hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
宿主・ウイルス間ヘテロトランススプライシング遺伝子発現制御による共生機構の解明

ヒトとウイルスの共生機構を、「潜伏感染環」を確立することにより宿主であるヒトと共生するヒトヘルペスウイルス、特に神経細胞において潜伏感染する水痘帯状疱疹ウイルスをモデルとして、新規に発見した水痘帯状疱疹ウイルス潜伏感染関連遺伝子(varicella-zoster virus latency-associated transcript : VLT)発現機構の解析を通して明らかにする。特に本新学術領域では、ヒト遺伝子転写産物とVLTのヘテロトランススプライシングによる、ヒト・ウイルス融合遺伝子(Hu- VLT)の存在意義解明を目指した研究を遂行することを目的とした。水痘帯状疱疹ウイルスが潜伏感染するヒト三叉神経節サンプルを用い、これまでまったく不明であった水痘帯状疱疹ウイルス潜伏感染遺伝子発現プロファイルを完了させた。新規に発見したVLTが最も多く発現し、さらに溶解感染において、感染直後に発現する前初期遺伝子であるORF63遺伝子の転写も少ない割合の三叉神経節で起こっていることも明らかにした。この神経節細胞において、ヒト遺伝子転写産物とVLTのヘテロトランススプライシングによる、ヒト・ウイルス融合遺伝子(Hu- VLT)が存在することを次世代シーケンサによるRNA-seqにより明らかにするとともに、5'-RACE法により、VLT上流にヒト遺伝子由来のtranscriptが結合したtranscriptのほぼ全長も明らかにしたが、得られた数は非常に少ないものであった。さらにRNAそのものをシーケンス可能なnanoporeを用いた方法を試したが、検出限界を超えることができず、生の全長を捉えることはできなかった。このVLT遺伝子機能を解析可能なヒトiPS細胞由来知覚神経細胞を用いた潜伏感染実験系を確立した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。ヒトとウイルスの共生機構を、「潜伏感染環」を確立することにより宿主であるヒトと共生するヒトヘルペスウイルス、特に神経細胞において潜伏感染する水痘帯状疱疹ウイルスをモデルとして、新規に発見した水痘帯状疱疹ウイルス潜伏感染関連遺伝子(varicella-zoster virus latency-associated transcript; VLT)発現機構の解析を通して明らかにすることを目的とする。特にヒト遺伝子転写産物とVLTのヘテロトランススプライシングによる、ヒト・ウイルス融合遺伝子(Hu-VLT)の存在意義解明を目指した研究を遂行する。今年度は、水痘帯状疱疹ウイルスが潜伏感染するヒト三叉神経節サンプルを用いた研究を主に行った。水痘帯状疱疹ウイルスゲノムを保有するサンプル中、その93%においてVLTがもっとも多く発現していることを明らかにするとともに、溶解感染において、感染直後に発現する前初期遺伝子であるORF63遺伝子の転写も60%の水痘帯状疱疹ウイルスゲノムを保有するサンプル中に認められた。以上より、現在までまったく不明であった水痘帯状疱疹ウイルス潜伏感染遺伝子発現プロファイルを完了させた。さらに、VLTが水痘帯状疱疹ウイルス感染直後に発現する前初期遺伝子であるORF61の転写を特異的に抑制し、そのタンパク発現を抑制することを明らかにし、VLTの発現が水痘帯状疱疹ウイルス潜伏感染の維持に機能している可能性を見出した。水痘帯状疱疹ウイルスがヒト神経細胞に潜伏感染することが提案されてから70年、その存在が証明されてから30年が経過してようやく、本研究により、水痘帯状疱疹ウイルスがヒト神経細胞に潜伏感染するメカニズムを明らかにする鍵となる因子が同定された。1)水痘帯状疱疹ウイルス溶解感染神経細胞および溶解感染上皮細胞における、VLTおよびヒト遺伝子転写産物とVLTの融合遺伝子であるHu-VLTの全長同定(in vitro)、2)水痘帯状疱疹ウイルス潜伏感染ヒト三叉神経節サンプルにおけるVLTおよびHu-VLTの全長同定(in vivo)、3)水痘帯状疱疹ウイルス潜伏感染神経細胞におけるVLTおよびHu-VLTの全長同定(in vitro)の3点を平成29年度の達成目標としていた。1)についてはほぼ達成し、さらにVLTから新たに転写されるORF63遺伝子との融合遺伝子を発見し、ヒト生体内における潜伏感染から再活性化の鍵因子となる可能性を見出している。2)については、ヒト三叉神経節サンプルを用いた解析により、VLTの発現制御が溶解感染での制御とはまったく異なることを見出し、潜伏感染プログラム特異的な発現制御を行なっていることを明らかにした。また5'-RACE法により、RNAseq解析による短い核酸断片の解析により見出したHu-VLTの存在も、ほぼ全長として確認した。long read direct RNA sequencingによる同定も試みている。3)については、水痘帯状疱疹ウイルスが潜伏感染するヒト多能性幹細胞由来神経細胞においてVLTがほぼ発現していないことを明らかとし、よりヒト生体に近い実験系を構築するために、ヒト多能性幹細胞由来知覚神経細胞を用いたin vitro実験系を構築している。後者の実験系において、VLTが発現することを確認し、平成30年度のVLTあるいはHu-VLTの機能解析をよりヒト生体に近い状態で行うことが可能となる。

水痘帯状疱疹ウイルスが潜伏感染するヒト三叉神経節サンプルを用い、これまでまったく不明であった水痘帯状疱疹ウイルス潜伏感染遺伝子発現プロファイルを完了させた。新規に発見したVLTが最も多く発現し、さらに溶解感染において、感染直後に発現する前初期遺伝子であるORF63遺伝子の転写も少ない割合の三叉神経節で起こっていることも明らかにした。この神経節細胞において、ヒト遺伝子転写産物とVLTのヘテロトランススプライシングによる、ヒト・ウイルス融合遺伝子(Hu- VLT)が存在することを次世代シーケンサによるRNA-seqにより明らかにするとともに、5'-RACE法により、VLT上流にヒト遺伝子由来のtranscriptが結合したtranscriptのほぼ全長も明らかにしたが、得られた数は非常に少ないものであった。さらにRNAそのものをシーケンス可能なnanoporeを用いた方法を試したが、検出限界を超えることができず、生の全長を捉えることはできなかった。このVLT遺伝子機能を解析可能なヒトiPS細胞由来知覚神経細胞を用いた潜伏感染実験系を確立した。平成30年度は、4)In vitro潜伏再活性化モデルにおけるVLTの機能解析と5)Hu-VLT存在意義の解明を当初の研究計画としていた。まず、4)、5)を行う前に、2)、3)で行った水痘帯状疱疹ウイルスが潜伏感染するヒト三叉神経節サンプルと、多能性幹細胞より分化させた知覚神経でのVLT、Hu-VLTの全長とすべてのisoformをlong read direct RNA sequencingを用いた方法により決定することより開始する。本方法を用いることで、当初の研究計画よりも格段に多くの情報量と正確性のあるデータを得ることができる。4)、5)については以下の方策で推進する。4)ヒト多能性幹細胞より分化させた神経細胞を用いたin vitro潜伏再活性化モデルを用いた、VLTの決定と機能解析を継続する。またよりヒト三叉神経節での感染現象に近い実験系を得ることを目的として、ヒト多能性幹細胞より分化させた知覚神経細胞を用いたin vitro潜伏再活性化モデルの構築の完了と、この実験系を用いたVLTの決定と機能解析を行う。5)Hu-VLTの存在はまったく新しい知見であり、存在意義については不明であるが、ヒトとの完全な共生過程にあると推察し、さらなるヒトサンプルよりのHu-VLT融合遺伝子の同定を継続するとともに、ヒト多能性幹細胞より分化させた知覚神経細胞を用いたin vitro潜伏再活性化モデルの構築により、機能解析も試みる。また、この現象が潜伏感染する他のヒトヘルペスウイルスにも認められ現象であるかを、現在すでに様々な研究室よりweb上に登録されているウイルスのRNAseqデータを利用し、解析する。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
乱流摩擦抵抗低減のための二相流のスマート制御

