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完新世における100～1000年スケールの内湾環境・生態系・人間社会の変遷

今年度は,長崎県壱岐島の芦辺港において,昨年度とは異なる別のコア試料を用いて,貝形虫分析,粒度分析,CNS元素分析などを行った.その結果,調査地域における時間空間的な変動を復元することができ,約6600年前に海水準のピークと暖流流入のピークがあったことが明らかになった.また,約5200年前に津波によると推定されるイベント堆積物の存在を確認した.長崎県対馬市の舟志湾から採取した約3 mのコアについても,今年度は高時間分解能で貝形虫種のKrithe japonicaの殻の微量元素分析を行った.その結果,既存研究と比較できる詳細な時系列変化が得られた.比較の結果,K. japonicaのMg/Ca比の時系列変化は,Koizumi (2008)などによって日本海における珪藻群集に基づく水温換算式により求められた対馬暖流の水温変動とほぼ一致した.このようにこの手法の有効性が示唆された.具体的には,約1600 cal BCEから約100 cal CEの縄文時代後期から弥生時代後期までは比は相対的に高く,変動は少ない.その後,比は減少し,約1000 cal CEから再び増加した.これらは古墳寒冷期や中世温暖期に対応すると推定される.その後のいわゆる小氷期では細かな変動はあるものの,大きく比が減少することはなかった.他にも上記の研究結果との対比のため,九州北部の海域や日本沿岸から得られたコア試料について詳細に検討し,上記の成果と比較した結果,約600-700 cal CEや1100-1300 cal CEにおいて,貝形虫群集が変化する共通した現象が認められた.さらに,宮城県石巻市の長面浦においてコアが掘削され,その試料を用いて貝形虫分析を行った.しかしながら,産出した貝形虫群集は比較的広温性の汽水から内湾域に生息する種により構成され,暖流の強い影響を示唆する種は認められなかった.今年度の研究実績について,まず,7月に,長崎県対馬市上対馬町舟志湾において,マッケラス柱状採泥器を使用し,約3 mの柱状コア試料の採取を行った.コアは試料採取時に,パイプ上部が変形したため,本研究では堆積物に変形の影響がないと判断されたコア最下部から上へ向けて長さ280 cm分を研究に使用することとした.コア試料は半割し,写真撮影,土色測定および堆積相の記載を行った.その後,放射性炭素年代測定,軟X線写真撮影,微化石分析,粒度分析,化学分析,帯磁率測定を行った.コア試料の堆積相はすべてシルトから構成され,ウニや二枚貝化石を含む.全体的に上方細粒化傾向を示すが,コア深度約50 cmおよび約170 cmの層準において一時的な粗粒化もみられる.微化石分析では,これまでに25属34種の貝形虫種を確認しており,コア全体を通してやや深い内湾に生息するKrithe japonicaが優占種として産出した.コア下部ではAmphileberis nipponicaなどの湾央から外洋環境に生息する貝形虫種が多産するのに対し,上部にかけてそれらの産出個体数が徐々に減少し,Bicornucythere bisanensisやPistocythere bradyiなどの閉鎖的内な湾奥泥底に生息する種の増加がみられた.帯磁率および土色は,コア深度80 cmにおいて急激な変化を示すが,年代,貝形虫群集,および粒度変化との関連性について現在検討を行っている.また,島根県隠岐諸島の干拓地で掘削された4本のボーリングコアについて,粒度分析,年代測定,貝形虫分析を行っている.この研究によって,完新世における海水準変動と対馬暖流の流入との関係が解明されつつある.他にも上記の主たる研究結果との対比のため,近隣の海域から得られた柱状堆積物に関する研究成果をまとめ,学術雑誌に投稿予定・公表済みである.当初予定していたように,対馬で比較的長いコアを採取することができ,貝形虫化石の群集解析,粒度分析,帯磁率の測定などが順調に行われ,成果をまとめ流ことができたが,貝形虫殻の微量元素分析と堆積物のCHNS元素分析が遅れており,早急に行う必要がある.一方,隠岐諸島でのボーリングコアについては,微化石の群集解析や粒度分析,年代測定などが概ね順調に進んでおり,100年スケールで海洋環境の時間・空間的変遷が復元され,夏にアメリカで行われる貝形虫の国際会議(International Symposium on Ostracoda)で,成果を発表する予定であり,また,幾つかの成果を論文として,投稿できる段階まで至っている.さらに,日本海沿岸で掘削されたボーリングコアの入手に努めた結果,幾つかの地点で完新世の顔よう環境を復元することが可能なコア試料を入手することができた点は予想以上の成果である.このように,総合的には概ね順調に進んでいると判断される.今年度は,まず昨年度長崎県対馬市の舟志湾から採取した約3 mのコアについて種々の分析を行った.14C年代測定の結果,コア最下部の年代は約3000年前であった.帯磁率測定の結果,コア下部では値が低く,約650年前に値が急増しコア最上部まで高い値を維持した.

CNS元素分析の結果,約650年前の層準を境にTOC濃度とTS濃度が減少した.貝形虫分析の結果,約90種が産出し,主な種は内湾中央部のやや深い泥底に優占するKrithe japonicaで,全層準を通じて多産した.コア下部では湾央部泥底種が付随し,コア上部へ向け閉鎖的内湾奥泥底種が付随するようになった.これは相対的海水準の低下により,湾が閉鎖的になったことを示唆する.K. japonicaの殻を用いた微量元素分析の結果,対馬暖流の水温変動に対応する可能性が高いMg/Ca比の変動が認められた.また,長崎県壱岐島から採取したボーリングコアについて,14C年代測定,貝形虫の群集解析,粒度分析,CNS元素分析を行った.これらの結果に基づくと,約9000-8200年前では低塩分のエスチュアリー環境,約8200-7700年前では閉鎖的内湾環境,約7700-3800年前では湾が開放的になり,対馬暖流の影響が強化され,約3500年前では酸化的な沿岸砂底環境に変化したことが明らかになった.さらに,福井県小浜市小浜湾において,約3 mのコア試料を湾西部と湾東部からそれぞれ1本採取した.コア試料は半割し,写真撮影,土色測定および堆積相の記載を行った.その後,14C年代測定,貝形虫分析,粒度分析,CNS元素分析,帯磁率測定を行い,一部結果が出ている.このように,完新世における相対的海水準変動と対馬暖流の流入との関係が解明されつつある.他にも上記の研究結果との対比のため,近隣の海域から得られたコア試料に関する研究成果をまとめ学術雑誌に公表した.隠岐諸島で採取された複数のボーリングコアの分析はほぼ終了し,8月末にアメリカで行われた貝形虫の国際会議(International Symposium on Ostracoda)で,成果を発表した.その結果,ポスター賞を獲得することができた.現在,この成果を学術論文としてまとめている.対馬で採取したコアについては,一部追加の微量元素分析を行う必要があるが,その他の分析結果は出揃い,6月の日本古生物学会で発表するとともに,学術論文としてまとめている.また,壱岐島で採取された2本のボーリングコアのうち,1本はすでに分析が終了し,成果は幾つかの学会で発表した.現在,2本目のコアの分析に着手している.小浜湾で採取されたコアについては,年代測定,帯磁率測定が終了し,今年度その他の分析を完了させる予定である.さらに,上記の主な結果と対比できる瀬戸内海,中海,宍道湖などの近隣水域からのコア分析も順調に進み,幾つかに関しては,論文や学会で公表した.このように,総合的には概ね順調に進んでいると判断される.今年度は,長崎県壱岐島の芦辺港において,昨年度とは異なる別のコア試料を用いて,貝形虫分析,粒度分析,CNS元素分析などを行った.その結果,調査地域における時間空間的な変動を復元することができ,約6600年前に海水準のピークと暖流流入のピークがあったことが明らかになった.また,約5200年前に津波によると推定されるイベント堆積物の存在を確認した.長崎県対馬市の舟志湾から採取した約3 mのコアについても,今年度は高時間分解能で貝形虫種のKrithe japonicaの殻の微量元素分析を行った.その結果,既存研究と比較できる詳細な時系列変化が得られた.比較の結果,K. japonicaのMg/Ca比の時系列変化は,Koizumi (2008)などによって日本海における珪藻群集に基づく水温換算式により求められた対馬暖流の水温変動とほぼ一致した.このようにこの手法の有効性が示唆された.具体的には,約1600 cal BCEから約100 cal CEの縄文時代後期から弥生時代後期までは比は相対的に高く,変動は少ない.その後,比は減少し,約1000 cal CEから再び増加した.
ファイトプラズマの宿主制御に関わる分泌タンパク質の機能解析と新規防除戦略の構築

