hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
精細胞分化におけるテロメア動態の解析

テロメア配列に対する特異プローブを作成した上でFISH法を応用し、共焦点レーザー顕微鏡を用いて観察することでマウス精巣組織切片上での精細胞テロメア動態について三次元的に解析を行った(申請者は独自に組織切片上での核内動態を観察する手法を開発し、現在、特許出願中である)。その結果として精細胞分化過程においてテロメア長は特徴的な動態を示すことがわかった。まずひとつには4倍体である精母細胞においてテロメア長に対応するシグナルが減少することが確認された。これは減数分裂期にテロメア長の短縮が生じていることを示すものと考えている。さらに半数体である精子細胞の成熟過程にテロメア長に対応するシグナルが増強していることが示された。これは精子細胞の成熟過程にテロメア長が伸長していることを示すと考えている。またこの時点におけるテロメア長の伸長はテロメア修復酵素・テロメラーゼによるものであることを確認した(申請者は独自にテロメラーゼ活性を組織切片上で検出する手法を開発し、現在、特許出願中である)。またテロメラーゼの局在(活性ではなく)についても免疫組織化学により確認した。同解析法に加えて、テロメア長の確認のために、パルスフィールド電気泳動法による確認を行った。伸長型精子細胞を含まない性成熟前の生後4週齢マウス精巣由来のテロメア長は伸長型精子細胞を含む性成熟後の8週齢マウス精巣由来のテロメア長に比較して、短いものであった。このことから、上述のテロメア延長機構が半数体においてなされていることが明確に示された。テロメア配列に対する特異プローブを作成した上でFISH法を応用し、共焦点レーザー顕微鏡を用いて観察することでマウス精巣組織切片上での精細胞テロメア動態について三次元的に解析を行った。
硬組織親和性モノマーを活用した生体組織とのハイブリッド化ならびにその耐久性

4-メタクリロイルオキシエチルトリメリット無水物(4-META)や2-メタクリロイルオキシフェニルリン酸(Pheny-P)のような疎水基と親水基を合わせもつメタクリル酸示導体は、モノマーを歯質内に拡散させる機能があること、拡散したモノマーをそこで重合するとそこに歯質分子とポリマー分子が絡み合ったハイブリッド層(樹脂含浸層)が生成する。象牙質接着試料のパーコレーション試験の結果、象牙質のようにタンパク質で重要な構成要素をなしている被着体では、タンパク質の熱による変性の効果の方が大きく現われ、接着の安定性評価試験にならないことがわかった。ヒト生活歯を用いた接着試験は、事実上不可能である。そこで生活歯に、口腔内で接着剤を硬化させた後、抜歯し、そのまま超薄切された口腔内接着試料をTEM観察して樹脂含浸象牙質の性質を調べ、牛抜去歯での観察と比較した。生活歯の方がスメアー層を脱灰除去するときに脱灰される象牙質の厚さは薄く、ポリマーでカプセル化されHClで脱灰され難く変化したハイドロキシアパタイトの結晶と、ポリマーで包み込まれ電子染色され難く変化したコラーゲンが樹脂含浸象牙質(ハイブリッド層)の中に存在していることがわかった。すなわち抜去歯を生活歯のモデルとして利用した接着の研究には限界があると結論できよう。重合開始時期を選択できる光重合開始系を利用する方が、スメアー層の上から接着するには有利である。Phenyl-Pをトリエチレングリコールジメタクリレート(TEGDMA)に溶かしたボンディング剤を研削したままの象牙質の上にのせ1分間放置後、可視光線を照射して重合させた上にコンポジットレジンをもり、光照射して硬化させたところ接着強さは6.7MPaあった。接着試料の縦断面をTEM観察したところ、ポリマーはスメアー層の中には生成しているが、スメアー層につながる健全象牙質には存在していなかった。この結果は、これまで象牙質への接着のは象牙質の上にある弱いスメアー層を脱灰除去してからでなくては不可能であるとの常識を覆す新しい知見である。
癌細胞浸潤及び血管新生におけるマクロファージ遊走阻止因子の機能に関する基礎的研究

本研究では,ICRマウス由来の癌細胞(Sarcoma S180)をマウスの背部皮下に移植し,移植後隔日に腫瘍体積の推移を測定した.Tgマウスに皮下移植した腫瘍体積はcontrolマウスに比して有意に増加した.一方,腫瘍血管新生誘導試験ではSarcoma Sarcoma180細胞を注入したMillipore chamberをマウスの背部皮下に移植し,移植後6日目に腫瘍血管の占有面積を定量的に測定した.Tgマウスにして血管新生が増強することから,MIFが腫瘍細胞の増殖と血管新生を促進する作用を有すると考えられた.MIFによる細胞内シグナル伝達系についても解析を進め,MIF刺激によりsrcの自己リン酸化,Mek及びMAPKの活性化が認められた.また種々のタンパク質リン酸化阻害剤を用いた実験結果から,MIFの作用はsrc-Mek-MAPKのシグナル伝達系を介すると考えられた.MIFTgマウスに移植した腫瘍が初期には増殖が促進されるが,腫瘍移植10日目以降では逆に腫瘍細胞の消退が見られる結果を得た.このことはMIFが腫瘍増殖の促進作用を有すると共に,免疫担当細胞を活性化し腫瘍増殖を抑制する機能を持ち合わせていることを示唆している.本研究では,ICRマウス由来の癌細胞(Sarcoma S180)をマウスの背部皮下に移植し,移植後隔日に腫瘍体積の推移を測定した.Tgマウスに皮下移植した腫瘍体積はcontrolマウスに比して有意に増加した.一方,腫瘍血管新生誘導試験ではSarcoma Sarcoma180細胞を注入したMillipore chamberをマウスの背部皮下に移植し,移植後6日目に腫瘍血管の占有面積を定量的に測定した.Tgマウスにして血管新生が増強することから,MIFが腫瘍細胞の増殖と血管新生を促進する作用を有すると考えられた.MIFによる細胞内シグナル伝達系についても解析を進め,MIF刺激によりsrcの自己リン酸化,Mek及びMAPKの活性化が認められた.また種々のタンパク質リン酸化阻害剤を用いた実験結果から,MIFの作用はsrc-Mek-MAPKのシグナル伝達系を介すると考えられた.MIFTgマウスに移植した腫瘍が初期には増殖が促進されるが,腫瘍移植10日目以降では逆に腫瘍細胞の消退が見られる結果を得た.このことはMIFが腫瘍増殖の促進作用を有すると共に,免疫担当細胞を活性化し腫瘍増殖を抑制する機能を持ち合わせていることを示唆している.
生体分子機能を促進する分子クラウディング効果の微視的解明

