hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
植物病原菌におけるホウ酸走化性の意義

植物病原菌におけるホウ酸走化性の役割を解明するため、感染経路の異なる2種の菌株においてそれぞれ野生株とホウ酸センサー破壊株の挙動を比較する。本研究では、根から感染する青枯病菌と葉から感染するタバコ野火病菌を用いる。葉から感染する病原菌であるタバコ野火病菌ではホウ酸センサーが特定されていないため、まずは当該センサーの特定を目指す。そして既にホウ酸センサー特定済みの青枯病菌と合わせて、植物感染能などを評価していく。ホウ酸走化性は植物病原菌において重要な役割を担う可能性が高いことから、タバコ野火病菌Pseudomonas syringae pv. tabaci 6605 (Pta)のホウ酸走化性の解析を行った。まずはPtaにおけるホウ酸走化性センサータンパク質の特定を試みた。はじめにPtaの走化性センサー(MCP)のうち、青枯病菌のホウ酸走化性センサーMcpBの相同タンパク質Mcp05に着目し解析を行った。mcp05破壊株についてホウ酸走化性を測定したが、野生株との有意な差は見られなかった。そこで同属でありホウ酸走化性を示さない緑膿菌へPtaのmcp05を導入し解析したところ、mcp05異種相補株において明らかなホウ酸走化性応答が確認された。これにより、確かにMcp05がホウ酸走化性に関与することが明らかとなった。しかし、Ptaにおけるメインのホウ酸センサーは別に存在することは明白である。そこで次にその他のホウ酸センサーの特定を試みた。Ptaの保有する45を超えるMCPのうち、ホウ酸走化性を示さない他のPseudomonas属に存在しないMCP(計16)を選抜し、同様の異種相補試験により解析を行った。しかし、Mcp05以外にホウ酸走化性に寄与するものを見出すことはできなかった。青枯病菌ではMcpBのみがホウ酸走化性を担うのに対し、PtaではMcpB相同タンパク質(Mcp05)以外の新たなホウ酸センサーが存在することは明らかである。当該ホウ酸走化性センサータンパク質の発見はホウ酸走化性の知見を深める重要なものとなる可能性が高く、早急に特定する必要がある。今後は、異種株のためうまく機能しなかった可能性を考慮し、Ptaにおいて各MCP遺伝子を高発現させホウ酸走化性応答の向上を指標としてホウ酸走化性センサーの特定を目指す。タバコ野火病菌のホウ酸走化性に関わるセンサータンパク質をすべて特定しホウ酸走化性の完全欠損株を構築する予定であった。しかし、異種相補試験ではMcp05の関与は明らかにできたものの、その他に存在するであろうホウ酸センサーの特定には至らず、当初の計画であったタバコ野火病菌のホウ酸走化性完全欠損株を取得できなかったため。タバコ野火病菌のホウ酸走化性完全欠損株を構築するため、Mcp05以外にホウ酸走化性に関わるセンサータンパク質を特定する。緑膿菌への異種相補試験では上手くいかなかったことから、タバコ野火病菌自体において候補となるセンサー遺伝子を過剰発現させ解析することで残るホウ酸走化性センサーの特定を試みる。それにより特定したホウ酸センサーとMcp05の多重破壊株を作製しホウ酸走化性完全欠損株を取得する。そして当該変異株を用いてタバコ葉への接種実験(植物感染実験)を実施し、葉から感染する病原菌におけるホウ酸走化性の役割を解析する。また根から感染する青枯病菌においても、ホウ酸走化性の植物感染への役割を解析する。感染実験系に植物生育必須元素であるホウ酸を含ませなくてもよいように工夫することで、感染に際する根への接近・定着にホウ酸走化性が寄与するかを評価する。

Ptaの保有する45を超えるMCPのうち、ホウ酸走化性を示さない他のPseudomonas属に存在しないMCP(計16)を選抜し、同様の異種相補試験により解析を行った。しかし、Mcp05以外にホウ酸走化性に寄与するものを見出すことはできなかった。青枯病菌ではMcpBのみがホウ酸走化性を担うのに対し、PtaではMcpB相同タンパク質(Mcp05)以外の新たなホウ酸センサーが存在することは明らかである。当該ホウ酸走化性センサータンパク質の発見はホウ酸走化性の知見を深める重要なものとなる可能性が高く、早急に特定する必要がある。今後は、異種株のためうまく機能しなかった可能性を考慮し、Ptaにおいて各MCP遺伝子を高発現させホウ酸走化性応答の向上を指標としてホウ酸走化性センサーの特定を目指す。タバコ野火病菌のホウ酸走化性に関わるセンサータンパク質をすべて特定しホウ酸走化性の完全欠損株を構築する予定であった。しかし、異種相補試験ではMcp05の関与は明らかにできたものの、その他に存在するであろうホウ酸センサーの特定には至らず、当初の計画であったタバコ野火病菌のホウ酸走化性完全欠損株を取得できなかったため。タバコ野火病菌のホウ酸走化性完全欠損株を構築するため、Mcp05以外にホウ酸走化性に関わるセンサータンパク質を特定する。緑膿菌への異種相補試験では上手くいかなかったことから、タバコ野火病菌自体において候補となるセンサー遺伝子を過剰発現させ解析することで残るホウ酸走化性センサーの特定を試みる。それにより特定したホウ酸センサーとMcp05の多重破壊株を作製しホウ酸走化性完全欠損株を取得する。そして当該変異株を用いてタバコ葉への接種実験(植物感染実験)を実施し、葉から感染する病原菌におけるホウ酸走化性の役割を解析する。また根から感染する青枯病菌においても、ホウ酸走化性の植物感染への役割を解析する。感染実験系に植物生育必須元素であるホウ酸を含ませなくてもよいように工夫することで、感染に際する根への接近・定着にホウ酸走化性が寄与するかを評価する。
口腔機能の向上が栄養を介して高齢者の心身機能に与える影響：9年間の縦断研究

本研究は,様々な口腔機能を有する地域住民の長期観察研究(疫学研究)ならびに義歯による補綴治療と栄養指導を行った患者対象の臨床介入研究を行い,口腔機能が栄養摂取を介して,認知機能や運動機能の維持向上に及ぼす影響について前向き研究にて検証する.本研究は,これまで培ってきた地域高齢者コホートによる長期観察研究(疫学研究)と補綴治療を行った場合の臨床介入研究との2種類の縦断研究を予定している.本研究は,様々な口腔機能を有する地域住民の長期観察研究(疫学研究)ならびに義歯による補綴治療と栄養指導を行った患者対象の臨床介入研究を行い,口腔機能が栄養摂取を介して,認知機能や運動機能の維持向上に及ぼす影響について前向き研究にて検証する.本研究は,これまで培ってきた地域高齢者コホートによる長期観察研究(疫学研究)と補綴治療を行った場合の臨床介入研究との2種類の縦断研究を予定している.
シンボルによる自覚症問診システムの開発;聴覚障害者の社会的適応促進を目指して

