hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
走行軌跡曲率を指標とするステアバイワイヤ車両の操舵制御系

本研究では,運転者の旋回意図を車両軌跡の曲率指令値として表現するドライバモデルと,車両の目標運動を横加速度とヨーレートの線形和として表現するD^*制御の概念により,ステアバイワイヤによる前輪アクティブ操舵について検討した.走行軌跡曲率を指標とする操舵制御の実現においては,D^*制御系を構成要素として,車速に応じて目標曲率をD^*値に変換する方法を用いている.初年度(平成13年)は,このような操舵制御系と曲率出力型ドライバモデルの基本形,市販の多自由度車両モデル(CarSim)を組み合わせることで,目標軌道の追従走行シミュレーションを行った.現実的な観点から曲率指令方式について検証を行い,急減速時の巻き込み防止などについて所定の機能と性能を確認した.初年度に開発した曲率制御を指標とする操舵制御系を前提として,14年度はドライバによる操舵を表現する数学モデル(ドライバモデル)に関する研究を続けた.形式的には,従来の前方注視点モデルと類似した枠組みであるが,車両のダイナミクスを直接に扱うことなく,車両制御器の介在により指定した曲率,あるいはその変化率が実現されるとして挙動予測を行うため明快な取り扱いとなっている.シミュレーションにおいては,刺激応答時間,車両,操舵系の遅れ,位相進み補償による影響などについて検討した.人工現実感技術を応用したリアルタイムシミュレータの被験者実験により機能検証も行った.13年度は,前輪アクティブ操舵に限定してきたところを,14年度は制動・駆動力配分を包含する統合化について検討した.車両の横滑り角が過大となるような危険な状態を回避する事故回避性(アクティブ・セーフティ)の観点からこのような方式の有効性を確認した.本研究では,運転者の旋回意図を車両軌跡の曲率指令値として表現するドライバモデルと,車両の目標運動を横加速度とヨーレートの線形和として表現するD^*制御の概念により,ステアバイワイヤによる前輪アクティブ操舵について検討した.走行軌跡曲率を指標とする操舵制御の実現においては,D^*制御系を構成要素として,車速に応じて目標曲率をD^*値に変換する方法を用いている.初年度(平成13年)は,このような操舵制御系と曲率出力型ドライバモデルの基本形,市販の多自由度車両モデル(CarSim)を組み合わせることで,目標軌道の追従走行シミュレーションを行った.現実的な観点から曲率指令方式について検証を行い,急減速時の巻き込み防止などについて所定の機能と性能を確認した.初年度に開発した曲率制御を指標とする操舵制御系を前提として,14年度はドライバによる操舵を表現する数学モデル(ドライバモデル)に関する研究を続けた.形式的には,従来の前方注視点モデルと類似した枠組みであるが,車両のダイナミクスを直接に扱うことなく,車両制御器の介在により指定した曲率,あるいはその変化率が実現されるとして挙動予測を行うため明快な取り扱いとなっている.シミュレーションにおいては,刺激応答時間,車両,操舵系の遅れ,位相進み補償による影響などについて検討した.人工現実感技術を応用したリアルタイムシミュレータの被験者実験により機能検証も行った.13年度は,前輪アクティブ操舵に限定してきたところを,14年度は制動・駆動力配分を包含する統合化について検討した.車両の横滑り角が過大となるような危険な状態を回避する事故回避性(アクティブ・セーフティ)の観点からこのような方式の有効性を確認した.本研究は,車両の目標運動を横加速度とヨーレートの線形和として表現するD^*制御の概念に基づいており,ステアバイワイヤによる前輪アクティブ操舵を前提としている.モデル追従制御により,フィードフォーワードとフィードバックを併用する2自由度制御系として操舵制御系を構成し,車速による車両ダイナミクスの変動については,多項式近似によるゲインスケジューリングで対処している.走行軌跡曲率を指標とする操舵制御の実現においては,上記のD^*制御系を構成要素として,車速に応じて目標曲率をD^*値に変換する方法を用いている.本研究においては,ドライバモデルに関する検討も行っており,運転者の旋回意図を車両軌跡の曲率指令値として表現する形式に関していくつかの結果が得られている.ステアバイワイヤ車両においては,ドライバによる旋回指令方式にはかなりの任意性があるため,このような曲率出力形ドライバモデルには十分な現実性が認められる.そこで,これらの操舵制御系とドライバモデル,市販の多自由度車両モデル(CarSim)と組み合わせることで,目標軌道の追従走行について詳細な数値シミュレーションを実現させ,実験的な観点から検証を行っている.急減速時の巻き込み防止など,当初より目標としている観点については所定の性能が得られてきている.次年度においては,このようなシミュレーションを通じて,全系としての軌道追従性などの観点から性能評価を続け,これらに基づいて操舵制御系の設計を見直すと同時に,制動力・駆動力配分との統合化による事故回避性能の向上についても検討していく計画である.前年度に開発した曲率制御を指標とする操舵制御系を基本として,引き続き,ドライバによる操舵を表現する数学モデル(ドライバモデル)について調べた.形式的には,従来の前方注視点モデルと共通した枠組みであり,注視点誤差に応じた操舵により,注視点距離の走行で目標軌道上に到達することを条件として操舵量を決定する予見・予測制御となっている.車両のダイナミクスを明示的に扱う代わり,車両のノミナルモデルについては,車両制御器の機能により指定された曲率,あるいはその変化率が実現されるとして挙動予測を行うことで明快な取り扱いを実現した.

これにより,ドライバモデルも簡単化され,応答が走行条件に影響されにくいことから,走行軌跡曲率を指標とする操舵制御系は,ドライバにとって車両の応答が変動し難いという意味での操縦しやすさを実現することが示唆された.シミュレーションにおいては,刺激応答時間,車両,操舵系の遅れ,位相進み補償による影響などについて検討した.人工現実感技術を応用したリアルタイムシミュレータの使用により,被験者実験による検証を行った.前年度は,前輪アクティブ操舵に限定してきたところを,本年度は制動・駆動力配分を包含する統合化についても検討した.車両の横滑り角が過大となるような危険な状態を回避する事故回避性(アクティブ・セーフティ)の観点ではこのような方式が有効である.モデル追従制御の評価関数においては,横滑り角の時間微分を追加することで所定の結果を得た.
２次元パターン反辞書法に基づく高解像度ＭＰＥＧ圧縮映像に適したシーン検出

