hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
最新広視野観測装置による近傍渦巻銀河周辺部における星生成領域探査

近傍渦巻銀河領域の星生成領域を探索するため、可視広視野撮像装置(東京大学木曽観測所105cmシュミット望遠鏡およびKiso Wide Field Camera [=KWFC])用に調整した、電離水素(Hα)輝線と電離酸素([OIII])輝線に対応した大型狭帯域フィルターを作成した。分光測光標準星と近傍渦巻銀河の観測から、等級のゼロ点決定の精度と狭帯域フィルターによる限界輝度を導出した。また、広帯域画像から作成した連続光画像と狭帯域画像から得たM100のHα輝線画像から、この領域に計28個のHα輝線源を検出した。本研究では、超広視野観測装置と狭帯域フィルターを用いた、近傍渦巻銀河領域の広視野輝線撮像観測から、渦巻銀河内部だけでは無くその周辺部にも存在するであろうHII領域の探索を行う。これによってHII領域の統計的性質や親銀河の性質との関連性を再調査し、系外銀河における一般的な星生成現象パラダイムの検証を試みる。研究計画の2年目にあたる昨年度は、まず、初年度末に製作したHα輝線用狭帯域フィルターを、東京大学大学院理学系研究科天文学教育研究センター木曽観測所(以下、観測所)の105cmシュミット望遠鏡用の可視光域広視野カメラ(通称、KWFC = Kiso Wide Field Camera)に搭載し、近傍渦巻銀河M100およびM101領域のHα輝線撮像観測を行った。そして、この観測データを用いた画像解析スクリプトの開発を行った。現在、細やかな諸条件に対応できるように改良を加えている。加えて、Hα輝線撮像データの限界輝度の導出を行い、2014年3月の日本天文学会春季年会にて報告を行った。また、Hα輝線同様に、本研究に必要不可欠な、[OIII]λλ4959,5007(以下、[OIII])輝線用の狭帯域フィルターを設計・作製し、これを用いたM100およびM101領域の輝線撮像観測を行った。現在、画像解析と[OIII]輝線撮像観測の限界輝度の評価を進めている。本研究の目的は、超広視野観測装置と狭帯域フィルターを用いた近傍渦巻銀河領域の広視野輝線撮像観測から、渦巻銀河内部だけでは無くその周辺部にも存在するであろうHII領域を探索し、その統計的性質や親銀河の性質との関連性を調査することから、系外銀河一般における星生成現象のパラダイムを検証することである。研究計画の初年度にあたる本年は、近傍渦巻銀河周辺部のHII領域探索のために必要不可欠である超広視野撮像観測装置に対応したHα輝線用狭帯域フィルターを設計・作製した。なお、超広視野撮像観測装置には、圧倒的な視野の広さと今までの広視野狭帯域撮像観測の実績から、東京大学大学院理学系研究科天文学教育研究センター木曽観測所の105cmシュミット望遠鏡と可視光域広視野カメラ(通称、KWFC = Kiso Wide Field Camera)を用いる。前述したHα輝線用狭帯域フィルターは、これに搭載することを前提に仕様設計した。同観測所の2KCCDカメラ(KWFC以前の主力観測装置)と、これに搭載されていた狭帯域フィルターを用いて得られた撮像データから、狭帯域撮像観測データのフラックス較正方法やその精度を評価した。これによって、Hα輝線用狭帯域フィルター入手後の性能評価を、順調に進められることを図った。KWFCによる観測データは膨大なものになり(1晩あたりのデータ量が20GB以上)、画像解析を順調に行うためには、そのためのスクリプトを開発する必要がある。現在、2012年8月に得られたKWFCの広帯域撮像観測のデータを用いて、その開発を進めている。本研究では、超広視野撮像観測装置に大型狭帯域フィルターを装填することで、近傍渦巻銀河とその周辺領域にも存在が期待されるHII領域の探索を行う。幾つもの渦巻銀河に関する、これら観測データから、系外銀河HII領域の統計的性質や親銀河の諸性質との関連性を再調査することで、一般的な星生成パラダイムの検証を試みる。超広視野観測装置としては、東京大学天文学教育研究センター木曽観測所の105cmシュミット望遠鏡とKiso wide-field camera (=KWFC)を使用し、大型狭帯域フィルターは、本基金によって作成したN6590(電離水素起源のHα輝線に対応)とN5013(電離酸素起源の[OIII]λλ4959,5007輝線に対応)を使用した。最終年度である昨年度は、2015年3月末までに6個の近傍渦巻銀河領域に対する、総積分時間90-120分のN6590画像と総積分時間120-180分のN5013画像と、総積分時間12-15分の広帯域B、V、SDSS-g、r、i画像を得ることができた。

これらの多くは2014年末以降に得られたものであり、殆どが未解析状態であり、今後も継続的に解析を進める。本研究には、連続光画像に相当する狭帯域フィルターを用意できないという問題点があり、複数の広帯域画像からこれを作成する必要があった。これに関して、近傍渦巻銀河M100の広帯域SDSS-rとSDSS-i画像を内挿することでN6590画像用の連続光画像を作成し、M100領域のHα輝線画像を作成、これからHII領域を検出し、そのHα輝線光度分布を導出することに成功した。また、初年度から開発を進めていた画像解析スクリプトを、Image Reduction and Analysis Facility (=IRAF)をインストールした任意のUnix系OSの下で、より高い汎用性で動作させる形にできた。銀河天文学本研究には、広視野撮像装置と大型狭帯域フィルターを用いたHα輝線または[OIII]輝線撮像観測データを得て、はじめて進め得るものである。しかしながら、初年度当初の配分額は、狭帯域フィルターを購入するには全く不十分なものであり、その後、前倒し支払いの制度を利用することで、Hα輝線用狭帯域フィルターを入手できたものの、この手続きのため、初年度は観測データを事実上得ることができない状況になった。研究計画2年目にあたる昨年度は、この遅れを回復すべく、Hα輝線撮像観測を急いだが、望遠鏡の改修と、当初期待していた観測所からの画像解析スクリプト配布の中止により、観測データ取得の遅れと、画像解析スクリプト全ての自力開発が必要となってしまった。このために、初年度に生じた申請時スケジュールからの9ヶ月の遅れは、回復するには至らなかった。本研究は、広視野撮像装置と狭帯域フィルターを用いたHα輝線または[OIII]輝線撮像観測データを得て、はじめて進め得るものである。このために、申請時の予定では、初年度はじめからHα輝線用の狭帯域フィルターの設計・製作・購入を行い、前半期のうちに、Hα輝線用狭帯域フィルターの性能評価と画像解析方法の確立を完了、後半期から本格的な観測データの収集を開始するはずであった。Hα輝線用狭帯域フィルターの入手で半年、加えて、初年度の観測データが入手できなかったことから、申請時のスケジュールからの遅れは9ヶ月近くになる。初年度に生じた配分額の問題(前述)と、2年目(昨年度)に生じた観測時間・画像解析スクリプト開発の問題(前述)のため、本研究計画は、申請時のスケジュールから9ヶ月ほど遅れている。昨年度末の段階で、画像解析スクリプトの開発と観測データの評価に必要となる最低限のHαおよび[OIII]輝線撮像データが入手出来ているため、まずはこれらを進めつつ(ただし、画像解析スクリプトはほぼ完成し、Hα輝線撮像データの評価もほぼ完了している)、同時に、近傍渦巻銀河領域の輝線撮像観測を進めたい。当初は多くの近傍渦巻銀河領域の輝線撮像データを用いた統計的議論を行う予定であったが、研究の遅れを考慮し、対象銀河の数を数個に減らして議論を行う。初年度当初の配分額の問題(前述)のため、本研究計画は申請時のスケジュールから9ヶ月ほど遅れている。
中国製造業の国際競争力と日本企業の開発、生産戦略-製品アーキテクチャの視点から-

