hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ジェット水流による口腔バイオフィルムの構造と菌叢への影響の定量的評価に関する研究

被験者の口腔に歯垢採取装置を3日間装着し、そのエナメル質片上にバイオフィルムを堆積させた。口腔外で歯磨剤の濾過液( Al:369.4 ppm, B:506.4 ppm, F:193.0 ppm,Sr:1216.0 ppm)に装置を1分間浸漬後、再度口腔に戻した。30分間後装置を回収し、バイオフィルムを凍結乾燥後、メタクリレートで包埋した。バイオフィルムを表層から順に薄片化し、厚さ300μmの3層の試料に分離した。酢酸緩衝液を用いて無機イオンを抽出し、フッ化物はイオン電極で、他の成分はICP-AESを用いて定量した。一部の薄片をトルイジンブルー染色し、染色面積と切片の厚さから推定したバイオマス量により濃度を補正した。その結果、ホウ酸とアルミニウムのバイオフィルムへの取り込みは確認できなかったが、フッ化物とストロンチウムはバイオフィルムの内部まで浸透することが明らかとなった。カルシウムやマグネシウムなど2価の陽イオンは、バイオフィルム内のレンサ球菌とフッ化物の結合を促進し、フッ化物の停滞性を高め、フッ化物による細菌の乳酸産生能を抑制することが知られている。ストロンチウムも2価の陽イオンであり、同様の作用を生起する可能性がある。口腔衛生学初年度(H24)に、研究実施計画に従い、化学的プラークコントロールの効果促進に対するジェット水流の有効性の検討を行った。具体的には、0.2%クロルヘキシジン溶液(CHX)への曝露がバイオフィルムに与える影響をみるため、口腔内でバイオフィルムを堆積させた一対の健全なエナメル質小片(スラブ)を350kPaのジェット水流で5秒間洗浄処理した後、一方はCHX溶液に、他方は対照として生理的食塩水に浸漬し、再び口腔内でスラブ上にバイオフィルムを堆積させた。両者のバイオフィルムの成長速度の差をみるため、試料を凍結乾燥し、表面を白金でコート後、樹脂包埋し、バイオフィルム断面の反射電子像を撮影するところまでは終了しているが、まだその解析が完了していないため。平成24年3月に所属講座の主任教授が、定年を迎える前に自己都合退職し、平成24年度に職務として行うべき教育活動や臨床での業務等が著しく増加した。そのため、計画調書作成時に想定した研究の実施等に必要となる時間の配分通りに、時間を確保し研究を遂行することができなかった。1化学的プラークコントロールの効果促進に対するジェット水流の有効性の検討ジェット水流による洗浄処理の後、新たに再生される口腔バイオフィルムを対象に、バイオマス容積やグルカンのプロファイルあるいは細菌の密度分布などから、ジェット水流による処理の下での試験薬剤への曝露がバイオフィルムに与える影響を継続して検討する。2化学的プラークコントロールとして、フッ化物を他種イオンとを同時に作用させた場合の各成分のバイオフィルム浸透性とフッ化物停滞性の検討バイオフィルム感染症のひとつであるう蝕は、継続的なフッ化物の応用下では、口腔清掃が不良であっても抑制効果が認められることから、口腔バイオフィルム中のフッ化物濃度の上昇による再石灰化の促進や細菌に対する抗酵素作用による酸産生の抑制が注目されている。局所応用によるフッ化物のバイオフィルムへの取り込みは一過性であるが、多種類のイオンを同時に作用させた場合のフッ化物停滞能についてはほとんど情報がない。
亜鉛による神経細胞アポトーシスにおける細胞内カルシウム・ホメオスタシスの役割

亜鉛によるアポトーシスのメカニズムを解明するために、視床下部神経細胞由来の細胞株であるGT1-7細胞を用いて研究を行った。亜鉛は、濃度依存的にGT1-7細胞のアポトーシスを引き起こす。これは、L型Ca2+チャネルブロッカーによって抑制されることが明らかになった。さらに、細胞内Ca2+イメージングを行った結果、亜鉛が細胞内Ca2+濃度の上昇を引き起こすことから、Ca2+ホメオスタシスの関与が示唆された。また、さらに亜鉛による神経細胞死を抑制する物質を探索した結果、カルノシン、ヒスチジン、クエン酸などが抑制することが明らかになった。そこで、DNAマイクロアレイアナリシスにより亜鉛による神経細胞死の過程で発現している遺伝子群を探索した結果、MT-2、ZnT-1などの金属結合蛋白等に加えて、さまざまな遺伝子群等の発現が増加していることが判明した。RT-PCRを用いて、これらの遺伝子の亜鉛による発現パターン、カルノシン等の抑制物質の影響を観察した結果、小胞体ストレス関連遺伝子群の発現が大きく関与していることが明らかになった。さらに、このような亜鉛のホメオスタシスに影響する因子を検討した結果、銅・亜鉛結合蛋白であるプリオン蛋白に着目し、プリオン蛋白の神経毒性に及ぼす金属の影響を検討した結果、亜鉛キレーターであるTPENがプリオン蛋白によるアポトーシスを増強することが明らかになり、プリオン病発症における金属の関与を示唆する結果が得られた。本研究により、虚血時の亜鉛が関与する神経細胞死に、細胞内Ca2+ホメオスタシスの異常が誘起する小胞体ストレスが関与することを示唆する重要な結果が得られた。これは、L型Ca^<2+>チャネルブロッカーによって抑制されることが明らかになった。さらに、細胞内Ca^<2+>イメージングを行った結果、亜鉛が細胞内Ca^<2+>濃度の上昇を引き起こすことから、Ca^<2+>ホメオスタシスの関与が示唆された。そこで、DNAマイクロアレイアナリシスにより亜鉛による神経細胞死の過程で発現している遺伝子群を探索した結果「、MT-2、ZnT-1などの金属結合蛋白等に加えて、さまざまな遺伝子群等の発現が増加していることが判明した。本研究により、虚血時の亜鉛が関与する神経細胞死に、細胞内Ca^<2+>ホメオスタシスの異常が誘起する小胞体ストレスが関与することを示唆する重要な結果が得られた。亜鉛によるアポトーシスのメカニズムを解明するために、視床下部神経細胞由来の細胞株であるGT1-7細胞およびラット海馬初代培養神経細胞を用いて研究を行った。亜鉛は、濃度依存的に神経細胞のアポトーシスを引き起こす。細胞内Ca^<2+>イメージングを行った結果、亜鉛が細胞内Ca^<2+>濃度の上昇を引き起こすことから、Ca^<2+>ホメオスタシスの関与が示唆された。

