hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
有用微生物を用いた植物の全身獲得抵抗性の誘導による環境保全型作物保護技術の確立

各種PGPF菌の抵抗性誘導機構を解析した。キュウリの本葉第2葉にPGPF菌の培養ろ液を処理し、24時間後に第3葉に炭そ病菌(Colletorichum orbiculare)を接種した。その結果、PGPF菌の培養ろ液を処理したキュウリは処理しなかった対照に比べて炭そ病の病斑面積が著しく減少し、顕著な誘導抵抗が認められた。病原菌の侵入箇所におけるリグニンの集積は対照に比べ処理植物で著しく多かった。リグニンの集積は病原菌接種後24時間でみられた。培養ろ液のエリシター活性は培養ろ液をルミノールとともにキュウリ果実に処理したときの化学発光量で測定した。その結果、培養ろ液を処理した果実からは無処理のものに比べ著しく多い化学発光が認められた。次に培養ろ液を処理することで、植物体にパーオキシダーゼ遺伝子やキチナーゼ遺伝子の活性化が生じるかを調べた。その結果、病原菌を接種しなくても、培養ろ液のみの処理により、パーオキシダーゼ遺伝子は2時間後に、また、キチナーゼ遺伝子は4時間後にそれぞれ発現することが明らかになった。すなわち、培養ろ液のみの処理によるプライミング効果が認められた。また、病原菌を接種すると、培養ろ液を処理した植物で、パーオキシダーゼ遺伝子やキチナーゼ遺伝子の活性化がより早く、また、顕著に現れた。我々は、これまでに植物生育促進菌類(PGPF)Penicillium simplicissimum GP17-2菌株の培養ろ液がキュウリの各種病害に対して全身的抵抗性を誘導すること、さらにキュウリ体内における細胞壁の強化が病害抑制に関与していることを報告してきた。一方、これまでに植物生育促進根圏細菌(PGPR)によって誘導される病害抵抗性には病原性関連(PR)遺伝子は関与していないとされている(Pieterse et al.,2001)。そこでPGPF処理によってもPGPRと同様にPR遺伝子が植物で認められないのかどうかを知るために、GP17-2の培養ろ液を根に処理したキュウリ幼苗の胚軸部において、PR遺伝子として知られるペルオキシダーゼ遺伝子およびキチナーゼ遺伝子の発現の有無をノーザンブロットハイブリダイゼーションで調べた。その結果、滅菌水を処理したキュウリ胚軸部ではいずれの遺伝子の発現も認められなかったのに対し、GP17-2の培養ろ液を処理したキュウリ胚軸部では、両遺伝子ともに処理後2時間から認められ、それらの発現量は処理後24時間まで徐々に増加した。このことからGP17-2の培養ろ液をキュウリの根に処理することで、キュウリ幼苗に全身的なプライミング効果が生じることがわかった。また、これらの遺伝子は病原菌や化学物質によって誘導されるPR遺伝子と非常に高い相同性を示すことから、PGPFによって誘導される病害抵抗性は、PGPRとは異なるシグナル伝達系路を持つことが示唆された。我々は、これまでに植物生育促進菌類(PGPF)の各種菌株の培養ろ液がキュウリの各種病害に対して全身的抵抗性を誘導すること、さらにキュウリ体内における細胞壁の強化が病害抑制に関与していることを報告してきた。一方、これまでに植物生育促進根圏細菌(PGPR)によって誘導される病害抵抗性には病原性関連(PR)遺伝子は関与していないとされている(Pieterse et al.,2001)ため、PGPF処理によってもPGPRと同様にPR遺伝子が植物で認められるか否かを明らかにすべく、各種菌株の培養ろ液を根に処理したキュウリ幼苗の胚軸部において、PR遺伝子として知られるペルオキシダーゼ遣伝子の発現をノーザンブロットハイブリダイゼーションで調べた。その結果、滅菌水を処理したキュウリ胚軸部ではいずれの遺伝子の発現も認められなかったのに対し、各種PGPFの培養ろ液を処理したキュウリ胚軸部では、両遺伝子ともに処理後2時間後から認められ、それらの発現量は処理後24時間まで徐々に増加した。このことから、各種PGPFの培養ろ液をキュウリの根に処理することで、キュウリ幼苗に全身的なプライミング効果が生じることが分からた。

また、これらの遺伝子は病原菌や化孝物質によって誘導されるPR遺伝子と非常に高い相同性を示すことから、PGPFによって誘導される病害抵抗性は、PGPRとは異なるシグナル伝達経路を持つことが示唆された。
製鉄遺跡の発掘調査に基づく遊牧国家匈奴の鉄獲得戦略の実証的研究

遊牧国家の勃興の地であるモンゴル高原では、鉄の存在が遊牧国家にも大きな影響を与えたことが想定されながらも鉄の伝播やその適応の実態は不明であった。そこで本研究ではモンゴルの共同研究者たちと発掘調査してきたホスティン・ボラグ遺跡(匈奴の製鉄遺跡)を研究の中心に据え、新たに発見されたモンゴル国内の匈奴の製鉄遺跡の調査を併行して実施することで、匈奴の製鉄システムの時期差や地域差を明らかにする。そして東アジア最初の遊牧帝国である匈奴がどのような戦略で鉄を獲得し、鉄生産を彼らの伝統的な遊牧システムの中に取り入れていったのか、そして鉄が匈奴にどのような社会的・文化的な変容を生じさせたのかを明らかにする。
任意の特性を発現する新規ハフニア基強誘電体の創生

