hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ホヤの血球細胞から抽出したバナジウム結合物質の精製と構造決定

ホヤの血球細胞には最大約40mMにも達するバナジウムが含まれているが,細胞内での存在状態は不明であった.代表者らはスジキレボヤの血球のホモジェネイトをセファデックスG25ならびにSE-セルロースカラムで分画し,含まれるバナジウムを放射化分析法で定量したところ,分子量約1300で還元糖を含む成分をバナジウム結合物質として初めて取り出すことができ,バナードビン(Vanadobin)と名付けた.本年度はこの物質をさらに精製し,電子スピン共鳴法,マススペクトル法ならびに核磁気共鳴法などを駆使して構造決定をすすめた.その結果,この物質の構造中心ではOxovanadium(VO^<2+>(O_4))に糖リン酸が1:2のモル比で配位していることが判明した.現在のところ糖の種類は同定できていない.また,この錯体中ではバナジウムは空気中でも還元型の4価で安定に保持されていることが分かった.さらにバナードビンは外因性の4価ならびに5価のバナジウム化合物に特異的な親和性があり,血球細胞のホモジェネイトにNa_3VO_4もしくはVOSO_4を加えてインキュベイトしカラムにかけたところ,天然のバナードビンと同一の挙動を示した.次に,硫酸バナジル(VOSO_4)とグルコースー1-リン酸とでモデル錯体を作って,その化学的性質を検討したところ, 1:2のモル比で混合したとき,電子スピン共鳴法ならびに紫外線のスペクトルが天然のバナードビンのそれらときわめて類似することが分かった.このバナードビンはナツメボヤの血球細胞からも抽出することができたので,この物質はバナジウムを多く含むホヤの血球細胞に普遍的なものである可能性が高い.ホヤの血球細胞には最大約40mMにも達するバナジウムが含まれているが,細胞内での存在状態は不明であった.代表者らはスジキレボヤの血球のホモジェネイトをセファデックスG25ならびにSE-セルロースカラムで分画し,含まれるバナジウムを放射化分析法で定量したところ,分子量約1300で還元糖を含む成分をバナジウム結合物質として初めて取り出すことができ,バナードビン(Vanadobin)と名付けた.本年度はこの物質をさらに精製し,電子スピン共鳴法,マススペクトル法ならびに核磁気共鳴法などを駆使して構造決定をすすめた.その結果,この物質の構造中心ではOxovanadium(VO^<2+>(O_4))に糖リン酸が1:2のモル比で配位していることが判明した.現在のところ糖の種類は同定できていない.また,この錯体中ではバナジウムは空気中でも還元型の4価で安定に保持されていることが分かった.さらにバナードビンは外因性の4価ならびに5価のバナジウム化合物に特異的な親和性があり,血球細胞のホモジェネイトにNa_3VO_4もしくはVOSO_4を加えてインキュベイトしカラムにかけたところ,天然のバナードビンと同一の挙動を示した.次に,硫酸バナジル(VOSO_4)とグルコースー1-リン酸とでモデル錯体を作って,その化学的性質を検討したところ, 1:2のモル比で混合したとき,電子スピン共鳴法ならびに紫外線のスペクトルが天然のバナードビンのそれらときわめて類似することが分かった.このバナードビンはナツメボヤの血球細胞からも抽出することができたので,この物質はバナジウムを多く含むホヤの血球細胞に普遍的なものである可能性が高い.
血圧調節遺伝子の機能および転写性発現調節に関する研究

Peroxisome Proliferator Activated-Receptor gamma (PPAR-γ)に関する分血管子生物学的研究を総括するとともに、生理学的応用や臨床での知見応用を試みた。すなわち、PPAR-γ活性化によってTXトロンボキサン(TX)合成酵素アンジオテンシンAT1受容体遺伝子発現の抑制がもたらされるのみならずTX受容体発現も抑制されることを見出しJ.Biol.Chem.(277:9676-9683,2002)に報告した。又さらにPPAR-γの作用には共役因子の関与もありPPAR-γはこれらと相互作用をしながら遺伝子発現を抑制していることを見出した。レチノイン酸は核受容体のリガンドであるが、この遺伝子作用としてTX受容発現抑制作用があることを見出した。一方、生理作用としてはPPAR-γのリガンドであるチアゾリジン誘導体の生理作用として腎血管弛緩作用があり、それは二相性を呈し遅相にはPPAR-γのgenomic作用が関係していることを示唆しJ.Amer.Soc.Nephrol.(13:342-349,2002)誌上に報告した。さらに、チアゾリジン誘導体による糖尿病治療の患者において血中ナトリウム利尿ホルモン(BNP)が増加する群がありPPAR-γ活性化と何らかの関係が推測されJ.Clin.Endocrinol.Metab.(88:3993-3996,2003)に報告した。本研究プロジェクトは、従来の遺伝子転写研究から臨床へのトランスレーションをはかる架橋的試みである。腎電解質関係の研究としてはミネラルコルチコイドのアルドステロンが腎尿細管作用により腎電解質代謝を行っているのみならず腎血行動態を介してもこれを行っている可能性が示された。本年度は血管における脈管作動性機能蛋白遺伝子の発現に関する研究に焦点を絞り研究を進めた。I)すなわち、血圧調節とインスリン抵抗性に関する基盤分子としてのPPAR(peroxisome proliferators-activated receptor)に着目した。PPARの作用部位としての血管や腎臓に焦点を絞り、まずPPARファミリーの抗体を独自に作成し、これを用いて腎臓内の発現局在を検討した。本研究にて作製した抗体は、PPARαに対する特異抗体、PPAR-γ1およびPPAR-γ2に対する抗体、およびPPAR-γ2に対する抗体である。これらを用い免疫染色にて発現部位を検討すると、1)PPAR-αはこれまでに報告されている近位尿細管やヘンレ上行脚のみならず糸球体、遠位尿細管にも発現がみられた。また、血管系にも発現が確認された。2)PPAR-γ1についても、血管、糸球体、およびネフロンのほぼ全域にわたって発現があった。3)PPAR-γ2は腎内には発現が検出されなかった。以上から、PPAR-αおよびγ1は血管系や尿細管といった血圧調節に関係する組織に発現がみられ、同部位における遺伝子作用が期待された。II)これを裏付けるように、血管平滑筋に発現し血管収縮に関与するトロンボキサン(TX)受容体の遺伝子転写がPPAR-γ1の活性化にて抑制され、これは転写因子Sp-1の機能を蛋白-蛋白相互作用によることを報告した(J.Biol.Chem.277:9676-83,2002)。III)また、PPAR-γ1のリガンドのチアゾリジン誘導体が腎糸球体輸入細動脈の拡張を二相性にもたらし、後期の拡張にはPPAR-γ1の活性化の関与も想定されることを報告した(J.Amer.Soc.Nephrol.13:342-9,2002)。これらを総合して考察すると、PPAR-γ1の活性化は腎血管拡張作用(糸球体細動脈における)を介して腎血行動態に影響し、糸球体濾過率の増加などの降圧作用をもたらす。

