hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
インプラント周囲軟組織の術前診断法の開発

平成17年度から平成19年にかけて本研究に関する以下3つのことを行った。インプラント周囲軟組織の創傷治癒の傾向と治癒に対する考察を行う目的で,インプラント治療後の総120名に対しての軟組織に関する基礎実験データ収集を行った。内容として年齢,性差,歯肉の厚さ,喫煙の有無等に全身的既往歴と疾患に関する項目を加えて詳細な検討を行った。インプラント受診患者は年齢性差ともに有意差がなく,今後行う被験者として十分に実験を行うことが出来ることが示された。また,喫煙の有無に関して全身的既往歴と疾患に関する項目では,バラつきが大きく実験被験者として用いることが困難であり本大学の口腔インプラント診療部の患者を含めることで実験を進めなければならないことが示された。近年のインプラント治療は審美性と治療期間の短縮に対しての項目が中心となっており,治療の成功の重要な因子としてインプラント周囲の付着歯肉の獲得と維持に関する臨床論文が多く発表されている。しかし、生物学的な考察や基礎実験の詳細は示されていないことが問題として挙げられる。患者の術前に撮影されたCT画像をコンピューターシュミレーションソフトにて口蓋粘膜の厚みと年齢,性差,喫煙に対する考察を行い有意義なデータを収集することができた。また,欧米人との歯肉粘膜の厚みの比較を行いインプラント治療時に行われる粘膜移植術に関する考察を行った。そ国内外のインプラントに関連する学会にて発表をおこない本実験のこれからの展望と詳細について活発に討論を行った。【研究実績の概要】平成17年度から平成18年にかけて本研究に関する以下3つのことを行った。1つ目としてインプラント周囲軟組織の創傷治癒の傾向と治癒に対する考察を行う目的で,平成17年度にインプラント治療を行った総120名に対しての基礎実験データ収集を行った。内容として年齢,性差,歯肉の厚さ,喫煙の有無等に全身的既往歴と疾患に関する項目を加えて詳細な考察を行った。本大学病院を受診されるインプラント患者は年齢性差ともに有意差がなく,今後行う被験者として十分に実験を行うことが出来ることが示された。また,喫煙の有無等に全身的既往歴と疾患に関する項目では,バラつきが大きく実験被験者として用いることが困難であり本大学の口腔インプラント診療部の患者を含めることで実験を進めなければならないことが示された。2つ目は,近年報告(過去5年以内)されているインプラント周囲軟組織に関する臨床論文と基礎論文の文献的分析と考察を行った。近年のインプラント治療は審美性と治療期間の短縮に対しての項目が中心となっており,治療の成功の重要な因子としてインプラント周囲の付着歯肉の獲得と維持に関する臨床論文が多く発表されているが,その生物学的な考察や基礎実験の詳細は示されていないことが明確であった。3つ目として,患者のインプラント治療術前に撮影されたCT画像をシュミレーションソフト(Simplant Pro【○!R】)を用いて口蓋粘膜の厚みと年齢,性差,喫煙に対する考察を行い有意義なデータを収集することができた。また,アメリカ人との歯肉粘膜の厚みの比較を行いインプラント治療時に行われる粘膜移植術に関する考察を行った。その詳細と内容を平成17年日本口腔インプラント学会総会,および海外のインプラントシンポジウムにて口頭発表およびポスター発表をおこなって本実験のこれからの展望と詳細について活発に討論を行った。臨床においてインプラント治療における術前の診断は、口腔内診査、模型診査およびX診査から行われる。その主たる目的は、骨量の計測と診査に用いられる。それらの観点から、軟組織の術前診断と治療後の軟組織の量と形態の予測は非常に困難であると考えられる。今年度、我々は保存不可能と診断された歯牙を抜歯すると同時にインプラント体を埋入する事で、抜歯後の軟組織の吸収を最小限にとどめるようにする抜歯即時インプラント埋入術式を積極的に用いた。それらの臨床症例を企画的に術前から術後にいたるまで、模型とX線計測を行い軟組織のインプラント治療における解剖学的な変化の計測を数値化した。これらの結果は、治療期間中および治療終了後1年以上のフォローアップを行い、インプラント治療における軟組織の変化とその術前診査・診断に関する考察を行った。これらの研究成果は、臨床統計的データ化し国内をはじめ海外のインプラント学会にて発表することができた。今後、これらのデータを元に術前時の診査項目の見直しをおこないつつ、新たな術前診断法の開発に役立てたいと考える。今後の方針として、人軟組織の術前とインプラント治療中および治療終了後の組織的な変化から考察したいと考えている。患者に対する倫理問題と同意書の作成から行っていく予定である。

近年のインプラント治療は審美性と治療期間の短縮に対しての項目が中心となっており,治療の成功の重要な因子としてインプラント周囲の付着歯肉の獲得と維持に関する臨床論文が多く発表されている。しかし、生物学的な考察や基礎実験の詳細は示されていないことが問題として挙げられる。患者の術前に撮影されたCT画像をコンピューターシュミレーションソフトにて口蓋粘膜の厚みと年齢,性差,喫煙に対する考察を行い有意義なデータを収集することができた。また,欧米人との歯肉粘膜の厚みの比較を行いインプラント治療時に行われる粘膜移植術に関する考察を行った。そ国内外のインプラントに関連する学会にて発表をおこない本実験のこれからの展望と詳細について活発に討論を行った。
胸部大動脈瘤に対する血行力学的評価法の開発-動脈瘤破断診断支援システムの開発-