ファイトブラズマは昆虫によって伝搬され、農作物に病気を引き起こす細菌である。これまでの知見からファイトプラズマは、宿主植物や媒介昆虫を利用して感染拡大を有利にしていると推測されるが、そのメカニズムはほとんど解明されていない。本研究ではファイトプラズマによる宿主制御に関わる分泌タンパク質を同定し、その作用機構を明らかにすることで、新規防除戦略の構築を目指すものである。前年度までに、てんぐ巣症状誘導因子であるTENGUが38アミノ酸からなる短いペプチドであり、これまでそのアミノ末端側11残基がてんぐ巣症状の誘導に関わることを明らかにしてきた。平成25年度は、植物の形態形成に関わる内在性のペプチド性因子がプロセシングを受けて短い機能領域が切り出されて働く例が知られていることから、TENGUがプロセシングを受ける可能性を検証した。TENGUの組みかえ融合タンパク質を植物粗抽出液あるいは抽出バッファーと混合したところ、植物粗抽出液存在下においてのみ分解された。分解産物をペプチドシークエンス、および質量分析によって解析したところ、プロセシングによりアミノ末端13、19、21残基からなるペプチドが生成することが示唆された。TENGV融合タンパク質を植物体内で発現させた場合にも類似した分解現象が確認され、TENGUが宿主植物による分解を受けることが示唆された。この分解予想部位にアミノ酸変異を導入した変異TENGUタンパク質を作出し、プロセシングの有無と病徴誘導能を調べたところ、プロセシングによるペプチドの蓄積が認められず、さらに植物におけるてんぐ巣症状誘導能が減少した。以上のことからTENGUは宿主のペプチドプロセシング機構を利用することで活性化する可能性があり、宿主のプロセシング機構を標的とした新規の防除法開発につながることが期待される。(抄録なし)(抄録なし)ファイトプラズマは、昆虫伝搬性の植物病原細菌の一群であり、重要作物を含む700種以上の植物に病気を引き起こして世界中で農業生産に甚大な被害を与える。ファイトプラズマ病は治療法や診断法が確立されていない難防除病害のひとつであり、本研究ではその防除法確立を目的とした基礎研究を行う。本年度は、検疫などを行う上で有用なファイトプラズマ病の簡易診断法を開発した。従来、ファイトプラズマの検出には専門的な技術や高額な機器を必要とし、一部の研究機関で実施されているのみであった。そこで機器を必要としない簡易な遺伝子診断技術であるLoop-mediated isothermal Amplification(LAMP)法を用いたファイトプラズマ検出法を開発した。最大のファイトプラズマ種であるCa.P.asterisをふくむ二種のファイトプラズマについて、本法による検出を試みたところ、種特異的な検出が可能であった。本法は従来の遺伝子診断法と比較して、検出感度が10倍以上高く、さらに所要時間も2時間程度少ない。本検出法は日本に発生するファイトプラズマ病12種について適用できることが確かめられており、ファイトプラズマ病の診断に有用であると考えられる。また、本研究ではファイトプラズマのゲノム上にコードされる数十の分泌タンパク質が、ファイトプラズマの感染拡大に寄与するという仮説のもと、感染植物における分泌タンパク質の機能を解析する。ファイトプラズマは植物のみでなく伝搬昆虫にも感染し、二つの宿主環境に応じて遺伝子発現を制御することが示唆されている。そこで、植物感染時に特異的に発現するファイトプラズマの分泌タンパク質遺伝子を解明するため、ファイトプラズマ遺伝子のマイクロアレイ解析を行った。その結果、いくつかの分泌タンパク質は植物感染時に有意に多く発現しており、植物における病原性に関与する可能性が考えられた。ファイトプラズマは昆虫によって伝搬され、農作物に病気を引き起こす細菌である。これまでの知見からファイトプラズマは、宿主植物や媒介昆虫の性状を変えることで、感染拡大を有利にすると推測されているが、そのメカニズムはほとんど解明されていない。本研究ではファイトプラズマによる宿主制御にファイトプラズマが分泌する機能未知のタンパク質が関与するとの仮定のもと、ファイトプラズマの持つ分泌タンパク質から宿主制御因子を探索する。また、同定された宿主制御因子について、その作用メカニズムを明らかにし、新規防除戦略の構築を目指す。平成24年度には、前年度までに宿主の形態形成に影響する事が分かっている分泌タンパク質TENGUの機能解析を行った[学会発表]。TENGUは全長38アミノ酸からなる低分子のタンパク質であるが、このうちたった11アミノ酸からなる部分が、植物に形態異常を誘導する機能を持つことが明らかとなった。また、多系統のファイトプラズマからTENGUのクローニングを試み、TENGUがファイトプラズマの一部で保存された病原性因子であることを明らかにした。さらに、TENGUに加えて、植物の形態形成に影響する新たな分泌タンパク質を見いだした。これらの因子群については、平成25年度に予定していた下流で影響される宿主因子群の解析についても予定を前倒しにして進めている。また、24年度には各分泌タンパク質発現シロイヌナズナを用いて、ファイトプラズマに対する植物の抵抗性を抑え、ファイトプラズマ増殖を有利にする分泌タンパク質の探索を行った。まずはコントロールとして非形質転換体のシロイヌナズナを用いて、ファイトプラズマ増殖を経時的、かつ定量的に解析するための実験系を確立した。現在、植物の抵抗性を抑制する分泌タンパク質形質転換体について植物の防御応答を抑制するか、検定を行っている。