2011年の大震災以来,エネルギーの効率的な生産と効果的な利用が,持続可能な社会を目指す上で早急に実現すべき人類の課題として最重要視されてきた.このうち海運分野で重責を担う革新的省エネ技術が,二相流を利用した乱流摩擦抵抗低減技術である.船舶の10%の抵抗低減が世界全体で2GW(年間CO2換算で2100メガトン)の省エネを実現する.本課題では,高レイノルズ数環境にある二相流力学的な「摂理」(多次元性,マルチスケール性,ならびに著しい非定常性・不規則性)を真正面から扱い,5%以下の僅かなボイド率で30%以上の正味抵抗低減率を「常に」得るような二相乱流のスマート制御を達成した.平成25年度は,初年度である平成24年度の第一段階の成果をもとに,二相流の境界層制御に関する3つの制御スキームの実験的研究を発展させた.二相流は強い非線形現象をもち,単純な重合わせ法則が成立しないため,このことについて各分担者がそれぞれの項目の究明を実施した.制御スキーム1「高周波数せん断応力場における微小気泡の複素粘度の利用」については,高濃度の気泡数密度を人工的に安定に形成する手法を開発し,レオメータによってボイド率3060%の範囲の実効粘度の計測を実施した.この結果,液体単相に比べ粘度が100倍以上になることを発見し,英文誌に投稿した.また,非定常せん断がある特定周波数のとき顕著な粘弾性が発現することが実験的に立証された.制御スキーム2「圧縮工程なしで船底に大量の気泡を発生する翼技術の開発」については,自作の曳航水槽により三次元翼ならびに配列多孔翼による気泡発生性能の試験を実施し,従来のNACA翼より高性能であることを見出した.制御スキーム3「反復的気泡注入による再現性保証と下流持続性の拡大」については,自由な波形で気泡発生流量を脈動させることが可能な装置を導入し,下流における気泡群の波状移流の自然発達を計測した.また,乱流摩擦を支配する縦渦環境で,マイクロバブルの影響を調査し,単相とは異なる乱れ沈静化作用があることを確認した.さらに壁面の撥水性が気泡挙動に及ぼす影響について明らかにした.初年度は全体計画で策定した3つの制御スキームが予測どおり機能する条件をもつことを立証するための実験を行った.広域パラメータ空間での調査は次年度以降とし,意図的に理想的条件のみ扱ったチャンピォンデータを取得することから開始した.この戦略により本課題をロケットスタートさせる.二相流研究は強い非線形問題であり,単純な重合わせ法則が成立しないゆえの方策である.制御スキーム1「高周波数せん断応力場における微小気泡の複素粘度の利用」については,平行平板型と円筒型の振動クエット二相流検定装置を製作した.これに対してUVPを利用することで運動量伝達速度,すなわち実効粘度が計測され,気泡がキャピラリー数で1を越えて急変形する場合に,大きな粘度増加が計測された.また連携大学としてスイス連邦工科大学で気泡乱流レオロジーの測定装置の共同開発のための設計を行った.制御スキーム2「圧縮工程なしで船底に大量の気泡を発生する翼技術の開発」については,自作曳航水槽により2種類のNACA翼による水面変化,気泡発生性能の試験を行った.また,負圧原理による同様な低負荷気泡発生技術として回転翼の性能も一連のパラメータ研究を終えた.さらに水面データとCFDを結合するハイブリッド解析を実施し,翼の揚力,抗力などの特性を明らかにした.制御スキーム3「反復的気泡注入による再現性保証と下流持続性の拡大」については,気泡群の波状移流の自然形成を実験的に調査し,短波長の反復気泡移流との関連性を調べた.またマイクロバブルの間欠的発生実験を行い,気泡クラウドの横波移流特性を可視化した.このほか次年度以降への実船実験への準備のため,計測機材の設計,搭載方法などの基本設計を行った.平成26年度は,過去2年間の成果をもとに,二相流の境界層制御に関する3つの制御スキーム(I, II, III)の実験的研究をさらに発展させた.制御スキームIとして「振動せん断応力場における気泡群の複素粘度」について超音波と界面レオメータによる究明が完了した.この結果,気泡が振動降伏する高速変形場では粘度の増減幅が平衡変形時の10倍以上となること,局所的に高濃度の気泡群が形成されたときは粘度が水の1003000倍になることを発見し,それぞれ英文誌に掲載された.制御スキームII「圧縮工程なしで船底に大量の気泡を発生する翼技術の開発」については過去2年の成果が英文誌に掲載され,さらなる新しい翼型の設計により従来性能を超えることも確認された.制御スキームIII「反復的気泡注入による再現性保証と下流持続性の拡大」については,100m曳航水槽試験を実施し,ボイド波の自然成長と人工制御の調和条件が明らかとなった.このスキームの流体力学的機構については2つの英文誌に掲載された.

