hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
初期発生における誘導因子の発現調節機構

動物の発生過程における形態形成には、種々の誘導現象(細胞間相互作用)が重要な働きを担っているが、そこでは作用し合う細胞の時間的・空間的な組合せのタイミングが重要であると考えられ、種々の誘導因子(現象)が発現時期及び部域を調節される必要がある。我々は、誘導能及び受容能の部域的時間的調節の機構を解明する目的で中胚葉誘導因子として知られるアクチビンに関する因子を対象として1)アクチビン、アクチビンレセプター、ホリスタチンの時間的空間的発現パターンの解析、2)ホリスタチン遺伝子の構造とプロモーター機能の解析、3)形態形成におけるアクチビンレセプター及びホリスタチンの機能解析をテーマとして研究を行った。結果の概要を以下に述べる。1)各因子の時間的空間的発現を解析した結果、アクチビン及びアクチビンレセプターは、初期においての局在は認められておらずむしろ均一に発現しているのに対して、ホリスタチンの発現は、初期から脊索に局在して起こり、後期においてもその局在性は保たれることが判明した.これらは、ホリスタチンの限局された発現がアクチビンの活性制御に重要であることを示している.2)ホリスタチン遺伝子の構造は、全長16Kbのホリスタチン全遺伝子領域を含むクローンを単離し、全塩基配列を決定した。その結果、ホリスタチンのexon-intron構成及び約2kbの遺伝子上流域の構造を明らかにできた。プロモーターと推定できる領域には、TATAモチーフなど数種類のシスエレメント様構造が存在することが明らかとなった。3)形態形成における各因子の機能を、mRNA注入による過剰発現系を利用して解析した結果、アクチビンは初期胚において背側の形成に重要な働きを持っていること、また、その活性もしくはアクチビンに対する受容細胞の応答能は、初期の早い段階から局在して存在することを明らかにした。一方、ホリスタチンの過剰発現系は、初期胚の形態形成に異常をもたらし、ホリスタチンが神経系の発生に関与していることが明らかとなった。両生類胚で最も早く、かつ体軸決定に重要な細胞間の作用は中胚葉誘導であり、これに関わる誘導因子が最近同定されてきているが、正常な誘導そして発生が起こるためには、種々の誘導因子が発現時期及び部域を適切に調節される必要がある.本研究では、中胚葉誘導因子の一つであるアクチビンを中心として細胞の受容能に重要なアクチビンレセプター及びアクチビンの活性を調節すると考えられるホリスタチンの発現調節機構を解析し、誘導能、受容能の部域的時間的調節機構の解明を目的として研究を行なっている.1993年度の研究結果を以下にまとめた。A)アクチビン、アクチビンレセプターの発現解析まず、アクチビンレセプターのタンパク質レベルでの発現を解析するために、人為的に合成したタンパク質を用いて特異的な抗体を作製した.現在、これを用いて時間、部域両面にわたる解析を進めている.一方、mRNAレベルでは、母性成分としては局在性がないが、発生が進むにつれて起こる新規合成は明かに背側に局在していることが判明した.このことは、アクチビンレセプターそのものも受精直後の誘導作用の影響下にあることを示している。B)フォリスタチンの機能及び発現制御機構ホリスタチンの発現は、胚手術、及び、in situ hybridizationによって解析した結果、初期から局在して発現し、後期においてもその局在性は保たれることが判明した.

アクチビンの発現に関しては、Meltonらによって報告されているが、初期においての局在は認められておらずむしろ均一に発現していることから、ホリスタチンの限局された発現がアクチビンの活性制御に重要であることを強く示唆している.現在、ホリスタチンの発現制御の解析のための遺伝子プロモーター解析を行っている。動物の発生過程における形態形成には、種々の誘導現象(細胞間相互作用)が重要な働きを担っているが、そこでは作用し合う細胞の時間的・空間的な組合せのタイミングが重要であると考えられ、種々の誘導因子(現象)が適切に発現時期及び部域を調節される必要がある。我々は、誘導能及び受容能の部域的時間的調節の機構を解明する目的で中胚葉誘導因子として知られているアクチビンに関連する因子を対象として1)アクチビン、アクチビンレセプター、ホリスタチンの時間的空間的発現パターンの解析、2)ホリスタチン遺伝子の構造とプロモーター機能の解析、3)形態形成におけるアクチビンレセプター及びホリスタチンの機能解析をテーマとして研究を行った。結果の概要を以下に述べる。1)各因子の時間的空間的発現を解析した結果、アクチビン及びアクチビンレセプターは、初期においても局在は認められておらずむしろ均一に発現しているのに対して、ホリスタチンの発現は、初期から脊索に局在して起こり、後期においてもその局在性は保たれることが判明した.これらは、ホリスタチンの限局された発現がアクチビンの活性制御に重要であることを示している.2)ホリスタチン遺伝子の構造は、全長16Kbのホリスタチン全遺伝子領域を含むクローンを単離し、全塩基配列を決定した。その結果、ホリスタチンのexon-intron構成及び約2kbの遺伝子上流域の構造を明らかにできた。プロモーターと推定できる領域には、TATAモチーフなど数種類のシスエレメント様構造が存在することが明らかとなった。3)形態形成における各因子の機能を、mRNA注入による過剰発現系を利用して解析した結果、アクチビンが初期胚において背側の形成に重要な働きを持っていること、また、その活性もしくはアクチビンに対する受容細胞の応答能は、初期の早い段階から局在して存在することを明らかにした。一方、ホリスタチンの過剰発現系は、初期胚の形態形成に異常をもたらし、ホリスタチンが神経系の発生に関与していることが明らかとなった。
傷害表皮に遊走する骨髄細胞の機能解析および皮膚難治性潰瘍に対する新規治療法の開発

