hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
磁気電気光学効果の開拓

通常の磁気光学効果、例えばファラデー効果とは異なり、無偏向においても光の進行方向により光学応答が異なる新しい磁気光学効果"磁気電気光学"あるいは"磁気カイラル効果"を開拓し、そのメカニズムを解明することを本研究では目的としていた。これらの現象の候補物質として、空間・時間反転対称性がともに破れている(自発磁化と自発電気分極を有する)フェリ磁性体GaFeO_3と、局所的な空間反転対称性の破れを有するFe_3O_4等に着目し研究を推進した。フェリ磁性体GaFeO_3において、可視、X線領域の波長の光による電場あるいは磁場変調透過スペクトルの測定と、磁性と電気分極を同時に担うFe元素に共鳴条件を合わせたX線共鳴磁気散乱の測定を行った。透過スペクトルの測定では"磁気電気光学効果"を、X線磁気散乱の測定では"磁気カイラル効果"に由来する散乱信号を観測した。これらの信号が電気分極や磁化の変化に相関することから、トロイダル・モーメントの寄与を想起させる。X線共鳴散乱による磁気カイラル効果の測定では、散乱位相を利用することにより原子散乱因子の個々の成分(電荷、軌道、スピン、トロイダル・モーメントに起因した成分)を分離・決定できることが特徴として挙げられる。X線散乱の指数とスピン超格子構造の相関関係の考察から、トロイダル・モーメントに起因したX線散乱成分を同定することにも成功した。さらに、量子論的な考察から空間反転対称性の破れによって3d軌道の励起状態への電気2重極・4重極子遷移がともに許容になり、励起状態間のスピン・軌道相互作用による混成が磁気カイラル効果に重要な役割を果たしていることを明らかにした。さらにX線共鳴散乱において、各サイトの散乱因子間の散乱位相差を利用することで、結晶構造的には空間反転対称性を有するが、局所的に反転対称性が破れている物質においても、磁気カイラル効果を検出できる。本研究ではFe_3O_4を候補物質として研究を進めた結果、磁気カイラル効果の検出に成功した。通常のファラデー効果とは異なり、無偏向においても光の進行方向により光学応答が異なる新しい磁気光学効果"磁気カイラル効果"を開拓し、そのメカニズムを解明することが本研究の目的である。この磁気カイラル効果を発現させるには、空間反転対称性と時間反転対称性が同時に破れている事が必要である。本年度は、磁気カイラル効果の原理と指針に沿って候補となる物質をいくつか探索した。現在、空間・時間反転対称性が破れている物質として、磁化と電気分極を有するフェリ磁性体GaFeO_3と、結晶構造にカイラリテイーを有するスピネル型酸化物LiFe_5O_8に着目し、研究を進めている。フェリ磁性体GaFeO_3において透過測定を行い、磁化および電気分極に依存する信号が得られた。この信号は、電気分極の方向反転により信号も反転すること、そして、信号強度と磁化の温度依存性がほぼ一致することから、信号強度が磁化に比例することが分かった。上記の結果から、磁化と分極の外積であるトロイダル・モーメントが磁気カイラル効果に寄与していることが示唆され、得られた信号が磁気カイラル効果であることを実験的に明らかにした。また、磁性と電気分極を同時に担うFe元素付近の電子状態を高分解能で測定するために、Fe元素に共鳴条件を合わせたX線共鳴散乱の測定も行い、共鳴端付近に磁気カイラル効果に由来する散乱信号を観測した。電気分極の反転によって信号も反転することから、通常の磁気散乱ではないことは明らかである。

また、X線共鳴散乱における磁気カイラル散乱強度も、磁化の温度依存性とほぼ一致しており、トロイダル・モーメントの寄与を想起させる。今後、磁気カイラル効果のメカニズムをより詳細に議論するためには量子論の構築が必須であり、群論により得られる現象論的な理解にとどまらず、電子論的な機構にまで立ち入って考察する。さらに、空間・時間反転対称性が破れている様々な物質系においても探索を進めていく。通常のファラデー効果とは異なり、無偏光においても光の進行方向により光学応答が異なる新しい磁気光学効果"磁気カイラル効果"を開拓し、そのメカニズムを解明することが本研究の目的である。磁気カイラル効果の候補物質として、空間・時間反転対称性がともに破れている(自発磁化と自発電気分極を有する)フェリ磁性体GaFeO_3と、局所的な空間反転対称性の破れを有するFe_3O_4等に着目し研究を推進している。フェリ磁性体GaFleO_3において、磁性と電気分極を同時に担うFe元素に共鳴条件を合わせたX線共鳴磁気散乱の測定も行い、共鳴端付近に磁気カイラル効果に由来する散乱信号を観測した。この散乱信号が電気分極や磁化の変化に相関することから、トロイダル・モーメントの寄与を確認した。X線共鳴散乱による磁気カイラル効果の測定の長所は、散乱位相を利用することにより原子散乱因子の個々の成分(電荷、軌道、スピン、トロイダル・モーメントに起因した成分)を分離・決定できることである。X線散乱の指数とスピン超格子構造の相関関係の考察から、トロイダル・モーメントに起因したX線散乱成分を同定することにも成功した。さらに、量子論的な考察から空間反転対称性の破れによって3d軌道の励起状態への電気双極子・4重極子遷移がともに許容になり、励起状態間のスピン・軌道相互作用による混成が磁気カイラル効果に重要な役割を果たしていることを明らかにした。さらにX線共鳴散乱において、各サイトの散乱因子間の散乱位相差を利用することで、結晶構造的には空間反転対称性を有する物質においても、局所的に反転対称性が破れていれば、磁気カイラル効果を検出できる。そこで現在検証のため、Fe_3O_4を始めとして様々な物質系においても探索を進めている。
新しい同期概念を用いたマイクロプロセッサアーキテクチャの研究

