hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
機能性核酸及びペプチド核酸複合体を基体とする柔軟な情報変換システムの構築

ソフトマテリアルを基体とした情報変換、増幅のための機能モジュールの開発、さらにそれらを組織化した多様なセンシングシステムの構築を最終目標として、種々の機能性分子を導入した人工核酸を合成した。β-シクロデキストリン、ターピリジン、およびアントラセンを修飾したDNAを用いて、それぞれ2つの分子を論理的に組合わせて用いるSNPシグナルの蛍光検出、核酸機能の金属イオンによる制御、および核酸複合体形成の光制御の可能性を検討した。ソフトマテリアルを基体とした情報変換、増幅のための機能モジュールの開発、さらにそれらを組織化した多様なセンシングシステムの構築を行う。具体的には、ケミカルゲノミクスを基盤技術として、DNA、およびPNA(ペプチド核酸)などの核酸や核酸アナローグに適当な機能性分子を化学修飾した特殊な機能性コンジュゲートを合成する。これら核酸コンジュゲートは、その機能をアロステリックに変化させる仕組みをもつ。例えば特定イオンとの相互作用、酸化還元、光照射などの刺激によりその構造や性質を変化させる。特定の相補的な核酸を足場とするとこれら複数の異なるコンジュゲート(機能モジュール)を規定された配向、距離に自在に配置することで高度に組織化された分子複合システムを精度よく構築することが可能となる。すなわち、本研究では、コンジュゲートの機能発現に関連したアロステリズムを積極的に利用して化学的(または物理的)シグナルを変換することのできる汎用性の高い方法論を提案する。化学センサー、バイオプローブ、さらには分子マシンなど様々な応用が期待できるソフトマテリアルを基体とした情報変換、増幅のための機能モジュールの開発、さらにそれらを組織化した多様なセンシングシステムの構築を最終目標として、種々の機能性分子を導入した人工核酸を合成した。ヒトテロメア配列に対する、短いDNAの協同的ハイブリダイゼーションの検討を行った。オリゴDNA TCCCTTAGGGはその一部を互いに重ねた部分でパラレル型の三本鎖を形成して足場である(CCCTAA)_nに選択的に結合すると考えた。すなわち、繰返し配列の1ユニットに分子が結合するとその結合は両隣のユニットへ第二の分子が結合する環境を与えるため、ひとたび最初の分子が標的配列を見つけると協同的に次々と結合が伝播する(信号増幅)と期待した。二本鎖と三本鎖形成部分の間に数塩基のスペーサー、またはエチレングリコールを導入したものを合成してハイブリダイゼーションにおける協同性を検討した。その結果、塩基スペーサーを導入したものに関して協同性の発現を見ることができなかったが、エチレングリコールリンカーを含むオリゴに関しては、テロメア連続配列に対する安定化を観察することができた。さらに、三本鎖構造を安定化させるために、銀イオンの影響を調べた。パラレル型の三本鎖において形成されるCG.C+トリプレット中のシトシンN3プロトンをAg+で置換することができれば、中性領域においても安定に三本鎖を形成させることが可能となる。CG.C+を含む幾つかの三本鎖DNAについてその安定性に及ぼすAg+の効果を評価した。その結果、CG.C+に対して等量のAg+を添加すると三本鎖構造の熱安定性が著しく上昇することがわかった。5つのCG.C+を含む15量体三本鎖に関しては、pH7で約30°Cもの安定化であった。シトシンのN3プロトンがAg+によって置換された塩基トリプレットCG.CAg+の生成は質量分析によっても確認することができた。DNAのそれぞれの末端に一つずつ2つのアントラセンを化学修飾したコンジュゲートを合成した。このコンジュゲートは対象な塩基配列を有し、折れ曲がってU字構造をとり、プリン配列を挟むかたちで非常に安定な二分子三本鎖構造を形成する。この構造に、LEDランプにより366nmの光を照射するとわずか数秒で末端の両アントラセンが二量化して環状のDNAを形成することがわかった。7-merという非常に短い認識サイトでも安定な複合体を形成できるので、配列特異性と結合力という分子認識における普遍的なジレンマを軽減できることがわかった。つまり、同条件で同等の熱安定性をもつ15-mer二本鎖複合体の場合と比較して配列特異性に関して著しい改善が見られた。線状と環状のDNAはHPLCやゲル電気泳動により容易に識別することが可能なので、この方法はDNAやRNAの一塩基識別に利用することができる。また、光反応により生成した環状DNAはテンプレートとして用いたプリン配列への結合が向上することがわかった。これは結合型のコンフォメーションが固定化された効果、すなわちpreorganizationまたは、エントロピー効果によるものである。さらに、アントラセン二量体が短波長(312nm)の光照射により可逆的に開裂することを利用して環化したDNAを再び線状化できることもわかった。このことは、テンプレートDNAという入力シグナルをDNAのコンフォメーションというかたちで記録し、さらに消去できる(rewritable memory)ことを意味する。DNA骨格にterpyridine(terpy)を組込むために設計した、terpyを基本骨格としたアミダイト試薬の合成が完了した。このアミダイト試薬をDNA自動合成装置に導入して、鎖中に2つのterpyを組込んだ種々のオリゴヌクレオチド(terpy_2ODN)を合成することができた。

適当な金属イオン共存下、このterpy_2ODNは分子内の2つのterpyが金属イオンとの間で2:1の錯体を形成し、それに伴ってterpy_2ODN全体がΩ型構造をとることが期待される。すなわち、一次構造では互いに離れていた両末端の配列がΩ構造形成に伴って互いに引き寄せられ、一続きの新しい配列を与えることになる。金属イオンによる高次構造の可逆的スイッチングである。この配列に相補的なDNAとの二本鎖形成を観察することによって、これを検証することにした。はじめに種々の金属イオンとterpy_2ODNとの相互作用を分光学的手法により観察した。概ね一般に知られている金属イオンとterpyとの錯生成挙動から予測される結果となった。すなわち、Fe^<2+>とNi^<2+>では、金属イオンの添加量に依存せず、広い濃度範囲で2:1錯体の形成が示唆されたが、Cu^<2+>やZn^<2+>などでは量比に依存して2:1から1:1錯体へと形態を変化させる様子が見られた。次に、Fe^<2+>存在下、両末端配列と相補的なDNAとの二本鎖の熱安定性をUV融解実験により観察した。その結果、terpy_2ODNと同濃度のFe^<2+>を系に添加することにより二本鎖が大きく安定化することがわかった。これは、DNAのループ構造を自在に制御できることを意味し、このユニットを機能性核酸に導入することでアロステリックに制御可能なシグナル応答系が設計できることになる。23年度、本研究では、DNAを反応の足場として論理的に特定の塩基をねらった検出系の構築を目的とした。具体的には、ターゲットDNAに対して、β-シクロデキストリン(βCyD)を修飾したDNAコンジュゲート(CyD-DNA)と、塩基識別能を持つ蛍光性リガンド複合体を利用した。CyD-DNAは、βCyDの「選択的な分子包摂機能」と核酸類の「プログラム可能な分子認識機能」を併せ持つ化合物である。一方、蛍光性リガンドは「塩基認識部位」と、「蛍光部位」を共有結合で連結した化合物である。ターゲットDNAの相補鎖であるmaskとCyD-DNAからなるタンデム二本鎖を形成させた。この二本鎖には一塩基ギャップをつくり、そこにSNP塩基が提示されるよう設計した。この複合体にリガンドを添加すると塩基識別部位がSNP塩基を特異的に認識して結合し、リガンドの蛍光部位はすぐ近くのβCyDに包摂されてその蛍光が増大する、すなわち、SNPを蛍光シグナルに変換することを期待した。この検出原理にしたがって実験を行った結果、このシステムが分子認識の舞台となるDNA複合体中でのリガンドとβCyDの位置関係に大きく依存することが示された。今回、塩基選択性の異なる3つのリガンドを用いて、DNA、およびRNAをターゲットにしてSNP検出実験を行った結果、協同的認識機構の全貌が明らかになった。本手法が、2つの分子の論理的な組み合わせによりあらゆる塩基を対象にすることのできる、汎用性のある分析法になることを示すことができた。
語りの生成と変容のダイナミズムに関する認知語用論的研究

