hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
インド・西太平洋におけるスナガニ科カニ類の社会進化に関する生物学的研究

1.1989年度:マレ-シア、セランゴ-州、セメンタにてUca属、Ilyoplax属の行動・生態の調査を8月12月に行った。Uca roseaでは、求愛行動を詳細に記録した。Uca属の求愛行動は種間変異が著しく、大鉗脚を使って行うウェ-ビングの様談やその行動に費やす時間は、roseaでは極端に単純で、時間が短い。それで求愛行動のもう一方の極端な種、lacteaとの比較研究から、後者の種やその近縁種の示す典型的な求愛のオリジンに相当するものではないかという仮説を提案した。その他には、交尾のためのペア形成、産卵、ゾエアの放出などの記録をとり、ペアでいる日数、抱卵期間および繁殖活動と潮汐周期の関係を明らかにした。マレ-シア産のUca属7種類についてアイソザイム分析を行った。遺伝標識として、10種の酵素蛋白の構造を支配する13遺伝子座を使い、変異の検索は水平式澱粉ゲル電気泳動法によった。種間の遺伝的差異を定量することによって、種間の系統的相互関係を推定し、それに基づいて行動の種間比較をするのが目的である。lacteaを含むCeluca亜属はroseaを含むDeltuca亜属や他の亜属から早い時期に分岐し、系統的にかなり離れていることがわかった。(Celuca亜属ーDeluca亜属ではD=0.912)。この結果から、インド・西太平洋地域で、Celuca亜属が他の亜属とともに種分化したという考え方には疑問がある。Celuca亜属(本亜属に含まれる大部分の種は新大陸に分布)よりもむしろインド・西太平洋に分布が限られ、本亜属に行動が比較的近いAmphiuca亜属との比較が今後の課題として残った。Ilyoplax属については、1990,91年の結果をまとめて次に記す。2.1990年度:タイ・プケット島・アオタンケンおよびアオナンバ-にて、8月翌年3月まで行った。Ilyoplax属について、Uca属と類似した生息場所を占めるが、求愛行動の種間の変異がUca属とくらべて少ない。本属の種分化を検討するための基礎的な資料を得ることが目的で、前年から引き続いて、I.orientalis,delsmain,gangeticaの3種を対象として、求愛行動の調査を行った。いずれも、wavingで雌を招く求愛行動が見られ、ペア形成の様式に基本的な差は無かった。wavingのフォ-ムには種間の差はあったが、Ucaのように類別化出来なかった。wavingの活発な時期と全く行わない時期が個体毎に繰り返され、活発な時期には、体色が白く変化した。これは温帯・亜熱帯の同属のチゴガニやミナミチゴガニでは起こらないので、熱帯のIlyoplaxの特徴と考えられる。これら3種が、Ilyoplax属の祖先種に近いか否かについて判断するためには、熱帯に生息する他種をもう少し調べることが必要と思う。Uca属について、本年はU.tetragononの求愛行動を調べた。本種のwavingのフォ-ムは、roseaやlacteaの中間を示し、ペア形成のあり方もroseaとlacteaのタイプの両方が見られ、roseaがオリジンという仮説と両立することが判明した。また、本種では抱卵中の雌が雄とペア形成を行うことが普通に見られ、雄がその雌をガ-ドし、ゾエアを放出後交尾が行われ、さらに交尾後ガ-ドを産卵まで続けることが明らかになったことなど、これまで知られていなかった事実をいくつか明らかにすることが出来た。Uca属やIlyoplax属の行動進化を、系統的相互関係ばかりでなく、生活史適応、すなわち陸上への適応の程度に関連して検討することを試みた。両属を含むスナガニ科を主な対象とし、生息地の環境特性ならびに形態・生理に関する諸形質のデ-タを収集した。鰓数はスナガニ科では、8対で安定しているイワガニ科に較べて変異が多い、Uca属とIlyoplax属ではそれぞれ47対、68対であった。また肺のティンパナはイオンの能動輸送の場として機能していないが、クチクラの性質に基づくイオンあるいは水の透過性に種間での差が認められた。また空気中から酸素を取り込むメカニズムを中心とした鰓の形態的な面と機能的な面からの、この問題に対するアプロ-チは現在進行中である。

遺伝標識として、10種の酵素蛋白の構造を支配する13遺伝子座を使い、変異の検索は水平式澱粉ゲル電気泳動法によった。種間の遺伝的差異を定量することによって、種間の系統的相互関係を推定し、それに基づいて行動の種間比較をするのが目的である。lacteaを含むCeluca亜属はroseaを含むDeltuca亜属や他の亜属から早い時期に分岐し、系統的にかなり離れていることがわかった。(Celuca亜属ーDeluca亜属ではD=0.912)。この結果から、インド・西太平洋地域で、Celuca亜属が他の亜属とともに種分化したという考え方には疑問がある。Celuca亜属(本亜属に含まれる大部分の種は新大陸に分布)よりもむしろインド・西太平洋に分布が限られ、本亜属に行動が比較的近いAmphiuca亜属との比較が今後の課題として残った。Ilyoplax属については、1990,91年の結果をまとめて次に記す。2.1990年度:タイ・プケット島・アオタンケンおよびアオナンバ-にて、8月翌年3月まで行った。Ilyoplax属について、Uca属と類似した生息場所を占めるが、求愛行動の種間の変異がUca属とくらべて少ない。本属の種分化を検討するための基礎的な資料を得ることが目的で、前年から引き続いて、I.orientalis,delsmain,gangeticaの3種を対象として、求愛行動の調査を行った。いずれも、wavingで雌を招く求愛行動が見られ、ペア形成の様式に基本的な差は無かった。wavingのフォ-ムには種間の差はあったが、Ucaのように類別化出来なかった。wavingの活発な時期と全く行わない時期が個体毎に繰り返され、活発な時期には、体色が白く変化した。これは温帯・亜熱帯の同属のチゴガニやミナミチゴガニでは起こらないので、熱帯のIlyoplaxの特徴と考えられる。これら3種が、Ilyoplax属の祖先種に近いか否かについて判断するためには、熱帯に生息する他種をもう少し調べることが必要と思う。Uca属について、本年はU.tetragononの求愛行動を調べた。本種のwavingのフォ-ムは、roseaやlacteaの中間を示し、ペア形成のあり方もroseaとlacteaのタイプの両方が見られ、roseaがオリジンという仮説と両立することが判明した。また、本種では抱卵中の雌が雄とペア形成を行うことが普通に見られ、雄がその雌をガ-ドし、ゾエアを放出後交尾が行われ、さらに交尾後ガ-ドを産卵まで続けることが明らかになったことなど、これまで知られていなかった事実をいくつか明らかにすることが出来た。Uca属やIlyoplax属の行動進化を、系統的相互関係ばかりでなく、生活史適応、すなわち陸上への適応の程度に関連して検討することを試みた。両属を含むスナガニ科を主な対象とし、生息地の環境特性ならびに形態・生理に関する諸形質のデ-タを収集した。鰓数はスナガニ科では、8対で安定しているイワガニ科に較べて変異が多い、Uca属とIlyoplax属ではそれぞれ47対、68対であった。また肺のティンパナはイオンの能動輸送の場として機能していないが、クチクラの性質に基づくイオンあるいは水の透過性に種間での差が認められた。また空気中から酸素を取り込むメカニズムを中心とした鰓の形態的な面と機能的な面からの、この問題に対するアプロ-チは現在進行中である。スナガニ科の2属、UcaとIlycplaxを対象に選んだ。社会行動を種間で比較研究することによって、社会進化を解明するために必要な資料を得る。
磁気遮蔽型高温超伝導限流器の多機能化に関する研究

