hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
新たな血管新生バランス制御因子CUL3の多機能解析

血管新生は、固形腫瘍増殖や組織損傷時の修復過程に必須であり、その制御は血管内皮細胞の増殖促進と抑制のバランスで成立している。私どもはこれまでに、血管内皮細胞の増殖促進(VEGFシグナル)と抑制(Notchシグナル)のシグナルバランスを制御する分子複合体BAZF-CUL3を同定してきた。さらに、BAZFおよびCUL3のマウス網膜でのノックダウンによる血管新生評価から、BAZFノックダウンに比べ、CUL3ノックダウンでは極めて強い血管崩壊の表現系が現れることを観察した。このことから、CUL3はBAZF以外にも異なる複合体のパートナーが存在し、血管新生に大きく絡む因子であることが強く示唆された。そこで本研究では、CUL3の機能解析をさらに押し進め、血管新生制御の新たな分子機構の解明を目指した。まず、CUL3の基質選択性はアダプター蛋白質(BTBドメイン・タンパク質:BTBP)によって担われる。ヒトゲノム情報から、BTBPは183種存在することが予測されているが、CUL3のアダプター活性が確認されているのは10種程度にすぎない。そこで、CUL3の基質探索を目的として、ビオチン化CUL3とFlagタグBTBP183種のリコンビナント蛋白質を合成し、アルファスクリーン法によりインビトロ蛋白質相互作用解析を試みた。これまでに、ビオチン化CUL3とFlagタグBTBP174種のリコンビナント蛋白質合成を終了し、アルファスクリーンを施行した。その結果、CUL3との結合活性が確認できたBTBPは100種以上に及ぶことが明らかとなった。また、BTBPの中でもKLHLファミリーに属する51種のBTBPは、全てがCUL3と結合することを確認した。このうち、血管内皮細胞において発現が確認できたCUL3結合活性を有するBTBPは約60種存在することが明らかとなった。今後、これらCUL3-BTBP約60種の基質を探索する。26年度が最終年度であるため、記入しない。そこで本研究では、BAZFとCUL3の機能解析をさらに押し進め、血管新生制御の新たな分子機構の解明を目指した。まず、CUL3の標的基質を探索するために、コラーゲンゲル三次元培養法を用いたタイムラプスイメージング解析を行った結果、CUL3ノックダウン群では、血管内皮細胞の増殖抑制と共に、伸展阻害が起こることで、血管形成抑制に至ることが示された。そこで、これら表現系の原因を解明するために、Western blot法を用いて血管新生因子や細胞外基質に対する受容体タンパク質の発現量について解析した。その結果、CUL3ノックダウンによってVEGFR2とintegrinβ1の著しい発現低下が認められたのに対し、Rho GTPaseファミリータンパク質の顕著な上昇が認められた。これらの結果はBAZFノックダウン群には認められなかった。以上のことから、血管新生においてCUL3はBAZFを介したVEGF-Notchシグナルのバランス調節に加えて、細胞伸展や細胞外マトリクスへの接着にも重要な役割を担うことが新たに示唆された。

このうち、血管内皮細胞において発現が確認できたCUL3結合活性を有するBTBPは約60種存在することが明らかとなった。今後、これらCUL3-BTBP約60種の基質を探索する。26年度が最終年度であるため、記入しない。CUL3ノックダウンによってVEGFR2とintegrinβ1の著しい発現低下を昨年明らかにしたのに引き続き、本年度は、Rho GTPaseファミリータンパク質が顕著に増大する事を明らかにした。これらの結果はBAZFノックダウン群には認められなかったことから、血管新生においてCUL3はBAZFを介したVEGF-Notchシグナルのバランス調節に加えて、細胞外マトリクスへの接着だけでなく細胞伸展にも重要な役割を担うことを新たに示すことができた。計画の推進に大きなトラブルはなく、順調に進んでいる。CUL3の幅広い基質認識特性は、基質を直接結合するBTBドメイン構造を持つリンカータンパク質の多様性にある。このBTBドメイン構造を有するタンパク質は、ヒトでは183種存在することが知られている。そこで、培養血管内皮細胞で発現の認められるBTBタンパク質遺伝子を発現プロファイル解析よりピックアップし、発現量の多いものからsiRNAによる遺伝子ノックダウンと、CUL3ノックダウン時に見られる細胞表現型、ならびにタンパク質産生量との比較解析から、CUL3リンカー候補分子を探索する。
心理学データのための情報仮説の評価法およびソフトウェアの開発

