hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
移植拒絶反応:自然免疫系細胞で誘導される、移植抗原に対する新規受容体に関する研究

特にヒトMMR2のHLA-B15への結合は、ヒトMMR2に対する抗体によって阻害されたことから、この結合がヒトMMR2に特異的であり、この抗体の結合部位を調べることでアンタゴニスト開発に有効になり得ることが示唆された。今後、ヒトMMR2と、他の比較的構造のよく似たHLAグループ分子に対する結合と、この抗体の阻害を確認する予定である。本研究題目は、臓器移植時の拒絶反応をより特異的に制御するため、アロ抗原を識別する新規受容体Macrophage MHC receptor(MMR)1とMMR2のアロ抗原識別の分子機構を明らかにすることを目指しており、本年度において以下のような研究を実施し知見を得た。1. in vivoでのMMRの生理作用や移植免疫への影響を調べることを目的とするため、遺伝的背景をC57BL/6近交系と同一にしたMMR2遺伝子破壊マウスの作成をしている。遺伝子破壊キメラマウス(C57BL/6×129sv)をもとに、C57BL/6マウスとの戻し交配を進め、現在、7世代の掛け合わせまでが進行し、純系化を図っている。2.マウスMMR2のヒトホモログとして単離されたヒトMMR2 cDNAをタンパクとして強制発現させ、HLAとの結合試験を行った。結果、この受容体分子のリガンドHLAの1つがHLA-B62(HLA-B15クループ)である可能性が示唆され、ヒトMMR2はマウスと同様にMHCに対する結合能が示された。これらの成果は、英論文として専門誌に公表した。3.マウスMMR1・2は、非自己MHCのH-2D^d・H-2K^dと結合することから、各系統マウスの末梢血PBMC_sでのMMR1・2の発現を、RT-PCR法により調べた。結果、マウスMMR1は、H-2D^bK^bやH-2^k等のH-2D^dを持たないマウスのPBMC_sで認められ、H-2D^dを持つマウスでは発現が認められなかった。マウスMMR2は、H-2K^dを持つマウスでは発現が見られず、同様にH-2K^dを持たないマウスで発現が検出されなかった。これらより、リガンドMHCを持つ個体ではMMRの発現が抑制され、自己免疫を生じさせない発現調節を受けていることが示唆された。現在、ヒトMMRについても、同様の機序についても調べている。(1)in vivoでのMMRの生理作用や移植免疫への影響を調べることを目的とするため、遺伝的背景をC57BL/6近交系と同一にしたMMR2遺伝子破壊マウスの作成をしている。C57BL/6マウス由来の胚盤胞へ遺伝子破壊ES細胞(12 9sv系統)を導入したキメラマウスをもとに、C57BL/6マウスとの戻し交配を進め、10世代の掛け合わせにより、コンジェニック化を図った。(2)移植に用いる、ドナーのH-2D^d及びH-2K^d単独発現腫瘍細胞及び、H-2D^d及びH-2K^dTgマウス、H-2D^d・H-2K^dTgマウス(C57BL/6近交系)を樹立した。又、移植片の抗原量と拒絶反応時期の関係、MHC class 1分子の認識について、野生型マウス(C57BL/6)へのドナーのH-2D^d・H-2K^d単独発現腫瘍細胞及び、H-2D^d・H-2K^dTgマウス皮膚の移植を用いて検討した。その結果、移植拒絶反応は、相違する抗原量に依存するのではなく、相違する抗原の領域数に依存することが示唆された。英論文として専門誌に公表した。(3)マウスMMR
位相幾何学理論に基づく「からみ合い」の統一理論の建設

1)ルーバースらによって見出された環状ポリスチレンの第2ビリアル係数の異常性が高分子間の位相幾何学的斥力に由来することを明らかにした。とくにθ状態における環状高分子のA_2を位相幾何学的第2ビリアル係数と名づけ、その実験値を用いてポリスチレンの位相幾何学的相互作用パラメータ8の値を数値的に初めて求めることが出来た。2)さらに、我々のこれまでの理論を発展させて、線状高分子の濃厚なからみ合い系に適用できる「局在化ガウス積分モデル」を新たに提案し、線状高分子の緩和弾性率の平坦値GNの理論式を導出した。Gnの文献値を用いて多くの高分子に対してパラメータ8を定め、位相幾何学的第2ビリアル係数A^θ_2の値を予測することが出来た。とくにGNの実験値から定められたポリスチレンの8がA_2^θの実験値から定められたものとほとんど一致することは重要な結果である。またこの理論からA_2^θとGN/cRT(cは高分子の重量濃度、Rはガス定数、Tは剛性率の測定温度)が比例定数を除いて数値的に一致するという予想外の結果が得られた。さらに、このモデルとレプテーションモデルとは本質的に同じものであることも明らかにされた。3)以上のように、本研究によってA_2^θとGnという一見全く異なるように見える物理量が位相幾何学理論によれば本質的に同一のものであることが明らかになり、これまでに我々の提出してきた位相幾何学的ゴム弾性理論と合わせて高分子のからみ合いに関する広範囲の問題を統一的に取り扱かう理論の枠組みを一応完成させることが出来た。1.高次の位相幾何学的相関を取り入れた高分子網目系の自由エネルギーの計算機シュミレーションを行ない、網目の剛性率が高分子の重り合い数に比例して増大することを明らかにした。これによって最近多数の米国の研究者によって行なわれた精密な剛性率測定の結果を、統一的かつ定量的に説明できることを示した。2.からみ合いの位相幾何学理論を用いて、高分子のからみ合いには「弱いからみ合い」と「強いからみ合い」が共存しており、前者は応力に寄与し、後者は高分子の慣性半径を保存する性質があることを発見した。最近、フランスを中心にして、変形下の高分子網目中の高分子の慣性半径を、中性子小角散乱法を用いて測定する実験が行われ、従来の理論では理解不能な多数の結果が出されている。そのなかでもとくに、膨潤によって網目の体積を増大させても高分子の慣性半径は不変であるか、時には逆に減少するという結果は全く理解不能とされて来た。しかし、われわれの理論により、この性質は高分子の「強いからみ合い」に由来するものであり、ループの位相幾何学の原理から合理的に導きだされることも明らかにした。この理論はまだ定性的議論ができるだけの低い近似レベルにあるので、近似の精度を上げてより定量的取り扱いができるように理論を改良している。
アミノ酸由来配位子の脂質膜界面における超分子構造制御と人工酵素リポソームへの応用