本研究プロジェクトの主たる成果として、2005年に藤本・新宅編著『中国製造業のアーキテクチャ分析』を出版した。その結論は、概略次のとおりである。第一に、日本企業は知識集約的インテグラル・アーキテクチャの製品(自動車等)において国際競争力を発揮する傾向があるのに対し、中国企業は、労働集約的なモジュラー型製品で強い傾向がある。第二に、中国の多くの機械系産業は既存のインテグラル型製品アーキテクチャを転換(換骨奪胎)するメカニズムを備えており、それがインドやASEANの製造業との顕著な違いとなっている。すなわち、外国のオリジナル製品をコピーと改造の繰り返しによって換骨奪胎し、汎用部品の寄せ集めに近い「擬似オープン・モジュラー型アーキテクチャ」の製品に変えてしまう。表面上はイミテーション製品の横行といった問題点が指摘されるが、その深層にあるアーキテクチャ転換能力こそが、日本企業にとって中国産業を考える上での重要なポイントである。第三にこの擬似オープン・アーキテクチャが、企業の濫立、価格の低下、研究開発費の消失、コピー氾濫状態の継続(技術的ロックイン)といった、中国産業の基本特性を説明する重要な要素となっている。以上のような中国製造業に関する研究成果を踏まえて、中国製造業についての分析結果を、インドやASEAN諸国と比較するための調査を開始した。その結果、例えばベトナムでは一般作業者の定着率が比較的高いこと、インドには模造品メーカーが少なく寡占競争になりやすいこと、タイでは中国製のモジュラー型アーキテクチャのオートバイが市場で受け入れられていないことなど、中国との顕著な違いが分かってきた。今後はこうした相違点を、ダイナミックな経路依存性の視点から体系的に分析していく予定である。本研究は、実態調査を通じて中国産業をアーキテクチャ論の立場から再解釈することをねらいとしているが、実態調査は、昨年冬以来のSARS問題によって大きな影響を受けた。そこで、中国に関しては、人数と地域・テーマを限定した小編成の実態調査チームを複数回派遣する一方、より大編成の現地実態調査を、中国製品の競争力が流動的に変化している周辺国(タイ、ベトナム等)で行った。その結果、中国とASEAN周辺国では、雇用・生産のシステムに違いがあるため、得意とする製品が、中国は労働集約的なモジュラー製品、タイ・ベトナムなどは労働集約的な擦り合わせ製品である傾向を見い出した。学術的な成果物としては、中間段階での研究取りまとめとして、藤本・新宅共編で、東洋経済新報社より『中国産業とモジュール化』を出版することにした。現在、原稿の取りまとめの段階に入っており、2004年度中に出版の予定である。この本では、現段階での研究成果を踏まえて、中国の加工組立産業を中心に、製品の設計思想すなわち「アーキテクチャ」の動態が産業の発展パターンにどのような影響を与えるかを論じている。具体的には、日本では擦り合わせ型(最適設計された特殊設計部品で構成する製品)である自動車、2輪、小型家電などが、中国企業によるコピー・改造を繰り返すうちに、コピー部品をあたかも汎用部品のように扱う「疑似オープン・モジュラー・アーキテクチャ」製品に換骨奪胎されてしまう傾向を示し、その要因と帰結を分析した。こうした中国の疑似オープン製品は、研究開発コストの節約など、おもにコストと微少な多様化という点で優位性を持つが、本格的な要素技術の研究開発のインセンティブが確保できないこと、コピー対象製品からの差別化が十分でないこと、参入企業の簇生により収益が確保できないこと、といった弱点を持ち、その克服が中国企業の課題であることを明らかした。平成16年度は、主に、実態調査の継続(主として日経企業の中国および周辺国の生産拠点)と、前半の研究成果のとりまとめである著書「中国製造業のアーキテクチャ分析」の執筆に集中した。後者における主な要点は以下の通りである。・オートバイのように本来日本の「擦り合わせアーキテクチャ」製品が支配的であった分野では、多数の中国地場企業によるコピー・改造を駆動力とする「オープン改造競争」が盛んである。

・その結果、中国のオートバイは「疑似オープン・アーキテクチャ」となる。エンジン等、主要モジュールのレベルでは、局所的な擦り合わせによる差別化の努力も見られるが、車両全体でいえば、擬似オープンの方向での膠着状態は明らかである。・家電産業でも、日本ではクローズ・インテグラル・アーキテクチャだった製品を、中国企業がモジュラー・アーキテクチャにしようとする傾向が強い。オートバイとの違いは、多くの中国企業が、コア・コンポーネントを日本企業など外資企業からの調達に依存している点である。中国企業間で完結した「擬似オープン・アーキテクチャ」は成立していない。・外資企業中心で発展してきた半導体産業では、設計専業企業,ウエハー前工程、ウエハー後工程といった、工程間で企業間分業が進み、プロセス・アーキテクチャが統合型から非統合型へ移行する傾向が観察される。・中国の自動車産業の中でも、製品分野によって多様なアーキテクチャの形態が観察される。すなわち、中型トラックでは巨大国有企業による「クローズ・モジュラー型アーキテクチャ」、小型トラックでは多数の中国地場企業による「擬似オープン・アーキテクチャ」、高級乗用車では外資企業による「擦り合わせアーキテクチャ」、低価格帯乗用車では中国地場企業による「擬似オープン・アーキテクチャ」である。このような多様性は、各製品セグメントにおける発展の歴史的な条件と関係している。・中国市場でも、擦り合わせアーキテクチャの日本企業とモジュラー・アーキテクチャの中国企業による相互補完的な共生型モデルが見られる。同じ完成品市場で、高級品は日本企業による擦り合わせ製品、ローエンド商品は中国企業によるモジュラー製品という棲み分けがある。また、上記の家電産業のように、モジュラー・アーキテクチャの完成品を製造する中国企業に日本企業が摺り合わせ・アーキテクチャの部品を販売するケースもある。そのような関係をベースに、日本企業と中国企業が提携関係を結ぶケースも見られる。本研究プロジェクトのこれまでの成果として、2005年に藤本・新宅編著『中国製造業のアーキテクチャ分析』(東洋経済新報社)を出版した。本書の出版をもって当初の研究目的をかなりの程度達成でき、概略以下のような結論を得た。第1に、日本企業は知識集約的インテグラル型アーキテクチャの製品(自動車など)において国際競争力を発揮する傾向があるのに対し、中国企業は、労働集約的なモジュラー型製品で強い傾向がある。第2に、中国の多くの機械系産業は既存のインテグラル製品アーキテクチャを転換(換骨奪胎)するメカニズムを備えており、それがインドや東南アジアの製造業との顕著な違いとなっている。すなわち、外国のオリジナル製品を、コピーと改造の繰り返しによって換骨奪胎し、汎用部品の寄せ集めに近い「疑似オープン・モジュラー型アーキテクチャ」の製品に変えてしまう。
オオムギの芒の形態を支配する遺伝子の単離と解析