HfO2基強誘電体は他の強誘電体と比べて、抗電界が非常に大きく、デバイス応用上では低電圧駆動の観点から不利である。そこで、本研究では抗電界の低下を試みている。抗電界を下げる手段の一つとして、組成の変化が考えられる。これまで、過去の多結晶膜の報告では様々なドーパントをドープしたHfO2基強誘電体の報告が存在したが、これらの膜では劇的な抗電界の変化がみられていなかった。一方で、5価イオンをドープしたHfO2基強誘電体はほとんど知られていない。そこで、バルクで強誘電相の斜方晶相が安定であるTaをドープしたZrO2についてエピタキシャル膜の合成を行い評価した。作製したZrO2膜では斜方晶相由来の(110)超格子反射ピークがみられ、強誘電相が安定化していることが示唆された。一方で、電気特性評価では他のHfO2基強誘電体で十分に強誘電特性が出るような電界を印加しても強誘電特性が得られなかった。これは、他のHfO2基強誘電体に比べ、分極軸と他の軸との格子定数の比が大きく、抗電界が非常に大きい可能性がある。この結果はドーパントにより抗電界を変化させることが可能であることを示すものであり、今後は他のドーパントもしくはTaとの共ドープさせたHfO2基強誘電体の作製を試みたい。また、膜厚の増加も抗電界の低下に効果的である。従来の強誘電体では膜厚の増加に伴い抗電界が減少することが知られている。HfO2基強誘電体の多くは膜厚の増加に伴い、常誘電相が増加するため、これまで強誘電相単相の抗電界の膜厚依存性の調査は行われていなかった。そこで、エピタキシャル7%Y-HfO2膜を用いて抗電界の膜厚依存性を調査した。従来の強誘電体と異なり、HfO2基強誘電体の抗電界の膜厚依存性は非常に小さいことが観察された。この結果は抗電界を制御するためには強誘電体ドメインの大きさの調整が必要であることを示唆している。計画当初の予定では、様々なカチオンおよびアニオンを置換した配向制御した強誘電相単相のHfO2膜を作製し、元素置換による材料の特性変化を系統的に調査することであった。前年度の研究の続きとして、単斜晶相のTaON膜にYをドープしたYTaON膜の作成を試みた。Yドープ量を増加させることにより、単斜晶相の格子定数が変化し、あるドーパント量で斜方晶相へ変化した。しかしながら、耐電圧が悪く、強誘電特性の評価には至っていない。また、ZrをドープしたZrTaON系では斜方晶相の作製が困難であった。これらの点から本研究は遅れていると考えられる。一方で、抗電界の膜厚依存性など、基礎特性の評価では進捗があった。これらの理由より本研究の進捗状況はやや遅れていると判断している。今後の研究として以下の二つが挙げられる。一つはすでに作製に成功しているTaZrO2膜に異なるドーパントを加え強誘電特性の変化を試みることである。これまで様々なドーパント(Y, Si, Gd, Zr, Laなど)をドープしたHfO2基強誘電体ではある組成領域のみで強誘電相が得られており、微量なドープ量変化で結晶構造が変化してしまうため、ドープ量の変化(格子定数の変化)による斜方晶相単相の強誘電特性の変化を得るのが難しかった。一方で本研究で作製に成功したTaZrO2膜では幅広いTaドープ量で強誘電相が安定である。このTaZrO2膜ではこのTaドープ量に応じて格子定数が変化する。様々なTaドープ量のZrO2膜に他のドーパントを加えることにより、これまであまり検討されてこなかった、格子定数の変化によるHfO2基強誘電体の強誘電特性の変化を調査することが可能であると考えられる。二つは当初の予定通り、微細構造の構造変化による抗電界の制御を試みることである。抗電界の膜厚依存性の結果から、微細構造により抗電界が変化する可能性は十分考えられる。今後は上記の二つの研究について行う予定である。今年度、下記の二つについて、主に研究成果をだした。一つはHfO2基強誘電体における強誘電相安定化要因の調査である。しかし、HfO2には多形が存在し、その中の準安定相である強誘電相(直方晶相)を安定化させることは非常に困難である。そのため、その安定化要因の調査は非常に重要である。私はエピタキシャル薄膜を用いて、様々な組成のY doped HfO2およびZr doped HfO2についての膜厚依存性を調査した。その結果、強誘電相の安定化要因についてY doped HfO2のような組成に敏感な系とZr doped HfO2のような粒径(膜厚)に敏感な系の二つがあることを見出した。

これらについて相図から考えてみるとZrを置換した系では1000°C以下の領域で全率固溶し、広い組成および温度範囲で単斜晶相が安定で準安定相である直方晶相の安定には粒径の効果が必要であると考えられる。一方、Yを置換した系では、1000°C以下の領域で、単斜晶相と立方晶相が平衡的に共存し、薄膜ではそれらが固溶し、準安定相である斜方晶相が安定化したと考えられる。二つはカチオン置換およびアニオン置換による新規HfO2基強誘電体の作成である。カチオンにTaをアニオンにNを置換した新規強誘電体TaON膜の作成を試みた。その結果、TaON膜の作成には成功したが、最安定相はNon-doped HfO2と同じ常誘電相(単斜晶相)であるため、強誘電性を示さない。そのため、上述の安定化要因についての研究を生かし、強誘電相の作製を試みる必要がある。計画当初の予定では、様々なカチオンおよびアニオンを置換した配向制御した強誘電相単相のHfO2膜を作製し、元素置換による材料の特性変化を系統的に調査することであった。しかし、HfO2には多形が存在し、その中の準安定相である強誘電相(直方晶相)を安定化させることは非常に困難であり、まずはその安定化要因の調査を行った。具体的には、エピタキシャル膜を用いて、ZrおよびYを置換したHfO2についての膜厚依存性を調査し、粒径(膜厚)の効果について系統的に調査した。結果として、Zrを置換した系では膜厚が厚い場合、最安定相である常誘電性の単斜晶相のみ生成されたが、極薄膜の領域のみで強誘電相が生成された。一方でYを置換した系では幅広い膜厚領域で強誘電相が生成された。結果として、組成により粒径に敏感な系とそうでない系が存在することが明らかになった。最終目標は組成変化における特性変化を系統的に調査することであるが、極薄膜では電流のリークが大きくなり明瞭な特性が測れていない。そのため、今後はHZO系等のカチオン置換をしたHfO2膜においても膜厚が厚い場所で強誘電相が安定化するような方法を見つけることが必要である。一方で二年目で行う予定であった、カチオンおよびアニオンの両方を置換した系の研究については既に着手している。現段階では、常誘電相の作製には成功している。これらの理由により、進捗状況をおおむね順調に進展していると考えられる。HfO2基強誘電体は他の強誘電体と比べて、抗電界が非常に大きく、デバイス応用上では低電圧駆動の観点から不利である。そこで、本研究では抗電界の低下を試みている。抗電界を下げる手段の一つとして、組成の変化が考えられる。これまで、過去の多結晶膜の報告では様々なドーパントをドープしたHfO2基強誘電体の報告が存在したが、これらの膜では劇的な抗電界の変化がみられていなかった。一方で、5価イオンをドープしたHfO2基強誘電体はほとんど知られていない。そこで、バルクで強誘電相の斜方晶相が安定であるTaをドープしたZrO2についてエピタキシャル膜の合成を行い評価した。作製したZrO2膜では斜方晶相由来の(110)超格子反射ピークがみられ、強誘電相が安定化していることが示唆された。一方で、電気特性評価では他のHfO2基強誘電体で十分に強誘電特性が出るような電界を印加しても強誘電特性が得られなかった。これは、他のHfO2基強誘電体に比べ、分極軸と他の軸との格子定数の比が大きく、抗電界が非常に大きい可能性がある。この結果はドーパントにより抗電界を変化させることが可能であることを示すものであり、今後は他のドーパントもしくはTaとの共ドープさせたHfO2基強誘電体の作製を試みたい。また、膜厚の増加も抗電界の低下に効果的である。従来の強誘電体では膜厚の増加に伴い抗電界が減少することが知られている。HfO2基強誘電体の多くは膜厚の増加に伴い、常誘電相が増加するため、これまで強誘電相単相の抗電界の膜厚依存性の調査は行われていなかった。
ショウジョウバエPGC の形成を制御する遺伝子ネットワークの解明

