hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
強制法と巨大基数による集合論的位相空間論の深化

本研究の開始後に、当初想定できなかった研究遂行の障害が複数件生じ、当初想定していた研究方法の大幅な縮小を余儀なくされ、特に、主題として設定した「巨大基数公理を用いた集合論の手法による位相空間論へのアプローチ」については、特筆すべき成果を挙げられなかった。その一方、本研究の遂行の過程で派生的に生じた、「(1)点列の集合への収束とコーエン強制」「(2)和集合公理を除いた集合論の公理系における、種々の選択公理関連命題の強弱関係」「(3)囚人の帽子パズルの無限集合への一般化」の3点の集合論および位相空間論の問題については、興味深い成果が得られており、今後の研究の進展も期待できる。平成25年度は、「可算離散位相空間ωのコンパクト化が定める実数集合」と「点列の集合への収束が強制拡大で保存されるか」の2つのテーマで研究を行った。前者については、研究代表者自身がこれまで研究していた、可算離散位相空間のコンパクト化によるωのストーン・チェックコンパクト化の近似についての成果を活用できる可能性が高い。そこで、関連する過去の研究成果を再検討し、新たな研究発展の可能性を探るとともに、研究の現況と未解決問題について国内外の研究集会等で発表し、集合論および一般位相空間論の国内外の研究者との共同研究の可能性を探った。後者については、「点列の集合への収束」という、一般位相空間論では従来あまり重要視されていなかった概念に注目して、強制法による拡大モデルで保存されるかどうかを調べたところ、自然数集合の無限組合せ論との関係で興味深い現象が生じることがわかった。この現象については、MAD集合族、Mrowka空間、Cohen強制、Hechler強制など、集合論や一般位相空間論の古典的な概念が思わぬ形で関わっていて、今回得られた結果は無限組合せ論の過去の結果に新たな見方をもたらすものになっている。平成26年度は、位相空間論・強制法・巨大基数公理にまつわる最近の研究情報を収集蓄積することを最優先に研究を行った。具体的に行った活動は次のとおりである。平成26年5月:位相空間論シンポジウム(於:京都工芸繊維大学)への出席/平成26年7月:ポール・ラーソン氏(米国・マイアミ大学)を招いてのセミナー(於:神戸大学)への出席および討論参加/平成26年10月:RIMS研究集会「集合論における無限組み合わせ論とその応用」(於:京都大学数理解析研究所)への出席/その他,いくつかの研究集会・ワークショップへの出席・討論参加/新刊および既刊の数学書の購入(Hardin et al. "The Mathematics of Coordinated Inferences", Weaver N. "Forcing for Mathematicians"ほか)。これらの活動の結果、サイドコンディション・メソッドと呼ばれる強制法の新たな適用例や、実数の集合論の新たな方向性など、強制法と巨大基数公理にまつわる研究の動向について、理解を深めることができた。また、それらの活動で得られた研究情報の共有および分析を目的として、連携研究者との相互訪問を行った。研究の進捗報告および問題提起のために、平成27年1月に米子市で行われた「第2回基礎論・解析学研究集会」に出席し、研究成果発表を行った。当初は、これらの活動で得た研究情報をもとに、独自の考察および連携研究者との集中的な討論によって、新たな研究成果を得ることを目指していた。しかし、「現在までの達成度」欄に記した理由により、独自の考察による研究推進は平成27年度以降に後送りせざるを得なかった。平成26年度までの研究で、巨大基数の理論や集合論的位相空間論の発展に直接つながる成果を得ることが難しいように思えたので、平成27年度は研究対象の範囲を広げて、弱い集合論の公理系から得られる集合論的帰結を精査することと、無限組合せ論に関係する「帽子パズル問題」と呼ばれる一連の問題の研究を進めることで、研究の目的への新たなアプローチを探ることにした。弱い集合論の公理系についての研究は、2010年のG.Oman氏の論文(Arch. Math. Logic Vol.49に収録)で論じられている「和集合公理を除いた集合論」をさらに発展させて、和集合公理を除くとともに選択公理を弱めた理論を基礎理論として、通常の集合論では選択公理と同値である諸命題の同値性が保たれない可能性を検討し、これらの命題が複数の強弱の段階に分類される可能性を指摘した。ただし、これらの強弱の段階に実際に強弱の差があることを証明するには至っていない。帽子パズル問題については、C.S.HardinとA.D.Taylorによる著書("The Mathematics of Coordinated Inference", Springer, 2010)の結果をさらに検討し、いくつかの定理の改良を行った。これらの成果をもとに、研究実施計画の当初の目標である集合論的位相空間論の深化につながる研究に発展させることが、今後の研究の課題である。平成26年度から継続している心身の不調の通院治療に努めているが、まだ快癒に至っておらず、研究活動に集中することや長期に遠隔地に出張することが困難な状況が続いている。そのため、連携研究者との集中的な議論など、当初計画していた活動が思うようにできていない。

今年度は、集合論的位相空間論と巨大基数理論を結びつけて研究を進展させることをもくろみ、その準備として、巨大基数理論および位相空間論に関する最新の研究の動向を探るために研究集会への出席や研究打合せを積極的に行った。具体的には、平成28年11月28日から京都大学数理解析研究所での研究集会の出席および、同集会の会期中に行った石井大海氏(筑波大学大学院生)との集中討論、平成28年12月9日からの筑波大学でのジェネラルトポロジーシンポジウム、平成29年2月23日の愛媛大学での位相空間論セミナーなどに参加した。これらの活動で得た、最近の研究で用いられている新たな数学的手法を精査し、位相空間論における未解決問題への新たな糸口として活用できるかどうか、検討中である。本研究課題の開始のおよそ1年後から、研究代表者の健康状態が急激に悪化し、その後少しずつ快復に向かっているものの、健康状態は依然としてよくない。また、平成28年度は大学における教育の負担が増加したこともあり、数学の問題を集中的に考察できる時間を確保することが困難だった。そのため、今年度は教育の業務に支障の無い範囲での学会出席や他の学会参加者との討論を中心に、研究課題に関連する最近の研究動向の調査を中心に活動するにとどまり、独自の考察や連携研究者との討論によって新たな数学的結果を得るには至らなかった。今年度は、位相空間論からの研究課題へのアプローチを深めるため、連携研究者の友安一夫氏(都城工業高等専門学校・准教授)との相互訪問によって議論を深める計画だったが、研究代表者の大学業務の都合で実現できなかった。また、悪化していた研究代表者の健康状態が十分に快復せず、研究実施計画で目論んだとおりの研究活動は実行できなかった。やむを得ず、今年度は研究期間全体の研究成果の総括と、関連する国内外の研究成果を調査するための研究集会出席に重点を置いて活動した。研究期間全体では、査読あり雑誌に採録された論文は1件にとどまったが、査読なし雑誌に論文1件を投稿したほか、研究集会での研究成果発表を3件実施した。研究内容としては、当初の目標のひとつであった「巨大基数理論の手法を応用した集合論的位相空間論の進展」については、特筆すべき成果を得られなかった。その一方で、本研究課題から派生した研究テーマとして、「和集合公理を除いた集合論における選択公理類似命題の強さの関係」や「帽子パズル問題の無限への一般化から生じる無限組合せ論的諸問題」といった新たな研究課題が浮上し、これらについて一定の成果を得て、研究集会で発表するとともに査読なし雑誌に論文を投稿した。本研究で十分な成果を得られなかった巨大基数理論関係の研究については、今後、連携研究者であった薄葉季路氏(早稲田大学・准教授)と引き続き連携しながら、さらに研究の可能性を探る所存である。本研究の開始後に、当初想定できなかった研究遂行の障害が複数件生じ、当初想定していた研究方法の大幅な縮小を余儀なくされ、特に、主題として設定した「巨大基数公理を用いた集合論の手法による位相空間論へのアプローチ」については、特筆すべき成果を挙げられなかった。その一方、本研究の遂行の過程で派生的に生じた、「(1)点列の集合への収束とコーエン強制」「(2)和集合公理を除いた集合論の公理系における、種々の選択公理関連命題の強弱関係」「(3)囚人の帽子パズルの無限集合への一般化」の3点の集合論および位相空間論の問題については、興味深い成果が得られており、今後の研究の進展も期待できる。
近赤外線システムを使ったヒト脳機能の解析

