hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
マグネターの正体解明へ向けた超強磁場での陽子サイクロトロン吸収線の発展的研究

日本のX線天文衛星「すざく」を用いて、10^<15> Gの超強磁場を持つ中性子星「マグネター」の観測的研究を行った。バーストと定常放射のスペクトルに、陽子のサイクロトロン共鳴散乱による吸収線を発見し、磁場強度の直接的な測定を目的として、活動期の3天体の観測・解析を行った。吸収線は見出せなかったが、2天体では暗いバーストに初めて硬X線成分を発見し、1天体では静穏期より硬いスペクトルを持つ可能性を見出した。観測的・理論的な研究により、我々の宇宙にはB10^<15>Gもの超強磁場を持つ中性子星である「マグネター」が提案されている。本研究の目的は日本のX線天文衛星「すざく」を用いた観測的研究により、陽子のサイクロトロン共鳴散乱による吸収線を発見し、マグネターの磁場強度を直接的に測定することである。これは世界初の大発見になるだけでなく、B>4.4×10^13Gでのみ可能な物理学の研究が初めて現実となる「宇宙の超強磁場実験場」の開拓になる。SGR 0501+4516は発見後しばらく活発なバースト活動を示していた。私は即座に「すざく」衛星を用いた緊急観測を提案し採択され、2008年8月26日に実施された。31個(全32個)の暗いバーストのスペクトルを足し合わせたところ、吸収線は見られなかったが、定常放射にのみ見出されていた硬X線放射をバーストから初めて検出した。バーストと定常放射のスペクトルは、ソフト成分の二温度黒体放射だけでなく、ハード成分は硬X線放射の共通点を持つことを明らかにした。さらにHETE-2衛星が捉えた55個のバーストのソフト/ハード成分の光度を見積り、両者は約5桁に渡って相関することを見出した。これはバーストと定常放射が基本的に同じ機構で生成される事を示しており、定常放射は多数の極小バーストで構成されるという我々の仮説を支持する。この研究成果は投稿論文を準備中である。昨年度に事前提案を行った静穏状態の系統的な観測が採択された。今年度は実際に観測が行われ、解析は進行中である。また今年度はマグネターが活発なバースト活動を示した際に行う観測の事前提案を行い、現在審査中である。これは世界初の大発見になるだけでなく、B>4.4×10^<13>Gでのみ可能な物理学の研究が初めて現実となる「宇宙の超強磁場実験場」の開拓になる。昨年度の研究により、31個(全32個)の暗いバーストのスペクトルから、これまで定常放射にのみ見出されていた硬X線放射を初めて検出した。これによりバーストと定常放射のスペクトルは、ソフト成分の二温度黒体放射だけでなく、ハード成分は硬X線放射の共通点を持つことを明らかにした。また、各成分の光度が比例する事を明らかにした。これらの研究成果は、バーストと定常放射が基本的に同じ機構で生成され、定常放射は多数の極小バーストで構成されるという我々の仮説を支持する。今年度は、これらの研究成果を投稿論文にまとめた。現在、査読中である。今年度は全天X線監視装置MAXIにより観測した全てのマグネターのデータを解析した。その結果、少なくとも2天体は有意に検出できており、詳細な解析を行っている。また、今年度はマグネターが活発なバースト活動を示した際に行う観測の事前提案を行った。評価Aで採択された。観測的・理論的な研究により、我々の宇宙にはB10^15Gもの超強磁場を持つ中性子星である「マグネター」が提案されている。本研究の目的は日本のX線天文衛星「すざく」を用いた観測的研究により、陽子のサイクロトロン共鳴散乱による吸奴線を発見し、マグネターの磁場強度を直接的に測定することである。私を含む研究グループは「すざく」衛星を用いてマグネターであるSGR O501÷4516とAXP 1E 1547.0-5408の観測を実施した。バーストと定常放射のエネルギー

スペクトルに明確な吸収線はm見られなかったものの、暗いバースト(10^-8 erg/cm^2/s)のX線スペクトルに初めて硬X線成分を発見した(SGR 0501+4516:Nakagawa eta1. 2011,PASJ 63,S813、AXP 1E 1547,0-5408:Enoto et al. submitted)。しかし、これまでに明るいバースト(10^-610^-7 erg/cm^2/s)では硬X線成分は報告されていない。そこで、HETE-2衛星がSGR 1806-20とSGR 1900+14から検出した55個の明るいバースト(Nakagawa et a1.2007.PASJ 59,653)のX線スペクトルを再解析した。その結果、一部のバーストは二温度黒体放射+硬X線成分でよく再現され、明るいバーストほど硬X線成分の光度よりも二温度黒体放射の光度が大きくなる可能性があることを見出した。これらのバーストのエネルギースペクトルに吸収線が見られるかなどを調べるため、より詳細な解析を進めている。
精神作用物質の代謝過程における脳と肝の細胞障害発症の機序に関する研究

現在臨床の場で使用されている精神科治療薬やアルコールや覚せい剤等をも含む向精神薬の約8割は肝臓のシトクロムP450(CYP)によって代謝されるといわれている。そこで我々は精神神経薬理学的立場からこのCYPに着目し、向精神薬の代謝能と依存や副作用の脆弱性(出現しやすさ)との関連を遺伝子レベルで解析し将来的に期待されるオーダーメイド医療の先駆けとしたい。本研究では向精神薬を服薬されている精神科領域の患者さんを対象にし、服薬している向精神薬の依存や副作用が出やすい群と、出にくい群に分けて、麻布大学倫理委員会にて承認された同意書にもとづいてインフォームドコンセントを得られた患者から、採血してDNAを精製し、実験を行った。その結果以下のことが判明した。(1)ニコチン依存(喫煙)者について、ニコチンを代謝するCYP2A6の遺伝子多型のうち、CYP2A6*1AとCYP2A6*1B両遺伝子型の出現頻度は喫煙者に有意に高く、一方でCYP2A6*4C遺伝子多型の出現頻度は非喫煙者に有意に高かった。この結果から、ニコチン代謝の低活性に相関すると指摘されるCYP2A6*4C遺伝子については、それを持つ固体の喫煙行動(ニコチン依存)を予防する因子となる可能性があることが示唆された。21世紀の統合失調症の第一選択治療薬といわれるolanzapinenの血中濃度には主要代謝酵素のCYP1A2とCYP2D6の活性が影響するのではないかと思われるが、必ずしもその服薬時の高血糖、糖尿病の発症や特に体重増加といった副作用とolanzapineの血中濃度が相関するとは言えなかった。今後はolanzapineの糖代謝異常という副作用の発症機序解明のため、糖代謝能に関与するアドレナリンβ3レセプター等との関連について更なる研究が必要であると考える。我々は、アルコールなどの精神刺激物質、ハロペリドールなどの抗精神病薬、催眠薬や抗不安薬など、精神に作用する、いわゆる"向精神薬(精神作用物質)"を研究の対象にした。この向精神薬が肝および脳内の薬物代謝酵素シトクロムP450(CYP)に代謝される過程において、その代謝産物が細胞毒性を発揮する過程、機序を解析している。さらに向精神薬の代謝課程で生じる細胞毒性物質生成の阻害剤について検討することによって、向精神薬による副作用である精神神経障害や心機能障害の発症機序解明および予防法発見の一助とすることを目的として本研究を計画した。その途中経過として、向精神薬のうちの主要抗精神病薬ハロペリドール(HP)の主な副作用であるパーキンソニズムを引き起こすHPの中間代謝産物HP^+(ピリヂウムイオン)を特定し、その血中濃度と副作用発症の相関を見い出した。さらに血中のHP^+濃度はHPを代謝するP450系の酵素活性の個体差に影響を受ける可能性がP450の遺伝子多型の調査で判明してきた。以上のように本研究は、向精神薬によるパーキンソニズム、心機能障害やアルコール精神症状などの副作用の発症機序を薬物代謝学的側面から解析し、向精神薬の安全な使用に貢献するところに臨床的意義がある。我々は、アルコールなどの精神刺激物質や抗不安薬など、精神に作用する、いわゆる"向精神薬(精神作用物質)の依存と副作用発現の機序"を研究の対象にし、この向精神薬が肝および脳内の薬物代謝酵素シトクロムP450に代謝される過程において、その代謝産物が細胞毒性を発揮する過程、機序を解析した。

