hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
アナフィラキシ-関連物質の免疫測定による証明

1)簡便で迅速にできるアナフィラキシ-関連物質の免疫測定を確立することが本研究の目的であったが,その一つであり,主たる原因物質のヒスタミンの定量は「ラテックス凝集阻止試験成積の面積測定によるヒスタミンの定量」によって達成され,血中ヒスタミンを0.1ng/mlー1μg/mlまでの範囲で定量できた.私たちの方法は試料の前処理の必要がなく,微弱な抗体でもそのまま免疫測定に使用可能であるなどの利点があった.この方法によるとアナフィラキシ-・ショックのように多量のヒスタミンが遊離される検体だけでなく,僅かな抗原刺激によって血中に生じた少量のヒスタミンも測定でき,法医学的物体検査のみでなく,臨床的な検査にも応用可能であると思われる.2)アナフィラキシ-やアレルギ-に関与するIgE抗体の新しい検査法として,高比重ラテックスを用いた“Continuously rotation passive agglutination method"を開発した.これによって,従来用いられているRAST法により高感度にアレルギ-抗体を検出できた.3)アレルゲン吸着ラテックス粒子とこれに対するIgE抗体との凝集反応を電顕で観察したところ,IgEに特有と思われる反応が認められた.これらの知見はアレルギ-抗体の解析に有用であり,その応用が期待できると思う。4)ヒト血清中のtotal IgEを,新しい分光学的方法である「光熱偏向分光法」で測定した.ニトロセルロ-ス膜上に血清検体をプロットし,抗ヒトIgEウサギIgGを反応させ,さらに金コロイド標識抗ウサギIgGを反応させ,紅色に染まったスポットを測定したところ,0.076IU/mlから760IU/mlまで定量できた.これは正常値からIgEが極めて高いアレルギ-患者血清まで広範囲の測定ができることを示している.1)簡便で迅速にできるアナフィラキシ-関連物質の免疫測定を確立することが本研究の目的であったが,その一つであり,主たる原因物質のヒスタミンの定量は「ラテックス凝集阻止試験成積の面積測定によるヒスタミンの定量」によって達成され,血中ヒスタミンを0.1ng/mlー1μg/mlまでの範囲で定量できた.私たちの方法は試料の前処理の必要がなく,微弱な抗体でもそのまま免疫測定に使用可能であるなどの利点があった.この方法によるとアナフィラキシ-・ショックのように多量のヒスタミンが遊離される検体だけでなく,僅かな抗原刺激によって血中に生じた少量のヒスタミンも測定でき,法医学的物体検査のみでなく,臨床的な検査にも応用可能であると思われる.2)アナフィラキシ-やアレルギ-に関与するIgE抗体の新しい検査法として,高比重ラテックスを用いた“Continuously rotation passive agglutination method"を開発した.これによって,従来用いられているRAST法により高感度にアレルギ-抗体を検出できた.3)アレルゲン吸着ラテックス粒子とこれに対するIgE抗体との凝集反応を電顕で観察したところ,IgEに特有と思われる反応が認められた.これらの知見はアレルギ-抗体の解析に有用であり,その応用が期待できると思う。4)ヒト血清中のtotal IgEを,新しい分光学的方法である「光熱偏向分光法」で測定した.ニトロセルロ-ス膜上に血清検体をプロットし,抗ヒトIgEウサギIgGを反応させ,さらに金コロイド標識抗ウサギIgGを反応させ,紅色に染まったスポットを測定したところ,0.076IU/mlから760IU/mlまで定量できた.これは正常値からIgEが極めて高いアレルギ-患者血清まで広範囲の測定ができることを示している.アナフィラキシ-に関与するchemical mediatorのひとつであるヒスタミンを免疫学的手法で検出、定量する手技を確立できた。すなわちヒスタミン塩酸塩とウシ血清アルブミン(BSA)をカルボジイミド法でアミド結合させ、分子量の大きいcomplexを作製した。これを超高比重ラテックス(武田薬品製、粒径0.9μm,比重1.45)に吸着させindicator latexとした。抗ヒスタミンはChemicon社製免疫ウサギ血清を16,000倍に希釈して用いた。マイクロタイタ-プレ-ト上で抗血清25μlとヒスタミン標品または試料25μlを混合し、吸収後、ヒスタミン-BSAラテックスを加えて未反応の抗ヒスタミンにより凝集させた。ラテックス粒子は0.5%BSA含有グリシン緩衝液(PH8.2)で2回洗條後、さらに20,000倍希釈抗ウサギIgGヤギ血清25μlを加えて反応させ、凝集阻止の程度を既報(J.I mmunoassay 9,1-18,1988)の面積測定装置で測定した。ヒスタミン標品の測定範囲は0.1ng1ml1μg1mlであり、感度は吸収時間によって異なるが、2時間以上反応させた時は0.1ng1ml程度であった。測定誤差はC.V.で0.438.8%であった。L-ヒスチジン、ノルエピネフィリンとの交差反応は全く示さなかった。この方法によって、ヒトIgGで免疫した後、ヒトIgGの注射でアナフィラキシ-を生じさせたウサギ血液中の遊離ヒスタミンを測定することができた。私たちの測定方法は免疫学的反応を利用する点はRIAなどと同じであるが、より簡便で、高感度な上、短時間(46時間)内で測定可能である。

