hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
植物における解糖系の調節機構の再検討-フルクトース2.6ビスリン酸とピロリン酸依存ホスホフルクトキナーゼの役割

高等植物細胞には, ATP依存のホスホフルクトキナーゼ(ATP-PFK)のほかに,ピロリン酸依存のホスホフルクトキナーゼ(PPi-PFK)が依存する.本研究で,ニチニチソウの培養細胞のATP-PFKとPPi-PFKの性質を検討した結果,前者は,エネルギーチャージにより調節がおこるのに対し後者は,フルクトース2.6ビスリン酸(F2.6BP)や無機リン酸(Pi)により活性が調節されることが明らかにされた.培養中どの時期でもPPi-PFKのレベルは, ATP-PFKのレベルの約3倍であり,呼吸が盛んな時期にPPi-PFKのレベルも増加した.また,細胞内のPPi,F2, 6BPのレベルの測定結果から, PPi-PFKがATP-PFKと共にin vivoで解糖系の構成酵素として働きうることが示された.ニチニチソウの培養細胞における全解糖系酵素のプロフィールを調べた結果,ヘキソキナーゼとピルビン酸キナーゼのステップが律速反応となる可能性が推定された.ニチニチソウの培養細胞には,三種のヘキソキナーゼが存在し,そのうち高い活性をもつ二種について詳細に検討した結果,一方は,グルコースもフルクトースも基質として用いる狭義のヘキソキナーゼであるのに対し,もう一方はフルクトースに特異的なフルクトキナーゼであり,それぞれスクロースがインベルターゼ分解された場合と,スクロースシンターゼにより分解された場合のヘキソースのリン酸化を,触媒するものと考えられた.前者は, ATPレベル,後者は, VTPやPPiレベルによって調節がおこる.解糖系活性をPiなどのエフェクター濃度で変えた場合, F2.6BPやPPiレベルに変化がみられることから,植物では, PPi-PFKの活性調節も解糖系の流量の制御に関与している可能性が明らかとなった. PPi-PFKと細胞のもつ生合成能との関連についても考察した.高等植物細胞には, ATP依存のホスホフルクトキナーゼ(ATP-PFK)のほかに,ピロリン酸依存のホスホフルクトキナーゼ(PPi-PFK)が依存する.本研究で,ニチニチソウの培養細胞のATP-PFKとPPi-PFKの性質を検討した結果,前者は,エネルギーチャージにより調節がおこるのに対し後者は,フルクトース2.6ビスリン酸(F2.6BP)や無機リン酸(Pi)により活性が調節されることが明らかにされた.培養中どの時期でもPPi-PFKのレベルは, ATP-PFKのレベルの約3倍であり,呼吸が盛んな時期にPPi-PFKのレベルも増加した.また,細胞内のPPi,F2, 6BPのレベルの測定結果から, PPi-PFKがATP-PFKと共にin vivoで解糖系の構成酵素として働きうることが示された.ニチニチソウの培養細胞における全解糖系酵素のプロフィールを調べた結果,ヘキソキナーゼとピルビン酸キナーゼのステップが律速反応となる可能性が推定された.ニチニチソウの培養細胞には,三種のヘキソキナーゼが存在し,そのうち高い活性をもつ二種について詳細に検討した結果,一方は,グルコースもフルクトースも基質として用いる狭義のヘキソキナーゼであるのに対し,もう一方はフルクトースに特異的なフルクトキナーゼであり,それぞれスクロースがインベルターゼ分解された場合と,スクロースシンターゼにより分解された場合のヘキソースのリン酸化を,触媒するものと考えられた.前者は, ATPレベル,後者は, VTPやPPiレベルによって調節がおこる.解糖系活性をPiなどのエフェクター濃度で変えた場合, F2.6BPやPPiレベルに変化がみられることから,植物では, PPi-PFKの活性調節も解糖系の流量の制御に関与している可能性が明らかとなった. PPi-PFKと細胞のもつ生合成能との関連についても考察した.植物細胞における解糖系活性は、他の生物にみられるようにATP依存ホスホフルクトキナーゼ(ATP-PFK)により調節されると考えられてきた。しかし、最近発見されたピロリン酸依存ホスホフルクトキナーゼ(ppi-PFK)が多くの植物に存在することが明らかになり、植物の解糖系は、動物とは一部異なっており、全く違う機情で代謝調節が行われる可能性が推定された。そこでまず、PPi-PFKが植物の解糖系にどの程度関与しうるかを調べた。ニチニチソウの液体活素細胞の生長に伴うATP-PFK、PPi-PFKの活性変動を調べたところ、十分量のフルクトース2,6ビスリン酸(F26BP)存在下では、培養のどの時期でも、PPi-PFKの活性の方が、ATP-PFKの活性より3-5倍高かった。しかし、F2、6BPなしでは、PPi-PFKの活性は、全く検出できなかった。両酵素とも、定常期の培養細胞を新しい培地に移すと活性が増加し、呼吸活性が増加する誘導期(1-2日目)から細胞分裂期(2-3日目)にかけて最大活性が認められた。細胞内のF2.6BPおよびPPiレベルを測定したところ,F2,6BP,PPiレベルとも誘導期で最大となり生長が進むにつれて減少した。F2,6BPおよびPPiの細胞質における溶度を推定すると、それぞれ9MM,1.5mmに相当し、PPi-PFKが細胞内で実際に働きうる範囲であると考えられた。

次に、解糖系のどの段階が律連反応となるかを調べるため、解糖系の全酵系および関連酵素の活性を測定したところ、ホスホフルクトキナーゼの反応よりは、ヘキソキナーゼ、ビルビン酸キナーゼの反応が調節的である可能性が示唆された。
2枚のポルフィリンを分子認識場として有する遷移金属錯体触媒の開発

