hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
初期環境による認知機能の個体差:鳥類の音声学習をモデルとした研究

昨年度までの研究によって,ジュウシマツヒナの発達コンディションの影響の受けやすさに性差があることが示唆された.この理由として,(1)母性効果の性差,(2)性特異的な成長パターンという2つの要因を考え検討した.(1)母性効果の性差:卵順と性によって卵に量的差異が生じている可能性について検討した.卵重には性と卵順の交互作用の影響がみとめられた.すなわち母親は,産卵順が遅いほど重い卵を産む傾向があった.この傾向はメス卵よりもオス卵でより顕著で,また全般に,メスよりオスで卵重が重かった.このことは,母親がヒナ間競争で不利になりやすい孵化順の遅い卵,脆弱な性であるオスの卵に多く投資し,ヒナの減少を回避しようとする戦略を反映すると考えられる.しかしこれらの結果から,オスの脆弱性を母性効果で説明することはできなかった.(2)成長パターンの性差:性および卵順がヒナ間競争中での発達におよぼす影響を検討するため,里子実験によってヒナ間に実験的に日齢差をもうけることで,ヒナ間競争に有利な年長個体と不利な年少個体との身体発達(体重増加)を比較した.発達初期にヒナの性判定を行い,実験巣が全て両性とも2羽ずつ,各性年少・年長1羽ずつになるようヒナを配置した.各ヒナの体重増加を成長曲線にあてはめ,最終体重と成長速度に影響を与えている要因を分析した.この結果,成長速度には性と日齢差の影響が,最終体重には卵順・性・日齢差の影響がみられた.実験巣で年少群に割り当てられたヒナは成長速度の低減がみられ,特にメスにおいて顕著であった.しかし,最終体重は,年長群・年少群ともメスの方が大きかった.つまり,不利なヒナ間競争下でのメスは成長速度の大幅な低減を示すが,成長期間を柔軟に長くとることで補完していたと考えられる.他方オスは,成長期間の可塑性が低いことが,発達ストレスに対する脆弱性の原因であることが示唆された.鳥の歌が学習を必要とする形質となった進化的起源に関しては,近年,発達ストレス仮説(Nowicki et al. 1998)が提唱されている.すなわち,鳥の歌は臨界期に音声学習を通じて獲得されるため,オスの歌学習能力は,孵化後の発達コンディションを反映しているのではないかとするものである.これまで発達ストレス仮説を対象とした先行研究では,歌形質が産出度と複雑さという2つの独立した要因から成ることについてはほとんど考慮されてこなかった.しかし,歌の学習能力がなぜ特定の系統群にのみ進化したのかを解明するためには,歌形質の中でも特に音声学習の影響を受けやすい複雑さのメカニズムに着目し,歌の産出度とは区別して検討する必要がある(Soma et al. 2005).これらの点をふまえて,本研究課題においては,初期発達環境とジュウシマツの歌形質および身体発達との関連を検討した.鳥の初期発達に影響を及ぼす主たる要因のひとつには,ヒナ間競争が挙げられる.そこで,ジュウシマツの巣内のヒナ数およびヒナ性比と,成熟後の体サイズ,歌形質との関連を調査した.この結果,ヒナ数の多い巣で育ったジュウシマツのオスは,成熟後の体サイズが小さいこと,体サイズと歌の長さとの間に正の相関がみられることが明らかになった.さらに,ヒナ数が多くしかもオスの多い巣で育った個体ほど,歌の複雑さ(線形性指数)の低下がみられた。これらの結果は,歌の産出度(歌の長さ)は身体発達の影響を受ける一方で,歌の複雑さ(非線形性)は神経発達の影響を受けるだろうとする予測に合致するものであった.昨年度までの研究によって,ジュウシマツヒナの発達コンディションの影響の受けやすさに性差があることが示唆された.この理由として,(1)母性効果の性差,(2)性特異的な成長パターンという2つの要因を考え検討した.(1)母性効果の性差:卵順と性によって卵に量的差異が生じている可能性について検討した.卵重には性と卵順の交互作用の影響がみとめられた.すなわち母親は,産卵順が遅いほど重い卵を産む傾向があった.この傾向はメス卵よりもオス卵でより顕著で,また全般に,メスよりオスで卵重が重かった.このことは,母親がヒナ間競争で不利になりやすい孵化順の遅い卵,脆弱な性であるオスの卵に多く投資し,ヒナの減少を回避しようとする戦略を反映すると考えられる.しかしこれらの結果から,オスの脆弱性を母性効果で説明することはできなかった.(2)成長パターンの性差:性および卵順がヒナ間競争中での発達におよぼす影響を検討するため,里子実験によってヒナ間に実験的に日齢差をもうけることで,ヒナ間競争に有利な年長個体と不利な年少個体との身体発達(体重増加)を比較した.発達初期にヒナの性判定を行い,実験巣が全て両性とも2羽ずつ,各性年少・年長1羽ずつになるようヒナを配置した.各ヒナの体重増加を成長曲線にあてはめ,最終体重と成長速度に影響を与えている要因を分析した.この結果,成長速度には性と日齢差の影響が,最終体重には卵順・性・日齢差の影響がみられた.実験巣で年少群に割り当てられたヒナは成長速度の低減がみられ,特にメスにおいて顕著であった.

しかし,最終体重は,年長群・年少群ともメスの方が大きかった.つまり,不利なヒナ間競争下でのメスは成長速度の大幅な低減を示すが,成長期間を柔軟に長くとることで補完していたと考えられる.他方オスは,成長期間の可塑性が低いことが,発達ストレスに対する脆弱性の原因であることが示唆された.
統合失調症におけるAPOL遺伝子群の発現機構解析

統合失調症の疾患感受性遺伝子座である22ql2.3には統合失調症と関連が見られているマイクロサテライトマーカーD22S278が存在する。このマーカー近傍には統合失調症患者群の死後脳で発現量が有意に増加していると報告されているApolipoproteinL (APOL)遺伝子のクラスターが存在しているが、遺伝子内に存在する多型は統合失調症との関連が見られていない。これらの知見は遺伝子内に存在する多型ではなく、その近傍のゲノム領域が遺伝子群の発現に関わっていることを示唆するため、この領域の疾患感受性領域を特定し、遺伝子発現を制御する領域の特定を行うことによって発現のメカニズムおよび疾患との関係を明らかにすることを目指した。D22S278近傍の統合失調症感受性領域を特定するために、D22S278を中心とした約600kbにおよぶAPOL遺伝子クラスター領域について検討可能な約40個の一塩基置換多型single nucleotide polymorphisms (SNPs)を選択し、統合失調症患者185人および健常対照者139人のサンプルを用いて遺伝子型の決定を行った。APOL3遺伝子の5'側の領域に存在する複数のSNPsに統合失調症との関連がみられた。この領域は強い連鎖不平衡が見られることから、この領域を中心にさらに詳細に検討していく予定である。また、統合失調症患者群と非患者群の死後脳から抽出したcDNAサンプルを用いた全ゲノム発現解析では、APOL1-6の遺伝子については両群に有意差は検出されなかった。統合失調症の全ゲノム連鎖解析から疾患感受性遺伝子座として知られている22番染色体の長腕q12.3には統合失調症と関連が見られているマイクロサテライトマーカーD22S278が存在する。このマーカー近傍には、死後脳において統合失調症患者群ではコントロール群と比べて発現量が有意に増加していると報告されているApolipoprotein L遺伝子のクラスターが存在しているが、遺伝子内に存在する多型は統合失調症との関連が見られていない。これらの知見は遺伝子内に存在する多型ではなく、その近傍のゲノム領域が遺伝子群の発現に関わっていることを示唆する。そこで、この領域の統合失調症の疾患感受性領域を特定し、遺伝子発現を制御する領域の特定を行うことによって発現のメカニズムを明らかにし、これらの遺伝子の発現量と疾患との関係について明らかにすることを目指した。本年度はまずヤイクロサテライトマーカーD22S278近傍の統合失調症感受性領域を特定するために、D22S278を中心とした約600kbにおよぶAPOL遺伝子クラスター領域について一塩基置換多型single nucleotide polymorphisms (SNPs)を公共データベースより検索した。検討可能な約40個のSNPについて、統合失調症患者185人および健常対照者139人のサンプルを用いて遺伝子型の決定を行った。
ブラックホール摂動法による重力波源の研究

