hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
色素含有タンパク質の高次集積化による高効率な光の捕集・集約・利用

3種類の変異体を設計し、調製した。ドナー色素としてはマレイミドフルオレセインを選択し、ドナー色素修飾HTHPを調製し、吸収および蛍光スペクトル、質量分析により同定した。続いてヘムを除去した後、アクセプターとなる亜鉛ポルフィリン錯体を挿入し、人工光捕集系を構築した。吸収スペクトルや円二色性スペクトル、質量分析により同定し、蛍光スペクトルや蛍光寿命測定を実施し、詳細な光化学的挙動を調査した。結果として、高い効率でドナー分子から亜鉛ポルフィリンにエネルギー移動が起こることを確認し、新規人工光捕集系の構築を達成した。本成果は学会で発表し、高く評価された。本研究では、高効率光エネルギー変換系を指向し、ヘムタンパク質環状多量体を鋳型とする光捕集系の高次集積化とその利用を目的としている。本年度はその第一段階として、幅広い吸収波長が利用可能な異種色素間でのエネルギー移動を示す人工光捕集系の構築に取り組んだ。タンパク質マトリクスとして、既報のヘムタンパク質6量体HTHPを用い、部位特異的変異導入法によりHTHPタンパク質表面にシステインを導入した。ドナー色素としてはマレイミドフルオレセインを選択し、変異体と反応させ、ドナー色素修飾HTHPを調製した。吸収および蛍光スペクトル、質量分析により、計画通り化学修飾が起こっていることを確認した。次に、ヘムを除去した後、アクセプターとなる亜鉛ポルフィリン錯体を挿入し、人工光捕集系の構築を実施した。吸収スペクトルや円二色性スペクトル、質量分析により同定し、蛍光スペクトルや蛍光寿命測定を実施し、詳細な光化学的挙動を評価し、エネルギー移動速度と効率を決定した。結果として、高い効率でドナー分子から亜鉛ポルフィリンにエネルギー移動が起こることを確認し、新規人工光捕集系の構築を達成し、計画通りおおむね順調に研究が進展している。本研究では、高効率光エネルギー変換系を指向し、ヘムタンパク質環状多量体を鋳型とする光捕集系の高次集積化とその利用を目的とする。具体的には色素間での高効率なエネルギー移動を示す人工光捕集系を、化学的な手法で集積化し、さらにエネルギー利用中心を設けることで、光子密度の低い太陽光を「捕集」「集約」「利用」する人工光合成系の構築を試みる。これは天然の光合成系の良いモデルでもあり、化学的あるいは電気的な光エネルギーの抽出を試み、持続可能社会に向けた高効率光エネルギー利用をめざす。本年度は特に「集約」に注目して研究を実施した。エネルギー密度の低い太陽光の利用を指向し、励起エネルギーを効率良く多電子酸化還元反応に用いるためには、励起エネルギーの「集約」が必要となる。この集約のための鋳型となるタンパク質マトリクスの巨大集合体の調製を試みた。タンパク質マトリクスには、既報のヘムタンパク質6量体HTHPを用いた。巨大集合体の構築は疎水性分子の導入によるミセル型巨大集合化に基づく手法で取り組んだ。このヘムタンパク質において、タンパク質にシステイン残基は全く存在しないので、部位特異的変異導入法によりタンパク質表面に、疎水性分子を化学修飾するためのシステインを導入した。最適位置を決定するために複数の変異体を設計し、調製した。
多施設協働シミュレーション学習・客観的臨床能力試験を用いた助産学生の実践能力評価

多施設の助産師教育に携わる教員により構成された研究会を立ち上げ、検討を重ね、シミュレーションとOSCEの課題・評価表・運営マニュアルなどのプログラム案を作成した。OSCEについては、それを用いて助産師学生を対象に分娩期OSCEを実施し、助産師学生の卒業前の分娩期の臨床能力を評価した。また、評価者や模擬患者養成のためのマニュアルも作成し、OSCE時はそれを用いて、評価者と模擬患者の養成を行った。平成30年度は、シミュレーションとOSCEのプログラム案を作成することが目的であったが、プログラム案の作成と、次年度の目的であった分娩期OSCEのプレテストまで行うことができた。平成31年度は、昨年度に作成したOSCEプログラム案の見直し(修正)と、それを用いた分娩期OSCEを継続して行う。さらに、妊娠期OSCEのプログラム案も作成し、妊娠期OSCEを行う予定にしている。シミュレーションについても、昨年度に作成したプログラム案を用いて、助産師学生を対象にシミュレーションを実施する予定である。モデルを購入予定であったが、既存のモデルを使用し分娩期OSCEを実施できたため、次年度使用額が生じた。次年度以降のシミュレーション、妊娠期OSCEの実施に向け、必要物品の購入と模擬患者や評価者への謝礼として使用する予定である。
共鳴ラマン分光法によるヘム酵素活性部位ヒスチジン側鎖の構造化学的研究

西洋ワサビペルオキシダーゼ(HRP)の活性部位に存在する遠位ヒスチジン残基は、この酵素の活性発現に必須のアミノ酸残基である。この研究では、活性部位、特に遠位ヒスチジンの構造と酵素機能との関連について明らかにすることを目的としている。報告者は紫外共鳴ラマン分光法により、一酸化炭素配位HRPの遠位ヒスチジンのスペクトルを測定できることを見いだしている(投稿中)。その結果によると、遠位ヒスチジンには、強く水素結合を形成したものと弱く水素結合を形成したものの2種類が存在する。可視ラマンの結果においても、一酸化炭素の配位様式にはlinear formとtilted formの2種類があることがわかっている。またHRPには2モルのカルシウムイオンが結合しており、どちらかを取り除くと活性が低下する。Ca^<2+>-freeHRPの一酸化炭素複合体および基質類似化合物であるベンゾヒドロキサム酸などの基質結合体の一酸化炭素複合体の赤外スペクトルを測定した。鉄配位一酸化炭素のC=O伸縮振動バンドは2本観測され、その相対強度がnative酵素と異なっていることが分かった。溶液のpHを変えて赤外スペクトルを測定すると、pKa=8.6のイオン化に関する解離基のpKaがアルカリ側にシフトしていることが分かった。紫外ラマンの結果より、この解離基は遠位ヒスチジンであることが分かっているので、カルシウムイオンが遠位ヒスチジンのpKaをコントロールしていることが示唆された。また、基質類似結合体のスペクトルはそのC=O伸縮のバンドがすべて2cm^<-1>高波数にシフトするという興味深い結果を得た。これは、おそらく分子ないシュタルク効果によるものと推測される。1.西洋ワサビペルオキシダーゼ(HRP)の紫外共鳴ラマンスペクトル本研究代表者は、以前、シアンを配位させたHRPとnative HRPの紫外共鳴ラマン差スペクトルを測定することにより、プロトン化した遠位ヒスチジンのバンドを検出している。この帰属を確かめるために、遠位ヒスチジンを部位特異的変異導入法によりグルタミンに置換したHRPについて測定したところ、遠位ヒスチジンに帰属したバンドが消失したため、その帰属が確認された。また、シアン同様、フッ化物イオンを配位させても、遠位ヒスチジンがプロトン化される事も、紫外ラマン測定の結果明らかとなった。この場合、ピークは2つに分裂しており、水素結合状態が異なる遠位ヒスチジシが2種類存在することが示唆された。2.ヒスチジンモデル化合物を用いた水素結合マーカーバンドの探索ヒスチジンのモデル化合物である4-メチルイミダゾールを種々のプロトン受容性溶媒に溶かしてスペクトルを測定し、水素結合状態を反映するバンドを検索した。その結果、N重水素化したイミダゾリウム環のN-C-N対称伸縮バンドの波数は、水素結合が強くなると低波数側にシフトすることが確かめられた。これより、シアンやフッ化物イオンが配位したHRPでは、結合配位子との水素結合状態の異なる酵素が存在することが明らかとなった。また、低障壁水素結合を形成している4-メチルイミダゾールのラマンスペクトルを測定したところ、プロトン化型と脱プロトン化型の中間的な波数にバンドが認められた。これは、水素結合が非常に強いと、バンドシフトが大きく、脱プロトン化型のスペクトルに近くなる事を示唆しているが、この結果については、今後、再現姓も含め十分に検討する必要がある。

