hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
人口減少都市の多様な低未利用地に対応する統合的再生手法の研究

上記の現地調査に加えて、2017年6月に米国・日本の人口減少都市の都市計画の研究を進める研究者6名を招いたシンポジウムを開催(来場者約100名)し、フリント市の取り組みを中心に日米の人口減少都市における低未利用地や空き家の実態とその対応について、最新の研究の知見を共有した。米国の人口減少都市の現地調査の調査については、概ね順調に進んでいる。都市全体で人口減少を前提にした計画を立案する事例は、確実に増加している一方で、実際に住民の権利を制限するゾーニングの導入については様々な課題も発生していることも把握することができた。なお、当初研究計画で想定していたオバマ政権(連邦政府)の都市政策は、米国の政権交代により変更になった部分も少なくないが、連邦政府の支援がない状態でも、本研究の事例都市に類似した人口減少対応型の都市計画を策定する自治体も複数みられている。また、平成29年度はシンポジウムの開催により、本研究で得られた知見に加えて、本研究と関連する人口減少や低未利用地への対応策を専門とする研究者が一同に会して議論を行うことができた。平成30年度は、前年度までの現地調査の補足として米国デトロイト市の最新の自治体の戦略について調査を実施した。連担した空き地を活用した地区スケールの改善事業や、都市農業を中心とした大規模な土地利用転換事業の実態を調査し、本研究が目的の一つとして掲げていた「地区スケールの再生計画技法」についての手法を検討した。また、従来の人口減少都市の低未利用地として想定していた、工場跡地および戸建て住宅地以外の低未利用地マネジメント事例として、人口減少が著しい長屋(Row House)を大量に抱えるフィラデルフィア市北部の調査も実施した。同市は、現在人口減少から増加に市全体の人口動態が変化しているが、その際の空き地マネジメントの有効性を検討することができた。本研究の最終年度として、これまでの研究成果の公表にも力点をおいた。低未利用化した工場跡地の再生に関する知見は、「米国のブラウンフィールド再生」として九州大学出版会より出版した。また、2018年6月に東京大学にてマサチューセッツ工科大学から米国の人口減少都市のアーバンデザインの第一人者であるBrent D. Ryan准教授をキーノート・スピーカー、韓国・慶北大学校Cheol Jae Yoon准教授および中国・清華大学博士課程のGao Shuqi氏、東京大学・村山顕人准教授および矢吹剣一特任研究員を発表者に迎え「人口減少都市シンポジウム2019」を国際シンポジウムとして開催した。本研究が目的とする「多様な低未利用地の再生を統合的に構想する手法とその効果」について、米国を中心的な話題としつつ東アジア諸国の実態も踏まえた議論を行うことができた。主な研究対象を米国のラストベルト地域として、人口減少と低未利用地の発生に対応した計画策定や制度の検討を進めている自治体の調査を継続する。
反強磁性交替鎖における量子相転移の研究

本研究の目的は、スピン3/2反強磁性交替鎖物質RCrGeO5(RはYまたは希土類元素)の混晶を作製し、2つの交換相互作用の比(交替比)を系統的に変えることで、ボンド交替が強いダイマー状態(SD状態)と、ボンド交替が弱いダイマー状態(WD状態)という2つの異なる非磁性基底状態間の量子相転移が起こることを実験的に検証することである。SD状態とWD状態ともに、第1励起状態との間に有限のエネルギー差(スピンギャップ)が有る。平成30年度の目標は、基底状態がWD状態である物質を見つけることである。なお、平成29年度までの研究で、R=Y, Sm, Ho, Er, Ndの場合、基底状態はSD状態であることは分かっている。RCrGeO5系で、基底状態がWD状態である物質を見つけるのは難しいと判断し、同じ結晶構造を持つNdCrTiO5に注目した。中性子非弾性散乱測定の結果から、スピンギャップは6.9meVで、NdCrGeO5の値(18meV)よりも小さかった。しかしながら、磁気励起の分散関係から、基底状態はSD状態であると考えられる。R=Y, Smの場合、基底状態はSD状態であることは分かっている。平成27年度の目標は、基底状態がWD状態である物質を選定することである。空気中での固相反応法を用いて、7種類のRCrGeO5 (R = Nd, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er)の粉末試料を作製した。完全に単相である試料が得られなかった物質はあるが、全ての物質で、物性測定が可能な試料が得られた。東京大学物性研究所の共同利用施設において、58 Tまでの磁場中で、4.2Kで磁化曲線を測定した。スピンギャップが閉じることを示す磁化の急激な立ち上がりは観測されなかった。SQUID磁束計を用いて、0.01Tの磁場中での磁化の温度依存性を測定した。HoCrGeO5と166ErCrGeO5の中性子非弾性散乱測定を行った。今後、磁化の温度依存性と中性子非弾性散乱の結果の解析を行い、スピンギャップの値と2つの交換相互作用の値を評価する。そして、それぞれの物質の基底状態がSD状態かWD状態かを考察する。平成27年度は、(27-1)粉末試料作製と磁化測定、(27-2)中性子非弾性散乱測定用の粉末試料作製を行う予定であった。(27-1)の実験は予定通りに行った。現在、解析を進めているところである。(27-2)に関しては、予定より進んで、HoCrGeO5と166ErCrGeO5の中性子非弾性散乱測定を行った。平成28年度の目標は、基底状態がWD状態である物質を選定することと、混晶の粉末試料を作製し、磁化測定を行うことであった。なお、R=Y, Smの場合、基底状態はSD状態であることは分かっている。平成27年度までに行ってあった、R=Ho, Er, Ndの試料の中性子非弾性散乱測定の結果の解析を行った。R=Y, Ho, ErのCrの磁気励起は、定量的にほぼ同じであることと、R=Sm, NdのCrの磁気励起も同様に、定量的にほぼ同じであることが分かった。よって、以上の5種類の物質の基底状態はSD状態であることが分かった。反強磁性交替鎖内の隣接するCr-Cr距離は、R=Y, Ho, Erでは、ほぼ同じで、R=Sm, Ndでも、ほぼ同じである。このことは、磁気励起での類似性と合致する。空気中での固相反応法を用いて、様々なRの組み合わせについて、混晶の粉末試料を作製した。平成27年度末時点で、おおむね順調に進展していた。平成28年度では、(28-1)中性子非弾性散乱測定、実験と理論の結果の比較と、(28-2)混晶の粉末試料作製と磁化測定を行う予定であった。実験と解析は予定通りに進んでいる。しかしながら、基底状態がWD状態である物質はまだ見つかっていない。本研究の目的は、スピン3/2反強磁性交替鎖物質