本年度は以下の成果を得た。研究1ー1:本研究では、ショウジョウバエにおいて、Ovoの下流で制御される遺伝子をRNA-seq法により探索し、そのうちの一つの遺伝子の機能が、生殖系列を特徴づける減数分裂に関わることを明らかにした。研究1ー3:PGCにおいて母性Nanosは、体細胞性遺伝子発現を抑制することが知られていた。本研究では、PGC中において、NanosがImportin-alpha2タンパク質の産生を翻訳レベルで抑制することにより、体細胞性遺伝子(ftzなど)の活性化に関わる転写因子の核移行を妨げ、体細胞性遺伝子の発現を抑制していることを明らかにした。さらに、Nanosに加えて、Pgcと呼ばれるペプチドも体細胞性遺伝子を抑制しており、PGC中で体細胞性遺伝子が発現しないように、NanosとPgcが強固に二重のロックをかけていることを発見した。研究2:PGCの性差が形成される機構の解明を行う。メス(XX型)・オス(XY型)PGCにおける遺伝子発現の比較からX染色体の遺伝子量補償が、PGCでは起こらないことを明らかにした。さらに、X染色体上には、PGCのメス化に関わる遺伝子が存在していることから、オスのPGCに遺伝子量補償を付与した場合に、メス化が起こるのではないかと考えた。これを明らかにするために、遺伝子量補償を付与したオスPGCをメス個体に移植したところ、率は低いが卵を形成した。現在この移植実験を継続している。平成29年度が最終年度であるため、記入しない。始原生殖細胞(PGC)は、配偶子に分化し、次代の生命を生み出す唯一の細胞である。本研究では、このような発生運命や性差を獲得したPGCが形成される機構を明らかにすることを目的としている。これまで、ショウジョウバエを用いた研究により、PGCの運命決定に重要な役割を持つ母性遺伝子として、転写制御因子をコードするovo及びmamoが同定されている。さらに、PGCの体細胞分化を抑制するnanosやPGCの雌化に関わるSxlも同定されている。本研究では、これら遺伝子の下流で働く遺伝子を同定し、それらが構成するパスウェイやネットワークを明らかにする。ovoやnanosはマウスのPGCの発生においても機能することが知られており、今後同定する新たな遺伝子とともに、PGC形成機構の共通原理を明らかにすることを大きな目標とする。本年度は、以下の成果を得た。1.母性Ovoの下流遺伝子同定のため、Ovo機能阻害PGCを単離し、マイクロアレイを用いて発現変動を示す遺伝子を同定した。2.Mamoタンパク質のzn-fingerドメインMZDを初期胚中で強制発現する発現系を確立し、MZDが強くvas遺伝子の発現を活性化することを見出した。このMZD強制発現胚を用いて、下流遺伝子の発現解析を進めている。3.生殖細胞特異的遺伝子を活性化する遺伝子ネットワークを明らかにするため、カイコ雌生殖細胞由来の細胞株(BmN4)を用いて、PGC特異的マーカー遺伝子vasaの発現に必須な転写制御遺伝子のスクリーンを開始した。4.そのほか、PGCの性差や品質管理機構に関する研究も開始した。1.前年度に、母性Ovoの下流遺伝子同定のため、Ovo機能阻害PGCにおいて発現変動を示す遺伝子を同定した。これら下流候補遺伝子の正常PGCにおける発現を解析したところ、PGCにおいて高発現する遺伝子はOvo機能阻害により発現が低下すること、逆にPGCで発現が低く、体細胞で高発現する遺伝子はOvo機能阻害により発現が上昇することが明らかとなった。このことは、OvoがPGCと体細胞の遺伝子発現の違いを生み出す重要な因子であることを強く示唆する。本年度は、Mamoの相互作用因子として、H3K27アセチル化酵素CBPを新たに同定した。MZDとCBPを共発現すると、MZD単独の強制発現よりさらに強くvas遺伝子の発現を誘導することが明らかになった。このことは、MamoがCBPの機能を介して遺伝子発現制御をおこなっていることを示唆するものである。3.生殖細胞特異的遺伝子を活性化する遺伝子ネットワークを明らかにするため、カイコ雌生殖細胞由来の細胞株(BmN4)を用いて、PGC特異的マーカー遺伝子vasaの発現に必須な転写制御遺伝子のスクリーンをほぼ終了した。4.そのほか、Nanosの下流遺伝子の機能解析を開始するとともに、PGCの性差の確立に関わる新たな候補遺伝子の同定、PGCにおけるミトコンドリアの品質管理機構に関する研究も開始した。始原生殖細胞(PGCs)は、卵や精子である生殖細胞に分化し、次世代の生命を生み出す唯一の細胞である。本研究は、このようなユニークな発生運命を持ち、卵に分化するか精子に分化するかといった性差を有するPGCsが形成されるメカニズムを明らかにすることを目的としている。第1に、母性Ovoタンパク質の発現をGFPのノックインにより明らかにした。