本研究では、従来の同期回路方式と比較して小さいハードウェアで平均的に処理速度の改善を目指した擬似非同期回路方式の提案と、その実現に向けた演算回路方式の検討を行なっている。擬似非同期方式において、演算器において演算完了信号に基づき次段へのデータの受け渡しが行なわれるが、従来演算完了信号は演算終了後に生成されているため、演算か終了してからデータの受け渡しまでに時間を要するものとなっていた。そこで本研究においては、演算が終了すると同時に完了信号が生成できるように、演算途中において演算完了を予測する終了予測型加算方式の検討を行なった。本加算方式を、RCA(Ripple Carry Addre),BCLA(Binary Carry Lookahead Adder)の2種類の加算方式に付加した加算器の設計を行い、従来の同期式に基づく加算器と比較して、平均演算速度においてそれぞれ66%,20%の速度向上が達成することが分かった。また、本終了検出型加算器の実用化のために,LSI IP(Intellectual Property)化を目指したマクロブロックの設計を行っている。また、入出力およびチップ内部のバスにおけるデータ符号化による消費電力削減方式の検討を行った。本データ符号化方式は、消費電力削減の効果はあるが、データ転送に遅延を生じることから通常の同期回路方式においては適用の際にデータ遅延から生じる問題を解決する制御が不可欠であった。しかし、非同期回路方式及び擬似非同期回路方式においては、もともと各ブロックでの遅延時間が可変であるという前提でシステムが構築されるため、バスなどのインターフェース部分での遅延時間がそれほど深刻では無い。そこで本年度は、従来のバスでドライバ回路のみを入れ替えることで利用することを目指して冗長ビットを使用しない符号化方式の検討を行った。本符号化方式は、ある時点でそれまでに送信されたデータを統計的に処理し、次に送信するデータの符号語を決定する方式で、冗長ビットを使わない方式でありながら、信号遷移数を最大20%程度削減することが可能であることが分かった。マイクロプロセッサやDSPなど主に演算処理行うハードウエアにおいては、加算器の演算速度がシステム全体の性能にもっとも大きな影響を与えると考えられる。従来の同期式システムに用いられている加算器では、最大遅延の削減により処理速度の改善を行っている。そのため加算器の性能向上が極一部の最大遅延を生じる演算により制約されてきている。これに対して、本研究では平均的な演算速度向上を狙う疑似非同期方式に基づき、新たな終了予測加算器の提案を行っている。提案した終了予測加算器は疑似非同期方式に基づきながらも、キャリー伝搬パスを中断することなく演算することが可能で、さらに加算動作の終了と同時に完了信号を出力できるようにすることで、非同期方式同様に入力データを依存する平均動作速度での演算を可能にしている。本加算回路方式は、高速クロックで駆動されるシフトレジスタを用い、演算終了時間を表す最大連続キャリー伝搬距離を加算操作と並列に計算し、その結果を終了信号として出力する方式である。この方式は、これまでに設計した終了検出加算器と比較して、演算終了の予測制度を向上させるとともに、演算終了予測に要する時間の短縮を実現しており、システム全体の性能向上が期待できる。本加算方式の検証を行うため、RCA(Ripple Carry Addre),BCLA(Binary Carry Lookahead Adder)の2種類の加算回路に対して本終了予測回路を付加した加算器の設計を行い、従来の同期式に基づく加算器と比較して、平均演算速度においてそれぞれ66%,20%の速度向上が達成することが分かった。さらに、マイクロプロセッサへの応用を検討するために、疑似非同期式マイクロプロセッサの設計を行った。

また、本終了検出型加算器の実用化のために、LSI IP(Intellectual Property)化を目指したマクロブロックの設計を行っている。本研究においては、これまで加算器を中心に疑似非同期回路方式によるシステム構築に必要な要素の研究を行ってきているが、本年度は、加算器以外の演算器として、乗算、除算器に対して、平均的な演算速度の向上を目指した回路方式の検討を行った。乗算、除算を行う上で、基本となる加算回路方式および疑似非同期方式に適したシフトレジスタを用いたパイプライン化が重要であると考えられることから、ここでは幾つかの乗算、除算向の加算回路の方式の提案および乗算除算回路に適したシフトレジスタの提案を行った。また、入出力およびチップ内部のバスにおけるデータ符号化による消費電力削減方式の検討を行った。本データ符号化方式は、消費電力削減の効果はあるが、データ転送に遅延を生じることから通常の同期回路方式においては適用の際にデータ遅延から生じる問題を解決する制御が不可欠であった。しかし、非同期回路方式および疑似非同期回路方式においては、もともと各ブロックでの遅延時間が可変であるという前提でシステムが構築されるため、バスなどのインターフェース部分での遅延時間がそれほど深刻では無い。そこで本年度は、従来のバスでドライバ回路のみを入れ替えることで利用することを目指して冗長ビットを使用しない符号化方式の検討を行った。本符号化方式は、ある時点でそれまでに送信されたデータを統計的に処理し、次に送信するデータの符号語を決定する方式で、冗長ビットを使わない方式でありながら、信号遷移数を最大20%程度削減することが可能であることが分かった。
中性子インビームメスバウアー分光法の開発

原子核変換にともない生成する高励起状態にある原子の化学の研究はホットアトム化学と呼ばれるが、これまでに多くの研究例がある。固相のホットアトム化学の究極的な目的は、原子核現象が起こった直後にどのような化学的効果が起こっているかを明らかにすることである。しかし、伝統的な固相ホットアトム化学では、原子核変換で生成した放射性核種を含む化学種を化学分析し、その放射化学収率を求めるという手法が用いられるが、化学分析中に収率分布が大きく変化する可能性を否定できない。発光メスバウアー分光法を用いると、固相におけるホットアトム化学を非破壊的in situに追跡できることはよく知られている。さらに発光メスバウアー分光と原子核反応と組み合わせたインビームメスバウアー分光法によれば、核反応のホットアトム効果を非破壊で検出できるという利点をもつ研究ができる。本研究では、中性子捕獲反応^<56>Fe(n,γ)^<57>Feにおける中性子インビーム^<57>Feメスバウアー分光法を開発し、いくつかの鉄化合物に応用した。鉄化合物としては二硫化鉄をとりあげた。^<57>Feメスバウアーレベルの寿命は100n秒であるので、核反応直後の短いタイムスケールのホットアトム現象にともなう化学効果(結合の解裂、原子価の変化など)が調べられることになる。インビームメスバウアー分光法を中性子施設(原子炉)と組み合わせた実験システムを開発することも、本研究の大きな目的である。メスバウアーシグナルの観測のために平行平板型電子なだれ検出器が改良・作成された。原子炉施設としては、日本原子力研究所の改造3号炉の中性子ビームガイドと即発γ線分析ポートを利用した。ターゲット試料(研究対象試料)としての二硫化鉄FeS_2は、パイライトとマルカサイトの結晶構造の異なる2種があるが、両者に対して中性子インビーム^<57>Feメスバウアースペクトルを測定した。パイライトのメスバウアースペクトルは2組のダブレットを与えた。一方はパイライトとほぼ同じ化学状態、すわわち、鉄(II)低スピン状態に帰属され、もう一方はFe^<3+>である可能性が示された。マルカサイトについても、同様の結果が得られた。中性子捕獲反応のホットアトム効果により、新しい状態が観測されたことを意味しており、中性子インビーム^<57>Feメスバウアー分光法の有用性が示された。中性子捕獲反応^<56>Fe(n,γ)^<57>Feとそれに続くγ線放出による核周辺の化学変化、すなわち核変換に伴う化学的後遺効果をインビーム発光^<57>Feメスバウアー分光法で研究した。極微量物質のキャラクタリゼーションとして有用であり、通常の方法では生成できないような極端条件、たとえば、高エネルギー状態からの急速緩和、低温、高圧、高磁場等での物質の性質や挙動を非破壊で測定できるという特長がある。

