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神経系組織におけるヘムオキシゲナーゼの生理機能の解析

ヘムオキシゲナーゼは、ヘムをビリベルジン・鉄・COに分解する酵素である。我々は誘導型アイソザイムであるヘムオキシゲナーゼ-1の発現が、種々培養細胞において、ニトロプルシドナトリウムなどのNOドナーによって著明に誘導されることを見い出した。ヒトヘムオキシゲナーゼ-1遺伝子の5′-flanking regionの-4.0kbの近くの領域には、cadmium responsive element(CdRE)とAP1が隣接して存在しているが、ニトロプルシドナトリウムによる誘導には、この2領域がともに必要である。また-200bの付近にはpoly d(GT)領域が存在し、この領域は遺伝子多型を示すことを明らかにした。ヒトグリオブラストーマの培養細胞であるT98Gにおいて、インターフェロンγがヘムオキシゲナーゼ-1の発現を著明に抑制することを見い出した。この現象は、特に脳におけるヘムオキシゲナーゼ-1の過剰発現抑制機構のひとつ、つまりビリベルジン、鉄やCOが過剰に産生されないための制御機構ではないかと考えられた。アドレノメデュリンは、褐色細胞腫から発見された52個のアミノ酸からなる血管拡張性ペプチドである。アドレノメデュリンが脳に存在し、神経伝達物質・修飾因子として作用している可能性を示唆した。また、ヒトグリオブラストーマ、脳脈絡叢由来の悪性腫瘍や大腸癌からも産生されることを証明した。ヘムオキシゲナーゼ-1は低酸素下で発現が誘導されることが知られているが、アドレノメデュリンも低酸素下で発現が誘導されることを発見した。この現象はアドレノメデュリンが、血管拡張作用・気管支拡張作用を有することから、低酸素に対する防御機構のひとつと考えられた。今後、アドレノメデュリンの低酸素下での発現の誘導機構について、ヘムオキシゲナーゼ-1のそれとの共通点と相違点の解明に興味が持たれる。本年度は、ヘムオキシゲナーゼ1とともに、新しいペプチドであるアドレノメデュリンの神経系組織における生理機能の検討を行った。ヘムオキシゲナーゼ1(HO1)は、ヘムをビリベルジン・一酸化炭素・鉄に分解する際に働く酵素である。既に、ヒトグリオブラストーマの培養細胞において、HO1の発現がニトロプルシドで誘導されることを明らかにした(JNcurochem67:482-489;1996,Biochem Biophys Res Commun224:153-158;1996)。今年度の研究で、本現象が種々の細胞でみられる普遍的な現象であることが明らかになった。HeLa細胞においてニトロプルシド・SlN1・GSNOの3種のNO供与体で、HO1 mRNAの発現が誘導された。Nitriteや8-bromo cGMPでは発現は誘導されなかった。発現の誘導は、アクチノマイシンDにより完全に抑制された。HO1 mRNAの半減期は約3.2時間であり、ニトロプルシドによって半減期の延長はみられなかった。さらにニトロプルシドによるHO1 mRNAの増加反応はメラノーマや神経芽細胞種由来の培養細胞でもみられた。以上により、NO供与体によるHO1の発現の誘導現象は、NOあるいはNOによるストレスに対する重要な生体反応である可能性が示唆された。他方アドレノメデュリン(AM)は、ヒト褐色細胞腫から発現された血管拡張性ペプチドである。当初脳には存在しないと報告されたが、我々はヒト脳にAMとAMmRNAが発現していること、AM特異的な受容体が存在することを明らかにした。

また、AMは脳腫瘍であるグリオブラストーマや大腸癌からも産生され、その産生・分泌はインターフェロン等のサイトカインや低酸素状態の影響を受けることを明らかにした。以上により、AMが脳において神経伝達物質・修飾因子として作用する可能性と、腫瘍において増殖制御因子として作用している可能性が示唆された。ヘムオキシゲナーゼは、ヘムをビリベルジン・鉄・COに分解する酵素である。我々はすでに、誘導型アイソザイムであるヘムオキシゲナーゼ-1の発現が、ニトロプルシドナトリウムなどのNOドナーによって著明に誘導されることを見い出している。ヒトヘムオキシゲナーゼ-1遺伝子の5'-flanking regionの-4.0kbの近くの領域には、cadmium responsive element(CdRE)とAP1が隣接して存在している。大腸癌由来の培養細胞DLD-1を用いた本年度の検討によって、カドミウムによるヘムオキシゲナーゼ-1の誘導には、CdREの存在が必須であるのに対して、ニトロプルシドナトリウムによる誘導には、CdREとその下流に存在するAP1がともに必要であることを、明らかにした。また、ヒトグリオブラストーマの培養細胞であるT98Gにおいて、インターフェロンγがヘムオキシゲナーゼ-1の発現を著明に抑制することを見い出した。この現象は、特に脳におけるヘムオキシゲナーゼ-1の過剰発現抑制機構のひとつ、つまりビリベルジン、鉄やCOが過剰に産生されないための制御機構ではないかと考えられた。ヘムオキシゲナーゼ-1は低酸素下で発現が誘導されることが知られている。血管拡張性ペプチドであるアドレノメデュリンも低酸素下で発現が誘導されることを発見した。この現象はアドレノメデュリンが、血管拡張作用・気管支拡張作用を有することから、低酸素に対する防御機構のひとつと考えられた。今後、アドレノメデュリンの低酸素下での発現の誘導機構について、ヘムオキシゲナーゼ-1のそれとの共通点と相違点の解明に興味が持たれる。
長期耐用型新建築合成構造(CES)の構造性能評価法の確立