その結果、母性Ovoタンパク質がPGCsの核にenrichすることが明らかとなった。このタンパク質の機能解析およびマウスPGCにおける機能解析も終了させた。今後論文として速やかに発表する予定である。第2に、Mamoタンパク質は、Ovoタンパク質と共同して生殖系列特異的遺伝子であるvasa遺伝子の活性化を体細胞において誘導することを示唆する結果を得た。今後、この機構がPGCsにおいても働いているかという点を明らかにする予定である。第3に、PGCsのオスとメスを区別できる蛍光タンパク質マーカーを作成し、セルソーターによりオスとメスのPGCsを分取し、RNA-seq解析を行った。それぞれ発現する遺伝子は網羅できたと考えられるが、今後詳細な解析を行う予定である。第4に、初期胚に分布する脂肪顆粒[リピッドドロップレット(LD)]が、PGCs中において転写の抑制に関わることを発見した。今後、LDが、どのようにこの機能を果たすのかについて解析する予定である。最後に、トランスポゾンであるPエレメントの転移によりダメージを受けた生殖系列の細胞の品質管理機構に関しても研究を開始した。母性Ovoの機能解析などが順調に進行し、論文としてまとめられる段階になった。そのほか、PGCsの性差に応じて発現する遺伝子も同定できる段階まで到達した。また、生殖系列の品質管理管理機構や転写抑制機構(体細胞性遺伝子の発現抑制)に関わる新たな機構も明らかになりつつあり、順調に進行していると判断できる。本年度は、以下の成果を得た。第1に、これまで行ってきた母性Ovoタンパク質の機能解析の成果をまとめ、論文として発表した。また、PGCsで高発現し、母性Ovoにより活性化される3種類の新規遺伝子の機能解析を開始した。さらに、生殖質に含まれ、マウスのPGCにおいても発現が報告され、転写因子をコードする母性mRNAを16種類同定した。これらの機能をノックダウンした時にvasa, nanos, piwiなどの生殖系列特異的遺伝子の発現が低下するか否かを明らかにする研究も開始した。第2に、PGCsにおいてvasa遺伝子の発現活性化に関わるタンパク質として、Znフィンガーを有する母性Mamoが同定されている。このZnフィンガー部分を体細胞で発現させるとvasa遺伝子が異所的に活性化する。この異所的発現に、母性Ovoが関わることを明らかにした。このことから、PGCs中においても、母性Ovoと母性Mamoが協働してvasa遺伝子を活性化すると考えられる。これら分子の機能解析を継続する。第3に、母性NanosはmRNAの翻訳を特異的に抑制する働きを持つ。この機能とは別に、PGCs中において、母性CG32425 mRNAの安定化に関わるという新たな機能を見出した。このRNA以外にも安定化される母性mRNAが存在することが予想され、その同定を開始した。第4に、トランスポゾンの転移により引き起こされる生殖細胞の消失が、ある遺伝子の過剰発現により回復することを明らかにした。この結果は、トランスポゾン転移によりゲノムが損傷した生殖系列の排除機構にその遺伝子が関与していることを強く示唆するものである。
球根植物における球根形成およびそれに伴う休眠制御機構の解明

球根形成およびそれに伴う休眠制御機構を解明することは農業および学術的にも重要であるが,そのような研究は国内外ともに少ない.アイリスにおいて,温度で球根の肥大が制御されていることがわかった.また,食用ハスは,定植2週間後から日長を感じ始め,短日条件で球根が形成されることが明らかになった.さらに,食用ハスの球根形成は,ジベレリン生合成酵素遺伝子の発現量の減少とアブシジン酸生合成酵素遺伝子の発現量の増加により起こる可能性が高いことが示唆された.球根形成およびそれに伴う休眠制御機構を解明することは農業および学術的にも重要であるが,そのような研究は国内外ともに少ない.アイリスにおいて,温度で球根の肥大が制御されていることがわかった.また,食用ハスは,定植2週間後から日長を感じ始め,短日条件で球根が形成されることが明らかになった.さらに,食用ハスの球根形成は,ジベレリン生合成酵素遺伝子の発現量の減少とアブシジン酸生合成酵素遺伝子の発現量の増加により起こる可能性が高いことが示唆された.始めに,食用ハスの実験系を確立する目的で,実生植え付け後,どの時期から日長を感受し始めるかを明らかにした.その結果,実生植え付け2週間後から日長を感じ始めていることがわかった.そこで,無加温温室内において,実生を長日条件(非球根形成区)下で3週間栽培後,長日条件(非球根形成)および短日条件(球根形成区)へ移し,短日および長日処理開始03週間までの根茎の生育調査を行った.その結果,長日条件区に比べ,短日条件区では処理開始2週間後から節間の最大直径が大きくなり,節間長も短くなった.その結果,根茎の肥大の指標として用いている肥大指数(節間の最大直径/節間長)も大きくなった.このことから,短日処理開始2週間後から,根茎が肥大することがわかった.この実験系を用いて次の実験を行った.以前の実験において,日長によるアブシジン酸量の制御で,根茎の肥大・伸長が決定されていることが推測されていることから,アブシジン酸の生合成・代謝酵素遺伝子の発現量について調査を行った.始めに,アブシジン酸生合成・代謝酵素遺伝子の単離・同定を行った. Degenerate pdmerを用いてPCRを行った結果, ZEP, NCED, ABA8'-OHaseで,目的とするサイズのフラグメントが検出された.その中で,アブシジン酸量を制御している可能性が高いアブシジン酸生合成酵素遺伝子NCEDの配列を始めに決定した.その後, NCEDの配列を基にprimerを作製し,リアルタイムPCR法で発現量を測定したところ,短日条件区では,短日処理開始2週間後からNCEDの発現量が大きくなり,短日処理開始3週間後では,長日条件区に比べ約6倍発現量が高かった.このことから,食用ハスは,短日条件でアブシジン酸生合成酵素遺伝子NCEDの発現量が増加した結果,アブシジン酸量が増加し根茎が肥大すると推察された.アイリスの球根形成が温度により制御されていることを確認するために,15°Cおよび25°Cで16週間栽培した.15°Cおよび25°C処理区において,展開葉数には差がなかったが,15°C処理区では球根形成が促進され,25°C処理区では球根形成が阻害された,また,食用ハスにおいて,長日条件下(非球根形成条件)および短日条件下(球根形成条件)でエセフォン処理を行ったところ,長日条件下でのエセフォン処理では球根が形成されず,短日条件下でのエセフォン処理では球根が形成されたことから,食用ハスの球根形成において,エチレンは関与していないことが明らかになった,さらに,食用ハスの球根形成にはジベレリンが関与していることが示唆されている(長日条件では内生ジベレリン量が高く,短日条件では内生ジベレリン量が低くなることを推測している)ことから,ジベレリン生合成酵素遺伝子の発現量解析を行った.長日条件3週間後,長日条件および短日条件下で3週間栽培すると,長日条件区では球根が形成されなかったのに対し,短日条件区では,短日2週間後から球根が形成された.また,GA20ox-1(ジベレリン生合成酵素遺伝子)の発現量は,長日条件区に比べ,短日条件区で短日条件1週間後からわずかに低かったが,GA20ox-2(ジベレリン生合成酵素遺伝子)では,処理区における違いが認められなかった.GA3ox(ジベレリン生合成酵素遺伝子)では,長日条件区で発現量が高かったが,短日条件区では,短日処理開始3週間後から発現量が低くなった.このことから,食用ハスの球根形成には,ジベレリンが関与している可能性が高いことが示された.
宇宙ゴミ衝突時のポリイミドCFRPからのイジェクタ発生に与える宇宙環境の複合効果