細胞質内の混み合った溶液環境(分子クラウディング)を、深海魚細胞中に存在する浸透圧調節物質TMAOを用いてモデリングした。クラウディング溶液中の蛋白質熱力学量(部分モル体積や移相自由エネルギー)を、分子動力学シミュレーションから得られる溶媒原子配置情報とカークウッド-バフ(KB)積分法を組み合わせて計算する手法を開発した。KB積分を時空間分解することで、熱力学量の総量だけではなく、その時間依存性(ダイナミクス)や3次元的な分布を明らかにした。これにより、分子クラウディング効果の微視的描像が得られた。細胞内は、蛋白質や核酸などの高分子に加え、様々な代謝物が高濃度で溶けこむ非常に混雑した溶液環境(分子クラウディングと呼ばれる)である。このような環境下の生体分子は、希薄水溶液中では観測されない様々な分子物性を示すことが注目されている。本年度は主に低分子量クラウディング剤と蛋白質との相互作用を調査した。生体分子の構造安定性を大きく改変するクラウディング剤の典型例は、熱水や深海など極限環境に住む生物が細胞内に持つ有機低分子である。本研究計画では、深海生物が細胞内に多く蓄積する有機低分子:TMAO (trymethylamin N-oxide)を採用し、TMAO水溶液中における蛋白質の挙動を、分子動力学法を用いて調査した。得られた原子の位置情報を平均化し、蛋白質周囲のTMAOの3次元分布をAレベルの空間解像度で解析した。これらのデータから、選択的溶媒和〔水以外の共存する溶媒分子が、タンパク質表面などに水分子よりも過剰に結合(または排除)される現象〕が、どのような部位で発現するかを調査した。さらに、TMAOのようなクラウディング剤は、蛋白質を高静水圧による圧力変性から防御している可能性が示唆されている。高静水圧を付加した分子動力学シミュレーションを実行し、TMAOが蛋白質の部分モル体積(溶質が系全体に及ぼす実質的な体積)とその圧力依存性に及ぼす影響を調査した。理論的側面からは、液体の統計力学に基づくKirkwood-Buff理論を生体分子用に改良し、蛋白質の部分モル体積の時間変化(ダイナミクス)および水和体積の3次元分布を溶媒分子の微視的配置情報のみから再構成する手法を開発した。これにより、従来、実験的には時間平均量としてのみ観測可能であった体積量について、その微視的空間分布やダイナミクスを知ることが可能になった。細胞内は水以外の分子が体積の3割ほどを占める非常に込み合った溶液環境(分子クラウディング)である。本研究は、分子クラウディング環境が生体分子の立体構造や機能発現に及ぼす影響を、原子レベルで解明することを目的としている。当該年度は前年度に引き続き、低分子量クラウディング剤と蛋白質との相互作用を調査した。深海生物が細胞内に多く蓄積する有機低分子:TMAO(trymethylamin N-oxide)をクラウディング剤として用い、濃度2.2M TMAO水溶液中におけるアポミオグロビンの挙動(25ナノ秒)を、分子動力学法によってシミュレーションした。Kirkwood-Buff(KB)積分法1)を改良し、シミュレーションによって得られた水分子およびTMAO分子の位置情報を用いて、タンパク質の純水からTMAO水溶液中への移相自由エネルギー(Transfer Free Energy(TFE))2)を計算する手法を開発した。TFEの理論値は実験値と良い一致を示した。これに加え、KB積分の時空間分解によって、TFEのダイナミクスや3次元的な分布を映像化する手法も開発した。TFEは、総量としては正の値を持つが、タンパク質周囲で均一に分布しているのではなく、溶質表面を塗りつぶすように発生する正のTFE領域(黄)と、球状に点在する負のTFE領域(青)が混在していることが明らかになった。本研究の解析手法によって、低分子クラウディング剤がタンパク質のどのような部位に作用し、それが熱力学的にいかなる影響を溶質に与えているかを、「定量的かつ視覚的に」理解することが可能となった。1)液体分子の密度揺らぎの積分値から、熱力学量を計算する理論。2)溶質を、ある溶液相から別の溶液相に移す際に変化する溶質の自由エネルギー。前年度はKirkwood-Buff(KB)積分法(1)を改良し、分子動力学(MD)シミュレーションによって得られた水分子およびTMAO分子の位置情報を用いて、タンパク質の純水からTMAO水溶液中への移相自由エネルギー(Transfer Free Energy (TFE))(2)を計算する手法を開発した。

今年度は、前年度に得られたTFEの空間分布データのうち、溶質(アポミオグロビン)表面から8.0オングストローム以内のものを、1.0(立方オングストローム)の解像度で分割し、最近接溶質原子にマッピングした後にアミノ酸毎に集計した。これによりTFE発生量のアミノ酸残基依存性を調査した。解析の結果、溶媒露出表面積(SASA)の大きな親水性残基周囲で、大きな正の移相自由エネルギーが発生しており、アミノ酸モノマーで得られる実験値と良く対応していた。一方で、疎水性の高い残基は、内部に埋もれているためSASAが小さく、天然構造の移相自由エネルギーには強く影響しないことが示された。(1)液体分子の密度揺らぎの積分値から、熱力学量を計算する理論。(2)溶質を、ある溶液相から別の溶液相に移す際に変化する溶質の自由エネルギー。12年目中期で、研究に必要な解析手法および計算プログラムの開発がほぼ完了した。それを用いて、本研究課題の主目的である、分子クラウディング効果の微視的解明に取り組んだのが当該年度である。クラウディング状態を生じる分子は、大きく分けてポリエチレングリコールなどの高分子とアミノ酸やメチルアミン類などの低分子がある。現在まで、低分子による分子クラウディング環境が生体分子の熱力学的安定性に及ぼす影響について、分子レベルの解明が大きく前進した。24年度が最終年度であるため、記入しない。1:現在までに得られている移相自由エネルギーの3次元分布データをもとに、タンパク質のどのような残基周囲で、移相自由エネルギーが増減しているかをマッピングする。タンパク質表面の幾何学的特性(曲率やキャビティーの形状など)と移相自由エネルギー分布量との相関も調査する。2:TMAOなどの低分子クラウディング剤に加え、複数のタンパク質やDNA分子による高分子クラウディングにも焦点をあて、より細胞質に近い分子クラウディング環境のモデリングおよび分子動力学シミュレーションを実行する。得られた原子配置情報から、各分子成分の相互作用や分布状態を調査する。
癌性膵液特異的抗体の認識抗原の機能解析と高感度検出法の確立

