hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高時空間分解能での地殻歪場の推定によるゆっくり地震の発生過程と条件の解明

また、多くの歪計の記録には季節変動的な成分が認められ、これはGPS歪にも観測されたが、GPSではその振幅はおおよそ0.050.2μストレイン程度の範囲に収まっているのに対し、歪計によるものはGPSよりも格段に大きな振幅を示すものがあり、かつ季節変動のパターンもGPSほど周期的ではないことが見られた。こうした季節変動成分についても、両者のはっきりした相関は余り見られなかった。以上のように、広域的に離れた7点の異なる観測点において、歪計とGPSとの間に良い相関が見られず、歪計に大きな変動があることから、歪計には観測点固有のローカルな影響(例えばセンサー周辺の間隙水圧変化や、歪計設置時のセメンティングによる岩盤とのカップリングの状態等)を受けていることが考えられ、数ヶ月程度のスケールの地殻変動を歪計で捉えるには計測特性等の更なる精査が必要であることが分かった。以上の成果を論文として投稿し現在査読中である。過去多数のゆっくり地震が観測されている、国土地理院のGNSS連続観測網による八重山諸島のデータを用いて、ゆっくり地震に伴う歪場の変動の時空間構造を調査した。各観測点の変位データから面積歪を計算した後、連続ウェーブレット変換を行ってウェーブレット係数の時間変化を求めた。その際、適切なウェーブレット基底の選択のため各種ウェーブレット関数を用いたが、対称性の高いウェーブレットは一方でその形が複雑であることから変換された係数の解釈が難しいことが分かり、最もシンプルなHaarウェーブレットを用いた。事前にゆっくり地震に似せた合成信号を用いて、Haarウェーブレットを基底としてウェーブレット変換を行い、各スケールの係数の時間変化の構造と元の時系列の比較からゆっくり地震の検出精度を確認したところ、先行研究のように推定された係数のピークは必ずしもゆっくり地震の開始時期には対応していなく、ゆっくり地震が発生している期間の中間周辺に対応していた。そこでこの性質を利用し、同一スケールの係数の時間変化における極値の間隔が、ゆっくり地震の繰り返し間隔に対応するものとし、ゆっくり地震の発生の周期を同定した。まず八重山諸島全体を覆う面積歪について、ウェーブレット係数の極値を求めた。本領域で発生するゆっくり地震のおおよその周期に対応するスケールを選び、発生間隔を求めたところ、208.3日となった。更にこの領域を分割するような区画について同様の方法で歪を求め、ウェーブレット係数の時間変動を比較してみたが、明瞭な関係性は見られなかった。これはゆっくり地震の断層面が八重山諸島全体を覆い、各区画でのゆっくり地震による歪変化が同じような時期に観測されるため、歪変換におけるS/Nの低さと相まって小区画間で変動を分離できるほどの時空間分解能がなかったためだと考えられる。地球惑星物理学本年度は地殻歪場とゆっくり地震の発生の関係を調査するため、ゆっくり地震の発生が多数記録されているフィールドとして琉球諸島を対象とした解析を行ったものの、当該地域でのゆっくり地震を特徴づけるすべりの動態を推定するために必要となる断層面の与え方が結果に大きな影響を与えることが判明し、当初考えられていたよりも解析が単純ではないことが分かった。この困難性は、同地域が離島であるため地震計の数も少なく、またこれまで本土に比べて系統的な地下構造探査も行われていないため、プレート上面の位置の推定も良くないためだと考えられ、今後の解析においては、断層面の与え方はアドホックにではなく、解析的・地球物理的な整合性を持ったものを考慮した上で慎重に進める必要があることが示された。
^<18>F-標識フルオロベンジル基を有する新しい神経伝達機能診断用PET薬剤の開発

ポジトロン断層撮影装置(PET)を用いて脳の神経伝達機能、主としてヒスタミンH_3レセプターをイメージングする新しい^<18>F-標識放射性薬剤を開発することを目的に、2年間にわたり本研究を行った。その主要な成果として以下の結果を得て、当初の目的を達成した。1. ^<18>F-イオンから合成される第1次生成物である4-[^<18>F]フルオロベンズアルデヒドの還元法として、Cl8カラムに捕集された状態でのオンカラム的方法を開発した。NaBH_4水溶液をカラムに通すだけで非常に簡便かつ迅速に還元反応を行うことが可能になった。生成した4-[^<18>F]フルオロベンジルアルコールをCH_2Cl_2で溶出しPh_3PBr_2を入れた反応容器に加え、室温で5分間攪拌することでほぼ定量的に目的とする4-[^<18>F]フルオロ臭化ベンジルを得た。合成は30分以内に完了し、放射化学的収率は45-55%であった。本研究で開発された新しい合成法は、従来のものと比較して非常に簡便で、自動合成に適するものと期待する。2. 4-[^<18>F]フルオロ臭化ベンジルからのトリチル[^<18>F]フルオロプロキシファン合成に関して検討を加え反応温度、使用する基質や試薬量、反応時間を最適化し、放射化学的合成収率を25%前後までに改善した。反応物の精製には簡便なシリカゲルカラムによる方法を開発した。本法により[^<18>F]フルオロプロキシファンを2時間以内に10%前後の放射化学的収率で得ることができた。3. [^<18>F]フルオロプロキシファンは、in vivoでは期待したほどは脳内に取り込まれなかったが、ヒスタミンH_3受容体リガンドとして特異的で高い選択性を示し、新しいPET診断用の放射性リガンドとしての有用性の可能性を示した。1.^<18>F-標識フルオロベンジルイミダゾイルプロピルエーテル(fluoroproxyfan)合成のための標識前駆体であるp-[^<18>F]フルオロベンジルハライド合成の最適化を検討し、その半自動合成法を確立した。^<18>F-イオンとp-trimethylammonium benzaldehyde triflateとの反応を最適化し、DMSO溶媒中120°C、10分間の反応により放射化学的収率60-80%でp-[^<18>F]フルオロベンズアルデヒドを迅速に合成した。p-[^<18>F]フルオロベンジルハライドへの変換法に関しては、diiodosilaneによる還元的ヨウ素化反応と、ベンジルアルコールを経るSOBr_2による臭素化反応との2つの方法を検討したが、再現性の点から後者を選択した。本法によりp-[^<18>F]フルオロ臭化ベンジルを20-40%の収率で得た。3.p-[^<18>F]フルオロ臭化ベンジルと基質によるエーテル化反応に関して検討を加えた。反応法として、塩基触媒下での一般的な方法と、銀トリフレートによる反応とを比較検討し、後者を採用することで標識前駆体から約30%の収率で[^<18>F]tritylfluoroproxyfanを得た。

