hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
MR Lymphographyの有用性に関する基礎的検討

その後ラットよりリンパ節を摘出し、HEおよび鉄染色を用いて鉄粒子の分布と組織所見の関係をMRIと対比し、前年度の知見と対比してリンパ節の炎症性腫大と腫瘍性腫大との鑑別におけるAMI-227の診断的有用性を検討する。MR Lymphographyの理論的裏付けとして、まずリンパ節に網内系に取り込まれるタイプの造影剤が集積するかどうかを画像で確認するため、炎症性腫大リンパ節の作成を施行した。網内8週齢の雄Wistarラットの側腹部および上腕にFreund's complete adjuvant0.1mlを皮下注後約1-4週間で所属リンパ節の過形成性腫大が成立した。網内系に取り込まれそのT2を短縮し信号強度を低下させる超常磁性酸化鉄粒子製剤AMI-227(デキストラン被覆酸化鉄粒子、平均粒子径17-20nm:栄研化学)を、至適投与量決定のため30、40、50、60、120μmolFe/kgの各doseを各3匹ずつ、合計15匹に静注した。静注前後MRIを施行し(GE社製SIGNA1.5tesla)水平断spin echo法にて腋窩部をスキャンした。造影剤投与前、24時間後おけるリンパ節の信号強度変化をROIを設定して測定し、造影剤の取り込みによる変化量(S/N比の増減分)を計算した。MRI施行後は全例についてラットよりリンパ節を摘出し、HE染色および鉄染色を用いて造影剤粒子の分布と病理組織所見をMR画像と対比した。造影効果を各doseで対比した結果、炎症性腫大リンパ節を十分に黒化する至適投与量は40μmolFe/kg以上と考えられた。50μmolFe/kg以上の投与量で炎症性腫大リンパ節はほぼ全体が均一に黒化し、腫瘍性腫大リンパ節との鑑別の可能性が示された。現在、腫瘍性腫大リンパ節のラットモデルを作製中であり、AMI-227投与前後でMRIを施行する予定である。その後ラットよりリンパ節を摘出し、HEおよび鉄染色を用いて鉄粒子の分布と組織所見の関係をMRIと対比し、これまでの知見を対比してリンパ節の炎症性腫大と腫瘍性腫大との鑑別におけるAMI-227の診断的有用性を確認する。
シェイクスピアの原文による英語能創作の研究ー「能ハムレット」ー

シェイクスピアの英語の原文に観世流の節付をほどこし、さらに囃子や舞をつけて英語の能の台本(謡い本)を創り上げることがこの研究の目的であったが、この目的はシェイクスピアの代表的な戯曲『ハムレット』を用いて完全に達成された。さらにその成果はまもなく一冊の図書として刊行されるはこびとなった。具体的には、1.これまで実験公演『英語能ハムレット』に用いた謡曲台本の中から3種類をえらんだ。すなわち、(1)五場構成のもの(2)二場構成のもの(3)一場のみのもの2.これら3種のそれぞれに関し、能楽の専門家たちの助言を仰ぎながら検討を加え、台本として完成していった。3.特に拍子合の部分に関しては、八ツ割表を作製し、専門家の校閲を仰いだ。4.出来上った台本を改ためて,謡い・舞い・囃子・装束・道具その他あらゆる点から専門家の校閲を仰ぎ、『英語能ハムレット』の台本として完成した。5.この台本に、これまでの公演記録の中から多数の舞台写真とその他の記録をそえて、本年まもなく研究社出版株式会社から一冊の図書として刊行される予定である。以上が、研究実績の概要であるが、この研究の継続発展として、(1)上記台本による国の内外における公演、(2)他のシェイクスピア戯曲による英語能の創作がすでに考えられている。結語:シェイクスピアの原文による英語能の創作、そしてその謡曲台本の刊行という画期的な成果は国際的に大きな意味をもつものと期待する。
植物ウイルスRNA複製酵素の構造と機能の解析ならびにその抵抗性育種への応用

1.タバコモザイクウイルス(TMV)感染タバコ葉の抽出液から、TMV183Kタンパク質のRNAポリメレースドメインに対する抗体を用いたアフィニティークロマトグラフィーによって、特異的活性を有するTMV RNA複製酵素(ホロ酵素)を精製し、本酵素のアポ酵素は126Kタンパク質と183Kダンパク質とのヘテロダイマーであると推定した。一方、酵母two-hybrid法によりタバコから本酵素のヘリケースドメインと結合する有望な3種の宿主タンパク質を同定した。2.キュウリモザイクウイルス(CMV)および同属異種のラッカセイわい化ウイルス(PSV)の複製には、ともにRNA1の1aタンパク質とRNA2の2aタンパク質が必須である。相互のRNA1とRNA2を交換したシュードリコンビナントを作製して、それらの感染性を解析した結果、PSV RNA1とCMV RNA2の組合わせの場合にのみゲノムが複製することが示された。さらに、酵母two-hybrid法によりPSV 1aタンパク質のC末端領域がPSVおよびCMVの2aタンパク質のN末端領域と結合することが明らかになった。3.ムギ類萎縮ウイルス(SBWMV)の感染性cDNAクローンを用いて、RNA1にコードされたN末端側からメチルトランスフェレース領域とへリケース領域を持つ152kDaタンパク質とC末端側にさらにポリメレース領域をもつ211kDaタンパク質の翻訳様式とRNA複製能を検討した結果、211kDaタンパク質は単独でも低レベルのRNA複製能を持つが、高レベルのRNA複製には152kDaタンパク質も必須であることが示された。また、RNA2の3′末端側にコードされた高システインタンパク質がウイルス増殖に不可欠であることが明らかになった。さらに、日本株RNA1とアメリカ株RNA2とのシュードリコンビナントのみに感染性が認められた。1.タバコモザイクウイルス(TMV-OM)感染タバコ葉(品種:Xanthi)の抽出液を30,000xgで30分間遠心した後、沈殿をタウロデオキシコール酸(TDC)で可溶化し、これを100,000xgで1時間遠心した上清(S100)から、TMV 183Kタンパク質のRNAポリメラーゼドメインに対する抗体を用いたアフィニティークロマトグラフィーによって、TMV RNAポリメラーゼ(ホロ酵素)を精製した。精製酵素のPAGE解析によって、本酵素のアポ酵素は126Kタンパク質と183Kタンパク質とのへテロダイマーであると推定された。さらに、本精製酵素は(+)TMV RNAあるいはその3'末端断片(249b)を鋳型とした場合にのみ特異的に鋳型全長に対応するRNAを合成した。2.キュウリモザイクウイルス(CMV)と同属異種のラッカセイわい化ウイルス(PSV)との間でRNA1,2を相互に交換したリアソータントの感染性を解析した結果、PSV RNA1とCMV RNA2の組合わせの場合にのみ第1次感染細胞内での複製が認められたが、その後の移行は認められなかった。一方、CMVと同属異種のトマトアスパーミィウイルス(TAV)との間で、TAV RNA1,2とCMV RNA1あるいは2とを混合接種した結果、その子孫で、3′末端がTAVに置換された変異CMV RNA2や1aタンパク質に2ヶ所の変異を持つTAV RNA1が検出された。さらに、TAV 1aタンパク質とCMV 2aタンパク質は相互作用しないのに対し、TAV変異1aタンパク質はCMV 2aタンパク質と相互作用することが示された。3.ムギ類萎縮ウイルス(SBWMV)の全長cDNAクローンを構築し、そのin vitroトランスクリプトが局部感染植物と全身感染植物に対し、ウイルス粒子と同様の感染性を示すことを確認した。1.タバコモザイクウイルス(TMV)RNA

