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条里縁辺地域における水利・土地利用システムの歴史地理学的研究

本研究費による調査研究は、近江盆地を対象にするものと、近江盆地以外を対象にするものとに大別される。近江盆地では湖東平野北部の犬上川扇状地および芹川中流の低い河岸段丘、甲賀郡の丘陵地帯を流れる野洲川と杣川の河谷平野、湖北平野北部の低平な沖積平野、および湖西平野北部の急傾斜扇状地に続く湖岸低地をフィールドに選び、条里縁辺地域における条里型地割の残存形態やその地形的・水利的条件を中心に検討を加えた。一方、近江盆地以外では、大規模条里区の縁辺が近江盆地では見られない条件を有している地域として、条里縁辺地域に大規模な海岸干拓地が接続している有明海北岸の佐賀平野、最近まで主たる潅漑用水を溜池と湧水に依存してきた讃岐平野西部、および榛名火山の山麓が大規模条里区の縁辺を限り、近年条里型水田の発掘調査が盛んに行われている群馬県の西毛平野を事例として調査を進めた。これらの調査研究の結果、平野中央部の大規模条里区では、歴史時代を通じて水利システムの維持改善に多くの努力が注がれてきた結果、比較的安定した土地利用が行われてきたのに対し、条里縁辺地域においては、条里型地割の分布や残存形態、水利システムや土地利用のあり方が、各地域の地形・地質的な特性や歴史的背景の相違によって極めて多様であり、耕地が相対的に不安定な状況に置かれてきたことが判明した。しかし、現段階では、各地の条里縁辺地域に共通する一般性を発見することは困難で、より多くの多面的で詳細な事例研究を積み重ねることが必要である。とはいえ、近年の大型圃場整備の盛行は急速に条里型地割を消滅させつつあり、調査研究の困難性が著しく増大してきている。2年めの昭和60年度の調査研究は、59年度に収集した大縮尺地形図をベースマップとして下記の4地域で現地調査を実施した。その目的とするところは、いずれの地域も、条里縁辺部の一筆レベルの詳細な水利とその微地形の確認である。以下にその概要を記す。(1)近江国昨年度実施した杣川流域(甲賀町・甲南町)の条里に関しては、その分布限界の確認と地割形態の分析を行ない、その成果は『滋賀大学教育学部紀要』に発表した。また今年度新たに、湖北木之本町・高月町・余呉町を中心に、小規模条里や、郡界をはさむ大規模条里地域の大縮尺地形図を収集し、役場所蔵の地籍図の複写・写真撮影を実施した。(2)佐賀平野諸富町の筑後川右岸の条里・非条里地域の一筆ごとのミクロな水利調査を実施し、クリーク地帯の特色を把握した。(3)讚岐平野飯山町の仁池掛りの条里・非条里地域における一筆ごとの水利調査を実施するとともに、周辺一帯の水利系統図の収集、小字分布図の作製を行なった。(4)群馬県高崎市・前橋市周辺榛名・赤城山麓の水田遺構発掘調査報告書の収集と広域の水利の把握を実施したが、ミクロな現地調査は61年度に持ち越すことになった。このほか、新たに石川県の手取川扇状地周辺の条里・非条里地域を探訪して資料収集を行ない、比較の視点の強化に努めた。昨年度購入したデジタイザーは、パソコンと連動させて面積、線分計測が可能なプログラムが完成し、目下、収集データの計測を行ないつつある。謝金は、一部このプログラムの作製に充て、残りは上記の現地調査の学生アルバイト代に充当した。
姫川中流域における化学風化速度・土砂生産量の解明と土石流多発渓流の危険度評価

姫川中流域の土石流多発渓流を対象として、化学風化作用の進行速度を推定し、土砂生産のポテンシャルの評価を試みた。土砂生産の激しい傾斜地においては、化学風化作用が地すべり・崩壊・土石流等による土砂生産と密接な関係にあり、化学風化速度を土砂生産ポテンシャルの指標とすることができる。河川・渓流の流水に溶存するイオンは傾斜地を構成する岩石から溶解した成分であり、全イオン濃度は化学風化速度と密接な関係にある。各集水域毎の化学風化作用の進行状況を評価するために、水質分析による検討を行った。すなわち、姫川中流域の主要な河川・渓流において、現地で水温、電気伝導度、pHを測定すると共に、採水し主要イオン(Na^+,K^+,Mg^<2+>,Cl^-,NO_3^-,SO_4^<2->)の分析を行った。電気伝導度は溶存している全イオン濃度と良い相関がある。したがって、電気伝導度は流域の化学風化作用の進行状況を反映する。主要な検討結果は以下のように要約される。(1)溶存イオン成分を詳細に検討した結果、当該流域における河川・渓流の流水の水質は主として重炭酸型と硫酸型に大別された。重炭酸型の水質は、CO_2ガスが水に溶解して形成された炭酸起源であり、硫酸型の水質は、黄鉄鉱あるいは硫化水素ガス・硫酸ガスの酸化・溶解によって形成された硫酸起源である。炭酸に比して硫酸による岩石の溶解速度は著しく大きい。(2)浦川上流域右支川金山沢の水は他の河川・渓流の水と比べて電気伝導度や全イオン濃度が著しく高く、流域の化学風化作用がかなり進行していることが判明した。これは、黄鉄鉱の酸化によって生成した硫酸が岩石や崩積土を溶解することに起因すると考えられる。(3)硫酸成分に富む水は、殆どが地すべり地内に分布する。本地域に見られる硫酸型の水が黄鉄鉱の酸化によるものか、硫化水素ガス・硫酸ガスの酸化によるものかは現在のところ定かではない。(4)水質調査は当該流域における地下の地質情報や化学風化作用の進行状況を把握する上で有効であることが示された。地形形状並びに土質力学的データの解析に基づき、土石流危険度の評価を試みた。(5)蒲原沢流域を対象として崩壊堆積物並びに土石流堆積物の土質工学的特性を詳細に調べ、土石流発生のプロセスを検討した。(6)既往災害発生時の雨量を想定し、ランダムウオークモデルを用いて土石流堆積範囲のシミュレーションを行い防災施設の効果を視覚的に評価した。傾斜地における化学風化作用は、地すべり・崩壊・土石流等による土砂生産と密接な関係にある。