1.基本的な自覚症を可視化する方法論の開発:聴覚障害者の受療に関するコミュニケーションの阻害を改善するために、我々は言語に頼らず、絵/シンボルによる自覚症の表現を試みた。既存の文献からは、自覚症を可視化する手がかりが得られなかったため、著者から自由連想で可視化・作図を試みた。描いた過程は以下のとおりである;1.まず自分で自覚症状を絵に描いてみる、2.絵のみを他の人に見せどんな症状に見えるかを言ってもらう、3.絵を描いた際の意図と、見え方が異なる場合には、その理由を教えてもらい絵を改良する。このような過程を経ながら試行錯誤を繰り返しつつ作画を進めた結果、30種類の自覚症が可視化された。可視化・表現を進める過程で、以下の7つの経験則が得られた。(1)絵の単純化、(2)漫画的表現の回避、(3)顔表情の活用、(4)全身/局所の意識化、(5)対処行動活用、(6)周囲状況活用、(7)時間的経過。2.可視化システムの試行と“わかりやすさ"の評価:7項目の原則で描いた絵の実際のわかりやすさを調べた。保健看護学生の場合は講義時間中に、手話通訳者と聴覚障害者の場合は、ろうあ協会や手話研究会の会場において図を見てもらい、個別の絵が意味すると思うところを、言語で記入してもらった。言語表現が十分でない障害者の場合は、通訳者が手話を言語に翻訳した。回答者の属性別に理解できた絵の数(平均値)を比較すると、学生群は28.0と高く、手話通訳者群と聴覚障害者(高文章力群)は25.5、25.6とほぼ同数であり、聴覚障害者(低文章力群)は16.6と低値を示した。典型的な絵につき回答者の属性別に、その絵を理解した人の割合を検討した。学生の理解は82%から100%と安定した高値を示すのに対し、他の群では理解度が絵によって大きく異なった。障害者の理解度が低い絵については、回答内容を考慮した上で絵の改善を試みた。聴覚障害者が医療を求める際のコミュニケ-ションを改善するためには,(1)コミュニケ-ションのどの部分がどのように阻害されているかといった問題点の分析と,(2)問題解決にむけての介入支緩,の両者が必要である。我々は,問題解決を優先させる立場から,(2)の立場を採用し,絵による自覚症状の可視化・表現を試みた.長崎県ろうあ福祉協会の方々3名(うち1名は手話通訳者,2名は聴覚障害者)とともに絵のわかりやすさや改良すべき点について意見を交換しながら作画を進めた結果,30種類の自覚症が可視化された.自覚症の可視化・表現を進める過程で,以下の5つの経験則が得られた.(1)できるだけ単純な絵にする.(2)あまりに漫画的な表現は避ける.(3)まず顔の話情を描き,それによって症状の全体的なイメ-ジを表現する.(4)症状が全身的なものか,局所に限局したものであるかを意識する.(5)症状の連想を容易にするために,対処行動を簡単に描く.

(6)症状の連想を容易にするために,周囲の状況を簡単に描く.(7)時間的経過の考慮.次に,いくつかの集団について,上述のような原測で描いた絵の実際のわかりやすさを調べたところ,誤解の理由として,(1)絵の細部への過度の注目,(2)社会的経験の不足,(3)手話との混同がの3つが関連していることがわかった.これら3点を考慮し,絵による自覚症の小冊子を作成することができた.現在は,小冊子の実際の使用を通して,絵の個別のわかりやすさや,絵による自覚症の活用形態について見直しと改良を進めている.初年度の研究で自覚症の可視化に関し、7項目の原則(1.絵の単純化、2.漫画的表現の回避、3.顔表情の活用、4.全身/局所の意識化、5.対処行動活用、6.周囲の状況の活用、7.時間的経過)が得られた。本年度は幾つかの集団について、この7項目の原則で描いた絵の実際のわかりやすさを調べた。保健看護学生の場合は講義時間中に、手話通訳者と聴覚障害者の場合は、ろうあ協会や手話研究会の会場において図を見てもらい、個別の絵が意味すると思うところを、言語で記入してもらった。言語表現が十分でない障害者の場合は、通訳者が手話を言語に翻訳した。回答者の属性別に理解できた絵の数(平均値)を比較すると、学生群は28.0と高く、手話通訳者群と聴覚障害者(高文章力群)は25.5、25.6とほぼ同数であり、聴覚障害者(低文章力群)は16.6と低値を示した。典型型な絵につき回答者の属性別に、その絵を理解した人の割合を検討した。学生の理解は82%から100%と安定した高値を示すのに対し、他の群では理解度が絵によって大きく異なった。障害者の理解度が低い絵については、回答内容を考慮した上で絵の改善を試みた。30枚の絵の中で数枚しか意味の了解ができなかった重度の障害者2名に面接し、手話通訳の助けを得て、どう解らなかったかを聞き取った。誤解の理由は以下の3点にまとめられる;(1)絵の細部への過度の注目,(2)社会的経験の不足,(3)手話との混同。上記(1)、(2)の場合はいずれも経験則6に従って描いた周囲の状況が混乱の原因となっていたため、周囲の状況がなくても理解できる絵に変えた。また(3)については、手話的表現を一切避けるか、むしろ手話的表現をむしろ積極的に絵に取り紺んでゆくか、二つの方向が考えられた。
ワイドバンドX線偏光で探るブラックホールの時空構造と活動性

