hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
低関与状況下における消費者の情報処理-理論モデルの構築とその経験的研究-

本研究の目的は、低関与状況下にある消費者の行動が経時的にいかなる変化を遂げていくのかという点を行動科学的な視点からモデル化するとともに、その経験的妥当性を確かめるところにあった。その準備作業として平成15年度では、実験条件に関する考察を「セールス・プロモーション」とのかかわりにおいて考察してきた。本研究における理論モデルの鍵概念のひとつは、「内発的動機づけ」と「外発的動機づけ」という2タイプの動機づけであるが、前者に影響を与えるものとしてサンプリングや実演販売、後者に影響を与えるものとして値引き、特別陳列、チラシ、増量パックなどが該当するという結論に至っている。この研究結果を基礎として平成16年度では、予備的な質問紙実験が行われた。経験的テストにかけられたのは、「低関与状況下における消費者の選択場面では、内発的動機づけと外発的動機づけが、その相対的強度という点においてトレードオフの関係にある」という仮説である。具体的には、値引き、増量パックといった2種類のセールス・プロモーションを外発的動機づけの誘因とみなし、それらが与えられているときと、除去された後の特定ブランドに対する購買意図を比較した。しかしながら、統計的に有意な差はみられず、仮説は支持されなかった。その理由としては、操作化の問題、従属変数を購買意図とした点などが考えられる。今後は、これらの問題点を再度考察し、修正を施したうえで、本調査を実施していく必要があると思われる。平成15年度の研究目的は、茶系飲料を題材とした実験を行い、理論モデルの経験的妥当性を確かめることにあった。今年度はその準備作業として、実験刺激および操作化など、実験条件にかかわる考察を行ってきた。本研究において提示されている理論モデルは、低関与状況下にある消費者の行動が経時的にいかなる変化を遂げていくのか、これらを行動科学的な視点から捉えようとするものである。この理論モデルは、内発的動機付けと外発的動機付けという2タイプの「動機付け」(土橋2000;2001)、限定的な情報処理型と環境依存型という2タイプの「情報処理パターン」(土橋2003)、購買・使用経験からの「学習」、消費者の情報処理能力を示す「製品判断力」という4要因から構成されており、これらが特定の因果関係を保ちながら経時的に変化することが仮定されている。実験1ではこの理論モデルの起点をなす2タイプの動機付けの関係が、実験2ではこれに続く消費者の情報処理パターン、学習のタイプ、製品判断力の向上の有無といった側面を検討することが予定されていた。消費者の動機付けに働きかけるものとして、本研究では「セールス・プロモーション」を想定することとした。セールス・プロモーションは、低関与状況下における消費者に対して効果的なマーケティング活動として認識されているというのがその理由である。しかしながら、セールス・プロモーションには多様なタイプがあり、実験条件を設定するためには、それぞれがいかなるタイプの動機付けに作用するのかを特定化する必要があった。そこで既存研究を概観し、これを考察した結果、内発的動機付けに影響を与えるものとしてサンプリングや実演販売、外発的動機付けに影響を与えるものとして値引き、特別陳列、チラシ、増量パックなどが該当するという結論に至っている。これを基礎として、平成16年度はより詳細な実験条件を設定し、実験を実施する予定である。
損傷中枢神経回路の再生と可塑性を制御する分子機構

本研究の目的は中枢神経回路の修復機構の動作原理を明らかにすることである。研究代表者はこれまで中枢神経の再生阻害機構の解明を行った結果、中枢神経回路の損傷後に代償性回路が形成され、これが機能回復に寄与していることを見いだした。この発見はこれまでの常識に反して、中枢神経が可塑性のポテンシャルを有していることを示唆している。本研究では神経回路の再構成現象およびその分子メカニズムの解明を行った。これにより、中枢神経損傷後の機能回復がなぜ、どのように起こるのかを明らかにした。特に損傷という局所の刺激が空間的に広がり、中枢神経全体に回路の再編をもたらすに至るメカニズムを明らかにした。本研究では神経回路の再構成現象およびその分子メカニズムの解明を行う。これにより、中枢神経損傷後の機能回復がなぜ、どのように起こるのかを明らかにする。特に損傷という局所の刺激が空間的に広がり、中枢神経全体に回路の再編をもたらすに至るメカニズムを明らかにしたい。本研究は、まったく未知である領域において、新たな神経科学分野を創出し、神経再生治療開発への応用が期待される。そこで本研究では神経回路の再構成現象およびその分子メカニズムの解明を行った。具体的には脳損傷の後に運動を制御する皮質脊髄路が軸索枝を出芽し、神経回路をどのように再構成させるかについて解析した。その結果、中枢神経は成体でも可塑性のポテンシャルを有していることが明らかになった。片側脳損傷の後に、健常側の軸索枝は中脳の赤核、橋核、脊髄の各レベルで対側への投射がみられた。さらに当該現象に免疫系の細胞、特にミクログリアが関与していることが明らかになった。ミクログリアを局所的に消失させることで、軸索枝の出芽が消失し、運動機能の改善が見られなくなった。これらの実験により損傷という局所の刺激が空間的に広がり、中枢神経全体に回路の再編をもたらすに至るメカニズムを明らかにするための系を確立することができ、機能回復に寄与する分子を評価することができた。その結果、複数の細胞内シグナル分子が候補タンパク質として浮上した。研究代表者旨はこれまで中枢神経の再生阻害機構の解明を行った結果、中枢神経回路の損傷後に代償性回路が形成され、これが機能回復に寄与していることを見いだした。特に下部頸髄において軸索枝は対側のinterneuronにシナプスを作り、末梢の運動ニューロンまでの回路が形態的に繋がっていることを確認した。この代償性回路を切断することにより運動機能の回復が失われたことから、代償性神経回路の形成が機能回復に寄与したことが示された。また皮質脊髄路の代償性神経回路の形成は、生後のある時点まで非常に活発におこり、その後は急速に低下する,したがって運動経路にもcritical periodが存在すると考えられた。このcritical periodを規定するのが、軸索を取り巻いているオリゴデンドロサイトであることを示唆する結果を得た。

