hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
内分泌攪乱物質代謝能を有する微生物の創製

今年度は以下の3項目を検討した。24種のラットCYP1A1変異体を作製し、ダイオキシン類に対する活性を測定したところ、4種の変異体F228A,F240A,F319A,F385Aにおいて、2,3,7,8-TCDDに対する活性を検出することができた。次に、6種の二重変異体、F228A/F240A、F228A/F319A、F228A/F385A、F240A/F319A、F240A/F385A、F319A/F385Aを作製し、2,3,7,8-TCDDに対する活性を調べた。F228A/F319A以外の二重変異体はいずれも酵母における発現量が著しく低下し、またへいずれの変異体においても活性は元の変異体よりも低下していた。二重変異体における発現量の低下はフェニルアラニンからアラニンへの変異による構造の不安定化によると考えられる。(ii)酵母内で発現したヒト由来UDP-グルクロン酸転移酵素(UGT)によるダイオキシンの代謝酵母内で発現させたヒト由来UGT1 A1,1A9,および2B7を用いて8-OH-2,3,7-TriCDDに対するグルクロン酸抱合活性を調べたところ、UGT1A1および1A9において活性が見られ、昆虫細胞-バキュロウイルス発現系での結果と一致した。UGT2B7については活性が認められなかったが、発現量がきわめて低いためと考えられる。本研究では宿主としてS.cerevisiaeを用いたが、メタノール資化性酵母あるいは担子菌きのこ等での発現も可能であると考えられる。(iii)放射菌由来CYP105A1の大腸菌内発現、精製およびダイオキシン結合能基質結合差スペクトルから、放線菌由来CYP105A1が2,3,7,8-TCDDを結合することを見出した。2,3,7,8-TCDDに対する活性は認められないものの、基質ポケットに2,3,7,8-TCDDが結合し、第6配位子の水分子が追い出されるという状況は(i)におけるラットCYP1A1と同じである。したがって、CYP1A1の場合と同様、最小限のアミノ酸置換により、ダイオキシン分解酵素が作製できる可能性がある。X線結晶構造解析により立体構造を解明し、ダイオキシン分解酵素を精密にデザインするため、CYP105A1の結晶化を試みている。ラット由来CYP1A1は塩素置換数が0から3のジベンゾパラダイオキシンに対して高い活性を示した。エポキシドを介すると考えられる環の水酸化および転位反応、脱塩素を伴う水酸化反応、環の開裂が主な反応であり、反応は多段階で起こるため、代謝物は多種類存在した。しかしながら、最も毒性が高い2,3,7,8-TCDDに対しては、活性を検出することができなかった。CYP1A1の立体構造は未知であるが、これまでに立体構造が明らかになった数種の水溶性P450および1種の膜結合型P450との配列比較から、CYP1A1の立体構造を推定した。基質結合部位および基質取り込み経路と推測した部位の空間の拡大により2,3,7,8-TCDDを代謝するCYP1A1を作製できるのではないかと考え、これらの領域に存在する分子量の大きな疎水性のアミノ酸残基をアラニンに置換し、24種の変異体を得た。その中で、4種の変異体F228A, F240A, F319A, F385Aにおいて、2,3,7,8-TCDDに対する活性を検出することができた。F228A, F319AおよびF385Aは基質結合部位と推測される領域における変異体であり、F240Aは基質取り込み経路と推測される領域(F-G loop)における変異体である。GC-MS分析の結果、2,3,7,8-TCDDの代謝物は、8位の塩素原子が水酸基に置き換わった8-OH-2,3,7-TriCDDであることがわかった。Ahレセプターアッセイの結果、この代謝物のAhレセプターへの親和性は2,3,7,8-TCDDの10万分の1以下に低下しており、この代謝がダイオキシンの解毒に有用であることが示唆された。(i)CYP1A1変異体の解析24種のラットCYP1A1変異体を作製し、ダイオキシン類に対する活性を測定したところ、4種の変異体F228A,F240A,F319A,F385Aにおいて、2,3,7,8-TCDDに対する活性を検出することができた。(ii)酵母内で発現したヒト

由来UDP-グルクロン酸転移酵素(UGT)によるダイオキシンの代謝酵母内で発現させたヒト由来UGT1 A1,1A9,および2B7を用いて8-OH-2,3,7-TriCDDに対するグルクロン酸抱合活性を調べたところ、UGT1A1および1A9において活性が見られ、昆虫細胞-バキュロウイルス発現系での結果と一致した。UGT2B7については活性が認められなかったが、発現量がきわめて低いためと考えられる。本研究では宿主としてS.cerevisiaeを用いたが、メタノール資化性酵母あるいは担子菌きのこ等での発現も可能であると考えられる。(iii)放射菌由来CYP105A1の大腸菌内発現、精製およびダイオキシン結合能基質結合差スペクトルから、放線菌由来CYP105A1が2,3,7,8-TCDDを結合することを見出した。2,3,7,8-TCDDに対する活性は認められないものの、基質ポケットに2,3,7,8-TCDDが結合し、第6配位子の水分子が追い出されるという状況は(i)におけるラットCYP1A1と同じである。したがって、CYP1A1の場合と同様、最小限のアミノ酸置換により、ダイオキシン分解酵素が作製できる可能性がある。X線結晶構造解析により立体構造を解明し、ダイオキシン分解酵素を精密にデザインするため、CYP105A1の結晶化を試みている。
三高保存機器形式に基づく旧制四高由来物理実験機器のデータベース構築とWeb上での公開

(1)データベース検索機能の構築四高実験機器コレクション1059点のうちの609点を、大阪経済法科大学のサーバー上に四高コレクションのホームページを作り、データベース検索できるようにした。検索用語は三高コレクションと同じように、機器名、品名、購入年、製造業者名等を採用した。機器の名称と解説については、科学機器メーカーのカタログ例えば、『島津製作所物理器械目録昭和4年』やGanot物理学書のような当時の物理図書をもとに実験機器の使用法、名称を確認していく作業を行って記述した。機器の名称は、可能な限り、今日通用している名称を採用した。また三高コレクションと四高コレクションで同じ実験機器には同一な名称を付けた。これは今後、両方のコレクションを将来、統一的に検索できるシステムを作るためである。(2)四高実験機器カタログの作成石川県教育委員会所蔵の四高実験機器コレクション1110点のカタログ、『四高由来の物理実験機器カタログ-石川県教育委員会所蔵-』(作成者永平幸雄、石丸治平、今江新成)を作成した。このカタログは、329ページ、カラー印刷、A4版の大きさで、上製本として15冊作成した。実験機器群を、「四高由来の機器」747点と「その他の金沢大学より寄贈の機器」363点に分けて、各実験機器のカラー写真を載せ、購入年、分類、購入価格、製作所名等を、台帳や実験機器そのものから調査して掲載した。また明治期から昭和20年までの実験機器製造業者の商品カタログや物理実験書から当該実験機器と類似の図版を抽出掲載した。このカタログ作成に至る仕事の中で、新に実験機器の写真を再撮影する必要が生じたり、別々の実験機器であると考えていた機器が一つの実験装置の部品であることが判明したりして、実験機器の調査が格段と進んだ。機器の写真については一部新に撮り直しをして、ホームページ上で掲載するに適切なものにした。機器の名称と解説については、科学機器メーカーのカタログ例えば、『島津製作所物理器械目録昭和4年』や、Ganot物理学書のような当時の物理図書をもとに実験機器の使用法、名称を確認していく作業を行って記述した。(2)実験機器史関連資料の収集とデータ入力教育用物理実験機器史関連資料、特に当時の実験機器商品カタログや物理学図書を収集した。また、昭和17-18年に発行された文部省科学局作成の『科学研究用機械器具集録』の一部についてOCR入力を行った。同書は、3巻に分かれた約1300ページの大部な調査書で、当時の日本全国で所蔵されていた実験機器を価格、使用状況、製作会社、所蔵機関名等の詳細なデータを掲載した書物である。ただ、分類順に記載されているため、利用に困難が伴っている。今後、さまざまな利用法が考えられるのでデータをExcelに取り込んだ。それらのデータから三高と四高で所蔵されていた実験機器のリストを作成し、両校の保存実験機器と比較する予定である。(1)四高実験機器カタログの作成石川県教育委員会所蔵の四高