そこで、DNAマイクロアレイ解析により亜鉛による神経細胞死の過程で発現している遺伝子群を探索した結果「、MT-2、ZnT-1などの金属結合蛋白等に加えて、さまざまな遺伝子群等の発現が増加していることが判明した。RT-PCRを用いて、これらの遺伝子の亜鉛による発現パターン、カルノシン等の抑制物質の影響を観察した結果、p8、GADD34など小胞体ストレス関連遺伝子群の発現が大きく関与していることが明らかになった。さらに、このような亜鉛のホメオスタシスに影響する因子を検討した結果、銅・亜鉛結合蛋白であるプリオン蛋白に着目し、プリオン蛋白の神経毒性に及ぼす金属の影響を検討した結果、銅亜鉛が細胞毒性を限弱させることが判明した。小胞体ストレスは、虚血性神経細胞死のみならずアルツハイマー病を初め多くの神経疾患で変化することが報告されており、本研究により、これらの抑制物質が他の神経疾患の予防につながる可能性も示唆された。
バラ科サクラ属に特異な自家不和合性認識機構とその進化遺伝学的な成立過程の解明

研究4年目にあたり,また最終年度の研究で以下の実績を得た.(SLFLsのSCF複合体形成能の検証)昨年行った実験で示されたSLFLsのSCF複合体を形成能を反復実験により確認するとともに,全ゲノム情報解析から得た新たなSLFLsやSFB-LikeもS-RNaseと結合することを確認した.(形質転換実験)これまでに実験結果が得られているペチュニアに加えて,バラ科果樹の中では比較的形質転換が容易なリンゴ亜連果樹,そしてサクラ属と不和合性認識機構が似通っている可能性のある二倍体の野生イチゴを用いた形質転換実験を行っているが,不和合性形質の評価には至らなかった.(in vitroユビキチン化実験)SLFLsによるS-RNaseのユビキチン化を,前年度に引き続いて検討し,条件を変えて検証したが,これまでのところS-RNaseのユビキチン化はみられていない.(自家不和合性共通因子変異体の解析)サクラ属には,ナス科やオオバコ科では報告例のない花粉側共通因子の変異により自家和合化した個体の存在が知られている.昨年度までの実験で同定した花粉側自家不和合性共通因子の候補を評価するための抗体を作製した.(in vitro花粉管伸長試験)上記のSLFLs機能解析や共通因子の解析のためには,in vitroでの花粉管伸長試験が必須になると考えられる.そこでin vitroで不和合性反応を再現する方法について検討し,自己S-RNaseと非自己S-RNaseの培地添加により,in vivoでの不和合性反応を再現することの可能な系を確立し,その改良を行った.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。バラ科サクラ属果樹の多くは配偶体型自家不和合性を示し,栽培や育種を行う上で大きな障壁となっている.本研究では,これまでに我々が得た研究成果および他のグループが論文等で発表してきた結果に基づいて構築した自家不和合性認識反応の作業仮説を検証する形で研究を進め,サクラ属に特異な自己非自己認識の分子機構を明らかにし,さらにその進化遺伝学的な成立過程を解き明かすために立案されたものである.研究初年度にあたる本年度は,以下の実績を得た.(実験1バラ科のS遺伝子座の進化学的解析)バラ科内に異なる自家不和合性認識機構が存在する背景には,バラ科におけるS遺伝子座の進化が関与していると考えられる.そこで全ゲノム配列が公開されているリンゴ,エゾヘビイチゴ,モモの全ゲノム情報を活用して,バラ科のS遺伝子座の進化過程を解析を行い,論文報告を行った.またインターネットのデータベース上に公開されている様々な植物の全ゲノム情報を活用し,サクラ属の花粉で発現するF-box遺伝子の網羅的解析を行い,その配列情報を元に花粉F-box遺伝子の系統進化遺伝学的解析を行った.(実験2SLFLsによるS-RNaseのin vitroユビキチン化実験)SLFLsによるS-RNaseのユビキチン化を,ユビキチン抗体を用いたin vitro実験により検証したが,これまでのところS-RNaseのユビキチン化はみとめられていない.(実験3形質転換実験)SLFLsがGI候補である可能性をペチュニアを用いた形質転換実験で検証するための実験を開始した.(実験4自家不和合性共通因子変異体の解析)サクラ属に特異的に特異的にみられる花粉側共通因子の変異を同定するために,交雑分離集団を用いたゲノムシークエンス実験とmRNA-Seq解析を行った.本研究の最終目標であるサクラ属に特異な自己非自己認識の分子機構とその進化遺伝学的な成立過程の解明には至っていないが,自家不和合性認識反応の作業仮説を検証する形で研究が進展したので,おおむね順調に研究が進んでいると判断した.バラ科サクラ属果樹の多くは配偶体型自家不和合性を示し,栽培や育種を行う上で大きな障壁となっている.本研究では,これまでに我々が得た研究成果および他のグループが論文等で発表してきた結果に基づいて構築した自家不和合性認識反応の作業仮説を検証する形で研究を進め,サクラ属に特異な自己非自己認識の分子機構を明らかにし,さらにその進化遺伝学的な成立過程を解き明かすために立案されたものである.研究2年目にあたる本年度は,以下の実績を得た.(実験1バラ科のS遺伝子座の進化学的解析)バラ科内に異なる自家不和合性認識機構が存在する背景には,バラ科におけるS遺伝子座の進化が関与していると考えられる.昨年度までに,全ゲノム配列が公開されているリンゴ,エゾヘビイチゴ,モモの全ゲノム情報を活用して,S-RNase遺伝子の進化系統解析を行い,バラ科のS遺伝子座がバラ科の成立後に重複進化したことを示したが,本年度はサクラ属の花粉で発現するF-box遺伝子の網羅的解析を行い,サクラ属のS遺伝子座の進化過程を定義し,その内容を論文報告した.(実験2SLFLsのSCF複合体形成能の確認)プルダウンアッセイとqPCRにより,SLFLsがPavSSK1およびPavCul1AとSCF複合体を形成することを確認した.またバインディングアッセイによりPavSLF2が,他のSLFL1やSLFL3よりも,より多くの種類のS-RNaseと結合することを示し,SLFL2がジェネラルインヒビターとしてふさわしい性質を持つことを示した.(実験3形質転換実験)