MPEG圧縮ビデオの符号化データを直接利用したビデオシーン解析手法を提案し,サッカーにおけるハイライトイベントシーンの検出に適用し,再現率86%,適合率90%以上を達成した.提案方式では,MPEG圧縮ビデオデータに含まれる符号器の種別を表すマクロブロックタイプ情報が重要な役割を担っている.そこで,MBTを2次元に配置したMBTパターンを解析するのに有効な手法として,2次元反辞書符号化法を提案する.2次元反辞書とは,与えらえた2次元パターンに出現しない部分パターンの中で極小のものからなる集合である.本研究では,2次元反辞書の構築方法を与え,ビデオ解析への適用について考察した.1)2次元反辞書を用いた2次元データの復元:画像や図形など2次元配列として表現される2次元データに対する2次元反辞書とは,その2次元データに出現しない長方形パターン(禁止パターン)の中で,つぎの極小制約を満たす禁止パターンの集合である.極小制約とは,禁止パターンの左端列,右端列,最上行,最下行のうち,どれか一つを取り除いて得られる4つの部分パターンのいずれもが,元のパターンに必ず出現する,という制約である.2次元反辞書は画像などの2次元データのデータ圧縮やパターン検索への応用が期待されている.今年度は,任意の2次元データに対する2次元反辞書が与えられたら,その情報から元の2次元データが完全に復元できることを明らかにした.この結果は,2次元反辞書を用いた2次元データの圧縮法の復号器を構成するための基本的な成果である.2)多値系列に対する反辞書木の符号化法の確立:反辞書そのものの符号化については,入力データが1次元の場合に,前年度,部分文字列数え上げ法(CSE法)を用いる方法を提案したが,入力アルファベットは2値の場合に限られていた.今年度は,多値の場合にも対応できるように,CSE法を拡張し,多値アルファベットの反辞書木の符号化法を提案した.多値化できたことにより,MPEGビデオのP,Bピクチャの符号器情報を表すMBTパターンへの適用が可能になった.3)シーン解析について:前年度に提案したMBTパターンを用いたカット点検出法をサッカーのゴール付近で起こるイベントシーン検出に適用した.イベントシーン検出のためには,カメラの切り替わりにともなう画像カット点を精度よく求めることが,隣接するカット点間であるショットの特徴量の変動をより正確に判断する上で欠かせない.提案法を用いることにより,イベントシーン検出性能が従来法を上回る,再現率86.2%,適合率90.8%を達成した.MPEG圧縮ビデオの符号化データを直接利用したビデオシーン解析手法を提案し,サッカーにおけるハイライトイベントシーンの検出に適用し,再現率86%,適合率90%以上を達成した.提案方式では,MPEG圧縮ビデオデータに含まれる符号器の種別を表すマクロブロックタイプ情報が重要な役割を担っている.そこで,MBTを2次元に配置したMBTパターンを解析するのに有効な手法として,2次元反辞書符号化法を提案する.2次元反辞書とは,与えらえた2次元パターンに出現しない部分パターンの中で極小のものからなる集合である.本研究では,2次元反辞書の構築方法を与え,ビデオ解析への適用について考察した.本研究は2次元反辞書生成法の構築を目指すが,初年度の平成24年度は一次元反辞書生成のためのデータ構造の効率化を図った.すでにわれわれのグループによって提案されていた反辞書の生成法では,反辞書の内部表現のために木構造が用いられていた.木構造へのアクセスにはポインタが多用されるため,その方法が線形時間・メモリで反辞書を生成することは証明されているにも関わらず,実用上は,僅か1ビットの情報を格納するにもその何倍ものメモリ量が必要になる.そこで木構造を配列に置き換えた反辞書配列生成法を新しく考案した.この方法を用いると,従来法に比べて,メモリ量で2/5,計算時間で1/20の削減が可能であることを計算機実験で示すとともに,入力データ長さに比例するオーダの時間・メモリで反辞書を構築できることを示した.この結果を7月にボストンで開催されたISIT2012(採択率60%)で発表した.その上で論文にまとめ,年度末に国内学会に投稿した(2013年5月9日時点で査読結果はまだない).また,圧縮性能がよいことで知られている部分列数数え上げ符号化法で用いられる背状態遷移図が,反辞書符号化法で用いられる反辞書オートマトンとグラフ構造上同型であることを示し,国内シンポジウムで発表した.シーン解析については,MBTパターンを用いたカット点検出性能の向上に取り組んだ.研究当初に懸念されたSD画像からHD画像への移行にともない,各フレームのMBTパターンの分類数をこれまでの,3種類から9種類に細分化することによって,適合率をSD画像と同程度に向上することができた.1)効率的な2次元反辞書構築法の確立これまで2次元反辞書の構築に関しては,総当たり探索による手法のみであり,計算量が非常に大きい問題点があった.そのため,サイズが大きい画像に対しては,実用上は反辞書構築が困難であった.今年度は, i)入力画像に出現するすべての長方形パターンを登録したデータ構造(木構造)の高速な構築法,ならびに,ii) i)の木構造を用いた高速な反辞書構築法の確立,を実現した.これらの結果から,通常画像に対して,反辞書を実用的に利用可能となった.また,i)の木構造は,画像内のパターン検索を高速に行える新しいデータ構造であり,画像解析への応用が期待できる.2)2次元反辞書符号化法のための高速な符号器の確立

1次元の場合には,符号器としてオートマトンを用いて,符号化を高速に行うとともに符号器を確率モデルとして利用する手法が提案されていた.2次元の場合には,このような符号器がなかったが,今年度は,符号器として行数(列数)ごとの複数のオートマトンを並行に用いる手法を考案した.これにより高速に符号化・異常検出への適用が可能となった.情報理論,画像工学1次元反辞書に関して,課題であった反辞書のオンライン生成法を完成させた.動的な接尾辞木生成法として知られる二つの手法,すなわち,入力データ列を先頭から逐次に処理するUkkonenの算法と,逆に末尾から先頭に向かって処理するWeinerの算法を組み合わせることによって,接尾辞木から反辞書木を構成する上で問題であったポインタ処理の問題を解決できた.さらに,反辞書そのものをコンパクトに保存する手法を一般化し,一般の多値データに対応が可能になった.そして,シーン解析については,MPEG圧縮データに含まれる圧縮に用いられた符号器の情報を担うマクロブロックタイプ(MBT)情報を精査し,隣接するフレーム間のMBT情報からカット点を精度よく判定することが可能になり,その結果,サッカー映像のゴールシーンの検出率の向上に大きく役立った.また,2次元反辞書については,反辞書の極小禁止パターンから元の2次元データを復元する手順を明らかにした.しかし,当初の予定に掲げていた2次元反辞書生成法の構築には未だ至っていないこと,そのため,MBT情報の反辞書構築が行えていないなど,研究当初に掲げた計画からやや遅れが生じた.この主な原因は,これまで,2次元の極小禁止パターン(MFP)の定義が一意には定まっておらず,定義の検討に時間がかかったことが挙げられる.ただ,上で述べたように,今回採用したMFPの定義を用いると,元の2次元データを正しく復元することが可能であることが判明したので,この定義を採用して研究を進めていく目処は得られた.1次元反辞書の実装については,反辞書配列生成法の完成により,当初の予定はほぼ達成できた.さらに完成した生成法の計算量評価も行い,入力データ長に比例した計算量と必要メモリ量で反辞書が生成できることを証明した.また計算機実験から,従来法に比べて,メモリ量で2/5,計算時間で1/20の削減が可能であることを示した.ただ,この反辞書配列生成法の実装においては,入力データのMFW(データには現れない極小な系列)をすべて列挙するためには,あらかじめ全てのデータを受け取る必要があり,リアルタイム処理には適していない.ビデオ解析に反辞書を利用するためには,データを受け取りながら,逐次的に反辞書を構築するオンライン生成法が重要となるが,この手法の実装が次年度の課題である.またシーン解析については,MBTパターンの細分類化によって当初研究課題に設定していた目的の中で,カット点検出の検出精度の向上という点に関しては,ほぼ完全に解決することができた.
低酸素性肺高血圧症成立における内因性NO,PGI2の役割の分子生物学的研究