複製酵素の各ドメイン間の相互作用を調べるため、M、H、Pの各ドメインタンパク質をGSTとの融合タンパク質として大腸菌で発現させ、これらのタンパク質相互間の結合をファーウェスタン法によって解析した結果、M-P間の結合の可能性が示された。2.トマトアスパーミィウイルス(TAV)のRNA1+2とキュウリモザイクウイルス(CMV)のRNA2+3、あるいはTAVRNA1+2とCMVRNA3とのシュードリコンビナントの子孫ウイルスについて、それぞれのRNA3の3'末端非翻訳領域(3'NCR)を解析した結果、いずれの場合にもCMVRNA3の3'NCRがTAVRNAの3'NCRに組換わった分子が認められた。その組換え頻度は、CMVとTAVの相同領域での組換えよりも非相同領域での組換えの方が高く、また、その際、TAVRNAの3'NCRに存在する約20塩基のインターナルプロモーター様配列が関与している可能性が示唆された。3.ムギ類萎縮ウイルス(SBWMV)のRNA複製酵素について、MドメインとHドメインを持つ152Kタンパク質およびPドメインを併せ持つ211Kタンパク質の発現様式とウイルス増殖性との関係を、RNA1-cDNA in vitro転写産物のChenopodium quinoaに対する接種試験により調べた。その結果、211Kタンパク質はそれ単独でも、弱いウイルスRNA複製酵素活性を持つことが示された。211Kタンパク質とともに152Kタンパク質をトランスで発現させても、ウイルス増殖性に変化は見られず、両タンパク質はシスで発現されることで、ウイルスRNA複製酵素活性が高まるものと推察された。1.タバコモザイクウイルス(TMV)RNA複製酵素のH(ヘリカーゼ)ドメインと相互作用する宿主タンパク質を酵母two-hybrid法によりタバコのcDNAライブラリーから探索したところ、プロテインカイネース、プロテインホスファターゼ2C、アルギニンデカルボキシラーゼの3種が有望なタンパク質として同定された。2.キュウリモザイクウイルス(CMV)とラッカセイわい化ウイルス(PSV)の各RNA1と2を交換したシュードリコンビナントでは、PSV RNA1+CMV RNA2は複製するが、CMV RNA1+PSV RNA2は複製しない。そこで、これら各RNAの翻訳タンパク質間相互の結合部位を酵母two-hybrid法により解析した結果、両ウイルスとも自身の1aタンパク質のC末端領域と2aタンパク質のN末端領域が結合することが示されたが、PSV1aタンパク質のC末端領域とCMV2aタンパク質のN末端領域が結合するのに対して、逆の組み合わせでは結合しないことが示された。一方、プロトプラストでのノーザン解析の結果、PSV RNA1+CMV RNA2ではゲノム複製はするが、コートタンパク質翻訳に必要なサブゲノムRNAが転写されておらず、これには他の要因も関与していることが示唆された。
稲副産物を利用した地盤材料の開発による循環システムの確立

近年,環境問題の解決や社会の持続的発展を目指して,社会資本整備において地域資源を活用し,環境親和性に優れた構造材料の開発が求められている。地域資源のなかでも,稲作地域では農業副産物であるもみ殻に対する有効な活用方法の確立が求められている。本研究では,これらの課題を解決するため,もみ殻からエネルギを抽出するとともに,その副産物であるもみ殻灰の有効活用による環境親和性に優れた緑化基盤材の開発を目的とする。緑化基盤材の開発において,(1)環境親和性(二酸化炭素排出量の削減効果),(2)空隙構造と力学性能との関係,(3)空隙構造と植栽への適合性(根の発達状況)との関係の3つの性能に,もみ殻灰の置換率が与える影響を明らかにすることを試みた。また,材質評価法の構築を試み,強度指標を補完するため,多孔質材料の結合力を推定する方法を検討した。本年度は課題(2)および(3)を実施した。課題(2)において,細孔径分布試験,割裂引張強度試験および圧縮強度試験を実施し,もみ殻灰の置換率が空隙構造や力学特性に及ぼす影響を明らかにした。加えて,累積AEエネルギは多孔質材料の粒子結合力を表す指標として有効であることが明らかとなった。このことから,AE法を用いた新たな材質評価法を提示できたものと考えられる。課題(3)において,緑化基盤材の性能を検証し,開発基盤材における植栽試験を実施した。これらから,もみ殻灰の置換率の相違による空隙構造と根系の発達状況との関係を検討した。検討の結果,要求性能によって,もみ殻灰の混和の有無や混和量の最適値が異なることが明らかになった。以上,本研究では環境調和性,耐久性,植栽への適合性の3点を満たす材料設計について多孔質材料という視点にたち検討した。本研究から,地域資源の適切な循環が可能となり,環境調和に基づく農業農村環境の持続的発展に寄与できると考えられる。29年度が最終年度であるため、記入しない。稲作地域において農業廃棄物であるもみ殻の処理が課題となっている。世界全体では年間約6.8億トンのもみが排出されており,もみ殻の有効な活用方法の確立が求められている。本研究では,もみ殻灰を活用した植生導入可能な地盤材料の開発を目的としている。本研究によって地域資源の循環利用による二酸化炭素排出量の削減および地域の持続的発展に寄与できると考えられる。平成28年度では材料の環境負荷特性および材料の力学性能の2つの観点から研究を進めた。もみ殻灰を活用した地盤材料の実用化には,環境負荷を与えることなく,もみ殻灰を供給することが不可欠である。平成28年度において,1つ目の課題として,もみ殻灰の供給から材料施工までの環境負荷量を試算した。環境負荷量の解析には,実際に稼働しているもみ殻ガス化コジェネレーションシステムを事例として用いた。検討の結果,もみ殻灰の活用による環境負荷量の低減が明らかになった。2つ目の課題として,セメント改良土を対象に,従来の耐久性評価にAcoustic Emission(AE)法およびデジタル画像相関法を加え,破壊挙動を詳細に評価するとともに地盤材料の材質評価方法を検討した。検討の結果,もみ殻灰の混和によって力学性能が向上することが明らかになった。AE法の評価指標を用いることで材質評価が可能であることが示唆された。以上から,もみ殻灰は環境負荷および力学性能のどちらの観点からも有効な混和材料であることが明らかになった。平成28年度では,もみ殻ガス化コジェネレーションシステムを事例として,システムの環境負荷量を灯油換算によるエネルギ量および二酸化炭素換算量から解析した。検討の結果,ガス化プラントより残渣物として排出されるもみ殻灰を有効活用することは,エネルギを得られるだけではなく,二酸化炭素量が削減できることから環境保全により寄与することが明らかになった。セメント改良土の力学特性を圧縮強度試験から検証した。検討の結果,もみ殻灰混和によって圧縮強度が増加することが確認された。加えて,AEエネルギ解析を行うことで,もみ殻灰の混和の有無によって同一の強度であっても破壊挙動が異なることが明らかになった。以上から,AEエネルギ解析の材質評価における有効性が示唆された。