従来の心理学データ分析は,統計的仮説検定という枠組みに大きく依っていた。このことによって,たとえば本来効果がない治療法も効果があると判定されてしまうような問題が生じてしまっていることが近年明らかになってきた。そこで本研究課題では,これに代わる方法として,「情報仮説の評価」および「効果量」という2つの枠組みを用いて,心理学データのための新しい統計学的方法を開発し,その数理的な性質を評価し,そして実際のデータに適用して知見を得るための研究を行った。平成24年度・25年度において、心理学で用いることの多い統計モデルについて、情報仮説の評価を用いた仮説・モデルの評価方法を開発した。統計改革の流れのなかで、本研究課題が指向するように、仮説検定への過度な依存から脱却するための研究・動きが活性化している。この文脈の中で、平成24年・25年度におこなった効果量のバイアスについての論文が受理され、出版された(雑誌論文2)。心理学データ分析で分散分析はもっともよく使われる方法論のひとつであるが、このとき本研究によって、これまで多くの研究で考えられていたのとは異なり、イプシロン2乗がバイアスの観点からは望ましい効果量であることが示された。当初の予定通り、本論文で用いられたRのプログラムもあわせて公開されたため、読者はこれを利用して本研究を再現したり、自らのデータにおいて効果量を算出するにに利用したりすることができる。また、近年の情報仮説の方法論およびソフトウェアについてレビューを行い、また実際に成果を心理学で用いられる行動データに適用した研究の論文を発表した(雑誌論文1)。これについては、現在印刷中であり今年度内に出版される予定である。その他、成果について国内外の主要な学会において研究発表を行った。また、テスト理論における情報仮説の新しい評価法を開発した。これについては、現在論文を投稿し査読を受けているところである。情報仮説とは、研究者の持っている仮説を直接的に表現する、パラメータについての等号や不等号制約によって表現される仮説のことである。古典的な仮説検定においては、パラメータに関する「差が0である」といったような極端な仮説である帰無仮説と、パラメータに制約のない対立仮説が比較される。この方法論は数理的によく整備されているが、しかし帰無仮説は標本サイズさえ十分大きければ現実的にはほぼ確実に棄却される仮説である。帰無仮説が棄却されることは、論理的に言えば、本来有意義な情報を持っていない可能性が高いと言える。それに対し、情報仮説を直接統計学的に評価することで、研究者のもっている仮説を、データに基づいてより直接的・定量的に扱うことができると考えられる。情報仮説の評価は、これまでの主な発展が計算機統計学や医療統計学といった限定的な分野にとどまっていた。心理学研究に特徴的な、潜在変数・縦断データ・階層データなどには情報仮説の評価は適用されてこなかった。また、その方法論の数理的な側面の研究も十分に発展しているとはいえない。とくに、ベイズ統計学の考え方を用いて情報仮説を評価することは有望なアプローチと考えられているが、そのための事前分布の設定をどのように行うべきかに関してはいまだに定説がさだまっていない。そこで本研究は情報仮説の評価という方法論をとくに心理学研究を念頭において整備し、心理学研究のための情報仮説の評価法を確立することを目的としている。これにより、心理学者が持っている実質科学的な仮説を自らのデータで直接比較し、検証できるようになる。このことにより、心理学研究の発展に方法論的な側面から寄与できることを期待する。心理学研究において、仮説検定は長きにわたり第一義的なデータの統計分析手法であった。しかしながら、近年アメリカ心理学会が「心理学における統計改革」のための研究部会を設置して仮説検定の限界を指摘するなど、近年心理学研究者の間で仮説検定に過度に依存した心理学データ分析に対する批判の声が高まっている。こうした流れの中で、本研究課題においては、仮説検定の限界を乗り越えることのできる新たな方法論を、ベイズ推定による情報仮説の評価という新たな統計学の枠組みに立脚して提案することを目指している。本年度は、研究発表の雑誌論文欄に示すとおり、これまでに出版された研究論文を網羅的に収集して分析することにより、仮説検定の枠組みの課題を明らかにし、また効果量を用いた定量的研究を提案する雑誌論文1が採択され掲載が確定した。また、本研究課題でこれまでに扱い提案してきたベイズ推定による情報仮説の評価を、その理論的側面、および各種モデルへの応用状況に関してレビューした雑誌論文2が掲載確定した。さらに、実証的な心理学研究と切っても切れない関係にある測定の信頼性の問題について、Cronbachのαを中心にレビューし、提案を行った雑誌論文3が掲載確定した。また、心理学研究において最もよく使われる統計分析法の一つである分散分析における、ベイズ推定による情報仮説の評価を論じ、また実際の分析のためのプログラムを掲載した雑誌論文4が印刷され、出版された。これらの雑誌論文のほか、学会発表欄に示すとおり多数の学会発表を行った。とくに、発達心理学会においてはチュートリアルセミナー講師として仮説検定の限界とそれを克服するための方法論を論じ、情報仮説の評価法などこれまでの本研究課題の成果の一部を心理学研究者に広く提示した。本研究課題では,心理学データ分析のための新たな情報仮説の評価法を開発し,またそれを実装したプログラムを開発・公開して,心理学研究における従来型の有意性検定を補完・代替する方法論として役立てることを目的とした。

本年度は,第1に,心理学で質問紙の開発・評価を中心に広く利用されるクロンバックのα係数についての情報仮説の評価法を新たに開発した。ベイズ統計学の枠組みを用いて,ベイズファクターを用いてα係数についての情報仮説が評価可能となった。この成果はResearch Synthesis Methods誌に原著論文として掲載された。第2に,前項で開発した方法を実行するためのフリーの統計ソフトウェアRで動作するプログラムを開発し,上記論文のSupplementary Materialsとしてインターネット上で公開した。これには実データ分析例も合わせて掲載されており,実データを持っている応用研究者も開発手法を自らのデータに容易に適用できるようになった。第3に,心理学に関連する情報仮説の評価法をレビューした総説論文を執筆した。これは紀要論文として発表された。また,生じうる問題点などを整理し,理論的枠組みとともに提示した。このように,本年度までに,当初の目的であった心理学データ分析のための新たな情報仮説の評価法を開発すること,また応用研究者にとって使いやすいプログラムを作成し公開することという目的を達成することができ,成果を査読付き論文の形で国際誌に発表することができた。なお,情報仮説の評価はいつでも可能なわけではない。より汎用的なモデル選択の方法としてはクロスバリデーションの観点から情報量規準を利用することが挙げられる。これを用いた成果も,Journal of Mathematical Psychology誌に査読論文として公開した。本研究課題の背景は以下のようなものである。心理学データ分析において,帰無仮説有意性検定は,長きにわたり支配的な地位を占めていた。しかし近年,こうした方法論が本来の解釈を超えて利用されることの弊害が,多くの研究者によって明らかにされてきた。こうした中で,本研究課題では,従来法の問題点を解消するための新たな枠組みとして,情報仮説の評価に注目した。情報仮説は,研究者の持つ仮説を統計モデルにおけるパラメータについての不等号・等号制約を用いて直接的に表現した仮説である。これを心理学研究の枠組みで利用できるよう,統計手法とプログラムを開発することが本課題の目標であった。本年度は計画上の最終年度であり,これまでの研究成果をまとめて発表することが一義的な目的となった。「研究実績の概要」に述べたとおり,昨年度までの成果に加えて3点の成果を公表できた。1点目は,国際誌に査読付き論文誌として公開された。2点目は,そのSupplementary Materialsとしてオンラインで公開された。3点目は,国内研究者にとってアクセスしやすい和文の大学紀要論文として公開された。1点目・3点目の成果も,ともにオンラインで,また研究代表者のホームページからもアクセス可能である。3点目の成果は情報仮説についての和文で書かれたおそらく初の総説であり,これによってわが国の心理学研究者が新たな統計手法を利用する上での障壁が除かれると期待される。
音声知覚の自動化を目指した日本語音声知覚トレーニングシステムの構築と実践への応用

