hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
環境資源保全と失業―開放経済下における分析―

本研究では、開放経済下における貿易政策や環境政策などが環境と失業に与える影響を明らかにした。主に得られた結果としては、輸出税の導入は短期的には失業率を悪化させるが、長期では失業率を引き下げる可能性がある。一方、植林などの政策は、失業率を改善し、環境をも改善する可能性があり、失業と環境のトレードオフを解消する可能性がある政策であることが示された。現在、各国で環境汚染・温暖化を緩和させ、資源を保全することが求められている。そこで、前年度に続き、資源と失業の存在を同時に考慮したモデルを構築し、貿易政策・環境政策・労働政策などの効果を分析することが本研究の目的である。そこで平成25年度は、〝Trade and Environmental Policies, Renewable Resources and Unemployment′′(阿部顕三大阪大学教授との共著)を著した。以下、概要を示す。本論文は、都市では組合や最低賃金法などにより、労働市場における賃金率が下方硬直的で、完全雇用が達成されないほどの高賃金であると仮定した標準的なHarris=Todaroモデルを用いる。しかしながら、農村では再生可能な資源である森林資源から木材を生産しているが、木材の生産が森林資源の減少を通じ、農業部門へ負の外部性をもたらす状況を想定した。この下で、森林資源ストックが所与である短期と森林資源ストックが変化する長期において、木材輸出に対する輸出税と農業生産に対する生産補助金の森林資源ストックと失業率、厚生に与える効果を分析した。得られた主要な結論として3点を挙げることができる。第1に、木材生産に対する輸出税の引き上げは、短期的には都市失業率を上昇させ、厚生を悪化させる。最適な政策は、輸出補助金政策となる。第2に、長期的には、輸出税は自然資源ストックを上昇させるが、農業部門への負の外部性が大きければ、失業率を減少させる可能性がある。第3に、長期において、農業部門への生産補助金が利用可能であれば、最適な政策は輸出税、あるいは輸出補助金のどちらとも可能性がある。しかしながら、木材生産の農業に対する外部性が大きく、森林資源の過剰伐採が行われている状況下では、木材輸出税と農業生産補助金の組み合わせが最適な政策の組み合わせとなる。そこで、資源と失業の存在を同時に考慮したモデルを構築し、貿易政策・環境政策・労働政策などの効果を分析することが本研究の目的である。そこで平成24年度は、〝Trade Policies with Common Resources and Unemployment′′(阿部顕三大阪大学教授との共著)を著した。以下、概要を示す。しかしながら、農村では木材加工製品を生産しているが、森林資源がある土地の所有権が十分確定していない状況を想定し、森林資源保護のための木材加工製品に対する輸出税政策が失業率と厚生に与える影響を分析した。得られた主要な結論として3点挙げることができる。第1に、木材加工製品に対する輸出税の引き上げは、都市失業率を上昇させる。第2に、厚生に対する効果は、もし都市において失業が存在しなければ、輸出税の導入は厚生を改善するが、都市に失業が存在し、消費者に対する環境ダメージが十分大きいならば、厚生を悪化させてしまう。第3に、都市に失業が存在し、農村において森林資源の所有権が十分確立されていなければ、最適な輸出税率は調整された限界環境ダメージよりも低くなり、さらに、消費者に対する環境ダメージが十分小さければ、輸出補助金が最適となる。以上の結果から、途上国のように雇用拡大と環境資源保全に直面している政府は、雇用拡大に軸足を起きやすく、環境保全のための輸出税よりも輸出補助金を選択しやすいといえる。今後、環境保全と失業を同時に改善するために、第二の政策を導入し、輸出税との最適な組み合わせ等の分析を検討したい。第一の論文では、同質財を生産する企業が自国と外国の両国に1社ずつ存在する状況を想定し、環境政策(排出基準規制)が各国の失業率に与える影響を明らかにした。本来、国際寡占下での環境政策は自国企業の競争上の影響を考慮して、弱めに課すことが最適とされるが、本稿では、公正賃金に基づく失業モデルを導入することで、自らの賃金が公正であることの比較対象としての他の所得(資本所得や熟練労働者の賃金)が高くなることで、労働意欲が低下し、失業率が上昇することから、逆に、環境政策を厳しくする方に逸脱することで自国の経済厚生が改善する可能性があることを明らかにした。第二の論文では、環境、労働移動と失業の応用一般均衡モデルによるシミュレーション分析を行う研究の前段階として、まず最もシンプルな外国人労働者の受け入れが日本経済に与える影響を定量的に分析した。

モデルには、32部門、20102020年の逐次動学モデルを前提とし、労働を熟練労働・非熟練労働の2つのタイプに分類し、今後の日本において10年間で200万人の非熟練外国人労働者が流入するという設定をメインのシナリオとして分析した。メインのシナリオでの主な結果は、外国人労働の受け入れで、非熟練労働の賃金は2.5%低下したのに対し、熟練労働の賃金は0.3%上昇、資本のレンタルプライスは1.3%上昇した。マクロ的な影響としては、GDPが約1.7%増加した。国際貿易貿易と環境、失業に関する問題のうち、環境問題と失業の関係に注目し、環境税などの負担により企業が雇用を減らし、失業などに影響を与えるのではないかとの懸念があるが、一方で、持続可能な形で資源を残すために、なんらかの適切な政策が求められている。特に、途上国などでは雇用維持の側面がある。そこで、環境問題と失業の存在を同時に考慮した開放経済モデルを構築し、環境政策や貿易政策、雇用政策が失業に与える影響、あるいは雇用を維持し、環境を改善するためにはどのような政策介入が妥当なのかを明らかにすることが本研究の目的である。そこで、平成25年度は、都市において組合や最低賃金法などにより労働市場における賃金率が下方硬直的で、完全雇用が達成されないほどの高賃金であると仮定した標準的なHarris=Todaroのモデルを用い、さらに、農村部門では森林資源から木材を生産し、木材の生産は森林資源の減少を意味し、森林資源の減少は農業に用いられる土地の土壌を悪化させるという負の外部性をもたらす状況を想定し、木材に対する輸出税、農業に対する生産補助金政策による自然資源ストック、失業率、厚生に対する影響を分析した。この分析は成24年度の計画の中で想定していた分析の継続で、当初の予定から変更をしてはいるが、おおむね順調に研究を進めている。貿易と環境、失業に関する問題のうち、環境問題と失業の関係に注目し、環境税などの負担により企業が雇用を減らし、失業などに影響を与えるのではないかとの懸念があるが、一方で、持続可能な形で資源を残すために、なんらかの適切な政策が求められている。そこで、平成24年度は、都市において組合や最低賃金法などにより労働市場における賃金率が下方硬直的で、完全雇用が達成されないほどの高賃金であると仮定した標準的なHarris=Todaroのモデルを用い、さらに、農村では木材加工製品を生産しているが、森林資源がある土地の所有権が十分確定していない状況を想定し、木材加工製品に対する輸出税政策による失業率、厚生に対する影響を分析した。この分析は、申請当初予定していた分析であり、平成24年度の計画をある程度達成できたと考えられる。しかしながら、環境保全としての輸出税政策のみを分析している点でまだ十分ではなく、環境資源の保全と雇用拡大を同時に達成しうるような輸出税と他の政策の組み合わせなどを分析する必要性があったと考える。今年度の前半では、昨年度に執筆した論文をさらに加筆・修正し、海外雑誌に投稿する予定である。
Usp46変異マウスを活用した概日リズムの給餌同調機構の解明