膵腺房細胞癌や膵癌膵液に反応性が強く膵癌診断に有用性が期待される単クローン抗体の認識抗原の同定を行った。2P-1-17-1, 6P-3-2-4は糖鎖抗原認識の可能性が示唆され、合成糖鎖抗原に対する反応性試験にて、それぞれシアリル化ルイスa抗原、Tn抗原を認識していた。2P-1-2-1認識抗原は、抗原陽性細胞株培養液、抗体とprotein G磁気ビーズを用いた免疫沈降法にて精製し、LC-MS/MS解析でスコア828にてa bile salt-dependent lipase oncofetal isoformが検出された。本年度作製したcDNA Library(合計25万)とL-cellを用いてexpression cloningを試みた。20回のFACSを用いたプラスミド濃縮を行ったが、目的のcDNAの濃縮には至らなかった。他方の、抗原の精製に関しては、アフィニティカラムによる免疫沈降後、ウエスタンブロティング、およびSDS-PAGE後の銀染色にて目的バンドの検出と特定を試みるとともに、現在、LC/MS/MS(外注)用のバンドの切り出しを遂行した。実験の遂行状況としては、やや遅れていると思われる。24年度は、expression cloning、培養上清からの目的物質の精製準備作業に集中していたため、学会発表用のデータ準備は行えなかった。ただし、12P-1-2抗体に関して、英国ケンブリッジ大学より研究協力者である久留米大学・病理学教室(矢野教授ら)に2P-1-2抗体の病理診断への応用研究に関する共同研究依頼があり、現在計画中である。2Tnをエピトープとする6P-3-2抗体を用いて、細胞溶解液より抗原分子の精製が進行している。32P-1-17抗体の認識抗原がsialyl-lewis aであることを合成抗原を用いたELISAにて確認した。本研究は慢性炎症性膵液と細胞診陽性癌性膵液を、それぞれ寛容原、免疫原として用いてマウスより、2種類の膵癌膵液特異的モノクローナル抗体(2P-1-2-1, 2P-1-17-1)を樹立し、その臨床的有用性を報告してきた(Int. J. Mol. Med. 28. 599-603. 2011.、J. Clin. Patholo.65.327-332.2012)。さらに、これらの抗体の臨床診断的応用を目的として、同一抗原分子上の異なるエピトープを認識する単クローン抗体を作製し、高感度検出法の確立を計画した。以上の目的のために、2つの異なる方法1免疫沈降法による精製認識分子のLC/MS/MS解析、および2抗原陽性細胞より哺乳類発現ベクターを用いたcDNAライブラリーより、FACSソーターを用いたExpression Cloning法による該当するcDNA遺伝子の単離を試みた。さらに、2P-1-17-1抗体に関してはSDS-PAGEによる抗原解析において、認識分子が高分子量でかつ幅広い反応性のバンドより認識抗原エピトープとして糖鎖抗原の可能性を見いだした。25年度の実験とその結果を示す。12P-1-17-1抗体の認識エピトープは、各種の癌関連性のある合成糖鎖抗原を用いた検討の結果、シアリル化ルイス-aであることを確定した。2これまでに作製されたcDNAライブラリーより、Expression Cloning(15回のFACSソート)による遺伝子濃縮を試みたが、遺伝子の同定には至っていない。3免疫沈降法による抗原分子の分離とLC/MS/MS解析による同定を両抗体を用いて試みた。結果としては、2P-1-2-1抗体:解析に必要な分子量が得られず解析不能。2P-1-17-1抗体:不純物の混入が多く、的確なデータ解析結果が得られていない。6P-3-2-4および7P-9-11-6の認識抗原同定を目的とし、抗原陽性細胞培養上清(約2L)を濃縮後、ゲル濾過にて部分精製が完了し、現在イオン交換カラムの条件設定を行っている。また、人工糖鎖抗原を用いた解析の結果、6P-3-2-4抗体はTn抗原を認識していることを第70回日本癌学会学術総会(P-1389)および日本薬学会第132年会(30P2-am158)にて報告した。その結果、6P-3-2-4抗体認識抗原は、抗原精製後LC/MS/MSにてコアタンパク分子の解析が必要であることを確認した。また、これら2種の単クローン抗体抗原陽性細胞株であるKMC-1細胞よりmRNAを単離精製し、pcDNA3を用いたexpression cloning用のcDNA Library作製を数回行ったが、未だ充分なサイズのLibraryの作製には至っておらず、今後も作製を試みている。

さらに、23年度において、挑戦的萌芽研究(2009-2010:課題番号21659151)における連携研究協力者(矢野ら:久留米大学)により新たに2P-1-2-1抗体が膵腺房細胞特異的抗原を認識し、膵腺房細胞癌の病理学的鑑別診断に有用であることを発表した(The utilityofa novel antibody in the pathological diagnosisof pancreatic acinarcell carcinoma: J Clin Pathol. 2012Apr;65(4):327-32.)。この2P-1-2-1は、他の2種類の単クローン抗体と同一細胞株に対して反応するため、抗原解析対象抗体とした。現在2P-1-2-1抗体認識分子は、ゲル濾過にて分子量約130kDaであることを確認している。H2122年度挑戦的萌芽研究(2165151)にて、病理組織染色法により膵腺房細胞癌の診断や膵癌膵液に反応性が強く膵癌診断に有用性がある膵癌膵液特異的単クローン抗体(2P1-2-1,2P-1-17-1,6P-3-2-4など)を樹立した。これらの抗体の臨床応用の1つに、抗原の高感度検出系の確立がある。この検出系の確立には、抗体認識抗原の同定と新規抗体の作製が必須である。この検出系確立を目的として、抗原陽性細胞株由来cDNAライブラリーの作製および抗原の免疫沈降法による精製とLC-MS/MS解析による候補分子の同定を試みた。前年度まで6P3-2-4および2P-2-1-17-1の認識抗原がそれぞれTn抗原とシアリルルイス-aである事を合成抗原および抗原の酵素処理操作後の影響をELISA法とウエスタンブロティング法にて確定した。また2P1-2-1の抗原分子解析を目的とした、哺乳類発現ベクター使用によるcDNAライブラリー作製に関しては、数回の試みを行ったが十分量のライブラリーサイズを得ることができず、既に作製したライブラリーを用いたExpression Cloningにも成功しなかったため、最終年度は抗原の精製によるLC/MS/MSでの解析を主体として研究を実施した。精製度の高い抗体精製を目的として、抗体の生物活性に影響がない方法であるイオン交換カラムとゲル濾過法を用いて高純度の抗体を精製した。精製後プロテインG標識磁気ビーズにて免疫沈降物をSDS-PAGEにて展開後、島津テクノリサーチによるLC-MS/MS解析より、sore 828にてbile salt-dependent lipaseoncofetalisoform(約100kDa)を含むcholesterol esteraseが検出された。現在、リコンビナント蛋白による抗体反応性を確認している。がん免疫24年度後半において、本年度作製したcDNA Library(合計25万)によるexpression cloningを主体として、FACSにて20回の濃縮操作を試みたが、cDNA Library sizeが4回のcDNA作製で合計25万程度で、1回の操作によるLibrary sizeが小さすぎたのが原因と思われた。また、抗原の精製に関しては、培養上清約2Lからの濃縮では、アフィニティカラムによる免疫沈降後の目的分子の濃度が低く、ウエスタンブロティング、およびSDS-PAGE
神経幹細胞の分裂モード制御における細胞極性制御因子の機能解析

