hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
活性バイオマンガン酸化物を用いた多元素リサイクルシステムの構築

レアメタルの需要が増えており、微生物を用いた効率の高い回収手法が検討されてきている。真菌が形成するマンガン酸化物(BMO)は、様々な元素を高い効率で吸着できるため、排水等からの多元素同時回収が期待される。本研究では、真菌によるMn(II)酸化特性を明らかにし、酸性側で高い活性を示した菌株によるレアメタルの高い効率の回収システムの構築を目的とした。吸着特性を調べた。静岡県内から単離したMn酸化真菌10株について、調べたところ、Mn酸化のpH依存性は多様であることが示された。特にpH5.5では、Pleosporales目KK1-2株によるMn2+の酸化速度が最も速かった。また、KK1-2株によってあらかじめBMOを形成させることで、Mn(II)酸化活性を高く維持できることが示された。KK1-2株由来のBMOは、他の真菌由来のBMOよりも、BMOへの各イオンの吸着率が高く、BMOからのMn2+の溶出量が少なかった。この結果から、KK1-2株のBMOでは吸着態Mn2+の割合が低く、Mn2+と各イオンとの吸着競合が生じにくいことが推測された。本研究により、KK1-2株は酸性側で効率よくMn2+を酸化でき、形成したBMOを酸性排水からのレアメタル回収に応用できる可能性を見出した。また、特に最終年度は、以前より継続的に研究をおこなってきているKR21-2株によるレアメタルの回収機構について、希土類元素イオンの共存によるMn酸化能の効率の増加効果、BMOの形成過程におけるBa2+イオンの不可逆的な取り込み過程、レアメタル(特に亜鉛イオンとヒ酸イオンの共吸着による回収効率の大幅な増加効果などを見出し、これらのBMOに特徴的に生じる相互作用についての機構の解明を試みた。対象としたMn(II)酸化真菌10株は、いずれも静岡県の河川床石の酸化被膜から単離したものであり、Pleosporales目が5株(KK1-1株、KK1-2株、KK1-3株、KK1-6株とKK1-8株)、Hypocreales目が3株(KK1-4株、KK1-5株とKK1-9株)、Phyllachorales目が1株(KK1-7株)およびDiaporthales目が1株(KK1-10株)である。これらの真菌10株のMn(II)酸化開始時間およびMn(II)酸化速度は株ごとに異なり、Mn(II)酸化のpH依存性は多様であることが示された。各株のMn(II)酸化開始時間とMn(II)酸化速度に必ずしも相関はみられなかったが、真菌目別におおよその傾向が確認できた。Hypocreales目に属する菌株は、その他の真菌目に属する菌株よりも酸化開始時間が短く、中性側では酸化速度が特に速いものの、酸性側では酸化速度が著しく低下する傾向がみられた。一方、Pleosporales目に属する菌株は、Hypocreales目に属する菌株よりも酸化開始時間が長く、酸化速度も比較的遅いものの、酸性側においても中性側においても一定以上の酸化速度を示す傾向がみられた。どちらの真菌目においても、酸性側よりも中性側で顕著に生育するという報告例や、酸性側においてはMn(II)酸化活性がない、あるいは菌体を形成できない菌株も確認されている。これに対し、本研究では中性側よりも酸性側で高いMn(II)酸化活性を示すものや、中性側で特に高いMn(II)酸化活性を示すものなど、様々な特性を持つ菌株が得られた。このことから、対象とする排水のpHによってこれらの菌株を使い分けることにより、様々な液性の排水からのレアメタル回収に応用できる可能性が示された。特に、酸性側においてはKK1-2株が最も高いMn(II)酸化活性を示したことから、従来のMn酸化真菌株では難しいとされてきた酸性側の排水への応用が期待される。単離したMn酸化真菌のマンガン酸化物形成におけるpH依存性の多様性が判明した。特にPleosporales目KK1-2株において、弱酸性条件で強いマンガン酸化物形成能を有することが見出され、従来から研究を行ってきたAcremonium strictm KR21-2の至適pH(pH = 7.0)では、マンガン酸化物形成が認められないpH 5.5においてもバイオマンガン酸化物の形成が認められた。本研究の目的である排水からのレアメタル回収に対して、幅広い条件でマンガン酸化真菌を利用できることを示すことができた。希土類元素(REEs)は様々な産業を支える重要な元素群である。本年度は、河川床から単離したMn(II)酸化真菌Acremonium strictum KR21-2の酵素反応によるバイオジェニックマンガン酸化物(BMO)の形成過程を利用し、水溶液から高い効率でREE3+を除去・回収することを主目的とし、収着媒体としてBMO相を連続的に形成しながら希土類元素イオン(REE3+)を連続的に収着するプロセスの詳細を検討した。BMO形成過程におけるREE3+収着効率を比較したところ、Mn2+共存下で、新規形成BMOの各REE3+に対する積算収着率は51-84%であった。一方、NaN3処理のBMO(酵素失活)の各REE3+に対する積算収着率は18-19%であり、BMOの連続形成によって、高いREE3+の連続回収が可能であることが示された。