SLFLsがGI候補である可能性をペチュニアを用いた形質転換実験で検証するための実験を開始し,予備的な結果の報告をした.(実験4SLFLsによるS-RNaseのin vitroユビキチン化実験)昨年度に引き続きSLFLsによるS-RNaseのユビキチン化を,ユビキチン抗体を用いたin vitro実験により検証したが,これまでのところS-RNaseのユビキチン化はみとめられていない本研究の最終目標であるサクラ属に特異な自己非自己認識の分子機構とその進化遺伝学的な成立過程の解明には至っていないが,自家不和合性認識反応の作業仮説を検証する形で研究が進展したので,おおむね順調に研究が進んでいると判断した.研究3年目には以下の実績を得た.(SLFLsのSCF複合体形成能の検証)昨年行った実験で示されたSLFLsのSCF複合体を形成能を反復実験により確認するとともに, PavSLF2が,より多くの種類のS-RNaseと結合することを再検証した.(形質転換実験)自家不和合性のペチュニアにサクラ属のSLFLsを導入し,形質変化を観察したが,これまで自家不和合性ペチュニアの和合化は全くみられていない.そこでペチュニアに加えて,バラ科果樹の中では比較的形質転換が容易なリンゴ亜連果樹,そしてサクラ属と不和合性認識機構が似通っている可能性のある二倍体の野生イチゴを用いた形質転換実験を開始した.(in vitroユビキチン化実験)SLFLsによるS-RNaseのユビキチン化を,前年度に引き続いて検討し,条件を変えて検証したが,これまでのところS-RNaseのユビキチン化はみられていない.(自家不和合性共通因子変異体の解析)サクラ属には,ナス科やオオバコ科では報告例のない花粉側共通因子の変異により自家和合化した個体の存在が知られている.この個体およびいくつかの関連個体を用いてgDNA-Seq解析および花粉のmRNA-Seq解析を行い,花粉側自家不和合性共通因子の候補を同定することに成功した.本研究の最終目標であるサクラ属に特異な自己非自己認識の分子機構の解明には至っていないが,進化遺伝学的な成立過程の解明に関しては重要な知見を得ている.また新たにサクラ属に特異な自家不和合性共通因子候補を同定したのでおおむね順調に研究が進んでいると判断した.研究4年目にあたり,また最終年度の研究で以下の実績を得た.(SLFLsのSCF複合体形成能の検証)昨年行った実験で示されたSLFLsのSCF複合体を形成能を反復実験により確認するとともに,全ゲノム情報解析から得た新たなSLFLsやSFB-LikeもS-RNaseと結合することを確認した.(形質転換実験)これまでに実験結果が得られているペチュニアに加えて,バラ科果樹の中では比較的形質転換が容易なリンゴ亜連果樹,そしてサクラ属と不和合性認識機構が似通っている可能性のある二倍体の野生イチゴを用いた形質転換実験を行っているが,不和合性形質の評価には至らなかった.(in vitroユビキチン化実験)SLFLsによるS-RNaseのユビキチン化を,前年度に引き続いて検討し,条件を変えて検証したが,これまでのところS-RNaseのユビキチン化はみられていない.(自家不和合性共通因子変異体の解析)
アルゴリズム的情報理論の統計力学的解釈

アルゴリズム的情報理論はコルモゴロフ複雑度の理論である。コルモゴロフ複雑度は有限2進列の圧縮時のサイズの理論限界値を与えるものである。私はこれまで、アルゴリズム的情報理論の枠組みの中で、プログラムを量子力学系のエネルギー固有状態、プログラム長をそのエネルギーと解釈することにより、これに統計力学的解釈を導入し、研究を進めて来た。これがアルゴリズム的情報理論の統計力学的解釈である。コルモゴロフ複雑度で実数の圧縮率を計測するとき、この解釈では、各種の熱力学的量の圧縮率はその温度に一致し、更に、温度1で相転移が起こる。本研究課題では、この相転移現象の機構の詳細を明らかにした。これまでの研究で私は、アルゴリズム的情報理論と統計力学を密接に関係付ける「アルゴリズム的情報理論の統計力学的解釈」を創始した。現在、私は、それに基づいて、新しい科学を創設しようと試みている。当該研究課題は、この全体構想の実現のための一環である。平成25年度は、平成24年度の研究成果として得られた、アルゴリズム的情報理論におけるルジャンドル変換の持つ数学的意味についての理解に基づいて、アルゴリズム的情報理論における解析的手法の一般的枠組みの構築に着手した。そして圧縮率に関する不動点定理に解析的手法を投入し、不動点に関する理解を深め、その成果を、平成25年9月に中国・広州で開催された国際会議The 13th Asian Logic Conference (ALC2013)で発表した(招待講演)。本研究課題は、この全体構想の実現のための一環である。私がこれまでの研究で行った、圧縮率に関する不動点定理の証明を通じて、アルゴリズム的情報理論の統計力学的解釈における熱力学的関係式の重要性が、既に明らかになっている。平成24年度は、この熱力学的関係式を手掛かりとして、アルゴリズム的情報理論と熱力学との形式的対応を、更に追及した。特に、アルゴリズム的情報理論におけるルジャンドル変換の持つ数学的性質を使用し、圧縮率に関する不動点の新しい性質を明らかにした。平成24年度は、このようにして、アルゴリズム的情報理論におけるルジャンドル変換の持つ数学的意味について、理解を深めた。統計力学はカオスと極めて深い関係にある。ニュージーランド・マッセイ大学のElena Calude博士は、本研究課題の推進のために必須であるカオス理論と計算可能性理論および理論計算機科学との関わり合いに関する専門家である。平成24年度は、特に、Calude博士を中央大学研究開発機構に招聘し、直接相対して、アルゴリズム的情報理論の統計力学的解釈に関する助言ならびに、本研究全般にわたる情報およびコメントの提供を受けた。これにより、本研究は効率よく進展し、その成果の一つとして、私は、温度T=1における1方向性から2方向性への相転移現象を理解するために、新たに、strong predictabilityの概念を導入すること出来た。この概念により、温度T=1における相転移現象の数学的および計算論的内容について、理解が大きく深まり、その成果は、現在、情報理論の国際会議に投稿中である。平成26年度は、平成25年度までに得たアルゴリズム的情報理論の統計力学的解釈におけるルジャンドル変換の役割の理解と、当該研究で導入したstrong predictabilityなどの概念に基づく相転移現象についての数学的な理解を統合し、アルゴリズム的情報理論の統計力学的解釈の相転移現象の計算論的内容と、その物理的内容について理解を深化させた。特に、アルゴリズム的情報理論の統計力学的解釈とランダウアーの原理との緊密な対応について理解を深めた。そして、統計力学一般が立脚する確率論について、熱力学における相転移現象を意識しながら根源的な考察を進めることにより、「アルゴリズム的ランダムネスによる確率概念の操作的特徴付け」を新たに導入・発展させることが出来た。これにより、アルゴリズム的情報理論の統計力学的解釈の物理的な理解が著しく進み、特に、この「アルゴリズム的ランダムネスによる確率概念の操作的特徴付け」に基づいて、統計力学が立脚する量子力学そのものの原理的な精密化に成功した。そして、この精密化に基づいて、アルゴリズム的情報理論の統計力学的解釈の今後の発展について、具体的な展望を得ることが出来た。平成26年度は、当該研究成果について、海外及び国内で積極的に発表を行い、他の研究者との交流を更に推進した。特に、研究代表者は、平成26年6月にシンガポールのNational University of Singaporeで開催された国際共同研究プログラム"Algorithmic Randomness"に招聘され、世界のアルゴリズム的情報理論の研究者との交流を深めつつ、当該研究課題を効率的に推進した。

