hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
内因性大麻受容体活性化による鎮痛機構の神経科学的基盤と難治性がん疼痛治療への応用

疼痛モデルマウスで脊髄神経の電気生理学的解析をおこなった.方法として,正常マウスおよび骨がんモデルマウスから脊髄スライス標本(第3第5脊髄神経が入力する部位)を作成した.一部の動物からは後根を付した脊髄スライス標本を作製した.ブラインドホールセルパッチクランプ法を用いて,脊髄第II層の介在神経よりmniature excitatory postsynaptic current(mEPSC),spontaneous EPSC(sEPSC),グルタミン酸受容体作動薬投与によるecokedEPSC(eEPSC),および後根刺激によるeEPSCを記録した.sEPSCの解析ではモデルマウスでは正常マウスに比べ有意に大きな振幅を示した.テトロドトキン投与下に観察されるmEPSCでも同様にモデルマウスでは正常マウスに比べ有意に大きな振幅を示した.AMPAおよびNMDA投与により惹起されるeEPSCもまた正常マウスに比べモデルマウスで大きな振幅を示した.後根刺激により惹起されるeEPSCの解析ではC線維刺激による単シナプス性の入力を受ける介在神経の数とAδ線維およびC線維からの多シナプス性入力を受ける介在神経の数がモデルマウスで有意に増加した.骨がん疼痛モデルマウスで観察される脊髄神経の機能的変化は他の疼痛モデルでの変化とは異なったユニークな変化であり,骨がん疼痛発生のメカニズムの1つであることが示唆された.骨がん疼痛発現におけるカプサイシン受容体(TRPV 1)陽性末梢知覚神経の役割を検討した.方法として,マウスにカプサイシンを腰部くも膜下腔へ投与した.これにより脊髄に投射するTRPV1陽性末梢知覚神経が選択的に除去されることを免疫染色により確認した.TRPV1陽性末梢知覚神経脱落マウスの左大腿骨にosteosarcoma細胞を移植し,骨がん疼痛モデルマウスを作製した.正常マウスで骨がん疼痛モデルを作成すると,自発痛関連行動(フリンチング)と動作時痛関連行動(歩行異常,立位異常)が認められた.一方,TRPV 1陽性末梢知覚神経脱落マウスで作成した骨がん疼痛モデルは動作時痛関連行動は同様に示すが,自発痛関連行動が消失した.したがって,TRPV 1陽性末梢知覚神経は自発痛関連行動のみに関与していることが示唆された.また,この結果は骨がん疼痛モデルではTRPV 1がtonicに活性化していることを示す.最近,正に電荷した局所麻酔薬QX314が活性化したTRPV 1のポアを通過して細胞内に侵入し局所麻酔効果を発揮することが明らかとなった.そこで,骨がん疼痛モデルマウスにQX314を全身投与したところTRPV1陽性末梢知覚神経脱落マウスと同様に選択的に自発痛関連行動のみが消失した.したがって,QX314は骨がん誘起自発痛に有効であることが示唆された.
小児再生不良性貧血の造血障害メカニズム-骨髄間葉系細胞の関与-

再生不良性貧血(再不貧)患者由来の骨髄間葉系幹細胞(MSC)における、T細胞機能抑制能の低下はみられない。一方再不貧では、骨髄微小環境におけるIFN-γが増加していることから、血液幹細胞(HSC)におけるGATA-2の発現が低下している。GATA-2の発現低下は、HSCの分化増殖を障害して造血能を低下させるとともに、脂肪細胞特異的遺伝子であるPPARγの発現を増強し、骨髄の脂肪化をもたらすものと考えられる。仮説:再生不良性性貧血(再不貧)においては、血液幹細胞を障害するeffecter細胞であるT細胞の活性化機序として免疫抑制機能を示す、骨髄間葉系幹細胞(MSC)の機能が減弱している可能性がある。再不貧の患者骨髄は造血細胞の減少と脂肪細胞の増加で特徴づけられる。再不貧患者の血液幹細胞においては、GATA-2の発現の低下がみられるがGATA-2はMSCからの脂肪細胞への分化を脂肪特異的転写因子を介して促進することから、MSCにおけるGATA-2の発現低下は、脂肪細胞の増加を惹起する可能性が考えられる。対象と方法:27人の再不貧患者(未治療10人、治療不応例,7人、治療反応例,10例)と健常人(13人)から採取した骨髄液をMesen Cultをもちいて培養しMSCを得た。T細胞の抑制は健常人末梢血から単核球を分離し、PHAを添加した後サイミジンの取り込み能を測定し、この系にMSCを添加してT細胞の増殖抑制能を検討した。GATA-2および脂肪特異的転写因子であるPPAR-γの発現についてはMSCからRNAを抽出し、Realtime-PCR法で測定した。結果:未治療再不貧、治療後再不貧、及び健常人由来のMSCは添加細胞数に比例して、T細胞の増殖能を抑制した。3群間で抑制能に差はみられなかった。GATA-2の発現レベルは健常人と比較して統計学的に有意に発現は低下していた。一方、PPAR-γの発現はGATA-2と逆相関していた。考案:再不貧患者にみられる活性化T細胞が増加する機序として、MSCの免疫抑制能の減弱が関与している可能性は低い。今回の研究から、再不貧患者においては、なんらかの原因で造血幹細胞や骨髄MSCのGATA-2の発現が低下し、再不貧患者の骨髄像を特徴ずける造血細胞の減少と脂肪細胞の増加を惹起していると考えられた。[目的]再生不良性貧血(再不貧)患者の血液間細胞では、GATA-2の発現の低下がみられるが、GATA-2は骨髄間葉系細胞(MSC)から脂肪細胞への分化を促進する。このことからMSCにおけるGATA-2の低下は再不貧患者の骨髄係を特徴づける脂肪化に関与している可能性が考えられる。またAA患者の骨髄微小環境においては、INF-γの増加がみられるが、INF-γの増加がMSCにおけるGATA-2の発現の低下に関与しているかについても検討した。[対象と方法]再不貧患者34人(末治療:15例、治療反応例:11例、治療不反応例:8例)と健常人15人を対象とした。MSCの培養にはMesen Cult(Stem cell technologies)を用い、実験には3-4代継代細胞を用いた。GATA-2遺伝子と脂肪関連遺伝子であるPPARγの発現はMSCからRNAを抽出し、Real time PCRで定量した。また培養系にIFN-γを添加し、同様にGATA-2遺伝子の発現を定量するとともに、ウェスタンブロット法で蛋白レベルの変化についても検討した。[結果]GATA-2の発現は、末治療、および治療反応再不貧患者由来のMSCにおいては健常人と統計学的に有意な差はみられなくなった。PPARγの発現はGATA-2と逆相関していた。INF-γの添加によりGATA-2の発現は遺伝子および蛋白レベルで低下した。[考案]再不貧患者の骨髄微小環境におけるINF-γの増加が、造血幹細胞やMSCにおけるGATA-2の発現を低下させ、造血能の低下とともに骨髄の脂肪化に関与することが考えられた。
デングウイルス感染蚊の網羅的遺伝子発現と新規ベクタ－コントロール