本研究では、アミノ酸部位を組み込んだ合成ペプチド脂質および天然リン脂質が形成する脂質二分子膜ベシクル(リポソーム)の膜界面の特性を利用して、分子認識を組み合わせた人工の酵素反応システムを構築することを目的として研究を推進し、今年度は以下の研究成果を得た。・人工レセプターと酵素の連係による触媒機能の制御細胞膜上において、膜タンパク質は周辺脂質分子の集合状態を認識して活性制御を行っていることが知られている。そこで、前年度に開発を行った光応答性レセプター分子を利用した脂質膜物性の制御を利用した触媒機能制御について検討した。その結果、光照射によって脂質分子のパッキングや膜物性をコントロールことが可能であることが明らかとなった。この知見と、膜物性を認識することができる酵素とを連係させることで、光刺激による触媒機能の制御が可能となる。・論理応答が可能な人工酵素システムへの展開天然の膜タンパク質は、その超分子構造を外部刺激に応じて変化させることで機能スイッチングを行っている。そこで本研究では、外界からのシグナル入力や外部環境変化を認識して超分子構造を変化させることで、人工酵素システムに対し論理応答特性を付与した。ここでは、両親媒性ポリマー分子をモデル酵素タンパク質として外部信号に応答した超分子構造制御に関する検討を行った。その結果ポリマー分子は、リポソームの膜物性や脂質組成の違いを認識することにより脂質膜中において超分子構造体を形成することが明らかになった。この知見と前項で述べた光応答性人工レセプター分子を組み合わせることで、複数の入力信号に応答する人工酵素リポソームシステムの構築が可能となる。本研究では、アミノ酸部位を組み込んだ合成ペプチド脂質が形成する脂質二分子膜ベシクル(リポソーム)の膜界面の特性を利用して、分子認識を組み合わせた人工の酵素反応システムを構築することを目的として研究を推進し、今年度は以下の研究成果を得た。酵素機能を制御する人工レセプターの合成人工酵素リポソームの設計においては、多様な外部刺激に応答した酵素機能発現の制御が重要である。また、天然の細胞膜上では、脂質ラフトと呼ばれる脂質膜上の超分子構造の形成が酵素活性の制御に関与していることが指摘されている。そこで本研究では、人工脂質ラフトと見なすことができる脂質二分子膜上相分離構造の光を刺激とした制御を目的として新規人工レセプターを合成した。具体的には、光応答性アミノ酸およびそのコレステロールとの誘導体の合成を行った。また加えて、脂質膜上における超分子構造である脂質ラフトの形成を評価できるアミノ酸誘導体プローブの新規合成も行った。人工レセプターのリポソームへの組織化と超分子構造の制御先に挙げた人工レセプター分子を組み込んだ脂質膜のラフト形成挙動および光応答性について評価を行った。具体的には、非イオン性界面活性剤不溶画分(DRM)の形成評価および特定の相に分配される蛍光プローブを用いて蛍光顕微鏡によるジャイアントベシクルの直接観察を行った。その結果、合成した人工レセプター分子を用いることで脂質二分子膜上の脂質ラフト構造の形成および形態を光照射によって制御可能であることを見出した。・脂質膜界面における分子認識能の評価生体システムにおいて、脂質膜界面と生理活性分子の相互作用は分子認識の観点からも興味深い挙動であり、特に脂質膜の持つヘテロ構造の影響について基礎的検討を行った。ここでは、昨年度合成を行った光応答性レセプター分子を用いて脂質膜界面の超分子構造である脂質ラフト構造の光制御および膜物性に与える影響につい評価した。光応答性レセプター分子は、紫外光および可視光照射によって分子のコンフォメーションが変化するよう設計した。ジャイアントベシクル上に構成された脂質ラフトは、光応答性レセプター分子の光照射による構造変化を認識し、離合集散をすることが確認された。・脂質膜界面における酵素機能の評価本検討では、酵素および酵素モデルとしての両親媒性ポリマー分子と脂質膜との相互作用について考察し、膜界面における酵素反応の特徴を検討した。膜作用性タンパク質の構造を模倣した両親媒性ポリマーは、ポリマー分子自身の構造の差異にのみでなく、脂質組成の違いによっても脂質2分子膜との相互作用形態が異なることが明らかとなった。また加えて、ヘテロな反応場としての脂質ラフト構造を有する脂質膜界面を微視的粘性の違いにより評価する蛍光プローブを合成し、蛍光分光法による評価および蛍光顕微鏡を用いた脂質膜構造の可視化に付いての検討を行った。

・論理応答が可能な人工酵素システムへの展開天然の膜タンパク質は、その超分子構造を外部刺激に応じて変化させることで機能スイッチングを行っている。そこで本研究では、外界からのシグナル入力や外部環境変化を認識して超分子構造を変化させることで、人工酵素システムに対し論理応答特性を付与した。ここでは、両親媒性ポリマー分子をモデル酵素タンパク質として外部信号に応答した超分子構造制御に関する検討を行った。その結果ポリマー分子は、リポソームの膜物性や脂質組成の違いを認識することにより脂質膜中において超分子構造体を形成することが明らかになった。この知見と前項で述べた光応答性人工レセプター分子を組み合わせることで、複数の入力信号に応答する人工酵素リポソームシステムの構築が可能となる。
N-ミリストイル融合蛋白質の作製による新規膜局在性酵素製剤の開発

酵素製剤等の蛋白性薬物のリポソーム結合性ドラッグデリバリーシステムの開発を目的として、蛋白質の活性を損なうことなく、目的蛋白質にリポソーム結合性を付与する方法として、目的蛋白質-cDNAの5'-末端に、遺伝子工学的手法によりN-ミリストイル化シグナル配列を導入してN-ミリストイル融合蛋白質遺伝子を構築し、これをバキュロウィルスを用いた発現系を用いて大量調製する手法の確立を試み、以下の結果を得た。成熟型腫瘍壊死因子(TNF)をコードするcDNAの5'-側上流に、Rasheed leukemia virus gag-蛋白質あるいは牛脳Gαil-蛋白質のN-ミリストイル化シグナルをコードする合成オリゴヌクレオチドを組み込むことにより、2種のN-ミリストイルTNF融合蛋白質遺伝子の構築に成功した。この2種のN-ミリストイルTNF融合蛋白質遺伝子についてin vitro転写・翻訳系により蛋白合成効率ならびにミリストイル化効率を検討した結果、両融合遺伝子ともに効率良い蛋白合成ならびにミリストイル化が認められた。このうち、Rasheed leukemia virus gag-蛋白質のミリストイル化シグナルを組み込んだ融合遺伝子をバキュロウイルス発現系のトランスファーベクターpACYM1中に挿入しバキュロウイルスDNAとともに夜盗蛾培養細胞にトランスフェクションしたところ、抗TNF抗体で免疫沈降される分子量18kDaの融合TNFの発現が確認された。さらにこの組み換えウイルス感染細胞を[^3H]-ミリスチン酸存在下で培養することにより、融合TNF分子中に特異的な[^3H]-ミリスチン酸の取り込みが生ずることが明らかになり、バキュロウイルス発現系によりミリストイル化融合TNFの大量発現が可能であることが明らかになった。生理活性蛋白質の薬物への応用には、標的指向性を有するdrug deliverysystemの開発が不可欠であり、人工膜リポソームは、これら蛋白質薬物のキャリアーとして注目されている。しかし、膜に親和性のない親水性蛋白質への応用は困難であり、蛋白質の膜局在化のための新手法が待たれている。本研究では、蛋白質翻訳後修飾の一つである蛋白質N-ミリストイル化が、蛋白質の膜局在化に機能する事に着目し、親水性蛋白質のN-末端に、遺伝子工学的手法によりN-ミリストイル化シグナルを導入し、N-ミリストイル融合蛋白質を作製する事により、膜局在性の蛋白性薬物の創製を試み、以下の結果を得た。親水性サイトカインである腫瘍壊死因子(TNF)-cDNAのmature domainの直前に制限酵素サイトを導入し、このサイトに、起源の異なる2種のN-ミリストイル化シグナルを組み込むことにより、2種のN-ミリストイル融合TNF遺伝子を構築することに成功した。このうちRashccd lcukemia virus Gag-蛋白質のミリストイル化シグナルを組み込んだ融合遺伝子については、ウサギ網状赤血球ライセ-トを用いたin vitroでの転写・翻訳に伴い、[^3H]-ミリスチン酸が翻訳産物中に効率良く取り込まれることを明らかにした。またこの取り込みは、ミリストイル化シグナル中の2位のGlyをAlaに変換したmutantでは全く生じなかった。さらにこのin vitro転写・翻訳により得られた[^3H]-標識されたミリストイル化融合蛋白質とリポソームとの結合をFicoll 400密度勾配遠心法により検討したところ、ミリストイル化融合蛋白質は顕著なリポソーム結合性を有することが見いだされ、ミリストイル化シグナルを蛋白質N-末端に導入することにより、任意の蛋白質にリポソーム結合性を付与し得ることが明らかになった。酵素製剤等の蛋白性薬物のリポソーム結合性ドラッグデリバリーシステムの開発を目的として、蛋白質の活性を損なうことなく、目的蛋白質にリポソーム結合性を付与する方法として、目的蛋白質-cDNAの5'-末端に、遺伝子工学的手法によりN-ミリストイル化