報告者は紫外共鳴ラマン分光法により、シアン配位HRPの遠位ヒスチジンのスペクトルを測定できることを見いだしている。その結果によると、遠位ヒスチジンには、強く水素結合を形成したものと弱く水素結合を形成したものの2種類が存在する。可視ラマンの結果においても、シアンの配位様式にはlinear formとbent formの2種類があることがわかっている。また、赤外スペクトル測定より、配位シアンのCN伸縮振動にも2成分あることが分かっている。しかし、各成分がおのおのどのように対応するかについては分かっていなかった。HRPのアイソザイムの一つである、アイソザイムAについて調べると、アイソザイムCと比較してこの2つの成分比が変化していることが分かった。この成分比の変化より、linear formでは配位シアンは遠位ヒスチジンと強く水素結合しており、この化学種の存在比は少ない。一方、bent formでは配位シアンは遠位ヒスチジンとは強く水素結合しておらず、アルギニン側鎖と強く水素結合していると考えられる。この結果、アルギニン側鎖とリガンドとの水素結合が酵素活性の発現に重要であることが示唆された。また、HRPAでは、アルギニン側鎖近傍の構造がHRPCと異なっていることも示された。西洋ワサビペルオキシダーゼ(HRP)の活性部位に存在する遠位ヒスチジン残基は、この酵素の活性発現に必須のアミノ酸残基である。この研究では、活性部位、特に遠位ヒスチジンの構造と酵素機能との関連について明らかにすることを目的としている。報告者は紫外共鳴ラマン分光法により、一酸化炭素配位HRPの遠位ヒスチジンのスペクトルを測定できることを見出している(投稿中)。可視ラマンの結果においても、一酸化炭素の配位様式にはlinear formとtilted formの2種類があることがわかっている。またHRPには2モルのカルシウムイオンが結合しており、どちらかを取り除くと活性が低下する。Ca^<2+>-freeHRPの一酸化炭素複合体の赤外スペクトルを測定した。鉄配位一酸化炭素のC=O伸縮振動バンドは2本観測され、その相対強度がnative酵素と異なっていることが分かった。溶液のpHを変えて赤外スペクトルを測定するとpKa-8.6のイオン化に関する解離基のpKaが酸性側にシフトしていることがわかった。紫外ラマンの結果より、この解離基は遠位ヒスチジンであることが分かっているので、カルシウムイオンが遠位ヒスチジンのpKaをコントロールしていることが示唆された。また、基質類似結合体のスペクトルはそのC=O伸縮バンドがすべて2cm^<-1>高波数にシフトするという興味深い結果を得た。
ダイナミック・コンビ化学を用いたテーラーメイド型糖質バイオセンサーの開発

我々が開発した「光アフィニティーラベル化後修飾法(P-PALM)」は、タンパク質の活性中心近傍に部位特異的に非天然分子を導入できる手法である。初めにその有用性を試した糖結合性タンパク質(レクチン)の一種であるコンカナバリンA(Con A)では、様々な人工分子を導入することで、目的の機能を付与した蛍光性バイオセンサーへと機能変換することに成功している。本年度は、我々がP-PALMで用いたチオール化学とは直交性(orthogonality)を有する高選択的アミノ基修飾法を開発し、これらを組み合わせることでそれぞれ単独では達成できない高機能化を達成できると考え、取り組んだ。具体的には、Con A一分子上に蛍光色素を二重修飾したCon A(AMCA-Fl-Con A)の調整に成功し、その機能評価をおこなった結果、Con Aの糖結合挙動をレシオメトリーで検出可能な蛍光性糖質バイオセンサーへと機能変換できたことを確認した。また、その特性を生かした様々な応用を検討し、糖切断酵素の反応追跡・細胞内・外における糖質のイメージングなどをおこなうことに成功している。この応用例は、従来の一分子の蛍光色素修飾では達成困難であり、本系のようにorthogonalityを有するタンパク質修飾法を併用することで初めて達成できる。本系はその有用性を示した先駆的な研究である(JACS 2005)。その他にも、ランタノイド金属が有する長い発光寿命を利用することで、長寿命かつレシオメトリーで糖認識挙動を検出可能なバイオセンサーの構築(ChemBioChem 2005)にも成功している。さらには、生体内環境下においても用途可能なBio-orthogonalityを有する有機化学としてシッフ塩基の交換反応を利用した「アフィニティーラベル化後修飾法(P-ALM)」を提案し、これをhCAII(JACS ASAP)やSH2 domainなどの蛋白質に対して適応し、人工機能化することにも成功している。特に、SH2 domainに対しては、夾雑蛋白質が多数存在する菌破砕溶液中においても高選択的に機能化することに成功しており、今後、様々な用途での利用が期待される。我々が開発した「光アフィニティーラベル化後修飾法(P-PALM)」は、タンパク質の活性中心近傍に部位特異的に非天然分子を導入可能なタグを挿入可能な手法である。創めにその有用性を試した糖結合性タンパク質(レクチン)の一種であるコンカナバリンA(Con A)では、様々な人工分子を導入することで、目的の機能を付与した蛍光性バイオセンサーへと機能変換することに成功している。一方で、我々がP-PALMで用いたチオール化学とは直交性(orthogonality)を有する導入法も多く知られている。これらの導入法とP-PALMとを組み合わせることで、それぞれ単独では達成できない高機能の付与が期待できると考え、本年度はその実現に着手した。まず、その有用性を示す為に、古典的な化学修飾法として知られるアミノ基選択的修飾法を選択し、本来アミノ基に対するランダムな修飾がおこる本手法を、部位選択的に進行させる条件の最適化をおこなった。次に、最適化されたアミノ基修飾法とP-PALMを組み合わせることで、タンパク質-分子上に蛍光色素を二重修飾したCon A (AMCA-Fl-Con A)の調整に成功した。その機能評価をおこなった結果、Con Aの糖結合挙動をレシオメトリーで検出可能な蛍光性糖質バイオセンサーへと機能変換できたことを確認した。また、その特性を生かした様々な応用を検討し、糖切断酵素の反応追跡・細胞内・外における糖質のイメージングなどをおこなうことに成功した。これらの応用例は、従来の一分子の蛍光色素修飾では達成困難であり、本系のようにorthogonalityを有するタンパク質修飾法を併用することで初めて達成できる。本系はその有用性を示した先駆的な研究である。