27年度が最終年度であるため、記入しない。当初、次世代シーケンサーを用いて、RNA-seqによる解析データのみを得る事を想定していたところ、標的遺伝子の一つを発見した。その興味ある標的遺伝子の免疫学的パスウエイを解析する必要に迫られた頃、免疫学者との強力な共同研究が可能となった。このことにより、標的遺伝子の免疫学的手法による解析を押し進める原動力となった。
先天性水頭症ラットの発達期におけるグリア細胞機能調節因子の解明

「目的」本研究は水頭症進行時での脳細胞障害を明らかとするため先天性水頭症モデル動物の脳内Bcl-2の変動を基盤として即時型quantified RT-PCR法による検索を行なった。「方法」従来から使用している久留米大学で見出された先天性水頭症モデル動物(LEW-HYR)の同腹で典型的な水頭症ラットと正常ラットを選択し,同週齢の正常群を対照として使用した。生後7および14日で断頭後、直ちに氷冷中で大脳皮質と小脳に分け,測定日まで-80°Cで保存した。Bcl-2mRNAの測定は各脳部位をIsogenで組織混和しc-DNAを抽出後即時型quantified RT-PCR法で詳細な定量解析を行った。「結果」1)LEW-HYRの正常ならびに水頭症群におけるBcl-2mRNAの塩基配列は既に登録のあるラット脳内Bcl-2mRNAの配列と同一であることが遺伝子解析から明らかとなった.2)正常群において生後7日から14日にかけていずれの脳部位におけるBcl-2mRNAの発現は著明に低下した.3)典型的な水頭症群は生後7日目と14日目でのBcl-2mRNA発現に著明な変動は認められ無かった.しかし,いずれの脳部位,生後の日数における各値は,正常群と比較して明らかな発現の増加が認められた。しかも,この増加は水頭症の進行程度,重傷度により発現頻度の亢進が確認された。しかしながら,小脳においては,LEW-HYRの14日目以外では明確な変動が認められなかった。「考察」本研究の成績から生後7日目までにおけるBcl-2mRNA発現の増加は神経細胞系の発達に関わるものと思われるが水頭症群は神経細胞死の発現が示唆された。「結語」水頭症発達期には大脳皮質でアポトーシスの発現が示唆された。尚,本研究成績の一部は現在,国際誌に投稿中である.本研究は高次脳機能障害モデル動物の一つである先天性水頭症モデル動物(LEW-HYR)を用い、神経細胞やグリア細胞の機能のみならず脳内免疫系およぴ細胞外環境系を考慮した水頭症の進行に伴う機能性変化の解明を目的とする。そのため、初年度においては水頭症進行時における細胞障害を検索するため細胞内Bc1-2の変動を中心に研究を行った。方法として、LEW-HYRからは正常ラットと典型的な水頭症ラットの比率は7:3であったことから、各LEW-HYRから出生した典型的な水頭症ラットと同数の正常ラットを対照群として使用した。生後7およぴ14日で断頭を行った。その後、直ちに氷冷中で大脳皮質と小脳に分け,測定日まで-80°Cで保存した。Bc1-2の測定は各脳部位を10mMTris液で組織混和した後,SDSーpage法で電気泳動を行った。定量解析は泳動後銀染色を行い得られた結果をLane Analyzer22で行った。結果として,典型的な水頭症群は生後7日目に大脳皮質で明らかなBc1-2発現の増加が認められた。しかも,この増加は水頭症の進行程度により発現頻度の亢進が生じることが確認された。しかしながら,生後14日目では増量が確認されなかった。さらに,小悩においては,明確な変動が認められなかった。この結果は,SDS-pageによる泳動法では感度の間題から詳細な成績が得られていない可能性も考慮される。すなわち,本研究成績と以前の成績を加味すると大脳皮質においてLEW-HYRの神経機能の発達は正常群と水頭症群では著明に異なっており,生後7日目までは大脳皮質における神経障害が生じており,その際,生存している細胞においてBc1-2が発現することが示唆される。しかしながら,生後2週間を経過すると殆どの大脳皮質における細胞は障害をうけることからBc1-2の発現は消失するものと思われる。

しかも,この増加は水頭症の進行程度,重傷度により発現頻度の亢進が確認された。しかしながら,小脳においては,LEW-HYRの14日目以外では明確な変動が認められなかった。「考察」本研究の成績から生後7日目までにおけるBcl-2mRNA発現の増加は神経細胞系の発達に関わるものと思われるが水頭症群は神経細胞死の発現が示唆された。「結語」水頭症発達期には大脳皮質でアポトーシスの発現が示唆された。尚,本研究成績の一部は現在,国際誌に投稿中である.
ポルフィリン代謝とその制御に関する共同研究