REEs3+によるBMOのMn(II)酸化能への影響を調べたところ、REE3+共存下において、Mn(II)酸化の積算酸化率は平均89.6%であり、REE3+を添加しない系(56.8%)に比較して有意に高いことが示された。新規形成したBMOのMn(II)酸化に対して共存La3+濃度の影響を調べた結果、La3+が0.05 mM以上で共存する場合には、BMOによるMn2+の積算酸化率が90%以上高く維持されることが明らかとなった。また、共存La3+の有無により、形成したBMOに対する飽和吸着La/固体相Mnのモル比に大きな差が見られ、共存La3+濃度の増加とともに高くなる傾向(最大で0.33)にあった。本研究により、真菌が形成したMn(II)酸化酵素を持つBMOを利用して、REEs3+の連続収着プロセス(収着媒体となりうるBMO相の連続形成とMn2+による吸着競合の低減、REEs3+共存による高い酸化効率の維持と構造特性)の詳細を明らかにすることができた。レアメタルの一群である希土類元素イオン(REE3+)の存在下において、Mn(II)酸化真菌Acremonium strictum KR21-2が形成したBMOによる連続的なMn(II)酸化作用が連続的に継続し、それを吸着媒体とすることで、REE3+の連続回収が可能であることが示された。また、NaN3の添加によってMn(II)酵素活性を失活させた場合、共添加されたMn2+は、La3+の吸着を大きく阻害することが明らかとなり、BMOのMn(II)酸化酵素活性は、共存Mn2+からの競合吸着を避けるためにも非常に重要であり、Mn(II)酵素活性を持たない化学合成されたマンガン酸化物にはない活性BMOの特徴的な機能を有することが明らかとなった。レアメタルの需要が増えており、微生物を用いた効率の高い回収手法が検討されてきている。真菌が形成するマンガン酸化物(BMO)は、様々な元素を高い効率で吸着できるため、排水等からの多元素同時回収が期待される。本研究では、真菌によるMn(II)酸化特性を明らかにし、酸性側で高い活性を示した菌株によるレアメタルの高い効率の回収システムの構築を目的とした。吸着特性を調べた。静岡県内から単離したMn酸化真菌10株について、調べたところ、Mn酸化のpH依存性は多様であることが示された。特にpH5.5では、Pleosporales目KK1-2株によるMn2+の酸化速度が最も速かった。また、KK1-2株によってあらかじめBMOを形成させることで、Mn(II)酸化活性を高く維持できることが示された。KK1-2株由来のBMOは、他の真菌由来のBMOよりも、BMOへの各イオンの吸着率が高く、BMOからのMn2+の溶出量が少なかった。この結果から、KK1-2株のBMOでは吸着態Mn2+の割合が低く、Mn2+と各イオンとの吸着競合が生じにくいことが推測された。本研究により、KK1-2株は酸性側で効率よくMn2+を酸化でき、形成したBMOを酸性排水からのレアメタル回収に応用できる可能性を見出した。また、特に最終年度は、以前より継続的に研究をおこなってきているKR21-2株によるレアメタルの回収機構について、希土類元素イオンの共存によるMn酸化能の効率の増加効果、BMOの形成過程におけるBa2+イオンの不可逆的な取り込み過程、レアメタル(特に亜鉛イオンとヒ酸イオンの共吸着による回収効率の大幅な増加効果などを見出し、これらのBMOに特徴的に生じる相互作用についての機構の解明を試みた。
統語規則を決定する普遍的原理の類型論的観点からの探求

形態論的特性に基づく言語類型が示す形態素配列規則に、一定の傾向が観察されること、配列規則を決定する原理として、一次元的に配列されている形態素の表示する意味を統合して事態を構成する過程において、事態の限定度が最大となる規則が選択されることが、本研究の結果明かとなっている。限定度を最大とする規則は、すなわち理解の過程における効率性を最大とするものであり、配列規則における効率性の原理が妥当なものであるかどうかを、できるだけ多くの言語を対象として検証することが、言語学における意味論的統語論の次なる課題となる。一方で、この原理が事態を表示するという言語の本質から見て妥当性をもつかという、理論面での検証も必要である。本年度の研究は、言語単位が体系をなすという、言語の絶対的原理に基づいて、文を構成する形態素の機能を決定する論理的な基盤の考察を中心として遂行した。形態素や音素という言語単位が体系をなすのであれば、これらの言語単位の価値、すなわち機能を決定するのは単位間の関係性である。この関係性の性質を深く追究し、数理的論理学の知見を援用して関係の分類を企図した言語学者として、デンマークの言語学者イェルムスレウがある。この言語学者の言語理論は「言理学」と呼ばれ、言語学史にその名を止めるものではあるが、その難解さのゆえに、現在の言語研究に大きな影響を与えるには至っていない。しかし、体系内の要素が一定の関係にあると主張するだけでは、要素の価値を厳密に決定することは不可能なのであり、その関係の特性を精密に分析した言理学の成果は、改めてその重要性を認識される必要がある。この点における本研究の成果は、要素の体系に基礎を置く今後の言語研究に対して価値ある指針を提供するものである。自然言語の統語規則を支配する一般的な原理に関する理論的な研究のうち、今年度は特に生成文法がこの半世紀に推進してきた統語理論の問題点を検証した。生成文法の方法論に関する問題としてよく知られているのは、文が表示する意味と文の構造の関係に対する考察が不十分だということである。しかしながら、この理論が提示する最も重大な問題は、疑い得ない原理に基づいて仮説を構築し、その仮説の妥当性を具体的事例によって論理的に検証するという、科学が従うべきもっとも基本的な手続きが厳密な形で実行されていないということである。この問題点を解決するために、本研究では、人間の言語を対象とする観察および人間の認識に関する従来の知見から得られた、自然言語が確実にもつと判断される特性を原理に当たるものとして設定し、この原理のみを出発点として論理的に仮説を導く方法を提案した。この際には、形態素が一次元的に配列されて文を作り、形態素の一次元列を受信者が理解する際に、与えられた形態素の意味を、形態素配列規則に従って順次組み合わせて事態を構成する仕組みを、事態の内容が限定されていく過程として数値的に捉え直す方法を使用している。形態素配列規則が決定される場合には、事態の内容がより大きく限定される配列が選択される傾向があることが、すでに研究によって明らかにされているが、この傾向をできるだけ多くの言語のデータによって確実なものとして認定できるようにするために、現在、世界の諸言語が示す統語規則に関するデータベースを構築中である。このデータベースが完成すれば、以前よりも容易に諸言語の統語規則に関する情報が引き出せるようになる見込みである。人間の言語一般が示す表面的にはさまざまに異なる統語規則を決定する原理として、本研究では、文の産出と理解の過程における「効率性」を提示している。効率性とは、アンドレ・マルチネの主張した「経済性」にも近い概念であるが、任意の現象を材料としてこれを文へと言語化する過程で、脳において実行される情報処理の複雑性を最も軽減するという性質を言う。

