hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
シロアリ類における不妊化遺伝子の進化

社会性は、細菌からヒトまで様々な分類群の生物でみられ、生物進化について理解を深めるために探究すべき重要な現象である。本研究では、特に複雑で巨大な社会を構築するシロアリにおいて、社会性に関わる遺伝子である不妊化遺伝子の同定を目指す。そして、その進化過程を解明することで、昆虫における社会性の進化機構を解明に向けた研究基盤の構築を目的とする。そのために本研究では、次世代DNAシークエンサーを用いた不妊虫と繁殖虫のゲノム多型解析(RAD-seq)により、ヤマトシロアリの不妊化遺伝子の同定を試みた。その結果、不妊化遺伝子と連鎖するゲノム領域の特定をすることができた。さらに、カースト特異的にPCR増幅をすることができるプライマーを開発することができた。これらの成果により、不妊化遺伝子の候補が絞り込まれた。また、不妊化遺伝子と連鎖するゲノム領域をさらに絞り込むために、異系交配によって得られたサンプルを用いたRAD-seqを行い、ヤマトシロアリの全ゲノム情報を利用したバイオインフォマティクス解析により、さらに絞りこみができた。ヤマトシロアリの不妊化遺伝子は性決定因子との強い相互作用があることが示唆されているため、その機能解析をする際にはシロアリにおける性決定因子との相互作用を調べる必要がある。本研究ではゲノム・トランスクリプトーム解析によって、性特異的に発現する遺伝子を同定することができた。性が決定される発生段階においてこの遺伝子のノックダウンすることで実際に性が変わるかを今後明らかにし、さらに不妊化遺伝子と相互作用があるかを解明していく。以上の成果によって、シロアリの社会性を実現する上できわめて重要な因子である不妊化遺伝子の特定に大きく近づいた。今後はさらに遺伝子機能解析を進めることによって、不妊化遺伝子の機能を解明していく。単独性生物から社会性生物への進化は、単細胞生物から多細胞生物の進化と並ぶ生物進化の歴史上の大イベントである(Maynard-Smith and Szathmary 1995)。すなわち、社会性の進化に伴い、「個体と個体集合(社会)」という明確な階層構造(それは緊密な個体間相互作用に起因する)が生じたことで、生命現象において全く新たな複雑性が生み出された(Okasha 2011)。社会性は細菌からヒトまで様々な分類群の生物でみられるものであり、生物進化について理解を深めるためには、高次の複雑性をもつ“社会"の構成や形成過程、進化メカニズムを解明することが不可欠である。社会性生物のなかでも、真社会性昆虫と呼ばれるシロアリやアリなどは、特に複雑で巨大な調和のとれた社会を進化させており、もっとも興味深い社会性生物の一つである(Oster & Wilson 1978)。そして、真社会性昆虫で見られる生殖に関する個体間分業(ここでは不妊個体と生殖個体の分業をいう)は、真社会性の根幹をなすものであり、一部の個体が示す“不妊化"は昆虫の社会性を理解するための鍵となる重要な現象である。本研究では、交配実験による遺伝子連鎖解析を次世代DNAシークエンサーを用いて行い、ヤマトシロアリの不妊化を制御する遺伝子(不妊化遺伝子)を同定し、その進化過程を明らかにする。平成28年度では、交配実験を行い、交雑第2世代(F2)の個体を多数得ることができた。F2個体の表現型の分離比(生殖系列個体と不妊系列個体の比)は、過去の研究とほぼ一致しており、計画通りに研究が進行できている。平成29年度では、F2世代の連鎖解析を行い、不妊化遺伝子の同定し、その進化過程を明らかにする。平成28年度では、ヤマトシロアリの交配実験と遺伝子連鎖解析による不妊化遺伝子の同定を計画していたが、交配実験が完了するまでにとどまった。これはヤマトシロアリの生育にやや時間がかかったためである。計画よりもやや遅れてはいるが研究内容の変更をするような遅れではなく交配実験の結果も期待通りである。そのために本研究では、次世代DNAシークエンサーを用いた不妊虫と繁殖虫のゲノム解析により、ヤマトシロアリの不妊化遺伝子の同定を試みた。さらにどの遺伝子が不妊化遺伝子かを明らかにするためには、すべての候補遺伝子について機能解析によって実際に不妊化に関与するかを調べる必要がある。本研究で候補遺伝子を絞り込めたことは機能解析による不妊化遺伝子の特定に向けて大きな進歩となった。今後はさらにゲノム解析等を進めることによって、不妊化遺伝子を特定する。

本研究では、シロアリを実験室内で交配させてそれによって生まれた仔虫を実験に用いるが、生まれた仔虫の数がいまだ十分でないばかりか、仔虫の成長が遅れており、実験が停滞した。また、今年度は所属機関が変わり、新たな研究場所への移動に伴い、一部の実験を最初の手順からやり直さなければならなかったことも計画の遅延の理由である。社会性は、細菌からヒトまで様々な分類群の生物でみられ、生物進化について理解を深めるために探究すべき重要な現象である。本研究では、特に複雑で巨大な社会を構築するシロアリにおいて、社会性に関わる遺伝子である不妊化遺伝子の同定を目指す。そして、その進化過程を解明することで、昆虫における社会性の進化機構を解明に向けた研究基盤の構築を目的とする。そのために本研究では、次世代DNAシークエンサーを用いた不妊虫と繁殖虫のゲノム多型解析(RAD-seq)により、ヤマトシロアリの不妊化遺伝子の同定を試みた。その結果、不妊化遺伝子と連鎖するゲノム領域の特定をすることができた。さらに、カースト特異的にPCR増幅をすることができるプライマーを開発することができた。これらの成果により、不妊化遺伝子の候補が絞り込まれた。また、不妊化遺伝子と連鎖するゲノム領域をさらに絞り込むために、異系交配によって得られたサンプルを用いたRAD-seqを行い、ヤマトシロアリの全ゲノム情報を利用したバイオインフォマティクス解析により、さらに絞りこみができた。ヤマトシロアリの不妊化遺伝子は性決定因子との強い相互作用があることが示唆されているため、その機能解析をする際にはシロアリにおける性決定因子との相互作用を調べる必要がある。本研究ではゲノム・トランスクリプトーム解析によって、性特異的に発現する遺伝子を同定することができた。性が決定される発生段階においてこの遺伝子のノックダウンすることで実際に性が変わるかを今後明らかにし、さらに不妊化遺伝子と相互作用があるかを解明していく。以上の成果によって、シロアリの社会性を実現する上できわめて重要な因子である不妊化遺伝子の特定に大きく近づいた。今後はさらに遺伝子機能解析を進めることによって、不妊化遺伝子の機能を解明していく。実験の進行にやや遅れはあるものの、今後シロアリの飼育と連鎖解析を同時に行うことで遅れを解消することが十分に可能である。シロアリの飼育は時間はかかるが手間はほとんどかからないので、連鎖解析との同時並行作業は十分に可能である。そのため、計画通りに研究を進める。計画の進行がやや遅れているが、補助事業期間の延長が承認されたため、来年度も本研究を行なうことで研究計画の変更せずに研究を完遂する。今後は使用する研究材料(シロアリ)を計画よりも多く準備して、研究材料をより効率的に確保して遅れに対策する。そのためシロアリの採集と飼育を予定よりも多く行う。
超高速浮動ブッシュ軸受に関する研究