長期耐用型の新建築構造として提案されたCES(Concrete Encased Steel)合成構造の実用化を目的として、CES柱、スラブ付CES架構およびCES耐震壁の構造実験を実施し、何れにおいても損傷抑制効果に優れ、靭性に富む極めて耐震的な構造であることを明らかにした。また、構造性能評価に必要な諸耐力、変形能力および復元力特性モデルの評価法を実験結果に基づいて提案すると共に、限界耐力計算によるCES造建築物の構造性能評価法をまとめた。本研究課題は、鉄骨とコンクリートのみから構成される鉄骨コンクリート(Concrete Encased Steel:以下、CES)構造システムを対象とした限界耐力計算による構造性能評価法の開発を目的としたものである。平成21年度においては、CES造耐震壁およびH型鉄骨を内蔵したCES柱の構造性能評価に関する研究を実施した。CES造耐震壁の構造性能評価に関する研究では、せん断スパン比(1.65:曲げ降伏先行型、1.1:せん断破壊先行型)および壁縦筋の定着方法(壁縦筋の定着の有無)を実験変数とした4体の試験体を用いた静加力実験を実施し、破壊性状、終局強度および復元力特性に及ぼす実験変数の影響を検討した。その結果、(1)せん断破壊先行型と曲げ降伏先行型の双方において壁縦筋の定着の違いに拘らず最大耐力は同等の値となること、(2)壁縦筋が定着されていないCES耐震壁では壁板と梁とのずれが生じるため、定着されているものと比較して、損傷箇所に差異がみられること、(3)壁縦筋が定着されているCES耐震壁の耐力は急激に低下しているのに対し、定着されていない耐震壁の耐力低下は緩やかであり、変形性能が向上すること、および(4)CES造耐震壁の曲げ終局耐力は学会SRC規準によって、せん断終局耐力は広沢式およびトラス・アーチ式によってそれぞれ概ね評価が可能であること、などを明らかにした。一方、H型鉄骨内蔵のCES柱の構造性能評価に関する研究では、軸力比、せん断スパン比および鉄骨比の異なる10体の試験体を用いた静的載荷実験を実施し、破壊性状、終局強度および復元力特性などを明らかにした。また、当該CES柱を対象として3次元非線形FEM解析を実施し、モデル化の妥当性を検証するとともに、鉄骨に囲まれた狭い領域におけるコンクリートには鉄骨フランジの拘束効果などにより高いせん断応力が生じていることを確認した。平成22年度においては平成21年度に引き続き、CES造耐震壁およびH型鉄骨を内蔵したCES柱の構造性能評価に関する研究を実施した。CES造耐震壁に関する研究では、壁板が柱に偏心して取り付いたCES造耐震壁の構造性能を実験的に検討した。せん断スパン比(1.65:曲げ降伏先行型、1.1:せん断破壊先行型)を実験変数とした2体の試験体を用いて静加力実験を実施し、破壊性状、終局強度および復元力特性に及ぼす壁板の偏心配置の影響を考察するとともに、平成21年度に実施した無偏心壁試験体との比較検討を行った。その結果、(1)破壊モードに拘わらず、偏心壁試験体および無偏心壁試験体の最大耐力は同等の値となること、(2)偏心壁試験体では、無偏心壁試験体と比べて壁を偏心させた側のコンクリートの損傷が著しく、耐力低下が早期に生じており、変形性能の低下が認められたこと、および(3)壁板の偏心しているCES造耐震壁の曲げ終局耐力はSRC規準で概ね評価可能であり、せん断終局強度式はトラス・アーチ式で評価可能であること、などを明らかにした。一方、H型鉄骨内蔵のCES柱に関する研究では、バンドプレートによる内蔵鉄骨の局部座屈の抑制効果の把握を目的とし、軸力比およびバンドプレート幅の異なる5体の試験体を用いた静的載荷実験を実施した。また、平成21年度に実施したCES柱実験の結果を総合し、軸力比、内蔵鉄骨量およびせん断スパン比等の主要パラメーターがCES柱の変形能力に及ぼす影響を検証した。その結果、(1)バンドプレートによる局部座屈の抑制効果および変形能力の改善効果は認められないこと、および(2)各主要パラメーターの中でも、軸力比は、僅かな変化であっても変形能力に与える影響が極めて大きいこと、などを明らかにするとともに、(3)軸力比、内蔵鉄骨量およびせん断スパン比を考慮した変形能力評価式を提案した。平成23年度においては平成22年度に引き続き、CES造耐震壁、CES柱及びCES柱梁接合部の構造性能評価に関する研究を実施した。

CES造耐震壁に関する研究では、平成21年度及び22年度に実施した破壊形式(曲げ降伏先行型、せん断破壊型)及び壁板の偏心配置を実験変数とした4体のCES耐震壁に対してFEM解析を実施し、荷重-変形関係や壁脚部の変形等を精度良くシミュレーションできることを示した。さらに、FEM解析結果か5.壁板が側柱内の鉄骨ウェブせいの範囲に配置される場合には、圧縮側柱による壁板の拘束効果が大きいため、良好なせん断力伝達が期待できることなどを明らかにした。CES柱に関する研究では、内蔵鉄骨量とコンクリートの繊維混入量を実験変数とした4体の柱実験を実施した。さらに、それらの結果と平成21年度及び22年度に実施したCES柱実験結果を総合し、作用軸力レベル、せん断スパン比、内蔵鉄骨量及び繊維混入量等の影響を考慮したCES柱の限界変形角の評価式を提案した。一方、スラブ付CES柱梁接合部に関する研究では、接合部耐力を実験変数とした内柱梁接合部め静的加力実験を2体の試験体を用いて実施した。その結果、(1)接合部のせん断耐力はスラブが付くことにより増加すること、(2)スラブが付くことにより,接合部パネルゾーンの水平方向の変形が抑えられるとともに接合部ウェブの降伏が遅延し、結果として接合部の損傷が軽減されること、(3)スラブ付き梁の終局曲げ耐力は一般累加強度理論を用いて評価できること、などを明らかにした。平成24年度は、本課題の最終年度にあたり、(a) CES構造システムの構造性能評価法に関する研究、および(b)袖壁付きCES柱の構造性能評価に関する研究を実施した。以下に、それぞれの研究成果について示す。(a) CES構造システムの構造性能評価法に関する研究:この研究では、既往のCES構造に関する研究成果と本研究課題で過去3年間に実施してきたCES柱、CES柱梁接合部およびCES耐震壁の研究成果を総合して、CES構造部材および架構の耐力評価法、復元力特性のモデル化手法、および減衰評価手法を提案した。また、平成22年度に作成したCES造建築物の試設計建物にそれらの構造性能評価手法を適用し、限界耐力計算による静的地震応答評価を行った。(b)袖壁付きCES柱の構造性能評価に関する研究:この研究は、限界耐力計算に必須の静的荷重増分解析において適切に評価する必要がある袖壁付きCES柱の剛性、耐力および変形能力を構造実験により把握し、その評価法を構築することを目的としたものである。袖壁端部の鋼材量および定着状態を実験変数とした計3体の片側袖壁付きCES柱の静的加力実験を実施し、(1)袖壁脚部が引張力を受ける場合、袖壁端部鉄骨の定着を省略することで壁板のせん断ひび割れの発生を抑制することができる、(2)袖壁脚部が圧縮力を受ける場合、袖壁端部鉄骨の定着状態に拘わらず、最大耐力、破壊性状および脚部軸方向変形分布に特筆すべき差異は認められない、(3)袖壁脚部引張側の曲げ終局強度は一般化累加強度理論式によって、袖壁脚部圧縮側のせん断終局強度は柱および壁板のせん断終局強度を累加して求めるせん断終局強度式によってそれぞれ評価が可能である、などを明らかにした。また、実験結果に基づいて静的荷重増分解析に適用可能な袖壁付きCES柱の復元力特性モデルを提案した。当初計画通りの実験及び解析が実施され、所定の成果をあげているため。24年度が最終年度であるため、記入しない。
単塩基多型による食道癌発癌高リスク群の同定とテーラーメード医療への応用