GFPでラベルした骨髄細胞を10 Gy放射線照射した野生型マウスに移植した骨髄移植マウス(GFP.C57BLマウス)を作成した。マウス皮膚を背部、腹部含め体表全体から採取し、表皮のみを回収したのち、表皮に遊走する骨髄由来細胞GFP+MHCII+CD326+細胞をソーティングした。同時にGFP-MHCII+CD326+細胞もソーティングし、各群からRNAを抽出した。これらの細胞は非常に微量なため、得られたRNAを増幅し、網羅的遺伝子解析を行った。GFP+MHCII+CD326+細胞はGFP-MHCII+CD326+細胞と比べてケモカインXが有意に発現していた。このケモカインが、傷害皮膚に遊走したGFP+細胞がケラチノサイトとクロストークするのに必要なケモカインであるかを明らかにするため、放射線照射されたケラチノサイトがそのケモカインレセプター発現を解析した。その結果、放射線照射されていないケラチノサイトではこのケモカインレセプターの発現は見られないが、放射線によって発現されることがわかった。よって、このケモカインシグナリングが骨髄細胞とケラチノサイトのクロストークに利用されていると仮説を立て、現在その機能についての解析を行なっている。表皮に遊走する骨髄細胞と、傷害表皮細胞のクロストークに利用されている可能性のある遺伝子を同定しつつあるためvitroとvivoで同定した分子の機能解析をおこなっていく傷害された表皮に特異的に遊走する骨髄細胞を効率的に回収し、遺伝子発現解析を試みた。まず、GFPでラベルした骨髄細胞を、10 Gy放射線照射した野生型マウスに移植した骨髄移植マウス(GFP>C57BLマウス)を作成し、骨髄細胞が傷害表皮に遊走する現象を経時的に解析した。その結果、骨髄移植後3ヶ月が一番安定して骨髄細胞が表皮に遊走することがわかった。次に、GFPのみのマーカーでは、表皮へ遊走する細胞の特異性に乏しいため、他のマーカーを探索した。免疫染色の結果、MHCIIおよびCD207を発現していることがわかった。しかし、CD207は固定して細胞内染色を行わないと染まらないため、生きた細胞を回収してその後遺伝子解析を行うという本研究の目的にはそぐわない。よって、CD207の代わりに細胞表面を染色するCD326を選択したところ、CD207との相関が得られたので、GFP+MHCII+CD326+の細胞を回収することに決定した。この細胞群の比較として、GFP-MHCII+CD326+を回収することにした。GFP+MHCII+CD326+細胞は、表皮細胞浮遊液全体の0.1-0.2%とわずかなため、通常使用されるマウス耳介表皮のみでは、遺伝子解析に必要な細胞数を回収できないことがわかった。そのため、マウス皮膚を背部、腹部含め体表全体から採取し、表皮のみを回収する実験の最適化を行った。その結果、解析に必要な骨髄細胞を回収することが可能になり、現在、傷害された表皮に遊走する骨髄細胞の網羅的遺伝子解析を行っている。本研究で標的とする細胞は非常に少ないため、解析に可能な細胞数を安定して回収するプロトコルを確立するのに時間を要したため。表皮に遊走する骨髄細胞と、傷害表皮細胞のクロストークに利用されている可能性のある遺伝子を同定しつつあるため現在、標的細胞の網羅的遺伝子解析を行っているので、その結果が得られ次第、傷害された表皮に骨髄細胞が遊走するための重要な遺伝子経路の候補を絞っていく。vitroとvivoで同定した分子の機能解析をおこなっていく傷害された表皮に遊走する骨髄細胞は、極めて少数の細胞集団のため、解析に必要な骨髄細胞を表皮から回収するプロトコルを確立するのに時間を要した。本年度計画であったvitro実験が次年度に持ち越したため
睡眠時間制御遺伝子Kcnk9の睡眠恒常性における役割の理解

動物の睡眠時間は一日の中で一定に保たれているものの、その制御機構は未だに明らかでない。このような恒常的な現象は、一日の睡眠時間を規定する機構と、そこから離れた際に元に戻すように働くフィードバック機構とを組み合わせることで実現できる。本研究ではカルシウム依存的な過分極経路の中でも特に重要な役割を担うリークカリウムチャネル(Kcnk9)と睡眠恒常性の実装に不可欠なフィードバック機構との関係性を問う。
自閉症の早期兆候と有病率に関する研究

1994年4月から1995年3月の1年間に、名古屋市緑区の1歳半健診を受信した2159名(対象者2316名、受診率93.2%)中、言語の遅れなどを指摘され、精神発達相談(2次健診)受診となった53名(うち9名は3歳時健診で問題を指摘された)につき、3年を経過した時点での診断、評価の結果を集計した.結果は、精神発達遅滞8例、言語遅滞27例、自閉症(DSM-III)6例、自閉症の疑い8例、ADD0例、聾0例、その他4例、正常児0例であった.自閉症6例中、初診の段階でDSM-IIIのクライテリアを満たしたものは、4例であり、残りの2例は療育グループにおいてフォローされる経過でクライテリアを満たすようになったケースである.これは2歳台初期の発達の比較的未熟な段階ではDSM-IIIの固執性の項目が明確にならないことの反映と考えられる.自閉症の疑い8例の内訳は、高機能自閉症と考えられるケース(いずれも3歳時健診で問題を指摘された.クライテリアを満たさない)が3例、初診の時点でクライテリアを満たしたが、経過中対人接触が改善し、クライテリアを満たさなくなったケース(いわゆる偽自閉症)が1例、自閉症的な対人関係障害を示しながら、集計の時点までやはり固執性の項目が明確でなく、クライテリアを満たさなかったケースが4例あった.自閉症と確定診断したケースから有病率を算出すると0.26%となる.過去15年の同地域での5年毎の有病率はそれぞれ0.13%、0.13%、0.20%である.今回はそれに引き続く1年間の結果であるが、更に増加傾向にあることが示された.自閉症の概念が広く知られるようになり、乳幼児保健スタッフによる自閉症検出力が向上したことが、増加の大きな要因であろう.いずれプラトーに達するのか否かは今後のフォローで明らかにする必要がある.(同胞自閉症の前方視的観察による早期兆候の研究は、適当な症例に遭遇せず、今回は有意味な臨床データを得るに至らなかった.)1994年4月から1995年3月の1年間に、名古屋市緑区の1歳半健診を受信した2159名(対象者2316名、受診率93.2%)中、言語の遅れなどを指摘され、精神発達相談(2次健診)受診となった53名(うち9名は3歳時健診で問題を指摘された)につき、3年を経過した時点での診断、評価の結果を集計した.結果は、精神発達遅滞8例、言語遅滞27例、自閉症(DSM-III)6例、自閉症の疑い8例、ADD0例、聾0例、その他4例、正常児0例であった.自閉症6例中、初診の段階でDSM-IIIのクライテリアを満たしたものは、4例であり、残りの2例は療育グループにおいてフォローされる経過でクライテリアを満たすようになったケースである.これは2歳台初期の発達の比較的未熟な段階ではDSM-IIIの固執性の項目が明確にならないことの反映と考えられる.自閉症の疑い8例の内訳は、高機能自閉症と考えられるケース(いずれも3歳時健診で問題を指摘された.クライテリアを満たさない)が3例、初診の時点でクライテリアを満たしたが、経過中対人接触が改善し、クライテリアを満たさなくなったケース(いわゆる偽自閉症)が1例、自閉症的な対人関係障害を示しながら、集計の時点までやはり固執性の項目が明確でなく、クライテリアを満たさなかったケースが4例あった.自閉症と確定診断したケースから有病率を算出すると0.26%となる.過去15年の同地域での5年毎の有病率はそれぞれ0.13%、0.13%、0.20%である.今回はそれに引き続く1年間の結果であるが、更に増加傾向にあることが示された.自閉症の概念が広く知られるようになり、乳幼児保健スタッフによる自閉症検出力が向上したことが、増加の大きな要因であろう.いずれプラトーに達するのか否かは今後のフォローで明らかにする必要がある.(同胞自閉症の前方視的観察による早期兆候の研究は、適当な症例に遭遇せず、今回は有意味な臨床データを得るに至らなかった.)
脊椎動物有対付属肢の発生メカニズムとその進化的起源

