hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
算数教育における乗除法問題の解法に関する教授学習過程の分析と指導法の開発研究

また、学習指導要領の改訂、とりわけ「習得・活用・探求」のそれぞれの学習の重要性、あるいは「思考力・判断力・表現力」の育成がいわれている。また、通常の学級に在籍する発達障害児童生徒に対する特別支援教育が開始されたことを踏まえ、算数科の内容や指導方法、及び発達障害の児童生徒の指導に関する資料を収集した。これらを踏まえ、「算数テスト」や個別指導の方法などについて、今後さらに検討を加え報告する。
非リン酸化およびリン酸化タウタンパク質と微小管の結合自由エネルギー計算

本研究の対象であるタウタンパク質は生理的条件下で単体では一定の立体構造を形成せず、多くの準安定な立体構造集団を成す天然変性タンパク質であり、多数のリン酸化サイトをもつ。とくにT231とS262のリン酸化タウタンパク質は微小管との結合親和性を低下させる。そのリン酸化による微小管との結合親和性変化について立体構造集団を算出することで明らかにすることが本研究の目的である。タウタンパク質は441アミノ酸残基の大きな超多自由度な系である。そこで、我々は研究期間中に粗視化モデルを開発・発展させることで計算を可能にした。当初の目標であるタウタンパク質の非リン酸化体、T231リン酸化体、S262リン酸化体、T231S262両リン酸化体だけではなく、αシヌクレインやKIDのリン酸化体、そしてタウ断片の4リン酸化体についても立体構造集団を算出することができた。そこで、リン酸化による分子内応答の共通性を明らかにすることができた。さらに粗視化モデルの開発を進めたことで、タウタンパク質と微小管との結合計算を実施することができた。これまで知られていたタウの微小管結合部位を計算から再現できただけではなく、T231リン酸化による分子内応答部位がタウ-微小管結合に関与している示唆を得ることができた。以上の研究成果は学術学会にて報告を行なった。加えて、天然変性タンパク質がもつ立体構造の多様性(分子のやわらかさ)と結合親和性および結合/解離速度の関連性を粗視化モデルによって明らかにすることができた(Proteins 2016 in press)。よって、本研究を遂行することで、当初の目標以上の天然変性タンパク質のリン酸化による分子内応答と結合親和性変化を明らかにすることができ、粗視化モデルの開発・発展を実施できた。27年度が最終年度であるため、記入しない。平成25年度の研究計画では、開発中のタンパク質の粗視化モデル(側鎖粗視化モデル)と効率的な構造サンプリング法を使用して441アミノ酸残基タウタンパク質の非リン酸化体とリン酸化体の室温平衡状態における立体構造集団を明らかにすることが目標であった。タウタンパク質はひとつの一定した立体構造をとることはない(天然変性)タンパク質であり、リン酸化をうけて微小管との結合親和性が減少する。また、リン酸化体はアルツハイマー病に関与していると考えられている。そこで、本年度ではリン酸化体と非リン酸化のタウタンパク質単体の立体構造集団を算出し、比較研究を行うことを目的とした。本年度の前半、側鎖粗視化モデルについて最適なパラメータの探索を実施した。また、効率的な構造サンプリング法にはマルチカノニカル分子動力学計算法を用い、その開発とプログラムへの実装を行なった。はじめに、そのモデルと計算法を小さい天然変性タンパク質(KIDとスタスミン断片)に対して非リン酸化体とリン酸化体の立体構造集団の算出に用いた。リン酸化によって誘起される立体構造の特徴を得ることができ、本モデルと計算法が本研究目的を果たす手法として利用できることがわかった。そして、本手法を非リン酸化およびT231S262リン酸化タウタンパク質に対してそれぞれの立体構造集団の算出に応用した。現段階では十分に平衡状態の立体構造集団を網羅的に調べ尽くしてはいないが、得られた立体構造集団を解析したところ、リン酸化によって立体構造が膨張する結果が得られた。これらの結果は学会にてポスター発表および議論を行なうことができた。引き続き、十分な平衡状態の立体構造集団をサンプリングするため計算を実行している。本年度は昨年度計画の遅れを取り戻し、当初の計画に見合うように研究を実施した。441残基タウタンパク質の非リン酸化体、T231リン酸化体、S262リン酸化体およびT231&S262両リン酸化体の構造集団を現在開発中の側鎖粗視化モデルによって算出することができた。さらに、タウタンパク質以外の天然変性タンパク質についてリン酸化による立体構造集団の変化を明らかにすることができ、天然変性タンパク質のリン酸化に共通する特徴を捉えることができた。この成果は学術学会にて発表し、現在は専門雑誌に投稿する準備を行なっている。さらに、微小管-タウタンパク質の結合計算へ向けて微小管の天然変性領域の計算を実施中である。本年度計画からはタウタンパク質の結合相手である微小管が計算対象となる。微小管の最小構成単位であるαβ-チューブリンヘテロ二量体について計算を実施している。このαとβ-チューブリンにはそれぞれ3カ所に天然変性領域があり、とくにC末端天然変性領域(CTT)はタウタンパク質との相互作用が予想されている。そこで、CTTを含め、このヘテロ二量体の天然変性領域の空間分布を調べた。計算系にはあらわな溶媒分子中で全原子モデルのヘテロ二量体を用いた。2本の分子動力学計算を実施し、それぞれ2.0マイクロ秒以上のトラジェクトリを得た。計算途中ではあるが、CTTの空間分布が2本のトラジェクトリで同様なものが得られており、十分にサンプリングができつつある。CTTの空間分布からは微小管重合脱重合におけるCTTの役割が示唆され、微小管-タウタンパク質との結合計算を実施していく上で有益な結果を得ることができた。