塩酸溶液中での脱保護化の後HPLCによって分離精製した。本法によりp-[^<18>F]fluoroproxyfanを10%前後の放射化学的収率で得ることができた。今後はfluoroproxyfanのUV吸収が低いために最終物の比放射能測定法を工夫することが課題として残された。4.p-[^<18>F]fluoroproxyfanを用いて予備的な実験を行い、そのヒスタミンレセプターに対する特異的な結合を確認した。次年度はH_3レセプターに対する作用を本格的に評価する計画である。本研究後年度における主要課題は、(1)^<18>F-標識ヨウ化フルオロベンジル合成の簡便化と自動化、(2)これを用いる^<18>F-標識フルオロプロキシファン合成収率の改善、(3)本化合物のヒスタミンH3レセプターリガンドとしての評価、の3つであった。1) ^<18>F-イオンから合成される第1次生成物である4-[^<18>F]フルオロベンズアルデヒドの還元法として、C18カラムに捕集された状態でのオンカラム的方法を開発した。NaBH_4水溶液をカラムに通すだけで非常に簡便かつ迅速に還元反応を行うことが可能になった。生成した4-[^<18>F]フルオロベンジルアルコールをCH_2Cl_2で溶出しPh_3PBr_2を入れた反応容器に加え、室温で5分間攪拌することでほぼ定量的に目的とする4-[^<18>F]フルオロ臭化ベンジルを得た。合成は30分以内に完了し、放射化学的収率は45-55%であった。本研究で開発された新しい合成法は、従来のものと比較して非常に簡便で、自動合成に適するものと期待する。2) 4-[^<18>F]フルオロ臭化ベンジルからのトリチル[^<18>F]フルオロプロキシファン合成に関して検討を加え、反応温度、使用する基質や試薬量、反応時間を最適化し、放射化学的合成収率を25%前後までに改善した。反応物の精製には簡便なシリカゲルカラムによる方法を開発した。本法により[^<18>F]フルオロプロキシファンを2時間以内に10%前後の放射化学的収率で得ることができた。3) [^<18>F]フルオロプロキシファンは、in vivoでは期待したほどは脳内に取り込まれなかったが、ヒスタミンH_3受容体リガンドとして特異的で高い選択性を示し、新しいPET診断用の放射性リガンドとしての有用性の可能性を示した。
東アジア社会主義の対外開放と局地的経済圏の形成に関する研究

この研究は(財)国際東アジア研究センターが独自の学術研究を進める上での予備的考察に資するために行われた。当該期間に遂行されたのは、主として標記の研究テーマに関連する資料の収集、関連分野の専門家によるヒアリングなどであった。まず、関連資料収集については、主に中国の地方レベルの経済統計、韓国の最新の経済統計及びフフロッピーディスク形式の貿易データなどに重点がおかれた。特に、中国の地方レベルの統計資料は標記のテーマを研究する上で不可欠であり、また最近数多く刊行されるようになったことから、設立間もない当センターの資料整備にたいへん貢献した。今後こうした資料をもとに省市別のデータ・ベースとした整備して行くことも可能である。次に、専門家に対するヒアリングでは、当センターの主要研究対象国である韓国と中国について精力的な研究を行っている二組の研究者に足を運んでもらい、最近の研究成果についての講演並びに意見交換を行った。東京経済大学の服部民夫先生には人間関係、家族関係(ネット・ワーク)からみた韓国の社会経営についてお話いただき、主として当センターの若手韓国専門家との間で議論をしていただいた。今年度の研究テーマは経済分野の問題であるが、このような側面からの議論は韓国経済の動きを広い視野から分析する上で非常に参考になった。神戸大学の加藤弘之、一橋大学の佐藤宏、東京農業大学の大島一二の三先生には、最近中国広東省で行った日系企業の従業員に対するアンケート調査の初歩的な分析結果を踏まえて報告を行っていただいた。三先生の研究は他省を含めた広範囲の地域から日系企業に働きにきている従業員に対する調査で、問題意識、アプローチともにユニークである。中国の他の地域(例えば大連など)の日系企業での類以の調査を行う際、比較対象としても大いに参考になると思われる。以上二つの講演、報告とも当センターの研究プロジェクトの遂行にあたってのバック・グラウンドを提供するという意味で非常に大きな成果があった。
議論可視化キットを用いた大学生の協働問題解決力の育成

議論力改善過程は,学習者の自己制御フィードバック・ループ形成過程として位置づけられる.議論力改善の成功はこのループの形成と修正にかかっている.トラックシートと名づけた議論可視化ツールを使った実験授業を通して,議論力改善のための学習環境設計の要素は(1)議論過程を捉えるための枠組みの提供,(2)改善内容の自己決定,(3)ピア・フィードバックの可視化を支援する物理的環境の用意,(4)ピア・フィードバックを支援する社会的環境の構成であることが部分的に明らかにされた.議論力改善過程は,学習者の自己制御フィードバック・ループ形成過程として位置づけられる.議論力改善の成功はこのループの形成と修正にかかっている.トラックシートと名づけた議論可視化ツールを使った実験授業を通して,議論力改善のための学習環境設計の要素は(1)議論過程を捉えるための枠組みの提供,(2)改善内容の自己決定,(3)ピア・フィードバックの可視化を支援する物理的環境の用意,(4)ピア・フィードバックを支援する社会的環境の構成であることが部分的に明らかにされた.本年度は特に「議論可視化キット」のユーザーインターフェイスの改善を行うことと目的として,大学生に本キットのVersionlを繰り返し使用して,そのプロセスの観察を行った。これを受けて,発言の種類に対応している「議論駒」の種類を改善することとした。当初,「問題定義」「意見共有」「探索的検討」「批判的分析」「比較検討」「集約」という6カテゴリ対応した駒を用意したが,学習者の直感的なイメージと対応させるのに時間がかかった。そこで,学習者がより直感的にアクセスできる様に(1)自分の発言に関する発言を行うための「新意見」「例」「理由」「説明」,(2)他者の発言に関する発言を行うための「回答」「確認」「付け足し」「疑問」「質問」「感想」,(3)グループ全体に働きかけるための「定義」「目標」「発言促進」「要約」「話し合い方」という,より体系化された駒を用意した。また「議論プロセス・トラック」についても,当初はホワイトボード上にマグネットシートで作成した駒を置いていくようにしたが,この方法では記録保持のために写真や動画など他の記録媒体を必要とすること,片付けや進備に時間がかかること等が欠点となることが明らかとなった。そこで,タックシールに発言カテゴリを印刷したものを作成し,紙で作られた「議論プロセス・トラック」に直接貼り付けるように改善した。この改善により,トラックそのものが記録物として残せるようになり,ふり返りの際の利便性を向上させることができた。主にこの2点を改良し,キットVersion 2を作成した。さらに,本年度は本キットの理論的枠組みについての理論論文を執筆し,現在公表に向けて仕上げを行っている。本年度は2つの目的を掲げて研究を実施し,主に以下のような成果を得た。(1)議論可視化キットをより自然な文脈で使用できるよう改善するこれまで開発した議論可視化キットは,マグネット・シートや粘着シールのコマをトラック上に貼り付けていくことで議論プロセスを可視化する方式をとっている。この方式には準備物が多く必要なため,20名程度までの授業では利用できるが,大人数の授業ではコストや時間がかかりすぎる。この点をふまえて,大人数の授業で利用可能なトラックシートと名付けたワークシートを作成した。また,授業参加者同士の相互評価を促進するための相互評価シートも作成した。これら紙ベースのツール群に加え,現在,スマートフォンで利用可能な簡易アプリケーションの開発に着手している。(2)問題解決型議論過程モデルを用いて大学生が典型的に苦手とする要素を特定する議論力トレーニングの機会を設定している大学の授業(受講者67名)において,議論可視化キットを用いた議論訓練を実施した。3回おこなわれたセッションのうち,1回目と3回目に出現した議論過程モデルの要素(「意見」「例」「理由」「回答」「質問」「付け足し」「感想」「疑問」「反論」「定義」「目標」「発言促進」「要約」「方法」)の頻度を比較した。その結果,「意見」「理由」「回答」は出現頻度が上昇した一方,「疑問」「方法」は出現頻度が低下した。その他の要素については明確な変化が見られなかった。このことから,個別に発言し,それに応じるといった1対1のコミュニケーションは容易に促進可能であるが,グループ全体に働きかけて議論を戦略的に展開するスキルについて促進することは難しく,多くの大学生が苦手としていることが示唆された。平成23年度は過年度までに開発済みの「議論可視化キット」を用いて以下の3点について研究を行った.(1)議論パフォーマンス瀦定指標の開発とその妥当性・信頼性の検討議論パフォーマンスの変化を測定するために,(1)議論開始から最初の2分間のみの談話を分携して議論の目的設定や問題定義に関する能力を測定するための評価枠組み,及び(2)議論におけるノンバーバル行動を評価する判断基準,を作成した.(2)大学生が苦手とする議論プロセスの特定「目的と定義」「意見の要約」「アイデアの提案と検討」「建設的批判」「方向のコントロール」「発言の促進」という6つのカテゴリーについて検討したところ,「建設的批判」が最も起こりにくいと同時に改善もされにくいことが明らかになった.その次に困難なのが「目的と定義」「方向のコントロール」「発言の促進」であった,ノンバーバル行動においては,グループ全体を見渡しながら議論することが苦手であること,及びジェスチャーは他の行動に比べて改善されにくいことが明らかになった.

