hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
疾患関連タンパク質における機能決定アミノ酸残基の予測

当初の研究実施計画に掲げた今年度の目的をおおむね達成した。主要な結果は、外国人研究員を筆頭著者とする査読付論文として発表し、また自然免疫関連タンパク質の実験研究に参加し、成果を示す論文の共著者となった。当初の研究計画に沿って、機能分類されたスーパーファミリーのサブグループ中でのアミノ酸保存度を計算することで、機能部位の同定だけではなく、そのアミノ酸残基の詳細な機能(例えば、酵素の活性部位か、低分子との相互作用に関与するかなど)まで予測できるかどうかの検証を行なう。さらに、疾患関連タンパク質上の機能決定アミノ酸残基とその役割の解析にも着手する。特に、所属機関内の実験グループとの共同研究の確立を目指して、自然免疫に関与するパスウェイに注目した研究を行う。外国人特別研究員辞退のため、残念ながら本研究課題の直接の継続はできないが、将来、別の形で共同研究を再開したいと考えている。特に、受入研究室で開発した統合データウェアハウスTargetMineによる疾患関連候補タンパク質の解析と、本研究課題の成果であるタンパク質機能部位の解析を組み合わせ、共同研究による新規実験データも用いることで、自然免疫に関与するパスウェイのより一層の解明を進めたい。
幹細胞システムにおける非対称分裂による増殖と分化の振り分け機構

ショウジョウバエとマウス発生脳の神経幹細胞の非対称分裂に関して、進化的に保存されたメカニズムと種特異的なメカニズムを解明することを目指した。細胞極性と分裂軸の一致によって非対称分裂するショウジョウバエ神経幹細胞において、その方向性を制御する非自律的な機構を発見した。他方、マウスの神経幹細胞では、ショウジョウバエと異なり、上皮極性と分裂軸の直交により一方の娘細胞が上皮構造を引き継ぎ、自己複製能を獲得することを明らかにした。幹細胞は、しばしば、非対称細胞分裂によって、幹細胞自身を自己複製するとともに分化細胞を生じる.自律的な非対称分裂を行うショウジョウバエ神経幹細胞、および、細胞間相互作用に依存した非対称分裂を行うマウス神経幹細胞をモデル系として、未分化能(細胞増殖能)や分化能を娘細胞に振り分けるメカニズムに取り組み、自律的および非自律的な非対称分裂に共通するメカニズムと特異的なしくみを明らかにする。ほ乳類の脳神経発生はapico-basalの極性をもった神経上皮細胞にて行われる。神経上皮細胞は、細胞分裂により、自己複製を行いながら、神経やより分化した前駆細胞といった異なる細胞を生み出す。これまで、ショウジョウバエと同様に、ほ乳動物でもapico-basalの極性に沿って運命決定因子が局在し、その非対称な分配によって娘細胞が異なる運命を獲得すると考えられてきた。しかし、ショウジョウバエホモログ分子がほ乳類脳細胞の運命決定に果たす役割は不明確であり、コンセンサスは得られていない。なによりも、神経上皮細胞の分裂時に、細胞因子の局在に必要とされるapico-basalの極性に基づいた細胞構造がどのように分配されるのか、正確な知見がなかった。本研究では、細胞運命を決定する構造的基盤として、apical processおよびbasal processをはじめとした神経上皮細胞の細胞構造が果たす役割を明らかしようと試みた。まず、上皮構造を保ったままライブ観察が可能な脳スライス培養を用いて、apical junctionや中心体、細胞膜を蛍光タンパク質でラベルし、様々な角度から観察を行い、これらの構造の分配の様子と細胞運命の関連を分析した。さらに、人為的にapico-basal構造を破壊したり、逆に上皮極性を保持したまま分裂方向を改変し、細胞運命が受ける影響を調べた。その結果、apical領域に関して、二つの娘細胞への分配比率はspindleの向きに依存しているが、基本的には両方に引き継がれる事が分かった。更にapica1構造の有無は運命の決定よりは、むしろ神経上皮細胞を維持するのに重要であること、従って、その自己複製に寄与することが示唆された。自己を複製すると共に分化細胞を生じる幹細胞システムでは、しばしば非対称分裂によってこの二つの細胞種を生み出す。ほ乳類の脳神経発生ではapico-basalの極性をもった神経上皮細胞が幹細胞としての機能を持ち、細胞分裂を行うことによって、自己複製するだけでなく、神経やより分化した前駆細胞といった異なる細胞を生み出す。しかし、我々の研究から、哺乳類神経幹細胞の分裂は、従来のモデルとは異なり、分裂軸と上皮細胞極性は直交しており、apical面はどちらの娘細胞にも分配されることが判明した。今年度は、新しい技術の導入によりbasal processの分配を計測し、basal processはどちらか一方の娘細胞にだけ分配されることが判明した。すなわち、apical側で分裂する幹細胞から生じる娘細胞対は、apical processと、basal processをともに持つ上皮構造を保持した娘細胞とapical processだけをも細胞のペアがほとんどであることが明らかになった。さらに、引き続き長時間スライス培養を継続し、これらの娘細胞の運命を追跡した結果へapical processだけを引き継いだ娘細胞は、神経分化の決定を受けた細胞となり、自己複製をする幹細胞にはならなかった。他方、完全な上皮構造を受け継いだ娘細胞の半分は再びapical側で分裂する神経幹細胞となった。これらの結果から、自己複製が可能な神経幹細胞となるには、apical processとbasal processの両方を引き継ぐこと、すなわち完全な上皮構造を獲得することが必要条件であることが明らかになった。ほ乳類の脳神経発生はapico-basalの極性をもった神経上皮細胞が神経幹細胞として機能する。神経幹細胞は、細胞分裂により、自己複製を行いながら、神経やより分化した前駆細胞といった異なる細胞を生み出す。なによりも、神経幹細胞の分裂時に、細胞因子の局在に必要とされるapico-basalの極性に基づいた細胞構造がどのように分配されるのか、正確な知見がなかった。

