hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
融雪・融氷剤によるコンクリートの化学的劣化機構の解明と防止対策

本研究は、融雪・融氷剤(塩化ナトリウムおよび塩化カルシウム)のコンクリートの化学的劣化におよぼす影響およびそのメカニズムを解明するものである。融雪・融氷剤(塩化ナトリウムおよび塩化カルシウム)による影響を想定された各種温度および濃度条件の下で綿密に調べることにより、融雪・融氷剤によるコンクリート構造物の化学的劣化に対しての防止対策について具体的な指針を確立することを目的とした。研究計画は、(1)融雪・融氷剤によるコンクリートの化学的劣化メカニズムの解明、(2)融雪・融氷剤によるコンクリート構造物の化学的劣化に対しての防止対策の確立、とに大別できる。(1)に関しては、濃度および温度を変化させた塩化ナトリウムおよび塩化カルシウム溶液に各種配合のセメントモルタル供試体を浸漬し、浸漬材令に伴う強度の低下および膨張量の変化などを調べることにより、高濃度の塩化カルシウム溶液においてのみ化学的劣化現象が発生することを明らかにした。また、高濃度の塩化カルシウム溶液による劣化現象がコンクリート中の水酸化カルシウムの溶解とそれに伴う複塩(CaO・CaCl_2・15H_2O)の生成によるものであることを明らかにした。(2)に関しては、各種鉱物質混和材(フライアッシュ、高炉スラグ微粉末、シリカフューム)の使用したコンクリートの塩化カルシウム腐食に対する抵抗性を検討するとともに、融雪・融氷剤のコンクリート内部への浸透防ぐ目的で使用される各種表面塗布材の遮塩性およびその化学的劣化現象に対する効果について明らかにした。以上の研究成果をふまえて、融雪・融氷剤によるコンクリートの化学的劣化のメカニズムについて解明するとともに、このような劣化現象の防止対策について具体的な提案を行った。本研究は、融雪・融氷剤(塩化ナトリウムおよび塩化カルシウム)のコンクリートの化学的劣化現象におよぼす影響およびそのメカニズムを解明することを目的としている。まず、融雪・融氷剤によるコンクリートの化学的劣化現象が発生する条件を明らかにするために、塩化ナトリウムおよび塩化カルシウム溶液の濃度(5%、15%、30%)および温度(5°C、20°C、40°C)を変化させ、セメントモルタル供試体の浸漬材令にともなう強度の低下および膨張量の変化などを調べた結果、化学的劣化現象は塩化カルシウム溶液の濃度が20%以上の時にのみ発生し、塩化ナトリウム溶液では濃度および温度条件に関わらず劣化は発生しないことが判明した。また,X線回折、熱分析および電子顕微鏡によって塩化ナトリウムおよび塩化カルシウム溶液に浸漬したセメントモルタルの化学組成および内部組織の変化を調べた結果、セメントモルタル内の水酸化カルシウムの消失と複塩(CaO・CaCl_2・15H_2O)の生成が化学的劣化現象の主原因であることを解明した。融雪・融氷剤によるコンクリートの化学的劣化現象の防止対策としては、鉱物質混和材(フライアッシュ、高炉スラグ微粉末、シリカフューム)の添加が有効であり、鉱物質混和材を使用したコンクリートの塩化カルシウム腐食に対する抵抗性をコンクリートの内部組織と塩化物イオンの浸透状況との関係より明らかにした。さらに、融雪・融氷剤のコンクリート内部への浸透を防止する目的で、高分子系表面塗布材およびポリマーセメントモルタルの遮塩性とその評価法についても検討した。本研究は、融雪・融氷剤(塩化ナトリウムおよび塩化カルシウム)のコンクリートの化学的劣化現象におよぼす影響およびその防止対策を明らかにすることを目的に実施した。(1)コンクリートの塩化カルシウムによる劣化現象に関しては、30%の塩化カルシウム溶液に浸漬したコンクリートの強度および膨張量の変化を調べることにより、化学的劣化現象は水セメント比が大きなものほど、AEコンクリートよりもnon-AEコンクリートほど顕著であり、また乾湿の繰り返しにより劣化が促進されることを明らかにした。また、高濃度の塩化カルシウム溶液による劣化現象がコンクリート中の水酸化カルシウムの溶解とそれに伴う複塩(CaO・CaCl_2・15H_2O)の生成によるものであり、劣化現象はコンクリートのスケーリングおよびひび割れを伴って進行することを明らかにした。

(2)塩化カルシウム腐食の防止対策に関しては、各種鉱物質混和材(フライアッシュ、高炉スラグ微粉末、シリカフューム)の使用したコンクリートの塩化カルシウム腐食に対する抵抗性および塩分浸透性を比較検討するとともに、融雪・融氷剤のコンクリート内部への浸透防ぐ目的で使用される各種表面塗布材の遮塩性およびその化学的劣化現象に対する効果について明らかにした。以上の研究成果をふまえて、高濃度の塩化カルシウム溶液によるコンクリートの化学的劣化機構について明らかにするとともに、コンクリートの塩化カルシウム腐蝕劣化に対する防止対策についての具体的な提案を行った。
光合成の環境応答の分子機構

1.研究の目的:文部省科学研究費補助金重点領域研究「光合成の環境応答の分子機構」(代表者村田紀夫、平成4ー7年度)が、平成4年度発足分として内定した。本研究では、当該研究分野に関する調査をおこない、当重点領域研究の研究内容、研究組織体制、評価体制等、重点領域研究の根幹部分に関する計画を立案することを目的とした。2.研究成果:(1)研究班会議を3回(平成3年9月6日、9月28日、平成4年2月29日)開催し、当重点領域研究の研究内容、研究組織、評価体制に関する基本方針を決定した。(2)重点領域研究の計画班予定者による研究計画発表会を平成3年9月28日に開催し、次年度以降の研究計画について討論をおこなった。(3)公開シンポジウムを平成3年9月28日に開催し、広く意見を求めるとともに、本重点領域研究の目的と意義に関して十分な討論をおこなった。(4)公開ワ-クショップを平成4年2月29日から3月1日に開催し、「光合成の光損傷と修復」と「塩、浸透圧、乾燥に対する適応」のテ-マのもとに各5人の演者による講演と討論をおこなった。これを通じて平成4年度以降の研究計画に関する重要な意見交換がおこなうことができた。
エンドトキシン誘発ぶどう膜炎におけるインターロイキン1の関与

