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遅発性神経細胞死におけるスフィンゴシン1リン酸の変動について

リン脂質のひとつであるsphingosine-1-phosphate(Sph-1-P)が、単にsphingosineの代謝産物ではなく、細胞内の重要な情報伝達物質であり細胞内Ca貯蔵庫より細胞内にCaを放出させる作用を有し脳に豊富に存在するが、本研究は砂ネズミ海馬CA1神経細胞の遅発性神経細胞死に至る過程とSph-1-Pとの関連を明らかにすることにある。平成10年度は、本年度は、Sph-1-P測定系の確立と砂ネズミのnormal controlにおける脳の部位別のSph-1-Pの定量を施行した。砂ネズミの海馬、大脳皮質、小脳からice cold chloroform/methanol(1:2)3mlにてSph-1-Pを抽出し、HPLCにて定量測定した。海馬と大脳皮質からはSph-1-Pは検出されなかったが、小脳からは検出された。この測定法自体の感度に問題があることも予想されたが、部位特異的にSph-1-Pが分布していることも示唆された。上記の結果に基づいて同様のsampleにてSph-1-Pをradioimmunoassay法にて定量した。検出感度はHPLCよりも高いとされている測定方法である。海馬、大脳皮質、小脳はそれぞれ5.42±1.90,0.84±0.21,4.29±1.67nmol/mg(mean±SEM,n=5)であった。以上より、Sph-1-Pは部位によって含有量に差があり、部位特異的な細胞機能を担っていることが示唆された。平成11年度には、一過性前脳虚血によるSph-1-Pの変動を解析した。砂ネズミ(雄性60-80g)にハロセン麻酔を施行し、頚部正中皮膚切開後に両側総頚動脈を露出し、動脈瘤用クリップを用いて5分間の前脳虚血を負荷した。この間、heatlampとブランケットを用いて側頭筋温と直腸温を37.5°Cに維持した。虚血前と再潅流後6,12,24,48時間で麻酔下に断頭して、直ちに、海馬、大脳皮質、小脳をそれぞれ取り出し、前述の方法のうちradioimmunoassay法を用いてSph-1-Pを定量した。各々、正常対照群、虚血6時間後、虚血24時間後、虚血48時間後の値を示す。すなわち、どの部位においても虚血前後の時間経過による有意の差は認められなかった。以上により、少なくとも現行の測定系による限りSph-1-P含有量の虚血後変動は認められず、また海馬Sph-1-P含有量の虚血後上昇は認められなかった。このことは、海馬CA1領域にみられる遅発性神経細胞死の機構にはSph-1-Pが直接関与していない可能性を示唆する。しかし、今回確立した測定系は、必ずしも細胞特異的、または細胞内微小領域特異的に測定しているわけではなく、細胞内における局所的なSph-1-Pの変動が遅発性神経細胞死の機構に関与している可能性は否定できない。

各々、正常対照群、虚血6時間後、虚血24時間後、虚血48時間後の値を示す。すなわち、どの部位においても虚血前後の時間経過による有意の差は認められなかった。以上により、少なくとも現行の測定系による限りSph-1-P含有量の虚血後変動は認められず、また海馬Sph-1-P含有量の虚血後上昇は認められなかった。このことは、海馬CA1領域にみられる遅発性神経細胞死の機構にはSph-1-Pが直接関与していない可能性を示唆する。しかし、今回確立した測定系は、必ずしも細胞特異的、または細胞内微小領域特異的に測定しているわけではなく、細胞内における局所的なSph-1-Pの変動が遅発性神経細胞死の機構に関与している可能性は否定できない。リン脂質のひとつであるsphingosine-1-phosphate(Sph-1-P)が、単にsphingosineの代謝産物ではなく、細胞内の重要な情報伝達物質であり細胞内Ca貯蔵庫より細胞内にCaを放出させる作用を有し脳に豊富に存在するが、本研究は砂ネズミ海馬CA1神経細胞の遅発性神経細胞死に至る過程とSph-1-Pとの関連を明らかにすることにある。本年度は、Sph-1-P測定系の確立と砂ネズミのnormal controlにおける脳の部位別のSph-1-Pの定量を施行した。(A)HPLCによる海馬、大脳皮質、小脳各sampleのSph-1-Pの定量について(B)radioimmunoassayによる海馬、大脳皮質、小脳各標本のSph-1-Pの定量について(A)の結果に基づいて同様のsampleにてSph-1-Pをradioimmunoassay法にて定量した。検出感度はHPLCよりも高いとされている測定方法である。海馬、大脳皮質、小脳はそれぞれ5.42±1.90,0.84±0.21,4.29±1.67nmol/mg(mean±SEM,n=5)であった。以上より、Sph-1-Pは部位によって含有量に差があり、部位特異的な細胞機能を担っていることが示唆された。平成10年度は、本年度は、Sph-1-P測定系の確立と砂ネズミのnormal controlにおける脳の部位別のSph-1-Pの定量を施行した。砂ネズミの海馬、大脳皮質、小脳からice cold chloroform/methanol(1:2)3mlにてSph-1-Pを抽出し、HPLCにて定量測定した。海馬と大脳皮質からはSph-1-Pは検出されなかったが、小脳からは検出された。この測定法自体の感度に問題があることも予想されたが、部位特異的にSph-1-Pが分布していることも示唆された。上記の結果に基づいて同様のsampleにてSph-1一Pをradioimmunoassay法にて定量した。平成11年度には、一過性前脳虚血によるSph-1-Pの変動を解析した。砂ネズミ(雄性60-80g)にハロセン麻酔を施行し、頚部正中皮膚切開後に両側総頚動脈を露出し、動脈瘤用クリップを用いて5分間の前脳虚血を負荷した。この間、heatlampとブランケットを用いて側頭筋温と直腸温を37.5°Cに維持した。虚血前と再灌流後6,12,24,48時間で麻酔下に断頭して、直ちに、海馬、大脳皮質、小脳をそれぞれ取り出し、前述の方法のうちradioimmunoassay法を用いてSph-1-Pを定量した。
ヒトγδ T細胞による口腔癌抑制作用をニュートリゲノミクスにより制御する

