hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
新しいタイプの相関不等式による無限粒子系の研究

今まで我々は,確率的な相互作用をする粒子系,具体的には,コンタクトプロセス,方向性のあるパーコレーションに対して,その相転移現象を解析するために,様々な相関不等式,或いは相関等式に関する研究を行ってきた.特に最近,Harris-FKG不等式より得られる相関不等式を更に精密化した新しいタイプの相関不等式(BFKL不等式)を得ることが出来た.このことにより,従来の様々な手法で得られていた,上記プロセスの生存確率やそれに対する臨界値が,系統的に且つある場合には容易に得られることが可能となった.1.上記の研究対象であった,コンタクトプロセスや方向性のあるパーコレーションは,吸収的という性質を満たしている.一般に,吸収的なモデルに対する相関不等式は幾つか知られているが,そうではない非吸収的なモデルに対する相関不等式を発見することが,本研究の課題の一つであった.実際に非吸収的なDKモデルに関して,Harris-FKG不等式が成立するかどうかについて,モンテカルロ・シミュレーションを行った結果,成立することが示唆された.さらに,特別な場合には証明することに成功した.一方,BFKL不等式の成立に関してはシミュレーションの結果は微妙で,現段階では判断できない.2.コンタクトプロセスや方向性のあるパーコレーションは,2状態の粒子系という立場から括ることが出来る.このような立場から,多状態の粒子系に対する相関不等式を発見することも本研究の課題とした.実際に,3状態の植生遷移モデルやサイクリック系に対して膨大なシミュレーションを行い,その結果を整理した.今後の課題としては,それに基づき数学的な証明を試みていることである.今まで我々は,確率的な相互作用をする粒子系,具体的には,コンタクトプロセス,方向性のあるパーコレーションに対して,その相転移現象を解析するために,様々な相関不等式,或いは相関等式に関する研究を行ってきた.特に最近,Harris-FKG不等式より得られる相関不等式を更に精密化した新しいタイプの相関不等式(BFKL不等式)を得ることが出来た.このことにより,従来の様々な手法で得られていた,上記プロセスの生存確率やそれに対する臨界値が,系統的に且つある場合には容易に得られることが可能となった.1.上記の研究対象であった,コンタクトプロセスや方向性のあるパーコレーションは,吸収的という性質を満たしている.一般に,吸収的なモデルに対する相関不等式は幾つか知られているが,そうではない非吸収的なモデルに対する相関不等式を発見することが,本研究の課題の一つであった.実際に非吸収的なDKモデルに関して,Harris-FKG不等式が成立するかどうかについて,モンテカルロ・シミュレーションを行った結果,成立することが示唆された.さらに,特別な場合には証明することに成功した.一方,BFKL不等式の成立に関してはシミュレーションの結果は微妙で,現段階では判断できない.2.コンタクトプロセスや方向性のあるパーコレーションは,2状態の粒子系という立場から括ることが出来る.このような立場から,多状態の粒子系に対する相関不等式を発見することも本研究の課題とした.実際に,3状態の植生遷移モデルやサイクリック系に対して膨大なシミュレーションを行い,その結果を整理した.今後の課題としては,それに基づき数学的な証明を試みていることである.本年度の研究においては、コンタクトプロセス、方向性のあるパーコレーションに対して、ハリス-FKG不等式より得られる相関不等式を更に精密化した新しいタイプの相関不等式を得ることが出来た。このことにより、従来の様々な手法で得られていた、上記プロセスの生存確率やそれに対する臨界値が、系統的に且つある場合には容易に得られることが可能となった。さらに、数理生物学などで近似として用いられた「ペア近似」の幾つかの場合に対して、我々の得た新しいタイプの相関不等式は、その正当性を数学的に与えたことになっている。以下今後の課題について述べる。上記の研究対象であった、コンタクトプロセスや方向性のあるパーコレーションは、attractiveという性質を満たしている。イジングモデルのような磁性体のモデルでは、この性質は強磁性に対応するものである。一般に、attractiveなモデルに対する相関不等式は幾つか知られているが、そうではないnon-attractiveなモデルに対する相関不等式を発見することは、今後の課題の一つである。また、コンタクトプロセスや方向性のあるパーコレーションは2状態の粒子系という立場から括ることが出来る。このような立場からみたとき、今後の課題のもう一つの方向は多状態の粒子系に対する相関不等式を発見することである。現在、多状態の場合の相関不等式はほとんど知られていないが、もし共存-非共存の十分条件を与えるような新しいタイプの相関不等式が発見できれば、物理学、生物学に与える影響は大きいものと考えられる。昨年度の研究においては、コンタクトプロセス、方向性のあるパーコレーションに対して、Harris-FKG不等式により得られる相関不等式を更に精密化した新しいタイプの相関不等式(BFKL不等式)を得ることが出来た。さらに、数理生物学などで近似として用いられた「ペア近似」の幾つかの場合に対して、我々の得た新しいタイプの相関不等式は、その正当性を数学的に与えることが出来た。今年度は、以下の課題について研究を行った。1)上記研究対象であった、コンタクトプロセスや方向性のあるハパーコレーションは、attractiveという性質を満たしている。

イジングモデルのような磁性体のモデルでは、この性質は強磁性に対応するものである。一般に、attractiveなモデルに対する相関不等式は幾つか知られているが、そうではないnon-attractiveなモデルに対する相関不等式を発見することは、今後の課題の一つである。Non-attractiveなDKモデルに関して、Harris-FKG不等式が成立するかどうかについて、モンテカルロ・シミュレーションを行った結果、成立しそうであることが示唆された。しかし、BFKL不等式の成立に関しては微妙で、現段階では判断できない。2)コンタクトプロセスや方向性のあるパーコレーションは、2状態の粒子系という立場から括ることが出来る。このような立場から、多状態の粒子系に対する相関不等式を発見することを課題とした。現在、多状態の場合の相関不等式はほとんど知られていないが、もし共存-非共存の十分条件を与えるような新しいタイプの相関不等式が発見できれば、物理学、生物学に与える影響は大きいものと考えられる。実際に、3状態の植生遷移モデルやサイクリック系に対してモンテカルロ・シミュレーションを行い、現在その結果を整理し、それに基づき数学的な証明を検討しているところである。昨年度まで我々は,確率的な相互作用をする粒子系,具体的には,コンタクトプロセス,方向性のあるパーコレーションに対して,その相転移現象を解析するために,様々な相関不等式,或いは相関等式に関する研究を行ってきた.特に最近,Harris-FKG不等式より得られる相関不等式を更に精密化した新しいタイプの相関不等式(BFKL不等式)を得ることが出来た.このことにより,従来の様々な手法で得られていた,上記プロセスの生存確率やそれに対する臨界値が,系統的に且つある場合には容易に得られることが可能となった.1.上記の研究対象であった,コンタクトプロセスや方向性のあるパーコレーションは,吸収的という性質を満たしている.一般に,吸収的なモデルに対する相関不等式は幾つか知られているが,そうではない非吸収的なモデルに対する相関不等式を発見することは,今後の課題の一つである.非吸収的なDKモデルに関して,Harris-FKG不等式が成立するかどうかについて,モンテカルロ・シミュレーションを行った結果,成立しそうであることが示唆された.そして,特別な場合には証明することが可能になったことは大きな進歩の第一歩と考えられる.しかし,BFKL不等式の成立に関しては微妙で,現段階では判断できない.2.コンタクトプロセスや方向性のあるパーコレーションは,2状態の粒子系という立場から括ることが出来る.このような立場から,多状態の粒子系に対する相関不等式を発見することを課題とした.実際に,3状態の植生遷移モデルやサイクリック系に対してシミュレーションを行い,現在その結果を整理し,それに基づき数学的な証明を検討しているところである.
収束電子回折法によるペロブスカイト型酸化物の局所構造解析

