hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
外分泌腺における水チャネル、特にアクアポリン5の発現と機能調節の分子機構

ラット唾液腺の腺房に発現しているアクアポリン5(AQP5)は副交感神経(鼓索神経)の支配を受け、その蛋白質の細胞膜における発現はリソゾームにより制御されていること、ラットにおいて、自然発生AQP5変異体を見出し(Gl03D, ^(103)Gly>^(103)Asp)、この分子では水透過活性には影響は無く、トラフィッキングが低下していること、培養胎生ラット顎下腺組織の分枝形成およびAQP5発現がサチライシン様プロ蛋白質変換酵素、PACE4/SPC4により活性化される成長因子により制御されていることなどを明らかにした。アクアポリン(AQP)は微生物から動植物まで広く分布するセルペンチン型膜蛋白質、水チャネルである。生体膜を隔てた水移動(水輸送)はAQPにより浸透圧勾配依存的に行われる。哺乳動物ではこれまでに13種のAQPがクローニングされ、構造上の相同性からこれらはファミリーであることが知られている。(1)唾液腺は交感及び副交感神経の二重支配を受けているため、これら自律神経により唾液腺AQP5の発現が調節されている可能性が考えられた。この可能性を明らかにする目的で実験を行った。AQP5の蛋白質レベルは顎下腺を支配する副交感神経の切除により減少し、この減少はM3ムスカリンアゴニストである塩酸セビメリンの投与により回復した。また副交感神経切除はリソゾーム酵素、カテプシンB、D/E、Eの活性を上昇させ、塩酸セビメリンの投与はこの上昇を抑制した。さらにリソゾームの変性剤、クロロキンの投与は副交感神経切除によって減少したAQP5の蛋白質含有量を回復した。以上のことは副交感神経切除/塩酸セビメリン投与によるラット顎下腺AQP5の発現レベルの変動はmRNAの転写レベルによるものではなく、リソゾーム酵素系により制御されている可能性を示すものである。(2)SDラットにおいてAQP5遺伝子の膜貫通領域にポイントミューテーションが存在し、AQP5蛋白質の^<103>Gly>^<103>Aspへの変異が存在する事を見いだした。このラットの唾液腺においては腺房細胞腺腔側膜におけるAQP5の発現が著しく低下し、同時に水分泌機能も低下していた。野生型および変異型のAQP5にGFPを結合させたキメラ分子を極性のあるMDCK細胞に遺伝子導入し、その動態を観察すると、48時間以上の培養で野生型GFP-AQP5は腺腔側へ移動(トラフィッキング)したが変異型GFP-AQP5はトラフィッキングしなかった。本研究では、主として(1)唾液腺AQP5発現の神経系による調節、(2)自然発生AQP5変異遺伝子およびその蛋白質産物の機能研究、の課題を掲げ、これらを究明することにより、外分泌腺における水チャネル、特にアクアポリン5の発現と機能調節の分子機構を明らかにしようとした。(1)自律神経系による顎下腺水チャネルの発現調節について、AQP 5を中心に調べ、副交感神経切除(鼓索神経切除=CTD)が、AQP5蛋白質の発現減少させることを見出した。そしてこのAQP5蛋白質減少はAQP5 mRNAの減少、即ち転写抑制によのではなく、AQP5のリソゾーム系への輸送促進によるものと考えられた。また、M3アゴニストであるセビメリンの投与はCTDによって減少したAQP5レベルを再び上昇させた。M3受容体の関与についてはノックアウトマウスを用いてさらに検討する。(2)私たちは、自然発生的にSDラットにおいてAQP5遺伝子の膜貫通領域にポイントミューテーションが存在し、AQP5蛋白質の103^Gly>103^Aspへの変異が存在する事を見いだした。また、変異動物の顎下腺では腺房細胞におけるAQP5の発現は著しく低下し、初期唾液分泌も減少した。唾液分泌減少がAQP5機能といかに関係するかを究明した。まず、Xenopus oocyteとAQP5 cRNAを用いて水輸送機能を調べたところ、この変異AQP5蛋白質の水輸送機能は正常AQP5とほとんど変らないことを見出した。一方、正常および変異AQP5のGFPとのキメラ分子c DNAをMDCK細胞に遺伝子導入し、発現蛋白質の動態を調べたところ、種々の生理条件化で、変異AQP5-GFPキメラ分子は細胞膜へのトラフィッキング速度等が正常分子よりも遅いことを明らかにした。また、変異AQP5はlate endosome、early endosomeと共局在したことからトラフィッキング異常をもたらす変異ラットではリソゾーム系へのソーティングが亢進し、AQP5の分解が亢進していると考えられた。腺房細胞におけるAQP5の発現低下、それによる初期唾液分泌の減少は、トラフィッキング異常とリソゾーム系へのソーティングの亢進によるものと考えられた。本年度は

(1)唾液腺における水チャネル、アクアポリン5(AQP5)の神経系による制御、(2)AQP5トラフィッキングにおけるリン酸化部位、152SRRTSの働き(3)胎生ラット唾液腺におけるサチライシン様プロ蛋白質変換酵素、PACE4/SPC4の役割について調べ、以下の結果を得た。(1)顎下腺のAQP5は顎下腺を支配している自律神経の内、副交感神経切除によってその発現レベルは減少した。この減少はmRNAの現象に基づくものではなく、AQP5のリソゾーム系酵素による分解の促進または分解系の活性化により起こることが明らかとなった。またムスカリン受容体アゴニストであるセビメリンを用いた実験から、この副交感神経支配はM3ムスカリン受容体を介するものであることを明らかにした。(2)AQP5分子にはループDに蛋白質リン酸化酵素A(PKA)の標的配列、152SRRTS、がある。この配列中、2個のセリンおよびスレオニンをそれぞれアラニン、バリンに変異させた蛋白質産物を与える遺伝子を構築した。この遺伝子の5'-側にさらにGFP遺伝子を繋いだ。このPKAコンセンサス配列がリン酸化されないGFP標識分子をMDCK-II細胞に発現させ、非リン酸化分子の細胞膜側へのトラフィッキングを調べた。その結果、リン酸化を抑制することにより、細胞内から細胞膜へのトラフィッキングは促進されることが分かった。(3)胎児組織培養顎下腺においてsiRNAをもちいてPACE4/SPC4 mRNAを抑制すると、唾液腺の分枝形成およびAQP5発現が著明に抑制された。PACE4/SPC4は唾液腺発生に関与する成長因子を活性化するものと考えられた。
表皮再生におけるNotchシグナルの変化の解析と治療への応用