RCrGeO5(RはYまたは希土類元素)の混晶を作製し、2つの交換相互作用の比(交替比)を系統的に変えることで、ボンド交替が強いダイマー状態(SD状態)と、ボンド交替が弱いダイマー状態(WD状態)という2つの異なる非磁性基底状態間の量子相転移が起こることを実験的に検証することである。SD状態とWD状態ともに、第1励起状態との間に有限のエネルギー差(スピンギャップ)が有る。平成29年度の目標は、基底状態がWD状態である物質を見つけることと、混晶の粉末試料の磁化の結果を解析することである。なお、平成28年度までの研究で、R=Y, Sm, Ho, Er, Ndの場合、基底状態はSD状態であることは分かっている。RCrGeO5系で、基底状態がWD状態である物質を見つけるのは難しいと判断し、同じ結晶構造を持つNdCrTiO5に注目した。この物質の反強磁性転移温度は21Kと高いので、小さなスピンギャップ、すなわち、WD状態が期待される。中性子非弾性散乱測定を行った。スピンギャップは6.9meVで、NdCrGeO5の値(18meV)よりも小さかった。現在、磁気励起の結果を解析中である。NdCrGeO5の磁気構造を決めた。Ndの磁気モーメントのみが秩序化する。一方、NdCrTiO5では、NdとCrの両方の磁気モーメントが秩序化する。NdCrGeO5の方がスピンギャップが大きいので、Crスピンがほぼ非磁性化していて、秩序化しないと結論付けられる。混晶の粉末試料の磁化の温度依存性の結果について、解析を進めた。中性子非弾性散乱測定とRCrGeO5系の混晶の磁化測定は、ほぼ終了した。解析は進行中である。基底状態がWD状態である物質の候補(NdCrTiO5)はあるが、確定していない。本研究の目的は、スピン3/2反強磁性交替鎖物質RCrGeO5(RはYまたは希土類元素)の混晶を作製し、2つの交換相互作用の比(交替比)を系統的に変えることで、ボンド交替が強いダイマー状態(SD状態)と、ボンド交替が弱いダイマー状態(WD状態)という2つの異なる非磁性基底状態間の量子相転移が起こることを実験的に検証することである。平成30年度の目標は、基底状態がWD状態である物質を見つけることである。なお、平成29年度までの研究で、R=Y, Sm, Ho, Er, Ndの場合、基底状態はSD状態であることは分かっている。中性子非弾性散乱測定の結果から、スピンギャップは6.9meVで、NdCrGeO5の値(18meV)よりも小さかった。しかしながら、磁気励起の分散関係から、基底状態はSD状態であると考えられる。平成28年度は、以下のこと行う予定である。(28-1)中性子非弾性散乱測定、実験と理論の結果の比較。(28-2)混晶の粉末試料作製と磁化測定。(28-1)について。HoCrGeO5と166ErCrGeO5の中性子非弾性散乱測定は既に行っている。磁化の温度依存性の結果も考慮し、スピンギャップの値と2つの交換相互作用の値を評価する。そして、それぞれの物質の基底状態がSD状態かWD状態かを考察する。他の5種類のRCrGeO5については、磁化の温度依存性は測定済みである。スピンギャップの値と2つの交換相互作用の値を評価する。WD状態の可能性のある物質が見つかれば、中性子非弾性散乱測定を行う。
迅速かつ均一な混合を目的としたドーナツ型マイクロミキサーの製作と混合評価

本研究では、高速2液混合を目的としたドーナツ型マイクロミキサーの製作を試みた。ドーナツ型マイクロミキサーとは、流路の断面形状が円形であり、溶液Aの中心部分を溶液Bが同心円状に流れることで2液の接触面積を大きくし、さらに拡散による移動距離を短くすることによって迅速な混合を目指すものである。フォトリソグラフィで製作したレジストパターンを鋳型にPDMS樹脂で成型を行い、貼り合わせることで製作を行った。具体的な内容を下記に示す。1.断面が半円の突起形状でかつ直径の異なるレジストパターンを同一平面上に配置ガラス基板(40×30(mm))上に、幅が40μm(溶液A)と30μm(溶液B)、長さが縦20mm、横30mmの十字型流路を製作した。レジストには、ポジ型であること、化学増幅型でないこと、厚さが2030μm塗布できることを選定基準とし、東京応化工業(株)の「PMER P-HA 1300PM」を使用した。断面が半円の突起形状でかつ直径の異なるレジストパターンの製作は、マスクレス露光装置が有するグレースケール機能を利用して、露光箇所ごとに露光量を調整することで行った。深さに応じた露光量は、あらかじめ実験により求めた露光量とレジスト深さとの関係を示す二次関数を用いて算出した。この技術が可能になることで、形状の面で生体内の血管のより忠実な再現や、流路内に突起を作ることによる混合の促進等が期待できる。2. PDMS樹脂による成型製作したレジストパターンを鋳型にPDMS樹脂で成型を行い、半円の溝をもつ流路を対になるように2個製作した。3. PDMS流路同士の貼り合わせ成型したPDMS流路の接着面に対して酸素プラズマ処理を行い貼り合わせることで、断面形状が円形の流路を製作する。その際マイクロレベルの位置合わせが必要となるが、これはマスクアライナーの位置合わせ機構を利用して行った。十字型流路の流路末端4箇所を全て合わせることは難しく、大きい箇所で40μm程度の位置合わせ誤差が生じた。
進行がん患者の抗がん剤治療の目的の理解度と終末期医療に関する医師との話し合い