これまでの研究においてシュバルツシルト時空における摂動、及び束縛軌道を運動する質点に働く重力的反作用力を計算する数値コードを開発し、反作用力を定量的に評価する事が可能となった。本年度は、数値計算コードにより得られたデータを基に、重力的反作用力が質点の運動に及ぼす影響について研究を進めた。特に、楕円軌道において質点が中心ブラックホールに最も接近する地点(近点)の移動に注目した。近点移動は座標の取り方に依存しない物理量であり、ポストニュートン法や数値相対論等の他の計算手法との比較を考える際に重要である。また、近点移動は放出される重力波の位相情報に深く関わっており、反作用力の重力波波形への影響を調べる上でも有用である。重力的反作用力が近点移動に及ぼす影響を評価するために、反作用力を含む運動方程式を用いて近点移動補正の定式化を行った。その定式を用いて、数値計算により得られた反作用力データから近点移動補正を定量的に求めた。さらに、ここで得られた結果とポストニュートン法や数値相対論で予言される値との比較を行い、計算精度内で良く一致することを確かめた。軌道の反作用力補正を数値相対論、ポストニュートン法、ブラックホール摂動法で同時に比較した例は他になく、これは世界で初めての成果である。この様な複数の手法の比較は、連星の運動や重力波波形の解析的モデルを効率良く構築するための重要な情報となると期待される。
骨折骨癒合を制御する生理活性物質の包括的探索と機能解析 cDNAマイクロアレイおよびノックアウトマウスを用いた解析

骨折治癒の初期過程に関与する遺伝子を包括的に解析することを目的とし、cDNAマイクロアレイを用いてマウス脛骨骨折治癒過程での遺伝子発現を解析した。マウス脛骨骨幹部に閉鎖性横骨折を作成した。骨折後3日目の仮骨のtotal RNAからpolyA-RNAを調整し、逆転写反応によりプローブcDNAを作成した。これをマウスfetus cDNAライブラリーから作成したcDNAマイクロアレイ(2304クローン)にハイブリダイズさせた。その結果、6つの遺伝子の発現量が骨折仮骨で2倍以上増加しており、逆に11の遺伝子の発現量が50%以下に低下していた。発現上昇が見られた6つの遺伝子のうちSPARC, biglycan, dercorinは、これまでの報告で、骨折仮骨における発現増加がすでに確認されていた。一方、残りの3つの遺伝子periostin, calumenin, FHL-1については、これまでに骨折仮骨での発現の報告がなく、今回の検討で始めて明らかにされたものであった。発現量増加の見られた6つの遺伝子について、RT-PCR法により発現量の相違の確認実験を行い、いずれの遺伝子も発現が増加していることを確認した。cDNAマイクロアレイにて最も発現量増加が多かったperiostinについて、Northern blotting, in situ hybridizationにより、骨折治癒過程における時間的空間的発現を検討した。その結果、骨折後3から7日目の未分化な間葉系細胞および骨膜細胞でperiostin遺伝子の強い発現を認め、骨折後14日目には、その発現が急速に低下することが明らかとなった。本研究の結果から、periostinは前骨芽細胞の特異的なマーカーであり、骨折治癒初期の仮骨形成に重要な役割を果たしていると推察された。cDNAマイクロアレイを用いてマウス脛骨骨折治癒過程での遺伝子発現を解析した。10週令の雄C57BL/6マウスを用い、ネンブタール腹腔内麻酔下、髄内釘刺入後、脛骨骨幹部に閉鎖性横骨折を作成した。骨折後3,7,10,14日目に骨折仮骨を採取し、TRIZOL法にてtotal RNAを抽出した。コントロールとして、同マウスの非骨折大腿骨骨幹部からtotal RNAを抽出した。

骨折後3日目の仮骨のtotal RNAからpolyA-RNAを調整し、逆転写反応によりプローブcDNAを作成した。これをマウスfetus cDNAライブラリーから作成したcDNAマイクロアレイ(2304クローン)にハイブリダイズさせた。その結果、6つの遺伝子の発現量が骨折仮骨で2倍以上増加しており、逆に11の遺伝子の発現量が50%以下に低下していた。発現上昇が見られた6つの遺伝子のうちSPARC, biglycan, dercorinは、これまでの報告で、骨折仮骨における発現増加がすでに確認されていた。一方、残りの3つの遺伝子periostin, calumenin, FHL-1については、これまでに骨折仮骨での発現の報告がなく、今回の検討で始めて明らかにされたものであった。発現量増加の見られた6つの遺伝子について、RT-PCR法により発現量の相違の確認実験を行い、いずれの遺伝子も発現が増加していることを確認した。cDNAマイクロアレイにて最も発現量増加が多かったperiostinについて、Northern blotting, in situ hybridizationにより、骨折治癒過程における時間的空間的発現を検討した。その結果、骨折後3から7日目の未分化な間葉系細胞および骨膜細胞でperiostin遺伝子の強い発現を認め、骨折後14日目には、その発現が急速に低下することが明らかとなった。本研究の結果から、periostinは前骨芽細胞の特異的なマーカーであり、骨折治癒初期の仮骨形成に重要な役割を果たしていると推察された。
青枯病菌の非病原性株と培養ろ液を利用した青枯病防除体系の確立

