成長に対応するかを調べた。その結果、UPS振動の1周期は2原子層の成長に対応することが系統的に示された。これによりUPS振動の起源は表面再配列構造の交代によるものであることが直接的に示された。2.リアルタイムUPSをシリコン熱酸化幕の初期成長素過程に応用した。その結果、650°Cを臨界温度とし、それより低温では酸化はLangmuir吸着型で進行し、高温側では2次元島成長で進行することがわかった。両者の成長様式を決定しているのは酸化膜の再脱離反応の有無であることも明らかとなった。
壮年期の脳血管疾患の人に特化した状態把握ツールの開発

本研究の目的は、65歳以下の壮年期の脳血管疾患の人に特化した状態把握ツールを開発することである。このツールは、医学的には問題とならないが回復・生活を困難にしている要因について、本人の視点で可視化・数値化できることである。また、復職に関わる状態把握だけにとどまらず、壮年期の脳血管疾患の人の身体的・精神的・社会的な回復状態に焦点を当てる。本研究の最終的な目標は、ツールを用いて看護支援を検討し、臨床現場に還元した上で、壮年期の脳血管疾患者の健康回復に貢献することである。そのため、本研究は最終目的に向けた初期の研究として位置付けている。
glucoprivationという脳組織飢餓状態での脳血流増加メカニズムの研究

本研究課題において、私達が明らかにしてきたことを列記する。1)成獣雄ラット(250g.400g)を使用しinsulinによりglucoprivationの状態を作りadenosinereceptorのblockerであるcaffeineを静脈内投与し、定量法である【14C】iodoantipyrine法により脳血流量を測定しadenosineの低血糖状態における血流増加への影響を調べた結果、濃度依存性に上記の血流増加を完全に抑制し得た。3)同様に成獣雄ラット(250g.400g)を使用しinsulin、deoxyglucoseを使用しglucoprivationの状態を作りATP-sensitive-potassium-channelsのblockerであるglibeclamide(Glyburide)を脳槽内に投与し、定量法である【14C】iodoantipyrine法により脳血流量を測定した結果、glibenclamideの濃度に依存性にglucoprivationによる血流増加を完全に抑制する結果を得た。また正常血糖のラットの脳槽内にも投与しglibeclamide単独の脳血流への影響を検討したが、それ自体では脳血流への影響は全く認められなかった。
複素環骨格の反応特性を利用する生理活性物質合成

2-オキサゾロン体を構築材とする2-アミノアルコ-ルの合成プロセスの開発研究を行ない、以下に示すような新しい知見を得た。1.キラル合成子の開発:2-オキサゾロンの4、5位2重結合へのジアステレオ選択的付加反応における優れた不斉補助剤として、2-exo-alkoxy-7、7-dimethylbicyclo[2.2.1]heptane-1-carboxylic acidsを開発した。これにより、5-bromo-4-methoxy-2-oxazolidone誘導体(2-exo-methoxymethyl体のとき)及び5-phenylseleno-4-methoxy誘導体(2-exo-methoxyethoxy体のとき)が96%d.e.以上の高い選択性で得られた。しかもこれら付加体の絶対配置は逆であることがわかり、合成子の両対掌体を光学的に純粋な形で得られるようになった。2.アミノアルコ-ル類への効率変換:1.で得られた5-bromo-4-methoxy体及び5-phenylseleno-4-methoxy体はともに立体保持で5-allyl-4-methoxy体へと容易に変換可能であり、さらに、この5位のアリル基をビニル基へと変換できることを見いだした。これによって得られた5-vinyl-4-methoxy体はα-ハイドロキシ-βアミノ酸のキラル合成子等として広い応用が可能である。また、4位のmethoxy基をphenylthio基へと変換することによって各種銅反応剤による置換反応が速やかに進行するようになり、1級、2級アルキル基及びフェニル基を4位に導入することができるようになった。これらの知見からペプチド系蛋白質分解酵素阻害物質の構成成分であるスタチン、ベスタチンや、抗腫瘍性物質didemnine中の4-amino-3-hydroxy-5-methylheptanoic acid等の簡易キラル合成が可能となった。
リラクタンスモータの磁気飽和による効率劣化とその改善法に関する研究