本研究は1次がん薬物療法に不応となった切除不能進行または再発固形がん患者とその主治医を対象に質問紙を用いて行った横断研究である。148人の同意患者のうち135人(91.2%)から回答を得た。回答者のうちがん薬物療法で治癒する可能性がないと回答した割合は39.3%であった。単変量解析において年齢、性別、End-of-Lifediscussionの有無、治療の好み、療養場所の希望などの患者背景や患者の好みががん薬物療法の効果の認識と有意な関連があった。多変量ロジスティック回帰分析による補正後も、性別、医師のコミュニケーション評価はがん薬物療法の効果の認識と有意な関連を認めた。本研究の主たる目的は、本邦の転移再発がん患者における治療目的の理解の現状を調査し、治療目的の理解と関連する因子の探索を行うことである。海外の先行研究のアンケートを日本語にBack-translationし、アンケートを作成した。研究計画書を作成、倫理委員会の承認後に調査を開始した。東北大学病院、、宮城県立がんセンター、仙台医療センター3施設で調査を行う予定であったが、仙台医療センターでは外部の研究者がデータを閲覧することが困難であったため、2施設で調査を行った。対象患者は(1)治癒切除不能もしくは転移・再発固形癌患者(2)研究対象参加病院腫瘍内科の対象診療科に通院中でありでがん薬物療法中に、何らかの理由により一次がん薬物療法の中止を決定した患者(3)同意取得時の年齢が満20才以上のものとした。主たる調査項目は(1)患者のがん薬物療法の目的の理解(2)患者の予後の理解(3)患者の治癒が望めないことの理解(4)患者と医師のend of life discussionの有無)(5)患者による医師とのコミュニケーションの評価である。2016年3月までに178人の適格患者が同定され、135人(76%)が調査に同意し、アンケートを回収した。アンケートの回答者の年齢の中央値は66才で、男性が62.2%であった。最も多いがん種は胃癌(23.9%)で、続いて大腸癌(17.9%)、肺癌(13.4%)であった。今後も調査を継続し、目標症例数に到達した時点で解析を行う予定である。切除不能進行または再発がん患者が自身のがん薬物療法の効果をどのように認識しているかについては、その患者が死亡するまでに受けるケアの質や患者のQuality of Lifeと関連することが報告されている。しかし、本邦における切除不能進行または再発がん患者のがん薬物療法の効果の認識と主治医の説明の有無や程度との関連は明らかにされていない。患者のがん薬物療法の効果の認識と患者背景や患者の好み、主治医の説明との関連を解析した。回答者の年齢中央値は66.0才で、男性が62.2%、最も多いがん種は胃癌(23.9%)で、続いて大腸癌(17.9%)、肺癌(13.4%)であった。単変量解析において年齢、性別、End-of-Lifediscussionの有無、治療の好み、療養場所の希望などの患者背景や患者の好みががん薬物療法の効果の認識と有意な関連があったが、主治医の説明の有無や程度との有意な関連はなかった。

本邦の切除不能進行または再発固形癌患者においては、39.3%の患者ががん薬物療法で治癒する可能性がないことを認識していたが医師の説明の有無や程度とは有意な関連がなかった。重要な情報を患者に説明する際には、患者側の要因を考慮せずに医師が説明しても患者の正確な理解は得られない可能性がある。調査は予定通り終了しているが、研究協力者の異動により論文投稿のみ遅れている。切除不能進行または再発がん患者が自身のがん薬物療法の効果をどのように認識しているかについては、その患者が死亡するまでに受けるケアの質や患者のQuality of Lifeと関連することが報告されている。しかし、本邦における切除不能進行または再発がん患者のがん薬物療法の効果の認識と主治医の説明の有無や程度との関連は明らかにされていない。本研究は1次がん薬物療法に不応となった切除不能進行または再発固形がん患者とその主治医を対象に質問紙を用いて行った横断研究である。患者のがん薬物療法の効果の認識と患者背景や患者の好み、主治医の説明との関連を解析した。148人の同意患者のうち135人(91.2%)から回答を得た。回答者の年齢中央値は66.0才で、男性が62.2%、最も多いがん種は胃癌(23.9%)で、続いて大腸癌(17.9%)、肺癌(13.4%)であった。回答者のうちがん薬物療法で治癒する可能性がないと回答した割合は39.3%であった。単変量解析において年齢、性別、End-of-Lifediscussionの有無、治療の好み、療養場所の希望などの患者背景や患者の好みががん薬物療法の効果の認識と有意な関連があったが、主治医の説明の有無や程度との有意な関連はなかった。多変量ロジスティック回帰分析による補正後も、性別、医師のコミュニケーション評価はがん薬物療法の効果の認識と有意な関連を認めた。調査は昨年度までに終了しており、本年度は論文を執筆・投稿した。単変量解析において年齢、性別、End-of-Lifediscussionの有無、治療の好み、療養場所の希望などの患者背景や患者の好みががん薬物療法の効果の認識と有意な関連があった。引き続き調査を継続し、目標症例数に到達した時点で解析を行う予定である。平成29年度中に論文化を終了する。緩和ケア当初申請額より全体として減額されたため、2015年度に参加する予定であったASCO国際ミーティングへの参加を取りやめた。それによって生じた余剰金を調査補助者の人件費に充てた。その差額として52,418円が次年度使用額として繰り越すことになった。
第二次世界大戦後の看護教育制度改革-GHQ/PHW及び日本の行政文書を用いた検証

【研究目的】第二次世界大戦後の看護教育制度改革の過程と地方への浸透の過程をGHQのPHW看護課及び日本側の史料を用いて明らかにする。【研究方法】目的を達成するために、以下のように基礎史料を収集した。2法律制定に関する日本側の史料として、保健婦助産婦看護婦法制定および改正の経緯に関連する史料を収集した。3看護基礎教育に関する史料どして各学校養成所「学校養成所史」、「病院史」と「個人史」を収集した。4継続教育に関する史料とし「国立公衆衛生院」等継続教育機関の活動、文部省・厚生省および各県行政主催の再教育講習会等の企画に関する冊子を収集した。さらに、各県の「看護協会史」を収集した。5看護界に向けたPHW看護課職員による著書、教育・講演会等が掲載されている雑誌「看護」・「看護教育」・「看護協会ニュース」・「各県支部ニュース」から記事を収集した。【研究成果】史料の収集と整理、英文史料の翻訳が中心となり、史料の分析解釈や見解を提示するには至らなかった。今後、史料の解題をして発表し、同時に、複数の研究成果は日本看護歴史学会および日本醤史学会に投稿する予定である。平成9年度の研究計画に基づき以下の作業を実施した。1国立国会図書館憲政資料室に保存されている連合軍司令部公衆衛生福祉部(GHQ/PHW)文書中の週報(Weekly Bullerin)、公衆衛生福祉部の回覧文書(Daily Journal)及び記録用覚書(Memorandum for Record)等を1945年から1952年までを複写史料として収集し、時系列に整理した。さらに、複写史料中時に必要な箇所を確認し、写真撮影を史、フィルム化する作業を進めている。2戦後GHQの看護婦は、保健婦助産婦看護婦法制定、看護教育制度改革、病院改革、看護婦の専門職業団体である日本看護協会設立に関与した。日本看護協会の活動は、看護教育制度改革に多大な影響を与えたので、基礎史料とするために全国「各県の看護協会史」を直ちに入手出来るものは収集した。さらに、各県に照会し収集を続けている。3フジデジタルイメージプリンター一式を購入し、フィルム化した史料を活用し始めている。平成10年度の研究計画「文書の翻訳、整理と内容の検討を行い、連合軍総司令部公衆衛生福祉部の改革の方向及び内容、改革の経緯等に関して明らかにする」に基づき以下の作業を行った。1平成9年度予算で収集した史料の翻訳、整理と内容の検討は進行中である。2 1の作業と平行して具体的内容を検討するために、可能な範囲で以下の(1)(4)の史料収集を開始、進行中である。(1)保健婦助産婦看護婦法制定の経緯に関する史料収集(2)看護教育制度改革に関する史料収集、特に「看護学校史及び養成所史」の収集(3)日本看護協会設立と日本看護協会各県支部の設立に関する史料収集、特に「各県看護協会史」及び各県のニュースの収集(4)看護の継続教育に関する史料収集、現段階では千葉大学看護実践教育指導センターとその前身の文部省教員養成講習会の史料収集。3個人史として、高齢の指導者を対象に(1)、(2)、(3)、(4)の聞き取り調査を一部開始している。1看護教育制度改革の実際に関する史料収集(1)看護教育に関して具体的に明らかにするために、看護学校史及び養成所史の収集(2)保健婦教育に関して具体的に明らかにするために、保健婦学校史及び養成所史を収集(3)助産婦教育に関して具体的に明らかにするために、助産婦学校史及び養成所史を収集2継続教育の実際に関する史料収集(1)保健婦・助産婦・看護婦・管理者等の継続教育を明らかにするために、当時の刊行物である日本看護協会機関紙の「看護」と「看護協会ニュース」、雑誌「看護教育」、「各県支部ニュース」の記事の収集看護教育制度改革に関する、厚生省・看護協会および看護養成所史の追加史料収集GHQの指導下、昭和21年6月東京看護模範学院が開始され、この時の教育課程は、保健婦助産婦看護婦の合同教育課程であった。同時期、保健婦助産婦看護婦を一本化した保健師法案が示されたが廃案となった。

