hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
核内共生細菌の感染と増殖の分子機構

1.ホロスポラは低温条件下では宿主の生存率を高める:4°Cでは、増殖型ホロスポラオブツサ保持細胞の方が、オブツサを持たない細胞より生存率が高く、ホロスポラが宿主の役に立っていることが初めて証明された。これが、気温の低い地域でのみホロスポラがゾウリムシに維持されている原因と思われる。2.ホロスポラのgroELホモログはヒートショックで量が増加するヒートショックタンパク質である3.ホロスポラの感染型特異的抗原:ホロスポラの感染型特異的モノクローナル抗体を3種取った。抗体IF-3-1とIF-3-2は、ペリプラズム特異的な抗原を認識することが免疫電顕で明らかになった。MI-1抗原は感染型分化過程初期に出現した。4.宿主食胞内pHの酸性化は、ホロスポラの食胞脱出と活性型特異的タンパク質の遺伝子発現に必須:V-ATPaseの阻害剤のコンカナマイシンは、食胞内pHの酸性化阻害とホロスポラの食胞脱出阻害を誘導した。一方、感染型ホロスポラをpH3で短時間処理すると、転写を伴った活性型特異的抗原の出現と活性型特異的形態変化が誘導された。5.ホロスポラの抗プロトンポンプ抗体は、宿主収縮胞および各種生物のミトコンドリアのプロトンポンプと交差反応する:ホロスポラの抗プロトンポンプ抗体IR-2-1は、大腸菌とは反応しないが、縮主収縮胞のdecorated spongiomeと各種生物のミトコンドリアのプロトンポンプと交差反応し、バクテリアのプロトンポンプ、真核生物のF-ATPase, P-ATPaseに共通の抗原決定基を認識する抗体であることが示唆された。6.ホロスポラの細胞壁物質は宿主核膜の物質透過性を低下させる:ホロスポラオブツサの抗細胞壁抗体は、増殖型のみが存在する大核膜は通過できるが、感染型を持つ大核膜を通過できない。増殖型が感染型に分化する時に、細胞壁物質が必要以上に大量合成されて菌体外に放出され、これが大核膜に厚く沈着して物質通過を妨害していることが分かった。ホロスポラは、感染型になると宿主の生存率を積極的に低下させ、宿主外に脱出する機会を高めていると考えられる。7.ホロスポラレクタの単離と凍結保存が可能になった:単離した感染型レクタは-85°Cて少なくても127日間、感染能力と増殖能力を維持した状態で保存可能となった。グラム陰性細菌Holospora obtusaは、ゾウリムシ(Paramecium caudatum)とその近縁種の大核と小核の違いを識別して大核に特異的に侵入する核内共生細菌である。平成5年度は、下記のことを明かにした。1.ホロスポラに対するモノクローナル抗体を5種類取った。

IR-3-1とIR-3-2抗体は、感染型ホロスポラのペリプラズム特異的抗体で、免疫電顕とイムノブロットで抗原の性質(細胞内局在性、分子量、生活環での発現時期)を明かにした(J.Protistol.に印刷中)。RI-1-1抗体は、ホロスポラの細胞壁特異的抗体で、抗原は糖であった。IR-2-1抗体は、ホロスポラの細胞質特異的抗体で、宿主の収縮胞の放射管に存在するdecorated spongiomeとも反応した(J.Euk.Microbiol.に印刷中)。2.ホロスポラ生活環で、ストレスタンパク質のgroELホモログの量的変化をイムノブロットで調べた。増殖型は感染型の20倍以上(タンパク量あたりと、細胞あたり)のgroELホモログを持っていた。増殖型から感染型に分化する過程の中間型では、中間量のgroEL量であった。groELの分子シャペロンとしての機能を調べるために、免疫沈降でgroELを落とせるモノクローナル抗体を作り直す作業を行った。現在、クロニング途中であるが、6種の抗体が取れる予定なので、使えるものが得られることが期待できる。3.ホロスポラの等張液みつけ、単離方法を改良した。その結果、かなりインタクトな状態で単離が可能となった。1.活性型ホロスポラ特異的物質ゾウリムシの大核内共生細菌の感染型ホロスポラオブツサは、食胞を経由して宿主細胞質に入り、大核に感染するが、大核に感染する前に形態と比重を変化させる。この細菌は活性型と呼ぶ。活性型ホロスポラに起こる物質の変化を調べるために、単離した活性型を抗原にして活性型特異的モノクローナル抗体(AF-1-1)を取った。間接蛍光抗体法では、抗原は活性型にのみ認められ、増殖型と感染型には認められなかった。イムノブロットでは、分子量58.5Kと22.9Kの活性型特異的バンドが出現した。さらに、この抗原は、感染型をin vitroで低pH処理しても誘導できた。つまり、食胞での低pH条件がAF-1-1抗原発現の引き金であると考えられる。この物質が、感染過程でのホロスポラの食胞脱出、大核への移動、大核と小核の識別、大核膜貫通のどの段階に機能しているかはまだわからない。ホロスポラが宿主の生存に貢献している証拠増殖型を持つゾウリムシと、感染型を持つゾウリムシ、オブツサを持たないゾウリムシ(対照実験)を4度、25度、35度の条件に48時間おき、生存率を調べた。25度では、3者の生存率に差が見られなかった。4度と35度では、増殖型を持つゾウリムシの生存率が最も高く、感染型を持つゾウリムシは逆に対照実験より生存率が低かった。ホロスポラが発見されて以来、105年目にして、ホロスポラとゾウリムシの関係は、温度条件によっては片利共生ではなく相利共生であることが判明した。どのようにして、宿主の生存率を変化させるかはまだ分からない。1.ホロスポラの感染過程での宿主食胞脱出には、食胞内pHの酸性化を必要とし、食胞内の酸性pHは感染型ホロスポラを活性型に分化させる感染型ホロスポラオブツサは、宿主食胞のDV-Iからのみ細胞質に脱出して宿主核に感染する。酸性vacuoleのpH低下の機能を持つV-ATPase(液胞型プロトンポンプ)の阻害剤のコンカナマイシンAとBは、食胞内pHの酸性化阻害とオブツサの食胞脱出阻害を誘導した。さらに、クロマフィン顆粒のプロトンポンプに対するモノクローナル抗体を使った間接蛍光抗体法は、DV-I膜に抗原が存在することを明らかにした。以上の結果は、DV-Iの酸性化がホロスポラの食胞脱出の引き金になっていることを示している。
繰り返し統合チャネル推定・同期・復号における自己雑音伝播抑圧に関する研究