まず、研究代表者仲本は、人が自らの仕事の成果をどのような表現によって語り、それらを有意味な物語として構成するかを考察した。仕事とは、始めと終わりによって境界づけられた、特定の成果を生みだす試みである。仕事はそのため、予定通りに作業が進んでいるかという進捗状況や、目標がどれくらい達成されたかという仕事の成果によって評価される。今年度は、こうした背景を持つ仕事の語りに注目し、そうした語りにおいて特徴的に用いられる時間標識の意味用法を記述した。次に、分担者岡本は、情報デザインの観点から、語りにおいて用いられる比喩表現であるメタファ・メトニミー・シネクドキについて再整理するとともに、語りの視点のデザインが基盤化の先取りによる引き込み、語りの視点を与える不定代名詞、語りの一貫性を媒介する視覚イメージの働き等について明らかにし、その解説を書籍『情報デザイン』の一部として公刊した。また、語りにおいてしばしば明示的・非明示的に行われる聞き手のツッコミ行動を漫才対話におけるツッコミの機能分類を通じて明らかにした論考を『聞き手行動のコミュニケーション学』の一編として公刊した。最後に、分担者加藤は、ある物語がある物語として成立するために重要な要素に着目し、物語を構成する要素の調査を進めている。読み手によって重視する要素が異なるのではないかという問題についても、それぞれの読み手の着目点を分析する実験を行った。収集した様々な記述の内容や言語形式を分類し、物語の要素を整理している。この調査結果の一部については2019年度の発表を予定している。まず、代表者仲本は、仕事に関する語りに注目し、そこで特徴的に用いられる日本語のアスペクト表現が事態を局面として概念化し、ナラティブに展開構造を与える装置として機能することを解明した。その成果は、「仕事の意味論ー「時間の地図」を作成する」と題する論考として、2020年3月(予定)に開拓社から出版される論文集で公表される。最後に、分担者加藤は、クラウドソーシングを用いた被験者実験を行った。2,000名規模のデータを収集し、分類基準の策定を進めた。集計データによって、本研究分担者の分類仮説を裏付けることができた。現在までの成果の一部は、2019年6月の国際会議IPrA (International Pragmatics Association)において岡本と共同発表する。現在までの研究は概ね順調に進んでおり、今後も当初の計画に沿って研究を推進していく予定である。まず、代表者仲本は、昨年度に引き続き、語りを構造化する物語標識の分析を進めていく。昨年度は時間的展開を導く時間標識を中心に研究を行ったので、本年度はもうひとつの物語標識である意図標識の分析に着手し、できるだけ多くの表現を収集し考察することで、意図標識が語りの構造化にどう寄与するかを検討する。次に、分担者岡本は、日常会話における仮想的対話を分析することを通じて、バフチンの「声」の概念をヒントに、独話に対話性を見出し、対話に物語性を見出すことで、両者の密接な関係を解明することを予定している。これを通じて、いわゆる通常のクローズドなコミュニケーションは、実際にはオープンコミュニケーションが折り畳まれたものであり、どこかに相互行為を見つめる他者としての自己意識が存在する可能性を示すことを目指す。最後に、分担者加藤は、引き続き、物語の構成要素に着目して収集データの分析を進める。追加実験も計画しているが、これまでに得られた知見について、既存のコーパス等のデータを用いた検証方法を考えている。同時に、データに特化しない普遍的な理論の構築も行う予定である。

2,000名規模のデータを収集し、分類基準の策定を進めた。集計データによって、本研究分担者の分類仮説を裏付けることができた。現在までの成果の一部は、2019年6月の国際会議IPrA (International Pragmatics Association)において岡本と共同発表する。現在までの研究は概ね順調に進んでおり、今後も当初の計画に沿って研究を推進していく予定である。まず、代表者仲本は、昨年度に引き続き、語りを構造化する物語標識の分析を進めていく。昨年度は時間的展開を導く時間標識を中心に研究を行ったので、本年度はもうひとつの物語標識である意図標識の分析に着手し、できるだけ多くの表現を収集し考察することで、意図標識が語りの構造化にどう寄与するかを検討する。次に、分担者岡本は、日常会話における仮想的対話を分析することを通じて、バフチンの「声」の概念をヒントに、独話に対話性を見出し、対話に物語性を見出すことで、両者の密接な関係を解明することを予定している。これを通じて、いわゆる通常のクローズドなコミュニケーションは、実際にはオープンコミュニケーションが折り畳まれたものであり、どこかに相互行為を見つめる他者としての自己意識が存在する可能性を示すことを目指す。最後に、分担者加藤は、引き続き、物語の構成要素に着目して収集データの分析を進める。追加実験も計画しているが、これまでに得られた知見について、既存のコーパス等のデータを用いた検証方法を考えている。同時に、データに特化しない普遍的な理論の構築も行う予定である。分担者岡本については、年度末に学会出張があったため、その旅費・参加費として4万円弱の会計処理が次年度に繰越されたが既に決算済みである。その上で残金が3万円弱あるが、こちらは昨年度に予定していたデータ整備担当者が体調不良で実施できなかった分の謝金であり、今年度に未実施分の謝金として使用する予定である。また、分担者加藤については、被験者実験の実施件数により5千円ほどの残金が生じた。継続して実施する次回以降の実験時に謝金として使用する予定である。
DNA型および血液型の超高感度検出法の開発:とくに微量体液斑からの型判定

