hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
筋萎縮性側索硬化症の病因ウイルス同定への挑戦

本研究では、ALS脊髄由来のRNAを網羅的に解析し、疾患特異的なウイルスの同定を目指した。はじめに、培養細胞由来のRNAからリボソームRNAを高率的に除去し、シーケンス用のライブラリーが作成できるようになった。次に、実際に入手できた1例のALS剖検脊髄からRNAを抽出したが、予想以上にRNAの分解が進んでいた。この結果、質的に十分なレベルに達しておらず、網羅的シーケンスはできなかった。組織から抽出したRNAを用いて次世代シーケンサーで解析可能なライブラリーを構築できるようになった点は有用であり、別の剖検組織が入手でき次第、再解析を目指したい。筋萎縮性側索硬化症(ALS)の病因となるウイルスの探索を目指し、ALS脊髄に由来するRNAを用いた網羅的解析を目的に本研究を開始した。これまでに次世代シーケンサーで解析可能なcDNAライブラリーを構築するため、培養細胞を用いて予備実験を行った。ライブラリー作成にあたって、total RNAの大部分を占めるリボソームRNAを効率的に除去する手法の確立を行った。さらに、RNAIIIを用いてRNAをランダムに断片化し、ゲルに電気泳動後、100200塩基の断片を分離した。その後、断片化したRNAの両端に異なるアダプターを付加し、方向性が認識できるようなったので、このRNAを用いてRT-PCRを行い、deep sequence可能なPCR産物を作製できるようになった。このため、本年度は、ALS剖検脊髄由来のRNAを抽出してcDNAライブラーの構築を目指した。しかしながら、予想以上にRNAの分解が進んでおり、質的に十分なレベルに達していなかった。新規の剖検サンプルを入手することが困難であることを念頭に、本RNAを用いてcDNAライブラリーの構築を進めた。現在、本ライブラリーのdeep sequenceを委託したところであるが、シーケンス可能かどうかは保障されていない。今後、シーケンスができた場合には、ヒトゲノムデータベースにある配列情報と比較し、完全に一致するものは除去する。次にヒトゲノムに一致しなかったシーケンスデータの中から、既知のウイルス配列に合致または相同性のある配列がないかどうか、全く未知の配列がないかどうかを検索する。ALSの病因となるウイルスの探索を目指し、ALS脊髄に由来するRNAを用いたdeep sequence用のライブラーの樹立方法を検討した。ライブラリー作成にあたって、total RNAの大部分を占めるリボソームRNAを効率的に除去する必要がある。このため、はじめに培養細胞由来のtotal RNAを用いて手法の確立を行った。この結果、95%以上のリボソームRNAを除去できるようになった。このため、倫理委員会の承認を得て、凍結保存されているALS剖検脊髄組織からtotal RNAを抽出し、リボソームRNA除去後、同様のステップを経て、シーケンス可能なPCR産物を作製した。今後、実際にdeep sequenceを行い、ウイルス配列の探索を行う予定である。本年度は、本来deep sequenceを行って、ウイルス配列の探索まで行う予定であった。しかしながら、sequenceに必要なライブラーの樹立方法を確立するのに予想以上の時間を要したため、sequenceまで至らなかった。現在はsequence可能なライブラリーをすでに作成しているので、遅れを取り戻し、期間内に研究計画を達成できると考える。貴重なALS剖検脊髄組織を用いて、ウイルス由来のRNA断片を同定するためには、total RNAを回収後、その大半を占めるミトコンドリア由来のRNAを除去する必要がある。このため、培養細胞を用いてミトコンドリアRNAを除去し、deep sequence可能なライブラリー作成手法を確立した。来年度は実際にALS剖検脊髄組織を用いて作成したライブラリーを用いて、シーケンスを行う。その後、ヒトゲノムデータベースにある配列情報と比較し、完全に一致するものを除去する。次にヒトゲノムに一致しなかったデータの中から、ウイルス由来と考えられるRNA断片が存在するかどうかを探索する。deep sequenceは一回10万円を予定している。その後のバイオインフォマティクス解析は、高度な解析については専門業者に委託する計画をしており、これに50万円を予定している。研究成果を発表するため、学会発表費用として10万円を計上している。
磁性体におけるトポロジカル現象の理論設計学

固体中電子の「トポロジカル現象」を、磁性体を中心とする実際の物質で実現するための理論設計学を構築することを目指した。3つのテーマそれぞれに対して得られた成果を以下に示す。1.1電子状態のトポロジー設計:パイロクロア格子を持つ反強磁性体を念頭に、バルクでは通常の反強磁性体で、表面が量子ホール系であるような系の電子状態を解析した。この場合、2次元表面電子系と3次元のバルク状態が混成するので、量子ホール効果やエッジチャンネルが生き残るかどうかは自明な問題ではなくなる。タイトバインディングハミルトニアンを用いてこの問題を数値的に調べ、2次元状態がそのトポロジーに保護されて表面近傍に局在し、エッジチャンネルも生き残ることを示した。さらに進んで解析的な理論を構築し、トポロジカル数が局在をもたらす理由を、自己エネルギーと巻つき数の関係から理解することができた。2.トポロジカル磁性体の設計:1.の成果を元に、パイロクロア反強磁性絶縁体の第一原理計算を行うための準備を行った。具体的には非共線構造のスピン配置とスピン軌道相互作用の両者を扱えるコードの開発を行った。3.スピンテクスチャーの設計:ヘリカル磁性体におけるスキルミオンのダイナミックスをLLG方程式を数値的に解くことで調べた。電流下、不純物によるピン止め効果を取り入れた模型でその運動を追跡し、スピントランスファートルクから予想される速度での運動が普遍的に成り立ち、ピン止め効果は極めて小さいことを見出した。この結果は、従来調べられてきた強磁性体の磁壁の運動と著しい対照をなしており、スキルミオンのメモリー等への応用に道を開くものである。以上の成果に基づき、1.と3.に関しては論文をまとめ投稿中である。
リーマンゼータ関数とディリクレのＬ関数の零点