各集水域毎の化学風化作用の進行状況を評価するために、水質分析による検討を行った。すなわち、姫川中流域の主要な河川・渓流において、現地で水温、電気伝導度、pHを測定すると共に、採水し主要イオン(Na^+,K^+,Mg^<2+>,Cl^-,NO_3^-,SO_4^<2->)の分析を行った。電気伝導度は溶存している全イオン濃度と良い相関がある。したがって、電気伝導度は流域の化学風化作用の進行状況を反映する。主要な検討結果は以下のように要約される。(1)溶存イオン成分を詳細に検討した結果、当該流域における河川・渓流の流水の水質は主として重炭酸型と硫酸型に大別された。重炭酸型の水質は、CO^2ガスが水に溶解して形成された炭酸起源であり、硫酸型の水質は、黄鉄鉱あるいは硫化水素ガス・硫酸ガスの酸化・溶解によって形成された硫酸起源である。炭酸に比して硫酸による岩石の溶解速度は著しく大きい。(2)金山沢の水は他の河川・渓流の水と比べて電気伝導度や全イオン濃度が著しく高く、流域の化学風化作用がかなり進行していることが判明した。これは、黄鉄鉱の酸化によって生成した硫酸が岩石や崩積土を溶解することに起因すると考えられる。(3)硫酸成分に富む水は、殆どが地すべり地内に分布する。本地域に見られる硫酸型の水が黄鉄鉱の酸化によるものか、硫化水素ガス・硫酸ガスの酸化によるものかは現在のところ定かではない。17年度さらに検討を行う予定である。(4)水質調査は当該流域における地下の地質情報や化学風化作用の進行状況を把握する上で有効であることが示された。姫川中流域の土石流多発渓流を対象として、化学風化作用の進行速度を推定し、土砂生産のポテンシャルの評価を試みた。土砂生産の激しい傾斜地においては、化学風化作用が地すべり・崩壊・土石流等による土砂生産と密接な関係にあり、化学風化速度を土砂生産ポテンシャルの指標とすることができる。河川・渓流の流水に溶存するイオンは傾斜地を構成する岩石から溶解した成分であり、全イオン濃度は化学風化速度と密接な関係にある。(2)浦川上流域右支川金山沢の水は他の河川・渓流の水と比べて電気伝導度や全イオン濃度が著しく高く、流域の化学風化作用がかなり進行していることが判明した。
凍結保存同種大動脈グラフトの劣化に関する研究

1.Lewisラット胸部下行大動脈をBrown Norwayラット(isograft群ではLewisラット)腎動脈下腹部大動脈へ吻合し移植モデルを作成し、凍結保存大動脈グラフトおよび新鮮大動脈グラフトの組織変化を検討してきた。(1)グラフト内膜肥厚は28日以降で新鮮isograft群を除き観察された。Allograft群では56日以降では有意差をもって肥厚が高度となっていた。凍結保存群は新鮮群に比べて内膜肥厚が強い傾向を認めた。(2)MHC class I抗原を標的とした免疫染色ではBrown Norway由来細胞のコントロール染色に成功したが、Lewis由来細胞のコントロール染色が得られず、内膜のドナーまたはレシピエント由来を判定できなかった。(3)MHC class II抗原を標的とした免疫染色ではドナーおよびレシピエントのコントロール染色が得られた。グラフト染色の結果、従来早期にドナー由来内膜細胞は消失するとされてきたが56日目でもドナー由来細胞が確認された。2.ドナー由来細胞消失までの免疫抑制剤急性期短期投与を考えていたが、以上の結果から組織学的に内皮が移植後初期に消失する時期までの投与とすることに変更した。(1)凍結保存allograft群と新鮮allogarft群において術後1,3,5,7,10,14日目にグラフトを摘出した。内皮に関し組織学的検討中。(2)Cyclosporin 5mg/kgを移植時より10日間筋注投与し56日目のグラフトを組織学的に検討中。10日間投与の有効性が確認された後に最適投与量を決定するために1mg/kg投与群を作成比較検討中。(3)ドナーおよびレシピエントを雌雄別にしY染色体の有無による再生内膜の由来を検討するプロジェクトは当初の予算を超過し試行不能となっている。他の方法を検討中である。LewisラットからBrown Norwayラット(isograft群ではLewisラット)への大動脈移植モデルを作成し、凍結保存大動脈グラフト移植後における詳細な組織学的検討を施行してきた。グラフトにより新鮮摘出後(fresh)、凍結保存(cryo)、自家移植(iso)、同種移植(allo)の組み合わせにより4群(fresh iso,fresh allo,cryo iso,fresh allo)に分けて移植後の大動脈グラフトの組織変化を検討した。光学顕微鏡による移植後28日以降の大動脈の内膜肥厚の程度の検索では、内膜肥厚がほとんど見られないfresh iso群にくらべて、他の3群ではcryo iso群がやや程度が少ないものの、中程度の内膜肥厚が認められた。凍結大動脈グラフトの処理保存過程で、ある程度の機械的な内膜に対するinjuryが起き、それが移植による免疫反応のよる内膜肥厚と同様な反応を引き起こしている可能性も考えられる。現在、LewisラットおよびBrown Norwayラットそれぞれの種を染め分けることが可能な抗体を用いて免疫染色を行い、内膜肥厚をかたちづくっている内皮細胞がdonor由来なのかrecipient由来なのかを検索するべく研究作業を引き続き行っているところである。今年度は、研究の主目的である免疫抑制剤を用いることにより凍結保存大動脈グラフト劣化が抑制されることを証明していく。
川崎病の疫学、病態および治療法の日本、北米における比較研究