本研究は、大動脈瘤患者の破裂を予測し客観的評価を行うため、患者の大動脈瘤形状を非侵襲的に計測して、解剖学的形状と壁運動から瘤壁の力学的解析を施して破断予想システムを構築することを目的とした。大動脈壁をシネMRI画像において心電図同期SPAMMtagging法を用いて解析し、拡張期から収縮期にかけてのより正確な動脈壁の動きを計測し、各所におけるひずみ、曲げ率、及び局所応力をもとめた。その結果健常者の大動脈の解析より、大動脈遠位弓部小彎側前壁、横隔膜レベル下行大動脈前壁でひずみが大きいことが判明し、また局所応力も同部位で好値を示していた。これは同部が臨床的に多く経験する大動脈瘤破裂好発部位であり、これらのデータと何らかの関連があることが推察された。次いで、真性大動脈瘤患者において大動脈瘤の形状、大きさに伴う立ち上がり角度と計測されたひずみとの間に正の相関が認められた。これは、瘤の拡大の機序が大動脈瘤辺縁での力学的ストレスの増大によるものと推察され、この機序は嚢状動脈瘤が紡錘状動脈瘤に比べて大きいと予想された。また、血栓を伴う大動脈瘤の場合には血栓付着部(瘤の最大径部)のひずみは小さくなっていることが確認されたが、一方で、壁応力は増大しており、大動脈壁の可塑性が低下していることが推察された。これが大動脈瘤を破断させる一要因となることが考えられた。本研究の目的は、大動脈の局所壁応力等の生体学的な評価法を検討し、動脈瘤破裂の危険性の察知や手術適応の決定に役立てることである。応力解析には、生理学の分野で用いられてきたラブラスの式より求める方法、有限要素法を適用する方法、有限変形理論による算出、の3つの方法がある。今回我々は、ラブラスの式による解析を検討した。ラブラスの式は、血圧(以下P)、大動脈径(以下R)、大動脈壁厚(以下h)が、構成要素となっている。画像診断により、この3つのパラメーターを求め、大動脈全体の応力分布を求めることにした。現在術前検査として行っているものは、CT、UCG、MRI、血管造影検査である。このうちRとhを求めるためには、任意の断面でSectionできなければならない。先ずUCGであるが、アロカ社から発売されているSSD-550血管内エコー装置を使用し、検討した。血管内エコーでは、観察すべき場所(大動脈瘤近傍)を細かなSectionに分けることができ、しかも径時的な変化をも観察できると思われた。しかし実際の血管内エコー検査では、far gainが短く大動脈全体へはエコーが届かず、大動脈全体の観察は困難であった。8Fr、10MHZの太い(周波数の低い)ブローベでも同様であり、長時間の検査は患者に侵襲が大きいこともわかった。現在MRIにより上記パラメーターを求めることを考えている。MRIでは、任意断面のSectionが可能でありグラデュエントエコー法で血流は高信号となるため、造影剤を使用せずとも血管壁が明確に写し出される。血圧は上腕動脈をマンシェットで計測はしているが、これでラブラスの式の3つのパラメーターを求めることができ、現在6症例の応力を求め応力分布を作成している。また心電図同期させることにより、80mn毎のMIP法による動画をも作成している。また心電同期させることにより、80mm毎のMIP法による動画をも作成し、大動脈全体の動き(しなり、ねじれ等)も解析中である。第17回日本画像医学学会、第27回日本心臓血管外科学会で、本研究に関し以下の論旨で発表した。1)大動脈の局所応力をラプラスの式δ=P×R/h(P=血圧、R=大動脈径、h=大動脈壁厚)より求めた。血圧は、上腕動脈で代用し、壁厚はMRI装置を用いて求めた。

この壁厚(h)の計測にあたってMRI画像の精度について実験的に検討した。用いたMRI装置は、SIEMENS Medvision(1.5Tesla)で、正常大動脈及び動脈瘤標本をMEM培養液の中にアクリルで作ったPhantomに固定し、標本の入ったMEM培養パックの外欄に、エンドレクタルコイルを装着し、T1強調画像、T2強調画像、プロトン密度強調画像、インバーションリカバリー法の4つのシークエンスで撮影した。得られた4方法のMRI画像と病理組織所見とを比較検討したところ、T2強調画像、プロトン密度強調画像で、最も血管の3層構造が明らかで壁厚も正しく測定でき、また、内膜、中膜の性状も把握可能であった。この結果より、T2強調画像、プロトン密度強調画像を用いることで体表面コイルアプローチから、大動脈の壁厚は計測可能であり、ラプラスの式より、大動脈の局所応力の測定が可能であることが判明した。2)MRI装置を使用し、心電図同期Taggingを行い、大動脈壁運動を観察した。Parasagital像のTaggingより大動脈全体の動きを把握した。正常人では、遠位弓部での収縮期外側運動、横隔膜近傍での振り子様運動を認めた。a)大動脈接線方向にScanし、大動脈横断面にTaggingし、円周方向のひずみを評価するためε=(大動脈壁の2点(タグの格子の点)の収縮期・拡張期の差)/(拡張期の断面積)を求めた。遠位弓部の外側及び小弯側、下行大動脈、横隔膜近傍の前壁のひずみは他部位に比べ、有意に大きく、34倍の応力集中が起きていることが分かった。本研究は、大動脈瘤患者の破裂を予測し客観的評価を行うため、患者の大動脈瘤形状を非侵襲的に計測して、解剖学的形状と壁運動から瘤壁の力学的解析を施して破断予想システムを構築することを目的とした。大動脈壁をシネMRI画像において心電図同期SPAMMtagging法を用いて解析し、拡張期から収縮期にかけてのより正確な動脈壁の動きを計測し、各所におけるひずみ、曲げ率、及び局所応力をもとめた。その結果健常者の大動脈の解析より、大動脈遠位弓部小彎側前壁、横隔膜レベル下行大動脈前壁でひずみが大きいことが判明し、また局所応力も同部位で好値を示していた。これは同部が臨床的に多く経験する大動脈瘤破裂好発部位であり、これらのデータと何らかの関連があることが推察された。次いで、真性大動脈瘤患者において大動脈瘤の形状、大きさに伴う立ち上がり角度と計測されたひずみとの間に正の相関が認められた。これは、瘤の拡大の機序が大動脈瘤辺縁での力学的ストレスの増大によるものと推察され、この機序は嚢状動脈瘤が紡錘状動脈瘤に比べて大きいと予想された。また、血栓を伴う大動脈瘤の場合には血栓付着部(瘤の最大径部)のひずみは小さくなっていることが確認されたが、一方で、壁応力は増大しており、大動脈壁の可塑性が低下していることが推察された。これが大動脈瘤を破断させる一要因となることが考えられた。
有機反応活性種の研究とタンパク質化学への展開