またヒスタミン-BSAラテックスは長期間その被凝集性を保持できるので、測定毎の試薬の調製が不要で、数値のバラツキが少ないなどの利点もあることがわかった。1)ヒスタミンの免疫学的定量法。ラテックス凝集阻止反応を定量的に測定したところ,感度は0.1ng/ml(約1mM),誤差はC.V.で0.438.8%(withinーassay,n=4)であった。この方法によって,ヒトIgGで予め免疫したウサギ抗体の力価が4管(力価で16倍)上昇した時,少量の抗原刺激によるヒスタミン遊離を血清がら検出できた。またウサギにCompound48/80の静注によってアナフィラキシ-を惹起させ,血中に遊離したヒスタミン量を測定し,RIAの相関を求めたところ,相関係数r=0.92(n=26)の良い一致が得られた。本法による測定は56時間以内に終了し,検体の前処理などを必要としない簡便な方法である。またbetweenーassayの誤差は9.2%で(RIAは23%)再現性の良い,信頼度の高い方法であることがわかった。2)ダニ・アレルゲンに対するアレルギ-抗体の検出。新しく開発された超高比重ラテックスにコナヒョウとダニ抽出液を吸着させた試薬と被検血清をプラスチック凝集板上で30分間回転振盪させる方法で,アレルギ-抗体を高率に検出できた。またこの凝集反応をSEM Sー900型電子顕微鏡で観察したところ,アナフィラキシ-に関与する抗体であるIgE抗体の反応様式はIgA,IgG抗体とは著明な差があることがわかった。抗体価,抗体の強さ,抗体のイムノグロブリンクラスなどの差は,単にアレルゲンと血清の反応を観察しただげでは差がなく,アレルゲン吸着ラテックスの凝集反応によって明らかにすることができた。1.免疫測定法の改良「ラテックス凝集阻止試成績の面積測定」より簡便で感度の良い方法として,新しい測定法(光熱偏向分光法)を応用した.この方法は膜上に染色されたスポットにレ-ザ-光をあて,発生した熱によって生じた空気の粗密波をプロ-ブ光の偏向の程度によって測定する原理に基づいている.従来の分光学的測定法にくらべると,微弱な光吸収物質でも100ー1000倍感度が上昇する利点がある.(1)ヒスタミンの測定:抗ヒスタミンを吸着させたポリスチレン磁性鉄粒子とヒスタミンを含む血清検体を反応させ凝集させた.次に粒子の大きさに相当する孔径のポリカ-ボネ-ト膜上に反応混合物をのせ,吸引によって未反応の粒子を除いた.膜上に残った凝集粒子は茶褐色を帯びているので,これを上記の測定法で定量したところ1ng/mlまで検出できた.測定のバックグラウンドを減らし,再現性を上げるためにさらに検討中である.(2)ヒト血清中のTotal IgEの測定:アナフィラキシ-に関与する抗体であるIgEは,正常ヒト血清中では極めて少ないが,アレルギ-患者では,その量が増加することが知られている.現在では主にRIAで測定されているが,このTotal IgEを測定する方法として,先に述べた「光熱偏向分光法」という新しい測定法を応用した.孔径0.45μmのニトロセルロ-ス膜上に血清検体100μ
転写因子Foxf1aの造血幹細胞機構・疾患病態生理への関与

1)Foxf1aコンディショナルノックアウトマウスの作製:相同組換えが生じたES細胞株から最終的にFoxf1a flox/floxマウスが産出された.その後,巨核球,血小板特異的Cre発現を可能とするPF4-Creマウス,造血幹細胞での誘導性Cre発現を行うMx-Creマウス,および,心筋細胞特異的なMyh6-Creマウスと交配し,種々の臓器特異的Creマウスを得ている.さらにCAG-Creマウスとの交配により,Foxf1a+/-マウスを作製した.2)各組織,臓器におけるFoxf1aの発現:マウス各臓器からmRNAを採取し,Foxf1aの発現をリアルタイムRT-PCR法により検討した.様々な臓器にFoxf1aの発現を認めるが,特に肺組織へのFoxf1aの発現が極めて高かった.骨髄はFoxf1aの発現が低いものの,FACSにより分類したところ,主要な細胞であるリンパ球や骨髄球での発現は低く,造血幹細胞(c-kit+, Sca1-, Lineage-),および巨核球への高発現を認めた.3)造血器悪性腫瘍での発現と機能:ヒト造血器悪性腫瘍由来細胞株(HL60, K562, Meg01,UT-7/TPO)ではmRNAの発現を認めなかったが,Foxf1aを強発現させるとMeg01やUT-7/TPOなどの巨核芽球系培養細胞で高度のアポトーシスを誘導した.他のK562やHL60などの細胞株では,この現象は認めず,Foxf1aの巨核球系細胞に特異的な役割も想定される.巨核芽球系急性白血病(M7)は現在も予後不良の疾患群であるために,このFoxf1aの生理機能を明らかにすることにより,同分子を標的とした新たな治療戦略に結びつく可能性がある.本研究の主な目的は転写因子Foxf1aの造血幹細胞機能への役割を明らかにすることである.平成27年度はMx-Creとの交配により造血幹細胞でのFoxf1a欠損マウスを得た.造血幹細胞領域はLineage陰性,CD117陽性,ScaI陽性,CD48陰性,CD150陽性細胞と定義した.造血幹細胞のmRNA発現をreal time PCRによって定量化し,造血幹細胞でのFoxf1a欠損を確認した.この造血幹細胞をマウスに移植し,その造血構築能を検討した.Foxf1a欠損造血幹細胞はコントロールと比較し,造血能が低い傾向を認めた.Foxf1aがインテグリン発現に関与するという報告があり,巨核球でのFoxf1a発現を認めたため,血小板・巨核球でのFoxf1a欠損を作製し,その機能を評価した.血小板機能,血小板造血,インテグリン発現に大きな影響を認めなかった.Foxf1aはVinculinのノックダウンにより発現が抑制される因子として同定した.Vinculin欠損マウスの表現形を元に心臓でのFoxf1aの役割について解析を開始した.心臓組織での機能を評価するため,心臓組織内のmRNA発現を検討した所,心臓内の線維芽細胞に強い発現を認めた.そのため,心筋特異的Creを発現するマウス,および線維芽細胞特異的Creを発現するマウスとの交配により心筋細胞特異的,および線維芽細胞Foxf1a欠損マウスを作製した.これらのマウスはメンデルの法則により産出された.心筋細胞Foxf1a欠損は心機能の変化を認めなかったが,線維芽細胞Foxf1a欠損では心エコーでの評価により心機能の有意な低下を認めた.当初の予定通り,種々のコンディショナル欠損マウスの作製を終え,表現形の解析を開始することができた.また,線維芽細胞特異的欠損により心機能が低下するという新たな所見を得ることができた.骨髄細胞におけるFloxf1aの発現を明らかとし,この結果を元にMx-Cre, PF4-Creとの予定した.Flox/floxマウスの産出を終了し,コンディショナルノック・アウトマウスの作製には交配に莫大な時間が費やされるが,すでにMx-CreやPF4-Creマウスとの交配によって臓器特異的Cre発現マウスが徐々に産出されてきている.Mx-Creマウスは,現段階では実験に用いるまでの産出が得られていないが,PF4-Creに関しては順調に産仔が得られており,平成27年度の前半には解析が終了すると思われる.また,造血器悪性腫瘍株でのアポトーシス誘導を観察したことから,今後,新たな抗腫瘍薬のターゲットとしての可能性も示唆されている.以上より,本研究は目的に対して順調に進行していると考えられる.1)造血幹細胞:造血幹細胞のFoxf1aの役割については,欠損造血幹細胞の造血能の低下を認めるが,確実に有意差を導き出すために,移植数をさらに増やす.また,長期の観察による造血幹細胞の老化に対する役割を観察するために二次移植も行う.有意な所見が得られれば,mRNA発現の解析から,その機序を明らかとする.2)血小板機能:現段階で明らかな役割はないが,過去のインテグリン発現に関与するという論文に対しての反論として報告する.3)心機能:心筋特異的ではなく,線維芽細胞特異的欠損により,心機能が低下したことから,間質細胞である線維芽