我々は以前、C3H/HeNマウスにエンドトキシンを全身投与すると、ぶどう膜炎(エンドトキシン誘発ぶどう膜炎、EIU)を発症することを報告した。今回、炎症性サイトカインのひとつであるインターロイキン1(IL-1)と、T細胞に体するモノクローナル抗体である抗thy-1.2抗体で前処置した各種マウスにおけるEIU誘導能を検討した。実験動物として、C3H/HeNマウス、C3H/HeJマウス、BALB/cマウス、BALB/c-nu/nuマウスを使用した。IL-1(0.2mug)24時間おき5回and/or抗thy-1.2抗体(500mug)48時間おき3回前処置の後、Salmonella typhimurium由来のエンドトキシン200mugを足蹠皮下に接種した。24時間後に房水中細胞数および蛋白濃度を測定し、EIUの程度を判定した。その結果、C3H/HeNマウスとBALB/cマウスでは、IL-1前投与によりEIUは著明に増強した。IL-1と抗Thy-1.2抗体の両者を前投与したC3H/HeNマウスでは、IL-1のみを前投与した群に比べてEIUはやや抑制されたが、エンドトキシン投与のみの対照群と比べると有意に強いEIUを呈した。エンドトキシン低抗性であるC3H/HeJマウスではIL-1を前投与してもEIUは認められなかった。T細胞が欠如したBALB/c-nu/nuマウスでは、エンドトキシン投与によりごく軽微なEIUを発症したが、IL-1を前投与してもEIUの増強はみられなかった。結論として、(1)C3H/HeNのみでなくBALB/cマウスでもEIUが発症することが示された。(2)EIUはIL-1により増強し、その増強効果はこう抗Thy-1.2抗体により抑制されたがエンドトキシン投与のみの対照群と比較すると有意に強いEIUを呈した。(3)T細胞の欠如したBALB/c-nu/nuマウスでも軽度ながらEIUは発症したが、IL-1による増強はみられなかった。以上より、EIUの発症およびIL-1による増強にはT細胞が強く関与していると考えられた。
年金会計基準の国際比較

1.本研究テーマは「年金会計基準の国際比較」であるが、本年は日本、米国、イギリス、カナダの年金会計基準、および年金会計基準の理論的な検討について詳細な分析が完了したといえるであろう。その結果、本研究テーマのほぼ9割が終了することができた。それは、この「実績報告書」に記された「11.研究発表」のなかに見ることができる。2.米国については、退職後医療給付の会計基準106号の検討によって、現代の会計基準が医療給付制度それ自体におよぼしている影響について理論的、実証的、そして制度的なレベルから検討することができた。3.イギリスについては、近年における年金制度の大きな変革に対応して年金会計基準の制定が行なわれたが、両者の相互作用についての研究がミクロとマクロの点から検討された。4.カナダについても、80年代の年金会計基準の改革がどのような意味をもっているのかについて、とくに年金基金の余剰額の会計処理を対象として検討された。年金余剰額の分配をめぐって絶えず企業と年金受給者との間に利害の抗争があることが明らかにされた。5.わが国の年金会計は、上記の諸国の動向にくらべた大きく後退してはいるが、それでも年金制度の改革の波に対応して幾つかの問題点が指摘されている。その意味についての検討が、各国の比較年金会計制度との関連づけて行なわれている。6.最後に、上記の比較年金会計制度の分析をふまえて、年金会計の理論的な研究についても実施された。それは、年金会計が企業会計問題として統合される契機と論理の検討にある。この検討にこそ、年金会計問題が特殊性をもちながら企業会計に統合されなければならない要因をもっている意味を明らかにしている。恐らく、これが本研究テーマの重要な課題であると思われる。
回転軸の安定性に及ぼす軸受油膜の傾斜油膜係数の影響

ジャーナル軸受油膜の油膜係数は,軸・軸受系の振動特性・安定性に及ぼす影響など不明な点が多いため,傾斜油膜係数が回転軸の安定性に及ぼす影響を明らかにし,より高い安定性を維持するための軸受設計指針を導出することを目的として研究を行った.実用的に使用される各種軸受形状(真円軸受,多円弧軸受,ティルティングパッド軸受)に対して,幅広い運転範囲における傾斜ばね係数,傾斜減衰係数のデータを得た.また,傾斜油膜係数を考慮した弾性軸のジェフコットロータに対して安定解析を行った結果,柔な回転軸において広い安定領域を確保するには,予圧係数を高く設定した二円弧軸受を採用するのが最も適当であることが明らかとなった.・実験面においては,昨年度開発した傾斜油膜係数の測定法の確認および測定精度の向上を行った.現在までのところ,まだ精度的に十分な結果は得られていない.・理論面では,ジャーナル軸受の軸受面形状パラメータ(すきま比,幅径比,円弧数,予圧係数,オフセット係数など)を系統的に変化させた際の傾斜油膜係数を数値解析により求め,これより軸受面形状が傾斜油膜係数への影響を明らかにし,傾斜油膜係数のデータベースを作成した.ジャーナル軸受で支持された回転軸では,ジャーナルと軸受が動的に傾斜する場合の影響はこれまであまり考慮されておらず,その回転軸の安定性には不明な点が多い.本研究では,ジャーナルと軸受が動的に傾斜した場合に発生する油膜モーメント(および傾斜油膜係数)が回転軸の安定性に及ぼす影響を明らかにし,より高い安定性を維持するための軸受設計指針を導出することを目的とし,そのため,軸受面形状が傾斜油膜係数に及ぼす影響および傾斜油膜係数が回転軸の安定性に及ぼす影響を,それぞれ実験,理論に検討した.本年度は,軸受動特性試験機の精度向上を主目的に試験機の改良を実施した.測定方法の根本的な見直しを行った結果,軸の変動を無視した解析を行っており,これが測定精度向上を妨げていることが明らかとなった.そこで,軸受に加速度計を設置して,直接軸受の加速度を取得することとし,装置の設計および測定プログラム・解析プログラムの構築を行った.一方,理論面では実機に広く使用されている二円弧軸受,三円弧軸受,四円弧軸受,ティルティングパッド軸受を対象として,これらの軸受で両端を支持された柔なジェフコットロータの安定解析を行い,広範な運転条件における安定限界線図を作成し,傾斜ばね係数,傾斜減衰係数が軸・軸受系の安定性の及ぼす影響を調べた.その結果,傾斜ばね係数,傾斜減衰係数は,ゾンマーフェルト数が小さな場合,予圧係数に依らないが,ゾンマーフェルト数が大きな場合には,予圧係数が増加するほど大きくなることが明らかとなった.また,二円弧軸受は,予圧係数が高い場合に安定性が,他の形式の軸受に比べて非常に高くなることが各種軸受の安定限界線図の比較より示され,柔な回転軸において広い安定領域を確保するには,予圧係数を高く設定した二円弧軸受を採用するのが最も適当であることが明らかとなった.ジャーナル軸受油膜の油膜係数は,軸・軸受系の振動特性・安定性に及ぼす影響など不明な点が多いため,傾斜油膜係数が回転軸の安定性に及ぼす影響を明らかにし,より高い安定性を維持するための軸受設計指針を導出することを目的として研究を行った.実用的に使用される各種軸受形状(真円軸受,多円弧軸受,ティルティングパッド軸受)に対して,幅広い運転範囲における傾斜ばね係数,傾斜減衰係数のデータを得た.また,傾斜油膜係数を考慮した弾性軸のジェフコットロータに対して安定解析を行った結果,柔な回転軸において広い安定領域を確保するには,予圧係数を高く設定した二円弧軸受を採用するのが最も適当であることが明らかとなった.・実験面においては,傾斜油膜係数の測定法を新たに開発を行った.これまで多くの実績のある並進運動に関する油膜係数の測定法をベースとした.同法は,回転のみが許された軸上に軸受を油膜を介して浮上させた試験機を用いて外部から周期的な加振力を加えて油膜係数の値を推定するものである.傾斜油膜係数に適用するため,加振装置を追加して,軸受を強制的に傾斜運動させるとともに,その際に生じる油膜のモーメントを測定できるように改良した.・改良した軸受油膜動特性試験機を駆動および測定するための計測プログラムの構築を行った.・理論面では,ジャーナル軸受の一種であるティルティングパッドジャーナル軸受(TPJB)で支持された弾性回転軸を対象として,傾斜油膜係数が回転軸の安定性に及ぼす影響を解析した.その結果,回転軸の安定性向上には,軸受取付け方法を,軸と軸受との相対的な傾斜を無視できる軸受可傾斜取付けとし,予圧係数を高めることが最も有効な対策であると結論された.また,軸と軸受との相対的な傾斜を無視できない軸受不傾斜取付けとなる場合には,軸の曲げ剛性を高める,軸受幅径比を低下させるなどの対策は有効であるが,予圧係数は運転条件を確認して適切に設定することが必要となることを明らにした.・理論面では,予定していた軸受面形状を系統的に変化させた際の傾斜油膜係数の計算を行い,データベースを作成した.