最終年度にあたり、DNA型および血液型の超高感度検出法の開発、とくに微量体液斑について、個人識別能が高いうえ、経時変化に抵抗性を示す、デオキシリボ核酸分解酵素(DNaseI)型における実用化の検討やデータベース作成を行った。DNaseI多型において、既存のDNaseI(DNASE1)多型に加えて、最近、ヒトDNaseI遺伝子のイントロン4内に存在している反復塩基配列が新規なVNTR多型であることが解明され、HumDN1多型と命名された。しかし,ヒトDNaseIの多型頻度分布調査はこれまでのところ,日本人およびドイツ人の2集団に限られている.そこで本研究では,島根県在住の日本人、韓国人およびモンゴル人集団の微量血液、トルコ人およびアフリカオバンボス人集団の微量血痕由来DNAから,等電点電気泳動に基づく蛋白多型検出ではなく,新たな同時PCR法に基づくDNA多型同時検出法開発によりDNASE1およびHumDN1多型の頻度分布調査を行った。両多型とも、トルコ人集団の出現頻度はドイツ人集団に類似しており,DNASE1*2、HumDN1*4およびHumDN1*5の出現頻度は他集団に比べ有意に高かった.アフリカオバンボス人集団では、HumDN1*1およびHumDN1*3の出現頻度が他集団に比して有意に高かった。アジア人3集団においては、両多型とも類似した集団データを示した。DNaseI遺伝子に存在するDNASE1多型とHumDN1多型との間の相関について解析したところ、両多型の間に連鎖不平衡が認められた。いずれの集団においても、HumDN1*3はDNASE1*1と、HumDN1*4およびHumDN11*5はDNASE1*2と有意に相関していた。以上から、今回構築し得た微量体液斑からの両DNaseI多型検出法は、DNA型および血液型の超高感度検出法開発の一助になり得るものと考えられた。法医鑑識科学の研究分野において、DNA型および血液型の超高感度検出法のひとつとしてDAFO(dried agarose film overlay)法がある。DAFO法はゲル電気泳動後の活性染色法として優れているのみならず、核酸分解酵素(DNase I)に対する内在的阻害タンパク質の多型解析に関してもDAFO変法によって良好な結果が得られることが分かっている。DAFO法による活性染色法は多くの利点を有しているので、本年度はこの方法を利用して、尿斑からのDNase I型判定法の確立をめざした。DNase I型はその表現型分布に偏りが少ないこと、高感度な型判定法が確立していること及び経時的変化に抵抗性を有することなどから、法医鑑識科学において極めて有用な遺伝マーカーである。DNase Iは尿中に極めて高濃度で存在し、微量な尿からDNase I型の判定が可能であることが証明されている。精液、唾液および汗などの体液斑痕からのDNase I型判定には前処理が必要であったが、尿斑からの粗抽出液では前処理することなく型特異的なアイソザイムパターンが得られた。尿斑の場合には、その粗抽出液を直接等電点電気泳動で分離後、DAFO活性染色することによって再現性の高いDNase Iアイソザイムパターンが観察され、容易に型判定できた。本法を利用したところ、約6ヶ月以上室温に放置された0.40.8cm^2大の微小な尿斑からでも再現性良く型判定できた。なお、尿斑から判定したDNase I型は同一人より採取した尿及び血清からの型判定結果と一致していた。さらに、尿が付着している布地の相違が型判定に影響しないことも確認した。尿斑からのDNA試料は分解されていることが多く、DNA多型検査が困難であり、今回確立したDNase I型判定法は尿斑からの個人識別に極めて有用であると考えられた。本年度はDNA型および血液型の超高感度検出法の開発として、とくに微量体液斑について、血中や各組織中の含有量が多く、しかも個人識別能が高いうえ、経時変化に抵抗性を示す、デオキシリボ核酸分解酵素(DNase I)型の種々の検討を行った。1)法医学的試料由来の微量DNAからDNase I型判定を実施できるようなPCR法を利用した解析系を構築し得た。上記解析系を利用して、解剖時に採取した微量な皮膚片や眼房水からのDNase I型判定を行ったところ、全例において型判定が可能であった。また、データベース構築の為に日本人、ドイツ人、トルコ人及びオバンボス人のDNAからDNase I型判定を行い、日本人と比較して、ドイツ人及びトルコ人では2型の出現頻度が有意に高く、一方、オバンボス人では1型の出現頻度が有意に高かった。ヒト、Sprague-Dawleyラット、ブタ及び日本白色ウサギの膵臓または耳下腺、及びCOS-7細胞に導入・発現させて得られた各々の組み換え型酵素についてConA-WGA混合カラムクロマトグラフィーを試行したところ、いずれのDNase Iも電気泳動上単一なまでに精製し得た。これまでヒトをはじめとする哺乳類DNase Iの精製には、多くの精製ステップが必要であったが、上記2種のレクチンを混合したカラムにより、初めてワンステップ精製を可能にした。さらに、この方法は、生体試料及び組み換え体の培養上清の両方から精製を可能にしたので、免疫源や比較生化学的解析の為に、簡便・迅速に多量の酵素を得られるものとして有用である。

最終年度にあたり、DNA型および血液型の超高感度検出法の開発、とくに微量体液斑について、個人識別能が高いうえ、経時変化に抵抗性を示す、デオキシリボ核酸分解酵素(DNaseI)型における実用化の検討やデータベース作成を行った。DNaseI多型において、既存のDNaseI(DNASE1)多型に加えて、最近、ヒトDNaseI遺伝子のイントロン4内に存在している反復塩基配列が新規なVNTR多型であることが解明され、HumDN1多型と命名された。しかし,ヒトDNaseIの多型頻度分布調査はこれまでのところ,日本人およびドイツ人の2集団に限られている.そこで本研究では,島根県在住の日本人、韓国人およびモンゴル人集団の微量血液、トルコ人およびアフリカオバンボス人集団の微量血痕由来DNAから,等電点電気泳動に基づく蛋白多型検出ではなく,新たな同時PCR法に基づくDNA多型同時検出法開発によりDNASE1およびHumDN1多型の頻度分布調査を行った。両多型とも、トルコ人集団の出現頻度はドイツ人集団に類似しており,DNASE1*2、HumDN1*4およびHumDN1*5の出現頻度は他集団に比べ有意に高かった.アフリカオバンボス人集団では、HumDN1*1およびHumDN1*3の出現頻度が他集団に比して有意に高かった。アジア人3集団においては、両多型とも類似した集団データを示した。DNaseI遺伝子に存在するDNASE1多型とHumDN1多型との間の相関について解析したところ、両多型の間に連鎖不平衡が認められた。いずれの集団においても、HumDN1*3はDNASE1*1と、HumDN1*4およびHumDN11*5はDNASE1*2と有意に相関していた。以上から、今回構築し得た微量体液斑からの両DNaseI多型検出法は、DNA型および血液型の超高感度検出法開発の一助になり得るものと考えられた。
相互拡散項を伴うロトカ・ボルテラ系の解構造に対する研究

