hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
スクラムジェットモデル内の低温超音速混合層における触媒燃焼

将来型宇宙輸送システムで用いられると考えられるスクラムジェットエンジンにおいて,低飛行マッハ数(マッハ56程度)の場合,特に全温が低い場合においても着火・保炎が容易と考えられる触媒燃焼に着目し,超音速流中でのその特性を明らかにした.次に,この触媒燃焼をによる発熱量を定量的に測定する方法を考案し,発熱量が水素と空気の混合状態に依存することを利用して,混合状態を評価した.最後に,熱伝達と物質伝達の相似性を仮定することで,この触媒燃焼による発熱量から超音速流れ中の水素濃度を測定する新しい方法を提案し,その有用性を明らかにした。具体的には,今年度は,昨年度の研究結果を踏まえ,マッハ1.8の後ろ向きステップを過ぎる超音速流れ中に,種々の方法で水素を噴出し,その混合状態と水素の空間分布を測定した.その結果,流れ場に対応した混合状態と水素濃度分布が得られ,本測定法の有用性を示した。将来型宇宙輸送システムで用いられると考えられるスクラムジェットエンジンにおいて、低飛行マッハ数の場合、特に全温が低いため着火・保炎が重要な課題である。本研究では、上記のような全温が低い場合においても着火・保炎が容易と考えられる触媒燃焼に着目し、超音速流中でのその特性を明らかにしつつある。具体的には以下のとおりである。まず、空気-水素低温超音速混合層(全温300K)においても白金線を用いることにより安定した触媒燃焼が可能であることを示した。次に、この触媒燃焼を用いて、空気-水素の混合状態を評価する手法を提案し、その有効性を示した。また、購入したイメージインテンシファイアを用いてOHラジカルの分布を測定し、燃焼状態の様相と混合状態の相関について明らかにした。将来型宇宙輸送システムで用いられると考えられるスクラムジェットエンジンにおいて,低飛行マッハ数(マッハ56程度)の場合,特に全温が低い場合においても着火・保炎が容易と考えられる触媒燃焼に着目し,超音速流中でのその特性を明らかにした。次に,この触媒燃焼をによる発熱量を定量的に測定する方法を考案し,発熱量が水素と空気の混合状態に依存することを利用して,混合状態を評価した。最後に,熱伝達と物質伝達の相似性を仮定することで,この触媒燃焼による発熱量から超音速流れ中の水素濃度を測定する新しい方法を提案し,その有用性を明らかにした。具体的には,今年度は,昨年度の研究結果を踏まえ,マッハ1.8の後ろ向きステップを過ぎる超音速流れ中に,種々の方法で水素を噴出し,その混合状態と水素の空間分布を測定した。その結果,流れ場に対応した混合状態と水素濃度分布が得られ,本測定法の有用性を示した。
サーモグラフィを用いた「仕事と熱」の学習

○研究目的:簡便なサーモグラフィーの、教具としての有効性を探る○研究方法:簡便な赤外線サーモグラフィFLIRi7を用い、銅線を短く切ったものを布袋に入れた、比熱の小さな物体を100回落下させ、その途中での発熱状況を視覚的に確認し,位置エネルギーから熱エネルギーへの変換を視覚的に確認したり,あるいは物体を強く擦り,物体に加えた仕事が熱に変わるという現象を視覚的に確認するなど仕事と熱についての学習を観察・実験を通して行った。赤外線サーモグラフィFLIRi7の特徴の一つである、リアルタイムで熱分布を画像に表示する画面を見ながら上述した実験を行い、視覚的に仕事と熱の理解をはかった。○研究成果:サーモグラフィーの画面が,小さかったのでやや見づらい点があったが、眼鏡をしている生徒の顔を映し出すことによって透明な眼鏡が黒く映るなど、物体の表面温度を測定する器具であることは視覚的にすぐに理解でき、器具の詳しい説明は不要であった。その上で、物体を何度も落下させる過程で次々に記録していくと、記録した画像に、物体の温度が次第に上昇していく様子が色の違いとして記録され、「仕事と熱」の関係を定性的に理解するには非常に優れた効果を示した。また、摩擦は非常に発熱量が大きい現象であることもすぐに視覚的に理解でき、衝突による発熱との様子の違いが、如実に表れた。また、生徒からも高い評価を受けた。今年度は、摩擦、力学的エネルギーの熱エネルギーへの変換、を演示実験で行い、その後に確認的に「仕事と熱」の関係についてまとめを行ったが、まとめを意識せずに、各現象の学習の際にサーモグラフィーによる発熱現象の確認を行うのがよいように思われる。
雌雄交尾器はなぜ噛み合うのか？～理論と実証からの論争解決～