・実験面では,開発した傾斜油膜係数の測定法では,従来測定されている並進運動に関する油膜係数の測定よりも高い測定精度が必要となるため,軸回転時における軸受の振動レベルが従来以上である必要がある.現在までのところ,軸振動による影響の除去に時間がとられており,傾斜油膜係数の測定については測定精度上,満足いく結果が得られていなかった.・開発した傾斜油膜係数の測定法を使用して真円ジャーナル軸受を用いた試験を実施したが,傾斜油膜係数の測定では並進運動に関する油膜係数の測定よりも高い振動レベルが要求されるため,軸振動による影響の除去がうまくいかず満足いく結果が得られなかった.このため,予定していた真円ジャーナル軸受に対する傾斜油膜係数の定性的な特性把握が十分できなかった.・実験面では傾斜油膜係数の実測が非常に難しいことから,その測定精度向上に全力を傾け,その基本性能を実験的に明らかにする.また,昨年度計算を行った軸受面形状の幾つかについては,実際に軸受を試作して実験し,数値解析結果との比較を行う.・理論解析では,傾斜ばね係数4項,傾斜減衰係数4項より構成される傾斜油膜係数は,各項がどのように関係し,主にどの項が安定性等に影響を与えるのかなどの点で見通しが悪いことから,ジェフコットロータを対象にして,傾斜油膜係数を考慮した場合において,ラウス-フルビッツの安定判別法をベースにした線形安定限界速度式を導出し,不安定機構を明らかにするとともに,8個の傾斜油膜係数の各項が安定性におよぼす影響を明確にする.・既存の軸受動特性試験機の軸振動が想定よりも大きかったので(傾斜油膜係数の測定では並進運動に関する油膜係数の測定よりも高い振動レベルが要求される)軸振動低減の改良を優先させて,傾斜油膜係数の測定への改良は最低限に留め,予定していた一部部品の購入を先送りした.平成24年度は平成23年度に実施できなかった装置の改良を行い,基準とする真円ジャーナル軸受の測定を行い,傾斜ばね係数,傾斜減衰係数の基本性能を明確にする.・ジャーナル軸受の軸受面形状は,すきま比,幅径比,円弧数,予圧係数,オフセット係数などの形状パラメータにより決定される.本研究では,各形状パラメータを系統的に変化させた際の傾斜油膜係数を数値解析により求め,これより軸受面形状が傾斜油膜係数への影響を明らかにすることとする.いくつかの条件では,動特性試験機を用いて,数値解析結果の検証実験を行う.以上の結果をまとめ,安定解析等に利用できるように傾斜油膜係数のデータベースを作成する.・傾斜ばね係数4項,傾斜減衰係数4項より構成される傾斜油膜係数は,各項がどのように関係し,主にどの項が安定性等に影響を与えるのかなどの点で,見通しが悪いことから,ジェフコットロータを対象にして,傾斜油膜係数を考慮した場合において,ラウス-フルビッツの安定判別法をベースにした線形安定限界速度式を導出し,不安定機構を明らかにするとともに,8個の傾斜油膜係数の各項が安定性におよぼす影響を明確にする.・すべり軸受で支持された弾性ロータの安定性を確認するため,弾性ロータ試験機を設計・製作する.・傾斜油膜係数の測定システムの改良を行う(軸受,軸の再製作).・昨年度計算を行った軸受面形状3つ程度について軸受を試作する.・本年度実施できなかった軸受動特性試験機の改良を実施する.・ジャーナル軸受の軸受面形状の形状パラメータを実験的に確認するための,各形状パラメータを系統的に変化させた試験軸受を作成する.・すべり軸受で支持された弾性ロータの安定性を実験的に確認するために弾性ロータ試験機を設計・製作する.この際測定用の変位計等のセンサ等を購入する.また,軸受動特性試験機と弾性ロータ試験機では軸径が異なるため,試験軸受も再度製作する.
functional MRIを用いた精神分裂病の病態に関する研究

【目的】我々はこれまでMRIやMRSを用いて精神分裂病者の病態の研究を行ってきた。最近,我々はfMRIを用いた研究にも着手しており,予備的研究として健常者における神経心理検査施行時のfMRIデータを収集したので,その結果を報告する。【方法】対象は,男性17名(27.6±4.4歳),女性14名(26.5±3.8歳)の合計31名で,いずれも当大学の学生あるいはスタッフである。対象者には研究の目的を説明し,文書で同意を得た。賦活課題としては,Rao,S.M.らがfMRIの賦活課題に用いた,Levine,M.のConceptual Reasoning Taskを用いた。測定装置はSiemens Magnetom Vision 1.5Tを用い,echo planar法,2×2×5mmの解像度で全脳24スライスを78スキャン撮影した(最初の6スキャンは解析から除外し,task-restは6サイクル施行)。データの解析はSPM96を用い,個々のデータ解析とrandom effects kitによる健常者グループ全体の解析を行った。【結果】31名中14名に明瞭な賦活が認められ,特に前頭前野あるいは頭頂葉に強い賦活が認められた。健常者グループ全体の解析では,左側前頭前野(Brodmann9,10,44,45,46,47野),両側前部帯状回(Brodmann32野),両側前補足運動野(Brodmann8野),両側運動前野(Brodmann6野),両側頭頂葉(Brodmann7,39,40野),左側側頭葉(Brodmann37野),両側後頭葉(Brodmann18,19野),両側視床,中脳に賦活が認められた。【考察】【目的】我々はこれまでMRIやMRSを用いて精神分裂病者の病態の研究を行ってきた。【考察】
味覚情報及び食物の嗜好性に基づく摂食行動における脳内ヒスタミン神経系の役割