ヒトVγ9Vδ2 T細胞(以下ヒトγδT細胞)による癌細胞抑制作用は、T細胞受容体を介した抗原の認識を必要とする場合と、NKG2DなどのNK受容体を介する場合があり、更にサイトカインによる活性化がこれらを修飾することが知られている。ヒトγδT細胞のT細胞受容体は活性化したBTN3A1であり、BTN3A1の活性化は細胞内に生成されるイソペンテニル二リン酸等によって活性化される。本研究課題では口腔癌細胞内でのイソペンテニル二リン酸の生成と癌細胞周囲の栄養状態との関係を明らかにし、栄養状態の制御を介した口腔癌細胞内でのイソペンテニル二リン酸の生成誘導と、これを認識し活性化されたヒトγδT細胞による癌抑制作用の実現を目指す。複数のヒト口腔癌細胞株がBTN3A1を発現することを確認した。窒素含有ビスホスホネートによるメバロン酸経路阻害で細胞内にイソペンテニル二リン酸を生成しヒトγδT細胞を活性化(インターフェロンγ発現)することを確認した。また、これらの口腔癌細胞はヒトγδT細胞により殺傷されることを確認した。培養口腔がん細胞の培地中の血清から脂質を除去することにより、転写因子SREBP2の切断(活性化)が生じることを確認した。培養口腔癌細胞の培地からシクロデキストリンを用いてコレステロールを特異的に除去することにより、SREBP2の切断が生じることを確認した。脂質除去血清を添加した培地で培養した口腔癌細胞にLDLを添加することによりSREBP2の不活性化が生じた。研究実績の概要に示した内容の一部をまとめたものを学術論文として発表することができた。SREBP2の活性化を指標として、これを活性化・不活性化する因子を探索し、口腔癌細胞内でのイソペンテニル二リン酸の蓄積を介したヒトγδT細胞の活性化誘導と癌細胞抑制を検討する。当該年度の実験完了時に既受領額累計の約1%の次年度使用額が生じたが、少額であるため前年度及び次年度の研究計画に変更が生じるものではない。
散乱X線を利用した医療X線被曝低減法

1.X線スペクトルの測定CdTe、CdZnTe半導体検出器は、Ge検出器よりも分解能は悪いが常温で使えるので、医療現場での使用に適している。これを用いてX線スペクトルを測定し、測定結果を補正する方法を検討した結果、Ge検出器で測定したスペクトルに近い結果が得られるようになった。2.グリッドを用いた場合のX線スペクトルと画質及びグリッド効果との関係われわれのグループは、以前に、散乱X線と一次X線(直接線)を分離して測定する方法を開発した。この方法を用いて、散乱X線除去用グリッドを通過してから画像面に入射する散乱X線と一次X線スペクトルを、分離測定することに成功した。この測定結果を用いて、胸部臨床写真を例にとって、最適グリッド比を見出す方法を示した。また、グリッドの散乱X線除去効果の管電圧依存性を空間周波数を変えて求めた。さらに、グリッドの性能を表すBukky factorと散乱線含有率を結び付ける方法に言及した。3.視覚の心理物理的特性を考慮したX線写真の最適撮影条件視覚の心理物理的特性とX線スペクトルとを用いて、胸部の臨床X線写真について、最適濃度又は最適濃度範囲で目的物を識別するための最適撮影条件(kV値、mAs値)を求める方法を示し、実例について、視覚実験を行って確認した。4.増感紙・フィルム系のMTFと粒状のウィナースペクトル増感紙・フィルム系のMTFの管電圧依存性の測定結果を、散乱X線の効果として説明した。粒状のウィナースペクトルについては、クロスオーバー効果と量子モトルの管電圧依存性との関係、心理物理的効果を考慮した粒状の主観評価結果の説明について、成果を上げた。特に、クロスオーバー効果は画質の評価尺度としての鮮鋭度を悪くするが、被曝線量を減少させる効果があることを見出した、重要な成果である。(1)画面を入射する散乱X線スペクトルの測定半角45度の円錐型コリメータを検出器の前に置いて、ビーム軸上にビームストッパを置いて、この直径を少しずつ小さくして行ってスペクトル測定し、外挿法で散乱線スペクトルを求めた。次ぎにストッパーを取り除いて(一次線+散乱線)のスペクトルを測定した。両者の差は一次線スペクトルとなる。こうして、画像上の一点に入射する一次線と散乱線を分離出来た。散乱線除去用グリットを入れた場合には、この方法で測定したスペクトルと増感紙の感度スぺくトルから散乱線含有率を求めて、蛍光量計で求めた値と比較して良く一致したので、このスペクトル測定法が妥当であると結論できた。(2)新しいX線スペクトル測定器としてCdZnTe半導体を用いる方法の研究を開始した。(3)画質の研究の一つとして、増感紙・フィルム系を用いて作成したX線像の粒状のウィナースペクトルの管電圧依存性を求め、その結果を量子効率を用いて理論的に説明した。この方法を使えば、散乱X線と粒状とを結びつける事ができる見込みである。(4) (3)で述べた粒状を肉眼で見るときの主観的評価結果を説明するために、我々が長年に亘って測定してきた、視覚の効果(最小識別濃度差の空間周波数依存性)を用いて、粒状のウィナースペクトルを心理物理的に修正し、積分して心理物理的標準偏差を求めればよいことがわかった。このときの等価空間周波数も求めた。(5)代表者の金森が1960年代に提案した最適撮影条件を求める方法、胸部X線写真に適用した。

その結果、散乱X線のために、実際の最適管電圧はこの方法で求めた値より高くなり、その結果、被曝線量が減少する事が分かった。1.グリッドを用いた場合のX線スペクトルと画質及びグリッド効果との関係われわれのグループは、以前に、散乱X線と一次X線(直接線)を分離して測定する方法を開発した。この方法を用いて、散乱X線除去用グリッドを通過してから画像面に入射する散乱X線と一次X線スペクトルを、分離測定することに成功した。この測定結果を用いて、胸部臨床写真を例にとって、最適グリッド比を見出す方法を示した。また、グリッドの散乱X線除去効果の管電圧依存性を空間周波数を変えて求めた。さらに、グリッドの性能を表すBukky factorと散乱線含有率を結び付る方法に言及した。2.焦点グリッドの焦点ずれの影響焦点ずれの影響をモンテカルロシミュレーション法で計算し、グリッドの傾きの影響が特に大きいことを見出した。3.視覚の心理物理的特性を考慮したX線写真の最適撮影条件視覚の心理物理的特性とX線スペクトルを用いて、胸部の臨床X線写真について、最適濃度又は最適濃度範囲で目的物を識別するための最適撮影条件(kV値、mAs値)を求める方法を示し、実例について、視覚実験を行って確認した。4.増感紙・フィルム系のMTFと粉状のウィナースペクトル増感紙・フィルム系のMTFの管電圧依存性の測定結果を、散乱X線の効果として説明した。粒状のウィナースペクトルについては、クロスオーバー効果と量子モトルの管電圧依存性との関係、心理物理的効果を考慮した粒状の主観評価結果の説明について、成果を上げた。特に、クロスオーバー効果は画質の評価尺度としての鮮鋭度を悪くするが、被曝線量を減少させる効果があることを見出した、重要な成果である。
クォーク・グルーオン・プラズマ中での量子色力学で記述されるエネルギー損失機構

