hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
量子代数とその表現論

ここ数年、ヤン・バクスター方程式の関数空間上の解である、楕円型R作用素の満たす性質について研究している。昨年度、楕円型R作用素がvertex-face対応という性質を持つことを証明し、その後、本年度にかけてこの結果を論文にまとめた。それが「11.研究発表」に記した論文である。したがって、この論文中のほとんどの結果は昨年度中に得られたものであるが、論文末の「Note added in proof」に書いた2つの結果は、本年度になってから得られたものである。そのうちの1つは、incoming intertwining vectorにもう1つパラメータを付け加えることができるということである。また、outgoingintertwining vectorが存在するということは昨年度中までに得られていたが、本年度になってその具体的な形を求められることに気が付いた。これが2つ目の結果である。これ以外に、楕円型R作用素を退化させて得られる三角関数型R作用素に付随する格子模型に関する研究を桑野泰宏・山田裕二両氏と行った。格子模型の統計力学的取り扱いに習熟していない私にとっては、大変有意義なものであった。そして、楕円型R作用素から可換な差分作用素族が構成できることもわかった。構成方法は野海正俊氏に教えてもらったものである。可換な差分作用素族の構成には別の方法がある。これに関しても簡単な場合には計算することができた。一般の場合についても今後、計算していきたい。
その場計測が可能な硫黄及びSOxセンサー用固体電解質に関する研究

各種工業等における、硫黄除去過程の変化量及び発生源近傍のSOxについて瞬時に測定するために、2種類のセンサー用固体電解質について検討した。硫黄センサー用固体電解質として、各種の高純度硫化物を種々の製造方法によって焼結体を作成した。各種硫化物のイオン伝導性の探索では、CaSが完全なイオン伝導性を示したが、固体電解質としては電気伝導度が小さすぎて使用することが出来なかった。そこで、95CaS-5Na_2S系固溶体を加圧焼結によって作製した。固溶体の電気伝導度はCaSにNa_2Sを固溶したことによりCaSよりも2桁上昇させる事が出来た。これを固体電解質とした硫黄濃淡電池【Fe, FeS|95CaS-5Na_2S|Mn, MnS】を作製して、起電力の測定をした。その結果、起電力の測定値はネルンストの関係式の起電力値と一致したことから、95CaS-5Na_2Sのイオン輸率は1に近いと推察した。SOxセンサー用の固体電解質として、Li_2O、Al_2O_3、B_2O_3の酸化物とLi_2SO_4の硫酸塩を用いて熔解した4元系ガラスと結晶質について検討した。ガラス質の試料は4元系の熔液を急速冷却によって作成し、結晶質の試料はガラス質を再結晶温度に加熱により得た。固体電解質として、ガラス質試料と結晶化した試料について電気伝導特性を測定した結果、結晶質は高イオン伝導性を示した。4元系の結晶質中で最も高イオン伝導性を示した組成比は33.9Li_2O-33.9B_2O_3-29Li_2SO_4-3.2Al_2O_3であった。この組成比の結晶質を、SOxセンサー用の固体電解質として用いて、SO_2とO_2の組成比を変えた濃淡電池を作り起電力の測定を行った。濃淡電池の構造はPt, SO_2-O_2-SO_3|Li_2O_3-B_2O_3-Li_2SO_4-Al_2O_3|SO_2-O_2-SO_3,Ptであり、濃淡電池の起電力を測定値はネルンストの関係式の起電力値と一致した。この固体電解質のイオン輸率は1に近いと推察した。硫黄センサー用固体電解質としてCaSにNa_2Sを固溶させる製造法の検討、X線による結晶構造の解析、CaS-Na_2Sのイオン伝導特性について評価を行った。固体電解質用の高純度CaSは試薬CaSO_4・2H_2Oを脱水後、H_2-H_2S(1%)により還元率99.99%のCaSを作製した。高純度のNa_2Sは試薬(Na_2S・XH_2O)を再結晶で精製後凍結乾燥により、無水のNa_2Sを得た。CaSにNa_2Sを固溶させる1100°Cの焼成過程では、Na_2Sの昇華を原子吸光分析で確認した。昇華を防ぎ

緻密なCaS-Na_2S固溶体を得る為にArを用いて加圧焼成を行った。CaS-Na_2S(5mol%)固溶体とCaSのX線解折線は、NaCl構造の結晶構造であり、固溶体のピーク位置はCaSよりも低角度側に移動しており、Na_2Sのピークがない事を確認した。CaS-Na_2S固溶体の電気伝導度を種々の硫黄分圧中で測定した結果、CaSよりも2桁増加した。電気伝導度が硫黄分圧に依存しないのでイオン伝導体である事を明らかにした。SOxセンサー用固体電解質は結晶粒界での不純物を最小減にする酸化物と硫酸塩を熔融しガラス質と結晶質の製造法の確立を行い、ガラス化範囲の組成比の解明、固体電解質としてのガラス質・結晶質の熱的性質及び電気伝導特性について評価を行った。Li_2O、B_2O_3とLi_2SO_4を1000°C以上において白金坩堝で熔解し、熔液をガラス転移点温度付近に加熱したAl製鋳型に注入する急速冷却によりガラス質にした。得られたガラス質のガラス化範囲の組成比を明らかにした。結晶質はガラス転移点以上の温度で焼成して得られた。これらのガラス質及び結晶質は柔軟すぎて固体電解質には適さないので、Al_2O_3(5%wt)を固溶させることにより硬化させた。Li_2O-B_2O_3-Li_2SO_4-Al_2O_3系のガラス質と結晶質は、電気伝導度と定電位分極の測定結果からイオン伝導体である事を明らかにした。硫黄センサー用固体電解質としてCaSにNa_2Sを固溶させる製造法を明らかにし、CaS-Na_2S系固溶体の電気伝導機構について検討では電気伝導の測定と、この固溶体を固体電解質に用いた硫黄濃淡電池を作製しイオン伝導特性について評価を行った。固体電解質用の高純度CaSは試薬CaSO_4・2H_2OをH_2-H_2S(1%)により高純度のCaSを作製し、高純度のNa_2Sは試薬を再結晶で精製後凍結乾燥により、無水のNa_2Sを得た。95CaS-5Na_2S固溶体のX線解折線のピーク位置にはNa_2Sによるピークは存在しない事を確認した。硫黄センサー用の電極材として高純度FeS・MnSを合成し、95CaS-5Na_2S系固溶体を固体電解質としたFe,FeS|95CaS-5Na_2S|Mn,MnSからなる硫黄濃淡電池を作製した。硫黄濃淡電池の起電力(EMF)と理論起電力値から、固体電解質のイオン輸率を明らかにした。SOxセンサー用固体電解質は結晶粒界の不純物を最小減にするガラス質・結晶質の製造法とSOxセンサーの構造等を検討した。Li_2O、B_2O_3とLi_2SO_4をガラス化する組成範囲の解明、固体電解質としてガラス質・結晶質の熱的性質について評価を行った。Li_2O、B_2O_3とLi_2SO_4を1000°C以上において白金坩堝で熔解し、熔液を急速冷却によりガラス質にした。このときの試料と鋳型材料との剥離状態を銅・ステンレス・アルミ等について検討した。得られた結果から最も剥離しやすいAl鋳型を350°Cのガラス転移点温度に熱処理をすることにより、試料のひび割れを防止することが出来た。合成した3元系のガラス質は昇温度すると柔らかいことから、Al_2O_3(5%wt)を固溶させることにより硬化させた。Li_2O-B_2O_3-Li_2SO_4-Al_2O_3系結晶質はガラス質をガラス転移点以上の温度で加熱して得られた。これを固体電解質とするSOxセンサーの構造・構造材・電極材・触媒等について検討を行った。各種工業等における、硫黄除去過程の硫黄の濃度及び発生源近傍のSOxの濃度を瞬時に測定するために、硫黄化合物系の2種類のセンサー用固体電解質を合成して、電気的性質について検討した。硫黄センサー用固体電解質として、各種の高純度硫化物を種々の製造方法によって焼結体を作成した。
嗅上皮と嗅球の再生機構解明に関する網羅的研究

