hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
後天性結合織疾患におけるコラーゲン3分子間架橋(HHL)形成異常の制御機構

Histidinohydroxylisinonorleucine(HHL)はI型コラーゲンの分子間架橋の1つで,3分子間架橋を架橋する最終産物と考えられている.我々は微量皮膚サンプル中のHHLおよびhydroxyprolineを同時に測定できるシステムを開発し,I型コラーゲン1分子当たりのHHL量を求めることを可能にした.本研究期間に,1)全身性強皮症患者の前腕硬化部皮膚では対照とした正常人の前腕に比べてHHLが約2倍(0.33±0.03 vs 0.15±0.04,P<0.001)に増加していること,2)限局性強皮症の1病型であるモルフェア患者においても,硬化病変部は周囲の正常部位に比べて有意(0.36±0.09 vs 0.28±0.10,P<0.01)にHHL量が増加していることを明らかにした.しかし,モルフェアにおいては硬化部HHL量の変化と罹病期間あるいは組織学的変化の程度との間に相関はなかった.これらの結果は,全身性および限局性強皮症の硬化性線維化病変におけるコラーゲンの質的変化を初めて指摘した研究論文である.これら2疾患の硬化性病変が形成される機序との関連において,我々はHHLの増加がコラーゲン線維間により強固な架橋を付与し,そのために蓄積したコラーゲンが分解されにくくなっているのではないかと考えている.病的結合織疾患におけるコラーゲン代謝は,その合成と分解の両面から検討必要がある.しかしながら,HHL形成の制御機構は全く不明と言わざるを得ない.現在,三次元培養系真皮モデルを用い,HHL形成に関与する生理的因子(酸素,血清濃度),増殖因子,化学物質を検討中である.予備的実験では,生理的因子(酸素,血清濃度)はHHLに大きな変化を与えないようである.以上の結果から,HHL形成には酸素濃度が重要であることが推定された.臨床的に低酸素,低栄養条件は肉芽形成の乏しい阻血性性皮膚潰瘍の病態にも相当することから,今回の実験結果は阻血性皮膚潰瘍の難治性を説明しうるものと考えた.今後,阻血再灌流の実験系でのこれらの遺伝子発現,HHL形成料を検討する予定である.Histidinohydroxylisinonorleucine(HHL)はI型コラーゲンの分子間架橋の1つで,3分子間架橋を架橋する最終産物と考えられている.我々は微量皮膚サンプル中のHHLおよびhydroxyprolineを同時に測定できるシステムを開発し,I型コラーゲン1分子当たりのHHL量を求めることを可能にした.本研究期間に,1)全身性強皮症患者の前腕硬化部皮膚では対照とした正常人の前腕に比べてHHLが約2倍(0.33±0.03 vs 0.15±0.04,P<0.001)に増加していること,2)限局性強皮症の1病型であるモルフェア患者においても,硬化病変部は周囲の正常部位に比べて有意(0.36±0.09 vs 0.28±0.10,P<0.01)にHHL量が増加していることを明らかにした.しかし,モルフェアにおいては硬化部HHL量の変化と罹病期間あるいは組織学的変化の程度との間に相関はなかった.これらの結果は,全身性および限局性強皮症の硬化性線維化病変におけるコラーゲンの質的変化を初めて指摘した研究論文である.これら2疾患の硬化性病変が形成される機序との関連において,我々はHHLの増加がコラーゲン線維間により強固な架橋を付与し,そのために蓄積したコラーゲンが分解されにくくなっているのではないかと考えている.病的結合織疾患におけるコラーゲン代謝は,その合成と分解の両面から検討必要がある.しかしながら,HHL形成の制御機構は全く不明と言わざるを得ない.現在,三次元培養系真皮モデルを用い,HHL形成に関与する生理的因子(酸素,血清濃度),増殖因子,化学物質を検討中である.予備的実験では,生理的因子(酸素,血清濃度)はHHLに大きな変化を与えないようである.Histidinohydroxylisinonorleucine(HHL)はI型コラ-ゲンの3分子間架橋である。前年度は全身性強皮症患者硬化部皮膚ではHHLが有意に増加していることを明らかにした.本年度は限局性強皮症の1病型であるモルフェア患者の硬化性病変部におけるHHL量を,同一患者の周囲正常部位と合わせて測定し,検討した.対象はモルフェア患者3名,汎発生モルフェア患者2名の計5名で,皮膚は硬化部および硬化部から約12cm離れた周囲正常部から6mmパンチで採取した.周囲正常部位のHHL量はコラーゲン1分子あたり0.28±0.10であったのに対して,硬化部では0.36±0.09と有意に増加していた(P<0.01).しかし,硬化部HHL量の変化と罹病期間に相関はなかった.全身性および限局性強皮症の検討結果から,これらの疾患における硬化性病変の形成に,HHLの増加が関与していることが明らかとなった.病的硬化部のコラーゲンの質的変化を我々が最初に報告した.硬化部の光顕レベルの観察では,コラーゲン束が均質膨化し,電顕レベルではコラーゲン線維の大小不同が認められる.HHLの増加がコラ-ゲン線維を相互に架橋することによって,よりコンパクトな線維束が形成されると我々は考えている.病的結合織疾患におけるコラーゲン代謝は,その合成と分解の両面から検討必要がある.

HHLは成熟型架橋と呼ばれ,コラーゲンに安定性に付与しており,その増加はコラーゲン分解抵抗性をもたらすと推定される.しかしながら,HHL形成の制御機構は不明である.現在,三次元培養系真皮モデルを用い,HHL形成に関与する生理的因子(酸素,血清濃度),増殖因子,化学物質を検討中である.
連続写真の観察に基づいて運動経過を把握する能力に関する研究