四肢位置の決定メカニズムの基本概念を作り出し、それを元に四肢位置の多様性を可能にする保存機構を提唱することを目的に、マウス・ニワトリ・カメ・カエル・ゼブラフィッシュ・サメ・エイの胚を用いて研究を行った。まず、前後肢の形態差と前肢・後肢の位置決めについて、前肢領域の決定には、それと同レベルの体節からの影響が重要であることを、体節の移植実験から明らかにした。前肢レベルの体節を後肢レベルに移植すると、前肢マーカーTbx5遺伝子が誘導され、後肢マーカーTbx4遺伝子の発現が抑制された。これらの結果から、四肢の位置決めは側板中胚葉内の自立的なものだけではなく、組織間相互作用によって決定される可能性を提唱した。これまでに示した、四肢の位置決めに関する知見とあわせて、体軸の位置情報と体側(四肢)の位置決定との関係をまとめ、論文として発表した。背中正中上皮にAER形成能力があることと、魚類の正中鰭形成との関係を調べるため、さまざまな脊椎動物における背中正中のAER形成能力を比較したところ、軟骨魚類から哺乳類に至るまでの全ての脊椎動物群においてその能力は保存されていることが明らかとなった。この点については現在、論文投稿中である。まず、脊椎動物の四肢/鰭の形成位置が決定されるメカニズムに関して、四肢位置の決定は側板中胚葉は単層組織が二層に分離する以前にすでに行われていることを示し、四肢位置の決定は胚発生の極初期にすでに行われている可能性を見出した(Yonei-Tamura et al., 2005)。四肢位置決定には中軸中胚葉組織とくに体節からの位置特異的な誘導が大きな役割を持つ可能性を示した(Saito et al., 2006)。脊椎動物全般に体側部には四肢を誘導に対するCompetenceが存在することと考え合わせると、四肢位置は一定のCompetent領域の中に体節によって定められる一定の幅に決められる可能性が高い。軟骨魚類胚鰭芽における軸形成に関しても解析を行った。その結果、shhが鰭芽の後端部に発現しており切除実験からはこの領域が鰭芽の前後軸形成に重要な役割を持っていることがわかった。これまで軟骨魚類胚にはshhが発現しておらずしたがって前後軸形成はなされていない可能性が示されてきたが、本研究内容はそれを覆す可能性がる。また、Hoxa11/Hoxa13遺伝子の発現を調べ、軟骨魚類胚鰭芽においても、少なくとも両遺伝子が入れ子状の発現パターンを持つことを見出した。これまで魚類(硬骨魚類)鰭芽にはこのような発現は見出されずしたがって基部先端部軸方向の形態形成はなされていない(不十分である)可能性が示唆されてきたが、この点に関しても再考の余地が浮上した。
水害廃棄物処理計画策定とその実効性確保のための研究

近年、我が国ではゲリラ豪雨のような集中豪雨被害が頻繁に起こっており、水害はもはや全国的にどの地域においても、いつでも起こり得る自然災害である。そして水害は突然大量の廃棄物を発生させる。しかしながら、水害廃棄物処理計画を策定している自治体は多くない。本研究においては、まずこの実態を全国自治体アンケート調査により明らかにした。さらに、実際に被災した自治体の事例調査より、特にボランティアとの連携による水害廃棄物処理に着目して水害廃棄物処理における課題の抽出を行った。これに基づき、自治体においてどのような水害廃棄物処理計画を事前に準備しておくべきかを検討した。本研究はより実効性の高い水害廃棄物処理計画の策定支援を目的としている。平成25年度は被災者・被災自治体・災害ボランティアへの詳細なインタビューをもって水害廃棄物処理過程の把握を試みた。なお、これ以外に、大規模災害時のトイレの使用状況とトイレ支援の実態についても調査した。平成24年度に実施した全国自治体(都道府県含む)を対象とした水害廃棄物処理計画策定状況に係るアンケート調査について、床上浸水を想定した被災家財を排出する訓練を実施しているかという問いに「している」「必要だと思う」という回答があった全6市に電話で詳細を尋ね、最終的に避難訓練を実施していた北茨城市、高岡市を訪ねて担当者に詳細をヒアリングした。コミュニティが古く自治会組織が強固な地域においては自助および自治体との共助体制が整っており、結果的に災害対応やその後の防災体制づくり、訓練の実施に市民の協力が得易いことが分かった。一方、いずれも外部からのボランティアを受け入れた経験はなくボランティアの受入れという側面においては参考にならなかった。そこで、災害ボランティアNPO所属のボランティアスタッフにインタビューを行った。平成25年度に起った大規模水害について、ボランティアセンター立ち上げのために被災地に入るにあたり、受け入れ先となる社会福祉協議会の状況、社会福祉協議会と自治体の災害廃棄物処理担当との連携の状況、それとボランティアの配置などの実態について事例の紹介を受けた。また、社会福祉協議会によるボランティアセンターの立ち上げと災害ボランティアの配置の実態については、大分県T市の平成24年の豪雨災害時におけるボランティアニーズ票、ボランティア配置票、資機材貸し出し票の提供を受け(個人情報は黒塗り)、その解析を行った。しかし不明点が多く、明確には被災家屋の状況とボランティアの活動量および資機材の利用量が把握できなかった。本研究は、我が国で頻発する災害である水害について、自治体が被災した際に発生する水害廃棄物への対策をあまり講じておらず、従って水害廃棄物処理計画の策定もあまり進んでおらず、策定されていたとしても実効性に多くの課題が残されていることへの問題意識から始まっている。本研究は、実効性の高い水害廃棄物処理計画を策定するための自治体支援を実際に行い、自治体の水害廃棄物処理計画策定に資する、計画策定手法の開発と提案、ならびにモデル計画の試行を目的としている。当該年度は初年度であることから、まず全国自治体における水害廃棄物処理計画策定状況の把握をアンケート調査によって行った。都道府県を含む1790のすべての自治体に調査票を配布し、うち962の自治体から回答を得た(有効回答率53.7%)。その結果、災害廃棄物処理計画を策定しているという自治体は21.6%、地域防災計画内で策定しているという自治体は41.8%、策定していないという自治体は35.8%であった。従って、いまだ3分の1以上の自治体では災害廃棄物処理計画を策定していないということが分かった。また、水害事例調査を大分県日田市、竹田市、熊本県熊本市、阿蘇市で実施した。水害廃棄物処理には多くの災害ボランティアの活動を得ることが重要であることに注目し、どのようにどのくらいの人数の災害ボランティアを受入れ、資機材の調達とその量を調査した。この調査からボランティアの活動状況がよく分かる非常に良い資料を発見したが、これらの資料は閲覧しかできず、今年度は詳細な分析を行うことができなかった。実効性の高い水害廃棄物処理計画策定のためには、ボランティアマニュアル導入が有効であるが、これは次年度の課題として残された。本研究は、我が国で頻発している自然災害として水害に着目し、自治体が被災した際に発生する水害廃棄物への対策をあまり講じておらず、従って水害廃棄物処理計画の策定もあまり進んでおらず、策定されていたとしても実効性に多くの課題が残されていることへの問題意識から始まっている。本研究は、実効性の高い水害廃棄物処理計画を策定するための自治体支援を実際に行い、自治体の水害廃棄物処理計画策定に資する、計画策定手法の開発と提案、ならびにモデル計画の試行を目的とした。平成26年度は、これまで実際に計画策定をする自治体の協力が得られなかったこと、ならびに環境省が水害廃棄物処理計画と震災廃棄物処理計画を合同し、災害廃棄物処理指針を公表したことから全国的に策定の機運が高まっていった状況を受けて、当初目的とした実際の計画策定への参画ならびにモデル計画の試行は断念した。