また、国内においては、上述の「アルゴリズム的ランダムネスによる確率概念の操作的特徴付け」と、関連する成果を様々な研究集会で発表し、それらの参加者から、特に、エルゴード理論で著名なMichael S. Keane氏や、アルゴリズム的情報理論で著名なBakhadyr Khoussainov氏から絶賛を受けた。アルゴリズム的ランダムネス平成25年度は、平成24年度の研究成果として得られた、アルゴリズム的情報理論におけるルジャンドル変換の持つ数学的意味についての理解に基づいて、アルゴリズム的情報理論における解析的手法の一般的枠組みの構築に着手した。そして圧縮率に関する不動点定理に解析的手法を投入し、不動点に関する理解を深めた。更に、温度T=1における1方向性から2方向性への相転移現象を理解するために、新たに、strong predictabilityの概念を導入し、その性質を詳細に調べた。その結果、温度T=1における相転移現象の数学的及び計算論的内容について、予想外の深い理解を得ることができ、相転移現象の数学的な機構の解明が進んだ。従って、現在までの当該研究課題の実施内容は、交付申請書にほぼ記載の通りであり、研究実施計画に対する、現在までの当該研究課題の達成度は、「おおむね順調に進展している。」と評価できる。私がこれまでの研究で行った、圧縮率に関する不動点定理の証明を通じて、アルゴリズム的情報理論の統計力学的解釈における熱力学的関係式の重要性が、既に明らかになっている。平成24年度は、交付申請書に記載の通り、この熱力学的関係式を手掛かりとして、アルゴリズム的情報理論の統計力学的解釈において、熱力学との形式的対応を更に追及した。そして、この方法を通じて、アルゴリズム的情報理論におけるルジャンドル変換の持つ数学的意味を明らかした。また、やはり私のこれまでの研究により明らかになった、温度T=1における1方向性から2方向性への相転移現象を理解する手掛かりを得るために、平成24年度は、特に、strong predictabilityの概念を新たに導入し、相転移現象の数学的かつ計算論的性質を明らかにした。以上の理由により、本研究は、現在、おおむね順調に進展している。今後は、平成25年度までに得られた、アルゴリズム的情報理論の統計力学的解釈におけるルジャンソル変換の役割の理解と、当該研究で導入されたstrong predictabilityなどの概念に基づく、相転移現象についての数学的な理解を統合し、相転移現象の計算論的内容と物理的な意義を明らかにする。その上で、当該研究課題の成果に基づいて、アルゴリズム的情報理論の統計力学的解釈について、当該研究課題以降の具体的研究計画を策定し、将来の発展につなげる。特に、今後は、当該研究成果について、海外及び国内で積極的に発表を行い、海外の研究者との交流を更に深める。今後も、基本的に、平成24年度の研究実施方法を踏襲し研究を進める。平成24年度の研究成果として得られた、アルゴリズム的情報理論におけるルジャンドル変換の持つ数学的意味についての理解に基づいて、今後は、アルゴリズム的情報理論における解析的手法の構築を行う。
素粒子の相互作用及び場の理論研究

この研究計画の主たる目的は、自然の究極の構成要素を理解することと同時にそれらの構成要素を記述する理論物理学の枠組みを解明することである。この目的に向けて、本研究計画の代表者および分担者はそれぞれの研究協力者と共同で研究を進め、以下に記すような成果を挙げた。藤川は、山田篤志助手と共同して、クオークとくにトップクオークのカイラルな構造を電子陽電子対消滅の実験データに基づき分析し、非常な精度で標準模型が示唆する左巻きの構造をしていることを明らかにした。また、藤川はこの結果に基づきクオークとレプトンのベクトル型の模型を考察した。さらに、場の理論一般に関する研究としては、一般化したPauli-Villarsの定式化と藤川が以前から提案してきた共変的な正則化の関連の研究を行い、量子異常の導出等に応用した。さらに、最近では、Gribovの問題と呼ばれているゲージ場の量子論に内在する問題とBRST対称性と呼ばれる対称性の関連を考察した。山田は、素粒子論と宇宙論の境界領域において、アクシオンと呼ばれる粒子の役割についての考察を行い、一定の成果を得た。江口は、共同研究者と共に4次元時空間における超対称性を持つゲージ理論の基本的な構造を解明した。特に、Yang-Mills場自身および物質場を含む理論における共形不変性に関係した性質の明快な分析を行った。また、ゲージ場の真空の正確な記述とソリトン理論の関連を明らかにした。さらには、3とか5次元時空間における場の理論を超弦理論の成果を取り入れる形で分析した。超弦理論そのものおよび量子重力理論に関する基本的な考察も行ない、特に位相的な場の理論に基づき弦理論の力学にあまり依存しない一般的な性質を解明した。研究協力者の菅原は、超弦理論に現れる一種のソリトン解であるD-braneとよばれるものの役割について考察し新しい知見を得た。柳田は、研究協力者の井沢等と共同で超対称性をもつモデルの現象論について研究した。近年、超対称性を持つ理論についての研究が進み、superpotentialの厳密な形が計算できるようになった。この知識を超対称大統一理論に適用し、標準理論に必要とされている軽いHiggs doubletがパラメータの微調整なしに自然に得られるモデルを作り、陽子崩壊が現在の観測からの制限に抵触しない程度に抑制されることを示した。超対称理論における双対性を使い、様々なモデルを包括的に調べた結果、観測と矛盾しないものは、上記の構成においては少数のモデルに限られることがわかった。SO(10)大統一理論についても研究を行い、同様に自然に軽いHiggs doubletが出てくるモデルを構成することに成功した。また、超対称(大統一)模型における、陽子崩壊とレプトンフレーバーの破れについての研究を行った。最も単純な超対称SU(5)大統一模型は、現在の陽子崩壊の実験から非常に制限をうけていて将来のsuperKAMIOKANDE実験によってこの模型の決定的な検証がなされ得ることが分かった。右巻きニュートリノを含む超対称標準模型や最も単純な超対称SU(5)大統一模型では、μ→eνなどのレプトンフレーバーを破る現象が起こり、それが将来の実験で観測される可能性があることも分かった。さらに、超対称性の自発的な破れについての研究も行った。今まで用いられていなかったゲージ一重項の場を使うことにより、比較的複雑なカイラル理論に頼らずに、ベクトル的なゲージ理論で超対称性が動的に破れるものを構成した。また、一重項が内在するおかげで、超重力理論と組み合わせた時、宇宙論的な問題を含め、実験観測と全く矛盾しないモデルが自然に得られることを示した。なお、CERNからの訪問者は非常に有益な情報をもたらしてくれたし、また東大からのCERNへの訪問者は大きな学問的な刺激を受けたことも特記したい。