味覚刺激がヒスタミン神経系に与える影響を調べた一連の研究で,視床下部におけるヒスタミン遊離は嫌悪性の苦味溶液によって増加し,嗜好性の甘味溶液によって減少することを見出した.さらに,条件付け味覚嫌悪を用いて甘味溶液に対して嫌悪を獲得させたラットを用いて同様の実験を行ったところ,甘味を嫌うラットに甘味溶液を摂取させた際のヒスタミン遊離は上昇し,そのパターンはナイーブなラットに苦味を摂取させたときのものと類似していた.さらに,甘味溶液摂取による血糖値変動がヒスタミン神経系の活性化に影響を及ぼす可能性についても検討したが,グルコース投与あるいはインスリン投与による血糖値変動によってヒスタミン遊離は変化せず,ヒスタミン神経系は味覚の嗜好性によって活性を変化させているものと考えられた.以上より,嫌悪性の味覚によってヒスタミン神経系が活性化する一方,嗜好性の味覚によってヒスタミン神経系の活性が低下することが示され,研究成果をまとめた論文はBehavioral Brain Research誌に掲載された.また,この成果を第9回日本ヒスタミン研究会にて発表し,優秀な発表に対して授与される「和田賞」を受けた.さらに,摂食行動時に見られるヒスタミン神経系の活性化のメカニズムをさらに詳細に検討するため,摂食行動に影響を与える因子がヒスタミン神経系に及ぼす影響についてを個々に検討した.飼料の期待行動及び飼料の匂いによる嗅覚刺激・飼料を見ることによる視覚刺激などの感覚刺激の影響を検討したところ,期待行動・嗅覚・視覚によってはヒスタミン遊離は変化せず,実際に飼料を摂取した動物でのみヒスタミン遊離の上昇が観察されることを見いだし,第1回食と健康研究会にて成果を発表した.味覚情報が摂食行動とヒスタミン遊離に及ぼす影響を無麻酔・非拘束のラットを用いたマイクロダイアリシス法によって検討した.その結果,ヒスタミン神経系は摂食行動によって活性化されること,また摂食するときのヒスタミン遊離は味覚刺激によって増強されることが示され,研究成果の一部を日本味と匂学会誌(10(3),515-518)に発表した.現在ヒスタミシ遊離に重要な味質を特定するため,口腔内カニューレを用いて各種味溶液を口腔内に注入した際のヒスタミン遊離を検討中である.さらに,ヒスタミン合成酵素阻害薬であるα-fluoromethylhistidine(FMH)を投与した際,摂食行動に重要なヒスタミンH1受容体を欠損したマウスにおいても摂食量が増加したことに着目し,FMHによる摂食増加に関わる脳部位及び神経伝達物質の検索を行った.FMH投与により視交叉上核・1視床下部背内側核に存在するニューロペプチドY含有ニューロンが活性化されることにより摂食行動が惹起される可能性を示し,Inflammation Research誌(53(Suppl.1),S45-46)に発表した.またこの研究成果を第26回日本神経科学大会及び第1回神経国際行動薬理シンポジウムにて発表し,後者の学会でThe best poster awardを受賞した.また,摂食を増加させるとともに覚醒を促すペプチドであるオレキシン投与によりヒスタミン遊離が上昇するという先行研究を踏まえ,ナルコレプシー治療薬であるモダフィニルがヒスタミン遊離に及ぼす影響について無麻酔・非拘束のラットを用いて検討したところ,モダフィニルによる自発行動量の増加とヒスタミン遊離の増加が相関関係にあることが示された.研究成果は来年度のEuropean Histamine Research Societyで発表し,論文にもまとめる予定である.昨年までの研究で視床下部におけるヒスタミン遊離は味覚刺激によって増強されることが明らかとなった.そこで,ヒスタミン遊離に重要な味質を特定するため,口腔内カニューレを用いて各種味溶液を口腔内に注入した際のヒスタミン遊離を検討したところ,苦味によってヒスタミン遊離が増加し,甘味によってヒスタミン遊離が減少することを見出した.さらに,条件付け味覚嫌悪を用いて甘味に対して嫌悪を獲得させたラットを用いて同様の実験を行ったところ,甘味を嫌うラットに甘味溶液を摂取させた際のヒスタミン遊離のパターンはナイーブなラットに苦味を摂取させたときのものと類似していた.

以上より,嫌悪性の味覚によってヒスタミン遊離が上昇する一方,嗜好性の味覚によってヒスタミン遊離が減少することが示され,研究成果をISOT/JASTS2004にて発表した.また,成果をまとめた論文を現在Behavioral Brain Research誌に投稿中である.また,摂食を調節する種々の摂食関連ペプチドとヒスタミン神経系の相互関係について,マイクロダイアリシス法を用いた神経化学的検討及びマウスを用いた行動実験を行い検討した.摂食を促進させるニューロペプチドY(NPY)によってヒスタミン遊離は上昇し,さらにヒスタミンH_1受容体を欠損したマウスではNPYによる摂食促進効果が増強していたことから,ヒスタミンはNPYによる摂食増加を抑制へと変化させるフィードバック因子である可能性が考えられた.一方,同様に摂食を増加させるグレリンによってはヒスタミン遊離は変化せず,ヒスタミンH_1受容体欠損マウスにおいても摂食促進の効果が見られたことから,グレリンによる摂食調節にはヒスタミン神経系は関与しないものと考えられた.研究成果の一部は脳21誌(7(4),48-52)に掲載され,現在国際誌に投稿するべく論文を準備中である.味覚刺激がヒスタミン神経系に与える影響を調べた一連の研究で,視床下部におけるヒスタミン遊離は嫌悪性の苦味溶液によって増加し,嗜好性の甘味溶液によって減少することを見出した.さらに,条件付け味覚嫌悪を用いて甘味溶液に対して嫌悪を獲得させたラットを用いて同様の実験を行ったところ,甘味を嫌うラットに甘味溶液を摂取させた際のヒスタミン遊離は上昇し,そのパターンはナイーブなラットに苦味を摂取させたときのものと類似していた.さらに,甘味溶液摂取による血糖値変動がヒスタミン神経系の活性化に影響を及ぼす可能性についても検討したが,グルコース投与あるいはインスリン投与による血糖値変動によってヒスタミン遊離は変化せず,ヒスタミン神経系は味覚の嗜好性によって活性を変化させているものと考えられた.以上より,嫌悪性の味覚によってヒスタミン神経系が活性化する一方,嗜好性の味覚によってヒスタミン神経系の活性が低下することが示され,研究成果をまとめた論文はBehavioral Brain Research誌に掲載された.また,この成果を第9回日本ヒスタミン研究会にて発表し,優秀な発表に対して授与される「和田賞」を受けた.さらに,摂食行動時に見られるヒスタミン神経系の活性化のメカニズムをさらに詳細に検討するため,摂食行動に影響を与える因子がヒスタミン神経系に及ぼす影響についてを個々に検討した.飼料の期待行動及び飼料の匂いによる嗅覚刺激・飼料を見ることによる視覚刺激などの感覚刺激の影響を検討したところ,期待行動・嗅覚・視覚によってはヒスタミン遊離は変化せず,実際に飼料を摂取した動物でのみヒスタミン遊離の上昇が観察されることを見いだし,第1回食と健康研究会にて成果を発表した.
ショウジョウバエ始原生殖細胞におけるミトコンドリア品質管理機構の解析