鉄棒運動の技を視覚的に提示した場合、客観的な運動経過は観察者にどの程度把握されるのかを明らかにする目的で、小3と中1の被験者にコマ数の多いもの、少ないもの、専門家がコマ選びをしたものという3種類の連続写真を提示し、記憶した運動経過を紙人形の操作によって再生させる実験を行った。その結果、以下のことが明らかになった。(1)コマ数の多寡は再生課題の得点に有意な影響を与えない。(2)専門家によるコマ選びも、機械的コマ割りと比較して再生課題の得点に有意な影響を与えなかった。(3)分散分析で、学年×群の交互作用が認められなかったことから、被験者の年齢は(1)と(2)の要因に対して有意な影響を与えなかった。本研究の目的は、実技教科書に掲載されている連続写真のコマ数の多寡やコマ割りの仕方などが運動経過を把握する能力に与える影響について検討し、どのような連続写真を掲載すれば学習者が理解し易いかを判断するための基礎資料を提供することである。申請者らは平成21年度までに、小1から高1までの一般児童・生徒の協力を得て、鉄棒運動の連続写真1(機械的なコマ割りによるコマ数の多い連続写真)、連続写真2(同じくコマ数の少ない連続写真)と動画映像の識別課題を行わせ、連続写真のコマ数は多い方が有効であることを明らかにした(野田ほか, 2008)。また、小3と中1の一般児童・生徒を被験者として同じ技を連続写真3(体操競技の専門家が初心者に運動経過を把握させるために最適だと考えるコマを選んで作成した連続写真)と動画映像という2種類の提示方法で観察させ、記憶した技の運動経過を紙人形の操作によって再現させる実験を行った。その結果、課題の平均得点は小3の場合には動画映像を提示した群が、連続写真を提示した群に比べて有意に高かったが、中1においては有意差が認められなかった(野田ほか, 2009)。本研究では、小3と中1に連続写真123を観察させ、記憶した運動経過を紙人形の操作によって再現させることによって、1コマ数の多寡は再生課題の得点にどのような影響を与えるか、2専門家のコマ選びは機械的コマ割りと比較して再生課題の得点にどのような影響を与えるか、3被験者の年齢は1と2の要因についてどのような影響を与えるか、を明らかにする。実験の結果、1コマ数の多寡は再生課題の得点に有意な影響を与えないこと、2専門家によるコマ選びも、機械的コマ割りとの比較で有意な影響を与えないこと、3学年×群の交互作用が認められなかったことから、被験者の年齢は1と2の要因に対して有意な影響を与えないことが明らかになった。小3と中1の被験者を機械的なコマ割りによるコマ数の多い連続写真を観察するA群、同じくコマ数の少ない連続写真を観察するB群、専門家が初心者に運動経過を把握させるために最適だと考えるコマを選んで作成した連続写真を観察させるC群に分けた。観察した運動経過を紙人形の操作によって再現させることによって、1コマ数の多寡は再生課題の得点にどのような影響を与えるか、2専門家のコマ選びは機械的コマ割りと比較して再生課題の得点にどのような影響を与えるか、3被験者の年齢は1と2の要因についてどのような影響を与えるか、の3点を明らかにすることを目的とした。結果は以下の通りである。(1)コマ数の多寡は、再生課題の得点に有意な影響を与えない。小3、中1ともに機械的コマ割りによるコマ数の少ない連続写真を観察したB群の得点はすべての技で最も低かったが、コマ数の多いA群との有意な差は認められなかった。(2)専門家によるコマ選びは、機械的コマ割りと比較して再生課題の得点に有意な影響を与えなかった。(3)分散分析の結果、学年×群の交互作用が認められなかったことから、被験者の年齢は1と2の要因に対して有意な影響を与えない。すなわち、1に関しては、小3でも中1でも等しく有意な差がないと言える。また、2に関しても同様である。このことから、実技教科書に掲載する連続写真のコマ数は学年が高くなるに従って多くする必要はなく、可能ならば当該の運動指導に習熟した専門家が学習者に運動経過の概略を把握させることが容易になるよう意図して選んだ7個前後のコマから作成するのが良いと考えられる。

本研究の目的は、実技教科書に掲載されている連続写真のコマ数の多寡やコマ割りの仕方などが運動経過を把握する能力に与える影響について詳細に検討し、どのような連続写真を掲載すれば学習者が最も理解し易いかを判断するための基礎資料を提供することである。申請者らは平成21年度までに、小1から高1までの体操競技経験のない一般児童・生徒360名の協力を得て、鉄棒運動の技の連続写真(1)(機械的なコマ割りによるコマ数の多い連続写真)、連続写真(2)(機械的なコマ割りによるコマ数の少ない連続写真)と動画映像の識別課題を行わせ、連続写真のコマ数は多い方が有効であることを明らかにした(野田ほか, 2008)。また、小3と中1の一般児童・生徒124名を被験者として、同じ技を連続写真(3)(体操競技の専門家が初心者に運動経過を把握させるために最適だと考えるコマを選んで作成した連続写真)と動画映像という2種類の提示方法で観察させ、記憶した技の運動経過を紙人形の操作によって再現させる実験(図4)を行った。その結果、課題の平均得点は小3の場合には動画映像を提示した群が、連続写真を提示した群に比べて有意に高かったが、中1においては有意差が認められなかった(野田ほか, 2009)。本研究では、小3と中1に連続写真(1)(2)(3)を観察させ、記憶した運動経過を紙人形の操作によって再現させることによって、以下の3点を明らかにする計画である。(1)コマ数の多寡は、再生課題の得点にどのような影響を与えるか。(2)専門家のコマ選びは、機械的コマ割りと比較して再生課題の得点にどのような影響を与えるか。(3)被験者の年齢は、(1)と(2)の要因についてどのような影響を与えるか。平成23年度は、以上の計画を滞りなく推進するために実験機器の整備と被験者の選定を行い、児童・生徒が所属する小中学校の協力を取り付ける。実験は、2012年6月1日から10月18日までの間に、被験者が所属する学校で準備された実験室(空き教室、同窓会室)に1名ずつ入室させて行った。各群の得点平均値に統計学的な有意差があるかどうかを検定するため、被験者の年齢(学年)×連続写真のコマ選びの違い(群)×技の運動構造の複雑さ(技)を独立変数とする3要因分散分析(混合計画)を行った。その結果、1)コマ数の多寡は再生課題の得点に有意な影響を与えないことが明らかになった。2)専門家によるコマ選びも、機械的コマ割りと比較して再生課題の得点に有意な影響を与えなかった。3)分散分析の結果、学年×群の交互作用が認められなかったことから、被験者の年齢は1)と2)の要因に対して有意な影響を与えないことが明らかになった。研究成果を平成25年3月27日に筑波大学で開催された第26回日本スポーツ運動学会で発表した。被験者は以下の通り確保した。各校とも学校長に依頼し、中1については協力を取り付けた。実験方法や対象について実験補助者に説明に行き、現在、実験の実施期日について調整中である。小3については、再度連絡を行い、確保できる見込みである。小3のAC群:高知市立横浜小学校の3年生各30名中1のAC群:私立高知学芸中学校の1年生各30名平成25年度は当初の計画通り、研究成果の発表を行う予定である。小3の被験者確保を要請した高知市立横浜小学校には、新年度が始まって間もないことから再度の要請を控えていたが、そろそろ連絡を入れることにする。これまでの研究の経緯から推察すると、問題なく確保できる見込みである。両校の調査時期が重なるかどうか未定で実験機器の選定を待っていたが、調整ができそうなため、当初予定の機器を購入する。学会発表のため、旅費として使用する。
Arabidopsis属の他殖性種におけるDNA低メチル化の影響