私は今年度、昨年度投稿した一般化されたリーマン予想の下でのディリクレL関数の一階導関数の零点の分布とゼータ関数とL関数及びそれらの導関数の確率的な値分布に関する論文を修正し、後者は無事に雑誌掲載され、前者は雑誌掲載決定された。また、赤塚広隆氏と共同研究をしたディリクレL関数の一階導関数の零点の分布、及び、それと一般化されたリーマン予想との同値条件に関する論文を完成し、雑誌投稿をした。今年度新たに、次の研究を始めた:・リーマンゼータ関数の離散的な値分布,・リーマンゼータ関数の偏角関数S(T)の最良評価の、ディリクレの定理を用いた方法による別証明,・リーマンゼータ関数の一階導関数の偏角関数の評価,・F. Ge氏が証明したリーマンゼータ関数の一階導関数の零点の個数を数える関数N_1(T)の近似公式における誤差項の改良の高階導関数N_k(T)への拡張,・リーマンゼータ関数の一階導関数の零点の横分布のリーマンゼータ関数の零点の縦分布との関係.28年度が最終年度であるため、記入しない。28年度が最終年度であるため、記入しない。私は今年度のはじめに、2014年からやってきた研究を続け、一般化されたリーマン予想の下での、q>1を法とする主指標でない原始的指標に付随するディリクレL関数の一階導関数の零点の個数及び実部の分布の評価を示しました。この研究は2012年に出版された、H. Akatsuka氏の論文に対するディリクレL関数への拡張となっています。この論文は投稿済みであり、refereeによるfirst reportに基づいて修正を行っています。私は最近、Akatsuka氏との共同研究で、Yildirim氏が示した非零領域をk=1の場合に対して改良しました。また、この新しい非零領域を用い、Yildirim氏が示したディリクレL関数のk階導関数の零点の個数の評価式の誤差項をk=1の場合に対して改良しました。それ以外に、ディリクレL関数の一階導関数の零点の実部の分布及び一般化されたリーマン予想とディリクレL関数の一階導関数の零点の分布の同値条件を示しました。これらは、1974年に出版されたN. Levinson氏とH. L. Montgomery氏の論文のTheorem 10のk=1の場合と、1935年にSpeiserが示したリーマン予想の同値条件に対するディリクレL関数への拡張になっています。この論文は現在投稿順中です。今年度、私は零点の分布の研究以外に、Lee氏との共同研究で、セルバーグクラスを含む大きな有理型関数の族、及びそれらの導関数に対して、Boolean変換を含むより一般なエルゴード変換による平均値も調べました。また、同じ論文で、Lindeloef予想とこのエルゴード変換による平均値の同値条件を示しました。これらは2012年にSteuding氏がBoolean変換を用いてリーマンゼータ関数に関して示した結果のその導関数を含む大きな有理型関数の族及びBoolean変換を含むより一般なエルゴード変換への一般化を与えます。今年は、導関数の零点の研究において、リーマンゼータ関数からディリクレL関数への拡張に成功し、計画通りに進んだと考えられます。しかし、この研究においてディリクレL関数の一階導関数の零点の分布について結果を得られたが、高階導関数に関する研究に進んでいません。その一方、一般化されたリーマン予想を仮定しない場合の評価を得ることができ、共同研究者のAkatsuka氏との議論のおかげで、ディリクレL関数の一階導関数に対し、先行研究の非零領域を大幅に改良が得られ、一般化されたリーマン予想の新たな同値条件も得られました。これにより、研究計画以上に研究が進んでいるとも考えられます。それだけではなく、力学系を専攻しているLee氏との共同研究で、解析的整数論の分野の中に研究がとどまらず、エルゴード理論を用いた研究に進むことができました。この研究により、零点の分布の研究に欠かせない値分布の研究に進むことができ、リーマンゼータ関数とディリクレL関数に限らず、たくさんのゼータ関数とL関数の性質もより知ることができました。また、この研究において、Lindeloef予想の新たな同値条件を得ることができました。以上で述べた研究成果により、研究が順調に進展していると考えられます。今年度新たに、次の研究を始めた:・リーマンゼータ関数の離散的な値分布,

・リーマンゼータ関数の偏角関数S(T)の最良評価の、ディリクレの定理を用いた方法による別証明,・リーマンゼータ関数の一階導関数の偏角関数の評価,・F. Ge氏が証明したリーマンゼータ関数の一階導関数の零点の個数を数える関数N_1(T)の近似公式における誤差項の改良の高階導関数N_k(T)への拡張,・リーマンゼータ関数の一階導関数の零点の横分布のリーマンゼータ関数の零点の縦分布との関係.最近のプレプリントでF. Ge氏はAkatsuka氏が2012年の論文に得たリーマンゼータ関数の一階導関数の零点の個数に関する評価式における誤差項を改良しました。私はGe氏のこのアイデアを生かしながら、私とAkatsuka氏が得た新しい非零領域も用い、一般化されたリーマン予想の下でのディリクレL関数の一階導関数の零点に関する論文に対して修正を行っています。今年、こ研究のリーマンゼータ関数及びディリクレL関数の高階導関数への拡張を考えたいと思います。私とLee氏が2015年度に示した定理はゼータ関数にとどまらない大きな有理型関数族を対象としているため、`ゼータ関数'や`L関数'でないようなほかの特殊な有理型関数への応用を考えています。また、応用できる特殊な有理型関数に対し、応募者とLeeが考えた平均値の意味を調べたいと考えます。また、Lindeloef予想のセルバーグクラスに対する類似を考え、私たちは考えた平均値との同値条件を考えたいです。Steuding氏はリーマンゼータ関数に対して、Boolean変換による平均値のLindeloef予想の同値条件だけではなく、リーマン予想の同値条件を示した。私とLee氏が考えたエルゴード変換に対する同値条件を考え、この研究結果が得られた場合、セルバーグクラスへの拡張を考えたいと思います。28年度が最終年度であるため、記入しない。
炭素ナノ空洞を利用した極性分子の配列・配向制御による極微小誘電体の作製と物性解明

単層カーボンナノチューブはナノメートルスケールの1次元的な細孔をもち、そのナノ細孔に分子を内包することができるため、単層カーボンナノチューブを鋳型として用いることでナノスケールの微小な物質を作製することが可能である。このようなナノ細孔内部の物質では通常のバルク物質とは異なる物性が出現することが期待される。そこで本研究では極性分子の一種である水分子を内包させることで、単層カーボンナノチューブのナノ細孔内部に微小な誘電体を作製し、その構造と電気特性を、核磁気共鳴実験、X線回折実験、走査型プローブ顕微鏡、直流電気抵抗測定、交流インピーダンス測定、古典分子動力学シミュレーションにより調べている。本年度は、主に平均直径が約1.4nmの単層カーボンナノチューブに水を内包させた試料について集中的に調べた結果、核磁気共鳴実験とX線回折実験から環状構造の水結晶が形成されることが確認され、またこの単層カーボンナノチューブのフィルム試料の電気特性を計測した結果、水吸着によりフィルム試料の直流電気抵抗が大きく減少し、さらに交流インピーダンスも変化することを確認した。また、チューブの直径方向に圧力を印加することで変形させた扁平型の単層カーボンナノチューブについて、内包水の液体-固体相転移挙動を古典分子動力学シミュレーションにより調べた結果、変形していない単層カーボンナノチューブの内包水の挙動とは異なること、さらに低温相ではリボン状の水結晶が形成されていることがわかった。当初計画していたように、単層カーボンナノチューブの細孔に閉じ込められた水の構造と電気特性に関するいくつかの新しい知見が得られ、これらの研究結果に関して日本物理学会で発表を行った。また、圧力印加により変形させた扁平型の単層カーボンナノチューブの内包水については、変形していない単層カーボンナノチューブとは大きく異なる挙動を示すことを見出し、この結果について論文発表を行った。本年度に引き続き、核磁気共鳴実験、X線回折実験、走査型プローブ顕微鏡、電気抵抗測定、誘電インピーダンス測定、古典分子動力学シミュレーションにより、水分子を内包した単層カーボンナノチューブの構造と誘電特性を調べる。特に平均直径の異なる数種類の単層カーボンナノチューブについて実験を行い、内包水の構造と電気特性がナノチューブ直径にどのように依存するかを調べる。また、本年度に見出した扁平型の単層カーボンナノチューブの内包水については、主に分子動力学シミュレーションにより構造を調べる。扁平型の単層カーボンナノチューブに内包された水の相転移挙動と構造について、当初は予想していなかった重要かつ興味深い結果が得られ、この研究を優先させて古典分子動力学シミュレーションを集中的に行ったため、本年度の予算に計上していた、高純度試料、試料調整用薬品、試料石英管、液体窒素等寒剤など実験に必要な消耗品の使用量が当初の予定より少量となり、次年度への繰越金が生じた。繰越金はこれら実験消耗品に加え試料調整機器の購入費に充てるほか、分子動力学シミュレーションの計算の高速化をはかる目的で、計算機メモリとシミュレーションソフトウェアを追加購入するための費用の一部としても使用する計画である。
溶接止端部における3次元残留応力分布およびその影響因子