さらに,マイクロバブル領域の抵抗低減については,自然脈動形成や大域的渦の変調作用があることが確認され,これも英文誌に掲載された.ほかには壁面のコーティングによる気泡挙動の違いや,壁面を沿う大気泡の近傍に現れる乱流境界層の内層変調について詳細なデータベースが構築され,英文誌とて発表・公開された.なお代表者は過去40年間に渡る本課題に関わる世界の研究について英文誌にレビュー論文を投稿することを依頼され,160以上の論文から整理されて見えてきた事象と今後の展開について詳しく解説した論文を掲載した.平成27年度は,過去3年間の成果をもとに,二相流の境界層制御に関する3つの制御スキーム(I, II, III)の実験的研究の中核テーマの仕上げ段階の研究を進めた.制御スキームIの「振動せん断応力場における気泡群の複素粘度」については,分担者の田坂が中心となり,超音波ドップラー流速分布測定法による気泡群や粘弾性流体・非ニュートン流体の汎用計測法を確立した.それらの成果はIF付英文誌に掲載された.制御スキームII「圧縮工程なしで船底に大量の気泡を発生する翼技術の開発」については,分担者の熊谷が中心となって進めた.このうち本課題からの成果として発表したOcean Engineeringの論文は,同誌で最も閲覧回数の多い年間ランキングで3位となり,世界中に影響を与えたと言える.この発展版として特殊翼の設計に入っており,従来よりもさらに気泡発生性能を向上させることが可能となった.制御スキームIII「反復的気泡注入による再現性保証と下流持続性の拡大」については代表者の村井と研究協力者のパク博士が担当し,ボイド波による抵抗低減促進の正味作用と乱流境界層の内層二相流構造の計測が実現した.その成果は2つのIF付英文誌に掲載された.さらに,マイクロバブル領域の抵抗低減については分担者の田坂,石川が担当し,物理メカニズムの研究が進展した.これらは学会等で発表して活発な議論を呼んだ.このほか,壁面の濡れ性制御による乱流中の気泡挙動の違いを分担者の北川が,新しい気泡流用のせん断応力計の開発を分担者の大石が進めた.年度末には代表者の村井の声かけにより,船舶・気泡の専門家を招へいした討論会を開催し,最終年度に向けた方策を代表者,分担者,協力者ならびに招へいアドバイザーの10名全員で画策した.本課題から獲得された成果はIF付の国際ジャーナルに連鎖的に掲載されており、その影響もあって、発見・開発した要素技術についてそれぞれ国内外の船舶・海洋工学における共同研究に展開している.制御スキームIについては大幅に機能拡張され,どのような流体であってもせん断歪み速度とせん断歪みとせん断応力の3者の関係が,単一の曲面で数値化されるというレオロジー技術の進展を生んだ.この成果は流体力学的基礎に立ち戻って重要であり,本課題テーマとするスマート制御に弾みがついた.翼による制御スキームIIについては4隻の船舶に対する成功事例がOcean Engineeringに掲載されて以来,国内外からの問い合わせを多数,受けている.制御スキームIIIについては,100mの曳航装置による繰り返し試験の結果がInt. J. Multiphase FlowやMeasurement Science and Technologyに掲載され,世界的な注目を浴びている.この技術については国内の造船・海運会社も関心を寄せており,現在,実用化に向けた設計ドラフトデザインに入った.以上をまとめると本課題の進捗状況は極めて順調であり,最終年度もさらに展開することが期待できる.大型船舶利用を想定し,気泡注入により乱流摩擦抵抗を低減するための3つの実験的調査研究を行った.
骨粗鬆症の遺伝的リスクを考慮した予防対策開発のための縦断研究

近年、人口の急激な高齢化に伴い、骨粗鬆症は公衆衛生上も医療経済上も究めて重要な対策目標となってきた。申請者らは本症のリスクを遺伝的側面と生活習慣的側面の療法から的確に把握し、それに見合った指導法を開発して骨粗鬆症とそれによる骨折を予防し、もって高齢者の生活能力の保持と地域社会の活力の維持に貢献することを目的として本研究を企画し、平成8年度から実施してきた。9年度には採取した血液からDNA-を抽出し、いくつかの骨代謝関連遺伝子多型を同定し、データベースを完成させた。それを解析して以下の結果を得た。3.Osteocalcinの遺伝子のPromorter領域に新たな多型を発見した。その多型は骨減少症の発生に有意な影響を持っていた。4.これらの遺伝子多型は閉経後の骨量減少には大きな寄与はせず、食事からの十分なCa接種と強い体幹筋力がこの減少を防ぎ、喫煙が助長する方向で有意に寄与していた。骨量には遺伝的負荷が大きいとされているが、遺伝要因は最大骨量の獲得期に大きく寄与し、閉経後はむしろLifestyle要因が大きく関与することが示唆された。したがって、これまで明らかになった遺伝要因を考慮した対策は若年期に必要であると考えられた。DNAレベルで捉えた遺伝的負荷を含めて骨粗鬆症のリスクを的確に把握し、それに見合った対策を開発することを目的に、申請者らが追跡を始めて満6年になる福井県下某地域在住の中高年女性約200人に対して以下の調査を行い、満足のいくデータを得た。1.骨密度の測定Dual-energy X-ray Absorptiometryにて、第14腰椎正面、大腿骨頚部、前腕骨の骨密度を測定した。2.DNAの解析採取した血液よりDNAを現在抽出中である。Vitamin DとEstrogenの受容体遺伝子多型の決定に必要なシステムは既に立ち上がり、予備的実験を終了した。3.既往歴、家族歴、Lifestyleについての面接調査対象者の母と祖母の骨折と亀背、腰曲がりの状態、食生活、喫煙・飲酒歴、運動習慣、労働状況などのLifestyleを詳細に聴取した。5.筋力・体力測定体幹の屈曲、伸展につき、等速性収縮時の遠心性、及び求心性最大筋力を本学現有のKin-Com500F(Chattecx社製)にて、また、肘関節と膝関節の屈伸時の等速性求心性最大筋力を本学現有のCybex-ll+(Lumex社製)、及びその他の体力指標を測定した。平成9年度第1四半期にはDNAの抽出を完了し、第2四半期にはVitamin DとEstrogenの受容体遺伝子多型を決定する。同時に他のデータのデータベース化を行い、第3四半期から第4四半期には分析を終了し、報告書を執筆する予定である。近年、人口の急激な高齢化に伴い、骨粗鬆症は公衆衛生上も医療経済上も極めて重要な対策目標となってきた。申請者らは本症のリスクを遺伝的側面と生活習慣的側面の両方から的確に把握し、それに見合った指導法を開発して骨粗鬆症とそれによる骨折を予防し、もって高齢者の生活能力の保持と地域社会の活力の維持に貢献することを目的として本研究を企画し、平成8年度から実施してきた。9年度には採取した血液からDNAを抽出し、いくつかの骨代謝関連遺伝子多型を同定し、データベースを完成させた。4.これらの遺伝子多型は閉経後の骨量減少には大きな寄与はせず、食事からの十分なCa摂取と強い体幹筋力がこの減少を防ぎ、喫煙が助長する方向で有意に寄与していた。
有毒渦鞭毛藻の分子プローブによる超高感度モニタリング法の開発