皮膚潰瘍は頻度が高い疾患であり、慢性に経過した場合、生活の質の大幅な低下を引き起こす。皮膚潰瘍の診療の改善をはかるため、Notchというシグナル伝達分子に着目して、潰瘍部での再生表皮の性質の解析を行った。再生表皮ではNotchの発現が低下し、その結果、表皮細胞の分化を抑制することで細胞の可塑性を高めること、IL-36を誘導して外来からの病原微生物に対して耐性を高めること、が明らかになった。潰瘍が修復する過程で、表皮で発現するNotch1とNotch2の発現量は、生理的に低下することを私は見出した。そこで、潰瘍の再生表皮においてNotchの発現が低下する生理的な意味を明らかにすることを本研究では目指している。まずは、Notchシグナルの阻害剤もしくは特異的siRNAを用いて、表皮細胞で発現するNotchの働きを抑制し、増殖、分化、遊走能の点での変化を解析した。増殖:Notchシグナルの阻害剤、特異的siRNAのいずれを用いても、表皮細胞の増殖に大きな変化はみられなかった。阻害剤やsiRNAで部分的に抑制したのでは、増殖に顕著な影響を与える訳でないことが明らかになった。分化:阻害剤、特異的siRNAのいずれでも有棘層特異的に発現するkeratin 1とkeratin10の発現が低下することがわかった。再生表皮でNotchの発現が低下することは、keratin 1やkeratin 10の発現低下に結びつく可能性があると思われた。遊走能:scratch assayという手法を用いて、表皮細胞の遊走能を評価した。Notchシグナルを抑制しても、遊走能に顕著な変化は見られなかった。さらに、細胞の運動能に深く関与するRhoとRacの活性をpull down assayで調べたが、Notchシグナルの抑制に伴う変化は乏しかった。さらにmicroarrayを用いて、Notchシグナルが抑制された際、下流で発現が変化する分子を網羅的にスクリーニングすることを予定していた。一方、DottoらのグループがNotchを活性化した際のmicroarrayの結果を発表した。抑制と活性化と相違があるが、彼らの結果は多いに参考になると考え、現在Notchシグナルが抑制された際に生じる変化について、どの細胞活性に焦点をあてるか検討をはかっている。潰瘍が修復する過程で表皮細胞は形態が軽度変化し、潰瘍表面を遊走して欠損部を被覆していく。私はこの過程でシグナル伝達分子Notchの発現量が変化することを見出した。Notchは表皮細胞をはじめとして様々な細胞において、その増殖や分化、生存に対して強い働きがあることが従来の研究で明らかになっている。皮膚潰瘍が修復する際の表皮においてもNotchは重要な働きを有していると考え、その役割の解析を進めている。Adenovirus vectorを用いてNotch1やNotch2を過剰発現する一方、特異的siRNAやinhibitorを用いてNotchの働きの抑制をはかっている。その結果、Notchを抑制すると、in vitroのレベルでは表皮細胞の増殖や遊走には大きな影響を及ぼさないことがわかった。一方、Notchを抑制するとkeratin 1とkeratin 10の発現が低下し、その分化が障害されることが明らかになった。さらに、Notchの下流で発現が変化する遺伝子を網羅的に調べるためにmicroarrayを行った。様々な遺伝子の発現が変化したが、炎症に関わる遺伝子に着目した。Microarrayの結果をreal time RT-PCR法で確認をはかったところ、IL-1 familyに属するIL-36alphaの発現がNotch1やNotch2によって変化することがわかった。表皮細胞はバリアーとして働くだけでなく、炎症物質を産生する働きがあることも知られている。潰瘍の周囲の表皮細胞は単に欠損部を被覆するだけでなく、Notchの発現変化を介して潰瘍部の炎症にも関わっている可能性があることがわかってきた。再生表皮でNotchが細胞の分化だけでなく、炎症の制御にも関わっていることが明らかになってきた。表皮は外界に接しており、表皮の欠損は生体の内部環境が外界に直接さらされる危険な状況である。このような危機に対応するため、潰瘍部周囲の表皮でNotchが炎症を制御するということは合目的であろう。皮膚においてNotchが炎症を制御するという新しい展開が開けてきたと考えている。潰瘍が修復する過程で表皮細胞は形態が変化し、潰瘍表面を遊走して欠損部を被覆していく。私はこの過程でシグナル伝達分子Notchの発現が低下することを見出した。Notchは様々な細胞において、増殖や分化、生存を制御しているので、皮膚潰瘍の再生表皮におけるNotchの役割の解析を図った。まずは、in vitroでの解析を進めた。Notchを過剰発現する一方、siRNAやinhibitorを用いてNotchの働きを抑制した。その結果、Notchの発現が低下しても、表皮細胞の増殖には大きな影響を及ぼさないことがわかった。一方、表皮の分化に伴って発現が誘導されるケラチン1やケラチン10の発現は低下することから、Notchの発現低下は表皮細胞の分化を抑制することがわかった。さらに、その発現低下によって、IL-36が誘導されることを見出した。次に、in vivoで解析するため、マウス皮膚にNotchシグナルのinhibitorを塗布した。その結果、in vitroの結果と合致して、Notchを抑制することで表皮細胞の分化が抑制されるとともに、IL-36の発現が誘導されることがわかった。