一般にオス交尾器の進化は速く、近縁種間でも明瞭にその形が異なることが多いが、メス交尾器の形態も相関した速い進化を示すことが近年の研究で明らかになりつつある.雌が対応した交尾器形態を示すのは,「交尾時の創傷などのコストを避けるため」であるという仮説と,「遺伝的に質の高い雄を選択するためである」という仮説があり,この両説の支持者の間で論争が起きている.今年度は田中健太郎氏(首都大学東京)らとの共同研究の成果が誌上発表された。近年な2種類のショウジョウバエ(Drososphila simulansとD. mauritiana)の交雑により、前者の遺伝的背景に後者の染色体断片を持つ系統が複数作成され、様々なオス交尾器パーツについて形態のバリエーションが得られた。その多くは種間差に比べて軽微な変化であったが、メス交尾器との噛み合いの不一致により、交尾の終了に支障を生じる場合があることがわかった。噛み合いの不一致のコストはこれまで考えられていたよりも大きく、普遍的である可能性を示唆する結果である。また,ブラジルとの共同研究(別課題)で,洞窟に棲息するハサミムシ類のサンプルを得た.マダガスカルに分布するMesodiplatysに属する種が含まれ、新種として記載した。南米に隔離分布する理由は不明であり、同定に重視した交尾器形態の収斂進化の可能性もある。雌雄交尾器進化のシミュレーションモデルの構築(理論面)では、広範なパラメーターを解析するにあたり、計算速度の向上が大きな課題となった。使用言語の変更により、計算速度を向上し、成果の出版に向け、データを整理した。2月には、本課題の最終成果報告、およびMichael T. Siva-Jothy氏(シェフィールド大)による基調講演を含む計8題の発表によるシンポジウムを開催し、国内外の10の研究機関から、約30名の参加者を迎え討論した。オス交尾器のみならず,メス交尾器の形態も相関した速い進化を示すことが明らかになりつつある.しかし,この共進化を引き起こす一般的成因は未解明である.雌が対応した交尾器形態を示すのは,「交尾時の創傷などのコストを避けるため」であるという仮説と,「遺伝的に質の高い雄を選択するためである」という仮説があり,この両説の支持者の間で論争が起きている.両仮説で生じる進化パターンと,それを見分ける手法を定式化するため,理論研究と昆虫類を対象とした実証研究をおこなっている.理論面では,作成したシミュレーションの雛形を用いて,解析を繰り返した.その結果,変数の値によって,雌雄交尾器形態の進化動態が長期的に安定しない場合があることがわかってきた.実証研究面では微分干渉顕微鏡を購入し,有機溶剤での透明化処理との併用により,交尾中の雌雄交尾器を非破壊的に精度よく観察する体制が整った.材料として,交尾器の相関して進化している部位を,雌雄ともに実験的に操作可能な昆虫の選定が重要である.今年度は,熱帯性のハサミムシの1種(Marava arachidis)において,メスの受精嚢を実験的に除去する手法を考案した.また,オス交尾器先端部も破壊可能であった.この特性を用い,本種の繁殖生態を明らかにし,口頭および論文発表した.しかし,本種は卵胎生であり,生物モデルとして扱いにくいことも明らかとなった.この研究の過程で得られた知見も加え,熱帯島嶼のハサミムシ類の多様性に関して論文にまとめた.ショウジョウバエの1種Drosophila erectaについても研究を行い,種間の多様性に乏しい雌の産卵管先端が交尾に重要であること,メス交尾器に見られる膜質のポケットが,交尾時創傷のコスト低減に重要な役割を果たしていることを,メス交尾器の操作実験から明らかにした.この成果については既に国内外の学会で口頭発表し,論文を投稿中である.理論面については,前述の通り,シミュレーションの挙動に制御が難しい不可解な面があり,研究の進展は当初の予定より遅れている.これは単なるプログラム上のバグによる可能性もあるが,従来の単純な状況を想定した理論モデルでは組み込まれてこなかった重要な要因が,より現実に近づけた個体ベースのシミュレーションモデルを作ることによってはじめて取り入れられたことに起因している可能性もある.一方,実証面については,想定していた以上の進展があった.交尾器の噛み合いの不一致が,交尾器に与える影響を検証するために使用する昆虫モデルの候補を複数検討することができた.特にショウジョウバエDrosophila erectaは,(1)多数の個体を容易に実験室内で累代飼育できる;(2)世代時間が短く,23世代に渡る実験を半年1年程度で完結することができる;(3)オス・メスともに,交尾器形態の相関して進化している部位を実験的に操作可能,という本研究に必要な3条件を満たすモデル生物になり得る可能性があり,本種を発掘できたこと,メスの交尾器の操作手法をある程度確立できたことは大きな成果であった.オス交尾器のみならず,メス交尾器の形態も相関した速い進化を示すことが明らかになりつつある.しかし,この共進化を引き起こす一般的成因は未解明であり,論争が続いている.この論争の解決を目指し,理論研究と昆虫類を対象とした実証研究をおこなっている.理論面での研究では未だ課題が多く,安定した結果が得られていない.今年度は,作成したシミュレーションの雛形をさらに単純化し,問題点を明らかにすることを試みた.

その結果,計算結果を安定させるには,雌雄の形質の突然変異率をある程度の範囲内におさえなければならないが,その場合,進化速度が遅くなり,現実的な時間内で結果を収束させることが難しいことがわかった.実証研究面では,ショウジョウバエの1種Drosophila erectaについて大きな進展があった.メスの産卵管先端部と,交尾中にこの構造を把握するオスの把握片は、このグループにおいて種間多様性が低い.しかし,これらの構造が交尾の成立に重要であること,また,メス交尾器に見られる膜質のポケットが,交尾時創傷のコスト低減に重要な役割を果たしていることを操作実験から明らかにした.本種のメス交尾器には,硬いシールドも持つが,通常創傷を受けないこの部分を人為的に創傷すると,産卵行動に悪影響を及ぼすことも分かった.この成果については既に論文として発表し,さらに近縁種との比較研究を開始した.また,新たに1種の熱帯性ハサミムシが卵胎生であることを発見・報告した.これまでに卵胎生または胎生と報告されている自由生活型ハサミムシ類全種について,オス交尾器の構造を精査した結果,オス交尾器の伸長がいずれの種類においても観察され,メスの繁殖様式の変化が,交尾器の進化に重要な影響を及ぼしていると考えられた.さらに,研究の過程で発見されたハサミムシ類の1新種を記載し,これらの成果をもとに和文総説1編を発表した.理論面の研究については,前述の通り課題が残っており,当初の予定より進展が遅れている.しかし,今年度の研究により問題点が明らかになってきたため,今後の研究によりその解決を図っていく.一方,実証面については,想定していた以上に進展している.ショウジョウバエDrosophila erectaでの研究成果を報告し,近縁種との比較研究の準備も進んでいる.そこでは,雌雄交尾器の左右非対称に着目した解析がなされる予定である.交尾器の左右性の共進化については,ハサミムシ類の研究も進展しており,来年度にはその成果をまとめ,発表できる見込みである.オス交尾器のみならず,メス交尾器の形態も相関した速い進化を示すことが明らかになりつつある.しかし,この共進化を引き起こす一般的成因は未解明である.雌が対応した交尾器形態を示すのは,「交尾時の創傷などのコストを避けるため」であるという仮説と,「遺伝的に質の高い雄を選択するためである」という仮説があり,この両説の支持者の間で論争が起きている.両仮説で生じる進化パターンと,それを見分ける手法を定式化するため,理論研究と昆虫類を対象とした実証研究をおこなっている.過去2年間,理論面の研究が予定よりも遅れていたが,平成29年度には基本的なシミュレーションモデルが完成した.メスが優れたオスを選ぶような交尾器形質は,交尾のコストを軽減するような副作用を持つ場合は進化し易いが,単独ではオスの速い進化に追いつかない状況が観察された.これは,交尾器の共進化に関わる上記2仮説のうち,前者の重要性を支持する結果である.今後,シミュレーション結果の出版に向け,多様な条件をテストしてゆく.また,ブラジルとの共同研究(別課題)で,同地の洞窟に棲息するハサミムシ類のサンプルを得た.
魚醤油からの危害成分除去に関する研究

