hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
網膜色素変性症を引き起こすスプライソソーム形成の異常とその調節機構の解明

スプライシングを担うスプライソソームは5種のsnRNP(U1,U2,U4,U5,U6)からなる巨大タンパク質ーRNA複合体であり、その構造は反応に伴いダイナミックに変化する。スプライソソーム量は細胞内で適切に保たれる必要があり、その破綻は網膜色素変性症などの疾患を引き起こす。我々はスプリットルシフェラーゼ法を応用し、ルシフェラーゼ断片の融合遺伝子ライブラリーからPRPF6とU5-40Kの2つのU5 snRNP因子がU5 snRNP量レポーターとして働くことを見出した。このレポーターでU5 snRNPに作用する化合物の検出が可能であることから、今後snRNP調節化合物の同定につなげていきたい。本研究の目的はスプライソソーム異常が原因の優性遺伝型網膜色素変性症(AdRP)の発症機序を理解し、治療の手がかりとなる分子を同定することである。我々はスプライソソーム形成過程の中間複合体であるsnRNPの簡便な検出法を開発しており、これを応用して網膜色素変性症発症を引き起こす変異型スプライソソーム因子のsnRNPへの影響を検出することで発症機構を解析する戦略をとっている。snRNPはU1、U2、U4、U5、U6 snRNPの5種類あり、それぞれ特異的な核内低分子RNA (snRNA)を骨格に、そこに特異的に結合するタンパク質群から構成される。昨年度までに細胞内U5 snRNP量の変動を検出できるsplit luciferaseを用いたレポーターを構築しており、これを利用して約20種類の既知の阻害剤のU5 snRNPへの影響を検討した結果、MG132がU5 snRNP量の減少を引き起こすことを見出している。この結果から我々のレポーターの有用性が示されたため、本年度はさらにこのレポーターをもとにして、全自動ロボットによるスクリーニング系を立ち上げ、東大創薬オープンイノベーションセンターの化合物ライブラリからU5 snRNP量を変動させる化合物のスクリーニングを行った。また、U5 snRNP以外の他のsnRNPについても同じ原理に基づいたレポーターを構築し、U4/U6 snRNP、U4/U6.U5 tri-snRNPについてもU5同様に検出することが可能となった。スクリーニングと並行して、これらを用いて変異型スプライシング因子の強制発現がsnRNPへ及ぼす影響を検討したが、現在までに顕著なsnRNP量への影響は観察されていない。これらの因子のノックダウンによる発現量減少はsnRNP量に対して予想通りの効果を示すため、現在変異型の影響を検出できる系の確立に取り組んでいる。本研究の目的はスフライソソーム異常が原因となる優性遺伝型網膜色素変性症(AdRP)の発症機序を理解し、治療の手がかりを見出すことにある。スプライソソームはsnRNPと呼ばれるサブユニットの集合体であり、反応過程に応じて構成因子はダイナミックに変化する。snRNPにはU1、U2、U4、U5、U6 snRNPの5種類あり、それぞれ特異的な核内低分子RNA (snRNA)とそれに特異的に結合するタンパク質群から構成される。AdRPではsnRNPの中でもU4/U6.U5 tri-snRNPと表記されるU4、U5、U6の3つのsnRNPの複合体の形成、機能制御に関わる因子に変異が存在する。我々はスプリットルシフェラーゼを用いてsnRNPを簡便に検出する手法を開発し、疾患原因変異や低分子化合物が細胞内snRNP量に及ぼす影響を検討してきた。本年度は昨年度までの結果を元にしてU5 snRNP検出系の作成とその評価を論文報告した。さらに、この実験系を応用して東大創薬オープンイノベーションセンターの化合物ライブラリのスクリーニングも行ってきたが、本年度はその陽性化合物のスプライシングへの影響について、主にレポーター遺伝子のスプライシング変化を次世代シーケンサーにより詳細に解析した。具体的には、tri-snRNPの異常は保存されたイントロン末端配列の認識や反応進行の効率に影響する可能性が考えられること、陽性化合物処理によりtri-snRNPと関連したsnRNP複合体量が変動することから、陽性化合物処理後のスプライス部位認識への影響を検討した。その結果、snRNP量の変化と相関してスプライシング部位認識に影響が出る可能性が示唆されたことから、今後は陽性化合物の標的を同定し、AdRPで起きているスプライソソーム異常を薬剤により制御する可能性を検討したい。pre-mRNAスプライシングを担う酵素であるスプライソソームは、100種を超えるタンパク質と5種の低分子RNAを含む巨大複合体である。この複合体の構成因子の遺伝子変異は網膜色素変性症を引き起こすが、発症機序は不明である。

我々はスプライソソーム形成過程に対する原因遺伝子変異の影響を検討することを目的として、分割ルシフェラーゼ法を応用したスプライソソーム形成過程の変化を検出する手法を開発した。これまでにこの手法によりプロテアソーム阻害剤MG132処理後にスプライソソームの前駆体であるU5 snRNPが減少することを見出している。本年度、我々はこのMG132によるU5 snRNP減少がpuromycinとの同時処理により促進されることを見出した。一方、puromycinと同じく翻訳を阻害するシクロヘキシミド処理では同様の反応は見られず、逆にMG132の効果がシクロヘキシミドにより抑制された。puromycinは途中で翻訳が終了した異常な蛋白質を蓄積させること、またこれらがポリユビキチン化されること、さらにMG132はポリユビキチン化蛋白質を増加させることから、puromycinによるMG132の作用の促進にはポリユビキチン鎖の蓄積が関係すると予想された。スプライソソームの反応過程の調節にはユビキチンも関わることが報告されているが、ユビキチンによる調節は他の因子によるものと役割が重複しており、その生理的意義は不明であった。今回の結果から、スプライソソームのユビキチン調節が細胞内ユビキチン量を介してsplicingと細胞の状態をリンクさせる機構である可能性が考えられる。研究計画では本年度は主に「U5 snRNPの変化を誘導するシグナル経路の同定」と「RP変異体とストレス経路がスプライソソームサイクルに及ぼす相乗効果の解析」を目的としていたが、U5 snRNPの変化を誘導する薬剤としてMG132が得られたものの、他のプロテアソーム阻害剤を用いた結果から、MG132の作用はプロテアソームとの関連性が低いことが予想され、MG132処理からU5 snRNP変動に至る経路の特定は予想より困難と考えられた。そこで新たなアプローチとして、より多くの化合物からU5 snRNP量を変動させる化合物を探索することを計画した。そのため、これまで手動で行っていたアッセイをロボットを用いて全自動化し、多検体を処理できるスクリーニング系を構築した。このスクリーニング系に東大創薬オープンイノベーションセンターから提供された化合物約1万種を適用し、陽性化合物候補を得た。現在これらの化合物の作用の詳細を解析中であり、これらがU5 snRNP量を変動させる作用機序を解明することで、当初の目的に迫れると考えている。また、U5 snRNP以外のsnRNPについてもレポーターを構築することができたため、これらレポーターと疾患原因変異型のスプライシング因子を一過的に共発現させることにより、変異型タンパク質がsnRNPに与える影響も検討した。しかしこの系では変異型タンパク質の効果を検出できる結果は得られておらず、今後は一過性でなく、より安定した発現系を構築して実験を行うことで、変異型がsnRNP量に及ぼす影響を検出可能になると期待している。これら上記の結果から本研究の達成度を評価すると、研究の道筋は計画通りではないが、その都度方向性を修正しつつも一定の成果を挙げており、概ね順調と考えている。平成23年度の研究計画の目標の1つは、MG132によりU5 snRNPが減少するメカニズムの解明である。
多能性ヒトMesoangioblastの末梢循環への動員機序の解明