青枯病菌の病原性株の増殖抑制に最適なPC株培養ろ液の調製方法を検討するため、培養ろ液中に抗菌物質を生産するPC株5菌株を供試し、高い抗菌活性値が得られるPC株の培養時間を調査した。PC株を48時間以上培養した場合、すべての培養ろ液で抗菌活性がみられた。そのうちの1種は他の培養ろ液に比べて著しく高い抗菌活性値(6400 AU/ml)を示した。また、本培養ろ液は系統の異なる病原性株14菌株に対しても抗菌活性を示した。この結果から、病原性株の増殖抑制に効果的な培養ろ液を得るために適したPC株とその培養時間が明らかになった。初年度では、抗菌活性を有する培養ろ液にプロテアーゼKを処理して感受性を調査したが、本年度は7種のプロテアーゼ(トリプシン、α-キモトリプシン、α-アミラーゼ、リパーゼ、フィシン、ペプシン、プロテイナーゼK)に対する抗菌活性への影響を調査した。その結果、培養ろ液の抗菌活性はプロテイナーゼK処理以外では失活せず、本抗菌物質はプロテイナーゼKのみに感受性を示すタンパク質性物質であることがわかった。PC株の菌液や培養ろ液を青枯病発生圃場で利用することを想定した実験系を確立するため、実際の青枯病発生圃場と有機圃場における病原性株とPC株の菌密度等を調査した。青枯病発生圃場における青枯病菌密度は34 log CFU/g程度であり、青枯病菌のPC株への変異率は2%以下と低かった。有機圃場における青枯病菌密度は、青枯病菌の宿主になりにくい作物を作付けしている5圃場では低い傾向にあった。一方、青枯病菌の宿主となりやすい作物を作付けしている4圃場では、青枯病発生圃場と同様の菌密度であったが、PC株への変異率が高い圃場も確認できた。本研究の結果から、実際の青枯病発生圃場と未発生圃場における青枯病菌病原性株とPC株の菌密度を把握でき、実証的な実験系の確立に役立つ知見が得られた。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。青枯病菌の非病原性変異株(以下、PC株)をナス科植物に前接種することで青枯病菌の病原性株感染後の発病が抑制されることが報告されている。これまでにPC株と病原性株を混合培養した場合、対数増殖期以降に病原性株の増殖のみ低下すること、PC株の培養ろ液中でPC株または病原性株を単独で接種した場合、PC株は増殖するが、病原性株の増殖が特異的に抑制されることを明らかにしている。本研究は、PC株培養ろ液を用いた青枯病防除技術を開発し、PC株とPC株培養ろ液を併用利用した青枯病防除体系を確立することを目的とし、初年度は以下の3つの研究を実施した。1)病原性株の増殖抑制効果が高いPC株培養ろ液のスクリーニング:系統の異なるPC株から培養ろ液27種を調製し、各培養ろ液を培地として病原性株の増殖試験を行った。対照として、病原性株の培養ろ液に、病原性株を接種した区を設けた。その結果、病原性株の増殖はPC株培養ろ液の種類によって異なり、対照区と比較して、22種の培養ろ液では病原性株の増殖抑制が確認された。本試験により、病原性株の増殖抑制効果が最も高いPC株培養ろ液を得た。2)PC株が培養液中に生産する抗菌物質の性状:PC株培養ろ液27種のうち、5種の培養ろ液は病原性株に対して抗菌活性を示した。本抗菌物質の性状を調査したところ、耐熱性がなく、分子量100 kDa以上の物質であると推定された。また、PC株培養ろ液1種を除いては、プロテイナーゼKに感受性であった。3)土壌・植物へのPC株培養ろ液処理による青枯病防除効果:病原性株の増殖抑制効果の異なるPC株培養ろ液6種を選抜し、青枯病菌汚染土壌に接種したところ、土壌中の青枯病菌の増殖を抑制することはできなかった。一方で、各PC株培養ろ液をトマトとナスに前接種したところ、PC株培養ろ液と植物種の組合せによって、青枯病の発病がわずかに抑制される場合があった。1)病原性株の増殖抑制効果が高いPC株培養ろ液のスクリーニング:PC株培養ろ液による病原性株の増殖抑制効果を評価するための簡易試験法を開発した。系統の異なる青枯病菌から作出された複数のPC株培養ろ液を調製し、本試験により、病原性株の増殖抑制効果が高いPC株培養ろ液を迅速にスクリーニングすることができた。2)PC株が培養液中に生産する抗菌物質の性状:バイオアッセイにより、複数のPC株培養ろ液から病原性株に対して抗菌活性を示す培養ろ液および分画を得ることができた。また、本研究結果を1)の結果と総合的に評価したところ、抗菌物質活性のないPC株培養ろ液でも病原性株の増殖を抑制するものがあることが明らかになった。3)土壌・植物へのPC株培養ろ液処理による青枯病防除効果:青枯病菌汚染土壌へのPC株培養ろ液処理により青枯病菌の増殖を抑制することはできなかった。

また、PC株培養ろ液を前処理したトマトまたはナスでは、青枯病の発病がわずかに抑制される場合があったが、その防除効果はPC株生菌を接種した場合と比べて低かった。これらのことから、次年度では、土壌・植物へのPC株培養ろ液の処理方法を再検討する必要がある。以上の成果から進捗状況を総合的に評価し、「おおむね順調に進展している」と判断した。青枯病菌の病原性株の増殖抑制に最適なPC株培養ろ液の調製方法を検討するため、培養ろ液中に抗菌物質を生産するPC株5菌株を供試し、高い抗菌活性値が得られるPC株の培養時間を調査した。PC株を48時間以上培養した場合、すべての培養ろ液で抗菌活性がみられた。そのうちの1種は他の培養ろ液に比べて著しく高い抗菌活性値(6400 AU/ml)を示した。また、本培養ろ液は系統の異なる病原性株14菌株に対しても抗菌活性を示した。この結果から、病原性株の増殖抑制に効果的な培養ろ液を得るために適したPC株とその培養時間が明らかになった。初年度では、抗菌活性を有する培養ろ液にプロテアーゼKを処理して感受性を調査したが、本年度は7種のプロテアーゼ(トリプシン、α-キモトリプシン、α-アミラーゼ、リパーゼ、フィシン、ペプシン、プロテイナーゼK)に対する抗菌活性への影響を調査した。その結果、培養ろ液の抗菌活性はプロテイナーゼK処理以外では失活せず、本抗菌物質はプロテイナーゼKのみに感受性を示すタンパク質性物質であることがわかった。PC株の菌液や培養ろ液を青枯病発生圃場で利用することを想定した実験系を確立するため、実際の青枯病発生圃場と有機圃場における病原性株とPC株の菌密度等を調査した。青枯病発生圃場における青枯病菌密度は34 log CFU/g程度であり、青枯病菌のPC株への変異率は2%以下と低かった。有機圃場における青枯病菌密度は、青枯病菌の宿主になりにくい作物を作付けしている5圃場では低い傾向にあった。一方、青枯病菌の宿主となりやすい作物を作付けしている4圃場では、青枯病発生圃場と同様の菌密度であったが、PC株への変異率が高い圃場も確認できた。本研究の結果から、実際の青枯病発生圃場と未発生圃場における青枯病菌病原性株とPC株の菌密度を把握でき、実証的な実験系の確立に役立つ知見が得られた。PC株生菌とPC株培養ろ液を併用利用した青枯病防除体系を確立することを当初の研究目的としていたが、初年度の研究結果から、PC株培養ろ液を用いた青枯病防除技術の開発に課題があると考え、本研究課題の達成に向けて次年度(平成30年度)は、以下の研究を重点的に進める。1)PC株培養ろ液における病原性株の増殖抑制因子の特定:初年度の結果から、PC株培養ろ液における病原性株の増殖抑制には、PC株が生産する抗菌物質だけでなく、他の因子の関与も推察された。そのため、初年度の結果をもとに、病原性株の増殖抑制効果と病原性株に対する抗菌活性の異なるPC株培養ろ液を選定し、病原性株の増殖抑制因子を特定する。また、PC株培養ろ液中の抗菌活性を示す分画と抗菌活性を示さない分画を用いて、病原性株の増殖抑制因子を調査する。これらの結果から、病原性株の増殖抑制効果が高まる要因を明らかにし、病原性株の増殖抑制に最適なPC株培養ろ液の調製方法を考案する。2)青枯病の発病抑制に効果的な土壌・植物へのPC株培養ろ液の処理方法の検討:病原性株の増殖抑制効果の高いPC株培養ろ液、病原性株に対して抗菌活性を有するPC株培養ろ液を用いて、土壌へのPC株培養ろ液処理では、土壌中の青枯病菌の増殖抑制に最適な液量と処理回数を検討する。また、植物へのPC株培養ろ液処理では、植物内における青枯病菌の増殖抑制に最適な液量・処理回数・処理部位を検討する。これらの結果から、青枯病防除に最適なPC株培養ろ液の処理方法を検討し、PC株生菌の接種と組み合わせた防除法を考案する。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
重力レンズで探る銀河・クェーサーの宇宙論的進化