その分子基盤にはTX受容体や以前に報告したアンジオテンシン受容体発現抑制(Sugawara A. et al. Endocrinology.2001 Jul;142(7):3125-34)を介した分子機構の関与が考えられる。尿細管におけるPPAR-αやPPAR-γ1の機能や標的遺伝子は今後の検討課題である。また、血管系のPPAR-αの意義についても今後の検討が必要である。2.糖尿病におけるPPAR-γリガンド投与の影響:2型糖尿病患者においてPPAR-γリガンドのピオグリタゾンを48週にわたって投与し、血中BNPの変化を調べたところ、投与前のBNP基礎値が高値の対象についてはBNPが48週後に心不全レベルにまで上昇することが明らかとなった。今後PPAR-γリガンド投与の際には血中BNPのモニターが重要であることを提起した。3.レチノイン酸によるトロンボキサン受容体の転写抑制:血圧調節ホルモン受容体のトロンボキサン受容体の遺伝子転写がレチノイン酸にて負の抑制性制御を受けていることを明らかにした。4.アルドステロンによる非ゲノミック血管収縮について:従来アルドステロンはその核内受容体を介して昇圧性遺伝子(ナトリウムチャネル遺伝子など)発現に関与し血圧調節に関与していると考えられているが、腎糸球体灌流実験において糸球体輸入細動脈がアルドステロンによって遺伝子作用とは別個に発現し、それには内皮のモジューレーションがあることを報告した。
障害児の同胞が成長発達過程で直面する問題とその援助に関する研究

平成11年度から引き続き、12年度に障害者のきょうだいで、成人に達している者を対象(対象総数20名)に、過去の経験、現在の思いについてインタビュー調査を実施した。平成13年度は、そのデーターを質的分析方法にて分析を行った。その結果、きょうだいの障害受容過程としては3パターンがあり、一番多いパターンとしては、(1)自然なかかわり(5歳小学2年生)、(2)同胞の障害に気づき、社会の偏見を自覚する時期(小学2年小学4年頃)、(3)同胞の障害を友人にかくす時期(小学5年高校生頃)、(4)同胞の障害を言えるようになる時期(高校進学25歳頃)(5)同胞の障害を自分にとってプラスにする時期(それ以降)に分類できた。(3)の時期というのは、周囲の冷たい目からの遮断と同時に、きょうだいにとっては、いじめの体験、母親と2人きりになる経験の少なさ、自分ばかりが我慢しなければならない状況、親の愛情の薄さ、さらに反抗期という時期におされ、同胞がいなければ良かったと、同胞の存在を否定するようになる。しかし、きょうだいであるという思いとの葛藤のために、だまるという行動をとり、安全な環境をとりながら、同胞の存在と自分との関係について確認していた。そしてその状況から、答えを見つけることができたきょうだいは、同胞を肯定的に捉えるようになる。そして安全な環境を拡大していく。周囲の人に言えるようになったきょうだいは、周囲の環境が変化すれば、一瞬また構えるが、安全な環境の拡大の仕方を習得しているので、時期を待ち拡大していくようになっていた。分析からはこの過程以外に、(3)の過程が成人に達しても続いているという者もいた。この過程をとる者に共通していることは、家族の特定の者とのけんかや関係がうまくいっていないということであった。うまくいかなくなった原因は同胞に障害があることで、幼い頃に寂しい思いをした、親自身が障害に対して否定的であるなどの理由が考えられる。青年期の障害者の同胞が、成長発達過程において適応が困難であった課題の把握、その援助方法を明確化する目的にて、本年度青年期の障害者の同胞10名への面接調査を実施した。対象者の年齢は20歳38歳であり、同胞の疾患は脳性麻痺10名であった。障害のレベルは様々で、おおよそ軽度5名,重度5名であった。出生順位は、障害がある同胞よりも年齢が上の者が2名、下の者が8名であった。まだ最終分析に至っていないが、これまでの研究と比較し、同胞の年齢が障害児よりも下の者の方が、学童期に不登校やいじめ、家庭内暴力などの問題行動をおこしていた。しかし、青年期に達した現在に至っては、同胞に障害があることでの自分の負担感が軽いようだ。親が亡くなった後も、自分たちにできることはやろうと前向きである。それに比べ上の同胞は、学童期に親の手伝いをし、何も問題がなく過ごしていた者が多い。しかし、親が亡くなった後の生活を否定的に考えている傾向にあった。また同胞の意識は親の影響を受けているが、同胞の意識の違いには、父親が変数になると思われる。父親が母親の精神的なサポートをし、障害児の父親として社会参加をしている家の同胞は、同胞の障害を前向きに捉えようとしていた。逆に、家事などを全く手伝わない父親がいる同胞は、重い負担感をもっていた。成長発達していくために「障害児の父親としての役割」という要因が重要ではないかと思われる。障害児看護においては、障害がある子どもと同時に家族全体のバランスをみていくという働きかけが重要である。しかし、実際障害児看護を行っている臨床経験5年以上の医療機関のナース5名に、看護の専門性について面接調査した結果では、家族看護という視点で、同胞の存在をみるナースは1人だけであった。ナースの意識の中には、子どもが病気,障害があることでの家族への影響というと、親が中心であり、同胞については意識されていないことがわかった。来年度は同胞への援助方法を明確にしていきたいと考えている。

周囲の人に言えるようになったきょうだいは、周囲の環境が変化すれば、一瞬また構えるが、安全な環境の拡大の仕方を習得しているので、時期を待ち拡大していくようになっていた。分析からはこの過程以外に、(3)の過程が成人に達しても続いているという者もいた。この過程をとる者に共通していることは、家族の特定の者とのけんかや関係がうまくいっていないということであった。うまくいかなくなった原因は同胞に障害があることで、幼い頃に寂しい思いをした、親自身が障害に対して否定的であるなどの理由が考えられる。
らせん構造を持つイソシアニドポリマーの合成と機能