実験機器コレクション1110点のカタログ、『四高由来の物理実験機器カタログ-石川県教育委員会所蔵-』(作成者永平幸雄、石丸治平、今江新成)を作成し、金沢大学資料館等、関係各機関、各研究者に配布した。このカタログは、329ページ、カラー印刷、A4版の大きさで、上製本として15冊作成した。実験機器群を、「四高由来の機器」747点と「その他の金沢大学より寄贈の機器」363点に分けて、各実験機器のカラー写真を載せ、購入年、分類、購入価格、製作所名等を、台帳や実験機器そのものから調査して掲載した。また明治期から昭和20年までの実験機器製造業者の商品カタログや物理実験書から当該実験機器と類似の図版を抽出掲載した。このカタログ作成に至る仕事の中で、新たに実験機器の写真を再撮影する必要が生じたり、別々の実験機器であると考えていた機器が一つの実験装置の部品であることが判明したりして、実験機器の調査が格段と進んだ。すでに大阪経済法科大学のサーバー上にWeb上でキーワード検索できるように構築した四高由来実験機器のデータベースは、同カタログをもとにさらにレベルアップできるようになる。(2)実験機器史関連資料の収集歴史的な実験機器を調査する上で、明治以降の実験機器製造業者の商品カタログや当時の物理図書は非常に重要である。本年度も昨年度に引き続き、収集にあたり、三省堂器械標本部発行の『目録』(明治41年)のような有益なカタログを入手した。
グローバルリンガフランカとしての英語とオーラルコミュニケーション能力の伸張

本研究は、日本人の行動習性と日本国内学習環境の特徴、学習者方略を効果的に活用することによりリスニング能力を中心とするグローバル・リンガフランカとしての英語コミュニケーション能力を高める新たな学習モデルを、最新の科学的見地をもとに提案・検証する。特に、リスニング方略、学習者スタイル、語彙能力、反転授業、インターネット活用、協働学習、自律的学習に注目する。
自由行動下サル海馬体による場所情報処理の神経機構

本研究では,霊長類(サル)海馬体による場所情報の表現様式を明らかにするため,自由行動下で場所学習課題を遂行しているサルの海馬体から神経(ニューロンおよび脳波)活動を記録した.本年度の進捗状況は以下の通りである.1.実験セットアップ:多チャネル神経活動記録・解析システムを,本研究に特化させるため最適化した.また,サルに場所学習課題を行わせるため,両端にフードディスペンサーの付いたサル用の直線走路を作製し,これとCCDカメラによる動物の位置追跡システムを組合せ,行動課題制御システムを構築した.2.サルの馴化と場所学習課題の訓練:一頭のサルに,二週間の馴化後,場所学習課題の訓練を行った.場所学習課題では,サルが手掛り刺激(ランプ)の示すフードディスペンサーを選択しそこに行くと,報酬を獲得できるようになっている.3.MRIおよび電気刺激による海馬体亜領域同定と電極の埋め込み:まず麻酔下でMRIを撮像後,貫通路に刺激電極を,また歯状回直上に誘発電位記録用電極を刺入した.記録電極を徐々に深部へと降ろしながら誘発電位を記録し,歯状回およびCA1領域の正確な脳座標を決定後,脳波およびニューロン活動記録用電極を,それぞれ,歯状回およびCA1領域に慢性埋め込みした.4.神経活動記録:現在,上記の場所学習課題を遂行しているサルの海馬体からニューロン活動および脳波を同時記録し,それぞれ(ニューロンまたは脳波)の活動および活動相関の変化を解析しているところである.本研究では,霊長類(サル)海馬体による場所情報の表現様式を明らかにするため,自由行動下で場所学習課題を遂行しているサルの海馬体から神経(ニューロンおよび脳波)活動を記録した.本年度の進捗状況は以下の通りである.1.実験セットアップ:多チャネル神経活動記録・解析システムを,本研究に特化させるため最適化した.また,サルに場所学習課題を行わせるため,両端にフードディスペンサーの付いたサル用の直線走路を作製し,これとCCDカメラによる動物の位置追跡システムを組合せ,行動課題制御システムを構築した.2.サルの馴化と場所学習課題の訓練:一頭のサルに,二週間の馴化後,場所学習課題の訓練を行った.場所学習課題では,サルが手掛り刺激(ランプ)の示すフードディスペンサーを選択しそこに行くと,報酬を獲得できるようになっている.3.MRIおよび電気刺激による海馬体亜領域同定と電極の埋め込み:まず麻酔下でMRIを撮像後,貫通路に刺激電極を,また歯状回直上に誘発電位記録用電極を刺入した.記録電極を徐々に深部へと降ろしながら誘発電位を記録し,歯状回およびCA1領域の正確な脳座標を決定後,脳波およびニューロン活動記録用電極を,それぞれ,歯状回およびCA1領域に慢性埋め込みした.4.神経活動記録:現在,上記の場所学習課題を遂行しているサルの海馬体からニューロン活動および脳波を同時記録し,それぞれ(ニューロンまたは脳波)の活動および活動相関の変化を解析しているところである.
チクングンヤウイルス感染受容体及び感染関連細胞性因子の同定