本研究班では,原因不明の血管炎症候群である川崎病の疫学,病態,治療法について日米間での研究成果を比較検討する事を目的として共同研究を行ない,以下のような研究成果を得た.疫学の領域では,川崎病急性期の血管組織におけるIgA形質細胞と川崎病の病因との関連,また川崎病の病原についてウイルスの可能性についてコロナウイルスを中心に検討が行われた.日本国内における川崎病患者の発症数および冠動脈瘤合併頻度,兄弟発生頻度,再発率などについても検討が行なわれた.病態の領域では川崎病非定型例と定型例との臨床および検査所見の比較検討を行った.また川崎病年長例について米国での剖検例を含めた検討が行われた.また,米国側より川崎病冠動脈病変のエコーによる診断基準の問題点について新しい提案が行なわれた.現在,冠動脈病変の診断基準としてはわが国の川崎病研究班による冠動脈病変の診断基準が広く用いられているが,この基準には年齢,体重による冠動脈径の補正は行われおらず,健常児の冠動脈直径の年齢および体表面積による変化を算出し,川崎病患児の冠動脈径をその何パーセントのずれの範囲にあるかについて検討を行った.治療に関する研究としては,冠動脈の中でも最も重症なタイプである巨大冠動脈瘤合併症例に対する,アスピリンとワーファリンの併用療法に関する有効性について検討した.急性期治療の問題点として,ガンマグロプリン療法不応例に対するステロイドパルス治療の有効性について冠動脈病変発生率と医療経済面からの検討が行われた.遠隔期の心血管後遺症に対する治療法として,わが国における川崎病の冠動脈狭窄病変の治療としてバルーン拡大術,ロータブレーター、ステントなどのカテーテル治療の現状について検討された.さらに,アセチルコリン負荷を用いた冠動脈瘤の消退を認めた症例の冠動脈形態と冠動脈内皮機能に関する研究成果が報告された.本研究班では,原因不明の血管炎症候群である川崎病の疫学,病態,治療法について日米間での研究成果を比較検討する事を目的として共同研究を行ない,以下のような研究成果を得た.疫学の領域では,川崎病急性期の血管組織におけるIgA形質細胞と川崎病の病因との関連,また川崎病の病原についてウイルスの可能性についてコロナウイルスを中心に検討が行われた.日本国内における川崎病患者の発症数および冠動脈瘤合併頻度,兄弟発生頻度,再発率などについても検討が行なわれた.病態の領域では川崎病非定型例と定型例との臨床および検査所見の比較検討を行った.また川崎病年長例について米国での剖検例を含めた検討が行われた.また,米国側より川崎病冠動脈病変のエコーによる診断基準の問題点について新しい提案が行なわれた.現在,冠動脈病変の診断基準としてはわが国の川崎病研究班による冠動脈病変の診断基準が広く用いられているが,この基準には年齢,体重による冠動脈径の補正は行われおらず,健常児の冠動脈直径の年齢および体表面積による変化を算出し,川崎病患児の冠動脈径をその何パーセントのずれの範囲にあるかについて検討を行った.治療に関する研究としては,冠動脈の中でも最も重症なタイプである巨大冠動脈瘤合併症例に対する,アスピリンとワーファリンの併用療法に関する有効性について検討した.急性期治療の問題点として,ガンマグロプリン療法不応例に対するステロイドパルス治療の有効性について冠動脈病変発生率と医療経済面からの検討が行われた.遠隔期の心血管後遺症に対する治療法として,わが国における川崎病の冠動脈狭窄病変の治療としてバルーン拡大術,ロータブレーター、ステントなどのカテーテル治療の現状について検討された.さらに,アセチルコリン負荷を用いた冠動脈瘤の消退を認めた症例の冠動脈形態と冠動脈内皮機能に関する研究成果が報告された.1.川崎病の日本、北米における疫学:柳川により日本全国の厚生省研究班による疫学調査の結果が報告された.それによればわが国で今まで約13万例の報告があり、年間およそ6000例発生していること、発生頻度は4才以下の小児10万につき90で、以前に比べ発生頻度はやや上昇していること、以前みられた3-4年おきの多発はこの9年間ではみられていないこと、が報告された.一方、アメリカでは日本のような全国規模の疫学調査がされていないが、米国CDCがpassive surveiranceを行っており、それによればアメリカ全体で年間約2000-2500例の発生があるとみられていることが報告された.2.川崎病の成因、病態に関する研究:ロスアンゼルスのTakahashiより患者急性期の血清およびリンパ球よりnested PCR法によりパラミクソウイルスなどを検出したと報告した.ただ検出したものは単一ウイルスでなく病因として今後の検討が待たれる.3.急性期治療に関して:ガンマグロブリン療法により冠状動脈瘤の頻度が減少したが、ガンマグロブリン不応例もあり、これらの例をどのように治療するかが現時点での問題である.ボストンのNewburgerはステロイドパルス療法の可能性を述べたが、これは今後日本側とも同じプロトコールで検討することとした.4.心臓後遺症の治療:加藤、赤木は冠状動脈狭窄例に対してカテーテル治療を試み、有効な成績を見たと報告した.それによればバルーン拡大術は有効だが16%に新しい動脈瘤の出現をみており問題だとしており、むしろステントが良いと述べた.長期例で石灰化の強い例にはロタブレーターが最も有効であると結論した.シカゴのShulmanは重度の心筋障害を伴った例に対して心臓移植が行われた13例につきレビューした.

本研究班では,川崎病の疫学,病態,治療法について,日米間での研究成果を比較検討する事を主な研究目的としており,本年度は以下のような研究成果を得た.疫学の領域では,川崎病急性期のIgAレベルとB細胞分化との関連を含めた川崎病の病因と血清IgAとの関連,また川崎病の病原についてウイルスの可能性についてコロナウイルスを中心に検討が行われた.1995年から1996年までの日本国内における川崎病患者の発症数および冠動脈瘤合併頻度,兄弟発生頻度,再発率などについて検討した.病態の領域では川崎病非定型例と定型例との臨床および検査所見の比較検討を行った.また川崎病年長例について米国での剖検例を含めた検討が行われた.また,米国側より川崎病冠動脈病変のエコーによる診断基準の問題点について新しい提案が行なわれた.現在,冠動脈病変の診断基準としてはわが国の川崎病研究班による冠動脈病変の診断基準が広く用いられているが,この基準には年齢,体重による冠動脈径の補正は行われおらず,健常児の冠動脈直径の年齢および体表面積による変化を算出し,川崎病患児の冠動脈径をその何バーセントのずれの範囲にあるかについて検討を行った.治療に関する研究としては,冠動脈の中でも最も重症なタイプである巨大冠動脈瘤合併症例に対する,アスピリンとワーファリンの併用療法に関する有効性について検討した.急性期治療の問題点として,ガンマグロプリン療法不応例に対するステロイドパルス治療の有効性について冠動脈病変発生率と医療経済向からの検討が行われた.遠隔期の心血管後遺症に対する治療法として,わが国における川崎病の冠動脈狭窄病変の治療としてバルーン拡大術,アセレクトミー,ロータブレーター,ステントなどのカテーテル治療の現状について検討された.さらに,アセチルコリン負荷を用いた冠動脈瘤の消退を認めた症例の冠動脈形態と冠動脈内皮機能に関する研究成果が報告された.
周縁地域における科学研究活動の史的研究-19世紀後半から20世紀初頭のロシア化学会