麻痺性貝毒はフグ毒と同様に強力なNa+チャンネル阻害剤であるサキシトキシンやゴニオトキシンによってもたらされる貝毒で、原因渦鞭毛藻Alexandrium tamarenesおよびA. catenellaは世界中に分布を広げ深刻な問題となっている。しかしながら有毒渦鞭毛藻Alexandrium属は形態学的に酷似し、原因藻の分類同定に混乱が生じ簡便で客観的なモニタリング法の開発が求められている。本研究は種特異的モノクローナル抗体およびDNAプローブを用いて、有毒渦鞭毛藻Alexandrium属の種間識別を行うとともに本藻モニタリングの基礎の確立を目的とし、以下のような研究成果が得られた。(2)抗体M8751-1は現場海域で発生しているA. tamarenseの細胞に特異的に反応し、蛍光顕微鏡およびフローサイトメーターにより検出可能であることが明らかになった。しかし、A. catenellaの現場サンプルには反応が低く、反応性を増大させる必要が示唆された。(3)A. tamarenseとA. catenellaのrRNA遺伝子のITS(インターナルスペーサー)領域に各々特異的な蛍光DNAプローブを作製し反応特異性を調べたところ、catプローブはA. catenellaにtamプローブはA. tamarenseのゲノムDNAにのみ反応し、蛍光in situハイブリダイゼーション法により有毒な両種の識別が可能となった。麻痺性貝毒の原因藻である渦鞭毛藻Alexandrium属は形態的に酷似し、原因藻の分類同定に混乱が生じている.そこでこれまでの研究で作製したA. tamarenseの細胞の外殻鎧板に特異的に反応するモノクローナル抗体を用いて、フローサイトメトリーによる高感度で迅速かつ定量的なモニタリング法の確立を目的とした.本年度得られた結果は以下の通りである。(1)培養細胞を2%ホルムアルデヒドで固定した後M8751-1抗体で螢光ラベルを行うことにより、フローサイトメーターを用いて、A. tamarenseおよびA. catenellaをそれぞれ効率よく定量的に検出可能であることが明らかになった。(2)本抗体の反応性は、異なった温度、光強度、栄養条件下で培養された両種の培養においても、細胞の種々の増殖段階にかかわらず安定であることが示された。(4)M8751-1抗体は、A. tamarenseおよびA. catenellaの栄養細胞だけでなく、雌雄異株接合によって形成させた運動性接合子やシストにもほぼ同程度の反応性を示すことが明らかになった。従って本抗体は現場試料に対して有効であることが強く示唆された。麻痺性貝毒の原因藻である渦鞭毛藻Alexandrium属は形態的に酷似し、原因藻の分類同定に混乱が生じている。そこでこれまでの研究で作製したAlexandrium spp.の外殻鎧板に特異的に反応するモノクローナル抗体により、A.tamarenseとA.catenellaの識別や現場試料への応用を試みた。また、rRNA遺伝子のITS(インターナルスペーサー)領域にDNAプローブを作製し本藻モニタリングの基礎を確立した。本年度得られた結果は以下の通りである。(1)モノクローナル抗体M8751-1はA.catenella細胞よりもA.tamarense細胞に510倍強く反応し、蛍光顕微鏡およびフローサイトメーターにより効率よく識別、定量が可能であった。(2)抗体M8751-1は現場海域で発生しているA.tamarenseの細胞に特異的に反応し、蛍光顕微鏡およびフローサイトメーターにより検出可能であることが明らかになった。しかし、A.catenellaの現場サンプルには反応性が低く、反応性を増大させる必要が示唆された。(3)A.tamarenseとA.catenellaのITS領域に各々特異的な蛍光DNAプローブを作製し反応特異性を調べたところ、catプローブはA.catenellaにtamプローブはA.tamarenseのゲノムDNAにのみ反応し、有毒な両種の識別が可能となった。
シグナル配列を持たない短鎖ペプチドはいかにして細胞間情報を伝えるか?

ショウジョウバエpolished rice(pri)遺伝子がコードしている、11および32アミノ酸のごく短いペプチド(PRIペプチド)は、細胞間相互作用を示すものの、シグナル配列を含んでいないことが知られている。PRIペプチドの細胞間相互作用の分子機構を明らかにするため、PRIペプチド安定的に発現する培養細胞株を用い、PRIペプチドと相互作用する因子の同定を試みたところ、タグ付き融合ペプチドとして発現させたPRIペプチドと共沈する因子を複数同定することができたPRIペプチドは稿藤堂汚物で最も短い機能的ORFにコードされる11アミノ酸のペプチドであり、シグナル配列を含まないにもかかわらず、遺伝学的解析からは細胞非自立的な作用を示すことが知られている。PRIペプチドの細胞情報伝達における機能を推測する際に、PRIペプチドの細胞内局在は極めて有用な情報となる。以下の解析を行い、PRIペプチドの細胞内局在を解析した。計5種類の合成PRIペプチドを抗原とした抗PRIペプチド抗体を作製し、ショウジョウバエ胚の細胞画分に対するウエスタンブロット法、あるいは全載標本に対する免疫組織化学法を行ったが、欠失変異体と比較して顕著なシグナルを示す抗体は得られなかった。また、PRIペプチドを各種分子タグ(HA, mycあるいはFLAG)との融合ペプチドとして発現するトランスジェニック系統を用い、分子タグに対する抗体を用いて、PRIペプチドの細胞内局在の解析を試みたが、現在までのところ全くシグナルは検出できていない。上記タグ付きペプチドを安定的に発現する細胞株を用い、免疫沈降及びウエスタンブロット解析により、細胞外への分泌の可能性を検討したところ、細胞核及び細胞質の画分にはタグ付きPRIペプチドの発現がわずかに検出されたものの、培養上清への分泌は検出できなかった。なお、免疫沈降の際に、PRIペプチドに特異的に結合すると思われる因子は、銀染色法では全く検出できなかった。これらの実験はいずれも、PRIペプチドの発現量が極端に少なく、通常の方法の解析では非常に検出しにくいことを示す。残念ながら本研究においては発現細胞以外にPRIペプチドが輸送されるかどうかについては未解決のままとなったが、少なくとも、細胞外へのPRIペプチドの分泌はないか、あったとしてもごくわずかの量に過ぎないことを示差する結果となった。PRIペプチドの細胞間相互作用の分子機構を明らかにするため、PRIペプチド安定的に発現する培養細胞株を用い、PRIペプチドと相互作用する因子の同定を試みたところ、タグ付き融合ペプチドとして発現させたPRIペプチドと共沈する因子を複数同定することができたPRIペプチドの細胞情報伝達における機能を推測する際に、PRIペプチドの細胞内局在は極めて有用な情報となると考えられるため、今年度は以下の研究を行った。1)細胞内におけるPRIペプチドの挙動の解析合成PRIペプチドを抗原とした抗PRIペプチド抗体を作製し、合成ペプチドに対して一定の抗体価を示すものが得られたため、これを用いてショウジョウバエ胚の細胞画分に対するウエスタンブロット法、および全載標本に対する免疫組織化学法を行ったが、残念ながら内在性PRIペプチドに対する特異的なシグナルは得られなかった。これらの結果の解釈として、内在性PRIペプチドの発現量が非常に低いか、翻訳後修飾を受けているために合成ペプチド抗原とする抗体では検出が困難である可能性が考えられた。2)融合PRIペプチドを発現するトランスジェニック系統を用いた解析PRIペプチドを各種分子タグ(HAおよびFLAGのダブルタグ)との融合ペプチドとして過剰発現発現するトランスジェニック系統および安定発現細胞株を用い、分子タグに対する抗体を用いてPRIペプチドの検出を試みたところ、トランスジェニック系統では満足な結果が得られなかったものの、安定発現細胞株では免疫沈降を行うことにより予想よりもやや大きな分子量を示すシグナルが得られた。これらの結果は、PRIペプチドが細胞内で翻訳後修飾を受けることを示唆している。また、用いたトランスジーンでは5'UTRや翻訳開始配列をショウジョウバエに至適化しているにもかかわらず、検出が困難であったことについては、翻訳開始点付近以外のORF上の配列が原因で翻訳効率が悪いか、あるいは細胞内ではPRIペプチドが不安定なために存在量がごくわずかにとどまっている可能性が考えられる。なお、これらのトランスジーンについては、ノザン法によりmRNAが過剰に発現してることを確認している。当初の予想よりもPRIペプチドの発現量がはるかに少なく、また、PRIペプチドが細胞内で翻訳後修飾受けている可能性を示唆する結果を得ている。これらの結果は研究計画の想定を超えたものであるが、マイクロペプチドという新規の活性分子の特徴の一端をあらわすものと捉えることができる。また、分子タグとの融合ペプチドに対する免疫沈降法により、間接的にペプチドを検出することに成功したことは、アフィニティーカラムクロマトグラフィーによる精製の可能性という新たな道を開いたという意味で、今後の研究に有用な成果であったと考えることができる。1)細胞内におけるPRIペプチドの構造の決定PRIペプチドの発現量が少なく、また、PRIペプチドが細胞内で翻訳後修飾受けている可能性を示唆する結果を受けて、細胞内におけるPRIペプチドの構造を同定する。分子タグとの融合ペプチドを発現する安定発現細胞株と分子タグに対する抗体を用いたアフィニティカラムクロマトグラフィーによる粗精製を行い、融合ペプチドを含む画分を用いて質量分析計による解析を行う。また、決定した融合ペプチドの構造をもとに、改めて抗体を作成し、これを用いた細胞学的解析を行う。