実験は二つの部分に分かれている。一つはfMRIを使った研究、もう一つは電圧感受性色素を用いたネズミの聴覚野の反応について、である。fMRIは、右利きの11人の男性と16人の女性を研究対象として、よく知られた日本の歌を6つ使って刺激を行った。歌は8小節からなっている。fMRIはブロックデザインで検査されて5つの異なった条件下によって繰り返し行われた。すなわち歌を聞く、話を聞く、歌う、話す、安静時の条件である。この研究における主な所見は、右側頭葉の活動が言葉を聞いたり話している時に比べて、歌を聞いたり歌ったりしている時の方が明らかに高い活動だった。このような研究はなされておらず、今後さらに研究を進める必要がある。電圧感受性色素を用いた研究は、麻酔をかけたネズミの聴覚野を二次元的にみることである。主な目的は、両耳で聞く時間差がどのように聴覚野に反映するかを明らかにすることである。このために、両耳にクリックを0500マイクロ秒の差で与えた。この光記録にはMiCAM01システムとdigital generator Master 8を用いた。電圧感受性色素によるイメージングは聴覚の刺激で聴覚野が明らかに反応した。信号の時間的経過は誘発電位と非常に相関していた。両耳の時間的な差異で賦活される部位は時間の差異によって異なった。それは単に両耳の時間差の違いによるものだけではなく、両耳からの異なったハーモニーによる可能性もある。聴覚野のマッピングはまだ明かではないので、今後このような研究を継続する必要がある。
中胚葉誘導仮説の批判的再検討

両生類の初期発生の中で、もっとも初期に起こる誘導現象はオーガナイザーを形成するような誘導で、「中胚葉誘導」と呼ばれ、これは、卵割期に起こるとされてきた。一方私達はこれに対して、受精直後に植物極に局在する背側デターミナントが第一卵割までの間に起こるcortical rotationによって帯域に運ばれて、そこで「細胞自律的に」オーガナイザーが形成されることを提唱してきた(坂井、1997細胞)。本研究の主要な内容は、中胚葉誘導の中でも「背側誘導」と呼ばれる誘導に関して、それが起こっている時期を特定したことである(Nagano et.al.,2000Mech.Dev.)。1.32細胞期のD1細胞を染色してD4位置(腹側の植物極領域)に移植し、移植細胞の上部に隣接する細胞群(A3、A4、B3、B4、C3、C4の子孫)をさまざまな時期にに外植することによってどの時期に誘導シグナルが伝わっているか検討した。その結果、誘導シグナルは遺伝子発現の始める時期(MBT期)までには伝わっている(256細胞期ではまだ伝わっていない)ことが明らかになった。2.MBT期での背側情報伝達にどの程度の時間が必要かを知る目的で、この時期の背側植物極領域を外植し、これと、腹側帯粋のバルスでの組み合わせ実験を行った。その結果、腹側帯域から背側構造を作らせるためには約2時間の接触が十分であることがわかった。コントロールとして行った32-256細胞期の背側植物領域の細胞とMBT期の腹側帯域との組み合わせでは、2時間を越える接触の後にも腹側帯域から背側構造はできてこなかった。この他にもいくつかの実験を行い、背側植物極細胞はそれ自体オーガナイザーとなることを明らかにした。また、日本産イモリについていくつかの実験を行ない、イモリの体軸形成の初期過程について、アフリカツメガエルと比較検討を行なった。ゼノパス32細胞期胚の背側の植物極側に位置するD1細胞については、「中胚葉誘導仮説」の中で、重要な役割を与えられてきた。この細胞は、腹側植物極に移植されたときに、二次軸を作るのだが、その細胞の子孫自体は脊索、体節、神経などの背側中軸器官と言われるものに分化しない。これまで私達は、32細胞期にD1細胞を染色してD4位置(腹側の植物極領域)に移植し、その後に移植細胞の上部に隣接する細胞群(A3,A4,B3,B4,C3,C4の子孫)を256細胞期に外植することによって32細胞期から256細胞期の間に誘導シグナルが伝わっているか検討してきた。その結果は、まったくネガティブなものであり、中胚葉誘導仮説を支持しなかった。今回、新たに次のような実験結果が得られた。1)D1細胞を上下反転してD4位置に移植した。原腸陥入は非常にしばしば移植胚の植物極近くの移植D1由来領域で起こった。このことはD1細胞が自ら原腸陥入を開始する細胞に分化すること、この分化がD1細胞の中でも上の方に局在する何らかの細胞質因子に依拠しているもんであることを示唆している。また、このような胚では二次軸の形成率が著しく低下した。このことはD1細胞の二次軸形成能が上部に局在していることを示唆している。2)D1細胞をD4位置に移植後、初期原腸胚期に、siamoisの発現を調べたところ、移植されたD1細胞がsiamoisを発現していた。