障害された嗅上皮に対する新たな治療法の開発のために、嗅上皮と嗅球の再生について包括的な研究を行った。マイクロアレイ法を用いて、嗅上皮と嗅球の再生過程において有意に高い発現がみられた神経栄養因子を同定した。これらの神経栄養因子を障害を受けた嗅上皮に局所投与したところ、再生が促進されることが確認できた。嗅上皮は嗅神経と支持細胞によりモザイク構造を形成されているが、この形成にカドヘリンやネクチンなどの細胞接着因子が貢献していることを証明した。1.嗅神経細胞障害モデルにおける嗅球および嗅上皮の遺伝子・蛋白・代謝産物の解析メチマゾール(または生理食塩水)をマウスの腹腔内に投与し、嗅神経細胞障害モデルとコントロールモデルを作成し、投与前、投与後12時間、1日後、3日後、5日後7日後、14目後、21日後、28日後に安楽死させ鼻腔および嗅球を摘出し、DNAマイクロアレイおよび質量分析装置により、各群におけるマウス全遺伝子の発現の変化を包括的・網羅的に測定した。DNAマイクロアレイにおける遺伝子発現の動きから遺伝子レベルで有意な動きがみられたサイトカインの局所投与による嗅神経細胞の再生効果を加齢マウスで検討中である。2.細胞間接着因子の嗅上皮の発生および再生における役割各種ネクチンKOマウスの鼻腔の薄切標本と嗅上皮ホールマウント標本を用いて、層構造と嗅上皮頂端面の細胞配列を蛍光免疫染色の手法により観察した。また抗甲状腺薬チアマゾール投与による嗅上皮再生モデルをKOマウスを用いて作成し、再生過程による異常を同様の方法で観察した。1.神経栄養因子の局所投与による嗅上皮再生についての研究1)マウスの嗅覚を評価する行動実験としてBuried Food Testのプロとコールを確立した。2)マウス鼻腔内投与において、神経栄養因子をより持続的に局所に作用させるため、Hydrogelを用いたDDSによる投与方法のプロとコールを確立した。3)メチマゾール投与によるマウス嗅上皮再生モデルを用い、上記のDDSシステムを用いて1生食を点鼻した群2bFGFを点鼻した群3bFGF、NGF、IGF-I、BDNFを点鼻した群で、嗅覚行動ならびに免疫組織学的により嗅覚を評価した。まだ、検体数は十分ではないが、メチマゾール投与後15日時点では、行動実験においても形態学的にも4種類のサイトカインを投与した群で嗅覚の再生が最も促進していると考えられた。2.嗅上皮発生・再生の分子機構に関する研究1)共焦点レーザー顕微鏡を用いた観察により、嗅上皮の再生過程において、嗅神経細胞の樹状突起は互いに接触しないようにモザイク状に配列されるように移動していくことを発見した。2)細胞接着因子nectinfamilyのノックアウト・マウスでは、このようなモザイク状の配列が乱れることが解った。嗅上皮と嗅球の再生メカニズムを解明し、嗅覚障害に対する新たな治療法を開発することを目標として計画し以下の成果を得た。1.マイクロアレイと質量分析計による嗅上皮・嗅球再生に関与する遺伝子の網羅的解析:嗅神経細胞障害モデルマウスを用いて、嗅神経細胞の再生過程において嗅球および嗅上皮に発現している遺伝子・代謝産物を、DNAマイクロアレイによる遺伝子解析により網羅的に検索し、嗅神経細胞ならびに嗅球再生の鍵となる遺伝子を探り出した。有意な変化を示した遺伝子・蛋白・代謝経路を選びだし、候補となった各遺伝子や蛋白の嗅上皮および嗅球内における局在と動態を免疫組織化学およびISH法、動的変化をRT-PCR法にて解析し嗅上皮再生過程の分子機構を解明した。2.細胞接着因子の嗅神経細胞再生における役割解明:細胞間接着因子をマーカーに用いて、嗅上皮の発生・再生過程では、嗅細胞と支持細胞が成熟するに伴って細胞の形を変化させ、頂端面側の細胞が再配列することを明らかにした。このような細胞の運動や形態変化には、細胞接着分子が深く関与することが知られており、さらに細胞間接着因子の中でも嗅神経細胞での発現が高いネクチンfamilyに着目し、各種ネクチンKO(knockout)マウスを用いて構造異常を解析し、嗅上皮再生におけるネクチンfamilyの役割を解明した。3.神経栄養因子のカクテル投与による嗅神経細胞再生医療の開発:本研究では、加齢マウスを対象に、嗅神経細胞の分化と維持に関与すると考えられている神経栄養因子BDNF(brain-derived neurotrophic factor)とbFGFをカクテルとして鼻腔内に局所投与することにより、成熟した嗅神経細胞の増殖させる可能性を示した。26年度が最終年度であるため、記入しない。耳鼻咽喉科頭頸部外科26年度が最終年度であるため、記入しない。研究計画の中で、下記目標を達成しているため

1.嗅神経細胞障害モデルマウスを用い、嗅神経細胞の再生過程において嗅球および嗅上皮に発現している遺伝子・蛋白・代謝産物を、DNAマイクロアレイと質量分析計により網羅的に検索し、嗅神経細胞ならびに嗅球再生の鍵となる遺伝子を探り出す。2.細胞接着因子の嗅上皮の発生および再生における役割を検討する。嗅神経細胞の再生に関する研究では、実験プロトコールを確立することができ、各種神経栄養因子の組み合せを投与することにより、嗅神経細胞の再生が促進される可能性を示すことができた。嗅上皮の発生と再生に関する研究では、nectin familyが上皮表層の嗅神経細胞軸索の配列に重要な役割と担っていることを示すことができた。当初の予定どおり実験は遂行され、予想した結果が得られるつつある。26年度が最終年度であるため、記入しない。2.嗅神経細胞障害モデルを用い、側脳室前方上衣下層から作り出させる新生ニューロンの嗅神経細胞再生への役割を検討する。3.細胞接着因子の嗅上皮の発生および再生における役割を検討する。4.神経栄養因子のカクテル投与による嗅上皮の再生医療の開発を行う。1.神経栄養因子の局所投与による嗅上皮再生についての研究1)メチマゾール投与によるマウス嗅上皮再生モデルを用い、Hydorogelを用いたDDSシステムにより、1bFGF、NGF、IGF-I、BDNFを点鼻した群をコントロール群として、4剤のうちから1剤を除いた4種類の3剤投与群との比較で、嗅覚行動ならびに免疫組織学的により嗅覚を評価する。これにより4剤のうち、いずれの薬剤がキードラッグであるかを解明する。2.嗅上皮発生・再生の分子機構に関する研究1)マウス嗅上皮のexplantの観察により、嗅上皮の発生過程における構造のメカニズムを解明する。2)嗅神経細胞に特異的に細胞接着因子の発現を押さえるマウスを作成し、細胞接着因子の嗅上皮の立体構造構築に果たす役割を検討する26年度が最終年度であるため、記入しない。
現代企業の競争政策と組織および市場構造の経済分析

