hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
放射光X線を用いたポストスピネルおよびポストメージャライト相転移境界の精密決定

本年度は以下のような研究をおこなうとともに、研究全体の総括および今後に向けての新たな予備的実験を開始した。1)放射光X線を用いて透輝石が下部マントル最上部では2種類のペロフスカイトに分解することを初めて高温高圧X線その場観察により確認した。また、それぞれのMg、Ca相互固溶量が極めて限られていることを回収試料の分析で明らかにした。さらに、それぞれの非圧縮率の測定をおこなった。2)これまでの実験結果を総括し、660km不連続面の成因について考察をおこなった。一つの可能性として、660km不連続面が従来考えられていたパイロライトマントル中のポストスピネル転移が原因ではなく、エクロジャイト的な海洋地殻物質とパイロライトとの化学組成境界であることを、相関係、密度関係、弾性波速度変化等のデータをもとに提案した。3)焼結ダイヤモンドアンビルを用いた急冷実験および放射光X線その場観察実験技術の開発をおこなった。この結果40GPaを越える圧力の発生が可能になり、このような条件下でマントル中の重要な鉱物の一つであるMgAl2O4スピネルの相変化を約40GPa、1500°Cの高温高圧条件のもとで明らかにした。高温高圧下の急冷実験および対射光X線回折その場観察実験により、かんらん石、輝石などのマントル鉱物およびマントルの化学組成として代表的なパイロライトを用いて、相転移の観察および相境界の精密決定をおこなった。本年度は特に以下のような成果が得られている。1)放射光を用いた高温高圧X線回折技術の開発をおこない、特に独自の高圧セルを開発することにより、圧力25万気圧、温度2000°C程度の条件下でX線その場観察実験を可能にした。2) Mg_2SiO_4オリビンのスピネルーポストスピネル相転移境界の精密決定をおこなった。この結果、相境界の傾き(dp/dt)は従来の急冷実験に基づく結果と調和的であるが、転移圧力については2万気圧以上低圧測にシフトすることが明らかになった。3) MgSiO_3パイロキシンのイルメナイト-ペロフスカイト相転移境界の精密決定をおこなった。この結果、実験時間内の結晶成長等の理由により、安定相の確認がX線その場観察実験では困難であった。そこで急冷実験を併用することにより、この境界を十分な精度で決定することができた。結果はこの相転移の傾きはスピネルーポストスピネルのdp/dtとほとんど変わらないが、圧力は約0.5-1万気圧程低圧側であることがわかった。Spring-8の放射光と大型高圧装置を用いて、より高圧力下での実験をおこなうための技術開発および主にポストスピネル相転移境界の決定に関連した研究をおこない、以下のような成果を得た。1)超高合金アンビルおよび焼結ダイヤモンドアンビルを用いた高圧発生技術開発および高温高圧X線その場観察技術開発をおこなった。この結果、前者で28GPa、2000°C後者で35GPa、1500°C程度までの実験が可能になった。2)地球のマントルの代表的多成分系化学組成であるパイロライトを出発物質に用いて20-26GPa、1600°Cのマントル遷移層下部下部マントル最上部に対応する条件下でX線その場観察実験をおこなった。この結果、このような現実的な化学組成を用いてもかんらん石のスピネル-ポストスピネル転移は約21GPaと従来の見積りより大幅に低くなり、我々が前年度に得た結果と調和的であった。3)上記のようなポストスピネル転移と660km不連続面の圧力の不一致を解明するため、マイナーな元素の相転移に対する影響を実験的に検討した。特にFeおよびH_2Oの効果を調べたが、上記の不一致を解消するものではなかった。

2)これまでの実験結果を総括し、660km不連続面の成因について考察をおこなった。一つの可能性として、660km不連続面が従来考えられていたパイロライトマントル中のポストスピネル転移が原因ではなく、エクロジャイト的な海洋地殻物質とパイロライトとの化学組成境界であることを、相関係、密度関係、弾性波速度変化等のデータをもとに提案した。3)焼結ダイヤモンドアンビルを用いた急冷実験および放射光X線その場観察実験技術の開発をおこなった。この結果40GPaを越える圧力の発生が可能になり、このような条件下でマントル中の重要な鉱物の一つであるMgAl2O4スピネルの相変化を約40GPa、1500°Cの高温高圧条件のもとで明らかにした。
分散誘導性アポトーシスを指標としたiPS細胞品質評価法の開発

臨床応用が期待されるヒト多能性幹細胞は、培養条件によって形質が変化しやすいため、その品質管理が重要な課題である。ヒト多能性幹細胞を単一細胞にして培養するとアポトーシスが誘導されるが、継代を繰り返すと、アポトーシスを起こさない変異株が生じることがある。このアポトーシス耐性細胞は、正常な細胞に比べて腫瘍形成の頻度が高いため、ヒト多能性幹細胞の品質を維持する上で検出・除去する必要がある。本研究では、分散誘導性アポトーシス耐性マーカーとして8遺伝子を同定した。さらに、アポトーシス耐性細胞で発現が減少しているWntアンタゴニストが分散誘導性アポトーシスに及ぼす影響を解析した。ヒトiPS細胞は再生医療への応用が期待される一方、由来細胞、導入遺伝子などの違いによって、その性質にはばらつきがある上、培養条件の影響を受けやすく、一部の性質が変化した変異株が生じやすいことが指摘されている。そのためヒトiPS細胞を臨床応用するには、異常が生じた細胞を検出・除去し、その品質を維持することが不可欠である。しかしながら、ヒトiPS細胞の標準化された品質評価系は未だ確立されていない。本研究では、ヒトiPS細胞を用いた再生医療の安全性を担保する基盤技術として、「腫瘍を形成する危険性の高い」変異iPS細胞を検出する品質評価系を構築する。ヒトiPS細胞は単一細胞にして培養するとアポトーシスを起こすという特異な性質を持つが、この性質を失った変異細胞は腫瘍形成の頻度が高まることが分かっている。そこで、既にクローニングされている分散誘導性アポトーシス耐性ヒトES細胞のRNAを用いてマイクロアレイ解析を行い、正常なヒトES細胞と比べて有意に発現の変化する遺伝子を網羅的に調べた。その結果、耐性株で発現が上昇している22遺伝子、発現が低下している16遺伝子をマーカー候補遺伝子として絞り込んだ。また、申請者は、ヒトiPS細胞株10株を継続的に分散培養し、分散誘導性アポトーシス耐性iPS細胞4株のサブクローニングに成功した。今後は、絞り込んだマーカー候補遺伝子についてサブクローニングした分散誘導性アポトーシス耐性iPS細胞でも同様の発現変化が認められるか確認し、マーカー遺伝子を同定する。また、マーカー候補遺伝子の中には、分散誘導性アポトーシスの分子機構と関連が予想される分子が含まれており、これらの遺伝子を正常なiPS細胞に過剰発現・もしくはノックダウンすることによって分散誘導性アポトーシスへの影響を検証し、分散誘導性アポトーシスの詳細なメカニズムの解明を目指す。再生医療への応用が期待されるヒト多能性幹細胞は、培養条件によって形質が変化しやすいため、その品質管理が重要な課題である。ヒト多能性幹細胞をシングルセルにして培養(分散培養)するとアポトーシスが誘導されるが、継代を繰り返すと、分散培養してもアポトーシスを起こさない変異株が生じることが報告されている。そこで、本研究では分散誘導性アポトーシス耐性マーカーの探索を行った。まず、マイクロアレイ解析によって、分散誘導性アポトーシス耐性ヒトES細胞で有意に発現が変化している36遺伝子を同定した。さらに、qRT-PCR法によって発現量の差が2倍以上ある8遺伝子を絞り込んだ。これらのうち、発現が減少しているWntアンタゴニストのリコンビナントタンパク質を分散誘導性アポトーシス耐性ヒトES細胞の培地に添加するとアポトーシス耐性が部分的に抑制されることが分かった。これらの結果から、分散誘導性アポトーシス耐性獲得にはWntシグナルが関与している可能性が示された。今後、独自にサブクローニングした分散誘導性アポトーシス耐性ヒトiPS細胞でも同様の遺伝子発現変化が認められるか確認し、Wntアンタゴニストの発現低下が分散誘導性アポトーシス耐性獲得の指標となりうるか解析する予定である。本研究では、平成26年度の研究計画に記載した通り、「マイクロアレイ解析による分散誘導性アポトーシス耐性マーカーの探索」および「分散培養による分散誘導性アポトーシス耐性ヒトiPS細胞のサブクローニング」のいずれも実施することができた。当初の計画では、分散誘導性アポトーシス耐性ヒトiPS細胞のサブクローニングをまず行ない、サブクローニングした細胞を用いてマイクロアレイ解析を行なう予定でいたが、他研究機関において既にサブクローニングされている分散誘導性アポトーシス耐性ヒトES細胞のRNAを用いてマイクロアレイ解析を行なえたことで、マーカー候補遺伝子の探索と分散誘導性アポトーシス耐性ヒトiPS細胞のサブクローニングを同時並行で進めることができた。大きな遅延を生じさせること無く計画を実施できたので、本研究は「おおむね順調に進展している」と考えられる。