平成29年度において、米国ブルックヘブン国立研究所にあるRHIC加速器を用いた高エネルギー重イオン衝突PHENIX実験を推進して、宇宙開闢から10μ秒以内に存在したクォーク・グルーオン・プラズマの物理的性質の解明を目指した。約2兆度以上の超高温状態では、強い相互作用の持つ漸近的自由性によりクォークやグルーオン間の結合力が弱まり、ハドロン内の閉じ込めから解放されることで、クォーク・グルーオン・プラズマが形成される。本研究では、高エネルギー重イオン衝突実験により約4兆度の超高温物質状態を作り出して、QGPの物理的性質を実験的に研究している。QGP中におけるクォークのエネルギー損失量を測定することで、QGPのパートン密度や比粘性の物性情報を引き出すことが可能となる。特に本研究では、QGP物性研究のプローブとして、QGPの温度よりも質量の大きいチャームクォークおよびボトムクォークに着目している。これらは、生成過程がQGP生成前の初期パートン散乱に限られ、さらにQGP中での生成および消滅もほとんどないため、QGPの時間発展の情報を保持している重要なプローブである。申請者は、チャーム・ボトムクォークを含むハドロンの寿命の長さ(300μm)と崩壊比の高いsemi-leptonic崩壊チャンネル(10%)に着目して、シリコン飛跡検出器で測定したビーム衝突点と崩壊電子の最近接距離を用いて、チャームハドロンとボトムハドロン崩壊電子の不変収量を分離測定した。さらにQGP媒質による効果が無視できる陽子相互衝突実験の測定結果により規格化することで、QGP中におけるチャームクォークおよびボトムクォークのエネルギー損失量の衝突中心度依存性を測定した。これらの系統的研究により、ボトムクォークのエネルギー損失量がチャームクォークより小さいこを発見して、エネルギー損失のクォーク質量依存性を明らかにした。29年度が最終年度であるため、記入しない。米国ブルックヘブン国立研究所PHENIX実験における高エネルギー重イオン衝突実験により、超高温・高エネルギー密度のQCD相転移物質"クォーク・グルーオン・プラズマ(QGP)"の物理的性質を研究する。重イオン衝突実験におけるチャーム・ボトムクォークは、QGP中での生成・消滅がほとんどなくフレーバーが保存される。そのため生成時と測定時の運動量・空間分布の変化量がQGP物性を強く反映する良いプローブとなる。本研究では、QGP中におけるチャーム・ボトムクォークのエネルギー損失量を分離測定することで、エネルギー損失量のクォーク質量依存性を検証する。またQGP中におけるチャーム・ボトムクォークのエネルギー損失量の運動量依存性や衝突中心度依存性を測定することで、QGP中におけるクォークエネルギー損失機構を解明する。本年度は、金原子核相互衝突実験における単電子の運動量分布とDCA(ビーム衝突点と飛跡の最近接距離)分布を用いて、シグナルとなるチャーム・ボトムハドロン崩壊電子とバックグランドとなる光子起因の電子の同定法を確立した。さらにマルコフ連鎖モンテカルロを用いたベイズ推定手法を用いて、金原子核相互中心衝突におけるチャーム・ボトムハドロン崩壊電子の不変収量をそれぞれ導出し、QGP生成のない陽子相互衝突実験における不変収量で規格化することで、QGP中におけるチャーム・ボトムクォークのエネルギー損失量をそれぞれ導出した。本測定結果よりQGP中におけるボトムクォークのエネルギー損失量がチャームクォークのエネルギー損失量より小さいことを発見し、エネルギー損失量にクォーク質量依存性があることを示した。本研究成果は、国際共同研究グループ内で高く評価されたため、本分野最大の国際会議「Quark Mater 2017」においてPHENIX実験を代表して口頭発表を行った。米国ブルックヘブン国立研究所PHENIX実験における高エネルギー重イオン衝突実験を遂行し、重クォークをプローブとしたQGP物性研究を目的とした金原子核相互衝突実験を完遂し、20142016年の3年間をかけて、約400億事象のデータを収集した。測定した金原子核相互中心衝突のデータを用いて、QGP中におけるチャームおよびボトムクォークのエネルギー損失量を導出した。金原子核相互衝突における最中心衝突事象では、ボトムクォークのエネルギー損失量が、チャームクォークのエネルギー損失量より小さいことを発見した。本年度の研究結果からQGP中におけるエネルギー損失量にクォーク質量依存性が存在することを明らかにした。

申請者は、チャーム・ボトムクォークを含むハドロンの寿命の長さ(300μm)と崩壊比の高いsemi-leptonic崩壊チャンネル(10%)に着目して、シリコン飛跡検出器で測定したビーム衝突点と崩壊電子の最近接距離を用いて、チャームハドロンとボトムハドロン崩壊電子の不変収量を分離測定した。さらにQGP媒質による効果が無視できる陽子相互衝突実験の測定結果により規格化することで、QGP中におけるチャームクォークおよびボトムクォークのエネルギー損失量の衝突中心度依存性を測定した。これらの系統的研究により、ボトムクォークのエネルギー損失量がチャームクォークより小さいこを発見して、エネルギー損失のクォーク質量依存性を明らかにした。20142016年に収集した金原子核相互衝突実験のデータを用いて実行統計量を4倍に増やすことで、QGP中におけるチャーム・ボトムクォークのエネルギー損失量の運動量依存性と衝突中心度依存性を高精度で導出する。本研究結果と理論モデルを詳細に比較することで、QGP中におけるクォークエネルギー損失機構を解明する。29年度が最終年度であるため、記入しない。
準周期秩序物質の低温相転移と物性に関する研究

これまで一連のCd系及びZn系立方晶において100K付近の低温で相転移が起こることを見出してきたが、この相転移は室温で配向的に乱れているCd4面体が低温で規則化することにより起こるものと解釈される。一方、Cd_6Eu及びCd_6Ce立方晶は長年他のCd系立方晶と同様、Im3の空間群を有すると考えられていたが、正20面体クラスター中心のCd4面体が規則化しており、Cd_6EuはFd3、Cd_6CeはPn3の秩序構造を取っていることが近年の構造解析により判明した。そこで本年度は、室温でCd4面体が規則化しているCd_6Eu、Cd_6Ce立方晶に着目し、これらの立方晶において高温相転移の有無を明らかにすることを目的として、高温X線回折、高温電子線回折測定を行った。試料の作製は、Cd(6N)、Eu(3N)、Ce(3N)をそれぞれ秤量後、アルミナ坩堝に入れ、石英管中にAr封入した。それらを730°Cで48h溶解後水焼入れし、500°Cで100h熱処理を施すことで単相試料を得た。高温X線回折測定は、粉末試料について室温から400°Cまでの温度範囲でピークプロファイルの温度変化を詳細に調べた。しかしながら、高温下ではいずれの試料も酸化により別相に変態してしまい、相転移の有無を検知することはできなかった。一方、高温電子線回折においては、Cd_6Ceの室温と200°Cにおける[100]、[111]方位入射電子線回折図形には違いが見られなかったが、[110]方位入射図形では200°C以上でスポットが消滅することが明瞭に認められた。高温相の反射は全てbccの消滅則を満足しており、このことからCd_6Ce立方晶は200°C付近でbcc相に相転移を起こすことが分かった。また、Cd_6Eu立方晶においても、[111]、[100]方位入射の回折図形では高温でスポットの消滅は見られなかったが、[110]方位入射の回折図形では300°Cで111などの奇数次のスポットが消滅することが認められた。また、300°Cの回折図形はbccの消滅則を満足しており、Cd_6Eu立方晶は高温で周期が半分のbcc相に相転移することが判明した。いずれの相転移もCd_6M立方晶のCd4面体の配向が高温で不規則化したために生じたものと考えられる。正20面体準結晶に代表される正20面体クラスター化合物は、直径1nm程度の正20面体クラスターが格子を組み、その隙間をglueと呼ばれる金属原子が埋めた構造を有する。これまで、多くの近似結晶が低温で相転移を起こすことを見出し、これがクラスター中心にある4面体の秩序・無秩序転移によるものであるとの考えられている。本年度は、Cd_6Yb及びCd_6Ca立方晶の低温相転移の機構を明らかにすることを目的として、単結晶低温X線回折及び低温電子線回折実験を行った。単結晶の作製は、アルミナるつぼに原料金属を入れて封入し、電気炉を用いてフラックス法により行った。低温X線回折測定は、1800及び1833ピークについて、10Kから300Kまでの範囲でピークプロファイルの温度変化を詳細に調べた。その結果、Cd_6Yb、Cd_6Ca立方晶において、それぞれ110K、100Kでピークの分裂が明瞭に観測され、解析の結果、単斜晶であることが分かった。また、低温電子線回折により得られた消滅則とあわせてC底心単斜格子であるとの結論を得た。以上の結果をもとに、ランダウの相転移理論を用いて可能な空間群としてC2/cとC2/mの2つが得られ、それに基づいて低温相の構造モデルを作成した。いずれのモデルにおいても、正20面体クラスター芯の4面体は室温のbcc相の[110]方向に沿って2種類の方位が反強磁性的に規則化しており、正20面体クラスターに由来した新しい相転移であると考えられる。