チクングニアウイルス(CHIKV)の感染関連遺伝子の網羅的同定を目的とし、Brummelkampらが開発したヒト一倍体HAP1細胞にエクソントラッピングベクターを挿入する方法で変異細胞ライブラリーを作製し、これにCHIKVのE3-E1膜タンパク質を有する水疱性口内炎ウイルスのシュードウイルスを接種し、感染抵抗性細胞の特異的濃縮を行った。感染抵抗性細胞群と対照細胞群において、挿入されたベクターの近傍遺伝子配列を次世代シークエンサーで解析することにより、感染関連候補遺伝子の網羅的選定を行った。その結果へパラン硫酸鎖のN硫酸基修飾がCHIKVの標的細胞への結合に非常に重要であることを明らかにできた。CHIKV感染性評価系として、CHIKV膜蛋白質を持つマウスレトロウイルスシュードタイプを作製しその感染性について検討した。EGFP遺伝子が挿入されたマウスレトロウイルスベクタープラスミド、マウスレトロウイルスgag-pol発現プラスミド、及びCHIKV-膜蛋白質遺伝子発現プラスミドの3種類のプラスミドDNAを293T細胞にコトランスフェクションすることで、CHIKV膜蛋白質を被ったレトロウイルスシュードタイプを作出した。このCHIKV膜蛋白質を被ったシュードタイプウイルスの感染力価は、もっとも感受性の高い培養細胞株において約1,000,000 IU/ml、もっとも感受性の低い細胞株においては20 IU/ml以下であり、標的細胞株間でその感染性に10,000以上の差が観察された。またこれらシュードタイプウイルスの感染は抗CHIKVウサギ血清で中和されCHIKV膜蛋白質を介して成立すると考えられた。CHIKV感染受容体及び感染関連細胞性因子の同定のため、上記のCHIKVシュードタイプウイルス感染に最も高感受性であった細胞株のmRNAから合成されたcDNAライブラリーが導入されたレトロウイルスベクタープラスミドライブラリーと、レトロウイルスgag-pol発現ベクター、並びに水疱性口内炎ウイルス膜蛋白質遺伝子とを293T細胞株にコトランスフェクトすることで、cDNAライブラリーを発現するレトロウイルスベクターを作出した。これらcDNAライブラリー発現レトロウイルスベクターをCHIKV抵抗性または低感受性であると考えられたT細胞由来の細胞株に感染させ、レトロウイルスベクターの持つ薬剤耐性遺伝子(puromycin)を指標に選抜を行い、cDNA発現細胞ライブラリーを作出した。現在これらの細胞ライブラリーからCHIKV感受性の亢進した細胞の選抜を試みている。CHIKV感染性評価系として、CHIKV膜蛋白質を持つ組み換え牛水疱性口炎シュードタイプウイルスを作製しその感染性について検討した。CHIKV膜蛋白質遺伝子発現プラスミドをトランスフェクトした293T細胞にGFP(もしくはLuciferase)遺伝子発現組み換え牛水疱性口炎ウイルスを接種することで、CHIKV膜蛋白質を持つ組み換え牛水疱性口炎ウイルスの作製を試みた。これらのシュードタイプウイルスの感染性は接種18時間後あたりから明瞭に検出が可能であり、その感染力価は107 IU/ml以上であった。CHIKV膜蛋白質を持つシュードタイプウイルスを用い検討した種々の培養細胞において、ヒトアストロサイトーマ由来U251MG細胞が最もCHIKVに感受性が高かった。このU251MG細胞から調整したcDNAライブラリーを発現するレトロウイルスベクターを、元のU251MG細胞に導入することで、mRNA発現形態が元のU251MG細胞とは異なる細胞ライブラリー、U251MG/cDNAを構築した。CHIKVの感染増殖に関与する細胞性因子の同定のため、これらの細胞ライブラリーにCHIKVを接種し生き残ってくる細胞の分離と、導入されているcDNAの同定を試みた。今回得られた生存細胞株は全てCHIKV感受性を有していたが、うち8クローンではウイルス接種後の細胞生存性が親株のU251MG細胞の2倍以上となっており、またこれらのクローンのうち2クローンで感染感受性の減少が観察された。これらCHIKV低感受性細胞クローンに導入されていたレトロウイルスベクターには、細胞骨格関連、G蛋白質関連、ミトコンドリア関連、リボゾーム関連などのcDNAがコードされていた。チクングニアウイルス(CHIKV)の培養細胞への感染を効率よく検出できるCHIKV感染性評価系として、CHIKVE3-E1膜蛋白質を持つ組み換え牛水疱性口炎ウイルス(VSV)シュードタイプを作製した。ヒト培養細胞株間におけるCHIKV感受性の違いを明らかにするため、このCHIKVシュードタイプウイルスを用い、ヒト培養細胞株間におけるチクングニアウイルス感受性の違いを検討したところ、T細胞や、B細胞由来などの浮遊細胞系統は総じて感受性が低く、一方接着細胞系統は総じて感受性が高いことがわかった。調べたヒト細胞株の中ではアストロサイトーマ由来U251MG細胞が最もCHIKVに感受性が高いことが分かったため、この細胞は今後のCHIKV感染実験等への標的細胞として有用であると考えられた。CHIKVに感受性のあった細胞株のうち、Brummelkampらが開発したヒト一倍体HAP1細胞にエクソントラッピングベクターを挿入する方法でノックアウト変異細胞ライブラリーを作製した。これらのノックアウト変異細胞ライブラリーにVSV-CHIKV[E3-E1]シュードタイプウイルスを感染させることで感染抵抗性細胞の特異的濃縮を行った。感染抵抗性細胞群と対照細胞群において、エクソントラッピングベクターの近傍遺伝子配列を次世代シークエンサーで決定し包括的に解析比較することによって、感染関連候補遺伝子の網羅的選定を行った。チクングニアウイルス(CHIKV)膜蛋白質を持つ組み換え牛水疱性口炎シュードタイプウイルス(VSV-CHIKV[E3-E1])を作製することで、CHIKVの培養細胞への感染を効率よく検出できる実験系を確立できた。