1)低酸素環境下でのNO, PGI2アナログのヒト肺動脈平滑筋細胞(HPASMC)の増殖抑制効果を検討した。HPASMCをNO, PGI2アナログ存在/非存在下24時間培養して後、BrdUの取り込み、フローサイトメーターによる細胞周期の検討、LightCyclerによるreal-time RT-PCR、および、ウエスタンブロット法によるp21,p27,p53 mRNAと蛋白発現をノルモキシア下、2%低酸素下でそれぞれ検索した。結果はNO, PGI2アナログすべてBrdU取り込みを抑制し、G0/1期で細胞周期が停止した。2%低酸素下NOドナーはp21 mRNAの誘導、p21,p53蛋白の発現亢進を、PGI2アナログはp27蛋白発現を有意に増強した。2)p53ノックアウトマウスを低酸素暴露室で8週間飼育して肺小動脈肥厚程度を同様条件下で飼育した野生型マウスのそれと比較検討した。結果はp53ノックアウトマウスの肺小動脈肥厚度がより大であった。以上の結果は、低酸素による細胞増殖機序にはCDKインヒビターのp53、p21、p27の活性抑制が関与していることと、NO, PGI2アナログはそれを是正する作用があることを示唆する。また、低酸素チャンバーを用いた低酸素環境下での細胞培養においてはp53を介さないp21の低下が関与するヒト肺動脈平滑筋細胞の増殖機序が存在することをALA/ATS Annual meeting(May 2004 in Florida)にて報告した。その細胞増殖は非低酸素環境下での培養と同様に細胞外一酸化窒素によってp53-p21の経路を介した機序により抑制されることを明らかにした(Ther Res.2004 25(10).1991-94)。また、低酸素環境下でのヒト肺動脈平滑筋細胞の増殖にはCDK inhibitor p27の低下も関与すること、プロスタサイクリンアナログであるベラプロストソジウムはその低下を抑制することによってヒト肺動脈平滑筋細胞の細胞増殖を抑制することを報告(VI World Congress on Mountain Medicine & High Altitude Physiology ; Aug 2004 in Lhasa)した。1)ノルモキシア下でのNO,PGI2アナログのヒト肺動脈平滑筋細胞(HPASMC)の増殖抑制効果を検討した。HPASMCNO,PGI2アナログ存在/非存在下24時間培養して後、チミジン取り組みとフローサイトメーターによる細胞周期の検討、LightCyclerによるreal-time RT-PCR、および、ウエスタンブロット法によるp21,p27,p53 mRNAと蛋白発現を検討した。HPASMCのDNA合成能が低下し、G0/1期で細胞周期が抑制された。そしてp21とp27の蛋白発現は増強した。2)0.1%,2%低酸素下でHPASMCを培養しNO,PGI2アナログ非存在下、1)と同様の検討を加えた。0.1%低酸素下ではG0/1期で細胞周期が抑制されたが、2%低酸素下ではDNA合成能は増加し、細胞周期は進行した。0.1%低酸素下ではp21 mRNA発現が増加し、2%低酸素下では逆に低下した。3)2%低酸素環境下でのNO,PGI2アナログのヒト肺動脈平滑筋細胞(HPASMC)の増殖抑制効果を検討した。HPASMCをNO,PGI2アナログ存在/非存在下24時間培養して後、BrdUの取り込み、フローサイトメーターによる細胞周期の検討、LightCyclerによるreal-time RT-PCR、および、ウエスタンブロット法によるp21,p27,p53 mRNAと蛋白発現をノルモキシア下、2%低酸素下でそれぞれ検索した。結果はNO,PGI2アナログすべてBrdU取り込みを抑制し、G0/1期で細胞周期が停止した。4)p53ノックアウトマウスを低酸素暴露室で8週間飼育して肺小動脈肥厚程度を同様条件下で飼育した野生型マウスのそれと比較検討した。

結果はp53ノックアウトマウスの肺小動脈肥厚度がより大であった。以上の結果は、低酸素による細胞増殖機序にはCDKインヒビターのp53、p21、p27の活性抑制が関与していることと、NO,PGI2アナログはそれを是正する作用があることを示唆する。
古人骨ＤＮＡ研究から古人骨ゲノム研究へ：次世代シーケンサによる新展開