収束電子回折法を用いて、超巨大磁気抵抗効果を示すペロブスカイト型Mn酸化物La_<1-X>Sr_XMnO_3系を調べた。前年度のx=0.12の試料に加え、本年度はxを系統的に変化させて局所構造を調べ、物性との関連について調べた。その結果、x=0.11以上の領域ではx=0.12と同じくorthorhombicの室温以上の相、monoclinicの中間相、triclinicの2x4x4倍の超格子構造を伴う低温相という複雑な相転移を起こすことがわかった。また、中間相では数nm程度の構造揺らぎが存在することを見出した。さらに、x=0.10以下の領域では約340K以上の高温相からそれ以下での室温相への相転移のみが見られ、x=0.11以上とは異なる振る舞いを示した。この室温相ではx=0.11以上と同様の数nmオーダーの構造揺らぎが存在することも初めて見出した。共鳴X線散乱の実験から、x=0.11以上の試料では低温相でのみ軌道秩序が存在し、x=0.10以下では室温相で軌道秩序が存在することが報告されており、今後この軌道秩序とnmオーダーの構造揺らぎとの関係についてより詳細に調べることはきわめて興味深い。燃料電池のインターコネクタ材料であるペロブスカイト型酸化物LaCrO_3の局所構造解析を行った。エネルギーフィルター電子顕微鏡JEM-2010FEFを用いて数nm程度の局所領域から撮影した収束電子回折図形を、動力学回折理論による計算強度と非線型最小二乗法を用いてフィッティングすることにより、原子位置および異方性温度因子、さらには低次結晶構造因子を精密化することに成功した。熱振動の異方的る振る舞いおよび電荷移動による結晶ポテンシャルの微小な変化を明瞭にとらえることができた。α'-NaV_2O_5の構造相転移を収束電子回折法で調べ、室温における対称性がPmmnであり、この物質の構造相転移がスピン・パイエルス転移ではないことを決定付けた。さらに、相転移温度直上で現れる散漫散乱、相転移点以下でのきわめて弱い超格子反射、室温付近からあらわれるきわめて弱い散漫散乱を電子回折でとらえることに初めて成功し、この物資の相転移機構について新たな知見を与えた。超巨大磁気抵抗効果および電荷・軌道整列相転移を示すペロブスカイト型Mn酸化物La_<1-x>Sr_xMnO_3(x=1/8)の局所構造解析を行った。この試料は室温相の擬立方晶から中間相(170K-145K)のヤーンテラー歪みの大きい斜方晶を経て、再び擬立方晶の低温相(145K以下)になるという複雑な相転移を起こすことが報告されていた。われわれは、われわれのグループで開発したエネルギーフィルター透過電子顕微鏡を用いて試料のナノメーター領域からの収束電子回折法による観察を行い、低温相が立方晶ペロブスカイト型構造の2x4x4倍の超格子構造を持つことを初めて明らかにした。この超格子構造に起因する超格子反射の強度は極めて微弱なものであり、エネルギーフィルター電顕を用いることで初めて明瞭に検出することができた。この超格子構造は従来報告されていた電荷整列のモデルでは説明できない。ごく最近、この低温相においては電荷整列ではなく軌道整列が起こっていることがX線回折実験から明らかにされている。また低温相では対称性が三斜晶まで低下していることを見出した。さらに、これまで擬立方晶とされてきた室温相においても、対称性が単斜晶以下になっていること、室温相および中間相において存在する散漫散乱が低温相において消滅することなどを新たに見出した。このことは低温相の低い対称性を持つ構造が、それ以上の温度においても局所的な構造揺らぎとして現れていると解釈でき、ナノメーター程度のきわめて微小な電子プローブを用いることにより初めてとらえられたものと考えられる。このようにMn系ペロブスカイト酸化物について多くのきわめて興味深い実験事実を見出すことができた。現在収束電子回折図形の強度データの定量的の解析を行い、原子位置の決定を行っている。この他にもLaCrO_3およびNaV_2O_5などのペロブスカイト型およびそれに類する酸化物の構造相転移の収束電子回折法による観察を行った。また、動力学回折理論に基づく構造解析ソフトウェアの改良を行い、特こvisualization機能の強化などを行った。

共鳴X線散乱の実験から、x=0.11以上の試料では低温相でのみ軌道秩序が存在し、x=0.10以下では室温相で軌道秩序が存在することが報告されており、今後この軌道秩序とnmオーダーの構造揺らぎとの関係についてより詳細に調べることはきわめて興味深い。燃料電池のインターコネクタ材料であるペロブスカイト型酸化物LaCrO_3の局所構造解析を行った。エネルギーフィルター電子顕微鏡JEM-2010FEFを用いて数nm程度の局所領域から撮影した収束電子回折図形を、動力学回折理論による計算強度と非線型最小二乗法を用いてフィッティングすることにより、原子位置および異方性温度因子、さらには低次結晶構造因子を精密化することに成功した。熱振動の異方的る振る舞いおよび電荷移動による結晶ポテンシャルの微小な変化を明瞭にとらえることができた。α'-NaV_2O_5の構造相転移を収束電子回折法で調べ、室温における対称性がPmmnであり、この物質の構造相転移がスピン・パイエルス転移ではないことを決定付けた。さらに、相転移温度直上で現れる散漫散乱、相転移点以下でのきわめて弱い超格子反射、室温付近からあらわれるきわめて弱い散漫散乱を電子回折でとらえることに初めて成功し、この物資の相転移機構について新たな知見を与えた。
新しい血清レクチン(CBPb01)の生体防御機能に関する基礎的研究

