hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ペルオキシソームのプリン分解酵素群の動物進化に伴う脱落機構

ALN-ALC複合体(ALNC)形成と脱落の機構を明らかにするための研究を行い、以下の実績を得た。1.両生類ALNC複合体の内、ALNサブユニットの遺伝子解析を行った。抗カエルALN抗体を用いて、カエル肝臓gtllcDNAライブラリーをスクリーニングして単一クローンを得た。塩基配列を決定し、推定されるアミノ酸配列はカエル肝より精製したALNのアミノ酸配列と一致した。2. ALN,ALCが異種蛋白として存在する魚類のALNは、生棲域によりその細胞内存在様式を異にしている。淡水魚類ではサイトゾールに存在するのに対し、海棲産では、ペルオキシソームにのみ存在している。最近我々は、魚類では、プリン分解の最終産物は尿素とグリオキシル酸であるが、このグリオキシル酸はプリン炭素の再利用の為にAlanine:glyoxylate transaminase(AGT)によってグリシンに変換されるが、この肝AGTがペルオキシソームとミトコンドリアの両オルガネラに局在していること、淡水産と海棲魚類の間では、酵素の細胞内局在性が生棲域によって異なることを明らかにした。3.ラット肝に哺乳類には存在しないと思われていたUrcidoglycollatc lyascが存在すること、Kmの濃度を高める事によって,動物が高等なほど酵素活性を失っていく事を明らかにした。4.生息環境の異なる,イワシ(海棲),チィラピア(広塩域),フナ(淡水)の肝臓よりマグネットビーズ固定化cDNAライブラリーを構築した.イワシ肝臓より精製したアラントイナーゼをSDS-PAGEを行ったのちPVDF膜に転写し,ABIのプロテインシーケンサーを用いてアミノ酸配列を決定した.その塩基配列のオリゴヌクレオチドをプライマーとしてPCRをおこない500bpのフラグメントを得た.RACE法を用いてアラントイナーゼcDNAのfull-lengthを決定した.C末端の配列より移行シグナルが,哺乳動物の他の酵素のPTS 1と比較していかなるバリエーションを持っているのか,またアラントイナーゼの細胞内分布が生息域で異なることをそれらの移行シグナルと環境と,どのように関連ずけられるのかを検索した.プリン分解の最終産物は動物種により異なり、ヒト上科、新世界のサルでは尿酸、その他の霊長類や哺乳類ではアラントイン、魚類、両生類では尿素、さらに下等になるとアンモニアである。このように動物のプリン分解は高等なほど不完全であり、進化の過程で尿素以降の分解酵素群が脱落している。Allantoinase(ALN)とAllantoicase(ALC)は魚類では別個の酵素であるが、両生類になると両酵素は複合体を形成する様になり、さらに進化すると脱落する事を報告した。抗カエルALN抗体を用いて、カエル肝臓λgt11cDNAライブラリーをスクリーニングして単一クローンを得、塩基配列を決定した。2.ALN,ALCが異種蛋白として存在する魚類の酵素は、生棲域によりその細胞内存在様式を異にしている。
低線量放射線の生体防御能に対する作用

<1>低線量γ線照射による各種臓器の抗酸化能の変化を化学的ラジカル、1,1-Diphenyl-2-picryl-hydrazyl(DPPH)還元法にて検討したところ、マウスに50cGyのγ線を1回照射するとまもなく、肝臓、膵臓、脳でラジカル消去能が上昇し、24時間後まで持続することが確認された。消去能の高かった肝臓について線量によるラジカル消去能の変化について調べたところ、25cGyから50cGyの間で有意に上昇し、200cGyで有意に低下した。<2>低線量γ線照射による各種臓器抗酸化系酵素活性の変化について、抗酸化系酵素としてスーパーオキシドデスムターゼ(SOD)、カタラーゼ(CAT)、グルタチオンペルオキシダーゼ(GPX)、及びグルタチオンレダクターゼ(GR)について測定した。肝臓について調べたところ、Cu/Zn-SODの活性は照射後3時間後に有意に上昇したが、Mn-SOD活性はγ線照射により誘導されなかった。CAT活性については、照射後12時間後に有意に上昇した。また、GPX、GR共に照射後3時間から活性が上昇し始め、12時間でピークに達し、24時間までにはコントロールのレベルにまで下がった。<3>内因性抗酸化物質とし、グルタチオンについて低線量γ線照射によるその変化について定量したところ、マウスに50cGyのγ線を1回照射するとまもなくグルタチオンの量が上昇し始め、12時間後にピークに達し、その後24時間後にはコントロールのレベルにまで下がった。以上の結果から、本研究において放射線ホルミシス効果の科学的根拠の一部が得られたと考えられる。今後は関連酵素誘導をさらに遺伝子レベルで確認する必要があると考えられるが、活性酸素種関連の病態に対する予防・治療に対する低線量γ線照射の応用が期待される。
小児に対する抗菌薬の処方実態および長期的影響に関する薬剤疫学研究

近年、抗菌薬の不適切使用による薬剤耐性菌の増加が問題となっているが、小児科領域においても例外ではなく、低年齢保育の広まりなどを背景として、多くの児に抗菌薬が処方され薬剤耐性が進んでいるとされる。これまでの学術的報告として、腸内細菌叢が形成され免疫機能が獲得される乳幼児への過剰な抗菌薬投与は、その後のアレルギー疾患や自己免疫疾患の発症に関連することも、海外の疫学調査から報告されている。本研究では、我が国の小児感染症に対する抗菌薬の処方実態を複数の健康保険組合由来の大規模レセプトデータを用いて記述し、さらに乳幼児期の抗菌薬投与がその後の自己免疫・アレルギー疾患等との発症と関連するかについて長期的な観察により検討することを目的としている。乳幼児への抗菌薬使用ととアレルギー疾患発症に関する研究報告については、我が国での報告は大変限られているものの、欧米諸国では2000年代より検討が行われ数々のエビデンスが蓄積している。そのため、本課題の開始にあたり研究の妥当性・新規性を再確認する目的で、国内外の文献を検索・調査し、抗菌薬の使用と自己免疫・アレルギー疾患発症に関する先行研究の整理、並びに未検証事項の検討を行った。2018年度は、上記の通り関連する研究のエビデンスを整理した上で、本研究の解析デザインを決定した。さらに研究計画書(研究プロトコル)を作成し、京都大学医学研究科医の倫理委員会へ提出し、研究実施への承認を得た。倫理委員会での承認を受け、株式会社JMDCの提供するレセプトデータベース群より解析対象となる児を抽出し、解析のための準備を整えた。2018年度は、先行研究の整理、研究プロトコルの作成と倫理申請、および対象者のデータ抽出までを終え、解析のための準備を整えることができた。今年度は、主要解析を終え得られた結果を国内外の学会で発表する。さらに英語論文としてまとめ、国際誌へ投稿することを予定している。研究開始にあたっての打ち合わせ費用については、一部メールでも対応可能であったため、特に旅費に関して未使用額が生じた。
実行時プログラム再構成による投機的並列アーキテクチャの研究