シグナル配列を導入してN-ミリストイル融合蛋白質遺伝子を構築し、これをバキュロウィルスを用いた発現系を用いることにより大量調製する手法の確立を試み、以下の結果を得た。6年度の研究で得られた2種のN-ミリストイルTNF融合蛋白質遺伝子についてin vitro転写・翻訳系により蛋白合成効率ならびにミリストイル化効率を検討した結果、両融合遺伝子ともに効率良い蛋白合成ならびにミリストイル化が認められた。このうちRasheed leukemia virus gag-蛋白質のミリストイル化シグナルを組み込んだ融合遺伝子をバキュロウィルス発現系のトランスファーベクターpACYM1中に挿入しバキュロウィルスDNAとともに夜盗蛾培養細胞にトランスフェクションしたところ、抗TNF抗体で免疫沈降される分子量18kDaの融合TNFの発現が確認された。さらにこの組み換えウイルス感染細胞を[^3H]-ミリスチン酸存在下で培養することにより、融合TNF分子中に特異的な[^3H]-ミリスチン酸の取り込みが生ずることが明らかになり、バキュロウィルス発現系によりミリストイル化融合TNFの大量発現が可能であることが明らかになった。
T細胞レセプターのレパートリー形成とCD4/8コレセプターの発現機構に関する研究

T細胞抗原受容体(TCR)の個体特有のレパートリー形成過程でおこるpositive selection (PS)の分子機構解明を目指して、DP胸腺細胞のTCR及びcoreceptorの発現制御に関与する分子の解析をおこなった。TCR及びMHC遺伝子操作に施したマウスを主に使用することにより、この2年間で以下のような研究成果を得た。(1)DPステージに分化した細胞はランダムにTCR発現を上昇するが、その後TCRによるシグナルの有無により前者はその発現量を維持し、後者では発現が低下することを証明した。この結果は、TCRシグナルによりSPをうけたDP細胞ではTCR発現が上昇するとの仮説に反するものであるが、この仮説の欠点である低発現のTCRが低濃度のリガンドMHCをいかにして認識するかという疑問解消に役だった。(2)DP細胞におけるTCR発現制御にはCD4の関与が報告されていたが、さらにCD45の関与を明らかにした。また、これら分子によるTCR発現の抑制はTCRシグナルにより解除されることを示した。(3)in vivoにおけるリン酸化状態を胸腺内分化段階で解析する方法を開発した。それを利用して、TCRシグナルを受けたclass I拘束性とclass II拘束性のDP細胞が各々CD8SPとCD4SP細胞に分化する場合、TCR/corecepter初期シグナルに関連するZAP-70のチロシンリン酸化の昂進の度合が2つのSP細胞系で大きく異なり、後者ではZAP-70への依存性が少ないことを証明した。この結果は、ZAP-70異常のヒト胸腺において少ないながらCD4+細胞は分化するが、CD8+は欠損するとの所見を説明する良い材料となった。即ち、CD4SPとCD8SP細胞への分化に必要なシグナルは均一ではないことを示す。このことは、LCK活性化にも両SP間で差異を見い出したことにより支持された。(3)CD4SP細胞に分化した細胞は、さらにnon-MHCに制御されて機能的Th1とTh2に分化することを証明した。T細胞の機能とリガンド特異性を決定する分子であるT細胞レセプター(TCR)とCD4及びCD8は、胸腺内分化過程でランダムに発現された後発現の維持と消失の選択を受ける。本研究プロジェクトでは、この選択的発現調節に関連する分子を解明することを目的とし、本年度はTCRトランスジェニックマウスを用いて以下の事柄を明らかにした。(1) TCRの発現はDPステージ胸腺細胞のTCR複合体とMHC分子の結合の有無により決定され、両分子間の相互作用がある時は維持され、欠如する場合は消失することが証明された。(2) TCR発現の低下はTCR刺激のないCD4とp561ckとのassociationで起こることを、CD45 KOマウスとのF1を用いて明らかにした。(3) DPステージの未熟胸腺細胞では、TCRを介したシグナルの初期事象として、成熟T細胞と同様にZAP-70、CD3-γ及びPLC-γのチロシンリン酸化が起こることがMHC classl拘束性TCR-Tgで証明された。一方、MHC classll拘束性TCR-TgではCD3-γやPLC-γはよくリン酸化されていたが、ZAP-70では著名でなかった。この結果は、CD4とCD8単独発現細胞への分化には活性化されるチロシンキナーゼが異なることが示唆され、CD4及びCD8発現選択機構解明に有用な情報となった。

