hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
生体分子カイネティクスを解明するナノ光計測

金属ナノ粒子、半導体量子ドット、金属ナノクラスターなど新規のナノ光学マテリアルを利用した生体分子のカイネティクスや分子認識メカニズムを解明する光ナノ計測法の開発を行った。さらに、生体分子のダイナミクス観察に適したナノダイマーやナノクラスターなどの金属ナノ構造体の作製方法を確立するとともに、構造の最適化や生体分子への修飾法についての技術開発も行った。生体分子のカイネティクスをナノメートルスケールで計測する手法の確立を目指し、生体分子を標識する半導体量子ドットなどナノマテリアルの位置計測を高感度・高精度に行う光学系の設計および試作を行った。暗視野光学系を照明系に採用し、半導体量子ドットなどからの蛍光を顕微光学系、ズームレンズによる拡大光学系、さらにイメージインテンシファイアーを通して、4分割検出器上に蛍光像を結像した。とくに、拡大光学系により回折限界程度の蛍光像を拡大することで、位置計測の精度の向上を図るとともに、イメージインテンシファイアーにより感度の向上を目指した。200nm径の蛍光ビーズを試料とし、試作装置により位置計測を行ったところ、3.5nmの位置精度を実現した。半導体量子ドットでは26nmの位置精度であった。タンパク質などの生体分子は10nm程度の大きさであることから、1桁程度の精度向上を図る必要がある。光学系の最適化、迷光除去、光検出回路の雑音低減によりこれらの点の改善を行っている。また、ナノマテリアルにより蛍光標識するさいに生体分子の活性が阻害されない修飾法についての検討を行った。具体的には、抗体の抗原認識部位とは無関係な位置に存在するジチオール基を環元することで、チオール基を活性化させ、アミノ基で修飾した半導体量子ドットと結合させることを考案した。作製した分子プローブをガン細胞へ投与したところ、ガン細胞に特異的に発現する受容体タンパク質を選択的に蛍光標識できることを蛍光イメージングにより明らかにし、考案手法により抗体の活性が維持されることを確認できた。遺伝情報の転写をつかさどるタンパク質がDNAの特定の塩基配列を認識し、その部位と結合することで転写の制御は行われている。本年度は、結合によるDNA立体構造の変化を、リアルタイムで計測するシステムの開発を行った。具体的には、転写因子Sox2が結合する塩基配列を有するDNAの両端に各々金ナノ粒子を固定し、DNA立体構造変化による金ナノ粒子対の距離に依存した局在プラズモン共鳴の波長変化を計測する顕微光学系を設計・開発した。さらに、有限差分時間領域法(FDTD)により金ナノ粒子の直径、DNAの塩基長をパラメータとした波長シフトの解析を行い、リアルタイム測定を実現するためダイクロイックミラーにより波長シフトが可能な系を設計した。また、プラチナ原子5個から構成される蛍光性金属ナノクラスターの合成に成功した。具体的には、六塩化白金酸(H_2PtCl_6)をPAMAM(G4-OH)存在下で、水素化ホウ素ナトリウム(NaBH_4)により還元し、合成した。その後、PAMAMをメルカプト酢酸により置換し、高速液体クロマトグラフィーにより分収し、精製を行った。精製物をESI質量分析器およびICP質量分析器により分析した結果、プラチナ原子5個から構成されるナノクラスターが形成されることを確認した。合成したプラチナナノクラスターの吸収波長および発光波長のピークは各々380nm、450nm、蛍光寿命は8.8ナノ秒、また絶対量子収率は18%であった。さらに、プラチナナノクラスターによりHeLa細胞に免疫染色を施し、ガン細胞に発現するケモカインレセプターをバイオイメージングすることにも成功した。細胞毒性についても実験的に検証したところ、ラベリング48時間経過後も90%以上の細胞が生きていることを確認した。昨年度構築した、転写制御因子との結合によるDNA立体構造のダイナミクス変化をリアルタイムで計測するシステムを用いて、タンパク質との結合による転写機構の観察を試みた。具体的には、二つの金属ナノ粒子対(ダイマー)がナノスケールまで近接した系では、粒子間距離が短くなるにつれて、局在プラズモン共鳴波長が長波長側にシフトすることを利用して、特定の塩基配列を有するDNAに特異的にタンパク分子が結合することでDNAが屈曲する構造変化を、DNA両端に結合した金ナノダイマーのプラズモン共鳴波長シフトとして計測することで、観察した。有限差分時間領域(FDTD)法により、金ナノ粒子の直径およびDNAの塩基数(DNA長)の最適化を行い、直径50nmの金ナノ粒子および50塩基のDNA(17nm)によって構成される金ナノダイマーを用いることで、プラズモン共鳴波長シフトを最も大きくできることを見いだした。この解析結果を用いて、転写因子タンパク分子(SOX2)が特異的に結合する塩基配列(DC5)を含む50塩基のDNAの両端に金ナノ粒子(50nm)を結合した金ナノダイマーを作製した。暗視野照明による顕微観察の結果、金ナノダイマーのプラズモン共鳴波長は586.9±5.7nmであった。次に、転写因子タンパク分子(SOX2)と金ナノダイマーのDNAを特異的に結合させると、プラズモン共鳴波長は607.3±5.7nmにシフトした。

さらに、SOX2と協調的に結合する転写因子(PAX6)を加えると、プラズモン共鳴波長は615.2±8.5nmにシフトした。金ナノダイマーのDNA塩基数を変えてプラズモン共鳴波長を測定することで作成した検量線から、それぞれの粒子間距離は平均で、6.6nm(SOX2)および5.3nm(SOX2+PAX6)と見積もられ、平均屈曲角度はそれぞれ64.6°(SOX2)、68-7°(SOX2+PAX6)に相当する。SOX2の結合による屈曲角は電気泳動法により得られた数値(66°)に対し標準偏差内にあることを確認するとともに、SOX2とPAX6との結合による屈折角の測定に初めて成功した。また、単一生体分子を高感度に測定可能とする大面積SERS基板の開発も行った。
咀嚼ロボット用非線形粘弾性アクチュエータの開発