それらを730°Cで48h溶解後水焼入れし、500°Cで100h熱処理を施すことで単相試料を得た。高温X線回折測定は、粉末試料について室温から400°Cまでの温度範囲でピークプロファイルの温度変化を詳細に調べた。しかしながら、高温下ではいずれの試料も酸化により別相に変態してしまい、相転移の有無を検知することはできなかった。一方、高温電子線回折においては、Cd_6Ceの室温と200°Cにおける[100]、[111]方位入射電子線回折図形には違いが見られなかったが、[110]方位入射図形では200°C以上でスポットが消滅することが明瞭に認められた。高温相の反射は全てbccの消滅則を満足しており、このことからCd_6Ce立方晶は200°C付近でbcc相に相転移を起こすことが分かった。また、Cd_6Eu立方晶においても、[111]、[100]方位入射の回折図形では高温でスポットの消滅は見られなかったが、[110]方位入射の回折図形では300°Cで111などの奇数次のスポットが消滅することが認められた。また、300°Cの回折図形はbccの消滅則を満足しており、Cd_6Eu立方晶は高温で周期が半分のbcc相に相転移することが判明した。いずれの相転移もCd_6M立方晶のCd4面体の配向が高温で不規則化したために生じたものと考えられる。
L^2評価式の方法による複素解析の研究

複素射影空間TP^n内の疑凸領域Ωで、その境界aΩがC^∞級の実超曲面であるものについて、L^2評価式の方法を用いて研究し、NZ2のときTP^nはコンパクトなLevi平坦超曲面を含まないことを示した.その証明は南パリ大学のN.Sibony氏との共著論文としてまとめ、Annals of Mathに昨年9月に投稿し、レフェリーの修正意見を参考に、訂正、加筆したものを再提出した所である。この主要な研究の前段階として、平成8年度には、Ωを上の通りとしたときΩは有界な多量劣調和皆位関数をもつことを示した.この仕事もSibony氏との共同研究であり、論文はNagoya Math.J.に掲載予定である.L^2評価式は、複素多様体のモジュライ空間の構造の研究においても有用な道具であるが、この方向で吉川は数論で有名なKroneckerの極限公式を幾何学的なアイディアにより高次元化した。この仕事(報告書参照)はまだ公表されてはいないが、Borcherdsの保型形式の幾何学的解釈を与えるものとして高く評価される。いわば時流の最先端を行く研究である。C^nの有界擬凸領域、或は一般に複素多様体の相対コンパクトな擬凸領域で、その閉包の近傍上に強多重劣調和関数が存在するものに対しては、正則関数の存在定理やα方程式の解の境界正則性について多くの事実が知られている。IP^nの擬凸領域についても武内による基本的な結果があり、それに基いてIP^n上のLevi問題が解けるわけだが、そこから先のことは詳しくわかっていない.本年度の研究実績の中にはこの問題に関する次の成果が含まれている。1.Ω⊆IP^nをC^2級の境界をもつ擬凸領域とすると、Ωはhyperconvexである.すなわちΩは有界な強多重劣調和皆位関数(strictly plurisubharmonlc exhaustion function)をもつ。2.IP^5の擬凸領域で、局所的にhyperconvexでも大域的にはhyperconvexでないものが存在する。これらが事実として確定したことにより、次のような問題にアプローチできるようになった。ii)IP^nの擬凸領域の境界上の複素葉層構造の決定、特に非存在定理の導出IP^n上の余次元1の特異点につき複素葉層構造の分類問題はDarboux以来の古典的問題だが、例外的葉体の非存在という基本予想は未解決である。これに関連して、IP^n内にLevi-平坦なコンパクト超曲面は存在するかという問題がCerveau,LinsNeto,Demailly,Tomassiniらによって提出されていた。大沢はパリ南大学のSibony氏との共同研究によりこれを否定的に解決した。IP^n(n【greater than or equal】2)のLevi-平坦超曲面の非存在定理を示したのである。この証明にはL^2評価式の方法が本質的な役割を果たしている。この方法はこれまで(少なくとも大沢にとって)補間問題や代数多様体の位相的対称性の研究にとって有用であったが、本研究において実超曲面の大域的な構造の研究にも役立つことが明らかになったといえよう。この仕事の前段階として、IP^n内のC^2級の境界をもつ擬凸領域は有界な多重劣調和皆位関数をもつことを示した。この論文はNagoyaMath.J。に掲載予定である。Levi-平坦超曲面の非存在に関しては、Annals of Math。に投稿し、レフェリーの修正意見を入れて再提出した。吉川は数論において有名なKroneckerの極限公式を幾何学的なアイディアにより高次元化した。この仕事はA.Todorovらの仕事と近いが、Communications in Math.Phys.に出た彼らの論文は根本的に誤っており、吉川の成果と比肩しうるものはないようである。(内容は報告書を参照)
がん治療薬の設計基盤となるSACLAによるRasの原子スケール動的構造解析

薬剤結合ポケットに大きな揺らぎを持つため、SPring-8などを利用した従来型の理論的分子設計のみでは医薬品創出が困難ながん遺伝子産物Rasに対して、SPring-8の10億倍の明るさを持ちなおかつ10fs発光(照射)という放射線損傷が進む前の結晶構造観察が可能なX線レーザーを供給できるX線自由電子レーザー施設・SACLAと時分割シリアルフェムト秒結晶構造解析を組み合わせた手法で、世界初の原子スケールでのRasの薬剤結合ポケット開閉運動のメカニズムを原子レベルでのコマ撮り動画の作成を通じて解明し、SACLAならびにSPring-8を活用した創薬基盤技術の新たな可能性を拓く。
家畜の原因不明下痢症例におけるウイルスコミュニティーの解明と新規ウイルスの検索