5,5'位に2つのポルフィリンをもつ2,2'-ビピリジン(1)を合成し、1とRuCl_2(DMSO)_2錯体を3:1の比率で混合、加熱撹拌することで計6枚のポルフィリンを有するトリスビピリジンルテニウム錯体(2)を合成することに成功した。錯体2は2組のトリスポルフィリンがルテニウムを境に向き合うような構造をしており、トリアミンのような三官能性の分子を2分子捕捉することが予想された。4種類のトリアミン(2,2'-ビス(アミノメチル)プロピルアミン(3)、トリスアミノエチルアミン(4)、トリスアミノプロピルアミン(5)、1,3,5-トリアミノメチルベンゼン(6))と錯体2の複合体形成を紫外可視吸収スペクトルや滴定型熱量計を用いて調べたところ、いずれのトリアミンも錯体2と2:1錯体を形成することがわかり、その結合定数は10E6以上ととても大きな値であった。特にアミン4と錯体の結合定数は1つ目の結合定数K_1≧10E8、2つ目の結合定数K_2≧10E7であり、4つのトリアミンの中でもっともゲスト錯体2に適合することがわかった。錯体2とアミン4の1:2複合体の^1H-NMRスペクトルが1種類のポルフィリンとピリジン部のみのシグナルを示したことから、複合体が対称性のよい構造をしていることがわかった。また、ポルフィリン環によって遮蔽された水素原子の帰属とNOEによるプロトン間の空間配置の検討により、複合体はポルフィリン環3枚がねじれることによって三角形を形成し、その中にゲスト分子であるトリアミンが包摂されていることが明らかとなった。金属配位子を介して2枚のポルフィリンを連結しビスポルフィリンビピリジル化合物を効率よく合成することに成功した。5-{4-(2-ブロモピリジル)}ポルフィリン(1)をニッケル(0)ビスシクロオクタジエン錯体(25等量)存在下、DMF中室温で撹拌すると還元的カップリング反応が進行したサイズ排除クロマトグラフィーによる精製の後、4 4'-ビス(5-ポルフィリニル)-2,2'ビピリジン(2)が5.8%で得られた。合成した2のビピリジル配位子部位に金属導入を行い、金属錯体形成を検討した。2の重テトラクロロエタン中に塩化パラジウムビスアセトニトリルを滴下し、^1H NMRで変化の様子を追跡したところ、2.2等量加えた時点で、スペクトル変化が止まり、ビピリジルパラジウム錯体3が生成した。3の^1HNMRスペクトルは、ポルフイリン部位の化学シフトが錯形成前のものに比べて高磁場シフトしており互いのポルフィリン同士が向き合った配向をとっていることがわかった。また、この錯体3に4,4'ジメチル-2,2'ビピリジンを加えると元の2に定量的に戻りこともわかった。このことより、外部からの物質添加により2枚のポルフィリンの空間的配置をコントロールできることが明らかとなった。
１９世紀後半イギリスの対東アジア政策の源流

平成30年度は、10月1日付で海外大学院学位取得の留学を開始したため、採用を中途辞退することとなったが、大きく分けて2つの課題に取り組み、それぞれ成果を得た。1つ目は、平成29年度に課題の一つ「19世紀後半の中国海域におけるイギリス海軍政策の通時的分析」の発展課題として浮かび上がった、「軍事技術革新の時代におけるイギリス海軍の旧式艦の扱い」について分析を深めた。すなわち、中国海域においても、イギリス海軍の旧式艦が派遣、売却されて海域秩序の維持活動にあたっていたという史実に着目し、そもそも19世紀後半以降の軍事技術革新期において、イギリス海軍は財政的・軍事的に障害となっていたはずの旧式艦とどのように向き合っていたのか、という問いである。旧式艦の扱いについては、2018年8月に渡英し、国立公文書館に所蔵されるイギリス海軍省史料のうち、最も重要な史料群であるADM 1を広く調査し、旧式艦の扱いに関する幅広い論点を得た。すなわち、旧式艦の売却を通した外交、旧式艦の売却とそこに商機を見出した船舶解体業者などの隣接産業の存在や、膨張したイギリス海軍費に対する旧式艦売却による節制、あるいは旧式艦の修理・保全および展示事業といった、軍事史の枠にとどまらない多面的考察の可能性を見出したのである。これらについては、採用辞退後に査読論文の投稿準備を進めた。2つ目は、関連研究としてのデジタル人文学の諸課題である。人文学研究と情報技術の批判的融合により、新たな歴史研究上の問いを生み出すために、個人およびグループ研究によって種々の成果を得た。特に、人文学史資料テクストをコンピュータ可読形式でデータ化する国際的枠組みText Encoding Initiativeに則り、東アジアの歴史史料をマークアップする国立歴史民俗博物館の研究事業に研究協力者として参画し、査読つき英語論文が公開されることが決定した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成29年度は、大きく分けて2つの課題に取り組み、成果を得た。すなわち、「イギリス外務大臣や海軍大臣の対外認識に着目し、欧米と東アジアの国際情勢を同時に比較する」という課題、そして「19世紀後半の中国海域におけるイギリス海軍政策の通時的分析」という課題である。第一の課題については、第67回日本西洋史学会の自由論題報告にて、1860年代後半における天津条約改正交渉を対象に、イギリスの外相クラレンドンが、どのような政策方針を有していたかに着目した。手法として、イギリス外務省文書881番としてナンバリングされた(部外秘でない)公信集に基づき、公信の送り手や受け手となった組織・大臣・官僚といった人物情報を集積して、政策決定過程における情報ネットワークを可視化した。複雑な人物関係をネットワークとして可視化することで、省庁内のコミュニケーションに関する基本的な事実関係が示されるとともに、多様な解釈が可能になる議論の材料が提供されることがわかった。歴史叙述における可視化の可能性については、今後も慎重に検討していきたい。第二の課題に関連して、修士論文に基づいた論文を上梓し、『軍事史学』53巻4号に掲載された。1860年代中国海域における海賊鎮圧のための「国際協力体制」なるものが、果たしてどの程度機能していたのか、という点について、軍事的・外交的観点から再検討したものである。なお、関連研究成果として、Digital Humanities分野でも査読つき国際学会での口頭・ポスター発表などを得た。筆者は、国立歴史民俗博物館の「古代の百科全書『延喜式』の多分野協働研究」の研究協力員として、日本古代史の律令格式の施行細則『延喜式』のテキストデータベース構築に携わっている。このようなデータの作成・処理・分析技術は、今後歴史研究の分野でも無視しえない影響力を有するものであると考え、積極的に関与している。日本西洋史学会での報告の発展課題として、クラレンドン外相の対外認識について探るべく、アメリカのハーバード大学図書館に所蔵されたクラレンドン関連プライベートペーパー(私信)の史料画像を取り寄せた。イギリスの外相が、東アジアの情勢にどこまで関心を抱いていたのかを探るべく、時期を限定せずに幅広く私信を渉猟したところ、19世紀半ばにおいて中国人苦力が南米のペルーに強制的に連行されていたことに対する抗議の念などがしたためられているなど、考察に値する材料を見つけることができた。しかしながら、やはり全体の私信における東アジア関連の情報の割合は非常に低く、欧米と東アジアの国際情勢の関連を探ることには慎重であらねばならない、と考えるに至る結果となった。しかしながら、さらなる発展課題についての着想を得ることができたため、全体としては期待以上の成果を得たものと考えている。この課題については、次の項目で記述する。