ヒトの筋の力学モデルは基本的には収縮要素と直列弾性要素の2要素モデルで近似でき,収縮要素には弾性要素とともに粘性要素も含まれている.かたい植物を噛む際には食物を破砕するために大きな張力を発生し筋がかたくなると言われている。また,柔らかい食物を噛むときには大きな張力を発生する必要がなく,急速な閉口運動もないため筋はやわらかいままであると考えられる.このような筋の特性に着目し,非線形な粘弾性特性を有するアクチュエータを開発することを目指した.実機の構築:「<」形をした実機を製作した.粘性要素に相当するロータリーダンパの回転軸を,弾性要素に相当するねじりコイルばねの中心軸とし,それらを「<」形に配置した2枚のジュラルミン板の交差部分に配置した.この機構はねじりコイルばねの中心とねじりコイルばねの両端を接続したワイヤとを左右に直流モータで引っ張る機構であり,ばねダンパ機構は自重や摩擦の影響を考慮して直動リニアガイドの上に搭載した.ねじりコイルばねは筋の弾性要素に,ロータリーダンパは粘性要素に,直流モータは収縮要素にそれぞれ対応する関係となっている.ねじりコイルばねとロータリーダンパは回転方向に関して線形な特性を理論上有しているため,これらの力発生方向をワイヤを用いた機構で直線方向に変換することにより,非線形性が得られることになる.基礎特性実験:製作した本機構の力-変位-速度特性を調べた結果,変位が増大するにつれて弾性係数・粘性係数ともに増大し,開発したアクチュエータが非線形な粘弾性特性を有していることを実験的に確認した.以上により,咀嚼ロボット用非線形粘弾性アクチュエータを開発した.ヒトの筋の力学モデルは基本的には収縮要素と直列弾性要素の2要素モデルで近似でき,収縮要素には弾性要素とともに粘性要素も含まれている.かたい植物を噛む際には食物を破砕するために大きな張力を発生し筋がかたくなると言われている。また,柔らかい食物を噛むときには大きな張力を発生する必要がなく,急速な閉口運動もないため筋はやわらかいままであると考えられる.このような筋の特性に着目し,非線形な粘弾性特性を有するアクチュエータを開発することを目指した.実機の構築:「<」形をした実機を製作した.粘性要素に相当するロータリーダンパの回転軸を,弾性要素に相当するねじりコイルばねの中心軸とし,それらを「<」形に配置した2枚のジュラルミン板の交差部分に配置した.この機構はねじりコイルばねの中心とねじりコイルばねの両端を接続したワイヤとを左右に直流モータで引っ張る機構であり,ばねダンパ機構は自重や摩擦の影響を考慮して直動リニアガイドの上に搭載した.ねじりコイルばねは筋の弾性要素に,ロータリーダンパは粘性要素に,直流モータは収縮要素にそれぞれ対応する関係となっている.ねじりコイルばねとロータリーダンパは回転方向に関して線形な特性を理論上有しているため,これらの力発生方向をワイヤを用いた機構で直線方向に変換することにより,非線形性が得られることになる.基礎特性実験:製作した本機構の力-変位-速度特性を調べた結果,変位が増大するにつれて弾性係数・粘性係数ともに増大し,開発したアクチュエータが非線形な粘弾性特性を有していることを実験的に確認した.以上により,咀嚼ロボット用非線形粘弾性アクチュエータを開発した.平成7年度は,非線形粘弾性アクチュエータの数学モデル構築および基礎特性の実験をおこなった.ヒトの筋の力学モデルは基本的には収縮要素と直列弾性要素の2要素モデルで表現でき,収縮要素には弾性要素とともに粘性要素も含まれている.ヒトがかたい食物を噛む際には食物を破砕するために大きな張力を発生し筋がかたくなり,同時に食物の破砕による急速な閉口運動を防ぐために粘性も大きくなる.またやわらかい食物を噛むときには大きな張力を発生する必要がなく,急速な閉口運動もないため筋はやわらかいままであると考えられる.このような筋の特性に着目し,非線形な粘弾性特性を有するアクチュエータを開発することを目指した.数学モデルの構築:3種類(タイプABC)の数学モデルを構築し,シミュレーションをおこなった.タイプAは「X」形に配置した2本の部材にワイヤとばねを組み合わせたモデルとした.タイプBは「Λ」形とし,タイプCは「<」形のモデルである.シミュレーションの結果,3種類すべてのモデルで非線形な特性が現れることを確認した.基礎特性の実験:実際に製作する機構としてタイプCを採用した.粘性要素に相当するロータリーダンパの回転軸を,弾性要素に相当するねじりコイルばねの中心軸として使用し,それらを「<」形に配置した2枚のジュラルミン板の交差部分に設置した.この機構はねじりコイルばねの中心と,ねじりコイルばねの両端をつないだワイヤを引っ張る機構であり,ばねダンパ機構は自重や床面との摩擦の影響を考慮して直動リニヤガイドの上に搭載した.本機構の力-変位-速度特性を調べた結果,変位が増大するにつれて弾性係数・粘性係数ともに増大し,開発した筋アクチュエータが非線形な粘弾性特性を有していることを実験的に確認した.

平成8年度は,非線形粘弾性アクチュエータの実機構築および基礎特性の実験をおこなった.ヒトの筋の力学モデルは基本的には収縮要素と直列弾性要素の2要素モデルで表現でき,収縮要素には弾性要素とともに粘性要素も含まれている.ヒトがかたい食物を噛む際には食物を破砕するために大きな張力を発生し筋がかたくなり,同時に食物の破砕による急速な閉口運動を防ぐために粘性も大きくなる.またやわらかい食物を噛むときには大きな張力を発生する必要がなく,急速な閉口運動もないため筋はやわらかいままであると考えられる.このような筋の特性に着目し,非線形な粘弾性特性を有するアクチュエータを開発することを目指した.実機の構築:「<」形をした実機を製作した.粘性要素に相当するロータリーダンパの回転軸を,弾性要素に相当するねじりコイルばねの中心軸として使用し,それらを「<」形に配置した2枚のジュラルミン板の交差部分に設置した.この機構はねじりコイルばねの中心と,ねじりコイルばねの両端をつないだワイヤを直流モータで引っ張る機構であり,ばねダンパ機構は自重や床面との摩擦の影響を考慮して直動リニヤガイドの上に搭載した.ねじりコイルばねは筋の弾性要素に,ロータリーダンパは粘性要素に,直流モータは収縮要素にそれぞれ対応する関係となっている.ねじりコイルばねとロータリーダンパは回転方向に関して線形な特性を理論上有しているため,これらの力発生方向をワイヤを用いた機構で直線方向に変換することにより,所望の非線形性が得られることになる.基礎特性の実験:製作した本機構の力--変位-速度特性を調べた結果,変位が増大するにつれて弾性係数・粘性係数jともに増大し,開発した筋アクチュエータが非線形な粘弾性特性を有していることを実験的に確認した.いじょうにより,咀嚼ロボット用非線形粘弾性アクチュエータを開発した.
女性と政治的リクルート機関としての政党についての比較研究