前年度までに、てんぐ巣症状誘導因子であるTENGUが38アミノ酸からなる短いペプチドであり、これまでそのアミノ末端側11残基がてんぐ巣症状の誘導に関わることを明らかにしてきた。平成25年度は、植物の形態形成に関わる内在性のペプチド性因子がプロセシングを受けて短い機能領域が切り出されて働く例が知られていることから、TENGUがプロセシングを受ける可能性を検証した。TENGUの組みかえ融合タンパク質を植物粗抽出液あるいは抽出バッファーと混合したところ、植物粗抽出液存在下においてのみ分解された。分解産物をペプチドシークエンス、および質量分析によって解析したところ、プロセシングによりアミノ末端13、19、21残基からなるペプチドが生成することが示唆された。TENGV融合タンパク質を植物体内で発現させた場合にも類似した分解現象が確認され、TENGUが宿主植物による分解を受けることが示唆された。この分解予想部位にアミノ酸変異を導入した変異TENGUタンパク質を作出し、プロセシングの有無と病徴誘導能を調べたところ、プロセシングによるペプチドの蓄積が認められず、さらに植物におけるてんぐ巣症状誘導能が減少した。以上のことからTENGUは宿主のペプチドプロセシング機構を利用することで活性化する可能性があり、宿主のプロセシング機構を標的とした新規の防除法開発につながることが期待される。本年度は、マイクロアレイ解析に基づく遺伝子発現パターンの解析により植物内で機能する分泌タンパク質遺伝子を特定した。これらの分泌タンパク質について、予定通り機能解析を進めている。さらに、本年度はファイトプラズマを防除する上で重要な診断法の改善を試みた。その結果、従来よりも簡便・迅速・高感度な診断技術を開発した。この技術はすでに診断キットの形で実用化されており、これは当初期待していた以上の成果である。本年度には、前年度までに見いだされた形態異常誘導因子の機能解析を行い、来年度に予定している遺伝子発現変動解析の予備実験を進めている。この点で、当初の計画以上に進展しているといえる。また本年度は計画通り、増殖を促進する因子のスクリーニングも行った。現時点では、ファイトプラズマ増殖促進因子の同定には至っておらず、やや計画に遅れは有るものの、スクリーニング作業が順調に進んでいるところである。以上の二点から、計画全体としては概ね順調な進行であると考えている。(抄録なし)今後は当初の予定通り、分泌タンパク質遺伝子をモデル植物であるシロイヌナズナに形質転換し、それぞれの分泌タンパク質の植物における機能を解析する。
パラフェルミオン代数に付随する頂点作用素代数の研究

階数1のA型アフィンリー代数の可積分表現のなす頂点作用素代数の部分代数として含まれるパラフェルミオン頂点作用素代数について、特異ベクトルから得られる情報に基づきその基本性質を詳細に検討し、既約加群の分類を完成させた。さらに、このパラフェルミオン頂点作用素代数がC2余有限であること、およびZhu代数の次元とC2代数の次元が一致することを証明した。また、階数nのA型ルート格子を2の平方根倍した格子から定義される頂点作用素代数の位数3の自己同型によるオービフォールドを研究し、その既約加群を分類するとともに、オービフォールドが有理的であることおよびC2余有限であることを証明した。アフィンリー代数の可積分表現におけるハイゼンベルグ代数のコミュタントとして定義されるパラフェルミオン頂点作用素代数は、W代数の重要な例であり、従来より様々な方向から研究されてきた。本研究は、Dong-Lam-Yamada(2009年)で計算された作用素積展開および特異ベクトルに基づき、パラフェルミオン頂点作用素代数の理解を深めることが目的である。Dong-Wang(2010年)により、任意の有限次元単純リー代数に付随するアフィンリー代数の可積分表現におけるハイゼンベルグ代数のコミュタントとして定義されるパラフェルミオン頂点作用素代数は、個々のルートに対応する階数1のA型アフィンリー代数の場合のパラフェルミオン頂点作用素代数により生成されることが知られている。したがって、階数1のA型アフィンリー代数の場合のパラフェルミオン頂点作用素代数の表現論を整備することが重要である。平成24年度では、階数1のA型アフィンリー代数の場合のパラフェルミオン頂点作用素代数について、その基本的な性質を詳しく調べるとともに、既約加群を分類し、さらに階数1のA型アフィンリー代数の可積分表現のなす頂点作用素代数との関係を解明した。この研究成果を荒川知幸、Ching Hung Lamとの共著論文にまとめ、プレプリントサーバにarXiv:1207.3909として公表した。また、上海交通大学での国際研究集会(2012年8月26日)、筑波大学での国際研究集会(2012年9月14日)、京都大学数理解析研究所での国際研究集会(2013年1月7日)などで研究発表を行った。階数1のA型アフィンリー代数の部分代数として含まれるパラフェルミオン頂点作用素代数について、特異ベクトルの情報に基づきその基本性質を詳しく調べ、特に既約加群の分類を完成させた。その成果を荒川知幸、Ching Hung Lamとの共著論文としてまとめた。また、階数nのA型ルート格子をルート2倍した格子から定義される頂点作用素代数の位数3の自己同型によるオービフォールドに関する研究成果を、田辺顕一朗との共著論文としてまとめた。この研究においては、最も基本的なレベルが2の場合に階数1のA型アフィンリー代数に付随するパラフェルミオン頂点作用素代数と関連して現れる頂点作用素代数の位数3の自己同型によるオービフォールドの表現論が用いられている。これらの論文は、いずれも平成25年度に出版された。上記の論文のほかに、平成25年度では次のような研究成果を研究集会で発表した。パラフェルミオン頂点作用素代数はW代数の重要な例であるが、階数1のA型アフィンリー代数に付随するパラフェルミオン頂点作用素代数について、その性質から特徴づけることにより、W代数との関係を明らかにすることを荒川知幸、Ching Hung Lamと共同で研究し、その結果を仙台市で開催された国際研究集会(2013年7月8日)で発表した。また、パラフェルミオン頂点作用素代数の既約加群の分類を応用して、ある種のコードに付随する新しい頂点作用素代数を荒川知幸、山内博と共同で構成した。その成果を京都大学数理解析研究所で開催された国際研究集会(2014年3月5日)、および台湾のNational Dong Hua Universityで開催された国際研究集会(2014年3月20日)で発表した。アフィンリー代数の可積分表現におけるハイゼンベルグ代数のコミュタンとして定義されるパラフェルミオン頂点作用素代数は、W代数の重要な例であり、従来より様々な方向から研究されてきた。Dong-Wang(2010年)により、任意の有限次元単純リー代数に付随するアフィンリー代数の可積分表現におけるハイゼンベルグ代数のコミュタンとして定義されるパラフェルミオン頂点作用素代数は、個々のルートに対応する階数1のA型アフィンリー代数の場合のパラフェルミオン頂点作用素代数により生成されることが知られている。