ミトコンドリアはエネルギー産生や細胞機能を制御する重要なオルガネラである。ミトコンドリアは生殖系列を通じて次世代に継承されるが、正常なミトコンドリアをもつ生殖系列が選択される仕組みは不明である。本研究ではPGCの選択的細胞死誘導がこの仕組みに関与するという仮説を検証した。このためにミトコンドリアの定量的画像解析法の開発を行い、PGC中のミトコンドリアの定量的比較を行った結果、選択的に排除されるPGC中ではミトコンドリア量が顕著に現象することが明らかとなった。さらにPGCの細胞死誘導には解糖系代謝酵素遺伝子の働きが必要であることが明らかとなった。個体に含まれるミトコンドリアは、卵を介して母性的に伝達される。正常なミトコンドリアを含む生殖細胞を選別する仕組みは、次世代の個体が正常なミトコンドリアを継承する上で必須であるがその仕組みは明らかになっていない。本研究では、ショウジョウバエをモデルとして、その胚発生過程における始原生殖細胞(PGC)の細胞死誘導が、異常なミトコンドリアをもつ生殖系列を排除するにあたって中心的な役割を果たしているという可能性に着目する。これまでに1ショウジョウバエPGCにおいては、他の体細胞に比べて解糖系中間代謝物質が多く含まれていること、2PGCにおいては解糖系中間代謝酵素をコードする遺伝子(解糖系遺伝子)が高いレベルで発現していること、3解糖系遺伝子はPGCの細胞死誘導に必要なこと、4PGCにおいてはマイトファジー制御因子、およびProgrammed Necrosisを誘導するTNF経路の因子が高いレベルで発現していることが明らかとなっている。これらの結果を受けて、本年度は以下の3点について研究を行った。1:TNF経路およびマイトファジー制御因子の働きをPGCにおいて阻害した場合の影響の観察を行った。その結果、解析の途中ながら、特にマイトファジー制御因子の働きを阻害した場合、PGCの細胞死が阻害される傾向にあることが観察された。現在、この結果について確認中である。2:解糖系代謝酵素に対する抗体を作成し、タンパク質レベルで解糖系酵素がPGCに高レベルで発現するか観察することを試みた。この結果、いくつかの酵素については免疫化学染色に用いられる抗体を取得することに成功した。現在、これらの抗体を用いて解析を行っている。3:PGC中でのミトコンドリア量を定量的に観察するための免疫化学染色法および観察法を検討した。その結果、胚深部にあるPGC中のミトコンドリアを観察するのに適した方法を見いだした。個体がもつミトコンドリアは卵を介して母性的に伝達される。正常なミトコンドリアをもつ生殖細胞が選別される仕組みは、次世代の個体が正常なミトコンドリアを受け継ぐ上で重要であるが、そのメカニズムは不明である。本研究では、ショウジョウバエの胚発生過程における始原生殖細胞(以下、PGC)の細胞死誘導が正常なミトコンドリアをもつ生殖細胞を選別するうえで重要な役割を担っているという可能性に着目して研究を行っている。特にPGCにおける解糖系の亢進が、PGCの細胞死誘導を行うことでこの仕組みにおいて中心的な役割を果たしているという可能性に着目している。これまでに1PGCでは体細胞に比べて解糖系中間代謝物質が多く含まれていること、2PGCにおいては解糖系中間代謝酵素をコードする遺伝子(解糖系遺伝子)の発現が高いこと、3解糖系遺伝子の働きはPGCの細胞死誘導に必要であること、4PGCにおいてはマイトファジー因子およびNecrosis誘導因子の発現が高いこと、が明らかとなっている。これらの結果をうけて本年度は以下の研究を行った。(1)解糖系代謝酵素に対する抗体を作製し、PGCにおける酵素の発現を観察した。その結果、これら酵素はタンパク質レベルでPGCにおいて高発現していることが明らかとなった。(2)PGC中におけるミトコンドリアを、昨年度に改良した染色法および観察法によって定量的に観察することを試みた。また画像解析ソフトを用いた定量的画像解析を試みた。(3)PGCにおける解糖系中間代謝物質の蓄積が、解糖系の亢進によるものであるかどうかを検証するために、PGCにおいて解糖系遺伝子の機能を阻害し、そのようなPGCをセルソーターによって分取し、メタボローム解析を行う準備を完了した。

