hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
クラスターDNA損傷に対する細胞内修復動態と損傷の局在化メカニズム

X線照射したEGFPプラスミドを“非照射"の細胞導入し、ライブセル観察によりEGFP蛍光の発現速度の低下から難修復性のクラスターDNA損傷が生じていることを示した。また軟X線を照射しながら水和デオキシリボース(dR)からの脱離イオンを測定し、水分子が分子の激しい分解を抑制すること、またその理由がdRから配位水への高速のプロトン移動によることを分子動力学計算により示した。さらに放射線トラックエンドで生じる多数の低速2次電子は、発生位置から数nm以上離れたところに塩基損傷を誘発し、修復過程を経てDNAの2本鎖切断に変換され得るクラスター損傷を生成することを示した。本研究の目的の一つである、実際に放射線照射して生成させたクラスターDNAを損傷非照射の動物培養細胞中に導入する手法を構築するため、クローニングベクターであるプラスミドDNAから蛍光タンパク質(mCherry)をコードする遺伝子部分を切り出し、これにX線を照射する実験プロトコルは確立した。さらに照射したmCherry遺伝子をDNAのプラスミド再結合する実験系の構築を試みたが、再結合プラスミドの回収効率が悪くライゲーションの条件など実験方法を再検討する必要がある。一方、DNA損傷誘発に果たす水和水の役割を明らかにするため、DNAの骨格を形成するデオキシリボース分子の薄膜に対し、真空チャンバー中で僅かな水蒸気を導入することで一層程度の水和水が吸着した試料を作成した。この試料に対してSPringー8から得られる酸素のK殻吸収端の高輝度軟X線を照射し、生成した脱離イオンを観測した。その結果、水和水が無い場合と比較すると水和水が結合することにより、明らかにデオキシリボース分子の分解が抑制される一方、水由来のH3O+イオンが新たに生成することを見出した。また、軟X線照射したDNA薄膜試料を塩基除去修復酵素で処理することで塩基損傷を鎖切断に変換して定量することを試みたが、DNAの構成元素である酸素、窒素、炭素などを含むTrisなど緩衝液塩を含まない試料は、それ自体が不安定で非照射の場合でも30ー40%の鎖切断が入ってしまうことが明らかになった。今後は、NaClなどを添加することにより、安定なDNA試料の作成を試みる。本年度は、新しい実験に関する方法や条件の検討を行ってきた。実験条件についてはほぼ構築することができたが、一部の試料作成については再考する必要がある。今後、これらについて継続して条件検討を行いたい。mCherry蛍光タンパク質を含むプラスミドDNAに対し100200GyのX線を照射した後、これをヒト細胞(HeLa)細胞へ導入した。フローサイトメータを利用して形質転換効率を調べたところ、100Gyではほとんど影響を受けず、また200Gyでは60%程度であった。これらの結果から、mCherryを切り出して照射しプラスミドに再結合するこれまで行ってきた操作の必要が無いことが分かった。また、イオンビームやX線を照射したプラスミドDNAに対する塩基除去修復酵素の作用機序から、実際のクラスター損傷部位を構成する個々の損傷間の距離に関する知見を得て、論文として発表した。SPring-8から得られる酸素及び窒素のK殻吸収端近傍の単色シンクロトロン軟X線の照射条件の検討も、現在進めている。DNAの電子物性とDNA周囲の水和水構造がどのように損傷誘発に関わるかを理解するためには、DNAの糖(デオキシリボース)の分解プロセスについて量子化学計算も必要である。フランスのグループとの共同研究によりこれを実施し、計算結果はが実験で得られている分解生成物(フラグメントイオン)のパターンと良く一致する結果を得、現在論文として投稿中である。内殻イオン化の結果生じるオージェ電子の作用についても、モンテカルロシミュレーションを実施し論文として発表した。さらに不安定なDNA塩基ラジカルを、単色軟X線を照射しながらその場測定を行った結果、塩基の持つ官能基に依存してラジカル収率が大幅に変わることを見出した。DNA損傷に至る反応中間体であるラジカル生成メカニズムに関してこれまで知られていない重要な知見であり、論文として投稿する準備を進めている。mCherry蛍光タンパク質を含むプラスミドDNAに対し100Gy程度のX線を照射しても、ヒト細胞(HeLa)細胞への形質転換効率がほとんど影響受けないことを見出した。そこでこれまでの方針を転換し、mCherry遺伝子部分の切り出しとプラスミドへの再結合の操作を全てカットすることで、大幅に実験を簡略化することに成功した。プラスミドへの照射とこれをヒト細胞に導入した後のライブセル観察を開始した。またシンクロトロン軟X線の照射条件の検討を進めたが、緩衝液の塩を除くことによる鎖切断頻度が数10%は起こってしまうため、引き続き実験条件の検討を行っている。放射線によりDNA分子上の局所に損傷が集中する多重損傷(クラスター損傷)に対する細胞内における修復動態と、DNA損傷がどのような物理化学的な局在化機構を経てクラスター化するのかを明らかにすることを目的として、研究を実施した。代表的な成果は、まず実際に放射線照射した蛍光タンパク質(EGFP)を有するDNAを非照射の細胞中に導入し、EGPFの蛍光強度の時間変化としてDNA修復を評価する過去に例のない新しいアッセイ方法を確立したことである。EGFPプラスミドを試料とし、これにX線照射した後に細胞導入した場合、細胞の蛍光強度が時間とともに増大し、その傾き(EGFP発現速度)は線量依存的に小さくなった。1.2kGyを照射した場合、GFP発現速度はコントロールのおよそ40%となった。