平成23年度では、階数1のA型アフィンリー代数の場合のパラフェルミオン頂点作用素代数について、そのC2有限性に焦点を絞って研究を行った。具体的は研究成果は以下の通りである。1.null fieldを詳しく調べ、そのC2代数における意味を明らかにした。2.特異ベクトルのC2代数における像を具体的に記述することに成功した。3.これらの情報と作用素積展開を基にして、C2有限性を証明した。研究成果は、ブルガリア科学アカデミーの国際研究集会(2011年6月21日)、台湾中央研究院の国際研究集会(2011年12月22日)、京都大学数理解析研究所の研究集会(2012年3月6日)などで発表した。なお、研究成果の概要をブルガリア科学アカデミーの国際研究集会報告集原稿として投稿中である。交付申請書に記載した研究目的のひとつである、階数1のA型アフィンリー代数の可積分表現におけるハイゼンベルグ代数のコミュタントとして定義されるパラフェルミオン頂点作用素代数について、当初予想していた性質をすべて証明し、既約加群を分類することができた。さらに、階数1のA型アフィンリー代数の可積分表現のなす頂点作用素代数との関係について、当初計画になかった興味深い結果が得られた。交付申請書に記載した研究目的のひとつである、階数1のA型アフィンリー代数の可積分表現におけるハイゼンベルグ代数のコミュタンとして定義されるパラフェルミオン頂点作用素代数について、そのC2有限性を証明することができた。さらに研究の過程で、当初予想していなかったパラフェルミオン頂点作用素代数の新しい性質についても明らかにすることができた。階数1のA型アフィンリー代数の可積分表現におけるハイゼンベルグ代数のコミュタントとして定義されるパラフェルミオン頂点作用素代数については、平成24年度までに当初想定していたことはすべて証明できたので、アフィンリー代数の階数が2以上の場合のパラフェルミオン頂点作用素代数について研究を進める。また、今までに得られたパラフェルミオン頂点作用素代数に関する知見を、他の関連する頂点作用素代数の研究に応用することも考える。階数1のA型アフィンリー代数の可積分表現におけるハイゼンベルグ代数のコミュタンとして定義されるパラフェルミオン頂点作用素代数について、平成23年度の研究成果を踏まえてC2代数を詳しく研究することにより、パラフェルミオン頂点作用素代数の既約表現に関する知見を得ることを目指す。平成24年度は、コンピュータ関係の経費が当初計画より少なかったこと、および書籍購入の経費がなかったことにより平成25年度使用額が生じた。平成25年度では研究成果発表旅費を充実させる計画である。平成23年度には、PC関連用品が当初計画より安価であったこと、および書籍購入の経費がなかったことにより次年度使用額が生じた。平成24年度では研究成果発表旅費とコンピュータ関係経費を充実させる計画である。
双極性障害患者由来リンパ芽球におけるミトコンドリアプロテオーム解析

一卵性双生児双極性障害不一致例由来の培養リンパ芽球のミトコンドリア分画からタンパク質の回収を行い、蛍光標識2次元ディファレンシャルゲル電気泳動を用いて、一卵性双生児双極性障害不一致例におけるリンパ芽球のミトコンドリア関連タンパク質の比較解析を行った。その結果、両者で差異を示す可能性があるタンパク質が認められ、一卵性双生児双極性障害不一致例間で発現の変化するタンパク質群が存在することが分かった。本年度は、主にミトコンドリアの単離とミトコンドリアタンパク質抽出の検討を行った。具体的には、以前に作製され凍結保存されていた双極性障害患者および正常被験者由来のリンパ芽球(理化学研究所・脳科学総合研究センターにおける倫理委員会承認のもと、双極性障害患者および正常被験者に口頭および書面にて研究の意義、方法を十分に説明し、同意を得た上で採取した末梢血からリンパ球を分離し、EBVを用いて芽球化した細胞)を起こしなおし、培養リンパ芽球からどの程度のミトコンドリアが単離できるか、またどのくらいのミトコンドリアタンパク質を抽出できるかを検討した。ミトコンドリアの分離は細胞を破砕し数回の遠心分離を用いることで大まかに分画することができるが、今回のように2次元電気泳動や質量分析を行う実験では高純度なミトコンドリアが必要である。そこで遠心分離と高感度密度勾配遠心法を用いることで、タンパク質の分解や変性を最小限におさえる単離方法を検討した。また、ミトコンドリア膜上にあるタンパク質も比較するため、膜を可溶化する条件検討も行った。今後はこれらのミトコンドリアタンパク質が他の分画由来のタンパク質を含んでいないかを確認するため、ミトコンドリアの分画の課程で分けられた核画分や細胞質画分や小胞体画分からタンパク質をそれぞれ抽出し、それぞれの分画に含まれるタンパク質に対する抗体を用いてウエスタンブロッティングを行い、他のタンパク質の混在がないかどうかの確認や2次元電気泳動や質量分析グレードのタンパク質のサンプル調整法を検討する予定である。以前に作製され凍結保存されていた一卵性双生児双極性障害不一致例由来のリンパ芽球(理化学研究所・脳科学総合研究センターにおける倫理委員会承認のもと、双極性障害患者および正常被験者に口頭および書面にて研究の意義、方法を十分に説明し、同意を得た上で採取した末梢血かちリンパ球を分離し、EBVを用いて芽球化した細胞)を起こし、前年度より検討していた培養リンパ芽球から高感度密度勾配を用いた方法により各分画を回収し、ミトコンドリア分画からタンパク質の回収を行い、ウエスタンプロットで確認を行った。蛍光標識2次元ディプァレンシャルタル電気泳動(Two Dimensional Fluorescence Difference Gel Electrophoresis : 2D-DIGE)を用いて、一卵性双生児双極性障害不一致例におけるリンパ芽球のミトコンドリア関連タンパク質の比較解析を行った。各サンプルを蛍光標識し、2次元電気泳動で分離した結果、約3000から3300のスポットが検出された。ほとんどのタンパク質の発現パターンは同じであり、これは一卵性双生児であるため多くのタンパク質の発現量が等しいものと考えられた。しかしながら、ごく一部に両者で差異を示す可能性があるタンパク質が約100個程度認められた。以上の結果から一卵性双生児双極性障害不一致例由来のリンパ芽球において発現の変化するタンパク質群が存在することが分かった。これらは双極性障害と関連した分子である可能性があると考えられた。
歯根膜感覚はブラキシズムによって神経可塑的影響を受けるか?

