hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
語音によるコミュニケーションを妨害する因子の研究

第4に両耳分離能において一耳へのメッセージの他耳の語音聴取への影響、大脳半球優位性の問題を検討するために、両耳に同時に異なる無意2音節語音を聞かせた。健常者で左右耳へ与えた語音の単耳聴明瞭度に著しい差があれば明瞭度優位、単明聴明瞭度100%の語音のペアでは右耳優位の結果を得た。この問題にはさらに複雑な要因の関与もあり、さらに分析的に検討をすすめる必要がある。語音によるコミュニケーションを妨害する因子にはいろいろある.第1は聴取者の聴覚機能である.末梢性原因の難聴のほかに,音はよくきこえるが語音聴取能の著しく劣る中枢性障害が問題となる.第2は聴取時の妨害である.内因的のものとして耳鳴があり,外因としては,環境騒音,広義には雑音に含まれるが聴取目的以外の言語音がある.第3は言語音そのものの品質不良であるが,これは本課題では触れない.第1の場合は補聴器の適応にも関係するので,補聴器装用検査に於て語音聴取を重視して検討し,後母音の異聴の多い場合は良くないことが判った.また中枢性障害の関与する高令者の言葉をきかせる早さを変えて,脈絡のない近似文を聞かせた結果,補聴効果に比しゆっくり話すことの効果の大きいことが判った.また周波数弁別能と語音明瞭度の相関を検討せんとしたが,△Fの測定がむずかしいのでシーショアテストを応用することとし,今年度は△Fとシーショアテストとの相関を検討した.正常者ではよく相関を示したが異常者での検討をのこしている.第2の場合は語音と騒音をミックスした場合の明瞭度の低下を難聴者別に測定したがS/N比の方が大きい因子という結果となった.純音のMLDにならって両側耳にノイズー側耳に語音を与える方法を検討し次年度にもちこす.反側耳よりの競合語音の妨害は両耳分離能検査と同じ方法で検討したが,正常者では用いることばの難易度の方が半球優位性より大きく影響するため,半球優位性の影響の少い語音の組合せを検討し,この種検査に用いうる標準的語表を作る資料をそろえつつある.耳鳴の妨害因子といての強さは実際の耳鳴症例での検討が必要であるが,事実上は耳鳴治癒後のデータがなかなかとれず困難であるので,模擬耳鳴下の語音聴取ということになるが,現在その検討方法を模索中で次年度の課題としたい.最終年の今年度はとくにスピーチの速さと聴取能について検討した。無意味文の聴取実験の結果、文章単位の正答率は非常に低いが文節単位ではかなりよい。600spmの速さで35%位である。一方有意味の45音節の単語20より成る有意単語表をつくり、それと同じ音節を組みかえて作った無意単語表の聴取試験を行った。SVC付きテープレコーダによりピッチをかえずに速度をかえて、1:1.5、2倍速で再生した。正常人15名の実験では有意単語は3速とも100%正答、無意単語では速くなるほど正答率が低下した。単語単位の採点では2倍速で3040%となり、前項の無意文中の有意単語を含む文節単位の正答率とよく符号している点興味深く、さらに検討をすすめることとした。次にコミュニケーション障害の患者の聴覚機能を検討した。失語症患者での検査であるのでいろいろの工夫を加え、トークンテストを応用した。音源としてはメカトークを用いて1/2のスピードとするため各音節ごとに空白を挿入する条件と同じ後母音をいれて母音継続時間を延長する条件とした。結果は後者が明らかに有効であった。またある構音障害患者で、単語レベルでは構音できるのに会話レベルではうまく使えない例について聴覚的認知能力を調べた。無意
Trommsdorff効果のX線散乱の時分割測定による動的研究

メタクリル酸メチル(MMA)の塊状重合過程で重合率がある点で急激に増加し始める。この現象はゲル効果(Trommsdorff効果)と呼ばれ通例この解明は化学反応式にある拡散係数に最近の溶液論を適用して行われている。又NMRによる研究も行われ、この研究の再検討はゲルの出現と共に界面が現れる事を示唆する。しかし微視的見地からの研究は殆どない。近年X線散乱の測定技術が長足に進歩しこの種の研究が可能となったので、MMAの重合過程を温度ジャンプによる時分割X線散乱測定により研究を試みた。測定は本学工学部高エネルギー超強力X線回折質の機器と本研究費で購入した機器とにより行われた。MMAとベンゼンは常法に従って精製し、重合開始剤としてB.POを用いた。試料調整はSchulyらの文献によった。試料濃度は(1)純MMA、(2)80%MMA(3)40%MMAのベンゼン溶液で外径4.75mm内径4.15mmのNMR管に封入し室温から50°Cへジャンプさせたが温度平衡には約100秒を要した。各系ともMoKa線によるX線取乱測定は100秒毎にデータを収集し、3×10^410^5秒まで行った。結果はインバリアントQと相関長1cの時間依存性より解析した。(3)のQは時間と共に直線的に増加し、(1)(2)ではある点から著しく上方にずれる。Qをモノマー相とポリマー相の体積分率の積で割った量はは(3)では一定となり二相モデルの予測と一致するが(1)(2)の系ではこの予測から外れる。この外れは系がゲル点に近づくと急に増加するポリマー相の電子〓〓のゆらぎに由来すると思われる。1cは時間と共に徐々に減じ(1)(2)系ではゲル点で急な減少が起こる。現時点までの測定結果は上記の如く解釈されるが更に高角でのX線散乱の精度測定を行いこの現象の微視的構造を明白にする予定である。以上の結果は信州大学夏季研究会(8月迄草津セナミーハウス)と日本物理学会(10月於広島大学)で口頭により発表した。
HFpEFを伴う肺高血圧におけるRho-kinaseの役割を探る