超弦理論そのものおよび量子重力理論に関する基本的な考察も行ない、特に位相的な場の理論に基づき弦理論の力学にあまり依存しない一般的な性質を解明した。研究協力者の菅原は、超弦理論に現れる一種のソリトン解であるD-braneとよばれるものの役割について考察し新しい知見を得た。柳田は、研究協力者の井沢等と共同で超対称性をもつモデルの現象論について研究した。近年、超対称性を持つ理論についての研究が進み、superpotentialの厳密な形が計算できるようになった。この知識を超対称大統一理論に適用し、標準理論に必要とされている軽いHiggs doubletがパラメータの微調整なしに自然に得られるモデルを作り、陽子崩壊が現在の観測からの制限に抵触しない程度に抑制されることを示した。超対称理論における双対性を使い、様々なモデルを包括的に調べた結果、観測と矛盾しないものは、上記の構成においては少数のモデルに限られることがわかった。SO(10)大統一理論についても研究を行い、同様に自然に軽いHiggs doubletが出てくるモデルを構成することに成功した。また、超対称(大統一)模型における、陽子崩壊とレプトンフレーバーの破れについての研究を行った。最も単純な超対称SU(5)大統一模型は、現在の陽子崩壊の実験から非常に制限をうけていて将来のsuperKAMIOKANDE実験によってこの模型の決定的な検証がなされ得ることが分かった。右巻きニュートリノを含む超対称標準模型や最も単純な超対称SU(5)大統一模型では、μ→eνなどのレプトンフレーバーを破る現象が起こり、それが将来の実験で観測される可能性があることも分かった。さらに、超対称性の自発的な破れについての研究も行った。今まで用いられていなかったゲージ一重項の場を使うことにより、比較的複雑なカイラル理論に頼らずに、ベクトル的なゲージ理論で超対称性が動的に破れるものを構成した。また、一重項が内在するおかげで、超重力理論と組み合わせた時、宇宙論的な問題を含め、実験観測と全く矛盾しないモデルが自然に得られることを示した。なお、CERNからの訪問者は非常に有益な情報をもたらしてくれたし、また東大からのCERNへの訪問者は大きな学問的な刺激を受けたことも特記したい。本年度の研究計画の一つは、LEPの実験結果からより精密な理論的解析を進めていくことである。特に、Zボゾンの崩壊幅は宇宙の暗黒物質を形成する可能性の高い、中性で安定な粒子の存在を探る上で有用である。山田が現在研究している超弦理論に基づくE6超対称模型には、そのような粒子が含まれ、LEPの実験結果、従来の加速器実験を念頭においた研究で成果を得つつある。この模型は欧州原子核機構のEllis教授、Zwirner教授らも研究しており、山田は自らの研究について彼らと意見交換を行った。また藤川は、フェルミオンを含む系での指数定理の研究に伴って、無限個のベクトル相互作用する新たなフェルミオンを持つ理論を示唆し、質量の軽いものがLEP、LHC等で発現される可能性を指摘した。また他の研究計画として可解模型を通した場の理論の研究、特に一次元長距離相互作用を持つ模型、量子重力、行列模型についての詳しい解析がある。
子どもの歴史認識に果たす歴史年表の役割に関する教科教育学的研究

(1)本年度は、子どもの発達段階と、歴史年表を介した紀年認識(Chronological cognition)との相関関係に関して、(A)区切られた時間の誕生とその認識論的意義、(B)通年紀年法と断代紀年法による年の表記の並存的関係と歴史認識行為との関係、(C)歴史教育と歴史年表の関係、(D)現在、世界で最も洗練された歴史年表を作成し続けているのは、日本だけである。欧米においては、歴史教育が史料の取り扱い方に力点を置いた1950年代以降姿を消し、歴史における年代把握が軽視され始めた経緯、(E)なぜ日本の歴史年表が洗練されているかというと、それは、現在の日本の歴史年表が、古代中国の歴史家司馬遷に始まる年表と、15世紀以降になって初めて誕生する西洋の年表、の二つのルーツを統合したものだからであること、の5点を解明した。(2)7月30日から8月12日にかけて、本研究に関わる資料調査及び専門家によるレビューを、スイスのエラノス研究所で行った。(3)8月13日から16日にかけて、ウプサラ大学(スウェーデン)で行われた「20世紀における歴史学の評価に関する国際会議」で、"The Two Historiographical Cultures in 20th Century Japan"と題して、本研究の成果の一部を研究発表した。(5)日本学術振興会及び河川環境管理財団の助成により、12月8-10日、山梨大学で「西暦2000年:世界的視野より見た紀年認識」と題する国際研究集会を主催し、海外からの出席者15名を含む40名の参加者で討議を行った。"Coating the Years with Meaningful Names"と題して、本国際学会の基調講演を行い、本研究の成果の一部を発表した。(1)学校教育で使用されてきた歴史年表及び関連資料の調査を行い、これまで使われてきた学校用歴史年表の収集と、それが社会科(歴史)でどのように使用されてきたかに関する二次資料及び研究文献の収集を行った。(2)西暦に代表される「連続的時間による認識」と、古代・中世・近代に代表される「区切られた時間による認識(Compartmentalized Time)」が、子どもの歴史認識形成にどのように関わっているかについて、質問紙案の原案を作成し、その有効性を検討した。(3)国際歴史教育学会の年次集会で、日本における歴史年表について説明し、諸外国からの出席者の、それに対する意見を聴取した。(1)平成9年度に作成した「連続的時間による認識」と「区切られた時間による認識」が、子どもの歴史認識形成にどのように相関しているかについて、のアンケートを、89人に実施した。(2)アンケートを整理し、子どもが歴史学習の中で、どのような形で時間認識を獲得しているかについて、分析を進めている。(3)アンケートとは別に、以下の4つの国際会議で研究発表及び講演を行った。いずれも、本研究の一部を含む発表である。(3-2) 5月25日、ウプサラ大学(スウェーデン)で、"The Historical Culture in Modern Japan"と題する講演を行った。(3-4) 11月5日、時間論に関するアムステルダム国際会議(アムステルダム大学、オランダ)で、"The East Asian Chronology in Compartive Perspective"と題する講演を行った。
大脳皮質抑制性神経結合の生理学的、形態学的解析