また、中性子照射場下での材料の非破壊分析等様々な応用が期待される。中性子ビーム実験には日本原子力研究所東海研究所JRR-3Mに設置されている即発γ線分析装置を利用した。メスバウアー効果の測定は、室温で平行平板電子雪崩検出器(PPAC)を利用して行った。この実験の要となる検出器PPACについては、本実験に適合するよう以下の2つの改良を行った。(1)カウンターガスを従来のイソブタンからパーフルオロプロパンに変えた。(2)中性子捕獲反応後の即発高エネルギーγ線による検出器内部の電子発生に起因するノイズの低減化対策のために検出器内部の金属部分にはマニキュアコーテイングを行った。これらの改良後、オフビームでの種々の予備テストを重ねた後、ステンレススティール、金属鉄を試料ターゲットとして、インビームメスバウアースペクトルを測定した。比較的短い測定時間で、S/N比として1.5倍の改善を達成した。今後は化学的に興味ある系に進むことになる。試料候補として検討されているニトロプルシドナトリウム(Na_2[Fe(CN)_5NO].2H_2O)、パイライト(cubic-FeS_2)、マルカサイト(rhombic-FeS_2)などの^<57>Fe吸収メスバウアースペクトルの温度依存性を、基礎データとして詳細に測定した。これらの化合物が本研究の系として有望であることが示された。インビームメスバウアー分光法は、粒子ビームを試料に照射して核反応で生成した核種が放出するγ線を分光してその核種を含む化学種のキャラクタリゼーションを行う方法である。特に中性子インビームメスバウアー分光法では、固体中で特定の同位体が選択的に数eV数keVという高励起状態である一方、周囲の原子は室温(25meV)やそれ以下であるような極端な非平衡条件下での化学反応をin situで観察できるという特徴がある。本研究においては中性子インビームメスバウアー分光法を、本邦で初めて開発した。この手法の応用として、半導体である二硫化鉄(FeS_2)を試料としてインビームメスバウアースペクトル測定を行った。実験は日本原子力研究所東海研究所のJRR-3Mの即発γ線分析装置を利用した。熱中性子捕獲反応^<56>Fe(n,γ)^<57>Feによって生成した^<57>Feの14.4keVの第一励起準位を線源とした。検出器は^<57>Fe用の平行平板型電子雪崩検出器を用い、市販のFeS_2粉末を加圧成型して約0.1gcm^<-2>厚とした試料を中性子ビームと検出器双方に対して45度の角度で対するように配置し、室温で測定を行った。二硫化鉄はFe^<2+>とS_2^<2->が岩塩型の結晶構造で、鉄は2価低スピンであり、吸収スペクトルはIS=0.303±0.001mms^<-1>、QS=0.618±0.001mms^<-1>のダブレットであった。今回得られたスペクトルは二組のダブレットで解析され、スペクトル強度として約33%を占めるISの大きな成分は親化合物FeS_2と考えられるが、2/3を占めるもう一つの成分は、原子核反応後の原子の反跳によって生成した新たな成分であることがわかった。このように、極端な非平衡状態での、新たな反応生成化学種の追跡が、本研究出で開発されたインビームメスバウアー分光法で追跡できることが明らかとなった。
ベンゼン環を骨格に持つπ電子充填型核酸類縁体の合成と活用

本研究では、筆者が開発したベンゼン-リン酸骨格から成る核酸類縁体をモレキュラービーコンのステム部位に導入したより高感度なヌクレアーゼ耐性な新しいモレキュラービーコンを作成すること、および、ベンゼン-リン酸骨格をダングリングエンド部位に導入したヌクレアーゼ耐性な新しい遺伝子発現抑制用のsiRNAを合成することを目的とし、研究を行なった。生細胞中のRNAを検出可能か検討した。導入法としてStreptolysin0を用いる方法およびリポフェクション法を検討した。RNase Hを標的としたモレキュラー・ビーコンを上記の方法でHeLa細胞に導入し、一時間培養後の細胞を共焦点レーザー顕微鏡で観察した。その結果、Streptolysin0を用いることによりモレキュラー・ビーコンを細胞に導入することが可能であること、また、ベンゼン-リン酸骨格を含むモレキュラー・ビーコンは天然のヌクレオシドから成るモレキュラー・ビーコンと比較してより効率的に細胞に導入されることが明らかとなった。また、ベンゼンアナログを付加したsiRNAは内因性のタンパク質、PKB、の発現を効果的に抑制することを見出した。eIF2C2タンパクのsiRNAを用いることにより、芳香族残基をダングリングエンド部位に導入したsiRNAがRNAi機構で機能していることを明らかにした。ビス(ヒドロキシメチル)ベンゼンチミンをダングリングエンド部位に導入することで、天然のチミジル酸二量体をダングリングエンドに有するsiRNAと比較してsiRNAのタンパク発現抑制効果が向上することを見出した。ステム部位がポリA、ポリUおよび四種の塩基から成るモレキュラー・ビーコンを合成した。尚、ループ部位の配列はヒトRNase Hの遺伝子を標的とした配列とした。合成したモレキュラー・ビーコンの熱的安定性を50%融解温度(T_m)を測定することにより検証した。その結果、ベンゼン-リン酸骨格を導入したモレキュラー・ビーコンは天然のDNAをステム部位に持つモレキュラー・ビーコンと同等の熱的安定性を有することが明らかとなった。また、標的RNAを添加することによる蛍光強度の変化を測定した。その結果、ベンゼン-リン酸骨格を導入したモレキュラー・ビーコンは天然のDNAをステム部位に持つモレキュラー・ビーコンと比較して、ステム部位の配列が標的配列と相補である場合と無い場合とで蛍光強度の変化が小さい(配列依存性が小さい)ことが明らかとなった。ビス(ヒドロキシメチル)ベンゼン[1,2置換体(1,2-Ben)1,3置換体(1,3-Ben)、1,4置換体(1,4-Ben)]およびビス(ヒドロキシメチル)ナフタレン[2,3置換体(2,3-Nap)および1,4置換体(1,4-Nap)]を1から3個ダングリングエンド部位に導入したsiRNAを合成した。siRNAの構造はMALDI-TOF/MSにより確認した。合成したsiRNAのタンパク発現抑制活性をデュアルレポータアッセイにより検証した。アッセイにはHeLa細胞を使用した。その結果、ベンゼン誘導体を導入したものでは天然のチミジル酸を導入したものとほぼ同等の、ナフタレン誘導体を導入したものでは天然のチミジル酸を導入したものよりも若干強いタンパク発現抑制活性を示すことが明らかとなった。また、ダングリングエンドの修飾残基数とタンパク発現抑制活性を比較したところ、2残基のもが最も高いタンパク発現抑制活性を有することが判明した。