食道癌患者群500名以上と非患者群500名以上でアレル頻度の比較を検討するととともに、特定の遺伝多型を持つ患者群での食道癌の形態学的、病理学的および病因解析による検索を行った。この結果、特定の遺伝子多型[AURKA169-A/A、あるいはAURKA91-T/T多型とAURKA169-A/A多型の組み合わせ]が食道癌患者において有意に多いことが認められた。更に前記2つのSNPsのうち、AURKA169-A/A多型の食道癌患者は有意差を持って飲酒歴が少なかった(p=0.031)。また、Cox比例ハザードモデルによる多変量解析では、AURKA169-A/A多型がハザード比2.756 ( 95%CI, 1.209-6.280 ; p=0.016)を持って、食道癌死についての独立した危険因子である事が示された。平成17年度までに約200例の食道癌患者より文書による同意を得、それらの解析よりSNPsと食道癌の予後に有意な関係が確認された。初期治療法と予後との関係を検討することにより、食道癌治療のオーダーメード化に道を開くものと期待されるが、SNPsの頻度が食道癌患者全体の1020%であり、統計学的な解析を可能にするには今後さらに100例ほどの食道癌患者が必要と見込まれる。このプロセスに約2年が見込まれており、18年度、19年度に更に約100例の症例より血清DNAを抽出し、遺伝子のSNPsを確定する。現在までのところ、234症例分のgDNAが抽出されたが、当初の予定を下回っているため、18年度、日本大学付属病院において倫理委員会に申請し、承認を受けた。外来通院患者を中心にインフォームドコンセントおよび採血の環境を整備し、実際に採血も開始した。今後、症例数は増加する事が見込まれている。白血球の分離、genomicDNAの抽出も予定通り進んでいる。AURKA遺伝子のSNPsのhaplotypeの確定は、これまで通り、研究分担者の永瀬(日本大学大学院)が行う。これまではpyrosequence法によりgenotypeを決定し、更に2つの機能的SNPsがいずれもheterozygoteの場合はcloningおよびsequencingによりhaplotypeを決定してきたが、この方法に加え、同施設で購入したMASS ARRAYを使用して行う予定である。今後、MASS ARRAY、iPlexを使用することによって、p53など他の食道癌発癌感受性候補遺伝子のSNPsも同時に検討する事が可能である。本年度に購入した統計解析用ソフトにて多変量解析などにより、これら複数遺伝子のSNPsと食道癌発癌およびその予後との関係を検討する予定である。平成20年2月までの研究で、約300例の食道癌患者より文書による同意を得、それらの患者末梢血からのgenomic DNAの抽出は終了している。230例までのgenotypingおよびhaplotypingの結果からSNPsと食道癌の予後に有意な関係が示唆されている。SNPsの頻度から食道癌患者全体の1020%であり、統計学的な解析を可能にするには今後さらに100から300例ほどの食道癌患者からの採血、DNA抽出が必要と見込まれる。このため、日本大学医学部倫理委員会に申請し、共同研究施設として同院放射線科症例での採血も可能とした。また、埼玉県立がんセンターとも共同研究を締結し、同センターからは、約120症例が見込まれている。更に、東北大学倫理委員会にも近日申請予定で、同学腫瘍内科とも共同研究を締結する予定であり、今後、症例は更に増えるものと思われる(腫瘍内科からは70-80症例が見込まれる)。このように、今後は日本大学病院、東北大学病院、水戸医療センターにおいて症例を積み重ねる予定で、総計250例ほどが見込まれている。上記のように総計約600例のgDNAが見込まれ、これらのAURKA遺伝子のSNPsのhaplotypeの確定は、これまで通り、pyrosequence法によりgenotypeを決定し、更に2つの機能的SNPsがいずれもheterozygoteの場合はcloningおよびsequencingによりhaplotypeを決定するが、この方法に加え、MASS ARRAYを使用して行う予定である。統計解析用ソフトによる多変量解析などにより、これら遺伝子のSNPsと食道癌発癌およびその予後との関係を検討する予定である。

我々は癌感受性遺伝子の同定のため遺伝因子を除く環境因子を一定にした扁平上皮癌のマウスモデルを通して感受性遺伝子の同定を試みてきた。この過程で感受性を左右するであろう14の遺伝子座の同定に成功し、このうち、AURKA遺伝子の一塩基多型が欧米で報告されている頻度と極めて異なる頻度で食道がん体細胞に存在し、頻度が高く認められたアレルが危険因子として働いている可能性が考えられ既に報告した(木村,森,永瀬ほか; Cancer Res. 2005 65(9) : 3548-54)。左記論文発表に続き、平成18年度20年度の科学研究費補助金によって施行された研究では癌患者群と非患者群でアレル頻度の比較をより多くのcase(食道癌患者、600名以上)とcontrol(健常人ボランティア、500名以上)において検討するとともに、特定の遺伝多型を持っ患者群での食道癌の形態学的、病理学的および病因解析(発症年齢、喫煙歴、飲酒歴、家族歴,多発癌)による検索を行った。この結果、特定の遺伝子多型[AURKA遺伝子169塩基(以下、AURKA169)のA/A、あるいは91塩基(以下、AURKA91)のT/T多型とAURKA169のA/A多型の組み合わせ]が食道がん患者において統計学的に有意に多いことが認められた。更に悪性度の検討をカプランマイヤー法およびCox比例ハザードによる多変量解析にて行った。特にCoxの比例ハザードモデルによる多変量解析では、AURKA169のA/A多型がハザード比2.756(95%CI, 1.2096.280 ; p=0.016)を持って、食道癌死についての独立した危険因子である事が示されている。更に生活習慣など病因との検討を行った。その結果、下表の如く、飲酒歴との検討で統計学的有意差が認められた。すなわち、AURKA169のA/A多型の食道癌患者は統計学的有意差を持って飲酒歴が少なかった(p=0.031)。また、組織型との関係を検討してみると表4のように、AURKA91のA/TまたはA/A多型と扁平上皮癌、逆に言えばAURKA91T/T多型と腺癌など非扁平上皮癌の相関を認めた(p=0.002)。
超イオン導電体小試料の共鳴型超音波スペクトロスコピー