われわれがごく最近報告した多能性ヒトMesoangioblasts (MAB)は開心術術中の患者末梢血中に存在し、骨髄細胞よりも高い増殖能、分化能を有していると考えられる。以前の我々の検討で、hepatocyte growthfactor (HGF)がMABの末梢血中への動員に強く関与していることが示唆されており、術前に用いられるヘパリンが静脈内投与後、速やかに血漿中HGF濃度を上昇させることが報告されている。今回、我々は、心臓カテーテル検査中の患者群において、ヘパリンが容量依存性に血漿中HGF濃度を上昇させ、獲得できるcMABのコロニー数も増加させることなどがわかった。心機能障害を持つ患者に対し、幹細胞・前駆細胞療法は有望な治療方法である。現在主に臨床応用されているのは自己骨髄細胞であるが、われわれがごく最近報告した多能性ヒトMesoangioblasts (MAB)は開心術術中の患者末梢血中に存在し、骨髄細胞よりも高い増殖能、分化能を有していると考えられる。以前の我々の検討で、hepatocyte growthfactor (HGF)がMABの末梢血中への動員に強く関与していることが示唆されており、術前に用いられるヘパリンが静脈内投与後、速やかに血漿中HGF濃度を上昇させることが報告されているため、ヘパリンに注目し研究を行った。実際、開心術中のHGF濃度上昇に関してはヘパリンと人工心肺の関与が考えられ、2010年度には秋から検討を始めた。結果、ヘパリン投与後で、人工心肺使用前のタイミングでもcMABを獲得できることが判明した(獲得率100% ;症例数:7人)。cMABの末梢血中への動員に関与する因子として「ヘパリン→血漿中HGF濃度↑」が強く疑われたのでこの2年間はヘパリンの効果を確認すべく、心臓カテーテル検査中の患者末梢血の検索を開始した。結果、ヘパリンは容量依存性(100U/kg, 200U/kg, 300U/kg)に血漿中HGF濃度を上昇させ、獲得できるcMABのコロニー数も増加させることがわかった(100U/kgではほとんど獲得できなかった)。その後、100U/kgのヘパリン投与による血漿中HGF濃度の上昇が、開心術中のものと同等であったため、100U/kgのヘパリンを使用し、心臓カテーテル検査のプロトコールを変更(シース挿入とヘパリン投与の順番を逆にする)したところ、cMABのコロニー獲得効率は300U/kgと同等かそれ以上に改善した。現在、このcMABの出所をヒトにおいて検索中である。これまでの我々の検討で、hepatocyte growthfactor (HGF)がMABの末梢血中への動員に強く関与していることが示唆されており、術前に用いられるヘパリンが静脈内投与後、速やかに血漿中HGF濃度を上昇させることが報告されているため、ヘパリンに注目し研究を行っている。実際、開心術中のHGF濃度上昇に関してはヘパリンと人工心肺の関与が考えられ、2010年度には秋から検討を始め、ヘパリン投与後で、人工心肺使用前のタイミングでもcMABを獲得できることが判明し(獲得率100%;症例数:7人)、cMABの末梢血中への動員に関与する因子として「ヘパリン→血漿中HGF濃度↑」が考えられたので今年度はヘパリンの効果を確認すべく、心臓カテーテル検査中の患者末梢血の検索を開始した。これまでのところヘパリンは容量依存性(100U/kg, 200U/kg, 300U/kg)に血漿中HGF濃度を上昇させ、獲得できるcMABのコロニー数も増加させることがわかった(100U/kgではほとんど獲得できなかった)。また、100U/kgのヘパリン投与による血漿中HGF濃度の上昇が、開心術中のものと同等であったため、100U/kgのヘパリンを使用し、心臓カテーテル検査のプロトコールを若干変更したところ、preliminary resultではあるが、十分なcMABのコロニー数を獲得できる可能性が示唆されている。ヒトにおいてヘパリン投与でMesoangioblasts (MAB)を獲得できることが判明した。

また、その容量も200-300U/kgといった高容量ではなく、日常的に用いられる100U/kgで十分である可能性が示唆されている。また、動物においてはラットを用いて、効率の良い容量を模索中である。次年度はヒトにおいては「ヘパリン投与によるMesoangioblasts (MAB)の末梢循環中への動員」に関して最も効率の良いプロトコールを模索していく。また動物を用いて、「ヘパリン→血漿中HGF濃度↑→MABの末梢循環中への動員」という図式が成り立つのかどうか検討し、動物で獲得できることが判明すれば、MABの出所の検討・非虚血性心筋症への効果を検討する。研究費の用途としては、細胞培養のための物品、獲得できた細胞のcharacterの確認のための物品、そしてラット購入費が中心になると予想される。
ヒト神経細胞サブタイプへの非遺伝子導入型ダイレクトリプログラミング法の開発

本研究では、遺伝子の導入を避け、種々のシグナル伝達経路やヒストン修飾酵素を制御する低分子化合物を同時に用いることによって、ヒト線維芽細胞から特定の神経細胞サブタイプであるドーパミンニューロンおよび運動ニューロンへダイレクトリプログラミングを目指す。臨床応用のため安全性を損ねる遺伝子の導入や多能性幹細胞の使用を避け、患者自身の細胞を用いた特定の神経細胞サブタイプへの直接誘導を試みる。患者本人から短期間で誘導されるこれらの神経細胞は、薬理試験や毒性試験を行うことが可能であり、より効果の高い神経変性疾患治療薬の選択や副作用の可能性のある薬の回避といったオーダーメイド医療にも利用可能である。
接合垂直磁界への超伝導トンネル電流の履歴現象の測定と新デバイスへの応用