本研究では、細胞運命を決定する構造的基盤として、apical processおよびbasal processをはじめとした神経幹細胞の細胞構造が果たす役割を明らかしようと試みた。上皮構造を保ったままライブ観察が可能な脳スライス培養を用いて、apical junctionや中心体、細胞膜を蛍光タンパク質でラベルし、様々な角度から観察を行い、これらの構造の分配の様子と細胞運命の関連を分析した。また、人為的にapico-basal構造を破壊したり、逆に上皮極性を保持したまま分裂方向を改変し、細胞運命が受ける影響を調べた。apical領域に関して、基本的には両方に引き継がれる事が分かった。basal processは一方の娘細胞に引き継がれ、これを引き継いだ細胞から幹細胞になるものが現れることが明らかになった。従ってapical構造だけではなくbasal processの有無も神経幹細胞の自己複製能の獲得に重要な役割を果たしていることが示唆される。ほ乳類の脳神経発生ではapico-basalの極性をもった神経上皮細胞が幹細胞としてはたらく。本年度は、神経幹細胞の分裂方向を発生脳中でランダム化することにより、apical processあるいはbasal processだけを受け継いだ娘細胞を作りだし、それらの構造と自己複製能との関係を、昨年度確立した神経幹細胞のbasal processの分配をモニターできるslice culture系を用いて解析した。その結果、分裂によって誕生した二つの娘細胞がそれぞれ、apicalおよびbasal processを受け継いだ場合、両細胞ともに増殖層を脱出すること、さらに、basal processを受け継いだ娘細胞だけが自己複製すると同時に神経細胞を生じる非対称分裂を行うことを発見した。またこのような非対称分裂を2回以上繰り返すものも一定の割合で生じた。これらの脳室帯外神経幹細胞は、正常な神経幹細胞と同様、自己複製能の維持にNotchシグナルの活性化を必要とすることを確かめた。興味深いことに、Notchの基質Deltaは脳室帯外にはほとんどないとされているが、このような脳室帯外幹細胞が生じる際は、同時に移動する自身の姉妹細胞から供給されることが判明した。さらに、正常なマウス胚の脳にも、このような脳室帯外で自己複製能を持つもの神経幹細胞が少数ながら存在し、発生が進むにつれて徐々に増加する傾向にあることを見いだした。霊長類などの脳回を有する哺乳類の発生中の脳では、脳室帯外神経幹細胞が主要な神経幹細胞として神経産生を担うことが知られており、分裂様式や形態的にも酷似していることが判明した。これらの知見は、霊長類等の脳室帯外神経幹細胞が分裂軸の揺らぎにより、apical processを失うことで生じる可能性を示唆している。幹細胞を自己複製するとともに分化細胞を生じる幹細胞システムでは、しばしば非対称な細胞分裂によって幹細胞と分化細胞を同時に作り出す。
脂質構造異性体の栄養生理機能に関する基礎的研究

近年の研究により、脂質構造の違いや、それらの構成脂肪酸の構造の違いにより、栄養生理機能が大きく異なることが明らかとなってきた。n-3系多価不飽和脂肪酸の結合位置を制御した構造脂質、リノール酸の共役型である共役リノール酸、短鎖脂肪酸と長鎖多価不飽和脂肪酸を構成脂肪酸とするイルカ由来特殊構造脂質、脂肪酸の二重結合をオゾニド化したオゾン化脂質、大豆由来の各種リン脂質およびその塩基部分をin vivo実験系にて肥満モデル動物に摂取させ、その栄養生理作用評価を行った。その結果、リン脂質や特殊構造脂質には、アディポサイトカイン産生調節を介した脂質代謝異常改善作用があることが明らかとなった。また脂質構造異性体の構成成分の変更・付加や結合位置の制御が、病態発症の予防・改善に効果的であることが示され、最も生理作用が強い組み合わせに関する検討が今後の課題である。近年の研究により、脂質構造の違いや、それらの構成脂肪酸の構造の違いにより、栄養生理機能が大きく異なることが明らかとなったきた。そこで本研究では、肝臓ノデルHepG2細胞を用いたin vitro実験系や、マウスを用いたin vivo実験系により、脂質構造異性体が病態発症(特に脂質代謝異常)に及ぼす影響について検討した。その結果、必須脂肪酸であるリノール酸にメントールを結合させたリノール酸メンチルエステルに、動脈硬化リスクマーカーであるアポリポタンパク質B100分泌抑制作用が認められ、その作用機序としてHepG2細胞内に於ける新規脂質合成抑制作用が関与している事が明らかとなった。また、脂肪酸のグリセロール骨格への結合位置が1,3位か2位かで栄養生理作用が異なることが示唆されていることから、n-3系多価不飽和脂肪酸(n-3PUFA,EPA及びDHA)の結合位置を制御した構造脂質EPP、PEP、DPP、PDPを調整し、その生理機能をラットで比較検討した。その結果、対照群である3つの脂肪酸が飽和脂肪酸パルミチン酸であるPPP群に比べ、N-3PUFA含有構造脂質は、脂肪酸合成系酵素のmRNA発現量おとび酵素活性、脂肪酸不飽和化酵素のmRNA発現量および肝臓中脂肪酸のΔ6・Δ9不飽和化を顕著に低下させた。なかでも、2位にDHAが付いたPDPが最も肝臓及び血清脂質低下作用をもたらすことが示された。以上のことから、脂質構造異性体の構成成分の変更・不可や結合位置の制御が、病態発症の予防・改善に効果的であることが示され、最も生理作用が強い組み合わせに関する検討が今後の課題である。グリセロ脂質の構造の違い(トリグリセリドとリン脂質)や、構成脂肪酸の構造の違い(共役脂肪酸やn-3系多価不飽和脂肪酸)により、栄養生理機能が大きく異なることが近年明らかとなってきた。本研究では、マウスやラットを用いたin vivo実験系により、脂質構造異性体が病態発症(特に脂質代謝異常)に及ぼす影響について検討した.その結果、食事脂質としてはマイナーなリン脂質(大豆由来PIPS:ホスファチジルイノシトールとホスファーチジルセリンを多く含む機能性脂質)に脂質代謝異常を調節する生理活性が認められた。その作用機序としてはアディポネクチン産生上昇を介して肥満ラットの脂肪性肝臓障害の改善をもたらすことが示された。また必須脂肪酸リノール酸の共役型である共役リノール酸に、アゾキシメタン誘発性の大腸癌を予防する作用があることも明らかにし、その作用機序として癌細胞の増殖に対するWntシグナルの関与を見出した。さらにイルカ頭部の脂肪組織には、短鎖脂肪酸と長鎖多価不飽和脂肪酸を構成脂肪酸とする特殊な構造脂質が含まれており、その生理機能について検討した。その結果、肥満ラットの脂質代謝異常に対してアディポネクチン産生上昇を介した改善作用を示すことが確認された。今後、イルカ脂質の生理機能に於ける短鎖脂肪酸と長鎖脂肪酸の寄与度について、更なる検討を行う予定である。以上のことからリン脂質や特殊構造脂質には、主にはアディポサイトカイン産生調節を介して脂質代謝異常を改善できる作用があることが明らかとなった。本研究では、昨年度に引き続き、マウスやラットを用いたin vivo実験系により、脂質構造異性体が病態発症(特に脂質代謝異常)に及ぼす影響について検討した。食事脂肪酸の炭素数や二重結合の有無が生理活性に大きく影響することは周知の事実であるが、脂肪酸の二重結合をオゾニド化したオゾン化脂質が抗菌作用・抗酸化作用・抗腫瘍作用・抗炎症作用など様々な生理活性を発揮することが最近報告されている。そこで本年度は、まず肥満モデル動物の病態発症に及ぼすオゾン化脂質摂取の影響について検討を行った。その結果、肥満モデルZucker fa/faラットにおいて、オゾン化