魚醤油に含まれるヒ素を除去する方法として、キレート樹脂による処理、タンニン酸による処理、キレート樹脂とタンニン酸の併用による処理の3つの方法を検討するとともに、これらの処理が遊離アミノ酸とヒスタミンの含量にどのような影響を与えるかについても検討した。ヒ素除去に有効であるキレート樹脂の選定を行ったところ、CR11、CR20、CRB03(いずれも三菱化学製)の内、CRB03が有効であると確認された。また、これ以外の2つで除去効果が低かったことから、ヒ素は水溶液中で負に電荷した状態で多く存在することが示唆された。ヒ素水溶液中では、除去率ほぼ100%と除去効果の高かったCRB03であるが、魚醤油中での除去率は約30%と低い結果となった。この結果から、魚醤油中に含まれる他の成分とヒ素が反応し有機ヒ素の形態に変換されていることが示唆された。有機ヒ素を除去する方法として、タンニン酸処理を検討した。タンニン酸処理によって魚醤油中に含まれるヒ素は約70%除去することが明らかとなった。以上の知見に基づきキレート樹脂とタンニン酸の併用処理による魚醤油中のヒ素の除去を試みた。その結果、魚醤油中のヒ素はキレート樹脂とタンニン酸の併用処理によりほぼ100%除去できることが明らかとなった。次に、ヒスタミン濃度に及ぼす上記併用法の影響について検討した。その結果、上記併用法は、魚醤油のヒスタミン濃度に影響を及ぼさず、ヒスタミンを除去することができないことが示された。しかし、正の電荷を優先して吸着する特徴を持つキレート樹脂CR11を用いてヒスタミン除去を検討したところ、平均でヒスタミンの約60%を除去できることが明らかとなった。また、石川県の発酵食品から単離した微生物40種にヒスタミンを添加・培養し、ヒスタミン低減作用を有する微生物の単離を試みたが、顕著な低下が認められた微生物は見いだせなかった。東南アジアの魚醤油及び日本で製造されている魚醤油のヒ素含量を測定したところ、すべての試料で検出限界以下であったため、ヒ素を添加した魚醤油を用いてヒ素除去技術の検討を行った。ヒ素添加魚醤油(20サンプル)中のヒ素は、平均して約70%は有機体、残り約30%が無機体(AsO43-)として存在することが示唆された。そこで、これらヒ素の存在形態から、グルカミン基を有するキレート樹脂であり、半金属に対して強い選択性を有しているキレート樹脂(1%添加、CRB03、三菱化学)(無機ヒ素の除去)とタンニン酸(1%添加)(有機ヒ素の除去)を併用することで、魚醤油中の無機及び有機ヒ素をほぼ100%除去できることが明らかとなった。上記で使用した魚醤油において基準値(400ppm)以上ヒスタミンが含まれていた試料(6サンプル)について、CRB03を用いたキレート樹脂処理及びタンニン酸による処理を行い、ヒスタミン含量の変化について検討したところ、これらの方法ではヒスタミンを除去することができなかった。しかし、正の電荷を優先して吸着する特徴を持つキレート樹脂(CR11、三菱化学)を用いてバッチ法(1%添加)によりヒスタミン除去を試みたところ、平均でヒスタミンの約60%を除去できることが明らかとなった。また、石川県の発酵食品から単離した乳酸菌をはじめとする微生物40種にヒスタミンを添加・培養し、ヒスタミン低減作用を有する微生物の単離を試みたが、顕著な低下が認められた微生物は見いだせなかった。以上の理由より、本研究は、計画通り進展していない課題も存在するが、おおむね計画通りの成果が得られており、順調に進展していると思われる。これまでの研究で、魚醤油中のヒ素については除去技術を確立することができた。しかし、ヒスタミンにおいては、キレート樹脂による低減作用を見出すことができたが、その除去率について課題が残った。さらに、ヒスタミンの低減作用を有する微生物の単離を試みたが、有意な微生物を見出すことができなかった。魚醤油からのさらなるヒスタミンの低減化技術の確立が今後の課題となった。また、これまでの研究において、魚醤油からの水銀の除去技術についてはまだ検討を行っていない。今後は、魚醤油からの水銀の除去技術の確立を中心に研究を進めていく予定である。なお、魚醤油からの水銀の除去技術に用いる魚醤油は、これまでの研究で製造したマグロ内臓を用いた魚醤油と水銀添加魚醤油の両方で検討を行う予定である。最初に、魚醤油中に含まれる水銀の存在形態を明らかにし、それに対応した除去技術について、ヒ素と同様に検討を行う予定である。魚醤油は、東南アジアの主要な調味料である。今後、さらなる海洋汚染がおこれば、魚醤油を安心して使用できなくなる可能性がある。そのためにも、本研究は重要であり、重金属の除去技術を確立しておくことは国際貢献の立場からも意義あるものと思われる。

また、これ以外の2つで除去効果が低かったことから、ヒ素は水溶液中で負に電荷した状態で多く存在することが示唆された。ヒ素水溶液中では、除去率ほぼ100%と除去効果の高かったCRB03であるが、魚醤油中での除去率は約30%と低い結果となった。この結果から、魚醤油中に含まれる他の成分とヒ素が反応し有機ヒ素の形態に変換されていることが示唆された。有機ヒ素を除去する方法として、タンニン酸処理を検討した。タンニン酸処理によって魚醤油中に含まれるヒ素は約70%除去することが明らかとなった。以上の知見に基づきキレート樹脂とタンニン酸の併用処理による魚醤油中のヒ素の除去を試みた。その結果、魚醤油中のヒ素はキレート樹脂とタンニン酸の併用処理によりほぼ100%除去できることが明らかとなった。次に、ヒスタミン濃度に及ぼす上記併用法の影響について検討した。その結果、上記併用法は、魚醤油のヒスタミン濃度に影響を及ぼさず、ヒスタミンを除去することができないことが示された。しかし、正の電荷を優先して吸着する特徴を持つキレート樹脂CR11を用いてヒスタミン除去を検討したところ、平均でヒスタミンの約60%を除去できることが明らかとなった。また、石川県の発酵食品から単離した微生物40種にヒスタミンを添加・培養し、ヒスタミン低減作用を有する微生物の単離を試みたが、顕著な低下が認められた微生物は見いだせなかった。東南アジアの魚醤油及び日本で製造されている魚醤油のヒ素含量を測定したところ、すべての試料で検出限界以下であったため、ヒ素を添加した魚醤油を用いてヒ素除去技術の検討を行った。ヒ素添加魚醤油(20サンプル)中のヒ素は、平均して約70%は有機体、残り約30%が無機体(AsO43-)として存在することが示唆された。そこで、これらヒ素の存在形態から、グルカミン基を有するキレート樹脂であり、半金属に対して強い選択性を有しているキレート樹脂(1%添加、CRB03、三菱化学)(無機ヒ素の除去)とタンニン酸(1%添加)(有機ヒ素の除去)を併用することで、魚醤油中の無機及び有機ヒ素をほぼ100%除去できることが明らかとなった。上記で使用した魚醤油において基準値(400ppm)以上ヒスタミンが含まれていた試料(6サンプル)について、CRB03を用いたキレート樹脂処理及びタンニン酸による処理を行い、ヒスタミン含量の変化について検討したところ、これらの方法ではヒスタミンを除去することができなかった。しかし、正の電荷を優先して吸着する特徴を持つキレート樹脂(CR11、三菱化学)を用いてバッチ法(1%添加)によりヒスタミン除去を試みたところ、平均でヒスタミンの約60%を除去できることが明らかとなった。また、石川県の発酵食品から単離した乳酸菌をはじめとする微生物40種にヒスタミンを添加・培養し、ヒスタミン低減作用を有する微生物の単離を試みたが、顕著な低下が認められた微生物は見いだせなかった。以上の理由より、本研究は、計画通り進展していない課題も存在するが、おおむね計画通りの成果が得られており、順調に進展していると思われる。これまでの研究で、魚醤油中のヒ素については除去技術を確立することができた。しかし、ヒスタミンにおいては、キレート樹脂による低減作用を見出すことができたが、その除去率について課題が残った。さらに、ヒスタミンの低減作用を有する微生物の単離を試みたが、有意な微生物を見出すことができなかった。魚醤油からのさらなるヒスタミンの低減化技術の確立が今後の課題となった。
歯根膜様結合をする人口歯根の開発へ向けての基礎研究