実行時プログラム再構成法は、逐次バイナリプログラムを、CPUチップ内ハードウェアを用いて動的に並列スレッドに再構成し、再構成されたスレッドを投機的に実行することにより、逐次プログラム実行の高速化を実現する方式である。本研究「実行時プログラム再構成による投機的並列アーキテクチャの研究」では、実行時に逐次バイナリプログラムを再構成する方式、投機実行の方式、特にメモリ投機機構と実行のコミットメント機構を確立した。また、並列投機実行の速度を更に高めることを目的として、実行直前に逐次バイナリプログラムに対してバイナリ・トランスレーションを実施し、並列化が可能なプログラム区間に対するマーキングを実施しCPUにおける再構成時間を著しく短縮する方式を提案した。これら、提案方法の性能を評価するため、レジスタトランスファーレベルの詳細はシミュレータを開発した。開発したシミュレータは、MIPSアーキテクチャ類似の命令体系を持つものであり、投機的並列キャッシュメモリを持つ。このシミュレータを用い、非評価プログラムとしてSPECベンチマークの一部を用いた評価を行った。評価の結果、提案方式は浮動小数点計算において大きな高速化を実現するとともに、従来自動並列化が困難であった整数系プログラムにおいてもある程度の高速化を達成した。これらの結果から、実行時プログラム再構成方式は、既存の逐次プログラムを自動的に並列化し、高速実行することを実現する方式であることが示された。平成11年度は、研究の第一年度であり、一般化した実行時再構成アルゴリズムの構築とシミュレーションにおいては、先行研究で提案した、単純なループ構造プログラムの検出と解析アルゴリズムを拡張し、オブジェクトプログラムを対象としたバイナリトランスレーション方式の検討を行い、条件分岐構造、およびポインタを用いたオブジェクトプログラム内の並列性の自動的検出と投機実行を用いた実行メカニズムを検討した。更に、提案するアーキテクチャの性能評価を目的とした、シミュレータが開発中である。開発しているシミュレータは、要素プロセッサとして命令レベル並列性(ILP)を持ち分岐予測、レジスタリネーミング、out of order実行管理メカニズムなど、ILPを最大限活用するメカニズムを持つ。シミュレータでは要素プロセッサに、実行時プログラム再構成のためのメカニズム、投機的メモリ実行のためのメカニズムを付加することにより性能評価を行なう。また、年度当初の研究計画と若干異なるが、上記バイナリトランスレーションを実現するためのバイナリトランスレータを作成し、様々な入力を用いて動作の確認を行った。これらの研究結果を論文等にまとめ、後述の文献リストに示す外部発表を行った。平成12年度は、研究の第二年度にあたり、スレッドレベルの投機的並列性を有効に利用するための様々な方式を作成、提案し、簡単な評価を行った。スレッドレベルの投機的並列性を生みだし、性能をあげるためには、実行スレッドのスケジューリング、投機的メモリアクセス、実行値の再利用など、データ依存関係に基づかない並列実行方式を確立することが必要である。平成12年度では、並行マルチスレッド・アーキテクチャ(SMT)において、(1)命令フェッチを効率化するハードウェア方式、(2)投機の信頼度を推定するハードウェア方式、(3)関数値リユースを投機的に実現する方式、(4)投機的メモリアクセスを効率的に実現するメカニズムについて研究を行い、新しい方式を提案した。これらの結果により、スレッドレベル投機実行におけるオーバーヘッドを最小化し、かつ失敗率の小さい投機を実現するための基礎が確立した。平成13年度の研究では、前年度までに構築したシミュレータを用いて、実行時プログラム再構成を実現するアーキテクチャと、同アーキテクチャを最適化するバイナリトランスレータの性能を評価した。また、更に投機的実行による高速化を実現するため、投機を行う範囲を更にハイレベルにする実行時の投機的再利用の実現を投機的機構で行う方式を提案し、評価を行った。実行時再構成アーキテクチャの評価においては、共有メモリを用いたSMPに投機的実行および実行時にバイナリプログラムを再構成する機構を組み込んだシミュレータを作成した。ここでは、ループ構造を分岐予測器を用いて検出し、レジスタ間依存関係をスコアボードにより解析することにより、ループイテレーション間にまたがるレジスタ依存関係を、重複実行を挿入することにより切り離し、逐次バイナリプログラムを投機的SPMDマルチスレッドバイナリプログラムに変換し、バリア同期を取り、スレッド間は投機的メモリアクセスで相互依存関係を実現する。

同方式の最適化方式として、可能な部分に関して実行全に静的解析を行い、バイナリトランスレーションを行うことにより、実行時における解析オーバーヘッドを削減するとともに、投機的メモリアクセスの実行数を減少させ、投機的メモリアクセスに関わるメモリバッファ量を減少させる。評価は、SPEC CPU95を用いた。評価の結果、実行時再構成方式は8台程度までは逐次のバイナリプログラムからスケーラブルな性能が得られるとともに、特に整数系のプログラムではバイナリトランスレーションによる顕著な高速化が観測された。
膵β細胞ブドウ糖毒性の分子機構および治療法の検討-転写因子PDX-1を中心に-

