hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
前頭眼野からの滑動性眼球運動発現の神経機構

前頭眼野近傍の領域から滑動性眼球運動を発現する出力経路を明らかにするため、この領域に順行性神経標識物質を注入し、その投射様式を解析した。その結果、カハル間質核(interstitial nucleus of Cajal, INC)、視蓋前域、Darkschewitsch核、小細胞性赤核、中脳網様体、橋被蓋網様核(nucleus reticularis tegmenti pontis, NRTP),橋核に同側優位の投射を、また前庭神経核、舌下神経前位核(nucl. prepositus hypoglossi, NPH)、延髄網様体に両側性の投射を認めた。橋核では、Kawanoにより解析された滑動性眼球運動関連領域であるMST領域が投射することで知られる背外側橋核への投射も認められたが、内側部(dorsomedial nucleus, paramedian nucleus)が主であった。前庭神経核への投射は、特に外側核腹側部(Brodal)に多かった。この弓状溝周囲領域から前庭神経核への投射は、前庭神経核に逆行性標識物質を注入後の皮質前庭神経核細胞の分布によっても裏付けられた。外直筋神経にWGA-HRPを注入し、transne uronalに標識された両側の前庭神経核ニューロンに、順行性に標識された皮質前庭神経核細胞の神経終末が結合している像が認められた。従って、FEFの滑動性眼球運動関連部位からの出力路を形成する可能性があるのは、(1)NRTP,橋核内側部を経て小脳に至る経路、(2)前庭神経核を介する経路(前庭動眼反射の経路に結合するもの、積分器に入力するもの)(3)積分器であるNPH,INCを介する経路が考えられた。(1)はKawanoらにより解析されたMST野からの背外側橋核,腹側労片葉,片葉を介する出力経路とは、明らかに異なる経路であると考えられた。smoth pursuit発現の神経機構についての研究は少なく、その詳細は充分には明らかになっていない。本研究では、このFEF近傍の領域からsmooth pursuitを発現する出力経路を明らかにするため、この領域に順行性の標識物質を注入し、その脳幹への投射様式を解析した。arcuate sulcusとspurの接する領域に近いarcuate sulcus後壁深部に順行性の標識物質(dextran biotin)を注入し、脳幹全体にわたりその投射部位をscanし、出力経路の中継核としてふさわしいと考えられる領域はどこかを、これまでに知られている眼球運動経路との関係で検討した。投射線維は、大きく、視床を通過する経路と、内包を下行する経路に分かれて下行した。前者は、終末分枝が同側の視床を背外側方向から腹内側方向に延びる、前後に長いclusterを形成しつつ、視蓋前域、中脳網様体に至る投射を認めたが、NOTには明らかな投射を認めなかった。内包経由の投射は、NRTPの外側部から内側部全体に終末を与えつつ、主に橋核内側部(dorsomedial, Paramedian, median pontine nuclei)に終止していた。また、両側前庭神経核のうち、水平性の前庭動眼反射の介在ニューロンが分布することが知られている、ventrolateral vestibular nucleus(Langer et al. 1996)を含む領域に投射していた。その他、橋,延髄の網様体にも投射していた。従ってFEF近傍からのsmoth pursuitの発現経路の可能性として、PN, NRTPを介して小脳皮質に至る経路の他に、前庭神経核を介して直接運動ニューロンに至る経路の可能性が示唆された。
一分子計測によるインテグリン接着の動的制御の解明

インテグリンは細胞外環境に応じて細胞接着を動的に制御し細胞移動や増殖等に重要な影響を与えている。しかし、従来の研究手法では動的な調節機構の解明に限界があり、いまだその制御には至っていない。私たちはこれまで世界に先駆けてRap1シグナルがインテグリン接着を制御していることを明らかにしてきた。本研究では個々の細胞内分子的挙動を追跡できる一分子計測の手法を用いて、Rap1シグナルによるインテグリン制御の動的調節を解明し、免疫や癌浸潤・転移への効果を明らかにする。本研究の創造性は一分子レベルでインテグリン接着制御の全貌を解明し、制御法の開発へつなげるもので新たな領域を開拓するものとして期待される。
牛肝臓20Sプロテアソームの2.5Å分解能結晶構造解析

獲得免疫を持った高等動物のプロテアソームは28個のサブユニットから成る多機能蛋白質分解酵素複合体であり、単に不要蛋白質を分解するだけではなく、内在性抗原を正確に選別し、抗原ペブチドを生成しで抗原提示を担う免疫応答系超分子システムである。本研究では我々がSPring-8放射光実験で得た牛肝臓20Sプロテアソームの2.5Å分解能でのX線データによる解析、精密化を通した超分子複合体としての蛋白分解機構と、抗原提示のための蛋白選別機構を能力を、その2.5Å分解能の結晶構造解析にもとづいて立体構造から考察する。また、これと比較して脾臓から抽出した免疫型20Sプロテアソームの構造解析にも着手する。牛肝臓から抽出したプロテアソームをMPDを沈殿剤として結晶化を行い、SPring-8大型放射光施設で回折実験を行った。以前得られていた結晶(Y.Morimoto, J.B.(1995))とは異なる晶系の結晶が得られ、同じ精製方法、結晶化であるにも関わらず異なる晶系、格子長の変化は、プロテアソームの分子状態が異なるものと考えられた(Y.Tomisugi, J.B.(2000))。SPring-8にて2.5Å分解能までの質の良い回折データを得ることができ、モデルを構築した。高等動物のプロテアソームに特有と見られる粒子内の塩基性アミノ酸残基の分布などが見られた。また構成型プロテアソームと免疫型プロテアソームのサブユニットの違い、あるいは保存されているサブユニットと活性機構の関連などを明らかにし考察した(M.Unno, J.B.(2002))。これとともにプロテアソームが細胞核内に移行されるときのシグナル(NLS)の分子表面および分子中での存在箇所を明らかにし、核内移行に対する疑問点を考察した(M. Unno, Structure,(2002))。牛肝臓20Sプロテアソームは分子量75万、14種のヘテロサブユニットから成る複合体であり、11S調節因子と可逆的に結合することにより内在性抗原提示を行う免疫応答系超分子システムである。これは一種の分子機械、生物装置である。獲得免疫を持った高等動物のプロテアソームは内在性抗原を正確に選別し、抗原ペプチドを生成して抗原提示を担う。本研究では我々がSPring-8放射光実験で得た牛肝臓20Sプロテアソームの2.5Å分解能でのX線データによる解析、精密化を通した超分子複合体としての蛋白分解機構と、抗原提示のための蛋白選別機構を能力を、結晶構造解析にもとづいて立体構造から考察する。以前得られていた結(Y.Morimoto,J.B.(1995))とは異なる晶系の結晶が得られ、同じ精製方法、結晶化であるにも関わらず異なる晶系、格子長の変化は、プロテアソームの分子状態が異なるものと考えられた(Y.Tomisugi,J.B.(2000))。SPring-8にて2.5Å分解能までの質の良い回折データを得ることができた。牛肝臓プロテアソームの一次構造はまだ明らかにされていないためヒトプロテアソームの一次構造を元にモデルを構築した。また構成型プロテアソームと免疫型プロテアソームのサブユニットの違い、あるいは保存されているサブユニットと活性機構の関連などを明らかにし考察した(M.Unno,J.B.(2002))。