ニッキング酵素により人工的にDNAに1本鎖切断(SSB)を1ヵ所入れたプラスミドの場合、コントロールと比べEGFP発現速度は僅か10%程度までしか低下しなかったことから、酵素により導入された単純な末端構造のSSBに比べ、X線照射により難修復性のDNA損傷が生じた可能性が示された。以上の結果から、本手法により難修復性のDNA損傷を検出が可能であり、今後DNA損傷の修復動態に関する研究分野において有力な新手法となることが期待される。一方、クラスターを構成する塩基損傷の誘発過程を明らかにするため、放射線トラックエンドで生じる多数の低速の2次電子の振舞いを、動的モンテカルロ法を用いてシミュレートした。その結果、電子が減速し完全に熱化する直前に水和前電子となり、初期イオン化位置から6塩基対以上離れたところにも塩基損傷が誘発されることを明らかにした。このように初期イオン化位置から離れて生じる塩基損傷は、細胞内の塩基除去修復の過程で2本鎖切断に変換され得るため、細胞致死等の原因となるクラスター損傷であることが予想される。X線照射したEGFPプラスミドを“非照射"の細胞導入し、ライブセル観察によりEGFP蛍光の発現速度の低下から難修復性のクラスターDNA損傷が生じていることを示した。また軟X線を照射しながら水和デオキシリボース(dR)からの脱離イオンを測定し、水分子が分子の激しい分解を抑制すること、またその理由がdRから配位水への高速のプロトン移動によることを分子動力学計算により示した。さらに放射線トラックエンドで生じる多数の低速2次電子は、発生位置から数nm以上離れたところに塩基損傷を誘発し、修復過程を経てDNAの2本鎖切断に変換され得るクラスター損傷を生成することを示した。懸案となっている、動物培養細胞への照射DNA導入のための試料調製法について早急に検討を進めるとともに、水和DNA塩基に対する軟X線照射と生じたラジカルのESR法による観測を試みる。同時に、水和水層におけるラジカル移動を考慮した、新しいモンテカルロトラック構造シミュレーションとDNA損傷のクラスター化収率の解析を進める。照射用プラスミド試料の作成と照射後の細胞への導入方法が、大幅に簡略化できることが分かり、実験の進捗のスピードが上がった。またDNA中の特定元素の内殻イオン化に特有の損傷過程を調べるためには、DNAを構成する元素と同じ元素(C, N, O, P)を含む緩衝液の塩を試料から除くことが必須であり、これによるDNA分子の不安定化の克服が鍵となる。薄膜を吸着させるための基板を、これまでのガラス以外にもプラスティックなどDNAとの吸着性が低い材料を検討する。、29年度が最終年度であるため、記入しない。放射線生物物理学29年度が最終年度であるため、記入しない。
発光蛋白質エクオリン生物発光における超分子構造

オワンクラゲの生物発光は発光蛋白質エクオリンがカルシウムイオンにより刺激されて励起青色蛍光蛋白質(BFP)を生じ、ついで緑色蛍光蛋白質(GFP)にエネルギー移動して励起GFPを生じ、そこから発光極大510nmの緑黄色蛍光に由来するものといわれている。本研究では変性GFPやGFPを酵素分解して得たクロモペプチドが蛍光を示さないことから、生体内における蛍光量子収率が80%という高収率を理解するためにそのモデル化合物を合成し、蛍光挙動を比較検討した。合成したモデル化合物4-(4-hydroxyphenyl)methylideneimidazol-5-one(I)は溶液中では殆ど蛍光を示さないが77KでEtOH中剛体マトリクスでは470nm付近に強い蛍光を示した。同様に天然から得られたクロモペプチドもEtOH剛体マトリクス中で蛍光を示すようになり、その極大はモデル化合物(I)と一致した。(I)は光照射により側技のシス-トランス異性化をおこすことも明らかにした。このことはGFP中では分子内水素結合やクロモフォアの存在するキャビティのためにシス-トランス異性化が阻害されることにより高量子収率の蛍光を示すものと解釈しうることを示した。GFPは又亜ジチオン酸ナトリウムで還元すると蛍光を失い、空気酸化で再生することが知られている。モデル化合物(I)は亜ジチオン酸ナトリウムでジヒドロ化合物を与え、もはや蛍光を生じないが、このものは空気酸素存在下で再び(I)が再生されることを見出した。このことはGFPの生合成に対して重要な知見を与える結果である。
感覚フィードバックに依存した運動回路の機能発達

本研究では、ショウジョウバエ胚・幼虫をモデルとして用い、運動回路の発達過程における感覚受容、特に運動の結果として生じる体性感覚の役割を調べることを目的とした。ショウジョウバエの感覚神経細胞は三種類に分けられるが、その中でも運動感覚受容への関与が示唆されているchordotonal neurons(chos)に着目した。このニューロンの神経伝達を時期特異的に阻害し、成長後の幼虫のぜん動運動パターンへの影響を調べた結果、胚発生の特定の時期における伝達が重要であることを示した。以上により、臨界期特異的な運動体性感覚受容が運動回路の発達において果たす役割を明らかにした。神経回路が成熟する過程には、環境からの刺激または自発的な発火活動に応じて神経間の接続を再構成する時期があり、この可塑的な現象は神経間の形態的かつ機能的な変化を伴いながら活動依存的に組織化されると考えられている。これまでに、視覚などの感覚系の発達過程において、このような神経活動依存的な神経回路の編成が良く研究されており、特に臨界期の存在が明らかにされている。しかし、運動系の発達過程における感覚入力の役割及びその長期的な影響についての細胞・分子機構はほとんど明らかにされていない。そこで、本研究では、ショウジョウバエ胚・幼虫をモデルとして用い、運動回路の発達過程における感覚受容、特に運動の結果として生じる体制感覚、の役割を調べることを目的とした。ショウジョウバエの感覚神経細胞は三種類に分けられるが、その中でも運動感覚フィードバックへの関与が示唆されているchordotonal neurons(chos)およびmultidendritic neurons(md)に着目した。以前の研究により、胚発生後期に運動パターンの著しい変化が見られることが分かっており、回路が最も可塑性の高い時期であると考えられる。そこで、温度感受性Shibireを用いてこの時期特異的に(具体的には胚最後期6時間)において、chosおよびmdの神経伝達を阻害し、成長後の幼虫の運動パターンへの影響を調べた。その結果、chosの機能を阻害したときにのみ、対照個体と比べてぜん動運動が有意に遅くなることが分かった。このことは、特定の感覚神経細胞による運動の感覚フィードバックが運動回路の適切な発達に重要であることを示唆している。本研究は、ショウジョウバエ胚・幼虫を用いて中枢パターン生成器(Central Pattern Generator: CPG)によって制御されているぜん動運動の発達過程における感覚受容の役割を調べることを目的とする。胚期のショウジョウバエは、産卵後17時間からぜん動運動が徐々に活発になっていき、産卵後22時間で孵化する。運動初期の段階では、各体節は協調せずに個々の筋肉がランダムに収縮する動きのみが見られるが、孵化直前にはこのような散発的な収縮はほとんど起こらず、隣接した体節が協調的に収縮と弛緩を繰り返す成熟した運動パターンが観察される。つまりショウジョウバエの胚発生後期と孵化後数時間の間に、ぜん動運動のパターン形成及び速さの調整が活発に行われることにより、ぜん動運動に関わるCPGが形成されることが示唆される。そこで、昨年度計画において、この時期に種々の感覚神経細胞を抑制し、CPGの成熟過程に与える感覚入力の影響を調べ、chordotonal neuron (cho)と呼ばれる感覚神経細胞の活動の阻害が、ぜん動運動のパターンに長期的な影響を与えることを見いだした。本年度計画では、さらに時期を絞って阻害実験を行うことにより、臨界期の有無を探った。このため、温度感受性Shibireタンパク質をcho特異的に発現させ、温度上昇を上述の胚発生期において2時間ごとにくぎって適用し、運動回路に与える長期的な効果を調べた。指標としては、運動回路が成熟した3齢幼虫におけるぜん動運動の速さを用いた。その結果、胚発生1620時間における阻害が運動パターンに影響を与えるのに対し、それ以前および以降の操作では影響がなかった。このことは、感覚神経細胞choによる運動回路発達の制御に臨界期の存在することを示唆するものである。本研究は、ショウジョウバエ胚・幼虫を用いて中枢パターン生成器(Central Pattern Generarot: CPG)によって制御されているぜん動運動の発達過程における感覚受容の役割を調べることを目的とする。