大脳皮質の投射ニューロンが電気生理学的にある程度一様な細胞集団だと考えられているのに対して、GABA作働性の介在細胞は、活性物質の発現パターン・樹状/軸索突起の形態・電気生理学的性質・薬物に対する反応性・シナプス伝達の周波数特性などから、非常に多数のサブタイプからなっていると考えられている。大脳皮質の重要な入力は、他の皮質と視床からの興奮性投射である。この他に、大脳基底部からのアセチルコリン、青斑核からのノルアドレナリン、縫線核からのセロトニンなどの投射があるが、これらは皮質の活動状態を調節している。これらの伝達物質は錐体細胞に直接作用するだけでなく、GABA細胞を介して間接的に錐体細胞に影響すると考えられる(文献,3)。アセチルコリンのアナログであるカルバコールや、ムスカリンが、GABA作働性シナプス伝達やGABA細胞にどのような影響があるかを脳切片標本で調べた。カルバコールやムスカリンを作用させると、錐体細胞、GABA細胞両方のGABA作働性抑制性電流の頻度と振幅が増大した。この増大は、テトロドトキシンやアトロピンで抑えられたので、ムスカリン受容体を介して、GABA細胞が興奮して錐体細胞やGABA細胞に抑制性シナプス電流が引き起こされたと考えられる。カルバコールやムスカリンをある程度持続的に脳切片標本にかけると、抑制性シナプス電流の増大のパターンには、持続的に増えているのと、0.1から0.3ヘルツの周期で上昇するものの二種類があることがわかった。この抑制性シナプス電流の増大パターンに対応して発火するGABA細胞を検索した。その結果、パルブアルミン陽性のFS(fast-spiking)細胞は、カルバコールやムスカリンによって発火せず、持続的に発火したりや、低周波で周期的に発火頻度を増大するものは、non-FS細胞の中にあることがわかった。アセチルコリン投射系は、GABA介在細胞のサブタイプごとに違う作用をおよぼし、局所回路の興奮性や周期的活動を調節していると考えられる。脳機能のシステム的理解を研究の柱として、神経回路の構築を神経結合のレベルから解析してゆくことと(構造原理)、神経回路の働きを行動と結びつけてゆくこと(機能原理)を目指して研究を行っている。研究を行っている動物の種類、脳の領域はラット前頭前野で、急性スライス標本を用いている。今回の報告までに私の行った実験は、個々の神経細胞の活動の様式とその分子メカニズムを調べる目的で、既に分類が報告されている種々の異なった神経細胞から、過分極時に電流が流れその結果細胞を脱分極させるチャンネルの有無を調べた。このチャンネルを有する細胞と有しない細胞があることが分かり、その細胞の種類、またその空間的配置に規則性のあることが示唆された。次に単一の細胞より活動電位及シナプス後電流を記録しアセチルコリン投与時にその細胞の発火パターン、シナプス後電流の振幅及頻度がどのように変化するかを調べた。記録を行った細胞の種類、細胞体の位置、軸索、樹状突起の空間的配置を調べ、得られた電気生理学的データと形態学的データとの間になんらかの関係が見られるかどうか調べ、まとめている。単一の細胞からのシナプス後電流の記録だけでは、特定の細胞間のシナプス伝達の変化を調べることは困難であるので、次にシナプス結合を持った2つの細胞から同時記録を行い、細胞の活動あるいはシナプス後電流を記録し、アセチルコリン投与を行いその変化を調べることを検討している。最近、アセチルコリン投与によるテータ波の発振を観察したが、現在アセチルコリン投与によるシナプス伝達の変化を単一の神経細胞から記録することと平行して、互いに近接して存在する2つの神経細胞(シナプス結合をしている、していないに関係なく)からシナプス後電流あるいは、活動電位を記録しその形態学的データとの関係を解析しつつある。

その結果、パルブアルミン陽性のFS(fast-spiking)細胞は、カルバコールやムスカリンによって発火せず、持続的に発火したりや、低周波で周期的に発火頻度を増大するものは、non-FS細胞の中にあることがわかった。アセチルコリン投射系は、GABA介在細胞のサブタイプごとに違う作用をおよぼし、局所回路の興奮性や周期的活動を調節していると考えられる。
p53を中心としたウイルス感染防御機構の解明

ウイルス感染時の免疫系細胞の活性化におけるIFN-IRF系の関与について、特に免疫系賦活において最も強力と考えられるToll様受容体(TLR)下流のMyD88依存的経路におけるIRFファミリー転写因子の役割について検討した。9つあるIRFsとMyD88との相互作用を蛍光エネルギー移動(FRET)を計測することにより網羅的に検討した。その結果、IRF-5やIRF-7に加え、IRF-4もMyD88と直接相互作用することが見出された。更にIRF-4はIRF-5と競合的にMyD88と結合することで、IRF-5による炎症性サイトカインの誘導を阻害することが見出された。実際IRF-4欠損マウスでは炎症性サイトカインの産生充進が見られ、正常マウスに比べTLR刺激によるショック死に感受性であった。IRF-4はTLR刺激によって発現誘導されることから、TLRシグナルにおける負の制御因子であると考えられた。このようにIRF-4が感染免疫増強における新たな標的となり得ることを示唆する所見が得られた。加えて、本研究によりIRF-1もTLR下流シグナル経路に関与することが分かった。IRF-1も同経路に関与することが既に分かっているIRFファイミリー転写因子同様にMyD88と直接相互作用することが活性化に重要であり、MyD88依存的な経路の下流でIL12p35、iNosの誘導に必須の役割を担う事が分かった。一方、IRF1はp53と共役し細胞周期を制御することが知られており、また、IRF-5はp53の標的因子であることも知られている。このような知見からp53はTLRシグナル経路において何らかの役割を担うことが示唆されるが、今後さらに検討を進めることで詳細が解明されると思われる。ウイルス感染時の免疫系細胞の活性化におけるIFN-IRF系の関与について、特に免疫系賦活において最も強力と考えられるToll様受容体(TLR)下流のMyD88依存性経路におけるIRFファミリー転写因子の役割について検討した。実際IRF-4欠損マウスでは炎症性サイトカインの産生亢進が見られ、正常マウスに比べTLR刺激によるショック死に感受性であった。一方でIRF-1がこのようなシグナル経路の下流に関与することも分かりつつある。IRF1はp53と共役し細胞周期を制御することが知られており、また、IRF-5はp53の標的因子であることも知られている。このような知見からp53のTLRシグナル経路において何らかの役割をになう可能性があり、現在検討中である。
貧困層のライフストーリーを通してのカンボジアの社会的企業の批判的研究