このことは、D1細胞が自律的にオ-ガナイザーに分化していることを示唆している。3)D1細胞移植後その上部の細胞群を切り出す時期を初期原腸胚期に変更したところ、切り出されたもんとの腹側細胞群は伸長し、背側軸構造を作った。このことは誘導シグナルは原腸胚期までにはつたわっている(256細胞期ではまだ伝わっていない)ことを示している。1.ゼノパス32細胞期のD1細胞をD4位置に移植し、その後、移植されたD1細胞の上に位置する細胞群をさまざまなタイミングで外植することにより、背側化の誘導がどの時期に起こっているかを系統的に調べた。形態のレベルでも、背側遺伝子発現のレベルでも誘導シグナルが伝わるのは遺伝子発現が始まる中期胞胚以降であることがわかった。さらに、誘導が起こるときにも、誘導された元の腹側割球の子孫からはsiamoisの発現が起こらない(chordinの発現は起こる)ことがわかった。このことは、siamoisの発現につながるシステムが細胞内でだけ作用していることを示している(Developmentに投稿中)。2.誘導現象を調べる新しい実験系を開発した。これは、ゼノパス受精卵の植物極を除去することによって得られる背側構造を持たない胚の胞胚腔内にさまざまな細胞などを移植することにより、どのような構造または遺伝子の発現が見られるかを調べることにより、移植されたものからの誘導を推測するというものである。除去量を調節することにより、原腸陥入が起こる胚(ここではXbraが発現している)と原腸陥入が起こらない胚を得ることができるが、これまでにおこなった実験では初期原腸胚の原口背唇部(オーガナイザー)を移植すると前者の胚では伸長が起こり、前部の構造を欠いた胚ができたのに対し後者の胚では伸長が起こらず前部の構造(セメント腺)のみが見られた。この実験系は、従来のアニマルキャップなどの系と比べて、誘導の性質を背側化誘導、一般的な中胚葉誘導に切り分けて調べるのに適している。また、遺伝子発現を調べることにより、これらの誘導がどの時期に起こっているか(背側化誘導については中期胞胚以降であることが上記研究により既に示されている)を調べるのにも役に立つと思われる。両生類の初期発生の中で、もっとも初期に起こる誘導現象はオーガナイザーを形成するような誘導で、「中胚葉誘導」と呼ばれ、これは、卵割期に起こるとされてきた。一方私達はこれに対して、受精直後に植物極に局在する背側デターミナントが第一卵割までの間に起こるcortical rotationによって帯域に運ばれて、そこで「細胞自律的に」オーがあにザーが形成されることを提唱してきた(坂井、1997細胞)。本研究の主要な内容は、中胚葉誘導の中でも「背側誘導」と呼ばれる誘導に関して、それが起こっている時期を特定したことである(Nagano et.al.,2000 Mech.Dev.)。1.32細胞期にD1細胞を染色してD4位置(腹側の植物極領域)に移植し、移植細胞の上部に隣接する細胞群(A3、A4、B3、B4、C3、C4の子孫)をさまざまな時期にに外植することによってどの時期に誘導シグナルが伝わっているか検討した。その結果、誘導シグナルは遺伝子発現の始める時期(MBT期)までには伝わっている(256細胞期ではまだ伝わっていない)ことが明らかになった。2.MBT期での背側情報伝達にどの程度の時間が必要かを知る目的で、この時期の背側植物極領域を外植し、これと、腹側帯域のパルスでの組み合わせ実験を行った。その結果、腹側帯域から背側構造を作らせるためには約2時間の接触が十分であることがわかった。
瀬戸内海西部海域における台風時高潮・波浪の極値の推定とリアルタイム予測

台風9918号および9119号時の瀬戸内海西部海域における被災資料や気圧・風・高潮の観測資料を解析し,沿岸被災の特徴や気象・海象の時空間変化を明らかにするとともに,過去51年間の既往台風と500年間のシミュレーション台風を対象とした高潮・波浪推算に基づいて,それらの極値を推定した。また高潮・波浪のリアルタイム予測システ厶を実台風に適用して予測結果の妥当性を検討した。得られた結果の概要は次のようである。1.台風9918号時の沿岸災害の範囲は台風9119号時ほど広範囲に及んでいないけれども,新たに周防灘に面した福岡県沿岸で大規模な被害が生じ,愛媛県沿岸部では生じなかった。これは両台風時の潮時の相違による。2.当該海域沿岸の観測記録の補間に基づいて,気圧・風・高潮偏差の時空間変化の細部を追跡することが可能になる。とくに,両台風時に150cmを越える高潮偏差の領域が56時間の間に中国地方沿岸を西側の周防灘奥部から東側の広島湾に向けて異動する挙動が浮き彫りになる。3.台風9918号は周防灘西部海域で過去50年の間の既往最大波高を上まわる規模の異常波浪をもたらしたと推定される。この異常波浪と満潮近くの高潮の重畳が福岡県から山口県に至る瀬戸内海沿岸の被害の原因である。4.50年確率高潮偏差は豊後水道から内海部に向けて,内海部では周防灘奥部および伊予灘・広島湾に向けて増加し,最大値で200cmを越える。一方,50年確率波高は豊後水道で12m,内海で6mであり,周防灘や伊予灘ではより小さい、既往台風とシミュレーション台風の場合のこれらの値は比較的よく符合する。5.高潮・波浪のリアルタイム予測システムは実台風に対して比較的精度のよい予測結果を与えるけれども,台風予報経路や台風勢力の予測の精度の制約を考慮すると,予測時間を24時間以内とするのが適切である。台風9918号時の瀬戸内海西部海域沿岸における被災資料や気圧・風・高潮・波浪の気象・海象観測資料を大規模に収集し,これらの解析および数値計算に基づいて被災地の地域分布や気圧・風・高潮・波浪の時空間分布を推定するとともに,台風9119号時の被災地分布や気象・海象特性との比較および瀬戸内海西部海域における波浪の極値の評価を行った。得られた成果の概要は次の通りである。1.台風9918号時の沿岸災害の範囲は台風9119号時ほど広範囲に及んでいないけれども,新たに周防灘に面した福岡県沿岸でも大規模な被害が生じ,愛媛県沿岸部では生じなかった。これは台風9918号時と台風9119号時の潮時の相違による。2.対象領域内に存在する多数の観測地点における気圧・風・高潮の記録を平面補間することにより,台風9918号に伴う瀬戸内海西部海域における気圧・風・高潮の時空間変化を追跡することができる。この結果によると,台風の九州・中国地方への上陸・通過と日本海でのNE方向の進行に伴い,中国地方瀬戸内海側に出現した965hPa以下の台風中心近傍の低気圧部分や20m/s以上の強風域や2m以上の高潮偏差域が山口県側から広島県側に時間を追って移動する様子が再現される。潮位を考慮すると,これらは今回の被災地域と符合する。