とくにT231とS262のリン酸化タウタンパク質は微小管との結合親和性を低下させる。そのリン酸化による微小管との結合親和性変化について立体構造集団を算出することで明らかにすることが本研究の目的である。タウタンパク質は441アミノ酸残基の大きな超多自由度な系である。そこで、我々は研究期間中に粗視化モデルを開発・発展させることで計算を可能にした。当初の目標であるタウタンパク質の非リン酸化体、T231リン酸化体、S262リン酸化体、T231S262両リン酸化体だけではなく、αシヌクレインやKIDのリン酸化体、そしてタウ断片の4リン酸化体についても立体構造集団を算出することができた。そこで、リン酸化による分子内応答の共通性を明らかにすることができた。さらに粗視化モデルの開発を進めたことで、タウタンパク質と微小管との結合計算を実施することができた。これまで知られていたタウの微小管結合部位を計算から再現できただけではなく、T231リン酸化による分子内応答部位がタウ-微小管結合に関与している示唆を得ることができた。以上の研究成果は学術学会にて報告を行なった。加えて、天然変性タンパク質がもつ立体構造の多様性(分子のやわらかさ)と結合親和性および結合/解離速度の関連性を粗視化モデルによって明らかにすることができた(Proteins 2016 in press)。よって、本研究を遂行することで、当初の目標以上の天然変性タンパク質のリン酸化による分子内応答と結合親和性変化を明らかにすることができ、粗視化モデルの開発・発展を実施できた。本年度では昨年度に引き続き、粗視化モデルの開発とその適用を行なった。昨年度では当初の予想よりもタウタンパク質の構造サンプリングが困難であることがわかり、本年度では計算資源の拡充を行なった。そうすることで、研究課題の計算ができはじめている。また、当初の研究課題を前倒しして、昨年度の計算モデルよりも粗視化度合いを上げた(側鎖だけではなく主鎖部分も粗視化した)モデルのパラメータ調整を行なった。今後は、当初の研究計画の最終目標(微小管-タウ蛋白質の結合計算)を達成するために計算資源と粗視化モデルを活用して結果を得られると考えている。27年度が最終年度であるため、記入しない。今後の研究計画は当初の最終目標である微小管-タウタンパク質の結合計算を実施し、微小管結合時のタウタンパク質構造集団を明らかにする。微小管にはαβ-チューブリンへテロ二量体(天然変性領域を含む896アミノ酸残基)を16個使用し、タウタンパク質(441アミノ酸残基)との合計14777アミノ酸残基の大規模な計算系に取り組む。このような大規模な計算系の計算を実施するため、今年度開発中の主鎖部分も粗視化した計算モデルを適用していく。本研究の対象であるタウタンパク質の構造サンプリングは当初の予想よりも困難であった。その理由には、全原子モデルに近い粗視化モデル、かつ、効率的な構造サンプリング法を用いても十分な室温平衡状態の構造集団を本年度内に求めるには必要な計算機能力が不足していたことが考えられる。
国際産業再編成下のアジア経済圏における投融資問題の研究-国際投資の新形態と金融の国際的統合化にみるアジア経済圏の位置と役割-

日本の投融資がアジアNIEsからアセアンへとシフトするなかで、アジア経済に新しい動きが顕在化してきた。アジア経済圏ともいうべき生産、物流、金融の諸分野にみられる。しかし特徴的なことは、このような経済のアジア化現象が、日本を中心とした先進国、アジアNIEsのアセアン投資を通じ、アセアン諸国(とくにタイ、マレ-シア)の「国民経済」的成長を伴って現われていることは注目に値する。本研究では上述の現象-アセアンを含むアジア諸国の「国民経経」的成長とアジア経済圏の形成という-見矛盾すると思われる現象-について、日本によるアセアン直接投資と融資、援助が投資受入国の経済発展にどのようなインパクトを与えているか分析した。その際のポイントの一つは、前近代的な金融市場を日本を中心とする外国の投融資がどのように変容され、産業構造の近代化に照応した金融システケをつくりあげているかに関する実証的分析であった。第二のポイントは、ボ-ダ-レス経済(経済のアジア化)が進むなかで、アジア地域の物流と金融のシステムが再編されるプロセスを追跡することである。第一、第二の点は別紙論文にまとめ、すでに公表した。その中で、輸出指向型産業を導入しつつ国民経済建設をすすめようとしているアジア(とりわけアセアン)諸国の政策展開が、自立的金融市場の育成とも結びついていること、また「国民経済」的発展を伴いつつアジア地域における国際的金融と物流のシステムが形成されつつあることを解明できた。以上の分析を通じて今日われわれの政策的課題となっているアジア太平洋経済圏構想が現実的基盤をもっているかどうか、一定の方向づけをすることができた(Kyushu University Research Paper, No.14を参照)日本の投融資がアジアNIEsからアセアンへとシフトするなかで、アジア経済に新しい動きが顕在化してきた。以上の分析を通じて今日われわれの政策的課題となっているアジア太平洋経済圏構想が現実的基盤をもっているかどうか、一定の方向づけをすることができた(Kyushu University Research Paper, No.14を参照)本年は二つの方向から国際投融資問題について分析し,かつ成果を公表した.一つは,円高と貿易摩擦の相乗作用のもとで急速に進展した日本とアジアNICs及びアセアンとの間の国際的産業の再編成について,投資と貿易の融合という新しい現象との関連で成果をまとめた.投資と貿易の融合化現象は, (1)少数支配型合弁,委託生産など投資の非出資形態化と(2)プロジェクト・ファイナンス,国際リース,生産分与など貿易金融の出資形態化という二重の姿で現れている.論文「海外生産拠点の設立と投資の新形態」及び共著書『現代の貿易取引と金融-貿易金融イノベーションの時代』では,これら二つの投資と貿易の融合形態が,どのような背景のもとで出現し,直接投資の概念,貿易保険制度を変容させたか,また日本企業の多国籍化とともに急速に進行している海外金融子会社の設立と国際的資金フローメカニズムについて分析した.その際とくに現今の円高と貿易摩擦がもつ相乗的インパクトと日本とアジアとの間の国際的産業編成について留意した.二つは,金融の国際的統合化について論文「金融・資本の自由化と日米経済関係」で理論的かつ実証的に分析した.とくに過剰流動性と現代資本市場,金融自由化と市場規制,国際金融に関する政策的協調について検討した.貿易・投資と国際金融市場の新しい役割について,同上共著書の第5章「国際金融市場とリスク・ヘッジ法の新展開-間接的金融手法から直接的金融手法へ」で個別企業の為替リスク回避手段に焦点を当てて整理した.本年は,上述のように,研究の基本的方向づけができたので,次年度以降テーマに沿って掘り下げていきたい.本年はアジアとりわけアセアン進出企業(製造業)及び金融機関でインタビューをし、個別企業の視点でアジアとりわけアセアン諸国と日本との産業的連関について分析をすすめた。このインタビューをもとに現地進出企業の態様の変化、つまり現地市場を基盤とした企業進出から第三国向輸出、日本への製品輸入を目的とした生産活動に転換する過程で発生した投融資問題について解明した。これは理論的な整理として「実質的経営支配と投資の新形態ー日本企業によるアジア生産拠点の設立と関連してー」(『世界経済評論』1989年2月号・3月号)で公表している。