そこで本研究では神経回路の再構成現象およびその分子メカニズムの解明を行った。具体的には脳損傷の後に運動を制御する皮質脊髄路が軸索枝を出芽し、神経回路をどのように再構成させるかについて解析した。その結果、中枢神経は成体でも可塑性のポテンシャルを有していることが明らかになった。片側脳損傷の後に、健常側の軸索枝は中脳の赤核、橋核、脊髄の各レベルで対側への投射がみられた。特に下部頸髄において軸索枝は対側のsegmental interneuronsおよびpropriospinal neuronsにシナプスを作り、末梢の運動ニューロンまでの回路が繋がっていることを形態的および電気生理学的に確認した。この代償性回路を切断することにより運動機能の回復が失われたことから、代償性神経回路の形成が機能回復に寄与したことが示された。また皮質脊髄路の代償性神経回路の形成は、生後のある時点まで非常に活発におこり、その後は急速に低下する。したがって運動経路にもcritical periodが存在すると考えられた。このcritical periodを規定するのが、軸索を取り巻いているオリゴデンドロサイトであることを示唆する結果を得、当該現象に関与する因子の候補としてPirBを同定し、PirBノックアウトマウスでの回路修復現象を解析した。本研究の目的は中枢神経回路の修復機構の動作原理を明らかにすることである。本研究では神経回路の再構成現象およびその分子メカニズムの解明を行った。しかしながら当該マウスで可塑性の亢進は認められなかった。またPirBのシグナル伝達を解析し、PirBがSHP-1/2を介してTrk受容体を不活性化することにより、軸索の伸展を抑制することを明らかにした。またSHP-1/2 siRNAの投与によって、視神経損傷後の軸索再生が促進されることを見いだした。
細菌によるグルタチオン直接発酵法の開発とグルタチオン代謝系に関する基礎研究

すべての生物を通して初めてγ-グルタミルトランスペプチダーゼ(GGT)の結晶構造解析に成功した。また、γ-グルタミル酵素中間体の構造も明らかになり、基質認識に関わるアミノ酸残基を特定した。この結果に基づいて部位特異的変異を加え、GGT変異酵素のグルタリル-7-アミノセファロスポラン酸アシラーゼ活性を50倍に増強することに成功した。GGTの古典的な阻害剤であるアザセリンやアシビシンとの共結晶の3次元構造を決定した結果、これまで提唱されていた阻害メカニズムでは説明できないことが明らかとなり、新しい阻害メカニズムを提唱した。一方、自己触媒的プロセシング前の前駆体型GGTの結晶構造解析を行い、プロセシング反応の求核残基もThr391の側鎖のO原子であることを示した。プロセシングによって活性中心の付近の構造変化により活性中心が形成されることが明らかとなった。以前から得られていたγ-グルタミルシステイン合成酵素(GshA)の脱感作変異株は3カ所に変異(W100L,A494G,S495F)があったが、そのうちS495Fが脱感作に寄与していることを明らかにし、40mMグルタチオン共存下においてもほとんど活性に影響を受けないことを示した。また、gshA履遺伝子のイニシエーションコドンをTTGからATGに変え、翻訳が起こりやすくした。さらに、GshAの表面に局在しタンパク質を不安定化させる4つのCys残基をSerに置き換え、酵素の安定化を図った。さらに、セリンアセチルトランスフェラーゼにM256I変異を導入してCysに対して脱感作した。培養条件、特にC源S源について検討を加えた。以上の改良点を総合することにより、大腸菌の培養液上澄中に約1mMのグルタチオンを蓄積させることに成功した。大腸菌を用いて実験を行い、菌体外のグルタチオンを分解するGGTおよび取り込むYliABCDトランスポーター破壊株に、グルタチオン生合成系の2つの酵素遺伝子(GshAについてはイニシエーションコドンTTGをATGに換えたもの)を多コピープラスミドにのせたものと、別の多コピープラスミドにCysE(セリンアセチルトランスフェラーゼ)遺伝子(システインに対する脱感作変異を導入したもの)を導入し、大腸菌の菌体外にグルタチオンを発酵生産することを検討したところ、野生型の大腸菌では数μMの蓄積しか見られなかったものが、500μM蓄積するようになった。GshAについてはW100L変異の導入により脱感作すると予想されたが、実際には脱感作せず、A494G, A495F変異を検討することにし、変異導入を行った。GGTのX線結晶構造解析が完成し、GGTの立体構造を初めて。また、グルタチオンを結晶にソーキングしたところγ-グルタミル結合が切れ、γ-グルタミル酵素中間体構造を解くことができ、グルタミン酸と酵素がインタラクションしている残基を特定することができた。しかし、Cys-Glyが結合する残基の同定はできなかったので、新規に開発したγ-グルタミル結合が切断されることのないグルタチオンアナログを野生型酵素にソーキングして、X線結晶構造解析を行っているところである。一方、自己触媒的プロセシングが欠損となったT391A変異型酵素を用いたX線結晶構造解析により、前駆体の構造が明らかとなった。その結果、生化学的実験からすでに明らかにしていた通り、自己触媒的プロセシング反応においても、酵素反応と同じくT391の側鎖の酸素原子が求核原子として働いていることが明らかとなった。

また、プロセシングの際に、全体的な構造の変化はないものの活性中心付近の構造が変化し、活性中心が形作られることが明らかとなった。大腸菌のグルタチオン異化の鍵酵素であるγ-グルタミルトランスペプチダーゼとその古典的な阻害剤であるアザセリンとアシビシンとの共結晶の3次元構造を決定した。その結果、これまで提唱されていた阻害メカニズムでは説明できないことが明らかとなり、新しい阻害メカニズムを提唱した。一方、以前から得られていたγ-グルタミルシステイン合成酵素(GshA)の脱感作変異株には3つの変異(W100L, A494G, S495F)があったが、そのうちS495Fが脱感作に寄与していることを明らかにし、40mMグルタチオン共存下においてもほとんど活性に影響を受けないことを示した。さらに、gshA遺伝子のイニシエーションコドンをTTGからATGに変えて翻訳が起こりやすくした。また、GshAの表面に局在しタンパク質を不安定化させる4つのCys残基をSerに置き換え、酵素の安定化を図った。グルタチオン合成にあたり最も不足するCysを培地中から加えると菌の生育が著しく阻害される。そこで、大腸菌自身にCysを大量生産させることを目的としてシステインによりフィードバック阻害を受けるCys合成系の酵素であるセリンアセチルトランスフェラーゼの遺伝子、CysEにM256I変異を導入して脱感作した。培養条件、特にC源S源について検討した。以上の改良点を総合することにより、大腸菌の培養液上澄に約1mMのグルタチオンを蓄積させることに成功した。
金属錯体の生体分子への精密固定化を基軸とする精密制御生体分子反応場の創出