CSマウスは、給餌サイクルに概日リズムが同調する特異な性質を持つ。また、抗うつ薬の反応性を調べる強制水泳や尾懸垂テストにおいて無動化しない。研究代表者は、CSマウスの無動化の原因遺伝子Usp46を特定していたが、Usp46KOマウスの概日リズムが給餌サイクルに同調することを新たに見出した。Usp46はGABA神経系の機能低下を引き起こすことから、給餌同調にGABA系が関与している可能性が考えられた。そこで本研究は、Usp46変異マウス(CS、Usp46KOマウス)を活用して概日リズムの給餌同調に関するGABA神経機構を検討することを目標とした。本年度は、昨年度確立した効果的位相変位誘発法(通常の餌よりも報酬系をより刺激すると考えられる嗜好性餌を特定の時間に3日間与える)を用いて、GABAアゴニストとアンタゴニストを短期間(3日間)の給餌に先立って毎日投与し位相変位への影響を調べた。すなわち、GABAA受容体の機能を増強するベンゾジアゼピン系薬のニトラゼパムの投与により位相変位が阻害されるか、また、給餌サイクルに同調しないC57BL/6Jマウス(野生型)を用いて、GABAA受容体の遮断薬であるビククリンの投与により給餌刺激による位相変位が生じるかを検討した。その結果、C57BL/6JおよびCSマウスのいずれにおいても、給餌に伴う位相変位が影響を受けることはなかった。これらの結果から、給餌同調にGABA神経系が関与しないことが示唆された。研究代表者は、CSマウスの無動化の原因遺伝子Usp46を特定していたが、最近、Usp46KOマウスの概日リズムが給餌サイクルに同調することを見出した。そこで本研究は、Usp46変異マウス(CS、Usp46KOマウス)を活用して概日リズムの給餌同調に関する中枢制御機構を検討した。最初に、Usp46変異マウスの概日リズムの特性の把握を把握するために、Usp46変異マウスの概日リズムの各種パラメーター(活動パターン、活動量、概日周期)を検討し、次に光パルスに対する位相反応曲線や明暗サイクル移行に伴う活動リズムの再同調日数など光刺激に関連した概日特性について検討した。その結果、コントロールと比べ、様々な点でUsp46KOマウスが異なっていることが明らかとなった。また、給餌同調に伴う予知活動に報酬系が関与する可能性(eLIFE,3:e03781,2014)を検討するために、報酬系を刺激する嗜好性餌(チョコレートチップ)に対する概日リズムの反応を調べた。その結果、給餌による概日リズムの位相変位に報酬系が関与する可能性が示された。次に、給餌刺激に伴う概日リズムの位相変位誘発法を確立するために、短期間の給餌サイクルに対して位相変位が生じる条件を調べ、最適な条件を決定した。平成28年度の計画は、Usp46変異マウスの概日リズムの特性の把握、給餌同調の確認、および報酬系刺激による概日リズムの同調を検討するものであったが、これらについてはいずれも実施して次年度に進む成果を得たため。そこで本研究は、Usp46変異マウス(CS、Usp46KOマウス)を活用して概日リズムの給餌同調に関する中枢制御機構を検討することを目的とした。昨年度は、Usp46変異マウスの概日リズムの特性の把握、給餌同調の確認、および報酬系刺激による概日リズムの同調を検討するとともに、短期間の給餌サイクル刺激に対して位相変位が生じる条件を調べて最適な条件の決定を試みた。しかし、通常餌では位相変位量がそれほど大きくなく、受容体作動薬や拮抗薬を用いた薬理学的実験で検証できるかどうか確証がないと思われた。そこで、今年度はより効果的に位相変位が生じる条件を探った。その結果、通常の餌よりも報酬系をより刺激すると考えられる嗜好性餌(チョコレートチップ)を用いることにより明確な位相変位が生じることが分かった。この方法を用いて、現在給餌同調にGABA系が関与しているかを検討するために、CSマウス用いてGABAA受容体の機能を増強するベンゾジアゼピン系薬のニトラゼパムの投与により位相変位が阻害されるか、また、給餌サイクルに同調しないC57BL/6Jマウス(野生型)を用いて、GABAA受容体の遮断薬であるビククリンの投与により給餌刺激による位相変位が生じるかを検討中である。

H28年度に給餌刺激に伴う概日リズムの位相変位誘発法を確立して、H29年度から行動薬理学的研究に進む予定であったが、位相変量がそれほど大きくなく、行動薬理学的検証には十分でないと判断されたため、さらに有効な方法を探った。そのため、実験の進行がやや遅れた。しかし、すでにGABA系薬物を用いた実験を開始しているため、遅れた分を取り戻せると考えている。CSマウスは、給餌サイクルに概日リズムが同調する特異な性質を持つ。また、抗うつ薬の反応性を調べる強制水泳や尾懸垂テストにおいて無動化しない。研究代表者は、CSマウスの無動化の原因遺伝子Usp46を特定していたが、Usp46KOマウスの概日リズムが給餌サイクルに同調することを新たに見出した。Usp46はGABA神経系の機能低下を引き起こすことから、給餌同調にGABA系が関与している可能性が考えられた。そこで本研究は、Usp46変異マウス(CS、Usp46KOマウス)を活用して概日リズムの給餌同調に関するGABA神経機構を検討することを目標とした。本年度は、昨年度確立した効果的位相変位誘発法(通常の餌よりも報酬系をより刺激すると考えられる嗜好性餌を特定の時間に3日間与える)を用いて、GABAアゴニストとアンタゴニストを短期間(3日間)の給餌に先立って毎日投与し位相変位への影響を調べた。すなわち、GABAA受容体の機能を増強するベンゾジアゼピン系薬のニトラゼパムの投与により位相変位が阻害されるか、また、給餌サイクルに同調しないC57BL/6Jマウス(野生型)を用いて、GABAA受容体の遮断薬であるビククリンの投与により給餌刺激による位相変位が生じるかを検討した。その結果、C57BL/6JおよびCSマウスのいずれにおいても、給餌に伴う位相変位が影響を受けることはなかった。これらの結果から、給餌同調にGABA神経系が関与しないことが示唆された。初年度では、短期間の給餌サイクル刺激に対して位相変位が生じる条件を調べて最適な条件を決定することができた。しかし、位相変位量がそれほど大きくなく、受容体作動薬や拮抗薬を用いた薬理学的実験で検証できるかどうか十分な確証がない。そこで、本年度は脳の局所破壊を行い給餌同調の脳内関連領域を検討することとする。その結果をもとに薬理学的実験に進む。現在進めている行動薬理学実験が順調に進めば、本研究の目的をほぼ達成できると思われる。
慢性疼痛に対する認知行動療法の治療効果と反応予測因子の検討