本研究の目的は、日本語学習において、より効率的な聴解を可能にするために、聴解過程の土台となる音声知覚段階に焦点を当て、音声知覚を自動化するためのコンピュータによる日本語音声知覚トレーニングシステムを構築することである。トレーニング方法としては、音声知覚段階に問題がある学習者にとって、既有知識と音声を結びつける必要があることから、音声刺激をそのまま書き取るディクテーションを中心に据えた。そして、作成したコンテンツをコンピュータ上に載せたシステムを作成し、実践的な検討を行った。フィードバックの結果は概ね好評であり、得られた課題をもとに今後も改善していく予定である。聴解過程には,大きく発話や内容を理解する理解段階と,音声レベルの聞き取りを行う知覚段階の2つの面があり,推測や予測といった発話内容の理解は音声レベルの聞き取りが伴って初めて可能になる。本研究では,日本語学習において,より効率的な聴解を可能にするために,聴解過程の土台となる音声知覚段階に焦点を当て,音声知覚を自動化するためのコンピュータによる日本語音声知覚トレーニングシステムを構築することを目的としている。コンテンツとしては,昨年度の作成分に加え,縮約形等の音変化を含む話し言葉による例文と会話文の充実,初級文型の話し言葉による質問文,そして格助詞・述語部分・主節部分等を空白にし,その空白部分を予測・推測させるための例文を新たに追加,作成し,試作版として収録した。トレーニング方法としては,昨年度と同様にファイル・トランスクリプション形式のディクテーション(教師が音声ファイルを所定のウェブサイトにアップロードし,そこから学習者がPCにダウンロードし,学習者が各自のペースでそのファイルを再生しながら文字に書き起こす)をメインの練習活動として,初級教科書を終えた段階で初級レベルの聞き取りが弱い学習者に対して実践的検討を行っている。今年度は,そのようにして対象に対する理解が進んだディクテーション後に,ディクテーション結果と各対象文の視覚的・聴覚的な比較の繰り返し,パラレル・リーディング,リピーティング,シャドーイングを指示した授業実践を新たに行い,トレーニング方法の検討を進めた。本研究の目的は,日本語学習において,より効率的な聴解を可能にするために,聴解過程の土台となる音声知覚段階に焦点を当て,音声知覚を自動化するためのコンピュータによる日本語音声知覚トレーニングシステムを構築することである。トレーニング方法としては,音声知覚段階に問題がある,特に「知っているけど聴き取れない」という学習者にとって,既有知識と音声を結びつける必要があることから,音声刺激をそのまま書き取るディクテーションを中心に据えた。そして,昨年度までに録音,作成したコンテンツをコンピュータ上に載せた試作版システムを作成し,学習者の個人差に対応可能なファイル・トランスクリプション形式のディクテーション(教師が音声ファイルを所定のウェブサイトにアップロードし,そこから学習者がPCにダウンロードし,学習者が各自のペースでそのファイルを再生しながら文字に書き起こす)練習に使用して,実践的な検討を継続して行った。その結果,学習者の音声知覚に改善が見られ,授業内外でのシステムの利用についても見通しと課題が得られた。この間の研究成果については,研究会等で研究発表,報告を行った。そして,これまでに得られたFBをもとに試作版を改善し,「日本語ディクテーション素材集」(丁寧体と普通体による質問文,縮約形等の音変化を含む話し言葉による短文と会話文,格助詞・述語部分・主節部分等を予測・推測するための短文と会話文,日常表現のバリエーションに対応した短文と会話文など)としてシステムの最終版を作成した。最終版をもとに国内外の日本語教育現場において教師と学習者からシステムに対するFBを求めたところ,概ね好評であったと同時に,コンテンツやGUIについてのコメントが得られた。今後もシステムを実践で使いながら,改善していく予定である。本研究では、日本語学習において,より効率的な聴解を可能にするために,聴解過程の土台となる音声知覚段階に焦点を当て,音声知覚を自動化するためのコンピュータによる日本語音声知覚トレーニングシステムを構築する。そこで本年度は、システムに載せるコンテンツとして、まず教育現場で試行するための試作版教材の作成を行った。聴解過程には、大きく発話や内容を理解する理解段階と、音声レベルの聞き取りを行う知覚段階の2つの面があり、推測や予測といった発話内容の理解は音声レベルの聞き取りが伴って初めて可能になる。「読めばわかるが音声で聞いたらわからない」という学習者がいるが、それはこの知覚段階に問題があると考えられる。このような学習者には聴解過程の中でも特に音声知覚段階のトレーニングが必要であり、ディクテーションはその有効な手段の一つと考えられる。そこで、昨今の学習環境を踏まえ、初級教科書を終えた段階で初級レベルの聞き取りが弱い学習者に対して、教師が音声ファイルを所定のウェブサイトにアップロードし、そこから学習者がPCにダウンロードし、学習者が各自のペースでそのファイルを再生しながら文字に書き起こすファイル・トランスクリプション形式のディクテーションを試みた。

コンテンツとしては、初級文型による文、縮約形等の音変化を含む話し言葉による会話、あるトピックについてまとまった談話等について試作し、授業において実践的に検討した。本年度は昨年度作成した試作版を教育現場で試行し、その結果を踏まえて新たにコンテンツの充実を図った。そして追加されたコンテンツを載せた新たな試作版システムを作成した。また、システム構築後の評価のための分析手法についても継続して情報収集を行った。本年度は「研究の目的」に沿って、システムに載せる試作版のコンテンツの作成を行った。試作版の作成にあたっては、そのプロセスと意義について国際大会での発表を通して、本研究課題の意義と教育現場におけるニーズを確認した。また、システム構築後の評価のため、教室談話の質的研究手法についても情報収集と検討を行っている。本年度は現場においてこれまでに作成した試作版システムの試行とデータ収集、分析を継続する。それらの結果を踏まえ、コンテンツの整理と追加すべきコンテンツの検討、最終版システムのデザインと構築を行う。本年度作成した試作版を現場において試用し、その実践結果を踏まえ、コンテンツの改善を行う。それと同時にコンテンツを載せるシステムのデザインと構築を行う。また、昨年度に引き続き、聴解過程の土台となる音声知覚段階に焦点を当てた,音声知覚を自動化するための言語音声知覚トレーニング方法と教材、そしてシステム構築後の評価のため、教室談話の質的研究手法についての情報収集と検討を継続して行う。未使用額のうち、追加したコンテンツの収録費用と数件の旅費は平成24年度3月に執行済みであり、平成25年度に精算された。残額は新たに追加予定のコンテンツ収録費用として使用する予定である。本年度はコンテンツを載せるシステムのデザインと構築を行うため、デザインと構築を外注する場合の費用として使用する予定である。
特別支援学校における健康教育に、加速度計を使った身体活動量の測定を取り入れる

