hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
垂直磁化ナノ磁性体におけるスピン注入高速磁化ダイナミクス

電子の持つ電荷とスピンという二つの自由度を利用したスピントロニクスにおいて、伝導電子スピン-局在スピン間の角運動量移行によるスピントランスファートルクを利用すると、磁場を用いずに磁化反転や磁化の自励発振現象を誘起できる。本研究は、「垂直磁化ナノ磁性体における高速磁化ダイナミクスの実現」を目標として遂行された。本年度は、(1)巨大磁気抵抗(GMR)素子のスピン注入自励発振において発振周波数の磁場依存性を詳細に調べ、(2)反平行結合磁場強度を制御することによる発振周波数の向上および線幅の制御を検討した。加えて、マクロスピンモデルに基づくシミュレーションを行い、実験結果との比較を行った。(1)スピン注入自励発振における発振周波数の外部磁場依存性前年度は、二つの強磁性層が反平行磁化状態に結合している反平行結合膜を有するGMR素子において、自励発振現象が誘起できることを示した。今年度は、発振周波数の外部磁場依存性について詳細な検討を行った結果、発振周波数は外部磁場の増加に伴い減少する傾向を示すことが明らかになった。実験結果を強磁性共鳴周波数の計算結果と比較したところ、反平行結合に起因した結合モードの誘起が示唆された。(2)結合磁場強度に依存した発振周波数および線幅の変化反平行結合膜を有するCPP-GMR素子の高周波発振現象に関して、反平行結合膜の結合強度の変化に依存した周波数および線幅の変化を調べた。反平行結合膜の結合強度を増加させるにつれて、発振周波数は増加する傾向を示した。このことから、結合強度をより強くすることによって、更なる発振の高周波化を期待することができる。一方で、発振の線幅は結合強度の増加に伴い数10MHzまで減少した。線幅は発振現象の周波数純度を表す重要なパラメータであり、結合磁場の増加により線幅を制御できる応用上重要な知見を得た。電子の持つ電荷とスピンの二つの自由度を利用したスピンエレクトロニクスにおいて、伝導電子から局在スピシヘの角運動量移行に起因した電流による磁化反転や磁化の自励発振などの多彩な物理現象が注目を集めている。本研究では、垂直磁化を用いたナノサイズ素子におけるスピン注入による磁化ダイナミクスの観測を行い、高速磁化反転技術の確立を目的としている。本年度は、高速磁化ダイナミクス観測の基礎となる素子作製技術を確立するため、薄膜作製および素子の微細加工プロセスの最適化を行い、ナノサイズ素子におけるスピン注入による磁化ダイナミクスの観測を目指して研究を遂行し、以下の知見を得た。1.ナノサイズ巨大磁気抵抗効果(GMR)素子におけるスピン注入自励発振の高周波化垂直磁化膜と同様に、二つの磁性層が反強磁性的に結合した膜では従来材料よりも高い共鳴周波数を有する磁化ダイナミクスを誘起できることが期待される。そこで反強磁性結合したFe/Cr/Fe薄膜を作製しその強磁性共鳴周波数を調べたところ、従来材料が10GHz程度の共鳴周波数であるのに対し反強磁性結合膜では20GHz以上に達することを確認した。さらに、直流電流をGMR素子に印加したところ、反強磁性膜特有の光学モードを電流で誘起することに成功し、低磁場領域でも20GHz以上の高い周波数の発振が可能であることを示した。これらの結果は、ナノサイズ素子作製プロセスの確立に成功したことも示唆している。2.微細加工した垂直磁化膜における強磁性共鳴定測定垂直磁化を示すFe/Au多層膜を作製し、その強磁性共鳴周波数の測定を試みた。測定には微細加工法によりコプレーナ導波路形状に加工した試料を用い、ネットワークアナライザーによる反射率測定により評価した。面内磁化膜の試料と同様に、明瞭な共鳴ピークの観測に成功したことから今回用いた手法が垂直磁化膜に対しても有効であることが確認された。

一方で、発振の線幅は結合強度の増加に伴い数10MHzまで減少した。線幅は発振現象の周波数純度を表す重要なパラメータであり、結合磁場の増加により線幅を制御できる応用上重要な知見を得た。
カンナビノイドのラット脊髄後角における痛覚情報伝達制御の役割

皮膚末梢から脊髄後角に至る侵害情報は後角第II層(膠様質)において興奮性および抑制性シナプス伝達の働きにより修飾されることはよく知られている。今年度は、成熟ラット脊髄スライス標本の膠様質ニューロンにブラインド・パッチクランプ膜電位固定法を適用し、内因性カンナビノイドであるアナンダミド(ANA)と2-アラキドノイルグリセロール(2-AG,20 μM)そしてカンナビノイド受容体作動薬であるWIN-55212-2(WIN-2,5μM)がGABAおよびグリシン作動性の抑制性シナプス後電流(IPSC)にどのような作用を及ぼすかを調べ、次のことを明らかにした。(1)ANAは神経刺激誘起IPSCの振幅を抑制した。(2)この作用は15μMの濃度範囲で見られた。(3)2-AGやWIN-2はANAと同様な抑制作用を示した。(4)ANA(10 μM)作用はカンナビノイド受容体阻害薬であるSR141716A(5 μM)により括抗された。(5)ANA(10 μM)投与により2発刺激によるIPSCの振幅比は増加した。(6)ANAは自発性IPSCの振幅を変化させずに発生頻度を抑制した。以上の結果は、脊髄膠様質においてカンナビノイドは神経終末に存在するCB1受容体に作用して抑制性シナプス伝達を抑制することを示している。この作用はカンナビノイドの痛覚情報伝達の修飾作用に寄与すると考えられる。昨年度の結果を併せると、カンナビノイドは興奮性と抑制性の両方のシナプス伝達に作用して痛み情報伝達を制御すると結論される。なお、カンナビノイド輸送体の阻害剤として知られているAM404(30 μM)の作用も調べ、これはカンナビノイド作用を促進するのではなく脊髄膠様質のVR1受容体に作用して興奮性シナプス伝達を促進することを明らかにした。侵害性の感覚情報は、無髄のC線維や細い有髄のAδ線維により末梢から脊髄後角の表層、特に第II層の膠様質細胞へ伝えられ、そこで痛みの伝達の修飾や統合が行われると考えられている。後根を付した成熟ラット脊髄スライス標本の膠様質細胞にブラインド・パッチクランプ膜電位固定法を適用し、カンナビノイドがグルタミン酸作動性の興奮性シナプス後電流(EPSC)にどのような影響を及ぼすか調べ、次のことを明らかにした。(1)内因性のカンナビノイドであるアナンダミド(ANA;0.0110μM)や2-アラキドノイルグリセロール(2-AG;20μM)、およびカンナビノイド受容体作動薬であるWIN55,212-2(WIN-2;510μM)は保持膜電流に影響しなかった。(2)単シナプス性のAδ線維およびC線維誘起EPSCはANA(10μM)、2-AG(20μM)およびWIN-2(5μM)により抑制され、Aδ線維-EPSCの抑制率の方がC線維-EPSCのものより大きかった。一方、これらの物質は自発性EPSCには作用しなかった。以上のカンナビノイド関連物質の作用は以前報告したカプサイシン作用、すなわち自発性EPSCの発生頻度を増加させAδ線維-EPSCよりもC線維-EPSCを強く抑制する作用とは異なるものであった。以上の結果は、脊髄膠様質においてカンナビノイドはカプサイシン(VR1)受容体ではなくカンナビノイド(CB1)受容体に作用して興奮性シナプス伝達を抑制すること、この作用部位は1次感覚神経終末でグルタミン酸放出を抑制することを示している。