穂の先端の針状突起である芒は、オオムギでよく発達している。鳥獣による食害防止、種子の散布や土壌への埋没の役割があるだけでなく、葉緑体を有し活発に光合成し、種子に光合成産物を直接に輸送し、収量に10ー30%の貢献があるとされる。しかし、芒が長すぎると降雨の際に水滴が付着しやすく、植物体が倒れたり、カビ害が発生する。そのため芒の長さを適切に制御する遺伝子の特定が重要である。本研究では遺伝子の染色体上の位置を決定し、イネ科のモデル植物であるイネとの比較から短芒遺伝子scaの候補遺伝子を探索した。オオムギの芒は穂先に着生した針状の器官で穀粒を包み込む外穎の先端が伸長して形成された器官である。芒は農業上重要な役割である光合成を活発に行い、収量の10%30%までにも貢献する。しかし、我が国のように雨の多い気候条件では、芒が長すぎると、雨露が着生し、これに強風が加わると、植物体が倒伏する危険性が高まる。そのため、芒の長さを光合成に悪影響がないように短縮化することが有効であると考えられる。実際、東アジア地域には芒が通常の約半分に短縮した短芒遺伝子lks2を持つ在来品種が多数みられ、倒伏防止上の有用性のため適応性が高く、温存されてきたと見られる。一方、オオムギの芒は横断面が三角形をしており、その向軸側の2面には鋭い鋸歯がある。鋸歯の長さには品種変異があり、祖先野生種や在来品種では長い鋸歯が多い。これに対し突然変異で鋸歯が痕跡程度に退化した品種は農家から収穫時の粉塵が少なく、人体のかゆみや呼吸器系への悪影響が軽減されるため要望がされてきた。しかし、オオムギでは芒の鋸歯と雌しべの柱頭の毛も多少に連関があるため、極端な芒の滑芒化は雌しべが花粉を受け取る機能を低減し、種子の稔実が低下するため注意が必要である。本年度は芒の変異体完全無芒Lks1(Length 1)と短芒遺伝子sca (short and crooked)遺伝子について染色体上の位置のマッピングを行った。特にscaについては座乗位置が詳細に特定できた。さらに、芒の粗滑を決定するraw1遺伝子についてもマッピングを行い、5H染色体の長腕にいちすることを分子マーカーを使って高精度にマッピングした。オオムギの芒は穂先の針状器官で、光合成を活発に行い収量に貢献するとともに、鳥獣害の防止や乾燥ストレスの軽減に役立つ重要な役割を担う。今年度は短芒遺伝子short croocked awn(sca)の分子マッピングを行った。sca遺伝子は3H染色体長腕基部部よりに位置することがDNA分子マーカーを用いたマッピングで明らかになった。この遺伝子は半矮性遺伝子渦性遺伝子(uzu)に約5cMの遺伝距離で連鎖し、動原体に近い側に位置することを明らかにした。3H染色体長腕の同様の位置に、以前米国ミネソタ大学のMuelbauer博士らの研究グループがオオムギ品種・系統HarringtonとOUH602の交雑分離集団を用いたQTL解析で芒長にかかわるQTLを検出し論文報告している(2006年Genome)。scaは芒長を約半分に短縮し、芒を繊細でしなやかにする顕著な効果があり、前者の報告したQTL(LOD値低い)とは表現型に及ぼす効果が異なっている。しかし、sca遺伝子と3H芒長QTLは同じ遺伝子座である可能性はあり、突然変異の様式が異なることが表現型への影響の強弱を変更することは十分考えられる。今後sca遺伝子単離を推進し、3H芒長QTLとの異同を解明する必要がある。オオムギ3H染色体はゲノム配列が完全に解読されたイネとの配列の類似性からみてイネ1番染色体に対応することが報告されている。オオムギ3H染色体のsca候補領域とイネ1番染色体との遺伝子の並びに類似性がみられることを利用して、sca遺伝子単離を推進することが可能と思われる。オオムギの短芒突然変異体sca遺伝子を六条・長芒・並性"Morex"と六条・短芒・渦性OUM206Aとの交雑F2 262個体、および、二条・長芒・並性HarringtonとOUM206Aとの交雑F2 342個体の2集団を供試しマッピングを行った。両親間で多型のあったSSRマーカーおよびESTマーカーでマッピングした結果、sca遺伝子は3H染色体短腕上のk09032とk03628の間にマップされ、両マーカーからの遺伝距離はともに0.6 cMであった。オオムギ3H染色短腕上のsca遺伝子領域はイネの第1染色体とマイクロシンテニーの関係にあることを利用してマーカーを開発し候補領域の絞り込みを進めた。9個のイネ遺伝子由来の多型マーカーが得られ、Harrigntonとの交雑F2集団で出現したsca劣性ホモ個体を加えて詳細なマッピングを行った。その結果、独自開発マーカーのSC65023とCA50813でsca遺伝子を挟み込めた。