さらには、生体内環境下においても用途可能なBio-orthogonalityを有する有機化学としてシッフ塩基の交換反応を利用した「アフィニティーラベル化後修飾法(P-ALM)」を提案し、これをhCAII(JACS ASAP)やSH2 domainなどの蛋白質に対して適応し、人工機能化することにも成功している。特に、SH2 domainに対しては、夾雑蛋白質が多数存在する菌破砕溶液中においても高選択的に機能化することに成功しており、今後、様々な用途での利用が期待される。
触媒サイクルにおける白金―ゲルマニウム結合を有する遷移金属錯体の動的挙動研究

トランス-(トリフェニルゲルミル)白金錯体を高圧水銀ランプで光照射するとトランス/シスの混合物を1:1で生じる。シス体は混合物をカラムクロマトで分離し、ヘキサン/塩化メチレンから再結晶することにより白色固体として得られた。化合物の同定はNMRスペクトルとx-線結晶構造解析により行った。シス-(トリフェニルゲルミル)白金錯体は室温で徐々にトランス体に異性化する。温度を変化させ、シス体→トランス体への異性化活性化パラメーターを求めた。ホスフィンを添加することにより異性化の中間体には5配位状態が存在することが明確になった。トランス体を塩化メチレン中で長波長の光を照射するとほぼトランス体を生じる。光によるトランス体→シス体への異性化を時間分割ケイ光スペクトルで検討した。得られたケイ光スペクトルはS_2状態からのものであり、異性化の直接的な情報は得られなかった。現在遷移状態を計算機化学で検討中である。トランス-(トリフェニルゲルミル)白金錯体を高温で加熱するとテトラフェニルゲルマンが生成する。トランス-(トリフェニルゲルミル)白金錯体を注意深く温度を下げて加熱すると、トランス-フェニル(トリフェニルゲルミル)白金錯体をまず生成し、続いてトランス-フェニル(トリフェニルゲルミル)白金錯体が生成する。トランス-(トリフェニルゲルミル)白金錯体からトランス-フェニル(トリフェニルゲルミル>白金錯体を、トランス-フェニル(トリフェニルゲルミル)白金錯体からトランス-フェニル(トリフェニルゲルミル)白金錯体を生じるそれぞれの中間体には白金-ゲルミレン錯体が生成しているものと思われるが単離にはまだ成功していない。現在検討中である。現在検討中である。
高分子鎖一本の三次元コンホメーション計測を通して明らかにする高分子複合系の物理

本研究は、高分子複合材料中における高分子鎖一本一本の形態を三次元的に直接観察することを実現し、その特性を明らかにすることを目的としている。高分子複合系における高分子鎖の三次元計測を実現するためには、従来よりも広範囲の視野を実現する必要があった。そこで超短パルスレーザー光源を用いた多光子励起を実現するtemporal focus光学系を構築することによって、三次元の超解像観察を行うことができた。この超解像顕微鏡を用いて、ポリメチルメタクリレート(PMMA)鎖が様々な異種高分子とブレンドしたときのコンホメーションを解析した。その結果、PMMA鎖の形態はブレンドの相溶性に依存しないことが示された。本研究は高分子鎖一本のコンホメーションを三次元的に直接観察できる超解像光学顕微鏡システムの開発を行い、これを応用することで高分子複合材料の物性を明らかにすることを目的とするものである。本年度では高分子鎖一本一本を直接観察できる超解像光学顕微鏡システムの開発を行った。画像取り込みに使用するEMCCDカメラの最適化と励起レーザーのパワーを向上させることで、超解像顕微鏡の計測時間を30%短縮することができた。またピエゾアクチュエーターによる対物レンズ微動機構を導入することで、数nmオーダーの精度で焦点位置の調整を行うことができるようになった。これにより焦点を長時間にわたって高精度に維持することができるようになったとともに、z軸方向のサンプルドリフトの影響が最小限に抑えられ、高分子鎖の三次元コンホメーションを精度良く計測することが可能になった。一方、フォトクロミック性蛍光色素であるローダミンスピロアミドが疎水性高分子媒体中の超解像観察に有効であることを見出し、ローダミンスピロアミドを含有するメタクリレートモノマー化合物を合成した。これを種々のモノマーと共重合することで、超解像光学顕微鏡で観察可能なポリメチルメタクリレートおよびポリブチルメタクリレートを合成した。本研究では、高分子材料のマクロ物性と単一高分子鎖レベルでの振る舞いを比較するが、そのための基礎データとして種々の高分子についてバルク状態における応力緩和測定を行った。本年度は超短パルスレーザーによる多光子励起光学系の導入による三次元計測システムの構築と、高分子ブレンド系における単一高分子鎖のコンホメーション解析を行った。年度前半においては多光子励起超解像顕微鏡システムの構築を試みた。通常の顕微鏡計測においては試料はケーラー照明光学系によって照明されるが、この場合顕微鏡観察時の焦点面以外からの背景光および蛍光分子の褪色が問題となっていた。そこでモードロックチタンサファイアレーザー(パルス幅100 fs、繰り返し周波数80 MHz)を用いたtemporal focus照明による多光子励起光学系を設計した。これにより焦点面のみでの選択励起を可能とした。この手法によって焦点面以外の蛍光分子に由来する背景光や褪色を大幅に抑制することができ、広い領域における三次元計測が可能となった。しかし、この多光子励起光学系を用いた場合のイメージングには5時間を要し、従来の手法に対して計測時間が大幅に増加した。これは使用したレーザー光源のパルスエネルギーが低いためであり、再生増幅システムなどの高出力パルス光源を用いることで改善できるものと考えられる。本研究は超解像光学顕微鏡Photo-Activated Localization Microscopy (PALM)を用いて高分子鎖一本一本のコンホメーションを直接観察し、高分子材料の物性を分子レベルで明らかにすることを目的としている。本年度は、ポリブチルメタクリレート(PBMA)を用いたせん断変形下における高分子鎖のコンホメーション変化について検討した。PALM観察で用いられるフォトクロミック色素であるローダミンスピロアミドでラベルされたPBMAを、ラベルしていないPBMAに微量混合することで試料フィルムを作製した。これにせん断変形を与え、フィルム中央付近の鎖についてコンホメーションを評価した。その結果、せん断変形過程におけるコンホメーションの分布関数は、アフィン変形を仮定した理論曲線ともよく一致し、分子レベルの形態変化がフィルム全体のマクロな変形プロファイルと相似的であることを明らかにした。一方で、これまでに使用してきたPALMを改良することで深さ方向の測定範囲を広げる試みを行った。超短パルスレーザーを用いた多光子励起光源を導入することで、特定の深さのみの励起・観察を可能にすることで、マイクロメートルオーダーの厚さの試料についても観察を可能にすることを目指した。ガルバノミラーにより集光したパルスレーザーを高速に走査することで、多光子励起によるPALM測定を可能とした。しかし1フレームの測定時間に1秒の時間を要し、効率的なPALM観察が難しく、さらなる高速化が必須であることが分かった。本年度の研究計画で設定した目標に加えて、高分子試料の応力緩和測定を計画を前倒しして行うことができた。25年度が最終年度であるため、記入しない。