この作用はカンナビノイドの脊髄腔内投与による鎮痛作用に寄与すると考えられる。皮膚末梢から脊髄後角に至る侵害情報は後角第II層(膠様質)において興奮性および抑制性シナプス伝達の働きにより修飾されることはよく知られている。今年度は、成熟ラット脊髄スライス標本の膠様質ニューロンにブラインド・パッチクランプ膜電位固定法を適用し、内因性カンナビノイドであるアナンダミド(ANA)と2-アラキドノイルグリセロール(2-AG,20μM)そしてカンナビノイド受容体作動薬であるWIN-55212-2(WIN-2,5μM)がGABAおよびグリシン作動性の抑制性シナプス後電流(IPSC)にどのような作用を及ぼすかを調べ、次のことを明らかにした。(1)ANAは神経刺激誘起IPSCの振幅を抑制した。(2)この作用は15μMの濃度範囲で見られた。(3)2-AGやWIN-2はANAと同様な抑制作用を示した。(4)ANA(10μM)作用はカンナビノイド受容体阻害薬であるSR141716A(5μM)により拮抗された。(5)ANA(10μM)投与により2発刺激によるIPSCの振幅比は増加した。(6)ANAは自発性IPSCの振幅を変化させずに発生頻度を抑制した。以上の結果は、脊髄膠様質においてカンナビノイドは神経終末に存在するCB1受容体に作用して抑制性シナプス伝達を抑制することを示している。この作用はカンナビノイドの痛覚情報伝達の修飾作用に寄与すると考えられる。昨年度の結果を併せると、カンナビノイドは興奮性と抑制性の両方のシナプス伝達に作用して痛み情報伝達を制御すると結論される。なお、カンナビノイド輸送体の阻害剤として知られているAM404(30μM)の作用も調べ、これはカンナビノイド作用を促進するのではなく脊髄膠様質のVR1受容体に作用して興奮性シナプス伝達を促進することを明らかにした。
ヒトMTH1蛋白質の発現制御と突然変異抑制機能の解析

(1)MTH1遺伝子とその転写産物の構造:我々は、ヒト培養細胞株から調整したMTH1 mRNAの5'末端領域をcDNAとして増幅し、その塩基配列とゲノム遺伝子の塩基配列の比較解析から、ヒトMTH1遺伝子は、5つの主なエクソンからなり、エクソン1が1aと1b、エクソン2が2a、2b、2cの3つのセグメントからなり、これらの択一的スプライシングにより7種類のmRNA(Type 1、2A、2B、3A、3B、4A、4B)をコードすることを明らかにした。Type1 mRNAは、最も発現量が多いMTH1遺伝子の転写物であるが、エクソン2を完全に欠損し、エクソン1aから直接エクソン3へのスプライシングを受けていた。2つのタイプのMTH1 mRNA(Type2A、2B)は、エクソン1aにそれぞれエクソン2bあるいは2b-2cが連結していた。Type3のmRNAはエクソン1bにエクソン2b(Type 3A)、あるいは2b-2c(Type 3B)が連結していた。Type4の2つのmRNAには、エクソン1の配列がなく、それぞれエクソン2a-2b(Type4A)、あるいはエクソン2a-2b-2c(Type4B)から始まっていた。さらに、健常人ボランテイアの末梢血リンパ球と胸腺から調整したMTH1 mRNAの解析からヒト臓器でもこれらの7つのMTH1 mRNAが発現していることを確認した。健常人ボランテイアの一人は、4つのタイプ(Type 1、2B、3B、4B)のMTH1 mRNAのみ発現していたが、その配列とゲノム遺伝子配列の解析から、エクソン2の2b-2c間の5'スプライシング部位(GTGA)の配列が(GCGA)に置換されており、2b-2c間でスプライシングがおこらず、2b-2cが必ず連結したMTH1 mRNAのみが生じることが明らかになった。複数の健常人ボランテイアから樹立したリンパ球細胞株のゲノム配列の解析から、このT→Cの塩基置換は遺伝的多型性の1つであることが明かになり、その存在比は約4:1であった。(2)MTH1蛋白質の構造と発現:4つのMTH1 mRNA(Type 1、2A、3A、4A)には共通の開始コドン(ATG4)から始まる1つの翻訳フレームが存在し、18kDaのMTH1ポリペプチドをコードすることが予測された。一方、エクソン2b-2cのセグメントが連続して存在する3種類のmRNA(2B、3B、4B)の5'-領域にはin frameで新たな翻訳開始コドンが3つ(ATG13)上流に存在する。エクソン2b-2c間の5'スプライシング部位が(GTGA)の場合、このTGAがin frameのストップコドンとなるため3つの開始コドン(ATG24)が機能することが予測され、(GCGA)の場合、4つの開始コドンが(ATG14)全て機能する可能性が示唆された。また、それぞれのmRNAのin vitro翻訳で対応するポリペプチド(18、19,5、20、22,5kDa)が翻訳されることと、それぞれのATG配列をATCに置換することにより対応する翻訳産物が消失することから、1つのタイプのmRNAから択一的な翻訳開始が起こることが期待された。複数のボランテイアから樹立したリンパ球細胞株のウエスタンブロッテイングの解析から、エクソン2b-2c間の5'スプライシング部位の遺伝的多型性に一致して3つのあるいは4つのMTH1ポリペプチドが検出された。