本研究にあたり、比較研究の基礎となる日本の現状の先行研究が無に等しいことに直面した。そこで日本における女性の政治的リクルートの歴史と現状を把握するべく、女性国会議員およびOGへの面接調査と政党の機関誌紙の調査を行った。1980年代後半の「マドンナ・ブーム」に関して、社会党の従来の労組兼務議員のリクルートが困難になったことから、女性候補が注目された点を解明した。しかし党内で女性候補抜擢が組織的になったのではなく、マスメディアによる「土井ブーム」という風が女性候補を後押ししたのだった。が、このブームは、「女性にとって政治は遠い」という既成概念を崩し、その後の女性候補の進出に資した。また同時期、共産党・公明党も女性候補抜擢に着手していた。さらに、1999年4月の統一地方選挙を中心に、女性の進出の背景について全国調査を行った。全国レベルで、無党派を中心とした「女性を議会へ送る」市民活動が活発化している。「ネット」運動も女性議員を増やしている。既成政党については、特に公明・共産両党が女性候補擁立に熱心であるが、党内部での候補者選抜過程は外部からは捉えがたい。アメリカの選挙は候補者中心であり、政党は女性候補に対して特別の後援を行っていないが、かつてのように女性の立候補(予備選挙における選抜)を妨害することはなくなった。英国では若い女性票が政権の帰趨を制するという見通しの元、労働党が候補者選抜過程で女性比率を維持する仕組みを制度化した。ドイツでは緑の党による候補の女性を半数にする動きが、社民党を刺激し、後者の40%が女性というクウォータを実現させた。フランスでは厚い現職の壁に対して、新設の欧州議会や地域圏議会に女性が進出しており、社会党が熱心に女性候補を選抜している。2000年制定のパリテ法(男女衡平法)により、2001年統一地方選挙にむけ、各党が女性候補発掘に追われている。本年度は、国内、とくに衆参両院への女性のリクルートについて検討した。日本では、参議院で女性比率が高く、衆議院では5%どまりである。また都道府県議会はそれより低く、大都市の議会で進出が多く、町村議会ではまた減っているというように、二段重ねの逆ピラミッド形をなしている。地方での女性の立候補しにくさを、問い直す必要がある。女性国会議員議員(OG含む)へのインタビューでは、立候補への勢いや、再選され続けるための大きな努力の必要性が明らかとなった。また、民主党では98年から女性議員候補公募などをはじめたこと、共産党では82年に女性議員強化の方針が出されたこと、公明党では地方議員の5割を女性にすることを目標にしていること、自民党では衆議院の小選挙区比例代表並立制の導入によって現職男性議員が各小選挙区支部長を努めるようになり、女性の立候補を阻む壁が厚くなってる事情などが明らかになった。さらに、来年度刊行予定の共著に向けて、「女性と政治過程(マドンナ・ブーム)」を執筆中で、各政党の機関誌紙にあたり、8691年の女性の政治進出における土井社会党委員長の役割の大きさを再確認した。外国の事例については、特にフランスで、ヨーロッパ議会や市長村議会に女性の進出がめだつこと、女性高級官僚の政府役職への抜擢が、議員への道にもなっていること、同国で男女同等の政治参加をうたった「パリテ」条項が憲法にもりこまれたことなどを、情報収集した。

そこで日本における女性の政治的リクルートの歴史と現状を把握するべく、女性国会議員およびOGへの面接調査と政党の機関誌紙の調査を行った。1980年代後半の「マドンナ・ブーム」に関して、社会党の従来の労組兼務議員のリクルートが困難になったことから、女性候補が注目された点を解明した。しかし党内で女性候補抜擢が組織的になったのではなく、マスメディアによる「土井ブーム」という風が女性候補を後押ししたのだった。が、このブームは、「女性にとって政治は遠い」という既成概念を崩し、その後の女性候補の進出に資した。また同時期、共産党・公明堂も女性候補抜擢に着手していた。さらに、1999年4月の統一地方選挙を中心に、女性の進出の背景について全国調査を行った。全国レベルで、無党派を中心とした「女性を議会へ送る」市民活動が活発化している。「ネット」運動も女性議員を増やしている。既成政党については、特に公明・共産両党が女性候補擁立に熱心であるが、党内部での候補者選抜過程は外部からは捉えがたい。アメリカの選挙は候補者中心であり、政党は女性候補に対して特別の後援を行っていないが、かってのように女性の立候補(予備選挙における選抜)を妨害することはなくなった。英国では若い女性票が政権の帰趨を制するという見通しの元、労働党が候補者選抜過程で女性比率を維持する仕組みを制度化した。ドイツでは緑の党による候補の女性を半数にする動きが、社民党を刺激し、後者の40%が女性というクウォータを実現させた。フランスでは厚い現職の壁に対して、新設の欧州議会や地域圏議会に女性が進出しており、社会党が熱心に女性候補を選抜している。2000年制定のパリテ法(男女衡平法)により、2001年統一地方選挙にむけ、各党が女性候補発掘に追われている。
脳視覚野における確率共鳴現象と視覚情報処理

閉眼安静状態におけるヒト後頭部には、主として10Hz前後の律動的な脳波(アルファ波)が観察される。このアルファ波は、眼球を介して入力される光刺激の影響を強く受けることが知られているが、本研究ではこの刺激に対する脳波の位相応答を、ウェーブレット解析および複素デモジュレーション法によって解析した。これにより以下の2点が明らかになった。(1)アルファ波は10Hz前後のパルス光に対して引き込みを示すが、引き込まれる位相差は複数存在し多重安定性をもつ。またパルス光提示後の脳波はいずれかの安定性を確率的に選択するが、この選ばれた状態は長時間持続せず、絶えず引き込みと脱引き込みを繰り返し、いくつかの安定位相のあいだを確率的に遷移する。この遷移は内因的な多自由度の非線形ダイナミクスに起因すると考えられ、位相引き込みの遷移時間はガンマ分布に従うことがわかった。このガンマ分布の性質から、パルス光に対する脳波の引き込みは複数の離散的な過渡状態を経て実現するポアソン過程的であることが示唆された。すなわち光刺激の受容と認知を司る領域は離散的なステップから構成されるモジュール構造を成していると考えられる。(2)こうした脳波の引き込みは、光賦活だけでなく、認知プロセスに広く現れる普遍的な現象であることが以下の実験的研究から明らかになった。すなわち、図形提示後に現れるガンマ波や、音刺激に対するアルファ波とガンマ波は、いずれも刺激から150800msのあいだに特徴的な引き込みを示した。とりわけ複雑で高度な認識プロセスを経る顔認識においては、従来生理学的に明らかにされていた主要な事象関連電位とよく一致するガンマ波の間欠的な引き込みが観察されたが、このことは顔を構成する形状成分の認知から個人同定に至る認識モジュールへの遷移過程を反映するものと考えられる。以上のように、ヒト脳の視覚認識プロセスは、刺激の性質に大きく依存せず、離散的なステップから構成されるモジュール構造を標準的な情報処理機構として有していることが本研究によって示された。この成果は脳の認識機構をモデル化する上で重要である。脳では多くのニューロンが乱雑(カオス的)に活動することで自身がノイズを発生させている.脳内情報処理はこれらノイズの中で行われることから,脳は内部ノイズを有効的に利用していると考えられる.これらの事実から現象論的に非線形振動子にノイズの効果を加えた確率共鳴現象を基礎に考察することが,より現実的で明快に理解できると考えられる。実験の基本的方法としては、次のように行った。周期信号と雑音を最初から重畳して光刺激として付加すると、一般の感覚器と同様に視覚(眼)で確率共鳴現象を引き起こす。そこで、本研究ではこれを避けて視交叉以降の脳情報処理系でこの両者を混合させるために、片目に周期信号、もう一方の目に雑音光を付加し脳内で確率共鳴(同期)現象を起こさせている。本年度は、観測された確率同期現象が脳のどこで起こっているか、その場所の特定を中心に行った。従来まで、10chの電極のうち後頭部の脳波O_2-O_1での確率同期を中心に研究を行ってきたが、今回、前頭部から後頭部にかけて4部位の脳波を同時測定し,各部位の確率同期現象を観測した。その結果、確率同期現象が現在の光強度では、第1視覚野以外では観測されないことが明らかとなった。信号と雑音が最初に混合されるのは外側膝状体であり、そこから多くの領野に投射されている。従って、そこで確率同期が起これば、全ての部位で確率同期現象が観測されるはずであるが、そうではないことが判明した。これは外側膝状体のしきい値が高いために確率同期現象が起こらなかったものと判断できる。これらの成果をもとに、次年度には視覚入力感覚器(網)と脳内部、第1視覚野での確率同期との違いを明確にするとともに、雑音の種類による同期特性の依存性を研究する。依存性が見られれば同一部位が脳内カオスの種類によって異なった情報処理機能を行う可能性が考えられ、重要な問題といえる。その結果を利用して脳波の周波数-空間相関図の作成と引き込みの過渡ダイナミックスを調べ、部位の微細構造ならびに認知や認識など脳の高次機能を研究する計画である。まず光賦活に対するアルファ波挙動の基礎的性質を明らかにするために、従来の10チャンネル脳波計を20チャンネルに拡張するとともに光賦活の位相を制御する装置を新規に構築した。これを用いて、摂動光に引き込まれた脳波の位相分布を大脳皮質全体にわたって調べたところ、後頭部(O1)では同位相になり、頭頂部に向かって連続的に位相がずれ、前頭部(Fp1)では逆位相になった。また引き込みの強さは皮質上の部位と摂動光振幅に強く依存することがわかった。さらに、視覚野における確率共鳴を明らかにするために、周期摂動光と雑音光を左右の眼に分離して印加し確率共鳴を起こさせると、引き込みは第1次視覚野の活動を反映する部位O1,O2で最も強く、これらから離れた部位では急激に低下した。このことは視覚刺激に伴う確率共鳴は第1視覚野で起こることを意味する。また、確率共鳴によるアルファ波引き込みの空間分布を定量化するために、我々が先に開発した周波数-空間相関法を用いて、摂動光の強度と位相、および雑音光強度に対して解析した。