顕微鏡の高性能化に関する進展はあまり見られなかったものの、当初の計画であるせん断変形下におけるコンホメーション解析を完了できたため、概ね計画通りに進行していると考えている。せん断変形および応力緩和に対応した単一高分子鎖の挙動を超解像顕微鏡によって追跡する。一方で、さらなる高精度なコンホメーション解析のために高分解能化に向けた超解像顕微鏡の改良も行う。25年度が最終年度であるため、記入しない。高分子鎖のコンホメーション変化の動的過程について評価を行うとともに、ブレンド系への展開を行う。顕微鏡開発においては、ミラー走査による多光子励起は効果的でなかったため、回折格子を使用した多光子励起法の導入を試みる。
細菌細胞の形を支配する新規表層蛋白質の解析

細胞の形に関わる枯草菌遺伝子産物(IseA,YqgA)を解析した.IseAはDL-endopeptidase群の活性を阻害する蛋白質であり,その高発現は細胞の繊維状化をもたらした.yqgA遺伝子を含む多重変異株の増殖の解析より,yqgA遺伝子がlytE lytF cwlSなどの細胞分離酵素と何らかの関連があることが示唆された.さらに合成致死として知られているCwlO,LytEの溶解酵素のうちLytEの役割について詳細に解析した.また枯草菌CwlK,CwlT細胞壁溶解酵素の酵素化学的性質を明らかにした.細胞の形を作る因子の研究は,細胞増殖・分裂,細胞壁の合成,分解にも直接関係する重要な領域である.そこで細胞の形に影響することが解った機能未知遺伝子とその産物の機能を,分子生物学的に解明し,細胞の形を作るメカニズムを明らかにする.細胞の形に関わる枯草菌遺伝子産物(IseA,YqgA)を解析した.IseAはDL-endopeptidase群の活性を阻害する蛋白質であり,その高発現は細胞の繊維状化をもたらした.yqgA遺伝子を含む多重変異株の増殖の解析より,yqgA遺伝子がlytE lytF cwlSなどの細胞分離酵素と何らかの関連があることが示唆された.さらに合成致死として知られているCwlO,LytEの溶解酵素のうちLytEの役割について詳細に解析した.また枯草菌CwlK,CwlT細胞壁溶解酵素の酵素化学的性質を明らかにした.枯草菌の細胞表層に局在するYqgAの機能を調べるため,まずYqgAタンパク質と相互作用するタンパク質を見つける目的で,YqgAにHis-tagを賦与した遺伝子を持つプラスミドpDG148-yqgA-Hisを構築した.次に主要な2種類の細胞表層プロテアーゼを欠損し,yqgAをcat遺伝子で破壊されたWEC ΔyqgA::cat株を構築した.この株をpDG148-yqgA-Hisで形質転換し,IPTGの添加によりYqgA-Hisの高生産を行った.このタンパク質を含む細胞表層抽出液をニッケルカラムに通し,カラムに結合させた後,洗浄し,次にイミダゾールの濃度勾配でeluteさせたところ,いくつかのYqgA以外のタンパク質が認められ,他のタンパク質との相互作用の可能性が示唆された.一方細胞表層局在IseA(YoeB)タンパク質に関しては、IseAの局在がLysMドメインを持つ細胞の分離をつかさどる細胞壁溶解酵素(LytF,LytE,CwlS)と同じサブセルラーな局在を示していた.そこで、LytF,LytE,CwlSの触媒活性ドメインの領域にHis-tagの配列を賦与したプラスミドを構築し,大腸菌を形質転換した.次にIPTGにより酵素の高発現を行い,続いてそれら大腸菌の細胞破砕液よりニッケルカラムにより精製し,単一酵素とした.一方IseAを含むプラスミドも構築し,大腸菌で発現させることにより同様にタンパク質を精製した.精製したIseAと精製した細胞壁溶解酵素触媒活性を有するD,L-endopeptidaseを混合し,細胞壁溶解活性を調べたところ,モル比でIseAが2倍以上存在すると,活性は完全に阻害された.次にin vivoでの役割を検討するため,IseAを枯草菌において高発現させたところ,細胞の繊維状化がみられ,IseAの細胞形態への影響が認められた.枯草菌の新規表層蛋白質として,まず細胞表層に存在するYqgAの細胞内局在を観察したところ、YqgAは対数増殖期の間、常に細胞表層に大量に存在するにもかかわらず、対数増殖期後期(OD600=0.5付近)にのみ細胞分裂面に局在し、他のタイミングでは局在が見られなかった。また、細胞分離を行えないlytE lytF cwlS欠損株においてその局在が観察されなかったことから、YqgAはlytE lytF cwlSと結合しているか、細胞分離面もしくは細胞分離後にリクルートされるタンパク質と相互作用していると考えられた。一方,枯草菌IseAは高濃度で細胞を繊維状化させる.その原因がD,L-エンドペプチダーゼの阻害であることを明らかにしているが,Listeriaの細胞分離酵素で,D,L-エンドペプチダーゼホモログであるp60の活性を阻害するかどうか明らかにするために、精製したp60の触媒活性ドメイン領域とIseAを混合し、細胞壁溶解活性を調べた。その結果、モル比でIseAが2倍以上存在するとp60の活性を阻害することが解った.さらにCwlO, LytEの2重変異株では細胞が膨潤化し,細胞増殖が停止することが解った.これらの蛋白質は細胞の側面に螺旋状に局在しており,側面での細胞壁の合成と細胞壁溶解酵素が強く関係していることが示唆された.2成分制御系YycFGは枯草菌で唯一必須の2成分制御系である.