本年度は,研究計画に基づいて,以下の内容の研究を実行した。特に30年度は通常の利潤を最大化する主体である企業とは異なる目的を持つ企業に焦点を当て分析した。第一に,所有と経営の分離した社会的責任を重要視する企業(CSR企業)と利潤最大化を目指す企業からなる寡占市場において,CSR企業の経営契約として社会厚生と自社の数量の線形結合が採用される下で,各企業が市場戦略(価格or数量)を内生的に決定する状況を考察した。結果としては、各企業が非対称な市場戦略を選択する場合が均衡になりえることが証明された。さらに,差別財混合寡占市場において,公企業及び私企業が相対利潤を重視する場合において,政府の競争政策と民営化政策の関係性について考察した。結果としては,各企業の相対利潤の重要性の高まりに応じて,市場競争は激しくなり,限界費用逓増の場合も一定の場合のどちらでも最適な私企業の民営化度は大きくなることが示された。すなわち,財の代替性が低下するにつれて当該産業の民営化度は低下することが示された。また,平成30年度においては,公企業所有者が社会的余剰の最大化を目指し,私企業所有者が利潤最大化を目指す混合寡占市場において,各企業経営者にどのような経営内容を提示し,市場で利用する戦略を価格か数量のどちらにするかの決定を内生的に行えるモデルを考察した。この研究においては,各企業内で所有者と経営者の間で締結される経営委任契約の内容を締結するタイミングを,所有者が選択できる(簡単に言えば,早いor遅い)ような状況を内生的に決定できる状況を考えた。結果として,このゲームには均衡が2つあることが証明されるが,そのうちの一つで最大の社会的余剰が実現することも同時に証明される。それゆえに,政策当局は,望ましい均衡へ導くための適切な政策を実行することが需要であることが示唆された。平成30年度には,消費者の企業が生産する財の数量に関する予想にもとづいたネットワーク効果が考慮されたもとでの,寡占市場に関する考察を終える予定であった。とくに,ネットワーク効果は上昇すればすると,各企業の生産する財の需要が上昇するという近年の現実経済の現状をより反映した需要構造をもつ寡占市場の分析であるため非常に重要視していた。とくに,上記のネットワーク効果が考慮されるもとで,企業が市場で利用する戦略(価格or数量)ならびに各企業内で締結される契約の内容に関する決定のタイミングを内生化するモデルを考察することを目標としていた。しかしながら,想像以上に均衡の計算が困難で,モデルの均衡に関する定性的な性質を導出することが困難となった。当初はまず,標準的な利潤最大化を目指す企業間の競争での研究の完成を目指していたが,そのような単純な設定でさえ,均衡の性質を導出することに非常に手間取ってしまった。現状では,まとめることに腐心しているものの,研究自体は完成しつつあるので,さらに企業の目的関数を拡張した上での分析にもできるだけ早期に取り組めるようにしたい。平成31年度も引き続き,消費者の企業の生産量に対する期待に基づくネットワーク効果が存在する場合の企業の市場で利用する戦略(価格or数量)や所有者と経営者の間で締結される契約の内容の決定のタイミングを内生化した非協力ゲームモデル(The model on the basis of observable delay game)の考察を続ける。また,上記の消費者の期待については,「rational expectation」と「fulfilled expectation」という期待形成のタイミングが異なる2タイプのものがあることが先行研究のサーベイによって明らかになったので,今後の研究においては,この2タイプの消費者の期待形成を前提として,the observable delay gameに基づくモデルを考察していきたいと思う。現状,2タイプの消費者の期待形成が混在しているようなモデルの基礎事項(「所有者が経営者に対して,どのような契約内容を提示するか」など)の考察は終了している。さらなる分析を進めるためには,企業所有者の種々の意思決定を内生化した分析が必要となる。平成31年度中にこれらの分析を終えたいと考えている。平成28年度は,種々の市場構造および企業内構造が寡占市場における企業の振る舞いにどのような影響を与えるかについて考察した.具体的には次の2つの研究に取り組んだ.第一に,2社の需要関数が非対称であるような複占市場における,企業の戦略の内生化の問題,すなわち各企業が市場で使用する戦略を数量と価格のどちらにするかという問題について考察した.本研究では,各企業内で所有者と経営者の間で締結される経営委任契約の内容を交渉によって決定されるモデルを採用し,両社が戦略として数量を選ぶ数量競争は決して均衡にならない場合があり得ることを確認した.さらに,2財の関連性が補完的である場合には,2社が選択する戦略が非対称である場合,すなわち「数量かつ価格」または「価格または数量」の2タイプの戦略的に非対称な競争が均衡において成立することが示された.最後に,各企業内での経営者の所有者に対する交渉力が非対称な状況へと考察を拡張すると,均衡において成立する市場形態は大きく変容することが示された.第二に,差別化された財を生産し合う,1社ずつの公企業と私企業からなる混合寡占市場において,各企業所有者が市場において利用する戦略として,数量または価格のどちらを決定するかについて考察した.公企業の所有者(=政府)と私企業の所有者は,それぞれ,社会厚生および自社の利潤を最大化しようとするものとし,それぞれの経営者と契約を結んだ上で,市場競争での振る舞いに対する権限を委譲するモデルを構築した.

