hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
退化粘性ハミルトン・ヤコビ方程式の力学的構造

テーマ1.HJ方程式のディスカウント近似に現れる収束問題は,近年,粘性解理論,弱KAM理論において国際的にも重要な課題として取り組まれている.本年度では,解の収束率に関して注目をして,部分的な解決を得ることに成功した.今後,この方向での研究の試金石としての役割を果たすことが期待できる.テーマ2.HJ方程式の均質化問題に現れる解の収束率に関して決定的な進展を得た.この研究では, Aubry-Mather理論との関連に注目をして,背後にあるハミルトン系の特性曲線と,有効的ハミルトニアンの正則性に関する結果を利用した.この結果,従来よく知られた同問題における収束率を大幅に改善し,一部の状況で,解の収束率の最適性を示すことに成功した.テーマ3.平成28年度に導入した多層的界面方程式に対して,等高面方程式を考え,粘性解の存在と近似問題に対する比較原理を示した.さらに特殊解を構成して,その特異性に関する解析をした.平成29年9月にカリフォルニア大学アーバイン校,ウィスコンシン大学マディソン校,同年10月に香港科学技術大学を訪問して,研究発表を行い,参加者と上記した研究内容と進展の可能性に関して討論をした.国内において8件の研究発表を行った.平成29年7月に京都の数理解析研究所で界面運動,力学系に現れる漸近問題に関する研究集会を主催した.定期的に開催をしている広島大学数理解析セミナーに講演者を依頼して,最新の偏微分方程式理論やその周辺に関する最新情報を収集することに努めた.弱Kolmogorov-Arnold-Moser (KAM)理論を偏微分方程式の立場から見直すことで,Hamilton-Jacobi (HJ)方程式のディスカウント近似に関する漸近問題を,退化粘性HJ方程式に対して,ハミルトニアンが凸型の場合に解決した.更に,同問題において,非凸型方程式や,収束率の解析において端緒となる成果を与えた.また,弱KAM理論の文脈で弱結合型の連立方程式系の加法的固有値問題の解公式を与えた.結晶成長を動機として生成伝播型微分方程式を導出し,成長速度に関する研究を始めた.結果として,既存の放物型方程式には現れない漸近的成長速度に関する結果を得ることに成功した.研究計画において未解決である部分について着実に進める.具体的には,弱KAM理論に関連した完全非線形問題,境界値問題の漸近問題の解決,および結晶成長に関連した非線形偏微分方程式に関して,その解の成長速度に関する更なる理解を目指す.研究計画において未解決である部分や,その自然な延長について着実に研究を進める.具体的には,ハミルトン・ヤコビ方程式のディスカウント近似に対する収束率について解析したい.結晶成長をモデルとした方程式に関して,その解の成長速度に関する更なる理解を目指す.また,平均曲率流の擬似3Dモデルに関する解析を進展させる.偏微分方程式論予定していた国内での出張が,学内業務によりできなくなった.平成29年度に国際研究会を開催する計画で,平成28年度の予算の一部をそのために取り置いた.国内の出張または,研究協力者を招聘することを計画している.平成29年度に国際研究会を開催する計画である.
３Ｔ高磁場ＭＲＩによるＡＳＬ手法を基礎とする非侵襲的機能画像の開発と臨床応用

スピンラベル法(ASL法)による脳血流計測は、血液内の磁化状態をトレーサー替わりに用いる方法で、核医学的手法や造影剤を利用するCT/MRの他の方法に比べ非侵襲的でより経済的である。本研究では、スピンラベル法の弱点である到達時間の問題を克服するための方法を検証した。脳循環代謝の評価のために、ATT考慮された正確なASLーCBFがCBF値が得られること、ATTがある条件ではOEFの代替としてのマッピングとなることを確認し、ATT計測そのものの臨床的有用性の可能生がしめされた。また動脈サイドの脳血液量(aCBV)がASLの手法を基礎に計算可能かモデルとともに評価を試みた。課題は、ASL血流画像の改善とASL手法を基礎に新たな非侵襲的機能画像の開発を行うものである。H23年度に導入された新MRI撮像装置上で、到達時間、vascular crush(DWI)の利用など、新たなMRシーケンスの調整やパラメタの確認ができた。新たなMRI撮像装置で従来のASLシーケンスと同様の画像が得られることの検証が行われた。次の点が可能となった。2)到達時間のmappingが臨床での実時間内で作成可能となった。MRI装置メーカーとの共同研究契約もかわされ、初期3ヶ月のレポートもなされた。共同研究に向けてのプロトコル、臨床研究についての学内倫理委員会の許可をえた。さらに、これまでのデータによりASL血流画像の臨床応用についての、総説、症例報告を行い、国際学会でも報告した。H25年度に導入された新たなMRシーケンスにて、到達時間、vascular crush(DWI)の調整やパラメタの確認を行ってきた。long labelのASL血流画像の到達時間マッピングの再現性のデータ収集を正常人対象に行った(N=10)。また、ASLシーケンスを基本ととして、微小血管内由来の信号を低減したASLデータを正常人を対象に収集(N=4)しモデル解析を行っている。MRI装置メーカーとの共同研究契約もかわされ、中期12ヶ月のレポートもなされた。到達時間、CBVパラメタ、Magnetization Transfer等の利用など、新たなMRシーケンスの開発を行うものである。H23年度はMRI撮像装置の更新が行われたため、新たなMRI撮像装置で従来のASLシーケンスと同様の画像が得られることの検証が行われた。1つ条件で従来5ー6分の収集時間を要していたが、新MRI装置で32 channnelのheadコイルを用いることで、3分程度の収集時間でも比較的S/Nの高い画像が得られることがわかった。新たな機能画像の作成には、複数の条件でのASL画像の収集が必要となるため、撮像時間の短縮は今後の臨床応用に向け期値がもてる結果であった。ASLのラベル時間の延長、スピン到達時間のマッピングの臨床応用のため、新たなシーケンス開発の出発となるシーケンスコードの確認を行っている。また、次年度以降のシーケンスの開発に必要な開発環境とASL画像の計算処理のための高速演算が可能なワークステーションのセットアップもおこなった。MRI装置メーカーとの共同研究契約のとりまとめ、共同研究に向けてのプロトコル、臨床研究についての学内倫理審査委員会の許可をとるなどの手続きをすすめた。さらに、これまでのデータにより、ASL血流画像の臨床応用についての、総説、症例報告を行い、国際学会でも報告した。新たな装置での開発環境やシーケンスの確認が必要となったため、当初の計画以上には進まなかった。しかし、MRI装置の性能が向上しており、新たなシーケンスは自由度も高いため、最終的な臨床応用にむけ、計画が進められている。MRI装置の更新が行われたため、新たな装置での開発環境やシーケンスの確認が必要となったため、当初の計画以上には進まなかった。しかし、新たなMRI装置の性能が向上しているため、最終的な臨床応用にむけ、期待がもてる状況と考えている。H24年度中に行った、モデルの検証を新たなMRI装置で検証可能とし、次のステップとして、ラベル時間の延長、スピン到達時間のマッピングに加え、Microvascular crush siganalの情報を利用しあらたなASL信号の解析法をめざす。