再生医療マイクロアレイ解析の結果、高感度検出系に用いることができるような発現量の変化の大きい遺伝子が同定されなかったために平成27年度に予定していたデジタルPCRを用いた高感度検出系の開発は難しいと判断した。一方で、同定された分散誘導性アポトーシスのマーカー候補遺伝子の中には、前述の通り、分散誘導性アポトーシスの分子機構との関連が予想される分子が含まれており、これらの候補遺伝子をoverexpressionもしくはknockdownすることによる分散誘導性アポトーシスへの影響を解析することで、より詳細な分散誘導性アポトーシスの分子機序の解明を目指す。本研究において次年度使用額が生じたのは、予定していた学会発表を行なわず、出張用に確保していた金額を使用しなかったためである。次年度において使用することにした研究費については、得られた成果を発表するための論文投稿費用および学会参加費用として使用する予定である。
早産・低体重児出産と歯周病の連関メカニズムの解析とその制御

本研究は、歯周病の最重要病原菌と考えられているジンジバリス菌の感染と早産・低体重児出産に対する関連性を明らかにし、その分子機構を解明することにある。本研究課題において、ジンジパイン阻害剤は歯周病による早産低体重児出産の抑制に効果があることが示された。しかし、重度の歯周病患者には、その効果は乏しく、やはり日常のプラークコントロールが重要であることが改めて示された。我々は、まず歯周病モデルマウスとして、ジンジバリス菌感染モデルマウスを確立し、いくつかの興味深い知見を得ることができた。まず、妊娠マウスにジンジバリス菌を感染させると、2×10^7CFU以上では、仔の著しい体重の減少と早期出産を引き起こす。しかし、ジンジパイン欠損株では、1×10^9CFUの菌を母体に注射しても、早産を引き起こすことはなかった。そこで、ジンジパインの早産・低体重児出産への強い関与が示唆されたので、ジンジパイン阻害剤による早産・低体重児出産の抑制を検討した。マウスに菌投与時に、Rgp、Kgpの阻害剤の単独及び併用効果にて、検討を行った結果、Rgp阻害剤投与によって、ジンジバリス菌による早産低体重児出産に対し大きな改善が認められた。また、RgpおよびKgp阻害剤の併用では、Rgp阻害剤単独に比較し、さらに強い阻害効果を示した。次に、重度の歯周病患者をターゲットとした薬剤の阻害効果を調べる目的で、ジンジバリス菌投与後の、RgpおよびKgp阻害剤投与による早産・低体重児出産の抑制を検討した。その結果、菌投与6時間後に阻害剤投与を行ったが、抑制効果はほとんど見られなかった。これらのことから、ジンジパイン阻害剤は歯周病による早産低体重児出産の抑制に効果があることが示された。前年度までに、我々はいくつかの興味深い知見を得ており、本年度はさらなる解析を行い、歯周病抑制による早産・低体重児出産の予防の確立を目指し、実験動物を用いて検討した。さらに、歯周病は慢性疾患であることを考慮し、慢性的なジンジバリス菌の投与に対するジンジパイン阻害剤の効果を検討した。その結果、一過的な阻害剤の投与は、早産・低体重児出産を防ぐことができなかったが、継続的なジンジパイン阻害剤の投与は、早産・低体重児出産に対し、非常に有為に予防効果を示した。またこの効果も、Rgp阻害剤単独よりも、RgpおよびKgp量阻害剤の併用で、最も高い効果を示した。
漁港と沿岸海域における腸炎ビブリオの汚染レベルの変動要因に関する分子疫学的研究