したがって,本申請では,肺高血圧と糖尿病を合併するHFpEFにおける,心臓・肺循環に関わるRhoA/Rockを介したメカニズムを解明することを目指した.本年度はまず糖尿病モデルであるGoto-Kakizaki(GK)ラットとWistarラットを用いて肺高血圧モデル(Sugen/Hypoxia)を作成し,心不全に至るまでの心・肺循環機能を,SPring-8高輝度放射光により評価した.その結果,Wistarラットと比べてGKラットでより重度な内皮機能障害が生じていた.急性Fasudil(Rock阻害剤)投与後では,内皮機能が改善する傾向が見られた.また,PV-Loop解析・マッソン染色・EVG染色などの結果から,GKラットでは肺高血圧発症の早期で右心室障害が生じており,肺において閉塞した50μm以下の血管が多いことが明らかになった.さらに現在は,心・肺組織におけるRock・eNOSなどのタンパク質発現解析を行っている.本年度の計画した通り,糖尿病を合併する肺高血圧モデルラットを作成し,心不全に至るまでの心・肺循環機能を評価し,糖尿病を合併した肺高血圧ラットでは,右心不全が早期に重篤化することが明らかになった.今年度の結果から,糖尿病を合併する肺高血圧においては,Fasudl(Rock阻害剤)が内皮機能障害に対して有効である可能性が示唆された.そこで次年度は,当初の計画通り,糖尿病・肺高血圧ラットに対してFasudilの慢性投与を行い,左右心機能,冠循環・肺循環機能をin vivoで評価・検討する予定である.これらの結果をもとに,RhoA,Rock1,Rock2,eNOS,PKG,PKC,CKの蛋白発現を定量解析し,糖尿病と肺高血圧を合併するHFpEFの発症におけるRockを介したメカニズムを解析していく.したがって,本申請では,肺高血圧と糖尿病を合併するHFpEFにおける,心臓・肺循環に関わるRhoA/Rockを介したメカニズムを解明することを目指した.本年度はまず糖尿病モデルであるGoto-Kakizaki(GK)ラットとWistarラットを用いて肺高血圧モデル(Sugen/Hypoxia)を作成し,心不全に至るまでの心・肺循環機能を,SPring-8高輝度放射光により評価した.その結果,Wistarラットと比べてGKラットでより重度な内皮機能障害が生じていた.急性Fasudil(Rock阻害剤)投与後では,内皮機能が改善する傾向が見られた.また,PV-Loop解析・マッソン染色・EVG染色などの結果から,GKラットでは肺高血圧発症の早期で右心室障害が生じており,肺において閉塞した50μm以下の血管が多いことが明らかになった.さらに現在は,心・肺組織におけるRock・eNOSなどのタンパク質発現解析を行っている.本年度の計画した通り,糖尿病を合併する肺高血圧モデルラットを作成し,心不全に至るまでの心・肺循環機能を評価し,糖尿病を合併した肺高血圧ラットでは,右心不全が早期に重篤化することが明らかになった.今年度の結果から,糖尿病を合併する肺高血圧においては,Fasudl(Rock阻害剤)が内皮機能障害に対して有効である可能性が示唆された.そこで次年度は,当初の計画通り,糖尿病・肺高血圧ラットに対してFasudilの慢性投与を行い,左右心機能,冠循環・肺循環機能をin vivoで評価・検討する予定である.これらの結果をもとに,RhoA,Rock1,Rock2,eNOS,PKG,PKC,CKの蛋白発現を定量解析し,糖尿病と肺高血圧を合併するHFpEFの発症におけるRockを介したメカニズムを解析していく.本年度は計画とおりに実験を行えたので,次年度も申請計画とおりに使用する予定である.
細胞接着シグナルによるマクロファージ泡沫化並びに動脈硬化性疾患の制御

細胞接着斑分子の一つであるHic-5の欠損マウスとアポE欠損マウスのダブル欠損マウスを作製した。アンジオテンシンII投与により、アポE欠損マウスの87%に腹部大動脈瘤の形成がみられたが、ダブル欠損マウスでは11%に抑制された。血管平滑筋細胞に特異的なHic-5欠損マウスを作製しても同様の結果が得られた。ダブル欠損マウスの大動脈動脈硬化病変面積はアポE欠損マウスの40%に抑制された。ダブル欠損マウスの内皮細胞表面では微絨毛様構造が減少しており、単球の接着が低下していた。以上より血管平滑筋細胞や内皮細胞に発現するHic-5は動脈硬化性疾患の発症・進展に重要な役割を果たすことが明らかになった。(1)動脈硬化発症における細胞接着斑タンパク質hydrogen peroxide-inducible clone-5 (Hic-5)の役割;アポE/Hic-5ダブルノックアウトマウス(DKO)の大動脈動脈硬化病変はアポEノックアウトマウス(apoE-KO)に比較し60%抑制された。この分子機構を検討するため、DKOの大動脈を単離してヒト単球由来THP-1細胞の大動脈表面への接着数を検討すると、apoE-KOの大動脈へのTHP-1細胞接着数に比し、60%抑制された。以上より、大動脈内皮細胞の単球接着に関する機能がHic-5欠損により低下していることが示唆された。apoE-KOならびにDKOの腹腔マクロファージを採取し、アセチル化LDLによる泡沫化を検討したが、両者に差はなかった。(2)腹部大動脈瘤(AAA)発症におけるHic-5の役割;アンジオテンシンII (AngII)によってアポE欠損マウスに誘導されるAAAモデルを用いて、Hic-5の役割を検討した。ApoE-KOにAngIIを4週間持続皮下注すると、87%(13/15)にAAAが形成されたが、DKOでは11%(1/9)しかAAAが形成されなかった。実験期間中、ApoE-KOでは40%(6/15)がAAA破裂のため死亡したが、DKOでは死亡例を認めなかた。血管平滑筋細胞に発現するHic-5の役割を検討するために、タモキシフェン誘導性の平滑筋細胞特異的Hic-5欠損マウス(SM-Hic-5 KO)を作製した。タモキシフェン投与apoE-KOはAngII投与により71%(5/7)にAAAが発生したが、タモキシフェン投与SM-Hic-5 KOでは13%(1/8)にAAA発生を認めたのみであった。以上より血管平滑筋細胞に発現するHic-5がAAA発症、進展に重要な役割を持つことが明らかとなった。Hic-5は細胞接着斑タンパク質の一つであり、我々は世界に先駆けてHic-5ノックアウトマウスの作成に成功した(Kim-Kaneyama JR et al. J Mol Cell Cardiol 2011;50:77-88)。Hic-5は平滑筋細胞に高発現するほか、血管内皮細胞にも発現がみられる。本研究では、内皮細胞・単球の接着におけるHic-5の役割と動脈硬化病変形成におけるHic5の病態生理学的意義を検討した。(1) Hic-5/apoE二重欠損マウスから得た大動脈をTNF-alphaで刺激してTHP-1細胞の結合を検討すると、apoE単独欠損マウスの大動脈に比し、THP-1細胞の結合は40%に減少していた。(2)電子顕微鏡による検討では、apoE欠損マウスから得た内皮細胞には微絨毛様構造が多数みられたが、Hic-5/apoE二重欠損マウスから得た内皮細胞では微絨毛様構造の形成が10%以下に抑制されていた。(3)培養ヒト臍帯静脈内皮細胞のHic-5発現をsiRNAでノックダウンすると、微絨毛様構造の数やTHP-1細胞の付着が減少し、逆にアデノウイルスを用いてHic-5を過剰発現すると両者とも増加した。(4) Hic-5/apoE二重欠損マウスの大動脈動脈硬化病変面積は、apoE単独欠損マウスに比し40%に減少していた。以上より、Hic-5は血管内皮細胞の微絨毛様構造の形成や単球の内皮細胞への付着、さらには動脈硬化病変形成に重要な役割を果たすことが示唆された。動脈硬化性疾患における細胞接着斑タンパク質hydrogen peroxide-inducible clone-5 (Hic-5)の役割を検討するため、動脈硬化モデルマウスであるアポEノックアウトマウスとHic-5ノックアウトマウスを交配し、ダブルノックアウトマウスを作成した。