[目的]特別支援学校の健康教育は、卒業後の健康を保持する望ましい食習慣を獲得することが必要となる。「何をどれだけ食べたらよいか」という食事指導を、オーダーメイドなアプローチで行うために、生徒の個々の身体活動量を測定することにした。[方法]知的障害のある生徒たちの身体活動量を二重標識水法で測定するのは難しい。家庭生活に生かす食事の適正量の学習をするには、おおまかな身体活動量を把握することが必要と考え、加速度計を用いた3日間の身体活動量の測定を行うことにした。装着に慣れるため学校で加速度計を2日間装着した後、平日1日休日2日間の終日測定を行い、活動内容を記録した。測定結果から身体活動量を把握し、活動記録、体組成、年齢などを参考にし、個々に1日に必要な食事摂取量を算出した。それを基に、給食時に個々の適正量で主食を配分するなどの食事指導を行った。また、学校での様子や家庭の食事調べの結果などから、それぞれの指導目標を設定し、測定結果と合わせて家庭に伝えた。[結果]測定の結果、本校の中学生20名のPALは、「2010年度版日本人の食事摂取基準」の「低い」に相当することがわかった。部活や体育がある日もそれほど高くなく、同じ活動でも運動負荷に個人差があることなどが明らかになった。また、特に女子や肥満傾向にある男子生徒の休日の身体活動量が予想以上に少ない傾向にあった。どのような活動でどのように身体活動量が増えるのか、一人ひとり把握することができ、食事指導の基礎データとして活用することができた。[成果]オーダーメードな食事指導が可能になり、生徒や保護者は運動の必要性や適正量を食べる必要があることを理解し、休日の過ごし方を考える傾向がみられた。また、教員の理解が深まり、継続してデータをとっていくことを希望するなど学部全体で健康教育の必要性を共有するようになった。[考察]生徒たちは卒業後さらに身体活動量が減ることが推測される。在学中に自分に合った「スポーツ」を見つけ習熟度を上げることで、将来的に楽しみながら身体活動量を増やし健康を保持することに繋がるのではないか。
スメクティック液晶を溶媒とする高配向ポリアセチレンの合成と物性

二種のフェニルシクロヘキシル系スメクティック液晶の等モル混合物を溶媒として用いた異方性反応場で、テトラブトキシチタン、Ti(OBu)_4,とトリエチルアミン,A1E_<t3>、からなるチーグラ・ナッタ触媒溶液を用いて、アセチレンの重合を行った。走査型電子顕微鏡(SEM)観察の結果、ポリエン鎖の束であるフィブリルの配向形態は一様ではないものの、初めてスメクティック液晶相において直接配向フィルムを合成するこに成功した。このフィルムは、巨視的には一様ではない配向にも関わらず微視的領域での配向性のため、ヨウ素によるケミカルドーピング後の電気伝導度は、1.3×10^4S/cmと、ネマティック液晶を用いて合成した配向フィルムの伝導度の最高値と同程度の高い値であった。次に,高強度・高延伸性ポリアセチレン薄膜の合成を目的として開発された新規無溶媒重合法を本液晶重合法に応用し、直接配向し、かつ力学的延伸性に優れたフィルムの合成を試みた。先ず、溶媒を用いずに室温でTi(OBu)_4-AIEt_3触媒を調製し、引き続き、150°C、1時間の高温熱処理を行った。その後、ネマティック液晶ないしはスメクティック液晶を適量加え所定の触媒濃度にし、これにアセチレンを導入した。液晶相を保つため、触媒の濃度そのものを低くせざるえなかったため、際だった延伸性の向上は得られなかったが、フィルムの脆さは改良された。フェニルシクロヘキシル系スメクティック液晶、RーC_6H_<10>ーC_6H_4ーR'(R=アルキル基、R'=アルコキシ基)を用いた異方性反応場で、テトラブトキシチタン、Ti(OBu)_4、とトリエチルアミン、AlEt_3、からなるチ-グラ・ナッタ触媒溶液を用いて、アセチレンの重合を行った。ポリエン鎖の束であるフィブリルの配向形態は一様ではないものの、初めてスメクティック液晶相において直接配向フィルムを合成することに成功した。このフィルムは、巨視的には不均一な配向にも関わらず微視的領域での配向性のため、ヨウ素によるケミカルド-ビング後の電気伝導度は、1.3x10^4S/cmと、ネマティック液晶を用いて合成した配向フィルムの伝導度の最高値と同程度の高い値であった。このことは、配向したサイトのフィブリル構造は、ネマティック液晶の場合以上に、より高配向したことに起因するものと考えられ、当研究計画で意図した、秩序度のより高いスメクティック液晶を用いることの意義が部分的に示されたと考えられる。次に、触媒溶液に高温熟成を施し、液晶を溶媒とした重合においても、配向性と共に力学的強度さらには延伸性をも併せ持つポリアセチレンフィルムの合成を試みた。その際、溶媒を用いずに、室温でTi(OBu)_4ーAlEt_3触媒を調製し、引き続き、150°C、1時間の熱処理を行った。その後、スメクティック液晶を適量加え所定の触媒濃度にし、これにアセチレンを導入した。液晶相を保つため、触媒の濃度そのものを低くせざるえなかったため、延伸性は得られなかったが、フィルムの脆さは改良された。他方、上記の試みを通じて、触媒の調製から重合終了までの操作において、溶媒を一切使用しないで、高延伸性と高導電性を有するポリアセチレンフィルムを合成する、新規重合法(Intrinsic NonーSolvent Polymerization Method)を開発することができた。二種のフェニルシクロヘキシル系スメクティック液晶の等モル混合物を溶媒として用いた異方性反応場で、テトラブトキシチタン、Ti(OBu)_4、とトリエチルアミン、AlEt_3、からなるチーグラ・ナッタ触媒溶液を用いて、アセチレンの重合を行った。【chemical formula】

走査型電子顕微鏡(SEM)観察の結果、ポリエン鎖の束であるフィブリルの配向形態は一様ではないものの、初めてスメクティック液晶相において直接配向フィルムを合成することに成功した。このフィルムは、巨視的には一様ではない配向にも関わらず微視的領域での配向性のため、ヨウ素によるケミカルドーピング後の電気伝導度は、1.3x10^4S/cmと、ネマティック液晶を用いて合成した配向フィルムの伝導度の最高値と同程度の高い値であった。次に、高強度・高延伸性ポリアセチレン薄膜の合成を目的として開発された新規無溶媒重合法を本液晶重合法に応用し、直接配向し、かつ力学的延伸性に優れたフィルムの合成を試みた。先ず、溶媒を用いずに室温でTi(OBu)_4-AlEt_3触媒を調製し、引き続き、150°C、1時間の高温熱処理を行った。その後、ネマティック液晶ないしはスメクティック液晶を適量加え所定の触媒濃度にし、これにアセチレンを導入した。液晶相を保つため、触媒の濃度そのものを低くせざるえなかったため、際だった延伸性の向上は得られなかったが、フィルムの脆さは改良された。
加工食品向けトレーサビリティシステムの構築