平成14,15年度にわたり,リラクタンスモータの磁気飽和による効率劣化とその改善法に関する研究を行い,以下の主たる研究成果が得られた。(1)1kWの同期リラクタンスモータを供試機として,巻線抵抗,d軸インダクタンス,q軸インダクタンスを正確に測定し,それらを各軸電流の指数関数により近似的に表現できることを確認した。(2)銅損のみを考慮した場合と銅鏡だけでなく鉄損も考慮した場合について,指数関数的に表現された磁気飽和特性を利用した効率最大化新アルゴリズムを検討し,最適励磁電流をトルク電流の関数として与えることができた。このとき,パラメータ測定で得られたデータをもとに計算機による数値解析を行い,理論の妥当性を確認した。(3)同一定格の同期リラクタンスモータを2台用意して,一方を供試機,他方を負荷機として実験検証システムを完成させた。また,汎用コンピュータ,A/D・D/A変換ボード,リアルタイムOS(RT-Linux)などを利用して,1台のコンピュータで供試機と負荷機を同時にベクトル制御するように全ディジタルソフトウェア制御システムを構築した。(4)鉄損を無視した場合について,従来の励磁電流一定制御法,励磁電流をトルク電流と等しく制御する方法,本研究課題で提案する最適励磁電流を与える方法の3通りについてモータ効率の比較実験を実施した.その結果,励磁電流一定制御法と比べて平均6.4ポイント,励磁電流をトルク電流と等しく制御する方法と比べて平均5.4ポイントモータ効率が向上し,提案する手法が最も高いモータ効率を実現できることが確認された。(5)確認のため,一定回転数,一定負荷において種々の励磁電流を与え,モータ効率が最大となる励磁条件を実験的に探索した。探索結果の励磁電流は本研究課題で理論的に求めた励磁電流特性を若干下回わるものの,両者はトルク電流に対して相似な非線形特性となることが確認された。これにより,提案する最適励磁電流条件が真に最大効率を実現するものであることを実証できた。平成14年度は本研究課題のうち,同期リラクタンスモータのパラメータ測定,銅損のみを考慮した場合の効率最大化新アルゴリズムの検討,銅損と鉄損を考慮した場合の効率最大化新アルゴリズムの検討,モータ・負荷装置架台の設計および試作を行った。その結果,以下の研究成果が得られた。(1)1kWの同期リラクタンスモータを供試機として,巻線抵抗,d軸インダクタンス,q軸インダクタンスを正確に測定し,インダクタンスを各軸電流の指数関数により近似的に表現できることを確認した。(2)銅損のみを損失因子と考えた場合について,指数関数的に表現された磁気飽和特性を利用した効率最大化アルゴリズムを検討し,最適d軸(励磁)電流をq軸電流の関数として与えることができた。このとき,モータパラメータ測定で得られたデータをもとに計算機による数値解析を行い,理論の妥当性を確認した。(3)銅損だけでなく鉄損も損失因子と捉えた効率最大化アルゴリズムを拡大検討した。ここでは,等価鉄損抵抗を運転周波数にほぼ反比例する関数として扱い,計算機を用いた数値解析を行った。その結果,モータ効率を最大化する具体的なd軸(励磁)電流とq軸電流の関係を導き,効率改善効果を確認した。(4)モータの特性改善を図る指標として,運転効率(入力電力と出力動力の比)は最も重要であるが,この他に電流対トルク比(単位電流あたりの出力トルク)も検討すべき事項である。

この考え方もリラクタンスモータの運転アルゴリズムに導入し,電流対トルク比最大化アルゴリズムも確立した。(5)実験検証に備えてモータ・負荷装置架台の設計と試作を行った。また,リアルタイムOS(RT-Linux)またはディジタルシグナルプロセッサ(DSP)を用いて全ディジタル化する方向で制御装置の開発も開始した。平成15年度は本研究課題のうち,実験検証用のモータ・負荷装置とディジタル制御システムの構築を完了するとともに,従来法と比較しつつ種々の回転数や負荷におけるモータ効率を検証した。また,得られた実験データをまとめて,提案する効率最大運転法の評価を行った。その結果,以下の研究成果が得られた。(1)1kWの同期リラクタンスモータを2台用意して,一方を供試機,他方を負荷機として実験検証システムを完成させた。また,汎用のデスクトップコンピュータ,A/D変換ボード,D/A変換ボード,リアルタイムOS(RT-Linux)などを利用して,1台のコンピュータで供試機と負荷機を同時にベクトル制御するように全ディジタルソフトウェア制御システムを構築した。(2)銅損のみを損失因子と仮定した(鉄損を無視した)場合について,従来の励磁電流一定制御法,励磁電流をトルク電流と等しく制御する方法,本研究課題で提案する最適励磁電流を与える方法の3通りについてモータ効率の比較実験を実施した。その結果,励磁電流一定制御法と比べて平均6.4ポイント,励磁電流をトルク電流と等しく制御する方法と比べて平均5.4ポイントモータ効率が向上し,提案する最適励磁電流の場合が最も高いモータ効率を実現することが確認された。(3)確認のため,一定の回転数,一定の負荷トルクにおいて種々の励磁電流を与え,モータ効率が最大となる励磁条件を実験的に探索した。探索結果の励磁電流実験値は本研究課題で理論的に求めた励磁電流特性を若干下回わるものの,両者はトルク電流に対して相似な非線形特性となることが確認された。これにより,提案する最適励磁電流条件が真に最大効率を実現するものであることが実証できた。(4)実験に先立ち行われたコンピュータ数値解析によるモータ効率特性には,機械損や鉄損が含まれていなかったため,全体的にモータ効率が実験値よりも高くなる傾向が見られた。このため,モータ・負荷装置の機械損を実測してコンピュータによる数値解析に盛り込んだ。この結果,モータ効率に関する数値解析結果と実験結果の間で良好な一致が見られた。
地域包括ケアシステム構築における持続可能な連携・協働システムの推進方策