本年度の研究における今一つの柱は、アジアとりわけアセアン諸国の金融市場並びにそれら金融市場と日本の投融資活動との関連について分析することであった。個別金融市場の分析については次年度に繰り越されるが、本年は東京オフショア市場・シンガポール金融市場・アセアン(とくにタイ・マレーシア)金融市場の相関性について研究をすすめた。金融市場が日本・シンガポール・アセアンという連関性をもって、急成長している背景には、断るまでもなく日本企業のアセアン投資の急増と国際的な産業の再編問題がある。論文「日本の直接投資とアジアの産業的・金融的連関ーASEAN向投資の特性と関連してー」は、そのような視角からの分析である。以上の実績をふまえ、次年度には、本研究テーマに沿って研究成果を公表したい。日本の投融資がアジアNIEsからアセアンへとシフトするなかで、二つの特徴的な現象が認められた。(1)東京オフショア市場が成立した85年以降国際金融市場としての香港、シンガポ-ルの役割が低下するどころか、逆に上昇している。その中で台湾、韓国の金融市場は自由化をすすめるほどに発展し、アセアン諸国のうちタイ、マレ-シア金融市場も近代化の途をたどっている。(2)日本のアセアン投融資が進むなかでアジアの物流・貿易システムに大きな地殻変動が生じてきている。シンガポ-ルを中心にIPO(International Procurement Office)やCDC(Central Distribution Center)がつくられ、アセアン諸国とアジア諸国との間の部品調達や製品配給のシステムが形成されている。また、香港を中心に中国(とくに南部の深〓、広州地区)とアジア諸国を結ぶ物流ネットワ-クが形成されつつある。注目すべきことは、アジア経済におけるシンガポ-ルと香港の新しい役割である。自立的な「国民経済」を形成しつつあるアセアンや中国は金融市場が未発達なこともあって為替管理が厳しい。このような厳しい為替管理の下で日系企業をはじめとする外資系企業がアジア的規模でアジア諸国から部品を集め、アセアン諸国や中国の生産拠点で生産活動を展開できるのは、シンガポ-ルや香港がアジア地域統括本部として国際決済と国際物流を円滑に進めるシステムをつくりだしているからである。本研究の最終年度で日本の投融資問題を金融システムにかぎらず国際物流と決済システムと結びつけて分析をしたのは以上の理由による。本年度の研究成果を踏まえ、アジア太平洋経済圏構想が生産ネットワ-ク、物流ネットワ-ク、金融ネットワ-クの諸側面から実現的基盤を形成しつつあることを確認できた意義は大きい。
じん肺デジタル画像(DR)の国際基準設定に関する予備的研究

デジタルX線写真は、既に一般病院でも利用されており、第一世代の小さな画像しか提供できなかった時代に比べ、描出能力は高まってきている。しかし、じん肺法では、従来法の胸部写真を使うように定められており、近年、労働省からの通達が出るまでは、デジタル写真はじん肺スクリーニングには不適との印象が強かった。我々は、デジタル胸部X線写真をもちいて、じん肺の描出に最適な条件の抽出を試みた。従来より、この分野で先進的研究を進めてきた珪肺労災病院にあるデジタル写真、従来法、CTのコレクションにより・デジタル写真、特にFPD方式がかなりより画像を提供し得ることが示されてきた。これらを含めたサンプル画像を用いて一般医を対象に読影教育を行ったところ、従来法の写真、デジタル方式の写真ともに読影に際し、困難を認めなかった。むしろ、問題となったのは、原版からアナログ方式なり、デジタル方式なりでコピーしたことによる画像の劣化であった。我々は新たに福井県下の粉塵暴露者に参加を呼びかけ、症例対象研究を行った。我々がもちいた対象は、主に現在日本のじん肺法において1型あるいは0型とされている極めて早期の粉塵暴露者である。また、健常者約20名をコントロールとして募集した。彼らに対し、従来の胸部X線写真、デジタルX線写真2種類(FPD方式、CR方式)、高分解能コンピュータ断層写真(HRCT)をもちいて検査を行った。我々の対象について得られたデジタル胸部X線写真は既に、従来法に匹敵する描出力を持っていることが明らかとなった。また、先鋭度を強調する、コントラストを強くするなどの画像処理を行うことで、じん肺陰影を強調して見せ、従来法より指摘しやすくできる可能性が示唆された。この結果については、第日本産業衛生学会において発表予定である。残された課題は、得られた条件を普遍化して、じん肺用の世界標準とし、あらゆる施設において、同様の条件でじん肺のスクリーニングがなされるようにすることである。また、各国のじん肺スクリーニングによって得られた試料をもとに新たにデジタル画像を用いたILO標準写真を選定することである。
個性を持つロボットの制作による＜心と社会＞の哲学

我々が到達した個性概念テーゼは、「ロボットが<個性>をもつとは、それが<道徳的な行為主体moral agent>であるということであり、道徳的行為主体であることは、他の何者も代替できない責任を引き受けるということであり、そのためにロボットは他者が経験しえない内面世界をもたねばならない」、ということであった。我々は、2018年9月にパルマ(スペイン)で開催された国際学会(第19回AIPO)において、このテーゼと、それを経験的なレベルで補強するインタラクション実験の初次的結果を発表した。この実験は、人がロボットと行なう身体的同調動作が、ロボットへの道徳的判断の帰属にどのような影響を与えるのかを定量的に調査するものである。身体的同調課題に対して、我々は、対に配置された2つの回転ハンドルを対面もしくは背面で回すことのできる実験装置を開発した。また、道徳性評価の課題に関しては、既に定評のあるトローリー課題と、独裁者ゲーム課題及び最後通牒ゲーム課題を組み合わせた。我々は、人どうしの対面/背面条件、および人とロボットの対面条件での実験を実施した。その結果、人とロボットの実験において、回すハンドルの同調度は他の条件に比べて最も高くなり、トローリー課題での道徳的に問題視される行動に対しては、人どうしでの背面条件と同程度に「問題があり、かつ責任がある」と回答する傾向が見られた。人どうしの背面条件と同程度の傾向となったことは、ロボットが単に合理性のみを持って判断する存在として評価されたのではないことを示唆している。他方、お金の分配においては、ロボットに対する対応は、一般の人間に対する対応と同傾向を示した。これらの結果は、人間がロボットを道徳的な主体として捉える萌芽を表している。我々の哲学的仮説を具体的な実験結果によって検証する道を拓いたこと、これが、本プロジェクトの最も大きな成果である。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。われわれのプロジェクトは、身体動作をある程度こなすことのできる人型ロボットに<個性>を付与することによって、(1)「個性」の認知哲学的基盤を解明し、また、(2)現在流行しつつある人型ロボットの性質と能力を「個性」の観点から評価し、それによって(3)将来における人間とロボットの「個性をベースにした共生」のあり方を探求することである。今年度は、4回にわたる「研究打合せ」を行い、第2回目からは、実際の人型ロボット(ソフトバンク社製のペッパー)の動作確認と、会話を中心としたインタラクションの準備を行った。第1回は中京大学豊田キャンパスで開催し、今年度の研究方針と各分担者の役割分担を決定した(5月3日4日)。第2回は琉球大学及び沖縄高専で「複雑系科学×応用哲学第2回沖縄研究会」として開催し、各分担者の研究発表と、沖縄高専で購入しているペッパーの身体動作能力を具体的にチェックした(8月19日8月21日)。第3回は、金沢大学サテライトプラザ武蔵及び北陸先端大で開催し、10月に自分たちで購入したペッパーを主に会話機能の面でチェックし、どのような対人コミュニケーションが可能かを検討した(12月27日29日)。第4回も金沢大学サテライトプラザ武蔵及び北陸先端大で開催し、ペッパーに会話の中で与えるべき「個性」を実装するためのプログラムを開発するため、その「個性」の具体例として当面、2タイプの性格(頑固・強引型と迎合・優柔不断型)を会話のプロットとして作成した(平成28年3月6日8日)。なお、これらの研究打合せの詳細は、当科研費研究ウェブサイト:http://siva.w3.kanazawa-u.ac.jp/katsudo-h27.htmlを参照されたい)。今年度全体として、会話に見られる性格としての「個性」をプログラムに落とし込む準備が整った、と言える段階である。ソフトバンク社製のペッパーの購入時期が遅れ、なおかつ購入価格が予想より高かった点、及び「個性概念」に関する哲学史的ならびに心理学史的な調査をあまり深く掘り下げられなかった点は残念であるが、それらは研究全体の進行を妨げる問題ではない。また、ロボット(ペッパー)に「個性」を与えることの意味の明確化とその具体的な手順に関して相当程度進展があった点は、われわれの研究プログラムが順調に目標に向かっている証拠である。とくに、会話における「個性」の2つの方向性、すなわち2つのタイプの性格、「頑固・強引型」と「迎合・優柔不断型」を会話のプロットとして作成できたことは、来年度以降の研究の確かな基盤となると判断できる。したがって、以上から、ペッパーの価格高騰によって2台目以降の購入が困難となり、今後、その面での研究計画に若干の修正が必要になってくるとはいえ、全体として、「おおむね順調に進展している」と判断した。本年度の中心課題は、個性概念の再構築を進めながら、それを核として「個性を持つロボット」の認知行動プログラムを開発し、それを実装したペッパー「かいと」と被験者とのインタラクション実験を行うことであった。しかしながら、平成28年度に開発予定であった「懐疑・不安型」の会話プロットは主担当者(金野)の異動等により対話実験をおこなうまで細部を完成させることはできなかった。しかしながら、今年度、2回にわたる「研究打合せ」を行い、個性概念の再構築に関しては、その間の11月1日にANAクラウンプラザ・ホテル(金沢)で開催された、北陸先端大学主催のMatching Hubにおいて、かなりの前進を見た。