(1)解糖系遺伝子を機能阻害した胚のPGCをセルソーターにより分取し、野生型のPGCと比較することで解糖系およびその他の代謝経路への影響を解析した。(2)解糖系代謝酵素のタンパク質レベルでの発現を解析するために解糖系代謝酵素遺伝子に対する抗体を作成し、その発現を解析した。特に平成26年度までに完成しなかったHexokinase(Hex)やPhosphofructokinase(Pfk)等に対する抗体を新たに作成し、その発現を解析した。(3)PGC中におけるミトコンドリア量を定量的に解析するために共同研究により新たな画像解析法の確立を試みた。(1)について:解糖系遺伝子の機能阻害胚(HexおよびGapdh1)よりPGCを分取しメタボロミクスに供することでこれら遺伝子の機能阻害がPGCの代謝状態に与える影響を解析した。解糖系遺伝子を母性的に機能阻害した胚は致死率が高く、PGCの分取が困難であった。従来のCE-TOFMS法で行うより検出感度が高いCE-QqQ法を用いることでインプット量を低く保つことを試みた。野生型胚のPGCを用いて条件検討をし、インプットに必要なPGC数の下限を設定することを試み、CE-TOFMS法でのメタボロミクスに用いるPGC数に対し1/10の分量で行うことで最低限の代謝状態の解析ができる目処をつけた。この実験系を用いて上記の機能阻害胚PGCに対するメタボロミクスを行ったが代謝状態を解明するのに十分な結果を得ることができなかった。(2)について:これまでに作成することができていなかったHex, Pfk等について、新たに抗体を作成し免疫化学染色に供した。これによりこれらタンパク質の発現パターンを明らかにした。特にPfkについてはこれまでに明らかとなっていた解糖系のプロファイルを一致する発現パターンを得た。Pfkが解糖系初期段階の律速酵素であることを考えるとPGCにおける解糖系代謝プロファイルを決める重要な候補因子であると考えられる。(3)定量的画像解析を専門とする研究者との共同研究により、免疫化学染色による取得画像からPGC中のミトコンドリア量を定量的に解析する方法の開発を試みた。免疫化学染色の方法、画像取得の方法および画像解析の方法をそれぞれ検討した結果、本解析で用いるのに適した方法について目処がたった。この方法を用いて画像解析を行う矢先に顕微鏡装置の故障で解析の延期を余儀なくされた。個体がもつミトコンドリアは卵を介して母性的に伝達される。正常なミトコンドリアをもつ生殖細胞が選別される仕組みは、次世代の個体が正常なミトコンドリアを受け継ぐ上で重要であるが、そのメカニズムは不明である。本研究では、ショウジョウバエの胚発生過程における始原生殖細胞(以下、PGC)の細胞死誘導が正常なミトコンドリアをもつ生殖細胞を選別するうえで重要な役割を担っているという可能性に着目して研究を行っている。特にPGCにおける解糖系の亢進が、PGCの細胞死誘導を行うことでこの仕組みにおいて中心的な役割を果たしているという可能性に着目している。これまでに1:PGCでは体細胞に比べて解糖系中間代謝物質が多く含まれていること、2:PGCにおいては解糖系代謝酵素遺伝子およびタンパク質の発現が高いこと、3:解糖系遺伝子の働きはPGCの細胞死誘導に必要であること、4:PGCにおいてはマイトファジー因子およびNecrosis誘導因子の発現が高いことが明らかとなっている。
デジタル岩石物理学によるフラクチャーを含む岩石のアップスケーリング

平成30年度はフラクチャーを含む不均質な岩石の弾性的特徴を反映できる手法を開発するため、デジタル岩石から3次元弾性体モデルを構築し、弾性波動シミュレーションを適用することで、その弾性波速度を推定した。岩石サンプルとしては、フラクチャーを含む延岡衝上断層の路頭で取得されたサンプル(高さ38mm×直径38mmの円柱)を利用した。この岩石サンプルに対し、マイクロX線CTスキャナを適用することで、異なる解像度(1241μm)の3次元デジタルモデルを作成した。岩石内の細かいフラクチャー情報を考慮しながら岩石全体の特徴を得るため、Tisato et al. (2016)によるsegmentation-lessデジタル岩石物理を適用した。具体的には、比較的低い41μmの解像度で取得したデジタルデータにおいて、各ピクセルのCT値から密度および空隙率を推定し、有効媒質理論を用いたアップスケーリングにより、各ピクセルの弾性定数を推定した。3次元弾性体モデルに対し、有限差分法による弾性波動シミュレーションを適用し得られたP波速度と実験値との比較から、有効媒質理論におけるcritical porosityを5%程度としたモデリングによって、実験値を再現できるシミュレーション結果が得られることがわかった。また、推定したP波速度には数10%程度の異方性が確認でき、岩石のフラクチャー分布に関連すると考えられる。さらに表面粗さ計によりデジタル化したフラクチャーを含む岩石モデルに対し、弾性波動シミュレーションを適用することで、フラクチャー形状と弾性波速度の関連も調べる研究も行っている。岩石内のフラクチャー形状を把握するために、高い解像度でマイクロCTデータを取得し、画像解析を行ったが、岩石内のフラクチャーを正確に割り当てることは困難であった。また、解像度を高くすると岩石全体の特徴を捉えることが困難になるという問題があった。そこで逆に比較的低い解像度で画像データを取得し、各ピクセルに有効媒質理論を適用するsegmentation-less岩石物理を適用する方針に変更したため。また、各ピクセルのCT値を密度に変換する際、密度の実験値を用いた線形の関係を利用しているが、密度がわかっている物質をマイクロCTデータを取得する際に岩石に添付し計測することで、より精度の高い密度分布の推定方法を検討する予定である。平成30年度はスーパーコンピュータを使用する予定であったが、所属する研究所内の計算資源に空きがあったため、そちらを利用し、スーパーコンピュータの使用量は計上しなかった。翌年度はより多くの計算資源が必要となるため、スーパーコンピュータの使用量を計上する。また、岩石サンプルのCTデータを取得するための旅費、学会発表のための旅費、シミュレーションデータ保存のためのハードディスク、および論文投稿のための英文校閲費等に計上する。
フィラリアを媒介しない蚊作出に向けたタイ王国における犬糸状虫の生態疫学調査

蚊は病原体の媒介者として、人類に最も脅威を与えている生物(Top Deadliest Animal)である。殺虫剤耐性、生態系への影響などへの問題から、殺虫剤による蚊の撲滅は困難である。そこで近年、病原体を媒介しない蚊へと置換することで、感染症を制圧できないかとの概念が浮上してきた。近年のゲノム編集技術の進歩により、病原体を媒介しない蚊の実現が技術的に可能になってきた。そこで本研究では、犬糸状虫を媒介しない蚊の作出実現にむけた基礎的知見を得るために、タイ王国で犬と蚊における犬糸状虫症疫学調査を行い、どのような遺伝子応答が蚊による犬糸状虫の媒介に重要なのかフィールドレベルで解析を行う。
極短パルスレーザで生成したフィラメント状プラズマの生成機構と放電誘導特性の解明

本研究の目的は,フィラメント状プラズマの生成メカニズムとそのプラズマによる直流電界下での放電誘導特性を明らかにすることである。実験と計算機シミュレーションにより、その基礎実験を行った。大気中でのプラズマ生成のメカニズムを解明するために,パーティクルカウンターで大気中電極間のエアロゾルの粒径分布と湿度,天候との関係を調査した。また,生成されたプラズマ粒子密度分布との相関性を調べるための実験を行った。次に,このエアロゾルの粒径分布のデータとレーザの出力,パルス幅からプラズマ密度をシミュレートする理論モデルを構築した。このモデルは,逆制動輻射の理論を経験則で置き換えたもので、レーザがレンズにより集光されたプラズマを生成する際,焦点より手前でもっともプラズマが生成されやすいこと。エアロゾルの粒径分布により,生成されるプラズマ粒子密度を定量的に予測できることなどが計算できる。また、XeClエキシマレーザ生成弱電離領域中のリーダ進展の観測ならびに寿命測定実験の結果、弱電離寿命はレーザパワー密度と電界に依存すること。エキシマレーザ生成弱電離領域が存在する場合、高圧電極から約15cm離れた位置でミッドギャップリーダとしてリーダが開始し、その後高圧側と接地側の両方向にリーダが進展することなどが分かった。本研究の目的は,極短パルスレーザによって生成されたフィラメント状プラズマの生成メカニズムとそのプラズマによる直流電界下での放電誘導特性を明らかにすることである。本年度は、その予備実験を行い、シミュレーションの妥当性を検討した。この理論モデルは,逆制動輻射の理論に基づいて完成した。このモデルにより,従来,説明できなかった,次のような現象を説明できることが分かった。(1)レーザがレンズにより集光されたプラズマを生成する際,焦点より手前でもっともプラズマが生成されやすい。(2)エアロゾルの粒径分布により,生成されるプラズマ粒子密度を定量的に予測できる。今後は,更にボルツマン方程式を加味して,発展させる予定である。
イオン液体を媒体とするリグノセルロースからの生分解性梱包材の開発