そこで、昨年度までの計画において、特定の発生時期に種々の感覚神経細胞を抑制し、chordotonal neuron(cho)と呼ばれる感覚神経細胞の活動の、胚発生16-20時間における阻害が、ぜん動運のパターンに長期的な影響を与えることを見いだした。本年度計画においては、以上の感覚入力依存的な運動回路発達機構をより良く理解するため、成熟後の幼虫の運動制御におけるchoの役割を探った。このため、GCaMPを用いたカルシウムイメージングにより、ぜん動運動中のchoの活動様式を解析し、ぜん動運動に伴い各体節間を伝搬する活動を観察した。また、温度感受性Shibireタンパク質を用いて、choの活動を一過的に阻害するとぜん動運動の速度が遅くなることを見出した。以上の結果は、choがぜん動運動時において各体節において筋肉収縮の情報を中枢にフィードバックしており、このフィードバックがぜん動運動の速度の制御に貢献することを示唆している。26年度が最終年度であるため、記入しない。脳神経科学・神経科学一般26年度が最終年度であるため、記入しない。当初の予定通り、感覚神経細胞の活動阻害により、運動回路の発達過程への運動感覚フィードバックの関与を示すことができた。当初の予定通り、特定の胚発生時期における感覚神経細胞の活動阻害により、運動回路の発達過程への運動感覚フィードバックの関与を示すことができた。今回胚後期6時間における感覚入力が運動回路の発達に重要であることを示した。今後、さらに細かく時間を区切り、特に重要な時期、すなわち臨界期の存在を探る。当初の計画と大きな変更はない。今後、choによる運動回路制御に仕組みをより詳しく調べる。このため、カルシウムイメージングによりcho細胞の活動様式を解析する等の研究を進める。
板構造の崩壊モード解析に基づく信頼性評価に関する研究

本研究は、立体薄板・骨組複合構造の最終強度解析とそれに基づく信頼性評価に関するものであり、次のような成果を得た。1.複合静荷重を受ける板要素および骨組要素の挙動および最終強度条件式の再検討に関しては、まず、合理的な固有関数の組合せによる矩形板の座屈並びに最終強度解析法を開発するとともに、初期不整に対する検討を行った。また、その船体板構造の最終強度解析と信頼性評価への適用性に関する検討も行った。2.変動荷重を受ける板要素の疲労および亀裂伝播挙動の検討に関しては、構造継ぎ手部の亀裂損傷評価システムを開発するとともに、それに基づく疲労信頼性とパラメータ重要度解析システムとの統合化を行った。また、いくつかの基礎的な継ぎ手モデルに適用して数値的検討を行い、その有効性を確かめた。3.板・骨組複合構造の主要崩壊モードの生成・選定とそれに基づく信頼性評価法を開発するとともに、六面体有限要素を用いた板構造モデルについても、いくちかの基礎的なモデルに対する数値的検討を行い、その有効性を確かめた。4.別途開発している波浪荷重解析システムを適用して、斜波中の極限波浪荷重を推定し、この荷重条件における超高張力鋼製コンテナ船の主構造の板・骨組複合モデルによる主要崩壊モードや強度に及ぼすねじりモーメントの影響の特徴などについても検討を行った。また、従来の研究結果などとの比較・考察から本システムの実構造への適用性を確かめた。5.今後、これらを拡張・統合化したシステムの開発・適用により、船舶や海洋空間利用構造体等の主要構造の板・骨組複合構造モデルによる信頼性評価がより合理的に行える見通しが得られた。研究計画の初年度である平成6年度には、次のような成果を得た。1.複合静荷重を受ける板要素および骨組要素の挙動および最終強度条件式の再検討に関しては、まず、合理的な固有関数の組合せによる矩形板の座屈強度解析法を提案し、その精度を調べた。2.変動荷重を受ける板要素の疲労および亀裂伝播挙動の検討に関しては、構造継ぎ手部の亀裂損傷解析システムを開発するとともに、いくつかの基礎的な継ぎ手モデルに適用して数値的検討を行った。また、従来開発されている変動荷重シミュレーションによる構造継ぎ手部の応力応答時刻歴解析とそれに基づく応力範囲の確率分布形の同定にとる疲労信頼性解析システムとの統合化も試みた。3.板・骨組複合構造の主要崩壊モードの生成・選定とそれに基づく信頼性評価法の開発に関しては、まず、板要素と骨組要素の結合部の取扱いに関して、従来のオフセット・ビームの概念を導入するとともに、従来の有限要素法と塑性節点法を組み合わせた解析法を拡張・改良して、板・骨組複合構造の崩壊モード解析とそれに基づく信頼性評価システムを開発した。4.次に、本システムを、超高張力鋼製コンテナ船の主構造の崩壊解析に適用し、主要崩壊モードや強度に及ぼす部材寸法の影響などについても検討を行った。今後も、実船の主構造を想定した解析モデルに対する数値計算例による開発プログラムの妥当性、適用性の検討を続行する予定である。5.変動荷重下での板要素の疲労挙動に関する実験的検討が行えるよう実験装置の開発を行った。また、これを用いて鋼材の疲労過程における熱挙動などの追跡を行い、余寿命予測のための基礎資料を収集した。研究計画の最終年度である平成7年度には、次のような成果を得た。

