hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
中山間地域の里山における女性高齢者の健康資源開発に関する研究

3.主要作物の作付け前には道沿いに草花を植え、作物の収穫後は全体に紅白の蕎麦を植えて住民や観光客の目を楽しませる。4.収穫祭では子どもにモチキビを使った餅つきを伝授する。5.収穫物は学校給食や旅館の食材としても利用され、メンバーはそのことに誇りを持っている。6.メンバーは作物の種類ごとに分かれて細かく役割(連絡係を含む)を決めて作業を行う。7.作物ごとの作業は通常2人程度で行い、作業日誌に記録して他のメンバーの作業との調整をはかる。8.作業中の会話では、他のメンバーや家族、知人の安否確認や情報交換が活発に行われる。9.農作業のない冬季にはメンバーによる手芸教室等が開かれる。これらのことから、グループ農業は女性高齢者の生きがいや生活の満足感を高めるだけでなく、集落のコミュニティ機能の統合性の維持を通じて住民全体の健康の増進に貢献すると考えられる。本研究は、中山間地域の里山の遊休農地を利用した女性高齢者を主体としたグループ農業活動の実態を明らかにし、それが参加者や地域住民の健康や、地域の社会的・文化的・自然的環境に及ぼす影響を多面的に検討し、里山の保全と健康資源としての効果的な利用のための具体的な諸条件を明らかにすることを目的とした。平成22年度は、研究計画の最終年度に当り、既収集資料の整理・分析、情報の確認、追加資料の収集、結果の公表を行なった。具体的には、(1)グループ農業の実態と参加者自身の認識に関する記述・分析、(2)グループ農業によるソーシャルキャピタル醸成の可能性の検討、(3)伊那谷と木曽谷のグループ農業および農産物直売所に関する民族誌的データの収集、(4)上の(3)で収集したデータの分析とその結果に基づくグループ農業の成立条件の検討、(5)上の(1)と(2)の結果の学会発表、(6)報告書の作成を行った。なお、グループ農業の健康への効果の評価では、当初計画した参加者の医療費等の指標は実態に適さないことが判明したので、それに代えて精神的・心理的側面の観察と記述に焦点を当てた。平成22年度に行った研究で次のようなことが明らかになった。1.グループ農業の活動は相互扶助のネットワークの点検と強化を通じて共同体の維持や伝承の機会の確保という機能を果たしており、地域住民の生活や健康に多角的な影響を及ぼしている。2.グループ農業の成立には強い地域アイデンティティーの存在が前提となり、共同体意識の強さによって活動のあり方が異なる。3.グループ農業の活動を通じた地域アイデンティティーの表出・認知は、地域アイデンティティーや共同体意識の維持・強化とともに、表出者および認知者の精神的な健康の維持・増進に役立つと考えられる。
脂肪滴を介したミトコンドリアの品質管理メカニズム

脂肪滴は多くの真確生物に保存されたオルガネラであり、中性脂質のコアをリン脂質一重膜が覆っている。出芽酵母では、対数増殖期には脂肪滴が細胞全体に分布しているのに対し、増殖停止期においては増加した脂肪滴が液胞膜周囲に並んだ後液胞内に取り込まれ分解される。この機構をリポファジーといい、脂肪滴が直接液胞膜の陥入により取り込まれるミクロオートファジーによって起こる。我々は、この増殖停止期におけるリポファジーに脂肪滴膜タンパク質Xが必要であり、Xに部分変異を導入した酵母細胞ではこの現象が起こらないことを見出した。さらに増殖停止期の脂肪滴の網羅的な探索により、ミトコンドリアタンパク質が脂肪滴に搭載され液胞中で分解されることを発見した。このことからミトコンドリアタンパク質を選択的に脂肪滴に搭載し、脂肪滴を介して分解する機構の存在が示唆される。すなわち脂肪滴はエネルギー源として分解されるだけでなく、損傷したミトコンドリアタンパク質を時期特異的に分解するための足場として細胞内恒常性保持の一翼を担っていると考えられる。増殖停止期にある酵母は中枢神経細胞など哺乳類の非分裂細胞のモデルと考えられている。リポファジーは酵母だけでなく哺乳類においても確認されており、関与する遺伝子も酵母から哺乳類まで保存されていると予想される。脂肪滴が肥満や脂肪肝など脂質代謝異常に密接に関与していることはよく知られているが、ミトコンドリアや異常タンパク質の分解との関連を示す論文はほとんどない。この研究により脂肪滴を介したタンパク質分解メカニズムが解明されれば、アミロイドβやタウタンパク質の蓄積が原因となるアルツハイマー病や、α-シヌクレインの蓄積によるミトコンドリアの機能不全が報告されているパーキンソン病などの病態解明への新たな道筋が開け、予防や治療にもつながる可能性がある。脂肪滴膜タンパク質Xの各種変異体、および欠損細胞を用いてもリポファジー、およびミトコンドリアタンパク質の搭載は阻害されたため、これらにX全長が必要であることが分かった。また、異常タンパク質を人為的に発現させた細胞で異常タンパク質が液胞中で分解されること、異常タンパク質のリフォールディング機能をもつHsp104を欠損させた細胞ではリポファジーが亢進することも明らかになった。さらにリポファジーに必要な液胞膜タンパク質もしぼられつつあり、これらの結果は脂肪滴が液胞膜と結合するリポファジーメカニズム、そして脂肪滴を足場とするタンパク質分解のメカニズムとその意義を検討するにあたり重要なものである。代表者の異動に伴い研究室が変わったため、研究できる環境へのセットアップに時間と今年度の予算を消費している。機器や試薬が揃い次第実験を進め、リポファジーに必要な液胞膜タンパク質の同定に移るとともに、ミトコンドリアタンパク質が脂肪滴に搭載されるメカニズムを明らかにしたいと考える。また、脂肪滴の電子顕微鏡解析にあたり不明な構造体が脂肪滴のそばに存在することが分かったが、この解析のための電子顕微鏡や急速凍結・凍結割断レプリカ作製装置については買うことができないため、以前の研究室や他の研究室に借りにいき実験を継続する予定である。

さらにリポファジーに必要な液胞膜タンパク質もしぼられつつあり、これらの結果は脂肪滴が液胞膜と結合するリポファジーメカニズム、そして脂肪滴を足場とするタンパク質分解のメカニズムとその意義を検討するにあたり重要なものである。代表者の異動に伴い研究室が変わったため、研究できる環境へのセットアップに時間と今年度の予算を消費している。機器や試薬が揃い次第実験を進め、リポファジーに必要な液胞膜タンパク質の同定に移るとともに、ミトコンドリアタンパク質が脂肪滴に搭載されるメカニズムを明らかにしたいと考える。また、脂肪滴の電子顕微鏡解析にあたり不明な構造体が脂肪滴のそばに存在することが分かったが、この解析のための電子顕微鏡や急速凍結・凍結割断レプリカ作製装置については買うことができないため、以前の研究室や他の研究室に借りにいき実験を継続する予定である。
多軸および変動クリープ曲線へのθプロジェクション法の拡張とその実機適用性