エノラート,カルベンなどの有機反応活性種が関与するπ面選択性予測理論の構築をフロンティア軌道理論および溶媒効果理論に基づいて行った.タンパク質データバンクの統計解析によりタンパク質内の微弱相互作用の様式と定量解析およびペプチド結合のシス型の存在様式とその意義について理論研究を行った申請書に掲載の以下の2つのテーマについて結果をまとめた.結果をまとめながら,量子化学の基礎教育に関する教科書を3冊出版した1.溶液中における反応化学種の構造解明と面選択性予測理論の構築α位に電子求引基を有する鎖式ケトンのLiAlH4還元では従来提唱されていたキレーションモデルが無効なことがわかり,ジメチルエーテル溶媒中での反応遷移状態を求めたところ,実験の傾向を高精度で再現できた(B3LYP/6-311+G(d, p)).この実験結果はCar-Parinello法による溶媒を含むシミュレーションによって強く支持された.この結果をTetrahedron Lett., 2008, 49, 4223-4226.にまとめた.また,ケトンのNaBH4還元反応の遷移状態をはじめて求めることが出来た.この場合にもメタノール溶媒が動力学シミュレーションによって関与することが明らかとなり,溶媒が面選択性に強く関与していることが示された.この結果をJ.Phys.Chem.に投稿してアクセプトされ印刷中の状態になっている.これらの結果はスペインで行われた物理有機国際会議,春の化学会年会などで口頭発表した2.タンパク質フォールディング機構の解明を目指したタンパク分子内微弱相互作用の定量評価タンパク質のシス・トランス異性の問題を追求した.特に,シス型のペプチド結合がX線データベースで報告されている種々の酵素タンパクの構造や機能を生み出すための役割について,統計解析を含めた画期的な解析手法を開発しながら研究を進めた.その結果を春の化学会年会で報告し,現在論文にまとめている最中である.さらにタンパク質のフォールディング機構の解明を目指して,今年度新しい分子動力学理論を発表した.この新しい手法は従来の3次元座標を使わず,ポテンシャルを変数にとって解析する全く新しいシミュレーション技術であり記者会見で報告したエノラート,カルベンなどの有機反応活性種が関与するπ面選択性予測理論の構築をフロンティア軌道理論および溶媒効果理論に基づいて行った.タンパク質データバンクの統計解析によりタンパク質内の微弱相互作用の様式と定量解析およびペプチド結合のシス型の存在様式とその意義について理論研究を行った申請書に掲載の以下の2つのテーマについて結果をまとめた.結果をまとめながら,量子化学の基礎教育に関する教科書を3冊出版した1.溶液中における反応化学種の構造解明と面選択性予測理論の構築α位に電子求引基を有する鎖式ケトンのLiAlH4還元では従来提唱されていたキレーションモデルが無効なことがわかり,ジメチルエーテル溶媒中での反応遷移状態を求めたところ,実験の傾向を高精度で再現できた(B3LYP/6-311+G(d, p)).この実験結果はCar-Parinello法による溶媒を含むシミュレーションによって強く支持された.この結果をTetrahedron Lett., 2008, 49, 4223-4226.にまとめた.また,ケトンのNaBH4還元反応の遷移状態をはじめて求めることが出来た.この場合にもメタノール溶媒が動力学シミュレーションによって関与することが明らかとなり,溶媒が面選択性に強く関与していることが示された.この結果をJ.Phys.Chem.に投稿してアクセプトされ印刷中の状態になっている.これらの結果はスペインで行われた物理有機国際会議,春の化学会年会などで口頭発表した2.タンパク質フォールディング機構の解明を目指したタンパク分子内微弱相互作用の定量評価タンパク質のシス・トランス異性の問題を追求した.特に,シス型のペプチド結合がX線データベースで報告されている種々の酵素タンパクの構造や機能を生み出すための役割について,統計解析を含めた画期的な解析手法を開発しながら研究を進めた.その結果を春の化学会年会で報告し,現在論文にまとめている最中である.さらにタンパク質のフォールディング機構の解明を目指して,今年度新しい分子動力学理論を発表した.この新しい手法は従来の3次元座標を使わず,ポテンシャルを変数にとって解析する全く新しいシミュレーション技術であり記者会見で報告した1.溶媒中における反応化学種の構造解明と面選択性予測理論の構築α位にアルコキシ基を持つ鎖状ケトンを合成しLiAlH_4によるヒドリド還元を行ったところ,面選択予測の理論モデルとして従来用いられてきているFelkin-Anhモデルによって予測される選択性とは反対の結果が得られた.次に分子軌道計算によって得られた遷移状態構造について構造上の特徴および安定性を比較したところ,この系における求核付加反応では,基質上の二つの酸素がリチウムにキレーションすることで安定化された遷移状態を経由して反応が起きていることが示唆された.さらにこれらの遷移状態は,従来の遷移状態モデルで提唱されている構造とは異なることから,遷移状態安定化効果に基づいた面選択理論モデルは今回の系における面選択の理由を説明できないことが明らかとなった.また本反応の反応経路を分子軌道計算によって求め,得られた反応の初期構造についてカルボニル炭素周りの空間の広がり(PDAS)とLUMOの広がり(EFOE density)をそれぞれ求めたところ,反応初期の段階で既に面選択性要因が発生していることが示唆された.2.タンパク質のフォールディング機構の解明を目指したタンパク分子内微弱相互作用の定量評価二置換エテンにおけるシス効果はlone pairの非極在化によるものであることを明らかにし,タンパク質の配座決定因子としても重要な役割を果たしている可能性を見出した.

またタンパク質データベース解析の足掛かりとして,近接原子間の距離依存性や方向依存性を統計的処理のためのプログラミングを行った.1.溶媒中における反応化学種の構造解明と面選択性予測理論の構築反応化学種を特定する手段として,鎖状化合物のコンフォメーション安定化効果因子の特定を目指した.最も単純な鎖状化合物である1,2-二置換エタン(XCH_2CH_2X)は一般にgauche体よりもtrans体の方が安定に存在すると認識されているが,置換基の種類によってはgauche体が安定配座となっている化合物の存在が知られている.本研究ではgauche効果の要因として超共役安定化効果に注目し,1,2-ジフルオロエタンをはじめとする1,2-ジハロエタンの配座安定性について理論化学的検証を行ったところ,antipeliplanar位の関係にあるC-X, C-H結合間で発生するantipeliplanar効果(AP効果)と,ハロゲン原子のlone pairがantipeliplanar位にあるC-XもしくはC-H結合に非局在化する効果(long-range lone pair delocalization effect ; LLP効果)の2つの値が,配座異性に伴って大きく変化することが明らかとなった.そこでこれらの効果について,ハロゲン原子による変化をそれぞれ見積もったところ,AP効果はgauche体を安定化する効果であり,LLP効果はtrans体を安定化する効果であることが示された.また,ハロゲン原子がF, Cl, Brと変化するに伴って,配座異性によるAP効果の差は小さくなる一方で,LLP効果の差は大きくなっており,ハロゲン原子の非共有電子対の非局在化と,結合間における電子の超共役安定化効果によって,1,2-ジハロエタンの配座安定化が支配されていることが明らかとなった.2.タンパク質のフォールディング機構の解明を目指したタンパク分子内微弱相互作用の定量評価タンパク質のフォールディング構造を担う最小単位でもあるペプチド結合に着目し,まずそのcis-trans安定化因子を理論化学的手法により探った.その結果,ペプチド結合に関与している6つの原子で形成される結合間の超共役安定化効果により,trans体が安定化されていることが明らかとなった.1.溶媒中における反応化学種の構造解明と面選択性予測理論の構築α位にσ-電子求引性置換基を持つ鎖状ケトンについて、LiAlH_4還元の分子軌道計算による選択性の理論予測を行った結果、従来提唱されてきたキレーション遷移状態モデルでは実験事実をまったく再現できず、選択性の説明ができないことが見出された。そこで溶媒であるエーテル分子が反応機構に関わってくる可能性を検討し、ジメチルエーテル分子が配位した新しい遷移状態モデルを考案した。このエーテル配位遷移状態モデルを用いてLiAlH_4による還元反応の遷移状態を計算したところ、実験の傾向をかなりの精度で再現できた。
複数の転写超複合体による遺伝子発現の包括的制御機構の生化学及び遺伝学的解明