腸炎ビブリオは汽水域で増殖する汽水細菌である。沿岸海域には腸炎ビブリオを宿主とするするデロビブリオ類縁細菌(BALO)が分布しており、河口から流出した腸炎ビブリオはBALOの感染を受けて死滅すると考えられる。そこで、高知県の室津川汽水域と隣接する室津漁港、島根県の佐陀川汽水域と河口内に位置する恵曇漁港でBALOの分布と潮汐・降雨との関係を解析した。その結果、室津川汽水域に蓄積したBALOと腸炎ビブリオは降雨により流出して室津港に流入したが、10日以内に汽水域の菌数が回復した。佐陀川汽水域には好塩性BALOと微好塩性BALOが分布していた。汽水域ではBALOと腸炎ビブリオの菌数に逆相関が見られたことから、BALOが腸炎ビブリオの菌数を抑制していることが判明した。TDH産生株が汽水域に蓄積した時期に川の上流城でまとまった雨が降れば、汽水域の泥に蓄積した腸炎ビブリオが流出し、漁港や養殖場に入って魚介類を汚染し、食中毒を起こすと予想される。平成16年に新潟県で発生した豪雨による腸炎ビブリオの流出と、豪雨の後に多発した腸炎ビブリオ食中毒事件の発生機構を解析した。豪雨から2週間後の7月27日に新潟市沖で捕獲して新潟港に水揚げした5尾のアジから23240/gの腸炎ビブリオが検出された。アジから検出される腸炎ビブリオの菌数はその後徐々に減少した。豪雨の直前までに水揚げしたアジからは本菌が検出されていなかった。このことは、豪雨で増水した阿賀野川或いは信濃川から流出した腸炎ビブリオがアジを汚染したことを示唆している。この豪雨で新潟県北部の村上市を流れる荒川が増水した714日後に、新潟県北部4市町村で血清型O3:K6のTDH産生菌によるイワガキとイガイを原因食品とする腸炎ビブリオ食中毒が多発した。これはこの地域の河川の汽水域から流出した腸炎ビブリオが北部の岩礁地帯で二枚貝を汚染したためと推定される。短い汽水域をもつ高知県の室津川河口と防波堤を隔てて隣接する室津漁港、約10kmの汽水域をもち、過去にTDH産生菌の蓄積を確認した島根県の佐陀川汽水域とその河口に位置する恵曇漁港、青森県の野辺地川汽水域と河口から約500m離れた野辺地漁港で水を採取し、腸炎ビブリオとデロビブリオ類縁細菌(BALOs)の分布調査を行った。採水時に水温と塩分濃度を測定した後、検水を実験室に持ち帰り、toxR遺伝子、tdh遺伝子、trh遺伝子を用いたPCR法を利用した最確数法3本法で検体中の腸炎ビブリオの総数、TDH産生菌数、TRH産生菌数を測定した。

その結果、腸炎ビブリオは汽水域の下流側を中心に増殖していること、河口と隣接する室津漁港では、汽水域で増殖した腸炎ビブリオが引き潮時に外海に流出し、上げ潮にのって漁港に流入すること、佐陀川の河口内に位置する恵曇漁港では河口に隣接する室津漁港よりも汽水域の影響を受けやすく、漁港内における菌数の変動が汽水域における菌数変動と同調していること、汽水域の上流域における採水日前10日間の総降水量と漁港内の菌数の間には正の相関(Rs=0.640,P<0.01)があることが明らかになった。一方、BALOsは汽水域の長い佐陀川で特徴的な分布をしていた。即ち、汽水域上流部では5‰人工海水中で分離される菌数が多く、下流部には35‰の人工海水中で分離される菌数が多かった。このことから、汽水域には塩分耐性の異なる少なくとも二種類のBALOsが分布していることが判明した。1.腸炎ビブリオを宿主とするデロビブリオ類似菌の分布と潮汐・降雨との関係高知県室戸市の室津川とこれに隣接する室津漁港、島根県松江市の佐陀川汽水域と河口内に位置する恵曇漁港で腸炎ビブリオを宿主とするデロビブリオ類似菌(BALO)の分布と潮汐・降雨との関係を調べた。室津川汽水域に蓄積した腸炎ビブリオとBALOは降雨により河口から流出し、隣接する室津漁港に流入したが、降雨後10日以内に汽水域の菌数が回復した。佐陀川汽水域には塩分濃度35‰で増殖するBALOと塩分濃度5‰で増殖するBALOが分布しており、前者は下流部に多く、後者は上流部に多いこと、汽水域では腸炎ビブリオの菌数とBALOの菌数の間に弱い逆相関が見られたが沿岸海域では両者の間に相関が見られなかった。このことから、BALOは汽水域における腸炎ビブリオの菌数を支配するおもな要因であるが、沿岸海域ではBALOが腸炎ビブリオの分布を支配しているとは言えないと考えられる。2.豪雨による汽水域からの腸炎ビブリオの流出と食中毒発生「平成16年7月新潟・福島豪雨」から2週間後の7月27日に新潟市沖で捕獲して新潟港に水揚げした5尾のアジから23240/gの腸炎ビブリオが検出された。豪雨の前に水揚げしたアジからは本菌は検出されなかった。このことは、豪雨で増水した阿賀野川或いは信濃川から流出した菌がアジを汚染したことを示唆している。一方、この豪雨で荒川が増水した714日後に新潟県北部の4市町村で血清型O3:K6の耐熱性溶血毒産生菌によるイワガキとイガイを原因食品とする腸炎ビブリオ食中毒が多発した。これらの貝類は汽水域から流出した腸炎ビブリオの汚染を受けていたと推定される。汽水域における耐熱性溶血毒産生菌の増殖と豪雨による水位上昇を監視するシステムを構築すれば、高い確率で本食中毒の発生が予測できるであろう。
パーキンソン病におけるプロテアソーム活性制御とドパミンニューロン死の関係

1.カテコラミンがユビキチンプロテアソーム系に与える影響についての解析プロテアソーム活性低下により蓄積するZsProSensor-1をPC12細胞に強制発現させ、フローサイトメトリーにより、プロテアソーム活性の低下をZsProSensor-1の緑色蛍光強度を指標として判別し、細胞の生死はpropidium iodideを用い評価することで、細胞単位での解析を行った。パラコートを処置すると、プロテアソーム活性が低下した死細胞数の増加は小さかったのに対して、プロテアソーム活性が低下した生存細胞数は顕著に増加した。そこで、細胞内ドパミンを枯渇させると細胞毒性は抑制されたが、プロテアソーム活性が低下した細胞数は影響を受けなかった。次に、プロテアソーム活性低下を早めた場合、パラコートによる死細胞数の増加が抑制された。以上よりパラコートによるプロテアソーム活性の低下はドパミンを介した細胞死の経路とは無関係であり、むしろ細胞毒性に対して保護的に働く可能性が示唆された。2.HO-1とユビキチンプロテアソーム系の関係についての解析パーキンソン病患者の剖検脳においてHO-1の関与が報告されている。そこで、プロテアソーム活性低下による細胞保護作用について、HO-1に着目し、中脳初代培養細胞を用いて検討を行った。プロテアソーム阻害薬により、新規合成の亢進および分解の抑制を介して主にアストロサイトでHO-1タンパク量が増加した。プロテアブーム阻害薬を前処置すると、6-OHDA誘発ドパミンニューロン死に対し抵抗性を示し、その保護作用はHO-1阻害薬の同時適用によって抑制され、HO-1によるhemeの分解生成物は6-OHDA誘発ドパミンニューロン死を抑制した。プロテアソーム活性の低下によりアストロサイトで増加したHO-1は間接的にドパミンニューロンを保護することが示唆された。
パタ-ン生成文法と認識アルゴリズムの統一的研究