糖尿病モデルマウスを用いた検討により、GLP. 1の分解酵素阻害薬であるアログリプチンとインスリン抵抗性改善薬であるピオグリタゾンの併用療法が、膵β細胞を「ブドウ糖毒性」から保護することが示唆された。糖尿病モデルマウスを用いた検討により、銅イオンが2型糖尿病の病態に関与していること、また銅キレート剤が2型糖尿病の新しい治療法となる可能性が示唆された。(背景・目的)糖尿病状態においては酸化ストレスが惹起され、その病態に関与することが知られている、また、銅イオンはフェントンを介して酸化ストレスを惹起することが知られていることから、銅キレート剤により酸化ストレスの減少が期待される。本検討の目的は、2型糖尿病モデルマウスに銅キレート剤を投与することによって、2型糖尿病の病態における銅イオンの関与を検討し、また銅キレート剤が2型糖尿病の新しい治療法となるかどうかを検討することである。(方法・結果)2型糖尿病モデルマウスであるdb/dbマウス(10週齢)においては、コントロールマウスに比べて、血清銅値の増加が認められ、それに伴って血清ラジカル生成能の増加も認められた。次に、2型糖尿病の病態における銅イオンの関与を検討するために、2型糖尿病モデルマウスであるdb/dbマウス(8週齢)に銅キレート剤(tetrathiomolybdate)を飲料水に混入させて(0.02mg/ml)2週間経口投与群した結果、血清銅値の有意な低下が認められ、それに伴って血清ラジカル生成能の有意な低下も認められた。食事摂取量、体重などの変化は認められなかったが、銅キレート剤投与により、随時血糖値の有意な低下が認められた。さらに、投与終了時において、グルコース負荷試験にて耐糖能の改善、インスリン負荷試験にてインスリン抵抗性の軽減が認められた。また血中コレステロール値は変化を認めなかったが、中性脂肪値は有意に低下した。膵臓、肝臓、脂肪組織において形態学的な変化は認めなかった。(結論)銅イオンは2型糖尿病の病態に関与しており、また銅キレート剤は2型糖尿病の新しい治療法となる可能性が示唆された。(背景・目的)膵β細胞は優性的に高血糖に曝されるとその機能が徐々に低下し、この現象は「膵β細胞のブドウ糖」として臨床的にも広く知られている。また、これまでに私どもはこの現象に酸化ストレスが関与することを報告してきた。本検討の目的は、どのような薬剤を使用すれば膵β細胞機能をこの「ブドウ糖毒性」から保護して、その機能を維持することができるかを、肥満2型糖尿病モデルマウスを用いて詳細に解析することである。(方法・結果)肥満2型糖尿病モデルマウスであるC57BKsJ-db/dbマウスに対して、GLP-1の分解酵素ジペプジルペプチデースフォー(DPP-IV)の阻害薬であるアログリプチン、PPARγのアゴニストでインスリン抵抗性改善薬であるピオグリタゾン、持効型インスリンアナログであるグラルギンなどを投与して検討し々。その結果、アログリプチンとピオグリタゾンの併用療法およびインスリン治療により、膵β細胞機能が保持された。すなわち、インスリン合成、分泌が保持され、islet massも保たれていた。また、糖尿病状態において膵β細胞内に増加していた酸化ストレスがこれらの薬剤によって軽減していた。さらに、血糖値、HbA1cなどの有意な低下も認められており、これらの薬剤による糖代謝の有意な改善が認められた。(結論)肥満2型糖尿病モデルマウスにおいて、アログリプチンとピオグリタゾンの併用療法およびインスリン治療により、膵β細胞を「ブドウ糖毒性」から保護して、その機能が正常レベルに保持されることが示唆された。(背景・目的)膵β細胞は慢性的に高血糖に曝されるとその機能が徐々に低下し、この現象は「ブドウ糖毒性」として臨床的にも広く知られている。また、この際にβ細胞におけるGLP-1受容体の発現が低下していることを私どもは報告してきた。本検討の目的は、どのような薬剤を使用すればβ細胞におけるGLP-1受容体の発現を維持することができるかを、肥満2型糖尿病モデルマウスを用いて詳細に解析することであった。(方法・結果)肥満2型糖尿病モデルマウスであるC57BKsJ-db/dbマウスに対して、GLP-1の分解酵素ジペプジルペプチデースフォー(DPP-IV)の阻害薬であるアログリプチン、PPARγのアゴニストでインスリン抵抗性改善薬であるピオグリタゾン、持効型インスリンアナログであるグラルギンなどを投与して検討した。その結果、アログリプチンとピオグリタゾンの併用療法およびインスリン治療により、β細胞機能が保持された。また、このような糖代謝の改善に伴い、β細胞におけるGLP-1受容体発現も保たれていた。(結論)

肥満2型糖尿病モデルマウスにおいて、アログリプチンとピオグリタゾンの併用療法およびインスリン治療により、膵β細胞は「ブドウ糖毒性」から保護され、またβ細胞におけるGLP-1受容体発現も保持されることが示された。
ＡＴＭ阻害による放射線抵抗性のＧ０期癌細胞・癌幹細胞の放射線増感法の開発

MOLT-4は50μM以上の濃度でアポトーシスの誘導が起こり、200μM以上で致死率はほぼ一定となった。さらに、ATM、Chk2は50μM以上のH2O2で活性化し、p53とγH2AXは100μM以上のH2O2で活性化した。ATMは主に核、ミトコンドリア、peroxisomeに存在し、50μMのH2O2ではミトコンドリアに存在するATMのみ活性化し、Chk2が活性化した。また、放射線照射した場合には、ミトコンドリアと核に存在するATMが活性化し、Chk2、、γH2AX、p53が活性化した。これらの研究成果は2014年にBBRC誌で公表した(433: 1286-1290)。癌にも幹細胞があり、ニッチと呼ばれる特殊な微小環境に存在し、G0期で低活性酸素状態にあって放射線治療と化学療療法に抵抗性を示すことが報告されている。このため、根治治療のためには癌幹細胞を標的とした治療を考える必要がある。放射線高感受性と細胞周期チェックポイント異常を示す遺伝病毛細血管拡張運動失調症(ataxia telangiectasia, AT)の原因遺伝子ATMのノックアウトマウスにおいて骨髄等の幹細胞枯渇と活性酸素上昇が報告されていることから、ATMが幹細胞のG0期での細胞周期停止と低活性酸素状態の維持に寄与していると考えられる。本研究では、ATMがそれらに関与する情報伝達経路を明らかにし、ATM阻害またはその情報伝達経路阻害による放射線抵抗性なG0期癌細胞・癌幹細胞に対する放射線増感法を開発することを目的とした。ATMを直接活性化することが報告されている活性酸素種であるH2O2を用いて実験を行った。細胞としては、放射線や活性酸素に対して感受性が高く、アポトーシスを起こしやすいために細胞の生死を迅速に定量できるMOLT-4細胞を用いて基礎的実験を行った。以上のことから、ミトコンドリアに存在するATMは核に存在するATMとは別の機能を担っている可能性が示唆された。これらの研究成果は2014年にBBRC誌で公表した。