研究者の中山と阿部はこれまで,直流スパッタリング法で作成したニオビウム(Nb)薄膜を上下の超伝導体電極とする,サンドイッチ構造のNb/AlOx/Nbトンネル素子を製作してきた。この構造はニオビウム金属を超伝導電極とし,アルミニウム酸化膜をトンネルバリアとして使用している。極めて薄い酸化膜を2枚の超伝導体電極で挟んだサンドイッチ構造は,超伝導トンネル接合となる。電子波は片側の電極から極めて薄い酸化膜を透過し,逆側の電極に到達できることより,「トンネル効果」と呼ばれる現象が観測される。このトンネル効果により電流が流れても,両電極間に電圧が生じず,ある臨界値Icまで超伝導電流が流れることになる。超伝導トンネル接合は,外部磁界に極めて敏感であり,高感度な磁束計として使われている。本研究では,我々のみが行っている独創的な方法で, 3次元で外部磁界を走査して超伝導接合の電気的特性の磁界依存性を調べた。特にこの研究では接合電流Icの垂直磁界依存性の履歴現象を詳しく調べることができた。測定したNb/AlOx/Nbトンネル素子では、垂直磁界を加えた後では、フラウンフォーファータイプでない変調特性が観測され、接合電流Icの垂直磁界依存性は垂直磁界の絶対値を下げる過程で最大値を持つ特性であった。超伝導集積回路では,不要磁束による超伝導電流の現象が問題となるが,本研究により,一度減少した超伝導電流の復活がおこなえることがわかった。履歴現象があるということは,同じバイアス電流下で[0]と[1]の2状態が存在することになり,新しい記憶素子,論理素子への応用が期待できる。(1)これまで35年以上の実績のあるニオビウムトンネル接合作成技術を基礎として,磁性体をバリア領域に含むデバイス作製の新プロセルを開発した。(2)ニオビウム(Nb)とアルミニウム(Al)の薄膜はスパッタリング法で作製する。基板のシリコンウェハーを固定する試料台としては60mm×55mm×10mmのアルミ板を用いる。ニオビウム堆積用チェンバー内の試料台レシーバーは,高周波での逆スパッタと水冷が可能なレシーバーを他の装置から移設した。(3)圧力1Paの純アルゴンガスを導入し,真空装置中でニオビウムのスパッタリングができることを確認した。アルミニウム堆積用チェンバーの試料台レシーバーを作製した。現在,アルミニウム薄膜のスパッタリング用のスパッタリングガンの他装置からの移設を計画している。特に,アルミニウムのスパッタリングガンのアースシールを新規で作製している。(4)磁性体薄膜蒸着用チェンバーを設置した。磁性体薄膜は,タンタルボードを使った抵抗加熱蒸着法での薄膜化を計画している。試料交換室がこれまで蒸着チェンバーの下にあったのを蒸着チェンバーの上に移動し,蒸着用ボートのセッティングが容易におこなえるチェンバー群の連結の設計とした。(5)ニオビウム堆積用チェンバー,アルミニウム堆積用チェンバー,磁性体薄膜の蒸着のためのチェンバーを結合し,ゲートバルブを介して,磁性体蒸着チェンバーの直上に,酸化室と試料交換室を兼ねるチェンバーを作成した。基本となるNb/Al-oxide/Nb素子を作成する装置を現有している。また、製作プロセスのノウハウの蓄積がある。新たな磁性体バリア薄膜作成のための真空チェンバーの準備も整った。(1)ニオビウム金属を上下の超伝導電極、間にアルミニウム酸化膜を使用してトンネル型超伝導デバイスを作製している。(2)基板としてシリコン基板を使用し、有機溶剤で洗浄後、下部電極としてニオビウム金属直流スパッタリング法で作製している。続いてアルミニウム金属の薄膜を堆積し、1気圧の純酸素中で約30分室温酸化し、数ナノメートルのトンネル酸化膜とした。真空を破らず続けて上部のニオビウム金属を堆積した。(3)溶液中の陽極酸化法により厚い酸化膜を形成して、陽極酸化していない部分をトンネル素子接合部として切り出した。正方形接合の他、長方形、円形、多角形の接合形状を作製することができる。(4)通常アルミニウムを1気圧の純酸素中で約30分室温酸化して、トンネル酸化膜となるアルミニウム酸化膜をえているが、この酸化時間を30分から2日の間で変化させて、酸化膜膜厚を変え、超伝導電流の流れやすさを変化させた。(5)バリア材料としてはアルミニウムの他にニッケル磁性膜を堆積できるスパッタリング装置も立ち上げることに成功した。この新ラインでは、トンネル素子を得るべく現在、素子作製パラメータを変えての素子作製を始めた。(6)作製したアルミニウム酸化膜を使用したトンネル型超伝導デバイスには、垂直に磁界を加えて、超伝導電流の垂直磁界の特性を測定し、ある条件下での超伝導電極への磁束量子捕獲を確認した。さらに、正負に変化する垂直磁界を加えることでの超伝導電流の垂直磁界の特性の変化と、一度捕獲した磁束を除去することを試みている。この方法で数度に一度磁束除去に成功している。ニオビウムとアルミニウム金属のマグネトロンスパッタリング法により良好なトンネル型素子を作製することができるようになった。垂直磁界を加えたときのトンネル型素子への磁束捕獲を、超伝導電流の磁界特性から確認できるようになった。正負に変化する垂直磁界印可による捕獲磁束の除去の初期実験に成功した。

研究者の中山と阿部はこれまで,直流スパッタリング法で作成したニオビウム(Nb)薄膜を上下の超伝導体電極とする,サンドイッチ構造のNb/AlOx/Nbトンネル素子を製作してきた。この構造はニオビウム金属を超伝導電極とし,アルミニウム酸化膜をトンネルバリアとして使用している。極めて薄い酸化膜を2枚の超伝導体電極で挟んだサンドイッチ構造は,超伝導トンネル接合となる。電子波は片側の電極から極めて薄い酸化膜を透過し,逆側の電極に到達できることより,「トンネル効果」と呼ばれる現象が観測される。このトンネル効果により電流が流れても,両電極間に電圧が生じず,ある臨界値Icまで超伝導電流が流れることになる。超伝導トンネル接合は,外部磁界に極めて敏感であり,高感度な磁束計として使われている。本研究では,我々のみが行っている独創的な方法で, 3次元で外部磁界を走査して超伝導接合の電気的特性の磁界依存性を調べた。特にこの研究では接合電流Icの垂直磁界依存性の履歴現象を詳しく調べることができた。測定したNb/AlOx/Nbトンネル素子では、垂直磁界を加えた後では、フラウンフォーファータイプでない変調特性が観測され、接合電流Icの垂直磁界依存性は垂直磁界の絶対値を下げる過程で最大値を持つ特性であった。超伝導集積回路では,不要磁束による超伝導電流の現象が問題となるが,本研究により,一度減少した超伝導電流の復活がおこなえることがわかった。履歴現象があるということは,同じバイアス電流下で[0]と[1]の2状態が存在することになり,新しい記憶素子,論理素子への応用が期待できる。磁性体バリアとして抵抗蒸着法によるモリブデン磁性膜の堆積を始める。モリブデン膜のありなしの2種類のNb/Al-oxide/Nbトンンル接合を作製し、液体ヘリウム温度における電気的特性を評価する。マグネトロンスパッタリング法により、より再現性よく、良好なトンネル型素子を作製するパラメータを見いだすこと。さらに垂直磁界を加えたときの超伝導電流の磁界特性の測定データを積み重ねる。また、正負に変化する垂直磁界および交流の垂直磁界による、超伝導電流の磁界特性測定の変化を計測し、磁束捕獲と捕獲磁束除去の特性をより多くの回数測定し、新デバイス提案に結びつくようにする。当初の予定より、初年度での消耗品等の物品費の支出が抑えられた。昨年度の研究において、当初計画より、電子部品、フォトマスク、薬品、液体ヘリウム等の消耗品等の支払いが少なくおさえられて、繰り越しになることとなった。本年度は研究の最終年度であり、消耗品の使用のみならず、研究成果の発表に伴う旅費や雑誌投稿論文の投稿に伴う出費等に予算をあてる計画である。新年度において、液体ヘリウム、材料、電気部品等消耗品を購入する。
幾何構造の退化とその応用