各種パタ-ン(図形)生成文法の中で,本研究では,Rosenfeldらによって提案された等形アレイ文法(IAGと略記)を基本的な枠組みとして議論を展開してきた。IAGは,生成規則の左辺と右辺とが幾何学的に等形であるとの条件が付けられたパタ-ン生成文法である。この条件により,パタ-ンの局所的な書き換えがパタ-ン全体に歪みを与えることを防いでいる。本研究で得られた成果を以下に示す。1.等形性の条件を満たすために導入した空白を表す記号(空白記号)が,文法に空白という文脈(図形のかたち)を部分的に検出する能力を与えていることを明らかにした。2.正規アレイ文法に,空白でないという文脈を検出する能力を付加した正規アレイ文法を拡張した文法を提案し,提案した文法は正規アレイ文法より真に生成能力が高いことを示した。このことは,より複雑な図形を生成するためには,空白を検出するだけではなく,空白でないことも検出しなければならないことを意味する。3.パタ-ン認識のアルゴリズムの複雑さは,それを認識するオ-トマトンの複雑さで知ることができる。この観点より,良く知られたオ-トマトンに対応する自然な2つの文法を提案した。4.複雑な図形は簡単な図形の重ね合わせで生成できるものとすれば,複雑な図形を認識するには,まず,簡単な図形に対する認識アルゴリズムを考案し,次に,それらをいかに組み合わせるかを考案すればよい。この観点により,2つの文法の対で構成される重ね合わせ文法を新たに提案し,その基本的性質を議論した。2文法による図形生成過程や認識装置による認識過程はパタ-ン処理用計算機でシミュレ-ションする予定であるが、パタ-ン処理用計算機の開発環境の整備につとめた。また、RAGと生成能力の等価なStrongly Linear Array Grammar(SLAG)のシミュレ-タを開発した。このことにより、SLAGによる図形生成の過程を眺めることが可能になった。3パタ-ン認識装置としては、従来からの直列的な動作を行うモデルと、セル・オ-トマトンのような並列的な動作を行うモデルを考えることにしているが、今回新たな並列処理のモデルを考案し、その認識能力の基本的性質を考察した。各種パタ-ン(図形)生成文法の中で,本研究では,Rosenfeldらによって提案された等形アレイ文法(IAGと略記)を基本的な枠組みとして議論を展開してきた.IAGは,生成規則の左辺と右辺とが幾何学的に等形であるとの条件が付けられたパタ-ン生成文法である.この条件により,パタ-ンの局所的な書き換えがパタ-ン全体に歪みを与えることを防いでいる.本年度えられた研究成果を以下に示す.1.等形性の条件を満たすために導入した空白を表す記号(空白記号)は,文法に空白という文脈(図形のかたち)を部分的に検出する能力を与える.非空白記号を導入し,空白でないという文脈を検出する能力を正規アレイ文法に与えた文法を3種類考案し,それらの生成能力を考察した.いかなる文脈自由アレイ文法でも生成できないある図形を,3種類の中で,最下位の生成能力をもつ文法でも生成できることを示した.このことは,より複雑な図形を生成するためには,空白を検出するだけではなく,空白でないことも検出しなければならないことを意味している.2.複雑に思える図形も,実は簡単な図形の重ね合わせでできるものが多い.この立場にたてば,複雑な図形を認識するには,まず,簡単な図形に対する認識アルゴリズムを考案し,次に,それらをいかに組み合わせるかを考案すればよいことになる.この観点より,2つの文法の対で構成される重ね合わせ文法を新たに提案し,その基本的性質を議論した.いかなる文脈自由アレイ文法でも生成できないある図形を,ある正規アレイ文法の対からなる重ね合わせ文法で生成できることなどを示した.
好酸球性中耳炎の発生機序の解明:T細胞と肥満細胞の新たな役割

副鼻腔炎や気管支喘息に合併する難治性中耳炎は、中耳粘膜や耳漏での好酸球の著明な浸潤が特徴で、好酸球性中耳炎と呼ばれているが、その発症機序は未だ不明の点が多く、好酸球を滲出性中耳炎患者の中耳粘膜に遊走する正確な機序や因子は明らかでないのが現状である。肥満細胞は、アレルギー疾患での免疫反応だけでなく、感染症や様々な好酸球性炎症でも重要な役割を果たしていることが明らかになっている。本研究では、好酸球性中耳炎における好酸球浸潤や好酸球性炎症の維持において、活性化した肥満細胞がはたす役割を明らかにすることを目的とし、活性化した肥満細胞の産生したトリプターゼなどのメディエーターやサイトカインが上皮に働くことにより増加するRANTES, eotaxinのような好酸球性遊走因子やそれらのリガンドであるCCR3を中耳粘膜や中耳貯留液で解析した。肥満細胞のマーカーであるトリプターゼ陽性細胞と活性化した好酸球のマーカーであるMBP陽性細胞、好酸球遊走因子であるRANTES、Eotaxin、それらのレセプターであるCCR3を免疫染色する。また、中耳貯留液、鼻汁、血清中のRANTES, Eotaxin, ECP量をELISA法で測定し、検討することにより中耳への好酸球の遊走における重要な因子を解明したいと考えている。これまで行った研究にて、好酸球性中耳炎患者とコントロール(副鼻腔炎や喘息合併のない)の中耳粘膜におけるRANTES,トリプターゼ、MBP、Eotaxin、CCR3陽性細胞数を比較した。MBP、Eotaxin陽性細胞はコントロール症例ではほとんど認めず、好酸球性中耳炎症例に多く認めた。RANTES、CCR3、トリプターゼ陽性細胞も好酸球性中耳炎症例に有意に多く認めた。また、好酸球性中耳炎症例の中耳粘膜のトリプターゼ陽性細胞数とMBP陽性細胞数の関係は、正の相関が認められた。中耳貯留液中のRANTES、Eotaxinはコントロールに比べ、好酸球性中耳炎では高いレベルであった。また、好酸球性中耳炎の中耳貯留液中のECPとEotaxin、ECPとRANTESにはそれぞれ正の相関を認めた。この研究では、好酸球性中耳炎における中耳粘膜に好酸球が浸潤する機序を解明することを目的とする。活性化した肥満細胞の産生したトリプターゼなどのメディエーターやサイトカインが上皮に働くことによりRANTES, eotaxinのような好酸球性遊走因子が増加し、中耳粘膜に好酸球を遊走すると仮定した。また、中耳貯留液、鼻汁、血清中のRANTES, Eotaxin、ECP量をELISA法で測定し、検討することにより中耳への好酸球の遊走における重要な因子を解明したいと考えている。