それは、一般的な個性概念の新たな構築というよりは、「ロボットにとっての個性」という切り口による個性概念の新たな提案である。すなわち、ロボットが「個性」をもつとは、それが「道徳的な行為主体moral agent」であらねばならないということであり、道徳的な行為主体であることは、他の何者も代替できない責任を引き受けるということであり、そのためにロボットは他者が経験しえない(当人のクオリア世界のような)内面世界をもたねばならない、ということである。このテーゼを核として、われわれは、平成29年7月にロンドンで開催される国際認知科学会(CogSci2017)で発表する計画を決定し、第2回の研究打合せにおいて作成した「発表要旨」(Short Title : Robot as Moral Agent)を当学会の事務局に送付した。現在までの2年間において、(1)個性概念の再構築を進めながら、(2)それを核として「個性を持つロボット」の認知行動プログラムを開発し、それを実装したペッパー「かいと」と被験者とのインタラクション実験を行うという点については、1年目は(2)が前進したが(1)は難渋し、逆に2年目の今年度は、(2)が停滞したのと対照的に(1)はかなり進捗した。とくに、今年度に開発予定であった「懐疑・不安型」の会話プロットは主担当者(金野)の異動等により対話実験をおこなうまで細部を完成させることはできなかった。また、これに伴い、対話実験の方向を再度検討するために、すでに開発済みの会話プロット「頑固・強引型」と「迎合・優柔不断型」による対話実験も、一旦、留保している状態である。しかしながら、新たな個性概念の構築は、11月1日にANAクラウンプラザ・ホテル(金沢)で開催された、北陸先端大学主催のMatching Hubにおいて、かなりの前進を見た。それは、一般的な個性概念の新たな構築というよりは、「ロボットにとっての個性」という切り口による個性概念の提案である。すなわち、ロボットが「個性」をもつとは、それが「道徳的な行為主体」であらねばならないということであり、道徳的な行為主体であることは、他の何者も代替できない責任を引き受けるということであり、そのためにロボットは他者が経験しえない内面世界をもたねばならない。このテーゼを核として、われわれは、平成29年7月にロンドンで開催される国際認知科学会(CogSci2017)で発表するという計画を決定した。これには、このテーゼを経験的なレベルで補強するための実験が含まれており、それを進めることで、先の課題(1)と(2)が相乗効果的に進展する展望が開けてきている。以上の状況認識により、進捗状況を「おおむね順調に進展している」と判断した。本研究の目的は、その核心のみを述べれば、(1)ロボットと人をインタラクションさせることによって、来るべき「ロボットと人間の共生社会」において重要となる「個性」がロボットにとってなぜ必要となるのかを認知哲学的に解明し、また、(2)その結果を「個性」に関する哲学的なテーゼとして提示するとともに、(3)そのテーゼに経験的な支持を与えることを目的とした、人とロボットのインタラクション実験を設計・実施することである。
荷電粒子の溶液内における構造形成の熱力学と速度論

1.二つの蛋白質についてのみではあるが、非イオン性界面活性剤が解けた蛋白質に協同的に結合することを初めて見いだした。また協同結合の開始濃度を用いて疎水性の定量的尺度を定義出来た。この研究では解けた蛋白質の不可逆会合が見いだされ、それを説明するモデルを提出した。このモデルは他の場合の不可逆変性会合体(熱変性による凝固体、inclusion bodyなど)の理解にも有効であろう。2.ドデシルジメチルアミンオキシドを用いたイオン性/非イオン性混合ミセルは両成分が1:1に近い組成のところで、cmcは最小になり、会合数は最大になる。また、高イオン強度下では、同一炭化水素鎖を持つイオン種の方が非イオン種よりもcmcが小さいという結果を得た。これは初めての報告と思われる。イオン性/非イオン性混合ミセルの安定性について、従来の正則溶液論の方法を包括し、より多くの情報を引き出すことが可能な簡単な理論を展開した。会合数決定のための蛍光プローブ法については動的・静的光散乱の結果と比較することにより、その問題点を指摘した。3.オレイン酸についても、イオン性/非イオン性混合系の性質を調べた。脂肪酸セッケンの不均一系の水素イオン滴定として、初めて可逆的な滴定曲線を得ることに成功した。Krafft点以下の温度における準安定なミセルの自由エネルギーを滴定曲線のヒステレシスの熱力学的解析により決定した。4.イオン性ゲルの膨潤挙動については理論面、応用面ともに活発に研究されている。従来の考え方によると、ゲル網目の弾性力、小イオンのドナン浸透圧、ゲル骨格成分と溶媒の混合エントロピーが主要な役割を果たすとされている。しかし、混合エントロピーについては、堅いゲル骨格の場合には溶媒と混合しないと考えられることを示した。我々は、ドナン浸透圧に対しては対イオン凝縮を、ゲル骨格の拡がりの性質に対しては静電持続長あるいはFlory exponentを考慮した新しい理論を展開した。ポリアクリル酸ゲルなどに適用して興味ある結果を得ている。1.還元リゾチ-ムと非イオン界面活性剤の相互作用。ヘキサエチレングリコ-ルーnードデシルエ-テル(C_<12>E_6)の還元リゾチ-ムへの吸着量を透析平衡を行ない外液の濃度決定から求めた。吸着等温線は臨界ミセル濃度の近傍で急激に増加するFreundlich型であった。また円二色性(CD)の変化から界面活性剤の結合に伴ない立体構造の変化が起こることも見出した。この変化は主鎖については生状態へ近づく変化であったが側鎖については殆ど変化はなかった。親水鎖長が異なるC_<12>E_8の還元リゾチ-ムへの吸着等温線もC_<12>E_6の場合と同様にcmc近傍で急激に増加する。このことはEO鎖とポリペプチド鎖の相互作用(水素結合など)が予想通り無視できることを示している。2.オレイン酸の水素イオン滴定。添加塩存在下の水素イオン滴定を行ない可逆的な滴定曲線を得る条件を初めて確立した。その結果可逆的滴定曲線は酸滴定曲線と一致することを見出した。