10週齢のアポEノックアウトマウスとダブルノックアウトマウスに12週間脂肪食を負荷し、大動脈の動脈硬化病変面積を検討すると、ダブルノックアウトマウスの大動脈動脈硬化病変面積はアポEノックアウトマウスの40%に抑制されていた(n = 7)。以上より動脈硬化病変の形成にはHic-5が重要な役割を果たしていることが示唆された。アポEノックアウトマウスとダブルノックアウトマウスの背部にオスモティックミニポンプを埋め込み、アンジオテンシンIIを持続的に皮下投与(1000 ng/min/kg)すると、アポEノックアウトマウスの全例(n = 8)に腹部大動脈瘤の形成がみられ、そのうち3例は動脈瘤の破裂のために死亡した。一方ダブルノックアウトマウスには腹部大動脈瘤の形成が全くみられなかった。アポEノックアウトマウスの腹部大動脈瘤病変にはマトリックスメタロプロテイナーゼの発現が増加していたが、ダブルノックアウトマウスには発現が認められなかった。以上より、腹部大動脈瘤の形成にはHic-5が重要な役割を果たしていることが示唆された。動脈硬化発症におけるHic-5の役割については、Hic-5欠損マウスの内皮細胞機能の変化によって動脈硬化症の進展が抑制されていることが明らかとなった。腹部大動脈瘤(AAA)の発症には、血管平滑筋細胞に発現するHic-5が重要な役割を果たすことが明らかとなった。動脈硬化モデルマウスであるアポEノックアウトマウスを用いて、動脈硬化病変の進展にHic-5が重要な役割を果たしていることが明らかになった。また、アンジオテンシンII誘発性のマウス大動脈瘤モデルにおいて、HIc-5が動脈瘤の形成に重要な役割を果たしていることが明らかとなった。動脈硬化発症におけるHic-5の役割;Hic-5欠損マウスの血管内皮機能の変化について、細胞接着分子の発現をウェスタンブロットで検討する。Hic-5欠損マウス由来の内皮細胞の趙微形態学的検討を行う。さらにsiRNA法を用いた培養ヒト臍帯静脈血管内皮細胞(HUVEC)のHic-5ノックダウンにより、HUVECにおける接着分子の発現、HUVECへの単球の接着がどう変化するかを検討する。腹部大動脈瘤(AAA)発症におけるHic-5の役割;血管平滑筋細胞の細胞内情報伝達に置けるにおけるHic-5の役割を検討する。またAAA発症の鍵を握るマトリックスメタロプロテイナーゼ発現に対するHic-5の役割を検討する。動脈硬化病変形成や腹部大動脈瘤形成におけるHic-5の役割を分子レベルで明らかにしていく。マウスの飼育・解析、培養細胞の解析のための消耗品に用いる。マウスの飼育、細胞培養、試薬購入などのための消耗品に用いる。
カルシウム拮抗薬の内因性腎機能作動物質に対する修飾機構の薬理学的研究

本研究は抗高血圧薬としての有用性が注目されているカルシウム拮抗薬の抗高血圧作用機序を、血管平滑筋における細胞外カルシウムの細胞内移動に最も大きな要因となる生体内昇圧因子への影響の解析によって検討し、下記の結果を得た。1.麻酔イヌにおいて、アンジオテンシンII(AII)、バソプレシン(AVP)、セロトニン(5-HT)の腎動脈内投与による腎血管収縮反応は、カルシウム拮抗薬ニフェジピン(NI)或いはCD-349(CD)によって用量依存的に抑制された。AII、AVPに対する抑制反応は、カルシウム刺激薬BayK8644(BAY)で拮抗された。2.麻酔イヌにおいて、対側腎灌流圧低下によりレニン-アンジオテンシン系を賦活させた場合、腎動脈内投与したNIFによる尿量、尿中ナトリウム排泄量の増加反応は増大した。3.麻酔ラツトにおいて、腹腔内投与したAVPによる尿中浸透圧上昇反応はCDで影響されなかった。4.無麻酔の高血圧自然発症ラット腎性高血圧ラットにおいて、NIF及びCD経口投与により降圧が観察された。5.脊髄穿刺ラットにおいて、AII、AVP、ノルエピネフリン(NE)による血圧上昇反応は、NIFによりAII及びNEが、CDにより三者とも抑制され、いずれの抑制反応もBAYで拮抗された。以上の結果より、AII、NE等の血管収縮反応にはカルシウムチャンネルを介するカルシウム流入が関与しており、従ってカルシウム拮抗薬の抗高血圧作用には、これらの受容体を介する血管収縮反応の抑制が関わっていること、またカルシウム拮抗薬の利尿作用は、AVPではなくA IIによる抗利尿作用の拮抗が示唆された。
新規多機能性ビオロゲン誘導体の合成と材料化に関する研究

新しい電子伝達系の設計と応用の一環として、可逆的酸化還元能を持つビオロゲンをとりあげ、分子内に異なった機能団を適当なスペ-サ-を介して導入することにより新たに複合機能をもつ電子伝達系を構築し、さらにその高分子化により材料化への応用を図った。まず、アゾ基、置換ベンゾフェノン、ジヒドロニコチンアミド(NAH)、クラウンエ-テル(CE)などの機能団をもつ多機能性ビオロゲン誘導体およびこれらの構造をもつ高分子を合成した。これら多機能性ビオロゲン誘導体において、機能団同志の分子内相互作用により、分子間ではみられない種々の新たな機能が見いだされた。ベンゾフェノン、NAH構造をもつビオロゲン誘導体ではビオロゲン部分を電子受容体とする電荷移動錯体が形成され、分子間では起こり得ない官能基間電子リレ-が可能となり、従来報告例のない、非プロトン性有機溶媒中でのビオロゲンの光還元が進行した。アゾ基をもつ誘導体では、両機能団のプロピレン鎖で結合すると最もスタッキングに有利なコンホメ-ションを取り得ること、その近接効果により分子内電子リレ-が大きく加速され、しかも電子移動方向がpHにより制御されることが明らかとなった。また、CE構造をもつ誘導体では効率よく異相間での電子移動が進行した。さらに、種々の機能団を持つ多機能性ビオロゲン誘導体で特異な分子内電子移動が見られた知見に基づいて、その高分子化を検討した。まずビニル基がビオロゲン、アゾベンゼン、置換ベンゾフェノン等の機能団に直接結合した新規ビニルモノマ-を合成し、その共重合により機能団が隣接ししかもポリマ-主鎖に直結した高分子を合成した。共重合体において、官能基間の相互作用が低分子に比べ増大し、高分子場という特異な反応場におかれることにより、低分子あるいは分子間ではみられない種々の新しい酸化還元挙動が新たに見いだされ、材料化につながる知見が得られた。本研究では電子伝達能をもつビオロゲン(V^<z+>)をとりあげ、その分子内に他の機能団を有する多機能性ビオロゲン誘導体の設計と合成を目的として、分子内にアゾベンゼン(Ab)構造をもつビオロゲン誘導体を種々合成しその酸化還元挙動について検討した。1.ビオロゲンとアゾベンゼンを〓CH[_<2]>〓[_<n]>で結合したビオロゲン誘導体1a(m=1)、1b(n=2)、1c(n=3)を合成し、エタノールと緩衡液(pH5.0、70.、9.0)の1対1混合液中でサイクリックボルルタモグラムの測定を行った結果、1aと1bについてはいずれの溶液系でも通常のV〓、Abに基づくピークのみが観察された。1Cの場合、酸性条件ではAbの還元波が見られずV〓の第一還元波が大きくなったことから生成したビオロゲンカチオンラジカル(V.[^<+]>)から分子のAbに電子移動したと考えられる。次に1a1cのアゾベンゼン部分をヒドラゾ対に転換し中性条件でヒドラゾ体からV〓への電子移動の速度を求めた結果、1aと1bの場合は相当する参照化合物の分子間電子移動に比べて約2倍速くなり、分子内で電子移動したものと考えられる。1cの場合は分子間に比べて約10倍速く、このことは1a、1bに比べてヒドラゾ体とV〓が近づいたコンホメーションをとりやすくなっていることを示唆するものである。このように1cでは両官能基間の電子移動が効果的に起こり、pHによりその芳香がコントロールできることがわかった。