本研究は、まず長い直線隅肉溶接継手を対象として、その中央横断面における3次元残留応力分布および影響因子を検討するため、数値解析モデルおよびプログラムを開発し、単層および多層隅肉の溶接条件や板厚の影響について調べた。次に、汎用ソフトABAQUSを用いて角回し隅肉溶接止端部における3次元残留応力分布を解析した。解析モデルとしては、3次元隅肉溶接モデル、3次元ビ-ド溶接モデル、3次元リングモデルおよび2次元軸対称モデルをそれぞれ試みた。これらのモデル化の精度を検討するために、残留応力の測定実験を行い実測結果と比較した。さらに、角回し隅肉溶接止端部における引張溶接残留応力を低減するため、直線隅肉溶接部と角回し隅肉溶接部の溶接順序や角回し隅肉溶接部の外側での付加点加熱や角回し部の延長溶接の効果について、数値シミュレーションを行った。
近赤外分光法による木質材料の荷重状態の簡易非破壊評価手法の確立

木材の繊維方向および周囲方向(放射および接線方向)に対し圧縮および引張荷重を加えながら近赤外スペクトルを随時計測し,得られたスペクトル変動を多変量解析することによって荷重(応力)状態の予測モデルの構築を試みた。その結果,いずれの条件においても荷重を精度よく推定できることが分かった。木材の主要構成成分(セルロース,ヘミセルロースおよびリグニン)の力学的な寄与は,木材の方向や加力方向によって特徴的な相違を示すことが明らかになった。本研究の目的は,種々の荷重(応力)状態下の木材における力学性状を近赤外分光法によって非破壊的に計測・評価する手法を確立することである。その際,いまだ不明な点の多い木材の力学的性質と化学的性質との相互関係について明らかにする。これらの成果は,住宅や土木構造物等における各部材の力学的性状(荷重状態予測など)を,簡易に検査・モニタリング可能な非破壊評価技術の開発に向けた基礎資料とする。平成22年度は,木材の繊維方向および周囲方向(放射および接線方向)に対し圧縮および引張荷重を加えながら近赤外スペクトルを随時計測した。得られたスペクトル変動を多変量解析することによって荷重(応力)状態の予測モデルの構築を試みた。その結果、いずれの条件においても荷重を精度よく推定できることが分かった。弾性領域から塑性領域に至るまでのスペクトルに対し判別分析を行った結果、両者を明確に判別できることが分かった。この結果は、木材の破壊性状を非破壊的に推定できる可能性を示唆している。木材の主要構成成分であるセルロース、ヘミセルロース、リグニンの力学的な寄与について検討した結果、木材の方向(繊維、放射および接線方向)や加力方向(圧縮または引張)によって各成分の寄与度が特徴的な相違を示すことが分かった。平成22年度は,木材の繊維方向および周囲方向(放射および接線方向)に対し圧縮および引張荷重を加えながら得られた近赤外スペクトルを解析することにより,荷重状態を精度よく推定できることが分かった。平成23年度は,粘弾性試験による荷重(応力)状態の評価について検討した。すなわち,一定荷重を与えた状態の木材から,近赤外拡散反射スペクトルを継時的に計測し,得られたスペクトルをもとにケモメトリクス解析を行い,長期荷重下における木材構成成分の状態変化を検討した。その結果,前年度の短期応答の場合と同様に,ひずみ変化量と近赤外スペクトルが連動して変動することが分かった。スペクトル変動解析から木材の構成成分の力学的な寄与について検討した結果,木材の方向や加力方向(圧縮または引張)によって各成分の寄与度が特徴的な相違を示すことが分かった。しかしながら,各木材構成成分の力学的寄与度が,加力に伴うスペクトル変化に明瞭に現れにくいという課題が残された。これは,多くの振動情報がオーバーラップする近赤外スペクトル特有の問題に起因すると考えられた。以上の結果から,住宅や土木構造物等における各部材の力学的性状(荷重状態予測など)を,簡易に検査・モニタリング可能な非破壊評価技術の開発につながる基礎知見が得られた。
オートファジーに関与する新たな膜輸送経路の探索

