hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
生活習慣病と心腎連関の機序の検討

本研究では慢性腎臓病における脳心腎障害とmethylglyoxal MGの関与を検討した。Dahl食塩感受性高血圧(DS)ラットに1%Gを経口飲水投与すると高血圧と心腎障害が観察された。次に高食塩を負荷した脳卒中易発症自然高血圧発症ラット(SHR-SP)での脳腎障害を検討したところ、脳と腎障害に関連がみられ血圧および酸化ストレスの関与している可能性が示唆された。腎髄質外層尿細管は管腔内glucose濃度の上昇により、ミトコンドリア活性酸素および過酸化水素は増加し、Glyoxylase1過剰発現ラットではこの反応が抑制され、カルボニルストレスの関与が示唆された本研究では慢性腎臓病における脳心腎障害とmethylglyoxal MGの関与を検討した。腎髄質外層尿細管は管腔内glucose濃度の上昇により、ミトコンドリア活性酸素および過酸化水素は増加し、Glyoxylase1過剰発現ラットではこの反応が抑制され、カルボニルストレスの関与が示唆されたMethylglyoxal(MGO)は解糖系から産生されるカルボニル誘導体で慢性腎臓病でその血中濃度が上昇する。本研究では慢性腎臓病の心腎障害に対するMGOの関与を検討した。8週齢のDahl食塩感受性高血圧(DS)ラットに1%MGOを経口飲水投与し4週間観察したところ、血圧が上昇するとともに尿蛋白が増加し糸球体尿細管障害がみられ、腎内のカルボキシエチルリジン(CEL)と8-OHdGは増加した。また同時に心筋および心血管周囲の線維化を認めた。アンジオテンシンII受容体拮抗薬であるカンデサルタンの投与によりMGOの投与によるDSラットの血圧上昇は有意に抑制され、糸球体尿細管障害および心筋、心血管周囲線維化は有意に抑制された。一方、4週間1%MGOを経口飲水投与し、インスリン感受性を有意に低下させたSprague-Dawley(SD)ラットの長趾伸筋の毛細血管密度をDPPIV-AP染色により評価した所、減少傾向がみられた。この毛細血管密度の減少はカルボニル消去剤であるN-アセチルシステインおよびTM2002で抑制傾向にあった。以上の結果よりMGOは酸化ストレスの亢進する食塩感受性高血圧モデルで、血圧を上昇することが示され、これにはレニン・アンジオテンシン系の関与が示唆された。これが慢性腎臓病における血圧上昇の一機序になっていることが考えられた。また血圧の上昇に伴い、腎尿細管および全身血管を障害し、慢性腎臓病における心腎連関に関わる可能性が示唆された。また、MGOは同時に骨格筋毛細血管障害を介し、インスリン抵抗性に関与する可能性が示唆された。従ってMGOによるカルボニルストレスは慢性腎臓病の病態に深く関与することが示唆され、新たな治療ターゲットになり得ると考えられた。メチルグリオキサールは解糖系から産生されるカルボニル物質であり、糖尿病や腎臓病における臓器障害に関与することが知られている。本研究では高血圧における腎および脳内抵抗血管Strain vessel灌流領域に対するメチルグリオキサールの役割について検討した。9週齢の脳卒中易発症自然高血圧発症ラット(SHR-SP)に高食塩を2週間負荷した。血圧は食塩負荷により有意に上昇したが、Ca拮抗剤のニフェジピン、エホニジピンやアンジオテンシンII受容体拮抗薬のイルベサルタンを投与することで血圧上昇が抑制された。尿中のアルブミン排泄量は食塩負荷により有意に増加したが、ニフェジピンやイルベサルタンの投与により減少した。腎Strain vessel灌流領域の問質障害、傍髄質糸球体障害もまた食塩負荷により有意に増加したがニフェジピンの他、エホニジピンやイルベサルタンの投与により減少した。酸化ストレスのマーカーである8-OHdGの免疫染色においては、SHR-SPの腎髄質尿細管に有意な染色の増加が認められたが、エホニジピンやイルベサルタンの投与による有意な腎保護作用が確認され、高食塩と酸化ストレスの関与が示唆された。また、脳卒中の発現頻度は食塩負荷したSHR-SP群に比べエホニジピンやイルベサルタン投与群で低下した。このようにStrain vesseIの灌流領域で血圧上昇に伴った臓器障害が認められた。この臓器障害にはStrain vesselの特異な血管構造の他、酸化/カルボニルストレスが関与している可能性が示唆された。今後、酸化/カルボニルストレスが脳腎の臓器障害に関わるメカニズムについて検討していく。また、現在GLO-1過剰発現ラットの交配を行い、ジェノタイピング中であるため、今後、GLO-1過剰発現ラットを用いたメチルグリオキサール特異的な臓器血管障害を評価する予定である。1.高血圧、糖尿病におけるStrain Vesselの灌流組織領域の障害メカニズムについて検証する。腎Strain vesselの灌流組織である腎髄質の尿細管はミトコンドリアが豊富であるため、ミトコンドリア酸化ストレスについて検討した。腎髄質尿細管のヘンレのループ太い上行脚を実体顕微鏡下で単離し、蛍光顕微鏡上の恒温チャンバー内で培養した。

この尿細管を細いマイクロピペットで灌流し、尿細管内の糖やMG(糖尿病の病態に類似させる)、Na濃度、灌流量(高血圧の病態に類似させる)などの変化に対する尿細管機能に対する影響を観察した。尿細管内のglucose濃度、Na濃度および灌流量の上昇により、ミトコンドリア活性酸素および過酸化水素は増加した。これらはミトコンドリア電子伝達系complex1の阻害薬であるrotenoneやcomplex3の阻害剤であるAntimycin Aの投与により抑制されたことから電子伝達系の関与が示唆された。2.高血圧、糖尿病におけるStrain Vesse 1の灌流領域に尿細管におけるメチルグリオキサールの役割。MGの代謝酵素であるGlyoxylase1過剰発現ラットの単離尿細管を灌流し、上述と同様に尿細管内のglucose濃度を増加した際のミトコンドリア酸化ストレスの反応を観察した。Glyoxylase1過剰発現ラットの単離尿細管ではglucose濃度の上昇によるミトコンドリア活性酸素および過酸化水素の増加が抑制されていた。これらの結果から、高血糖による腎障害機序にカルボニルストレスの関与が示唆された。
構造単位法による多成分系無機多孔体の開発