その結果、摂動光のみを印加する場合には、引き込みのピークが相図の特定部位に局在することが分かったが、雑音光が存在する場合には明瞭な分布特性は得られない。これは単峰性の脳波を示す被検者のみを対象としたためと考えられ、様々なタイプの脳波を示す被検者を集めデータを集積する必要がある。最後に、引き込みの過渡現象を高い時間分解能で計測するために、ウェーブレット解析を行うソフトウェアを開発した。これを用いて、脳波の応答時間が雑音光強度に依存して短縮することを見い出した。この現象と確率共鳴ならびに認識との関係については今後行う予定である。閉眼安静状態におけるヒト後頭部には、主として10Hz前後の律動的な脳波(アルファ波)が観察される。このアルファ波は、眼球を介して入力される光刺激の影響を強く受けることが知られているが、本研究ではこの刺激に対する脳波の位相応答を、ウェーブレット解析および複素デモジュレーション法によって解析した。これにより以下の2点が明らかになった。(1)アルファ波は10Hz前後のパルス光に対して引き込みを示すが、引き込まれる位相差は複数存在し多重安定性をもつ。またパルス光提示後の脳波はいずれかの安定性を確率的に選択するが、この選ばれた状態は長時間持続せず、絶えず引き込みと脱引き込みを繰り返し、いくつかの安定位相のあいだを確率的に遷移する。この遷移は内因的な多自由度の非線形ダイナミクスに起因すると考えられ、位相引き込みの遷移時間はガンマ分布に従うことがわかった。このガンマ分布の性質から、パルス光に対する脳波の引き込みは複数の離散的な過渡状態を経て実現するポアソン過程的であることが示唆された。すなわち光刺激の受容と認知を司る領域は離散的なステップから構成されるモジュール構造を成していると考えられる。(2)こうした脳波の引き込みは、光賦活だけでなく、認知プロセスに広く現れる普遍的な現象であることが以下の実験的研究から明らかになった。すなわち、図形提示後に現れるガンマ波や、音刺激に対するアルファ波とガンマ波は、いずれも刺激から150800msのあいだに特徴的な引き込みを示した。とりわけ複雑で高度な認識プロセスを経る顔認識においては、従来生理学的に明らかにされていた主要な事象関連電位とよく一致するガンマ波の間欠的な引き込みが観察されたが、このことは顔を構成する形状成分の認知から個人同定に至る認識モジュールへの遷移過程を反映するものと考えられる。以上のように、ヒト脳の視覚認識プロセスは、刺激の性質に大きく依存せず、離散的なステップから構成されるモジュール構造を標準的な情報処理機構として有していることが本研究によって示された。この成果は脳の認識機構をモデル化する上で重要である。
インプラント周囲炎における新規バイオマーカーの検討

インプラント周囲炎患者、歯周炎患者において、歯肉溝滲出液中のγ-GTP、PGE2、IL-1、カルプロテクチンのタンパク量が健常患者よりも有意に増加した。また、インプラント周囲炎患者、歯周炎患者の両者において有意な差は認められなかった。これより、γ-GTP、PGE2、IL-1、カルプロテクチンはインプラント周囲炎患者のバイオマーカーになりうると考えられた。インプラント周囲炎については、発症メカニズムについて、いろいろ研究がなされており、インプラント周囲粘膜は天然歯周囲に比較して、血管が少ない、コラーゲン線維の構成比が違うなどの防御機構の違いから、天然歯における歯周炎よりもよりも進行しやすい、ということがわかっており、そのため、早期に診断、治療することが重要である。最近では、骨粗鬆症における骨吸収マーカーとして、γ-GTP(γ-グルタミルトランスペプチダーゼ:GGT)が注目されている。そこで本研究では、歯肉溝滲出液、インプラント周囲溝滲出液中のバイオマーカー(特にγ-GTP)に注目することにより、歯周疾患、インプラント周囲炎の早期診断を行うことを目的としている。平成21年度においては、まず、歯周病患者の歯肉溝滲出液中のバイオマーカー(γ-GTP、プロスタグランジンE2、IL-1)のタンパク量をELISA法により、検討を行った。その結果、健常者の歯肉溝浸出液と比較して、γ-GTP、PGE2、IL-1ともに有意にタンパク量が増加していた。このことにより、γ-GTP、PGE2、IL-1ともに歯周炎のバイオマーカーとなりうることが明らかとなった。平成22年度は、インプラント周囲炎患者(X線写真所見により、歯槽骨の吸収が認められるもの、インプラント周囲歯肉溝のプロービングデプスが4mm以上存在するもの)において同様に、γ-GTP、PGE2、IL-1がインプラント周囲炎のバイオマーカーとなりうるかどうかELISA法により検討していく予定である。インプラントは現在、義歯やブリッジに代わる確立された治療法となっている。しかし、インプラント周囲粘膜は天然歯周囲に比較して、血管が少ない、コラーゲン線維の構成比が違うなどの防御機構の違いから、天然歯における歯周炎よりもよりも周囲炎が進行しやすい、ということが分かっており、早期に診断、治療することが重要である。今年度においては、歯周病患者の歯肉溝滲出液中のバイオマーカー(γ-GTP、プロスタグランジンE2、IL-1)のタンパク量をELISA法により、さらに被検者を50名に増やして検討を行った。また、インプラント周囲炎患者(X線写真所見により、歯槽骨の吸収が認められるもの、インプラント周囲歯肉溝のプロービングデプスが4mm以上存在するもの)において同様に検詞を行った。その結果、γ-GTP、PGE2、IL-1がインプラント周囲炎において、有意に増加する傾向にあった。また新たに、カルプロテクチンについても検討を行ったが、歯周炎患者、インプラント周囲炎患者ともに、ぞうかする傾向にあった。以上より、γ-GTP、PGE2、IL-1、カルプロテクチンはインプラント周囲炎患者のバイオマーカーになりうると考えられた。
通気撹拌におけるレオロジ-特性の気泡径に及ぼす影響