3.台風9918号は周防灘西部海域で過去50年の間の既往最大波高を上まわる規模の異常波浪をもたらしたと推定される。この異常波浪と満潮近くの高潮の重畳が福岡県から山口県に至る瀬戸内海沿岸の災害の原因である。また,瀬戸内海西部海域における既往最大波高は過去10年の間の台風9119号,9313号,9918号によって生起していることから,異常台風の来襲頻度が近年増加傾向にあると推測される。台風9918号および9119号時の瀬戸内海西部海域における気圧・風・高潮の観測資料を解析し,両台風時における気象・海象の時空間変化を明らかにするとともに,過去51年間の既往台風および500年間のシミュレーション台風を対象とした高潮・波浪推算に基づいて,当該海域における確率高潮偏差や確率波高を推定した。また高潮・波浪のリアルタイム予測システムを実台風に適用して予測結果の妥当性を検討した。得られた結果の概要は次のようである。1.当該海域沿岸の観測記録の補間に基づいて,気圧・風・高潮偏差の時空間変化の細部を追跡することが可能になる。とくに,両台風時に150cmを越える高潮偏差の領域が56時間の間に中国地方沿岸を西側の周防灘奥部から東側の広島湾に向けて異動する挙動が浮き彫りになる。また,台風モデル法は地形の影響を含まないにもかかわらず,台風に伴う気圧や風の時空間変化を比較的よく再現する。2.当該海域における50年確率高潮偏差は豊後水道から内海部に向けて,内海部では周防灘奥部および伊予灘・広島湾に向けて増加し,最大値で200cmを越える。一方,50年確率波高は豊後水道で最大12m程度,内海で最大6m程度であり,周防灘や伊予灘ではより小さい。これらの値は既往台風およびシミュレーション台風いずれの場合にも比較的よく符合する。また,再現期間の10倍の拡大に対して,確率高潮偏差は50100cm増加し,水深が浅い周防灘西部や広島湾でその増加量が大きい。逆に,確率波高の増加率は内海で小さい。3.高潮・波浪のリアルタイム予測システムは実台風に対して比較的精度のよい予測結果を与えるけれども,台風予報経路や台属勢力の予測の精度の制約を考慮すると,予測時間を24時間以内とするのが適切である。
Smad転写複合体のheterogeneityを識別する手法の開発

本研究はDNAアプタマーを用いて、Smad転写複合体のheterogeneityを検出する手法の確立を目指している。30年度はネガティブ選択の過程を導入し、DNAアプタマーのスクリーニング手法の改良を行なった。まず、不活性型Smad複合体と相互作用する二本鎖DNA配列である3xCAGA配列と、TGF-β刺激した細胞の核抽出液を混合し、3xCAGA配列上に不活性型Smad複合体を結合させた。次いで、この不活性型Smad複合体を用いて、40ヌクレオチドのランダム配列をもつ一本鎖DNAライブラリーから吸収操作を行なった。この吸収操作により、3xCAGA配列上のSmad複合体と結合する一本鎖DNAを除去することができた。プローブとして活性型Smad複合体を結合する二本鎖DNA配列である3xSBE配列、SmadとAP-1の複合体と結合するAP-1-m4配列、SmadとEts転写因子の複合体と結合するECS配列をビオチン化して用いた。吸収後のライブラリーからこれらのDNA配列に結合する活性型Smad複合体と共沈する一本鎖DNAアプタマーの濃縮を行なった。35サイクルの濃縮操作後、各々の段階で得られた結合DNAの配列を次世代シークエンサーで解析した。3xSBEと結合するSmad複合体にはG-richな配列が結合していた。一方、AP-1-m4配列とECS配列に結合するSmad複合体と結合する配列にはG-richなものも見られたが、各々、特有の配列を含むDNA配列も結合することがわかった。濃縮度の高い配列についてビオチン化プローブを合成し、Smadタンパク質との結合実験を行なった。heterogenousな活性型Smad複合体に結合すると思われるDNAアプタマーの収集ができた。収集したDNAアプタマーをビオチン化したプローブを合成し、沈降実験を行うことにより。活性型Smad複合体のheterogeneityを検出する実験を進めていく。特にプローブの特異性に注目しながら、様々な条件下で調製した検体を用いて検討を深める予定である。29年度はTGF-β依存的な転写活性化能をもつ内因性Smad結合配列のうちでAP-1結合配列を併せもつAP-1-m4配列を対象に、予備的な実験を行う予定であった。AP-1は単一のタンパク質ではなく、Jun、Fos、ATFファミリーの転写因子からなるヘテロ二量体であり、heterogeneityの検出に好適と考えられた。しかし、検討を進めるうちに、AP-1-m4配列のTGF-β依存的転写活性化はAP-1の過剰発現では増強されないことが明らかになった。そこで、次年度の計画を一部、前倒しして活性型Smad複合体結合二本鎖DNA配列である3xSBE配列を用いてDNAアプタマー収集の条件設定を進めた。TGF-βで1時間刺激したマウス正常乳腺上皮細胞NMuMG細胞の核抽出液を3XSBE配列と混合後、洗浄し、3XSBE配列とSmadタンパク質の複合体を調製した。これと40ヌクレオチドのランダム配列をもつ一本鎖DNAライブラリーを混合し、結合するDNA一本鎖を回収した。DNA一本鎖を増幅後、同様の操作を4回繰り返すことにより、高度に濃縮されたDNA配列を得て、次世代シークエンサーで配列決定した。得られた配列はG-richという共通点があったが、共通の二次構造は認められなかった。実験手法の問題点を確認して至適化を行ったので、今後は、不活性型Smad複合体結合二本鎖DNA配列も用いて、活性型Smad複合体と不活性型Smad複合体を識別するDNAアプタマーを探索する体制を整えることができた。予備実験の段階を行わずに本実験の一部を前倒ししたが、DNAアプタマーを収集する実験系を至適化できたので、順調な進行と考えている。

濃縮度の高い配列についてビオチン化プローブを合成し、Smadタンパク質との結合実験を行なった。heterogenousな活性型Smad複合体に結合すると思われるDNAアプタマーの収集ができた。DNAアプタマーを収集する実験系を至適化したので、研究遂行体制が整った。今後は様々な活性型Smad複合体や不活性型Smad複合体、Smad-Smad cofactor複合体との結合配列を用いて同様の検討を進めていく予定である。収集したDNAアプタマーをビオチン化したプローブを合成し、沈降実験を行うことにより。活性型Smad複合体のheterogeneityを検出する実験を進めていく。特にプローブの特異性に注目しながら、様々な条件下で調製した検体を用いて検討を深める予定である。メーカーのキャンペーン時に試薬を購入することにより、物品費を抑制できた。次年度の物品費として使用する予定である。
鶴林寺太子堂内陣荘厳画の図様と年代