効率性を定量的に測定する手段としては、文を構成する形態素列に追加される新たな形態素によって、文が表示する可能性のある事態数が減少する割合としての「事態数減少度」を一つの重要な指標として、その理論的有効性を検討している。ただし、事態数減少度の測定においては、個別言語が語彙目録中に所有する各品詞ごとの形態素数を定数として組み入れなければならないのであるが、これだけでは産出と理解の過程を忠実に反映するものだとは言えないため、さらなる指標として、状況や話者の知識をも考慮に入れた、使用される可能性のある形態素の選択肢数を変数として組み入れる方法も考案した。文のレベルで形態素配列の規則を決定する一般的原理は、以上のようにかなりの程度解明を進めたのであるが、さらに上位の単位である「テクスト」または「談話」を構成する要素としての文も、何らかの一般的原理に従って配列されていることが高い確率で予測される。文配列を支配する原理の有力候補として、やはり「効率性」をあげることができるのであるが、この予測が妥当なものであるかを検証することは、本研究の成果を発展させる優れた契機となりうる。これを目的として、文学、思想、学術等の類別に従うテクストの構造を普遍的に表示する枠組みの構築を、本年度の研究で試みた。この成果は、テクスト科学一般に対して理論的貢献をなすものと期待される。形態論的特性に基づく言語類型が示す形態素配列規則に、一定の傾向が観察されること、配列規則を決定する原理として、一次元的に配列されている形態素の表示する意味を統合して事態を構成する過程において、事態の限定度が最大となる規則が選択されることが、本研究の結果明かとなっている。限定度を最大とする規則は、すなわち理解の過程における効率性を最大とするものであり、配列規則における効率性の原理が妥当なものであるかどうかを、できるだけ多くの言語を対象として検証することが、言語学における意味論的統語論の次なる課題となる。一方で、この原理が事態を表示するという言語の本質から見て妥当性をもつかという、理論面での検証も必要である。本年度の研究は、言語単位が体系をなすという、言語の絶対的原理に基づいて、文を構成する形態素の機能を決定する論理的な基盤の考察を中心として遂行した。形態素や音素という言語単位が体系をなすのであれば、これらの言語単位の価値、すなわち機能を決定するのは単位間の関係性である。この関係性の性質を深く追究し、数理的論理学の知見を援用して関係の分類を企図した言語学者として、デンマークの言語学者イェルムスレウがある。この言語学者の言語理論は「言理学」と呼ばれ、言語学史にその名を止めるものではあるが、その難解さのゆえに、現在の言語研究に大きな影響を与えるには至っていない。しかし、体系内の要素が一定の関係にあると主張するだけでは、要素の価値を厳密に決定することは不可能なのであり、その関係の特性を精密に分析した言理学の成果は、改めてその重要性を認識される必要がある。この点における本研究の成果は、要素の体系に基礎を置く今後の言語研究に対して価値ある指針を提供するものである。
ハワイ・ハレアカラ観測拠点における太陽系惑星の可視・赤外高分散分光研究

ハワイ大との協力でマウイ島・ハレアカラ山頂に設置する東北大40cm望遠鏡の広視野・高分散分光能力を活かし、(1)水星ナトリウム大気の変動要因(米MESSENGER探査機と共同)、(2)木星イオトーラスの磁気圏活動への影響(JAXA EUV望遠鏡衛星Hisakiと共同)等の解明を行った。また関連する望遠鏡・衛星群の活用により、(3)金星・火星大気流出の検出試行、(4)金星上層大気の速度場・微量成分探索、(5)火星大気の地殻起源物質探索にも研究を拡大した。更に、ハレアカラ山頂へ(6)60cm望遠鏡の移設(2014年秋に観測開始)および2m望遠鏡の建設作業(2016年末の観測開始予定)を遂行した。(1)水星ナトリウム大気の大規模構造・速度場観測:米水星探査機柵SSENGERとの同時観測を、東北大ハレアカラ観測所で実現させた。その広視野・高波長分解能観測能力を活かした大規模密度・速度分布検出に成功し、水星外圏大気の成因・消失プロセスの解明を進めた。(2)木星のイオトーラス活動と磁気圏活動の関連究明:可視分光による中性・プラズマトーラス密度を東北大ハレアカラ望遠鏡において、また赤外線によるイオ火山活動の同時継続観測を東大1mアタカマ望遠鏡(チリ)の連動観測で遂行し、2014年秋から稼働予定の極端紫外線宇宙望遠鏡EXCEEDとの同時観測準備を進めることができた。(3)金星・火星大気の宇宙流出検出:極端紫外線観測衛星EXCEEDの2014年観測開始に向けた準備活動に着手し、またEXCEEDによる表記観測計画の立案を主導した。(4)金星上層大気の微量成分探索:2012年6月に起きた金星日面通過を、京大・飛騨太陽望遠鏡で観測し、大気ナトリウム成分の上限値を得た。また太陽望遠鏡SOLAR-Cによるハワイ大との共同観測、太陽観測衛星「ひので」による観測も実施し、上層大気中のヘイズ量・分布の導出を進めた。(5)火星大気の地殻起源物質探索:2012年4月にマウナケア山頂SUBARU 8m望遠鏡での観測を実施し、メタン検出を試みるとともに、水循環指標となるD/H比の極域に至る空間分の初取得に成功した。(6)ハレアカラ山頂2m望遠鏡新設の準備研究(笠羽・坂野井・鍵谷・岡野):2m望遠鏡における主鏡製造および観測装置開発に貢献した。また、東北大60cm望遠鏡(福島・飯館)のハワイ移設決定を受け、この準備作業に着手した。(1)水星ナトリウム大気の大規模構造・速度場観測:米水星探査機MESSENGERとの同時観測を東北大ハレアカラ40cm望遠鏡で実現させ、広視野・高波長分解能観測能力を活かした大規模密度・速度分布検出に成功し、成果を海外を含む学会で公表した。(2)木星のイオトーラス活動と磁気圏活動の関連究明:可視分光による中性・プラズマトーラス密度を東北大ハレアカラ40cm望遠鏡および米キットピーク天文台で、また赤外線による木星オーロラ観測をIRTF 3m・SUBARU 8m望遠鏡で、2014年12月から本格稼働した極端紫外線宇宙望遠鏡Hisaki/EXCEEDとの同時観測を実現した。(3)金星・火星大気の宇宙流出検出:極端紫外線観測衛星Hisaki/EXCEEDにより2014年3月から開始された観測計画を立案・実行した。(4)金星上層大気: 2012年金星日面通過観測の解析を進めた。また赤外線ヘテロダイン分光器による金星上層速度場観測成果をモデル計算と比較し論文を出版した。(5)火星大気の地殻起源物質探索:2012年4月に実施したSUBARU 8m望遠鏡赤外線分光観測データ解析を、欧州火星探査機Mars Express搭載フーリエ分光器(PFS)との同時観測データも得て、水循環指標となるD/H比の極域に至る季節変動・空間変動を明らかにし、海外を含む学会で成果を公表した。(6)ハレアカラ山頂60cm望遠鏡移設・2m望遠鏡新設準備:東北大60cm望遠鏡(福島・飯館)のハワイ移設作業は、ハワイ州当局から「ハレアカラ山頂の希少な野鳥の営巣を妨げないよう」強い要請を受けたため、ドーム建設着工が2013年冬からとなったものの、2014年夏の稼働開始へ向け各種設営・観測装置設置作業を現地で進めた。また新設する2m望遠鏡の主鏡製造・観測装置開発・ドーム設計に現地で貢献した。(1)水星ナトリウム大気の大規模構造・速度場観測:2015年春の運用終了が迫る米水星探査機MESSENGERとの同時観測を、東北大ハレアカラ観測所で実現させた。