また、いくつかの基礎的な継ぎ手モデルに適用して数値的検討を行い、その有効性を確かめた。3.板・骨組複合構造の主要崩壊モードの生成・選定とそれに基づく信頼性評価法の開発に関しては、まず、六面体有限要素を用いた板・骨組複合構造の崩壊モード解析とそれに基づく信頼性評価システムを開発した。また、いくるかの基礎的なモデルに対する数値的検討を行い、その有効性を確かめた。4.昨年度開発した板・骨組複合構造モデルによる信頼性評価システムを用いて、斜波中における超高張力鋼製コンテナ船の主構造の主要崩壊モードや強度に及ぼすねじりモーメントの影響の特徴などについても検討を行った。また、従来の研究結果などとの比較・考察から本システムの実構造への適用性を確かめた。5.これまでに開発しているものを拡張・改良した統合化システムの開発により、船舶や海洋空間利用構造体等の主要構造の板・骨組複合構造モデルによる信頼性評価がより合理的に行える見通しが得られた。
多階層解析による薬剤性心筋・骨格筋障害の支配因子特定と予防法の開発

本年度は、白金系抗がん薬の細胞内蓄積におけるOCT3とMATE1の役割解明と細胞死誘導を制御する情報伝達経路の分子生物学的役割を解明し、それらを統合したモデルの構築を目指し、in vitroおよび動物実験系を用いた検討を行った。その結果、筋肉痛を起こしやすいオキサリプラチンは広範囲に発現するオOCT3によって取り込まれる一方、マウスにおいては排出トランスポータMATE1の寄与が小さいことが明らかとなった。さらに、腎臓においては腎毒性を引き起こすシスプラチンと腎毒性を起こさないオキサリプラチンがほぼ似た挙動を示す一方、腎毒性誘発に関わるPKCdeltaの活性化が大きく異なり、この違いによる尿細管構造維持がシスプラチンの陣毒性発現に寄与することを示した。これらより、取り込みトランスポータOCTと排出トランスポータMATEの寄与による細胞内蓄積と、それに引き続く細胞毒性メカニズムを明らかにし、副作用発現を予測するシミュレーション構築に繋がったと考える。26年度が最終年度であるため、記入しない。Multidrug and toxin extrusion MATEは、尿細管上皮細胞の刷子縁膜におけるカチオン性小分子の排出に主要なトランスポータであること、さらに他の臓器においても発現が認められることが明らかにされてきた。本研究では、Mate1ノックアウトマウスを用いて内因性化合物クレアチニンの体内動態解析を行った。Mate1(-/-)マウスにおいて血漿クレアチニンが有意に高い値を示した。血中尿素窒素はMate1(+/+)とMate1(-/-)マウスの間に有意な差は認められず、また放射標識されたイヌリンの腎クリアランスにおいてもMate1(+/+)、Mate1(+/-)およびMate1(-/-)マウスの間に有意な差は認められなかった。また、Mate1(-/-)マウスにおける放射標識されたクレアチニンの分泌クリアランスはMate1(+/+)マウスと比較して約80 %程度低下した。したがって、クレアチニンの尿細管分泌にMATE1が主要な役割を果たすことが明らかとなった。MATE1の機能低下により糸球体ろ過速度の変動を伴わずクレアチニンの腎排泄が低下することで、糸球体ろ過速度の過小評価を引き起こすことが示唆された。今後シミュレーターを用いて内因性化合物を指標としたカチオン性薬物の動態シミュレーションを実施する予定である。実験計画は概ね順調に進んでいる。今年度得られた研究成果を論文にまとめるとともに、体内動態データを使用してシミュレーションを実施する予定である。
参入と社会厚生：構造推定と仮想実験