細胞内自食作用であるオートファジーは、オートファゴソームという特殊なオルガネラを形成するダイナミックな膜の動態を示すが、その膜動態の制御メカニズムの詳細は未だ明らかになっていない部分が多い。本研究課題では、細胞内膜輸送を制御する低分子量Gタンパク質Rabとその不活性化因子であるRab-GAPに着目することで、オートファジーにおける膜動態制御の分子メカニズムを解明することを目的とした。実際には、オートファゴソームへの局在を指標にしたRab-GAPの網羅的なスクリーニングの結果得られた候補、OATL1/TBC1D25,TBC1D2B,TBC1D11のオートファジーにおける役割の同定を試みた。3者ともオートファゴソーム局在タンパク質であるLC3と結合することを見いだし、TBC1D2BにおいてはLC3との結合に必須なアミノ酸を同定した。先行して研究を進めていたOATL1は過剰発現においてオートファゴソームの成熟過程であるオートファゴソームとリソソームの融合を阻害したため同様の表現型を期待したが、他のRab-GAPでは過剰発現のオートファジーへの影響は見られなかった。現在までの結果は、当初期待してたRab-GAPのオートファジーへの関与を明らかにするものではなかったが、逆にLC3ファミリータンパク質がRab不活性化因子の膜局在の足場になることで膜輸送に関与するというLC3ファミリータンパク質のオートファジー以外の機能を明らかにする足がかりになるものだと考えている。昨年度に引き続き、オートファゴソームへの局在を指標にしたRab-GAPである、TBC1D2B, TBC1D11のオートファジーにおける役割の同定を試みた。2者ともオートファゴソーム局在タンパク質であるLC3と結合することを見いだし、TBC1D2BにおいてはLC3との結合に必須なアミノ酸を同定した。TBC1D11に関しては、そのN末側の領域がLC3と結合することに重要である事を見いだしたが、結合に必須なアミノ酸の同定までにはいたらなかった。また、ノックダウンによる発現量抑制を行なうため、それぞれの遺伝子に特異的なshRNAの作製、またノックダウン効率の確認を行なったが、TBC1D2Bに関しては顕著な表現型を確認する事はできなかった。TBC1D11に関しては期間内に表現型解析までは至らなかった。現在までのところ局在や結合から期待されたオートファジーへの関与は明らかにならなかったが、逆にLC3ファミリータンパク質がRab不活性化因子の膜局在の足場になることで膜輸送に関与する可能性も考えられ、LC3ファミリータンパク質のオートファジー以外の機能を明らかにする足がかりになるものと期待している。本研究課題では、細胞内膜輸送を制御する低分子量Gタンパク質Rabに着目することで、オートファジーにおける膜動態制御の分子メカニズムを解明することを目的としている。Rabの不活性化因子(Rab-GAP)はRabの活性を負に制御することで、膜輸送を制御する因子である。このRab-GAPの網羅的なスクリーニングを行なった結果、オートファジーのマーカータンパク質であるLC3と明瞭な共局在を示すものを2つ(OATL1/TBC1D25, TBC1D2B)、部分的な共局在を示すものを4つ(TBC1D5, TBC1D11, TBC1D15, TBC1D17)を同定することが出来た。オートファゴソームに局在するRab-GAPの同定は世界に先駆けたものであり、これらのRab-GAPがオートファジーに於ける膜輸送を制御する可能性は高いと考え、解析を続けた。

このうちOATL1に関しては、細胞に過剰発現することで、オートファゴソームの成熟過程である、オートファゴソームとリソソームの融合を阻害することを見いだし、本研究課題に先駆けて論文発表を行なった。本年度はTBC1D2Bを中心に研究を行い、オートファゴソーム局在に必要なアミノ酸残基の同定や、TBC1D2BがLC3と直接的に結合することなどを見いだした。これらTBC1D2Bタンパク質の性質に関する知見は、TBC1D2Bのオートファジーへの関与を明らかにする上で非常に重要であり、新しい膜輸送機構を明らかにする足がかりになると考えている。東日本大震災の影響で、多くの実験材料や、実験器具が失われ、実験の遂行に支障があったため。また、OATL1とは異なりTBC1D2Bは、過剰発現やsiRNAによる発現抑制を行なってもオートファジーに影響が見られなかった。この結果の再現性を調べることや、培養などの条件の検討に多くの時間を使ってしまい、思ったように研究が進まなかった。TBC1D2Bに関しては現在、オートファジーへの影響を判断することが出来ていないが、それは現在研究に用いている系が、飢餓誘導によるオートファジーを判断基準に採用していることが原因である可能性がある。そこで、異なる形態のオートファジーに於けるTBC1D2Bの機能を検討する。具体的には、恒常的におこっている基底レベルのオートファジーや、細菌侵入時に活性化されるオートファジーである。また、現在はマウス胎生線維芽細胞(MEF)を実験材料に用いているが、細胞を変更することも検討する。TBC1D2BはRab7のGAPであるという報告があり、実際Rab7に対するGAP活性は確認することが出来た。Rab7はオートファゴソームとリソソームとの融合に機能しているという報告もあるため、このRab7の機能、発現量が高い細胞を選ぶことで、TBC1D2Bによる影響を明瞭にできると考えている。また、本年度はあまり時間が取れなかったが、部分的にLC3と共局在するRab-GAPの解析を合わせて進めていきたい。LC3との部分的な共局在は、オートファゴソームというよりもむしろ隔離膜に局在する可能性を示唆しているため、まずはRab-GAPの局在を隔離膜マーカータンパク質の局在と比較するなど、詳細に検討する。また、OATL1などと同様に過剰発現やノックダウンによる発現抑制を行なったときのオートファジーへの影響を検討する。もし隔離膜に局在していると、オートファゴソームの成熟ではなく、形成過程に関与している可能性が高いので、形成に焦点をあて解析を行なう。また、基質となるRabが同定されていないものに関しては、基質となるRabを同定する方向で研究を進めたい。本年度と同様、遺伝子工学用試薬、細胞培養用試薬、生化学用試薬などの購入、成果発表のための旅費、等に使用する予定である。
文章理解におけるメンタルモデルの生成過程とそれによって得られた知識の利用可能性

本研究では、文章理解におけるメンタモデルの生成過程の特徴と、その結果として得られる知識の利用可能性を明らかにするために、以下のような実験を行った。まず、被験者にある抽象文(Dunker(1945)の「放射線問題」の解の抽象原理にあたるもの)を与えて、それを具体的な場面を考えながら自由に理解するように求めた。なお、被験者の理解時の思考内容は発話思考法によってテープに録音した。その後に、当該の文章とは無関係の実験を装って「放射線問題」を解かせた。その結果、被験者の抽象文の理解プロセスは、大別して、(a)文章の抽象概念から1つまたは複数の具体例を生成し、それらを一般化したり比較検討したりした後、さらに別の具体例へ発展させる、(b)文章の抽象概念から1つまたは複数の具体例を生成し、それらを一般化したり比較検討したりするが、そこからさらに別の例へは発展させない、(c)1つまたは複数の具体例を生成するが、断片的でそれらの間のつながりがみられない、の3つのパターンに分類できることがわかった。また、文章理解後の「放射線問題」の成績は、(a)のパターンで理解した被験者が最もすぐれていた。すなわち、′′使える′′知識(異なる文脈においても有効に利用できる知識)を獲得するためには、まず学習内容を自分なりに具体化し、次にそれを自分自身で抽象化してまとめ、さらに別の例で再び具体化することが重要であることが明らかとなった。さらに、この実験に続いて行った実験で、被験者が実験者から教示によってそのような理解プロセスを強制された時にも効果があるのかどうか(放射線問題の成績が向上するかどうか)を調べたところ、実験者から教示された場合には効果がないことがわかった。したがって、′′使える′′知識は、(a)パターンの理解プロセスを被験者が自発的に行う場合に限り、獲得されることが明らかとなった。
分子内・分子間水素結合相関を利用した鎖状分子の機能設計とPVT特性の解析