又オレイン酸の融点以下の温度の滴定曲線は飽和脂肪酸の場合と同様一定pH領域が二つ現れることで特徴づけられるが融点以上の温度では一定pH領域がひとつしか現れないこと、この一定pH値は温度(40°Cと25°C)やイオン強度(0.1Mと10mM)に依存しないことを見出した。温度の効果については、cmcやカルボキシル基のpKaなどの温度依存性が小さいことから理解できる。イオン強度の効果からは一定pH域では析出相が酸性セッケン相であることが示唆される。3.非イオン性ーイオン性混合ミセル。ドデシルジメチルアミンオキシド(DDAO)の0.1M Nacl中でのミセルの会合数m(光散乱法による)は、イオン化に伴って非イオン性ミセルの場合の値m_oより増加し、イオン化度(α_M)が0.5付近で最大m/m_o3に達し、それ以上のイオン化に伴って減少する。散乱光強度からcmcを求めると、これはイオン化とともに減少し、α_M0.5で極小値をとりそれ以上のイオン化に伴って再び増加した。又イオン性ミセルは会合数、cmcとともに非イオン性ミセルと余り異ならないという結果が得られた。cmcのpH依存性は水素イオン滴定の結果から矛盾なく解析できたが会合数のpH依存性は新しい情報を与えるもので、その理解のためには新しい分子模型を必要とする。極性基間水素結合によるイオン性種ー非イオン性種二量体形成が示唆される。1.解けたポリペプチドと非イオン界面活性剤の相互作用。還元リゾチ-ムについてアルキルポリオキシエチレンエ-テル(C_mE_n)のうちC_<12>E_8C_<10>E_6の吸着等温線を透析平衡法と表面張力法の二つの異なる方法で求めた。両方法の結果は相補的でありよく一致した。昨年度のC_<12>E_6と合わせた三種の結合等温線は類似した形であり、二つの部分から成る。協同的結合に基づく高結合量領域はFreundlich型で表現でき、低結合領域はLangmuir型で表現できる。更に濃度C_fを各々の臨界ミセル濃度(cmc)でスケ-リングして次の一般式を得ることができた。Q=A(C_f/cmc)^n。協同的結合の開始濃度C^*を用いて△G^*=RT1n(cmc/C^*)を定義すると、これは用いた界面活性剤の種類に依らず、還元リゾチ-ムの疎水性を表わす尺度となることを見出した。△G^*=150cal/molという値が得られた。2.オイレン酸の水素イオン滴定。滴定曲線の一定pH域で存在する三相の組成を解析により求めた。25°C以上では(3:1)相が存在し酸性セッケン相(1:1)は存在しない。25°Cで、オイレン酸ナトリウムは、結晶が安定相でミセルは準安定相であることを見出し、両状態の自由エネルギ-差を熱力学的解析により140cal/molと決定できた。ミセル→結晶の不可逆変化に伴うヒステレシスを再現よく見出した。3.イオン性ゲルの膨潤。従来の熱力学理論では、膨潤したゲルの弾性力を評価するための基本式としてFloryの等方的膨張理論を用いていた。de gennesは引っ張られた鎖に対する表現を既に報告しており、今回それを用いた取扱を発展させ、カルボキシメチルセファデックスゲルの膨潤平衡に適用したところ大変良く説明できることを見出した。その結果膨潤ゲルの高分子鎖は伸びており、その次元数は3より遥かに小さく1.4ー1.5であることを明らかにした。I1.アポチトクロームとC_<12>E_6の結合等温線を透析平衡法で得ることができた。
NDRG1とNDRG4の分子機能および生理機能の解析