次年度は、スピン到達時間マッピングが可能となり、調整が付き次第、臨床データでのPETとの比較検証を予定している。また、normal volunteerでのMicrovascular crushsignalの解析を引き続き行う予定である。H23年度に高速計算装置の導入はすませており、次年度以降利用可能となっている。H23年度中に行った、モデルの検証を新たなMRI装置で検証可能とし、次のステップとして、ラベル時間の延長、スピン到達時間のマッピングを達成する。上記の検査薬剤の費用、normal volunteerの謝金、上記データ解析用ソフトの開発費、開発ソフトの維持費、旅費、英文校正費用、データ保存用ハード拡充などに利用予定である。H23年度の研究費の残額とH24年度の研究費については、上記の計算ソフト開発費等に充当する予定である。
川崎病の血管内皮細胞傷害におけるNK細胞および胸腺外分化T細胞の関与

川崎病の病態・病因について、種々の免疫異常が指摘されているものの、末だに不明な点が多い。我々は、NK細胞や胸腺外分化T細胞が、生体防御機構において、特に初期防御に関与することを明らかにしてきた。本研究において、我々は、川崎病患者の未梢血中のリンパ球の解析を行った。川崎病患者の末梢血より、比重遠心法により、単核球を分離し、表面抗原の性状をフローサイトメトリーにより解析した。川崎病発症から、経時的に解析したところ、急性期後半で、CD57陽性T細胞の有意な増加が見られた。NK細胞の割合については、全経過を通して、軽度に増加していた。また、このCD57陽性T細胞の増加は、川崎病の重症度と相関し、特に冠動脈瘤の発症する症例で著しい増加が見られた。CD57陽性T細胞は胸腺に存在せず、骨髄や肝臓といった組織に多く存在し、また、小児期には極めて少なく、加齢に伴って増加してくる細胞群であり、胸腺外で分化することが知られている。このように、川崎病患者に末梢血中に胸腺外分化T細胞やNK細胞の増加が見られたことは、川崎病の病態に胸腺外分化T細胞やNK細胞が関与していることが示唆される。また、CD57陽性T細胞は慢性関節リウマチなど、炎症疾患で増加することもしられている。川崎病での胸腺外分化T細胞とNK細胞の増加が、炎症を増悪させるのか、あるいは炎症を抑えるのか、また、これらの細胞群と血管内皮細胞傷害との関わりについて、今後明らかにしていきたい。
殺菌に重要な食細胞NADPHオキシダーゼを構成する膜蛋白質の相互作用機構の解析

好中球等の食細胞に発現する食細胞NADPHオキシダーゼは、生成する活性酸素が殺菌剤として機能することで、生体防御上重要な役割を果たしている。本研究では、オキシダーゼの酵素本体であるNox2/gp91^<phox>の安定化に必要なp22^<phox>との結合部位に関して新たな知見を得た。また、全長型Nox2の高効率発現系と活性化状態複合体の融合タンパク質の発現系の構築に成功した。好中球は生体内に侵入してきた病原体を捕らえ、それを殺菌する。この際、殺菌剤として用いられるのが種々の活性酸素種(過酸化水素、次亜塩素酸等)である。この活性酸素種の前駆体であるスーパーオキシドを生成する酵素系が殺菌に重要な食細胞NADPHオキシダーゼである。NADPHオキシダーゼは複数のタンパク質から構成され、活性中心は6回膜貫通タンパク質のNox2(別名gp91phox)である。Nox2には、その分子内に電子を細胞質のNADPHから受け取りフラビンと膜貫通領域内の2つのヘムを介して細胞外(食胞内)の酸素分子へ伝えるためのすべての電子伝達系が含まれている。Nox2の重要性は、その遺伝的欠損が幼少期より重篤な感染症を繰り返す慢性肉芽腫症を引き起こすことからも示される。本研究では、Nox2を安定化し、また活性化タンパク質のドッキング領域としても機能するパートナー分子p22phoxとNox2間の結合様式について新しい知見を得ることができた。具体的には、Nox2とp22phoxが互いの特定の膜貫通セグメントを介して結合していること、さらにNox2の細胞質領域もp22phoxとの結合に関わっていることを見出した。また、報告されているアミノ酸置換によって引き起こされた慢性肉芽腫症のいくつかの症例と今回同定した結合領域を照らせ合わせ、それらのアミノ酸置換変異体のp22phoxとの結合能が失われていることを実験的に実証することにより、Nox2とp22phox間の結合が失われることが慢性肉芽腫症の発症の原因の一部になり得ることを見出した。食細胞NADPHオキシダーゼは、病原体微生物の貪食時にスーパーオキシドを生成する酵素であり、スーパーオキシドに由来する種々の活性酸素が強力な殺菌剤として働くことで、生体防御上重要な役割を果たしている。これまでに、食細胞NADPHオキシダーゼの活性化に必要な可溶性の活性化タンパク質の作用機構はかなり明らかにされてきたが、酵素本体である膜タンパク質Nox2(別名gp91phox)に関してはほとんど研究が進んでいない。Nox2の重要性は、その遺伝的欠損症である慢性肉芽腫症で示される。慢性肉芽腫症とは、Nox2による活性酸素の生成がまったく行われないため、食細胞である好中球の殺菌能が著しく低下し、幼少期より重篤な感染症を繰り返す遺伝疾患である。Nox2は同じく膜蛋白質であるp22phoxと会合している。Nox2とp22phoxの会合の重要性は、p22phoxの遺伝的欠損でも慢性肉芽腫症が引き起こされることからも示される。遺伝的にp22phoxが欠損した食細胞では、Nox2のmRNAは正常であるにもかかわらず、Nox2がタンパク質レベルで検出されないことから、Nox2とp22phoxの会合が、Nox2をタンパク質レベルで安定化すると考えられている。ところが、この会合によりどのようなメカニズムでNox2が安定化されるかはまったく不明なままであった。本研究で、私はNox2のp22phoxとの結合に必要な領域が膜貫通領域に存在することを明らかにした。さらに、膜貫通領域を構成する膜貫通セグメントのうち、いずれのセグメントが結合に関与しているかも同定することができた。これらの成果はp22phoxによるNox2のタンパク質レベルでの安定化のメカニズムを理解する上で重要な知見を与える。研究計画調書に記しているように、初年度「平成23年度」は(1) Nox2とp22phoxの会合に関わる領域の同定と、(2) Nox2の細胞質領域と活性化タンパク質との複合体の構造解析を計画した。(1)に関しては、膜貫通領域だけでなくさらに詳細にどの膜貫通セグメント(アミノ酸20残基程度)が結合に関与しているか明らかにすることができた。これは、当初の計画以上に進展している。一方、(2)に関しても構造解析のための結晶作成に適したタンパク質の調製方法を確立することができた。残念ながら、現在のところ構造解析を行える結晶は得られていないが、今後はこの調製したタンパク質を基に結晶化条件の検討を進めていきたい。2つの計画の進捗状況から、おおむね順調に進展していると判断した。初年度「平成23年度」はおおむね順調に研究を進展させることができた。