2.1cの構造をより強い相互作用が期待される高分子に組込むためにビニルプロピルビオロゲンとビニルアベンゼンの共重合体2を合成した。2について前述と同様にヒドラゾ体からV〓への電子移動速度を求めた結果1cよりも速い電子移動が観察された。以上のように両官能基の分子電子移動をより効果的に進行させるためには両官能基が近づいたコンホメーションをとれるように分子構造を設計することが重要であることが明らかとなった。新しい電子伝達系の設計と応用の一環として、先ず前年度に加えて多機能性ビオロゲン誘導体として、ニコチンアミドあるいはベンゾクラウンエ-テル構造をもつビオロゲン誘導体を合成した。前者の誘導体では、分子間に比べ高い効率で光励起電子リレ-か認められた。後者では含水溶媒中での亜二チオン酸Naによるビオロゲンの還元において、クラウンエ-テルへの還元剤の取り込みにより、還元速度が上昇した。さらにこれまでに見出した種々の機能団を持つ多機能性ビオロゲン誘導体で特異な分子内電子移動が見られた知見に基づいて、その高分子化を検討した。まず新規ビニルモノマ-、ビニルアゾベンゼンを合成し、ビニルビオロゲンとの共重合により、両構造が隣接し、しかもポリ-マ主鎖に直結した高分子を合成し、電子リレ-を検討した結果、分子間および低分子モデルに比べて、高い効率で、ヒドラゾ体からビオロゲンへの分子内電子移動が進行した。つぎに、パラ位に電子供与基(メチル基)を持つビニルベンゾフェノンとビニンビオロゲンとの共重合の際、両モノマ-間で電荷移動錯体を形成し、交互共重合性の高いコポリマ-が得られることを見い出した。このようなポリマ-で両官能基間の相互作用に基づき、分子間ではみられず、しかもモデル化合物より効率よく有機溶媒中でのベンゾフェノンを増感剤とするビオロゲンの光還元が進行することを見いだした。さらに、ジヒドロニコチンアミド構造およびビオロゲン構造を持つ共重合体において、両構造間で電荷移動錯体の形成が認められ、低分子モデルでは認められない分子内電子リレ-が進行した。多機能性ビオロゲンのの高分子誘導体で、官能基間の相互作用が低分子に比べ増大すること、高分子場という特異な反応場におかれることにより、低分子あるいは分子間ではみられない種々の新しい酸化還元挙動が新たに見いだされた等材料化につなかる知見が得られた。
ナノプロセスによるアパタイト結晶誘導技術の開発とエナメル質再生治療への応用

本年度では、抜去歯あるいは動物を用いた生体内におけるハイドロキシアパタイト誘導実験を行った。これまでの結果を総括し、生体内条件におけるエナメル質再生療法の術式を確立するための基礎実験を終了することを目的とした。実験1では、抜去歯を用いた実験的ハイドロキシアパタイト結晶成長の誘導を検討した。エナメル質のリン酸処理により、均一な脱灰状態を作成し、その上に前年度in vitro実験で特定された至適条件の反応液を用いてハイドロキシアパタイト結晶を誘導し、原子間力顕微鏡(AFM)および実体顕微鏡を用いて表面観察を行った。その結果、アメロゲニ含む反応液により、ハイドロキシアパタイト結晶の誘導が観察され、エナメル質表面粗さ(Ra)が有意に改善していることが明らかとなった。実験2では、動物実験モデルを用いた口腔内におけるエナメル質再生修復治療の検討を行った。ビーグル犬の口腔内環境で、一定時間のバイオミネラリゼーション反応を維持するため、再生部位に密閉空間を作成し、実験1で検証した反応が生体の口腔内環境においても実現できることを検証した。その結果、生体内においても、in vitro実験と同様にハイドロキシアパタイト結晶の誘導が観察された。また、細胞の石灰化機能へのアメロゲニンの活性も明らかになった。今後、さらに多くの条件でin vivo実験を重ね、効果や安全性の詳細な検討を行うことが必要であるが、本研究を基礎として、リコンビナントヒトアメロゲニンによるバイオミネラリゼーション技術を確立し、エナメル質再生治療を実現するための重要な結果が得られたと考えられる。本年度では、ヒトリコンビナントアメロゲニンを用い、in vitroハイドロキシアパタイト結晶誘導モデルにおける最適な反応溶液の至適条件を検討することを目的とした。1)アメロゲニンによるバイオミネラリゼーションのための反応溶液の開発ヒトリコンビナントアメロゲニンを精製し、水溶液中に溶解したところ、高濃度条件において、蛋白の凝集(nanosphere)が認められた。また、ハイドロキシアパタイト結晶を誘導するためには、過飽和のカルシウムイオンおよびリン酸イオンが存在することが必要である。至適条件として、0.5mM硝酸カルシウムおよび2.5mMリン酸ナトリウムを含有する反応液を用いる事とし、これにヒトリコンビナントアメロゲニンを溶解したところ、同様にnanosphereの形成が認められた。さらに、反応液にフッ化ナトリウムを添加した場合の、nanosphereの形成への明確な影響は認められなかった。実験2アメロゲニンによる実験的ハイドロキシアパタイト結晶成長誘導に対する反応溶液の組成の影響の検討実験1で作製した0.5mM硝酸カルシウムおよび2.5mMリン酸ナトリウムを含有する反応液中にアメロゲニンnanosphereを混入することにより、実験的にハイドロキシアパタイト結晶が誘導されることがデジタル実体顕微鏡および原子間力顕微鏡(AFM)を用いた観察により明らかとなった。生成したハイドロキシアパタイトでは、c軸方向への成長が認められた。フッ化ナトリウムを反応液に添加することによる、ハイドロキシアパタイト結晶誘導に対する影響は明確には認められなかった本年度では、抜去歯あるいは動物を用いた生体内におけるハイドロキシアパタイト誘導実験を行った。
新規E3ユビキチンリガーゼ、c-MIR2欠損マウスにおける免疫機能異常の解析