(3)議論可視化キットによる訓練の効果性,及び議論力獲得プロセスの解明議論行動を自己評価するためのルーブリックを参加自身が作成する課題を導入したことによって,自発的に行動改善目標を立てた行動カテゴリーについては後続のセッションで改善される可能性が高くなる傾向が示された.このことから議論の改善には参加者の目標設定支援が鍵であると言える.
生体用電磁面積計を用いた大動脈弁口面積の直接計測

本年度中に約50頭のイヌを用いて大動脈弁の開口面積、上部大動脈弁輪(弁交連部の付着部)下部大動脈弁輪(弁腹の付着部)の断面積を直接計測する動物実験を行った。この実験では同時に左心室圧、大動脈圧、大動脈血流量を計測している。正常の洞調律では上部弁輪面積は大動脈圧とほとんど同じ変化をした。これは大動脈弁遠位部(上部弁輪)は大動脈圧により受動的に拡大、縮小をしていることを示す。一方下部弁輪では血液駆出がはじまる50msec前から変化をはじめ心室収縮初期に心房収縮に一致した減少を、ついで心室収縮及び大動脈弁開放に一致した断面積増加をしたあと駆出による心室体積減少に一致した断面積減少を示し、これが下部弁輪面積の最小値となる。これに対して心室性期外収縮の場合には大動脈弁口が増加(弁解放)を開始する時期には、血液駆出を伴わない心基部から始まる心室収縮により下部弁輪は収縮する弁開口部と下部弁輪のパラドキシカル・ムーブメントが高頻度に観察された。この場合は大動脈弁の開放が遅れるのも観察された。この現象は正常の洞調律で見られる弁開口時に下部弁輪面積が増加し、弁閉鎖時には下部弁輪面積も現象する現象が、大動脈が心周期に同期して開くときは開きやすく閉じるときは閉じやすくなる構造を依存していて、その構造の基本的な部分は大動脈弁の基部が左心室筋に固定されていて心筋収縮による変形を受けていること考えられる。この現象の存在は従来の心内の弁が大動脈血流と血圧による流体力学的な力で弁が開閉動作をおこなうという観念を変える必要があることを示唆する。また大動脈の最大開口面積は大動脈血流よりも大動脈内圧をよく反映するのが観察された。大動脈に人工的な極端な狭窄を作成して大動脈圧を250mmHg以上に上昇させると大動脈弁輪面積も極端に増加して弁閉鎖が遅れるために逆流を発生し、そのため大動脈圧の上昇がある程度以上に進行しないのも確認された。これは一種の生体防御機構と考えられる。
C・elegans後期発生における遺伝子機能ネットワ-クの解明

1)形態異常幼虫致死変異株を、平成1年度はEMS処理したN2株より9株分離したが、本年度はさらにEMS処理したN2株より6株、ミュ-テ-タ-株より9株分離し、合計24株になった。2)形態異常には、コイル状、4つ折り、2つ折りで体が短い、咽頭の周囲が太い、皮膚が凹凸、脱皮不能、体壁と腸の間に隙間、などがあった。微分干渉顕微鏡および蛍光顕微鏡(DAPI染色)により、孵化直後に体の中央部にある約120個の細胞核を調べたが、数が大きく異なるものはないが、位置がずれているものがあった。また、ロ-ダミン・ファロイジンでアクチン繊維を染色したところ、繊維の向きが異常なものが2株あった。3)I、II、III、IV、V、X染色体に位置する変異の数は、それぞれ2、8、4、2、7、1個であった。染色体上での位置も決めた。24の変異株の内、同じ遺伝子のものが2組あった。既知の遺伝子の変異が4株あったが、他の多くの株は、未知の遺伝子または既知でも表現型が未解析のlet遺伝子に属するらしい。4)新たな耐性変異を分離するよりも、既に分離したフッ素イオン耐性変異株を解析することにした。5)Tc1挿入株よりflrー1遺伝子をクロ-ニングした。flrー3や1)の変異株のクロ-ニングも準備中である。6)マイクロインジェクションの実験は予定が遅れ、現在、装置の設定・DNAの調整・練習を行っている。7)flr遺伝子間の二、三重変異株を構築したところ、flrー2がflrー1やflrー3の『成長速度が遅い』という表現型を抑制することがわかった(フッ素イオン耐性は抑制しない)。8)モザイクは1)の変異株のいくつかについて検討中である。発生停止温度感受性変異株を計画調書の方法で数百株分離した。これらは、いずれも発生停止が一様には起こらず、形態が特に変ってはいなかった。それで、絶対致死の発生停止変異株を分離・研究することにした。C.elegans N2株をメタンスルホン酸エチル(EMS)処理して変異を誘起し、多数の致死変異株を分離した。この中から形態に異常のあるもの9株を選んでこれに研究を集中し、方法の確立を行った。これらの形態の異常は、体が24回折り畳まれている、頭が丸い、皮膚の輪郭が不規則、脱皮が出来ない、体壁と腸の間の屈折率が低い、などであった。これらの変異のおよその位置をつきとめ、付近にある既知の形態変異とヘテロ接合体を作り、この状態で変異株の維持を行うようにした。現在、トランスポゾンTc1を挿入するミュ-テ-タ-株を用いて同様の実験を行っている。EMSによる変異株は多く分離できるので変異の枚挙に用い、Tc1挿入変異株はTc1をプロ-ブとして遺伝子クロ-ニングに用いる計画である。来年度は、変異株の分離を続けるとともに、微分干渉顕微鏡・蛍光染色・生化学反応測定などで表現型をより詳細に調べたい。耐性変異株では、既に分離してあったフッ素イオン耐性変異株をさらにいくつか分離した。マッピングを行ったところ3つの遺伝子flr-1(X染色体上、unc-9の0.4単位右)、flr-2(第V染色体上、unc-76付近)flr-3(第IV染色体上、dpy-9付近)同定された。現在、二重変異株の構築とflr-1遺伝子のクロ-ニングを行っている。
順序情報の生成・学習を説明する計算論的神経回路モデル