哺乳類の大脳形成過程において、神経幹細胞の自己複製分裂(幹細胞増幅期)から神経産生分裂(神経産生期)への分裂モード遷移は最終的な神経細胞数を規定するために重要である。しかし、この分裂モード遷移の制御機構は十分に解明されていなかった。無脊椎動物においては、分裂した細胞の運命決定(自己複製、または分化)が細胞極性制御因子によって制御されている例が報告されてきた。申請者は、哺乳類の神経幹細胞の分裂モード遷移における分子機構を明らかにするため、マウス神経幹細胞を用いて細胞極性制御因子の機能を解析した。この解析により、PAR3がマウス神経幹細胞の分裂モード遷移において転写調節因子などを介して重要な役割を果たす可能性を示唆する結果を得た。大脳形成過程において、神経幹細胞増幅期から神経産生期への分裂モード遷移は神経幹細胞の総数を決定する重要なポイントである。このような分化モード遷移には、神経幹細胞の対称分裂モードから非対称分裂モードへの転換が必要であるが、その制御機構は十分に解明されていない。そこで私は、無脊椎動物の各種細胞における非対称分裂を通した運命調節因子のホモログであるPAR3に注目して解析を進めた。終脳特異的PAR3欠損マウス胚からの神経幹細胞初代培養実験系の確立により、神経幹前駆細胞の自己複製の制限や神経への分化促進においてPAR3の機能が必要であることを見出した。この結果はBrdUパルスラベル法と各種分化マーカーを組み合わせた定量的分化解析により、in vivoにおいても確認できた。引き続きその分子機構の探索を進めたところ、神経幹前駆細胞の運命決定において重要であることが示されている幾つかの転写調節因子や増殖・分化関連分子において発現分布や発現量の異常を確認できた。これは、PAR3が神経幹前駆細胞の運命決定において転写調節因子などを介したシグナリングに関与する可能性を示唆するものと考えられる。これらのシグナリングのうち神経幹前駆細胞の自己複製に必要なものの一つについて解析を進めた結果、このシグナリングで中心的な役割を果たす受容体の活性調節とPAR3が機能的相互作用を持つことを見出した。以上の結果は、これまで未知の点が多く残されていた哺乳類の大脳形成の初期過程における神経幹前駆細胞の分裂モード制御機構の一端を明らかにしただけでなく、細胞運命調節因子と細胞増殖制御機構との具体的な機能的相互作用を示唆する結果と考えられる。大脳形成過程において、神経幹細胞増幅期から神経産生期への分裂モード遷移は、神経幹細胞の総数を規定し、ひいては成熟脳組織における最終的な神経細胞数を決定する重要なポイントである。このような分化モード遷移には、神経幹細胞の対称分裂モードから非対称分裂モードへの転換が必要であるが、分裂モードの制御機構は十分に解明されていない。そこで申請者は、無脊椎動物の各種細胞における非対称分裂制御因子のホモログであるPAR3に注目して解析を続けた。本年度は終脳特異的PAR3欠損マウス胚からの神経幹細胞を低密度初代培養し、自己複製/神経分化という分裂モードにおけるPAR3の役割を解析した。更に、この結果をin vivoでも検証するため、同様のマウス胚に対するBrdUパルスラベル法と各種分化マーカー染色を組み合わせて一回の分裂による各細胞の産生バランスを解析した。この解析を神経幹細胞増幅期と神経産生期の両方で行い、それぞれのステージにおけるPAR3の役割を検討した。以上の解析から、PAR3は神経幹細胞増幅期と神経産生期での神経幹前駆細胞の分裂おいて、対称分裂・非対称分裂モードのバランス制御に重要な機能を果たし、正常な数の神経細胞産生に寄与していることが示唆された。これらの結果については国内学会にて発表した。現在も上記のような神経幹前駆細胞の分裂後の運命決定と分裂中における分裂面との関連を検討するため、前述のマウス胚を用いて更にデータを蓄積している最中である。これらの異常が更に後期の大脳組織構築に与える影響についても組織学的解析を開始している。当初計画していた実験の条件検討は完了し、細かい点ではあるものの新たな問題点が生じ、幾つかの計画に変更が必要になったため。但し、実際のサンプルを用いた解析により新たな結果も得られている。現在までの解析結果に基づき、PAR3がどのような分子機構を通じて神経幹細胞の分裂モードを制御しているのか、周辺の分子にも対象を広げて解析を進める。・PAR3に依存した神経幹細胞の分裂モード制御を明らかにするため、各種PAR3変異体や関連候補分子の遺伝子導入、siRNA導入を行い、分裂モードへの影響を判定する。・PAR3と共にマウス大脳における神経幹細胞制御候補因子の解析を行うため、組織学的解析・分子生物学的解析も並行して進める。

以上の計画推進により、神経幹細胞の分裂モード制御におけるPAR3の機能を解明し、大脳形成機構の基本原理解明への貢献を目指す。上記の計画を推進するため、以下の各項目に使用する。・消耗品費(実験試薬・器具購入費、抗体類購入費、マウス飼育・維持費、細胞培養試薬・器具購入費など)・学会発表、論文発表経費(参加費・旅費、解析委託費・成果発表費用など)
日本列島関連ユーラシア大陸フロラの絶滅危惧植物種の保全と分子細胞遺伝学的特性研究

本年度においても、広義キク属植物を本研究の最重要研究植物と位置づけ、その他多くの関連科を対象に、ロシア連邦ブリヤート自治共和国での野外調査、研究は、日本側近藤、Abd El-Twab、小倉、國府方、石田、ロシア側タタレンコ、タタレンコ、ナムザロフ、アレクサンドロブナ、ゴンボシレノビッチ、コロリュクが参加して、平成17年8月3日8月7日まで、バイカル湖南東部で行った。広義キク属としてTridactylina kirilowii, Ptarmica impatiense、Filifolium subilicum、Tussilago farfara、ラン科Epipogium aphyllum, Spiranthes amoena、Cypripedium guttatumなどは研究上重要である。これらは、日本に持ち帰り、栽培系、培養系にしている。一方、中華人民共和国内蒙古自治区では、日本側近藤と船本、中国側分担者張大明と曹瑞が参加し、平成17年9月7日11日まで、大青山を中心に、広義キク属Chrysanthemum chanetii複合体、ユキノシタ科ウメバチソウ属、キンポウゲ科ボタン属などの調査、採集に成果をあげた。また、日本での調査として、分担者ソコロフ、レミゾバが船本、近藤とともに、平成17年4月30日5月12日まで、ユリ科を調査、タタレンコが近藤とともに、平成17年7月1日8日までラン科植物を調査、張大明は近藤、ビットノとともに平成17年11月30日12月4日まで、ユリ科を調査して、成果をあげた。また、スミルノフは平成18年1月24日2月5日まで野外調査と標本調査した。採集した材料は各自研究室に持ち帰り、系統保存しながら分子系統学的、細胞遺伝学的など研究に使ってきた。この研究を通し、広義キク属のみならず扱ってきた日本フロラ関連研究対象科はすべて、中華人民共和国で種分化が集中し、多様性が最も高まっていることが解かってきた。平成14年度は互いに該当対象植物の現地標本館での標本調査と野外での調査、採集に努力した。8月18日29日、星良和と鈴木(研究協力者)はロシア連邦著名の標本館、エカテリンブルグ市ロシア科学アカデミー植物園の標本を調査し、広義キク属絶滅危惧種の多くの基礎データーを得た。また、ウラル山脈中央部にロシア科学アカデミーの協力を得て、広義キク属を野外調査、採集を行い、広島大学に持ち帰った。また、9月1日9日、近藤勝彦と國府方吾郎はロシア連邦、オーレンブルグ国立教育大学にて標本調査を進めるとともに、ウラル山脈南部で野外調査を進め、広義キク属の絶滅危倶種を調査採集して日本に持ち帰った。9月1日12日、小倉久和教授と船本常男助教授を中国天山山脈に派遣し、ユキノシタ科各属、同地が起源といわれるユリ科ネギ属植物を調査採集し、日本に持ち帰った。9月23日30日、近藤勝彦と木庭卓人助教授は中国甘粛省蘭州市郊外にでかけ、広義キク属の狭義アジャニア属とタナセタム属とユリ科ネギ属を調査採集して日本に持ち帰った。それら持ち帰った植物個体と種子は組織培養化し、大量増殖と遺伝子保全を試みつつ、一部を分子系統学研究用にDNA抽出用、染色体を分子細胞遺伝学用材料にするよう進めている。