N型CCD素子の要素技術(ノイズ、空乏層厚、電荷転送効率)の完成を見たので,一昨年より撮像領域30mm×30mmのフレームトランスファCCD素子の開発を行っている.昨年度から今年度にかけてこの素子の試作をおこなった.読みだしノイズは6.5e(RMS)で,5.9keV X線に対するエネルギー分解能137eV(FWHM)を得た.空乏層厚みは,物理的な厚み200μmに矛盾しない結果がX線検出効率実験より得られている.電荷転送効率も問題なく,CTIとして5x10^-6を実現した.「すざく」XISは、これまで打ち上げられたX線天文衛星の中でもっとも高い性能を備えるX線CCDである.この軌道上の性能とその時間変化は,本特定領域のX線CCD素子開発に対して極めて貴重なデータである.XISは電荷注入と呼ばれる,他のX線天文衛星にはない機能を備えている.本研究ではXISの軌道上キャリブレーションと新しい電荷注入機能による性能評価と回復の実証を行った.また,軌道上キャリブレーションの結果は解析ソフトの形で公開し,世界中の「すざく」ユーザーに提供している.CCDは軌道上の放射線により性能が劣化するが,それを回復する以下の積極的な方法を開発した.電荷トラップによる電荷転送効率の低下を防ぐために,XISの露光開始前に,撮像領域上部に取付けられた専用レジスタから制御された量の電荷を,一定の間隔で撮像領域に注入する(スペースドロウ電荷注入).先行する人工電荷が電荷トラップを埋めることで,X線イベントが作る電荷を保護する.我々は,電荷注入による性能改善を実証すべく,2006年8月に機上動作試験を実施した.その結果電荷注入時には,5.9keV X線に対する分解能が210eVから140eVに改善されていること,つまりXISのドア開け直後とほぼ同じ性能まで回復していることが確かめられた.1)X線用透過型CCDカメラボディの試作X線CCDの較正試験を行なうために、容易に移動が可能な小型CCDカメラボディの製作を行った。このカメラボディには機械式冷凍機を備える。また透過型CCDの透過率の試験をX線を用いて行うことのできるように、X線入射窓のみならず、後方にも窓を取り付けた。機械式冷凍機の冷却性能は十分であったが、電源のノイズが大きく、CCDにノイズが乗ったため、ノイズの低いAC電源を導入した。2)N型CCDの開発従来のP型CCDでは、ウェハの比抵抗、易動度の関係で実現可能な空乏層厚みに限界があった。そこで、新型のN型CCDの試作を行い、空乏層厚み130μmを達成した。これはX線CCD用としては最高レベルの空乏層厚みである。PCBを用いた新型のμ-PICをX線偏光検出器に応用する開発研究を行なっている。今年度は試作品を製作するとともに、ガス毎の偏光検出効率を実験的に求めると共に、シミュレーションとの比較を行った。4)ピクセル型μ-PICの検討偏光検出効率を向上させるために、ピクセル型μ-PICを試作する。その検討を行った。検討内容は、製作方法および偏光検出効率である。1)P型の小型透過型CCDの試作と試験透過型CCDを実証する目的で小型の透過型CCDを試作し、試験を行った。その結果、読み出しノイズ・空乏層厚み、エネルギー分解能などX線CCDの基本性能は、透過型にしていないCCDから変化がないことが分かった。この結果、透過型CCDを制作する上で本質的な問題は無いことが分かった。2)中型のP型透過型CCDの試作上記の結果を受け、本格的な観測にも使用可能な中型のP型透過型CCDの試作を開始した。この報告を行っている段階で、マスクの製作はほぼ終了し、組み立て方法の検討を行っている。完成は2004年10月頃である。3)N型CCDの開発空乏層を極めて厚くする目的で、ホールを集めるタイプのCCD(N型CCD)の開発を行っている。現在表面照射タイプに関して、300μm相当の空乏層厚みと読み出しノイズ10eを達成している。同時に背面照射型を開発している。現在、完成にはまだ若干のハードルがあるものの見通しは明るい。4)ピクセル型μ-PICの製作偏光検出効率を向上させるために、ピクセル型μ-PICを試作している。設計製作は終了し、間もなくメーカーより納入される。仕様は、600μmピッチ、16×16の256ピクセルである。この256ピクセルを全て読み出す。1)中型の透過型NチャンネルCCDの製作上記の結果を受け、本格的な観測にも使用可能な中型の透過型NチャンネルCCDの試作を行った。既に、Deep1相当と呼ぶ空乏層の薄いタイプの透過型CCDは完成した。現在、Deep5と呼ばれる空乏層の厚い透過型CCDを製作中である。2)2段機械サポートペルチェ冷却素子の開発CCDの動作温度を達成するため、効率の良い専用の2段機械サポートペルチェ冷却素子の開発製作を行った。来年度はこの熱機械試験を行う。3)PチャンネルCCDの開発空乏層を極めて厚くする目的で、ホールを集めるタイプのCCD(PチャンネルCCD)の開発を行っている。昨年度までの開発では、電荷転送効率の向上および裏面型の暗電流低下が仮題であった。

今年度の開発により、両者ともほぼ解決できた。この結果を受け来年度より中型のPチャンネルCCDの開発に入る。4)600μmピクセル型μ-PICの動作と偏光X線検出実験昨年度開発を行った600μmピクセル型μ-PICの基礎動作特性試験を行った後、高エネルギー加速器研究機構放射光実験施設にて偏光X線の検出実験を行った。偏光X線の検出に成功した。詳しい解析を進め、より高い検出効率を目指す。5)400μmピクセル型μ-PICの開発さらなる偏光X線検出効率の上昇を行うため、ピッチの細かい400μmピクセル型μ-PICの開発を行った。詳細な試験は来年度行う予定である。1)中型のP型透過型CCDの試作本格的な観測にも使用可能な中型のP型透過型CCD「CCD-NeXT1」の試作を行った。フォーマットは2048x4096(IA+FI)で、ピクセルサイズは12μm□である。ウェハ厚みは150μmで、透過可能なパッケージを備える。試験の結果、空乏層厚み70μm以上、読み出しノイズ3electron程度を達成した。2)大型のP型CCDの検討CCD-NeXT1の開発成功を受けて、合計で4倍の面積を持つ大型のX線CCD素子、CCD-NeXT2の開発を開始した。ピクセルサイズは24μmとする。また電荷注入端子をもうける。3)N型CCD素子2005年8月までに裏面照射型のテストデバイスを完成したので、30mmx60mmのサイズを持つ中型のCCD素子の開発を始めた。4)完全ピクセル読み出し型μ-PICを用いたX線偏光試験性能を向上させたアナログ読み出しシステムを完成させ、放射光実験を実施した。その結果偏光検出効率24%(Ne+C2H6,8keV)を達成した。N型CCD素子の要素技術(ノイズ、空乏層厚、電荷転送効率)の完成を見たので,一昨年より撮像領域30mm×30mmのフレームトランスファCCD素子の開発を行っている.昨年度から今年度にかけてこの素子の試作をおこなった.読みだしノイズは6.5e(RMS)で,5.9keV X線に対するエネルギー分解能137eV(FWHM)を得た.空乏層厚みは,物理的な厚み200μmに矛盾しない結果がX線検出効率実験より得られている.電荷転送効率も問題なく,CTIとして5x10^-6を実現した.「すざく」XISは、これまで打ち上げられたX線天文衛星の中でもっとも高い性能を備えるX線CCDである.この軌道上の性能とその時間変化は,本特定領域のX線CCD素子開発に対して極めて貴重なデータである.XISは電荷注入と呼ばれる,他のX線天文衛星にはない機能を備えている.本研究ではXISの軌道上キャリブレーションと新しい電荷注入機能による性能評価と回復の実証を行った.また,軌道上キャリブレーションの結果は解析ソフトの形で公開し,世界中の「すざく」ユーザーに提供している.CCDは軌道上の放射線により性能が劣化するが,それを回復する以下の積極的な方法を開発した.電荷トラップによる電荷転送効率の低下を防ぐために,XISの露光開始前に,撮像領域上部に取付けられた専用レジスタから制御された量の電荷を,一定の間隔で撮像領域に注入する(スペースドロウ電荷注入).先行する人工電荷が電荷トラップを埋めることで,X線イベントが作る電荷を保護する.
有害化学物質吸着能と分解能をハイブリッド化した安全な多機能環境浄化材料の開発