これとともにプロテアソームが細胞核内に移行されるときのシグナル(NLS)の分子表面および分子中での存在箇所を明らかにし、核内移行に対する疑問点を考察した(M. Unno, Structure,(2002))。
マッサージの看護ケアへの活用法に関する研究

本研究では、マッサージを看護ケアとして効果的に活用するために、循環系に及ぼす効果に注目し、ケア方法の選択に大きく影響するマッサージの刺激時間、体位による効果の比較検討を行った。その結果、マッサージ時間の長短による心臓の副交換神経活動に差はないが、循環促進のためには時間をかけたマッサージが必要である可能性が考えられた。また、体位の違いにより心臓の副交換神経活動に差が見られる可能性があるが、循環促進効果には影響が少ない可能性が考えられた。マッサージは循環不全や倦怠感、疼痛などを訴える対象者に対し、看護の臨床現場でも一般的に行われるケアである。これまでに臨床現場で多くの有効事例が蓄積されてきたが、マッサージ効果の理論的根拠を確立するには至っていない。対象者に合わせた看護ケアとしてマッサージを実施するためには、マッサージ刺激の様々な影響要因を系統的に検討していくことが必要である。そこで、本研究では、マッサージを看護ケアとして効果的に活用するために、循環系に及ぼす効果に注目し、ケア方法の選択に大きく影響するマッサージ刺激時間、部位、体位による効果の比較検討することを目的とした。本年度は、マッサージ刺激の時間の長短による循環器系への影響を明らかにするために、循環促進および自律神経系への影響を比較・検討する実験を行った。実験では、体位(仰臥位)およびマッサージ部位(足部)・方法(軽擦法)を統一し、2条件のマッサージ時間(5分と15分)を設定してデータを測定した。体位、マッサージ部位による影響が無いことを確認するために、対照条件も設定した。その結果、5分および15分のマッサージ条件では、安静時と比較して心拍数と心拍変動のHFの増加が認められた。5分と15分の条件間で有意な差はなく、対照条件では時間経過に伴う有意な変化は認められなかった。また、15分のマッサージ条件では、拡張期血圧の上昇傾向と血流量の増加傾向が認められた。これらのことから、心臓の副交換神経活動は短時間でも亢進されると考えられるが、循環促進効果を得るためには時間をかけたマッサージが必要である可能性が考えられた。マッサージ時間による影響を明確にするため、来年度以降さらなるデータ蓄積を継続し、マッサージ部位、体位の影響についても検討する実験を実施する予定である。マッサージは,看護の臨床現場でも実施されており,マッサージ効果の中でも,特に循環系への効果は循環不全の予防・改善のために重要である。また,マッサージの循環促進効果を臨床現場で対象者の状態に合わせて実施するためには,マッサージ刺激の要素(時間,部位,体位(姿勢)など)が与える影響についても系統的に検討していくことが必要である。昨年度の研究結果から, 5分間の短いマッサージでも自律神経活動へ影響する可能性が示されたが,循環促進効果は15分間以上のマッサージが必要である可能性が考えられた。そこで本年度は,循環促進効果を及ぼすマッサージ時間を明らかにするために,循環促進および自律神経系への影響を比較・検討する実験を行った。実験では,体位(仰臥位)およびマッサージ部位(足部)・方法(軽擦法)を統一し, 2条件のマッサージ時間(15分と30分)を設定してデータを測定した。体位,マッサージ部位による影響が無いことを確認するために,対照条件も設定した。その結果, 15分および30分のマッサージ条件では,安静時と比較して心拍数と心拍変動のHFの増加が認められた。両条件間で有意な差はなく,対照条件では時間経過に伴う有意な変化は認められなかった。循環促進効果については両条件ともに,拡張期血圧の上昇傾向と血流量の増加傾向が認められた。これらのことから,循環促進効果を得るには15分以上のマッサージが必要である可能性が考えられた。しかし,測定機器の故障により得られたデータ数が少なく,マッサージ時間の違いによる影響を明確にできなかった。そこで,来年度さらなるデータ蓄積を継続し,マッサージ部位,体位の影響についても検討する必要がある。看護の臨床現場で用いられているマッサージには、様々な影響要因が存在する。マッサージの効果について基礎的データの蓄積が進んでいるが、細かな影響要因を含めた理論的根拠を確立するには至っていない。そこで、本研究では、マッサージを看護ケアとして効果的に活用するために、循環系に及ぼす効果に注目し、ケア方法の選択に大きく影響するマッサージ刺激時間、体位による効果の比較検討することを目的とした。本年度は、マッサージ刺激の体位による影響を明らかにするために、循環促進および自律神経系、主観評価への影響を比較・検討する実験を行った。実験では、マッサージ部位(足部)・方法(軽擦法)・時間(20分間)を統一し、マッサージ時に2条件の体位(仰臥位と座位:以下仰臥M、座位M)を設定して、マッサージ前10分からマッサージ後20分までの計50分間のデータを測定した。また、それぞれマッサージを実施しない対照条件も設定した。その結果、心拍数は両条件とも、安静時と比較してマッサージ中に心拍数の減少が認められた。

仰臥Mではマッサージ中に心拍変動の高周波成分に減少が認められたが、対照条件では時間経過に伴う有意な変化は認められなかった。また、仰臥Mでは、マッサージ中に血圧値の低下傾向が認められた。皮膚温はいずれの条件問にも差は認められなかった。主観評価(VAS)では対照条件と比較して、仰臥M、座位M条件では、足部及び身体全体の快適さが増加していた。座位Mではマッサージ後に気分や心地よさも増加していた。これらのことから、心臓の副交換神経活動は体位により影響を受けるが、皮膚温の上昇をもたらすような循環促進効果は体位による差はないと考えられた。また、主観評価ではマッサージに対する快適さは体位による差がないが、座位Mでの気分や心地よさには同一体位時による腰部への負担が少ないことが影響していると考えられた。
スピン偏極電子注入面発光半導体レーザの実現と量子情報処理への応用