1)銀河中心ブラックホールの質量推定活動性を示さない銀河の中心にも、巨大ブラックホールが存在していることが、近年の分光観測などから明らかになってきた。更に、銀河バルジとの物理的リンクを暗示する結果も得られているが、未だその不定性は大きい。そこで、巨大ブラックホールの質量や銀河中心部の星の分布などといった情報をこれまでとは全く独立の、重力レンズ現象を用いて探る新しい方法を提案した。巨大ブラックホールの背後をその銀河中の星が横切ると、巨大ブラックホールによる重力レンズ効果で、その星からの光は増光される。現実的な見積もりから、このような現象は年の100回程度起きていることがわかった。また、検出効率等を考慮すると、将来の30mクラスの地上望遠鏡と能動光学系を用いることで、このような現象は年に数回程度観測されること、また、その現象の頻度から、ブラックホールの質量に制限をつけられることが明らかになった。(投稿準備中)2)多重像を持つクェーサーの色の違い多重像を持つクェーサーの像は、本来同じ天体であるにもかかわらず、色が異なる場合のあることが知られており、その起源はダストによる吸収・赤化の違いとして解釈されることが多かった。しかし、このような天体では、レンズ銀河の星などに由来するクェーサーのマイクロレンズ現象が起こる頻度が非常に高い。また、クェーサーのマイクロレンズ現象中では、クェーサーの降着円盤の温度構造を反映して、色変化が起きることが知られている。そこで、色の違いが観測されているような系に対して、マイクロレンズ現象による色の違いの再現を試みたところ、ほとんどの系で色の違いはマイクロレンズ現象のみで説明できることがわかった。この事は、レンズ銀河のダストによる吸収、赤化特性を知るためには、マイクロレンズ現象の効果も取り入れなければならないことを意味している。・重力レンズによる銀河周辺のサブストラクチャ検出法CDMシナリオにもとづく宇宙の構造形成のシミュレーション(宇宙論的N体計算)を行うと、銀河団スケールの構造は非常に良く再現するのだが、銀河スケールの天体のまわりに、小さな構造(サブストラクチャ)を作りすぎてしまうことが近年指摘されている。特に我々の銀河周辺には、シミュレーションで予想される量の10分の1以下しか、サブストラクチャが観測されていない。実際に、理論で予言されるほどのサブストラクチャは存在せず、CDMシナリオが間違っていると考えることも可能ではあるが、確かにサブストラクチャは存在しているが、何らかの理由で非常に暗いかまたは全く光っていないような天体として存在している場合どのようにすればサブストラクチャを検出できるかについて考察を行った。その結果、まず、質量のトレーサーとなりうる、重力レンズ効果が有効に使えることが分かった。前方にある銀河の大きなスケールの重力レンズ効果によって多重像に見えているクェーサーは多数存在する。その像のうちの1つに、重力レンズ効果を起している銀河のサブストラクチャが重なり、更に、重力レンズ効果を受け、像が複数に見えたり、あるいは、その像の間に時間差が生じるといった現象が10%程度の確率で起きる。そして、見積りの結果、像の間隔としては0.110ミリ秒角、時間差としては11000秒という値が期待されることが判明した。もし、このような特徴を発見すれば、サブストラクチャをより直接的に検出したことになる。
微小管凝集阻害とトポイソメラ-セ阻害活性発現の分子構造論的基礎

本研究では、ドラスタチン10及びその誘導体の大量確保が必須である。特に改良が必要となるDoe部分の合成法をL-Pheの修飾法からイミンとチアゾールの不斉カップリング法への転換を、われわれが開発した外部キラル配位子法を用いて行った。その結果、81%eeと比較的高い不斉収率で目的物を得ることに成功した。本合成法をと生かして、各種の人工誘導体を設計・合成したい。さらに、それらの生物活性の比較検討と物理化学的手法から活性発現の、立体因子、電子的因子、さらに三次元構造因子を明らかにする段階である。また、我々の開発した抗腫瘍性非天然型リグナンが極めて高い活性を有し、しかもトポイソメラーゼ阻害活性をも示すことが分かった。これらをDoeの同族体として捉え、Doe部に置換して結合させると、微小管結合部位の転換、もしくは全く新しい結合特性を有する化合物に変換できる可能性がある。従って、ドラスタチン10と非天然型リグナンとのハイブリッドを合成し、その結合部位の確定及び抗腫瘍活性を測定する。さらに非天然型リグナン部位のトポイソメラ-セ阻害型への構造修飾を行いdual actionを可能とするハイブリッドを創製する計画である。
先史アンデス社会における祭祀センターの変容と複合社会形成過程に関する研究