これまで行った研究にて、好酸球性中耳炎患者9例とコントロール(副鼻腔炎や喘息合併のない)の8例の中耳粘膜におけるRANTES,トリプターゼ、MBP、Eotaxin、CCR3陽性細胞数を比較した。MBP、Eotaxin陽性細胞はコントロール症例ではほとんど認めず、好酸球性中耳炎症例に多く認めた。RANTES、CCR3、トリプターゼ陽性細胞も好酸球性中耳炎症例に有意に多く認めた。また、好酸球性中耳炎症例の中耳粘膜のトリプターゼ陽性細胞数とMBP陽性細胞数の関係は、正の相関(r=0.886、p=0.014)が認められた。中耳貯留液中のRANTES、Eotaxinはコントロール2症例に比べ、好酸球性中耳炎7症例では高いレベルであった。また、好酸球性中耳炎7症例の中耳貯留液中のECPとEotaxin、ECPとRANTESにはそれぞれ正の相関を認めた。今後は、症例を増やすとともに、鼻汁、血清についてもELISA法で検討していく予定である。この研究では、好酸球性中耳炎における中耳粘膜に好酸球が浸潤する機序を解明することを目的とする。活性化した肥満細胞の産生したトリプターゼなどのメディエーターやサイトカインが上皮に働くことによりEANTES, eotaxinのような好野酸球性遊走因子が増加し、中耳粘膜に好酸球を遊走すると仮定した。肥満細胞のマーカーであるトリプターゼ陽性細胞と活性化した好酸球のマーカーであるMBP陽性細胞、好酸球遊走因子であるRANTES、Eotaxin、それらのレセプターであるCCR3を免疫染色する。また、中耳貯留液、鼻汁、血清中のRANTES, Eotaxin、ECP量をELISA法で測定し、検討することにより中耳への好酸球の遊走における重要な因子を解明したいと考えている。これまで行った研究にて、好酸球性中耳炎患者とコントロール(副鼻腔炎や喘息合併のない)の中耳粘膜におけるRANTES,トリプターゼ、MBP、Eotaxin、CCR3陽性細胞数を比較した。HBP、Eotaxin陽性細胞はコントロール症例ではほとんど認めず、好酸球性中耳炎症例に多く認めた。EANTESCCR3、トリプターゼ陽性細胞も好酸球性中耳炎症例に有意に多く認めた。また、好酸球性中耳炎症例の中耳粘膜のトリプターゼ陽性細胞数とMBP陽性細胞数の関係は、正の相関が認められた。中耳貯留液中のRNATES、Eotaxinはコントロールに比べ、好酸球性中耳炎では高いレベルであった。また、好酸球性中耳炎の中耳貯留液中のECPとEotaxin、ECPとRANTESにはそれぞれ正の相関を認めた。
毒素原性大腸菌の耐熱性エンテロトキシンの受容体活性化

毒素原性大腸菌が産生する耐熱生下痢毒素(STa)は腸管膜受容隊である膜結合型グアニル酸シクラーゼ(STaR/GC-C)を活性化しサイクリックGMP濃度を上昇させて下痢を起こす本研究では下痢のメディエーターであるサイクリックGMPを生成するSTaRがいかにしてSTaによって活性化のシグナルが伝わるのか、その仕組みを分子生物学的手法で解明することを目的とした。すでにこの膜結合型グアニル酸シクラーゼのc末端側にある63残基のアミノ酸を遺伝子操作して欠如させた受容体ではSTがこの受容体に結合してもSTaによる活性化のシグナルは伝達されない。そこで種々の変異受容体を作製して毒素結合に対応してグアニル酸シクラーゼ活性が活性化されるかいなかを検討した。その結果、39残基のアミノ酸をc末端から削った受容体では毒素によるグアニル酸シクラーゼの活性化が起きないこと、さらに22残基のアミノ酸を削ったものでは著明な酵素活性の活性化が認められたことなどからc末端の23残基から40残基にいたるアミノ酸部位にSTaのグアニル酸シクラーゼ活性化に必要な何らかの機能が存在することが明らかになった。この領域にはアルギニンやリジンといった塩基性アミノ酸が多く存在する特徴を有していた。さらに興味深いことに、この領域に隣接するアミノ酸であるセリン1029はプロテインキナーゼCによってリン酸化されるコンセンサスシークエンスアミノ酸配列SXKKの配列中に在り、フォルボールミリステートアセテート(PMA)のプライミング効果に因って活性化されたプロテインキナーゼCによってリン酸化を受け、このリン酸基が塩基性アミノ酸に富む上記の領域の機能を高めることを示唆した。
女性と財産-取得原因・資産形成過程・資産所有の現状-

お茶の水女子大学家庭経営学科の卒業生(A)と福島県の農業女性(B)に関する中間的な調査結果を述べる。数字は、最終的には動く可能性がある。(1)夫と自分の資産の割合--自分の資産の割合が0であるとするものは、Aが62%、Bが64%でほとんど変わらない。しかし、Bにおいて資産を持つもののうち、圧倒的な部分が地方公務員など常勤の職業を持つ者であり、これについてはAと性格を同じくすると考えられる。(2)不動産の所有--自分名義の不動産をもつ者は、Aにおいて21%、Bにおいて22%であり、この点でも両者は類似している。内容を見ると、Aにおいては、親の贈与プラス自分の収入による取得と自分の収入による取得がほぼ同じで全体の大半を占める。Bにおいては、親からの相続による取得と自分の収入による取得がほぼ同じで、これまた全体の大半を占める。Bにおける自分の収入による取得は、常勤の職業と結び付いているから、違いは、Aにおいては親からの贈与の援助があること、Bにおいては家つき娘の相続によることが分かる。(3)資産形成意識---A=共働きにもかかわらず資産名義は夫であることへの不満や、自分の収入が子の教育費に支出され資産形成つながらない不満がある反面、自分名義の資産形成に努力し、自分名義にならない場合は自分の収入を当てないという例もある。B=夫も自分も無資産で財産は義父名義であるという訴えや、いくら農業に従事しても資産につながらない悩みがあり、現在国の政策にとりいれられた家族経営協定による資産形成の可能性に期待がある。しかし若い世代の常勤の女性は、資産づくりに強い意識を持っている。全体として、女性の資産形成にたいする意識は徐々に強くなりつつある。今年度は、女性と財産に関する現行制度の内容(民法の夫婦財産制、離婚給付、損害賠償制度、寄与分を含む相続、さらに年金制度、租税制度、企業の家族手当制度など)の研究、民法の諸制度に関する統計と判決例の検討、女性と財産に対し、直接、間接に触れている既存の調査の再検討を実施し、来年度の実態調査に備えた。現行制度については、民法においては、一応制度的中立性が認められる。しかし、年金制度、及び租税制度においては、制度の基底にある家族モデルが片稼ぎ家族であり、女性の資産取得原因の制約となっているという感がある。これについては、既存の研究もあるが、なお検討の余地がある。民法の中立性は、このような他の制度のヴァイアスや、現実における男女の力関係の相違によって影響を受けることになる。司法統計の検討は、扶養、離婚給付及び不法行為による損害賠償について女性が不利な立場にあることを示している。相続については、司法統計は、その実態を十分に示していないので、実態調査から掴む必要がある。判決例の検討は、以上の統計的な結果をほぼ裏付けている。既存の調査としては、(1)農村における相続調査、女性の地位の調査、女性の財産に関するアンケート調査、(2)都市における相続調査、(3)都市における共稼ぎ夫婦の家計調査、などがある。(1)は、女性が土地財産を取得する機会が少ないこと、しかし、女性の財産取得要求はかなりあることを示している。(2)は、老親扶養と結び付いて女性にも不動産取得の機会があることを示している。(3)は、女性の財産取得と資産形成の可能性を示しているが、なお、女性が不利な地位におかれていることを示している。いずれにしても、女性の資産取得と形成過程に関するモデル形成にはまだ遠い状況にある。
リチウム硼炭化物における物性探索と応用