今後は、同定したp22phoxとの結合領域内で報告されているNox2のアミノ酸置換によって引き起こされたタンパク質レベルでの発現量低下による慢性肉芽腫症の症例と照らし合わせつつ、p22phoxとの相互作用に重要なアミノ酸の同定や、p22phoxに非依存的にNox5のタンパク質レベルでの安定化に関わっている領域およびアミノ酸の同定を行なう。本研究で得られた成果は、Nox2のみならずp22phoxと結合するNoxファミリーが酵素活性を示すための最も重要なメカニズムを明らかにする上で貴重な情報をもたらすと考えられる。さらに、Nox2の細胞質領域と活性化タンパク質との複合体の構造解析のみならず、Nox2全長型の構造解析を目指すために大量発現系及び精製方法の構築も引き続き行う。初年度で、Nox2の大量発現には成功しているので、平成24年度はタンパク質の精製方法の確立を目指す。前年度からの研究をさらに進展させるために必要な「酵素」、「電気泳動試薬」、「DNA合成」、「細胞培養試薬」、「プラスチック器具」等の消耗品に研究費を使用する予定である。また、得られた成果を社会・国民に発信するために学会出席や研究成果投稿料にも研究費を使用する予定である。
音声言語発達障害における特性理解・情報共有レーダーチャートの開発と有用性検討

発達障害や聴覚障害などに合併して起こる音声言語発達障害(SLD)は、言語を構成する各要素が障害されるため、社会的な活動に大きな影響を与え、家族や本人が、専門的支援者から離れた社会的な場面において、障害について説明し理解を求めることは容易ではない。社会を形成する様々な人たちに言語発達障害が理解されるような、情報共有ツールが必要である。本研究では、SLDにおける言語障害の特性などをレーダーチャートを用いて可視化し、情報共有を行いやすくする言語障害特性理解・情報共有ツールを開発し、その有用性も検討する。
メカノセンシングにおけるアクチン骨格再構築制御機構の解明

本研究において、細胞に対する機械的な力の作用によって引き起こされるアクチン骨格の再構築機構の解明を行った。血管内皮細胞に対する繰り返し伸展刺激による細胞の配向と乳腺上皮細胞の3次元培養下における外環境の硬さ依存的な上皮間葉転換様の形質転換に関与するRhoファミリーの活性化因子Rho-GEFを網羅的に探索し、前者で8種類、後者で5種類のRho-GEFの同定に成功した。さらに、細胞移動における極性形成にp63RhoGEFが重要な役割を持つことを明らかにした。本年度は、機械刺激応答のモデルとして血管内皮細胞の流れ負荷と繰り返し伸展刺激に対する応答を用い、アクチン線維の脱重合因子コフィリンのリン酸化制御と低分子量Gタンパク質Rhoファミリーの活性制御に関与する分子の探索を行った。血管内皮細胞に対する流れ負荷刺激においては、コフィリンの活性化因子である脱リン酸化酵素Slingshotとの関連を検討し、Slingshotの発現抑制が血管内皮細胞の流れに対する配向を阻害する傾向があることを明らかにした。また、繰り返し伸展刺激におけるRhoファミリーの時空間的な活性制御を行う分子を想定し、低分子量Gタンパク質に対する活性化因子であるグアニンヌクレオチド交換因子(GEF)の網羅的なスクリーニングを行った。その結果、繰り返し伸展刺激の応答に必要なRho-GEFとしてGEF-H1を含む複数の遺伝子の同定に成功した。また、生化学的な解析から、GEF-H1がWntによる細胞の平面内細胞極性シグナルの下流で機能していることを明らかにした。さらに、異なる種類の力覚応答に関与するシグナル伝達経路を明らかにするため、乳腺上皮細胞の細胞外基質の硬さ依存的な形質転換、増殖促進に関与するRho-GEFの網羅的スクリーニングのアッセイ方法を確立し、スクリーニングを開始した。また、コフィリンとアクチンの結合を阻害する低分子化合物の探索を行った結果、アクチンの重合阻害因子であるサイトカラシンDがアクチンに結合してコフィリンによるアクチンの脱重合を阻害することが明らかとなった。また、細胞に対してサイトカラシンDを作用させた場合、細胞内のアクチンの重合度に変化が起こらないことが明らかとなった。今回の解析によってサイトカラシンDは、アクチン線維に結合することで、重合阻害と共にコフィリンによる脱重合も随害することを明らかにすることができた。本年度までに、血管内皮細胞に対する繰り返し伸展刺激に応答して細胞の配向を制御するRho-GEFの探索を行い、6種類のRho-GEFの同定に成功した。さらに、同定されたRho-GEFの一つが、細胞間接着に依存した細胞の配向に関与することを明らかにした。また、三次元培養下の乳腺上皮細胞の細胞外基質の堅さ依存的な形質転換に必要なRho-GEFの探索を行い、上記とは異なる5種類のRho-GEFの同定に成功した。血管内皮細胞ど乳腺上皮細胞の解析から得られた11種類のRho-GEFの中には細胞内平面極性に関わる因子が含まれており、メカノセンシングを介した器官形成や形態形成に関与する分子機構の存在が示唆された。さらに、これらの分子に相互作用する分子の同定のための細胞株の樹立、プロテオミクスによる解析方法の検討を進めている。これらの解析と平行して、細胞運動、形態変化に必要なアクチン切断・脱重合因子コフィリンのリン酸化制御の解析を行い、コフィリンのリン酸化酵素LIMキナーゼがラメリポディアの伸展を促進し、LIMキナーゼの活性制御によってラメリポディアの伸展速度が制御されていることを明らかにした。また、アクチン線維とコフィリンの結合は、アクチン線維への力の負荷を感知するメカノセンサーとして働くことが示唆されているため、私たちは、コフィリンとアクチンの結合を検出するプローブの開発を行った。その結果、分割したGFPが再構成して蛍光発色することを原理としたコブイリンとアクチンの結合を検出するプローブの開発に成功し、コフィリンのより詳細な作用の解析ツールを得ることができた。本研究の遂行により、メカノセンシングに関与する新たな細胞内シグナル分子の発見に成功し、またコフィリンの活性制御による細胞内アクチン骨格の新たな再構築制御機構の発見に至った。昨年度までに血管内皮細胞に対する繰り返し伸展刺激に応答して細胞の配向を制御する8種類のRho-GEFを同定した。これらの中でSoloは、細胞間接着部位や接着斑の一部に局在してアクチンストレスファイバーを誘導することが明らかとなった。さらに、繰り返し伸展刺激による細胞の配向に対して、細胞間接着に依存した整列に寄与することが明らかとなった。Soloの結合蛋白質をプロテオミクス解析により探索した結果、アクチンや中間径フィラメントと結合していることが明らかとなった。また、昨年度までに同定していた3次元培養下における乳腺