これらの研究成果は2014年にBBRC誌で公表した(433: 1286-1290)。癌にも幹細胞があり、ニッチと呼ばれる特殊な微小環境に存在し、G0期で低活性酸素状態にあって放射線治療と化学療療法に抵抗性を示すことが報告されている。このため、根治治療のためには癌幹細胞を標的とした治療を考える必要がある。放射線高感受性と細胞周期チェックポイント異常を示す遺伝病毛細血管拡張運動失調症(ataxia telangiectasia, AT)の原因遺伝子ATMのノックアウトマウスにおいて骨髄等の幹細胞枯渇と活性酸素上昇が報告されていることから、ATMが幹細胞のG0期での細胞周期停止と低活性酸素状態の維持に寄与していると考えられる。本研究では、ATMがそれらに関与する情報伝達経路を明らかにし、ATM阻害またはその情報伝達経路阻害による放射線抵抗性なG0期癌細胞・癌幹細胞に対する放射線増感法を開発することを目的とした。今年度はATMを直接活性化することが報告されている活性酸素種であるH2O2を用いて実験を行った。放射線や活性酸素に対して感受性が高く、アポトーシスを起こしやすいために細胞の生死を迅速に定量できるMOLT-4細胞を用いて基礎的実験を行った。MOLT-4細胞のH2O2によるアポトーシス誘導感受性を決定した。MOLT-4は50μM以上の濃度でアポトーシスの誘導が起こり、200μM以上で致死率はほぼ一定となった。アポトーシスはH2O2を細胞上清に投与してから5時間後から生じた。放射線5Gy照射と200μMのH2O2で処理後のATMのタンパク質量とSer-15のリン酸化を調べた結果、放射線照射とH2O2処理によりATMタンパク質量に変化は認められなかったがATM Ser-1981のリン酸化の亢進が認められ、ATMが活性化することが示された。ATMの基質であるp53 Ser-15のリン酸化も亢進しp53の活性化が示された。平成25年1月1日より広島大学原爆放射線医科学研究所から東北大学大学院医学系研究科放射線生物学分野に異動した。このため、平成24年11月から平成25年2月に至るまで、実験機器等等の移動や、東北大学でのラボのセットアップのために実験の進行に遅延がみられた。しかし、ATMが核でDNA2重鎖切断の修復に関与するだけではなく、少なくともミトコンドリアに存在して、活性酸素(H2O2)や抗酸化能に何らかの関与をしていることを明らかにできた。これは、非常に大きな発見で、ATMがDNA2重鎖切断の修復だけでなく、活性酸素の処理に何らの関与をしていることが示唆する。また、ATMが幹細胞維持や活性酸素抵抗性に関与しているとするこれまでの報告に合致するもので、極めて意義深い。このため、実験結果としては、おおむね順調に進展していると判断とできる考える。今年度は福島第一原子力発電所事故の発生により、延べ20回以上福島支援のため、現地に赴き、延べ70日以上福島に滞在した。このため、実験内容を変更せざるを得なかった。しかし、今後の実験のための基礎的実験を行う事ができた。また、予備的実験ではあるが、主に細胞質内に存在するH2O2の消去酵素であるPerosiredoxin 1を細胞に過剰発現させるとH2O2によるアポトーシス誘導効果やATM・p53の活性化が起こる事を明らかにしている。これらは、活性酸素によるATM活性化の機序を考える上で重要である。ATMは核の他にミトコンドリアとperoxisomeに存在することを明らかにした。また、ATMがミトコンドリアで放射線と活性酸素により活性化することを明らかにした。
言葉の代理としてのノンバ-バル行動の発達と母子相互作用

前年度に引き続き、子どもの13カ月齢時点と18カ月齢時点の行動分析を行なった。分析は主に子どもの「人見知り」現象と、見知らぬ人との社会的交流のあり方を中心に行なわれ、両年齢における発達的変化が比較された。13カ月、18カ月とも、Ainsworthのstrange situation手続きに従がって観察が行なわれたが、日本の子どもの行動特徴として、このような観察場面における感情的混乱が非常に強い事が明らかとなった。子どものこのような反応傾向について、西ドイツのGrossmann夫妻は、日本の母親は子どもが遭遇する新奇事態に対する適応促進を怠っている事が第1原因であり、また、日本の研究者や母親が手続きを厳密に守ろうとするあまり、子どもの不安反応を放置しているという批判を行なった。しかし、われわれの観察ではほとんどの母親が第1エピソ-ドで何らかの介入を行なっており、また60%近くの母親が子どもとの身体的接触や玩具のやり取りを通じて、新奇事態への適応を促進させていた。そこでわれわれは、母親を4つの感情表出タイプに分類し、子どもの感情的混乱と年齢の推移について、互いの関係を調べてみた。その結果、母親が子どもの前で否定的な感情を表出し、肯定的な感情を抑制する群の子どものみが、13カ月齢と18カ月齢の間で、見知らぬ人に対する反応傾向に一貫性がない事、両感情とも表出する群、抑制する群、否定感情を抑制し肯定感情を表出する群では、子どもの18カ月齢で少なくとも、見知らぬ人と一緒の場面の感情的混乱が抑制され、対社会的交流量が増加することなどが明らかになった。しかし一方、観察室に一人きりで残される事態において、ほとんどの子どもが13カ月齢時点よりも18か月齢時点で介護者不在による感情的混乱を増加させ、見知らぬ人や母親の即刻の介入を要することが明らかになった。このことは、日本の母親による、日常的に過剰な介入という養育態度を示唆するものである。同一の被験者を対象として、生後13カ月・18カ月・24カ月・30カ月と、現在まで4回の観察を終了した。最初の2回はAinsworthのストレンジシチュエイション手続きに従がって、母子相互作用のあり方を観察したが、24カ月時点は2組の母子を同時に観察室に入れ、いずれか片方の母親が退出し、親が在室している子供と不在の子供の社会的交流のあり方を、また30カ月時点では両方の親とも不在になる条件で観察をおこなった。組み合わせは男児同士、女児同士、男児と女児の3条件を設定した。結果は現在分析中であるが、特に24カ月時点で男児の方に相手と積極的に関わろうとする動きが見出され、女児は自分の遊びに集中し、他の子供が泣き出すような場面でもこれを慰めようとするような動きに乏しかった。また、玩具の使用において、先にこれを使用したこれをにその占有権があるような動きが見られたが、男児が自動車や動く玩具を好み、女児がままごと道具を好むといった傾向は認められなかった。しかし女児は明らかにピンク色の弁当箱を好み、相手に貸し与える時はブルーのそれを代与する行動が認められた。子供同士の関わりが全く認められないケースも存在した。なお24カ月歳では母親が退出すると30秒以内に泣き出す子供が約3割ほど認められた。子供が30カ月齡になると、親が不在になった子供の動きが極端に少なくなり、玩具を用いた遊びも単調になること、両方の母親が退出すると子供同士の関わりが増加し、母親が在室しているとこれに依存して遊びが行われること等が明らかになった。

親が在室している時の会話は親とおこなわれることが多かったが、不在になると子供同士の視線交流が活発となり、玩具の交換や泣き出す子供は1割以下に減少し、自分の母親以外の母親との関わりが急激に増加した。前年度に引き続き、子どもの13カ月齢時点と18カ月齢時点の行動分析を行なった。分析は主に子どもの「人見知り」現象と、見知らぬ人との社会的交流のあり方を中心に行なわれ、両年齢における発達的変化が比較された。13カ月、18カ月とも、Ainsworthのstranae situation手続きに従がって、観察が行なわれたが、日本の子どもの行動特徴として、このような観察場面における感情的混乱が非常に強い事が明らかとなった。子どものこのような反応傾向について、西ドイツのGrossmann夫婦は、日本の母親は子どもが遭遇する新奇事態に対する適応促進を怠っている事が第1原因であり、また、日本の研究者や母親が手続きを厳密に守ろうとするあまり、子どもの不安反応を放置しているという批判を行なった。しかし、われわれの観察ではほとんどの母親が第1エピソ-ドで何らかの介入を行なっており、また60%近くの母親が子どもとの身体的接触や玩具のやり取りを通じて、新奇事態への適応を促進させていた。そこでわれわれは、母親を4つの感情表出をタイプに分類し、子どもの感情的混乱と年齢の移行について、互いの関係を調べてみた。その結果、母親が子どもの前で否定的な感情を表出し、肯定的な感情を抑制する群の子どものみが、13カ月齢と18カ月齢の間で、見知らぬんに対する反応傾向に一貫性がない事、両感情とも表出する群、抑制する群、否定感情を抑制し肯定感情を表出する群では、こどもの18カ月齢で少なくとも、見知らぬ人と一緒の場面の感情的混乱が抑制され、対社会交流両が増加することなどがあきらかになった。しかし一方、観察室に一人きりで残される事態において、ほとんどの子どもが13カ月齢時点よりも18カ月齢時点で介護者不在による感情的混乱を増加させ、見知らぬ人や母親の即刻の介入を要することが明らかになった。このことは、日本の母親による、日常的に過剰な介入という養育態度を示唆するものである。
新出土文献の読解を通して探る中国古代思想の形成と展開