またノックアウト変異細胞ライブラリーを、VSV-CHIKV[E3-E1]シュードタイプウイルスの感染抵抗性を基準に選抜し、得られたCHIKV感染抵抗性細胞群のゲノムを、次世代シーケンサーにて解析することで、CHIKV感染関連候補遺伝子の網羅的選定を行った。その結果多くのCHIKV感染関連候補の情報を得ることができた。チクングニアウイルスの感染に関連する遺伝子の網羅的同定を目的とし、Brummelkampらが開発したヒト一倍体HAP1細胞にエクソントラッピングベクターを挿入する方法で変異細胞ライブラリーを作製し、チクングニアウイルスエンベロープE3-E1タンパク質を有する水疱性口内炎ウイルスのシュードウイルスを感染させることで感染抵抗性細胞の特異的濃縮を行った。次に、感染抵抗性細胞群と対照細胞群において、エクソントラッピングベクターの近傍遺伝子配列を次世代シークエンサーで決定し包括的に解析比較することによって、感染関連候補遺伝子の網羅的選定を行った。検出された候補遺伝子は、へパラン硫酸生合成に関与する酵素蛋白質群、へパラン硫酸発現への関与が報告されている非酵素蛋白質群、へパラン硫酸との関連が不明な蛋白質群の3つのカテゴリーに分けられた。それぞれの候補遺伝子を選定後、それぞれの遺伝子をCas9/CRISPRのシステムにより野生細胞株において破壊し、ウイルス感染抵抗性を評価した。その結果、へパラン硫酸鎖における糖鎖修飾経路に関連するいくつかの遺伝子の発現がチクングニアウイルスの標的細胞への結合に非常に重要であることを明らかにできた。本研究ではへパラン硫酸鎖の硫酸基修飾において、グルコサミンのN-アセチル基を脱アセチル化し、硫酸基を転移させる酵素、N-脱アセチル/N-硫酸転移酵素(NDST1)による修飾がチクングニアウイルスの標的細胞へ結合において、非常に重要であることを明らかにできた。チクングニアウイルス(CHIKV)の感染関連遺伝子の網羅的同定を目的とし、Brummelkampらが開発したヒト一倍体HAP1細胞にエクソントラッピングベクターを挿入する方法で変異細胞ライブラリーを作製し、これにCHIKVのE3-E1膜タンパク質を有する水疱性口内炎ウイルスのシュードウイルスを接種し、感染抵抗性細胞の特異的濃縮を行った。感染抵抗性細胞群と対照細胞群において、挿入されたベクターの近傍遺伝子配列を次世代シークエンサーで解析することにより、感染関連候補遺伝子の網羅的選定を行った。その結果へパラン硫酸鎖のN硫酸基修飾がCHIKVの標的細胞への結合に非常に重要であることを明らかにできた。チクングニアウイルス感染感受性の低下した細胞株、チクングニアウイルス感染後の細胞死に対する抵抗性が亢進した細胞クローンを得ることができた。
河床の凹凸が礫の躍動に及ぼす効果の定量化

蛇尾川(栃木県)の河原から中径2030cmの礫を100個余り採取し、それらを筑波大学水理実験センターの閉管水路(全長16m・幅30cm・深さ40cm、水はポンプで、砂礫はベルトコンベヤ-でそれぞれ循環する)の水路床に互いにインブリケーションさせて並べ、動かない河床の凹凸を作った。そこに径15-20mmの円礫を水と共に流すことで、並べた巨礫の隙間や凹凸の凹部をこれらの円礫が埋めた。このようにして生じた移動床から巨礫の凸の度合いを変えて、5CASEの実験を行った。各CASE毎に流量を段階的に変え4つのRUNを実施した。つまり、各CASE終了時に循環する円礫を百数十kg加えることで、巨礫がなす河床凹凸の凹部に円礫が堆積し、結果的に移動床面から突出する巨礫の凸高を小さくした。実験中、水路側方から2台の8mmビデオカメラを使って、6m9m区間での円礫の躍動を撮影した。また細い管から発生させた気泡をビデオで解析することにより流速の垂直分布を測定した。同時にベルトコンベヤ-で循環する砂礫量も測定した。現在ビデオをコマ送りして、1/30秒毎の円礫の軌跡をトレースする作業を進行中であるが、実施した5CASEの実験では、躍動の大きさに顕著な違いを確認できなかった。原因は2点考えられる。一つは、巨礫の凹部を円礫で埋め、河床高が増すことで、閉管水路の水深は小さくなり流速が増加した(ただし、水マノメーターから求めたエネルギー勾配はCASE毎に大差なかった)。その結果、巨礫の凸高が小さくなると、掃流砂礫量はオーダーを違えて増加し、そのため円礫の躍動高には、巨礫の凸高よりも掃流砂礫量の違いが反映した。二つ目は巨礫の凸高を0にして、従来の均一粒径実験との比較ができなかった点である。96年3月に再度実験を実施して後者を解決する。
金属錯体をビルディングブロックとする水素結合により集積されたケモセンサーの構築

遷移金属錯体を基本単位とする柔軟な集積構造をもつ多孔性遷移金属錯体集積体を合成し、その細孔を利用した新規センサーを以下の方法で構築した。(1)多彩なコンフォメーションを取る配位子と特殊な水素結合で架橋された集積体構築のため、ヒンジ構造を持つH2bhnqを連結配位子とする一次元錯体を基本とする集積体を合成した。(2)結晶と液体の中間の相をもつ水素結合による集積体構築のため、水素結合、π-π相互作用を有効に使えるH2tdpdを用いて集積体を合成した。そして、このような二次元水素結合金属錯体集積体をもとに様々なゲスト分子を導入した層間化合物を合成し、その物性を検討した。その際、ゲスト分子の可逆的な導入、脱離を可能とするホスト層の探索も行った。金属錯体集積体をホストとした層間化合物はほとんど例がなく未知の部分が多い。そこで基本的な物性(磁性、伝導性、振動電子状態等)を詳細に検討し、センシング機能発現に有利な"柔らかい"集積構造を持つ金属、配位子ゲスト分子の組み合わせを実験的に決定した。以上より、金属、配位子、ゲスト分子の相互作用を変数とし、その組み合わせでセンサー機能を持つ多孔性遷移金属集積体の新物質相を開拓した。なお、得られた化合物は、全て単結晶X線解析にて構造を決定した。
大規模災害に備えた安心社会を実現するための保険制度の基礎研究