シロイヌナズナのFWA遺伝子は、野生型では胚乳特異的にインプリンティングされた発現を示す。また、シロイヌナズナの低メチル化変異体では、FWA遺伝子の異所的な発現が見られ、開花遅延を引き起こす。前年度までの研究により、シロイヌナズナの近縁種では、転写開始点上流のDNAのメチル化レベルが、FWA遺伝子の発現制御に関わっている可能性が示唆された。そこで、2本鎖RNAを発現するヘアピンコンストラクトを用いて、人工的にDNAのメチル化を導入することで、この可能性について検証した。A.lyrataでは、転写開始点上流領域のDNAのメチル化がFWAのサイレンシングに重要な働きをしていることが分かった。一方、シロイヌナズナでは、転写開始点の上流及び下流領域のDNAのメチル化が、FWAのサイレンシングに関与していることを示した。以上の結果から、シロイヌナズナ特異的な重複構造の形成によって、制御領域が広がった可能性が考えられた。今までの研究より、シロイヌナズナのFWAのサイレンシングは他の近縁種よりも安定している可能性が示唆されており(Fujimoto et al.2008)、シロイヌナズナ特異的な制御領域の広がりが、シロイヌナズナのFWAのサイレンシングの安定性をもたらしているものと考えた。A.lyrataのFWAの過剰発現形質転換体では、開花遅延が見られなかった。この結果から、A.lyrataのFWAは、シロイヌナズナとは異なり、開花に影響を与えないことが明らかとなった。以上の結果より、シロイヌナズナにおいては、FWAのサイレンシング解除による開花遅延を抑制する為に、より安定的なサイレンシング機構をもたらす、転写開始点付近の重複構造が選抜された可能性が考えられた。この遺伝子のプロモーター領域には、レトロトランスポゾンSINEと似た配列が重複した構造を持ち、この領域のDNAのメチル化が、遺伝子の発現を制御していることが知られていた。しかし、この領域には、DNAのメチル化のターゲットとなり得るSINE配列とタンデムリピートの両方が存在するため、SINE配列がターゲットである可能性と、SINE配列そのものよりはむしろタンデムリピートが重要である可能性については、未解明のままであった。本研究では、シロイヌナズナの近縁種のFWA遺伝子を単離し、遺伝子構造を決定した。その結果、SINE配列は全ての種で保存されていたのに対して、タンデムリピートはそれぞれの種で特異的な構造をしていた。このことから、SINEの挿入は種分化前に起こり、タンデムリピートの形成は、種分化後それぞれの種で独立に生じたことが分かった。また、タンデムリピートは、インプリンティング、栄養組織でのサイレンシング、DNAのメチル化のいずれにおいても必須ではないことを示した。以上から、SINE配列そのものがインプリンティング、栄養組織のサイレンシング、DNAのメチル化に重要であることが示唆された。前年度、FWAのプロモーター領域に見られるSINE配列は、近縁種間で保存されているが、その重複構造は種間で異なることを明らかとした。また、この外来遺伝子SINEの挿入を引き金に、FWA遺伝子がインプリンティング機構を獲得した可能性を示唆した。本研究では、同一種内において、栄養組織におけるFWAの発現レベルが異なることを明らかとした。Arabidopsishalleri ssp.gemmiferaのある系統では、系統間でFWAのSINE近傍配列が全く同じであるにもかかわらず、DNAのメチル化レベルやFWAの発現レベルに差が見られた。このことから、FWAのエピジェネティックな発現制御が何らかの環境変化等の刺激によって変化する可能性が示唆された。この可能性を示唆する結果として、シロイヌナズナと近縁種との種間雑種において、幾つかのアリルにおいて、FWAの発現レベルが上昇することを見いだした。このFWAの発現上昇は、プロモーター領域において、DNAのメチル化程度が低いもしくは、重複構造を持だないアリルで見られる傾向にあり、元々のFWA遺伝子のプロモーター領域のDNAのメチル化レベルに依存している可能性が考えられた。以上から、FWAの発現がメタステイブルな制御を受けている可能性が示唆された。

今までの研究より、シロイヌナズナのFWAのサイレンシングは他の近縁種よりも安定している可能性が示唆されており(Fujimoto et al.2008)、シロイヌナズナ特異的な制御領域の広がりが、シロイヌナズナのFWAのサイレンシングの安定性をもたらしているものと考えた。A.lyrataのFWAの過剰発現形質転換体では、開花遅延が見られなかった。この結果から、A.lyrataのFWAは、シロイヌナズナとは異なり、開花に影響を与えないことが明らかとなった。以上の結果より、シロイヌナズナにおいては、FWAのサイレンシング解除による開花遅延を抑制する為に、より安定的なサイレンシング機構をもたらす、転写開始点付近の重複構造が選抜された可能性が考えられた。
高速液体クロマトグラフィー用チタニア系充填剤の試作研究

1.非修飾型チタニア粒子の製造と吸着特性の評価:テトライソプロポキシチタンを硝酸で加水分解して得たオルトチタン酸を出発原料として、ゾル-ゲル法でチタニア粒子を製造する方法を確立した。本粒子はリン酸化合物を特異的に強く吸着することから、多数のリン酸関連化合物を用いてそれらの吸着挙動を調べた結果、強い吸着には少なくとも二つのリン酸基が必要であり、エステル体の場合には置換基の種類がチタニアへの吸着性に影響することが示された。また、このようなチタニアの独得の吸着特性は、生体膜の構成成分であるリン脂質の簡便な精製に有用であることが分かった。2.リン酸化タンパク質解析システムの構築と実用化:チタニアがリン酸化合物を特異的に吸着するという我々の知見に基づき、膜情報伝達に伴って起こるタンパク質のリン酸化を解析するための基本システムの構築を試みた。先ず、リン酸化タンパク質を酵素で限定加水分解し、生じたリン酸化ペプチドを選択的に捕集後、その一次配列を解析するストラテジーを立てた。即ち、リン酸化ペプチドは市販されていないため、KemptideとMalantideをcGMP依存性Cキナーゼでリン酸化後、これをHPLCで精製し、それぞれ1残基がリン酸化されたリン酸化ペプチドを得た。3.化学修飾型チタニア粒子の製造と分離吸着特性の評価:チタニア粒子にトリエトキシオクタデシルシランを反応させてオクタデシルチタニア(ODT)粒子を調整した。ODT粒子はシリカゲルに同様の化学修飾を施したODSと比較した場合、酸性並びに塩基性領域での安定性が格段に向上しており、pH12の溶離液を約280時間連続通液しても理論段数とピーク形状に変化を与えなかった。従って、ODTカラムは従来ODSカラムでは実現できなかった、塩基性化合物の逆相分離に適用できることがアニリン誘導体とフェニルアルキルアミン誘導体のpH12における分離で立証された。1.チタニア微粒子の工業的試作と分離特性の評価:オルトチタン酸を出発原料としてチタニア粒子の製造法を種々検討した。ヒドロキシアパタイト真球粒子の製造に用いられるスプレードライヤー法、ならびにシリカゲル粒子の製造などに一般に利用されるゾル-ゲル法を適用し比較検討した結果、後者によってのみ真球のチタニア微粒子が得られることが判明した。ゾル-ゲル法で得られたチタニア粒子は多孔性であり、比表面積はシリカゲルの約10分の1であった。この粒子を順相HPLCの固定相充填剤とした場合、シリカゲル系充填剤では分離が困難なクレゾールやニトロアニリンのo^-、m^-、p^-各異性体が良好に分離できた。2.化学結合型チタニア充填剤の試作研究:化学結合型チタニア充填剤の製造法を種々検討の結果、化学結合型シリカゲル充填剤の製造法と同様の手法が使用できることが判明した。また、こうして合成したオクタデシルチタニア(ODT)は、pH212の溶離液を約300時間送液した後も分離特性(理論段数、キャパシティーファクター)にそれ程変化を与えず、オクタデシルシリカ(ODS)と比較して化学的安定性において格段に優れた結果を与えた。さらに、ODTは基本的には逆相分配型の保持を与えることが確認できた。3.リン酸化タンパク質解析システムの構築:有機リン酸化合物を陰イオン交換クロマトグラフィーで分離後にオンラインで加水分解し、遊離したリン酸イオンをリンモリブデン酸反応により選択的に検出する条件を確立した。さらに、この系の上流に有機リン酸化合物を選択的に保持するチタニアカラムを連結することにより、有機リン酸化合物分析計の開発に初めて成功した。