家畜(牛および豚)の原因不明下痢症における消化管のウイルスコミュニティーと未知のウイルスを解明するため、次世代シークエンサーによる糞便のメタゲノム解析を行ったところ、1つの新種のピコルナウイルスおよびポサウイルスの新しい遺伝子型を発見した。いずれものウイルスも下痢症との関連性をさらに検討する必要がある。また、トロウイルス、アストロウイルス、コブウイルス、エンテロウイルスおよびサポウイルスにおける遺伝子相同性組み換えを見出した。消化管内ウイルスは遺伝子組み換えにより血清学的多様性を保持し、農場の内で感染を継続させウイルス進化に寄与していることが示唆された。本研究では家畜の生産性を低減させる要因の一つである下痢症について、これまで明らかになっていない新規ウイルスの探索やウイルスコミュニティーの解明を目的に、次世代シークエンサーを用いたメタゲノム解析を行っている。1年目である平成27年度は、牛および豚の下利便および正常便を茨城県、栃木県、石川県、鳥取県および鹿児島県から収集し、それぞれから核酸を抽出して次世代シークエンスを実施した。また、下痢症例から検出されたウシトロウイルスおよび牛ウイルス性下痢ウイルスの全長解析を次世代シークエンサーにより実施した。豚の糞便から新規のピコルナウイルス(Prcine picornavirus Japantと命名)を検出した。得られたウイルス遺伝子のリード数は十分であったが、ウイルス遺伝子全長が得られたのは1株だけであったため、本ウイルスは宿主由来なのか、食物に混在している通過ウイルスなのかを見極める必要があり、ウイルス検出系を開発し浸潤状況を調べたところ、わが国の豚に浸潤していることが判明し、豚を宿主とするウイルスであると考えられた。下痢症との関連については、今後例数を増やしてさらに検討する必要がある。ウシトロウイルスおよび牛ウイルス性下痢ウイルスの遺伝子全長解析から、わが国のウシトロウイルスはブタトロウイルスとの遺伝子組み換えを有するウイルスであることが判明し、希少な血清型を示す2株の牛ウイルス性下痢ウイルスは、わが国、中国および韓国にしか存在しない、東アジア特有の種であることが明らかとなった。組み換えを起こしながら進化するウイルスや地域に限定して浸潤しているウイルスの実体が明らかになり、下痢症の原因ウイルスの分子疫学的解明を行う上で重要な知見を得ることができた。新規ウイルスの発見やウイルスコミュニティーの解明は、まだ実施していないサンプルもあり若干遅れているが、次年度に予定されていた新規ウイルスの検出法の開発は、宿主ウイルスか通過ウイルスかを見極める上で必要であったので、前倒しして行った。新規ウイルスの発見やウイルス遺伝子の新規情報が得られたことで研究は順調に進捗していると考えている。本研究は家畜のウイルス性下痢症の原因究明を目的とし、家畜の糞便中のこれまで明らかになっていない新規ウイルスやウイルスコミュニティーの解明を次世代シークエンサーによるメタゲノム解析により行っている。また、発見した新種ウイルスについての検出法の確率および浸潤状況の調査を併せて実施している。平成27年度には肥育豚の糞便中に新規の種となるピコルナウイルスを発見し、症状に関係なく若いブタから検出されることを見いだした。また、ウシの下痢症から分離したウシトロウイルスがブタトロウイルスとのキメラ株であることを発見した。さらに東アジアからしか分離報告のない牛ウイルス性下痢ウイルス2株の全塩基配列を解明した。平成28年度は、豚の糞便中からこれまであまり知られていないポサウイルスを新種となる株を含めて11株検出し、これらの遺伝子情報をもとに新しい分類を提唱した。また、成牛の下痢症から検出された牛B群ロタウイルスの全ゲノムを世界で初めて決定した。さらにブタ糞便中から多様なアストロウイルスが広く検出され、種間で遺伝子組み換えを起こすことがアストロウイルスの多様性の出現に関わっていることを明らかにした。これまで、新種となるウイルスをブタで2件発見し、浸潤状況も行い国内に浸潤することを確認した。遺伝子配列が解明されてなかった牛の下痢症ウイルス3種の全ゲノム解析を行った。また、ブタアストロウイルスの種間遺伝子組み換えを初めて明らかにした。下痢症の動物と健康な動物の糞便材料によるメタゲノム解析も進んでおり、研究はおおむね順調に伸展している。本研究は、家畜のウイルス性下痢症の原因究明を目的として、糞便中の新規ウイルスやこれまでに明らかになっていないウイルスコミュニティーの解明をメタゲノム解析により行っている。平成27年度には新種のピコルナウイルスおよびトロウイルスの異種間遺伝子組み換えを発見し、平成28年度には詳細の明らかになっていない豚のポサウイルスの疫学解析、全遺伝子の解読がなされていなかった牛B群ロタウイルスの全遺伝子解析、豚アストロウイルスの遺伝子組み換えの解析を行った。平成29年度は、豚に下痢を起こす報告のある豚コブウイルスが多数検出されたことから詳細な遺伝子解析を実施した。その結果、下痢との関連は不明であったが、豚アストロウイルス同様の様々な遺伝子組み換えが起こっていることが明らかになり、組み換えによって生じた遺伝子の多様性が豚群中で存続していく上で有利に働いていることが示唆された。また、人の下痢症の原因ウイルスの一つであるサポウイルスが広く豚の糞便から検出され、人のサポウイルスとは遺伝子が異なるが、豚群中には多くの遺伝子型があることを確認した。さらに豚の糞便で普通に確認される豚エンテロウイルスにトロウイルスの遺伝子の一部が組み込まれた株が多数浸潤していることを発見した。このトロウイルスの遺伝子は下痢原性に関わる可能性が示唆されているが、我が国の多くの健康豚の糞便からも検出された。そこで今後、監視を続けていく必要があると考えられた。