旧式艦の扱いについては、2018年8月に渡英し、国立公文書館に所蔵されるイギリス海軍省史料のうち、最も重要な史料群であるADM 1を広く調査し、旧式艦の扱いに関する幅広い論点を得た。すなわち、旧式艦の売却を通した外交、旧式艦の売却とそこに商機を見出した船舶解体業者などの隣接産業の存在や、膨張したイギリス海軍費に対する旧式艦売却による節制、あるいは旧式艦の修理・保全および展示事業といった、軍事史の枠にとどまらない多面的考察の可能性を見出したのである。これらについては、採用辞退後に査読論文の投稿準備を進めた。2つ目は、関連研究としてのデジタル人文学の諸課題である。人文学研究と情報技術の批判的融合により、新たな歴史研究上の問いを生み出すために、個人およびグループ研究によって種々の成果を得た。特に、人文学史資料テクストをコンピュータ可読形式でデータ化する国際的枠組みText Encoding Initiativeに則り、東アジアの歴史史料をマークアップする国立歴史民俗博物館の研究事業に研究協力者として参画し、査読つき英語論文が公開されることが決定した。『軍事史学』に掲載された論文に関連する発展課題として浮かび上がってきているのが、イギリス海軍の「旧式艦」の扱いである。今後は、中国海域でも、イギリス海軍の旧式艦が派遣、売却されて海域秩序の維持活動にあたっていたという史実に着目し、そもそも19世紀後半以降の軍事技術革新期において、イギリス海軍は財政的・軍事的に障害となっていたはずの旧式艦とどのように向き合っていたのか、という点を明らかにしたいと考えている。この課題は、博士論文のテーマにもなり得る大きな論点であるため、次年度も引き続き検討していきたい。このテーマについては、すでに第60回兵器産業・武器移転史フォーラムにて研究構想を発表しており、次年度には論文を上梓したいと考えている。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。研究業績などについて掲載したページ
金属酸化物の微粒子化による表面酸塩基特性への影響に関する研究

金属酸化物として、主に酸化ジルコニウムを取り上げ、その粒子径と表面の酸塩基特性の関係について研究した。酸化ジルコニウムの調製は、ジルコニウムのアルコキシドであるジルコニウムn-ブトキシドを加水分解して、乾燥し得られた粉末を焼成することによって行った。この加水分解する時に、金属アルコキシドと水の比を変化させると、最終的に生成する酸化物の粒子径が、ある程度制御できることを確認した。粒子径の測定は、X線回折スペクトルから計算によって求めた。450°Cで焼成した場合は、水/アルコキシド比の変化により、平均粒子径が75Aから183Aの範囲で変化した。また、それらの結晶構造は、全てcubicの単一相であった。さらに、600°Cで焼成した場合についても検討した結果、結晶構造はmonoclinicに移転するが、450°Cの場合と同様に添加水分量の変化によって酸化ジルコニウムの粒子径を制御できることがわかった。cubic構造を有し、粒子径の異なる酸化ジルコニウムについて、指示薬法で酸強度と塩基強度を調べたところ、最も粒子径の小さい75Aでは、酸強度が-3.0で非常に強く、塩基強度についても+9.3の塩基の存在を確認した。しかし、粒子径が大きくなるに従い、酸強度は明らかに弱くなり、塩基の存在も観察できなくなった。これらの結果から、粒子径が小さいほど、その表面に存在する酸点や塩基点の強度が強くなることが判明した。さらに、これらの酸化物を触媒として、1-ブテンの異性化反応を行った。やはり、粒子径の小さいものほど活性が明らかに高く、酸化物表面の酸塩基特性が優れていることがわかった。現在のところ、アンモニアの昇温脱離法を用いて酸量などの関係も測定中であり、また、市販のFT-IR装置を用いてin-situで実験するための設備も作製中である。これらの実験から、粒子径と表面の特性の関係についてさらに詳しく観察する予定である。
異種間キメラ動物を用いた大脳皮質-線条体投射路成立機構の解析

中枢神経系で一定の投射経路が成立するとき,あるニューロンは,その軸索を遠く離れたところにある標的細胞に向かって伸ばすのだろうか,それとも標的細胞は発生の初期にはニューロンの近傍にありそのときに両者の結合が成立し,その後の発生により両者が離れていくのだろうか?このことを明らかにするため,ニワトリ胚の神経原基の微小部分をウズラ胚のそれで置換し,このキメラ胚において,移植神経原基の発生を追跡しようと計画した.この目的のため,ウズラ細胞の,突起をもふくむ細胞質や細胞膜と特異的に結合できる抗体を作製した.1.ウズラ細胞特異的ニワトリ抗血清: 7日ウズラ胚のホモジェネートから細胞膜の粗分画を得,これでニワトリを感作する. 25日間隔で2回感作し,その後5日目に採血,血清を得る.ニワトリ胚組織で吸収したのち,ビオチン化-抗ニワトリ抗体を用いた間接免疫組織化学により,ニワトリ胚,ウズラ胚,およびニワトリーウズラキメラ胚のパラフィン切片上のウズラ細胞を検出する.ニワトリ胚はほとんど染まらないのに対して,ウズラ胚では神経系を含むすべての組織が染色された.キメラ胚では,ウズラ体節由来の細胞が染め出された.これは,その核小体の形態からも確認された.しかし, 8日胚以前のウズラ胚には,この抗体は結合しなかった.2.ウズラ細胞特異的マウスモノクローナル抗体: 1.と同じ抗原を用いてBalb/Cマウスを感作し,その脾細胞を用いてハイブリドーマを得,ニワトリ胚とウズラ胚のパラフィン切片を用いてウズラ細胞特異的モノクローナル抗体を産生するクローンを得た.この抗体は,脊髄の前索を上行する神経線維と結合する.この抗体も8日以前の胚とは結合しない.今後,より若いウズラ胚組織と結合する抗体を得る必要がある.中枢神経系で一定の投射経路が成立するとき,あるニューロンは,その軸索を遠く離れたところにある標的細胞に向かって伸ばすのだろうか,それとも標的細胞は発生の初期にはニューロンの近傍にありそのときに両者の結合が成立し,その後の発生により両者が離れていくのだろうか?このことを明らかにするため,ニワトリ胚の神経原基の微小部分をウズラ胚のそれで置換し,このキメラ胚において,移植神経原基の発生を追跡しようと計画した.この目的のため,ウズラ細胞の,突起をもふくむ細胞質や細胞膜と特異的に結合できる抗体を作製した.1.ウズラ細胞特異的ニワトリ抗血清: 7日ウズラ胚のホモジェネートから細胞膜の粗分画を得,これでニワトリを感作する. 25日間隔で2回感作し,その後5日目に採血,血清を得る.ニワトリ胚組織で吸収したのち,ビオチン化-抗ニワトリ抗体を用いた間接免疫組織化学により,ニワトリ胚,ウズラ胚,およびニワトリーウズラキメラ胚のパラフィン切片上のウズラ細胞を検出する.ニワトリ胚はほとんど染まらないのに対して,ウズラ胚では神経系を含むすべての組織が染色された.キメラ胚では,ウズラ体節由来の細胞が染め出された.これは,その核小体の形態からも確認された.しかし, 8日胚以前のウズラ胚には,この抗体は結合しなかった.2.ウズラ細胞特異的マウスモノクローナル抗体: 1.と同じ抗原を用いてBalb/Cマウスを感作し,その脾細胞を用いてハイブリドーマを得,ニワトリ胚とウズラ胚のパラフィン切片を用いてウズラ細胞特異的モノクローナル抗体を産生するクローンを得た.この抗体は,脊髄の前索を上行する神経線維と結合する.この抗体も8日以前の胚とは結合しない.今後,より若いウズラ胚組織と結合する抗体を得る必要がある.
宇宙開闢史解読のための金属欠乏星データベースの構築