複数の健常人ボランテイアから樹立したリンパ球細胞株のゲノム配列の解析から、このT→Cの塩基置換は遺伝的多型性の1つであることが明かになり、その存在比は約4:1であった。(2)MTH1蛋白質の構造と発現:4つのMTH1 mRNA(Type 1、2A、3A、4A)には共通の開始コドン(ATG4)から始まる1つの翻訳フレームが存在し、18kDaのMTH1ポリペプチドをコードすることが予測された。一方、エクソン2b-2cのセグメントが連続して存在する3種類のmRNA(2B、3B、4B)の5'-領域にはin frameで新たな翻訳開始コドンが3つ(ATG13)上流に存在する。エクソン2b-2c間の5'スプライシング部位が(GTGA)の場合、このTGAがin frameのストップコドンとなるため3つの開始コドン(ATG24)が機能することが予測され、(GCGA)の場合、4つの開始コドンが(ATG14)全て機能する可能性が示唆された。また、それぞれのmRNAのin vitro翻訳で対応するポリペプチド(18、19,5、20、22,5kDa)が翻訳されることと、それぞれのATG配列をATCに置換することにより対応する翻訳産物が消失することから、1つのタイプのmRNAから択一的な翻訳開始が起こることが期待された。複数のボランテイアから樹立したリンパ球細胞株のウエスタンブロッテイングの解析から、エクソン2b-2c間の5'スプライシング部位の遺伝的多型性に一致して3つのあるいは4つのMTH1ポリペプチドが検出された。
迅速ＣＡＥのための連成解析向け汎用メッシュの形状編集・性質制御技術の開発

本年度は,まず,組立製品の効率的CAEを目的として平成27年度に開発した接触を伴う物体運動へのメッシュ適合手法の性能改善を行った.具体的には,既開発法の接触面付近で歪んだ要素が生成される問題を,入力四面体メッシュが高品質であると仮定し,接触面において,元の頂点位置を可能な限り維持する頂点位置一致処理と,要素形状を考慮した位相変更による頂点数一致処理により解決した.実験の結果,既開発法で接触面付近に品質評価値が下限値以下の要素を生じた例題に対し,そのような要素のない高品質なメッシュが生成可能となった.これまでの成果を1件の国際会議(口頭発表)と2件の国内学会(口頭発表1件,ポスター発表1件)で発表した.次に,従来のメッシュ生成法(ドロネー法)と開発法とのメッシュ生成時間の比較,ならびに,理論解,ドロネー法により生成されたメッシュを用いた従来のFEAの解および開発法を用いたFEAの解の比較により,開発した四面体メッシュ編集技術の有効性検証を行った.その結果,従来の約1/3の時間でメッシュ生成が可能なこと,ならびに,開発法を用いたFEAの解が理論解や従来のFEAの解とほぼ一致することを確認した.さらに開発したメッシュ品質改善法の解析精度への影響を,品質改善前後のメッシュのFEAの解と理論解との比較により調査した.その結果,品質改善法を適用することによりFEAの誤差を低減可能なことを確認した.以上の成果を1件の国内学会で口頭発表した.最後に,六面体メッシュの編集技術の開発に取り組んだ.本研究では,六面体メッシュの四面体メッシュへの変換,四面体メッシュの編集,および四面体メッシュの六面体メッシュへの変換により,六面体メッシュを間接的に編集する方法を確立した.実験の結果,編集した四面体メッシュの体積の約8割が六面体となった編集六面体メッシュを生成可能なことを確認した.28年度が最終年度であるため、記入しない。28年度が最終年度であるため、記入しない。組立製品の応力・電磁場解析を効率よく実施するための有限要素解析用四面体メッシュの編集技術の開発に取り組んだ.まず,組立製品と周囲の空間の両方がともにメッシュ分割された解析用四面体メッシュを入力とし,距離場を用いた処理適用範囲の抽出,曲面情報を用いた正確な部品間の接触検出,頂点移動と局所位相変更による接触面の表面メッシュ一致処理,Optimal Delaunay Triangulationスムージングに基づくメッシュ品質改善の4つの処理からなる組立製品の機構運動に対するメッシュ適合手法とその結果のメッシュの品質改善手法を開発した.その有効性をいくつかの試験データで検証し,開発した手法により,従来手法では行えなかった空間メッシュ内における物体メッシュの他の物体メッシュとの接触を伴う運動に対して,効率的に解析用四面体メッシュの生成が可能であることを確認した.その成果を3件の国内学会(口頭発表2件,ポスター発表1件)と1件の国際会議(Abstract査読,ポスター発表)で発表した.また,上記の成果における接触検出,接触面の表面メッシュ一致処理,メッシュ品質改善を改良・応用し,個別に生成された複数部品の四面体メッシュから組立製品の解析用四面体メッシュを生成する手法を開発した.これにより機構運動している組立製品の解析用四面体メッシュを効率よく生成できることを確認した.その成果を1件の国内学会(口頭発表)で発表した.当初計画では,平成27年度は解析用四面体メッシュの組立製品の物体運動への適合手法の開発,ならびに四面体-六面体メッシュ相互変換手法と既開発の解析用四面体メッシュの形状編集手法を用いた六面体メッシュの形状編集手法の開発を行う予定であった.実際に解析用四面体メッシュの組立製品の物体運動への適合手法の開発に取り組み,従来手法では行えなかった空間メッシュ内における物体メッシュの他の物体メッシュとの接触を伴う運動に対しても,効率的にメッシュを生成できるメッシュ適合手法を開発した.その後,より幅広い組立製品のメッシュ生成のためには,接触を伴う物体メッシュの空間メッシュ内の運動以外にも,様々な部品の解析用メッシュから組立製品の解析用メッシュを生成することが必要になると考え,当初計画にはなかった個々の部品のメッシュから組立製品の解析用四面体メッシュを生成する手法の開発に取り組んだ.そのため,当初計画の解析用四面体メッシュの組立製品の物体運動への適合手法の開発は達成できたが,六面体メッシュの形状編集手法の開発は行えていない.本年度は,まず,組立製品の効率的CAEを目的として平成27年度に開発した接触を伴う物体運動へのメッシュ適合手法の性能改善を行った.具体的には,既開発法の接触面付近で歪んだ要素が生成される問題を,入力四面体メッシュが高品質であると仮定し,接触面において,元の頂点位置を可能な限り維持する頂点位置一致処理と,要素形状を考慮した位相変更による頂点数一致処理により解決した.実験の結果,既開発法で接触面付近に品質評価値が下限値以下の要素を生じた例題に対し,そのような要素のない高品質なメッシュが生成可能となった.これまでの成果を1件の国際会議(口頭発表)と2件の国内学会(口頭発表1件,ポスター発表1件)で発表した.次に,従来のメッシュ生成法(ドロネー法)と開発法とのメッシュ生成時間の比較,ならびに,理論解,ドロネー法により生成されたメッシュを用いた従来のFEAの解および開発法を用いたFEAの解の比較により,開発した四面体メッシュ編集技術の有効性検証を行った.