1.水素結合連鎖のらせん反転機構(遷移状態)の分子論ポリペプチドにおけるα-ヘリックスらせんの巻き替えに伴う水素結合変換の遷移状態について、理論解析を継続している。マックスプランク高分子研究所のSpiess教授のグループに固体^<13>C-NMRによる転移挙動の観測を依頼している。2.固相状態におけるらせんセンス反転の特徴と側鎖構造の関連PPLAおよび長い側鎖(e.g.,C_<18>)では、不可逆なα-π転移、中間の長さでは可逆なα-πの転移が観察されている。可逆性が集合系の体積変化と密接に関連しており、PVT解析にかけるに足るだけの試料を確保すべく、サンプル調整に注力した。一方、PBLG、PPLAなどの液晶状態を利用して高配向試料(フィルム)を調整し、圧電特性と分子のらせん性との関連を検討すべく、エレクトロスピニング法で得たサンプルの配向特性を解析中である。3.糖鎖をスペーサーに用いた主鎖型液晶の合成と特性解析水素結合能を付与した主鎖型液晶を合成し、相転移挙動とPVT特性を知ることを目的としている。エリスリトールなどの糖アルコールの両末端をトシル化して、メソゲン基を導入しようと試みているが、一級、二級OH基の反応性が近く、第一段階で難航している。
量子エンタングルメントと量子ゲーム

内実が、通常の古典ゲーム理論そのものに加えて、ゲーム理論において従来扱うことが困難であった「利他性」を表す部分を持つことを示した。さらに「純量子的」内実を、ハーサニー型の不完備情報ゲームにおいて、純粋に分離して観測することが可能なことを示した。量子ゲーム理論が、これまでの通念とは異なり、経済学をはじめとした通常のゲーム理論にもインパクトがある事実を明確にすることができた。(2)量子ナッシュ均衡においてエンタングルメントの果たす二つの役割について、各種のタイプのゲームについてそれぞれ解明した。一つは「利他性」をもった修正されたゲームとして古典的に解釈可能な項によって表され、他の一つは量子的干渉の結果による利得函数の修正を表す項として表現される。(3)上記め定式化と相補的な、量子ゲームの一般的定式化を与える「シュミット分解された状態」を用いる方法を開発した。これは手法の特性から、2プレイヤーのゲームなら、戦略の数を問わずそのまま適用する事ができる事を示した。さらにこの方法を用いたときに、量子戦略のなかのエンタングルメント成分を直接的に同定できる事を示した。(4)シュミット分解された状態を用いる量子ゲームの定式化において、量子干渉項の現れ方の各種ゲームにおける評価から、量子干渉項の存在が、そのまま「量子的非局所性」と直接的に関連しているらしいという示唆を得た。(1)通常のゲーム理論は二名のプレーヤーの戦略をそれぞれ独立した確率で表して定式化される。これを二名のプレーヤーの戦略を連結確率として表す型に書き換え,この連結確率を,通常のようにここのプレーヤーの戦略確率の積に限らず,一般的な非分離型で書くという,新しいゲーム理論の定式化を考えた。(2)これをスーザニー型の複数タイププレーヤーのある非完備情報ゲームに適用して,この連結戦略を陽に量子状態で書く代わりに,一般的な和則や訂プレーヤー間の通信の欠如を表す「局所性」の仮定を置いて制限すると,連結確率にベル不等式の制限が加わって,それが即ち通常の古典的ゲーム理論に帰着することを示した。(3)またここで,この「局所性の」仮定を外し、ベル不等式の制限を取り払うと,それが即ち,ゲームを量子戦略を用いて拡張したものに対応する事を見出した。(4)この定弐を,囚人のディレンマゲームに適用して,量子戦略で新たなナッシュ均衡が発生するかを調べて否定的な答えを得た。(5)またこの定式を拡張された男女の諍いゲームに適用して,新たな量子的ナッシュ均衡と,そこにおける量子的利得を,ベル不等式のツィーレルソン量子限界を用いて,曖昧さ無く確定する事に成功した。本年度の研究では、次のような成果を得た(1)量子ゲームを定式化する際に、他プレーヤーへの拡張を容易にするための、戦略空間の一般的ベースとしてシュミットベースを用いる定式化を完成させた。このアプローチと、以前に発見した全=筒井の戦略状態構成に基づくアプローチを、囚人ジレンマゲーム、スタグハントゲーム、男女の諍いゲームの例で詳細に比較した。その結果両者で細部には違いが見られるが、大きな意味で量子戦略の古典戦略との異動についての結論を変えないことを確認できた。(2)前年度にわれわれが発案した、ヒルベルトベクトルを陽にださずに、連結戦略を両者の戦略の直積でない「非分離的」な確率として表すゲーム理論の新しい定式化を、多プレーヤーゲームに拡張できることを示した。囚人ゲームの3プレーヤー版において量子ナッシュ均衡にディレンマを回避するものが存在することを発見した。本年度、そして本研究全体を通じて、量子ゲーム理論を古典的ゲームの拡張としてどこまで「古典的」理解できて、どこから「本質的に量子的」な要素が現れるのか、そしてそこでのエンタングルメントの果たす役割は何か、という当初の問いへの、一応の解答を得ることができた。
麻黄のエンドサイトーシス促進作用を介した薬効発現メカニズムの解明