実際には、国民医療法(昭17.2.24法70)の委任に基づく命令として、保健婦助産婦看護婦令(昭22.7.3政令124)が公布され、同年、保健婦助産婦看護婦指定規則(昭和2.11.4厚令28)により学校養成所の指定基準が制定施行された。その後、国民医療法の廃止により新たに保健婦助産婦看護婦法(昭23.7.30法203)制定され、さらに保健婦助産婦看護婦指定規則(昭和24.5.20文・厚令1)が制定された。以降は、この基準が適用された。当初のGHQの看護教育政策から大幅に変更された。その間の事情は看護教育政策面および既存の学校養成所の動向共に不明な部分が多い。そこで、以下に関する追加史料収集と整理を行った。1日本産婆会、日本帝国看護婦協会、日本保健婦会および三者統合した日本産婆看護婦保健婦協会の職能および教育に方針および見解を示している史料収集。2東京模範看護学院および保健師法案の方針に従って開校された保健師聖路加女子専門学校、弘前厚生女子専門学校、東京女子医専附属保健婦講習所、松江厚生女子専門学校の学校史に関する史料収集、及び同時期の従来からの教育形態をとっていた学校養成所史に関する史料収集3 GHQ指導の継続教育、特に幹部講習会関連および国立公衆衛生院の幹部養成としての保健婦助産婦看護婦の教育に関する史料収集4当時の保健婦助産婦看護婦の需給対策および保健婦助産婦看護婦の勤務状況等の史料収集5 GHQの教育政策関連の追加史料収集と整理
中学校理科における実験支援CAIシステムの開発

本研究では、中学校理科における実験に関して、従来、実験することが不可能、もしくは著しく困難であったテーマについて、パソコンを活用することで、実験を可能とし、それによって生徒の学習意欲を高め、理解の促進に結びつけることを目的とした。今回は、最近のパソコンに内蔵される機会の多くなったサウンドボードの活用に着目し、このボードのアナログ・デジタル変換機能を用いて、音速を測定できるシステムを開発し、実際に中学校の理科の授業における学習効果について、研究した。まず初めに、指導書に記載の方法に従い、校庭で100m離れた地点間を陸上競技用のピストルの音が届くのに要する時間を測定することにより音速を計算した。この方法では、音速は、160m/sec前後の値になっていまい、実際の340m/secとかけ離れている。生徒は、誤差の原因として、ストップウォッチを押すタイミングに気づいてはいたが、人間による実験で、音速を正確に測定することは不可能であることも理解していた。次に、1-9m程度離した2本のマイク間を音が到達するのに要する時間をパソコンを用いて、測定させた。このソフトウェアは、今回、独自に開発したものである。この実験により音速を計算すると、ほとんどの生徒が330-350m/secの値を得て、正確さに驚嘆すると共に、前者の実験による音速の理解度が63%だったのに対し、コンピュータによるものでは、94%と非常に高い理解が得られた。これらの結果から、理科においては、実際に実験を行い、正確な結果が得られることが、生徒の理解を促進する上で、重要な役割を果たすことが、確認できた。今後、その他の分野でも、コンピュータによる実験教材ソフトウェアを開発し、学習効果に与える影響について、さらに研究を進めたい。
血管作動物質に対する腎微小血管応答のin vivo計測

NO濃度計測:まず、周囲の環境からの電気的ノイズの計測への影響を排除するため電磁気的に遮蔽したケージを作製しノイズの影響を調べたところ、1pAレベルの変化まで確認できるまでに改善できた。さらに微細NO電極の感度特性と再現性をNOドナーであるS-nitroso-N-acetylpenicillamine(SNAP)の溶液で調べたところ、SNAP濃度70570μMの範囲で計測値との間に1次の高い相関(r^2=0.99)が得られた(1pA≒1nMNO)。摘出イヌ大腿動脈壁中膜にNO電極を刺入し、潅流条件下で計測したところ、潅流速度増加に比例してNO濃度も増加し、潅流速度(<60ml/min)すなわち血管壁上のずり応力依存性の内皮細胞(内皮細胞型NO合成酵素)からのNO生成を認めた。また、NO生成の基質であるL-arginine(L-arg)を潅流したところ、L-argの潅流前に比較して生成NO量は有意に増大し、NO合成酵素阻害剤のN^G-monomethyl-L-arginineあるいはN^G-nitro-L-arginineの潅流により減少したことからNO生成の抑制が確認でき、この微細NO電極がNOを選択的に検出していることを認めた。マイクロダイアリシス法:血液透析用中空糸(再生セルロース、分画分子量:50,000)をイヌ腎臓に刺入し、プロスタグラディンE_2(PCTE_2)を回収・濃度測定を行ったNO合成酵素の阻害薬であるN^G-nitro-L-arginine-methylesterの投与によりNO生成を抑制するとそれに対応してPGE_2の生成量が増加していた。さらにその変化量を腎皮質と髄質で比較すると髄質の方が大きく、NO生成抑制による血流の減少による組織のダメ-ジの軽減のため補完的にPGE_2が分泌されたものと推測された。
HDL-C値を動脈硬化度の指標として更に高めるために必要な諸因子に関する研究