その結果,従来の約1/3の時間でメッシュ生成が可能なこと,ならびに,開発法を用いたFEAの解が理論解や従来のFEAの解とほぼ一致することを確認した.さらに開発したメッシュ品質改善法の解析精度への影響を,品質改善前後のメッシュのFEAの解と理論解との比較により調査した.その結果,品質改善法を適用することによりFEAの誤差を低減可能なことを確認した.以上の成果を1件の国内学会で口頭発表した.最後に,六面体メッシュの編集技術の開発に取り組んだ.本研究では,六面体メッシュの四面体メッシュへの変換,四面体メッシュの編集,および四面体メッシュの六面体メッシュへの変換により,六面体メッシュを間接的に編集する方法を確立した.実験の結果,編集した四面体メッシュの体積の約8割が六面体となった編集六面体メッシュを生成可能なことを確認した.実際の製品の解析への影響や実際の製品設計プロセスにおける効率化の効果の検証を行うため,平成27年度の成果の複雑なモデルへの適用実験を進める.その後,四面体-六面体メッシュ相互変換手法を開発し,四面体メッシュ形状編集技術と組み合わせ六面体メッシュでの形状編集技術を開発する.28年度が最終年度であるため、記入しない。28年度が最終年度であるため、記入しない。
プラークびらんを伴う急性冠動脈症候群における血栓形成の機序の解明

働き盛りの生命を前触れなく奪う急性冠動脈症候群(ACS)は、その予防法の開発が必須である。動脈硬化性病変において、粥腫の破裂(plaque rupture)により血栓が生じて血流が減少、途絶する病態が提唱されているが、ACSの約30%の症例で、plaque erosion (プラークびらん)が血栓の原因であることが示されてきた。しかしながら、現時点でそのような症例での血栓の発症機序には不明な点が多い。本研究は、Clonal hematopoiesis of indeterminate potential (CHIP)、biomechanical stressの観点からプラークびらん症例における血栓形成の発症機序の解明を行い、さらにこの病態を再現できる生体モデルを作製することを目的とする。
分子量が1億ダルトンに及ぶ生体超分子の構造解析を可能とするソフトウェアの開発

巨大超分子の構造解析を行うためには,ソフトウエアの点からも,様々な新技術の開発が必要不可欠である.新技術を最も必要とするプロセスの1つとして構造の精密化がある.通常,精密化する際のマニュアルフィッティングは人の熟練度にかなり依存し,時間もかかる.分子量数万Da(100-1000残基)の蛋白質の精密化でさえも数週間から数ヶ月かかり,分子量数十万から数百万の超分子構造の精密化では,さらに数十倍の時間と労力が必要になる.分子量1億Daの超分子構造の精密化では,数百万残基を取り扱うことになり,マニュアルによるフィッティングはもはや不可能である.そこで,我々は巨大超分子の自動精密化ソフトsuper_LAFIREを開発した.昨年度に,super_LAFIREを用いて,本特定領域の班員の巨大分子Vaultの構造解析に協力し,実際に巨大分子の精密化をしながら,3.5A以下の低分解能での巨大分子Vaultの精密化方法の検討を行い,分子量が1千万Daを超える巨大分子の精密な結晶構造解析に成功した. Vaultは分子量が100MDaを超え,得られた結晶の非対称単位中に861残基の分子が39個,合計32955残基存在する.これまで,vaultのような巨大分子の精密化を通常のようにマニュアルフィッティングしながら行うのはほぼ不可能であった.そこで,super_LAFIREを用いて,最終的に,1分子につき812残基まで構築し,Rfree/R因子が33%/31%まで半自動的に精密化することができた.本年度は,そのVaultの自動精密化の過程に実感した問題,モデル修正の効率,特に分子置換法により得られた構造(断片的に)のずれが大きい,あるいは分解能が低い場合のフィッティングの効率について,構造解析の実例を用いて改善を行った.さらに,使いやすくするために,LAFIREのグラフィックスユーザインタフェースも開発し,Linuxバージョンだけではなく,Windows, Macintosh用のLAFIREも作成した.本特定領域では,分子量が1億Daに及ぶ超分子の構造解析が計画されている.我々はその計画を実現するために,分子量が1億Daに及ぶ超分子の精密化のすべてをコンピュータで自動化するソフトウェアsuper_LAFIREの開発を行ってきた.平成20年度には, super_LAFIREを用いて,本特定領域の班員の巨大分子Vaultの構造解析に協力し,実際に巨大分子の精密化をしながら, 3.5Å以下の低分解能での巨大分子の精密化方法を検討し、分子量が1千万Daを超える巨大分子の精密な結晶構造解析に成功した.Vaultは分子量が100MDaを超え,本特定領域の月原教授のグループにより3.5Å分解能の回折能を持つ結晶を得て,結晶の非対称単位中にラグビーボールの半分を形成する861残基の分子が39個(合計32955残基)存在する.その1分子は12個のドメインからなり,それぞれのドメインが39回のNCS対称関係を用いる.月原教授のグループが位相計算に成功し,部分(ドメイン)構造解析したモデルを用いて,マニュアルでVaultの部分構造の構築をした.これまで, Vaultのような巨大分子の精密化を通常のようにマニュアルフィッティングしながら行うのはほぼ不可能であった.そこで, super_LAFIREを用いて,最終的に, 1分子につき812残基まで構築し, Rfree/R因子が33%/31%まで半自動的に精密化することができた.巨大超分子の構造解析を行うためには,ソフトウエアの点からも,様々な新技術の開発が必要不可欠である.新技術を最も必要とするプロセスの1つとして構造の精密化がある.通常,精密化する際のマニュアルフィッティングは人の熟練度にかなり依存し,時間もかかる.分子量数万Da(100-1000残基)の蛋白質の精密化でさえも数週間から数ヶ月かかり,分子量数十万から数百万の超分子構造の精密化では,さらに数十倍の時間と労力が必要になる.分子量1億Daの超分子構造の精密化では,数百万残基を取り扱うことになり,マニュアルによるフィッティングはもはや不可能である.そこで,我々は巨大超分子の自動精密化ソフトsuper_LAFIREを開発した.昨年度に,super_LAFIREを用いて,本特定領域の班員の巨大分子Vaultの構造解析に協力し,実際に巨大分子の精密化をしながら,3.5A以下の低分解能での巨大分子Vaultの精密化方法の検討を行い,分子量が1千万Daを超える巨大分子の精密な結晶構造解析に成功した. Vaultは分子量が100MDaを超え,得られた結晶の非対称単位中に861残基の分子が39個,合計32955残基存在する.これまで,vaultのような巨大分子の精密化を通常のようにマニュアルフィッティングしながら行うのはほぼ不可能であった.そこで,super_LAFIREを用いて,最終的に,1分子につき812残基まで構築し,Rfree/R因子が33%/31%まで半自動的に精密化することができた.本年度は,そのVaultの自動精密化の過程に実感した問題,モデル修正の効率,特に分子置換法により得られた構造(断片的に)のずれが大きい,あるいは分解能が低い場合のフィッティングの効率について,構造解析の実例を用いて改善を行った.さらに,使いやすくするために,LAFIREのグラフィックスユーザインタフェースも開発し,Linuxバージョンだけではなく,Windows, Macintosh用のLAFIREも作成した.
トカマクプラズマの高度化に対する高温超電導体の応用