歯根膜感覚の鈍磨は,重度のブラシズムを自覚する者において臨床的に観察されることがある.過去に歯根膜感覚の定量化を試みた研究は認められるものの,歯根膜機械受容器の応答に着目して歯根膜感覚を定量化した研究はみられない.本研究の目的は,1)歯根膜感覚閾値測定用荷重装置を作製すること,2)non-bruxerにおける歯根膜感覚閾値特性を検討すること,3)non-bruxerとbruxerの歯根膜感覚閾値を比較検討すること,とした.歯根膜感覚閾値測定用荷重装置には,弾性発泡ポリマー製荷重発生部が内蔵され,被験歯牙に対する刺激速度が可及的に遅くなるものとした.これにより歯根膜機械受容器由来の歯根膜感覚閾値を検出することができ,客観性および再現性を備えた歯根膜感覚閾値の定量化が実現できた.non-bruxerにおける歯根膜感覚閾値は,上記荷重装置を使用し,non-bruxer 18名の左側上顎側切歯を被験歯牙として,歯根膜感覚閾値の日内および日間変動の有無と一時的な過重負担による閾値の変化に関して検討を加えた.その結果,non-bruxerにおいて日内および日間変動は認められなかったが,一時的な過重負担により閾値の増加が認められた.non-bruxerとbruxerにおける歯根膜感覚閾値の比較検討は,non-bruxer 10名とbruxer 10名を対象として行った.夜間ブラキシズムの有無の確認を夜間咬筋筋電図解析により行った.その後左側上顎側切歯に関して,上記荷重装置による閾値計測およびocclusal facetの観察を行った.その結果,bruxerの歯根膜感覚閾値はnon-bruxerに比べて有意に高い値を示した.また,全被験者において著明なocclusal facetは観察されなかった.歯根膜感覚の鈍磨は,重度のブラシズムを自覚する者において臨床的に観察されることがある.過去に歯根膜感覚の定量化を試みた研究は認められるものの,歯根膜機械受容器の応答に着目して歯根膜感覚を定量化した研究はみられない.本研究の目的は,1)歯根膜感覚閾値測定用荷重装置を作製すること,2)non-bruxerにおける歯根膜感覚閾値特性を検討すること,3)non-bruxerとbruxerの歯根膜感覚閾値を比較検討すること,とした.歯根膜感覚閾値測定用荷重装置には,弾性発泡ポリマー製荷重発生部が内蔵され,被験歯牙に対する刺激速度が可及的に遅くなるものとした.これにより歯根膜機械受容器由来の歯根膜感覚閾値を検出することができ,客観性および再現性を備えた歯根膜感覚閾値の定量化が実現できた.non-bruxerにおける歯根膜感覚閾値は,上記荷重装置を使用し,non-bruxer 18名の左側上顎側切歯を被験歯牙として,歯根膜感覚閾値の日内および日間変動の有無と一時的な過重負担による閾値の変化に関して検討を加えた.その結果,non-bruxerにおいて日内および日間変動は認められなかったが,一時的な過重負担により閾値の増加が認められた.non-bruxerとbruxerにおける歯根膜感覚閾値の比較検討は,non-bruxer 10名とbruxer 10名を対象として行った.夜間ブラキシズムの有無の確認を夜間咬筋筋電図解析により行った.その後左側上顎側切歯に関して,上記荷重装置による閾値計測およびocclusal facetの観察を行った.その結果,bruxerの歯根膜感覚閾値はnon-bruxerに比べて有意に高い値を示した.また,全被験者において著明なocclusal facetは観察されなかった.長期間にわたるブラキシズム活性の亢進状態によって,歯根膜感覚に関して何らかの神経可塑性に由来する神経系の変化が発生していることは容易に予想される.また、顎口腔機能異常患者においては,上下顎咬合接触感覚の鈍磨など,歯根膜感覚が明らかに鈍磨していると考えられる患者にしばしば遭遇する.本研究は,慢性的な強い咬合力が歯牙にかかることによって,歯根膜感覚に神経可塑的な変化が引き起こされているか否かを,歯根膜感覚を定量的に評価することによって検討することを目的とする。また,歯根膜感覚に関与し得る他の因子として,夜間ブラキシズム活性,歯牙の動揺度ならびに咬合接触状態を評価するものである.成人有歯顎者を対象として睡眠時の咀嚼筋EMG記録を行い,デジタル記録された各被験者の夜間ブラキシズムの定量評価を行った.また、咬頭嵌合位および偏心咬合位における咬合接触の有無を一歯単位で記録し,咬頭嵌合位における咬合接触等に関する記録および判定を行った.また,偏心咬合位における記録は,形態的なファセットの存在を記録すると共に,偏心咬合位における既存のファセットの機能的咬合接触に関する記録を行った。また,歯牙接触感覚閾値判定に用いる歯牙接触感覚閾値センサーの開発に成功し,各被験者における種々の条件下における歯牙接触感覚閾値の計測を行った。現時点までの研究結果から,歯牙接触感覚閾値は,機能的咬合接触によって影響を受けることが示唆された。

歯根膜感覚閾値計測用荷重装置の作製歯根膜感覚閾値測定用荷重装置の設計は,弾性発泡ポリマーを応用した荷重発生部を計測用荷重装置に内蔵することによって,被験歯牙に対する荷重速度が可及的に遅くなるものとした.このことにより,歯根膜機械受容器由来の応答を検出することが可能となり,客観性および再現性に富んだ歯根膜感覚閾値の定量化が実現できた.歯根膜感覚閾値計測用荷重装置を使用し,non-bruxer18名の左側上顎側切歯を被験歯牙として,歯根膜感覚閾値に関して,日内および日間変動の有無と一時的な過重負担による閾値の変化に関して検討を加えた.その結果,non-bruxerにおいて日内および日間変動は認められなかったが,一時的な過重負担により閾値の増加が認められた.bruxerとnon-bruxerとにおける歯根膜感覚閾値の相違の検討non-bruxer10名とbruxer10名を対象とし,夜間ブラキシズムの有無の確認を夜間咬筋筋電図解析により行った.その後左側上顎側切歯に関して,歯根膜感覚閾値計測用荷重装置による閾値計測およびocclusal facetの観察を行った.その結果,bruxerの歯根膜感覚閾値はnon-bruxerに比べて有意に高い値を示した.また,全被験者において著明なocclusal facetは観察されなかった.bruxerの歯根膜感覚閾値がnon-bruxerに比べて高いことと,被験歯牙において著明なocclusal facetが認められなかったこととを勘案すると,bruxerの中枢神経系に不可逆的な変化が生じているものと推察される.夜間ブラキシズムの背景として,精神的ストレスなどの心因性要因があるとされていることから,この中枢神経系における不可逆的変化の可能性は充分示唆されたものと考えられる.
琵琶湖底泥の環境浄化能および環境因子のマイクロスケール解析