当該研究グループの既往研究によって得られている,“Peroxidizing除草剤の作用機構:クロロフィル生合成過程のProtoporphyrinogen-IX oxidase(Protox)阻害,Protoporphyrin-IXの蓄積,エタン発生を伴うチラコイド膜の破壊,光合成色素の減少"と言う,所謂Peroxidizing植物毒性作用を説明するために,当該研究グループ提案中であった“活性酸素が関与するラジカル反応によりチラコイド膜が破壊される"とする機構の構築と確認する検討を行いこれに成功した。次に,前記の帰結の発展応用研究に当たる「ポルフィリン代謝の制御」に関する検討を行い,植物の生長調節,藻類を利用した水素生産,活性酸素の制御による疾病治療等に応用が期待される基礎的データを得た。研究成果は以下((1)(5))に纏められる。(1) HPLC-lsoluminol化学発光を原理とする全自動脂質分析システムを用い,protox阻害剤処理後に生ずる過酸化脂質を測定し,活性酸素が関与するチラコイド膜破壊の機構を明らかにした。(2)緑色植物細胞系を用いて,Protox阻害剤によるチラコイド膜破壊作用を緩和させる薬剤を見出す検討を行い,光合成電子伝達系阻害剤がチラコイド膜破壊作用を緩和させることを見出した。(4)得られた生理活性データに関して定量的構造-活性相関解析を行い,光存在下で活性酸素を発生させチラコイド膜破壊を誘導する新しい強力なprotox阻害剤の分子設計と合成に成功した。(5) Peroxidizerと光合成電子伝達阻害剤が藻類の光合成明反応に及ぼす効果を確認し,その結果を藻類の水素生産制御に応用する可能性を見いだした。緑色植物はパーオキシダイザーと呼ばれるポルフィリン生合成経路の特異的阻害剤によってその生育が抑制される.しかし,その抑制の分子作用機構は未だ不明解であったが,これまでの先行共同研究により,以下の分子作用機構が明らかとなってきた.(1)パーオキシダイザーはポルフィリン生合成経路のプロトポルフィリノーゲンIXからプロトポルフィリンIXへの過程を阻害する.この阻害によって蓄積したテトラピロールが葉緑体の膜破壊を起こすと共に,クロロフィル等の光合成色素を減少させる.(2)パーオキシダイザーの一部は生物活性試験中にその構造に代謝活性化が起こる.(3)オーキシン非要求性タバコ培養細胞はパーオキシダイザーの検定植物に適している.(4)パーオキシダイザーはエチオプラストから精製した粗プロトポルフィリノーゲンオキシザ-ゼ活性を阻害する.平成8年度の共同研究において;玉川大学では,(1)パーオキシダイザーの分子設計,(2)オーキシン非要求性タバコ培養細胞とゼニゴケ液体培養系を用いてパーオキシダイザー存在下における光合成電子伝達系阻害剤の光合成明反応への影響を調べた.コンスタンツ大学では,(3)パーオキシダイザーによるプロトポルフィリノーゲンオキシダーゼ活性阻害の測定,(4)パーオキシダイザー存在下におけるラン藻のクロロプラスト中のNADPH,酵素,プロトポルフィリンIX生成量を測定した.平成8年度の成果については,下記3報の論文を投稿している.緑色植物はパーオキシダイザーと呼ばれるポルフィリン生合成経路の特異的阻害剤によってその生育が抑制される.その抑制の分子作用機構については未だ不明解の部分が多かったが,これまでの先行共同研究並びに本科研費研究(課題番号08045060)により,以下の分子作用機構が明らかとなってきた.(1)パーオキシダイザーはポルフィリン生合成経路のプロトポルフィリノーゲンIXからプロトポルフィリンIXへの過程を阻害する.この阻害によって蓄積したテトラピロールが葉緑体の膜破壊を起すと共に,クロロフィル等の光合成色素を減少させる.(2)葉緑体の膜破壊の指標となるエタンの発生は光合成電子伝達阻害剤によって制御される.(3)パーオキシダイザーの一部は生物活性試験中にその構造に代謝活性化を起こし,

(1)記載の生理活性を強める.(4)オーキシン非要求性タバコ培養細胞やゼニゴケ液体培養系はパーオキシダイザーの検定植物に適している.(5)パーオキシダイザーはエチオプラストから抽出したプロトポルフィリノーゲンオキシダーゼ活性を拮抗的に阻害する.平成9年度の共同研究において;玉川大学では,(1)各種植物のプロトポルフィリノーゲンオキシダーゼのパーオキシダイザー感受性の測定,(2)HPLC-イソルミノール発光法による過酸化脂質定量の検討;コンスタンツ大学では,(3)とうもろこしプロトポルフィリノーゲンオキシターゼ単離と精製,(4)パーオキシダイザー存在下におけるラン藻のクロロプラスト中のNADPH,酸素,プロトポルフィリンIX生成量の測定した.平成9年の成果については,3報の論文を学会誌に投稿する予定である.当該研究グループの既往研究によって得られている,“Peroxidizing除草剤の作用機構:クロロフィル生合成過程のProtoporphyrinogen-IX oxidase(Protox)阻害,Protoporphyrin-IXの蓄積,エタン発生を伴うチラコイド膜の破壊,光合成色素の減少"と言う,所謂Peroxidizing植物毒性作用を説明するために,当該研究グループ提案中であった“活性酸素が関与するラジカル反応によりチラコイド膜が破壊される′′とする機構の構築と確認する検討を行いこれに成功した。次に,前記の帰結の発展応用研究に当たる「ポルフィリン代謝の制御」に関する検討を行い,植物の生長調節,藻類を利用した水素生産,活性酸素の制御による疾病治療等に応用が期待される基礎的データを得た。研究成果は以下((1)(5))に纏められる。(1) HPLC-Isoluminol化学発光を原理とする全自動脂質分析システムを用い,protox阻害剤処理後に生ずる過酸化脂質を測定し,活性酸素が関与するチラコイド膜破壊の機構を明らかにした。(2)緑色植物細胞系を用いて,Protox阻害剤によるチラコイド膜破壊作用を緩和させる薬剤を見出す検討を行い,光合成電子伝達系阻害剤がチラコイド膜破壊作用を緩和させることを見出した。(4)得られた生理活性データに関して定量的構造-活性相関解析を行い,光存在下で活性酸素を発生させチラコイド膜破壊を誘導する新しい強力なProtox阻害剤の分子設計と合成に成功した。(5) Peroxidizerと光合成電子伝達阻害剤が藻類の光合成明反応に及ぼす効果を確認し,その結果を藻類の水素生産制御に応用する可能性を見いだした。
高性能脱水素触媒としてのメソ・マクロ細孔構造を有するフェライトの新規調製法

水産廃棄物であるカキ殻とFe(NO_3)_3との混合スラリーあるいはFe(NO_3)_3とCa(NO_3)_2との混合溶液にヤルーン炭を加え、24h攪拌して含浸担持させ、減圧乾燥後、空気流通下、500°C、2h焼成して調製した多孔質の硫化水素吸収剤(カルシウムフェライト)が高い硫化水素吸収性能(吸収率:約100%)を示した。しかし、繰り返し使用において、硫化水素吸収2回目以降では吸収率が約50%と半減した。再生後吸収剤のXRD測定を行ったところ、CaSO_4とFe_2O_3のピークが確認されたことから、CaSO_4の生成により2回目以降の硫化水素吸収にはFe_2O_3のみが寄与していたと考えられる。しかし、吸収2回目以降においても出口ガス中の硫化水素濃度はFe_2O_3のみを用いたときのような高い値(15-20ppm)を示さず、4回の硫化水素吸収-再生サイクルの間4-6ppm程度の低い値を示した。この原因を検討するために、CaSO_4にFe_2O_3を担持したFe_2O_3/CaSO_4を調製し、アルゴン雰囲気下で昇温し、出口ガスをQ-Massで測定したところ、500°CまでにFe_2O_3/CaSO_4からSO_2の発生が確認された。CaSO_4のみでは昇温中にSO_2は全く発生しなかったことから、Fe_2O_3が存在することによりCaSO_4の一部が分解してCaOが再生されると考えられる。このため、硫化水素吸収-再生サイクル2回目以降ではCaSO_4が分解して生じたCaOとFe_2O_3がフェライト構造になり硫化水素吸収に作用するため、Fe_2O_3のみの場合より出口ガス中の硫化水素濃度を低い値に保つことができたと考えられる。亜鉛フェライト(ZnFe_2O_4)調製時にテンプレートとして種々のポリマーあるいはジオールを添加することによって、細孔を制御したZnFe_2O_4の調製を試み、その硫化水素吸収特性を検討した。空気流通下、400°Cで焼成することでいずれの場合においてもZnFe_2O_4が生成していることがXRDにより確認された。この温度は乾式法と比べると、600°C程度低温であった。また、生成したZnFe_2O_4は平均細孔径が35mmの比較的均一な細孔が発達しており、細孔容積も大きくなった。比表面積も40130m^2/gとなり、添加剤を使用しないときと比べ(23m^2/g)、26倍の大きな値を示した。固定床流通式反応装置を用いて硫化水素の破過挙動を観察した。いずれのZnFe_2O_4を用いた場合でも出口ガスの硫化水素濃度は破過までの間約1ppmに保たれていた。添加剤を使用しないで調製したZnFe_2O_4を用いたときには、硫化水素吸収率は約50%と低い値を示したが、ジオール類を用いて細孔構造を変化させ調製したZnFe_2O_4は、吸収率が100%を超える高い値を示した。また、硫化水素吸収率はZnFe_2O_4表面積には依存せず、細孔容積が大きくなるにつれて硫化水素吸収率は高くなった。水産廃棄物であるカキ殻から多孔質の硫化水素吸収剤(カルシウムフェライト)を調製することを試みた。