平成30年度は、まず慢性疼痛者を対象とした質問紙調査を実施し、痛みに対する認知行動療法(行動療法、認知療法含む)の治療効果について検討した。目的は、主に痛みに対する認知行動療法の治療効果と脳機能を反映するとされる神経生物学的変数の関連を明らかにすることであった。調査対象1030名のうち、痛みに対する認知行動療法を受けた経験がある者は、178名(約17%)であった。そのうち、効果が低かった者(無しも含む)は117名、効果が高かった者は61名であった。効果が高かった者は、低かった者と比べて、生活障害が少なかった。神経生物学的変数としては、低効果群と比較して高効果群は、行動抑制系得点が低く、環境中の報酬知覚得点が高かった。前者は、潜在的な脅威刺激やその予期に際して注意を喚起し、自らの行動を抑制する傾向を、後者は、行動に随伴する報酬(正の強化子)の知覚の程度を測定するもので、いずれも前頭前野の活動を反映すると想定される。したがって、痛みに対する認知行動療法の効果が低い者は、前頭前野の脳酸素交換量の低下が、行動抑制や報酬知覚に影響を及ぼしていると示唆された。次に前頭前野の脳酸素交換量と神経生物学的変数の関連について、NIRSを用いた健常(非慢性疼痛者)データ収集を目的として、pilot studyを行った。その結果、環境中の報酬知覚が高いものの行動抑制も同時に高い者は、前頭前野の脳酸素交換量が負の値を示す可能性が示された。平成27年度は、症状維持モデルに基づく認知行動療法プログラム、および測定指標の整備を行った。プログラムに関しては、本谷(2015)のプログラムを参考に、体験的技法や心理的柔軟性のプログラムを用いたマインドフルネス認知療法を取り入れ、構成も心理教育、セルフモニタリング(疼痛日記)、リラクセーション法をコアプログラムとしてプログラム初期に実施し、後半は痛みに対する認知や行動にあてたセッション、ストレスマネジメントのセッション、およびマインドフルネス認知療法の技法を用いたセッションを対象者の状態像に合わせて実施する柔軟性の高いプログラムを作成した。また、測定指標としては、本谷他(2015)、Wong et al(2015)、金他(2015)などの先行研究をもとに、主観的評価として疼痛症状(罹患期間、強度、頻度)、心理社会的指標(破局的思考、恐怖回避、生活障害、マインドフルネス、ソーシャルサポート、生活環境)、家族間葛藤や援助の項目などを設定した。客観的評価としてはNIRS(近赤外線スペクトロスコピー)を用い、そのデータ解析方法として、加藤(2006)、Oka etal(2015)などが報告する脳酸素交換マッピング(COE)に基づき行い、酸素化ヘモグロビン濃度の変化量(ΔO)と脱酸素化ヘモグロビン濃度の変化量(ΔD)から算出される脳組織の単位体積あたりに含まれる脳血流量の変化量(ΔCBV)と脳酸素交換量(ΔCOE)で検討することとした。そして、COEに基づくNIRSデータの整理、解析、および解釈に関する知識や技術を専門家から習得し、トレーニングした。認知行動療法プログラムと測定指標の整備の過程で、新たな研究成果の報告があり、その内容を踏まえた実施手続きへと改訂する必要があったこと、およびデータ解析方法を検討する過程で計画案以上に効果的な手法の情報を取得し、その手法の確認と技術習得を専門家から行う必要があったことでプログラム開始に至らなかったため。平成28年度は、平成27年度に作成した症状維持モデルに基づく認知行動療法プログラムの患者用、治療者用マニュアルを作成し、専門家による臨床的妥当性と現実的な臨床応用の可能性を検証した。その研究の一環として、本治療プログラムの基盤となっている疼痛の症状維持モデルに基づく治療が実際の医療現場でどの程度認識、あるいは実践されているか、および認知行動療法プログラム実践上の課題の把握を目的とした調査を実施した。その結果、全国の慢性疼痛治療に携わる232施設(病院、クリニック)・科(整形外科、リハビリテーション科、麻酔科など)からの回答が得られ、症状維持モデルに基づく認知行動療法の認知度は約30%(内、「よく知っている」は約9%)であった。また、実臨床での実践度は、約8%(内、「よく実践している」は4%)であった。一方、実践上の課題として、セルフケアに関するパンフレットの必要性、職種による役割分担、フローチャートなどの導入があげられた。そのため、本プログラムにおいても、プログラム前後、およびプログラム後に対象者自身の実践できるガイドブックを作成した。そして、本プログラムが臨床現場で機能的な運用が図れるように、本プログラム導入におけるスクリーニング基準を検討した。本年度の研究結果は、本プログラムが単にハード面のみではなく、ソフト面においても有益な効果を長期的にもたらすことに対する保証の観点からも意義が大きいと考えられる。作成した治療プログラムの臨床応用可能性を検討した結果、現場のニーズに伴う改善が求められたため、追加の調査研究を行う必要性が生じた。また、その調査結果をふまえ、治療プログラムに使用する資料(例:患者用・治療者用マニュアル、患者向けガイドブック)を作成する必要があった。加えて、研究代表者の所属変更に伴い、想定していた研究対象者の募集先が変更となった。以上の要因から、プログラム開始に至らなかったため。平成29年度は、本邦で実施されている慢性疼痛に対する認知行動療法の内容と効果について系統的レビューを実施した。