この研究では,当該財の需要者の人数が多くなるほど,消費者の効用が上昇するような,正のネットワーク効果が十分に大きい場合には,価格競争のみが均衡になることが示された.一方で,ネットワーク効果が小さい場合には,公企業が数量を選択し,私企業が価格を選択する,戦略的に非対称な市場形態が均衡において観察され得ることが示された.平成28年度は市場・競争構造の内生化の問題の研究に従事したが,国際査読付き雑誌の改訂要求に想定以上の時間を要し,本来着手すべき,他の問題の研究に円滑に移行することが出来なかった.特に各企業がCorporate Social Responsibility(CSR)活動に従事するような寡占市場の市場・競争構造の研究を行う予定であったが,この方向の研究の論文はmimeographとして現状手元に完成版はあるものの,国際査読付き雑誌への掲載を獲得するには至らなかった.ただし,当該論文については,先行研究とは異なる結果を得ており,十分に国際査読付き雑誌の査読に耐え得る論文であると考えているので,次年度のできるだけ早い段階での掲載を勝ち取るべく努力する所存である.以上のことを鑑み,「やや遅れている」と評価すべきであると考える.平成29年度は,研究計画にしたがって,社会的責任を明示的の考慮する目的関数をもつ企業に関する研究に取り組んだ.具体的には,各企業が差別化された財を生産しあう寡占市場において,各企業が自社の戦略変数の組み合わせ,(財の数量または価格)を内生的に決定するゲームに関して,均衡における生起する市場形態の性質に関する考察を行った.この際,市場は所有と経営が分離した2社の企業からなり,各企業の所有者は自社の利潤を目的とするが,特に企業の社会的責任を明示的に意識する企業の所有者は,経営者に対して,社会厚生(消費者厚生と生産者厚生の和)を意識したインセンティブ契約を結ぶ状況を考察した.結果としては,両企業の市場における戦略変数が非対称になる2タイプの市場形態が均衡において観察されることが示された.すなわち,標準的な利潤最大化企業と社会的責任を明示的に考慮する企業からなる寡占市場において,所有者が企業の戦略変数を内生的に決定することが出来る状況下では,各企業が持つ戦略変数の組み合わせとして(価格,数量)または(数量,価格)のいずれかが成立することになる.このうち,「リスク支配」の観点からより尤もらしい均衡は,標準的な企業が価格を戦略変数に持ち,社会的責任を伴う企業が数量を戦略変数とする状況であることも示された.最後に,上記の2タイプの戦略変数に関して非対称な均衡市場形態においては,最大の社会厚生は実現しないことが示された.
ヒト染色体DNA切断とその修復機構

染色体DNA鎖切断の修復には多種多様な経路が関わっているため,さまざまなタイプのDNA鎖切断に対しての修復における各経路の役割や制御機構についてはよくわかっていない.本研究では,我々が最近開発したヒトNalm-6細胞を使った逆遺伝学的解析システムを利用して,染色体DNA鎖切断修復に関わる遺伝子のノックアウト細胞を系統的に作製し,得られた変異細胞の表現型を解析することにより,DNA鎖切断の生成機構やこれに対する応答・修復機構をヒト細胞で解析することを目的として研究を行った.本年度は,昨年度に引き続き,DNA鎖切断修復に関わる遺伝子を系統的にノックアウトしホモ変異細胞の取得を行った.得られたホモ変異細胞の解析から,相同組換え経路と非相同末端連結(NHEJ)経路との相対的役割に関するいくつかの知見を得ることができた.また,新規抗がん剤である化合物NK314や鉄キレート剤Dp44mTの細胞内ターゲットがトポイソメラーゼIIαであることを示すとともに,こうした薬剤や放射線類似作用物質が細胞内での非相同組換えに及ぼす影響を詳細に解析した.一方,NHEJ経路で働くと考えられているエンドヌクレアーゼArtemisがNHEJ非依存性の機能をもつ可能性が示唆されたため,他遺伝子との二重変異株の作製を通じた遺伝学的解析にも着手した.染色体DNA鎖切断修復には多種多様な経路が存在しており,さまざまなタイプのDNA鎖切断に対する各経路の役割分担やその制御機構については明らかにされていない.本研究では,我々が最近開発したヒトNalm-6細胞を使った逆遺伝学的解析システムを利用して,染色体DNA鎖切断修復に関わる遺伝子のノックアウト細胞を系統的に作製し,得られた変異細胞の表現型を解析することにより, DNA鎖切断の生成機構やこれに対する応答・修復機構をヒト細胞で解析することを目的として研究を行った.本年度は, DNA鎖切断修復に関わる遺伝子を系統的にノックアウトし,計画していた遺伝子のほとんどについてホモ変異細胞を作製することができた.また,得られた変異細胞の解析から,相同組換え経路と非相同末端連結経路との相対的役割に関するいくつかの新たな知見を得た.特に,カンプトテシンやエトポシドなどのトポイソメラーゼ阻害剤が誘発する一本鎖切断や二本鎖切断に対しての各経路の役割を明らかにすることができた.さらに,こうした系を利用して,新規抗がん剤である化合物NK314や鉄キレート剤Dp44mTの細胞内ターゲットがトポイソメラーゼIIαであることを証明することができたため,こうした損傷の修復機構についても解析も行った.一方,非相同末端連結に関わるエンドヌクレアーゼArtemisがDNA ligase IVに依存した修復経路での役割とは別の機能を担っていることが示唆されたため,二重変異株の作製やノックダウン実験による詳細な解析を進めた.染色体DNA鎖切断の修復には多種多様な経路が関わっているため,さまざまなタイプのDNA鎖切断に対しての修復における各経路の役割や制御機構についてはよくわかっていない.本研究では,我々が最近開発したヒトNalm-6細胞を使った逆遺伝学的解析システムを利用して,染色体DNA鎖切断修復に関わる遺伝子のノックアウト細胞を系統的に作製し,得られた変異細胞の表現型を解析することにより,DNA鎖切断の生成機構やこれに対する応答・修復機構をヒト細胞で解析することを目的として研究を行った.本年度は,昨年度に引き続き,DNA鎖切断修復に関わる遺伝子を系統的にノックアウトしホモ変異細胞の取得を行った.得られたホモ変異細胞の解析から,相同組換え経路と非相同末端連結(NHEJ)経路との相対的役割に関するいくつかの知見を得ることができた.また,新規抗がん剤である化合物NK314や鉄キレート剤Dp44mTの細胞内ターゲットがトポイソメラーゼIIαであることを示すとともに,こうした薬剤や放射線類似作用物質が細胞内での非相同組換えに及ぼす影響を詳細に解析した.一方,NHEJ経路で働くと考えられているエンドヌクレアーゼArtemisがNHEJ非依存性の機能をもつ可能性が示唆されたため,他遺伝子との二重変異株の作製を通じた遺伝学的解析にも着手した.
放射線による染色体構造異常の形成機構の解明