本研究では、参入による社会厚生の計測を行っている。本年度は、航空輸送産業における企業救済を含めた提携などの経営問題とその環境における企業の参入効果に関して経済学とデータ解析を利用して、分析を行っている。分析対象として、AIRDOとANAの共同運航(コードシェア)による提携を取り上げている。AIRDOは2002年6月に民事再生法の適用申請を東京地方裁判所に行っている。再建と経営安定を目的に、ANAはAIRDOの企業救済・業務提携としてコードシェアを開始した。具体的には、ANAはAIRDO運航便の座席数の半分を買い上げ、AIRDOの搭乗率を上げることで経営安定化を支援している。この件については競争政策の観点から、公正取引委員会の審査も行なわれ、承認されている。こうした企業救済としてのコードシェアと参入行動について実証産業組織論の手法を利用して分析をしている。例えば、競合する航空会社が新たに、路線に参入しようとしている状況を考える。すでに路線で運航している航空会社が、提携している場合と提携していない場合で、ライバルの参入を受けた場合の影響の違い(例:利潤や顧客が奪われる程度)を分析する。当事者の企業救済だけでなく、新規参入、撤退など外的要因の変化を考慮して企業救済に関して分析を行っている。次に、コードシェアにおいては、乗客はANAで予約(ANAの運賃を支払い)してもAIRDOのサービスを受けることになる。ANAとAIRDOの輸送サービスには、分析者が観察できない品質の違い(ただし乗客たちは知覚している)があると考えられる。本研究では、この観察されない品質を定量化し、消費者満足度(消費者余剰)に対する影響に関しても分析を行っている。本研究の目的は、企業の参入行動について構造推定と仮想実験を使用して分析を行うことである。企業の参入は、社会にとって望ましいのか、それとも、参入に対して、政府は規制を行うべきなのか、経済学の理論的帰結は、仮定によって大きく分かれる。本研究では、格安航空会社等の参入がある航空輸送サービス市場のデータを用いて、価格、シェア、利潤、乗客数だけでなく、社会厚生(消費者余剰と生産者余剰)の観点から、参入の分析・評価を行う。今年度は、まず第一に、データ収集を行い、集計された差別化された財の需要関数の推定を行った。第二に、新規参入等があった羽田と札幌間を例に2つの仮想実験を行った。1)社会厚生からの分析:過剰参入定理より、市場が過剰に参入された環境から退出することで社会厚生が増加するケースが存在する。その確認を行うため、上記市場を例に分析を行った。結果として、ある競争環境では、過剰参入状態だったことが分かった。その結果を2015ATRS World Conference、日本交通学会、日本海運経済学会において論文"Exit and Social Efficiency: Japanese Domestic Airline Market"の報告を行った。2)参入の企業規模からの分析:企業規模、差別化の程度、限界費用を考慮して、参入による市場結果の違いを分析した。大企業が既存企業に存在し、そこに規模の小さな企業が参入した場合、価格競争が激しく行われても、大企業のシェアが増加することを示すことができた。その結果を論文“Entry of the Big and the Small: Japanese Domestic Airline Market"にまとめた。2016ATRS World Conferenceに論文投稿し、発表が許可された。(2016年7月にギリシアで報告する予定。)研究計画通りに、データ収集と推定、仮想実験を行った。その結果をまとめ、ATRS World Conference、日本交通学会、日本海運経済学会で報告した。順調に進展していると判断したため。本研究の目的は、構造推定と仮想実験を使用して、企業の市場への参入行動について分析を行うことである。本研究では、格安航空会社等の参入がある航空輸送サービス市場のデータを用いて、価格、シェア、利潤、乗客数だけでなく、社会厚生(消費者余剰と生産者余剰)の観点から、参入の分析・評価を行なっている。今年度は、以下の順に分析を行った。1.参入者の属性の違い:企業規模、差別化の程度、限界費用を考慮して、参入者の属性の違いによる市場結果の変化に注目した。大企業が既存企業として存在し、そこに規模の小さな企業が参入した場合、価格競争が激しくなったとしても、その下落によって、大企業のサービスの魅力が増大し、シェアが増加することを示すことができた。その結果を論文"Entry of the Big and the Small: Japanese Domestic Airline Market"にまとめた。2016年7月にギリシアで開催された2016ATRS World Conferenceで報告を行った。2.需要関数の推定方法:差別化された財に対する需要関数の推定方法は、問題が発生する可能性があることがいくつかの論文で指摘されている。それを補正するために作られた、手法(Mathematical Programming with Equilibrium Constraintを利用した方法等)を試した。需要関数を新しい手法で推定しているが、そのcodeの作成が遅れているため。また、需要関数の推定結果を使用して、仮想実験を行うことから、仮想実験の進行にも影響している。本研究では、特に格安航空会社等の参入がある航空輸送サービス市場のデータを用いて、価格、シェア、利潤、乗客数の変化だけでなく、社会厚生の観点から、参入の分析・評価を行なっている。本務校において、入試広報センター長に指名され、その仕事を行うために、かなりの時間を必要とした。

また、共同研究者も博士論文作成時期と重なり、共同研究を円滑に進めることが難しかった。本研究では、参入による社会厚生の計測を行っている。本年度は、航空輸送産業における企業救済を含めた提携などの経営問題とその環境における企業の参入効果に関して経済学とデータ解析を利用して、分析を行っている。分析対象として、AIRDOとANAの共同運航(コードシェア)による提携を取り上げている。AIRDOは2002年6月に民事再生法の適用申請を東京地方裁判所に行っている。再建と経営安定を目的に、ANAはAIRDOの企業救済・業務提携としてコードシェアを開始した。具体的には、ANAはAIRDO運航便の座席数の半分を買い上げ、AIRDOの搭乗率を上げることで経営安定化を支援している。この件については競争政策の観点から、公正取引委員会の審査も行なわれ、承認されている。こうした企業救済としてのコードシェアと参入行動について実証産業組織論の手法を利用して分析をしている。例えば、競合する航空会社が新たに、路線に参入しようとしている状況を考える。すでに路線で運航している航空会社が、提携している場合と提携していない場合で、ライバルの参入を受けた場合の影響の違い(例:利潤や顧客が奪われる程度)を分析する。当事者の企業救済だけでなく、新規参入、撤退など外的要因の変化を考慮して企業救済に関して分析を行っている。次に、コードシェアにおいては、乗客はANAで予約(ANAの運賃を支払い)してもAIRDOのサービスを受けることになる。ANAとAIRDOの輸送サービスには、分析者が観察できない品質の違い(ただし乗客たちは知覚している)があると考えられる。本研究では、この観察されない品質を定量化し、消費者満足度(消費者余剰)に対する影響に関しても分析を行っている。今後は、論文発表と他の国内線を分析し、結果の一般化を行いたい。結果をまとめ、国際査読雑誌に投稿したいと考えている。需要関数と仮想実験の精緻化を進め、学会報告と査読付き論文への投稿をしたい。共同研究者との調整を円滑にして、国際査読付きの雑誌へ投稿するための準備を進めたい。学内の仕事により学会出張を幾つかキャンセルしたため。データ等の入力作業の簡素化が可能だったため、謝金を軽減することができた。本務校の仕事(入試広報センター長)と共同研究者も博士論文作成時期と重なり、話し合う時間の調整が難しく、共同研究を円滑に進めることが難しかった。今年度は、英文公正、国際査読付き雑誌への投稿費用、共同研究の旅費にあてたい。
石炭-水スラリー(CWM)の安定化機構の解明

石炭-水スラリー(CWM)の安定化剤について、その安定化メカニズムを明らかにし、得られた知見を安定化剤の選定や分子設計指針に役立てることが本研究の目的である。これに対し、従来より申請者らはCWM中の石炭粒子の凝集力と反発力を考慮したレオロジーモデルを開発中であるが、モデル式において粒子の表面状態を特徴づけるパラメータの実測値が必要である。そこで本年度は粒子の表面特性を粒子同士の相互作用力としてAFM(原子間力顕微鏡)で測定することを試みた。AFMにはサンプルと探針間の力を測定するモードがあり、これから得られる信号をコンピュータに取り込み、サンプル間の力の相互作用を表すポテンシャル曲線を得る一連の手順をプログラム化することができた。現在は探針の先に石炭粒子を接着し、石炭同士の相互作用力の測定を進めている。またレオロジーモデルについても、凝集構造の破壊過程に改良を加え、粘度計による長時間のレオロジー測定を行うことなしに、定常状態の粘度や時間依存性をシュミューレートできるようになった。一方、安定化剤の吸着特性を解明するために、本年度は吸着層厚さをLSM(光散乱法)によって測定するシステムを作製した。LSM装置の組み立て、光学系の調整を完了し、現在は標準物質(ポリスチレン粒子等)で校正を行っている。今後、安定化剤の添加条件を変化させたCWMについてLSMで測定を行い、CWMの安定性と吸着層の厚さの変化について相関性を検討していく。
ラフトからのエンドサイト-シスとシグナル伝達