その広視野・高波長分解能観測能力を活かした大規模密度・速度分布観測を世界で最も長時間にわたり追跡し、MESSENGERで観測される磁気圏活動との相関がない、という予想外の事実を見出した。(2)木星のイオトーラス活動と磁気圏活動の関連究明:ハレアカラ40cm望遠鏡でイオトーラス活動を長期追跡し、Hisaki/EXCEEDの木星観測キャンペーンに同期する唯一の中性・プラズマトーラス密度情報を提供し続けた。2015年1月にはイオ火山活動に伴うイオトーラス大増光現象を世界に先駆けて捉えた。2015年1月・3月には、Hisaki/EXCEEDのUVオーロラ長期追尾と同期する赤外線オーロラ空間分布観測をSUBARU-8m・IRTF-3mで遂行した。(3)金星・火星大気の宇宙流出検出、(4)金星上層大気の微量成分探索、(5)火星大気の地殻起源物質探索:極端紫外線観測衛星Hisaki/EXCEEDによる金星・火星観測の実施を主導した。2014年9月にはハレアカラ山頂に東北大・飯館観測所60cmを移設し、これに中間赤外線ヘテロダイン分光器を試験装着し、火星による初期試験観測を実施するとともに、2015年3月には金星CO2吸収線による高層大気速度場観測に耐えうる良好なスペクトルの取得までこぎつけた。(6)ハレアカラ山頂2m望遠鏡新設の準備研究:米田の長期現地派遣およびメンバーの出張により、a.東北大が担当する2m望遠鏡の主鏡研磨作業、b.ハワイ大が担当する望遠鏡施設・建屋の設計作業を支え、2016年末予定のファーストライト実現に向けて自歩を固めた。(7)成果公表:研究期間における各種成果(ハレアカラ、マウナケア、Hisaki/Exceedなど)を論文にまとめて公表した。26年度が最終年度であるため、記入しない。太陽系赤外線・電波科学26年度が最終年度であるため、記入しない。6本の柱のうち、(1)水星ナトリウム大気の大規模構造・速度場観測、(2)木星のイオトーラス活動と磁気固活動の関連究明、(3)金星・火星大気の宇宙流出検出、(4)金星上層大気の微重成分探索、(5)火星大気の地殻起源物質探索は、ほぼ予定した観測活動に成功した。解析は順調に進んでおり、結果の速報はすでに学会講演等の機会において行っている。(6)ハレアカラ山頂2m望遠鏡新設の準備研究は、東北大60cm望遠鏡(福島・飯館)のハワイ移設決定もあって、より拡大した定義で進みつつある。6本の柱のうち、(1)水星ナトリウム大気の大規模構造・速度場観測、(2)木星のイオトーラス活動と磁気圏活動の関連究明、(3)金星・火星大気の宇宙流出検出、(4)金星上層大気の微量成分探索、(5)火星大気の地殻起源物質探索は、予定した観測活動に成功した。解析は順調に進んでおり、結果はすでに学会講演や査読論文として公表している。(6)東北大60cm望遠鏡(福島・飯館)のハワイ移設は、予定外の現地事情で遅延をみたが、研究グループ側で可能な施設整備・観測装置設定作業は順調に推移した。ハレアカラ山頂2m望遠鏡新設は、米国側の資金確保の見通しもあり、早ければ2016年稼働開始を目指す。平成24年度に取得したデータの解析を進め論文化を行っていくとともに、以下の活動を遂行していく。(1)水星ナトリウム大気:米水星探査機
ニホンザル盲視モデルにおける視覚的意識に関する認知神経科学的研究

マカクザルの第一次視覚野を除去して作成した盲視動物モデルを用いて視覚的気づきの神経機構を明らかにすることを目的とした。視覚的気づきはサッケードを用いた検出報告課題を用いて評価した。この課題では損傷視野に標的刺激が現れる条件では標的にサッケードすれば報酬が与えられ、標的刺激が現れない条件(ST-)では注視点が消えてからも注視を維持することによって報酬が与えられる。損傷側の半球の上丘中間層より課題遂行中のニューロン活動を記録した。上丘ニューロン活動は、標的刺激が提示される条件(ST+)のうち、正しく標的の提示を報告できた試行(Hit)と報告できなかった試行(Miss)とでは、標的提示時の視覚応答がHit試行でより大きくなっていた。この活動はサッケード準備活動などでは説明できない。また、このような活動は健常側の上丘では見られなかった。よって、このような神経活動の修飾はV1切除によって特異的に引き起にされた視覚的気づきに対応した神経活動であると結論づけることができる。サッケードの応答潜時の分布をdiffusion modelでモデル化することによって意思決定の過程を推測することが可能である。盲視モデルサルの強制選択課題(視覚標的は損傷視野のどこかに必ず現れる)での応答潜時の分布をモデル化し、意思決定における閾値(Decision threshold)が損傷測の視野で低下していることを見出した。ひきつづき、同様なモデル化を検出報告課題でも行うことによって盲視モデルサルにおける視覚的気づきと意思決定との関係を明らかにする予定である。マカクザルの第一次視覚野を除去して作成した盲視動物モデルを用いて視覚的意識(見え)の神経機構を明らかにすることを目的とした。盲視モデルサルには二種類のサッケード課題を行わせる。(a)強制選択課題では損傷半視野の上下どちらかに呈示される標的刺激を選択することで報酬が与えられる。一方、(b)検出報告課題では損傷半視野に標的刺激が現れたときにはそれを選択すれば報酬が与えられ、標的刺激が現れなかったときは注視点が消えてからも注視を維持することによって報酬が与えられる。盲視での視覚情報処理に使われている回路として、上丘を介した副側路が有力な候補としてあげられている。そこで損傷側の半球の上丘中間層を第一のターゲットとして選び、盲視モデルサルの上記課題遂行中のニューロン活動を記録した。課題はdelayed-saccade条件で行い、視覚関連の活動をサッケード関運の活動から分離できるようにした。記録した神経活動の集団平均を作成したところ、(a)強制選択課題において、受容野内に標的が提示された条件で正しく標的にサッケードした試行では、不正解試行と比べて視覚応答が大きくなつていた。また、(b)検出報告課題において、標的を提示した条件のうち正しく標的にサッケードした試行では、標的の存在を報告できなかった試行と比べて視覚応答が大きくなっていた。なお、このような修飾は健常側の上丘では見られなかった。よって、これらの神経活動の修飾は盲視モデルサルにおける「見え」の報告に大きく関連していると考えられる。
脂肪細胞の分泌因子が歯周病態に及ぼす影響の解明とその制御による歯周病予防法の開発