光ファイバ通信の光源として用いられている半導体レーザに、単に光を出すだけではなく、新しい機能をもたせることができれば、新たな展開に結びつくものと期待できる。特にスピン偏極した電子がひきおこすレーザ発振特性の変化は、新奇な機能デバイスの創成に発展する可能性が大きい。本年度は以下の2項目について検討した。GaAs/AlGaAs(110)量子井戸はスピン緩和時間が(100)量子井戸に比べ長く、スピン偏極電子をもちいたデバイス用の構造として有用である。GaAs(110)基板上のMBE成長は、(100)基板上に比較し困難であるため、昨年度は、MBE成長の最適化、特に、成長温度、成長速度、およびGa/Asのフラックス比の最適化を検討した。本年度はMBE成長中、成長を一時中断することにより界面の平坦性を向上させ、電子スピン緩和と平坦性の関係を系統的に評価した。その結果、GaAs上にAlGaAs層を成長する直前で成長を30秒中断することにより平坦性が向上し、フォトルミネッセンスの半値幅が狭くなるとともに、スピン緩和時間が4Kで2.1nsまで長くなることを見い出した。(2)円偏光励起GaAs(110)基板上面発光半導体レーザスピン偏極電子を活性層中に生成すると、遷移確率が発光の偏光に依存するため、レーザ発振偏光も電子のスピン偏極に依存することになる。(1)で述べたように、GaAs(110)基板上量子井戸中の電子スピン緩和時間はGaAs(100)上量子井戸中に比べ数十倍長い。この特性を生かし、GaAs(110)基板上にInGaAs/GaAs多重量子井戸を活性層とする面発光レーザを作製し、円偏光のフェムト秒パルスで励起することによりスピン偏極電子を生成し、100%に近い偏光度の円偏光レーザ発振を実現した。GaAs/AlGaAs(110)量子井戸はスピン緩和時間が(100)量子井戸に比べ長く、スピン偏極電子をもちいたデバイス用構造として有用である。GaAs(110)基板上のMBE成長は、(100)基板上に比較し困難であるため、本研究の初年度としてまず、MBE成長の最適化を検討した。特に、成長温度、成長速度、およびGa/Asのフラックス比を最適化した。その結果、良好な量子井戸構造が作製でき、スピン緩和時間が長いことが確認された。又、(100)の場合は低温にするほどスピン緩和時間が長くなるが、(110)の場合には、室温でスピン緩和時間が長くなることもわかった。平成20年度に行う予定の機能デバイス研究の準備ができたと言える。(2)円偏光励起面発光半導体レーザスピン偏極電子を活性層中に生成すると、遷移確率が発光の偏光に依存するため、レーザ発振偏光も電子のスピン偏極に依存することになる。GaAs(100)基板上に成長した面発光半導レーザ用ウエハを低温(77K)にし、スピン緩和時間を長くし、円偏光励起した。その結果、円偏光に近い偏光を持つレーザ発振が実現できた。今後、右まわり円偏光と左まわり円偏光のスイッチング等の検討を行う。
基底膜コラーゲンの分解とがん浸潤、転移抑制作用の発現

IV、VIII、XV、XVIII型コラーゲンのカルボキシル末端に由来するフラグメントに血管新生阻害活性が認められている。これらのコラ-ゲンは何れも基底膜を構築するコラーゲンであることから、基底膜の分解と血管新生阻害作用の発現は密接に関連していると考えられる。そこでXVIII型コラーゲンの分解産物であるエンドスタチンの生成過程を解析した。同時にエンドスタチンの作用機序が明らかにされていないことから、受容体の単離同定、活性中心部位の探索を行った。1.血管内皮細胞の培養上清よりエンドスタチン抗体に反応するフラグメントを調製し、N末端シークエンスによりフラグメントの同定を行った。その結果従来報告されている血清中のペプチドとは異なるフラグメントが含まれていることが明らかにされ、組換え体を作成して活性を検討している。また分解に関与する酵素に関してはエラスターゼ、MMP-9、カテプシンL, K, Bではないことが切断部位のアミノ酸配列から明らかにされた。2.ヒト大腸癌の肝転移モデルとしてT細胞、B細胞、NK細胞、NKT細胞が滅失しているg鎖/RAG2ダブルノックアウトマウスの有用性が確立されたので、エンドスタチンと抗癌剤の併用効果について検討を行っている。また脳腫瘍モデルマウスにプラスミドを用いた遺伝子治療を開始した。3.エンドスタチンの受容体に関しては、数種の結合蛋白を酵素消化してペプチド断片を調製し、アミノ末端シークエンスによりフラグメントの同定を行っている。活性中心部位の探索については種々のミュータントを用いた活性比較実験から分子表面の部位を特定出来たが、合成したペプチドは代替えとなり得る活性を示さなかった。コードするアミノ酸配列の範囲を変えて新たにペプチドを合成すると共に、立体構造の寄与に関しても検討している。
離散凸解析アプローチに基づく非線形整数計画問題の実用的解法の研究