本研究は構造単位法により多成分系無機多孔体を合成するための手法を確立することを目的とし、本年度は主にこの方法によるSiO_2-TiO_2系多孔体の合成条件について研究を行った。SiO_2源には二重四環シロキサン(Si_8O_<20>^<8->)構造を持つ(2-ヒドロキシエチル)トリメチルアンモニウムシリケート、TiO_2源にはチタンビス(トリエタノールアミネート)を用い、メタノール中室温で反応を行ってゲルを合成した。ゲル化時間は溶液のTi/Si原子比に依存し、この比が1.0溶液のそれが最も短く(約12h)、1.0からずれるにつれてゲル化時間は長くなり、0.01及び2.0の溶液のそれは約10dであった。トリメチルシリル化法により反応を追跡すると、Si_8O_<20>^<8->の構造が保たれたまま反応は進み、ゲルが生成することが確認できた。Ti/Si比が1.0の溶液から調製したゲルを50°Cで乾燥後、空気中650-1000°Cで1h焼成すると、白色粉末が得られた。これらのSiO_2成分は非晶質、TiO_2成分はアナターゼとして存在し、1000°Cで5h焼成を続けてもアナターゼからルチルへの転移は起きなかった。650及び1000°Cでの焼成物の比表面積は、各々、496及び127m^2g^<-1>で、吸脱着等温線はBET IV型を示した。以上のことから、この方法により、アナターゼが安定に存在し高耐熱性を示すメソ多孔体が合成可能であるといえる。Ti/Si比が1.0以外の溶液から調製したゲルからの多孔体の合成も可能であり、650°Cで焼成した場合、組成に関わらず350m^2g^<-1>以上の比表面積を示した。平均細孔径はTiO_2含量の増加に伴い大きくなる傾向が認められた。これらの溶液のゲル化時間が長い理由を検討し、その結果、溶液に少量の水を添加して反応を行うと、ゲル化時間を大幅に短縮でき、またこの操作が生成する多孔体の特性にはほとんど影響を与えないことがわかった。本研究は,構造単位法により多成分系無機多孔体を合成するための手法を確立することを目的とし,本年度はこの方法によるSiO_2-ZrO_2系多孔体の合成条件について研究を行った.この多孔体の前駆体の合成には,二重四環シロキサン(Si_8O_<20>^<8->)構造を持つ(2-ヒドロキシエチル)トリメチルアンモニウムシリケートをSiO_2源,ジルコニウムテトラキス(2,4-ペンタンジオネート)をZrO_2源として用いた.メタノール中,室温でこれらの化合物の反応を行うと,約1時間後にゲルが生成した.この溶液中でのケイ酸種の重合挙動をトリメチルシリル化法によるガスクロマトグラフ分析により追跡した所,Si_8O_<20>^<8->構造が分解することなく反応が進み,ゲルが生成することがわかった.生成したゲルは50°Cで2週間以上乾燥を行った後,空気中650から1000°Cで焼成した.焼成物は非晶質であったが,より高温で焼成すると正方晶ZrO_2の結晶化が認められた.このゲルの650°Cでの焼成物は,500m^2g^<-1>の比表面積,約4.3nmの平均細孔径を持つメソ多孔体であることがわかった.同じ組成を持つゲルをSiO_2源としてテトラエトキシシランを用いてゾル-ゲル法により合成し,上述の条件で乾燥後650°Cで焼成すると,生成物の比表面積は425m^2g^<-1>,平均細孔径は約2.8nmであった.組成が同じ出発溶液から合成したにも関わらず,構造単位法で合成した多孔体の方が比表面積,平均細孔径とも大きな値を示した.この違いはSiO_2源として用いた化合物の構造及びそれらの重合挙動に起因するゲルのナノ構造の違いによるものと考えられ,構造単位法が多成分系多孔体の合成にも有効であることが示唆された.また構造単位法で合成したゲルの1000°Cでの焼成物は,188m^2g^<-1>の比表面積を示し,この方法により耐熱性のある多孔性材料が合成できることが明らかとなった.本研究は構造単位法により多成分系無機多孔体を合成するための手法を確立することを目的とし、本年度は主にこの方法によるSiO_2-TiO_2系多孔体の合成条件について研究を行った。

トリメチルシリル化法により反応を追跡すると、Si_8O_<20>^<8->の構造が保たれたまま反応は進み、ゲルが生成することが確認できた。Ti/Si比が1.0の溶液から調製したゲルを50°Cで乾燥後、空気中650-1000°Cで1h焼成すると、白色粉末が得られた。これらのSiO_2成分は非晶質、TiO_2成分はアナターゼとして存在し、1000°Cで5h焼成を続けてもアナターゼからルチルへの転移は起きなかった。650及び1000°Cでの焼成物の比表面積は、各々、496及び127m^2g^<-1>で、吸脱着等温線はBET IV型を示した。以上のことから、この方法により、アナターゼが安定に存在し高耐熱性を示すメソ多孔体が合成可能であるといえる。Ti/Si比が1.0以外の溶液から調製したゲルからの多孔体の合成も可能であり、650°Cで焼成した場合、組成に関わらず350m^2g^<-1>以上の比表面積を示した。平均細孔径はTiO_2含量の増加に伴い大きくなる傾向が認められた。これらの溶液のゲル化時間が長い理由を検討し、その結果、溶液に少量の水を添加して反応を行うと、ゲル化時間を大幅に短縮でき、またこの操作が生成する多孔体の特性にはほとんど影響を与えないことがわかった。
國際的に対比できる日本での更新世・完新世の境界の古生物学的研究

研究第二年目の昭和62年度は,第一年目に北陸各地と来九州から採集して来たボーリング・コア及び地表での採集試料について,主として花粉分析・珪藻分析などを実施した.そして,本年度が総括のの年度であるために,一既に結果の出た地区については,学会誌・大学紀要などに公表するための結果の整理と論文の作成に当った.また,国内で開催される学会での口頭発表(予報)の準備と国際学会での口頭発表のための準備も行った.なお2年間の短期間では,なお十分に結果の出なかった北九州の試料については,目下引続き分析と解析を急ぎ,近き將来に公表できるまでにこぎつける予定である.1.主な研究成果:(1)更新統と完新統の推積物の連続したサクセションの見られる所において,層位,推積学的に,更新世と完新世の境界を求めることができた.(2)古生物学的資料,なかんづく,花粉・胞子化石に基づく変化から両世の古植生と古気候の廉潔した変化を解析することができ,他方,珪藻分析の視点から両世の古水質の変化を解析することができた.(3)幾つかの選別されたボーリング・コアの数10の層準において,炭素14による年代測定すべきかの決定ができた.(4)以上, (1)(3)の諸資料に基づき,北陸地区における更新世と完新世との境界を1万年前に設立した.そして,2.將来の研究課題:未調査地区についても,今後実施する.研究第二年目の昭和62年度は,第一年目に北陸各地と来九州から採集して来たボーリング・コア及び地表での採集試料について,主として花粉分析・珪藻分析などを実施した.そして,本年度が総括のの年度であるために,一既に結果の出た地区については,学会誌・大学紀要などに公表するための結果の整理と論文の作成に当った.また,国内で開催される学会での口頭発表(予報)の準備と国際学会での口頭発表のための準備も行った.なお2年間の短期間では,なお十分に結果の出なかった北九州の試料については,目下引続き分析と解析を急ぎ,近き將来に公表できるまでにこぎつける予定である.1.主な研究成果:(1)更新統と完新統の推積物の連続したサクセションの見られる所において,層位,推積学的に,更新世と完新世の境界を求めることができた.(2)古生物学的資料,なかんづく,花粉・胞子化石に基づく変化から両世の古植生と古気候の廉潔した変化を解析することができ,他方,珪藻分析の視点から両世の古水質の変化を解析することができた.(3)幾つかの選別されたボーリング・コアの数10の層準において,炭素14による年代測定すべきかの決定ができた.(4)以上, (1)(3)の諸資料に基づき,北陸地区における更新世と完新世との境界を1万年前に設立した.そして,2.將来の研究課題:未調査地区についても,今後実施する.研究第一年目の本年度は、日本海側の代表的地域として、北陸地域を選択し、そこに分布する更新世末から完新世に至る間の地層(ボーリング試料を主とする)から採取したハンドスペスメンについて、古環境解析、特に、花粉分析・藻類(珪藻)分析、〓序区分との関係について研究を実施。即ち、1.地域:射水平野,邑知低地,金沢平野,福井平野,三方小浜低地、(参考までに九州地域佐賀平野)2.方法:(1)野外調査:現地での地形・地質調査通算10余回の現地調査(2)試料採集:各地で実施ずみのボーリング・コタからの試料採集、及び野外露頭からの試料の採集(3)古環境解析;(a)花粉分析:各地からの試料について花粉分析を行ない、古植生の変遷とそれに基づく古気侯の変化の解析(b)珪藻分析:各地からの試料について珪藻分析を行ない、古堆積環境の変遷、特に、海・汽水・淡水域の区分の解析編年学的解析:各地のボーリングについてなされた炭素年代測定に基づく、編年の検討(d)総括:上記の3つの分析・解析を総括して、更新世末期から完新世において、どのように古環境が変化したかを、主として、時間的推移、特に、更新世と完新世の境界に焦点をあわせて、目下整理中である。
創傷治癒過程における筋線維芽細胞の細胞増殖動態に関する研究