さらに向精神薬の代謝課程で生じる細胞毒性物質生成の阻害剤について検討することによって、向精神薬による副作用である精神神経障害や心機能障害、さらには薬物依存の発症機序解明および予防法発見の一助とすることを目的として本研究を計画した。これまでに、ニコチン(タバコ)依存症の発症機序解明の一助として、中枢神経系において「不安」に関連する役割を持ち、ドーパミンと相互作用を演じる神経伝達物質のCholecystokinin(CCK)と、タバコの主要成分であるニコチンを代謝する肝臓の酵素CYP2A6について、ニコチン依存症との関連を分子生物学的手法で調査検討した。対象はニコチン依存者30人と、この依存症者と同世代の健康非喫煙者30人について、インフォームドコンセントを得た後に採血し、PCRにてCCKとCYP2A6の遺伝子多型を調べた.その結果、喫煙者には非喫煙者より有意に高頻度でCCK promoter領域中のintron C/Tなる遺伝子多型性変異が出現し、さらに、非喫煙者にはCYP2A6の活性に影響を与える可能性のある遺伝子多型変異(v2)が有意に高頻度に出現した。以上の結果から、ニコチン依存症発症の機序において、不安関連物質とニコチン代謝能の両面の要因が関与していると考えられる。現在臨床の場で使用されている精神科治療薬やアルコールや覚せい剤等をも含む向精神薬の約8割は肝臓のシトクロムP450(CYP)によって代謝されるといわれている。そこで我々は精神神経薬理学的立場からこのCYPに着目し、向精神薬の代謝能と依存や副作用の脆弱性(出現しやすさ)との関連を遺伝子レベルで解析し将来的に期待されるオーダーメイド医療の先駆けとしたい。本研究では向精神薬を服薬されている精神科領域の患者さんを対象にし、服薬している向精神薬の依存や副作用が出やすい群と、出にくい群に分けて、麻布大学倫理委員会にて承認された同意書にもとずいてインフォームドコンセントを得られた患者から、採血してDNAを精製し、実験を行った。その結果以下のことが判明した。ニコチン依存(喫煙)者について、ニコチンを代謝するCYP2A6の遺伝子多型のうち、CYP2A6*4C遺伝子多型の出現頻度は非喫煙者に有意に高かった。この結果から、ニコチン代謝の低活性に相関すると指摘されるCYP2A6*4C遺伝子については、それを持つ固体の喫煙行動(ニコチン依存)を予防する因子となる可能性があることが示唆された。(2)21世紀の統合失調症の第一選択治療薬といわれるolanzapinenの血中濃度にはその主要代謝酵素のCYP1A2とCYP2D6の活性が影響するのではないかと思われるが、必ずしもその服薬時の高血糖、糖尿病の発症と血中濃度が相関するとは言えなかった。
動的直接観察による繊維組織制御法の確立とナノセルロース繊維強化複合材料の高強度化