本研究は、生理解剖学的実験事実に基づいて計算論的モデルを構築し、そのモデルの解析および生理実験との対比を通して、大脳皮質と大脳基底核を含む神経回路によってどうのように時間順序パターンを学習し、また必要に応じて生成できるのかを解明することを目的とする。本年度は、前年度に提案した順序情報の生成に関する概念モデルをニューロイダルネットシミュレータ上に害現し、シミュレーションによって概念モデルの、妥当性を確認した。ニューロイダルネットを用いて種々の脳機能をモデル化するためには、そめ機能の獲得を表現できるような、初期回路と学習アルゴリズムを設計することが必要である。そこで、初期回路としては、前年度に提案した(1)大脳皮質一基底核一視床ループ回路、(2)大脳皮質とマイネルト核との双方向結合、(3)大脳皮質内の側方抑制回路、(4)感覚系からの抑制入力を組み込んだ。シミュレーションの結果は、大脳皮質内の側方抑制によって活動が押さえられていたニューロンが、感覚系からの脱抑制と視床からの遅延ポジティブフィードバックによって活動を開始することによりその状態を遷移させることを示した。また、系列情報を表現する皮質cell assemblyを指定するマイネルト核ニュニロンが皮質ニューロンの閾値を調節することによって、大脳皮質上に様々な系列情報を多重に埋め込むことが可能であることも示された。さらにまた、初期回路には系列をコードするニューロンの存在を仮定しなくても、視床から皮質へのフィードバック結合にヘッブ的学習則を適用することによって、順序だった活動をコードするset-relatedneuronsを生成することが可能であることもわかった。
Anaplastic large cell lymphomaとホジキン病の研究-特にB細胞性の表現型を示すALCLとホジキン病の細胞由来について-

B細胞型のAnaplastic large cell lymphoma(B-ALCL)とB細胞型のReed-Sternberg細胞を有するHodgkin病(B-HD)についてその特徴を明らかにし、さらにその異同を検討するために18例のB-HDと17例のB-ALCLを臨床病理学的、免疫学的、遺伝子学的に検討した。
キメラセンサーを用いたヒスチジンキナーゼの機能解析

細菌の環境シグナルの検知には、ヒスチジンキナーゼと呼ばれるセンサーキナーゼが使われている。ヒスチジンキナーゼはシグナル検知ドメインとキナーゼドメインからなり、キナーゼドメインは保存性が高いが、シグナル検知ドメインは多様性に富んでいる。ラン藻Synechocyctisの内在性のリン酸欠乏応答センサーSphSのシグナル検知ドメインを、機能未同定のセンサーのシグナル検知ドメインと交換したキメラ型センサーを発現することで、in vivoで機能解析を行った。必須遺伝子で遺伝子破壊ができなかったHik2の解析により、Hik2が塩化物イオンを検知する塩ストレスセンサーであることを初めて見出した。生物は環境の変化を検知し、その環境に合わせて自身の代謝を調節する。バクテリア・カビ・植物においては、ヒスチジンキナーゼと呼ばれるセンサーキナーゼにより、細胞内外の環境の変化を検知する仕組みがある。ヒスチジンキナーゼの遺伝子破壊・過剰発現により、どの様に刺激でどういった遺伝子群が制御を受けるかについての情報は、かなり蓄積してきたが。センサー分子がどの様な分子機構で環境の変化を検知するかについては、これまで十分理解されているとは言えない。そこで、本研究ではこれまでに詳細に機能を解析したリン酸欠乏に応答するセンサーSphSのキナーゼドメインに、機能未同定のヒスチジンキナーゼのシグナル検知ドメインを融合したキメラ型のセンサーを合成し、SphSを欠失した細胞で発現した。キメラ型センサーが活性型であれば、SphSが本来発現を制御するアルカリフォスファターゼの活性が発現し、不活性になれば、アルカリフォスファターゼの活性は発現しない。この仕組みを活用して、キメラ型センサーのシグナル検知部位に様々な変異を導入することにより、シグナルの検知に重要な部位を明らかにすることができる。これまでに全てのラン藻に広く保存されたHik33とHik2のキメラセンサーを使って、Hik33のHAMPドメインとPASドメインが活性の制御に関わること、膜貫通ドメインは必要であるがその配列や数は関係ないことを見出した。また、Hik2は塩ストレス特に塩化物イオンに特異的に作用することが明らかとなった。また、ラン藻に広く保存されている、必須なヒスチジンキナーゼのひとつであるHik2は、そのGAFドメインで塩ストレス、特に塩化物イオンに特異的に作用することを明らかにした。この成果は、FEMS Microbial Lett.に掲載された。ヒスチジンキナーゼ(Hik)は、細菌・カビ・植物に保存されたセンサーキナーゼである。Hikは一般にN末側の配列の多様性に富んだシグナル検知ドメインとC末側の保存性の高いキナーゼドメインからなる。本研究の目的は、ラン藻のリン酸応答性Hik、SphSのキナーゼドメインに機能未知のHikのシグナル検知ドメインを融合したキメラセンサーを細胞内で発現させ、センサーがアクティブであれば、SphSの制御下にあるアルカリフォスファターゼ活性が発現することを利用して、機能未知のHikの機能とシグナル検知の関わるドメインの同定を目指すものである。ラン藻Synechocystis sp. PCC 6803の低温・高塩濃度・高浸透圧・強光・酸化ストレスに応答するマルチストレスセンサーのHik33のシグナル検知ドメインとSphSのキナーゼドメインのキメラセンサーをSynechocystis細胞内で発現し、Hik33のシグナル検知をSphSの出力として評価できる系を構築した。