ストレス応答や分化など多くの細胞機能に関与するといわれる細胞内タンパク質NDRG1-NDRG4に関する研究である。NDRG1欠損マウスは末梢神経機能の低下を、NDRG4欠損マウスは脳機能の低下を示す。本研究により、NDRG4は大脳皮質のBDNF量を維持することで神経細胞保護作用を発揮することが示唆された。また、NDRG4結合タンパク質として細胞膜イオンポンプNa^+/K^+-ATPaseを同定し、これにNDRG1-NDRG3も結合することを確認した。NDRGタンパク質がイオンポンプ機能を介して細胞機能を調節する可能性が明らかになった。我々は以前、細胞性ストレスで発現誘導される遺伝子としてNDRG1を同定し、その欠損マウスの解析から、NDRG1が末梢神経ミエリン鞘の維持に必須であることを明らかにした。さらに、NDRG4欠損マウスでは大脳の虚血耐性能および空間学習能が低下していることを見出した。同じ遺伝子ファミリーに属しながらも欠損マウスの表現型が異なることから、NDRG1とNDRG4はそれぞれ特有の役割を担っていると考えられる。そこで本研究では、NDRG4欠損マウスを中心に、NDRG1欠損マウスやNDRG1/NDRG4ダブル欠損マウスも利用して、NDRGファミリーの機能解明を目指す。本年度は、NDRG4の脳組織内分布を正確に調べるために、マウスの脳を用いた免疫組織化学染色とin situハイブリダイゼーションを組み合わせ、光学顕微鏡で解析した。その結果、NDRG4は、嗅球・嗅結節・大脳皮質・線条体・海馬・歯状回・視床・視床下部・中脳・小脳・脳橋・延髄など、脳の大部分の領域に存在していた。NDRG4陽性細胞はNeuN陽性細胞とよく一致したことから、NDRG4はグリア細胞ではなく神経細胞に局在することが分かった。さらに、野生型およびNDRG4欠損マウスの脳組織に含まれる神経栄養因子群をELISA法で比較定量したところ、欠損マウスではBDNFの量が選択的に減少していた。BDNFは脳の高次機能や虚血耐性能に寄与することが知られているため、NDRG4欠損マウスの脳機能低下は、BDNF量の低下を介している可能性が考えられた。これらの解析と並行して、次年度以降に利用できるよう、NDRG1欠損マウスとNDRG4欠損マウスを交叉交配し、NDRG1/NDRG4ダブル欠損ホモマウスの作製を開始した。さらに、NDRG4欠損マウスでは大脳の虚血耐陸能および空間学習能が低下していることを見出した。同じ遺伝子ファミリーに属しながらも、欠損マウスの表現型が異なることから、NDRG1とMDRG4はそれぞれ特有の役割を担っていると考えられる。そこで本研究では、NDRG4欠損マウスを中心に、NDRG1欠損マウスやNDRG1/NDRG4ダブル欠損マウスも利用して、NDRGファミリーの機能解明を目指している。前年度、MDRG4欠損マウスでは野生型マウスに比べて空間学習記憶能が低下すること、脳虚血再還流障害に対して脆弱になることを示し、さらにNDRG4が大脳皮質のBrain-derived neurotrophic factor量を正常に維持することで神経細胞保護作用を示す可能性を見出した。本年度、これらのデータを再検証し、J.Biol.Chem.に誌面発表した。一方、NDRG4の分子機能を解明する手がかりを得るため、NDRG4結合タンパク質の同定に着手した。ヒト脳cDNAライブラリーを用いた酵母2-ハイブリッド・スクリーニング法を行った結果、複数種の陽性クローンが得られた。これをタンパク質レベルで検証するために、生化学的・免疫化学的解析を行った結果、いずれもNDRG4と直接結合する分子でない可能性が強く示唆された。NDRG1およびNDRG4の分子機能を知る上で、相互作用タンパク質の同定はきわめて重要であるため、この計画は次年度に継続して行う我々は以前、細胞性ストレスで発現誘導される遺伝子としてNDRG1を同定し、その欠損マウスの解析から、NDRG1が末梢神経ミエリン鞘の維持に必須であることを明らかにした。さらに、NDRG4欠損マウスでは、大脳の虚血耐性能および空間学習能が低下していることを見出した。本研究では、NDRG1とNDRG4を中心に、NDRGファミリーの機能解明を目指している。前年度に、NDRG4の分子機能を解明する手がかりを得るためにNDRG4結合タンパク質の同定に着手した。ヒト脳cDNAライブラリーを用いた酵母2-ハイブリッド・スクリーニング法により複数の陽性クローンを得たが、詳細な解析により、いずれもNDRG4と直接結合する分子でないことが示された。そこで本年度は、より直接的な生化学的手法等を用いて結合タンパク質を探索し、細胞膜イオンポンプとして働くナトリウム/カリウムATPaseを捉えることに成功した。

NDRG4は神経細胞のイオンポンプ機能を調節することで脳機能に関与すると考えられる。一方、NDRG4は心臓でも比較的強く発現しており、NDRG4遺伝子が含まれる遺伝子座は心電図QT間隔に関連することが報告されている。そこで、NDRG4欠損マウスと野生型マウスの心電図を比較解析したところ、QT間隔に有意差は見られなかったものの、NDRG4欠損でP波の延長を示すデータが得られた。また、NDRG4欠損の影響を遺伝子発現レベルで調べるため、NDRG4欠損マウスと野生型マウスの心臓から抽出したRNAを用いてDNAマイクロアレイ解析を行ったところ、特筆すべき遺伝子発現変化は見られなかった。したがって、心臓においてはNDRG4欠損の影響はごく一部の領域あるいは細胞に限局していると考えられた。前年度から継続して行っていたNDRG4欠損マウスの解析をまとめることができ、学会および論文で公表することができた。NDRG4結合タンパク質の同定では、候補分子を得ることはできたが、タンパク質レベルで検証できなかったため、次年度にも継続的に進める。24年度が最終年度であるため、記入しない。本研究課題において、NDRG1およびNDRG4結合タンパク質を特定し、それらの構造的・機能的特徴や、シグナル伝達経路における位置付け等を知ることは、きわめて重要である。次年度は、さらに種々の手法を駆使して、目的達成を目指したい。
リボザイムの生体での機能発現

1.線虫C.elegansのunc-22mRNA上の3つの部位に対して、それぞれ6+6、8+8、10+10塩基対合をし得るハマーヘッド型リボザイム計9種類を作製し、短い基質RNAの切断活性をin vitroで調べた。37°Cにおいては、全くのリボザイムが予想される部位を触媒的に切断し、その活性は部位33、39については高く、部位6については低かった。また、部位33、39について活性の強さは、8+8>10+10>6+6の順であった。20°Cにおいては6+6リボザイムの活性が相対的に最も高かった。2.部位39に対する10+10塩基対合のヘアピン型リボザイムにつき、ステム部分及びステム、ループ双方をより安定性が高いと予想される配列に変えたリボザイムを調製した。これらはinvitroにおいていづれも活性があり、前記のものとの比較を行っている。また、unc-22mRNAの2つの部位(39,55)に対して(-)sTRSV触媒部位の構造に基づくヘアピン型リボザイムを調製して、対応する基質RNAの切断活性をin vitroで調べた。37°Cにおいて部位55について切断活性が見られた。3.リボザイムをC.elegans中で発現させるためのベクターをいくつか構築あるいは入手し、lac Z遺伝子を組み込んでその発現によってC.elegans中での発現をテストした。その結果、筋肉ミオシン重鎖遺伝子unc-54のプロモーター/エンハンサーを持つ改良型(短鎖転写型)ベクターが体壁筋中でのlacZの発現に適していることが明かとなった。またこのベクターにunc-22アンチセンス遺伝子を組み込んで導入したところ、Unc-22(-)の表現型を示す形質転換体が得られた。4.上記ベクターに前述の9種のハマーヘッドリボヅイムの遺伝子それぞれを挿入し、これらプラスミド単独または混合物をC.elegan街に微量注入した。J1または安定な形質転換体がいくつか得られたが、現在までに20°CにおいてUns-22(-)の表現型を示すものは得られていない。5.ラット菌養細胞HY1について、GsαmRNA及びGsαタンパクの存在を逆転-PCR法及び抗体によるウェスタン法によりそれぞれ確認した。6.GsαmRNAの翻訳開始部位等に相補的な20merのオリゴデオキシヌクレオチドを合成し、リポフェクチン等によるHY1細胞へのとり込みを調べている。
末梢血白血球を用いたアスピリン喘息診断法の検討