SC65023にはイネ遺伝子LOC_Os01g12740、CA50813にはイネ遺伝子LOC_Os01g13740がそれぞれ対応し、その間のイネの物理距離は0.6 Mbである。その範囲にイネでは123個の遺伝子がアノテーションされており、その中にオオムギsca遺伝子の相同遺伝子があると考えられた。6種類の独自開発マーカーはscaと共分離した。そのうち4種類の遺伝子cytochrome P450、ethylene-responsiveprotein、OsIAA3、およびhelix-loop-helix DNA-binding domainを、原品種"赤神力"とOUM206Aの間で配列比較したが違いはなかった。未調査の共分離する2遺伝子を含めて上述のイネ対応領域内にはMYB family転写因子やabscisic acid insensitive 8などの候補とみられる遺伝子があり、それらは原因遺伝子の候補とみられる。穂の先端の針状突起である芒は、オオムギでよく発達している。鳥獣による食害防止、種子の散布や土壌への埋没の役割があるだけでなく、葉緑体を有し活発に光合成し、種子に光合成産物を直接に輸送し、収量に10ー30%の貢献があるとされる。しかし、芒が長すぎると降雨の際に水滴が付着しやすく、植物体が倒れたり、カビ害が発生する。そのため芒の長さを適切に制御する遺伝子の特定が重要である。本研究では遺伝子の染色体上の位置を決定し、イネ科のモデル植物であるイネとの比較から短芒遺伝子scaの候補遺伝子を探索した。オオムギの芒の長さを決める重要遺伝子のうち人為的に誘発されたsca短芒遺伝子が精密にマッピングされた。さらに、sca遺伝子の近くに自然変異で生じた芒長にかかわるQTLが検出されており、両者は遺伝的効果は大きく異なるものの、マップ情報からみて、同一遺伝子である可能性が高い。芒を短縮する効果の大きい人為誘発対立遺伝子を用いて、遺伝子単離を加速し、sca座の自然変異の生態学的および農学的意義について解明する道筋が見えてきたことが、予想していなかった大きな進展である。植物遺伝育種学来年度は研究の最終年度にあたる。sca遺伝子を中心に遺伝子単離を迅速に進め、オオムギ内での人為変異と自然変異の両方の芒長表現型におよぼす影響と、適応的意義ならびに農学的な光合成への寄与を明らかにすることを目指す。そのために分子遺伝学的解析ならびに形態学的解析を行う。遺伝子の発現パターンの解明と遺伝子が細胞形態におよぼす生物学的ならびに生理学的解析を進める予定である。Lks1無芒遺伝子、sca短芒遺伝子および芒の粗滑を決定するraw1については交配F2集団を用いたマッピングで染色体上の位置を決定できた。そのため、研究の初年度としては順調に進行していると考えられる。基金として交付されたため、翌年度への自動繰り越しが可能な研究費として使用した。具体的には、年度末に物品が購入できないことによる研究の停滞を避けるため、計画的に少額ずつ使用していた結果、16,988円が平成26年度中に執行できず、H27年度へ自動的に繰り越しになった。Lks1無芒遺伝子についてはヨーロッパの研究グループも同じ遺伝子座とみられる遺伝子Lks1.aを研究しており、我々の研究しているLks1.bと重複する可能性があることから、慎重に情報収集しながら研究を進めている。また、sca短芒遺伝子は岡山大学資源植物科学研究所の大麦系統保存施設で独自に突然変異で誘発した研究材料であるため、海外との競合の可能性は低いと考えられ、現在はこちらの遺伝子に重点を置いて研究を進めている。一方、芒の粗滑を決定するraw1については高精度で染色体上の位置を絞り込んだ。しかし、オオムギはゲノムの塩基配列解読が完了していないため、遺伝子が位置するとみられる候補領域の塩基配列を決定する必要がある。
思春期における発達障害とインターネット依存の関連と介入効果の検討

インターネット使用の制御が困難となり,生活上の問題をきたすインターネット依存(Internet addiction)が社会的問題になっている。特に自閉スペクトラム症(ASD)は定型発達児と比較し,不登校や精神的不調をきたしやすいことが知られているが,インターネット依存についてもリスクとなりうることを想定し,ASDにおけるインターネット依存及び精神的状態の把握を目的に調査した。初年度に対象者のリクルートを行ったが、参加を拒否する対象者や、適格基準にあわない対象者が多く、当初の予定よりもサンプル数が少なくなった。そのため、対象者を複数の診療機関に通院する対象基準に適した全患者に範囲を広げた。その結果、調査を実施でき、以下の結果が明らかとなった。前年度までにASDの診断がある10代の対象者に対し、調査を行った結果、ADHD(注意欠如多動症)症状とインターネット依存に関連があることがわかった。また、総IAT(Internet Addiction Test)スコアに基づいた結果、45.5%がインターネット依存を有していることがわかった。インターネット依存を有している群は、インターネット依存を有していない群と比較し、ADHD症状の高スコアは認めたが、自閉スペクトラム指数(AQ)および知能指数においては有意な差が認められなかった。さらに、インターネット依存を有している群は、携帯ゲームの使用頻度が高かった。ADHD症状を有する青年期ASD患者では、IAに対する、より強固な予防と介入が必要であることが判明された。対象者の募集において、参加を拒否する対象者や、適格基準にあわない対象者が多く、当初の予定よりもサンプル数が少なくなっていたため。追加で募集をして解析を行った。今後の介入が必要である状態であり、現在介入計画の策定中である。今後は対象者に対して、個別にインターネット依存の予防対策に関する介入を行う予定である。最終的に、本研究結果をとりまとめ、学会発表、学術雑誌に発表予定である。インターネットは新しいコミュニケーションツールとして,また,情報収集ツールとして広く浸透している。総務省の2017年における調査では,インターネットの利用率は小学生で65.4%,中学生で85.2%,高校生で97.1%と若年層においても生活に身近なものとなりつつある一方,インターネット使用の制御が困難となり,生活上の問題をきたすインターネット依存(Internet addiction)が社会的問題になっている。思春期は生理的,心理的,社会的発達が急速にみられる重要な時期であり,インターネット依存は身体機能の低下,不眠,不安,抑うつ,自尊心の低下など様々な身体・精神症状や学習能力低下や不登校などの生活上の問題をきたす可能性がある。2017年度は県下複数の病院から、インターネット依存に関する調査に参加する対象者を応募した。対象者の条件として、10代であり、ASDの診断があり、知的障害がなく研究に関して理解できるものとした。対象者にはインターネット依存の自己記入式質問紙であるIAT(Internet Addiction Test)や、抑うつや精神的健康度、睡眠に関する質問紙に記入を依頼した。また,対象者の保護者に対しては対象者の発達特性を知るために、自閉スペクトラム指数やADHD-RSなどのスコアへの記入も依頼した。2017年度には予定したサンプル数を若干確保できなかったため、追加の募集を行い、その後解析に進める予定である。基準にあう対象者に同意を求めたが、参加を拒否する対象者や、新たに行った検査で知的障害を合併していることが明らかとなり、基準から外れるものもおり、当初の予定よりもサンプル数が少なくなっており、追加で募集が必要であるため。

今後はデータの解析、および一部の対象者に対して、個別にインターネット依存の予防対策に関する介入を行う予定である。また、当初の予定サンプル数に届いていない件に関しては、今後も募集を行っていく。最終的に、本研究結果をとりまとめ、学会発表、学術雑誌に発表予定である。今後は対象者に対して、個別にインターネット依存の予防対策に関する介入を行う予定である。2017年度に対象者に対して詳細な調査を行う予定であったが,サンプル数がやや予定に届かず,2018年度に引き続き対象者を募集することとなった。そのため,使用予定であった検査道具等が未購入になっているため,次年度使用額が発生した。次年度は予定よりペースは遅くなるが,対象者が集まり次第,解析および対象者への介入を行う。当初予定していた研究計画の遂行が対象患者の募集が滞り、予定通りの実施が難しくなった。そのため、当初の予定と異なり、期間を延長して研究を実施することとなり、それに関する使用額及び使用計画が次年度に繰り越されることとなった。
角膜創傷治癒過程における細胞性癌遺伝子の発現に関する研究