我々はこれまでにアセチレン架橋パラジウム・白金複核錯体がアリールイソシアニドのリビング重合開始剤となることを見出している。今年度はまず本重合系を利用した多点活性重合開始剤について検討した。アセチレン架橋パラジウム・白金複核ユニットを分子内の2箇所或いは3箇所有する錯体を合成し、それを用いてアリールイソシアニドを重合させると分子量分布が狭いポリマーが定量的に得られた。すべてのアセチレン架橋パラジウム・白金複核ユニットで重合反応が進行していることは、NMRやGPCによる反応追跡だけでなく、生成したポリマーから各ポリイソシアニドユニットを切り離しても分子量分布の狭いポリマーが得られたことから確認した。また、速度論的な検討からアキラルイソシアニドの重合では分子内の活性点が増加するに従って重合速度が若干低下するが、キラルイソシアニドの場合にはほとんど影響がなく、キラルイソシアニドから合成したポリマーが強固ならせん構造を保持していることを支持する結果となった。次に、ポリイソシアニドの立体規則性とらせん方向選択性との相関関係を調べる目的で、イソシアニド重合開始剤として最も一般的な塩化ニッケルを用いてキラルイソシアニドの重合を行い、得られたポリマーの光学的な性質について検討した。その結果、塩化ニッケルを用いて合成したポリイソシアニドは、アセチレン架橋パラジウム・白金複核錯体によって合成したポリイソシアニドよりも小さな比旋光度やCotton効果を示し、らせん方向選択性が低いことがわかった。^<13>CでラベルしたポリイソシアニドのNMRから、塩化ニッケルによるポリマーの立体規則性は低いことを明らかにし、このポリマーを加熱すると立体規則性が向上し、それに伴って比旋光度やCotton効果の値も大きくなり、一方向巻きのらせんへと変化することもわかった。本研究では、側鎖に機能性分子が規則的に配列、積層したポリイソシアニドの合成及び物性について研究を進めた。これまでに我々の見出した白金とパラジウム複核錯体1を開始剤とするアリールイソシアニドのリビング重合法を使って、ポルフィリンを側鎖にもつイソシアニドを重合すると、側鎖のポルフィリンは主鎖に沿ってほぼ規則的に配列する事が分かっている。この重合法を使って、ポリマーの1分子内にドナーとアクセプターを組み込み、分子内でのエネルギー移動系の実現を目指した。フェニルイソシアニドとポルフィリンをエステル結合で連結したポルフィリンイソシアニド2_Hおよびポルフィリン環に亜鉛を結合させた2_<Zn>とのA-B-Aタイプの共重合反応はスムーズに進行し、分子内部に2_Hを持つトリブロックコポリマー3を定量的に与えた。このポリマー3の蛍光スペクトルを測定すると、3中の2_Hからの蛍光強度は、2_Hおよび2_<Zn>のホモポリマーの混合物が示す蛍光強度よりも強く、分子内でエネルギー移動が起こっていることが示唆され、その移動効率は約30%と見積もられた。また、末端に2_Hを持つA-Bタイプのブロックコポリマー4も3と同様に合成し、エネルギー移動効率を測定した結果、4は分子内部に2_Hを持つポリマー3よりも高い移動効率を示し、その効率は約50%であった。これらの結果は白金-パラジウム錯体1を使った重合法によって得られたブロックコポリマーでは、側鎖ポルフィリンが主鎖に沿って規則的に配列し、分子内でのエネルギー移動が起こることを示唆する。この知見を基に、今後、機能性分子材料の創製に向けて更に検討を重ねる予定である。
LCAに基づく金融商品の環境パフォーマンス定量化手法の開発と活用のための制度設計

本研究では、金融業、特に投資市場に着目し、環境負荷削減を効率的に行える企業に対して投資を誘導することで、環境負荷削減、企業の経済的インセンティブ、投資家利益を同時に満たす新たな環境投資指標を開発し、この指標を活用して環境負荷削減に資する制度の提案を行うことを目的として研究を実施した。研究の実施は、SRIファンドの環境パフォーマンス評価、経済実験に基づいた投資意思決定メカニズムの解明、環境投資指標開発の3つを実施した。結果として、SRIファンドの環境パフォーマンス定量化、投資先企業の環境情報が投資意思決定に与えるメカニズムの解明を果たした。また、これらの知見を踏まえ、新たな環境投資指標を開発した。3つのサブテーマで連携を取りつつ研究を進めた。サブテーマ1では、研究全体の根幹となる上場企業各社の環境負荷データの収集及びデータの分析を実施した。225社を目標としてデータ収集を行っていたが、結果として1000社を超える各社の時系列温室効果ガス排出データベースの構築が行えた。これは個別企業の温室効果ガス排出量を蓄積したデータとしては国内最大規模である。このデータを用いて、温室効果ガス排出量増減率に基づくSRIファンド評価手法を開発し、実際のSRIファンドの評価した。その結果、SRIファンドの環境パフォーマンスは低いことが示唆された。サブテーマ2では投資市場のメカニズムを解明するために、まず始めに環境パフォーマンスに対する投資家の意思決定に着目し、アンケート調査を実施した。2万人を対象として8000人から投資意志決定に関する回答を得た。調査においては、回答者の回答に従った経済的インセンティブを発生させる手法を用いた。これによって、小規模な実験室実験と類似した結果を大規模なWbbアンケート調査で得ることができた。一般に投資行動においてはプロスペクト理論が成立すると考えられているが、結果の分析から、環境に配慮した投資行動においてはプロスペクト理論に反する結果が得られた。このことから、企業の環境面に対して投資家は合理的な判断を下す傾向が明らかとなった。サブテーマ3では、サブテーマ1の各社環境負荷データ、及びサブテーマ2の投資家の意志決定過程に関する分析の結果を受けて、投資家に受容され得る環境投資指標の開発を開始した。ROE等投資家が一般に使用する投資指標と比較可能な環境投資指標の開発を行った。サブテーマ1では、最新データを取り込み前年度までに作成したデータの整備を行ってきた。今年度は、温室効果ガスデータについては予定を大幅に超え、7000社の上場・非上場企業のデータを整備した。研究全体の根幹となる上場企業各社の環境負荷データの収集及びデータの分析を実施した。これらのデータを用いて検討を進めた結果、時系列比較を行う際に単純な時系列比較が困難であることが明らかとなった。そのため、来年度は時系列比較可能なデータ整備について検討を行う予定である。サブテーマ2ではV.Smithら(1988)の資産市場実験を参考に,1銘柄の売買を行う単純な株式市場を構築し経済実験を行った.具体的には,企業活動による環境コストを株式保有者が負担する形として,コストが市場に内部化されたモデルを構築している.経済実験は9人の被験者を1グループとして,本年度は合計45人の被験者に対して実施した.実験の結果から,企業の環境コストを参加者全員が一律に負担する場合よりも,株式保有者のみがコストを負担する場合で株価の上昇する傾向があることが観察された.本モデル設定は,例えば企業の環境改善活動がコスト増に繋がることで,投資家への配当が減少する状況としてみなすことも可能である.すなわち,株式保有者がコストを負担することは,必ずしも株価の下落にはつながらず,上昇する可能性を示唆するものである.さらなる追加実験と精緻な検証を行う必要がある.サブテーマ3では、昨年度開発した複数の指標について、イベントスタディーを実施し指標の有効性の検証を進めた。その結果、複数指標を同時に閲覧することが投資家に取って困難を要するケースが存在しており、単一指標の開発も進めることとした。本年度は、昨年度までに構築してきた「企業の環境パフォーマンス定量化手法」が実際の市場において、どのように活用され、証券市場における価格形成に与える影響について研究を実施した。サブテーマ1については震災の影響から、温室効果ガス排出データの公表が遅れたため、現時点で最新データとなる2008年度データに基づいた理論研究に留まった。サブテーマ2については、昨年度に行ったSRI市場の経済実験を拡張し、複数種類の設定で実験を行った。過去のSRIに対する意識調査のアンケート結果に基づき、環境に配慮する投資家とそうではない投資家の2グループに分けて効用関数を設定し、それらのグループ間で経済実験での株価に影響が出るかを調べた。