食品に対する安全性に関する意識の高まりから、食品の生産流通履歴を参照できるトレーサビリティへの要求が高まっている。青果などの生鮮品についてはRFIDタグ等を用いたシステムの実験等がなされているが、加工食品についてはあまり進展が見られない。これは、加工食品では製造プロセスにて出荷者が付与したタグ情報が分割、合流を繰り返し情報管理が複雑になること、収集した情報を管理するための情報システムの導入が進んでいないためである。本研究では、中小加工食品事業者を主たる研究対象とし、原料、仕掛品、製品の各工程での履歴情報を管理する機能を有するトレーサビリティシステムを構築し、従来困難とされていた製造プロセスでのトレーサビリティの実現するためのモデルの提案を目的としている[1]。本研究の具体的な成果として,対象品目,業界分野をより一般化するため,各業界での生産流通プロセスの調査,特に加工・組立工程での工程手順の調査を行った。特に,水産物についてはXMLによる木構造型の識別モデルを活用し,必要な情報のみを記録する方式を用いた[2][5]。また,分解工程を含む複合工程へ対応したMRPモジュールの開発を行い,逆展開ロジックの実装,過剰部品在庫抑制のための販売支援意思決定支援システムの実装,ならびに物流層の実験システム拡充を行った[4]。さらに,実際の水産加工業や日配品業の受注データを適用し,販売支援意思決定支援システムの検証も行った[6]。これにより,実際の作業指示に合わせた形でのトレーサビリティシステムの検証環境を構築した[3]。対象品目,業界分野をより一般化するため,各業界での生産流通プロセスの調査,特に加工・組立工程での工程手順の調査を行った。従来の研究で行ったカニを原料とした水産加工品サプライチェーンを主たる対象として研究の継続調査として,水産加工業での調査を進め,業界レベルでのトレーサビリティシステムの標準化についての基礎を得た。また,製品単価が低い一方で加工工程や流通過程で厳密な鮮度管理が要求される特徴を有する豆腐やゆで麺といった日配品についての調査も行った。また,原料生産における農産物と水産物を対象に環境情報・生産準備情報の調査を行った。農産物については,農産物流通の起点である農産物生産に着目し,特にこれの起点を土作りや育苗とし,個々の農家での生産記録生成のシステム化検討やトレーサビリティシステムとの融合について調査を行った。水産物についてはXMLによる木構造型の識別モデルを活用し,必要な情報のみを記録する方式を用いた。また,詳細な環境情報の項目について実地による調査を行い,提案手法の適用性を検討した。また,分解工程を含む複合工程へ対応したMRPモジュールの開発を行い,逆展開ロジックの実装,過剰部品在庫抑制のための販売支援意思決定支援システムの実装,ならびに物流層の実験システム拡充を行った。逆展開ロジックを実装したモジュールに対して,テスト用データとしてカニを原料とした製品群についてのデータを適用し検証を行った。また,実際の水産加工業や日配品業の受注データを適用し,販売支援意思決定支援システムの検証を行った。さらに,実際の作業指示に合わせた形でのトレーサビリティシステムの検証環境を構築した。本研究では、中小加工食品事業者を主たる研究対象とし、原料、仕掛品、製品の各工程での履歴情報を管理する機能を有するトレーサビリティシステムを構築し、従来困難とされていた製造プロセスでのトレーサビリティの実現するためのモデルの提案を目的とする。平成19年度は品質情報管理および受払作業等を中心にモデル検証プロトタイプシステムの高度化に取組んだ。

これらの工程は、対象製品品目、対象原料の影響を大きく受けるため、実在する鶏肉の加工食品製造業者と連携し、対象業者の工程調査、提案モデルの適応性評価、生産計画(MRP)モジュールの修正を行った。この生産計画モジュールにおいては、原料である食肉から特定の部位を必要量だけ調達することができないため、需要のばらつきによっては余剰在庫の発生や、原材料を破棄する必要がある。これを抑制する逆展開MRPロジックについてシミュレーション実験を行い、有効性を数値的に明らかにした。
マウスTL抗原の白血病発生並びにT細胞分化における役割

マウスTL(胸腺白血病)抗原遺伝子を導入したマウスの1系統に観察された胸腺分化異常とTリンパ腫の発生機序の解明を試み、以下の知見を得た。1.本系の胸腺はTL抗原を大量に発現し、生後14日21日の間に胸腺細胞が急激に消失し、その後大型の細胞が増殖する。その結果、T細胞分化はγδ経路に偏向し、αβ経路には進めない。2.胸腺の異常は、末梢リンパ組織にも影響を及ぼし、γδT細胞が末梢T細胞の約半数を占める。3.本系マウスのT細胞の免疫応答能は低下しており、PFC,MLC等の反応にγδ細胞が関与できないこと、さらにαβT細胞の応答能も低下していることが示唆された。4.発症するTリンパ腫は全てγδ細胞であり、本系のγδT細胞は癌化に対して感受性が高いことが示唆され、またこの癌化の一因としてレトロウイルスの転座を示唆する結果が得られた。これらの結果より、マウスTL抗原がT細胞の分化並びにTリンパ腫の発生に関与していることが明らかになり、さらにTL遺伝子導入マウスがγδT細胞の機能並びに分化機序、Tリンパ腫の発生機序の解析に極めて有用であることが示された。今後の主な研究課題として、以下を計画している。1.TL抗原の機能を明確にするため、各種TL並びにTLキメラ遺伝子を導入した約20系統のマウスを既に作出しており、免疫系の発生分化並びに腫瘍発生に焦点を当ててこれらのマウス系を解析する。2.γδT細胞の機能について検討を加えるため、本系に豊富に存在するγδT細胞を用い、各種細菌に対する反応性、リンホカイン産生能、細胞障害性等の検索を行なう。3.Tリンパ腫発生に関与する遺伝子群を検索するため、レトロウイルスの転座部位の単離同定を試みる。
低次モデル構築による多数噴流の混合制御手法の開発