セルロースナノ繊維(CNF)強化複合材料の高強度化を達成するために,延伸処理によるCNFの配向制御を行うと共に,複合材料の力学特性に及ぼすCNF配向の影響について検討した.その結果,延伸処理によって樹脂母相(PVA)中のCNFの配向を延伸方向へ変化させた複合材料では,その強度と弾性率は未延伸材と比較して向上することを明らかにした.試験を行った延伸ひずみ40%までの範囲では,これらの力学的特性は付与した延伸ひずみの増加に伴って向上することを示した.解繊CNFで強化した複合材料では,延伸によるCNFの配向変化も大きくなり,この増加に対応して機械的特性の向上率も大きくなることを確認した.本研究では機械的な延伸処理によるセルロースナノ繊維複合材料の更なる高強度化の可能性を明らかにすることを目的に取り組んでいる.今年度は染料で着色したセルロース繊維を添加し,これを顕微鏡で追跡調査することによって配向性の変化とそれに伴う機械的性質の改善について実験的に調査した.1.自作の機械式延伸機による多重延伸処理によって繊維配向の制御が可能であることを顕微鏡観察により明らかにした.2.一軸方向に延伸したPVA/セルロースナノ繊維複合材料の引張強さに注目すると,延伸方向に平行な0度材と直交する90度材で比較すると,0度材の引張強さは90度材よりも大きくなり,配向制御による補強効果を確認した.計画していたPVA/セルロースナノ繊維複合材料の調製に関する実験およびPVA/セルロースナノ繊維複合材料に対する延伸実験を予定通り行った.また,染料で着色したセルロース繊維添加による可視化実験にも成功しているため.本研究では,現在世界的に期待されているセルロースナノ繊維複合材料の更なる高強度化を行うために,セルロースナノ繊維の機械的延伸処理による配向制御を通した特性改善の可能性を明らかにする目的で研究を行っている.今年度はより大きな延伸配向を実現するために母材であるポリビニルアルコール(PVA)に対してゲル化処理を行ってさらに高延性化させてより大きな延伸変形が可能になるように改良した.そしてゲル化処理PVAを用いたセルロースナノ繊維複合材料を試作し,昨年度と同様に機械的延伸処理を複数回実施してセルロースナノ繊維の配向性の変化を顕微鏡で観察するとともに,延伸処理に伴う機械的性質の改善効果を引張り試験を実施して実験的に調査した.1.ゲル化PVAを用いたセルロースナノ繊維複合材料の変形特性は未ゲル化材と比較して大幅に改善し,ゲル化していないセルロースナノ繊維複合材料よりも大きな延伸ひずみを延伸処理によって導入することができることを明らかにした.そしてこの改善効果に伴って延伸後のセルロースナノ繊維複合材料の強度改善率は150%に達し,大幅な強度改善を達成することができた.2.一軸方向に延伸したゲル化PVA/セルロースナノ繊維複合材料の引張強さに注目すると,ゲル化していないセルロースナノ繊維複合材料と同様に0度材(延伸方向と平行方向)の引張強さは90度材(延伸方向と直交方向)よりも大きくなり,配向制御による強度改善効果を確認した.計画していたゲル化PVA/セルロースナノ繊維複合材料の調製およびこの複合材料を用いた多重延伸実験と強度評価実験を計画通り行い,大幅な(強度改善率150%)強度改善効果を確認できたため.本研究は,新しいバイオマス由来繊維として注目されているセルロースナノファイバーを樹脂系複合材料の強化繊維としての使用した際の更なる高強度化を目指している.これまでに多くのセルロースナノファイバー強化複合材料の報告例があるが,セルロースナノファイバーの優れた強度特性を生かした樹脂系複合材料の開発には至っていないのが現状である.本研究ではこの高強度化を阻害する要因として,セルロースナノファイバーの配向に注目した.そして,樹脂マトリックス中のセルロースナノファイバーの配向を延伸方向へ変化させることによって(つまり一方向化)セルロースナノファイバー強化複合材料のさらなる高強度化に対する可能性を検証するために実験と理論の両面から総合的に研究を行った.今年度は,昨年度までに実験的に確認している延伸処理による繊維配向の程度を定量的に評価するためにこの繊維配向に関する理論的検討を行った.母材にポリビニルアルコール(PVA)を用いて試作したセルロースナノファイバー強化複合材料を弾性体と見なし,この複合材料に一軸延伸ひずみを与えた時の繊維配向角度に及ぼす延伸ひずみ量,初期繊維配向角度,複合材料のポアソン比の影響について理論式を導出し,この式の妥当性について検証した.その結果,計算結果と実験結果はほぼ一致することを確認した.この理論的検討に加えてさらにセルロースナノファイバー強化複合材料に対する強度試験を行って,延伸による強度特性の改善率に及ぼす複合材料中のセルロースナノファイバー添加量の影響について調査した.その結果,セルロースナノファイバー添加量が5wt%,10wt%のセルロースナノファイバー強化複合材料の場合,延伸ひずみが増すにつれてその強度特性(引張強さとヤング率)が向上し,その向上率もセルロースナノファイバー添加量の増加に伴って大きくなることを確認した.セルロースナノ繊維(CNF)強化複合材料の高強度化を達成するために,延伸処理によるCNFの配向制御を行うと共に,複合材料の力学特性に及ぼすCNF配向の影響について検討した.その結果,延伸処理によって樹脂母相(PVA)中のCNFの配向を延伸方向へ変化させた複合材料では,その強度と弾性率は未延伸材と比較して向上することを明らかにした.試験を行った延伸ひずみ40%までの範囲では,これらの力学的特性は付与した延伸ひずみの増加に伴って向上することを示した.

解繊CNFで強化した複合材料では,延伸によるCNFの配向変化も大きくなり,この増加に対応して機械的特性の向上率も大きくなることを確認した.次年度は以下の2テーマに取り組む.1.ベース樹脂に対する延伸性改善実験目的とする延伸処理はベース樹脂の加工性(最大変形量)に強く依存する.この変形能を改善するため,ベース樹脂であるポリビニルアルコール(PVA)のゲル化処理と延伸処理を行って,変形能にさらなる改善に取り組む.2.多重延伸加工による配向制御実験一回の延伸加工でナノセルロース繊維の大幅な配向制御を行うことは難しいことが予想される.なぜなら大ひずみの延伸変形を与えても,ナノ繊維強化複合材料中でミクロスケールの損傷(ダメージ)も同時に導入され,このダメージによって高強度化の実現が難しくなるからである.これを避けるために,平成27年度に見いだした最適延伸条件で延伸加工を施した後,ホットプレス加工を行って,導入されるダメージの修復を行った後,再度延伸加工を行う.この処理を複数回繰り返してナノ繊維に対す均一性の高い配向制御を行う.次年度は以下の2テーマに取り組む.1.セルロースナノ繊維の形態による影響調査さらなる延伸による特性生改善効果を得るために,繊維長,繊維径などの形態を変化させたセルロースナノ繊維を用いてゲル化PVA/セルロースナノ繊維複合材料を試作し,その延伸処理による特性改善効果を明らかにする.2.多重延伸加工による配向制御実験延伸加工中に導入されるナノ繊維強化複合材料中のミクロスケール損傷(ダメージ)を抑えるためにホットプレス加工を行って,導入されるダメージの修復の可能性について検証する.そしてこの処理を複数回繰り返してより均一なセルロースナノ繊維の配向制御を行う.複合材料工学次年度に繰り越して国際会議などに参加して研究成果発表を行うため.当初予定していた金型材料,ビーカーなどの消耗品の使用が少なくなったため次年度使用額が生じた.次年度へ繰り越して研究成果発表用の旅費として使用するため.
東アジアにおける分散能力の異なる昆虫類の遺伝的分化