日本では、大地震が発生した場合に直接政府が被災者に金銭的な支援を行うことは原則としてはない。その代わりに、政府が一定の関与をする地震保険が住宅などの生活基盤の再建のために設けられている。しかし、実際に地震や風水害の被災者の生活再建が必ずしも円滑に進んでおらず、保険制度が十分な役割を果たし切れていないのが実情であり、生活復興を経済的に支える手段をより円滑にかつ低廉に提供できる保険システムを構築する社会的な要請は非常に高い。そこで、本研究では、安心できる社会を築くために、地震保険制度はどうあるべきかを、とくに政府の関与という観点から検討することを主たる目的とした。研究方法としては、第一に欧米の地震保険制度についての検証を通じて日本の地震保険制度の特徴を明らかにすることである。第二に、欧米での災害リスクへの公的関与に関しての理論・実証研究を検証し、わが国の制度の問題点を理解することである。第三に、わが国の地震保険制度について、日本での研究成果、損害保険協会などの開示資料等を利用して、正しく把握することである。第四に制度改正の影響を実証的に検証することである。最後に、これらの議論を踏まえて、日本における地震保険の課題を明らかにする。本年度は、最終年度であり、これまでに進めてきた上記の研究をとりまとめて、研究成果を発表できるところまでに完成させることを目的としてきた。その結果、期間中に、「大規模災害に備えた安心社会を実現するための保険制度の基礎研究」という論文(当初の研究分担者で、本年度の連携研究者である岡田太志氏と小林毅氏との共著)をとりまとめることができ、『損害保険研究』に掲載予定である。また、英語論文についても執筆を進めている。台風(ハリケーンや竜巻)や地震などによる自然災害が近年非常に大きな被害をもたらしている。こうした自然災害に対して、それ自身の発生を防ぐことは難しいとしても、被害を最小限にくいとどめ、安心できる社会システムを確立することがわれわれの課題となっている。したがって、生活復興を経済的に支える手段をより円滑にかつ低廉に提供できる保険システムを構築する社会的な要請は非常に高い。そこで、安心できる社会を築くために、保険制度は何ができるのかという緊急の社会的課題に取り組むのが、本研究の目的である。最終的には、保険などの金融技術を使って、大災害からの復旧を容易にするような持続可能な保険システムを構築するための提言を行うことを目指している。平成19年度は、研究プロジェクトの基盤作りを行った。そのために、第一に、既存の学術研究のサーベイおよび業界情報の調査を行う。日本、アメリカ、ヨーロッパの保険学関係の学術雑誌に掲載された論文を中心にしながら、他の周辺分野の研究にも目を配って、広範なサーベイを行った。この成果は、家森と岡田の共著論文として、世界の主導的な保険学者によって共同執筆された世界保険市場ハンドブックに収録された。第二に、アメリカなどの諸外国における大規模災害に備えた保険制度の実情についての調査をした。持続可能な保険制度を構築するという観点から、欧米の政府や保険会社がどのようにそうした大規模災害のリスクをマネジメントしているのかを調査・分析する必要があったからである。第三に、わが国の大規模災害のリスクに対する保険制度の現状を把握する必要性があることから、わが国の大規模災害に対する(広義の)保険について、その制度的な特徴を特に制度の持続可能性の観点から分析をおこなうために、必要な資料の収集を行った。本年度は、第一に、前年度までの成果として、家森と岡田の共著論文が、世界の主導的な保険学者によって共同執筆された世界保険市場ハンドブックに収録されているが、引き続き、既存の学術研究のサーベイおよび業界情報の調査を行った。とくに、日本、アメリカ、ヨーロッパの保険学関係の学術雑誌に掲載された論文を中心にしながら、他の周辺分野の研究にも目を配って、広範なサーベイを行っている。第二に、国内外の大規模災害の実例をいくつかとりあげ、それぞれについて基礎データを収集した。また、大規模災害やそれに関連する保険制度およびリスクマネジメントの手法・制度について、理論的・実証的分析を行った関連文献の調査を行った。さらに、先行研究を参考に、分析手法に関して検討を行った。さらに、岡田は、わが国の復興法制度・被災者支援システムの構築・充実・発展を目的とした、日本災害復興学会の発起人の一人としてとして学会の立ち上げに尽力した。

しかし、実際に地震や風水害の被災者の生活再建が必ずしも円滑に進んでおらず、保険制度が十分な役割を果たし切れていないのが実情であり、生活復興を経済的に支える手段をより円滑にかつ低廉に提供できる保険システムを構築する社会的な要請は非常に高い。そこで、本研究では、安心できる社会を築くために、地震保険制度はどうあるべきかを、とくに政府の関与という観点から検討することを主たる目的とした。研究方法としては、第一に欧米の地震保険制度についての検証を通じて日本の地震保険制度の特徴を明らかにすることである。第二に、欧米での災害リスクへの公的関与に関しての理論・実証研究を検証し、わが国の制度の問題点を理解することである。第三に、わが国の地震保険制度について、日本での研究成果、損害保険協会などの開示資料等を利用して、正しく把握することである。第四に制度改正の影響を実証的に検証することである。最後に、これらの議論を踏まえて、日本における地震保険の課題を明らかにする。本年度は、最終年度であり、これまでに進めてきた上記の研究をとりまとめて、研究成果を発表できるところまでに完成させることを目的としてきた。その結果、期間中に、「大規模災害に備えた安心社会を実現するための保険制度の基礎研究」という論文(当初の研究分担者で、本年度の連携研究者である岡田太志氏と小林毅氏との共著)をとりまとめることができ、『損害保険研究』に掲載予定である。また、英語論文についても執筆を進めている。
財政投融資の一般会計に対する補完効果の計量分析

平成4年度における研究では、財政投融資が公共投資の生産効果を含めて、経済全体にどの様な効果を持ち、それがさらに財政収支にどの様に波及するかを計量的に分析することが主要な目的であった。このような目的から、生産部門を含んだマクロ経済モデルと、一般会計・地方財政・財政投融資といった制度会計ごとのサブブロックを連結させた計量モデルにおいて、財政投融資計画における政策シュミレーションを行った。その結果、住宅金融公庫を通じた住宅向けの投融資の経済効果は需要効果のみであり、長期的な生産力に対する効果が無いために、その影響は一時的である。一方、事業機関向け投融資及び地方債購入による地方財政を通じた経済効果は、総需要を増加させるとともに、公共資本ストックを通じた生産力を増大させる。事業機関向け投融資の経済効果は、地方債購入による地方財政を通じた経済効果よりも劣るが、それは、事業機関向け投融資の一部が返済に回るため、事業機関向け投融資の設備投資割合が地方財政のそれよりも低いためである。平成5年度では、高齢化社会におけるシミュレーションモデルを構築し、貯蓄率低下による財政投融資と経済成長への影響を2020年まで計測した。その結果、貯蓄率は高齢化の進展によって徐々に低下し、それによって郵貯・簡保の新規預託金が減少し、また年金受給者の増加によって公的年金からの預託金も減少する。しかしながら、財投原資ストックの増加によって、郵貯等の原資の減少を上回る額の資金運用部資金および簡保の回収金からの新規貸出額が増加するため、原資総額は増加するのである。そのため経済成長についても、12%台の安定成長が期待される。つまり、高齢化社会においても、財政投融資は依然として、経済成長にとって重要な役割を担うことが確かめられたのである。このような目的から、生産部門を含んだマクロ経済モデルと、一般会計・地方財政・財政投融資といった制度会計ごとのサブブロックを連結させた計量モデルにおいて、財政投融資計画における政策シユミレーションを行った。一方、事業機関向け投融資の経済効果は、それが事業機関の設備投資を誘発し、総需要を増加させるとともに、公共資本ストックを通じた生産力を増大させる。また、地方債購入による地方財政を通じた経済効果についても、事業機関向けの場合と同様の結論を得た。これは、一方で事業機関の地方財政に対する健全性を示しているともいえる。財政収支については、公共資本ストックの生産効果を通じて国民所得が上昇することから、税収も増加し、財政収入は増える。しかしながら、地方財政への投融資額増の場合、支出が増加するために、地方政府の財政収支は赤字傾向が強まる結論が得られた。本年度の研究は、日本の高齢化の進展とその財政投融資およびそのマクロ的影響を分析することがその主要な目的であった。日本の経済発展にとって重要な役割を果たしてきたのは、1つは貯蓄率が高く、それが民間投資を促進したり、公共投資のための財投資金として活用できたことが大きい。また、国民年金や厚生年金の積立金についても、財投資金として活用している。もし高齢化社会によってそのような資金がなくなれば、日本経済自身が老衰して行くことが考えられる。