本研究の焦点は、元々貧困層に属していたカンボジア人が共同所有・運営するに至った社会的企業において、彼らがどのようにその能力と自信を付けていったかを探ることであった。研究の結果二つの要因が明らかになった。一つ目は、彼らの中に信頼や社会奉仕の価値観に代表される社会関係資本を意図的に形成したことであった。二つ目は、貧困層出身の複数のカンボジア人からなるマネジメント・チームの集中的な能力開発と、彼らへの計画的な権限委譲のプロセスの存在であった。また、社会的企業に関する文献のレビューを開始した。社会的企業一般に関する文献を通して、社会的企業という現象の全体像を掴み始めた。上述したように、途上国における社会的企業の文献が少ない中、EMES学会において発表された論文を通して、途上国における社会的企業の特徴及び問題点を理解した。さらにカンボジア人研究者を通して、カンボジアにおける研究を紹介してもらい、それらを読み込んだ。これらの文献を通して、途上国において(1)社会的企業は、どのような面で貧困層をエンパワーしているか、(2)社会的企業の活動に、貧困層はどの程度主体的に参加しているか、(3)社会的企業の活動は、貧困層の社会関係資本をどの程度醸成しているかが、おぼろげながら把握でき始めた。2014年度に予定している、カンボジアの社会的企業の研究者及び実務家を招いての研究会の実施に向けて、連絡等開催準備に取り掛かり始めた。この研究会を通して、カンボジアにおける社会的企業のさらに詳しい動向・現状を把握する予定である。とくにそこで得られる情報が、2014年度後半に実施を計画している実地調査のデザイン(例えば、サンプリング、調査対象となる現象の絞込み、調査手法の選択)に役立つことを期待している。2014年6月に、オーストラリア、カンボジア及び日本からの研究者及び実務家を招きセミナーを開催し、カンボジアの社会的企業の概要を掴んだ。また継続して文献レビューを行った。8月から半年ほどの在外研究期間の最初の数ヶ月を利用して、研究のフレーム作りとリサーチ・サンプルの選択を行った。その結果、貧困層に属していたカンボジア人が共同所有・運営している社会的企業のキャパシティー・ビルディング(能力開発)を本研究の焦点に絞った。そのような側面を考察することにより、本研究の当初のリサーチ・クエスチョンであった「社会的企業は、どのような面で貧困層をエンパワーしているか」、「社会的企業の活動に貧困層はどの程度主体的に参画しているか」そして「社会的企業の活動は、貧困層の社会関係資本をどの程度醸成しているか」という問いに答える。なおリサーチ・サンプルとして、2つの社会的企業を比較考察のため選んだ。在外研究期間中の後半に、延べ5週間に及ぶフィールドワークを実施した。11日間の参与観察及び50本のインタビューを行い、必要なデータを収集した。テープ起こし及びその翻訳もほぼ完了した。また暫定的な分析を行い、その分析結果を在外研究期間中に客員研究員として受け入れてくれた王立プノンペン大学の開発学部・研究科の教授会にて発表した。2015年度は、データの分析、論文の執筆、学会での口頭発表を中心に研究活動をする予定である。口頭発表におけるフィードバックを基に、論文を学術雑誌に投稿する予定である。2015年度は、データ分析と研究論文執筆を行った。そしてデータ分析のそれぞれの段階の中間成果物を、いくつかの国際学会で口頭発表した。特にInternational Society for Third-Sector Research (ISTR)Asia Pacific Regional Conferenceには、事例の一つであるSoria Moria Boutique Hotel(SMBH)の研究論文を提出した。この研究は、SMBHの外国人オーナーが、貧困層出身のカンボジア人からなるマネジメント・チームに権限を委譲し、最終的に彼らによりSMBHが継続して社会的企業として運営・所有されるに至るプロセスを解明した。まず外国人オーナーが、マネジメント・チームを含む貧困層出身の職員間に包摂的意思決定や信頼関係などの内部結束的社会関係資本と、社会奉仕の価値観という認知的社会関係資本を意識して醸成した。さらに、現地化に向けてマネジメント・チームの能力開発と、彼らへの計画的な権限と所有の移譲があった。また、もう一つの事例であるChi Phat Community-based Ecotourismの研究を、現在本の一章として執筆中である。貧困層を含む住民がトレッキングのガイドなどのサービス提供者として関わるこのコミュニティ基盤型社会的企業は、国際環境NGOの環境保全の一つの活動として始められ、支援されてきた。この事例は上述のSMBHと対照的で、住民の間の社会関係資本の形成と住民への権限委譲が不十分で、現地化が滞っていた。またこの事例の根本的なジレンマが、社会的使命(環境保全、住民の当事者意識醸成、コミュニティ・ネットワークの安定性、貧困層の社会的包摂)とビジネス的側面(収益性、市場競争、サービスの向上、意思決定の集権化)との間の緊張関係であることが明らかになった。

貧困層に属していたカンボジア人が共同所有・運営している社会的企業のキャパシティー・ビルディング(能力開発)を本研究の焦点とすることにより、本研究の当初のリサーチ・クエスチョンであった「社会的企業は、どのような面で貧困層をエンパワーしているか」、「社会的企業の活動に貧困層はどの程度主体的に参画しているか」そして「社会的企業の活動は、貧困層の社会関係資本をどの程度醸成しているか」という問いに答える研究のフレームが形成された。また、必要なデータの収集とその翻訳が完了し、暫定的な分析も行った。関連する文献のレビューもある程度進んだ。社会福祉学(コミュニティー開発、NGO、社会的企業)、地域研究(カンボジア)、教育学(成人教育)目標1:「文献レビューそして社会的企業に関する国際学会への参加を通して、途上国における社会的企業の研究および動向を把握する」:ある程度は達成されたが、とくに途上国における社会的企業の研究が萌芽期にあり、文献が少ないため、十分とは言えない。目標2:「カンボジアの社会的企業の研究者及び実務家を招いて研究会を開催する」:スケジュール調整の結果、2014年度に開催予定。研究はほぼ計画通り進行したが、7,798円の余りが出た。継続して社会的企業に関する文献をレビューする。カンボジアの社会的企業の研究者及び実務家を招いて研究会を実施する。2014年度後半の半年間のサバティカルを利用してカンボジアに滞在し、実地調査を行う。次年度の研究費用の一部として使用する予定である。当初予定していたカンボジアの社会的企業の研究家と実務家を招いての研究会の開催時期を変更したので、研究会開催にかかる費用が未執行となったため。2014年度に、カンボジアの社会的企業の研究家と実務家を招いての研究会を開催する予定にしているので、その経費に充当する。
発達障害者におけるコミュニケーション障害のメカニズム解明