宇宙機にはエポキシ樹脂/炭素繊維強化複合材が使われているが,宇宙環境により強度が低下する.本研究では,耐熱性があり,電子線,紫外線に強いポリイミド樹脂/炭素繊維強化複合材の表面に,耐原子状酸素コーティングした材料を宇宙環境に強い材料として提案し,宇宙ゴミを模擬した飛翔体を超高速衝突させ,破壊状況およびイジェクタ(噴出物)の発生を詳しく調べる.宇宙環境のうち,電子線および原子状酸素を試験片に照射し,宇宙環境の影響,特にその複合効果およびメカニズムを明らかにする.そして,ポリイミドCFRPの特性および耐原子状酸素コーティングの特性および膜厚を変化させ,宇宙環境に強いポリイミドCFRPを提案する.宇宙機にはエポキシ樹脂/炭素繊維強化複合材が使われているが,宇宙環境により強度が低下する.本研究では,耐熱性があり,電子線,紫外線に強いポリイミド樹脂/炭素繊維強化複合材の表面に,耐原子状酸素コーティングした材料を宇宙環境に強い材料として提案し,宇宙ゴミを模擬した飛翔体を超高速衝突させ,破壊状況およびイジェクタ(噴出物)の発生を詳しく調べる.宇宙環境のうち,電子線および原子状酸素を試験片に照射し,宇宙環境の影響,特にその複合効果およびメカニズムを明らかにする.そして,ポリイミドCFRPの特性および耐原子状酸素コーティングの特性および膜厚を変化させ,宇宙環境に強いポリイミドCFRPを提案する.
ウラン三元素 UT_2Xの物質探索と結晶育成

ウラン化合物の重い電子状態がどの様な混成条件で生じるかを明らかにするために、三元系化合物UT_2X(T=遷移元素,X=s-p元素)の物質探索と物性研究を行なった。1.新しいUT_2X系化合物:X元素をGaとしたUNi_2GaとUPd_2Gaを発見した。前者は増強されたパウリ常磁性体であり、後者は6.5Kで反強磁性転移する重い電子系である。2.UAu_2Snの構造相転移と物性:UAu_2Snは立方晶MnCu_2Al型と六方晶ZrPt_2Al型の二つの結晶構造を持つが、高温相である前者が非磁性の重い電子系であるのに対して、後者の低温相は反強磁性を示す。六方晶相の5f電子が局在的となるのは、U原子を取り囲むAu原子の数が減少し、しかもその原子間距離が伸びるので、5f電子とAuの5d電子との混成が弱められるためである。3.UPt_2Inの二段磁気転移:六方晶のUPt_2Inは反強磁性状態に35.6Kで転移し、さらにTc=14.3K以下で強磁性成分を持つ。Tc以下でも中性子回析の反強磁性ピークは変化しない。4.UT_2X系における磁性の消失と重い電子状態の出現条件:13個のUT_2X系化合物について、5f電子とd電子の波動関数の混成の強度V_<df>を計算した結果、T_Nと1.3KでのC/Tの値はV_<df>/Wの関数として一つの曲線に乗る事を見いだした。5f-d混成が強くなる辺りで比熱係数が最大となる事が判明した。
+1秒顕微蛍光偏光測定によるヒト歯牙組織の研究

ヒト歯牙の自然蛍光を指標として、老化現象など人間の生理状況を検知することを本研究(2年計画)の最終目標としている。昨年度来、歯牙蛍光の基礎デ-タを得るため、専用の顕微蛍光測定装置の開発に着手した。これまでの蛍光組織化学研究では蛍光強度とスペクトルの測定以外なされていなかった。しかし本研究では蛍光寿命や蛍光異方度測定が重要であると考え、ナノ秒域動的蛍光が検出可能なマルチ測光システムを試作した。歯牙切片の蛍光励起スペクトルピ-クは330nmにあり、窒素放電発光波長に合致することから、空気放電を利用した高安定な高速励起用光源の試作を2年間継続した結果、発光半値幅0.9ns、繰り返し7kHzの光源製作に成功した。測定時間分解能は10psであり、蛍光減衰波形にたいし装置関数のデコンボル-ションをほどこすことで、高精度の時間分解蛍光測定を可能とした。本装置による測定の結果、エナメルの蛍光はデンチン蛍光に比べ蛍光強度、蛍光異方度が共に小さく(異方度ーエナメル:0.05、デンチン:0.15)、平均蛍光寿命が20%短くなった(エナメル:3.0ns、デンチン:3.7ns)。エナメルのこれらの値は歯牙の主成分である燐酸アパタイトに酷似している。デンチン各部位において蛍光異方度は歯冠部で小さく歯根部で大きくなったが、蛍光寿命特性に差はなかった。蛍光分子配列の規則性の差異がこのような蛍光異方度の特徴的な変化となって現れているものと思われる。若年から老年にわたる多数の歯牙切片を試作装置によって測定した結果、増齢によって歯牙のデンチン蛍光が変化することを見いだした。蛍光強度は増齢とともに増加する。蛍光寿命は反対に減少する。以上からこれら歯牙の蛍光特性変化の変化を利用して年齢が推定できるとの結論を得た。また古代人歯牙(弥生期)の蛍光を現代歯牙蛍光と比較した結果、古代歯の年代推定に蛍光が有用であるとの確証を得た。本年度(初年度)では歯牙蛍光の基礎デ-タを得るため、専用の顕微蛍光測定装置の開発に着手した。歯牙切片の蛍光励起スペクトルピ-クは330nmにあることがわかり、窒素放電発光波長に合致することから空気放電を利用した高安定な高速励起用光源の試作に成功した(発光半値幅1.5ns、繰り返し7kHz)。測定時間分解能は50psであり、蛍光減衰波形にたいし装置関数のデコンボル-ションをほどこしている。エナメルの蛍光はデンチン蛍光に比べ蛍光強度、蛍光異方度が共に小さく(異方度-エナメル:0.05、デンチン:0.15)、平均蛍光寿命が20%短くなった(エナメル:3.0ns、デンチン:3.7ns)。