放射線誘発核内ドメインRAD51フォーカスについては、核膜裏打ち構造タンパク質の一つであるLaminBがRAD51の分解を抑制することでRAD51フォーカス形成を促進することなどを見出し、論文発表した。新しい生物学的線量評価法についての研究としては、放射線治療症例についてのFISH法などを用いた放射線被ばく影響の20年にわたる追跡調査の結果や心臓CTによるリンパ球DNA損傷のgammaH2AX免疫染色を用いた放射線影響評価などを報告した。超解像顕微鏡を用いた放射線誘発核内ドメインの動的構造解析では、放射線照射によりRAD51フォーカスの形が変わることなどを明らかにし、現在論文投稿中である。放射線被ばくにより染色体異常がどのようなしくみで形成されるか、という本質的な疑問については、未だに未解明のままである。放射線被ばくによる染色体異常は、ゲノム修復システムが損傷ゲノムの位置情報、すなわち「場」の認識に失敗することにより形成される。修復に関連する蛋白質は損傷部位集積し、損傷ゲノムを含んだ放射線誘発核内ドメインというゲノム修復の「場」を構築する。染色体異常形成のしくみを解明するためには、ゲノム修復の「場」である放射線誘発核内ドメインの詳細な構造構築の解析が必須である。これは、近年開発された超微細構造解析技術や染色体DNA核内配置の網羅的解析技術を用いることで初めて可能になる。本研究ではこれらの最新の技術を用いて放射線誘発核内ドメインの構造構築を詳細に解析し、「ゲノム修復の失敗しやすさ」を組み入れた染色体異常形成の新しいモデル構築を目指した。そこで、放射線被ばくによる染色体異常形成の仕組みを明らかにするために超解像顕微鏡を用いた放射線誘発核内ドメインの動的構造解析を行ったところ、放射線照射後の細胞では、代表的な放射線誘発核内ドメインとして知られるRAD51フォーカスの「形が変わること」、損傷ゲノムの一部はRAD51がもともと集積していた場所に移動すること、などを明らかにした。生化学的アプローチでは、損傷シグナル因子ATMキナーゼによるクロマチン再構成因子複合体の構成因子の一部をリン酸化することで、損傷クロマチンへの適切なRAD51の結合が調節されていることを明らかにした。これらの知見の一部については、現在論文投稿中である。一方、RAD51タンパク質複合体に含まれる細胞核構造構築に関連する因子が、RAD51の機能制御を介して染色体異常形成の抑制に関与していることを明らかにし、論文発表している。タンパク質複合体解析から、染色体異常形成に関与する新しい因子についての論文を発表することができた。当初計画していた超解像顕微鏡を用いた細胞生物学的解析については、2種類の顕微鏡から得られたデータの比較検討を行い、解析結果の検証を慎重に進め、自信を持って論文にできるデータを得ることができた。生化学的解析についても、興味深い知見が得られており、論文投稿準備中である。これらの研究は非常に順調に進んでおり、興味深い知見多くの知見が得られている。一方、、次世代シーケンサーを用いることで、特定の染色体DNA領域の位置関係を分子細胞遺伝学的に解析する研究については、タンパク質複合体解析や超解像顕微鏡解析などを優先して行ったため、現在はまだ試料の調整を行っているところである。さらに、低線量被ばくでも、高線量被ばくと同じしくみによる染色体異常を形成するのか?などの疑問についても未だ明確な回答はない。我々は、紫外線レーザーを用いて放射線障害に特徴的なDNA二本鎖切断を誘導する紫外線マイクロ照射法を開発し、放射線誘発核内ドメインの形成制御機構の解明に取り組んできた。最近、従来の顕微鏡の数倍の解像度を持つ超解像顕微鏡が開発された。超解像顕微鏡に紫外線マイクロ照射法が可能な装備を備えた新しいシステムを用いることで、放射線誘発核内ドメインの超微細構造の解析が可能となる。また、次世代シーケンサーを用いることで、特定の染色体DNA領域の位置関係を分子細胞遺伝学的に解析することが可能となってきた。本研究では、超解像顕微鏡を用いた放射線誘発核内ドメインの動的構造解析を行ったところ、放射線照射細胞では代表的な放射線誘発核内ドメインとして知られているRAD51フォーカスの形が変わること、損傷ゲノムの一部はRAD51がもともと集積していた場所に移動すること、などを明らかにすることができた。また、生化学的アプローチでは、損傷シグナル因子ATMキナーゼによるクロマチン再構成因子複合体の活性制御により、損傷クロマチンへの適切なRAD51の結合を調節していることを明らかにした。さらに、RAD51タンパク質複合体に含まれる細胞核構造構築に関連する因子が、RAD51の機能制御を介して染色体異常形成の抑制に関与していることを明らかにし、論文発表している。さらに、本年度は染色体構造異常の形成に関与するクロマチン再構成因子複合体について、ATMキナーゼによる損傷依存的なリン酸化による活性制御を受ける構成因子を同定した。染色体異常形成に関与するゲノム修復因子とその分子機構を検討するために、ゲノム修復に関与するクロマチン再構成因子複合体の構成因子をはじめ、ATM、ATR、RAD51やSUMO化修飾酵素などゲノム修復に関連する蛋白質について薬剤やsiRNAを用いた機能抑制を行い、染色体異常形成への影響を検討した結果、染色体転座形成に関わるクロマチン再構成因子複合体の構成因子を同定し、さらに損傷依存的なリン酸化による活性制御機構を見出した。

さらに、低線量被ばくでも、高線量被ばくと同じしくみによる染色体異常を形成するのか?などの疑問についても未だ明確な回答はない。我々は紫外線レーザーを用いて放射線障害に特徴的なDNA二本鎖切断を誘導する紫外線マイクロ照射法を開発し、放射線誘発核内ドメインの形成制御機構の解明に取り組んできた。最近、従来の顕微鏡の数倍の解像度をもつ超解像顕微鏡が開発された。超解像顕微鏡に紫外線マイクロ照射法が可能な装備を備えた新しいシステムを用いることで、特定の染色体DNA領域の位置関係を分子細胞遺伝学的に解析することが可能となってきた。本研究では、超解像顕微鏡を用いた放射線誘発核内ドメインの動的構造解析を行ったところ、放射線照射細胞では代表的な放射線誘発核内ドメインとして知られているRAD51フォーカスの形が変わること、損傷ゲノムの一部はRAD51がもともと集積していた場所に移動すること、などを明らかにすることができ,論文投稿準備中である。また、生化学的アプローチでは、損傷シグナル因子ATMキナーゼによるクロマチン再構成因子複合体の活性制御が、損傷クロマチンへの適切なRAD51の結合を抑制的に制御することで染色体転座を抑制していることを明らかにし、現在論文投稿中である。さらにRAD51タンパク質複合体に含まれる細胞核構造構築に関連する因子が、RAD51の機能制御を介して染色体異常形成の抑制に関与していることも明らかにした。放射線誘発核内ドメインRAD51フォーカスについては、核膜裏打ち構造タンパク質の一つであるLaminBがRAD51の分解を抑制することでRAD51フォーカス形成を促進することなどを見出し、論文発表した。新しい生物学的線量評価法についての研究としては、放射線治療症例についてのFISH法などを用いた放射線被ばく影響の20年にわたる追跡調査の結果や心臓CTによるリンパ球DNA損傷のgammaH2AX免疫染色を用いた放射線影響評価などを報告した。超解像顕微鏡を用いた放射線誘発核内ドメインの動的構造解析では、放射線照射によりRAD51フォーカスの形が変わることなどを明らかにし、現在論文投稿中である。今後は、ゲノム修復因子の染色体異常形成への関与を検討するために、RAD51タンパク質複合体の今までに検討していない構成因子について薬剤やsiRNAを用いた機能抑制を行い、染色体異常形成への影響や放射線誘発核内ドメインの構造構築と染色体構造以上の形成についての関連を検討する。さらに、正常ヒト培養細胞について、放射線誘発核内ドメインに結合する染色体DNA領域をHiC技術とγH2AXやRAD51などの抗体を用いたクロマチン免疫沈降法と組み合わせることにより定量的に解析する。RAD51蛋白質複合体の構成因子についてsiRNAを用いた発現抑制や阻害剤による機能抑制した細胞について、同様の解析を施行することにより、染色体構造異常の形成へのゲノム修復機構の関与について検討する。
高齢化ニュータウンの新しい地区交通計画手法