本研究では、筆者が開発したベンゼンーリン酸骨格から成る核酸類縁体をモレキュラービーコンのステム部位に導入したより高感度なヌクレアーゼ耐性な新しいモレキュラービーコンを作成すること、および、ベンゼンーリン酸骨格をダングリングエンド部位に導入したヌクレアーゼ耐性な新しい遺伝子発現抑制用のsiRNAを合成することを目的とし、研究を行なった。有機金属試薬を用いたクロスカップリング反応による合成法を検討した。G誘導体で縮合収率が低い問題点があった。そこで今回、2-アミノ-6-クロロプリンのBoc保護体を原料として縮合反応を検討した。その結果、目的物を良好な収率で得ることが出来た。生細胞中のRNAを検出可能か検討した。導入法としてStreptolysin Oを用いる方法およびリポフェクション法を検討した。RNase Hを標的としたモレキュラービーコンを上記の方法でHeLa細胞に導入し、一時間培養後の細胞を共焦点レーザー顕微鏡で観察した。その結果、Streptolysin Oを用いることによりモレキュラービーコンを細胞に導入することが可能であること、また、ベンゼンーリン酸骨格を含むモレキュラービーコンは天然のヌクレオシドから成るモレキュラービーコンと比較してより効率的に細胞に導入されることが明らかとなった。また、ベンゼンアナログを付加したsiRNAは内因性のタンパク質、PKB、の発現を効果的に抑制することを見出した。eIF2C2タンパクのsiRNAを用いることにより、芳香族残基をダングリングエンド部位に導入したsiRNAがRNAi機構で機能していることを明らかにした。ビス(ヒドロキシメチル)ベンゼンチミンをダングリングエンド部位に導入することで、天然のチミジル酸二量体をダングリングエンドに有するsiRNAと比較してsiRNAのタンパク発現抑制効果が向上することを見出した。
着床期の子宮内膜上皮に発現するインヒビトリーレセプターgp49B1の機能解析

マウスgp49B1は分子内にITIMを有する抑制性レセプターとして、NK cell,mast cellに存在することが報告されている。本分子は妊娠時の子宮、特に妊娠中期の子宮間膜線に強く発現していることを平成10年度に報告した。そこで、今年度は、gp49B1が間膜線のどのpopulationに発現しているかを調べるために、間膜線より単核球を分離し、抗gp49抗体と各種細胞表面マーカーの抗体で二重染色しFACS解析した。その結果、gp49はマクロファージのマーカーであるF4/80陽性の細胞表面に染まった。本抗体はgp49B1およびgp49A(gp49B1と細胞外の構造はほとんど同じであるが細胞内にITIMを欠くisoform)両方に反応してしまうため、RT-PCRによりisoformの同定を行った。その結果、子宮マクロファージにはgp49B1とgp49A(まとめてgp49と記す)がほぼ等量発現していることがわかった。Gp49は骨髄のGr-1,MAC-1陽性のmyeloid系の細胞に発現しており、間膜腺から分泌される因子、恐らくM-CSFの作用によりマクロファージへと分化、増殖したと考えられた。一般に、妊娠時の子宮では、IL-4,IL-10などのTh2タイプのサイトカインが優位で、炎症性サイトカインの産生は抑制されている。マクロファージの活性化はTNF-αに代表される炎症性サイトカインの産生を増加させ、子宮内サイトカインバランスを崩し流産の原因となりうる。子宮マクロファージの活性化レセプターFcγRIを固相化IgGで刺激すると大量のTNF-αを産生した。次に固相化IgG+抗gp49でFcγRIとgp49を共架橋するとTNF-αの産生が抑制された。本結果は、gp49がマクロファージの活性化を抑制するため、マクロファージに本来備わっている負の調節因子の1つであることを示唆する。自己抗体が原因の不育症では、抗原抗体複合体によりマクロファージのFcレセプターが架橋され、炎症性サイトカインの産生が亢進していると推測される。抑制性レセプターはその産生を抑制し妊娠維持に関与している可能性がある。gp49B1は分子内にITIMを有する抑制性レセプターの1つとして、NK cell,mast cellに存在することが報告されている。本分子のmRNAが着床期の子宮内膜上皮に発現していることから、本分子がblastocystの受容に関与している可能性を調べた。子宮内膜上皮cell line WEG-1にgp49B1を強制発現させ、blastocystの着床率を比較する実験系を組んだが、WEG-1への遺伝子導入率が悪くgp49B1の高発現株が得られなかったので、着床率はcontrolと比較して有意な差がなかった。そこで、着床期に限定せずgp49B1 mRNAの発現を調べた結果、胎盤形成の始まるマウス妊娠8日目以降の子宮に、着床期よりも強く発現していた。in situハイブリダイゼーションで発現部位を調べた結果、間膜腺に点状に発現していた。妊娠中期の間膜腺にはNK cellが多数存在し、血管新生、構築に関連し、妊娠維持に重要であるとの報告もある。しかし、NK cellは本来異物を攻撃する細胞であり、胎盤trophoblastを障害する可能性もある。そこで、抑制性レセプターのgp49B1がtrophoblastのligandを認識し、攻撃を回避している可能性を考えた。方法としては、間膜腺よりリンパ球を分離し、anti-gp49およびNK cellのマーカーであるNK1.1の抗体と2重染色しFACS解析した。その結果double positiveの細胞はほとんど検出されないことから、gp49B1が子宮NK cellの障害性を抑制している可能性は考えにくいことがわかった。現在、gp49+の細胞の素性について調べている。リンパ系の細胞が欠損しているIL-2Rγ,Rag-1のdouble KOマウスの子宮にはNK1.1+の細胞は欠失していたが、gp49+は存在していることを確認した。このdouble KOマウスはNK cellが欠如しているにもかかわらず正常に妊娠する。今後、gp49+の細胞が妊娠維持にどのように関与しているか検討する予定である。Gp49は骨髄のGr-1,MAC-1陽性のmyeloid系の細胞に発現しており、間膜腺から分泌される因子、恐らくM-

CSFの作用によりマクロファージへと分化、増殖したと考えられた。一般に、妊娠時の子宮では、IL-4,IL-10などのTh2タイプのサイトカインが優位で、炎症性サイトカインの産生は抑制されている。マクロファージの活性化はTNF-αに代表される炎症性サイトカインの産生を増加させ、子宮内サイトカインバランスを崩し流産の原因となりうる。子宮マクロファージの活性化レセプターFcγRIを固相化IgGで刺激すると大量のTNF-αを産生した。次に固相化IgG+抗gp49でFcγRIとgp49を共架橋するとTNF-αの産生が抑制された。本結果は、gp49がマクロファージの活性化を抑制するため、マクロファージに本来備わっている負の調節因子の1つであることを示唆する。自己抗体が原因の不育症では、抗原抗体複合体によりマクロファージのFcレセプターが架橋され、炎症性サイトカインの産生が亢進していると推測される。抑制性レセプターはその産生を抑制し妊娠維持に関与している可能性がある。
NF-κBシステムの制御による免疫寛容誘導の試み