相互拡散(cross-diffusion)を伴うロトカ・ボルテラ系に対して定常解の大域分岐構造が得られた。捕食生物と餌となる生物の個体数密度がなす時空的ダイナミクスを記述する系においては、それぞれの生物の空間的拡散や捕食に関する相互作用の地域差に応じて、生物が共存する定常解がなす分岐枝が釣り針状に変形し、解が複数個存在することが判明した。また、分数型の相互拡散を伴う系においては、相互拡散項の増大に応じて、共存定常解が2種類のサイズに分類されることが分かった。平成18年度においては、数理生態学の代表的なモデルのひとつである「ロトカ・ボルテラ系」において、相互拡散項(cross-diffusion)が共存定常解の大域構造に及ぼす非線形効果を研究した。特に、被食生物と捕食生物の個体数密度の時空的変化を記述するロトカ・ボルテラ系で、被食生物の空間的拡散が捕食生物の個体数が多い状況ほど鈍化するような相互拡散項(分数型相互拡散)を伴うケースに注目した。前年度までに、私と門田智仁氏(早稲田大学大学院・当時)の共同研究で得られていた「共存定常解集合のなす大域的分岐枝」の形状を更に精緻に解析した。具体的成果として、分数型相互拡散の増大効果によって分岐枝が曲がり、共存定常解は本質的に2種類に分類されることを証明した。この結果は、偏微分方程式分野の国際的な学術雑誌「Advances in Differential Equations」の2007年2月号に掲載された。また、異なる生物種の相互作用に地域格差があるのは自然な状況だが、私は平成18年度より、相互拡散(cross-diffusion)や捕食等の相互作用(interaction)の地域格差が、共存定常解のなす大域分岐構造にもたらす非線形効果の数理的抽出に着手した。平成18年度の研究成果として、捕食生物が捕食しやすい地域と被食生物が逃げやすい地域が互いに隔離されると、共存定常解のなす分岐枝が曲がり、捕食生物は比較的高い死亡率にあっても生存可能であることが示唆された。上記の解析においては、本課題の科学研究費補助金で購入した数式処理ソフト「Mathematica」を援用している。得られた研究成果は、平成18年度の日本数学会秋季総合分科会(関数方程式分科会)や日本数理生物学会大会において講演発表するとともに、非線形解析学の国際的な学術雑誌に投稿中である。平成19年度においては、食う食われるの関係にある2種の生物の個体数変化を記述する数理モデルである「ロトカ・ボルテラ系」の研究に従事した。具体的には、相互拡散(cross-diffusion)や捕食等の相互作用(interaction)の地域格差が、ロトカ・ボルテラ系の共存定常解の分岐構造にもたらす非線形効果の抽出を行った。本課題の平成18年度における研究成果で、捕食生物が捕食しやすい地域と被食生物が逃げやすい地域が互いに隔離されると、共存定常解のなす分岐枝が釣り針状に曲がり、捕食生物は比較的高い死亡率にあっても生存可能であることが判明していた。平成19年度においては、上記の釣り針型の分岐枝上の共存定常解に対して安定性解析を行った。その結果、捕食生物のダイナミクスが被食生物のそれよりも遥かに速い場合は、釣り針型分岐枝上の全ての共存定常解の安定性が決定された。一方で、捕食生物のダイナミクスが被食生物のそれよりも遥かに遅い場合は、釣り針型分岐枝から時間周期解がホップ分岐することが証明された。これらの研究成果は、平成19年度の日本数学会秋季総合分科会(関数方程式分科会)において講演発表するとともに、非線形解析学の国際的な学術雑誌に投稿中である。また、ロトカ・ボルテラ系において、被食生物の空間的拡散が捕食生物の個体数が多い状況ほど鈍化するような相互拡散項(分数型相互拡散)を伴うモデルも研究した。本課題の平成18年度の研究において、捕食生物の増殖率が大きいケースにおいて、分数型相互拡散の増大効果によって分岐枝が曲がり、共存定常解は本質的に2種類に分類されることが判明していた。平成19年度においては、上記の分類が捕食生物の増殖率が小さいケースでも有効であることを証明した。この結果も国際的な学術雑誌に投稿中である。平成20年度においては、数理生物学モデルに現れる反応拡散方程式系(ロトカ・ボルテラ系)に対して、とかく相互拡散(cross-diffusion)が方程式系の定常解構造にもたらす非線形効果の抽出を念頭に研究を進めた。食う食われるの関係にある2種の生物が棲息する生態系では、例えば「餌が多い地域ほど捕食生物の空間的拡散が鈍化する」状況も自然である。このような拡散を伴う場合、生物種の個体数がなす時空的ダイナミクスは「分数型の相互拡散」でモデル化される。平成20年度の特筆すべき研究成果は、分数型の相互拡散を伴うロトカ・ボルテラ系の共存定常解の詳細な分岐構造が得られたことである。

具体的には、まず、共存定常解の高さ(最大値ノルム)は、相互拡散には依存しない正数で抑えられることを証明した。次に、その最大値ノルムに対する先験的評価を利用して、共存定常解の集合がなす分岐枝を追跡した。特に、分数型の相互拡散が大きいケースにおいては、分岐枝の詳しい形状が得られた。また、同じ餌を取り合う競合種の関係にある生物の個体数変化を記述するモデル(SKTモデル)においても、相互拡散と共存定常解の関係を研究した。平成20年度の研究成果として、ディレクレ境界条件の下では相互拡散が増大すると、共存定常解は減衰することが証明できた。より詳しく、その減衰は「速い減衰」と「遅い減衰」の2種類が存在し、相互拡散が増大したときに共存定常解がどちらの減衰に従うかは、競合や増殖率の大きさによたて決まることが判明した。なお、上記の研究成果の一部は、平成20年度日本数学会総合分科会(関数方程式分科会)の一般講演にて発表するとともに、微分方程式に関する国際的な学術誌「Differential and Integral Equations」に投稿し、査読を経て掲載が決定している。
水代謝における海水淡水化の持つ意味