細胞でのFoxf1aが心機能の維持に重要なことが示唆される.今後は,ドキソルビシン投与などの心機能負荷をおこない,さらに表現形の解析,ならびにその機序を明らかとする.血液内科学Mx-Creマウスとの交配により,Mx-Cre: Foxf1aflox/floxマウスを作製した.Mx-Creマウスはpoly(I.C)を投与することで骨髄系の細胞に効率良く発現が可能である.Poly(I.C)投与後の骨髄造血幹細胞の割合を検討し,競合的造血幹細胞移植を行い幹細胞の移植能や細胞遊走・細胞周期についてコントロールマウスと比較する.他の,造血幹細胞の機能評価は当研究室で確立している.さらに巨核球・血小板特異的欠損のためにPF4-Cre: Foxf1aflox/floxマウスを得た.本マウスを用いて,血小板数・巨核球数を評価し,巨核球造血・血小板産生,ならびにインテグリン依存性の血小板機能への関与を検討する.現在,目的となるマウス作製までは終了している.上記の結果を踏まえ,レーザー二光子顕微鏡を用い骨髄内の造血幹細胞の動態を直接観察し,骨髄微小環境での造血幹細胞の局在を評価する.また,造血幹細胞から巨核球への分化過程を可視化し,血小板産生を評価する.
超好熱菌における全regulonの確定と機能解明

超好熱菌Thermococcus kodakarensisのゲノム解析情報と遺伝子破壊技術・transcriptome解析技術を利用し、ゲノム上の推定転写制御因子の遺伝子を網羅的に破壊し、各破壊株の形質を評価するとともにtranscriptome解析を進め、各転写制御因子のregulonを確定した。また一部のregulonに関して、regulonに含まれる機能未知遺伝子が関与する生命機能を示唆することができた。今年度の研究成果は以下の通りである。まずTK2291遺伝子を破壊し、そのregulonを確定した。本regulonにはprefoldin, AAA ATPase, small heat shock proteinなど熱ショック応答に関与する遺伝子が多数含まれていた。破壊株と宿主株の転写量比の上位8遺伝子に対して破壊株を作製し、それらの熱ショックに対する感受性を検討した。その結果、6種の破壊株(TK1121, TK1590, TK1157, TK1097, TKO750, TK1591)が熱ショック条件下で宿主株と比較して顕著な増殖遅延を示し、これらの遺伝子が熱ショック応答に寄与することが示された。これらの生化学的機能解析を進めたところ、TK1590はsingle strand DNAと相互作用を示すATPaseであることが分かった。またTK1591は転写制御因子をコードし、それが制御するregulonも確定した。DtxR homologであるTK0107を破壊したところ、鉄トランスポーターであるFeoAB system (TK0714-TK0716)および重金属カチオントランスポーターをコードすると推定されているTK0652の転写量が宿主株と比較して大幅に上昇したことからTK0107は金属の輸送を制御する転写因子であることが示唆された。さらにLrp/AsnC familyのTK0168, MarR familyのTK0169を破壊し、そのtranscriptome解析を進めている。今年度も超好熱性アーキアThermococcus kodakarensisのゲノム上遺伝子のうち、転写制御因子として機能推定されているものを順次破壊し、各転写制御因子の支配下にある遺伝子集合(regulon)を確定した。ArsR familyに属する因子をコードする遺伝子はゲノム上に計12個存在し(TK0086,TK0225,TK0559,TK1041,TK1086,TK1261,TK1826,TK1881,TK1883,TK1913,TK2190,TK2291)、いずれも破壊可能であり、破壊株・宿主間のトランスクリプトーム比較を行うことができた。また昨年度の研究を通じて、TK1041およびTK1881が多くのprotease遺伝子を含む非常に類似したregulonを示すことが判明したが、詳細なin vitro結合実験を進めることにより、これらprotease遺伝子のpromoterに直接結合しているのはTK1881産物であることがわかった。TK1881とTK1041の産物は相互作用を示さず、TK1041タンパク質は情報伝達系のより上流で作用していることが明らかとなった。双方ともに自分自身の遺伝子の転写を抑制していることも明らかとなった。また特定のpromoterに結合する転写制御因子を網羅的にスクリーニングできる系も開発できた。この系を利用してTK0271産物がtrpオペロン、TK1246産物・TK1259産物がperoxiredoxin遺伝子、TK1494産物・TK2273産物がRubisco遺伝子、TK2259産物がTK1899遺伝子に結合することなどがわかり、各転写制御因子の破壊を進めた。さらに全遺伝子の転写産物量を評価することによりゲノム上の各プロモーターの強度を明らかにし、強力なものに関してはそれらの利用も検討した。本研究の成果により多数のregulonが確定でき、regulonに含まれる機能未知遺伝子について、それらが関与する生命機能を示唆することができた。
液胞型アントシアニン・アシルグルコース依存糖－糖転移酵素の解明

