hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
第一原理計算による反強磁性体の電子構造トポロジーとマクロ物性の研究

本研究プロジェクトでは、申請者らが開発した種々の第一原理計算ツールと磁気対称性の解析手法を活用することで、反強磁性体の電子構造トポロジーを系統的に研究し、新奇なトポロジー相の発見を目指すとともに、磁気秩序の持つ対称性・トポロジー・マクロ物性をつなぐ関係性に関する新しい知見の獲得を目指した研究を実施する。平成30年度は、マクロな磁化がほぼないにも関わらず巨大な異常ホール効果が実験的に観測されたことで大きな注目を集めているMn3Z(Z: Sn, Ge)や異常ホール効果を発現する反強磁性秩序が期待されるアンチペロブスカイト化合物Mn3ANを対象として、第一原理計算によって異常ホール効果に寄与するトポロジー構造の解析を行っている。アンチペロブスカイト化合物では、実験的に磁気秩序を伴う基底状態の詳細が完全にはわかっていないが、第一原理計算による安定な磁気秩序相の評価によって、いくつかの元素組成において、異常ホール効果を発現する反強磁性構造が安定になることを明らかにしている。また、第一原理計算に基づくトポロジー構造の詳細な解析によって、これらの反強磁性金属における異常ホール効果が、波数空間で広がった領域にあるベリー曲率による寄与が支配的であることなどを明らかにし、それらを誘起する相互作用などに関する知見など、反強磁性金属における巨大異常ホール効果の発現機構に関する有益な情報を得ることができた。これらの研究を通して、マクロ物性とトポロジー効果の相間を調べる上で有用なトポロジー解析プログラムの整備に取り組んでおり、次年度以降の研究への応用が期待できる。初年度の研究を通して異常ホール効果を発現する反強磁性体を対象として第一原理計算に基づくトポロジー解析を実施し、異常ホール効果の増強機構について有意義な知見を得ることができた。これらの研究を通して整備された反強磁性体の系統的なトポロジー解析手法を使用することで、次年度以降の反強磁性体に対する系統的なマクロ物性の解析の研究へと移行することができ、研究の進捗状況はおおむね順調である。初年度の研究を通して整備された第一原理計算による磁性体のトポロジー解析ツールを適用し、研究代表者が構築を進めている第一原理計算による磁気構造データベースとの連携による反強磁性体の系統的な解析を実施する。これにより、磁性体におけるトポロジー構造とマクロ物性の相間関係を明らかにし、磁性体における巨大マクロ物性の発現機構について、有意義な知見の獲得を目指す。
多段階翻訳後修飾を伴うアミン脱水素酵素の生成機構解明と多環状ペプチド創製への展開

ラジカルSAM酵素はS-アデノシルメチオニン(SAM)と鉄硫黄クラスターを用いてラジカルを生成し、各種の難化学反応を触媒する。キノヘムプロテインアミン脱水素酵素(QHNDH)の翻訳後修飾に関わるラジカルSAM酵素QhpDは、最小サブユニットQhpC内の特定のCys残基と、酸性残基間にチオエーテル架橋を3ヵ所形成する。QHNDHの生合成に関わるqhpオペロンには、その構造遺伝子qhpABCと翻訳後修飾に関わる遺伝子がコードされている。その一つQhpDは、基質となるQhpC内の特定のCys残基と酸性残基間に、3ヶ所の分子内チオエーテル架橋を形成する。これまでに、QhpCのN末端リーダー配列と1番目の架橋部位のみを含む短縮型QhpC(sQhpC)を用い各種のループ配列が架橋され環状化されることを明らかにしてきた。今回、sQhpC上に1から10残基のAla残基のみの架橋ループを導入したところ、いずれのsQhpC変異体もQhpDにより架橋が形成されることが判明した。次に、全長QhpCの配列を繰り返し、6あるいは9か所の架橋部位を導入したQhpC変異体を作製した。QhpDによる反応の結果、前者ではすべて、後者でも8ヶ所以上の部位で架橋形成されることが示された。すなわち、QhpDは野生型QhpCを超える架橋数をもつペプチドを作り出すことも可能であった。以上の結果より、様々な配列と架橋数を有する架橋ペプチドを作り出すツールとしてQhpDが有用であることが示された。また今回、qhpD遺伝子の近傍で高度に保存されているPden_1710遺伝子を大量発現させ機能解析を行ったところ、その遺伝子産物がNADH依存性の酸化還元酵素であることが判明した。ブチルアルデヒド(QHNDHによる生成物)を基質としないことから、Pden_1710はブチルアミン代謝に直接は関与しないことが示唆された。本研究では、タンパク質の翻訳後修飾反応により形成される新規ビルトイン型キノン補酵素、システイントリプトフィルキノン(CTQ)を含むキノヘムプロテイン・アミン脱水素酵素(QHNDH)を対象として、多段階の翻訳後修飾反応によるQHNDHの生合成プロセスの全容の解明を目的とする。さらに、QHNDHの生合成に関わるペプチド分子内チオエーテル架橋形成酵素QhpDを用い、生理活性を有する新規な多環状ペプチドを創製し応用展開も目指している。その一つであるQhpDは、QHNDHのγサブユニット(QhpC)内の特定のCys残基と、GluまたはAsp残基間にチオエーテル架橋を3ヵ所形成する。一般的にペプチドは環状化により様々な生理機能が付与されることが知られており、分子内架橋によりペプチドを環状化するQhpDの触媒機構を解明することは、新規の機能性環状ペプチドを創出することに繋がると期待される。これまでに、QhpDを用いて、リーダー配列と1つの架橋部位のみから構成された短縮型QhpC(sQhpC)のin vitro架橋反応系を確立した。しかしながら、sQhpC内で直接的に架橋反応を受けるCysとGlu残基にはさまれた領域(架橋ループ)の配列や長さを変更しても架橋が形成されるのかは不明であった。そこで、QhpDの基質特異性を明らかにするため、複数のsQhpC変異体を基質として架橋形成反応を解析した。その結果、架橋ループ内の変異体では形成速度は低下したが、架橋は形成されることが判明した。さらに架橋ループが5, 7, 8残基では架橋形成されたが、9残基以上では架橋形成されなかった。この結果から、架橋ループが長すぎなければ、任意の配列が環状化される可能性が示された。研究実績の概要に記載したとおり、QhpDの基質特異性の解析により、架橋ループの長さが適切であれば、任意のアミノ酸配列をもつループがチオエーテル架橋により環状化される可能性が示された。このことはQhpDが新規の機能性環状ペプチドを創出するための有用なツールとなることを示唆するため、QhpDの応用展開という面では重要な成果が得られたといえる。その一方で、QhpDの研究を特に優先させたために、QHNDHの生合成機構の研究については、大きな進展は得られなかった。以上の成果を総合すると、「おおむね順調に進展している」が妥当であると考える。キノヘムプロテインアミン脱水素酵素の翻訳後修飾に関わるラジカルSAM酵素QhpDは、最小サブユニットQhpC内の特定のCys残基と、Glu・Asp残基間にチオエーテル架橋を3ヵ所形成する。私たちはこれまでにQhpDを用いて、リーダー配列と1つの架橋部位のみから構成された短縮型QhpC(sQhpC)のin vitro架橋反応系を確立した。今回、sQhpCをベースとした各種コンストラクトを作成し、架橋形成部位間の配列長およびその配列特異性について検討した。まず、1番目の架橋部位において保存性の高い4残基DPGWをAに置き換え、残基の重要性を解析した。