有害物質分解能を有する安全な微生物である麹菌と申請者が発明したキトサンナノファイバーを複合化してホルムアルデヒド等の有害物質の浄化材料を作製した。その結果以下の知見が得られた。1麹菌は、毒性が高いホルムアルデヒドに対して高い分解能を示した。2キトサンを高圧水流で処理したキトサンナノファイバーを作製する手法を開発し、このペースト状ナノファイバーに麹菌胞子を添加して凍結乾燥することで、環境適合性と安全性を兼ね備えた複合物を得た。3この複合物は、気相、液相でのホルムアルデヒドの分解を容易にし、麹菌の培地を加えることで100日以上浄化能を保持でき実用上有用な材料であることを明らかにした。麹菌とキトサンナノファイバーまたは生分解性高分子多孔質体を複合化した微生物/生分解性高分子複合体によるホルムアルデヒド、蟻酸、THF、アクリルアミド等の分解能を確認し、その分解能の持続性を高めるため、複合体に麹菌の培地成分を混練した。その結果、麹菌により多孔質体が分解されるとともに培地すなわち麹菌の栄養源が供給され、たとえばホルムアルデヒドやアクリルアミドでは、200ppm濃度の50mL溶液を10mgの複合体で8回以上繰り返し0ppmに浄化する能力を確認することができた。また、持続可能な日数は100日を超え、実用に供しても問題ない程度の複合物が得られた。しかしながら、たとえばキトサンナノファイバー多孔質体の耐水形状維持性が長時間保持できない問題点が生じたため、これをコハク酸で架橋して、形状異時性を向上させ、それらの多孔質体を用いて浄化実験を続けたところ、100日以上の形状維持性がみとめられ現在その実験を継続している。一方、麹菌の化学物質耐性試験を重ねたところ、アクリルアミド、ホルムアルデヒドともに高い耐性菌が得られた、これにより、500ppm以上の高濃度の有害物質廃液の処理が可能となった。これらの複合物は気相においても効果を発揮した。先ず、複合体に含まれるキトサンのホルムアルデヒド気体の吸着測定を行ったところ、水系と同等であった。この他にもシクロデキストリンを導入した濾紙、キトサンナノファイバーフィルム、DNA複合フィルムにおいても良好な結果が得られた。気相の吸着と分解は再現性乏しい面があり、現在、再現性の高い実験系を開発している。麹菌とキトサンナノファイバーからなる複合物の有害物質浄化能力を調べた結果下記の有意な結果が得られた。1)麹菌とキトサンナノファイバー複合物を液相中および気相中で使用する場合にコハク酸で架橋することにより十分な強度がえられ、実用上の問題をクリアーできた。2)ホルムアルデヒドに対して非常に高い浄化能力を確認した。具体的には、200ppmのホルムアルデヒド溶液1Lを10gの複合物で1週間で完全に浄化でることを明らかにした。3)生分解性高分子と麹菌の複合物に麹菌の栄養源を添加することで、半年以上浄化能力を維持できることを明らかにした。4)麹菌のホルムアルデヒド資化能力は栄養源の豊富な条件で強く、菌体内酵素によって資化分解することを明らかにした。5)キトサンナノファイバーにシクロデキストリンを化学修飾し、麹菌を複合化した場合、トリハロメタン、アクリルアミド、トルエンに関しても良好な浄化結果が得られた。6)気相について、浄化能力定量装置を開発し、ホルムアルデヒドの分解性能を調べた結果、市販の吸着シートの3倍以上の能力が確認された。以上のように、キトサンナノファイバーと麹菌により強固な複合体が成形でき、液相、気相で有害物質の高い浄化能力を発現することを明らかにした。キトサンナノファイバーファイバー径10200nm(A)と500800nm(B)の2種類について、まず多孔質体の成形への影響を調べた。Bでは凍結乾燥により多孔質体を形成できるが形状維持性が悪く、水に浸漬し浸とう後1週間で形状崩壊した。一方、Aでは良好な多孔質体が得られた。Aのナノファイバー懸濁液に麹菌胞子のみを添加し、多孔質体とした後、培地に浸漬させたところ、麹菌が発芽し良好なキトサンナノファイバー/麹菌複合体が得られた。しかしながら懸濁液に培地成分と胞子を同時に添加した場合には、形状維持性が低下するという問題が生じた。この問題は、コハク酸を添加して架橋させることで解決できた。ナノファイバー作製の前処理では、ボールミルによる方法では、ナノファイバー化しにくく、ミキサーによる処理が有効であることが分かった。上記Aキトサン懸濁液の濃度4%を用いると、孔径2050μmの多孔質体が得られ麹菌生育や菌糸の接着に最適な微細形状を得ることができた。

この複合物を200ppmのホルムアルデヒド溶液に浸漬させると、4日でホルムアルデヒド濃度がゼロとなり、再び200ppmの溶液に浸漬させることを3回繰り返しても浄化能力の低下がみられなかった。本研究では、飲料水の浄化も視野に入れている。そこでシクロデキストリンをキトサンナノファイバーに修飾し、トリハロメタン、トルエン、キシレンの選択吸着性を調べた。αシクロデキストリンではトリハロメタンに対する選択的包接吸着性が認められた、トルエンはαまたはβ、パラキシレンはγシクロデキストリンが有効であった。DNAとの複合体形成では、懸濁液中で脂質と複合体を形成させた後、多孔質化するこが有効であった。以上のように生活圏での安全な微生物キトサン複合体の作成条件やその分解能力に関する重要な知見が得られた。24年度は、本研究の目的である微生物/生分解性高分子の複合化による吸着と分解をハイブリッド化させることであり、その点において、十分な成果が得られている。また、24年度以降は気相の吸着分解に主眼を当初置く計画であり、その予備的な実験に進んでいる。いかに吸着・分解能を評価するかが課題であり、密閉系で一定濃度の気体を発生させるシステムの開発を行っている。このシステムが確立されれば、おおむね本研究の目的を達成できる。その方法として、ガス検知管をもちいる簡易的な方法、一定濃度の有害物質のガスを発生させてそれをGC-MSで定量分析する後方で検討を進めている。また、複合体は気相でも有害物質を吸着するが、麹菌が気相で分解能を発揮するかどうかがカギとなる。一定の湿度であれば、酵素が働き、有害物質を分解できると考えている。固体培地上で、麹菌の有害物質分解評価、および耐性評価は4月から行っており、最終年度中の見通しが立っている。平成23年度(前半)の目的である、ナノ材料と麹菌の複合プロセスについては予定通り進んだが、キトサンと微生物の複合体に微生物の栄養源を添加した場合に多孔質体の耐水強度と形状維持性が低下する問題が生じた。この問題の解決に若干時間を要した。キトサンのヒドロキシ基を生体内の代表的な代謝物質であるコハク酸(ジカルボン酸)で架橋することで安全性を損なうことなく形状維持性を十分に向上できた。23年度後半では、有害物質の選択的包接・吸着を目的として、キトサンへのシクロデキステオリンの導入を行った。シクロデキストリン環の大きさにより、トリハロメタン、トルエン、パラキシレンの選択吸着が認められた。一方バイオマスDNAとナノファイバーキトサンの複合体を形成できた。その選択吸着性に関しては疑似ダイオキシン物質の吸着性評価にとどまったが、おおむね順調といえる。最終年度は、1複合物の気相における有害物質の吸着・分解、2麹菌の気相における有害物質の分解、の2点について検討する。1については、平成24年度に作製した種々の複合物に対して、ガス検知管をもちいる簡易的な方法、一定濃度の有害物質のガスを発生させてそれをGC-MSで定量分析する後方でその吸着分解評価を進める。2については、麹菌が気相で分解能する条件、たとえば、温度、湿度、有害物質の濃度を検討する。さらに固体培地上で、麹菌の有害物質耐性評価を行い、高濃度の有害物質の気体に対する分解能の向上を図る。さらに、1,2について気相における分解の耐久性についても24年度の成果を踏まえて、栄養源の供給により向上させる。数か月程度の持続性を目標に、実用に耐える素材の完成を目指す。
排尿機能障害における膀胱平滑筋細胞の分子生物学的機能解析