先秦時代の一次資料(新出土簡牘)には、経書関連文献や、古代聖賢の言行を記す文献が散見する。本研究では、主に南方の楚地域との関連が指摘されている「清華大学蔵戦国竹簡(清華簡)」を研究対象とし、そこに含まれる経書関連の佚篇や逸詩を中心に検討した。その結果、清華簡が多くの経書を引用して解釈しつつも、伝世文献とは異なる、独自の思想や表現方法をも併せ持つものであったことを明らかにした。本研究は、従来、資料的制約のために窺うことのできなかった先秦期における経書の受容や変遷を究明する上で、重要な足掛かりになるものと考える。本研究は、中国古代の新出土文献を研究対象とし、伝世文献と共に活用することにより、古代思想史の空白を埋め、その変遷を明確にすることを目指すものである。本年度は、特に楚地より出土した可能性が指摘されている「清華大学蔵戦国竹簡(清華簡)」に含まれる経書関連文献『傅説之命(説命)』と『周公之琴舞』とを研究対象として取り上げ、分析を試みた。その結果、以下の成果が得られた。1、清華簡『説命』について清華簡『説命』は、偽古文『尚書』説命と深く関連する文献である。しかし、両者を比較検討すれば、篇題、呼称表記、分篇個所、語句や引用故事など様々な相違点の存在に気付く。特に報告者は、清華簡『説命』の特徴として、偽古文『尚書』説命以上に、人格神的「天」の記述が散見することを指摘した。また、清華簡『説命』には、天が直接、臣下(傅説)に命を下しているかに見える記述が存在するが、ここには殷王武丁の存在も確認できる。そのため該所の内容は「天→王→臣下」という階層制度を保持した従来の天命の枠組みを超えるものではない可能性が高いことを述べた。2、清華簡『周公之琴舞』について清華簡『周公之琴舞』は、篇題や使用語句などが舞踊を連想させる特徴的なものであること、また本篇に見える「敬之」詩と今本『毛詩』敬之とを比較することにより、戦国中晩期には、語句に僅かに揺らぎが見られ、複数の詩(句)が綴合されているものの、『毛詩』敬之詩全体が、ほぼ現行本と近似したまとまりを持った形で存在していたことを明らかにした。以上の検討を通して、資料的制約のため窺うことのできなかった楚地における経書受容の一端が明らかとなった。また清華簡を含め、新出土文献には古代聖賢の言行を記す文献が散見する。本研究の成果は、傍流視されてきた楚地の思想や文化を考究する上でも、中国古代の聖賢像を再検討する上でも、重要な足掛かりとなるものであると考える。本研究は、中国古代の新出土簡牘を研究対象とし、それらを伝世文献と比較することにより、従来、資料的制約により不明であった思想史の変遷過程を明らかにすることを目的とする。本年度は、昨年度に引き続き、楚地より出土した可能性が指摘されている「清華大学蔵戦国竹簡(清華簡)」の『周公之琴舞』と『ゼイ(クサ冠+内)良夫毖』とを取り上げて検討した。その結果、得られた成果は以下の通りである。1.清華簡『周公之琴舞』まず、逸詩を多く含む本篇全体の釈読を行い、次いで『周公之琴舞』の特徴として、1経書である今本『毛詩』とは異なり、文献の冒頭にその詩の詠まれた状況を示す場面設定が述べられていること、2またこの場面設定の明記が、清華簡に含まれるその他の文献にも共通する特徴であること、3さらに、本篇には天が降す徳の記述や、統治者や臣下にも徳の修養が求められていたこと、祖考祭祀に関する内容が多く見られること等から、子思学派が周公旦に仮託して編纂した文献であった可能性があることを指摘した。2.清華簡『ゼイ(クサ冠+内)良夫毖』本篇についても、まずはその全文を釈読し、次いで他の伝世文献との比較を試みた。その結果、ゼイ(クサ冠+内)良夫の故事として、『国語』や『史記』に見られる「専利」批判に加え、本篇にも「詩」や「書」で説かれる教誡的内容が多く含まれていることが明らかとなった。また、本篇には今本『毛詩』伐柯や逸詩「支」の一部と考えられる詩句の引用が見られたが、すでにそれらは本来の意から転じた成語的用例として記述されていたことを指摘した。

以上の検討を通して、詩書関連文献に見える佚文・逸詩の釈文整理が進展し、また、従来不明な点の多くあった楚地における経書関連文献の受容状況や特質についても、その一端を明らかにし得たと考える。なお、上記の成果については、国際学会で研究発表を行い、論文を学術誌へ投稿している。26年度が最終年度であるため、記入しない。中国哲学・印度哲学・仏教学26年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は、上博楚簡や清華簡に所収の新出土文献三篇を研究対象として検討を進め、国内外の学会で研究発表を行うことができた。またその成果は、「上博楚簡『成王既邦』の思想的特質ー周公旦像を中心に」(『中国研究集刊』第57号、2013年12月)、および「清華簡『説命』の文献的特質ー天の思想を中心に」(『待兼山論叢』第47号、2013年12月)として論文化し、学術誌に掲載された。平成26年度もすでにいくつかの学会への参加が確定しており、研究発表を行う準備がある。そのため、研究はおおむね順調に進展していると言える。平成26年度も、戦国竹簡の個別的整理・釈読作業を継続して行う。また、戦国楚簡に見える経書関連文献に加え、巫術的な内容や楚国の故事・歴史を記す文献など、楚特有の思想や文化についても検討したい。なお、研究対象である一次資料(竹簡)に記された文字は、秦の始皇帝が隸書に文字統一する以前のものであり、その読解には依然として釈読困難なものや字義に諸説あるものなど、曖昧な点が多く残されている。そのため、本研究を進める上で文字の釈読に問題がある場合には、現地へ赴き、竹簡の実見調査を行い、所蔵機関の研究員と直接議論し、戦国古文字の確定および字義の検討を厳密に行いたい。
簡便かつ安価で安全に行えるPapainを用いた新しいプランクトン検査法