日本の多様な生物相は,中新世における日本列島の成立以降の複雑な地史的変遷の間の,大陸からの生物の移入と列島内での系統分化によって形成されてきた.日本列島の生物相の多様性を理解する上で,列島内での種分化の過程を詳細に明らかにし,分化を促進した地史的要因とそれぞれの生物群に特徴的な種分化機構を解明することが重要だが,それと同時に東アジアの大陸の祖先系統における種分化を比較検討することが,移入系統の由来と,大陸と列島での種分化過程の違いを明らかにするために必要である.本研究では,分散能力の異なるいくつかの昆虫群を材料にして,東アジアの大陸部と日本の姉妹群の地理的集団間の遺伝的分化・種分化をDNAシーケンシングによる分子系統学的手法で比較研究し,両地域での分化速度の違いを検討するとともに,分化速度に対する地理的・地史的要因,分散能力を含めた生態的特性のそれぞれの効果と相互作用を明らかにすることを目的としている.初年度は,東アジアの昆虫類の系統地理学的解析の一部として,現在手許にある韓国各地のオサムシ亜族のサンプルのうち,カブリモドキ亜属(ヤンコウスキイカブリモドキ,アオカブリモドキ)とクロナガオサムシ亜属(チョウセンコクロナガオサムシ,セイシンコクロナガオサムシ,チョウセンクロナガオサムシ)について解析を行った.エタノール保存したサンプルからDNAを抽出し,ミトコンドリアCOI領域のシーケンシングを行い、系統樹の作成およびNested Clade Analysisを行って,地理的分化の過程を推定した.その結果,カブリモドキ亜属では地理的分化とともに,祖先多型の種間共有もしくは交雑によるミトコンドリアの異種間浸透があることが推察された.日本の多様な生物相は,中新世における日本列島の成立以降の複雑な地史的変遷の間の,大陸からの生物の移入と列島内での系統分化によって形成されてきた.日本列島の生物相の多様性を理解する上で,列島内での種分化の過程を詳細に明らかにし,分化を促進した地史的要因とそれぞれの生物群に特徴的な種分化機構を解明することが重要だが,それと同時に東アジアの大陸の祖先系統における種分化を比較検討することが,移入系統の由来と,大陸と列島での種分化過程の違いを明らかにするために必要である.本研究では,分散能力の異なるいくつかの昆虫群を材料にして,東アジアの大陸部と日本の姉妹群の地理的集団間の遺伝的分化・種分化をDNAシーケンシングによる分子系統学的手法で比較研究し,両地域での分化速度の違いを検討するとともに,分化速度に対する地理的・地史的要因,分散能力を含めた生態的特性のそれぞれの効果と相互作用を明らかにすることを目的としている.初年度は,東アジアの昆虫類の系統地理学的解析の一部として,現在手許にある韓国各地のオサムシ亜族のサンプルのうち,カブリモドキ亜属(ヤンコウスキイカブリモドキ,アオカブリモドキ)とクロナガオサムシ亜属(チョウセンコクロナガオサムシ,セイシンコクロナガオサムシ,チョウセンクロナガオサムシ)について解析を行った.エタノール保存したサンプルからDNAを抽出し,ミトコンドリアCOI領域のシーケンシングを行い、系統樹の作成およびNested Clade Analysisを行って,地理的分化の過程を推定した.その結果,カブリモドキ亜属では地理的分化とともに,祖先多型の種間共有もしくは交雑によるミトコンドリアの異種間浸透があることが推察された.
独立直前の西アフリカにおけるリテラシーの社会的位置づけ：ハンパテ・バの活動から

2018年度は、フランス国立海外公文書館及びマリ国立公文書館において、アマドゥ・ハンパテ・バに関連する史料調査を行った。フランス国立海外公文書館では、ハンパテ・バの所属していたフランス黒アフリカ研究所の年次報告、ハンパテ・バによる雑誌記事などの史料の収集を行った。マリ国立公文書館では、ハンパテ・バによる1950年代の対抗-改革運動に関連する史料調査を行ったが、これについては、セグー管区四半期報告書がほとんど残存しておらず、史料の収集は部分的なものにとどまった。これらの一次資料の収集に加え、ハンパテ・バについて論じた二次文献の収集を行った。これらによって、ハンパテ・バ研究のための基礎的な一次資料及び二次資料をある程度の水準にまで収集することができた。こうした基礎的な調査に加え、研究成果の発信を研究発表のかたちで行った。第一に、2018年度アジア・アフリカ言語文化研究所フィールドネット・ラウンジ企画「西アフリカ・イスラーム研究の新展開」を代表者が企画し、ハンパテ・バを含む西アフリカのイスラーム研究の現状を議論する場を設けた。第二に、2018年度第3回研究会AA研共同利用・共同研究課題「『プレザンス・アフリケーヌ』研究(2)テキスト・思想・運動」研究会において、「西アフリカにおける文字言語間の競合と『プレザンス・アフリケーヌ』:アマドゥ・ハンパテ・バにおける文字・印刷物/手稿書・転写」と題した発表を行い、西アフリカの文学・思想・政治のコンテクストのなかでのハンパテ・バの位置づけを明らかにした。フランス国立海外公文書館、マリ国立公文書館での史料調査では、一次資料の収集という点で、一定の成果をあげることができた。他方で、これらの公文書館におさめられている、ハンパテ・バに関連する史料が、それほど多くないことがわかった。こうした基礎的な調査に加えて、ハンパテ・バのテクストの読解にあたっては、イスラーム思想とその思想の現地語への翻訳という点に着目する新たな視座が得られた。代表者が企画した、2018年度アジア・アフリカ言語文化研究所フィールドネット・ラウンジ企画「西アフリカ・イスラーム研究の新展開」において、西アフリカのイスラーム思想史を専門とする研究者との議論を重ね、それらの議論によって、イスラーム思想の用語をもとのコンテクストから外して論じるというハンパテ・バの独自のテクスト戦略が明らかになりつつある。これらを統合すると、おおむね順調に進展していると評価できる。フランス国立海外公文書館、マリ国立公文書館の所蔵する関連資料がそれほど多くないことが明らかになったため、異なる視座での史料収集、あるいは他の公文書館での探査、これまでの調査結果の公表に研究計画を変更して進めていくことを想定している。

フランス国立海外公文書館及びマリ国立公文書館におけるハンパテ・バに関連する史料の所蔵が予想したほどではなかったため、これらへの再度の渡航に要する費用を次年度にまわすこととした。
過去100万年間のインドモンスーンの変遷史とヒマラヤ上昇との相互関係の解明

本研究の第2の目的である定量的な古気候変動曲線作成のため,古気候推定の指標となる植物とその高度分布を明らかにすべく,1年目にカトマンズ盆地と周辺山地から採取した表層試料の分析処理を行った.また,古気候の定量的復元を目指して,古気候の指標の1つであるコナラ属を種レベルで鑑定するために,1年目に東京大学総合研究博物館や同大学院理学系研究科附属植物園の植物標本から採取させて頂いた花粉について,引き続き走査型電子顕微鏡及び光学顕微鏡で観察・記載を行った.本研究の第1の目的である第四紀のインドモンスーンの変遷史の解明を目指して,カトマンズ盆地の古気候変動史を復元するために,盆地から採取した長さ218mボーリングコア試料の深さ80mまで1m間隔(約4000年間に相当)に花粉分析を行った.共同研究者によるコア試料の古地磁気学的研究の結果,深さ80mまでの試料は約21万年間の古気候記録を保存しているということが推定された.また過去約5万年間の古気候を高精度で覆元し,最終氷期にインドモンスーンがどのような挙動をしたのかを明らかにするために,深さ38mまで10cm毎(100年間に相当)に花粉分析を行った.これらの花粉分析の結果から,樹木花粉の割合の変動曲線をインド洋の深海底堆積物から求められた酸素同位体比変動曲線(Bassinot et al.1994)と比較すると両者はよく対応し,MIS2MIS7に対比することが判った.これらの成果については次の2つの学会発表を行った:地球惑星科学関連学会2003年合同大会「古カトマンズ湖のボーリングコアの花粉分析に基づく中央ヒマラヤの第四紀気候変遷史」,第四紀学会2003年大会「花粉分析に基づくカトマンズ盆地の約201.2万年前の古気候変動」現在その成果をまとめ,論文を執筆中である.第二の目的である定量的な古気候変動曲線作成のため,古気候推定の指標となる植物とその高度分布を明らかにすべく,カトマンズ盆地と周辺山地の表層試料の採取と植物採集を行なった.また学術ボーリング調査に参加し,カトマンズ盆地から採取した4本のボーリングコア試料,総計約160mのコア記載と5cm毎の試料採取を行うなど,現地調査を総計55日間行った.古気候の指標植物の1つであるコナラ属を種レベルで鑑定するため,東京大学総合研究博物館や同大学院理学系研究科附属植物園の植物標本から花粉を採取させて頂き,査型電子顕微鏡で各種の観察を行った.本研究の第2の目的である定量的な古気候変動曲線作成のため,古気候推定の指標となる植物とその高度分布を明らかにすべく,1年目にカトマンズ盆地と周辺山地から採取した表層試料の分析処理を行った.また,古気候の定量的復元を目指して,古気候の指標の1つであるコナラ属を種レベルで鑑定するために,1年目に東京大学総合研究博物館や同大学院理学系研究科附属植物園の植物標本から採取させて頂いた花粉について,引き続き走査型電子顕微鏡及び光学顕微鏡で観察・記載を行った.
アペリン受容体刺激薬による網膜神経保護作用を介した新規緑内障治療法の開発