板東は、前年に引き続き、ケーラー多様体上の安定ベクトル束を研究した。従来、安定ベクトル束のモジュライのコンパクト化は、代数多様体上と、一般のケーラー多様体上では異なる方法が取られていた。即ち、代数多様体上ではねじれのない層を付け加え、ケーラー多様体上では反射的層を付け加えていた。そこで、局所的にL^2評価を持つ断面の極限として現れる断面の作る層を導入する事により、ケーラーの場合もねじれのない層が自然に構成できる事を発見した。これは、代数曲面の場合には代数的な場合と良く整合する事が分かった。小田は、トーリック多様体の交叉コホモロジーの初等組み合わせ論的記述の研究を行い、強Lefschetzの定理との関係を確認した。西川は、非コンパクト多様体間の調和写像の研究を行い、特に双曲型の空間のDirichlet境界値問題の解の存在を証明した。高木は、生物の形態形成の数理モデルで重要な半線形楕円編微分方程式のノイマン問題を調べ、拡散係数が0に収束するときの最小エネルギー解の挙動を解明した。新井は、第2種Siegel上半空間上の劣調和関数の面積分を導入して、許容最大関数によるL^p評価を証明するなど、多変数関数論の実解析-確率論的研究に成果を上げた。中島は、ALE空間上の反自己双対接続のモジュライ空間のさまざまな幾何学的な性質について研究した。特にモジュライ空間のホモロジーを計算し、表現論との関連について指摘した。納谷は、コンパクトKlein多様体上に、共形構造と両立するRieman計量で、変換群、曲率等で良い性質を持つものを構成した。
成人期ASD者の就労支援を目的としたメタ認知訓練の新規開発と効果検証

1.本研究の目的と平成30年度の作業予定メタ認知尺度に関する先行研究例、およびautism spectrum disorder(ASD)を持つ人のインタビューデータからメタ認知に関する三宮の定義を踏まえて尺度項目を抽出し、試作版の尺度を作成する。また、併せてASDの就労支援に活用できるメタ認知トレーニングの開発に着手する。2.実施結果メタ認知尺度の作成に向け、三宮の分類に基づき「人間の認知特性についての知識」、および「メタ認知モニタリング」と「メタ認知的コントロール」に該当する尺度項目の抽出と整理を引き続き実施した。Teasdaleらによるメタ認知的知覚の評定基準も参照しながら抽出基準の検討と尺度項目の整理を進めた結果、三宮に分類に基づく三次元の尺度を想定するのか、メタ認知活動に限定する二次元もしくは一次元尺度とするかという尺度構成の見直しを含め、引き続き検討が必要と判断した。また、尺度項目によっては研究者間で解釈の異なるものがあり、ワーディングの詳細な検討も必要となっている。一方、尺度の検討と併せて就労支援を目的としたメタ認知トレーニング法の開発に着手した。開発に当たっては、既存のトレーニング法として、統合失調症を対象としたメタ認知トレーニングMetacognitive Training(MCT)、うつ病を対象としたD-MCT、および自己調節実行機能モデル(Self- Regulatory Executive Function Model:S- REF)に基づくメタ認知療法(Metacognitive. Therapy:MCT)等を参照し、さらにASDの診断基準、障害特性を踏まえて基本的な構成を検討している。メタ認知トレーニングの開発に着手することはできたが、尺度構成の見直し、尺度項目の抽出基準やワーディング等について引き続き検討が必要となっている。メタ認知トレーニングの基本的構成の検討など、作業の実施が可能なところは積極的に進めて行く予定である。三宮の分類に基づく三次元尺度を想定したインタビューデータからの項目抽出作業、および既存尺度からの項目抽出作業は既に複数の研究者で進めているため、想定する尺度構成と詳細な抽出基準が固まり次第速やかに項目の再整理とブラッシュアップを試みる。より妥当性・信頼性のある尺度とするため、拙速を避け、慎重に作業を進める方針である。1.本研究の目的と平成29年度の作業予定2.実施結果既存尺度の尺度項目の因子分析を参考に、三宮によるメタ認知の分類である「メタ認知的知識」のうち「人間の認知特性についての知識」、および「メタ認知的活動」のうち「メタ認知モニタリング」と「メタ認知的コントロール」に該当する尺度項目の抽出を行い整理した。さらに成人期ASD者の社会的不適応状態に関する半構造的インタビューから得られた言語データのトランスクリプトについて、社会的認知を主とする自身の認知的特徴理解(メタ認知的知識)、気分状態などへの気づき体験(メタ認知的モニタリング)、困った事態への対処方法(メタ認知的コントロール)に焦点を当て抽出を試みた。この際、Teasdaleらによるメタ認知的知覚(メタ認知的モニタリングに相当)の評定基準(包括的な用語の使用、認知的解釈の柔軟性、心理的距離、認知や感情への注視)などを参照して抽出のための基準をより具体化することが必要と考えられた。他の分類項目においても同様に抽出基準の厳密性を高める必要があり、これら基準の検討を再度進めているところである。先行研究のレビューは進行しているが、ASD対象者のインタビューデータからのメタ認知関連レコードの抽出を進める中で、抽出に関わる基準の検討に時間を要している。メタ認知尺度に関する先行研究を踏まえ、構成する因子項目を精査して抽出基準の決定を急ぐと共に、インタビューデータとの照合作業を複数の研究者で進める。30年度には項目プールを完成させ、研究代表者所属大学の学生を含む健常者約200名を対象に、試作版尺度と基準関連データ用尺度による測定を実施、分析する。