その結果、変異体TTSFAPGW, TTSFDPAW, TTSFDPGAは野生型と同等の被架橋形成能を持つ一方で、変異体TTSFDAGWは被架橋形成速度が野生型の1/10程度に低下していた。さらに、架橋ループを8残基に固定したランダム変異体を用いて解析を行ったところ、ある程度の配列許容性があることを見出した。次に、架橋ループの長さに着目し、複数の変異体を基質として活性を測定した。その結果、架橋ループの長さを任意の配列やAのみの配列で2, 3, 4, 5, 7,および8残基に短縮すると架橋が形成されるが、9残基以上に伸長すると架橋が形成されないことが判明した。これらのことから、QhpDは新規の環状ペプチドを創出するための有用なツールとしての可能性があることが示された。研究実績の概要に記載したとおり、QhpDの基質特異性の解析により、架橋ループの長さを任意の配列やAlaのみの配列で2, 3, 4, 5, 7,および8残基に短縮すると架橋が形成されるが、9残基以上に伸長すると架橋が形成されないことが判明した。このことはQhpDが新規の機能性環状ペプチドを創出するための有用なツールとなることを示唆するため、QhpDの応用展開という面では重要な成果が得られたといえる。その一方で、QhpDの研究を特に優先させたために、QHNDHの生合成機構の研究については、大きな進展は得られなかった。以上の成果を総合すると、「おおむね順調に進展している」が妥当であると考える。ラジカルSAM酵素はS-アデノシルメチオニン(SAM)と鉄硫黄クラスターを用いてラジカルを生成し、各種の難化学反応を触媒する。キノヘムプロテインアミン脱水素酵素(QHNDH)の翻訳後修飾に関わるラジカルSAM酵素QhpDは、最小サブユニットQhpC内の特定のCys残基と、酸性残基間にチオエーテル架橋を3ヵ所形成する。QHNDHの生合成に関わるqhpオペロンには、その構造遺伝子qhpABCと翻訳後修飾に関わる遺伝子がコードされている。その一つQhpDは、基質となるQhpC内の特定のCys残基と酸性残基間に、3ヶ所の分子内チオエーテル架橋を形成する。これまでに、QhpCのN末端リーダー配列と1番目の架橋部位のみを含む短縮型QhpC(sQhpC)を用い各種のループ配列が架橋され環状化されることを明らかにしてきた。今回、sQhpC上に1から10残基のAla残基のみの架橋ループを導入したところ、いずれのsQhpC変異体もQhpDにより架橋が形成されることが判明した。次に、全長QhpCの配列を繰り返し、6あるいは9か所の架橋部位を導入したQhpC変異体を作製した。QhpDによる反応の結果、前者ではすべて、後者でも8ヶ所以上の部位で架橋形成されることが示された。すなわち、QhpDは野生型QhpCを超える架橋数をもつペプチドを作り出すことも可能であった。以上の結果より、様々な配列と架橋数を有する架橋ペプチドを作り出すツールとしてQhpDが有用であることが示された。また今回、qhpD遺伝子の近傍で高度に保存されているPden_1710遺伝子を大量発現させ機能解析を行ったところ、その遺伝子産物がNADH依存性の酸化還元酵素であることが判明した。
病的心筋リモデリングにおける食塩毒性とグアニリルシクラーゼシグナの役割の解明

ナトリウム利尿ペプチド(NP)シグナルが高食塩+アルドステロン(ALD)により誘発される心リモデリングにどのように関連し、心保護的に機能するかを検討した。心房ナトリウム利尿ペプチド(ANP)と脳性ナトリウム利尿ペプチド(BNP)が機能しないようそれらのリガンドの受容体であるグアニリルシクラーゼ受容体(GC-A)を欠損させたGCA KOマウスを実験に用いた。GC-A KOマウスは一定量のアルドステロン存在下では食塩負荷に応じて心筋肥大や心筋線維化の心リモデリングの増悪が認められた。その機序は血圧に非依存的であった。また、野生型(WT)マウスではそのような反応は認められなかった。この、GC-A KOマウスの食塩依存的心リモデリング増悪は抗MR薬でキャンセルされた。すなわち、NP系シグナルが何らかの機序でミネラロコルチコイド受容体(MR)系シグナルを抑制していた。しかし、GC-A KOマウスの高食塩+アルドステロン負荷の心筋でMRの発現量はコントロールと比較しても変化なく、NP系シグナルがMRの活性化を抑制しているかは不明のままであった。今回の検討からはNP系が機能しない環境では食塩負荷依存的にMR系シグナルの反応性が上昇するという知見を得ることができた。また、その高食塩+アルドステロン負荷したGC-A KOマウスにおいてMR系シグナルの下流で酸化ストレスマーカの亢進が認められた。抗酸化剤の投与でそのKOマウスの心リモデリングは改善が認められた。実際、酸化ストレスの産生に関与するNADPHオキシダーゼのコンポーネントの一つであるNox4の発現がGC-A KOマウスの高食塩+アルドステロン投与群で著名に増加しており、NPが機能しない心筋細胞ではMR系シグナルが強く活性化されその下流でNox4が調節されて酸化ストレスの産生につながる可能性が示唆された。ナトリウム利尿ペプチドの受容体であるグアニリルシクラーゼ受容体(GC-A)シグナルとアルドステロン(ALD)+食塩負荷によるミネラロコルチコイド受容体(MR)の活性化心筋障害との関連を検討している。ALDのMRを介した心筋障害に食塩摂取量がどのように関与するかを確認するためにGC-A欠損(KO)マウスとWTマウスに様々な食塩食餌下で浸透圧ポンプを用いてALD投与(100ng/kg/min)した。食塩食餌は低食塩食(LS)(0.001% NaCl)、通常食塩食(NS)(0.6% NaCl)、および高食塩食(HS)(6.0% NaCl)群に分類し4週間後に心肥大や心線維化を評価した。今回使用したALDの投与量ではGC-A KOマウス、WTマウスとも各食塩条件において投与前に比較して血圧上昇は認められなかった。GC-A KOマウスのLS群ではALDによる心リモデリングの増悪は認められなかったが、GC-A KOマウスのNS群であってもALDによる心リモデリングの増悪が認められ、さらに、GC-AKOマウスのHS群それを上回る顕著な心リモデリングが観察された。WTマウスはいずれの群でもALDによる心リモデリングの増悪はなかった。すなわち、GC-A KOマウスでは食塩摂取量依存的にALD誘発性心リモデリングが惹起された。また、このGC-A KOマウスのALD誘発性心リモデリングはMR拮抗薬の同時投与で著明に抑制された。GC-AKO