金属欠乏星とは、宇宙初期に誕生したと考えられる銀河系形成初期の情報を内包する基本的な天体である。本研究は、元素の起源や銀河系の星形成史を探る基盤を構築するために、観測された金属欠乏星の観測データをデータベース化し、公開することを目標としてきた。本データベースはWeb上で公開され(SAGA database:http://saga.sci.hokudai.ac.jp/)、理論モデルと観測との比較が容易にできる環境が整った。また、本データベースを利用し、恒星進化の理論モデルと観測データを比較することによって、恒星内部における元素合成や混合機構に制限を与えるための手がかりを得た。我々の住む宇宙では、恒星の誕生と恒星内部での元素の生成、恒星の終末期における物質の星間空間への放出を通じた化学進化を経てきた。銀河系内のハロー成分には、恒星に含まれる元素量(特に鉄組成)が少ない星(金属欠乏星と呼ばれる)が存在し、銀河形成初期の情報が含まれていると考えられる。今年度は、現在開発中の金属欠乏星データベースを研究者コミュニティに公開するべく、システムの開発、改良を行ってきた。本データベースは、金属欠乏星に関する観測論文の一覽を作成するシステム、Web上から論文に含まれるデータを入力するためのシステム、入力データをチェックし、データベースソフトにデータを登録するシステム、Web上でデータベースにアクセスし、データを検索、作図するシステム、の4つのシステムから構成される。これらのシステムはすべて、利用可能であり、かつインターネット上に公開できるレベルまで改良が続けられ、次年度の公開に向けて順調に進んでいる。本データベースは、銀河系の星形成史を恒星の元素組成から探るうえで有用なシステムであり、公開によって、さまざまな研究者の効率の向上を促進し、新たな発見をもたらす可能性を大幅に向上させると期待される。本計画に関して、データベースの概要やデータサンプルの特性についてまとめた論文を投稿した。また、本年度では宇宙開闢史における恒星の進化という観点から、第一世代生の進化、および球状星団中の恒星の化学進化に関する論文を掲載した。我々の住む宇宙は、恒星の誕生と恒星内部での元素の生成、恒星の終末期における物質の星間空間への放出を通じた化学進化を経てきた。今年度は、これまで開発中であった金属欠乏星データベースを研究者コミュニティに公開し、データとシステムの更新を行ってきた。本データベースは、金属欠乏星に関する観測論文のデータ入力を支援するシステムとデータを利用するシステムから構成される。データ利用のための検索作図システムは2008年6月24日に公開され、世界各国の多くの研究者からのアクセスを獲得している(総利用件数は公開以来20000件以上、そのうち約半数が日本国内ドメインからのアクセス、それ以外の約3割が世界35カ国の外国ドメインからのアクセス。)。本計画に関して、データベースの概要やデータサンプルの特性についてまとめた論文が2008年10月に掲載され、本データベースを用いて議論を行った論文も数編掲載されている(論文の被引用回数は2009年4月現在5件)。本研究の主要テーマである第一世代星の形成と起源について、銀河形成と化学進化の観点から金属欠乏星の性質を議論した論文もいくつかまとめ、宇宙初期において連星系が重要な役割を果たすことを明らかにした。また、本データベースを利用した金属欠乏星の全体論をまとめた論文も投稿中である。
慢性心不全の蛋白ホスファターゼ1異常亢進を超高効率心筋遺伝子治療で是正する

近年、心不全においては細胞内Ca^<2+>動態の異常が病態進行を悪化させる大きな原因であることが明らかとなった。心筋細胞内のCa^<2+>ホメオスターシスは、筋小胞体(SR)からのCa^<2+>イオンの出し入れによって制御されている。また、筋小胞体でのCa^<2+>の出し入れを制御するタンパク質の働きは蛋白リン酸化によって制御されている。心不全では、リン酸化された蛋白を脱リン酸化する酵素・蛋白ホスファターゼ1の活性が亢進し、筋小胞体蛋白の脱リン酸化、さらにCa^<2+>ホメオスターシスの異常を惹起しているとの報告がなされている。本研究は、不全心筋細胞で上昇している蛋白ホスファターゼ1活性(PP1)を抑制すると遺伝性心筋症・心不全の進行が抑制できるかどうかを検討した基礎研究である。心筋症ハムスター心不全モデルにアデノウイルス、アデノ随伴ウイルスベクターを用いた高効率心筋遺伝子導入法を用いて内因性PP1阻害蛋白Inhibitor-2を発現させ、その生理的効果・心不全進行に及ぼす影響について検討した。心筋症ハムスターでは心不全を発症する週齢においてSR・ミクロソームでのPP1 catalytic subunitの蛋白発現の亢進がみられた。一方、PP1内因性阻害蛋白であるInhibito-r2(I-2)の発現に変化がないことから、PP1Cの内因性阻害蛋白に対する相対的な蛋白量の増加がPP1活性上昇のメカニズムであると考えられた。I-2は、心筋細胞においては、筋小胞体を含む分画であるマイクロソームでのみ蛋白発現が確認できる内因性PP1特異的阻害蛋白であった。すでに心機能が低下し、心不全症状が発現している14週齢の心筋症ハムスターに対し、高効率心筋遺伝子導入でI-2を遺伝子導入した。アデノウイルスI-2導入群では遺伝子導入前に比べ、遺伝子導入1週間後、明らかに左心室内径が縮小し、%FS(左室内径短縮率)は改善した。I-2の遺伝子導入はSRマイクロソーム分画における蛋白ホスファターゼ1阻害にのみ有効で、細胞内の他の部分のPP1活性は抑制しなかった。さらにアデノ随伴ウイルス遺伝子導入を用いたI-2遺伝子導入群では、3ヶ月間の生命予後も改善した。以上のことから、膜分画におけるPP1阻害は心不全治療の有望なターゲットであることが示唆された。(Yamada et al.投稿中)。慢性心不全における蛋白ホスファターゼ1の異常亢進の生理的意義に関してはいまだ不明の点が多い。我々は蛋白ホスファターゼ1の生理学的調節機構について内因性調節蛋白であるInhibitor-1(I-1),Inhibitor-2(I-2)をアデノウィルスを用いて心筋細胞に過剰発現させ、その生理機能に及ぼす働きについて検討した。