三宮の分類に基づく三次元尺度を想定したインタビューデータからの項目抽出作業、および既存尺度からの項目抽出作業は既に複数の研究者で進めているため、想定する尺度構成と詳細な抽出基準が固まり次第速やかに項目の再整理とブラッシュアップを試みる。より妥当性・信頼性のある尺度とするため、拙速を避け、慎重に作業を進める方針である。データ整理等の人件費に支出を予定していたが、データ収集の遅れのために支出されなかった。次年度、データ収集を行う際に支出予定である。次年度使用額が生じたのは主に尺度作成に伴う謝金等が、尺度作成の遅延のために使用されなかったこと、およびそれにより学会発表等の旅費に使用する費用が見込みより減少したことによる。次年度については、謝金および人件費の発生、また学会発表等の旅費使用が予定されるため、その費用として、翌年度分として請求した助成金と併せて使用する計画である。
大腸菌におけるジアシルグリセロールの生理的意義の解明

大腸菌におけるジアシルグリセロールの生理的意義を明らかにするため、その生合成に関与する可能性が考えられる遺伝子を10種類程度リストアップし、これらの多重変異株を構築した。その結果8重変異株が構築でき、生育が低温感受性となり、ジアシルグリセロールの生成量が大幅に低下していた。しかし、完全に枯渇していなかった。一方、タンパク質膜挿入に関与する糖脂質MPIaseについては、その構造決定・機能解析を行い報告した。大腸菌において、膜内在性タンパク質はいくつかの経路を経て膜挿入することが知られている。その中で、シグナル認識粒子(SRP)や膜透過装置(Sec因子)に依存しない経路は、リン脂質のみからなるリポソームにも膜挿入することから、自発的に膜挿入すると考えられてきた。しかし、申請者らはこの自発的膜挿入反応は、リポソームに生理的濃度のジアシルグリセロール(DAG)が欠如するために起こること、実際の膜挿入は新奇複合糖脂質MPIaseに依存して起こることをin vitro実験系を用いて証明した。DAGは実際にin vivoでも自発的膜挿入の抑制に関与することを証明するため、DAG枯渇株を構築し、その株における膜挿入反応を解析することを試みている。大腸菌におけるDAG生合成経路は不明な点が多く、数種の遺伝子の関与が示唆されているのみであった。これらの遺伝子の多重変異、および大量発現株を構築したが、DAGの発現レベルは全く変化しなかった。そこで、大腸菌の遺伝子配列を検索し、フォスファターゼ等DAGの生合成に関与する可能性のある遺伝子を20種あまりをターゲットとして、多重変異株を構築している。しかし、上記遺伝子に加えていくつかの遺伝子破壊を行っても、菌の生育およびDAGの発現レベルには全く変化は認められなかった。DAGの発現は多くの遺伝子により厳密に制御されていることが強く示唆された。現在も多重変異株を構築している。一方、膜挿入に必須の因子MPIaseはTLC上、SDS-PAGE上で単一な成分として、構造決定に必要な量を得ることに成功した。この精製因子を用いて構造解析に供したところ、3糖による繰り返し配列を持ち、末端のDAG構造とピロリン酸で結合していることが明らかとなった。また、繰り返し糖部分には多くのN-アセチル基(単位当たり3-4個)を持つことが判明した。この精製因子は高い挿入活性を持ち、野生株から調製した膜小胞に匹敵する活性が検出された。さらには、機能的膜タンパク質のin vitro合成系も確立された。大腸菌において、膜内在性タンパク質はいくつかの経路を経て膜挿入することが知られているが、シグナル認識粒子(SRP)や膜透過装置(Sec因子)に依存しない経路は、リン脂質のみからなるリポソームにも膜挿入することから、自発的に膜挿入すると考えられてきた。しかし、申請者らはこの自発的膜挿入反応は、リポソームに生理的濃度のジアシルグリセロール(DAG)が欠如するために起こること、実際の膜挿入は複合糖脂質HPIaseに依存して起こることをin vitro実験系を用いて証明した。大腸菌におけるDAG生合成経路はほとんど不明であり、数種の遺伝子の関与が考えられているのみであった。これらの遺伝子の多重変異、および大量発現株を構築したが、DAGの発現レベルは全く変化せず、DAG発現レベルが厳密に制御されていることを強く示唆している。現在も多重変異株の構築を続行している。一方、膜挿入に必須の因子MPIaseの一次構造が完全に決定された。その結果、3糖による14回の繰り返し配列を持ち、末端のDAG構造とピロリン酸で結合していることが明らかとなった。また、すべての糖部分にN-アセチル基、一部にアセチル基をもち、これら多くのアセチル基が膜タンパク質の疎水的な領域との相互作用に重要であることが示唆された。酵素的にDAG部分を除去した可溶性MPIaseは膜タンパク質と可溶性複合体を形成し、さらに膜挿入能を保持していることが明らかとなった。これらの結果は、DAGによる膜挿入抑制とMPIaseによる膜挿入促進は独立に作用していると考えられる。大腸菌において膜タンパク質はいくつかの経路を経て膜挿入するが、シグナル認識粒子や膜透過チャネルに依存しない経路は、疎水的相互作用により自発的に膜挿入すると考えられてきた。一方申請者らは、自発的膜挿入反応は生理的濃度のジアシルグリセロール(DAG)が欠如するために起こること、実際の膜挿入は糖脂質MPIaseに依存して起こることを証明した。23年度は、DAG生合成に関与する可能性のある遺伝子や非特異的なフォスファターゼをコードする遺伝子の多重変異株を構築した。

それらはmdoB、pgpB、eptB、pgpA、bacA、phoA、aphA、gutQの8種である。この8重変異株のDAG発現は大幅に低下しており、生育が低温感受性となった。DAGは膜の流動性にも関与するので、低温感受性となるのは妥当な結果と言える。現在も多重変異株の構築を続行している。一方、膜挿入に必須の因子MPIaseの一次構造を完全に決定し、その構造-機能相関関係を調べた。MPIaseはアセチル化された3種アミノ糖からなる繰り返しをもつが、アセチル基は膜挿入に必須であった。さらに、脂質部分を欠いた可溶性MPIase(sMPIase)は膜挿入活性をもっていること、sMPIaseは膜タンパク質と可溶性の複合体を形成することを明らかにした。これらのことから、糖鎖部分のわずかに疎水的なアセチル基が膜タンパク質との相互作用に必須であり、膜タンパク質はMPIaseと相互作用した後に膜挿入することが考えられる。また、sMPIaseが活性を保持しているという結果から、DAGによる自発的膜挿入の抑制効果とMPIaseによる膜挿入促進は独立した現象であることが明らかになった。大腸菌においては膜タンパク質はいくつかの経路を経て膜挿入するが、シグナル認識粒子や膜透過チャネルに依存しない経路は、疎水的相互作用により自発的に膜挿入すると考えられてきた。一方申請者らは、自発的膜挿入反応は生理的濃度のジアシルグリセロール(DAG)が欠如するために起こること、実際の膜挿入は糖脂質MPIaseに依存して起こることを証明した。23年度までの研究で、8種の既知の遺伝子の多重変異株を構築し、DAGの発現量低下や低温における生育の阻害を確認したが、十分なDAGの枯渇は達成できなかった。24年度は機能未知の遺伝子にターゲットを絞り、多重変異株の構築を行った。対象とした遺伝子は、ynbD、yeiU、yfbR、yidJ、yccX、yggFの6種であり、相同性よりDAG生成に関与する可能性が考えられる。これら6種の遺伝子多重欠損株を構築したところ、既知の遺伝子8重変異株同様、DAG発現量の低下、低温での生育阻害が認められた。したがって、これら14遺伝子の適当な組み合わせによりDAG枯渇が達成できる可能性が強い。一方、膜挿入に必須の因子MPIaseの機能解析を行ったところ、MPIaseは膜タンパク質と直接相互作用し、膜タンパク質を可溶化するシャペロン様の機能をもつことが明らかとなった。また、このMPIase-膜タンパク質複合体は膜挿入活性を保持していた。抗MPIase抗体を作製したところ、MPIaseは予想通り内膜に局在することが判明した。さらに抗MPIase抗体によりタンパク質膜挿入反応が阻害されたため、in vivoでもMPIaseは膜挿入に関与することが強く示唆された。これらのことから、MPIaseはタンパク質膜挿入反応を触媒する酵素様の機能をもつことを明らかにし、MPIaseは糖脂質酵素(Glycolipozyme)であるという新しい概念を提唱するに至った。脂質生合成系の複雑さ故にDAG枯渇株の構築がやや遅れているが、DAGが減少する株を構築することに成功し、低温感受性を示すことを明らかにした。
入力と状態の制約を考慮した学習型フィードフォワード制御