小型・高速のターボチャージャーロータを支える浮動ブッシュ軸受に見られる特異な挙動を明らかにするために設計した実験装置が,・浮動ブッシュの交換が容易であること,・軸回転速度を数百rpmから、30,000rpmまでの範囲で容易に制御することができること,・給油圧力を5kPa10kPaの範囲で容易に調節できること・回転軸と浮動ブッシュの振動測定のための変位計を取付けることができることを確認し,要求された設計項目をすべて満たすことを明らかにした.浮動ブッシュ軸受の安定性に影響するとされている,浮動ブッシュ内外の平均半径すきまの比,給油圧力,軸受荷重をパラメータとした実験を行った.軸回転速度に対するジャーナル回転速度の比は,軸回転速度の上昇とともに増加し,ある速度比に飽和していく傾向が見られたが,軸回転速度の更なる上昇があると減少し始めた.速度比の減少が始まる軸回転速度は給油圧力が低いほど小さかった.給油圧力が低いと,遠心力のために内側すきまへの給油が十分に行われなくなり,浮動ブッシュの駆動トルクが低減するためである.いずれの浮動ブッシュ軸受でも軸回転速度が数千rpmに達した時点でオイルウィップが発生した.安定限界速度は,軸受荷重が低いほど高くなったが,すきま比や給油圧力にはほとんど影響されなかった.給油圧力の影響がほとんど無かったのは,内側すきまへの給油が十分されていたためと考えられる.外側平均半径すきまを大きく,給油圧力を低く,軸受荷重を大きく設定した1ケースのみでオイルウィップの消滅を確認できたにとどまり,浮動ブッシュ軸受で見られる特異な振動特性を詳細に解明するには至らなかった.今後は,特異な特性を得られた唯一の条件を手がかりに更なる実験を実施する必要がある.高速・小型のターボチャージャーロータを支える浮動ブッシュ軸受が,ジャーナル回転速度の増加に伴い示す浮動ブッシュ回転速度の頭打ち現象および軸受油膜の不安定化作用に起因して発生する自励振動の消滅と再発を確認し,消滅前および再発後の自励振動を引き起こすメカニズムを実験的に明らかにすることを目的の一部として行う本研究の実績概要はつぎの通りである.オーバーハング型ロータを支える小型・高速の浮動ブッシュ軸受試験装置の設計・製作および組立を行った.本実験装置は以下の設計要求項目を満たす.1.浮動ブッシュの交換を可能とする.2.軸回転速度を高速とすることが可能である.3.軸回転速度の調節・制御が容易である.4.給油圧力の調節が容易である.5.センサの取り付けが可能である.本実験装置は,実験装置本体,駆動系,給排油系,電気系,測定系より構成される.実験装置本体は,一端におもりを取り付けた供試軸を供試軸受である浮動ブッシュ軸受で支えるオーバーハング構造とした.自励振動に対する軸受諸元の影響を浮動ブッシュの交換により,軸受荷重の影響をおもりの交換により調べることが可能である.駆動系は,インバータからの出力周波数に応じて回転数を容易に調節・制御できる三相誘導モータ,モータの回転を増速して回転軸に伝えるプーリ・ベルト,およびモータやベルトの振動による供試軸の加振を防止するための中間軸より構成した.給排油系は,タンク,ポンプ,フィルタ,減圧弁,絞り弁および潤滑油から構成した.なお,供試軸受および支持軸受に対して個別の給油回路を設けた.また,設置高さを任意に調節することのできる中間タンクを設け,供試軸受への給油圧力の調節を可能とした.電気系は,漏電遮断機,電磁接触器,インバータ,スイッチおよび配線より構成した.測定系は,次年度購入するセンサ類の取り付け位置を確保するにとどめた.小型・高速のターボチャージャーロータを支える浮動ブッシュ軸受に見られる特異な挙動を明らかにするために設計した実験装置が,・浮動ブッシュの交換が容易であること,・軸回転速度を数百rpmから、30,000rpmまでの範囲で容易に制御することができること,・給油圧力を5kPa10kPaの範囲で容易に調節できること・回転軸と浮動ブッシュの振動測定のための変位計を取付けることができることを確認し,要求された設計項目をすべて満たすことを明らかにした.浮動ブッシュ軸受の安定性に影響するとされている,浮動ブッシュ内外の平均半径すきまの比,給油圧力,軸受荷重をパラメータとした実験を行った.軸回転速度に対するジャーナル回転速度の比は,軸回転速度の上昇とともに増加し,ある速度比に飽和していく傾向が見られたが,軸回転速度の更なる上昇があると減少し始めた.速度比の減少が始まる軸回転速度は給油圧力が低いほど小さかった.給油圧力が低いと,遠心力のために内側すきまへの給油が十分に行われなくなり,浮動ブッシュの駆動トルクが低減するためである.いずれの浮動ブッシュ軸受でも軸回転速度が数千rpmに達した時点でオイルウィップが発生した.安定限界速度は,軸受荷重が低いほど高くなったが,すきま比や給油圧力にはほとんど影響されなかった.給油圧力の影響がほとんど無かったのは,内側すきまへの給油が十分されていたためと考えられる.外側平均半径すきまを大きく,給油圧力を低く,軸受荷重を大きく設定した1ケースのみでオイルウィップの消滅を確認できたにとどまり,浮動ブッシュ軸受で見られる特異な振動特性を詳細に解明するには至らなかった.今後は,特異な特性を得られた唯一の条件を手がかりに更なる実験を実施する必要がある.
イネ花粉の受精制御と花粉選抜