近年、微生物の培養を目的としたバイオリアクタ-に関する研究が盛んに行われている。バイオリアクタ-内では、微生物並びにその代謝物を含む非ニュ-トン性の液体中に、微生物への酸素供給のため多量の空気を吹き込む必要がある。この操作は気液間の物質移動を目的として行われるため、気液界面積に関する情報が極めて重要となる。代表的なバイオリアクタ-としては通気撹拌槽があるが、撹拌槽内気泡径分布に詳細な検討を加えた報告は数少ない。わずかに研究分担者らが、直径61cmのラッシュトン型6枚羽根ディスクタ-ビン通気撹拌槽について、撹拌速度並びに通気流量等の操作条件に加え、気体の分子量、液体の二酸化炭素による飽和等の影響を検討しているに過ぎない。本年度は気泡径に及ぼすスケ-ルアップの影響を検討することを第一の目標とした。すなわち研究分担者らにより、確立された、英国バ-ミンガム大学既設の2連フラッシュを利用した直接写真撮影法(Proc.Euro.Conf.on Mixing,Toulouse,France(1985))により、これもバ-ミンガム大学既設の直径49cmのラッシュトン型6枚羽根ディスクタ-ビン通気撹拌槽に対し、空気ー水系における気泡径分布の測定を行った。すなわち単一孔ノズルより空気を純水中に通気させ、撹拌速度を直径61cmの場合と同一の100,125,150rpmとし、通気量を単位体積当り、一定並びにガス空塔速度一定の2通りに変化させ、気泡の撮影を行った。この結果極めて鮮明な写真撮影に成功し、ネガフィルムを山形大学へ持ち帰ったが、プロジェクタ-によりネガフィルムを拡大投影し気泡径を計測するための装置を現在製作中であり、空泡径分布を求めるには至っていない。装置の製作が完了次第、気泡径の測定を行いその分布を求め、気泡径をスケ-ルアップするときの撹拌速度並びに通気量の影響を検討する。また研究分担者らが以前得た実験デ-タを基に、通気撹拌槽内各所における気泡径分布並びに気泡密度より、槽内各所のガスホ-ルドアップを計算し、さらに羽根から槽壁に向かう時の気泡の合一速度を求める手法を提案し、操作条件の合一速度に及ぼす影響に検討を加えた。この結果は、今年の9月にベルギ-で開催される第7回ヨ-ロッパ液体混合会議(7th European Conference on Mixing)において発表する。一方、これと並行して山形大学においては通気撹拌槽内において高粘度液中へ気体を通気した場合の気泡径に関する基礎的なデ-タを得るための実験を行った。まず初めに粘度の異なる液体を数種用意し、その静止液体中に空気を通気した際の気泡径を測定した。その結果粘度が高い程、また通気量が多い程、気泡径は大きくなることを明らかとし、気泡径を粘度並びに通気量と相関した。さらに槽内の流れが気泡径に及ぼす影響を検討するため、代表的な流れ場の1つである単純剪断場中に発生させた気泡の大きさを測定することを試みた。単純剪断場を作り得ると思われる装置を幾つか試作した所、平低円筒槽内に槽低より数cmの高さに槽径よりも若干小さめの直径の円盤を設置し、これを回転させることにより中心近傍の同一半径位置で槽低よりある程度の高さまでは単純剪断場とみなし得る流れが構成されていることが、トレ-サ-粒子法により速度分布を求めることにより明らかとなった。ただし本研究では円筒槽の直径は14.4cmである。この流れ場に空気を通気した所、剪断速度の増加に伴い気泡径は小さくなることを明らかにした。この傾向は液粘度が大きくなるほど大きくなった。さらに気泡はある剪断速度までは常に一定の大きさであるが、ある剪断速度以上になると大きさの異なる気泡が生成されること、その限界の剪断速度は粘度が小さくなる程、また通気流量が小さくなる程大きくなることが明かとなった。

すなわち単一孔ノズルより空気を純水中に通気させ、撹拌速度を直径61cmの場合と同一の100,125,150rpmとし、通気量を単位体積当り、一定並びにガス空塔速度一定の2通りに変化させ、気泡の撮影を行った。この結果極めて鮮明な写真撮影に成功し、ネガフィルムを山形大学へ持ち帰ったが、プロジェクタ-によりネガフィルムを拡大投影し気泡径を計測するための装置を現在製作中であり、空泡径分布を求めるには至っていない。装置の製作が完了次第、気泡径の測定を行いその分布を求め、気泡径をスケ-ルアップするときの撹拌速度並びに通気量の影響を検討する。また研究分担者らが以前得た実験デ-タを基に、通気撹拌槽内各所における気泡径分布並びに気泡密度より、槽内各所のガスホ-ルドアップを計算し、さらに羽根から槽壁に向かう時の気泡の合一速度を求める手法を提案し、操作条件の合一速度に及ぼす影響に検討を加えた。この結果は、今年の9月にベルギ-で開催される第7回ヨ-ロッパ液体混合会議(7th European Conference on Mixing)において発表する。一方、これと並行して山形大学においては通気撹拌槽内において高粘度液中へ気体を通気した場合の気泡径に関する基礎的なデ-タを得るための実験を行った。まず初めに粘度の異なる液体を数種用意し、その静止液体中に空気を通気した際の気泡径を測定した。その結果粘度が高い程、また通気量が多い程、気泡径は大きくなることを明らかとし、気泡径を粘度並びに通気量と相関した。さらに槽内の流れが気泡径に及ぼす影響を検討するため、代表的な流れ場の1つである単純剪断場中に発生させた気泡の大きさを測定することを試みた。単純剪断場を作り得ると思われる装置を幾つか試作した所、平低円筒槽内に槽低より数cmの高さに槽径よりも若干小さめの直径の円盤を設置し、これを回転させることにより中心近傍の同一半径位置で槽低よりある程度の高さまでは単純剪断場とみなし得る流れが構成されていることが、トレ-サ-粒子法により速度分布を求めることにより明らかとなった。ただし本研究では円筒槽の直径は14.4cmである。この流れ場に空気を通気した所、剪断速度の増加に伴い気泡径は小さくなることを明らかにした。この傾向は液粘度が大きくなるほど大きくなった。さらに気泡はある剪断速度までは常に一定の大きさであるが、ある剪断速度以上になると大きさの異なる気泡が生成されること、その限界の剪断速度は粘度が小さくなる程、また通気流量が小さくなる程大きくなることが明かとなった。
いんげん豆類に含まれる高機能性オリゴ糖の探索とその構造解析