熱帯温帯地域で出土した古人骨から得られるDNAの99%以上は土壌菌由来であり、次世代シーケンサで得られるヒト由来のDNA配列はごく僅かである。そこで、目的とするDNA領域を特異的に濃縮するターゲット・エンリッチメント、ならびに、シーケンス・ライブラリー作成での油滴乳濁液中DNA増幅により、様々な時代の古代遺跡から出土した古人骨のミトコンドリアゲノムの全塩基配列を、最小限のシーケンス・ランで高い信頼度をもって得ることに成功した。研究代表者は、抽出されたDNAの99.9%以上が土壌菌由来である「保存の良くないDNA」からでも、ミトコンドリアゲノム全塩基配列の決定が可能となる次世代シーケンサによる古代ゲノム分析手法を確立した。本手法の最大の特徴は、得られるヒト由来のDNA塩基配列情報の重複が非常に少ない点である。この手法を用い、中国・河南省の3000年前の遺跡から出土した古人骨、ならびに、メキシコ・テオティワカン遺跡・月のピラミッド(#3)から出土した古人骨の分析を行い、それらのミトコンドリアゲノム全塩基配列を決定した。古人骨の場合、発掘者や実験者のDNAが混入すると、得られた結果への影響は甚大である。そのため、データの信頼性を検証するには、コンタミネーションの割合を推定する方法が必要である。そこで、コンタミネーションの影響について考察するためのシュミレーションデータを作成し、それを上記の古人骨ミトコンドリアゲノム全塩基配列に適用した。検証の結果、約16000塩基中、最大で1塩基のコンタミネーションであると推定され、得られた配列データが高い信頼性をもつことが示された。数多くの現代人でミトコンドリアゲノムの全塩基配列に基づく精細なハプログループがヒトミトコンドリアDNAの多様性の指標として定義されている。これにより、ハプログループを基盤としたミトコンドリアゲノム全塩基配列の個々の塩基サイトの情報を重視した「ハプログループのサブグループの、さらに細かいサブタイプレベル」での分析が可能となっている。そこで、これら古人骨から得られたミトコンドリアゲノム全塩基配列の情報を用いて、それぞれのハプログループを決定した(サブグループの、さらに細かいサブタイプに、さらに個体ごとの変異塩基情報を加えたミトコンドリア系統樹を作成した)。研究代表者は、抽出されたDNAの99.9%以上が土壌菌由来である「保存の良くないDNA」からでも、ミトコンドリアゲノム全塩基配列の決定を可能とする次世代シーケンサによる古代ゲノム分析手法を確立した。本年度は、この手法を用い、中国・山東省の2000年前の遺跡から出土した古人骨の分析を行い、複数の古人骨で、それらのミトコンドリアゲノム全塩基配列を決定した(全長のカバレッジ率100%)。決定したミトコンドリアゲノム全塩基配列の平均デプス(同じ塩基サイトを独立に、すなわち、重複のない配列として読んだ回数)は50以上であり、極めて信頼度の高いミトコンドリアゲノム全塩基配列を決定することに成功している。以上の実験解析に加え、情報解析とくに次世代シーケンサから出力される生データに対するバイオインフォマティックス解析をおこなった。古人骨ゲノム解析では、長期に及ぶ時間経過の中で受けた様々な塩基修飾やコンタミネーションの割合の推定(データの信頼性の検証)など、古人骨ゲノムに固有の問題に対応した解析が不可欠である。そこで、ミトコンドリアゲノムにマッピングされた次世代シーケンサ出力生データに関する各種情報のプロファイリングおよび解析結果の視覚化をおこなうための解析ツールを開発した。現代人でミトコンドリアゲノム全塩基配列に基づく精細なハプログループが遺伝的多様性の指標として定義され、ハプログループを基盤としたミトコンドリアゲノム全塩基配列の個々の塩基サイトの情報を重視した「ハプログループのサブグループの、さらに細かいサブタイプレベル」での分析が可能となっている。本年度の成果である古人骨ミトコンドリアゲノム全塩基配列と情報解析ツールを用い、古人骨それぞれのハプログループを決定すると共に、ミトコンドリア系統ネットワークから古人骨ごとの変異塩基情報を明らかにすることに成功した。研究代表者は先に、抽出されたDNAの99.9%以上が土壌菌由来である「保存の良くないDNA」からでも、ミトコンドリアゲノム全塩基配列の決定を可能とする次世代シーケンサによる古代ゲノム分析手法を開発した。この手法を用い、中国・山東省の2500年前の遺跡から出土した古人骨の分析を行い、複数の古人骨のミトコンドリアゲノム塩基配列を決定した。決定したミトコンドリアゲノム全塩基配列の平均デプスならびに全長のカバレッジ率は、前年度までに分析した山東省の2000年前の遺跡から出土した古人骨試料と比べて低かったが、複数個体に関してほぼ全長に近いミトコンドリア塩基配列情報を、高いデプスデータとして得ることに成功した。これら実験解析に加え、次世代シーケンサから出力される生データの分析に不可欠なバイオインフォマティックス処理を容易にする解析ツール開発をおこなった。古人骨ゲノム解析では、長期に及ぶ時間経過の中で受けた様々な塩基修飾やコンタミネーションの割合の推定(データの信頼性の検証)など、現代人ゲノムの解析に加えて、古人骨ゲノムに固有の問題に対応した解析が不可欠である。そこで、現代人・古人骨共通の「ミトコンドリアゲノムにマッピングされた次世代シーケンサ出力生データに関するプロファイリングおよび解析」、そして、古人骨ゲノムに固有の「プロファイリングおよび解析」をおこなうためのツールを開発した。

加えて、解析は煩雑なコマンド操作で実行するのではなく、マウス操作での実行を可能にするGUI解析ツールとして開発した。これにより、次世代シーケンサから出力される膨大な塩基配列情報を視覚的に解析することを可能とした。上記の古人骨ミトコンドリアゲノム配列と解析ツールとを用い、古人骨それぞれのハプログループを決定すると共に、ミトコンドリア系統ネットワークから古人骨ごとの変異塩基情報を明らかにすることに成功した。熱帯温帯地域で出土した古人骨から得られるDNAの99%以上は土壌菌由来であり、次世代シーケンサで得られるヒト由来のDNA配列はごく僅かである。そこで、目的とするDNA領域を特異的に濃縮するターゲット・エンリッチメント、ならびに、シーケンス・ライブラリー作成での油滴乳濁液中DNA増幅により、様々な時代の古代遺跡から出土した古人骨のミトコンドリアゲノムの全塩基配列を、最小限のシーケンス・ランで高い信頼度をもって得ることに成功した。平成25年度ならびに平成26年度とも研究計画が順調に進み、翌年度に実施する予定であった研究計画を両年度とも前年度に開始することが可能となった。このため、平成26年度に購入予定であった物品(酵素などの消耗品)を平成25年度中に購入するための前倒し支払請求、また、平成27年度に購入予定であった同様の消耗品を平成26年度中に購入するための前倒し支払請求をおこない、承認された。これにより、平成27年度に実施する予定であった中国・山東省の2500年前の遺跡から出土した古人骨の分析を既に開始している。27年度が最終年度であるため、記入しない。自然人類学、分子人類学研究計画が極めて順調に進むと共に、それに伴う前倒し請求が承認されたことによって翌年度に実施する予定であった研究計画を前2年度とも前倒しで開始することが可能となっている。このため、次世代シーケンスに不可欠な高価な輸入消耗品を多数使用する実験ステップが、通常の値上げと急激な円安による高騰(2014年末からの2回の値上げ)前に実施できた。今後は、次世代シーケンスによって得られたゲノム配列情報の詳細な分析を重点的に推進していく。平成25年度の研究計画が順調に進み、平成25年度内に平成26年度に実施する予定であった研究計画を平成25年度に開始することが可能となった。このため、平成26年度に購入予定であった物品(酵素などの消耗品)を平成25年度中に購入するための前倒し支払請求し、承認されたことにより、平成26年度に実施する予定であった中国・山東省の2000年前の遺跡から出土した古人骨、ならびに、メキシコ・テオティワカン遺跡・月のピラミッド(#4)から出土した古人骨の分析を開始している。平成25年度は前倒し支払請求して平成26年度の予定であった物品(酵素などの消耗品)を購入するほど、研究は計画以上に順調に進んでいる。このため今後も前倒し請求をすることが予想されるが、研究計画申請時に現在の急激な円高を想定していなかったため、輸入品である次世代シーケンサの物品(酵素などの消耗品)の高騰が、今後の研究の推進に重い課題となる可能性がある。
海綿由来生物活性物質の生合成遺伝子の収集調査と生合成機構の解明