課題(2)において,細孔径分布試験,割裂引張強度試験および圧縮強度試験を実施し,もみ殻灰の置換率が空隙構造や力学特性に及ぼす影響を明らかにした。加えて,累積AEエネルギは多孔質材料の粒子結合力を表す指標として有効であることが明らかとなった。このことから,AE法を用いた新たな材質評価法を提示できたものと考えられる。課題(3)において,緑化基盤材の性能を検証し,開発基盤材における植栽試験を実施した。これらから,もみ殻灰の置換率の相違による空隙構造と根系の発達状況との関係を検討した。検討の結果,要求性能によって,もみ殻灰の混和の有無や混和量の最適値が異なることが明らかになった。以上,本研究では環境調和性,耐久性,植栽への適合性の3点を満たす材料設計について多孔質材料という視点にたち検討した。本研究から,地域資源の適切な循環が可能となり,環境調和に基づく農業農村環境の持続的発展に寄与できると考えられる。平成29年度では,開発材料の植生導入の可能性について,植生実験を実施するとともに,もみ殻灰の混和量が材料の空隙構造に与える影響を透水性および保水性の観点から検証する。耐久性評価に破壊力学指標を導入し,平成28年度の実験結果を踏まえて,地盤材料の新たな材質評価方法を検討する。29年度が最終年度であるため、記入しない。
小児歯科における医療従事者へのコミュニケーション教育の効果に関する研究

小児歯科における医療従事者へのコミュニケーション教育の効果に関する研究を行い,以下の知見が得られた。歯科医師から小児への対応における自信度調査アンケート20問を作成し,その信頼性と妥当性について検討を行い,その評価尺度の有効性を認めた。トレーニング群にはビデオテープを用いたフィードバックとロールプレーを応用した問題解決型学習を行った結果,コントロール群に比し小児への対応の自信度は高くなり有意差を認めた。2.歯科医師に対する母親とのインタビューにおけるコミュニケーション教育の効果についての検討歯科医師から母親への対応における自信度調査アンケート10問を作成し,その信頼性と妥当性について検討を行い,その評価尺度の有効性を認めた。トレーニング群にはビデオテープを用いたフィードバックとロールプレーを応用した問題解決型学習を行った結果,コントロール群に比し母親とのインタビュー時の自信度は高くなり有意差を認めた。3.歯科衛生士に対する小児のbehavior managementにおけるコミュニケーション教育の効果についての検討歯科衛生士から小児への対応における自信度調査アンケート10問を作成し,その信頼性と妥当性について検討を行い,その評価尺度の有効性を認めた。以上の結果より,小児歯科における医療従事者へのコミュニケーション教育の効果が認められた。歯科衛生士から小児への対応における自信度調査アンケート10問を作成し,その信頼性と妥当性について検討を行い,その評価尺度の有効性を認めた。小児歯科診療における小児とのコミュニケーション能力の向上を目的として,歯科医師7名に対し行動科学的トレーニングを行った。従来の講義形式の教育のみならず,ビデオテープやロールブレーを用いたシミュレーション型のトレーニングを行い,トレーニング前後の2回にわたり「小児とのコミュニケーション技能評価尺度」を実施した。そして,トレーニングを行わなかったコントロール群(歯科医師7名)と比較検討を行った。その結果,トレーニング群とコントロール群間において,1回目の平均スコアーには統計的有意差が認められなかったが,2回目の評価においてはトレーニング群の方が平均スコアーが高く,両群間に5%の危険率で有意差を認めた。小児歯科診療における保護者とのコミュニケーションに関する行動科学的トレーニングの効果について,質問紙調査法により検討を行った。正の強化による自発的行動変容を基本としたトレーニングの有効性について,コントロール群7名とトレーニング群6名の総計13名の歯科医師を対象に,トレーニング前後の2回にわたり「保護者とのコミュニケーション技能評価尺度」を実施し検討を行った。以上の事より,歯科医師に対する小児や母親とのコミュニケーション能力の向上を目的とした行動科学的トレーニングの有効性が示唆された。トレーニング群にはビデオテープを用いたフィードバックとロールプレーを応用した問題解決型学習を行った結果,コントロール群に比し小児への対応の。自信度は高くなり有意差を認めた。
貿易不均衡の解消のためのマクロ調整政策の理論的・実証的研究 -OECD : Direction of Tradeによる検討