本研究は、リチウム硼炭化物LiBCにおける超伝導探索と軽元素からなるLi2次電池の負極材料としての可能性の探索を目標とした。LiBCにおいてLiを制御したLixBC(約x=0.8)において約15Kにおいて電気抵抗の急落と反磁性を観測した。しかし、試料依存性も完全には除去できていない。負極材料としては、Siとのコンポジット化を行い、メカニカルミリング法で作製したSi30%LiBCの試料において、サイクル特性が向上し、高い容量維持率やクーロン効率が得られた。しかし、他のコンポジット電極でも見られるひずみによる劣化問題も残っている。鉄系超伝導体は発見当初から、世界中の研究者により精力的に研究されているが、現在でも超伝導転移温度Tcは60Kを超すことができていない。より高い超伝導転移温度を持つ物質の発見には新たなブレイクスルーが必要である。2002年にMgB2と類似の結晶構造を持つリチウム硼炭化物LixBCにおいて、結晶構造を保持したまま、ホールドープがなされるとTcが100K程度になると予測された。しかし、実験的な研究はほとんどないのが現状である。我々は、現在までに、Zrゲッタリング法により作製したLixBCにおいて超伝導類似の抵抗の急激な減少とそれに伴う反磁性を観測した、再現性に問題があった。また、軽元素からなるLixBCでは電気化学的な方法によりLiの放出・吸収が可能であるとの報告もあり、このような放出・吸収が可能であれば、軽量な2次電池の電極材料としての応用の可能性もでてくる。本研究課題では、リチウム硼炭化物における新超伝導物質探索と2次電池の電極材料への応用の可能性を探る。本年度は、当初の研究計画に従い、超伝導類似の電気抵抗および反磁性の再現性の向上を主な目的として実験を重ねてきており、これまでには得られなかった、同一試料での電気抵抗の異常と反磁性を観測することができた。また、2次電池の負極材料への応用に関しては、LixBC自身は放電容量は小さいものの、サイクル特性はすぐれているが、Siとのコンポジット化により、放電容量は増加したもののサイクル特性が落ちる結果となった。リチウム硼炭化物LixBCは、Rosnerらにより、Li量の制御しキャリアドープが可能になれば、100K近い超伝導転移温度を示す可能性があると理論的に予想されている。また、そのLi量の制御を電気化学的に行うことができれば、リチウムイオン二次電池の電極材料の可能性も出てくる。特に、軽元素から構成されている本物質で、高効率化が可能になれば、二次電池の軽量化に繋がる可能性がある。電気化学的にLi量を制御できることはこれまでの申請者の研究によりわかっているが、ウエットプロセスで作成した試料を取り出して物性評価するには、現段階でも成功していない。そのため、従来の固体反応法により作成し、混合や加圧成型の効果を調べている。仕母体試料作成後、Liゲッタリングを用いた熱処理の中間段階に混合加圧成型を加えた試料で両者を同時に観測することができるようになり、再現性の向上を試みたが、改善に至っていない。LixBC単体は充放電のサイクル安定性が高いが、初期充電容量や放電容量が少ない。そこで、Siとのコンポジット化を行っている。これにより充電容量・放電容量は増加したが、ほぼすべてのコンポジット試料で、Siの充放電時の体積変化による基板からの剥離が原因と考えられる放電容量の落ち込みが見られた。LiBCとSiの重量比が7:3でメカニカル・ミリングで作成した試料は優れたサイクル特性を示した。しかし、同じ調合比でも、乳鉢で混合した試料は、放電容量は大きいもののサイクル安定性が乏しかった。昨年度は、一昨年度までの成果を踏まえて、Li量を制御した試料において、電気的、磁気的性質に関して補足的な実験をし、まとめを行う予定であったが、実験室の移動に伴う、試料作成用の雰囲気コントロール型高速昇温電気炉の整備の遅れやX線回折装置の漏電などのため、予定通りに通りに研究が進まなかった。試料作成に関しては、小型のシリコニット炉を用い、できる限りの高速昇温を試み、試料作成を行ったが、LiBC相をある程度含んだ試料を得ることはできたが、従来の試料よりも不純物が多く検出された。そのため、少ない量ではあるがあらかじめ所有していたLixBC試料を用いて、シリコンとコンポジット化した電極の充放電特性の測定を行った。シリコンとのコンポジット化により、放電容量は増加したが、サイクル安定性に減少みられた。これは、LiBC中の不純物によるものではなく、Si電極の特性であり、充放電における膨張・収縮の際に微細化することが原因だと考えられる。ただし、このコンポジット化は放電容量の増加には重要な因子であり、最適なコンポジット比率を決定する必要がある。本年度、研究室および実験室の移動があり、従来まで試料作成に用いていた雰囲気制御型の高速昇温高温電気炉の真空関係の整備をできることができなかった。そのため、従来のような高品質の試料作成が困難であった。また、新実験室の休暇中の空調の停止により、基本的な試料評価に用いるX線回折装置がたびたび絶縁不良になり、試料評価も遅れた。この原因が分からず、長期の中断を余儀なくされた。本研究は、LiBCにおける超伝導探索とLi2次電池用の電極材料としての可能性探索を2つの目標としている。