より詳細に検討するために平成28年度には、ケラチン6のプロモーターにNotch1もしくはNotch2のcDNAにつなげた遺伝子導入マウスの作成を試みた。50以上の受精卵に遺伝子を注入したが、遺伝子導入マウスは作成できず、胎生致死に陥っていると思われた。導入遺伝子のコンストラクトを変更して、薬剤による誘導系の導入が必要と思われた。以上の結果をふまえ、皮膚潰瘍での再生表皮でNotchの発現が低下するのは、表皮細胞の分化を抑制して細胞の可塑性を高めること、IL-36を誘導して外来からの病原微生物に対して耐性を高めること、という生物学的意義があることが明らかになった。皮膚潰瘍は頻度が高い疾患であり、慢性に経過した場合、生活の質の大幅な低下を引き起こす。皮膚潰瘍の診療の改善をはかるため、Notchというシグナル伝達分子に着目して、潰瘍部での再生表皮の性質の解析を行った。再生表皮ではNotchの発現が低下し、その結果、表皮細胞の分化を抑制することで細胞の可塑性を高めること、IL-36を誘導して外来からの病原微生物に対して耐性を高めること、が明らかになった。培養した表皮細胞を用いて、Notchシグナルを抑制した際の細胞変化をin vitroレベルで解析を進めた。その結果、Notchの抑制が表皮細胞の分化に大きな影響があることが明らかになった。その一方、増殖や遊走能には大きな作用がないことも明らかになった。今後、他グループが発表したmicroarrayの結果を踏まえ、再生表皮でのNotchの果たす役割をさらに明らかにしていく道筋も形成されつつある。現時点では、IL-36alphaの発現の変化はmRNAレベルだけで明らかになったが、さらにたんぱく質レベルでもその変化が確認しえるか検討を進め、炎症に対して果たすNotchの役割をよりクリアーにしていくことが必要になる。また、これまでの解析は主に培養表皮細胞を用いたin vitroレベルの解析であったが、Notchの働きをより生体に近い状況でアプローチするためin vivoレベルでの解析を進めていく。そのため、一つにはNotchシグナルのinhibitorをマウス皮膚に塗布して生じる変化を、細胞分化と炎症を中心に解析していく予定である。さらに、より生理的な状況で解析を進めるため遺伝子導入マウスの作成を進める。再生表皮で特異的に発現するkeratin 6のプロモーターにNotch1もしくはNotch2のcDNAをつなげたプラスミドを作成した。keratin 6のプロモーターは通常の表皮では発現しないものの、再生表皮では発現が活性化される。そこでkeratin6のプロモーターを介して、再生表皮においてNotchの発現を抑制させないように操作する。再生表皮においてNotchの発現が低下しないことで、発現低下の意義を明らかにしてくれるものと思われる。さらに、再生表皮におけるNotchの作用メカニズムが解明されることで、皮膚潰瘍等の新規の治療法の開発につながる知見が得られてくるのではないかと予想される。
ペラギウス派神学思想の相互影響・発達史的観点による伝承史的・教会政治史的総合研究

西洋思想史上、最大の異端と称されてきたペラギウス派について、1)ペラギウス派神学思想が東方神学の観点からは異端思想ではないとすれば、なぜ西方側、とりわけアウグスティヌス陣営から激しく糾弾、排斥されるに至ったのか、2)東方神学の内、アンティオケイア伝承を基本に据えながらも、異なる神学伝承からの影響が確認されるのはなぜかといった重要課題に対し、本研究では、ペラギウス派神学思想を、伝承史的・教会政治史的検証により解明される基本思想を踏まえつつも、その思想全体については、相互影響史的・発達史的観点の導入により、その都度新たな思想要素を取込みつつ展開された動的な思想的流れとして解明することを目的とする。
炎症性腸疾患バイオマーカーシグナルの二相性と収斂から見た発症機序解明と治療戦略

研究初年度に潰瘍性大腸炎(UC)及びクローン病(CD)における組織形態学的な炎症活動性の評価基準の確立した。過去の研究成果によりIBD特異的バイオマーカーであるOLFM4発現がUCではNF-kB/p65、CDではc-Junによって発現誘導されていることから、UC及びCDの病理組織材料におけるOLFM4発現を検索したところ、CDではリン酸化c-Junは明瞭な炎症活動性に沿った発現を示すのに対し、リン酸化NF-kB/p65発現は認められず、NF-kB/p65リン酸化がUC特異的であることを確認した。in vitro解析では、LPS刺激によってNF-kBのリン酸化が亢進すると共に、MPA刺激でJNK, c-Junのリン酸化が亢進し、OLFM4発現と相関することを確認した。プロモーター解析により、Jun/Fos、p65それぞれによってOLFM4は発現誘導を受けた。複数種の抗OLFM4抗体を用いて蛋白発現解析や、脱糖鎖処理によって腫瘍特異的発現を示す分子の変化が確認され、腫瘍特異的OLFM4の糖鎖修飾が確認された。OLFM4とfrizzled7との結合、EMT関連分子の発現抑制が明らかとなり、大腸癌でβ-cateninの核内移行とOLFM4発現の相反を示された。OLMF4がβ-cateninを介したEMTを抑制している可能性、IBD関連腫瘍が通常大腸癌に比して低分化であることとの関連の可能性が考慮された。孤発性大腸癌においてOLMF4発現とβ-cateninの相反する発現と組織形態学的なEMT及びEMT発現に相関が得られた。IBD関連腫瘍先進部における解析では、OLFM4発現とβ-cateninの相反する発現が認められ、E-cadherin発現低下を核に下が、Slug発現は伴っていなかった。IBD関連腫瘍の先進部の形態変化は孤発性大腸癌とは異なる分子機構による可能性がある。平成27年度においては、当初の研究計画に沿って、UC及びCDにおける炎症活動性の評価基準を組織形態学的に明らかにすると共に、酸化的ストレス分子iNOS発現との相関を見ることで、その妥当性を検証した。その結果、UCでは従来から用いられているMattsの組織学的グレードを用い、CDではUCにおけるMattsグレードに準拠した好中球浸潤を指標にした4段階のグレード分類を用いることとした。また、UC、CD患者からの外科的切除病理組織材料におけるOLFM4発現をリン酸化NF-kB/p65、リン酸化c-Junと比較したところ、リン酸化c-JunはCDでは明瞭な炎症活動性に従った発現を示し、UCでも一定の発現を示すのに対し、リン酸化NF-kB/p65はUC特異的に発現が認められることを確認した。in vitro解析では、LPS刺激によるTLR - NF-kB系の活性化に従ってNF-kBのリン酸化が亢進すると共に、MPA刺激ではJNK, c-Junのリン酸化が亢進し、OLFM4発現と相関することも確認した。また、OLFM4のプロモーター解析により、Jun/Fos, p65にそれぞれ独立して発現誘導を受けることも確認した。蛋白質発現解析にあたって複数の抗OLFM4モノクローナル抗体を用いたこところ、腫瘍に特異的に発現する70kD分子と、非腫瘍部に発現する3040kDの分子の2種類が各々別の抗体で認識され、糖タンパク質であるOLFM4の糖鎖修飾が異なっている可能性が考えられた。その抗体での免疫組織化学的検索では細胞内局在も異なっている可能性があり、今後の解析の課題とする。本年度は当初の研究計画に概ね沿った結果を得ることができたと共に、一部には、異なるモノクローナル抗体によって異なる発現様式を見出し、糖鎖修飾が腫瘍と非腫瘍部で異なる可能性も見出した。「IBD炎症か評価基準」:順調(達成)「OLFM4関連分子組織発現解析」:順調平成27年度におけるUC及びCDにおける組織形態学的な炎症活動性の評価基準の確立により、UCにおけるMatts組織学的グレード評価と、CDにおける4段階のグレード分類を行った。UC及びCD患者の大腸外科的切除病理組織材料におけるOLFM4発現をリン酸化NF-kB/p65、リン酸化c-Junと比較したところ、CDではリン酸化c-Junは明瞭な炎症活動性に沿った発現を示すのに対し、リン酸化NF-kB/p65発現は認められず、NF-kB/p65リン酸化はUC特異的な現象であることが明らかになった。OLFM4プロモーター解析により、Jun/Fos、p65それぞれに独立してOLFM4は発現誘導を受けることを確認した。複数種の抗OLFM4抗体を用いて蛋白発現解析を行ったところ、腫瘍特異的分子と非腫瘍部に発現する分子の分子量に差異があることが示唆されたため、糖鎖修飾の可能性が考えられた。脱糖鎖処理により、腫瘍特異的発現を示す分子の変化が確認され、腫瘍特異的OLFM4の糖鎖修飾が確認された。