脂質摂取は肝臓重量、肝臓トリグリセリド濃度および血中肝障害マーカーレベルを顕著に低下させ、その作用機序としてオゾン化脂質摂取による血中PAI-A濃度の低下が関与していることが示された。よって、オゾン化脂質は、肥満誘発性の炎症性代謝異常を改善する成分として期待できることが示された。また、グリセロ脂質の構造の違い(トリグリセリドとリン脂質)や、構成脂肪酸の構造の違い(共役脂肪酸やn-3系多価不飽和脂肪酸)により、栄養生理機能が大きく異なることが明らかとなっている。先の我々の研究において、肥満・糖尿病モデルであるZucker(fa/fa)ラットのメタボリックシンドロームおよび非アルコール性脂肪性肝疾患の発症に及ぼす影響において、大豆由来の各種リン脂質でそれぞれ異なることが示された。本研究では、それら各種リン脂質の塩基部分のみの摂取が、どのような影響を及ぼすか比較検討を行った。その結果、イノシトール以外の塩基単独では肝臓脂質濃度および肝臓障害マーカーレベルに影響が認められず、ホスファチジルコリンやホスファチジルセリンで認められた生理反応はリン脂質ととしての作用によるもであることが示唆された。以上のことから、脂質構造異性体の構成成分の変更・付加や結合位置の制御が、病態発症の予防・改善に効果的であることが示され、最も生理作用が強い組み合わせに関する検討が今後の課題である。
「あく」に由来する食味の調理操作による変化機構

苦味やえぐ味として感じられる山野草のあく成分が油で揚げることによりどのように変動するのかを官能検査法及び無機成分の定量により検索した。その結果1、わらびをあく抜きしたり揚げたりすることによる味の変化を官能検査法により調べたところ、あく抜きをしなくても天ぷらあるいは素揚げにすると茹で調理より有意に苦味を感じない。又それは揚げ温度が茹で温度より高いためではなく、茹で温度と同じ100°Cで揚げても揚げ物の方が有意に苦味を感じなかった。しかし有意な差ではないが100°Cより180°Cで揚げた方が、又素揚げよりも天ぷらの方が苦味を感じない傾向にあった。2、モデル実験として小麦粉に水を加えたバッターに硫酸キニーネを添加し揚げ温度を変えて官能実験をしたところ、わらびの場合と同様、180°C揚げはもちろん、100°Cで揚げても茹でより有意に苦味を感じなかった。3、揚げることによる味の変動の原因の1つと考えられる無機成分の変化を調べたところ、わらびのMg、Ca量は茹でることによりやや減少したが、揚げることによる変化はみられなかった。Kは茹でも揚げも約30%減少し、Naは茹でによる減少は数%であったが、揚げによる減少は7080%であった。4、口の中で物をかむことを想定し、調理後ホモジナイズし不溶及び可溶区分に分画しそれぞれの含量を比較した結果、Caは他の成分に比べて可溶区分の割合は少なく、それは調理後も変動しなかった。K,Mgは茹で後の方が、さらにそれよりも揚げ後の方が可溶区分の割合は増加した。Naは揚げることにより含量は減少したが、可溶区分の割合は非常に増加した。Naがあくに関与しているという報告はみないが、今回の結果では問題のある成分と考えられる。しかしそれが植物組織の中で単独に存在して関わるのではなく、化合物としての存在の方が重要と思われる。そこで今後はその結合物の追求も試みるつもりである。
会計基準設定における事後的影響分析としての適用後レビューに関する国際比較制度分析

本研究の目的は,会計基準の設定過程にかかわるデュー・プロセスにおいて,近年,アメリカ,国際基準,日本などで制度化された,会計基準の影響分析のために会計基準設定主体サイドが実施している会計基準設定における適用後レビュー(Post-implementation Review)について,その制度の国際比較と影響要因の分析,すでに行われた適用後レビューの具体的な内容の再検討,追加的な実証研究などを行い,これらを複合的かつ多面的に検討することで,会計規制や会計基準設定主体のあり方に関する含意を探ることを目的としている。
海洋生物による低沸点臭化物の発生機構とそのオゾン破壊に与える影響

本年度も、モノハロメタン放出が確認された海洋プランクトンならびに海藻から、それらの放出量とその酵素系について検討を加えた。海洋のプランクトンからは、臭化メチルとヨウ化メチルが放出され、その量はそれぞれ6 ng/g湿重量/h、7 ng/g湿重量/hであった。また海藻からは、ヨウ化メチルのみが放出され、その量は最大21 ng/湿重量/hであった。これらの放出量は、これまで報告された塩化メチルの放出量の約100倍に相当するものであり、これらの藻類が多量のモノハロメタンを放出していることを再確認した。また、これらの藻体から、反応を触媒する酵素の単離・精製を試みた。海藻の酵素は不安定であること、さらに粗抽出液に著量の多糖類を含むことから精製を断念した。海洋プランクトンの酵素は比較的安定であることから、同酵素の完全精製を目指して研究を続けた。しかし、カラムクロマトグラフィーによる活性の低下が著しく、完全精製は進まなかった。そこで、粗酵素液を使用して、本酵素の諸性質について検討を加えた。その結果、酵素反応の速度論的パラメーターの幾つかが測定できた。さらに、モノハロメタンを放出する海洋プランクトンの存在率について現在得られているデータからの算定を行った。本年のデータより、海洋プランクトンの約0.13%程度から臭化メチルが放出されると推定された。本年度は主に種々の海洋生物についてモノハロメタン発生の有無を検索した。約30種の海藻を採集するとともに、海洋プランクトン約20種について大量培養法を検討した。海藻については2種にヨウ化メチルの放出を確認した。さらに培養した海洋プランクトン3種にヨウ化メチルを、またその中の一種に臭化メチルの発生を確認した。これは従来全く不明であったモノハロメタンの発生を種レベルで確認した最初の報告である。さらに両者を放出する海洋プランクトンについて、その発生機構を明確にする目的で酵素の検索を行った。その結果、同プランクトンが従来知られていない新規な酵素を含有しており、モノハロメタンが同酵素反応により生成することが明らかになった。現在、本酵素の精製法の確立、および酵素化学的諸性質についての検討を行っている。また、これらの海洋生物がどの程度のモノハロメタンを放出するかについておおよその定量を行った。今後、こうしたデータを基に、臭化メチルおよびヨウ化メチルの海洋からの発生量とその機構を詳細に検討する予定である。本年度は、昨年度モノハロメタン放出が確認された海洋プランクトンならびに海藻から、それらの放出量とその酵素系について検討を加えた。海洋のプランクトンからは、臭化メチルとヨウ化メチルが放出され、その量はそれぞれ10ng/g湿重量/時、3.5ng/g湿重量/時であった。また海藻からは、ヨウ化メチルのみが放出され、その量は、12ng/g質重量/時であった。これらの放出量は、これまで報告された塩化メチルの放出量の約100倍に相当するものであり、これらの藻類が多量のモノハロメタンを放出していることが確認された。海藻の酵素は不安定であること、さらに粗抽出液に著量の多糖類を含むことから精製は容易に進まなかった。他方、海洋プランクトンの酵素は、比較的安定であり、同酵素に的を絞り研究を進めた。その結果、完全精製には至らないものの、本酵素のおおよその性質を調べる事ができた。同酵素は、S-アデノシルメチオニンを唯一のメチル供与体とし、臭素イオンとヨウ素イオンに特異的であった。こうした点から、本酵素は新規なハライド:S-アデノシルメチオニンメチル転移酵素であることが判明した。現在、同酵素の完全精製と詳細な諸性質の検討を行っている。大気中の臭化メチルは、成層圏オゾンを破壊するガス状臭化物中で最も重要な化合物である。