4年間のうちに、ロシアのモスクワ、サンクト・ペテルブルクの図書館、文書館だけでなく、アメリカのボストン、ケンブリッジ、フィラデルフィア、ワシントンなど東海岸の図書館、フィンランドのヘルシンキの図書館も調査する事ができ、多くの関係資料を収集する事ができた。ロシア化学会の例会の議事録を1869年から80年代いっぱいまでの整理をし、議事録で報告されている会員名簿の解析を行った。ロシアでの関係資料調査の過程で、ロシア科学アカデミー文書館サンクト・ペテルブルク支所で1931年のロシア化学会のスターリン的な再編過程を示す貴重な会員名簿を発見した。こうしたロシア化学会の動向分析の成果は、2005年9月にポルトガルで開かれたヨーロッパ化学史学会で合わせて開催された19世紀の化学会の史的分析のワークショップで、アメリカやロシアの化学史家と共同で発表した。あわせて、ロシア化学会の有力な会員で活動時期の異なる(世代を異にする)二人の会員、メンデレーエフ(1834-1907)とヴェルナツキー(1863-1945)について史料を集中的に収集し研究した。それらの成果はいくつの論文にまとめる事ができた。資料調査の海外出張で、アメリカ、ヨーロッパ、ロシアの研究者と交流するとともに、アメリカやヨーロッパ、ロシアの科学史(とくに化学史)関係の学会、ワークショップ、セミナーで発表する事ができた。8月4日-22日には、アメリカに出張し、化学哲学(ワシントンD.C.)の国際学会とアメリカ化学会の化学史分科会(ボストン)でメンデレーエフとロシア化学会に関する研究発表を行った。あわせて、議会図書館(ワシントン)、Chemical Heritage Foundation図書室(フィラデルフィア)およびハーヴァード大学付属図書館(ケンブリッジ)でロシア化学会および化学史に関する資料を収集し、さらにアメリカのロシア化学史研究者と研究交流を行った。9月15日から10月1日にはサンクト・ペテルブルグならびにヘルシンキにおいて、現地の文書館と図書館で資料収集と同地の研究者との研究交流を行った。国内でも5月に金沢で開かれた日本科学史学会での年会総会に参加して、研究交流を行った。以上のようにして収集した資料や、研究交流によって得られた情報については、一部発表した。ロシア化学会誌所載の議事録の整理を進め、とくにロシアの化学者の中でも、メンデレーエフ(1834-1907)とヴェルナツキー(1863-1945)という2人を各世代の代表として注目して集中的な研究を進めた。前者に関しては、その周期律発見とロシア化学会の関係という観点からの論文の執筆を進めるとともに、メンデレーエフの伝記的な研究に関してアメリカの研究者との共同研究を開始した。またメンデレーエフの息子と明治日本との関係に関する新史料を発見したので、その発表を準備している。後者については、その重要な著作の翻訳を進めるとともに、地球化学のヴェルナツキーを通しての日本への導入というテーマでロシアの研究者との共同研究を進めている。ロシア化学会誌の例会議事録の整理を進め、メンデレーエフの周期律発見と受容に関する論文を投稿した。さらにいくつかの国際会議や国際シンポジウムで、ロシア化学史に関する発表を行った。すなわち、7月14日から20日にかけてカナダのアルバート州のバンフ周辺で開かれた周期律に関する第2回Harry Wiener国際記念会議に出席して、メンデレーエフの周期律発見とその初期の受容について発表した。続いて9月3日から7日にかけてハンガリーのブダペストで開かれた第四回化学史国際会議で、ヴェルナツキーと地球化学の日本への導入に関する発表をした。帰路モスクワに立ち寄り、約一週間、科学アカデミー文書館でヴェルナツキー文書を調査した。3月14日から再び一週間、同文書館でヴェルナツキー文書の調査を行い、とくにヴェルナツキー宛の日本人研究者の書簡の解読を行った。そのあと、モスクワとサンクト・ペテルブルクの科学アカデミー科学史技術史研究所で開かれた「戦争と科学」に関する国際シンポジウムに参加して、ヴェルナツキーとソ連における核開発の立ち上がりについて報告した。同時に、メンデレーエフ名称ロシア化学技術大学でメンデレーエフと日本の関係について講演した。国内でも、6月に金沢で開かれた化学史学会の年会・研究発表会でアメリカのロシア科学史研究者のMichael Gordin氏と共同でロシア化学史に関する小セッションを組織して発表した。

ロシア化学会誌の例会議事録の整理がほぼ終わり、最終的な分析に取りかかるばかりになった。会員の分析と投稿論文の分析を始めた。また代表的な化学者として、これまで研究をしてきたメンデレーエフとヴェルナツキーとともにイパーチエフについての資料の収集も開始した。昨年度に投稿したメンデレーエフの周期律発見と受容に関する論文が英文で出版された。今年あいついで発行された新しいメンデレーエフの伝記があるので、それを手がかりにメンデレーエフの伝記記述について構想を検討した。ヴェルナツキーの地球化学研究とその日本に対する影響に関する論文をまとめ発表した。発表と投稿では、化学史家ではなく地学史の研究者と交流ができ有益であった。今年はとくに11月にモスクワ大学の化学科が主催した化学史に関する国際会議で、ヴェルナツキーと日本の関係について発表を行った。発表はロシア語で行い、ロシアの化学者ならびに化学史家と有益な交流をすることができた。今年度はモスクワ大学創立250年になるとともにモスクワ大学化学科創設75年にあたり、関係文献の出版があり、国際学会参加は研究交流のよい機会となった。また、ロシア科学アカデミー科学史技術史研究所に所属するロシアの代表的なヴェルナツキー研究者にインタヴューをすることができ、ロシアにおけるヴェルナツキー評価について有益な情報と意見が得られたとともに、今後の研究交流の足がかりが得られた。日本学術振興会による特定国派遣研究者に選ばれたので、半年間、モスクワで研修を行いながら、モスクワとサンクト・ペテルブルクの文書館で関係資料を収集することができた。とくに、モスクワの国立軍事史文書館と科学アカデミー文書館サンクト・ペテルブルク支所でイパーチエフ関係の史料、モスクワの科学アカデミー文書館でヴェルナツキー関係の史料、科学アカデミー文書館サンクト・ペテルベルグ支所でロシア化学会関係の史料、サンクト・ペテルブルグ大学付属メンデレーエフ博物館・文書館でメンデレーエフ関係の史料をさらに蒐集することができ、ロシア化学会誌の欠号を含め、化学会関係の必要な史料はほとんど集めることができた。とくにヴェルナツキーやイパーチエフなど1860年代生まれの第二世代の史料を蒐集することができた。ロシア化学会について、その創立(1868)から再編(1931)までの基本的なデータは集めることができたので、現在データの分析をしながら最終的なまとめ作業を行っている。9月のポルトガルのリスボンで開かれた国際化学史学会のワークショップで19世紀のロシア化学会について、アメリカならびにロシアの研究者とともに共同発表を行った。現在、ヨーロッパの化学会の比較史に関する論集への掲載論文を仕上げている。関連して、ロシアでメンデレーエフと日本とのつながりについて発表をする機会が何回もあり、報告論文を複数寄稿し、発行された。
ヘレニズム文化形成史の実証的研究