本研究では貿易不均衡を次の三つの視点から明らかにすることを課題とした。第一に、貿易不均衡を内需拡大によって解消することの有効性をメッツラ-所得・貿易モデルを基礎に検討すること。その結果、(1)先進国間貿易モデルでは双方的な内需拡大は不均衡を必ずしも解消しない、(2)先進国・途上国間貿易モデルでは途上国側の内需拡大が長期的に有効でありうることなどが示された。本モデルはメッツラ-モデルに不均衡調整ルールを導入し、所得移転や資本移動を考慮した点が特徴である。第二に、貿易不均衡を南北経済の視点から捕らえることである。北の資本集約財に対する南の一次産品、北の寡占市場に対する南の競争市場、北の熟練労働に対する南の単純労働など南北経済には多くの異質性が存在する。その中で近年、北のイノベーションと南のイミテーションに焦点を当てた研究が注目されている。その一つとしてダットの研究を取り上げ、企業の投資行動や財市場の不均衡を含む短期・中期分析を試みた。その結果、北の中間財節約的な技術進歩が均等利潤率を低下させる可能性があるという逆説的な結果が得られた。第三に、世界の貿易不均衡をIMFのDirection of Trade Statisticsのデータを用いて実証的に検討することである。161カ国の貿易データをわが国を中心に6つの地域に分割し、1980年から1992年までの12年間の貿易マトリックス系列を作成し、貿易構造とGDPや為替レートの関係を簡単な回帰分析で検討した。最後に、阪神大震災と貿易に関わって、被災地の雇用の回復には高齢化や企業の海外進出など日本経済の構造要因が複合的に関わっていること、特に企業の海外流出と逆輸入が震災によって加速しており、これらが被災地の復興を一層困難なものにしており、この解決に福祉重視の内需拡大が重要であることを論じた。本研究初年度の平成7年度は,第一にOECDのDirection of Tradeの世界各国の貿易統計を年次別に整理するとともに,それと対応した各国の国民所得統計を整備することに当てられた。貿易統計と所得統計が必ずしも対応していないため作業に手間取っている。このデータベースは次年度には利用可能である。第二に,多数国間の貿易構造と価格形成の関連について従来の研究を検討するためにセミナーを開催して共同討議等をおこなった。第三に,平成7年の本研究の開始直前に勃発した阪神淡路大震災を取り上げて,地域経済の復興と貿易の関連について研究をおこなった。鉄鋼・機械など重化学工業の比重の高い神戸経済は7割のコンテナ・バースを破壊されるなど港湾機能は大きく低下した。香港,高雄,釜山,シンガポールとの競争で地位の低下が著しい神戸港が従来通り外貨中心で復興を計ることに展望があるのかどうかが問題である。研究結果としては,最優先すべき雇用の回復は被災者の住宅建設投資と強い関連が存在すること,高齢化社会に向かう地域の町づくりを福祉型産業育成の方向で構想すること,公的住宅建設が我が国の貿易不均衡を緩和する可能性のあること,そして政策の財政的裏付けに関しては公共投資の組み替えで対応可能であること等の検討を行い,従って神戸港の機能も外貿から内貿へ重点を切り換えることが長期的な展望につながるというものである。これに関する研究を二つの論文として発表した。本年度の研究では、第一に前年度に引き続いて南北経済の不均衡に関するマクロ動学モデル分析をおこなった。

南北経済は北の資本集約的投資財に対する南の一次産品型生産構造、北の寡占的市場に対する南の競争的市場行動、北の熟練労働に対する南の単純労働、北の労働・土地制約に対する南の資金制約、北のイノベーションに対する南のイミテーション等、多くの点で異質な経済構造を有している。本研究では北の新技術導入に焦点を当てたダット(A.K.Dutt)の研究に基づきながら、それを企業の投資行動と財市場の不均衡を許す短期・中期的分析に拡張した分析を行ない、北の中間財投入節約的な技術導入が北の利潤率の減少、南の交易条件の悪化という逆説的な結果を生む可能性があることを示した。第二に、Direction of Tradeを用いた実証研究については、世界を6つの地域に分割した貿易マトリックスを作成し、1980年から1992年までの12年間の世界経済の貿易構造の特徴と変化が明らかにされた。1985年のプラザ合意は北米を中心に日本、欧州、大洋州諸国の輸出に大きく影響したこと、工業諸国の輸出に比べ途上国、特にASEAN諸国の対OECD輸出は85年頃を境に急激に増大に転じていること等が明らかにされた。これは工業国と途上国間の輸出に長期的・構造的要因が関わっていることを示唆している。さらに輸出額の推移に及ぼすGDPや為替レートの影響について回帰分析が行われた。第三に、昨年からの継続作業として、大震災で大きな被害を受けた神戸・阪神地域の復興に対外貿易がいかなる関わりを持つかを検討した。被災地企業の弱体化と被災地の人口減少が東南アジア等からの製品輸入による価格破壊と結びつき、被災地の中小企業や自営業、小売店の経営回復を妨げていること、被災地の産業・雇用回復には貿易主導型産業育成政策から被災者の住宅や生活再建を中心においた福祉行政への切り替えが政策的に重要であること等が示された。
アルツハイマー病の発症前診断を目指した新規イメージング剤の開発

ニコチン性アセチルコリン受容体α7サブタイプ(α7 nAChR)に選択的で、かつ、高い親和性をもつことを考慮し、新規イメージング剤候補となるリガンドの分子設計を行った。(quinuclidin-3-yl) methanolを調整し、イサトン酸無水物誘導体との反応を経て、非標識化合物候補の合成を達成した。脳内には主にα4β2とα7の2種類のニコチン性アセチルコリン受容体(nAChR)が存在し、これらは認知機能に関与することが知られている。アルツハイマー病や統合失調症においてもこれらの分子の寄与が考えられ、最近、死後脳を用いた研究により、アルツハイマー病の初期段階におけるニコチン性アセチルコリン受容体α7サブタイプ(α7 nAChR)の関与が示唆された。α7 nAChRの体内動態を知るためには、適当なイメージング剤が必要だが、現在のところ開発されていない。そこで、本研究ではこれら疾患の病態解明やその定量的な評価法の確立を目指し、<7nAChRを画像化するためのイメージング剤の合成化学的研究を行い、究極的にはアルツハイマー病の発症前診断薬としての臨床応用へと展開するための研究基盤を確立することを目的とした。本年度は主に新規イメージング剤候補となるリガンドの分子設計とその合成を行った。α7 nAChRに選択的で、かつ、高い親和性をもつことが予想される低分子化合物について、合成および放射性標識の容易さ、代謝安定性、脳移行性などを考慮して最も有効であると判断される化合物を分子設計した。候補化合物の合成を行う場合、原料化合物として(quinuclidin-3-yl)methanolが最適と予想されたので、まずそのラセミ体の合成を実行した。その後の変換はイサトン酸無水物誘導体との反応を経て行い、非標識化合物候補のラセミ体合成を完了した。本年度は、まず昨年度新規イメージング剤候補となるリガンドとして分子設計し、合性したラセミの非標識化合物候補のリガンドとしての評価を行った。その結果、継続してその光学活性体の合成を行うべく、原料となるラセミ体の(quinuclidin-3-yl)methanolの供給を効率よく行うための新規合成法を探索・実行した。またさらにα7 nAChRに選択的で、高い親和性をもつことが期待される低分子化合物について、合成および放射性標識の容易さ、代謝安定性、脳移行性などを考慮して化合物の設計を引き続き行っている。アルツハイマー病や統合失調症においてもこれらの分子の寄与が考えられ、最近、死後脳を用いた研究により、アルツハイマー病の初期段階におけるニコチン性アセチルコリン受容体α7サブタイプ(α7nAChR)の関与が示唆された。α7nAChRの体内動態を知るためには、適当なイメージング剤が必要だが、現在のところ開発されていない。本年度は、まず昨年度に引き続き、新規イメージング剤候補となるリガンドの光学活性体の合成を行うべく、原料となるラセミ体の(quinuclidin-3-yl) methanolの供給を効率よく行うための新規合成法を探索・実行した。またさらにα7nAChRに選択的で、高い親和性をもつことが期待される低分子化合物について、合成および放射性標識の容易さ、代謝安定性、脳移行性などを考慮して化合物の設計を引き続き行っている。
英語の理解と産出に関する認知メカニズムの縦断的大規模調査研究