従来、非特異的生体防御では、異物のオプソニン化、好中球による貪食、貪食に伴う活性酸素産生の活性化が特に重要と考えられ、活性化因子やその機能が広く研究されてきた。これに対し、報告者らは、非特異的生体防御系の活性化系を抑制する系の存在を想定し、それに関わる生体分子の検索、分離、同定および生理活性の解析を行った。その概要は以下の通りである。1.N-アセチル-D-グルコサミンに高い親和性を持つタンパク質を分離し、CBPb01と名付けた。2.精製と同定:精製したCBPb01の一次構造を解析し、その相同性から、CBPb01をウシIgMと同定した。3.構成糖の分析:構成糖の種類をレクチンとの反応性により分析した結果、CBPb01はマンノース、N-アセチル-D-グルコサミンおよびフコースが検出された。4.好中球の活性酸素産生阻害:オプソニン化ザイモサンをCBPb01で処理すると、約40%の活性酸素酸性の低下が見られた。この阻害は、N-アセチルグルコサミンの添加により解除された。以上の結果から、CBPb01はレクチンではなく、N-アセチルグルコサミンを認識し、好中球の活性酸素産生を抑制するするIgMであることが判明した。5.活性酸素産生阻害機構:CBPb01は好中球に結合するが、結合による活性酸素産生は見られなかった。このことから、CBPb01が活性酸素産生系のホスホリパーゼC以下の過程には関与していないと考えられる。6.活性酸素産生を抑制するウシIgMの報告は、これが初めてである。これまで、非特異的生体防御では、オプソニン化・喰作用・活性酸素産生系の活性化機構が特に重要と考えられ、活性化因子やその機能が広く研究されてきた。オプソニン化・喰作用・活性酸素産生系は、血清中のC型レクチンと呼ばれる一群の血清レクチンにより活性化される。これに対し、申請者らは、最近、非特異的生体防御系の活性化系を抑制する新しい糖鎖結合タンパク質(CBPb01)を、ウシの血清中に見出した。この研究では、CBPb01の分子性状と機能について検討した。1.精製と同定:既報の方法により精製したCBPb01をリシルエンドペプチダーゼにより消化し、3種類のペプチドについてその一次構造を解析した。一次構造の相同性から、CBPb01はIgMと同定された。2.構成糖の分析:構成糖の種類をレクチンとの反応性により分析した結果、CBPb01はマンノース、Nーアセチルグルコサミンおよびフコースが検出された。3.糖鎖親和性の解析:CBPb01の糖親和性をELISAにより解析した。CBPb01は、グルコース、Nーアセチルグルコサミンなどの単糖類より、スクロース、セロビオースなどの2糖類に対して高い親和性を示した。この阻害は、Nーアセチルグルコサミンの添加により解除された。以上の結果から、CBPb01はレクチンではなく、Nーアセチルグルコサミンを認識し、好中球の活性酸素産生を抑制するするIgMであることが判明した。

オプソニン化・喰作用・活性酸素産生系は、血清中のC型レクチンと呼ばれる一群の血清レクチンにより活性化される。これに対し、申請者らは、最近、非特異的生体防御系の活性化系を抑制する新しい糖鎖結合タンパク質(CBPb01)を、ウシの血清中に見出した。前年度の研究では、CBPb01の分子性状を解析し、一次構造の相同性および抗原性から、CBPb01はウシのIgMであることを明らかにした。今年度の研究では、以下の点が明らかになった。1.CBPb01による活性酸素産生阻害機構:オプソニン化ザイモサンをCBPb01で処理すると、約40%の活性酸素酸性の低下が見られたが、この阻害は、N-アセチルグルコサミンの添加により解除されたことから、CBPb01による活性酸素産生の阻害機構は、ザイモサンのオプソニン化の阻害であることが明らかになった。また、N-アセチル-D-グルコサミン存在下にオプソニン化ザイモサンを調製すると、CBPb01の結合が阻害され、同時に活性酸素産生が増強されたことから、CBPb01はN-アセチル-D-グルコサミンを認識するIgMであり、かつ、ザイモサンに結合することにより活性のあるオプソニン複合体の形成を阻害することが明らかになった。2.CBPb01は好中球に結合するが、結合による活性酸素産生は見られなかった。このことから、CBPb01が活性酸素産生系のホスホリパーゼC以下の過程には関与していないと考えられる。3.活性酸素産生を抑制するウシIgMの報告は、これが初めてである。
バイモダル受容

皮膚に分布する冷線維は、冷却あるいはメントールに反応してインパルスを発するバイモダル受容能を持つ。実際、メントールを皮膚に塗ると,皮膚温を一定に保っていても冷感が生じる。すると,次の疑問が生じる。なぜメントールは冷感を生むのか?これに答えるには,バイモダル受容の機構と、脳の特徴の双方を明らかにする必要がある。この研究では,バイモダル受容の機構を解析したバイモダル受容のうち,冷受容のイオン機構はほぼ分かった。ここでは,メントール受容のイオン機構を解析した。感覚神経の細胞体があるラット後根神経節(DRG)を摘出し,初代分散培養したニューロンを作った。ニューロンにCa蛍光指示薬fura-2を負荷し,冷却で細胞内Caイオン濃度が上昇する細胞を冷受容器細胞と同定した。この細胞からパッチクランプ記録し,イオン機構を探った。ホールセル電流固定法では,メントールは静止電位からの脱分極を誘発し,インパルスを発生した。この脱分極は,メントール受容体が誘発した受容器電位と考えられる。次に,受容器電位のイオン機構を解析した。ホールセル電位固定下(-60mV)では,メントールは内向き電流を誘発した。電流が誘発されたときに、,電位変化を加えて電流-電圧曲線を描いた。電流はほぼ0mVで逆転し,電位に対して外向き整流性を示した。逆転電位が0mVだったので,メントールが活性化したのは非選択的カチオンコンダクタンスと示唆された。冷細胞の細胞膜から切離したパッチクランプ法で,単一チャンネル電流を記録した。メントールは,カチオンチャンネルを活性化した。このチャンネルは,冷チャンネルの性質とよく類似していた。このころから,冷細胞は,冷却にもメントールにも反応してイオンチャンネルを活性化し,インパルスを発生させることがわかった。
膵β細胞に見出された新規受容体IRRを介したシグナル伝達機構の解明