水中においても安定なカルボキサミドの鉄イオンへの配位に着目し、過酸化水素を酸化剤として選択的にアルカンを酸化する単核非ヘム鉄錯体Fe(dpaq)を開発してきた。Fe(dpaq)は金属酵素の機能の一部を再現するが、反応速度、基質特異性の面で天然酵素に及ばない。そのため、この錯体触媒をもとに高性能な人工酵素の創製を目指した。Fe(dpaq)錯体はヒト血清アルブミンの薬物結合サイトに強く結合する。種々の条件において酸化触媒能を検討した結果、Fe(dpaq)アルブミン複合体は過酸化水素を酸化剤としてプラスミドDNAを効率よく切断することを発見した。この結果は、Fe(dpaq)は蛋白質内部においても酸化触媒活性を発現できることを実証するものである。この結果をもとに、アルブミンの疎水ポケットに結合した鉄アミド錯体による不斉スルホキシド化を検討した。触媒回転数は、アセトフェノンを内部基準としGC分析により行い、不斉選択性はキラルカラムによるHPLC分析により行った。用いた鉄アミド錯体は、有機溶媒中で過酸化水素を用いた優れた選択アルカン酸化触媒となることが判明しているFe(dpaq)、水中で過酸化水素による一電子酸化反応活性(ペルオキシダーゼ活性)を示すことが判明している窒素4座カルボキシルアミド鉄錯体Fe(mpaq)、さらに、L-プロリンを出発原料とする窒素4座カルボキシルアミド鉄錯体Fe(Propaq)である。Fe(dpaq)は不斉を持たず、Fe(mpaq)はラセミ体として存在するが、Fe(Propaq)は不斉錯体である。不斉鉄錯体を用いた先行研究の反応条件に従い、触媒反応を評価した結果、錯体のみでは触媒回転数も低く、不斉選択性が観測されないが、アルブミン存在下では、触媒回転数が向上すること(Fe(dpaq)では10倍以上)、不斉選択性も僅かであるが観測されることが判明した。タンパク質の疎水的空孔内で鉄錯体触媒による酸化反応を達成できた。また、その不斉選択性の評価方法も確立できた。今後の共有結合型人工酵素の設計に指針を与える研究成果と言える。蛋白質疎水ポケット内で高い不斉選択性が発現するために、共有結合を用いて蛋白質のシステインのチオール残基に修飾可能なマレイミド基を有する新規配位子の合成を行い、カルボキサミド鉄錯体を蛋白質疎水空孔に揺るぎなく固定し、精密な触媒設計を行う。
統合失調症における機能的電気刺激を用いた運動療法の開発

統合失調症患者の寿命は一般人口と比して2025%短く、その要因として生活習慣病の罹患が挙げられる。運動トレーニングは生活習慣病のリスクを低下させるが、統合失調症患者は運動が苦手な場合が多く、一般的な運動トレーニングの継続は厳しいことが現状である。一方で機能的電気刺激は、皮膚表面に貼付した電極から筋を他動的に動員させ、糖代謝の改善や筋肥大を惹起することが明らかになっている。本研究では、統合失調症による入院患者を対象に機能的電気刺激を12週間介入し、糖代謝および体脂肪の改善効果について評価することを試みた。その結果、ヘモグロビンA1c濃度の有意な低下を認めた。統合失調症患者は薬物療法を中心に治療がなされているが、抗精神病薬の副作用として耐糖能異常や肥満を惹起する場合が少なくない。さらに疾患の特徴である無為自閉なども重なり、極めて多くの患者が身体不活動状態にある。その結果、肥満症や糖尿病など生活習慣病を併発する患者が多数であり、死因も心血管系疾患によることが多いと報告されている。一方で運動は、エネルギー消費による抗糖尿病効果、インスリン感受性、糖代謝や血清脂質の改善、抗圧効果など身体へさまざまな望ましい作用を持つことから、肥満の予防や改善を含めた健康の維持・増進の中核的要素を成している。本研究は上述の現状を鑑みて、統合失調症患者を対象として、他動的に末梢神経を刺激し骨格筋を収縮させる機能的電気刺激法を用いて、運動の効果を享受してもらうことを目的として本研究を継続している。今年度行った研究は以下のとおりである。統合失調症患者におけるメタボリックシンドローム対策を目的として、機能的電気刺激を12週間介入した。対象:長期入院の統合失調病患者12名。方法:20分間の機能的電気刺激を週に5回、合計12週間実施した。測定項目:体組成、腹部のコンピュータ断層撮影(CT)、血液組成。結果:体組成および腹部の内臓・皮下脂肪面積に有意な変化は見られなかったが、ヘモグロビンA1cが有意に低下した。なお筋肉の損傷などにより高値を示すクレアチンホスホキナーゼ(CPK)の変動はなかった。運動は、エネルギー消費による抗糖尿病効果、インスリン感受性、糖代謝や血清脂質の改善、抗圧効果などさまざまな生理学的変化を惹起することから、健康の維持や増進の中核的要素をなしている。しかしながら統合失調症患者は、疾患の症状として無為自閉など身体不活動があげられる上に、抗精神病薬の副作用により耐糖能異常や体重増加が惹起されやすい状態にあり、実際に極めて多くの患者が肥満や糖尿病を併発しているのが現状である。一方で機能的電気刺激法は、外部から他動的に末梢神経を刺激して骨格筋を収縮させる方法であり、自発的に運動できない人たちへ運動の効果を享受させることのできる有用な手段である。本方法は、筋内の解糖系によるエネルギー利用率が高くなるとともにグリコーゲン枯渇が著しく促進される。これまでに、電気刺激により血中乳酸濃度が有意に高まり、エネルギー代謝、糖代謝が有意に活性化することや、II型糖尿病患者に食後、電気刺激を実施した結果、無刺激群に比べ電気刺激群はグルコースとCペプチド濃度が有意に低下することが明らかになっている。本年度の目的は、統合失調症患者を対象に食後、電気刺激を介入し、血糖値の変化について検討することであった。実験は、統合失調症による男性入院患者に昼食後、30分間の電気刺激を行い、前後の血糖値を測定した。統合失調症を含む精神障害において薬物治療は非常に有効な手段の一つであるが、抗精神病薬の副作用として耐糖能異常が指摘されている。本実験結果においても、電気刺激後の血糖値の変動と抗精神病薬の投与量との間に有意な相関が認められた。今後は、抗精神病薬の種類や投与量などを十分考慮したうえで、統合失調症患者に対する運動療法としての電気刺激法を詳細に検討していく。応用生理学本研究の順調に進展した主な理由として、研究代表者・分担者、そして臨床現場(神奈川県藤沢市、藤沢病院)職員とが一同に介し、今年度の実験について細部に渡る入念な計画を立てた。