小中学生を対象にワーキングメモリの一部である言語性短期記憶における音韻ループの機能(日本語と英語の短期記憶容量、英語の非単語に関する音韻認識及び音声産出)及び中央実行系の注意機能に関するデータ分析を行い、全国組織の二つの英語教育学会で口頭発表を行った。1つは二年間に及ぶ課題研究の位置づけで、「小・中学生のワーキングメモリの認知的特徴」と題して1年間の変容の調査研究を研究分担者(齊藤智、髙木修一)と共に研究発表を行った。また、もう一つは、髙木と共に、言語性短期記憶内における小学生の英語の非単語に関する音韻認識と音声産出に関する研究を口頭発表し、その研究論文が全国の学会誌(査読有)に掲載された。また、ワーキングメモリの複数のサブコンポーネントを測定するプログラム(HUCROW)に英語版のプロクラムの植字を行った。今後、英語版を加えたHUCROWを運用するにあたり、より適切な実験協力校として複数の学校を検討した。具体的には、小学校及び中学校の英語教育の円滑な接続を想定し、同一学区の小中学校の児童及び生徒を候補に選定した。選定のポイントして、IT環境及び指導カリキュラムに着目した。HUCROWは個別にパソコンを使用して測定することから、クラス単位で一斉に利用できるパソコンの設置台数を備えた環境が前提となった。さらに、指導カリキュラムの運用にあたっては、同一学年内で指導の質・量ともに安定していることが重要である。この点で、特に、クラス毎に指導者の異なる可能性の高い小学校での英語指導においては、特に注意を払って候補の絞りこみを行った。ワーキングメモリ内の言語処理機能の中心をなす音韻ループの日本語と英語の機能及び中央実行系の注意機能の研究を実施し、小学生の音韻認識と音韻産出の特徴は英語教育の全国学会誌に研究論文として発表した。また、ワーキングメモリ内の複数のコンポーネント機能を測定するプログラムへの英語版の開発を行った。ワーキングメモリ内の複数のコンポーネント機能を測定する開発を行ったプログラムを基に母語と外国語の二言語のワーキングメモリ内の言語情報及び非言語情報の特徴を本格的に探っていく。学会での研究発表に関しては、次の通りである。小中学生を対象にワーキングメモリの一部である言語性短期記憶における音韻ループの機能(日本語と英語の短期記憶容量、英語の非単語に関する音韻認識及び音声産出)及び中央実行系の注意機能に関するデータ分析を行い、全国組織の英語教育学会である全国英語教育学会の課題研究フォーラムで発表を行った。このフォーラムは二年間に及ぶ課題研究の位置づけで、科研Bの代表者である佐久間がコーディネーター兼提案者である。初年度である2017年度において「小・中学生のワーキングメモリの認知的特徴」と題して調査研究を研究分担者(齊藤智、髙木修一)と共に研究発表を行った。また、佐久間と髙木は音韻ループに関する調査研究を全国組織の学会である小学校英語教育学会で発表を行った。研究論文に関しては、音韻ループ及び中央実行系に関して、佐久間及び髙木が査読付きの論文を発表した。さらに、ワーキングメモリの複数のサブコンポーネントを探る調査プログラムの開発において、湯澤正通氏(広島大学教授)が開発した日本語版ワーキングメモリ機能の測定プログラム(HUCROW)に英語版のプロクラムを開発するため、分担者と数回にわたり会議を開催した。具体的検討内容としては、英語のワードスパンテスト及びリスニングスパンテストの刺激語及び刺激文の作成である。このプログラム開発の大型予算として、2017年度の繰り越し金から広島大学の湯澤氏へ分配した。開発に伴い、刺激材料の選定後、その刺激語及び刺激文の妥当性を検証する為、福島県内で記憶研究に関して理解のある小学校教諭と打ち合わせを行い、小学生を対象にパイロット研究として英語版リスニングスパンテストと従来の日本語版リスニングスパンテストを実施した。

その結果、英語版のテストの語及び文で問題がないことが判明したので、HUCROWへの英語版の植字を行った。2017年度現在においては、研究計画よりも進展が遅れている。具体的には、ワーキングメモリの複数のサブコンポーネント(音韻ループ、視空間スケッチパッド及び中央実行系)等の各機能を探る調査プログラムの開発に関してである。理由は、測定にあたり、信頼性、妥当性、実用性の高い実施方法の検討に時間を要したことによる。しかしながら、結果として、広島大学の既存のプログラムを基盤にバージョンアップする形式をとることが妥当であるとの結論に達したものである。その他の研究内容であるワーキングメモリ内の音韻ループの研究においては、小中学生を対象に実験調査を行い、データ分析のもと、全国組織の英語教育学会及び国際心理学会で発表を行い、一定の成果を出している。ワーキングメモリ内の複数のコンポーネント機能を測定する開発を行ったプログラムを基に母語と外国語の二言語のワーキングメモリ内の言語情報及び非言語情報の特徴を本格的に探っていく。研究実績概要で記述した全国英語教育学会の課題研究フォーラムは二年間に及ぶもので、2018年度は継続発表として、「小・中学生のワーキングメモリの認知的特徴」と題して1年間の変容を研究分担者(齊藤智、髙木修一)と共に研究発表を行っていく。さらに、英語版を加えたHUCROWをもとに実験調査を行い、日本語(母語)と英語(外国語)の言語処理におけるワーキングメモリの複数のサブコンポーネントの機能を探っていく予定である。
時間分解高周波ＥＳＲの新展開：共振システムの開発と応用

電子スピン共鳴(ESR)法の開発が、確実に高周波数化への道を歩んでいることから、本研究では、共振システムを一新して、従来の空洞共振器(cavity)から光学共振タイプのファブリペロー(Fabry-Perot : FP)共振器に変え、高周波ESRの更なる機能性アップをめざした。これにより、薄膜の電場下の測定、発光・吸収の同時測定、生体系のin vivo測定への展開が可能になる。最初の1年半で、1.“ファブリペロー共振器の製作"、2.共振器周りの機器(光照射・発光、電場印加、試料位置調整用器具など)の整備、3.新規高周波ESR装置の性能のチェックをめざした。まず、最も大事な点は共振器の製作であるが、これに関しては以下のような結果が得られた。1)テフロン製の導波管と凹面鏡・変面鏡を用いてファブリペロー共振器を製作し、マイクロ波の共振を確認した。しかし、共振強度が十分ではなく、ESR信号を観測するには至らなかった。2)この対策として、テフロン製のフレキシブルな導波管の固定がポイントであることがわかった。3)市販のソフトによる電磁場の強度分布の計算はほぼ順調に進み、マイクロ波結合器(カップリング)の位置、光ファイバーと薄膜試料の大きさと位置について定量的な情報が得られ、次年度に組み立てるこれらの治具の製作に対して具体的な目処が立てられた。残念ながら、共振器の完成まで至らなかったので、2と3は次年度以降の仕事となった。また3月の大震災・原発事故により予定が大幅に遅れているが、何とかファブリペロー共振器を完成させて、この新規高周波ESR装置開発の仕事を完遂させたい。
多糖誘導体による不斉識別とその機構の解明