本研究で得られた知見は以下のように要約される。1.配偶体遺伝子の作用性配偶体遺伝子ga-6を導入したT-65の準同質遺伝子型系統T-65 ga-6を用いて配偶遺伝子の作用性を調べた。その結果、T-65とT-65 ga-6の同時受粉ではga-6遺伝子を有する花粉の受精率は正常型の約1/3であった。一方、ga-6を有する花粉の時間差受粉では、ga-6花粉を遅れて受粉した場合の受精率は先に受粉させた正常型花粉の1/4以下に低下した。これらの結果は、花粉間の伸長速度に差があることを示唆しているものと考えられる。2.配偶体遺伝子ga-6の花粉管の伸長性T-65,T-65 1gおよびT-65 ga-6の花粉の人口培地上での発芽試験を行った。その結果、花粉を人口培地に播いてから6分後での発芽率にはほとんど差がなかった。播いてから6分毎の花粉管の伸長量を調べたところ、播種して6分後ではT-65 ga-6が最も短かった。T-65およびT-65 1gでは12分後からの伸長は止まってしまい、24分後ではT-65 ga-6より短くなった。花粉管伸長に関する明瞭な差は認められなかったが、ga-6が花粉管伸長に関して何らかの作用は有しているものと推定される。3.配偶体遺伝子ga-6の受精における温度の影響ga-6花粉の受精における環境条件の影響を調べるために、T-65 ga-6/(T-65 ga-6/T-65)の受粉実験の結果、20°Cで行った場合に較べて28°Cでは1gを有する個体の頻度が高くなった。ただし、出現頻度のばらつきが大きかった。本実験では、受粉時の温度を制御した中で行ったが1g遺伝子のみの頻度は変化しなかったが、ga-6と同時に分離する場合には差が生じていた。このことはga-6遺伝子による受精競争が温度によって変化することを示唆していた。平成4年度の研究で得られた知見は以下のように要約される。1.配偶体遺伝子の作用性配偶体遺伝子ga-6を導入したT-65の準同質遺伝子型系統T-65 ga-6を用いて同時受粉と時間差受粉を行い、配偶体遺伝子の作用性を調べた。まず、配偶体遺伝子を持たない系統間での結果では花粉の受精率に差は認められなかった。一方、T-65とT-65 ga-6の同時受粉ではga-6遺伝子を有する花粉の受精率は正常型の約1/3であった。さらに、正常型同士の時間差受粉では遅れて受粉した花粉の受精率は先に受精した花粉の受精率の約1/3であった。ga-6を有する花粉の時間差受粉では、先にga-6花粉を受粉した場合の受精率は正常型の約1/3であったが、ga-6花粉を遅れて受粉した場合の受精率は先に受粉させた正常型花粉の1/4以下に低下した。2.花粉の元素分析配偶体遺伝子の作用性を物質レベルで明らかにするため、配偶体遺伝子を有する花粉の電子顕微鏡による元素分析を行った。

調べた系統の中で、T-65とT-65 1g間で調べられた8種の元素の内Clに関して含有量に差が認められたが、ga-6を有する花粉と正常型花粉では顕著な差は認められなかった。3.新たな配偶体遺伝子北海道品種「しおかり」のMNUによる受精卵処理集団から選抜した穂不抽出変異体が、第4染色体のd-2遺伝子と連鎖する配偶体遺伝子を有することが明らかとなった。さらに、分矮遺伝子を有するH-52(標識遺伝子型系統)もd-2と連鎖する別の配偶体遺伝子を有することが判明した。平成5年度の研究で得られた知見は以下の様に要約される。1.配偶体遺伝子ga-6の花粉管の伸長性平成4年度の交雑実験においてT-65 ga-6花粉がT-65およびT-65 1g花粉より受精率が低いことが明らかになったことから、T-65,T-65 1gおよびT-65 ga-6の花粉の人工培地上での発芽試験を行った。その結果、花粉を人工培地に播いてから6分後での発芽率にはほとんど差がなかった。播いてから6分毎の花粉管の伸長量を調べたところ、播種して6分後ではT-65 ga-6が最も短かった。T-65およびT-65 1gでは12分後からの伸長は止まってしまい、24分後ではT-65 ga-6より短くなった。これは時間の経過と共に花粉管の先端が破裂する花粉の割合がT-65とT-65 1gで高くなるためと考えられた。結局、花粉管伸長に関する明瞭な差は認められなかったが、ga-6が花粉管伸長に関して何らかの作用は有しているものと推定される。2.配偶体遺伝子ga-6の受精における温度の影響ga-6花粉の受精における環境条件の影響を調べるために、T-65 ga-6/(T-65 ga-6/T-65)の受粉実験の結果、20°Cで行った場合に較べて28°Cでは1gを有する個体の頻度が高くなった。ただし、出現頻度のばらつきが大きかった。また、同時に行ったT-65 ga-6/T-65 F2における無葉舌個体の出現頻度も20°Cに較べて28°Cで高くなっていて、受粉実験と同じ傾向を示していた。本実験では、受粉時の温度を制御した中で行ったが1g遺伝子のみの頻度は変化しなかったが、ga-6と同時に分離する場合には差が生じていた。このことはga-6遺伝子による受精競争が温度によって変化することを示唆していた。
ECCI法を用いた表面観察による転位構造解析とその疲労損傷評価への応用

疲労変形を受けた金属材料の組織は従来透過型電子顕微鏡(TEM)が用いられてきたが,EIectron Channelling Contrast Imaging(ECCI)法ではSEMを用いるので表面近傍の転位組織を広範囲かつ非破壊的に観察できる特徴がある.この特徴を利用して,疲労変形を受けたステンレス鋼および銅の表面で観察できる全ての結晶粒の転位構造を観察し,ECCI法によっても従来TEMで観察されてきたベイン構造やはしご状の転位構造を持つ固執すべり帯(PSB)が画像化できた.観察の結果,疲労き裂の核となりうるPSBの形成には結晶方位はあまり関係なく,むしろ個々の結晶の大きさが関与しており,多結晶材料では大きな粒径の結晶に優先的にPSBが形成されることを見出した.また,焼鈍双晶の存在がPSBの形成に大きく関与しており,双晶面に平行にPSBが優先的に形成されたり,単結晶では形成されにくいすべり系のPSBが双晶面をはさんで連続する形態で形成されたりすることを確認した.また,TEM観察では難しかった疲労き裂の先端での転位構造の広範囲な観察を行った.き裂面がすべり面と一致しないいわゆるステージII型の疲労き裂ではその周辺の組織はセル構造でありその粒径はき裂面に近づくほど小さくなることを見出し,形成されるセルの大きさはその領域が受ける塑性ひずみ振幅の大きさに反比例することを見出した.一方,き裂面とすべり面が互いに平行であるステージI型の疲労き裂の前方にはき裂面と平行なPSBが存在し,き裂はそのPSBに沿って伝播していることが確認された.疲労変形を受けた金属材料の組織は従来透過型電子顕微鏡(TEM)が用いられてきたが,EIectron Channelling Contrast Imaging(ECCI)法ではSEMを用いるので表面近傍の転位組織を広範囲かつ非破壊的に観察できる特徴がある.この特徴を利用して,疲労変形を受けたステンレス鋼および銅の表面で観察できる全ての結晶粒の転位構造を観察し,ECCI法によっても従来TEMで観察されてきたベイン構造やはしご状の転位構造を持つ固執すべり帯(PSB)が画像化できた.観察の結果,疲労き裂の核となりうるPSBの形成には結晶方位はあまり関係なく,むしろ個々の結晶の大きさが関与しており,多結晶材料では大きな粒径の結晶に優先的にPSBが形成されることを見出した.また,焼鈍双晶の存在がPSBの形成に大きく関与しており,双晶面に平行にPSBが優先的に形成されたり,単結晶では形成されにくいすべり系のPSBが双晶面をはさんで連続する形態で形成されたりすることを確認した.また,TEM観察では難しかった疲労き裂の先端での転位構造の広範囲な観察を行った.き裂面がすべり面と一致しないいわゆるステージII型の疲労き裂ではその周辺の組織はセル構造でありその粒径はき裂面に近づくほど小さくなることを見出し,形成されるセルの大きさはその領域が受ける塑性ひずみ振幅の大きさに反比例することを見出した.一方,き裂面とすべり面が互いに平行であるステージI型の疲労き裂の前方にはき裂面と平行なPSBが存在し,き裂はそのPSBに沿って伝播していることが確認された.ステンレス鋼および銅多結晶を用いて疲労試験を行い,Electron Channeling Contrast Imaging(ECCI)法を用いて転位構造観察を行った.ECCI法は表面近傍に存在する転位構造を非破壊的に,広範囲に観察することができるという特徴がある.まず,焼鈍したステンレス鋼の平滑試験片の表面をEBSDで測定し,個々の結晶粒の方位をあらかじめ解析した.それらの試験片に疲労負荷を寿命の約半分まで与え,表面をECCI観察した.各結晶で観察された転位構造は固執すべり帯+ベイン構造,ベインのみ,特徴なしの3種類に分類できた.固執すべり帯の形成にはシュミット因子はあまり関係なく,どちらかというと結晶粒の大きさに依存した.観察後の試験片にさらに疲労変形を与えると固執すべり帯がECCIで観察された結晶から疲労き裂が発生した.したがって,ECCI法を用いると疲労き裂の発生箇所が予知できることになる.次に銅多結晶試験片を用いてき裂伝ぱ試験をおこない,任意の繰返し数で疲労試験を中断しそのき裂先端近傍の転位構造のECCI観察を行った.き裂面のごく近傍はどのようなき裂でも細かい転位セル組織が発達していた.その周辺の組織は疲労き裂の形態に依存していた.ステージI型き裂ではき裂は固執すべり帯もしくはそれから発達したセル構造に沿ってき裂が進展していた.ステージII型き裂ではき裂周辺に広範囲にわたりセル構造が存在し,微視的にはき裂はランダムな方向に進展していた.したがって,疲労き裂の進展過程とその周辺の転位構造には密接な関連があることが判明した.疲労変形を受けた金属材料の組織は従来透過型電子顕微鏡(TEM)が用いられてきたが,Electron Channelling ContrastImaging(ECCI)法ではSEMを用いるので表面近傍の転位組織を広範囲かつ非破壊的に観察できる特徴がある.この特徴を利用して,疲労変形を受けたステンレス鋼および銅の表面で観察できる全ての結晶粒の転位構造を観察し,ECCI法によっても従来TEMで観察されてきたベイン構造やはしご状の転位構造を持つ固執すべり帯(PSB)が画像化できた.観察の結果,疲労き裂の核となりうるPSBの形成には結晶方位はあまり関係なく,むしろ個々の結晶の大きさが関与しており,多結晶材料では大きな粒径の結晶に優先的にPSBが形成されることを見出した.