これまでに、麻黄エキス(EHE)は、肝細胞増殖因子受容体c-Metを過剰発現しているヒト非小細胞肺がんH1993細胞のc-Met発現をダウンレギュレーションすることを見出した。昨年度の研究から、EHEはクラスリン依存性エンドサイトーシスに影響を与えていることが示唆された。そこで、クラスリンの重合を阻害するクラスリン阻害剤Pitstop2を用いて、EHEによるc-Metのダウンレギュレーションが阻害されるかどうかを検討した結果、Pitstop2濃度依存的に阻害された。一方、カベオラを壊してカベオリン依存性エンドサイトーシスを阻害するMethyl-β-cyclodextrinは、EHEの作用に影響を与えなかった。これらの結果から、EHEはクラスリン依存性エンドサイトーシスを促進していることが示唆された。さらに、リソソームのタンパク質分解酵素阻害Bafilomycin A1の濃度依存的にEHEの作用が阻害されたことから、EHEは、c-Metのクラスリン依存性エンドサイトーシスとリソソームでの分解を促進していることが示唆された。次に、EHEがトランスサイトーシスを促進する可能性について検討するため、ヒト腸上皮細胞株CACO-2細胞の単層培養を用いたトランスサイトーシスのアッセイ系を構築した。理研細胞バンクからCACO-2細胞を入手し、トランスウエルインサート上で21日間培養し、経上皮電気抵抗(TER)をミリセルERS-2で測定して、200Ω以上になっていることを確認した。トランスサイトーシスのマーカーとして用いられているHRP (horseradish peroxidase)をCaco-2単層培養上に添加し、2時間培養した。下部ウエルに移行したHRP量を酵素活性測定法で定量した結果、4.3%のHRPが下部ウエルに移行し、本アッセイ系が機能していることが明らかになった。予定どおり、EHEのエンドサイトーシスのメカニズムを明らかにし、さらに、トランスサイトーシスのアッセイ系を構築できた。さらに、今年度の研究中に、EHEと既存の受容体型チロシンキナーゼ阻害剤の作用が大きく異なることを見出した。既存のチロシンキナーゼ阻害剤は、受容体のリン酸化を阻害するが、受容体の発現量は増加した。受容体のダウンレギュレーションは、リン酸化がきっかけとなって起こるが、阻害剤によりリン酸化を阻害されたため、ダウンレギュレーションが止まったと考えられた。一方、EHEは受容体のリン酸化阻害と受容体のダウンレギュレーションを促進したことから、EHEはリン酸化されていない受容体もダウンレギュレーションしていることが示唆され、既存のチロシンキナーゼ阻害剤とは、作用メカニズムが異なることが明らかになった。今年度に作製したトランスサイトーシスのアッセイ系を用いて、EHEがHRPのトランスサイトーシスを促進するかどうかを検証する。また、エフェドリンアルカロイド除去麻黄エキス(EFE)についても同様の作用があるのかどうかを確認する。さらに、最近、EHEやEFEの活性成分として、高分子縮合型タンニン(MW 45kDa以上)を見出しており、この高分子成分が下部ウエルにトランスサイトーシスされるのかどうかを検証する。麻黄エキス(EHE)は、肝細胞増殖因子(HGF)受容体c-Metを過剰発現しているヒト非小細胞肺がんH1993細胞のc-Met発現をダウンレギュレーションすることを見出した。今年度は、その分子機構の解明を目的とし、遺伝子発現や分解系のエンドサイトーシスの経路に注目し、詳細に検討した。EHEはc-Met遺伝子発現に影響を与えているかどうかを検証した。EHE添加によるc-Met遺伝子の発現量の変化をRT-PCRで解析した結果、EHEはc-Met遺伝子発現に影響しないことが明らかになった次にEHEによるc-Metの分解系の促進について解析した。クラスリン依存性エンドサイトーシスは受容体が細胞内に取り込まれるための機構と考えられていることから、この経路に注目しクラスリン阻害剤Pitstop2を用いて解析した。H1993細胞は無血清培地で4時間培養すると細胞分散が誘導されるが、EHEの添加によって細胞分散が抑制され、同時にc-Met発現量が低下していることを見出した。HGF-c-Metシグナルは細胞分散を誘導することが知られているが、H1993細胞ではc-Met過剰発現による自己リン酸化で生じたシグナルにより細胞分散が生じ、EHEの添加によってc-Met発現量が低下し、c-Metシグナルが減少することで細胞分散が抑制されたものと考えられた。そこでこの現象を利用して、Pitstop2の阻害効果を検証した。Pitstop2は、EHEによる細胞分散の抑制を阻害し、細胞分散を誘導した。この結果から、EHEはクラスリン依存性エンドサイトーシスを促進していることが示唆された。以上の結果から、EHEによるc-Met発現量の低下がPitstop2により阻害されることを検証することが次の課題となった。Pitstop2が麻黄エキスによるc-Met発現量の低下を阻害するかどうかをWestern blottingにより検証する予定であったが、無血清培養条件下ではPitstop2により生じる強い細胞分散によってH1993細胞が剥がれ、十分に回収できず、c-Met発現量を解析できなかった。そこで、Pitstop2の存在下でH1993細胞を回収できる培養条件について検討を行っているところである。

これまでに、麻黄エキス(EHE)は、肝細胞増殖因子受容体c-Metを過剰発現しているヒト非小細胞肺がんH1993細胞のc-Met発現をダウンレギュレーションすることを見出した。昨年度の研究から、EHEはクラスリン依存性エンドサイトーシスに影響を与えていることが示唆された。そこで、クラスリンの重合を阻害するクラスリン阻害剤Pitstop2を用いて、EHEによるc-Metのダウンレギュレーションが阻害されるかどうかを検討した結果、Pitstop2濃度依存的に阻害された。一方、カベオラを壊してカベオリン依存性エンドサイトーシスを阻害するMethyl-β-cyclodextrinは、EHEの作用に影響を与えなかった。これらの結果から、EHEはクラスリン依存性エンドサイトーシスを促進していることが示唆された。さらに、リソソームのタンパク質分解酵素阻害Bafilomycin A1の濃度依存的にEHEの作用が阻害されたことから、EHEは、c-Metのクラスリン依存性エンドサイトーシスとリソソームでの分解を促進していることが示唆された。次に、EHEがトランスサイトーシスを促進する可能性について検討するため、ヒト腸上皮細胞株CACO-2細胞の単層培養を用いたトランスサイトーシスのアッセイ系を構築した。理研細胞バンクからCACO-2細胞を入手し、トランスウエルインサート上で21日間培養し、経上皮電気抵抗(TER)をミリセルERS-2で測定して、200Ω以上になっていることを確認した。トランスサイトーシスのマーカーとして用いられているHRP (horseradish peroxidase)をCaco-2単層培養上に添加し、2時間培養した。下部ウエルに移行したHRP量を酵素活性測定法で定量した結果、4.3%のHRPが下部ウエルに移行し、本アッセイ系が機能していることが明らかになった。予定どおり、EHEのエンドサイトーシスのメカニズムを明らかにし、さらに、トランスサイトーシスのアッセイ系を構築できた。さらに、今年度の研究中に、EHEと既存の受容体型チロシンキナーゼ阻害剤の作用が大きく異なることを見出した。既存のチロシンキナーゼ阻害剤は、受容体のリン酸化を阻害するが、受容体の発現量は増加した。受容体のダウンレギュレーションは、リン酸化がきっかけとなって起こるが、阻害剤によりリン酸化を阻害されたため、ダウンレギュレーションが止まったと考えられた。一方、EHEは受容体のリン酸化阻害と受容体のダウンレギュレーションを促進したことから、EHEはリン酸化されていない受容体もダウンレギュレーションしていることが示唆され、既存のチロシンキナーゼ阻害剤とは、作用メカニズムが異なることが明らかになった。今年度の研究成果から、麻黄エキス(EHE)は、クラスリン依存性エンドサイトーシスを促進していることが示唆された。EHEによるc-Met発現量の低下が、クラスリン阻害剤Pitstop2により抑制されることを検証することが課題である。H1993細胞は無血清培地では培養皿への接着が弱いため、今年度検討した血清存在下での培養条件を用いてPitstop2による阻害実験を検討する予定である。また、c-Metに対する解析だけなく、上皮細胞増殖因子(EGF)受容体EGFRについても、同様の解析を行う予定である。
最低売却価額制度廃止論の法政策学的検討