セルロースおよびセルロース/リグニン混合系の処理溶媒として環境に配慮したイオン液体を設計・合成し、これ用いて生体高分子由来の包装材料を開発することを目的とする。その前段階として、コットンセルロースとイオン液体(塩化1-ブチル-3-メチルイミダゾリウム)からのイオンゲル形成を介して、柔軟かつ透明な複合フィルムの創製手法を開発した。まず、対応する溶液を水に漬浸するだけの簡便な手法でイオンゲルが効率よく得られる手法を確立した。つぎに、このゲルから水を加熱留去することによってイオン液体複合化フィルムを創製した。X線回折測定により結晶構造を解析したところ、フィルム中のセルロースが結晶/非晶混合であることが分かった。これにより、柔軟かつ強度を有するフィルムが得られた。さらに示差走査熱量分析により150°C付近で相転移を示すことが分かり、その温度以上で熱加工性を示すことも確認された。すなわちセルロースに対して熱可塑性の付与が確認された。また、相溶化剤として塩化1-ブチル-3-メチルイミダゾリウムを使用することにより、セルロース/リグニン混合系から透明フィルムを作成することに成功した。リグニンの添加によりセルロースフィルムの強度の向上が確認された。すなわち、リグニン含有量の増加は引っ張り伸び率および応力の両方を増加させた。さらに、リグニン含有複合フィルムを水中に入れてもリグニンとセルロースとの相分離は生じなかった。また、長期間にわたる水への曝露は、リグニン含有セルロースフィルムの外観および形状に影響を及ぼさなかった。これらのことから、リグニンがフィルムを効果的に耐水性にしたことが確認された。一方、アミノ酸から環境低負荷なセルロースを溶解するイオン液体の開発を試みた。その結果、プロリン/塩化コリンの複合イオン液体をDMSOに混合した溶媒系がセルロースを速やかに溶解することを見出した。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。セルロースおよびセルロース/リグニン混合系の処理溶媒として環境に配慮したイオン液体を設計・合成し、これを用いて生体高分子由来の包装材料を開発することを目的とする。その予備段階として、セルロースの通常のイオン液体(塩化1-ブチル-3-メチルイミダゾリウム)からのイオンゲル形成を介して、柔軟かつ透明な複合フィルムの創製手法を開発した。対応する溶液を水に漬浸するだけの簡便な手法でイオンゲルが効率よく得られることを見出した。このゲルから水を留去することによって複合フィルムを創製した。X線回折測定により結晶構造を解析したところ、比較的低温で長時間かけて水を留去することによって、フィルム中のセルロースが結晶/非晶の混合になることが分かった。つぎにセルロース/リグニン混合系でも柔軟フィルムの創製を検討した。相溶剤としてデンプンを添加することで良好に複合化されたフィルムが得られた。一方、アミノ酸と二酸化炭素から環境低負荷なセルロースを溶解するイオン液体の開発を試みた。その結果、プロリンと生体分子である塩化コリンの複合イオン液体をDMSOに混合し、炭酸ガスを吹き込むと、セルロースを速やかに溶解することを見出した。セルロースおよびセルロース/リグニン混合系とイオン液体から特性の優れた柔軟・透明フィルムを創製する手法を確立した。またアミノ酸と二酸化炭素から環境低負荷なセルロースを溶解するイオン液体の開発にも成功した。以上のことから本研究はおおむね順調に進展していると判断される。

前年度で確立した手法を用いて、様々な相溶剤の存在下、セルロース/リグニン混合系からのイオン液体複合化フィルムの創製を検討する。まず、それぞれのイオン液体溶液への貧溶媒の添加によるゲル化を検討する。動的粘弾性測定によりゲル状態の確認を行う。さらにゲルから貧溶媒の除去を行い複合フィルムへと変換する。得られたフィルムのX線回折測定によりセルロースの結晶状態を確認するとともに、引っ張り試験を行い力学的性質を評価し、結晶状態との関係を明らかにする。示差走査熱量分析により相転移の有無を確認し、熱加工性のある柔軟フィルムが得られる複合化条件を確立する。また、前年度に開発した環境低負荷イオン液体を用いた同様な手法により、複合フィルムの創製を検討する。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
RNA結合タンパク質(snRNP)複合体を形成するSMNの生物学的機能の解明

SMN蛋白質はRNA結合蛋白(snRNP)複合体を構成し、代謝の転写後の機能を調節する可能性が推察されている。SMN遺伝子の欠損により、重篤な神経原性の筋萎縮症(Spinal Muscular Atrophy : SMA)が発症し、重症型では四肢および体幹筋萎縮および重篤な感染症を伴い生後2歳以内に死亡する。SMA患者あるいはSMAモデルマウスにおいて脊髄の運動神経細胞(脊髄前核細胞)の変性が観察されているが、生体でのSMNの機能とSMAの発症機序は不明である。我々はSMNが記憶B細胞に発現増強することを明らかにした。さらに、SMNの発現の低いB細胞株にSMNを強発現させると、試験管内での抗IgM刺激やFcS除去などで誘導される細胞死に対して抵抗性が賦与され、SMNが細胞の生存維持に関与する可能性が示唆された。またSMNによるsnRNP複合体の形成に必要なexon7をB細胞で特異的に欠失するマウスを用い、B細胞におけるSMNの機能を解析した。この結果、SMNexon7欠損では胚中心B細胞、記憶B細胞の産生が強く抑制されることが明らかにされた。この作用起点を明らかにする目的で、活性B細胞、抗体産生細胞でのSMN結合蛋白質を同定しその結合部位を特定した。この結果、SMNはB細胞においてsnRNP複合体の形成の他にDNA polymerase δ, hsnRNP U, AKAP95, AIFが結合することを明らかにした。AIFの強発現はH_2O_2依存性アポトーシスへの抵抗性に賦与するが、SMNの結合に必要となるFAD結合領域を欠いた変異体はこの機能を消失することを明らかにした。SMN蛋白質はRNA結合蛋白(snRNP)複合体を構成し、細胞質と細胞核内のCajal bodyに局在し、RNA代謝の転写後の機能を調節する可能性が推察されている。我々は免疫記憶B細胞に発現増強する遺伝子をクローニングする過程で、SMNが記憶B細胞に発現増強することを明らかにした。さらに、SMNの発現の低いB細胞株にSMNを強発現させると、試験管内での抗Ig刺激、Staurosporinあるいは過酸化水素の添加で誘導される細胞死に対して抵抗性が賦与され、SMNが細胞の生存維持に関与する可能性が示唆ざれた。SMNの機能発現標的分子を明らかにする目的でFlag-SMNを強発現したB細胞株よりSMNと結合する細胞側分子を抗Flag抗体を用いて免疫沈降で分離してプロテオミクスの手法で同定した。その結果、SMN結合蛋白質としてRNA代謝に関わる分子とともにhnRNP, DNA polymerase δや未知の分子を含む多数の新規SMN結合蛋白質を同定した。このうち分子量56kDaの分子(p56)はアポトーシス抑制能を有することから、更に解析しp56がSMNの恐らくexon6を介してSMNと結合することが示唆された。SMN exon6/7欠損変異体を作製すると過酸化水素によるアポトーシス抵抗性が阻害され、一方SMN exon7欠損変異体による阻害効果は殆ど認められないことからp56-SMN複合体が細胞の抗アポトーシス活性に何らかの作用を及ぼす可能性が推察された。
耐熱化過程におけるゲノムネットワークの解析