上皮細胞の細胞外マトリックスの硬さ依存的な形質転換に寄与する5種類のRho-GEFの中で、Farp-1(CDEP)についてもプロテオミクス解析により結合蛋白質を探索した結果、インテグリンが結合することが明らかとなった。Farp-1は、インテグリンと共に過剰発現させることにより上皮細胞において強くストレスファイバー形成を誘導することから、Farp-1は、外環境の硬さに対しインテグリンからのシグナルによって活性化されることが示唆された。また、乳癌細胞の移動に必要な新たなRho-GEFの探索を行い、p63Rho-GEFが細胞の移動する先導端の極性維持に必要であることを明らかにした。細胞にかかる機械的な力負荷を可視化するプローブの作製については、カドヘリンやビンキュリンを用いたFRETプローブを作製し検討を行っているが現在まで有効なプローブは完成していない。これを解決するために、分割GFP等を応用したプローブの開発を開始した。当初の計画通り、血管内皮細胞と乳腺上皮細胞に対する機械的刺激応答に関与するシグナル分子として、Rho-GEFの同定を完了し、11種類の分子を同定することに成功した。これらの解析に続いて、シグナル経路の探索を行う準備も進んでいる。これらの進行状況から計画はおおむね順調に進展している。24年度が最終年度であるため、記入しない。これまでに得られているメカノセンシングに関与する分子(Rho-GEF)について、個々の機能解析を進めると共に、相互作用する分子の探索を行う予定である。得られている分子の性質が多様であるため、どの分子に注目するかが課題であるが、生細胞のタイムラプス解析などで新たな手法を取り入れることで、細胞の機械的刺激の入力装置と個々の分子の関係を明らかにできると考えている。これらの情報にもとづいて、細胞のメカノセンシングに関与するシグナル伝達経路の同定、分子基盤の解明を進めていく。
原発災害により避難を強いられた子どもを持つ母親への災害後中長期の支援モデルの構築

平成30年度の研究計画としてあげた研究1:「母親へのナラティブ・アプローチによる発災後8年10年の移動先での体験と支援ニーズの検討をする。」に関する研究活動として、インタビュー対象者の状況把握と募集方法を検討した。まず、2011年の東日本大震災による原発事故災害で当時避難を余儀なくされた浪江町町民であった母親2名を訪問して、現在の生活について話を伺った。2名は、6年前にインタビューを行っている者である。2名とも子どもが3人に増えていた。住宅も借り上げ住宅からそれぞれが購入した一軒家であり、核家族であった。隣人との交流を始めてはいたが、自身が原発避難住民であることを他者には話したくないと語った。インタビューを受けることに関して、承諾をいただいた。また、福島県いわき市で母親を支援している助産所の助産師からも話を伺った。相談に来る母親は、友人が作れないと訴える者が多く、いまだに地域に溶け込めずにいる者がいるということであった。避難した地域で友人を作っても、自身が原発避難住民であることは話したくないと言っているとのことであった。この助産師からも母親たちを紹介していただくようお願いした。以上の活動から、避難している母親たちは、自身が原発避難住民であることを他者に話すことに躊躇しており、なんでも相談できる相手がいないことが予測された。次年度は、最近の原発事故被災者である母親たちに関する文献検討をまとめる。その後、このような母親たちに、現在の生活についてインタビューを開始し、不安や苦痛の原因を探索する。同時に、このような母親たちの交流の機会を作り、支援を行いながら、承諾を得られた者にインタビューを行う。」に関する研究活動として、今年度はインタビューを行う。原発事故被災者の母親たちから信頼を得て話を聞くためには、関係づくりが重要である。個人的インタビューを受けてくださる方2,3人の目星がついたことに加えて、その他にも母親を集めるために交流会の企画もできつつある。よって次年度は交流会開催により支援をかねてインタビュー参加者を募ることが可能となるため、インタビューを実施する。今年度、母親たちのインタビューを行う予定である。そこで、可能であれば、1チェルノブイリ原発事故により避難を強いられた母親たちから話を聞く機会を作る。目的は、東日本大震災時の原発事故被災者である母親たちにインタビューの参加をお願いしながら、母親たちがこのようなチェルノブイリ原発事故災害の経験者から話を聞いて自分たちの対応に役立てることができるよう支援するためである。話をしてくださる母親は2018年ウクライナ訪問時に会った母親を予定している。また、上記インタビューが難しい場合は、2ベラルーシ国側のチェルノブイリ原発事故により避難を強いられた母親たちから、避難後や現在の生活の困難さなどをインタビューしながら明らかにしたい。目的は、ウクライナ国とベラルーシ国では除染への対応が違っており、避難生活も違うことが予測されるからである。こちらの母親たちとも繋がりをもち、日本の福島原発事故被災者への支援に役立てたい。具体的には交流会などの開催時に招聘するなどを考えている。1ができなかった場合のもう一つの方策としては、3国内で母親たちの交流会としての支援を企画し、実施したい。1、3による支援からインタビュー対象者との信頼関係をつくり、募集を行う。2により、先に起こった原発事故災害に関する母親たちの状況を学び、福島原発事故被災者に役立てる。

原発事故被災者の母親たちから信頼を得て話を聞くためには、関係づくりが重要である。個人的インタビューを受けてくださる方2,3人の目星がついたことに加えて、その他にも母親を集めるために交流会の企画もできつつある。よって次年度は交流会開催により支援をかねてインタビュー参加者を募ることが可能となるため、インタビューを実施する。今年度、母親たちのインタビューを行う予定である。そこで、可能であれば、1チェルノブイリ原発事故により避難を強いられた母親たちから話を聞く機会を作る。目的は、東日本大震災時の原発事故被災者である母親たちにインタビューの参加をお願いしながら、母親たちがこのようなチェルノブイリ原発事故災害の経験者から話を聞いて自分たちの対応に役立てることができるよう支援するためである。話をしてくださる母親は2018年ウクライナ訪問時に会った母親を予定している。また、上記インタビューが難しい場合は、2ベラルーシ国側のチェルノブイリ原発事故により避難を強いられた母親たちから、避難後や現在の生活の困難さなどをインタビューしながら明らかにしたい。目的は、ウクライナ国とベラルーシ国では除染への対応が違っており、避難生活も違うことが予測されるからである。こちらの母親たちとも繋がりをもち、日本の福島原発事故被災者への支援に役立てたい。具体的には交流会などの開催時に招聘するなどを考えている。1ができなかった場合のもう一つの方策としては、3国内で母親たちの交流会としての支援を企画し、実施したい。1、3による支援からインタビュー対象者との信頼関係をつくり、募集を行う。2により、先に起こった原発事故災害に関する母親たちの状況を学び、福島原発事故被災者に役立てる。交流会を行い支援をしながらインタビュー対象者を探す予定だったが、開催しなかったために予算金額を執行できなかった。今年度は、交流会の開催を12回、インタビューとして10人程度、ウクライナからチェルノブイリ原発事故被災者の母親1名招聘またはベラルーシを訪問し母親達にインタビューを行う。この他に、国際学会に参加し、これらに関する研究の状況を把握する。
リズミカルな顎運動とヒト脊髄脊髄単シナプス反射との相関に関する生理学的解析