I-1,I-2の過剰発現は細胞内においてともに、PP1の活性を低下させたが、細胞内リン酸化蛋白における影響はI-1,I-2で異なっていた。I-1はCa^<2+>制御蛋白のうちRyRをよりリン酸化するのに対し、I-2はPLNをより強くリン酸化する傾向があるのがわかった。β受容体刺激やForskolin刺激ではI-1、I-2過剰発現ではどちらとも収縮性は亢進したが、I-1過剰発現ではRyRからのCa^<2+>リークによると思われるproarrhythmicな自発収縮がみられた。I-1、I-2の細胞内でのPP1活性の調節に細胞内局在があることが強く示唆された。(AHA年次集会で発表Circulation 108:IV-125,2003)次に、心筋症ハムスター心筋で上昇しているPP1活性を補正したときに、心不全の進行がどうなるか調べるためにPP1の内因性特異的阻害蛋白であるInhibitor-2の生体内高効率心筋遺伝子導入を行った。すでに心機能が低下し、心不全症状が発現している15週齢の心筋症ハムスターに対し心筋高効率遺伝子導入を行った。治療対照群にはAdV.LacZ治療群を使用した。遺伝子導入後1週間後に血行動態を測定し、遺伝子導入効率を評価したところ、対照群のLacZの発現効率は30-50%であった。AdV.I-2導入群では遺伝子導入前に比べ明らかに左心室内径が縮小し、%FSでは経時的な低下が抑制された。Protein Phosphatase 1の阻害は心不全進行における左室リモデリングを正常化し、左室壁ストレスを有意に低下させたと考えられる。現在詳細な生化学的解析を行っている。(投稿準備中)。カリフォルニア大学サンディエゴ校との共同研究で行っているPhospholamban(PLN)dominant negativemutantの発現を促すAAVベクターを用いてラット心筋梗塞後心不全に対する変異型PLNの治療効果を検討したところ、遺伝子導入後6ヶ月において、収縮性は著明に改善し、対照群でみられた左心室のリモデリングも著明に改善された(J Clin Invest 2004)。不全心筋で上昇している蛋白ホスファターゼ1活性(PP1)を補正したときに、心不全の進行が抑制されるかどうか、心筋症ハムスター高効率遺伝子導入モデルを用いて検討した。心筋症ハムスターでは心不全を発症する28週齢においてSRを含むマイクロソームにおけるPP1catalytic subunitの蛋白発現が亢進しPP1上昇のメカニズムであると示唆された。Inhibitor-2 (I-2)は、筋小胞体を含む分画であるマイクロソームでのみ蛋白発現が確認できる内因性PP1特異的阻害蛋白である。すでに心機能が低下し心不全症状が発現している15週齢の心筋症ハムスターに対し心不全ハムスター高効率心筋遺伝子導入で1-2を導入し心機能、心不全の経過を観察した。アデノウイルス.I-2導入群では遺伝子導入前に比べ遺伝子導入1週間後、明らかに左心室内径が縮小し、%FSでは経時的な低下が抑制された。すなわちSRマイクロソーム分画における蛋白ホスファターゼ1のI-2による阻害は心不全進行における左室リモデリングを正常化し、左室壁ストレスを有意に低下させた。
子どもの集団社会的スキル訓練効果の分析

学級を単位とする集団SSTにとって最大の論点は、訓練効果の維持である。これまでに行なわれた集団SSTでは、進級に伴って担任教師が交替すると、維持効果が消失することが繰り返し確認されてきた。本研究ではこのような結果が生じる原因を明らかにするために,まず実験的に進級に伴う担任教師の交替の影響を調べた。集団SSTの実施後2ヶ月で進級する時期を選んで、集団SSTを実施したところ、実施後ほんの2ヶ月程度で、集団SSTの訓練効果が消失することを確認した。このことから、集団SSTの効果は、社会的スキルの使用を日常的に強化する環境がなくなれば、比較的短期間に消失してしまうことが明らかになった。そこで以前に実施された集団SSTの振り返りを目的としたブースターセッションを導入したところ、社会的スキルの使用が増加する傾向にあることを見出した。すなわち、社会的スキルの使用を日常的に強化する環境を作ると共に、定期的なブースターセッションを導入することが社会的スキルの定着に効果的であることが示唆された。そこで次の研究では,学校規模で、すべての学級において担任教師による集団SSTが実施された場合の訓練効果について検討した。このような環境では、担任教師やクラスメートが進級によって変わっても、学校全体に社会的スキルを使用することが奨励され,スキル使用に強化が随伴される機会が多いので,訓練終了後に担任教師やクラスメートが変わっても,社会的スキルが維持されると考えられた。結果は予想通りに学級編成が行われた学級においても、社会的スキルの実行が維持されていることが分かった(6ヵ月後の維持効果が認められた)。以上の結果により,学校全体で取り組む集団SSTの維持効果が証明された。本研究では、小学校3,4,5年生の9学級の児童を対象として7セッション(1セッションそれぞれ45分)の学級を単位とした集団社会的スキル訓練(以下集団SSTと呼ぶ)が実施された。集団SSTの効果を査定するために、訓練前と訓練後に児童用社会的スキル尺度(自己報告用と教師報用)、対人的自己効力感尺度、問題行動評定尺度がそれぞれの学級ごとに行なわれた。学級を1つの単位とした集団SSTは各学級の担任教師によって実施された。担任教師はまず最初に社会的スキルの意義や大切さについて教示し、それに引き続いて、上手に聞くスキル,上手な断り方,共感の仕方,対人的な問題解決の仕方などの社会的スキルを標的スキルとした授業を実施した。訓練は,コーチング法の手続きで行われ,教示,問題場面の提示,モデリング,行動リハーサル,修正フィードバック,社会的強化から構成された。訓練の結果は以下のとおりであった。【1】児童自身による社会的スキル評定によると、訓練に参加した児童は社会的スキル総得点、仲間強化、社会的働きかけ、主張性のそれぞれのスキルが訓練後に有意に増加した。【2】教師による社会的スキル評定では、社会的スキル総得点、社会的働きかけ、学業、自己コントロール、主張性、規律性の各スキルが訓練前から訓練後にかけて有意に増加した。【3】教師による問題行動得点は、外面化問題行動得点と内面化問題行動得点の両方で訓練後に有意な減少をみた。【4】児童による対人的自己効力得点は、訓練前から訓練後に有意に増加した。本研究の集団SSTは、参加した3年生から5年生のほとんどの学級で訓練効果が認められた。これまで単発に1学級を用いて実証されてきた集団SSTの効果が、複数の学級で訓練効果が確認されたことにより、集団SSTの効果がさらに一般化されたといえるであろう。平成15年度に小学校3,4,5年生の9学級の児童を対象にした7セッション(1セッションそれぞれ45分)からなる学級を単位とした集団社会的スキル訓練(以下集団SSTと呼ぶ)が実施された。本年度は、その集団SSTの持続的効果を検討するために、6ヵ月後のフォローアップ調査を実施した。