本研究においては、地域包括ケアシステムの構築に不可欠な持続可能な連携・協働システム推進のための革新的システム化方策について考察並びに提言を行った。とくに、地域内における多職種・施設・組織間の連携・協働における推進理念と目的、実態調査、阻害要因、促進条件、システム化原則および革新的な連携促進方策等についてシステム・マネジメント論の立場から調査・分析及び開発を行った。また、Tーモデル地域における実証的研究を通じて、連携促進のための8つのシステム化原則を提案するとともに、「民・産・官・学」4者から構成される実行力のある推進運営体制づくりの重要性について考察を行った。平成24年度においては、前年度の基礎調査研究で得られた地域包括ケアシステム構築に関する基礎データ等をもとに、持続可能な連携・協働システムの推進条件並びにその具体的方策についてシステム・マネジメント論の視点から総合的な検討と提案を行った。また同時に、モデル地区として中山間地域特性及び過疎高齢化地域特性を有する「足助地域」を選定し、足助総合病院をはじめとする当該地域関係者の積極的な参画と連携による推進組織づくりを行った。とくに、当該地域の「産・学・官・民」の四者から構成される連携・協働推進組織づくりとその運営戦略についても検討を行った。また、昨年度と同様に、平成24年度においても連携・協働システムにおいてリーダーシップが期待されている医師(及び医師会)を対象に、(社)豊田加茂医師会との共同研究により、医師の実態調査分析(配布数194件、回収数114件、有効回収率59%)を実施した。さらに、前年度に続いて、地域包括ケアシステム構築及び連携・協働システムに関する全国の先進的実践例を収集するために、ヒアリング調査及び講演会・研究会に参加した。なお、これらの調査研究成果の一部は、日本経営診断学会論集並びに日本情報経営学会誌等に4件の審査有論文として採録決定となった。また、平成24年9月29日に北海道大学で開催された日本経営診断学会第45回全国大会において、計3件の研究発表を行った。この3年間の調査研究成果から、「地域住民の、地域住民による、地域住民のための」ユニークな地域包括ケアシステムの永続的推進のためには、それぞれの地域特性を配慮したダイナミックな推進計画と地域住民を主体とした「民・産・学・官」4者の持続可能な総合連携システムの導入とその円滑な運営(促進)体制づくりが不可欠であることを明らかにした。また、地域包括ケアシステム構築における持続可能な連携促進には、これまでのような合理的・効率的手段・方法・技術面を中心とした「理」の側面からの科学的アプローチとともに、多職種関係者間における感性・倫理観・信頼感・人間性・社会性等から構成される「情」の側面からの人間的アプローチとの融合と両者のバランスが大切であることを提案した。そして、このためには、これからの超高齢社会における地域包括ケアシステム構築の必要性とあるべき姿(目標)をめざして、すべての地域関係者が、各自の立場・役割・責任を自覚し、システム思考、正しい倫理観と情報・知識・知恵・能力を持って、考え・行動・評価していくことが必要となってくることを明らかにした。そして、そのための、人材育成支援体制づくり、資質・技術向上方策、住民教育・啓発推進が、今後のシステム化課題であることを提言した。また、本研究におけるモデル地域であるTー地域における地域包括関係者(医療関係者、介護関係者、地域住民、家族介護者、等)に対する意識実態調査結果を元に、持続可能な連携促進方策「システム化原則」として、1.共有化の原則、2.「標準化の原則、3.「オープン化の原則」、4.「全員参画の原則」、5.「意識啓発の原則」、6.「人材育成の原則」、7.「IT活用の原則」、8.「役割分担の原則」を提案し、その有効性と具体策について実証的考察を実施した。なお、これらの研究成果は、関連学会誌および研究発表大会等において公表した。平成23年度においては、とくに以下の3点:1)地域包括ケアシステム構築における地域特性の配慮と持続可能な「連携・協働システム」のあるべき姿と推進理念・方針・戦略・システム化課題に関する考察、2)住民・高齢者を主体とした地域関係者間における「ヒューマン・ネットワークづくり」の推進方策と人材育成・活用システムの構築に関する基礎的調査、3)「連携・協働システム」促進における関連情報の共有化とICTの有効活用方法の検討、について基礎的研究を中心に調査研究を実施した。

とくに、これからの少子高齢社会での地域包括ケアシステム構築において、地域での具体的な問題点及びシステム化課題を明らかにするために、また同時に、地域における「連携・協働システム」推進の障害・問題点を総合的に調査分析するために、今回の研究課題におけるモデル地域の一つである「豊田市」内の特徴あるいくつかの地域をモデル対象地域として選定し、豊田市内において医療活動を行っているおよそ250名の医師を対象に、(社)豊田加茂医師会との共同研究により、アンケート実態調査を実施した(なお、アンケート有効回収率:47%)。また同時に、地域介護活動の拠点として活躍している豊田市内の19の地域包括支援センターを対象に、豊田市からの協力によりアンケート及びヒアリング調査を実施した。また、全国の地域包括ケアシステムに関する先進的な医師会あるいは地域における地域包括ケアシステムの実践例について、(社)日本医師会、(社)宮城県医師会、(社)愛知県医師会、(社)豊田加茂医師会、等を調査訪問及びヒアリング調査分析を行った。なお、これらの調査分析成果の一部は、日本経営診断学会において論文投稿及び研究会報告を行っている。「おおむね順調に進展している」主な要因として、前年度とほぼ同様に、モデル地域の地域関係者(豊田市行政、豊田加茂医師会、足助総合病院、住民・ボランティア、愛知県立大学研究者、愛工大研究者、等)間における信頼関係、適切な役割分担及び協力体制づくりが整っていることが挙げられよう。とくに、(社)豊田加茂医師会とは、昨年度からの継続調査として、本年度も順調に医師の意識実態調査を実施し、多くの貴重な継続データを収集することができた。また、モデル地区において中心的役割を担っている足助総合病院院長及び医療・介護スタッフとの信頼関係・協力関係を構築することができ、今後のモデル事業の推進において極めて有益であると期待される。また、同様に、本年度は実施までには至らなかったが、介護サービス事業者連絡協議会(代表安藤惣吾会長)との共同調査実施の準備がほぼ整った(平成25年度に実施予定)。最後に、何回かの住民との意見交換会・研究会を開催することにより、今後、本研究を推進していく上で、住民からの理解・参画・協力が得られたことは、本研究がおおむね順調に進展している最大の理由であると言えよう。「おおむね順調に進展している」主な要因としては、これまでに地域関係者、医師会関係者及び行政関係者との協働・協力体制づくり並びに信頼関係づくりが、順調に推進されてきたことを挙げることが出来よう。とくに、医療従事者(医師)を対象とした意識実態調査の実施においても、医師会からの積極的な提案・参画・支援により円滑にかつ有効に実施することができた。また、地域包括支援センターの活動実績に関する実態調査分析においても、全面的な協力支援と貴重な資料提供を得ることが出来たといえよう。また、我が国は、少子高齢社会のなかで厳しい社会環境・生活環境を迎えている。このため、多くの国民(地域住民)が、本研究課題である「地域包括ケアシステムの構築」に高い関心と強い期待を持っており、本研究を推進していく上で、積極的な住民理解と協力を得ることが出来ているのも、本研究がおおむね順調に進展している理由の一つでもあろう。最終年度の平成25年度においては、これまでの地域包括ケアシステム並びにその中核システムである連携・協働システムの構築及び運営方法等に関する基礎理論構築及び基礎調査データをもとに、豊田市内におけるいくつかの地域特性の異なるモデル地区(たとえば、中山間型地域モデル、都市型地域モデル、新興住宅地域型モデル等)において、それぞれの地域特性と固有の目的・目標をめざして、ダイナミックな地域包括ケア推進計画と地域住民を主体とした「民・産・学・官」
非連結フェルミ面を考慮した幾何学的設計による超伝導体探索