歯根膜結合型人口歯根の開発の基礎研究としてヒト歯根膜由来細胞(PL細胞)のハイドキシアパタイト(HA),Cao-MgO-P_2O_5-SiO_2-CaF_2系結晶化ガラス(GC)円板上における増殖促進に係る因子について平成6年度の科学研究費により研究し、以下の結果を得た。鏡面研磨した直径34mm,厚さ1mmのHA,GC円板上および対照(C)の6ウエルプラスチックプレートに継代7代目のPL細胞を播種、培養した。培地交換時に培地のpH,CaおよびMg濃度を測定した。その結果、HA群では培地中のCaが減少し、Mg,P濃度,pHには変化がなかった。GC群ではCa,Mg濃度,pHが上昇し、P濃度は減少した。この濃度変化を模擬した状態をつくるためにCa,Mg,P濃度およびpHを変化させた培地を用意し、PL細胞の増殖に与える影響を調べた。その結果、培地中のCa濃度5.6mM、P濃度3mMまで濃度上昇に依存した増殖が認められた。pH7.0-7.8の範囲内ではpHが高いほどPL細胞は、良好な増殖を示した。一方、培地中のMg濃度0.8-3.6mMの範囲内ではPL細胞の増殖には影響を与えなかった。これらの結果より、HA上では表面における局所的Ca濃度の上昇(Ca化合物の形成を含む)が、GC上ではGC成分溶出による培地中のCa濃度の上昇、材料表面でのP濃度の上昇(リン酸化合物の形成を含む)がPL細胞の増殖に影響を与えていることが明らかになった。また、GC成分の溶出により、PL細胞はGC上でHA,C上の細胞よりも高いpH下にあることもPL細胞の増殖促進に関係があることも明らかになった。
心及び心肺同時移植に於る拒絶反応の病態の研究と臨床応用のための免疫抑制法の検討

心及び心肺同時移植に於るシクロスポリン(CS)の使用は移植成績を向上させた一方、その毒性や長期投与による発癌は重大な問題となっている。同時に、合併投与されるステロイドの副作用も無視できない。本研究は、第1にCSの少量投与法とステロイドを用いない免疫抑制法の開発を目的とし、次いで拒絶反応の新しい診断法として核磁気共鳴法(NMR)を用いた試みを行い、更にその方法により新しい免疫抑制剤15-デオキシスパーガリン(DSG)の郊果、投与法等について検討した。まず、ラット腹部異所的心肺移植に於て、少量のCSと少量のミゾリビンの合併投与を行ったところ、それぞれの単独投与では得られなかった著明な生着延長が認められ、しかもこの方法ではステロイドを全く必要としなかった。次いで、移植心拒絶反応の新しい診断法として、【^(31)P】-NMRを用い、感作リンパ球により攻撃された心筋のエネルギー代謝の状態を非侵襲的に解明することにより検討した。この研究では、ラット頸部異所的心移植モデルを用い、可動式表面コイルにより【^(31)P】-NMRを測定した。拒絶反応現時には、無機リン(Pi)/フォスフォクレアチン(PCr)比が上昇し、進行とともにその比が著明に増加することが示され、したがってPi/PCr比の測定は、拒絶反応の早期診断と重症度の解明に有効なことが示された。ラット頸部心移植モデルと【^(31)P】-NMRの測定により、新しく開発された免疫抑制剤DSGの効果を検討した。2.55mg/kgで著しい免疫抑制効果の得られることが認められ、また個体によってはその単期間の投与で免疫抑制状態の得られることが示された。DSGは、ラットへの投与では毒性が認められず、今後有望な免疫抑制剤と考えられた。今後共、DSGを用いた拒絶反応の治療、あるいは確実な免疫寛容導入の検討を行い、DSGによる免疫抑制の機序についても積極的に研究をすすめると共に、今年度の研究データをもとに、大動物における研究も行って行きたい。
ファーストメッセンジャーとしてのリンの作用機序の解明

我々は、世界に先駆けて血中リン能度の上昇がFGF受容体1cの活性化を介し、リン利尿ホルモンであるFGF23の産生を促進することを見いだした。そこで本研究では、リンによるFGF受容体1cの活性化機構を解明するとともに、FGF受容体1cの活性化が、リンにより惹起される血管平滑筋細胞の分化やPTH分泌促進、軟骨細胞アポトーシスの誘導にも関与しているかどうかを明らかにする。
アミロイド性タンパク質凝集体の細胞間・個体間の伝播・感染メカニズムの解明

近年、アルツハイマー病、パーキンソン病、ポリグルタミン(PolyQ)病、プリオン病など多くの神経変性疾患において、異常タンパク質のミスフォールディング・凝集が共通に神経変性を引き起こすと考えられるようになり、これらはコンフォメーション病と総称されている。本研究では、異常コンフォメーションの伝播性がプリオンタンパク質のみならず他の異常タンパク質にも普遍的に備わっていることを証明し、コンフォメーション病における異常コンフォメーション伝播性・感染性の分子メカニズムの解明することを目的として、以下の研究を行った。1)異常伸長PolyQタンパク質の異常βシートコンフォメーション変移の伝播性の証明:濁度測定法、円偏光二色性分散の結果から、異常伸長PolyQタンパク質Thio-Q62のβシート構造に富んだアミロイド線維状凝集体のシードにより可溶性Thio-Q62の凝集体形成を促進するだけでなく、異常βシート構造変移を誘発することを明らかにした。さらに、正常鎖長のThio-Q35に対しても凝集体形成を促進することを見出した。2)異常伸長PolyQタンパク質凝集体の細胞レベルでの感染性の証明:異常伸長PolyQタンパク質Q81-GFPを発現する培養細胞において、Q81-GFPが培養液中へ分泌され、さらに分子シャペロンHsp40の発現によりQ81-GFPの細胞外分泌が抑制されることを明らかにした。3)分子シャペロンの細胞外分泌による非細胞自立的な治療効果の証明:培養細胞において、分子シャペロンHsp70、Hsp40がエクソソーム経路を介して細胞外分泌に分泌されることを明らかにした。さらに培養液中へ分泌されたHsp40が、別のQ81-GFPを発現する培養細胞に取り込まれることにより、Q81-GFPの封入体形成を抑制することを見出した。以上のことから、分子シャペロンのエクソソーム分泌が個体レベルでのプロテオスターシス維持に寄与する可能性が示唆された.近年、アルツハイマー病、パーキンソン病、ポリグルタミン(PolyQ)病、プリオン病など多くの神経変性疾患において、異常タンパク質のミスフォールディング・凝集が共通に神経変性を引き起こすと考えられるようになり、これらはコンフォメーション病と総称されている。1)異常伸長PolyQタンパク質の異常βシートコンフォメーション変移の伝播性の証明:可溶性の異常伸長PolyQタンパク質Thio-Q62に対し、Thio-Q62のアミロイド線維状凝集体をシードとして少量添加したところ、可溶性Thio-Q62の凝集体形成を促進するだけでなく、円偏光二色性分散から異常βシートコンフォメーション変移を誘発することを明らかにした。2)異常伸長PolyQタンパク質凝集体の細胞レベルでの感染性の証明:培養細胞にPolyQタンパク質Htt-PolyQを発現させ、培養液中への分泌の有無を検討した。その結果、Htt-PolyQのみならず、分子シャペロンHsp70、Hsp40も培養液中に検出され、細胞外分泌が示唆された。今後、試験管内実験系で正常PolyQタンパク質に対する異常βシートコンフォメーション変移の伝播性を証明し、さらに培養細胞、マウスを用いた実験系にて異常伸長PolyQタンパク質凝集体の細胞・個体間での感染性を証明し、その分子メカニズムを解明する。以上のことから、分子シャペロンのエクソソーム分泌が個体レベルでのプロテオスターシス維持に寄与する可能性が示唆された.
先端技術を考慮したFMS(フレキシブル生産システム)に関する研究