本研究課題では,昨今の乱立して提案されている最先端の各種通信技術をモジュールとして捉え,それらを単純に組み合わせた時に生じる自己雑音伝播等の不整合性を取り除きつつ,システム全体で見た最大性能を得るためのフレームワークを提供することを目的とした.不整合性を取り除くための繰り返し信号処理技術を,1繰り返し伝搬路推定,2仮想差動符号化によるブラインド信号検出,3自己繰り返し型大規模MIMO信号検出,4独立成分分析に基づくBLEの非同期空間共用,5BLEのGFSKとCRC間の繰り返し検出に適用し,計算機シミュレーションによりそれらの有効性を確認した.本研究課題では、昨今の乱立して提案されている最先端の各種通信技術をモジュールとして捉え、それらを単純に組み合わせた時に生じる不整合性を取り除きつつ、システム全体で見た最大性能を得るためのフレームワークを提供することを目的としている。本研究課題の平成25年度の研究計画は、(1)自己雑音伝播の解明、(2)その解明に基づくEXtrinsic Information Transfer(EXIT)解析の拡張の二項目である。Least Square(LS)規範とMinimum Mean Square Error(MMSE)規範の繰り返し伝搬路推定における自己雑音伝播の影響を数学的に解明した上で、外部ソフトレプリカを用いて抑圧しつつ、推定誤差と受信信号の相関を考慮に入れた外部対数尤度比の定義式を新たに提案することで、信号検出精度を高めることに成功した。この提案した外部対数尤度比を導入することでEXIT解析の精度が高まることも確認し、システム全体で見た最大性能を得るための各モジュール間の不整合をより正確に把握することに成功した。また、自己雑音伝播の解明により得られた知見に基づき、従来の差動符号化伝送において、送信機側で差動符号化を行わず受信機側で繰り返し差動復号を行うことで、同期検波を行うことなく信号検出を可能とする方式を提案した。これにより,時間同期精度の要求条件を緩和できることを明らかにした。本研究課題では、昨今の乱立して提案されている最先端の各種通信技術をモジュールとして捉え、それらを単純に組み合わせた時に生じる不整合性を取り除きつつ、システム全体で見た最大性能を得るためのフレームワークを提供することを目的としている。この目的を達成するため平成26年度は、(3)「連接符号の適応制御」における(3)-A「SISO (Single-Input Single-Output)通信路における制御」と(3)-B:「MIMO (Multiple-Input Multiple-Output)通信路における制御」の課題を実施した。(3)-Aに関しては、符号長が短い場合のターボ符号の繰り返し復号の際に生じる雑音伝播問題も解析した。また、雑音伝播に起因する外部対数尤度比(LLR: Log Likelihood Ratio)間に生じる相関性を抑圧する連接符号の適応制御法も提案し、その有効性を確認した。(3)-Bに関しては、自己繰り返し型MIMO信号検出の一種であるPDA (Probabilistic Data Association)検出に着目し、その自己雑音伝播の発生メカニズムを明らかにした。この雑音伝搬を抑圧する方法として、チャネル選択によりアナログ符号部の適応制御を行う仕組みを導入し、ビット誤り率特性改善の観点から有効に動作することを明らかにした。また、この原理を大規模MIMOにも拡張した。この目的を達成するため平成27年度は、(3)「連接符号の適応制御」における(3)-C「分散MIMO通信路における制御」と(4)総合評価の課題を実施した。分散MIMO通信路のシナリオにおいて、まず、非同期で複数リンクの同時伝送を行う物理層技術を確立するため、Bluetooth Low Energy (BLE)による非同期空間共用を前提として検討を実施した。BLEの非同期空間多重伝送を行うため、独立成分分析によるチャネル推定と信号分離法を適用し、オーバーサンプリングを活用した効率的な信号分離法を提案した。しかし、BLEは通信路符号化を用いていないため、本研究課題の主題である繰り返し検出のための連接符号構造を持たない。この問題に対して、本研究課題では、変調方式のGFSKと誤り検出符号のCRCに、通信路符号化構造が隠れていることに着目し、これら二つのモジュールを活用して、繰り返し復号を行うことで、繰り返し利得が十分に得られることも明らかにした。最後に総合評価を行い、自己雑音伝播が伴うような不完全なシステム構成であっても、繰り返し信号処理を適切に制御することにより、繰り返し利得の改善が期待できると結論付けた。本研究課題では,昨今の乱立して提案されている最先端の各種通信技術をモジュールとして捉え,それらを単純に組み合わせた時に生じる自己雑音伝播等の不整合性を取り除きつつ,システム全体で見た最大性能を得るためのフレームワークを提供することを目的とした.不整合性を取り除くための繰り返し信号処理技術を,1繰り返し伝搬路推定,2仮想差動符号化によるブラインド信号検出,3自己繰り返し型大規模MIMO信号検出,4独立成分分析に基づくBLEの非同期空間共用,5BLEのGFSKとCRC間の繰り返し検出に適用し,計算機シミュレーションによりそれらの有効性を確認した.平成26年度の研究計画は概ね順調に進展している。研究実績の概要で述べた通り、(3)-A「SISO通信路における制御」と(3)-B「MIMO通信路における制御」は完了し、平成27年度の課題である(3)-C「分散MIMO通信路における制御」が残されているだけである。

ただし、適応制御に関しては、様々な拡張が考えられるため、平成27年度も引き続き検討を続けることにする。無線通信システム平成27年度は、平成26年度に得られた(3)-B「MIMO通信路における制御」の成果を、(3)-C「分散MIMO通信路における制御」のモデルに展開するのみである。この時、様々な分散MIMOの要求条件に対応できるよう配慮を行う。なお、(4)総合評価では、これまでに得られた成果を今一度振り返り、他の形態への展開の可能性についても再検討を行う。平成25年度の研究計画はおおむね順調に進展している。研究実績の概要で述べた通り、繰り返し信号検出における自己雑音伝播の数式モデルとそのモデルに伴う対数尤度比の定式化は完了しているため、本研究課題の中心的な問題は既に解決している。ただし、繰り返し時間・周波数同期に関しては、まだ改善と改良の余地を多く含んでいるため、平成26年度も引き続き検討を進めることとする。B-Aの額が1,931円と少額であり,研究に必要な経費として支出できないため。当初の研究計画に従い、研究を推進する。平成26・27年度の実施項目は連接符号の適応制御に関するものである。SISO通信路による適応制御は比較的容易に実現できると考えられる。しかし、MIMO通信路においては自己雑音伝播モデルが複雑となるため、様々な検討が必要になると考えられる。平成26年度前半はMIMO通信路の自己雑音伝播モデルの解明に注力する方針である。平成27年度の物品費として使用する。
画像診断情報の統合化とダウンサイジングについての臨床研究