Fe(NO_3)_3とカキ殻との混合スラリーに担体(ヤルーン炭:YL、おから、おがくず)を加え、24h攪拌して含浸担持させ、減圧乾燥後、空気流通下、500°C、2h焼成して吸収剤を調製した。調製した吸収剤のキャラクタリゼーションをXRD、N_2吸着およびSEMを用いて行った後、硫化水素吸収試験に供した。XRD測定の結果、CaFe_2O_4に帰属されるピークが検出されなかったが、比表面積は30m^2/gとなり、担体を加えずに調製した吸収剤と比較して増加した。一方、吸収剤の表面構造をSEMで観察した結果、単味のカキ殻では平滑な表面構造を示したのに対し、YLおよびおがくずを用いて含浸法で調製した吸収剤ではスポンジ状の多孔質構造を示した。固定床流通式反応装置を用いて、脱硫温度500°Cでの硫化水素の破過挙動を観察した。単味のカキ殻および乾式法で調製した吸収剤を用いたときには吸収率は512%となり、ほとんど硫化水素は吸収されなかった。一方、YLを用いた吸収剤では吸収率は102%と高い値を示し、破過までの間、出口ガス中の硫化水素濃度を1ppm以下に保っていた。おがくずを用いて調製した吸収剤では吸収率は94%となり、出口ガス中の硫化水素濃度も1ppm程度であった。ここで、吸収性能の良かった吸収剤の表面構造は凸凹としたスポンジ状であり、吸収率の低かった吸収剤では平滑な表面構造をしていることから、比表面積に寄与しないような表面構造が、硫化水素吸収に大きく関与していると考えられる。水産廃棄物であるカキ殻とFe(NO_3)_3との混合スラリーあるいはFe(NO_3)_3とCa(NO_3)_2との混合溶液にヤルーン炭を加え、24b攪拌して含浸担持させ、減圧乾燥後、空気流通下、500°C、2h焼成して調製した多孔質の硫化水素吸収剤(カルシウムフェライト)が高い硫化水素吸収性能(吸収率:約100%)を示した。しかし、繰り返し使用において、硫化水素吸収2回目以降では吸収率が約50%と半減した。再生後吸収剤のXRD測定を行ったところ、CaSO_4とFe_2O_3のピークが確認されたことから、CaSO_4の生成により2回目以降の硫化水素吸収にはFe_2O_3のみが寄与していたと考えられる。しかし、吸収2回目以降においても出口ガス中の硫化水素濃度はFe_2O_3のみを用いたときのような高い値(15-20ppm)を示さず、4回の硫化水素吸収-再生サイクルの間4-6ppm程度の低い値を示した。この原因を検討するために、CaSO_4にFe_2O_3を担持したFe_2O_3/CaSO_4を調製し、アルゴン雰囲気下で昇温し、出口ガスをQ-Massで測定したところ、500°CまでにFe_2O_3/CaSO_4からSO_2の発生が確認された。CaSO_4のみでは昇温中にSO_2は全く発生しなかったことから、Fe_2O_3が存在することによりCaSO_4の一部が分解してCaOが再生されると考えられる。このため、硫化水素吸収-再生サイクル2回目以降ではCaSO_4が分解して生じたCaOとFe_2O_3がフェライト構造になり硫化水素吸収に作用するため、Fe_2O_3のみの場合より出口ガス中の硫化水素濃度を低い値に保つことができたと考えられる。
数学学習における構成的な学習と教授的な学習による理解の定着についての比較研究