OLFM4の糖鎖修飾及び分泌分子としての報告を受けて解析を進めたところ、OLFM4がfrizzled7と結合し、EMT関連分子の発現抑制をきたすことが明らかとなり、大腸癌でβ-cateninの核内移行とOLFM4発現が相反することが示された。OLMF4がβ-cateninを介したEMTを抑制している可能性があり、IBD関連腫瘍が通常大腸癌に比して低分化であることとOLMF4発現が腫瘍化に伴って低下することと関連している可能性がある。OLMF4機能とβ-catenin系と腫瘍化に関して更に解析を進める。本年度は研究計画におおむね沿った結果を得ることができたが、OLFM4が糖鎖修飾を受け、分泌蛋白質として機能し、腫瘍発生と形態変化に寄与する可能性が示されたため、pathway解析に先行して関連腫瘍発生における機能解析を優先させることとした。「抗炎症・抗腫瘍化治療標的分子解析」;順調平成27年度におけるUC及びCDにおける組織形態学的な炎症活動性の評価基準の確立により、UCにおけるMatts組織学的グレード評価と、CDにおける4段階のグレード分類を行った。UC及びCD患者の大腸外科的切除病理組織材料におけるOLFM4発現をリン酸化NF-kB/p65、リン酸化c-Junと比較したところ、CDではリン酸化c-Junは明瞭な炎症活動性に沿った発現を示すのに対し、リン酸化NF-kB/p65発現は認められず、NF-kB/p65リン酸化はUC特異的な現象であることが明らかになった。in vitro解析では、LPS刺激によってNF-kBのリン酸化が亢進すると共に、MPA刺激でJNK, c-Junのリン酸化が亢進し、OLFM4発現と相関することを確認した。OLFM4プロモーター解析により、Jun/Fos、p65それぞれに独立してOLFM4は発現誘導を受けることを確認した。複数種の抗OLFM4抗体を用いて蛋白発現解析を行ったところ、腫瘍特異的分子と非腫瘍部に発現する分子の分子量に差異があることが示唆されたため、糖鎖修飾の可能性が考えられた。脱糖鎖処理により、腫瘍特異的発現を示す分子の変化が確認され、腫瘍特異的OLFM4の糖鎖修飾が確認された。OLFM4の糖鎖修飾及び分泌分子との報告を受けて解析を進め、OLFM4とfrizzled7との結合、EMT関連分子の発現抑制が明らかとなり、大腸癌でβ-cateninの核内移行とOLFM4発現の相反を示された。OLMF4がβ-cateninを介したEMTを抑制している可能性、IBD関連腫瘍が通常大腸癌に比して低分化であることとの関連の可能性がある。OLMF 4機能とβ-catenin系と腫瘍化に関して更に解析を進めた結果、OLMF4発現β-cateninの相反する発現と組織形態学的なEMT及びEMT発現に相関性が得られた。
高性能オレフィン重合錯体触媒の設計・合成と重合機構の解析

本課題はオレフィンの重合を精密に制御する新しい高性能遷移金属錯体触媒の設計・合成と、その重合機構解析に関する。具体的には、代表者らが今までに設計・合成した非架橋のシクロペンタジエニル(Cp)-アリロキシチタン錯体触媒による研究成果を基盤に、より高性能を発揮する非架橋のハーフメタロセン型のチタン錯体触媒の設計と創出を目的としている。平成14年度の研究成果は以下の通りである。上記アリロキシ配位子より電子・立体的効果が広範かつ精密に制御できる可能性の高いアミド配位子に注目し、各種錯体の合成とオレフィンの重合を検討した。特に昨年度合成手法を確立したアニリド配位子を有するチタン錯体、Cp'TiCl_2[N(2,6-Me_2C_6H_3)(SiMe_3)](Cp'=C_5Me_5,1,3-Me_2C_5H_3,C_5H_5)や、本年度合成手法を確立したアミド配位子を有するチタン錯体、(C_5Me_5)TiCl_2NMe(R) (R=Me, Et, cyclohexyl)を触媒として用いた。アニリド錯体では、エチレンの重合に高い触媒活性を示すC_5Me_5配位錯体がスチレン重合において低活性であったが、C_5Me_5から1,3-Me_2C_5H_3,C_5H_5配位錯体とするとスチレン重合にむしろ高活性を示し、シンジオタクチックポリマーを優先的に与えた。アミド錯体ではN上の置換基を換える(Meからシクロヘキシル)とエチレン重合に高い触媒活性を示した。本課題で合成したアニリド及びアミド配位子を有するチタン錯体触媒では、使用する配位子上の置換基を換える事により、目的とする重合に最も適した錯体触媒へ変換可能である。この知見は既報のCp-アリロキシ錯体触媒と同様であるが、架橋型のハーフメタロセン錯体触媒やメタロセン触媒では報告例がない。従って、この事実は非架橋錯体特有の特徴で、精密な共重合を指向する本課題にとって極めて有用な知見が得られたと考えている。なお、研究成果の一部は昨秋の触媒討論会や高分子討論会、及びドイツで開催された配位化学の国際会議で発表した。本研究課題はオレフィンの重合を精密に制御する新しい高性能遷移金属錯体触媒の設計・合成と、その重合機構解析に関する。具体的には、代表者らが今までに設計・合成に成功した非架橋のシクロペンタジエニル(Cp)-アリロキシチタン錯体触媒による研究成果を基盤に、より高性能を発揮する非架橋のハーフメタロセン型のチタン錯体触媒の設計と創出を目的としている。平成13年度の研究成果は以下の通りである。得られるポリマーの分子量が使用するモノマーの影響を強く受ける事実は、精密な共重合を指向する本課題にとって有用な知見であり、今後さらに研究を発展させたいと考えている。なお、研究成果の一部は昨秋の触媒討論会で発表し、今春の日本化学会及び東京触媒国際会議(TOCAT4)で発表予定である。
Cd合金系2元系準結晶を用いた圧力誘起型準結晶―結晶構造相転移の探索