結果として、まだサンプル数が少ないために統計的に有意な差は得られていないが、意思決定に異なる傾向が現れており、企業の環境パフォーマンスに係る株価形成メカニズムの解明に寄与する結果が得られたと考えられる。次年度は統計的に有意な結果を得るべく引き続き追加実験を行う必要がある。サブテーマ3については、SRI市場のシミュレーションを実施し、プログラム作成に着手した。被験者を用いた経済実験と並行的に進めているが、シミュレーションの実施については、実験結果を反映させたエージェントモデルの構築が必要であり未だ十分な成果は得られていないが、来年度に早急に進める予定である。新たに得られた知見として環境配慮型投資が、投資家の意思決定プロセスにおいて通常の株価形成理論から乖離した行動が観測され、その点について分析を行う必要が新たに発生した。具体的には、環境に配慮した投資が行われている場合、株価の上昇局面においては環境プレミアムが形成されるが、株価下落局面において環境プレミアムは急速に縮小する。結果としてグリーン投資が促進された場合、環境プレミアムがバブルを発生させる可能性が示唆されている。本研究では、投資市場に着目し、環境負荷削減を効率的に行える企業に対して投資を誘導することで、環境負荷削減、企業の経済的インセンティブ、投資家利益を同時に満たす新たな環境投資指標を開発し、この指標を活用して環境負荷削減に資する制度の提案を行うことを目的として研究を実施した。主に3つの研究成果を得た。第一は、工学的手法であるLCA手法を応用し、株式の所有関係に着目することで、投資家が負うべき環境負荷排出責任を配分する手法を開発した。得られた成果は、国連環境計画、WBCSD等で検討されている金融商品の環境負荷測定手法に対してインプットしていく。第二に、経済実験の手法を用いることによって、環境配慮型仮想市場を実験室内に形成し、被験者実験を繰り返すことで、環境配慮型投資市場における投資家の動態を明らかにした。環境配慮型市場等、現時点においては存在しない市場を実験室内に構築するための手法を構築すると同時に、被験者実験の結果から、環境に配慮した市場における意思決定メカニズムを明らかにすることができた。最後に、第一、第二の成果を受けて、環境配慮型投資市場を日本国内に形成するための制度上の課題を明らかにした。特に顕著な成果として、環境配慮型市場における環境プレミアムの存在を示唆する結果を得た。環境プレミアムの存在は、投資市場を不安定化させる要因になりうるものであり、精度設計上重要な注目点となる。サブテーマ1から3のうち、サブテーマ1,サブテーマ2については当初予定以上の成果を上げているがサブテーマ3で実施しているエージェントモデル作成で遅れが見られる。また、外的要因としてサブテーマ1で仕様を予定していた2009年度事業所別温室効果ガス排出データの開示が、震災の影響により約1年遅れたためデータベースの構築に遅れが見られる。24年度が最終年度であるため、記入しない。開示が遅れていた2009年度事業所別排出データが2012年3月末に開示されたため、これを既存データベースに反映する。
遷移金属層状化合物を用いた結晶性細孔壁を有するメソ多孔体の合成

ペロブスカイトユニットの積層数が異なる層状ペロブスカイト型化合物HCa_2Nb_3O_<10>,HLaNb_2O_7およびK_2NbO_3FとSDAとしてアルキルトリメチルアンモニウムクロリド(C_nTMACl)を用いてメソ構造体の合成を行った。HCa_2Nb_3O_<10>およびHLaNb_2O_7の場合、ペロブスカイト層の結晶性を保持したラメラ構造体を形成し、メソ構造体中のSDAの配列はいずれの出発物質を用いた場合も同じであることがわかった。一方、構造中にペロブスカイト層を一層含むK_2NbO_3Fの場合では、合成条件を変えることにより、ラメラおよび2d-六方構造のメソ構造体が得られたが、いずれも無機層の構造は非晶質であった。これはメソ構造体の形成時にペロブスカイト層のフラグメント化が起こり、結晶性が失われたためと考えられる。また、K_2NbO_3FとC_<16>TMAClを用いて合成したメソ構造体にはKがほとんど含まれていないことから、複合体を形成する際にはK_2NbO_3F中のK^+とCnTMA^+のイオン交換が起こっていると考えられる。次にNb源としてK_2NbO_3F、Si源としてテトラエトキシシラン、SDAとしてC_nTMAClを用いてメソ多孔体の合成を行った。その結果、出発原料のSi/Nb比(mol)が7.315の組成範囲において、SDAを鋳型とした23nmの細孔およびナノサイズの粒子間隙による20100nmの細孔からなる二元細孔を有するメソ多孔体が得られることを見出した。また、界面活性剤濃度が32mmol/dm^3以上のときに二元細孔を形成することから、界面活性剤にはSDAとしてメソ細孔を形成する役割以外に、ナノ粒子を安定化させる働きがあることが示唆された。層状ペロブスカイト型酸フッ化物K_2NbO_3Fを出発原料として、Nb酸化物を成分とする多孔体を合成した。細孔形成のための構造規定剤としては、アルキルトリメチルアンモニウム系界面活性剤(CnTMA:n=12-18)を用いた。CnTMA水溶液にK_2NbO_3Fを分散させpHを調製した後、室温から70°Cで反応を行った。その結果、n=14-18ではpH=5以下で2d-六方構造、pH=10ではラメラ構造のメソ構造体が得られ、n=12の場合は高pH条件においても2d-六方構造のメソ構造体が得られた。2d六方構造体のXRDパターンから求めた面間隔d_<100>は界面活性剤のアルキル鎖長nの増加に伴い大きくなり、界面活性剤の選択により細孔径の調整が可能であることを示した。得られた構造体中の構造規定剤を焼成により除去し多孔体化を試みたが、空気中、330°Cでの焼成によりメソ構造が崩壊した。そこで熱安定性の向上等を目的に添加剤として、リン酸およびオルトケイ酸テトラエチル(TEOS)を添加した複合体の合成を行った。その結果、いずれの添加剤を用いた場合でもメソ構造体が得られた。これらの複合体について、多孔体化を目的として焼成による構造規定剤の除去を行った。その結果、リン酸添加の場合には空気中、330°Cで3h焼成することで27cm^2/gの比表面積を有する多孔体が得られた。しかし、焼成後の多孔体中には規則的なメソ構造はみられなかった。一方、TEOS添加の場合には、仕込み組成でSi/Nb=1.8,3.5,7の時に空気中450°Cで3h焼成することでそれぞれ比較的均一なサイズのメソ孔を有する多孔体が得られた。窒素吸着法により多孔体の細孔物性を測定した結果、Si/Nb=3.5および7の場合、比表面積はそれぞれ522、571cm^2/g、平均細孔径がそれぞれ3.2、2.9nmであることがわかった。層状ペロブスカイト型酸フッ化物K_2NbO_3Fおよびオルトケイ酸テトラエチル(TEOS)を出発原料として、Si,Nb酸化物を成分とする多孔体を合成した。細孔形成のための構造規定剤としては、アルキルトリメチルアンモニウム系界面活性剤(CnTMA:n=16)を用いた。CnTMA水溶液にK_2NbO_3F粉末とTEOSをSi/Nb=7(モル比)となるように分散させpHを調製した後、50°Cで反応を行った。また、原料としてK_2NbO_3Fを蒸留水に分散、ろ過して得られたナノシート分散液を用いた合成も行った。いずれの出発原料を用いた場合でも2-D-ヘキサゴナル型のメソ構造体が得られた。これらのメソ構造体について、多孔体化を目的として焼成による構造規定剤の除去を行った。その結果、空気中480°Cで3h焼成することでそれぞれ比較的均一なサイズのメソ孔を有する多孔体が得られた。多孔体の細孔物性を測定した結果、K_2NbO_3F粉末を出発原料とした場合、窒素吸着等温線に2段階の吸着量増加が見られ、細孔径分布には2-3nmと15-40nmの2つ領域にピークがみられた。一方、ナノシート分散液から得られた多孔体においては、2-3nm径の細孔のみがみられた。