1.転写メディエーター複合体の精製と解析転写メディエーターは、細胞核外からの転写制御シグナルをRNAポリメラーゼII(PolII)へ伝える複合体である。これは20数サブユニットよりなるが、3種のサブユニットにタグを付けて各々発現するヒトHeLa細胞株を樹立し、細胞核抽出液からメディエーター複合体を精製した。その結果、12Mda転写超複合体が共通に精製され、転写活性化を正に制御する機能を確認した。2.ヒトTFIIEαのZnフィンガー領域の構造解析ヒト基本転写因子TFIIEはαとβサブユニットがα2β2の4量体を形成し、転写開始と伸長への移行に機能する。αは中央コア領域にZnフィンガーモチーフを有しており、この欠失変異体は試験管内転写系においてドミナントネガティブとして機能することから、転写に重要と考えられる。さらに真正細菌と真核生物の中間に位置する古細菌にもZnフィンガー領域を含むTFIIEαのN末端相当領域だけが保存されていることが示され、種を越えた機能の重要性が考えられている。そこで我々は、この領域をNMR構造解析し、亜鉛を配位するZnフィンガーモチーフであること、DNA結合型の従来のものと異なり表面は負電荷を帯びて蛋白相互作用に重要な役割を持つことを明らかにした。3.PolIIの転写開始から伸長への移行解析TFIIEβサブユニットC末端ヘリックス領域に点変異を入れると、直鎖状DNA鋳型によるTFIIEの転写活性が失われた。これら変異は、TFIIHによるPolIICTDのリン酸化活性の促進能も失っていた。以上から、この領域は転写伸長への移行活性に関与すると考えられる。その機能メカニズムは、さらに検討中であるがTFIIHの転写伸長への移行に寄与するp44サブユニットとの結合が変異体では野生型より強くなっていたため、TFIIHとの作用の変化が寄与していると考えられる。1.転写メディエーター複合体の精製と解析転写メディエータは、転写制御シグナルをRNAポリメラーゼII(Pol II)へと伝える媒介因子である。これは20数個のサブユニットよりなる巨大複合体であるが、その一つのサブユニットにタグを付けてヒト培養細胞にて発現させ、細胞核抽出液からメディエーター複合体をアフィニティー精製し機能解析している。2.ヒトTFIIEαのZnフィンガー領域の構造解析ヒトの基本転写因子TFIIEは、αとβの2サブユニットがα2β2の4量体を形成し、転写開始と伸長への移行に機能する。αは中央のコア領域にZnフィンガーモチーフを有しており、この欠失変異体は試験管内転写系においてドミナントネガティブとして機能することから、転写において重要と考えられる。さらに原核生物である古細菌類にも最近、ヒトTFIIEαのZnフィンガー領域を含むN末端領域だけがホモログとして存在することが示され、種を越えた機能の重要性が考えられている。そこで我々は、この領域をNMRにより構造解析した。その結果、亜鉛依存に構造を形づくる、Znフィンガーモチーフであることが実証された。その機能について、現在解析中である。昨年度、線虫TFIIEβホモログを用いて、Pol II最大のサブユニットC末端の7アミノ酸繰り返しCTD配列の2番目と5番目のセリンのTFIIHによるリン酸化のうち、5番目のセリンリン酸化が転写伸長への移行活性と密接な関連性があることを示してきた。そこで、今年度はさらにβサブユニットのC末端にTFIIEのこの転写伸長への以降活性に関与する領域があることを見い出した。この領域内のアミノ酸残基を点突然変異により置換すると移行活性のみならず、Pol IIリン酸化活性も大きく低下した。

1.転写メディエーター複合体の精製と解析転写メディエーターは、細胞核外からの転写制御シグナルをRNAポリメラーゼII(PolII)へ伝える複合体である。これは20数サブユニットよりなるが、3種のサブユニットにタグを付けて各々発現するヒトHeLa細胞株を樹立し、細胞核抽出液からメディエーター複合体を精製した。その結果、12Mda転写超複合体が共通に精製され、転写活性化を正に制御する機能を確認した。2.ヒトTFIIEαのZnフィンガー領域の構造解析ヒト基本転写因子TFIIEはαとβサブユニットがα2β2の4量体を形成し、転写開始と伸長への移行に機能する。αは中央コア領域にZnフィンガーモチーフを有しており、この欠失変異体は試験管内転写系においてドミナントネガティブとして機能することから、転写に重要と考えられる。さらに真正細菌と真核生物の中間に位置する古細菌にもZnフィンガー領域を含むTFIIEαのN末端相当領域だけが保存されていることが示され、種を越えた機能の重要性が考えられている。そこで我々は、この領域をNMR構造解析し、亜鉛を配位するZnフィンガーモチーフであること、DNA結合型の従来のものと異なり表面は負電荷を帯びて蛋白相互作用に重要な役割を持つことを明らかにした。3.PolIIの転写開始から伸長への移行解析TFIIEβサブユニットC末端ヘリックス領域に点変異を入れると、直鎖状DNA鋳型によるTFIIEの転写活性が失われた。これら変異は、TFIIHによるPolIICTDのリン酸化活性の促進能も失っていた。以上から、この領域は転写伸長への移行活性に関与すると考えられる。その機能メカニズムは、さらに検討中であるがTFIIHの転写伸長への移行に寄与するp44サブユニットとの結合が変異体では野生型より強くなっていたため、TFIIHとの作用の変化が寄与していると考えられる。
匂い物質結合蛋白質を用いた異所発現系による昆虫の嗅覚・味覚受容体の機能解析