本研究は、「非連結フェルミ面と幾何学的格子設計による超伝導体探索」を目的に掲げ、非連結フェルミ面の形成による高温超伝導の発現が期待されるダイマーモデルに着目し、新奇超伝導体の探索を行ってきた。具体的な方針として、ダイマーモデル、プラケットモデルの適用可能な物質の候補として、特異な結晶構造を有するという観点からBaS_2,Bi_2CuO_4,Cu_2Te等を取りあげ、研究を行った。(1)BaS_2は、その結晶構造のみがこれまで明らかであったが、純良試料による物性測定から、本物質が絶縁体的な電気伝導を示すことを明らかにした。そこで、Baサイトへの他元素置換によるS-Sダイマー内、ダイマー間のトランスファー制御やキャリア(ホール)ドープを試みたが、合成には至らなかった。(2)Bi_2CuO_4は、T=42Kで反強磁性転移を示すことが過去の報告から明らかになっており、Biサイトへの他元素置換による反強磁性の抑制、CuO_4正方格子内のトランスファー制御を試みた。しかしながら、他元素置換による反強磁性転移の抑制等の物性の変化は観測されなかった。(3)Cu_2Teは、BaS_2と同様にその物性が明らかになってはいなかったが、純良試料による物性測定から、本物質が金属的な電気伝導を示すことを明らかにした。さらに、トランスファー制御を目的として、SをTeサイトに50%まで置換することに成功し、置換量の増加に伴って、金属から半導体的な電気伝導へと変化することが明らかになった。S置換による格子収縮によって、Cu-Cuダイマー内のトランスファーが増大することが期待されたが、この結果より、本物質の電気伝導は、Teのp軌道の寄与が大きいことが示唆される。
福祉コミュニティづくりにおける「地域通貨」の意義と役割に関する調査研究

異なる社会層からなる地域コミュニティの助け合いのしくみづくりにおける、地域通貨の果たす役割を実証的に研究した。具体的には学生および卒業生からなるNPO組織「学生地域暮らしづくり考房こみっと」の交流施設「縁舎」を拠点都市て、長野大学の学生という若い世代の新住民と、長野大学が位置する上田市下之郷地区において住民の主要な構成要素である65歳以上の老人の組織「双葉会」との交流活動が行われたが、そこにおいて、同NPO団体が発行する地域通貨「イクタル」の導入実験が行われた。1.高齢者、地域住民、学生に対するニーズ調査が行われ、その結果に基づいて交流活動および定期的な「御用聞き訪問」、夏野菜の提供による野菜市、脳いきいきテストなどが「イクタル」を媒介として行われた。2.3年間の実験を通して、地域通貨イクタルの周知度、地域通貨の流通量が増大し、これまで交流のなかった異世代間の交流が促進された。交流活動や脳いきいきテスト、かなひろいなどを通じて、高齢者の引き込むりを予防し、助け合いを行うしくみが模索された。3.3年間の実験を終えて、高齢者が、継続的に若い世代と関わる場合の地域通貨のあり方について、利用者調査から考察をいった。異なる社会層が助け合う地域コミニティの形成に、地域通貨の導入が好意的に受け入れられ、威力を発揮することが実証されるとともに、地域通貨システムの改善点や課題も抽出された。地域の助け合いの仕組みづくりにおける地域通貨の役割を探る目的で、長野大学が位置する上田市下之郷地域において、高齢者組織である老人クラブ会員の協力のもと、支えあいの意向・ニーズの調査及び、その結果に基づいた交流活動を実施した。1.ニーズ調査111人の結果では、会員は70歳代・80歳代が87%を占め、多くは3世代・2世代で住んでいるが独り暮らし6%、2人暮らし24%に見られた。家での役割として農業に41%、家事に37%がかかわり、学生との交流や御用聞き訪問、認知症予防教室などを要望している。2.交流会は、大学祭においての老人会による野菜市の実施、焼き芋大会のほか、脳生きいき教室3回ほかを実施し、その都度40人前後の人が参加した。脳元気度テストでは80歳代になると黄信号や赤信号に近い人も出ている。頭の体操とつまづき予防体操が人気である。3.御用聞き訪問は、学生が担当者宅を訪問し、要望に応じてできることをさせてもらい、地域での支えあいの道を探った。何もしないでよいから話し相手になって欲しいという声も聞かれた。学生からはお年寄りから学ぶことが多く、農業体験も楽しかったとの感想が多く出た。4.この地域に適用する地域通過「イクタル」を発行し、交流の際に交換する活動を開始した。5.福祉活動を中心に据えた地域づくりを実施している広島県三原市を視察し、地域の活性化と住民参加のありようの検討資料とした。以上から、初年度の地域づくりのための調査や視察など資料収集は終了できた。地域の助け合いの仕組みづくりにおける地域通貨の役割を探る目的で、長野大学が位置する上田市下之郷地域において、高齢者組織である老人クラブ会員の協力のもと、支えあいの意向とニーズの調査及び、その結果に基づいた交流活動を実施し、地域通貨の導入も始まった。1.ニーズ調査では、高齢者は学生との交流や御用聞き訪問、認知症予防教室などを要望している。触れ合い交流会や御用聞き訪問のほか、大学祭においては老人会からの野菜の提供による野菜市をし、脳生き生き教室も3回実施し、その都度30人前後の参加があった。2.脳元気度テストでは70歳台では正常範囲が多いが、80才台になると黄信号や赤信号に近い人も若干出てきている。介護予防としてのゲームや、足腰を強める運動指導のあり方について工夫した。会場は気軽に寄れる場として活動拠点「縁舎」を活用した。3.御用聞き訪問は今年も、農業援助や話し相手などで高齢者との触れ合いを深めたが、関わる対象者は限られたものになった。希望者の確認が重要であった。次年度は脳