デルフィニウムにおける青色花の発色はアグリコンとしてデルフィニジンの7位にグルコース(Glu)とp-ヒドロキシ安息香酸(pHB)がGlu-pHB-Glu-pHBと直鎖状に修飾されてビオルデルフィンとなり、さらにその7位の最初のGluに分岐する形でGlu-Glu-pHB-Glu-pHBが結合し、シアノデルフィンが合成されている。本年度の研究においては、ビオルデルフィンにGluおよびpHBを分枝させる形で結合させる酵素ステップに対する変異体のスクリーニングを行なった。その結果、ラベンダー色の花色を示す品種において分枝の途中で修飾が止まっている変異体を見出した。また、この修飾を司る候補酵素遺伝子の確定のためにゲノム編集による遺伝子破壊法を確立するため、各種デルフィニウム品種の種子からの植物体再生条件とアグロバクテリウムを用いた遺伝子導入法の確立を試みた。アントシアニン合成変異ニンジン培養細胞においてはシアニジン(Cya)の3位にgalactose (Gal)とxylose (Xyl)が修飾され、このGalの先にGlu、さらにその先にシナピン酸(Sin)が修飾されていることを明らかにした。そこでまずシアニジンにGalを結合させる酵素についてUDP-Galを糖供与体とする細胞質型配糖化酵素に対するcDNAを得て、大腸菌組換えタンパク質における酵素の諸性質を解明した。またCya-Xyl-GalにGluを結合する酵素について、ニンジン培養細胞からの粗タンパク質抽出液において、UDP-GluではなくSin-Gluを糖供与体とする液胞型配糖化酵素であることを見出した。そこで、これをニンジン培養細胞抽出液から部分精製を行い、その生化学的な性質を明らかにした。これまでの研究において、デルフィニウムの分岐鎖部分のGluおよびpHBによる修飾を司る酵素を同定するのについて、これまでに当研究者が見出してきた液胞型配糖化酵素遺伝子およびアシル化酵素遺伝子を用いた分子生物学的な相同性検索では見出せなかった。そこで本研究においては戦略を変えて、この修飾酵素遺伝子の変異体をスクリーニングすることを行なった。直鎖状修飾されたビオルデルフィンが示す花色の表現型は紫色であり、これに対して2本の直鎖修飾が分岐された形になっているシアノデルフィンを合成蓄積している花色の表現型は青色であることから、分岐した直鎖修飾部分の途中の修飾ステップが抑制された変異体の花色は紫色と青色の間の中間色ではないかと推定し、この推定を元に紫色と青色の中間色を示す品種を探索することにより、その途中の修飾ステップが抑制された変異体を見出すことができた。この変異体を見出したことは分子生物学的解析だけではなく、遺伝学的解析による責任遺伝子の同定を可能とするものである。また、ニンジンについてもアシルグルコースとしてSin-Gluを糖供与体とするCya-Xyl-Galへの液胞型配糖化酵素活性を見出し、さらに部分精製することができた。特に粗抽出液において20% - 35%飽和硫安分画によってこの活性を示すタンパク質がこの画分に沈殿し、この初段のステップで多くの夾雑タンパク質を除去できることを明らかにできたことは、今後の精製ステップに向けての大きな成果である。デルフィニウム花におけるアントシアニン修飾系については、未知の修飾ステップの変異体を見出すことができたので、次年度以降において、RNA-seq解析法などにより、この変異体において発現が抑制されている遺伝子をシアノデルフィンまで修飾が進んでいる野生型において発現している遺伝子群と比較して見出すことで、この修飾ステップを司る酵素の候補遺伝子が同定できるものと期待される。さらにここで見出された候補酵素遺伝子について、デルフィニウム野生型植物からのゲノム編集法による遺伝子破壊個体を作出し、その花色表現型とともに蓄積しているアントシアニン分子種を同定することにより、この修飾反応の責任遺伝子を確定することが可能になるので、効率の高いデルフィニウム形質転換法の開発をさらに進める。またアントシアニン合成変異ニンジン培養細胞においては、前年度において到達した部分精製につき、次年度以降にさらにイオン交換クロマトグラフィーやアフィニティークロマトグラフィーなどを用いてさらに精製段階を進め、クロマトグラフィー分離における酵素活性の溶出プロファイルとSDS-PAGE上において検出される分離タンパク質のバンドの出現プロファイルとの間に相関関係が見られるバンドを切り出して精密質量分析法などによってアミノ酸配列を決定し、すでに公開されているニンジン全ゲノム配列からこのアミノ酸配列をコードしている候補酵素遺伝子を特定していくことを行う。

アントシアニン合成変異ニンジン培養細胞においてはシアニジン(Cya)の3位にgalactose (Gal)とxylose (Xyl)が修飾され、このGalの先にGlu、さらにその先にシナピン酸(Sin)が修飾されていることを明らかにした。そこでまずシアニジンにGalを結合させる酵素についてUDP-Galを糖供与体とする細胞質型配糖化酵素に対するcDNAを得て、大腸菌組換えタンパク質における酵素の諸性質を解明した。またCya-Xyl-GalにGluを結合する酵素について、ニンジン培養細胞からの粗タンパク質抽出液において、UDP-GluではなくSin-Gluを糖供与体とする液胞型配糖化酵素であることを見出した。そこで、これをニンジン培養細胞抽出液から部分精製を行い、その生化学的な性質を明らかにした。これまでの研究において、デルフィニウムの分岐鎖部分のGluおよびpHBによる修飾を司る酵素を同定するのについて、これまでに当研究者が見出してきた液胞型配糖化酵素遺伝子およびアシル化酵素遺伝子を用いた分子生物学的な相同性検索では見出せなかった。そこで本研究においては戦略を変えて、この修飾酵素遺伝子の変異体をスクリーニングすることを行なった。直鎖状修飾されたビオルデルフィンが示す花色の表現型は紫色であり、これに対して2本の直鎖修飾が分岐された形になっているシアノデルフィンを合成蓄積している花色の表現型は青色であることから、分岐した直鎖修飾部分の途中の修飾ステップが抑制された変異体の花色は紫色と青色の間の中間色ではないかと推定し、この推定を元に紫色と青色の中間色を示す品種を探索することにより、その途中の修飾ステップが抑制された変異体を見出すことができた。この変異体を見出したことは分子生物学的解析だけではなく、遺伝学的解析による責任遺伝子の同定を可能とするものである。また、ニンジンについてもアシルグルコースとしてSin-Gluを糖供与体とするCya-Xyl-Galへの液胞型配糖化酵素活性を見出し、さらに部分精製することができた。特に粗抽出液において20% - 35%飽和硫安分画によってこの活性を示すタンパク質がこの画分に沈殿し、この初段のステップで多くの夾雑タンパク質を除去できることを明らかにできたことは、今後の精製ステップに向けての大きな成果である。デルフィニウム花におけるアントシアニン修飾系については、未知の修飾ステップの変異体を見出すことができたので、次年度以降において、RNA-seq解析法などにより、この変異体において発現が抑制されている遺伝子をシアノデルフィンまで修飾が進んでいる野生型において発現している遺伝子群と比較して見出すことで、この修飾ステップを司る酵素の候補遺伝子が同定できるものと期待される。さらにここで見出された候補酵素遺伝子について、デルフィニウム野生型植物からのゲノム編集法による遺伝子破壊個体を作出し、その花色表現型とともに蓄積しているアントシアニン分子種を同定することにより、この修飾反応の責任遺伝子を確定することが可能になるので、効率の高いデルフィニウム形質転換法の開発をさらに進める。
ユビキチンによるタンパク質翻訳後修飾のダイナミクス