昆虫の嗅覚や味覚はその生態において重要な役割を担っており、昆虫の行動を理解し、これを制御する技術を開発するうえで重要なターゲットである。本研究では高速シーケンサーを利用して各種昆虫で嗅覚・味覚受容体遺伝子、および匂い物質結合タンパク質遺伝子を網羅的に同定する手法を確立した。また、非モデル昆虫において人工ヌクレアーゼを用いた嗅覚受容体ノックアウト系統の作出に成功した。これらの技術を組み合わせることで、任意の昆虫において化学感覚にかかわる遺伝子を同定し、その機能を突然変異体を用いて解析する、リバースジェネティクスの手法が可能になった。1.アワノメイガでは、これまでに10個の嗅覚受容体(フェロモン受容体)が同定されている。しかしながらこれらの受容体はカイコのフェロモン受容体との相同性に基づくdegenerate PCRにより発見されたものであり、アワノメイガには他にもフェロモン受容体遺伝子が存在する可能性がある。またフェロモン以外の一般的なにおいに対応する嗅覚受容体については全く知られていない。そこで今年度はアワノメイガにおける新規受容体遺伝子の獲得のため、ロシュ454 GS-Jrによる触角由来転写産物のRNA-seq解析を行った。その結果、嗅覚受容体遺伝子の候補となる29のコンティグを得た。これらの中にはすでに知られている10のフェロモン受容体のうち8つが含まれていた。定量的RT-PCRにより組織ごとの発現量を確認したところ、触角特異的に発現しているいくつかの新規受容体遺伝子候補を特定することができた。しかしながら、この解析ではほとんどのコンティグが転写物の全長をカバーできていないと考えられた。これを解決するためには使用する次世代シーケンサーの機種を変えてより多くのリードを得る必要がある。2.アゲハチョウ味覚感覚子において、電圧特性の異なる3種類の味覚ニューロンが同時に活動することが、産卵活性に必須であることを発見した。昆虫の化学感覚のしくみを理解する上で、重要な知見であると思われる。アゲハチョウ2種について、次世代型シーケンサーを用いてドラフトゲノムを構築し、RNA-seqとの組み合わせにより化学感覚受容体遺伝子と匂い物質結合蛋白質遺伝子をそれぞれ数十種類発見した。遺伝子探索は研究実施計画よりやや前倒しで進行している。フェロモン受容体の探索(松尾):前年度に行ったロシュ社GS-Jrを用いたアワノメイガの触角RNAseq解析では、いくつかの新規受容体候補遺伝子を発見したものの、リード数が少ないためにすべての遺伝子について網羅できていない可能性が残った。また、多くの候補遺伝子について転写物配列の全長を得ることができなかった。今年度はイルミナ社のMiSEQを用いてより大規模にRNAseq解析を行い、オス・メス合わせて6つのサンプルから計12Mリードを得た。これらをアセンブルしてコンティグを得、主にカイコ嗅覚受容体との相同性に基づいたスクリーニングから53のアワノメイガ嗅覚受容体候補遺伝子を同定した。この中には、既報のフェロモン受容体遺伝子のほとんどが含まれていたが、一方でこれまで知られていなかった受容体遺伝子も多数存在した。すべての候補遺伝子について、RT-PCRによる発現解析により触角での転写物の量を測定し、RNAseq解析での各コンティグへのリードマッピング結果と照らし合わせたところ、両者は大変良く一致した。産卵刺激物質受容体の探索(尾崎):アゲハチョウ類では近縁種間で産卵する食草が異なっており、それぞれの種で産卵刺激物質として機能する化合物が異なることが知られている。今年度はナミアゲハの前肢符節で発現している味覚受容体・OBP遺伝子群を網羅的に同定した。フェロモン受容体に比べて味覚受容体遺伝子の構造は多様性が高く、RNA-seqを中心とした新規遺伝子探索では、ひとつの遺伝子が複数のcontigに分断されるなどいくつかの問題が生じ、全長配列を取得することが困難であったが、プロトコールの工夫によって問題を克服し、候補遺伝子の完全長と思われる配列を検出できた。また、ゲノム配列の解析もプロトコールの工夫によってcontigサイズの改善に成功した。フェロモン受容体の機能解析(松尾):本研究を開始したのちに、人工ヌクレアーゼを用いたゲノム編集技術が目覚ましい進歩を遂げ、非モデル生物でも遺伝子ノックアウト実験を行うことが可能になった。本研究では、生体内の機能をより正しく反映する嗅覚・味覚受容体の解析系を確立することを目的としているが、このためには機能喪失突然変異体を用いたin vivo機能解析が最も適している。そこでTALENを用いた遺伝子破壊により、アワノメイガ嗅覚受容体遺伝子の突然変異系統の作製を行った。ターゲットとする受容体には、アワノメイガにおいてすでにその機能が明らかになっているOfurOR4とOfurOrcoを選定した。各種条件と方法を検討した結果、初期胚にTALEN RNAを微量注入することにより、OfurOR4については38.9%、OfurOrcoについては55.0%の高い率で突然変異系統を得ることができた。

このうちOfurOrco突然変異体はすべての嗅覚受容体の機能を失っていると期待されるため、性フェロモン成分を用いた風洞実験と触角電位の測定を行った。その結果、OfurOrco突然変異体は行動レベルでも触角応答レベルでも性フェロモンへの反応を失っていることが確認できた。do novoトランスクリプトーム解析手法の改良(尾崎):RNA-seqを通常のプロトコールで行っても、昆虫の化学感覚に関連する遺伝子群の検出効率が他の遺伝子に比べて低かったため、ライブラリー調整方法を改善した。インサートサイズが550bp付近になるようにライブラリーを調整し、300bpペアエンドで塩基配列を決定、両リードの末端付近でオーバーラップさせることによりde novoアセンブルによる全長contig率が大幅に上がり、低発現量の遺伝子を高効率に検出できるようになった。26年度が最終年度であるため、記入しない。昆虫学26年度が最終年度であるため、記入しない。新規受容体遺伝子の探索について、一定の成果を上げることができているため。嗅覚・味覚受容体およびOBP遺伝子の探索について、計画通り進行している。生態学的に活性のあるリガンドに対する応答を適切に観察するためには、正しい受容体を用いる必要がある。間違った受容体を用いることのないように、対象とする種におけるすべての受容体遺伝子のレパートリーを把握していることが重要である。次年度以降は新規受容体遺伝子の探索をより重点的に進めていく。フェロモン受容体の解析(松尾):受容体遺伝子探索は順調に進んでいるが、今後は機能解析を進めなければならない。当初は培養細胞を用いたin vitroでのアッセイ系を改良することで、生体内の機能をより正しく反映する結果を得ることを目指していた。しかし、人工ヌクレアーゼを用いたゲノム編集技術がここ数年の間に目覚ましい進歩を遂げ、非モデル生物でも遺伝子ノックアウト実験を行うことが可能になってきた。これを受け、フェロモン受容体の機能解析についてもゲノム編集を利用した手法を開発することにしたい。すなわち、TALENを用いてフェロモン受容体遺伝子を破壊したアワノメイガの突然変異体系統を作成し、各種化合物に対する神経生理学的、および行動学的な応答を評価することで受容体の機能を明らかにする。このような手法はこれまでモデル生物でのみ可能であったが、受容体の機能をもっとも正しく評価することができるようになると期待される。産卵刺激物質受容体の解析(尾崎):NGSを用いた新規化学感覚受容体遺伝子探索に特有の問題を克服し、候補遺伝子の検出をハイスループット化することに成功した。大規模に種間比較を行うための準備が整いつつあるので、数種アゲハチョウから遺伝子を検出したいと考えている。現状では、従来型の手作業による確認実験で機能解析を行っているので、発見した候補遺伝子の機能解析についてもハイスループット化できるよう工夫に取り組みたい。
新しいヒト癌同所再建モデルを用いた大腸癌の肝転移機構の解明と治療法の開発