口腔機能と体性運動機能との相関について、研究代表者らは健康成人にて噛みしめ時ヒトヒラメ筋H反射が著しく促通を受け、その促通の程度は咬合力と正の相関を示すことを見いだした。本研究では、健康成人を被検者として、リズミカルな顎運動と体性運動機能との関係をヒラメ筋反射を指標として解析した。被検者は顎口腔領域に異常の認められない成人男性5名とした(22-27歳)。被検者をリクライニングシートに座らせ、膝関節、足関節を120゚、100゚に固定した。H反射は膝窩にて脛骨神経を電気刺激することにより誘発し、ヒラメ筋上の表面電極により記録した。被検者には2つの課題を遂行させた。1)歯牙接触なしのリズミカルな開閉口運動(RJM)、2)リズミカルなガム咀嚼(RGC)。課題遂行時以外は下顎安静位を保たせた。課題遂行前後のH反射の振幅を比較した。顎運動のモニターは、両側の咬筋、顎二腹筋からEMGを用いた。次の結果を得た。1)リズミカルな顎運動時H反射の振幅は有意な促通を示した(P<0.05,t-test)。2)リズミカルなガム咀嚼時H反射の振幅は有意な促通を示した。3)いずれの場合も促通の程度、開口相と閉口相とで有意差は認められなかった。(P>0.05,分散分析法)。以上から、ヒラメH反射はリズミカルな顎運動時持続的な促通を示し、その促通には歯根膜機械受容器からの求心情報は関与しないと考えられる。この研究から、咀嚼機能と体性運動機能との間には強い影響があるものと考えられる。次の結果を得た。これまで研究代表者らは口腔機能と全身の運動機能との相関に関して、ヒトにおいて噛みしめ行為とヒラメ筋H反射との相関の有無を検索し、噛みしめによりこの脊髄単シナプス反射が著しく促通を受けること、その促通の程度は咬合力と正の相関を示すこと、この促通には上位中枢からの運動司令と口腔領域に生ずる感覚情報の両者が関与することをこれまで見出した。一方、ヒトは眠気の防止や集中力の増進、気分転換などにガムを噛むことは日常よく経験する。これらのことは顎運動も全身と密接な関係があることを示唆している。そこで本研究は、健康成人を被検者として、リズミカルな顎運動と全身の運動機能との相関をヒラメ筋H反射を指標に解析した。リズミカルな顎運動には、1)口腔内に何もない状態で歯牙を接触させないようにする運動と、2)ガムをリズミカルに咀嚼する運動の2種類を採用し、これらを被検者にセルフペースで行わせた。ヒラメ筋H反射の誘発するタイミングは、被検者の予測、構えの影響を排除するために、コンピューターの発生する乱数によって無作為に変化させた。その結果、4名の被検者全員で、1)空口状態での顎運動中ならびにガム咀嚼時とも、安静状態に比較して、ヒラメ筋のH反射は有意な(P<0.05)促通を受けることが判明した。2)顎運動を閉口相、開口相の2相に分けて解析すると、両者の間に促通量の有意差(P>0.05)は認められず、H反射はリズミカルな顎運動中、非相動性の持続的な促通を受けていることが明らかとなった。

昨年度の検索によって、健康成人のヒラメ筋H反射がリズミカルな顎運動中促通を受け、この促通は顎運動のリズムとは無関係に持続的であることが明らかにされた。しかし、1)上肢筋のH反射がリズミカルな顎運動時如何なる変調を示すか、2)顎運動のリズムを変化させるとH反射は如何なる変調を示すか、3)顎運動中の咬合力を変化させるとH反射は如何なる変調を示すか、に関しては明らかではなかった。そこで今年度は、これらの点の解析を試みた。上肢筋のH反射の誘発には、前腕屈筋群を被検筋として、肘窩の電気刺激を用いた。しかしながら、前腕の固定方法の個人差が大きいこと、被検筋の走向が下腿筋ほど明らかでないこと、ならびに正中神経の刺激部位の固定が非常に難しいこと等のため、下顎安静位での安定したH反射を誘発することができなかった。顎運動のリズムを変化させるために、聴覚フィードバックを用いた。聴覚フィードバックのみで顎運動のリズムをコントロールすることは被検者にある程度のトレーニングを要した。視覚フィードバックを加えることにより、より容易に顎運動のコントロールが可能だったと考えられる。顎運動の周期は0.52Hzとした。周期を変化させたことによるH反射の促通量に有意差は認められなかった。顎運動中の咬合力を変化させるために硬さの異なるガムを用いた。顎運動中の咬合力を変化させることは非常に困難であった。そのため、顎運動中の咬合力を変化させた際のH反射の促通量に関してはさらなる検索が必要と考えられる。
機械学習と最適化に基づく RNA タンパク質相互作用予測