新規E3ユビキチンリガーゼ, MIRファミリーは、免疫反応における抗原提示に関連する分子群、MHCクラスII, B7-2等の膜分子をユビキチン化する事により、免疫機能を抑制することができる。このファミリーの中でc-MIR2/MARCH Iの欠損マウスでは抗原提示細胞である樹状細胞に分化異常があり、その異常はMARCH Iの標的分子であり、高発現しているMHCクラスIIの発現亢進に起因していることが明らかになった。この成果は、現在までに予想されていなかった樹状細胞の分化制御機構を明らかにできうるものである。ユビキチン化は、プロテアーゼ複合体であるプロテアソームで行われているタンパク質の分解に必要な修飾であり、不要タンパク質の分解をはじめ、遺伝子転写、シグナル伝達、メンブレントラフィック等の様々な生命現象の基本機構として位置づけられてきている。その中心的役割を果たしているのがE3ユビキチンリガーゼ(E3)である。E3には、E2結合ドメインの種類によりRING型,HECT型,U-box型の3種類が見いだされており、RING variantドメインをもつ新たな膜結合型E3ファミリー、MIR(Modulator of Immune Recognition)ファミリーが発見された。この分子群はウイルス分子群と哺乳類分子群(MARCHファミリー)の二つに大別される。今回、E3の一つであるMARCH Iが、B細胞内MHC IIの翻訳後調節に重要であることを明らかにした。MARCH I mRNAは、B細胞に多く発現しており、MARCH Iノックアウトマウス(KO)B細胞を用いたFACS解析から細胞表面上のMHC II分子の発現はKOマウスB細胞で上昇していた。このMHC II分子のタンパク量は上昇しているが、mRNAレベルでは同じことから、翻訳後レベルでMHC II分子量の増加が引き起こされていることが判った。また、MARCH I KOマウスB細胞では細胞表面上MHC IIの半減期が延長しており、コントロールマウスでは観察されるMHC IIのユビキチン化が完全に消失していた。加えて、コントロールに比べ、MARCH I KOマウスB細胞では多くの外来抗原を発現でき得、外来抗原提示能も上昇していた。これらの結果は、B細胞内MHC II β鎖がMARCH Iによりユビキチン化されることにより発現調節されていることを示している。我々のグループは、MIR(modulator of immune recognition)と名づけた新規E3ユビキチンリガーゼファミリーを見出した。MIRファミリーは、抗原提示に関連する分子群、MHCクラスI,クラスII,B7-2等の膜分子をユビキチン化する事により、免疫機能を抑制する事ができる。このファミリーメンバーの中で、生体内でのMHCクラスIIの発現をユビキチン化により制御しているE3ユビキチンリガーゼ、MARCH I/c-MIR2を見出した。MARCH Iは、樹状細胞、B細胞等の抗原提示細胞に優位に発現している。MARCH Iの欠損マウス(KOマウス)では(1)ナイーブな状態にてMHCクラスIIはMARCH Iによるユビキチン化を介した発現制御を受けている(2)MARCHIの欠損した抗原提示細胞にてB7-2の発現亢進が認められ、MHCクラスIの発現抑制が認められる結果を得ていることから、MARCH Iは抗原提示細胞の分化に重要な分子であり、MHCクラスIIに対してのみではなく、MHCクラスI,B7-2の発現制御分子でもある事が明らかとなっている。今回、更なる解析からMARCH I KOマウスでは抗原提示細胞である樹状細胞に分化異常があり、免疫機能低下が起こっていた。その異常はMARCH Iの標的分子であり、高発現しているB7-2ではなく、MHCクラスIIの発現亢進が抗原提示細胞の分化異常に関与していることが明らかになった。また、MARCH Iの標的分子(ユビキチン化される分子)はMHCクラスII,B7-2以外にはまだ見つかってはいない。
山地河道の水理特性の時空間分布解明

気候変動により日本では豪雨の増加による洪水の規模や頻度の増加が懸念され、国土の60%以上占める山地域での土石流など、急激な水・土砂の流出メカニズムを理解し予測する必要がある。そこで、本研究では、A)山地河道での洪水時の流量、水深、流速データの取得、B)洪水時の山地河道の水理特性と河道形状の関係の解明を行なった。山地河道では洪水時に水深が急激に大きく増加する一方,流速はそれほど大きくならないこと、水理特性は平水時にはステップ部やプール部など河道区間により異なるが、豪雨時には河道全体の形状に依存するようになることを示した。グリーンレーザを用いた水面下も含む新たな3D測量技術の開発を行なった。候変動等により、日本列島では大規模な降雨の増加による洪水の規模や頻度の増加が懸念されている。国土の60%以上を急峻な山地、森林が占める日本では、土石流や鉄砲水などの山地域の急激な水・土砂の流出メカニズムや、急激な水・土砂流出が河川生態系に及ぼす影響などを理解し予測する必要がある。山地河道の水理特性は山地域の急激な水・土砂の流出をコントロールするにもかかわらず、実態のデータが少なく、水・土砂の流出予測が難しい現状がある。そこで、本研究では山地河道の洪水時の水理特性の時間変化と、河道の形状、河床材料と水理特性の関係について明らかにする。次の3つを行うことを目的としている。A)多様な山地河道での洪水時の流量、水深、流速データの取得B)洪水時の山地河道の水理特性と河道形状の関係の解明C)山地域の新たな水・土砂の流出予測手法の提案H23年度はA)を中心に行った。東京大学樹芸研究所青野研究林の河川に流速計、水位計を設置し、観測を開始した。いくつかの降雨イベント時にデータを取得することができた。データ整理と解析を行ったところ、山地河道の水理特性を表すマニングの粗度係数は水量の増減にともない大きく変化すること、またこれまで考えてきた値とくらべて大きいことが明らかとなった。気候変動等により、日本列島では大規模な降雨の増加による洪水の規模や頻度の増加が懸念されている。A)多様な山地河道での洪水時の流量、水深、流速データの取得B)洪水時の山地河道の水理特性と河道形状の関係の解明C)山地域の新たな水・土砂の流出予測手法の提案本年度は上記A)B)C)について研究を行った。A)については大きな降雨時の流出中の水の流れの実態を捉えることができた。山地河道は複雑な形状のため、水深が急激に大きく増加する一方で,流速はそれほど大きくならないが、詳しく見ると水理特性はステップ部やプール部など河道区間によって大きく異なることが明らかとなった。さらに、大きな降雨時には河道抵抗が局所的な河道形状に依存する状況から河道全体の形状に依存するようになることが示唆された。これらの成果は学会で発表した。B)については、グリーンレーザを用いた水面下も含む新たな3D測量技術の確立に取り組み、水面下についても補正をすればある程度の精度で河床地形を把握することが可能であることを見いだし、学会・論文で発表した。C)について、とりまとめ中である。