また,焼鈍双晶の存在がPSBの形成に大きく関与しており,双晶面に平行にPSBが優先的に形成されたり,単結晶では形成されにくいすべり系のPSBが双晶面をはさんで連続する形態で形成されたりすることを確認した.また,TEM観察では難しかった疲労き裂の先端での転位構造の広範囲な観察を行った.き裂面がすべり面と一致しないいわゆるステージII型の疲労き裂ではその周辺の組織はセル構造でありその粒径はき裂面に近づくほど小さくなることを見出し,形成されるセルの大きさはその領域が受ける塑性ひずみ振幅の大きさに反比例することを見出した.一方,き裂面とすべり面が互いに平行であるステージI型の疲労き裂の前方にはき裂面と平行なPSBが存在し,き裂はそのPSBに沿って伝播していることが確認された.
Dセリン急性投与による抗侵害効果への影響に関する研究

モルヒネ急性投与後にラット脳内におけるDセリン合成酵素のセリンラセマーゼ(Srr)およびDセリン分解酵素のDアミノ酸酸化酵素(DAO)の遺伝子発現変化を解析した。また、下行性疼痛抑制経路におけるオピオイド受容体、NMDA受容体、ベンゾジアゼピン受容体との相互関係を明らかにする目的として、モルヒネ(オピオイド受容体アゴニスト)、Dセリン(NMDA受容体アゴニスト)、ミダゾラム(ベンゾジアゼピン受容体アゴニスト)、フルマゼニル(ベンゾジアゼピン受容体アンタゴニスト)用いて、モルヒネおよびDセリンの鎮痛作用に対するミダゾラムの作用を検討した。その結果、1.モルヒネ(10, 20, 40mg/kg)の腹腔内投与により、Srr mRNAおよびDAO mRNA発現量がいずれも増加した。その発現のピークは投与後4時間目であること2.初代培養細胞ならびにラット脳組織を用いたin situ hybridization法によってDセリン合成酵素のSrr mRNAは神経細胞で主に発現していること3.Dセリンは脳室内投与により鎮痛作用を有すること、モルヒネの鎮痛効果を増強すること4.ミダゾラムは、モルヒネおよびDセリンの鎮痛作用を減弱すること、などが明らかとなった。以上の結果より、神経細胞由来のDセリンがAutocrineによりNMDA受容体活性を亢進し、下行性疼痛抑制経路において鎮痛効果を増強すること、モルヒネの急性投与時にDセリン代謝関連遺伝子の発現量が増加すること、またDセリンの鎮痛効果はベンゾジアゼピン受容体ならびにオピオイド受容体と協調し、調節することが示唆された。申請者らは、Dセリンがグルタミン酸受容体の一つのN-メチル-D-アスパラギン酸(NMDA)受容体の内因性リガンドであることを初めて明らかにした。これまでに、疼痛の下行性抑制系路においてグルタミン酸が関与することを示唆する知見があるが、不明な点が多い。本研究では、NMDA受容体の選択的な内因性リガンドであるDセリンを用いて、疼痛の下行性抑制系路におけるNMDA受容体の機能を明らかにすることを目的として、Dセリンをラット第三脳室内に投与し、Tail-Flick法にて抗侵害効果について解析した。その結果、1.Dセリンの脳室内投与によって、用量依存的に抗侵害効果が観察され、この効果はDセリンの作用点であるNMDA受容体グリシン結合部位の拮抗薬L-701,324によって拮抗された。2.Dセリンはモルヒネの抗侵害効果を相加的に増強し、この増強効果はL-701,324によって拮抗された。3.Dセリンの抗侵害効果はオピオイド受容体の非選択的拮抗薬ナロキソンによって拮抗された。4.L-701,324(137nmol)単独投与により、hyperalgesiaが観察された。これらの結果より、Dセリンは脳内のNMDA受容体グリシン結合部位を介して、オピオイド受容体を刺激し鎮痛作用を示すことが示唆された。すなわち、Dセリンは疼痛の下行性抑制系路を亢進し、鎮痛作用を有することが明らかとなった。また、脳内のNMDA受容体グリシン結合部位が鎮痛薬としての作用点となりうる可能性が示唆された。平成18年度にN-メチル-D-アスパラギン酸(NMDA)受容体に選択的な内因性リガンドのDセリンが脳内NMDA受容体グリシン結合部位を介して、オピオイド受容体を刺激し鎮痛作用を示すことを明らかにした(Eur J Pharmacol 2007,565;89-97)。本年度は麻酔前投与薬として使用されるミダゾラムのDセリン鎮痛効果への作用を明らかにする目的として、Dセリンをラット第三脳室内に投与し、Tail-Flick法にて抗侵害効果について解析した。その結果、1ミダゾラムの脳室内投与によって、用量依存的にhyperalgesiaが観察され、この効果はベンゾジアゼピン受容体拮抗薬フルマゼニルによって拮抗された。