従って、ODTカラムは従来ODSカラムでは実現できなかった、塩基性化合物の逆相分離に適用できることがアニリン誘導体とフェニルアルキルアミン誘導体のpH12における分離で立証された。
咀嚼が脳梗塞後遺障害のリハビリテーションに果たす役割

【目的】本研究は、飼料飼育形態の変更による脳梗塞モデルラットの感覚運動機能、学習・記憶機能の回復過程に及ぼす影響について検討することを前提に、安定したモデル作成を目的とした。【方法】実験動物には8週齢のWistar系雄性ラットを用いた。手術方法はLongaら作製方法に従い、脳梗塞モデルラットを作製した。術後2週目に固形飼料を給餌するMCAo固形群と、液体飼料を給餌するMCAo液体群に分け、さらに偽手術後に固形飼料を給餌するSham固形群の3群を設定し、以下の検討を行った。(1)体重測定および感覚運動機能評価体重測定および感覚運動評価は、飼料変更後,1週間隔で28日目まで行なった。感覚運動評価にはLimb Placement Test (LPT)を用いた。(3)脳の梗塞部体積の測定TTC染色において,脳梗塞体積にMCAO両群間に有意差が認められなかったことから,永久脳梗塞モデルラットの作製に差はなかったことが示された.本研究の結果から、咬合・咀嚼が脳梗塞後の学習機能障害の回復に及ぼす影響を検討できる実験系の構築が可能であり、また、咬合・咀嚼が脳梗塞後の学習機能障害の回復に有効であることが示唆された。【目的】本研究は、飼料飼育形態の変更による脳梗塞モデルラットの感覚運動機能、学習・記憶機能の回復過程に及ぼす影響について検討することを目的とした。感覚運動評価にはLimb Placement Test(LPT)を用いた。(3)脳梗塞の体積評価飼料変更後42日目にラットの脳を摘出し、TTC染色を行い、脳梗塞体積を算出した。【結果と考察】体重変化は、すべての群において体重増加傾向が示された。また、LPTでは、両MCAo群に術後の左側前後肢麻痺が出現し,飼料変更後28日目にはほぼ正常に近いところまで回復が認められ、MCAo両群間に有意な差は認められなかった。MWMでは、獲得試験5日目のThigmotaxisは,MCAo固形群に比して,MCAo液体群で有意に増加することが認められた。Thigmotaxisは壁に触れ装置内の周辺部をより好んで遊泳する行動パターンを指し、空間的学習機能に関与する尾状核被殻や海馬のCA1ニューロンの障害がThigmotaxisを増加させることが報告されている。本研究の結果から、咬合・咀嚼が脳梗塞後の学習機能障害の回復に有効であることが示唆された。
マルコフ過程論とその生物・物理モデルへの応用

交付申請書に記載した本年度の研究実施計画に基づいて研究を推進し以下で述べる成果を得た。1)集団遺伝学における標準モデルになりつつある測度値拡散モデル-Fleming-Viot過程に年齢要因を付加し、それに基づく定常状態の下で中立遺伝子系図学を展開した。これはEthier(Utah大学)との共同研究である。2)測度値分枝拡散過程(MBD)に移住要因を加えた拡散過程(MBDI)を考察し、次の結果をえた。(i)移住要因はMBDのentrance lawと等価である。(iii)特に、1次元半直線の場合にはMBDIの測度値見本関数は密度をもち、その密度過程が特異係数をもつ確率偏微分方程式に従う。この結果はLi Zeng-Huとの共同研究論文として準備中である。3)統計物理や数理生物に現れる無限次元拡散過程、特に、相互作用のある拡散系を研究し、多様な定常分布の完全な記述およびエルゴード定理を証明した。(Osaka J.Math.vol.29(1992)に発表。)更に、有限系からの近似の問題を追求し、有限のサイズに対応し時間スケールを加速して観測すると、径数が揺動する定常状態が出現することを証明した。この結果はCox(Syracuse大学)、Greven(Gottingen大学)との共同研究である。4)多次元格子空間上のスピン系マルコフモデルに対する流体力学的極限の問題を取扱い興味深い非線型拡散方程式の導出に成功した。(内山:Probab.Th.Rel.Fieldsvol.94に発表予定)5)神経方程式のdouble-pulse解の研究(柳田)や非線型関数解析(高橋)等でも重要な成果を挙げることが出来た。
イネの初期胚をモデルとした細胞分化機構の理解と形態形質改変への利用

本研究はイネの初期胚形成時の細胞分化機構を明らかにする事を目的とする。イネ球状型突然変異体を用いた我々のグループの解析から、イネ胚形成初期の細胞分化に受容体型キナーゼを介した情報伝達が働く事が明らかになった。受容体型キナーゼは細胞間情報伝達の基本的な構成要素であり、胚形成時の細胞分化を誘導する未知シグナルの存在を示唆している。そこで、イネの胚形成時の細胞分化に機能する細胞間の情報伝達の全容を明らかにすべく、既存のイネ球状型突然変異系統との遺伝学的関係性を二重突然変異体の作出により明らかにするとともに、抑圧変異体の単離と解析を行った。本研究はイネの初期胚形成時の細胞分化機構を明らかにする事を目的としている。発生における細胞分化過程は分化を誘導するシグナルの「生成・伝搬・受容・分化を誘導/維持する遺伝子発現」といったシステムの中に存在する。申請者のこれまでの研究で、イネ胚形成初期の細胞分化に受容体型キナーゼを含む複数のキナーゼを介した情報伝達が働く事を明らかにした。本研究ではイネの胚形成時の細胞分化に機能する細胞間の情報伝達を世界に先駆けて明らかにする。また、この細胞分化機構の胚形成後の機能や種を越えた普遍性を検証し、地上部形質改変等の育種学分野での応用も検討する。平成25年度は表現型が不安定なイネ球状型突然変異体の不安定さを逆手に取って、通常致死になる球状型変異系統ではできない実験として、変異ホモ型系統を用いた、セカンドサイトミュータゲネシスを行い、M2種子の収穫を行った。表現型が野生型に復帰する復帰変異体候補をスクリーニングし、複数のリバータント候補を得た。また、同じく球状型突然変異体の表現型解析も行った。シロイヌナズナのオルソログの変異において、原因遺伝子の機能と細胞分裂との関わりが類推されたため、変異型胚の受精後から3回の細胞分裂過程を詳細に観察したところ、特に変異体と野生型胚の間で、変わりがなかった。この事から、当該遺伝子は細胞分裂との直接的な関わりは無いと結論づけた。本研究は、イネの初期胚形成時の細胞分化機構を明らかにすることを目的とする。申請者のこれまでの研究で、イネ胚形成初期の細胞分化に受容体型キナーゼを介した情報伝達が働くことを明らかにした。本研究では、イネの胚形成時の細胞分化に機能する細胞間の情報伝達を世界に先駆けて明らかにする。また、この細胞分化機構の胚形成後の機能や、種を越えた普遍性を検証し、作物の地上部形質改変等の育種学分野での応用も検討する。受容体型キナーゼは細胞間情報伝達の基本的な構成要素であり、胚形成時の細胞分化を誘導するシグナルが存在することを示唆している。また、この細胞分化機構の胚形成後の機能や、種を超えた普遍性を検証し、作物の地上部形質改変等の育種学分野での応用も検討する。今年度は、受容体型キナーゼの突然変異系統と既存の胚形成突然変異体の二重突然変異体を作出し、その表現型を解析した。また、昨年度に引き続き、受容体型キナーゼの突然変異系統のサプレッサー変異体候補の解析を行った。平成25年度に引き続いて平成26年度もo-192系統のサプレッサーならびにエンハンサー系統のスクリーニングを行ってきた。現段階で複数の変異系統候補がとれている。当初の予定では、M2世代のスクリーニングでサプレッサーならびにエンハンサーがはっきりするはずであったが、一部の変異系統候補が予想外に変異体の表現型が可変的で、M3世代における、再検討がどうしても必要になったため、当初計画から遅れている。一方で、表現型がはっきりしている系統については、予定通り実験を進めている。27年度が最終年度であるため、記入しない。