しかし引き続き水害事例調査を行うにあたり、海外事例としてハリケーン被害を受けたニューヨーク市を訪問し、インタビュー調査を行い、災害対応のありようの日米比較を行った。また、これまで蓄積された各調査結果を分析し、日本物流学会等において学会発表を行った。以上をもって、本研究は鋭意社会調査を実施し、定量的・定性的な分析を試み、水害廃棄物処理計画策定に資する情報の精査と蓄積、発表を行った。今後、水害廃棄物処理計画として個別にモデル策定を行う予定はない。しかしながら水害リスクは年々大きくなっていることから、水害を想定した水害廃棄物処理は、自治体において想定し計画しておくべきであると考え、地域において準備しておくべき計画策定のガイドラインとしてまとめたい。特に社会福祉協議会と連携し、災害ボランティアとの協働した水害廃棄物処理を行うことが肝要である。なお、本研究調査を通じて災害時のトイレ問題が新たに抽出された。この研究は、今後継続していく予定である。環境政策、廃棄物管理、循環型社会政策平成24年度に課題として残された大分県T市の社会福祉協議会の資料は入手できたが、実際に解析をしてみたところ不明点の多い資料であることが分かった。しかしながら、災害ボランティアの受入について使用した書類が残されているケースは極めて少なく、貴重な資料が入手できたと言える。また、水害事例について実際にボランティアコーディネートや資機材の貸与を行ったNPOのボランティアにインタビューし、水害規模、社会福祉協議会や被災自治体の状況は非常に多様であり、一般的な災害ボランティア・資機材調達マニュアルの作成は難しいことが分かった。またインタビュー調査を通じて、被災地のトイレ(ボランティアが使用するトイレ含む)の問題を抽出した。被災時トイレに関する調査をさらに行う必要が生じた。この残された課題は平成26年度にさらなる事例調査の分析をもとに解決し、マニュアル化につなげたい。なお、平成25年度は(NPO)レスキューストックヤードの研究協力者とともに廃棄物資源循環学会、第8回防災計画研究発表会、3R International等で学会発表を行った。全国の自治体における水害廃棄物処理策定状況については、ほぼ把握できた。これによって本研究がやはり必要であることが再確認され、さらに詳細に社会調査の結果を分析するとともに、実際の災害廃棄物処理計画策定に活かしていきたい。事例調査についても、本年度は水害に見舞われた4都市を訪問し、市役所の災害廃棄物担当課および社会福祉協議会、さらに被災者数名にインタビュー調査を行った。これによって、実際に災害ボランティアがどのように活動したか、その受入と活動における課題を抽出することができた。この関係アクターに対する災害対応の実態の調査は、本来は次年度に実施する予定であった。従って、実際の研究計画よりもやや先に進んでいると言える。
日本近世における視覚文化の美的構造―美的性質の類型論を手がかりに

本研究の目的は、日本近世における美的世界の構造を把握することにある。そのため、一方で、歌麿や広重の画業を手がかりにして、「面白い」「可愛い」という反応的/情緒的性質が、日本の視覚文化で重要な役割を果たしていることを明らかにした。他方で、北斎の画業を手がかりにして、「雅俗二元性」という江戸時代の文化モデルー雅は、品格がある/冷たいのに対して、俗は、卑俗である/暖かいーの妥当性を改めて確認した。本研究は、日本近世における美的世界の全体構造を把握するために、次の2つのことを行うことを課題とする。すなわち第1に、近世の文学・随筆・画史・画論のテクストにおいて、視覚文化について語るために使用される美的用語(aesthetic term)を博捜し、共時的な視点から、それらがどの種の対象に対して適用され、どのような美的=感性的な性質を意味しているのかを分析的に記述すること。第2に、そのようにして確定された美的性質を、ヘルメレン(G.Hermeren)の「美的性質の類型論」--ゲシュタルト的(gestalt)/趣味的(taste)/自然的(nature)/行動的(behavior)/表出的(expressive)/反応的)(reaction)性質--に基づいて整理し、個別的な美的性質が相互に取り結んでいる関係・布置を明らかにすることである。平成21年度は、岩波書店の「日本古典文学大系」をデジタル化した国文学研究資料館の「日本古典文学本文データーベース」の近世の部(505作品)を利用して、日本近世の視覚文化について語る美的用語の収集を試みるとともに、次の2編の著書(分担)を執筆した。すなわち、「北斎画<富嶽三十六景>の制作順序--空間構成を手がかりに」(近畿大学日本文化研究所編『日本文化の中心と周縁』、43-61頁、風媒社、2010年3月)は、「富嶽三十六景」全46点の制作順序を手がかりにして、「深さ」という美的性質(ヘルメレンの類型論で言う「自然的性質」)が、日本の「名所絵」によってどのように志向/表現され、当時の人たちによってどのように知覚/受容されていたかを明らかにすることを試みた。また、「メディアとしての芸術=環境」(松井利夫・上村博編『芸術環境を育てるために』、261-304頁、角川学芸出版、2010年3月)は、言語的/視覚的コミュニケーションのメディア的性格を「記号学」の観点から整理することによって、「美的性質」の位置/位相を理論的に確認することを試みた。すなわち第1に、近世の文学・随筆・画史・画論のテクストにおいて、視覚文化について語るために使用される美的用語、(aesthetic term)を博捜し、共時的な視点から、それらがどの種の対象に対して適用され、どのような美的=感性的な性質を意味しているのかを分析的に記述すること。第2に、そのようにして確定された美的性質を、ヘルメレン(G.Hermeren)の「美的性質の類型論」--ゲシュタルト的(gestalt)/趣味的(taste)/自然的(nature)/行動的(behavior)/表出的(expressive)/反応的(reaction)性質--に基づいて整理し、個別的な美的性質が相互に取り結んでいる関係・布置を明らかにすることである。平成22年度は、岩波書店の「日本古典文学大系」をデジタル化した国文学研究資料館の「日本古典文学本文データベース」の中世の部(296作品)を利用して、日本中世の視覚文化について語る美的用語の収集を試みるとともに、国際学会での発表1件を行い、1編の著書(分担)を執筆した。すなわち、第1に、国際美学会(北京大学)での発表"The View of the Mountains Was"Amusing" : Surveying the Application of the Japanese Aesthetic Term Omoshiroshi to Nature"(2010年8月)は、広重の旅日記に使用された「面白し」という美的用語の意味を、広重自身の作品と、広重による北斎作品への言及を参照することによって、明らかにすることを試みるものであった。第2に、「趣味と蒐集の地勢学--大正14年の《趣味国名所図会》を読む」(近畿大学日本文化研究所編『日本文化の攻と守』、44-72頁、風媒社、2011年3月)は、直接的には、大正時代における「趣味」のひとつとしての「蒐集」の様相を明らかにすることを目的とするものであった。しかし、間接的に、大正期に蒐集の対象となった大衆的印刷物を記述する美的用語(「濃厚な(こってりした)」[淡泊な(あっさりした)」「洒落た」「凝った」「念入りな]