本研究ではRNA配列情報解析の視点から、まず、単一RNA塩基配列が与えられた時の複雑な折り畳み構造を予測する数理的手法を開発した。次に、複数の配列が与えられた場合に、配列間の対応付けと各構造を同時に予測する手法の開発も行った。これら開発手法について実際の生物データを用いて予測性能評価を行い、既存手法に勝るとも劣らない計算速度と予測精度を上げることに成功した。この技術は実用的なRNAタンパク質相互作用予測への十分な基盤を与えるものと期待される。生体内に存在する機能性RNAは多くの場合、タンパク質と結合することでその機能を発揮することが知られている。また、両者とも折り畳み構造を取ることが多く、その構造が相互作用の形成に大きな影響を与えると考えられている。RNAとタンパク質の相互作用予測は、その取り得る結合構造の複雑さやバリエーションの多さなどのため未だ確立された予測手法がなく、発展途上かつ挑戦的研究課題であると言える。本研究では、離散最適化法に基づくRNAおよびタンパク質の2次構造予測法を発展させ、RNA-タンパク質相互作用のモデル化を組織的に行い、精度の良い相互作用予測法の開発を目指す。今年度は、昨年度末に課題に挙げた、塩基アミノ酸間のスコア関数の定量化のためには、進化の過程での配列間の保存情報が有力な手掛かりを与えると考え、まずはRNA配列のみに焦点を絞り、RNA配列の構造アラインメント問題を効率的に解く手法の開発に着手した。具体的には、2本以上の複数のRNA配列同士で、各配列が取り得る構造を考慮しながら同時に配列間の対応付けをとる、いわゆる同時構造アラインメント問題に対して、効率の良い計算手法DAFSを開発した。DAFSでは、構造アラインメント空間上で定義される確率分布を、各2次構造上で定義される確率分布とアラインメント空間上で定義される確率分布の積で近似することで、計算効率の改善に寄与している。また、予測構造アラインメントの精度が最大となるように整数計画問題として定式化を行い、さらにそれを双対分解と呼ばれる最適化法の技術を用いて、整数計画問題を直接解くことよりも高速に解くことが可能となった。既存の構造アラインメントデータ上で網羅的に計算機実験を行った結果、DAFSの予測精度は既存の手法と比べて同等以上、そしてより高速に動作することを実証した。生体内に存在する機能性RNAは多くの場合、タンパク質と結合することでその機能を発現することが知られている。また、両者とも折り畳み構造を持つことが多く、その構造が相互作用の形成に大きな影響を与えると考えられている。今年度では、基盤予測法として1本鎖RNA配列の構造解析に焦点を当て、昨年度分担者が開発したRNA間相互作用予測法RactIPの方法論を応用し、シュードノットと呼ばれる複雑な2次構造を考慮した高速な予測法を開発した。まず、シュードノットを含む2次構造の事後確率分布を、シュードノットを含まない2次構造の確率分布の積へ分解を行った。次に、最適化における目的関数の設定において、予測2次構造の期待精度の最大化に主眼を置き、期待精度最大化問題を閾値カット付き整数計画問題として実現した。さらに、多重配列アラインメントが与えられたとき、その共通2次構造を予測するようにモデルの拡張を行った。提案手法(IPknot)の性能評価を構造既知の配列データセットを用いて行ったところ、複数の既存手法と比べて精度の点では同等以上、速度の点では桁違いの高速性を実現した。最後に、研究成果を広く世界に向けて発信するため、IPknotのWebサーバーを開発し、今年度補完したRactIPのサーバーと統合することで、世界最高レベルの高速性を実現するRNA構造解析ツールセットを公開した。本課題の主な目的はRNAとタンパク質の相互作用予測であり、単一RNA配列および多重配列に対する構造予測法の開発はあくまでその基盤を与えるものである。もちろん、シュードノットを含めた複雑な構造を高速かつ高精度に行うことは、相互作用予測を行う準備として十分貢献し得るものと確信する。また、分担者が昨年度開発したRNA間相互作用予測法は本課題遂行において重要な基盤技術を含むと考えている。今年度の進捗状況がやや芳しくないと判断する理由は以下の通りである。相互作用予測に向けて詳細な調査を行って得られた知見は、RNAとタンパク質の相互作用を予測するためには、その両者の立体構造に近い情報までの予測を行わなければ、正確な予測が難しいということである。本課題は配列情報のみから解析を行うことに主眼を置いている。配列情報から立体構造などの高次構造を予測することはRNAに限って言及すれば容易ではなく、現在発展途上の課題となっている。

特に、RNAのA-U、C-G、G-U以外の非正準塩基対、および立体構造上で観測される同軸スタックを予測することは立体構造予測への大きな足がかりとして期待されている一方で、計算機科学的手法で必要となるスコア関数が十分に提案されていない状況でもある。現在、非正準塩基対と同軸スタックを予測するためのデコーディングモデルはほぼ完成しているが、最適化に用いるスコア関数については検討中である。一方、タンパク質の構造予測は過去に2次構造の一要素であるベータシートに限定して行った経緯があるが、それ以後の進展はないため、何らかの手法で得られた構造情報をうまくモデルに組み込むことが、今後の課題として行うべきものとなる。最後に、相互作用する生体分子のクラスをある程度限定する必要があると考えており、その上で機械学習を用いてスコア関数を定量化する必要があると思われる。(1)機械学習によるスコア関数の計算まず、非正準塩基対確率分布の計算に用いるパラメータをマージン最大化問題などに定式化して学習する。各確率値は後に整数計画問題の目的関数に組み込まれる。また、タンパク質構造情報も同様に目的関数に統合する。相互作用の情報はRNAの1塩基とタンパク質の1アミノ酸残基の相互作用スコアによって表現する。そして、既知のRNA-タンパク質複合体を訓練データとして相互作用スコアを計算するアルゴリズムを開発する。ここでは、サポートベクトルマシンに基づく機械学習アルゴリズムを用いる予定である。また、1塩基-1残基モデルで十分な精度が得られない場合を想定し、1塩基-1残基ドメイン(短い残基列)モデルに基づくスコア計算アルゴリズムも設計する。(2)整数計画法によるRNA-タンパク質相互作用予測RNA-タンパク質相互作用予測に対して計算コストの削減が可能となるような定式化を考える。ここでは、予測結合構造の期待精度を最大化することが目標となる。そのため、RNAとタンパク質の構造及びその相互作用に対応するスコアに、適切な確率を割り当てる必要がある。RNA2次構造に対しては、非正準塩基対を考慮した塩基対確率を利用することを考える。タンパク質2次構造に対しては、アミノ酸残基間のコンタクトポテンシャルを確率に変換することである程度対応できると思われる。また、相互作用に対しては、手順1のスコアを用いることにする。(3)計算機実験上述の整数計画問題を解くツールをJava言語を用いて計算機に実装する。その後、相互作用することが実験的に確かめられているRNA-タンパク質複合体と提案手法が出力した予測構造を比較し、予測精度や計算速度などを評価することで、有効性の検証や問題点の検討を行う。未使用額が生じた要因は、研究の進捗状況に合わせ、予算執行計画を変更したことに伴うものである。また、次年度の請求額と合わせての執行計画は以下のとおりである。物品費として、研究調査のための情報科学関連および生体生命情報学関連の書籍を購入する必要があるため書籍費を計上している。
水の安定同位体比を用いた植物の水利用を水循環に関する研究

水の酸素、水素同位体比を測定するための前処理用真空ライン、および植物中の水を抽出するラインを作成し、測定法を確立した。水の酸素同位体比は±0.2‰、水素同位体比は±2‰以内の誤差で測定が可能となった。これらの水の同位体比を利用して植物の水利用を明らかにするため、貴重な湿地生態系である深泥池(京都市)において調査を行った。植物がどの深さの水を利用しているかを明らかにするため、降水および深度別の土壌水を採取し、同位体比を測定してヨシ、ミツガシワ、ススキの植物中の水の同位体比と比較した。まず、深泥池浮島上の水(表面水)は降水の同位体比の変動と表面での蒸発の影響で大きく変動したが、30cm以深の土壌水と浮島下の水層の同位体比はほとんど変動がなかった。また、土壌水の同位体比の鉛直プロファイルは植生ごとに違っており、これらのことは浮島中では水の動きは極めて遅いこと、植生あるいは微地形の違いでその動きの方向が違っていることを示していると考えられる。また、ススキは表面付近の水、ミツガシワは30cm深付近の水、ヨシ帯のヨシはさらに深い水を吸い上げていることが植物中の水の酸素同位体比から示唆された。これらの結果は植物の根の分布に対応しており、降水中の栄養塩利用型、降水と表面土壌中の分解生成物の栄養塩利用型、浮島下の泥炭中の分解生成物の栄養塩利用型にそれぞれ分けることができる。土壌水の同位体比からわかるように浮島中の水の動きは極めて遅い。従って、深泥池の様な貧栄養の湿地では植物は栄養塩を得るために根を広げる必要があり、植物はそれぞれ特徴的に根を伸長させ、異なる深度の水と栄養塩を利用していると言える。本研究により、植物中の水の同位体比から植物の水および栄養塩の利用を明らかにする方法がほぼ確立し、今後、他の生態系にも応用できる。
クリーニング工場における温熱・空気環境改善に関する基礎的研究