1,SDラット(2W)を用いて口腔粘膜骨膜欠損を作成し、同部位に広頚筋膜弁を持ちいて再建を行った。経時的に再建部位に肉芽組織を採取し、線維芽細胞の細胞培養を行った。対照群として、歯肉より線維芽細胞より同様に細胞培養を行った。2,細胞培養に樹立した線維芽細胞の中に筋線維芽細胞が存在するか検討を行う為にα-SM actin抗体を用いて免疫組織学的染色を行った。その結果、再建部位より採取した肉芽組織より樹立した線維芽細胞の中にα-SM actin陽性の線維芽細胞が認められた。一方対照群の線維芽細胞には同陽性細胞は認められなかった。3,2で樹立した筋線維芽細胞と対照群の線維芽細胞を用いて、経時的にα-SM actin、プロコラーゲンタイプ1産生、並びに細胞周期の解析を抗21抗体、p27抗体、抗サイクリン抗体、抗Cdk抗体を用いて、行った。4,2で樹立した筋線維芽細胞と対照群の線維芽細胞を用いて、筋線維芽細胞とコラーゲンとの細胞-細胞外マトリックスの相互作用を検討するため、コラーゲンゲル状で細胞培養を行い、細胞増殖能をBrd-U抗体を用いて解析を行った。細胞-細胞外マトリックスの相互作用については、抗インテグリン抗体(α1β1抗体)を用いて解析を行った。また、細胞周期については抗21抗体、p27抗体、抗サイクリン抗体、抗Cdk抗体を用いて、解析を行った。3、4で得た結果より、細胞-細胞外マトリックスと細胞周期の関連について検討を行った。1、SDラット(2w)を用いて口腔粘膜骨膜欠損を作成し、同部位に広頚筋膜弁を用いて再建を行った。術後経時的(3日、5日、7日、10日、14日)に再建部位により肉芽組織を採取し、線維芽細胞の細胞培養を行った。対照群として、SDラットの背部の皮下組織を採取し、同様に線維芽細胞の培養を行った。2、細胞培養によって樹立した線維芽細胞の中に筋線維芽細胞が存在するか検討を行う為に、α-SM actin抗体を用いて免疫組織学的染色を行った。その結果、再建部位より採取した肉芽組織より樹立した線維芽細胞の中にα-SM actin陽性の筋線維芽細胞が認められた。一方、皮下組織より樹立した線維芽細胞にはα-SM actin陽性細胞は認められなかった。3、2で樹立した筋線維芽細胞とコントロールの線維芽細胞を用いて細胞培養を行い、経時的にα-SM actin、プロコラーゲンタイプ1産生、ならびに細胞の細胞周期の解析を行っている4、2で樹立した筋線維芽細胞とコントロールの線維芽細胞をもちいて、筋線維芽細胞とコラーゲンとの細胞-細胞外マトリックスの相互作用を検討するため、コラーゲンゲル上で培養を行い、その細胞増殖曲線、抗インテグリン抗体を用いて免疫組織学的染色を行い、その局在について検討を行い、サイクリンD、サイクリンEタンパクの発現とその局在について検討を行った。また筋線維芽細胞の細胞周期の解析するため抗サイクリン抗体、抗Cdk抗体を用いて細胞周期の解析を行っている。
新規脳内ペプチドINSL7の神経系における機能解析

3年前に発見された、insulin super familyに属するINSL7/relaxin-3(以下INSL7と略す)と呼ばれる新規ペプチドLについて、平成16年度から2年間脳内発現を中心に精力的に機能形態学的な解析を行った。1年目はINSL7ニューロンの局在検索をおこない、INSL7に対する特異抗体を用いて、免疫細胞化学およびin situ hybridization法を行って詳細なINSL7タンパク質および遺伝子の分布を調べた。その結果、INSL7は神経細胞に発現し、細胞体は橋の背側正中部、第4脳室に接するNucleus Incertus (NI)と呼ばれる神経核に大部分が発現していることが明らかとなった。また、そのINSL7陽性神経細胞はNIより上行性た中隔野、海馬、外側視床下部など、大脳辺縁系を中心とした領域に投射していた。さらにINSL7の細胞内局在検索では、免疫電子顕微鏡によりINSL7は細胞質に存在するが、粗面小胞体やGolgi装置の付近に多くみとめられ、軸索終末においては前ジナプス終末のdense-cored vesicleにINSL7陽性反応産物が観察された。このような所見をまとめると、INSL7は脳においては、神経細胞体で産生され、軸索輸送されて、紳経終末からシナプス間隙へ放出される、つまり神経伝達物質として機能していることが、強く示唆された。2年期ではINSL7の機能解析としてストレス系への関与について検索を行った。NIのINSL7陽性ニューロンには脳内ストレス反応物質であるCorticotropin releasing factor (CRF) type1受容体が発現しており、拘束ストレス時にINSL7ニューロンに最初期遺伝子であるc-Fosが発現し、さらにINS1遺伝子の発現自体ち増強することを明らかにした。この結果から、INSL7は脳内ストレス制御に関与するペプチドであることが強く示唆された。また発育期における発現は胎生期後半18日より遺伝子発現がNIに相当する部分に現れることを示した。これらの成果は平成17年度のEuropean Journal Neuroscienceに発表された。また、同様の研究手法を応用して、後根神経節における疼痛研究の成果を論文発表した。2002年に発見された、insulin super familyに属するINSL7/relaxin-3(以下INSL7と略す)は、脳幹に高発現していることが報告されたが、詳細は不明であった。本研究においてまずINSL7陽性細胞の局在検索をおこなった。INSL7に対する特異抗体を用いて、免疫細胞化学およびin situ hybridization法を行って詳細なINSL7タンパク質および遺伝子の局在部位の同定をおこなった。その結果、INSL7は神経細胞に発現し、細胞体は橋の背側正中部、第4脳室に接するNucleus Incertus (NI)と呼ばれる神経核のニューロンに大部分が発現し、他は橋縫線核、中脳水道周囲灰白質、黒質背側の網様体に少数存在することが明らかとなった。また、そのINSL7陽性神経細胞の軸索投射部位であるが、NIより上行性に中隔野、海馬、外側視床下部、視床下部弓状核、脚間核など、大脳辺縁系を中心とした領域に密な線維終末が観察された。