これまでのところ、海洋起源の臭化メチルの放出量は約10万ton/年と推定されているが、その推定値には大きな隔たりがあり、またその放出メカニズムは全く不明であった。本研究所では、多数の海藻・海洋プランクトンについて、モノハロメタン放出の有無に検索し、数種の海藻・海洋プランクトン直接的に臭化メチル、ヨウ化メチルが放出されることを確認した。さらに、これらの放出速度を定量し、例えばプランクトンの一種であるPavlovagyransからは約1213ng/g wet algae/hrのモノハロメタンが放出されることを明らかにした。その結果、海洋植物プランクトンの0.13%程度が臭化メチルを放出すれば、上記の約10万ton/年の放出量に相当することを算定した。さらに、モノハロメタンの生成機構を酵素レベルで研究し、こうした化合物が、藻類に含まれるS-アデノシルメチオニンハライドイオンメチル転移酵素反応により合成されることを証明し、これまで不明であった臭化メチル類の生成機構を分子レベルで明らかにした。
植物による病原細菌由来エフェクタータンパク質の細胞内認識と免疫反応誘導の機構解析

植物による病原細菌由来のエフェクタータンパク質によって誘導される免疫システムの機構を明らかにすることを目的として研究を行った。研究の結果、イネは植物病原細菌のTypeIII分泌装置を介してイネ細胞内に分泌されるIPPTタンパク質を細胞内に存在する特異的相互作用タンパク質を介して認識していることが明らかになった。さらに、この認識情報はCa2+依存性プロテインキナーゼによってOsNAC4という植物独自の転写因子に伝達され、この転写因子がいくつかの遺伝子を発現誘導することで、過敏感細胞死などを含むETIと呼ばれる強い免疫反応が誘導されることが示された。平成25年度の研究ではまず、これまで明らかにしたエフェクターであるEFSタンパク質以外のエフェクターを同定するため、イネに対して非病原性のA. avenae N1141菌株のトランスポゾン挿入変異体ライブラリーを作製し、イネの過敏感細胞死誘導能を欠損した変異体をスクリーニングした。その結果、イネの免疫反応誘導能を欠失した5つの変異株が認められたので、これらの変異株についてトランスポゾン挿入遺伝子を解析したところ、tRNA delta(2)-isopentenylpyrophosphate transferase(IPPT)遺伝子を同定することが出来た。そこで次に、IPPTがイネの細胞死誘導因子であるかどうかを明らかにするため、IPPTをイネプロトプラスト内で一過的に発現させたところ、細胞死が誘導された。また、この細胞死には過敏感細胞死マーカーであるOsNAC4誘導が付随したことから、IPPTが誘導する細胞死が植物免疫反応である過敏感細胞死であることが示された。さらに、IPPTタンパク質はイネ以外の非宿主植物に対してはエフェクターとして機能しないことも明らかとなり、IPPTはイネ特異的なエフェクタータンパク質であることが初めて示された。興味深いことに、親和性のK1菌株由来のIPPTはイネの免疫反応を誘導しないことも明らかになり、K1とN1141菌株由来のIPPTに存在するアミノ酸配列の違いが免疫反応誘導の特異性を決定しているという興味深い知見が得られた。植物の免疫システムの一つであるETI(Effector-triggered immunity)の誘導は、病原菌感染の成立・不成立を左右する重要なステップである。本研究は、イネと植物病原細菌Acidovorax avenaeを用いて、植物による病原細菌認識とETI誘導の分子機構を明らかにすることを目的とする。これまでの研究で、A. avenaeのイネ非病原性N1141菌株のトランスポゾンタギング変異体ライブラリーを用いてEFS以外のエフェクタータンパク質として、IPPTというタンパク質を新たに同定した。そこで、平成26年度はまず、IPPTによるETI誘導機構を明らかにするため、IPPT遺伝子欠損変異体を作成した。この遺伝子変異体は非宿主のイネに対してはETI反応のひとつであるイネの過敏感細胞死を誘導できず、宿主のシコクビエに対しては病徴を形成できなかった。さらに、このIPPTタンパク質の植物細胞内への輸送についてCYA融合タンパク質を作成して調べたところ、IPPTはTypeIII分泌装置を介してイネ細胞内に分泌されていることが明らかになった。興味深いことに、イネ病原性K1菌株もイネ植物細胞内に分泌されるIPPTを有しているが、K1菌株のIPPTはイネの過敏感細胞死を誘導できないことが示された。また、IPPT以外のETI誘導関連タンパク質の同定とN1141菌株による特異的ETI誘導機構を明らかにするため、N1141菌株とK1菌株の全ゲノム配列の解析を行った。次世代シーケンサーを用いた配列解析と、アラインメントを行なったところ、N1141菌株のゲノムは、5,328,578bpで構成されており、この中に4,787個の遺伝子領域が存在しており、K1菌株のゲノムは、5,387,858bpで構成されており、このゲノム内に5,138個の遺伝子領域が存在していることが示された。植物の免疫システムの一つであるETI(Effector-triggered immunity)の誘導機構を明らかにすることを目的として研究を行った。これまでの研究で、植物病原細菌Acidovorax avenaeのイネ非病原性N1141菌株からEFS以外の新たなエフェクタータンパク質として、IPPTというタンパク質を同定した。そこで、平成27年度は、IPPT遺伝子欠損変異体を作成し様々な解析を行った。その結果、この変異体は非宿主のイネに対してはETI反応を引き起こせず、N1141菌株のIPPTがETI誘導を引き起こすことが示された。一方、イネ病原性K1菌株もIPPTを有しているが、K1菌株のIPPTはイネのETIを誘導できなかった。K1菌株とN1141菌株のIPPTは350アミノ酸で構成されているが13アミノ酸の置換が認められる。そこで、このIPPTを交換したK1菌株とN1141菌株を作成したところ、N1141のIPPTを持つK1菌株がETIを誘導した。両IPPTは植物に感染したときにのみ発現誘導されていることをRNA-Seq解析で明らかにし、これらIPPTが実際に植物体内に分泌されていることをCYA融合タンパク質で明らかにした。このことは、N1141菌株のIPPTはイネ植物内で、特異的に認識されて免疫反応を誘導することを示している。そこで、N1141菌株のIPPTに結合するタンパク質について酵母Two-hybrid法を用いて解析した。