本研究は、パーソナル・モビリティ(PM)の普及を予測するため、ソーシャルネットワーク分析および利他的行動を考慮した世帯意思決定モデル分析を通して、PMの保有・利用行動メカニズムを明らかにした。次に、2010年度と2011年度に約50名の高齢者世帯を対象にパネル調査を実施し、PM導入に伴うモビリティ改善効果を検証した。最後に、人口推移、高齢者率、地理特性、土地利用、交通サービス水準などの高解像度メッシュデータを用いたニュータウン(NT)の現状把握を行い、広島市の都市マスタープランで拠点地区として指定されているNTとそうでないNTの存続可能性について比較検討した。本年度は広島市の郊外に立地する高陽ニュータウンを対象に社会実験を伴うモニター調査を実施し、パーソナルモビリティ(以下、PM)の導入によるモビリティ改善効果の計測を以下の通り試みた。(1)PM保有・利用による行動変容を観測するために、約50名の高齢者モニターのうち10名にPM(電動アシスト2輪車、電動アシスト3輪車、電動カート)を貸し出し、GPSを利用した2週間の交通行動調査を実施した。なお、PM導入効果を縦断的に確認するために、昨年度調査の被験者に再度協力を依頼、パネル調査として本調査を実施した。調査結果より、PM導入による地区内逗留数(100m以上移動し、3分以上滞在した箇所数)の増加は観測されなかったものの、地区内トリップの割合が昨年度調査結果に比べて増加していることが明らかとなった。(2)PM保有による個々人のモビリティ改善効果を計測するために、アマルティア・センの提案している潜在能力アプローチに基づくモビリティ改善効果の計測方法を提案した。提案モデルにモニター調査データを適用した結果、今回の調査データでは、1)PM保有によるモビリティ改善効果は観測されなかった、2)家族人数やNT内の友人数といったソーシャルネットワークの密度が高ければ高いほどモビリティは高いことが示唆された。(3)PMの普及を予測するため、PM保有・利用意向に関するSP調査を実施した。友人・知人の行動が個人の意思決定に及ぼす影響を定量的に分析するために、複雑ネットワーク分析を応用して対象地域内での友人・知人関係を表現するとともに、友人内普及率の影響を考慮した離散選択モデルを構築した。分析の結果、PMの利用意向において友人や知人への同調行動が存在すること、同調行動はPMのレンタル価格を5%低下させるのと同等の効果を持つことが明らかとなった。高齢化が一斉に進む都市郊外ニュータウンを住民が安心して自由に外出できる住区へと再生するため、本研究では、近年実用化が進む新しい交通手段「パーソナルモビリティ(PM)」の導入が及ぼす影響を理論的かつ実証的に検証した。平成25年度は、以下の3点について研究を行い、補助期間全体の研究成果を総括した。(1)高齢者が同居する世帯を対象に、各世帯員の間で協議・調整してPMを購入する世帯意思決定メカニズムを明らかにした。(2)地域住民および自治体の参画を得て社会実験を実施し、PMのなかでは航続距離の長い1ないし2名乗りの超小型電気自動車の有効性および導入可能性を検討した。(3)高解像度のデータを入手・加工することで広島市内に立地するニュータウンの存続可能性を診断し、各ニュータウンの再生戦略の方向性について検討した。研究メンバーとの定期的な研究会を開催し、以下に示す3つの課題について研究を行った。まず、社会実験として対象地の住民にPMを貸し出し、GPSを活用した移動軌跡調査を行った。収集データを基にGIS上で移動軌跡を再現する経路選択モデルを構築し、PM利用者の経路選択特性を明らかにした。またいくつかの代表的な経路を抽出し実地調査を行い、地区内道路のリスク評価を行った。次に、前年度に収集したSPデータを用いて、地区内/友人内でのPM普及率、個人属性、利用施設までの距離等がPMの保有・利用意向に与える影響を明らかにした。2時点の交通日誌パネルデータを基にマルチレベル離散選択モデルを用いて社会的ネットワークの空間分布と活動ニーズの空間分布の関連性、社会的ネットワークのサイズと活動頻度の関連性を明らかにし、今後の施設配置再考のための基礎的知見を得た。最後に、社会実験期間中の2週間の交通行動調査データに基づき、既存の移動手段とPMの選択行動メカニズムを分析した。分析の過程で、ナンバープレートを有する航続距離の長いPMの選択行動についてさらに検討が必要であるため、経費の一部を繰り越し、平成25年度に広島市と共同で社会実験を行うための準備を行った。平成26年2月7日に広島市安佐南区西風新都内梶毛東住宅地区東街区III期(造成工事中)において、地元住民など計22名の参画のもと、超小型モビリティの社会実験を行った。現在までに、当初予定していたパネル調査の設計・実施、データの加工・処理に加えて、平成24年度に実施を予定していたモデルシステムの構築を一部完了した。25年度が最終年度であるため、記入しない。

平成24年度に実施する予定であった地区内交通手段選択モデルの構築について、経費の一部を繰り越し、平成25年度に広島市と共同で社会実験を行うこととした。ただし、社会実験の推進体制は既に整っており、またタイプの異なるPM保有に関する世帯内の競合関係を調べる予備調査の完了している。平成26年2月7日に広島市安佐南区西風新都内梶毛東住宅地区東街区III期(造成工事中)において、地元住民など計22名の参画のもと、超小型モビリティの社会実験を行った。代表的な超小型モビリティとしてセグウェイを1台購入し、また日産New Mobility CONCEPT(2台)とトヨタコムス(3台)をレンタルして実施し、実験後は利用者アンケートを実施した。本年度の研究成果より、NT内のモビリティ確保においては、コミュニティやソーシャルネットワークをうまく活用する必要性が示唆された。特に、限られた財源で一定程度のモビリティを確保するには、コミュニティや家族・友人といったインフォーマルなリソースを活用することが求められる。今後、研究計画に従い研究を進めると同時に、モビリティ確保における社会的ネットワークの役割を明らかにする研究を平行して進めていく予定である。25年度が最終年度であるため、記入しない。研究期間の最終年度である平成25年度は、以下の3点の研究を行い研究成果を総括する。1各世帯員の間で協議・調整してPMを購入する世帯意思決定メカニズムを明らかにする。2PMとして航続距離の長い1ないし2名乗りの電気自動車の有効性を検討し、他の交通手段との競合関係を明らかにする。3全国に立地するニュータウンの存続可能性を診断し、各ニュータウンの再生戦略について検討する。
18・19世紀出島オランダ商館の基礎的研究