また、透過型電子顕微鏡観察により、K_2NbO_3F粉末から得られたメソ多孔体は約2nmの細孔を有するナノサイズの粒子からなっていることが示され、15-40nmの細孔はナノサイズ粒子の間隙によるものであると推定された。以上、本研究ではK_2NbO_3F粉末、TEOSおよびC_<16>TMAを用いて、メソ領域に二元細孔を有するSi,Nb含有メソ多孔体が合成できることを明らかにした。ペロブスカイトユニットの積層数が異なる層状ペロブスカイト型化合物HCa_2Nb_3O_<10>,HLaNb_2O_7およびK_2NbO_3FとSDAとしてアルキルトリメチルアンモニウムクロリド(C_nTMACl)を用いてメソ構造体の合成を行った。HCa_2Nb_3O_<10>およびHLaNb_2O_7の場合、ペロブスカイト層の結晶性を保持したラメラ構造体を形成し、メソ構造体中のSDAの配列はいずれの出発物質を用いた場合も同じであることがわかった。一方、構造中にペロブスカイト層を一層含むK_2NbO_3Fの場合では、合成条件を変えることにより、ラメラおよび2d-六方構造のメソ構造体が得られたが、いずれも無機層の構造は非晶質であった。これはメソ構造体の形成時にペロブスカイト層のフラグメント化が起こり、結晶性が失われたためと考えられる。また、K_2NbO_3FとC_<16>TMAClを用いて合成したメソ構造体にはKがほとんど含まれていないことから、複合体を形成する際にはK_2NbO_3F中のK^+とCnTMA^+のイオン交換が起こっていると考えられる。次にNb源としてK_2NbO_3F、Si源としてテトラエトキシシラン、SDAとしてC_nTMAClを用いてメソ多孔体の合成を行った。その結果、出発原料のSi/Nb比(mol)が7.315の組成範囲において、SDAを鋳型とした23nmの細孔およびナノサイズの粒子間隙による20100nmの細孔からなる二元細孔を有するメソ多孔体が得られることを見出した。また、界面活性剤濃度が32mmol/dm^3以上のときに二元細孔を形成することから、界面活性剤にはSDAとしてメソ細孔を形成する役割以外に、ナノ粒子を安定化させる働きがあることが示唆された。
計算数学と応用解析の総合的研究

非線形現象とその構造の研究は、現代の数理科学の主要な課題の一つである。その研究には数理的手段と数値的手段が、相補的な役割を果たす。従って、また数値的算法の研究が同時に重要な意味を持っている。本総合研究では、このような観点にたって、課題研究を遂行するとともに、重点テーマに関してワークショップを組織した。拡散反応系とパターン形成、非線形系の分岐現象およびその数値解析、特異摂動法と安定性理論、カオスとフラクタル、自由境界問題と逆問題、それらの数値解析、塑性理論と数値解析、マトロイド理論、非適合有限要素法理論、非線形方程式の反復解法、非線形最適化法、区間演算などのテーマに関して、重要な進展が得られた。また、数値シミュレーションの結果の可視化・動画化は、非線形現象の研究、特に個々の研究者にとって理論的考察、数理モデルの構築や改良、及び専門家間のコミュニケーションにとって非常に重要である。本総合研究に於ては、この方向での技術上の問題の解決にも大きな進展を見た。また、数理生物学、神経生理学などの生物学といった応用分野と、数学との接点が急速に拡がりつつある現状に鑑み、本総合研究でもこれらの分野の研究者とのワークショップを組織し、活発な討論を交換し、実りある結果を得た。
胎児・胎盤循環におけるエンドセリン、Na利尿ペプタイド・ファミリーの役割の解明

正常妊娠の母体血のendothelin-1-like-immunoreactivity(ET-1-LI)は妊娠期間中変化せず、正常非妊婦の値とも差がなかった。また正常分娩より得られた臍帯動、静脈血のET-1-LIは差がなく、母体血ET-1-LIの約3倍であった。また胎児仮死では臍帯静脈血ET-1-LIが有意な上昇を示し、臍帯静脈血BNP、ANP(後述)とよく相関していた。妊娠末期の妊娠中毒症妊婦より得られた母体血ET-1-LTは正常妊婦の値より有意に高値であり、ETがなんらかの形で妊娠中毒症の病態に関与していることが示唆された。羊水ET-1-LIは妊娠末期に上昇し、母体血ET-1-LIの約34倍となった。GPCを用いて検討したところ、妊娠中期の羊水では6K ETのみから、また末期の羊水では6K ETとET-1の二つの分子種から構成されていた。このことは生物学的活性を有するうETが末期の羊水で著明に増加することを意味していた。さらに、羊膜細胞を培養すると上清中にET-1-LIが出現し、また胎盤にはET_AR、ET_BRの2種類のET receptorが存在することから、ETが陣痛初来の機序に関与している可能性があることが示唆された。重症妊娠中毒症の母体血BNP値は正常妊婦の約7倍となり、有意に高値を示した。また重症妊娠中毒症では母体血ANP値も正常妊娠母体血値の約3倍となり、有意な上昇を示した。また胎児仮死症例における臍帯静脈血BNP値は正常妊娠臍帯血の約11倍とない、有意に高値を示した。また胎児仮死症例では臍帯静脈血BNP値も正常妊娠臍帯血値の約5倍となり、有意な上昇を示した。これらのことから、妊娠、特に妊娠中毒症時の母体循環や胎児循環の調節にBNP、ANPが関与している可能があると考えられた。正常妊娠各時期の羊水中にはBNPが存在したが、正常妊娠いずれの時期の羊水中にもANPは検出できなかった。Nothern法を用いて羊膜、絨毛膜、脱落膜の各組織を検討したところ、羊膜組織にのみBNP mRNAのバンドが検出されたが、ANP mRNAはいずれの組織にも検出されなかった。さらに羊膜細胞を培養で上清中にBNPが証明され、PCR法を用いてこの培養羊膜細胞からBNP mRNAが照明された。これに対して、羊細胞の培養上清中にANPは検出されなかった。以上のことから、羊膜細胞はANPは産成せず、BNPを産成すること、また羊水中にBNPを分泌することが明らかになった。