平成17年度における研究実績概要本年度に行った研究は以下の通りである。本研究課題であるアスピリン喘息においては、最近臨床の場において著明に患者数の減少が感じられるようになってきた。また、今までアスピリン喘息と診断された患者において、非ステロイド性解熱鎮痛剤(NSAIDs)を誤って内服した場合でも喘息発作がでないといった症例が増えている感触が得られている。そこで、今回、当科において1年以上の期間を経て2回以上のNSAIDs吸入負荷試験を施行したアスピリン喘息患者の検討を行った。当科において該当したアスピリン患者は9名であった。9名全ての患者において初回のNSAIDs吸入負荷試験にて陽性反応を示していた。この9名のうち6名が1年以上の経過後の再度のNSAIDs吸入負荷試験にて陰性反応を示した。また吸入負荷試験陰性を示した全患者にてメサコリンによる気導過敏性の改善が認められた。更に、改善をしめした患者全員が、ステロイド吸入後、アスピリン過敏が消失している傾向を示した。以上より、アスピリン喘息におけるNSAIDs過敏反応は、経年的に変化する可能性があり、特に吸入ステロイドによる治療にて改善する可能性が考えられた。この点において、アスピリン喘息は、吸入ステロイドの治療が普及している現在において、その発症率が減少している可能性がある。今後、アスピリン喘息における研究を施行する場合には、アスピリン過敏が消失する場合も考えて検討を行う必要がある。アスピリン添加によるアスピリン喘息患者の末梢血好酸球CD11b発現増強について検討を行った。まずアスピリン患者(AIA)8名(男性4名,女性4名、平均年齢42.9±10.1歳)と非アスピリン患者(非AIA)8名(男性3名,女性5名、平均年齢41.3±16.0歳)を対象にして、未梢血より多核白血球を分離し、2×10^6個/mlにPBSにて調整した。10^<-4>10^<-7>Mの濃度のアスピリンを調整した多核白血球分離液に添加し、37°Cにて培養後、FITCでラベルしたCD11bモノクローナル抗体およびPEで染色したCD16モノクローナル抗体を添加し、ブローサイトメトリーを用いて好酸球および好中球におけるCD11bの発現程度を検討した。その結果、好酸球のCD11bの発現は、アスピリン10^<-7>M添加にて、非AIA群-5.7±3.2%、AIA群6.1±3.1%(p<0.05)、10^<-6>Mで非AIA群-3.5±2.2%、AlA群9.9±3.1%(P<0.05)、10^<-5>で非AIA群-1.2±2.2%、AIA群7.3±3.1%(p=0.07)、10^<-4>Mで非AIA群-8.0±2.6%、AIA群7.7±2.8%(p<0.05)であった。いずれのアスピリン濃度でもAIA群では増加し、逆に非AIA群では減少し、両群間に有意な差または傾向を認めた。好中球に関してはアスピリン10^<-4>M添加の場合のみ、非AIA群-8.9±3.5%、AIA群3.4±3.3%(p<0.05)と有意な差を認めた。以上の結果より、アスピリン添加によりAIA患者の好酸球にて有意なCD11bの増加が認められ、特にアスピリン10^<-4>M添加にてAIAと非AIAのCD11b発現差が顕著であった。この結果を踏まえて、次に末梢血好酸球に対するアスピリン10^<-4>M添加によるCD11b発現増強効果を用いたAIA診断の感度および特異度の検討を行った。AIA患者20名(男性9名、女性10名、平均51.1±4.8歳)と非AIA患者19名(男性9名、女性10名、平均49.4±4.8歳)において、上記と同様の方法にてアスピリン10^<-4>M添加によるCD11b発現増強効果を検討した。その結果、アスピリン10^<-4>M添加時の好酸球のCD11bの発現は、AIAでは20例中19例において増加し、逆に非AIAでは19例中18例において減少した。このCD11bの増加率0%を基準として、陽性をAIAとした場合、感度は95.0%、特異度は94.7%と診断法として非常に有用な方法であると思われた。今後、症例数を増やして更なる検討と、より簡便な方法の確立を検討する必要があると考えられた。H16年度研究実績の概要本年度において行った研究は以下の通りである。1)アスピリン喘息患者の末梢血白血球におけるCRTH2の発現についてCRTH2は、近年発見されたProstaglandinD2の受容体であり、Th2リンパ球の他好酸球に発現していることが報告されている。また、NSAIDsの一つであるindomethacinがCRTH2のagonistとして働くことが報告され、アスピリン喘息の病態に深く関わっている可能性が高く、また、アスピリン喘息と非アスピリン喘息とのin vitroによる診断に有用である可能性が考えられた。そこで、今回早急に検討を行った。

健常者6名、非アスピリン喘息患者6名およびアスピリン喘息患者5名を対象とし、末梢血を採取後多核白血球およびリンパ球を分離した。分離した多核白血球層に蛍光標識したCD16抗体およびCRTH2抗体、リンパ球層に蛍光標識したCD4抗体およびCRTH2抗体を添加し、フローサイトメトリーにて好酸球、好中球およびThリンパ球におけるCRTH2受容体数を測定した。その結果、アスピリン喘息患者では、健常者および非アスピリン喘息患者と比較して、好中球、好酸球およびThリンパ球におけるCRTH2の発現は多く、特に好中球では有意に多いという結果を得た。以上の結果より、CRTH2がアスピリン喘息の病態に深く関わっているものと考えられ、またアスピリン喘息患者のin vitroの診断に非常に有用であると考えられた。平成17年度における研究実績概要本年度に行った研究は以下の通りである。本研究課題であるアスピリン喘息においては、最近臨床の場において著明に患者数の減少が感じられるようになってきた。また、今までアスピリン喘息と診断された患者において、非ステロイド性解熱鎮痛剤(NSAIDs)を誤って内服した場合でも喘息発作がでないといった症例が増えている感触が得られている。そこで、今回、当科において1年以上の期間を経て2回以上のNSAIDs吸入負荷試験を施行したアスピリン喘息患者の検討を行った。当科において該当したアスピリン患者は9名であった。9名全ての患者において初回のNSAIDs吸入負荷試験にて陽性反応を示していた。この9名のうち6名が1年以上の経過後の再度のNSAIDs吸入負荷試験にて陰性反応を示した。また吸入負荷試験陰性を示した全患者にてメサコリンによる気導過敏性の改善が認められた。更に、改善をしめした患者全員が、ステロイド吸入後、アスピリン過敏が消失している傾向を示した。以上より、アスピリン喘息におけるNSAIDs過敏反応は、経年的に変化する可能性があり、特に吸入ステロイドによる治療にて改善する可能性が考えられた。この点において、アスピリン喘息は、吸入ステロイドの治療が普及している現在において、その発症率が減少している可能性がある。今後、アスピリン喘息における研究を施行する場合には、アスピリン過敏が消失する場合も考えて検討を行う必要がある。
MgB_2及び関連物質のフォノン分散と超伝導発現