本研究は,第3次クリープ領域を含むクリープ変形に対し十分な精度でこれを表現でき,また高温機械構造物のFEM解析に必要なクリープひずみ速度も常に表せるとして最近注目されているθプロジェクション法が,多軸応力状態の下でどこまで拡張使用できるかを実験的に検証したものである。またこの手法を一般的な多軸応力状態にある切欠材のクリープ変形問題に適用し、実機への適用可能性を調べた.その結果,次のような結論を得た.(1)試験材料にはSUS304鋼を選定し,試験温度はすべて700°C一定で各種実験を行った.単軸クリープ試験より得られたクリープ曲線を数値解析し,θプロジェクション法のθパラメータを統計的に算出し,各パラメータと負荷応力の最適関係式を求めることができた.(2)現有の引張-ねじり複合2軸クリープ試験機で多軸応力クリープ試験を試みたが,一様な引張応力に対して幾分曲げ応力の作用していることが判明したので,これを防止するのに必要なジグを設計製作し,引張応力に対し作用する曲げ応力はその7%程度に押さえることができた.(3)変動応力を加味したときのθプロジェクション法の有効性については次のように検討した。すなわち選択した高低2つの負荷応力(100MPaと120MPa)間で応力を急増,急減させる変動応力クリープ試験を実施した.応力変動後のクリープ変形曲線をθプロジェクション法とひずみ硬化説で推定し,実験値と比較した結果,応力急増試験では応力変動後のクリープ曲線を十分な精度で推定することができた.(4)3軸応力状態の一例として,切欠丸棒試験片を用いて多数のクリープ試験を実施した.その結果,切欠材のクリープ変形曲線へもθプロジェクション法を適用できることが分った.またθパラメータと応力の関係を求め,切欠材の長寿命(低応力)側でのクリープ変形曲線を求め,その破断寿命を推定した結果,クリープ破断寿命を単純に外挿したものより短寿命側を推定することが分った.本研究は,第3次クリープ領域を含むクリープ変形に対し十分な精度でこれを表現でき,また高温機械構造物のFEM解析に必要なクリープひずみ速度も常に表せるとして最近注目されているθプロジェクション法が,多軸応力状態の下でどこまで拡張使用できるかを実験的に検証したものである。すなわち選択した高低2つの負荷応力(100MPaと120MPa)間で応力を急増,急減させる変動応力クリープ試験を実施した.応力変動後のクリープ変形曲線をθプロジェクション法とひずみ硬化説で推定し,実験値と比較した結果,応力急増試験では応力変動後のクリープ曲線を十分な精度で推定することができた.(4)3軸応力状態の一例として,切欠丸棒試験片を用いて多数のクリープ試験を実施した.その結果,切欠材のクリープ変形曲線へもθプロジェクション法を適用できることが分った.またθパラメータと応力の関係を求め,切欠材の長寿命(低応力)側でのクリープ変形曲線を求め,その破断寿命を推定した結果,クリープ破断寿命を単純に外挿したものより短寿命側を推定することが分った.
心的外傷後ストレス障害に対する認知処理療法の効果検証と治療メカニズムの解明

国際的なガイドラインにおいて、心的外傷後ストレス障害に対してはトラウマに焦点を当てた認知行動療法が最も治療効果が期待できるとして推奨されている。認知処理療法(Cognitive Processing Therapy: CPT)は、Patricia A. Resickによって開発された、心的外傷後ストレス障害に対する認知行動療法であり、個人療法としても集団療法としても実施される。われわれは認知処理療法の我が国での実施可能性を検討するため、個人版CPTと集団版CPTについての予備試験を実施してきた。臨床試験の結果、個人・集団CPTともに、PTSD症状に対してCPTの良好な効果が示されている。本研究では、米国において開発された外傷後ストレス障害(PTSD)に対する認知処理療法(Cognitive Processing Therapy, CPT, Resick & Schnicke, 1993)を、日本人を対象として実施し、その有効性と安全性を評価することを目的としている。また、この結果を踏まえて、治療技法をより有効性と安全性の高いものに改良することを目的としている。さらに、より多くのPTSD患者に適用できるように、集団版の認知処理療法(Chard et al., 1999)の安全性と有効性について調べ、個人療法の認知処理療法と同等の効果があるかを検証する。本研究によってCPTの有効性が確認されれば、PTSDに対する治療選択肢が増え、我が国におけるPTSD治療の発展に貢献できると考えられる。本年度は、個人版の認知処理療法の臨床試験の実施体制を整えた。具体的には、治療で用いるマニュアルや、治療マテリアル(ワークシート類)を翻訳し、内容の検討を経て、日本での使用に耐えられるよう整備した。また、研究プロトコルを確定させ、国立精神・神経医療研究センターおよび筑波大学において倫理委員会の承認を得た。治療のための研修会と、一次評価項目であるPTSD臨床診断面接尺度(CAPS)の研修会を開き、治療者および評価者の体制を整えた。こうした準備を得て、双方の施設で臨床試験を開始し、一例の登録と介入を実施した。上記の個人療法と併行して、集団版の認知処理療法のプログラムを開発し、また、実際に実施していくための準備を進行させた。集団版CPTの開発者であるChard博士のもとを訪れ、プログラムの実際や実施法についての情報提供や、日本における実施のコンサルテーションを受けた。本年度は、個人版の認知処理療法の臨床試験を開始し、これまでに筑波大学において5例、国立精神・神経医療研究センターにおいて5例の患者を対象に実施した。また、上記の個人療法と併行して、集団版の認知処理療法のプログラムを開発し、また、実際に臨床試験を始め、これまでに3例に対して実施している。個人CPTにおいては、これまでに26名が研究に紹介され、選択基準を満たした17名が登録となった。現時点で得られた主要評価項目であるClinician Administered Scale for PTSD(CAPS)の結果としては、CPT前後で得点が約半分に低下し、その6ヶ月後もさらに減少傾向を示していた。集団版CPTにおいては、これまでに12名が研究に紹介され、選択基準を満たした7名が登録となった。現時点で得られた主要評価項目CAPSの結果としては、個人CPTと同様に減少傾向を示していた。また、2014年7月に開催されたConsultation Workshopには4名が参加し、CPTのConsultationを実施する資格を得た。さらに、認知処理療法の開発者であるResick博士を日本に招へいし、研修会を実施する計画を立て、準備を進めてきた。26年度が最終年度であるため、記入しない。臨床心理学26年度が最終年度であるため、記入しない。