ウイルスの遺伝子組み換えや異種間伝播はウイルスの下痢原性の変化に結びつく可能性が示唆されたことから、今後は野生動物と家畜のウイルス伝播に研究対象をシフトし、メタゲノム解析を継続していく予定である。家畜(牛および豚)の原因不明下痢症における消化管のウイルスコミュニティーと未知のウイルスを解明するため、次世代シークエンサーによる糞便のメタゲノム解析を行ったところ、1つの新種のピコルナウイルスおよびポサウイルスの新しい遺伝子型を発見した。いずれものウイルスも下痢症との関連性をさらに検討する必要がある。また、トロウイルス、アストロウイルス、コブウイルス、エンテロウイルスおよびサポウイルスにおける遺伝子相同性組み換えを見出した。消化管内ウイルスは遺伝子組み換えにより血清学的多様性を保持し、農場の内で感染を継続させウイルス進化に寄与していることが示唆された。今後新規ウイルスが発見された場合、報告を急ぐ必要があることから、ウイルス検出法の開発を即時に行う方針に変更し、野外調査も同時に進行させる。これまで既知ウイルスの遺伝子が多く発見されており、現在それぞれのウイルスで個々に解析を進めているが、それをとりまとめた後に、全体像として下痢症とウイルスコミュニティーの関係を解析していく。今後も新しい知見が多く得られるものと考えている。新規ウイルスがブタで1件発見されており、このウイルスの研究を進める。また、我々が発見したウシの新規コブウイルスの更なる研究を実施する。さらに下痢症の動物と健康な動物の糞便材料によるメタゲノム解析を更に進め、研究のまとめを行う。獣医学、感染症学、ウイルス学豚からの新規ウイルスであるPorcinepicornavirusJapanの遺伝子全長を決定するため、RACE法の実施を計画していたが、早期に発表することを優先したため、RACE法に関するプライマーの発注を次年度に見送ったため残額が生じた。次年度に公開予定の論文で図表にカラーを使用するため多額の印刷費用が見込まれるため、それに備えて使用計画を修正した。プライマーの発注を次年度に行って、この残額を消化する。論文公開に係る費用に当てる。
プロチウムによる構造・組織制御機能

1)C15ラーベス相TbFe_2の水素吸蔵による構造変化の圧力依存性を調べ、水素量が臨界値以上1.4(H/M)になると、格子の膨張により結晶からアモルファスへの変態、つまり水素誘起アモルファス化が起こることを明らかにした。2)Mn-H, Ni-H, Cr-HおよびNb-Hについて、空孔生成のエネルギー関係とその結晶構造依存性を明らかにした。また、空孔を多量に含む欠陥構造が金属-水素合金の最安定構造であることから電析金属中には多量の空孔-水素クラスターが生成されると予測し、水素熱放出スペクトルの測定により、これを支持する結果を得た。さらに、Cr-H, Mn-H, Fe-HおよびNi-H系の高水素圧下における水素圧-温度相図を作成した。3)異方性化に有効な熱処理方法である臨界プロチウム圧-温度(P-T)曲線近傍での熱処理をSm_2Fe_<17>N、化合物へ適用した。Sm_2Fe_<17>合金のP-T曲線はNd_2Fe_<14>B合金より温度に対するプロチウム圧の変化率が大きく,最適HDDR条件は低温,低プロチウム圧になることが分かった。Nd_2Fe_<14>B合金におけるHDDRによる異方性化機構を明らかにすることを目的として研究を行い、Nd_2Fe_<14>B相との結晶方位関係を保ったまま不均化,再結合させるHDDR処理であれば異方性化が可能なことを明らかにした。4)プロチウム処理によって得た超細粒Ti-6Al-4V合金の巨大超塑性伸び発現の機構を検討し、試験片の破断最先端部の直径が一結晶粒になるまで伸びることが分かった。超塑性加工による上記チタン合金の歯科用部品への適用を試みた。試作した義歯床には,表面には亀裂等も一切なく細部まで加工され,超細粒材の生体医療分野への実用化の可能性が大きいことが分かった.1)C15ラーベス相TbFe_2の水素吸蔵による構造変化の圧力依存性を調べ、水素量が臨界値以上1.4(H/M)になると、格子の膨張により結晶からアモルファスへの変態、つまり水素誘起アモルファス化が起こることを明らかにした。試作した義歯床には,表面には亀裂等も一切なく細部まで加工され,超細粒材の生体医療分野への実用化の可能性が大きいことが分かった.青木はC15ラーベス相RCo_2にプロチウム(水素)を吸蔵させて結晶およびアモルファス合金を作製し、4.2-300Kの温度範囲で3種類の合金の磁気的性質を測定し比較検討した。水素を吸蔵した結晶は元の結晶に比べて、キュリー点が低く飽和磁化が変動するが、しかし結晶構造は同じなので磁気基底状態は変化しないことを明らかにした。他方、アモルファス合金はキュリー温度や飽和磁化が変化するほか、磁性が元の結晶のQ型からN型フェリ磁性に大きく変化することを明らかにした。深井はbcc構造のFeとNbについてプロチウム誘起空孔を調べる実験を行い、生成量は先に深井自身が提出した理論とよくあうこと、そして空孔の生成過程は空孔源が試料表面であるとして理解できることを示した。また、高温高圧下での電気抵抗測定法を開発した。これに平行してプロチウム誘起拡散の実験を行いつつある。杉本はHDDR現象を利用して高性能ボンド磁石を開発することを目的とし、Nd-Fe-B系磁石について、処理温度まで真空中で昇温し、その後プロチウム圧を上昇させる新しい不均化処理(v-HD処理)と比較的高いプロチウム圧における再結合処理(s-DR処理)を併用することにより、Br/Js=0.92と言う高い異方性を有する磁石を得た。

吉村はα+β型チタン合金について、プロチウム処理により得られる細粒材(粒径13μm)の引張特性の把握と組織変化を調べ、また超細粒化の限界を調べた。細粒材の引張強さは、従来の粗粒材(粒径20μm)と比べて格段に向上し、また引張強さが高い割に伸びが大きく、とりわけ均一伸びが大きいことを明らかにした。青木はC15ラーベスTbFe_2等を水素雰囲気中で示差走査熱量分析し、水素吸蔵やアモルファス化等のエンタルピー変化や活性化エネルギーを測定・評価し、水素誘起アモルファス化の機構を考察した。深井は超多空孔生成過程について、その熱平衡濃度、空孔源、空孔導入過程の全貌を明らかにする実験をパラジウムについて行い、超多空孔導入過程についての定量的な予測を可能にした。並行して行ったニオブ中への空孔導入過程と、導入された空孔ー水素クラスターの(量子)状態に関する研究も着実に進展しつつあり、とくに空孔にトラップされた水素の著しく速いcage motionが極低温領域で観測されたことは空孔-水素クラスターの量子論的な存在状態を理解する上で重要である。吉村はα+β型Ti-6Al-4V合金を用いて、プロチウム処理による(1)結晶粒の細粒化限界の把握と、(2)その材料の引張特性、とりわけ超塑性特性を明確にした。(1)についてはプロチウム吸蔵量0.5mass%で熱間圧延(圧下率80%)を施し、低温脱プロチウム処理により、超微粒(結晶粒径:0.30.5μm)材を得た。また(2)については、降伏強さは、通常材(20μm)よりも約500MPaも高い値(約1300MPa)を取り、伸びも10%と比較的高い値を示した。特筆すべきことは、巨大な超塑性伸びを示したことで、8000%というチタン合金での最大値を得た。杉本は高異方性Nd-Fe-B系HDDR磁石粉末の保磁力増大を目的として、低プロチウム圧で昇温するプロチウム中熱処理(1-HD処理)およびGa,Dy添加による磁気特性の変化について調べた。その結果、1-HD処理によりBr=1.4T,jHc=0.65MAm-1,(BH)max=268kJm-3なる値を得た。またGa添加により異方性を低下させずに保磁力を上昇させ、jHc=0.97MAm-1なる値を得た。(1)化学量論組成のTi_<0.75>Al_<0.25>は水素吸蔵によりfcc型の水素化物となる。他方、Al過剰のTi_<0.70>Al_<0.30>やTi_<0.65>Al_<0.35>は水素誘起アモルファス化する。熱放出スペクトル(TDS)を比較すると、c-Ti_<0.75>Al_<0.25>H_xの低温側の放出ピークが、a-Ti_<0.70>Al_<0.30>H_xでは消失し、代わりに中間温度で水素の放出ピークが出現する。従って、結晶では水素は不安定なサイトを占めるが、アモルファスでは安定なサイトを占め、その結果、アモルファスの水素吸蔵量は減少し、水素放出温度が高くなると結論される。(2)Pd-H系で、空孔-水素クラスターの生成および移動の活性化エネルギーとエントロピー、および活性化体積を算出した。また、空孔-水素クラスター濃度に上限があること、空孔源について明らかにした。また、Cr,Mo,V,Nb,Taは高温・高水素圧下でNaCl構造の1水素化物を生成することを見出した。(3)異方性粉末作製に有効な、真空中で昇温し処理温度に到達後プロチウムを導入する熱処理(v-HD処理)と保磁力増大に効果のあるGa添加効果について調べた。
中心体複製開始点の分子基盤の解明