リガンドが不明なチロシンキナーゼ型受容体、IRRはインスリン受容体ファミリーに属するものの、既知ホルモンが全く結合しないことが知られている。私は、現在までにそのきわめてユニークな組織、細胞特異的な発現パターンを示すこの受容体に着目し、研究を進めてきた。近年、膵臓のランゲルハンス島β細胞にこの受容体が発現していることを見いだし、インスリンを分泌するβ細胞の機能と共にこの受容体の挙動について解析を行っている。1,IRR高発現CHO細胞、及びマウスインスリノーマMIN6細胞を用いたIRRシグナル解析現在までに、準備したIRRagonist抗体、IRRチロシンキナーゼ活性化体などを活用して、そのシグナル解析を行ったところ、IRRのチロシンの自己リン酸化とともに細胞内のシグナル分子であるIRS-2(Insulin recepror substrate-2)のリン酸化が確認された。IRS-1とIRS-2に対する選択性は現在検討中であるが、膵β細胞にはIRS-2が高発現しており、β細胞におけるIRRシグナルはIRS-2選択性をもつと考えている。2,インスリン分泌不全により耐糖能異常を起こすことが知られている、2型糖尿病モデル(非肥満型NIDDM)としてのGK(Goto-Kakizaki)ラット、肥満型糖尿病モデルで、高度の肥満を呈し、ら島が肥大化する事が知られているob/obマウスにおいてIRRの高発現が確認され、インスリン分泌内分泌細胞である膵ら島β細胞のインスリン分泌能およびβ細胞の増殖、肥大化とIRRのシグナルとに何らかの関連があると考えられた。以上より、IRRリガンドは膵β細胞の機能に非常に密接に関連した制御因子と考えられ、その同定は急務を要すると考えている。インスリン受容体ファミリーに属する新規受容体Insulin receptor-relatedreceptor(IRR)は、未だリガンドが不明なオルファン受容体である。私は、当初からそのIRRの組織・細胞特異的な発現パターンに着目し、腎臓の皮質部集合管上皮細胞、胃のヒスタミン細胞、脳の前脳基底野コリン作動性神経細胞と、細胞特異的なIRRの発現を詳細に解析してきた。近年、インスリン分泌内分泌細胞である膵β細胞にもその発現を認め、β細胞の増殖シグナル、インスリン分泌シグナル、糖尿病といった観点から、インスリン受容体に構造類似性をもつものの、インスリンに親和性のないIRRに関する研究を進めてきた。今回、糖尿病モデル動物におけるIRRの発現において、いくつかの新しい知見を得たので報告する。まず、インスリン分泌不全により耐糖能異常をおこす、2型糖尿病(非肥満型NIDDM)モデルとしてのGK(Goto-Kakizaki)ラットにおけるIRRの発現を調べた。10週齢時、既に耐糖能異常の見られるGKラットと、コントロールのWistarラットとの比較において、膵ランゲルハンス島の免疫組織染色の結果、GKラットのβ細胞ではインスリンの発現量がかなり減少していたが、逆にIRRの発現は亢進していた。また、α細胞におけるグルカゴン発現量には、両者に有意な差は認められなかった。一方、肥満型糖尿病(NIDDM)モデルであるob/obマウスでは、5-6週齢時にはコントロールマウスと何ら変化はなかったものの、20週齢時には、明らかにランゲルハンス島の肥大化とIRR発現量の亢進が認められた。以上の結果をふまえて、現在膵β細胞の機能とIRRの生理機能を関連ずけて検討しているところである。
危機管理対策用プラットフォームとして活用できる学習管理システムモデルの構築

本研究では、東日本大震災後の学生に対する安否確認の課題点を踏まえ、LMS(学習管理システム)を利用する安否確認手法の開発・構築を行い、実用化を行った。日常的に授業や学習支援に活用するLMSを安否確認で用いることによる利点・課題点の分析を行った。利用者の危機管理の理解・認識向上を目指す取り組みを行った。また、危機管理の基盤システムとして、サーバー環境に関する検討も行った。これらの取り組みにより、LMSを用いる安否確認の実践的なモデルを構築する事ができた。平成25年度に実施した結果は以下の通りである。1)LMSの学生安否確認への応用による非常時情報管理の効率化・可視化・共有化への影響効果について(1)平成24年度に実施されたLMSと携帯電話メールを連携させた安否確認システムの利用を平成25年度も継続して運用した。(2)平成25年度では、LMSを用いた安否確認を防災訓練と合わせて実施することで、関係者間での安否確認システムに対する認識の向上と、訓練時の結果を元に運用改善に関する検討を行った。(3)LMSの調査機能について運用を行いながら改善の検討を行った。学生の携帯電話メールアドレスの変更を簡便化する機能について検討をしたが、平成25年度では、機能のそのものの変更ではなく、運用上の見直しで対応した。2)クラウド型危機管理対策用LMS環境構築による非常時コミュニケーション基盤確保について:平成25年度には、サーバー機器と研究用LMS環境を遠隔地に移設し、非常時に遠隔地のサーバーを利用する手法の構築を検討する取り組みを行った。サーバー機器と研究用LMS環境は、北海道苫小牧市に移設し、リモートでの設定・環境調整を試みた。また、携帯電話網を活用したLMS設定の調整も行うなど、非常時コミュニケーション基盤の確認を実施した。3)危機管理リテラシー学習用コンテンツ作成および利用による理解・認識度への影響について:平成25年度には、試行的な安否確認機能の利用および防災訓練時の利用を実施することにより、理解・認識度の向上を図った。現在までの取り組みの中で、試行的な利用およびアンケートの実施が、危機管理対策の一つのコンテンツと考えられたが、スライドや動画教材など理解をより深めるためのコンテンツについては、まだ完成には至っておらず、コンテンツの詳細を検討中である。概要は以下の通りである。1)LMSの学生安否確認への応用による非常時情報管理の効率化・可視化・共有化への影響効果:(1)LMSを利用した安否確認手法構築および安否確認工程への効率化の効果・影響の分析:日常的に学習・授業支援利用しているLMSを用い、携帯電話メールと連携させた送付・回収の仕組みを構築した。この調査機能は、平常時において本学学生担当事務部門(医学部および看護学部)により安否確認以外の通常業務にも用いられており、安否確認工程の利用方法習得に有用であったと考えられた。(2)LMS上の安否確認データの利用および、関係者への可視化および共有化による効果・影響の分析:LMSを用いた安否確認実施は、頻度が少ないため、学生事務担当部門において、平常時にLMSの調査機能を利用した結果を元に分析した。また、学生の携帯電話メールアドレス変更に伴う課題が見いだされた。(3)結果を元に改善した機能のLMSへの追加、および効率化・可視化・共有化への影響: LMSの調査機能において、送信時の送付内容再確認、およびメール未読学生に対する機能の改善を要望し、実装された。2)クラウド型危機管理対策用LMS環境構築による非常時コミュニケーション基盤確保:サーバー機器の導入と研究用LMS環境の構築を実施し、LMSを用いた非常時コミュニケーション基盤が確保できた。実験的にLMSと携帯電話を連携させた安否確認工程の確認を実施した。3)危機管理リテラシー学習用コンテンツ作成および利用による理解・認識度への影響:試行的な安否確認を実施することにより、理解・認識度の向上を図るとともに、LMSを用いる手法にて行うことに関して、アンケート調査を実施した。これらの試行およびアンケート実施自体が、危機管理を考えるコンテンツの一つとして考える。現在、より理解・認識度を上げるためのコンテンツ内容を検討中である。本研究において、平成26年度には以下の3項目について取り組みを行った。1)LMSの学生安否確認への応用による非常時情報管理の効率化・可視化・共有化への影響効果について(1)非常時の情報管理にも活用可能なLMSと携帯電話メール連携による安否確認システムは、平成24、25年度と継続して実施してきたが、平成26年度も継続して運用した。(2)防災訓練時と合わせたLMS利用による安否確認試行を平成25年度と同様に平成26年度も実施し、学生や関係者間での本システム運用の確認を行った。(3)平成26年度から、クラウドを利用したオープンソースのLMSの利用も試行的に開始し、LMSの機能の比較を検討した。2)クラウド型危機管理対策用LMS環境構築による非常時コミュニケーション基盤確保について:遠隔地にサーバー機器と研究用LMS環境を移設し、非常時に遠隔地のサーバーを利用する手法の検討を平成25年度から実施しているが、平成26年度も継続して実施した。リモート操作による遠隔地のサーバー環境の物理的な位置関係との関係について利点、課題点を検討した。また、オープンソースのLMSを新たにクラウド環境に設け、LMSの機能の比較とともに、クラウド環境の利用手法について検討した。