本研究は,学習者同士の話し合いを重視した構成的な学習と,授業者による解説を中心とした教授的な学習による問題解決を大学生に取り組ませ,学習のしかたによって,その解決の結果や解決過程の理解が時間経過とともにどの程度記憶に留まり,それらの理解がどのように変容するか,3カ年の変容を調査するものである。本年度は,2年後までの調査を終え,その考察を進めた。今年度の2年経過後調査の結果から,次の四つを整理することができた。1:再現できた人の割合やその再現の自信度においては,二つの解決ともに同じような推移のしかたでそれらは変容していること,2:構成的な解決で正解に至っていたものについては,早い段階で再現できれば,その後も変わりなく再現できていること,3:構成的な解決の方が教授的な解決よりも高い割合で再現できていること,4:構成的な解決は,一旦共有された解決であってもさらに修正,改造される余地があり,(さらに)妥当な解決へと変化することがあること。以上の四つが,2ヶ月後,半年後,1年後,2年後の変容からみた整理であり,これらの研究結果を全国数学教育学会(2月開催)にて研究発表し,論文として全国数学教育学会誌に投稿し,研究発表・公開に取り組んだ。来年度は,3年経過調査を行い,研究全体を通した分析・考察に取り組み,研究全体の成果発表に取り組む予定である。本年度は,問題解決後2年経過時のアンケート調査とインタビュー調査を計画しており,8月に予定通り6名の被検者に対してそれらの調査を行った。その調査結果を加えることで,問題解決から,2ヶ月後,半年後,1年後,2年後の理解定着についての変容を記録することができ,それらの資料を元に研究を進めることができた。全国数学教育学会において研究発表と論文投稿に取り組み,研究発表・研究公開の機会を得たことから,計画通り,おおむね順調に進展しているとした。2019年度も8月に,6名の被験者に対して3年後経過のアンケート調査およびインタビュー調査を行う。その結果を受けて,2ヶ月後,半年後,1年後,2年後,3年後と時間が計画する中で,問題解決で得られた結果やその思考過程がどの程度定着しているのか,そしてどのように変容するのかについて分析,考察する。その分析・考察について,1月開催予定の学会にて研究発表し,他の方々からのアドバイスをいただきながら3カ年研究のまとめをし,学会に論文投稿する予定である。研究1年目として、まず8月に3名ずつ2グループの大学生(計6名)に対して6題の問題を課し、教授的な学習と構成的な学習の2つのタイプに分けながら、問題解決をしてもらった。その一連の活動を記録するとともに、その問題解決の過程をプロトコルに書き起こした。そして次に、2か月後と6か月後の2回にわって、その解決結果と解決過程がどのように理解されているか、インタビューとアンケートによって調査した。加えて、この調査に取り組むにあたって、パイロット的に行った同様の調査から導出された仮説を、1月に開催された全国数学教育学会にて研究発表を行った。予定では、今年度、教授的学習及び構成的学習による問題解決の実施と、その解決結果と解決過程の理解の状況調査を年度内に2回行うことにしていた。ほぼ予定通り、8月に大学生を対象にその問題解決を実施し、10月に2か月後の経過調査を、そして、2月に半年後の経過調査を行った。そして、1回目の研究発表を、1月に全国数学教育学会にて行った。以上の進捗状況をもって、おおむね計画通りの進展であると判断している。問題解決後から1年後の2017年8月に6名の被験者にアンケートならびにインタビュー調査を行い,数学的な問題3問と現実的な問題3問についての理解の定着について調査を行った。構成的な学習,教授的な学習いずれの方法を通しての問題解決において,2ヶ月後,半年後,1年後の理解の変容の記録が蓄積された状態である。問題解決時に近い,2ヶ月後では,問題解決時に近いこともあるのか,構成的の方が印象が強く自信は高いことが確認された。しかし,半年後,1年後の変容の中では構成的も教授的も余り変わらず同じような変容の様子で理解の定着や再現の自信の有無については推移しており,当初構成的な学習の方が理解の強度において優位な状態にあるのではと想定していたが,必ずしもそうとは言えないということがわかってきた。これについては,まだ仮説であって確定的な主張ではない。2年後,3年後の変容を慎重にみて判断したいと考えている。当初,ここまでの結果および考察を学会発表することを計画していたが,2年後,3年後の結果も考慮しながら,慎重に検討したいと考えたため,2017年度での学会発表は見送ることとした。というのも,2ヶ月後,半年後においてアンケートやインタビュー調査したこと自体の1年後調査への影響が少なからずあるように見受けられ,それらについての検証を1年後と2年後の調査結果をもって検討したいと考えたからである。とは言え,対外的に研究発表・研究公開する必要性はあり,その意義は大きいと考えるので,学内の紀要発表で,対外的な研究発表・研究公開の役目を果たすこととし,2018年5月受付の愛媛大学「教育学部紀要」への投稿準備をしているところである。2017年度は,問題解決後1年経過時のアンケート調査とインタビュー調査を計画し,8月に6名の被験者に対して,計画通りその調査を行った。その調査結果を含み,問題解決後2ヶ月後調査,半年

後調査,1年後調査の3つの調査結果を蓄積することができ,その検討・考察に取り組んでいる。その検討・考察の結果は,2018年5月受付の紀要に論文投稿し,その結果ならびに成果を発表・公開する。本研究は,学習者同士の話し合いを重視した構成的な学習と,授業者による解説を中心とした教授的な学習による問題解決を大学生に取り組ませ,学習のしかたによって,その解決の結果や解決過程の理解が時間経過とともにどの程度記憶に留まり,それらの理解がどのように変容するか,3カ年の変容を調査するものである。本年度は,2年後までの調査を終え,その考察を進めた。今年度の2年経過後調査の結果から,次の四つを整理することができた。1:再現できた人の割合やその再現の自信度においては,二つの解決ともに同じような推移のしかたでそれらは変容していること,2:構成的な解決で正解に至っていたものについては,早い段階で再現できれば,その後も変わりなく再現できていること,3:構成的な解決の方が教授的な解決よりも高い割合で再現できていること,4:構成的な解決は,一旦共有された解決であってもさらに修正,改造される余地があり,(さらに)妥当な解決へと変化することがあること。以上の四つが,2ヶ月後,半年後,1年後,2年後の変容からみた整理であり,これらの研究結果を全国数学教育学会(2月開催)にて研究発表し,論文として全国数学教育学会誌に投稿し,研究発表・公開に取り組んだ。来年度は,3年経過調査を行い,研究全体を通した分析・考察に取り組み,研究全体の成果発表に取り組む予定である。本年度は,問題解決後2年経過時のアンケート調査とインタビュー調査を計画しており,8月に予定通り6名の被検者に対してそれらの調査を行った。その調査結果を加えることで,問題解決から,2ヶ月後,半年後,1年後,2年後の理解定着についての変容を記録することができ,それらの資料を元に研究を進めることができた。全国数学教育学会において研究発表と論文投稿に取り組み,研究発表・研究公開の機会を得たことから,計画通り,おおむね順調に進展しているとした。平成29年度は、8月に1年後の経過調査を行い、その結果の集計および分析・考察を行う。そして、この1月に研究発表を行った仮説をもって、2か月後、半年後、1年後の調査結果を分析・考察し、理解状況の変容についての教授的学習と構成的学習の比較研究の成果を、来る1月の全国数学教育学会にて発表していきたいと考えている。2018年度は,8月に6名の被験者に対して2年後経過のアンケート調査およびインタビュー調査を行う。その結果を受けて,2ヶ月後,半年後,1年後,2年後の調査結果がそろうこととなり,それらから学習法により理解の定着にどのような違いがあるかを検討・考察する。その検討・考察を,1月の学会で研究発表し,論文投稿する予定である。ただし,3年後調査をまって論文発表した方がよいと考えた際には,学会発表や学会への論文投稿は控え,途中経過の発表というレベルで,学内の紀要発表に留めることも事前想定している。2年後調査の結果を受けての考察を待って判断したい。2019年度も8月に,6名の被験者に対して3年後経過のアンケート調査およびインタビュー調査を行う。
凝集系の励起状態を記述する波動関数理論と量子的分子力場の構築