本研究では、夏期における温熱環境の悪化リスクの高いクリーニング工場において、空調・換気設備の異なる二つの工場および工場屋根の改修前後での比較調査を行った。設備の異なる工場における調査では、両工場とも工場内空気温度は外気温度よりも3°C程度高いことや、スポット空調を導入している工場でも工場の快適性について不満を持つ作業者が多いことが明らかになった。また屋根改修前後の比較調査では、断熱改修により室内側屋根表面温度は約4°C程度低くなったこと、アンケート調査では、総合的な温熱感に関する質問において、不快の回答が改修前は57%であったのに対し、改修後は20%となったことなどを確認した。本研究では、夏期における温熱環境の悪化リスクの高いクリーニング工場を対象に、現地実測調査・アンケート調査による実態の把握ののちに、取得したデータを基に、高熱発熱体が存在する大空間における効率的な空調・換気システムの検討を実施する計画である。研究初年度のH27年度は、関東圏に立地するふたつの中規模クリーニング工場を対象に、物理環境調査およびアンケート調査を実施した。選定した工場のうち、ひとつは作業スペースにスポット空調が設置されているが、もう一つの工場は扇風機が多く設置されているものの、空調設備は設置されていない。物理環境調査の結果、夏期の工場内温度については、空調設備が設置されていない工場では外気温よりも34°C高く、工場操業時間中はほぼ38°Cを超える状況であった。これに対し、スポット空調が設置されている工場では約2°C高い結果となり、常時34°C程度であった。このように、空調設備を持たない工場内部では非常に高温となり、またスポット空調導入工場においても工場内温度は外気より高い状況であった。物理環境調査を実施したふたつの工場を対象に、作業者に対するアンケート調査を実施した。アンケートは業務用厨房の作業従事者を対象として開発されたPOEM-Kを参考にして作成した。アンケート調査の結果、クリーニング機器からの放射熱を「感じる」と答えた作業者が両工場とも80%を超え、低放射型機器開発の必要性が示唆された。また、多くの作業者が作業中に気流感を得ているが、気流をどのように感じるか?の設問では8割前後の回答者が「不快」と申告し、気流が必ずしも温熱感の改善に寄与していないことが考えられる結果となった。総合的な温熱環境を「不快」または「やや不快」と回答した割合は、空調設備なしの工場では52%、スポット空調設置の工場では43%という結果であった。当初の予定通り、初年度のH27年度において、空調設備に大きな違いがあるふたつの中規模クリーニング工場を対象とした物理環境調査およびアンケート調査を実施し、それぞれのクリーニング工場内の環境について概ね把握することができた。また空調設備の有無が室内温熱環境や作業者の心理的状況に与える影響についての比較を行うことができた。よって現在までの進捗状況は概ね計画通りであると考えている。研究初年度のH27年度は当初計画通り、関東圏に立地するふたつの中規模クリーニング工場を対象に、物理環境調査およびアンケート調査を実施した。ここでは、空調・換気設備が異なる工場を対象としており、設備の違いが作業者に与える影響について取りまとめた。研究2年目のH28年度は、当初予定として流体計算技術を用いて、これまでにクリーニング工場に導入されていない新規技術の検証を行う予定でいたが、調査の過程で、給気や排気の経路が明確でなく、建築設備上の問題を有する工場が数多く見られたため、予定を変更し、H27年度に実施したクリーニング工場よりも厳しい衛生基準下で運用されている病院衣類・寝具を専門に扱うクリーニング工場の実態調査を行った。対象工場は、工場内部の建築空間が細かく区切られており、より綿密な換気経路の設計が求められる状況にある。しかし調査の結果、各室間の圧力バランスが適切でなく、またクリーニング製品を運搬するベルトコンベアーなどが区画を貫通する部分の対策が不十分であるため、多くの作業者が働くエリアに高温気流が漏入しているなどの現状を把握した。さらに、各作業エリアの温湿度計測を分析したところ、特定の作業エリアにおいては、ドライミストによる作業空間の乾燥対策・冷却効果が期待できる結果となった。研究2年目のH28年度は、当初予定を変更して、H27年度に実施したクリーニング工場よりも厳しい衛生基準下で運用されている病院衣類・寝具を専門に扱うクリーニング工場の実態調査を行った。研究当初の計画と異なるものの、H28年度初めに計画した実態調査を無事に遂行することができ、種々の問題点や今後の温熱環境改善の方向性について成果があった。

H27年度は空調・換気設備の異なる二つの工場を対象に、夏期の物理環境調査とアンケート調査を実施した。その結果、両工場とも工場内空気温度は外気温度よりも3°C程度高い状況であった。またアンケート結果では工場全体の快適性について、空調設備の無い工場では70%以上の回答者が「不快」と申告し、スポット空調を導入している工場でも56%の回答者が「不快」の申告であった。このように、スポット空調を導入していても工場の快適性について不満を持つ作業者が多いことが明らかになった。H28年度は、通常よりも厳しい衛生基準下で運用されている病院衣類・寝具を専門に扱うクリーニング工場の実態調査を行った。対象工場は、工場内部の建築空間が細かく区切られており、より綿密な換気経路の設計が求められる状況にある。しかし調査の結果、各室間の圧力バランスが適切でなく、またベルトコンベアーなどが区画を貫通する部分の対策が不十分であるため、多くの作業者が働くエリアに高温気流が漏入しているなどの現状を把握した。H29年度は、工場屋根の断熱改修を行う工場に着目し、改修前後の物理環境変化およびアンケート調査を実施した。その結果、断熱改修により室内側屋根表面温度は約4°C程度低くなった。またアンケート調査では、総合的な温熱感に関する質問において、不快の回答が改修前は57%であったのに対し、改修後は20%となった。本研究は、当初はCFD技術による新規の空調・換気システムの検討を実施する予定であったが、調査の過程で建築設備上の問題を有する工場が数多く見られたため、実測調査を中心とした研究を遂行した。本研究では、夏期における温熱環境の悪化リスクの高いクリーニング工場において、空調・換気設備の異なる二つの工場および工場屋根の改修前後での比較調査を行った。設備の異なる工場における調査では、両工場とも工場内空気温度は外気温度よりも3°C程度高いことや、スポット空調を導入している工場でも工場の快適性について不満を持つ作業者が多いことが明らかになった。また屋根改修前後の比較調査では、断熱改修により室内側屋根表面温度は約4°C程度低くなったこと、アンケート調査では、総合的な温熱感に関する質問において、不快の回答が改修前は57%であったのに対し、改修後は20%となったことなどを確認した。当初の予定では研究2年目となるH28年度以降に、CFD技術を用いて、これまでにクリーニング工場に導入されていない置換換気空調システムなどの新規技術について、ケーススダディを実施する予定としていた。しかし、調査の過程で、給気や排気の経路が明確でなく、建築設備上の問題を有する工場が数多く見られた。例えば、H27年度に実施したクリーニング工場よりも厳しい衛生基準下で運用されている病院衣類・寝具を専門に扱うクリーニング工場は、工場内部の建築空間が細かく区切られており、より綿密な換気経路の設計が求められる状況にある。しかし現状では設備計画が十分であるとは言えず、局所的な高温空間や各室間の圧力バランスなど、多くの問題を抱えている状況である。
植物根毛細胞の先端成長に関与する SNARE 相互作用因子の同定および機能解析