1.免疫不全マウス(nude mouse,SCID mouse)において、ある種のヒト大腸癌細胞の組織片を盲腸壁に移植すると高率に肝転移を来すことが明らかとなった.2.上記のモデルにおいてヒト大腸癌株は転移株と非転移株とに分類された.転移株は当該マウスの脾内注入,肝内注入,肝表面への縫着のいずれの方法でも肝内で増殖しおよび転移を形成した.一方,非転移株はいずれの方法でも肝において増殖し得なかった.3.ヒト大腸癌臨床材料において免疫染色によるE-カドヘリンの発現の変化を検討した.その結果,浸潤性とは相関したが転移との明らかな相関性は認められなかった.4.in vitroにおけるヒト肝細胞と癌細胞の相互作用を検討した結果,ある種の癌細胞はTGF-β1の活性化することがco-cultureによって認められた.さらに,活性化されたTGF-β1は肝細胞の増殖を抑制した.抗TGF-β1抗体は肝細胞の増殖抑制効果を阻害し,さらにco-cultureにおいて活性型のTGF-βが増えていることが明らかとなった.一方,肝細胞の培養上清中にはある種の癌細胞の増殖を促す因子が含まれていることが明らかとなった.上記より,われわれが開発した同所再建転移モデルでは,転移を規定する因子として最も重要なのは肝において癌細胞が増殖し得るか否かであった.これは取りも直さず癌細胞と肝の相互作用に起因するものと考えられる.しかし,相互作用を検討するために用いる肝細胞はsv40でトランスフォームしておりその影響も否めない.さらに,癌に対する増殖因子は多数存在するため上記の培養上清中の増殖因子が果して未知のものであるかどうか同定しなければならない.何れにせよTGF-β1が肝細胞と癌細胞の相互作用で活性化されるといった事実は新しい知見である.しかし,今後はそのことが転移と如何に関わっているかについて検討しなければならない.1.免疫不全マウス(nude mouse,SCID mouse)において、ある種のヒト大腸癌細胞の組織片を盲腸壁に移植すると高率に肝転移を来すことが明らかとなった.2.上記のモデルにおいてヒト大腸癌株は転移株と非転移株とに分類された.転移株は当該マウスの脾内注入,肝内注入,肝表面への縫着のいずれの方法でも肝内で増殖しおよび転移を形成した.一方,非転移株はいずれの方法でも肝において増殖し得なかった.3.ヒト大腸癌臨床材料において免疫染色によるE-カドヘリンの発現の変化を検討した.その結果,浸潤性とは相関したが転移との明らかな相関性は認められなかった.4.in vitroにおけるヒト肝細胞と癌細胞の相互作用を検討した結果,ある種の癌細胞はTGF-β1の活性化することがco-cultureによって認められた.さらに,活性化されたTGF-β1は肝細胞の増殖を抑制した.抗TGF-β1抗体は肝細胞の増殖抑制効果を阻害し,さらにco-cultureにおいて活性型のTGF-βが増えていることが明らかとなった.一方,肝細胞の培養上清中にはある種の癌細胞の増殖を促す因子が含まれていることが明らかとなった.上記より,われわれが開発した同所再建転移モデルでは,転移を規定する因子として最も重要なのは肝において癌細胞が増殖し得るか否かであった.これは取りも直さず癌細胞と肝の相互作用に起因するものと考えられる.しかし,相互作用を検討するために用いる肝細胞はsv40でトランスフォームしておりその影響も否めない.さらに,癌に対する増殖因子は多数存在するため上記の培養上清中の増殖因子が果して未知のものであるかどうか同定しなければならない.何れにせよTGF-β1が肝細胞と癌細胞の相互作用で活性化されるといった事実は新しい知見である.しかし,今後はそのことが転移と如何に関わっているかについて検討しなければならない.ヒト大腸癌をヌードマウスの盲腸壁に縫着した同所再建肝転移モデルの作製について検討した.方法は癌組織片(3mm角)を吸収糸を用いてヌードマウスの盲腸壁に縫着し,6週後にマウスを屠殺し肝転移の有無を観察するものである.その結果,ヌードマウス可移植性ヒト大腸癌株10株中7株70%に肝転移巣が観察された.さらに,この転移が腹膜播種出はなく血行性転移によるものであることを証明するため移植10日後に再開腹し盲腸(原発巣)を切除した.その6週後に屠殺し転移の有無を,肝表面に露出した転移結節数を算定して評価した.対象群は盲腸で全例に良好な腫瘍の増殖を認め,肝転移は高転移株において全て観察された.一方,原発巣切除群においては局所再発も肝転移も全く認めなかった.病理組織学的な検索では,移植10日後に切除された原発巣は腸管壁から固有筋層に達する浸潤像は認めたが,脈管侵襲は認めなかった.しかし,6週間後の対照群においては癌組織は腸管壁から粘膜にまで達しており,著しい脈管侵襲を認めた.以上より,ヌードマウスを用いたヒト大腸癌肝転移モデルの作製に成功した.ヌードマウス可移植性ヒト癌株のうちでも本法において転移性のあるものと非転移性のものがあると考えられた.さらに,組織学的な検討により盲腸への癌組織縫着後より10日後以降に脈管侵襲が生じ,原発巣の切除によって肝転移が阻止されるとから,本モデルの肝転移は播種性に生じたのではなく脈管侵襲にともなう血行性転移であると考えられた.