目的は、現在、進めているプログラムの結果と比較し、費用対効果を検証するとともに、本邦での現実的な実施形態について検討するためである。2000年以降の国内外の学術雑誌を対象として、本邦で実施された慢性疼痛に対する認知行動療法の介入論文を調査した。主な検索エンジンとして、邦文誌は、“医中誌"と“CiNii"、欧文誌では、“MEDLINE"と“PsyInfo"を用い、慢性疼痛と認知行動療法(認知療法、行動療法)を検索用語とし、主目的が疼痛治療である論文を調べた結果、26論文が抽出された。従来、報告されているメタ分析の結果と同様に症状やQOL、心理社会的要因で一定の改善を認める一方で、フォローアップ情報は乏しい結果であった。うち13論文が症例研究であるほか、対象者数が10人未満の研究が多く、十分なエビデンスの算出には課題が残る結果であった。また、約半数が集団か入院中の集中プログラムであり、心理教育やリラクセーション法を中心とした内容であることが明らかとなった。以上の結果は、本プログラムの費用対効果の検証における基準となるほか、実施形態に関する有益な情報であり意義が大きい。加えて、本プログラムは慢性疼痛者を対象としているが、NIRSを用いた適切な健常データの必要性を受けて、健常データ収集のプロトコルと実施計画を作成した。平成30年度中に実施予定である。想定していた研究対象者の募集先が変更となり、募集方法の変更や倫理的手続きを見直す必要が生じたため。また、脳機能測定機器(NIRS)の使用環境の整備に時間を要したため。平成30年度は、まず慢性疼痛者を対象とした質問紙調査を実施し、痛みに対する認知行動療法(行動療法、認知療法含む)の治療効果について検討した。目的は、主に痛みに対する認知行動療法の治療効果と脳機能を反映するとされる神経生物学的変数の関連を明らかにすることであった。調査対象1030名のうち、痛みに対する認知行動療法を受けた経験がある者は、178名(約17%)であった。そのうち、効果が低かった者(無しも含む)は117名、効果が高かった者は61名であった。効果が高かった者は、低かった者と比べて、生活障害が少なかった。神経生物学的変数としては、低効果群と比較して高効果群は、行動抑制系得点が低く、環境中の報酬知覚得点が高かった。前者は、潜在的な脅威刺激やその予期に際して注意を喚起し、自らの行動を抑制する傾向を、後者は、行動に随伴する報酬(正の強化子)の知覚の程度を測定するもので、いずれも前頭前野の活動を反映すると想定される。したがって、痛みに対する認知行動療法の効果が低い者は、前頭前野の脳酸素交換量の低下が、行動抑制や報酬知覚に影響を及ぼしていると示唆された。次に前頭前野の脳酸素交換量と神経生物学的変数の関連について、NIRSを用いた健常(非慢性疼痛者)データ収集を目的として、pilot studyを行った。その結果、環境中の報酬知覚が高いものの行動抑制も同時に高い者は、前頭前野の脳酸素交換量が負の値を示す可能性が示された。作成した認知行動療法プログラムの効果を質問紙法による主観的評価とNIRSによる客観的評価の両面から検証する。
RYR/Ca^<2+>放出チャネルと吸入麻酔薬との相互作用におけるFKBPの役割

吸入麻酔薬のRYRに対する作用に、リアノジン受容体(RYR)とFK506結合タンパク質(FKBP)のサブタイプ特異的相互作用がどのような影響を及ぼすかを検討するため以下の解析を行った。1.native及びFKBP-free骨格筋SR分画に対する[^3H]リアノジン結合実験を吸入麻酔薬の非存在下及び存在下で行った。各Ca^<2+>濃度におけるそれぞれのSR分画に対する[^3H]リアノジン結合の結合量は、ハロタン存在下でやや増加した(20%以下)。ただしFKBP-freeSR分画の場合のみ、Ca^<2+>濃度が100nMでのリアノジン結合量がハロタン存在下では非存在下に比べて約70%増加した。2.native及びFKBP-freeSR分画に対するCa^<2+>汲み込み/放出実験をハロタンの非存在下及び存在下で行った。1回目のCa^<2+>汲み込み終了後、ハロタンを添加するとCa^<2+>放出が観察されるが、FKBP-freeSR分画の場合、その後のCa^<2+>汲み込みが十分に行われず、Ca^<2+>濃度が静止時のレベルまで戻らなかった。1.及び2.の結果からFKBP12を除去したRYR1は、静止時のCa^<2+>濃度で、ハロタン感受性が増すことが示唆された。3.ラット、マウス、ウサギの心筋SR分画をFKBP12とincubateした。Westm blotにて解析したところ、加えたFKBP12はSR分画に結合していた。このSRを可溶化してRYR2あるいはFKBP12を精製した。その結果、RYR2精製物中にFKBP12は含まれておらず、またFKBP12精製物中にRYR2は含まれていなかった。3.の結果から、イヌ以外の動物種においてFKBP12はFKBP12.6同様心筋SRに結合するものの、FKBP12.6とは異なり、CSR中に含まれるRYR2に対して結合しないか、あるいはoff rateの早い不安定な結合しかしないものと考えられた。本研究の目的は筋細胞の細胞内Ca^<2+>放出チャネル(CRC)であるリアノジン受容体(RYR)と吸入麻酔薬との相互作用に対して、RYRに結合しているFK506結合蛋白質(FKBP)が及ぼす効果を解析することにある。本年度はFKBPが結合している場合としていない場合でRYRのCRC活性に対する吸入麻酔薬ハロタンの作用に変化が見られるか否かを、筋小胞体(SR)分画を用いた(1)RYRに対する[^3H]リアノジン結合実験、(2)Ca^<2+>汲み込み実験により解析する事を試みた。(1)native及びFKBP-freeSR分画に対する[^3H]リアノジン結合実験を吸入麻酔薬の非存在下及び存在下で行った。各SR分画に対する[^3H]リアノジン結合の解離定数,最大結合量はハロタンの存在により優位な変化を認めなかったが、活性化のCa^<2+>濃度依存曲線はFKBP-free SR分画の場合、native SR分画と比較してやや左にシフトした。(2)nativeおよびFKBP-