若年から老年にわたる多数の歯牙切片を試作装置によって測定した結果、増齢によって歯牙のデンチン蛍光が変化することを見いだした。蛍光強度は増齢とともに増加する。蛍光寿命は反対に減少する。これら蛍光特性変化の原因追求を今後引続き行う。昨年度来、歯牙蛍光の基礎デ-タを得るため、専用の顕微蛍光測定装置の開発に着手した。本研究では蛍光寿命や蛍光異方測定が重要であると考え、ナノ秒域動的蛍光が検出可能なマルチ測光システムを試作した。歯牙切片の蛍光励起スペクトルピ-クは330nmにあり、窒素放電発光波長に合致することから、空気放電を利用した高安定な高速励起用光源の試作を2年間継続した。その結果、発光半値幅0.9ns、繰り返し7kHzの光源製作に成功した。蛍光減衰波形にたいし装置関数のデコンボル-ションをほどこすことで、高精度の時間分解蛍光測定を可能とした。本装置による測定の結果、エナメルの蛍光はデンチン蛍光に比べ蛍光強度、蛍光異方度が共に小さく、平均蛍光寿命が短くなった。エナメルのこれらの値は歯牙の主成分である燐酸アパタイトに酷似している。デンチン各部位において蛍光異方度は歯冠部で小さく歯根部で大きくなったが、蛍光寿命特性に差はなかった。蛍光分子配列の規則性の差異がこのような蛍光異方度の特徴的な変化となって現れているものと思われる。若年から老年にわたる多数の歯牙切片を測定した結果、増齢によって歯牙のデンチン蛍光が変化することを見いだした。以上からこれら歯牙の蛍光特性変化の変化を利用して年齢が推定できるとの結論を得た。また古代人歯牙(弥生期)の蛍光を現代歯牙蛍光と比較した結果、古代歯の年代推定に蛍光が有用であるという確証を得た。
超高周波領域における液晶材料のEO効果に関する研究

超高周波領域における液晶材料のEO効果の利用を目指した取り組みとして、(1)基礎物性の評価、(2)EO効果測定法の検討の二つの立場から検討を行った。(1):この帯域では液晶物性データが無いだけでなく測定手法も確立されていない事から、VバンドおよびWバンドの矩形導波管を利用した測定手法を開発した。その結果、50GHzから110GHzに渡る様々な液晶材料の複素屈折率を明らかにする事ができた。ミリ波帯では、可視光領域に比べて異常光屈折率がほとんど変わらないのに対し、常光屈折率が大きくなるため結果として複屈折の値が1/21/3に低下する事が分かった。しかし、低下するとは言えまだ大きな複屈折を維持しており、また損失が小さいことも明らかになっている事からデバイス応用も十分期待できる事が分かった。全てのネマティック材料に対して、分子軸に垂直な方向の損失が平行方向より大きくなるという興味深い結果も得られており、今後物性評価の点からも新しい情報が得られる事も期待される。(2):EO効果の測定手法およびシステムの検討に関しては、通常のサンドイッチセル構造が容易に形成できる事からCPW高周波回路基板を用いて検討を行った。ITOガラスを組み合わせて液晶セルを構成して位相変調特性を調べたところ、CPW基板電極を駆動するのみでわずか1cm程度の伝搬長で10GHzあたり20°程度の変化が観測された。現段階で動作が確認されたのは15GHz程度までであり、CPW自体の伝搬特性が大きく影響している事が明らかになった。一方、EO効果を精密に計測するための微小信号測定システムを構築し、通常の液晶セルを評価してみた。現段階では超高周波帯における効果は確認できていないが、通常認識されている液晶の応答速度よりかなり速い10kHz程度までEO信号が確認され、今後の新しい応用展開を期待させる有用な知見が得られた。本年度は、測定システムの作製および使用する液晶材料の基礎特性評価を重点に研究を行った。測定装置は、コプレーナ回路(CPW)がVコネクターと電気的に良好なコンタクトができる微調機構、温度調整機構を有しながら高周波ケーブルの脱着に対して安定でなくてはならない。各種光学ステージと顕微鏡モニターを組み合わせて再現性良くCPWの電気的接続を行うシステムを作製した。プローバによる測定データとの比較を行う事により、CPWとケーブルの接続に用いるコネクタ部分の影響を評価したところ、位相差および損失共に小さく、必要に応じて簡単に補正可能である事が分かった。温度調整に関しては120°C程度まで昇温すると熱絶縁が不十分であり、長時間の測定に耐える対策が必要である。今後光学測定部分の準備を進め、50GHzにおける電気光学効果の評価を行う予定である。一方、液晶材料の評価に関しては、矩形導波管を利用した反射型セルによる簡単な評価法を提案し、その有効性を実験的に明らかにした。本手法は基本的に単一周波数における測定に有用であるが、ある周波数における複素屈折率を明らかにすれば、周波数をスイープしながら相対的な振幅と位相の変化を測定する事により周波数依存性を評価する事も可能である。本手法を用いて、種々の市販ネマティック液晶材料における複素屈折率の評価を行ったところ、ミリ波帯では比較的低損失であること、分子長軸方向が垂直方向より損失が小さい異方性を有すること、複屈折(Δn)が可視光の値に比べて30%50%程度に小さくなってしまう事等が明らかになった。EO測定に関しては、評価した市販液晶の中で可能な限り大きなΔnを有するものを用いて行う予定であるが、一方ではミリ波領域で極めて大きなΔnを有する特別な液晶材料探索の必要性も明らかになった。

本年度は、材料評価に関する検討およびCPW平板回路を用いた液晶セル構造の検討において成果が得られた。これまで申請者らが検討してきた、導波管を用いた材料評価手法をさらに高い周波数帯であるWバンド(65GHz110GHz)まで拡張する試みを行った。測定セルの基本構造は同一であるが、周波数が高くなるため素子作製あるいは設置の精度が測定に大きく影響する。そこで、これまで測定試料を封止するために用いていたガラス窓に代えてテフロン窓を用いる事により不要なミリ波の反射が抑制され、測定データから直接複素屈折率を算出する手法を確立する事ができた。すなわち、本手法によって従来の数分の1の測定試料で十分な精度の評価が行える事を確認した。また、CPW導波路基板とITOガラス基板を組み合わせて液晶セルを構成し、そのミリ波伝搬特性を評価を行った。ITO電極をフローテング電極として用いる事により、CPW基板側を低い電圧で駆動するのみで液晶の駆動が可能となるセル構造を見い出した。一方では、ITO電極の存在がミリ波帯での損失を大きくしてしまう事も実験的に明らかとなったが、現在のところ長さがわずか1cm程度の液晶伝搬長で15GHz程度において30°程度の位相変化が得られている。また、ガラス基板も特に高い周波数では損失が問題になることが分かり、通常の液晶セルとは異なる基板材料及び電極構造を検討する必要があることを明らかにした。一方、EO効果を精密に計測するための微小信号測定システムを構築し、通常の液晶セルの透過光特性を評価してみた。まだ、高周波領域では確認できていないが、通常認識されている液晶の応答速度よりかなり高い周波数(10kHz程度)までEO変調信号が確認され、今後の新しい液晶デバイス応用を期待させる有用な知見が得られた。
なぜ長期経過観察後にも頸部リンパ節転移は生じるのか