強酸を用いた従来の珪藻検査は,多くの労力と時間を要し,すべての水中死体に対して実施することは容易ではない.また強酸を用いる場合,酸性ガスの吸引や化学熱傷などの危険も伴う.さらに使用する遠心機や周辺機器に対する金属腐食の影響,ドラフトチャンバーの維持管理など設備面の問題もある.そこで,我々は強酸を用いずに安全かつ簡便・迅速に行える新しい検査方法を開発したいと考えた.これまで我々はQiagen Proteinase K,Buffer ATL及び5N塩酸を用いて,1 gの肺組織から安全かつ簡便・迅速(3時間以内)に珪藻を単離する方法を提案した.この方法は,肺の簡易迅速診断として効果的であったが,腎臓や肝臓に対しては10 g以上の組織を溶解する必要があるため,主に費用の面で実務利用できなかった.そこで,従来の壊機法や酵素法においても,完全に溶解することのより難しい肝臓を,まず溶解可能な方法とすることを目標に,市販のブタ肝臓を用いて,試薬や条件を検討し決定した.その方法は,まず肝臓10 gをメスで細片し,これを175 mL容V底遠心ボトル(PC製,Thermo Scientific)に入れ,0.5 mg/mL Papain (Roche)加及び5 mg/mL L-Cysteine加10 mM PBS (pH 7)120 mLを加えて50°C,11.5時間反応させた.次に,SDSを終濃度2%となるように添加し,50°C,30分間加熱した.液質が透明化したことを確認後,遠心分離を行い(3500 rpm,15 min),上清を除去した.次に,沈渣液を15 mL容コニカル遠沈管(PP製,Nunc)に移し,超純水で2回洗浄後,5 N塩酸で70°C,20分間加熱した.さらに超純水で1回洗浄後,最後にエタノールで置換し,プレパラートを作成した.さらにこの方法を用いることで,肝臓だけでなく肺や腎臓に対しても,優れた溶解能を示すことが確認できた.本年度の研究成果から,タンパク質分解酵素として安価なPapainを用いることで容易にブタの組織(肺,腎臓,肝臓)を溶解できることが示された。これによってこれまでの問題点を飛躍的に改善することができ,将来迅速かつ簡便で安全なプランクトン検査法の実施が可能になるものと期待できる。以上のように今後に繋がる十分な進展があったと考えている.今後は,Papainと他の溶解法との溶解能や溶解時間の違い,さらに経費等の詳細な比較検討を行い,引き続きPapainを用いたプランクトン検査法の有効性と問題点を明らかにしていきたい.また検査中に起こりうる偽陽性に関しても調査を行い,プランクトン検査における偽陽性の問題について改善を図っていきたい.強酸を用いた従来の珪藻検査は,多くの労力と時間を要し,すべての水中死体に対して実施することは容易ではない.また強酸を用いる場合,酸性ガスの吸引や化学熱傷などの危険も伴う.さらに使用する遠心機や周辺機器に対する金属腐食の影響,ドラフトチャンバーの維持管理など設備面の問題もある.そこで,我々は強酸を用いずに安全かつ簡便・迅速に行える新しい検査方法を開発したいと考えた.これまで我々はQiagen Proteinase K,Buffer ATL及び5N塩酸を用いて,1 gの肺組織から安全かつ簡便・迅速(3時間以内)に珪藻を単離する方法を提案した.この方法は,肺の簡易迅速診断として効果的であったが,腎臓や肝臓に対しては10 g以上の組織を溶解する必要があるため,主に費用の面で実務利用できなかった.そこで,従来の壊機法や酵素法においても,完全に溶解することのより難しい肝臓を,まず溶解可能な方法とすることを目標に,市販のブタ肝臓を用いて,試薬や条件を検討し決定した.その方法は,まず肝臓10 gをメスで細片し,これを175 mL容V底遠心ボトル(PC製,Thermo Scientific)に入れ,0.5 mg/mL Papain (Roche)加及び5 mg/mL L-Cysteine加10 mM PBS (pH 7)120 mLを加えて50°C,11.5時間反応させた.次に,SDSを終濃度2%となるように添加し,50°C,30分間加熱した.液質が透明化したことを確認後,遠心分離を行い(3500 rpm,15 min),上清を除去した.次に,沈渣液を15 mL容コニカル遠沈管(PP製,Nunc)に移し,超純水で2回洗浄後,5 N塩酸で70°C,20分間加熱した.さらに超純水で1回洗浄後,最後にエタノールで置換し,プレパラートを作成した.さらにこの方法を用いることで,肝臓だけでなく肺や腎臓に対しても,優れた溶解能を示すことが確認できた.本年度の研究成果から,タンパク質分解酵素として安価なPapainを用いることで容易にブタの組織(肺,腎臓,肝臓)を溶解できることが示された。以上のように今後に繋がる十分な進展があったと考えている.

今後は,Papainと他の溶解法との溶解能や溶解時間の違い,さらに経費等の詳細な比較検討を行い,引き続きPapainを用いたプランクトン検査法の有効性と問題点を明らかにしていきたい.また検査中に起こりうる偽陽性に関しても調査を行い,プランクトン検査における偽陽性の問題について改善を図っていきたい.人手不足により解剖・検査業務等に従事する時間が増え次年度使用が生じたが,その額は9万円以下(全体の8%)であり,これらは次年度に購入が必要となる試薬などの物品費(Papain,Proteinase K,L-Cysteine,SDSなど)の一部にあてる予定である.
SiC薄膜成長過程のマルチスケール転位動力学の開発と底面－貫通転位変換過程の解明