最終年度では、純良なLiBC母体試料の作成に努めるとともに、母体材料の電気的、磁気的特性の改善に注力した。諸条件の変化から従来ほどの高品質の母体試料は得られなかったが、改善が見られた。その結果、LiBC試料を真空封入して75時間熱処理し、混合・加圧成型した後に再び真空封入し75時間熱処理した試料において、電気抵抗率測定と磁化測定の両方で約15 Kにおいて急落がみられ、超伝導の発現が示唆された。これは大きな進歩であったが、同条件で作製した他試料では確認できておらず、他の試料ともども未だ試料依存性が存在した。これまでの結果をまとめると、上記の結果に加えて、電極特性改善のためSiとのコンポジット化を行っているが、充放電特性では、これまでと同様にメカニカルミリング法で作製されたSi30%LiBCが大きな放電容量を示した。一方、サイクル特性は、コンポジット化することにより劣化するが、Si30%LiBCは多サイクルの後も、初期放電容量で大きな放電容量をもつ他試料よりも大きい放電容量を示した。また、容量維持率も約500サイクルで75%程度であり、クーロン効率も他の試料と比べて高かった。これはメカニカルミリング法によるSi30%LiBCではLiBCがSiの母材として機能し、LiBCのサイクル安定性の良さが反映されたことによると考えられる。今後は、他のコンポジット電極でも観測されているひずみによる劣化問題を解決する必要がある。本研究は、リチウム硼炭化物LiBCにおける超伝導探索と軽元素からなるLi2次電池の負極材料としての可能性の探索を目標とした。LiBCにおいてLiを制御したLixBC(約x=0.8)において約15Kにおいて電気抵抗の急落と反磁性を観測した。しかし、試料依存性も完全には除去できていない。負極材料としては、Siとのコンポジット化を行い、メカニカルミリング法で作製したSi30%LiBCの試料において、サイクル特性が向上し、高い容量維持率やクーロン効率が得られた。しかし、他のコンポジット電極でも見られるひずみによる劣化問題も残っている。新超伝導物質探索としては、電気抵抗の異常と反磁性が同一の試料で観測されたのは1つの進歩であるが、再現性に乏しいのが今後の課題になる。また、ウエットプロセスでLi量を制御した試料を大気に触れさせず、物性評価を行う方法を考える必要がある。リチウムイオン二次電池の電極材料の可能性としては、シリコンとのコンポジット化により、母体試料自身の持つサイクル安定性を大きく減少させることなく、大きな初期充電容量および初期放電容量を実現した。しかし、Siの充放電時の体積変化による基板からの剥離が見られるなどの新たな問題点も出てきた。また、Siとの調製比や調整方法により充放電容量やサイクル特性・クーロン効率に差が生じている。補足データを得るための試料作成については、雰囲気コントロール型の高速昇温電気炉の真空関係の整備を急ぎながら、通常のシリコニット炉を用いて単相試料の作成も試みる。また、これまでに得られている実験結果を精査し、研究成果を発表するとともに、最終的なとりまとめを行う。固体物理学実験物質探索および電極応用ともに、母体物質としては仕込みLi量1.25で作成したものに限定する。
量子相関の波長変換技術に関する研究

光の非古典的性質である量子相関は、量子情報通信技術の分野において重要なリソースである。この量子相関を有する光の波長を可変化する技術は、応用上において重要な課題である。光パラメトリック発振器から発生させることができる量子相関光子対ビームは、これまで波長の可変化が困難であった。本研究では、光子対ビームが有する光強度量子相関を波長変換、チューナブル化するための基盤技術を確立することができた。量子情報通信技術の分野において、光の非古典的性質である量子相関は重要なリソースでめる。様々な応用を考えた場合、量子波長変換技術を用いていろいろな波長で量子相関を生成する技術が必要となる。本研究では、CWでの量子相関の波長変換技術の基盤を確立することを目的としている。本年度は本研究の初年度であり、光パラメトリック発振器から発生した量子相関光子対ビームの光強度量子相関が、光共振器内の非線形結晶による和周波混合過程でどのように波長変換されるかの理論解析を行った。和周波混合用の光共振器は高効率化のために3波共鳴型とし、別に用意したポンプ光(ω_2)と光子対ビームの片方(ω_1)を共振器内の非線形過程で和周波混合させて波長変換された出力光(ω_3=ω_1+ω_2)を取り出す。この出力光と光子対ビームの相方のビームの間の量子相関について半古典的アプローチによる解析を行った結果、古典的な波長変換パワーが最大となるポンプ光パワーにおいて量子相関の波長変換は最適化されることが分かった。また、ω_1,ω_3の共振モードのダンピングファクターγ_1,γ_3に関しては、γ_3をγ_1より大きくした方が量子相関の波長変換帯域幅は広くなることが分かった。この理論解析の結果により、量子相関の波長変換システム設計のための重要な指針が得られ、実際の実験装置の設計パラメータの算出が可能となったことは意義深い。以上の結果に基いて和周波混合光共振器の設計製作と結晶関連の整備を行い、光パラメトリック発振器から発生させた量子相関光子対ビームを用いて別のレーザ光をポンプ光とした和周波混合実験を開始した。量子情報通信技術の分野において、光の非古典的性質である量子相関は重要なリソースである。様々な応用を考えた場合、いろいろな波長で量子相関を発生させて波長を可変にする技術は必要不可欠である。本研究では、そのような基盤技術をCWで確立することを目的としている。本年度は前年度において行った理論解析を踏まえ、製作した和周波混合用光共振器の安定化のための光学回路・電子回路の設計製作を行いフィードバックロッキングの実験を行った。開発した光共振器では別のレーザーから注入するポンプ光(1064nm)を共振安定化させると同時に注入する光子対ビームの一方の光波(1064nm)と波長変換された532nmの光波が同じ共振器で共振しなければならない構造になっており、これらの光波を同時に共振させながら安定化させるには共振器を独立に制御する必要性が生じて技術的に困難となった。そこで、共振器の改良を行い共振器内に偏光ビームスプリッタを置いてポンプ光と光子対ビームの光波が別々の共振器で共振する構造とした。532nmの光波は共振器の1つのミラーと非線形結晶の端面にコーティングしたミラーで独立に共振する構造とした。さらに、このような構造は波長可変の光パラメトリック発振器として動作するという新たな着想を得た。改良した光共振器を光パラメトリック発振器として動作させたところ、低発振しきい値(30mW)のCW発振が得られて800MHzの連続周波数(波長)可変特性が得られた。従来のCW光パラメトリック発振器ではこのような連続周波数可変特性を得ることは極めて困難であり、得られた成果については特許出願を行うと共に、応用物理学会、レーザー学会において発表を行った。本年度は前年度に製作したデュアル共振器型和周波混合器で問題となった制御性、安定性と内部損失及びモードマッチングを改善するための改良を行い、新たにセミモノリシック型の和周波混合用光共振器を製作した。この和周波混合用光共振器に光子対ビームの一方(1064nm)を注入安定化し、ポンプ光として別のレーザー光を注入し非線形結晶の温度制御を行いながら共振器に同時に安定化して532nmの光波へ波長変換する実験を行った。しかしながら、この共振器からの戻り光による光子対ビームの不安定化等の技術的困難が新たに生じた。