当研究は、機械工業における部品加工工場を対象としたものであり、その製造工程において先端技術(例えばロボット)を導入したFMSの設計を試みようとするものである。一般にFMSを適用しようとする工場においては多品種少量の生産形態をとっている工場が多い。FMSの設計において不可欠なものとして、類似部品グループを集合させ、それに対応する機械グループを設定するいわゆるセル生産システムの工程編成方式の考慮が必要である。それにより一台のロボットで複数の機械に対応させ、より生産効率のよい生産システムに移行することができる。しかし、FMSに対応するには、各機械の段取りに関する研究を行う必要がある。一般にこの段取りに関する研究は従来皆無に等しいので、FMSを設計するにあたり、種々の異なった機能を持った機械における各々の段取作業についての解析を行わなければFMSの完成はありえないし、さらにFMFへの移行もありえない。したがって当研究は、以上のような考えに基づいて、先端技術を活用したFMSの設計のための基礎的な研究であるグループ・テクノロジーを考慮した段取に関する研究を主目的として行なった。60年度においては、一般機械工業における先端技術を活用したFMSの実態を工場へ行って調査し、そこにおけるGT方式の活用方法-セル生産システムでの工程編成方式の調査を行なった。さらにそれらの調査を通じて、旋盤、フライス盤、ボール盤等々の一般汎用機についての段取作業の解析を行なった。次に61年度においては、種々のNCマシンやマシニングセンター、DNC、ロボット等の先端技術が活用されたシステムの段取りについて解析をすることができた。このことにより、種々の機能を持った機械の段取作業についての解析をすることができ、FMSにおける部品の最適投入順序に対する研究を行なうことができた。
真正粘菌変形体による最短経路問題及び最適ネットワーク問題の新解法

これまでのネットワークの設計方法は静的な最適化であり決められた条件の下で真に最適なもの(例えば最短な接続経路)を追求してきたが、粘菌は一つの基準(たとえば最短性)だけを最適化するのではなく、他のいろいろな基準(たとえば拡張性や上記の断線補償性など)を考慮しそれらを全て満たすような解を得ている。これらの基準のどれを重視するかも、生物体の内的状況(たとえば栄養状態)に依存してフレキシブルに変わる。このように粘菌ネットワークは、人類の誰もできない巧みなネットワークの設計制御を行っている。この方法を粘菌ネットワーク形成の数理モデル化を通じて学びとる事が目標であった。特に、変形体は2カ所の餌に接触すると最短経路上を管のような構造をしたもので繋がりながら餌のまわりに集まるという実験結果があり、この実験を再現する事による2点間の最短経路を求める手法(Physarumソルバー)の拡張が研究目標の一つであった。本研究は半年間と短い研究期間ながら、粘菌の場所ごとの非一様性を入れた実験結果を再現する事に成功した。(本研究期間中にPhys. Rev. Lett.にて発表)この研究結果によりPhysarumソルバーを重み付の最短経路問題へと拡張する事に成功し、粘菌の管ネットワークの形成をより忠実に再現する事に成功した。これらの結果を3度の国際学会で発表し、高い評価を得た事から本研究の成果は大変に大きいと判断する事ができる。
近代日本文学における植民地主義の研究

平成十年度は、引き続き、近代日本文学の中のオリエンタリズムについて研究を行った。主に対象としたのは、谷崎潤一郎による「支那趣味」の文学である。大正時代の日本では、異国趣味の文学が大いに盛んになった。その先鞭をつけたのが、谷崎潤一郎である。彼は中国を憧憬し、その風俗物産の発するエキゾティックな美しさに熱中する。しかし、谷崎の中国に関する言説を検討してゆくと、そこにはオリエンタリズムの観念がしばしば見られる。中国について語る時、この作家は「幻想」「空想」「不思議な」「奇怪な」といった語彙をキーワードとして用い、中国を古代そのままの、進歩のない国として表象している。中国を描くにあたって、谷崎は西洋で形成されたオリエンタリズムを利用したのである。本研究では、「支那趣味」が誕生した原因・背景を三つにわけて検討した。第一に、中国旅行の流行である。一九一一年、鴨緑江鉄橋が完成し、日本から朝鮮半島経由で大陸にわたることが可能となった。また西洋列強によって建設されていた中国国内の鉄道によって、中国を比較的容易に旅行できるようになった。これが、多くの文学者や画家の大陸旅行となって現れた。第二に、エキゾティシズムの伝播である。北原白秋らにはじまる南蛮趣味は、荷風の江戸趣味を経て、谷崎の「支那趣味」に影響していった。そして第三に挙げるべきは、永井荷風経由のオリエンタリズム受容である。『あめりか物詔』『ふらんす物語』で、荷風は西洋人が東洋人を表象するやり方、即ちオリエンタリズムを自分のものとして繰り広げた。熱烈な荷風愛読者だった谷崎は、このオリエンタリズムを、中国やインドに応用してゆく。これが「支那趣味」の誕生をもたらしたのである。本研究「近代日本文学における植民地主義の研究」の目的は、交付申請書に記した通り、近代日本文学の様々な作品にあらわれた植民地に注目することにより、日本人と植民地の関係のあり方を検討することである。平成9年度においては、研究実績として、2点の雑誌論文を発表し、海外で2回の研究発表を行った。研究発表の第1は、オランダ・ライデンで開催されたICLA(国際比較文学会)第15回大会における発表である。1997年8月17日の発表「"Shinashumi"writings and paintings in Taisho period」では、大正時代の日本文学及び美術における「支那趣味」の問題を、オリエンタリズムの視点から論じた。研究発表の第2は、ハンガリー・ブタペストで開催されたEAJS(ヨーロッパ日本研究協会)第8回大会での、「Tanizaki Jun'ichiro's Discourse on China」である。1997年8月30日に行ったこの発表では、特に谷崎潤一郎の中国に関する言説に光をあて、帝国/植民地の視点から分析を加えた。EAJSでの成果は、同じく「Tanizaki Jun'ichiro's Discourse on China」と題して『駿河台大学論叢』に掲載し、またICLAの成果も、現在準備中である。一方、支那趣味におけるオクシデント/オリエント及び帝国/植民地といった視点を発展させ、大正期における江戸趣味との関連について分析した論文「江戸趣味と支那趣味」は、季刊『ア-ガマ』第143号に発表した。西洋で生まれたオリエンタリズムが、日本に移植され、中国等のアジア諸国を対象とした、日本版オリエンタリズムが発生してゆくさまを明らかにした。今後も、同様の視点から、研究をさらに発展させてゆく予定である。
赤血球系細胞の増殖・分化・アポトーシスに関わるetsファミリーがん遺伝子