HDLの分解亢進に起因する低HDL血症と, HDLを構成しているアポ蛋白の生合成を含めての生成の低下に由来する低HDL血症とはそのmetabolicな意義を異にすると思われる.本研究はこの点を明らかにすべく行われた. I)HDL_2/HDL3比の測定(ポリアクリルアミドゲル泳動, PAGEによる): Sudan ilackの前染色に先立って,血清にβリポ抗血清(ヤギ)を添加し, β-リポ画分を除去した後,染色,泳動する変法をくみ立てた.a)良好な分離b)TCレベルの上昇と共に起るHDLパターンの消失(コレステロール食家兎の実験)c)リパーゼ処理によるHDLパターンの消失(分解か?)などの事実が判明.HDLの分解亢進に起因する低HDL血症と, HDLを構成しているアポ蛋白の生合成を含めての生成の低下に由来する低HDL血症とはそのmetabolicな意義を異にすると思われる.本研究はこの点を明らかにすべく行われた. I)HDL_2/HDL3比の測定(ポリアクリルアミドゲル泳動, PAGEによる): Sudan ilackの前染色に先立って,血清にβリポ抗血清(ヤギ)を添加し, β-リポ画分を除去した後,染色,泳動する変法をくみ立てた.a)良好な分離b)TCレベルの上昇と共に起るHDLパターンの消失(コレステロール食家兎の実験)c)リパーゼ処理によるHDLパターンの消失(分解か?)などの事実が判明.【III】)HDL構成分の測定値から再構築したHDL粒子の模型図の作製:老年者10名(2-3年)、若年者10名(1年間)について1カ月1回採血し、TC、TG、PL、FC、HDL-C、HDL-FC、HDL-TG、HDL-PLの8種を測定し、個人別に集計した。それらの数値から非極性脂質(HDL-EC-HDL-TG)を中核にPLをその外層に極性基を内側に向けて配置し、その外層にFCを極性基を外側に向けて配置し、アポA【I】およびA【II】を最外層に配置して模型図を作った。この模型は(1)PLとFCとの量的関係(2)アポAIとLCAT活性の逆相関(3)老年者EC(α→β)の高値などの発現の理由を理解する上で便利である。
人工内耳装用生徒の発話におけるイントネーションの評価と指導

人工内耳装用生徒は、高周波数成分を含む音(摩擦音など)の発音を得意とする一方、発話全体としては不自然な印象を持たれる場合がある。発話の韻律面、リズムやイントネーションの改善が、より自然な発話へつながるのではないかと考える。韻律面の評価や指導方法の検討・開発は、聴覚障害児の発音・発語における今後の課題でもある。本研究は、人工内耳装用生徒についてイントネーションに着目した評価と指導を行い、人工内耳装用生徒の発話に関する基礎的資料と発音発語学習における今後の指針を得ることを目的とした。人工内耳装用生徒の発話を聴者に聞いてもらい、5件法による聴覚的な評価を行った。また音声分析ソフトにより発話を音響的に評価した。続いて発音指導を実施した。聴覚を使った学習、動作を用いた学習、音声分析ソフトの分析画面による視覚的な手がかりを用いた学習を行った。指導後に、指導前と同様の評価を実施した。指導前の評価において、発話全体としての聞きやすさやわかりやすさは比較的良い評価であっても、イントネーションについて高い評価を得た発話はなかった。比較的聞きやすい発話であると、イントネーションも良いような印象を受けることがあるが、イントネーションという点だけをみると高くは評価されないことがわかった。発音学習については、楽しんで行う生徒がほとんどであった。特に、聞いて真似する、聴覚を使った学習に意欲的に取り組んだ。確認や説明には自然と手の動きをつける生徒がいた。音声分析ソフトを用いると、声の高さについての関心が増した印象であった。音の高低の概念に関する学習が今後必要であると思われた。指導後の評価では、イントネーションについての評価が上がらなくても、発話全体の印象が良くなる場合があった。リズムやポーズ等も含めた韻律面を重視した学習を通して、発話全体の自然性や伝わりやすさが向上する可能性が示唆された。
シアロ糖鎖を足場とする新機能分子の創製と革新的利用技術の創出

シアル酸が結合した糖の鎖(シアロ糖鎖)は、糖脂質ガングリオシドや糖タンパク質の構成成分として細胞の表面に局在し、細菌毒素の侵入やウィルス感染の受容体として働くとともに、細胞間の接着、情報伝達、免疫応答、細胞の分化・増殖、がん化、炎症、神経疾患などと密接に関係している。本研究では、シアロ糖鎖複合体の実践的合成法の開発による糖鎖ライブラリーの構築と構造活性相関研究に基づいて、糖鎖薬物送達システム(糖鎖DDS)を展開し、蛍光ガングリオシドを用いて細胞膜の分子間相互作用の仕組みを解明した。また幹細胞に発現する糖鎖の働きを新たな手法で追究した。(1)新戦略に基づくガングリオシド合成法の革新と応用:分子内グリコシル化を鍵反応とする大環状グルコシルセラミドアクセプターの開発を行い、a-系列ガングリオシドGM3,GM2,GM1の系統的カセット合成に成功した(Tetrahedron Lett.,51,1126-1130,2010)。これらの人工ガングリオシドは、標的指向性グライコリポソーム(グライコリポ)の構成成分として実用化された。(2)自己免疫性神経疾患に関係する新奇ガングリオシドの全合成と高度利用:上記の新規ガングリオシド合成法を応用して、自己免疫性神経疾患に関係するGalNAc-GDla及びALS様神経疾患に関係するハイブリッド型ガングリオシドの全合成に世界で初めて成功した(Chem.Eul.J.,17,588-597,2011)。(4)シアロ糖鎖を足場とするウィルス感染機構の解明と新規シアリダーゼ阻害剤の創製:新型パンデミックA(H_1N_1)インフルエンザウィルスのシアロ糖鎖結合特異性、ならびに、H3N8型ウィルスの感染及び病原性について解析し(J.Virol.,84,12069-12074,2010;Influenza and Other Respiratory Viruses,4,345-351,2010)、新規シアリダーゼ阻害剤の開発を行った(Anti-Infective Agents in Medicinal Chemistry,9,198-204,2010)。B細胞表面に特異的に発現するシアル酸認識レクチン(CD22)の高親和性リガンド(GSC-718)のin vivo免疫賦活試験(連携研究者・鍔田武志らとの共同研究)を遂行するため、大量合成法の確立とアッセイサンプルの生体適合性について検討した。その結果、化学合成品におけるリチウムイオンの混在が活性を低下させることが明らかとなった。一方、GSC-718をリードとした構造活性相関研究を行うため、一連のシアル酸誘導体の合成に成功した(Synthesis, 18, 2968-2974, 2011 ; Current Medicinal Chemistry, 18, 3537-3550, 2011)。(2)ガングリオシド合成法の革新と応用:(3)1分子イメージング用蛍光ガングリオシドの開発と応用:ガングリオシドGM3とGM1の蛍光標識化に成功し、細胞膜ラフトのマーカー分子としての物理化学的評価を行った。その結果、糖鎖非還元末端への蛍光標識化が1分子イメージング解析に有効であることが明らかとなり、実際、P24細胞膜上においてラフトマーカーとして機能することを確認した。(1)シアロ糖鎖を足場とするマイコプラズマ滑走運動の分子機構を明らかにするために、16種の人工糖鎖を用いて、マイコプラズマ滑走運動におけるシアル酸オリゴ糖の認識特異性と結合親和力を解析した。その結果、マイコプラズマの足(legs)が、錠と鍵(lock-and-key)様式でシアロ糖鎖を捕まえて滑走していることが明白となった(Journal of Bacteriology, 195, 429-435, 2013)。また、H5N1型トリ・インフルエンザウィルスのヘマグルチニン変異とヒトへの感染機構を分子細胞レベルで解析した(Virology, 447, 326-337, 2013)。(2)人工合成した天然型及びファイトスフィンゴシン・セラミドを含むガングリオシドGM3を膜構成成分とし、その膜表面にシアリルルイスX糖鎖を結合させたグライコリポソームを作製した。次いで、その内部にエリスロポイエチン(EPO)を封じ込めて心臓の炎症性サイトに送達させるドラッグ・デリバリー・システム(DDS)を確立した(Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol., 304, H1124-1133, 2013)。