前年度までに検討した高温超電導体によるプラズマ位置安定化手法を適用すれば高非円形度のプラズマ配位が可能となり、高い閉込め性能と炉の小型化を図ることが出来る。本年度は、この点を基本概念に捉えたトカマク炉の設計を行ない、高温超電導体の適用により自己点火可能な小型実験炉が可能であることを示した。炉の基本パラメータは、非円形度2.3、大半径5.34m、アスペクト比3.5、プラズマ電流18MAであり、ITERと比較して飛躍的に小さなサイズの炉が実現可能であることがわかる。この設計では、非円形度2.3と、通常のトカマクプラズマに比べかなり高めに設定されており、高温超電導体によりプラズマを安定化する必要がある。この点についても、これまでに開発したプラズマ平衡計算及び超電導遮蔽電流計算の連成解析コードにより安定性を調べ、プラズマにδβ_p=-0.2の擾乱を加えた場合でも、プラズマの垂直位置は高温超電導体に安定化されていることが分かった。以上の炉心設計により、高温超電導体によるプラズマ位置安定化手法を適用すれば高い閉込め性能と炉の小型化を図ることが可能であり、高温超電導体の適用がトカマク炉の高度化に大きく寄与することが示された。高温超電導プラズマ安定化コイルを核融合炉に適用する際の検討事項として変動磁場下で生じる交流損失と冷却安定性が挙げられる。本年度は上記設計に加え、この点についても検討を行った。まず高温超電導体の交流損失を計算するために熱・電磁連成解析コードを開発し、これを用いて変動磁場下で生じる交流損失による超電導線材の温度上昇を計算し、交流損失に対する高温超電導プラズマ安定化コイルの冷却安定性を議論した。温度ピークがT_p=60K、広がりがd=0.3mの大きさの熱擾乱が発生した直後に遮蔽電流が10s間流れたケースの冷却安定性の計算を行った結果、また、コイル温度が融点を超え破損するのは、I_cの17倍程度以上の電流が流れた場合のみであり、安定性コイルは問題なく核融合炉に適用できるとの結論を得た。(1)既に開発されているプラズマ平衡計算及び超電導遮蔽電流計算の連成解析コードの大幅な改良を行ない、(i)プラズマ安定化用高温超電導体の安定化効果の詳細な評価、(ii)炉工学及び超電導工学の観点からの超電導体適用性の検討を行なった。コードの改良は、1)高温超電導遮蔽電流の計算モデルとして、磁束フロー・クリープモデルを採用2)プラズマ平衡計算を簡易手法からより正確なGrad-Shafranov方程式に基づく手法に変更の2点である。検討した計算体系としては、国際熱核融合実験炉(ITER)の工学設計体系を採用した。また、高温超電導体の材料としては、Bi系テープ材を仮定し、現在技術的に達成されている物性パラメータを用いた。連成計算では、現在ITERの設計でもっとも深刻であると懸念されるプラズマ擾乱を与えた場合の高温超電導体の安定化効果を評価した。その結果、プラズマは高温超電導体を配置することにより十分に安定化され、その効果は従来のボロイダル磁場コイルシステムによる能動制御に比べ優れたものであることが明らかとなった。また、高温超電導体の形成、配置を炉工学制約条件のもとで、最適設計を行なった。特に、懸念されていたプラズマ立上げ時の超電導体の影響の問題については、その影響を低減する超電導体の接続方法を考案し、解決した。また、超電導体の核融合炉適用の際問題となる電磁力、中性子照射量、中性子核発熱量等についても数値解析及び模擬実験から評価を行ない、電磁力支持・中性子遮蔽等の設計を行なった。その結果、現在開発されている高温超電導テープ材を大型トカマクプラズマの安定化に適用することは十分可能であるとの結論を得た。(2)本手法で適用を検討しているBi系高温超電導テープ材の核融合炉磁場環境下での磁気応答特性を調べる実験を行なった。具体的には、超電導体にパルス磁場を印加することにより励振させその電磁力を測定し、その値と遮蔽電流数値解析結果とを比較した。その結果、プラズマの安定化に寄与するテープ材の物性値としてフロー抵抗率が重要であることを明らかにした。また、本実験体系を用いてのフロー抵抗率測定手法を確立し、その検証を行なった。この測定手法により、今後のプラズマ安定化用高温超電導体の設計のための重要なデータを得ることが可能となった。

この点についても、これまでに開発したプラズマ平衡計算及び超電導遮蔽電流計算の連成解析コードにより安定性を調べ、プラズマにδβ_p=-0.2の擾乱を加えた場合でも、プラズマの垂直位置は高温超電導体に安定化されていることが分かった。以上の炉心設計により、高温超電導体によるプラズマ位置安定化手法を適用すれば高い閉込め性能と炉の小型化を図ることが可能であり、高温超電導体の適用がトカマク炉の高度化に大きく寄与することが示された。高温超電導プラズマ安定化コイルを核融合炉に適用する際の検討事項として変動磁場下で生じる交流損失と冷却安定性が挙げられる。本年度は上記設計に加え、この点についても検討を行った。まず高温超電導体の交流損失を計算するために熱・電磁連成解析コードを開発し、これを用いて変動磁場下で生じる交流損失による超電導線材の温度上昇を計算し、交流損失に対する高温超電導プラズマ安定化コイルの冷却安定性を議論した。温度ピークがT_p=60K、広がりがd=0.3mの大きさの熱擾乱が発生した直後に遮蔽電流が10s間流れたケースの冷却安定性の計算を行った結果、また、コイル温度が融点を超え破損するのは、I_cの17倍程度以上の電流が流れた場合のみであり、安定性コイルは問題なく核融合炉に適用できるとの結論を得た。
窒素欠乏で増加するストリゴラクトン生産の制御機構