本年度はCd合金系2元系準結晶の近似結晶物質について圧力誘起型構造相転移の探索を行なった。その結果、近似結晶から準結晶への構造相転移は見つからなかったものの、低温高圧領域において多彩な相が出現することを明らかにした。これは、準結晶相を出現させる合金系が、僅かな原子パッキングの違いで非常に多様な構造をとることを示した初めての例である。また、それに先立って、放射光ビームラインに低温高圧下単結晶X線回折装置の整備を行なった。上記成果はこの整備した装置を用いて得られたものである。以下、それらについて詳述する。1.Cd合金系2元系準結晶の近似結晶物質の多彩な圧力誘起相の発見Cd-Yb合金系1/1近似結晶について低温高圧下単結晶X線回折実験を行なった。この物質は、極く最近、低温で秩序-無秩序型構造相転移を起こすことが発見されたものであるが、常圧から5GPaまでおよび5Kから300Kまでの圧力温度領域でその構造を観測したところ、新たに6つの異なる構造秩序相が見出された。この結果は、平均原子間距離が1%縮む毎に異なる構造秩序をとることを示すものであり、この物質の構造秩序が原子パッキングに非常に敏感であることを示すものである。準結晶物質および近似結晶物質群はその構造が原子パッキングに強く依存すると考えられていたが、実際に高圧実験によって示したのはこれが初めてである。この成果は本年度3月の日本物理学会で発表した。2.低温高圧下単結晶X線回折装置の整備昨年度、放射光を用いた高圧下単結晶X線回折実験のための装置整備をSPring-8のBL22XUで行なったが、本年度は更に低温高圧下という2重極限環境下でも単結晶回折実験が可能となるように装置整備を行なった。この成果は第19回国際高圧力科学技術会議で発表した。本年度は高温高圧発生および同環境下での回折実験の技術開発を行なった。また、Cd合金系2元系準結晶における圧力誘起型準結晶-結晶構造相転移の探索を行なうとともに、その結果の技術開発へのフィードバックを行なった。以下、それぞれについて詳述する。1.高温高圧発生技術開発50GPa(50万気圧)以上、温度550°C以上の温度圧力領域に到達可能な高温用ダイアモンドアンビルセルの設計製作を行なった。設計では試料の温度圧力安定性に配慮した。このような温度圧力領域をカバーし、且つ、温度圧力安定性を持つ、いわゆる固体物性測定用のものは世界的にみても発展途上の段階である。現在、圧力50GPa、温度450°Cで温度揺らぎ2°C程度、加熱による圧力低下3-4GPa程度と、目標の近くまで到達している。2.高圧下X線回折実験技術開発当初、粉末試料によるX線回折実験を予定していたが、単準結晶を用いた実験の必要性が新たに生じた。目標圧力での同種の実験では試料サイズは限られ、よって、数ミクロン以内の精緻なアラインメントが要求される。今回、SPring-8 BL22XUのダイアモンドアンビルセル用のX線回折計の動作高精度化を行ない、50GPaに至る圧力領域でも単準結晶実験が可能な環境を整備した。3.圧力誘起型準結晶-結晶構造相転移の探索Cd-Yb系準結晶について、高温高圧粉末X線回折実験を行ない、圧力誘起型準結晶-結晶構造相転移の探索を40GPa、300°Cの温度圧力領域について行なった。この領域においては室温高圧実験同様の25GPa付近での構造変化は観測されたが、構造相転移を示すような明瞭な変化は観測されなかった。より高温領域での実験および単準結晶試料による実験を現在準備している。これら実験結果は室温高圧実験の結果とともに、第19回国際結晶学会で発表した。2.低温高圧下単結晶X線回折装置の整備

昨年度、放射光を用いた高圧下単結晶X線回折実験のための装置整備をSPring-8のBL22XUで行なったが、本年度は更に低温高圧下という2重極限環境下でも単結晶回折実験が可能となるように装置整備を行なった。この成果は第19回国際高圧力科学技術会議で発表した。
独自のin vivoイメージングを利用したマウスのプログラム細胞死の網羅的解析

プログラム細胞死は、多細胞生物において形態形成や組織の恒常性維持などに関わっておりアポトーシスに加え、我々が提唱しているように非アポトーシス型細胞死(NAPD)機構も重要な役割を演じている。我々は蛍光色素PIを利用したNAPDのin vivoイメージング法を開発し、それを用いこれまで網羅的・定量的解析が可能でなかったマウスの個体発生期でのNAPD機構の役割について解析を行った。アポトーシス欠損マウスにおいてもPIシグナルが消失しない細胞死系を見出し、特に骨形成領域で起きるプログラム細胞死は、ATG9aに依存した非アポトーシス型プログラム細胞死機構によることを明らかにした。プログラム細胞死は、多細胞生物において形態形成や組織の恒常性維持などに関わっている。近年、我々を含む一部の研究者は、アポトーシスはプログラム細胞死の一機構に過ぎないことを強く提唱し始めている。本研究では、我々が確立した非アポトーシス型細胞死のin vivoイメージング法と種々のノックアウトマウスを用いて、これまで網羅的・定量的解析が可能でなかったマウスの個体内での非アポトーシス型細胞死機構の役割について解析を行い、プログラム細胞死の真の理解に向け、細胞死研究の新たな展開を牽引することを目的とした。独自に立ち上げた非アポトーシス型細胞死を可視化する技術(蛍光色素PIを利用)とアポトーシスを可視化できるアクリジンオレンジを用い、野生型マウスの個体発生期(E9.5E16.5)のプログラム細胞死の時空間的観察を行った。これらPI陽性死細胞の発生機序を知るために、アポトーシス因子欠損マウス(Bax/BakダブルKOマウスおよびCaspase-9 KOマウス)で同様の観察を行った結果、アポトーシス因子欠損により消失するPI陽性死細胞と消失しない死細胞が存在することが判明した。後者は、非アポトーシス型プログラム細胞死機構が関与する系と考えられた。特に骨形成領域に観察されたプログラム細胞死は電子顕微鏡観察においても、非アポトーシス型細胞死の形態を示しており、平成26年度は、この細胞死系のより詳細な解析を行う予定である。近年、我々を含む一部の研究者は、アポトーシスはプログラム細胞死の一機構に過ぎないことを提唱し始め、研究結果を報告し始めている。これらPI陽性死細胞の発生機序を知るために、まずアポトーシス因子欠損マウス(Bax/BakダブルKOマウスおよびCaspase-9 KOマウス)で同様の観察を行った結果、アポトーシス因子欠損により消失するPI陽性死細胞と消失しない死細胞が存在することが判明した。後者は、非アポトーシス型プログラム細胞死機構がin trinsicに関与する系と考えられた。特に骨形成領域に観察されたプログラム細胞死は電子顕微鏡観察においても、非アポトーシス型細胞死の形態を示していることを確認した。この細胞死に関与する因子を同定するために、細胞死関連の複数のノックアウトマウスを検討したが、オートファジーに関与するATG9a遺伝子を欠損したマウスでは、in vivoイメージングでこのプログラム細胞死が消失していることが判明した。このことから、骨形成領域で起きるプログラム細胞死は、ATG9aに依存した非アポトーシス型プログラム細胞死機構によると結論した。分子細胞生物学in vivoイメージング法とアポトーシス機能を欠損した複数種類のノックアウトマウスを利用し、また電子顕微鏡観察を併用することで、マウスの個体発生期において非アポトーシス型プログラム細胞死が起こっていることを確証し、詳細な解析の基盤を形成することが出来た。特に骨形成領域で起こっている非アポトーシス型プログラム細胞死に焦点を合わせ、詳細な解析を行う。特にこの細胞死に関与する因子の同定が鍵となるが、予備的な成果として、オートファジーに関与するATG9a遺伝子を欠損したマウスでは、in vivoイメージングでこのプログラム細胞死が消失していることが示されており、ATG9aが非アポトーシス型プログラム細胞死関与因子の有力候補であり、オートファジーとの関連においても詳細な解析を行う。
ソ連における改革の進行と法の再編