われわれは、マウス赤白血病(MEL)細胞にetsファミリーがん遺伝子の一つPU.1を過剰発現して同時に分化シグナルを与えると、分化阻害と増殖抑制ならびにアポトーシスが誘導されることを見い出した。昨年度はbc-2,c-mycなどアポトーシス関連遺伝子の動態の点から検討を加え、これらの遺伝子の発現低下が上記アポトーシスに関与することを報告した。最近、赤血球系細胞の分化や生存にとって、赤血球特異的転写因子が重要な役割を果たしていることが明らかとなってきているので、本年度は、上記現象の分子機構について赤血球特異的転写因子への影響の点から検討を加えた。その結果、GATA-1のmRNA量、蛋白質量には変化がないものの、GATA-1のDNA結合活性はアポトーシス誘導条件下で消失していた。また、このGATA-1のDNA結合活性の低下は30%血清を添加してアポトーシスを阻止すると回復した。NF-E2のDNA結合活性はいずれの条件下でも変化していなかった。従って、上記アポトーシスには赤血球特異的転写因子GATA-1の修飾あるいは他の蛋白質との結合によるDNA結合活性の低下が深く関わっている可能性が推測された。一方、PU.1が他の蛋白質との共同で上記現象に関与している可能性を考え、酵母を用いたTwo hybrid法によりPU.1と結合する新たな蛋白質の遺伝子の単離と同定を試みた。その結果、PU.1と結合する新たな蛋白質の遺伝子をクローニングしたが、そのうちの一つは未知の蛋白質を、もう一つは転写補助因子CBP(CREB-binding protein)をコードしていた。欠損変異体を用いたGST融合蛋白質の結合実験により、PU.1蛋白質のN端側とCBPのC末側が相互作用することが判明した。
胸部単純写真におけるコンピュータ支援診断の研究-経時的差分画像法の臨床的有用性-

経時的差分画像法はコンピュータ支援診断(computer-aided diagnosis : CAD)の一つで、撮影時期の異なる2枚の胸部単純写真の差分をとることで、新たに出現した病巣や既存の病巣の経時的変化を強調して描出する方法である。この研究では、胸部単純写真における日常臨床で遭遇する様々な病態において,本法の有用性について検討した.まず後ろ向き研究として読影実験を行った。実験には日常臨床で遭遇する様々な病態、たとえば結節影や限局性浸潤影,びまん性陰影の20例と正常20例の計40例を用いた。使用したシステムは既に商品化されているTruedia/XR(三菱スペース・ソフトウェア、日本)である。8名の放射線科医が、経時的差分画像なしとありで読影し、過去画像と現在画像での変化の有無の確信度を5段階で表した(1:確実に変化あり,2:おそらく変化あり,3:変化がある可能性あり,4:おそらく変化なし,5:確実に変化なし)。読影者の診断能は、読影経験の少ない読影者において特に向上することが明らかとなった。次に前向き研究として、実際の日常診療でこのシステムを使用しその有用性をに検討した。各放射線科医がまず経時的差分画像なしで読影し、変化の有無について5段階評価した。その後、経時的差分画像をみて再度5段階評価を行い、所見の変更を必要に応じて行った。日常診療における単純写真は正常例や経時的変化がない症例が多いが、読影者が評価をなしからありに変更したもの、すなわち見落とし症例と考えられるものや、ありからなしに変更したもの、すなわち偽陽性だった症例が少なからず認められた。これらの結果は、日常臨床で遭遇する様々な病態における本システムの有用性を示すもので、特に読影経験の少ない読影者において極めて有用と考えられる。【目的】経時的差分画像法はコンピュータ支援診断(computer-aided diagnosis:CAD)の一つで、撮影時期の異なる2枚の胸部単純写真の差分をとることで、新たに出現した病巣や既存の病巣の経時的変化を強調して描出する方法である.この研究では、胸部単純写真における日常臨床で遭遇する様々な病態において,本法の有用性について検討した.【対象・方法】対象は2002年10月以降,胸部単純写真が2回以上施行された40例で,いずれもほぼ同時期に撮像された胸部CTにて所見の変化の有無が確認されている(単純写真上,陰影の変化が認められた20例,変化が認められなかった20例).所見の内訳は,陰影が変化した症例では結節影,限局性浸潤影,びまん性陰影,胸水,心陰拡大などである,経時的差分画像法は,CADシステム(Truedia/XR,三菱スペース・ソフトウェア)を用いた.読影実験には経験の異なる8名の放射線科医が参加した.読影方法は、まず各放射線科医がまず経時的差分画像なしで読影し,過去画像と現在画像での変化の有無について評価した.読影は5:確実に変化あり,4:おそらく変化あり,3:変化がある可能性あり,2:おそらく変化なし,1:確実に変化なし,の5段階で評価を用いた.その後,経時的差分画像を読影者に呈示し,再度5段階評価を行ってもらった.【結果】読影者の診断能は,経験の少ない放射線科医において診断能の上昇が認められた.一方,経験のある放射線科医では診断能の変化は少なかった.【結論】本法は、特に経験の少ない読影者において有用である可能性が示唆された、この後、症例数や読影者を増やしてさらなる検討をしていきたい.