本研究は中心体複製開始点における分子基盤の解明を目的とする。中心体は1対の母・娘中心小体から構成され、細胞周期に1度、1コピーのみ複製する。この厳密な複製制御によって1細胞に1中心体となるよう数が保たれている。本研究では複製初期に機能を持つPolo-likeキナーゼ4(Plk4)、STIL、HsSAS-6の3因子に注目し、ヒト培養細胞を用いて解析した。また、当該年度の後半は米国カリフォルニアサンディエゴ校にて、線虫(Caenorhabditis elegans)を用いて解析を進めた。昨年度までに、中心体の複製開始時にPlk4の中心体局在が1点に限局化されること、その制御には複製前駆体の構成因子であるSTILおよびHsSAS-6が関与することを明らかにした。さらにSTILのC末端にある生物種間で保存された領域(TIM領域)が、Plk4の限局化を制御する可能性を示唆してきた。今年度は生化学的な手法により、精製した組換えタンパク質STILのTIM領域が、Plk4を直接制御し、活性化することを見出した。これら一連の発見により、中心体の複製前駆体因子であるSTILが、Plk4によりリン酸化されて前駆体構造を構築するとともに、Plk4自体の活性も制御することで、中心体のコピー数を限定することを明らかにした。当該年度後半は、ヒト培養細胞の解析で明らかにした分子機構の進化的な保存性を調べるため、線虫を用いて解析を進めた。中心体複製に関わる主要な因子は生物種間において保存されており、ZYG-1キナーゼ、SAS-5、SAS-6はPlk4、STIL、HsSAS-6の線虫ホモログとして知られる。これら因子の分子間相互作用やZYG-1の活性化機構を調べるため、遺伝学的解析と生化学的な解析を進めた。これまでの遺伝学的解析からSAS-5のC末端にもZYG-1を活性化する機能を持つことが示唆されている。28年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では中心体複製開始点における分子基盤を解明することを目的としている。特に、複製の初期に必須であるPlk4キナーゼ、STIL、HsSAS-6に注目して解析した。当該年度の研究実施状況は以下の通りである。1) Plk4によるSTILリン酸化の検討とリン酸化部位の決定: in vitroリン酸化反応により、STILがPlk4の新規基質であることを見出し、質量分析、リン酸化抗体の作製および変異体解析により、STILのリン酸化部位を12カ所同定した。2)リン酸化変異型STILの中心体複製への影響:リン酸化部位の変異型STILを作製し、ヒト培養細胞に発現させて、中心体複製に与える影響を検討した。その結果、ハエからヒトまで保存されたSTANモチーフ内の3つのアミノ酸をアラニンに置換すると中心体複製が阻害されることがわかった。3) STILとHsSAS-6の相互作用の検討: STILとHsSAS-6の直接結合を、in vitroプルダウン法、in vivo共免疫沈降法を用いて検討した。その結果、Plk4によるSTILのリン酸化が、STIL/HsSAS-6の複合体形成を誘導することが分かった。また、その複合体形成にはPlk4によるSTILのS1061部位のリン酸化が必要十分であることが分かった。4)中心小体複製を1コピーに限る分子メカニズムの解析:染色体を安定的に維持するには、娘中心小体のコピー数が常に1に限定されることが重要である。その分子メカニズムを調べるため、Plk4、STIL、HsSAS-6の中心小体局在を経時的に観察した。その結果、娘中心小体形成の前後でPlk4の局在がリング状からドット状に限局化されること、娘中心小体の形成開始自体が、他の部位から複数娘中心小体を形成することを抑制する負のフィードバック機構として働くことを見出した。本研究は中心体複製開始点における分子基盤を解明することを目的とし、複製初期に必須のPolo-likeキナーゼ4(Plk4)、STIL、HsSAS-6の3因子がどのように相互作用して複製開始点を制御するのかということに主眼を置く。中心体は1対の母・娘中心小体から構成され、その複製過程は母中心小体の基部から娘中心小体の前駆体構造が1つのみ形成されることで開始し、娘中心小体の伸長を経て完了する。当該年度の研究実績状況は以下の通りである。1)超解像顕微鏡を用いた中心体複製開始点の解析娘中心小体が常に1に限定される分子機構を明らかにするために、超解像顕微鏡を用いて複製開始領域の観察を行った。この際、あらかじめ複製開始点を1に限定する局在の非対称性が見られるかに着眼点をおいて解析した。複製開始領域となる母中心小体の基部に、複製開始前から局在するCep192, Cep152, Plk4の局在を観察した結果、Plk4のみに非対称性がみられ、この非対称性が複製開始点を1に限定する制御機構ではないかと考えられた。2)娘中心小体から複製開始点のPlk4へのフィードバック機構の解析これまでPlk4の局在を限定するには、複製開始時にSTILが娘中心小体への局在することが必要であることを見出してきた。