本研究の目的は、鶴林寺(兵庫県加古川市)の国宝太子堂内部に描かれている絵画群について、第一にその全図様を把握し、第二に表現や技法の検討を通じて、絵画史上の位置付けを明確化することにあった。荘厳画は、(1)来迎壁の表裏、(2)四天柱、(3)四天柱筋上小壁、(4)側柱筋上小壁、(5)格狭間、(6)東壁春日厨子内壁に分別できるが、(6)以外は永年の薫煙等が画面上を厚く覆い、黒化して、肉眼による識別はほとんど不可能な状態にある。そこで、最新のデジタル撮影装置を駆使して膨大なデータを収集したが、本年度はこれらをパソコンによって合成した復元的図様について、主に表現・技法の観点から詳細に分析した。また、石山寺所蔵重要文化財絹本著色仏涅槃図など、特に線描の質の比較考察に有効な資料をも検証した結果、以下のような成果を得た。荘厳画の図様は、(1)が表面に九品来迎図、裏面に仏涅槃図。(2)が東柱に八菩薩・十二神将、南柱に二菩薩・十羅刹女・八部衆、西柱に倶利迦羅龍剣・五童子、北柱に不動明王・三童子・五部使者・孔雀明王。(3)が飛天と楽器。(4)が千仏。(5)が獅子・麒麟等霊獣。(6)が聖徳太子毘沙門天感応霊験図といった内容であることが確かめられたが、これらの表現は(4)を除き、童子の指や耳の細部、雲や蓮弁のふくらみ、巴文の多様など極めてよく共通していて、すべてが卓抜した技量を誇る一人の画家によって主導されたことを窺わしめる。その異国的描写は、藤原道長の頃に盛んに輸入された北宋の影響を強く感じさせ、古い粉本に拠ることが想定されるが、鋭い打ち込みや抑揚を強調して線描自体に表情を持たせる特徴は、1200年頃の石山寺本には未だ不慣れな点があるのに対し、荘厳画の線描は習熟度の頂点に達しており、その制作は定説の天永3年(1112)ではなく、太子堂改築修理の宝治3年(1249)であることが証明できた。(3)が飛天と楽器。(4)が千仏。本年度は、都合3ヶ年で完結する計画の「鶴林寺太子堂内陣荘厳画の図様と年代」研究の初年度であり、以下の諸項目を実施した。(1)来迎壁表裏の図様復元と表現・技法の検討この二面の図様は、従来でも概要が知られていたが、最新式赤外線デジタル撮影装置の使用により写真では確認しづらい要素も明瞭に現われ、さらに詳細なデータを得ることができた。すなわち、一画面を約500カットに均等割りして撮影したデータをパソコン上で合成・解析し、その全図を基に、登場する尊像毎の部分拡大撮影を行い、様式の検討に十分な資料を得ることができた。また、蛍光X線分析等によって絵具の成分を分析し、制作当初の彩色技法を探る糸口を得た。(2)四天柱の図様復元と表現・技法の検討

四天柱の図様は従来部分的にしか報告されていなかったが、これは来迎壁に比べ黒化が激しく、また灯明油の厚い付着で赤外線の透過力が及ばなかったことなどに起因している。そこで、これらにも上記と同様の調査を実施し(但し、各柱の分割は約250カット)、図様や様式の検討に十分な資料を得ることができた。(3)比較作品の調査による表現・技法の検討鶴林寺太子堂内陣荘厳画は、通説では天永三年(1112)建立と同時期制作とされている。しかし(1)・(2)の検討結果を踏まえ、時代的には鎌倉時代、絵師については奈良地方にも考察範囲を広げるべきことが明確となった。石山寺多宝塔柱絵、斑鳩寺聖徳太子勝曼経講讃図、新知恩院や聖衆来迎寺の阿弥陀聖衆来迎図などの調査を実施し、表現・技法の検討を行った。以上の結果を踏まえ、来年度は、四天柱筋上の小壁、側柱筋上の小壁、聖徳太子像壁画と、これらの比較作品についてさらに検討を進めたい。本年度は、都合3ヶ年で完結する計画の「鶴林寺太子堂内陣荘厳画の図様と年代」研究の第二年度であり、以下の諸項目を実施した。1.四天柱筋上の小壁:最新式赤外線デジタル撮影装置を用いて、各画面を均等割りして撮影したデータを、パソコン上で合成・解析した。2.側柱筋上の小壁:この画面は顔料がかなり剥落しており、ほとんどは下地壁板の風化具合の差によって、辛うじて千仏が浮き出しているに過ぎない。しかし一部に顔料の残存箇所があるので、そのような部分を拾って拡大撮影を行い、表現様式の検討材料とした。3.格狭間:仏壇の格狭間は安永年間に削り広げられ、全面に白土が塗り重ねられている。しかし、最新式赤外線デジタル撮影装置を用いることで、その下層から麟麟や象など、種々の霊獣を発見することができた。これらを描く線質は、柱絵など他の荘厳画と同一の特徴を有しており、同時期の制作と判明した。4.東壁春日厨子内壁(秘仏聖徳太子像壁画):春日厨子の保護のおかげで、内部の板壁には薫煙による黒化がほとんど及んでおらず、ニコン製の医学用接写レンズを介して撮影したスライドとデジタルデータなどを用いて、他の画像の彩色復元に有効な比較材料を得ることができた。その他、荘厳画の制作年代が通説どおり天永2年(1112)か、あるいは鎌倉時代に降るのかを検討するため、1213世紀仏画で比較に適切と思われる画像データを収集した。昨年度の成果と合わせ、荘厳画の図様はほぼ全貌を解明できたので、来年度はそのデータに基き美術史上における位置付けを確立する。本年度は、都合3ケ年で完結する本研究計画の最終年度である。本研究の目的は、鶴林寺(兵庫県加古川市)の国宝太子堂内部に描かれている絵画群について、第一にその全図様を把握し、第二に表現や技法の検討を通じて、絵画史上の位置付けを明確化することにあった。荘厳画は、(1)来迎壁の表裏、(2)四天柱、(3)四天柱筋上小壁、(4)側柱筋上小壁、(5)格狭間、(6)東壁春日厨子内壁に分別できるが、(6)以外は永年の薫煙等が画面上を厚く覆い、黒化して、肉眼による識別はほとんど不可能な状態にある。そこで、最新のデジタル撮影装置を駆使して膨大なデータを収集したが、本年度はこれらをパソコンによって合成した復元的図様について、主に表現・技法の観点から詳細に分析した。また、石山寺所蔵重要文化財絹本著色仏涅槃図など、特に線描の質の比較考察に有効な資料をも検証した結果、以下のような成果を得た。荘厳画の図様は、(1)が表面に九品来迎図、裏面に仏涅槃図。(2)が東柱に八菩薩・十二神将、南柱に二菩薩・十羅刹女・八部衆、西柱に倶利迦羅龍剣・五童子、北柱に不動明王・三童子・五部使者・孔雀明王。(3)が飛天と楽器。(4)が千仏。(5)が獅子・麒麟等霊獣。(6)が聖徳太子毘沙門天感応霊験図といった内容であることが確かめられたが、これらの表現は(4)を除き、童子の指や耳の細部、雲や蓮弁のふくらみ、巴文の多様など極ゆてよく共通していて、すべてが卓抜した技量を誇る一人の画家によって主導されたことを窺わしめる。
培養によらない微生物の機能解明-シングルセルレベルでの機能遺伝子検出技術の開発-