ギャップ結合による細胞間シグナル伝達は排尿機能において重要な役割を持っていると思われる。このため、ラット排尿磯能障害モデルを作製し、膀胱排尿筋でのギャップ結合変化を解析した。排尿障害モデルは、Partial Bladder outlet obstruction (P-BOO)モデルと糖尿病モデルを作製した。これらのモデルでの排尿筋におけるギャップ結合変化と尿流量力学的変化の関係を解析した。解析はモデル、作製後、2,4,8週と経時的に行った。P-BOOでは時間の経過とともに排尿筋圧は低下し、8週目では排尿筋圧は消失していた。同時にこれらの排尿筋でのギャップ結合変化を解析した。電子顕微鏡での観察、その責任タンパクであるConnexin-43(Cx-43)についての免疫組織染色・Western解析を行った。すると、時間の経過ともにギャップ結合は減少していった。免疫組織染色では、コントロール、排尿筋圧に変化がないP-BOOではCx-43は細胞膜に発現を認めた。しかし、排尿筋圧消失の8週では、Cx-43の発現は細胞膜ではなく、細胞質に発現し局在の変化が認められた。ギャップ結合の減少とCx-43の局在変化によりギャップ結合を介した細胞間シグナル伝達の破綻が生じているものと思われた。このことは、排尿機能障害の原因の一つの可能性が示唆された。さらにWestern解析では、時問の経過とともにCx-43タンパクの発現増加を認めた。一方、糖尿病モデルラットも作製し、同様な研究を行った。これでは尿流力学的変化は認めず、膀胱容量、重量が代償的に増大していた。この糖尿病モテルの排尿筋ではギャップ結合、Cx-43の変化は認められなかった。最近MAPKとギャップ結合の関連が示唆されており、MAPKの解析も行った。BOOモデルではMAPKが活性化されており、mechanical stressによるMAPK活性化がギャップ結合変化を引き起こし、排尿筋不全が起こる可能性が示唆された。このため、ラット排尿機能障害モデルを作製し、膀胱排尿筋でのギャップ結合変化を解析した。排尿障害モデルは、Partial Bladder outlet obstruction (P-BOO)モデルを作製した。このモデルでの排尿筋におけるギャップ結合変化と尿流量力学的変化の関係を解析した。解析はモデル作製後、2,4,8週と経時的に行った。電子顕微鏡での観察、その責任タンパクであるConnexin-43 (Cx-43)についての免疫組織染色・Western解析を行った。さらにWestern解析では、時間の経過とともにCx-43タンパクの発現増加を認めた。

この糖尿病モデルの排尿筋ではギャップ結合、Cx-43の変化は認められなかった。このことから、一般的に糖尿病などでおこる低圧膀胱より、尿道閉塞などでおこる高圧膀胱で排尿筋のギャップ結合がおこるものと思われた。ギャップ結合による細胞間シグナル伝達は排尿機能において重要な役割を持っていると思われる。ラット排尿機能障害モデルを作製した。ラット排尿機能障害モデルを作製し、膀胱排尿筋でのギャップ結合変化を解析した。排尿障害モデルは、Partial Bladder outlet obstruction(P-BOO)モデル、Storepozotosin誘発糖尿病モデルを作製した。これらのモデルでの排尿筋におけるギャップ結合変化と尿流量力学的変化の関係を解析した。ギャップ結合解析においては、電子顕微鏡での観察、その責任タンパクであるConnexin-43(Cx-43)についての免疫組織染色・Western解析を行った。P-BOOでは時間の経過とともに排尿筋圧は低下し、8週目では排尿筋圧は消失していた。排尿筋においても時間の経過ともにギャップ結合は減少し、免疫組織染色では、排尿筋収縮が消失したモデルではCx-43は本来あるべき細胞膜から細胞質に発現の局在変化が認められた。さらにWestern解析では、時間の経過とともにCx-43タンパクの発現増加、特にリン酸化Cx-43の発現増強を認めた。最近、MAPKがギャップ結合変化を起こしえることが報告されていることから、MAPKの発現変化を解析した。すると、P-BOOにいて、膀胱内圧上昇により排尿筋のMAPKの活性化がおこり、これにより、Cx-43のリン酸化が喚起され、Cx-43の局在変化、ギャップ結合数減少がおこった可能性が示唆された。排尿筋収縮力低下とギャップ結合破綻は相関しており、ギャップ結合を介した細胞間シグナル伝達の破綻が排尿機能障害の原因の一つの可能性が示唆された。
不確定有限要素地盤・構造物系の弾塑性応答上界値制御設計法

本研究の目的は,有限要素でモデル化される既知剛性の層状表層地盤上に,直接基礎・杭基礎を含む種々の形式の基礎構造で支持される建築構造物に対して,基盤面設計用地震動群に対する上部構造物の弾塑性応答の上界値が,指定した分布と一致するような構造物の部材剛性および強度を決定するための合理的かつ統一的な新しい設計法を展開することにある。本研究において以下のような成果を得た。1.基礎固定モデルに対して既に展開している,構造物の弾塑性応答に関する独自の上界値制御設計法を,有限要素地盤-杭系で支持された構造物モデルに拡張するための基礎理論を展開した。有限要素地盤-杭系モデルとしては,地盤と杭の変位適合を満足する独自の2次元有限要素地盤一杭系モデルを用いている。ハイブリッド逆問題定式化と増分型逆問題定式化が中心的な役割を果たすこととなる。2.地震動,表層地盤特性,上部構造物に内在する不確定性を確率有限要素法的取扱いにより組み込むための基礎理論を展開した。地盤剛性および減衰の評価においては,S波速度等の測定方法の妥当性,ひずみレベル依存性等に起因して大きなばらつきが予想されるため,高次の近似が必要となる。3.半無限粘弾性地盤で支持されたせん断型構造物一表層地盤モデルの応答制御設計法を展開した。半無限粘弾性地盤への逸散減衰効果は粘性境界を用いて考慮した。本モデルの支配式の係数行列は3重対角行列となることを示し,その逆行列が陽に表現できることにより計算効率化が図られることを示した。特にランダム地震入力を受ける場合の平均2乗応答の計算が格段に効率化できることを示した。
目標管理手法による教職員人事評価制度の実態調査研究―資質向上と人事処遇との関係性