アフィニティカラムクロマトグラフィーの際に共精製されたタンパク質がある場合は、質量分析計を用いてこれを解析する。作成した合成PRIペプチドに対する抗体が当初の目的には適さないことが判明したため、これを用いた実験を延期し、細胞内での融合ペプチドの構造を決定した後、改めて抗体を作成するよう計画を変更した。これに伴い、今年度への繰越が生じたものの、それ以外は計画通りに研究を執り行う。
接触分子ペアに固有な非解離型光反応の研究

低温ネオンマトリックス単離赤外吸収分光法を用い、オゾン-水錯体およびOH-水錯体の赤外スペクトルを帰属した。錯体形成による赤外吸収波数のシフトからオゾンの中心酸素原子と水の酸素が接する配置で、またOHラジカルのH原子が水との分子錯体を形成していると推論した。量子化学計算の結果からはオゾン-水錯体の安定構造は唯一double-decker型であり、またOH-水錯体の安定構造はOHが水素結合供与体であり、赤外スペクトル解析から推論された構造と一致する。固体ネオン中で得られた本研究結果は、気相大気における錯体の検出及び紫外吸収スペクトルの帰属のための基礎情報となる。低温マトリックス中におけるオゾン-水錯体の紫外光誘起の反応を調べ、本錯体の大気化学における寄与を検討した。紫外光照射により、オゾン-水錯体の減少及び過酸化水素の生成が観測され、波長依存性及び化学量論的考察等から、本実験における過酸化水素生成は大気光反応でのOH生成に対応すると結論した。決定した結合エネルギー及び分光学的情報を基に、錯体形成の平衡定数を計算している。オゾン-水錯体形成による紫外光領域での吸収係数、O(^1D)収率等の見積もりから総合的に判断すると、オゾン-水錯体からのOH生成量はオゾン単体からの生成量の0.010.1%程度であり、地球大気に与える影響は小さいと推論した。大気成分中でOH生成の定量的基礎データの取得が基礎化学と大気化学にまたがる重要な問題としてその解決が求められている。本研究では低温マトリックス単離・赤外吸収分光法でオゾン-水錯体の分光と光反応について調べるため以下の実験を行った。Arマトリックス中でO_3とO_3-H_2O錯体のv_3振動の赤外吸収スペクトルを測定した。紫外光照射前に観測される2つの錯体バンドは2種類の異性体によるものが観測された。理論計算によると錯体構造として3種類の異性体の存在が予想されている。実際、紫外線253.7nm照射によりこれら2種類の異性体(dipole型とtrans型)は減少して、代わりにO_3-H_2O錯体の第三の異性体(cis型)が出現することが見出された。O_3-H_2O錯体の3つの異性体間の光異性化反応は、紫外線照射同様、可視光632.8nm照射でも起こることが分かった。一方、紫外線照射ではH_2O_2の生成が確認された。その生成過程として、O_3-H_2O錯体の関与する生成過程の他に、単離したO_3の光分解で生成するO(^1D)がH_2Oと反応してできるもう一つの過程があることが見出された。これらの過程をさらに明らかにするためには、単離したO_3の光分解でO(^1D)が生成しない励起波長での光照射実験が必要である。Neマトリックス中で、O_3-H_2O錯体の吸収は1045.2cm^<-1>および1598.2cm^<-1>で観測された。さらに、O_3-H_2O錯体に355nmを照射することでH_2O_2が生成した。O_3-H_2O錯体の減少速度とH_2O_2の生成速度の関係から、355nmの光照射によるH_2O_2生成はO_3-H_2O錯体の光化学反応によるところが大きいと結論した。低温マトリックス単離赤外吸収分光法(固体ネオン/アルゴン/クリプトン,T>5K,resolution>0.065cm^<-1>)を用い、オゾン-水錯体の赤外吸収スペクトルを測定し、帰属した。錯体形成による赤外吸収波数のシフトからオゾンの中心酸素と水の酸素原子間で分子間結合が形成されていることを明らかにした。量子化学計算ではオゾン-水錯体が唯一の安定構造(double-decker構造)をもつことを示唆し、赤外吸収スペクトルから予測された構造と一致した。