3)危機管理リテラシー学習用コンテンツ作成および利用による理解・認識度への影響について:平成26年度においても、安否確認の理解・認識度の向上を図るとともに、安否確認機能の試行的利用および防災訓練時の利用を実施した。危機管理対策を学ぶためのコンテンツとして、試行的な利用および認識に関するアンケートの実施が該当すると考える。その一方で、理解をより深めるためのコンテンツ作成については、内容の見直しを含め再検討を行った。平成27年度は、以下の研究を行い、まとめを行った。1)学習管理システム(LMS)の学生安否確認への応用による非常時情報管理の効率化・可視化・共有化への影響効果について: LMSを活用した安否確認システムの実用化を平成27年度も継続して実施し、より実践的な活用に至ることができた。実際に発生した自然災害(水害・河川氾濫)の際には、LMSを用いた安否確認が運用され、効率的な情報収集に役立てることができた。さらに、防災訓練時にLMS利用による安否確認の試行を行うことで、非常時の情報共有への理解を深める取り組みを行った。2)クラウド型危機管理対策用LMS環境構築による非常時コミュニケーション基盤確保について:非常時を想定して、遠隔地のサーバーを安否確認用として利用する手法の検討を行ってきたが、平成27年度は、遠隔地に設置したLMSサーバーの利用環境と、クラウド環境に設けたLMSサーバーの管理および運用に関する比較を行った。両サーバーの運用および障害発生時への対応手法等から、今後の新たなサーバー環境に関する考察を行った。その結果を元に、クラウド環境におけるLMS利用の利点を考慮し、平成28年度に向けて、全学で利用しているLMSのクラウド環境への移行を行った。3)危機管理リテラシー学習用コンテンツ作成および利用による理解・認識度への影響について:平成27年度も実施した医学部および看護学部学生全員の携帯メールアドレスのLMSへの登録を含め、非常時における情報共有の重要性を認識する取り組みとして、安否確認機能の試行と防災訓練時に利用した。また、実際に発生した自然災害時の安否確認実施からも、その情報共有の重要性について周知できたと考えられた。以上の取り組みから、研究テーマであるLMSを危機管理対策用のプラットフォームとして十分に活用できるシステムモデルの構築を実施できたと考える。本研究では、東日本大震災後の学生に対する安否確認の課題点を踏まえ、LMS(学習管理システム)を利用する安否確認手法の開発・構築を行い、実用化を行った。日常的に授業や学習支援に活用するLMSを安否確認で用いることによる利点・課題点の分析を行った。利用者の危機管理の理解・認識向上を目指す取り組みを行った。また、危機管理の基盤システムとして、サーバー環境に関する検討も行った。これらの取り組みにより、LMSを用いる安否確認の実践的なモデルを構築する事ができた。平成26年度の各項目の達成状況は以下のとおりである。1)LMSの学生安否確認への応用による非常時情報管理の効率化・可視化・共有化への影響効果について(1)年度の早い段階で、医学部および看護学部学生に対して、LMSへの携帯メール登録を行うことができた。
ES細胞の増殖から分化への切り換えにおける翻訳調節因子NAT1の役割

胚性幹(ES)細胞は哺乳動物の早期胚より分離された細胞で、特定の培養条件下では未分化なまま高速で増殖するが、条件を変えると種々の細胞へと分化し、増殖は著しく遅くなる。ES細胞が増殖から分化へと切り換わる時の分子機構はほとんどわかっていないが、私達はこれまでの研究の結果、切換えは2段階で行われ、第2過程には翻訳調節因子NAT1が必須であることを見いだした。NAT1は特定mRNAのIRES(internal ribosome entry site)に結合し、その翻訳調節を行うと考えられている。本研究においては次の3つのアプローチによりNAT1が細胞周期調節において果たす役割を解明しており、それぞれの今年度の研究実績とともに示す。1.NAT1遺伝子破壊ES細胞において異常な動態を示す細胞周期調節因子の探索。今年度の研究により分化誘導に伴うp27Kip1蛋白質の増加が、NAT1遺伝子破壊ES細胞においては抑制されていることが明らかとなった。2.既知のIRES配列の解析今年度の研究においてレポーター遺伝子によるIRES活性解析を行った結果、NAT1遺伝子破壊ES細胞においてはp27Kip1の5'非翻訳領域に存在するIRES活性が異常をきたしていることが明らかとなった。今年度は正常およびNAT1遺伝子破壊ES細胞から蛋白抽出液を回収し、抗NAT1抗体による免疫沈降を行った。今後、共沈降しているmRNAを正常ES細胞とNAT1^<-/->細胞の間で比較し、NAT1に特異的に結合するmRNAを同定して行く予定である。
葉緑体遺伝子の機能評価とその育種への利用