パーソナルコンピュータ・マッキントッシュ・クワドラAV840上でハイパーカードを用いたレポートシステム画像を付け加える形で試作したシステムではレーザープリンターの使用を考えディサ変換した白黒2値画像を用いた。ここでは、シャウカステン上のフィルム画像のCTを直接、デジタル化した。72-100ドット/インチで用いた。これ以上ではデータが大きくなりすぎ、以下では読み取れない。濃度についての情報はCTでは空気と軟部組織、骨の3者の判別が可能な程度であった。ビデオ画像のデジタル化では640x480マトリックスと320x240では本来のCRTのマトリックス640x480では画面全部を占拠し、比較が出来ない。その点320x240では比較が容易となる。カラー画像については24ビットと8ビットでは皮膚などでは疑似輪郭が出現する場合があるが、画像に依存する。別のシステム上でも検討した。ハードウェアーはパーソナルコンピュータPC98(CPUは486、66MHz)MS-Windows上で用意したもので、デジタルデータを直接、表示した。FCR画像(2000x200x10bit)を512x512x8bitで表示したものでは、CRTの輝度の問題からかコントラストが不十分と言う評価が大半であった。この場合、階調処理(ウィンドウ、レベル調整を含む。)が不可欠と思われる。胸部内科の評価は一次診断困難であるが、レポート共に表示した場合、教育、研究などにはそれなりに価値はあると評価された。一方、FCR、CT、MRIを1000x1000x12bitでJPEG圧縮、解凍したものでは、脳外科医からはCT、MRIでは十分であるという評価を得た。今後、1)パソコン端末上で必要な画像処理、2)圧縮したFCR、CTなどの画像供給の意味と圧縮率、3)端末の数とピーク時の転送量、の具体的検討が必要である。
新しいVLBI手法による巨大ブラックホールジェット駆動領域の観測的研究

活動銀河中心核の巨大ブラックホール(BH)から噴出する相対論的ジェットの生成メカニズムは天文学における最大の難問の1つである。本研究ではジェット生成領域をシュバルツシルト半径に匹敵する空間スケールで探査可能な多周波相対VLBI手法を用いて、M87を始めとする複数のジェット天体のBH周辺構造を詳しく観測した。その結果、M87のジェットはBHごく近傍で増幅された磁気エネルギーによって駆動されている可能性が高いことがわかった。一方M87とは対照的に、BHから比較的遠方の降着円盤からの生成を示唆する天体も存在した。本結果はジェットの駆動機構は天体の個性や環境によって多様性を持つことを示唆している。巨大ブラックホール(BH)から噴出する相対論的ジェットの生成機構解明は現代天文学における究極的課題の1つである。研究代表者はこれまでの研究で、ジェット生成領域の構造をシュバルツシルト半径(Rs)に匹敵する空間スケールで探査可能な「多周波相対VLBI」手法を世界に先駆けて実現することに成功した。本研究ではこの手法を更に発展活用し、「ジェットの絞り込み(収束)はBHからどの程度の位置で始まるのか?」、「ジェット生成にBHスピンは必要かどうか?」等について議論し、現在広く信じられている「磁場駆動型モデル」に対する観測的検証を行う。今年度は当初の計画通り、最重要天体M87のVLBA多周波データ解析、特にBH最近傍10Rs領域まで見通せる86GHz帯の高解像度データの解析が中心であった。ただ、86GHz帯データは低周波データと比べ地球大気ゆらぎによる擾乱の影響が大きい。そのため高いSN比で信号検出をするための解析作業、技術的ステップが低周波データと比べ非常に煩雑で多く、当初想定していたよりも解析作業に多くの時間がかかってしまった。現在は解析はほぼ完了、地道な努力の甲斐もあり、非常に興味深い結果が出始めている。M87はBHから100Rsより下流ではシンプルな双曲型で表されるのだが、今回根元側10-100Rs領域のジェット形状を詳しく調べたところ、単一の冪では評価できない複雑な絞り込み形状をしていることを発見した。空間スケールを考えると、これはBH近傍の降着流とジェットが相互作用をしていると考えると説明がつく。このようなジェット生成と降着円盤の相互作用を示唆する結果は未だかつて観測されておらず、今回が初めての観測的証拠となる可能性がある。以上の成果は2015年3月の春季天文学会で口頭発表を行い、関連分野の研究者からも非常に大きな関心を持っていただいた。巨大ブラックホールから噴出する相対論的ジェットの生成機構解明は現代天文学における究極的課題の1つである。本研究ではこの手法をさらに発展活用し、「ジェットの絞り込みはBHからどの程度の距離で始まるのか?」、「ジェット生成にBHスピンは必要かどうか?」等について議論し、現在広く信じられている「磁場駆動型モデル」に対する観測的検証を行う。今年度は平成26年度から続いていた最重要天体M87のVLBA86GHzデータの論文化に向けた作業が最優先事項であった。その結果、平成27年6月にApJに査読論文を投稿、幾つかの改訂を経て、平成27年11月に受理、平成28年1月に無事ApJに出版された(Hada et al. 2016, ApJ, 817, 131)。本成果は米国電波天文台のサイエンスハイライトとしてウェブサイトでも取り上げられるなど、科学的インパクトが確かに大きな内容であったことを示している。また、当初の観測天体リストにはなかったが、急速に進展するジェット研究分野の最新の動向を踏まえ、ターゲットとして新たな天体種族「狭輝線1型セイファート銀河(NLS1)」を盛り込むことを決定した。NLS1はブレーザー、電波銀河に続いてガンマ線望遠鏡Fermiによってガンマ線活動が確認された第三のAGN種族であるが、そのジェットの性質は謎に満ちており、近年この種族の構造探査が非常に大きな注目を浴びている。そこで我々はNLS1ジェット根元の超精密探査という観点から切り込むべく、最も代表的かつ近傍のNLS1であるPMN J0948+0022と1H 0323+342について多周波相対VLBI観測を実施した。研究実績概要で説明の通り、平成27年度は最優先事項であったM87 VLBA 86GHz観測の論文化が無事完了し、米国電波天文台のサイエンスハイライトとしてピックアップしてもらうなど、M87研究成果については当初の計画以上に充実した1年となった。また、多周波相対VLBIの新たなターゲットとしてNLS1を世界に先駆けて観測できたことも、本アプローチのさらなる発展に大きな弾みとなるだろう。更には研究協力者の中原聡美氏(総研大博士課程)には平成26年度に引き続き重要天体であるM84、加えて平成27年度からNGC4261についても解析を行ってもらっており、幾つかの国内研究会で発表するなど順調に研究が進展している。ただそれでもなお、「天体数」という点では当初の予定よりもやや進展が遅れているのは事実である。以上の総合的な事情が「おおむね順調に進展している」と判断した理由である。