上記の分光学的情報は気相における錯体の検出及び紫外吸収スペクトルの帰属のための基礎的情報となる。さらに低温マトリックス中におけるオゾン-水錯体の紫外光反応を研究し、錯体の大気化学における役割を検討した。紫外光照射により、オゾン-水錯体の減少及び過酸化水素の生成がみられた。光反応の波長依存性及び化学量論的考察から過酸化水素生成は大気反応におけるOHラジカル生成に対応していると結論した。本研究で決定した結合エネルギー、分光学的情報から、錯体形成の平衡定数を決定した。水錯体形成による紫外域の吸収係数変化、O(^1D)収率変化について考察した結果を併せて、オゾン-水錯体からのOHラジカル生成はオゾン単体に比べ0.010.1%と見積もった。
細胞環境の変化に応答した核膜孔複合体構成分子の動態に関する研究

本研究は、核移行シグナル受容体として知られるimportin αが、単独で核に移行するという現象を発見したこと(Miyamoto et al., EMBO J., 2002)に端を発する。我々は、それ自身では核に入らないと考えられていたimportin αが単独で核へ移行する能力があり、その移行効率が細胞ごとで明らかに異なることを発見した。このことは、importin αの単独核移行に関与する核膜孔複合体構成分子、ヌクレオポリンが細胞ごとで異なることを示唆している。本研究課題では、単なる物質の通り道として理解されてきた核膜孔複合体が、ヌクレオポリンの存在様式を変えることで多様性をもち、それが細胞機能、特に核輸送や核内イベントに積極的に関与している可能性を検証しようとするものである。我々はこれまで、細胞が酸化ストレスにさらされた際に、細胞質に多く存在するimportin αが核に集積する現象を見出している(Miyamoto et al., J.C.B., 2004)。そして、このストレス応答的な核集積に単独移行活性が関与していることも明らかにしている。そこで、酸化ストレス条件下において、ヌクレオポリンの動的変化が見られるかどうかを、各ヌクレオポリンに特異的な抗体を用いて検討した。その結果、importin αとの結合が報告されているNpap60/Nup50の局在が変化することを見出した。このNpap60のimportin α結合領域をセミインタクトin vitro核輸送系に加えたところ、importin αの単独核移行が阻害された。このことは、Npap60がimportin α単独移行で機能し、かつ酸化ストレスによる核内集積に関与している可能性を示唆している。最近になって、我々は、このNpap60が哺乳類の培養細胞中に少なくとも2種類存在し、両者はimportin αとの結合領域であるN末領域が異なるスプライシングバリアントであることを見出した。今後は、2種類のNpap60がどのようにimportin αと関わっているのかを明らかにしていくとともに、酸化ストレスなど細胞環境の変化に応答してその存在様式が変化することが、核機能、特に核輸送にどのように影響しているかを解明していく。
マネーロンダリング規制の新たな展開に関する研究

本研究は、マネーロンダリング規制の新たな展開を検討することで、わが国における将来のマネーロンダリング規制のあり方について検討しようとするものである。わが国のマネーロンダリング規制は、1988年の麻薬新条約を締結するために1991年に制定された麻薬特例法に始まるが、その後、マネーロンダリング規制の範囲は、組織的犯罪処罰法によって主要な犯罪一般に拡大され、国連の国際組織犯罪防止条約によってその範囲をさらに拡大することが求めれている。さらに、マネーロンダリング規制の範囲は、アメリカにおける9・11テロを受けて、国際的にテロ資金の規正にまで拡大されるようになり、わが国でも新たな立法が行われた。このようなマネーロンダリング規制の動向においては、FATFの勧告が特に重要な意味を持っており、FATFの新しい勧告の実施に伴い、わが国においても、新たな対応が求められている。具体的には、本人確認義務、記録保管義務、疑わしい取引の届出義務などを特定非金融業者や職業専門家に拡大することが必要である。その際には、弁護士の守秘義務に留意するとともに、新たな行政制裁制度を導入することも検討されるべきである。マネーロンダリング規制においては、没収・追徴の活用が重要であり、その範囲については判例で明らかにされつつある。しかし、組織的犯罪処罰法には、犯罪被害財産の没収・追徴を認めていないという欠陥があり、この点を是正する改正が早急に必要である。本研究は、マネーロンダリングの国際的な規制に関する近時の動向について検討するとともに、これまでのわが国の法運用を検討し、今後わが国でどのような立法が必要となるかについての研究を行おうとするものである。本研究の期間は2カ年の予定であり、本年度は、マネーロンダリング規制に関する近時の動きを検討するため、以下のような研究を行った。(1)わが国のマネーロンダリング罪の適用例について判例等の情報を収集し、その検討を行った(2)近時のマネーロンダリング規制に関する国際的な動きを検討するため、金融活動作業部会やEUにおける最近の議論や指令に関する資料を収集し、また、これらの動きに対応した各国の動きについても資料の収集を行い、これらの検討を行った。その際には、特にいわゆるゲートキーパー問題に注意を払うとともに、マネーロンダリング規制と深い関連を有するテロ対策資金規制の問題についても検討を行うようにした。(3)国際的なマネーロンダリング規制の動きと各国の対応の在り方について、各国の刑事法学者と意見や情報の交換を行った。(4)国際的なマネーロンダリング規制を理解するうえで不可欠な国際刑法の知識を深めるための研究を行った。以上の研究の一環として、発表した規制緩和と刑事法の関係に関する論文の中で、近時のマネーロンダリング規制を、規制緩和の背景にある経済のグローバル化に伴って求められるようになった市場の国際基準として位置づけることを試みた。また、(4)の国際刑法の研究の成果の一部を近く発表する予定である。本研究では、第1に、新たなマネーロンダリング規制の動きの研究を行った。マネーロンダリング規制の最近の動きとしては、(1)疑わしい取引の届出義務の主体の拡大、(2)電子取引への対応、(3)テロ資金防止への取り組みなどがあるが、特に、この点で重要なのは、FATF(資金洗浄に関する金融活動作業部会)の活動である。FATFが改訂した40の勧告は、弁護士・公証人等の職業専門家についても、疑わしい取引の届出義務を課しており、同様の動きは、EU指令や各国の立法にも見られる。この問題は、弁護士等の守秘義務との関係で慎重な検討が必要であり、この点についての研究を行った。もう一つ重要な動きとしては、2000年の国際的な組織犯罪の防止に関する国際連合条約があり、わが国でもその批准のための法律案が国会に提出されたので、この法律案についても検討を行った。第2は、マネーロンダリング規制を担保するための制裁についての研究である。疑わしい取引の届出義務については、金融機関の役割が大きく、届出件数は近年急増している。

しかし、届出を怠った場合の制裁については、わが国では、業務改善命令、業務停止命令等の行政処分しかなく、刑罰は用意されていない。しかし、業務停止命令は、顧客に対する影響が大きく、むしろ端的に行政制裁としての制裁金を科すことができるようにすべきであり、悪質な事例については、刑罰を科すことも検討されるべきである。また、マネーロンダリングに対する制裁としては、没収・追徴も重要であり、この点については、麻薬特例法および組織的犯罪処罰法によって大幅に整備されたが、被害者財産の調整規定などなお検討の必要な点があり、この点の検討を行った。第3に、マネーロンダリングは国際的に行われるため、国際刑法についての研究も行った。
高次元時空内の事象の地平線とラグランジュ・ルジャンドル特異点論