free SR分画を用いてCa^<2+>汲み込み実験をハロタンの非存在下及び存在下で行った。本実験はCa^<2+>指示色素としてアンチピリラゾIII(APIII)を用い、ATP添加によりSR膜のCa^<2+>/ATPaseを活性化した条件で行った。FKBPを除去することによりハロタン非存在下でのSRへのCa^<2+>汲み込みはnative SRに比べて優位に遅くなったが、これはこれまでの報告と一致した。ハロタン存在下でもFKBP-free SR分画へのCa^<2+>汲み込みはnative SRと比べ、若干遅くなることが観察された。これらの結果はFKBPを除去することによりRYR/CRCがleakyになる現象がハロタンの存在下ではより顕著になる可能性を示唆するものであるが、対照群との差が小さいので今回の知見が確実なものであるかどうかを現在実験例を増やして詳しく検討中である。心筋型の細胞内Ca^<2+>放出チャネルである2型リアノジン受容体(RYR2)には、FKBP12.6と呼ばれるFKBP12とは異なるFK506結合蛋白質(FKBP)が4分子特異的に結合することが、イヌ心筋を材料として示されてきた。ところが最近米国の研究グループおよび我々のイヌ以外の動物種を用いた研究から、イヌ以外ではRYR2がFKBP12.6のみならずFKBP12とも結合し得る可能性が示唆された。本研究は筋細胞の細胞内Ca^<2+>放出チャネル(CRC)であるリアノジン受容体(RYR)と吸入麻酔薬との相互作用に対して、RYRに結合しているFKBPが及ぼす効果を解析することを目的としているが、心筋型RYR2に関する解析に先立ち、今回イヌ以外の心筋小胞体中のRYR2のFKBPに対する結合特異性を検討した。ラット、マウス、ウサギの心筋SR(CSR)分画をFKBP12または(His)_6FKBP12とincubateした。得られたCSRに対するWestrn blot解析の結果、FKBP12、(His)_6FKBP12のいずれもがCSR分画に結合していた。このCSRを可溶化してRYR2を免疫沈降したところ、FKBP12および(His)_6FKBP12は共免疫沈降しなかった。逆にNi-NTAカラムを使って、可溶化CSRから(His)_6FKBP12を精製したところ、精製物にRYR2は含まれていなかった。一方、(His)_6FKBP12.6を結合させたCSRに対して同様の実験を行うと、RYR2と(His)_6FKBP12.6はいずれの方法を用いた場合にも共に精製された。これらの結果から、イヌ以外の動物種においてFKBP12はFKBP12.6同様CSRに結合するものの、FKBP12.6とは異なり、CSR中に含まれるRYR2に対して結合しないか、あるいはoff rateの早い不安定な結合しかしないものと考えられた。
食餌誘発性肥満マウスにおける脳高次機能変化と脳内炎症反応の関与

肥満はうつ病や認知症などの中枢神経系疾患の発症リスクを上昇させる可能性が示されているが、その詳細は不明である。肥満は慢性的な全身性炎症を伴うことが知られている。また、炎症性サイトカイン類の上昇は中枢神経系の機能や細胞の形態を変化させることが報告されていることから、肥満による炎症性サイトカインの上昇が中枢神経を障害し、脳高次機能を低下させる可能性が想定される。そこで本研究では、肥満による脳高次機能障害が脳での炎症性反応に起因するという観点の下、記憶や不快情動反応といった脳高次機能に関わる脳部位である海馬と扁桃体に着目し、脳内の炎症反応に重要な役割を果たすとされるアストロサイトおよびミクログリアの変化を検討した。実験には4週齢のC57BL/6J系雄性マウスを用いた。食餌誘発性肥満(DIO)マウスは高脂肪食を16週間負荷することで作製した。対照マウスは通常飼料で16週間飼育した。DIOマウスの海馬におけるGFAP陽性アストロサイトとIba-1陽性ミクログリアの変化を免疫組織学的手法により検討したところ、GFAP陽性アストロサイト数ならびにIba-1陽性ミクログリア数はいずれもDIOマウスで減少していた。次に、扁桃体のGFAP陽性アストロサイトおよびIba-1陽性ミクログリアの変化を検討した。その結果、対照マウスおよびDIOマウスの扁桃体においてGFAP陽性アストロサイトの発現は認められなかった。一方、DIOマウスにおいてIba-1陽性ミクログリア数は対照マウスと比べて減少していた。以上の結果から、DIOマウスでは、海馬におけるアストロサイトとミクログリア、および扁桃体におけるミクログリアが減少し、脳内環境が変化していることが明らかとなった。今後さらなる検討が必要であるものの、肥満に伴うこれらの脳内環境の変化が脳高次機能障害をひき起こす可能性が示された。
微分方程式の定性的及び定量的研究

研究計画書提出時に期待していたコンピュータの使用が不可能だったので計画書記載の研究課題のうち線型の問題を主として研究した。まず線型作用素が局所性と連続性からどのように特徴付けられるかを調べ、一定の結果を得た。それは発表予定論文1にまとめられ既に投稿済みである。次に実解析解のHartogs型延長定理については特異集合が大きい場合の研究が複素領域における偏微分方程式の凸ならざる集合上での大域可解性の難しい問題と密接に関係していることがわかり、研究は意外な展開を見たがこれも近々投稿すべく論文を執筆中である。(2)また実解析パラメータを含む超函数のパラメータに関する一意接続性については昨年京大数理研の大沢健氏の協力を得て著しい定理を証明することができたが、今年はこれらの性質が超函数の正則性を上げたときどのように変わるか、特に超曲面への可算個の制限データに対する一意接続性を持つ限界はどこかを研究し、それが準解析汎画数のところであることをほぼ証明することができた。これは佐藤幹夫先生の還歴記念論文集に投稿すべく論文も準備中である。なお研究協力者が中心となって行った研究については発表論文リストの通りである。
唾液腺血流動態解析による2型糖尿病の唾液分泌障害機序の解明