転写因子NF-κBは、臓器移植時、拒絶や炎症反応に関わる種々の炎症性サイトカインや接着分子、ケモカイン、増殖因子などの遺伝子の調節を通して、炎症と免疫応答に極めて重要な役割を果たすと考えられている。今回、われわれは、心移植時の拒絶反応を低下させることを目的に、NF-κB活性を抑制する"decoy"oligodeoxynucleotides(ODN)をHVJ-リポゾームによるgraft、recipient双方へのtransfectionを試みた。実験動物をWister ratとしたが、HVJ-リポゾーム投与によるNF-κBdecoyの心graft内への導入は困難であった。そのため、標的臓器を肝へと変更し、CMVをpromoterとするhumanIκBを導入したadenovirus(AdCMVhIκB)を肝にtransfectし、移植時にみられる肝虚血再灌流障害の抑制を試みた。肝虚血48時間前、1×10^9pfuを門脈注入した上で、肝虚血再灌流障害の程度をコントロール群と比較検討した。AdCMVhIκB投与により、48時間後すなわち肝虚血直前には、マウス肝にIκBが過剰発現し、NFκBの活性化が抑制されたことが確認されたものの、有意な虚血再灌流障害の抑制効果は得られなかった。そのため、投与方法を腹腔内、尾静脈投与に変え試行を繰り返したが、やはり、有意な虚血再灌流障害の抑制効果は得られなかった。次に、ラット末梢血のmononuclearcell(PBMC)を分離し、LPSで刺激後、gelshiftassayでNF-κBの発現が認められることを確認した。さらに、ボルテックスー超音波ーアニーリング法によODN封入リポゾームを作製し、これと紫外線で不活化したHVJを融合させ、小胞を調節してODN遺伝子封入HVJ-リポゾームの作製を試みた。Wistar ratを用い、心を潅流、摘出後大動脈よりFITC標識しODN封入リポゾームをtransfectし、HVJ-リポゾームの導入効率を検討した。その結果、HVJ-リポゾームの導入効率が悪く、その原因を現在検討、再試中である。1)本年度は、ODN遺伝子封入リポゾームを作製し、Wistar ratを用いて心を灌流、摘出後大動脈よりtransfectし、導入効率を検討した。まず、コントロールベクターを作製し、心筋への導入効率をX-Gal染色にて確認した。ベクター投与量、灌流時間等を変えて試行を繰り返したが、発現効率が不良であり、技術的な問題なのか、あるいは心という標的臓器に問題があるのか、解決できないまま時間と労力を費やした。しかし、これ以上の実験継続は困難と判断し、あくまで研究目的は一貫しながらも当初の予定を変更して、標的臓器を肝とする事、また肝への取り込みが良好なAdeno virusをベクターとして用いる事で、新たに実験計画を構築して再スタートした。2)すなわち、ベクター必要量を軽減するために、実験動物をマウスとし、まず肝虚血再灌流障害モデルを作製して、CMV promoterを用いたAdenovirusにNF-kB decoy ODNを導入し、その導入効率を検討することとした。現在、1X10^9pfuのAd-CMV lacZコントロールベクターを肝虚血48時間前に尾静脈より注入し、X-Gal染色により遺伝子導入効率を検討中である。ベクター投与量、投与時期については文献的報告を詳細に検討しての設定であるが、導入効率の結果によっては、変更の必要があると考える。また、side effectの有無、程度を評価するため、再灌流6時間後の血清AST,ALT値等も測定予定である。本年度は、実験動物をC57/BL6マウスとし、AdCMVh IκBによる肝虚血再潅流障害抑制効果を検討した。まず、肝虚血再灌流障害モデルとして、肝左葉及び中葉を45分間虚血し、その後再灌流し、再灌流直後再灌流3時間後、再灌流6時間後の血清AST、ALT、LDH、ヒアルロン酸を測定し、肝機能を評価した。

また、各時点において、肝組織のapoptosisを、TUNEL法及びDNA fragmentationを用いて評価することによって、肝虚血再灌流障害程度を検討した。次いで、CMVをpromoterとするhuman IκBをadenovirusに導入し、AdCMVh IκBを作製した。コントロールベクターとしては、AdCMVLacZを用いた。Adenovirusの投与量や投与時期、投与方法について、文献的報告を詳細に検討し、肝虚血48時間前、1×10^9pfuを尾静脈より注入した上で、肝虚血再灌流障害の程度を比較検討した。AdCMVh IκB投与により、48時間後すなわち肝虚血直前には、マウス肝にIκBが過剰発現し、NFκBの活性化が抑制されたものの、有意な虚血再灌流障害の抑制効果は得られなかった。そのため、Adenovirusの投与量を1×10^8pfuに変更し、投与方法を腹腔内、門脈投与に変え試行を繰り返したが、やはり、有意な虚血再灌流障害の抑制効果は得られなかった。NFκBの活性化が抑制されるにもかかわらず、虚血再灌流障害の抑制効果をみられない原因を検討、、再試行中である。
新しい高温超伝導体単結晶の合成と中性子散乱によるスピン・格子ダイナミクスの研究