マウスの食塩依存性ALD誘発性心リモデリングの心筋のおいては著明に酸化ストレスが亢進していた。抗酸化薬NACでこのリモデリング増悪は抑制された。したがって一定濃度のALD存在下ではGC-Aが機能しなければ食塩依存的に酸化ストレスが増大する機序があるものと推察された。引き続きALD+食塩誘発性心筋障害に対するGC-Aシグナルの保護メカニズムの解明を進める。ナトリウム利尿ペプチド系(NP)シグナルは高食塩負荷+アルドステロン(ALD)刺激により誘発されるミネラロコルチコイド受容体(MR)シグナルの活性化とどのように関連し、心保護的に機能するかを検討した。NP系のうちナトリウム利尿ペプチド(ANP)と脳性ナトリウム利尿ペプチド(BNP)の機能を障害するため、それらのリガンドの受容体であるグアニリルシクラーゼ受容体(GC-A)を欠損させたGCA KOマウスを用いて検討した。興味深いことにGC-A KOマウスは一定量のアルドステロンの存在下では食塩負荷に応じて心筋肥大や心筋線維化の心リモデリングが増悪した。その機序は血圧に非依存的であった。また、野生型(WT)マウスではそのような反応は認められなかった。この、GC-A KOマウスの食塩依存的心リモデリングの増悪は抗MR薬でキャンセルされた。すなわち、NP系シグナルが何らかの機序でMR系シグナルを抑制していることが示唆される状況である。しかし、GC-A KOマウスの高食塩+アルドステロン負荷マウスの心筋でMRそのものの発現や細胞内の局在はコントロールと比して差はなくどのようにNP系シグナルがMRの活性化を抑制しているかはいまだ不明のままである。ただし、今回の検討からはNP系が機能しない状況では食塩濃度に依然してMR系シグナルが活性化さえるという興味深い知見を得ることができた。また、そのMR系シグナルの下流で酸化ストレスマーカの亢進が認められた。抗酸化剤の投与で心リモデリングは改善をしめした。実際、酸化ストレスの産生に関与するNADPHオキシダーゼのコンポーネントの一つであるNox4の発現がGC-A KOマウスの高食塩+アルドステロン投与群で著名に増加しており、心筋細胞ではMR系シグナルが強く活性化される状況ではその下流でNox4が調節されて酸化ストレスの産生につながる可能性が示唆された。以上の結果をまとめ論文投稿中である。
新しいトライボロジーメカニズムを秘めたサンドフィッシュの鱗のバイオミメティクス

砂漠に生息するサンドフィッシュは、砂の中を泳ぐように移動できる.本研究では,サンドフィッシュの鱗のマイクロ構造やμNあるいはmN荷重での鱗のトライボロジー特性を調べた.鱗は人間の頭髪のようなキューティクル状の構造を有していた.また構成元素はO,C,NとSであった.水に対する接触角も大きくなく90°程度であった。μN荷重ではある条件を除いて比較材料のPTFEやPIよりも小さな値であった。mN荷重、φ1mmのSUJ2球の摩擦ではPTFEやPIでは摩耗が見られたが、サンドフィッシュの鱗では摩耗が見られなかった。砂漠に生息するサンドフィッシュ(トカゲ)の鱗が低摩擦性と高耐摩耗性を有していることが,近年明らかとなってきている.本申請者もμN荷重でのこの鱗表面のトライボロジー特性を研究し,特異な性質を発見している.μN荷重では,他の材料,ポリイミドやPTFEなどが凝着力を持つにもかかわらず,サンドフィッシュの鱗では凝着力が無く,このことによってこの領域の荷重で,他の材料より低摩擦であることを見出した.本研究では,さらにnNやmNでのサンドフィッシュの鱗のトライボロジー特性について研究する.本年では特にmN荷重でのトライボロジー特性について研究を行った.そして,サンドフィッシュの鱗は,比較材料として用いたポリイミドやPTFEなどと比べて,摩耗が生じる荷重が高く,摩耗量も小さい事ことを見出した.また摩耗が生じた時は他の材料では摩耗粉が摩耗痕に周辺に付着しているのに対して,サンドフィッシュの鱗では摩耗粉が摩耗痕の周辺に散乱し,脆性破壊されているような摩耗であることを発見した.これはサンドフィッシュの鱗が他の材料より硬いためと思われる.砂漠に生息するサンドフィッシュ(トカゲ)の鱗が低摩擦性と高耐摩耗性を有していることが,近年明らかとなってきている.本申請者もμN荷重でのこの鱗表面のトライボロジー特性を研究し,特異な性質を発見している.μN荷重では,他の材料,ポリイミドやPTFEなどが凝着力を持つにもかかわらず,サンドフィッシュの鱗では凝着力が無く,このことによってこの領域の荷重で,他の材料より低摩擦であることを見出した.本研究では,さらにmNでのサンドフィッシュの鱗のトライボロジー特性について研究する.mN荷重でのトライボロジー特性について研究を行った結果,下記のことが明らかとなった.SUJ2球を用いた時は,PIとPTFEでは全ての荷重で摩耗が見られた.サンドフィッシュの鱗では摩耗は,荷重3mNの時には見られず,荷重5mNの時に極小さな摩耗が見られ,10mNの時にPI,PTFEよりも小さな摩耗が見られた程度であった.また,サンドフィッシュの鱗の摩擦係数は,各荷重で0.01-0.04のほぼ同様な値となっていた.Wプローブでしゅう動試験を行った時,全ての試料で摩耗が見られた.サンドフィッシュの鱗とPIが同じぐらいのしゅう動痕幅であり,PTFEがそれらより大きなしゅう動痕幅であった.サンドフィッシュの鱗では0.02-0.12の摩擦係数で変動が大きく,PTFEとほぼ同様な値で,PIよりも大きかった.摩擦係数はSUJ2球のものと比べると,サンドフィッシュの鱗とPTFEは高くなる傾向であり,PIは大きな差異は無かった.トライボロジーmNトライボメータの作製を行い,mN荷重のトライボロジー試験について計画通り進んでいる.また鱗断面を観察する方法であるが,鱗を力学的に引き裂きその断面を見た方が,鱗の内部構造が詳細に表れることが分かり,計画のFIBや真空凍結割断を用いなくても良いことが分かった.またAFM観察やAFMを用いるnN荷重での観察が思ったほど進まなかった.今年度はAFMを用いnN荷重でのトライボロジー特性について研究を行う.特にナノオーダーの表面観察はまだ世界中で行われたことが無く,今年度の前半に集中的に行う.それに附随して,nN荷重での摩擦特性の測定も行う.このnN荷重の測定では市販のシリコン製のチップの他に,シリコンにPTFEや石英、鉄などを付着させて材料を変化させた時の摩擦特性の変化を見積る。またmN荷重での実験と同じく,PTFEやポリイミドとの対比も行う.
ヒト癌におけるMTH1発現亢進の意義の解明とMTH1の発現・機能抑制法の開発