本研究は2型糖尿病が唾液腺で生じる副交感神経性血管拡張反応に与える影響について検討した。2型糖尿病を発症したOLETFラットおよびコントロールラットとしてLETOラットを用いて検討した結果、糖尿病ラットの耳下腺で誘発される副交感神経性血管拡張反応はコントロールラットと比較して有意に低いことが明らかとなった。顎下腺および舌下腺で誘発される副交感神経性血管拡張反応には糖尿病ラットとコントロールラットの間に有意な差は認められなかった。したがって2型糖尿病に伴う唾液分泌障害の発症に関与するメカニズムの1つとして耳下腺における副交感神経性血管拡張反応の障害が重要である可能性が示唆された本研究計画は2型糖尿病に合併する唾液分泌障害が唾液腺に分布する副交感神経性の血管拡張神経の機能障害に起因するという仮説を検証して有効な治療方法を提示することを目的とし、本年度(平成26年度)は高血糖が唾液腺における副交感神経性の血流増加反応に与える影響について検討した。実験には、Wistar系雄性ラット(10-15週齢)を用いた。ラットはウレタンを用いて麻酔して筋弛緩剤で非動化した後、人工呼吸器を用いて管理した。体幹血圧は大腿動脈に挿入したカニューレを介して観血的に記録し、諸種の薬物は大腿静脈に挿入したカテーテルから投与した。唾液腺(顎下腺)の血流量はレーザースペックルイメージング血流計を用い継時的に測定・記録した。副交感神経性血流増加反応は三叉神経の求心性刺激(舌神経刺激)により、脳幹の諸核を介して反射性に副交感神経線維のみを活性化させる方法を用いた。本方法は従来の直接的な神経刺激法では困難であった副交感神経線維の単独作用を生理的条件下で観察することを可能とする本研究室において独自に開発・確立された方法である。その結果、グルコースの静脈内投与による血糖値の上昇は1)ラット唾液腺(顎下腺)の安静時血流量に影響を与えない、2)唾液腺における副交感神経性の血流増加反応に影響を与えないことが明らかとなった。これは一過性の血中グルコースの増加自体に唾液腺の安静時血流や副交感神経神経性の血流増加反応を障害する作用はなく、持続的な高血糖による代謝異常が唾液分泌障害に重要であることを示唆している。本年度(平成27年度)は2型糖尿病が唾液腺の副交感神経性血管拡張反応に与える影響、および2型糖尿病の既往歴が唾液腺の副交感神経性の血管拡張に与える影響について検討した。実験には自然発症型の2型糖尿病モデルラット(OLETFラット)とコントロールラット(LETOラット)を用いた。ラットはウレタン麻酔し筋弛緩薬で非動化した後、人工呼吸下で管理した。大腿動静脈に挿入したカテーテルを介して体幹血圧の記録と諸種の薬物投与を行った。大唾液腺(耳下腺、顎下腺および舌下腺)を露出させ血流動態をレーザースペックルイメージング血流計を用いて記録した。唾液腺における副交感神経性血管拡張反応は三叉神経の求心性電気刺激により反射性に誘発させた。糖尿病ラット唾液腺の安静時血流量はコントロールラットと比較して有意に低かった。舌神経刺激は唾液腺に刺激頻度と強度依存性の血管拡張反応を誘発させたが、耳下腺で誘発された血管拡張反応はコントロールラットと比較して糖尿病ラットで有意に低かった。コリナージックアゴニストおよびノンコリナージックアゴニスト(VIP)の投与による唾液腺の血管拡張反応は糖尿病ラットとコントロールラットの間で有意な差は認められなかった。また2型糖尿病を発症したラットに5週間ダイエット食を与えた場合、血糖値が有意に低下し糖尿病の病態に改善が認められたが耳下腺における副交感神経性血管拡張反応の低下は回復しなかった。以上の結果から2型糖尿病ラットでは唾液腺における安静時血流量および副交感神経性血管拡張反応の低下が認められ口腔乾燥症の発症に関与するメカニズムの1つとして重要であることが示唆された。血管拡張反応の低下は受容体の発現レベルに基づくものとは考えにくく自律神経系の機能障害が想定された。また副交感神経性血管拡張反応の低下は糖尿病の病態改善により容易に回復しない可能性が示唆された。したがって2型糖尿病に伴う唾液分泌障害の発症に関与するメカニズムの1つとして耳下腺における副交感神経性血管拡張反応の障害が重要である可能性が示唆された糖尿病ラット(OLETOFラット)は4ー6週齢が入手可能で糖尿病の発症まで30週程度の飼育時間を要するため個体数が十分に確保できていない。したがって、研究スケジュールにやや遅れが生じている。しかし糖尿病を発症する週齢に達するラットが順次供給される予定であるため平成27年度は個体数不足の問題は解消されると思われる。口腔生理学研究スケジュールにやや遅れがあるが当初の研究計画の通りに遂行する。研究遂行に支障をきたす重大な課題等は認められていない。

平成27年度は糖尿病ラットの唾液腺における副交感神経性血流増加反応への影響に加え、糖尿病の既往が副交感神経性血流増加反応に与える影響について検討を行う。ほぼ計画通りの使用額となったが僅かに次年度使用額が生じた。当初計画通り糖尿病ラットおよび各種試薬代、学会参加のための旅費として平成27年度分の助成金に組み込む。
量子スピン鎖における新しい素励起BreatherのESRによる研究

1次元反強磁性体CuBenzoateにおける非線形励起であるブレザーをESRで詳細に研究した。理論的に予想されていた励起ギャップの方向依存性と、磁場依存性を精度の高い実験によって検証し、低磁場領域で良い一致を見出した。系がギャップレス状態とギャップのある状態間でクロスオーバーを示すことをESRの線幅と線形の温度依存性から見出した。さらに、偏光依存性の実験から、波数πの励起ギャップを観測することに成功し、ゼーマンエネルギーの補正を含まない、励起エネルギーの直接的かつ精密な決定に成功した。その結果、サインゴルドン模型における結合定数の磁場依存性を実験的に決定することをはじめて可能にした。CuBenzoateが磁場中で磁場誘起秩序を示さないことを調べるために、ゼロ磁場および強磁場において、最低温度16mKまでのμSR測定を行い、磁気秩序の兆候がないことを確認した。このことは、CuBenzoateが最低3桁程度の温度領域にわたって1次元磁性体として振る舞うことを示しており、それによって生じる強い量子ゆらぎが、ブレザー励起などの非線形励起の原因となっていることを示している。ブレザーモードの非線形性を示す高次の励起モードをはじめて観測した。その磁場依存性から、複数のブレザー生成を伴う励起の存在を明らかにした。さらに、磁場誘起ギャップと温度が同程度になる温度において、励起状態間の遷移を観測することにはじめて成功した。これは、系の励起状態が、離散的になっていることを示しており量子サインゴルドン模型に特有のな減少と考えられる。1次元量子スピン鎖上のソリトンの束縛状態であるBreather励起を、ESRで直接的に観測することに初めて成功した。量子スピン鎖の代表物質であるCuBenzoateに関して、1K以下の極低温領域においてESR実験を行い、Breatherの励起エネルギーが磁場とともに非線形に増大することを観測し、磁場に対するBreatherエネルギーの依存性を精密に決定することに成功した。その結果によれば、磁場が飽和磁場の30%程度より小さい場合には、磁場に対するべきは量子サインゴルドン系で予想される2/3に実験誤差の範囲で一致をした。一方、より高い磁場中では、Breatherエネルギーの磁場依存性が小さくなっていくことを見いだした。これは、量子サインゴルドン理論の強磁場極限での適用限界や、磁場に関する繰り込みパラメータの依存性に関する理論的研究の指針となる重要な実験である。また、非線形系に特有な高次の励起モードをESRによって、見いだした。これまで知られていた、逓倍の高次モードと異なり、今回見つけられた高次励起モードは、基本励起モードの整数倍になっておらず、量子系に特有な現象と考えられる。さらに、量子スピン鎖CuBenzoateにおける鎖間相互作用の大きさと、3次元磁気秩序の有無を調べるために20mKの超低温でミュオンスピン実験を行った。その結果、20mKでも磁気転移を起こさないことが証明された。この結果は、CuBenzoateが今まで知られている中でもっとも良い一次元性をもった物質であることを示している。理論的に予測されていた励起ギベップの大きさが磁場方向に依存することをESRによって確認した。そのために、希釈冷凍機温度にいたる超低温でのESR装置を開発し、実験を行った。従来のヘリウム3領域では明瞭なギャップを見出せなかった方向に関しても励起ギャップを見出した。ブレザー吸収の偏光依存性に関して研究を行い、ゼーマンエネルギーの補正を含まない直接的なブレザーエネルギーの決定を行えるモードを見出した。磁場を加えたときに生じる交替磁場が3次元秩序を誘起するかどうかを調べるためにトライアンフ研究所において強磁場超低温下における中間子実験を行い、3次元秩序が起こった場合期待される緩和時間のスローイングダウンが16mKまで見出されないことを見出した。