イネは窒素欠乏に応答してSLを増加させることを確認した。また、qRT-PCRによるSL関連遺伝子の発現解析から、D10、D17、D27、OsMAX1など多くの生合成遺伝子の発現量が窒素欠乏条件で高かったのに対し、D3やD14など情報伝達遺伝子では窒素欠乏による発現量の増加は認められなかった。イネは窒素欠乏条件に対して、自身のSLへの感度を上げるのではなく、生産量を上げることで応答していると考えられる。さらに、SL生合成遺伝子と連動した変動パターンを示す遺伝子を絞り込み、SLの新規生合成遺伝子や代謝関連遺伝子を見つけるためにマイクロアレイ解析を行った。1ストリゴラクトン(SL)以外の植物ホルモン含量の変動植物の枝分かれは、SL以外にオーキシンやサイトカイニンなどの植物ホルモンの影響を受ける。特に、サイトカイニンは窒素施肥の影響を強く受け、窒素栄養が増えると内生サイトカイニン含量が増加する。そこで、平成24年度に行った実験と同じ栽培条件で、葉、基部(頂芽を含む)、根のLC-MS/MSを用いてオーキシンとサイトカイニンの定量分析を行うことを試みた。本学にABSciex社の3200Q-TRAPを用いて分析した結果、イネのSL変異体ではオーキシン含量が高く、窒素欠乏条件下のイネではサイトカイニン含量が著しく低下していた。2マイクロアレイによる窒素濃度の変化に応答する遺伝子群の網羅的解析窒素欠乏で栽培したイネと窒素を施肥したイネの根における遺伝子発現をマイクロアレイを用いて網羅的に調査した。窒素欠乏で発現量が高く、窒素施肥で発現量が低下する遺伝子を探索した。すでに、リン酸欠乏に応答して発現量が増加する遺伝子を調査しており、リン酸欠乏と窒素欠乏と両方に応答し、fold changeが2倍以上の差を示した遺伝子をさらに絞り込んだ。その結果、179個の遺伝子が該当した。その中に含まれるチトクロムP450と2oxoglutalte依存的酸化酵素について注目し,次の項目3の実験を行った。3新しい生合成遺伝子の探索マイクロアレイで絞り込んだ遺伝子が欠損した変異体をミュータントパネルTos17で探索してそれらを入手し、分げつの数について評価を行ったが、分げつ数が過剰な系統は認められなかった。ABRCからのT-DNA挿入系統についてはまだ評価が終わっていないため、今後調査を進めていく。ストリゴラクトン(SL)は、β-caroteneからカロテノイドイソメラーゼ(D27)、カロテノイド酸化開裂酵素CCD7(D17)、CCD8(D10)によってSL前駆体carlactoneに変換され、チトクロムP450(OsMAX1)による酸化を経て生合成される。SLの下流では、F-boxタンパク質(D3)とα/β-ヒドロラーゼ(D14)がその情報伝達に関与する。SLは、リン酸欠乏条件下で生産量が増加することがいろいろな植物で知られており、また、一部の植物では窒素欠乏条件下でも応答する。本研究では、イネの窒素欠乏応答に注目し、窒素欠乏条件でSLが増加する分子メカニズムについて調査した。まず、LC/MS-MSによるSL分析を行い、イネのSLが窒素欠乏に応答して増加することを確認した。また、同じ実験条件で栽培したイネのqRT-PCRによるSL関連遺伝子の発現解析から、D10、D17、D27、OsMAX1など多くの生合成遺伝子の発現量が窒素欠乏条件で高かったのに対し、D3やD14など情報伝達遺伝子では窒素欠乏による発現量の増加は認められなかった。また、シオカリとおよび日本晴の幼苗をリン酸欠乏(ーP)、ーN、硝酸態窒素欠乏(ーNO3)、アンモニア態窒素欠乏(ーNH4)の水耕液で10日間栽培し、水耕液中のSL定量分析を行った結果、日本晴では各窒素欠乏条件で滲出量が増加したが、各処理区の間で有意差は認められなかった。ところが、シオカリではーNO3でSLの量の増加が見られず、ーNH4、ーNで増加が認められた。品種によって窒素欠乏に対する応答性が異なっていた。平成24年度の研究計画でかかげた項目については全て実施しており、平成25年度の計画の実施に支障がないと判断されたため。1.SL以外の植物ホルモン含量の変動:植物の枝分かれには、SL以外にオーキシンやサイトカイニンの影響を強く受ける。そこで、葉、基部(頂芽を含む)、根のオーキシンやサイトカイニンの定量分析をLC-MS/MSを用いて行い、内生SLの変動パターンと比較する。

2.マイクロアレイによる窒素濃度の変化に応答する遺伝子群の網羅的な解析:マイクロアレイ解析を行う。Nーで発現量が増加し、N+で発現が減少する遺伝子群のうち、内生SLと遺伝子発現の変動パターンが近い酵素遺伝子群を階層クラスタリングによって絞り込む。すでに、リン酸欠乏に応答したマイクロアレイ解析も行っている。そこで、リン酸および窒素欠乏の両方に応答する遺伝子をピックアップし、リアルタイムPCRで再度発現解析を行う。窒素とリン酸の2種類の変化に対して共通して内生SL量の変化と同じパターンを示す遺伝子があるとすれば、SL生合成に関連した重要な役割をもつ遺伝子と期待される。3新しいSL生合成遺伝子の同定:上記、実験2で絞り込まれた遺伝子が欠損した変異体をミュータントパネルTos17で探索してそれらを入手し、表現型を評価する。SL関連変異体であれば、枝分かれが多くなると予想される。また、同時にシロイヌナズナでも絞り込んだ遺伝子のT-DNA挿入変異株をArabidopsis Biological Resource Center (ABRC)から入手する。入手した変異体の枝分かれの数を評価し、内生SLのLC-MS/MS分析やSL処理に対する応答性について調査する。候補遺伝子によっては、Tos17やABRCで見つからない場合も予想される。その場合、遺伝子発現抑制植物をRNAiで作出し、それらの枝分かれ程度の評価、内生SLの定量分析を行う。次年度は、主に研究で使用するLC-MS/MS用の試薬や器具、マイクロアレイや発現解析で使う分子生物学実験用試薬や器具など消耗品購入に使用する。また、6月に上海で開催されるIPGSA2013に参加する旅費、植物栽培補助を目的としたアルバイトへの謝金、学会誌投稿費を計上している。
筋変性疾患におけるトランスポータ・チャネルの病態的意義の解明と治療への応用