YycFGは他のグラム陽性菌にも認められる遺伝子であるが,この作用としてYycFGがCwlO, LytEを正に制御しており, YycFG欠損株はCwlO, LytE生産(活性)を減少させるため側面での細胞壁の合成が阻害され,その結果形態異常を起こし,致死に至ると推察される.枯草菌及びその類縁菌が生産するIseA(YoeB)はタンパク質系の細胞壁溶解酵素阻害剤であり,in vivoでもIseAの高発現が細胞の繊維状化をもたらすことを見つけた.枯草菌においては多数の細胞壁溶解酵素が存在し,酵素の基質特異性も様々であるが,特に栄養細胞増殖期にはグルコサミニダーゼ,ムラミダーゼ,アミダーゼ,LD-エンドペプチダーゼ,DL-エンドペプチダーゼ,DD-エンドペプチダーゼが生産される.in vitroでは複数の細胞壁溶解酵素のなかでも,さらにDL-endopeptidaseのなかでも,LytEが主にこの阻害タンパク質の標的となっていた.一方必須2成分制御系YycGFの下流にあるLytE,CwlOは同時の変異で合成致死を示すが,少なくともLytEの触媒ドメインを同じDL-endopeptidase活性を示すLytF,CwlSの触媒ドメインに置換できることが解った.一方LytF,CwlSではLytEと同じ細胞壁結合性ドメインLysMではあるが,その繰り返しがLytF,CwlSではそれぞれ5回,4回存在するのに対し,LytEでは3回であり,この違いがLytF,CwlSが分裂部位と細胞の局に存在するのに対し,LytEでは細胞側面へ局在する原因であることが推定された.CwlOはプロテアーゼに感受性の蛋白質であるが,分泌性プロテアーゼ変異株を使うことにより,LytE同様細胞側面に局在することを初めて明らかにした.IseAのゲルろ過による精製途中,2つの異なる分子量を示すピークが認められた.分子量から推測するとモノマーとダイマーであり,それぞれがかなり安定に存在していた.このことはIseAの構造変化が阻害活性に影響する可能性が有ると考えられ,DL-endopeptidase活性への阻害実験を計画している.また高次構造決定の為,結晶化も引続き実施している.
形状記憶合金ファイバを用いた機能性複合材の動的挙動に関する研究

チタンニッケル系形状記憶合金はその優れた耐環境性、耐疲労性の故に自己修復能力のある構造材、あるいはアクチュエーター機能を生かした制振材として今後宇宙構造物、海洋構築物に利用され得ると考えられるが、そのためには高分子材との複合化や他の複合材とのハイブリッド化による軽量化、高性能化が必要である。本研究では形状記憶合金をファイバとする高分子複合材を作成しその静的及び動的力学特性を調べると共に、構造物のアクティブ振動制御手段としてのこの種の機能性複合材の有用性を明らかにしようとする。実施した研究内容及び得られた結果の主なものを次に示す。1.直線状に形状記憶処理したTiNi細線(直径0.13mm,Af点約42°C)をファイバとして、数種の硬化度に調合したエポキシ樹脂との複合材を作成した。その際、ファイバと母材との剥離を防ぐには減圧下(10^<-2>Torr程度)での成形が有効であることが分かった。2.TiNiファイバ単体、エポキシ単体及び上述の複合材について060°Cでの数種の温度において準静的引張試験(歪み速度10^<-4>/sec)を実施し、弾性常数、流動応力の温度依存性を調べた。その結果、複合材の変形挙動はファイバと母材による複合則によってほぼ説明できることが明らかになった。なお、複合材に45%の歪みを繰り返し与えると、ファイバー母材界面に剥離が生じることが光学観察の結果明らかになった。3.振動モードとして重要な曲げ変形試験を数種の温度において実施し、変形状況をビデオカメラ撮影により連続的に観察した。また、変形途中ファイバに直接通電加熱を行なって温度変化にともないう変形挙動を観察した。その結果、母材の熱伝導率が低いため、急速な加熱では母材ーファイバ界面に剥離が生じることが分かった。このため、母材にマイカを混入することを検討中である。
要介護高齢者に対する脱水予防のための飲水援助に関する基礎的研究

本研究では,脱水予防のための飲水援助の基礎的な資料を得る目的に,活動レベルの低い要介護高齢者を対象に,水分出納の状況・飲水行動の実態を調査し,検討した。研究期間は2年間であり,調査の対象者は訪問看護ステーションを利用する要介護高齢者9名(平均年齢80.7歳:在宅対象者)およびその介護者,特別養護老人ホーム入所者2名(82.5歳:施設対象者)および介護職員である。1日の水分総摂取量は飲用水と食事からの摂取量,エネルギー消費量から推定した燃焼水を加算して求めた。その結果は次の通りである。1)在宅対象者での水分総摂取量の夏期での平均は約2^<リツ>_<トル>(飲用水・食事による摂取が各々約1^<リツ>_<トル>)であった。この内6名は冬期も同様な調査を実施したが,摂取量は約2.1^<リツ>_<トル>(飲用水1.2^<リツ>_<トル>,食事による0.8^<リツ>_<トル>)であった。いずれの値も個人差が大きい。2)在宅対象者の水分摂取は介護者にほぼ依存しており,介護者の飲水への関心や知識,技術等が摂取量に反映されているものと推測された。3)施設対象者では,夏期での平均摂取量は約1.4^<リツ>_<トル>(飲用水0.8^<リツ>_<トル>,食事による0.9^<リツ>_<トル>)であった。この対象者には7日間連続で調査したが,その変動は特に飲用水で大きく,行事の参加時の飲用等が影響していた。4)施設対象者の内1人は自己摂取可能であり,もう1人は不可能であるが,摂取可能者の方が摂取量はやや少なかった。施設対象者の水分摂取は,実際には入浴後や摂取時刻を決めて対応しているが,今後特に摂取可能者の摂取状況の確認や積極的な飲水への取り組みがさらに必要であることが認められた。以上のことから,要介護高齢者が脱水予防につながる水分量を確保するには,その介護者が高齢者の日々の生活状況をいかに把握して,積極的で計画的な飲水援助を実施していくかが鍵となることが認められた。そのために,介護者への看護職による専門的なサポートが重要であると考える。要介護高齢者は水分代謝異常が多発する.