ユビキチン化関連酵素の中でも実際にタンパク質にユビキチンを付加する役割を担っているE3のドメイン部分の高速AFM観察を行い、構造生物学的手法により予想されていた大きな構造変化をリアルタイムで検証することに成功した。これはE3のドメイン部分の構造変化をリアルタイムで観察した最初の事例である。さらに、ユビキチン化に必須な各種酵素の構造変化と集合・解離のダイナミクス、及び、それに伴う基質タンパク質のポリユビキチン鎖の伸長反応の高速AFM観察に取り組んだ。この過程で、複数のタンパク質のうち特定のタンパク質のみを選択的に基板上に固定化する必要が生じたため、アビジンとビオチンの強い結合親和性を利用した基盤修飾方法を確立した。26年度が最終年度であるため、記入しない。タンパク質のユビキチン化は、複数のユビキチン化関連酵素により行われており、ユビキチンをE1→E2→E3→基質タンパク質の順に受け渡すことで完結する。この動的分子プロセスを高速原子間力顕微鏡(高速AFM)により明らかにするため、平成25年度は、上記のユビキチン化関連酵素の精製および試験管内での至適反応条件の検討を行った。その後、2種に大別されるE3の1つであるHECT型E3のドメイン部分の高速AFM観察を行い、このドメイン部分が大きな構造変化することをリアルタイムで観察することができた。また、ユビキチンの受け渡しメカニズムがHECT型E3とは異なるRING型E3の大腸菌を用いた大量発現系の構築を確立することができた。高速AFM観察に必要な各種ユビキチン化タンパク質の精製条件および至適反応条件を比較的短期間で確立することに成功ため。HECT型E3のドメイン部分の高速AFM観察を行い、これまでX線構造解析を中心とした構造生物学的手法により予想されていた大きな構造変化を溶液中で検証することに成功したため。これはHECT型E3のドメイン部分の構造変化をリアルタイムで観察した最初の事例である。研究実績の概要で述べたHECT型E3のドメイン部分だけでなく、E3全長(HECT型E3(E6AP)およびRING型E3(Cbl)を用い、基質タンパク質上のユビキチン鎖の伸長過程を高速AFM観察により明らかにする。また、ポリユビキチン鎖の多彩な連結様式の生成メカニズムを明らかにするため、ユビキチンのリジン変異体や上記以外のE2,E3,基質タンパク質を用いた高速AFM観察も行う。
高度科学・技術社会における新科学・技術観解明に基づいた新しい科学教育の構築

昨年度に引き続き、科学史、科学哲学的観点と科学社会学両面からの分析及びそれらのデータベース化、さらにカナダのAikenheadの開発したVOSTS等分析の結果次の新しい観点が解明できた。21世紀に向けた高度科学・技術社会における新科学・技術観とは科学、技術、社会の三者が相互に関連しあって、それ以前の旧来の科学と技術別個の社会と重層的構造をなした関係に基づいて、複合的、動的転換的な捉え方である。現実の高度科学・技術に関連する諸問題を、解決可能な問題と、現在ないしは将来において新たな知見や原理により解決可能になるか、あるいは解決が困難か不可能のをイシューズとに区別して把握することにより、前者は旧来の問題解決指向、後者は意思決定を図るイシューズ指向の新しい科学教育と峻別すことが解明できた。すなわちこの観点が本研究の主題である「新科学・技術観解明に基づいた新しい科学教育の構築」の基本的な考え方と見做せる。この観点は世界的動向である科学リテラシィ論に通じることもBybeeの著作に基づき解明できた。米国での先進的な新しい化学プロジェクトであるSEPUP、生物教育のBSCSの生物学的リテラシィ論、地球科学教育のシステマティック科学等の事例等は上記の基本的観点に基づいた新しい科学教育の具体例と解明できた。カナダのVOSTSの全容を解明できたが、紙数の関係で、本報告書では調査問題の概要をまとめた。1.高度科学・技術社会における新しい科学教育の基盤となるべき新しい科学観・技術観に関する欧米の各種文献を分析した結果、大きく次の二つに分類できた。2.これらの成果を入力のするための、データストレッジ及び携帯用コンピュータを用いたデータベース化用のフォーマットがほぼ完成したところである。21世紀に向けた高度科学・技術社会における新科学・技術観とは科学、技術、社会の三者が相互に関連しあって、複合的、動的転換的な捉え方に立って、現実の高度科学・技術に関する諸問題を解決可能な問題と、現在ないしは将来において新たな知見や原理により解決可能になるか、あるいは解決が困難か不可能のをイシューズとに区別して把握することにより、前者は旧来の問題解決指向、後者は意思決定を図るイシューズ指向の新しい科学教育と峻別すことが解明できた。この観点では世界的動向である科学リテラシィ論に通じることもBybeeの著作に基づき解明できた。
近代鉄筋コンクリート造建築物の保存・修復に関する研究

歴史的価値が認められ、文化財となるものが増加して行く近代RC造建築を維持する為の技術は多様に存在するなかで、これらは文化財的な修理工事が行われているとは言い難い。本研究ではRC造建築の修理工事において、当初材と後補材の扱い方からなる小さな介入と、既存の建物に対して付加する大きな介入があり、両者には修復の区別が必要であることを示した。これらの概念を近代RC造建築における保存・修復の設計手法に活かすべきであることを明らかにした。研究課題の対象である、近代鉄筋コンクリート(以下、RC)造建築物は、保存・修復の指針が無い為に、各建築物の劣化状況や活用方法に応じて計画され修理工事が行われている。その結果、これらの中には、歴史的価値の失ってしまったものが多くある。以上のことを踏まえ、本研究では、国際的な保存・修復の指針であるヴェニス憲章に鑑み、近代RC造建築物における保存・修復の指針を作成することを目的とする。研究初年度は、対象建築物の外観のうち、外部仕上げ材料に着目した。日本における近代RC造建築物の当初外壁仕上げ材料は、残り難いとされているが、材質別の調査結果によると、当初材の約6割が残されていることが分かった。これらの多くは石、タイル、テラコッタの張り物である。そして、これらが劣化し修理工事を行う場合でも、当初材と同一材料を適用する傾向が多く見られた。その一方で、左官によるモルタルの仕上げは当初材が失われ易く、多くが塗装の仕上げに置き換わっている。塗装の仕上げは二つに大別でき、一つは失われつつある左官によるモルタル仕上げに類似するもので、もう一つは、戦後、戦災復興から高度成長期において大量の住宅供給を満たす為に施工性が良く安価な吹き付けリシンと吹き付けタイルであった。とりわけ後者の塗装仕上げが、近代RC造建築物の修理工事で多く適用されていることに対して問題があることを指摘した。近代RC造建築物の外壁の仕上げ材料は、当初材を残すことを最優先とし、当初材と異なる塗装の仕上げを適用する場合は、その扱いに方に留意することで、日本における近代RC造建築物は文化財的な保存が出来ることを明らかにした。鉄筋コンクリート(以下、RC)造建築物は、登場してからの歴史が浅いにも関わらず、コンクリートの中性化をはじめ、様々な劣化が生じることで社会問題となっていることは周知の通りである。これらの問題を解決する為に、多くの研究がなされRC造建築物を維持させる方法が数多く開発されている。しかし、これらは本研究の対象である歴史的価値を持つ近代RC造建築物へ適用する場合には、その価値が失われることがあり、度々問題となる。その理由は、近代RC造建築物に対する保存・修復の指針がないことが挙げられる。よって本稿では、歴史的建造物の保存・修復の国際的な指針となるヴェニス憲章を鑑み、近代RC造建築物における保存・修復の指針を作成することを目的とする。二年目となる本年は、地震国である我が国において社会問題の一つである、耐震性能が不足する建築物に対する補強に着目し、近代RC造建築物の耐震補強について研究を行った。その結果、日本の近代RC造建築物の耐震補強は様々な方法が採用されているが、ヴェニス憲章で述べている、付加したものは区別することができ、かつ調和をとらなければならないことに対して、それらの多くは区別することが困難であることが分かった。それは、補強したものを仕上げ材料によって隠蔽している為である。耐震補強は、仕上げ材料によって隠蔽し、周囲と調和をとる前に、まず、それと区別する必要性が重要であることを明らかとした。本年度は、近代日本の鉄筋コンクリート造建築における構造補強に着目した研究を行った。地震国である我が国において、建物の耐震性は常に問題視される課題であり、とりわけ、阪神淡路大震災以降、耐震強度の不足する建物に対しては早急な補強が求められている。そのために、我が国では建物の耐震強度を満たすために多種多様な補強構法が研究開発され、実用化がなされている。ところが、その多くは現代建築を対象としており、歴史的価値が認められる近代鉄筋コンクリート造建築にそのまま適用するには問題が生じる。なぜならば、補強構法を開発している機関は建設会社の研究所が大半であり、あくまでも建築物の堅牢性と機能性を確保することを優先し、歴史的価値の保存については明確な指針がないのが現状だからである。そこで、歴史的建造物の保存・修復に関する国際的指針である『ヴェニス憲章』とイコモスの『歴史的建築物の構造補強に関する原則』、そして文化庁の『重要文化財(建造物)基礎診断実施要領』で示されている構造補強における当初部分と後補部分の区別、補強箇所の可逆性、当初材の尊重に着目して76件の事例を考察し、これらの指針が近代鉄筋コンクリート造建築に適用できることを明らかにした。また、近代建築は景観において重要な役割を果たす場合が多いことから、外観における歴史的価値を最優先することが肝要であり、補強はできるだけ内部で行うように配慮すべきであることを検証した。