本研究は,ソ連で進行中のペレストロイカの法的な側面を総合的に研究することを目的とした。しかし、ソ連での政治の変化は、当初の見込みをはるかにこえていた。すなわち一九八八年の全連邦共産党協議会での政治システム改革の決議、社会主義的法治国家創設の決議など、同年暮のソ連憲法改正、一九八九年のソ連人民代議員選挙、第一回ソ連人民代議員大会、新生のソ連最高会議の発足、夏の大規模な炭坑スト、共和国の自立の動き、民族抗争、同年暮の憲法改正など。社会主義的複数主義は下からの多様な運動を誘発し、人民戦線、政治クラブ、共産党以外の政党、民族文化運動、エコロジ-運動、宗教団体など、ソ連の政治システムに新しい要素が加わった。一九九〇年に入り、ソ連共産党は憲法から同党にかんする規定を削除する方針を決め、さらに三月の憲法改正は大統領制を導入した。ソ連憲法の改正だけでなく、新しい法律の制定が始まっている。一九八九年に憲法裁判法、司法改革法が制定されたし、一九九〇年三月には所有法をはじめとする経済改革法が採択された。つづいて政党法、社会団体法、マスコミ法、宗教団体法、出入国法などの制定が予定されている。本研究は、このような状況の展開のなかで、ソ連の政治と法にかんする膨大な資料を迅速に集めて分析してきた。同時に、改革がソ連一国にとどまらず、東欧、中国にも関係していることに注目し、中国での民主化運動、天安門事件を焦点に、同国の政治を分析し、さらに東欧諸国の転換を注視し、第一次資料にもとづき、東欧の政治と法を分析してきた。また、政治文献、法律(案)という基本文献の原文を検討し、これらにかんする各種の主張、学説の文脈のなかで分析し、さらに現在の状況を歴史的、社会的な過程のなかで、総合的に研究してきた。その他、来日のソ連人研究者との意見交換も数度にわたりおこなった。ソ連では、ゴルバチョフの書記長就任以来、経済発展の加速戦略から経済メカニズムのペレストロイカ、そしてさらに政治システム・法改革へとその対象領域を広げてきている。このような状況のなかで、本研究会は、ソ連での改革の進行がどのようにすすんでいるかを、その原因および発展傾向を含んだ広い視野で検討することを課題として設定し、研究を重ねてきた。具体的には、以上のような改革の方向を与えた1988年5月の全連邦党協議会の分析をはじめとして、各分野ですすめられている改革がどのような内容をもち、どのような障害につきあたっているかを確定するために、憲法改正、党改革、政治システムとくに選挙制度の改革、各種の法律(国有企業法、協同組合法、労働法等)の制定・改正問題、司法改革などの分析を行ってきた。また、これらの改革が他の東欧社会主義国に与えている影響、そして逆に東欧諸国の動きがソ連に与える影響等の分析を行なった。そのなかで明らかになったのは、現在のソ連での改革を規定しているのは、ソ連社会の民主化、なかんづく指令的行政システムの変革の要請であり、社会の多元性を前提とした諸利害の調整をどのようにすすめていくかという社会発展のみちすじの問題だということである。さらに現在すすめられている改革が、社会主義そのものの考え方に反省を迫る規模と内容をもったものであること、とくに法の分野では、社会主義的法治国家や三権分立などの概念の評価と位置付けが必要であることが確認された。今年度は、その他に、社会主義国で噴出している民族問題の検討やソ連人研究者との意見交換を行なった。

本研究は、ソ連で進行中のペレストロイカの法的な側面を総合的に研究することを目的とした。しかし、ソ連での政治の変化は、当初の見込みをはるかにこえていた。すなわち一九八八年の全連邦共産党協議会での政治システム改革の決議、社会主義的法治国家創設の決議など、同年暮のソ連憲法改正、一九八九年のソ連人民代議員選挙、第一回ソ連人民代議員大会、新生のソ連最高会議の発足、夏の大規模な炭坑スト、共和国の自立の動き、民族抗争、同年暮の憲法改正など。社会主義的複数主義は下からの多様な運動を誘発し、人民戦線、政治クラブ、共産党以外の政党、民族文化運動、エコロジ-運動、宗教団体など、ソ連の政治システムに新しい要素が加わった。一九九〇年に入り、ソ連共産党は憲法から同党にかんする規定を削除する方針を決め、さらに三月の憲法改正は大統領制を導入した。ソ連憲法の改正だけでなく、新しい法律の制定が始まっている。一九八九年に憲法裁判法、司法改革法が制定されたし、一九九〇年三月には所有法をはじめとする経済改革法が採択された。つづいて政党法、社会団体法、マスコミ法、宗教団体法、出入国法などの制定が予定されている。今年度は、このような状況の展開のなかで、ソ連の政治と法にかんする膨大な資料を迅速に集めて分析してきた。同時に、改革がソ連一国にとどまらず、東欧、中国にも関係していることに注目し、中国での民主化運動、天安門事件を焦点に、同国の政治を分析し、さらに東欧諸国の転換を注視し、第一次資料にもとづき、東欧の政治と法を分析してきた。また、政治文献、法律(案)という基本文献の原文を検討し、これらにかんする各種の主張、学説の文脈のなかで分析し、さらに現在の状況を歴史的、社会的な過程のなかで、総合的に研究してきた。その他、来日のソ連人研究者との意見交換をおこなった。
λファージCro蛋白質の2量体間S-S結合架橋変異体の立体構造解析