入力や状態の制約を満たした上で,制御系の出力が所期の目標値信号に速やかに追従するようなフィードフォーワード型目標値信号整形について検討した結果,下記の成果を得た.(i)まず,目標値信号をステップ応答に限定した場合については,制御系のインパルス応答およびステップ応答にノンパラメトリックな不確かさがある場合について,無限時間区間で制約を満たすことを理論的に保証する目標値整形法を確立した.(ii)つぎに,目標値信号を周期的な場合に拡張した.無限時間区間におけるオフラインでの目標値整形を考えた場合,これが最も一般的であると考えられる,この場合について,まず定常状態における最適な目標値整形をおこなった後,過渡状態の整形をおこなうことにより,任意の時間において制約を破ることなく,追従性能の良い目標値整形を可能とした.さらに,対象システムに不確かさが存在する場合にも制約条件を常に満たす目標値整形法についても,これを確立した.この場合には,対象となる制御系が定常偏差なく追従する系として設計されていない場合にも適応できるという点で,適用範囲も拡張されている.さらに,多入力多出力系への拡張にも成功した.この意味で,一つのまとまった成果が得られたといえる.(iii)有効性の検証についても,不安定な非線形である磁気浮上系を象としたシミュレーション,およびを二慣性系を用いた実験によりその有効性を確認した.《1、目標値生成手法の適用範囲の拡大などの理論的検討》入力や状態の制約を満たした上で,制御系の出力が所期の値に速やかに収束するような目標値信号生成法に関して,計算効率を考慮にいれながら目標値生成を無限時間区間に拡張するような理論的検討をおこなった.目標値をステップ関数などに限った場合,これは可能であることが確認できた.ただし,無限時間区間において,制約条件が満たされているか否かについては,今後,もう少し深く検討する余地がある.《2.制御対象のモデル化誤差に対するロバスト化》上記の目標値生成法は制御系のモデルに基づくため,モデル化誤差に対するロバスト性が重要となる.この観点から,制御系のインパルス応答にあるクラスの不確かさが含まれる場合に対して適応できるように,手法の拡張をおこなった.一方,今後の課題として,一旦生成された目標値がどの程度の誤差を許容するかについても詳細に理論的な検討をおこなう必要がある.《3.予備実験による検証》現有の振動系を用いて,上記提案手法の有効性に関して実験検証を行なった.この結果,ある程度のモデル化誤差の存在に対しても,対応可能であることが確認できた.入力や状態の制約を満たした上で,制御系の出力が所期の目標値信号に速やかに追従するようなフィードフォーワード型目標値信号整形について,無限時間区間の場合についてより深く検討し,今年度は下記の成果を得た.まず,目標値信号が周期関数関数の場合への拡張について考察した.無限時間区間におけるオフラインでの目標値整形を考えた場合,これが最も一般的であると考えられる.この場合について,まず定常状態における最適な目標値整形をおこなった後,過渡状態の整形をおこなうことにより,任意の時間において制約を破ることなく,追従性能の良い目標値整形を可能とした.これについては,制御対象の不確実さを考慮していないので,この点が今後の課題として残されている.しかし,シミュレーションおよび二慣性系における予備的な実験によりその有効性を検証している.つぎに,目標値がステップの場合に限定されるが,制御系のインパルス応答およびステップ応答にノンパラメトリックな不確かさがある場合について,無限時間区間で制約を満たすことを理論的に保証する目標値整形法を確立した.これについても不安定な非線形である磁気浮上系を象としたシミュレーション,およびを二慣性系を用いた実験によりその有効性を確認した.しかし,多入力多出力系への拡張に関してはまだ課題として残された.学習的に整形目標値信号をアップグレードする手法については,未だ検討できておらず,次年度への課題として残された.入力や状態の制約を満たした上で,制御系の出力が所期の目標値信号に速やかに追従するようなフィードフォーワード型目標値信号整形について検討した結果,下記の成果を得た.(i)まず,目標値信号をステップ応答に限定した場合については,制御系のインパルス応答およびステップ応答にノンパラメトリックな不確かさがある場合について,無限時間区間で制約を満たすことを理論的に保証する目標値整形法を確立した.(ii)つぎに,目標値信号を周期的な場合に拡張した.無限時間区間におけるオフラインでの目標値整形を考えた場合,これが最も一般的であると考えられる,この場合について,まず定常状態における最適な目標値整形をおこなった後,過渡状態の整形をおこなうことにより,任意の時間において制約を破ることなく,追従性能の良い目標値整形を可能とした.さらに,対象システムに不確かさが存在する場合にも制約条件を常に満たす目標値整形法についても,これを確立した.この場合には,対象となる制御系が定常偏差なく追従する系として設計されていない場合にも適応できるという点で,適用範囲も拡張されている.さらに,多入力多出力系への拡張にも成功した.この意味で,一つのまとまった成果が得られたといえる.(iii)有効性の検証についても,不安定な非線形である磁気浮上系を象としたシミュレーション,およびを二慣性系を用いた実験によりその有効性を確認した.
ゲ-ジ理論の異常項とその関与する現象