電力システムの高信頼性・高性能化に向けて系統の多重連繋化等が行なわれているが、これは一方で事故時の短絡電流を増大し系統の信頼性を損なうという性格をもっている。そのため短絡電流を抑制する限流器が必須のものとして強く求められるようになった。現在、様々なタイプの超伝導限流器が取り上げられているが、構造が簡単で信頼性が高い等の理由で磁気遮蔽型超伝導限流器が最も多く研究されている。この限流器はアセアブラウンボベリ(ABB)社が特許出願をしたが、筆者らも独立に考案しほぼ同時期に我が国で学会発表した。その後多くの機関が研究に参画し、試作器が系統試験されるまでになっている。しかし、限流電流は定格電流の10倍程度と大きいため特性は十分でない。我々はこれまでにアクテイブ制御方式を提案してそれらが改善できることを明らかにしてきた。限流器は通常、短絡電流を所定の電流値に抑制できること、および速やかに再閉入できることの2機能が必須であるが、後者の課題は全く未解決で、その早期解決が強く要請されている。また、限流器は系統にとって必須ではあるが稀な事故時のみ使用され、それ以外は極低温に冷却してただ待機しているだけである。そのため通常時にも利用できる何らかの有用な機能の付加は非常に意義がある。以上の背景の下に本計画では磁気遮蔽型超伝導限流器について、多機能化(SVC--無効電力補償装置-機能等の付加)、限流及び超伝導復帰特性の高性能化、並びに小型冷凍機(クライオクーラ)による伝導冷却方式の可能性に関する研究を行った。本報告はこれらの成果について詳述した。本年度は、1.高性能化(磁気遮蔽型超伝導限流器の再閉入特性の向上)、2.多機能化(高速可変リアクトル機能の付与)の2点に関して研究を行い、以下の成果を得た。高性能化の研究に関して、種々の形状の薄板状超伝導体(材料:BSCCO2223)について液体窒素の冷却熱流束の非線形性、磁束流抵抗の磁界及び温度依存性、臨界電流の温度依存性等を考慮して詳細な熱解析および実験を行い、系統故障を模擬した大電流を印加しときの超伝導体の初期温度上昇、電流遮断後の冷却過程等を検討した。その結果、超伝導体の温度上昇はほとんど冷却表面積に依存しないが、冷却特性はそれに大きく依存するという知見を得た。特に、最高上昇温度が液体窒素の核沸騰領域内に止まるかそれを超えて膜沸騰領域に突入するかで電流遮断後の冷却特性に大きな差が生じることが分かった。これらの知見に基づき迅速な超伝導復帰の可能な超伝導磁気遮蔽体の設計を行い、限流器モデルを試作した。多機能化の研究に関して、磁束流状態の制御法を検討した。これまで提案してきた超伝導磁気遮蔽体に巻線したトロイダルコイルに数kHzの交流電流を印加する制御法は1ms以下の迅速な制御には適しているが、磁束流抵抗を広範囲に変化させるためにはさらに工夫が必要である。そこで、迅速な冷却が可能で、かつ磁束流抵抗も大幅に変化できるように薄板リング状超伝導体の間に薄膜加熱体を挟み込み固着する方法を考案し、それを用いて前記限流器モデルを試作した。現在、本モデルによる限流インピーダンスのアクテイブ可変制御実験に着手している。両者の方法を組み合わせることにより迅速性とインピーダンスの広範囲変化を実現できると考えている。さらに、多機能化の一環として磁気遮蔽体の伝導冷却に着目して安定性等について基礎的検討を行った。限流器は通常、短絡電流を所定の電流値に抑制できること、および速やかに再閉入できることの2機能が必須であるが、後者は全く未解決である。また、限流器は年間高々数回あるかないかの系統故障時のみ使用され、それ以外は極低温に冷却してただ待機しているだけである。

そのため通常時にも利用できる有用な機能の付与は重要である。以上の背景の下に本年度は次の2課題に関して研究を行った。(1)磁気遮蔽型超伝導限流器の高性能化:速やかな限流動作および超伝導復帰が可能な限流器の設計指針を得る。(2)磁気遮蔽型超伝導限流器の多機能化:通常時に利用できる有用な機能の附与を目指す。(1)項に関して、液体窒素浸漬冷却方式と伝導冷却方式の2種類の試作限流器により限流動作及びそれ以降における超伝導磁気遮蔽体リングの過渡特性、及び実際の運転状況のシミュレーション実験を行った。これらのデータを総合して速やかな限流動作および超伝導復帰が可能な限流器の設計指針を示した。また、限流動作開始から再閉入までの全プロセスにわたる限流特性シミュレーション法を開発した。(2)項に関して、高速可変リアクトル機能の発現に有効なアクテイブ制御法の研究を行った。可変リアクトルモードで連続運転中の超伝導薄板の温度分布を測定・解析し、可変制御の迅速性(応答性)、発生したリアクタンスの時間安定性、可変制御範囲等を明らかにした。本モードで運転中に短絡故障が発生した場合を想定して迅速な限流動作への移行、その解除、本モードへの再復帰に関する一連の特性について実験および解析を行った。これらのデータを総合して、通常時に利用できる静止型無効電力補償(SVC)機能を付与する設計見通しを得た。
ラグビー競技における頭頚部外傷予防の取り組み

ラグビー競技は頭頚部外傷の発生頻度が多いスポーツである。疫学調査によって主な発生機序はタックルであることが明らかになったが、その原因や予防についての議論や研究は未だ十分でない。近年ボールを持って走る選手の進行方向を頭部で遮るタックル(逆ヘッドタックルと呼称)は、頭頚部外傷の発生頻度がおよそ30倍高いことが示された。そこで本調査の目的はこのようなタックルの発生要因を試合映像を元に様々な観点から検証し、逆ヘッドタックルの1発生に関連する要因と2カテゴリー別発生頻度の調査から、外傷リスクの抽出を狙いとするものである。得られた結果はラグビー競技における頭頚部外傷の予防と啓蒙に寄与することが期待できる。
大腸菌を外来遺伝子発現宿主とする膜蛋白質解析系の構築