児童用社会的スキル尺度(自己報告)、対人的自己効力感尺度(自己報告)が訓練終了後6ヶ月の時点で再度それぞれの学級ごとに行なわれた。集団SSTの維持効果について、以下のような結果が見出された。(1)社会的スキル総得点では、訓練後とフォローアップ期の得点が訓練前の得点よりも有意に高いことが明らかにされた。また社会的スキルの下位因子ごとにみると、仲間強化スキル、規律性スキル、社会的働きかけスキル、主張性スキルにおいて、フォローアップ期の得点が訓練前の得点よりも有意に高く、集団SSTによる維持効果が確認された。(2)対人的自己効力感の得点は、フォローアップ期の得点が訓練前及び訓練後の得点よりも有意に高く、集団SSTによって促進された自己効力感が、6ヵ月後の査定時においてさらに高められていることが分かった。(3)社会的スキル得点が訓練前に特に低かった社会的スキル低群と平均的な社会的スキル中群ヲ比較したところ、低群の方が中群よりも集団SSTによる促進効果が大きいことが分かった。さらに、6ヵ月後のフォローアップ査定においては、低群も中群も訓練効果を維持させていた。以上の結果から、本研究で実施された集団SSTは、訓練直後の一時的、短期的効果だけでなく、6ヶ月という比較的長期の効果をもつことが明らかにされた。本研究では、2年間にわたって集団SSTを経験した小学校5年生6年生の児童が、社会的スキルの習得及び対人的自己効力感、ソーシャルサポート知覚をどの程度促進させるかについて分析した。また集団SST開始時(2年前)に社会的スキルのレベルが同学年の児童よりも1SD以上低かった児童が、2年間の集団SSTを経験することによってどの程度社会的スキルを向上させるかについても分析することにした。対象児童は,2年間にわたって,1セッション7時間(1セッション45分の授業)と異年齢児童の交流セッション3時間からなる集団SSTを実施を受けた。集団SSTは,社会的スキルの意義や大切さ、上手な聞き方、共感の仕方等、児童にとって必要と考えられる社会的スキルを、教示、問題場面の提示、モデリング、行動リハーサルと修正フィードバック、社会的強化からなるプログラムに沿って担任教師によって実施された。2年間にわたる集団SSTの実践によって、以下のような結果が見出された。1、訓練に参加した児童の社会的スキル得点は,訓練期間を通じて増加しつづけ,訓練終了後6ヶ月を経て査定された訓練効果の維持も確認された。特に,集団SSTによって有意な社会的スキルの促進が認められたのは,仲間強化スキル,主張性スキル,及び社会的働きかけスキルであり,いずれも訓練の標的としてきた社会的スキルであった。2、集団SSTによる社会的スキルの促進によって、対人的自己効力感とソーシャルサポート知覚(教師・友達)も有意に高まることが分かった。3、集団SSTを開始する前に、社会的スキル得点が低かった児童(平均から-1SD以下)は、2年間の集団SSTの結果,集団SSTを開始する前に平均的な得点を示した児童(平均から-1SD以上で+1SD以下)とほぼ同じ水準にまでスキル得点を上昇させた。この結果から継続的な集団SSTは、当初、社会的スキル得点が低かった児童に大きな効果をもたらしたといえる。
酵母細胞の形態形成における膜を介する情報伝達機構

Candida tropicalis pk233では,エタノール(ETOH)はphospholipase C(PLC)を活性化して仮性菌系(PM)を与える。インシトール(In)はPLC活性化を妨げてPM形成を防ぐ。EtoHでOMとならない変異株ではPLC活性化は起こらない。EtoHでadenylate cyclaseも活性化されInがこれを抑える。OHスカベンジャーでもあるEtoHによるPM形成をFe^<2+>が抑制する。酵母細胞の形態形成における情報伝達とOH・の役割解明を目指して,次の結果を得た。1,EtoHによるPLC活性化は添加直後と対数増殖初期に,それぞれ一過性に起こる。2,EtoH効果のリノール酸,リノレイン酸による促進,ソルビトールによる抑制は,EtoHによる膜の流動性の上昇を介するPLCの活性化を示唆し,Inによるパルミチン酸の多いホスファチで〓Inの増加と,リノリイン酸に富む同エタノールアミンの減少はInが流動性の上昇と,それに続くPLCの活性化を防ぐことを示している。流動性の実測はまだ不充分な状態である。3,PLC活性化に基づく菌体Ca^<2+>濃度の一過性の上昇をフラ2導入により証明した。4,H_2O_2によるFe^<2+>効果の促進,膜親和性OH・スカベジャーのPM形成効果,Fe^<2+>によるPLC活性化の阻害によって,OH・と情報伝達,形態形成との関保,さらに出芽細胞の分離におけるOH・必要性が初めて示された。5,アデニン要求株を取得し,その染色体の変化,集落形態の変化,EtoHによるPM形成を確認し,細胞隔合による二形性解析の手がかりを得た。6,集落形成におけるβ-1,3グルカン生成調節の関与,PM形成に必要なキチン合成のポリオキシンD感受性を実証し,細胞壁,隔壁からの研究の素地を築いたが,キチン分解の研究はまだ準備中である。7,先に示したリン酸化タンパク質の検出やCAMPの役割解明などの未解決であるが,基礎的研究情報の多いSaccharomyces酵母でEtoHによるPLC活性化とPM形成,CAMPによるPM形成を認めたので,本菌による解析を進めている。Candida tropicalis Pk233ではエタノ-ル(EtOH)添加培養初期にイノシト-ル1,4,5三リン酸(IP_3)の蓄積とCa^<2+>取り込み能の上昇が順次一過性に起こり,仮性菌系(PM)形成の引き金となる。イノシト-ル(In)はIP_3蓄積を抑えて形態変化を防ぐ。EtOHでPMとならない変異株ではIP_3ーCa^<2+>系は亢進しない。親株ではadenylate cyclaseーcAMP系も促進され、Inが抑制する。OH〓スカベンジャ-でもあるEtOHによるPM形成はFe^<2+>やアスコルビン酸によっても抑えられる。形態形成における情報伝達・活性酸素の役割の解明を目的として次の結果を得た。1.EtOHとInの作用:リノ-ル酸とリノレン酸が単独でPM形成をもたらし、さらにEtOHの効果を促進した。