蛋白質・溶液等の凝集系における分子の励起状態を正しく計算しなければ、光が関わる生命現象の分子メカニズムの解明や光増感太陽電池の分子設計は不可能である。その為には、分子環境の量子的効果をも記述できる理論を開発することが必要である。凝集系における溶質ー溶媒分子複合系の励起波動関数の構造を明らかにし、分子間相互作用を効率的に記述する波動関数を構築した。更に、この波動関数を解くための方程式を導出し、数値計算を行うための計算プログラムを開発し、幾つかの分子に適用した。今後、このプログラムの効率化を進め、動力学との関わりに関する研究へと展開する計画である。その為には、環境を構成する分子(以下、「溶媒分子」)の量子的効果を記述できる理論を開発することが必要である。本研究の目的は、凝集系における分光学や励起状態ダイナミクスに応用でき、励起状態としての正しい理論的条件を満たし、励起状態における溶質ー溶媒分子間の相互作用を正しく取り扱う、凝集系励起状態の波動関数理論と量子的分子力場を開発することである。開発した方法は、量子的な分子間相互作用が必要となる系に応用して評価する。蛍光蛋白質、レチナール蛋白質、光合成反応中心のポテンシャル面や分光の問題に応用して成果を得たいと考える。H24年度は、凝集系における溶質ー溶媒分子複合系の励起波動関数の構造を研究した。励起状態理論から分子間相互作用の解析的表現を求め、その寄与を評価した。具体的には、(i)確立した励起状態理論を理論的出発点とし、(ii)開発した局在化分子軌道を一電子基底として用い、溶質ー溶媒間の励起状態における分子間相互作用の解析的な表現と、それを表現するために必要な波動関数の構造を求めた。実際に、導かれた波動関数を用いて励起状態の計算を行い、数値検証を行ったところ、理論的考察を裏付ける結果が得られ、理論的に寄与の小さい項は、数値的にも無視できる程度の寄与しか与えないことを実証した。今後は、波動関数において、より高次励起に由来する項の寄与について、検証を進める予定である。H25年度は、H24年度に得られた成果を踏まえて、凝集系における溶質ー溶媒分子複合系の分子間相互作用における高次項の導出を行った。具体的には、(i)励起状態理論から励起エネルギーを表現する演算子を求めた。この演算子が基底状態の波動関数に作用した際に現れる一次の相互作用空間を解析することで、分子間相互作用を記述する波動関数の表現とその物理的意味を求めた。(ii)次に、その寄与を評価すべく、分子間相互作用系の波動関数を摂動論で解くため方程式を導出した。(iii)その方程式を計算機で解くためのプログラム開発を行った。今後は、開発したプログラムを使用して、応用計算を行い、本研究課題で提案している分子間相互作用の記述を数値的に検証する予定である。(i)確立した励起状態理論を理論的出発点とし、(ii)開発した局在化分子軌道を一電子基底として用い、溶質ー溶媒間の励起状態における分子間相互作用の解析的な表現と、それを表現するために必要な波動関数の構造を求めた。

H25年度は、凝集系における溶質ー溶媒分子複合系の分子間相互作用における高次項の導出を行った。具体的には、(i)励起状態理論から励起エネルギーを表現する演算子を求めた。この演算子が基底状態の波動関数に作用した際に現れる一次の相互作用空間を解析することで、分子間相互作用を記述する波動関数の表現とその物理的意味を求めた。(ii)次に、その寄与を評価すべく、分子間相互作用系の波動関数を摂動論で解くため方程式を導出した。(iii)その方程式を計算機で解くためのプログラム開発を行った。H26年度は、開発したプログラムを用いた応用計算を行った。電荷分離性の強い励起状態を持つ分子を取り上げて、溶液中における励起状態を計算した。その結果、電荷分離の距離に応じて溶媒分子の分極効果が強くなる傾向が確認でき、また、その分極効果が溶媒構造において局所的に表れることが明らかになった。今後、動力学との関わりに関する研究へと展開する計画である。26年度が最終年度であるため、記入しない。理論化学26年度が最終年度であるため、記入しない。繰越(翌債)を行ったが、この理由は計算プログラムにおける解の収束性の課題であった。その後の改良により、当該課題は解決できており、現在、予定通り平成25年度の研究を実施している。計画通り、励起状態における分子間相互作用を計算するための理論とそのプログラム開発を実施できた。開発したプログラムには、高速化や並列化を実施するための余地が残っているが、必要に応じて開発を進めていく予定である。計画通り、研究課題を遂行する予定である。具体的には、波動関数において、より高次励起に由来する項の寄与について、検証を進める予定である。そのために、それら高次項を理論的に導出し、その寄与を計算により評価する。また、計算プログラムが使用可能となった段階において、研究協力者の効用を行い、応用研究について効率的に進める予定である。特に、研究計画の変更や研究を遂行する上で支障となる問題は、今のとこと見出されていない。計算プログラムが使用できる状況に至ったので、応用計算を進めていく段階に入った。効率的に応用研究を展開するために、博士研究員を研究協力者として雇用する。当該年度においては、基礎的な理論と計算手法の考案に研究時間を費やした。そのため、開発した手法の応用計算を支援してもらうための研究協力者の雇用は、次年度以降とすることとした。そのための費用として基金を考え、その使用を次年度以降とした。平成24年から開発を開始した理論と計算手法とそのプログラム開発が終了する見込みがあるので、平成25年度の後期あるいは平成26年度から研究協力者を雇用して、応用研究を開始する計画である。当該年度は、基礎理論の導出とその計算プログラムの開発に研究時間を費やした。そのため、応用計算を支援してもらう研究協力者の雇用は、平成26年度に行うこととした。また、雇用を考えた研究協力者は、着任できる時期が平成26年4月であった。平成26年4月から博士研究員が着任することが決定し、4月23日現在、着任して研究を開始している。これまで開発した計算プログラムの応用計算を支援して、効率的に成果をあげたい。
Bcl-2ファミリー蛋白質を介する細胞死モードスイッチの分子機構の研究

申請者はこれまでの検討で、初代培養大脳皮質細胞の低密度無血清培養で引き起こされるネクローシスが、高密度培養上清の添加によってアポトーシスに変換される事を見出し、この活性本体がNDIと名付けた一分子によって引き起こされている事を明らかにしてきた。NDIはプロテインキナーゼCの活性化を介して、虚血ストレスを受けた細胞で減少しているグルコースの取り込みを上昇する事でネクローシスを抑制する一方で、Bcl-2ファミリータンパク質のBax、Bimの発現を誘導してミトコンドリアからのアポトーシス誘導を積極的に引き起こしている。この系についてもプロテインキナーゼCの活性化が必要である事を阻害剤並びに、アンチセンスオリゴヌクレオチドを用いた検討から明らかになった。この様な分子機構を有するNDIは生体内において傷害の保護に働いている事がマウス網膜虚血モデルに対して、NDIのアンチセンスオリゴヌクレオチド処置した事で傷害がより悪化した事から明らかになった。NDIの持つネクローシスからアポトーシスへの細胞死モードスイッチは、脳卒中時に見られる虚血中心部でのネクローシスによる周辺領域に傷害を拡大が、傷害された周辺領域においてアポトーシスにスイッチされ、その外側の領域への傷害の拡大しない生体保護機構を模していると考えられる。実際、マウス網膜虚血モデルにおいて引き起こされる神経傷害はNDIの硝子体内投与あるいは全身投与によってほぼ完全に抑制される事が示された。さらにマウス総頸動脈結紮による脳虚血モデルにおいてもNDIの投与は虚血によって引き起こされるネクローシスをほぼ完全に抑制した。驚いた事に、in vivoでの検討ではネクローシス抑制は認められるものの、アポトーシスの誘導は認められなかった。NDIはin vivoにおいて神経細胞あるいは非神経細胞に作用してアポトーシスの抑制に働く神経栄養因子の発現を上昇させる作用を有している事が明らかとなり、その結果、NDIの投与ではネクローシスとアポトーシスの両方の細胞死が抑制され、虚血による傷害が完全に抑制された。
アフリカの少数民族による文化／自然の観光資源化と「住民参加」の新展開