さらに、補強箇所を仕上げ材によって隠蔽することや、多くの建物に適用可能な画一的な補強は避け、個々の建物の特徴に合わせた補強構法についても考察を加え、当初から抱える構造的弱点もまた歴史の痕跡の一つとして捉え、その部分を取り除くのではなく、当初材の特徴を活かしながら補強するべきであることを明らかにした。
チベット高原雷雲の構造的な単純さと観測しやすさを生かした雷前兆現象の解明

雷の前兆現象の解明を目的に2005年と2006年の夏季にそれぞれチベット雷について総合観測実験を行った。それらの観測データを解析して、以下の知見が得られた。1.チベット雷雲は夕方から深夜にかけて発生することが殆どである。雷活動は雷雲によって随分異なる。雷が多い雷雲では一分間20回以上の雷放電が観測されており、少ない雷雲では全放電数が数回程度にとどまる。2.2005年度観測できた雷雲の殆どは地上で主たる正極性電界を示したが、2006年度観測できた雷雲の殆どが地上で主たる負極性の電界を示した。前者の場合、雷の9割以上が雲放電であり、落雷の数が極めて少ない。後者の場合、普通の夏季雷雲と同じ、落雷が23割合を示す。普通の雷雲の下部に正極性のポケットチャージがあり、これが落雷を誘発するとされている。正極性電界を示すチベット雷雲の場合、このポケットチャージはむしろ主電荷領域であり、その下に落雷を誘発する逆極性のマイナスポケットチャージがない。これは正極性電界を示すチベット雷雲において落雷があまり発生しない原因と推測している。3.雷の開始場所は明らかに高度が高い層と低い層に分かれており、それぞれの場合、その後の雷放電リーダが異なる特性を示す。雷の開始に関して、負極性リーダが見かけ上最初に伸びるとの説が主流になっているが、今回の研究では始めて正極性リーダのものと負極性リーダのものと両方が存在することを突き止めた。4.雷雲の発達段階によっては落雷の割合が随分異なり、落雷しやすい電荷構造が明らかに存在すると考えられる。計画のとおり、平成17年7月上旬から8月中旬までチベット高原にて雷総合観測実験を実施した。高原に慣れるには少し時間がかかったが、全部で12個の雷雲から貴重な雷データを獲得した。以下にデータ解析の途中結果の概要を述べる。2.チベット雷雲による雷雲直下の地上電界は殆どが正極性である。これは普通の夏季雷雲と全く逆である。このためか、チベット雷の9割以上が雲放電であり、落雷の数が極めて少ない。普通の夏季雷雲では雷雲下部に正極性のポケットチャージがあり、これが落雷を誘発するとされている。チベット雷雲の場合、このポケットチャージはむしろ主電荷領域であり、その下に落雷を誘発する逆極性のマイナスポケットチャージがない。これはチベット雷雲において落雷があまり発生しない原因と推測している。3.チベットの落雷は正極性の割合が約35%に達しており、すべて単一雷撃である。負極性の落雷でも単一雷撃のものが9割を占める。これも普通の夏季落雷と大きく異なる。4.雷雲の充電時に異なる場所の地上電界が全く違った振る舞いを示し、地上からのコロナ放電がこれに密接に関連している。昨年度の総合観測実験に続き、計画の通り本年度も観測実験を実施した。この2年間のデータを解析し、以下の結果が得られた。

2.昨年度観測できた雷雲の殆どは地上で主たる正極性電界を示したが、今年度観測できた雷雲の殆どが地上で主たる負極性の電界を示した。前者の場合、雷の9割以上が雲放電であり、落雷の数が極めて少ない。後者の場合、普通の夏季雷雲と同じ、落雷が23割合を示す。普通の雷雲の下部に正極性のポケットチャージがあり、これが落雷を誘発するとされている。正極性電界を示すチベット雷雲の場合、このポケットチャージはむしろ主電荷領域であり、その下に落雷を誘発する逆極性のマイナスポケットチャージがない。これは正極性電界を示すチベット雷雲において落雷があまり発生しない原因と推測している。3.雷の開始場所は明らかに高度が高い層と低い層に分かれており、それぞれの場合、その後の雷放電リーダが異なる特性を示す。最近、雷の開始に関して、負極性リーダが見かけ上最初に伸びると言われているが、今回の研究では始めて正極性リーダのものと負極性リーダのものと両方が存在することを突き止めた。4.雷雲の発達段階によっては落雷の割合が随分異なり、落雷しやすい電荷構造が明らかに存在すると推測される。
プリオン病の神経変性形成における非受容体型チロシンキナーゼFynの役割