この連携がうまく取れていたことが挙げられる。具体的には実験開始期間前の準備段階において、研究代表者および研究分担者である京都大学の森谷教授が藤沢病院へ出向き、主治医を始め実際にお手伝いくださる職員を対象に、本実験についての詳細な説明および質疑応答の機会を数回設けた。このことにより、臨床の実験現場である藤沢病院職員に実験目的や方法について明確に理解していただくことが出来た。患者様への実験説明は、患者様と日ごろ慣れ親しんでいる病院職員からまず予告していただいた。その後患者様に対し、研究代表者が実験について説明を加え、患者様からの質疑応答を行い、インフォームドコンセントを行った。また同時に、研究協力者および実施者(京都大学森谷研究室院の研究生および院生)もその場に立ち会った。実施にあたっては研究代表者、京都大学森谷研究室の研究生および院生が必ず毎回立ち会い、さらに補佐として元病院看護師および運動指導士に協力して本方法を遂行したため、12週間の長きに渡る実験中事故や怪我もなく無事に終了し、貴重な知見を得ることができた。初年度である本年は、統合失調症患者に対して電気刺激を行い、食後血糖値の変化について検討した。これまでに一般中高年の肥満者や糖尿病患者に対して本方法を介入した研究において、前者では血糖値と血中インスリン値が、後者では血糖値とCペプチド濃度が有意に低下することが明らかになり、代謝改善を目的とする運動療法として非常に有用な方法である可能性が示されている。統合失調症患者は「9.研究実績の概要」で述べたとおり、抗精神病薬の副作用として体重増加を起こしやすい状態にある。抗精神病薬はその作用を発揮するために、ドーパミンD2受容体を適度に遮断するが、残念ながら同時にヒスタミンH1受容体や5-HT2c受容体なども塞いでしまうことにより、食欲亢進や過鎮静作用が起こるとされている。抗精神病薬はこのような副作用をもつため、実際に、患者の薬物療法のコンプライアンスにまで影響を及ぼしているのが現状である。本年度行った実験からは予測したとおり、健常者と異なり、抗精神病薬の作用が強く影響した結果が得られた。このことは今後、本方法を統合失調症患者に対する運動療法として確立するにあたり、次年度、薬理作用を十分に考慮した実験計画を立てるため非常に示唆に富んだ知見であり、本研究目標を十分に達成することができた。上述のとおり統合失調症患者は、糖尿病やメタボリック症候群などを惹起しやすい状態にあり、その予防と改善策の構築は急務である。ところで糖尿病では、いかに食後血糖を抑制できるかが動脈硬化の進展を防ぐうえで重要であるとされている。欧米では、糖尿病予備群のうち、空腹時血糖値の正常と糖尿病型との範囲を「IFG(空腹時耐糖能障害)」、2時間後血糖値の正常と糖尿病型との範囲を「IGT(負荷時耐糖能障害)」とに分けており、特に後者が糖尿病に移行しやすく、さらに心臓循環器系障害発症のリスクも高まることが知られている。一方で、機能的電気刺激法を用いた我々の一連の研究結果により、一般中高年男性および一般の糖尿病患者を対象として食後に機能的電気刺激を介入した結果、いずれの対象群も食後血糖値の上昇を有意に抑制することが明らかになっている。
実データシミュレーションによる太陽コロナ活動の機構解明

本研究は詳細な太陽表面磁場観測と最新の数値シミュレーションを統合することにより、太陽コロナ活動の物理機構を解明することを目的として企画実行された。その結果として、以下に記す5つめ大きな成果を得ることができた。(1)マグネトグラムから磁気ヘリシティ流束を測定する方法を世界で始めて開発した。(2)磁気ヘリシティ流束とコロナにおける軟X線活動との相関を世界で始めて実証した。(3)詳細なデータ解析によって、磁気シア反転とコロナ活動との相関の存在を世界で初めて示した。(4)磁気シア反転の結果として太陽フレアが発生するという「シア反転フレアモデル」を世界で初めて提唱すると共に、その物理過程の実現可能性を3次元数値シミュレーションによって実証した。(5)磁気シア構造とフレアの初期発光との空間相関を解析し、シア反転フレアモデルが予言するシア反転層における発光の存在を突き止めた。これらの成果は、それまで仮説にすぎなかった太陽光球面からの磁気ヘリシティ入射と太陽コロナにおけるエネルギー解放活動との因果関係を明確に実証するものであり、当初の目的はほぼ達成されたと考えられる。特に、「シア反転フレアモデル」は多くの観測事実を説明することができる重要な理論モデルとして注目されている。ただし、本研究では観測磁場データのみに従う完全な実データシミュレーションは残念ながら実現することができなかった。このためには、誘導方程式の3成分を利用した3次元逆問題を解く必要があり、その手法開発が今後の課題として残された。本研究は太陽表面における磁場観測データに基づいた太陽コロナプラズマのダイナミックシミュレーションを行うことにより、太陽フレアの発生機構を探ろうとするものである。初年度である平成12年度は、5つの研究段階のうち第1段階をほぼ終了し、以下の知見を得た。我々は、第1に国立天文台フレア望遠鏡の観測データより、フレアの発生の有無、太陽面上の位置、データの精度の観点からシミュレーションに適したベクトル磁場データを抽出し、太陽フレアの前後における太陽磁場のシアと自由エネルギー密度の分布を解析した。その結果、フレアが生じる活動領域では磁気シアに基づく自由エネルギーが磁気中性線の近傍に局所的に存在すると共に、そのシアの値はシア領域の大きさにほぼ反比例する傾向があることを見出した。さらに、X線観測データと磁気シア分布との比較を行った結果、太陽フレアは比較的シアの大きな領域で発生するが、必ずしもシアの最大領域と一致するわけではないことを確認した。第2に、局所的な磁気シア構造をもつ太陽コロナ平衡磁場を生成することができる数値コードを開発すると共に、観測データをモデル化した平衡磁場を求め、その安定性を調べた。その結果、太陽コロナにおける磁気シア構造の安定性はシアの垂直分布に強く依存することを見出した。すなわち、同じ磁気シアでも太陽表面から離れた領域に存在するほどコロナ磁場は不安定になる。これは、磁気シアが太陽表面近傍のみに閉じ込められている場合、必ずしもシアの大きさが不安定性の指標にならないことを意味しており、シアの最大領域がフレア発生領域と一致するわけではないという上の観測結果を説明している。第3に、磁場の局所形状の動きを追跡することで太陽表面プラズマの運動を計算することのできる数値コードを開発し、SOHO/MDIのデータを用いてその妥当性を検証した。本年度は、太陽コロナにおける磁気ヘリシティ入射過程を測定する方法を開発すると共に、これを用いた測定を行ない、ヘリシティ入射機構をほぼ解明することに成功した。これにより研究計画の第2段階を完了した。さらに、第3段階として、従来の3次元コードを改良し、実データから得られた境界条件をモデル化したシミュレーションを実行した。以下、得られた成果について列記する。(1)ヘリシティフラックス計測法の開発:ヘリシティ入射過程を定量的に測定するため、太陽磁場データより太陽面速度ベクトルを再構成する方法を開発した。この方法は第1に磁場パターンの追跡によって水平速度をもとめ、第2に誘導方程式の逆問題を数値的に解くことによって垂直速度を導出することによるものである。その結果、ベクトルマグネトグラフによる観測からヘリシティ及びエネルギーフラックスを水平速度と垂直速度の寄与に分離して計測することが可能になった。