口腔癌症例における長期経過後の頸部リンパ節転移を生じる仕組みを明らかにするために、超高密度の全ゲノム領域にわたる遺伝子コピー数の変異検索を行った。その結果、舌扁平上皮癌症例の原発巣と頸部リンパ節転移巣における遺伝子コピー数変異は、その大部分が共通しているものの、頸部リンパ節転移領域に特異的なコピー数の増加が20q11.2に認められ、同領域に存在するE2F1遺伝子が転移リンパ節転移巣の形成に関与していることが示唆された。口腔癌において後発頸部リンパ節転移の生じるまでの期間は症例により様々であるため経過観察期間や予防的化学療法の長期化、ひいては医療コストの増大の一因となっている。本研究の目的は、一次治療終了後に長期間経過してから生じる頸部リンパ節転移症例を予め予測する因子を解明するため、SNPsアレイを応用して網羅的CNV/LOH解析を行い、このような症例の癌細胞が比較的早期に転移するものと比べて遺伝学的にどう異なるのか、転移時間の差異が生じるメカニズムを明らかにすることである。研究初年度である平成25年度は、舌癌症例のうち長期経過後頸部転移症例(実験群)と早期転移症例(対象群)のパラフィン包埋ホルマリン固定標本からDNAを抽出し、新規開発された市販のSNPsアレイを用いて網羅的なCNVの比較調査を行った。口腔癌を含む固形がんを対象とした網羅的CNV解析は、すでにアレイCGHを含む様々な手法により行われており、それによる多くの知見も得られている。しかしそれらのうち臨床経過に注目した研究の多くは癌の進展、悪性度に関する予後マーカーあるいは化学療法、放射線療法に対する親和性や抵抗性に着目したものが多く、本研究のようにあえて類似した進展度、転移症例に対して時間経過の違いが生じる原因に注目した研究はほとんど存在しない。症例ごとに経過観察期間や予防的化学療法の必要期間を予想しえる因子に着目した本研究は口腔癌のみならず、すべての癌腫において普遍的テーマとなりえる可能性があるといえる。また、すべての患者に一律の体制が大半である治療後経過観察の現状に対し、本研究の成果を臨床の場で役立てることができれば、患者ごとに経過観察期間や術後化学療法の継続期間を適切に短縮、延長できる可能性があり、今後ますます増大が見込まれる医療コストの適切な運用にも役立つと考えられる。平成26年度には得られた知見の解析をすすめ、その一部を第33回口腔腫瘍学会総会・学術集会において発表し、優秀ポスター賞を受賞した。研究最終年度である平成27年度には、研究総括として国際学会となる第39回日本頭頸部癌学会・第4回アジア頭頸部癌学会において発表予定。またその内容を論文発表する予定である。口腔癌において後発頸部リンパ節転移の生じるまでの期間は症例により様々であるため、経過観察期間や予防的化学療法の長期化、医療コストの増大の一因となっている。本研究の目的は、一次治療終了後に長期間経過してから生じる頸部リンパ節転移症例を予め予測する因子を解明するため、このような症例の癌細胞が比較的早期に転移するものと比べて遺伝学的にどう異なるのかを高密度SNPsアレイを応用して全ゲノムコピー数変異およびコピー数変異のないヘテロ接合性消失(CN-LOH)解析を行い、転移時間の差異が生じるメカニズムを明らかにすることである。10名の舌扁平上皮癌患者(OTSCC)からそれぞれ得られた原発巣(PT)および頸部リンパ節転移巣(MLN)の計20サンプルを対象に、PTとMLN間での相同性および相違性を評価した。階層クラスタリング解析の結果、10症例中7症例において、原発巣-転移巣のクラスターが形成され、原発巣と同一患者の転移巣は概ね遺伝的に共通した癌細胞集団で構成されていることが裏付けられた。10症例中6例において、8q11.21, 8q12.2-3, 8q21.3のgainおよび22q11.23のlossが共通してみられた。また16p11.2のCN-LOHは10症例中9例で共通してみられ、この変異は発癌過程に大きく関与する可能性が考えられた。一方で、20q11.2のgainは10症例中5例の転移巣のみでみられた変異であり、統計学的有意差をもってp=0.0325)、転移巣特異的な変異であることが示され、転移過程への大きな関与が示唆された。本研究から、OTSCCの原発巣および同一患者の転移巣におけるゲノムは大部分が共通している一方、20q11.2 gainのように"clonal evolution"を通して転移巣特異的に検出された変異が、転移巣の形成に必要であることが示唆された。

口腔癌症例における長期経過後の頸部リンパ節転移を生じる仕組みを明らかにするために、超高密度の全ゲノム領域にわたる遺伝子コピー数の変異検索を行った。その結果、舌扁平上皮癌症例の原発巣と頸部リンパ節転移巣における遺伝子コピー数変異は、その大部分が共通しているものの、頸部リンパ節転移領域に特異的なコピー数の増加が20q11.2に認められ、同領域に存在するE2F1遺伝子が転移リンパ節転移巣の形成に関与していることが示唆された。平成26年度末までに1:実験群、対照群の症例の選択、2:FFPE標本からのDNA抽出、3:SNPsアレイによるCNV解析と候補因子の抽出までをほぼ完了したが、平成26年10月より所属研究機関の異動があったため、解析作業の一部に遅れが生じ、当初予定の平成26年度中の研究完了が果たせず、期間延長を申請した。実験データの信頼性については当初より再現性の高いデータが得られており、現時点で実験方法の再検討を要するなど、実験計画の進捗に支障を及ぼす問題は生じていない。また、資材の調達も現在は予定通り行えており、本研究は平成27年度中に完了する見込みである。口腔癌今年度までの未達項目を早期に達成し、平成27年度の研究計画である、4:抽出された因子の免疫染色と定量PCR法による発現量評価と相関関係の検討と、5:4で仮定した閾値が別の症例で当てはまるかを評価する。申請時の実験計画では、1:実験群、対照群の症例の選択、2:FFPE標本からのDNA抽出、3:SNPsアレイによるCNV解析と候補因子の抽出までを平成25年度の達成目標としていたが、本研究に適した新型SNPsアレイ《OncoScanFFPEassay》の調達が遅れたため、実際の進捗状況は、実験群、対照群ともにSNPsアレイによるCNV解析まですすみ、現在候補因子の抽出作業を急いでいる段階である。また、新製品のため受託解析開始が行われていないため実験計画を変更し、上記新型アレイチップの解析は本学生命情報学研究室の実験機材を借用して自ら行うこととした。また、資材の調達もも現在は予定通り行えており、遅延の復旧は間もなく完了する見込みである。平成26年10月より所属研究機関を異動したため、研究体制を整備するのに時間を要した。このため、当該年度中の研究完了が果たせず、未使用額が発生した。昨年度の未達項目を早期に達成し、平成26年度の研究計画である、4:抽出された因子の免疫染色と定量PCR法による発現量評価と相関関係の検討と、5:4で仮定した閾値が別の症例で当てはまるかを評価する。平成26年度使用計画に準じる。実験機材・資料の購入に約75万円と学会発表のための旅費および論文作成に25万円程度使用する見込みである。計画では既存のSNPsアレイを用いた受託解析を行う方針だったが、新規市販アレイを購入し研究室内で実験を行うこととしたため、研究費の使用時期に遅延が生じたため。全体の研究費使用計画と必要経費に変更は生じておらず、計画期間(2年)以内に総額を消化する見込み。
膜貫通型タンパク質のNMR構造解析法の開発 -異方的構造情報の抽出-