工学機器における混合や伝熱を効果的に制御するため,複数の噴流からなる多数噴流のための制御手法について,高精度な計算手法,統計エントロピーを用いた混合性能評価技術やPOD(Proper Orthogonal Decomposition)法,DMD(Dynamic Mode Decomposition)法などの低次モデル技術を用いて検討した.ノズルのベクトル制御を提案し,自由由噴流に適用した結果,これらの方法が混合性能の改善に有効であること,多数衝突噴流の制御を行い,混合特性を明らかにした.工学機器における混合や伝熱を効果的に制御するため,複数の噴流からなる多数噴流のための制御手法について,高精度な計算手法,統計エントロピーを用いた混合性能評価技術やPOD(Proper Orthogonal Decomposition)法,DMD(Dynamic Mode Decomposition)法などの低次モデル技術を用いて検討した.ノズルのベクトル制御を提案し,自由由噴流に適用した結果,これらの方法が混合性能の改善に有効であること,多数衝突噴流の制御を行い,混合特性を明らかにした.工学機器において,混合,伝熱,化学反応等の促進のための基本的な手段として噴流が用いられてきた.制御しなければならない流れ場が従来に比べ多様化し,機器の大幅な負荷変動に柔軟に対応すること,あるいは機器のコンパクト化,微小化にあわせた効率的な噴流による混合手法の開発が求められている.本研究では従来手法のような噴流自身の不安定性に依存するのでなく噴流を強制的に制御する能動制御に着目し,その一方法として噴流を周期的に振動させるベクトル制御を提案した.ベクトル制御噴流のDNS(Direct Numerical Simulation)を行った結果,加振周波数を変えることにより波状モード,分岐モード,フラッピングモードへとフローパターンが大きく変化し,いずれの場合も制御方向へ大きく拡散すること,統計エントロピーによる混合指標を用いて混合状態を評価した結果,分岐モードで大幅な混合促進効果が得られることが確かめられ,提案する手法の有効性が定量的に明らかにされた.多数のパラメータを含む制御特性の効率的な評価を行うためには高精度な低次モデルの開発が必要である.低次化の手法として最新の構造分析手法であるDMD法(Dynamic Mode Decomposition Method)について検討した.従来から多用されているSnapshotPOD法(POD:Proper Orthogonal Decomposition)では瞬時の渦構造と関連性の深いモードの抽出が困難であったがDMD法では可能であること,DMD法で抽出された制御噴流の上位モードは加振周波数に対応したモードであることから励起が主要な渦構造の形成に寄与していることが明らかにされた.このことからDMD法は低次化のための構造抽出方法として可能性の高い方法であることを見出した.工学機器において,混合,伝熱,化学反応等の促進のための基本的な手段として噴流が用いられてきた.制御しなければならない流れ場が従来に比べ多様化し,機器の大幅な負荷変動に柔軟に対応すること,あるいは機器のコンパクト化,微小化にあわせた効率的な噴流混合手法の開発が求められている.本研究では従来手法のような噴流自身の不安定性に依存するのでなく噴流を強制的に制御する能動制御に着目し,その一方法として噴流を周期的に振動させるベクトル制御を提案した.本年度はさらに空間一様性を高めた回転モード制御を行った噴流のDNS(Direct Numerical Simulation)を行い,瞬時の渦構造を評価した結果,渦構造がらせん状に分布すること,回転周波数に対応してフローパターンはらせん状から渦塊状の分布に変化すること,エントロピーによる混合指標を用いた混合特性を評価した結果,制御により混合が著しく促進されることなど,提案する手法の有効性を定量的に明らかにした.工学機器において、混合、伝熱、化学反応等の促進のための基本的な手段として噴流が用いられてきた。制御しなければならない流れ場が従来に比べ多様化し、機器の大幅な負荷変動に柔軟に対応すること、あるいは機器のコンパクト化、微小化にあわせた効率的な噴流混合手法の開発が求められている。本研究では従来手法のような噴流自身の不安定性に依存するのでなく噴流を強制的に制御する能動制御に着目し、その一方法として噴流を周期的に振動させるベクトル制御を提案した。本年度は、DNS(Direct Numerical Simulation)によりベクトル制御噴流の動的挙動を調査するため、DMD法(Dynamic Mode Decomposition Method)と、Snapshot POD法(POD:Proper Orthogonal Decomposition)により、噴流構造の特性を解析した。Snapshot POD法による解析結果から、噴流上流部において周囲流体を巻き込む流れと混合を促進させる構造が形成されること、DMD法による解析結果から、噴流の制御周波数と対応するモードは、Snapshot POD法の1次モードと類似の構造を有する高いエネルギーモードを有すること、ベクトル制御によりこれらの高いエネルギーモードが直接的に誘起されることを明らかにした。4本の噴流からなる多重衝突噴流の混合制御を行い、流動構造の解析から、各噴流が衝突壁面に形成する壁面噴流が、互いに領域中央部で衝突することで吹き上げ流れを形成、噴流と吹き上げ流れの相互作用により、領域内に再循環領域が形成されること、壁面噴流の衝突する箇所で強い乱れが生じ、これにより伝熱特性が局所的に改善されることを明らかにした。

低次モデル化のためのモデルの基盤技術である,POD法や最新のDMD法に関する構造分析技術の有する特性を中心に検討を行い,必要な低次化のための基礎技術は確立させたが,低次化のための数学モデルの検討に時間がかかっており,具体的な低次モデルの評価への道のりが厳しい状況にある.一方,制御手法については独自に提案しているベクトル制御を軸に検討を進め,当初よりも多彩な制御手法の可能性を見出している.以上から,総合的に判断し,(3)と判定した.24年度が最終年度であるため、記入しない。多数噴流の効率的制御のため,低次モデルの構築とその最適制御を目指した.しかしながら低次化のための数学モデルの構築の検討において非定常3次元場の演算量が膨大であり,モデルの検討が容易ではないものとなっている.このことから,低次化モデルの検討を本来の主旨に戻し,二次元場や時間発展場のような計算負荷の少ない単独噴流場を中心に低次化の検討を行うことで,基本となるモデル化技術,制御技術を早急に開発する.また,順調に開発を進めてきた噴流制御手法であるベクトル制御については単独噴流での方法論の多様化をすすめると同時に,多数化された自由噴流や衝突噴流の混合特性や伝熱特性についても検討を開始し,効果的な制御手法の提案を積極的に進める.24年度が最終年度であるため、記入しない。
上皮組織の過形成とがん化の機構