2.ミダゾラムはDセリンおよびモルヒネの抗侵害効果を減弱し、この効果はフルマゼニルによって拮抗された(Eur J Pharmacol 2008,in press)。これらの結果より、Dセリンは脳内のNMDA受容体グリシン結合部位を介して、オピオイド受容体を刺激し鎮痛作用を示し、ベンゾジアゼピン受容体と連関していることが示唆された。すなわち、Dセリンは疼痛の下行性抑制系路を亢進し、鎮痛作用を有し、その効果はミダゾラムで拮抗されることが明らかとなった。これまで、Dセリン合成酵素のセリンラセマーゼ(Srr)はアストログリア細胞にのみ存在すると考えられてきた。Srr mRNAの詳細な組織及び細胞分布をin situ hybridization法で解析した結果、Srr mRNAは主に神経細胞に局在することを明らかにした(Arch Histol Cytol 2007;70(2):127-134.)。これらの結果は、脳内のNMDA受容体グリシン結合部位が鎮痛薬としての作用点となる可能性とその機序を解析する上で重要な知見となると考える。
測光赤方偏移を使った広視野3次元質量地図の作成とダークエネルギーの研究

1.測光赤方変移のためのバルジ-ディスク分離法の開発銀河には中心部のバルジ成分と、外縁部のディスク成分がある。この両者では、存在する星の年齢が異なり、ディスクの星は若くて不安定である。測光赤方変移は、銀河のスペクトルの型を仮定して行うものであるから、安定したバルジ成分の光のみを測定することで精度が上げられる。前年度に引き続き、私はD. Spergelの提唱した銀河の輝度分布モデルを用いた銀河像の高精度測定法の開発を進めた。これはバルジ-ディスク2コンポーネントモデルを用いたモデルフィッティングにより、大気ゆらぎによる撹乱があるなかでも、バルジとディスクの分離を行えるものである。2.銀河団周りの暗黒物質分布を測定する新しい方法の開発冷たい暗黒物質(CDM)モデルの宇宙論シミュレーションによると、暗黒物質は宇宙の中で、たくさんの大きなかたまり(ハロー)と、それを相互につなぐフィラメント、という網目構造をしている。このフィラメント構造は、冷たい暗黒物質モデルに特有のもので、このモデルが妥当であるという根拠の一つである。本年度、弱い重力レンズ効果を用いた新しい手法により、銀河団周りの暗黒物質分布を調べ、暗黒物質フィラヌントの存在を確かめることを模索した。そしてN体シミュレーションの宇宙で観測をシミュレーションし、有意にフィラメントの存在を確かめられることを見つけた。その方法を、銀河団-シア-シア3点相関と名付ける。銀河団-シア-シア3点相関は、銀河団を中心に一定の角度だけ離れた二点の弱い重力レンズ効果(シア)の積を平均したものである。複数の銀河団のものを容易に足し合わせ、平均を取ることが可能であるため、フィラメントの弱いシグナルも見つけることができる。このことを春の天文学会で発表した。高精度測光的赤方偏移推定法の開発に向け、自動測光パイプラインが開発中である。私はこのパイプラインを大容量データに適用するため、分散処理のフレームワークを開発している。私はこのフレームワークを改良することでCPUの位置が浮動的に割りつけられるようにし、分散効率を高めた。またユーザーインターフェースも簡易化した。この改良バージョンを用いて、3月初めに第二回HSCデータチャレンジが行われた。重力レンズゆがみ効果測定に向けた銀河像高精度測定法の開発重力レンズ効果を測定するためには、赤方偏移推定のみならず、銀河像の形を正確に測定することも求められる。そこで私はD.Spergelの提唱した新しい測定法を実装した。この方法は、周波数空間で単純な形に書けるプロファイルで銀河像をフィットすることで、最適化の計算を単純化する。そのため、多数のパラメータを同時に非線形フィットできる。この特長により、精度よく銀河の形を決められることが期待できる。Hyper Suprime-Camに搭載される116個CCDのうち、4個は望遠鏡が天体に追従するためのAuto Guider用に使用され、変則的な読み方が必要とされる。私はCCD読み出しクロック生成器を改良して、この変則的読みにも対応できるようにした。また、この回路を動かすためのソフトウェアも改良し、Auto Guiderに対応させた。重力レンズゆがみ効果測定に向けた銀河像高精度測定法の開発測光赤方偏移を求めるためには高精度な測光法が必要であり、また質量地図を作成するための重力レンズ効果の測定のためには、銀河像の形を正確に測定する手法が必要である。私が去年から取り組んでいるのは、D.Spergelの提唱した手法である。銀河のモデルとして従来一般的だったセルシックプロファイルではなく、第二種ベッセル関数を用いて銀河像をフィットすることで、形と明るさを同時に測る。R.MandelbaumのSHERAを用いて、特に形状の測定バイアスを減らすように研究を行った。SHERAは実際の銀河像を用いたテスト手法であるため、現実的な測定バイアスを求めることが可能である。来たるHyper Suprime-Camのサーベイにおいては、重力レンズ効果のパラメータγにして1%以下のバイアスが求められる。私のソフトウェアは、ノイズなしのときではあるが、2%までバイアスを減らすことに成功した。また、測光赤方偏移を求めるとき、銀河のバルジ成分だけを用いるとより堅牢だろうと言われている。この測定法においては、フィットに用いる銀河のモデルとしてバルジ成分とディスク成分の重ね合わせをもちいることができる。これにより、銀河のバルジ成分とディスク成分を分別して測定することができる。実際、S/N=20のような現実的なノイズが乗った画像であっても、私のソフトウェアはバルジ/ディスクの判別を行うことができた。この手法により、測光赤方偏移の精度向上が見込まれる。2.銀河団周りの暗黒物質分布を測定する新しい方法の開発