緑内障は、我が国における失明原因第一位の眼疾患である。本疾患による失明は、視機能に必須である網膜の神経細胞が脱落することによって引き起こされることが明らかにされているが、現在のところ、この神経細胞死を抑制する治療法は存在しない。最近、我々は、体内を循環するペプチドホルモンであるアペリンの受容体を活性化する薬物が神経細胞死を抑制する効果を有することを明らかにした。本研究では、当該薬物による緑内障の新たな治療法の開発に向けた研究を行う。
RANKL結合ペプチドを用いた口蓋裂部における骨再生の検討

口蓋裂患者は、顎裂部を塞ぐために幼い時から成人に至るまで何度も手術を繰り返すため、手術の侵襲をなるべく避ける骨造成法の開発が望まれている。我々は最近、BMP-2とRANKL結合ペプチドとをゼラチンハイドロゲルを担体として組み合わせて粘膜下に注射し、骨を造成させる新規骨造成法を開発した。この注射による骨造成法は、BMP-2タンパクの用量を抑え、炎症などの副作用を軽減させた状態で骨形成促進ペプチドを併用することにより、担体の大きさよりも大きな骨が造成できる画期的な方法である。上顎骨に応用した場合、骨面に対して高さあるいは幅を増やすことができ、臨床応用が期待されている。これまで、BMP-2とRANKL結合ペプチドとを直径20μmのゼラチンハイドロゲル担体に含浸させ、歯肉粘膜下に注射すると垂直性の(骨幅が増加する)新生骨の誘導に成功している。昨年より直径20μmより小さなゼラチンハイドロゲルを担体として用いることにより、骨形成促進物質を注射しやすくなり、操作性が増したが、手技が安定せず形成される骨の位置のばらつきが認められた。2018年度は手技が安定してきたので、臨床応用を鑑みて、第一大臼歯の前方に注射法により骨新生材料をマウス上顎骨に打ち込んでから、4週間後にインプラントを埋植した。インプラント埋入時からさらに4週間後(注射してから8週間後)の結果では、インプラントに対する力学的な負荷により新生骨の量が維持されるなどの長期予後の改善が期待されたが、新生骨を誘導しただけの群と比べたところ、インプラントを打つことにより、骨形成刺激が加わり、かえって新生骨が増えたことによる骨密度低下が認められた。インプラント埋入群で骨形成が促進したことは、蛍光ラベルの観察により示唆された。実際の力学的刺激の効果を観察するにはさらに長期の変化を観察する必要があると思われた。我々は最近、BMP-2とRANKL結合ペプチドとをゼラチンハイドロゲルをキャリアーとして組み合わせて粘膜下に注射し、骨を造成させる新規骨造成法を開発した。しかし、実際の臨床応用を鑑みた場合に、まだまだ越えなければならない問題が多くある。まず、注射法で骨造成された骨と上顎骨が一体化しているかどうかを明らかにすることである。この疑問を明らかにするために、マウス上顎骨に骨造成をさせる際に、安楽死前17日前(注射後11日目)にカルセイン、安楽死10日前にアリザリン、安楽死3日前にデメクロサイクリンを皮下投与し、3本の蛍光ラベルが母骨のラベルと一体化しているかどうかを凍結非脱灰薄切切片を用いて観察した。蛍光像の観察から、母骨にも新生骨からのラベリングが入り込んでおり、このことは、母骨にも新生骨と一体化したリモデリングが起こっていることが示唆された。また、今一つの問題である「成長期に上顎骨の骨造成を行った場合に、成長が妨げられないか?」という問題に回答を与えるために、モデルを簡便化し、頭頂骨の縫合部に骨造成を行う方法を行っているところである。もっとも重要な問題である新生骨がどの程度維持されるかという問題に関しては、様々な観点から検証が必要であるが、本研究では、頭頂骨部に新生された骨の長期予後を観察しているところである。口蓋裂患者への臨床応用を実現しようとすれば、母骨との一体化した骨形成が得られる必要があり、まずこの点を明らかにできた。また、長期予後を観察する実験系、成長期の上顎骨成長を骨造成が妨げないかどうかを観察する実験系が動いており、おおむね順調と思われる。一昨年度は注射法により形成された骨が母骨と一体化しているか否かを、3本の蛍光ラベルを安楽死前に時間を違えて打ち込むことにより、明らかにできた。