琵琶湖北湖・南湖の特徴的な地点を選び、季節を変え、底泥をcmオーダーで010cmにわたり分別採取し、微生物のフロラおよび環境浄化能(無機化活性)について調べた。その結果、琵琶湖底泥中には1.栄養濃度のより低い培地でよく増殖する微生物が多いこと、2.底泥が深くなるにつれ、好気性微生物の割合が減少し、この傾向が夏に特に顕著なことが明らかとなった。また、3.北湖底泥中の微生物には増殖速度の小さなものが多く、その数は年間を通じて変動が少ないのに対し、4.南湖底泥中の微生物には増殖速度の大きなものが多く、年間を通じた微生物数の変動も大きいという、対照的なパターンを見出した。底泥中の微生物による環境浄化能をグルコースの無機化活性により評価したところ、南湖に比べ菌数の少ない北湖でも、南湖と同程度の活性を示すことが解った。これは、底泥中の微生物のフロラの違い(南湖より北湖の方が通性嫌気性微生物の割合が高い)に起因するものと推測された。また、南湖では底泥表面からの酸化層の厚みが春で34mm、夏にはわずか12mmに過ぎないという知見に基づき、mmオーダーで底泥を分別採取し微生物のフロラ、無機化活性を調べたところ、010mm層では好気性微生物が大部分を占め、そのうち01mm層中の微生物数の季節変動が特に激しいことが明らかとなった。関連する研究として、底泥中の微生物フロアを抗生物質耐性という別の視点で調べたところ、底泥が深くなるにつれ、耐性を持った微生物の割合が増すという傾向を見出し、詳細な検討を開始した。また、微生物吸着力の測定システム、微生物吸着能の簡便な評価法の開発、細胞表面ポリマー層の解析手法の確立および吸着能との関連性解明等、本研究遂行に関わる基礎領域で進展を見た。1.環境因子のマイクロスケール解析に関して琵琶湖南部の四ケ所の定点から、人為的な攪乱を最小限に押さえ、底泥(分解能が高い表層部分010cm)を採取し、微生物活性に特に影響が大きい溶存酸素濃度を数10μmオーダーで解析した。その結果、酸化層は従来の予想よりはるかに薄く、表層のわずか23mmにすぎないという結果を得た。2.微生物の採取、保存琵琶湖の北湖・南湖に設けた定点から、底泥を採取し深さ別に分け(表層から01cm、23cm、56cm、910cm)、環境微生物の増殖に適している低栄養培地を用いて、微生物を単離し、およそ2000菌株を得た。現在これら菌株の生理テスト、吸着能を検討中である。また、これら菌株は凍結保存し将来の研究に資する計画である。3.南湖・北湖底泥の微生物数および増殖速度による類別化琵琶湖南湖、北湖底泥中の微生物数がそれぞれ特徴的な季節変動パターンを示すことを見出した。即ち、底泥01cm層で、南湖では6月に比べ8月の方が微生物数が増加したが(温度上昇のためと思われる)、逆に北湖では6月に比べ8月の方が微生物数が減少した(夏期に底泥直上水が嫌気的になるためと推測している)。また、北湖・南湖ともその底泥中の微生物は増殖速度が大きく異なる数グループから構成されていることが明らかとなった。4.底泥の環境浄化能微生物によるグルコース資化に伴う炭酸ガス発生量を連続的に測定した。その結果(1)以外にも北湖の方が南湖に比べ炭酸ガス発生量が多い(01cm層で23倍)、

(2)北湖では表層から深くなるにつれ炭酸ガス発生活性は低下したが、南湖では深さによる活性の低下が見られなかった、(3)6月と9月を比較すると、南湖では炭酸ガス発生活性に大きな変化はなかったが、北湖では01cm層で9月のサンプルの活性が増加した(コロニー数は減少しているので、通性嫌気性菌の割合が増加したためと思われる)。琵琶湖北湖・南湖の特徴的な地点を選び、季節を変え、底泥をcmオーダーで010cmにわたり分別採取し、微生物のフロラおよび環境浄化能(無機化活性)について調べた。その結果、琵琶湖底泥中には1.栄養濃度のより低い培地でよく増殖する微生物が多いこと、2.底泥か深くなるにつれ、好気性微生物の割合が減少し、この傾向が夏に特に顕著なことが明らかとなった。また、3.北湖底泥中の微生物には増殖速度の小さなものが多く、その数は年間を通じて変動が少ないのに対し、4.南湖底泥中の微生物には増殖速度の大きなものが多く、年間を通じた微生物数の変動も大きいという、対照的なパターンを見出した。底泥中の微生物による環境浄化能をグルコースの無機化活性により評価したところ、南湖に比べ菌数の少ない北湖でむしろこの活性が高いことが解った。これは、底泥中の微生物のフロラの違い(南湖より北湖の方が通性嫌気性微生物の割合が高い)に起因するものと推測された。また、南湖では底泥表面からの酸化層の厚みが春で34mm、夏にはわずか12mmに過ぎないとう知見に基づき、mmオーダーで底泥を分別採取し微生物のフロラ、無機化活性を調べたところ、010mm層では好気性微生物が大部分を占め、そのうち01mm層中の微生物数の季節変動が特に激しいことが明らかとなった。底泥中の微生物フロラを抗生物質耐性という別の視点で調べたところ、底泥が深くなるにつれ、耐性を持った微生物の割合が増すという傾向を見出し、詳細な検討を開始した。また、微生物吸着力の測定システム、微生物吸着能の簡便な評価法の開発、細胞表面ポリマー層の解析手法の確立および吸着能との関連性解明等、本研究遂行に関わる基礎領域で進展を見た。
レーザー光をトリガーとした時間分割蛋白質結晶構造解析システムの性能評価