次の3つを行うことを目的としている。A)多様な山地河道での洪水時の流量、水深、流速データの取得B)洪水時の山地河道の水理特性と河道形状の関係の解明C)山地域の新たな水・土砂の流出予測手法の提案本年度は上記A)B)について研究を行った。昨年に引き続き東大樹芸研究所青野研究林で河床構造ごとに(ステップとプール)観測を行い、複数の大きな降雨時のデータを得た。データ解析の結果、ステップとプールでは降雨時にも異なる水理特性が観察された。また、平水時には流れの抵抗を支配しているのは局所的な礫の大きさなどであると考えられるが、増水時にはステップ・プール構造などより広い範囲の河床地形などが流れの抵抗を支配するようになることが示唆された。また、河床構造の把握が重要であることが明らかとなってきたため、三次元で河道、河床形状を計測する手法として、Kinectセンサーを用いた河床構造の把握を試みた。当初の計画通り、観測を開始し、7月から10月にかけての梅雨、台風、秋雨の降雨を対象に、山地河道でこれまでほとんど行われてきていない流速の自記計測手法の開発を行ったところ、予想を上回る成果があり、降雨時の早い流れを短い時間間隔で詳細に捉えられることがわかってきた。一方で、当初の研究計画では水量と水深の同時観測から山地河道の水理特性の空間分布を把握することとしていたが、こちらは観測機器設置場所の条件などが厳しく、観測が難航している。そこで、研究計画を変更し、水量と水深ではなく流速と水深の同時計測を行うことにより、多地点で河道の抵抗特性を明らかにすることとした。そのため一部の研究費をH24に繰り越し研究を行った。25年度が最終年度であるため、記入しない。目的A)の多様な山地河道での洪水時の流量、水深、流速データの取得、については,観測もようやく軌道にのり、ある程度大きな降雨時のデータも得られつつある。今後は引き続き大きな降雨時のデータを確実に得られるように注意して観測を継続する必要がある。H23年度の調査では山地河道では流量の観測が難しいことが明らかとなってきたが、今年度はH25年度からの流量観測に向けた準備を進めることができた。また、B)の洪水時の山地河道の水理特性と河道形状の関係の解明、のためには多様な山地で観測を行う必要がある。今年度後半に新たに秩父山地の東大秩父演習林内のさらに急峻で礫の径も大きい階段状あるいは小滝状河道に分類される河道で観測設備を設置した。これによりH25年度の雨期にデータを取得できる予定である。同時に、これまでに日本各地で観測されてきたデータを収集を進め、貴重なデータを収集することができた。大きな降雨時の観測データを取得するため引き続き観測を継続して行う。これまでの観測の結果、山地河道の水の流れは空間的にも時間的にも多様であることから、例えば同じ河道においてもステップ部とプール部で分けて複数箇所で観測を展開する。山地河道は場所によって多様であることから、地形や河床材料の異なる他の河道でも観測を開始したい。観測を継続するとともに、これまでに本観測で得られた結果をとりまとめる。さらに、収集した各地の観測データを整理して、C)山地域の新たな水・土砂の流出予測手法の提案に向けて解析を進める。また、これまでの研究から、詳細な河床構造の把握が重要であることがわかってきた。
亜熱帯島嶼域におけるハナミョウガ属（ショウガ科）の送粉・交配システムに関する研究

琉球列島の沖縄島、南大東島において、ゲットウ(ショウガ科)の開花フェノロジー、花蜜分泌パターン、送粉者の調査をおこない、送粉システムにおける両掛け戦略仮説を検証した。その結果、1)ゲットウの蜜分泌が朝と夕方の二回ピークを持つことに加え、夜に糖濃度の低い蜜を多量に分泌する傾向が見られること、2)昼間に行動するハナバチ類の他、夜間を中心に行動するスズメガ科の5種を含む多様な昆虫が花粉を媒介する可能性があること、3)ゲットウの匂い成分の中にはlinaloolが多量に含まれており、このことが夜行性のスズメガ類の誘因と関係していると思われること、などを明らかにした。本年度は琉球大学構内に調査区域を設定し、ゲットウの開花個体数の季節変化を調査すると共に、cata-型とana-型それぞれから複数個体を選び、個体毎の開花期間、花序数、花序当たりの開花数を調査した。その結果、cata-型とana-型の個体間に開花時期のずれなどは確認されなかった。また、開花から閉花までの個々の花の花蜜分泌パターンを調査し、午前と午後のピークと共に、予備実験でも確認された夜間における蜜分泌が確認された。訪花昆虫についても、沖縄島、西表島、南大東島を中心に、24時間調査を含む合計100時間以上の調査をおこない、昆虫綱の6目11科20分類群、クモ目の1科1種、軟体動物門・腹足綱柄目目の2科3種の訪花を確認した。これらの中には、夜間を中心に行動するスズメガ科の5種(イッポンセスジスズメTheretra silhetensis silhetensis、シタベニセスジスズメHippotion celerio、コシタベニスズメHippotion boerhaviae、エビガラスズメAgrius convolvuli、ホシホウジャクMacroglossum pyrrhosticta)が含まれており、夜間における花蜜の分泌と合わせ、ゲットウが昼行性と夜行性の花粉媒介者を利用している可能性が高まった。次年度は、時間別の網掛け実験などを実施し、実際にこれらの夜行性訪花者がゲットウの槽受粉に寄与しているかを検討する。また、南大東島のゲットウについてcata-型とana-型の比率を調査し、この地域においてana-型が欠落していることが明らかとなった。cata-型のみであることが大東諸島のゲットウが結実しない理由の一つと予想されたが、沖縄島でおこなった袋かけ実験の結果では、cata-型のゲットウにおいて510%の割合で自動的自家受粉による結実が見られた。このことから、大東諸島のゲットウに結実が見られないことの理由については、さらに詳細な調査が必要だと考えられる。アオノクマタケランや他のハナミョウガ属植物についてcata-型とana-型の比についての予備調査をおこなった結果、沖縄島北部のアオノクマタケランでは性比の偏りは確認できなかった。クマタケランについてはこれまで情報がなかったが、今年度の調査によりcata-型とana-型の両方が存在することが確認できた。クマタケランは結実しないとする文献もあり、その理由として本種がアオノクマタケランとゲットウの雑種である可能性が指摘されている。しかし、本種の訪花昆虫の予備的観察から、効果的な送粉者がいないことが結実率が低いことの原因ではないかと推定された。これについてもさらに詳細な調査をおこなう予定である。琉球大学構内に設置した調査区では、台風による被害のためゲットウが壊滅的な打撃を受け、開花がほとんど見られなかった。このため、22年度より継続していたゲットウの訪花昆虫に関する調査では、大きな進展は見られなかった。その中で、23年度も日没後に複数のスズメガ類の訪花が確認された。これらの訪花者がゲットウの花粉媒介者として機能しているかどうかを検証するために袋掛け実験を予定していたが、花数が極端に不足しており実施できなかった。しかし、行動観察の結果、スズメガ類が訪花した際に胸部の上側が葯・柱頭に触れる可能性があることを確認した。また、夜間の密分泌についても調査を行い、これまでのデータを裏付けることができた。これらの結果は、ゲットウが異なる送粉シンドロームを併せ持つ可能性をさらに指示すると思われる。大東諸島のゲットウ(ハナソウカ)については結実しないことが知られている。これまでの調査により、ハナソウカにはcata-型のみしか存在しないことが明らかになっており、このことが不稔の主な理由ではないかと推定されていた。23年度の調査において、沖縄島産ゲットウのcata-型数個体が南大東島に移植されていることが明らかとなり、その結実率について調査したところ、高い割合で果実を形成していることが判明した。