一方、9月23日30日、モスクワ国立大学Pavel Zhmylev助教授がユーラシア大陸と日本列島共通のユキノシタ属の研究、9月23日10月23日、モスクワ国立教育大学Irina V.Tatarenko博士がラン科の研究、12月2日9日、中国中国科学院植物研究所張大明教授がユリ科ヤブラン属、ジャノヒゲ属の研究、3月20日30日、モスクワ国立教育大学N.1.Shorina教授が日露に共通のシダ類絶滅危惧種の研究のために来訪し、共同研究を進めるための材料を採集して持ち帰った。一部すでに研究材料に供している。荻沼一男教授(高知女子大学)を8月30日9月7日ロシア連邦モスクワ国立大学生物学科生物学ステーション並びに植物園に派遣し、日本フロラ関連バラ科シモツケ属植物を研究した。また、ロシア連邦産同属全種を採集し、日本に持ち帰った。現在、細胞遺伝学的研究を進めるところである。また、川上鈴江博士を9月3日9月8日ロシア連邦モスクワ国立教育大学に派遣し、モスクワ市郊外でシダ植物特にゼンマイ科の調査、採集を行い、日本に持ち帰った。本年度最大規模の調査は、日本側近藤勝彦教授(広島大学)、小倉久和教授(岡山大学)、船本常男教授(昭和薬科大学)、星良和助教授(有明工業高等専門学校)、國府方吾郎研究員(国立科学博物館筑波実験植物園)、鈴木理恵研究員(広島大学)、ロシア側5名が参加し、ロシア科学アカデミー生物及び土壌研究所(ウラジオストック)の全面協力を得て、9月12日9月23日、Primorye Territoryの北朝鮮国境付近、カンカ湖付近、パルテイザンスク地方において、広義キク属(狭義Dendranthema, Tanacetum, Archillea等)、コンギク類(Aster, Heteropappus等)、ユリ科ネギ属、ラン科地生ラン各種、ユキノシタ科、ナデシコ科、を中心に、その他日本フロラ関連植物の多くの科、属、種を探索、収集し、日本に持ち帰って、今後の研究材料とするための栽培試験に入った。昨年、来日したN.I.Shorina教授(モスクワ国立教育大学)は、採集して持ち帰ったシダ植物のうち3種の形態的特徴と光合成関与成分との関りについての共同研究を完成させた。また、一部はすでに分子細胞遺伝学的特性評価を行い、成果を得ている。本年度最大規模の調査を、8月27日9月5日の間、日本側近藤勝彦教授(広島大学)、出口博則教授(広島大学)、木庭卓人(千葉大学)、船本常男助教授(昭和薬科大学)、Aleksandra P.Zhmyleva(広島大学大学院生、ロシア出身)、そしてロシア側I.V.Tatarenko(モスクワ国立教育大学)、Sergey Smirnov(バルナウル国立大学)ならびにバルナウル国立大学植物学科大学院生2名で、ロシア連邦シベリア南部からアルタイ山脈の広域にわたって広義キク属(Achillea, Anthemis, Dendranthema, Pyrethrum, Tanacetum等)、コンギク類(Aster, Heteropappus等)、ユリ科(ユリ属、ネギ属)、ユキノシタ科(ユキノシタ属、ウメバチソウ属、ネコノメソウ属)、ラン科地生ラン各種、キンポウゲ科、スミレ科スミレ属(パンジーの原種)、マツ科マツ属、カラマツ属、バラ科シモツケ属、蘚苔類を中心に、その他日本フロラ関連植物の多くの科、属、種を探索、収集、日本に持ち帰り、栽培に入り今後の研究材料なるように保管した。栽培ギクの起源といわれているDendranthema zawadskiiに大きな変異が見られるので、慎重にかつ可能な限り、遺伝的多様性を収集した。また、世界レベルで超絶滅危惧種のBrachanthemum titoviiを調査、採集することができ、日本に持ち帰り、増殖系の確立に成功した。蘚苔類のなかに新種をいくつか発見した。
唾液腺癌細胞の浸潤機構の解析と浸潤抑制療法の開発

癌細胞の浸潤を制御している分子機構を解明し、positiveに働く経路を阻止することにより癌浸潤を抑制することは理論的に可能である。この着想の元に本研究では、口腔扁平上皮癌ならびに唾液腺癌細胞を用いて浸潤機構を解析してきた。その結果、口腔癌の浸潤・転移に強く関与する分子は、デスモソームやEカドヘリンなどの細胞間接合分子、sialyl Lewis^a、さらにmatrix metalloprotease(MMP)特に、MMP-2,MMP-9,膜型MMP(MT1-MMP)であった。In vitro浸潤モデルでの癌細胞の浸潤ならびにこれらのプロテアーゼの産生はEGFやTNFαなどのサイトカインによって促進されるが、これらの促進作用に転写因子(AP-1,NFκBなど)の活性化が強く関与していた。即ち、デキサメサゾンやプロテアソームインヒビターなどにより転写因子の活性化を抑制することにより、癌細胞の浸潤は著しく抑制された。以上の結果はMMP-9などのプロテアーゼならびにそれらを制御している転写因子は口腔癌の浸潤・転移抑制治療の標的分子になりうることを強く示唆している。この着想の元に本研究では、口腔癌ならびに唾液腺癌細胞を用いて浸潤機構を解析してきた。最近得られた知見は以下のごとくである。細胞にTNF-αを添加するとin vitro浸潤モデル下での細胞浸潤が著明に促進された。そこでTNF-α添加による癌浸潤分子機構を解析すると、この過程には(1)NF-κBの活性化を介したメタロプロテアーゼ-9(MMP-9)分泌促進が強く関与していること、(2)NF-κBの上流シグナルにユビキチン/プロテアソーム系が関っており、(3)プロテアソームインヒビターで細胞を処理するとこれら一連のTNF-αによる癌細胞浸潤促進は完全に阻止されることなどが明らかにされた。一方、EGFの添加によっても癌細胞浸潤は著明に促進されるが、この促進作用にはウロキナーゼ型プラスミノーゲンアクチベータ-(uPA)分泌および転写促進が強く関与しており、各種転写因子の活性との関連性を既にuPA発現抑制作用をもつことを確認したデキサメサゾン(DEX)の作用と比較しながら検討しているところである。癌細胞をEGFやTNF-αで処理するとin vitro浸潤モデル下での細胞浸潤が著明に促進された。これら細胞の浸潤能の変化はMMP-9やuPAの産生と極めて密に相関しており、それらの産生にはAP-1やNF-kBなどの転写因子によって調節されていることを明らかにしてきた。例えば、NF-κBの上流シグナルにユビキチン/プロテアソーム系が関っており、プロテアソームインヒビターで細胞を処理するとMMP-9の分泌抑制とともに癌細胞浸潤は抑制された。また、デキサメサゾンも癌細胞の浸潤を著明に抑制するがこの機構にAP-1を介したuPA分泌および転写抑制が強く関与している結果が得られた。癌細胞の浸潤を制御している分子機構を解明し、positiveに働く経路を阻止することにより癌浸潤を制御することは理論的に可能である。その結果、口腔癌の浸潤・転移に強く関与する分子は、デスモソームやEカドヘリンなどの細胞間接合分子、sialyl Lewis^a、さらにmatrix metalloprotease(MMP)特に、MMP-2,MMP-9、膜型MMP(MT1-MMP)であった。in vitro浸潤モデルでの癌細胞の浸潤ならびにこれらのプロテアーゼの産生はEGFやTNFαなどのサイトカインによって促進されるが、これらの促進作用に転写因子(AP-1,NFkBなど)の活性化が強く関与していた。
回転球面上の乱流からのパターン形成に関する理論の構築