ミンコフスキー時空内の世界面に付随する焦点集合の特異点を記述する為の幾何学的枠組みを構成し、3次元ミンコフスキー時空の場合にその特異点の分類を実行した。その結果、従来から知られているユークリッド空間内の曲面の焦点集合の特異点の分類結果とは異なることが解った。この世界面に付随する焦点集合は理論物理における「多元宇宙」モデルの境界と考えることが出来る。平成25年度の実績として、前年度から継続して、反ド・ジッター空間内の世界面から出る、焦面を記述するための、幾何学的枠組みの構成を行った。反ド・ジッター空間はブレーン宇宙論、素粒子論、一般相対性理論などで重要なモデルを与える空間として知られている。この空間内の世界面と呼ばれる、空間的部分多様体の1径数族からなる時間的部分多様体は、ブレーン宇宙論では我々が属する宇宙(4次元時空)そのものと考えられる。この場合、反ド・ジッター空間が高次元宇宙のモデルとなり、我々の属する宇宙は4次元世界面と見なされる。BuosssoとRandalはそのような状況の時に、世界面から発せられる、光的超曲面の焦点集合が、局在化された宇宙の境界を成すと言う、いわゆる「多元宇宙」の一つのモデルを与えると考えた。このモデルでは、光線は重力に対応している。ブレーン宇宙論では、我々の宇宙である4次元世界面の外には、重力以外の素粒子は伝播せず重力のみが伝播出来るものと考えられる。現代物理学では重力は光速で伝播すると考えられているので、その焦点集合の彼方には、すべての情報が届かないと見なされ、宇宙が局在化されていると見なされる。当研究では、このモデルを純粋に数学的に扱い、平成24年度の研究成果として反ド・ジッター空間内の空間的部分多様体から発する光的長曲面がルジャンドル多様体の波面として記述されることを示した。世界面は空間的部分多様体の1径数族なので、そこから光的超曲面の1径数族が得られる。したがって、それらは、波面の1径数族となり、波面の伝播理論でが適用出来ることに気付き、その枠組みを構成をした。平成24年度の実績としては、素粒子物理学やブレーン宇宙論における重要な空間である反ド・ジッター空間内の一般余次元の空間的部分多様体に沿った光的超曲面の特異点の特徴付けと対応する部分多様体の幾何学的性質について研究を推進した。反ド・ジッター空間は負曲率を持つローレンツ空間形で、因果律に関してミンコフスキー時空やド・ジッター空間という他のローレンツ空間形とは著しく異なった性質をもつ。その一つの典型的な特徴は、空間的超曲面からのあらゆる情報が届かない領域が常に存在することである。その境界がコーシー地平面とよばれ、ブラックホールのような性質をもつ。このコーシー地平面は空間的超曲面から法線方向にでる測地線の族がきめるマックスウェル集合(クリード集合、闘争集合)から発せられる光錐の包絡面となることが解る。マックスウェル集合は一般に特異点をもつ集合で、四次元が一般の空間的部分多様体への分割(滑層分割)を持つ事がしられている。したがって、それぞれの空間的部分多様体に沿った光錐の包絡面である光的超曲面の特異点がコーシー地平線の形状を決めるための第一歩となる。平成24年度の研究では、空間的超曲面のマックスウェル集合を決定する為に対応する焦点集合の特異点の特徴付けを行い、さらに一般余次元に沿った光的超曲面の特異点の特徴付けを与えることに成功した。また、関連する話題として、平坦なローレンツ空間形であるミンコフスキー時空内の空間的部分多様体に沿った光的超曲面の特異点の研究を実施し、特別な場合として、従来得られていた、ユークリッド空間や双曲空間内の部分多様体の焦点集合が得られることが解った。平成26年度は、ミンコフスキー時空内の超世界面と呼ばれる超曲面に付随する焦点集合を記述するための、幾何学的枠組みの構成と、3次元ミンコフスキー時空内の世界面の場合に焦点集合のジェネリックな分類を与えた。ここで、超世界面とは、時空内の時間的超曲面で、その上に余次元1の葉層構造が付随しているものである。相対性理論の世界では、時間が一定という概念が存在しないので、全ての存在がいつも動いていると考えられる。実際、我々の目の前にある固定された物体は、実際には地球の自転、公転さらには銀河自体の回転により常に動いている。さらには、そのような運動がなくとも、時間方向につねに動いていると考えられ、時空内の物体を記述するためには必然的に世界面が考えられる。さらに、最近の素粒子物理学の発展により、我々の存在する宇宙自身が高次元の時空内に存在する世界面(膜宇宙)であると考える物理的理論がある。この超世界面に付随して、物理学者のBoussoとRandallはそこから発する光線(重力とも考えられる)の族が構成する焦点集合が重要な役割を担うことを指摘している。