そこで本研究では,脱水予防のための飲水援助の基礎的な資料を得ることを目的に,在宅および特別養護老人ホームで生活する活動レベルの低い要介護高齢者を対象に,水分代謝の状況・飲水行動の実態調査を行い,検討するものである.研究期間は2年である.計画では,まず初年度(平成10年)は,在宅および特別養護老人ホームで生活する高齢者に対して夏期に水分代謝や飲水行動の調査を実施し,その実態を把握する.次年度(平成11年)は初年度の結果に基づき,それぞれの生活の場で高齢者の水代謝に影響を及ぼす因子を抽出し,脱水予防のための具体的な飲水援助の方法を検討する,となっている.初年度(平成10年度)の研究計画はほぼ予定通り実施することができ,在宅要介護高齢者では10名,ホームで生活する要介護高齢者5名の水分代謝や飲水行動の実態を把握することができた.総水分摂取量の中で,「食事による水分摂取」は必要な食事摂取がほぼできている限りにおいて個人差はあまりみられなかった力が,「飲水による摂取」ではかなり個人差が見られた.このことから,自ら飲水することができない対象者に対して,介護者のその日々の対象者の状況をいかに把握して,積極的で計画的な飲水援助を行っているかどうかが影響しているのではないかと推測された.また,自分の意志で飲水が可能な対象者でもかなりばらつきがみられ介護者のサポートが必要ではないかと考えられた.本研究では,脱水予防のための飲水援助の基礎的な資料を得る目的に,活動レベルの低い要介護高齢者を対象に,水分出納の状況・飲水行動の実態を調査し,検討した.研究期間は2年間であり,調査の対象者は訪問看護ステーションを利用する要介護高齢者9名(平均年齢80.7歳:在宅対象者)およびその介護者,特別養護老人ホーム入所者2名(82.5歳:施設対象者)および介護職員である.1日の水分総摂取量は飲用水と食事からの摂取量,エネルギー消費量から推定した燃焼水を加算して求めた.その結果は次の通りである.1)在宅対象者での水分総摂取量の夏期での平均は約2リットル(飲用水・食事による摂取が各々約1リットル)であった.この内6名は冬期も同様な調査を実施したが,摂取量は約2.1リットル(飲用水1.2リットル,食事による0.8リットル)であった.いずれの値も個人差が大きい.2)在宅対象者の水分摂取は介護者にほぼ依存しており,介護者の飲水への関心や知識,技術等が摂取量に反映されているものと推測された.3)施設対象者では,夏期での平均摂取量は約1.4リットル(飲用水0.8リットル,食事による0.9リットル)であった.この対象者には7日間連続で調査したが,その変動は特に飲用水で大きく,行事の参加時の飲用等が影響していた.4)施設対象者の内1人は自己摂取可能であり,もう1人は不可能であるが,摂取可能者の方が摂取量はやや少なかった.施設対象者の水分摂取は,実際には入浴後や摂取時刻を決めて対応しているが,今後特に摂取可能者の摂取状況の確認や積極的な飲水への取り組みがさらに必要であることが認められた.以上のことから,要介護高齢者が脱水予防につながる水分量を確保するには,その介護者が高齢者の日々の生活状況をいかに把握して,積極的で計画的な飲水援助を実施していくかが鍵となることが認められた.そのために,介護者への看護職による専門的なサポートが重要であると考える.
超原子価ヨウ素化合物の新機能開発

1.超原子価ヨウ素化合物の高反応性を利用する簡便かつ広範なベンザイン発生剤の開発超原子価ヨウ素ベンザイン発生剤として、【o-(トリメチルシリル)フェニル】ヨードニウムトリフラートが安定な結晶として取り扱いやすく、しかも室温・中性条件下でベンザインを発生できることがわかった。この反応剤を用い、複素環化合物合成に応用した。アジド及びニトロン類との反応では、それぞれ対応するベンゾトリアゾールおよびベンゾイソオキサゾリン誘導体が高収率で合成できることがわかった。本反応はさらに種々の反応に利用できる有用な反応剤であることが判明した。又、置換基を有するベンザイン発生剤の合成も検討し、広範に利用できる反応剤であることを確認した。2.遷移金属との類似性を利用する高効率リガンド交換反応の開発β位にトリフィル基を有するビニルヨードニウムトリフラートはヨウ素原子上でのリガンド交換反応が効率よく進行することを見出した。この反応を用いて、種々の置換ヨードニウム塩が位置選択的に合成することが可能となった。さらに、本反応は複素環化合物フードニウム塩の合成にも適用できることがわかった。3.超原子価ヨウ素原子の新規な電子効果の解明とp-フェニレン型超原子価ヨウ素ポリマーの開発超原子価ヨウ素原子は強い電子吸引性を有し芳香環の反応性を低下させている。しかしながら、トリフルオロメタンスルホン酸で活性化させると、ジアセトキシヨードベンゼンは縮合しオリゴマーを与えることを見出した。その構造はp-フェニレン型構造を有していることがわかった。しかしながら、本年度の研究では、種々の条件検討の結果では、平均重合度は4程度であった。さらに、反応条件、重合方法を検討する必要がある。
インフルエンザウイルスの宿主動物間伝播と標的細胞感染過程の解明

我々は、昨年までに、トリ、ヒトインフルエンザウイルスが認識する受容体シアロ糖鎖はことなっていること、ブタ気道には、トリ、およびヒトインフルエンザウイルスの受容体が存在し、ブタがトリおよびヒトインフルエンザウイルスの中間宿主となることを分子レベル、遺伝子レベルで明らかにしてきた。1997年には、高病原性トリインフルエンザウイルス(H5N1亜型)はブタを介さず、直接ニワトリからヒトへの伝播しており、その機構解明が期待されていた。本研究は、この機構を明らかにすべく、計画された。本年度では、下記の点を明らかにした。1)ウズラ、ニワトリの腸管(高病原性トリインフルエンザウイルス(H5N1亜型)の標的器官)には、トリインフルエンザウイルスとヒトインフルエンザウイルスに対する受容体シアロ糖鎖が存在する可能性を初めて明らかにした。これらの研究は、トリインフルエンザウイルスの受容体シアロ糖鎖(Neu5Ac2-3Gal-)を特異的に認識するインフルエンザウイルスおよびレクチン、ヒトインフルエンザウイルスの受容体シアロ糖鎖(Neu5Ac2-6Gal-)を特異的に認識するインフルエンザウイルスおよびレクチンの腸管細胞への結合特異性を明らかにすることにより達成された。2)さらに、ヒト気道の上皮細胞の初代培養細胞には、ヒトインフルエンザウイルスのみならずトリインフルエンザウイルスを受け入れる受容体シアロ糖鎖が存在することも明らかにした。これらの結果から、高病原性トリインフルエンザウイルスは、高濃度に且つ直接的に暴露された場合、ヒトへの感染が可能であることが明らかとなった。
パピヨンプロジェクトにおける言語処理ツールの統合とXML辞書の多次元表現における研究