本研究の目的は、大気や海洋における大規模な準二次元的流体運動を記述する方程式において、木星で観測されるような帯状構造(緯度方向に交互に並ぶ卓越した東西ジェット)が現れるメカニズムを明らかにすることであった。本研究が着目したのは、上記の流体運動を記述する単純な二次元の方程式である「準地衡渦度方程式」において、近年発見された「ゾノストロフィー」という準保存量である。この保存量の保存性によって、準地衡渦度方程式に支配される乱流からの帯状構造の形成を説明できることが、先行研究によって証明されていた。本研究は、準地衡渦度方程式のような二次元平面上の方程式だけでなく、回転球面上の方程式にもゾノストロフィーのような準保存量が存在すると考えた。そこで、本研究が以前に開発した、準保存量を最小化問題を解くことによって数値的に求める手法を、球面上の準二次元的な流体運動を記述する方程式である「回転球面上の非発散渦度方程式」に応用し、ゾノストロフィーに対応する準保存量を導出することに成功した。この準保存量は、エネルギーにある重みをかけた量として定義され、その重み係数は、波数空間において等値線が翼形になるような分布をしている。このような分布によって帯状構造の形成にいたるエネルギーの分布の変化を説明することができる。回転球面上の非発散渦度方程式の減衰性乱流シミュレーションを行うことで、導出した準保存量の保存性を確かめた。準保存量は、惑星回転が十分に大きく、帯状構造が現れる場合に良く保存していた。昨年度末に英文雑誌に提出していた以上の研究成果は、受理され掲載された。また研究最終年度である本年度は、これまで得られた知見を博士論文にまとめる作業に取り組んだ.27年度が最終年度であるため、記入しない。27年度が最終年度であるため、記入しない。(長波極限の準地衡方程式について)準地衡方程式の一つの極限形である「長波極限の準地衡方程式」に着目した。まず、長波極限において保存量ゾノストロフィーの数式がとる、正しい漸近形を導出した。この漸近形の波数空間での分布より、ゾノストロフィーを保存する乱流からは、等位相線が6090度傾くパターンが卓越することを予想した。次に、ゾノストロフィーが保存するための条件を明らかにし、そのような条件下で実際に上記のパターンが卓越することを数値シミュレーションで確かめた。更に、このようなパターンを持つことが観測結果より報告されている海洋の傾圧Rossby波が、ゾノストロフィーが保存する条件を満足していることを明らかにした。以上の成果は英文雑誌「Physics of Fluids」に掲載済みである。・研究2(回転球面上の乱流について)回転球面上の浅水系強制乱流の数値実験によって木星や土星で観測される赤道の西風を、ロバストな結果として初めて再現したScott and Polvani (2008)の研究に着目した。まず、数値モデルを作成して再現実験を行い、赤道付近での西風の形成を確認した。次に、ハフ関数(浅水系の固有モード)がNewton冷却の項によって受ける変形を調べ、位相速度が西向きのモードは位相が西に、東向きのモードは位相が東に傾くことを明らかにした。更に、弱非線形な枠組みで、Newton冷却項によるハフ関数の位相の傾きが引き起こす平均流加速を理論的・定量的に評価した。この理論より予測される平均流加速の時間発展は、始めの再現実験で得られた平均流の時間発展とよく一致した。これより、ロバストな赤道西風は、固有モードの位相の傾きによる赤道西風加速が主な要因であることが確かめられた。以上の成果は現在論文として取りまとめ中である。本年度は主として、木星や土星に見られる赤道西風を動機とした回転球面上浅水系強制乱流における赤道西風形成の過程についての研究に取り組んだ。多数のアンサンブル実験および弱非線形理論を用いることで、これまで明らかにされていなかった赤道西風の形成メカニズムを明らかにした。この研究は年度内に投稿論文としてまとめられ,既に雑誌に掲載されている。また、論文審査中に行った追加実験において、過去に赤道ベータ平面乱流の研究で明らかにされた別の赤道西風形成のメカニズム(Farrell and Ioannou, 2009)が、本研究にも関係している可能性を示唆する結果が得られた。この点については今後の研究で明らかにする必要がある。一方で、回転球面上の非発散渦度方程式における帯状構造の出現に関連する保存量に関する研究も行い,既に論文を投稿している。先行研究(Saito and Ishioka, 2014)で開発した保存量を導出する手法を球面系に応用する際の困難は、厳密に共鳴する三波相互作用の情報を最小化問題にいかにして組み込むか、という点であったが、最小化問題を解く際の拘束条件として加えることで解決することができた。