まず、担保権実行をめぐる立法主義、特に引受主義および消除主義の対立とそこでの剰余主義の位置づけを明らかにし、ヨーロッパ大陸法との比較法的考察を踏まえて、そのような立場の対抗の中での日本法における最低売却価額制度の存在意義を確認した。そのうえで、特に、アメリカ譲渡抵当(mortgage)法を取り上げ、90年代のforeclosure改革をめぐる議論を紹介・分析して、低価格・自己競落型の換価のあり方の問題点を検討した。ついで、二つの経済理論を用いて、最低売却価額制度の効率性の分析をこころみた。第一はコーポレートファイナンスの理論である「決定権移動」理論によるものである。昨年度大枠を仮構しておいた担保権における決定権移動理論を、本年度は、抵当不動産の換価・処分の局面に具体的に応用し、価格決定権の所在の観点から、最低売却価額制度の理論的な性格を明らかにした。第二は、ミクロ経済学の一分野としての、オークションゲーム理論によるものである。広くオーグションの効率的なあり方を探る議論をサーヴェイした上で、留保価格(reserve price)の効率性条件に関する議論が、最低売却価額制度の経済分析にいかなる含意を持つかを検討した。最後に、最近の東京地方裁判所及び大阪地方裁判所において実施された競売計1500件余りのデータに基づいて、最低売却価額制度の機能を統計的に明らかにした。以上の検討を基礎に、特に平成14年度に入ってにわかに喧しくなった、最低売却価額制度廃止論の論拠を批判的に検討し、立法論にわたる提言を試みた。本研究は、第一に不動産執行において、競落価格がどのように決定されるのか、そのメカニズムを明らかにすることを目標とし、第二にそこで、最低売却価額がどのように作用しているかを明らかにして、民事執行法の制度提案の基礎資料を用意することを目標としている。本年度の研究作業の到達点は、第一に日本の不動産競売制度を、広く比較法的なパースペクティヴの中に位置づけたことである。特にアメリカ不動産担保法・執行実務との比較検討を通じて、任意売却の理論的位置づけを明らかにした。アメリカの譲渡抵当法においては、一種の処分清算型の換価手続きが原則となっており、動産の価格が自由な交渉によって形成される点で、現在の日本の抵当法上の原則的な換価方式の対極にあるといえる。しかし他方で日本においても任意売却による換価が現実には主たる換価方法であり、司法売却制度は、任意売却のための当事者間の私的交渉の枠組みとして機能しているといえる。この観点からの制度改革の基本的な視点を整理することができた。その際特に、コーポレートファイナンス理論から示唆を得て、決定権移動理論という理論枠組みを得た。第二に、不動産競売における競売参加者の行動を分析し、競落価格形成のメカニズムを明らかにするために、オークション・ゲームと呼ばれる入札行動の分析に関する理論的な集積を検討した。その結果最低売却価額制度が、競落価格形成にどのように作用しているかを検出しうるモデルの手がかりを得た。それは、情報とリスク特性に関する一定の条件の下で、最低売却価格が、不完備情報ゲームにおけるプレーヤーとしての入札者に情報を与えることで価格を上げる作用を営みうるのではないかという視点である。しかし、第三に、このようにして作り出されるモデルを実証可能にするために必要な重回帰分析の理論枠組みの修得とその洗練には十分取り組むことができなかった。

昨年度大枠を仮構しておいた担保権における法定権移動理論を、本年度は、抵当不動産の換価・処分の局面に具体的に応用し、価格決定権の所在の観点から、最低売却価額制度の理論的な性格を明らかにした。第二は、ミクロ経済学の一分野としての、オークションゲーム理論によるものである。広くオークションの効率的なあり方を探る議論をサーヴェイした上で、留保価格(reserve price)の効率性条件に関する議論が、最低売却価額制度の経済分析にいかなる含意を持つかを検討した。最後に、最近の東京地方裁判所及び大阪地方裁判所において実施された競売計1500件余りのデータに基づいて、最低売却価額制度の機能を統計的に明らかにした。以上の検討を基礎に、特に平成14年度に入ってにわかに喧しくなった、最低売却価額制度廃止論の論拠を批判的に検討し、立法論にわたる提言を試みた。
シロイヌナズナの根の水輸送調節の分子メカニズムを探る：ＭＲＩを用いた挑戦

植物の根の水や無機養分の輸送は光や概日時計をはじめとした様々な外的・内的な因子によって調節されている。本研究では、まず、Magnetic Resonance Imaging(MRI)を用いてシロイヌナズナ実生の水の分布や状態を計測し、胚軸において、光条件による細胞サイズや溶質の種類・濃度に起因すると考えられる水分子の存在状態の違いを検出することに成功した。さらにフィトクロムAや概日時計の変異体を用いた根の形態形成や水透過性、アクアポリン遺伝子の発現解析を行い、環境や内的要因に応じた地上部の成長・形態形成と密接に関連した根の水輸送調節の仕組みの一端を明らかにした。H25年度は、H24年度とは異なる研究機関・研究者の協力を得て、より新しいMRI装置を用いて実験を実施した。装置変更のため、予想よりも多くの時間を予備実験に裂くこととなったが、シロイヌナズナの野生型と光受容体変異体の根のMR像を同時に取得することが安定してできるようになった。その上、これまでより短期間で複数回の反復実験ができるようになった。根の密度強調(PD)画像、T1強調画像、T2強調画像を取得し、野生型と変異体の根の水の量や状態を直接比較したところ、両者の間でPDシグナルに統計的に有意な差がみられた。このシグナルの違いは、根の太さや細胞サイズの違いから予想した水分量の違いと一致していた。T1強調およびT2強調シグナルについても、両者の間に有意な差がみられている条件があり、根の水の状態が異なっている可能性が示された。この野生型と変異体におけるシグナルの違いについては、次年度も慎重に検討していく予定である。MRIと並行して、根の長さや細胞サイズの光と糖による調節に関する研究を進め、野生型とある光受容体変異体の根の長さや太さが、ある特定の光条件やショ糖濃度においてのみ異なってくることがわかった。さらに暗所で発現増加するアクアポリン遺伝子の一つについて、複数の光受容体がタンパク質量の明暗による変動に関与していることが示唆された。またシロイヌナズナの根の水透過性を測定するための装置と水耕栽培装置の改良を行い、根の水透過性を効率よく測定できるようになった。以上に述べた研究により、根の水の状態や水輸送に関わる因子について、様々な側面から調査していく準備が整ってきた。今後は、光や時計によるアクアポリンの調節と根の水透過性の調節の仕組みを重点的に調べる一方で、根の水の状態や細胞サイズを比較解析し、植物の健全な成長に欠かせない根の成長やはたらきの調節の仕組みの一端を明らかにしていきたい。水分子と相互作用する生体物質の量や種類が変化すると、水分子の動きやすさが変化し、緩和時間(T1やT2)が変化する。シロイヌナズナの野生型と変異体の2系統の水の状態を直接比較するために、2個体の根の密度強調画像、T1強調画像、T2強調画像を同時に取得する技術を確立する必要があった。そこでH24年度は、まず、植物の栽培法とNMR管へのセッティングに関する複数の方法を試した。その結果、2個体の根がまっすぐに伸びるように並べてφ5mmのNMR管に効率よく挿入できる手法がみつかった。そこで次に、密度、T1及びT2強調画像を取得したところ、シロイヌナズナのような細い根においても、根の表層(表皮や皮層を含む領域)と、中心柱の水の状態が異なることを示すデータが得られた。さらに成長(時間の経過)とともに、T1及びT2強調シグナルが変動していく様子も測定できた。この技術的な進歩により、成長の揃った個体を用いて繰り返し実験を行うことで、野生型と変異体の違いを定量的に示すことが可能となったと考えている。このことは、本研究にとって大きな進展であり、根の水輸送調節の仕組みを生きたシロイヌナズナで調べる基盤ができた。一方で、遺伝子発現解析により、シュートのアクアポリン遺伝子の1つが暗処理によって発現抑制され、遠赤色光によって発現促進されることがわかった。またフィトクロムA変異体でこの現象がみられなかったことから、シュートのアクアポリン遺伝子の発現調節にフィトクロムAが関与することもわかった。以前の研究で見出された遠赤色光による根のプロトンシグナル強度の減少に先立ってアクアポリンmRNAが増加することから、シュートにおける水透過性の変化が根の水動態に影響を与えていると推察している。この成果は、光環境の制御による水の利用効率の改善などの農業的な応用にもつながると考えている。水や無機養分の吸収・輸送を担う根は、植物の健全な成長に欠かせない。この水や無機養分の輸送は光や概日時計をはじめとした様々な外的・内的な因子によって調節されている。