水不足地域における水道水安定供給のための対応策として海水淡水化浄水処理施設(逆浸透法を主プロセスとし,海水から飲料水を生産する施設)を導入する場合を想定して,その建設と運転・維持管理に要するコストを算定するとともに,地球温暖化などの要因となるエネルギー消費量および二酸化炭素排出量を算定した.水不足は夏の1ヶ月の期間であり,不足量は1万m^3/日であると想定した.新たに建設する海水淡水化施設は1年の内の1ヶ月間は稼働率90%で運転して不足分の飲料水を生産し,残りの11ヶ月間は施設保持のために稼働率20%で運転すると想定した.一方の対策として,ダム(貯留量1ヶ月分30万m^3)と従来型浄水場(通常浄水施設+高度浄水処理施設)を建設する場合を想定し,比較評価の対照とした.海水淡水化施設の建設費は81.5億円であり,ダム・従来型浄水場の1.9倍となる.また,海水淡水化施設の運転・維持管理費は1.72億円/年であり,ダム・従来型浄水場の3.6倍となる.海水淡水化施設の建設に係わるエネルギー消費量と二酸化炭素排出量はそれぞれ715TJと13.3Mkgであり,いずれもダム・従来型浄水場の約2倍となる.また,運転・維持管理に係わるエネルギー消費量と二酸化炭素排出量はそれぞれ42.5TJ/年と0.60Mkg/年であり,いずれもダム・従来型浄水場の約20倍と非常に大きく,地球温暖化などの環境への影響が大きいことが示された.海水淡水化施設の運転・維持管理費の53%を占める動力費の大半は逆浸透設備の運転に要するものである.また,運転・維持管理に係わるエネルギー消費量と二酸化炭素排出量はいずれも非常に高い値を示すが,それらの約85%が逆浸透設備の運転に要する動力費に起因する.海水淡水化施設は電力を多量に消費する施設であり,稼働期間(年数)が長くなるにつれて,海水淡水化施設の建設と運転・維持管理に要する累積のコスト,累積エネルギー消費量および累積二酸化炭素排出量のいずれについても,ダム・従来型浄水場の場合との差が非常に拡大していくことが明かとなった.水不足地域における水道水安定供給のための対応策として海水淡水化浄水処理施設(逆浸透法を主プロセスとし,海水から飲料水を生産する施設)を導入する場合を想定して,その建設と運転・維持管理に要するコストを算定するとともに,地球温暖化などの要因となるエネルギー消費量および二酸化炭素排出量を算定した.水不足は夏の1ヶ月の期間であり,不足量は1万m^3/日であると想定した.新たに建設する海水淡水化施設は1年の内の1ヶ月間は稼働率90%で運転して不足分の飲料水を生産し,残りの11ヶ月間は施設保持のために稼働率20%で運転すると想定した.一方の対策として,ダム(貯留量1ヶ月分30万m^3)と従来型浄水場(通常浄水施設+高度浄水処理施設)を建設する場合を想定し,比較評価の対照とした.海水淡水化施設の建設費は81.5億円であり,ダム・従来型浄水場の1.9倍となる.また,海水淡水化施設の運転・維持管理費は1.72億円/年であり,ダム・従来型浄水場の3.6倍となる.海水淡水化施設の建設に係わるエネルギー消費量と二酸化炭素排出量はそれぞれ715TJと13.3Mkgであり,いずれもダム・従来型浄水場の約2倍となる.また,運転・維持管理に係わるエネルギー消費量と二酸化炭素排出量はそれぞれ42.5TJ/年と0.60Mkg/年であり,いずれもダム・従来型浄水場の約20倍と非常に大きく,地球温暖化などの環境への影響が大きいことが示された.海水淡水化施設の運転・維持管理費の53%を占める動力費の大半は逆浸透設備の運転に要するものである.また,運転・維持管理に係わるエネルギー消費量と二酸化炭素排出量はいずれも非常に高い値を示すが,それらの約85%が逆浸透設備の運転に要する動力費に起因する.海水淡水化施設は電力を多量に消費する施設であり,稼働期間(年数)が長くなるにつれて,海水淡水化施設の建設と運転・維持管理に要する累積のコスト,累積エネルギー消費量および累積二酸化炭素排出量のいずれについても,ダム・従来型浄水場の場合との差が非常に拡大していくことが明かとなった.
テザーシステムの等速伸展方式の研究と伸展機構の開発

本研究では、テザーシステムの信頼性の高い伸展方式を実現することを目的とし、伸展時の動的挙動の数値解析および伸展機構の開発とその実験による評価を行った。本研究では、伸展抵抗の設計は不可能であると考え、その影響を受けない等速伸展方式に着目し、数値解析により伸展時のテザーの挙動が毎回ほぼ同一となることを明らかにした。つまり等速伸展により高い信頼性を保証することができるということである。次に、このような伸展を可能とする等速伸展装置の試作および試験を行った。伸展機構には耐故障性を実現し、試験により故障時にも伸展を継続でき、さらに張力に変動が生じても伸展速度をほぼ一定に保つことができることを明らかにした。伸展時のテザーシステムの挙動の数値解析では、テザーをばねで接続された質点としてモデル化し、さらに伸展抵抗を考慮した数値解析モデルを構築し、それに対して等速伸展および放出方式のそれぞれを適用した際のテザーシステムの伸展時の挙動を明らかにした。伸展抵抗は極めて微小であるため地上試験で正確に計測することは事実上不可能であり、さらに個体差のばらつきが大きいため再現性に乏しくなることは避けられない。したがって本研究では、設計可能なパラメータでは無いと解釈し、その影響を受けない等速伸展方式に着目した。伸展抵抗のばらつきを考慮した放出方式の数値解析により、伸展挙動を期待通りに再現することが不可能であり、放出方式では伸展の信頼性を保証できないことを明らかにした。一方、等速伸展の場合、伸展抵抗より大きな力でテザーを引き出して放出するような機構を用いることにより伸展抵抗を無視することができる。数値解析の結果、仮に放出初速度にばらつきがあった場合であっても、伸展抵抗のばらつきを無視できるため伸展時の挙動が毎回ほぼ同一となることを明らかにした。したがって、等速伸展では放出時の挙動の予測が可能であり、高い信頼性を保証することができる。次に、このような伸展を可能とする等速伸展装置の概念設計、試作および試験を行った。二つの超音波モータを並列に接続してテザーをリールから引き出す機構を構成した。これにより、一方の超音波モータに故障が生じても伸展を継続できることが期待される。故障を模擬した試験、およびテザーの張力変動を模擬した試験の結果、故障時にも伸展を継続できること、および張力変動が生じても伸展速度をほぼ一定に保つことができることを明らかにした。初年度は、等速伸展時のテザーシステムの挙動の数値解析、放出方式による伸展時のテザーシステムの数値解析、等速伸展機構の概念設計、および等速伸展機構の開発を行った。テザーをばねで接続された質点としてモデル化し、さらに伸展抵抗を考慮した数値解析モデルを構築し、それに対して等速伸展および放出方式のそれぞれを適用した際のテザーシステムの伸展時の挙動を解析した。伸展抵抗は極めて微小であるため地上試験で正確に計測することは事実上不可能であり、さらに個体差のばらつきが大きく再現性に乏しく、設計により実現できるパラメータでは無い。そのためテザーを確実に伸展するためにはその不確実性の影響を受けない伸展方式が不可欠である。これまでに多くの伸展実験で行われた放出方式では、伸展抵抗が予測より大きく伸展が途中で止まってしまったり、逆に予測より小さかったためテザーの全長が伸展された時点でも大きな相対速度が残ったままであったため伸展完了後に子衛星が跳ね返るなどの不具合が確認されている。本研究においても、伸展抵抗のばらつきを考慮した放出方式の数値解析を行い、伸展の度にその挙動が大きく異なることを確認した。つまり、放出方式では伸展挙動を予測することが不可能であるということであり、伸展の信頼性を保証することが出来ない伸展方式であるということである。一方、等速伸展の場合、伸展抵抗より大きな力でテザーを引き出して放出するような機構を用いるため伸展抵抗を無視することができる。また、このような伸展を可能とする等速伸展装置の概念設計および試作開発を行った。初年度に予定していた以下の項目の研究および開発を遂行したため、順調に進展しているものと判断した。