本研究は、2014年地方公務員法改正後、教員の資質向上の側面だけに機能させてきた目標管理手法による教員人事評価制度に関して、各都道府県の教育委員会がいかにその評価結果を教職員人事管理・処遇へ反映するかという運用実態について研究するものである。初年度である平成29年度は、法規制の改定動向を踏まえ、国レベルでの人事管理方針や教職員に求める能力観を明確するために、主として総務省、財務省、文部科学省による教員人事管理に関連する議事録、答申、報告書の収集を行った。さらに、それらと並行して、「教職員人事評価制度と処遇制度と二本立てタイプ」である京都府における教職員人事評価制度の全体運営、特に評価結果の管理的運用・育成的運用に関する実態とその基本的考え方を明らかにするため京都府教育委員会への訪問調査も行った。その結果、京都府における教職員人事評価制度は平成28年4以降人事評価制度法制化への対応に合わせた変更点について確認することができた。具体的には、「教職員評価制度」と「査定評価制」による教職員人事評価制度は、それぞれ「人事評価」、「給与活用制度」として改正地公法で位置づけされたことが分かり、また、改正地公法への対応を機会に、複数の評価表を一つに統合し、自己目標の設定数と面談回数を減らすことなどによって、従来の評価制度を見直し、評価者・被評価者の普段軽減を図ろうとする取り組みを明らかにした。他方、教員の資質向上という育成機能が求められている教員評価制度には、なぜ目標管理手法が取り入れられたかという着眼点を通して、教員評価制度における成果主義人事管理観を明らかにし、その意義と課題について学会発表を行った。本年度は、1国レベルでの政策動向とその方針を明確するために、関連する議事録、答申、報告書の収集を予定通り進めることができた。2京都府教育委員会のご親切な対応によって得難い資料が入手できたことで、「教職員人事評価制度と処遇制度とを二本立てタイプ」の教員評価制度の実態調査および分析ができた。3学会発表での意見交流を通して新たな知見を得ることができた。以上の点でおおむね計画通りに進展しているといえる。平成30年度は、前年度と同じ研究手法で、調査対象である自治体における教職員人事評価制度をめぐる現状を考察する。具体的には、1「教職員人事評価制度一本で教員育成と人事処遇を果たすタイプ」、2「教職員人事評価制度を教員育成のみに運用していたタイプ」の調査対象県を中心に、その教職員人事評価制度に関する議事録や関連資料の収集、また、各県教育委員会へ訪問調査を継続して実施する。それらの調査を通して、教職員人事評価制度の評価結果の運用現状と各教育委員会における運用実態の相違点を分析したうえで、各教育委員会では、地域に即した教職員人事評価制度を構築するに当たって、その基本的な考え方を究明し、これを教職員の資質向上と人材育成の視点から評価する。

それらの調査を通して、教職員人事評価制度の評価結果の運用現状と各教育委員会における運用実態の相違点を分析したうえで、各教育委員会では、地域に即した教職員人事評価制度を構築するに当たって、その基本的な考え方を究明し、これを教職員の資質向上と人材育成の視点から評価する。
定量的プロテオミクスで解き明かすミトコンドリア膜の透過性遷移の分子機構

ミトコンドリアの透過性遷移はアポトーシス誘導のトリガーとなる現象である。本研究は透過性遷移を制御するタンパク質を同定することを目的として、定量的プロテオミクス解析を行った。その結果、透過性遷移の誘導剤を添加したミトコンドリアにおいて選択的に酸化修飾をうけるタンパク質を見出すことができた。現在、これらのタンパク質を欠損したミトコンドリアを調製し、透過性遷移との関連を解析している。本研究は酵母ミトコンドリアを用いた定量的プロテオミクス解析によりアポトーシス誘導のマシナリーであるミトコンドリア膜の「透過性遷移」の分子機構を解明することを目的とする。この目的に向け、24年度は、酵母のミトコンドリアに透過性遷移を誘導する最適な酸化剤の選択、および酸化したタンパク質の精製・濃縮系の確立、を行った。25年度は、これまでに確立した技術基盤をもとに、塩化鉄(II)を添加したミトコンドリアで酸化されるタンパク質を質量分析装置にて同定することを試みた。まず、通常の窒素源を含む培地、および安定同位体で標識された窒素源を含む培地、を用いてそれぞれ培養された酵母からミトコンドリアを単離した。次に、通常の窒素源(14N)を含む培地で生育させた酵母ミトコンドリアに塩化鉄(II)を添加し、一定時間インキュベートすることにより酸化ストレスを与えた。このミトコンドリアと、内部標準とする安定同位体で標識した酵母ミトコンドリアを、等量ずつ混合した後、モノアビジンカラムによって酸化されたタンパク質の濃縮を行った。得られたタンパク質サンプルをプロテアーゼで消化した後、質量分析装置Q-TOF ultimaにて解析した。その結果、酸化ストレスを与えたミトコンドリアに由来するペプチドほとんどは、内部標準として用いた安定同位体標識されたペプチドと同等のシグナル強度であった。一方、酸化ストレスを与えたミトコンドリアにおいて内部標準より優位に高いシグナル強度を示すペプチドが2種類検出された。これらのペプチド断片を含むタンパク質が酸化を受けたタンパク質であると考えられた。今回、塩化鉄(II)の添加によって酸化を受けた考えられるミトコンドリアタンパク質を2種類同定することができた。現在、同定された2つのタンパク質について、遺伝子欠損酵母を作製し、透過性遷移の制御機構との関係を解析している。この目的に向け、初年度はまず、1種々の酸化剤を用いて酵母ミトコンドリアに透過性遷移を誘起させるための実験条件の検討、2透過性遷移を誘起したミトコンドリアにおいて酸化されたタンパク質を精製するための基礎的検討を行った。まず、酵母ミトコンドリアに効率的に透過性遷移を誘起できる酸化剤を探索するため、代表的な酸化剤である過酸化水素、メナジオン、アセト酢酸、パラコートを酵母から単離したミトコンドリアに添加した。その結果、メナジオンとパラコートを添加した場合に、酵母ミトコンドリアの顕著な膨潤およびそれに伴うシトクロムcの放出が認められた。これらのことから、メナジオンとパラコートを用いて酵母ミトコンドリアに透過性遷移を誘起できることが明らかになった。続いて、酵母ミトコンドリアにおいて酸化修飾を受けているタンパク質種を同定するための予備検討を行った。酸化修飾タンパク質を同定するためには、ミトコンドリアタンパク質の中から酸化タンパク質を精製する必要がある。本研究では酸化修飾の中でも特にカルボニル修飾に注目した。カルボニル化を受けているタンパク質を精製するため、タンパク質内のカルボニル基をビオチン化し、これをモノアビジンカラムで選択的に回収する精製系を検討した。検討の結果、ミトコンドリアタンパク質からカルボニル化を受けているタンパク質を効率的に精製するための諸条件を決定することができた。初年度は、透過性遷移を誘起したミトコンドリアにおいて酸化修飾を受けているタンパク質を同定するための実験において重要な基盤となる、「透過性遷移の誘導に使用する酸化剤の選択」、「ミトコンドリアからの酸化タンパク質の精製」、という二つの問題を解決することができた。次年度は、初年度に決定した二つの酸化剤メナジオンとパラコートによって透過性遷移を誘導した酵母ミトコンドリアにおいて酸化(カルボニル化)されているタンパク質を定量的プロテオミクス解析によって同定する。定量的プロテオミクス解析は安定同位体標識アミノ酸培養法(SILAC法)を用いて行う。これにより、透過性遷移を誘起したミトコンドリアで選択的に酸化されるタンパク質を同定できた場合には、そのタンパク質が透過性遷移のレギュレーターである可能性が考えられる。このことを検証するため、このタンパク質をコードする遺伝子の欠損株を構築し、この株から単離したミトコンドリアにおいて透過性遷移の誘導能を調べる。透過性遷移が誘起されないミトコンドリアを有した遺伝子欠損株を探索することにより、透過性遷移の制御に関与する遺伝子を同定する。