このことからana-型の個体が欠落していることが、ハナソウカが不稔であることの直接の理由であることは考えにくい。細胞学的な調査等をさらに進め、継続する必要がある。アオノクマタケランや他のハナミョウガ属植物についても台風の影響で開花が少なかった。限られた状況の中でcata-型とana-型の比について調査を行った結果、予備調査と同様、沖縄島北部のアオノクマタケランでは性比の偏りは確認できなかった。一昨年度より継続していたゲットウの訪花昆虫に関する調査について、今年度は複数のカメラを使用したインターバル撮影を試みた。延べカメラ設置時間は6,006分間、総撮影枚数は35,914枚であった。インターバル撮影による観察の結果、これまで把握されていた種に加え、シロオビアゲハ、ルリタテハ、イシガケチョウ、ツマベニチョウ、オオスカシバ、リュウキュウオオスカシバの訪花が新たに確認された。また、セイヨウオオマルハナバチと思われる昆虫の訪花が初めて観察された。これまでの年度とは異なり、ホウジャク類、セイヨウミツバチの訪花が多く観察された。ホウジャク類、スカシバ類ともに、花粉の付着を直接確認した他、柱頭の先端に触れるところも確認された。以前の観察で多くの訪花が確認されたハチ類(アオスジコシブトハナバチ、オキナワツヤハナバチ、オキナワクマバチ)は、今年度はほとんど観察されなかった。夜間の観察(19:30-20:00)においてスズメガの訪花を確認したが、インターバル撮影では検出できなかった。今回の観察では、日中にはハチ類(セイヨウミツバチ)が多く訪花したのに対し、ホウジャク類は早朝と日没前後の薄明薄暮に訪花が集中していた。先行研究ではハチ類(主にクマバチ類とミツバチ類)がゲットウの主要な送粉者とされているが、何らかの理由でハチ類の訪花頻度が低い場合でも、薄明薄暮性のホウジャク類が有効な送粉者となり得る。また、ホウジャク類で花粉の付着が確認できたことから、同様の訪花行動を示す夜行性のスズメガ類も送粉者となる可能性が高いことが考えられる。琉球大学構内に設置した調査区において、訪花昆虫とゲットウの匂い分泌パタンの関係を明らかにするため、ハンディー匂いモニター(omx-sr)を用いた相対的匂い強度の日変化を調査した。その結果、開花時に低かった匂い強度は12:00より18:00にかけて強くなり、日中のみではなく、薄暮の時間帯にも匂いが放出されていることが確認された。cata-型、ana-型ともに同じ傾向を示し、差は見られなかった。沖縄島のゲットウでは、18:00-19:00頃にかけて昼行性・夜行性のスズメガ類が多数飛来して吸蜜していたことから、ゲットウがこれらの昆虫の行動時間帯に合わせて匂いを分泌している可能性が示唆された。南大東島のゲットウ(ハナソウカ)についても同様の調査をおこなったところ、沖縄島での調査結果と比較して匂い強度が半分以下と低く、また、顕著な日変化も認められなかった。このことは、南大東島のゲットウの訪花昆虫相が貧弱(傳田未発表)であることと関係があると推測される。ゲットウの匂い成分に夜行性スズメガ類の誘因に関係するとされる物質(linalool)が含まれるかどうかを確認するため、2012年6月6日に匂いのサンプリングをおこない、沖縄高専の協力を得て成分分析をおこなった。その結果、ゲットウの匂い成分の中にはlinaloolが多量に含まれており、このことがスズメガ類の誘因と関係しているのではないかと考えられる。
トランスジェニックマウスを用いたマイクログリアによる脳損傷修復システムの解明