高温超伝導は固体物性研究の中で最も魅力的な研究テーマの一つである。その機構の解明を目指し、中性子散乱実験によるスピンや格子の運動を調べた。数々の超伝導体に対する実験結果から、スピンの揺らぎには、少なくとも二種類の素性が異なると考えられる特徴があることが判明した。高温超伝導発現におけるスピン揺らぎの役割を理解するためには、多成分揺らぎの中から共通するスピンの特性を抜き出すことが重要である。Bi_2Sr_<2-x>La_xCuO_<6+δ>系、およびBi_<2+x>Sr_<2-x>CuO_<6+δ>系のアンダードープ領域からオーバードープドープ領域までの組成範囲で4種類の単結晶をFZ法で育成することに成功した.この結晶の作成は,組成変調させた原料棒を利用し、育成が簡単なPbドープした結晶から最終的にLaを多量にドープした系を連続育成する新しい方法で行った.育成した大型単結晶試料に対し、世界で始めてBi系超伝導体に対する系統的な中性子散乱実験をスタートした。中性子散乱の予備的な実験結果からは、Bi系超伝導体において高エネルギー磁気揺らぎが存在することが明らかとなり、La_<2+x>Sr_xCuO_4やYBa_2Cu_3O_<6+δ>との磁気励起スペクトルとの類似性から超伝導体に高エネルギー磁気揺らぎが普遍的に存在することを強く示唆する結果と言える。また、低エネルギー磁気揺らぎの組成依存性を調べた結果、希釈ドープ組成では格子非整合な(p,p)位置に磁気揺らぎ成分が見られ、ドーピングにより格子非整合相関に変化する様子も明らかにすることができた。さらにオーバードープ領域では低エネルギー励起は観測できず、磁気揺らぎの特性エネルギーがホールドープで高エネルギー側にシフトしていることを示す結果を示すことができた。これらの結果とこれまでにLa_<2-x>Sr_xCuO_4系に対して系統的に行われた中性子散乱実験の結果を比較すると、低エネルギー領域の磁気相関には物質依存性があるが、高エネルギー領域に磁気揺らぎが存在することが、高温超伝導体に共通する普遍的な性質であることを強く示唆する。Bi_<2+x>Sr_<2-x>CuO_6(Bi2201)ホール濃度の異なる試料に対して中性子散乱実験を行い、この系の低エネルギー磁気相関のホール濃度依存性の詳細を明らかにできた。不足ドープ組成で観測される格子非整磁気揺らぎの非整合度はドーピングに対してほぼ直線的に変化し、典型的な超伝導であるLa2-xSrxCuO4についてこれまでに報告されている結果と一致することが判明した。従ってホールドープ超伝導体では、非整合磁気相関の存在が一般的特徴である可能性が高い。また、希薄ドープ組成では磁気空間変調の方向が変化していることも見いだした。一方、Bi2201系は電子状態が活発に調べられているが、磁性の研究がこれまでほとんどないために両者の関係が不明であった。今回、中性子散乱の結果を電気抵抗測定などの結果と比べることで、低エネルギー磁気揺らぎの磁気散乱強度と電荷の局在化の相関を示唆する結果が得られた。電子ドープ銅酸化物の反強磁性磁気秩序相では、80meVまでの磁気励起スペクトルの組成依存性が非常に小さいことも大型結晶を用いた中性子散乱実験でわかった。このことは超伝導相の低エネルギー領域で見られる顕著な組成依存性とは定性的に異なっており、電子ドープによる磁気相関の変化に量子臨界点が存在する可能性がある。また、新奇超伝導体であるFe(Se_<1-x>Te_x)系の結晶育成を海外グループとの共同のもとで行い、良質の結晶を得ることにも成功している。この系に対する磁気相関の研究も進めており、電子軌道との相関を示唆する異常な異方的磁気揺らぎを観測することもできた。前年度までに,広い組成範囲で低エネルギー磁気励起の組成依存性を明らかにできたBi_<2+x>sr_<2-x>CuO_6(Bi2201)系に対し,磁気相間の起源を理解するため高エネルギー中性子散乱実験を行った.La_<2-x>Sr_xCuO_4で見られる磁気励起の多重構造はBi2201系では確認できず,同じ単層構造の超伝導体でも磁気励起に違いがあることがわかった.両系で見られる特徴的な低エネルギー励起の組成依存性も含めこれら違いは,磁気励起の多重構造のエネルギー特性が,ドーピングによって局在スピン系から遍歴電子系への特徴に移り変わると考える事でうまく理解できることを指摘した,また,電子ドープ型銅酸化物Pr_<1.4-x>La_<0.6>Ce_xCuO_4では,電子ドープされた反強磁性磁気秩序相の励起スペクトルは,ドーピングが進んだ領域でもスピン波分散に似た特徴を持つことを示した.

超伝導相では特異な形状の磁気励起スペクトルが観測されているので,この結果は磁気秩序相と超伝導相の相境界で高エネルギー励起に劇的な変化が生じることを示唆している.さらに,J-PARCに設置されたチョッパー型分光器で,La_<2-x>Sr_xCuO_4の純良大型単結晶を用いた中性子非弾性散乱実験を行い,日本国内では初めて銅酸化物高温超伝導体における100meVまでの高エネルギー磁気励起を捉えることにも成功した.傾斜組成育成法を活用した単結晶育成では,T'構造単層ホールドープ系(Pr,Nd)_<2-x>Ca_xCuO_4,三次元金属銅酸化物La_<8-x>Sr_xCu_8O_<20>など,大型結晶の作成が困難とされていた系について1ccを越える結晶の作成にも成功し,低温での長距離磁気秩序の存在を中性子散乱実験で明らかにできた.
歯の萌出経路形成における歯槽骨骨吸収メカニズムの解明

イノシトール1,4,5-三リン酸受容体(IP3R)は、イノシトール1,4,5-三リン酸(IP3)の受容体であると共に、細胞内Ca2+ストアに局在するCa2+チャネルである。IP3Rのサブタイプの一つであるIP3R -III型は、現在までに得られたデータより、ポドゾームにおいてアクチン細胞骨格の調節に重要な役割を果たしていることが示唆され、また歯槽骨骨吸収においても重要な役割を果たしている可能性が示唆された。今年度は破骨細胞におけるインテグリンの細胞内ドメインに形成される接着複合体を構成するSrcやCas、Pyk2とIP3R-III型との局在についてIP3RアンタゴニストであるゼストスポンギンCおよびアゴニストであるAdenophostin Aを用いて明らかにする予定であった。〈実験1〉ラット破骨細胞様細胞の分離:7週齢ラット脛骨骨端部分からα-MEM溶液を注入して骨髄細胞を回収し、FBS、M-CSF、RANKL、活性型VD3を含むα-MEM溶液で一週間培養し、破骨細胞を形成を行った。〈実験2〉IP3Rアンタゴニストを用いた実験(in vitro):ラット骨髄細胞より破骨細胞を形成し免疫蛍光染色法を用いて、IP3RアンタゴニストであるゼストスポンギンCを作用させた破骨細胞におけるインテグリンの細胞内ドメインに形成される接着複合体を構成するSrcやCas、Pyk2とIP3R-III型との局在について共焦点レーザー顕微鏡にて観察を行った。ゼストスポンギンCの濃度量を設定・添加し、ゼストスポンギンCの存在下、非存在下における細胞接着部位であるポドゾームへの影響、変化についても共焦点レーザー顕微鏡にて観察を行った。〈実験3〉IP3Rアゴニストを用いた実験(in vitro):ラット骨髄細胞より破骨細胞を形成し免疫蛍光染色法を用いて、アゴニストであるAdenophostin Aを作用させた破骨細胞におけるインテグリンの細胞内ドメインに形成される接着複合体を構成するSrcやCas、Pyk2とIP3R-III型との局在について共焦点レーザー顕微鏡にて観察を行った。Adenophostin Aの濃度量を設定・添加し、Adenophostin Aの存在下、非存在下における細胞接着部位であるポドゾームへの影響、変化についても共焦点レーザー顕微鏡にて観察を行った。今年度は新生児ラットを用いて、歯の萌出経路形成に関わる破骨細胞でのIP3R-III型の発現と接着複合体を構成するSrcやCas、Pyk2とIP3R-III型との局在についてIP3RアンタゴニストであるゼストスポンギンCおよびアゴニストであるAdenophostin Aを用いてin vivo実験にて明らかにする予定であった。〈実験1〉歯の萌出時の破骨細胞におけるIP3Rアンタゴニストを用いた実験(in vivo):新生児ラットから歯槽骨組織切片を作成し、免疫蛍光染色法を用いて、歯の萌出経路形成に関わる破骨細胞にIP3RアンタゴニストであるゼストスポンギンCを作用させ、破骨細胞のインテグリンの細胞内ドメインに形成される接着複合体を構成するSrcやCas、Pyk2とIP3R-III型との局在について共焦点レーザー顕微鏡にて観察を行った。〈実験2〉歯の萌出時の破骨細胞におけるIP3Rアゴニストを用いた実験(in vivo):新生児ラットから歯槽骨組織切片を作成し、免疫蛍光染色法を用いて、歯の萌出経路形成に関わる破骨細胞にIP3RアゴニストであるAdenophostin Aを作用させ、破骨細胞のインテグリンの細胞内ドメインに形成される接着複合体を構成するSrcやCas、Pyk2とIP3R-III型との局在について共焦点レーザー顕微鏡にて観察を行った。また昨年度同様にラット骨髄細胞より形成した破骨細胞におけるインテグリンの細胞内ドメインに形成される接着複合体を構成するSrcやCas、Pyk2とIP3R-III型との局在についてIP3RアンタゴニストであるゼストスポンギンCおよびアゴニストであるAdenophostin Aを用いて明らかにする予定であった。今年度は昨年度に引き続き、新生児ラットを用いて、歯の萌出経路形成に関わる破骨細胞でのIP3R-III型の発現と接着複合体を構成するSrcやCas、Pyk2とIP3R-III型との局在についてIP3RアンタゴニストであるゼストスポンギンCおよびアゴニストであるAdenophostin Aを用いてin vivo実験にて明らかにする予定であった。また、可能であれば遺伝子解析(RT-PCR法):破骨細胞の形質膜のRNAを抽出し、IP3R-III型の遺伝子発現を定量する予定であった。