この分子機構を調べるために、STILがPlk4の自己リン酸化やタンパク質の安定性に与える影響を生化学的および細胞生物学的に解析した。その結果、STILのC端側の保存された領域にPlk4の自己リン酸化制御に関わる領域があることが示唆された。したがって、STILはPlk4と直接結合して娘中心小体を形成すると同時に、そのC端側によってPlk4の自己リン酸化を誘発し、不必要なPlk4の分解を導くことで、娘中心小体の数を限定しているのではないかと考えられた。ヒト培養細胞をモデルとし、生化学的手法を用いて中心小体構成因子の分子間相互作用の解析、および超解像顕微鏡観察をベースとした細胞生物学的手法を用いて因子群の細胞内動態解析を重点的に進めた。これらにより、現在は中心小体複製制御の原理に迫る分子機構を明らかにしつつある。具体的には、中心小体複製に必須の因子であるPLK4/STIL/HsSAS-6における分子間相互作用、複合体形成、リン酸化制御の詳細を明らかにし、新たに複製される中心小体が1コピーに限定される分子機構をモデル化する段階にまで至っている。以上の結果は、国内の主要学会で発表され、日本細胞生物学会では口頭発表を行い、若手優秀発表賞を受賞した。国外の当該分野をリードする研究室でもセミナーを行い、インフォーマルではあるが国際的にも高い評価を既に受けている。以上のように、本研究は順調に進展しており、現在これまでの結果を論文としてとりまとめ、投稿準備中であり、インパクトの高い国際誌に早期に発表予定である。本研究は中心体複製開始点における分子基盤の解明を目的とする。中心体は1対の母・娘中心小体から構成され、細胞周期に1度、1コピーのみ複製する。この厳密な複製制御によって1細胞に1中心体となるよう数が保たれている。本研究では複製初期に機能を持つPolo-likeキナーゼ4(Plk4)、STIL、HsSAS-6の3因子に注目し、ヒト培養細胞を用いて解析した。また、当該年度の後半は米国カリフォルニアサンディエゴ校にて、線虫(Caenorhabditis elegans)を用いて解析を進めた。昨年度までに、中心体の複製開始時にPlk4の中心体局在が1点に限局化されること、その制御には複製前駆体の構成因子であるSTILおよびHsSAS-6が関与することを明らかにした。さらにSTILのC末端にある生物種間で保存された領域(TIM領域)が、Plk4の限局化を制御する可能性を示唆してきた。今年度は生化学的な手法により、精製した組換えタンパク質STILのTIM領域が、Plk4を直接制御し、活性化することを見出した。これら一連の発見により、中心体の複製前駆体因子であるSTILが、Plk4によりリン酸化されて前駆体構造を構築するとともに、Plk4自体の活性も制御することで、中心体のコピー数を限定することを明らかにした。当該年度後半は、ヒト培養細胞の解析で明らかにした分子機構の進化的な保存性を調べるため、線虫を用いて解析を進めた。中心体複製に関わる主要な因子は生物種間において保存されており、ZYG-1キナーゼ、SAS-5、SAS-6はPlk4、STIL、HsSAS-6の線虫ホモログとして知られる。これら因子の分子間相互作用やZYG-1の活性化機構を調べるため、遺伝学的解析と生化学的な解析を進めた。これまでの遺伝学的解析からSAS-5のC末端にもZYG-1を活性化する機能を持つことが示唆されている。ヒト培養細胞をモデルとし、主に細胞生物学的、生化学的手法を用いて、中心小体複製開始の分子機構の解析を行い、進展が見られた。
オホーツク海・北太平洋中層の温暖化とそのメカニズムの解明

オホーツク海から北太平洋にかけての中層温暖化の実態を明らかにするとともに、熱塩(中層)循環の力学過程とその変動メカニズムの解明、および、その基礎となる高密度陸棚水(DSW)生成過程の解明を目的とした。北西陸棚域で生成されるDSWはここ50年間で約0.1PSU減少し軽くなっており、これが26.8-27.0σ_θでは温暖化シグナルとして現れている。数値実験の結果、DSWの塩分は、気温の上昇(海氷生成量の減少)、降水量の増加、風応力の変動の影響を受けて変動することが示された。一方、低緯度の亜熱帯循環中層では逆に低温化が顕著である。これは、70年代半ば以降、亜寒帯循環が強化され、親潮を通した亜寒帯から亜熱帯への低温水流入量が増加したためである。海氷が生成されるときには、氷にとって不純物である塩分が排出されるため、低温(結氷温度)で高塩分の重い水が形成される。オホーツク海では、シベリアからの寒気により、北西陸棚域のポリニヤで大量の海氷が形成され、同時に低温高塩分水も大量に作られている。これが高密度陸棚水と呼ばれるもので、陸棚域から流出して東樺太海流の中層に合流し、最終的には北太平洋に広がって北太平洋中層水と呼ばれる海水となる。今年度は、この高密度水形成に伴うオホーツク海の3次元的循環過程を、0.5度格子の解像度を持つ数値実験を用いて研究した。その結果、従来から注目されてきた千島列島沿いの潮汐混合に加え、風が変化することによっても300mから500m深の中層水温が変化することを明らかにした。これは風が強くなると表層北向きの塩分輸送が増大し、海氷生成がなされる北西陸棚域の塩分強化をもたらしたためである。このため陸棚水はより高塩分(高密度)となり、より深くまで冷たい海水が潜り込むという結果となった。このように、オホーツク海の熱塩循環は風成循環と強く結合しているシステムであることが明らかとなった。また、気温を変化させた実験では海氷の張り具合に大きな変化が生ずるとともに、気温上昇によって中層水温の温暖化が生ずることも確認した。気温が3°C上昇した場合に中層では0.6°C温暖化しており、これは観測結果と良い対応を示す。また、1/30度格子の高解像度海洋海氷結合モデルを用いて、北西陸棚域沿岸ポリニアにおける形成過程を研究した。傾斜が1/1000程度の非常に緩やかな海底斜面の場合には、傾斜が大きいほど塩分の渦輸送も大きくなり、生成される高密度水の塩分は低下することが分かった。海洋中層における水温変動メカニズムを、オホーツク海の数値実験、北太平洋の高解像度モデルおよび歴史データの解析、ポリニアにおける高解像度モデル、の観点から研究した。1. 0.5度格子の解像度を持つ海洋海氷モデルを用いて数値実験することにより、高密度陸棚水(Dense Shelf Water ; DSW)形成に伴うオホーツク海の3次元的循環過程を再現した。これは風が強くなると表層北向きの塩分輸送が増大し、海氷生成がなされる北西陸棚域の塩分強化・高密度化を引き起こし、より多くの冷たい海水が中層まで潜り込むためである。また、気温を上昇させた実験では、海氷生成量の減少にともなって中層水温の温暖化が生ずること、さらに観測ともよい一致をすること、を示された。2. 1/(30)度の非常に高解像度のモデルを用い、ポリニアにおける高密度陸棚水の形成過程を特に風の効果に注目して調べた。オホーツク海に関しては、ポリニア上での東風が強い場合に陸棚水の形成量・流量は増える一方、塩分増加は抑えられる。この傾向は特に北部陸棚域の中央部分で大きかった。これも1.と同様、風によってDSWの密度、ひいては中層水温に影響を与えうるプロセスである。3.北太平洋において密度26.8σθの中層水では、この50年で亜寒帯の温暖化とともに、亜熱帯での寒冷化が顕著であることを、歴史データ解析および1/12度高解像度北太平洋モデルから明らかにした。これは1970年代半ばのレジームシフトに伴う親潮の強化が原因となり、亜熱帯により多くの亜寒帯水が貫入したためであることが明らかとなった。