以下のデータの集積により、18世紀から19世紀にかけての出島オランダ商館における私貿易の展開についての考察を行った。1.1773年(安永2)から1808年(文化5)までの各年次の出島オランダ商館の全輸入品(本方荷物)の輸入量・販売量・販売額・利益率を明らかにとした。2.1702年(元禄15)から1808年(文化5)までの各年次の出島オランダ商館の江戸における贈物、参府中における贈物、将軍への献上品、長崎奉行への贈物、長崎における諸役人への贈、日雇・船頭賃金、出島諸役人賃金などの諸経費を明らかとした。3.1744年(延享元)から1808年(文化5)までの各年次の出島オランダ商館の利益の商館員への配当である委託経費(Commissie Ongelden)を明らかにした。4.18世紀中期(1751年-1771年)における出島オランダ商館の私貿易における銅輸出を明らかとした。5.1800年(寛政12)から1842年(天保13)までの出島オランダの帳簿システムの変化を明らかとし、帳簿各種についての分析を行った。6.1818年(文政元)から1850年(嘉永3)までの出島オランダ商館の江戸参府・贈物・日雇賃金・出島諸役人賃金・八朔御礼などの諸経費を明らかとした。7.1818年(文政元)から1841年(天保12)までの出島オランダ商館の主要輸入品である砂糖の船中・倉庫・取引時の各段階における漏質量と販売量とを明らかとした。1.1772年から1789年までの出島オランダ商館の仕訳帳・元帳についてマイクロリーダーを使って分析し、輸入品総仕入高・輸入品総売上高・諸経費・輸出品仕入高・輸出品積出高、主要商品の数量・価格・利益率についての基礎的データを集計した。2.東京大学史料編纂所所蔵のオランダ商館文書のマイクロフィルムについて、1790年から1809年までの仕訳帳・元帳の撮影と焼き付けとを行い、輸入品総仕入高・輸入品総売上高・諸経費・輸出品仕入高・輸出品積立高、主要商品の数量・価格・利益率についての基礎的データを集計した。また1818年から1828年までのコンパニヤ荷物・脇荷物それぞれの物品出納簿・当座勘定簿の複写を行い、仕訳帳・元帳の二帳簿制と物品出納簿・当座勘定簿の二帳簿制との比較、および物品出納簿と当座勘定簿との間の比較を行った。長崎県立図書館所蔵の史料から18世紀から19世紀までの長崎奉行より町乙名への書付、および輸入砂糖関係資料の調査・撮影を行った。これにより18世紀後半の長崎貿易における正規の取引以外の商品の流通形態としての盈物砂糖と抜荷についての史料を収集した。とりわけ従来は都市史の視点から取上げられていた盈物砂糖の流通と統制を貿易史の視点から、天明期以後の抜荷に対する取り締まりの推移とともに明らかとし、論文(投稿中)にまとめた。4.東京大学史料編纂所所蔵のオランダ商館文書のマイクロフィルムについて、1770年から1780年代にかけての出島オランダ商館の帳簿・日記・書簡を調査し、盈物・抜荷に関する史料を収集した。

1.長崎県立図書館および九州大学文化史研究所所蔵の長崎貿易関係史料のうち糸割符仲間由緒書、抜荷関係史料の調査・撮影を行い、また財団法人三井文庫所蔵の長崎貿易関係史料の調査・複写を行い、従来の17・18世紀を中心とする視点の研究に対して、18・19世紀における糸割符宿老による輸入品(正銘物)の正規の流通とそれに対する抜荷(不正物)の流通に関する史料を収集し、分析を行った。2.大村市立史料館所蔵の峰家史料の調査・撮影を行い、18・19世紀の長崎会所貿易における銅・人参などの輸出品に関する史料を収集した。3.東京大学史料編纂所所所蔵のオランダ商館文書マイクロフィルムについて、1800年から1813年までの商品有高帳(物品出納簿)・現金出納帳・総勘定元帳の複写を行い、19世紀初期におけるる単一仕訳帳制から分割仕訳帳制への帳簿システムの変化について分析を行った。4.同じくオランダ商館文書マイクロフィルムについて、1773年から1808年までの仕訳帳.元帳により、江戸・長崎における贈物・賃金の諸経費についての基礎的データを集計した。また1818年から1850年までの物品出納簿・当座勘定簿により輸入品仕入高・輸入品総売却高・輸出品仕入高・江戸参府費用についての基礎的データを集計した。5.ライデン大学国際アジア研究所(IIAS)主催の専門家会議において、これらの研究の一部を報告した。1.1773年(安永2)から1808年(文化5)までの各年の出島オランダ商館の輸入品(本方荷物)のオランダ船による輸入量に加えて、新たに長崎における販売量を明らかとした。また各商品の価格(輸入品仕入高に加えて長崎における販売高)を明らかとした。2.1702年(元禄15)から1808年(文化5)までの各年の出島オランダ商館の江戸および長崎における贈物・将軍献上物・長崎奉行献上物・長崎諸役人献上物・日雇賃金・諸役人賃金の諸経費を明らかとした。3.1744年(延享元)から1808年(文化5)までの各年の出島オランダ商館における利益と委託経費(Commissie Ongelden)を明らかとした。4.宝暦・明和期(17501771)の出島オランダ商館における脇荷と商館長による銅輸出について、日蘭双方の史料を比較することにより実態と経緯を明らかとした。5.1818年(文政元)から1850年(嘉永3)までの出島オランダ商館の帳簿体系を分析するとともに、当座勘定出納帳(Rekening Courantboek)により、各年の江戸および長崎における輸入品売却高、江戸参府費用・贈物経費・将軍誂物・日雇賃金・八朔御礼などの諸経費を明らかとした。6.1818年(文政元)から1850年(嘉永3)までの出島オランダ商館の帳簿体系を分析するとともに、商品元帳(Pakhuis of Goederenboek)に加えて商品勘定帳(Pakhuis Rekening)により、各年の砂糖輸入量と輸送・荷役の各段階における漏失量を明らかとした。
T1r味覚受容体ー味物質分子間シグナリング構造基盤の完全解明