整数計画問題とは,与えられた制約条件を満たす整数ベクトルの中から,与えられた目的関数を最小化(または最大化)する解を求める問題である.一般に整数計画問題は短時間で解くことが困難である,ということが理論的にも現実的にも知られている.とくに,目的関数と条件が非線形関数で与えられる非線形整数計画問題は,解くことが最も困難な整数計画のクラスである.本研究では,様々な非線形整数計画問題に対して,その良質な近似解を短時間で求めるアルゴリズムを提案した.整数計画問題とは,与えられた制約条件を満たす整数ベクトルの中から,与えられた目的関数を最小化(または最大化)する解を求める問題である.一般に整数計画問題は短時間で解くことが困難である,ということが理論的にも現実的にも知られている.とくに,目的関数と条件が非線形関数で与えられる非線形整数計画問題は,解くことが最も困難な整数計画のクラスである.本研究では,様々な非線形整数計画問題に対して,その良質な近似解を短時間で求めるアルゴリズムを提案した.本研究の最終目的は,離散凸解析における技法を用いることにより,非線形整数計画問題の良質な近似解を実用的な時間内に求めるアルゴリズムを提案することである.離散凸解析における既存の研究は,主に「解きやすい」非線形整数計画問題に注目していた.これに対し,本研究課題では,「離散凸近似」という手法を通じて,離散凸解析の枠組みを「解きにくい」非線形整数計画問題へ拡張する,というアプローチをとる.本年度の研究成果は以下の通りである.まず,「ジャンプシステム」と呼ばれる,良い性質を持った整数格子点集合上での離散凸関数の最小化問題に対して研究を行った.この問題は非線形整数計画問題の中でもきわめて基本的な問題である.既存の研究では,ジャンプシステムの特殊ケースである基多面体や双劣モジュラ多面体上での離散凸関数最小化に対して多項式時間アルゴリズムが提案されていた.これに対し,より一般的なジャンプシステム上でも,分離凸関数およびM凸関数の最小化問題が多項式時間で解けることを初めて示した.この結果は論文誌に投稿しており,採択が決まっている.また,与えられた区分線形凸関数を,複雑度の小さい関数によって近似するという問題に現在取り組んでおり,高精度な近似関数を効率的に求めるアルゴリズムの構築を行った.このアルゴリズムの実験的な近似精度は理論値より格段に良いため,理論的な近似精度の解析にはまだ改善の余地があると思われる.この理論値と実験値のギャップを埋めることが今後の課題の一つである.また,この近似手法を如何に非線形整数計画問題の解法に埋め込むか,ということも今後の課題である.本研究の最終目的は,離散凸解析における技法を用いることにより,非線形整数計画問題の良質な近似解を実用的な時間内に求めるアルゴリズムを提案することである.離散凸解析における既存の研究は,主に「解きやすい」非線形整数計画問題に注目していた.これに対し,本研究課題では,「離散凸近似」という手法を通じて,離散凸解析の枠組みを「解きにくい」非線形整数計画問題へ拡張する,というアプローチをとる.本年度の研究成果は以下の通りである.本年度はまず,「劣モジュラ関数の最大化」という,基本的であるが計算困難な問題についての研究を行った.ある種の劣モジュラ関数に対して適用可能な既存のアルゴリズムについてその特徴を検討したところ,離散凹性が鍵となっていることがわかった.この知見に基づき,このアルゴリズムがM凹関数の和というクラスに対しても適用可能であることを証明した.さらに,整数格子点上で定義される劣モジュラ関数に対してもこの結果が拡張できることを示した.この結果は,「離散凸性/凹性」というものの見方が非線形整数計画問題において重要であることを示している.本年度はまた,変数の差に関する非線形整数計画問題である,最小費用テンション問題およびその拡張について取り組んだ.この問題に対し,室田(2003)により提案された貪欲算法が知られているが,このアルゴリズムの反復回数の詳細な解析を行い,既存の反復回数より大幅によい結果を示すことが出来た。この解析においては離散凸解析に関する過去の研究において示された,L凸関数のもつ性質が本質的に効いている.本研究の最終目的は,離散凸解析における技法を用いることにより,非線形整数計画問題の良質な近似解を実用的な時間内に求めるアルゴリズムを提案することである.離散凸解析における既存の研究は,主に「解きやすい」非線形整数計画問題に注目していた.これに対し,本研究課題では,「離散凸近似」という手法を通じて,離散凸解析の枠組みを「解きにくい」非線形整数計画問題へ拡張する,というアプローチをとる.本年度の研究成果は以下の通りである.まず,昨年度に引き続いて「劣モジュラ関数の最大化」という計算困難な問題に対する研究を行なった.昨年度の研究では, M凹関数の和で表現できる関数に対し,高精度な近似を多項式時間で行なうことが可能であるという結果を示したが,本年度はより一般の劣モジュラ関数に対して可能かどうかを検討した.特に,整数格子点上で定義される関数については,ある程度の仮定を置かないと多項式時間での近似は困難であるが,妥当な劣モジュラ関数のクラス及びそれに対するアルゴリズムについて検討を行なった.また,本年度はM凸関数の近接定理について再検討を行なった.M凸関数の近接定理については,過去の論文において幾つかの結果を発表しているが,今年度の研究においては,より詳細な解析を行なった.その結果, M凸関数最小化問題の最適解と,その緩和問題の最適解との間の距離のより厳密なバウンドを証明することに成功した.この結果の一部については既に論文にまとめ,現在は論文誌に投稿中である.
部位指向性酵素分子設計による抗ガン剤副作用軽減法の開発

各種抗ガン剤の副作用は活性酸素毒性が主体であり、これが薬剤使用量の制限因子となっている。抗ガン剤に起因する活性酸素障害はスーパーオキシドの発生亢進を介して病態を増悪させるので、局所効果を増強すると同時に、腫瘍外組織の活性酸素病態を阻止軽減することが重要である。本研究は、特定の組織細胞局所で活性酸素を選択的に消去する部位指向性SOD誘導体を開発すると同時に、スーパーオキシドと反応するNOの抗腫瘍作用を増強する新たな癌化学療法を確立することを目的として行われた。解析の結果、腎近位尿細管上皮細胞SOD誘導体群を開発し、各組識細胞局所のスーパーオキシドを選択的に不均化することにより、シスプラチンの腎毒性が著明に軽減できることが判明した。また、スーパーオキシドにより不活化される一酸化窒素(NO)の活量を増加させることが、その生物作用増強に重要であることが判明した。さらに、NOはミトコンドリア電子伝達系のcytochrome C oxidaseを可逆的に阻害し、癌細胞のアポトーシスを誘起する事および、癌細胞周辺の酸素分圧が低いほど抗腫瘍作用が増強することが判明した。ヘモグロビンや赤血球が本阻害反応を瞬時に解除することから、血管新生がNOの抗腫瘍作用を激減させる事が判明した。腫瘍の新生血管は栄養供給を介して癌細胞増殖を促進するが、これにはNOの抗腫瘍作用減弱効果も関与することが判明した。これらの所見から、腫瘍局所の酸素分圧、NO産生、およびスーパーオキシド産生を有効に制御することが癌化学療法に重要であることが判明した。
医学教科書を通して見る17世紀オランダにおける機械論的生理学の展開

1.Leiden大学設立から17世紀末にかけてのネーデルラント諸大学の医学教授たちの学歴・職歴を調査した.それらのパターンを持っていて,大学教授になるための暗黙のコースがあったことが推定される.また,医学を専門に入ってきた教授と,哲学研究から医学に入ってきた教授とがあり,前者が比較的伝統的なルネサンス生理学を踏襲していったのに対し,後者の人々が積極的にデカルトの影響を受けた機械論的生理学を支持したという特徴を持つことが解った.2.Beeckmanの生理学思想は,近代初期原子論の基本的特徴である.既存の理論について機械的説明(即ち原子の位置・形・運動・配置によって事物の仕組みを説明すること)を,当時一般的であったルネサンス生理学に応用したものであることが解った.3.16世紀から17世紀にかけての医学入門書約20冊の構成を比較検討して,当時の生理学がフェルネルに由来するルネサンス生理学の構成から,オエコノミア・アニマリス型の生理学の構成の一部が肥大化する過程であることが確認された.この結果は論文「16-17世紀のルネサンス生理学と機械的生理学の構成」として発表された.4.生理学の内容の変化の一例として胃での消化の問題を取り上げた.そこでは伝統的な熱による消化という見解がデカルト主義者によって機械論的に説明され,かつ化学の影響が取り入れられていくことが解った.この結果は論文「デカルトと胃での消化」として発表された.1.Leiden大学設立から17世紀末にかけてのネーデルラント諸大学の医学教授たちの学歴・職歴を調査した.それらのパターンを持っていて,大学教授になるための暗黙のコースがあったことが推定される.また,医学を専門に入ってきた教授と,哲学研究から医学に入ってきた教授とがあり,前者が比較的伝統的なルネサンス生理学を踏襲していったのに対し,後者の人々が積極的にデカルトの影響を受けた機械論的生理学を支持したという特徴を持つことが解った.2.Beeckmanの生理学思想は,近代初期原子論の基本的特徴である.既存の理論について機械的説明(即ち原子の位置・形・運動・配置によって事物の仕組みを説明すること)を,当時一般的であったルネサンス生理学に応用したものであることが解った.3.16世紀から17世紀にかけての医学入門書約20冊の構成を比較検討して,当時の生理学がフェルネルに由来するルネサンス生理学の構成から,オエコノミア・アニマリス型の生理学の構成の一部が肥大化する過程であることが確認された.この結果は論文「16-17世紀のルネサンス生理学と機械的生理学の構成」として発表された.4.生理学の内容の変化の一例として胃での消化の問題を取り上げた.そこでは伝統的な熱による消化という見解がデカルト主義者によって機械論的に説明され,かつ化学の影響が取り入れられていくことが解った.この結果は論文「デカルトと胃での消化」として発表された.
光電子分光による希土類原子の電子構造と酵素反応の解析