本年度は,ヘレニズム文明の形成史について,東地中海沿岸を中心としてギリシア本土,エジプト,内陸的にわたる歴史学,考古学,美術史学,図像学,文献学,宗教史学などの史料,報告書,研究などを集収,分析,研究した.そしてペルシア帝国時代のオリエント文明は,すでに一種の世界文明の域に達しており,イオニア系ギリシア文化はその周縁的下位要素として摂取され初めており,ヘレニズム時代にはギリシア文化が中心的位置に変化し,東地中海地域の世界文明の構造的変化が進行したという作業仮説を立てるに至った.この作業仮説の下にヘレニズム文明の諸分野について研究を進め,総合的把握に努めたが,とくに美術史・図像学・考古学に関連した部分については,京都大学において史学研究会西洋史読書会大会に「造形分野におけるヘレニズム」の題目で研究報告を行った.その内容は主としてアレクサンドロス大王の東征以前の小アジア西岸におけるギリシア文化受容に関するものであった.この発表に対して,村田数之亮大阪大学名誉教授から,ヘレニズム美術をギリシア古典美術からの様式的変化として把握する立場からの御批判があり,藤縄謙三京大教授から,例示した小アジアの英雄〓のロケーションをギリシア古典期のそれと比較する御指摘があった.これらを通じて本研究の研究史的位置づけがより明確となることを得た.本研究はヘレニズム文明をギリシア文化の発展の側からのみとらえるのではなく,一種の世界文化=メタン文化として把握しようとするものである.ヘレニズム文明の形成は,古典期までのギリシア文化の達成した内容・形式を最も重要な素材としてはいるが,ヘレニズム宗教に見られるような新しい多元的価値体系の下に,オリエント系世界文明を再編成しながら行われた.この知見から,従来の東西文化融合論・ギリシア文化デカダンス論を超えた,文化から文明への変化を理解できる.本年度は,ヘレニズム文明の形成史について,東地中海沿岸を中心としてギリシア本土,エジプト,内陸的にわたる歴史学,考古学,美術史学,図像学,文献学,宗教史学などの史料,報告書,研究などを集収,分析,研究した.そしてペルシア帝国時代のオリエント文明は,すでに一種の世界文明の域に達しており,イオニア系ギリシア文化はその周縁的下位要素として摂取され初めており,ヘレニズム時代にはギリシア文化が中心的位置に変化し,東地中海地域の世界文明の構造的変化が進行したという作業仮説を立てるに至った.この作業仮説の下にヘレニズム文明の諸分野について研究を進め,総合的把握に努めたが,とくに美術史・図像学・考古学に関連した部分については,京都大学において史学研究会西洋史読書会大会に「造形分野におけるヘレニズム」の題目で研究報告を行った.その内容は主としてアレクサンドロス大王の東征以前の小アジア西岸におけるギリシア文化受容に関するものであった.この発表に対して,村田数之亮大阪大学名誉教授から,ヘレニズム美術をギリシア古典美術からの様式的変化として把握する立場からの御批判があり,藤縄謙三京大教授から,例示した小アジアの英雄〓のロケーションをギリシア古典期のそれと比較する御指摘があった.これらを通じて本研究の研究史的位置づけがより明確となることを得た.本研究はヘレニズム文明をギリシア文化の発展の側からのみとらえるのではなく,一種の世界文化=メタン文化として把握しようとするものである.ヘレニズム文明の形成は,古典期までのギリシア文化の達成した内容・形式を最も重要な素材としてはいるが,ヘレニズム宗教に見られるような新しい多元的価値体系の下に,オリエント系世界文明を再編成しながら行われた.この知見から,従来の東西文化融合論・ギリシア文化デカダンス論を超えた,文化から文明への変化を理解できる.
格子QCDの数値シミュレーションによる結合定数とそのスケール依存性の研究

本研究の目的は、格子QCDの数値シミュレーションにより、QCDの基本パラメタの1つである結合定数とそのスケール依存性を決定することである。我々は、RGゲージ作用とウィルソンクォーク作用の組み合わせで計算を行うこととし、シュレディンガー汎関数法でStep Scaling Function(SSF)を計算することで結合定数のスケール依存性を評価する方法をとった。その準備として、ゲージ作用の境界改良係数を摂動展開で計算し、クエンチ近似の計算でその効果を評価した。また、クォーク作用の改良係数を非摂動的に計算した。また、演算子の改良係数や繰り込み定数もシュレディンガー汎関数法で計算した。一方、低エネルギーでのスケールを決定するために、2+1フレーバーQCDでハドロン質量等の物理量を決定した。計算結果のクォーク質量依存性を正しく評価するために、ウィルソン・カイラル摂動論という新しい方法を提唱し、クォーク質量依存性を計算した。また、より軽い力学的クォークの数値シミュレーションを行うために、新しく提唱された領域分割HMC法を導入し、そのテストを行った。現在、3フレーバーQCDでのSSFの計算と、より軽い力学的クォーク質量の2+1フレーバーQCDでのハドロン質量の計算が進行中である。素粒子の標準模型の中で強い相互作用を記述する理論である量子色力学(QCD)には基本的パラメタとしてゲージ結合定数とクォーク質量がある。これらの基本的パラメタの決定は素粒子物理学の中の最重要課題の1つである。特にゲージ結合定数の決定は素粒子の統一理論に対する制限を与えるなど最も大事なものであるが、相互作用の強さのため信頼できる決定方法がなかった。本研究は格子QCDのモンテカルロ法による数値シミュレーションを使ってQCDの結合定数を決定することを目的としている。ゲージ結合定数はエネルギー・スケールに依存しているので従来の格子QCDの計算方法では信頼性の高い結果を出すことが不可能であった。そこでシュレディンガー汎関数法を用いてスケール依存性を評価することにした。また、従来使われているプラケット・ゲージ作用は力学的クォークを含む場合に格子間隔に由来した系統誤差が大きくなるという問題点があったので、繰り込み群によって改良されたゲージ作用を用いることにした。研究の初年度である本年度の研究成果は以下と通りである。1.シュレディンガー汎関数法に必要な境界改良係数の値を改良されたゲージ作用の場合に摂動展開を用いて1ループまで求めた。また、その範囲で残こされた系統誤差をいろいろな改良作用の場合に評価した。2.改良されたゲージ作用とその境界係数を用いてゲージ結合定数のスケール依存性を力学的クォークがない簡単な場合に計算した。いろいろな改良作用を使って、格子間隔をゼロする外挿の信頼性について議論した。その結果、摂動の1ループで計算された格子間隔依存性を数値計算の結果からあらかじめ差し引いておくとより信頼性の高い外挿ができることが分かった。3.スケール依存性の基準を決めるために、低エネルギーの物理量の1つである弦の張力を従来の計算より高精度かつより小さな格子間隔で計算した。その結果、機銃となるエネルギー・スケールが高精度で決定された。以上の結果は2003年夏につくばで開かれた格子理論の国際会議で発表された。現在、本論文を準備中である。

研究の2年目である本年度の研究成果は以下の通りである。1.改良されたゲージ作用とその境界係数を用いてゲージ結合定数のスケール依存性を力学的クォークがない簡単な場合に計算した。いろいろな改良作用を使って、格子間隔をゼロする外挿の信頼性について議論した。その結果、摂動の1ループで計算された格子間隔依存性を数値計算の結果からあらかじめ差し引いておくとより信頼性の高い外挿ができることが分かった。また、スケール依存性の基準を決めるために、低エネルギーの物理量の1つである弦の張力を従来の計算より高精度かつより小さな格子間隔で計算した。その結果、基準となるエネルギー・スケールが高精度で決定された。以上の結果は論文として学術雑誌に発表された。2.結合定数のスケール依存性を2つの力学的クォークが存在する場合に計算する研究を開始した。必要な計算コード開発とそのテストを行なった。現在はパラメタの調整を行なっている。素粒子の標準模型の中で強い相互作用を記述する理論である量子色力学(QCD)には基本的パラメタとしてゲージ結合定数クォーク質量がある。これらの基本的パラメタの決定は素粒子物理学の中の最重要課題の1つである。特にゲージ結合定数の決定は素粒子の統一理論に対する制限を与えるなど最も大事なものであるが、相互作用の強さのため信頼できる決定方法がなかった。本研究は格子QCDのモンテカルロ法による数値シミュレーションを使ってQCDの結合定数を決定することを目的としている。ゲージ結合定数はエネルギー・スケールに依存しているので従来の格子QCDの計算方法では信頼性の高い結果を出すことが不可能であった。そこでシュレディンガー汎関数法を用いてスケール依存性を評価することにした。また、従来使われているプラケット・ゲージ作用は力学的クォークを含む場合に格子間隔に由来した系統誤差が大きくなるという問題点があったので、繰り込み群によって改良されたゲージ作用を用いることにした。研究の3年目である本年度の研究成果は以下の通りである。1.力学的クォークを含んだ結合定数のスケール依存性をウィルソン型クォークの場合に計算するには0(a)改良係数を非摂動的に決定する必要があるが、繰り込み群により改良されたゲージ作用の場合の非摂動的な改良係数の値は知られていなかった。そこで、その場合の値を数値的に決定した。2.非摂動的な改良係数を用いて2つの力学的クォークを含む場合のゲージ結合定数のスケール依存性の計算を開始した。結合定数が弱い場合の計算はほぼ完了し、現在はより難しい場合である結合定数が大きな領域での計算を遂行中である。3.最終目的である3つの力学的クォークを含む場合の結合定数のスケール依存症の計算に向けて、低エネルギーでの物理量のクォーク質量依存性を格子上のカイラル摂動論を用いて計算した。4.QCDのθ真空はCP対称性を破るため中性子の電気双極子能率はゼロでなくなる。θの値と中性子の電気双極子能率との関係を格子QCDで計算可能なことを世界で初めて示した。
サルモネラのVBNC状態への移行と増殖可能状態への復帰及び病原性発現機構の解析