時間分解X線結晶構造解析法により蛋白質結晶内での反応を観測するためには、何らかの外的要因により反応を開始させるトリガーが必要である。このようなトリガーとしては時間設定の容易さ、空間的均一性などの点でレーザー光を用いた光トリガーが現在有望であると考えられる。一般に結晶内反応を開始させる際に外部トリガーによって試料に与えられた刺激が強すぎた場合には、えてして結晶性の低下が起こり回折点が放射状に延びてしまいデータの解析が困難になる。これが現在、時間分解X線結晶構造解析の研究を進めるうえでの大きな障害となっている。このような結晶性の低下を避けるためには結晶の状態を常にモニターし、反応が起こりうる最低限の刺激しか加えないことが重要であり、この目的に合致したモニターの開発が急務となっている。本研究ではレーザー光をトリガーとして時間分解X線結晶解析を行なうための前段階として、レーザーによる励起と同期させて蛋白質結晶の可視紫外吸収スペクトルをミリ秒以下の時間分解能で測定するシステムの構築を目指した。観測用の可視紫外部の白色光源としてキセノンランプを用い、光ファイバーおよびレンズ系を用いて結晶試料の透過光を分光器に導入した。検出器として多素子フォトダイオードを使用することにより、時間分解能として数マイクロ秒を実現する測定システムの構築が可能となった。この測定システムを用いて一酸化炭素結合型ミオグロビンの結晶をMd:YAGレーザー光(波長532nm)によって励起し、一酸化炭素の光解離後のスペクトル変化の測定を試みたところ、励起以後の一酸化炭素のミオグロビンへの再結合反応に伴うスペクトル変化が観測可能であることが分かった。現在、ミオグロビン以外の蛋白質結晶への適用も検討している。このシステムを時間分解X線結晶構造解析装置と組み合わせて使用することにより、X線回折と可視紫外吸収による結晶内反応の同時モニターが実現できることが期待される。
匂いの分子構造に応じた混合臭認識機構の解明

匂い分子の複雑度が混合臭認知に影響する神経基盤を調べるために、専用の匂い提示装置の製作に取り組んだ。嗅覚に関連した脳活動を調べるためには、匂い刺激の提示を厳密に制御する専用の匂い提示装置が必要となる。前年度の研究活動において報告者は、電磁弁を組み込むことで、匂い提示をコンピュータ(MATLAB)で制御する装置を組み上げた。しかし、電磁弁の筐体が大きく、電磁弁からマスクまでのチューブの長さが数mに及ぶため、電磁弁の開閉から実際に匂いが提示されるまでに510秒のタイムラグが生じることが問題となった。この問題を解消するために、電磁弁の小型化を試みた。025E1-2のDC5VまたはDC24Vなどの、小電力で起動可能な小型の電磁弁の選定を行った。今年度の活動は46月の3か月間のみだったため、実際に小型電磁弁を組み込み、匂い提示を行うなどの条件検討には至らなかったが、厳密な匂い提示が可能な装置を安価に組み上げることはヒトの嗅覚研究を行う上で非常に重要なこととなる。市販の匂い提示装置の価格は数百万円ほどで非常に高価なものであるが、ヒトの嗅覚に関係した脳活動を計測するためには必要不可欠となる。本課題では、10万円以下のコストで厳密な匂い提示が可能となる提示装置を作製することを目標とした。現在、装置の試作機が完成しているため、その試作機をベースにすることで、安価な匂い提示装置を組み上げる方法の確立に貢献できる。また、前年度に行った36の匂い物質を用いた嗅覚心理実験の結果を論文にまとめ、海外科学雑誌に投稿した。30年度が最終年度であるため、記入しない。これまでに報告者が行った嗅覚心理実験により、匂い分子の複雑度が混合臭認知に影響することが示唆された。そこで、本研究課題では匂いの分子構造に応じた混合臭認知の神経基盤を調べる。嗅覚に関連した脳活動を調べるためには、専用の匂い提示装置が必要となる。報告者は、以前に作製した手動で匂い提示のON/OFFを行う旧型の提示装置に、電磁弁を組み込むことで匂い提示をコンピュータ(MATLAB)で制御する装置を組み上げた。視覚や聴覚に比べて、嗅覚では匂い物質が空気中に拡散していくため刺激提示の制御が難しい。本課題により制作した装置では、匂いの流量(L/min)を指定し、匂い提示のON/OFFをコンピュータにより制御するため、定量的な匂い提示が可能となると期待できる。作製した匂い提示装置が、実際に実験で使用可能かを調べるために、脳の電気生理学的な反応である事象関連電位(ERP)を指標として確認実験を行った。ERPのうち、視覚刺激によって誘発される視覚関連電位を対象とした。視覚関連電位は、過去に報告された多くの研究例によって実験デザインや解析手法が確立されている。さらに嗅覚刺激が視覚関連電位に影響を及ぼすことも示されていた。自作した提示装置で快臭・不快臭と匂いを含まない空気を提示し、その際に計測される視覚関連電位に違いが見られるかを調べた(N=29人)。データ解析の結果、予備的ではあるが自作した提示装置により正常な匂い提示が可能であることがわかった。また、混合臭認知を調べるためには、構成成分の単一匂い分子の知覚特性についても調べる必要がある。そこで、単一匂い物質の匂いに関して、快不快、好き嫌い、匂い知覚の多様性、強度などの知覚を調べるために、36の匂い物質を用いて嗅覚心理実験を行った(N=12人)。この実験により、36の匂い物質に関する匂い知覚のライブラリを作製することができた。当該年度の研究計画として、コンピュータ制御が可能な匂い提示装置の作製ならびに脳活動等の生理指標の計測による提示装置の機能評価を計画していた。現在までに、電磁弁の開閉をコンピュータによるプログラミング制御が可能な装置の製作が完了している。このことから、前者の計画に関しては達成したといえる。自作した装置の機能評価に関しては、視覚関連電位を指標とした確認実験が完了しており、予備的な結果ではあるが正常に匂い提示が行われていることを示す結果が得られている。しかし、未だ予備的な結果であり、加えて提示装置もいくつかの改良点(下記の「今後の研究の推進方策」参照)が残っていることから、達成度はおおむね進展と判断した。尚、36の単一匂い物質を用いた嗅覚心理実験の結果については研究成果を取りまとめ、論文として国際科学雑誌へ投稿中である。

今年度の活動は46月の3か月間のみだったため、実際に小型電磁弁を組み込み、匂い提示を行うなどの条件検討には至らなかったが、厳密な匂い提示が可能な装置を安価に組み上げることはヒトの嗅覚研究を行う上で非常に重要なこととなる。市販の匂い提示装置の価格は数百万円ほどで非常に高価なものであるが、ヒトの嗅覚に関係した脳活動を計測するためには必要不可欠となる。本課題では、10万円以下のコストで厳密な匂い提示が可能となる提示装置を作製することを目標とした。現在、装置の試作機が完成しているため、その試作機をベースにすることで、安価な匂い提示装置を組み上げる方法の確立に貢献できる。また、前年度に行った36の匂い物質を用いた嗅覚心理実験の結果を論文にまとめ、海外科学雑誌に投稿した。当該年度に作製した匂い提示装置の改良を行う。既存の装置では、電磁弁を収納する筐体が大きく、電磁弁-被験者間のチューブが510mとなっていたため電磁弁の開閉から匂い提示までに510秒ほどのタイムラグがある。加えて交流100V起動の電磁弁を使用しているため、電磁弁の動作による電磁ノイズが事象関連電位の計測に影響を及ぼしていた。これらの問題を解消するために、より小型かつ乾電池などの小規模電流で動作可能な電磁弁を選定しなおし、小型の筐体に収納した電磁弁boxを作製する。小型化した電磁弁を被験者の鼻の直下に配置することで、匂い提示を1秒未満の誤差で制御できる提示装置を完成させる。提示装置の改良が完了したら、その装置を用いてERP計測を行い、装置の機能評価を行う。当該年度では、視覚刺激由来の視覚関連電位を計測したが、次は嗅覚刺激由来のERP(嗅覚関連電位、OERP)を対象とする。OERP計測を行った先行研究の実験条件を踏襲して匂い提示を行い、先行研究と同様に嗅覚関連誘発電位(OERP)の計測が可能であるかを確かめる。OERP計測による提示装置の機能評価が完了したら、混合臭認知を調べるための実験を行う。先行研究により、快臭と不快臭とでOERPの電位成分の振幅や潜時が異なることがわかっている。この知見を利用し、混ぜ合わせることで快・不快が変化する組み合わせの混合臭や変化しない組み合わせの混合臭でOERPを計測する(例:快臭A +快臭B →不快な匂い、等)。各混合臭におけるOERPを比較・解析することで、混合臭認知における脳の時間的な活動動態を調べる。30年度が最終年度であるため、記入しない。
アフリカツメガエル卵母細胞単離卵核を用いた核膜トポロジーの解析