(2)活動領域8100の解析:活動領域NOAA8100に関して1997年11月1日から5日までのヘリシティおよびエネルギー入射過程を上で開発した方法を用いて解析した。磁場データはSOHO/MDIおよび国立天文台太陽フレア望遠鏡の観測データを使用した。その結果、水平運動と垂直運動はほぼ等量のそれぞれ符号の違うヘリシティを二日間にわたって入射していること。この間、フレア活動が活発になること。磁束上昇に伴うヘリシティ入射はいくつかのサブ領域で生じていることなどを明らかにした。(3)複数の活動領域の網羅的解析:1997年より4年間に現れた比較的大きな活動領域12個について、ヘリシティ入射過程を解析した。その結果、活動領域8100におい見出されたように垂直運動と水平運動によるヘリシティ入射が異符号を持つ傾向があることが見出された。特に、強力なヘリシティ入射が発生した活動領域でその傾向は顕著になると共に、そうした活動領域ではフレア活動も活発であることを見出した。(4)フレア機構としてのヘリシティ対消滅モデルの提唱と検証:以上の成果に基づき、異符号ヘリシティの入射がフレア活動の重要な原因の一つとなるとするヘリシティ対消滅フレアモデルを提唱した。これは、符号の異なるヘリシティの境界で生じる磁気リコネクションがヘリシティの対消滅を引き起こすことこそ太陽フレアの発生機構であるというものである。この考えに従い、3次元数値シミュレーションを実施した。シミュレーションでは異符号ヘリシティをシア運動によって入射する境界条件を与えた。その結果、理論的に予測されたように、異符号ヘリシティ境界でリコネクションが発生し、磁場の捩れは解消されてポテンシャル磁場レベルまでエネルギーを解放することを確かめた。本年度は、昨年度までに開発した太陽表面磁場データより速度場を再構成する数値的手法を応用することにより様々な活動領域におけるヘリシティ入射とX線活動の相関関係を解析すると共に、3次元電磁流体シミュレーションの予備計算を実施し、符号の異なる磁気ヘリシティ入射とフレア発生に関係があることを観測および理論の両面から明らかにすることに成功した。これにより、研究の第3段階および第4段階の一部を完了した。以下に具体的な成果を記す。(1)1997年から2001年までに観測されたデータより11個の活動領域に関して、磁気ヘリシティ入射、ヘリシティ構造、軟X線エネルギーなどの間の相関を調べた。その結果、X線によるエネルギー解放率は太陽表面からコロナ磁場へ与えられる磁気ヘリシティの絶対値とコロナ磁場のヘリシティ符号が変化する領域(ヘリシティ反転線)の長さを掛け合せたものに比例することを明らかにした。これはヘリシティの符号変化が直接コロナ活動に関係していることを示しており、磁気ヘリシティの対消滅がコロナ活動の原因であるという我々のモデルを支持している。
tame非可換射影多様体の幾何学とそれに付随する表現論の研究

M. Herschend氏との共同研究において前射影的代数を一般化した代数の研究を進めた。この代数の特別な場合はEtingof-RainsによりクイバーがDynkin型の場合に研究され、また、一般の場合はN=1クイバーゲージ理論において研究されていたものである。主要な成果は当該代数のCalabi-Yau(CY)性であり、2通りの証明を与えた。一つ目はクイバーの表現論、特にAuslander-Reiten理論を活用するものである。鍵となるのは普遍AR三角と呼びうる両側加群の完全三角である。これは既約加群をテンソルするとAR三角が得られる両側加群の完全列である。クイバー表現の圏は網目関係式と呼ばれる2次の関係式を持つことは基礎的な事実であるが、今回の研究でクイバー表現の圏には3次の関係式が隠れていることが判明した。この手法により当該代数とクイバー表現の圏との密接な関係が明らかになり、Etingof-RainsによるDynkin型の場合の次元公式を系としてもつ加群の同型を得た。CY性の二つ目の証明はCrawley-Boeveyによる変形前射影的代数を活用するものである。以下に述べる一般的な二つの命題を用いることで変形前射影的代数のCY性から当該代数のそれが従う。可換環の拡大S/Rと(可換とは限らない)S代数Aを考え、A/Sがn-Calabi-Yau(CY), S/Rがm-CYの時、A/Rが(n+m)-CYになることを示した。また、CY性が基礎の可換環の拡大で保たれることを示した。また、クイバーが拡大Dynkin型の場合には特異導来圏の記述を得た。Amiot-Iyama-Reitenによる一般論(を少し拡張したもの)を用いて2道代数(というべきもの)の導来圏との同値性を示した。前射影的代数はクイバーの表現論にかかわる数学にあらわれ数多くの重要な応用を持っている。今年度研究した代数は前射影的代数の拡張として同様に重要な研究対象となるであろうことが期待できる。【研究実績の概要】の項目で述べた証明方法の一つ目で述べた普遍AR三角はクイバー表現の圏以外でも成り立つものであり、多くの応用が期待できる。また、証明方法の二つ目で述べたCY性に関する結果も同じく広範な応用が期待できる。その他、今年度得た成果は具体的な対象の基本的な性質を明らかにしたものと、基礎的な一般論の整備であり、どちらも今後の発展が期待できる。よって、当初の研究計画とは異なるが、しかし、今年度得た成果には研究に大きな進展があったといってよいであろう。非可換幾何学的には前射影的代数は標準束とみなせるが当該代数は1次ジェット束の類似とみなせる。ただし、これは道代数にのみ通用する類似であるようなので、一般の(DG)代数に対して1次ジェット束の非可換類似が存在するのかを検証したい。普遍AR三角はAtiyah列の非可換類似であるので、高次AR理論における類似、普遍AR n角の幾何学的意味も考察したい。環の拡大によるCY性の遺伝の問題をexact CY性に対して考察する。クイバーが拡大Dynkinの場合に当該代数の変異とcDV特異点の特異点解消の導来圏同値の関係について考察する。