個人版のCPTの臨床試験の準備や体制を着実に整え、集団版のCPTについても、それを開発した米国の研究者と連携しつつ、準備を進めてきた。個人版のCPTについては、各施設で順調にリクルートを実施し、実際に評価や介入を進めることができた。また、集団版のCPTについては、来年度以降に臨床試験の稼働を目標としていたが、想定以上に研究が進捗し、本年度から始めることができた。26年度が最終年度であるため、記入しない。研究協力者のリクルートを進め、個人版CPTの臨床試験を継続させる。集団版CPTについては、その治療マニュアルやマテリアルを整備し、試験的な運用を目指す。個人版CPTについては、さらにリクルートを強化して臨床試験を進める。また、実施例がある程度蓄積されたため、一定の有効性や実施可能性について検討できると認められた時点で試験を終え、成果を取りまとめる予定である。本研究を踏まえて、今後はランダム化比較試験というより厳格な方法論に基づき、臨床試験を実施していく必要があるため、それについての準備も進めていく。臨床試験にかかる物品費や人件費に使用する計画である年度開始当初、資料整理や症状評価等での謝金の支出を予定していたが、業務の効率化により最低限の支出に抑えることができた。また、毎月の班会議のために前年度に支出していた会議費を本年度は最小限に抑えることができた。さらに、想定していたよりもやや研究参加者のリクルートが少なかったため、これにかかる謝金が想定よりも少なくなった。一定程度、症例経験を集積したことにより、開発者のResick博士からのスーパービジョンや上級者向けの訓練を受ける段階に来たと考えられる。そのため、それにかかる経費に使用する計画である。
近代日本における住居空間の歴史社会学的研究

前年度に引き続き、近代日本における住居空間の展開過程を歴史社会学的に分析するための理論的考察と実証研究のための資料収集分析の二点に留意して研究を行った。分析枠組に関しては、社会学、建築学、Material Culture Studies等における私的空間分析の系譜を再検討し、歴史社会学の方法の構築につとめた。現時点では、理論的な研究対象として特に以下の三つの領域が重要であると考えている。(1)「集積体」としての住宅(複製技術)、(2)「端末」としての住宅(コミュニケーション)(3)「商品」としての住宅(資本による時間・空間の生産)。具体的には、1930年代を中心とする時期の日本における住宅産業、住宅政策、生活改善運動の領域に現れた言説を、上記の観点から分析することを課題として設定した。実証研究に関しては、住宅産業形成期における住宅の商品化の様相を明らかにするため、住宅関連の一般向け雑誌・書籍メディア資料を収集した。特に、住宅展覧会などのメディア・イベントの実態に着目して調査を進めた。また、戦時期から戦後に至る都市住宅調査、住宅政策を主導した論理と方法を明らかにする作業の過程で、1950年代においてその実施に関わった当時の建築学者らに聞き取り調査を行った。また、農村社会における住居空間の形成に関して、1940年代末から農業改良政策の一環として実施された生活改良普及事業において、実際に「生活改良普及員」として関わり、抽象的な生活理念と具体的な生活実践を媒介する役割を果たした当事者に聞き取り調査を行い、生活改善の実践の展開過程について分析を進めた。こうした研究成果の一部を「都市住宅調査と『住むこと』の発見」(『年報社会学論集』)、「身体の造形力」(『ソシオロゴス』)という雑誌論文にまとめた。また、2003年中にもいくつかの論文が公刊されることになっている。
地下水流動条件による流域スケールでの脱窒のモデル化

本研究は,地下水中でのNO_3^-N自然浄化機能の一種である脱窒作用に焦点を当て,その反応を制御しうる要因として物理条件である地下水流動に着目し,流域スケールでの脱窒のモデル化を試みるものである。このため,地下水流動条件が大きく異なる日本の山地性流域とアジアの大規模河川流域(大陸性流域)を対象に(1)現地観測結果に基づく地下水流動解析および地球化学解析を行い,反応系を含めた地下水中での詳細な脱窒過程を明らかにし,(2)地下水中での脱窒ゾーンの特定を行うとともに脱窒ポテンシャルの評価を行い,(3)地下水流動条件による脱窒のモデル化を目指す.本年度は,対象地域(瀬戸内海沿岸広島県生口島,ジャカルタ・チリウン川流域およびバンコク・チャオプラヤ川流域)における採取試料の溶存化学成分濃度および安定同位体比と地下水流動条件に基づき,(2)地下水中での脱窒ゾーンの特定および脱窒ポテンシャルの評価を行った.その結果,脱窒ゾーンは,流域勾配の緩いバンコクおよびジャカルタでは下流域の広範囲に分布するのに対し,山地流域である広島県生口島においては,海岸線のごく近傍のみに分布していると推定された.また,地下水中での脱窒ポテンシャルはバンコク〉ジャカルタ>生口島の順に大きいと推定された.以上の理由として,地形勾配が緩い流域ほど有機物等の電子供与体が地下に多く存在し,地下水流速も遅いため還元環境が形成されやすく,結果的により広いエリアで脱窒が顕著に生じていると考えられる.本研究は,地下水中でのNO_3^--N自然浄化機能の一種である脱窒作用に焦点を当て,その反応を制御しうる要因として物理条件である地下水流動に着目し,流域スケールでの脱窒のモデル化を試みるものである.このため,地下水流動条件が大きく異なる日本の山地性流域とアジアの大規模河川流域(大陸性流域)を対象とし,まず,(1)現地観測結果に基づく地下水流動解析および地球化学解析を行い,反応系を含めた地下水中での詳細な脱窒過程を明らかにする.また,(2)地下水中での脱窒ゾーンの特定を行うとともに,脱窒ポテンシャルを評価する.以上の結果に基づき,最終的に(3)地下水流動条件による脱窒のモデル化を目指す.初年度である平成21年度は,(1)地下水中での脱窒プロセスの解明を主な目的とし,まず,対象地域である山地性流域(広島県生口島)および大陸性流域(ジャカルタ・チリウン川流域)において,地下水調査を行うとともに地下水試料の溶存化学成分および溶存ガス成分の定量分析を行った.水文地質データ(帯水層の透水性および地下水位分布など)により,各対象地域の地下水流動を推定し,分析データから,地下水流動にともなう窒素画分濃度および酸化還元状態の変化を確認した.また,それらの結果から,各調査地について地下水中での脱窒反応の有無を検証した.さらに,地球化学反応計算ソフトウェアを用い,脱窒反応における電子供与体の検討を行うとともに,地下水流動解析ソフトウェアによる地下水流動解析(涵養量変化にともなう変動解析)を行った.本研究は,地下水中でのNO_3^-N自然浄化機能の一種である脱窒作用に焦点を当て,その反応を制御しうる要因として物理条件である地下水流動に着目し,流域スケールでの脱窒のモデル化を試みるものである。このため,地下水流動条件が大きく異なる日本の山地性流域とアジアの大規模河川流域(大陸性流域)を対象に(1)現地観測結果に基づく地下水流動解析および地球化学解析を行い,反応系を含めた地下水中での詳細な脱窒過程を明らかにし,(2)地下水中での脱窒ゾーンの特定を行うとともに脱窒ポテンシャルの評価を行い,(3)地下水流動条件による脱窒のモデル化を目指す.本年度は,対象地域(瀬戸内海沿岸広島県生口島,ジャカルタ・チリウン川流域およびバンコク・チャオプラヤ川流域)における採取試料の溶存化学成分濃度および安定同位体比と地下水流動条件に基づき,(2)地下水中での脱窒ゾーンの特定および脱窒ポテンシャルの評価を行った.その結果,脱窒ゾーンは,流域勾配の緩いバンコクおよびジャカルタでは下流域の広範囲に分布するのに対し,山地流域である広島県生口島においては,海岸線のごく近傍のみに分布していると推定された.また,地下水中での脱窒ポテンシャルはバンコク〉ジャカルタ>生口島の順に大きいと推定された.以上の理由として,地形勾配が緩い流域ほど有機物等の電子供与体が地下に多く存在し,地下水流速も遅いため還元環境が形成されやすく,結果的により広いエリアで脱窒が顕著に生じていると考えられる.
伸展刺激が心臓線維芽細胞の分化に及ぼす効果に関する研究