冷たい暗黒物質(CDM)モデルの宇宙論シミュレーションによると、暗黒物質は宇宙の中で、たくさんの大きなかたまり(ハロー)と、それを相互につなぐフィラメント、という網目構造をしている。このフィラメント構造は、冷たい暗黒物質モデルに特有のもので、このモデルが妥当であるという根拠の一つである。本年度、弱い重力レンズ効果を用いた新しい手法により、銀河団周りの暗黒物質分布を調べ、暗黒物質フィラヌントの存在を確かめることを模索した。そしてN体シミュレーションの宇宙で観測をシミュレーションし、有意にフィラメントの存在を確かめられることを見つけた。その方法を、銀河団-シア-シア3点相関と名付ける。銀河団-シア-シア3点相関は、銀河団を中心に一定の角度だけ離れた二点の弱い重力レンズ効果(シア)の積を平均したものである。複数の銀河団のものを容易に足し合わせ、平均を取ることが可能であるため、フィラメントの弱いシグナルも見つけることができる。このことを春の天文学会で発表した。3次元質量地図作成のための道具である、新しい銀河像高精度測定法の開発において、形状測定バイアスをかなり減らすことができた。また形状だけでなく、測光赤方偏移のための銀河形態判別もできるようになってきた。このように道具立ては順調に進展している。だが、Hyper Suprime-Camのファーストライトの遅れにより、データがそろわない可能性が大きい。
ブリルアン光相関領域リフレクトメトリの提案と実験的検証および性能向上

平成19年度、我々は片端入射の分布型歪センサとして、ブリルアン光相関領域リフレクトメトリ(BOCDR)を提案し、世界記録となる13mmという高空間分解能を達成した。平成20年度は、時間ゲート法による測定レンジの延伸や、偏波ビート長の分布測定への応用、偏波スクランブリングによる測定の安定性向上、などを行った。これに引き続き、平成21年度は、1、特殊ファイバにおけるブリルアン周波数シフト(BFS)の温度や歪に対する負の依存性の発見と理論解析、2、テルライトファイバを被測定ファイバ(FUT)として用いたBOCDRによる極限分解能の実現、3、二重周波数変調法による測定レンジの延伸、4、BOCDR動作の詳細な理論解明、を行った。1:一般のシリカファイバよりもブリルアン散乱が強いテルライトファイバおよび酸化ビスマスファイバ中の、BFSの温度および歪に対する依存性を調査した。その結果、シリカファイバとは逆符号の負の依存性を初観測した。この原因は、特殊ファイバのヤング率の歪や温度に対する負の依存性に起因していると考えている。2:従来得られていた13mmの分解能は、システムの信号対雑音(S/N)比に制限を受けていた。そこで、ブリルアン散乱信号の強いテルライトファイバをFUTとして用いることで、BOCDRの極限分解能である6mmの分解能を達成した。3:これまでに提案されていた時間ゲート法では、測定レンジを3倍程度までしか延伸することができなかった。そこで、光源の周波数を2つの周波数で同時に変調する二重周波数変調法を提案し、ノイズフロア補正技術と組み合わせることで、測定レンジを10倍に延伸することに成功した。4:BOCDR動作を既存技術とは独立に理論を構築した。観測される実効ブリルアン利得スペクトル(BGS)が真性BGS分布とビートスペクトルの2次元畳込み積分で与えられることを導き、これに基づいて実験とシミュレーションの比較を行った。また、各種ノイズの解析を行い、BOCDRの性能限界を明確にした。近年、多様化する構造物の安全性を監視するシステムの必要性が急速に高まっている。このような需要の下、ブリルアン散乱をセンシング原理とする種々の分布型センサが研究されている中で、連続光の相関を制御するブリルアン光相関領域解析法(BOCDA)による歪センサは、従来技術を凌ぐ高空間分解能(1.6mm)、高サンプリングレート(57Hz)を実現したことから大きな注目を集めている。しかし、BOCDAは測定ファイバ(FUT)の両側からポンプ光・プローブ光を入射する必要があり、FUTに断線が生じた場合は正しく診断することができない。そこで我々は、片端入射型の新たな歪分布測定技術、ブリルアン光相関領域リフレクトメトリ(BOCDR)を提案した。まず、BOCDRの基本動作を確認し、40cmの空間分解能と50Hzのサンプリングレートの両立に成功した。次に、13mmという高空間分解能を達成した。この13mmという空間分解能は、これまでに報告されている自然ブリルアン散乱を用いた歪測定リフレクトメトリは言うまでも無く、誘導ブリルアン散乱を用いたあらゆるブリルアン光時間領域解析法(BOTDA)よりも優れた値である。また、BOCDRに特有な雑音要因について詳しく解析した。さらに、実用を踏まえた1.5kmという長い測定レンジにおいて、空間分解能2.6mでの歪分布測定に成功した。ごく最近には、本質的な性能指標である「測定レンジと空間分解能の比」を向上させるべく、時間ゲート法を考案、BOCDRに適用し、測定レンジ1kmでの空間分解能を66cmまで向上させた。今後は、S/N比の改善・偏波の抑制・レイリー散乱とブリルアン散乱の分離など、BOCDRの更なる高性能化を進め、実用化を目指す予定である。昨年度、我々は片端入射の分布型歪センサとして、ブリルアン光相関領域リフレクトメトリ(BOCDR)を提案し、世界記録となる13mmという高い理論空間分解能を達成した。本年度は、(1)時間ゲート法による測定レンジの延伸、(2)電気スペアナの除去による高速化、(3)偏波ビート長の分布測定への応用、(4)偏波スクランブリングによる測定の安定性向上、(5)ノイズフロア補償によるS/N比の向上、(6)テルライトファイバにおける新物性の発見、を行った。(1):分解能と測定レンジがトレードオフであり、本質的な性能指標である両者の比は560程度が限界であった。そこで、ポンプ光と参照光をパルス化することで複数の相関ピークを利用できる技術を提案し、その比を1515程度まで向上させた。(2):従来のサンプリングレートは、電気スペアナ(ESA)の周波数掃引レート50Hzに制限されていた。そこで、光ヘテロダイン検波によりESAを含まない系を構成し、それを400Hzまで向上させた。(3):複屈折の局所的な情報である偏波ビート長の分布の測定法として、高分解能(<m)・長距離測定レンジ(km)・高速測定(s)・片端入射の4点を併せ持つ技術は知られていなかった。そこで、BOCDRで観測されるブリルアン利得スペクトラム(BGS)のピーク強度が複屈折の分布に従って変動することを利用し、これを実現した。(4):長いファイバに沿った分布測定を行うためには偏波コントローラを手動で最適化する必要があり、高速かつ安定な測定は困難であった。