そこで本研究では、高齢化社会におけるシミュレーションモデルを構築し、貯蓄率低下による財政投融資と経済成長への影響を2020年まで計測した。その結果、貯蓄率は高齢化の進展によって徐々に低下し、2020年には0.9%にまで下がり、それによって郵貯・簡保の新規の預託金が減少し、また年金受給者の増加によって厚生年金・国民年金からの預託金も減少する。しかしながら、財投原資ストックの増加によって、郵貯等の原資を上回る額の資金運用部資金および簡保の回収金からの新規貸出額が増加するため、原資総額は増加するのである。つまり、財政投融資の成熟化によって、安定的に原資が供給されることが確かめられた。これにより、貯蓄額が減少する一方で、財投原資は安定的に増加し、また経済成長は、労働人口が1999年をピークに減少の一途をたどるが、原資の増加による公共資本の増大により、2000年前半は、2%台、それ以降は1%台の成長率が期待される。つまり、高齢化社会においても、財政投融資は依然として、経済成長にとって重要な役割を担うことが確かめられたのである。
含硫アミノ酸代謝と虚血再灌流障害からの心保護機構との連関解析

血中ホモシステイン(Hcy)濃度の上昇は心血管病発症の危険因子として知られるが、その機序については未だ不明である。我々はHcyからシステインを生合成するトランススフレーション経路に必須の二酵素で、生体内硫化水素の産生酵素でもあるCBSとCTHのそれぞれの遺伝子欠損マウスの解析を通して、その全容解明を目指している。本研究課題では、ホモシステインの新規作用機序として、Hcyが生体内の硫化水素を直接トラップ(Hcyパースルフィド形成)し、その生理作用(細胞保護など)に拮抗する可能性を指示する実験結果が得られた。したがって、硫化水素シグナルの制御がホモシステイン病態改善に寄与する可能性が考えられる。我々は、システイン生合成に必須で、なおかつ硫化水素産生酵素として知られる二つのtranssulfuration酵素(cystathionine beta-synthase(CBS)とcystathionine gamma-lyase(CTH))の遺伝子欠損マウスや最新のOMICS技術を利用して含硫アミノ酸代謝の生理的役割を明らかにし、臨床応用に繋げることを目指している。本課題は、1絶食マウスの心臓が飽食マウスの心臓よりもランゲンドルフ心虚血再灌流実験における機能障害の程度が小さい、2(マイクロアレイ解析から)絶食マウス心臓では飽食マウス心臓よりもCBS遺伝子発現量が大きい、3硫化水素ドナーを事前に投与したマウスの心臓は対照マウス心臓に比べ、ランゲンドルフ心虚血再灌流障害の程度が小さい、4その硫化水素ドナー投与による心機能保護効果はCTH欠損マウスでは確認出来ない、という初期知見をもとに実験を進めている。本年度は、1マイクロアレイ解析の結果得られた絶食による心臓での特定遺伝子の発現変化を定量的RT-PCR解析により確認し、2絶食によるタンパク質発現変化をEttan 2D-DIGEシステムを用いた網羅的Proteome解析により調べ、3絶食によるランゲンドルフ心虚血再灌流障害からの保護作用に対する各種阻害剤の影響を調べ、4硫化水素ドナーによる心機能保護効果がCBS欠損マウスにおいても見られないことを見出し、5心筋保護作用に関わりうる活性硫黄分子種の定量法についての検討を行った。血中ホモシステイン濃度の上昇は、心血管病発症の独立の危険因子として知られている。また硫化水素アニオン(HS-)は、虚血再灌流(IR)障害から心筋を保護することが実験的に示されている。血中ホモシステインレベルとHS-の内因性産生は共に、シスタチオニンβ-シンターゼ(CBS)とシスタチオニンγ-リアーゼ(CTH)の二つのトランススルフレーション酵素により主に調節される。我々はトランススルフレーション経路が心筋虚血に対する適応応答の成立に重要と考え、IR障害に対する絶食誘導性心保護作用におけるホモシステイン、HS-、そしてこれら酵素の役割を、高ホモシステイン血症を呈するCBS欠損マウスおよびCTH欠損マウスを用いて検討した。Langendorff灌流心を25分間の全虚血後、60分間の再灌流を行い、その間の圧変化を経時測定した。野生型マウスの二日間の絶食は再灌流後の左室機能障害を緩和したが、この現象はCBS欠損マウスとCTH欠損マウスでは認められなかった。しかし絶食による心臓での各種Nrf2標的抗酸化関連遺伝子の心臓での発現は、野生型マウスとCTH欠損マウスの両者で確認された。IR実験24時間前の野生型マウスへのHS-ドナーの腹腔内投与により心筋機能回復の改善が見られたが、この現象はCTH欠損マウスと(中程度の高ホモシステイン血症を示す)高メチオニン餌投与野生型マウスでは認められなかった。モノブロモビマン誘導体化法を用いて活性イオウ分子種の定量解析を行った所、マウス心臓およびin vitro反応系において、ホモシステインが効率的にHS-を捕捉してホモシステインパースルフィドを形成することが判明した。循環血中の過剰なホモシステインは、内因性HS-を捕捉しホモシステインパースルフィドを形成することにより、HS-を介するIRからの心筋保護作用に拮抗することが考えられる。我々はマウスのランゲンドルフ灌流心を用いた虚血再灌流実験において、マウスの48時間絶食が心筋細胞保護的に働くことを見出し、そのメカニズムを探った。絶食により、心臓においてCBS遺伝子、肝臓においてCTH遺伝子の発現が上昇したことから、これらのTranssulfuration酵素が細胞保護に重要な役割を果たすことが示唆された。そこで、それぞれの遺伝子欠損マウスを用いて、この細胞保護効果の有無を調べたところ、完全に欠失していた。両酵素は生体内硫化水素産生酵素として知られるため、硫化水素ドナーの効果を調べた。硫化水素ドナーであるNaHSをマウス腹腔内に1日前に投与したマウスの心臓では、虚血再灌流障害の程度が大きく減弱していたが、驚いたことにその効果はCBS欠損マウスとCTH欠損マウスの双方で確認されなかった。両者に共通する表現型である高ホモシステイン血症に着目し、野生型マウスに高メチオニン食を一週間与えて中程度の高ホモシステイン血症を誘導したのちNaHSをマウス腹腔内投与したところ、その細胞保護効果が大きく減弱しており、高ホモシステイン血症が硫化水素の効果を減弱させることが推察された。試験管内でホモシステインとNaHSを混ぜるとホモシステインパースルフィドが効率よく産生し、またCTH欠損マウス心臓において野生型マウス心臓よりも高濃度のホモシステインパースルフィドが検出された。これらの結果から、ホモシステインの新規作用機序として内在性硫化水素シグナルの減弱が考えられた。