希土類原子のリン酸錯体の電子構造をXPSを用いて調べ、リン及び希土類原子間の電子の授受について検討した。調べた錯体は、Ce^<4+>,Ce^<3+>,Lu^<3+>,Al^<3+>,Ti^<4+>,Zr^<4+>,Sn^<4+>,Zn^<2+>のリン酸錯体である。これらの必願物を粉砕し乾燥後、超高真空αPS装置に導入し、スペクトルを測定した。特にリンの2P 3/2軌道における結合エネルギーのシフトに注目した。傾向として、4価の正イオンを含む錯体では、2P 3/2軌道は低エネルギー側に位置し、3価、2価となると高エネルギー側にシフトすることがわかった。この結果は、正の価数が大きいほど、リンは負に帯電していることを意味する。また、そのシフト量は大きく、最大で2.4eVとなることから、正イオンとリンが直接相互作用をして、金属からリンへの電子移行が起きていると考えられる。さらに、同じ価数の正イオンであっても、希土類イオンの場合では、2P 3/2軌道が低エネルギー側にあることから、希土類原子の電子供与性が大きいものと判断される。また、Ce^<3+>とLu^<3+>の場合を比較すると、Lu^<3+>の方が、2P 3/2軌道は低エネルギー側にあり、Luの電子供与性はより大きいことがわかった。以上のように、希土類電子の強い供与性が示された。
胚腫瘍細胞由来巨核球刺激因子の精製と遺伝子クローニング

我々は胚性腫瘍細胞株F9の培養上清が巨核球の分化を著しく誘導することを見出し、この培養上清中の巨核球刺激因子の精製を試みた。01)F9細胞を5%FCSRPMで3日間培養後、培地を無血清RPMIに換え、更に3日間培養したのち培養上清を回収した。YM10にて17倍に濃縮し、20%CH_3CN0.1%TFAで平衡化したVydacC4にかけCH_3CNの濃度勾配にて溶出した。各分画をマウスの非吸着非貧食骨髄細胞を用いたアセチルコリンエステラーゼアッセイで測定すると分画8,9,10,11,12(CH_3CN濃度2636%)に活性が認められた。活性の見られたVydacC4分画の8+9,10,11+12にTween20を最終濃度0.01%になるよう加え、凍結乾燥した。2)次に、これらの標品を20mMPBS/0.15MNaCl/0.02%Tween20で平衡化したSuperose12にかけたところ、どの標品についても分画25,1113,1418の3つの活性のピークがみられた。これらは各々分子量約15万以上、1^1.4万、1万以下に相当する。15万の大分子量のものは低分子量のものが重合したものか、血清蛋白に結合したものである可能性が考えられる。3)更に、Superose分画25,1113,1418を各々20%CH_3CN0.1%TFAで平衡化したVydacC4にかけCH_3CNの濃度勾配をかけて溶出したところ、Superose分画1113の標品では、分画2527(CH_3CN濃度30%)と3739(CH_3CN濃度36%)に活性のピークがみられた。一方、Superose分画1418の標品では分画46(CH_3CN濃度20%)に単一の活性ピークが見られ、OD_<280>モニターによる蛋白のピークから分離された。今後、得られたこれらの標品をもとにSDS・PAGE等を用い、当該活性の更なる精製と単離を試みる予定である。
市場開放下の韓国における農村社会の再編：トルニョク経営体の展開に関する実証的研究

市場開放の進む韓国では近年、農村社会が急速に変化している。市場開放に備えて、競争力のある大規模農家の育成が進められたが、高齢零細農家は取り残され、農村社会の両極化が進んだ。農村の8割を占める高齢零細農家の経営継承は困難となり、農村社会の存続が危ぶまれている。そこで提起されたのが、集落地域単位のトルニョク経営体による農村社会の再編である。本研究ではトルニョク経営体の調査を通じて、農村社会再編の性格を明らかにすることとした。研究の初年度においては、研究分担者の助力を得て、農業センサス資料の収集と分析を行い、調査地の候補地を絞り込んだ。研究分担者を交えて研究会を開催して、農業センサス分析と調査計画について報告討論した。農業センサスに見る農村社会の変容については、その後、2本の論文として執筆公刊した。調査計画と候補地について、研究調査計画のレビューを受けるため、韓国から、トルニョク経営体研究の権威である、全北大学校のチョガオク教授を招聘した。同教授は、代表者がセンター長を務める九州大学韓国研究センターの客員研究員として、1月7日から2月20日まで1ヶ月半の期間、九州大学に滞在した。九州大学では経済学研究院に、同教授の研究室を確保し、滞在期間中に同教授の部屋で、トルニョク経営体に関する議論を行った。その議論を通じて、トルニョク経営体の経過と現状について、多くの情報を得ることができた。また、関係資料についても、同教授から多くを入手した。同教授の帰国前には、韓国研究センターの研究会において、同教授にトルニョク経営体についての報告を依頼し、研究分担者とともに討論を行った。本年度は、まず、韓国の農業センサスを用いて、農村社会の状況を、正確に把握することに努め、トルニョク経営体の調査準備をおこなった。センサス分析は口頭発表し、研究分担者より、コメントを受けたうえで、2本の論文に分けて公刊した。次の段階では、今回の農業センサス分析で、絞り込んだ地域を対象に農村調査の準備を進める。また、トルニョク経営体については、韓国において、一定の研究成果があるため、初年度にはその研究成果の吸収に努めた。トルニョク研究の権威であるチョガオク教授を、九州大学に招聘し、参考資料の入手方法や、調査計画農村の選定について議論を行った。チョガオク教授は、韓国において、2010年ごろに、トルニョク経営体育成事業が開始されて以来、同事業の事業団長を務めている。同教授の指導の下に、韓国では、数多くのトルニョク経営体が、育ってきており、調査地の選定に際して、有益な意見を得ることができた。本年度は、トルニョク経営体を複数個所訪問して、実態調査を行う計画である。調査準備の段階では、トルニョク研究の権威であるチョガオク教授と綿密な打ち合わせを行っている。打合せの結果、農繁期を避けて、2019年の7月下旬から8月上旬頃に、研究分担者とともに、チョガオク教授の案内で、トルニョク経営体を訪問し、実態調査を行うこととした。代表者とチョガオク教授は、これまでに、共同の農村調査の実施経験があり、今回の農村調査の実施に際しても、緊密に連携し準備を進めている。調査後には、収集資料を分析し、チョガオク教授や研究分担者のコメントを受けて、論文を作成する予定である。また、同教授とも共同研究論文を執筆予定である。