N1141菌株のIPPTをBaitにしてスクリーニングを行ったところ、Pyruvate decarboxylase isozyme 1 (PDC)を同定した。興味深いことに、このタンパク質はK1菌株のIPPTとはまったく結合しないことも明らかとなり、このタンパク質がN1141菌株のIPPTの特異的な受容体である可能性が強く示唆された。植物による病原細菌由来のエフェクタータンパク質によって誘導される免疫システムの機構を明らかにすることを目的として研究を行った。研究の結果、イネは植物病原細菌のTypeIII分泌装置を介してイネ細胞内に分泌されるIPPTタンパク質を細胞内に存在する特異的相互作用タンパク質を介して認識していることが明らかになった。さらに、この認識情報はCa2+依存性プロテインキナーゼによってOsNAC4という植物独自の転写因子に伝達され、この転写因子がいくつかの遺伝子を発現誘導することで、過敏感細胞死などを含むETIと呼ばれる強い免疫反応が誘導されることが示された。平成26年度は、本研究により明らかにしたIPPTが実際にエフェクターとして機能しているかどうかを明らかにすることを主たる目的とした。平成26年度は、IPPT欠損株を作成し、この欠損株が宿主に対しては病徴誘導能を失っていること、非宿主に対しては免疫誘導能を失っていることを明らかにした。また、N1141、K1菌株のIPPT共に、TypeIII分泌装置を介して植物細胞内に分泌されることを明らかにし、このIPPTが実際にエフェクターとして機能することを示すことで当初の目的を達成することが出来た。また、当初予想していなかったが、K1菌株のIPPTは植物細胞内に輸送されても植物のETI反応を誘導しないことが示された。両IPPTは翻訳修飾されず、また両IPPT間には13アミノ酸の置換のみが認められることから、IPPTの種特異的なETI誘導にはこの13アミノ酸の置換が関与する可能性が示された。このことから、N1141菌株のIPPTとのみ結合する分子を探索することで、これまでに例のない、種特異的なエフェクターによるETI誘導の分子機構を明らかにすることが可能となった。また、当初は計画していなかったが、研究の進展と共にN1141菌株とK1菌株の全ゲノム配列に関する知見を得ることにより、本研究をより効果的に遂行できる可能性が示された。そこで、両菌株の全ゲノムを次世代シーケンサーで解析し、両ゲノムの完全な配列を得ることが出来た。この結果、両菌株のゲノムサイズが若干異なること、また含まれる遺伝子が異なることが明らかになり、それぞれ特異的に存在する遺伝子が特異的エフェクターをコードしている可能性を初めて示すことが出来た。これらのことから、本年度は当初の予想を超えた研究成果を得ることが出来た。27年度が最終年度であるため、記入しない。植物分子生理学、細胞間情報学、農芸化学平成26年度の研究で、トランスポゾンタギングにより作成したA. avenaeのイネ非親和性N1141菌株の変異体を用いてEFS以外のエフェクタータンパク質として、IPPTというタンパク質を新たに同定した。
高齢者の地域生活におけるアクティブ・エイジング指標の開発

本研究は、地域居住高齢者の地域生活におけるアクティブ・エイジングを測定する指標を開発することを目的に進めてきた。この目的を遂行するために、本年度では以下の2点に取り組んだ。1点目は、地域居住の高齢者が地域生活においてアクティブ・エイジングを実現することを目指して、大学が主導してさまざまなイベントを計画し、実施した。これらのイベントは心理学、社会学、老年学、身体生理学等様々な領域にまたがり、また、住民の意見を反映しながらイベント内容を計画をした。それらには、高齢者世代のみが参加できるものではなく、他の世代の地域住民と交流できるよう、小学校や児童館などに積極的に働きかけ、参加募集を行った。結果、回数を重ねるごとに新規参加者が増えていき、特に一度参加した人からの口コミや直接的な参加の勧誘が大きな役割を果たしていた。2点目は、神戸市灘区鶴甲地区在住の60歳以上のシニア世代の地域住民に対し、大量観察調査を行うよう準備を進めた。この調査では、地域居住高齢者のアクティブ・英人具の現状を把握するほか、子十地域に対する意識や地域における多世代交流に対する意識を把握する質問項目を設定した。以上の研究実践を遂行するのと並行して、本研究の予備的研究で行ってきた研究結果をもとに、研究論文を作成した。しかし、本研究期間中に妊娠し、悪阻や体調不良等で研究活動ができない日が多くあった上に、医師からの判断で通常よりも長く産前産後の出産休暇を取得したため、研究を中断せざるを得ず、当初の計画通りに研究が進められなかった。
植物オミックス・知識情報の統合解析による新種誕生の機構解明とデータベース構築