本研究では巨大ブラックホール(BH)から噴出する相対論的ジェットについて、生成領域構造をシュバルツシルト半径(Rs)に匹敵する空間スケールで探査可能な「多周波相対VLBI」手法を活用し、「ジェットの絞り込みはBHからどの程度の距離で始まるのか?」、「ジェット生成にBHスピンは必要かどうか?」等について議論し、駆動機構について観測的検証を行う。本科研費最終年度は、前年度からターゲットに追加した「狭輝線1型セイファート銀河(NLS1)」について、大変興味深い結果が得られた。多周波相対VLBI手法を用いて近傍のNLS1 1H0323+342のジェットの収束プロファイルを測定したところ、ジェットが数千から数十万Rsに渡ってパラボラ状に絞り込まれ、その後コニカル形状に変化して収束領域が終了することを発見した。また、得られた収束プロファイルに基づきジェット生成地点でのサイズを求めると、BHサイズの数10から数100倍大きいことがわかった。これはNLS1のジェット生成にとってスピンは必ずしも必要ではなく、降着円盤から駆動されている可能性を示唆している。本結果は平成27年度に調査したM87ジェット(BH駆動を示唆)とは対照的であり、巨大BHジェットの駆動機構や収束領域、スピンの必要性はジェットの規模や環境によって変化することを示唆するものとなった。ジェット駆動多様性の観測的示唆が得られたのは今回が初めてであり、現在査読論文にまとめている段階である。論文投稿は本科研費期間終了後にずれこむものの、当初の研究計画は概ね達成されたと考えている。最後になるが、研究代表者は日本天文学会において2016年度研究奨励賞を受賞した。本科研費に基づく研究内容が主要な受賞理由の1つになっており、支援を頂いた日本学術振興会に心から感謝を申し上げたい。活動銀河中心核の巨大ブラックホール(BH)から噴出する相対論的ジェットの生成メカニズムは天文学における最大の難問の1つである。本研究ではジェット生成領域をシュバルツシルト半径に匹敵する空間スケールで探査可能な多周波相対VLBI手法を用いて、M87を始めとする複数のジェット天体のBH周辺構造を詳しく観測した。その結果、M87のジェットはBHごく近傍で増幅された磁気エネルギーによって駆動されている可能性が高いことがわかった。一方M87とは対照的に、BHから比較的遠方の降着円盤からの生成を示唆する天体も存在した。本結果はジェットの駆動機構は天体の個性や環境によって多様性を持つことを示唆している。研究実績概要の欄で説明の通り、今年度は当初予定どおりM87の解析を進めたが、86GHzデータの解析作業が予想以上に時間がかかり、この意味で進行はやや遅れてしまった。しかし、得られた結果そのものは当初想定していた以上に大きなインパクトを含む内容であり、結果的にではあるが全体として研究は順調に進展していると考えている。現在これらの結果を早急に査読論文にまとめており、近日中には投稿できる段階まで進展している。平成28年度は本研究課題最終年度ということもあり、現在取り組んでいる天体については論文出版に向けて作業を加速させていきたい。中原氏が担当しているM84, NGC4261については既に概ね結果がまとまり論文執筆が始まっており、平成28年度中の査読論文投稿・出版が見込まれる。
広域観測データを用いた陸面データ同化実験

モンゴルの一様な草原地帯にて観測された土壌水分の時空間変動を解析したところ、非常に時空間に大きな変動が見出され、モデル実験の適用には、扱いに注意が必要である事が明らかとなった.地表面における境界条件を与えることを念頭に、衛星データを使用した土壌の2層モデルを適用した.その結果、3.8%の誤差で土壌水分が推定された.陸面過程モデルSiBUCに粒子フィルターを適用した同化手法の開発を目指し、その条件設定について検討した結果、初期値として幅広い分布を仮定する方が良い事が明らかとなった.1.観測システムの更新モンゴル草原のKBUサイトの観測システムを更新し,安定した自動観測によるデータ取得が可能になった.また,アルゴス衛星システムを用いたデータ転送の機能を付加し,観測データを観測から1週間以内に日本へ転送することが可能になった.これによって,観測システムの状態が常に監視できる他,将来の遠隔地の観測データを用いたリアルタイムの同化実験への可能性が開かれることとなった.2.データ同化に必要なデータのアーカイブモンゴルの半乾燥草原で実施されている水文気象観測値のうち,マンダルゴビ地点での観測値を整理し,陸面過程モデルへの入力や,データ同化の観測値,あるいはデータ同化実験の検証値として使用できるアーカイブを作成した.3.データ同化用の陸面モデルの準備陸面過程モデルSiBUCにデータ同化手法のひとつである粒子フィルターを組み込み,データ同化実験の準備を整えた.構築したデータ同化システムを用いて,飽和度とマトリックポテンシャルを関係づけるパラメータについて異なる値を持つ多数の実現値で表現し,土壌水分量の確率分布を推定・更新するデータ同化実験を行った.土壌水分量を観測情報として使用した実験の結果,土壌水分量の推定精度が向上することが確認できた.また,衛星による広域土壌水分データの代用とする表層土壌の熱慣性分布を求めるために、これに用いる地表面熱収支モデルを改良した。改良点は夜間における大気安定度による影響を考慮した陸面交換係数の設定である。これによって、熱慣性値と表層土壌水分実測値の相関を改善できた。改良したモデルによって2012年夏季の熱慣性分布を算出し、MAVEXによる土壌水分実測値と比較したところ、概ね良好な相関を得られた。対象領域の土壌水分の時空間分布の統計的特性を明らかにした.まず、土壌水分の空間分布の主要な要因として、降水、地形、植生(土地被覆)を考えた.この中で、地形については、JAXAのALOS2の地形データを用いて、平均土壌水分量と地形要素(斜度、傾斜向き)との相関を調べたところ、地形と土壌水分との関連性は見いだせなかった.次に、降水量の空間分布と土壌水分の空間分布を調べるために、地表面の土壌層の水収支を考え、蒸発量を土壌水分の関数と仮定することによって、土壌水分観測値の時間変動から降水量を逆推定した.この降水量の空間分布を調べると、対象地域の暖候期における対流性の降水の空間分布に強く支配され、空間における相関距離の小さい降水分布となっていることが明らかとなった.同化実験対象領域(MDG観測点を中心とする約40 km四方)における表層土壌水分の空間分布データを地表面熱収支モデルの最適化手法によって推定した。これにより、20012013年まで(日射量データが欠損している2006, 2007年を除く)の夏季(59月)における2 km格子の表層土壌水分分布の時空間データが整備された。陸面過程モデルSiBUCと粒子フィルタによる平滑化手法を開発してきた.また、データ同化頻度の違いによる土壌水分および蒸発散への影響を考察した.その結果,毎日データ同化を行う場合を頻度が最も多いとした場合,同化頻度が多い方が観測値に近い土壌水分を推定することができること,同化頻度が少なくてもある程度の推定精度向上は見込めること,データ同化が行われるタイミングが推定結果に強く影響することがわかった.土壌水分量の陸面データ同化実験に使用していたワークステーションに不測の故障が生じ、実験が中断、修理・調整に予想以上の時間がかかったため。観測地域の土壌水分の時空間変動について、時空間統計解析を行った.対象地域(約100km×100km)の土壌水分観測地点で観測された土壌水分の、空間平均、空間分散の時系列を調べると、湿潤過程(降水)において空間分散が増加し、乾燥過程(蒸発)において空間分散が減少する傾向にあることが明らかとなった.すなわち、降水過程はメソスケールが卓越する降水分布によって、空間分散が増加するのに対し、蒸発過程は、土地被覆が一様であることから、日射量のみに依存した一様な蒸発量によって、土壌水分の空間分布は一様になる傾向があることが明らかとなった.陸面過程モデルSiBUCと粒子フィルタによる平滑化手法の開発については、28年度は,データ同化頻度の違いによる土壌水分および蒸発散への影響を考察した.その結果,毎日データ同化を行う場合を頻度が最も多いとした場合,同化頻度が多い方が観測値に近い土壌水分を推定することができること,同化頻度が少なくてもある程度の推定精度向上は見込めること,データ同化が行われるタイミングが推定結果に強く影響することがわかった.また、昨年度に引き続き同化実験対象領域(MDG観測点を中心とする約40 km四方)における表層土壌水分の空間分布データを地表面熱収支モデルの最適化手法によって推定した。これにより、20012013年まで(日射量データが欠損している2006, 2007年を除く)の夏季(59月)における2 km格子の表層土壌水分分布の時空間データを整備した。