本研究は、アンデス文明初期における祭祀センター(神殿)の変容過程と複合社会形成過程との関係を追究することを目的として、ペルー北部山地にある形成期の神殿遺跡、クントゥル・ワシで発掘調査によるデータ収集を実施するとともに、とくに神殿に関連する経済活動に焦点をあてて研究をおこなった。土器原材料採取地と製作地、神殿建設のための労働、食糧生産と消費などについて分析をおこない、神殿を中心とする祭祀活動・関連する経済活動と社会複雑化の関係について、重要な成果を得ることができた。1.ペルー現地において調査研究をおこなった、その内容と成果は以下の通りである。(1)クントゥル・ワシ遺跡およびその周辺で、アンデス形成期の経済活動をについてより充実した資料を得られる発掘対象を選択するための検討をおこなった。その結果、クントゥル・ワシ遺跡の大基壇上北部を次年度の発掘対象として決定することができた。(2)米国の研究者をペルーに派遣し、保管されているクントゥル・ワシ出土の土器資料について、原料である胎土の鉱物学的分析をおこなった。また、その成果発表について議論し、論文と発表の共同執筆にとりかかった。(3)クントゥル・ワシ遺跡調査研究のこれまでの成果についてまとめた書籍をペルーで出版した。2.国内においては、以下のような研究をおこなった。(1)現地で得られた資料と分析結果をとりまとめ、これまでの資料との総合作業に着手した。とりわけ、クントゥル・ワシ出土土器の鉱物学的分析には重要な成果があったため、これについて他の考古学資料と統合して議論を組み立てる作業をおこなった。これについては、次年度の国際学会で発表の予定である。(2)研究代表者が主宰する研究会を開催し、日本とペルーの研究者とともに、アンデスにおける複合社会の形成過程について討議をおこなった。研究課題遂行のため、ペルー北部山地にあるアンデス形成期のクントゥル・ワシ神殿遺跡で約6週間の発掘調査および研究をおこなった。発掘にはペルーの考古学者、ラウル・チョランも加わった。発掘調査は、神殿建築の変容、儀礼活動、経済活動の証拠となるデータ収集などを目的として、この遺跡の南西部に発掘区を設定しておこなわれた。その結果、遺跡の編年上第3時期目(コパ期)の祭祀広場、これに付随して設置された儀礼用水路などが検出され、この神殿をめぐる建築活動・祭祀活動の解明に資する重要なデータが得られた。さらにそれよりも下層にある第1時期目(イドロ期)、第2時期目(クントゥル・ワシ期)の遺構と床面も確認することができた。また、昨年度に引き続き、アメリカ合衆国の研究者イサベル・ドルックと、同遺跡出土の土器原材料を岩石学的視点から分析する作業をおこなった。今回は、ペルー文化省の許可を得て、新たに26点の土器片を米国に輸出してドルックの研究室等で分析をおこなった。日本国内では、ペルーの発掘調査で得られたデータをデジタル化し、図面資料から神殿建築変容の解釈をおこない、これまでの時期別建築図面と統合する作業などをおこなった。また、今回現地で印象材の型どりによって採取した土器内面の圧痕を分析する作業に着手した。これは、土器の内部に付着した植物・作物の実や種子等を観察するための分析であり、当時の作物栽培、食糧について重要な知見を得ることが期待できる。また、11月に大阪で開催された国際シンポジウムに参加し、これまでの成果を中心に発表をおこなった。同シンポジウムには、アンデス文明形成期研究の最前線で活躍する米国やペルーの研究者も参加し、大変重要な議論と情報交換をおこなうことができた。ペルー北部のクントゥル・ワシ遺跡において約6週間の現地発掘調査と研究をおこなった。調査にはペルーの考古学者ラウル・チョランも加わった。同遺跡北部に発掘区を設定して発掘調査を実施したところ、当初の計画通り、神殿の建築活動と儀礼関連活動のデータを獲得することができた。とりわけ、土器に付着したデンプン粒分析を現地ペルーの研究者に依頼しておこなったところ、数種類の作物が検出され、重要な成果を得ることができた。また、昨年度に引き続きアメリカのイサベル・ドルック博士(ウィスコンシン大学マジソン校)と、同遺跡出土の土器原材料と周辺の地質サンプルの岩石学的分析をおこなったところ、当時の資源利用と流通、工芸品製作の技術に関する重要な分析結果が得られた。この成果については、現在論文として執筆をおこなっているところである。総じて、今年度の重要な目的のひとつであった経済活動を示す具体的なデータの獲得に成功したといえる。また、ウィーンで開催された国際アメリカニスト会議において、クントゥル・ワシ遺跡調査研究に関する発表をおこない、参加した他の研究者から貴重なコメントを得るとともに情報交換をおこなった。国内での研究としては、現地発掘調査で得られたデータのデジタル化と分析結果の整理をおこない、クントゥル・ワシ遺跡データベースへ統合した。とくに、建築活動については過去に得られていたデータと総合することによって、神殿活動の変化に関するより詳細な変化を明らかにすることができた。

また、上述のドルック博士を日本に招へいし、これまでの土器原材料分析について、日本の研究者2名(文化人類学、岩石学)のレビューを受けた結果、研究方法と成果について一定の評価がえられた。また同時にドルック博士出席の研究会を開催して意見交換をおこなった。その結果、次年度の調査研究計画についてより具体的な見通しをえることができた。研究課題遂行のため、2014年8月11日から9月18日の日程でペルーに赴き、2013年度までのクントゥル・ワシ神殿遺跡発掘調査で得られた遺物資料の分析作業をおこなった。分析は、土器、石器、骨角器、土製品、自然遺残体資料について、出土地点・層位の情報と、形状・様式・用途(土器、石器、骨角器、土製品について)の観察結果を総合しておこなった。また、本研究の中心的な課題であるアンデス文明形成期の経済活動(生態資源利用、生産、流通、消費など)解明のため、ペルーの古生物学者と協同して土器内部に付着したデンプン粒の観察とその植物同定をおこなうとともに、土壌資料のフローテーションと土器内部の圧痕観察をおこなった。さらに、土器原材料の獲得と流通に関するデータを得るため、米国の研究協力者とともに土器約100点のサンプルについてレーザーアブレーションICP質量分析を実施し、土器胎土の元素レベルでの分析結果を得た。本研究における土器の原材料分析については、研究協力者との連名によりペルーで開催された国際的な考古学会において成果発表をおこなった。日本国内では、2013年までの発掘調査で得られた資料をデジタル化し、データベースへの統合作業をおこなうとともに、経済活動の変容という視点から総合的な分析作業をおこなった。また、本研究による発掘調査で得られた建築物データをそれ以前に作成した同遺跡の神殿建築3D復元モデルに統合した。アンデス形成期において傑出した神殿の一つであるクントゥル・ワシのデータは国際的にも大きな関心を集めており、本研究課題において、神殿と経済活動という新たな視点による成果を得たことには多大な意義があるといえる。また、本研究課題の総合的な成果発表として、2015年1月にワークショップ(「古代文明の生成と経済的基盤:エジプトとアンデス」)と一般向け講演会等で発表をおこなった。26年度が最終年度であるため、記入しない。文化人類学26年度が最終年度であるため、記入しない。ペルー現地調査における資料収集とその分析によって、おおむね期待していた成果が上げられたため。また、これによって次年度に実施する予定の発掘調査と研究展開の具体的な計画をたてることができたため。本研究課題ではペルー現地での調査によるデータ収集が不可欠であるが、今回のクントゥル・ワシの発掘調査では、当初の計画通り神殿の建築活動、祭祀活動、経済活動に関する重要な考古資料が得られたため。また、今回の調査研究を通じて、次年度に計画している出土遺物の集中的分析における具体的な方針が得られたため。ペルー現地での発掘調査によって、目的としていた神殿建築活動とさまざまな経済活動に関する資料が得られたため。
オオムギ縞萎縮ウイルスの病原性決定ウイルス因子の解明と抵抗性品種選抜法の迅速化