Hik33のシグナル検知ドメインに存在する、2つの膜貫通ドメイン・その間のペリプラズミックループドメイン・PAS・HAMPの各ドメインの欠損および点変異を導入したキメラセンサーを発現することにより、膜貫通ドメインは配列・その数に関係なく必要であること、PASドメインとHAMPドメインはどちらかがあれば機能でき、相互に抑制的な関係にあることを見出した。以上の結果は論文として取りまとめており投稿中である。また、枯草菌の低温感受性のHik、DesKのシグナル検知ドメインとSphSのキナーゼドメインのキメラにより、DesKが温度の低温への変化に応答してSphSにより発現制御を受けるアルカリフォスファターゼの発現を誘導することを示し、DesKの膜貫通ドメインのアミノ酸の点変異により、温度感受性に重大な影響をおよぼす残基を明らかにした。これまでに複数のヒスチジンキナーゼのキメラ型センサーを構築した。その結果これまでの解析では明らかにできなかった、新規な結果を見出すことに成功している。初年度の研究経費の使用状況は当初予定より少なかったが、研究の進捗状況はほぼ予定通りに進んでいる。複数のHikのシグナル検知ドメインとSphSのキメラを完成させ、その中でも特にHik33についての解析は多いに成果があった。この内容に関しては論文を投稿しており、近いうちに受理される予定である。また、枯草菌のHikとSphSとのキメラについても当初の予想以上の成果があった。この内容に関しては現在論文を執筆中である。当初の予定にあった、SphSのシグナル検知ドメインと機能未同定のHikのキナーゼドメインとの融合に関しては、まだ十分進んでいない。今後はこの点については今後計画に沿って進める必要がある。解析が不十分なヒスチジンキナーゼについてさらに解析を進める。解析の過程でマンガンイオンの欠乏がアルカリフォスファターゼの活性を著しく高める現象を見出しており。この解析を進めることにより、全く新規なこれまで予想されていなかったシグナルの伝達系路を見いだせる可能性が考えられ、たいへん興味深い。研究の進捗状況から考えて、今後も計画に沿って進めることで問題は無い。これまでどおり機能未同定のHikのシグナル検知ドメインとSphSのキナーゼドメインを融合したキメラセンサーを発現する株の解析を進め、Hikのシグナル検知の分子機構を明らかとする。枯草菌のHikの機能解析をラン藻細胞内でキメラセンサーを発現して行うことは十分実績をあげることができたので、ラン藻以外の生物に由来するHikについてもこのシステムを用いて解析することが可能である事が証明された.今後は植物由来の植物ホルモン受容体として機能するHikについても解析を進めたい。また、1年目(平成23年度)には十分進められなかった、SphSのシグナル検知ドメインと機能未同定のHikのキナーゼドメインとのキメラセンサーをSynechocystis細胞内で発現させ、リン酸欠乏条件でどの様な遺伝子群の発現が誘導されるかについての解析を進め、その機能未同定Hikの制御下にある遺伝子群の特定とその遺伝子群の特徴から、Hikの機能に迫る解析をぜひとも進めたい。
ライデンフロスト現象を用いた新規低温廃熱エネルギー回収システム開発への挑戦

本年度は動的ライデンフロスト現象に支配する要因を明らかにすることを目的に研究を行った。ラチェット型に加工した金属亜鉛板と平滑な亜鉛板に対し、硝酸亜鉛とヘキサメチレンテトラミンを含む水溶液中で水熱処理を実施することにより、表面に酸化亜鉛ナノロッドを形成した。得られた表面にフッ素系のシランカップリング材をコーティングすることで撥水化し、その上での水滴のライデンフロスト温度、ならびにその移動速度の測定、移動の際の液滴の内部流動の直接観察を試みた。亜鉛版の表面に酸化亜鉛ナノロッドを形成することにより、ライデンフロスト温度は、138oCから120oCに低下した。この結果は従来の知見と一致する。表面をラチェット加工した亜鉛版の上を、ライデンフロスト現象により向かって左側に水滴が移動する際に、移動する水滴の内部流動を、粒子画像流速計測で調査したところ、固体表面がラチェット構造であることにより加熱表面が垂直から傾いていることで生じる水滴内部の時計回りの熱対流と、水滴の周囲を回る水蒸気の吹き出しにより生まれる反時計回りの流れが、逆向きの二層流となっており、初めはそれぞれが鬩ぎあうが、やがて水蒸気の吹き出しによる流れが内部の熱対流に勝って水滴を移動させていることが明らかになった。この内部流動の特徴は、本研究が世界で初めて明らかにしたものである。ラチェット構造を有する亜鉛板に酸化亜鉛ナノロッドを形成すると、ライデンフロスト温度は低下するものの、その際の移動速度も低下した。これは水蒸気の吹き出しが固体表面に沿って流出する際に、酸化亜鉛ナノロッドにより乱されることによるものと考えられた。これらのことから、酸化亜鉛ナノロッドを形成することは、ライデンフロスト温度を低下させるものの液滴の移動速度が低下するトレードオフの関係になることが分かった。本研究では100300oCの比較的低温の温度領域で発現する「ライデンフロスト現象」に着目し、この現象を効果的に固体材料表面上に発現させ、液滴の高速回転運動を誘起することで、低温廃熱を回収する「新規熱電変換デバイス」の開発を試みることを目的としている。そのため本研究では、ライデンフロスト現象による水滴運動を効果的に発現させる固体表面の構造や濡れ性の設計指針の構築と、ライデンフロスト現象を用いた水滴の回転運動に関する流動ダイナミクスの解明、並びに得られた知見に基づく熱電変換デバイスの試作に焦点を当てて進めることにしており、最終的には材料科学、表面科学、電気化学、熱流体科学の融合により、低温廃熱からのエネルギー回収に関する学理の構築に繋げていく。実施計画として今年度は効果的にライデンフロスト現象を発現する適切な粗さ構造の検討を中心課題としていた。今年度はラチェット加工した亜鉛板に酸化亜鉛ナノロッドを形成することで、ライデンフロスト温度と液滴の移動速度との関係を把握することができ、更には内部流動を詳細に解析することで、その原因を明らかにすることができた。特に動的ライデンフロスト現象における水滴の内部流動中に見られる、対抗する二層流の存在は、世界で初めての知見である。これらの検討からデバイス試作に対する有益な知見が得られたと考えており、以上のことから、研究はおおむね順調に進展していると考えている。30年度に得られた結果を踏まえ、31年度はラチェット構造や、酸化亜鉛ナノロッドの大きさの違いによる、上記のトレードオフの関係について、より詳細な調査を行うとともに、液滴の回転運動を駆動力にして、実際に磁石やコイル等の発電要素を含むフライホイールを回転させるための動力部の設計を行う。概要欄に記載したトレードオフの関係は、ラチェットの構造と酸化亜鉛ナノロッドの構造に何らかの最適値が存在する可能性が考えられる。或いはラチェット構造中に、部分的に酸化亜鉛ナノロッドを形成することが適切かも知れない。これらの効果についてさらに調査を進める。併せて昨年度に見出した対抗する二層流について、モデル計算を試みていきたい。