「手軽な」)が、東西(東京/大阪)の趣味を対比的に記述するために用いられていることを明らかにすることによって、近世までの文化に特徴的な雅/俗の二元的構造を、近代における濃/淡の三分的構造と対比的に把握する手がかりを提供するものとなった。本研究は、日本近世における美的世界の全体構造を把握するために、次の2つのことを行うことを課題とする。すなわち第1に、近世の文学・随筆・画史・画論のテクストにおいて、視覚文化について語るために使用される美的用語(aesthetic term)を博捜し、共時的な視点から、それらがどの種の対象に対して適用され、どのような美的=感性的な性質を意味しているのかを分析的に記述すること。第2に、そのようにして確定された美的性質を、ヘルメレン(G.Hermeren)の「美的性質の類型論」-ゲシュタルト的(gestalt)/趣味的(taste)/自然的(nature)/行動的(behavior)/表出的(expressive)/反応的(reaction)性質-に基づいて整理し、個別的な美的性質が相互に取り結んでいる関係・布置を明らかにすることである。平成23年度は、口頭発表を2件行い、1編の著書(分担)と1編の論文を執筆した。すなわち、Aesthetics and Cultures,The 1st Polish-JapaneseMeeting:ExchangingExperiencesという、ポーランド美学会と日本美学会の共同プロジェクトとして開催された国際シンポジウムでは、日本を「代表」する美的性質のひとつとみなされている「かわいい」がTVCMでどのように表現されているかを論じた。TVCMという現代の視覚文化を扱っているが、基本的な関心は、視覚文化における美的性質の機能を理解することに向けられている。もう1件の学会発表も、TVCMを物語論の視点から論じるものであったが、その目的は、視覚表象が果たす豊かな機能を理解することであった。一方、著書は、どちらかというと「かわいい」という美的用語の共時的な意味体系と、通時的な意味変化を理解することに向けられ、近世の事例なども検討した。もう1本の論文は、直接的には、明治初期の写真術を再構成するものであったが、間接的に、写真という視覚表象と「観光」という近代に固有の行動形態との密接な結びつきを暴くことによって、「深さ」という美的性質を志向する近世的な視覚表象(浮絵/名所絵)と「物見遊山」や「社寺参詣」といった近世に固有の行動形態との興味深い関連性を意識させるものとなった。本研究は、視覚文化について語る美的用語を調査することによって、日本近世における美的世界の全体構造を把握することを課題とする。本年度は、口頭発表を3件行い、2編の著書(共著)と2編の論文、そして科研報告書を執筆した。口頭発表は“The Socio-Cultural Identity of the Ukiyo-e Artist"、「日本近世の花鳥画:雅俗二元的な世界」、「浮世絵の視覚文化論」で、すべて、近世の視覚文化の雅俗二元的構造の具体相を明らかにするものである。著書(共著)は「京都表象のメディア史:名所図絵から写真へ」(『大学的京都案内』所収)と「手鎖考:浮世絵師の罪と罰」(『否定と肯定の文脈』所収)で、前者は、近世から近代にかけて、庶民レベルで流通していた京都表象のメディア的特性を明らかにし、後者は、俗的な視覚文化の担い手であった浮世絵師と版元の社会=文化的な地位を、罪と罰の観点から考察したものである。
傍糸球体間質の高浸透圧環境と糸球体硬化への関与

腎臓糸球体血管極と遠位尿細管密集斑とにかこまれた部分は傍糸球体装置と呼ばれ、糸球体濾過量やレニンの産生の調節に重要な役割を果たしている。両生類での実験では、傍糸球体間質の浸透圧は常に血清レベルより高値であり、尿細管腔液の流量もしくは溶質濃度に比例して増減することが示されている。哺乳類でも傍糸球体間質が高浸透圧環境にあるかどうか、さらにはその生理学意義につき検討した。腎局所の浸透圧を推定するために、浸透圧感受性のオスモライト関連遺伝子であるミオイノシトール輸送体(SMIT)の腎内局在および調節をNorthern blot法及びin situ hybridization法により観察した。SMITは髄質および皮質のヘレンの太い上行脚(TALH)に最も強く発現し、傍糸球体部にも強いシグナルを認めたことから、これらの部位に浸透圧ストレスが負荷されていることが示唆された。このTALH全域と傍糸球体部のSMITはNaCl負荷により著明に誘導され、フロセミド負荷により抑制された。また、培養細胞を用いた実験により、この発現は主に細胞の基底膜側の浸透圧依存性に変化することから、生体内では間質側の浸透圧を反映していると考えられた。すなわち、哺乳類でもTALHの間質側や傍糸球体間質が高浸透圧環境下にあり、溶質の負荷量に応じて変化していることが示唆された。高浸透圧ストレスは細胞増殖や蛋白合成、各種サイトカインの産生に影響を与えることが知られている。SMITの発現を観察することにより、腎局所の浸透圧ストレスを推定できると考えられ、腎疾患の進行における浸透圧ストレスの役割について今後検討が可能である。
高等教育における可視化マップを介したインタラクティブなレポート採点