ヒト心臓繊維芽細胞に伸展刺激を定量的に負荷した。伸展刺激群では、伸展の方向と垂直方向に細胞が伸展・配向し、平滑筋アクチンの蛋白および遺伝子の発現レベルはともに約2倍に増加した。一方、I型コラーゲン、ファイブロネクチン、BNP、NEPの蛋白発現レベルは、伸展刺激によって減少した。ヒト心臓繊維芽細胞においてTRPVチャンネルの発現を確認した。ヒト心臓繊維芽細胞にTRPV2とTRPV4の作動薬を加えると、いずれも細胞内へのカルシウム流入量が増大した。一方、TRPV1の作動薬を加えても細胞内へのカルシウム流入量は変化しなかった。心臓における線維化は、線維芽細胞とその分化形態である筋線維芽細胞が化学的・機械的刺激に応答して産生する細胞外基質の過剰な蓄積に起因し、心不全、不整脈、心筋症などを誘発する。今まで化学的刺激による線維芽細胞の活性化や分化に関して多くの報告はあるが、臨床的にはまだ十分な繊維化抑制効果は報告されていない。さらには、機械的刺激が線維芽細胞に及ぶす効果に関してはよくわかっていない。そこで今回、私が今まで取り組んできた機械的刺激である伸展張力が心臓の線維芽細胞の細胞活性と分化に及ぼす効果に関してTRPチャンネルによるカルシウム伝達機構を中心に検討する。心筋細胞に伸展張力を負荷するとTRPV2あるいはTRPV4が活性化して細胞内へのカルシウム流入量が増大し、活性化されることが報告されている。そこで、心筋線維芽細胞もTRPV2あるいはTRPV4が細胞の活性化に関与しているかどうか検討した。ヒト心筋線維芽細胞を培養し、Fura2を用いて細胞内へのカルシウム流入の程度を検討したところ、TRPV2のagonistであるprobenecidを加えると細胞内へのカルシウム流入量が増大した。同様にTRPV4のagonistであるGSK1016790Aを加えると細胞内へのカルシウム流入量が増大した。一方、TRPV1のagonistであるcapsaicinを加えても変化なかった。このことは、ヒト心筋線維芽細胞が伸展張力に対してTRPV2あるいはTRPV4を介して細胞内にシグナルを伝達しうることを意味している。今後は伸展張力による応答に関して検討していく。しかしながら、機械的刺激が心臓線維芽細胞の分化に及ぼす効果に関しては十分にはわかっていない。そこで今回、伸展張力が心臓線維芽細胞の分化に及ぼす効果に関して検討した。ヒト心臓線維芽細胞を培養し、伸展張力負荷装置を用いて定量的な伸展刺激を0-48時間負荷した。形態学的変化を顕微鏡下で観察すると、伸展刺激を加えていない静的な細胞群では伸展方向に一定の方向性がないが、伸展刺激を加えると伸展刺激と垂直方向に細胞が配向し、より細長い形態変化を認めた。筋繊維芽細胞の分化マーカーであるα平滑筋アクチンの蛋白と遺伝子の発現変化をそれぞれウェスタンブロッティング法とリアルタイムタイムPCR法で計測すると、伸展張力の強さ依存性・時間依存性にいずれも増大した。以上まとめると、伸展張力は心臓繊維芽細胞を筋繊維芽細胞に分化誘導することが分かった。伸展張力装置の分しか予算がなかったため。27年度が最終年度であるため、記入しない。メカノバイオロジー心臓線維芽細胞に機械的刺激である伸展張力を定量的に負荷して、増殖、抗アポトーシス、遊走、コラーゲン産生といった細胞活性と分化に及ぼす効果に関してTRPチャンネルによるカルシウム伝達や転写機構を解明する。
レーザー誘起パルスX線を用いた巨大分子系の光励起状態の構造解明

フェムト秒レーザーパルスを適当なターゲットに集光しパルスX線を発生させ,超高速時間分解X線回折測定システムを組み上げた。これを用いて,数種の半導体結晶と硫酸銅五水和物単結晶の光励起に誘起される過渡的格子変化を観測した。さらに光異性化分子の溶液のX線散乱像より,溶質分子の構造変化に由来する動径分布関数の変化が求められることが示された。巨大分子系の光励起状態の測定に先立ち、硫酸銅結晶のd-dバンド励起に伴う(220)面のX線回折像の時間分解測定を行った。その結果、d電子が非結合性軌道より反結合性軌道に励起されることによって、ミリオングストローム以下のわずかな格子面の膨張が観測された。この膨張は光励起後10ピコ秒で既に消失しており、結晶内の電子遷移による極めて早い緩和通程をとらえることに成功したと考えられる。これと平行して、溶液中におけるX線回折像の測定に取り組むため、定常X線による溶液測定法の確立を図った。溶液試料として四塩化炭素等を用いて測定を行い、開発したソフトウエアを用いて動径分布関数を求め、既存の.データと比較して妥当性を確認した。これを用いて四塩化炭素を適当な濃度でトルエンに溶解した溶液を用いて濃度依存性を調べたところ、1モル濃度程度以上の濃度であれば、測定が可能であることがわかった。これらの予備的実験によって、溶液内での光励起状態のX線回折像の測定ができる準備が整つた。特に、今年度に購入したX線測定用CCD検出器の感度と空間分解能は、従来のイメージインテンシファイヤーを用いたものと比較して格段の差があり、同じく導入した3kHzの高繰り返しフェムト秒レーザーと合わせて、質の高いデータが得られるものと期待される。さらに、溶液測定用にパルスX線をコリメートする光学系についても検討を行った。ポリキャピラリーレンズ、楕円鏡、ゲーベル(多層膜)鏡などを検討したところ、試料上でのスポットサイズが155ミクロンでビームの広がりが0.2度である楕円鏡が最適であると結論した。本年度は、これまでに導入した装置類の特性を引き出すため、測定条件等の最適化に取り組んだ。高繰り返しフェムト秒レーザーは、3kHzまで動作可能であったが、2.5kHzの方が長時間安定に動作し1.2mJ程度のパルス出力が得られることを確認した。またX線測定用CCDカメラを光子計数モードで動作させるソフトウエアを開発し、これによって格段に雑音の少ない高品質の回折像が得られるようになった。このようにシステムの性能を改善して、硫酸銅結晶のd-d遷移励起に伴う(220)面の時間分解X線回折像の変化を詳細に調べ、これを結晶表面における赤外正反射光の強度変化と比較した。赤外正反射光強度の変化は、d-d遷移の光励起とそれに続く失活による吸収帯の強度変化に起因するものである。この結果、d-d励起状態の緩和は数ピコ秒と極めて早いにも関わらず、結晶格子の膨張は数段階で起こり遅延時間があることが明らかとなった。このような時間遅れは、結晶内の電子励起状態のエネルギー散逸が必ずしも結晶間隔を伸長するモードにのみ直接移行するのではない事を示唆している。今後、硫酸銅結晶を重水素化し、高波数のOH伸縮モードがエネルギー散逸に関与している可能性について検討する。結晶を用いた実験に加えて、溶液を用いたX線回折測定にも取り組んだ。2個のヨウ素原子をパラ位に含むジヨードアゾベンゼンを用い、メチルナフタレンを溶媒として定常X線により回折実験を行ったところ、トランス体ならびにシス体の双方で、ヨウ素原子間に相当する動径分布関数の部分に、溶媒に由来しないピークが観測された。今後、フェムト秒光パルスとレーザー誘起X線パルスを用いてポンプ-プローブ実験を行えば、原子間距離を直接モニターすることで溶媒内における光異性化のダイナミクスが明らかになると期待される。硫酸銅五水和物単結晶を試料として,d-d遷移の光励起とその失活に伴う(220)面間隔の変化を,フェムト秒レーザー誘起パルスX線を用いた時間分解X線回折法により観測した.結果の解析にあたっては独自に作製したプログラムを用いて熱解析を行い,2.5kHzの繰り返し光励起による試料平面方向の温度分布を考慮した.熱の履歴による定常的な回折パターンの変化と過渡的な約15fmの膨張に相当する極めて微少な回折パターンの低角度シフトを観測した.この結晶格子の膨張は光照射から約20ps遅れて観測され始めており,格子の膨張には励起光およびX線のパルス幅よりも長い時間がかかっている.