本研究は、細胞膜に加えtrans-Golgi network(TGN)あるいはリサイクリングエンドソームのラフトに局在し、N末端の疎水性アミノ酸領域とC末端に付加されたGPIの2ケ所で膜に結合するユニークなトポロジーを有する蛋白質、BST2、のラフト局在化機構及びエンドサイトーシス機構の解析を通して、細胞膜からTGNあるいはリサイクリングエンドソームへのラフトを介したメンブレントラフィックの分子制御機構を解明することを目的としている。BST2は、HeLa細胞を含む種々のヒト由来癌細胞に発現し、その局在は細胞膜とTGNあるいはリサイクリングエンドソームであった。さらに、これら全てのコンパートメントにおいて、BST2はTritonX-100不溶性画分、所謂ラフトに存在し、これらコンパートメント間をリサイクルしていることが判明した。このようなラフト局在性からBST2の細胞膜からのエンドサイトーシスはクラスリン非依存性の可能性が予測されたが、BST2の細胞膜からのエンドサイトーシスはダイナミンのドミナントネガティブ変異体の発現及びK^+-depletionにより阻害され、BST2はクラスリン依存的な機構によりエンドサイトーシスされることが示唆された。さらに、BST2の様々な変異体を安定発現させたNRK細胞を構築し、BST2の局在及びエンドサイトーシスに必要な領域を検討した結果、GPI領域はラフトへの局在化には必要であったが、BST2の細胞内局在及び動態には必要ではなく、N末端細胞質領域、特に6番目と8番目のチロシン残基がエンドサイトーシスに必要であることが判明した。また、両チロシン残基のエンドサイトーシスシグナルとしての重要性は、Yeast two-hybrid法によるAP-2のμ2サブユニットとの結合に必要であったという結果からも明らかとなった。このように、BST2は一般的なTyrosine-basedmotif(YXXΦ)とは異なる新たなエンドサイトーシスシグナルを介して細胞膜からクラスリン依存性の機構によりエンドサイトーシスされることが判明した。ラフトに局在する新規蛋白質の解析を行ない、N末端の疎水性アミノ酸領域とC末端に付加されたGPIの2ケ所で膜を貫通する大変ユニークなトポロジーを有する蛋白質BST2を同定した。本研究は、BST2のラフト局在化機構、エンドサイトーシス機構、STAT3などを介したシグナル伝達系の分子制御機構を解明することを目的とする。現在までにBST2に対する特異的抗体作成(N末細胞質ドメイン・細胞外ドメインに対する)および野生型・変異型cDNAの発現システム(プラスミドトランスフェクション・アデノウイルス・安定発現株)の構築に成功している。現在これらを用いて以下のような解析を行っている。1)BST2の細胞膜からエンドサイトーシスがクラスリン依存性あるいはクラスリン非依存性(カベオラ等)のどちらで引き起こされるのかを、それぞれのエンドサイトーシスを阻害する薬物処理等により解析する。2)N末端膜貫通領域の欠失変異体およびGPI非結合型を発現させ、細胞を1% Triton X-100で可溶化後ショ糖密度勾配遠心法によりラフトを分画することにより、N末端膜貫通領域とC末端GPI結合領域のどちらがラフト局在に関与しているのかを明らかにする。3)免疫電顕によりBST2のより詳細な細胞内分布を明らかにする。4)N末端細胞質領域、N末端膜貫通領域および,C末端GPI結合領域のいずれががBST2のエンドサイトーシス、およびその後の細胞内輸送やシグナル伝達機能発現に必要であるかを明らかにする。5)酵母ツーハイブリッド法を用いてBST2のN末端細胞質領域に結合する蛋白質を同定する。このように、BST2は一般的なTyrosine-based
ポリケチド合成酵素の動的構造と機能相関の解明

本研究では、生化学的な解析によりモジュラーポリケチド合成酵素(モジュラーPKS)が触媒する各反応における触媒ドメインの空間的位置関係や相互作用界面の決定を目指す。モジュラーPKSは現在広く普及している抗生物質や免疫抑制剤の生合成に関わっており、詳細な反応機構が解明されれば、モジュラーPKSの人為的な改変が可能になる。改変したモジュラーPKSの遺伝子を微生物のゲノムに書き込むことにより、様々な医薬品アナログの生産が期待される。
低分子量G蛋白質群による細胞分化と形態形成の制御機構の解明