以上のことから、羊膜細胞はANPは産成せず、BNPを産成すること、また羊水中にBNPを分泌することが明らかになった。母体ならびに胎児循環におけるエンドセリン(ET)およびatrialand brain natriuretic peptides(ANP,BNP)の関与を検討した。正常妊婦のETー1ーLI値は妊娠経過を通じて正常非妊婦の値と有意差を認めなかった。しかし、妊娠中毒症を合併した症例では、正常群に比して有意(p<0.005)の高値を示した。これに対して、妊娠前から慢性高血圧を合併していても妊娠中に悪化しなかった症例では、血中ETー1ーLI値は有意の増加を示さなかった。一方、血管内皮の損傷を伴うと考えられるDICやHELLPでは、高血圧がそれほど重症でなくともETー1ーLIが高値を示した。この結果は、血中ETの上昇が血圧の重症度のみではなく他の因子とも関連していることを示唆していると思われる。また、臍帯静脈血中には、母体血中値の数倍高濃度のETー1ーLIが存在するが、胎児仮死の症例ではさらに高値を示し、胎児hypoxiaで上昇するとされるvasopressin、ANPおよびBNP濃度と良好な相関を示した。これらの所見は、胎児血中におけるエンドセリン濃度の上昇機序が母体血中のそれとは異なっており、主にhypーoxiaに関連していることを示唆していると考えられる。母体血中BNP濃度は非妊婦と同様の値を示したが、ANP濃度は妊娠中期に正常非妊婦の値より高値を示した。重症妊娠中毒症合併妊婦の血漿中のBNP,ANP濃度は、正常妊婦血中値に比してBNPは約7倍、ANPは約3倍高値を示した。血中BNP,ANP濃度は母体血圧と高い相関を示した。妊娠末期正常分娩時に採取した臍帯静脈血中のANP濃度は母体血より高値を示したが、BNP濃度は母体血中値とほぼ同じであった。一方、胎児仮死徴候を認めた症例の臍帯静脈血中ANP,BNP濃度は各々正常新生児血中値に比してBNPは約13倍、ANPは約4倍の高値を示した。すなわち、BNPは妊娠中毒症や胎児仮死に際して、ANPと協調する形で母体および胎児循環の恒常性維持に寄与していると考えられた。妊娠末期の羊膜細胞の倍養実験を行ったところ、倍養上清中に羊水とほぼ同レベルのendothelin-1-like-immunoreactivity(ET-1-LI)が出現すること、またGPCによる検討からこのET-1-LIが主として活性なET-1よりなることが明らかとなった。以上のことから、妊娠末期の羊水中に増加するETは羊膜細胞より産生されていること、またこの活性ETが陣痛初来の機序に関与している可能性があることが示唆された。正常妊娠の胎盤組織におけるET-1-LIは2450±940pg/gramで、母体血ET-1-LIの数百倍の高値を示した。しかし、正常妊娠と妊娠中毒症で胎盤におけるET濃度を比較したが、有意な差は認められなかった。胎盤の膜分画についてET-3、ET-1を用いてET receptor(ETR)を検討した。正常妊娠の胎盤と妊娠中毒の胎盤では、ともにET_AR、ET_BRの2種類のreceptorが存在し各々のKdに特に差はなかったが、妊娠中毒症の胎盤では正常妊娠と比較してET_BRの数が減少している傾向が認められた。正常妊娠各時期の羊水中のBNPおよびANP値をRIAにて測定した。羊水中のBNP値は妊娠初期は118.7±57.6fmol/m1、中期が107.7±8.7fmol/mlであったが、末期には28.4±5.1fmol/mlと有意に低下した。これに対して、正常妊娠いずれの時期の羊水中にもANPは検出できなかった。
植物細胞における中間径フィラメントの働きの解明

植物細胞において中間径フィラメント(IF)の存在の有無は明らかではない。本研究においては、植物細胞内で細胞骨格様の線維を形成するシロイヌナズナのタンパク質をIntermediate Filament Motif Protein 1 (IFMoP1)と名付け、植物のIFタンパク質の候補と考えて解析を行っている。IFMoP1の細胞内での挙動と微小管との関連性を調べるために、緑色蛍光タンパク質GFPとIFMoP1との融合タンパク質(IFMoP1-GFP)および赤色蛍光タンパク質mCherryとβ-チューブリンとの融合タンパク質(mCherry-TUB)の遺伝子を導入して発現させた二重形質転換タバコBY-2細胞を利用して経時的な観察を行った。その結果、間期に線維構造を形成しているときにはIFMoP1は微小管と独立した局在を示すが、IFMoP1が線維構造を形成していない分裂期には微小管と共局在しているということが分かった。IFMoP1の発現と細胞周期との関連性について検討するために、タバコのIFMoP1ホモログについて半定量的RT-PCRにより解析を行ったところ、IFMoP1ホモログは植え継ぎ後の細胞増殖の盛んな細胞で発現が高く、定常期の細胞ではほとんど発現していないことが分かった。DNA合成阻害剤アフィディコリンを用いて細胞周期を同調化した細胞でIFMoP1ホモログの発現を調べたところ、S期から分裂期までの時期の細胞では発現がほとんど検出されず、G1期で発現している可能性があることが分かった。また、プロモーターGUS解析により、シロイヌナズナの植物体においてIFMoP1の遺伝子が茎頂や根端の分裂の盛んな組織および花や長角果の付け根で発現していることが分かった。これらの結果から、植物のIFタンパク質の候補であるIFMoP1が細胞周期に関連した役割をもつ可能性が示された。平成30年度には、主にIFMoP1の遺伝子の発現解析を行い、細胞分裂に関連したタイミングおよび場所で発現が見られることを明らかにし、十分な成果が得られた。IFMoP1が形成する線維の微細構造学的な解析については、線維の出現頻度の低さなどの原因により進展はなかったが、タバコのIFMoP1ホモログの発現解析やプロモーターGUS解析によるシロイヌナズナ植物体を用いた組織レベルでの発現解析などが行え。全体的には順調に進展していると考える。IFMoP1の機能およびIFMoP1が形成する線維構造の微細構造は不明である。今後はIFMoP1の機能については、シロイヌナズナのIFMoP1破壊株の形態を観察することにより調べることが有効であると考えられる。これまで、IFMoP1破壊株を栽培した様子からは、成長や形態に野生種との大きな差は見られていない。IFMoP1のプロモーターGUS解析により得られた結果を参考に、IFMoP1の発現が多く見られる組織に着目して観察を行う必要がある。IFMoP1の細胞内局在からは、線維を形成していないときには微小管との関連性が示唆された。IFMoP1の欠損により細胞内に変化が見られないか、とくに微小管の変化に着目して調べることにより、IFMoP1の機能を明らかにするための解析を進める。IFMoP1が形成する線維構造の微細構造については、線維の出現頻度の低さなどの原因により解析ができていない。今後は、形質転換タバコBY-2細胞におけるIFMoP1-GFPの動態観察により線維の形成過程について詳細に調べた後、IFMoP1が形成する繊維が中間径フィラメントと呼べるものなのか否かについて明らかにするための微細構造解析を行う。中間径フィラメントは動物細胞において主要な細胞骨格の一種であるが、植物細胞においてその存在の有無は明確には証明されていない。本研究において、中間径フィラメントタンパク質とアミノ酸配列上に部分的な共通の特徴を持ち、形質転換タバコ細胞内でその遺伝子を発現させると細胞骨格様の線維を形成するシロイヌナズナのタンパク質をIFMoP1 (Intermediate filament motif protein 1)と命名し、植物の中間径フィラメントタンパク質の候補として解析を行なった。細胞周期に関連したIFMoP1の細胞内局在の変化について、IFMoP1と蛍光タンパク質GFPとの融合タンパク質を作らせた形質転換タバコBY-2細胞において、DNA合成阻害剤aphidicolin及び微小管破壊剤propyzamideを用いた二段階法により細胞周期を同調化して調べたところ、IFMoP1-GFP蛍光は分裂期には紡錘体や隔膜形成体の近傍に見られた。また、IFMoP1-GFPが形成する細胞骨格様の線維は、分裂を終了した直後の細胞で比較的多く見られた。これらのことからIFMoP1が植物細胞内において細胞周期依存的な局在の変化を示すことが判った。微小管を含む構造物(紡錘体、隔膜形成体)の近傍にIFMoP1が局在する様子が見られたため、間接蛍光抗体法により微小管を染色してその局在関係を調べたところ、IFMoP1は分裂期には紡錘体や隔膜形成体の微小管と共局在し、間期には微小管と独立した線維を形成するものと表層微小管の一部と共局在するものとがあることが判った。さらに、IFMoP1-GFPとmCherry-TUBを発現させた細胞でIFMoP1と微小管の動態を観察し、IFMoP1が分裂期の間は微小管と共局在すること及び間期に形成されるIFMoP1の線維が核の移動に伴って動いていることを明らかにした。