角膜は外傷を受ける機会が多く、その修復過程を研究することは意義がある。角膜上皮欠損の修復には欠損部周辺の角膜上皮細胞の遊走と、その後の細胞増殖、接着が重要であるといわれている。しかし創傷治癒過程の第1段階の角膜上皮欠損が周辺上皮細胞にもたらすシグナルについては不明な点が多い。角膜上皮欠損部が周囲の上皮および実質細胞にどのようなシグナルを送り各種細胞性癌遺伝子が発現しているかを明らにするため、ラット角膜創傷治癒過程で、c-fos, c-jun, fosB, junBなどの細胞性癌遺伝子の発現を免疫組織化学、in situ hybridizationで検討した。また角膜創傷治癒に重要な細胞間の接着に影響を与えるデスモゾームの発現に関しても免疫組織化学的に検討した。正常角膜には、これら細胞性癌遺伝子は認められなかった。c-fos, c-junのmRNAは創作成1560分後に、fos B mRNAは創作成3060分後に、jun B mRNAは創作成60120分後に、創周辺の角膜上皮及び実質細胞に一過性に認められた。また、創作成60120分後、c-fos, c-Jun蛋白が同様の部位に一過性に認められた。また、角膜上皮欠損修復過程において、角膜上皮のデスモゾーム構成蛋白が減少した。角膜上皮修復の第一段階である遊走がおこる以前から、遊走にそなえた遺伝子の転写活性の上昇が起こっていると考えられ、細胞性癌遺伝子の関与が示唆された。また、角膜上皮の遊走に、デスモゾームが重要な働きをしていると考えられた。
蛍光プロ-プを用いたC1チャンネルの神経薬理学的解析

1.C1^-依存性cyclicAMP産生について:モルモット海馬切片における興奮性アミノ酸刺激、および初代培養アストログリアのβ受容対刺激によるcAMP産生がそれぞれ外液のC1^-の除去あるいはC1^-輸送阻害剤で減弱する事をみとめた。さらにC1^-の作用点ははβ受容対ーアデニレ-トシクラ-ゼ系においてその融媒ユニットであることを示唆した。これらのことは、cAMP産生系においてC1^-が重要な調節因子である可能性を示す。2.C1^-依存グルタミン酸(G1u)輸送:システイン酸が本輸送体の特異的基質であることを認め、システイン酸の輸送がCl^-輸送とカップリングする事を示唆した。また脳神経膜小胞を用いた検討より、この輸送がC1^-およびNa^+の化学的濃度勾配で生じるものでないこと、小胞内のG1u量が輸送活性に影響することなどより、これが交換輸送系であることを示した。さらにこの輸送系活性が神経の活動および脳虚血などの病態時に増加することを示唆した。3.G1uによる培養グリア細胞のswelling:G1uによる培養アストログリアのswellingが外液のCa^<2+>およびC1^-に依存することを認めそれを刊行化した。また、Ca^<2+>およびC1^-輸送阻害薬がG1uによるswelling阻害することを明らかにした。更に、この培養アストログリアのswellingが脳の病態時に生じるin vivoでのswellingと類似の細胞構造の変化を伴うことを認め、G1u受容体の過剰な活性化によるC1^-流入の病理学的意義を示した。ストップトフロー蛍光装置を用いることで、Cl^ーによる蛍光色素SPQの蛍光強度の変化は非常に速く、0.01ミリ秒以下の時間で変化が完了していた。SPQの蛍光が生体内で起こる速い反応に、十分対応できることを明らかにした。また、同装置を用いて得られたCl^ーの濃度と蛍光強度との関係は、通常の蛍光計を用いた場合の結果と一致していた。シナプトゾーム・シナプス膜小胞にSPQを応用するための予備試験として、これらへの^<36>Clの流入に対するGABAあるいはグルタミン酸の影響について検討した。これらのアミノ酸がどちらの試料においても^<36>Clの流入の影響を与えないことが明らかとなった。この結果からシナプトゾーム・シナプス膜小胞においてはこれらのアミノ酸に対する反応性が欠如していることが判明した。海馬切片において、興奮性アミノ酸がcyclic AMPを増加させ、この増加をClチャンネルブロッカーが抑制することを明らかにした。また、このcyclic AMPの増加が外液のClに依存していたことから、cyclic AMP産成系にClの流入が非常に重要な役割を果していることが示された。この様な現象の認められる海馬切片における^<36>Clの流入を、グルタミン酸やカイニン酸といった興奮性アミノ酸が増強することを明らかにした。インタクトに近い標品において興奮性アミノ酸の反応が見られたことから、ストップトフロー蛍光装置によりSPQを用いてClの流入について検討を行うためには、シナプトゾームなどとは異なるよりインタクトに近いこれまでにない試料を用いることが必要となった。種々の検討から大脳皮質を栄養液でゆるくホモジナイズしフィコール密度勾配遠心法により分画することにより、アミノ酸に対する反応性を保持した試料を得ることができた。現在この試料を用いてSPQの負荷の条件、アミノ酸に対する反応性について検討中である。1.Cl^-依存蛍光プロ-ブSPQによるCl^-輸送系の解析:本年度の検討より、シナプトゾ-ムおよびシナプス膜小胞を試料としアミノ酸伝達物質(GABA,グルタミン酸)によるCl^-

輸送の変化とらえることは、試料の安定性、SPQ負荷およびその洗浄操作の煩雑さより一定の結果が得にくいことが示された。現在、インタクトな試料として初代培養アストログリアを用いSPQの負荷条件、アミノ酸に対する反応性について検討中である。2.Cl^-依存性cyclicAMP産生:モルモット海馬切片で、抑制性アミノ酸(GABA,タウリン)がフォルスコリン(FK)によるcyclicAMP産生を増強することを見いだした。更にこの増強はCl^-輸送阻害薬で抑制されることを認めた。また、初代培養アストログリアにおけるノルアドレナリン、FKによるcyclicAMP産生が外液Cl^-に依存し、Cl^-輸送阻害薬で抑制されることを認めた。以上よりアデニレ-トシクラ-ゼ系とCl^-輸送との関連が示された。3.Cl^-依存グルタミン酸(Glu)輸送:脳神経膜小胞を用いた検討より本Glu輸送はCl^-輸送阻害薬で抑制されること、GABA輸送とは異なりCl^-濃度勾配の変化には影響されないことが明かとなった。また、脳切片をベラトリン、高K^+などで処置すると本輸送体が増加すること、逆にウアバインの処置ではこれが減少する事を見いだしその一部を刊行化した。以上の成績は、本Glu輸送が神経活動によって活性調節を受けている可能性を示唆する。1.Cl^-依存性cyclicAMP産生について:ラット大脳初代培養アストログリアのβ受容対刺激によるcAMP産生が外液のCl^-の除去で減弱する事をみとめ、さらにCl^-の作用点ははβ受容対ーアデニレ-トシクラ-ゼ系においてその触媒ユニットであることを示唆した。これらのことは、アストログリアcAMP産生系においてCl^-が重要な調節因子である可能性を示す。また、β受容対刺激によるアストログリアの形態変化においても、外液Cl^-依存性を認めアストログリアの分化におけるCl^-の生理的役割が明かとなった。2.Cl^-依存グルタミン酸(Glu)輸送:前年度までの脳神経膜小胞を用いた検討を引き続き行い、この輸送がCl^-およびNa^+の化学的濃度勾配で生じるものでないこと、小胞内のGlu量が輸送活性に影響することなどより、これが交換輸送系であることを示した。そして、この成果を刊行化した。また、この輸送系の意義を明らかにする目的で、in vitroで脳切片に対する無酸素、無グルコ-ス処置がこの輸送体数を増加させることを明かとし、脳虚血においてこの活性が変化することを示唆した。3.Gluによる培養グリア細胞のswelling:Gluによる培養アストログリアのswellingが外液のCa^<2+>およびCl^-に依存することを認めそれを刊行化した。また、Ca^<2+>およびCl^-輸送阻害薬がGluによるswellingを阻害することを明らかにした。更に、この培養アストログリアのswellingが脳の病態時に生じるin vivoでのswellingと類似の細胞構造の変化を伴うことを認め、Glu受容体の過剰な活性化によるCl^-流入の病理学的意義を示した。
ポリウレタン球晶の二軸延伸挙動の解析