また、トルニョク経営体については、韓国において、一定の研究成果があるため、初年度にはその研究成果の吸収に努めた。トルニョク研究の権威であるチョガオク教授を、九州大学に招聘し、参考資料の入手方法や、調査計画農村の選定について議論を行った。チョガオク教授は、韓国において、2010年ごろに、トルニョク経営体育成事業が開始されて以来、同事業の事業団長を務めている。同教授の指導の下に、韓国では、数多くのトルニョク経営体が、育ってきており、調査地の選定に際して、有益な意見を得ることができた。本年度は、トルニョク経営体を複数個所訪問して、実態調査を行う計画である。調査準備の段階では、トルニョク研究の権威であるチョガオク教授と綿密な打ち合わせを行っている。打合せの結果、農繁期を避けて、2019年の7月下旬から8月上旬頃に、研究分担者とともに、チョガオク教授の案内で、トルニョク経営体を訪問し、実態調査を行うこととした。代表者とチョガオク教授は、これまでに、共同の農村調査の実施経験があり、今回の農村調査の実施に際しても、緊密に連携し準備を進めている。調査後には、収集資料を分析し、チョガオク教授や研究分担者のコメントを受けて、論文を作成する予定である。また、同教授とも共同研究論文を執筆予定である。本来は、農村調査を実施する計画であったが、日韓関係の悪化による、調査受け入れ農村側の対日感情などが懸念されたため、渡航による調査を延期することとした。そのため海外調査に計上していた旅費が残った。その後、韓国から招へいした研究者が、調査農村への案内と受け入れ手続きをサポートすることとなり、次年度は、調査が実施可能となった。
置換基の立体的および電子的特性を活用した基底三重項シリレンの創出

本研究では、申請者らがこれまで種々の高反応性化学種の安定化に応用してきた有用な立体保護基である2,4,6_-トリス[ビス(トリメチルシリル)メチル]フェニル(Tbt)基による安定化の研究対象をより反応性の高い有機ケイ素二価化学種すなわちシリレン[R_2]Si:]に展開することとし、中でも未だ安定な合成例のない基底三重項シリレンの創出とその未知なる構造・性質の解明を行うことを目的とした。ケイ素上にTbt基と2,6_-ジイソプロピルフェニル(Dip)基とを導入したシリレン[Tbt(Dip)Si:(1)]とシス_-およびトランス_-3_-ヘキセンとの反応を行ったところ、トランス体との反応においては付加体は得られなかったものの、シス体との反応においては立体選択的に付加反応が進行しシス付加体のみが得られた。カルベンの系からの類推により、二重結合との付加反応において一重項シリレンでは協奏的付加が進行してその立体は保持され、三重項シリレンでは段階的付加が起こりその立体特異性は失われると予測されるので、この結果はシリレン1が一重項であることを強く示唆しており、よりかさ高い置換基の導入が必要であることが明らかになった。今後は、Dip基をより嵩高い芳香族置換基である2,2"_-ジイソプロピル_-m_-ターフェニル_-2'_-イル基、Tbt基などに変えたシリレンの合成を検討するとともに、基底三重項シリレンを安定化すると理論的に予測されているシリル置換基などの電子供与性の置換基の導入について検討する予定である。一方、シリレン1の発生の検討過程において、ジブロモシランの過剰量のリチウムナフタレニドによる徹底還元反応により初めてのジアリールジリチオシラン[Tbt(Dip)SiLi_2(2)]が発生することを明らかにした。2はその構造、反応性、そして新規ケイ素化学種の合成への応用など、非常に興味深い化学種である。
衛星を利用したナビゲーションシステムによる小学生の身体活動量の定量化について

本研究は、GPS(全衛星測位システム)の携帯用レシーバーからの位置情報を取得して、その移動軌跡から、小学生を対象とした身体活動量を求めようとしたものである。まず、GPSレシーバーを携帯して、大都市において、迷いさについての調査をおこなった.移動軌跡として地図上に示すことができ、このGPSレシーバーの利用性を確めた。その後に、小学生を対象としてこのGPSレシーバーを携帯させて、その移動量を求めた。この位置情報、当初、単独測位のGPSでおこなっていたが、誤差が百メートル以上にも及んでしまった.その後、DGPSを使用することにより、誤差が数メートルが十数メートル内に収まることがわかった.この携帯用レシーバーは、人が身体活動をおこなう際のこの活動量を定量化するための一つの有効な手段として利用できることがわかった。しかし、データを処理するためのコンピューターや接続する携帯電話等の軽量化が必要とされた。これは、技術開発により、実現が可能になろう。とりわけ、軽量化のための装着型コンピューターの開発がこの研究を容易にするであろう。軽量化に伴い、小学生に装着するここで、身体活動量の定量化が促進されることになる、これに携帯用酸素摂取量を併用することに、カロリー量も計測できることになる。このGPSレシーバーは、福祉や山岳での遭難防止にも利用される。今回の研究結果から、GPSの受信状況がまわりのビルやその他の建物によってかなり影響された。この点は、このレシーバーを補うものを使うことにより精度が高くなることが期待される。このことにより、取り沙汰されている小学生の運動不足や肥満傾向に一助になりうることが期待されよう。本年度は、GPSの精度がどの程度であるか、また定量化するためには、他の方法も導入すべきかどうかという点に焦点をしぼり、研究を推進していった。その結果、推定精度は、ほぼ71、5mとなり、かなり誤差範囲が大きいという精度であった。これは、本来自動車で使用されるものであること、衛星自体アメリカのものであり、諸条件により、一定の条件下で使用できないこと、建物の影により電波の受信状態が悪化などの要因が考えられた。この携帯用GPSは、やや大きく小学生には、負担として重すぎた。これは、装置自体の問題であり、改良が望まれる。また、万歩計を併用させたところ、かなり同程度になる精度の結果が示された。これは、現状における万歩計の精度を示すこととなっている。また、データの取得に携帯用パーソナルコンピュータを用いてICカードに記録する予定であったが、プログラム作成とPCMCIAとの接続の確立ができなかったために改良の余地を残している。これは、接続用のプログラム作成にバグが生じ、不十分であったことに起因する。この点は次年度の持ち越すことになるが、研究協力者に依頼することにより、このプログラムの作成をおこなう。次年度は、今年度の成果を踏まえ、三次元磁気センサーを併用したり、位置精度の補正を試みたり、ジャイロを用いたりすることにより位置検出精度を高めると同時に被験者となっている小学生に多くのデータ取得を行い、研究の確立をおこなう予定である。本研究は、小学生の移動量をGPSを使用して、そのGGV形式からの緯度などの資料から定量的なデータを取得し、そのデータから身体活動量をいかに定量的にあらわすことができるかを、目的としたものである。平成6年度では、使用したGPSから得られるデータの精度についてかなり問題点が生じていた。このデータの精度については、GPS自体特有なものであり、データの補正を行うことでも可能であった。しかしながら、上記の目的を達成するためには、かなりの改善すべき点があった。平成7年度では、デファレンシャルGPSの使用が可能になったことから、データ取得については、かなりの進展がみられた。