現在、多くのゲノム配列情報やRNA-Seqデータなどの大規模オミックス情報が公開データベースに蓄積している一方で、これらのビッグデータを活用した遺伝子探索ができない。この要因として以下の3点がある。(1)公開データベースに登録されているRNA-Seqデータには、実験条件の記述フォーマットに統一性がなく、mRNAサンプルの由来(器官・ステージなど)を容易に把握できない。その結果、大規模RNA-Seqデータを取得・解析しても、サンプル(葯、開花期など)における特異的発現遺伝子群などを探索できない。(2)従来の遺伝子発現データ解析法はピアソン相関係数の算出に基づくため膨大な計算コスト(計算機メモリーや計算時間など)を要し、大型計算機でも大規模情報を解析できない。(3)バイオインフォマティクスによる遺伝子探索では候補遺伝子数が数百個以上となることが多く、遺伝子機能アノテーション情報を併用した遺伝子選抜が望まれる。しかしアノテーション情報の大半が不明瞭な記述(Unknown Proteinなど)であり、十分に活用できない。そこで、シロイヌナズナ、イネ、トマトなどの主要植物種を対象とし、各植物種の遺伝子発現ネットワーク(GEN)を構築し、種横断的に比較可能なシステムを構築した。RNA-Seqデータの実験条件(mRNAの由来、器官など)の把握を容易とするために、登録情報(実験条件)に対するマニュアル・キュレーションからオントロジーを付与し、網羅的なサンプル分類と比較解析を行った。また、学術論文テキスト情報を収集した後に、自然言語処理とマニュアル・キュレーションを実施し、遺伝子機能に関する高精度知識情報を集積し、システムに統合した。これらのオミックス・知識情報はデータベースPODCから公開するに至っている。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。植物界の様々なオミックス情報に対する比較解析は、植物種の新種誕生の原理の解明を促進する。たとえば、オミックス情報の種横断的な比較解析により、種や生育ステージ・器官、また、環境応答性における固有の生物学的プロセスや特異的な発現遺伝子群を効率的に同定できる。本研究では、新学術領域・公募班において、他の班員と共同研究を推進すると共に、シロイヌナズナ、イネ、トマト、ソルガム、ブドウ、ジャガイモ、ダイズ、タルウマゴヤシ、トウモロコシ、タバコ、ヒメツリガネゴケなどに対する大規模オミックス情報解析と知識情報抽出を実施する。そのために、オミックス情報に基づく遺伝子発現ネットワーク構築を実施すると共に、データベースPODCを用いた遺伝子発現ネットワークの網羅的な種間比較を可能とする。従来法では、膨大な計算時間・メモリーを要するために、この大規模な遺伝子発現ネットワーク解析を実施できない。本研究では、既に開発済みである大規模トランスクリプトーム解析手法を適用し、多くの植物種の遺伝子発現ネットワーク構築を短期間で実現している。データベースPODCの活用により、植物種間で進化的に保存されているネットワーク・モジュールや種固有のネットワーク・モジュール、すなわち、新種誕生の原理に関わる遺伝子発現制御機構や生物学的プロセスの同定が促進される。しかし、発現プロファイル情報のみに基づくアプローチでは確度が低く、他のオミックス情報を活用した統合解析が強く求められる。そこで、本研究では、新種誕生に関わる遺伝子群などをより高精度に同定するために、遺伝子機能の知識情報を集積している。この知識情報は、学術文献テキスト情報に対する網羅的かつハイスループットな自然言語処理とマニュアル・キュレーションを通して整備している。研究成果は、学術論文だけではなく、Webサイトから社会・国民に広く、分かりやすく発信している。オミックス解析については、年度内に予定していた解析を終了し、新たな網羅的オミックス情報解析に着手している。知識情報の蓄積についても解析ステップの効率化により予定よりも早く進展しており、解析終了分より順次データベースより公開している。植物の新種誕生の原理の解明促進を目的として、モデル農作物・植物についての遺伝子発現ネットワーク構築および高精度機能アノテーションの情報解析を展開し、得られた結果をWebデータベースPODCから研究者コミュニティーや社会に発信する。

特に、文献テキスト情報に対する網羅的かつハイスループットな自然言語処理とマニュアル・キュレーションを通して、遺伝子機能に関わる知識情報を集積する。そして、高速シーケンサー・データより構築した遺伝子発現ネットワーク情報に対して、植横断的な比較解析を可能とするとともに、高精度アノテーション情報と統合することにより、植物新種誕生の原理に関わる因子の同定の促進を目指す。また、植物種間の遺伝子発現ネットワーク情報を統合するために、植物種間オーソログを網羅的に探索する。ここでは、タンパク質機能ドメインの共有性などの指標の導入を検討する。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
ギンコライドグルコースプロドラックの創製とその作用および体内動態の検証

イチョウ葉エキスのアルツハイマーや痴呆などへの効能はギンコライド類に起因すると言われているがギンコライド類の脂溶性が低いため細胞への取り込みが悪く、in vivoではそれほど高い活性が得られず、劇的な治療効果が発揮されず、評価が二分している。本研究ではギンコライド類の作用を引き出すため、グルコーストランスポーターを利用したギンコライド類のプロドラック化を目指し、ギンコライドにグルコースを適当なリンカーを介して結合させることで脳への取り込みが促進されることを期待し分子設計を行った。また設計したギンコライド誘導体の生体内動態は短寿命放射性核種で標識した誘導体を合成し評価することを計画した。古来より、イチョウ葉には夜尿症や去痰、鎮咳などの効果があることが知られていたが、近年はこれらの効能に加え、脳梗塞や心筋梗塞への効能、アルツハイマーや痴呆などへの効能なども注目されるようになってきた。これらイチョウ葉エキスの効能はその主要成分であるフラボノイド類だけでは説明できず、その主要活性成分はイチョウ葉からしか単離されていないギンコライド類に起因するのではないかと言われている。実際、多くの活性試験の研究結果が、この考えを支持しているが、いずれの研究からも確証は得られていない。その原因の一つはギンコライド類の脂溶性が非常に低いため、細胞への取り込みが悪く、in vivoではそれほど高い活性がえられていないため、劇的な治療効果が発揮されないため、その評価が二分してるのが現状である。そのためイチョウ葉エキスは海外では医薬品として扱われている国もあるが日本では栄養補助的な物として販売されているに留まっている。本研究では特にギンコライド類の脳神経細胞保護作用に着目し、より効果的にこの作用を引き出すため、グルコーストランスポーターを利用したギンコライド類のプロドラックの創製を目指したものである。具体的にはギンコライドにグルコースを適当なリンカーを介して結合させ、脳への取り込み促進させ、具体的な取り込みの結果はそのプロドラッグを短寿命放射性核種で標識した誘導体(PETプローブ)を用いて評価しようとするものである。イチョウ葉エキスは,記憶力の減退や抗鬱などの治療に有効で、世界55カ国で医薬品として扱われているが、我が国では有効成分が立証できていないため健康食品として販売されている。ギンゴライド類はイチョウ葉エキスの主要含有成分であり、水酸基の置換位置および数が異なるギンゴライドA、B、C、J、M(GA、GB、GC、GJ、GM)が知られている。GBおよびGCはグリシンおよびGABA受容体のアンタゴニストで、GBはさらに血小板活性化因子受容体(PAFR)に強く結合し血小板凝集阻害作用を示すことが知られている。最近ラットPITモデルを用いたin vivo評価においてGBは脳梗塞の進行を顕著に抑えることが判った。しかし、GBを短寿命放射性核種18Fでラベル化したPETプローブをラットの尾静脈へ投与したがGBの脳内移行性はほとんど観測されずギンゴライドの脳機能改善作用と体内動態との間のディレンマに陥った。一方10位水酸基をエーテル構造に変換すると、PAFRに対する結合活性が10倍増強されるが、このGB誘導体の脳梗塞の進行抑制効果は示されなかった。最近、新たにギンゴライドの脳神経細胞保護作用機構としてMg2+が介在するグルタミン酸誘導によりCa2+流入および神経細胞死が抑制されることが示された。一般的に脳を標的とした場合には血液と脳との間を隔てる血液脳関門(BBB)の透過性が問題になる。BBBには脳のエネルギー源となるグルコースや必須アミノ酸などの輸送系や神経伝達物質代謝物の排出系のほか生体内異物や内在性物質を排出するP糖タンパク質などの多様な輸送および排出ポンプが存在する。本研究では脳内移行性基質としてとしてD-グルコースをGBに修飾したプロドラッグの手法を取り入れることにした。そこで本年度はギンゴライドのグルコースプロドラッグの創製を行った。その原因の一つはギンコライド類の脂溶性が非常に低いため、細胞への取り込みが悪く、in vivoではそれほど高い活性がえられていないため、劇的な治療効果が発揮されず、その評価が二分してるのが現状である。