1.各ゲノムをもつイネの葉緑体DNAの構造を調べたところ、その変異は塩基置換と100塩基単位の欠失であることが確認された。また欠失は10塩基前後のdirect repeatによる組み替えで起こることも明らかになった。さらにBCゲノムの葉緑体DNAを調べたところ、Bゲノムの葉緑体DNAを持つ種と、Cゲノムの葉緑体DNAを持つ種が発見された。この2種は同じ核を持ち異なる葉緑体を持つ自然種である。2.葉緑体ゲノムの機能を調べるために、同じ細胞核を持ち異なる葉緑体を持つ植物が必要である。その結果、Nicotiana glaucaとN.langsd-orffiiの組み合せが実験に最適とわかり、N.glaucaとN.langsd-orffiiの葉緑体を持つ2種の雑種カルスを得た。3.イネでも同様な雑種を細胞融合で作出するために、イネのプロトプラスト培養を行った。胚盤起源の2倍性カルスのみならず、葯培養により得られた半数性カルスからのプロトプラストも培養細胞がコロニーまで生育したが、効率的な植物体再分化系の確立は今後の課題となった。4.葉緑体構成タンパク質の簡便な単離法を用いて種々の葉緑素突然変異体の分析を行ったところ、突然変異体の中には、葉緑体の重要な構成要素であるチラコイド膜タンパク質に変異を示すものもあることを明らかにした。5.レーザー式セルプロセッサを用いて、組織片への直接的な遺伝子遺伝子導入の結果、組織片からカルスを経由することなく直接再分化した個体にも遺伝子の発現が認められた。しかし葉緑体についてはまだ導入が認められていない。葉緑体遺伝子は多くの場合核遺伝子との協調により機能を発揮している。そのため遺伝子の機能効率を比較するためには核遺伝子と葉緑体遺伝子を組替えた植物体間で調査する必要がある。そのために細胞融合・遺伝子導入などにより葉緑体遺伝子を置換し、同じ核遺伝子を持ち異なる葉緑体遺伝子を持つ植物を作製し、これらの植物から葉緑体の構成成分を抽出し、酵素活性などの機能を相互に比較することが重要であるので、このような実験に使用するための植物体の育成などについていくつかの実験を行った。1)タバコ属植物を用いて細胞質置換系統を作製するために種々の組合せで細胞融合を試みたが、その結果、いままで多くの報告がなされているようにNicotiana glaucaとN__ー.langsdorffiiの組み合せが実験に最適であることがわかった。そのため、これら両種を用いて細胞融合を行い、効率的な細胞質置換系統の作出のための条件設定を行っている。2)イネのプロトプラスト培養については現在培養細胞がコロニ-まで生育しており、これらのコロニ-から効率的な植物体再分化系の確立のために、条件検討を始めている。さらに、イネの葉緑体DNAに関する突然変異系統作出のために品種日本晴を用いて胚照射を行った後代について、チラコイド膜タンパク質のSDSーPAGEによりポリペプチド分析を行った。その結果、照射当代においてバンドパタ-ンに差の見られた個体が得られた。これらを用いて細胞質置換系統を作出することを試みる。3)葉緑体DNAへの遺伝子導入法を開発するために、空気銃を用いた高速微粒子法を用いて予備実験を行った。そのため葉緑体のプロモ-タ-とカナマイシン耐性遺伝子を持つプラスミドを構築し実験を続けている。1.<Nicotiana>___ー<glauca>___ーとN__ー.<langsdorffii>___ーの組み合わせで細胞融合を行い、雑種細胞の葉緑体ゲノムを調査した。

その結果雑種カルスでは2種の葉緑体を持つものも見られたが、分化した植物では1例を除き、全てがN__ー.<glauca>___ーの葉緑体を持っていた。2.イネのプロトプラスト培養については、2倍性カルスのみならず、半数性カルスからのプロトプラストも培養細胞がコロニ-まで生育しているが、コロニ-の生育が不良で、これらから植物体を再分化することに成功しておらず、さらに効率的なカルス増殖と植物体再分化系の確立をはかる必要がる。3.遺伝子導入のための高速微粒子導入装置(GUN)を使用してタバコ植物への遺伝子導入の実験を行っている。さらに、レ-ザ式セルプロセッサを用いてタバコ培養細胞へ遺伝子導入したところ、遺伝子の発現が認められ、細胞壁のある細胞にもプロトプラスト化することなく遺伝子導入を行うことが可能となった。また、組織片についての予備実験も行い、組織片への直接的な遺伝子遺伝子導入の可能性が示唆されている。4.イネの胚発生の初期に放射線を照射することにより得られた種子を栽培し、当代の個体を調査したところ葉緑体タンパク質に変異のある個体が得られた。これらの個体から得られた後代の個体毎に葉緑体タンパク質の調査を行ったところ、M1世代に得られた変異は認められなかった。しかし、後代の中には新たに変異を示す個体が得られており、これらの後代検定を行い、安定した変異個体の確立をめざす必要がある。5.イネ属BCゲノムの葉緑体DNAを調べたところ、Bゲノムの葉緑体DNAを持つ種と、Cゲノムの葉緑体DNAを持つ種が発見された。この2種は同じ核を持ち異なる葉緑体を持つ自然種であるので、今後葉緑体の機能を比較することにしている。1.Nicotiana glaucaとN.langsdorffiiの組み合わせで細胞融合を行い、雑種細胞のミトコンドリアゲノムを調査した。その結果葉緑体ゲノムの場合とは大きく異なり、雑種カルスで2種のミトコンドリアDNAが組換えを起こしたものがみられた。また組換え場所は親植物で組換えを起こしている塩基配列がそのまま使用されることも明らかになった。2.イネのプロトプラスト培養については、2倍性カルスのみならず、半数性カルスから得られた振盪培養細胞からプロトプラストを作成し、培養細胞がコロニ-まで生育しているが、コロニ-の生育が不良で、さらに効率的なカルス増殖と植物体再分化系の確立をはかる必要がる。レ-ザ式セルプロセッサを用いて培養細胞へ遺伝子導入したところ、遺伝子の発現が認められ、細胞壁のある細胞にもプロトプラスト化することなく遺伝子導入を行うことが可能となった。また、組織片や幼植物体についての予備実験も行い、これらの場合にも直接的な遺伝子導入の可能性が示唆されている。これらの後代では同様な変異は認められなかったが、後代の中には新たに変異を示す個体が得られており、これらの後代検定を行い、安定した変異個体の確立をめざす必要がある。5.栽培イネ(Oryza sativa)葉緑体DNAの発現機構を調べるために、全領域にわたる転写地図を作成した。それによると葉緑体ではpolycistronicに転写されるものが16単位、monocistronicに転写されるものが22遺伝子存在した。また葉緑体DNA全体の86%がRNAに転写されていることが明らかになった。
圧電セラミックスによる超音波駆動ねじ機構の開発研究