平成5年度(最終年度)までの研究成果は次のようにまとめられる。1.GPIB制御によるパソコンと機器間のインターフェイスが完了し、共鳴スペクトルの自動測定及び内部摩擦評価のための信号幅の測定ができるようになった。その際、試料の固有振動と振動子を含むヘッド部の複合共振によるダミー信号を区別する工夫としてQ値の低いセラミック系の振動子(PZT)を用いて改良をはかった。2.等方体球状試料について運動方程式を解析的に解き、ねじれ振動(Tモード)及び伸縮振動(Sモード)に対するスペクトルを得た。参照試料としてセラミックベアリング(SiN)に対して測定を行い、計算値と比較してラメの定数を決定した。3.結晶体解析については、作製したセシウム鉛ハライドについて測定準備をすすめたが、試料が脆弱なため成形が難しく測定に至らなかった。ただ、併せて行なったNMRによって、同試料のイオン運動についての知見が得られたので論文として公表した。4.等方体球状試料については測定システムが整ったので、今後例えば電池材料として注目されているイオン伝導ガラスの試料について測定を試みたい。結晶体では、CsPbX_3をはじめLiNaSO_4や銀ハライド等NMR測定ですでに知見を得ている試料に対して、測定解析をすすめていきたい。今年度の研究概要は次の通りである。(1)測定システムについて、研究代表者は文部省在外研究員として,7月1日より1ヵ月半コロラド州立大学のLeisure教授の研究室に滞在し共同研究を通じて、システムの詳細にわたってノウハウを会得した。その際、ロスアラモス研究所にも行き、システムの改善点について教示を得、また、弾性率の決定精度を左右する真方体試料の切断・成形の実際の手順を見学した。(2)シンセサイザーが9月に納入されたので、現在システムを分担者により手分けして製作を行なっている。自動測定のためのパソコンと機器間のインターフェイスはほぼ完了しているが、ヘッド部に少し検討すべき点があり、現在改良中である。即ち、固有振動励起部において、振動子自体の振動と試料の固有振動しを区別できるようにする工夫が必要である。米国のグループでは、音速の速い物質(ダイヤモンド)を振動子につけて、固有振動をずらせていた。しかし、ダイヤモンドは高価であるので、Q値の低いセラミック系の振動子(PZT)を用いることで解決を図りつつある。(3)一方、岡山大学の地学研究のグループでも同様な方法で測定がなされていることを知り、おもむいて情報交換と教示を得た。同グループでは、直方体ではなく球体の試料で測定しており、その利点、不利点について議論した。結晶体では、CsPbX_3をはじめLiNaSO_4や銀ハライド等、NMR測定ですでに知見を得ている試料に対して、測定解析をすすめていきたい。
PICTの学際的理論融合化と英語授業応用モデルの構築

英語学習の動機づけ研究の視点はグローバリズムをふまえ、より広範な社会文化性に向きつつある。それは英語能力のみという狭いレンジをこえ、真正性と正統性をもつ学習文脈に重点を置き始めている。そこから成熟した自己性と言語使用を学習評価としてみようとしている。それがperson(人間性), agency(自己主体化・主導化能力)といったキーワードで示される一方で、その先にあるcharacter forming(人格形成)やspirituality(信念、価値)の構築をどうするのか。それを支えるcontext(文脈)はどうあるべきか。この点まで踏み、新たな大学英語教育メソッドの構築に取り組んでいく。
モザイク望遠鏡用ナル干渉型ステラコロナグラフの開発

モザイク型望遠鏡(多くの小型の鏡を配列して大きな口径の望遠鏡とする)で太陽系外惑星を直接観測するために、恒星からの光波を横ずらしして打消し合う干渉状態(ナル干渉)とする装置の開発を行った。波面の横ずらしとナル干渉を実現するために、大きさの異なるフレネルロム(内部全反射により直交偏光成分間に位相差を与える素子)の使用を提案し、実験的に提案した方法の有効性を示した。次期の大型望遠鏡は単一鏡ではなくモザイク鏡(多くの6角形の鏡を密に配置して有効口径を30m程度以上とするもの)となる。モザイク大型望遠鏡による主要な観測の一つに、太陽系外惑星の直接撮像・分光がある。本研究では、太陽系外惑星をモザイク大型望遠鏡で直接観測するための装置を開発することを目的としている。恒星の極近傍の惑星までも観測できるように、掩蔽型ではなくナル干渉型(恒星からの光を打ち消しあう干渉状態にして消光し、暗い惑星を観測できるようにする)のステラコロナグラフを対象とする。モザイク望遠鏡に特化したナル干渉型ステラコロナグラフとして、ラテラルシアリング(波面横ずらし)干渉装置に着目した。本研究では、デュアルフレネルロムによるナル干渉シアリング法を提案している。本年度の研究においては、近赤外域における本手法の性能をTMT(Thirty Meter Telescope)を用いた場合を想定して、計算機シミュレーションにより多角的に調べた。その結果、2光波干渉による消光の場合、Kバンドにおいて光軸上で7桁、5λ/Dの位置で10桁の消光が得られることがわかった。デュアルフレネルロム対を用いるシアリング・ナル干渉を2段にした4光波干渉の場合は、光軸上で14桁の消光が得られることがわかった。この性能は地球型惑星の直接検出を可能とするものと言える。ステラコロナグラフにおいては、補償光学(AO)の導入が必須であり、連携研究者の三浦(北見工業大学)と一緒に京大飛騨天文台での補償光学太陽観測を通して、北見工大の補償光学装置の改善改良を行った(馬場は三浦が研究代表者である基盤研究(B)(一般)「太陽Multi-conjugate補償光学系の開発と効果の検証」の連携研究者となっている)。本年度の研究においては,デュアルフレネルロム対を用いるシアリング・ナル干渉法を実験的に実証した。特に白色光における性能を検証するために、赤と緑のレーザー光源を用いて実験を行い、デュアルフレネルロムを用いることで、白色光でのラテラルシアとナル干渉が達成できることを実証できた。今年度は更にサバール板を用いるラテラルシアリング・ナル干渉の実験も行った。デュアルフレネルロムを用いるラテラルシアリング・ナル干渉は、マッハ・ツェンダー干渉光学系をベースにする必要があり、擾乱に弱いという欠点がある。一方、サバール板を用いるラテラルシアリング・ナル干渉は、基本的に共通光路干渉法であり、擾乱に強いという長所がある。また、偏光干渉の原理に基づくため、白色光でのナル干渉は問題無く達成できる。サバール板を用いるラテラルシアリング・ナル干渉の実験で、深いナル干渉を示せた。現在検討が進められている次期の大型望遠鏡は、TMT (Thirty Meter Telescope)のように、単一鏡ではなくモザイク鏡(多くの6角形の鏡を密に配置して有効口径を30m程度以上とするもの)となる。大型望遠鏡による主要な観測の一つに、太陽系外惑星の直接撮像・分光がある。本研究では、太陽系外惑星をモザイク大型望遠鏡で直接観測するための装置を開発することを目的とした。恒星の極近傍の惑星までも観測できるように、掩蔽型ではなくナル干渉型(恒星からの光を打ち消しあう干渉状態にして消光し、暗い惑星を観測できるようにする)のステラコロナグラフを採用する。ナル干渉型ステラコロナグラフをモザイク望遠鏡に用いる場合には、モザイク鏡間のギャップが大きな問題となる。このために、モザイク望遠鏡に特化したナル干渉型ステラコロナグラフとして、ラテラルシアリング(波面横ずらし)干渉装置に着目した。本研究においては、大きさの異なるフレネルロム対によるナル干渉シアリング法を新たに提案し、実験を行った。最終年度となった本年度の研究においては、昨年度から行ってきたデュアルフレネルロム対を用いるシアリング・ナル干渉計の実験データの検証を行うとともに、研究の成果を論文として発表した。