Fluorescence in situ hybridization (FISH)法は、培養によらず特定微生物を特異的に検出できる。特にrRNAを標的としたFISH法は、rRNA遺伝子配列に基づいた分子系統学的同定が可能なことから広く用いられている。しかしながらrRNA遺伝子情報からは、微生物の機能に関する知見を得ることは難しい。そのため、ある特定の反応(微生物機能)に関与しているタンパク質をコードしている遺伝子配列をもとに検出することは非常に有用である。しかし遺伝子の検出には蛍光標識プローブは感度が不十分で、検出は困難である。そこで本研究では、培養によらずに微生物の機能を解明するためのツールとして、two-pass tyramide signal amplification (TSA)-FISH法に着目し、本技術を用いて遺伝子配列に基づいた検出が可能か検討を行った。プローブはPCR法を用いてハプテン標識したものを作成した。プローブ作成の際にはハプテンをより多く取り込み、かつより多くの収量が得られるよう実験条件を最適化した。作成したプローブとtwo-pass TSA-FISH法を適用する事で、原核生物を遺伝子配列に基づいて同定する事に成功した。しかし、若干特異性に問題があるため、更なる検討が必要である。次に、プローブを標的分子に効率的に交雑させる方法について検討を行った。これは、例えばrRNAを標的としたプローブを設計した場合、プローブ配列やrRNAの高次構造によりプローブがrRNAにうまく交雑しないと言った現象が、特異的プローブを設計する際の問題となっているためである。本研究では、人工核酸のlocked nucleicacid (LNA)に着目し、LNAをDNAプローブの中に数カ所挿入する事で、プローブの交雑効率を著しく改善する事が加納である事を明らかにした。またプローブの乖離温度とプローブの交雑効率の間に関係を見いだし、高交雑効率を得るために必要なプローブの乖離温度についても提案した。Fluorescence in situ hybridization(FISH)法は、培養によらず特定微生物を特異的に検出できる。一方、ある特定の反応(微生物機能)に関与しているタンパク質をコードしているmRNAを検出することは、微生物機能を推察する上で非常に有用な情報となるが、蛍光標識プローブを用いたFISH法では感度が低く、mRNAの検出は困難である。そこで本研究では、培養によらずに微生物の機能を解明するために、mRNAを検出可能なFISH法の高感度化技術について検討を行った。さらにはその技術を用いて染色体上に保存されている遺伝子の検出を試みた。FISH法のシグナルを増幅する技術として本研究でtyramide signal amplification(TSA)に着目した。西洋わさびペルオキシダーゼを標識したオリゴヌクレオチドプローブを用いてTSA反応によるシグナル増幅反応を行うTSA-FISH法を用いてmRNAの検出を試みたが、得られるシグナルは弱く、信頼のおける検出ができなかった。そこでより高感度検出が可能なtwo-pass TSA-FISH法を原核生物に適用するために最適化し、検出を試みたところ、非常に強いシグナルを得ることに成功した。次にハプテンをマルチラベルしたポリヌクレオチドプローブとtwo-pass TSA-FISH法を用いて、微生物染色体に保存されている遺伝子の検出を試みたところ、シグナルを得ることに成功した。しかしながら非常に強いバックグラウンドシグナルが得られること、混合系に適用すると若干ではあるが非特異的なシグナルが得られるなどの解決しなければならない問題を抱えている。来年度はこれらの問題について検討を行うとともに、プローブを標的分子に効率的に交雑させる方法について検討を行い、FISH法を用いた微生物の機能解明の技術基盤を構築していく。本研究では、人工核酸のlocked nucleic

acid (LNA)に着目し、LNAをDNAプローブの中に数カ所挿入する事で、プローブの交雑効率を著しく改善する事が加納である事を明らかにした。またプローブの乖離温度とプローブの交雑効率の間に関係を見いだし、高交雑効率を得るために必要なプローブの乖離温度についても提案した。
両手協調の方略に関する訓練プログラムの開発と検証

子どもの不器用さは、ハサミや箸が上手に使えないとか、靴のひもが結べない、片足跳びができないといった、日常的な運動の不全に現れる。このような運動の不全は、生活の質を低下させたり、学業達成を妨害したりする恐れがある。特に手指運動に不器用さがある場合、食事や更衣などの生活動作から、書字や文房具の使用などの基礎動作に至るまで、広範囲にわたって支障をきたしてしまう可能性がある。不器用さの原因究明や効果的なサポート支援策の提案は、学術的にも実践的にも求められている重要課題だといえる。本研究は、手指運動に不器用さのある子どもが、両手を協調させて上手に動作を行うための方略を、効果的に学べるような訓練プログラムを確立することを目指している。訓練プログラムを考案するために、研究の初期・中期段階では、両手協調に影響を与える技能的・認知的要因を明らかにする計画(以下の12)を立てている。1ハサミで紙を切る動作を課題としてビデオ撮影を行い、動作解析ソフトウェアを用いて、非利き手の調節過程を数量化することを試み、技能的要因を検討する。21と並行して、ワーキングメモリや葛藤抑制などを調べる課題を複数実施し、実行機能の発達が、ハサミ使用の正確さとどのように関連しているのか、認知的要因を検討する。2018年度は12の計画に従って、動作解析ソフトウェア、ゲーミングPC、ビデオカメラ等を購入し、研究環境を整えた。また、保育園に在籍する年長児44名を対象に、12に関するデータ収集を行った。途中までの分析結果を、第19回認知科学研究センター研究会(立命館大学認知科学研究センター)にて報告し、多分野の専門家から構成される参加者と、意見交換を行うことができた。本研究では倫理的配慮から、保護者の同意が得られた幼児のみを研究対象とすることにしている。そのため、保育園への研究協力依頼を行い、保護者の同意書を回収するというステップを踏んだ後も、在籍児の半数程度からしかデータ収集が行えないことも多く、データ収集に遅れが生じている。また、映像データの解析に動作解析ソフトウェアを用いているが、どこに焦点を絞って数量化するかには、分析者の主観が混じりやすいという問題があり、他の研究者に協力を依頼して、分析の観点を協議するプロセスが必要である。現在、そのための調整を行っているところである。2019年度は夏から秋にかけて、データ収集を再開し、合計80名程度の幼児を研究対象とする予定である。また、心理学分野の研究者1名に、映像データ解析への協力を依頼している。まだデータ収集途中ではあるが、この研究者との協議が終われば、非利き手の調節過程をどのように数量化するか、おおよその目途が立つと考えている。平成28年度の前半は体調不良のため、予定していたデータ収集に着手することができなかった。そこで、これまで3年にわたって継続してきた保育園での協調運動の調査を基に、研究の前提となる子どもの不器用さの問題について、縦断的な観点から検討を加えた。具体的には、特別な支援を行わなかった場合、年少から年長までの3年間に、協調運動の不器用さがどの程度解消されるのかを検討した。その結果、協調運動の困難が認められた子どもの50%以上に、各領域での不器用さが残ることが示唆された。特に手指運動の領域では、約70%の子どもにおいて、不器用さが解消されずに残っていた。このことから、手指運動の不器用さは自然には治らないことが示された。したがって、本研究の目指す、両手協調の訓練プログラムの確立の重要性が再確認されたといえる。妊娠・出産に伴う研究環境の変化により、研究を進めることが十分にできなかった。本研究は、手指運動に不器用さのある子どもが、両手協調の方略を学ぶための訓練プログラムを確立することを目指すものである。当初の計画では、平成28年度から29年度にかけて、両手協調に影響を与える技能的・認知的要因を明らかにする実験を行うことにしていたが、妊娠・出産とそれに伴う育児休暇の取得により、平成28年度後半から29年度にかけて研究を中断することとなった。妊娠・出産・育児により、平成28年度後半から29年度にかけて研究を中断することとなったためである。