(3)グルコシルセラミド誘導体を最終のグルコシル化アクセプターとする「カセット合成法」を応用することにより、ガングリオシドGalNAc-GM1bの全合成に初めて成功した(Molecules, 18, 15153-15181, 2013)。(1)新戦略に基づくガングリオシド合成法の革新と応用:グルコシルセラミド誘導体を最終のグルコシル化アクセプターとするカセット合成法と、新しい修飾シアル酸連結法を用いて、アオヒドデ由来ガングリオシドLLG-3及びムラサキヒトデ由来ガングリオシドGAA-7の世界初全合成を達成した(Organic Lett., 14, 6342-6345, 2012)。これらは強力な神経突起伸展活性を有しており、医学的応用が期待される。(2)自己免疫性神経疾患に関係する新奇ガングリオシドの全合成:筋萎縮性側索硬化症(ALS)に類似する自己免疫性神経疾患の原因物質として単離されたガングリオシドX2の世界初全合成を達成した(Chem. Asian J., 7, 1041-1051, 2012)。これらは、GBSの診断に重要である。(3)シアロ糖鎖を足場とするウィルス感染機構の解明:ヒトメルケル細胞癌を惹起するポリオーマウィルス(MCPyV)の感染機構を解明するために、MCPyVのキャプシド蛋白VP1と合成シアロ糖鎖の結合特異性を糖鎖マイクロアレイ及びX線により解析した。その結果、VP1はNeu5Ac-α2,3-Gal構造を認識して結合・感染することが明らかとなった(PLoS Pathogens, 8, 1-11, 2012)。またインフルエンザウィルスの新規ガングリオシド受容体の全合成に成功した(Molecules, 17, 9590-9620, 2012)。(2)セレン原子の異常散乱性を利用するX線結晶構造解析法(MAD法、SAD法)はタンパク質の立体構造解析の有力な手法である。p-methylselenobenzoic anhydride (Tol2Se)を新しいセレノ化剤として4種のセレノラクトース類縁体を合成し、ヒトガレクチン9との共結晶化及びMAD/SAD法によるX線結晶構造解析を試みた。その結果、6-MeSe-lactoseのみが共結晶を与え、lactose同様にガレクチン9に認識されることが分かった(Bioorganic & Medicinal Chemistry, 22, 2090-2101, 2014)。また、グリコシルイミデートから各種のセレノグリコシドを得る新規セレノ化法を開発した。この手法は様々なセレノ糖鎖合成に有用である(Tetrahedron Letters, 55, 1920-1923, 2014)。26年度が最終年度であるため、記入しない。糖鎖工学、ケミカルバイオロジー26年度が最終年度であるため、記入しない。交付申請書に掲げた6つの研究目的について大いに研究を推進し、この4年間で計26報に上る国際的英文誌にその成果を報告・公開した。全て世界で初めて達成されたレベルの高い研究成果であり、共同研究を含めて国内外において高く評価されている。交付申請書に掲げた6つの研究目的について大いに研究を推進し、この3年間で計22報に上る国際的英文誌にその成果を報告・公開した。全て世界で初めて達成されたレベルの高い研究成果であり、国内外において高く評価されている。本研究で目標としている6つの課題は、いずれも順調に進展しており、計画通り遂行する予定である。現在のところ、研究は当初の計画以上に進展しているので、特に研究計画の変更はない。
水産養殖魚における高成長形質の分子機構の解明

本研究の目的は、水産養殖魚における高成長形質の分子機構の解明であり、特にレプチン-メラノコルチン経路の抑制と高成長形質の関係に焦点を当て実験を進める。始めに、(I)選抜育種によって獲得された高成長形質の分子基盤の解明を目的とする。次に、他水産魚種への展開を考慮に入れて、選抜育種が施行されていないトラフグにおいて、ゲノム編集による標的遺伝子破壊法を用いて(II)レプチン-メラノコルチン経路抑制による高成長形質付与の実証を目的とする。本年度は(II)の研究に注力し、当初の予定より進展している。(I)の実験は当初の予定より遅れている。その理由は、育種マダイと野生マダイを材料に、比較トランスクリプトーム、比較ゲノムを行う予定であったが、野生マダイの入手が困難であることが明らかとなったためである。その対応策として、全ゲノムリシーケンスによって育種系統の個体間におけるバリアント情報を取得した。この成果は野生マダイと比較ゲノミクスを行う際に重要なデータとなると考えられる。また、(I)の進行が遅れているため、(II)の実験を重点的に実施した。(II)に関しては、当初の計画以上に進展している。1年目の成果として、レプチン-メラノコルチン経路の受容体を欠損させたマダイおよびトラフグ系統の作出に成功した。マダイ変異体についてはゲノム編集導入世代同様に、系統化しても高成長形質は観察されてなかった。つまり、当初の仮定通り育種系統はすでにレプチン-メラノコルチン経路が抑制されていると考えられる。一方、親魚が天然資源由来であるトラフグにおいて同受容体を欠損させたところ、ゲノム編集導入世代において高成長形質が観察された。ゲノム編集導入世代は体細胞にモザイク状に変異が誘発されているため、変異を全細胞でもつ欠損系統は導入世代以上の成長率が期待される。特にトラフグ系統については、変異体と対照個体において摂食・代謝に関与する組織(脳、肝臓、筋肉)のトランスクリプトーム解析を行うことによって変動遺伝子を同定した。現在は、同定した変動遺伝子の詳細について調査している。昨年度、摂食抑制因子受容体欠損トラフグと対照個体において摂食・代謝に関与する組織(脳、肝臓、筋肉)のトランスクリプトーム解析を行うことによって変動遺伝子を同定した。今度は、同定した変動遺伝子の詳細について調査している。さらに、高成長形質に重要と考えられる因子または遺伝子カスケードの探索する予定である。また、体長測定などを行うことによって摂食抑制因子受容体欠損トラフグの表現型解析を実施し、受容体欠損による水産育種への付加価値について評価する。
不活性ガスの吸着による固体酸の表面性質評価