点光源と見なせない恒星の消光比を上げるには、単一方向のラテラルシアリングでは不十分で、異なる2方向でのラテラルシアリングが必須となる。この2方向ラテラルシアリング法を検証するために、基本的に共通光路干渉法であり擾乱に強いという長所を有している、2枚のサバール板を用いる直交ラテラルシアリング・ナル干渉の実験も行った。このサバール板を用いる干渉法は、偏光干渉の原理に基づくため、白色光でのナル干渉を容易に達成できる。サバール板を用いる2方向ラテラルシアリング・ナル干渉の実験で、深いナル干渉を検証できた。モザイク大型望遠鏡が完成するときに、本研究での成果が役立つことを期待したい。
脂質膜人工小胞に封入した細胞質中での細胞骨格の動的性質

Xenopus卵細胞質を封入した小胞中での細胞骨格の動態を研究し(1)ー(4)を見出した。(5)に関しては本研究計画での成果を踏まえた今後の課題である。(1)小胞中でのミオシンIIの局在。(2)アクチンの求心的な流れに対するRhoの関与。(3)アクチンの求心的な流れの維持にはアクチン脱重合タンパク質の寄与。(4)小胞を作成した直後に表層のアクチンが形成され、その消失後の小胞変形。(5)除膜精子核を添加した際、精子核が小胞中に形成される凝集体に取り込まれ、現時点では小胞中に分裂装置を形成することには成功してない。本研究計画の成果をもとに今後、分裂装置によるアクチン動態の制御を目指す。2015年度は、まず(1)人工小胞内でのミオシンIIの動態を調べるための実験系を確立の確立を行った。私たちは既に未受精卵由来の卵抽出液を封入した人工小胞中ではアクチンの求心的な流れが起こることを発見している。本研究課題の予備的な実験として、アクチンの求心的な流れ発生時のミオシンIIの動態を蛍光ラベルしたミオシンIIを用いて調べた。ミオシンIIはニワトリ砂嚢から精製しそれを蛍光ラベルした。蛍光ラベル時に失活したミオシンIIを除去するため、試験管内で蛍光ラベルしたミオシンIIとアクチンとをATP非存在下で反応させ、そこにATPを加え遠心、その上清を実験に用いた。アクチンの求心的な流れ発生時、ミオシンIIは小胞中に形成される細胞小器官などの塊であるX-bodyの周辺に主に局在していることが分かった。アクチンの流れを長時間観察すると、アクチンの流れが停止するときX-bodyでのミオシンIIの蛍光の上昇が確認された。この結果は、大部分のミオシンIIはX-body近傍に存在し、アクチンの求心的な流れを駆動・維持し、X-body近傍以外の細胞質部分にも存在していることを示唆している。ここで確立した方法を用いて今後の実験を行う予定である。次に(2)Xenopus精子の除膜した核から得られた精子クロマチンを小胞に添加する研究を行った。まず精子クロマチンを添加した未受精卵由来の卵抽出液を人工小胞に封入せず観察した場合これまで知られているように紡錘体が形成された。次に、精子クロマチンを添加した卵抽出液を小胞に封入した場合、精子クロマチンを含む小胞を作成することができた。しかし、紡錘体が形成される前にアクチンの求心的な流れが発生し、除膜した精子クロマチンがアクチンの流れによりX-bodyに取り込まれ現時点では小胞中で紡錘体形成には成功していない。小胞中での紡錘体形成は今後の課題である。ミオシンIIの動態を調べる実験系の確立に関しては、蛍光ラベル後にミオシンIIの運動活性を維持したものを選別するための方法の確立に時間を有した。アクチンの求心的な流れが起こっているときのミオシンIIの局在が分かり実験系の確立という目標は達成した。2016年度は、この系を用いて人工小胞膜表面でのミオシンIIの動態を調べる予定である。一方で、Xenopus精子クロマチンを小胞に添加し人工小胞内に分裂装置を形成させたときのアクチン動態を調べる実験については、紡錘体が形成される前にアクチンの流れが起こることで、精子核がX-bodyに飲み込まれてしまい進歩状況が遅れている。(1)生細胞内では、アクチンの重合・ミオシンIIの力発生等を、その上流で制御するタンパク質として低分子量Gタンパク質Rhoが知られている。Rhoは細胞質分裂時の収縮環の形成にも必須であることが知られており、本研究におけるXenopus卵抽出液の人工小胞中でのアクチンの流れを制御するためにRhoの関与を調べた。Rhoの機能阻害は、C3酵素を用いて行なった。卵抽出液にC3酵素を添加して作成した人工小胞中ではアクチンの流れは発生せず、本研究の人工小胞中でもアクチンの重合にRhoが必須であることが明らかになった。Rho依存的にアクチン重合を促進するタンパク質の例としてforminが知られており、人工小胞中でもアクチンの重合がforminによって起こっていることが示唆される。(2)現時点では本研究の目的であった人工小胞中での収縮環様の構造の形成には成功していないが、一方で、人工小胞の縁にそって帯状になったアクチンが、膜からはがれ、人工小胞内で自発的に形成される細胞小器官等の塊に向かい流れる現象を発見した。これは一過的な現象ではなく周期的に何度も起こった。この帯状になったアクチンの周期的な流れは、人工小胞を作製し観察開始してから初期に起こる。このアクチン繊維の帯状の束は収縮環様の構造とは異なるが、帯状の構造を人工小胞の膜上に留めておくことができれば、それを収縮させ細胞質分裂様の人工小胞の変形が可能になると考えられる。私はH28年度4月に新しい所属先に異動した。前所属の研究室がH27年度末をもって閉鎖となり、昨年度末(1月3月)、本年度始め(4月5月)は閉鎖、引っ越し作業に時間を要した。H28年度は、実験材料、機器等の実験環境を整えるために時間を要した。また、実験生物の生育環境が代わりH27年度と同質の試料の入手が困難になった。