8-oxo-dGTPや2-OH-dATP)などの酸化プリンヌクレオシド三リン酸分解活性を有するMTH1の細胞保護効果について解析した.MTH1欠損マウス由来胎児線維芽細胞(MEF)株を樹立し,H_2O_2負荷後の変化を解析したところ,MTH1欠損MEFは,核の強い凝集(ピクノーシス)とミトコンドリア内への電子密度の高い異常な構造体の蓄積を特徴とする形態変化を伴って,H_2O_2に対して高い感受性で細胞機能障害および細胞死に陥った.この細胞死はポリ(ADP-リボース)ポリメラーゼおよびカスパーゼに非依存性であった.HPLC-MS/MSおよび蛍光免疫染色による解析から,MTH1欠損MEFではH_2O_2負荷により核およびミトコンドリアDNAへ8-oxoGが継続的に蓄積することが明らかになった.H_2O_2によりMTH1欠損MEFに観察されたこれら総ての変化は,ヒトMTH1(hMTH1)を発現させることにより効率よく抑制された.一方,8-oxo-dGTP分解活性あるいは2-OH-dATP分解活性を選択的に喪失したhMTH1(W117Y, D119A)変異体蛋白質の発現では,いずれも野生型hMTH1に比較して低いレベルではあるが,これらH_2O_2による変化が抑制された.以上の結果より,hMTH1は8-oxo-dGTPや2-OH-dATPを含む酸化プリンヌクレオチドを分解することで,細胞をH_2O_2による機能障害や細胞死から保護する機能を有し,その保護効果の一部はミトコンドリア機能障害の抑制に起因することが示唆された。ヒト腫瘍組織においては悪性度の高いがん組織ほど8-oxoGなどの酸化塩基の蓄積が亢進し,さらにMTH1の発現が著しく亢進している。がん細胞は常に亢進した酸化ストレスに曝されゲノムの酸化等の障害を被っているが,悪性度の高いがんではMTH1の発現亢進により細胞死を誘発する酸化ヌクレオチドを分解,排除することにより,生存し増殖を維持していることが示された.さらに,MTH1の発現抑制を目的としてsiRNAおよびその発現ベクターを構築し,ヒト癌細胞で効率良くMTH1の発現を抑制する系を確立した。
文書史料による近代中央アジアのイスラーム社会史研究

本研究は、ロシア帝国による中央アジア支配期のイスラーム社会の実態を、文書等の史料を利用して明らかにしようとしたものである。プロジェクトは、歴史学と法学を専門とする参加者によって、各自のテーマに沿った研究と、研究会での発表・討議によって推進され、研究の対象地域も中央アジアから中央ユーラシア全域へと拡大した。個々の研究成果は、報告書の形で京都外国語大学のホームページ上で公開し、それに基づき来春『近代中央ユーラシアの法制度』(仮題)を上梓する予定である。本研究は、ロシア帝国支配時代における中央アジアのイスラーム地域社会を、文書史料の分析を通して明らかにしようとするものである。そうした目的を達成するために、平成21年度に実施した主要な研究活動は以下の2項目である。1、古文書史料の調査・研究平成21年89月にウズベキスタン共和国において、また、21年9月と22年3月にロシア連邦において、古文書の所在調査および文書収集の活動を実施した。こうした活動によって、中央アジアの古文書史料に関する新たな知見が得られるとともに、研究の基盤をなす古文書史料のデータが新たに獲得された。その他、21年9月35日にウズベキスタン共和国のタシュケント市で開催された国際会議において、研究代表者をはじめとするプロジェクトの参加メンバーが、本研究で実施している文書研究の成果の一部を発表して、国際学界に研究の重要性をアピールできたのも意義深いことであった。尚、当初計画していた第8回中央アジア古文書研究セミナーは、講師の来日日程の関係で、22年4月に開催されることとなった。2、研究会の開催(1)パーレン研究会。本研究で実施を計画している、パーレン伯爵によるトルキスタン視察報告書の研究を遂行するために、本年度は「パーレン研究会」準備会議が22年2月23日に開催された。そこでは、研究分担者で本研究会の責任者である矢島より基礎的な情報が提供され、次の段階に向けた研究計画を策定することができた。(2)中央アジアの法制度研究会。第5回の研究会が5月31日に京都で、第6回が11月2829日に静岡で開催された。本研究会に参加するメンバーは、それぞれ、歴史学、イスラーム法、ロシア法、比較法学等を専攻しているが、本年度の研究会を通して、稔りある学際的な共同研究に向けて、共通の認識と基盤が形作られてきたと思われ、次年度以降における研究の飛躍が期待される。本研究は、ロシア支配時代における中央アジアのイスラーム地域社会を、文書史料の分析を通して、行政制度と法制度の両面から明らかにしようとするものである。こうした目的を達成するために、平成22年度には以下の2項目について研究活動を実施した。1、研究会の開催(1)行政制度研究班は、10月3日に京都外国語大学において、第1回の「パーレン研究会」を開催した。当日は北海道大学スラブ研究センターに滞在中のB.ペナティ、A-モリソン両氏が研究発表を行い、その後の討議を通して、パーレンの調査旅行及びその報告書に関する認識を深めることができた。(2)法制度研究班は、5月30日に京都外国語大学で、通算第7回の「中央アジアの法制度研究会」を、第8回を12月45日に静岡大学で開催した。第7回では、中央アジアのイスラーム裁判制度とカザフスタンのビイ裁判をテーマとし、第8回では、セルビア・ロシア・モンゴルの裁判・法文化との比較をテーマとして研究発表と討論を行い、研究会での研究成果をまとめて刊行する方向性を見出すことができた。2、古文書史料の調査・研究本年度は、89月に中央アジアのウズベキスタン共和国で古文書の所在調査とデータ収集を行った。また、ヒヴァ市イチャン・カラ博物館およびフェルガナ市郷土博物館との間で、今後とも協力して調査・研究を行っていくことにつき覚書を交わした。一方、古文書研究の成果を広くわが国の研究者と共有する目的で毎年実施している「中央アジア古文書研究セミナー」を、平成22年4月3日(通算第8回)と平成23年3月26日に(通算第9回)いずれも京都外国語大学で実施した。とくに第8回のセミナーでは、来日中のウズベキスタン共和国科学アカデミー東洋学研究所のB.アブドハリーモフ所長の講演も行われ、今後の研究の進展に向けて非常に重要な会議となった。本研究では、研究分担者の矢島を中心、に行政制度の解明を目指すA班と、同じく磯貝を中心に法制度の研究を担当するB班とを組織し、研究代表者の堀川が全体を統括する体制をとっている。また、研究史料である古文書の調査・研究をもう一本の柱として、平成23年度もプロジェクトを進めた.1、研究の推進(1)A班は、平成22年度にパーレンのトルキスタン視察報告書に関する基礎的知識の確認を行ったが、平成23年度は、前年度より実施している報告書の訳註作業を、矢島をリーダーに分担して進めている。作業は概ね順調で、プロジェクト終了までに一定の成果を公表できる見通しがついた。