拡張型心肥大、心不全、筋ジストロフィーにおける細胞変性では共通してCa2+代謝異常が起こる。今回の研究で、Ca^<2+>透過チャネルTRPV2とNa^+/H^+交換輸送体がその過程に重要な病態的役割を持つことを明らかにした。平成19年度は筋ジストロフィー症におけるNa^<+>/H^<+>交換輸送体NHEの病態的役割を検討した。ジストロフィン欠損で筋ジスを発症するマウス(mdx)またはサルコグリカン欠損で筋ジスと心筋症を発症するハムスター(BI014.6)において、NHEの阻害剤が筋変性の病態を改善することを見出した(Am.J .Pathology, 2007)。筋ジス動物から調製した筋細胞を用いて、NHE阻害剤の筋変性保護メカニズムを検討した。筋細胞への全Na+取り込みの大部分(65%以上)がNHEの特異的阻害剤で抑制されたことにより筋細胞におけるNa+流入にNHEの寄与が大きいこと、そしてNHEを介する流入が筋ジス筋細胞で上昇していることが判明した。また筋ジス筋細胞では、コントロールに比べて[Na+]i上昇、pHiの上昇、NHE活性のpHi依存性のアルカリ側へのシフトも観察されたことにより、NHE活性が有意に上昇していることが判明した。筋ジス筋細胞では外液Ca^<2+>濃度を上げるとコントロールでは観察されないCa^<2+>流入の上昇が認められるが、この上昇はカリポライドであらかじめ処理することにより抑制され、また同じ処理により伸展刺激による筋ジス筋細胞からのCK漏出も抑制された。これらの結果から、筋変性に導く細胞内Ca^<2+>濃度上昇にNHEの恒常的な活性化が大きく寄与することがわかった。他方、筋ジスの骨格筋からは機械的なストレスによってATPが過剰に流出し、さらにストレッチ刺激によってATP遊離が促進された。ATP受容体(P2)のアンタゴニスト、スラミンはNHE活性を抑えるとともに筋ジスの病態を改善した。これらの結果から、筋ジス骨格筋における過剰な機械刺激がATP遊離→P2リセプター活性化→NHE活性化→細胞内Na^<+>濃度上昇→NCX活性変化→細胞内Ca^<2+>濃度上昇というカスケードを駆動し、筋変性に導くと考えられる。NHE阻害剤の病態改善効果は、筋ジスの骨格筋で起こるイオン代謝異常の一断面を浮上させるとともに新しい治療戦略を考える重要なステップになると思われる。平成20年度はNa^+/H^+交換輸送体NHE1の病態的役割に関する研究を行った。そのためにまず、阻害ドメインを欠失させた活性化型NHE1を心臓に高発現するトランスジェニック(Tg)マウスを作成した。NHE1Tgマウスの心臓は20日齢から有意な心筋細胞肥大を示し、40日齢以降では筋細胞の壊死・脱落それに伴う繊維化など拡張型心筋症様の形態を呈した。心エコーではfractional shortningが減少し収縮力の低下が認められた。このマウスのほとんどは200日までに心不全で死亡した。また、心肥大・心不全発症はNHE1阻害剤であるカリポライドの投与によって抑制された。単離心筋細胞を用いた実験から、NHE1活性化によるpH_i上昇(重炭酸がない時)、細胞内Na^+濃度上昇および弛緩・収縮期の細胞内Ca^<2+>濃度増加が起こり、後者はCaMKIIによるPLBリン酸化に伴うSRのCa^<2+>取り込みの増加が関与することがわかった。また、Ca^<2+>依存性心肥大シグナル分子、カルシニュリンおよびCaMKIIの著明な活性化が認められ、その下流シグナルであるNFATcの部分的な核内移行およびHDAC4の核外移行がカリポライド依存的に起こることが判明した。結論として、NHE1の活性化は細胞内Na^+濃度上昇に伴って心肥大・心不全を起こすCa^<2+>シグナルを惹起させるのに充分であることがわかった。NHE1の活性化はi)Na^+上昇とそれに伴うCa^<2+>シグナルの増大、ii)pH_i上昇による細胞増殖系シグナルの活性化を起こすと考えられていたが、特に生理的な環境下ではpH_i上昇はほとんど起こらず、前者のメカニズムが重要であることが判明した点は意義深い。平成21年度は筋ジストロフィーにおけるCa^<2+>透過チャネルTRPV2の創薬標的としての有効性を確定するための研究を行った。これまでの研究から、筋ジスなどの筋変性疾患に共通する病態的特徴である持続的な細胞内Ca^<2+>濃度上昇が浮上し、それを起こす有力な候補蛋白質TRPV2(Ca^<2+>透過性カチオンチャネル,transient receptor potential Vfamily, member2)を同定してきた。TRPV2は筋ジス骨格筋では細胞膜に濃縮して存在し活性化されているので、阻害すれば病態は改善することが期待されるが、特異的な阻害剤は同定されていない。そこで、TRPV2のチャネル活性を持たない変異体をドミナントネガィブとして用いて内在性のTRPV2活性を抑えることにした。変異体を骨格筋に高発現するトランスジェニック(Tg)マウスを作成し、筋ジスマウスmdxマウスと交配させると、期待通りmdxマウスの内在性TRPV

2活性は著しく抑制された。興味深いことに、この交配によってmdxの筋ジスの病態は大幅に改善された:血中CK濃度、40-60%;グリップテスト、50-70%;筋繊維径変数および中心核数、30-40%;アポトーシス、80%;浸潤、90%;EBD取り込み80%。以上の結果は筋ジスにおける筋変性にTRPV2による持続的細胞内Ca^<2+>濃度上昇が大きく関与すること、それを阻害することによって病態改善が起こることが明らかになった。すなわち、TRPV2が優れた創薬標的になり得ることが確定した。
リポ蛋白リパーゼの動脈硬化発生における役割-トランスジェニックウサギを用いた研究