病原性のサルモネラが種々のストレスに応答してVBNC状態になり、ある条件下で培養することによって再活性化し、コロニー形成能を獲得する機構を研究した。とくに、VBNC状態に特異的に発現されると考えられる菌体表面の抗原に着目したが、本研究では十分な検出と解析ができなかった。そこで、最終年度は、ピルビン酸によってVBNC状態の菌が増殖可能になる割合が上昇する現象に注目し、この過程を促進する物質を探索した。その結果、TCA回路を構成する物質のうち、オキサロ酢酸にピルビン酸と同等かそれ以上の作用が見いだされた。この結果は、VBNCの定義として増殖可能状態への復帰を加えることの妥当性を示唆する。平成27年度は、VBNCサルモネラを分離してモノクローナル抗体を作成するための基礎的な条件検討を行った。従来の研究から、VBNCサルモネラは、乾燥耐性獲得の実験手法により、対数増殖期のSalmonella Enteritidis (SE)を生理食塩水に懸濁後、乾燥用のフィルター付きチューブに入れて室温で自然乾燥させることによって調製できると思われた。そのため、これと同様の条件で一晩、乾燥させてから氷冷したPBSを添加して復帰させた菌(A)と、対照として、VBNC状態にはならずほぼ元通りの増殖活性を保持する条件であるLB培地中で一晩、乾燥させて復帰させた菌(B)を調製した。次に、この2種類の菌を用いて、BALB/cマウスに感染させて免疫する条件を検討した。その結果、1回目の実験では、1群5匹のマウスに対して、菌(A)は5匹中2匹が2週間生残したのに対し、菌(B)では生残が0匹であった。2回目の実験では、菌(A)は5匹中5匹、菌(B)では0匹が生残した。しかし、これらの生残マウスの血清は、ミクロスライド凝集法を用いて検討した場合、いずれの菌に対しても凝集活性を示さなかった。以上より、乾燥から復帰させた菌を用いてマウスを生菌免疫しても、十分な力価の抗体を得ることが難しいことが示唆された。そこで、次に、菌(A)及び(B)をホルマリン固定した後、1回に1x10e6ずつ、マウスの腹腔内に週に1回、4週に亘って投与して免疫し、抗体の産生誘導の有無を調べた。その結果、菌(A)では5匹中4匹、菌(B)では5匹中2匹にそれぞれの菌を凝集させる活性を持つ抗体を誘導したことが示唆された。現在、それぞれのマウスから得られた抗体が認識するエピトープを、菌(A)及び(B)のそれぞれの菌体ならびに対数増殖期の菌体を抗原として用い、SDS-PAGE/Western blottingによって検討している。当初の計画では、VBNC状態のサルモネラの抗原性が十分に高いと想定されたため、生理食塩水中で乾燥させてから氷冷したPBSで復帰させた菌をマウスに感染させれば、生菌免疫の条件で抗体を産生誘導できると考えていた。しかし、実際に感染させると、1回目の実験では5匹中3匹が致死となり、2回目は5匹中0匹が致死となったものの、いずれの場合も生残したマウスの血清中に、ミクロスライド凝集法(この方法は、菌体表面を認識する抗体の存在を調べるのに適した方法である)で検討した場合に抗体の存在が認められなかった。そこで、菌をホルマリン固定してからマウスの腹腔内に反復投与することによって抗体産生を誘導できるか、検討した。その結果、ホルマリン固定菌の場合には、ミクロスライド凝集法で凝集活性を持つ抗体の産生誘導が起こることが示唆された。この結論に至るまでに時間がかかったため、今後、抗原エピトープ解析とともに、モノクローナル抗体作成に向けた準備を進める。また、装置として購入したMLISAプレートリーダーを、ミクロスライド凝集法と併用することによって、VBNC状態のSEを高感度検出する条件と方法を見出すように努める。VBNCサルモネラを効率よく調製し、VBNC状態から増殖可能な状態への復帰試験に応用可能な条件を設定するため、乾燥耐性獲得の方法を詳細に検討した。対数増殖期のサルモネラを洗浄して生理食塩水あるいはM9培地、LB培地などに懸濁後、乾燥用のフィルター付きチューブに入れて室温で一晩、自然乾燥させた。従来の研究から、リン酸塩あるいはLB培地中の有機物の添加が、復帰率の高いVBNC菌の誘導に重要であることが示されたが、本年度は新たに、乾燥開始時の菌密度が重要な要因であり、至適条件が1x10e8 CFU/mLであることを明らかにした。次に、VBNC菌を用いたマウスの免疫では、生理食塩水存在下で乾燥して大部分をVBNC状態にした菌(A)と、LB培地存在下で乾燥して大部分が増殖可能な菌(B)を調製した。これらをホルマリン固定して病原性を無くした後、今年度はBALB/cマウスの皮下に毎週1回、計4回ずつ投与して免疫した。各群5匹ずつのマウスから採血して血清を分離し、対数増殖期の生菌、ホルマリン固定した上記の(A)及び(B)の菌に対する凝集価を測定した。その結果、菌(A)を投与したマウスは5匹中2匹の血清が菌(A)を凝集したが菌(B)は凝集せず、また生菌も凝集しなかった。