最近多くの知見から、内在性硫化水素あるいは活性イオウ分子種が各種親電子物質のタンパク質システイン残基修飾からの保護に働くことが示唆されているが、その作用にイレギュラーなホモシステインの蓄積は拮抗しうると考えられた。血中ホモシステイン(Hcy)濃度の上昇は心血管病発症の危険因子として知られるが、その機序については未だ不明である。我々はHcyからシステインを生合成するトランススフレーション経路に必須の二酵素で、生体内硫化水素の産生酵素でもあるCBSとCTHのそれぞれの遺伝子欠損マウスの解析を通して、その全容解明を目指している。本研究課題では、ホモシステインの新規作用機序として、Hcyが生体内の硫化水素を直接トラップ(Hcyパースルフィド形成)し、その生理作用(細胞保護など)に拮抗する可能性を指示する実験結果が得られた。したがって、硫化水素シグナルの制御がホモシステイン病態改善に寄与する可能性が考えられる。生化学・病態生理学モノブロモビマンを用いる活性イオウ分子種の定量解析は、in vivoサンプルだけではなくin vivoサンプルにおいても難しいことが判明した。残る期間は別の誘導体化試薬を検討する。また、絶食による代謝リモデリングは心臓のみならず全身に及ぶ。そこで全身性代謝リモデリングの心臓への影響を調べる。マイクロアレイ解析での遺伝子発現変化の一部は定量的RT-PCRにより再確認され、また絶食による心臓でのタンパク質発現変化は(肝臓などと比べて)大きなものではなく、二次元電気泳動上では確認されないような微細な化学修飾(Post-translational modification)、あるいは発現量が小さく蛍光染色や銀染色では検出されない機能タンパク質の量あるいは質の変化に基づくであろうことが網羅的Proteome解析より示唆された。活性化硫黄分子種の定量化は経験を有する他ラボとの共同研究により進めており、おおむね順調に進展している。硫化水素ドナーの効果がCBS欠損マウスとCTH欠損マウスの両方で確認されなかったことより、両マウスに共通の表現型である高ホモシステイン血症が関与する可能性を探るため、野生型マウスに高メチオニン食を与えて高ホモシステイン血症を食餌性に誘導した後、硫化水素ドナーの効果を調べる。また、絶食あるいは硫化水素ドナー投与に伴う活性化硫黄分子種の量と質の変化を調べるべく定量法の確立を目指す。
セラミックスのポアフリー鏡面仕上げ技術の開発

アルミナセラミックス同志の無潤滑すべりを利用したポアフリー鏡面加工の可能性を実証するために,接触圧力,温度を変化させたアルミナセラミックス同志の無潤滑下のすべり摩耗面の解析を行った.得られた主要な結果は以下の通りである.1.以下の3式が同時に満たされる時,最大表面あらさが100nm以下のポアフリー鏡面が形成されることを実験及び理論により明らかにした.ここで,C_1=6,α=1.87x10^<-6>,β=-7.65x10^<-3>,γ=7.77, T_m=2050°C融点(分解温度)2.アルミナ粒子内における凸部の平坦化と摩擦面内における凹部での微細粒子の焼結により,最大高さ50nm程度の鏡面が形成されることを明らかにした.アルミナセラミックス同志の無潤滑すべりを利用したポアフリー鏡面加工の可能性を実証するために,接触圧力,温度を変化させたアルミナセラミックス同志の無潤滑下のすべり摩耗面の解析を行った.得られた主要な結果は以下の通りである.1.以下の3式が同時に満たされる時,最大表面あらさが100nm以下のポアフリー鏡面が形成されることを実験及び理論により明らかにした.ここで,C_1=6,α=1.87x10^<-6>,β=-7.65x10^<-3>,γ=7.77, T_m=2050°C融点(分解温度)2.アルミナ粒子内における凸部の平坦化と摩擦面内における凹部での微細粒子の焼結により,最大高さ50nm程度の鏡面が形成されることを明らかにした.
人間中心設計に基づく行動センシング技術を使った知識創造型ワークプレイスデザイン

コワーキングスペースで、人流センサー、環境センサーを設置して実験を行ったが、データを見える化してもその活用が進まず、見える化(データの可視化)に止めず、分かる化(データの解釈を示す)が重要であることが分かった。具体的には、人のいる状況を撮影し、その画像をモニターに映すと同時に、表情を解釈して、心理的状況や年齢を推測する仕組みを構築した。また、温湿度情報を「肌情報(肌への影響度)」として平面図に示した。このようなデータの「わかる化」が、センシングデータと活動との相互作用を活性化することを確認した。センシング情報の有効利用によりオフィス環境の知的創造活動を活性化する知見を種々得ることができた。初年度である本年度は、下記の成果を得た。・オフィスにおいて、ワーカーたちの偶発的な出会いを支援するためのマグネットスペースに着目して、その配置計画を支援するためのマルチエージェントモデルを用いたシミュレータの開発を行った。ユーザビリティ評価により、オフィスプランニングにおけるマグネットスペースの配置計画に有効であることを確認した。エージェントモデルのブラッシュアップとユーザインターフェイスの改善が課題として確認された。・センシング技術の技術調査の結果を受けて、近距離無線通信技術を用いて、人と人との接触をセンシングするためのシステムの開発に着手し、予備実験により今後の開発の方向性を探った。更なる検証実験と装置の軽量化、ソフトウェアの改善、視覚化手法の充実が課題であることを確認した。・オフィスの自席周りの環境に着目して、自席における嗜好性が知的活性度に与える影響を調査した。この実験の知見を受けて、本格的な生理信号計測の予備実験に着手した。具体的には、会議の環境が参加者の心身に与える実験により、計測項目を整理するとともに、解析手法を模索した。・人と人とのコミュニケーションのセンシングのための基礎研究として、コミュニケーションの量に着目して、集団創造性及び空間との関わりについて調査した。・その他、都市における行動センシングの予備開発研究として、都市景観と構造力学に関するスマートフォンアプリの開発とフィールドワークを行った。初年度である本年度は、幾つかのアプローチからオフィスにおける行動センシングに資する成果を得ることができた。本研究の目的である「センシング技術を駆使して知識創造を行う人々の活動を把握し、その活動と空間がマッチしているかを継続的に診断し適正化することで、知識創造活動を支援するワークプレイスを実現」するために、様々な角度から研究を進めた。ワークプレイスにおける知的創造活動のセンシング研究を進める前段階として、センシング結果を評価する手法開発のために、知的創造活動を記録する日誌調査の方法に関する研究を進めた。また、知的創造活動と空間の関係に関する造詣を深めるべく、両者の相互作用の研究も進めた。さらに、知的創造空間として重要度を増しているコワーキングスペースの研究も進め、センシングを実装する環境をコワーキングスペースに設定した。ワークプレイスにおける知的生産活動が多岐にわたるために、知的創造活動のセンシングデータの活用方法を検討するあたって、会議室を研究対象として検討を進めた。会議中の参加者の状況を把握するために、脳波、音声データを取得して分析し、集中度を可視化し、その結果を見ながら会議をすることによる知的生産性向上効果を計ることを試みた。結果として、センシングデータの可視化のデザインが生産性向上に影響する重要な要素であることを確認した、また、自らのセンシング情報を把握しながら議論をするためには、そのような環境に慣れるためにリテラシー教育が必要であることを確認した。課題を解くための関係範囲が広いこと、始めてみてその深さが分かることが多々あるが、想定の範囲であり、概ね順調に進んでいる。基礎研究を進めることで、ワークプレイスの選定基準とセンシングデータの絞り込みとその可視化の方法に関する知見を得ることができた。前年度までに行った研究結果をもとに、取得環境データを温湿度、音声、画像に絞り、実際のコワーキングスペースにセンシング装置を実装して、データ取得を試みた。直接の行動センシングデータではない、環境データから、様々な活動を推測することが可能であることを発見した。また、実験環境ではなく現実のコワーキングスペースに実装したことで、プライバシーの問題等様々な課題を見出した。第二の社会実装実験として、更に使用者が多様なコワーキングスペースに環境を移し、人流センサー、環境センサーを設置して実験を行った。実際のワークプレイスにおいても、データを見える化したが、その活用が進まず、その影響を分析した結果を見える化(データの可視化のみ)に止めず、分かる化(データの解釈を示す)が重要であることが分かった。様々な社会実装実験から、センシング情報の有効利用によりオフィス環境の知的創造活動を活性化する知見を種々得ることができた。