本研究は、準地衡渦度方程式のような二次元平面上の方程式だけでなく、回転球面上の方程式にもゾノストロフィーのような準保存量が存在すると考えた。そこで、本研究が以前に開発した、準保存量を最小化問題を解くことによって数値的に求める手法を、球面上の準二次元的な流体運動を記述する方程式である「回転球面上の非発散渦度方程式」に応用し、ゾノストロフィーに対応する準保存量を導出することに成功した。この準保存量は、エネルギーにある重みをかけた量として定義され、その重み係数は、波数空間において等値線が翼形になるような分布をしている。このような分布によって帯状構造の形成にいたるエネルギーの分布の変化を説明することができる。回転球面上の非発散渦度方程式の減衰性乱流シミュレーションを行うことで、導出した準保存量の保存性を確かめた。準保存量は、惑星回転が十分に大きく、帯状構造が現れる場合に良く保存していた。昨年度末に英文雑誌に提出していた以上の研究成果は、受理され掲載された。また研究最終年度である本年度は、これまで得られた知見を博士論文にまとめる作業に取り組んだ.本年度に行う予定であった、回転球面上浅水系強制乱流における赤道西風形成の過程についての研究は計画どおりに雑誌掲載が完了した。更に、来年度に行う予定であった回転球面上の非発散渦度方程式における帯状構造の出現に関連する保存量に関する研究についても、本年度中に論文化・投稿まで済ませることができたため。27年度が最終年度であるため、記入しない。現在提出中の、回転球面上の非発散渦度方程式における帯状構造の出現に関連する保存量に関する研究の論文で、研究計画に記された研究は概ね完了となる。来年度は研究計画の最終年度にあたるので、主として、これまでの研究をまとめた博士論文の執筆と、学会での研究成果の発表に取り組む予定である。1年目に行う計画であった長波極限の準地衡方程式にっいての研究が予定通り完了した。更に2年目に行う計画であった、回転球面上の乱流における赤道ジェットの成因の研究も、論文化の段階に入った。以上より、当初の計画以上に進展していると判断した。研究は当初の計画以上に進展しているため、2年目の計画が早めに完了した場合には、3年目の計画に前倒しで着手する予定である。
交流比熱測定を用いた梯子構造鉄化合物のモット転移と圧力誘起超伝導の研究

今年度は以下の試料で高圧下交流比熱測定を試みた,標準試料金属Pb,標題物質と高圧下物性が類似したbeta-Na0.33V2O5(b-Na),そして標題物質BaFe2S3(Ba123)である.b-NaとBa123は共に梯子構造を基にした擬一次元伝導体で,圧力誘起超伝導相の低圧側に絶縁体相が共通して隣接し,その絶縁体相が前者では電荷秩序相,後者ではMott絶縁体相であるところが異なる点である.Pbで超伝導転移の比熱の飛び(ΔC)の圧力依存性を取得,先行研究のΔCの圧力依存性と比較して,本研究の検出センサである金鉄クロメル熱電対の熱電能の圧力依存性を算出した.この熱電能の圧力依存性はb-NaとBa123における圧力下比熱信号強度の補正に使われる.b-Naでは常圧130 Kでの電荷秩序転移の比熱異常が,圧力誘起超伝導相のそれとも併せて高圧下で観測でき,電荷秩序転移に伴うエントロピー変化が常圧から4 GPa程度にかけて減少する傾向を観測した.これは電荷秩序の長周期構造を示すX線散乱ピークが4 GPaにかけて強度を落とし背景雑音に埋没する状況と一致している.さらに6 GPaまで加圧すると電荷秩序エントロピー変化は大きくなる.これは常圧で電荷秩序よりも低温で起きる反強磁性秩序が6 GPa付近では同時に起きている可能性を示唆している.またC/T vs T^2でplotすると超伝導転移が現れる圧力で比熱曲線が僅かに上ずれする.これは絶縁体金属転移に伴う有限のγ-項の出現を観測したと考えられる.このγ-項と超伝導転移のΔCを比較すると,この超伝導がBCS的なものであると考えて矛盾がないことがわかった.以上の実験結果は日本物理学会において口頭講演で報告している.同様な観測をBa123で試み,超伝導転移と考えられる僅かな比熱異常を10 GPa付近で観測できたが,b-Naのように超伝導転移以外の相転移との関係を明確にすることはできていない.以上とはやや独立した成果として,BaFe2S3の圧力下物性の日本語の解説記事を出版した.BaFe2S3結晶の加工性や化学的安定性が異なるので,beta-Na0.33V2O5とは異なる試料セットアップを採用した.この結晶は大変脆く,所望の形状に加工することが困難な上に,湿気などに対して化学的に不安定である.交流比熱測定の為には,試料結晶とヒータおよび温度検出センサ(金鉄クロメル熱電対)を熱的に接着する.BaFe2S3では,beta-Na0.33V2O5で採用した熱硬化型のepxy technology社製熱接触用接着剤EPO-TEK T7110や,ヒータとして,同社製熱硬化型の伝導性接着剤H20Sを使えなかった.そこで新ヒータは市販のストレインゲージ(共和電業KFLゲージ)を分解し,極細の銅線(30ミクロン)にハンダつけすることで作成した.さらに市販のシアノアクリレート系接着剤(アロンアルファ)を使ってヒータ,試料結晶及び,熱電対の熱的接触をとる方法を開発した.試料結晶表面に熱硬化型の伝導性ペーストを直接塗布する方法でヒータを作成し,熱硬化型の接着剤を用いて熱接触をとる方法に比べて,上記の方法ではやや周波数特性が劣るようになるが,金属Pbを標準試料として測定してみると,10 GPa程度の圧力下でも,その超伝導転移を交流比熱測定で補足できている.この2種類の試料結晶周りの交流比熱測定用セットアップは,比較的強い機械的な強度を付与できている為に,キュービックアンビル型圧力発生装置に直ちに適用でき,beta-Na0.33V2O5とBaFe2S3の測定を行った.その結果は,業績の概要欄に書いた通りである.特に,表題物質BaFe2S3に関しては,比熱信号強度という意味で測定精度が十分でなく,本課題の目標を達成しているとは言い難い.この問題は,試料結晶をさらに薄く広い板状の形状に加工できれば,克服できると考えられる.現在は,その形状を制御するための比熱測定セットアップの作成プロセスを開発中である.試料結晶形状の制御が,本研究では死活的に重要であることがわかってきた.特に本研究課題の表題物質であるBaFe2S3は,針状結晶が結晶学的方位を揃えて束になっているような,擬似的な単結晶とでもいうべき特徴的な構造を有している.その構造がこの物質の,ピンセットで掴むことも困難な,極めて脆い性質を与えていると考えられる.この脆さのため,本研究で採用している交流比熱測定法で要求される,厚さ40μm以下,幅長さが500μm程度の試料結晶形状を得ることが困難である.そこで,BaFe2S3用に開発している試料結晶のセットアッププロセスでは,試料とヒータ及び熱電対を熱的に接着するシアノアクリレート系接着剤を予め結晶中に十分含ませて(試料結晶を接着剤液滴の中に浸す)おいて,凝固した接着剤ごと結晶をデザインナイフなどの精密で細かい工作が可能な刃物で所望の形状(とはいえ限界がある)に切り分けた後,ヒータや熱電対に接着させる方法を取っている.以上が進捗状況の欄で述べた,新たに開発しているプロセス技術である.この方法だと,試料に熱を加えたり銀のフィラーと接触することがないので,試料の化学的変質を考えなくてよい.