そのためイチョウ葉エキスは海外では医薬品として扱われている国もあるが日本では栄養補助的な物として販売されている。本研究では特にギンコライド類の脳神経細胞保護作用に着目し、より効果的にこの作用を引き出すため、グルコーストランスポーターを利用したギンコライド類のプロドラックの創製を目指したものである。具体的にはギンコライドにグルコースを適当なリンカーを介して結合させることで脳への取り込みが促進されることを期待し分子設計を行った。さらにグルコースリンカーを付与したギンコライドが生体内でどのような動態を示すかについてはさせ、短寿命放射性核種(炭素11:半減期約20分)で標識した炭素11ギンコライド誘導体(PETプローブ)を合成し、小動物へ投与しその動態を観測し評価することを計画した。有機化学計画通りにプロドラックの合成に成功した。しかし、収率が悪いため今後改善が必要である。またPETプローブの構築にはまだ至っていないためやや研究計画からは遅れていると考えられるが、今年度で十分に取り戻せる遅れであるので研究の進行上問題はない。プロドラッグの連結結合(リンカー)の加水分解による薬剤の再生のされやすさを考慮して,グルコース1位のヘミアセタール水酸基,6位の一級水酸基を利用して薬剤を結合することにした。また,グルコース3位水酸基に薬剤を導入しても糖代謝が阻害されないと予想されることから,3位水酸基も候補に挙げた。ここで目的とするグルコース部位の脳内移行性機能の評価のために、グルコース分子内にある水酸基の一つを薬剤にみたてたp-メチルベンジル基で代謝的に安定なエーテル結合により修飾した化合物をグルコースプロドラッグモデルとした。グルコースの1位,6位,および3位水酸基へのp-メチルベンジル置換体(コールド体)は以下の方法により合成を試みた。1位置換体(1-O-BnGlc)の合成:グルコースのペンタアセテート保護体からソフトルイス酸を触媒にしてp-メチルベンジルアルコールを導入し,脱保護反応で処理して1-O-BnGlcが合成できた。6位置換体(6-O-BnGlc)の合成:グルコースの4および6位水酸基をp-メチルベンジリデン3位置換体(3-O-BnGlc)の合成できた。:1,2:5,6-D-O-イソプロピリデン-α-D-グルコフラノースを出発原料にしてp-メチルベンジルアルコキシドを作用させ,脱保護反応により処理して3-O-BnGlcが合成中である。現在計画通りに進行している。今年はプロドラック体の収率の向上とPETプローブ化を目指した前駆体の合成およびそのプローブ化の実現、とその動態解析の実施を目標に取り組んでいく。今後は、グルコース誘導体をすべて合成した後、11Cラベル化用前駆体を行う。前駆体の構造としてはp-メチルベンジルアルコールの代わりにp-ブロモベンジルアルコールを用いて同様な方法で各臭素化体を合成し、Pd(0)錯体を用いてトリブチルスズ基あるいはピナコールボロン基に置換して合成する予定である。前駆体が合成できたら、グルコース水酸基の保護および脱保護を組み合わせた高速C-メチル化法による11Cラベル化と脳内移行性の評価を行い、前駆体を用いて高速C-メチル化反応および脱保護反応を組み合わせた標識合成を行う。
皮膚におけるヘム代謝、特にヘムオキシゲナーゼ-1、チトクロームP450の発現

1)Hemoxygenase-1(HO-1)の皮膚疾患の発現について;HO-1は防御的な効果のあるストレス蛋白であり、細胞毒性阻止やサイトカインの産生も減少させ、線維芽細胞や内皮細胞のアポトーシスを阻止することもわかってきた。我々は皮膚腫瘍、炎症性疾患の尋常性乾癬患者皮膚病変のHO-1発現を免疫組織学的染色の強度について観察した。対象は33例(有棘細胞癌;SCC)、25例(基底細胞癌;BCC)、26例(日光角化症;AK)、32例(ポーエン病;BD)・33例(脂漏性角化種;SK)、26例の尋常性乾癬である。その結果はSCC 3/33(9.1%)、BCC7/25(28.0%)、AK24/26(92.3%)、BD21/32(65.6%)、SK19/33(57.6%)、乾癬26/26(100%)であった。以上から炎症性疾患の乾癬、前癌疾患のAKやBDでのHO-1は細胞内発現が多くみられたので、HO-1の皮膚のホメオスターシスを維持するために貴重な役割を担っていることが示唆された。結果;total dose UVA 100Jを照射したBALB/c群の0日8日後のHO-1染色では表皮、真皮とも陽性細胞は認められなかった。一方、total doseUVA 1,600J照射群は0日では陰性、12日後では表皮、真皮、毛庖附属器および血管を構成する細胞に陽性所見が得られた。4日後の皮膚では表皮細胞のみに陽性所見が得られた。8日後では0日目と同様皮膚構成細胞は陰性化した。考察;BALB/c mice皮膚に対するUVA照射では照射量が少ない群ではHO-1の発現誘導がみられなかったが、大量の照射群ではHO-1の誘導が起こり、時間が経つにっれて減少していくことがわかった。UVAに対するHO-1活性は皮膚防御機構に重要な役割を担っていると考えられる。
磁場照射または超音波パルスの照射が腱及び靭帯の修復過程に及ぼす影響について

目的超音波パルスまたは磁場照射が損傷膝蓋腱の修復過程に及ぼす影響についての実験を行った。方法成熟ラットを用いて実験を行なった。直径2mmの膝蓋腱に欠損を作成した。術後、超音波パルス照射群または磁場照射群と何にも照射しないコントロール群の2群を作成し、1日あたり局所に20分の超音波または磁場照射を行い、1週照射、2週照射、3週照射、4週照射後に屠殺して、損傷膝蓋腱の治癒過程を肉眼的、組織学的に観察した。評価は肉眼的観察ではコンピュータを用いた画像処理で組織修復状態を定量的行い、組織学的評価では膠原線維の配列、成熟度を光学及び電子顕微鏡で観察し、コンピュータの画像処理から定量的な評価を行った。また引っ張り試験より、強度の実験を行った。結果超音波照射群は照射後1週の時点でコントロール郡と比較して肉眼的には腱の修復が促進していた。照射後3週を経過すると両群の間に明らかな差は認めなかった。組織学的にも超音波の照射は腱修復の初期過程を促進していた。しかし、強度試験では超音波、磁場照射にて修復腱の強度は増加していなかった。今後は、細胞レベルでの評価が必要で、培養細胞に磁場または超音波照射を行い、組織増殖能を評価し、有意の差が確認できたうえで発表、論文にする予定である。結論損傷腱は超音波照射により、初期の修復過程が促進された。目的超音波パルスの照射が損傷膝蓋腱の修復過程に及ぼす影響についての実験を行った。術後、超音波パルス照射群と何にも照射しないコントロール群の2群を作成し、1日あたり局所に20分の超音波磁場照射を行い、1週照射、2週照射、3週照射、4週照射後に屠殺して、損傷膝蓋腱の治癒過程を肉眼的、組織学的に観察した。結果超音波照射群は照射後1週の時点でコントロール郡と比較して明らかに腱の修復が促進していた。今後は、一般染色のほかに、免疫染色による線維芽細胞、膠原線維などの組織修復過程を、光学及び電子顕微鏡で検討する予定である。さらに修復腱の力学試験も行う予定である。結論損傷腱は超音波照射によりその修復が促進され、有用な方法と思われた。組織学的には両群に明らかな差はなく、また強度実験でも超音波、磁場照射にて有意に強度は増加しなかった。結論損傷腱は超音波照射によりその修復が肉眼的にはやや促進された。
動的障壁と量子局在 : 混合位相空間をもつハミルトン系における動力学理論