このことは,光励起状態が基底状態に緩和して,結晶のユニット内での振動緩和およびユニット内から格子振動への振動エネルギーの散逸が起こり,格子の膨張いたる過程で遅延が生じたために起きたと考えられる.観測された過渡的な膨張は50ps程度で完了した.以上のように,d-d電子励起状態の緩和に伴うピコ秒領域の結晶膨張ダイナミクスについて明らかにした.また,液体試料については,これまでに既存のX線回折装置を用いて試料の検討を行い,さらに,レーザー誘起パルスX線を用いた極めて雑音の少ない測定システムの構築を行ってきた.これらの成果をもとに,試料としてシクロヘキサンを用いてレーザー誘起パルスX線を用いてX線回折測定を行い,動径分布関数を得ることに成功した.これらの結果は,複雑な分子からなる結晶や極めて回折強度の低い液体試料についても,レーザー誘起パルスX線によるX線回折測定が可能であることを示しており,巨大分子の励起状態やその生成に伴う溶液構造変化の観測へ道を開くものである.
可解構造に基づいた重力理論/ゲージ理論双対性の研究

重力理論とゲージ理論が同じ理論の異なった記述であるという重力理論/ゲージ理論双対性をその背後にある可解構造に基づいて研究した。特に、超対称ゲージ理論の強結合におけるグルーオン散乱振幅が、等質サイン・ゴルドン模型という2次元可積分模型の有限サイズ効果を与える熱力学的ベーテ仮説方程式で記述され、特定の運動量配位の周りでは2次元共形場理論の摂動により解析的に評価されることを明らかにした。本年度は研究計画に従い、重力理論/ゲージ理論双対性の可解構造を用いて、次のようた強結合に於けるグルーオン散乱振幅の研究を行った。1.3次元反ドジッター時空中の弦について、有限帯解と呼ばれる非常に大きたクラスの古典解を構成し、強結合散乱振幅を記述する光的多角形を境界に持つ解を系統的に探索した。このような解の構成は非常に困難であり、様々な試みにも拘らず具体的な表式は4点散乱に対応するもののみが知られていたが、我々は6点散乱のcollinear極限に対応する新たな厳密解を見いだした。2.一般のn-点散乱振幅については、本年度のこの分野の進展により、対応する弦の古典解の具体的な表式を用いず、解に現れる或る係数(ストークス係数)の振る舞いから強結合振幅を求める方法が示されていた。我々は、3次元反ドジッター時空中の解について10、12点散乱の場合にこの方法を具体的に実行し、散乱振幅を記述する積分方程式を導いた。また、この結果や適当な極限に於ける考察により、n-点散乱の場合には散乱振幅を記述する積分方程式は、一般化されたパラフェルミオン共形場理論を摂動して得られる可解模型であるhomogeneous sinh-Gordon模型の熱力学的ベーテ仮説方程式であることを予想した。また、一般の5次元反ドジッター時空中の弦の解についても同様の予想を提出した。これらの予想は我々の論文とほぼ同時期に現れた別のグループの論文の結果を用いて、3次元反ドジッター時空の場合は完全に、5次元反ドジッター時空の場合は現在のところ部分的に確認されている。これらの結果は或る可解模型と強結合散乱振幅の間の非常に興味深い関係を明らかにすると共に、強結合散乱振幅の解析に対する新たな道を開くものである。ゲージ理論/重力理論双対性により、4次元超対称ゲージ理論の強結合に於ける散乱振幅はAdS時空中の光的境界をもつ極小曲面で与えられる。我々は昨年度の研究で、この極小曲面を記述する積分方程式が、2次元のコセット共形場理論の摂動により得られる可解模型(Homogeneous-sine Gordon模型)の有限サイズ効果の解析に用いられる熱力学的ベーテ仮説方程式となっていることを明らかにした。これは、4次元ゲージ理論、10次元弦理論、2次元共形場理論・可解模型の間の予期せぬ関係を示すもので大変興味深い。本年度は研究実施計画に従い、この2次元可解模型との関係を用い、特定の運動量配位回りに於いて、強結合4次元散乱振幅の解析的な展開式を求める研究をおこなった。研究のポイントは、運動量の複比を表すY-関数の解析的な展開式を求めることにある。そのため、我々はY-関数と境界エントロピー(g-関数)の関係、境界共形場理論の摂動論、様々な可解模型の間の関係等を用い、10点振幅に対する1次の完全な展開式を得た。また、これまでに知られていた8点振幅の積分表式の全次数展開式、より一般的な運動量配位の6点振幅の数値計算の結果と組み合わせた展開式も得た。これらの結果から、近年弱結合側で求められた結果との解析的比較が可能となり、強結合による量子補正が非常に小さいことが明らかとなった。我々の結果は、強結合4次元ゲージ理論の解析に於いて今後とも重要になると期待される。ゲージ理論/重力理論双対性により、4次元超対称ゲージ理論の強結合に於ける散乱振幅AdS時空中の光的境界をもつ極小曲面で与えられる。我々はこれまでの研究で、(1)この極小曲面を記述する積分方程式が2次元のコセット共形場理論の摂動により得られる可解模型(Homogeneous-sine Gordon模型)の有限サイズ効果の解析に用いられる熱力学的ベーテ仮説方程式となっていること、(2)特定の運動量配位回りに於いて6、8、10点振幅の解析的な展開式が得られること、を明らかにした。本年度は研究実施計画に従い、運動量が2次元空間に含まれる場合に一般の2n-点振幅に対する解析的な展開式を導いた。また、近年弱結合側で求められた結果との解析的な比較により、適切に規格化された振幅は全てのnに対して強、弱結合の間で非常に近い値になることも明らかにした。