圧電セラミックスによる超音波駆動ねじ機構の開発研究の第2年度として,送りねじ機構の試作ならびに駆動性能の確認を行った.本研究より得られた結果は以下の通りである.1.超音波駆動ねじモデルの試作本研究で用いる圧電セラミックスとしては,市販の超音波モ-タに用いられている外径60mm,内径45mm,厚さ0.5mmの円環形PZTを採用している.送りねじは,円環形PZTの寸法に適合させるため,TM40の青銅製台形ねじを用いている.ナットの長さは20mmで,ねじ山は1リ-ド分(7mm)を残して削り落としてある.ナットの外径は,長手方向中央部3.5mmの部分だけ60mmとし,他の部分は45mmとした.外径が60mmの箇所に上記円環形PZTを接着により固定した.このようなナットモデルに対し銅製のねじ軸を組合せ,ナットー固定,ねじ軸ー移動という形:で直線送りねじ機構を構成した.2.駆動性能の確認駆動電圧V_0=100(V)のもとで,円環形PZTにV_1=V_<0cosωt>およびV_2=V_<osinωt>なる電圧を印可したところ,おねじを駆動しうることが確認でき,しかもPZTに印可する電圧の位相を反転することにより,正逆いずれの方向にも駆動できることが確かめられた.駆動周波数を変化した場合,ねじ軸の転回数は140rpmの範囲で変化させることができ,比較的低速度の直線送りを行う際には,減速機等を必要としないメリットもある.また,ねじそのものにセルフロッキング作用があり,ブレ-キ装置も不必要であることが明らかとなった.以上より,本研究で提案したねじ送り機構は,比較的低速で特に高い位置決め精度の要求されない機械や機器のリニアアクチュエ-タとして応用できることが確かめられた.圧電セラミックスによる超音波駆動ねじ機構の開発研究の第1年度として,送りねじ機構の試作ならびに動作原理の確認を行った.得られた研究実績は以下の通りである.1.超音波駆動ねじモデルの試作本研究で用いる圧電セラミックスとしては,市販の超音波モ-タに用いられている外径60mm,内径45mm,厚さ0.5mmの円環形PZTを採用した.送りねじとしては,円環形PZTの寸法に適合させるため,TM40の青銅製台形ねじを用いている.ナットの長さは20mmで,ねじ山は1リ-ド分(7mm)を残して削り落としてある.ナットの外径は,長手方向中央部3.5mmの部分だけ60mmとし,他の部分は45mmとした.外径が60mmの箇所に上記円環形PZTを接着により固定した.このようなナットモデルに対し鋼製のねじ軸を組合せ,ナットー固定,ねじ軸ー移動という形式で直線送りねじ機構を構成した.2.駆動原理の確認駆動電圧V_0=100(V),駆動周波数f=40kHzのもとで,円環形PZTにV=V_0cosωtおよびV=V_0sinωtなる電圧を印可したところ,PZTを貼付けたナット外周部に進行波の発生することが確認され,この振動によりナットのねじ山が励振され,おねじを駆動しうることが確認できた.また,PZTに印可する電圧の位相を反転することにより,正逆いずれの方向にも駆動でき,しかも駆動周波数の変化によってねじ軸の回転数も変化しうることを確かめた.現状での最高回転数は,無負荷状態(ねじ軸の自重のみ)で約20rpmが得られている.しかし,実用的見地からみた場合,発生トルクの性能レベルは不十分な状態にある.性能向上に向けての今後の課題として,電源周波数の制御ならびにねじ山フランク画に対する摺動材のコ-ティング等を検討する予定でいる.圧電セラミックスによる超音波駆動ねじ機構の開発研究の第2年度として,送りねじ機構の試作ならびに駆動性能の確認を行った.本研究より得られた結果は以下の通りである.1.超音波駆動ねじモデルの試作本研究で用いる圧電セラミックスとしては,市販の超音波モ-タに用いられている外径60mm,内径45mm,厚さ0.5mmの円環形PZTを採用している.送りねじは,円環形PZTの寸法に適合させるため,TM40の青銅製台形ねじを用いている.ナットの長さは20mmで,ねじ山は1リ-ド分(7mm)を残して削り落としてある.ナットの外径は,長手方向中央部3.5mmの部分だけ60mmとし,他の部分は45mmとした.外径が60mmの箇所に上記円環形PZTを接着により固定した.このようなナットモデルに対し銅製のねじ軸を組合せ,ナットー固定,ねじ軸ー移動という形:で直線送りねじ機構を構成した.2.駆動性能の確認駆動電圧V_0=100(V)のもとで,円環形PZTにV_1=V_<0cosωt>およびV_2=V_<osinωt>なる電圧を印可したところ,おねじを駆動しうることが確認でき,しかもPZTに印可する電圧の位相を反転することにより,正逆いずれの方向にも駆動できることが確かめられた.駆動周波数を変化した場合,ねじ軸の転回数は140rpmの範囲で変化させることができ,比較的低速度の直線送りを行う際には,減速機等を必要としないメリットもある.

また,ねじそのものにセルフロッキング作用があり,ブレ-キ装置も不必要であることが明らかとなった.以上より,本研究で提案したねじ送り機構は,比較的低速で特に高い位置決め精度の要求されない機械や機器のリニアアクチュエ-タとして応用できることが確かめられた.
超短パルスレーザーのコヒーレントビーム結合の研究

1.超短パルスの分割パルスファイバー増幅器(DPA)を構築した。結合器にはピストン位相差を補償できる能動型とし、増幅ファイバーは偏波保持Yb添加ファイバーを用いた。周波数分解光ゲート法(FROG)により2分割した各パルスのスペクトル位相を計測し、小信号増幅条件下でも増幅ファイバーの異方性の影響により高次分散に差が生じることを示し、計算した結合効率の低下分を実験と比較した。実際の実験で分割パルスのモード不整合により生じる結合効率の低下に比べ、十分小さいことを明らかにした。2.光学遅延路による超短パルスモード同期レーザーの時間領域パルス加算法を考案した。モード同期パルス列の偏光を位相変調器によりパルス毎に交代させ、光学遅延路を経て次パルスに結合させることで繰り返し周波数低減を行い、パルスエネルギー・ピークパワーを増大させる。47MHzのフェムト秒Er添加ファイバーレーザーを用い23.5MHzに分周しパルス加算を実証した。3.自己収束効果を取り入れたマルチコアファイバー中の非線形伝搬の数値計算結果から、交代位相モードは安定でコア数スケーリングできることを明らかにした。実際にYb添加7コアマルチコアファイバーを用いて交代位相モード選択励振を行った。また開発したMCF中の非線形伝搬のシミュレーションプログラムを用いて実際のファイバーのコア径の不均一性による影響を明らかにした。27年度が最終年度であるため、記入しない。1.超短パルスの時間領域コヒーレントビーム結合法として分割パルスファイバー増幅器(DPA)を構築した。発振器として全正常分散散逸ソリトンYbファイバーレーザーを作製し,発生した中心波長1030nmの40psの線形チャープパルスを偏光制御で複数に分割してダブルクラッドYb添加ファイバーで増幅する系を構築した。また周波数分解光ゲート法(FROG)による超短パルス測定装置を開発し,スペクトル・時間領域の強度・位相形状を測定できるようにした。DPAの予備実験としてパルスを2分割にして増幅する実験を行いほぼ等価な増幅が可能であることを確認した。2.超短パルスの空間領域コヒーレントビーム結合としてマルチコアファイバー(MCF)増幅を考えた場合,エバネッセント結合したMCFではスーパーモードの自己収束限界が不明であった。それを明らかにするためにMCF中の非線形伝搬のシミュレーションプログラムを開発し,同位相モードは通常の自己収束限界(5MW)よりも低いパワーで一部のコアへの電界集中が発生し不安定化するのに対し,交代位相モードは安定でコア数スケーリングできることを明らかにした。予定以上に進展: MCF中の非線形伝搬の計算により交代位相モードであれば自己収束限界をスケーリングできることを明らかにできた。予定どおり:全正常分散Ybファイバー発振器,Ybファイバー増幅器,FROG等,要素装置を作製し分割パルスファイバー増幅器の予備実験まで到達できた。以上から,「おおむね順調に進展している」と評価した。1.時間領域コヒーレントビーム結合の研究を推進する。前年度開発した分割パルス増幅器の最適化を行い,そのパルス加算効率と自作のFROGで取得したスペクトル位相から,利得ファイバー中の自己位相変調やKramers-Kronigの関係に起因するパルス内の動的な位相シフトを高感度に検出できるようにする。その実験結果を基に,ファイバー増幅器中の非線形位相雑音のモデル化を行い分割パルス増幅の限界を明らかにする。更に新しく着想した偏波制御による時間領域コヒーレントビーム結合の研究も行う。2. MCFの自己収束限界のシミュレーションで,実際のファイバー作製で必ず生じるコアサイズの不均一性を考慮し伝搬の安定性を検討する。またピークパワー・エネルギーのコア数スケーリングが可能な交代位相モードの選択励振をMCFレーザー実験で実証する。
細胞ストレス応答におけるプロテアーゼの役割とその制御