In添加でホスファチジルInの増加と、同エタノ-ルアミン、同コリンの減少が起こり、それに伴いパルミチン酸が増加し、リノ-ル酸とリノレン酸が減少した。従ってEtOHは膜の流動性の上昇を介して情報伝達を促進し、Inの効果は流動性の抑制によることが示された。示差熱計による膜流動性の測定を準備中である。2.Ca^<2+>動員:電気穿孔によるフラ2の導入、Ca^<2+>ーフラ2複合体の蛍光強度測定により、IP_3ーCa^<2+>系亢進と同じ対数初期と、PM形成開始の対数中期に細胞質Ca^<2+>濃度の一過性の増大を認め、形態形成におけるCa^<2+>の関与を確認した。3.cAMPの役割:実験準備中である。4.タンパク質リン酸化:EtOH培養菌に特異的にタンパク質phosphatase活性が高かった。その抑止によるリン酸化タンパク質の検出と、pposphataseの役割を検討中である。5.変異株:アデニン要求株を取得し、細胞融合による解析への利用を検討中である。上記のEtOH不感受性株はCa^<2+>イオノフォアではPMとなり、IP_3生成又はCa^<2+>動員に欠陥があると推定された。6.活性酸素の関与:Fe^<2+>等の効果をH_2O_2が促進し、EtOH以外のOH〓スカベンジャ-もPMを与えたのでOH〓の関与が支持された。OH〓の膜流動性や情報伝達への効果を検討中である。Candida tropicalis Pk233では、エタノール(ETHO)はphospholipaseC(PLC)を活性化して、イノシトール1,4,5-三リン酸(IP_3)の蓄積とCa^<2+>動員を介して仮性菌糸(PM)形成をもたらす。イノシトール(In)はリン脂質組成の変化を通じてETOHによる膜の流動性の上昇を抑えてPLCの活性化を妨げ、形態変化を防ぐ。ETOHでCAMP系の亢進も起こり、Inがこれを抑制する。OH・スカベンジャーでもあるETOHによるPM形成はFe^<2+>で抑えられ、H_2O_2がFe^<2+>の効果を促進する。酵母の形態形成における情報伝達と、特にOH・の役割の解明を目的に研究を行い次の結果を得た。1.ETOHは菌の接種後直ちにPLCを活性化してIP_3の蓄積をもたらす。Fe^<2+>はこの効果を完全に抑制することがわかり、OH・と情報伝達、ひいては形態形成との関係が初めて明らかにされた。2.ETOHは膜の流動性の上昇を介してPLCを活性化し、OH・は膜の過酸化を通じて流動性の上昇を妨げると考えられるが、流動性の実測にはまだ成功していない。3.情報伝達亢進に伴うタンパク質のリン酸化については、菌の増殖期や培養条件に依存することがわかったが、明確な条件設定には至っていない。4.CAMPの役割も不明であるが、Saccharomyccs酵母では、エタノールもCAMPも仮性菌糸や、それと同様に出芽細胞の分裂抑制に帰因する"見かけの凝集"を引き起こすことを見出したので、この酵母を用いて解析を進める。5.キチン合成と分解については、菌糸形成に必須のキチン合成がポリオキシン感受性であることを実証した。キチンの分解についてはなお準備中である。
電子工学的時間ジッタ限界領域光サンプリングのショット雑音レベル信号高品質化

本研究は、実世界とビッグデータなどのデジタル技術をつなぐために必要不可欠なアナログーデジタル変換システムについて、電子工学的なアプローチの時間ジッタ(信号取得のタイミングの精度)に関するサブピコ秒の限界を超えた超高速信号処理の「未踏の領域」における性能向上の方向性と具体的なアプローチの開拓を目的とし、システム全体の信号高品質化の緻密な分析の結果に基づき、強度ジッタ(信号取得のレベルの精度)に着目した新しい“光化"の取り組みを世界に先駆けて試みる。本研究は、超高速アナログーデジタル変換システムの信号高品質化を目的に、従来の電子工学的なアプローチによる時間ジッタの限界を超え、量子光学的な光ソリトンスクイージングを用いた強度ジッタを用いた新しいアプローチの導入を目指す提案である。超高速アナログーデジタル変換は次世代通信に不可欠な技術であり、ジッター低減は最優先課題である。本研究では、究極のジッタ制御を目指し、これまでの時間ジッタとは異なる強度ジッタの制御による解決を目指したものである。量子光学的な光ソリトンスクイージングを用いる点は学術的な価値が高い上に、実用的な波及効果も極めて大きい。
画像解析による中央アジアの先史石刻絵画の特徴定量化

中央アジアの岩面に刻まれた絵画(石刻絵画)について、画像処理によって絵画のトポロジー的な形を記号化し、特徴を定量化する方法を、前年度までに確立した。21年度は、この方法により遺跡間の絵画の平均的な差を求めたところ、相互距離が約500km以内の遺跡間では絵画の差と相互距離に正の相関があること、500km以上離れた遺跡間ではこれらが無相関であることがわかった。この結果は、石器時代からこの程度の距離内で文化の伝播があったことを、定量的に示した点で重要である。シルエット状の絵画について、周囲長の2乗と面積の比(絵画の複雑さを表すパラメター)を求め、記号化による定量化と比べたところ、これら2つの定量化法には互いの相関がないことがわかった。このことは、周囲長に関するパラメターがトポロジー的性質とは別の特徴を表しているので両方を採用すべきであることを意味し、絵画スタオルの定量化のより良い方法に近づいた点で重要である。21年9月に、ポーランドで開催された国際会議(Conf.Int.Soc.Interdisciplinary Study of Symmetry)で21年度までの成果を発表し、学際的研究としての高い評価を得た。その機会に、中央アジアの遺跡を研究対象にしているポーランドの考古学研究所2箇所を尋ね、この成果について討論をおこなった。そこでも専門家の立場からの高い評価を受け、今後の協力関係を約束した。石刻絵画の様式を画像解析技術を用いて定量的に表す方式として、シルエット画像の周囲長を求め、それを画像の面積で規格化する方法を開発した。いくつかのアイベックス(野生のヤギ)の絵画から求めた画像について、この方法で求めたデータと、画像のスケルトンを求めてそのトポロジー的性質を定量化したデータ(2006年に開発した方法)と比べたところ、大体一致する結果になった。これによって、絵画のスタイルを特徴化する2つの方法を得たことになり、より詳細な解析が可能になった。石刻絵画を破壊から守る方法を開発することも、本研究の目的のひとつである。ペイントによる落書きを除去することが、現地の考古学者の大きな負担になっている。ウズベキスタンのザルミス渓谷の遺跡で、携帯発電機と蒸気洗浄器を用い、蒸気を当ててペイントをはがし取るという方法を試した。この実験に協力した考古学者によると、この方法は、溶剤で溶かして削り取るという従来の方法にくらべて3倍くらい能率が高い。もう1つの被害として、岩面に地衣類が繁殖して岩を風化させている。これに対しては、現在のところ、地衣類を丹念に削り取ってエタノールで洗うという方法を毎年続けるしかない。ところが、石刻絵画の数が莫大であるので、この方法は現実的ではない。一方、中国の湖南省で、石碑を風化させるコケを抑制するために、皮紙を白笈という漢方薬(接着剤にもなる)で岩面に貼り付けるという方法が開発されている。和紙(土佐典具帖)と白笈を用いて、地衣類を抑制できるかどうか調べる実験をウズベキスタンのザルミス渓谷で始めた。この方法が有効であるかどうか判明するには数年かかる。●石刻絵画の画像解析についてアイベックス(野生のヤギ)のシルエット絵画を、19年度では約50個解析し、それから形状のトポロジー的性質を表す記号列を求めていた。今年度はさらに約50個の絵画の記号列を追加した。同時に、画像処理による周囲長の測定をおこなった。記号列による特徴化と、周囲長の測定による特徴化の相関を求めたところ、強い相関は認められなかった。これは、トポロジー的性質と周囲長の大小とは別の性質であることを示している。絵画の記号列の差と、それぞれの絵画がある地域間の距離との相関を求めた。その結果、地域間距離が約500km以下では、絵画のトポロジー的性質と距離のあいだに強い相関が認められた。これは、近い地域間ほどしばしば文化の交流があったことを示唆している。一方、500km以上では、絵画の記号列の差異はほぼ一定であった。これは、特定の動物を描写するとき、文化の交流が無くても、ある程度の相似性が生まれることを示唆する。●絵画の破損に対処する試みについて地衣類による絵画の風化を防止するために、中国で開発されたコケの防止法を適用する試み(白笈という漢方薬を接着剤として和紙を岩面に貼り付ける)を、19年度に始めた。20年度には、その処理の結果を点検した。この方法の有効性は数年以上経過しないと確認できないが、冬季の降雪の影響を考慮する必要があること、および和紙を岩面からはがして清掃することは容易であることがわかった。遺跡を対象とする処理なので、中止する場合は元の状態にもどせることが重要であり、清掃の試みによってそれが確認できた。