4H-SiC半導体素子は、次世代パワーデバイスとして国際的に競争が盛んな分野である。しかしながら、内在する結晶欠陥(転位と積層欠陥)が寿命に影響を及ぼし、欠陥の抑制が急務である。欠陥を減少させるために、基板上にエピタキシャル膜を形成し、底面転位を貫通転位に変換する底面転位ー貫通転位変換プロセスが採用されているが、表面応力・鏡像力などが重複して働く複雑な系であることから、そのメカニズムは不明なである、本研究では、薄膜成長中の表面拡散を取り入れた第一原理ー古典分子動力学ー転位動力学マルチスケール解析の体系化を行い、底面ー貫通転位変換現象のメカニズム解明を目指す。平成29年に、表面近傍では、ある活性バリアを持って、部分転位(BPD)が収縮すること。収縮した完全転位は速やかにTEDに変換されることがわかった。平成30年度は、平成29年度に行ったBPD-TED変換過程の位相空間サンプリング法のさらなる体系化を行うと同時に、変換が行わない条件についての解析を行った。分子動力学計算を行うと、BPD-TED変換が必ず起こるわけではなく、転位が不動化し、変換が起こらないケースが発見された。変換が起こるケースは、転位により表面近傍に圧縮応力がかかる際に、表面から原子が飛び出す上昇運動が起こり、点欠陥が大量に作られ、点欠陥と転位が絡み合い不動化が起こる現象を見出した。表面近傍に圧縮応力がかかるケースは、転位芯原子種と表面原子種が同じ時に生じる。実験との比較による仮説の検証を今後行いたい。成果はJapanese Journal of Applied Physicsに投稿したが、2019年4月現在審査中である。欠陥を減少させるために、基板上にエピタキシャル膜を形成し、底面転位を貫通転位に変換する底面転位ー貫通転位変換プロセスが採用されているが、薄膜成長中の現象のため、常に表面構造が表面拡散と膜成長により変化しており、かつ表面応力・鏡像力などが重複して働く複雑な系であることら、そのメカニズムは不明なである、本研究では、薄膜成長中の表面拡散を取り入れた第一原理ー古典分子動力学ー転位動力学マルチスケール解析の体系化を行い、底面ー貫通転位変換現象のメカニズム解明を目指す。また、4H-SiC中の様々な転位の分子動力学によるモデリングに成功し、Si-Core,C-Core, 30°、90°転位などの移動度、安定性、表面での部分転位の縮退化などの傾向について検討した。加えて、SiC薄膜のエピタキシャル成長時の表面拡散のシミュレーションを行うことにより、表面に転位芯が存在する状態での表面拡散経路、表面構造の検討を行った。SiCポテンシャル開発については、現在投稿論文準備中であり、十分な成果が得られた。転位の分子動力学のモデリングと、エピタキシャル成長の分子動力学については、初期検討が行えたので、平成29年度に本格的な成果を得られるようにしたい。平成29年度は、転位のBPD-TED変換過程の位相空間サンプリング解析を行い、変換経路の同定を行った。先ずは、分子動力学計算を用いて,オフ角付基板での完全らせんBPD-TED変換を再現した.結果として,低温(500K)でもごく短時間でBPD-TED変換が起こることを示した.次に、4H-SiCの表面近傍におけるBPD部分転位対の収縮現象について,原子間ポテンシャルを用いた反応経路解析を行い考察した.結果として,表面深くでは部分転位対収縮によってエネルギーが増加するが,表面極近傍では収縮によってエネルギー利得が存在することを示した.また,エネルギー利得の点からみて,Si面の方がC面よりも部分転位対が収縮しやすいことを示した.また,BPD部分転位の移動度について,転位-表面間の距離と活性化エネルギーの関係を明らかにした.結果として表面極性と転位芯原子種が一致する場合,つまりSi面近傍に存在するSi-coreとC面近傍に存在するC-core部分転位については,表面近くで活性化エネルギーが減少し,他の場合は増加することがわかった.転位のBPD-TED変換についての分子動力学解析に成功した。また、反応経路解析により、部分転位対の収縮現象をエネルギー的、活性化エネルギー的に解析し、表面近くでは転位は収縮することを明らかにした。本成果は、第78回応用物理学会秋季学術講演会にてPosterAward賞(20/1000件中)を受賞するなど、高い評価を得た。

欠陥を減少させるために、基板上にエピタキシャル膜を形成し、底面転位を貫通転位に変換する底面転位ー貫通転位変換プロセスが採用されているが、表面応力・鏡像力などが重複して働く複雑な系であることから、そのメカニズムは不明なである、本研究では、薄膜成長中の表面拡散を取り入れた第一原理ー古典分子動力学ー転位動力学マルチスケール解析の体系化を行い、底面ー貫通転位変換現象のメカニズム解明を目指す。平成29年に、表面近傍では、ある活性バリアを持って、部分転位(BPD)が収縮すること。収縮した完全転位は速やかにTEDに変換されることがわかった。平成30年度は、平成29年度に行ったBPD-TED変換過程の位相空間サンプリング法のさらなる体系化を行うと同時に、変換が行わない条件についての解析を行った。分子動力学計算を行うと、BPD-TED変換が必ず起こるわけではなく、転位が不動化し、変換が起こらないケースが発見された。変換が起こるケースは、転位により表面近傍に圧縮応力がかかる際に、表面から原子が飛び出す上昇運動が起こり、点欠陥が大量に作られ、点欠陥と転位が絡み合い不動化が起こる現象を見出した。表面近傍に圧縮応力がかかるケースは、転位芯原子種と表面原子種が同じ時に生じる。実験との比較による仮説の検証を今後行いたい。成果はJapanese Journal of Applied Physicsに投稿したが、2019年4月現在審査中である。開発したSiCポテンシャルを改良しつつ、表面と転位の相互作用について、分子動力学を使って検討を行う。別途共同研究を行っている東芝・富士電機・産総研との議論を通じて、実用的なモデルを提案していく計画である。らせん転位の交差すべりのエネルギー的、活性化エネルギー的な解析をさらに深め、現象の解明と、変換を促進・抑制する現象の発見により、製造プロセスへの実用的な貢献を目指した。
ポリオキソメタレートアニオンをインターカレートした層状化合物触媒による酸化反応

Mg-Al型、Zn-Al型、Ni-Al型など層の元素ならびに組成を変化させた層状複水酸化物LDH(ハイドロタルサイト)を合成し、この層間にMo、Wのヘテロポリ酸イオンをインターカレートした材料を合成した。Zn-Al系のハイドロタルサイト類似LDHにはケイタングステン酸アニオンは挿入が困難であることが分かったが、Al/Zn比を小さくすることにより、挿入物を合成することに成功した。Mg-Al型に比べてZn-Al型はヘテロポリ酸イオン挿入時のpH条件での安定性に優れていた。Zn-Al層間に挿入したヘテロポリ酸イオンの構造をSiW_<12>、SiW_<11>、SiW_9と変化させたものを合成し、層間中での構造をIRから推定した。SiW_<11>が層間に入ったものは過酸化水素を酸化剤としたオレフインのエポキシ化の良好な触媒であることが分かった。一方、SiW_<12>が入った触媒はアルデヒド-酸素系による酸化に有効で、過酸化水素を酸化剤とした場合には活性が低かった。また、ヘテロポリ酸の配位子をVで置換した混合配位子とすることにより、アルデヒド-酸素系による酸化の活性が向上した。一方、Ni-Al型の層を有するLDHは層間にポリ酸アニオンを入れないものでアルデヒド-酸素系を酸化剤としたオレフインのエポキシ化活性を示した。このように層自身に活性金属を導入することにより、層-層間の二元機能的な触媒作用を賦与し、新しい触媒反応に展開できることが示唆された。モリブデンおよびタングステンのポリオキソメタレートアニオンでハイドロタルサイトをアニオン交換することによりインターカレートした触媒材料を合成した。モリブデン、タングステンのイソポリ酸アニオンをMg-Al系ハイドロタルサイトにインターカレートしたところ、層間距離が1.01.2nmの層状化合物が得られた。過酸化水素を用いてリン酸トリブチル中でアルケンのエポキシ化反応を行ったところ、ヘキサンに比べてシクロヘキセンの酸化が遅いという形状選択性が観察された。つぎに、ケイタングステン酸SiW_<12>O_<40>^<4->をインターカレートした触媒を合成したところ、層間距離が1.5nmに広がりこれにともなってシクロヘキセン、シクロオクテンのエポキシ化は問題なく起こるが、シクロドデセンのエポキシ化が著しく抑制されるという形状選択性が観察された。このように層間に挿入するアニオンのサイズを調節する事により層間距離を変化させ、それによって形状選択性をコントロールすることができた。Zn-Al系のハイドロタルサイトへのケイタングステン酸の挿入は起こりにくいが、この原因は層の電荷密度が大きいために層と層間の電荷のバランスがとれないことであると考え、Zn/Al比を大きくしたところ、電荷密度の減少にともなってイオン交換が起こりやすくなった。これにともない、シクロヘキセンの酸化のターンオーバーが増大した。これは層間距離の狭い部分のある触媒では一部のタングステン種のみが有効に作用しないが、インターカレーションがすすみ、層間が一様に広げられるとすべてのタングステン種が有効に働くためであると考えられる。