1)異方的構造情報を駆使したタンパク質立体構造計算法の検討2つの構造的に独立なドメインからなるタンパク質のドメイン間相対配置について,異方的構造情報を駆使して立体構造を決定できることを示すことができ,国際学術誌に投稿が認められた.特に通常の水溶性タンパク質では扱いが困難な回転緩和異方性情報については,後述2,3)に示すような異方的分子形状を有する膜に結合させれば極めて有用であると期待できる.また,ワシントン大学のBaker博士との共同研究により,経験的立体構造予測法を導入し,配向情報のみで代表的なタンパク質のグローバルフォールドが決定できることがわかった.2)膜結合型両親媒性ペプチドのバイセルへの結合長,短鎖のリン脂質の割合をコントロールすることにより比較的超分子サイズの小さなバイセルを作成し,良く研究された両親媒性ペプチドであるメリチン結合させて高分解能のHSQC, NOESYシグナルを観測できることに成功した.現在国際学術誌への論文を作成中である.3)膜結合型タンパク質を配向させるための新規磁場配向二重膜の開発前述2)のバイセルは化学的に不安定であることが大きな問題である.短鎖部分を中性界面活性剤に置換した"ゲル状ミセル"によるタンパク質の磁場配向実験を試したところ,極めて広いpH,温度範囲で安定な2重膜を作成できた.4)光合成系膜タンパク質の光受容反応を追跡するための装置組み立てと初期的実験検討上述の各技術は,光合成系膜タンパク質の光受容反応追跡に応用したいと考えている.まず,2mm口径の光ファイバーを直接NMR試料管に注入し,NMR磁場内で光照射実験をできる装置を組み立てた.また,約1000kDaの巨大膜タンパク質の^<15>Nラベル体を調整し,そのTROSYスペクトルを測定したところ,表層残基は追跡できることがわかった.本研究では具体的な膜タンパク質の立体構造決定をすることを目標としているのではなく、近年水溶性タンパク質で利用されつつある異方的構造情報を、膜タンパク質に適用するための方法論を考案しようとしている。従って立体構造決定までも含めた、水溶性タンパク質を用いた方法論の検討と、脂質に結合した膜タンパク質から異方的構造情報を得る系の検討の2項目を中心に研究を展開している。各項目について以下に概説する。1)磁化率の高いDNA・タンパク質複合体を用いた立体構造決定21塩基対のDNAを結合させたセントロメアタンパク質/DNA複合体を用いて、異方的構造情報を積極的に抽出した立体構造決定法を考案した。特にこのタンパク質は立体構造的に独立した二つのドメインを有するため、NOEやスピン結合定数といった短距離情報のみではドメイン配向の情報を得ることができなかった。そこで高度に磁場配向させた繊維状ファージ中で複合体を弱く配向させることによって、残余双極子カップリングから磁場に対する配向制限情報を抽出することができた。しかしドメイン配向の決定のためには一軸のみの配向情報では不十分であることがわかった。そこでT1/T2データから得られる緩和異方性解析を行い、水溶液中における拡散テンソルに対する配向情報を新たに抽出することができた。2種の配向制限情報を効果的に組み入れることによって、2つのドメイン配向を決定することができた。現在2報の論文を作成中である。これらの異方的構造情報を用いた立体構造計算法は、膜タンパク質にも導入できると期待している。2)膜結合性ペプチドのバイセルへの埋め込み実験DMPCとDHPCを適度なモル比で混合させることにより、バイセルと呼ばれる分子サイズの小さな脂質二重膜を形成できることが知られている。膜貫通型タンパク質の物性は個々のタンパク質によって大きく異なるため、バイセルへの埋め込みを行う実験自体が年単位の努力を要する。ここでは、溶解性が高く扱いやすいモデル系としてメリチンを選び、バイセルへの埋め込み実験を行った。まず、比較的安価なGlyサイトに着目し、3、13残基目への部位特異的ラベルメリチンを化学合成した。水溶液中のメリチンはほぼランダムコイルシフト値にシグナルが観測されるが、DMPC/DHPC脂質系ではバイセルの相転移点である293K以上でヘリックス構造由来の化学シフトに変化することがHSQC,TROSY法により確認できた。1)異方的構造情報を駆使したタンパク質立体構造計算法の検討2つの構造的に独立なドメインからなるタンパク質のドメイン間相対配置について,異方的構造情報を駆使して立体構造を決定できることを示すことができ,国際学術誌に投稿が認められた.特に通常の水溶性タンパク質では扱いが困難な回転緩和異方性情報については,後述2,3)に示すような異方的分子形状を有する膜に結合させれば極めて有用であると期待できる.また,ワシントン大学のBaker博士との共同研究により,経験的立体構造予測法を導入し,配向情報のみで代表的なタンパク質のグローバルフォールドが決定できることがわかった.2)膜結合型両親媒性ペプチドのバイセルへの結合長,短鎖のリン脂質の割合をコントロールすることにより比較的超分子サイズの小さなバイセルを作成し,良く研究された両親媒性ペプチドであるメリチン結合させて高分解能のHSQC, NOESYシグナルを観測できることに成功した.現在国際学術誌への論文を作成中である.3)膜結合型タンパク質を配向させるための新規磁場配向二重膜の開発前述2)のバイセルは化学的に不安定であることが大きな問題である.

短鎖部分を中性界面活性剤に置換した"ゲル状ミセル"によるタンパク質の磁場配向実験を試したところ,極めて広いpH,温度範囲で安定な2重膜を作成できた.4)光合成系膜タンパク質の光受容反応を追跡するための装置組み立てと初期的実験検討上述の各技術は,光合成系膜タンパク質の光受容反応追跡に応用したいと考えている.まず,2mm口径の光ファイバーを直接NMR試料管に注入し,NMR磁場内で光照射実験をできる装置を組み立てた.また,約1000kDaの巨大膜タンパク質の^<15>Nラベル体を調整し,そのTROSYスペクトルを測定したところ,表層残基は追跡できることがわかった.