1.酵素重合法を用いて合成した分子量が比較的小さい(重合度約60)アミロース誘導体がクロロホルムに可溶であることを見い出し、光学異性体との相互作用をNMRを用いて直接観察することができた。さらに、アミロースフェニルカルバメート誘導体の溶液中での構造を調べるために、二次元NOESYの測定をミキシングタイムを様々に変えて行い、得られた隣接プロトン間の交差緩和速度の値をもとに、アミロースフェニルカルバメート誘導体の構造が左巻きの3/4らせん構造である可能性の強いことを明らかにした。この結果をもとに、アミロースフェニルカルバメート誘導体と光学異性体が相互作用しているモデルを合理的に構築することができた。2.酵素重合法を用いて調整したアミロースフェニルカルバメ一ト誘導体の還元末端を一点でシリカゲルと化学結合した充填剤を用いて、様々のラセミ体の光学分割を溶離液にクロロホルムを用いて行い、その温度依存性から光学異性体の分離における熱力学的パラメータを算出し、NMRの結果と比較検討した。さらに、分離に及ぼす温度依存性がラセミ体の構造の微妙な違いによって大きく変化することを見い出した。アンソリル基を有するアルコールの場合、温度によって、溶出順序が逆転することが明らかになった。
細包膜上でのt-PA受容体の発現とその生理学的意義の検討

Glutatione S transferase(GST)発現ベクターにt-PARをコードするcDNA断片を組込み、GSTタグとの融合タンパク質としてt-PARタンパク質を発現させた。融合タンパク質のGSTタグはproteaseによる酵素処理によって遊離させ、rt-PARを得た。このrt-PARとt-PAの結合がリガンドブロッティングによって確認され、t-PAがt-PARに結合することを明らかにした。また、IAsysを用いた相互作用解析において、t-PAと培養血管内皮細胞の結合シグナルは細胞の濃度依存性に増加した。このように固相化したt-PAに対する血管内皮細胞の特異的結合をバイオセンサーシステムで解析することが可能であった。t-PARは血管内皮細胞表面にt-PAを局在させることによってプラスミノーゲンの活性化を促進し、細胞周辺の線溶活性に影響を及ぼすと考えられた。本年度は、血管内皮細胞が発現するt-PARのアミノ酸配列をコードするcDNA断片をPCR法により増幅し、グルタチオンS-トランスフェラーゼ(glutathione S-transferase;GST)を有するタンパク質発現ベクター(pGEX-1λT)に組込んだ。t-PARタンパク質は大腸菌(BL21)において、N末端にGSTを結合した融合タンパク質として発現させた。発現ベクターにはトロンビン処理によってGSTを遊離させるArg-Glyをコードする塩基配列が含まれている。融合タンパク質はグルタチオンセファロースを用いて精製し、トロンビン処理することでGSTを遊離させた。精製の解析はSDS-PAGEを用いて行った。その結果、IPTGによりinductionした大腸菌の溶解液に融合タンパク質が存在することが確認された。また精製したt-PARはSDS-PAGE後PVDF膜に転写し、western blot法により目的のタンパク質であることが確認された。融合タンパク質のトロンビン処理によって生じたGSTはアミノ酸配列解析により同定されたので、融合タンパク質はGSTとt-PARに分離していると考えられる。さらにこのt-PARがt-PAと相互作用するか、現在検討している。次年度は、t-PARのアミノ酸配列をコードする塩基配列に変異を導入して変異体を作製し、t-PAに対するt-PARの結合部位など、t-PARの構造および機能解析を行う。さらに、t-PARcDNAを血管内皮細胞あるいはCHO細胞の細胞膜上に発現させてt-PARの細胞上での機能を解析する。rt-PARをSDS-PAGE後、PVDF膜に転写し、t-PAを用いたリガンドブロッティングによってrt-PARとt-PAの結合を確認した。
腫瘍プロモーターTPAの作用機序に関する研究

本研究は代表的な腫瘍プロモーターであるホルボールエステル(TPA)の多彩な作用がC-キナーゼ活性化をinitial eventとした一連の反応で説明しうるか否かを検討する目的で、TPA同様細胞レベルでC-キナーゼ活性化をおこすと考えられている合成ジアシルグリセロールを用い検討したものである。以下に得られた結果を研究実施計画にもとづき示す。1.TPAをマウス皮膚に塗布すると強い炎症反応が惹起されるが、合成ジアシルグリセロール、1.2-dicaprylin塗布では炎症は全く惹起されなかった。2.TPAによる表皮オルニチン脱炭酸酵素(ODC)誘導ならびに腫瘍プロモーションがC-キナーゼ阻害物質として知られるpalmitoylcarnitine(PC)で阻害されるか否かを検討したところ、TPAによるODC誘導並びに腫瘍形成のどちらもPCにより強く阻害された。しかしながら、in vitroにおいてTPAにより活性化されたC-キナーゼはPCにより阻害されなかった。つまりPCによるTPA作用の抑制が果たしてC-キナーゼ阻害によるものか否か疑問に思われる。3.HL-60細胞はTPAによりマクロファージ様細胞に分化するが合成ジアシルグリセロールである1-oleoyl-2-acetylglycerol(OAG)によっては分化誘導されない。そこでOAGと共に種々の生物活性物質を加えてみたがいずれによってもTPAの作用を再現出来なかった。4.腫瘍プロモーターの存在無しには増殖不可能な白血病細胞株(A65T細胞)における1.2-dicaprylinとOAGの作用を検討したが、いずれもTPAの作用を代行出来なかった。これらの結果は、TPAの作用にC-キナーゼ活性化以外の因子も関与している可能性を示している。ごく最近C-キナーゼにはいくつかの分子種が存在する事が報告されており、合成ジアシルグリセロールとTPAが異なるsubstrate蛋白をリン酸化している可能性も考えられる。
組立加工型産業における生産システムの展開