このようなデータの「わかる化」が、センシングデータと活動との相互作用を活性化することを確認した。センシング情報の有効利用によりオフィス環境の知的創造活動を活性化する知見を種々得ることができた。本年度で得られた成果をもとに、さらなる開発を進めるとともに、様々なセンシング項目を得るための基礎研究も継続して行う予定である。また、海外の先進事例や技術についても調査をひろげることで、開発の効率と効果をあげる予定である。本年度得られた知見をもとに、実際のワークプレイスをコワーキングスペースに選定し、センシング装置を実装してデータを取るとともに、重要な要素であるデータの可視化の方法を検討した上で、データと知的創造活動との関係を分析する予定である。29年度が最終年度であるため、記入しない。複合領域29年度が最終年度であるため、記入しない。
バラ科果樹におけるソースシンク能の糖シグナルとホルモンによる協同的制御機構の解明

本研究では、バラ科果樹特有の糖シグナルと植物ホルモンのクロストークによる、遺伝子発現調節機構を解明し、ソース・シンク能の制御機構の理解を目的とした。マイクロアレイ解析により、ソルビトールによって発現が制御されるアラビドプシスの遺伝子群が明らかとなった。ビワS6PDHのcDNAの全長配列が決定された。バラ科果樹のソースとシンクのキー酵素の、糖シグナル及び植物ホルモンのクロストークによる遺伝子発現プロファイルの解明においては、研究材料からのRNA抽出が時間と労力を要し、研究の推進を大きく制限するものであった。そこで、多検体のハイスループットな抽出方法を検討した。その結果、高分子化合物を用いる等により、従来法と比べ極めて短時間かつ同時に多検体から調製しうるRNA抽出法を確立した。また、ソース能及びシンク能のキー酵素であるソルビトール6リン酸脱水素酵素(S6PDH)及びソルビトール脱水素酵素(SDH)の発現を活性レベル及び遺伝子レベルだけでなく、タンパク質レベルでの発現をも明らかにするため、それらの抗体を調製した。糖シグナルとしてのソルビトールによる転写制御機構の解明するために、ソルビトールに発現を制御される遺伝子のシスエレメントの決定をアラビドプシスで試みた。アラビドプシスには、SDHホモログが単一遺伝子として存在することが明らかとなっている。アラビドプシスの本葉を用いて、ソルビトール処理によりSDH遺伝子の発現が誘導される実験系を確立した。すなわち、SDH遺伝子はソルビトール及びマニトールで発現が特異的に誘導され、スクロースやヘキソースなどの糖で発現が抑制された。また、発現誘導の処理時間及び濃度の影響が明らかとなった。さらに、SDH遺伝子のプロモーター解析を行うために、SDH遺伝子のゲノム上流およそ5kbの単離を行うとともに、遺伝子発現解析を行うためのトランジェントアッセイ系を導入するために、アラビドプシスの培養細胞を用いた解析も行った。バラ科果樹は、ソルビトールとシュクロースを転流糖として利用しており、これらの糖シグナルを介した遺伝子発現制御を通じて、栄養成長や果実品質が決定される。本研究では、ソース・シンクのキー酵素を対象として、このバラ科果樹の特有の糖シグナルと植物ホルモンのクロストークによる、協同的遺伝子発現調節機構を解明し、ソース・シンク能の制御機構の解明と向上を目的としている。バラ科果樹における、糖シグナル経路の解明を目的として、その基盤的知見を得るために、アラビドプシスを用いて網羅的な遺伝子発現解析を行った。アラビドプシスにおいて糖応答反応モデルが提唱されているが、糖アルコールとしてのソルビトールの反応については未解明である。昨年度の研究結果より、アラビドプシスにおいて、ソルビトール処理がソルビトール脱水素酵素(SDH)の遺伝子の発現を特異的に誘導することが明らかになった。今年度は、本実験系を用いて、ソルビトール及びシュクロース処理をした際の遺伝子の発現を網羅的に調べた。その結果、糖シグナル経路に関連する遺伝子、ソルビトール代謝等に関連する遺伝子、シュクロース代謝等に関する遺伝子、ヘキソース代謝等に関する遺伝子など、ソルビトールによる遺伝子の発現制御に関する結果が得られ、今後バラ科果樹における特有の糖シグナルと植物ホルモンのクロストークによる、協同的遺伝子発現調節機構を解明する上での基盤的な情報が得られた。申請者が所属機関を移動となり、研究体制が当初の予定と異なることとなった。そこで、本年度は、モデル植物であるアラビドプシスをもちいた、遺伝子発現解析を主に進めた。一方、実験に適した状態での果樹のサンプルは直ちに調製することは難しく、本年度それらをもちいての実験すすめられなかったため、上記の評価とした。今回バラ科果樹のモデルとして、ビワを選定した。ビワは現在までゲノムが解読されておらず、ソースのキー酵素であるS6PDHの全長クローンも得られていない。そこで、まずS6PDHのcDNAの全長配列を決定することとした。ビワ成熟葉より、RNAを抽出し、RACE法によりS6PDHのcDNAの全長配列を決定した。ビワ成熟葉は採取直後のもの及び糖処理したものを用いたが、得られたクローンはいずれも同一であった。ビワS6PDHは、310個のアミノ酸からなり、リンゴ、ナナカマド、セイヨウナシのS6PDHとアミノ酸レベルで、いずれも96%以上の高い相同性がみとめられた。連続光下で、ビワ成葉-葉柄器官にソルビトール処理を行ったところ、S6PDHの遺伝子発現は減少した。アブシジン酸処理では、コントロールと有意な差はみとめられなかったが、ソルビトールとアブシジン酸処理を同時に行うと、ソルビトールにより発現抑制が緩和される傾向にあった。これらのことから、バラ科果樹において、糖シグナルと植物ホルモンのクロストークによる協同的な遺伝子発現調節機構が存在することが示唆された。