・テザーの伸展挙動を数値解析により明らかにした・等速伸展を実現するための装置の概念設計及び試作開発を行った。テザー伸展試験装置に対して擾乱が入力した際の挙動を計測し、それを数値解析に反映して問題点を明らかにする。・テザー伸展試験装置の改良伸展挙動の計測装置を中心に若干の改良を加える。・研究調査のための講演会参加費および旅費・研究成果の発表(国内・国外)のための講演会参加費および旅費・数値計算ソフトウェアの保守費
乳癌の発生と悪性化を制御する新規癌遺伝子の同定と機能解析

近年、転写因子FoxA1が乳腺のluminal cellの分化マーカーとして同定された。FoxA1の発現の高い乳癌は予後が良いことが報告されているが、一方で、食道癌や肺癌ではFoxA1の遺伝子増幅が見つかっている。したがって、FoxA1は癌の進展を促進するのか、抑制するのかについては結論が得られていない。本研究課題で我々は、ヒト乳癌細胞株35種における遺伝子発現プロファイルを解析し(Ito et al, 2007)、10種類全てのErbB2陽性乳癌細胞株と12種類のErbB2陰性乳癌細胞株においてFoxA1が高く発現していることを見いだした。次に、RNAiを用いてFoxA1の発現を抑制して増殖を調べたところ、いずれのタイプの癌細胞株もFoxA1に依存して増殖することが示された。特に、ErbB2陽性でハーセプチンに抵抗性を示す細胞株でも、FoxA1のノックダウンにより増殖が抑制された。以上の結果から、FoxA1が乳癌の分子標的治療薬の新たなターゲットになることが示唆された(Yamaguchi et al, BBRC, 2008)。近年の生活様式の欧米化に伴い、本邦では2015年には年間4万8千人の女性が乳癌に罹患すると予測されている。全乳癌患者の約30%が癌の転移のために死亡するという事実も合せると、乳癌の診断、治療、予防方法の確立は社会的に重要な課題である。現在、ErbB2に対する分子標的薬であるハーセプチンが注目されているが、その効果はErbB2を過剰発現する乳癌に限られていることから、ErbB2と異なる治療標的遺伝子の探索が必要である。本研究課題では、ゲノミクス・プロテオミクスの最新技術に基づく下記の二つの戦略で乳癌における新たな治療標的遺伝子の同定と機能解析を行なう。戦略1「乳癌で見つかった新規増幅遺伝子の解析」について35種類のヒト乳癌細胞株を用いて作成した遺伝子発現プロファイルを染色体上にマッピングし、独自に開発したアルゴリズムを用いて11箇所に及ぶ新規の遺伝子増幅部位を発見した。遺伝子増幅部位より、新たな治療標的と期待される細胞増殖、細胞死、細胞周期、分化、接着に関わる遺伝子を抽出した。戦略2「ErbB2の下流でシグナル伝達に関わる遺伝子の同定と解析」についてリン酸化チロシン抗体で沈降させた蛋白質複合体を直接酵素消化してサンプルを調製する方法(in-solution消化法)を確立し、より少量のサンプルで質量分析を可能とした。さらに大容量の質量分析データを基にした自動相対定量アルゴリズムの開発を通して、タンパク質の包括的な同定と定量に要する解析時間の大幅な短縮に成功し、その成果を論文発表した(裏ページ)。現在、ErbB2に対する分子標的薬であるハーセプチンが注目されているが、その効果はErbB2を過剰発現する乳癌に限られていることから、ErbB2と異なる治療標的遺伝子の探索が必要であう。平成19年度は、遺伝子発現プロファイルを利用して、乳癌の新たな標的遺伝子を同定した。「乳癌で見つかった新規増幅遺伝子の解析」について35種類のヒト乳癌細胞株を用いて作成した遺伝子発現プロファイルを染色体上にマッピングし、独自に開発したアルゴリズムを用いて11箇所に及ぶ新規の遺伝子増幅部位を発見し、そのアルゴリズムも含めて論文発表した(論文1)。さらに、この中から19番染色体の遺伝子増幅部位を詳細に解析して癌細胞の増殖に関わる遺伝子としてNOTCH3を同定した。乳癌では20-30%にErbB2の過剰発現が見られるが、これがみられない細胞株ではNOTCH3への増殖依存性が示された。このことから、NOTCH3を乳癌の新たな癌遺伝子であるとして論文発表した(論文2)。さらに発現プロファイルを別の角度かち分析して、乳癌細胞株を分類する新たな遺伝子としてFoxA1を同定し、FoxA1発現細胞がFoxA1依存的増殖を示すことを報告した(論文)。
無極性ガスを利用した熱帯果実および花卉の鮮度保持-低輸送コスト化の試み-