胸腺内の初期分化過程でランダムに発現するT細胞抗原レセプター(TCR)とCD4及びCD8のcorecepterは、自己MHC拘束性にpositive selection(PS)を受けて個体独自のTCRレパートリーを形成する。本研究では、TCRレパートリー形成過程でおこるTCRとcoreceptreの発現調節に関連する機構解明を目指しており、昨年度は次の点を明らかにした。即ち、PSを受けないDP細胞は低TCR発現のままであり、PSを受けたDP細胞のみがTCRが発現が上昇するとする従来の仮説に対し、DP細胞ではTCR発現は一旦ランダムに上昇した後、PSを受けない細胞では発現減少が、PSを受けた細胞はその密度が保持されることを示し、従来上記仮説で説明ができなかった“なぜ低発現のTCRを介してPSシグナルがDP細胞に伝達されるのか"という疑問を解消することができた。本年度はさらに以下の事柄を明らかにした。(1)DP細胞におけるTCR発現抑制にはCD4が関与すると報告されていたが、さらにCD45の関与を明らかにした。また、これら分子によるTCR発現の抑制はTCRシグナルにより解除されることを示した。(2)DP細胞がTCRシグナルを受けて、classl拘束性とclassll拘束性の細胞が各々CD8SPとCD4SP細胞に分化する場合では、TCR/corecepter初期シグナルに関連するZAP-70のチロシンリン酸化の昂進の度合が大きく異なることを証明した。また、Lckの活性化にも差異が認められた。(3)CD4SP細胞に分化した細胞は、さらにnon-MHCに制御されて機能的に分化することを証明した。
HIVおよびHTLVプロテアーゼを標的とした擬似対称型阻害剤の開発研究

HIVプロテアーゼの基質アミノ酸配列から開発された阻害剤を、「HMC-ヒドラジド」を用いる擬似対称型阻害剤の設計方法に当てはめ、強力な新規阻害剤を得た。X線結晶構造解析から5つの架橋水の配置を確認した。更にベンジルオキサミド誘導体の末端の置換基を探索し、薬剤耐性変異HIVプロテアーゼに対して有効な誘導体を得た。また、基質型の強いHTLVプロテアーゼ阻害剤が得られたので、擬似対称型への設計が期待される。基質型阻害剤のヒドロキシメチルカルボニル(HMC)のα炭素とカルボニル炭素の間にC2回転軸を想定し、回転前と180度回転後の構造を重ね合わせ、次に各々のP ́部位を除去し、HMC-ヒドラジド構造で連結させて擬似対称型阻害剤をデザインした。阻害剤の両末端構造には、HIVプロテアーゼとの結合モデルの分子動力学計算の結果から架橋水が配置できると想定されたオキサミド構造を採用した。この擬似対称型阻害剤の構造から、N-末端のオキサミド置換基、P2/P2'部位のアミノ酸、P1'のヒドラジド置換基を変換した種々の阻害剤を設計し、通常のペプチド縮合法により合成した。両方のN-末端をベンジルオキサミドに固定してP2/P2'部位のアミノ酸を変換した中で、バリンの誘導体の野生型HIV-1プロテアーゼ阻害活性が最も高かった。また、P1'のヒドラジド置換基を3-フラニルメチルに変換した誘導体は、ベンジル体と同様のnMレベルの阻害活性を示すことが分かった。N-末端のオキサミド基を変換した誘導体の中には、o-アミノ基で置換したベンジルオキサミドが有効で、野生型HIVプロテアーゼに対しては既存の基質型阻害剤KNI-272よりも活性が低いが、薬剤耐性変異プロテアーゼに対してはKNI-272を上回る活性を示すことを見いだした。これら擬似対称型阻害剤のHTLV-Iプロテアーゼ阻害活性は比較的弱く、更なる構造最適化が必要である。また、本研究にて獲得した擬似対称型阻害剤と野生型HIVプロテアーゼの複合体のX線結晶構造解析に成功した。以前より分子動力学計算では架橋水が4つ存在することを予測していたが、実際のX線結晶構造では5つの架橋水の存在が確認された。今後、これらの架橋水の位置を特定した阻害剤設計を行うことで、HIVおよびHTLVプロテアーゼの高活性阻害剤が獲得できると期待される。ヒドロキシメチルカルボニル(HMC)-ヒドラジド構造を基質遷移状態ミミックとして用いた擬似対称型HIVプロテアーゼ阻害剤のデザインと合成を行った。既知の基質型阻害剤のHMCのα炭素とカルボニル炭素の間にC2回転軸を想定し、回転前の基質型阻害剤と180度回転した後の基質型阻害剤を重ね合わせた。次にそれぞれのP ́部位を除去し、HMC-ヒドラジド構造を組み込むことにより擬似対称型阻害剤をデザインした。阻害剤の両末端構造には、分子モデリング計算により架橋水が配置可能であり、変異HIVプロテアーゼに有効と考えられるオキサミド構造を採用した。合成はベンジルヒドラジンを出発物質としてZ-バリンをペプチド縮合剤により縮合させ、次いでBoc-アロフェニルノルスタチン誘導体を混合酸無水物法により縮合させた。Boc-基を除去し、Z-バリンを縮合させ、両末端のZ-基を除去して中間体を得た後、各種オキサミド誘導体を縮合させ、一連の誘導体を得た。得られた擬似対称型化合物について、野生型HIV-1プロテアーゼに対する阻害活性を評価したところ、阻害剤50nMで有為な阻害活性を示し、中には90%以上を示す化合物が見られた。更にロピナビル耐性変異を導入した変異プロテアーゼに対する阻害活性を測定したところ、野生型酵素に対してはKNI-272よりも活性が低い化合物が、変異酵素に対してはKNI-272を上回る活性を示すことを見いだした。この活性保持について、阻害剤の両末端に種々のオキサミド構造を導入した誘導体を比較したところ、アミノ基で置換したベンジルオキサミドが有効であることが分かった。前述の設計手法を用い、擬似対称型HTLV-Iプロテアーゼ阻害剤を設計し、従来の保護基を用いたペプチド縮合法により合成した。基質遷移状態概念のヒドロキシルメチルカルボニル(HMC)構造とヒドラジド構造を融合した独自の「HMC-ヒドラジド」を組み込むことで擬似対称型の化合物を設計し、強い阻害活性を示す新規HIVプロテアーゼ阻害剤をいくつか得ることができた。合成した擬似対称型阻害剤の中には薬剤耐性変異を導入した変異プロテアーゼに対して、既存の阻害剤よりも活性が保持できることを見いだした。この結果により、市販のHIVプロテアーゼ阻害剤を用いた長期にわたるHIV感染治療の際に出現した耐性ウイルスの問題を克服できることを示唆している。また、「HMC-ヒドラジド」構造を用いる阻害剤設計手法をHTLV-Iプロテアーゼの阻害剤設計へと応用させ、擬似対称型阻害剤を合成した。