データの取得もいままでは、GPSモニター表示を手入力していたものが、メモリー機能により、緯度、経度、高度などのデータ表示が可能となった。また、GPS補正情報サービスをうけることにより、得られるデータの誤差が15メートル以内となり精度が一段と高まった。実際の小学生のデータ取得実験では、万歩計や、心拍計も併せて携帯させ、生体負担度の観点からのデータも取得した。実際の実験では、小学校の登下校時を設定しておこなった。得られたデータに表計算ソフトウエアを使用して、そのデータを数値地図上に描き、移動距離として、地図上にデータを書き込み、位置データの提示が可能となり、研究目的にほぼ達成できたといえる。しかしながら、実験を行う上で、被験者として小学生を考慮した器具の携帯性、軽量化などの改良点が指摘される。また、無線を使用するために、電波妨害あるいは、電波受信障害の影響を及ぼさない場所の選択など、いくつか克服すべき問題点が課題として、残された。
高分子超薄膜の表面ダイナミクスと表面機能特性の二次元制御

膜形成物質として結晶性、表面自由エネルギーの異なる、n-オクタデシルトリエトキシシラン(OTES、CH_3(CH_2)_<17>Si(OEt)_3)、[2-パーフルオロヘキシル]エチルトリエトキシシラン(FHETES、CF_3(CF_2)_5CH_2CH_2Si(OEt)_3)及び(2-アミノエチル)-3-アミノプロピルメチルジメトキシシラン(AEAPDMS、NH_2(CH_2)_2NH(CH_2)_3SiMe(OMe)_2)を用いた。基板としてはSi基板を用いた。有機シラン単分子膜は化学吸着により調製し、波長172nmの真空紫外光を用いた局所光分解と化学吸着による単分子膜形成に基づきパターン化を行った。三成分系パターン化有機シラン単分子膜の表面構造をXPS測定、原子間力顕微鏡(AFM)観察、及び水平力顕微鏡(LFM)測定に基づき評価した。OTES/FHETES/AEAPDMSパターン化単分子膜のAFM及びLFM観察より、それぞれ格子状にパターン化された単分子膜の形成が確認された。ラインの幅は、フォトマスクのライン幅と良い一致を示した。LFMにより評価される水平力の値は、AEAPDMS、FHETES、OTESの順に低下した。ライン状にパターン化されたFHETS/SiOH表面に形成した液滴はラインに平行方向と垂直方向に異方性を示した。またFHETS/SiOH表面のSiOH領域にはFHETESの撥油性のためにオイルがSi-OH領域に濡れ拡がった。一方、ライン状にパターン化された単分子膜表面ではラインに平行方向が、その垂直方向に比べて低い摩擦力を示した。XPS測定に基づき、三成分系パターン化有機シラン単分子膜の形成を確認した。原子間力顕微鏡(AFM)観察、及び水平力顕微鏡(LFM)測定に基づき、三成分系パターン化有機シラン単分子膜の表面構造を評価した。AEAPDMS単分子膜部分の高い水平力は、末端アミノ基とカンチレバー表面の-OH基との間の強い相互作用に起因する。またFHETESがOTESに比べて高い水平力を示すのはフルオロアルキル基の剛直性に起因する。これらのパターン化単分子膜を用いることにより微粒子のパターン化、液滴のパターン化が可能となった。
空間自由度を制限された酸素分子の高圧力下における磁性研究

未踏分野であった「GPaレベルの高圧力領域での酸素分子の磁気測定」を実施するための測定技術を構築し、磁化率測定を通じて温度-圧力相図の再確認が可能であることを確かめた。また、その測定手法を、ナノサイズ空間に閉じ込めた酸素分子の高圧物性研究に対しても適用可能なものにした。酸素分子の高圧力下における物性は、過去に、構造解析実験・ラマン測定・中性子回折実験・電気抵抗測定によって、1メガバールまでに及ぶ圧力領域で調べられてきた。しかし、磁化率測定・磁化測定といったスタンダードな磁気測定では、0.8GPaまでの領域での実験報告があるのみである。本研究は、そのスタンダードな磁気測定によって、酸素分子の高圧力下における磁性を探索することを目的とする。しかし、そこに新しい実験手法を取り込む。具体的には、ナノサイズ細孔をもつ構造体に酸素分子を吸着させ、一つの吸着装置として用いながら、同時にその空間自由度を制限することである。さらに、そこに高圧力を印加し、吸着構造体の細孔サイズごと減少させ、酸素分子間の距離および隣接分子数を変化させる。この方法によって、ナノサイズ効果も同時に探索しようとするものである。本研究の産業応用面での意義は皆無かもしれないが、240年前に発見された酸素分子が、今日でも人間生活を営む上で最も馴染みのある磁性体の一つであることから、自然科学的な意義は大きいと考える。平成21年度では、吸着能力の高いメソ多孔質シリカSBAを酸素分子の吸着構造体として利用し、さらにそれに、ピストンシリンダー型高圧力発生装置を用いて高圧力を印加することによって、バルク酸素分子の高圧力下における気相-液相-固相転移を追跡した。圧力発生限界は1.6GPaであるが、過去のMeierらの0.8GPaまでの結果とつながりを見せる結果が得られた。しかし、酸素封入条件によって、実験結果にばらつきがり、再現性の良い結果にはなっていない。そこで、酸素をより効果的に封入するための加圧装置付酸素封入装置を製作した。平成22年度は、この新たな酸素封入方法に、ダイヤモンドアンビルセルによる高圧力発生技術を融合させ、より高圧力下における高精度磁気測定を実現する。酸素分子の高圧力下における物性は、過去に、構造解析実験・ラマン測定・中性子回折実験電気抵抗測定によって、1メガバールまでに及ぶ圧力領域で調べられてきた。しかし、磁化率測定磁化測定といったスタンダードな磁気測定では、0.8GPaまでの領域での実験報告があるのみである。その理由として、低温下での高圧力発生容器への液体封入技術と、上記技術とタイアップ可能な高精度磁気測定技術の融合が極めて難易度の高い実験であることが挙げられる。本研究は、そのスタンダードな磁気測定によって、酸素分子の高圧力下における磁性を探索することを目的とした。さらに、そこにナノサイズ効果を取り込むことも目指した。具体的には、ナノサイズ細孔をもつ構造体に酸素分子を吸着させ、それを一つの吸着装置として用いながら、同時にその空間自由度を制限した状態で圧力を印加し、そこでの圧力効果を探求しようとした。平成22年度は、前年度に作成した加圧装置付液体酸素封入装置の試運転をしながら、上記装置の改良を行い、標準試料を用いて5GPaまでの昇圧実験を実施した。その後、ナノ細孔を用いたときと用いていない時の両方で、最適な液体酸素の封入条件をつきとめた。そして、ナノ細孔を用いていない場合において、4GPaまでの圧力下で交流磁化率測定と直流磁化率測定を実施し、微弱な酸素分子の磁気信号検出の基盤技術を構築することに成功した。相図作成のための詳細な実験と、そのナノサイズ効果の探求は残念ながら平成23年度の課題となってしまった。しかし、これまで実験がなされてこなかった領域の実験技術を構築することができたことは、大局的に見た際、ターニングポイントとなる成果として評価できる。
原核生物シグナル伝達蛋白質複合体の構造と機能