[1]レジデントマクログリアと顆粒球(好中球)の脳梗塞巣における動態ラット中大脳動脈閉塞モデルで、虚血再灌流後急性期のレジデントマイクログリアの反応を見たところ、24時間後までに大多数が細胞死を来すことを明らかにした。急性期に梗塞巣核心部に集積し、OX42やレクチンなど古典的なマイクログリアマーカーを発現する細胞は殆どが好中球であった。虚血再灌流48時間後の脳梗塞巣核心部でのBrdU取り込み細胞の約80%がIbal陽性細胞であったことから、48時間後の5FU-回投与により、BINCs細胞死を誘導したところ、脳梗塞巣の著しい拡大が見られた。BrdU標識により運命追究を行った結果、グリオーシスを形成するアストロサイトや、ダブルコルチン陽性の未分化神経細胞に分化転換している可能性がある。[3]遺伝子改変動物の作成Ibalプロモーター-HSVチロシンキナーゼ遺伝子導入マウスについては、マイクログリア中にチロシンキナーゼの発現を確認した。また、Cre recombinaseをIbalプロモーター下で発現させる系は、Ibalプロモーターの活性が低く、引き続き動物の作成を続ける必要がある。BINCsやNG2グリアの分化転換を追いかけるために、NG2プロモーター-Cre recombinase遺伝子導入ラットを作成中である。[4]リンパ球系マクロファージの虚血巣における存在CD5やCD200等、リンパ球系マーカー陽性細胞が、梗塞巣核心部に集積することを明らかにした。これらは、Ibalを発現し、リンパ球系マクロファージの可能性が高い。これらの細胞はNG2陰性である。CD200陽性細胞はCD200受容体(CD200R)を発現するマイクログリアなど骨髄系細胞の機能をコントロールしている可能性がある。I中枢神経系病態モデルにおける多分化能を持つマイクログリア--BINCsラット脳の針刺し損傷モデルと中大脳動脈一過性閉塞による脳虚血モデルを使い、マイクログリア様細胞が関与する損傷修復機構を詳細に検討した。損傷後早期から損傷部には多数のマイクログリアマーカー陽性細胞が存在し、盛んに増殖していた。これらの多くは神経系の多能性幹細胞マーカーを発現し、分離培養すると、神経外胚葉系細胞が高率に発生してくることが判明した。しかし、これらのマイクログリア様未分化前駆細胞は、血液中の単球様細胞に由来すると考えられ、中枢神経系に常在する静止型マイクログリアと同一視することは困難であるとの結論し、当面Brain Iba1^+/NG2^+Cells(BINCs)と称し、静止型マイクログリアとは区別して研究を進めることにした。現在、マイクログリア/マクロファージマーカーのIba1プロモーター下に単純ヘルペスウイルス・チミジンキナーゼ(HSV-tk)を接続したトランスジェニックマウスの作成に成功した。このマウスは、脳病態モデルを作成後、ガンシクロビルを腹腔内投与することでBINCsに細胞死を誘導、またはBINCs活性化を抑制するためのモデルである。類似の遺伝子改変マウスとして、CD11bプロモーター-HSV-tk遺伝子導入マウスを用いた研究が発表されているが、我々が最近見出したように、脳病態モデルで現れるCD11b陽性細胞はその多くが好中球であるため、マイクログリア/マクロファージの脳病態への関与を分析するモデルとしては不適当である。Iba1プロモーター-HSV-tkマウスにより、脳修復再生へのBINCsの関与を解析していく予定である。Iba1プロモーター-Creマウスはダブルトランスジェニック化をすすめていく。
成形界面のその場直接観察による振動付加成形加工のインプロセスモニタリング

次世代成形加工技術の研究・開発において,加工モーションを制御した先進的な塑性加工プロセスが注目されており,従来とは異なる加工現象が発現している.しかしながら,これらの加工現象の発現メカニズムは未解明の点が多く,学術的な解明が求められている.本研究では,パルス振動モーション付加塑性加工を対象として成形加工中の金型ー被加工材界面の変形挙動や潤滑挙動のその場直接観察に取り組む.界面挙動の可視化により加工メカニズムを解明する.次世代成形加工技術の研究・開発において,加工モーションを制御した先進的な塑性加工プロセスが注目されており,従来とは異なる加工現象が発現している.しかしながら,これらの加工現象の発現メカニズムは未解明の点が多く,学術的な解明が求められている.本研究では,パルス振動モーション付加塑性加工を対象として成形加工中の金型ー被加工材界面の変形挙動や潤滑挙動のその場直接観察に取り組む.界面挙動の可視化により加工メカニズムを解明する.
真核生物におけるヒストンのアセチル化と染色体分配への関与

「研究目的」出芽酵母ヒストンH3の56番目のリジン(H3 K56)はヒストンデアセチラーゼHst3,Hst4によって脱アセチル化される。Hst3,Hst4は細胞老化の制御を行なうSir2ファミリーの一つであるが、このSir2以外のヒストンデアセチラーゼも細胞老化に関与しているかどうかはよくわかっていない。本研究ではHst3,Hst4がヒストンH3 K56のアセチル化を介してSir2同様に細胞老ヒ制御に関与しているかどうか研究を行なった。「研究成果」細胞老化はその寿命の間の細胞の分裂回数で規定される「分裂寿命」と静止期に入った細胞の生存期間で規定される経時老化に区別されるが、hst3 hst4二重欠損株はsir2欠損株同様に細胞の分裂回数が極端に減少するほか、栄養飢餓条件下で正式に入った細胞の生存期間も極端に短くなったことから、Hst3,Hst4が分裂老化および経時老化の両方に関与していることを明らかにした。「研究の意義および重要性」多細胞生物における細胞老化は通常分裂寿命ではなく、経時老化を指している。Sir2およびSir2ホモログの活性化が細胞寿命を延ばすことは出芽酵母だけでなく線虫や哺乳類にもみられることが明らかになっている。しかしながら出芽酵母Sir2が分裂老化にのみ関与している。これに対してHst3,Hst4が分裂老化および経時老化の両方に関与していることからも、Hst3,Hst4による細胞老化制御の分子機構を明らかにすることは、多細胞生物における細胞老化制御機構の解明につながるものと期待される。「研究目的」出芽酵母ヒストンH3の56番目のリジン(H3 K56)のアセチル化は細胞周期に依存してDNA合成期からG2期まで全ての染色体中のクロマチンに存在しDNA複製時に生じる二重鎖切断修復に関与していることが示唆されている。さらにはヒストンH3 K56の脱アセチル化を行なう因子としてNAD+依存性ヒストンデアセチラーゼHst3およびHst4を同定した。hst3 hst4二重欠損株は温度感受性を示し、染色体分配に欠損が生じることが報告されている。本研究ではまずHst3,Hst4の機能解析を行なった。「研究成果」hst3 hst4二重欠損株は細胞周期を通じてほぼすべてのクロマチン中のヒストンH3 K56がアセチル化された状態になる。驚いた事にhst3 hst4二重欠損株はDNA損傷を引き起こす薬剤に対して感受性を示したほか、分裂期における染色体分配にも異常をきたした。これらの結果からDNA合成期にDNA損傷修復に必要なクロマチン構造変化を引き起こすのにはクロマチン中のヒストンH3 K56がアセチル化と脱アセチル化のバランスが必要であると示唆された。さらにはヒストンH3 K56の脱アセチル化が染色体分配に必要なことからも、細胞周期に依存してクロマチン中のヒストンH3 K56をアセチル化、脱アセチル化を繰り返すことのよって、各細胞周期ステージに特異的な染色体構造を維持していると考えられる。(Current Biology Vol.16, p.1280-1289(2006))当初アセチル化が起こらないヒストンH3変異,hht1 K56R株は胞子形成に欠損が生じることを報告した。しかし詳細に解析した結果、胞子形成を起こす前にこの変異細胞がアポトーシスを起こして死んでいるために見かけ上胞子形成が起こらないことが示唆された。さらに興味深いことに栄養饑餓状態にhst3 hst4二重欠損株を置いた場合、細胞は静止期に入らず急速にアポトーシスを起こして死滅することを見いだした。染色体中のヒストンH3 K56のアセチル化が栄養飢餓状態において細胞にアポトーシスを引き起こさせる鍵になっているのではないかと考え研究を行なっている。