これらの擬似対称型化合物のHTLV-Iプロテアーゼ阻害活性を検討することにより、成人T細胞白血病(ATL)やHTLV-I脊髄症(HAM)の根本的な新規治療薬のシードとなることが期待される。従って、本研究はおおむね順調に進展している。変異HIVプロテアーゼに対して高い阻害活性を示したHMC-ヒドラジド構造に基づく擬似対称型化合物をリード化合物とし、構造最適化を行う。その際には擬似対称型化合物と変異HIVプロテアーゼの複合体の分子モデルを構築し、相互作用解析による情報を考慮して設計を進める。新たに設計した擬似対称型化合物の合成は、これまでに確立した保護基を用いたペプチド縮合法による合成経路により行う。新規化合物のHIVプロテアーゼ阻害活性および薬剤耐性株由来の変異部位を導入したHIVプロテアーゼ変異体を用いて阻害活性を評価し、野生型と変異体の阻害活性の違いを考察することにより、アミノ酸変異に順応できる構造最適化を行う。同様のデザイン手法により合成したHTLV-Iプロテアーゼ阻害剤についてはHTLV-Iプロテアーゼ阻害活性を評価し、結合分子モデルを構築して得られた情報を基に、構造最適化を行う。1)変異HIVプロテアーゼに有効な擬似対称型阻害剤の効率的デザイン:強いHIVプロテアーゼ阻害活性を示した擬似対称型阻害剤について、X線結晶構造にもとづいたHIVプロテアーゼ変異体と阻害剤複合体の分子モデルを構築し、架橋水の配置を含めた分子間相互作用を計算する。架橋水配置部位の最適構造を探索し、架橋水の配置を含めた分子設計を行う。2)擬似対称型阻害剤のHIVプロテアーゼ変異体に対する活性評価:分子モデル構築により設計して合成した擬似対称型化合物について、既存薬耐性を示すHIV株由来のHIVプロテアーゼ変異体を用いた酵素阻害活性を評価し、野生型と変異体の酵素阻害活性を比較する。3)擬似対称型阻害剤とHTLV-Iプロテアーゼの複合体分子モデルによる構造最適化:合成した擬似対称型阻害剤のHTLV-Iプロテアーゼ阻害活性を評価する。基質型阻害剤との複合体のX線結晶構造が得られているので、評価した擬似対称型阻害剤とHTLV-Iプロテアーゼとの結合モデルを構築し、相互作用を計算し、阻害活性向上のための構造最適化を行う。
ブルデュー没後におけるブルデュー学派の展開とブルデュー学説の論争的文脈の研究

論争的文脈としては1主観主義と客観主義の対立、2主体性をめぐる対立、3合理的選択論との論争、4R.ブードンとの教育論争、5ジャーナリズム論争、6教育の民主化論争、7「還元論」批判がある。学派の世代構成は1シャンボルドン、パスロン、ボルタンスキー、2シャンパーニュ、パント、ルノワール、シャール、メルリエ、3クリスタン、エルノ、エリボン、ファルジュ、ラガスヌリ、ロルドン、ルバロン、ルイ、ジュールダン、ノランであり、その着実な継承が確認できる。その研究は、「活動家の資本」、「ゲットーの諸様態」、「映画と知識人」、「健康と労働」、「研究の経済学」、「ヨーロッパの構築」が機関誌で特集され発展している。ピエール・ブルデューが肺癌によって没したのは、2002年1月23日であった。パリで入手した没後の資料によれば、『ヌーベル・オプセトゥール』誌に著名な政治家(9名)、知識人(5人)、労働組合(5団体)からの弔辞が寄せられていた。大統領(当時)J・シラクは、「ブルデュー氏は、戦闘的な思想家として、又思想の闘士として永遠に残るであろう」、「"世界の悲惨"に打ちのめされた人々に貢献するブルデューの闘いは、傑出した証言として永遠に残るであろう」と讃えている。没後数年の間に出版された書籍(6冊)を入手した。(1)Travailler avec Bourdieu(2003),(2)Pour unehistoire des sciencessociales(2004),(3)Pierre Bourdieu sociologue(2004),(4)La liberte par laconnaissance Pierre Bourdieu(2004),(5)Pencontres avec Pierre Bourdieu(2005).(6)Les sociologie critiquesducapitalismeen hommagea Pierre Bourdieu(2002)を入手した。文献(1)には、共同研究者であった者(J-C.パスロン、L.ボルタンスキーなど)を含む最も近い研究者からの論考が寄せられている。(5)には、比較的に距離のある、世界の研究者60名からの論考が集められている。ブルデュー学派の高弟であるP.シャンパーニュへのインタビューでは、ブルデュー没後の後継世代は、「ヨーロッパ社会学センター」を拠点に活躍しており、このセンターのサイトが紹介された。論争的文脈としては、「主体性」を巡ってL・ボルタンスキーと、J.アレグザンダーからの「社会的還元主義」批判と、ヤン・エルスターの「合理的選択論」と、R.ブードンの「エリート周流」論からの階級的「再生産論」批判と対立、論争していることが明らかとなった。文献研究及び聞き取りによって、明らかとなったブルデュー社会学の論争的文脈は以下の通りである。(1)主観主義と客観主義の対立。これに対してブルデューは、この対立が社会科学にとって不可欠な視点であるとしつつ、その合理的統一を「関係論的思考様式」によって確立する。(2)ボルタンスキーとの主体性をめぐる対立。ボルタンスキーは行為に対する構造による規定を主張するブルデュー説を批判するが、これに対してブルデューは「社会現象を貫く傾向性、法則性の認識による」行為者の主体性回復を主張する。(3)合理的選択論との論争。ヤン・エルスターらの「合理的選択理論」は狭い合理主義であり、行為者の回顧的合理化に過ぎないと批判する。(4)R.ブードンとの教育論争。出自による教育的選別、階層的再生産に対して、ブードンは統計的な長期的観察によって確定すべきであり、ブルデューの教育論は「アファーマティブ」論に陥っていると批判。これに対してブルデューは、現代フランスのみならず今日の先進国においては教育による階級的「再生産」は実証されいると反論する。(5)ジャーナリズム論争。ブルデューがフランスのメディアは外的圧力(スポンサー企業、視聴率)に支配され、自律性を失っていると批判するのに対して、ジャーナリストはメディアがその批判性を失ってはいないと反論する。ブルデューはジャーナリストの孤立を防ぎ、その自律性を確保するためジャーナリストと知識人の協議の場を提案する。(6)教育の民主化論争。フランスにおける高等教育の進学率を増大させることが教育の「民主化」とする立場を、ブルデューは批判し、大学を選別機関にしている構造的問題の解決を提示する。(7)J. Fアレグザンダーの「還元論」批判。市民社会を「界(champ)」に還元するという批判に対してブルデューは市民社会は理論的存在であり「界」こそが実在する社会と反論する。