大学教育現場で実際に活用可能なレポート採点支援システムの構築と評価を行った。システムは複数の文書内容の類似度を散布図状に可視化する。人間の採点者は散布図から評価に精査が必要な文書を選択・閲覧・評価し、何度でも評価を修正できる。評定結果をCSV形式で得ることもできる。システムの計算の正確さを評価したところ、文書内容の類似度や類似度を可視化するための座標位置の計算機能が正常に動作していることが確認された。本研究は、高等教育におけるレポート評定値と内容の類似度を可視化する「レポート採点支援システム」(椿本・柳澤・赤堀2007)の試行版をふまえて、大学教育現場で実際に活用可能なシステムの構築と評価を行う。具体的には「システムが各レポート内容の類似度及び自動的に付与した仮評定値を2次元マップ上に可視化し、人間の採点者は、可視化結果から評定に精査が必要な文書のみを効率的に閲覧し、何度でも評定を微調整できる」システムを構築する。そこで本研究では,レポート採点者が対話的に操作可能なアプリケーションとしてのレポート採点支援システムを開発した。システムには(1)レポートファイルのアップロード機能、(2)計量テキスト分析ソフトウェアKH Coder(樋口2004)および形態素解析器ChaSenを用いた自然言語処理機能(3)単語×レポート文書マトリクス作成機能、(4)レポート文書の類似度可視化機能、(5)システムとユーザの間で、評定値を対話的に何度でも修正できる機能、(6)コサイン類似度を利用した剽窃発見機能、(7)評定結果のダウンロード機能、を実装した。日本語のWindows OS上で動作する。システムにはインストーラを付与し、KH CoderやChaSenがインストールされていない環境においても、ワンクリックで本システムおよび付随するこれらのツールをインストールすることが可能である。来年度はシステムの評価を実施する。主に(1)システムを利用して付与された評定値の妥当性、(2)可視化結果の妥当性、(3)各機能におけるユーザビリティ、等に関して検証を行う予定である。本研究は、高等教育におけるレポート評定値と内容の類似度を可視化する「レポート採点支援システム」(椿本・柳澤・赤堀2007)の試行版をふまえて、大学教育現場で実際に活用可能なシステムの構築と技術的評価を行った。具体的には「システムが各レポート内容の類似度に基づいた散布図を2次元マップ上に可視化し、人間の採点者は、可視化結果から評定に精査が必要な文書のみを効率的に閲覧し、何度でも評定を微調整できる」システムを構築した。システムには(1)レポートファイルのアップロード機能、(2)計量テキスト分析ソフトウェアKH Coder(樋口2004)および形態素解析器ChaSenを用いた自然言語処理機能(3)単語×レポート文書行列作成機能、(4)レポート内容の類似度可視化機能、(5)システムとユーザの間で、評定値を対話的に何度でも修正できる機能、(6)コサイン類似度を利用した剽窃発見機能、(7)評定結果のダウンロード機能、を実装した。システムの計算結果の正確さを評価するために、テストデータを用いた技術的評価を行った。技術的評価では、本システムの中心部分である、文書の意味的類似度の計算とそれに基づく座標値算出の結果について検討した。その結果、コサイン類似度の計算機能が産出した結果はDeerwester(1990)と等しかったことから、類似度計算の正しさが確認された。また、特異値分解から得た2次元座標についてもDeerwester(1990)の結果と比較したところ、当該論文の2次元座標の値と本システムの動作結果は一致していた。したがって、本システムは文章の類似度や座標を正確に計算できることが確認された。
自閉性障害の病態に関与する遺伝子不活化異常の解析

自閉性障害の病因、病態解明を目的として、自閉性障害(ASD)患者において、DLX5、DLX6、BDNF、SGK1、FXYD1、IGF2、IGFBP3の変異と発現変化の有無を解析した。DLX6において、ASD患者2名で遺伝子変異を検出した。遺伝子発現解析では、DLX5では一部の患者で遺伝子発現量が増加しており、またSGK1においては、正常対照群よりも有意にその発現量が増加していた。自閉性障害の病態にエピジェネティクス機構の異常が関連すると推定される。よって、自閉性障害の病因、病態解明を目的として、自閉性障害(ASD)患者において、Rett症候群の病因遺伝子MECP2により不活化が調節されている遺伝子の変異と発現変化の有無を解析した。(方法)対象遺伝子はSGK、DLX5、同じDLX遺伝子でDLX5に隣接するDLX6、およびMECP2結合部位近傍に局在するPEG10。インフォームドコンセントが得られたASD患者より採血し、リンパ球抽出、EBウィルスにより芽球化し、DNAを抽出し遺伝子変異の有無を解析した。また、RNAを抽出しcDNA作製、TaqMan probeを用いたReal-time PCRで、発現の変化を解析し、ASD患者での発現の変化を、正常コントロール、Rett症候群患者と比較し検討した。(結果)Real-timePCRを用いた遺伝子発現解析では、SGKで、ASD患者、Rett症候群患者ともに、正常コントロール群よりも発現が増加しており、特にASD患者で増加していたが、他の遺伝子では、ASD患者、Rett症候群および正常コントロール群で特徴的な発現パターンを示さなかった。遺伝子変異解析では、DLX5、ASD発症に関与する変異は検出されなかった。DLX6のexon3にR219H変異を64検体中2検体で検出した。(考察)リンパ芽球を用いた解析にて、ASD患者でDLX5の発現はコントロールと変化がなかった。リンパ球を用いた解析であるが、DLX5は、リンパ球でもMECP2により発現調節されていることが報告されており、この領域のimprintingの異常が発症に関与する可能性は低い。一方、DLX6にmissense変異が検出され、さらにASDとの関連の解析が必要である。今後、さらに遺伝子不活化を受けている遺伝子を解析して行く予定である。(方法)対象遺伝子はBDNF、IGF2、IGFBP3、FXYD1など、MECP2により発現調節されている遺伝子。また、RNAを抽出しcDNA作製、TaqMan probeを用いたRea1-time PCRで、発現の変化を解析し、ASD患者での発現の変化を、正常コントロール、Rett症候群患者と比較し検討した。(結果) Real-time PCRを用いた遺伝子発現解析では、IGFBPでは、Rett症候群患で他の2群よりも発現量が減少し、IGF2では、Rett症候群患者および自閉性障害患者の一部において、発現量の増加を認めた。しかし、平均遺伝子発現レベルでは、各群間に統計的有意差はなかった。遺伝子変異解析では、ASD発症に関与する変異は検出されなかった。(考察)IGFBP3では、Rett症候群患で他の2群よりも発現が減少していた。IGF2では、Rett症候群患者および自閉性障害患者の一部において、発現の増加を認めたが、統計有意差はなかった。今後は、さらに遺伝子不活化を受けている遺伝子を解析するとともに、アレイCGH法によりDNAの過剰、欠失、増幅などのコピー数異常の解析を行う予定である。(方法)対象遺伝子は、MECP2により発現調節されている遺伝子BDNF、FXYD1。また、RNAを抽出しcDNA作製、TaqMan probeを用いたReal-time PCRで、発現の変化を解析し、ASD患者での発現の変化を、正常対照群と比較し検討した。(結果)Real-time PCRを用いた遺伝子発現解析では、BDNF、FXYD1とも、正常対照群とASD患者群との間に、平均遺伝子発現レベルの統計的有意差はなかった。(考察)