このように,本モデルは臨床における大腸癌の肝転移の過程を表現していると考えられた.現在,本モデルを用いた実験的治療を行なっている.〈目的〉ヒト癌同所再建による肝転移モデルを大腸癌で作製することに成功し報告した。本モデルでは転移成立過程を順に追うことが可能なため、各々の段階における増殖因子や接着因子の発現の変化を検討し得るばかりでなく,抗体投与によって各因子の機能を解明が可能である.そこで,転移形成能から大腸癌の高転移群と低転移群とに分類し各種接着因子や増殖因子の発現が如何に変化するかを検討し各々の転移形成における意義についても明らかにしていく.〈研究実績の概要〉各種ヒト大腸癌細胞株の組織片をヌードマウス盲腸壁に縫着し同所再建肝転移モデルを作製し転移株と非転移株とに分別した.大腸癌株を脈管侵襲が認められる盲腸移植10日後に,盲腸を切除したところ肝転移は観察されなかったことから,本モデルの転移は播種性ではなく血行性であることが明らかになった.さらに,脾内注入モデル,肝内注入モデル,肝縫着モデルにおいて同様のヒト癌株を用いて転移または増殖の有無を検討した.その結果,転移株は全てのモデルにおいて転移巣を形成し肝において増殖可能であった.一方,非転移株はこれらのモデルでの肝において転移・増殖せず,肝縫着モデルにおいては肝表面に増殖し得ても,肝内への浸潤は認められなかった.また,肝転移巣から高転移株をクローニングすることに成功し,現在は高転移株と低転移株の間に如何なる細胞生物学的特性の相違があるか,生化学的に検討している.上記の結果から,大腸癌が肝転移巣を形成するうえで両者の相互作用は重要であると考え,in vitroにおいて肝細胞と癌細胞との相互作用を,細胞増殖とくに増殖因子の面から検討している.1,免疫不全マウス(nude mouse,SCID mouse)において,ある種のヒト大腸癌細胞の組織片を盲腸壁に移植すると高率に肝転移を来すことが明らかとなった.2,上記のモデルにおいてヒト大腸癌株は転移株と非転移株とに分類された.転移株は当該マウスの脾内注入,肝内注入,肝表面への縫着のいずれの方法でも肝内で増殖しおよび転移を形成した.一方,非転移株はいずれの方法でも肝において増殖し得なかった.3,ヒト大腸癌臨床材料において免疫染色によるE-カドヘリンの発現の変化を検討した.その結果,浸潤性とは相関したが転移との明らかな相関性は認められなかった.4,in vitroにおけるヒト肝細胞と癌細胞の相互作用を検討した結果,ある種の癌細胞はTGF-β1の活性化することがco-cultureによって認められた.さらに,活性化されたTGF-β1は肝細胞の増殖を抑制した.抗TGF-β1抗体は肝細胞の増殖抑制効果を阻害し,さらにco-cultureにおいて活性型のTGF-βが増えていることが明かとなった.一方,肝細胞の培養上清中にはある種の癌細胞の増殖を促す因子が含まれていることが明らかとなった.上記より,われわれが開発した同所再建転移モデルでは,転移を規定する因子として最も重要なのは肝において癌細胞が増殖し得るか否かであった.これは取りも直さず癌細胞と肝の相互作用に起因するものと考えられる.しかし,相互作用を検討するために用いる肝細胞はsv40でトランスフォームしておりその影響も否めない.さらに,癌に対する増殖因子は多数存在するため上記の培養上清中の増殖因子が果たして未知のものであるかどうか同定しなければならない.
現代的観点による古典的微分幾何の再構築とその応用

古典的微分幾何を可積分系理論・特異点論などの現代的手法を用いて研究することにより、古典的微分幾何の諸分野とその応用に関して、特に曲線の運動を用いた可積分系の幾何的研究、4次元空間形内の共形平坦超曲面の具体的構成と分類、複素空間形内の実超曲面、3次元空間内の曲面論、アフィン微分幾何とそのヘッセ幾何・情報幾何への応用等に関して多くの新たな知見を得、また今後の研究の進展の基礎を築いた。本研究の目的は、射影微分幾何を中心に、ユークリッド微分幾何、アフィン微分幾何、共形微分幾何など古典的微分幾何の諸理論を現代的な手法を用いて研究し、得られた成果を他分野に応用することである。特に(1)古典的微分幾何学でこれまで蓄積されてきた成果を、可積分系理論などを用いた現代的な観点から書き直し再検討することによって、古典的微分幾何の新たな展開を図ること。(2)その研究を通して、逆に可積分系理論に対し豊富に具体例と問題を提供すること(3)特殊ケーラー幾何や情報幾何、特異点論などの他分野への古典的微分幾何の応用を切り開くことが本研究の中心課題である。平成18年度はヘッセ幾何学、共形幾何学、3次元空間の(特異点を許容する)曲面論、曲線の運動について研究し、以下の成果を得た。1.接束に自然に誘導されるケーラー構造が正則断面曲率一定となる2次元ヘッセ多様体の分類を試み、新たな例とその接束の複素双曲空間への展開を具体的に与えた。2.4次元ユークリッド空間内の共形平坦超曲面について研究し、これらが特定の条件を満たす計量の共形類と対応することを示した。また、先に3次元のユークリッド空間および球面の定曲率曲面を基として共形平坦超曲面の具体例を構成していたが、これらの具体例の内的な特徴づけを与え、さらに3次元双曲空間の定曲率曲面を基とする構成法を新たに与えることにより、上の内的な特徴づけを満たす共形平坦超曲面を完全に分類した。3.3次元双曲空間の平坦フロントの大域的な幾何を研究し、特に完備または弱完備な平坦フロントのエンドの挙動を分類した。また、端を一つだけ持つリーマン面から3次元複素数ベクトル空間への完備かつ有界な零はめ込みを構成した。4.3次元等質空間における曲面論について研究し、(1)ハイゼンベルク群および3次元可解リー群Solの極小曲面に対し、積分表示公式を与え、(2)3次元可解リー群のうちで、極小曲面がこのような表示公式を持つものは、Sol、3次元双曲空間、3次元ユークリッド空間の三つのみであることを示した。また、(3)3次元等質空間内の第二基本形式が平行な曲面をすべて決定した。5.曲線の運動と付随する運動方程式について研究し、付随する運動方程式が差分KdV方程式となる離散曲線の運動を与えた。また、複素双曲線内の曲線の運動で、運動方程式が虚時間バーガース方程式となるものをハミルトン系として表現した。古典的微分幾何を多角的に研究し,主として以下のような成果を得た。1.可積分系方程式の一つであるバーガース方程5が付随する複素双曲線内の曲線の運動をハミルトン系として記述し,さらに離散バーガース方程式が付随する離散曲線の運動を定式化した。また,同様に澤田、小寺方程式が付随するアフィン平面曲線の運動に対してもハミルトン系としての記述を与えた。2.ヘッセ断面曲率が一定のヘッセ多様体について,曲率が0ないし正の場合を分類し,さらに負の場合にこれまで知られていない新しい例を構成した。こうして「標準的な」ヘッセ多様体が未だ部分的ではあるが決定できたことにより,今後のヘッセ幾何研究の新たな基礎を与えた。3.3次元ユークリッド空間内の曲線の弾性エネルギー汎関数に対する変分問題に関して,その臨界点として得られる周期的キルヒホッフ弾性棒のエネルギーがパレ、スメール条件を満たすことを示した。これは不安定臨界点の構成や安定な周期的キルヒホッフ弾性棒の分類問題に対する重要な手がかりを与えるものである。4.曲面上のカスピダル・クロスエッジと呼ばれる特異点の判定条件を与え,それを用いて3次元ミンコフスキー空間の極大面の一般的な特異点を分類した。5.3次元等質空間の一つであるSol内の極小曲面に対するワイエルシュトラス型の表現公式を与えた。6.複素射影平面内および複素双曲平面内の実超曲面で,第二基本形式が擬平行であるものを決定した。また,複素射影空間内および複素双曲空間内の実超曲面で,*-アインシュタイン条件を満たし,さらに正則分布が積分可能であるものを決定した。これらは複素空間形内の実超曲面の分類問題に対する新たな成果である。7.量子情報幾何に現れる幾何構造の一般化として,振れを許す統計多様体を定義し,その基本的な性質,特にアフィン空間の分布としての実現可能性と前ダイバージェンスの性質を明らかにした。