このことは、CuBenzoateにおける強い非線形励起の原因が非常に良い1次元性にあることを示しており、交替磁場によって比較的大きな磁気モーメントが誘起されても、強い量子揺らぎによる非線形性が生き残っていることを示している。非線形励起の特徴である高次の励起モードに関して、3次までの非線形モードをESRにより見出した。また、温度を上げたときに、励起状態間の遷移(ブレザー遷移)によるESR吸収を見出した。このことは、CuBenzoateにおける非線形励起は離散的準位を伴ったものであることを明瞭に示す結果である。
ネオ性染色体の実験的進化

近年の遺伝・ゲノム研究により、性染色体が近縁種間で急速に転換するターンオーバー現象が明らかになりつつあり、種分化や表現型多様化との関連が示唆されている。しかし、これまでの性染色体の進化研究は近縁種間の比較研究にとどまっており、急速転換を引き起こす進化遺伝機構は殆ど未解明である。本課題では、性染色体の人為的な転換、つまりネオ性染色体の実験進化に挑戦し、特定の染色体がネオ性染色体になりやすいような遺伝的制約の有無を検証する。メダカはXY性決定機構を持つものの、胚発生初期の高温刺激によって一定頻度のXXオスを誘導できる。そこで、XXオスを用いた交配を繰り返すことによって、オス化しやすい個体を人為選択し、ネオ性染色体の進化を試みる。ついで連鎖マッピングによって、ネオ性染色体の座位を同定する。温度性決定効果を利用してY染色体除去系統の作出に成功し、温度による性決定のゆらぎが、短い世代ではあるが、世代を超えてどのように進化するかの様子が見えた。現在、性決定領域のマッピング中である。平成28年度は、高温刺激を加えることによって性転換を誘導できることをまず確認し、さらに、人為選択実験を開始した。当初の予定どおりに、温度による性転換を実験的に確認するとともに、今後の交配のための系統を確立することに成功したから。本年度は、前年度に引き続き、高温刺激を加えて性転換を行い、人為的選択を継続した。その結果、系統間で応答の仕方にばらつきがあることなどが明らかになってきた。また、完全にY染色体を除去した系統の確立にも成功した。予定通りに、温度性決定効果を利用してY染色体除去系統の作出に成功し、温度による性決定のゆらぎが、短い世代ではあるが、世代を超えてどのように進化するかの様子が見えてきたから。当初の予定どおりに、二年目は温度刺激して性転換した系統と全く操作を加えない系統を計測して交配し、最終年度のマッピングに備える。本年度は予定通り、確立されたY染色体除去系統のマッピングを実施し、隠蔽的に存在しているせい決定領域の存在の有無を明らかにする。
プラズマスパッタリングにおける光誘起表面反応プロセスの解明

本研究の目的は、プラズマスパッタリングにともなう表面反応に対するプラズマからの入射光(とくに紫外光)の役割を解明することを目的である。プラズマを用いた反応性スパッタリング(反応性イオンエッチング)に対してプラズマからの入射光が大きな影響を与えることは経験的に知られているが、その光誘起非平衡表面化学反応の物理機構はほとんど知られていない。本研究では、分子動力学シミュレーションと質量分離イオンビーム照射装置を用いて、各種エッチングプロセスにおける表面反応機構を解析し、光照射がエッチングプロセスにどのような影響を与えるかを明らかにした。本研究プロジェクトの最終年度である平成18年度には、以下の課題に取り組んだ。(1)分子動力学(MD)シミュレーションにおいて、励起状態の原子間ポテンシャルモデルおよび光子と材料の衝突反応のモデル化を行う。(2)高精度質量分析低エネルギーイオンビーム装置を利用して、エネルギーと質量が厳密に制御された「単色」のイオンビームと、イオンビーム装置に設置した紫外光源からの入射光を物質表面に同時照射し、それらのシナジー効果を解析する。こうした研究により、紫外線が反応性イオンエッチング(プラズマスパッタリング)に与える影響が具体的に評価され、また、反応性イオンエッチングに伴う表面反応の各種特性が、シリコン酸化膜、有機ポリマー膜等、産業界で幅広く用いられる材料を代表する物質に対して、詳細に解析された。本研究は、プラズマによる反応性スパッタリング(反応性イオンエッチング)にともなう表面反応に対する紫外光の役割を解明することを目的とする。プラズマスパッタリング(エッチング)に対してプラズマからの入射光が大きな影響を与えることは経験的に知られているが、その光誘起非平衡表面化学反応の物理機構はほとんど知られていない。初年度である今年度の研究としては、その解析に必要な、分子動力学(MD)シミュレーションのシミュレーションアルゴリズムの基礎を固めること、および、高精度質量分析低エネルギーイオンビーム装置による表面反応実験の基礎技術を確立することに集中した。具体的には、MDシミュレーションにおいて、その計算機環境を整備し、シミュレーションアルゴリズム、とくに、MDシミュレーションにおける緩和過程アルゴリズムとして、モンテカルロ(MC)法の導入をおこなうとともに、SiO2/Siやポリマーに対するビームエッチングシミュレーションをおこなった。また、ビーム照射実験では、高精度質量分析低エネルギーイオンビーム装置における各種ビーム照射条件の最適化、低エネルギー領域における高精度なイールド測定技術の確立、紫外線源としてのプラズマ装置の設計・組立、ビーム照射実験から得られた堆積膜の表面解析などをおこなった。また、東北大学における紫外光が照射されたSiO2およびポリマー表面のESR計測実験の結果も、本研究のイオンビーム・紫外光照射実験の設計に生かされている。本研究において現在までに得られた成果は、次ページに示す採択済みに論文に掲載されているほか、シミュレーションおよびビーム関係の別途5編の論文にまとめて、現在、投稿中である。本研究は、プラズマによる反応性スパッタリング(反応性イオンエッチング)や反応性堆積プロセス(反応性スパッタリング堆積、化学気相蒸着(CVD)等)にともなう表面反応に対する紫外光の役割を解明することを目的とする。プラズマスパッタリング(エッチング)に対してプラズマからの入射光がなんらかの影響を与えることは経験的に知られているが、その光誘起非平衡表面化学反応が、具体的にどの要素反応に強く関与するか、また、その物理機構はほとんど知られていない。2年目(最終年度)である今年度の研究としては、初年度に開発した分子動力学(MD)シミュレーションを用いて、具体的な表面反応のシミュレーションをおこない、また、質量分析低エネルギーイオンビーム装置をもちいて、紫外線とイオンビームの同時照射を行って、プラズマエッチングのおける表面反応に対する紫外光とイオン入射の相乗効果を実験的に確認した。具体的には、MDシミュレーションに、モンテカルロ(MC)法による緩和過程アルゴリズムを導入し、SiO_2の反応性スパッタリング堆積プロセスをおこなう一方、既存のSi, F, C, Oポテンシャル系にHを追加したポテンシャルを構築することにより、SiO_2/Siやポリマーに対するビームエッチングシミュレーションをおこなった。また、ビーム照射実験では、質量分析低エネルギーイオンビーム装置に紫外線源としてのArプラズマ装置を設置し、MgFの窓を通して、ビーム装置の反応チェンバーに紫外光を導入し、イオンビームと紫外線の同時照射実験を行った。