我々は既に大腸菌を用いた真核生物由来膜蛋白質の活性発現と構造決定が可能であることを示しており、本研究では構造と機能を解析することを目標に以下の課題を進めた。1 Arabidopsis由来のAtKUP1(KUP系)の輸送体トポロジーをアルカリフォスファターゼ遺伝子融合法で大腸菌発現系を用いて決定した。13ヶ所存在する疎水領域のうち7ヶ所は膜貫通構造を形成することが明らかとなった。高い疎水領域であるのにもかかわらず膜に貫通していない部分が存在した。この領域は一部が膜に埋まってイオン輸送孔を形成している可能性が推定された。2我々は既に植物AtHKT1(HKT系)のトポロジーを大腸菌発現系を用いて決定している。この結果が真核細胞でも同様であるかを明らかにするために、FLAG抗体認識部位を5カ所、糖鎖修飾部位を7カ所創出した後、動物の発現系およびイヌの膵臓由来の膜小胞を用いて検討した。この結果、大腸菌で決定したトポロジーとすべての点で一致しAtHKT1は8回膜貫通構造を有すること証明した。この決定したAtHKT1の膜貫通構造は他のグループが報告している10回貫通構造とは異なる結果となった。我々の構造モデルは複数の方法で導き出したことから信憑性がより高いと考えている。3 AtHKT1はアフリカツメガエル卵母細胞では検出できないK^+輸送能が大腸菌発現系では観察される。この理由としてAtHKT1に存在する一カ所のN型糖鎖修飾が関係している可能性がある。糖鎖修飾機能をもつ真核細胞発現系とそれを持たない大腸菌発現の差異がイオン選択性に影響を与えている可能性を検討した。糖鎖非修飾に残基置換したAtHKT1変異蛋白質を卵母細胞で発現させてイオン電流を膜電位固定法で調べたところ糖鎖修飾はイオン透過性には関与しないことがわかった。大腸菌は酵母や動物細胞よりもサイズが小さいため、K^+の要求性が小さくてAtHKT1は大腸菌のK^+取込み活性欠損変異を相補できたと考えている。酵母や動物の膜蛋白質発現系を補う別の蛋白質解析系としても有効であることを示すことができた。
細胞表面酸性多糖が織りなす微小糖鎖空間による神経機能調節機構の解明

ポリシアル酸はシアル酸が8-400残基縮重合した構造の総称で、胎児脳の神経細胞接着分子(NCAM)を特異的に修飾する。成体脳ではその大部分が消失するが、海馬や嗅球といった神経新生の盛んな領域に発現が継続している。ポリシアル酸の機能として反接着作用が知られていたが、我々はポリシアル酸が自身に神経機能を制御する分子、BDNF、FGF2,ドーパミンなどを結合し、その機能を制御しうることを明らかにしてきている。本研究では、(1) polySiaによる神経作用因子の保持・放出機構の解明、(2) poySiaの"質と量"を制御する生合成機構の解明、(3) polySiaと統合失調症などの精神疾患との関わりの解明をすすめること目指した。(1)に関してはpolySiaが、自身の質と量を調節することにより、神経作用因子を保持状態を制御することがわかった。またその受容体への受け渡し機構には、より高親和性受容体への直接受け渡し、共受容体への間接的な受け渡し、polySia鎖の構造変化による受け渡しなど、さまざまな機構が働いていることが初めて明らかになった。(2)では、polySiaの質と量を制御する機構としてポリシアル酸転移酵素(ST8SIA2)に着目し、その変異が生合成する機構を一部明らかにした。(3)においては、統合失調症患者で明らかになったST8SIA2のSNP-7およびSNP-9の解析を正常型とあわせて行うことにより、その生合成酵素の産物の不全がpolySia鎖の不全を引き起こし、ひいては分子結合性における不全がおきることによるシグナル伝達の不具合がおこることを示した。以上の結果より、本研究において、polySia鎖がつくり出す細胞膜近傍における空間において、自身の分子結合性により細胞機能を制御していること、このpolySia鎖の生合成は高度の制御されていることが強く示唆された。25年度が最終年度であるため、記入しない。脊椎動物脳に偏在するポリシアル酸(polySia)は主に神経細胞接着分子(NCAM)を修飾する酸性多糖である。polySiaは胎児期の脳に一過的に発現して、その巨大な排除体積によってNCAMによる細胞接着を阻害する反接着作用をもち、その作用によって神経発達や脳機能を正常に保つと考えられてきた。しかし近年、成体脳においても、神経新生が起こる領域である海馬や嗅球ではpolySiaの発現が持続し、精神疾患や神経変性疾患においてその量が増減することが見いだされ、成体脳におけるpolySiaの機能も注目されている。我々はこれまでに、polySiaが様々な神経作用因子と特異的に相互作用することを世界で初めて見いだし、反接着作用と異なる新たなpolySiaの機能として、神経作用因子を細胞表面に保持し、その機能を正負に制御する役割を提唱している。本研究はpolySiaによる新しい神経機能制御機構としての仮説を証明し、その制御機構の破綻と精神疾患や精神活動の異常との関係を解明することにある。本年度は、FGF2とポリシアル酸の結合性に関して、HSとFGF2との結合性と詳細に比較検討を行うことにより、その結合状態が異なることを明らかにした。また、統合失調症患者由来の酵素が産生するポリシアル酸鎖の化学構造を解析した。あわせて表面プラズモン共鳴法により、BDNFやFGF2に対する分子結合力について解析した。その結果、統合失調症型のポリシアル酸鎖は、正常型のポリシアル酸転移酵素が産生するポリシアル酸鎖に比べて、量と長さが損なわれること、それにより分子に対する結合力が減少することが明らかになった。
前立腺潜在癌DNAの解析