2018年度は12の計画に従って、動作解析ソフトウェア、ゲーミングPC、ビデオカメラ等を購入し、研究環境を整えた。また、保育園に在籍する年長児44名を対象に、12に関するデータ収集を行った。途中までの分析結果を、第19回認知科学研究センター研究会(立命館大学認知科学研究センター)にて報告し、多分野の専門家から構成される参加者と、意見交換を行うことができた。本研究では倫理的配慮から、保護者の同意が得られた幼児のみを研究対象とすることにしている。そのため、保育園への研究協力依頼を行い、保護者の同意書を回収するというステップを踏んだ後も、在籍児の半数程度からしかデータ収集が行えないことも多く、データ収集に遅れが生じている。また、映像データの解析に動作解析ソフトウェアを用いているが、どこに焦点を絞って数量化するかには、分析者の主観が混じりやすいという問題があり、他の研究者に協力を依頼して、分析の観点を協議するプロセスが必要である。現在、そのための調整を行っているところである。ハサミ操作の動画データを収集・整理し、動作解析ソフトウェアを用いて、幼児がハサミで紙を切る際の、肘の角度やハサミの開閉、紙の回転などの複数の指標について分析し、非利き手の調節過程を数量化する。研究期間を延長することができたため、平成30年度より研究を再開し、両手協調に影響を与える技能的・認知的要因を明らかにしていく。計画している具体的な研究項目は、(1)動作解析ソフトウェアを用いた非利き手の調節過程の数量化、(2)実行機能と両手協調との関連性の検討、(3)非利き手の調節過程に関する技能的要因、および実行機能に関わる認知的要因を融合させた訓練プログラムの開発、以上の3点である。2019年度は夏から秋にかけて、データ収集を再開し、合計80名程度の幼児を研究対象とする予定である。また、心理学分野の研究者1名に、映像データ解析への協力を依頼している。まだデータ収集途中ではあるが、この研究者との協議が終われば、非利き手の調節過程をどのように数量化するか、おおよその目途が立つと考えている。産休・育休による研究の中断があったため。補助事業を1年中断したため、当該年度に支出実績がない。当初は動作解析ソフトウェア購入にかかる金額を700,000円と試算していたが、実際には874,000円かかったことから、200,000円近くの損失が出た。また、動作解析ソフトを操作するためには専用のパソコンが必要であることが判明し、それを購入するにあたり150,000円ほどが入用となった。今年度に研究遂行に必要な備品を揃えられれば、その後は備品購入の必要が特にないので、前倒し支払いを行うことにした。動作解析ソフトウェアの購入および、国内外の各種学会での研究発表にかかる旅費等に充てる予定でいる。
確率統計論に基づく技量評価を可能とする自動車運転行動のモデル化に関する研究

本研究は,高齢ドライバー,認知症ドライバーの運転技量を評価するための指標を確立することを目的としている.研究成果として,ドライバーの状況予測能力を定量化する手法を確立した.運転行動は認知・判断・操作のサイクルに基づき実行されると言われるが,この認知から操作実行までの間に状況予測が行われる.この状況予測能力が低下すると操作ミスや実行タイミングにばらつきが生じる.本研究では,このドライバーの状況予測能力を定量的評価可能な運転行動モデル化手法を提案した.そして実験により,運転技量が異なる場合において提案モデルに基づき運転技量の違いを定量的に評価可能であることを示した.認知ドライバーの運転技量を評価し,運転中止の判断を行う為の評価指標を確立することを本研究の目的としている.特に本研究では,実際の自動車運転時の操作情報,環境情報を観測,蓄積し,ドライバーの運転行動モデルを生成することで実際の運転行動に基づく技量評価を目指している.科研費研究期間では,技量評価のための運転行動のモデル化手法を確立することを目的としている.27年度に実施した内容は,(1)運転行動情報を観測し,蓄積する環境を整えること,(2)運転行動モデル化アルゴリズムを考案することである.(1)については,既存の研究設備である,電気自動車RoboCarMV2にステレオカメラを整備し,運転中のハンドル操作,ブレーキ操作,アクセル操作信号,走行映像を同期し取得できる環境を整えた.(2)については,申請者が先行研究にて提案した人間行動のモデル化手法を改良し,操作の時空間情報を確率的にモデル化する手法を提案した.そして,ラジコン操作を例に検証を行い,ドライバーの操作変更時に認知している対象の推定,対象の認知から操作実行までの反応時間,そしてその操作実行タイミングばらつき度合いを定量的に評価が可能であることを示した.28年度は整備した実験環境を用いて実際の自動車運転行動のデータに対してモデル化を行い,ラジコン操作に対する検証結果と同等な結果が得られることを検証する.そして,複数の被験者に対するドライバー運転行動モデルを生成し,運転技量の評価を検討する.校内既存の研究整備である電気自動車RoboCarMV2に対して,ブレーキが効かなくなる問題,エンコーダの故障,その他メンテナンスの関係上,実験整備に着手する時間が取れず,予定より環境構築が遅れている.本研究は,高齢ドライバー,認知症ドライバーの運転技量を評価するための指標を確立することを目的としている.運転行動は認知・判断・操作のサイクルに基づき実行されると言われるが,この認知から操作実行までの間に状況変化の予測が行われる.この予測精度の低下が操作ミスや実行タイミングのばらつきを与える.そこで本研究では状況予測能力を運転技量とし,この運転技量を評価可能とする運転行動モデル化手法を確立した.まずは本校内において自動車運転時の運転行動データを取得する実験環境を構築した.具体的には運転中のアクセル操作信号,ブレーキ操作信号,走行映像を取得可能とする環境を構築した.次に運転技量を評価する運転行動モデルとして既存の隠れマルコフモデルの構造を拡張し,周囲の環境情報と操作情報の時空間的関係性を表現するモデル構造を提案した.本モデルでは,周囲の環境が得られてから操作を実行するまでの時間情報を保持する.この情報を用いることによりドライバーの操作実行のばらつき度合いを評価することができる.実験では,前方車両後方停止操作を対象にドライバーの運転行動モデルを生成した.ここでは,ドライバーに障害者体験用ゴーグルを装着させた場合と通常の場合の2種類の運転行動モデルを生成し,両者のモデルパラメータの違いから運転技量の違いを定量的に評価できるかを検証した.モデルパラメータを比較した結果,負荷を与えた場合の方がブレーキを踏むタイミングが遅くなり,かつその再現性は高くなることを確認した.これは負荷を与えたことによりドライバーは前方車両の認知が困難にはなったものの,慎重に運転するようになったためである.この運転技量の違いを提案モデルのパラメータより定量的に評価できることを確認した.本研究は,高齢ドライバー,認知症ドライバーの運転技量を評価するための指標を確立することを目的としている.研究成果として,ドライバーの状況予測能力を定量化する手法を確立した.運転行動は認知・判断・操作のサイクルに基づき実行されると言われるが,この認知から操作実行までの間に状況予測が行われる.この状況予測能力が低下すると操作ミスや実行タイミングにばらつきが生じる.本研究では,このドライバーの状況予測能力を定量的評価可能な運転行動モデル化手法を提案した.そして実験により,運転技量が異なる場合において提案モデルに基づき運転技量の違いを定量的に評価可能であることを示した.28年度は整備した実験環境を用いて実際の自動車運転行動のデータの蓄積から始める.ここでは,被験者を10名程募り,(A)通常運転時と(B)異常運転時のデータを集める.ここで,異常運転時とは,本校が所持する視覚障害者体験ゴーグルを装着した状態での運転を指す.そして,確立した運転行動モデル化手法を適用し,各被験者の各運転パターンに対する運転行動モデルを生成する.得られた運転行動モデルの内部パラメータを分析し,通常運転と異常運転の比較,また各ドライバー間の運転技量の評価を検討する.28年度が最終年度であるため、記入しない。機械学習28年度が最終年度であるため、記入しない。
菌類におけるマイクロRNAを介した遺伝子発現調節機構の解明