しかし、延髄や脊髄など、下行性の線維投射はみられなかった。さらにINSL7の細胞内局在検索を行ったところ、免疫電子顕微鏡によりINSL7は細胞質に存在するが、粗面小胞体やGolgi装置の付近に多くみとめられ、軸索終末においては前シナプス終末のdense-cored vesicleにINSL7陽性反応産物が観察された。このような所見をまとめると、INSL7は脳においては、神経細胞体で産生されて、軸索輸送されて、神経終末からシナプス間隙へ放出される、つまり神経伝達物質として機能していることが、強く示唆された。これらの成果は論文にまとまり、European Journal Neuroscienceに受理された。また、同様の研究手法を応用して、視床下部視交叉上核における概日リズム研究や後根神経節における疼痛研究の成果を論文発表した。3年前に発見された、insulin super familyに属するINSL7/relaxin-3(以下INSL7と略す)と呼ばれる新規ペプチドについて、平成16年度から2年間脳内発現を中心に精力的に機能形態学的な解析を行った。1年目はINSL7ニューロンの局在検索をおこない、INSL7に対する特異抗体を用いて、免疫細胞化学およびin situ hybridization法を行って詳細なINSL7タンパク質および遺伝子の分布を調べた。その結果、INSL7は神経細胞に発現し、細胞体は橋の背側正中部、第4脳室に接するNucleus Incertus(NI)と呼ばれる神経核に大部分が発現していることが明らかとなった。また、そのINSL7陽性神経細胞はNIより上行性に中隔野、海馬、外側視床下部など、大脳辺縁系を中心とした領域に投射していた。さらにINSL7の細胞内局在検索では、免疫電子顕微鏡によりINSL7は細胞質に存在するが、粗面小胞体やGolgi装置の付近に多くみとめられ、軸索終末においては前シナプス終末のdense-cored vesicleにINSL7陽性反応産物が観察された。このような所見をまとめると、INSL7は脳においては、神経細胞体で産生され、軸索輸送されて、神経終末からシナプス間隙へ放出される、つまり神経伝達物質として機能していることが、強く示唆された。本年度はさらに発展させ、INSL7の機能解析としてストレス系への関与について検索を行った。NIのINSL7陽性ニューロンには脳内ストレス反応物質であるCorticotropin releasing factor (CRF) type1 receptorが発現しており、拘束ストレス時にINSL7ニューロンに最初期遺伝子であるc-Fosが発現し、さらにINSL7遺伝子の発現自体も増強することを明らかにした。この結果から、INSL7は脳内ストレス制御に関与するペプチドであることが強く示唆された。また発育期における発現は胎生期後半18日より遺伝子発現がNIに相当する部分に現れることを示した。のこれらの成果は平成17年度のEuropean Journal Neuroscienceに発表された。
荷電レプトンフレーバーを破るミューオン稀崩壊現象の探索による新物理理論の検証

現在の素粒子物理学の枠組みである標準理論は、多くの実験結果を正確に予測する一方でいくつかの現象は説明することができず、より進んだ物理理論の構築が望まれている。いくつかの有望な新物理理論は、素粒子の一つミューオンが稀に陽電子(電子の反粒子)とガンマ線のペアに崩壊する新現象(μ→eγ崩壊)が検出できると予測している。この新現象を人類未踏の感度で探索するべく、国際共同MEG II実験がスイス・ポールシェラー研究所で準備されている。本研究では、特に液体キセノンを用いたガンマ線の精密測定を通してMEG II実験に貢献し、未踏の感度での新物理探索を行うことで、新物理理論の辿るべき道筋を明らかにする。
表現者の観点からみたクリティカル・リーディングによる論理的な表現力育成単元の開発

本研究の目的は,表現者の観点からみたクリティカル・リーディングによる読解指導を行うことで,論理的な思考力・判断力・表現力を育成し,特に自らの考えを持ち根拠を基に筋道立てて表現することのできる論理的な表現力育成のための単元開発を行うことであり,児童生徒の「読むことはできても,書くことができない」という課題を克服し,論理的な表現力を育成せる単元開発の具体を示すことであった。本研究では,次のような研究計画・方法によって研究を進めた。1クリティカル・リーディングと論理的な表現力育成の関連指導単元開発のため,現在の説明的文章指導が抱える課題を整理し,日本と海外の表現教育との比較を行い,国内外の文献研究及び先行理論研究を行った。2アメリカ,オーストラリア,ドイツ,フランスなどのクリティカル・シンキング育成のためのプログラムを明らかにするため,海外からの留学生から自らのクリティカル・シンキングに影響を与えたと考える学習プログラムについてインタビュー調査を行った。3海外からの留学生へのインタビュー調査から得られた新たな理論を基に,論理的な表現力を育成する単元開発を行い,所属校で検証授業を行った。上記の研究計画・方法によって,本研究の成果を大きく次の2点で挙げることができる。1日本と海外の表現教育の比較を行うことで,日本の児童生徒の論理的な思考力・判断力・表現力に係る課題を具体的に提示することができた。また,これまでの日本の表現教育の良さを生かしつつ,論理的な表現力育成のための指導目標,指導内容,指導方法・評価方法を提示することができた。2海外からの留学生に対するインタビュー調査により,クリティカル・シンキング,クリティカル・リーディングの必要性を明らかにすることができ,実生活に生きる論理的思考力・判断力・表現力育成のための新たな単元開発の視点と観点を示すことができた。
植物の病害抵抗性を制御する新規ＭＡＰＫカスケードの確立と防除技術への応用