これは、nが小さい場合に前年度の研究で明らかにした性質が一般的に成り立つことを示しており、4次元超対称ゲージ理論の散乱振幅の興味深い性質を見いだしたことになる。また、我々の結果は散乱振幅を統制する未知の機構を示唆しており、超対称ゲージ理論の非摂動的な解析に於いて今後とも重要になると期待される。こうした結果は、2次元可解模型・共形場理論を用いた我々の手法が4次元超対称ゲージ理論、ゲージ理論/重力理論双対性の解析に大変有用であることも示している。
GPaオーダの圧力測定を可能にするゲージの開発に関する研究

まず,メタルプリンタを用いて作製した多数の円錐状圧痕を有するステンレス板を使用して,微小な突起を有するニッケルリン合金薄膜を作製した.すなわち,硫酸ニッケルを主体とし,リン酸とホスホン酸を添加しためっき浴を用いて,圧痕密度の異なる2種類のステンレス基板にニッケルリン合金めっきを施した.めっき終了後,最終電着面には基板の圧痕に沿ってくぼみが残るため,耐水研磨紙によりくぼみがなくなるまで研磨して,最終電着面を平滑面とした.最後にめっき部をステンレス板から剥離して,突起密度の異なる2種類のニッケルリン合金薄膜を作製した.さらに,この薄膜に400°C×1hの加熱処理を施して,析出硬化させた.上述のニッケルリン合金薄膜に材料試験機に取り付けた炭素工具鋼製の圧力負荷治具を用いて種々の静圧を負荷し,突起部の塑性変形量を光学顕微鏡にて観察した.すなわち,突起の底面積Aと突起先端部と治具との真実接触面積Arの比Ar/Aを種々の静圧について計測した.静圧の増加とともに,突起の塑性変形量Ar/Aは大きくなるが,突起密度の高い薄膜では1.5GPa程度の圧力が作用しても突起が完全に塑性変形しない(Ar/A<1)ため,1GPa以上の静圧測定が可能となることが明らかとなった.これは,従来の銅薄膜を用いた方法で測定可能な圧力の最大値(300MPa)よりも格段に高い値である.しかしながら,突起密度の増加とともに静圧の変化に対する塑性変形量Ar/Aの変化は緩慢となるので,圧力感度は低下する.そこで低圧力の測定には突起密度をなるべく小さくして薄膜の圧力感度を向上させる必要があるといえる.この観点から,静圧の測定レンジに対して適切な突起密度を予測可能な汎用性のある較正式を導いた.さらに,本手法の有効性を検証するため,円柱同士が接触する問題として自作したローラ試験機に作用する圧力を求めてみた.すなわち,ローラ間に上述の突起を有するニッケルリン合金薄膜を挿入し,突起の変形量からローラ間の接触圧力を測定した.これにより得られるローラ間に作用する全荷重は,ロードセルから得られた値とほぼ一致し,本手法の有効性が確認できた.まず,微小な圧痕を規則的に配列しためっき基板を作製するために,金属に超硬製の打刻針にて写真などの画像データを印刷するメタルプリンタを採用した.これにより,鏡面仕上げを施したステンレス板に直径が約75μmの円錐状圧痕を間隔100μmで等間隔に配列させることが可能となった.また,打刻力を調整することで,圧痕の密度を変化させることも可能となった.次いで,高圧測定を可能にするために,高い硬さが得られる金属薄膜について検討した.すなわち,硫酸ニッケルを主体とするめっき液にりん酸とホスホン酸を添加しためっき液を採用した.このめっき液にて得られる電着ニッケル合金薄膜は,加熱処理により析出硬化し,硬さが上昇するので,種々の加熱温度で薄膜を加熱処理し,マイクロビッカース硬さ計にて硬さを測定した.この結果,加熱処理を実施しない場合のビッカース硬さが516であるのに対して,400°Cで加熱処理したものは,837にも達した.したがって,この薄膜を用いれば,高圧力測定の可能性は十分あるものと考えられる.さらに,メタルプリンタにて等間隔に圧痕を作製しためっき基板に銅めっきを施し,これを基板から剥離し,微小な突起を有する銅薄膜(ビッカース硬さ128)を作製し,どの程度の圧力測定が可能であるか調査した結果,300MPa程度の圧力測定が可能であることが明らかとなった.そこで,この銅薄膜よりも格段に硬さの高い上述のニッケル合金薄膜を採用すれば,GPaオーダの圧力測定も十分可能であるものと考えられる.まず,メタルプリンタを用いて作製した多数の円錐状圧痕を有するステンレス板を使用して,微小な突起を有するニッケルリン合金薄膜を作製した.すなわち,硫酸ニッケルを主体とし,リン酸とホスホン酸を添加しためっき浴を用いて,圧痕密度の異なる2種類のステンレス基板にニッケルリン合金めっきを施した.めっき終了後,最終電着面には基板の圧痕に沿ってくぼみが残るため,耐水研磨紙によりくぼみがなくなるまで研磨して,最終電着面を平滑面とした.最後にめっき部をステンレス板から剥離して,突起密度の異なる2種類のニッケルリン合金薄膜を作製した.さらに,この薄膜に400°C×1hの加熱処理を施して,析出硬化させた.上述のニッケルリン合金薄膜に材料試験機に取り付けた炭素工具鋼製の圧力負荷治具を用いて種々の静圧を負荷し,突起部の塑性変形量を光学顕微鏡にて観察した.すなわち,突起の底面積Aと突起先端部と治具との真実接触面積Arの比Ar/Aを種々の静圧について計測した.静圧の増加とともに,突起の塑性変形量Ar/Aは大きくなるが,突起密度の高い薄膜では1.5GPa程度の圧力が作用しても突起が完全に塑性変形しない(Ar/A<1)ため,1GPa以上の静圧測定が可能となることが明らかとなった.これは,従来の銅薄膜を用いた方法で測定可能な圧力の最大値(300MPa)よりも格段に高い値である.しかしながら,突起密度の増加とともに静圧の変化に対する塑性変形量Ar/Aの変化は緩慢となるので,圧力感度は低下する.