平成26年度における研究成果として、このBoussoとRandallによって提唱された、焦点集合の概念が、古くから知られている通常の焦点集合と同様に、シンプレクテイック幾何学におけるラグランジュ特異点として記述される事を示した。ただし、通常の焦点集合とは異なるラグランジュ部分多様体に対応しており、実際、3次元ミンコフスキー時空の場合の焦点集合の特異点の型は3次元空間内の通常の焦点集合の特異点の型とは違う事を示した。この研究成果は、ミンコフスキー時空と言う、無重力状態の場合に記述されているが、一般の重力を持つ時空内の場合のモデルとして意味を持つと思われる。微分位相幾何学当初目的とした、高次元宇宙論における事象の地平線の特別な場合として、具体的な反ド。ジッター空間内の世界面に沿った光的超曲面の族が構成する焦点集合の特異性に対して、波面の伝播理論が有効であろうことが確認された。一般の場合にもこの方向が有効であろう事が期待される。反ド・ジッター空間というブレーン宇宙論や素粒子物理学で近年活発に研究されている空間内の一般余次元の空間的部分多様体に沿った光的超曲面の特異点を研究する枠組みを与えたことは、研究目的である高次元空間内の事象の地平線に現れる特異点の研究を推進する第一歩である。さらにその副産物として、ミンコフスキー時空内の場合に、従来のユークリッド空間内や双曲空間内での、一見、事象の地平線とは関係ないと思われる対象物の特異点の研究が特別な場合として得られたことは注目に値すると思われる。平成25年度に得られた成果に沿い、その続きである世界面の焦点集合の特異点を波面の伝播理論を応用して研究を進める。その際、その特異点の持つ幾何学的意味が数学的観点からは重要なので、世界面の(外在的)微分幾何学の枠組みを構成する。さらには、一般のローレンツ多様体内の世界面の焦点集合を研究する試みを行う。そのためには、平成25年度と同様に、幾何学、物理学、特異点論との専門家との研究打ち合わせが主な研究手段である。また、最終年度なので、これまでに得られた成果を関連する研究集会などで発表し、その方面の専門家等の指摘を得て、今後の研究課題の整備を行う。平成24年度に得られた成果に沿い、その続きとして反ド・ジッター空間内の世界膜と呼ばれる空間的部分多様体の1径数族からなる時間的部分多様体(ブレーン宇宙論では我々の属する時空間と見なされる)から発せられる、焦点集合の特異点の形状とその幾何学的意味について研究する。そのためには、平成24年度と同様に、幾何学、物理学、特異点論の専門家との研究打ち合わせが主な研究手段となる。また、平成24年度に得られた成果を、関連する研究集会などで発表し、その方面の専門家から問題点などの指摘をえて研究推進の参考にする必要がある。参加予定だった研究集会などの数が想定していた数より少なく、また、本務等で忙しかった為に、研究打ち合わせ等での出張予定がキャンセルになり、年度末頃までに、使用予定だった出張等の旅費を使用しなかったために次年度使用額が生じた。平成26年度は、遠方(ブラジル、フランス等)での研究集会開催が予定されており、旅費が多くかかる予定である。また、関連分野の専門家の招聘、派遣を平成25年度より多めに予定している。今後の研究推進方策に沿って、国内外の専門家との研究打ち合わせのための、国内旅費、海外旅費、招聘がおもな使用計画となる。また、プレゼンテーションや数値計算が必要となる場合は関連ソフトウエアやコンピュータを購入する可能性がある。
樹木に特異的な温度感応性色素サイクルとオルガネラクロストークによる環境適応機構

季節的な周期性を示す環境適応機構の一つとして、樹木の葉内では草本植物にはほとんど見られない色素(α-カロチン、ルテインエポキシド)を中心に8種類のカロチノイドが協調的に応答していた。これらの色素間の変動や光利用効率などを詳細に分析することで、「4種類の色素サイクルと1種類の光利用効率を制御する因子」が機能していたことを突き止めた。このような応答により、草本植物とは明らかに異なる光合成の環境適応機構が樹木に存在していることを示した。樹木葉は草本植物には見られないα-Carを中心に季節的に変化させる。この組成変化によるストレス耐性の定量化を行うために、光と温度条件の異なる環境で生育させた樹木葉のカロテノイド含量,それらの組成および葉緑体光合成の光利用効率の測定を行った。そして、弱光生育と高温生育の樹木葉のα-Car含量の増加が観察され、各因子によりα-Car含量が変動することを示した。そして、葉内のα-Car含量の増加に伴い、電子伝達鎖での弱光に対する光エネルギー利用効率が上昇していた。これらの結果から、私は、樹木は弱光および高温生育において葉内のα-Car含量を増加させるなどカロテノイド組成を変化させることにより、最適な光合成を維持する機構の存在を示唆した。ATP生産に共役しないこの経路は葉緑体で使いきれずに過剰になっている電子を効率良く利用すると考えられ、ミトコンドリア(Mit)のAox経路が光による生育阻害に対してストレス応答機構として働いている事が示唆されている。しかし、AOXがどの程度の過剰電子の散逸に関与しているかは分かっておらず、光合成活性の制御への寄与も明確でない。そこで過剰電子の消費機構としての呼吸鎖の役割について検討するために、阻害剤によって呼吸鎖の電子伝達を制御し、光合成活性およびクロロフィル蛍光を測定した。実験を行った結果、AOX経路が葉緑体で発生した過剰電子の散逸系として機能しており、過剰電子がMitにより適切に消費されることで、光合成の効率を維持していることが示唆された。カロテン(Car=α-Car+β-Car)の変化においてα-Carとβ-Carの総量が一定であり、α-Carとβ-Carが相互置換して存在することを示唆していた。実際、各光化学系の反応中心を単離して調べたところ、α-Carとβ-Carの相互置換を示す結果が得られた。また、α-Caroteneから合成されるLut,Lxを含めたα-branch pigments (α-branch)とβ-Carから合成されるVio cycle色素類等のβ-branch pigments (β-branch)について、それらの量的関係を調べた。その結果、反応中心のみに存在するCarとLHCのみに存在するキサントフィル類(Xan)は、その存在部位が異なるにも関わらず、樹木特異的な色素であるα-Carの量により、高等植物の基本的な色素類の量的なバランスが調整されていた。カロチノイドサイクルにより、Vio cycle色素(=Vio+Ant+Zea)が増加するが、これらが実際に機能しているかを調べるために、Vio cycle色素量に対して強光(Vio,max)と暗処理(Vio,min)でのVio変化量(ΔVio=Vio,max-Vio,min))を測定した。その結果、カロテノイドサイクルにより機能的なVioが増加することが分かった。そして、強光・弱光での量子収率(Φ_<PSII>)は、生育温度・光強度に関わらずα-Car割合の高いものほど高く、α-Carによる光利用効率を高める可能性が示された。2項目の目的((1)樹木に特異的なストレス回避機構を証明すると共に、草本・木本植物の環境適応機構・ストレス耐性機構の違いとその役割,(2)葉緑体のエネルギー(還元力)生成機構とMitのエネルギー散逸機構との関係(代謝ネットワーク)の関係について、以下の3実験について実験を行った。1-1:光受容体の温度変化を通じた光合成活性・量子収率に与える影響生育温度、炭酸ガス濃度、UV条件、光強度の異なる環境において、ゲッケイジュまたはモミを生育させ、色素組成および蛍光測定を行った。その結果、生育温度では、その樹木の自生環境に近い温度で最も色素が組成が安定し、高炭酸ガス濃度において光合成を律速する葉内のコンダクタンスの低下がみられた。より弱光で色素組成が安定し、その時の光利用効率が有意に上昇していた。1-2:樹木としての色素組成変化の意義生育温度、UV照射、光環境のデータから、この色素組成の変化は、北方系樹木、特に針葉樹で顕著であり、さらに高山または林床などストレス環境において優に樹木特異的な色素組成となることが分かった。このことから、この色素変化は、樹木が持つ多様な環境条件で生きていくための環境適応であることが示唆された。

2-1:樹木のミトコンドリアおよび葉緑体のキノンredoxとAOX活性の年変化樹木の表皮を20%剥離し、植物のミトコンドリア(Mit)のみに存在している電子伝達経路(AOX経路)を阻害する試薬を作用させ、葉緑体の光合成に与える実験を行った。その結果、草本植物よリレスポンスは遅いが樹木葉においても、Mitによる葉緑体の過還元力の散逸過程が存在することが分かった。しかし、年間を通じたその変化については、データが得られていない。