1.材料AMex(Aceton Methylbenzoate Xylene包埋)法により組織標本を作成し病理学的検索がなされたのは84例で,各症例あたり平均で20個のブロックが作成された.このうち22例(26.2%)に潜在癌が発見された.2.DNA抽出,分析AMeX包埋前立腺組織の100μ厚の切片重量は脱パラフィン前で43ー56mgであり,脱パラフィンにより平均42%減少した.同切片からphenol法で48ー65μgのDNAを回収し,その収率は0.13ー0.15%であった.回収されたDNAはアガロ-ス電気泳動法により数十kb以上の高分子を多く含むことが確認された.3.癌遺伝子増幅の検索上記により得られたDNA試料をナイロンメンブランに10μずつスポットし,ビオチン標識したDNA probeでhybridizeし,遺伝子増幅の有無を検討した.用いたprobeはcーmyc 3rd exon,cーHaーrasおよびcーKiーras癌遺伝子に対するもので,hybridizationの条件は42°C,overnight incubationで,使用したprobeの濃度はいずれも12.5μg/mlで,緩衝液は5XSSC,45%formamideを含むものである.発色はalkaliーphosphatase標識streptavidine/BCIP法を用いた.検索した全例でこれらの癌遺伝子の増幅はみられなかった。1.材料AmeX(Aceton Methylbenzoate Xylene包埋)法により組織標本を作成し病理学的検索がなされたのは現時点で69例で,各症例あたり平均で20個のブロックが作成された。平均年齢は63.9才で、このうち17例(24.6%)に潜在癌が発見された。前立腺の収集は継続中である。2.DNA抽出、分析(1)Phenol抽出法と6M guanidine法の比較組織からのDNA抽出法としてはphenol抽出法が一般的であるが、Bowtellにより6M guanidineを使用した簡便法が提唱されている。ヒト膀胱腫瘍株細胞(T24)と同白血病株細胞(HL60)を材料として用い二つの抽出法の比較を行った。Phenol法では細胞10^6個あたり8.2-8.5μg、guanidine法では5-14μgのDNAが回収され、収量には差がなかった。(2)AMeX包埋組織からのDNA抽出AMeX包理前立腺組織の100μ厚の切片は脱パラ前で43-56mgであり、脱パラにより平均42%減少した。脱パラした切片をphenol法ではproteinase K処理を、guanidine法では直接6M guanidine液による処理を行ったが後者では切片は消化されずDNA抽出は不可能であった。Phelnol法では48-65μgのDNAが得られ収率は0.13-0.15%であった。回収されたDNAはアガロ-ス電気泳動法により数十kb以上の高分子を多く含むことが確認され、癌遺伝子の検索も充分可能であることが示された。1.材料AMeX(Aceton Methylbenzoate Xylene包埋)法により組織標本を作成し病理学的検索がなされたのは84例で,各症例あたり平均で20個のブロックが作成された.このうち22例(26.2%)に潜在癌が発見された.DNA抽出,分析AMeX包埋前立腺組織の100μ厚の切片重量は脱パラフィン前で43ー56mgであり,脱パラフィンにより平均42%減少した.同切片からphenol法で48ー65μgのDNAを回収し,その収率は0.13ー0.15%であった.回収されたDNAはアガロ-ス電気泳動法により数十kb以上の高分子を多く含むことが確認された.

3.癌遺伝子増幅の検索上記により得られたDNA試料をナイロンメンブランに10μlずつスポットし,ビオチン標識したDNAprobeでhybridizeし,遺伝子増幅の有無を検討した.用いたprobeはcーmyc 3rd exon,cーHaーrasおよびcーKiーras癌遺伝子に対するもので,hybridizationの条件は42°C,overnight incubationで,使用してprobeの濃度はいずれも12.5μg/mlで,緩衝液は5XSSC,45% formamideを含むものである.発色はalkaliーphosphatase標識streptavidine/BCIP法を用いた.検索した全例でこれらの癌遺伝子の増幅はみられなかった.
がん化耐性齧歯類ハダカデバネズミ特異的ながん化抑制バリアの形成メカニズム

ハダカデバネズミ(Naked mole rat, NMR)は、マウスと同等の大きさ(平均体重35 g)ながら異例の長寿動物(平均寿命28年)であり、これまで自発的な腫瘍形成が一切認められていないというがん化耐性の特徴をもつ。本研究では、NMR個体のがん化耐性を制御すると考えられる、「NMR特異的がん化抑制バリアASIS(ARF抑制時細胞老化)」の形成機構・役割を詳細に明らかにすることを目的とした。mRNA-seqによる解析の結果、発現変動する遺伝子群、また、ASISにおけるNMR種特異的なシグナル伝達制御が明らかになった。長寿・がん化耐性齧歯類ハダカデバネズミ(Naked Mole-Rat, NMR)においては、がん抑制遺伝子ARF(Alternative Reading Frame)の発現を抑制すると細胞老化が誘導される(ASIS, ARF suppression-induced senescence)。ヒトやマウスの細胞においてARFの発現を抑制した場合には細胞老化は誘導されず、むしろ増殖シグナルを抑制できなくなることが知られており、そのことを反映するように実際多くのがんでARFの異常が報告されている。これらのことからASISは、NMRのがん化耐性の原因になっている可能性が考えられる。これまでに、ASISによって細胞老化した細胞では、INK4aを含むINK4ファミリーやp21などのCIP/KIPキナーゼの発現亢進が認めらないことが明らかとなっていた。しかしながら、細胞老化のフェノタイプが明確に現れる以前においても、これらの遺伝子の関与がないのかは不明であった。そこでARFをノックダウンしてから細胞老化が誘導されるまでの期間で、NMR線維芽細胞の経時的なサンプリングを実施し、ASIS初期に変動するタンパク質およびmRNAの発現解析を行った。その結果、INK4aやp21といった既知の細胞老化誘導因子は、ARFノックダウン後に一過的な発現亢進も認められず、ASISにおいては新規の細胞老化誘導因子が関与している可能性が強められた。この因子の探索のため、経時的にサンプリングしたサンプルからmRNA-seqを実施し、得られた結果についてGene Set Enrichment Analysisを行った。その結果、DNA傷害など従来知られている方法によって誘導される細胞老化とは、全く異なる遺伝子群の発現が亢進および抑制されていることが明らかとなった。経時的な遺伝子発現解析によって、ASISの非常に特徴的な細胞老化の様相が明らかとなっており、さらにASISの原因として考えられる候補遺伝子のリストも作成することが出来ている。ASISの経時的な遺伝子発現解析から得られた結果をもとに、ASISの原因遺伝子を同定するための実験およびASISによって引き起こされる細胞老化の意義について、引き続き解析を行っていく。幹細胞学、老化生物学、ハダカデバネズミ必要な消耗品について複数業者から相見積もりを取ったところ、予定していた金額より安い価格で購入することができた。ASISの原因遺伝子を同定するための実験およびASISによって引き起こされる細胞老化の意義の研究が発展しており、購入が必要な分子生物学的試薬・細胞培養用試薬が増加する予定であるため、消耗品費に組み込んで使用する。
学習者コーパスと連携した自動採点システムの開発と産出能力に関する測定・評価の検証