植物の環境ストレス応答には、タンパク質のリン酸化リレーでシグナルを伝達するMAPK(mitogen-activated protein kinase)カスケードが中心的な役割を担っている。MAPKカスケードでは、MAPKKK→MAPKK→MAPKと順次リン酸化され、シロイヌナズナのMAPKK及びMAPKについては機能解明が進んでいるが、MAPKKKのほとんどは機能未知である。本研究では、シロイヌナズナのMAPKKKの1つであるMKD1により制御されるMAPKカスケードを明らかにし、赤かび病菌等の植物病原菌に対する抵抗性に重要な役割を担うことを明らかにした。赤かび病菌に対する植物の抵抗性に関わる新規のシグナル伝達因子として、MAPKカスケードの最上流に位置するMAPKKKであるシロイヌナズナのMKD1を見出した。本研究は、MKD1カスケードにおけるMAPKKやMAPK、標的リン酸化タンパク質の機能を明らかにし、病原糸状菌の抵抗性に関わる植物の新たなシグナル伝達経路を確立することを目的とする。前年度までの解析結果から、MKD1(MAPKKK)→MKK1/5(MAPKK)→MPK3/6(MAPK)というMKD1カスケードが病原性糸状菌である赤かび病菌及び病原性バクテリアであるPstDC3000に対する抵抗性を正に制御することを明らかにした。今年度は、MKD1カスケードの標的タンパク質を探索するため、リン酸化プロテオーム解析を行なった。その結果、Rタンパク質やタンパク質の安定性を制御するSUMO等が標的タンパク質として同定された。一方、MKD1と同じRafキナーゼに属するMAPKKKであるEDR1についても解析を行なったところ、mkd1edr1二重変異体は、非ストレス時にも孔辺細胞を中心とした細胞死が見られ、PstDC3000に対して強い抵抗性を示すことが分かった。今後は、Rafキナーゼ間のクロストークについても解析を進めたい。生化学的な解析結果から、MKD1(MAPKKK)→MKK1/5(MAPKK)→MPK3/6というMKD1カスケードが推定されている。MKD1の下流のMAPKKやMAPKにおける赤かび病抵抗性への関与についての解析するため、MKK1、MPK3、MPK6のT-DNA挿入ホモ変異体及びMKK5のRNAiによる発現抑制株を用いて、赤かび病抵抗性について調べたところ、mkk1変異体とRNAi:MKK5形質転換体では、mkd1変異体と同様に野生型に比べて抵抗性が低下していた。一方、mpk3とmpk6変異体については、野生型と比べて顕著な変化は見られなかったことから、MPK3とMPK6との機能重複、あるいは他のMAPKの関与が示唆された。MKD1カスケードを構成するタンパク質間の細胞内相互作用の解析するため、BiFC法を用いて調べたところ、MKD1とMKK1及びMKK5がシロイヌナズナの細胞質において、相互作用することが明らかとなった。これらの結果から、MKD1(MAPKKK)→MKK1/5(MAPKK)カスケードは、in vivoにおいても機能していることが強く示唆された。また、MKD1がMKK1/5をリン酸化し、さらにMKD1によるMKK1/5のリン酸化部位とMKK1/5の自己リン酸化部位が異なることから、MKD1がMKK1/5を基質とするリン酸化酵素であることを明らかにした。また、MKD1と同様にRafキナーゼファミリーに属するEDR1との二重変異体は、気孔周辺に細胞死が見られ、加齢とともに拡大していくという興味深い表現型を示すことを明らかにした。

MKD1の下流のMAPKKやMAPKにおける赤かび病抵抗性への関与についての解析するため、MKK1、MPK3、MPK6のT-DNA挿入ホモ変異体及びMKK5のRNAiによる発現抑制株を用いて、赤かび病抵抗性について調べたところ、mkk1変異体とRNAi:MKK5形質転換体では、mkd1変異体と同様に野生型に比べて抵抗性が低下していた。一方、mpk3とmpk6変異体については、野生型と比べて顕著な変化は見られなかったことから、MPK3とMPK6との機能重複、あるいは他のMAPKの関与が示唆された。一方、MKD1カスケードを構成するタンパク質間の細胞内相互作用の解析するため、BiFC法を用いて調べたところ、MKD1とMKK1及びMKK5がシロイヌナズナの細胞質において、相互作用することが明らかとなった。これらの結果から、MKD1(MAPKKK)→MKK1/5(MAPKK)カスケードは、in vivoにおいても機能していることが強く示唆された。本年度の研究計画で予定していた2つの主要な実験について、実験を全て完了しており、目的を達成していることから、現在までの達成度は、おおむね順調に進展していると判断した。具体的な進展状況を次にあげる。1.蛍光タンパク質再構築(BiFC)法によるMKD1カスケードのMAPKKとMAPK間の細胞内相互作用解析:必要な形質転換体を全て作製し、さらに交配した株について、蛍光観察を行い、MAPKKであるMKK1とMKK5が、MAPKであるMPK3とMPK6のそれぞれと、細胞質において相互作用することを明らかにした。2.リン酸化プロテオーム解析:MKD1の標的タンパク質を同定するため、野生株とmkd1変異体に赤かび病菌が産生するトリコテセン系カビ毒を処理し、リン酸化タンパク質を精製し、iTRAQを用いた定量プロテオミクス解析を行なった。Rタンパク質やSUMO等の標的の候補タンパク質を多数同定した。加えて、.他のRafキナーゼとのクロストークについての解析を行なったところ、EDR1との二重変異体において興味深い表現型を示すことを明らかにした。1.遺伝学によるMKD1カスケードのMAPKK及びMAPKの機能解析:推定されたMAPKK及びMAPKの全てについて、赤かび病抵抗性における機能を明らかにした。2.蛍光タンパク質再構築(BiFC)法によるMKD1カスケードのキナーゼ間の細胞内相互作用解析:必要な形質転換体を全て作製し、さらに交配した株について、蛍光観察を行い、MKD1と下流のMAPKKであるMKK1とMKK5が、細胞質において相互作用することを明らかにした。H25年度は、研究計画の通りに下記の主要な2つの実験を進めていきたい。「MKD1カスケードの標的タンパク質の機能解析とリン酸化部位の同定」「他のRafキナーゼとのクロストークについての解析」H24年度は、研究計画の通りに下記の主要な2つの実験を進めていきたい。「リン酸化プロテオーム解析によるMKD1カスケードの標的タンパク質の同定」「活性型変異を導入したMKD1タンパク質の過剰発現による赤かび病抵抗性植物の作出」本研究計画は、順調に進展しており、予定された研究費の使用計画に基づいて、予算執行を行いたい。本研究計画は、順調に進展しており、予定された研究費の使用計画に基づいて、予算執行を行いたい。
非線形偏微分方程式に対する経時性質保存を保証する差分スキーム構成の研究