これらのことから、酸化亜鉛ナノロッドを形成することは、ライデンフロスト温度を低下させるものの液滴の移動速度が低下するトレードオフの関係になることが分かった。本研究では100300oCの比較的低温の温度領域で発現する「ライデンフロスト現象」に着目し、この現象を効果的に固体材料表面上に発現させ、液滴の高速回転運動を誘起することで、低温廃熱を回収する「新規熱電変換デバイス」の開発を試みることを目的としている。そのため本研究では、ライデンフロスト現象による水滴運動を効果的に発現させる固体表面の構造や濡れ性の設計指針の構築と、ライデンフロスト現象を用いた水滴の回転運動に関する流動ダイナミクスの解明、並びに得られた知見に基づく熱電変換デバイスの試作に焦点を当てて進めることにしており、最終的には材料科学、表面科学、電気化学、熱流体科学の融合により、低温廃熱からのエネルギー回収に関する学理の構築に繋げていく。実施計画として今年度は効果的にライデンフロスト現象を発現する適切な粗さ構造の検討を中心課題としていた。今年度はラチェット加工した亜鉛板に酸化亜鉛ナノロッドを形成することで、ライデンフロスト温度と液滴の移動速度との関係を把握することができ、更には内部流動を詳細に解析することで、その原因を明らかにすることができた。特に動的ライデンフロスト現象における水滴の内部流動中に見られる、対抗する二層流の存在は、世界で初めての知見である。これらの検討からデバイス試作に対する有益な知見が得られたと考えており、以上のことから、研究はおおむね順調に進展していると考えている。30年度に得られた結果を踏まえ、31年度はラチェット構造や、酸化亜鉛ナノロッドの大きさの違いによる、上記のトレードオフの関係について、より詳細な調査を行うとともに、液滴の回転運動を駆動力にして、実際に磁石やコイル等の発電要素を含むフライホイールを回転させるための動力部の設計を行う。概要欄に記載したトレードオフの関係は、ラチェットの構造と酸化亜鉛ナノロッドの構造に何らかの最適値が存在する可能性が考えられる。或いはラチェット構造中に、部分的に酸化亜鉛ナノロッドを形成することが適切かも知れない。これらの効果についてさらに調査を進める。併せて昨年度に見出した対抗する二層流について、モデル計算を試みていきたい。実験に使用した亜鉛板のラチェット加工を学内の技術部に依頼したが、この経費の請求が次年度になったため。31年度は異なるラチェット構造の試作、各種表面分析、動力部位の試作等に経費を使用する。
屋外及びミスト噴霧環境での人体の温熱感と快適感が評価できる新環境指標の開発

人の温熱感覚は人体の生理反応に影響されるため、人体の熱的な状態の予測が必要である。しかし、予測に必要であるミスト環境内でのミストによる蒸発熱損失の環境因子は、まだ十分な検討がなされていない。従って、様々な環境条件での蒸発熱損失の確認が必要である。本研究では、ミストシステムが環境因子、主観評価、生理反応に及ぼす影響を明確にし、ミストを有する屋外環境での環境因子から人体の生理的な状態が予測できるモデルを開発する。最終的には、その予測モデルに基づき、屋外及びミスト環境での人体の温熱感覚が評価できる新環境指標を提案する。
水田および湿地における物理・物理化学的環境自動計測システムの開発

水田および湿地における物理・物理化学的環境自動計測システムの開発について、14年度ではCO_2ガスの動態を計測するシステムを開発した。このシステムにより、15年度では水田湛水層およびそれに接する大気中のCO_2ガスの動態を計測し、水田における特徴あるCO_2ガスの動態を把握することができた。とくに、日中、水田湛水層のアルカリ化によってCO_2ガスが吸収され、夜間は逆に酸性化とともにCO_2ガスが大気中に放出されるという現象は、はじめて確認されたものである。これらの結果から言える最大の成果は、水田湛水層、とりわけ土壌表層と湛水層の境界に生息する光合成細菌の果たしている役割の重要さである。すなわち、光合成の結果生じた酸素は、水田湛水層の対流によって速やかに湛水層全体に広がり、水田における豊かな生態系が形成される基幹となっている。この結果は、これからの水田の生態系をより発展させるための鍵が、水田湛水層における光合成細菌による光合成機能をより発展させることができるかどうかにかかっていることを示している。また、そのためのモニタリングの重要性は今後ますます大きくなっていくであろう。さらに、冷害回避のために行われている深水灌漑のエネルギー収支に及ぼす影響を明らかにする目的で、湛水深を変えたライシメーターを用いて、日射、湿度、水温、地温、蒸発量などを経時的に計測し、そのデータに基づき物理的な解析を行った。この結果、深水灌漑は日照不足の場合、内部エネルギーの放出量が吸収量を上回り、エネルギー的にはマイナスの効果となることを明らかにした。この他、水田土壌中の酸化還元電位(ORP)や溶存酸素(DO)の動態、水温、地温などを総合的に計測できるようになった。この結果、水田に関する物理・物理化学的環境の総合的な自動計測が可能となり、水田環境が時々刻々把握できるようになった。今回のシステムをさらに改良していくことで、水田農業の持続的発展と生態系の保全に寄与できると考えている。水田および湿地における物理・物理化学的環境自動計測システムの開発の主要な課題の1つとして、水田におけるCO_2ガスの動態を計測するシステムを開発した。本システムは、水田湛水面上の大気を高度(5,20,50,100cm)毎に取り込み、その経時的変化を計測・記録するだけでなく、湛水のpHおよびRpHを自動的に計測することにより、大気と湛水層間におけるCO_2ガスの交換現象を解析できるようにした。その結果、一般に普通の土壌表面からは、土壌微生物および根の呼吸により常時CO_2ガスが放出されているのに対し、湛水された水田では、これとは異なり、日中はCO_2ガスが湛水層に取り込まれ、夜間は逆に放出されているという新たな現象を見いだすことができた。これは、湛水層中の光合成生物によるものであると考えられた。このことは、浅い湛水層をもつ水田および湿原が、温暖化ガスの吸収源として大きな役割を果たしている可能性を示唆している。さらにこのことは、アジアモンスーン地帯における水田の温室効果ガス削減効果を再評価すべきであるという極めて重要な内容をも含んでいると考えている。本システムを今後さらに改良し、定性的だけでなく定量的にもCO_2ガスのフラックスおよび収支が計測できるようにする予定である。また、さらにCO_2ガスの動態は、これまでの研究からO_2ガスの動態とも密接に関連していることが明かであることから、CO_2ガスとO_2ガスの動態を総合的に計測し解析することも必要であり、これらも今後併せて行う予定である。