本研究の目的は、隣接分野でありながら別々に発展してきた、第二言語習得研究、学習者コーパス研究、言語テストの知見を統合して、近年注目を集めている自動採点システムの開発手順に関する提案をし、その開発過程から、学習者言語の分析、パフォーマンス評価の検証に援用可能な知見を得ることである。平成30年度前半では既存の学習者コーパスの設計基準や提供されている情報を精査し、自動採点システムを開発する上で利用可能なコーパスを選定した。日本人英語学習者の話し言葉/書き言葉のコーパスにおいて評価値が付与されたものはかなり限定されており、また、国外の学習者コーパスにおいても評価値が付与されたものは数少なかったが、ある程度信頼ができる評価値が付与された学習者コーパスは存在し、その中から、話し言葉および書き言葉の抽出方法が統一されているもの、収集上の条件が明記されているものなど、自動採点が可能なデータが含まれているものを選定した。また、同時に学習者コーパスの構築を行なっている研究と連携し、自動採点システムを開発する上で必要なデータの提供を受けた。これらは日本人英語学習者の話し言葉/書き言葉のコーパスであり、設計、データ整理の段階から研究代表者が関わっており、自動採点システム開発に利用できるデータである。平成30年度後半からこれらのデータを検証し、自動採点システムの開発を行っている。平成30年度は、日本人英語学習者(高校生)の話し言葉および書き言葉コーパスの構築に関わり、その成果を複数の学会で発表した。本研究の第1段階は国内外で公開されているまたは構築中の学習者コーパスおよびデータベースの中から、自動採点システムの構築に利用可能なのものを選定することである。今年度は、この選定作業に加え、上述のコーパス構築に関わることができ、その成果を発表した。また、大学生を対象とした話し言葉の自動採点システム開発に関する共同研究も一定の成果が見られ論文として発表するための準備を現在行っている。さらに、高校生の書き言葉コーパスの構築に関する共同研究も行っており、この成果発表の準備も現在行っている。当初の計画通りに進行している。これまで、選定した既存の学習者コーパスおよび構築に関わった学習者コーパスを用いて今後は学習者言語の特徴量において評価をよく予測するものを個別のコーパスで検証し、汎用性の高い特徴量の抽出方法を検討する。この結果をもとに汎用的な自動採点モデルを開発し、第二言語習得研究、学習者コーパス研究、言語テストそれぞれの分野において援用可能な知見を精査する。既存のコンピュータが今年度まで使用することができ、購入予定であったコンピュータを購入しなかったため、次年度以降に新たなコンピュータ購入に使用する予定である。
オリゴペプチドによる核酸高次構造の認識と制御

蛋白質による遺伝情報の発現制御過程においては、DN處上の塩基配列に対する蛋白質の識別と結合、また、その結合に伴う蛋白質、DNAの構造変化が重要を役割を果たしていると考えられる。本研究では、蛋白質中のアミノ酸部分配列のモデルとしてオリゴペプチドを採用し、核酸との相互作用を検討することによって、以下の知見を得た。原則として(Lys-X)n-Lys型のアミノ酸配列を持ち、XがGlyやAlaのような小さな残基、または、LysやArgなどの塩基性アミノ酸残基であるオリゴペプチドは、G-C塩基対からなる核酸ポリマーを右巻B型から左巻Z型に構造変換する能力を有する。これらのアミノ酸配列は、DNAの構造揺らぎ中の現れるZ型構造を特異的に認識・結合し、この構造を選択的に安定化することによって、DNAの構造変換を行なうと考えられる。一方、ウイルスPf3のコート蛋白質は、そのDNA結合領域に、他のウイルスとは著しく異なるアミノ酸配列を持つことが知られている。この特殊なアミノ酸配列は、β-シート構造を形成する能力が高く、PheやTrpなどの芳香族アミノ酸側鎖が核酸塩基と直接相互作用することによって、DNAの構造安定化と保護を行っているものと考えられる。さらに、ヒストンH1、H2BのDNA結合部位に存在するSer-Pro-Lys-lys(SPKK)の繰り返し配列の役割について検討した結果、このアミノ酸配列はA・T塩基対と特異的に認識し、塩基対内水素結合や塩基間スタッキングを弱め、DNAに二本鎖構造を暖くすることが判った。
アレルギー性疾患の発症に認められる日内変動の分子学的機構解明

アレルギー性疾患に関与する機能型ヘルパーT細胞は、産生するサイトカインの種類によってI型ヘルパーT細胞(Th1)とII型ヘルパーT細胞(Th2)とに分類されるが、アレルギー状態ではTh2細胞の割合が増大することが知られている。近年、T細胞に発現するSuppressor of Cytokine Signaling(SOCS)ファミリー分子が、Th1/Th2細胞バランスの制御に重要な役割を担っていることが明らかにされており、特にSOCS5およびSOCS3は、それぞれTh2とTh1への分化に対して抑制的に作用してアレルギー性疾患の発症に深い関わりをもつことが指摘されている。本研究はモデルマウスを対象にアレルギー症状発症の日内変動の制御機構を解明することを目的としており、リンパ球中のSOCS3/SOCS5の発現量比'には有意な日周リズムがあること、およびリンパ球からのサイトカイン産生量を指標にしたTh1/Th2細胞バランスは明瞭な日内変動を示すことを明らかにした。また、Th1/Th2細胞バランスとSOCS3/SOCS5発現量比との対応が認められたことから、SOCS遺伝子の5^'上流非翻訳領域の塩基配列について解析を行ったところ、これら遺伝子上には生体リズムを制御する時計遺伝子の応答配列が複数存在していることが確認された。そこで、時計遺伝子のひとつであるClock遺伝子変異マウスのリンパ球中におけるSOCS3/SOCS5の発現量について検討したところ、Clock遺伝子変異マウスにおいては、これら遺伝子発現の日周リズムが変容していることが認められた。以上の結果から、アレルギー性疾患発症の日内変動には、SOCS遺伝子の発現制御を介した時計遺伝子群の関与が明らかとなり、非線形混合モデルを用いた数理的解析によって、これら遺伝子発現のリズムを予測・診断することが可能になることが示唆された。アレルギー性疾患に関与する機能型ヘルパー細胞は、産生するサイトカインの種類によって1型ヘルパーT細胞(Th1)とII型ヘルパーT細胞(Th2)とに分類されるが、アレルギー状態ではTh2細胞の割合が増大することが知られている。近年、T細胞に発現するSuppressor of Cytokine Signaling(SOCS)ファミリー分子が、Th1/Th2細胞バランスの制御に重要な役割を担っていることが明らかにされており、特にSOCS5およびSOCS3は、それぞれTh2とTh1への分化に対して抑制的に作用して、アレルギー性疾患の発症に深い関わりをもつことが指摘されている。本研究はモデルマウスを対象にアレルギー症状発症の日内変動の制御機構を解明することを目的としており、これまでにリンパ球中のSOCS3/SOCS5の発現量比には有意な日周リズムがあることを見出した。また、リンパ球からのサイトカイン産生量を指標にしたTh1/Th2細胞バランスは明瞭な日内変動示し、SOCS3/SOCS5発現量比との対応が認められた。そこで、SOCS遺伝子の5'上流非翻訳領域の塩基配列について解析を行ったところ、SOCSの遺伝子上には生体リズムを制御する時計遺伝子の応答配列が複数存在していることが確認された。これらの結果から、アレルギー性疾患発症の日内変動には、SOCS遺伝子の発現制御を介した時計遺伝子群の関与が示唆された。今後は、時計遺伝子によるSOCSの発現リズム制御メカニズムの解明と、少量の血清サンプルからアレルギー症状発症の日周リズムを診断する手法について検討を行う予定である。
ドネーションに関する歴史社会学的研究