平成30年度は,1白いんげん豆(手亡)に含まれる遊離型オリゴ糖の精製および化学構造解析,3いんげん豆由来オリゴ糖(ラフィノースとスタキオース)の免疫調節活性(in vivoアッセイ系)測定を行った。どちらも大変興味深い研究結果が得られたので,その概要を以下に示す。すでに報告している手法を改良し,手亡のアセトン脱脂粉末から再現性良く植物複合型糖鎖Man3Xyl1Fuc1GlcNAc2(M3FX)を精製する方法を確立した。その結果,手亡粉末100gから約50mgの遊離型M3FXを得ることができた。私たちは,遊離型M3FXがでスギ花粉アレルギー患者のT細胞からのIL-4の産生を抑制することを報告している(2014年)。本研究で,初めて遊離型M3FXが,手亡の重量の約50mg%と多量に含まれていることを見出し,その調製方法を確立した。このことは,手亡が免疫活性を有すると考えられるN-グリカンの良い供給源であり,その有効利用が可能であることを示唆するものである。6週齢の雄性BALB/cマウスにOVAを経口投与して食物アレルギーマウスを作製した。いんげん豆に含まれる主要オリゴ糖のラフィノースとスタキオースを自由飲水にて経口投与した群では,どちらもアナフィラキシーの抑制および抑制傾向が認められた。特に,スタキオースはアレルギー性下痢を有意に抑制した。OVA特異的IgE産生に関しては,どちらの投与群においても有意差は得られなかったものの,明確に生成が抑制される傾向が認められた。また,マスト細胞の脱顆粒の指標である血中のプロテアーゼ量も顕著に抑制された。さらに,制御性T細胞の増加も確認された。以上のことから,豆に含まれる主要オリゴ糖が抗アレルギー作用を示すことが明らかになった。本課題は,1数種のいんげん豆に含まれる遊離型オリゴ糖の精製および化学構造解析,2いんげん豆由来オリゴ糖のビフィズス菌・乳酸菌増殖促進活性の測定(in vitroアッセイ系),3いんげん豆由来オリゴ糖の免疫調節活性(in vivoアッセイ系)の3つのテーマから構成されている。平成30年度は,1と3に関する実験を行い,いずれの実験においても興味深い知見を得ることができた。平成30年度までに,いんげん豆に含まれる高機能性糖鎖の種類と構造,さらには機能性について多くの知見を得ることができた。最終年度は,豆オリゴ糖の機能性について再現性の確認を行うとともに,これまでの実験の総まとめを行う予定である。いんげん豆(手亡と金時豆)及び小豆から,遊離型オリゴ糖を抽出・分画した。すなわち,乾燥豆の脱脂粉末をペプシンで消化後,50%エタノール水溶液でオリゴ糖を溶出させ,陽イオン・陰イオン交換,2種類のゲルろ過(Sephadex G-25, Biogel P-2)により各オリゴ糖画分を分離した。その結果,手亡からは6.7%,小豆からは4.4%のオリゴ糖画分(中性糖,酸性糖)が得られた(2種ずつ計4種類)。金時豆のオリゴ糖画分については,精製の途中であり,まだ収量が出ていない。手亡と小豆4種類の糖画分を,HPLCにより糖組成分析した結果,共通の主要構成糖として,ガラクトース,マンノース,グルコースが検出された。また,少量成分として,手亡(中性糖と酸性糖画分)にNーアセチルーDーグルコサミン(GlcNAc)が,小豆中性糖画分にはフコースが認められた。各オリゴ糖のプレバイオティック活性を3種類の菌(Bifidobacterium longum JCM 1217,Lactococcus lactis NBRC 12007,Lactobacillus plantarum NBRC 3070)を用いて調べた。その結果,すべてのオリゴ糖において,既知のプレバイオティクス(ラクツロースやラフィノース)と同程度の活性が認められた。特に,GlcNAcが検出された手亡オリゴ糖は,高いL.plantarum増殖促進活性を示した。以上の結果から,手亡や小豆に含まれるオリゴ糖は,有用なプレバイオティクスになる可能性が示唆された。手亡と小豆から調製した各オリゴ糖画分を,オボアルブミン(OVA)誘発食物アレルギーモデルマウス(BALB/c雌性)に経口投与(100 mg/kg,27日間)し,体温,下痢誘発,血清中OVA特異的IgEの変化を調べた。その結果,手亡オリゴ糖投与群に,下痢の誘発を抑制する傾向が認められた。本課題は,1.数種のいんげん豆に含まれる遊離型オリゴ糖の精製および化学構造解析,2.いんげん豆由来オリゴ糖のビフィズス菌・乳酸菌増殖促進活性の測定(in vitroアッセイ系),3.いんげん豆由来オリゴ糖の免疫調節活性(in vivoアッセイ系)の3つのテーマから構成されている。3.の実験系において,多量のオリゴ糖画分が必要であるため,1.のオリゴ糖精製に遅れが生じている。平成28年度の研究において,白いんげん豆(手亡)オリゴ糖摂取群においてアレルギー性下痢の抑制傾向が観察された。アレルギー性下痢の抑制効果には,小豆と手亡