一方、菌(B)を投与したマウスは5匹中1匹の血清が菌(B)と生菌を凝集したが菌(A)は凝集しなかった。現在、菌(A)、菌(B)、ならびに対数増殖期の生菌から菌体抽出物を調製し、SDS-PAGE/Western blotting法で各血清と反応させ、VBNC抗原の候補となる物質を探索している。また、VBNC菌の復帰の過程で出現が観察されたサルモネラ菌体表面の繊維状構造に反応する抗体を作製するため、鞭毛抗原FliC及び線毛抗原FimHのリコンビナントタンパク質を大腸菌で発現させ、それらをウサギに免疫することを検討している。本年度は、VBNC状態のサルモネラを、免疫だけでなく生化学的な解析に十分な量を調製する必要があることが分かったため、VBNC菌の大量かつ効率的な調製の方法を検討した。その結果、従来の研究で明らかになった栄養因子(リン酸塩、LB培地成分)、遺伝因子(SEp22の発現)に加え、新たに、乾燥開始時の菌の密度が重要であることを見出した。しかも、最適な乾燥条件が、1x10e8 CFU/mLであるため、乾燥チューブ1本に0.01 mLずつを添加する本実験の方法では、免疫に使用する菌の量、それ以上に生化学的な解析に使用するための菌の量を回収することが非常に困難であった。本年度は、この菌の密度効果に関する検討を行い、必要な菌体量を確保するため、標準の菌の密度条件の100倍の1x10e10 CFU/mLを使用した場合のVBNC状態の誘導を確認した。その結果、VBNC状態の誘導の割合が1/10程度に低下したが、生化学的な解析に必要なサンプル量を確保できたので、この条件を使用することにした。これらの条件設定にかなりの時間を要したため、研究の進捗が遅れた。本研究の目的である、VBNC状態の菌に特異的な抗原を同定して抗体を作製するためには、マウスへの免疫と採血、抗体価の評価と同時に脾細胞の分離培養が必要である。本研究を進めて明らかになったことは、ミクロスライド凝集法による抗体価と特異性の評価のためには、VBNC菌を抗原としたときの抗血清の交差反応性をいかに迅速に調べるのかが重要で、マウスの免疫で得られる抗血清の量が少ないため、かなりの困難を伴う。次年度は、この点を改良するとともに、VBNC状態からの再活性化の過程で出現することが認められた、菌体表面の鞭毛(FliC)、線毛(FimH)様の構造を特異的に認識するウサギの抗体を作製することを検討する。これまでの研究で、ストレス付加した1個の菌を抗体によってVBNCであると示すことはできなかった。そこで本年度は、過酸化水素の曝露によって病原性のサルモネラをVBNC状態にし、そこから増殖可能な状態への復帰することを指標に研究した。我々はピルビン酸(PA)添加が復帰率を大きく上昇させることを見出していたので、本年度は、VBNC菌に対するPAの作用機構の解明とともにVBNC菌のマーカーとなる性質を見出すことを目的にした。実験は、病原性の環境分離株SECl#15-1をLB培地中で一晩前培養後、新鮮なLB培地中に加えて対数増殖期まで培養した。PBSで洗浄後、LB培地に接種し、3 mM過酸化水素を添加して37°C、60分間、酸化ストレスを与えVBNC状態の菌を調製した。氷冷PBSで洗浄後、菌をM9最少培地中に懸濁し、0.3 mM PAを添加して37°Cで3時間、静置培養した。最後に菌液をPBSで適宜希釈し、LB寒天培地上に塗布して一晩培養しコロニー数(CFU)を計測して生菌数を求めた。その結果、CFUはM9培地単独ではほとんど上昇しなかったが、0.3 mM PAの添加によって数十倍から百倍、上昇した。一方、TCA回路で代謝される基質のうち、オキサロ酢酸は0.3 mMでPAと同等以上のCFUの上昇を示した。
血糖値低下を誘導するイソロイシンの糖代謝調節シグナル分子としての機能の解析

アミノ酸のひとつであるイソロイシン(Ile)は、血糖値を低下させる機能を有する。この機能に注目して、Ileの糖代謝調節機能の全貌を把握することを目指して研究を行った。その結果、Ileが骨格筋への糖の取り込みを刺激するとともに、全身での糖の酸化的利用を促進する機能を有することが明らかとなった。さらにIleは、肝臓での糖新生を抑制する機能を有しており、これらの機能によってIleは血糖値を低下させることが示唆された。ラットへのイソロイシン(Ile)経口投与が全身の糖酸化、末梢組織への糖取り込み及び肝臓での糖新生に与える影響について検討した。1.Ile経口投与が全身の糖酸化に与える影響糖の酸化量は、一晩絶食させたラットに血糖値低下作用の最大有効用量(0.45g/kg体重)のIle溶液及び対照として生理食塩水を経口投与すると同時に[U-^<14>C]-glucoseを静脈内投与した後の呼気への^<14>CO_2排泄量により測定した。その結果、ラットへのIle経口投与により、呼気中^<14>CO_2の排泄量は対照群と比べて有意に増加した。2.Ile経口投与が末梢組織への糖取り込みに与える影響末梢組織(筋肉・肝臓・脂肪組織)における糖の取り込み量は、Ile溶液及び生理食塩水を経口投与したラットに2-[1,2-^3H]-deoxyglucose(DG)を静脈内投与し、被験液投与1時間後の各組織中2-[1,2-^3H]-DG-phosphate量を血糖値で補正することにより算出した。各末梢組織への糖の取り込み量は、骨格筋においてのみIle経口投与により対照群と比べて有意に高値を示した。3.Ile経口投与が肝臓における糖新生に与える影響Ile投与が肝臓における糖新生に与える影響を、経口投与ラットの肝臓中のPEPCKのmRNA量及びG6PaseのmRNA量と活性を測定することで検討した。Ile経口投与後のラットの肝臓において、PEPCKのmRNA量及びG6PaseのmRNA量と活性が対照群と比べて有意に低下した。結論:Ileの経口投与により全身の糖の酸化的利用が亢進することが示された。さらにIleによる血糖値低下作用には、筋肉への糖の取り込み促進に加え、肝臓における糖新生抑制も寄与する可能性が示唆された。絶食時の血糖値維持機構として知られているグルコースアラニン回路に着目して,ラット単離肝細胞を用いて,イソロイシンが肝臓での糖新生を抑制する機構を調べた。糖新生の基質として,肝細胞内へ速やかに供給されるピルビン酸と乳酸,あるいはイソロイシンと共通のアミノ酸輸送体を介して肝臓に供給されるアラニンを用いて,イソロイシンの糖新生抑制効果を評価した結果,糖新生の基質としてアラニンを用いた場合にのみイソロイシンによる糖新生抑制が見られた。また、糖新生の基質としてアラこンを用いてインキュベーションした単離肝細胞中のPEPCKのmRNA量およびG6PaseのmRNA量と活性を測定した結果,イソロイシン添加によってPEPCKのmRNA量およびG6PaseのmRNA量と活性が有意に低下した。以上より,イソロイシンは糖新生の基質であるアラニンの肝臓への供給を阻害し,糖新生酵素の量および活性を低下させることで肝臓での糖新生を抑制する可能性が示唆された。また,イソロイシンの血糖値低下機能を糖尿病治療へ利用することが可能であるかを探るため,糖尿病モデルラットにイソロイシンを経口摂取させて,食中。食後の血中イソロイシン濃度を高く維持することで糖尿病時の食後高血糖の抑制が可能であるかを調べた。その結果,給餌開始直前にイソロイシンを経口投与し,給餌開始と同時に3%イソロイシン溶液を飲料として与えることで食後血糖値上昇の抑制が見られた。また,糖尿病治療における血糖コントロールの指標であるヘモグロビンAlcは,イソロイシン投与で低下した。以上から,食前,食中,食後のイソロイシンの経口摂取は糖尿病時の食後高血糖の抑制に有効であり,糖尿病合併症のリスク軽減に効果的である可能性が示唆された。
真核生物の変異ｒＲＮＡ　８０Ｓリボソーム精製技術の開発と遺伝暗号解読機構の解析