平成28年度に予定していた微細構造の観察等については進展がみられなかったが、平成29年度以降に予定していたIFMoP1の動態について、IFMoP1-GFPを発現させた形質転換タバコBY-2細胞を生きたまま観察する方法や細胞周期を同調化する方法により調べることができた。このことによりIFMoP1の細胞内局在の変化について、IFMoP1が線維を形成するのが細胞分裂直後の間期であることや、IFMoP1が細胞分裂中には線維を形成せず、微小管と共局在していることを明らかにし、予定を超える成果が得られた。平成29年度以降に予定していたIFMoP1と微小管との局在関係について明らかにするための解析について、平成28年度中に固定した細胞を用いた間接蛍光抗体法による微小管の染色により共局在する様子を観察し、さらに、その動態についても蛍光タンパク質を用いた方法により部分的な解析を行なうことができた。これらの成果によって微小管との関連性についても示すことができた。全体的に見れば順調に進展していると考える。植物細胞において中間径フィラメント(IF)の存在の有無は明らかではない。本研究においては、植物細胞内で細胞骨格様の線維を形成するシロイヌナズナのタンパク質をIntermediate Filament Motif Protein 1 (IFMoP1)と名付け、植物のIFタンパク質の候補と考えて解析を行っている。IFMoP1の細胞内での動態について調べるために、緑色蛍光タンパク質GFPとIFMoP1との融合タンパク質(IFMoP1-GFP)を発現させた形質転換タバコBY-2細胞の経時的な観察を行ったところ、細胞分裂終期の細胞においては、細胞板の形成装置である隔膜形成体の発達に伴って、IFMoP1-GFPの局在が遠心的に広がって変化していく様子が観察された。さらに、微小管との局在関係の変化について調べるために、IFMoP1-GFP形質転換タバコBY-2細胞に赤色蛍光タンパク質mCherryとβ-チューブリンとの融合タンパク質(mCherry-TUB)の遺伝子を導入して発現させた二重形質転換タバコBY-2細胞を利用して詳細な観察を行った。間期の細胞では、IFMoP1-GFPが形成する線維が微小管と独立した局在を示した。また、細胞質表層付近で点状に局在するIFMoP1-GFPが、細胞質表層微小管の一部に沿って局在している様子も見られた。分裂期の細胞において経時的に観察を行うと、IFMoP1-GFPが隔膜形成体の微小管と共に遠心的に局在を変化させる様子が観察された。さらに、隔膜形成体の消失後、細胞分裂直後に至るまでIFMoP1-GFPは微小管あるいはチューブリンと共局在し、核周辺へと移動した。IFMoP1は線維構造を形成しているときには微小管と独立した局在を示すが、線維を形成していないIFMoP1は微小管と共局在しているということがこれらの結果から明らかとなった。平成29年度には、IFMoP1-GFPとmCherry-TUBを共に発現させた二重形質転換タバコBY-2細胞を用いて観察を行うことにより、生きた細胞でIFMoP1の動態や微小管との局在関係の変化について詳細に調べることができた。とくにIFMoP1が細胞分裂終期の隔膜形成体の微小管と共局在している状態から分裂直後に核周辺へと局在を変化させる様子を連続的に捉えることに成功し、十分な成果が得られた。
オートファジー制御によるダイズ収量向上法の開発