本年度は、当該研究課題実施期間の最終年度であった。そのため、年頭の研究実施計画では、2つの方針(〔1〕これまでの研究の発展的継続に並行して、〔2〕研究成果の公表をおこなってゆく)を立てていたわけだが、いずれにおいても一定の成果を収めることができた。〔1〕ドネーションの通時的/共時的比較をおこなうためのアーカイブの作成医学資料の書誌学的調査を継続しておこなった。とくに「人体」や「(生命/職業)倫理」に関する資料については、今後の医学史研究の用に供するべく、翻刻ないし資料集の作成につとめた。また、近世末期から近代にかけて、日本の医学・医療に多大な影響をおよぼしたドイツつき、医学交流史の調査・資料集の作成をすすめた。〔2〕研究成果の公表暫定的な成果を、単著(『流通する「人体」-献体・献血・臓器提供の歴史』勁草書房)として公刊した。また、当該研究課題の遂行中に派生した課題(医学史の資料論)について、論文を一編、執筆した。さらに、当該課題遂行中に培った、歴史社会学という方法論を応用し、「環境」と人間にかんする論文を一編、執筆した。ドネーション(人体の提供)にまつわる問題を歴史社会学的に捉えなおしてゆくという本課題の目的に照らし、三点にわたる研究計画を遂行した結果、以下のような知見を得た。1、ドネーションという事象の存立に関してドネーションという事象は、倫理観の衝突やシステムの自家撞着とみる以前に、「人体」の問題と捉えた方が、その存立様態を見取りやすい。試みに、提供され集積され活用される「人体」をつぶさに記述してゆくと、(1)「人体」という概念を支える技術的・制度的装置は、身体を対象化し、個々の身体間にある種の等価性をもちこむ、そのため(2)個人と身体との結びつきとは別の、身体間での結びつき、すなわち(ドネーションを語る際の基盤となる)「共有される人体」という想像力が作動する環境ができる、(3)ドネーションという事象が出来するのは、そこへ相応の言葉が付着するときからであり、(4)歴史的にみれば、それは極めて現代的な事象である、ということが見えてくる。2、ドネーションを一般化する言葉に関して上記1でふれたように、ドネーションという事象は、「共有される人体」という想像力が働くなかで身体が語られるときに現れるが、その際の言葉は、差し当たっては「人体」という概念とは隣接していなかったもの(習俗や規範など)である。現代においては、それがさまざまなかたち(「献体」・「献血」・臓器等の提供など)で「人体」と結びつき、さらにはドネーションを一般化する言葉をも生じさせている。3、歴史社会学という手法に関して「歴史」と「社会」という視野の取り方は、事象の通時的・共時的分析というのではなく、ともに広義の言説の分節に照準を合わせた、現代社会への問いの手法である。本年度の研究の成果は、以下の2点にまとめられる。1、研究で得た知見の還元本年度までの研究の成果を総括し、現代の医療・医学のアクチュアルな問題にたいする一つの参照点として、提供した。(1)中間報告書の作成まず、単著の報告書というかたちで、(『流通する「人体--献体・献血・臓器提供の歴史』・2007年2月脱稿・勁草書房より2007年7月ごろ刊行予定)。同書は、「人体」という言葉遣いがある種の社会性を具現しているという洞察のもと、流通する「人体」の記述をとおして、われわれの生きる「社会」の記述を目指したものである。具体的には、ドネーション(「人体」の流通)という事象に内在的な論理を、可能なかぎり一次資料にそって記述するとともに、ドネーションに関する(二次的な)言説の振幅をとらえ、その意味合いについても考察した。この作業をとおして、本研究の意義および本研究が今後取り組んでゆくべき課題を、あらためて確認することができた。(2)医学系学会誌の「教育」に関する特集への寄稿あわせて日本解剖学会の学会誌に、「医学生にたいする生命倫理学の教育」という観点から、献体(解剖体)の歴史を手短にまとめ、発表した。2、東京大学医学図書館所蔵の医学史料の書誌(アーカイブス)調査なお、副次的な課題となるが、本研究の課題の遂行に並行して、医学史研究の基盤ともなる史料の書誌学的な研究を、おもに東京大学医学図書館においておこなった。これによって、本研究課題の遂行上、今後も必要となってくる、近世・近代/医学文書という特殊な資料へのリテラシーを、いっそう向上させることができた。〔2〕研究成果の公表

暫定的な成果を、単著(『流通する「人体」-献体・献血・臓器提供の歴史』勁草書房)として公刊した。また、当該研究課題の遂行中に派生した課題(医学史の資料論)について、論文を一編、執筆した。さらに、当該課題遂行中に培った、歴史社会学という方法論を応用し、「環境」と人間にかんする論文を一編、執筆した。
近世京都町人の人口データベースを用いた社会経済史的分析