そこで、偏波状態を自動的に平均化する偏波スクランブリングの導入により、歪全長測定の安定化と高速化を実現した。(5):微弱なBGS信号はESAのノイズフロアに埋もれ、SN比を劣化させていた。そこで、ノイズフロアの補正により、SN比を向上させた。(6):テルライトファイバ中のブリルアン周波数シフト(BFS)の歪および温度依存性をBOCDRにより調査した。その結果、BFSが歪および温度に対して負の依存性を示すという新たな現象を発見した。平成19年度、我々は片端入射の分布型歪センサとして、ブリルアン光相関領域リフレクトメトリ(BOCDR)を提案し、世界記録となる13mmという高空間分解能を達成した。平成20年度は、時間ゲート法による測定レンジの延伸や、偏波ビート長の分布測定への応用、偏波スクランブリングによる測定の安定性向上、などを行った。これに引き続き、平成21年度は、1、特殊ファイバにおけるブリルアン周波数シフト(BFS)の温度や歪に対する負の依存性の発見と理論解析、2、テルライトファイバを被測定ファイバ(FUT)として用いたBOCDRによる極限分解能の実現、3、二重周波数変調法による測定レンジの延伸、4、BOCDR動作の詳細な理論解明、を行った。1:一般のシリカファイバよりもブリルアン散乱が強いテルライトファイバおよび酸化ビスマスファイバ中の、BFSの温度および歪に対する依存性を調査した。その結果、シリカファイバとは逆符号の負の依存性を初観測した。この原因は、特殊ファイバのヤング率の歪や温度に対する負の依存性に起因していると考えている。2:従来得られていた13mmの分解能は、システムの信号対雑音(S/N)比に制限を受けていた。そこで、ブリルアン散乱信号の強いテルライトファイバをFUTとして用いることで、BOCDRの極限分解能である6mmの分解能を達成した。3:これまでに提案されていた時間ゲート法では、測定レンジを3倍程度までしか延伸することができなかった。そこで、光源の周波数を2つの周波数で同時に変調する二重周波数変調法を提案し、ノイズフロア補正技術と組み合わせることで、測定レンジを10倍に延伸することに成功した。4:BOCDR動作を既存技術とは独立に理論を構築した。観測される実効ブリルアン利得スペクトル(BGS)が真性BGS分布とビートスペクトルの2次元畳込み積分で与えられることを導き、これに基づいて実験とシミュレーションの比較を行った。また、各種ノイズの解析を行い、BOCDRの性能限界を明確にした。
モレキュラーインプリンティング法を利用した電場応答型分子認識ミクロスフェアの創製

モレキュラーインプリンティングの概念と外部刺激に対して応答機能を組み合わせ、外部刺激応答させることで分子認識を行わせる方法を提案した。具体的には、外部刺激として電場に応答する分子認識ミクロスフェアを調製するというものである。電場を認識の駆動力として利用することにより、意図的に実際のタンパク質のようにエンタルピーの減少によりエントロピーの減少を引き起こし、ある構造となることで特定の機能を示すための情報をかせいでくれるものと期待される。本年度では、モレキュラーインプリンティング法の概念と電場応答機能性素子との組み合わせにより電場応答性分子認識ミクロスフェアを調製し、薬物、アミノ酸に代表される生理活性物質、なかでも分離が極めて困難とされる光学異性体の分離に適用し、本手法の普遍性を実証した。モレキュラーインプリンティングにとってターゲット分子と相互作用する機能性素子が重要な役割を果たすことをこれまでの基礎的研究で明らかとしている。したがって、ターゲット分子(光学活性物質)を高選択的に認識し、かつ電場に応答するのに最適な強誘電性を有する分子認識素子(強誘電性液晶モノマー)の設計および合成が最重要課題となる。そこで具体的に、分子認識素子の合成を行った。ここで合成するモノマーに要求される分子構造上の必要条件とは、電場に極めて鋭敏に応答し、相転移するようなメソゲン基(芳香環をエステル結合でつないだもの)を取り入れることであった。また、モノマー末端にキラリティーを導入することにより、光学活性物質のキラリティーとジアステレオメリックに相互作用し、特異的な認識を可能にする"キラルチャンネルの形成"を狙った。さらに、強誘電性を有する分子認識素子の設計合成に際しては、積極的に分子軌道法(MO法)を取り入れ、効果的な分子認識材料に最適な素子の開発に役立てた。強誘電性液晶モノマーそのものの電場応答の基礎物性(分子配向性等)や他のモノマーと共重合させた場合の高分子マトリクスにおける液晶分子の自己組織化が電場によりどのような挙動をしめすのかも併せて調査した。
百日咳菌が自然環境下で生存する可能性を探る：アメーバとの共存機構の解析

百日咳は特徴的な咳発作を引き起こす感染症であり、近年、その発生件数は増加傾向にある。原因菌である百日咳菌は、貧栄養状態となる自然環境中では生存できないとされてきた。しかし、環境アメーバと共培養することにより貧栄養状態でも増殖することを見出している。このことから、アメーバとの共存により自然環境中において百日咳菌が生育し、感染源となる可能性が想定される。そこで本研究ではその共存機構の解明と理解を目指す。
雲物理、降雪過程を伴う重力流ヘッドの動力学とそこでの酸性雪の生成機構

目的:豪雪の重要なメカニズムである重力流について、そのダイナミックスの解明を目的とする。このため、雲物理、降雪過程を伴う場合(湿った重力流)とそうでない場合(乾いた重力流)についての風洞実験と数値実験を行う。この時、酸性雪の生成機構も同時に数値的に調べる。成果:1)乾いた重力流気流の急変に対応できる乱流理論として、密度成層効果を含む乱流輸送理論を展開し、これを気流モデルに組み込んで数値実験を行い、風洞実験と合わせて次の結果を得た。まず、重力流上面と周囲流体との密度界面でのシャ-不安定の有無が動流の内部構造とダイナミックスに根本的な相違を生むこと、シャ-不安定はRi数0.25の領域で発生することを示した。シャ-不安定が起きるとケルビンヘルムホルツ渦が次々と生成されて後方に移動し、これが上空の空気を重力流内部に取り組み(重力流上面での混合機構)、また、これが重力流上面での抗力を生み重力流の進行速度を大きく減少させる。シャ-不安定がなければ、前者と全く異なった内部構造を持ち、勢力を維持しながら高速で進行する。その際、周囲流体が強い安定成層である場合には重力流の衝撃が安定層内に強い波立ち(内部重力波)を誘起し、これが逆に重力流に作用して重力流先端部を分離し、孤立波(リリトン)を生成する。2)湿った重力流雲水、雲氷、雨、雪、あられ、水蒸気の6つの水分層をもつ雲物理モデルを構成し、これに、汚染物質の雲水、雪、雨粒への取り込み、気相、雲化学反応のモデルを結合した。さらに、このモデルを用いて、冬期日本海上で生成する筋状雲列の生成と降雪現象を予備的に解析し合理的な結果を得た。例えば、この現象には雲水、雪氷、雪、あられの相のみが関与し、雨(降下水滴)はいかなる高度でも関与しないこと、また雪の成長には雪粒子による雲粒の捕捉と雪粒子表面への水蒸気の沈着が同程度の寄与を持つこと、などの結果である。
ヒトES細胞を用いたRNA干渉技術による医用心筋細胞材料の開発