次年度は、初年度と同じく酵母の培養および酸化タンパク質の精製に関わる試薬類の購入に加え、SILAC法に用いる安定同位体標識用試薬や質量分析に必要な試薬類、また遺伝子欠損酵母の構築に必要なDNA実験試薬の購入を検討している。また、実験遂行のための情報収集を目的として、実験のテクニカルトレーニングや学会への参加を計画しており、相応額の旅費を積算している。
健康な子牛の育成を目指したアルギニン代謝のダイナミクス解析

農産物の安全性や環境問題についての関心が高まる中、子牛を健康に育成する技術が求められている。体構成アミノ酸のひとつであるアルギニンは、子牛のタンパク質栄養にとって重要であるとともに、一酸化窒素(NO)の産生などを介して免疫機能の促進に関与していることが予想される。したがって、アルギニンとその関連物質の必要量や免疫機能への関与の程度を把握することは、子牛の健康な育成に寄与するものと考えられる。アルギニンは体内で合成される尿素の前駆体でもあり、子牛の成長にともない尿素合成量が増加すると、尿素合成へのアルギニンの需要増加と、タンパク質合成やNO産生へのアルギニン必要量とが競合する可能性がある。そこで、本研究では、離乳に伴う尿素合成量の増加がアルギニンから尿素への変換量に及ぼす影響について検討した。代謝エネルギーと可消化窒素の摂取量を体重あたりで等しくした哺乳子牛(4週齢)と離乳子牛(1415週齢)において、[guanido 15N_2]アルギニンと[13C]尿素を静脈内注入し、その時の血漿中15N_2アルギニン、13C尿素、15N_2尿素のエンリッチメントを測定することで、血漿中アルギニンの全身フラックス、尿素合成量、血漿中アルギニンから尿素への変換量を推定した。その結果、離乳に伴い尿素合成量は増加したが、血漿中アルギニンの全身フラックスは低下した。血漿中アルギニンからの尿素への変換量は変わらなかったが、尿素への変換率は増加し、尿素以外へ利用されるアルギニンのフラックスは離乳に伴い低下した。このことから、離乳に伴う尿素合成量の増加は、アルギニンの利用性を低下させることが示唆された。これらの知見は子牛の健康な成長におけるアルギニン供給の重要性を示している。タンパク質を構成するアミノ酸のひとつであるアルギニンは、子豚などの幼齢動物では飼料として摂取しなければならない必須アミノ酸とみなされている。また、アルギニンはタンパク質合成の原料としてだけでなく、免疫機能や内分泌機能の調節因子やその基質として作用することが知られている。そのため、幼齢動物の健康な成長のために、アルギニンは重要な役割を果たしていると考えられる。ブタやヒトなどでは、アルギニンの代謝についての研究蓄積があるが、反甥動物におけるアルギニン代謝に関する定量的な検討はほとんどなされていない。本研究は、タンパク質要求量が高く、免疫機能の維持が重要となる子牛において、アルギニンの体組織での代謝動態について検討することを目的としている。本年度は、そのための基礎的知見を得るために以下の点について検討した。(1)アルギニン代謝の測定方法の検討反芻動物において安定同位体標識アルギニンを用いた代謝動態解析の報告がこれまでないため、手法的な検討を行った。具体的には、ヒツジをモデル動物として、頚静脈内へ^<15>N_2アルギニンを定速注入し、経時的に経静脈血および排泄尿を採取し、それらに含まれるアルギニン、尿素、クレアチン、クレアチニン、NO_2などのアルギニン代謝関連物質の濃度と同位体比を測定した。アルギニン、クレアチン、NO_2の血漿中濃度はガスクロマトグラフ質量分析計(GCMS)による同位体希釈法によって精度よく分析可能であることが明らかとなった。アルギニン、クレアチニ・ン、NO_2、尿素の^<15>N同位体比は、それぞれの物質を誘導体化し、GCMSによって分析可能であった。

(2)消化管および肝臓でのアルギニン代謝育成牛を用いて、アルギニンの消化管と肝臓での正味代謝量とタンパク質摂取量との関係を検討した。タンパク質摂取量の増加にともない、アルギニンの吸収量は増加したが、肝臓での取り込み量も増加した。これらの結果を、より幼齢な子牛の場合と比較することによって、子牛のアルギニン代謝の特性を知ることができると思われる。農産物の安全性や環境問題についての関心が高まる中、子牛を健康に育成する技術が求められている。体構成アミノ酸のひとつであるアルギニンは、子牛のタンパク質栄養にとって重要であるとともに、一酸化窒素(NO)の産生などを介して免疫機能の促進に関与していることが予想される。したがって、アルギニンとその関連物質の必要量や免疫機能への関与の程度を把握することは、子牛の健康な育成に寄与するものと考えられる。アルギニンは体内で合成される尿素の前駆体でもあり、子牛の成長にともない尿素合成量が増加すると、尿素合成へのアルギニンの需要増加と、タンパク質合成やNO産生へのアルギニン必要量とが競合する可能性がある。そこで、本研究では、離乳に伴う尿素合成量の増加がアルギニンから尿素への変換量に及ぼす影響について検討した。代謝エネルギーと可消化窒素の摂取量を体重あたりで等しくした哺乳子牛(4週齢)と離乳子牛(1415週齢)において、[guanido 15N2]アルギニンと[13C]尿素を静脈内注入し、その時の血漿中15N_2アルギニン、13C尿素、15N_2尿素のエンリッチメントを測定することで、血漿中アルギニンの全身フラックス、尿素合成量、血漿中アルギニンから尿素への変換量を推定した。その結果、離乳に伴い尿素合成量は増加したが、血漿中アルギニンの全身フラックスは低下した。血漿中アルギニンからの尿素への変換量は変わらなかったが、尿素への変換率は増加し、尿素以外へ利用されるアルギニンのフラックスは離乳に伴い低下した。このことから、離乳に伴う尿素合成量の増加は、アルギニンの利用性を低下させることが示唆された。これらの知見は子牛の健康な成長におけるアルギニン供給の重要性を示している。
テラヘルツ波ポンププローブ分光法の開発と光誘起相転移への応用