球晶あるいは球晶内部のフィブリルが二軸延伸により等方的に変形されているのか異方的に変形されているのかについて明らかにするために、室温で容易に変形可能なポリウレタン球晶を二軸延伸過程の光学顕微鏡観察を試みた。この研究を可能にするために、1)ポリ(1,6-ヘキシレンアジペート)グリコール、ジフェニルメタンジイソシアネート、1,4-ブタンジオールから成るポリウレタンにおいてハードセグメント量の異なるポリウレタンを用いて溶融結晶化を行い様々な形状の球晶が形成されることを明らかにしながら、本研究に最適な球晶内部のフィブリル構造が観察できる空粗な球晶が形成されるポリウレタン試料を探索した、2)既設の二軸延伸機に長焦点デジタル顕微鏡を設置できる光学ベンチを試作して二軸延伸中の光学顕微鏡観察を可能にした。マトリックス中で孤立した球形のポリウレタン球晶を二軸延伸すると、室温で容易に変形させることができて、延伸に伴いほぼ等方的に大きくなることが顕微鏡観察の結果から明らかになった。また、ポリエチレンなど一般的な高分子の球晶とは異なり、変形後にゆっくりとほぼ元の大きさの球晶へと変形回復することが見出された。変形後に元の大きさの球晶へと変形回復するが、変形前後の球晶内部構造は同じではなく、変形により球晶内部のフィブリル間の隙間が多くなり空粗の度合いが高くなることが明らかになった。本研究に最適な球晶内部のフィブリル構造が観察できる空粗な球晶が形成されるポリウレタン試料を作製することができた。既設の二軸延伸機に長焦点デジタル顕微鏡を設置できる光学ベンチを試作して、二軸延伸過程の光学顕微鏡観察を可能にした。マトリックス中で孤立した球形のポリウレタン球晶を二軸延伸すると延伸に伴いほぼ等方的に大きくなることが明らかになり、本研究の目的の1つを達成することができた。二軸延伸過程の観察に用いている長焦点デジタル顕微鏡では被写界深度が浅く、外部発表するには画像が不明瞭なため、デジタルカメラを設置した光学顕微鏡による観察を試みる。二軸延伸前後のポリウレタン試料の小角X線散乱測定と光散乱測定を行うことで、ナノメートル次元からマイクロメートル次元に至る高次構造の変化について定量的に明らかにする。また、得られた試料の応力ーひずみ測定と動的粘弾性測定を行うことで、構造変化による力学特性の変化について明らかにする。
針葉樹における新たな光呼吸アンモニア同化モデルの構築

先行研究や申請者のこれまでの研究から、スギやマツなどの針葉樹では光呼吸代謝に必須とされるアンモニア同化酵素の1種(葉緑体型グルタミン合成酵素;GS2)が欠如していることがわかっていた。本課題では以下13の目標をかかげ、研究を実施した。1GS2の欠如は針葉樹を含む裸子植物に普遍的な特徴かどうかを検証する。2針葉樹と被子植物とでは、光呼吸代謝で発生するアンモニアの同化効率に差があるかどうかを検証する。3針葉樹の光呼吸代謝におけるアンモニア同化酵素の種類を特定する。その結果、1GS2の欠如はイチョウを除く、ソテツ類、グネツム類、針葉樹を含む裸子植物に普遍的な特徴であることを明らかにした。一方で、ゲノム情報や発現遺伝子情報をもとに、イチョウのGS2のアミノ酸構造を詳しく解析したところ、イチョウのGS2は被子植物のGS2と異なり、基質親和性を制御するアミノ酸部位の変異や酸化還元調節を行うシステイン残基の欠如が生じていることを明らかにした。2針葉樹であるスギやアカマツの葉は被子植物であるポプラやインゲンの葉にくらべて光呼吸代謝で発生したアンモニアの同化効率が顕著に低く、これらの針葉樹は葉から放出されるアンモニア量が被子植物よりも高いことを明らかにした。針葉樹と被子植物における、このような差異は本課題によって初めて明らかになったことである。3先行研究の結果およびスギのGSアミノ酸配列やアンモニア放出などの生理学的解析の結果を総合して判断した結果、針葉樹の光呼吸代謝で発生したアンモニアの同化酵素は、細胞質型グルタミン合成酵素(GS1)の1種であるGS1aである可能性が高いことを明らかにした。オオムギやシロイヌナズナなどを用いた先行研究によって、植物の葉の炭素代謝には葉緑体型グルタミン合成酵素(GS2)が必須であることが明らかになった。ところが、遺伝子データベース等を用いた課題責任者の研究によって、スギの葉には細胞質型グルタミン合成酵素(GS1)のみしか存在せず、GS2が欠如していることが判明した。本研究では、このようなGS2の欠如が針葉樹に特有な現象かどうかを明らかにすることが目的である。草本植物と落葉広葉樹を含む被子植物9種類、針葉樹、ソテツ、グネツム、マオウ、ウェルウィッチア、イチョウを含む裸子植物17種類、さらに原始的な被子植物であるアンボレラについて、抗GS抗体を用いたウェスタンブロッティング法によって、葉に含まれるGS2の有無を検証した。その結果、被子植物とイチョウについてはGS1とGS2の両方が検出されたが、一方で針葉樹、ソテツ、グネツム、マオウ、ウェルウィッチア、アンボレラについてはGS1のみであり、GS2は検出されなかった。このように、イチョウを除く、裸子植物全般にGS2が欠如していること、被子植物であっても系統的に古い植物であるアンボレラではGS2が欠如していることが新たに明らかとなった。以上の結果から、GS2の欠如は針葉樹に特有の現象というより、系統的に古い植物に特有な現象であることが示唆された。次年度はイチョウの葉のGS2を二次元電気泳動法によって抽出し、質量分析装置によってアミノ酸構造を解析することを予定している。予定していた計画どおり、研究を実施することができた。また、当初予想していた結果とは異なる、興味深い結果を得ることができた。光呼吸は樹木の光合成炭酸同化を制限する代謝のひとつであり、代謝過程にアンモニアの発生と同化をともなう。針葉樹は被子植物とは異なる光呼吸アンモニア同化メカニズムを有している可能性が高く、阻害剤実験や形質転換スギの作製、および解析によって、本メカニズムを解明する。今年度は二次元電気泳動によって、スギやイチョウなど裸子植物のグルタミン合成酵素(GS)のアミノ酸構造を解析し、被子植物のGSのアミノ酸構造と比較することが目的である(1)。また、GS阻害剤を用いた解析により、スギのアンモニア同化酵素の種別の判定を行う(2)。(1)【GSのアミノ酸構造の解析】質量分析装置を用いたGSのアミノ酸構造の分析を目的に二次元電気泳動を実施したが、質量分析に耐えるだけの純度の高いゲル片を得ることはできなかった。そこで、イチョウや原始的被子植物であるアンボレラ、およびシダやコケのゲノム情報をもとに、広範囲の植物系統のGS分子系統樹を解析した。その結果、イチョウやアンボレラの両種については、被子植物と針葉樹に特徴的とされるGS分子種が混在していることが明らかとなった。また、シダにおいては、これまで報告されていない新たなGS分子種を見出した。(2)【GS阻害剤を用いた解析】インゲンは光呼吸で発生したアンモニアの同化にGSを利用していることが知られる。GSが阻害されれば葉のアンモニアは余剰となり、葉からアンモニアが多量に放出されることが予想される。そこで、GSの阻害剤であるメチルスルホキシミンを、インゲンの初生葉の葉柄の切り口から吸わせ、葉のアンモニア放出速度を化学発光式アンモニア分析計によって測定した。しかし、予想と異なり、阻害剤を与えてもインゲンの葉からアンモニア放出速度が上昇する結果は得られなかった。GS阻害剤を用いた予備実験については、予想とは異なる結果が得られた。阻害剤の処理時間が短すぎるなどの原因が考えられる。実験系をあらためて構築し直し、再度、解析を行う予定である。