本研究の目的の一つは、水輸送に影響を及ぼすと予想される変異体を用いて、Magnetic Resonance Imaging(MRI)による水動態計測を行い、生きた無傷のシロイヌナズナの根の水分布や流速を効率よく解析できる技術を開発することであった。本研究では、メーカー及び仕様の異なる2台のMRI装置を用い、根の水動態に異常の見られたフィトクロムAの変異体を主な材料として研究を展開した。研究開始からの2年間において、変異体と野生型の根の水の状態や分布を直接比較する手法を確立するとともに、既成のMRI装置でシロイヌナズナのイメージングを行うために解決すべき問題点を洗い出した。最終年度においては、明所と暗所で栽培したシロイヌナズナ野生型の実生の水の状態や分布を解析した。その結果、明所と暗所で栽培した実生の胚軸において水分子の存在状態(細胞サイズや溶質の種類・濃度を反映したシグナル)に統計的に有意な違いが得られた。胚軸よりも細い根では統計的に有意な差を見出すことはできなかったが、生きたシロイヌナズナの実生の胚軸において、細胞サイズや溶質の違いを検出できる手法が確立できたと考えている。この結果は、胚軸であれば流速測定が可能であることも示唆している。一方で、フィトクロムAや概日時計の変異体を用いた根の形態形成や水透過性、アクアポリン遺伝子の発現解析の結果、環境や内的要因に応じた地上部の成長・形態形成と密接に関連した根の水輸送調節の仕組みの一端が見えてきた。今後も引き続き、分子生物学・植物生理学的研究の成果とMRIによる測定の結果を総合的に考察していくとともに、特にMRI開発分野の研究者と連携して、植物科学の研究に応用しやすい装置や測定法を開発していく必要がある。植物科学MRIを用いて、シロイヌナズナの根の水分布や流速を効率よく解析できる技術を開発するのが研究目的の一つである。H25年度は装置の変更に伴い、野生型と光受容体変異体を用いて、根の水の状態を比較解析することに目的を絞り込み、実験を行った。このため野生型と変異体の根の水の状態の比較については、効率よく解析できる手法が確立できた。したがって、シロイヌナズナの根の水分布・状態を比較する技術開発に関しては、目的をおおむね達成できたと考えている。しかし、当初H25年度において試す計画であった流速の違いを画像化する実験を試せていない。この理由として、装置の変更に伴い、解析に用いる試料の大きさ(水分量)に制限が加わったこと、多数の利用者がいる装置のため利用可能な日数が限られ、長期間での連続測定が難しいことなどが挙げられる。一方で、2番目の研究目的である、野生型と変異体の根の水透過性の測定に関しては、H25年度においてプレッシャーチャンバー装置と水耕栽培装置を改良し、効率よく根の水透過性を測定することができるようになった。したがって、次年度において複数の変異体の根の水透過性を比較していくことが可能となった。また、水輸送関連遺伝子の発現に関しては、H24年度から引き続き、野生型と光受容体変異体、及び概日時計変異体について、アクアポリン遺伝子のmRNAやタンパク質量、及びタンパク質のリン酸化について調べる実験を行い、野生型と変異体で発現量の異なる分子種を幾つか特定した。これまで用いてきた光受容体や概日時計の変異体に加えて、アクアポリンや植物ホルモン関連の幾つかの変異体を根の水動態、または水透過性を調べる候補として絞り込んだ。よって本年度の計画はおおむね順調に達成されていると判断した。
受精時の初期化を乗り越えて次世代胚に伝わる精子の環境因子由来DNAメチル化変化

申請者らは妊娠マウス(F0)に無機ヒ素を曝露すると、その雄の子(F1)を親とする次の世代(F2)の肝臓で腫瘍が増加することを発見した。そこでヒ素群F1精子におけるDNAメチル化修飾のかく乱がF2に受け継がれ肝腫瘍増加に関与すると仮定した。しかし生殖細胞のDNAメチル化は受精後に一旦ほぼ脱メチル化され初期化された後に再構成されることから、受精前のDNAメチル化かく乱が受精後の胚でどの程度、どのように再構成されるかは全く不明である。この点を明らかにするために、本研究では精子における環境由来のDNAメチル化かく乱の次世代胚への伝搬について検討することを目的とした。またC3Hマウス対照群およびヒ素群F1精子DNAのRRBS解析を行い、詳細なデータ解析を行った。C3Hマウス対照群および妊娠期ヒ素曝露群のF1雄とC57BL/6マウスの雌を交配し、7.5日胚を採取し、DNAを調製することに成功し、計画が予定通り進行した。C3Hマウス対照群およびヒ素群F1雄とC57BL/6マウス雌を交配して得た7.5日胚のRRBSライブラリーの次世代シークエンスを完了する。アレル別のDNAメチル化解析を実施することによって父親と母親由来のDNAメチル化パターンを明らかにし、ヒ素曝露によるF1精子でのDNAメチル化変化が次世代の胚にいかに伝わるかを明らかにする。さらにヒ素群の胚で検出されたDNAメチル化かく乱領域について、各種データベース等を利用することによって腫瘍との関連を考察する。