タンパク質に翻訳されないRNA、いわゆるnon-coding RNA(ncRNA)は遺伝子の発現制御に関与することが示唆されている。microRNA(miRNA)は、ncRNAの一種であり、ポストゲノム解析として近年急速に研究が進められている。本研究では、菌類におけるncRNAを介した遺伝子発現制御機構1を探るために、実験材料として、イネに感染して深刻な被害を与える植物病原菌類、イネいもち病菌を用いている。イネいもち病菌は、その経済的な重要性から、植物病原菌として初めて全ゲノムが解読され、植物病原糸状菌のモデル生物となっている。これまでに、イネいもち病菌から小分子RNAをクローニングし配列解析を進めてきた。今年度は、イネいもち病菌のレトロトランスポゾン遺伝子のひとつ、「MAGGY」に着目し、そのMAGGYがどのように遺伝子発現制御を受けているのかを小分子RNAの検出によって解析した。MAGGYは、イネいもち病菌にコードされるLTR型レトロトランスポゾンの中で最もメジャーな遺伝子である。ノーザンプロット解析によってMAGGY由来の小分子RNAを検出した結果、約21塩基の明瞭なバンドが検出され、MAGGYが小分子RNAを介した遺伝子発現制御を受けていることが示唆された。さらに、それら小分子RNAをクローニングし、配列解析を行った結果、小分子RNAが生成される領域には偏りがあり、複数のホットスポットが存在することが示唆された。また、イネいもち病菌には、病原性が異なる多数の系統が知られている。そこで、複数の系統を用いて、RNAを抽出し、MAGGY由来の小分子RNAを検出した。その結果、興味深いことに、系統間によってMAGGY由来の小分子RNAの蓄積量が異なることが明らかになった。以上のように、本年度は菌類における小分子RNAを介した遺伝子発現制御に関して非常に興味深い知見を見出した。microRNA(miRNA)は動物や植物で解析が進んでおり、形態形成やホルモン伝達、発生に関わる遺伝子のmRNAに結合し、それら遺伝子の翻訳をトランスに調節するという生物の恒常性を支える重要な役割を担っている。本研究は、菌類におけるmiRNAの存在を証明し、植物へ感染段階に関わるmiRNAの作用機構を解明することを目的としている。実験材料として、イネに深刻な被害を与えるイネいもち病菌を用いている。イネいもち病菌は、植物に感染する際に器官の分化・形成が必要なため、miRNAによる遺伝子発現制御を解明することで防除などの応用面に役立つ可能性がある。今年度は、イネいもち病菌の小分子RNAについて配列解析を行った。イネいもち病菌ウイルス、Magnaportheoryzae virus 2(MoV2)が潜在感染している菌株より、小分子RNAをクローニングし、配列解析後、アノテーションの結果をデータベース化した。その結果、11から34ntの塩基長の小分子RNAが得られ、それらの5'末端の核酸は他の生物種のsmall RNAと同じように、AまたはUにバイアスがかかっていた。配列の中には、イネいもち病菌のLTRレトロトランスポゾンであるMAGGYや、イネいもち病菌ウイルスMoV2由来の小分子RNAも含まれていた。従って、イネいもち病菌のmRNAを介した転写後調節機構は内在性遺伝子と外来性のウイルスの両方に機能していることが示唆された。以上の結果は、今年度中に投稿論文として発表している。RNAサイレンシングの経路はmiRNAの経路とも重なり合っている可能性が高く、今回得られたデータは菌類におけるmiRNAの存在証明をするための手がかりとなり得る。今後、さらにデータベース化した配列情報を整理し、miRNAの候補配列を絞っていく予定である。タンパク質に翻訳されないRNA、いわゆるnon-coding RNA (ncRNA)は遺伝子の発現制御に関与することが示唆されている。microRNA (miRNA)は、ncRNAの一種であり、ポストゲノム解析として近年急速に研究が進められている。本研究では、菌類におけるncRNAを介した遺伝子発現制御機構を探るために、実験材料として、イネに感染して深刻な被害を与える植物病原菌類、イネいもち病菌を用いている。今年度は、miRNAの候補となる配列の絞り込みを行ったが、その実験によりncRNAの一種であるsmall interference RNAs (siRNAs)において新規の知見が得られた。siRNAは、「RNAサイレンシング」と呼ばれる配列特異的な遺伝子発現制御機構に関与する小分子RNAである。ウイルス抵抗性としてのRNAサイレンシングは植物で研究が進んでおり、植物とウイルスとのRNAサイレンシングを介した細胞内での攻防が明らかになりつつある。菌類では、クリ胴枯病菌ウイルス(CHV1)がRNAサイレンシングによる分解を受けることが明らかにされているが、知見は非常に少ない。今回、イネいもち病菌ウイルス(MoV2)が宿主の菌類からRNAサイレンシングによる分解を受けるかどうかを調べるため、検出を試みた。その結果、約21塩基のバンドが検出されたが、その蓄積量は極めて低く、CHV1由来のsiRNAと比較して顕著に少なかった。一方、MoV2ゲノムにコードされるタンパク質にはサプレッサー活性が認められなかった。