その代わりに,周波数特性,つまり比熱の測定感度においてやや不利であることは既に述べた.今後の予定としては,このセットアップ法で,出来る限り試料の厚みを薄くして測定感度の改善を試みる予定である.そうすれば,現在のところ交流比熱法で見えていない反強磁性磁気秩序やMott転移などの転移と,超伝導転移との関係を,比熱異常を通して観測する当初の目標を達成できると考えている.さらに独立した別個の問題として,圧力発生効率の30%程度の低下が挙げられる.これはMgOガスケットの劣化がその原因の可能性があり,ガスケットに再熱処理加えることで改善を試みてゆく予定である.本研究課題の標題物質Mott絶縁体梯子型鉄化合物BaFe2S3と梯子構造が類似した,beta-バナジウムブロンズと呼ばれる物質群の高圧下物性及び結晶構造を供に精密測定し,驚くべき電子状態を発見した.この物質群では,梯子を構成するバナジウム上の伝導電子が温度を下げるとある温度で静止し秩序化する現象(電荷秩序)が,その特徴である.常圧では,この秩序化した電子集団が,伝導(梯子)方向の結晶軸単位ベクトルbを単位として,その周期が3倍(3b)の静止したsin波として記述出来ることが知られていた.ところが,1 GPa程度の圧力下で周期がnb, n=5, 7, 9, 11, 13となる奇数周期秩序相のみが次々現れること(悪魔の階段)を発見したのである.そして,この奇数選択的悪魔の階段を導くメカニズムとして,弱く結合し2種類の電子系である結晶学的に2種類の梯子構造の間の,圧力による電荷再分配と,局在化電子の実空間での対称性と結晶構造の対称性の結合を仮定すれば,このかつて例のない現象を説明できることがわかったのである.この成果は,私自身が筆頭著者として論文を執筆し,その論文はPhysical Review BのEditors' Suggestionに選ばれている.擬一次元(梯子)伝導性酸化物であるこの物質群全体に渡ってその多様な電子物性を,この新規メカニズムを使って包括的に議論している為,論文自体は刷り上がりで実に23ページに達している.標題物質と類縁度の高いBaFe2Se3について,15 GPa程度の圧力下まで超伝導相探索を行った,この物質はBaFe2S3とよく似た金属化の過程を踏むが超伝導には至らない,一方,DACを用いた測定では超伝導的な振る舞いが複数のグループによって観測されている.以上から,静水圧と異方的圧力でこの物質の応答がまるで異なっている可能性があり,大変興味深い.常圧下交流比熱信号検出用プローブとエレクトロニクスを作成し,β-Na0.33V2O5結晶を使って,最も検出感度が上がる様に測定系の最適化を行っている.また,高圧下での信号検出センサである,極微小熱電対をAu-AuFe0.07%, Au-クロメル,AuFe0.07%-クロメルの合計三種類作成し,これらの熱電対と試料結晶とを,電気的絶縁した上で,熱的に強く接触させるための接着方法も検討した.結晶表面に作成するヒータも同様である.以上の工程が予想以上に時間が掛かったが,比較的信頼できる交流比熱データが得られる以下の方法が判明した.直径25 μm程度の極細線同士アーク溶接で作成された熱電対の溶接部は,その種類によらず通常直径100 μm程度の玉になる.この玉を厚さ20 μm程度以下の平板状に潰し,溶接部の接合強度を保てる様にできるだけ小さくする.
多機能タンパク質ナルディライジンによる恒常性維持機構の解明

恒常性とは、生物においてその内部環境を「一定の状態」に保つ働きだが、各種恒常性のセットポイントがいかに設定されているか、その分子機序はよくわかっていない。Nardilysin (NRDC)欠損マウスは、低体温、徐脈、低血圧、低インシュリン血症を呈したが、ネガティブフィードバックが機能せず異なるセットポイントで平衡を維持しているように見えた。本研究においては、糖代謝恒常性におけるNRDCの役割を検討し、NRDCがIslet1と協調してβ細胞特異的転写因子MafAの発現を制御し、MafA調節を介してインスリンの発現および分泌を制御していることが明らかになった。恒常性とは、生物においてその内部環境を「一定の状態」に保つ働きであり、そこからずれた状態が疾患で、そのずれを元に戻すことが疾患の治療といえる。この「一定の状態」、言い換えれば恒常性のセットポイントがいかに設定されているか、その分子機序はよくわかっていない。nardilysin (NRDc)欠損マウスは、低体温、徐脈、低血圧、低インシュリン血症を呈したが、いわゆる正常のネガティブフィードバックが機能せず、あたかも異なるセットポイントで平衡を保ちつつ生命を維持しているように見える。本研究では、ナルディライジン欠損マウスをモデルとし、特に臓器特異的遺伝子欠損マウスを用いることで、体温、循環動態、糖脂質代謝の恒常性が維持される機構、セットポイント設定の分子機構を解明することを目的とする。体温、循環動態、糖代謝の恒常性維持において、1)各臓器に発現するNRDcが果たす役割、2) NRDcの各分子機能が果たす役割、を明らかにすることを目的とし、1)臓器特異的NRDc欠損マウス、2)不活性型NRDcノックインマウスを作製、解析する。当該年度には、1.脂肪細胞(Adiponeton-Cre)、2.交感神経(DBH)、3.心筋細胞(αMHC)、4.血管平滑筋(SM22α)、5.膵β細胞(insulin)、6.肝細胞(Albumin)特異的欠損マウスの作製に成功した。1, 2を用いて体温恒常性、2, 3, 4を用いて循環動態恒常性、5, 6を用いて糖代謝恒常性における臓器特異的NRDcの役割を検討中である。本研究課題の目的は、1)体温、2)循環動態、3)糖代謝の恒常性維持におけるNRDcの役割を明らかにすることである。全身ノックアウトマウスでは、それぞれについて恒常性の破綻あるいはセットポイントの異常を認めたため、どの臓器に発現するNRDcが重要かを明らかにすることを目的とし、各臓器特異的ノックアウトマウスを作製し解析する。当該年度においては、解析に必要な臓器特異的ノックアウトマウス6系統の解析が進んでおり、NRDcの臓器特異的機能、その生理的役割が徐々に明らかになってきている。以上から、本研究は順調に進展している。nardilysin (NRDC)欠損マウスは、低体温、徐脈、低血圧、低インシュリン血症を呈したが、いわゆる正常のネガティブフィードバックが機能せず、あたかも異なるセットポイントで平衡を保ちつつ生命を維持しているように見える。本研究では、NRDC欠損マウスをモデルとし、特に臓器特異的遺伝子欠損マウスを用いることで、体温、循環動態、糖脂質代謝の恒常性が維持される機構、セットポイント設定の分子機構を解明することを目的とする。当該年度においては、1.脂肪細胞(Adiponeton-Cre)、2.交感神経(DBH)、3.心筋細胞(αMHC)、4.血管平滑筋(SM22α)、5.膵β細胞(insulin)、6.肝細胞(Albumin)特異的欠損マウスの解析を進めた。NRDC全身欠損マウスは徐脈、低血圧の表現型を呈するとともに、心臓(左心室自由壁)の交感神経分布パターンに明らかな異常、すなわち野生型では心外膜優位に分布している交感神経が、欠損マウスでは心外膜から心内膜にかけて一様な分布を認めた。この交感神経分布パターンの異常が、どの臓器に発現するNRDCに依存しているかを明らかにするため、上記2,3,4のマウスの交感神経分布パターンを解析した。その結果、心筋側に発現するNRDCではなく、交感神経側に発現するNRDCが交感神経の分布パターン決定に重要な働きを果たしていることが明らかになった。