【研究実績の概要】の項目で述べた証明方法の一つ目で述べた普遍AR三角はクイバー表現の圏以外でも成り立つものであり、多くの応用が期待できる。また、証明方法の二つ目で述べたCY性に関する結果も同じく広範な応用が期待できる。その他、今年度得た成果は具体的な対象の基本的な性質を明らかにしたものと、基礎的な一般論の整備であり、どちらも今後の発展が期待できる。よって、当初の研究計画とは異なるが、しかし、今年度得た成果には研究に大きな進展があったといってよいであろう。非可換幾何学的には前射影的代数は標準束とみなせるが当該代数は1次ジェット束の類似とみなせる。ただし、これは道代数にのみ通用する類似であるようなので、一般の(DG)代数に対して1次ジェット束の非可換類似が存在するのかを検証したい。普遍AR三角はAtiyah列の非可換類似であるので、高次AR理論における類似、普遍AR n角の幾何学的意味も考察したい。環の拡大によるCY性の遺伝の問題をexact CY性に対して考察する。クイバーが拡大Dynkinの場合に当該代数の変異とcDV特異点の特異点解消の導来圏同値の関係について考察する。購入を予定していたパソコンが安くなっていたため。
発がんシグナルが誘導する複製ストレス応答機構

がん遺伝子が誘導する複製ストレス(発がんRS)はゲノム不安定性を介して発がんを促進する一方、このRSは細胞老化・死を引き起こすため、RSを緩和する応答機構ががん細胞の生存に寄与する。損傷乗越え合成(TLS)ポリメラーゼはRS応答に重要な役割を果たすが、発がんRSにおける機能はほとんど判明していない。本研究では、Y-family TLSポリメラーゼPolηがMyc誘導性RSを軽減することを見出した。また、RSによる二重鎖切断がヌクレアーゼMUS81/EME2に依存し、PolηとMUS81-EME2の発現抑制がRSを増強し細胞死を促進した。以上の結果は、これらが治療標的となる可能性を示唆する。発がんシグナルは種々のDNA複製異常とそれに伴うDNA損傷(発がん性複製ストレス)を引き起こし、ゲノム不安定性を介して腫瘍形成を促進する。我々は、この発がん性複製ストレスの解明に取り組み、損傷乗り越え合成(TLS)を遂行するY-familyポリメラーゼ(Y-Pol)が、主要な複製異常である「DNA再複製」に関与することを見いだした(Mol Cell Biol, 2015)。また最近、発がん遺伝子c-Myc、Cyclin Eが誘導する複製ストレスを、Y-Polの一員であるPolηの発現抑制が増強することを見いだした。本研究では、この作用を分子レベルで解明することを目的として研究を行っている。c-Myc活性を誘導できるモデル細胞株において、BrdU標識で表される複製フォークと共局在するGFP-Polηの核内フォーカスが増加すること、Polηのドミナントネガティブ変異体(dead-Polη)が、c-mycによるγH2AXフォーカス(二重鎖切断(DSB)マーカー)と共局在し、そのフォーカスを著明に増加させ、また、Po lηの発現抑制も同様にc-MycによるγH2AXフォーカスを増加させることを見いだした。さらに、DNA fiber法を用いてDNA複製をモニターしたところ、c-Myc活性化で見られる複製速度の減少や複製ストレスを表す複製フォークの非対称性が、Polηの発現抑制により増加した。興味深いことに、複製フォーク停止箇所を切断し、修復機構を介して複製を再開(Break induced replication: BIR)させる構造特異的ヌクレアーゼMus81の発現抑制が、c-Myc活性化/Polη発現抑制によるDSBを減少させた。以上の結果は、PolηによるTLSやMus81を介したBIRがc-Myc誘導性の複製ストレス応答に関与することを示唆する。がん遺伝子c-Myc活性化による複製ストレス応答機構におけるY-Polの働きは一通り解析を終了し、Polηが特異的にその緩和に働くことを見いだした。平成28年度の計画であった発がん性複製ストレスにおけるBIR(Mus81)の関与までも解析を進め、当初の計画以上の研究遂行を果たした。しかし、その他の発がん遺伝子(計画においてはCyclin E)による複製ストレスにおける両者の関与は、研究が進んでおらず、使用するモデル細胞系、実験手法などさらなる工夫を要する。がん遺伝子の活性化などの発がんシグナルによるゲノム複製の過剰な活性化は、ヌクレオチド不足や転写・複製装置の衝突、酸化ストレスなどを原因とするDNA損傷を引き起こし、複製フォークを停止させる(発がん性複製ストレス)。その結果、ヌクレアーゼの異常な活性化などにより起こるDNA二重鎖切断がゲノム不安定性を介して腫瘍形成を促進すると提唱されている。一方、発がん性複製ストレスは細胞死、細胞老化を誘導し腫瘍抑制にも働くことが報告されている。そのため、これら発がんシグナルが引き起こす複製ストレスやそれに対する応答機構を明らかにすることは、発がん課程を解明し、がんの新規予防・治療法の開発に繋がることが期待されるが、その本態や分子機構は不明な点が多い。我々はこれまで、紫外線や薬剤に対する複製ストレス応答機構の研究実績を背景として、発がん性複製ストレスの解明に取り組み、主要な複製異常である「DNA再複製」にY-familyポリメラーゼ(Y-Pol)が関与することを見いだした(Mol Cell Biol, 2015)。また、近年は発がん遺伝子c-Myc、Cyclin Eが誘導する複製ストレスを、Y-Polの一員であるPolymerase η(Polη)が抑制することをみいだした。本研究では、この作用を分子レベルで解明することを目的として研究をおこなっている。試薬処理によりc-Myc活性化を誘導できるモデル細胞系において、c-Mycによる複製ストレスにおけるPolηの役割を解析し、以下の様な結果を得た。(1) Polηの発現抑制はc-MycによるG2アレスト、アポトーシスを増強した。(2) BrdU標識で表される複製フォークと共局在するPolηの核内フォーカスが増加し、c-Mycによる複製ストレス部位にPolηが集積した。(3)c-Myc活性化で誘導されるリン酸化ヒストンH2AX(γH2AX)(DNA二重鎖切断(DSB)マーカー)がPolη発現抑制により増加し、また、Polηのポリメラーゼ活性変異体(ドミナントネガティブ変異体)はそのγH2AXフォーカスを顕著に増加させ、そのフォーカスと共局在した。(4)DNA fiber法によりDNA複製をモニターすると、c-Myc活性化で見られる複製速度低下や複製フォークの停止が、Polη発現抑制により増加した。以上の結果はc-Mycによる発がん性複製ストレスの解消にPolηが関与していることを示唆している。さらに、Polη発現抑制、およびc-Myc活性化時に、DSBを誘導するstructure-specific nuclease, MUS81-EME2,を同定した。