BDNF、FXYD1における遺伝子発現解析および遺伝子変異解析とも、ASD発症に関与する結果は得られなかった。これまでにASDの病因として同定されたNeuroliginやSHANK3は、シナプス結合に関与する遺伝子であり、ASDの病態の一つとしてシナプス結合の異常があげられる。また、シナプス機能の異常として、GABAやglutamateなどの神経伝達物質の機能異常も示唆されている。ASDの分子基盤として、シナプス形成、神経ネットワーク形成と情報伝達機構の異常は主要な病態と考えられ、シナプス形成、機能に関与する多数の遺伝子が病因として関与していると考えられる。今後は、これらの遺伝子を解析するとともに、アレイCGH法によりDNAの過剰、欠失、増幅などのコピー数異常の解析を行う予定である。
セントラルコマンドがレジスタンス運動時の内分泌応答に及ぼす影響

本研究では、レジスタンス運動時における同化ホルモンと異化ホルモンの分泌亢進に対する中枢性(セントラルコマンド)と末梢性(筋代謝物の蓄積に伴う活動筋からのフィードバック)の要因の関与を比較した。その結果、成長ホルモンやコルチゾールの分泌には末梢性の要因の関与が大きい一方で、テストステロンの分泌には中性性の要因の関与の大きいことが示唆された。レジスタンス運動による内分泌応答に対する中枢性の要因と末梢性の要因の関運性を検討した。成人男性9名を対象に、一過性のレジスタンス運動を負荷した。運動は、スクワットおよびレッグエクステンションの2種目とし、最大挙上重量の約70%の負荷に対し、各セット10回の反復を5セット実施した。運動前、運動終了直後120分後まで連続的に採血し、血中乳酸および各種ホルモン濃度を測定した。また、得られた値から、運動終了後60分間における濃度曲線下面積(AUC)を算出した。さらに、運動前後に最大筋力を測定し、運動前後での最大筋力の低下率(fatigue index)を算出した。その結果、運動後には血中乳酸濃度および各種ホルモン濃度の顕著な上昇が認められた(P<0.05)。そこで、血中乳酸濃度のAUCと各種ホルモン濃度のAUCとの関係を検討したところ、成長ホルモン(P=0.83)、コルチゾール(P=0.78)においては有意な正の相関関係が認められた(P<0.05)。一方、fatigue indexと各種ホルモン濃度のAUCとの関係を検討したところ、いずれの項目についても有意な相関関係は認められなかった。血中乳酸濃度のAUCは運動に伴う筋代謝物の蓄積を反映し、「末梢性の要因」と位置づけられる。一方、fatigue indexには中枢性の要因(セントラルコマンド)と末梢性の要因(筋代謝物の蓄積)の双方が関与してい為と考えられる。したがって、本研究の結果は、レジスタンス運動に伴う成長ホルモンとコルチゾールの分泌には、「末梢性の要因」の影響が大きいことを示唆するものである。なお、平成22年度は、バイブレーション刺激などを用い、運動時のセントラルコマンンドを増減させた状況下での内分泌系の応答を検討する予定である。昨年度の研究において、レジスタンス運動に伴う成長ホルモン(同化ホルモン)とコルチゾール(異化ホルモン)の分泌増大には、筋代謝物の蓄積に代表される「末梢性の要因」の影響が大きいことを明らかにした。一方、成長ホルモンやコルチゾールは運動、睡眠、食事などに影響され、1日の中で分泌量の変動が大きい「ストレスホルモン」として知られている。したがって、日内分泌変動の小さいホルモンの分泌応答に対する「中枢性の要因」と「末梢性の要因」の関与も検討することが必要である。そこで、健康な男性10名を対象に、全身への9種目のレジスタンス運動を負荷し、各種ホルモンの分泌動態や最大筋力の変化を検討した。その結果、レジスタンス運動に伴い血中乳酸濃度は顕著に増加したが、その増加の程度に個人差がみられた。また、運動終了後8時間まで経時的に採血し、各種ホルモンの血中濃度の変化を検討したところ、運動による血中乳酸濃度の変化とフリーテストステロンおよびインスリン様成長因子1(IGF-1)濃度の変化の間に、有意な相関関係はみられなかった。フリーテストステロンやIGF-1は成長ホルモンと並ぶ代表的な同化ホルモンであるが、レジスタンス運動や食事に対する分泌変動は比較的小さい。また、レジスタンス運動に伴う血中乳酸濃度の変化は筋代謝物の蓄積の程度を反映し、ホルモンの分泌増大を惹起する「末梢性の要因」として位置づけられる。したがって本研究の結果は、(1)レジスタンス運動後の同化・異化ホルモンの分泌増大に対する中枢性(セントラルコマンド)と末梢性(筋代謝物の蓄積)の要因の貢献度はホルモンの種類によって異なること、(2)テストステロンやIGF-1の分泌増大に対する末梢性の要因の関与は小さく、中枢性の要因の関与が大きいことを示唆するものである。
感染性胃腸炎を引き起こす病原性細菌のヘム・鉄代謝機構の解明