MgB_2及び関連物質のフォノン分散と超伝導発現を遂行するためには、良質な単結晶および高品質の配向試料が必要となる。しかしながら現時点の技術では、超高圧合成を用いて小さな単結晶試料の合成しか成功していないのが現状である。そこで本年の研究課題として電気化学的な手法を用いての単結晶試料および高配向試料の合成を試みた。具体的な成果として、様々な材質(鉄、チタン、ニッケル等)を用いて、これまで合成が不可能であった素材においても、MgB_2薄膜の合成に成功した。残念ながら配向試料、単結晶試料の合成には及ばなかったものの、高いJ_cを有するMgB_2素材の開発に成功した。特に育成基板に対する前処理技術の確立にほぼ成功したと考えている。この方法は、これまでの超高圧合成法の様に、莫大な装置を必要とはせず、非常に簡便な方法で、薄膜、単結晶試料の合成が可能であると考えられる。具体的な方法としては、溶融塩およびマグネシウム、棚素の供給源としてMgCl_2,NaCl,B_2O_3等を用い約600°C程度で融解させ、その後、作用極として様々な素材を、また対極としてグラファイトを用いることで、成功している。また、条件によっては針状の結晶がすでに得られていることから、合成困難であったMgB_2単結晶の合成も基板素材・温度・溶融塩等の条件決定によって合成が可能であると考えられる。
核膜孔複合体通過機構:蛍光1分子観察で得られた通過モデルの分子的証明

1分子可視化技術を利用してimportinβと核膜孔複合体の相互作用を定量的解析によって調べたところ、核膜孔複合体にはimportinβに対するおよそ70nM程度のアフィニティーを示す多数の結合サイトと、0.3nM程度の8個の結合サイトが存在することが明らかになった。輸送速度と滞在時間の相関関係を求めたところ、細胞質から核内に向かった通過反応において、分子は複合体内の8個の結合サイトを利用して核内に移入する結果が得られた。生細胞内でも運搬体分子と基質の1分子挙動を核膜孔複合体上で観察することに成功し、再構築系で得られた数値は生細胞内の反応にも適応しうることがわかった。生化学的解析から、強い結合サイトを構成する核膜孔複合体構成因子として、核膜孔複合体の核質側バスケット状構造の底に存在するNup153が考えられた。そこで、RNAiでNup153をknockdownした細胞のセミインタク細胞を用いたin vitro輸送系を利用して、importinβと塩基性NLS基質の核内輸送反応を調べた。その結果、基質の核内輸送の顕著な低下が認められた。Nup153の除去が複合体の全体構造に影響を及ぼさないこと、transportinで運搬されるM9基質や、単独で核膜孔複合体を通過することを証明しているβ-カテニンの核内輸送が、importinβで得られた知見と一致するかが、今後の課題である。また、この研究の過程において、importinβやβカテニンの細胞質から核に向かった通過反応と、核から細胞質に向かった通過反応では、分子間相互作用に違いがあるという予想外の結果が得られ、その結果の一部はJ.Biol.Chem.(2004)に報告した。また、importinβファミリーの核外輸送反応には分子シャペロンhsc70が関与することを明らかにし、その結果をJ.Cell Biol(2005)に報告した。1分子可視化技術を利用して輸送担体importinβと核膜孔複合体の相互作用を調べたところ、核膜孔複合体にはimportinβに対するおよそ70nM程度のアフィニティーを示す100200の結合サイトと、サブピコモルオーダーの816の非常に強い結合サイトが存在することが明らかになった。GFP標識したimportinβや基質が孔を通過する際の核膜孔上の滞在時間から、核膜孔を通過するimportinβ単体は強い結合サイトへ結合すると考えられる。それに対し、基質/importinβ複合体は孔を通過しないRan非存在の条件下では、弱い結合サイトへの結合は認められるものの、強い結合サイトへの結合が認められなかった。しかし、Ranが存在すると、基質/importinβ複合体はimportinβ単体で見られた滞在時間よりも短いものの、弱い結合サイト以外の結合サイトへの結合が見られ、そのサイトへ結合することが通過反応に必須であることが通過速度の解析から示唆された。通過反応に必須と考えられるそのサイトと、importinβに対する強い結合サイトが深く関連する可能性が高い。importinβに対する強い結合サイトがimportinβ輸送経路の通過反応に重要であることを示すため、現在、importinβと最も強い結合定数を示す核膜孔複合体構成因子欠損細胞の作製をRNAi法を利用して進めており、欠損細胞を用いてimportinβ輸送経路の活性を調べようとしている。また、importinβの結晶構造を指標に、通過反応に支障を来たす複数のimportinβ点変異体の作製に成功している。

現在、野生型importinβとその変異体との間に、結合する核膜孔複合体構成因子の種類とアフィニティーにどのような違いがあるのかを、光化学架橋法と単離した核膜孔複合体構成因子の両方を用いて調べている。1分子可視化技術を利用して輸送担体importinβと核膜孔複合体の相互作用を定量的解析によって調べたところ、核膜孔複合体にはimportinβに対するおよそ70nM程度のアフィニティーを示す結合サイトと、0.3nM程度の非常に強い結合サイトが存在することが明らかになった。細胞質から核内に向かった通過反応において、検出された強い結合サイトが通過反応に実際に必要であるかどうかが分野の議論を呼んだ。このため、強い結合サイトの分子実体を知り、それが通過反応に必要であるかどうかを知ることを、まず最初の目標とした。結合実験などの生化学的解析から、この強い結合サイトを構成する核膜孔複合体構成因子として、核膜孔複合体の核質側バスケット状構造の底に存在するNup153が考えられた。そこで、RNAiでNup153をknock downした細胞のセミインタク細胞を用いた核タンパク質輸送再構成系を利用して、importinβ並びにそれが運搬する塩基性NLS基質の核内輸送反応を調べた。その結果、塩基性NLS基質の核内輸送反応の顕著な低下が認められた。現在、核膜孔複合体と強い結合活性をもたない輸送担体transportinで運搬されるM9基質や、単独で核膜孔複合体を通過することを証明しているβ-カテニンの核内輸送がNup153を必要とするのかを検討しており、それらの結果を合わせて報告する予定である。また、この研究の過程において、importinβやβカテニンの細胞質から核に向かった通過反応と、核から細胞質に向かった通過反応では、分子間相互作用に違いがあるという予想外の結果が点変異体と欠損変異体、並びに核膜孔複合体に対する阻害抗体を用いた実験から得られ、その結果の一部はJ.Biol.Chem.(2004)に報告した。核膜孔複合体の機能と構築を考える上で重要な知見であるが、今後、モデル提唱と具体的な実体を把握する必要がある。