この研究により,分布のアフィン微分幾何の量子情報幾何における応用に先鞭をつけた。平成20年度に得られた研究成果は以下のとおりである。1.アフィン微分幾何において現れる幾何構造であるヘッセ構造に関し、特にそのヘッセ断面曲率が定数になるものについて研究した。その結果、適当な極大性の仮定のもとで、ヘッセ断面曲率がOまたは正定数であるヘッセ構造を一般次元ですべて構成・分類し、またヘッセ断面曲率が負定数である2次元ヘッセ構造をすべて構成した。ヘッセ構造は情報幾何において重要な役割を果たしている幾何構造であり、この結果はアフィン微分幾何の情報幾何への応用として大いに利用しうるものである。2.アフィン平面の等積アフィン曲線の運動で、澤田・小寺方程式と呼ばれる可積分系方程式に従って曲率が時間発展するものについて調べ、その運動をハミルトン系として定式化した。また、同じく可積分系方程式であるKdV方程式・変形KdV方程式の間のミウラ変換を、曲線の空間上のハミルトン系の変換として記述し、その性質を調べた。これらは可積分系理論の部に新たな幾何的表現を与えるものである。3.4次元ユークリッド空間内の共形平坦な超曲面が、ある条件を満たす関数から構成され、共形平坦な超曲面の族が付随することを見出し、さらに、ある種の共形平坦超曲面の計量を完全に決定した。以上により、共形平坦な超曲面の構成・分類問題の完全解決に向けて大きく前進することができた。4.階数1のコンパクト対称空間内の完備実超曲面で、主曲率が一定で二つあり、正則断面曲率に関するある条件を満たすものは測地球に限ることを示した。これは、今まであまり重視されていなかった実超曲面の大域性に関する条件がその研究において有用であることを示唆するものである。本研究は古典的微分幾何の諸分野を現代的な手法を用いて研究することを目的としており、平成22年度は可積分系理論の手法を用いた平面・空間内の曲線の運動とその差分化、4次元空間形内の共形平坦超曲面の具体的構成法と分類、複素空間形内の実超曲面の幾何などにおいて、以下のような成果を得た。1.(1)KdV方程式階層・変形KdV方程式階層・バーガース方程式階層などの可積分系が付随する曲線の運動を用いて、これらの階層の双ハミルトン系としての定式化が幾何的に与えられることを示した。さらに、バーガース方程式階層の無限多重ハミルトン系としての定式化も与えた。(2)差分幾何の観点から差分可積分系を調べることにより、非一様格子上の差分KdV方程式および差分変形KdV方程式が付随する平面折線の(時間的にも離散化された)運動を記述した。さらに、この結果を用いてこの2つの差分方程式の間の差分ミウラ変換を幾何的に導出した。(3)局所誘導階層と呼ばれる3次元ユークリッド空間内の非圧縮性非粘性流体の渦糸の時間発展から導かれる可積分系を、より一般にユークリッド空間とは限らない空間形内で考え、その全進行波解を具体的に構成した。以上の成果は、可積分系の構造を曲線の運動を通じて微分幾何・差分幾何的に研究することの有効性を示すものである。3.4次元空間形内のある種の共形平坦な超曲面を具体的な積分表示の形で与えた。また、与えられた任意の共形平坦超曲面に対して、その双対というべきもう一つの共形平坦超曲面が存在することを示した。これらの成果は、今後より豊富に共形平坦超曲面の具体例を構成する上で大きな手がかりになるものと考えられる。4.複素双曲空間内の実
蛋白質駆動ATPase SecAのダイナミックな動きを支えるSecY機能

蛋白質の膜透過過程を補助する大腸菌の細胞質膜におけるSecY-SecE-SecG複合体において、SecE,SecGはそれぞれSecYと独立に結合していることを見いだした。また、SecYの残基240がSecEとの相互作用に重要であることを明らかにした。SecYと相互作用する因子SydやsecEとの相互作用が損なわれたSecY変異体を用いて、膜透過チャネルのSecA結合能を操作することに成功した。SecAは膜透過を駆動するATPaseであり、前駆体蛋白質を伴ってATP存在下で膜内に深く挿入しATP加水分解によって戻るというダイナミックな動きによって蛋白質を膜内に送り込む。このSecAの膜挿入を損なわせるSecY変異(SecY205)を同定し、それがおそらく膜透過チャネルの形状を変化させ、前駆体を伴うSecAの挿入を許さないものであることを示した。この欠損に打ち勝つサプレッサーSecA変異体を単離し、機能変化をin vitroで解析した。これらの結果から、SecYとSecAが特異的に相互作用すること、SecAの膜への挿入が実際に膜透過の駆動に重要であることを明らかにした。また、SacAの高・低親和性の2カ所のATP結合部位のWalkerモチーフA周辺がSecYとの特異的相互作用に、低親和性ATP結合部位周辺がSecAの機能制御に重要であることを見出した。さらに、SecG欠失変異を抑制するSecA変異を見出し、SecGの役割はSecAを助け、ATPを効率よく利用して蛋白質の動きを駆動することにあることを明らかにした。SecAはSecYとそ相互作用で活性化されること、そのためのSecY機能には第5細胞質領域が重要であることを明らかにし、この領域における特に重要な残基を系統的な変異解析によって同定した。蛋白質が翻訳の場である細胞質から膜を越えて配置されるために必要な膜透過過程を補助する、大腸菌の細胞質膜における膜内在性トランスロケーター蛋白質複合体において、SecY,SecE,SecGの3者がどのように複合体を形成しているのかを、ヒスチジンタグをつけたSecYあるいはSecEとSecY-SecE相互作用を損なうsecY24変異体等を用いて解析した。その結果、SecYがこの複合体の中心に位置しており、SecE,SecGがそれぞれSecYと独立に結合していることを見いだした。膜透過の駆動力を提供するATPaseであるSecAは、それ自体が前駆体蛋白質を伴ってATP存在下で膜内に深く挿入しATP加水分解によって戻るといった、驚くべきダイナミックな動きによって蛋白質を膜内に送り込んでいる。このSecAのダイナミズムを損なわせるSecY変異体(SecY205)を同定し、それが膜透過チャネルの形状を変化させる結果、前駆体を伴うSecAのATPに依存した挿入を許さないものであることを提唱した。この欠損に打ち勝つサプレッサーSecA変異体を単離し、サプレッションの現象をin vitroで再現した。これらの結果から、SecYとSecAの特異的な相互作用の存在を初めて示し、またSecAの膜への挿入が実際に膜透過の駆動に重要であることを明らかにした。蛋白質が翻訳の場である細胞質から膜を越えて配置されるために必要な膜透過過程を補助する、大腸菌の細胞質膜における膜内在性トランスロケーター蛋白質複合体の中心となるSecYと相互作用する蛋白質Sydの性質を利用して、SecYのSecEとの相互作用に関する新たな変異体を分離した。それらの解析の結果、SecYの残基240のSecEとの相互作用における重要性、残基249のSydとの相互作用における重要性を明らかにした。