対称性は保存則と密接な関係をもち、物理の各分野で重要な働きをする。対称性は量子効果により修正を受けることがあり、この現象を量子異常という。量子異常は古典論と量子論を本質的に隔てるものであり、量子論に特有な現象を解明する鍵となる場合も少なくない。この事実を踏まえ、我々は平成元年と2年の2年度に渡り、(1)量子異常をもつゲ-ジ理論の定式化を通して異常項の起源と役割を探るとともに、(2)物性物理の種々の量子輸送現象をゲ-ジ理論の見地から研究した。その内容は以下の通りである。1.東北大の三宅氏と共同で異常項を持つゲ-ジ理論の研究を行ない、厳密に解ける2次元ゲ-ジ理論から始めて4次元の非可換ゲ-ジ理論の場合まで考察を進めた。ゲ-ジ異常項が力学的理由でゼロとなる状況が確かに実現することを確認した。また異常項が現われてもゲ-ジ理論の代数的構造が保たれ得ること、従って後者のほうがより基本的であることを示す議論を展開した。現在、さらに1通の論文を執筆中である。2.(1)電荷密度波1次元伝導体の電荷密度波の発生と加速の機構をカイラル対称性とその量子異常の観点から研究した。不純物、温度、フォノン分散の効果も考察した。特に、1次元電子格子系の長波長の構造にはkacーMoody代数に基づく局所カイラル対称性が現われることを指摘し、1次元系の電荷密度波の性格を明確にすることができた。この仕事はニュ-ヨ-ク市立大学の崎田教授との共同研究である。(2)エニオン高温超伝導現象と端数統計に従う励起(エニオン)の関係が現在注目されている。3次元ゲ-ジ理論の見地から端数粒子統計を考察し、長波長で現われる端数粒子統計が短波長では消失することを示した。(3)量子ホ-ル効果磁場中の電子を(1+1次元の多成分ディラック場として)記述する集団場の理論を構成し、ホ-ル伝導度の量子化の問題をベリ-位相との関連で考察した。現在、論文を準備するとともに、不純物効果の検討を進めている。平成元年度に行った研究活動は、(1)異常項を持つゲ-ジ理論の研究と、ゲ-ジ理論の物性への応用である。(2)電荷密度波と(3)超伝導の研究、そして、(4)ワ-クショップの開催に大別でき、その内容は以下の通りである。1.三宅氏と共同で続けてきた異常項を持つゲ-ジ理論の研究を4次元理論の場合に拡張し、論文として発表した。異常項があってもゲ-ジ理論の代数的構造が保たれ得ること、従って後者のほうがより基本的であることを示す議論を展開した。2.1次元伝導体の電荷密度波の発生と加速の機構をカイラル対称性の観点から考察した論文を発表した。ひき続き、不純物、温度、フォノン分散等の効果を考察し、現在論文を準備している。3.高温超伝導現象と端数粒子統計に従う励起(anyon)の関係が現在注目されている。

3次元ゲ-ジ理論の見地から端数粒子統計を考察し、長波長で現れる端数粒子統計が短波長では消失する事を示した。目下、論文を執筆中である。4.吉川教授と共同で企画した絃理論とゲ-ジ理論の異常項に関するワ-クショップを予定通り11月19日から4日間開催した。50名を起す素粒子と物性の研究者の参加が得られ、セミナ-とともに活発な討論があり、意味深い研究集会となった。昨年度の研究活動を引き継ぎ、平成2年度には(1)異常項を持つゲ-ジ理論の研究と、(2)ゲ-ジ理論の物性物理への応用をさらに推進した.その内容は以下の通りである。1.東北大の三宅氏と共同で続けてきた異常項を持つゲ-ジ理論の研究を4次元の非可換ゲ-ジ理論の場合に拡張し、カレント代数と異常項の関係を考察した。異常項があってもゲ-ジ理論の代数的構造が保たれ得ること、従って後者のほうがより基本的であることを示す議論を展開した。現在論文を執筆している。2.(1)電荷密度波昨年度1次元伝導体の電荷密度波の発生と加速の機構をカイラル対称性の観点から考察した論文を発表したが、これに続いて、不純物、温度、フォノン分散の効果を考察した論文を発表した。1次元電子格子系の長波長の構造にはKacーMoody代数に基づく局所カイラル対称性が現われることを指摘し、1次元系の電荷密度波の性格を明確にするきとができた。これらの仕事はニュ-ヨ-ク市立大学の崎田教授との共同研究である。(2)エニオン高温超伝導現象と端数粒子統計に従う励起(エニオン)の関係が現在注目されている。3次元ゲ-ジ理論の見地から端数粒子統計を考察し、長波長で現われる端数粒子統計が短波長では消失する事を示す論文を発表した。(3)量子ホ-ル効果磁場中の電子を(1+1次元の多成分ディラック場として)記述する集団場の理論を構成し、ホ-ル伝導度の量子化の問題をベリ-位相との関連で考察した。現在、論文を準備するとともに、不純物効果の検討を進めている。
バイオ燃料電池の飛躍的高出力化