解析対象としている味覚受容体T1r1-T1r3について、アゴニスト同定のための機能解析を実施した。まず、示差走査蛍光測定法のリガンド結合解析系としての適用可能性を確認するため、研究代表者らによる構造機能解析が進展しているメダカT1r2a-T1r3細胞外味物質認識領域試料を用いて、すでに結合を確認しているアミノ酸の結合解析を行ったところ、これまでの解析結果と一致する結果が得られたことから、同法がT1rタンパク質の味物質結合解析系として有効であることを確認した。そこで、T1r1-T1r3細胞外味物質認識領域試料を調製して同様の解析を実施したところ、同試料に対し幅広いアミノ酸が結合を示すことを明らかとした。さらに、共同研究により、全長受容体も幅広いアミノ酸に対して応答を示すことを確認し、同受容体が基質特異性の広いアミノ酸受容体であることを明らかとした。また、蛍光タンパク質融合体を用いたFRET解析に向けた予備的解析として、蛍光タンパク質の蛍光特性解析を実施した。さらに、構造解析を目的としたT1r1-T1r3細胞外味物質認識領域発現コンストラクトの改善を行い、受容体への変異導入および精製タグ付加位置の変更により、発現量を大幅に上昇するコンストラクトを見出した。このコンストラクトを用いた大量発現系を構築し、発現・精製を行って、結晶化条件の探索を行った結果、柱状結晶が得られる条件を複数見出した。X線回折実験を行った結果そのうちの1つの結晶から、タンパク質結晶と考えられる回折点を確認した。また、得られた構造情報をヒトのうま味受容の理解につなげる解析に着手するため、すでに解明されているメダカT1r2a-T1r3LBD構造を用いて、ヒトやマウスのT1r1-T1r3味物質認識領域のアミノ酸結合状態のホモロジーモデリングを行った。本研究は、甘味やうま味の受容を担うTaste receptor type 1 (T1r)による受容体-味物質分子間シグナリングの構造基盤解明を目的に、構造未解明のT1r1-T1r3の構造決定を目指した研究である。研究開始時には、良好に発現するT1r1-T1r3細胞外味物質認識領域遺伝子種を見出していたものの、ヒトなど受容体機能解析が進展している動物種由来でない遺伝子であったため、解析を進める上で必須の情報であるアゴニストが同定されていなかった。また、味物質認識領域の組換え発現系は構築していたが、発現量が低く、広範な結晶化条件探索に至っていなかった。H30年度には、研究計画の全ての項目において目標を達成し、上述の問題点を全て解決した。具体的には、解析対象としているT1r1-T1r3が、基質特異性の広いアミノ酸受容体であることを明らかとした。この過程では、当初計画していた蛍光Ca2+指示薬を用いた受容体応答解析で期待するような蛍光変化を検出できないという問題に遭遇したものの、スループット性の高い示差走査蛍光測定法を導入することで、まず細胞外味物質認識領域を用いた結合解析で同受容体のアミノ酸結合能を明らかにした。さらに発光法による細胞内Ca2+濃度変化解析系を確立している研究者との共同研究により、全長受容体のアミノ酸応答能を確認できた。ついで、T1r1-T1r3味物質認識領域の組換え発現系の改善を行い、発現量を大幅に向上し、タンパク質結晶と考えられるX線回折を示す結晶が得られる新たな結晶化条件を見出した。残念ながら得られた結晶のサイズが小さく、H30年度内には構造決定に至らなかったものの、結晶が再現でき、結晶サイズや結晶数の改善ができれば、十分に構造決定可能な質のものである。以上から、本課題は目的達成が期待できる段階に到達しており、順調に進展しているといえる。まずはH30年度に得られた発現・精製・結晶化条件を最適化し、T1r1-T1r3細胞外味物質認識領域の結晶構造決定を目指す。構造解析では、すでに構造が明らかなメダカT1r2a-T1r3味物質認識領域構造を利用した分子置換法で構造決定可能と推測されるため、良質な結晶が得られれば、迅速な構造決定が行えるものと考えられる。構造解析系が確立できれば、H30年度に同受容体のアゴニストとして同定した様々なアミノ酸結合状態での構造解析を行う。また、H30年度に確立した示差走査蛍光測定法による結合解析系を用いて、T1r1-T1r3味物質認識領域に結合する他のリガンドを探索する。リガンドが同定されれば、共同研究により受容体応答に対する作用を確認する。特に、応答阻害や応答増強を示す物質など、アミノ酸と作用が異なる物質が見つかれば、それらの物質が結合した状態での構造解析を実施する。また、ヒトやマウスのうま味受容体T1r1-T1r3味物質認識領域のホモロジーモデルを用いて、これらの受容体の基質特異性を決定する構造要因を解析する。得られた構造機能情報を統合し、T1r1-T1r3受容体のリガンド認識機構ならびに作動機構を解明する。さらに、これまでに得られているT1r2-T1r3受容体の構造機能情報と比較し、T1r受容体としての共通性と多様性を明らかにして、T1r受容体ー味物質分子間シグナリングの構造基盤を解明する。

まず、示差走査蛍光測定法のリガンド結合解析系としての適用可能性を確認するため、研究代表者らによる構造機能解析が進展しているメダカT1r2a-T1r3細胞外味物質認識領域試料を用いて、すでに結合を確認しているアミノ酸の結合解析を行ったところ、これまでの解析結果と一致する結果が得られたことから、同法がT1rタンパク質の味物質結合解析系として有効であることを確認した。そこで、T1r1-T1r3細胞外味物質認識領域試料を調製して同様の解析を実施したところ、同試料に対し幅広いアミノ酸が結合を示すことを明らかとした。さらに、共同研究により、全長受容体も幅広いアミノ酸に対して応答を示すことを確認し、同受容体が基質特異性の広いアミノ酸受容体であることを明らかとした。また、蛍光タンパク質融合体を用いたFRET解析に向けた予備的解析として、蛍光タンパク質の蛍光特性解析を実施した。さらに、構造解析を目的としたT1r1-T1r3細胞外味物質認識領域発現コンストラクトの改善を行い、受容体への変異導入および精製タグ付加位置の変更により、発現量を大幅に上昇するコンストラクトを見出した。このコンストラクトを用いた大量発現系を構築し、発現・精製を行って、結晶化条件の探索を行った結果、柱状結晶が得られる条件を複数見出した。X線回折実験を行った結果そのうちの1つの結晶から、タンパク質結晶と考えられる回折点を確認した。また、得られた構造情報をヒトのうま味受容の理解につなげる解析に着手するため、すでに解明されているメダカT1r2a-T1r3LBD構造を用いて、ヒトやマウスのT1r1-T1r3味物質認識領域のアミノ酸結合状態のホモロジーモデリングを行った。本研究は、甘味やうま味の受容を担うTaste receptor type 1 (T1r)による受容体-味物質分子間シグナリングの構造基盤解明を目的に、構造未解明のT1r1-T1r3の構造決定を目指した研究である。研究開始時には、良好に発現するT1r1-T1r3細胞外味物質認識領域遺伝子種を見出していたものの、ヒトなど受容体機能解析が進展している動物種由来でない遺伝子であったため、解析を進める上で必須の情報であるアゴニストが同定されていなかった。また、味物質認識領域の組換え発現系は構築していたが、発現量が低く、広範な結晶化条件探索に至っていなかった。H30年度には、研究計画の全ての項目において目標を達成し、上述の問題点を全て解決した。具体的には、解析対象としているT1r1-T1r3が、基質特異性の広いアミノ酸受容体であることを明らかとした。この過程では、当初計画していた蛍光Ca2+指示薬を用いた受容体応答解析で期待するような蛍光変化を検出できないという問題に遭遇したものの、スループット性の高い示差走査蛍光測定法を導入することで、まず細胞外味物質認識領域を用いた結合解析で同受容体のアミノ酸結合能を明らかにした。さらに発光法による細胞内Ca2+濃度変化解析系を確立している研究者との共同研究により、全長受容体のアミノ酸応答能を確認できた。ついで、T1r1-T1r3味物質認識領域の組換え発現系の改善を行い、発現量を大幅に向上し、タンパク質結晶と考えられるX線回折を示す結晶が得られる新たな結晶化条件を見出した。残念ながら得られた結晶のサイズが小さく、H30年度内には構造決定に至らなかったものの、結晶が再現でき、結晶サイズや結晶数の改善ができれば、十分に構造決定可能な質のものである。