本研究では、歯の萌出経路形成において重要な働きを持つ破骨細胞でのIP3Rの役割を免疫組織学、生化学的にさらに解明し、歯槽骨の骨吸収による歯の萌出に関わるメカニズムを明らかにすることを目的としている。現在までのところ、〈実験1〉歯の萌出時の破骨細胞におけるIP3Rアンタゴニストを用いた実験、および〈実験2〉歯の萌出時の破骨細胞におけるIP3Rアゴニストを用いた実験に関して、歯の萌出経路形成に関わる破骨細胞においてのインテグリンの細胞内ドメインに形成される接着複合体を構成するSrcやCas,Pyk2とIP3R-III型との局在に関する解析・解明を進めているが、今年度に予定していた「遺伝子解析(RT-PCR法):破骨細胞の形質膜のRNAを抽出し、IP3R-III型の遺伝子発現を定量する」に関する解析・解明が遅れているため。本研究計画は、歯の萌出経路形成に関わる破骨細胞でのIP3R-III型の役割の解明およびIP3R-III型の細胞接着との関わりを解明するために、以前より行っているIP3Rアンタゴニストおよびアゴニストを破骨細胞に作用させる実験をさらにすすめ、IP3RアンタゴニストであるゼストスポンギンCおよびアゴニストであるAdenophostin Aを作用させた破骨細胞におけるインテグリンの細胞内ドメインに形成される接着複合体を構成するSrcやCas、Pyk2とIP3R-III型との局在についてin vitroおよびin vivoで明らかにする予定である。さらにIP3R-III型が破骨細胞の形質膜に発現することをタンパク、遺伝子レベルで解析し、細胞接着部位であるポドゾームとの関連を解明する予定である。ラット破骨細胞を用いて、以前の研究でRT-PCR法による破骨細胞における遺伝子発現と免疫蛍光染色法による局在について研究を行なったが、今年度は、破骨細胞全体における発現ではなく、破骨細胞の細胞接着部位であるポドゾームが局在する形質膜のみでのIP3R-III型の発現を解明する予定であった。〈実験1〉遺伝子解析(RT-PCR法):破骨細胞の形質膜のRNAを抽出し、IP3R-III型の遺伝子発現の定量を行った。〈実験2〉膜不透過性ビオチン化試薬を用いた形質膜タンパクの分離による解析:ラット骨髄細胞より破骨細胞を形成し、膜不透過性ビオチン化試薬であるSulfo-NHS-Biotinylation Kit(PIERCE)を用いて選択的に外側表面をビオチン化して形質膜タンパクを分離し、IP3R-III型に特異的な抗体を用いて免疫沈降を行い、ウェスタンブロッティング法によって分析を行った。
生産キャパシティの拡張と努力インセンティブ

この研究は企業の所有者と経営者の間の長期的な雇用契約において,先行指標を用いた業績評価に注目し,当該企業のもとで経営者のスキルを上げるような努力を行わせるために必要なコストと経営者を企業のもとにとどまらせるためのコストを分析したものである.この研究によって,先行指標は様々な努力インセンティブの供与に貢献する一方で,経営者のスキル改善のための努力インセンティブは,その効果,つまり努力の補完性とともに強くなるわけではないことを示した.また,先行研究と同様に,先行指標のウエイトが負になることがあることを示した.この研究は企業の所有者と経営者の間の長期的な雇用契約において,先行指標を用いた業績評価に注目し,当該企業のもとで経営者のスキルを上げるような努力を行わせるために必要なコストと経営者を企業のもとにとどまらせるためのコストを分析したものである.この研究によって,先行指標は様々な努力インセンティブの供与に貢献する一方で,経営者のスキル改善のための努力インセンティブは,その効果,つまり努力の補完性とともに強くなるわけではないことを示した.また,先行研究と同様に,先行指標のウエイトが負になることがあることを示した.本研究は,当初は生産キャパシティの選択という問題に直面した経営者の業績評価をテーマとしたものである.平成22年度中は,この問題に直面した経営者がどのような振る舞いをするかを中心に研究をしてきた.その中で,ベースとしてきた不完備契約モデルを用いて,様々な現象を示すことのできる可能性に気づいた.当初は,本研究は経営シナリオについて経営者が私的に保有している情報と,それを反映するシグナルを通じた信念の改訂が核となる分析モデルを想定していた.しかしより一般的に,契約期間の途中で戦略の生産性についてのシグナルが手に入る場合に,それが契約関係にどのような影響を及ぼすかについて分析できる可能性を見いだした.そこで本研究は,信念の改訂と経営者の努力インセンティブ,特に契約期間中に戦略についての意思決定を経営者が行うという枠組みの定式化を目的とすることにした.よりビジネスに近い視点からは,以下のように研究を進めた.当初は経営シナリオについての情報入手がどのように経営者の投資や努力のインセンティブに影響するかを分析すべく研究を行ってきた.その結果,平成22年度の後半に,ビジネス・ストラテジーに関する情報の入手や意思決定についての分析モデルについて,一定の方向性見いだすところまで研究を進めることが出来た.平成23年度はこれに続く成果を出す予定である.本研究の当初の目的は,プリンシパル・エージェント・モデルのひとつである不完備契約を用いて,生産キャパシティの拡張に関わる経営者の行動と,業績評価の問題を分析することであった.そのため,平成22年度は不完備契約のモデルについて,会計分野を中心に先行研究のサーベイを行ってきた.平成23年度はまず初めに,このサーベイの結果を論文「非財務業績指標の研究」にまとめた.先行研究のサーベイを進めるにつれて,契約のコミットメントの種類によって,問題の解き方が変わること,またコミットメントについての仮定によって,分析している問題にどういった要素が含まれる得るかが変わることが分かったきた.この研究で扱ったのは2期間のプリンシパル・エージェント・モデルだが,先行研究によると,3種類のコミットメントについて厳密に仮定を置く必要がある.そのうち,経営者が2期目の初めに1期目に働いていた企業を離れる自由に関するコミットメントに注目し,その後の研究を進めることとした.多くの先行研究のモデルでは,暗黙にこのコミットメントが仮定されていた.つまり,1期間の契約についてしか合意しなくても,経営者は2期目も同じ企業で働くことが暗に仮定されていた.論文"Managerial Retention Cost, Manager Specific Effort and the Use of Leading Indiactors"はこのコミットメントが存在しない状況で,先行指標を用いた業績評価のあり方と経営者の努力インセンティブの強さを分析したものである.また,経営者を2期目もとどまらせるための支払を行う機会が存在し,その支払にコミットできることを仮定して,その支払額と努力インセンティブの強さの関係について分析した.この研究は,以上の2点で会計分野では新しい問題を扱ったものであり,先行研究と異なる.
ドル体制の再編と「円圏」形成の展望