水田および湿地における物理・物理化学的環境自動計測システムの開発について、14年度ではCO_2ガスの動態を計測するシステムを開発した。このシステムにより、15年度では水田湛水層およびそれに接する大気中のCO_2ガスの動態を計測し、水田における特徴あるCO_2ガスの動態を把握することができた。とくに、日中、水田湛水層のアルカリ化によってCO_2ガスが吸収され、夜間は逆に酸性化とともにCO_2ガスが大気中に放出されるという現象は、はじめて確認されたものである。この他、水田土壌中の酸化還元電位(ORP)や溶存酸素(DO)の動態、水温、地温などを総合的に計測できるようになった。この結果、水田に関する物理・物理化学的環境の総合的な自動計測が可能となり、水田環境が時々刻々把握できるようになった。これらの結果から言える最大の成果は、水田湛水層、とりわけ土壌表層と湛水層の境界に生息する光合成細菌の果たしている役割の重要さである。すなわち、光合成の結果生じた酸素は、水田湛水層の対流によって速やかに湛水層全体に広がり、水田における豊かな生態系が形成される基幹となっている。この結果は、これからの水田の生態系をより発展させるための鍵が、水田湛水層における光合成細菌による光合成機能をより発展させることができるかどうかにかかっていることを示している。また、そのためのモニタリングの重要性は今後ますます大きくなっていくであろう。今回のシステムをさらに改良していくことで、水田農業の持続的発展と生態系の保全に寄与できると考えている。
ネットワーク構成法における問題の解法の高速化および性能評価に関する研究

本研究では,耐故障ネットワーク構成,また通信容量割当て問題(いくつかの局間に所望の(バケット等の)通信容量を確保するために回線容量を割り当てることや回線故障等による容量の再割り当て時に転送遅延が既定時間以下になるように割り当てること)を研究目的としていた.上述の問題を含め最適化問題には厳密解を求めることが「総当たり法」以外にはない問題も多く,このような問題に対しては,近似解法で解くのが一般的である.そこで,近似解法を開発する上での支援システムとして,研究報告1で報告したネットワーク(グラフ)描画システムを開発した.ネットワーク最適化問題に対するアルゴリズムを開発する場合,入力データ(グラフやそれに対するコスト等)を数字の並び等で表したものを入力し,結果も数字の並び等を出力させるというのが現状である.これでは我々人間にとっては分かりづらく非常に不親切である.このことからアルゴリズムを開発する場合の支援体制が不十分であり,そして支援体制を整える必要性があると思われた.そこで,アルゴリズムの入力であるネットワーク(グラフ)等を画面に視覚的に表示し,アルゴリズムの計算過程やその最終結果も視覚的に表示するシステムを開発している.本研究では,耐故障ネットワーク構成,また通信容量割当て問題(いくつかの局間に所望の(バケット等の)通信容量を確保するために回線容量を割り当てることや回線故障等による容量の再割り当て時に転送遅延が既定時間以下になるように割り当てること)を研究目的としていた.上述の問題を含め最適化問題には厳密解を求めることが「総当たり法」以外にはない問題も多く,このような問題に対しては,近似解法で解くのが一般的である.そこで,近似解法を開発する上での支援システムとして,研究報告1で報告したネットワーク(グラフ)描画システムを開発した.ネットワーク最適化問題に対するアルゴリズムを開発する場合,入力データ(グラフやそれに対するコスト等)を数字の並び等で表したものを入力し,結果も数字の並び等を出力させるというのが現状である.これでは我々人間にとっては分かりづらく非常に不親切である.このことからアルゴリズムを開発する場合の支援体制が不十分であり,そして支援体制を整える必要性があると思われた.そこで,アルゴリズムの入力であるネットワーク(グラフ)等を画面に視覚的に表示し,アルゴリズムの計算過程やその最終結果も視覚的に表示するシステムを開発している.
NIMA関連キナーゼによる植物細胞の極性伸長制御機構の解明

植物の伸長制御機構を明らかにするため、シロイヌナズナNIMA関連キナーゼ(NEK)ファミリー、ゼニゴケNIMA関連キナーゼ(MpNEK1)、その他の微小管関連遺伝子の解析を行った。植物の細胞と器官の成長を協調させる機構として、メカニカルフィードバックが提唱されている。メカニカルフィードバックでは、成長や形態により生じる張力の方向に微小管が配向し、これが細胞や器官の成長を協調させる。シロイヌナズナNEK6は、張力に対する微小管の応答を抑制し、メカニカルフィードバックを介して細胞と器官の成長を制御することが明らかになった。シロイヌナズナnek6変異体は張力に過剰に応答し、微小管が張力方向に固定されやすい。その結果、局所的な成長のばらつきが増幅され、細胞や器官の成長方向が異常になる。NEK6タンパク質は極性をもって局在し、張力に最も応答して配向した微小管を脱重合する。これにより、張力応答が適度に抑制され、細胞や器官の成長のばらつきが緩和され、極性成長が可能になることを示した(論文投稿中)。ゼニゴケMpNEK1は仮根の先端成長の方向を制御する(Otani et al. 2018)。この機構を明らかにするため、ライブイメージングにより微小管の動態解析を行ったところ、ゼニゴケMpnek1変異体では仮根先端の微小管の構造と動態が異常になることがわかった。また、MpNEK1タンパク質は、仮根先端の微小管に局在し、特徴的な動態を示すことが明らかになった。更に、ゼニゴケの微小管関連遺伝子を破壊して変異体を作出したところ、仮根の形態が異常になる系統や、葉状体の形態が異常になる系統が得られた。これらの変異体や、GFP融合タンパク質による相補株を用いて解析を進めた。シロイヌナズナNEK6がメカニカルフィードバックを介して、細胞と器官の成長を協調させることを明らかにした。シロイヌナズナnek6変異体の張力応答、微小管の配向応答を明瞭に示すことができた。更に、NEK6タンパク質が細胞の上下に極性をもって局在し、張力応答した微小管を脱重合するという驚くべき結果を得ることができた。これらの結果をまとめ、論文投稿を行った。ライブイメージングにより、ゼニゴケMpnek1変異体の微小管異常、MpNEK1タンパク質の特徴的な動態を明瞭に示すことができ、仮根伸長における微小管の制御機構を明らかにした。また、ゼニゴケの微小管関連遺伝子について、仮根の形態が異常になる変異体、葉状体の形態が異常になる変異体を得ることができた。仮根の異常を示すものについては、微小管の動態とタンパク質の仮根先端への局在を明らかにしており、機能解析が進んでいる。今後は、シロイヌナズナNEKファミリーの解析を進め、多様な器官や細胞型におけるNEKの機能的な重要性を明らかにしたい。また、シロイヌナズナNEK6とゼニゴケMpNEK1によりリン酸化される基質を明らかにし、新規な微小管の制御機構を解明する。シロイヌナズナNEK6については、タンパク質分解に関わる領域や微小管に結合する領域を特定しており、発現量や局在を制御する分子機構についても研究を進め、上流の制御因子の特定を行う。1)シロイヌナズナNEK6、NEK遺伝子ファミリーの機能解析:nek6変異体の微小管動態を詳細に解析した。nek6変異体では細胞膜から剥がれて変形する微小管が残存し、伸長を続けることが明らかになった。NEK6は細胞膜から離脱して異常な挙動を示す微小管を脱重合して除くことにより、微小管配向を整え、細胞の伸長極性に寄与すると考えられる。エストラジオール添加により効率よくNEK6タンパク質を誘導できる新規な誘導株の作成に成功した。改良型誘導株ではNEK6の蓄積と形態異常が顕著で、微小管の脱重合が起こることが示された。また、この株を用いてチューブリンなどのリン酸化を確認しつつある。更に、NEK6によるチューブリンリン酸化部位5つについてアミノ酸置換を導入して微小管への取り込みを解析し、特に1つの部位が重要であることを示した。ENS-LyonのHamant博士と共同研究を行った。NEK6は微小管の過剰な張力応答を抑制し、細胞間の協調的な微小管配向を可能にすることが示された。また、シロイヌナズナNEKファミリーについて解析を進め、その発現パターンを明らかにすると共に、細胞伸長における機能的な冗長性を示した。これらの研究成果をまとめ、論文を投稿中である。2)コケNEKの解析:タイムラプス観察から、ゼニゴケMpNEK1破壊株では仮根の伸長方向が安定せず、ジグザグに成長することが示された。また、仮根伸長時のMpNEK1-Citrineの動態を明らかにした。MpNEK1破壊株などを用いて、MpNEK1の下流因子を同定しつつある。ヒメツリガネゴケPpNEK1についても変異体と細胞内動態を解析中である。更に、ゼニゴケ微小管関連遺伝子の変異体を作出し、表現型を解析した。これまでに扁平な葉状体の形成に欠損を示す変異体を5種類、仮根の異常を示す変異体を2種類作成することに成功した。nek6