Zn-Al層間に挿入したヘテロポリ酸イオンの構造をSiW_<12>、SiW_<11>、SiW_9と変化させたものを合成し、層間中での構造をIRから推定した。SiW_<11>が層間に入ったものは過酸化水素を酸化剤としたオレフィンのエポキシ化の良好な触媒であることが分かった。一方、SiW_<12>が入った触媒はアルデヒド-酸化系による酸化に有効で、過酸化水素を酸化剤とした場合には活性が低かった。また、ヘテロポリ酸の配位子をVで置換した混合配位子とすることにより、アルデヒド-酸素系による酸化の活性が向上した。一方、Ni-Al型の層を有するLDHは層間にポリ酸アニオンを入れないものでアルデヒド-酸素系を酸化剤としたオレフィンのエポキシ化活性を示した。このように層自身に活性金属を導入することにより、層-層間の二元機能的な触媒作用を賦与し、新しい触媒反応に展開できることが示唆された。
スーパージーンが制御する擬態紋様形成機構の解明

体表の紋様や体色により捕食者を撹乱する擬態は広範な生物種に認められるが、その形成メカニズムはよくわかっていない。擬態のような複雑な適応形質は1遺伝子の変異ではなく、染色体上の隣接遺伝子群「超遺伝子(supergene)」が制御しているという仮説がある。我々はシロオビアゲハのベイツ型擬態の原因が130kbに及ぶ染色体領域にあり、さらに染色体の逆位によってその領域が進化的に固定されていることを見出した。そこで、本研究では複数のアゲハ蝶をモデルとして(1)supergeneの構造と機能、(2)染色体上のsupergeneユニットの出現と安定化機構、(3)近縁種でのsupergeneの進化プロセスを解明する。転移因子の関与なども含め上記の結果を統合し、ゲノム再編成による擬態紋様形成機構を体系的に解明することを目的とした。本年度は、Crispr/Cas9システムによりシロオビアゲハの擬態supergeneユニット内部にあるUXTの遺伝子破壊系統を作出し、シロオビアゲハ擬態型雌の翅形質への影響を解析した。その結果、UXT欠損により、翅の尾状突起及びその近傍の赤色スポットの形成が抑制する傾向が観察され、UXTも擬態形質に関与している可能性が示唆された。一方、シロオビアゲハと同様にナガサキアゲハの擬態形質に擬態supergeneの各遺伝子が関与しているかどうかを確認するために、UXT, dsxの発現変動を解析した。その結果、いずれも擬態型の遺伝子が擬態型雌の翅で高く発現し、非擬態型の遺伝子は発現誘導が見られなかった。この結果はこれらの遺伝子が擬態形質の形成に関与していることを示唆する。また、ナガサキアゲハの擬態型雌では腹部に黄色の警告色を提示するが、dsxのノックダウンにより黒化したことから、腹部の擬態形質もdsxによって制御されていることが初めて示された。(1)擬態supergeneの構造と機能シロオビアゲハのsupergeneに含まれるUXTの機能をCrispr/Cas9法により解析した。胚期にUXT遺伝子をノックアウトし、当世代の擬態型雌成虫の翅を観察したところ、モザイク的に尾状突起の変形や短縮が見られ、その近傍の赤色スポットが縮小した。これらのモザイク領域でゲノムDNAを抽出して標的配列近傍のシーケンスしたところ、UXT遺伝子内に翻訳終止コドンやフレームシフトが見つかった。この結果から、UXTの機能欠損による擬態形質や翅形成への影響が確認され、擬態supergeneの構造と機能がより明確となった。(2)近縁種ナガサキアゲハにおける擬態supergeneの解明ナガサキアゲハのsupergene内部には、UXT, dsx, Nach-likeの3遺伝子が含まれ、擬態型と非擬態型で配列が異なる二型性を示す。それらの二型の発現が表現型とどう関連しているかを調べたところ、擬態型UXT, dsxは擬態型翅で強く発現する一方、非擬態型遺伝子は擬態型、非擬態型雌での発現に違いは見られなかった。一方、ナガサキアゲハの擬態型雌の腹部はシロオビアゲハと異なり、モデル蝶の警告色に類似した黄色を呈する。腹部での遺伝子発現を調べると、擬態型UXTとdsxのみ発現が高かった。シロオビアゲハの腹部ではこのような発現パターンが見られないことから、ナガサキアゲハの腹部の擬態紋様はこれらの遺伝子によって形成されている可能性が示された。ナガサキアゲハの擬態型雌の幼虫腹部に擬態型dsxのsiRNAを導入してノックダウンして、成虫時の色を観察すると黄色の一部が黒化した。この結果は腹部の擬態形質も擬態supergeneによって制御されていることを示す。以上は、ナガサキアゲハの擬態supergeneの構造と機能を明確にする結果である。シロオビアゲハのsupergene内部にある遺伝子としてdsxとUXTの機能についてはある程度確認されたが、それ以外にlong non-coding RNAのU3XとNach-likeについては機能が検証されていない。そこで、両者をCrispr/Cas9でノックアウトした系統を作出し、擬態形質に関する影響を調べる。さらに、前者に関しては擬態型dsxの上流にのみに存在することから、dsxの遺伝子発現(誘導)に関与している可能性が高いと考えられる。そこで、U3X全長、もしくは分割したRNAを作成して蛹で強制発現させ、発現領域で擬態形質が観察される、もしくはdsxの発現に変動を与えるかを調べる。一方、dsxの機能に関しては、擬態形質は擬態型と非擬態型のアミノ酸配列の違いではなく、擬態型dsxの発現誘導によって生じている可能性が示唆されている。これまで非擬態型のシロオビアゲハ翅で強制発現する試みを行ってきたが、導入時期が蛹化直後に限られるなど技術的に困難な部分があった。本年度、ナガサキアゲハの腹部擬態形質がdsxにより制御されていることが示された。腹部は幼虫期においてもノックダウン、ノックインの操作が容易であることから、非擬態型雌の腹部におけるdsxの強制発現を行い、黒い腹部が黄色い腹部に変化するかどうかを調べることにより、上記の可能性を検証したい。