また、シダ、コケ、イチョウ、アンボレラなどのゲノム配列をもとに、当初予定していなかった解析を実施し、アンモニア代謝の進化に関する新たな知見を見出した。さらに、平成28年度に得られた成果については英語で学術論文としてまとめ、国際誌に投稿中である。予想通りには行かなった結果はあったものの、別の方法を用いて新たな解析を加え、また、早めに成果を論文としてまとめることができたため、このような自己評価とした。先行研究や申請者のこれまでの研究から、スギやマツなどの針葉樹では光呼吸代謝に必須とされるアンモニア同化酵素の1種(葉緑体型グルタミン合成酵素;GS2)が欠如していることがわかっていた。本課題では以下13の目標をかかげ、研究を実施した。1GS2の欠如は針葉樹を含む裸子植物に普遍的な特徴かどうかを検証する。2針葉樹と被子植物とでは、光呼吸代謝で発生するアンモニアの同化効率に差があるかどうかを検証する。3針葉樹の光呼吸代謝におけるアンモニア同化酵素の種類を特定する。その結果、1GS2の欠如はイチョウを除く、ソテツ類、グネツム類、針葉樹を含む裸子植物に普遍的な特徴であることを明らかにした。一方で、ゲノム情報や発現遺伝子情報をもとに、イチョウのGS2のアミノ酸構造を詳しく解析したところ、イチョウのGS2は被子植物のGS2と異なり、基質親和性を制御するアミノ酸部位の変異や酸化還元調節を行うシステイン残基の欠如が生じていることを明らかにした。2針葉樹であるスギやアカマツの葉は被子植物であるポプラやインゲンの葉にくらべて光呼吸代謝で発生したアンモニアの同化効率が顕著に低く、これらの針葉樹は葉から放出されるアンモニア量が被子植物よりも高いことを明らかにした。針葉樹と被子植物における、このような差異は本課題によって初めて明らかになったことである。3先行研究の結果およびスギのGSアミノ酸配列やアンモニア放出などの生理学的解析の結果を総合して判断した結果、針葉樹の光呼吸代謝で発生したアンモニアの同化酵素は、細胞質型グルタミン合成酵素(GS1)の1種であるGS1aである可能性が高いことを明らかにした。今年度の結果から、イチョウを除く、裸子植物全般に葉緑体型グルタミン合成酵素(GS2)が欠如していることが明らかとなった。GS2の進化を考える上で、イチョウのGS2のアミノ酸配列を分析し、被子植物のGS2と比較することは非常に意義がある。そこで、当初予定していなかった、二次元電気泳動法と質量分析装置によって、イチョウ、およびスギの葉のGSを単離し、アミノ酸配列を分析する実験を追加した。(1)【GS阻害剤を用いた解析】阻害剤の処理時間が短すぎたため、予想に反した結果が得られたと思われる。そこで、次年度、インゲンを用いて、阻害剤の処理時間を長くし、あらためて解析を実施する。インゲンを用いた本実験系を確立した後、スギなどの針葉樹についてもこれを適用する。これにより、針葉樹のアンモニア同化酵素の種別を判定する。(2)【裸子植物を用いた光呼吸由来のアンモニア同化効率の評価】平成28年度の成果から、スギやマツなどの針葉樹の葉は、ポプラやインゲンなどの被子植物の葉に比べて光呼吸で発生したアンモニアの同化効率が顕著に低いことを明らかにした。これは、針葉樹などの裸子植物は、地球の大気CO2濃度が現在よりも高い環境で進化してきたことと関連するのかも知れない。
アルゴリズム進化による計算複雑性理論の動的税務戦略への応用と対応策

計算複雑性理論の発展ならびにアルゴリズムの進歩は,企業行動の劇的な合理性をもたらす可能性をこれまでになく高めている。具体的には,線形計画問題や整数計画問題の解法技術における近年の急速な進化は,法人の意思決定に確実にプラスの影響を及ぼすことになる。コンピューターの計算能力とアルゴリズムの発達は,このような課税の有無や税率を考慮した投資組合せの最適解を,高速かつ正確に探し出すことを可能にする。BEPS行動計画のような租税回避対策を事後的,対処療法的対応とするならば,本研究は根本的治療法を目指すものと位置づけられ,会計学,税法学,経済学そして計算複雑性理論の4分野を跨いだ横断的研究である。
分極反転構造を用いた高機能電気光学変調器の開発