本研究により、降旗は非線形偏微分方程式の導出過程を相当する離散数式で置き換えて差分スキームを構成することにより、エネルギー散逸や組成保存などの性質を差分スキームにおいて保証することに成功した。まだ制限は多いものの、この考え方を進めることで多くの問題に適用できるようになると期待される。具体的には、微分、積分、変分といった連続関数にのみ適用できる操作を離散関数にも適用できるように離散化し、その相互関係を崩さないように定義することから始まる。この道具を用いて、本来の非線形偏微分方程式の導出過程の式変形をそのまま離散化するのである。こうすることで導出された離散非線形偏微分方程式はそのまま差分スキームであり、かつ、本来の偏微分方程式が持つ性質を基本的に受け継いでいるはずである。より正確には、問題の偏微分方程式の導出過程から導かれる性質は必ず受け継がれる。エネルギーの保存・散逸や、その他の保存量などはこうしたものが多いため、こうした点からも好都合である。また、エネルギーなどの量は目的関数の一種のノルムになっていることが多いため、こうした場合はエネルギーの保存・散逸を保証することはすなわち目的関数をノルムでおさえることを意味する。つまり、差分スキームの安定性も同時に保証されるのである。さらに、本研究において、この差分スキームが実際にさまざまな量を保存しているのか、数値的に安定なのかなどを調べるため、大型計算機を使用して様々な数値実験を行なった。具体的には、Cahn-Hilliard方程式と呼ばれる非線形偏微分方程式を対象とした。これは数値計算上非常に不安定であり、数値的安定性を条件で示そうという本研究の実験対象としては非常に適したものである。結果としては、非常に満足のゆくものであった。本研究で提案した方法により、空間・時間ともに任意の離散化幅を用いて例外なく安定に数値計算ができ、その結果も他の方法の計算結果と同一と思われる結果であったため、精度的にも問題がないということが示された。結論として、空間の次元数をあげるなどの課題は残されたものの、おおむね目的は達せられたといって良いだろうと思われる。
特異的γセクレターゼ阻害剤を用いた活性型プレセニリン複合体の調節機構の解析

1.分子プローブとしての特異的γセクレターゼ阻害剤の作成γセクレターゼを選択的に阻害する遷移状態アナログ型阻害剤,L-685,458にbenzophenoneおよびbiotinを付加した阻害剤(L-852,505)およびBODIPY-FLを付加した阻害剤(BODIPY-L658,458)を作成した.2.L-852,505を用いたプレセニリン(PS)複合体の生化学的解析野生型PS1安定発現株にL-852,505を作用させ,阻害剤依存性に光架橋したタンパクをSDS-PAGEにて分離後,PS1特異抗体で免疫ブロットしたところ,断片型PS1のみを検出した.家族性Alzheimer病関連PS1変異(ΔE9)では,野生型同様にL-852,505によるラベリングを認めたが,機能喪失型PS1変異(D385A)ではラベリング効果を認めなかった.PS複合体の構成因子であるnicastrin, APH-1, PEN2を共発現した細胞(ANPP)ではPS1断片のラベリング効果の著明な亢進を認め,活性型PS1複合体の形成増加が示唆された.3.BODIPY-L658,458を用いたPS複合体の免疫組織学的解析ANPP細胞においてBODIPY-L658,458染色を行うと,その蛍光は細胞表面からearly endosomeに検出した.内在性PS発現細胞ではBODIPY-L658,458の蛍光強度は低かった,しかしながら,L-852,505を界面活性剤非存在下で培養細胞に作用させ,光架橋後,抗biotin抗体で免疫染色を行ったところ細胞表面に蛍光を検出し,内在性レベルでも細胞表面にPSを検出した.1.分子プローブとしての特異的γセクレターゼ阻害剤の作成γセクレターゼを選択的に阻害する遷移状態アナログ型阻害剤,L-685,458にbenzophenoneおよびbiotinを付加した阻害剤(L-852,505)およびBODIPY-FLを付加した阻害剤(BODIPY-L658,458)を作成した.2.L-852,505を用いたプレセニリン(PS)複合体の生化学的解析野生型PS1安定発現株にL-852,505を作用させ,阻害剤依存性に光架橋したタンパクをSDS-PAGEにて分離後,PS1特異抗体で免疫ブロットしたところ,断片型PS1のみを検出した.家族性Alzheimer病関連PS1変異(ΔE9)では,野生型同様にL-852,505によるラベリングを認めたが,機能喪失型PS1変異(D385A)ではラベリング効果を認めなかった.PS複合体の構成因子であるnicastrin, APH-1, PEN2を共発現した細胞(ANPP)ではPS1断片のラベリング効果の著明な亢進を認め,活性型PS1複合体の形成増加が示唆された.3.BODIPY-L658,458を用いたPS複合体の免疫組織学的解析ANPP細胞においてBODIPY-L658,458染色を行うと,その蛍光は細胞表面からearly endosomeに検出した.内在性PS発現細胞ではBODIPY-L658,458の蛍光強度は低かった,しかしながら,L-852,505を界面活性剤非存在下で培養細胞に作用させ,光架橋後,抗biotin抗体で免疫染色を行ったところ細胞表面に蛍光を検出し,内在性レベルでも細胞表面にPSを検出した.
再生・移植医療用細胞・組織構築物の凍結保存・評価システムの開発