(1)平成11年度は、日本の組立加工型産業に属する企業の社史の調査を行って、各社の生産システムの展開過程を追うと共に、小島プレス、三菱自動車水島製作所等を訪問して聞き取り調査を行った。その結果、自動車産業における生産システムについての新たな知見を得ることが出来た。それと同時に、東京都立図書館、愛知県立中央図書館等において当該地域の生産システムについての新聞記事を収集した。(3)平成12年度は三菱重工業の長崎・下関両造船所、トヨタ自動車等を訪問して資料の所在調査と収集を行い、また、アメリカ合衆国戦略爆撃団が行った航空機企業等の機械工業についての報告書のオリジナルドラフトの解読・分析を行った。さらに、戦中・戦後の小型車メーカーとして独自の存在性を保持していた太田自動車(高速機関工業)の営業報告書を入手し、その分析も行った。(4)平成13年度は既収集資料の整理・分析を行いつつ、不足資料の収集を行った。特に前年度に収集した資料の内、三菱長崎造船所が昭和30年代初頭に日本能率協会に委託して行った生産方式についての調査報告に注目して、その分析結果を論文として作成しつつある。また、本研究の成果の内、造船業についての研究結果は、平成14年10月にトロントで開催されるThe Society for the History of Technology (SHOT)の年次大会で報告される予定である。本研究は、日本の組立加工型産業において生産方式がどのような過程を経て生み出されてきたのかを、工場レベルでの資料を基にして実証的に明らかにしようとするものである。この目的を達成するために、本年度はまずこの産業に属する企業の社史や新聞・雑誌記事等から生産方式の生成に関係する資料の発掘を行い、かなりの文献情報を収集した。それと同時に、直接関係企業を訪問して、各々の工場の生産方式について実見調査するとともに、関係者から聞き取りを行った。本年度、行った企業調査の内、とりわけ大きな成果をあげたのは三菱自動車水島製作所への実地調査であった。同所は本来三菱重工業の航空機製作工場として建設されたが、戦後、自動車の生産工場に転換され、後、三菱重工業から自動車部門が分離されて三菱自動車が設立されると、同社の中心的な工場となった。こうした歴史を持つ同製作所では、現在においても生産方式の随所に、日本的生産方式の代表ともいわれるトヨタ生産方式とは異なった原理や方式が採用されていることがみられた。これらの水島製作所でみられる生産方式の特徴点がどのようにして生じたのかは、極めて興味深い問題である。同所の工場立地のあり方がそれを規定しているのか、さらに三菱重工業という造船から出発した企業の独自的性格によるものなのか、それらを明らかにすることは今後の重要な研究課題として認識された。そこで、次年度は、こうした問題関心を中心にして、さらに分析対象を広げて行く予定である。この目的を達成するために、本年度も昨年度に引き続き、この産業に属する企業の生産方式の生成に関係する資料の発掘を行った。今年度は、文献情報としては特に戦時期の日本の組立加工型産業の生産のあり方に注目し、アメリカ合衆国戦略爆撃団が行った航空機企業等の機械工業についての報告書のオリジナルドラフトをマイクロフィルムから焼きおこし、その判読に努めた。また、それと併行して、昨年度から行っている戦中・戦後期における中京地区の機械工業についての新聞記事の収集を行うと共に、その時期に東京で自動車製造メーカーとして特異な動きを行った太田自動車(高速機関工業)についても資料の探索を行った。さらに、今年度も昨年度に続いて、機械メーカーの実地調査を行った。今年度訪問したのは、三菱重工業長崎造船所、同下関造船所、トヨタ自動車等で各々の工場の生産方式についての資料調査及び関係者からの聞き取り調査を行った。これらの企業調査の過程で、今年度は三菱重工業長崎造船所において、日本能率協会が昭和30年代前半に行った生産管理方式についての調査とそれに基づく改善活動についての社内資料の一部を発見した。この日本能率協会の調査及び改善活動については、従来、部分的にしか明らかにされていなかったもので、部分的ではあるが、今回の資料の発見によって、その実体がある程度明らかに出来ることが期待される。

日本能率協会にもこれに関する資料があるはずなので、次年度は同会の調査を行って、その発見に努め、それらを照合することで、高度成長期初頭の日本における生産方式の改善活動の実体に迫り得るものと考えている。本研究は、日本の組立加工型産業において生産方式がどのような過程を経て生み出されてきたのかを、工場レベルでの資料を基にして実証的に明らかにしようとするものである。本年度は、最終年度であるので、既収集資料の整理分析を行いつつ、研究のとりまとめを行った。ただ、その過程で、いくつかの資料を補充する必要があったので、戦中・戦後期における中京地区の機械工業についての新聞記事の追加収集を行い、また、造船業における生産管理方式の変遷を追うために、日本鋼管津製作所に赴き、聞き取り調査を実施した。この聞き取り調査では、造船業界では昭和30年代に既にトヨタ生産方式で著名な後工程引取の発想で生産システムの構築を目指した企業がいくつかあったという非常に興味深い知見を得た。この聞き取り調査は、研究末期に行ったために、既にとりまとめを行っている最終報告にどれほど取り込めるかは難しいが、今後の成果発表には十分活用できると考えられる。
重度脳障害児における共同注意機能評価尺度の作成とそれに基づく探索行動指導法の開発