生物進化メカニズムをゲノム変異、遺伝子発現、タンパク質機能と相関させたゲノムネットワークレベルで解明するために、大腸菌耐熱進化過程を題材とし、高温環境への耐熱進化大腸菌の創出、耐熱進化過程の大腸菌のゲノム変異解析、遺伝子発現解析、発現タンパク質解析を行い、高温適応進化過程においての変異率上昇による自然選択から中立進化への変遷、遺伝子発現の揺らぎの増大と収束、タンパク質耐熱化を伴わない細胞レベルの耐熱化等が耐熱進化に寄与していることを明らかとした。研究計画に従って、(1)増殖可能上限温度を3度上昇させた大腸菌をさらに高温適応させて、最少培地で46度でも通常の比増殖速度が得られる株を進化させた。(2)再現性が高く,検出感度・精度も高レベルで安定しているゲノム変異解析,トランスクリプトーム比較解析を可能にするために、ゲノムタイリングアレイ使用条件の最適化を行った。その結果、一塩基置換が検出可能で、高精度のトランスクリプトーム解析が可能な条件を見出した。(3)41度、43度、45度と徐々に高温適応した大腸菌株について、その進化過程の途中のストック株についてゲノム変異解析を行った。その結果、同義置換率を考慮して、43度以上で顕著な自然突然変異率の上昇がみられた。また、変異は酵素類よりはファクターなどの制御因子に多く入っていた。今後は配列確認と統計解析を進める。(4)41度、43度、45度と徐々に高温適応した大腸菌株について、その進化過程の途中の株の可溶性細胞抽出液のタンパク質組成を電気泳動にて分析し、45度で発現の上昇や消失が見られるタンパク質および60度2時間処理に耐性を有するタンパク質を数種類見いだし、質量分析によるタンパク質同定を行った。その結果、分子シャペロンや細胞内酸化ストレスに関与するタンパク質、解糖系酵素を同定した。温度変化の分岐点および45°C長期適応時の耐熱進化大腸菌に関して、オリジナル大腸菌からの全ての変異部位について、塩基配列を確定・確認した。1.タイリングアレイの変異解析結果を生データレベルで統計的再解析し、サンガー法も用いて全変異に対してシーケンスを行って、ゲノム変異を確定した。1塩基置換以外に、挿入と欠損配列も同定した。2.突然変か異率上昇に関しては、ゲノム変異解析だけではなく、遺伝学的に薬耐性のプレート実験により突然変異率が2桁上昇したことを検証した。そのため、45度に耐熱進化した大腸菌株がmutatorであることが証明された。3.耐熱進化過程では、37度から43度までの進化過程では、Ka/Ks値(分子進化の指標)が1より大きいため、正の選択がかかっていることに対し、45度での適応進化の過程では、Ka/Ks値がほぼ1であるため、中立的であることが分かった。これは、初めての実験的な証拠であると考えられる。4.中立的進化過程にもかかわらず、適応度の指標である増殖速度が持続的に増加していることが初めての発見である。これらの結果から、中立進化と適応進化の渡し橋が見つかることが期待される。大腸菌の耐熱化を更に進め、0.2°C刻みでの耐熱進化で46.6°C、1°C刻みの耐熱進化で46.8°Cまでの耐熱進化に成功した。44.8°Cからの1°C上昇への適応に要する日数は0.2°C刻みでも1.0°C刻みでもほぼ同じであることが確認された。高温への適応過程で見られる大腸菌の変化についてFCM解析を行い、高温適応初期には細胞サイズ、内部複雑性の大きな細胞が出現し適応と共に細胞ザイズは大きいが細胞サイズあたりの複雑性が小さくなることが確認された。プロテオーム解析に関しては、その比較対象株を検討し、解析の準備に着手した。1.大菌耐熱進化株の連続的出と細胞レベル解析大腸菌耐熱進化株の連続的創出に関しては、前年までに構築した46°C株に+0.2もしくは+1.0°C上昇による高温適応進化を実施し、46.647.0°Cに適応した3株の大腸菌の構築に成功した。2.耐熱進化株のゲノム,トランスクリプトーム解析ジーンチップを用いて、耐熱進化株のトランスクリプトーム解析を行った。耐熱進化過程の各大腸菌株をそれぞれの適温条件下での遺伝子発現を調べたところ、シグマ70因子による転写制御が変わっていることが分かった。各大腸菌のゲノム配列を解析した結果、高温適応に際して僅かなゲノム変異数で達成されていることが分かった。特にプロモーター領域の変異がトランスクリプトーム解析の遺伝子発現と正の相関がみられた.また各耐熱大腸菌のゲノムGC含量を計測し、耐熱進化に伴いGC含量が変わっていないことが明らかとなった。耐熱化に伴う正の選択から中立進化への変化も観察された。3.高温ストレス条件下の大腸菌ゲノム,トランスクリプトーム解析進化分岐点の大腸菌を含む37,39,41,43,45°C適応株をそれぞれ瞬間的な高温に暴露した時、ヒートショックストレス応答がどんな株でも観察された。

瞬間応答の仕組みは耐熱進化に影響されていないことが分かった。発現遺伝子領域の発現レベル変動とゲノム変異が正の相関がみられた。発現量の高い遺伝子がより有意に変異が入ったことが分かった。4.耐熱大腸菌特異的タンパク質,耐熱性獲得タンパク質等のプロテオーム解析45°C適応過程でGroL変異前後の適応過程の大腸菌株に関して、変異率と大腸菌内の可溶性・不溶性タンパク質の解析を行い、GroL変異前後では大きな変異率の変動は無く45°C変更直前の43°C適応株と45°C完全適応株の中間の変異率を示すこと、その期間中の可溶性・不溶性タンパク質の組成に大きな変動が無いことを確認した。