アフリカにおいて、観光は最も急速に成長している産業であり、経済発展だけでなく、エンパワーメントや文化保全、環境保護などにも貢献すると期待されてきた。本研究では、アフリカ各地の住民参加型のエコツーリズムや民族文化観光をフイールドワークに基づいて検討した結果、観光は地域の問題解決に部分的に貢献しているが、観光客を受け入れる少数民族の側からみれば「万能薬」とはいいがたいことが明らかになった。むしろ少数民族は、主体的に観光に接続・離脱・再接続をする柔軟なかかわり方を維持することによって、観光をいわば「都合よく」使い、生活を構築していることが明らかになった。本研究の目的は、地域社会の持続的開発のための「万能薬」として急速に普及している「住民参加型観光(コミュニティ・ベイスド・ツーリズム)」が、アフリカ各地の少数民族(マイノリティ)の直面する問題解決にいかに寄与し、一方で新たな問題を生じさせているのかを、地域間比較によって解明し、観光業からの離脱・再接続さえも可能な弾力性のある「住民参加型観光」の新たなあり方を検討することである。本年度は、ボツワナ、ケニア、タンザニア、エチオピア、ガボンの少数民族コミュニティと注のコミュニティの関わる観光地において現地調査が実施された。その結果、各地域において、住民参加型観光が始まった契機や具体的な観光プログラム、またそこに関わる多様なアクターやそれらの力関係が明らかにされ、文化/自然が観光資源化されていく過程が解明されつつある。これら最新の研究成果の一部は、学会発表や公開研究会などのかたちで発表された。また国内で本研究プロジェクトが主催する研究会を4回開催し、各事例の比較検討を行うとともに、観光と観光以外の経済活動や地域開発プロジェクト、自然保護プロジェクトとの関係性や、住民の日常生活やライフコースのなかに占める観光業の位置づけなどについての議論を深めた。この研究会には、日本を含めた、アフリカ以外の地域における住民参加型観光に詳しい研究者や現場の専門家も招聘し、多角的にアフリカの観光現象の特殊性についても検討した。本年度は、ボツワナ、ケニア、タンザニア、エチオピア、ガボンの少数民族コミュニティにおいて現地調査が実施された。その結果、各地域において、住民参加型観光に関わる多様なアクターやそれらの力関係が解明されるとともに、地域の他の経済活動や開発プロジェクト、自然保護計画などのとの関係性も明らかにされた。また国内で本研究プロジェクトが主催する研究会を4回開催し、各事例の比較検討を行うための枠組みに関する議論を深めた。観光業にコミュニティ単位で参入しているか、個人として関わっているか、また観光業が対象社会の生活の只中にあるのか、出稼ぎというかたちで観光業に携わっているのかなどの点を踏まえながら、観光業に対する自律性やそのインパクトの深度が議論された。また東南アジア、オセアニア、日本を含めた、アフリカ以外の地域における住民参加型観光に詳しい研究者も招聘することによって、観光現象に見られるアフリカの特徴についても検討することができた。これらの研究成果の一部は、学会発表や公開研究会などのかたちで発表された。また成果出版に向けた議論も進んだ。現地調査も着実に進み、研究分担者間のコミュニケーションも円滑にはかることができた結果、アフリカの住民参加型観光の特徴が解明されつつある。本年度は、アフリカの対象地域で、少数民族コミュニティにおける現地調査が実施された継続的な調査によって、個々人やコミュニティごとの観光への参加・非参加の動態が明らかにされるとともに、政治経済状況の影響をうけて変動する観光業に対しては、そこへ<接続/離脱/再接続>できるような柔軟なかかわり方を続けることが、生活基盤を維持するためにも重要であることが確認された。また地域間比較の焦点として、南アフリカ・ボツワナにて共同で現地調査を実施し、地域の歴史的背景、民族構成などの異同が住民参加型観光に与える影響についても知見を得た。これらの成果は、アフリカ学会にて、本研究の分担者らでフォーラムを組み、関連ポスター発表とあわせて報告され、活発な議論が交わされた。また観光学術学会においても、研究成果が発表され、アフリカ観光の特徴が議論された。さらに南アフリカにおけるワークショップにおいても、現地の研究者および少数民族コミュニティの出身で観光業にたずさわる人々らとの議論を深めることができた。また計4回で研究会を開催し、研究分担者間で研究成果を共有し、比較検討を進めるとともに、成果出版に向けた議論も進んだ。調査は順調に進み、成果の発表も順次進めている。ただし現地で現在進行形の観光現象の進展状況をふまえたうえで論文を執筆する必要が生じたため、研究期間を1年延長した。

本研究の目的は、地域社会の持続的開発のための「万能薬」として急速に普及している「住民参加型観光(コミュニティ・ベイスド・ツーリズム)」が、アフリカ各地の少数民族(マイノリティ)の直面する問題解決にいかに寄与し、一方で新たな問題を生じさせているのかを、地域間比較によって解明し、観光業からの離脱・再接続さえも可能な弾力性のある「住民参加型観光」の新たなあり方を検討することである。本年度は、南部アフリカにおける少数民族コミュニティの観光に関する最新動向を追う追加調査がなされた。これによって、とくにコミュニティの外部から観光事業に関わるアクターに関する考察が深められた。また研究成果の発表のために、数回の研究会が開催された。これらの研究会の場では、アフリカにおける住民参加型観光の特徴、可能性や問題点などについて、地域間の比較を交えながら、深く議論された。その結果は、アフリカ学会などでの口頭発表に加えて、研究代表者・分担者全員が各々の論文を執筆し、アフリカ学会の「アフリカ研究」92号の特集「アフリカにおける「住民参加型観光」ー「生活の場」からの再検討」としてまとめて発表された。さらに研究会では、アフリカにおける世界遺産観光をめぐる動向に詳しい研究者を招聘し議論を深めた。こうした活動によって、グローバルな観光現象のなかにアフリカ観光を位置付けることについても検討することができ、今後の研究の進展につながる論点も見出された。アフリカにおいて、観光は最も急速に成長している産業であり、経済発展だけでなく、エンパワーメントや文化保全、環境保護などにも貢献すると期待されてきた。本研究では、アフリカ各地の住民参加型のエコツーリズムや民族文化観光をフイールドワークに基づいて検討した結果、観光は地域の問題解決に部分的に貢献しているが、観光客を受け入れる少数民族の側からみれば「万能薬」とはいいがたいことが明らかになった。むしろ少数民族は、主体的に観光に接続・離脱・再接続をする柔軟なかかわり方を維持することによって、観光をいわば「都合よく」使い、生活を構築していることが明らかになった。計画されていた現地調査は、現地の事情などで多少の変更はあったものの、滞りなく実施された。また、その成果を比較検討する研究会も定期的に開催され、アフリカ以外の事例も含めて、多様な視点から住民参加型観光についての議論が交わされた。経年変化と最新情報を把握するために現地調査を継続するとともに、研究全体をまとめて、成果発表に向けた準備を進める。今後は、最新の資料の調査分析を進め、分担者との議論を通じた比較検討のうえ、最終的な成果発表につなげることを目指す。29年度が最終年度であるため、記入しない。地域研究現地調査を継続的に実施するとともに、これまでに得られた資料の分析も進める。とくに昨年度の研究をとおして明らかになった参加型観光の問題点や、地域社会における観光以外の問題にも着目する。国内では、年に4回程度の研究会を開催して、研究メンバーのあいだで、地域を横断した議論や比較検討を進める。同時に、アフリカや観光を扱う学会などで研究成果を公表し、さらなる議論を深める。
中性子散乱によるＦ－アクチン周辺水和水の構造・ダイナミクス解析