ホルボールエステル発がんプロモーターの標的分子であるPKCの中で、上皮基底層で発現が高いPKCα、分化した細胞で発現するPKCη、さらに全層で発現するPKCζに注目し、遺伝子破壊マウスを用いて過形成誘導とがん化の機構について検討した。PKCα遺伝子破壊マウスでは、表皮基底層での同調的DNA合成誘導が低下し、過形成が抑制された。同時にTGF-αとHB-EGFの発現が顕著に減少した。角化細胞の増殖に必須なこれらEGFレセプターリガンドの供給にPKCαの関与が示唆された。一方腫瘍形成にはPKCαが抑制的に働く。全ての細胞でPKCαが発現することから、マウス胎児由来繊維芽細胞(MEF)を用いて遺伝子安定性への関与を検討した。PKCα欠損MEFは早期に静止期に入り、その後活発に増殖する細胞集団の出現が顕著に早かった。PKCα欠損MEFが容易に無限増殖能を獲得しやすい性質をもつことを示している。また、PKCα欠損MEFでは、N-methyl-N-nitrosoguanidine処理によるDNA断片化が顕著に抑制され、アポトーシスが生じにくなった。DNA修復に関与するMutSαの構成成分MSH6の核集積がPKCα欠損MEFでは抑制された。PKCαは特異的にMSH6の局在を制御し、MutSαの機能を調節する可能性を示し、DNA修復を含めた遺伝子安定性の機構との関連性がみられた。PKCηは表皮過形成と腫瘍発生に抑制的に働く。三次元培養でPKCη欠損角化細胞の異常な重層化を示す。PKCη欠損細胞では、IL-1βの転写が制御によるものである。PKCζ遺伝子破壊マウスは高頻度で腫瘍が発生したが、過形成の異常はみられなかった。PKC分子種間で上皮組織の増殖制御に役割のあることを示し、表皮過形成誘導と腫瘍発生との間には相関性はみとめられなかった。過形成の検討にはPKCη欠失マウスを用いた。また、補償反応が予想されることからPKCαとζ欠失マウスの作出を行なった。酵素活性に不可欠なキナーゼ領域のATP結合部位をコードするエクソンの前後にloxP配列を挿入したターゲティングベクターを構築した。発生工学的手法によりfloxedマウスのホモ型変異体を得た。両floxedマウスに異常はなく、コンディショナルノックアウトの条件を満たしていた。発がんプロモーター12-O-tetradecanoylphorbo1-13-acetate(TPA)をPKCη欠失マウス背部皮膚に投与後二日で、野生型と同様に表皮層が正常の約三倍の厚さとなり、過形成が誘導された。野生型の表皮は7日目には正常の厚さに戻った。しかし、ホモ型では7日目も同程度の過形成を維持していた。細胞増殖は基底層に限られ、アポトーシスの異常も認められなかった。マウス背部皮膚全層をパンチで切除し、その後の治癒過程を調べた。PKCη欠失ホモ型マウスにおける創の収縮は、野生型と同等であった。しかしその後の再上皮化に遅延が認められ、治癒の完了は野生型にくらべて約三日遅延した。ホモ型の皮膚では完治時も再生表皮層の著しい過形成と再構築の異常が認められた。背部皮膚に化学発がん物質7,12-dimethyl-benz[a]-anthracene(DMBA、100μg)を4週間の間隔で5度投与して腫瘍の発生を調べたが、発生率にホモ型と野生型での有意差は認められなかった。このホモ型変異体は皮膚二段階発がん実験で高頻度に腫瘍を発生する。これはTPA投与によるプロモーション過程での感受性が高まっていたことによる。DMBAによる突然変異に対してはPKCηの関与は考えにくい。これらの結果は発がんプロモーションに過形成が重要な役割を担う可能性を示唆している。PKCαとζの酵素活性に不可欠なATP結合部位をコードするエクソンの前後にloxP配列を挿入したfloxedマウスを作出した。CAG-Creトランスジェニックマウスとの掛け合せを経て、遺伝子破壊マウスを得た。両遺伝子破壊マウスのホモとヘテロ型は正常に発生し、行動や繁殖能に野生型との差はみられなかった。我々の研究成果も含めて、PKCに属す10分子種の中でλ分子種の遺伝子破壊マウスのみが胎生致死となることが明らかになった。発がんプロモーターTPAをマウス背部皮膚に投与し、組織標本を作製して過形成誘導を調べた。PKCα遺伝子破壊マウスのヘテロ型は野生型と同様に表皮の厚さが二日目に最大3倍となり、その後七日目までに元のレベルに戻った。しかしホモ型マウスでの表皮層は2倍に達しなかった。DNA合成は表皮基底層に限定されていた。TPAによる表皮過形成の誘導が著しく低下したことは、PKCαが上皮組織の基底層で高い発現をしていることと関係しているものと考えられる。また、発がん実験は途中段階であるが、PKCα遺伝子破壊マウスでの腫瘍発生は低いものと予想している。仔マウス皮膚より表皮細胞を分離し、コラーゲンゲル上での三次元培養法を検討した。ゲル表面の空気暴露により角化を誘導でき、二から五層の表皮様構造を維持して、3週間以上培養することができた。多種類の遺伝子組換え

マウスを利用できる培養表皮過形成モデル系と位置づけている。肺上皮細胞の培養法を検討した。ラット胎児肺より上皮細胞を培養基質への接着による時間差を利用して分離し、多孔膜上で培養した。この細胞は形態と増殖能から2型肺胞上皮細胞とみられる。経上皮電気抵抗が培養日数に応じて高まり、機能的なタイトジャンクションを形成した。2型肺胞上皮細胞の増殖維持が上皮細胞間の接着に重要と考えられる。しかしマウスでは2型上皮細胞が1型に分化しやすく、培養条件の検討が今後の課題と考えられる。ヒト発がんの主要標的である上皮細織の細胞増殖や分化の制御機構を知ることは、がんの発生の理解に重要である。上皮組織での過剰な細胞増殖による過形成は腫瘍と似た形態を示し、がん好発部位に一般的に認められるだけでなく、炎症、創傷治癒や化学物質の暴露等で惹起される。多くの動物実験で、がんを誘発する化学物質やがん化を促進する因子に正常組織の過形成誘導作用がみとめられている。過形成とがん化シグナル伝達との関連を動物個体と細胞レベルで明らかにする。ホルボールエステル発がんプロモーターの標的分子であるプロテインキナーゼC(PKC)の中で、上皮基底層で発現が高いPKCα、分化した細胞で発現するPKCη、さらに全層で発現するPKCζに注目し、遺伝子破壊マウスを用いて過形成誘導とがん化の機構について検討した。PKCα遺伝子破壊マウスホモ型では、ホルボールエステル処理や創傷治癒による再上皮化で表皮過形成が顕著に低下した。皮膚二段階発がん実験で腫瘍が高頻度に発生した。しかし発がん物質の連続投与でもホモ型の腫瘍発生は高かった。いずれの腫瘍も乳頭腫であった。マウス胎児繊維芽細胞を用いて突然変異率を調べたところ、PKCαの欠失が有意に変異を起こしやすくなっていた。PKCαがミスマッチDNA修復に関与する可能性が考えられた。PKCηは表皮過形成と腫瘍発生に抑制的に働く。新たに三次元培養法を確立し、PKCη欠損角化細胞の過形成異常を再現した。上皮の重層化にはIL-1β、KGF-1およびKGF-2の重要性が示された。しかし、PKCζは表皮過形成には関与しなかった。PKC分子種間で上皮組織の増殖制御に役割のあることが明らかになった。ホルボールエステル発がんプロモーターの標的分子であるPKCの中で、上皮基底層で発現が高いPKCα、分化した細胞で発現するPKCη、さらに全層で発現するPKCζに注目し、遺伝子破壊マウスを用いて過形成誘導とがん化の機構について検討した。PKCα遺伝子破壊マウスでは、表皮基底層での同調的DNA合成誘導が低下し、過形成が抑制された。同時にTGF-αとHB-EGFの発現が顕著に減少した。角化細胞の増殖に必須なこれらEGFレセプターリガンドの供給にPKCαの関与が示唆された。一方腫瘍形成にはPKCαが抑制的に働く。全ての細胞でPKCαが発現することから、マウス胎児由来繊維芽細胞(MEF)を用いて遺伝子安定性への関与を検討した。PKCα欠損MEFは早期に静止期に入り、その後活発に増殖する細胞集団の出現が顕著に早かった。PKCα欠損MEFが容易に無限増殖能を獲得しやすい性質をもつことを示している。
推論プロセスの定式化と効率化に関する研究