変異体の微小管動態を詳細に解析し、NEK6が細胞膜からはがれて変形する微小管を削除することが明らかになった。これにより、異常な微小管が除かれ、細胞が一定の方向に伸長することができると考えられ、微小管制御の新たな側面を明らかにすることができた。また、NEK6タンパク質を効率よく発現誘導することができる新規な誘導株の作成に成功した。この改良型誘導株は画期的であり、下流因子の同定など、今後の研究の強力なツールとなる。更に、NEK6の新たな機能として、個々の細胞の過剰な張力応答を抑制することが明らかになった。このことは、NEK6が張力(メカニカルストレス)に応答した微小管配向を抑制し、組織全体の微小管配向を整えることを意味しており、今後の研究展開が期待できる。ゼニゴケについては、MpNEK1の機能解析を含めて順調に研究が進展しており、論文を準備中である。特に、微小管関連遺伝子の解析が進んでおり、ゼニゴケの形態形成における包括的な理解につながると考えられる。植物細胞の伸長方向制御機構を明らかにするため、シロイヌナズナNIMA関連キナーゼ6(NEK6)と、そのオルソログであるゼニゴケMpNEK1の解析を行った。シロイヌナズナnek6変異体の成長解析から、NEK6は異常な伸長を抑制するのに加えて、伸長自体を促進する2つの機能を持つことがわかった。nek6変異体の微小管観察とNEK6の細胞内動態から、NEK6は微小管の退縮末端に局在し、細胞膜からはがれて変形した微小管を取り除く働きがあることが示された。また、NEK6はbeta-チューブリンの5つのSer/Thr残基をリン酸化し、微小管を脱重合していることが示唆された。以上より、NEK6はチューブリンをリン酸化して変形した微小管を除去することで、微小管配向を整え、方向性のある細胞伸長を可能にしていると考えられる(Takatani et al. 2017)。ゼニゴケとヒメツリガネゴケのNEK遺伝子をクローニングし、それぞれMpNEK1、PpNEK1と名付けた。いずれのコケ植物もNEK遺伝子を1つだけ持つことがわかった。ゼニゴケMpNEK1の遺伝子破壊株を作出したところ、先端成長を行い、フィラメント状に伸長する仮根細胞の伸長方向がランダムになっており、ジグザグやらせん状の異常な形態を示した。MpNEK1は先端成長を行っている仮根先端部に存在し、微小管上に局在していた。Mpnek1破壊株の微小管観察と微小管阻害剤実験から、MpNEK1は仮根先端部の微小管を不安定化し、仮根の伸長方向を安定化することが示唆された。また、MpNEK1はシロイヌナズナnek6変異体の表現型を相補し、in vitroでチューブリンをリン酸化することから、陸上植物のNEKの機能は進化的に保存されていると考えられる(Otani et al. 2018)。シロイヌナズナNIMA関連キナーゼ6(NEK6)がチューブリンをリン酸化し、変形した微小管を除去することで、微小管配向を整え、方向性のある細胞伸長を促進することを示した(Takatani et al. 2017)。植物の微小管がどのように整列するのか未だ不明な点が多いが、この研究により、変形した微小管の除去という新たなメカニズムを提唱することができた。また、ゼニゴケMpNEK1が仮根細胞の成長方向を制御することを初めて明らかにし、細胞伸長におけるNEKの機能が進化的に保存されていることを示した(Otani et al. 2018)。仮根細胞は、初期の陸上植物において祖先的な根として機能したと考えられており、水分や養分の吸収・植物体の土壌への固定を行っている。
不斉の自然発現を伴う結晶中での結合形成反応

アキラルな基質の形成する不斉結晶のキラリティーのみを不斉源として利用する反応も絶対不斉合成反応に属し、近年,分子間,分子内光反応を用いた成功例が報告されている。我々は,含窒素カルボニル化合物であるアミド,イミド,チオアミド,チオイミドが高い確率でキラルな空間群の結晶を与えることを見いだした。固相光反応を利用した絶対不斉合成の限界と有機合成反応への応用,キラル化の解明を目的として種々のアキラルな基質の結晶化と光反応性を検討し,以下のような絶対不斉合成反応を達成した。種々のS-アリール◯-ベンゾイル安息香酸チオエステル及びチオエステルについてX線結晶構造解析と光反応を検討した。チオエステル誘導体は光照射に対し高い反応性を示し,合成した全ての基質が固相光反応により対応するフタリドを高収率で与えた.8種類のチオエステルのX線結晶構造解析を行ったところ,3つの化合物が不斉結晶を形成していることを明らかにした。その光反応生成物であるフタリドは光学活性体として得られた。結晶中の分子配座はベンゾイル基が中心の芳香環に垂直でエステル側が平面構造であった。エステル誘導体でも8種の基質中2つが不斉結晶を形成した。エステル誘導体では,光反応に不活性な基質も存在し,X線結晶構造解析による結晶中の分子配座から反応性の考察ができた。フタリド生成の反応機構としては,原料と生成物について異常分散法を用いて絶対構造を決定したところ,ラジカル対を経由する反応機構ではなく,アリール基の移動を伴って環化し生成することが明らかとなった。さらに標識化合物について検討しその反応機構を解明した。