植物分子遺伝学これまでのスクリーニングで得られたエンハンサーおよびサプレッサー候補について、その表現型の詳細な解析を行う。具体的には、胚形成に発現するさまざまな分子マーカーの発現が、親系統であるo-192とどのように異なるのかを詳細に解析する。また、予定通り同定が進んでいるエンハンサーおよびサプレッサー候補については、原因遺伝子の単離を行う。平成27年度の夏の交配によりF1種子を作成する予定である。F2を用いたマッピングを年度内に終了するために、植物育成チャンバーを用いたF1個体の育成する。約3ヶ月でF2種子を得る事が期待出来るため、全てがうめく進めば年度内にマッピングを完了出来る予定である。本年度は、当初の計画通り、リバータントのスクリーニングを始める事ができた。また、球状型胚発生突然変異体の表現型観察も進める事ができた。ただし、実験開始前に考えていた仮説とは異なる結果が得られたので、研究の方向性を修正する必要がある。受容体型キナーゼのリガンドに関する実験はほとんど進捗がなかった。27年度が最終年度であるため、記入しない。平成25年度以降行ってきたo-192変異系統のエンハンサーおよびサプレッサー変異のスクリーニングで、これまでに複数の変異系統候補をえることができた。一方で、一部の変異系統候補はその表現型が不安定であるために、M3世代での再検証がどうしても必要となった。そこで、平成27年度にM3世代で変異型の表現型を解析するための費用を次年度使用とする事とした。(1)表現型が不安定な球状型胚発生突然変異体の原因遺伝子下流で働く遺伝子ネットワークの解明平成2526年度にスクリーニングするサプレッサー変異体の表現型解析を行う。また、平成26年度以降、これら変異体の原因遺伝子をマッピングするための材料が整い次第、サプレッサー変異の原因となった遺伝子を同定する。以上の実験により、受容体型キナーゼの関わる情報伝達経路を構成する新たな因子を研究期間内に見つけ出せるよう準備する。また、当該変異体に類似した別遺伝子座の変異についても、原因遺伝子の単離を行う。ただし、これらの遺伝子が当該変異の関わる情報伝達に直接関わるか否かは単離した遺伝子次第で明らかになるケースとそうでないケースが想定出来る。そこで、平成25年度に構築したイネ初期胚の細胞分化を可視化する遺伝子マーカーを用いて、様々な球状型胚発生突然変異体を分類し、当該変異と関連する変異体を同定する。以上の実験により、イネの初期胚における器官分化を制御する一連の情報伝達を明らかにする。平成27年度の8月にM3世代における変異系統候補の胚を単離する事ができる。そこで、M3世代のハイサンプルを8月に作製し、9月から10月にかけて、組織切片等を用いた表現型の解析ならびにin situハイブリダイゼーション法等を用いた解析を行う予定である。平成25年度中に、論文として発表を計画していた内容が、当初の仮説と異なる結果が出たため、延期せざるを得なくなった。このため、論文発表に関わる経費を、平成26年度に使用する事となった。新たな仮説に基づいた実験を平成26年度に計画している。この実験結果を加えて、26年度に論文投稿予定であり、このために当該経費が使われる予定である。
感応性低配位典型元素化合物の創製と反応