本研究では、1DMSOフリー新規凍結保存液、2凍結保存用培養デバイス、3凍結装置の開発を行った。1DMSOの細胞毒性、および動物由来原料の抗原性変化や病原体混入の可能性等の課題を解決すべく、ヒト組織由来細胞に有効なDMSO-血清フリー細胞凍結保存液の組成を見出した。23D培養デバイスTASCLを用いて、均一な大きさのヒト組織由来幹細胞・組織構築物を大量に創製すると共に、有効な保存液組成の決定からガラス化凍結に成功した。3細胞の凍結を制御するために、スターリングエンジンによる凍結装置の開発、および凍結条件の最適化に成功した。以上より、再生・移植医療用細胞・組織構築物の凍結保存システムを構築した。【研究目的】本研究では、再生・移植医療用細胞・組織構築物の凍結保存・評価システムを開発することを目的とし、細胞・組織構築物の創製から凍結手段と凍結保存液組成等について検討した。具体的な研究課題として、1DMSOフリー新規凍結保存液の開発、2凍結保存用培養デバイスの作製、3凍結保存装置/評価装置の作製を行う。【研究成果】1年目における各課題に対する主な成果をまとめた。1凍結保存液の開発では、合成した低分子化合物およびDMSO以外の凍結保護剤を組み合わせて、細胞凍結・解凍評価を行った。結果、細胞の生存が確認され、DMSOフリー保存液の可能性が得られた。2凍結保存用培養デバイスの作製は、デバイス材料を検証するとともに、ポリジメチルシロキサン(PDMS)から成る培養デバイス(TASCL)内での再生・移植医療用細胞・組織構築物の作製を行った。結果、肝細胞および脂肪由来幹細胞の組織構築物の創製に成功し、それぞれ特有の機能(肝および脂肪)を有していた(Miyamoto Y, Ikeuchi M etal. Cell Medicine, 2015; 2016)。3凍結装置の作製は、装置の設計から作製まで行った。凍結評価は、色素溶液を利用して凍結時の状態変化で検証している。以上より、本研究では、再生・移植医療用細胞・組織構築物の創製に成功し、その有効な凍結保存方法(凍結手段と凍結保存液組成)について検証している。本研究課題は、再生・移植医療用細胞・組織構築物の凍結保存・評価システムを開発することを目的とする。1年目は、本課題に関わる研究者(研究代表者、研究分担者、連携研究者、研究協力者)とともに、まず、1DMSOフリー新規凍結保存液の開発、2凍結保存用培養デバイスの作製、3凍結保存装置/評価装置の作製、各々の工学的研究課題に取り組んだ。各研究者は、各々の課題について、研究開発を連携して進めることができた。現在までに、再生・移植医療のための、肝臓様マイクロ組織および脂肪様マイクロ組織の創製に、培養デバイス内で成功している。また、凍結保存方法(凍結手段と凍結保存液組成)については、その有効性を高めるように研究を推し進めている。具体的な研究課題として、1DMSOフリー凍結保存液の開発、2培養デバイスから細胞・組織構築物の創製および凍結保存、3凍結保存装置(改良)の作製・評価を行った。【研究成果】2年目における各々の研究課題に対する主な成果をまとめた。1これまでに、凍結保存液の組成、カイコ繭由来タンパク質セリシン、マルトース、DMSO(+)がヒト由来細胞の凍結保存に有効であることを示してきた。しかしながら、ジメチルスルホキシド(DMSO)は、細胞毒性が高く、細胞本来の機能低下からその影響が懸念されている。そこで、細胞内浸透性凍結保護剤としてDMSOに代わる保護剤を用いて、凍結融解が細胞に与える影響を評価した。結果、凍結融解後の細胞生存率に差は見られず、市販製と比べても、生存率、増殖能ともに差がないことから、有効なDMSOフリー細胞凍結保存液組成を見出すことに成功した。2培養デバイスTASCLを用いて、ヒト脂肪由来幹細胞の組織構築物の創製に成功した(Miyamoto Y, Ikeuchi M et al. Cell Medicine, 2016)。凍結融解が細胞に与える影響を検証している。3基本となる凍結装置の作製は修了しており、その機能特性を評価しながら改良を続けている。以上より、本研究では、1、2、3で得られた成果をもとに、有効な凍結保存方法(凍結手段と凍結保存液組成)について検証している。2年目は、本課題に関わる研究者(研究代表者、研究分担者、連携研究者、研究協力者)とともに、1DMSOフリー凍結保存液の開発、2培養デバイスから細胞・組織構築物の創製および凍結保存、3凍結保存装置(改良)の作製・評価、各々の工学的研究課題で得られた成果をもとに、生物学的・医学的評価を行っている。各研究者は、各々の課題について、連携して進めることができた。1これまでに、有効なDMSOフリー細胞凍結保存液組成を見出すことに成功している。2細胞・組織構築物の創製に成功し、凍結融解が細胞に与える影響、得られた結果の再現性を検証している。3作製した凍結装置の改良および機能特性を評価している。現在までに、各々の課題を明らかにしながら、研究に取り組んでいる。

その中でも、本課題では、凍結保存方法(凍結手段と凍結保存液組成)の有効性を高めるように研究を推し進めている。【研究目的】本研究では、再生・移植医療用細胞・組織構築物の凍結保存・評価システムの開発を目的として、細胞・組織構築物の創製から凍結手段と凍結保存液組成等について検討した。具体的な研究課題として、1DMSOフリー凍結保存液の開発、2培養デバイスから細胞・組織構築物の創製および凍結保存、3凍結保存装置の作製・評価を行った。【研究成果】3年目における各々の研究課題に対する主な成果をまとめた。1近年、ジメチルスルホキシド(DMSO)における細胞毒性、および動物由来原料における抗原性変化や病原体混入の可能性など、凍結保存した再生・移植医療用細胞を利用するためには解決するべき課題が多数ある。そこで、本研究では、これらの課題を解決するために、DMSOフリー、血清フリーの細胞凍結保存液の組成を検討した。特に、ヒト神経組織由来細胞・培養細胞株を用いて、未分化および分化した細胞の凍結融解が細胞に与える影響を検証した。その結果、有効なDMSOフリー、血清フリー細胞凍結保存液の組成を見出すことに成功した。2再生・移植医療に利用するために、培養デバイスTASCLを用いて、ヒト脂肪由来幹細胞の組織構築物を大量に創製した。続いて、得られた細胞・組織構築物に対して、長期間品質を維持するために、凍結融解が細胞・組織構築物に与える影響を検証した。その結果、細胞・組織構築物に対して有効な凍結保存液および凍結方法を見出すことができた。3細胞の凍結を制御するために、スターリングエンジンによる凍結装置を作製した。そして、細胞凍結に有効な凍結条件の最適化に成功した。以上より、本研究では、1、2、3で得られた成果から、再生・移植医療用細胞・組織構築物の凍結保存・評価システムの開発に成功した。本研究では、1DMSOフリー新規凍結保存液、2凍結保存用培養デバイス、3凍結装置の開発を行った。1DMSOの細胞毒性、および動物由来原料の抗原性変化や病原体混入の可能性等の課題を解決すべく、ヒト組織由来細胞に有効なDMSO-血清フリー細胞凍結保存液の組成を見出した。23D培養デバイスTASCLを用いて、均一な大きさのヒト組織由来幹細胞・組織構築物を大量に創製すると共に、有効な保存液組成の決定からガラス化凍結に成功した。3細胞の凍結を制御するために、スターリングエンジンによる凍結装置の開発、および凍結条件の最適化に成功した。以上より、再生・移植医療用細胞・組織構築物の凍結保存システムを構築した。2年目の研究の推進方策として、昨年度に引き続き、1DMSOフリー新規凍結保存液の開発、2凍結保存用培養デバイス(改良)の作製、3凍結保存装置/評価装置(改良)の作製、を基本方策として研究を推進する。各々の工学的研究課題で得られた成果をもとに、再生・移植医療用細胞・組織構築物の凍結保存、融解後の細胞の生物学的・医学的評価を、本課題に関わる研究者で協力・連携しながら、研究開発を進める。本研究では、ヒト由来細胞および実験動物を用いた研究が予定されている。機関の外部委員を含めた倫理審査委員会において生命倫理、安全管理を厳重に審査する。
腸管出血性大腸菌O157のLEE遺伝子群の発現調節機構