そのため、研究遂行に想定以上の時間を要し、研究の遅れを招いた。(1)Xenopus卵細胞質を封入したドロップレット中でのアクチンの脱重合:ドロップレット中でのアクチンの求心的な流れには、アクチンの重合と共にアクチンの脱重合が重要であることをファロイジンを用いた実験から既に示した。脱重合を担うと考えられるタンパク質の候補としてADFが挙げられ、Xenopus卵の中で機能するADFとしてXACが知られている。XAC抗体を添加した卵細胞質のドロップレット中でのアクチンの動態を調べたことろ、ドロップレット中に形成される細胞質成分と膜成分の塊に向かうアクチンの流れは観察されたが、通常の流れとは異なり、塊近傍でアクチンが凝集される様子が観察された。この結果から、XACがドロップレット中の脱重合を担うタンパク質のひとつであることがわかった。実際に細胞では、収縮環では、アクチンの脱重合も起こっていることが報告されている(例:Nakano et al., 2006)。今後、人工小胞の中で収縮環様の構造を形成・収縮させ、小胞の変形・分裂を起こすためには、アクチン脱重合の時空間的な制御も必要となる。(2)ドロップレット作製直後に形成される表層アクチン:昨年度までの研究から、ドロップレット内に形成される塊に向かうアクチンの流れがひとたび起こると、それを制御し任意の現象を起こすことは困難であると考えられた。ドロップレット内に収縮環様の構造を形成させるためには、流れが形成されるまでの間にアクチンの動態を制御する必要がある。そのために流れが形成されるまでのアクチンの動態を調べ、動態制御の可能性の検討を行った。ドロップレット作製直後に膜表層にアクチンが形成されることが観察された。表層アクチンは次第に消滅し塊が形成されアクチンの流れが起こる。この表層アクチンを膜に留めておくことができればドロップレット内で収縮環様構造の形成に繋がる。Xenopus卵細胞質を封入した小胞中での細胞骨格の動態を研究し(1)ー(4)を見出した。(5)に関しては本研究計画での成果を踏まえた今後の課題である。(1)小胞中でのミオシンIIの局在。(2)アクチンの求心的な流れに対するRhoの関与。(3)アクチンの求心的な流れの維持にはアクチン脱重合タンパク質の寄与。(4)小胞を作成した直後に表層のアクチンが形成され、その消失後の小胞変形。(5)除膜精子核を添加した際、精子核が小胞中に形成される凝集体に取り込まれ、現時点では小胞中に分裂装置を形成することには成功してない。本研究計画の成果をもとに今後、分裂装置によるアクチン動態の制御を目指す。現在、未受精卵由来の卵抽出液を用いているが、早急に受精卵由来の卵抽出液を用い実験を行う予定である。このとき、アクチンの動態は大きく変わると期待される。同時に、卵抽出液中で紡錘体を予め形成させ、それを人工方法に封入する実験も行なう予定である。研究実績の概要で述べた膜に沿って形成される帯状のアクチン構造を、膜上に維持し収縮させることができれば人工小胞の細胞質分裂様の変形を起こすことができると考えている。そのためには、人工小胞中で自発的に形成される細胞小器官の塊が形成されにくくするような条件を探索することが必須である。細胞生物学2015年度は、蛍光ラベルしたミオシンIIを用いた研究で時間を有し、人工小胞に紡錘体を封入する実験が軌道にのっていなかった。
初期宇宙における巨大ブラックホル形成とその宇宙論的効果

宇宙初期の背景輻射場とガスの間の輻射摩擦相互作用によるブラックホール形成の可能性をいろいろな角度から調べた。まず,トムソン散乱を入れた輻射輸送方程式を完全に解くことにより,輻射摩擦の効果を正確に押さえる計算を行った結果,輻射摩擦においては,光子拡散はほとんど効かず,摩擦効果は光学的厚さに対し指数関数的に減少するということがわかった。また,ブラックホール周りの降着円盤の進化に関して解析を行い,宇宙背景輻射による摩擦が働く場合の定常ガス降着の解析解を見いだした。さらに,ガスの降着が進み,ブラックホール近傍からの輻射による圧力及び摩擦が効きだす時期の進化についても定常解を見いだした。また,外部輻射摩擦が働く場合の球対称ガス降着に関しての自己相似解析を行い,解析解を見いだすことができた。さらに,ブラックホール形成の最終段階に関係すると考えられる自己重力的粘性降着円盤の進化について解析を行い,定常解と,自己相似非定常解を見いだすことができた。宇宙初期のブラックホールが及ぼす宇宙論的効果については,まずブラックホールによる宇宙再加熱をガン・ピーターソン効果との関連で調べた。その結果,初期密度ゆらぎのフーリエ・パワースペクトルの羃乗指数が-1.7程度のときに.ガン・ピーターソンの中性水素の光学的厚さと無矛盾になり,宇宙紫外線背景輻射とも整合することが示された。次に,残存ブラックホールに対する遠方銀河内の星の重力レンズ効果を調べた。その結果,宇宙のバリオン物質の大部分がブラックホ--ルとなり,銀河などのハロ-を構成しているとすると,見かけの等級23等で,1平方度当たり1つの事象が検出される確率になることがわかった。また,重力レンズ特有の光度変化が数カ月の時間スケールで起こりうることが示された。一方,クェーサー/AGNと爆発的星形成の強い繋がりを説明する物理的メカニズムとして,星形成領域からの強力な輻射場による輻射摩擦によって,中心核を取り囲む回転ガス円盤から角運動量が効率よく抜き取られ,さながらなだれ的に中心に落ち込むという「輻射性なだれ」モデルを提唱した。この「輻射性なだれ」は,数pc-100pcの領域では,通常のα粘性による降着よりも速い。また,銀河中心のバ-不安定による質量降着は,数10pc程度までが限界であることがわかってきており,「輻射性なだれ」は,バ-不安定が効く数10pcまでと,α粘性が効く1pc以下の間を繋ぐ第3の質量降着メカニズムと見ることができる。本年度当該研究課題では、大別して2つの研究を行った。第一は、宇宙初期の背景輻射場とプラズマ間のトムソン散乱による摩擦力を受ける場合のブラックホールへのガス降着過程の研究である。