本研究課題は、「ドル体制の再編と「円圏」形成の展望」であった。このテーマで検討しなければならなかったことは、少なくとも3つある。1つは、アメリカ国際収支の詳細な検討であり、2つ目は、それとの対比で日本の国際収支構造の変化を解明しながら、国際収支各項目の円と外貨の通貨区分を推定することである。3つ目は、ドイツ・マルクの西ヨーロッパでの国際通貨化の現状を、ドル体制の変容・後退との関連で明らかにすることであった。私は、本研究補助費によって1993年3月まで3本の論文を執筆した。いずれも、上記の3つの課題に関連したものである。一本目の論文は、7月末に脱稿したものであり、本邦外国為替銀行の対外ポジションを解明する視点を模索しようとするものである。二本目の論文は、10月に国際経済研究会で発表したものであり、上記の3つの課題を全体にサーベイしている。この論文は、将来、本テーマで著書をまとめるときに全体のベースになろう。三本目の論文は、3月はじめに脱稿できたものであり、一本目の論文をさらに発展させたものである。つまり、一本目の論文では、「1991年型日本の国際収支」が如何に成立しているのかという課題の分析視角を探るところで終わっていたものを、三本目の論文では私なりの分析視角を確定して、1991年の国際収支構造がなぜ成立しているのかを詳細に明らかにすることができた。今年度当初においては、今年度中に3本くらいの論文を執筆して、これまでの論文と合わせれば、年度末には著書にまとめる作業に入れるものと考えていた。しかし、著書にまとめるためにはなおいくつかの論文の執筆が必要であることが研究の進展に連れて明らかになった。それらの論文の執筆は来年度の研究になろう。
ジベレリン不活性化経路の多様性と生理機能に関する研究

本年度は、ジベレリン不活性化反応を触媒する新しい酵素の生化学的、遺伝学的解析を進め、以下の重要な知見を得ることができた。1.前年度に明らかにしたイネの新奇ジベレリン不活性化酵素であるEUI(CYP714D1)と類似する酵素がシロイヌナズナに二つ存在する。本年度は、これらの酵素(CYP714A1,CYP714A2)の酵素機能を同定するとともに生理的役割の解析を進めた。その結果、CYP714A1とA2はいずれもジベレリンの代謝酵素として機能するが、その酵素活性はEUIとは異なることが明らかとなった。したがって、CYP714ファミリーは植物種間のジベレリン分子種の多様性に関与しているものと推定される。2.ミシガン大学のグループと共同で、ジベレリンのメチルエステル化を触媒するS-アデノシルメチオニン依存型メチル基転移酵素をシロイヌナズナから同定した。これらの酵素(GAMT1とGAMT2)をシロイヌナズナで過剰発現すると、活性型ジベレリン量の低下を伴って強い矮化が引き起こされることが分かった。したがって、GAMTによるメチルエステル化はジベレリンの不活性化反応として機能するものと考えられる。3.シロイヌナズナの種子発芽過程で温度依存的に発現するジベレリン不活性化酵素であるAtGA2ox9の機能解析を進め、当該酵素が高温吸水時の発芽抑制に関与している可能性が示唆された。4.シロイヌナズナ種子の暗発芽抑制時におけるジベレリン不活性化の重要性について、At2ox2遺伝子のT-DNA挿入変異株と当該酵素の不活性化を受けないアナログ(2,2-dimethylGA4)を用いて検証した。本課題研究において、シロイヌナズナにおけるジベレリンの不活性化経路として、古くから知られている(1)可溶性酵素による2位の水酸化反応に加えて、(2)シトクロムP450酸化酵素であるCYP714による17位の酸化、(3)メチル基転移酵素(GAMT)による7位のカルボキシル基のメチルエステル化、という多様なメカニズムが存在することが明らかになった。本年度は、シロイヌナズナのジベレリン不活性化経路に関する生化学的・遺伝学的解析を行い、以下の知見を得た。また、イネにおいて新規ジベレリン不活性化反応を発見し、その酵素遺伝子を同定した。1.シロイヌナズナの種子発芽過程で温度依存的に発現するAtGA2ox9の基質特異性を検定したところ、大腸菌で生産した組換え酵素はGA_<12>をはじめとする複数の前駆体GAを基質にすることが明らかとなった。2.AtGA2ox9を過剰生産する形質転換シロイヌナズナを作出した。また、AtGA2ox9およびAtGA2ox10のT-DNA挿入変異株のホモ接合体を得た。これらの形質転換株と変異株を利用して、来年度は当該遺伝子の生理機能を詳細に解析する予定である。3.AtGA2ox9の組換え酵素を利用し、前駆体GAの不活性化によって生じる各種GAの定量分析に必要な内部標準物質(安定同位体標識体)を調製した。今後、これらの内部標準物質を利用して、植物体内の不活性型GAの動態をGC-MSを用いて解析する予定である。4.イネの徒長型変異株euiの解析から、シトクロムP450酸化酵素の一つであるCYP714D1がジベレリンの16,17-エポキシ化を触媒すること、EUIによる16,17-エポキシ化はジベレリンの新規不活性化反応であることを明らかにした。5.シロイヌナズナに二つ存在するEUI類似酵素の生化学的、生理学的機能の解析を開始した。予備的な実験結果から、これらの酵素もジベレリンの不活性化に関与することが示唆された。

本課題研究において、シロイヌナズナにおけるジベレリンの不活性化経路として、古くから知られている(1)可溶性酵素による2位の水酸化反応に加えて、(2)シトクロムP450酸化酵素であるCYP714による17位の酸化、(3)メチル基転移酵素(GAMT)による7位のカルボキシル基のメチルエステル化、という多様なメカニズムが存在することが明らかになった。