(2)B班は、平成23年度に2回の「中央アジアの法制度研究会」を開催した(通算第9回:6月25日、第10回:12月34日)。第9回の研究会は、研究協力者の塩谷哲史とモンゴル語文書研究者のアラムス(神戸大学)を講師として京都外国語大学で、第10回は研究協力者の伊藤知義と桑原尚子(高知短期大学)、分担者の矢島が静岡大学で研究発表を行い、最終的な研究の取りまとめをにらんだ討論を実施した。2、古文書史料の調査・研究(1)平成23年度は、8月1927日の間、ウズベキスタン共和国において古文書史料の調査・収集を行うとともに、ウズベキスタンの研究協力者たちとともに、今までに集積したデータの整理を進め、ヒヴァで収集した古文書のカタログ出版をめざし、解読と原稿作成の作業にはいっている。(2)古文書研究の成果を広くわが国の研究者と共有する目的で、平成14年度以来開催してきた「中央アジア古文書研究セミナー」は、平成24年3月24日に通算第10回のセミナーを開催し、磯貝と矢島が講師となって、ウズベキスタンで収集しデータを持ち帰った古文書の講読を行った。当該年度の研究に関しては、当初、前年度と同様に行政制度の解明を目指すA班と、法制度研究を担当するB班とに別れて活動し、秋に合同会議を開催して研究成果の取りまとめをする予定であった。しかしながら、A班がテーマとして設定したパーレン報告書の訳注作業は、主力であったメンバー複数が、海外研究機関へ移籍する等、諸般の事情で参加困難な状況となったため、予定通り作業を継続出来ない状況に陥ってしまった。そこで、A班のテーマに関しては、来年度以降、研究分担者の矢島を代表者とする別の研究プロジェクトを立ち上げ、そこで継続的に研究を進めることとし、本プロジェクトでは、B班の研究成果の取りまとめに総力を結集することとした。研究活動としては、以前から継続して実施している「中央アジアの法制度研究会」を2回(通算第11回:2012年6月23日、第12回:12月1516日)開催した。今年度は、プロジェクトに参加したメンバーが,司法制度を共通のテーマとして、4年間実施してきた研究の成果を発表し議論を展開するとともに、研究成果の出版について打合せを行った。また、11月18日には、国際ワークショップ「中央ユーラシアにおける古文書の保存と研究」を、ウズベキスタンおよびロシアから専門の研究者を招いて京都で開催したほか、若手研究者の育成を目的とした「第11回中央アジア古文書研究セミナー」を、2013年3月2122日に、研究分担者の磯貝・矢島を講師として実施した。以上のような活動の結果、中央アジア社会を律していたイスラーム法は、通説どおりロシアの統治下でも基本的に継続して施行されていたが、ロシアが持ち込んだ諸制度によって運用面で明らかな変化が生じていたことが、現地で発行された各種文書の分析によって具体的に明らかになった。とくに、再審制度の具体像が明らかになったことは大きな収穫であった。本研究の目指すところは、歴史学研究者と法学研究者とのコラボレーションにより、ロシア帝国の支配が中央アジアの現地社会に及ぼした影響を解明することであるが、歴史研究者による文書や報告書を核とした研究も、法学研究者による比較法学的研究も順調に進められている。また、テーマに関わる両者の議論もかみ合ってきており、研究の新たな地平が開ける可能性も見えてきたからである。24年度が最終年度であるため、記入しない。
Cyclicstrainに対する大動脈瘤壁刺激応答機序の解明と瘤退縮療法の開発

[研究の目的と背景]大動脈瘤は、破裂すると予後不良な臨床上重要な疾患である。本研究は、大動脈瘤壁における刺激応答機序を解明し、大動脈瘤退縮療法の開発をめざすものである。我々は、ヒト大動脈瘤壁において細胞内シグナル伝達経路の一つであるc-Jun N-terminal kinase (JNK)が顕著に活性化していることを見い出した(平成12.13年度奨励研究(A)12770651)。さらに平成14、15年度に、JNKがヒト大動脈瘤壁において細胞外マトリックス代謝のバランスを分解の方向に協調的に制御する主要な因子であることを明らかにした。[平成16年度の結果](1)動脈瘤形成予防:マウス腹部大動脈を0.5M CaCl2に暴露し、動脈瘤モデルを作製した。Sham群は生理食塩水で処置した。CaCl2処置後、特異的JNK抑制薬SP600125(CaCl2+SP群)またはvehicle(CaCl2群)を連日投与し、10週後の摘出大動脈を解析した。マウス動脈瘤モデルの.CaCl2群では、大動脈は顕著に拡大し瘤が形成された。CaCl2+SP群ではSham群と同等の大動脈径を示し瘤形成は完全に阻止された。(2)動脈瘤退縮:マウス腹部大動脈CaCl2処置後6週目の瘤形成後から、特異的JNK抑制薬SP600125(SP群)またはvehicle(V群)を連日投与し、CaCl2処置後12週目の摘出大動脈を解析した。SP群の大動脈径はCaCl2処置後6週目よりも顕著に縮小し、かつV群に比べ有意に小さく、JNK抑制薬による動脈瘤の退縮効果が認められた。[平成16年度のまとめ]JNK阻害によるマウス大動脈瘤の形成予防効果のみならず、動脈瘤形成後の退縮効果も実証された。JNKを分子標的とした大動脈瘤治療の可能性が示された。[研究の目的]大動脈瘤は、破裂すると予後不良な臨床上重要な疾患である。その病態を解明し、より理想的な治療法を開発することが必要である。本研究は、細胞内あるいは細胞間情報伝達系を介した異常Cyclic strain刺激応答機序を解明し、さらに大動脈瘤退縮療法の開発をめざすものである。最近我々は、ヒト大動脈瘤壁において細胞内情報伝達経路の一つであるc-Jun N-terminal kinase (JNK)が顕著に活性化していることを見い出した(未発表、平成12.13年度奨励研究(A)12770651)。また、Cyclic strain負荷により培養VSMCのJNKが活性化されるとの報告がすでにあるため(Li et al. J Biol Chem,1999)、初年度はJNKにより制御される血管壁細胞の刺激応答機序を解明することを課題とした。[結果]VSMCとマクロファージのどちらの実験系においても、JNKを特異的に抑制することによってMMP-9の分泌が顕著に抑制された。{まとめ}MMP-9は、大動脈壁の細胞外基質を分解する酵素で動脈瘤形成に必須と考えられている(Pyo et al. J Clin Invest,2000)。我々は、血管壁細胞由来のMMP-9分泌がJNKによって制御されていることを見い出した。JNK抑制による大動脈瘤治療の可能性が示唆された。本研究は、大動脈瘤壁における刺激応答機序を分子生物学的に解明し、大動脈瘤退縮療法の開発をめざすものである。我々は、ヒト大動脈瘤壁において細胞内シグナル伝達経路の一つであるc-Jun N-terminal kinase(JNK)が顕著に活性化していることを見い出した(平成12.13年度奨励研究(A)12770651)。さらに平成14年度に、大動脈瘤壁の構成細胞である血管平滑筋細胞(VSMC)と炎症細胞(マクロファージ)においてJNKを特異的に抑制することによってMatrix metalloproteinase(MMP)-9の分泌が顕著に抑制されることを示した。[平成15年度の結果]培養VSMCにおいてJNKを特異的に抑制すると、MMP-9の活性化因子(MMP-2、IL-1α、iNOS、リポカリン2)の発現が蛋白レベルで抑制された。一方VSMCにおいてJNKを特異的に活性化すると、MMP抑制因子(TIMP-3)とIII型コラーゲンおよびコラーゲン生合成酵素群(プロリン水酸化酵素、リジン水酸化酵素、リジン酸化酵素)がmRNAレベルで抑制された。さらに培養ヒト大動脈瘤壁においてJNKを抑制すると、MMP-9活性が著明に抑制され、TIMP-3の発現が回復した。さらに瘤壁のコラーゲン分解は著明に抑制された。[平成15年度のまとめ]JNKは、ヒト大車脈溜壁において細胞外マトリックス代謝のバランスを分解の方向に協調的に制御する主要な因子であることが明らかになった。