大腸菌バクテリオファージλ初期オペロンの遺伝子転写制御蛋白質であるCro蛋白質のVal55をCysに換えた点突然変異体の核磁気共鳴法(NMR)による構造解析を行った。このCroV55C変異体は(1)Cro蛋白質2量体の2つのサブユニット間にCys間のS-S結合が形成され、2つのサブユニットが架橋されていること、(2)野生型と比べて大きく熱安定化していること、(3)特異的DNA配列への結合能が数分の一に減少していること、などの性質を持つ。λCro蛋白質野生型のNMRシグナルの帰属は既に完了しているので、化学シフト値の比較をすることによって立体構造の差異を見積もったところ、野生型、V55C変異体間に立体構造の差異は殆ど無いことが示された。従って、サブユニット間のS-S結合は立体構造を換えないことが判った。
リチウム金属の超平滑メッキのための表面状態制御

リチウム二次電池の負極材料として最も大きなエネルギー密度を有するリチウム金属は、析出時に樹枝状態の析出形態を取るため、電池材料として使用できない。そこで、本研究ではリチウム金属の非水電解液中における超平滑メッキに関する研究を行い、リチウム金属負極の実用化に必要となる表面状態制御に関する知見を得た。(1)非水電解液に微量のHFあるいは(C_2H_5)_4NF(HF)_4を添加剤として加えることにより、デンドライトの発生を抑制することができることを見い出した。(2)この場合の表面皮膜の組成はLiF/Li_2Oという二層構造をからなる微密皮膜であった。(3)皮膜形成過程のダイナミクスを"その場"赤外吸収分光測定により明らかにした。(4)デンドライト発生の抑制効果は電析の電流密度やHFの濃度に依存することが分かった。これは、電析速度とHFによる表面改質反応が競争反応となっているためである。(5)初期電析時に生成した皮膜はリチウムの溶解反応時に部分的に破壊され、電解液とリチウムが新たに接触しリチウムが消耗されることが分かった。(6)電析/溶解のサイクル中に皮膜がリチウム金属表面上に堆積するが、大きな抵抗にはならないことが分かった。(7)しかし、HFの供給を阻害するため、デンドライト状リチウムの発生に対する抑制効果が電析/溶解のサイクルに伴い減少することが分かった。(8)リチウム金属表面皮膜の状態を原子間力顕微鏡と表面電位測定装置を組み合わせたナノ複合測定により評価し、デンドライト生成を抑制する皮膜の状態がナノオーダーで均一であることを明らかにした。リチウム金属の超平滑メッキを、HFを添加した電解液を用いることにより実現できることを示した。また、析出形態については、電解液の溶媒や溶質の種類の影響を多少受けるが、基本的に球状の理想的な析出形態をとっていた。次に、このようなリチウム金属の析出が行えるいくつかの電解液中において実際に充放電を行った結果、溶質や溶媒の種類に依存することがわかった。これは、HF添加の効果が表面皮膜の修飾にあり、この皮膜の生成や、皮膜を通しての電解液の反応が溶媒や溶質の種類に依存して変化するために生じるものと推測された。そこで、表面皮膜の状態についてX線光電子分光法を用いて調べた結果、用いる電解液の種類に対する依存性は小さく、電解液による明確な差を見出すことはできなかった。一方、リチウムメッキの電流密度を変化させた場合には、大きな形態変化が観測される場合もあった。しかし、極端に形態に差がある場合を除くと、微妙な形態差に対応するX線光電子スペクトルを得ることはできなかった。これらの結果より、HFを用いた電解液中において作製したリチウム金属の電気化学的な性質がX線光電子分光法のようなマクロな分析では明確にすることができないことが判明した。そこで、原子間力顕微鏡を用いて液中でのリチウム金属の析出形態の観察と表面の帯電状態の分布の測定を行うために新規に装置の開発を行った。原子間力顕微鏡を用いた形態の観察は市販の装置により行うことができるが、表面電位の測定を行える装置はない。そこで、原子間力顕微鏡用セルを新しく開発した。今後、この装置を用いて、リチウム金属表面皮膜のナノオーダーでの物性の分布を測定し、表面皮膜の微妙な不均一性と超平滑メッキされたリチウム金属の充放電効率の改善を行う。リチウム二次電池の負極活物質であるリチウム金属は、その充電反応の過程においてデンドライト状の析出形態をとる。このデンドライト生成を抑制することがリチウム二次電池の実用化にとって不可欠とされている。我々はHFを添加剤として用いることにより、デンドライトの生成を抑制することができることを報告した。

これまではHF水溶液を添加剤として用いてきたが、本年度はHFの錯体である(C_2H_5)_4NF(HF)_nを用いることにより、余分な水分の添加を避けながらHFを添加する方法を新規に開発した。実際に析出形態を観察した結果、デンドライトの抑制効果があることがわかった。しかし、電極表面の状態は充放電を繰り返すと不均一化するために、最終的にはデンドライトが生成した。この不均一の評価をするために、前年度より開発してきた表面電位測定装置を用いてHF添加していない系について検討した結果、デンドライトの起点となる部分の帯電状態が、その他の箇所と比較して電位が高く、その表面状態が異なることが分かった。同様の測定を添加剤を含んだ電解液を用いて析出させたリチウム金属の表面被膜に対して実験を行った結果、表面電位の不均一性はほとんど観測されず、添加剤が表面被膜の均一化に大きく影響を及ぼしていることが分かった。しかし、充放電の繰り返しにより不均一化することが判明した。また、電解液の種類を変化させ測定を行った結果、エーテル系の溶媒を用いた場合に、充放電を繰り返した場合おいても、均一名被膜を得ることができることが分かった。本年度は、原子間力顕微鏡と表面電位測定装置を用いた複合分析を中心に研究を行った。既に前年度までにHFを添加した非水電解液を用いることにより、リチウム金属を鏡面状態で析出させることができることを見い出してきた。また、光電子分光測定をやその場赤外吸収分光定により、リチウム金属表面の状態が異なることを明らかにしてきた。さらに、リチウム金属の超平滑メッキが行なえる電解液での表面皮膜はりLiF/Li_2Oからなる二層構造を有していることをこれまでに報告してきた。しかし、面内におけるこの皮膜の均一性については評価していなかった。原子間力顕微鏡によるnmオーダーでの形状測定と表面電位の測定を行った結果、この皮膜が非常に均一な組成および厚みを有していることがわかった。これに対してリチウム金属のデンドライトが生成する電解液系において析出したリチウム金属上の皮膜は非常に不均一で、表面の電位の大きな分布が見られた。電位の高い所ほど皮膜が薄く電気化学的な反応が進行しやすくなっていると考えられ、このような個所がリチウム金属のデンドライト生成に大きく関与しているものと考えられた。次に超平滑メッキを可能とする電解液を用いてリウマチ金属の充放電サイクルを行い、この新規添加剤の実用性について検討したが、100%の充放電効率は得られなかった。この点について水晶振動子マイクロバランス法を用いて検討を行った結果、放電時にリチウム金属が電解液と反応することが分かった。この結果は、皮膜が放電時に破壊することを意味しており、今後LiF/Li_2O皮膜の安定性を向上させる成分の添加が必要であることが分かった。
界面反応動力学の解明,モデリングと制御