日本に発生するオオムギ縞萎縮ウイルスの全系統の全塩基配列を決定し、系統解析、病原性決定ウイルス因子の解析、抵抗性品種選抜法の迅速化に向けた解析を行った。オオムギ縞萎縮ウイルス(Barley yellow mosaic virus, BaYMV)は2種類の1本鎖RNA (RNA1,RNA2)をゲノムとして持つRNAウイルスで、大麦(ビール麦)に感染して収量と品質に甚大な影響を及ぼしている。BaYMVは病原性の違いから現在4つの系統に分類されているが、変異や組換えなどにより新たなウイルスが出現する可能性があり、その対策も大きな課題となっている。そこで本研究では、1つ目の課題として「病原性決定因子の探索と簡易診断法の確立」を目指し、BaYMV各系統の塩基配列を決定し、迅速で簡易な系統識別法の確立に関する研究を行った。まず、ビール麦の各品種の感染植物より全RNAを抽出し、cDNAを合成した。さらに、5'RACE法およびデータベースに登録されている他のBaYMVのゲノム情報よりPCR用プライマーを設計し、クローニングした。その後それらをシークエンスすることでゲノムの全塩基配列を決定した。このことから、本研究により日本で発生する4系統全ての全塩基配列が決定されたことになり、系統間の比較解析が可能となった。これらの成果をまとめたものは現在海外の雑誌に投稿中である。また、病徴決定因子と考えられるVPg遺伝子の塩基配列を元にした系統識別法の開発にも成功したため、学会において口頭発表を予定している。2つ目の課題として「抵抗性遺伝子検出用DNAマーカーの構築」を目指した研究を行っている。現在、ビール麦の各品種の感染植物よりウイルス抵抗性遺伝子のクローニングとシークエンスを進めており、平成20年度中には抵抗性遺伝子検出用DNAマーカーが構築できるものと期待している。オオムギ縞萎縮ウイルス(Barley yellow mosaic virus, BaYMV)はポティウイルス科に属し、2種類の1本鎖RNA(RNA1,RNA2)をゲノムとして持つRNAウイルスで、大麦(ビール麦)に感染して収量と品質に甚大な影響を及ぼしている。そこで本研究では、1つ目の課題として「病原性決定因子の探索と簡易診断法の確立」を目指し、まず、BaYMV各系統の全塩基配列を決定し、分子系統解析を行った。その結果、各系統間にはCPや他の遺伝子よりもVPg間で大きな変異があることが明らかとなった。これらの成果は国際誌に発表した(Archives of Virology 153:1783-1786, 2008)。次に、迅速で簡易な系統識別法の確立に関する研究を行った。まず、近年発生が報告されている新たな系統(V型)の全塩基配列を決定し。病徴決定因子のひとつと考えられるVPg遺伝子の塩基配列を元にした系統識別法を開発した。この成果は学会において口頭発表し、論文も投稿中である。現在、ビール麦の各品種の感染植物よりウイルス抵抗性遺伝子のクローニングとシークエンスを進めている。また、VPgとの相互作用の確認のための実験系も確立中である。
シリコンにおける水素脆性発現の可能性と疲労破壊に対する関与解明への挑戦

本研究では、シリコンの結晶すべり変形が水素により促進され、繰返し負荷により転位が集積して疲労破壊に至る事実を、世界に先駆けて直接観察することに成功した。同じレベルの垂直応力に加えて異なるレベルの剪断応力を結晶すべり面に負荷した実験を行った結果、剪断応力が大きい方が疲労寿命が短くなることを確認した。また、疲労破壊後の破面を走査電子顕微鏡により観察した結果、金属材料に見られるストライエーションパターンに類似した模様が見出された。さらに、透過電子顕微鏡により破壊起点近傍に集積した転位群が観察されるに及んで、これまで通説となっていた表面酸化膜腐食起因の仮説を否定するに十分な新しい知見が得られた。本研究は水素によるシリコンの破壊・疲労挙動の変化を世界に先駆けて確認することを目的とする。研究計画初年度の本年は、水素環境下におけるシリコンの基本的な強度特性を把握するため、ガス雰囲気下で疲労試験可能な環境チャンバの構築および水素環境下における疲労寿命データの取得を主眼に置いて実施した。防爆モータとスライダクランク機構を利用した曲げ疲労試験機を開発し、これを水素・酸素センサを組み込んで製作した環境チャンバ内に搭載した。またシリコンの疲労破壊には湿潤環境が密接に関与することを受けて、チャンバ内の湿度を高精度にモニタリング可能なTESTO社製湿度センサを選定・購入し、環境チャンバに組み込んだ。製作した環境中疲労試験装置を用いて、実験室大気中(相対湿度35-40% )、水素中(相対湿度5% )および窒素中(相対湿度5% )の3種類の環境下で、単結晶シリコンの曲げ疲労試験(応力比=-1)を実施した。窒素中で試験片は疲労破壊せず、一方で水素中では大気中とほぼ同程度の回数で疲労破壊することを世界に先駆けて見出した。前年度において、水素ガス環境による疲労寿命の劇的短縮を世界で初めて確認し、成果を論文に掲載(研究発表の項参照)したことを受け、本年度は応力状態の変化による寿命変化の評価と疲労過程における損傷の検出および観察に重点を置き、水素とシリコンの疲労との関連の解明へ向けて研究を遂行した。この結果、新たに次の二つの非常に重要な研究成果を得た。1.結晶方位を変えることにより、疲労試験中にシリコンの結晶すべり面(111面)に負荷される引張応力とせん断応力との比が異なる試験片を準備し、引張応力を一定としてせん断応力を大きくした場合に、水素中および湿潤大気中双方での疲労寿命が有意に短くなることを確認した。この事実は、応力誘起の拡散により水素が凝集して高圧のボイドが発生することで損傷が発生する可能性を否定し、水素によりすべりが促進されることにより形成された欠陥が疲労寿命を低下させることを意味している。この結果は平成27年6月の国際会議で発表予定となっている。2.透過顕微鏡による観察を予定した応力集中部分を予め十分に薄く設計し、疲労損傷が厚さ方向のどこに存在しても必ず検出できると考えられる形態の試験片を作製して、疲労破壊後の詳細な結晶欠陥解析を行った。この結果、不安定破壊をもたらしたと考えられるき裂の起点近傍に、き裂とは異なる場所から発生した結晶すべり領域が複数確認された。この事実は応力集中部の複数個所においてすべり(塑性)変形が予め発生し、その中で応力集中が卓越したものからき裂が初生し伝播したことを示唆している。これら二つの新発見は、疲労機構として長らく疑われてきた表面酸化膜の引張による腐食割れの仮説を完全に否定するものでもあり、世界で初めてシリコンの疲労機構の正しい認識を証拠とともに問うことを可能とする、トップレベルを越えたトップの成果である。平成27年度は当初計画を1年延長した最終年度であり、前年度までの研究で得られた疲労挙動に対する水素の関与についての総合的成果を国際会議にて口頭発表し、さらに学術雑誌に論文を投稿して掲載決定となった。水素による材料の劣化は一般に水素脆性と呼ばれ、特に鉄鋼材料については古くから研究が行われてきた。その名称から材料がもろくなって破壊しやすくなると理解されるものの、劣化機構の真相は未だに不明である。平成25年度には、シリコンにおいても水素ガス中で疲労寿命が低下することを確認した。続く平成26年度には、金属とは異なる共有結合により形成される固体材料であるシリコンにおいて、異なる応力状態で疲労寿命がどのように変化するかを疲労機構の観点から重点的に解析した。この結果、結晶すべり面における剪断応力が大きいと寿命が短くなる傾向が明確に現れ、同時に圧縮応力が疲労寿命の低下に大きな効果を持つことも確かめられた。さらに疲労破壊の起点に転位群の形成が認められるに及んで、水素原子がシリコン原子間の共有結合軌道に干渉し、圧縮と剪断応力との作用で常温でもすべり変形を引き起こすことが強く示唆される成果が得られた。これら一連の新規知見は、水素がシリコンに対しても強く作用し得ることを意味するとともに、表面酸化膜の腐食亀裂が疲労破壊を引き起こすと考えられてきたこれまでの通説を覆すに十分な新しい証拠である。そのインパクトは大きく、平成27年度には採択率が5割に満たないセンサー関連の大型国際会議(Transducers 2015)に口頭発表で採択され、ユビキタスセンサネットワーク社会へ向けてシリコンデバイスの機械的信頼性に関心が高まる中、大きな反響を得た。また、関連する国際学術誌への論文掲載も既に決定しており、よく知られた材料であるはずのシリコンに拡がる新たな研究領域の萌芽となることが大いに期待されている。