本研究では、縮環型立体保護基(Rind基)の立体効果を活用して新奇な低配位典型元素化合物を創製し、分子構造や物性、反応性について実験化学と理論化学とのインタープレイによって探究した。一連の高周期14族元素二価化学種「ジアリールテトリレン」を合成し、高度に分極した14族元素ー酸素二重結合を有する「重いケトン」への合成変換を調査して、「ジアリールスタンニレン」の初合成を達成した。また、ゲルマノンの酸素原子移動反応に基づき、従来にないゲルマニウム酸化触媒を開発して性能を調査した。領域内共同研究により、種々の感応性低配位化合物について探究し、遷移金属錯体や触媒配位子への応用について調査した。本研究では、高周期14族元素の低配位化合物を創製し、高度に分極した不飽和結合に由来する反応性の探求を通して、典型元素化合物に関する物質科学研究の新領域の開拓を目指している。独自に開発したかさ高いRind基の導入により、ケイ素やゲルマニウムを含む新しい不飽和化合物を合成し、それらの分子構造や化学結合について解明するとともに、結合電子に由来する特異な反応性を探求することを目的とする。領域内の研究者との連携により、典型元素の本質的特性に基づく新反応を開拓し、本研究領域が目指す「感応性化学種」の新しいサイエンスに立脚した革新的な分子変換反応の開発に貢献することを目標とする。平成25年度は、平成24年度に引き続き、ケトンの炭素原子をゲルマニウム原子に置き換えた「ゲルマノン」の酸素原子移動反応について調査した。様々な酸素源を用いてゲルマニウム触媒の可能性にアプローチした。また、ゲルマニウムー硫黄二重結合をもつ「ゲルマンチオン」を合成し、分子構造をX線結晶構造解析により決定するとともに、結合状態について理論計算を用いて調査した。「ゲルマノン」のゲルマニウムー酸素結合は、高度に分極して二重結合性が低いのに対して、「ゲルマンチオン」のゲルマニウムー硫黄結合は、分極の程度が小さく二重結合性が高いことを明らかにした。ケトンのスズ類縁体である「スタンナノン」の合成に向けて、前駆体であるスズ二価化学種「スタン二レン」を合成・単離した。また、ケトンのケイ素類縁体である「シラノン」の合成に向けて、かさ高いRind基をケイ素上に2つ導入する合成経路を開拓した。一連のヘビー級ケトンの創製に向けて、分子デザインと合成アプローチに関する有用な知見を得た。また、ゲルマニウム四員環化合物「テトラゲルマシクロブタジエン」の合成ルートを見いだした。本研究では、高周期14族元素などの低配位化合物を創製し、高度に分極した不飽和結合に由来する反応性の探究を通して、典型元素化合物に関する物質科学研究の新領域の開拓を目指している。独自に開発したかさ高い縮環型立体保護基(Rind基)を活用することで、ケイ素やゲルマニウムを含む新しい不飽和化合物を合成し、それらの分子構造や化学結合について解明するとともに、結合電子に由来する特異な反応性を探究することを目的とする。領域内の研究者との連携・共同研究によって、典型元素の本質的特性に基づく新反応を開拓し、本領域研究が目指す「感応性化学種」の新しいサイエンスに立脚した革新的な分子変換反応の開発に貢献することを目標とする。平成26年度は、高周期14族元素アヌレン化合物「テトラゲルマシクロブタジエン」の前駆体である「ジハロジゲルメン」の合成法を確立した。「テトラゲルマシクロブタジエン」における高度に分極したひし形四員環構造について実験化学と理論化学とのインタープレイによって明らかにした。また、ジブロモジシレンと強いルイス塩基であるNHCとの反応性について共同研究を行い、ケイ素上にNHCが2つ配位した「カチオン性シリレン・NHCビス付加体」を合成・単離した。さらに、Rind基のかさ高さを工夫することで、ケトンの炭素原子をスズに置き換えた「スタンナノン」の世界初合成に成功した。スタンナノンの分子構造をX線結晶構造解析によって決定するとともに、高度に分極したスズー酸素結合について理論計算によって明らかにした。かさ高いRind基をケイ素上に導入した「ジアリールシリレン」について、合成研究と理論計算を行った。本研究では、高周期14族元素などの低配位典型元素化合物を創製し、高度に分極した不飽和結合に由来する反応性の探究を通して、典型元素化合物に関する物質科学研究の新領域の開拓を目指している。独自に開発した嵩高い縮環型立体保護基(Rind基)の導入によりケイ素やゲルマニウムを含む新しい不飽和化合物を合成し、それらの分子構造や化学結合について解明するとともに、結合電子に由来する特異な反応性を開拓することを目的とする。領域内の研究者との連携や共同研究によって、典型元素の本質的特性に基づく新反応を探究し、本領域研究が目指す「感応性化学種」の新しいサイエンスに立脚した革新的な分子変換反応の開発に貢献することを目標とする。平成27年度は「パイ共役系ジシレン化合物」に関する研究成果のとりまとめを行った。ケイ素ーケイ素二重結合とベンゼン環が交互に配列したオリゴマーを単離し、共平面性に優れた分子構造と主鎖骨格の共役に基づく光・電子物性について実験化学と理論化学の両面から明らかにした。また、ジシレンに多環芳香環であるピレニル基が置換した「ジピレニルジシレン」を合成し、Z体の分子構造と電荷移動発光現象について解明した。

さらに、「パイ共役系ジゲルメン化合物」に関する合成研究を行った。また平成27年度は、ケイ素上にかさ高いRind基を2つ有するジアリールシランの合成法を確立し、ジアリールジブロモシランの還元による「ジアリールシリレン」の合成と分子構造について調査した。さらに、Rind基を有する13族元素水素化物とピリジン類との反応について調査するとともに、ジホスフェンとNHCとの反応ではリンーリン二重結合の切断に伴い「ホスフィニデン・NHC錯体」が生成することを明らかにした。本研究によって合成した「低配位典型元素化合物」に関する研究成果が順調に取りまとめられている。「ヘビー級ケトン」の系統的な創製に向けて、高周期14族元素の二価化学種「メタリレン」の合成研究が着実に進められており、反応性の開拓などの今後の展開が期待できる状況である。領域内の研究者との連携・共同研究も加速しており、金属錯体や触媒の配位子としての応用も進められている。当初の計画であった14族元素のみならず、13族元素や15族元素の「感応性化学種」の研究も進められており、さらなる共同研究成果が期待できる。本研究では、高周期14族元素などの低配位典型元素化合物を創製し、高度に分極した不飽和結合に由来する反応性の探究を通して、典型元素化合物に関する物質科学研究の新領域の開拓を目指している。独自に開発したかさ高い縮環型立体保護基(Rind基)の導入によりケイ素やゲルマニウムを含む新しい不飽和化合物を合成し、それらの分子構造や化学結合について解明するとともに、結合電子に由来する特異な反応性を開拓することを目的とする。領域内の研究者との連携や共同研究によって、典型元素の本質的特性に基づく新反応を探究し、本領域研究が目指す「感応性化学種」の新しいサイエンスに立脚した革新的な分子変換反応の開発に貢献することを目標とする。平成28年度は「13族元素水素化物」や「15族元素二重結合化学種」に関する研究成果のとりまとめを行った。水素化アルミニウム化合物の合成法を確立し、混合型水素化物「アルマボラン」を単離して分子構造と電子物性について明らかにした。また、ジハロジゲルメンの新規合成法を開発し、溶液中の挙動や反応性を調査してハロゲルミレンやハロゲルミレノイドに関する先端的知見を得た。さらに、ケイ素、ゲルマニウム、スズ、鉛の一連の14族元素二価化学種「ジアリールテトリレン」を合成し、分子構造と電子物性について実験化学と理論化学の両面から明らかにした。さらに平成28年度は、領域内の共同研究成果として「ピンサー型ホスファアルケン配位子を有する遷移金属錯体」「遷移金属シリリン錯体」「アルミニウムによる水素分子活性化」をとりまとめた。その他、領域内研究者との連携や共同研究を強化して、周期表にある様々な元素の「感応性化学種」に対する「かさ高いRind基の速度論的安定化効果」について検証を行った。典型元素化学に限らず、配位不飽和な遷移金属錯体の創製など、金属錯体化学や触媒化学分野への応用を推進した。本研究では、高周期14族元素の低配位化合物を創製し、高度に分極した不飽和結合に由来する反応性の探究を通して、典型元素化合物に関する物質科学研究の新領域の開拓を目指している。独自に開発したかさ高いRind基の導入により、ケイ素やゲルマニウムを含む新しい不飽和化合物を合成し、それらの分子構造や化学結合について解明するとともに、結合電子に由来する特異な反応性を探究することを目的とする。
角のある領域における超局所双曲性