シルエット状の絵画について、周囲長の2乗と面積の比(絵画の複雑さを表すパラメター)を求め、記号化による定量化と比べたところ、これら2つの定量化法には互いの相関がないことがわかった。このことは、周囲長に関するパラメターがトポロジー的性質とは別の特徴を表しているので両方を採用すべきであることを意味し、絵画スタオルの定量化のより良い方法に近づいた点で重要である。21年9月に、ポーランドで開催された国際会議(Conf.Int.Soc.Interdisciplinary Study of Symmetry)で21年度までの成果を発表し、学際的研究としての高い評価を得た。その機会に、中央アジアの遺跡を研究対象にしているポーランドの考古学研究所2箇所を尋ね、この成果について討論をおこなった。そこでも専門家の立場からの高い評価を受け、今後の協力関係を約束した。
PIP3ホスファターゼSKIPによるインスリン感受性制御機構の解析

骨格筋はインスリン依存的に血中から糖を取込むが、インスリン感受性の低下により糖取込み能が低下すると高血糖になり、糖尿病や動脈硬化を引き起こす原因となる。本研究で私はPIP3ホスファターゼSKIPが骨格筋でのインスリン感受性を制御する因子であることを明らかにした。ホスファチジルイノシトール3リン酸(PIP3)は、インスリン刺激依存的に産生され血中から末梢組織に糖取込みを促進する。PIP3ホスファターゼはPIP3を脱リン酸化する酵素であり、この糖取込みを抑制する作用を持つ。本年度はまず数多く存在するPIP3ホスファターゼによる糖代謝への影響を検討した。筋肉細胞におけるPTEN、SHIP2およびSKIPという3種類のホスファターゼの発現をRNA干渉法によって抑制し、インスリン刺激時における糖代謝を比較検討した。その結果、3種類の中でSKIPの発現抑制によって一番顕著にグルコース取込みが上昇したことから、SKIPはインスリンシグナルを特異的に抑制することが明らかになった。同様の実験を血小板由来増殖因子刺激におけるAktのリン酸化を指標に検討を行ったところ、PTENの発現抑制による効果が一番顕著であった。これらの結果は、PI3キナーゼによる細胞内PIP3の産生がリガンドによって空間的に異なる位置で起こっていること、そして、PIP3ホスファターゼはランダムにPIP3を脱リン酸化しているのではなく分子によって細胞内の異なる空間的位置に局在するPIP3に働きかけていることを示唆している。続いて、SKIPによるインスリンシグナル作用機序を知る目的でSKIPの結合分子の検索を行った結果、小胞体に局在するシャペロン分子が同定された。SKIPはインスリン非刺激の状態では小胞体に局在しインスリン刺激によって細胞膜に移行するが、このシャペロン分子の発現を抑制させるとSKIPの細胞膜への移行が顕著に抑制された。これはシャペロン分子がSKIPによるインスリンシグナルの制御に必要であることを示唆している。今後、SKIPとシャペロン分子の結合を介したSKIPによるPIP3脱リン酸化を介したインスリンシグナルの制御機構を明らかにしていく予定である。ホスファチジルイノシトール3リン酸(PIP3)は、増殖因子やインスリン刺激依存的に産生されるイノシトールリン脂質であり、AktやPDK1などの脂質結合分子と結合することで、その活性を調節している。PIP3ホスファターゼSKIPはPIP3を脱リン酸化することによってインスリンシグナルを終結させる分子である。本研究ではSKIPによるインスリンシグナル特異的な制御機構を明らかにする目的で、SKIPのインスリンシグナル制御機構の解析を行った。その結果、1)SKIPの発現抑制によって骨格筋でインスリンシグナルが亢進していること。2)SKIPヘテロノックアウトマウスで全身の糖代謝が上昇していることが明らかとなった。この結果は、SKIPが恒常的に骨格筋細胞のインスリンシグナルを制御していることを示唆している。これは他のPIP3ホスファターゼのノックアウトマウスでは認められない結果である。筋芽細胞でSKIPの発現をRNAiによって抑制すると、インスリン刺激依存的な細胞内PIP3量やAkt2のリン酸化の上昇、細胞外からの糖取り込みの促進が起こったが、これは他のPIP3ホスファターゼの発現抑制では認められなかった。また、細胞内の局在を観察したところ、インスリン刺激依存的に小胞体から細胞膜に移行し、Akt2やGLUT4共局在することが明らかになった。これはSKIPが時間的、空間的な制御を受けていることを表している。その時空間制御の最近の知見を発表する。以上の結果は、SKIPが骨格筋細胞におけるインスリン依存的な糖代謝を制御するPIP3ホスファターゼであり、糖尿病に対する新しい薬物ターゲットとなる可能性を示すものである。