プリオン病における神経変性の発生機序における非受容体型チロシンキナーゼFynの役割を明らかにするために、Fyn欠損マウスにおけるプリオン病の表現型を解析した。Fyn+/+、Fyn+/-、Fyn-/-マウスはいずれも福岡1株プリオン接種後140-160日で発病し、潜伏期間に有意な差は認められなかった。3群のマウスいずれもが、典型的なプリオン病の神経障害症候を呈した。脳組織の病理学的解析では、同程度の海綿状変性が広範な灰白質領域に認めら、異常型プリオン蛋白の局在にも明瞭な差は認められなかった。生化学的には、プリオンの接種を受けていないFyn+/+、Fyn+/-、Fyn-/-マウスにおけるPrPの発現レベルに差はなく、プリオン感染した3群のマウスにおいても異常型プリオン蛋白の量に明瞭な差は認められなかった。これらのことから、Fynの発現レベルはプリオン病の病態形成に影響を与えないと考えられた。GPIアンカー欠損プリオン蛋白発現マウスのプリオン病の解析では、GPIアンカー欠損プリオン蛋白の異常型が17,400gの遠心分離で大部分が沈渣に来ること、氷冷Triton-X 100に浮く分画には全く含まれないことが新たに明らかになった。また、GPIアンカー欠損プリオン蛋白発現マウスで増殖したプリオンは、同じ種類のマウスに継代接種した場合にはアミロイド型病変を再現するが、野生型マウスに継代接種した場合には、典型的な福岡1株によるプリオン病の病理所見(海綿状変性とシナプス型異常プリオン蛋白沈着があり、アミロイド形成を伴わない)を回復した。このことから、GPIアンカー欠損型プリオン蛋白発現マウスにおける伝搬によって福岡1株プリオンの性状は変化せず、接種をうけたマウスが発現するプリオン蛋白がGPIアンカーを持つか否かによって病理所見が決定されることが示唆された。プリオン病における神経変性の発生機序における非受容体型チロシンキナーゼfynの役割を明らかにするために、fyn欠損マウスにおけるプリオン病の表現型を解析した。fyn-/-マウス(fyn遺伝子欠損ホモ接合体)、fyn+/-マウス(fyn遺伝子欠損ヘテロ接合体)、fyn+/+マウス(野性型マウス)の脳へプリオン(プリオン感染マウス脳乳剤)を接種した。使用したプリオン株としては、ゲルストマン・ストロイスラー症侯群患者脳組織より単離され、マウス脳への接種で継代されたプリオン株(福岡1株)を用いた。3群のマウスはいずれも、接種後160日程度の潜伏期間の後に発症した。3群はいずれも典型的なプリオン病の症候を示し、その症侯には明らかな差は認められなかった。現在、これらのマウスの脳組織標本を作製中である。これら3群のマウスの脳組織所見と比較するために、fyn-/-マウス、fyn+/-マウス、fyn+/+マウスの脳へ正常マウス脳乳剤を接種する実験を開始し、現在接種を受けたマウスの観察を行っている。一方、fynの役割についての示唆を与えたGPIアンカー欠損プリオン蛋白発現マウスのプリオン病(異常型プリオン蛋白が脳組織内に蓄積するにもかかわらず、神経変性が欠如する)の解析では、新たにGPIアンカー欠損プリオン蛋白が脳細胞において、GPIアンカーを欠損するにもかかわらず、主としてラフトに局在することが明らかとなった。

現在、異常化したGPIアンカー欠損プリオン蛋白がラフトに局在しているか否かを検討している。また、本病態の病理学的解析を電子顕微鏡レベルで行うために、野性型マウス、GPIアンカー欠損プリオン蛋白発現マウスの両者にプリオンを接種し、前者は接種後160日、後者は接種後450日でマウス脳組織を固定し、電子顕微鏡による解析に用いるサンプルを作製しつつある。プリオン病における神経変性の発生機序における非受容体型チロシンキナーゼFynの役割を明らかにするために、Fyn欠損マウスにおけるプリオン病の表現型を解析した。Fyn+/+、Fyn+/-、Fyn-/-マウスはいずれも福岡1株プリオン接種後140-160日で発病し、潜伏期間に有意な差は認められなかった。3群のマウスいずれもが、典型的なプリオン病の神経障害症候を呈した。脳組織の病理学的解析では、同程度の海綿状変性が広範な灰白質領域に認めら、異常型プリオン蛋白の局在にも明瞭な差は認められなかった。生化学的には、プリオンの接種を受けていないFyn+/+、Fyn+/-、Fyn-/-マウスにおけるPrPの発現レベルに差はなく、プリオン感染した3群のマウスにおいても異常型プリオン蛋白の量に明瞭な差は認められなかった。これらのことから、Fynの発現レベルはプリオン病の病態形成に影響を与えないと考えられた。GPIアンカー欠損プリオン蛋白発現マウスのプリオン病の解析では、GPIアンカー欠損プリオン蛋白の異常型が17,400gの遠心分離で大部分が沈渣に来ること、氷冷Triton-X 100に浮く分画には全く含まれないことが新たに明らかになった。また、GPIアンカー欠損プリオン蛋白発現マウスで増殖したプリオンは、同じ種類のマウスに継代接種した場合にはアミロイド型病変を再現するが、野生型マウスに継代接種した場合には、典型的な福岡1株によるプリオン病の病理所見(海綿状変性とシナプス型異常プリオン蛋白沈着があり、アミロイド形成を伴わない)を回復した。このことから、GPIアンカー欠損型プリオン蛋白発現マウスにおける伝搬によって福岡1株プリオンの性状は変化せず、接種をうけたマウスが発現するプリオン蛋白がGPIアンカーを持つか否かによって病理所見が決定されることが示唆された。
磁気圏尾部電流層の構造とダイナミクス、及びそのサブストームとの関連性の研究