イキイキテストの経過の中で結果が低下するケースについて、御用聞き訪問などで個別に予防的な働きかけを進め、閉じこもりを防ぎたい。4.この地域に適用する地域通貨「イクタル」を作成し、調査や野菜提供への感謝として発行し、行事の時は参加費として持参してもらうなど、循環させ22,420イクタルの流通があった。紙券の場合の個別の流通の把握が課題となった。5.福祉活動を中心に据えた地域づくりを実施している広島県三原市と、島根県米子市での地域的取り組みを視察研修した。地域の助け合いの仕組みづくりを目的とし、NPO活動団体である学生地域くらしづくり考房こみっとが、長野大学が位置する上田市下之郷地域において、高齢者組織である老人クラブ双葉会会員の協力のもと、支えあいの意向とニーズの調査及び、その結果に基づいた交流活動を実施し、三年間をかけて地域通貨の導入実験をおこなった。本研究グループは交流活動に参与観察調査を行うとともに、地域通貨の導入実験を共同でおこなった。こみっとの活動としては、ニーズ調査で高齢者は学生との交流や御用聞き訪問、認知症予防教室などを要望していたため触れ合い交流会や御用聞き訪問を行ったほか、地域の剰余農産物を集めて大学祭で野菜市、脳生き生き教室も実施した。学生による御用聞き訪問は、農作業援助や話し相手などで高齢者との触れ合いを深めた。この地域の異世代からなる交流と新たな福祉コミュニティ形成に適用する地域通貨の形体を探るため、実際に調査や野菜提供への感謝として発行し、行事の時は参加費として持参して使用してもらった。こうした活動に際して地域通貨を用い、通貨の効果測定および認知度調査などを行った。紙券の場合の方がより使いやすく、不特定の参加者を巻き込むには適しているが、持続的反復的な関係性の維持のためには通帳方式などのより適した形態もありえる。高齢者が使いやすい地域通貨のしくみについても考察した。結果として、地域通貨の使用がこれまで関わりの無かった異世代間の交流と持続的な助け合いを創り出すのに有効であるという結論を得た。地域福祉計画への地域通貨の利用計画策定に関しては、今後の課題として残された。
抗生物質耐性遺伝子を用いない遺伝子組換え植物の新規な選抜手法に関する研究

本研究は抗生物質を用いない遺伝子組換え植物の作製手法の開発をシロイヌナズナ及びイネで行つた。シロイヌナズナでは種子発芽の出来ないgal変異体をその変異の原因遺伝子であるGAl遺伝子で相補する事により組換え体が得られるかどうかにういて検証を行った。GAl遺伝子を導入したgal変異体の種子はジベレリンが無くても発芽することが明らかになった。次に組換え植物の選抜効率を確かめるために、得られた組換え体の種子を、ジベレリンフリー及びカナマイシンの入った培地により選抜を行った。その結果、今回提案した手法により遺伝子組換え植物をカナマイジンによる選抜と変わらない効率で得ることができた。これらの結果から、種子発芽めできない変異体とその変異を相補する遺伝子の組み合わせにより組換え植物の選抜が可能であることが示された。イネではシュート形成に関する変異体sh14をそめ変異の原因遺伝子であるSHL4遺伝子(ゲノムDNA)で相補する事により組換え体が得られるかどうかについて検証を行った。この変異体はシュート形成することが出来ないため、カルスから個体を再生するとは出来ないにもかかわらず、遺伝子導入を行ったカルスのうち数個からシュート形成が認めたれた。これらのカルスの遺伝型をdCAPSマーカーで検証したところ、組換え体の親はsh14変異体であることが確認できた。以上のことから本手法で提案したシュート形成変異体と、その変異を相補する遺伝子の組み合わせにより組換え植物を選抜できることが示唆された。多くの遺伝子組換え植物(作物)の作出は、カルスによる選抜を経て行われることから、本研究の成果において特にイネにおける手法は他の植物の遺伝子組換え手法にも応用できると考えられる。本研究は抗生物質を用いない遺伝子組換え植物の作製手法の開発をシロイヌナズナ及びイネで行う.シロイヌナズナでは種子発芽の出来ないga1変異体の栽培手法の確立、及びこの変異体の原因遺伝子の単離及び植物導入用コンストラクトめ作製を行った。現在、このコンストラクトをga1変異体に導入中である。遺伝子導入を終えた種子が得られたら、この種子の半分を従来通りの抗生物質による選抜をおこなう。また残りの半分の種子を用いて抗生物質無しで組換え体の選抜が可能かどうかを調べる。これらのデータを比較することにより本手法の有用性について検証を行う。イネではシュート形成に関する変異体の収集と解析を行った。現在までに、4種類の変異体sho1,shl1,shl2,shl4(sho2)を見つけ出し、それらの原因遺伝子を単離した。これらの変異体はシュート形成することが出来ないため、カルスから個体を再生することは出来ない.今年度は単離した4つの遺伝子の全てについて野生型遺伝子(ゲノムDNA)を変異体に導入することにより変異が回復することを確認した。またshl1変異体についてはActinプロモーターの下流にSHL1遺伝子のcDNAを融合したコンストラクトの導入によりシュート形成することも確認した.この系を利用して、撰抜マーカーと抗生物質に依存しない遺伝子導入システムの開発を行うため、抗生物質非存在下で組換え体(相補個体)の選抜が可能であることを確認する実験を行った。まず、薬剤耐性を示すカルスを選抜しておき、次に抗生物質を含まない再分化培地で生育させた。現在の所、再分化個体は得られていない。今後は、薬剤耐性遺伝子を除いたベクターを作製し、遺伝子導入カルスの作製から抗生物質を入れない実験を試みる。
流れ場における円柱壁面噴流の流動特性に関する研究