研究代表者が、学内管理業務に加えて、大学として掲げる目標(国際化や組織的な研究推進)の達成のために実施する組織的な研究に、多くの時間を費やさざるを得ない状況であり、そちらに時間を多く費やすことを求められているため、本研究計画に費やす時間が極端に少なくなっている.そのため、全体の統括に支障が生じているが、その他はおおむね順調に進展している.1.対象地域において、地表面熱収支モデルと種々の衛星データを用いた表層土壌水分分布推定法の開発を行った.この研究は同地域における大気陸面相互作用を再現するデータ同化実験の地表面における境界条件を与えることと位置づけられる.2012年の植生成長期間を対象とした表層土壌水分量推定値は、現地における実測値と体積含水率として平均3.8%の誤差として推定され、本研究の方法は有効な推定手法であることが明らかになった.なお、本研究で開発された方法は全てインターネットでアクセスできるデータを用いて計算することができ、特別な観測データを必要としないため、モンゴルに限らず各地の草原に適用できる可能性が高い.2.陸面データ同化手法のひとつとして,陸面過程モデルSiBUCに粒子フィルタを適用した手法を開発してきた.平成29年度では,陸面データ同化手法で未知数として取り扱う、土壌水分の飽和度と、水分ポテンシャルの関係を表すパラメータについてどのような条件設定を行うとよい推定結果が得られるか分析した.その結果、初期値として幅広い分布を仮定する方がよい推定結果を得ることがわかった.これは,可能な限りあらゆるパラメータの値を設定することで,適切なパラメータ値が推定できるためであると考えられる.3.当初データ同化に使用する予定であったJAXAのGCOM-W(しずく)搭載のAMSR2によって得られる土壌水分データに、強い乾燥バイアスがあることが明らかとなtた.今後の研究の展開を考えて、代替として、NASAの人工衛星SMAPを考え、その土壌水分観測値を整備することとし、NASAのSMAPに参加して、そのデータの地上検証を共に行った.モンゴルの一様な草原地帯にて観測された土壌水分の時空間変動を解析したところ、非常に時空間に大きな変動が見出され、モデル実験の適用には、扱いに注意が必要である事が明らかとなった.地表面における境界条件を与えることを念頭に、衛星データを使用した土壌の2層モデルを適用した.その結果、3.8%の誤差で土壌水分が推定された.陸面過程モデルSiBUCに粒子フィルターを適用した同化手法の開発を目指し、その条件設定について検討した結果、初期値として幅広い分布を仮定する方が良い事が明らかとなった.観測システムの更新をH26および27年度に行い,これによって遠隔地からの準リアルタイムのデータ転送を可能にする予定であったが,1年目のH26年度に,予定よりも前倒しでアルゴスデータを用いたデータ転送が可能になった.H26年度に予定していたデータ同化実験に使用するデータのアーカイブは,予定通りH26年度に終了した.データ同化用の陸面モデルの準備については,粒子フィルターを用いたデータ同化モデルと,熱慣性を用いた熱収支モデルが構築された.以上により,達成度は約90%程度であり,概ね順調に進呈していると考えている.
RANK様ペプチドによる新規骨・軟骨形成促進薬の創生

すでに軟骨分化促進作用が明らかとなっているRANK様ペプチドであるOP3-4ペプチドを直径20μmの粒子状ゼラチンハイドロゲルを足場材料として用い、monoiodoacetate誘導変形性関節症(OA)マウスモデルの膝関節腔内に打ち込んだ。トルイジンブルー染色でメタクロマジーを起こす正常軟骨組織が、OAモデルでは明らかに減少したが、OP3-4投与により、正常軟骨細胞が回復していた。このOAモデルでは骨破壊がおこらず、骨形成活性指標も抑制されないことから、OP3-4が骨破壊を抑制した結果もたらされた間接的な作用ではなく、OP3-4の直接作用により、軟骨変性が改善されたことが示唆された。我々は、受容体ーリガンド双方向シグナルが受容体RANK(receptor activator of NF-κB)とそのリガンドであるRANKL間にも存在することを仮定している。RANKに似せたペプチドが骨吸収抑制作用だけでなく、骨形成促進作用さらに、軟骨細胞分化促進作用も発揮することから、RANK様ペプチドに骨・軟骨両組織に誘導促進する可能性を見出している。本研究の目的は、RANK様ペプチドが局所の骨・軟骨形成促進剤として有用であるか否かを検討する事である。変性した軟骨に対するRANK様ペプチドの作用を見出すため、変形性関節症(OA)のモデルであるmonosodium-iodoacetate(MIA)誘導OAマウスモデルを立ち上げた。すでに軟骨分化促進作用が明らかとなっているOP3ー4ペプチドを京都大学生体材料学分野との共同研究で使用している直径20μmの粒子状ゼラチンハイドロゲルを担体として用い、立ち上げたOAマウスモデルの膝関節腔内に打ち込んだ。組織切片では、トルイジンブルー染色でメタクロマジーを起こす正常軟骨組織が、OAモデルではトルイジンブルー染色陽性面積が明らかに減少した。一方、OP3ー4投与群では、減少したトルイジンブルー陽性面積が、溶媒投与群に比べて有意に増加していた。このOAモデルでは、蛍光物質投与により計測した骨形成活性指標は溶媒投与群に比べて抑制されず、OP3ー4ペプチド投与による骨形成促進作用は認められなかったことから、OP3ー4ペプチドの関節腔内への注射では、骨形成系細胞への影響が少ないことが示唆された。RANK様ペプチドが軟骨変性を抑制することが明らかとなったため。また、ペプチドの軟骨組織への直接作用を判断する良いOAモデルが立ち上がったため。コラーゲン誘導の関節リウマチモデルでは骨形成が明らかに抑制される。このため、このモデルではOP3ー4ペプチドの骨形成促進作用が発揮されて、軟骨組織が残っているのか、直接作用なのかが判断しにくい。このため、骨形成が抑制されない軟骨変性モデルを立ち上げる必要があった。MIA誘導のOAマウスモデルでは、骨形成指標が下がらないことがわかり、ペプチドの軟骨組織への直接作用を判断するために、良いモデルが立ち上がった。RANK様ペプチドが局所の骨・軟骨形成促進剤として有用であるか否かの検討、特に、本研究では、変性した軟骨に対するRANK様ペプチドの作用を見出すため、変形性関節症(OA)のモデルであるmonosodium-iodoacetate(MIA)誘導OAマウスモデルを立ち上げた。すでに軟骨分化促進作用が明らかとなっているOP3ー4ペプチドを京都大学生体材料学分野との共同研究で使用している直径20μmの粒子状ゼラチンハイドロゲルを足場材料として用い、立ち上げたOAマウスモデルの膝関節腔内に打ち込んだ。このOAモデルでは、蛍光物質投与により計測した骨形成活性指標は溶媒投与群に比べて抑制されず、OP3ー4ペプチド投与による骨形成促進作用は認められなかったことから、OP3ー4ペプチドの関節腔内への注射により、軟骨を裏付ける骨の活性を変えずとも、軟骨変性が改善されたことが明らかとなった。軟骨を対象にした以前の研究では非脱灰切片を用いた骨形態計測は行われてこなかったが、軟骨を裏打ちする骨のリモデリング活性を調べる蛍光ラベリング法は、今後軟骨分化と骨形成との関連を示す有用な方法と考えられた。RANK様ペプチドの軟骨変性抑制作用メカニズムを明らかにする。RANK様ペプチドが滑膜由来の間葉系幹細胞を増やして、軟骨変性を抑制している可能性を考え、間葉系細胞株C3H10T1/2細胞の増殖がOP3ー4ペプチドで亢進するか検討する。