オリゴ糖の構造の違いが影響している可能性が示唆されたため,平成29年度は小豆と手亡由来オリゴ糖の構造解析を中心に行った。小豆と手亡のアセトン脱脂粉末から,50%エタノール分別,陽イオン(Dowex 50x2)・陰イオン交換(Dowex 1x8),2種類のゲルろ過を組み合わせた方法で各々2種類のオリゴ糖画分(中性糖及び酸性糖)を調製した。各オリゴ糖画分の糖組成分析は,ABEE Label化してHPLCで行った。小豆重量の4.3%を占める中性糖画分にはGalとGlcが多く,0.1%を占める酸性糖画分にはManとAraが多く認められた。また,手亡の6.3%を占める中性糖画分にもGal,Glc及びManが多く検出された。一方,手亡の0.4%を占める酸性糖画分には,Manが54%,GlcNAcが17%,さらにはXylとFucも検出され,他の画分の構成糖とは異なっていたため,詳しい分析を行った。すなわち,手亡酸性糖画分の凍結乾燥物を2-アミノピリジンで蛍光標識し,得られた蛍光標識糖鎖を,逆相HPLCとサイズフラクショネーションHPLCによる糖鎖二次元マップ,α-マンノシダーゼ消化,質量分析(ESIーMS)を行った。その結果,手亡酸性糖画分の約50%程度が植物複合型糖鎖Man3Xyl1Fuc1GlcNAc2(M3FX)であることが明らかになった。このM3FXは,豆貯蔵たんぱく質からpeptide-N-Glycanaseの作用で遊離したものと考えられる。その他のオリゴ糖画分については,現在分析中であるが,中性糖画分の大部分は,スクロースやラフィノース属オリゴ糖など既知のオリゴ糖が占めていると考えられる。本課題は,1数種のいんげん豆に含まれる遊離型オリゴ糖の精製および化学構造解析,2いんげん豆由来オリゴ糖のビフィズス菌・乳酸菌増殖促進活性の測定(in vitroアッセイ系),3いんげん豆由来オリゴ糖の免疫調節活性(in vivoアッセイ系)の3つのテーマから構成されている。平成29年度は,1のテーマを中心に行ったため,2及び3に遅れが生じている。平成30年度は,1白いんげん豆(手亡)に含まれる遊離型オリゴ糖の精製および化学構造解析,3いんげん豆由来オリゴ糖(ラフィノースとスタキオース)の免疫調節活性(in vivoアッセイ系)測定を行った。どちらも大変興味深い研究結果が得られたので,その概要を以下に示す。すでに報告している手法を改良し,手亡のアセトン脱脂粉末から再現性良く植物複合型糖鎖Man3Xyl1Fuc1GlcNAc2(M3FX)を精製する方法を確立した。その結果,手亡粉末100gから約50mgの遊離型M3FXを得ることができた。私たちは,遊離型M3FXがでスギ花粉アレルギー患者のT細胞からのIL-4の産生を抑制することを報告している(2014年)。本研究で,初めて遊離型M3FXが,手亡の重量の約50mg%と多量に含まれていることを見出し,その調製方法を確立した。このことは,手亡が免疫活性を有すると考えられるN-グリカンの良い供給源であり,その有効利用が可能であることを示唆するものである。6週齢の雄性BALB/cマウスにOVAを経口投与して食物アレルギーマウスを作製した。いんげん豆に含まれる主要オリゴ糖のラフィノースとスタキオースを自由飲水にて経口投与した群では,どちらもアナフィラキシーの抑制および抑制傾向が認められた。特に,スタキオースはアレルギー性下痢を有意に抑制した。OVA特異的IgE産生に関しては,どちらの投与群においても有意差は得られなかったものの,明確に生成が抑制される傾向が認められた。また,マスト細胞の脱顆粒の指標である血中のプロテアーゼ量も顕著に抑制された。
日本実業史博物館構想による産業経済コレクションの総合的調査研究

本研究は、国文学研究資料館が所蔵する渋沢敬三による「日本実業史博物館」構想のもとに収集された産業経済資料コレクションについて、この特定領域研究が目指すグローバルな研究ネットワーク構築の実現に向け、日本関係標本の内外コレクションの調査研究に寄与するデータベース構築を実現し、積極的に研究の発展に貢献した。この研究により、18,707件、37,853点のコレクション総数を把握した。電子情報化により、情報共有化と今後の研究課題解決の新たな知見を生む基盤が整備された。具体的研究成果を以下に示す。1.コレクションの形成に関する資料データは、これまでに博物館構想時の記録類すべてのリストを作成し、それら資料の画像化を実施した。最終年度、構想過程の記録類の翻刻、テキスト化を進め、DVD版を作成した。アーカイブズ学的手法による史料検討により、形成期の実態を解明し、研究報告を行った。2.コレクションの構造(内容)に関する研究とデータベース化に関する研究は、これまでに構築したコレクションの一部((1)絵画)、(2)広告(3)写真(4)番付(5)地図(6)古紙幣(7)竹森文庫(8)文書・書籍(9)産業経済器物史料のすべての簡易データベースを個別に構築し、全データの統合を実現した。3.全資料の段階的保存管理に関する研究として、全資料の概要的状態調査に基づく保存管理システムに基づいて、簡易的保存措置を実施した。4.研究会の開催と研究成果報告書の編集を行った。成果発表として、全体テーマ「復活!日本実業史博物館に向けた基盤づくり」と題し、より活発に研究が進展することに寄与すべく、これまでの研究についての成果報告会を開催した。その内容は、「日本実業史博物館」全コレクションの基盤整備状況、博物館準備室アーカイブズの概要と資料の電子情報化、最後に実業史研究の成果を「企業アーカイブズ・ミュージアムへの提案」にまとめた。これらの研究は、日本実業史博物館構想の全体像の解明に向け、「実博」準備室旧蔵資料18,707件、37,853点のより広域な公開と利用に向けた情報整備作業として評価され、関係研究者等、企業アーカイブズ・ミュージアム等、一般の方々も含め、関心のある方々への、成果の共有化と普及に寄与できた。本研究は、国文学研究資料館が所蔵する渋沢敬三による「日本実業史博物館」構想のもとに収集された産業経済資料約25,000点以上にのぼるコレクションについて、この特定領域研究が目指すグローバルな研究ネットワーク構築の実現に向け、日本関係標本の内外コレクションの調査研究に寄与するデータベース構築を実現し、積極的に研究の発展に貢献する。今年度、構想過程の記録類の翻刻、テキスト化を進め、CD-ROM版を作成した。さらに、渋沢史料館所蔵の目録類、(財団)竜門社関係資料、国立民族学博物館関連史料について調査を実施した。2.コレクションの構造(内容)に関する研究とデータベース化に関する研究は、これまでに構築したコレクションの一部((1)絵画)、(2)広告(3)写真(4)番付(5)地図(6)古紙幣(7)竹森文庫(8)文書・書籍(9)産業経済器物史料のすべての簡易データベースを個別に構築した。最終年度にデータ統合を実現する。3.全資料の段階的保存管理に関する研究として、全資料の概要的状態調査に基づく保存管理システムにもとづいて、簡易的保存措置を実施した。4.研究会の開催と研究成果報告書の編集をおこなった。今年度の成果発表として2回の研究会を開催し、さまざまな分野の研究者との研究交流を深めた。この蓄積されたコレクション情報をわかりやすく社会に伝達するため、研究成果を公開するための報告書の編集準備を開始した。成果発表として、全体テーマ「復活!