2年間における本研究の主な目的は、博士課程の間に研究を開始した"Sumo"(多言語テキストドキュメントの複合区分化用の普遍的な形式)と呼ばれる形式の詳細およびプロトタイプを完成することである。"Sumo"とは、本文のドキュメントを区分する為の形式であり、任意の言語および言語の任意レベル用のオーサリング・テキストセグメントを使うことが出来る、"言語独立形式"である。"Sumo"は、ドキュメントの与えられたレベルの区分化表現用レイヤーデータ構造及び区分するために使用される構造及び言語資源を処理するための拡張有限状態技術に依存する。そしてパピヨンプロジェクト(多言語語彙データベースプロジェクト)のデータ構造を利用して、ディジタル・シルクロード多言語マルチメディアコンテンツのような、具体的な応用およびデータの多様かつ大規模コレクションの"Sumo"において可能な限り応用を実験・研究するものである。この博士論文からの本研究における重要な課題は既に仕様書は存在しているSumo用のプロトタイプの実装を行うことであった。実装の最も高度な部分は、加えられた有限の微積分学図書倉庫の構築であり、それは完全な公式の基礎を提供するものであった。この図書倉庫は一般化されたフィルタ構成アルゴリズム、また固定された一点を構成するというな面白い拡張を特色としているものとなった。コントロール言語のシンタックス及びセマンティックの点においては、発展したがまだ完全には実装されていない状況であり、次年度の課題となる。ディジタル・シルクロード・プロジェクトに関してSumoのもう一つの応用として、シルクロードに関係するテキストの意味的な注釈を行った。Sumoは、比較的容易な解析を生産し、言葉と句およびそれら関係の識別の為また、分析されたテキスト及びオントロジカルな資源との間のリンクを提供するという2つの方法で使用された。私たちは、異なるドメインに所属する項目との間にテキストと異なることのない範囲でこれらの新たな関係を表現するためにSumo形式を拡張する設計を行った。
新しいN体粒子モデル構築法の開発と矮小銀河暗黒物質ハローの3次元構造の解明

本研究の最初の目的であったN体力学モデルの構築を行う計算コードの開発は完了した。しかし、それを実際の矮小銀河を想定した模擬的な実験へ適用した際には、これまで想定していなかった問題も多くみられた。例えば、実際の銀河においては中心部分に多くの観測点(位置や速度の測定がなされた星)が集中しており、外縁部においては観測点が少ない。一方で、私の開発した計算コードは系の扁平率や対称軸の方向を決定するために、外縁部の情報が重要となる。外縁部においても十分な情報を持たせるために、計算中に使用する全体のN体粒子の数を増やす必要があるが、そうすると必然的に必要とされる計算時間も増大してしまう。実際、意味のある計算を行うためには、1度の計算の実行に2週間程度も要してしまい、それによって実験的なテスト計算すら自由に実行できない状況になってしまった。元々計算の簡素化によって並列計算の効率化を図ることを意図したコード設計であったが、それゆえさらなる高速化は大変難しい状況にある。その理由により、予定よりも研究実施期間を1年延長することとした。コードの開発や上記の困難の解決法、新たな研究方針の模索を引き続き行う。上記の困難もあって、少し研究の方向を変え、既存の計算コードを用いて同様に矮小銀河の力学的解析の研究を行った。近年話題となったNGC1052-DF2という銀河があるが、この銀河は先行研究の力学解析の結果、暗黒物質をほとんど持たない銀河であると注目されている。我々は、先行研究の力学解析の手法の問題点について論じ、より仮定の少ない方法を用いて計算することで、先行研究の求めた銀河質量が大きく過小評価されている可能性を指摘した。先行研究の結果を直接的に否定するものではないが、もし我々の計算が正しいとすると、NGC1052-DF2は一般的な矮小銀河と同じ、暗黒物質が支配的に存在する銀河となる。研究実績にも述べたように、計算コードの開発は順調に完了したと言えるが、実際的な状況の計算に適用するには、想像以上の計算規模が必要であることが判明した。これまでは、計算に用いるN体粒子の数を数百万粒子程度と見積もっており、その想定では計算コードのパフォーマンスも満足のいくものであった。しかし、本研究の目的であった、矮小銀河の暗黒物質の分布形状を決定する上で、非軸対称性や軸方向の決定には、当初の想定よりも非常に大きな数のN体粒子が必要であることが分かった。おそらく、上記の100万体を遥かに超えて、1000万体規模の計算が必要であると考えられる。そうした大規模な計算自体は実行可能ではあるのだが、テスト計算を一回実行するだけでも2週間程度を要してしまう。また、計算の性質上、多数のパラメータを用いており、それらの最適化のために、多数回のテスト計算の実行が必要不可欠である。現状の計算コードでは、こうしたパラメータ最適化の行程すら達成はままならない。計算規模を抑えて、少数のN体粒子でテスト計算を実行したところ、銀河の質量と球対称的に平均化した暗黒物質の密度プロファイルを決定することには成功している。そのため、計算コード自体にはおそらく問題はなく、方法論的な方向性は間違っていないと思われる。しかし、質量と平均化した密度プロファイルの決定は、従来の簡単な平衡系を仮定した解析的手法でも同様に得られるものであり、従来法を超えた結果には到達できていないのが現状である。今後の本研究の方策としては、現状のコード開発を進めつつ、現状の計算コードでも十分な成果が得られると期待できる新たなテーマを探すことを考えている。コード自体の計算速度の向上は、すでにやりつくした感があり、大きな性能向上はあまり見込めないと思われる。しかし、これまで矮小銀河の従来の観測を想定し、2次元的な星の位置と視線方向速度の情報を使用して計算する方法を取っていたが、近年新たな位置天文学衛星Gaiaの運用が開始され、低精度ながらも視線垂直方向の速度に関しても観測データが得られている。こうした情報を加味して計算すれば、視線方向速度のみを使用した場合よりも制限量を増やすことが可能になり、結果的に必要なN体粒子の数を減らすことができるのではないかと期待している。また、矮小銀河は比較的太陽系からは離れた位置に存在する暗い天体であり、そのため観測的な制限も多い。しかし、太陽系近傍の星団であれば、視線方向以外の速度情報も得られるという利点がある。暗黒物質は存在しないと思われているが、系の重力ポテンシャルの形状を決定することは未だ重要な課題である。また、我々の銀河系以外の銀河に適用する方向も興味深い。楕円銀河などは、周辺の惑星状星雲や球状星団の視線方向速度の観測を用いれば、現在開発しているコードが適用可能である。こうした銀河においても、力学的質量の決定は未だ未熟な部分があり、簡単な球対称モデルなどが用いられ、固定された暗黒物質分布などが仮定されている。こうした領域にも新たな進展をもたらすことができる可能性がある。本研究の目的は、矮小銀河の暗黒物質ハローの密度分布形状を3次元的に決定するために、新たな手法を開発し、それに実際の観測データを適応することで、近傍矮小銀河の暗黒物質の状態を明らかにすることである。新たな手法とは、対称性を仮定しない3次元的な粒子モデルの構築法として近年注目されている、Made-to-measure法(M2M法)にマルコフ連鎖モンテカルロ法(MCMC法)を組み合わせ、暗黒物質の分布形状をパラメータサーチする方法である。