また、実際の滑膜由来の幹細胞をマウス膝蓋骨裏の脂肪組織から取り出し、ペプチド刺激で増殖が上がるかどうかを検討する。大阪大学と国立研究開発法人医薬基盤・健康・栄養研究所との共同研究により、RANK様ペプチドをRANKL結合能を指標としてスクリーニングを進める。硬組織薬理学ほぼ計画どうりに進んでいるが、残額の把握が細かいところまでできなかったため。計画は、RANK様ペプチドの軟骨変性抑制メカニズムを明らかにすることを、細胞株、ex vivo実験により明らかにしていく。今後の研究の推進方策に記載した方向で進めていく。
NMDA受容体ノックダウンラットを用いた学習機能とNOに関する行動薬理学的研究

実験は北里大学動物実験指針に基づいて行った。実験には雄性Wistar系ラットを用いた。NR1に対するアンチセンス・オリゴヌクレオチドは,HVJ-リポソーム法により,両側の腹側および背側海馬へ導入した。アンチセンス導入によるNMDA受容体の発現抑制効果はウエスタンブロット法を用いて解析した。アンチセンスを導入したラットにおいて,導入から511日後にMorris水迷路課題とプレパルス・インヒビション(PPI)を行い,記憶機能と認知機能に関する検討を行った。ウエスタンブロット法による解析により,NR1のアンチセンスを導入したラット海馬では,NR1の発現が,導入3日後11日後に約30%抑制されていることが確認された。Morris水迷路課題においては記憶の獲得に差がみられなかったが,PPIにおいてはNR1ノックダウン群においてPPIの障害がみられた。この障害はHaloperidolを投与すると,容量依存性に改善される傾向が見られた。しかしプレパルスの大きさによっては、この様な現象が見られなかった。したがって、NR1の30%の発現抑制では記憶機能に影響を与えないが,認知機能に影響を及ぼすと考えられた。また、Haloperidolは、NR1の機能低下によるPPIの障害に対して、拮抗する作用を持つことが示唆された。なお、プレパルスの大きさによって結果に違いが見られることから、Haloperidolはある条件の範囲内で記憶機能と認知機能に対して効果があることが示唆された。Morris水迷路課題においては記憶の獲得に差がみられなかったが,PPIにおいてはNR1ノックダウン群においてPPIの障害がみられた(CINPアジア大会、2001年,京都)。また、高容量のHaloperidolを投与すると,PPIの障害が改善される傾向が見られた(第24回日本生物学的精神医学会にて発表予定)。したがって,NR1の30%の発現抑制では記憶機能に影響を与えないが,認知機能に影響を及ぼすと考えられた。現在は、NOの合成酵素を阻害する薬物が、NR1の機能低下によるPPIの障害に対して、どのような作用を及ぼすかについて実験を行っている。ウェスタンブロット法による解析から,アンチセンス法によるNMDA受容体NR1サブユニット(以下NR1)の発現抑制の検討結果は,NR1タンパク量がNR1に対するアンチセンス(NR1-AS)群において,コントロール群より有意に減少しており,その程度は約30%程度であった。同時にGluR2/3受容体タンパク質量は変化がみられなかった。また時間経過としては,投与から3日後より,発現抑制が生じ,14日後には元のレベルに回復していることが分かった。このことから,アンチセンス法とHVJ-リポソーム法の組み合わせは標的たんぱく質を特異的に発現抑制することが可能であることを意味しており,将来の神経科科学研究手法の一つとして非常に有用な方法を提示できたものと考えられる。自発運動量は,NR1-AS群とコントロール群の間で有意な差は見られなかった。モリス水迷路試験においては,NR1-AS投与群もコントロール群も試行を繰り返すに従って,プラットフォームへの到達時間は短縮し,空間記憶学習機能に有意な差は認められなかった。すなわち海馬でのNR1の30%の発現抑制では空間記憶機能は障害されないと考えられた。

NR1が発現抑制されている投与6日後での,プレパルスインヒビション(PPI)では,NR1-AS投与群で有意にPPIが障害されていた。一方,NR1の発現抑制の回復が確認されている14日後においてはPPIの有意な差は見られなかった。PPIは直接的には高次の感覚情報制御機構を反映し,間接的には認知機能を反映すると考えられている。以上より,NR1の30%発現抑制では空間記憶機能の障害は見られないものの感覚情報制御機構の障害だけが見られる,ということが分かった。
発生工学を用いた心奇形発症メカニズムの解明