本研究は、研究代表者が提案している"分極反転構造を用いた高速電気光学変調技術"を利用して、1040GHz帯で動作する新しい小型高性能光FSK(Frequency-Shift Keying)変調器を開発することを目的とする。本年度は下記の研究成果を得た。1.光FSK変調器の動作解析分極反転構造を用いた高速光FSK変調器の動作特性の解析を行った。通常の光強度変調器に用いられるマッハツェンダー導波路干渉計ではなく、我々の研究グループが提案している3分岐導波路干渉計を用いると、簡単な駆動信号回路系で良好な光FSK変調特性が得られることを見出した。3分岐導波路干渉計の3本の光路において、同じ変調深さで、かつ、2π/3ずつ位相がずれた高周波位相変調特性を得るための、新型コプレーナ変調電極構造、および周期分極反転パターンを求めた。さらに、周期分極反転パターンにチャープをかけることにより、動作周波数帯域を大幅に拡大可能であることも明らかにした。2.設計・試作動作周波数を15GHz,動作波長を1.55μmとしてプロトタイプ光FSK変調器の設計・試作を行なった。デバイス作製のための電気光学材料としては、タンタル酸リチウム結晶を用いた。光導波路の作製にはプロトン交換拡散法を、分極反転構造の作製にはパルス電圧印加法を用いた。3.動作実験予備実験として、試作デバイスの電極特性、光導波特性をそれぞれ評価したところ、所期の特性を示すことを確認した。さらに、光FSK動作確認実験を行ったところ、駆動信号周波数15GHz,光波波長1.55μmにおいて、制御信号に応じたFrequency-Shift信号光波成分を観測することができた。これにより、基本光FSK変調動作の確認に成功した。
細胞内オルガネラによる筋細胞カルシウム変動の制御に関する研究

筋の収縮弛緩効率の向上、連続運動性の獲得、筋収縮持続性の獲得、筋収縮のスピードの向上といったものと、細胞内オルガネラ(SR,.ER.T管)における分子(Caポンプ、Na/Ca交換輸送、Ca流入を担うCaチャネル、リアノジン受容体、DHP受容体等)の機能、Caシグナリング機構は密接に関連し、結果として筋肉の収縮弛緩様式を決定している。したがって細胞内オルガネラであるSRや小胞本(ER)が筋収縮、筋弛緩においてCa調節にどのような役目を担っているかを、細胞内小器官を欠いている海生動物プランクトンを用いて研究した。SR、ERを欠いたプランクトンであるウミタル(Doliolum)は、筋収縮に対して細胞外からのCa流入が必須である。骨格筋の興蕾収縮連関に関与する機構に働き細胞内Ca量やオルガネラからのCa放出を修飾するリアノジンはこの筋収縮と弛緩に関して全く影響を与えない。また同様に細胞膜の脱分極を感受して細胞内オルガネラからのCa放出を制御するDHP受容体の阻害剤も筋収縮、筋弛緩に影響を与えない。これより、骨格筋の興奮収縮連関に関与する機構は、細胞膜とオルガネラの相関においてのみ作動することが判明した。また、筋肉の収縮弛緩と細胞内オルガネラ(SR、ER、T管)における分子機構(Caボンプ、Na/Ca交換輸送、Caチャネル、リアノジン受容体、DHP受容体等)の機能構造相関を研究するうちで、特にNa/Ca交換輸送系が筋収縮、筋弛緩時の細胞内Ca調節にどのような役目を担っているかを、種々の海生動物プランクトンを用いて研究した。SR、ERを欠いた動物種では、筋収縮に対して細胞外からのCa流入が必須であり、Caは細胞膜のNa/Ca交換輸送系のみを用いて排出(調節)されること、またSR、ERが十分に発達した動物種においては細胞内オルガネラが積極的にCaの汲み上げをつかさどっていること、細胞膜のNa/Ca交換輸送系は関与していないことが判明した。これより細胞内オルガネラの発達と細胞内Ca濃度制御方法が密接に関連することが判明した。SRが脱分極依存性Ca放出チャネルを獲得し、Ca貯蔵部位だけでなくCa放出オルガネラとして働ける様になったプロセスとそれを担うタンパクや遺伝子の同定、DHP受容体の進化と関連した情報伝達機構を生理学的手法を用いることにより解明することを目的とし実験を行った。海生プランクトンである原索動物Doliolum,Oikopleura,Salps(ウミタル、オイコプレウラ、サルパ)を用いる実験をフランスで、頭索類Branchiostoma(ナメクジウオ)の実験を英国で行なうことにより、きわめて短期間でDHP受容体が進化上で果たした役割が解明されるものであり、これらの動物進化系統実験によりオルガネラ(SR、T管、DHP受容体)が収縮弛緩にたいして果たしてきた役割が構造機能の両面から解明されるものである。今回はNa/Ca交換

輸送系、E-C連関収縮機構の系統的な発生時期の解明をめざし、SR、T管をともにもつ海生プランクトンである原索動物Oikopleura(オイコプレウラ)、矢虫類Sagitta(ヤムシ)、T管のみ持つDiphys(フタツクラゲ)、T管もSRも欠いているSiphonophore(クラゲ)などの海生プランクトンを用いて実験を行った。SR、ERを欠いたプランクトンであるウミタル(Doliolum)はこのときCaはNa/Ca交換輸送によってのみ細胞外へ排出されることが判明した。細胞内CaストアとしてSRが機能している動物種SRのみもつ、頭索類Branchiostoma(ナメクジウオ)、軟体動物Patinopecten(ホタテガイ)、においてはNa/Ca交換輸送は、むしろ副次的なものであり、SRが積極的に細胞内Ca濃度を調節することが明らかとなった。筋の収縮弛緩効率の向上、連続運動性の獲得、収縮持続性の獲得、筋収縮のスピードの向上といったものと、細胞内オルガネラ(SR、ER、T管)における分子(Caポンプ、Na/Ca交換輸送、Ca流入を担うCaチャネル、リアノジン受容体、DHP受容体等)の機能、Caシグナリング機構は密接に関連し、結果として筋肉の収縮弛緩様式を決定している。したがって細胞内オルガネラであるSRや小胞体(ER)が筋収縮、筋弛緩においてCa調節にどのような役目を担っているかを、細胞内小器官を欠いている海生動物プランクトンを用いて研究した。SR、ERを欠いたプランクトンであるウミタル(Doliolum)は、筋収縮に対して細胞外からのCa流入が必須である。骨格筋の興奮収縮連関に関与する機構に働き細胞内Ca量やオルガネラからのCa放出を修飾するリアノジンはこの筋収縮と弛緩に関して全く影響を与えない。また同様に細胞膜の脱分極を感受して細胞内オルガネラからのCa放出を制御するDHP受容体の阻害剤も筋収縮、筋弛緩に影響を与えない。これより、骨格筋の興奮収縮連関に関与する機構は、細胞膜とオルガネラの相関においてのみ作動することが判明した。また、筋肉の収縮弛緩と細胞内オルガネラ(SR、ER、T管)における分子機構(Caポンプ、Na/Ca交換輸送、Caチャネル、リアノジン受容体、DHP受容体等)の機能構造相関を研究するうちで、特にNa/Ca交換輸送系が筋収縮、筋弛緩時の細胞内Ca調節にどのような役目を担っているかを、種々の海生動物プランクトンを用いて研究した。SR、ERを欠いた動物種では、筋収縮に対して細胞外からのCa流入が必須であり、Caは細胞膜のNa/Ca交換輸送系のみを用いて排出(調節)されること、またSR、ERが十分に発達した動物種においては細胞内オルガネラが積極的にCaの汲み上げをつかさどっていること、細胞膜のNa/Ca交換輸送系は関与していないことが判明した。これより細胞内オルガネラの発達と細胞内Ca濃度制御方法が密接に関連することが判明した。