植物においてオートファジーは細胞内タンパク質の非選択的分解とアミノ酸リサイクル,老化に働いており,栄養飢餓に応答してオートファジー関連遺伝子(ATG)が誘導されることが知られている.ダイズのオートファジー調節メカニズムを明らかにすることを目的にATG発現変動とエチレン応答について解析した.オートファゴソーム形成に関与するGmATG4とGmATG4,エチレン応答に関与するGmsACCS, GmERFFの発現変動を解析した.またGmATG8iとGmEins3のタンパク質レベルの変動をイムノブロットにより調べた.子葉を切除したダイズ幼植物を富栄養培地で前培養したのち, 1)富栄養処理、2)飢餓処理(+プロテアーゼ阻害剤),を行った,富栄養処理ではATG遺伝子およびエチレン応答遺伝子の発現レベルはほとんど変動しなかった。飢餓処理+プロテアーゼ阻害剤ではGmATG8i, GmATG4, GmACCSとの発現レベルは増大した.飢餓処理ではGmATG8iとGmEins3タンパク質レベルも増大した.以上の観察から飢餓処理とあわせてプロテアーゼ阻害剤によるアミノ酸リサイクルの低下がGmATG8iの発現調節に関与すること,飢餓ストレスに応答してエチレン合成の促進とエチレン応答シグナルの活性化がダイズATG関連遺伝子の発現調節に関与する可能性が示唆された.植物においてオートファジーは細胞内タンパク質の非選択的分解とアミノ酸リサイクル,老化に働いており,栄養飢餓に応答してオートファジー関連遺伝子(ATG)が誘導されることが知られている.ダイズのオートファジー調節メカニズムを明らかにすることを目的にATG発現変動とエチレン応答について解析した.オートファゴソーム形成に関与するGmATG4とGmATG4,エチレン応答に関与するGmsACCS, GmERFFの発現変動を解析した.またGmATG8iとGmEins3のタンパク質レベルの変動をイムノブロットにより調べた.子葉を切除したダイズ幼植物を富栄養培地で前培養したのち, 1)富栄養処理、2)飢餓処理(+プロテアーゼ阻害剤),を行った,富栄養処理ではATG遺伝子およびエチレン応答遺伝子の発現レベルはほとんど変動しなかった。飢餓処理+プロテアーゼ阻害剤ではGmATG8i, GmATG4, GmACCSとの発現レベルは増大した.飢餓処理ではGmATG8iとGmEins3タンパク質レベルも増大した.以上の観察から飢餓処理とあわせてプロテアーゼ阻害剤によるアミノ酸リサイクルの低下がGmATG8iの発現調節に関与すること,飢餓ストレスに応答してエチレン合成の促進とエチレン応答シグナルの活性化がダイズATG関連遺伝子の発現調節に関与する可能性が示唆された.植物においてオートファジーは細胞内タンパク質の非選択的分解とアミノ酸リサイクル,老化に働いており,栄養飢餓に応答してオートファジー関連遺伝子(ATG)が誘導されることが知られている.ダイズのオートファジー調節メカニズムを明らかにすることを目的にATG発現変動とエチレン応答について解析した.ダイズのESTデータベースからATG遺伝子のホモログを検索し、ATG8ホモログの4つのアイソフォーム(GmATG8a,d,c,i)に着目して分子種特異的プライマーを作成した。オートファゴソーム形成に関与するGmATG8とGmATG4,エチレン応答に関与するGmACCS, GmERFの発現変動を解析した.またオートファゴソーム形成に働く膜タンパク質GmATG8iとエチレ応答性転写因子GmEin3に対する特異的抗体を作成し、それらのタンパク質レベルの変動をイムノブロットにより調べた.子葉を切除したダイズ幼植物を富栄養培地で前培養したのち,1)富栄養処理、2)飢餓処理(+プロテアーゼ阻害剤),を行った.富栄養処理ではATG遺伝子およびエチレン応答遺伝子の発現レベルはほとんど変動しなかった.飢餓処理+プロテアーゼ阻害剤ではGmATG8i, GmATG4, GmACCSとGmERFの発現レベルは増大した.飢餓処理ではGmATG8iとGmEin3タンパク質レベルも増大した.以上の観察から飢餓処理とあわせてプロテアーゼ阻害剤によるアミノ酸リサイクルの低下がGmATG8iの発現調節に関与すること,飢餓ストレスに応答してエチレン合成の促進とエチレン応答シグナルの活性化がダイズATG関連遺伝子の発現調節に関与する可能性が示唆された.植物においてオートファジーは細胞内タンパク質の非選択的分解と老化に働いており,栄養飢餓がオートファジー関連遺伝子(ATG)を誘導することが知られている.ダイズのオートファジー調節メカニズムを調べる目的でATG発現変動とエチレン応答について解析した.オートファゴソーム形成に関与するGmATG8とGmATG4,エチレン応答に関与するGmACCS,GmERFの発現変動を解析した.またGmATG8iとGmEin3のタンパク質をイムノブロットにより調べた.ダイズの子葉切除胚軸を富栄養培地で前培養したのち,1)富栄養処理、2)飢餓処理(+プロテアーゼ阻害剤),を行った.飢餓処理+プロテアーゼ阻害剤ではGmATG8i,GmATG4,GmACCSとGmERFの発現レベルは増大した.

飢餓処理ではGmATG8iとGmEin3タンパク質レベルも増大した.以上の観察から飢餓処理とプロテアーゼ阻害剤によるアミノ酸リサイクル低下がGmATG8iの誘導,エチレン合成の促進することから,エチレン応答シグナルの活性化がATG遺伝子の調節に関与する可能性が示唆された.ダイズ子実肥大期の摘莢処理によるシンクvsソースバランスの変化が窒素量、葉の老化とATG遺伝子の発現に与える影響を解析した.子実肥大期のSPAD値および総窒素量の変動からコントロール区ではR5期4-5週後,急激に両者の値が減少するのに対し摘莢処理区ではSPAD値と総N含量低下の度合いが半数摘莢区,全数摘莢区の順に減少したこどから,形態観察と同様に摘莢処理にともない葉の老化が遅延して青立ち現象が生じた.RT-PCRからコントロール区ではR5期後4週で顕著なGmATG8cとGmATG8iの発現上昇が示された.一方,半数摘莢区ではR5期後5-6週目にGmATG8cとGmATG8iの発現が観察された.また全数摘莢区ではGmATG8cとGmATG8iは摘莢直後から8週にかけて常に発現することが示された.以上の結果は,コントロール区では4週目に一過的に強く発現誘導を示すGmATG8cとGmATG8iが葉の急速な老化と窒素栄養転流に関与していることを示唆している,ダイズの摘莢処理は葉身から子実への窒素転流を抑制し,青立ちを引き起こす.タンパク質分解と窒素転流にはオートファジーが関与していることから,子実肥大期のダイズにおけるオートファジー関連遺伝子(ATG)の発現に対する摘莢処理の影響を解析した.50%摘莢区ではそれらの低下抑制が起こり,100%摘莢区では低下が見られなかったことにより青立ちが確認された.GmATG8とGmATG4は無処理区で顕著な一過的発現上昇が生じたのに対し,50%および100%摘莢区では緩やかな発現増加であった.これらATG遺伝子の一過的発現上昇は,全窒素含量とSPAD値の低下と同じタイミングで生じていたことから,子実肥大期の葉の老化と葉から子実への窒素転流にオートファジーが関与していることが示唆された.アフリカ原産のマメ科作物ササゲが子実肥大期に乾燥を受けても収量の低下が小さい。その収量維持メカニズムの一つとして乾燥に応答した急速な葉の老化と葉から子実への速やかな栄養の転流が知られている。オートファジー(autophagy;自食作用)というバルクなタンパク質分解系を用い、ササゲの乾燥ストレスに伴う葉の老化促進のメカニズムにおけるオートファジーの役割を解析した.の解明を行う。ATG8i</I>(オートファジー関連遺伝子)の発現量は、コントロール区に比べて乾燥区では早期に増加し、乾燥+摘莢区では増加しなかったため、乾燥ストレスによるオートファジーの促進と、シンク器官の除去によるオートファジーの抑制が示唆された。また、芽生えをスクロース処理したところ、の発現は抑制され、ATG8iタンパク質自体は増加したこれらのことから、糖はオートファジーを抑制するシグナルの一つであり、乾燥+摘莢区ではシンク器官の除去によって糖がササゲの植物体に蓄積しオートファジーが抑制されたことが示唆された。