太平洋域の海綿を採集調査し、生合成遺伝子を単離、比較検討することにより、その生合成機構を解明し、天然物の構造多様性の起原を探った。また同時に、これら海綿に共通の生産菌が存在する可能性について検証し、物質生産に秀でた共生菌の分布の普遍性を調査した。その結果、太平洋域の海洋生物資源の重要性が示され、今後の医薬品開発に多大な貢献が期待された。海綿動物からはこれまで2万以上の生物活性物質が報告されており、海洋生物の中でも際だった医薬資源である。一方で、海綿由来の生物活性物質の多くは共生微生物によって生産されていることが近年明らかにされつつある。我々は先行研究によって、伊豆半島産の海綿Discodermia calyxに含まれる、抗ガン剤としての応用が期待される細胞毒性物質、カリクリンAの生合成遺伝子クラスターを同定し、その生産菌を明らかにしてきた。興味深いことに、太平洋海域に生息する全く異なる種の海綿からカリクリンAと同一の骨格を有する代謝産物が単離、報告されている。そこで、これら太平洋域の海綿を採集調査し、生合成遺伝子を単離、比較検討することにより、その生合成機構を解明し、天然物の構造多様性の起原を探る。また同時に、これら海綿に共通の生産菌が存在する可能性について検証し、物質生産に秀でた共生菌の分布の普遍性を調査する。H26年度は、調査対象地域としてインドネシア、オーストラリアを訪問した。いずれの対象国にも現地共同研究者のサポート体制が整っており、インドネシアではスラウェシ島を中心に採集を行った。オーストラリアではFlinders Universityを訪問し、研究打合せを行い、カリクリン類縁体を含む海綿類の探索を試みた。化学分析用試料は現地で抽出エキスを調製し、それらを持ち帰りLC-MS等を用いた成分分析と生物活性試験を行う。遺伝子を対象とする実験試料は採集した海綿をRNA Laterに保存し、それを持ち帰ってPCR等の分析が進行中である。また、メタゲノムライブラリーを作成し、遺伝子クラスターの単離同定、解析を進めている。計画にはなかったが、マレーシアにも学会に招待され訪問、研究打合せを行った。H27年度は、新たな共同研究者であるベトナム・フエ医科薬科大学・Nguyen Thi Hoai教授のサポートのもと、対象地域としてベトナムを訪問、海綿の採集調査を行った。また、オーストラリア・フリンダース大学・Wei Zhang教授、インドネシア・LIPI・Masteria Yunovilsa Putra教授とは、昨年度に引き続き、試料調査、情報交換、共同研究を進めている。化学分析用試料は現地で抽出エキスを調製し、それらを持ち帰りLC-MS等を用いた成分分析と生物活性試験を行っている。遺伝子を対象とする実験試料は採集した海綿をRNA Laterに保存し、それを持ち帰ってPCR等の分析に供した。メタゲノムライブラリーを作成し、遺伝子クラスターを単離同定、解析が現在進行中である。ベトナムでの採集調査を実施、オーストラリア、インドネシアとの共同研究も順調に進んでいる。H28年度は、新たな共同研究者であるミャンマー・ヤンゴン大学・Nwet Nwet Win教授教授のサポートのもと、対象地域としてミャンマーを訪問、海綿の採集調査を行った。また、オーストラリア・フリンダース大学・Wei Zhang教授、インドネシア・LIPI・MasteriaYunovilsa Putra教授とは、昨年度に引き続き、試料調査、情報交換、共同研究を進めた。遺伝子を対象とする実験試料は採集した海綿をRNALaterに保存し、それを持ち帰ってPCR等の分析に供した。

タイ、中国を訪問し、研究者と研究討論と情報交換、国際学会で招待講演を行った。新たにミャンマーでの採集調査を実施、オーストラリア、インドネシアとの共同研究も順調に進んでいる。海綿動物からはこれまで2万以上の生物活性物質が報告されており、海洋生物の中でも際だった医薬資源である。一方で、海綿由来の生物活性物質の多くは共生微生物によって生産されていることが近年明らかにされつつある。我々は先行研究によって、伊豆半島産の海綿Discodermia calyxに含まれる、抗ガン剤としての応用が期待される細胞毒性物質、カリクリンAの生合成遺伝子クラスターを同定し、その生産菌を明らかにしてきた。興味深いことに、太平洋海域に生息する全く異なる種の海綿からカリクリンAと同一の骨格を有する代謝産物が単離、報告されている。そこで、これら太平洋域の海綿を採集調査し、生合成遺伝子を単離、比較検討することにより、その生合成機構を解明し、天然物の構造多様性の起原を探る。また同時に、これら海綿に共通の生産菌が存在する可能性について検証し、物質生産に秀でた共生菌の分布の普遍性を調査した。H29年度は、最終年度、研究成果のとりまとめを行った。昨年に引き続き、ミャンマー・ヤンゴン大学・Nwet Nwet Win教授教授のサポートのもと、対象地域としてミャンマーを訪問、海綿の採集調査を行った。また、インドネシア・LIPI・Masteria Yunovilsa Putra教授とは、試料調査、情報交換、共同研究を進めた。化学分析用試料は現地で抽出エキスを調製し、それらを持ち帰りLC-MS等を用いた成分分析と生物活性試験を行っている。遺伝子を対象とする実験試料は採集した海綿をRNALaterに保存し、それを持ち帰ってPCR等の分析に供した。これ以外にも、ベトナム、中国、マレーシアを訪問し、研究者と研究討論と情報交換、国際学会で招待講演を行った。太平洋域の海綿を採集調査し、生合成遺伝子を単離、比較検討することにより、その生合成機構を解明し、天然物の構造多様性の起原を探った。その結果、太平洋域の海洋生物資源の重要性が示され、今後の医薬品開発に多大な貢献が期待された。インドネシアとオーストラリアでの採集調査を計画通り実施、順調に進展している。今年度はオーストラリア・フリンダース大学・Wei Zhang教授の協力のもとに採集を行う。また新たに、ミャンマー・ヤンゴン大学・Nwet Nwet Win教授とともに、アンダマン海での海念の採集調査を予定している。これら海域で採集した海綿類をCa-Mg freeの人工海水中で懸濁し、細胞を分散させた後に、その細胞懸濁液をフィルター濾過、Percoll等を用いた密度勾配遠心分離法によって分画を行う。分画した共生微生物細胞画分をRNAlater中に保存して持ち帰り、次世代シークエンサーによる全ゲノム解析を行う。
HER2シグナルの乳癌病理組織標本上における可視化の試み