我々は、ヒト大動脈瘤壁において細胞内シグナル伝達経路の一つであるc-Jun N-terminal kinase (JNK)が顕著に活性化していることを見い出した(平成12.13年度奨励研究(A)12770651)。さらに平成14、15年度に、JNKがヒト大動脈瘤壁において細胞外マトリックス代謝のバランスを分解の方向に協調的に制御する主要な因子であることを明らかにした。[平成16年度の結果](1)動脈瘤形成予防:マウス腹部大動脈を0.5M CaCl2に暴露し、動脈瘤モデルを作製した。Sham群は生理食塩水で処置した。CaCl2処置後、特異的JNK抑制薬SP600125(CaCl2+SP群)またはvehicle(CaCl2群)を連日投与し、10週後の摘出大動脈を解析した。マウス動脈瘤モデルの.CaCl2群では、大動脈は顕著に拡大し瘤が形成された。CaCl2+SP群ではSham群と同等の大動脈径を示し瘤形成は完全に阻止された。(2)動脈瘤退縮:マウス腹部大動脈CaCl2処置後6週目の瘤形成後から、特異的JNK抑制薬SP600125(SP群)またはvehicle(V群)を連日投与し、CaCl2処置後12週目の摘出大動脈を解析した。SP群の大動脈径はCaCl2処置後6週目よりも顕著に縮小し、かつV群に比べ有意に小さく、JNK抑制薬による動脈瘤の退縮効果が認められた。[平成16年度のまとめ]JNK阻害によるマウス大動脈瘤の形成予防効果のみならず、動脈瘤形成後の退縮効果も実証された。JNKを分子標的とした大動脈瘤治療の可能性が示された。
パターン処理と記号処理に基づく音声・言語・概念の統合的認識・理解に関する研究

本研究では、従来別々に探求されてきた、アルゴリズムや論理に基づく記号処理方式と、距離尺度に基づく感覚的・概念的パターン処理方式の相互の関連性を追及し、組合せ方を探求し、両者を融合することにより、新しい統合的な知能情報処理のパラダイムを形成することを目的とする。その、典型的・代表的例として、音声・言語・概念の統合的理解を目指して、2回の研究会により下記のような具体的研究を行った。1.A^*探索法により、会話音声認識における非決性を一般的に取り扱った(堂下・板倉)2.音声認識における単語予測を対話中の談話目標や話題の解析により行った(新美)3.神経回路モデルにより、パターン情報処理を行う方式を研究した(福島)4.情報理論的に音声情報源をモデル化し、認識系を設計した(中川)5.超高速のLRパージングアルゴリズムを、先祖表を用いて開発した(田中)6.心的モデルに基づいて談話構造を生成した(岡田)7.日本語における計量句の扱いを、分析的に論じた(郡司)8.音声対話過程を、話者間の相互作用としてモデル化した(白井・藤崎)9.音声対話における実世界の状況の依存に性について分析し、処理方式を検討した(安西)10.知識処理の立場から、対話を管理するモデルを提案し、システムを作成した(溝口)11.対話をマルチェージェントシステムとして捉え、分散知識ベースシステムの立場から分析し全体像を捉えた(西田)12.対話コーパスの構築に向けて討議し、すでに開発されているものについて、グループ共通資源として購入した(全員)以上により、記号処理とパターン処理を結合することにより音声対話系に対して、音声・言語・概念を系統的かつ一体的に扱う方式を探求した。
ナノ構造物のフォノン輸送を用いた革新的バイオセンサーの創成