脂肪細胞が産生する分泌因子の一つであるアディポネクチンのマクロファージに及ぼす影響について検討したところ、歯周病原性細菌由来のリポ多糖が誘導する炎症性反応を抑制した。一方、アディポネクチンを単独で作用させるとマクロファージのサイトカイン分泌を刺激した。また、長期間作用させると、活性酸素種と一酸化窒素の産生を経由してアポトーシスを誘導することが明らかとなった。アディポネクチンの炎症における役割を検討するために、精製したリコンビナントマウス球状型アディポネクチン(gAd)をマウスマクロファージ様細胞株RAW264細胞の培養上清に添加して、DNAマイクロアレイによりサイトカイン関連遺伝子の発現状況を観察したところ、1時間後に顆粒球コロニー刺激因子(G-CSF)の転写が、未刺激細胞に比べて約107倍上昇していた。また、gAd刺激の容量及び時間に依存して培養上清中にG-CSFの分泌量が増加した。gAdによる刺激はERK、MEK、p38、JNKのすべてをリン酸化したが、G-CSFの分泌は、ERK、MEKそれぞれの特異的阻害剤により阻害されたものの、p38、JNKの特異的阻害剤では阻害されなかったことから、ERK-MEKを経由して刺激されていることが示唆された。また、I_кB阻害剤によってもG-CSFの転写及び分泌は阻害されたことから、NF-кBの活性化が関与していることが示唆された(Mol Cell Endocrinol,292,20-25)。また、gAdによる刺激で、4時間刺激以降から活性酸素種(ROS)及び一酸化窒素(NO)が産生されたが、このgAdの誘導するROSとNOの産生は、それぞれNADPH oxidase(NOX)及び誘導型NO産生酵素(iNOS)の活性に依存していた。12時間以降からカスパーゼ-9、-3依存性にアポトーシスが誘導されたが、このアポトーシスは、RNA干渉よりNOXサブユニットgp91^<Phox>、p47^<Phox>及びiNOsの発現を特異的に阻害することで部分的に抑制されたことから、ROS及びNOの産生が関与していることが示唆された(Free radic biol med,45,1326-1339)。gAdは全長アディポネクチンがリンパ球由来エラスターゼにより分解されて生成されると考えられていることから、血清中のアディポネクチンが炎症局所でgAdに変換されることで、早期にはマクロファージのG-CSF分泌能を高め、炎症局所の免疫機能を強化させた後、長時間の作用としてマクロファージをアポトーシスにより排除し、炎症反応の亢進を制御していると考えられた。成熟脂肪細胞が分泌するアディポカインの1種であるアディポネクチンのアイソフォームのうち、球状アディポネクチン(gAd)がマクロファージに与える影響について、マウスマクロファージ様細胞株RAW 264を用いて分子生物学的手法により検討を行った。RAW 264細胞はgAdの刺激により、活性酸素種と一酸化窒素の産生を通じて、カスパーゼ活性に依存性のアポトーシスが誘導されるが、その過程で、Bcl-2/Baxの発現比とBcl-2タンパクレベルは低下することを見出した。また、Bcl-2を過剰発現させると、gAdが誘導する活性酸素種と一酸化窒素の産生およびカスパーゼ活性は有意に低下し、アポトーシスの誘導が抑制された。また、gAdの刺激によりミトコンドリア中および細胞質中のカルシウム濃度は上昇するとともに、gAdが誘導する活性酸素種と一酸化窒素の産生は、細胞内カルシウムにより調節されており、カルモジュリンの阻害剤であるカルミダゾリウムの前処理により、gAdが誘導する活性酸素種と一酸化窒素の産生は抑制された。我々はこれまでにgAdは、歯周病原性細菌Aggregatibacteractinomyoetemcomitans由来リポ多糖(LPS)が惹起するマクロファージの炎症性反応を抑制することを報告したが、この炎症反応の抑制機序の1つとして、gAdはp38 MAPK、JNK、ERKおよびNF-κBの活性化を抑制することでTNF-αの分泌を抑制することを見出した。また、LPS刺激により誘導される抗炎症性サイトカインのIL-10の分泌量は、gAd刺激により促進されることも併せて見出した。これらのことから、gAdはマクロファージの炎症性反応を制御している可能性が示唆された。アディポネクチンのアイソフォームのうち、球状アディポネクチン(gAd)がマクロファージに与える影響について、マウスマクロファージ様細胞株RAW264を用いて分子生物学的手法により検討を行った。我々はこれまでに、RAW264細胞をgAdで刺激すると、活性酸素種(ROS)と一酸化窒素(NO)の産生することを見出したが、mTORの阻害剤であるラパマイシンで前処理すると、このgAd刺激により誘導されるROSとNOの産生は抑制された。gAd刺激によりmTORはリン酸化されたが、AMPKの特異的活性剤で前処理すると、このmTORのリン酸化、およびROS、NOの産生は抑制された。

これらのことから、gAdはmTORの活性化を介してROSとNOの産生を誘導する事が明らかとなった。細胞内シグナル伝達因子であるJakを、特異的阻害剤AG490で前処理もしくはRNA干渉により活性を阻害すると、gAd刺激によるROSとNOの産生は抑制された。また、SOCS3を強発現すると、同様にROSとNOの産生は抑制され、引き続き誘導されるカスパーゼ依存性のアポトーシスも抑制した。これらのことから、gAd刺激はJak-STAT経路によりROSおよびNOの産生を誘導していることが示唆された。臨床的な知見として、ヒトの歯肉線維芽細胞はアディポネクチン受容体を発現しており、TNF-αを作用させるとその発現量は低下した。また、歯周病患者の歯肉細胞では、正常な者と比べてアディポネクチン受容体の発現量が低下していたことから、歯周病における炎症状態ではアディポネクチン受容体が減少することで、炎症局所の上皮組織においてアディポネクチン刺激が伝達されにくくなることから、アディポネクチンの抗炎症性作用が減弱される可能性が示唆された。
中学生の暴力予防のための心理社会的ウェルビィーングに関する研究