乳癌に対するHER2阻害剤の奏功性に関与する要因として、CEACAM6とHER2のタンパク質間相互作用(PPI)に着目した。BT-474乳癌細胞において、共免疫沈降反応によって、HER2とCEACAMの結合を認め、さらに近接ライゲーションアッセイ(PLA)および超解像顕微鏡にて両タンパクのPPIを可視化した。病理組織標本においても、両タンパクのPPIをPLAにて証明した。また、CEACAM6ノックダウンにより、BT-474のHER2阻害剤の感受性が有意に低下した。以上、CEACAM6はHER2とのPPIによってHER2阻害剤の効果を修飾することが示唆される。本年度ではHER2陽性乳癌でのCEACAM6の発現意義について検討した。先ずはじめに、HER2陽性の乳癌培養細胞株BT-474及びMDA-MB-361を用い、HER2阻害剤Herceptinの感受性を検討した。Herceptinに対してBT-474は高い感受性を示し、一方でMDA-MB-361のHerceptinの感受性は低かった。さらにこの両細胞を用いて免疫細胞化学にてCEACAM6の発現を検討した。さらに2つのタンパクの結合性を評価することができる近接ライゲーションアッセイ法(PLA)た。免疫細胞化学の結果ではCEACAM6はBT-474及びMDA-MB-361ともに同程度の発現が認められた。一方、近接ライゲーションアッセイ法ではBT-474のみで陽性像が認められた。このことは、CEACAM6及びHER2の発現量と両タンパクの結合性には関連性が無いことを意味する。また、BT-474細胞では共免疫沈降法にて、HER2とCEACAM6のタンパク結合を確認することができた。以上のことから、Herceptinの感受性にはCEACAM6のHER2への結合性が関与していると考えられた。この結果を病理組織標本で検討するために、乳癌10例でのパイロット試験を行った。結果、ヒト組織を用いた解析においても、CEACAM6発現を免疫組織化学にて確認することができた。同様に現在、PLAによるCEACAM6及びHER2の結合について実施中である。計画時ではHER2/ CEACAM6共陽性の乳癌培養細胞の選定に時間を要すると考えられた。また、HER2阻害剤Herceptinの感受性の異なる株を用意する必要もあった。これらの課題に対し、当分野で所有する複数の細胞株を検討することで速やかに克服することができ、本課題に必須なin vitro実験系を確保することができた。また、結果も想定していた結果を得ることができ、次年度以降に検討する病理組織標本解析の妥当性を示すことができた。さらに次年度に実施する病理標本を用いた免疫組織化学の条件設定(抗体の選定、染色条件)もすでに済ませており、速やかに次年度の検討を開始する準備ができている。乳癌患者でHER2は分子標的治療因子の一つであり、HER2タンパク依存性に増殖が促進される乳癌では、ヒト化モノクローナル抗体薬を用いた抗HER2療法が施される。抗HER2療法は効果的な治療法とされているが、化学療法と併用して使用されるのが一般的であり、単剤での効果は必ずしも高くない。このため治療前に抗HER2薬の奏功性を評価することは重要である。HER2陽性乳癌ではcarcinoembryonic antigen-related cell adhesion 6 (CEACAM6)の発現が高い症例で予後不良となることが報告されているが、その機序は不明のままである。そこでHER2阻害剤trastuzumabに対して高感受性である乳癌培養細胞株BT-474(高感受性)及び低感受性であるMDA-MB-361(低感受性)を用い、CEACAM6の発現を検討した。免疫細胞化学での検討では、いずれの株においてもCEACAMタンパクの発現は同等だった。一方で、タンパク質の結合性を評価する近接ライゲーションアッセイ(PLA)ではBTー474のみでHER2/CEACAM6の結合を示すシグナルが認められた。共免疫沈降法においても同様の結合を確認することが出来た。BT-474を対象にCEACAM6をsiRNAにてノックダウンすると、Herceptinの効果が低下した。以上よりtrastuzumabの奏功性にCEACAM6のHER2との結合性が関与していることが想定された。乳癌におけるCEACAM6の発現意義を明らかにするために、乳癌109症例の病理組織標本を用いた免疫組織化学を行った。CEACAM6陽性症例はhistological gradeおよびStageの低い症例に多く、CEACAM6の発現自体は癌の悪性度と逆の関係にあると考えられた。また、骨転移および肺転移症例の転移巣(各10例)でのCEACAM6発現を同様に検討したところ、骨転移巣にCEACAM6の発現症例が多く、逆に肺転移巣では少なかった。以上のことから、骨転移症例において抗HER2療法が奏功する可能性が示唆された。以上、CEACAM

6はHER2とのPPIによってHER2阻害剤の効果を修飾することが示唆される。実際の乳癌病理組織を用いてHER2陽性乳癌におけるCEACAM6の発現意義を検討する。その課題を達成するために、HER2陽性乳癌症例の確保(100例を予定)が必要である。また、CEACAM6の乳癌におけるインパクトを同様に検討する必要もあるため、免疫組織化学における検討を行い、HER2との相関だけではなく、予後などの病態に対する意義を明らかにする。さらにHER2阻害剤Herceptinの術前投与症例を対象に、CEACAM6の発現を同様に免疫組織化学にて検討し、Herceptinの奏功性にCEACAM6が及ぼす影響を明らかにしたい。培養細胞での検討ではCEACAM6陽性/HER2陰性株を選定し、HER2過剰発現系を作成して両タンパクの結合の有無を確認する。医歯薬学
社会性と認知機能の関連性の探究―社会スキル支援へ向けての基礎的研究―