発ガン剤や抗ガン剤を含む多様なDNA損傷ストレスにたいする細胞の応答機構における細胞内プロテアーゼの役割について明らかにするため、これらストレスによって活性化されてストレス応答に重要な役割を果たしていると考えられているNF-κBおよびp53転写因子の活性化のシグナル伝達機構におけるプロテアーゼの役割について研究し、現在までに次のような成果を上げた。(1)NF-κBの活性化には、そのインヒビターであるIκBαのN末部のセリン残基の燐酸化に存在した蛋白分解が必須であると考えられている。我々はFK506のような非定型的なNF-κBの活性化刺激では、IL-1/TNF-αの場合と異なり、N末部のユビキチン化部位に非依存性にプロテアソームによる分解が起こり、またN末部のセリン残基の変異によって分解はブロックされるが、燐酸化したN末部のセリン残基に対する抗体や、in vitro kinase assayによって燐酸化が検出されないという興味ある結果が得られた。(2)細胞の増殖制御、特にアポトーシスに重要な役割を果たしているp53について、我々は、先天性小脳失調生毛細血管拡張症の原因遺伝子(ATM)ファミリーがp53に結合し、p53蛋白の安定化に関与することを明らかにした。さらに、現在p53のさまざまな変異体(Ser-15,Ser-315,Ser-376,Ser-378の変異体をふくむ)での解析を進めており、p53のどの部位がATMによるp53蛋白の安定化に関与しているのか、またその過程にMDM2が関与しているのか、等について検討していく。
ミトコンドリア形態制御におけるＡＡＡ型分子シャペロンＣｄｃ４８の役割

活発に増殖する細胞においてミトコンドリアはヒモ状の形態をとるが,頻繁に分裂と融合を繰り返していることが知られている。AAA型ATPaseであるCdc48に加えて,本研究ではさらに,Cdc48と相互作用するUbp3とUbx2が,それぞれミトコンドリアの融合反応と融合制御因子Fzo1の分解を制御していることを見出した。Ubp3は,Fzo1の融合活性を低下させる因子であるUbp12の分解を促進することによって,ミトコンドリア融合反応を促進していると考えられる。一方,Ubx2はFzo1の分解に直接関わると考えられる。細胞内でミトコンドリアは,融合と分裂を頻繁に繰り返している。この動的変化はミトコンドリアの活性維持に必須である。私たちは,Cdc48の機能欠損が,ミトコンドリアの形態異常を引き起こすことを見出した。Cdc48はサイトゾルに局在するAAAシャペロンで,ユビキチン化されたタンパク質を主な基質とし,その高次構造をほどいたり,複合体を脱会合したりすると考えられている。Cdc48は,細胞内で様々な反応において必須の役割を担っていることが明らかとなってきた。これらの機能の多様性は,Cdc48に結合するアダプタータンパク質によって調節されていると考えられている。そこで,ミトコンドリア形態維持に関与するアダプタータンパク質の検索を行った。アダプタータンパク質は,Cdc48と直接相互作用するモチーフ配列を持っており,これまでにUBX,VIM,SHP,PULといったコンセンサス配列が同定されている。出芽酵母にはこれらの配列を持つタンパク質が約20種類存在するが,Ufd1-Npl4複合体以外は細胞の増殖に必須ではない。そこで,これらのアダプタータンパク質の遺伝子を欠失した酵母株を作製し,それぞれの欠失株におけるミトコンドリア形態を観察した。その結果,UBP3およびUBX5欠失株において著しいミトコンドリア形態異常が観察され,OTU1およびUBX2欠失株において弱いミトコンドリア形態異常が観察された。これまでに,ミトコンドリア融合反応に必須なミトコンドリア外膜タンパク質であるFzo1がCdc48の基質である可能性を見出しており,我々はFzo1の分解を促進することによってミトコンドリア融合反応を制御しているという仮説を提唱している。しかしながら,ミトコンドリア形態異常が観察された酵母株において,Fzo1の安定性に変化はほとんど見られなかった。本研究課題の予備実験において,いくつかのCdc48のアダプタータンパク質について,その遺伝子欠失酵母株を作製し,ミトコンドリア形態観察を行った。その結果,SHP1およびUBX2の欠失株においてミトコンドリア形態異常が観察された。これらをまず詳細に解析したところ,SHP1欠失株については,遺伝子欠失が増殖阻害を引き起こし,それによる二次的効果としてミトコンドリア形態異常が観察された可能性が浮上した。そこでまず,他のCdc48アダプタータンパク質の検索を優先し,これを網羅的に検索した。その結果,新たに複数の因子の欠失によってミトコンドリア形態異常が観察されることが明らかとなった。しかしながら,これらの単独欠失株ではCdc48の基質であると考えられるFzo1の安定性に変化はほとんど見られなかった。このことは,2つの可能性を示唆する。第1に,Fzo1の分解ではなく,複合体の解体がミトコンドリア融合反応に必須である可能性である。第2に,複数のアダプタータンパク質が相補的に働いており,見かけ上Fzo1の安定性に変化が見られなかった可能性が考えられる。そこでまず,複数の因子を同時に欠失した酵母株を作製した。今後,これらの株におけるミトコンドリア形態およびFzo1の安定性を調べていく予定である。Cdc48の機能解析を行う上で,ともに機能するアダプター因子の同定は必須である。これらの因子の候補が同定されたことから,次年度においてより詳細な解析を行うことができる。私たちは,出芽酵母を用いた研究によって,Cdc48の機能欠損が特にミトコンドリアの融合反応不全を引き起こすことを見出した。これまでに,ミトコンドリア融合反応に必須なミトコンドリア外膜タンパク質であるFzo1が,Cdc48機能欠損株では安定化されていることを見出した。そこで,我々はFzo1の分解を促進することによってCdc48はミトコンドリア融合反応を制御しているという仮説をたてた。Cdc48は様々なアダプタータンパク質とともに機能していると考えられている。そこで,Cdc48のアダプター因子の遺伝子を欠失した酵母株を作製し,それぞれのミトコンドリア形態を観察した。その結果,UBP3欠失株において著しいミトコンドリア形態異常が観察され,OTU1およびUBX2欠失株においてミトコンドリア形態異常がやや観察された。また,UBX5欠失株は,ミトコンドリアの呼吸能を失っていることがわかり,UBX5とUBX2の二重欠失株はそれぞれ単独欠失株よりも強いミトコンドリア形態異常が観察された。