これを調べるために、まず円盤質量降着と球対称質量降着の2つの場合に付いて定常問題として解析を行った。このとき、重力場として、中心天体重力場、ダ-クマタ-重力場を考えた。また、球対称の場合には自己重力も取り入れた。この研究で、ダ-クマタ-中の前期降着過程、自己重力が効いた中期降着過程、中心天体への後期降着過程それぞれについて定常解析解を求めることができた。これらの成果は、論文として発表された。また、ガス降着の時間スケールが、宇宙膨張の時間スケールよりも長くなる場合には、定常降着から外れていく。そこで、この様な場合についても解析するために、自己相似法を用いて、非定常円盤降着及び非定常球対称降着を調べた。その結果、両者の場合について自己相似解析解を見いだした。これらの成果も、論文として発表された。第2は、初期宇宙に形成された巨大ブラックホールによる宇宙の再電離の研究である。ブラックホール形成シナリオは、宇宙背景輻射による摩擦で角運動量を失ってガスが降着するβ円盤過程と、円盤内の粘性により角運動量を失うα円盤過程を組み合わせてモデルを構築した。この研究では、クェーサーのスペクトルから分かっている遠方宇宙の電離度や、背景紫外線輻射量と対比することで、モデルの整合性を解析した。そして、これらの観測を無矛盾に説明できる宇宙初期密度ゆらぎの形を求めることができた。この成果は、現在論文として印刷中である。宇宙再結合直後の巨大ブラックホール形成に関し、宇宙背景輻射場と電離バリオンガス間のトムソン散乱による輻射摩擦型角運動量輸送の役割を定量的に解析した。トムソン散乱過程を正確に取り入れた一次元輻射輸送の計算により、輻射摩擦は、たとえ光子が拡散しても,光学的厚みに対し指教関教的に減少することが示された。これは、コンプトン冷却と輻射摩擦とは,光学的厚みに対する依存性が異なることを意味するものであり,宇宙初期の降着円盤の進化を考える際に大変重要となる。この結果は現在論文として執筆中である。一方で、輻射摩擦が働いた場合のその後の降着円盤の進化を、乱流粘性モデルと結合させて解くことにより、観測可能な時期にどのような光度の天体となるかを調べた。もし輻射摩擦が働かなかったとすると、クェーサーの光度を説明するのには、通常の乱流粘性係数では不十分で,磁気粘性が必要であることがわかった。しかし、輻射摩擦が有効な場合には、乱流粘性だけでもクェーサー光度の説明が可能である。これらの結果は、宇宙初期降着円盤中の磁場の起源とも関係して興味深い。その他本課題に関する研究として,中心天体の輻射摩擦による降着円盤の進化,光学的に厚い降着円盤の力学的安定性,残存ブラックホールの動レンズによる観測可能性についても解析を行った。ここ数年,HSTを含む観測の目覚しい進展により,銀河内の活発な星形成過程とクェーサー/AGN現象に何らかの強い関連があるという証拠が急増してきた。昨今のHST観測では,近傍のかなりのクェーサーが明るい母銀河の中心にあることが示された。また,セイファート銀河の中心領域には,爆発的星形成領域が多く見つかってきている。さらに最近,遠方のクェーサーに見つかった大量の分子ガスとダストは,母銀河である原始銀河がかなり短い時間で爆発的星形成を行い,これが何らかの形でクェーサー活動性と結び付いていることを示唆している。
骨格筋機能タンパクに関する分子細胞生物学的研究:β-シネミン及び膜融合タンパク

1.骨格筋膜融合タンパクの解析:VAMPファミリーのタンパクに注目し、その骨格筋での発現を解析した。(1)VAMP2は成熟骨格筋では筋細胞の細胞質に若干の発現がみられたが、筋衛星細胞に強い蛍光を認めた。培養筋芽細胞では分化とともに発現が核周部および、末端部に強くみられた。筋再生過程では傷害後3日目の未熟な筋に多く発現し、筋の成熟とともに周辺部が染まるようになった。筋発生過程では、胎生12日(E12)で体節の筋芽細胞に発現していた。E16では、多核の筋管細胞に陽性であった。(2)VAMP5は、速筋ではA帯付近に局在していたが、遅筋ではほとんど検出されなかった。(3)VAMP1は骨格筋内では神経筋接合部の神経終末に観察された。(4)VAMP3は骨格筋中では血管内皮に分布し、筋細胞にもわずかの発現が認められた。。培養筋芽細胞では分化前から核周部にあり、分化とともにVAMP2と同様の分布を示した。2.β-シネミンノックアウトマウスの作成:ターゲッティングベクターを構築、ES細胞に導入し、全320クローン中1クローンの相同組み換え体ES細胞を取得した。得られた細胞をマウス受精卵に注入し、3匹のキメラマウスを得た。しかしながら、キメラリティが低く、F1マウスを得るには至らなかった。得られた相同組み換え体ES細胞が少なかったことや、キメラリティの高いキメラマウスが得られないことから、新たなターゲッティングベクターを構築して、2度目のES細胞スクリーニングをおこなった。しかし810個のES細胞クローンをスクリーニングしたが、相同組み換え体の新たな取得にはいたらなかった。そこで最初に得られたES細胞による2度目のインジョクションを行い、8匹のキメラマウスを得て交配を進めた結果、数匹のヘテロマウスを得ることができた。現在、ホモのノックアウトマウスを作成するための交配をおこなっている。。1.骨格筋膜融合タンパクの解析:膜融合に関係するタンパクのうち、VAMPファミリーに注目し、その骨格筋での発現を蛍光抗体法により、共焦点レーザー顕微鏡で解析した。(1)成熟骨格筋ではVAMP1は神経筋接合部の神経終末に観察され、VAMP2は筋細胞の細胞質に若干の発言がみられたが、筋衛星細胞に特に強い蛍光を認めた。VAMP3は骨格筋中では血管内皮に分布し、筋細胞にもわずかの発現が認められた。(2)培養筋芽細胞では分化誘導前後の発現を比較すると、VAMP2は分化前には検出されず、分化とともに発現が核周部および、末端部に強くみられた。VAMP3は分化前から核周部にあり、分化とともにVAMP2と同様の分布を示した。(3)筋再生過程でのVAMP2の発現を、カルジオトキシンによる筋損傷の後、経時的に調べると、VAMP2は傷害後3日目の未熟な筋に多く出現し、筋の成熟とともに周辺部が染まるようになった。VAMP2は筋衛星細胞および再生過程の筋細胞において働いていることが考えられるが、どのような性質の小胞の膜融合にかかわっているのかは今後の課題である。2.β-シネミンノックアウトマウスの作成:β-シネミンの2番目のエクソンを標的としたターゲッティングベクターを注入し、得られた変異ES細胞からキメラマウスを作成した。