自閉症スペクトラム障害(ASD)は,クロスモーダルの情報処理の統合に困難を抱えているという証拠がある。本研究は,ASDのある子どもが視覚と聴覚間のクロスモーダル処理に困難があるかどうか,10人のASDのある子どもと11人のIQと年齢、性を統制した子どもで検討した。結果はaudio-visual gap/overlap課題では,ASDのある子どもにおいて統制群よりも反応時間が遅延した。対照的に,通常のgap/overlap課題では統制群と同様の行動成績を示した。これらの結果は,ASDのある子どもは注意を視覚と聴覚に同時に向けるのが困難であることを示唆している。【研究の目的】自閉症スペクトラム障害のある人は,注意の解放の問題があることが指摘されており,局所から広域への注意の切り替えの弱さが関与していると考えられている。こうした認知処理は,認知的柔軟性と密接に関係している。本研究では,自閉症スペクトラム障害のある人の注意の切り替えの問題,及び注意の解放の問題についてswitchingパラダイムおよびgap-overlap課題を用いて検討する。【研究成果】今年度は,自閉症スペクトラム障害のある人の局所から広域への注意の切り替えの問題を検討するために,階層文字課題を用いたswitching課題で検討を行い,その研究成果報告を行った。これまで自閉症スペクトラム障害のある人は,局所処理が優位であるとされてきたが,実験的な検討では一致した知見は必ずしも得られていなかった。本研究によって,自閉症スペクトラム障害のある人は,特に局所から広域への注意の切り替えに困難があることが示唆された。一方で,広域から局所への切り替えには問題が認められなかった。よって,自閉症スペクトラム障害のある人は,局所刺激の抑制に困難がある可能性が示唆された。本研究は,2013年2月Journal of Autism and Developmental Disorders誌に公表された。さらに,自閉症スペクトラム障害のある子どもを対象にgap-overlap課題を用いて視覚と聴覚の同時呈示事態における注意処理を検討した。本研究は,自閉症スペクトラム障害の注意機能について注意と視覚-聴覚処理との関係性を明らかにする目的で実施した。その結果視覚-聴覚呈示条件では,自閉症スペクトラム障害のある子どもで反応の遅延が認められた。両研究を通して,認知能力の統合的な側面をより検討することで,自閉症の認知能力の理解に寄与し,発達支援などに生かす基礎的な知見を提供することを目指す。今年度は、視覚と聴覚を同時呈示した際の自閉症スペクトラム障害のある子どもの注意処理過程を検討するために、cross-modal gap-overlap課題を自閉症スペクトラムのお子さん、知能や性、年齢をマッチングした健常児に対して実施したデータを解析した。得られたデータを学会発表および国際誌に研究論文を投稿した。・研究の目的自閉症スペクトラム障害のある人は,注意の解放の問題があることが指摘されており,局所から広域への注意の切り替えの弱さが関与していると考えられている。・研究実施計画平成23年度では,自閉症スペクトラム障害のある子どもを対象にgap-overlap課題を用いて視覚と聴覚の同時呈示事態における注意処理を検討した。この研究は,ASDの注意機能について注意と視覚-聴覚処理との関係性に対して,どのレベルで困難が見られるかをPCモニターに視覚と聴覚の刺激を呈示し,被験者の反応時間を検討した。現在13名の協力が得られ,実験が実施された。さらに自閉症スペクトラム障害のある人の局所から広域への注意の切り替えの問題を検討するために,Navonの階層文字課題を用いたswitching課題で検討を行った。実験では,ボタン押しを求める認知実験を自閉症スペクトラム障害(11名)と定型発達者(11名)で実施した。その結果,自閉症スペクトラム障害のある人に存在する局所から全体への注意の困難さが認められた一方で,全体から部分への注意処理はintactかむしろ優れていた。これらの研究を通して,認知能力の統合的な側面をより検討することによって,自閉症の認知能力の理解に寄与し,発達支援などに生かす基礎的な知見を提供することを目指す。最終年度は、主にこれまで得られた成果を公表するために論文作成と論文投稿、発表を行った。昨年度、視覚と聴覚を同時に注意を維持するクロスモーダル条件下において自閉症スペクトラム障害のある子どもで注意の切り替えが難しいことを見出し論文を投稿した。本年度はこの論文を改稿し再投稿した結果、Research in autism spectrum disorders誌に掲載された。

加えて、これらの研究知見も含め、広く自閉症スペクトラム障害の注意特性を知ってもらい、教育現場での指導の示唆をもたらす目的で「自閉症スペクトラム障害の知覚・認知特性と代償能力」という題目で特殊教育学研究に投稿し、受理された。特別支援教育、臨床発達心理学、認知神経科学自閉症スペクトラム障害のある人での階層文字課題を用いたswitchingの研究は,学会発表および国際誌に公表した。同じく自閉症スペクトラム障害のある子どもを対象とした,gap-overlap課題を用いた視覚と聴覚の同時呈示事態における注意処理の研究は,若干の実験を残してほぼ実験が終了した。一部国内外の学会にて研究成果を公表した。予定していた行動実験に関しては、当初の計画をほぼ終了し、学会発表および国際誌に投稿、受理、出版されている。自閉症スペクトラム障害のある人を対象としたswitching課題の実験は終了し,第16回日本認知神経科学会にて発表を行った。さらに論文として現在国際誌への投稿を行い,審査中である。gap-overlap課題を用いた視覚と聴覚の同時呈示事態における注意処理を検討した研究は現在進行中であるが,実験は6月末までに終える予定である。この成果は,パリで行われる国際児童青年精神医学会にて発表する予定である。注意の切り替えは,実行機能と密接に関係しているが,こうした認知能力は,社会生活で必要とされる推論機能と関係があることが示唆されている。これらの関係を検討した研究を実施し,日本発達心理学会第23回大会にて発表を行った。実験はほぼ終了し,データ解析及び論文執筆を平成25年度の夏前までに終了し,国際誌に論文を投稿する。これと平行して,本年度は近赤外線分光法を用いた脳機能計測を実施する。今年度より職場を異動したため、研究環境が激変した。そのため基礎的な実験を実施するのが難しい。今後、現本務校で実施可能な質問紙調査などを実施し、自閉症スペクトラム障害のある子ども、および定型発達児の注意機能、および気質との関連を検討していく。これらをもとに、本研究で目指していた社会スキルトレーニングの中の注意機能トレーニングについての基礎的な知見を得ることを目的とする。今後,被験者を募集し現在進行中の実験を6月末までに終える予定である。この成果は国際学会および国内学会にて発表する予定である。さらにデータの解析と論文執筆を平成24年度内で終了させ,国際誌に投稿する予定である。被験者の協力が得られれば,NIRSを用いて脳機能の変化についても検討を行う。昨年度,初年度の繰り越しが少しあったため,本来の計画通りの支出を行った際,若干予算が余ってしまった。次年度は,9月に行われる欧州自閉症学会にて研究発表を行う予定である(現在演題の審査中)。さらに国内学会にて複数の発表を行う予定であるため,繰越額も含めて交付された研究費の3分の2は旅費に充てる予定である。その他は,研究遂行に必要な備品,および被験者の謝礼と英文校正費に充当される。
シロイヌナズナの明暗応答タンパク質の分子細胞生物学的研究