歴史人口学研究において、これまでデータが乏しく研究の進んでいなかった大都市の人口について、近世後期京都の宗門人別改帳を素材に研究を進めている。本課題開始以前、すでに28町99冊の史料のデータベースを完成していたが、23年度、24年度の作業によりさらに2町154冊の史料を追加し、データベースの大幅な拡充をはかることができた。データベース化にあたっては、大学院でトレーニングを受けた者をアルバイトとして1名雇用し、史料上の疑問点について徹底的な洗い出しを行った。このクリーニング作業にはほぼ1年間を必要としたが、データベースの精度はきわめて高いものになり、様々な応用研究での利用が可能になったと評価できる。なお、このデータを利用して本年度、European Social Science History Conference(ヨーロッパ社会科学史会議、2012年4月、グラスゴー大学)、日本人口学会大会(2012年6月、東京大学)、SocialScienceHisitoryAssociation AnnualMeeting(社会科学史学会、2012年11月、バンクーバー)の3つの学会でそれぞれ報告を行った。データ入力担当のアルバイト作業員の熟練度が少しずつ高まることにより、作業のスピードが速まった。その結果、予想以上に早くデータベースの作成が進行している。研究成果は、国内の学会で1回、国際学会で2回の報告を行ない、その内容を明らかにするとともに、質疑応答を通して問題点の整理を行うことができた。今年度は、2013年6月に日本人口学会大会(札幌市立大学)、11月にSocial Science Hisitory Association AnnualMeeting(社会科学史学会、シカゴ)での報告がすでにアクセプトされている。これらの報告をステップとして、まずは国内の雑誌に論文を掲載するとともに、次年度以降、さらに国際的な学術誌への投稿にも取り組んでいきたい。引き続きデータベース化に関しては、アルバイトの人件費が必要となる。また、研究成果の発表のため、交通費(研究会出席のため大阪ー東京2回程度、日本人口学会での報告のため大阪ー札幌1回、Social Science Hisitory Association AnnualMeetingでの報告のため大阪ーシカゴ1回)を必要とする。近世の歴史人口学的研究において、これまでデータが乏しく研究の進んでいなかった大都市の人口について、幕末期京都の宗門人別改帳を素材に研究を進めている。現在まで、99冊28町分の史料のデータベース化を完成しており、このデータを用いて幕末期京都の出生率水準、および死亡率水準を推計する研究報告を日本人口学会(2011年6月、京都大学)、SocialScience History Association(社会科学史学会、2011年11月、ボストン)にて行った。本報告によって、幕末期京都では出生率は低く、死亡率は高い状態(速水融が提唱した「都市蟻地獄説」の状態)にあり、農村から恒常的な人口流入がなければ人口を維持出来なかったことを明らかにした。さらに本研究では、残存年数が長く、近世中期の様相をも明らかにできる京都の衣棚南町、衣棚北町の2町のデータベース化に取り組んでおり、最終的には合計30町分の宗門改帳からなる大規模データベースの完成を目指している。初年度は、紙ベースのコーディングシートの情報をエクセルファイルに移す作業を進めた。入力にあたっては、大学院レベルでデータベース作成経験のある者をアルバイトとして雇用し、コーディング上で生じたミスのクリーニングも同時に行うよう努めている。衣棚南町、衣棚北町は京都の中心、三条通に面しており、多くの奉公人を雇い入れる「大店」が立ち並ぶ町である。この2町のデータを加えることによって、大都市中心部における人口変動パターンの解明が進むことが期待される。また、本史料は「元治大火」という幕末期最大の災害の生じた時期をも含んでおり、災害後の復興過程の分析も期待できるだろう。当初は文書のマイクロフィルムからのデータベース化を想定していたが、紙ベースのコーディングシートの提供を受けることが可能となったので、前倒しでデータベース化の作業を進めることができた。史料には誤記も多く、当初予想したよりも多くのクリーニング作業が必要となっているが、2年目となる今年度はデータ入力者の熟練度の向上も期待できるので、作業のスピード上昇が見込めると思われる。

研究内容については、国内(日本人口学会)だけでなく、国際学会(Social Science History Association[ボストン]、およびEuropean Social Science History Conference[グラスゴー大学])での発表も行っている。今後さらに、研究成果を国内外の学術誌に掲載することを目指してゆきたい。今年度は、2013年6月に日本人口学会大会(札幌市立大学)、11月にSocial Science Hisitory Association AnnualMeeting(社会科学史学会、シカゴ)での報告がすでにアクセプトされている。これらの報告をステップとして、まずは国内の雑誌に論文を掲載するとともに、次年度以降、さらに国際的な学術誌への投稿にも取り組んでいきたい。今年度は2012年6月に日本人口学会大会(東京大学・駒場キャンパス)での報告を予定しており、ここまでの中間成果を総括したい。また、2012年11月にはSocial Science History Association(社会科学史学会、バンクーバー)での報告がすでにアクセプトされている。作業に関しては、追加となる2町分のデータベースの完成を急ぎたい。この2町はデータサイズがもっとも大きいので、既存のデータベースが大きく拡張されることが期待できる。また、奉公人の雇用比率が高いため、奉公人に関する様々なデータを得ることも可能である。この面での新しい研究についても進めてゆきたい。引き続きデータベース化に関しては、アルバイトの人件費が必要となる。また、研究成果の発表のため、交通費(研究会出席のため大阪ー東京2回程度、日本人口学会での報告のため大阪ー札幌1回、Social Science Hisitory Association AnnualMeetingでの報告のため大阪ーシカゴ1回)を必要とする。「現在までの達成度」に記した通り、紙ベースのコーディングシートの提供を受けることができたため、この作成費用の節減が可能となった。繰り越しとなったこの分の予算は、European Social Science History Conference(ヨーロッパ社会科学史会議、2012年4月、イギリス・グラスゴー大学)の出張費に充当している。また、引き続きデータベース化に関しては、アルバイトの人件費が必要となる。加えて、研究成果のまとめのため、新しいコンピュータおよびソフトウェアの導入を行いたい。
多年生花卉の幼若性の指標としての茎頂の大きさ