そこで低圧力の測定には突起密度をなるべく小さくして薄膜の圧力感度を向上させる必要があるといえる.この観点から,静圧の測定レンジに対して適切な突起密度を予測可能な汎用性のある較正式を導いた.さらに,本手法の有効性を検証するため,円柱同士が接触する問題として自作したローラ試験機に作用する圧力を求めてみた.すなわち,ローラ間に上述の突起を有するニッケルリン合金薄膜を挿入し,突起の変形量からローラ間の接触圧力を測定した.これにより得られるローラ間に作用する全荷重は,ロードセルから得られた値とほぼ一致し,本手法の有効性が確認できた.
体内電気水圧破壊装置を応用した内視鏡下唾石摘出法の開発に関する実験的研究

非観血的唾石摘出法として電気水圧衝撃波を利用した体内唾石破壊法の開発を計画した。唾石への応用は海外に散見されるが、内視鏡を挿入するのに唾液管の切開を必要とした。そこで我々は非観血的に内視鏡を挿入し、唾石を破壊するシステムの構築を目指した。今回の研究はそのシステムの臨床応用のための基本的施行手技の確立を目的とした。そこで、唾石破壊のための電気水圧衝撃波の至適発生条件を検討した。検討したparameterは、印加電圧のpower level、衝撃波のshot数である。計9個の唾石をin vitroに衝撃波を照射し、唾石を破壊するのに必要な衝撃波の強度を明らかにした。その結果、破壊されたのは7/9個(77.8%)であった。破壊は、powerlevel 10-90%、で得られ、破壊は各powerlevelとshot数の積の積算効果により達成されることと、破壊に必要な照射回数は唾石の湿重量や容積に関連することが明らかとなった。ただし、石灰化が高度で大きな唾石は破壊しえないことが明らかとなった。そこで、これらの基礎データをもとに臨床応用を試みた。まず体内電気水圧衝撃装置の先端部分のProbeを挿入可能な高画質で微細径(外形1.35mm)の専用の唾液腺内視鏡を特注により作製した(POLYDIAGNOST社、ドイツ)。そして顎下腺唾石を有し、唾石の手術的摘出が適応であるが、保存的療法を強く希望した20才の女性患者に本法を適応した。上記の内視鏡と体内電気水圧衝撃装置を応用したところ、重篤な傷害もなく、約4×3mmの唾石の破壊に成功した。その成果を英文学術誌に発表した。これはすでに胆石,腎結石に応用されている内視鏡下に結石を破壊する方法を利用したものであった。しかし,唾石への応用は海外に散見されるのみで,それらも内視鏡を挿入するのに唾液管の切開を伴うものであった。そこで我々は非観血的に内視鏡を挿入し,直視下に唾石を破壊するシステムの構築を目指した。そこで,体内電気水圧衝撃装置の先端部分のProbeを挿入可能な高画質で微細径(外形1.35mm)の専用の唾液腺内視鏡を特注により作製した(POLYDIAGNOST社,ドイツ)。平成16年度はこれらの試作物を治療に応用する際の電気水圧衝撃波の至適発生条件を検討した。検討したparameterは,衝撃波のfrequency,印加電圧のpower level,衝撃波のshot数である。予備的に4個の唾石(手術により摘出されたもの)in vitroに衝撃波で破壊し,唾石を破壊するのに必要な衝撃波の強度を明らかにした。その結果,frequency 10,powerlevel 10-40%,shot数1-3がほぼ適当であることが明らかになった。しかし,石灰化が高度で大きな唾石は今回のシステムでは破壊しえないことも明らかとなった。そこで,これらの基礎データをもとに臨床応用を試みた。適用患者は,顎下腺唾石を有し,唾石の手術的摘出が適応であるが,患者がそれを希望せず,保存的療法を強く希望した20才の女性である。上記の内視鏡と体内電気水圧衝撃装置を応用したところ,重篤な傷害もなく,約4×3mmの唾石の破壊に成功した。

非観血的唾石摘出法として電気水圧衝撃波を利用した体内唾石破壊法の開発を計画した。唾石への応用は海外に散見されるが、内視鏡を挿入するのに唾液管の切開を必要とした。そこで我々は非観血的に内視鏡を挿入し、唾石を破壊するシステムの構築を目指した。今回の研究はそのシステムの臨床応用のための基本的施行手技の確立を目的とした。そこで、唾石破壊のための電気水圧衝撃波の至適発生条件を検討した。検討したparameterは、印加電圧のpower level、衝撃波のshot数である。計9個の唾石をin vitroに衝撃波を照射し、唾石を破壊するのに必要な衝撃波の強度を明らかにした。その結果、破壊されたのは7/9個(77.8%)であった。破壊は、powerlevel 10-90%、で得られ、破壊は各powerlevelとshot数の積の積算効果により達成されることと、破壊に必要な照射回数は唾石の湿重量や容積に関連することが明らかとなった。ただし、石灰化が高度で大きな唾石は破壊しえないことが明らかとなった。さらに、衝撃波発生に関わる発熱を調べたところ、実験的にはpowerlevel 50、回数60回で12.6Jの発熱が確認された。このことより実際の施行時には低温の生理食塩液で潅流し、冷却する処置が必要なこともわかった。これらの基礎データをもとに臨床応用を試みた。まず体内電気水圧衝撃装置の先端部分のProbeを挿入可能な高画質で微細径(外形1.35mm)の専用の唾液腺内視鏡を特注により作製した(POLYDIAGNOST社、ドイツ)。そして顎下腺唾石を有し、唾石の手術的摘出が適応であるが、保存的療法を強く希望した20才の女性患者に本法を適応した。上記の内視鏡と体内電気水圧衝撃装置を応用したところ、重篤な傷害もなく、約4×3mmの唾石の破壊に成功した。その成果を英文学術誌に発表した。
光シグナルと植物のGタンパク質活性を制御する因子の解析