ウォータータンネル内に置かれた噴流出口スリット付き円柱周りの流れ(円柱壁面噴流)についてPIVを用い可視化実験を行なった.本年度はPIVによる非定常計測の信頼性を確認するため,PIVにより得られた結果とホットフィルムによる結果とを比較・検討し,PIVの時間分解能をはじめとする特性を調べた.可視化実験からはコアンダ効果により噴流が円柱に付着する様子が定量的に計測された.また,昨年度に引き続き噴流自身の自励振動の特性を確認するため,矩形容器内の噴流の挙動を詳細に調べ,噴流速度,噴流幅,容器幾何形状と振動数との関係を圧力変換器による圧力計測より明らかにした.さらに,一様流中に円柱を置き,噴流付着距離へ及ぼす主流に対する噴流噴射角,噴流相対速度の影響についても実験を遂行した.一方,理論的研究として差分法を用いた矩形容器内噴流の挙動に関する数値シミュレーションを行い,円柱の揚力発生に関わるコアンダ効果,剥離点の推移と幾何形状および相対噴流速度の関係を調べた.さらにホバリング時の機体姿勢安定に対し重要な要素となる地形を考慮した境界条件を課すことにより,地面効果についても検討した.噴流出口スリット付き円柱を組み込んだウォータータンネルを設計・製作し,円柱壁面噴流の挙動観察を可能にした.初年度である本年度は噴流自身の自励振動の特性を確認するため,矩形容器内の噴流の挙動を調べ,噴流速度,噴流幅,容器幾何形状と振動数との関係を圧力変換器による圧力計測より明らかにした.さらに流れ場における円柱壁面噴流の基本特性を調べるために一様流中に円柱を置き,噴流付着距離へ及ぼす主流に対する噴流噴射角,噴流相対速度の影響について高速度ビデオカメラを用いて流れの可視化を行った.一方,理論的研究として差分法を用いた矩形容器内噴流の挙動に関する数値シミュレーションを行った.しかしながら,現時点では解のメッシュ依存性が強く,今後更なる検討が必要である.以下の結果を踏まえ,次年度は特に円柱後流に形成される速度剪断層と噴流との干渉により新たな振動が生じる(カルマン渦の発生による振動が軽減する)ものと推測されることから,振幅の増幅・減衰効果および振動数の変化などの振動特性に着目し研究を進める.一方,円柱の揚力発生に関わるコアンダ効果,剥離点の推移と幾何形状および相対噴流速度の関係を調べ,最適条件を提案する.さらにホバリング時の機体姿勢安定に対し重要な要素となる地形を考慮した境界条件を課すことにより,地面効果についても検討する.ウォータータンネル内に置かれた噴流出口スリット付き円柱周りの流れ(円柱壁面噴流)についてPIVを用い可視化実験を行なった.本年度はPIVによる非定常計測の信頼性を確認するため,PIVにより得られた結果とホットフィルムによる結果とを比較・検討し,PIVの時間分解能をはじめとする特性を調べた.可視化実験からはコアンダ効果により噴流が円柱に付着する様子が定量的に計測された.また,昨年度に引き続き噴流自身の自励振動の特性を確認するため,矩形容器内の噴流の挙動を詳細に調べ,噴流速度,噴流幅,容器幾何形状と振動数との関係を圧力変換器による圧力計測より明らかにした.さらに,一様流中に円柱を置き,噴流付着距離へ及ぼす主流に対する噴流噴射角,噴流相対速度の影響についても実験を遂行した.一方,理論的研究として差分法を用いた矩形容器内噴流の挙動に関する数値シミュレーションを行い,円柱の揚力発生に関わるコアンダ効果,剥離点の推移と幾何形状および相対噴流速度の関係を調べた.さらにホバリング時の機体姿勢安定に対し重要な要素となる地形を考慮した境界条件を課すことにより,地面効果についても検討した.
冬眠特異的蛋白質類似ヒトCTRP3は、生体恒常性維持能の指標になり得るか？