また、現在実際の臨床で使用しており、その有用性についても検討中である。【目的】経時的差分画像法はコンピュータ支援診断(computer-aided diagnosis : CAD)の一つで、撮影時期の異なる2枚の胸部単純写真の差分をとることで、新たに出現した病巣や既存の病巣の経時的変化を強調して描出する方法である。昨年度の読影実験すなわちretrospectiveな研究では、胸部単純写真における日常臨床で遭遇する様々な病態における本システム(Truedia/XR,三菱スペース・ソフトウェア)の有用性が確認された。今年度は実際の日常診療でこのシステムを使用し、その有用性を検討した。【対象・方法】2003年7月から2005年2月の期間で、胸部単純写真の読影に本システムが利用されたのは2296例である。このうちデータ入力が不十分であった44例を除いたが2252例を対象とした。読影方法は、各放射線科医がまず経時的差分画像なしで読影し,過去画像と現在画像での変化の有無について5段階評価した(1:確実に変化あり,2:おそらく変化あり,3:変化がある可能性あり,4:おそらく変化無し,5:確実に変化無し)。その後,経時的差分画像をみて再度5段階評価を行い、見落としが無いかの確認や所見の変更を必要に応じて行った。【結果】読影者が評価を無しから有り(4,5→1-3)に変更したもの、すなわち見落とし症例と考えられるものは34例(1.5%)、有りから無し(1-3→4,5)に変更したもの、すなわち偽陽性だったと考えられる症例は12例(0.5%)であった。【結論】日常診療における単純写真は正常例や経時的変化が少ない症例が多いことを考慮すると、読影者の診断能に影響を与えた症例が2%であったことは、本システムの有用性も示すものである。特に見逃し症例を減少させる上で有用と考えられる。経時的差分画像法はコンピュータ支援診断(computer-aided diagnosis : CAD)の一つで、撮影時期の異なる2枚の胸部単純写真の差分をとることで、新たに出現した病巣や既存の病巣の経時的変化を強調して描出する方法である。1昨年度のretrospectiveな研究すなわち読影実験では、胸部単純写真における日常臨床で遭遇する様々な病態、たとえば結節影や限局性浸潤影,びまん性陰影における本システム(Truedia/XR,三菱スペース・ソフトウェア)の有用性が確認された。特に読影経験の少ない読影者において有用であった。そこで昨年度から今年度にかけて、実際の日常診療でのこのシステムの有用性を検討した。読影方法は、各放射線科医がまず経時的差分画像なしで読影し,過去画像と現在画像での変化の有無について5段階評価した(1:確実に変化有り,2:おそらく変化有り,3:変化が有る可能性あり,4:おそらく変化無し,5:確実に変化無し)。その後,経時的差分画像をみて再度5段階評価を行い、見落としがないかの確認や所見の変更を必要に応じて行った。日常診療における単純写真は正常例や経時的変化が少ない症例が多いが、読影者が評価を無しから有り(4,5→1-3)に変更したもの、すなわち見落とし症例と考えられるものや、有りから無し(1-3→4,5)に変更したもの、すなわち偽陽性だったと考えられる症例が、少なからず認められた。この結果は本システムの有用性を示すもので、特に見逃し症例を減少させるうえで極めて有用と考えられる。
マイクロRNA制御異常を介した筋萎縮性側索硬化症発症病態の解明

筋萎縮性側索硬化症(ALS)の発症メカニズム解明のため、病態と深く関連するRNA結合蛋白質TDP-43によるマイクロRNA制御機能に着目して研究を開始した。前年度までに、直接的にTDP-43に結合するマイクロRNA前駆体を同定するべく、培養細胞(HEK293T)を用いたPAR-CLIP法の樹立と、その後の情報解析手法を構築した。今年度は、実際にTDP-43ともう一つのALS関連RNA結合蛋白質であるFUSに対してPAR-CLIP法を施行し、標的RNAを網羅的に解析した。その結果、TDP-43およびFUSに結合する標的RNA、結合モチーフなどを決定することに成功した。TDP-43はイントロンに最も多く結合していたが、FUSは3'UTRやcoding regionsにより多く結合していた。全体としてHEK293T細胞では、TDP-43の結合しているマイクロRNA前駆体は、ごく少数であった。TDP-43は、(UG)nの比較的長い繰り返し配列に強く結合したが、FUSはGGU配列に弱い結合傾向を認めるのみであった。TDP-43及びFUSが制御する遺伝子のうち、2550%程度の遺伝子は両者による制御下にあると考えられた。最後1に、家族性ALSで同定されている遺伝子点変異によるアミノ酸置換が、RNA結合能に影響するかどうかを評価した。その結果、D169G, G348Sのいずれの点変異を挿入した場合でも、モチーフは変動せず、さらに制御される遺伝子の95%以上が一致した。この結果から、点変異は結合RNAのプロファイルには影響しないと考えられた。以上、ALSに関連するTDP-43およびFUSの標的を網羅的に決定し、その性状を詳しく明らかにした。用いた培養細胞においては、TDP-43が直接結合するマイクロRNA前駆体はごく少数であったが、今後モデル動物を用いて更に解析を進める必要がある。(抄録なし)筋萎縮性側索硬化症(ALS)の発症メカニズム解明のため、病態と深く関連するRNA結合蛋白質TDP-43によるマイクロRNA制御機能に着目して研究を開始した。これまでに、TDP-43は核内でマイクロRNA生成に必須のDrosha複合体と結合し、また細胞質内でもDicer複合体と結合することによって、特定のマイクロRNAの生成を促進する働きを持つことを明らかにした。この結果をもとに、当初はヒトTDP-43トランスジェニック(Tg)マウスの脊髄中で症状の進行とともに変動するマイクロRNAを、マイクロアレイを用いて解析することを考えた。しかしながら、TDP-43がマイクロRNA前駆体に直接結合することが判明したことから、より直接的にTDP-43に結合するマイクロRNA前駆体を同定するべく、手法をPAR-CLIP法へと切り替えることとした。このため、まず培養細胞を用いて本手法の確立を目指した。すなわち、タグ付きのTDP-43安定発現細胞株を樹立し、この細胞を大量培養後、PAR-CLIP法を用いた免疫沈降法により、TDP-43に結合するRNA断片を回収した。次に、このRNA断片を用いてcDNAライブラリーを構築し、TAクローニング法により品質に問題がないことを確認した。現在、次世代シーケンサを用いたdeep sequenceを開始したところであり、TDP-43に結合するマイクロRNA前駆体の同定を目指している。来年度はその結果をもとに、ALSモデルマウスを材料としてPAR-CLIP法を実施し、脊髄中でTDP-43が直接制御するマイクロRNAの同定を目指す予定である。前年度から引き続き、直接的にTDP-43に結合するマイクロRNA前駆体を同定するべく、培養細胞を用いてPAR-CLIP法の樹立と、その後の情報解析手法の構築を目指した。これまでに作製したライブラリーを用いて3回deep sequenceを行い、使用するRNaseの種類、濃度やRNAの長さなどが影響することが明らかになった。これらの結果を踏まえて、再度ライブラリーを構築しdeep sequenceした結果、TDP-43の結合モチーフなど予想された結果が得られるようになった。詳細に情報解析した結果、TDP-43が結合するRNAには、マイクロRNA前駆体も相当量含まれていることが判明した。現在、その種類や量について更に解析を進めているが、基本的にはシーケンス後の情報解析が研究室内で完遂できる体制を構築することができた。また、同時にALSで同定されている遺伝子変異の入ったTDP-43についても、PAR-CLIPを行ったので、結合するRNAが野生型と比較してどのような差異があるのかを明らかにする予定をしている。更に最終年度は、その結果をもとに、ALSモデルマウスを材料としてCLIP法を実施し、脊髄中でTDP-43が直接制御するマイクロRNAの同定を目指す予定である。