光シグナルとG-タンパク質を活性を制御する因子の解析で、平成9年度、10年度は、Arabidopsisのsmall GTP結合タンパク質ARA2に結合するタンパク質GDI(GTP-dessociation inhibitor)と構造的に類似のタンパク質をコードする遺伝子を理化学研究所上田貴志博士と共同で単離し、GDI2と命名した。GDI2もGDIと同様にARA2に特異的に結合して、GTPase活性を制御することを示した。平成11年、12年は、光シグナル伝達経路との関連で研究を進めた。当初、Arabidopsisを研究材料として用いたが、その後、福井県立大の岩崎行玄博士と、農水省生物資源研究所の稲垣言要博士との共同で、イネGα-遺伝子欠損株Daikoku Dwarfを用いた各単波長条件における、光誘導性遺伝子発現を調べた。Daikoku Dwarfは、種々の系統のイネから単離され、短い草丈と、褐色の種皮を持っていることが特徴としてあげられる。この表現形質は、シロイヌナズナの光形態形成変異株のfusca変異株と類似性がある。我々は、Daikoku Dwarfと光形態形成変異との関連についてこの変異株内での光誘導性遺伝子発現について調べた。その結果1)Daikoku Dwarfでは、LHCB遺伝子の発現は、連続赤色光条件下で、Isogenicな野生株と比較して減少する。2)短時間の赤色光照射によるLHCB遺伝子の発現誘導は野生株に比較して減少傾向があった。3)DK22とそのIsogenicな野生株のNipponbareを比較したところNipponbareでは、CP26遺伝子の発現が赤色光/遠赤色光の誘導可逆性が観察されたのに対して、Daikoku DwarfのDK22では、調べた条件下で、赤色光/遠赤色光による可逆性が観察されなかった。以上の研究からGα遺伝子は、Phytochomeからの光シグナルに関与しており、光誘導性遺伝子発現に関わっていることが示唆された。植物の低分子量GTP結合タンパク質は、ゴルジ装置や小胞膜表面に存在して分泌顆粒の輸送や新生タンパク質の輸送に関与していることが示唆されている。われわれは、シロイヌナズナから5つの異なった低分子量GTP結合タンパク質の遺伝子を単離して解析を続けてきた。これらの遺伝子のうち、ARA2,ARA4について解析を行ない実際GTPが結合していることを確認している。そのうちのARA4タンパック質は、共同研究者からいくつかのタンパク質とin vitroで相互作用することが報告され、それが動物細胞でよく解析されているGDP Dissociation inhitorであることがわかった。このタンパク質は、酵母や動物細胞においてGTP結合タンパク質がGDP結合型とGTP結合型の間の交換反応を制御していることが知られている。この遺伝子の単離は植物において最初の報告であり、動物のそれと構造的に非常に似通っていた。われわれは、更にこの遺伝子がシロイヌナズナで小さな遺伝子ファミリーを形成していることを示し、その1つを単離したAtGDI2と名づけたこの遺伝子は、全体にわたってアミノ酸配列が、AtGDI1と更に動物のGDIと非常に似通っていた。更にこの遺伝子をARA4の導入によって生育が阻害された酵母細胞に導入するとAtGDI1を導入した場合と同様に生育を回復させることができることがわかった。このことは、ARA4の過剰発現によって奪われていた酵母の因子がAtGDI2の発現によって捕われたことを示しており、ARA4タンパク質とAtGDI2タンパク質が相互作用していることを示しているものと考えられた。昨年度は、ArabidopsisのsmallGTP

-binding proteinにin vitroで結合するタンパク質GDI2を単離してその結合様式を解析した。本年度は、smallGTP-binding proteinを含めたGTP-binding proteinの生理学的な意義を調べる目的で青色光および赤色光の光伝達経路の解析を始めた。青色光は、1991年にWarpeha,K.M.F(P.N.A.S,88,8925-8929)らによって青色光が、えんどうの膜画分において青色光により、GTP結合タンパク質の活性化が起こる事が報告されており、青色光の光シグナルにGTP結合タンパク質が関与していることが示唆されている。また、Phytochromeからの光シグナルにおいてもGTPbinding proteinが関与していることが示唆されている。このようなことからPhytochromeと青色光レセプターからの情報伝達経路を解析する目的でこれらの抑制変異株の探索を行った。実際には、PhyA,hy4の光レセプター変異株にトランスポゾンを導入してそれぞれの胚軸が徒長する光条件下で胚軸伸長が抑制された変異株を単離した。現在、単離した変異株について解析を行っている。光シグナルにおいてGTP結合タンパク質が関与していることが、GTPaseの阻害剤を用いた実験から示唆されている。特に青色光を照射したエンドウの芽生えで、青色特異的にPlasma membraneのGTPase活性が上昇する事が報告されている(proc.Natl Acad.Sci., 88,8925-9,1991)。しかし青色光の光伝達機構については、GTPaseを直接、または、間接的に制御する因子についてほとんど分かっていない。そこで昨年から特にGTPase活性に関与している青色光の光シグナルを中心に解析を行った。1999年度成果1)現在Arabidopsisの青色光レセプター遺伝子の変異株hy4を用いて、この変畢株にトランスポゾンを導入することで抑圧変異を単離している。この抑圧変異株は、青色光下でhy4と野生株の中間的胚軸長を示していた。2)また、植物ゲノムのランダムにエンハンサーを導入した植物集団の中から、青色光で胚軸が伸長する優性変異をいくつか単離した。このような変異株及び抑圧変異株の原因遺伝子を単離することで、Gタンパク質を含めた青色光のシグナル伝達経路の解明を進めている。さらにこれらの変異株を用いて青色光によるGTPase活性がどのように変化するかを検討している。イネ3量体GTP結合タンパク質のSubunitであるGαは、イネ、シロイヌナズナでゲノム中に唯一存在し、発現がシロイヌナズナで組織特異性が無いことが示されている。このタンパク質は、動物細胞や酵母においてレセプターからのシグナル伝達に関与していることが示されている。本年度は、イネGα遺伝子欠損株Daikoku Dwarfを用いて各単波長条件における、光誘導性遺伝子発現を調べた。
除染後の牧草地で生産される牧草のCs低減施肥方法の開発

牧草の放射性Cs吸収を抑制するには, Csに競合するカリウム(K)を施用することが効果的であるが, Kの多量施用は牧草中K濃度の上昇を招き,グラステタニーの発生が危惧される。そこで本研究では, K以外の肥料で放射性Cs濃度を低減することができないか,検討を行なった。試験は東北大学川渡フィールドセンターで実施した。この圃場の土壌は非アロフェン質黒ボク土である。2015年6月23日(一番草収穫後)に,処理区として, 1炭酸カルシウム区(500kg/ha), 2ゼオライト区(500kg/ha), 3苦土石灰区(500kg/ha), 4塩化カリ区(90kg K20/ha), 5熔燐区(50kg P205/ha)および6無処理区を設けた。処理区1から5では, 6月25日, 8月5日および10月21日に通常の施肥に加えて表記の量を表面散布した。6月24日, 7月26日および9月16日に植物体サンプルを採取し,牧草生産量,放射性Cs濃度,ミネラル含量を比較した。牧草生産量,牧草中放射性Cs濃度に処理間差は認められなかった。しかし,二番草では放射性Cs含量の高い地点が無処理区でみられた(478 Bq/kg DM)のに対し,施肥をした全ての区では14-192 Bq/kg DMであった。ミネラル含量に有意な処理間差は認められなかったが, K含量は塩化カリ区(29.9-34.6g/kg DM)で最大,苦土石灰区(22.9-24.6g/kg DM)で最小となり, Ca含量は炭酸カルシウム区(4.7-5.7g/kg DM)が他区(3.6-4.6g/kg DM)にくらべ高く, Mg含量は三番草において苦土石灰区(4.9g/kg DM)が他区(3.0-4.1g/kg DM)にくらべ高い値を示した。その結果,二三番草のK/(Ca+Mg)当量比は苦土石灰区(1.1)よりも塩化カリ区(1.6-2.1)で有意に高かった(P<0.05)。以上より,耕起除染草地に炭酸カルシウムや苦土石灰を施用することにより,牧草中放射性Cs濃度の上昇を抑制し,かつ草中ミネラルバランスを適正に保つことができる可能性がある。