ガラス基板上に電子線リフォグラフィにより作成したナノ構造体に対し、フェムト秒レーザーによって超高周波のフォノンを励起し、伝播したフォノンを別ェムト秒パルスレーザーによって受信するシステムを構築した。構造体として、ナノ薄膜、ナノワイヤ、ナノプレート等を作成した。また数マイクロメートルピッチにおいて、励起したフォノンを検出することのできる顕微鏡システムを確立し、ナノ構造体におけるフォノン輸送現象を捉えることに成功した。さらに、このシステムを用いて、抗原抗体反応をリアルタイムにモニタリングすることのできる新たなバイオセンサーの概念を構築した。ガラス基板上にナノ構造物を作成し、極短パルス光により構造物間あるいは構造物から蛋白質を介する超高周波のフォノン輸送現象を検出し、この現象を利用したバイオセンサーの開発を目指して研究をスタートした。まず光学系を構築した。ナノ構造物の所望の位置にレーザー光を集束させるため、これまでピコ秒超音波法において開発してきた光学系を顕微鏡として改良した。これにより、30nmのナノプレート上にフォノンを励起することができた。つづいて、ナノ構造物を電子線リソグラフィー法により作成した。ガラス基板上に5nmのCrと25nmAuを成膜し、電子線によりパターンを作成してナノプレート構造体を作成した。そして、これに対してフォノン計測を行い、特徴的な振動パターンを得ることに成功した。さらに、ガラス基板上に一つのサイズが数μm角のマイクロドット構造体を作成し、一つ構造体においてレセプタ蛋白質を固定化して、マイクロドットから蛋白質を介して輸送されるフォノ強度の信号を検出することにより、抗原抗体反応を数μm角において観測するとことに成功した。さらに、異なるマイクロドット間で異なる抗原抗体反応を検出することにも成功した。これにより大規模多チャンネル化の基盤技術が確立した。石英基板上に数μm角、厚さ30nmのAuナノプレートアレイチップを開発し、個々のナノプレート上に抗原を固定化し、アレイチップ上に標的蛋白質を含む検体溶液をフローするシステムを開発した。石英基板の裏側から極短パルス光を照射して、ナノプレートを一つ一つ加熱してフォノンを励起し、検出用のパルス光によりプレート内に存在するフォノン検出するシステムである。プレートから固定化蛋白質および結合標的蛋白質を介してフォノンが輸送される現象をモニタリングすることにより、標的蛋白質を検出する原理である。理論計算も行い、フォノン輸送の応答が標的蛋白質の厚さの変化とともに特徴的な変化を示すことを見出し、実際に、実験においてもこれを再現することに成功した。この新しいバイオセンサーを用いて、前立腺癌のマーカー蛋白質の検出を試みた。検出感度は疾患診断レベルに達していたが、フロージのベースラインの安定性に課題を残した。また、ナノブリッジ内を伝播するガイド波の励起と検出を試みた。ガイド波のモード特定にはいたらなかったが、予想通りのフォノ輸送波形が得られていることを確認した。色収差の無い150倍の対物レンズを用い、また、ミラーレンズ機構を取り入れて、超高速フォノン輸送現象を局所的に観測することのできるシステムをほぼ確立することができた。ナノプレートアレイの開発およびフォノン輸送現象の実験的理論的確認にも成功し、実際のバイオマーカーの検出にも至っている。以上より、順調に研究開発が遂行できている。フェムト秒パルスレーザーを用いて、ポンプ・プローブ超高速フォノン輸送計測を行うための光学システムを構築した。顕微鏡機能を融合し、2μm程度の領域にポンプ光を照射し、別の局所領域にプローブ光を照射して、ポンプ光から輸送されるフォノンを計測することができるシステムとした。ミラー制御により、プローブ光の検出位置を視野内で移動させることができるシステムである。電子線リソグラフィにより、石英ガラス基板上に、特殊なナノワイヤーパターンを作成し、このパターンに沿って伝搬するフォノンモードを観測することに成功した。また、石英ガラス基板上に、電子線リソグラフィにより、数千個のナノプレートを作成し、プレート上側に溶液層を接触させ、個々のプレート内においてフォノンを励起し、それが溶液層へ輸送される過程を観測する実験を行うことに成功した。そして、ナノプレート上に固定化したレセプタによって、溶液層中の標的タンパク質を補足した。この過程を、フォノン輸送現象への影響として捉えることに成功した。さらに、フォノン輸送現象に対する理論解析を行い、タンパク質を介してフォノンのエネルギが溶液側へ輸送される現象の基本的な理解を可能とするモデルを構築した。また、こういった輸送現象が、近接するナノプレート間において独立に発生することを実験的に確認し、プレートごとに異なるレセプタを固定化して、多チャンネル計測を行うことにも成功した。予定通り、光学系を構築することの成功した。また、基板上に電子線リフォグラフィーによりナノ構造物を作成する際の条件出しを行い、実際に幾つかのパターンを形成することに成功した。そして、構築した光学系により、ナノ構造体におけるフォノン輸送信号を捉えることに成功した。

さらには、マイクロドット単位で抗原抗体反応をフォノン輸送を用いてモニタリングすることに成功し、大規模多チャンネル化の基礎を確立した。以上のように、順調に研究が遂行してる。フォノン輸送現象のより深い理解により、さらに感度と安定性を向上させることが可能と思われる。理論解析をさらに進め、標的ごとのフォノン輸送現象の特徴を確認して、測定条件を最適化してゆく。28年度が最終年度であるため、記入しない。材料力学構造体のサイズが現象し、レーザー光の集光率を上げて行くと色収差の問題が発生するため、色収差のない対物レンズと光学系の構築が必要となる。また、複数の構造体に対するフォノ計測を行うためには、集光位置をスキャンする必要性が出てくるため、ガルバノ・リレーミラー構造を採用し、さらに光学系をブラッシュアップする。さらに、フォノ輸送の理論解析を行い、計測に適した実験条件を見出す。一部光学部品が予定価格より安価であった。薬品に充てる。
蛋白質の時間分解構造揺らぎと高速高次構造変化

本研究で開発してきた時間分解熱力学量測定手法やその他の新しく開発した手法を用いて、種々の蛋白質の関与する反応に関して以下のような成果を得てきた。ミオグロビンを光励起した後の蛋白質ダイナミクスについて、エネルギーの放出と蛋白質構造変化のダイナミクスを明らかにした。観測されたエネルギーや体積変化の分子論的解釈を行うため、1アミノ酸残基置換ミュータントを作成し、蛋白の動くエネルギー曲面を決めた。リガンドの放出される機構が、中間体の揺らぎの増大のためであることを熱力学量から明らかにした。また、Xeの圧力依存性を調べることで、解離したリガンドの存在する場所とXeトラップサイトとの関係を明らかにし、放出経路を決定することに成功した。蛸のロドプシン反応に適用し、エネルギーや分子体積の観点でそのダイナミクスを検討し直した。その結果、これまで過渡吸収で捉えられていた中間体以外に、新しい過程が発見された。更に、各中間体のエンタルピー変化と体積変化を、反応が起こる条件下で時間分解測定することに成功した。これは室温で実際に反応している最中に蛋白質がどのようなエネルギー曲面の上を動いているかをはじめて明らかにしたものである。またPhotoactive Yellow Protein(PYP)という光受容蛋白質の光反応に対して本手法を適用した結果、数ナノ秒で生成する中間体における蛋白構造の「緩み」に対して新たな知見を得た。機能する上で中間体として揺らぎの大きなやわらかい構造をとる特徴を見出したといえる。更に、蛋白質の拡散係数(D)が、反応とともに如何に変化するかを計測できる手法を開発することに成功した。この手法を、チトクロムcという電子移動にかかわる蛋白質の、折りたたみ反応を明らかにするために用い、初めて蛋白質折りたたみ反応における分子間相互作用の時間分解研究が可能となった。蛋白質の過渡種ダイナミクスと、反応中間体蛋白質の構造の揺らぎの相関を知ることは非常に重要である。ここでは、幅広い時間スケールでエネルギーと高次の構造変化を追跡し、生体分子の動的landscapeを描くことを目標とした。まず、本年度は、システム構成に力を注ぎ、僅かの構造変化も検出可能なシステムを作り上げた。また、本手法をミオグロビン分子に適用した。その結果、40年にわたる過渡吸収やラマン分光研究でも観測されたことの無いダイナミクスがはじめて見られ、新しい展開を生み出すことができた。この信号を定量的に解析することで、光で切れた一酸化炭素(CO)は初め蛋白内にトラップされており・そのトラップサイトは2つあること、蛋白質から抜け出るのに室温で700nsかかること、COが切れた瞬間に蛋白質は約5ml/molの体積収縮があること、COが蛋白質から出ると15ml/molの膨張になることなどが明らかとなった。また反応軸に沿ったエネルギー準位を実験的に描くことに初めて成功した。更にPYPという光受容蛋白質に対し、本手法を適用した。この光サイクルの第一過程におけるエンタルピー変化・体積変化を測定することに成功した。この結果は、最近行われた時間分解X線構造解析の結果と大きく異なっており、蛋白質の構造変化は溶液中と結晶中ではかなり異なっていることが示された。また拡散定数や熱膨張係数の時間変化を観測することにも成功し、この変化から、やはり蛋白構造のやわらかさについての知見が得られた。幅広い時間スケールでエネルギーと高次の構造変化を追跡し、生体分子の動的landscapeを描くことを目標とした。今年はまず、ヘテロダイン過渡回折格子(TG)システムを構築した。