アルゴンや窒素などは化学的に不活性であるが、分極した部分に近づくとそれ自身に分極が誘起され双極子モーメントを持つようになり、静電的な引力が生じると考えられる。固体酸の表面で最も強く分極しているのは酸点であるといえるため、酸点とアルゴンや窒素の誘起双極子との間に静電的な相互作用が生じ、形としては酸塩基的相互作用(プロトン酸の場合は水素結合)が生じると考えられる。また、この強さは分極の様子、つまり酸強度に依存すると言える。本研究ではプロトン型のモルデナイト、ベータ、ZSM-5ゼオライト、硫酸化ジルコニア、シリカ-アルミナ、等を試料として、アルゴンの吸着をヘンリー型と考えて吸着熱を測定する方法を試み,吸着熱も酸強度の指標となることを示した。吸着等温線は実際にはヘンリー型ではなく算出される吸着熱も飽和吸着量の変化を無視した近以値であることから、さらに詳細な検討を行い、吸着をラングミア型として算出された吸着熱が酸強度を表すこと,飽和吸着量は酸量と関係すること,吸着温度による吸着熱の変化と細孔経に関係があることを見出した。酸点の酸強度分布を明らかにする目的で、吸着等温線に対しクラジウス-クラペイロン式を適用し、吸着量に対する吸着熱の変化を、吸着ガスをアルゴンと窒素として比較したところ、アルゴンを執着ガスとした場合、酸強度分布を明らかにできること、窒素がルイス酸に対して非常に強く吸着することから、窒素とアルゴンの吸着熱の比較でブレンステッド酸とルイス酸を区別できることを明らかにした。アルゴンは化学的に不活性であるが、表面酸点と相互作用を持つことが知られている。この性質を利用して、表面酸点への吸着をラングミア型と仮定し、吸着等温線から吸着熱を算出したところ、妥当な値を得た。また、飽和吸着量は酸量と関係することが推測された。さらに、低温領域で測定された吸着熱はアルゴンの蒸発熱と一致し、その温度が細孔径と関係することを見いだした。研究には、硫酸根担持ジルコニア(SZ)、硫酸根担持酸化スズ、タングステン酸担持ジルコニア、シリカ-アルミナ(SA)、数種のプロトン型ゼオライトを用いた。吸着温度を113273Kとし、一般的な容量法でArの吸着量を求めた。ラングミア式からは、飽和吸着量と吸着係数(b)が求められ、ln(b)を1/Tに対してプロットすると、グラフの傾きから吸着熱が求められる。H-Yの場合、193K以下の直線の傾きから計算された吸着熱は-6.3 kJ mol^<-1>で、Arの蒸発熱の近い値となった。飽和吸着量も、この温度領域で急激に増加していた。他の試料でも同様の現象が観察され、この温度領域では毛管凝縮が起こっていることが示唆された。高温側の吸着熱は-15.6 kJ mol^<-1>であり、酸強度を反映していると考えられる。吸着熱はSZ>H-ZSM-5【approximately equal】H-MOR>H-Beta>H-Y>SAの序列で、SZで-26.4 kJ mol^<-1>、SAで-14.9 kJ mol^<-1>であった。この序列は、既知の酸強度の序列と一致した。高温領域でのArの飽和吸着量は、H-ZSM-5やH-MORではAl量とほぼ等量、H-YではAl量の8%となり、酸点の数に相当するものと考えられる。以上の結果より、Arの吸着等温線より求めた吸着熱は酸強度を反映し、飽和吸着量は酸量と関係することが明となった。

Ar吸着法は、酸強度・酸量が同時に求められる他、一般的な容量法で測定可能である、表面に化学的影響がない、金属を含んでいても測定可能であるなど、新規な表面性質評価法として有用である。アルゴンや窒素などは化学的に不活性であるが、分極した部分に近づくとそれ自身に分極が誘起され双極子モーメントを持つようになり、静電的な引力が生じると考えられる。固体酸の表面で最も強く分極しているのは酸点であるといえるため、酸点とアルゴンや窒素の誘起双極子との間に静電的な相互作用が生じ、形としては酸塩基的相互作用(プロトン酸の場合は水素結合)が生じると考えられる。また、この強さは分極の様子、つまり酸強度に依存すると言える。本研究では、プロトン型のモルデナイト、ベータ、ZSM-5ゼオライト、硫酸化ジルコニア、シリカ-アルミナ、等を試料として、アルゴンの吸着をヘンリー型と考えて吸着熱を測定する方法を試み,吸着熱も酸強度の指標となることを示した。吸着等温線は実際にはヘンリー型ではなく算出される吸着熱も飽和吸着量の変化を無視した近似値であることから、さらに詳細な検討を行い、吸着をラングミア型として算出された吸着熱が酸強度を表すこと,飽和吸着量は酸量と関係すること,吸着温度による吸着熱の変化と細孔経に関係があることを見出した。酸点の酸強度分布を明らかにする目的で、吸着等温線に対しクラジウス-クラペイロン式を適用し、吸着量に対する吸着熱の変化を、吸着ガスをアルゴンと窒素として比較したところ、アルゴンを執着ガスとした場合、酸強度分布を明らかにできること、窒素がルイス酸に対して非常に強く吸着することから、窒素とアルゴンの吸着熱の比較でブレンステッド酸とルイス酸を区別できることを明らかにした。
新しい磁気共鳴画像法による実験的糖尿病白内障定量化と抗白内障薬効果判定