本研究の目的は、中学生の暴力予防のために、心理社会的ウェルビィーング向上が怒りのコントロールスキルに及ぼす影響について明らかにすることである。第一に、思春期版心理的ウェルビィーング尺度と思春期版人間関係健康性尺度の作成を行い、信頼性、妥当性が確認された。次に心理的ウェルビィーングの程度が怒りの建設的反応に影響を及ぼすことがわかった。中学生の怒りのコントロールプログラム施行により中学生が怒り感情に建設的に反応するためのスキルは向上したが、それと併行して大学生によるメンタリングを行うことで、中学生の心理的ウェルビィーングが高まり、暴力予防のために信頼できる大人との関係が有効であることがわかった。本年度は、中学生の怒りのコントロールへの有効な心理的アプローチを明らかにするために、アメリカにおいてカウンセラーにインタビュー調査を行った。その結果、中学生を地域のスポーツチームなどに参加させることで、ルールにのっとった形で攻撃性を発散させたり、メンターのリファーをカウンセラーが行うことで、中学生がメンターと一緒にアクティビティに参加することにより、ロールモデルとなる大人との信頼関係を培い、人とのつながりを通して心の支えを得ることで、怒りのコントロールが容易になることがわかった。アメリカのボストンカレッジの心理学者と、インタビュー調査の結果を踏まえながら、中学校現場で活用できる心理的介入についてディスカッションを行った。その結果、学校にメンターを派遣することで、中学生の情緒的安定感を図ることが有効であること、また心理教育プログラムは怒りのコントロールスキルのみを強調するのではなく、人間関係形成を重視し、楽しく人とかかわることを促進するような内容を組み込むことが重要であることが明らかになった。文献研究においては、アメリカで開発された「学校生活における関係性攻撃への介入プログラム」を日本語訳し、その一部を共著「世界の学校予防教育」で紹介した。またそのプログラムを日本の公立中学校で実施可能なものに改変した。ただ今東京都公立中学校の校長の協力を得て、怒りのコントロール心理教育プログラム開発に向けて準備中である。アメリカの心理学者によって開発された、友だち、メンター、地域におけるアクティビティとのかかわりにおける人間関係形成能力について測定できる質問紙"Relational Helath Indices"の日本語訳を著者から許可され、その質問紙を作成した。また中学生を対象とした心理社会的ウェルビィーングの質問紙作成を行い、日本の公立中学校での質問紙調査に向けて準備を行った。本研究の目的は、中学生の心理社会的ウェルビィーングと怒りのコントロールの能力の関連を明らかにすることである。以下、5つの研究を行った。研究1として、アメリカでカウンセラーを対象にインタビュー調査を行い、思春期の子どもにとって、カウンセラーとの信頼関係が怒りのコントロール学習の動機づけを高めることがわかった。研究2として、日本人中学生の心理社会的ウエルビーングと怒りのコントロールを測定するために、3つの尺度開発を行った。ウェルビィーングの社会的側面については思春期版人間関係健康性尺度、心理的側面については自己決定理論をベースとした思春期版心理的ウェルビィーング尺度、怒りのコントロールについては思春期版怒り建設的反応尺度を作成し、日本の中学生465名を対象に質問紙調査を行ったところ、各尺度の信頼性と妥当性は確認された。研究3として、思春期版心理的ウェルビィーング尺度の3因子「自律性」「有能感」「関係性」が中学生の怒りのコントロールや人間関係に及ぼす影響について検討した。その結果、「関係性」が高い中学生は、怒りを建設的にコントロールし、健康的な人間関係形成を築き、「有能感」が高い中学生はメンターとの関係性がよく、「自律性」が高い中学生は、友人およびグループ内の人間関係健康性が高いことがわかった。研究4として、怒りのコントロールプログラムを作成し、日本人中学2年生86名を対象に3回実施した結果、怒り建設的反応には効果がみられたが、心理的ウェルビィーングは有意差がみられなかった。そこで研究5で、大学生ボランティアによるメンタリングを実施したところ、中学生の心理的ウェルビィーングにポジティブな影響が示された。これらのことから、中学生の暴力予防には、怒りのコントロール心理教育を行うと同時に、大学生によるメンタリングにより心理的ウェルビィーングを高めることでその効果が増すことが示唆された。中学生に適切でかつ日米で比較検討を行うことが可能な中学生版心理社会的ウエルビーング尺度作成に向けて、文献研究を行い、以下のことが明らかになった。第一に、Ryan,et al.(2000)の自己決定理論をベースとした研究により、子どもが建設的な社会的発達と個人的なウエルビーングを経験するためには、能力、関係性、自律性の3つが必要であるが、他者との良好な関係性は子どもの学級内の規則を守るなどのモチベーションを高めることがわかった。この研究により、怒りのコントロールスキルを習得する準備段階として関係性を育てることの重要性が示されたことは、本研究における理論的構築のベースとなる。

第二に、中学生の関係性を測定するにあたり、従来の研究によく見られていた友人関係や家族関係にとどまらず、Liang,et al.(2010)が示す3つの分類(友人関係、信頼できる第三者の大人であるメンター、学校内外を含めたコミュニティ活動へのコミットメント)について明らかにすることで、社会の中で誰がどのように中学生への関係性を築く上で重要な人となりうるかというデータを示すことができることが示唆された。第三に、中学生の心理社会的ウエルビーングを測定する尺度については、Ryff(1989)の尺度を参照して作成することにした。この尺度は、人格的成長、人生における目的、自律性、環境制御力、自己受容、積極的な他者関係の6つの要因からなる。大学生以上の成人が対象とされた研究が数多くみられるが、中学生は大人への成長途上において、これらの6つの要因がどの程度達成されていると「幸福である」と感じるのかについてみていく上で有用であると判断した。これらアメリカの大学との協力を仰ぎつつフィールド確保などの準備を進めている。アメリカに3回渡米し、文献研究、心理学者からの情報収集、インタビュー調査を行うことができ、本研究の目的の一部が達成された。また日本の公立中学校でフィールドワークが可能になったことにより、日本における質問紙調査およびメンター派遣や心理教育プログラム実施の準備が進んだ。さらに、アメリカの心理学者が開発した質問紙の日本語訳や心理教育プログラムの日本語訳の許可を著作者から得ることができたことで、質問紙の準備が整った。中学生の心理社会的ウエルビーングの定義をめぐり、従来の先行研究で行われていた生活満足度やポジティブ感情の量を測定する方法は、中学生本人の片寄った価値観に基づく自己満足的な自己評価になってしまうことが危惧され、なにをもって心理社会的ウエルビーングを測定するのか試行錯誤した。しかし幅広い文献研究やこの研究領域の研究者とのディスカッションを重ねることで、「中学生にとって発達的に社会的に望ましい心理社会的ウエルビーング」を想定し、その程度を測定すること、また尺度は協力先のアメリカでもなじみがあり協力を得られやすいものにするという結論にいたった。以上が、研究が当初想定していたよりも遅れた理由である。日本の公立中学校で、学校校長と何度か面談を行い、メンターの派遣および担任教諭による怒りのコントロール心理教育プログラムを実施(年8回から10回予定)し、その効果測定を行うことが予定されている。すでに4月の時点で、ベースライン測定のための質問紙調査を実施している。質問紙調査は、怒り反応、怒りのコントロールスキルの知識を問う質問項目、人間関係能力(友だち、メンター、地域などによる活動を通した人間関係)、心理的ウエルビーング(自律、能力、関係性)を問う質問項目を含んだものである。、怒りのコントロールを容易にするための、人間関係形成能力や心理的ウエルビーング形成が重要であることが予測されるため、それらの仮説をデータで示し、検証することが、今後の本研究の推進方策である。
固体地球・惑星物質データベース利用システムの開発