昨年度は、注射による骨造成法をを臨床応用するために、越えなければならない問題のひとつである「新生骨がどの程度維持されるか」という問題に対して解答を与えるために、昨年の実績報告書では頭頂骨欠損モデルを用いて、検証を行うとしたが、やはり注射による骨造成法こだわり、上顎に注射した後、10週間の経過をマウスを生かしたまま観察できるin vivoμCTを用いて観察した。その結果、10週間ではまだ新生した骨が無くなることはなく、維持されていることを確認した。全体の大きさはすこし減少しているように見受けられた。生理的な骨形態からかけ離れた新生骨はいずれは吸収されなくなっていくと思われるが、インプラントを埋めるなど新生骨への力の伝達が変われば、維持される期間や維持される新生骨の量も変わってくると思われた。口蓋裂患者の顎裂部を塞ぐために行われている、自家骨移植に変わる注射による骨造成法の確立が本研究の目的である。このため、注射法により骨が造成されたあとに生理的な力がかかれば、骨量は維持されると考えている。ただ、口蓋裂患者のモデル動物の確立が難しく、本研究では注射法により造成した骨の性質を調べることに重点を移して検討を重ねている。この2年間、注射法により造成される新生骨の母骨との一体化を調べ、長期予後を調べてきた。in vivo μCTを用いたことにより、使用動物の大幅な削減が実現した。経時的に新生骨の形の変化がリアルタイムに画像化されるこのシステムを用いて10週間までの経時的変化を観察することができた。問題として浮かび上がってきたことは、注射をする位置に骨が作られる場合とそうでない場合があることであった。理由として、BMP-2と骨形成ペプチドとが足場材料として用いる粒子状のゼラチンハイドロゲルに含浸する場合とそうでない場合があったためであった。つまり、足場材料の保存状態により含浸される量に差が出てしまい、注射材料を混ぜたあとにゲルではなく、水溶液に近い場合は、注射した位置に骨再生材料がとどまらず、広範囲に骨を造成してしまうことが明らかとなった。問題点が見つかったので、少し遅れているとしたが、注射法による骨造成法の臨床応用に向けて問題点が見つかり、順調な進み具合ともいえる。口蓋裂患者は、顎裂部を塞ぐために幼い時から成人に至るまで何度も手術を繰り返すため、手術の侵襲をなるべく避ける骨造成法の開発が望まれている。我々は最近、BMP-2とRANKL結合ペプチドとをゼラチンハイドロゲルを担体として組み合わせて粘膜下に注射し、骨を造成させる新規骨造成法を開発した。この注射による骨造成法は、BMP-2タンパクの用量を抑え、炎症などの副作用を軽減させた状態で骨形成促進ペプチドを併用することにより、担体の大きさよりも大きな骨が造成できる画期的な方法である。上顎骨に応用した場合、骨面に対して高さあるいは幅を増やすことができ、臨床応用が期待されている。これまで、BMP-2とRANKL結合ペプチドとを直径20μmのゼラチンハイドロゲル担体に含浸させ、歯肉粘膜下に注射すると垂直性の(骨幅が増加する)新生骨の誘導に成功している。昨年より直径20μmより小さなゼラチンハイドロゲルを担体として用いることにより、骨形成促進物質を注射しやすくなり、操作性が増したが、手技が安定せず形成される骨の位置のばらつきが認められた。2018年度は手技が安定してきたので、臨床応用を鑑みて、第一大臼歯の前方に注射法により骨新生材料をマウス上顎骨に打ち込んでから、4週間後にインプラントを埋植した。
嫌気条件下でのベンゼンの微生物分解の促進と分解機構の解明

前年度の成果において、Co(II)EDTA、Fe(III)EDTAの添加がメタン生成条件ベンゼン分解を促進するという結果が得られた。これらの物質が、ベンゼン分解のどの反応段階を促進しているのかを確認するため、に実験を行った。メタン生成条件と硫酸還元条件では、酢酸や水素を完全に無機化する反応段階に違いがあり、ベンゼンの初発代謝から酸生成までは、同様の微生物により、同様の機構で分解が進んでいると考えられている。このことから、メタン生成反応を硫酸還元反応で代替することで、メタン生成反応とより上流の反応のどちらが促進されるのかを確認した。メタン生成反応の阻害剤であるBESと硫酸還元菌の用いる硫酸イオンを添加した系では、メタン生成条件でベンゼン分解を行う系と比較して、ベンゼン分解速度は低くなった。ベンゼン分解速度の向上が実験開始から30日経過後程度から確認されたことから、硫酸還元反応の速度が向上したことが考えられた。BESと硫酸イオンに加え、Co(II)EDTAを添加した系、Fe(III)EDTAを添加した系では、ベンゼン分解速度の向上は確認されず、BESと硫酸イオンを加えた系と比較して、分解の遅れが観察された。このことから、Co(II)EDTA、Fe(III)EDTAは硫酸還元条件でのベンゼン分解を促進しないことが確認され、Co(II)EDTA、Fe(III)EDTAは、ベンゼン分解の初期段階を促進しているのではなく、メタン生成段階を促進していることが示唆された。平成26年10月24日付けで研究廃止のため記入しない。本研究の目的は、環境汚染物質であるベンゼンを低コスト・低環境負荷で浄化するため、嫌気条件でのバイオレメディエーションを確立することである。1.浄化微生物を効率よく培養する方法を確立することを目的とした、電気培養系の立ち上げ電気培養法に使用する機器の選定と、電子授受を補佐するために使用する電子授受メディエーターの選定を行った。使用する機器としては、市販されている電気培養装置ではベンゼンの揮発や吸着を防げないため、材質等を考慮して新たにリアクターを設計した。電子授受メディエーターの選定では、数種の候補物質の内、コバルト(II)EDTAと鉄(II)EDTAの添加によりベンゼン分解が促進される効果を観察し、これらの物質を使用できる可能性を見出した。2.代謝経路を解明し分解の律速段階を見出すことを目的とした、ベンゼン中間代謝産物検出の検討ベンゼンの代謝産物を蓄積させる方法として以下二つの方策を検討した。(1)反応を促進することで、生成物濃度を高める。・ベンゼンを高濃度で投与・分解促進物質の添加(2)反応を阻害することで、反応物濃度を高める。・代謝経路の阻害物質の添加・代謝産物の添加ベンゼンを高濃度に投与することで中間代謝産物の蓄積が期待できるが、一方で培養系への阻害が考えられる。このため、与えるベンゼン濃度を段階的に引上げ、微生物をベンゼンに馴致させる検討を行った。初期には1.5mMの濃度までしか分解できなかったが、馴致させることで5mMのベンゼンを分解可能な培養系の確立に成功した。また、ベンゼン分解の代謝産物、促進物質と阻害物質の添加による中間代謝産物蓄積の促進を検討した。これらの方法により、ベンゼンの代謝経路下に存在すると考えられる有機酸の蓄積や、未同定ピークの検出が確認された。電気培養系の立ち上げに際し、当初目的としていた培養装置の検討・電子授受メディエーターの選定を終えた。代謝産物の検出に関しても、ベンゼン分解反応の反応促進物質、阻害物質や代謝産物を添加することで、代謝産物を蓄積させることが可能であることが示された。今後の研究を進めていく上での下地となる基礎的な検討を進められた。

・ベンゼン分解微生物を効率よく培養する方法を確立するため、電気培養を実践に移していく。接続する電極や電位の選定等を行い、電気培養の確立を目指す。・代謝産物の蓄積を促す方策を用いることにより、ベンゼンの代謝経路下に存在すると考えられる有機酸の蓄積や、未同定ピークの検出が確認された。しかし、現在用いているHPLC分析では物質同定までは行えないことから、今後は精密質量を測定可能なFTMSを利用してベンゼン代謝産物を同定することを目指す。また同時に、安定同位体でベンゼンを標識することで、検出された有機物がベンゼン由来であることを確認する。
新規脂質代謝酵素群HRASLSファミリーの内因性基質の同定およびそれらの機能解析