今年度の研究は大別して、(1)包合的な2重特性多様体を持つ微分方程式の解の(超局所的な)依存領域の研究、(2)Real and Complex構造に自然に現れる微分方程式系のmicrodistribution解層の消滅定理の研究の完成であった。(1)microdifferentail equationでその特性多様体が正規交差する2つの超曲面で、交わりが包合的なものの解の特異性の伝播は様々な角度で研究されてきた。今回の結果は、2つの超曲面が交わりの余次元2の包合的な多様体に定まるWEBの構造において、4角形の3点に解析的な超局所特異性がないと残りの1点にもないという物である。この現象は、岡田靖則(千葉大学)によって、低階項に関するLevi条件のもとC^∞級の特異性の場合に証明されたのであるが、今回、解析的な特異性の場合、低階項の条件を一切課さないで、超曲面上の多重度が全く自由で成立することを示した。証明の方法は、基本的には交わりの包合的多様体に沿った第2超局所解析を用いている。今までは、第2超局所解析の応用としては解の特異性の伝播のレベルに終止してきたが、今回の結果は第2超局所的に解と解くという操作を用いているという点で方法的に新規なものである。今後の課題としては、3重以上の包合的な場合の研究がまず考えられる。さらには、より抜本的には、基本解の構造のより深い理解にも興味がわく。(2)F.TrevesとBaouendiが、tangential Cauchy-Riemann構造の一般化として導入したReal and Complex構造から自然に定まるベクトル場の包合系が自然に複体を構成するが、この複体の値がdistributionの場合のコホモロジー消滅定理を与えた。これは、Trevesらが佐藤超関数に値をもつ場合に得ている消滅定理と同様の性格のものである。方法としては、E.Andronikofと戸瀬が得ている、distribution解の場合の楕円型境界値問題を本質的に用いている。
多次元内部境界層の漸近解析

1.無限に続く微細構造の分岐.活性因子・抑制因子型の反応拡散系に対して,多次元空間における球対称遷移層解の存在を示した.更に,活性化因子の為す層の厚さが零に行くとき,微細構造を持つ非球対称な遷移層解が無限個の厚さに於いて分岐することを示した.また,分岐した非球対称遷移層解の層の厚さと,その解の界面に沿った特徴的な波長との間には,「二分の一乗則」と呼ばれる関係があることを明らかにした.2.非局所項を持つ界面方程式.反応拡散系の特異極限として,平均曲率と非局所項を併せ持つ界面方程式を導出し,その適切性(時間局所解の存在と一意性)を証明した.さらに,幾何学的に単純な形状を持つ領域に於いて,この界面方程式の平衡解の存在を示した.この界面方程式の平衡解に,もとの反応拡散系の遷移層を持つ平衡解が,安定性も込めて対応することを確立した.3.幾何学的変分問題と界面方程式.バランスの取れた反応項を持つ反応拡散系の界面方程式が,幾何学的な変分問題の勾配系として得られることを示した.4.界面方程式の漸近展開とダイナミクスの階層的構造.従来あまり力点が置かれていなかった界面方程式の導出過程を,詳細な漸近展開解析により精密化した.この中で,反応拡散系には一般に複数の時間スケールと対応する複数の界面方程式がある,つまり,階層的にダイナミクスを捉える視点を与えた.5.境界と交わる内部遷移層.Allen-Cahn方程式に対して,内部境界層の存在を示した.sらに,この解の安定性と境界の幾何学的情報が深く関わっていることを示した.ここで開発した方法は,最大値原理が適用出来ない場合にも有効であり,反応拡散系への拡張が期待される.1.無限に続く微細構造の分岐.活性因子・抑制因子型の反応拡散系に対して,多次元空間における球対称遷移層解の存在を示した.更に,活性化因子の為す層の厚さが零に行くとき,微細構造を持つ非球対称な遷移層解が無限個の厚さに於いて分岐することを示した.また,分岐した非球対称遷移層解の層の厚さと,その解の界面に沿った特徴的な波長との間には,「二分の一乗則」と呼ばれる関係があることを明らかにした.2.非局所項を持つ界面方程式.反応拡散系の特異極限として,平均曲率と非局所項を併せ持つ界面方程式を導出し,その適切性(時間局所解の存在と一意性)を証明した.さらに,幾何学的に単純な形状を持つ領域に於いて,この界面方程式の平衡解の存在を示した.この界面方程式の平衡解に,もとの反応拡散系の遷移層を持つ平衡解が,安定性も込めて対応することを確立した.3.幾何学的変分問題と界面方程式.バランスの取れた反応項を持つ反応拡散系の界面方程式が,幾何学的な変分問題の勾配系として得られることを示した.4.界面方程式の漸近展開とダイナミクスの階層的構造.従来あまり力点が置かれていなかった界面方程式の導出過程を,詳細な漸近展開解析により精密化した.この中で,反応拡散系には一般に複数の時間スケールと対応する複数の界面方程式がある,つまり,階層的にダイナミクスを捉える視点を与えた.5.境界と交わる内部遷移層.Allen-Cahn方程式に対して,内部境界層の存在を示した.sらに,この解の安定性と境界の幾何学的情報が深く関わっていることを示した.ここで開発した方法は,最大値原理が適用出来ない場合にも有効であり,反応拡散系への拡張が期待される.1.反応拡散系にたいする界面方程式の漸近展開,および,ダイナミクスの階層的な構造について:界面方程式をアトラクタ上のダイナミクスと関係つけて考察するという研究は、従来ほとんどなされていなかった。無限次元力学系の視点から、反応拡散系の解の漸近ダイナミクスと界面ダイナミクスの両方を視野にいれながら、両者の関係性をさらに深く議論するために、従来あまり力点が置かれていなかった界面方程式の導出過程を、詳細な漸近展開解析によって精密化した。この結果、界面方程式とは、ある種の適合条件に他ならないことが明らかとなり、そこから、元の反応拡散系との関係も自然な形で結びつくことが鮮明に浮かび上がってきた。実際、この方法によると、広い意味での比較原理などが適用できない状況においても、界面方程式の正当性が証明できる。さらに、ひとつの反応拡散系に対しても、様々な時間スケールが混在していることが多々あるが、そのような場合、複数の界面方程式が導出され、それぞれ、別々の時間スケールにおける遷移層の運動を記述していること、すなわち、ダイナミクスの階層的構造の所在、を究明した.2.境界と交わる内部遷移層:反応拡散系の最も基本的なAllen-Cahn方程式に対して、境界と交わる内部遷移層解,所謂,内部境界層の存在を示した。さらに、境界の幾何学的な情報が、この解の安定性に深く関わっていることも明らかにした。実際,境界と内部層が交わる部分において,境界の平均曲率が負(境界が凹んでいる)ならば,解は漸近安定,正(境界が凸っている)ならば不安定であることが明らかになった.さらに,不安定な場合においても,境界がその曲率円の内部にある場合と外部にある場合で,不安定度に違いがあることも究明した.