ピエール・ブルデュー(1930-2002)学派の第一世代は、J-C,シャンボルドン(EHESS:社会科学高等研究院)、J-C,パスロン(EHESS)L.ボルタンスキーら共同研究者たちである。その直弟子である第二世代は、P.シャンパーニュ(EHESS,パリ第一大学)、L.パント(CNRS:国立科学研究センタ)、R.ルノワール(パリ第一大学)、C.シャール(パリ第一大学、CNRS)、D.メルリエ(パリ第一大学)等である。更に第三世代には、O.クリスタン、A.エルニュ、D.エリボン(アミアン大学)、A.ファルジュ(CNRS)、G.ドゥ.ラガスヌリ(パリ第一大学)、F.ロルダン(CNRS)、F.ルバロン(アミアン大学、レゾン・ダジール代表)、E.ルイ(エコール・ノルマル学生)、A.ジュールダン(同、アグレジェ)、S.ノラン(同、アグレジェ)等がおり、最後の三人はENSの学生であり、この学派の着実な継承が確認できる。ブルデューの遺稿は、アルジェリアで19581961年に撮影された150枚の写真からなる『アルジェリアのイメージ』(2003年)が、アルジェリア戦争の原因と目的の解明に資するものとして出版された。同年11月には『マネ、象徴革命』が、さらに名著『ディスタンクション』の30年後の検証をテーマとした『ディスタンクションの30年後』(2013年)が刊行されている。ブルデュー学派の研究の展開を見ると、この学派の雑誌ARSSにおいて「〔社会運動の〕活動家の資本」(2004年)、「19世紀から20世紀における医学の専門化」(2005年)、「ゲットーの様相」(2005年)、「映画と知識人」(2006年)、「健康と労働」(2006年)、「研究の経済学」(2006年)、「ヨーロッパの建設」(2007年)、「芸術的志向」(2007年)等が特集され、界(Champ)、研究領域の広がりを見せている。科学研究費補助金による資料収集が順調に進捗したため。25年度が最終年度であるため、記入しない。今後は、ブルデュー学派の後継世代の状況把握を中心に一層の資料収集と聞き取り調査を実施する予定である。
日本人重症筋無力症患者におけるHLA結合抗原性ペプチドの解析

アセチルコリン・レセプターα鎖の全アミノ酸配列をもとに15アミノ酸残基長のペプチドを10残基ずつオーバーラップさせた97個のペプチドを合成し、これらのペプチドを抗原として、HLA-DR9を有する患者末梢血リンパ球の増殖反応により抗原性ペプチドを検討した。小児期発症重症筋無力症患者3症例(TT,YA,IN)について行った結果、患者TTについてはアセチルコリン・レセプターα鎖のペプチド75種類中でStimulation Index (S.I.)4.0以上の反応の見られた8種類(α-20--6,112-125,131-145,141-155,202-215,231-245,256-270,266-280)のペプチドのうち5種類(α-20--6,111-125,141-155,202-215,266-280)に我々の明らかにしたDR9分子の結合モチーフ(第1ポジションに芳香族アミノ酸Tyr、Phe、Trpまたは脂肪族アミノ酸Leu、第4ポジションにAla、Serなどの小さなアミノ酸)が含まれていた。患者YAについては、S.I.2.0以上の見られたペプチドには患者TTと共通して反応しているペプチド(α111-125,266-280)を含んでいた。患者INは全てのペプチドについて反応は低く、^3H-Thymidineの取り込みは1000cpm以下であった。今回反応のみられたペプチドについて、T細胞の増殖反応が実際にHLA-DR9拘束性に起こっているのかどうかを確かめるため、現在、プールしたペプチド(アセチルコリン・レセプターα鎖)を抗原として患者末梢血よりT細胞クローンの確立を試みている。また、末梢血リンパ球でのサイトカイン(IL-2)を用いたLPR反応について検討中である。
ヘムの生理機能の時間生物学的解析

16年度の研究によりCRY1のALAS-NmRNA発現制御への関与が明らかになったので、17年度はALAS-Nの発現制御機構に力点を移して、ヘムはいかに被時計制御遺伝子を制御するか、またCRYはその制御に如何に関わるかを解析する事を目標とした。まず、ALAS-N遺伝子プロモーターの制御下でGFPmRNAが発現するGFPノックイン遺伝子を持つGFPノックインヘテロマウスに、細胞内ヘム量を減少させる(DDC)又は増加させる(ヘミン)薬剤及びその他薬剤を投与し、肝臓でのGFP、ALAS-N両mRNAの挙動をリアルタイムPCRで解析し、ヘムによるALAS-NmRNA量の調節に2つの機構(ALAS-N遺伝子の転写制御およびmRNAの分解速度制御)が共に働く事をin vivoで明らかにした。さらに、同マウス肝臓ではALAS-NmRNAは大きな振幅で日周変動するのに対し、ヘムによる分解制御を受けないGFPmRNAの変動の程度は僅かである事、及びGFPmRNA量は各概日時刻でALAS-NmRNA量の1桁以上過剰にある事を明らかにした。これらの結果は、マウスの肝臓ALAS-NmRNAは常にヘムに依存したmRNA分解速度制御機構によって調節を受けており、観察されたALAS-NmRNAの大きな振幅での概日変動は、このヘムに依存したmRNAの分解制御の結果生じる事が強く示唆された。すなわち、ALAS-NmRNAの概日変動の振幅は、最終産物のヘムによる制御をうけるフィードバックループの機構の存在の可能性が推測される。さらにCRY1TgあるいはCRY1-APTgトランスジーンをGFPノックインヘテロマウスに導入した各コンパウンドマウスを得る事に成功し、GFPmRNAをレポーターにした解析からヘムのCRYを介したALAS-Nの転写制御機構がin vivoで明らかになる事が期待され、目下研究継続中である。時計遺伝子産物CRYのアミノ酸配列中にヘム結合モチーフを見い出したので、ヘムが生物リズムの制御因子としていかに機能するかを明らかにする目的で研究を行った。それぞれCRY1、及びヘム結合モチーフに変異を導入したCRY1(CRY1-AP)を全身的に発現するトランスジェニックマウス(CRY1 Tg及びCRY1-AP Tg)を、各々複数ライン作製した。CRY1 Tgマウスの複数のラインでの、肝臓および種々の臓器での時計遺伝子PER1、PER2及び種々の出力系遺伝子(ALAS-N、ALAS-E及びDBP)のmRNAの日周変動をリアルタイムPCRで調べ、CRY1過剰発現がもたらすこれらの遺伝子の概日発現の異常とその効果の違い(PER1は日周変動の振幅が大きくなり、PER2及びALAS-N、ALAS-E、DBPはピーク時の発現が減少し、振幅が小さくなる傾向がある事)を明らかにした。また、CRY1-AP TgマウスにおいてALAS-Nの発現を調べたところ、CRY1 Tgで観察された場合と同様の異常な発現が観察され、さらに確かな結論を得るべくデータの蓄積をはかっている。また、ヘム生合成系の酵素であるALAS-Nは、既に日周変動が報告されている肝臓以外に、副腎においても顕著に日周変動する事を明らかにした。このことは、肝臓と副腎の機能にヘムの日周変動が重要な役割を果たすことを示唆している。さらにALAS-NのGFPノックイン(GFPを挿入する事によりALAS-N遺伝子のコード領域を破壊した)ヘテロ接合体マウスの肝臓で、GFPのmRNAの発現が日周変動する事を示し、マウス体内でのALAS-Nの日周変動はALAS-N遺伝子プロモーター活性の変動による転写制御による事を明らかにした。また、現在CRYの分子機能におけるヘム結合モチーフへの変異の導入の影響をin vitroで解析している。

さらにCRY1TgあるいはCRY1-APTgトランスジーンをGFPノックインヘテロマウスに導入した各コンパウンドマウスを得る事に成功し、GFPmRNAをレポーターにした解析からヘムのCRYを介したALAS-Nの転写制御機構がin vivoで明らかになる事が期待され、目下研究継続中である。
実半単純リー群の表現とベき零軌道のケーリ-型変換