細菌走化性シグナル伝達系は,システム全体の働きを分子レベルで理解するうえで有力なモデル系である.また,走化性受容体は,複数の化学物質のほか,温度やpHも認識する多機能センサーであり,HisキナーゼCheA,アダプターCheWと巨大クラスターを形成している.後者の性質はシグナル増幅や適応に重要である.本研究ではこれらを発展させつつ,膜貫通型受容体とリガンド,受容体どうしや他の蛋白質との複合体に焦点を当て,構造-機能連関を解析した.本年度のおもな成果は,以下のとおりである.1.受容体-リガンド複合体の構造解析:すでに本研究で決定したセリン受容体のリガンド結合ドメインとセリンの共結晶構造に基づき,野生型・変異型受容体のセリン・アスパラギン酸の結合能を解析し,リガンド識別機構のモデルを構築した.また,クエン酸受容体のリガンド結合ドメインについても三次元構造を決定した.2.受容体-キナーゼクラスターの構造と機能:In vivo S-S架橋解析により,1種の受容体に刺激が入力されると,別の種の受容体にも構造変化が伝わることが示唆された.さらに化学架橋剤を用いた解析により,クラスター内での受容体の配置とリガンド結合による変化について,より詳細なモデルを構築した.3.コレラ菌アミノ酸走性受容体の同定と解析:コレラ菌は45種の受容体様蛋白質をもつが,それらのうちアミノ酸走性に関わるものを2種同定した.この2種のリガンド結合ドメインは互いに相同であるが,大腸菌のものとは全く似ていない.それらのリガンド結合ドメインを精製して,アミノ酸が直接結合することを示した.走化性受容体は,複数の化学物質のほか,温度やpHも認識する多機能センサーであり, HisキナーゼCheA,アダプターCheWと巨大クラスターを形成している.後者の性質はシグナル増幅や適応に重要である.本研究ではこれらを発展させつつ,膜貫通型受容体とリガンド,受容体どうしや他の蛋白質との複合体に焦点を当て,構造機能連関を解析した.本年度のおもな成果は,以下のとおである.(1)受容体-リガンド複合体の構造解析:セリン受容体Tsrリガンド結合ドメインとセリンの共結晶の構造解析に基づき, Tsrやアスパラギン酸受容体Tarのさまざまな変異体やキメラを作製し,リガンド結合アッセイを行った.この結果,大腸菌受容体によるセリンとアスパラギン酸の識別機構のモデルを構築し,セリン受容体へのセリンの結合過程を推定した.また,クエン酸受容体についてもリガンド結合ドメインを精製し,結晶解析を行った.(2)受容体-キナーゼクラスターの構造と機能:生細胞での架橋解析により,同種および異種走化性受容体の相互作用を解析してきたが,詳しい解析や架橋オリゴマーの精製には,架橋効率の低さがネックとなっていた.本年度,化学架橋剤を用いると,架橋効率をあげることに成功した.現在は,架橋剤の種類・架橋の位置について検討中である.(3)コレラ菌アミノ酸走性受容体の同定と解析:コレラ菌は45種の受容体様蛋白質をもつが,それらのうちアミノ酸走性に関わるの2種同定した.この2種のリガンド結合ドメインは互いに相同であるが,大腸菌のものとは全く似ていない.しかし,そのうち一方は,宿主体内でのコレラ毒素発現に関わることが示されている.そのリガンド結合ドメインを精製し,結合アッセイを行った.その結果,誘引物質となるアミノ酸のうち直接結合するものと結合しないものがあることが示唆された.細菌走化性シグナル伝達系は,システム全体の働きを分子レベルで理解するうえで有力なモデル系である.また,走化性受容体は,複数の化学物質のほか,温度やpHも認識する多機能センサーであり,HisキナーゼCheA,アダプターCheWと巨大クラスターを形成している.後者の性質はシグナル増幅や適応に重要である.本研究ではこれらを発展させつつ,膜貫通型受容体とリガンド,受容体どうしや他の蛋白質との複合体に焦点を当て,構造-機能連関を解析した.本年度のおもな成果は,以下のとおりである.1.受容体-リガンド複合体の構造解析:すでに本研究で決定したセリン受容体のリガンド結合ドメインとセリンの共結晶構造に基づき,野生型・変異型受容体のセリン・アスパラギン酸の結合能を解析し,リガンド識別機構のモデルを構築した.また,クエン酸受容体のリガンド結合ドメインについても三次元構造を決定した.2.受容体-キナーゼクラスターの構造と機能:In vivo S-S架橋解析により,1種の受容体に刺激が入力されると,別の種の受容体にも構造変化が伝わることが示唆された.さらに化学架橋剤を用いた解析により,クラスター内での受容体の配置とリガンド結合による変化について,より詳細なモデルを構築した.3.コレラ菌アミノ酸走性受容体の同定と解析:コレラ菌は45種の受容体様蛋白質をもつが,それらのうちアミノ酸走性に関わるものを2種同定した.この2種のリガンド結合ドメインは互いに相同であるが,大腸菌のものとは全く似ていない.それらのリガンド結合ドメインを精製して,アミノ酸が直接結合することを示した.