本研究では,申請者らがすでに開発した分子ビーム散乱実験装置系及び量子分子動力学シミュレーションを反応が考慮できるように改良する事により,界面における詳細反応機構の解明,モデリング及び制御を行うことを目的とする.まず,超高真空下で行われる分子ビーム散乱実験において,反応した分子を計測可能なように既存の空間的散乱計測装置の質量分析計を更新し,計測質量範囲が大きくかつ高分解能の高性能四重極質量分析計を設置した.高機能分子ビームの生成は,飛行時間法により確認した.検出器の更新により以前よりも感度良く計測でき,分子ビームが非常に弱い条件においても気体分子の捕捉が可能となった.また,単原子分子の散乱分布を計測も行い,システムとしての動作を確認した.数値計算に関しては,気体分子と固体表面との干渉による反応/生成気体分子の速度分布,散乱角度分布及び流束強度分布及び生成気体分子の分布を,反応を考慮した量子分子動力学シミュレーションにより予測する.まずは,反応を考慮しない単原子分子気体の古典的分子動力学法による解析を行った.そして,行った実験に対して解析を行ったところ,結果は良い一致を示し,単原子分子気体においては鏡面反射方向の散乱が支配的となるが,表面の性質によって分布形状及び散乱方向が影響を受けることが示された.また,量子分子動力学法の手法を確立するために,古典的分子動力学法やその結果を量子化する手法などと比較検討を行い,非常に有効であるものの,定量的な信頼性は量子力学計算による必要があることを明らかにした.本研究では,申請者らがすでに開発した分子ビーム散乱実験装置系及び量子分子動力学シミュレーションを反応が考慮できるように改良する事により,界面における詳細反応機構の解明,モデリング及び制御を行うことを目的とする.まず,超高真空下で行われる分子ビーム散乱実験において,反応した分子を計測可能なように既存の空間的散乱計測装置の質量分析計を更新し,計測質量範囲が大きくかつ高分解能の高性能四重極質量分析計を設置した.高機能分子ビームの生成は,飛行時間法により確認した.検出器の更新により以前よりも感度良く計測でき,分子ビームが非常に弱い条件においても気体分子の捕捉が可能となった.また,単原子分子の散乱分布を計測も行い,システムとしての動作を確認した.数値計算に関しては,気体分子と固体表面との干渉による反応/生成気体分子の速度分布,散乱角度分布及び流束強度分布及び生成気体分子の分布を,反応を考慮した量子分子動力学シミュレーションにより予測する.まずは,反応を考慮しない単原子分子気体の古典的分子動力学法による解析を行った.そして,行った実験に対して解析を行ったところ,結果は良い一致を示し,単原子分子気体においては鏡面反射方向の散乱が支配的となるが,表面の性質によって分布形状及び散乱方向が影響を受けることが示された.また,量子分子動力学法の手法を確立するために,古典的分子動力学法やその結果を量子化する手法などと比較検討を行い,非常に有効であるものの,定量的な信頼性は量子力学計算による必要があることを明らかにした.
心臓エネルギー代謝の頑健性とその破綻のメカニズムの統合的解明

心臓は個体の生存を維持するために電気的に興奮し拍動し続ける必要がある。この心臓電気的活動の頑健性(ロバストネス)は、心臓エネルギー代謝の頑健性と有機的に関連し維持されている。心臓の頑健性が破綻した状態である心不全においては、エネルギー代謝関連遺伝子の全般的発現低下が見られる。このような遺伝子発現変化は、飢餓状態やインスリン・シグナルの低下によっても引き起こされる。応募者は、心不全の進行過程において、全身の低栄養から心臓へのエネルギー基質供給が低下することにより、心臓の飢餓応答としてエネルギー代謝関連遺伝子の全般的低下が起こり、これがイオンチャネルなどへのエネルギー供給を低下させ、心不全悪化につながるとの仮説を立てた。本応募課題において、この仮説を分子レベルから臓器レベルまで多階層にわたり検討した。主にマウスを絶食にしたモデルを解析した。前年度には体重、臓器重量を測定し、心臓における遺伝子発現をマイクロアレーで、代謝産物量をメタボローム解析で網羅的に測定した。平成26年度には心機能の調節には、心臓以外の臓器の代謝も重要であると考え、主要代謝臓器である、骨格筋および肝臓について遺伝子発現をマイクロアレーで、代謝産物量をメタボローム解析で網羅的に測定した。また血液中の代謝産物量をメタボローム解析で測定した。血液、心臓、肝臓、骨格筋の代謝産物量は絶食において、それぞれ特徴的な変化を示した。また、心臓、肝臓、骨格筋の遺伝子発現を解析し、絶食に対して共通して変化する遺伝子群、または、臓器特異的に変化する遺伝子群を同定した。26年度が最終年度であるため、記入しない。代表研究者は、心不全の進行過程において、全身の低栄養から心臓へのエネルギー基質供給が低下することにより、心臓の飢餓応答としてエネルギー代謝関連遺伝子の全般的発現低下を来たし、これがイオンチャネルなどへのエネルギー供給を低下させ心不全悪化につながると考えている。平成25年度は仮説検証の為のデータ収集を行った。マウスを絶食にし、24時間後、48時間後に、マウスを屠殺し解析した。摂食を維持したマウスをコントロールとした。体重、臓器重量を測定し、心臓における遺伝子発現をマイクロアレーで網羅的に測定した。また、心臓の代謝産物量をメタボローム解析を用いて網羅的に測定した。心臓のおかれている代謝環境を明らかにするために、主要代謝臓器である肝臓、骨格筋についてもメタボローム解析を行った。絶食下のマウスについて、心臓のトランスクリプトーム、心臓、肝臓、骨格筋のメタボロームについて良好なデータを取得できた。平成26年度は、平成25年度の実験データに基づき、飢餓時の心筋代謝を再現できるシミュレーションモデルを構築する。これにより、飢餓時心筋代謝応答の鍵となる分子やシグナル伝達経路を同定する。