昨年に引き続き、高速ADコンバータとラピッドスキャンシステムを組み合わせたテラヘルツ波ポンププローブ分光システムの改良に努めると共に実際に光誘起絶縁体金属転移のテラヘルツ波ポンププローブ分光測定を行った。二酸化バナジウムは,以前パウダーと単結晶において測定を行ったが、これらの試料はレーザー照射によりクラックが入ることが多く、安定した測定が困難であった。そこでサファイア基板上に作製した二酸化バナジウム薄膜で測定を行った。これにより安定した測定が可能になり、またレーザー照射による熱の蓄積も見られなくなった。励起波長は800nmで、室温にて、光励起テラヘルツ波検出の過渡吸収測定を行った。励起直後に急峻に透過率が減少し、その後100ps程度までしだいに透過率が減少するという2段的な透過率の減少が観測された。また励起強度を上げるにつれて、変化量が大きくなる閾値的な振る舞いも観測された。これらの結果については、Applied Physics Lettersで報告した。また励起強度を上げるにつれて、緩和時間が遅くなる現象も見いだされている。今回観測された振る舞いは、電気伝導度の増加(金属相の出現)を反映したものであるが、X線散乱や電子散乱での時間分解測定の結果(A. Cavalleri, et. al.やP.Baum, et. al.)と非常に似ており、電気伝導度の変化と格子構造の変化が同じ時間スケールで変化することを示しており興味深い。擬一次元臭素架橋ニッケル錯体では、光照射後瞬時にテラヘルツ帯の透過率が減少し、その後数ピコ秒で緩和する。また緩和時間が数100ps以上の遅い緩和成分があることも観測されている。またテラヘルツ帯のスペクトル情報より励起直後は金属状態に変化している(基底状態は絶縁体)ことが分かった。1年目に相当する本年は、主として、課題の一つであるレーザー増幅器を使った測定系におけるテラヘルツ波パルス光の高感度検出に取り組んできた。本研究の対象である、光誘起相転移現象においては、強励起することが重要であり、そのためにレーザー増幅器が用いられることが多い。これに対し、通常の定常状態におけるテラヘルツ分光では、レーザー増幅器は必要ではなく、逆にレーザー増幅器を用いることはSN比など木利に働くことが多い。レーザー増幅器を用いた測定系において、微小な強度および位相変化を検出することを可能にするテラヘルツ波ポンププローブ測定装置の改良を行った。具体的には、マイクロ加振器(Shaker)をテラヘルツ波発生光のパスに入れ、これを1-20Hzで振動させ、このShakerの位置情報とテラヘルツ波の電場振幅情報をAD変換ボードで同時に高速に記録するラピッドスキャン法を導入した。この手法は、一般に繰り返し回数の低いレーザー増幅器には不向きと考えられていたが、検出器回路の改良と合わせることで、従来のロックイン検出を行っていたときに比べ、10倍以上のS/N比の向上(テラヘルツパルス光源のスペクトル強度のダイナミックレンジにおいて、10の7乗を達成)や位相成分検出の高分解能化に成功した。測定では、二酸化バナジウムにおいて、波長800mmの励起光を照射し、テラヘルツ波パノレスの過渡吸収測定を行った。弱励起下では、励起直後に透過率の減少および時定数2psでの緩和を観測したのに対し、強励起下(15mJ/cm^2)では,励起直後の透過率の減少に加えて、400ps以上に渡り透過率が減少しつづける現象が観測できた。この結果は、光照射によって金属相が生成され、金属相が広がっている過程を反映していると考えられる。二酸化バナジウム以外にも、擬一次元臭素架橋ニッケル錯体等にて測定を行った。
口腔扁平上皮癌のインターフェロン耐性を克服するための分子基盤の確立

本研究ではヒト口腔扁平上皮癌細胞でのIFNγによる増殖抑制の分子メカニズムの解明を試みた。申請者等はこれまでにIFNγによるRbの活性化が増殖抑制を引き起こすことを明らかにしている。そこでまず、IFNγ刺激によるRbの活性化がIFNγ下流のシグナル分子STAT1を介することを明らかにした。次にIFNγ刺激によりRbの活性化を引き起こす分子を探索し、IFNγ刺激によりRbの活性化より上流で発現が上昇する分子を見いだした。IFNγ刺激により細胞増殖阻害に至るIFNγ→STAT1→MYC,E2F抑制→Rb活性化→CyclinA2,Cdk2抑制→細胞増殖抑制という一連の経路が明らかになった。これまでに申請者は、ヒト扁平上皮癌細胞HSC-2においてIFNγによりCyclinA2(CcnA2)およびCdk2などが抑制され、細胞増殖抑制されることを示している。この時、Rb活性化状態であるリン酸化抑制状態になることを明らかにし、SV40LargeT抗原の発現によりRbを抑制するとIFNγ依存的なCcnA2およびCdk2の発現抑制が解除されることを示している。そこで本年度はまず、IFNγによる細胞増殖掬制がIFNγの主要なシグナル分子であるSTAT1を介しているか否かを明らかにする目的で、siRNAを用いてSTAT1の発現を抑制した。すると、IFNγ感受性のHSC-2細胞に於いてIFNγ依存的な細胞増殖抑制が解除された。つまり、IFNγ刺激によりSTAT1下流でRbのリン酸化が抑制され、その結果、細胞増殖が抑制されることが明らかとなった。更に、いくつかの細胞増殖抑制に関連する遺伝子の発現がIFNγにより上昇することを見出しており、今後、これら遺伝子がHSC-2細胞におけるIFNγ依存的な細胞増殖抑制と、IFNγ耐性を示すCa9-22細胞においてその耐性との関連を解析する予定である。これまでに申請者は、ヒト扁平上皮癌細胞HSC-2においてIFNγによりCyclinA2(CcnA2)およびCdk2などが抑制され、細胞増殖抑制されることを見いだした。この時、IFNγによる細胞増殖抑制がIFNγの主要なシグナル分子であるSTAT1を介していることを明らかにした。更にIFNγ依存的なCcnA2およびCdk2の発現抑制がRb依存的であることを示している。本年度はIFNγ依存的に発現が上昇する細胞増殖制御関連因子の発現を解析した。複数の細胞増殖制御関連因子の発現変化を解析し、サイクリン遺伝子の発現を直接制御するE2Fの発現抑制とcMycの機能を抑制するタンパク質の発現が上昇することをみいだした。一方で、MycファミリーのcMyc, N-Myc, L-Mycの発現はほとんど変化しなかった。これらタンパク質の発現は細胞増殖抑制作用を持つTGFβにより制御されることから、次に、TGFβの発現制御を介した間接的な作用である可能性を検討した。HSC-2細胞にTGFβを添加したところTGFβによるこれらタンパク質の発現上昇は見られなかった。よって、細胞増殖制御関連因子の発現制御はIFNγによる直接作用であることが明らかとなった。更に、これら細胞増殖制御関連因子の発現制御がIFNγによるRbの抑制の結果として起こるのかIFNγが直接制御するのか検討した。するとIFNγによる細胞増殖制御関連因子の発現制御はRbの機能を阻害した際にも観察されたため、直接作用であることが明らかとなった。