固体地球惑星物質データベースは、東大大型電子計算機センターで稼動しているデータベースで、隕石・月鉱物を含む主要な固体地球惑星物質などの名称、化学式、化学組成(wt %)、文献、産地、隕石名、月試料番号、結晶データ、結晶構造データ、結晶構造図形情報データを収録している。隕石薄片を申請して分析するのが困難な隕石試料中にある鉱物のEPMA分析データは、分析点の画像データとともに蓄積している。データベース利用プログラムは、現在市販のものでAccessなど広く利用されているものがあり、検討して来たが、鉱物ごとに可変長データとなる形式での利用は便利ではない。今までのデータに加え、画像情報データの収録も可能となったので、この研究では、容量の多い画像情報データ収録の問題点とその対処法について研究した。顕微鏡画像やSEMのBEI、EPMAなどによる二次元元素分布図は、研究上広く利用されているが、データベースとして保存するには、容量が大きすぎる。これらの画像は、データベースとして利用するには、鉱物分布画像の方が理解されやすい。鉱物分布画像は、鉱物境界と鉱物種を現す色で表現でき、これはAdobe Illustratorなどのベクトルマップとすることができ、ビットマップより容量を削減できる。また、ビットマップよりベクトルマップへの変換の問題点を検討したが、Adobe Streamline等の利用が有利であることが判明した。顕微鏡画像やSEMのBEIを鉱物分布画像にするにも、Adobe Streamline等の利用が有利である。AdobeのPhotoshopで白黒色を含め、同じ階調色に塗りつぶした領域を作り、領域間の境界線をStreamlineで検出し、同じ領域をある鉱物色に塗りつぶす方式で、ベクトルマップへの変換ができる。これに化学組成情報を加えたデータベースができれば、利用価値はよりあがるものと期待できる。研究計画・方法に述べた案に沿って、今年度実施した事例を以下に記す。1.アナログシステムとデジタルシステムの長所・短所を検討するのと同時に、鉱物の化学組成データ・光学画像データを得るために、隕石試料および岩石薄片をCCDカメラで撮影した。アナログシステムとしては、スチルビデオカメラで撮影したRGB信号による画像を、スチルビデオフロッピ-レコーダーで録画し、それをアナログデジタル変換して、コンピューターに取り込む方法を試みた。デジタルシステムについては、隕石や鉱物の標本や切断面の画像をデジタルカメラで撮影し、画像取り込み用ソフトウェアを使って直接コンピューターに入力して再現してみた。更に、長年にわたって蓄積されているネガ画像をデジタル画像として保存・利用するため、順次フォトCD化している。2.上記の方法で収録しつつある画像を加工して、画像データベースとして利用するために、必要なソフトウェアの検討を行った。この1年の間でも、コンピューターを取り巻く環境・画像データを取り扱うソフトウェアの変化および進歩は目覚しものがあり、より使い勝手のいいソフトウェアが紹介されている。そのソフトウェアの普及度や、作業の効率化への可能性、将来のメンテナンスの容易さ等を比較検討しながら、プロトタイプを作成している。3.走査型電子顕微鏡にエネルギー分散型X線スペクトロメーターを装着したものより得た鉱物組織の反射電子像(BEI)およびX線元素分布図をコンピューターに取り込み、三組の元素(Mg,Fe,Caなど)の組成により色分けしたものを、鉱物組織画像に色付けするソフトウェアの開発に必要なプログラム言語の検討を行った。隕石のエレクトロン・マイクロプローブによる化学組成分析値をデータベース化し、それを図示して利用するためのソフトウェアを開発中である。1.デジタル画像入力方法について検討すると同時に、鉱物の化学組成データ・光学画像データを得るために、隕石試料および岩石薄片をCCDカメラおよびスチルビデオカメラで撮影した。昨年の、スチルビデオフロッピ-レコーダーで録画し、デジタル化する方法に加えて、光学顕微鏡モザイク写真をデジタルスキャナーで入力する方法を試みた。また、隕石や鉱物の標本や切断面の画像をデジタルカメラで撮影し、画像取り込み用ソフトウェアを使って直接コンピューターに入力して再現してみた。

更に、長年にわたって蓄積されているネガ画像をデジタル画像として保存・利用するため、順次フォトCD化している。2.上記の方法で収録しつつある画像を加工して、画像データベースとして利用するために、必要なソフトウェアの検討を行った。この1年の間では、コンピューターを取り巻く環境、とくに画像データを取り扱うソフトウェアのバ-ジョンアップは目覚しいものがあり、そのソフトウェアの普及度や、作業の効率化への可能性、将来のメンテナンスの容易さ等を比較検討しながら、プロトタイプを作成している。今年は特に、ピクセルタイプの画像をドロータイプの画像に変換して、画像サイズを縮小してデータベース化するソフトウェアーの利用を確立し、それをPDF(ポ-タブルドキュメントファイル)化して画像配信することを試みた。3.走査型電子顕微鏡にエネルギー分散型X線スペクトロメーターを装着したものより得た鉱物組織の反射電子像(BEI)およびX線元素分布図をコンピューターに取り込み、デジタル画像化したものを、鉱物種分布画像として色付けするソフトウェアの開発に必要なプログラム言語の検討を行った。同様のことを、デジタル化した光学顕微鏡モザイク画像についても試み、鉱物種分布画像を得る方式を確立できた。隕石のエレクトロン・マイクロプローブによる化学組成分析値をデータベース化し、それを図示して利用するためのソフトウェアを開発中である。固体地球惑星物質データベースは、東大大型電子計算機センターで稼動しているデータベースで、隕石・月鉱物を含む主要な固体地球惑星物質などの名称、化学式、化学組成(wt%)、文献、産地、隕石名、月試料番号、結晶データ、結晶構造データ、結晶構造図形情報データを収録している。隕石薄片を申請して分析するのが困難な隕石試料中にある鉱物のEPMA分析データは、分析点の画像データとともに蓄積している。データベース利用プログラムは、現在市販のものでAccessなど広く利用されているものがあり、検討して来たが、鉱物ごとに可変長データとなる形式での利用は便利ではない。今までのデータに加え、画像情報データの収録も可能となったので、この研究では、容量の多い画像情報データ収録の問題点とその対処法について研究した。顕微鏡画像やSEMのBEI、EPMAなどによる二次元元素分布図は、研究上広く利用されているが、データベースとして保存するには、容量が大きすぎる。これらの画像は、データベースとして利用するには、鉱物分布画像の方が理解されやすい。
筋ジストロフィ-症筋の急速凍結・ディ-プエッチング法による細胞膜と細胞骨格の研究