適当な形式にしたがって格納されている知識を、Prologやプロダクション形式に記述された規則に基づいて推論を進め、解決方策を導出するプロセスは、可能な経路数に"組合せ的爆発のために、問題の規模が少し大きくなると、計算機を用いてもその処理が困難になる。本研究では、この困難を克服するため、関係データベースを一般化した演繹データベースの立場から、計算効率の向上を、データベース技法の適用によって実現することを試みる。計算手間の観点から最も重要なデータベース演算は、関係テーブルの閉包(closure)と結合(join)であって、計算量を減少するには、これらの演算の個別の実行についてその高速化を計ると共に、多数の演算が実行される場合は、それらの実行順序の最適化が大きな意味を持つ。本年度は、以上の研究課題のうち、とくに結合順序の最適化をとり上げ、一般にはこの最適化問題がNP困難であることを示した。これは、最適化を厳密に実行することが困難であることを示しているので、計算手間の少ない近似アルゴリズムの開発が重要である。この面についても若干の知見を得ている。また、問題が特殊な形をしていると、結合演算の最適順序が簡単に求まることも、スター状およびチェイン状の質問グラフの場合について明らかにした。これらの結果は、規則が複雑にからみ合っている一般に基礎となるものであって、今後、閉包の取扱いを研究することで、実用性の高いシステムを構築する手掛りを与えてくれると考えられる。
核酸ニトロ化修飾による酸化ストレスシグナル制御の分子機構

炎症刺激(リポ多糖とサイトカイン処理)した細胞では、NADPHオキシダーゼ活性に依存して、ミトコンドリアからの活性酸素生成が顕著に亢進することを見出した。ミトコンドリア由来活性酸素は、同じく生成が亢進した一酸化窒素(NO)とともに、グアニンヌクレオチドを効率良くニトロ化した。これらの知見は、核酸ニトロ化反応が細胞内のレドックス状態を反映するユニークなセンシング機構である可能性を示唆している。生体分子のニトロ化反応ば、炎症・酸化ストレスなどに伴って起こるユニークな生体修飾反応である。ごく最近、ニトロ化グアノシン誘導体が、細胞内の酸化ストレスセンサー蛋白質のチオール基と反応し、これを活性化して酸化ストレスのシグナル伝達に関わることが明らかとなった。本研究では、このようなニトロ化反応のシグナル制御機構が、グアノシンのみならず他の核酸分子についても起こりうるのか、また、それが核酸分子の違いによってどのようにコントロールされているのかを明らかにすることを目的とする。本年度は、チオール基にアデノシンが付加したS-アデノシル構造を認識する抗体を作成した。アデノシン骨格には、ニトロ化を介して2位と8位の2箇所がチオール基と反応可能であるため、その位置特異性も含めて抗体を2種類作成することに成功した。アデノシンを、生体由来活性窒素種であるパーオキシナイトライトと反応させた後、ミトコンドリア蛋白質と反応させると、8位S-アデノシル化抗体に対する反応性のバンドが検出された。以上の結果より、アデノシンとパーオキシナイトライトの反応では、アデノシンの8位が主要なニトロ化部位であること、さらにその反応を介して、蛋白質チオール基にS-アデノシル化をもたらすことが明らかとなった。現在、種々のアデノシン誘導体について、パーオキシナイトライトとの反応、およびその後の蛋白質S-アデノシル化反応について、解析を進めている。生体分子のニトロ化反応は、炎症・酸化ストレスなどに伴って起こるユニークな生体修飾反応である。本年度は、グアノシンヌクレオチドについて、リン酸化構造が異なるもの(GMP,GDP,GTP,cGMP)に対する活性窒素種によるニトロ化反応を解析した。また、この解析に必要なニトロ化グアノシンヌクレオチド誘導体の標準物質を合成した。解析の結果、活性窒素種であるパーオキシナイトライトによるニトロ化は、グアノシンヌクレオチドのリン酸構造に大きく依存し、その効率は、GTP>GDP>GMP>cGMPの順となった。これとは別の実験から、ニトロGTPは、グアニル酸シクラーゼの基質となり、ニトロcGMPを生成することが分かっている。したがって、細胞内では、まずGTPが活性窒素の標的となってニトロ化が起こり、その後、グアニル酸シクラーゼが発現している細胞では、ニトロcGMPへと変換される機構が示唆された。現在、ニトロ化されたグアノシンヌクレオチドのチオール基への反応性を詳細に解析している。本研究では、このような核酸分子のニトロ化を介したシグナル伝達の分子機構を明らかにすることを目的とした。ラットグリオーマC6細胞を、リポ多糖と炎症性サイトカインで刺激すると、ニトロ化グアノシン環状ヌクレオチドであるニトロcGMPの細胞内生成が顕著に亢進したが、活性酸素消去酵素(スーパーオキシドデイスムターゼ、カタラーゼ)の処理により、ニトロcGMPの生成が抑制された。同じく、NADPHオキシダーゼ2をsiENAによってノックダウンすると、ニトロcGMPの生成が抑制された。一方、ミトコンドリアの電子伝達複合体3をロテノンによって阻害して、スーパーオキシドの生成を増加させると、ニトロcGMPの生成も増加した。以上の結果より、炎症刺激した細胞内におけるニトロ化核酸の生成は、一酸化窒素(NO)の産生とともに、1、活性酸素の産生が必須であること、2、活性酸素の産生源として、NADPHオキシダーゼとミトコンドリアが重要であること、が明らヽかとなった。さらに、NADPHオキシダーゼからの過酸化水素がミトコンドリアからのスーパーオキシドの産生を亢進させていることも明らかとなった。

ニトロcGMPは、このような活性酸素の過剰産生に対して抗酸化応答を誘導することで、細胞内のレドックス状態の恒常性を維持させる重要なシグナル分子として機能している可能性が示唆された。