腸管出血性大腸菌O157の宿主への接着過程に必須な遺伝子群は、LEE : Locus for Enterocyte Effacementにコードされている。LEE遺伝子群の発現制御を行っていると考えられる遺伝子を含むDNA断片をいくつか単離し、その塩基配列を解析したところ、そのうちの一つに機能の詳細が不明な、転写制御因子と部分的に相同性を示す遺伝子が存在することが明らかとなった。この遺伝子にカナマイシン耐性遺伝子を挿入した突然変異遺伝子をin vitroで構築して染色体上に戻し、突然変異体を単離した。LEE領域内にコードされる宿主作用因子の一つをコードするespB遺伝子の活性を測定したところ、上記の突然変異によってespBの転写発現が減少することが明らかとなった。EspBに対するモノクローナル抗体を用いてEspBの分泌量及び合成量を測定したところ、上記の突然変異の効果が再確認された。LEE遺伝子群のセントラルレギュレーターとして機能しているler遺伝子の転写発現量における上記の突然変異の効果を解析する目的で、ler遺伝子の転写調節領域を1コピーのプロモーター検出ベクターに挿入したブラスミドを作製した。このプラスミドを持たせたO157株中において上記の突然変異を導入したところ、その転写量が低下することが明らかとなった。従って、上記の突然変異によるespB遺伝子の砿写発現量の低下はler遺伝子を介した効果であることが判明した。LEE遺伝子群の発現制御を行っていると考えられる他のDNA配列を同定したところ、perC遺伝子を含むDNA断片が存在した。perCは、腸管出血性大腸菌と同じくLEE遺伝子群を保有する腸管病原性大腸菌においてlerの正の転写制御遺伝子としてすでに特徴付けがなさているが、腸管出血性大腸菌においてもlerの転写活性を正に制御していることが示唆された。腸管出血性大腸菌O157の病原性発動に必要な遺伝子群の一部は、染色体上の特定の領域であるLEE:Locus for Enterocyte Effacementにコードされている。LEE遺伝子群の発現調節機構を解析する目的で、宿主への作用因子の一つをコードしているespB遺伝子とラクトースオペロンの転写融合体を作製し、espBの発現に変化を与えるような腸管出血性大腸菌O157のクローンの単離を試みた。LEE遺伝子群の転写活性化因子としてすでに知られているler遺伝子の欠失突然変異体を単離し、そのゲノムDNAを適当な制限酵素で切断後、ベクター上にランダムにクローニングした。こうして作製したO157のゲノムライブラリーから、espB遺伝子の発現に変化を与えるようなクローンをβ-ガラクトシダーゼの活性を指標に選択した。数万クローンをスクリーニングした結果、espBの発現を活性化または抑制するクローンがいくつか単離された。現在、これらのクローンの塩基配列を決定しつつあるが、これまでに、espオペロンの転写を担うシグマ因子の一つであるRpoSの活性を調節すると考えられているいくつかのクローンが得られた他、機能の詳細あるいはその作用機構が不明ないくつかの転写制御因子を含むクローンが得られている。espオペロンの転写発現は宿主腸管内の種々の環境条件下で誘導されることが知られているが、今回単離されたespBの発現を活性化するクローンの中には、このような条件には非依存的にLEE遺伝子群の発現を上昇させるものがあり、腸管内でのLEE遺伝子群の発現調節機構に重要な役割を担っている可能性が示唆される。今後、これらのクローンの突然変異体を単離し、その効果を解析すると共に、他のLEE遺伝子群の発現調節機構についてもラクトースオペロンとの融合遺伝子の転写活性測定によって解析する予定である。
グラファイト-フラーレンハイブリッド薄膜材料の超潤滑特性の理論研究

我々のグループでは、これまでの研究でC_<60>分子を封入したグラファイト多層フィルムの合成に成功し、限り無くゼロに近い最大静止摩擦力と動摩擦力を示す事を発見したが、そのナノスケールのメカニズムと制御方法は明らかではない。本研究では超潤滑のメカニズムを明らかにするため、フレークに挟まれたシステムの摩擦特性の研究に着手した。先ず前年度、カーボンハイブリッド材料の機械特性を計算するプログラムの開発に着手し、有限サイズのグラフェンシートに単一のC_<60>分子が挟まれる系を考えた。それを踏まえて今年度はプログラムの拡張を行い、二次元方向に周期的境界条件を課して、無限大のグラフェンシートにC_<60>単層薄膜が挟まれる系を考えた。グラフェン/C_<60>単層膜/グラフェンの界面系で、C_<60>の六員環がグラフェンに配向するような配位でグラフェンの層間距離を徐々に縮めたところ、層間距離が1.3nmの近傍で系の全エネルギーが極小値を示し、安定構造を取る事が分子緩和計算により明らかとなった。これは昨年度の我々のグループの測定で得られた透過電子顕微鏡像が示す層間距離(トライボロジスト49,553(2005))と非常に良く一致した。(Current Nanoscience 3, pp. 105-115(2007))我々はまたグラフェンシートに挟まれた系の摩擦特性を動的に調べた。今回はOMCTS(オクタメチルシクロテトラシロキサン)溶液をグラフェンシートに挟み、グラフェンシートを一定速度で引きずった。引きずり速度を上げていくと水平力特性にカオス的特性が表れたので、これを一次元Tomlinson描像で説明した。(Applied PhysicsLetters89, pp. 2231041-2231043(2006))これら一連の研究に対して「イノベーション・ジャパン2006 UBSスペシャルアワードナノテクノロジー・材料部門賞(2006年9月)」が授与された。また、本研究の昨年度の成果(トライボロジスト49,553(2006))に対してトライボロジー学会論文賞が授与される事が決定した。我々のグループでは、これまでの研究でC_<60>分子を封入したグラファイト多層フィルムの合成に成功し、限り無くゼロに近い最大静止摩擦力と動摩擦力を示す事を発見した。本年度は、カーボンハイブリッド材料の機械特性を計算するプログラムの開発に着手し、その予備計算を行った。先ず有限サイズのグラフェンシートに単一のC_<60>分子が挟まれる系を考え、グラフェンの層間距離を徐々に縮めたところ、層間距離が1.3nmの時に最適な構造となる事を予備的な分子力学計算により明らかにした。これは我々の実験で得られた透過電子顕微鏡像が示す層間距離と非常に良く一致した。(トライボロジスト49,553(2005))次に本プログラムを、グラファイト表面に付着したカーボンナノチューブ(CNT)を基板から引き剥がす「原子サイズの引き剥がし」のシミュレーションに適用した。198個の炭素原子から成る長さ40Åの(3,3)アームチェアタイプの単層カーボンナノチューブ(CNT)を剛体の単層グラフェンシートの上に吸着させ、CNTの一番端の位置を鉛直上方へ引き上げる計算を行った所、CNTの線接触から点接触への遷移を反映する力曲線が得られた。(e-J.Surf.Sci.Nanotech.4,133(2006))更に本プログラムを、グラフェンシート[0001]面に平行な方向に周期的境界条件をかけて、グラファイト/C_<60>単層膜/グラファイト構造の最適化を行うように拡張したところ、層間距離が1.31nmの時に安定構造を取り、先の予備計算を支持した。次年度は本プログラムを元に様々なモードでグラフェンを走査してC_<60>分子の原子レベル素過程を調べる予定である。グラファイト上のグラファイトフレークの動力学が、平坦な相互作用ポテンシャルに基づく超潤滑性を示す事も見出した。(Solid State Commun.136,51(2005))我々のグループでは、これまでの研究でC_<60>分子を封入したグラファイト多層フィルムの合成に成功し、限り無くゼロに近い最大静止摩擦力と動摩擦力を示す事を発見したが、そのナノスケールのメカニズムと制御方法は明らかではない。(Current Nanoscience 3, pp. 105-115(2007))