癌抑制遺伝子群として以前に単離されていたHRASLSファミリー(HRASLS1_5)のすべてがグリセロリン脂質を基質とする脂質代謝酵素活性を示すことを明らかにし、HRASLS1_5のそれぞれをphospholipase A/ acyltransferase(PLA/ AT)-1_5と名付けた。PLA/ AT-3を安定的に過剰発現するHEK293細胞株(PLA/ AT-3発現細胞)を樹立したところ、同細胞ではペルオキシソームが消失しており、それによってペルオキシソームで合成される一連のエーテル型脂質の劇的な減少が観察された。これより、PLA/ AT-3は細胞内においてリン脂質代謝酵素として機能することで、ペルオキシソームの細胞内含量を調節している可能性が示唆された。最近、我々は、癌抑制遺伝子として単離された5種類のHRASLSファミリー・メンバー(HRASLS1-5)のうち、HRASLS2-5の4分子がリン脂質を基質とする脂質代謝酵素活性を保有していることを見出した。本研究では、性状が不明であるHRASLS1の解析を行い、HRASLSファミリーのすべての分子が脂質代謝酵素活性を示すかを検討した。HRASLS1のcDNAをヒト、マウス、ラットからクローニングし、FLAGタグを付加した組換えタンパク質としてCOS-7細胞で発現させ、酵素活性を測定したところ、他のHRASLSファミリー・メンバーと同様にリン脂質から脂肪酸を遊離させるホスホリパーゼA_1/A_2活性が検出された。次に、ヒトHRASLS1を抗FLAG抗体をリガンドとするアフィニティークロマトグラフィーによってほぼ均一にまで精製し、これらを用いて酵素学的性質を解析した。その結果、還元剤であるDTTにより活性化され、SHブロッカーであるヨード酢酸で阻害されることが明らかになった。いくつかの既知のPLA_2で見られるCa^<2+>依存性は認められなかった。また、PLA_1活性の方がPLA_2活性よりも優位であることが明らかになった。ヒト、マウスおよびラット組織における発現分布をPCRで解析した結果、精巣、骨格筋、脳および心臓で強く発現していた。以上の結果から、HRASLSファミリーのすべての分子が脂質代謝酵素活性を保有していることが明らかとなった。我々は最近、HRASLSファミリーに属する5分子(HRASLS1-5)すべてが脂質代謝酵素活性を示すことを見出し、これらをphosphohpase A/acyltransferase(PLA/AT)-1-5と名付けた。しかしながら、PLA/ATファミリーが細胞内においても酵素として機能しているか否かは明らかになっておらず、その生理機能には不明な点が多い。これより本研究では、PLA/AT-3(別名H-rev107)を安定的に過剰発現するHEK293細胞株(PLA/AT-3発現細胞)を樹立し、同分子の生理機能を細胞レベルで解析した。PLA/AT3発現細胞を[^<14>C]パルミチン酸で代謝標識し、脂質抽出物を薄層クロマトグラフィーで解析したととろ、モノアルキルジアシルグリセロールの劇的な減少が観察された。LC-MSIMSによるリン脂質の解析からはエーテル型グリセロリン脂質の著しい減少が見られた。エーテル型脂質の前駆体はペルオキシソームで合成されることから、次にPLA/AT-3発現細胞のペルオキシソーム局在タンパク質(カタラーゼおよびPMP70)の分布を検討したところ、ペルオキシソームの消失を強く示唆する結果が得られた。エーテル型脂質の減少やペルオキシソームの消失は、酵素活性をもたないPLA/AT-3のC113S変異体を発現させた細胞では見られなかった。これより、PLA/AT-3は細胞内においてリン脂質代謝酵素として機能することでペルオキシソームの細胞内含量を調節し、その結果、エーテル型脂質の生合成を制御している可能性が示唆された。
光受容体シアノバクテリオクロムと光応答現象の多様性と分子機構の統合解析

光は地球に生息する生物に普遍的な環境シグナルであり、光合成作用のエネルギー源である。私たちは光合成をするシアノバクテリアに存在する新しいカテゴリの光受容体シアノバクテリオクロムを発見した。本研究では、複数の異なる性質をもつシアノバクテリオクロムの結晶構造を決定し、発色機構やシグナル伝達機構を解明した。細胞内二次メッセンジャー分子であるサイクリックジグアニル酸の合成を青色光で活性化する機構、分解をシアン光で活性化する機構を発見した。さらにこれらのシアノバクテリオクロム遺伝子の破壊の組み合わせ解析により、好熱性シアノバクテリアの細胞凝集とセルロース生産を光で調節する現象を分子レベルで解明した。当初の計画と結果は以下の通りである。1.好熱性シアノバクテリアのc-di-GMP合成と分解にかかわるシアノバクテリオクロムを調製し、光受容機構とその役割相関の解明を目指した。新たに発見した光受容体Tlr1999の光変換機構を詳しく解析し、システイン残基が可逆的に脱着すること、またシステインを化学修飾しても外部から供給するチオール化合物で光変換反応を代行できることを示した。この結果は、光受容体の発色機構にチオールは必要であるが、システイン残基でなくてもよいことを示しており、その後のシグナリングにシステイン残基の役割が推定された。また、酵素活性を測定し、c-di-GMP合成(ジグアニル酸シクラーゼ)活性はないこと、c-di-GMP分解活性(ホスホジエステラーゼ活性)をもつことを示した。2.珪藻のバクテリオフィトクロム様光受容体を調製し、その色素と分光特性と生理機能の解明を自指した。遺伝子発現を劇的に改良することに成功し、赤吸収型と遠赤色吸収型の可逆的光変換するタンパク質を単離することに初めて成功した。その結果、発色団はビリベルジンであることが推定され、当初予測していた新たなビリン合成酵素は本タンパク質の色素合成には関与しないことが明らかになった。3.未同定のシアノバクテリオクロムの生化学、分光、機能、構造解析をすすめ、さらなる光受容システムの解明をめざした。結晶構造に基づいだシアノバクテリオクロムの分類法を検討し、新たな発色団結合モチーフをもつ遺伝子を同定できた。(1)好熱性シアノバクテリアThermosynechococcusvulcanusに存在するシアノバクテリオクロム型光受容体ドメインをもつc-di-GMP合成酵素(diguanylate cyclase)であるTlr0911とc-di-GMP分解酵素(phosphodiesterase)であるTlr1999、Tlr0911の破壊株を作製し、その表現型を解析した。さまざまな光条件で各遺伝子破壊の組合せを比較検討することで、細胞凝集を引き起こす主要な青色光受容体はTlr0924であること、また、これをシアン光で抑制する光受容体Tlr1999とのバランスによって調節されていることが明らかになった。また、デュアルセンサーのTlr0911はこれらの光調節のファインチューニングをしていることが示された。(2)シアノバクテリオクロムTlr01999の結晶化の準備として、発現・精製法を検討し、夾雑物を効率よく除去するシステムの開発に成功し、結晶化に向けた大量調製を進めている。(3)シアノバクテリオクロムAnPixJを色素と共発現することで、長波長型色素ビリベルジンを結合することを示した。これは長波長型シアノバクテリオクロムの初めての例である。(4)シアノバクテリオクロムの調節するc-di-GMPシグナリングに関与する因子の一つTlr0485がcAMPによって活性を調節されることを生化学的に実証した。1好熱性シアノバクテリアThermosynechococcusに存在するシアノバクテリオクロム型光受容体ドメインをもつc-di-GMP合成酵素(diguanylate cyclase)であるTlr0911とc-di-GMP分解酵素(phosphodiesterase)であるTlr1999、Tlr0911全長を大腸菌とシアノバクテリアで発現し、大量精製し、その活性をHPLCで測定した。Tlr1999はシアン光で活性化されるc-di-GMP分解酵素を示した。一方、Tlr0911は緑光で活性化されるc-di-GMP分解酵素と青光で活性化されるc-di-GMP合成酵素を示した。なお、後者は合成・分解の複合活性であり、さらなる検討が必要である。