新しい磁気共鳴画像法の1つ,Magnetization Transfer Contrast Enhancement(MTC)法は,白内障発症時の水晶体内部の水と巨大分子(タンパク質)との相互関係を捉えうる可能性が示唆されている.一方,糖尿病眼合併症の1つである糖白内障では,アルドース還元酵素を起因酵素としたポリオール蓄積に伴う浸透圧差から水晶体内部の水の動態に変化を来すことがわかっている.本研究では,アルドース還元酵素阻害剤(ARI)のラットガラクトース白内障に対する予防および治療効果判定に同法を用い,その有用性と限界を調べることを目的の1つとしていた.その結果,今回用いた新しいARIであるOPQ(Oxazopyroloquinoline)は白内障予防効果ならびに治療効果を有しており,これは生化学的にも組織学的にもその有用性を確認することができた.すなわちOPQ点眼により水晶体内ガラクチトール量の増加は有意に抑制され,組織上も水晶体線維の液化膨化所見の抑制が認められた.一方MTC法による検討では,ラット水晶体ならびに白内障の磁気共鳴画像による同定は可能であったが,大塚電子製動物実験用4.7Tesla磁気共鳴画像装置の解像度不足ならびに付随するコンピューターの演算処理能力の限界から磁気転移率の経時的計測をinvivoにて行うには至らなかった.今後,より小さな領域からの信号を有効に受信できる表面コイルの作製により解像度の改善を図るとともに,実験動物の大型化(ウサギへの変更)を含めて検討していく予定である.新しい磁気共鳴画像法の1つ,Magnetization Transfer Contrast Enhancement(MTC)法は,白内障発症時の水晶体内部の水と巨大分子(タンパク質)との相互関係を捉えうる可能性が示唆されている.一方,糖尿病眼合併症の1つである糖白内障では,アルドース還元酵素を起因酵素としたポリオール蓄積に伴う浸透圧差から水晶体内部の水の動態に変化を来すことがわかっている.本研究では,アルドース還元酵素阻害剤(ARI)のラットガラクトース白内障に対する予防および治療効果判定に同法を用い,その有用性と限界を調べることを目的の1つとしていた.その結果,今回用いた新しいARIであるOPQ(Oxazopyroloquinoline)は白内障予防効果ならびに治療効果を有しており,これは生化学的にも組織学的にもその有用性を確認することができた.すなわちOPQ点眼により水晶体内ガラクチトール量の増加は有意に抑制され,組織上も水晶体線維の液化膨化所見の抑制が認められた.一方MTC法による検討では,ラット水晶体ならびに白内障の磁気共鳴画像による同定は可能であったが,大塚電子製動物実験用4.7Tesla磁気共鳴画像装置の解像度不足ならびに付随するコンピューターの演算処理能力の限界から磁気転移率の経時的計測をinvivoにて行うには至らなかった.今後,より小さな領域からの信号を有効に受信できる表面コイルの作製により解像度の改善を図るとともに,実験動物の大型化(ウサギへの変更)を含めて検討していく予定である.
生物分子モーターの動的構造解析

細胞性粘菌のミオシンII遺伝子を用いて組換えミオシンを作成し、ATP加水分解反応が特定の中間状態にトラップされている変異ミオシンを多数作成した(Sasaki et al.,J.Biol.Chem.,1998,1999,2000).アクチンと相互作用しながら滑り運動をするときに、ミオシンモータードメイン内でおこる構造変化が、これら変異体作成であきらかになった。これら変異ミオシンの結晶構造解析は、米国ウイスコンシン大学、ドイツのマックスプランク研究所の結晶解析グループとの共同研究で進行中である.こうした研究の結果、ATP加水分解にともなう連続的な分子構造変化を原子レベルで追跡することが可能となろう.また、緑色蛍光タンパク質GFPあるいはその青色変異タンパク質BFPを融合したキメラミオシンを作成し、蛍光共鳴エネルギー移動(FRET)法で、ATP加水分解に伴うミオシンの構造変化を調べた.この結果、ATP結合直後にミオシンはいわゆる"レバーアーム"を振り上げた状態になり、ATP加水分解後にレバーアームが振り戻されることが明らかとなった(Suzuki et al.,Nature,1998).これは、滑り運動に十分な大きさの構造変化がATP加水分解の特定ステップでおこっていることを実験的にしめした初めてのものである。さらに、1分子レベルでのFRETを計測できる1分子FRET顕微鏡をを作成し、力発生にともなうレバーアームの動きを1分子レベルで観察した(Suzuki et al.,FEBS Letters,,in press).細胞性粘菌のミオシンII遺伝子を用いて組換えミオシンを作成し、ATP加水分解反応が特定の中間状態にトラップされている変異ミオシンを多数作成した(Sasaki et al.,J.Biol.Chem.,1998,1999,2000).アクチンと相互作用しながら滑り運動をするときに、ミオシンモータードメイン内でおこる構造変化が、これら変異体作成であきらかになった。さらに、1分子レベルでのFRETを計測できる1分子FRET顕微鏡をを作成し、力発生にともなうレバーアームの動きを1分子レベルで観察した(Suzuki et al.,FEBS Letters,,in press).細胞分裂、細胞運動、細胞内小胞輸送、食作用など細胞が生きていくために必須であるさまざまな「動き」は、細胞内の多様な蛋白質分子モーターが担っている。こうした分子モーターには、ミオシンファミリー、キシネンファミリー、ダイニンファミリーなどがあり、典型的な真該細胞では数十種類の分子モーターが活躍している。こうした「生物分子モーター」の構造や機能の「多様性」は生物進化の過程で細胞のさまざまな要求に応じてできあがってきたものであり、細胞内で力は必要とされる多種多様の場面で多彩なモーターが働いているという状況のなかにその意味が反映されている。一方、このような多様な分子モーターも少数の祖先蛋白質から進化してきたものであり、その作動機構をつきつめていけば「共通の原理」にいきつくことが期待される。こうした「生物分子モーターの多様性と同一性」を視野に入れつつ、構造の面からさまざまな分子モーターを取扱うのが「生物分子モーターの動的構造解析」研究班の目的である。研究手段としては、高分解能3次元クライオ電子顕微鏡法やX線決勝解析法を中心に、X線小角散乱法やNMRなどを駆使し、材料としては組換えミオシン、組換えキネシン、ダイニンを用いた。そして、こうした多様なモーターの作動に必須の構造を明らかにし、そのうえで、これらの構造に先祖モーターの構造を反映している共通性がみられるかどうかを調べた。本年度の「生物分子モーターの動的構造」班の成果は以下のようなものである。1)ミオシンモータードメインのN末端にクラゲの緑色蛍光タンパク質(Green Fluorescent protein;GFP)、C末端に青色蛍光タンパク質(Blue Fluorescent Protein:BFP)を融合させた組換えモーターを作成した。GFP,BFP間の蛍光エネルギー遷移を測定することで、ATP加水分解にさいしてミオシンモータードメインのC末端がN末端に対しておおきく振れることが実験的に確かめられた。さまざまな変異ミオシンモーターを利用して、この振れがまずATP結合直後のいわゆる「Isomerization Step」でおこること、ATP加水分解後、リン酸が放出されるともとの状態にもどることが確かめられた。この実験は、ミオシンの作動機構として提案されているいわゆる「レバーアーム仮説」を支持するものである。2)野性型粘菌アクチンとトロポミオシンを結合できない変異型粘菌アクチンの高分解能X線結晶解析に成功した。トロポミオシンを結合できないように変異を入れたアクチンも構造変化は局所的にしかおこっておらず、アクチン・トロポミオシン結合にどのような相互作用が必要かがあきらかとなった。