これらの研究結果から、ポリマーに関しては、特に、光とイオンビームの相乗効果が大きいことが明らかになり、また、フロロカーボンによるシリコン酸化膜のエッチングにおいても、表面に堆積するフロロカーボン膜への光の影響を通して、シリコン酸化膜のエッチングプロセスにも影響を与えることが確認された。
オーストリア民族理論の研究

同翻訳は、『岡山大学経済学部研究叢書第34冊諸民族の自決権』(カール・レンナー原著、太田仁樹訳、岡山大学経済学部、平成19年3月)として刊行された。本翻訳の「訳者解説」において、同書成立の背景とその意義を明らかしたが、その準備作業として、平成18年9月11日より25日に、オーストリアのヴィーンにおもむき、Verein fur Geschichte der ArbeiterbewegungおよびOsterreichische Nationalbibiliothekを中心に文献調査をおこなった。この作業を通じて、1899年のオーストリア社会民主党ブリュン大会前後の民族問題をめぐる状況および、カール・レンナーの著書Staat und Nation. Zur osterrechischen Nationalitatenfrage.Staatsrechtsliche Untersuchung uber die moglichen Principien einer Losung und die juristischen Voraussetzungen eines Nationalitatengesetzes"の出版との関係について、新たな解明をおこなうことができた。また、経済学史学会第70回大会(平成18年5月27日、神奈川大学)において、「オーストリア民族理論の形成--カール・レンナー、オットー・バウアーの民族政策論を中心に--」と題する報告をおこない、オーストリア民族理論に関する私見を披露し、諸研究者の批評を仰いだ。1論考「カール・レンナーの民族的自治論:『諸民族の自決権』を中心に」(『経済学史学会年報』第46号)において、オーストリア民族理論の代表的論者カール・レンナーの民族的自治構想の基本的論理を紹介・検討した。レンナーの民族的自治構想が、彼独自の国家観・法思想に立脚したものであり、この点で、オットー・バウアーと顕著な相違があることを明らかにした。また、レンナーの構想は、発表当時はその実現可能性という点で、弱点をもつ提案であったが、国民国家(民族国家)という枠組みを超えた諸民族の交流が盛んになった現代においてより大きな意義を持つものであるとして、注目を浴びていることを明らかにした。3ウィーンの「オーストリア労働運動史研究所」において文献調査をおこない、カール・レンナーの民族自治構想の変遷と旧オーストリア帝国の民族状況に関する資料を収集した。平成17年度も文献調査を継続するとともに、収集した資料の分析・検討を進める計画である。3 2005年9月にウイーンのオーストリア労働運動史研究所において文献調査をおこない、オーストリア社会民主党ブリュン党大会(1899年)から、1902年の"Der Kamf der oesterreichischen Nationen um den Staat"にいたる時期のカール・レンナーの諸論文、および当該時期のオーストリア社会民主党関連の諸文献を調査、分析した。上記はその成果の一部である。
HU蛋白質・DNA複合体の構造とそのKinetics

原核細胞のDNAはHU蛋白質と結合し何らかに規則的な高次構造をとっていると考えられ、HU蛋白質とDNAの複合体の立体構造決定は、原核細胞のDNA複製,転写等の機能の理解に重要な意味を有している。本研究の目的はHU蛋白質・DNA複合体の構造をX線小角散乱及びコントラスト変調法を利用した中性子小角散乱法で決めることである。1.好熱性細菌の大覧培養(約1kg)とHU試料の抽出・精製(60mg)を行った。2.DNA20塩基対の合成・精製。二本鎖DNAの安定性及び蛋白質の結合性を考慮して中央にATsich,両端CGの二重螺旋(10mg)を合成した。3.HU蛋白質単独のX線及び中性子溶液乱による回転半径は19Aと得られた。HU蛋白質の結晶構造解析により得られた分子構造を使って回転半径を計算すると、水溶液で二量体を形成していると仮定すると良い一致が得られた。HU蛋白質が結合するDNA単独のX線及び中性子溶液散乱による回転半径は21Aと得られた。これはB型構造DNA(20塩基対)で期待される回転半径である。Molar Ratio(-[HU蛋白質2量体]/[DNA20塩基対])をそれぞれ、0.66,0.71,1.0,1.18,2.08の試料によるX線及び中性子溶液散乱による回転半径が23Aから34Aにおよぶ結果が得られた。これは、DNA20塩基対螺旋にHU蛋白質2量体を2個結合した複合体及びその複合体が2個30度折れ曲がって結合した高次構造の平均構造モデルで説明できる。HU.DNA複合体の構造は、Nacl塩濃度で変化する。Nacl塩濃度が10mg/ml以下になると、複合体粒子間の相互作用が強くなり、明確な回転半径は得られなくなる。