1.実半単純リー群Gの表現,より正確には、表現を微分して得られる展開環U(g)上のHarish-Chandra加群Hの随伴多様体ν(H)は、Riemann対称対(G,K)を複素化して得られる対(G_C, K_C)の接空間pにおけるべき零K_<C->軌道からなる。研究代表者は、「各K_<C->軌道O⊂ν(H)からケーリ-型変換と偏極化をとおしてH上に局所自由に作用するべき零部分環(群)n_oの存在」を示した昨年度からの研究を押しすすめ、Hが規約最高ウェイト表現の場合に、対応するべき零部分環n_oの具体的記述を与えた。この一連の研究結果をとりまとめた論文を日本数学会および数理解析研究所共同研究集会で口頭発表し、学会雑誌へ投稿した(京大行者明彦氏との共著)。2.半単純リー群Gの極小べき零共役類に付随した極小ユニタリ表現H_mは、既約ユニタリ表現の分類問題とも深く関わる重要な表現である。(1)の成果をふまえて、G=SU(n,n)の極小表現Hmの一般化されたホイッタッカー模型を、HmをG/K上で実現するG_-不変な2階偏微分方程式系を用いて決定した(論文準備中)。さらに、極小表現のフォック模型を使って、U(n_o)-加群としてのHmの構造を明らかにした。この結果を任意の最高ウェイト加群に拡張することを目標とした研究を現在実施中である。3.各研究分担者は、ホロノミックな不確定特異点型微分方程式系(本多)、多変数超幾何方程式(齊藤)、あるいは各種の群の表現に対するシューア・ワイルの相互律の研究(平井・山田)を各自押しすすめると同時に、これらののテーマが深く関わる上記2の研究実施の過程で、個人的な討論やセミナーをとおして本研究に常時参加した。
2015年センサス・ミクロデータを用いた構造分析による林業成長産業化の検討

本研究は農林業センサス農林業経営体調査の個票を過去に遡って接続し、近年の林業構造、その動態を詳細に分析しようとするものである。2年目となる2018年度は、初年度に入手、接続したデータを研究者間で共有し、各課題に沿った分析に着手し、年度末には、分析結果を共有する研究会を開催した。初年度に、データ提供元である農水省統計部に相談した上で、当初の想定以上のデータを入手し、接続することができた。具体的には、2005年から2015年の経営体調査間を接続できただけでなく、2000年の林家調査等とも接続を図れた他、客体候補名簿情報も入手、接続できた。そのため、用意した分析用データはかなり複雑な構造となったことから、研究者間でのデータ共有にあたっては、分析用データの整備方法、データの構造を担当者から説明する研究会を開催した。その後、それぞれの分担テーマに沿って分析を行い、年度末に分析結果を中間報告的に共有した。まず、そもそも接続データについて、各回の接続状況や林業経営体であったものが次回の経営体出なくなった場合にどの程度名簿には残っているのかなどが分かり、農林業センサスの統計としての性質について理解を深めることができた。また、林業経営体による施業実施率等の算出はこれまでそもそも外形基準を満たし林業経営体と判定されたものの中での率しか分からなかったが、今回新たに名簿掲載者全体に対する実施率等を算出するという、より有益な情報を提供しうる方法を提起できた。また、家族経営体の林産物販売や受託のある経営体の経営規模の異動などについてのパネルデータ回帰分析結果や、森林施業計画樹立と施業実施との関係についての分析結果など、個票接続の強みを生かした分析の結果を共有した。ほぼ当初計画通りに進んでおり、最終年度である2019年度には学会のテーマ別セッションで研究成果を公開することを決め、それに向けて分担して分析を進めているところである。2019年度は最終年度であるので、統計分析を進め、成果を取りまとめ、公表していくこととする。秋の学会で本研究を中心としたテーマ別セッションを企画しており、そこで成果を一旦公表した上で、年度末に向けて最後の取りまとめを行う。また、秋までに2回の内部の研究会を予定しており、十分な議論をしながら、各自の分析を進めていく。さらに、個票接続によって可能となる地域単位の集計データ作成して公開することにより、広く地域データとして活用してもらうことも研究の課題としており、これについても、具体的な公開方法等について検討の上、年度末までにHPなどで公開していく。本研究は、2005年から2015年までの3回の農林業センサスの個票データを入手し、接続することで、近年の林業構造、その動態を詳細に分析しようとするものである。初年度であるH29年度は、2015年農林業センサス等のデータの取得を予定通り終えた。特に、当初予定していなかった、あるいは検討課題であった関連データの入手もでき、次年度からの分析に万全の準備ができた。データの提供元である農林水産省統計部と相談の上、研究組織内で協議し、林業経営体の個票のみならず、農林業経営体全体、さらには客体候補名簿の個票全体を入手することができた。これにより、ある年に林業経営体ではなかった経営体がその後に客体候補名簿でいかに把握されていたのかなど、従来より幅広く、林業経営体の継続・参入・退出の動向を明らかにしうると期待される。また、農業経営体として林業経営に関する質問に回答した客体のデータも得られ、それも含めた動態の分析も可能となった。また、2000年世界農林業センサスの隣家調査、林家以外の林業事業体調査、林業サービス事業体調査の個票データも入手することができ、2005年以降のデータと接続を試みることとなった。調査の対象・内容が変わった2000年と2005年以降の個票接続により、2000年の慣行共有が2005年以降どのように調査に現れてくるのかなど、新たな分析が可能となった。データの入手後は、内容のチェック、構造動態マスタによるデータの接続を試みており、次年度の早い時期には、研究組織内でデータを共有し、本格的な分析を開始する予定である。データの入手を完了し、分析用データの整備に移れたため。データの入手時期はやや後ろにずれ込んだが、これは、農水省統計部との相談も踏まえ、客体候補名簿など当初予定していたよりも豊富なデータを入手することとし、その範囲の確定や申請書の作成などの準備に時間を要したためで、結果的には、十分な議論ののちに、より価値の高いデータが入手できた。