核の内と外は単に脂質膜構造によって仕切られているだけではなく、核膜孔複合体のトポロジー、ラミンネットワーク、染色体、Ran-GTP/GDPの濃度勾配、核移行・核外移行などによってもたらされる複雑かつ動的な非対称構造を持つ。申請者はこの複雑なトポロジー形成機構を理解するため、生化学的解析に適した特殊性を持つアフリカツメガエル卵母細胞単離卵核を、細胞内におけるin vivo環境と精製分子によるin vitro境の中間に位置する新たな実験系として用い細胞核の機能を探っている。平成18年度は以下の研究を行った。1「核内膜蛋白質の局在機構の解析」新規分子を含めた多数のアフリカツメガエル核内膜蛋白質群について、EGFP融合組換え蛋白質をアフリカツメガエル卵母細胞に発現させる系を構築したが、発現効率が低く詳細な解析ができなかった。そのため本年度は内在性蛋白質を検出する抗体の作成を行い、多くの核内膜蛋白質に対して特異性の高い抗体を得た。今後はこれらの抗体を用いて詳細な解析を進める予定である。2「核内に閉じ込められた核外移行蛋白質の挙動の解析」オイル中で単離した卵核は核内の物質を核外に排出できない。EGFPのC末端にHIV Rev蛋白質の核外移行配列を付加した組換え蛋白質(EGFP-NES)や、細胞質型Ran変異体(GDP-Ran T24N)をオイル中で単離した卵核内へ直接注入したところ、核の断片化が見られた。核外移行分子の強制的な核内局在は核の機能を障害すると推測され、その分子機構について解析している。3「アフリカツメガエル卵核におけるactinの機能」アフリカツメガエル卵核中心部では、細胞骨格蛋白質であるactinが生理的条件下で重合しコア構造を形成していること、またこのコア構造が核小体の核内辺縁部への正しい配置に必要であることを見出した。申請者はこの複雑なトポロジー形成機構を理解するため、生化学的解析に適した特殊性を持つアフリカツメガエル卵母細胞単離卵核を、細胞内におけるin vivo環環境と精製分子によるin vitro環境の中間に位置する新たな実験系として用い細胞核の機能を探っている。平成17年度は以下の研究を行った。1「核内膜蛋白質の局在機構の解析」アフリカツメガエルの核内膜蛋白質群をN末端EGFP融合組換え蛋白質としてアフリカツメガエル卵母細胞に発現させ分子状態や細胞内局在を解析した。xLamin B1/B3は核内に局在したが、単一の膜貫通領域を持つ分子(xLAP2w,xEmerin)は細胞質に留まり核移行せず、複数の膜貫通領域を持つ分子(xMAN1,xLamin B receptor,xNurim,xSUN1,xSUN2)は発現しなかったことから、核内膜蛋白質の局在機構は体細胞と卵母細胞で異なると推測された。2「核内に閉じ込められた核外移行蛋白質の挙動の解析」EGFP、及びそのC末端にSV40 T抗原の核移行配列(EGFP-NLS)またはHIV Rev蛋白質の核外移行配列(EGFP-NES)を付加した組換え蛋白質を卵母細胞の細胞質に注入したところ、EGFPは細胞質と卵核に均一に分布したのに対して、EGFP-NLSは卵核へ、EGFP-NESは細胞質への濃縮が見られた。これらの組換え蛋白質をオイル中で単離した卵核内へ直接注入したところ、EGFP-NES注入卵核において核の不安定化が見られたことから、現在その分子機構を解析している。3「アフリカツメガエル卵核におけるactinの機能」

アフリカツメガエル卵核中心部では、細胞骨格蛋白質であるactinが生理的条件下で重合しコア構造を形成していること、またこのコア構造が核小体の核内辺縁部への正しい配置に必要であることを見出した。
水耕裁培ロックウール(ロックファイバー)裁培システムに関する研究

ロックウール栽培、とくに著者の開発による循環方式は栽培の安定と、高品質、多収と施設費の低嫌なことが特徴である。既に全国的に普及し5haほどの実用栽培が行なわれるに至っている。以下に本年度に得た主な成果を列挙すると。(1)ロックウール培地試験.素材の透水性とくに傾斜床のスラブ内の水分移動特性について試験し、水分の移動が根の活性につながることを明らかにした。(2)ベッド構造の改善.循環式はドレン管を敷設する必要があったが、これを樋式に改善して工費を安くして実用化を一層容異にした。(3)イチゴの棚式ベッドの試作.上記(2)の基礎試験をもとに実際栽培試験を開始した。目下のところ非常に良い成績を得ている。(4)用水の質と培養液管理の改善.原水の質による栽培の難易が問題となるのでその指針として、原水のEC0.2ms以下は標準処方で、EC0.3ms前後の場合、この含有性分に応じた均衡培養液(園試処方)修正処方を用いることによる改善をはかった。(大塚化学と共同開発)(5)循環方式による暖(冷)房効果.循環方式では暖(冷)房の為にベッドに配管することなく培養液を暖(冷)房すれば、ベッドは液の循環によって暖房、冷房することができる。実際農家の栽培実績から実証することができた。なお暖房熱負荷の算出並びに集水槽の熱交換器の開発を行っている。(6)循環方式の給液回数.時間、培養液の給液方法はシステムとも関連があり、栽培作物、時期との関係もあり、現在栽培農家の間でもまちまちである。根の特性からみてトマトは少なめに、キュウリはやや多い方が望ましい結果を得た。適性給液量は温度管理とともに重要なことで、栽培試験の結果から一応の指針を得た。