発達障害者は程度の差はあれコミュニケーションの障害を有することが多く、当該疾患の社会性の障害もコミュニケーション障害の結果という解釈もできる。そこで、その基盤を明らかにすることで、学習や教育、更には社会支援に生かすことを目的とした。これまでに、状態差、個人差、評価者間の差により、これらの評価にずれが生じることを見出し、それらの統制をとった上での計測を行った。まず、理化学研究所と共同で、2者が交互に指でのタッピングを同間隔で行うという、協調タッピング課題を行った。自閉症者と対照者に対して、相手のリズムに合わせられるか、急な変動に対応できるか、自分のリズムについて、などを行動と脳波で測定した。行動レベルでは、一定リズムにあわせる課題では両群に差を認めなかったが、急な変動時に対応しないとならない課題では、自閉症群が困難であった。脳波では、相手がタッピングしている時に、前頭葉のθ波の振幅が自閉症群で大きく、相手の行動時に考えている(予測している)ことが示唆された。更に新たな課題も行った。自閉症者は視覚優位と言われるが、視聴覚の情報処理過程について、行動および脳波とN IR Sで同時計測することで比較した。視覚か聴覚かどちらかに偏りやすいが、特に視覚というわけではなく、バランスをとりにくいということがわかった。その脳内処理機構について、記憶や注意にも着眼して、引き続き、解析と考察を進めている。25年度が最終年度であるため、記入しない。そこで、その基盤を明らかにすることで、学習や教育、更には社会支援に生かすことを目的とする。これまでに、状態差、個人差、評価者間の差により、これらの評価にずれが生じることを見出し、それらの統制をとった上での計測を行っている。今年度は、理化学研究所と共同で、2者間で協調タッピング課題時の脳波測定を行った。自閉症スペクトラム障害者の成人25名、健常成人25名を招集し、各種発達障害の特性評価とその程度、認知機能、自閉症スケールなどを実施した上で行った。主として、自閉症スペクトラム障害者(ASD)とコントロールのペアーとし2者間のタッピング、そして、相手がコンピューターであることを告げずに、種々の条件のコンピューターとタッピングさせた。行動レベルでの結果は、ASDでは急な変化に対応できず、一端、リズムが乱れると途中から修正することも困難な傾向にあった。引き続き、上記課題を遂行するとともに、計測機器を増やし、心理・発達検査結果、行動データも含めて、解析も進めていく予定である。年齢、性別、認知機能をマッチングさせた、また無投薬の被験者を上記人数召集し、種々の必要な心理・発達検査、行動データ、脳波データを取得できた。自閉症のツールもADOSのフルライセンスを取得、新たな発達検査の入手、調整なども行った。脳波室の確保、マンパワーの調整などから始めたので、まずまずの達成度と考える。なお、脳波計も今年度に新たに専用のものを取得し、更に、リアルタイムの脳機能(酸素飽和度)測定のためNIRSの手配も行った。また、MRIとの同時計測の準備も整えた。脳波の解析を進め、専門家との議論のための会議を積極的に推進して、データの発表に努める。同時に、上記の会議も通して、課題を練り直し、次回のデータ収集のための被験者の召集は継続して行う。次回は、脳波のみならず、NIRSやMRIとの同時計測、また認知機能検査や記憶検査も追加を予定しているが、それらの設備の調整も迅速に行う。具体的には、NIRSは島津製作所の協力の元、既に定期的に試用を行っているが、その継続とともに、設置へ向けて調整する。更には、NIRSのメカニズムを学んで、臨床応用するための会議に参加して、基礎工学の分野と共同研究を予定している。MRIとNIRSの同時計測に関して、MRI専用のプローブを特注中である。
ミネラル欠乏ストレス時に根で機能する輸送体の包括的解析

植物は栄養飢餓に曝されると必要なミネラルを土壌から吸収して体内に分配する。この過程において複数の輸送体が協調的に機能する。本研究では、根が土壌からミネラルを取り込み導管へ排出するまでの過程で機能するタンパク質情報を細胞層ごとに取得し、包括的な理解を目指す。このために、表皮細胞特異的にGFP蛍光を発するGL2pro-GFP形質転換体からプロトプラストを調製するための実験系を確立した。蛍光活性化セルソーティング(FACS)法によりGFP蛍光を発するプロトプラストのみを回収し、タンパク質を抽出した。より多くのタンパク質を同定するために、トリプシン消化したペプチドを以下の3つの方法で分離し、質量分析にて同定した。(1)ペプチドを溶液中で等電点電気泳動により分画するOFFGEL法(2)アルカリ溶液によるペプチド分画と酸性溶液によるペプチド分画を組み合わせた2DLC法(3)2m長の分離カラムを用いたLong column法。これらの方法により合計1493タンパク質(重複なし)を同定することに成功した。これはこれまでの類似研究と比較して2倍以上の同定数であり、飛躍的な改善が見られた。次に通常培地および亜鉛、マグネシウム、カルシウムがそれぞれ欠乏した培地で生育した根の表皮細胞から単離したプロトプラストを用いてiTRAQ法により相対定量解析を行った。この解析は内鞘細胞についても行った。さらに同条件で生育した根全体(細胞層の区別なし)から単離したマイクロソーム画分を用いたiTRAQ解析を行い、各細胞層のデータと比較した。この結果、根全体では変動が見られなかったタンパク質のうち、複数のタンパク質が細胞層特異的iTRAQ解析ではミネラルストレスに応答していることが示された。このことから、本実験系が特定の細胞層のみで変動する微細なタンパク質情報を取得するための有効な手段であると考えている。24年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、植物がミネラル欠乏に陥ったときに、根が土壌からミネラルを取り込み導管へ排出するまでの過程で機能する輸送体タンパク質情報を細胞層ごと(表皮、皮層、内皮、内鞘、中心柱)に取得し、その機能を理解する。さらに個々の輸送体機能を解析した結果を統合し、複数の輸送体がどのように協調して環境変化に適応するのかを明らかにする。本年度は主に本研究を推進するための技術的な基盤整備を行った。・シロイヌナズナ根からのプロトプラスト調製とFACSによる回収の最適化過去に報告されている手法を基に、セルラーゼ濃度やプロトプラストのソート液の組成を再検討し、回収時のプロトプラストに対するダメージを軽減する方法に改善した。プロトプラストが破壊されることなく、GFP蛍光を発するプロトプラストのみを純度高く回収できる手法を確立した。・微量タンパク質同定のためのサンプル調製法と分析法の検討特に輸送体などの膜タンパク質をより多く同定するために重要となる、「タンパク質サンプルの調製法」とトリプシン消化後の「ペプチドの分離法」ついて詳細に検討し、ペプチドを溶液中で等電点電気泳動により分画するOFFGEL法が有効であることを確認した。本法では、プロトプラストから6M Urea溶液でタンパク質を抽出し、希釈後トリプシン消化する。得られたペプチドをOFFGEL法により24分画し、各画分をC18レジンにより脱塩・精製した後、質量分析する。24の分析結果を統合してデータベースサーチを行い、合計で10μg相当のペプチドサンプルを用いて、1562個のタンパク質を同定することに成功した。膜貫通領域予測サイトSOSUIでこれらを検索したところ、24%に相当する380個が1回以上膜貫通領域を持つことが明らかとなった。またC18による精製法を変えることで、回収されるタンパク質の数や種類が異なることも確認している。