本研究では、シロイヌナズナのSH3Psタンパク質の細胞内局在と機能解析を行った。その結果、根におけるSH3P1-GFPは細胞膜や分裂細胞の細胞板に局在し、細胞板や細胞表面付近では輸送小胞と思われるドット状の局在パターンを示した。一方、SH3P1のオルソログであるSH3P3-GFPはコルメラ細胞で特異的に発現し、細胞膜の特定の部位に局在するが、その局在は重力刺激を与えると変化した。以上の結果から、SH3Psは根の重力屈性において何らかの役割を果たしていることが考えられる。SYP123, SYP132に結合するタンパク質の同定および同定した分子の機能解析前年度は、SYP123に結合する複数のタンパク質が、GFP-SYP123を発現する植物体からの免疫沈降法および質量解析法によって、既に同定を行った。このなかで、細胞骨格系および小胞輸送に関係する分子を選び出し、更に酵母ツーハイブリットや葉肉細胞のプロトプラストを用いたスプリット・ルシフェラーゼ・コンプリメンテーションアッセイ法(スプリット・ルシフェラーゼ法)によって二分子間相互作用を確認した。その結果、アクチンに相互作用するSH3P1という分子がSYP123に相互作用することが明らかとなった。更に、GFP-SH3P1を発現することができる形質転換シロイヌナズナを作成し、その局在を解析した。その結果、GFP-SH3P1は、SYP123と同じく、根毛の先端に局在しているほか、根端の分裂組織中の分裂中の細胞の細胞板に強く局在することが明らかとなった。現在、SH3P1のT-DNA挿入遺伝子破壊株をSALK研究所より取得し、当該遺伝子が破壊された場合の表現形の解析を根毛の伸長を中心に行っている。今後、当該分子の過剰発現トランスジェニックシロイヌナズナも作成し、当該分子が大量に存在する場合のgain-of-function解析を行う。(項目1)SYP123,SYP132に結合するタンパク質の同定SYP123に相互作用する分子として単離されたSH3P1の解析を行った。具体的には、SH3P1の細胞内局在、植物の発達段階における局在の変化などを自己プロモーターの制御下でGFPと融合したSH3P1を発現する植物体を作成し、共焦点レーザー顕微鏡を用いた詳細な解析を行い、SH3P1が根毛の先端に局在することを明らかにした。更にSH3P1は、根毛の先端だけではなく、分裂中の細胞の細胞板や根の表皮細胞の上面に存在することを明らかにした。(項目2)同定した分子の逆遺伝学的機能解析SYP123に相互作用する分子SH3P1およびアクチンのT-DNA挿入遺伝子破壊株をSALK研究所より取得し、当該遺伝子が破壊された場合の表現形の解析を根毛の伸長を中心に行った。更に、当該遺伝子の発現を抑制して表現形の解析を行うためにRNA干渉(RNAi)法によってSH3P1の発現を抑制できるシロイヌナズナ形質転換株を作成した。更に当該分子が大量に存在する場合の表現型を解析するにために、当該分子の過剰発現トランスジェニックシロイヌナズナも作成した。現在、これらのシロイヌナズナ株を用いてSH3P1の根毛伸長時および植物の形態形成時における役割の解析を行っている。真核生物の形態形成には,細胞の極性確立が非常に重要であることが知られている。細胞極性の確立には,細胞膜上へのタンパク質の方向性を持った輸送,いわゆる極性輸送が重要な働きをしていることが知られているが,これまでの極性輸送の研究は,単独の分子の研究に留まっており,異なった分子同士の分子間相互作用の観点からの研究は,まだ不十分な状況である。我々は、根毛の伸長過程における根毛特異的SNARE, SYP123および全細胞で普遍的に発現しているSYP132についての機能解析を進め,SYP123は,アクチン繊維依存的に,根毛の先端に集中し,輸送小胞に存在するR-SNAREの一種,AtVAMP721とSNARE複合体を形成し,一方,SYP132は,細胞膜全体に均一に存在し,やはりAtVAMP721とSNARE複合体を形成して,BFA非感受性の新規タンパク質のエキソサイトーシスに関与していることを明らかにした。これらの知見を元に奈良先端科学技術大学院大学の深尾博士との共同研究により,根毛特異的SNARE分子,SYP123および植物の組織に普遍的に存在するSNARE分子,SYP132に相互作用するタンパク質を質量解析法の同定を行った。その結果,クラスリンの脱コートに関与するタンパク質SH3P1,クラスリン重鎖,アダプター複合体,ダイナミン,アクチン,ミオシン,フィブリンなどエンドサイトーシスに関与する分子や細胞骨格系の分子が多数単離した。

この中の分子の一つ,SH3P1に焦点を当てて研究を進めたところ,SH3P1は,(a)根毛の先端および表皮細胞の底面の細胞膜,形成中の細胞板に存在する。(b) SH3P1の機能欠損変異体は,根の重力屈性異常をきたす。などの性質が明らかとなった。植物細胞の極性成長に関与するSNARE分子SYP123に相互作用する分子としてSH3P1を始め、複数のタンパク質を同定することに成功した、現在、SH3P1とSYP123の根毛伸長時における役割の解析を進めている。他のSYP123相互作用因子についても細胞骨格系の因子を中心に解析を進める準備を始めており、ほぼ、「研究の目的」を達成していると考えている。24年度が最終年度であるため、記入しない。SH3P1がSYP123が関与する根毛における極性輸送にどのような働きをしているかについて集中的に解析を行う。SY3P1の解析を進める中で、SH3P1と相同性を持つ分子(SH3P2,SH3P4)を同定しているので、これらの分子とSYP123との関係、更にSH3Pファミリータンパク質同士の関連性についての解析も同時に行う。