しかし、キメラリティの高い良好なキメラマウスが得られなかった。そこで野生型マウスとの交配によるF1マウス取得の試みは継続する一方で、新たに作成したターゲティングベクターを用いて、ES細胞に注入、2回目のスクリーニングをおこなっている。エレクトロポレーション後、859個のコロニーをピックアップし、そのうちその後も生存した635クローンをストックし、DNA抽出までもって行けたものが591クローンであった。現在はサザンブロット法で相同組み換え体を探している段階である。1.骨格筋膜融合タンパクの解析:膜融合にかかわるタンパクのうち,VAMP2は成熟骨格筋組織では筋衛星細胞に多く発現するが,骨格筋細胞については長指伸筋(EDL)ではVAMP2をほとんど発現しないが,ヒラメ筋(SOL)では核周辺部にVAMP2を発現し,糖輸送体GLUT4と共分布した。その他に,VAMP2は神経終末にも分布していた。筋発生過程では,胎生12日(E12)で体節の筋芽細胞にVAMP2が発現していた。E16では,多核の筋管細胞に陽性であった。骨格筋組織以外では,神経線維(E12以降)と心筋(E10以降)に分布していた。VAMP5の骨格筋における分布はマウスのEDLでは,細胞内全体に分布していたが,SOLではほとんど検出されなかった。EDLでのVAMP5の細胞内分布と,アクチン線維やT管の分布とを比較したところ,VAMP5はA帯付近に局在することが分かった。2.β-シネミンのノックアウトマウスの作成:ターゲッティングベクターを構築,ES細胞に導入し,全320クローン中1クローンの相同組み換え体ES細胞を取得した。得られた細胞をマウス受精卵に注入し,3匹のキメラマウスを得た。しかしながら,キメラリティが低く,F1マウスを得るには至らなかった。得られた相同組み換え体ES細胞が少なかったことや,キメラリティの高いキメラマウスが得られないことから,新たなターゲッティングベクターを構築して,2度目のES細胞スクリーニングをおこなった。しかし810個のES細胞クローンをスクリーニングしたが,相同組み換え体ES細胞を新たに取得するにはいたらなかった。そこで最初に得られたES細胞を用いて,2度目のインジョクションを行い,8匹のキメラマウスを得て交配を進めた結果,数匹のヘテロマウスを得ることができた。現在,ホモのノックアウトマウスを作成するため,ヘテロマウスの交配をおこなっている。
イントロン長分布の多角的解析によるヒト・スプライシング機構の進化的解明

ヒト遺伝子のイントロンの中に、従来考えられていなかった65塩基長以下のものを発見し、微小イントロンとして発表した。実験的な裏付けをもつ転写物配列調査の結果、ヒトで見つかった微小イントロンと起源を共にするイントロンがヒト以外の生物で見つかったのは7微小イントロンであった。それ以外の微小イントロンはヒト以外の転写物配列情報が少ないのみならず、ゲノム配列の面から検討してもイントロン両端を示す配列が近縁種で保存されていない場合が多かった。そのため、微小イントロンの多くは起源が新しいか発現が限定的なものであると考えられる。我々がヒトゲノム中に特定した、微小イントロンがどのような進化的経緯により短くなったのかを明らかにすることを目的として、ヒト微小イントロンの相同領域ゲノム配列とスプライシング部位を近縁種間で比較した。この比較解析により、ヒトへ至る進化の過程で微小イントロンとして認識されるようになった時期を、それぞれの微小イントロンにおいて特定した。また元々どのような部位が変化してイントロンとなったのかを祖先種での推定スプライシング部位より推定した。その結果、我々が特定した微小イントロンは以下の4つのパターンに分類できることが分かった。すなわち、1)長いイントロンが欠失変異により短くなった、2)突然変異を伴わずに潜在的スプライシング部位が認識されるようになった、3)突然変異によりスプライシング部位が創生された、4)新規にエクソン・イントロン構造が突然変異の蓄積により創生された。上記(1)(2)によって、より長いイントロンから微小イントロンがつくられたのは22微小イントロン中10イントロンであった。また、潜在的スプライシング部位の利用に起源する4微小イントロンのうち、3つがチンパンジーとの分岐後に出現し、さらにそのうち2つは微小イントロン出現によりフレームシフトを引き起こしていた。そのため、進化的に最近出現したものであることが分かった。逆に、欠失によって微小イントロンとなった、5微小イントロンはいずれもローラシア獣上目(ハリネズミ目、鯨偶蹄目、ネコ目、ウマ目等)と真主齧上目(齧歯目、霊長目等)の分岐以前に出現しており、微小イントロン中では比較的古くから保存されていることが分かった。総じて我々が定義した、微小イントロンは真獣類分岐以降に出現した派生型形質であり、真核生物の系統樹中に散在して観察される短いイントロンとは独立した形質であるといえる。ヒトゲノム中の規格外に短いイントロン(微小イントロン)候補について、進化的保存性を基準に絞り込んだ結果、23個を得た。それらについて、そのスプライシングを示唆する傍証データの収集、微小イントロンを含む転写物・遺伝子の特徴を示すデータの収集、上記に含まれる関係性の探索を、以下のように行った。まず、それぞれの微小イントロンの存在が予想される組織について行った、RT-PCR実験結果、またヒトmRNA-seqデータを用いたマッピング結果、さらに、遺伝子データベースでの個別に配列決定を行った証拠の有無、以上3点を基準として、階級付を行った。次いで、これらのultra-shot intronの位置でのスプライシングに要求される基本的な配列における存在の確からしさを、それぞれ一般的ヒトのエクソンでの順位に標準化して互いに比較した。さらに、スプライシング反応の促進・抑制といった調節的役割を果たす配列のイントロンや隣接エクソンでの密度、およびイントロン配列の塩基組成の偏りについても同様に比較した。また、これら微小イントロンを含む転写物や遺伝子の配列について、様々なアノテーション情報を収集し、微小イントロンの存在の確からしさの確認および微小イントロンの機能に関連する特徴を探索した。その結果の中、微小イントロンを含むことでNMDのターゲットを免れている例を発見した。ついで、これらの微小イントロンがどの系統段階でどのような経緯で進化してきたか、配列比較により解析した。以上、得られた特徴間の関係から、規格外に短くともスプライシングが行えるよう、スプライシングの促進・調節の機構を利用していることが考えられた。その傍証として、これらの微小イントロン配列の塩基組成の違い、あるいはスプライシング・シグナル配列の強弱の違いによって、スプライシング調節配列が異なる傾向があることがあげられた。我々はヒトの全イントロンのうち65塩基長以下を微小イントロンと定義し、その探索方法や特徴を論文にまとめた。これまで、微小イントロンの起源を論ずる際、利用可能なヒト近縁種の転写物配列の数や信頼性を評価しなかったため、客観性に欠けるという課題があった。今回は、ゲノム情報と転写物情報とに分けて、保存性を解析し直すことによって、微小イントロンの系統発生の時期を再検討した。近縁種における転写物情報については、配列類似性だけでなくortholog注釈情報を評価しつつ利用した。その結果、orthlog転写物情報は22微小イントロンのうち15イントロンで見つかり、そのうち7イントロンでイントロンの保存性を確認した。それらの内訳は、真主齧上目の共通祖先まで保存性をさかのぼれたのは3イントロンであり、真主齧上目とローレシア獣上目の共通祖先の場合が4イントロンであった。ただし、転写物情報だけでは不充分であり、ゲノム配列におけるスプライス2塩基(GT-AG)サイトの保存状況を手掛かりに推定せざるを得ない場合が多くあることが分かった。そこで、ゲノム配列での保存性を確認したところ、スプライス2塩基