バイオ燃料電池は生命の代謝過程で使用される酸化還元酵素を利用して発電するが、出力の低さからその実用化は難しいと考えられていた。本課題では、バイオ燃料電池の要である使用酵素を結晶化して電極に固定することにより、その電極上での高濃度化、高安定化、また電子のスムーズな移動の実現を介して、バイオ燃料電池の飛躍的な高出力化を試みた。結果として、正極、負極それぞれの電極において5から10倍の電流応答を得ることに成功し、本手法がバイオ燃料電池の実用化に有効であることが示唆された。バイオ燃料電池は、酵素を電極触媒に利用し、糖などを代謝する過程において発生するエネルギーを電気エネルギーとして電極に取り出す。そして特に近年、安全かつクリーンな電源として注目されはじめている。しかしながら、その実用化には少なくとも越えねばならない2つの壁がある。ひとつは、発電の要である酵素をいかに電極に高密度に存在させるかであり、もうひとつは、酵素の触媒反応で取り出した電子をいかに効率良く電極に受け渡すかである。本課題では、蛋白質がその機能を保持したまま最も高密度化された状態であり、かつ、均一に配置された状態である酵素結晶を電極触媒として用いることにより、これら問題の解決を試みた。まず、既にバイオ燃料電池として実績がある酵素であり、その結晶化条件が既知のアシネトバクター由来のグルコースデヒドロゲナーゼ(GDH)(結晶化条件:EMBO J., 18, 5187-5194, 1999; J Mol Biol., 289, 319-333, 1999)とバチルス由来のCotAラッカーゼ(結晶化条件:Acta Crystallogr D Biol Crystallogr, 58, 1490-1493, 2002)を高純度に精製し、その結晶化を行い双方の結晶を得た。次にこれら得られた結晶の内、GDHの結晶を光硬化樹脂でカーボン電極上に固定し、そのグルコースの酸化に伴う電流応答を測定してその電極性能を評価した。この際、コントロールとして、結晶化せず限界まで濃縮した溶液状態の酵素を同様に固定化した電極も用意した。その結果、コントロールと比較して酵素結晶を使用した電極では5倍から10倍の電流応答を示すことを明らかにした。バイオ燃料電池の実用化には少なくとも越えねばならない2つの壁があり、ひとつは、発電の要である酵素をいかに電極に高密度に存在させるかであり、もうひとつは、酵素の触媒反応で取り出した電子をいかに効率良く電極に受け渡すかである。本課題は、酵素結晶を電極触媒として用いることにより、これら問題の解決を試みるものである。昨年度までに、負極に用いる酵素としてアシネトバクターのグルコースデヒドロゲナーゼ(AcGDH)及び正極に用いる酵素としてバチルス由来のCotAラッカーゼの結晶を得、それぞれの結晶を固定した電極では溶液を固定したものに比べて510倍の電流応答が見られることを明らかにした。今年度はさらなるバイオ燃料電池の高出力化に向けて、使用する酵素として負極、正極ともその酵素活性がこれまで使用していたものより高いものを採用した。具体的には、負極にはAcGDHの変異体であるAcGDH_I368Aを、正極にはメタゲノム由来ラッカーゼを使用した。そして、これら酵素を溶液として電極に固定したバイオ燃料電池が従来のものより高出力であることを確認し、同酵素を結晶化して固定化することによりさらなる出力向上が期待された。そこで、次に、これら酵素の結晶化を試みた。その結果、AcGDH_I368Aでは野生型の結晶化条件に加えて銅イオンの存在下で結晶を行うことにより再現性良く結晶が得られるようになった。しかしながら、ラッカーゼにおいては現在のところその結晶を得ることができていないので、翌年度、引き続きその結晶を得られる条件をスクリーニングしていく予定である。本研究課題はバイオ燃料電池の実用化を目指してその飛躍的な高出力化を目指すものである。手法としては、バイオ燃料電池の要である使用酵素を結晶化して電極に固定することにより、その高濃度化、高安定化、また電極への電子のスムーズな移動の実現を試みるものである。25年度には正極、負極に使用する酵素を結晶化し、それぞれの電極で5から10倍の電流応答を得ることに成功し、26年度には使用する酵素を高濃度のグルコースでも阻害がかからない変異体(AcGDH_I368A)に変更することによりさらなる高性能化に成功してきた。27年度は昨年度までうまく結晶が得られていなかった正極に使用するラッカーゼの結晶化を引き続き行うとともに、昨年度すでにその結晶が得られたAcGDH_I368AのX線結晶解析を行った。その結果、ラッカーゼについては微結晶を得ることに成功し、さらに良質の結晶を得るためにその結晶化条件の検討を行うに至った。また、AcGDH_I368Aについては、分解能1.6Åでその構造決定に成功し、その構造を野生型酵素の構造と比較することにより、高濃度のグルコースによる阻害の緩和が起こるメカニズムを明らかにするに至った。さらに、その変異体酵素の構造をもとにバイオ燃料電池に適した、あらたな変異体酵素のデザインを行い、複数の変異酵素の作成、その評価を行った。その結果、高濃度のグルコースでも阻害のかからない新たな変異酵素2種の作成に成功した。

本課題では、バイオ燃料電池の要である使用酵素を結晶化して電極に固定することにより、その電極上での高濃度化、高安定化、また電子のスムーズな移動の実現を介して、バイオ燃料電池の飛躍的な高出力化を試みた。結果として、正極、負極それぞれの電極において5から10倍の電流応答を得ることに成功し、本手法がバイオ燃料電池の実用化に有効であることが示唆された。当初26年度後半に行うはずであった正極、負極ともに酵素結晶電極を備えたバイオ燃料電池の作製と評価に至っておらず、その全体的な進行が遅れている。生化学平成27年度は正極、負極ともに酵素結晶電極を備えたバイオ燃料電池の作製とその機能評価を行う。また、研究遂行を補助する者としてパートタイマー1名を雇用し、そのスピードアップを図る。予備実験で概ね予想された結果が本実験でも得られたことから、これまでは、おおむね順調に進展したと考えている。本課題は酵素結晶を電極触媒として用いることにより、バイオ燃料電池の性能向上を目指すものである。課題はほぼ計画通りに研究は進行しているものの、その全体的な進行が遅れている。そのため、当初26年度後半に行うはずであった正極、負極ともに酵素結晶電極を備えたバイオ燃料電池の作製と評価に至っておらず、それらに使用する予定の費用が未使用額として発生した。正極に使用するラッカーゼの結晶化などは26年度に予定していたが、その高純度精製法と結晶化条件の確認は既に終了した。25年度に行った実験を酵素を変えて行うことから、大きな困難無く進行できると考えている。そこで、可能であれば電極の安定性を評価する実験も同時に実施したいと考えている。平成27年度は正極、負極ともに酵素結晶電極を備えたバイオ燃料電池の作製とその機能評価を行う。未使用額はこれら研究遂行に必要な消耗品費、また、研究遂行を補助する者としてパートタイマー1名を雇用するための人件費として使用する。本課題では、蛋白質精製や蛋白質結晶化などのルーティーンワークを補助する者としてパートタイマー1名の雇用を予定していたが、申請額に比べて採択額が少なかったため雇用を断念した。そのため、既存の消耗品を効率よく流用するなどして25年度分の支出を合わせて抑制し、26年度に繰り越した。26年度は合計で申請額に近い額が確保されたので、申請書類のとおりに実施していく予定である。
子宮におけるシクロオキシゲナーゼ２の機能解析

体外受精が不妊治療としてごく一般化した現在、良好胚を胚移植しても妊娠しない着床障害は不妊治療の大きな問題となっており、着床障害の機序の解明、新規診断・治療法の確立を目指した基礎研究が必要である。本研究者の予備的研究で、COX2で産生される脂肪酸の胚浸潤への関与が強く示唆される。本研究では、胚浸潤という現象に焦点をあて、その異常をきたすCOX2の子宮特異的ノックアウトマウスとin vitroの新規胚浸潤モデルを用いて、胚浸潤を調節する脂質のクオリティやその担当脂質の解明を目的とする。本研究により、ヒト着床障害の新規診断・治療法確立へ向けた科学的基盤構築を目指す。
活性酸素種分解性ポリペプチドによるオルガネラ選択的バイオ医薬品デリバリー

植物細胞を構成するミトコンドリアや葉緑体は物質生産やエネルギー生産などの役割を担っている。またミトコンドリアや葉緑体は独自の遺伝子を有しているため、核酸や機能性タンパク質の送達によるオルガネラの機能制御や機能改変が試みられてきた。しかしながら、これら2つのオルガネラへと選択的かつ効率的な核酸やタンパク質の送達は困難である。本研究では、これら2つのオルガネラ移行性ペプチドと会合性ペプチドからなる融合ペプチドが構築するナノ会合体への活性酸素種(ROS)応答性の付与による植物細胞のミトコンドリアや葉緑体への選択的かつ効率的な送達技術の開発を目的としている。