このシステムでは、透過型回折格子を用いてポンプ光とプローブ光を分割し、それを凹面鏡を用いて試料中に集光することで、TG信号とlocal oscillator(LO)を作り出すという原理に基づいた。ポンプ光にYAGレーザーからの紫外光、プローブ光に半導体レーザーからの赤外光を用い、赤外の感度のある検出器を用いることで、これまでのホモダイン検出に比べて約100倍以上高感度のTGシステムを完成させた。このシステムの性能評価を行うため、光励起後熱を発生する試料を用いて、その長時間安定性と時間分解能を検討し、数時間経過してもLO光と信号光の位相が10分の1波長もずれないことを確認した。またその時間分解能は10ナノ秒以上であり、種々の分子ダイナミクスを研究する上で、十分な性能を持っていることがわかった。このシステムを用いて、光合成反応中心の蛋白質ダイナミクスを調べたところ、エネルギーの放出過程と共に構造変化を表すダイナミクスを検出することができた。また、ミオグロビンからのリガンド放出過程を調べるため、Xe存在下で放出ダイナミクスを検討した。この結果、Xeトラッピングサイトがリガンド放出経路に関係していることを室温溶液中で初めて明らかにできた。蛋白質の構造揺らぎや反応を理解するためには、時間分解でエネルギーや揺らぎの情報を得なくてはならない。蛋白質の反応を物理化学的に研究するための、新しい検出手法の開発を行い、以下のような結果を得た。1.光子エネルギーを吸収した蛋白質が、そのエネルギーを溶媒へ放出する過程は、光励起蛋白質の基本的な過程であるが、時間分解での観測は困難であった。この問題に対して、ミオグロビンをフェムト秒パルスで光励起した後、ピコ秒での熱放出を検出することに成功して、エネルギーがまず蛋白質部分へ流れ、それから溶媒へ移っていっていることを示す実験的証拠を得た。2.蛋白質の拡散係数(D)が、反応とともに如何に変化するかを計測できる手法を開発することに成功した。この手法を、チトクロムcという電子移動にかかわる蛋白質の、折りたたみ反応を明らかにするために用いた。折りたたみ反応が起こるときに観測される過渡回折格子信号を解析したところ、蛋白質の構造変化に従ってDが時間変化しているという証拠が得られた。これにより、初めて蛋白質折りたたみ反応における分子間相互作用の時間分解研究が可能となった。3.昨年度構築したヘテロダイン過渡回折格子(TG)システムを用いて、光合成たんぱく質の構造変化を検出するための試みを行った。過渡吸収ダイナミクスに対応する信号がヘテロダイン過渡回折格子信号にも現れた。これ以外にも、構造変化に対応すると考えられる、屈折率変化が観測され、より詳しい解析により、電荷分離が起こった後の構造変化と揺らぎに関する情報を引き出す予定である。4.ATPは生命反応のエネルギー通貨であり多くの蛋白質反応に関与する。ATPの関与する蛋白質反応を時間分解熱力学量の観点から研究するために、まず光でATPを作り出すことのできる、ケージドATP光反応を調べ、徐々にATPが遊離する過程を、拡散係数の時間変化として検出することに成功した。
網膜色素上皮細胞におけるケモカイン産生に対するα2刺激薬の効果

網膜色素上皮細胞においてADR-α2 mRNAの発現が認められた。VEGF mRNA及び蛋白質の発現はIL-1β刺激で増加し、クロニジンはその発現を有意に抑制した。その作用機序はp38MAPKとMEK1/2シウナル伝達系を介して抑制していることを明らかにした。Clonidineは脈絡膜新生血管膜あるいは血管新生を生じる、一部の眼疾患において有効である可能性が示唆された。目的:血管内皮細胞増殖因子(VEGF)は眼内血管新生において最も重要な因子であるが、近年、VEGFとα2-アドレナリン受容体との関係が報告されている。そこで我々はVEGF産生能を有し、加齢性黄斑変性などの眼底疾患に深く関係している網膜色素上皮細胞を用いてVEGF発現に対するα2アゴニストの影響を検討した。方法:人網膜色素上皮細胞(ARPE-19)を60分間無血清状態にしてIL-1β(2ng/ml)で刺激した。クロニジン塩酸塩はIL-1βで刺激する30分前に培地に加えた。Total RNAはIL-1β刺激6時間後に抽出し、培養上清はIL-1β刺激24時間後に採集してReal-Time PCRとELISA法でVEGFの発現変化を解析した。また、クロニジン投与30分前に情報伝達酵素活性抑制剤を添加し、その影響を調べた。結果:VEGF mRNA及び蛋白質の発現はIL-1β刺激で有意に増加し、クロニジンはその発現を用量依存的に抑制した。また、IL-1β刺激によるVEGFの発現がp38AMPKとMEK1/2抑制剤によって抑制された。結論:clonidineは網膜色素上皮細胞でのIL-1βによるVEGFの誘導発現をp38MAPKとMEK1/2シウナル伝達系を介して抑制したと考える。Clonidineは脈絡膜新生血管膜あるいは血管新生を生じる、一部の眼疾患において効果がある可能性が示唆された。目的: α2-アドレナリン受容体刺激薬、clonidineが網膜色素上皮細胞でIL-1β刺激によって産生される血管内皮細胞増殖因子(VEGF)に与える影響を調べた。方法:人網膜色素上皮細胞(ARPE-19)を60分間無血清状熊にしてIL-1β(2ng/ml)で刺激した。また、クロニジン投与30分前に伝達経路の酵素抑制剤を添加してその影響も調べた。結果と結論:網膜色素上皮細胞においてADR-α2mRNAの発現が認められた。また、その作用機序はp38MAPKとMEK1/2シウナル伝達系を介して抑制していた。clonidineは脈絡膜新生血管膜あるいは血管新生を生じる、一部の眼疾患において有効である可能性が示唆された。
液体－液体界面で細胞の運命を制御する技術

Stem Cellなどを用いた研究により、液ー液界面は、単なる液体の界面ではなく、自発形成されるタンパク質ナノシートと細胞の間の力学的相互作用が細胞の成長や分化に大きな影響を与えていることを解明する。従来は、様々な固体基板上で細胞培養を行ってきたため、固体基板からの影響が不可避であった。一方、本研究は、特定の固体基板の影響を全く受けることがなく、純生体物質からなる人工細胞外マトリックスによる細胞研究ができる。