初期条件に応じて予測可能な軌道とランダムな軌道とが棲み分ける混合力学系の研究を行い,古典力学的には,両者の境界に起因する遅い緩和過程の機構を,量子力学的には,異なる起源をもつ局在現象の相関に関する新しい知見を得た.初期条件に応じて予測可能な軌道とランダムな軌道とが棲み分ける混合力学系の研究を行い,古典力学的には,両者の境界に起因する遅い緩和過程の機構を,量子力学的には,異なる起源をもつ局在現象の相関に関する新しい知見を得た.1.多次元量子系における動的トンネル効果と動的局在カオスの発生する非可積分系における動的局在現象と動的トンネル効果との関係について,(1)3次元結合振動子系における動的トンネル効果,(2)(ポテンシャル項,運動量項などに)解析性をもたない系における回折効果とトンネル効果,に焦点を当て解析を行った。(1)に関しては,2次元結合系と比較し,3次元系においては異常トンネル効果がより強調されて現れることを明らかにした。(2)に関しては,解析性の崩れた系においては,混合位相空間に見られる通常の動的トンネル効果とはその発生機構を異にする「回折効果」がトーラス・カオス間の過程に支配的になることを明らかにした。2.混合位相空間をもつハミルトン系の再帰時間分布カオス軌道と準周期軌道とが混在する混合位相空間においては,両者の境界は一般に極めて複雑になり,その動的特性の解析には大きな困難を伴う。ここでは,カオス領域と準周期領域とが単純な境界で接する2次元区分線形写像系を選び,その詳細な解析を行った。まず,適当な記号力学を導入することにより,カオス領域と準周期領域との境界の構造を調べ,境界近傍に不安定周期軌道の系列が集積することを見出した。さらに,その集積する不安定周期軌道族の中には,導入された記号力学を基に分類される階層構造が隠れていることを見つけた。見出された階層構造をもとに,力学系のゼータ関数の条件収束性を議論した。一般に,軌道の相関関数の減衰率をはじめ,系の緩和過程に関わる種々の統計量は,力学系のゼータ関数から導出することができるが,ここでは,準周期領域近傍に滞在する軌道の生存確率分布を力学系のゼータ関数をもとに計算し,数値計算の結果と整合することを確認した。このことから,集積する不安定周期軌道の系列が,生存確率分布に現れる代数的な減衰の原因となっていることが明らかになつた。1.混合位相空間をもつ開放量子系におけるワイル則離散エネルギー固有値をもつ束縛量子系の累積エネルギー状態密度は,エネルギーの大きい漸近的極限で対応する古典位相空間の体積に比例することが知られている(ワイル則).一方,近年,開放量子系の共鳴固有エネルギーに類似の法則が存在すること,とくに,対応する古典系が理想的に強いカオスを示す場合に対して,共鳴固有エネルギー虚部の増大則が古典系の不変集合のハウスドルフ極限と関係のあることが明らかになってきた(フラクタルワイル則).ここでは,古典系の位相空間が混合的な場合,対応する開放量子系の共鳴固有エネルギー虚部がいかなる増大則に従うかについて議論した.とくに,混合位相空間を持つ系の特徴である遅い緩和機構が共鳴固有エネルギーの統計則にいかに反映されるか,という観点から新たな作業仮説を設け,その妥当性を単純な位相空間をもつ(規則領域とカオス領域とが明確に分解されている)写像系に対して確認した.2.動的トンネル効果におけるトンネル確率の定義可能性規則領域とカオス領域とが混在する位相空間中で起こるいわゆる「カオス的トンネル効果」は,従来の1次元のトンネル効果とその背後にある動力学機構を異にするため,トンネル確率を定義することは自明ではない,ここでは,単純な位相空間をもつ系を用いて,疑義のないトンネル確率の定義可能性についてさまざまな方向からの吟味をおこなった.3.エノン写像馬蹄極限のストークス幾何学複素WKB法は「カオス的トンネル効果」の最も有効な解析手段であるが,その根幹にあるストークス現象はいまだ十分な理解に至っているとは言い難い.ここでは,エノン写像の量子プロパゲータに対するストークス幾何学を調べ、系が馬蹄型条件を満たす場合についてのストークス幾何学の完全な解析に成功した。1.混合位相空間をもつ開放量子系におけるワイル則離散エネルギー固有値をもつ束縛量子系の累積エネルギー状態密度は,エネルギーの大きい漸近的極限で対応する古典位相空間の体積に比例することが知られている(ワイル則).一方,近年,開放量子系の共鳴固有エネルギーに類似の法則が存在すること,とくに,対応する古典系が理想的に強いカオスを示す場合に対して,共鳴固有エネルギー虚部の増大則が古典系の不変集合のハウスドルフ極限と関係のあることが明らかになってきた(フラクタルワイル則).ここでは,古典系の位相空間が混合的な場合,対応する開放量子系の共鳴固有エネルギー虚部がいかなる増大則に従うかについて議論した.とくに,混合位相空間を持つ系の特徴である遅い緩和機構が共鳴固有エネルギーの統計則にいかに反映されるか,という観点から新たな作業仮説を設け,その妥当性を単純な位相空間をもつ(規則領域とカオス領域とが明確に分解されている)写像系に対して確認した.2.動的トンネル効果におけるトンネル確率の定義可能性規則領域とカオス領域とが混在する位相空間中で起こるいわゆる「カオス的トンネル効果」は,従来の1次元のトンネル効果とその背後にある動力学機構を異にするため,トンネル確率を定義することは自明ではない.ここでは,単純な位相空間をもつ系を用いて,疑義のないトンネル確率の定義可能性についてさまざまな方向からの吟味をおこなった.3.エノン写像馬蹄極限のストークス幾何学