我々の研究よりDuchenne筋ジストロフィ-症(DMD)の筋細胞膜異常の特徴は膜内粒子の減少特にorthogonal array(OA)の減少であることが判明した。OAは幼若な筋細胞膜には見られず、DMD生検筋細胞膜にみられるOAの減少は本症生検筋に混在する筋細胞変性後の再生筋線維によるものではないかという批判が存在する。この点を解明するため再生筋線維では筋細胞の内部の筋原線維の配列が不規則で細胞内部の様相から再生筋線維であることがわかるので、筋細胞膜と筋細胞の内部とが連続して3次元的に観察可能なquick freeze,deep etching,rotary shadow(QDR)法を用いてDMD筋とヒト正常骨格筋とを対象として筋細胞膜と細胞内部とを同時に観察し、DMD筋では再生筋細胞以外の筋細胞膜でもOAが存在しないことを確認するため本研究を実施した。6例の組織化学的に正常なヒト大腿四頭筋と3例のDMD患者大腿四頭筋を生検後直ちに細切し、液体窒素と液体ヘリウムにて-269°Cにまで冷却した純銅ブロックに圧着して急速凍結し、そのごく表面を凍結割断装置で割断しdeep etching後low angleでプラチナとカ-ボンを回転蒸着しレプリカ膜を作製、また一部レプリカ膜はshadowangle 30°で一定方向からプラチナとカ-ボンを蒸着し作製し電顕にて観察、写真を撮影した。一定方向蒸着と回転蒸着レプリカ膜とも生の生検骨格筋細胞膜のとくにP面、(protoplasmic face)ではOAを観察することは困難であった。しかしグリセロ-ルに浸軟してない生の骨格筋標本のこのようなレプリカ膜にはdeep etchingがよく効き、筋原線維の微細構造がはっきりと観察可能であった。従って筋細胞膜のOAなどの微細構造は従来のfreeze fracture法の方がはっきり認識できることが判明したが、QDR法は細胞骨格の研究には極めてすぐれていることも判明した。本年度はヒト正常骨格筋の筋細胞膜と筋細胞内細胞骨格との相互作用を中心に研究した.液体ヘリウムで急速凍結した生の試料の割断, deepetching, rotary shadow法によるreplica膜の作製は化学固定試料の同様操作によるreplica膜の作製より人工産物が入り易く格段に難しい.我々の研究室ではこのような高度な手技を用いる研究は今回が初めてであり種々の条件設定に手間取っており今もまだ完全なものではないが作製したreplica膜の所見は非常に興味深い.骨格筋細胞の真表面は予期に反してかなりsmoothで, extracellular matrixと骨格筋細胞の真表面との接点にはanchor proteinといわれる細胞膜随伴蛋白粒子は今迄の実験では見られていない.次に筋細胞真表面と接して細胞膜の割断面すなわちmembrane phospolipid interiorが見られるが,本研究ではrotary Shadow法でreplica膜を作製している関係上unidirectionrl showに比べ膜内粒子の陰がはっきりせず実験開始前に予想していた程膜内粒子が強調されては見られないことがわかった.また膜の内面にはspectrinなどの膜の裏打ち構造が見られるはずであるが,今迄の実験で作製した多くのreplica膜ではまだこの膜の真の内側表面は見られていない.更に骨格筋細胞内部に関しては筋原線維など多くの細胞骨格成分が見られたが,本実験のようなdeep etching, rotary shadow法により作製したreplica膜の観察では筋原線維間に横走する筋原線維,多分中間径filamentが以外に多く存在することが判明した.

これは従来の透過電顕では発見しにくい所見である.今後は更に実験条件の改善に努めreplica膜の質の改善に努めるとともに,次年度は本研究の最終目的であるDuchenne筋ジストロフィー症骨格筋細胞の異常所見が本症に多い再生骨格筋細胞の存在によるものか本症骨格筋の本質的な特性かを筋細胞膜と内部の細胞骨格を立体的連続的に観察できる本法を用いて解明してゆきたい.Quick freeze,deep etch,rotary shadow(QDR)法による筋線維の電顕的研究では細胞外基質、筋細胞の真表面、筋細胞膜内面、筋細胞骨格(本研究では主として筋原線維)が立体的かつ連続的に観察可能であった。従来のfreeze fracture(FF)法では筋細胞膜内面だけの観察しか出来ないが、このFF法ではDuchenne筋ジストロフィー症では筋細胞膜内のorthogonal array(OA)の減少が特徴的であった。これが再生筋細胞のためなのかジストロフィー症筋細胞の特徴なのか不明であったので筋細胞内部構造との比較においてこれを解析しようとしたがQDR法による本研究では筋細胞膜内部構造のOAはFF法程はっきりと認識出来なかった。しかし一方QDR法によるmyosin filamentの観察では興味ある事実が発見された。正常ヒトの大腿四頭筋や正常マウスの長趾伸筋のmyofilamentの観察ではI帯A帯2帯等がはっきりと見られ、従来の透過電顕ではA帯のmyosin filamentのcross bridgeはよほど条件が良くなければ観察は困難であったしFF法でも観察は不能であったが、QDR法ではcross bridgeは非常にはっきりと観察可能であった。今年度は正常マウス長趾伸筋のmyosin filamentのcross bridgeにつき詳細に検討を加えたところ、cross bridgeは約30nm間隔でみられ、そのactinfilamentのtarget zoneに対するdistal angleも従来の魚類などの報告と異なり一定ではなく、cross bridgeの形態も三角形状やコンマ状を呈したものや桿状のものまで種々であった。ヒトやマウスなどの高等脊椎動物のQDR法によるcross bridgeの観察結果の報告は現在までになく、化学エネルギーを力学エネルギーへの変換機構として大切なので更に研究を進めるとともに、今後Duchanne筋ジストロフィー症で欠損している筋細胞膜に関連した細胞骨格(dystrophin)の観察も行なってゆきたい。
ゲノム重複に伴う発生制御遺伝子の進化とその運命決定機構の研究

脊椎動物の発生制御遺伝子群は、ゲノム重複により多くの倍加遺伝子を形成してきた。それらにおいては、倍加コピーの1つが新機能を獲得したり、倍加コピーの間で祖先遺伝子の機能を分担するようになったり、あるいは倍加コピーの1つが偽遺伝子化したりしたと考えられているが、その運命選択の仕組みは殆どわかっていない。この問題に対して本研究では、僅か約1,700万年前にゲノム重複を経験後すぐに分岐した姉妹種、アフリカツメガエルとキタアフリカツメガエル、及び両種の祖先型2倍体ゲノムを持つネッタイツメガエルを用いて、倍加遺伝子進化の初期過程を比較解析し、進化運命の選択を制限する要因を解明する。