病原性細菌の中には生存に必須の鉄を感染宿主に存在する血中ヘモグロビンのヘムから獲得する仕組みを活用しているものがある。ヘム鉄の獲得は、(1)ヘモグロビンから遊離したヘムを菌体外に分泌されたヘモフォアがつかむプロセス(2)外膜、内膜を膜貫通タンパクを介してヘムが通り抜けるプロセス(3)細胞質に到達したヘムから鉄を引き抜くプロセスからなる。さらに、鉄は生存に必須であると同時に活性酸素種の発生を促進してしまうため、細胞内の鉄濃度を適正に保つための仕組みも病原性細菌は有している。本研究では、「胃腸炎の原因細菌の一種であり、通性嫌気性細菌に属するエルシニア菌のヘムならびに鉄の代謝プロセスの全容を解明し、そのプロセスを人為的に狂わせて生育、感染を阻止すること」を目的とする。具体的には、バイオインフォマティクスの手法を用いてヘムからの鉄抽出・再利用に関与する遺伝子・タンパクを推定し、それらタンパクの発現・精製を行い、生化学的手法でその機能を同定する。次に、物理化学的手法(各種分光法や結晶構造解析の手法)を用いてタンパクが機能を示すメカニズムを解析する。そして、メカニズムをもとに機能を阻害しうる化合物を推測・探索し、阻害効果を検証する。タンパク機能の阻害を示した化合物については、実際に細菌の生育を阻害できるかどうかについても検証を行う。様々な病気や感染リスクの高い高齢者が増える社会を迎え、病原性細菌の感染を抑えることは重要な課題であり、本研究の成果を還元していくことを目標とする。これまでに、エルシニア菌では、(1) HasAと呼ばれるヘモフォアが、TyrとArgを用いてヘモグロビンからヘムを奪い取っていること(2)これまでに知られているヘムオキシゲナーゼとはアミノ酸配列も大きさも異なるHmuSと呼ばれる酵素によってヘムが好気的に2種類のbiliverdin異性体に分解されること(3)ヘムの分解に必要な電子はferredoxin NADP+ reductaseを介してNADPHから供給されること(4) HmuSをコードしている遺伝子近傍にコードされている遺伝子がHmuSによるヘム分解物を還元する機能を持つことなどを明らかにした。そして、HasAならびにHmuSがヘムの取り込み・ヘムからの鉄の引き抜きプロセスの阻害剤のターゲットタンパクとなりうることがわかった。現在、これら遺伝子の欠損株を作成し、表現型の検証にも取り組んでいたところである。また、ヘムの酸化的分解を抑えるために抗酸化剤やその配糖体が有効である可能性を考慮し、そうした化合物の合成も実施した。これまでの成果をもとに、HasAならびにHmuS機能を阻害する化合物の探索を行う。具体的には、(1)ヘム類似するポルフリンがHasAやHmuSの基質であるヘムと競合的阻害の検証(2)ヘム類似する平面性疎水性化合物がHasAやHmuSの基質であるヘムと競合的阻害の検証(3)HmuSによるヘムの分解に必要な電子供与を阻害する化合物の探索と阻害効果の検証を行い、阻害効果を持つ化合物について阻害のメカニズムを明らかにする。さらに、阻害効果を持つ化合物を加えることで鉄欠乏環境下における細菌の生育を抑制できるかを検証する。最終年度にあたり、29、30年度の成果も含めて総括を行う。病原性細菌の中には生存に必須の鉄を感染先の宿主に存在する血中ヘモグロビンのヘムから獲得する仕組みを活用しているものがある。さらに、鉄は、生存に必須であると同時に活性酸素種の発生を促進してしまうため、菌体内の鉄濃度を適正に保つための仕組みも存在する。特に(3)に焦点を当てて実験を進めている。初年度にヘムからの鉄抽出・再利用に関与する遺伝子・タンパクの同定を行い、それらタンパクの機能同定・解析に取り組む。並行して、こうしたタンパクをコードしている遺伝子の欠損株の作製し表現型を検証する。こうした結果をもとに、ヘムの取り込み、ヘムからの鉄の引き抜きに関与しているタンパクの阻害剤を探索し細菌の生育阻害の検証する計画である。タンパクの構造解析、分光法による解析も駆使して、阻害の仕組みも解明していく予定である。様々な病気や感染リスクの高い高齢者が増える社会を迎え、病原性細菌の感染を抑えることは重要な課題である。初年度、エルシニア菌が菌体内に取り入れたヘムを分解する酵素が、(1)これまでに知られていたヘムオキシゲナーゼとは全く異なるHmuSと呼ばれる酵素によってヘムが好気的にβ-, δ-biliverdin分解されること(3) HmuSをコードしている遺伝子近傍にコードされている酵素がβ-, δ-biliverdinをbilirubinに還元する酵素をコードしていることを明らかにすることができた。ヘム鉄の獲得は、(1)ヘモグロビンから遊離したヘムを菌体外に分泌されたヘモフォアがつかむプロセス

(2)外膜、内膜を膜貫通タンパクを介してヘムが通り抜けるプロセス(3)細胞質に到達したヘムから鉄を引き抜くプロセスからなる。さらに、鉄は生存に必須であると同時に活性酸素種の発生を促進してしまうため、細胞内の鉄濃度を適正に保つための仕組みも病原性細菌は有している。本研究では、「胃腸炎の原因細菌の一種であり、通性嫌気性細菌に属するエルシニア菌のヘムならびに鉄の代謝プロセスの全容を解明し、そのプロセスを人為的に狂わせて生育、感染を阻止すること」を目的とする。具体的には、バイオインフォマティクスの手法を用いてヘムからの鉄抽出・再利用に関与する遺伝子・タンパクを推定し、それらタンパクの発現・精製を行い、生化学的手法でその機能を同定する。次に、物理化学的手法(各種分光法や結晶構造解析の手法)を用いてタンパクが機能を示すメカニズムを解析する。そして、メカニズムをもとに機能を阻害しうる化合物を推測・探索し、阻害効果を検証する。タンパク機能の阻害を示した化合物については、実際に細菌の生育を阻害できるかどうかについても検証を行う。様々な病気や感染リスクの高い高齢者が増える社会を迎え、病原性細菌の感染を抑えることは重要な課題であり、本研究の成果を還元していくことを目標とする。これまでに、エルシニア菌では、(1) HasAと呼ばれるヘモフォアが、TyrとArgを用いてヘモグロビンからヘムを奪い取っていること(2)これまでに知られているヘムオキシゲナーゼとはアミノ酸配列も大きさも異なるHmuSと呼ばれる酵素によってヘムが好気的に2種類のbiliverdin異性体に分解されること(3)ヘムの分解に必要な電子はferredoxin NADP+ reductaseを介してNADPHから供給されること(4) HmuSをコードしている遺伝子近傍にコードされている遺伝子がHmuSによるヘム分解物を還元する機能を持つことなどを明らかにした。そして、HasAならびにHmuSがヘムの取り込み・ヘムからの鉄の引き抜きプロセスの阻害剤のターゲットタンパクとなりうることがわかった。現在、これら遺伝子の欠損株を作成し、表現型の検証にも取り組んでいたところである。また、ヘムの酸化的分解を抑えるために抗酸化剤やその配糖体が有効である可能性を考慮し、そうした化合物の合成も実施した。ヘムの分解、並びに、分解物の還元を触媒する酵素が明らかにできたので、それを阻害する物質の検索に取り組む予定である。阻害の仕組みを詳細に理解するために、これらの酵素の構造解析、分光法による分析も進めていく計画にしている。さらに、平成29年度の研究でヘム分解に必要な電子供与系として、ferredoxin NADP+ reductase(FNR)が汎用されていることを示唆する結果が得られている。病原性細菌のFNRも新たなターゲットして阻害剤の探索を行う。これまでの成果をもとに、HasAならびにHmuS機能を阻害する化合物の探索を行う。具体的には、(1)ヘム類似するポルフリンがHasAやHmuSの基質であるヘムと競合的阻害の検証(2)ヘム類似する平面性疎水性化合物がHasAやHmuSの基質であるヘムと競合的阻害の検証