これらの結果は、Tlr0924が青光活性化型c-di-GMP合成酵素であるという我々のこれまでの結果と合わせて、好熱性シアノバクテリアにおける光シグナルの統合的感知機構の全貌がほぼ明らかになった。走光性を調節するTePixJのGAFドメインのPg型の結晶構造を決定した。この構造から、D環が予想通りE配向であり、Pb型で重要な役割を果たしているAsp残基がD環に結合していることが明らかになった。2珪藻Phaeodactylumのフィトクロム様光受容体を精製し、ヒスチジンキナーゼの自己リン酸化活性を測定し、赤光でその活性が大きく促進されることを見いだした。3長波長型シアノバクテリオクロムの探索として、いくつかの候補遺伝子を発現・精製したが、今後のさらなる検討が必要である。フィトクロモビリン発現大腸菌を用いて、未知の長波長吸収型色素を結合するシアノバクテリオクロムを見いだした。その色素解析から、ビリベルジンが結合している可能性が示された。またN. azollaeのCcaS様タンパク質を単離して分光特性を明らかにした。二次メッセンジャー分子c-di-GMPの合成と分解にかかわる新たな光受容体を同定できた。その光受容機構に関しては論文として発表した。珪藻のバクテリオフィトクロムに関しては、発現法を根本的に改良して、初めて色素タンパク質を同定できた。ゲノム解析法を改良して,新たな光受容体を同定、分類することができた。これらはすべて当初の計画を予定以上に遂行できたといえる。25年度が最終年度であるため、記入しない。1.Tlr0911がデュアルセンサータンパク質であることを示す、非常にきれいな結果が得られた。このような前例はないもので、この成果は当初目的を越える成果である。2.TePixJの結晶構造を決定できたことは、当初の予定を越える大きな成果である。当初の予定を繰り上げる形で、c-di-GMPの機能解析、藻類フィトクロムの解析、新たな補色順化光受容体を予測したNostocの解析を進める.25年度が最終年度であるため、記入しない。1.TePixJのPb型、Tlr1999などの結晶解析を試みる。統合解析として、細胞レベルの光応答と複数の光受容体との関係を明らかにする。2.珪藻フィトクロムの活性調節機構をさらに詳しく調べる。3.長波長型シアノバクテリオクロムの性質を詳しく調べ、応用の可能性を検討する。
側頭葉の階層的な情報処理のメカニズムと顔認知における役割

我々は、顔を視覚刺激とした実験で、サル下側頭皮質の単一ニューロンが、まず大まかな分類情報(ヒトかサルか図形か)を処理し、それから詳細な分類情報(個体や表情)を処理していることを明らかにしてきた。本研究は、このような側頭葉の顔応答性ニューロンにみられる情報の時間的処理過程のメカニズムと顔の認知に果たす役割を明らかにすることを目的とする。個体識別は顔の部分特徴の組み合わせからなる情報に依存していると考えられる。そのような布置情報の処理には時間を要することが推測され、それが詳細な分類情報が時間的に遅れてコードされるメカニズムとなっている可能性がある。そこで顔の布置情報は顔倒立呈示によって認識されにくくなることに着目した。顔の倒立呈示により、サルの下側頭皮質のニューロン活動にコードされる詳細な分類情報が減るかどうかを検証した。具体的な実験では、複数の個体と表情からなるヒトとサルの顔画像の刺激セットを用い、注視課題で正常顔画像およびサッチャー顔画像を正立あるいは倒立の状態で400ミリ秒間呈示した。アカゲザル2頭の下側頭皮質から合計123個のニューロンの活動を記録した。スパイク数にコードされる大まかな分類情報と詳細な分類情報の量を経時的に解析した。その結果、顔を倒立呈示すると詳細な分類情報の量が減少するが大まかな分類情報の量は変化しないことが分かった。顔の倒立呈示は下側頭皮質のニューロンが時間的に遅れて処理する顔の個体や表情の情報を減少させることが分かった。心理学的研究で顔倒立効果としてよく知られる現象の神経基盤である可能性を示唆している。さらにサッチャー顔でも同様に、正立呈示条件に対して倒立呈示条件では詳細分類情報の量が低下した。正常顔とサッチャー顔に対する活動の違いは詳細分類情報よりさらに遅く現れることが示唆された。24年度が最終年度であるため、記入しない。マカクサル下側頭皮質には顔画像の呈示に対して応答を示す顔応答性ニューロンあることが知られている。我々はこれまでの研究で、顔を視覚刺激として呈示すると、サル側頭葉の顔応答性ニューロンが、その初期応答ではヒトかサルかというおおまかな分類情報に対応した反応を、後期応答では個体や表情など詳細な分類情報に対応した反応を示すことを明らかにしてきた。本研究は、このような側頭葉の顔応答性ニューロンにみられる情報の時間的処理過程(temporal processing stage)のメカニズムと顔の認知に果たす役割を明らかにすることを目的とする。顔の詳細な分類情報の一つである個体識別は、顔の部分特徴の検出とその組み合わせによる布置情報の把握に依存していると考えられる。顔の布置情報が顔倒立呈示によって認知されにくくなる現象はサッチャー錯視として知られており、最近サルでもサッチャー錯視が起こることが報告されている。そこで、布置情報の認知度と顔応答性ニューロンの反応の関係を調べるため、複数のヒトとサルの個体と表情からなる顔画像のセットを用い、正常顔画像およびサッチャー顔画像を正立あるいは倒立の状態で400ミリ秒間呈示し、注視課題を遂行中のアカゲザルの下側頭皮質からニューロン活動を記録した。顔を倒立呈示すると、一過性の初期応答と後期応答の両方に影響を与えるが、後期応答が関連する詳細分類情報の量がより低下することが分かった。この結果から、顔の部分特徴の組み合わせから計算される布置情報の把握には時間を要し、そのため、時間的に遅い後期応答に大きな効果が観察されたことが示唆される。