磁気圏夜側近尾部磁力線再結合領域より地球側の、反平行磁場から地球双極子磁場への遷移構造領域に関して、サブストーム擾乱時の磁気圏尾部構造変化と電子加速に関する研究を行った。ClusterII衛星のデータを用い、サブヌトーム時の地球向き高速流や磁場のダイポラリゼーションの発生時における電子フラックスの特性変化と電磁場やイオンの特性との関連性の解析を行った。その結果、高速流発生時に磁場に垂直な成分のフラックスが磁場強度に合わせて増加し、1-2分以下の短時間で等方化が起こり、高速流の終了(対流電場の消滅)とともに高エネルギー粒子の磁場垂直成分から先にフラックスが減少して結果的に磁場に平行な成分が多くなる分布に変わってゆくということが明らかになった。これは顕著なベータトロン加速の性質であり、一方でFermi加速の効果は考えづらい。また同時に強い電場とホイッスラー波が観測されることが明らかになり、粒子波動相互作用によるピッチ角散乱が有効で電子分布が等方化するものと考えられると同時に、DC電場による局所的な非熱的加速の可能性を示している。また、明瞭な分散関係の存在から、粒子のエネルギーに依存する磁場勾配及び磁場湾曲ドリフトによる経度方向の移動が存在すると考えられる。これは高速流先端における大きな磁場勾配と強い磁場による小さな湾曲ドリフトの効果から、磁場に垂直な成分が先にドリフトを起こし、結果的に磁場に平行な成分のフラックスがしばらく多く見られると見積もられる。スペクトルは高速流開始時のフラックス増加時が最もハードであり、低エネルギー成分の増加(熱化)に伴って徐々にソフトになる。その後は高エネルギー粒子のドリフト損失に伴い初期状態に比べてよりソフトな状態まで変化する。このようなスペクトル変化もまた、断熱ベータトロン加速だけでなく、非断熱過程による加速も有効であることを示している。これらの結果を合わせると、尾部における磁力線再結合そのものによる加速が近尾部の高エネルギーフラックスの増加に繋がっている訳ではなく、磁力線再結合領域から吐き出された高速流に伴う磁場フラックス輸送が地球双極子磁場と衝突する領域で顕著な加速が起こり、これが当初の断熱ベータトロン加速からピッチ角散乱や非断熱過程を経て高エネルギー粒子の増加に繋がると考えることが出来るという流れが示された。磁力線再結合領域近傍の空間構造と時間発展を明らかにするため、Cluster II衛星のデータを用いて特に電子の空間特性に関しての解析研究を行った。電子データ供給元の英国Mullard Space Science Laboratory側研究者をはじめ、他共同研究者と関連するシミュレーション結果などを含めて議論を重ねながら、まず磁気圏尾部においてサブストームに伴って発生する磁力線再結合の領域近傍を観測した事例を同定し、次いでこれらの事例を用い、今までの研究で既に概ね明らかになっている磁場とイオンのデータを指標にしつつClustgerII4衛星間の距離差も考慮しながら電子分布関数と電子エネルギーフラックスの対応関係を調べた。その結果、電子ビームがピッチ角散乱によって等方化し、位相空間において低-中エネルギー帯の位相空間密度がほぼ均一(フラット)になる電子分布が、イオンが最も加速され、Hall電流系に伴う四重極磁場構造の明瞭に観測される磁力線再結合領域周囲の薄い電流層領域、イオン拡散領域の外側境界付近で幅約4000km以内(イオン慣性長の10倍程度)のプラズマシート内部で観測されることが示された。この電子ビームは概ね磁気中性線へ流れ込む方向であり、同時にプラズマシート-ローブ境界付近で観測されている同方向へのHall電流に関係した電子ビームよりはエネルギーが高く、ほぼ電子のアルフヴェン速度程度に該当する。また、磁気中性線からより離れ、やや電流層が厚くなった領域において、これらフラットな電子な分布がより熱化された状態になるのに伴って、更に高エネルギーの非熱的電子が生成、観測されるという、複数段階での加速が行われるという状況が示された。まず、磁気圏尾部磁力線再結合領域における電子のダイナミクスに関しての研究を行った。Cluster II衛星の電子データを利用し、位相空間密度が低中エネルギーで一定になる電子の分布関数(flat-top分布)が見える領域の同定と、この分布と高エネルギー電子フラックスとの関係を調べた。その結果この分布関数が磁気リコネクション領域から流れ出るイオン高速流がもっとも加速された、イオン拡散領域の外側の境界付近で主に観測されることが定量的に明らかになった。更にこの分布関数の生成はより高エネルギーの電子の生成とは関連がなく、単一の加速プロセスでflat-top分布と高エネルギー電子の両方を生成することは不可能であり、複数の加速過程が存在する必要があることを示した。次に、このような磁気リコネクション領域近傍で見られる短時間大振幅磁場変動の性質に関して研究を行った。この変動は高速流の先頭ないしより高速な流れに切り替わる境界、及び地球向き・尾部向きの高速流の問の領域で見られる。磁場の変動パターンは従来の大規模フラックスロープ構造と同一の極性を示すが、従来の30秒以上の観測に比べ4-8秒以内と非常に短く、またしばしば薄い電流層内の磁気中性面付近のみでしばしば観測され、イオン慣性長の数倍から十倍程度の領域的に限られた構造であることが明らかになっている。また、一度の現象に複数個存在することが多く、磁気リコネクションのミクロな現象解明に繋がると期待される。また、サブストームメジャーオンセット時とPseudobreakupと呼ばれる十分に発達しない小規模オーロラ活動における電流層の発達に関しての研究を行った。

その結果後者では従来期待されるような磁気圏尾部でのグローバルな薄い電流層の発達がほとんど見られないにも関わらず、磁気リコネクションオンセットの特性が現れることが示された。磁気圏夜側近尾部磁力線再結合領域より地球側の、反平行磁場から地球双極子磁場への遷移構造領域に関して、サブストーム擾乱時の磁気圏尾部構造変化と電子加速に関する研究を行った。ClusterII衛星のデータを用い、サブヌトーム時の地球向き高速流や磁場のダイポラリゼーションの発生時における電子フラックスの特性変化と電磁場やイオンの特性との関連性の解析を行った。その結果、高速流発生時に磁場に垂直な成分のフラックスが磁場強度に合わせて増加し、1-2分以下の短時間で等方化が起こり、高速流の終了(対流電場の消滅)とともに高エネルギー粒子の磁場垂直成分から先にフラックスが減少して結果的に磁場に平行な成分が多くなる分布に変わってゆくということが明らかになった。これは顕著なベータトロン加速の性質であり、一方でFermi加速の効果は考えづらい。また同時に強い電場とホイッスラー波が観測されることが明らかになり、粒子波動相互作用によるピッチ角散乱が有効で電子分布が等方化するものと考えられると同時に、DC電場による局所的な非熱的加速の可能性を示している。また、明瞭な分散関係の存在から、粒子のエネルギーに依存する磁場勾配及び磁場湾曲ドリフトによる経度方向の移動が存在すると考えられる。これは高速流先端における大きな磁場勾配と強い磁場による小さな湾曲ドリフトの効果から、磁場に垂直な成分が先にドリフトを起こし、結果的に磁場に平行な成分のフラックスがしばらく多く見られると見積もられる。スペクトルは高速流開始時のフラックス増加時が最もハードであり、低エネルギー成分の増加(熱化)に伴って徐々にソフトになる。その後は高エネルギー粒子のドリフト損失に伴い初期状態に比べてよりソフトな状態まで変化する。このようなスペクトル変化もまた、断熱ベータトロン加速だけでなく、非断熱過程による加速も有効であることを示している。これらの結果を合わせると、尾部における磁力線再結合そのものによる加速が近尾部の高エネルギーフラックスの増加に繋がっている訳ではなく、磁力線再結合領域から吐き出された高速流に伴う磁場フラックス輸送が地球双極子磁場と衝突する領域で顕著な加速が起こり、これが当初の断熱ベータトロン加速からピッチ角散乱や非断熱過程を経て高エネルギー粒子の増加に繋がると考えることが出来るという流れが示された。