【目的】大学新入生を対象として、血清中C1q/TNF-related protein-3 (CTRP3)を測定しその意義を調べた。【対象と方法】本研究参加に同意の得られた大学新入生271名を対象にした。【成績】CTRP3は、BMI、収縮期血圧、拡張期血圧と有意な負の相関性を示した。CTRP3は、HDLコレステロールと有意な正の相関性を示した。一方、中性脂肪、LDL-コレステロール、HOMA-IRと有意な負の相関性を示した。超音波画像診断によるNAFLD群のCTRP3は、非NAFLD群に比べ有意に低値であった。【結論】CTRP3は生活習慣病の危険性を察知するバイオセンサーであると考えられる。哺乳類の冬眠を誘発する因子として、シマリスよりHibernation-specific protein (HP)が発見された。HPは、低温下での代謝恒常性を維持し長寿をもたらすと考えられている。申請者が行ったアミノ酸ホモロジー検索では、冬眠特異的蛋白質HPと相同性を有するヒト蛋白としてC1q/TNF-related protein (CTRP)ファミリーが抽出された。中でもCTRP3は、全身いたるところに存在し、代謝改善機能と抗炎症作用を併せ持つことから、健康科学における役割の解明が必要である。平成26年度に以下の点を明らかにした。2.血清中CTRP3は、年齢、性差における有意な差を示さなかった。また、個人における日内変動も軽微であった。3.血清中CTRP3は、BMI、拡張期血圧、HOMA-IRと負の相関性を示した。また脂肪肝群は非脂肪肝群に比べ、血清中CTRP3の有意な低値を示した。結論:血清中CTRP3は、肥満、高血圧、脂肪肝の存在により低下し、代謝恒常性維持能を反映すると考えられた。哺乳類の冬眠を誘発する因子として、Hibernation-specific protein (HP)が発見された。HPは、低体温での代謝恒常性を維持すると考えられている。HPと相同性を有するヒト蛋白としてC1q/TNF-related protein (CTRP)ファミリーがあり、中でもCTRP3は、代謝改善作用と抗炎症作用を併せ持つことから、大学生を対象として健康科学における役割の解明を行った。平成27年度には以下の点を明らかにした。1.血清中CTRP3測定者数を更に増やした。2.血液検査の中で、特に中性脂肪と有意な負の相関性をHDL-コレステロールと有意な正の相関性を示した。3.超音波測定による肝硬度(ARFI)は、CTRP3と有意な正の相関性を示した。結論:血清中CTRP3は、代謝恒常性維持特に円滑な脂肪代謝能の指標になり得ると考えられた。平成26年度は、血清中CTRP3測定系の確立に力を入れた。ELISA法による測定系を確立した。研究は、研究計画に則して順調に遂行されている。消化器内科学平成27年度については、症例数を増やし血清中CTRP3が代謝恒常性維持能としてのバイオマーカーになり得ることを明らかにしたい。生活習慣病患者も解析対象に組み入れ、仮説を確固たるものにしたい。プロジェクトの進捗状況は良好である。当初予定していた、ボランティアを募る際の経費が不要になり、CTRP3測定はキットを活用することにより測定系確立に関わる経費を減らすことが出来た。計画書に従い、アディポサイトカインや酸化ストレスマーカーを測定するキットを購入に充てる。また、測定対象者を増員する予定であり、その経費に充てる。
高齢者の自律性に着眼した新たな服薬アドヒアランス評価ツールの開発

高齢者が服薬自己管理を継続していくためには、医療者による服薬アドヒアランスの適切な評価が必要である。本研究では、高齢者の服薬自己管理能力を多角的に評価し、服薬支援につなげるため、高齢者の自律性に着眼した新たな服薬アドヒアランス評価ツールを開発する。評価ツール開発により、高齢者の自律性の観点から服薬アドヒアランスを多角的に評価することが可能になる。また、医療機関の場所や規模、疾患を問わず、支援する側の多職種の医療者と、支援を受ける側の患者とが共用できるツールとなる。
コイルドコイルによるホモ－ヘテロ変換を応用したｐＨ応答性バイオ素子の開発