本研究では、シリコンの結晶すべり変形が水素により促進され、繰返し負荷により転位が集積して疲労破壊に至る事実を、世界に先駆けて直接観察することに成功した。同じレベルの垂直応力に加えて異なるレベルの剪断応力を結晶すべり面に負荷した実験を行った結果、剪断応力が大きい方が疲労寿命が短くなることを確認した。また、疲労破壊後の破面を走査電子顕微鏡により観察した結果、金属材料に見られるストライエーションパターンに類似した模様が見出された。さらに、透過電子顕微鏡により破壊起点近傍に集積した転位群が観察されるに及んで、これまで通説となっていた表面酸化膜腐食起因の仮説を否定するに十分な新しい知見が得られた。先の研究成果の項に記したとおり、当初計画した目的の根幹、すなわちシリコンの疲労過程に水素が関与することの検証、についてはすでにほぼ達成している。特に結晶のすべりによる損傷の形成が疲労破壊を引き起こす新仮説について、分解せん断応力の増大による疲労寿命低下の現象論と、すべりの痕跡そのものという証拠の発見との、双極からの検証に成功するという世界トップの成果を上げた点は、当初予期した以上の進捗と考えることができる。一方、き裂の起点以外でのすべりの発見という成果に続き、当初計画した電子的損傷検出を援用した疲労過程の観察、すなわち破断後の結果のみではなく損傷が発生し蓄積する過程を解明するという点においては、昨年度末における予期せぬ利用予定装置の故障という不測の事態もあって、まだ実現するに至っていない。この点については、次の今後の推進方策にも記す通り、故障により支出の機会を失った残予算を平成27年度に繰越して改めての観察を計画しており、水素関与の最終的結果のみならず、損傷の初期形態を含めた集積過程全体の解明が期待されている。以上の点を踏まえ、本研究の進捗はおおむね計画通りと評価することができる。昨年度末に観察を予定していながら故障により観察時間が十分に確保できなかった名古屋大学の透過電子顕微鏡は、本実績報告執筆の時点で既に復調している。そこで、電子線誘起電流を用いて疲労損傷の蓄積過程を観察・解析するために計画していた試験片を27年度に改めて作製して実験を行い、平成26年度に破壊後の形跡として観察することに成功した結晶のすべり変形に至る過程の解明を試みる。一方、本研究は平成26年度までに既に、それまで世界の共通認識と理解されていた定説を覆す画期的な発見を成し遂げており、これを広く喧伝するべく国際会議での発表を予定している。先にも記した通り、故障により発生した未使用の観察料金を含む残予算を平成27年度に繰り越しており、この予算を上記平成27年度における活動に充当し、成果の総合的最大化を図る。当初の計画通り、実験装置として疲労試験機と環境チャンバを開発、種々の環境下における強度・疲労寿命データの取得を達成した。さらに水素がシリコンの疲労破壊に深く関与することを実験的に証明した。先の、研究実績・現在までの達成度・今後の研究の推進方策、の各欄でも触れたように、疲労損傷の集積過程の観察を予定していた名古屋大学の超高圧電子顕微鏡において昨年度末に故障が発生して観察時間の確保が困難となったため、関連経費の支払いのために確保していた予算が執行不能となった。これに伴い、観察用の試験片製作およびそれを用いた実験と観察を次年度に延期せざるを得ず、残予算を繰越すに至った。
白血病誘発能をもつHTLV-Iトランスフォーム細胞の表面に発現する蛋白質の解析

家兎の白血病関連抗原の発現クローニング法をアフリカミドリザルの細胞株COS-7を用いて、種々の方法で試みた。しかし、この試みは成功しなかった。蛍光抗体法で家兎のHTLV-Iで形質転換したいくつかのT細胞株を調べたところ、この抗原は、異なった局在場所あるいは異なったコンフォメーションを示すことがわかっている。このことから、このような奇妙な性質を示す抗原を異種の細胞株できちんと発現させるのは難しいと推定された。発現クローニング法が成功しなかったので、この抗原を精製し、アミノ酸配列を決定し、アミノ酸配列に基づいて、cDNAクローニングを試みることにした。レクチンカラム、抗体カラムを通し、精製された家兎の白血病関連抗原を得た。アミノ末端がブロックされていたので、アミノ末端以外の部分のアミノ酸配列を決定することにし、精製タンパク質を臭化シアンで切断し逆相クロマトグラフィーで精製した。得られたいくつかのピークのアミノ酸配列をエドマン分解法で決定することを試みた。しかし、すべての断片がブロックされており、アミノ酸配列を決定することはできなかった。配列決定を試みたピークにアミノ酸が含まれていることは、アミノ酸分析により確認しており、アミノ酸配列を決定できなかった原因は不明である。このこと以外にも、この抗原は100°Cで煮沸しても抗原性が失われない等、奇妙な性質を示すことがわかった。家兎の白血病関連抗原の奇妙な生化学的性質ばかりがわかった研究結果であったが、今後は、タンパク質を切断する方法を考えたり、切断断片を分離する方法を変えて、アミノ酸配列の決定を進めることが大切である。
セレンーレドックス経路の栄養生理学的意義