ビタミンA誘導体であるレチノイン酸は催奇形因子として知られている。我々のグループは妊娠マウスの特定期間にレチノイン酸を投与すると、胎仔がヒト大血管転位症に似た表現型を示すことを報告した。しかし、そのメカニズムは不明であった。本研究では遺伝子工学および発生工学を用いた解析により、レチノイン酸処理胚でのTbx2の発現が低下し、この発現制御がレチノイン酸シグナルによる直接的な抑制であることを見出した。また、Tbx2は心内膜床形成に必須の液性因子であるTgfβ2の発現を誘導し、このTbx2-Tgfβ2カスケードの異常がレチノイン酸誘導性大血管転位症を発症させる要因の1つであることを示した。妊娠マウスに過剰なレチノイン酸を投与すると、心内膜床形成が低形成になり、大血管転位が引き起こされる。本研究では、レチノイン酸による大血管転位発症の発生学的分子メカニズムを遺伝子発現制御に焦点をあてて解明することを目的としている。昨年度は、申請書に記載した「研究実施計画」のうち、以下の点を明らかにすることができた。1)マイクロアレイを用いた大血管転位モデルマウス胚の遺伝子解析マイクロアレイを用いて大血管転位胚で特異的に減少する遺伝子群を同定することができた。このうち、心内膜床形成に関与する因子についてのクラスタリング解析を行い、数種の遺伝子がレチノイン酸により減少していることを見出した。減少が認められた遺伝子に対するin situ hybridization法を行い、流出路領域に特異的な発現が認められ、かつ、レチノイン酸処理により発現減少が認められる遺伝子「Tbx2」を見出した。3) Tbx2遺伝子のプロモーター解析InsilicoにてTbx2の遺伝子上流を解析し、プロモーター領域にレチノイン酸応答エレメント(RARE)が存在することを発見した。このプロモーター領域を用いたルシフェラーゼアッセイを行い、このRAREが機能的であり、レチノイン酸シグナルを受けることでTbx2の転写を阻害することを見出した。さらに、同様のレポーターコンストラクトを持つトランスジェニックマウスを作製し、Tbx2の転写がレチノイン酸によってin vivoでも抑制されることを明らかにした。以上の結果により、これまで不明であった大血管転位の発生学的根拠が明らかになりつつある。今後の実験としては、Tbx2遺伝子を利用して、大血管転位の表現型を回復できるか否かを検討する必要がある。1)心臓形態形成過程におけるTbx2の意義21年度の研究により、レチノイン酸で誘導された大血管転位マウス胚では、Tbx2の転写抑制が認められた。そこで、心内膜床形成とTbx2の関係を明らかにするためにTbx2のターゲット遺伝子を解析したところ、Tbx2は心内膜床形成に重要であるTgfβ2の発現を制御していることが明らかになった。2)3次元器官培養モデルを用いた内皮-間葉形質転換回復実験上述の研究結果により、レチノイン酸は発生過程の胎仔心臓のTbx2-Tgfβ2経路に影響を与えることが示唆された。そこで、3次元流出路培養モデルを用いて、Tgfβ2の機能獲得実験を行った。その結果、レチノイン酸処理した胚から採取した流出路では心内膜床形成が認められなかったのに対し、Tgfβ2を添加した群では心内膜床形成の回復が認められた。
魔女狩りナラティブとアメリカの知的風土

17世紀以後、中世ヨーロッパの特異な現象であった魔女狩りが新世界アメリカで再現された背景には、ピューリタン的世界観などの知的背景や、北米大陸の厳しい自然風土などがあった。例えば、当初思春期の少女たちの虚言に過ぎなかったセイラムの魔女狩りが大規模な集団ヒステリーになったのは、悪魔がセイラムを標的に定めたとする愛国的知識人、聖職者の終末的世界観に起因するところが大きい。ニューイングランドにおける魔女裁判をめぐっては、当時から頑迷な植民地指導者一派と、リベラルな市民との間で熾烈な論争があった。事件後自己批判した者たちも少なくなかったが、同時に依然として自らの世界観に執着し、その非を認めるのを拒み続けた者たちもいた。このセイラム魔女裁判は、姿を変えつつ、その後のアメリカ史に繰り返し登場し、現在にまで及んでいる。だが、何と言っても、植民地時代の魔女裁判の最大にして最も忠実な再現は、1950年代の赤狩りだった。そこで我々は、セイラム魔女裁判と赤狩りを史上2つのピークとして捉え、それぞれが生み出した文献、すなわち「魔女狩りナラティブ」を検討した。前者では魔女狩りと同時代の文書から、19世紀小説テキストの検証を経て、現代小説や演劇の検討を行った。後者に関しては、1950年代の政治的および知的な言説を分析し、赤狩りに直面した多くの知識人の対応を様々な角度から検証した。いずれにあっても、アメリカの知識人たちが、国家社会の危機にあってしばしば勢いを得る自己中心的で独善的なアメリカ主義と、人道主義的でリベラルな行動指針との間で分裂し、苦悩する様が表現されている。本報告書は、植民地時代から20世紀へと至る「魔女狩りナラティブ」の連続性に注目し、その詳細な検討を試みたものである。理想主義の光と影に彩られたアメリカの知的風土の特質を追求することで、アメリカ研究の更なる深化につながるものと確信する。平成13年度、我々は17世紀から現代に至るアメリカの「魔女狩り」現象に関する広範な資料収集を行うことから始めた。現在までに研究代表者(丹羽)は、文学、歴史の両分野、また研究分担者(前川)は政治の分野において、収集した資料に基本的検討を加え、次年度研究に向けたデータベース作りをほぼ終えた。これとともに、時代を代表する知識人たちが「魔女狩り」現象にどう関わってきたかの概括的知見も得ている。すなわち我々は「魔女狩り」が、一種の集団ヒステリーではあるものの、その背後には、共同体の無知や迷信などを利用し、相容れぬ考えを抱く分子をデマ攻撃により抹殺しようとする偏狭かつ独善的な体制基盤強化への志向が働いており、またしばしば巧妙な経済抗争をはらんでいることを確認した。またこうした狂気を批判すべき知識人が、「魔女狩り」の推進力となる独善的「正義」の前に、良心と愛国心の板挟みに遭い、適切な行動を取り得ぬ場面も少なくないことを確認した。たとえばセイラムの「魔女狩り」は悪魔の実在を信じる人々による集団ヒステリーであったが、その背後にはサタンの襲撃を口実に、入植以来二世代を経て堕落したユートピア共同体の屋台骨の補強を願う守旧派為政者の思惑があり、「スペクター・エヴィデンス」という怪しげな証拠調べが横行した法廷は、土地争いの相手を合法的に抹殺する手段として悪用された。マッカーシー旋風という名の「魔女狩り」の際にも、また最近の同時多発テロ後のイスラム系住民迫害の際にも、類似の事象が観察され、しかもこれらの横行を許す「正義」に対しては、知識人たちの声が少なくとも当初は非常に小さい。