多年生花卉であるフリージアおよびダッチアイリスを実験材料として,開花に対する低温感応性を調べることでその茎頂が幼若期から花熟状態へと移行する時期を明らかにするとともに,その際の球重,分化葉数および茎頂直径の変化を調べ,これらの形態的特徴が幼若性の指標とならないかどうかを検討した.その結果,フリージアでは,茎頂直径が0.190.20mmを境として,その茎軸が幼若期から花熱状態へ移行して低温感応が可能となることを示す有効な指標となることが明らかになった.また,フリージアの球茎上では,上位節の芽ほど茎頂直径が大きく,花熟状態への移行時期は茎軸によって異なっていることが明らかとなり,従来個体レベルで考えられていた幼若性の椒念は,茎軸レベルで考えるべきであることが示された.一方,ダッチアイリスについては,幼若期にある茎頂と花熟状態にある茎頂の形態的差異は観察されず,茎頂直径についても葉分化にともなって増減を繰り返した.また,幼若期にある夏を経過する前のりん茎あるいほ910gの小球に対して,50100ppmのエチレンを数時間処理するだけで,その直後より花熟状態が成立して低温感応するようになることが示されたが,この場合にも茎頂直径の変化を含めエチレン処理による即時的な形態的変化は観察されず.幼若期から花熟状態への移行は極めて生理的な変化であることが示唆された.なお.この点に関しては現在遺伝子発現の視点から幼若性を検討中である.多年生花卉であるフリージアおよびダッチアイリスを実験材料として,開花に対する低温感応性を調べることでその茎頂が幼若期から花熟状態へと移行する時期を明らかにするとともに,その際の球重,分化葉数および茎頂直径の変化を調べ,これらの形態的特徴が幼若性の指標とならないかどうかを検討した.その結果,フリージアでは,茎頂直径が0.190.20mmを境として,その茎軸が幼若期から花熱状態へ移行して低温感応が可能となることを示す有効な指標となることが明らかになった.また,フリージアの球茎上では,上位節の芽ほど茎頂直径が大きく,花熟状態への移行時期は茎軸によって異なっていることが明らかとなり,従来個体レベルで考えられていた幼若性の椒念は,茎軸レベルで考えるべきであることが示された.一方,ダッチアイリスについては,幼若期にある茎頂と花熟状態にある茎頂の形態的差異は観察されず,茎頂直径についても葉分化にともなって増減を繰り返した.また,幼若期にある夏を経過する前のりん茎あるいほ910gの小球に対して,50100ppmのエチレンを数時間処理するだけで,その直後より花熟状態が成立して低温感応するようになることが示されたが,この場合にも茎頂直径の変化を含めエチレン処理による即時的な形態的変化は観察されず.幼若期から花熟状態への移行は極めて生理的な変化であることが示唆された.なお.この点に関しては現在遺伝子発現の視点から幼若性を検討中である.実験材料としてフリージアおよびダッチアイリスを供試し,茎頂の大きさと花芽分化に必要な低温感応可能時期との関係を解析した.フリージアでは,球根が大きいほど,休眠覚醒後の日数が経過するほど,また栽培によりシュートが発達するほど,茎頂の大きさが大きくなった.低温感応可能時期(幼若性が失われる時期)と茎頂の大きさとは密接な関係にあり,時期,球根の大きさ,茎頂の位置(芽の位置),栽培前歴に関わらず,茎頂が幼若期を脱して低温に感応できるようになる花熟時点の茎頂の大きさは,その直径が0.190.20mmの範囲にあり,茎頂の大きさが幼若期を示す有効な指標となることが分かった.一方,ダッチアイリスでも,球重が大きいほど茎頂の大きさは大きかったが,時間経過にともなって獲得される花熟状態と茎頂の大きさとの関連はみられず,この葉分化を繰り返している段階では茎頂の大きさは葉分化に伴い周期的な増減を繰り返していることが明らかとなった.また,幼若期にある小球(球重9g)は,エチレンを処理することにより花熟状態となることが明らかにされているが,エチレン処理による茎頂の大きさの即時的変化は確認できなかった.多年生花卉であるフリージアおよびダッチアイリスを実験材料として,開花に対する低温感応性を調べることでその茎頂が幼若期から花熟状態へと移行する時期を明らかにするとともに,そん際の球重,分化葉数および茎頂直径の変化を調べ,これらの形態的特徴が幼若性の指標とならないかどうかを検討した.その結果,フリージアでは,茎頂直径が0.190.20mmを境として,その茎軸が幼若期から花熟状態へ移行して低温感応が可能となることを示す有効な指標となることが明らかになった.また,フリージアの球茎上では,上位節の芽ほど茎頂直径が大きく,花熟状態への移行時期は茎軸によって異なっていることが明らかとなり,従来個体レベルで考えられていた幼若性の概念は,茎軸レベルで考えるべきであることが示された.一方,ダッチアイリスについては,幼若期にある茎頂と花熟状態にある茎頂の形態的差異は観察されず,茎頂直径についても葉分化にともなって増減を繰り返した.

また,幼若期にある夏を経過する前のりん茎あるいは910gの小球に対して,50100ppmのエチレンを数時間処理するだけで,その直後より花熟状態が成立して低温感応するようになることが示されたが,この場合にも茎頂直径の変化を含めエチレン処理による即時的な形態的変化は観察されず.幼若期から花熟状態への移行は極めて生理的な変化であることが示唆された.なお,この点に関しては現在遺伝子発現の視点から幼若性を検討中である.
アブシジン酸の生合成・代謝の特異的阻害剤の創製

活性物質の生体内における役割を明らかにする有力な方法の一つとして、その活性物質の生体内濃度を調節することができる当該活性物質の生合成・代謝系の特異的阻害剤の利用が挙げられる。この方法は、多様な植物種の任意の時期・部位における活性物質の生理機能を調べることができるという利点がある。本研究においては、植物ホルモンであるアブシジン酸の特異的生合成・代謝阻害剤の設計・化学合成・活性検定を行い、最初の阻害剤を得ることを目的として研究を行った。アブシジン酸は、生合成経路や情報伝達経路に関する研究の進展が必須な分野である。アブシジン酸生合成経路において、環境に応答することにより生体内アブシジン酸含量を制御している反応は、9-cis-epoxycarotenoid dioxygenase (NCED)により触媒される9-cis-epoxycarotenoidsの開裂反応であると報告されている。つまりこのNCEDを阻害することにより、効果的にアブシジン酸生合成を制御することができると考えられる。そこでこのNCEDを特異的に阻害すると予想される化合物の設計と合成を行い、それら化合物の阻害活性を検定した。最初にNCEDと機能、配列が似た酵素であるlignostilbene-α,β-dioxygenaseの阻害剤を、この酵素の基質の構造を模倣してこの酵素阻害剤の設計および合成を行った。次に、この研究で得られた基質と阻害剤の構造の関連性を応用して、NCED阻害剤の設計を行い、ABA生合成系におけるカロテノイドの開裂反応を阻害する化合物の創製に成功した。この阻害剤は植物体に対しても活性を示していた。一方、ABAのファゼイン酸への代謝反応を触媒する酵素遺伝子のクローニングと機能解明に成功すると同時に、ジベレリン生合成阻害剤であるテトシクラシスがこの反応を阻害することを見いだした。未だ特異的な生合成阻害剤の報告がない植物ホルモンであるアブシジン酸の特異的生合成阻害剤を得ることを目的として研究を行った。アブシジン酸は、種子の成熟、乾燥、低温などの環境応答に関与していることが示されており、その作用の重要性から生合成経路や情報伝達経路に関する研究の進展が必須な分野である。そこでアブシジン酸生合成系における鍵反応である二重結合の開裂を触媒するNCEDの阻害剤の創製を目指した。大腸菌で発現させたNCEDに対して阻害活性を有する既知のパーオキシダーゼ阻害剤のスクリーニングを行い、NCED阻害活性を有する化合物を見いだした。続いて、このNCED阻害剤であるNDGA[4,4'-(2,3-dimethyl-1,4-butanediyl)bis-1,2-Benzenediol]をリード化合物として用いた構造変換研究を行った。この化合物はアブシジン酸生合成を阻害するが、副作用として植物への薬害を有していることが欠点であった。そこで、鎖状部分の炭素骨格の変換、炭素原子のヘテロ原子への置換、フェニル環上の置換基の変換を行い、植物体を用いた活性試験に供して、NCED阻害活性を保持したままでの副作用の低減について検討した。植物は、乾燥処理や高濃度のショ糖溶液で処理することにより速やかに生合成されたアブシジン酸の効果により、気孔を閉鎖する。そこで、合成化合物で処理した気孔閉鎖条件においた植物の葉について、気孔閉鎖状態を調査して、アブシジン酸生合成阻害活性の検定を行い、さらに、すでに研究分担者らにより開発された9-cis-neoxanthin dioxygenaseのイン・ビトロ検定系を用いて直接的な合成化合物のNCED阻害活性の検定を行った結果、NCED阻害活性を有する化合物を見いだすことに成功した。