当研究室で発見した新規のCa^<2+>結合タンパク質、CCaP1,CCaP2の生理機能の解明を目的に研究を行った。CCaP1とCCaP2は24時間以上暗条件におくと日中レベルの10倍程度まで緩やかに発現上昇し、長期の暗条件の後、光を照射すると4時間程度で日中レベルまで急速に低下することを発見した。さらに、CCaP1は光合成機能の低下に、CCaP2は老化に関連してその転写レベルを増加させることが示唆された。また、CCaP2は地上部からの情報によって、その転写が制御されていることが示唆された。以上の研究に加えて、CCaP類縁遺伝子であるPCaP1の解析を行った。PCaP1遺伝子破壊株を用いてマイクロアレイ解析を行ったところ、PCaP1はジャスモン酸の生合成を抑制する、あるいはJAシグナルの伝達を停止させることで、シグナリングを負に制御している可能性が考えられた。また、接触応答に関わる遺伝子であるTouch-induced(TCH)遺伝子の発現上昇がみられた。TCH遺伝子はPCaP1との相互作用が示唆されるカルモジュリンをコードしており、関連性に興味が持たれる。さらに、ストレス条件に依存せず、PCaP1遺伝子破壊株において常に発現が上昇する遺伝子SKU5-similar6(SKS6)を見出した。地上部においてSKS6はPCaP1により常に発現が抑制されているが、根では逆にSKS6がPCaP1の発現を抑制していることを明らかにした。SKS6はPCaP1の生理機能に関連した役割を担っていると考えられる。本研究は、当研究室で発見された新規のCa2+結合タンパク質、CCaP1,CCaP2,CCaP3の生理機能の解明を目的に研究を行った。これまでに、CCaP1とCCaP2は暗条件で転写レベルが増加し、さらに暗条件を続けると24時間後には日中レベルの10倍程度まで増加することを明らかにした。暗条件で転写レベルが増加することに加えて、長期(60時間)の暗条件の後、光を照射すると数時間以内に転写レベルが日中レベルまで急速に低下することを発見した。暗条件の後、CCaP1のmRNA量は、光を照射してからおよそ1時間30分後に半減し、2時間30分程度で元のレベルまで減少し、CCaP2のmRNA量はおよそ3時間後に半減し、4時間程度で元のレベルまで減少することが明らかにした。また、転写レベルは約24時間後に最大に達し、その後CCaP1の転写レベルは4日後に半減し、8日後には最高時の4分の1まで減少すること、CCaP2のmRNA量は6日目まで緩やかに減少し、6日目から8日目にかけて急激に減少し、8日後には元のレベルまで減少することを明らかにした。さらに詳細な解析の結果、CCaP1は光合成機能の低下に、CCaP2は老化に関連してその転写レベルを増加させることが示唆された。また、CCaP2は根で発現しており、CCaP2は地上部からの情報によって、その転写が制御されていることが示唆された。以上の研究に加えて、CCaP類縁遺伝子の遺伝子破壊株を用いたマイクロアレイ解析により、ストレス条件下において、その遺伝子の有無によって発現を変動させる遺伝子を見出した。それらの遺伝子の機能を調べたところ、2つの重要なシグナル伝達経路で重要な役割を担っていることが明らかになった。このCCaP類縁遺伝子が、あるストレスに応じて2つ以上のシグナル伝達経路を制御していることが考えられる。本研究は、当研究室で発見された新規のCa^<2+>結合タンパク質、CCaP1, CCaP2, CCaP3の生理機能の解明を目的に行った。これまでに、CCaP1とCCaP2は暗期に2倍程度、転写レベルが上昇し、さらに24時間以上の暗条件では日中レベルの10倍程度まで増加することを明らかにした。また、60時間の暗条件の後、光を照射すると数時間以内に転写レベルが日中レベルまで急速に低下することを発見した。このように上昇と減少で異なる発現変動を示す遺伝子は稀であり、その制御機構の解明により、新規の新規のシスエレメントの発見につながると期待している。さらに詳細な解析の結果、CCaP1は光合成機能の低下、CCaP2は老化に関連してその転写レベルを増加させることが示唆された。CCaPの生理機能の解明によりこれまでに知られていなかった植物のシグナル伝達経路を明らかにしたい。PCaP1遺伝子破壊株を用いてマイクロアレイ解析を行ったところ、2種類のストレス条件下において、野生株と比べて発現を変動させる遺伝子を見出した。それらの遺伝子の機能を調べたところ、シグナル伝達経路で重要な役割を担っている遺伝子が多く含まれていた。これよりPCaP1が、様々なストレスに応じてシグナル伝達経路を制御していることが考えられる。さらに機能上PCaP1と直接相互作用すると予想される分子を見出し、リコンビナントタンパグ質を作成した。また、条件に依存せず、PCaP1遺伝子破壊株において常に発現が上昇する遺伝子を見出し、PCaP1とこの遺伝子の二重破壊株を作製した。

これらの実験材料を用いてこれまで未知であったPCaP1の生理機能に迫るとともに、植物の環境応答に新しい知見を与えることができると考えている。当研究室で発見した新規のCa^<2+>結合タンパク質、CCaP1,CCaP2の生理機能の解明を目的に研究を行った。CCaP1とCCaP2は24時間以上暗条件におくと日中レベルの10倍程度まで緩やかに発現上昇し、長期の暗条件の後、光を照射すると4時間程度で日中レベルまで急速に低下することを発見した。さらに、CCaP1は光合成機能の低下に、CCaP2は老化に関連してその転写レベルを増加させることが示唆された。また、CCaP2は地上部からの情報によって、その転写が制御されていることが示唆された。以上の研究に加えて、CCaP類縁遺伝子であるPCaP1の解析を行った。PCaP1遺伝子破壊株を用いてマイクロアレイ解析を行ったところ、PCaP1はジャスモン酸の生合成を抑制する、あるいはJAシグナルの伝達を停止させることで、シグナリングを負に制御している可能性が考えられた。また、接触応答に関わる遺伝子であるTouch-induced(TCH)遺伝子の発現上昇がみられた。TCH遺伝子はPCaP1との相互作用が示唆されるカルモジュリンをコードしており、関連性に興味が持たれる。さらに、ストレス条件に依存せず、PCaP1遺伝子破壊株において常に発現が上昇する遺伝子SKU5-similar6(SKS6)を見出した。地上部においてSKS6はPCaP1により常に発現が抑制されているが、根では逆にSKS6がPCaP1の発現を抑制していることを明らかにした。SKS6はPCaP1の生理機能に関連した役割を担っていると考えられる。