興味深いことに、このヌクレアーゼとPolηの発現抑制は、c-Mycによる複製ストレスと細胞死を顕著に誘導し、Mus81-EME2がc-Mycによる複製ストレスに対するfail-safeに働くことが示唆される。これらのことは、c-Mycがん遺伝子によって誘導されるがん細胞に対して、PolηとMUS81-EME2の阻害がsynthetic sick/lethalに働き、新規がん治療に繋がる可能性が考えられる。以上の結果をまとめ、現在、論文投稿中である。がん遺伝子の活性化による発がんシグナルが誘導するDNA複製の遅延・停止(発がんRS {replication stress})はゲノム不安定性を介して発がんを促進する。一方、このRSは細胞老化・死を引き起こすため、RSを緩和する応答機構が前がん・がん細胞の生存に寄与する。したがって、発がんRSやそれに対する応答機構を明らかにすることは発がん課程を解明し、がんの新規治療法の開発に繋がることが考えられ、非常に重要である。損傷乗り越えDNA合成(TLS)ポリメラーゼは紫外線や薬剤に対するRS応答に重要な役割を果たすが、発がんRS応答における機能はほとんど判明していない。そこで、本研究では発がんRSにおけるY-family TLSポリメラーゼの働きについて解析した。薬剤添加によりがん遺伝子Mycを活性化し、発がんRSを誘導するモデル細胞システムを用いて、以下の結果を得た。(1) Y-familyポリメラーゼの中で、Polηの発現抑制が特異的にMyc発現細胞の増殖を抑制した。(2) Mycにより活性化される複製フォーカスにPolηが動員された。(3) Polη発現抑制は、Mycによる複製フォーク進行遅延・停止とDNA二重鎖切断(DSB)形成を促進した。(4)触媒活性を欠損するPolη変異体は、Myc発現細胞においてDSB形成を引き起こした。(5) Polη発現抑制時のMyc誘導性DSB形成の亢進は構造特異的ヌクレアーゼMUS81-EME2に依存した。(6) Myc発現細胞においてPolηとMUS81-EME2を同時に発現抑制すると、相乗的にRSを増強し細胞死を促進した。以上の結果は、Myc高発現がん細胞においてPolηとMus81/EME2が合成致死の関係にあり、これらが治療標的となる可能性を示唆する。がん遺伝子が誘導する複製ストレス(発がんRS)はゲノム不安定性を介して発がんを促進する一方、このRSは細胞老化・死を引き起こすため、RSを緩和する応答機構ががん細胞の生存に寄与する。損傷乗越え合成(TLS)ポリメラーゼはRS応答に重要な役割を果たすが、発がんRSにおける機能はほとんど判明していない。本研究では、Y-family TLSポリメラーゼPolηがMyc誘導性RSを軽減することを見出した。また、RSによる二重鎖切断がヌクレアーゼMUS81/EME2に依存し、PolηとMUS81-EME2の発現抑制がRSを増強し細胞死を促進した。
脳卒中の発症予測のための新しい眼底検査解析法の開発

大阪、秋田、茨城の住民を対象として、眼底の網膜(もうまく)血管径を眼底画像解析システムを用いて定量化して、脳卒中発症との関連を検討しました。その結果、網膜中心動脈径が細い人はそうでない人に比べて、脳卒中を起こす確率(リスク)が45倍高まることが明らかとなりました。また、わが国の健診等で広く用いられているScheie(シャイエ)分類という眼底検査の判定基準に、血管径の定量化指標を加味することで、脳卒中を起こすリスクの高い人を判別する能力が一層高まる可能性が示されました。本研究では、長期間、わが国の脳卒中の疫学研究を行っている住民コホートの過去数十年間に蓄積された眼底写真のデータベースをもとに、眼底画像解析システムを用いて網膜血管径を定量化する。そして、網膜血管径と脳卒中、特にわが国に多い穿通枝(ラクナ)脳梗塞の発症との関連をコホート内症例対照研究により検討し、本法が脳卒中の発症予測の精度を高める医療技術として有用であることを検証する。平成22年度は、秋田、茨城、大阪の住民健診受診者の中から、1980年以降に穿通枝系梗塞を発症した112例、および発症例と性・年齢・地域・健診受診年をマッチさせた対照293例の計405例の発症前5年以内の眼底写真フィルムをデジタル化し、眼底画像解析システムを用いて網膜血管径(網膜中心動脈径CRAEおよび網膜中心静脈径CRVE)の計測を完了した。CRAE平均値(±標準偏差)は症例149±15.5μm、対照153±15.0μm(両者の差の検定:P=0.026)、CRVE平均値は症例222±22.4μm、対照221±21.8μm(P=O.541)、CRAE/CRVE比の平均値は、症例0.67±0.07、対照0.70±O.O8μm(P=O.009)であった。すなわち、穿通枝系梗塞例は対照に比し、網膜中心動脈径と動静脈比が有意に低値であることが明らかになった。今後、高血圧等の危険因子の影響を除外しての検討(交絡因子の調整)を行うとともに、網膜中心動脈径、動静脈比の層別化を行い、各層における脳梗塞発症のオッズ比を算出するとともに、脳梗塞発症確率が上昇するカットオフ値についての検討を進める。本研究では、長期間、わが国の脳卒中の疫学研究を行っている住民コホートの過去数十年間に蓄積された眼底写真をもとに、眼底画像解析システムを用いて網膜血管径の諸指標を定量化する。そして、網膜血管径と穿通枝(ラクナ)脳梗塞の発症との関連をコホート内症例対照研究により検討し、本法が脳卒中の発症予測の精度を高める医療技術として有用であることを検証する。平成23年度は、前年度の検討から穿通枝系梗塞との有意の関連が認められた網膜中心動脈径と動静脈比に関連する因子について、症例と対照を合わせた対象で検討した。その結果、両指標ともに年齢との関連は有意ではなく、最大血圧値ならびに最小血圧値、および降圧剤服用との間に有意の負の相関が認められた。すなわち、血圧値が高いほど網膜中心動脈径と動静脈比は低値であり、また、降圧剤服者の方が両指標とも低値であった。すなわち、穿通枝系梗塞の発症予測因子の可能性がある網膜中心動脈径と動静脈比は、加齢による影響よりも高血圧による影響を強く受けることが判明した。降圧剤服用が網膜中心動脈径と動静脈比の低値と有意の関連を示した理由は、降圧剤を服用することが網膜細動脈硬化を進行させるのではなく、降圧剤服用者においては、服用開始までの高血圧の持続的影響により既に網膜細動脈硬化が進行している者が多いためと考えられる。今回の検討で得られた知見の普遍性を確認するために、一般住民を対象として、網膜中心動脈径と動静脈比に関連する因子を検討することを目的として、大阪の地域住民で2003年に健診を受診した5079歳1196人の眼底画像をデジタル化して抽出を行い、眼底画像解析システムでの定量化を開始した。本研究では、長期間、わが国の脳卒中の疫学研究を行っている住民コホートの過去数十年間に蓄積された眼底写真をもとに、眼底画像解析システムを用いて定量化した網膜血管径と穿通枝脳梗塞の発症との関連をコホート内症例対照研究により検討し、網膜血管径の定量化が脳卒中の発症予測の精度を高める医療技術として有用であるか否かを検証する。平成24年度は、網膜血管径(網膜中心動脈径CRAE、網膜中心静脈径CRVE)が穿通枝系脳梗塞の発症に及ぼす影響を定量的に検討した。