このような結果は,従来の変分法的手法や,界面方程式だけでは得られないと推測され,我々の精密な解析法の威力を示している.1.無限に続く微細構造の分岐.活性因子・抑制因子型の反応拡散系に対して,多次元空間における球対称遷移層解の存在を示した.更に,活性化因子の為す層の厚さが零に行くとき,微細構造を持つ非球対称な遷移層解が無限個の厚さに於いて分岐することを示した.このことは,空間1次元の場合には決して起こることが無く,多次元空間における反応拡散系の解構造の複雑性を如実に物語っている.また,ここで得られた解は全て不安定であり,物理的には実現し得ない物であるが,相空間内で起こるダイナミクスの複雑性の起源を追求する際に,非常に重要である.また,分岐した非球対称遷移層解の層の厚さと,その解の界面に沿った特徴的な波長との間には,「二分の一乗則」と呼ばれる関係があることを明らかにした.これは,従来知られていた,最不安定モードの波長と層の間にある「三分の一乗則」とは違っていることを示した.この違いの根元を探ることによって,「安定パターンがどのようなメカニズムで不安定化し複雑なパターンを生み出すのか」に対する一つの視点を示唆する結果を得た..2.非局所項を持つ界面方程式.反応拡散系の特異極限として,平均曲率と非局所項を併せ持つ界面方程式を導出し,その適切性(時間局所解の存在と一意性)を証明した.さらに,幾何学的に単純な形状を持つ領域に於いて,この界面方程式の平衡解の存在を示した.この界面方程式の平衡解に,もとの反応拡散系の遷移層を持つ平衡解が,安定性も込めて対応することを確立した.3.幾何学的変分問題と界面方程式.バランスの取れた反応項を持つ反応拡散系の界面方程式が,幾何学的な変分問題の勾配系として得られることを示した.
新規生活習慣病改善転写因子TFE3が骨格筋の代謝および運動能に与える影響の検討

本研究では,骨格筋組織特異的にTFE3を高発現する遺伝子改変マウス(Tgマウス)を用いて,骨格筋におけるTFE3の機能を明らかにした. Tgマウスは,野生型と比較して, HK2, GYS1, GLUT4など糖代謝関連遺伝子の発現が上昇しており.それらに伴い,骨格筋における有意なグリコーゲンの蓄積や運動耐容能の増強などを認めた.また, Tgマウスはインスリン感受性の亢進を認め,トレッドミルの運動トレーニングにより,増強されることが明らかとなった.以上の結果より,骨格筋における転写因子TFE3は,糖代謝を制御し,副次的に運動耐容能を増強する働きを持っており,これらの効果が生活習慣病への治療に有効的な効果をもたらす可能性が期待される.本研究では,骨格筋組織特異的にTFE3を高発現する遺伝子改変マウス(Tgマウス)を用いて,骨格筋におけるTFE3の機能を明らかにした. Tgマウスは,野生型と比較して, HK2, GYS1, GLUT4など糖代謝関連遺伝子の発現が上昇しており.それらに伴い,骨格筋における有意なグリコーゲンの蓄積や運動耐容能の増強などを認めた.また, Tgマウスはインスリン感受性の亢進を認め,トレッドミルの運動トレーニングにより,増強されることが明らかとなった.以上の結果より,骨格筋における転写因子TFE3は,糖代謝を制御し,副次的に運動耐容能を増強する働きを持っており,これらの効果が生活習慣病への治療に有効的な効果をもたらす可能性が期待される.転写因子TFE3(transcription factor binding to IGHM enhancer 3)はこれまで免疫などに関与する転写因子として知られていたが、近年我々は、肝臓に強発現させたTFE3が、糖代謝に関わる遺伝子の発現を顕著に上昇させると共に、インスリン感受性の増強、蛋白合成促進作用、グリコーゲンの合成促進作用などを発揮することを報告した。本研究では骨格筋におけるTFE3の作用に着目し、骨格筋特異的にTFE3を発現するトランスジェニックマウスを用い、骨格筋でのTFE3が糖・エネルギー代謝や、運動能に関わる影響を明らかにすることを目的とした。実験にはα-actin遺伝子プロモーターを用いて骨格筋組織特異的にTFE3を多量に発現するトランスジェニックマウス(Tgマウス)を用い、トランスジーンを有さない同胞対照群との比較にて、骨格筋での糖代謝関連遺伝子の発現やエネルギー代謝や運動能などに対するTFE3の影響を検討した。検討の結果、Tgマウスの骨格筋においては、hexokinase 2, glycogen synthase 1といったグリコーゲン合成経路に関わる遺伝子の発現が著明に上昇していることが確認され、さらに骨格筋内へのグルコース取り込みに関与するGLUT4の発現上昇も認められた。これら遺伝子の発現上昇にともない、Tgマウスの骨格筋には有意なグリコーゲンの蓄積が確認された。また強制運動負荷における運動耐容能は、対照群と比較してTgで有意に増加していた。さらに、呼気ガス分析において、Tgでは対照群と比較して活動時に糖代謝優位に代謝が行われていることが確認された。以上のことから、転写因子TFE3は骨格筋における糖代謝や運動耐容能の向上に有効的な効果をもたらす因子となる可能性が示唆され、今後の新たな糖代謝異常に対する治療への応用が期待される。本研究では、骨格筋特異的に転写因子TFE3を発現するトランスジェニックマウス(Tgマウス)を用い、TFE3が骨格筋の糖代謝・脂質代謝といった代謝的な面や、増殖・肥大といった発生的な面に与える影響を明らかにすることを目的としている。前年度の検討でTgマウスの骨格筋においてはhexokinase 2,glycogen synthase 1,glucosetransporter 4といった糖代謝に関わる遺伝子の発現が著明に上昇していることが確認されたため、今回グルコース負荷試験、インスリン負荷試験などを行い、個体の糖代謝の変化について検討を行った。しかしながら定常状態では、Tgマウスと野生型マウスとの間に、明らかな差異は認められなかった。また脂質代謝関連遺伝子についても解析を行ったが,脂肪酸合成系遺伝子,脂肪酸輸送系遺伝子,脂肪酸分解関連遺伝子の遺伝子発現に一貫した変化は認められなかった.一方Tgマウスは、生後4週齢から10週齢にかけて体重が野生型に比べて有意に重く、成長が早い傾向にあり、またトレッドミルを用いた長期運動トレーニングを行うと、Tgマウスでは野生型に比して筋重量が有意に増加することが確認された。さらに、カルジオトキシン(CTX)筋注による筋の再生モデルを用いて筋の再生・肥大能を検討したところ、CTX投与後の再生過程において、Tgマウスでは筋の肥大傾向を呈することが確認された。以上のことから、TFE3は筋の成長肥大に対して影響をもたらす因子となる可能性が示唆され、今後、筋疾患など医学分野や、筋力向上などスポーツ分野への研究応用が期待される。次年度は、転写因子TFE3が筋肥大・筋分化にもたらす影響についてさらなる検討を行い、また、筋肥大に密接に関与するタンパク合成系への関与などについて検討することで、その分子メカニズムを解析していく予定である。前年度の検討において、骨格筋組織特異的にTFE3を高発現するトランスジェニックマウス(αACT TFE3 Tgマウス;Tgマウス)の骨格筋組織では、hexokinase2(HK2),glycogen synthase1(GYS1)などのグリコーゲン合成経路に関わる遺伝子の発現が増強し、それに伴い骨格筋における有意なグリコーゲンの蓄積や運動耐容能の増強などを認めることが明らかとなった。