本研究の目的は、真核生物の変異rRNAリボソームの解析手法の確立と、変異体による真核生物リボソームの機能解析である。本研究を通して、以下の研究成果を得た。真核生物の終止コドン解読は、真核生物特有のタンパク因子eRF1とeRF3がリボソームで機能することで達成されている。変異体や、翻訳伸長を阻害する抗生物質、eRF1/eRF3/リボソームの構造モデリングを用いて、終止コドン解読時におけるリボソームとeRF1、eRF3の相互作用部位とその機能を解析した。解析の結果、tRNAによるセンスコドン解読時に機能するリボソームの機能部位が、タンパク因子による終止コドン解読時にも同様の作用機序で機能していることが明らかにされ、センスコドンおよび終止コドンの両タイプの遺伝暗号に対してリボソームが普遍的に機能していることが示された。リボソームの拡張された機能として品質管理機構が注目されている。品質管理機構により異常翻訳・異常タンパク質が感知され、プロテアソームやヌクレアーゼで速やかに排除されることで、プロテオームの適性が維持されている。本研究では品質管理機構のモデルシステムを構築し、遺伝学的スクリーニングにより機能因子としてプロテアソーム非依存的ユビキチンライゲースを同定した。そこでリジン残基を系統的に置換したユビキチン変異体を作成し、品質管理機構で機能するユビキチン鎖を解析した。その結果、異常翻訳の感知経路では非プロテアソーム・シグナルであるK63ユビキチン鎖が機能することを明らかにした。一連の発見を統合し、K63ユビキチン鎖の伸長効率に基づいた異常停滞の感知経路を提唱した。26年度が最終年度であるため、記入しない。本申請研究の目的は、真核生物の変異rRNAリボソームの精製技術の確立と、変異体による真核生物リボソームの機能解析である。変異rRNAリボソームは、出芽酵母内で変異rRNAリボソームを発現・成熟させ、アフィニティー精製により野生型rRNAリボソームを分離することで精製する。この精製技術を確立するために、変異rRNAと野生型rRNAを共発現できる出芽酵母株の作成と、rRNAに付加しても高い分離能を保持できるRNAタグとその付加部位の精選を行う。精製技術確立後には、tRNAまたは解離因子eRF1との相互作用を介した遺伝暗号解読でのリボソームの機能、および、変異rRNAリボソームの抗生物質への感受性の変化による抗生物質の細菌特異性の背景を解析する。具体的な解析部位として、まず18S rRNAのコドン解読部位を解析する。rRNAのコドン解読部位の真性細菌での保存部位は、コドン-アンチコドン対合との相互作用により、GTP加水分解の誘導に必要なリボソームの構造変化を起こすとされている。つまり、正確なセンスコドン解読の監査を担っているとされている。真核生物でのコドン解読部位の機能性を明らかにするために、真核生物rRNAのコドン解読部位への変異導入による、GTP加水分解、アミノ酸転移反応とペプチド鎖解離反応の変化を検証する。また、コドン解読部位の細菌での保存部位は抗生物質の主要な作用部位である。真核生物rRNAのコドン解読部位への変異導入後、抗生物質による翻訳阻害効率を検証することで、抗生物質の細菌特異性の背景を塩基レベルで明らかにする。

変異体や、翻訳伸長を阻害する抗生物質、eRF1/eRF3/リボソームの構造モデリングを用いて、終止コドン解読時におけるリボソームとeRF1、eRF3の相互作用部位とその機能を解析した。解析の結果、tRNAによるセンスコドン解読時に機能するリボソームの機能部位が、タンパク因子による終止コドン解読時にも同様の作用機序で機能していることが明らかにされ、センスコドンおよび終止コドンの両タイプの遺伝暗号に対してリボソームが普遍的に機能していることが示された。リボソームの拡張された機能として品質管理機構が注目されている。品質管理機構により異常翻訳・異常タンパク質が感知され、プロテアソームやヌクレアーゼで速やかに排除されることで、プロテオームの適性が維持されている。本研究では品質管理機構のモデルシステムを構築し、遺伝学的スクリーニングにより機能因子としてプロテアソーム非依存的ユビキチンライゲースを同定した。そこでリジン残基を系統的に置換したユビキチン変異体を作成し、品質管理機構で機能するユビキチン鎖を解析した。その結果、異常翻訳の感知経路では非プロテアソーム・シグナルであるK63ユビキチン鎖が機能することを明らかにした。一連の発見を統合し、K63ユビキチン鎖の伸長効率に基づいた異常停滞の感知経路を提唱した。26年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は、野生型と同等の細胞増殖能を持ち、かつ、リボソームのアフィニティ精製を可能にする、タグRNA配列を持つrRNAの作成を完了する予定であった。複数箇所にタグRNA配列が付加したrRNAを作成し、そのタグrRNAの増殖能をrRNAのknock down出芽酵母株で検証することで、細胞増殖能を持つタグrRNAは作成できた。しかし、その後のタグrRNAを持つリボソームのアフィニティ精製で、以後の目的である変異rRNAリボソームと野生型rRNAリボソームの分離に十分な精製度が得られなかった。そのため、現在は精製条件の再検討により精製度の向上を試みており、タグrRNAを持つリボソームの完成とはまだ言いきれない状況となっている。本年度から、変異rRNAにタグ配列も付加し、タグ付きの変異rRNAリボソームを溶出画分として精製する方針へと計画を変更した。その結果、十分な精製度を確保することができた。また、変異rRNAと野生型rRNAを共発現させる出芽酵母株の作成を完了した。計画変更のため遅れは生じたが、着実に前進している。当初の計画では、解析対象となる変異rRNAとタグ配列のみを持つrRNAを適切な転写量で発現させ、タグ配列のみを持つrRNAのリボソームをアフィニティ精製用ビーズに結合させることで、ビーズの通過画分から解析対象の変異rRNAリボソームを精製する予定であった。そして、その精製した変異rRNAリボソームを用いて、リボソームのコドン解読部位を解析する予定であった。しかし、現状ではタグrRNAのリボソームの精製度が不十分であり、精製条件を現在検討中である。もし、十分な精製度を確保するのが困難となった場合、変異rRNAにタグ配列も付加し、タグ付きの変異rRNAリボソームを溶出画分として精製することを検証している。