本研究では、これまでにマウス胚性幹細胞(ES細胞)を用いて蓄積した経験を活かし、ヒトES細胞へと応用することによって、実用的な医用心筋細胞材料の開発を目指す。具体的には、ヒトES細胞を用いて、1)心筋細胞をin vitroで系統的に分化誘導できる技術を確立すること、2)分化誘導中においてRNA干渉(RNA interference, RNAi)による遺伝子発現抑制が行える実験系を構築すること、3)分化途上において誘導型の遺伝子過剰発現が行える実験系を構築すること、4)これらの分化誘導技術と遺伝子発現抑制技術を組み合わせて、ペースメーカー細胞、心室筋等、目的に応じた医用心筋細胞を開発することを目標としている。平成18年度には、マウスES細胞において上記1-3の目的を達成した(Hiraoka-Kanie, et. al.2006)。また、ヒトES細胞についても、上記1の目的のために、まずは心筋への分化効率の高い細胞材料を選択した。遺伝子は種を超えて保存されている場合が多いため、平成19年度には、マウスにおける心筋分化関連遺伝子のスクリーニングを開始した。この分化過程において、RNAポリメラーゼIII型であるtRNAプロモーターからのshRNA発現が不安定であることが観察されたため、RNAポリメラーゼII型であるCAGプロモーターからの、Cre-loxpシステムによるmiRNA発現誘導型に切り替えた。また、細胞材料に関しては、マウスES細胞、ヒトES細胞だけでなく、マウスiPS細胞、ヒトiPS細胞についても条件検討を行った。以上のように、平成18-19年度までに、本研究の基盤となる方法論及び材料を確立した。平成18年度には、マウスES細胞において上記1-3の目的を達成した(Hiraoka-Kanie et al.2006)。遺伝子は種を超えて保存されている場合が多いため、マウスにおける心筋分化関連遺伝子のスクリーニングも開始した。以上のように、平成18年度では、本研究の基盤となる方法論および材料を確立した。
ROS生成酵素の網羅的解析に基づく植物の活性酸素シグナルネットワークの解明

1.植物ROS生成酵素rbohの網羅的解析シロイヌナズナrboh遺伝子の発現部位の解析と、異種発現系を用いたROS生成活性の解析を並行して進め、両者を総合して、植物体での各遺伝子の機能分担について考察した。AtrbohH,Jは、花粉に特異的に局在することが明らかになったので、二重突然変異体等を用いて、rbohを介したROSの局所的生成が花粉管の発芽、先端成長の制御に関与している可能性を検証した。2.rbohの活性制御因子の単離と機能解析2-1:異種共発現系を用いた活性制御候補因子Racによるrbohの制御機構の解明シロイヌナズナの11種全てのRac遺伝子をクローニングし、Atrboh遺伝子との異種発現系における共発現解析により、ROS生成量を調べた。rbohの活性制御にはCa^<2+>の結合とリン酸化以外にも、特にN末端細胞質領域において複数の制御因子との相互作用が関与する可能性がある。そこで、感染防御応答や気孔閉鎖等に関与するAtrbohD,AtrbohFのN末端領域と相互作用する因子を酵母two-hybrid法により単離を試みた.これまでに,相互作用候補因子としてプロテインキナーゼ,防御応答関連因子を含む19種を単離した異種共発現解析系を用いて、rbohのROS生成活性に対する候補因子の共発現の影響について検証した。植物には、積極的な活性酸素種(ROS)生成を担うNADPHoxidaseの酵素本体として、rboh(respiratory burst oxidase homolog)が存在し、シロイヌナズナには10種のアイソザイムAtrbohA-Jがある。私達はヒトHEK293T細胞異種発現系を構築し、AtrbohD,Cが、Ca^<2+>結合と自身のリン酸化により相乗的に活性化することを明らかにした。さらに他の7種の分子種についても、異種発現解析により、ROS生成活性を持つことを明らかにし、その活性制御機構の解析を進めたた。一方rbohには、低分子量Gタンパク質Rac/ROP等のタンパク質が結合し、活性制御に関与する可能性が示唆されている。そこで、AtrbohのROS生成活性制御におけるAtRac/ROP等の活性制御候補因子の機能や、Ca^<2+>・リン酸化による制御との関係を明らかにすることを目的に、異種共発現系の構築を試みた。HEK293T細胞にAtrbohとconstitutively active型やdominant negative型AtRac/ROPを共発現させ、ROS生成活性を指標に種々のAtRac/ROPの機能を評価した。ROS生成制御機構の解明において、異種共発現系が有効に活用可能なことが明らかとなった。一方rbohの活性制御にはCa^<2+>の結合とリン酸化以外にも、特にN末端細胞質領域において複数の制御因子との相互作用が関与する可能性がある。そこで、感染防御応答や気孔閉鎖等に関与するAtrbohD,AtrbohFのN末端領域と相互作用する因子を酵母two-hybrid法により単離を試み、これまでに,相互作用候補因子として19種を単離した。異種共発現解析系を用いて、rbohのROS生成活性に対する候補因子の共発現の影響について検証を試みている。
消費税の経済分析-仕入高控除法から税額控除法への移行期における影響を中心に-

1.国際的な取引を考えたときの、仕入高控除法と税額控除法の付加価値税の等価性に付いて触れている論文の批判的検討を行った。両者共に消費型の付加価値税ではあるが、投資財についてもいったんは課税され、課税企業の納税段階で税額が控除される。この点をモデルに反映しないと、消費財と投資財の相対価格について誤った理解に導くことが分かった。2.仕入高控除法から税額控除法への変更に伴い、インボイスの発行義務という移行期固有の問題が発生し、納税協力費や徴税費が増大することが予想される。これらを抑える方法として、従来考えられてきた方策に加えて、付加価値税の納税や徴税に関する電子化の活用という方法があることが分かった。所得税や法人税の納税・徴税作業と連動させることによって広義の徴税費用を抑える可能性がある。3.インターネット上で付加価値税について調べた。膨大な数の関連サイトがあるが、多くはビジネス関連のものであり、学術的なものは多くはなかった。研究途中で授業用としても作成した「付加価値税ノート」(http://pf.econ.kobe-u.ac.jp/zaisei/gst.html)に逆に多数のアクセスがあり、付加価値税をはじめ、色な税についての学術的な内容のページの充実が必要だと実感した。これは今後の課題ともなる。1.付加価値税に関する最近の論文、特に仕入高控除法と税額控除法について論及しているものを中心にサーベイをした。また、日本における付加価値税制導入の歴史を戦前の取引税、戦後間もなくの取引高税、1970年代以降の一般消費税、売上税、消費税の導入(あるいは導入失敗)の過程を振り返りながら、一般売上税の形態がより洗練されたものに変化してきた側面と、未完成のままに残った側面の両方をみた。未完成の側面としては、(1)帳簿方式を採用したこと、(2)それに伴って複数税率が採用できないこと等の問題が挙げられ、税額控除方式へ今後以降していくことが予想される。したがって、帳簿方式から税額控除方式への移行の問題が生じるが、これが次の検討課題となる。2.地方消費税制度の創設や消費税の税率が変化することから、各地方団体への最終的な税収配分が変化前と異なってくる。変化前と変化後で地方財政調整がどの程度変化するかをジニ係数の計算をはじめとした各種統計指標で測ることにした。研究の成果の一部を平成9年度の日本財政学会で報告した(入谷純・玉岡雅之「中央と地方の財政構造-戦後財源調整制度からみた-考察-」)。報告では、現行の財源調整制度は必ずしも財政力の弱い地方団体を優遇している訳ではないことを、「厚生ポジション」という概念を初めて導入して、時系列的に明らかにした。