日本実業史博物館に向けた基盤づくり」と題し、より活発に研究が進展することに寄与すべく、これまでの研究についての成果報告会を開催した。その内容は、「日本実業史博物館」全コレクションの基盤整備状況、博物館準備室アーカイブズの概要と資料の電子情報化、最後に実業史研究の成果を「企業アーカイブズ・ミュージアムへの提案」にまとめた。これらの研究は、日本実業史博物館構想の全体像の解明に向け、「実博」準備室旧蔵資料18,707件、37,853点のより広域な公開と利用に向けた情報整備作業として評価され、関係研究者等、企業アーカイブズ・ミュージアム等、一般の方々も含め、関心のある方々への、成果の共有化と普及に寄与できた。
平滑筋の収縮制御機構に対する海産物由来の生理活性物質の作用

Okadaic acid(OA)とcaluculin A(CLA)は海綿から抽出された発癌性の生理活性物質であるが、これらの物質の平滑筋収縮制御機構への作用を検討した。OAは低濃度では平滑筋収縮を非選択的に抑制し、高濃度では逆に収縮作用を示す。他方CLAは低濃度で一過性の弛緩作用を示した後、直ちに収縮を発生させ、この二面作用は明確に分離できなかった。さらにOAとCLAは平滑筋のイオンチャネルを開き、細胞内カルシウム量を増加させたが、この増加は収縮発生に遅れて起こり、またこの収縮はCa不在下でも見られたので、細胞内カルシウム量増加が収縮の原因とは考えられない。これらの物質による収縮作用はミオシンの燐酸化を介するにもかかわらず、Caとカルモジュリンには依存しなかった。これらの成績からOAとCLAは燐酸化酵素活性の増加あるいは脱燐酸化酵素の阻害により収縮を起こすことが考えられた。そこでこれらの酵素活性への作用を検討したところ、OAとCLAはミオシン軽鎖キナ-ゼとCキナ-ゼ活性には影響しなかった。他方OAは低濃度で2A型、高濃度で1型の脱燐酸化酵素活性を阻害し、CLAは低濃度でこれらの脱燐酸化酵素活性をともに阻害した。従って高濃度のOAとCLAの収縮作用は1型類似の脱燐酸化酵素活性の阻害によりCaとカルモジュリンに依存しないミオシン軽鎖キナ-ゼの活性を相対的に増加させ、収縮を起こすものと考えられる。しかし平滑筋から抽出した脱燐酸化酵素は耐熱性抑制蛋白質(inhibitor2)に非感受性であり、この点からは2A型に分類される新しい型である。低濃度OAの平滑筋弛緩作用はcAMPの作用と類似し、cAMPはcAMP依存性キナ-ゼの活性化により平滑筋を弛緩させる。従って低濃度のOAとCLAは2A型脱燐酸化酵素活性の阻害によりこのキナ-ゼの活性を相対的に増加させ、弛緩を起こすものと考えらえる。またOAとCLAは初めて見出された脱燐酸化酵素阻害剤として有用であることが証明された。本研究では海産生物由来の生理活性物質であるオカダ酸とカリクリンの平滑筋収縮機構に対する作用を検討し、以下の知見を得た。(1)蛍光色素fura-2を用いて平滑筋の収縮と細胞内Ca濃度を同時に測定した。その結果オカダ酸、カリクリンは細胞内Ca濃度の増加を伴わずに収縮を発生させることが示された。(2)オカダ酸、カリクリンは平滑筋のミオシン軽鎖をCa非依存性にリン酸化した。このリン酸化は、既知のリン酸化酵素、すなわちミオシン軽鎖キナーゼ、C-キナーゼによるものではなかった。(3)オカダ酸、カリクリンは部分精製した脱リン酸化酵素(I型、IIA型)を阻害した。(4)オカダ酸とカリクリンの効力比を検討すると、カリクリンはオカダ酸に比べIIA型を強く抑制したのに対して、I型に対しては同程度の阻害効果を示し、脱リン酸化酵素に対して特異性を示した。以上の成績から、オカダ酸およびカリクリンは脱リン酸化酵素を阻害することにより平滑筋ミオシンをリン酸化し、Ca非依存性に収縮させるものと考えられた。

平滑筋活性化作用はオカダ酸に比べカリクリンの効力が強いことから、生理的な収縮-弛緩反応に関わる脱リン酸化酵素はIIA型であることが考えられる。さらに、平滑筋以外のカルシウムあるいは基質蛋白質のリン酸化により制御を受ける幾つかの機構に対する作用についても検討した。(1)オカダ酸、カリクリンは血小板のトロンビン、コラーゲン、Caイオノフォアによる凝集を抑制した。この抑制作用は細胞内Ca濃度の減少を伴わずに発現した。(2)オカダ酸は血管に分布する交感神経終末からのカテコラミン分泌を抑制した。(3)オカダ酸、カリクリンを神経細胞および血管平滑筋細胞由来の培養細胞に適用すると、本来の形態を維持できず、細胞は球状に変化した。この作用は、Caチャネル阻害薬、cAMP増加薬、cGMP増加薬で拮抗されなかった。これらの作用機序については現在検討を続けているが、オカダ酸、カリクリンが脱リン酸化酵素の阻害剤であることから種々の機能蛋白が非特異的にリン酸化されていることが予想され、これらの特定が今後の課題であると考えている。0kadaic acid(OA)とcaluculin A(CLA)は海綿から抽出された発癌性の生理活性物質であるが、これらの物質の平滑筋収縮制御機構への作用を検討した。OAは低濃度では平滑筋収縮を非選択的に抑制し、高濃度では逆に収縮作用を示す。他方CLAは低濃度で一過性の弛緩作用を示した後、直ちに収縮を発生させ、この二面作用は明確に分離できなかった。さらにOAとCLAは平滑筋のイオンチャネルを開き、細胞内カルシウム量を増加させたが、この増加は収縮発生に遅れて起こり、またこの収縮はCa不在化でも見られたので、細胞内カルシウム量増加が収縮の原因とは考えられない。これらの物質による収縮作用はミオシンの燐酸化を介するにもかかわらず、Caとカルモジュリンには依存しなかった。これらの成績からOAとCLAは燐酸化酵素活性の増加あるいは脱燐酸化酵素の阻害により収縮を起こすことが考えられた。そこでこれらの酵素活性への作用を検討したところ、OAとCLAはミオシン軽鎖キナ-ゼとCキナ-ゼ活性には影響しなかった。他方OAは低濃度で2A型、高濃度で1型の脱燐酸化酵素活性を阻害し、CLAは低濃度でこれらの脱燐酸化酵素活性をともに阻害した。従って高濃度のOAとCLAの収縮作用は1型類似の脱燐酸化酵素活性の阻害によりCaとカルモジュリンに依存しないミオシン軽鎖キナ-ゼの活性を相対的に増加させ、収縮を起こすものと考えられる。しかし平滑筋から抽出した脱燐酸化酵素は耐熱性抑制蛋白質(inhibitor2)に非感受性であり、この点からは2A型に分類される新しい型である。低濃度OAの平滑筋弛緩作用はcAMPの作用と類似し、cAMPはcAMP依存性キナ-ゼの活性化により平滑筋を弛緩させる。従って低濃度のOAとCLAは2A型脱燐酸化酵素活性の阻害によりこのキナ-ゼの活性を相対的に増加させ、弛緩を起こすものと考えられる。またOAとCLAは初めて見出された脱燐酸化酵素阻害剤として有用であることが証明された。