本研究では、中性子散乱の様々な手法を組み合わせて、ATP駆動蛋白質F-アクチンの(ハイパーモバイル水まで含めた)水和構造並びにそのダイナミクスの解析を行う。特に、ハイパーモバイル水を持たないとされている筋収縮蛋白質ミオシンS1とF-アクチン水和構造およびダイナミクスを比較することにより、ハイパーモバイル水の実体を明らかにし、その役割を議論することを目的としている。そのために、水和構造を中性子およびX線小角散乱、そのダイナミクスの変化を中性子準弾性散乱により解析する。平成24年度は、F-アクチンおよびミオシンS1の中性子及びX線小角散乱実験を行い、それぞれの蛋白質の水和構造情報の抽出を行った。重水及び軽水中の試料の測定を行い、統一的な解析を行った結果、ミオシンS1はリゾチームやミオグロビンなど他の蛋白質と同様の水和水密度を示すのに対し、F-アクチン周辺の水和水密度がミオシンS1の水和水よりも高いことが明らかとなった。さらに、F-アクチンおよびミオシンS1の中性子非弾性散乱実験を行い、これらの蛋白質の水和水のダイナミクス情報の抽出も合わせて行った。その結果、F-アクチン水和水とミオシンS1水和水のダイナミクスが異なる(F-アクチン水和水の運動の方が速い)ことを明らかにした。ハイパーモバイル水の有無により、明らかに水和構造および水和水ダイナミクスが異なることが検出されたことは、ハイパーモバイル水の実体解明の上で重要な結果である。さらに、本研究の結果は、蛋白質水和水の多様性を示唆するものであり、今後の水和水研究の重要性をも示している。24年度が最終年度であるため、記入しない。特に、筋収縮蛋白質ミオシンS1と相互作用する際の(F-アクチン単独の場合と比較した)水和構造の変化を中性子およびX線小角散乱、そのダイナミクスの変化を中性子準弾性散乱により解析し、アクチン-ミオシン相互作用における水和水の役割を明らかにすることを目的としている。平成23年度は、その第一段階として、中性子小角散乱及び中性子準弾性散乱測定の試料条件および実験条件を決定するための、X線小角散乱(SAXS)測定を行った。F-アクチン溶液およびF-アクチンにミオシンS1(酵素処理により単離したミオシン頭部領域)を様々な量比で加えた溶液を重水(H_2O)中並びに軽水(H_2O)中で調製し、それらの溶液のSAXS測定を行った。その結果、H_2OおよびH_2O中においてF-アクチンのふるまいは変わらないこと、特に、断面の慣性半径の濃度依存性がみられないことを明らかにした。さらに、ミオシンS1の結合による断面の慣性半径の増加が実際に観測されること、そして、その増加の割合はミオシンS1結合の量比の増大に対応していることが示された。これらの結果は、中性子小角散乱を用いたF-アクチンおよびF-アクチン+ミオシンS1の水和水構造の解析のための実験が実際に可能であることを示しており、次年度に行う実験の基礎として重要である。本課題で行うべき測定の内で、中性子小角散乱測定ならびに中性子非弾性散乱測定の基礎となり、かつ測定条件決定のためのX線小角散乱測定を予定通り実行し、中性子測定の実験条件を決定できたため。F-アクチンおよびF-アクチン+ミオシンS1の中性子小角散乱による水和水構造情報の抽出と中性子非弾性散乱におる水和水のダイナミクス情報の抽出を行う。これらの水和水
高感度化EQCM法を用いた酸化還元酵素のダイナミック解析

本研究では電気化学水晶発振子微量天秤を用いることにより、生体物質、特にタンパク質の機能を高感度で解析が可能なシステムの構築を行った。タンパク質の中でも反応に電子の授受を伴うタンパク質を測定対象とする。一般的に反応に電子の授受を伴うタンパク質ではタンパク質の酸化還元状態、すなわち電位により生体物質との間の相互作用が変化する。本システムを用いることにより反応に電子の授受を伴うタンパク質と生体物質との相互作用が詳細に測定できた。電極上に固定化されたタンパク質は電極電位により様々な酸化還元状態をとり、特定の酸化還元状態の時あるいは特定のタンパク質間のみ電子伝達を行うことが可能である。タンパク質は特定の生体物質によりコンフメーション変化が誘起された後、電子伝達を行うのに対し、別の酸化還元状態にあるタンパク質は電子伝達が可能なコンフォメーションを初めからとっており、様々な生体物質間での電子伝達が可能となると考えられる。そこで、本研究では、硫酸還元菌Desulfovibrio vulgaris(Miyazaki)由来の電子伝達タンパク質であるシトクロムc3はと生体内でヒドロゲナーゼと電子の授受を行う。そこで、シトクロムc3と電子伝達パートナーであるヒドロゲナーゼのとの間の電子伝達反応を測定した。まず、電極上に人工の電子伝達体であるビオローゲンを固定化し、生体内の電子伝達体との比較を行った。シトクロムc3は電子プール機構を有していると考えられており、実際に測定した結果、人工の電子伝達体であるビオローゲンに電子を供与する際は電子プール機構を示し、電子伝達複合体形成が遅くなることがわかった。生体内の電子伝達体であるヒドロゲナーゼを用いた場合、このような電プール機構は観測されず、素早い電子伝達複合体形成が観測された。電極上に固定化されたタンパク質は電極電位により様々な酸化還元状態をとり、特定の酸化還元状態の時あるいは特定のタンパク質問のみ電子伝達を行うことが可能である。そこで、本研究では、硫酸還元菌Desulfovibrio vulgaris(Miyazaki)由来の電子伝達タンパク質であるシトクロムはと生体内でヒドロゲナーゼと電子の授受を行う。そこで、シトクロムと電子伝達パートナーであるヒドロゲナーゼのとの間の電子伝達反応を測定することを目的とした。生体内の電子伝達体であるヒドロゲナーゼを用いた場合、このような電子プール機構は観測されず、素早い電子伝達複合体形成が観測されると考えられ、本年度検討することとした。