重度脳障害児・者(重障児)の探索行動を効果的に指導するためには,働きかけに応じて対象児が注意の方向や強さを制御する共同注意機能が不可欠である.しかし,重障児に適用可能な評価法については十分検討されていない.本研究では,横断的・実験的検討による共同注意機能の評価尺度の作成とその発達段階に応じた探索行動指導プログラムを提案することを目的とした.1.評価尺度の作成(横断的・実験的検討):指標として,注意の時間的制御を反映する心拍(Heart Rate:HR)と注視行動を測定した.対象者は,施設入所者10名であった.測定条件は,(1)視点取得条件,(2)注視探知条件.探索行動時の注意評価に関しては,実際に教具を操作させる(3)単独操作条件,指導者が介入する(4)共同操作条件に加え,(5)観察学習条件(指導者の演示)を設定した.(3)(4)の測定では,上肢麻痺の程度によって操作が可能な者と困難な者がおり,条件設定に課題を残した.上肢の動きを伴う測定条件では,HR水準の上昇や加速反応の生起などが予想されたが,それらの変化を含めて尺度化が可能であると考えられた.今後,例数を増やして測定を行い,仮説的に想定した発達段階の妥当性について確認する必要がある.2.指導プログラムの作成(縦断的・事例的検討):訪問学級に在籍する児童6名を対象に,指導プログラムの作成と実施を試みた.実態把握には,自作の質問紙を担当教員に配布し情報を得た.授業観察を行い,探索行動の指導目標が対象児に妥当なものかを確認しながら,担当教員との共同の下指導を進めた.「豆あそび」や「打楽器を鳴らそう」では,活発な探索行動が発現し,共同注意機能に配慮した教材の提示や働きかけの有効性が確認された.対象児の麻痺の状態によって,実際の指導は大きく制限され,適切なポジショニングについて課題が残された.1.横断的・実験的検討:共同注意機能の指標として,注意の時間的制御を反映する心拍(Heart Rate:HR)指標と注視行動を測定した.HRに関しては,刺減に対する注意喚起を反映する短潜時減速反応と,注意維持を伴う外的刺激の取り入れを反映する持続的HR減速の定量的評価を行った.さらに,覚醒水準の変動を含み前述の注意の背景として機能する心理的緊張を反映する呼吸性心拍変動を取り上げた.これらの3測度は,いずれもこれまでの研究蓄積をふまえて,重障児においても測定,分析可能であった.共同注意機能の評価で特に重要となるのは,他者の行動(例えば,指差しやことばがけ)に応じた注意の切り替えの側面である.この点で,注視行動が重要となる.そのため行動評価装置を用い,VTR再生時に,観察者2名が当該行動の生起に対してスイッチを押し,電圧変化として磁気記録した.磁気記録をサンプリング間隔10ミリ秒でA/D変換後,(1,0)データに置換し,2名が一致して生起と判所した区間を,行動生起とした.これにより,他者の行動に応じた注意の切り替えがかなり高精度に検討できた.本年度は,10名の重障者を対象に,介助者介入時の期待分化形成過程を測定場面として用い,介助者の介入に伴う共同注意機能の評価を行った.10名中4名では,分化形成が認められ,共同注意機能の発現による正の介入効果が考えられた.今後は,呼吸性変動を含む総合評価を行う必要がある.また,実際の指導場面への通用が検討課題となる.2.縦断的・事例的検討:過去に探索行動の指導を行った発達水準の異なる3事例について,共同注意機能と探索行動の高次化に視点を当てて,指導経過を再整理した.これにより,指導プログラムのモデルの枠組みを得ることができた.重度脳障害児・者(重障児)の探索行動を効果的に指導するためには,働きかけに応じて対象児が注意の方向や強さを制御する共同注意機能が不可欠である.しかし,重障児に適用可能な評価法については十分検討されていない.本研究では,横断的・実験的検討による共同注意機能の評価尺度の作成とその発達段階に応じた探索行動指導プログラムを提案することを目的とした.1.評価尺度の作成(横断的・実験的検討):指標として,注意の時間的制御を反映する心拍(Heart Rate:HR)と注視行動を測定した.対象者は,施設入所者10名であった.測定条件は,(1)視点取得条件,(2)注視探知条件.探索行動時の注意評価に関しては,実際に教具を操作させる(3)単独操作条件,指導者が介入する(4)共同操作条件に加え,(5)観察学習条件(指導者の演示)を設定した.(3)(4)の測定では,上肢麻痺の程度によって操作が可能な者と困難な者がおり,条件設定に課題を残した.上肢の動きを伴う測定条件では,HR水準の上昇や加速反応の生起などが予想されたが,それらの変化を含めて尺度化が可能であると考えられた.今後,例数を増やして測定を行い,仮説的に想定した発達段階の妥当性について確認する必要がある.2.指導プログラムの作成

(縦断的・事例的検討):訪問学級に在籍する児童6名を対象に,指導プログラムの作成と実施を試みた.実態把握には,自作の質問紙を担当教員に配布し情報を得た.授業観察を行い,探索行動の指導目標が対象児に妥当なものかを確認しながら,担当教員との共同の下指導を進めた.「豆あそび」や「打楽器を鳴らそう」では,活発な探索行動が発現し,共同注意機能に配慮した教材の提示や働きかけの有効性が確認された.対象児の麻痺の状態によって,実際の指導は大きく制限され,適切なポジショニングについて課題が残された.
ATPによるミオシンとアクチンのアロステリック制御の分子機構

ミオシンとアクチンは典型的なATP駆動蛋白質であり,生体運動の要であるが,肝心のATPエネルギーが力学エネルギーに変換される仕組みが未だによく分かっていない。特に,ミオシン・アクチンが水中でヌクレオチド依存的にどんな構造状態を示すのか,ヌクレオチド状態と構造状態・エネルギー状態との関係,さらに,蛋白質周囲の水和状態はどう関与しているのか,という点が判然としない。そこで,本研究では計算機シミュレーション(MD計算)によってこれらの難題に取り組んだ。特に,ミオシンの全原子MD計算に注力し,構造状態,エネルギー状態,水和状態のヌクレオチド依存性を調査した。得られたトラジェクトリー(200ns×80本)を解析したところ,アクチン結合領域にヌクレオチド依存的な構造状態(アロステリック応答)が見えてきた。さらに,ミオシン表面の水とイオンの分布にもアロステリック応答が観測された。自由エネルギー計算にも本格的に取り組み,先述のアロステリック応答の検証に加え,レバーアームのパワーストロークは自由エネルギー的に不利な構造変化であり,水-水間の相互作用も関与していることが見えてきた。さらに,粗視化モデルを用いたMD計算によってアクチン-ミオシン間の結合定数の塩濃度依存性・温度依存性を調べたところ,従来の理解(エントロピー駆動)とは異なり,結合にはエンタルピー項(静電相互作用)が寄与していることが示された。アクチンについても大規模計算を実行してヌクレオチド依存的な構造状態を探り,アクトミオシン複合体の全原子MD計算にも着手した。これらの計算機シミュレーションにより,エネルギー変換機構の解明に欠かせないアクチン-ミオシンの結合・解離機構の物理的な理解を前進させることができた。アクチンモノマーの全原子モデルMD計算(温度310K/340K,圧力100kPaで300ナノ秒の独立なシミュレーションを32本,100ナノ秒を16本)を実行し,水溶液中での構造状態,およびそのヌクレオチド依存性を調べた。300ナノ秒時点で構造緩和が完了していないことが分かった一方,プロペラ角,およびDB-loopについて初期の結晶構造とは顕著に異なる状態に構造変化したことが分かった。平衡に達するにはさらに200ナノ秒程度の時間を要すること,またATP状態とADP状態で平均構造に相違があることが分かってきた。ミオシンについても同様に全原子モデルMD計算を実行した(温度310K,圧力100kPa,計5マイクロ秒)。アクチン結合クレフトにヌクレオチド依存的な構造変化が検出された一方,レバーアームについてはパワーストロークに対応する構造変化は観測されなかった。これらの結果をエネルギーの観点から理解するため,クレフトおよびレバーアームを反応座標としてエネルギー地形を計算した。すると,クレフトについては蛋白質分子内および溶媒分子間(溶媒は水とイオン)の相互作用エネルギーがヌクレオチド依存的な構造変化をドライブしていることが分かった。一方,パワーストロークが観測されない物理的理由がミオシンー溶媒間の相互作用エネルギーにあることが分かった。これらの結果は,ミオシンのヌクレオチド依存的な構造状態に対する水とイオンの重要性を示しているので,現在,ミオシン周囲の水の秩序構造(配向,密度分布)およびイオン分布の解析を行っている。さらに,ヌクレオチド依存的な構造状態におけるエントロピーの寄与を解明するため,アンブレラ・サンプリング法を用いた自由エネルギー地形の解析を進めている。さらに,1分子計算機実験に向け,粗視化モデルで適用可能な分子間相互作用モデルの基礎研究も行った。