私たちが同定した低分子量G蛋白質M-Ras, RhoD, RhoJ(RhoT)およびRasの標的蛋白質として同定したDA-Rafについて,細胞分化のシグナル伝達機構を詳細に解明し,またマウス発生過程と成体でみられる形態形成や再生における機能を明らかにすることを目的とした.M-Rasは骨に高発現しており,BMP-2シグナルにより発現誘導され,p38 MAPKとJNKの活性化を介して骨芽細胞分化を誘導していることをこれまでに明らかにしてきた.さらにM-Rasは,筋ジストロフィーのモデルであるmdxマウスの骨格筋にみられる石灰化の領域に,骨芽細胞分化にかかわる蛋白質とともに発現し共局在していた.したがってM-Rasは異所性の石灰化にもかかわっている可能性が示された.RhoDによって形成される独自の細胞突起は,RhoDがFGFによって活性化されると,FGFの放出される方向に向かって形成されることを明らかにした.これらの突起は基質に接着しておらず柔軟に動き,また突起内を小胞が細胞体に向かって移動することが示された,これらの結果から,RhoDによって形成される細胞突起は,形態形成などにおいて機能するcytonemesに相当するものであることが明らかになった.マウスの形態形成および腫瘍形成におけるDA-Rafの関与を明らかにするために,DA-RafのKOマウスを作製した.これらのKOマウスは成長が遅れ,からだが矮小であった.また平衡と行動の異常を示し,生後7-21日で死亡した.KOマウスの小脳は形態が異常で,外顆粒層細胞は内顆粒層へ移動せず,外顆粒層に残存していた.この小脳の異常が平衡と行動の異常の原因であると考えられる.また心臓では左心室の肥大がみられた.一方,肺胞の細胞ではMEK活性が亢進しており,肺胞形成が進行しなかった.KOマウスでは肺出血が起こり,これが早期に死亡する原因であると考えられる.私たちがこれまでに同定した低分子量G蛋白質M-Ras, RhoD, RhoJ(RhoT),およびRasの標的蛋白質として同定したDX-Raf蛋白質群について,細胞分化のシグナル伝達機構を詳細に解明し,またマウス発生過程と成体でみられる形態形成や再生における機能を明らかにすることを目的とする.今年度は次のことがらを明らかにした.M-Rasは骨に高発現しており, BMP-2シグナルにより発現誘導され,骨芽細胞分化に不可欠な役割を果たしていることをこれまでに明らかにしてきた.さらにM-Rasはp38MAPKとJNKの活性化を介して骨芽細胞分化を誘導していることを詳細に示した.またM-RasはSca-1の発現を誘導することにより,骨芽細胞分化の後期にみられるカルシウム沈着に働いている可能性を明らかにした.RhoDによる独自の細胞突起(cytonemes)形成にかかわる標的蛋白質を同定するために,アクチン重合因子であるmDiaが働いている可能性を検討した.mDiaアイソフォームの中でmDia3CだけがGTP依存的にRhoDに結合した. mDia3CはRhoDによるエンドソームの移動の抑制に働いていた.しかしcytonemes形成には機能していないことがRNAiにより示された.したがってcytonemes形成には未同定の他の標的蛋白質が働いていると考えられる.マウスの形態形成および腫瘍形成におけるDA-Rafの関与を明らかにするために, DA-RafのKOES細胞を樹立し,さらにKOマウスを作製した.これらのES細胞やKOマウスの表現型を解析して,筋形成や神経形成および腫瘍形成におけるDA-Rafの機能を明らかにする.またDA-Rafと同様に,キナーゼドメインを欠損しているRafファミリーの新規のメンバーDB-RafとDC-Rafを同定した.これらDX-Raf蛋白質群(DA-Raf, DB-Raf, DC-Raf)はいずれも活性化Rasに結合し, Ras-ERKカスケードに拮抗作用を示した.私たちが同定した低分子量G蛋白質M-Ras, RhoD, RhoJ(RhoT)およびRasの標的蛋白質として同定したDA-Rafについて,細胞分化のシグナル伝達機構を詳細に解明し,またマウス発生過程と成体でみられる形態形成や再生における機能を明らかにすることを目的とした.M-Rasは骨に高発現しており,BMP-2シグナルにより発現誘導され,p38 MAPKとJNKの活性化を介して骨芽細胞分化を誘導していることをこれまでに明らかにしてきた.さらにM-Rasは,筋ジストロフィーのモデルであるmdxマウスの骨格筋にみられる石灰化の領域に,骨芽細胞分化にかかわる蛋白質とともに発現し共局在していた.したがってM-Rasは異所性の石灰化にもかかわっている可能性が示された.RhoDによって形成される独自の細胞突起は,RhoDがFGFによって活性化されると,FGFの放出される方向に向かって形成されることを明らかにした.これらの突起は基質に接着しておらず柔軟に動き,また突起内を小胞が細胞体に向かって移動することが示された,これらの結果から,RhoDによって形成される細胞突起は,形態形成などにおいて機能するcytonemesに相当するものであることが明らかになった.マウスの形態形成および腫瘍形成におけるDA-Rafの関与を明らかにするために,DA-RafのKOマウスを作製した.これらのKOマウスは成長が遅れ,からだが矮小であった.

また平衡と行動の異常を示し,生後7-21日で死亡した.KOマウスの小脳は形態が異常で,外顆粒層細胞は内顆粒層へ移動せず,外顆粒層に残存していた.この小脳の異常が平衡と行動の異常の原因であると考えられる.また心臓では左心室の肥大がみられた.一方,肺胞の細胞ではMEK活性が亢進しており,肺胞形成が進行しなかった.KOマウスでは肺出血が起こり,これが早期に死亡する原因であると考えられる.
日本におけるIGBP推進と国際対応の方策の検討

国際学術連合は1990年から10年計画で“地球圏一生物圏国際協同研究計画"(IGBP)ー地球変化の研究ーを実施することを1986年のベルンの総会で決定した。この研究は生命をはぐくんでいるかけがえのない環境、全地球システムで起っている変化、さらに人間活動による影響の在り方を、全地球システムを調節している物理的、化学的、生物的過程の相互作用の面から記述し、理解することを目的としている。1986年以来IGBP特別委員会で精力的に研究計画が検討され、4つの研究領域とこの領域の研究を進めるための共通プログラムを設定した。さらにこれらを基礎に13のコアプロジェクト案が提出されている。本研究班は国際的に対応しつつ、日本における実施計画案を関係諸学会の意見を聞きつつ、また日本学術議のIGBP分科会(人間と環境特別委員会)と緊密な連絡をとりつつ日本における実施計画案の精細についてまとめ、また研究組織について検討した。検討の過程で(1)地球変化は地球の物理・化学・生物の諸過程の複雑な相互作用によっており、従来には例をみない多数の分野の研究者がそれぞれの課題ごとに密接な協力が必要であること。(2)国際研究計画に積極的な役割を果すため国際的、地域的協力のもとに独創的な研究を進めること。(3)日本の地理的条件と研究者層、研究の現況を考慮して研究対象地域を設定すること。を確認し、広義のモンス-ンアジア地域、西太平洋地域、極域を主たる研究地域に設定した。また次の6つの研究の柱をたて各課題を研究することとした。その柱は(1)大気微量成分の変質および生物圏との変遷、(2)海洋における物質循環と生物生産、(3)陸上生物群集への気候変化の影響、(4)気圏・水圏・陸圏と生物圏間の相互作用を考慮した気候解析とモデリング、5)環境変化のモニタリング、(6)古環境の変遷、である。
ドイツ統一後の財政問題-統一の財政的帰結と東西財政力格差の現段階