次年度に向けては、データ・ベースに基づき、アメリカにおける「魔女狩り」現象の諸相と本質、知識人たちの対応姿勢の特徴や意義等について、内外研究者との協議を重ねつつ、さらなる検証を試みる予定である。中世以来ヨーロッパ的現象だつた魔女狩りを17世紀以降アメリカ的現象にしたのは、厳しい自然風土とピューリタンが奉じた終末論的世界観だった。単なる少女たちの虚言を多数の犠牲者が出る大規模な集団ヒステリーにしたのも、折からの社会不安の中、悪魔という「目に見えぬ脅威」が「約束の地」セイラムを最終攻撃目標に定めたと説いた「愛国的」で狭量な聖職者である。既に「理性の時代」も間近に迫ってはいたが、指導者の狂気にも似た頑迷と独善にセイラムの村民は半年近くも「理性」を失い、踊らされることとなった。このセイラムの魔女狩りという恐るべき集団ヒステリーは、姿を変えてその後のアメリカ史に繰り返し登場し、21世紀の現在にも及んでいるが、その最大の再現は1950年代の赤狩りだった。セイラムの「目に見えぬ脅威」悪魔は、ワシントンにおいて共産主義となった。そこで我々はセイラム魔女裁判と、その忠実な再現とも言える赤狩りに焦点を当て、それぞれが生み出した文献、すなわち「魔女狩りナラテイブ」を検討した。前者では植民地時代の文書、19世紀小説テキスト、現代小説や演劇においてセイラムの魔女狩りがいかに表象されているかを検討した。後者に関しては、赤狩りに直面した当時の知識人たちの対応を様々な角度から検証した。いずれにあっても、国家社会の危機にしばしば勢いを得る自己中心的で独善的な「アメリカ」なる愛国概念と、人道主義的でリベラルな行動指針との間で分裂し、苦悩する人間模様が複雑に表現されている。植民地時代から20世紀に及ぶアメリカの「魔女狩りナラティブ」の検討を通し、理想主義の光と陰に彩られた同国の知的風土の特質を追求することで、本報告書はアメリカ研究へのささやかな一助となるものと確信する。
神経特異的RNA結合蛋白質HuDが担う部位特異的翻訳制御機構の解析

神経細胞では外部からのシグナルに即座に応答するためにmRNAの転写後レベルでの制御が必須である。そして、シグナルに応答しmRNA翻訳のスイッチとなるのがRNA結合蛋白質である。本研究では、神経特異的RNA結合蛋白質HuDが標的mRNAと共に適切な場まで輸送されている間のmRNA翻訳OFF状態を維持する機構について当研究室独自の生化学的手法を用いて解析を行った。HuDとの相互作用が知られている既知因子(KIF3A、IMP1、SMN)についてin vitro翻訳系を用いてmRNAの翻訳に対する効果を評価した。その結果、SMNがHuDとの結合依存的にHuDの翻訳活性化能を阻害することを明らかにした。高等真核生物における遺伝子発現制御は非常に多岐にわたっており、単純なmRNAの転写量および翻訳量調節のみでは説明できない生命現象が数多く存在する。なかでも発生や分化においては、ある特定の遺伝子が特定の時期・場所に適正量供給されることが重要である。とくに神経細胞のような特殊な形態をした細胞では、外部からのシグナルに即座に応答するためにmRNAの転写後レベルでの制御が必須である。本研究における目的は、神経特異的に発現するRNA結合蛋白質HuDが標的mRNAと結合し適切な場所へと輸送される際に、どのような機構で標的mRNAの翻訳が抑制されるかを解明することである。本年度の研究は、これまでの国内外の報告によりHuDとの相互作用が明らかになっている既知の因子(KIF3A、IMP1、SMN)について、HuDの翻訳活性化機能に対する影響を評価することから開始した。まずは各候補因子を培養細胞に過剰発現させ、免疫沈降法によってHuDとの相互作用を確認した。その結果、これまでの報告通り各因子とHuDとの細胞内での相互作用が検出できた。また、KIF3AについてはRNA結合能を欠失させたHuDの変異体との相互作用も確認されたため、KIF3AとHuDが直接結合している可能性が示唆された。SMNについては、既にHuDとの結合部位として同定されているTudorドメインに変異を導入することによって、HuDと相互作用しないSMN変異体を作成した。さらにIMP1については、標的mRNAではない一般的なmRNA(cap-polyA mRNA)の翻訳に対しても阻害的な効果を有することを無細胞in vitro翻訳システムによって明らかにした。本年度は、HuDとの相互作用が明らかになっている既知の因子(KIF3A、IMP1、SMN)においてHuDのもつmRNAの翻訳活性化機能との相関を解析するという目的で研究を行った。具体的には、前述の各候補因子に対して大腸菌大量培養系により精製したリコンビナント蛋白質を、当研究室の有する無細胞in vitro翻訳システムに加えることによってHuDの翻訳活性化機能との相関を評価するという計画で行った。しかしながら、純度の高いリコンビナント蛋白質を得ることが困難であると判断し、哺乳類培養細胞への過剰発現による解析へ移行した。そして、各候補因子についてHuDとの免疫沈降実験を実施し、これまでの報告通りHuDとの相互作用が確認できたことに加えてKIF3AについてはHuDとの直接結合を示唆する結果を得た。また、IMP1を過剰発現させた培養細胞抽出液を用いた無細胞in vitro翻訳システムにおいて、これまで報告のなかったIMP1の一般的なmRNA(cap polyA mRNA)翻訳に対する阻害効果について興味深い結果を得た。以上のことから、候補因子がHuDの翻訳活性化機能と拮抗的に働く可能性については言及できてはいないものの、ある程度の進展および新たな知見を得られたため、このような評価としている。発生や分化のような高次生命現象では、特定の遺伝子が特定の時期・場所に適正量供給されるような時空間的な遺伝子発現制御機構が必須であり、様々なRNA結合蛋白質の仲介により可能となっている。神経細胞特異的に発現しているRNA結合蛋白質の1つとしてHuDが挙げられ、これまでの研究からHuDはmRNAの翻訳活性化機能を有すること、そしてHuDの翻訳活性化機能が神経分化誘導に必須であることが示されてきた。またHuDは神経突起中を輸送されるmRNA-蛋白質複合体(mRNP)に含まれ、標的mRNAの翻訳スイッチとして機能する可能性が示唆されている。本研究ではHuDの翻訳活性化機能に対して阻害的に働く因子を同定することでmRNP輸送時の翻訳抑制機構を分子レベルで解明することを目的としている。本年度は前年度の研究によりHuDとの相互作用が確認された候補因子について、各因子を過剰発現させた細胞抽出液を調製しHuDの翻訳活性化機能への影響を解析した。その結果、脊髄性筋萎縮症(SMA)の原因遺伝子として知られるSMNがHuDの翻訳活性化機能を阻害することが明らかになった。またHuDとの結合能を欠失させたSMN変異体はHuDの翻訳活性化機能を阻害しなかった。このことから、SMNはHuDとの結合を介してHuDのもつ翻訳活性化機能を阻害するという可能性が示唆された。また、主として核局在を示すSMNがHuDとの共発現により細胞質へ移行することが明らかとなった。これは、これまで不明であったSMNの細胞質における機能を知る上で非常に重要な結果である。前年度に引き続きHuDとの相互作用が確認された既知因子(KIF3A、IMP1、SMN)に関してHuDの翻訳活性化機能に対する効果を無細胞in vitro翻訳システムにより解析した。