ヒトリポ蛋白リパーゼを発現するトランスジェニック(Trg)ウサギ1.Trgウサギの作製我々は、ヒトリポ蛋白リパーゼを全身並びにマクロファージで発現するTrgウサギを作製することを目的として、ニワトリのβ-actinプロモータ、マクロファージスカベンジャーレセプタープロモータを用いてヒトのLPLcDNAと構築した。合計6800個の受精卵にマイクロインジェクションを行った結果、230羽の仔ウサギが産まれ、そのうち12羽のウサギゲノムDNAにヒトLPLが導入されているのを確認した。これらのfounderウサギを繁殖し、最終的に3系統のLPL Trgウサギを確立した。2.Trgウサギの特徴Trgウサギではヘパリンを静注した血清のLPLの活性が正常ウサギより約4倍高く、分子量60KDのヒトLPL蛋白がSDS-PAGEウエスタンプロットにより確認された。正常のウサギと比し、Trgウサギでは血漿の中性脂肪は約5倍、HDL-Cは約3倍の低下が認められた。血漿のリポ蛋白を解析したところ、TrgウサギのVLDLとIDLの量が著しく減少しており、LDLの量が正常ウサギより7倍増加している。3.16週間の高コレステロール食負荷をしたTrgウサギの解析高コレステロール食餌投与実験ではTrgウサギの場合は正常ウサギに比べて、高コレステロール血症が著明に抑制され、動脈硬化の発生が認められなかった。LPLの過剰発現によるレムナントリポ蛋白の分解除去は促進されることが示唆された。Trgウサギと高脂血症モデルであるWHHLウサギを交配させ、新規Trgウサギの作製に成功し、解析を行っている。平成11年度はヒトリポ蛋白リパーゼを過剰発現するトランスジェニックウサギfounderlineの作製並びにその解析を行った。現在までに全身に発現する(β-actin prmoterを使用)3羽のトランスジェニックウサギの解析をしたところ、多臓器でヒトLPLmRNAを発現しており、ヘパリン注射後のLPL血中濃度は(L01)395、(L04)157、(L17)654ng/dl(ヒト健常者130ng/dl)で、正常ウサギより3倍に近く高い活性が認められた。また、L17トランスジェニックウサギを用いて血漿リポ蛋白プロファイルおよび脂質を測定した。トランスジェニックウサギの血漿総コレステロール、中性脂肪、HDL-C値はコントロールに比べ、いずれの場合も減少しており、血漿のVLDLも著しく低下していた。L17トランスジェニックウサギの系統についてすでに確立しており、繁殖も行っている。現在動脈硬化並びに脂質代謝の研究に必要な多数のF1ウサギ作製を目指して交配を開始したところである。また、神戸大学塩見雅志先生の協力でLPLトランスジェニックウサギとLDL受容体欠損ウサギとの交配も開始した。その他に、マクロファージに特異的に発現する(マクロファージスカベンジャー受容体promoterを使用)リポ蛋白リパーゼを過剰発現するトランスジェニックウサギの作製も試み、1羽のfounderウサギが成功した。このウサギの解析も現在進行中である。全身発現するリポ蛋白リパーゼ(LPL)トランスジェニックウサギを繁殖して、リポ蛋白代謝及び動脈硬化の発生におけるLPLの機能を検討した。ヒトLPLはトランスジェニックウサギにおいて多臓器で発現していることをNorthern blot法で確認した。トランスジェニックウサギではヘパリンを静注した血清のLPLの活性が正常ウサギより約4倍高く、60KDのあるヒトLPLがSDS-PAGEで認められた。正常のウサギと比し、トランスジェニックウサギでは血漿の中性脂肪は約5倍、HDL-Cは約3倍の低下が認められた。血漿のリポ蛋白を解析したところ、トランスジェニックウサギのVLDLとIDLの量が著しく減少しており、LDLの量が正常ウサギより7倍増加している。また高コレステロール食餌投与実験ではトランスジェニックウサギの場合は正常ウサギに比べて、高脂血症が著明に抑制され、動脈硬化の病変が認められなかった。

以上の結果からLPLはリポ蛋白の代謝において重要な役割を果たしていることが明らかとなった。また、LPLは血中のremnantリポ蛋白の代謝を促進し、それにより高動脈硬化の作用が示唆されていると考えられる。本研究の結果は平成12年度国際動脈硬化学会において発表された。現在、我々はマクロファージに特異的に発現するトランスジェニックウサギの繁殖を行っており、動脈壁に浸潤したマクロファージ由来のLPLの役割、および動脈硬化発生との関わりを検討したいと考えている。リポ蛋白リパーゼ(LPL)トランスジェニック(Trg)ウサギ(F17)を繁殖し、生後4-5ヶ月のF1Trgウサギ及び正常ウサギを用いて、通常食並びに0.3%コレステロール食下でのリポ蛋白代謝及び動脈硬化の発生におけるLPLの機能を検討した。ヒトLPLはTrgウサギにおいてマクロファージを含む多臓器で発現していることをNorthern blot法で確認した。Trgウサギではヘパリンを静注した血清のLPLの活性が正常ウサギより約4倍高く、60KDのあるヒトLPLがSDS-PAGEで認められた。正常のウサギと比し、Trgウサギでは血漿の中性脂肪は約5倍、HDL-Cは約3倍の低下が認められた。血漿のリポ蛋白を解析したところ、TrgウサギのVLDLとIDLの量が著しく減少しており、LDLの量が正常ウサギより7倍増加している。また高コレステロール食餌投与実験ではTrgウサギの場合は正常ウサギに比べて、高コレステロール血症が著明に抑制され、動脈硬化の発生が認められなかった。LPLの過剰発現によるレムナントリポ蛋白の分解除去は促進されることが示唆された。次に正常ウサギとTrgウサギにそれぞれ0.3%と0.5%コレステロール食を負荷させることによって、同様な高脂血症を呈していた16週の動脈硬化程度を比較したところ、Trgウサギの動脈硬化の広がりが正常ウサギより著しく強いことが認められた。また、LPLは血中のレムナントリポ蛋白の代謝を促進し、それにより抗動脈硬化の作用が示唆されていると考えられる。一方、血管壁(特にマクロファージ)からのLPLが動脈硬化の進展を促進していた。動脈硬化発生・進展におけるLPLの役割はLPLの分泌する組織によって決められ、血管壁において局所的に分泌されたLPLは動脈硬化の進展を促進している(pro-atherogenic)可能性が示唆された。現在、LPLTrgウサギと高脂血症モデルであるWHHLウサギを交配させ、新規トランスジェニックウサギの作成を行っている。
ニューロンの軸索におけるミトコンドリアDNA 排除の機構と役割

脳の重量は全体重の2.5%に過ぎないが、全身で使われるエネルギーのうち20%は脳で消費されると考えられている。実際に、虚血や低血糖症などによるエネルギー供給の低下によってまず脳の機能が急激に低下する。従って、脳が正常に機能するためにはエネルギー供給が厳密にコントロールされてなくてはならず、またそのメカニズムを知ることは虚血などから脳の機能を守る上での基礎的な知識となる。本研究ではニューロンへのエネルギー供給メカニズムについて研究を行う。