すなわち、秋田、茨城、大阪の住民健診受診者の中から、穿通枝系脳梗塞を発症した症例91例と性・年齢・地域・健診受診年をマッチさせた対照例219例について、穿通枝系脳梗塞発症前5年以内の眼底写真フィルムをデジタル化し、眼底画像解析システムを用いてCRAE、CRVE、CRAE/CRVE比を定量化し、各々の指標の4分位区分ごとの穿通枝系脳梗塞発症のオッズ比を算出した。CRAEの第1四分位区分(141.6μm以下)は、第4四分位区分(163.1μm以上)に比較し、穿通枝系脳梗塞発症の粗オッズ比は2.61(95%信頼区間:1.24-5.48)、多変量調整(BMI、飲酒区分、喫煙区分、高血圧・高コレステロール血症・糖尿病治療の有無を調整)オッズ比は2.68(1.16-6.17)、多変量調整の変数にさらにCRVEを追加したオッズ比は3.89(1.52-9.97)であった。また、CRAE/CRVE比の第1四分位区分(0.64以下)は、第4四分位区分(0.73以上)に比較し、穿通枝系脳梗塞発症の粗オッズ比は2.79(1.40-5.58)、多変量調整オッズ比は3.22(1.42-7.29)であった。以上の結果より、網膜血管径の定量化により、穿通枝系脳梗塞の発症リスクが34倍のハイリスク者の予測が可能であることが示された。一般住民の眼底画像のデジタル化は完了したが、眼底画像解析システムでの定量化が遅れている。また、研究組織の改編の影響を受け、解析のための十分な時間がとれなかったため、成果の公表に至っていない。24年度が最終年度であるため、記入しない。最終年度にあたる今年度は、穿通枝(ラクナ)脳梗塞のコホート内症例対照研究のデータセット、および一般住民の定量化を完成させた後のデータセットを用いて解析を行い、網膜血管の諸指標と穿通枝系梗塞の発症との関連および関連因子をより明確にし、研究の総括を行なう。また、学会発表や論文等を作成するとともに、ホームページ等を利用して、国民向けに研究成果の概要を作成し紹介する。
揺らぎを介したプロテアソームの基質認識機構

プロテアソームによる効果的な蛋白質の分解には、ポリユビキチン鎖に加えて、基質内の構造をとらないフラフラと揺らいだ領域(変性領域)が必要である。これまでに我々は、変性領域の性質が蛋白質のプロテアソームによる分解の受けやすさを決定することを明らかにした。本研究では、基質蛋白質の変性領域の性質を調節することにより、プロテアソームによる蛋白質分解を調節する手法の開発を目指した。まず蛋白質の分解は変性領域に結合する小分子によって阻害されるかを調べた。このために、二砒素蛍光試薬であるReAsHにより認識されるテトラシステインモチーフ(CCPGCC)を変性領域内に含むモデル基質を構築した。このモデル基質はReAsH非存在下では変性領域がプロテアソームに認識され、分解されるのに対し、ReAsHの存在下では分解を逃れた。このことはReAsHの結合により変性領域は分解を誘導しなくなることを示しており、変性領域リガンドによる分解の阻害が可能であることを示している。同様の分解阻害は、多くの天然変性蛋白質のプロテアソームによる分解においても観測されている。次に我々は、変性領域をもつ蛋白質をプロテアソームに運び込み、分解を誘導するアダプター蛋白質を開発した。ここではハンチントン病の原因となる異常伸長ポリグルタミンをもつ変異ハンチンチンをターゲットにし、異常伸長ポリグルタミンに結合するQBP1とポリユビキチンなどのプロテアソーム結合標識を融合した蛋白質をアダプターとして作成した。このようなアダプターは、変異異常ハンチンチンの分解を促進し、異常ハンチンチンの凝集体の形成を抑制した。よってこのようなアダプター蛋白質はポリグルタミン病の治療において有効であると考えられる。本実験のように変性領域に注目した分解誘導と阻害の方法は、特定の蛋白質の細胞内濃度を選択的に制御するための有用な戦略であると期待される。24年度が最終年度であるため、記入しない。26Sプロテアソームは標的蛋白質を選択的に分解することにより様々な生命現象を制御する巨大プロテアーゼ複合体である。ユビキチン-プロテアソーム系では、基質蛋白質に付加されたポリユビキチン鎖が結合標識となり、選択的分解が実現されていると考えられてきた。ところが、近年、プロテアソームによる蛋白質分解には、上記のポリユビキチン標識に加えて、基質蛋白質内にアンフォールディング・分解の起点となるための変性領域が必要であることが明らかになった。その変性領域の性質と分解効率の関係が明らかにされてきている。我々は変性領域が持つ揺らぎに着目し、揺らぎを制御することにより分解を制御することを試みた。そのために、リガンドを結合させることにより揺らぎの制御が可能であると予想される変性領域を含む2種類のモデル基質蛋白質を構築した((i)誘導折り畳みが可能な天然変性状態のSNase変異体を変性領域として用いたモデル蛋白質、(ii)変性領域にテトラシステイン配列を含むモデル蛋白質)。これらモデル蛋白質のin vitroにおけるプロテアソームによる分解速度の解析から、リガンド存在下では分解を抑制できることを明らかにした。さらに、(i)のモデル蛋白質を用いて、変性領域の揺らぎの大きさと分解速度の関係を調べた。また、(ii)のモデル蛋白質を用いて、細胞内における分解の制御の実験を行った。これらの実験結果から、変性領域の揺らぎがプロテアソームによる蛋白質分解に及ぼす影響の評価を行い、その応用の可能性についてさらに研究を進める。

変性領域の揺らぎとプロテアソームによる分解効率に相関があることがわかったが、まだ定量的な評価が得られていない。また揺らぎをターゲットにした分解制御もin vitroの実験で可能であることがわかり、in vivoへの応用研究に向かうことができる。24年度が最終年度であるため、記入しない。揺らぎと分解効率の相関をはっきりと示すためには、揺らぎの定量的な評価を行う必要があるので、核磁気共鳴やX線小角散乱、円偏光二色性分光を用いた方法で揺らぎの測定を行う。また揺らぎを制御することによる分解制御を酵母や培養細胞を用いて、細胞中での蛋白質分解制御技術の開発に取り組む。