そのため、用意した分析用データはかなり複雑な構造となったことから、研究者間でのデータ共有にあたっては、分析用データの整備方法、データの構造を担当者から説明する研究会を開催した。その後、それぞれの分担テーマに沿って分析を行い、年度末に分析結果を中間報告的に共有した。まず、そもそも接続データについて、各回の接続状況や林業経営体であったものが次回の経営体出なくなった場合にどの程度名簿には残っているのかなどが分かり、農林業センサスの統計としての性質について理解を深めることができた。また、林業経営体による施業実施率等の算出はこれまでそもそも外形基準を満たし林業経営体と判定されたものの中での率しか分からなかったが、今回新たに名簿掲載者全体に対する実施率等を算出するという、より有益な情報を提供しうる方法を提起できた。また、家族経営体の林産物販売や受託のある経営体の経営規模の異動などについてのパネルデータ回帰分析結果や、森林施業計画樹立と施業実施との関係についての分析結果など、個票接続の強みを生かした分析の結果を共有した。ほぼ当初計画通りに進んでおり、最終年度である2019年度には学会のテーマ別セッションで研究成果を公開することを決め、それに向けて分担して分析を進めているところである。核となるのは、2005年から2015年の林業経営体の個票接続データの分析である。これまで林業経営体について、3回の個票接続は行われたことがない。個票ではなく、集計値レベルの分析からは、調査対象・内容が固定された2005年から2015年の3回の結果を比べることで、変化の変化が観察でき、近年の林業成長産業化に関する興味深い結果がいくつか得られている。これを、個票レベルでより精密に検証することが本研究の中心課題である。合わせて、客体候補名簿や農業経営体など、林業経営体以外の個票も入手していること、2000年センサスの個票も入手していることは、初めての試みである。これらの新たなデータは、林業経営体の動態や、センサス調査の性質そのものを明らかにすることに寄与することが期待され、そのような加点からの分析を行っていく。2019年度は最終年度であるので、統計分析を進め、成果を取りまとめ、公表していくこととする。秋の学会で本研究を中心としたテーマ別セッションを企画しており、そこで成果を一旦公表した上で、年度末に向けて最後の取りまとめを行う。また、秋までに2回の内部の研究会を予定しており、十分な議論をしながら、各自の分析を進めていく。さらに、個票接続によって可能となる地域単位の集計データ作成して公開することにより、広く地域データとして活用してもらうことも研究の課題としており、これについても、具体的な公開方法等について検討の上、年度末までにHPなどで公開していく。当初予定では、今年度に共有データの整備を行った後に、これを実際に共有する会合を研究組織全体で開催する予定にしていた。しかし、入手データを拡張することになったことに伴い、データの入手、共有データの整備に時間を要し、その予定していた会合を次年度に開催することした。そのため、所要の経費を次年度に繰り越して使用することとしたものである。データ共有と分析結果の取りまとめの研究会を3回開催する予定であったが、2回の開催、しかもいずれも多くの参加者が日帰りできる日程で行なったことから、旅費支出が少なかったが、2019年度にはすでに6月に2日に渡る研究会を予定するなど、当初計画より活動が増える予定であり、使用する予定である。
極微量アミノ酸散布による樹木の成長促進誘導

スギ、ヒノキ、ユーカリ、シロイヌナズナを試料とし、グルタミン酸(Glu)、システイン(Cys)、グリシン(Gly)のアミノ酸を3種類、2種類の組み合わせ、1種類で施用し成長促進効果を調べた。その結果、Cysを含むアミノ酸混合液で成長促進効果が認められたが、12mMのGlu+Cys+Gly混合水溶液で最も安定した成長促進効果が明らかとなった。シロイヌナズナでは老化の遅延による光合成期間の長期化が確認された。スギ、ヒノキの実生苗に1mMのグルタミン酸(Glu)、システイン(Cys)、グリシン(Gly)を様々に組み合わせて施用し、伸長成長、幹の肥大成長、乾燥重量を測定した。また、細胞構造の変化を光学顕微鏡で観察した。コントロールとして蒸留水、あるいは硝酸アンモニウムを施用した。スギにおいては、Glu+Cys+Gly、Cys+Glyを施用することで、コントロールにくらべ幹の肥大成長が促進され、地上部、地下部の乾燥重量は増加した。個々の仮道管では、上記のアミノ酸の施用により放射径、接線径とも増大し、細胞壁厚さも増大した。その結果、全バイオマス量はコントロールにくらべおよそ1.4倍増加した。一方、ヒノキにおいてはGlu+Cys+Glyを施用することで伸長成長が促進され、基部直径、乾燥重量が増大した。全バイオマス量はコントロールの1.14倍となった。仮道管の放射径、接線径とも増大したが、細胞壁厚さは減少した。ヒノキにおいては、Glu+Cys+Glyの施用により、細胞径は大きいが細胞壁の薄い仮道管が形成された。Glu、Cys、Glyの内2種類を組み合わせて施用し、成長を比較した。Glu+Cys、Cys+Glyではコントロールにくらべ乾燥重量が1.14倍程度増加した。個々の仮道管においては、上記の施用により接線径が増大し、細胞壁厚さは同じか増加した。一方、Gly+Gluではコントロールにくらべ乾燥重量が減少した。以上の結果から、Cysを含むアミノ酸の施用が、スギやヒノキの実生苗の成長促進につながることが明らかになった。ユーカリ(Eucalyptus camaldulensis)実生苗に微量アミノ酸施用を行い、成長解析を行った。アミノ酸施用は、グルタミン酸(Glu)、システイン(Cys)、グリシン(Gly)を1:1:1、1:2:1、1:5:1の割合とし、コントロールでは水溶性肥料のハイポネクスを与えた。施用開始後5ヶ月で苗を採取し、地上部と地下部に分けて乾燥重量を測定した。その結果、地上部の乾燥重量は有為な差が認められなかったが、地下部ではアミノ酸施用のうち、Glu:Cys:Gly=1:1:1では地下部でおよそ2倍の乾燥重量増加が認められた。1:2:1ならびに1:5:1は、地下部でおよそ2.5倍の乾燥重量増加が認められた。ユーカリ地上部木部を顕微鏡観察すると、コントロール、アミノ酸施用個体間で大きな違いは認められなかった。一方、地下部木部では、アミノ酸施用個体で顕著な道管直径の増加が認められた。以上の結果は、ユーカリにおいては微量アミノ酸施用によって、根の発達が促進され、道管の直径が著しく増加することを示している。また、アミノ酸の中ではCysが鍵となり、その量を他のアミノ酸の2倍以上加えると根の成長がさらに促進された。ヒノキ実生苗においても同様の微量アミノ酸施用を行い、成長解析を行った。しかしながら、ヒノキにおいてはアミノ酸の施用効果は認められなかった。アミノ酸施用の効果は、樹種により異なるものと思われる。モデル植物であるシロイヌナズナにグルタミン酸、システイン、グリシンの3種混合液、2種類のアミノ酸を組み合わせた混合液、ならびに1種類のアミノ酸水溶液を施用して生育させ、乾燥重量を比較した。3種類のアミノ酸混合液、システインを含む2種類の混合液、システイン水溶液を施用したシロイヌナズナは、コントロールにくらべロゼット葉の黄化が遅れ、長く緑色を呈した。これらのロゼット葉、茎の乾燥重量はコントロールに比較して22.5倍に達した。また、種子重量は2.53倍に達した。一方、システインを含まないアミノ酸施用では、コントロールに較べ、ロゼット葉、茎の乾燥重量は減少し、種子収量も減少した。以上の結果は、システインを含む水溶液の施用により葉の老化の遅延が生じ、結果として光合成期間が長期化してバイオマスの蓄積が増加したものと考えられた。同様の実験をヒノキ実生苗を用いて行ったが、シロイヌナズナほどの顕著なバイオマス増は見られなかった。これまでの研究で、アミノ酸施用による樹木の成長促進効果が樹種により異なることが判明した。アミノ酸施用による成長促進効果が認められる樹種では、バイオマス量が2.5倍程度増加した。