酵母輸送タンパク質Emp46p/47pのコイルドコイルド領域のみでpHに依存したホモ-ヘテロ会合変換特性を発現させることが可能であることを明らかとし、また、その会合制御に関与するアミノ酸残基を同定した。さらに、これらの残基に対して種々の変異導入を施すことにより、ヘテロ複合体形成のpH依存性を様々に変化させることに成功した。この他、蛍光タンパク質を融合することにより、蛍光共鳴エネルギー移動によりコイルドコイルドメインの会合状態をリアルタイムに測定する手法を確立した。以上のように、Emp46p/47pのコイルドコイル領域を各種pH応答性バイオ素子として応用するための技術基盤を構築することができた。酵母輸送タンパク質Emp46pおよびEmp47pのヘテロ複合体形成について、23年度は会合に寄与するコイルドコイルドメイン領域および複合体形成の制御に重要なアミノ酸残基等を明らかとした。24年度は、pHによる会合制御について、より詳細な解析を行った。その結果、pH5における会合抑制は50%程度であるが、pHを4まで低下させると複合体形成は完全に抑制されること、さらに、中性pH条件下で一旦形成されたヘテロ複合体はpH4の条件下で可逆的に解離することが明らかとなった。この他、ヘテロ複合体の形成過程を蛍光共鳴エネルギー移動(FRET)によりリアルタイムに捉えるために、Emp46cおよびEmp47cのN末端に、アクセプターとなるRFP、ドナーとなるGFPをそれぞれ融合したコンストラクトを作成した。この際、高効率のFRETを得るために、基質結合ドメインとコイルドコイルの間のスペーサーとなっているストークの長さを変えた蛍光タンパク質融合体を複数作成し、それぞれの組み合わせにおけるFRETの効率を測定した。その結果、コイルドコイルに連結するストークをほぼ欠損させたコンストラクト同士の組み合わせにおいて最も高い効率のFRETが得られることが判明した。この結果は、Emp46p/47pヘテロ複合体におけるコイルドコイルのN末端の位置は揃っていることを示唆するものであり、さらに蛍光タンパク質をコイルドコイル領域に直接融合しても、ヘテロ複合体の形成に対して立体障害的に働かないことを示すものである。本研究により作成された蛍光融合型のEmp46cおよびEmp47cは、今後、種々の条件下におけるヘテロ複合体形成過程の詳細な解析において、また会合特性の改良を意図した変異導入の評価において有用となるものである。本年度の研究成果:酵母輸送タンパク質Emp46p/47pのコイルドコイル領域(Emp46c/47c)にドナー、アクセプターとなる蛍光タンパク質を融合し、ヘテロ複合体形成を蛍光共鳴エネルギー移動(FRET)により検出する方法を用いて速度解析を行った。その結果、ヘテロ複合体の形成過程は2重指数関数で近似でき、得られた速度定数の温度依存性から、会合反応の活性化エネルギーを算出することができた。変異体解析においては、Emp46cのコイルドコイル内面に唯一存在する酸性アミノ酸残基E303をグルタミン残基に置換した変異により、pH非依存的なヘテロ複合体形成が生じることを見出した。この変異に加えて300番目にヒスチジン残基を導入した変異体では、pHの低下により複合体の解離が生じること、また、その変化のpH領域は野生型と比べて高pH側にシフトしていることが判明した。このような会合解離特性は、細胞内の各コンパートメントのpH測定に、より適したものといえる。研究期間全体を通した研究成果:本研究では、Emp46p/47pが示すホモ-ヘテロ会合変換のメカニズムを解明し、pH応答性バイオ素子への応用を試みた。その結果、コイルドコイル領域のみで、pHに依存した可逆的な会合解離特性を発現させることが可能であることを明らかとした。さらに、Emp46cのE303近傍に対して変異導入を施すことにより、ヘテロ複合体形成のpH依存性を様々に変化させることに成功した。この他、蛍光タンパク質融合体を利用したFRETにより、ヘテロ複合体の形成をリアルタイムに観測する手法を確立した。以上のように、本研究によりEmp46c/47cを細胞内pHバイオセンサーへ応用するための技術基盤を構築することができた。酵母輸送タンパク質Emp46pおよびEmp47pにおけるコイルドコイル領域の予測をプログラム「COILS」を用いて行い、バイオ素子のコア候補とするアミノ酸配列(Emp46c, Emp47c)を決定した。両コンストラクトを大腸菌により発現させ各種クロマトグラフィーを用いて精製を行い、得られたサンプルについてゲルろ過クロマトグラフィー、化学架橋法、超遠心分析、CDスペクトル測定など用いて会合状態・構造安定性等の解析を行い、以下の結果を得た。1.両者は共にαヘリックスに富む構造を形成する。2.Emp46cは12量体であるが、Emp47cは45量体を形成する。

3.中性pHでは両者は速やかに会合し、45 merからなるヘテロ多量体を形成する。4.Emp46cの熱安定性は低いが、Emp47cと複合体を形成することにより安定性が大幅に向上する。5.酸性pHでは、Emp46cのヘリックス安定性が高まるとともに、Emp46cとEmp47cの会合体形成が抑制される。6.両者のコイルドコイル内面に唯一存在する酸性アミノ酸残基であるEmp46cのGlu303をAlaに置換した変異体は、ヘテロ会合体形成能を消失する。また、この変異によりEmp46cの熱安定性が顕著に高まる。このように、Emp46pとEmp47pのpHによる会合状態の制御には、Emp46pのコイルドコイル領域に存在するGlu303が重要な役割を果たしていることが明らかとなり、この残基の電荷がEmp46pのホモ会合体形成を抑制し、Emp47pとのヘテロ会合体形成を促進すると考えられた。本研究において特定したEmp46pおよびEmp47pのコイルドコイル領域は、それ自体でpH依存的な会合特性を示すものであり、pH応答性バイオ素子のコアとして機能することが期待される。24年度の研究により、Emp46pおよびEmp47pのコイルドコイル領域を介したヘテロ複合体の形成がpHにより可逆的に制御されることを明らかとすることができた。また、FRETを利用することにより、会合過程をリアルタイムに解析する手法も確立できた。Emp46pおよびEmp47pのコイルドコイル領域(Emp46c/47c)を特定することができ、さらにこの領域のみでpHに依存したヘテロ会合体の形成が起こることが明らかとなった。これにより、本研究の目的であるpH応答性バイオ素子開発の基盤を構築することができた。24年度の解析の結果、Emp46c/47cの会合・解離が制御されるpHの条件が45と低いことが判明した。細胞内のpHセンサーとしての利用を想定した場合、より広範囲のpHに応答するような改変が必要であると考えられる。そこで、様々な変異を導入することにより会合特性の改変を試み、幅広く応用可能となるようにコンストラクトの最適化を進める。23年度の研究により特定したEmp46p/47pのコイルドコイル領域(Emp46c/47c)にドナー蛍光タンパク質およびアクセプター蛍光タンパク質を融合したコンストラクトを設計し、蛍光共鳴エネルギー移動の観測により、両者の会合状態を計測できるシステムを構築する。この際、バイオセンサーとしての機能を十分に発揮させるため、ドナー/アクセプターとなる蛍光タンパク質の組み合わせ、コイルドコイル領域と連結するリンカー配列などの最適化を行う。pH応答性のバイオセンサーとして最適化するために、種々の部位特異的アミノ酸変異体の作成に必要な各種制限酵素、DNA合成、発現タンパク質精製用カラムなどの消耗品に使用する。23年度は主にバイオ素子のコア候補となる配列の抽出およびその基本的な会合特性等の研究を行ったが、24年度は種々の蛍光タンパク質との融合タンパク質を作成し、会合状態の検出に最適となるように多種多様なコンストラクトの設計を行う。