セレンは人体における必須の微量元素である。日本人にとって水産物が主要なセレン源である。マグロ類や高次捕食魚,鯨類の血液およびその他組織には,高濃度のセレノネインが含まれていた。セレノネインはセレノキソ基を有するイミダゾール化合物であり,強力な生体抗酸化作用を示すとともに,細胞増殖を促進した。人体において魚を摂食することによって,セレノネインは。赤血球に高度に蓄積した。セレノネイン特異的なトランスポーターとしてOCTN1が見出された。OCTN1を介してメチル水銀の解毒が促進された。セレノネインの摂取は、過酸化物や重金属の排出を促進して、がん・生活習慣病予防や抗老化に作用することが推定された。クロマグロ血液から見いだされたセレン含有イミダゾール化倉物セレノネインの細胞内取り込みおよび生体抗酸化作用を解析した。エルゴチオネインのトランスポーターとして報告された有機カチオン/カルニチントランスポーター(OCTN1)の発現を抑制したゼブラフィッシュ胚では赤血球へのセレノネインの取り込みが抑制され,逆に,ヒトOCTN1を過剰に発現するヒト腎臓由来HEK293細胞ではセレノネインの取り込みが促進された。OCTN1によるセレノネインの取り込みのミカエリス指数Km値は,ゼブラフィッシュ赤血球では9.5μM,HEK293細胞では13.0μMであり,セレノネインはOCTN1の特異的な基質であることが確認された。ヒト臍帯由来細胞HUVECの培地にセレノネイン酸化型二量体を添加したところ,セレノネインは細胞増殖促進作用を示すとともに,過酸化水素による酸化ストレス条件に対して耐性を示した。ウサギ赤血球へのセレノネイン投与ではROSの生成およびヘモグロビンのメト化が抑制された。ブリ活魚への静脈投与によって,血合筋でのRos生成とメト化がin vivoで抑制され,肉色の褐変が抑制された。これらの結果から,セレノネインは生体抗酸化作用に働き,養殖魚の品質を決定する重要な成分であることが推定された。HPLC-ICP-MSによるセレン化合物の分析法を確立し,水産物におけるセレノネインの分布を調べたところ,魚類普通筋中のセレノネインはカジキ類およびマグロ類に多く含まれ,その含有量はメカジキ2.8nmol/g,メバチ2.6nmol/g,クロマグロ2.4nmol/g,・ビンナガ1.7nm.l/gおよびキハダ1.6nmol/gであった。一方,キンメダイ,マイワシ,アオメエソ,カツオ,マサバ,マアジ,マダイ,ヤマトカマス,マアナゴ,カタクチイワシ,サケ,サンマ,シログチおよびマコガレイ筋肉では1.4nmol/g以下であった。また,鶏肉および牛肉中のセレノネイン含量は低く,検出限界以下であった。セレノネインは高次捕食魚に多く含まれることから,海洋生態系の食物連鎖によって生物濃縮されて,海洋動物のヘムの自動酸化抑制に作用すると考えられた。セレノネインは可食部の筋肉にも含まれることから魚食由来の主要な有機セレンであり,生体抗酸化に作用する生理活性の高い栄養成分であることが明らかとなった。魚介類は重要なセレン源であることから,その生物活性や栄養学的な有効性を明らかにする必要がある。日本人の1日あたりのセレン摂取量は約100マイクログラムであり,魚介類からのセレンの摂取は,他の食品と比べてもっとも多いことが知られている。魚介類組織のセレン含量を調査した結果,可食部には0.121.3 mg/kg程度含まれており,マグロ類やサバ類など海産魚の可食部には2-selenyl-Nα,Nα,Nα-trimethyl-L-histidine(セレノネイン)が多く含まれていた。魚食頻度の高い離島住民では赤血球の総セレン含量平均値0.51 mg/kg(n=167),セレノネイン含量平均値0.21 mg Se/kgであった。以前の日本人の報告例と比べ赤血球セレン含量は2倍以上高いレベルにあった。魚食の頻度の高い場合に,赤血球セレノネイン含量が高いことから,セレノネインは魚介類中心の食事によって,生体内に取り込まれ,とくに赤血球に濃縮して蓄積すると推定された。赤血球セレノネイン含量はメチル水銀含量およびn-3PUFA含量との間に正の相関関係が見られた。赤血球のセレン/メチル水銀モル比は,3.5から81 (平均約42)であった。

セレノネインによるメチル水銀の解毒作用が反映された結果であると推定された。セレノネイン特異的なトランスポーターOCTN1によってセレノネインは赤血球に取り込まれることから,赤血球セレノネインは,抗酸化のバイオマーカーとして利用できる。放射性Se-75で標識した亜セレン酸ナトリウムを培地に添加して,ヒトJurkat T細胞およびゼブラフィッシュ胚を培養したのち,メタノール抽出物をTLCで分画した結果,動物細胞におけるセレノネインの生合成およびタンパク質合成が確認された。今後,セレノネインを介するセレン代謝経路および生体抗酸化作用を明らかにする予定である。クロマグロ血液からセレノネイン酸化型二量体を精製し,ブリ,マダイ,ゼブラフィッシュおよびマウスに投与し,セレン代謝および生体抗酸化作用へのセレノネインの関与を調べた。セレノネインは動物の各組織に検出されたが,とくに赤血球に蓄積し,セレン含有酵素であるグルタチオンペルオキシダーゼ1が誘導された。セレノネインの投与によって血漿の活性酸素種濃度は低下し,生体抗酸化作用の向上効果が確認された。セレノネインを強化したブリではヘモグロビンの酸素解離曲線が右方シフトし,低酸素適応能が向上したことから,ヘムとの会合が考えられた。セレンの安定同位体セレン-76および放射性同位体セレン-75の亜セレン酸をゼブラフィッシュ胚の培地中に投与したところ,胚抽出物中に同位体で標識されたセレノネインが検出されたことから,生体内でセレノネインは生合成されることが明らかとなった。セレノネインとアポトーシスとの関連性も明らかにした。スフィンゴミエリナーゼ1は,還元型のセレノネインおよびグルタチオンによって阻害される一方,セレノネインおよびグルタチオンが消耗した状態の酸化ストレス条件では,in vitroおよびin vivoの両方で本酵素が活性化し,セラミドが生成されるとともに,ストレス誘導性JNキナーゼによるリン酸化が生じ,アポトーシスが誘導されるシグナル経路を見いだした。セレノネインは細胞内レドックス応答のセンサーとして作用する可能性が推定された。セレン-75で標識された放射性セレノネインを魚類胚から精製することが可能となり,放射性セレノネインを含む培地を用いて,セレンタンパク質の生合成を解析した結果,セレノネインはセレンタンパク質の生合成のセレン源として利用されることが明らかとなり,セレノネインはセレン代謝において,重要な役割を果たしていることが確認された。セレノネインは,海産魚の血液,血合肉等に高濃度に含まれ,ヘムに結合することから,低酸素適応への関与が推定された。そこで,セレンーレドックス機能におけるセレノネインの重要性を明らかにするため,セレノネインを摂取した動物モデルにおける生体抗酸化作用およびストレス応答への寄与を解析した。動物および魚類へのセレノネインの投与によって血漿の活性酸素種濃度は低下し,生体抗酸化作用の向上効果が確認された。酸素貯蔵タンパク質であるヘモグロビンおよびミオグロビンとの結合を解析した結果,セレノネインーヘム複合体をHPLCで分離することが可能となった。セレノネインーヘム複合体は還元型グルタチオンの存在下で,解離した。