本研究は、東西の自治体財政力格差の現段階を分析し、第二次連帯協定の終期の2019年に予定される対東部連邦補完交付金解消の実現可能性を検討することを課題とした。その成果は以下のように総括される。第一に、州間財政調整と連邦補充交付金を通じた東部州への一般財源移転の規模はなお増加傾向にあり、東部における担税力の弱さゆえに、完全にドイツ統一的な財政調整制度の導入にはまだ時間を要すると考えられる。それゆえ2020年以降、対東部財政移転の枠組みが完全に解消されるとは考えにくい。とはいえ第二に、第二次連帯協定の含意は、東西格差問題をその終期までに「格差一般」の問題へと解消していくことにある。その背景として、東部の先進地域の財政力は西部の貧困地域のそれに接近しつつあるという事情、また西部の構造弱体地域の社会経済問題も東部同様に放置できないという事情もある。例えば第二次連帯協定の第二バスケットに見られるプログラム補助金については、東部に焦点化したものから西部地域の構造弱体地域をも対象としたものに転換が図られてきていることにもそれは現れている。第三に、東部の高失業を背景に、05年から施行されたハルツIV改革が東部自治体により大きな財政負担をもたらす結果となった。これは分断の時代の負の遺産としての、東部の社会経済構造上の固有の問題にも規定されているが、この問題を放置すれば、長期的には東部の成長を阻害していく懸念もある。「社会都市」プログラムに見られるような、地域に根ざした都市再生の取り組みが、長期的にみれば東部地域の堅実な成長を支えていくのではないかと考えられる。本研究は、統一から15年を経ようとしているドイツにおける、自治体レベルの財政問題を捉えることを主目的としている。但し本年度は、科学研究費補助金の交付決定が年度半ばとなったため、すでに着手していた他の研究と並行させ、また関連付けながらの研究遂行となった。すなわち、ドイツにおける連邦制改革論議を捉えつつ、連邦・州・自治体間の政府間財政関係の再構築への動きを「牽連性原則」をキーワードとして捉えること、ドイツ版NPMのその後の改革動向を捉えること、という研究において旧東独地域(新州)を射程に加えること、である。こうした作業と並行させつつ、新州の社会経済、財政問題に関する文献・資料の収集と精読を進め、またドイツ連邦統計局の統計データーベースを活用しつつ、東西の財政力格差の現状の分析を行った。そのなかで得られた知見は次の通りである。第一に、統一直後の新州市町村には自治権や課税権が存在せず、また極めて小規模な町村が多かったことから、自治制度・地方税制度の移植と町村再編を同時進行させていくという大きな制度改革を必要としたこと。第二に、制度移植から10年を経た今日でも新州自治体の一人当たり地方税収は旧州の約半分にとどまる一方、一人当たり歳出は旧州に肩を並べる程となっている。つまり両者のギャップを埋める移転的財源に新州自治体はなお多くを依存する状況にある。第三に、こうした厳しい財政状況の下、新州は旧州同様、分権化・NPM改革という潮流への対応を同時に迫られている。この「二重の変化」への適応には大きな地域差があり、それを踏まえた次年度以降の研究が重要と考えられる。自治体財政の東西間格差を検討するにあたって、05年1月に施行されたSGBII(求職者基礎保障法)が多大な影響を及ぼすことが判明した。本年度は急遽この問題に重点を置いて、現地調査を行いつつ研究を進めた。同改革は、従来自治体財政を圧迫してきた社会扶助を、連邦の失業扶助と統合することによって、自治体と連邦の行財政関係を大きく変える意味をもっていた。

特に失業率の高い東部州の自治体にとって、この両給付の統合がどのような財政的影響を及ぼすのか、また地域的雇用政策のあり方にどのような変化をもたらすのかを、本研究の射程に取り込まざるを得ないと考えたのである。その研究経過および得られた知見は下記の通りである。第一に、東部州の二自治体およびザクセン州市町村会議に対してSGBIIの執行状況に関するヒアリングを行い、また自治体の財政負担の状況についての全国的データを収集して、その分析に努めた。その結果、東部州の、特に郡部において、地域雇用政策を自らのイニシャティブで実施することへの強い指向が観察された。他方、それによる財政負担の行方に関しては半年時点までのデータしか出揃わず、現段階では即断できないと考えられる。第二に、現地研究者との意見交換のなかで、ドイツにおける分権化が「脱連帯主義化」の傾向を伴っていることが共通して指摘されたことは興味深い点であった。このことは、連帯協定IIの枠組みによる東部州支援策が2020年という期限を切られたことと無関係ではなかろう。こうした状況下で、東部自治体のみならず西部をも含めて、今後財政調整制度が一層重要性を増していくであろうことが再確認された。本年度の研究の重点は次の二点に置いた。第一に、東部州自治体と西部州自治体における歳出構造の相違と統一後の両者の接近状況を分析すること、第二に2005年からのハルツIV改革が東部州自治体に大きな財政負担をもたらす可能性があることから、この問題について検討することである。以下、この検討結果について本年度の成果をまとめておく。まず、両者の歳出構造について。当初東部州自治体において歳出の半分以上を占めていた人件費がこの間急速に削減され、05年には一人当たり人件費では東部州が西部州を下回るに至っている。また、統一直後にはインフラ整備のために東部州に重点的に投資補助金が配分されたことを受け、東部州において投資的経費が西部州の1.7倍にも達していだが、その後もなお西部州より高水準であるとはいえ、投資的経費は急速に縮小を遂げており、05年には92年の半分以下にまで減少している。この結果、東西州自治体の財政構造は経費面に限定して言えば、かなり接近してきている状況が明らかになった。次に、ハルツIV改革のもたらす影響について。西部州の自治体を悩ませていた社会扶助負担は東部州においては相対的に小さかった。これは、東部州においては従来就労率が高かったため、失業の社会コストが社会扶助よりも失業保険・失業扶助によってまかなわれていたためである。しかしハルツIV改革によって社会扶助と失業扶助が統合され、旧失業扶助者分も含めた住宅費給付の一部が自治体負担となったことによって、失業扶助受給者が相対的に多かった東部州ではこの負担分が大きく膨れあがっている。今後この経費に対する財政的配慮が財政調整を通じてどのようになされていくのか、引き続き見守っていく必要がある。採択課題最終年度としての本年度の研究は、東西の自治体財政力格差の現状やこの間のハルツIV改革が東部地域にもたらした財政負担問題を改めて分析し、東部地域の将来的なキャッチアップの可能性を総括することを課題とした。その成果は以下の諸点にまとめられる。第一に、東部における担税力の弱さゆえに、州間財政調整と連邦補充交付金を通じた東部州への一般財源移転の規模はなお増加傾向にあり、2020年以降も完全にイコールフッティングな州間財政調整は実現不可能ではないかと考えられる。