研究の現状は、計算コードの開発はほぼ完成した段階に達した。3次元的な暗黒物質ハローの中で粒子の軌道を計算してM2M法を行い、計算速度などは概ね期待通りのパフォーマンスであった。テストとして、仮想的に作り出した3軸不等な矮小銀河モデルを用いて試験を行ったが、問題点も見つかった。その問題点は、使用する星の密度分布のデータ(測光観測データ)と速度分布のデータ(分光観測データ)が一致している場合だと、天球面上に投影された暗黒物質の分布は精度よく決定できる一方で、暗黒物質分布の奥行き方向の決定が困難であるということである。この問題の原因は、測光・分光データの位置は銀河の中心付近に密集しており、データが疎になる銀河外延部ではパラメータ決定精度が悪くなることであることが推測される。銀河外延部での測光データの不足にせいで、暗黒物質ハローの半径を十分な精度で決めることが出来ず、結果として、パラメータ間の縮退が解けず、暗黒物質の奥行き方向の傾き角度が決定できないのだと考えられる。そこで、計算コードを改良し、測光・分光データの分布を独立に変えられるようにした。そうすると、銀河外延部においても十分なM2M法サンプル粒子が必要になり、当初の想定以上に計算規模が膨れ上がってしまった。現在、この問題を解決するべく、問題を解決するのに最適な分光データの分布を探っている。上記の問題点により、当初の予定よりも計算規模を大きくせざるを得ない状況になってしまった。それでも実行可能な計算規模であるとは考えているが、計算量の増大は手法のテスト計算すら困難にしてしまう。現在、私が普段使用している大型計算機においても、テスト計算を一回行うのにおよそ2週間程度を要してしまっている状況である。またその都度、コードの細かな設定を見直して、最適な設定を探さなくてはならないので、実際には何度もテストを繰り返さなくてはならない。計算規模の増大によって、作業効率が非常に悪くなってしまった中、本来の業務に関する研究でも大規模な計算を並行して行っているため、どうしても計算資源の不足に悩まされてしまっている状況である。計算コードの高速化なども十分に行っているが、現在の方法ではこれ以上の劇的な計算の高速化は難しいと考えている。計算コードを大きく変更し、より効率的な方法を探してテストすることもできるが、それでも根本的な解決にはかなわないだろうと思われる。非効率ながらもテストを繰り返し、徐々にではあるが、最適な設定と櫃最低限の計算量を見積もるために実験を繰り返している。本研究の最初の目的であったN体力学モデルの構築を行う計算コードの開発は完了した。しかし、それを実際の矮小銀河を想定した模擬的な実験へ適用した際には、これまで想定していなかった問題も多くみられた。例えば、実際の銀河においては中心部分に多くの観測点(位置や速度の測定がなされた星)が集中しており、外縁部においては観測点が少ない。一方で、私の開発した計算コードは系の扁平率や対称軸の方向を決定するために、外縁部の情報が重要となる。外縁部においても十分な情報を持たせるために、計算中に使用する全体のN体粒子の数を増やす必要があるが、そうすると必然的に必要とされる計算時間も増大してしまう。
新奇溶菌藻における分子遺伝情報の構築

本研究課題では、自己溶菌などユニークな特性を有する新種の糸状性シアノバクテリア藻(藍藻、原核光合成微生物)であるLimnothrix/ Pseudanabaena ABRG5-3株の分子遺伝情報の基盤を構築することを目的とした。当初の研究計画に基づき、まずABRG5-3株をBG11液体培地で培養後、定常期にある細胞を集菌し、これより全DNA (染色体DNA +内在性のplasmid DNA)を抽出・精製した。それを試料として、断片化した全DNAの末端にアダプター配列を連結させ、Bridge PCR法でクラスターを作製し、そこにDNAポリメラーゼと蛍光標識した塩基を加え、一塩基ずつゲノム塩基配列を解読していった。その後、配列のアセンブルを行い、Contigを作製しながら、ドラフトシーケンス情報を収集した。このようにして得られた塩基配列情報をもとにして、遺伝子のアノテーションを行なった。その結果、ABRG5-3株がこれまでに知られているシアノバクテリアとは異なり、独自の分子遺伝情報を有していることが示唆された。特に、本株の特性を左右すると思われる重要な遺伝子群(研究計画書参照)を最優先にして分析したところ、転写調節遺伝子などに顕著な特徴が発見された。一方、ABRG5-3株の染色体DNA以外にも、内在性のplasmid DNAと考えられるContigの情報を取得することにも成功した。これら非常にユニークな分子遺伝情報を有する新奇溶菌藻の全体像解明に向け、今後も引き続き遺伝情報分析を重ね、その成果を論文、学会、ホームページなどを通じて公表してゆく所存である。
左室駆出率の保たれた心不全患者における心筋線維化、左室拡張機能、運動耐容能の関連

左室駆出率の保たれた慢性心不全患者(HFpEF)で呼気ガス分析を用いた心肺運動負荷試験と運動負荷心エコー検査を行い、今回新規購入した非侵襲的心拍出量モニターであるエスクロンミニRを用いて運動負荷心エコー検査時に心拍出量の計測を行った。その結果、過去に左室駆出率の低下した心不全(HFrEF)症例で認められていたのと同様に、運動耐容能の指標である最大酸素摂取量と、カラーMモード像から推定した運動時の拡張早期左室内圧較差(IVPD)との間には比較的強い正相関が認められ、さらに運動によるIVPDの変化量が運動時の心拍出量を規定することが認められた。これらの結果は、運動時の左室サクションはHFrEFと同様にHFpEFにおいても、運動時の心拍出量増大を介して運動耐容能と関連することを示唆するものと考えられた。このIVPDの低下には、左室長軸方向の機能を反映する収縮期僧帽弁輪運動速度や拡張早期僧帽弁輪運動速度の低下が関与していた。このことからは、これまでに報告されているHFpEFにおける左室の内斜走筋障害が左室長軸方向の壁伸縮を障害して左室サクションの減弱を来しているものと想定された。しかし、未だに左室心筋線維化とサクションとの関連について検討はできておらず、今後、心臓MRIと心筋線維化バイオマーカーも併せて検討することで、研究の主目的である、HFpEFにおける心筋線維化と運動耐容能との関連性について明らかにすることを念頭に、研究を進めていく予定である。現時点では、HFpEFにおける運動時IVPDと運動耐容能との関連というpreliminaryな検討を終了した段階であり、心臓MRIと心筋バイオマーカーの追加が必要である。HFpEF症例数の確保が喫緊の課題であり、外来通院中の症例を中心に効率よく研究参加を推し進めていく予定である。