TDP-43はイントロンに最も多く結合していたが、FUSは3'UTRやcoding regionsにより多く結合していた。全体としてHEK293T細胞では、TDP-43の結合しているマイクロRNA前駆体は、ごく少数であった。TDP-43は、(UG)nの比較的長い繰り返し配列に強く結合したが、FUSはGGU配列に弱い結合傾向を認めるのみであった。TDP-43及びFUSが制御する遺伝子のうち、2550%程度の遺伝子は両者による制御下にあると考えられた。最後1に、家族性ALSで同定されている遺伝子点変異によるアミノ酸置換が、RNA結合能に影響するかどうかを評価した。その結果、D169G, G348Sのいずれの点変異を挿入した場合でも、モチーフは変動せず、さらに制御される遺伝子の95%以上が一致した。この結果から、点変異は結合RNAのプロファイルには影響しないと考えられた。以上、ALSに関連するTDP-43およびFUSの標的を網羅的に決定し、その性状を詳しく明らかにした。用いた培養細胞においては、TDP-43が直接結合するマイクロRNA前駆体はごく少数であったが、今後モデル動物を用いて更に解析を進める必要がある。PAR-CLIP法を用いたTDP-43に結合するRNA断片の安定的な回収法とライブラリーの構築が、培養細胞を用いてできるようになった。現在deep sequenceによって、手法の最終確認中ではあるが、TDP-43が制御するマイクロRNAを直接的に同定できるメソッドをほぼ確立できたと考えられるため、計画は順調に進展していると考えられる。また、deepsequence後の情報解析が研究室内でできる体制の構築も完了し、TDP-43に結合するRNAの特性が分かるようになった。この中には、TDP-43が直接結合しているマイクロRNA前駆体も含まれており、現在解析を更に進めている。現在、培養細胞を用いてTDP-43が直接制御するマイクロRNAを同定するためのPAR-CLIP法確立の最終段階にある。来年度はその結果をもとに、ALSモデルマウスを材料としてPAR-CLIP法を実施し、脊髄中でTDP-43が直接制御するマイクロRNAの同定を目指し、それらマイクロRNAの運動ニューロン変性への関与を解析する予定である。現在、培養細胞を用いてTDP-43が直接制御するマイクロRNAの種類や特性などを解析中である。またALSで認められる遺伝子変異がRNAへの結合に及ぼす影響についても併せて解析を進める。来年度はその結果をもとに、ALSモデルマウスを材料として脊髄中でTDP-43が直接制御するマイクロRNAの同定を目指し、それらマイクロRNAの運動ニューロン変性への関与を解析する予定である。(抄録なし)
コンポジット生体触媒の分子設計と進化工学

コンポジット生体触媒の構造活性相関の解明、新しいコンポジット生体触媒の創出について、以下のような成果が得られた。虎谷らは、コバラミン酵素の立体構造に基づいて精密触媒機構を解明し、タンパク質工学的手法で酵素の反応性を改変した。また理論化学計算により、反応機構のエネルギー論的妥当性を示した。さらに、種々のアポ酵素モデルを用いてコバラミンのコンポジット触媒を構築した。谷澤らは、タンパク質の翻訳後修飾により生成するビルトイン型キノン補酵素を研究対象として、新規キノン補酵素を発見・同定するとともに、その生成機構を解明した。また、これらの酵素の立体構造や触媒機構を明らかにし、機能改変・デノボデザインに必要な基礎的研究を行った。三浦らは、天然フラビンと酸化還元特性の異なる人工フラビンをフラビン酵素に再構成させ、新規反応を触媒するフラビン酵素を作製した。堀池らは、種々のジオキシゲナーゼの構造と機能の比較から、基質認識と酸素分子活性化の分子基盤を解明した。林らは、ピリドキサール酵素のプロトン移動過程を調べることにより、これらの酵素の精密な反応機構を解明した。その結果、従来概念論の域を出なかった「誘導適合が触媒能力を高める機構」や「多基質認識の機構」の分子論的実体を明らかにすることができた。広津らは、天然のコンポジット触媒の精密立体構造解析を行った。江崎らは、鉄硫黄クラスター形成機構の詳細を明らかにするとともに、新しいコンポジット生体触媒を開発し、種々の光学活性化合物の生産法を開発した。島田らは、高機能生体触媒開発研究を展開し、タンパク質改変と化学修飾ヘム導入の実効性を種々の新規触煤体の開発で示した。本年度は、コンポジット生体触媒の設計の基礎をなす、酵素の構造活性相関の精密解析を中心に成果が得られた。まず谷澤らは、X線結晶構造解析によりグラム陰性細菌のキノヘムプロテイン・アミン脱水素酵素の補酵素を同定し、これが新規なペプチド・ビルトイン型キノン補酵素、システイントリプトフィルキノンを含有することを見いだし、これを含む小サブユニットが4ヶ所の分子内チオエーテル結合を含む特異な構造を有することを明らかにした。堀池らは、カテコール2、3-ジオキシゲナーゼについて基質認識と酸素活性化の機構などを検討した。広津らは、ビスチジノールリン酸アミノ基転移酵素や、天然のコンポジット触媒と言える、ヘテロダイマーのイミダゾールグリセロールリン酸シンターゼ、ヘテロトリマーのキノヘモプロテインアミン脱水素酵素の構造を決定した。林らは、アスパラギン酸アミノトランスフェラーゼの反応機構に重要な役割を持つ基質結合に伴う補酵素-Lys258シッフ塩基の塩基性の上昇のメカニズムを追求し、基質結合に伴うGly38の主鎖のカルボニル基と脱ブロトン化状態にあるシッフ塩基の接近による静電的な反発がシッフ塩基のプロトン化を促進することなどを明らかにした。三浦らはD-アミノ酸オキシダーゼにおけるフラビン-タンパク質間の水素結合の役割などについて検討し、Thr317の側鎖のヒドロキシル基とフラビンのC(2)=0酸素原子の水素結合が、酸化型フラビンのLUMOおよび、還元型フラビンのHOMOのエネルギー準位を下げ、酸化的半反応の必須の中間体「紫色中間体」を安定化させることなどを示した。虎谷らは、代表的なコバラミン関与酵素であるジオールデヒドラターゼが、どの様にしてラジカル触媒反応を促進しているかについて、X線構造解析、部位特異的変異や量子計算に基づき考察した。本年度は、コンポジット生体触媒構築の基礎をなす酵素の構造活性相関の解析と共に、化学修飾した補酵素などを用いた新規コンポジット生体触媒の創出について成果が得られた。