本研究の目的は,無極性ガスによる鮮度保持法を熱帯果実および花卉に応用することである.交付期間中(14年度-16年度)に特に,1.温度ストレスの軽減効果,2.無極性ガスが生体膜の変化に与える影響,3.低コスト化実現のための基礎調査,の3項目を検討する.本年度は,昨年度に続いて特に2.および3.に関する研究を行い次の成果を得た.1.中性子ラジオグラフィは,植物体内の水分分布を高分解能で可視化する方法としてもっとも有効な方法の一つである.前年度まで,冷中性子および極冷中性子ラジオグラフィを用いた植物体の水分分布の定量分析について検討を行った.本年度は,さらにエネルギーが1/100低い極冷中性子を用いて,さらに薄い物質の水の厚さを5μm以下1.6μm以上の分解能で測定することが可能となった(Laue-Langevin研究所,フランスにて実験).このことは,無極性ガスが生体膜の変化に与える影響を明らかにする上で,重要な技術的ブレイクスルーであった.そこで,今後の計画として,本法を用いて生体膜内外のごくわずかな水の動きを観察する予定である.2.キセノンおよびクリプトン等の低圧で構造化が起こる無極性ガスは現在のところ非常に高価である.本方法が低コスト化に寄与するところとしては,希少な遺伝的資源等を長期的に保存する分野であると考えられる.昨年度検討した,イネ科の植物における花粉の保存方法の確立に続いて,本年度はサトウキビの花粉保存について検討を行った.サトウキビ花粉は,現在のところ保存方法が確立されていない.この方法については,現在最適な保存容器と内部圧力に関して検討を進めているところである.本研究の目的は、無極性ガスによる鮮度保持法を熱帯果実および花卉に応用することである。交付期間中(14年度-16年度)に特に、1.温度ストレスの軽減効果、2.無極性ガスが生体膜の変化に与える影響、3.低コスト化実現のための基礎調査、の3項目を検討する。1.温度ストレスの軽減効果沖縄では、台風によるキク苗への被害が多く報告されており、育苗関係においては急な需要に備えるための苗の長期保存が望まれている。そこで試料としてキク苗を用いた。ストレスの程度の指標としては、苗木のクロロフィル蛍光におけるFv/Fm、即ち光合成の量子収率を採用し、温度条件10°Cで4日間の保存試験を行った。対照区のFv/Fmは時間の経過に伴って徐々に低下した。一方、無極性ガスであるキセノンを分圧2気圧で処理した試験区は、処理後急激にFv/Fmが低下し、試験後の処理終了後にFv/Fmが若干回復した。これはキセノンの働きを示すものと考えられ、今後はさらに高温でどのような効果が現れるかを明らかにする。2.無極性ガスが生体膜の変化に与える影響冷中性子および極冷中性子ラジオグラフィを用いて植物中の僅かな水分変化を測定する方法を確立した。この方法を用いることによって、組織の中を移動する水の様子を非破壊で観察することができ可能であるため、間接的に生体膜の状態を捉えることができると考えられる。本研究の目的は,無極性ガスによる鮮度保持法を熱帯果実および花卉に応用することである.交付期間中(14年度-16年度)に特に,1.温度ストレスの軽減効果,2.無極性ガスが生体膜の変化に与える影響,3.低コスト化実現のための基礎調査,の3項目を検討する.2年次として,特に2.および3.について研究を行い次の成果を得た.1.中性子ラジオグラフィは,植物体内の水分分布を高分解能で可視化する方法としてもつとも有効な方法の一つである.本研究では,無極性ガス処理を行った植物体における水分移動を観察するために,冷中性子および極冷中性子ラジオグラフィを用いる.まず,本方法を用いた植物体の水分分布の定量分析について検討を行った.その結果,中性子の散乱による影響で水分分布の絶対定量は困難であるが,水分分布の変化を相対値として定量可能であることが明らかになった.すなわち,植物体における水分変化を観察することで,無極性ガスが生体膜の変化に与える影響を間接的にとらえることが可能である.そこで,試料としてカイワレダイコンを用い無極性ガス処理区および対照区における水分分布の時間的変化を観察した.現在のところ両者に顕著な違いは確認されていないが,試料を封入する圧力容器の漏れが懸念されており,今後のさらなる検討が必要である.2.キセノンおよびクリプトン等の低圧で構造化が起こる無極性ガスは現在のところ非常に高価である.本方法が低コスト化に寄与するところとしては,希少な遺伝的資源等を長期的に保存する分野であると考えられる.現在,一般的に保存が困難であるとされるイネ科植物の花粉の長期保存に関して検討を行っている.本研究の目的は,無極性ガスによる鮮度保持法を熱帯果実および花卉に応用することである.交付期間中(14年度-16年度)に特に,1.温度ストレスの軽減効果,2.無極性ガスが生体膜の変化に与える影響,3.低コスト化実現のための基礎調査,の3項目を検討する.本年度は,昨年度に続いて特に2.および3.に関する研究を行い次の成果を得た.

1.中性子ラジオグラフィは,植物体内の水分分布を高分解能で可視化する方法としてもっとも有効な方法の一つである.前年度まで,冷中性子および極冷中性子ラジオグラフィを用いた植物体の水分分布の定量分析について検討を行った.本年度は,さらにエネルギーが1/100低い極冷中性子を用いて,さらに薄い物質の水の厚さを5μm以下1.6μm以上の分解能で測定することが可能となった(Laue-Langevin研究所,フランスにて実験).このことは,無極性ガスが生体膜の変化に与える影響を明らかにする上で,重要な技術的ブレイクスルーであった.そこで,今後の計画として,本法を用いて生体膜内外のごくわずかな水の動きを観察する予定である.2.キセノンおよびクリプトン等の低圧で構造化が起こる無極性ガスは現在のところ非常に高価である.本方法が低コスト化に寄与するところとしては,希少な遺伝的資源等を長期的に保存する分野であると考えられる.昨年度検討した,イネ科の植物における花粉の保存方法の確立に続いて,本年度はサトウキビの花粉保存について検討を行った.サトウキビ花粉は,現在のところ保存方法が確立されていない.この方法については,現在最適な保存容器と内部圧力に関して検討を進めているところである.
高校物理教育に利用可能な可搬式木星デカメータ電波観測システムの研究

木星からの非熱的な近年,携帯電話や無線機器等の普及によって電波の利用は日常的で身近なものになっているが,このような電波は人工的な放射のみに限らず,磁場・大気をもつ天体が電波放射源とする非熱的な自然電波も存在する.これらのうち木星を放射源とする電波は地球電離圏を透過するので地上でも観測可能であるが,議論の途上にある未解明の問題が幾つも残されている.これらは高校生にとって新鮮かつ魅力的な理科教育題材となりうる可能性があり,このため本研究では,高校理科教育において安価で簡易的に利用可能な木星デカメータ電波受信システムの開発を目指した.研究手法としては,観測システムとして,大きく分けてアンテナ部分と受信機部分について検討・開発を行い,市街地から離れ,人工的な電波が少なく観測サイトとして良好な東北大学蔵王観測所にて実地試験を行い評価した.アンテナ部分については,ワイヤーを用いたダイポールアンテナを構成し,受信部にはNASAのRadio JOVEが提供する受信キット,またワンセグチューナーをソフトウェア制御するSDRの2者が木星デカメータ電波の受信,またその後の解析が可能であると判断した.また,約12時間の長時間実地試験を行い耐久性に問題なく観測が可能であることも確認した.これらより,簡易に利用可能な可搬式の木星デカメータ電波観測システムの開発を行うことができ,今後,本受信システムの活用による自然電波の観測・解析を通して,高校生の自然科学分野における主体的でかつ探究的な活動が期待される.木星からの非熱的な近年,携帯電話や無線機器等の普及によって電波の利用は日常的で身近なものになっているが,このような電波は人工的な放射のみに限らず,磁場・大気をもつ天体が電波放射源とする非熱的な自然電波も存在する.これらのうち木星を放射源とする電波は地球電離圏を透過するので地上でも観測可能であるが,議論の途上にある未解明の問題が幾つも残されている.これらは高校生にとって新鮮かつ魅力的な理科教育題材となりうる可能性があり,このため本研究では,高校理科教育において安価で簡易的に利用可能な木星デカメータ電波受信システムの開発を目指した.研究手法としては,観測システムとして,大きく分けてアンテナ部分と受信機部分について検討・開発を行い,市街地から離れ,人工的な電波が少なく観測サイトとして良好な東北大学蔵王観測所にて実地試験を行い評価した.アンテナ部分については,ワイヤーを用いたダイポールアンテナを構成し,受信部にはNASAのRadio JOVEが提供する受信キット,またワンセグチューナーをソフトウェア制御するSDRの2者が木星デカメータ電波の受信,またその後の解析が可能であると判断した.また,約12時間の長時間実地試験を行い耐久性に問題なく観測が可能であることも確認した.これらより,簡易に利用可能な可搬式の木星デカメータ電波観測システムの開発を行うことができ,今後,本受信システムの活用による自然電波の観測・解析を通して,高校生の自然科学分野における主体的でかつ探究的な活動が期待される.
Bacteroides gingivalisのもつ菌凝集素に対する阻害物質の役割