そこで、当初に製作したデュアル共振器型の周波数混合器が波長チューナブルな光パラメトリック発振器として動作することに着目し、このチューナプル光パラメトリック発振器からの量子相関を有する光子対ビーム生成を試みた。この実験の結果、1.5dBの光強度差スクイージングを有する量子相関光子対ビームを生成することができた。従来の光パラメトリック発振器を用いた光子対ビーム生成では波長のチューナブル化は原理的に困難であり、得られた結果は応用上重要である。これらの成果については、OSA主催の国際会議にて報告し収録論文に掲載された。まだ、デュアルポート型光パラメトリック発振器による量子相関生成についても理論的検討を行い応用物理学会にて報告した。
光で人工的細胞内情報伝達系を制御するシステムの構築

光は、その直進性・高速性・非侵襲性から生体反応の人為的な制御に使用される。そのため、生体における光受容システムの改変は、人工的な分子システムを制御する「入力系」に利用できる可能性がある。動物のロドプシン類は光刺激でGタンパク質などを活性化するため、それを改変することで種々の細胞内シグナリングを制御できることが期待される。そこで本研究では、光や熱に安定な全トランス型レチナールを結合できる動物型ロドプシン類などのレチナールタンパク質を改変して、人工的な分子システムを制御する分子ツールを提供することを目的とする。本年度は以下の解析を行った。1.Opn5L1は、動物型ロドプシン類の中で初めてフォトサイクルによって活性が制御されることが明らかとなり、繰り返しの光刺激に対応できる可能性がある。そこで、Opn5L1に変異を導入するなどにより、フォトサイクルの時定数を変化させた。その結果、秒オーダーの時定数のものから時間オーダーの時定数のものまで作製することに成功した。2.全トランス型レチナールを結合するOpn5について、吸収波長特性を変化させた。そのために、種々のレチナールのアナログを取り込ませたところ、大きく長波長にシフトさせることに成功した。また、このレチナールアナログを取り込んだOpn5が通常のレチナールを取り込んだ場合と同様の光反応を行うことも確認できた。3.フォトサイクルにより活性が制御されるOpn5L1分子を用いて、培養細胞内の分子システムを光で制御できるか検討した。その結果、光依存的にcAMP量の変化を誘起することが可能であることがわかった。28年度が最終年度であるため、記入しない。このフォトサイクルは、発色団レチナールとタンパク質との共有結合の形成と崩壊によって起こることがわかった。またこの特異な分子メカニズムに関わる重要なアミノ酸残基も同定した。2.全トランス型レチナールを結合するOpn5などのレチナールタンパク質について、結合するレチナールのアナログを用いて吸収波長特性を大きく改変することに成功した。フォトサイクルを形成する動物型ロドプシンは、同じ光刺激を繰り返し行うことで何度も活性を制御することができる可能性があり、他の実験系に応用する汎用性が高いと考えられる。このメカニズムの解析は、その分子特性の改変に非常に有用であり、次年度の計画につなげることができる。次年度は、動物型ロドプシンOpn5グループを中心に、レチナールタンパク質を用いて人工的な分子システムを制御する分子ツールを作製する。そのため、以下の実験計画を行う。1.動物型ロドプシン類においてフォトサイクルによって活性を制御することが初めて明らかになったあるOpn5サブタイプについて、その活性制御の分子メカニズムを明らかにした。そこで、その分子メカニズムを元に、フォトサイクルの時定数を改変する。2.Opn5グループなどレチナールタンパク質について、吸収波長特性を改変する。結合するレチナールのアナログとタンパク質部分の変異を組み合わせることを検討する。

そして、レチナールタンパク質をベースとした分子ツール作製の戦略を構築する。3.作製したOpn5ベースの分子ツールを用いて、培養細胞やリポソームなどの内部の分子システムを光で制御できるか検討を行う。28年度が最終年度であるため、記入しない。
高等植物における器官境界部の制御機構

本年度は1)CUCの下流遺伝子の解析、2)子葉境界部の細胞形態の解析、3)サプレッサー、エンハンサー変異体の解析を予定しており、特に1)に関して大きく進展させることが出来た。まず下流候補遺伝子をcuc1 cuc2変異体存在下で発現させる実験を行い、6遺伝子のうちSTMがcuc1 cuc2変位の表現型を部分的に回復することを見いだした。また、グルココルチコイド誘導系を用いた実験で、STMを含む10遺伝子がCUC1によって直接の転写活性化を受けることを強く示唆する結果を得た。さらに、下流遺伝子のノックアウト変異体の解析から、CYP78A5遺伝子が子葉の分離を促進することを新たに見いだした。以上から、CUC1とCUC2が子葉分離や茎頂分裂組織形成を促進する分子メカニズムの詳細が明らかになった。これらの知見は植物の茎頂分裂組織形成の初発過程を理解する上で重要である。これに加えてcuc1 cuc2変異体の雌しべの発生解析を行い、これらの遺伝子が雌しべ内部における器官形成の鍵である内側隆起の発達に重要な役割を持つことを明らかにした。雌しべ形成は果実・種子形成が起こる場であり、先の下流遺伝子の解析を雌しべの発生にも拡張していくことで、植物における生殖過程の分子メカニズムの理解する基礎となるデータを得た。2)については、特に新たな進展を得ることが出来なかった。3)については、cuc1のエンハンサー変異体候補を新たに一系統得た。1)子葉原基の境界部におけるくぼみの形成機構の解析:共焦点蛍光顕微鏡によるシロイヌナズナ胚の立体像を用い、野生型胚の子葉原基および境界部における細胞の形態を調べたところ、L2層の細胞において境界部を特徴づける形状を持った細胞を同定した。またこの細胞の形態がcuclcuc2変異体胚において異常になることを見いだした。2)CUCの下流遺伝子の解析:マイクロアレイとRT-PCRにより選抜した21のCUCU流候補遺伝子について解析を進め、そのうち少なくとも5遺伝子が胚でCUCとよく似た発現を示すこと、およびcuc1 cuc2二重変異体において発現が消失することが分かった。また、グルココルチコイド受容体融合タンパク質を用いたCUC1タンパク質活性誘導系において、下流候補遺伝子のうちLAS、CYP78A5、PANの3遺伝子の発現がタンパク質合成阻害剤の存在下でも誘導されることから、これらがCUC1の直接のターゲットである可能性が高いことが分かった。さらに、CUC2プロモーター制御下でLASを発現させるコンストラクトをcuc2 cuc3二重変異体に導入すると子葉の表現型が回復することから、LASがCUCの下流で機能していることが遺伝学的に支持された。現在同じコンストラクトをcuc1 cuc2二重変異体にも導入すると共に、同様のコンストラクトを他の下流候補遺伝子についても作製し、cuc1 cuc2への導入を進めている。これらと平行して、各候補遺伝子のノックアウトラインについても収集・解析を進めている。3)cuc2 cuc3サプレッサー変異系統の解析:cuc2 cuc3サプレッサーとは別に、cuc3エンハンサーのスクリーニングを進めており、5変異体について系統の樹立と簡単な表現型の解析を進めた。そのうち1変異体はシーケンス解析の結果、cuc2の新しいアリルであることが分かった。