本研究は、Bacteroidesー.gingivalisーのもつグラム陽性菌に対する菌凝集素の働きを阻害する物質を唾液および血清より分離・精製し、その生化学的諸性質を明らかにし、さらに、この阻害物質によるB.gingivalisーの菌凝集活性阻害機構を解明することが目的である。B.gingivalisーとStreptococcusーmitisーとの共凝集を強く阻害する物質として、ヒト唾液よりヒスチジン高含有ペプチドおよび血漿よりフィブリノ-ゲンを分離・精製した。精製した高ヒスチジン含有ペプチドのアミノ酸配列を解析したところ、12のアミノ酸からなり、その配列はヒスタチン8と完全に一致した。そこで、[^3H]ラベルしたヒスタチンを用いて、共凝集を起す両菌株との結合性を調べたところ、ヒスタチンはB.gingivalisーとは結合したが、S.mitisーとの結合は認められなかった。さらに、B.gingivalisーとの結合に対してScatchard解析を行った結果、この反応の親和定数は3.5x10^<ー6>Mであり、そのレセプタ-の数は1細胞当り3600であった。一方、フィブリノ-ゲンによる阻害について検討するため、まず、共凝集に用いた各菌体とフィブリノ-ゲンとを前もって反応させた後、その共凝集阻害の有無を調べた。プロテア-ゼインヒビタ-存在下で<gingivalis>___ーとフィブリノ-ゲンを前処理した時のみ、フィブリノ-ゲンの共凝集阻害活性がみられた。そこで、^<125>Iーフィブリノ-ゲンを用いて両菌体との結合性を調べたところ、B.gingivalisーとのみ特異的に結合した。また、共凝集およびB.gingivalisーとフィブリノ-ゲンとの結合は共に糖では阻害されずアミノ酸の一種であるアルギニンによって阻害された。以上の結果から、B.mitisーとの共凝集へのヒスタチンおよびフィブリノ-ゲンによる阻害は、両阻害物質がB.gingivalisー菌体と結合することにより生じ、その阻害には、フィブリノ-ゲンやヒスタチンがもつ塩基性アミノ酸残基が強く係わっていることが示唆された。本研究ではBacteroides gingivalisのもつグラム陽性菌に対する菌凝集素の働きを阻害する物質を唾液および血清より分離・精製し、その生化学的諸性質を明らかにし、さらに、この阻害物質によるB.gingivalisの菌凝集活性阻害機構を解明することにより、B.gingivalisと口腔グラム陽性菌との共凝集機構に及ぼす唾液および歯肉溝浸出液の役割を明らかにするのが目的である。B.gingivalisとActinomyces viscosusおよびStreptococcus mitisとの共凝集を濁度減少法により測定した結果、B.gingivalisによって両菌種とも共凝集を生じたが、特に、S.mitisとの間に強い凝集がみられたため、以後の実験にはS.mitisを用いた。B.gingivalisとS.mitisとの共凝集反応における至適条件は、両菌数共に5×10^8 cells、pH6.0および37°Cであることが明らかとなった。また、ヒト全唾液、顎舌下腺唾液、耳下腺唾液および血漿の中では血漿が最も強いB.gingivalisとS.mitisとの共

凝集への阻害効果を示した。さらに、血漿をSephacryl S-300によってゲル濾過したところ阻害活性は分子量70万4.5万の間の画分に認められた。そこで、血漿から得られる8種のタンパク質によって阻害効果を調べたところ、フィブロネクチン、β_2ミクログロブリンやトランスフェリンなどに阻害活性がみられたが、特に、フィブリノ-ゲンが最も強い阻害活性を示した。一方、ヒト耳下腺唾液の低分子画分をDEAEセルロ-スイオン交換クロマトグラフィおよびSephadex G25ゲル濾過によって分画し、得られたペプチド画分にB.gingivalisとS.mitisの阻害活性が認められた。このペプチドはアミノ酸分析の結果、ヒスチジン高含有ペプチドであることが判明した。今後、さらに、フィブリノ-ゲンおよびヒスチジン高含有ペプチドを中心に、これら阻害物質による、B.gingivalisとS.mitisの共凝集に対する阻害機構を明らかにする予定である。昨年度の研究において<Bacteroides>___ー<gingivalis>___ーと<Streptococcus>___ー<mitis>___ーとの共凝集を強く阻害する物質として、ヒト唾液よりヒスチジン高含有ペプチドおよび血漿よりフィブリノ-ゲンを分離・精製した。本年度はこれら阻害物質による共凝集の阻害機構について検討を加えた。ヒト耳下腺唾液より分離・精製した高ヒスチジン含有ペプチドのアミノ酸配列を解析したところ、12のアミノ酸からなり、その配列はヒスタチン8と完全に一致した。そこで、[^3H]ラベルしたヒスタチン8を用いて、共凝集を起す両菌株との結合性を調べたところ、ヒスタチン8はB__ー.<gingivalis>___ーとは結合したが、S__ー.<mitis>___ーとの結合は認められなかった。さらに、[^<125>I]ラベルしたヒスタチン5を用いて、B__ー.<gingivalis>___ーとの結合に対してScatchard解析を行った。その結果、この反応の親和定数は3.5×10^<-6>Mであり、そのレセプタ-の数は1細胞当り3600であった。一方、フィブリノ-ゲンによる阻害について検討するため、まず、共凝集に用いた各菌体とフィブリノ-ゲンとを前もって反応させた後、この共凝集阻害の有無を調べた。プロテア-ゼインヒビタ-存在下でB__ー.<gingivalis>___ーとフィブリノ-ゲンを前処理した時のみ、フィブリノ-ゲンの共凝集阻害活性がみられた。そこで、^<125>Iーフィブリノ-ゲンを用いて両菌体との結合性を調べたところ、B__ー.<gingivalis>___ーとのみ特異的に結合した。また、共凝集およびB__ー.<gingivalis>___ーとフィブリノ-ゲンとの結合は共に糖では阻害されずアミノ酸の一種であるアルギニンによって阻害された。以上の結果から、B__ー.<gingivalis>___ーとS__ー.<mitis>___ーとの共