hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
門脈圧亢進症における、アポトーシスによる血管リモデリングと門脈免疫

本研究の目的は、腸管と肝臓を繋ぐ門脈組織の免疫応答機構を解明するとともに、門脈圧亢進症の病態を解明することにある。本年度は、門脈圧亢進症モデル動物の血管外膜における病理的変化を解析し、薬理学的手法による門脈圧亢進症血行動態異常治療の可能性を検討した。(1)門脈圧亢進症モデル動物の血行動態異常形成メカニズムの解析これまでに確立した門脈圧亢進症モデル胆管結紮ラット(BDLラット)を用い、胸部大動脈、腸間膜動脈、門脈それぞれの血管壁中のマクロファージを免疫組織学的手法により観察した。結果、BDLラットの各血管において滲出型マクロファージおよび常在型マクロファージが集簇し、これらのマクロファージが誘導型一酸化窒素合成酵素(iNOs)を発現し、一酸化窒素(NO)を産生していることを明らかにした。(2)薬理学的手法による門脈圧亢進症血行動態異常治療の検討一般に、門脈圧亢進症においては菌体成分LPSの血中濃度が上昇し、これが血行動態異常の原因となる可能性が示唆されている。これまでに、in vitroの系を用いて各血管をLPSで刺激したところ、外膜中の常在型マクロファージがiNOSを発現し、NOが産生されることを明らかにした。また、HMG-CoA還元酵素阻害薬によって、LPS処置腸間膜動脈の収縮張力減弱が回復することをこれまでに見いだした。しかし、LPS刺激した各血管壁でのiNOS mRNAおよび蛋白質発現量はHMG-CoA還元酵素阻害薬の処置により増加したことから、今後スタチン製剤の門脈圧亢進症への有効性については、さらなる検討が必要であると考えられた。以上の成績から、門脈圧亢進症の発症に、血管壁のマクロファージを介したiNOs誘導の動脈血管と静脈血管での部位差が関与する可能性が示唆された。本研究の目的は、腸管と肝臓を繋ぐ門脈組織の免疫応答機構を解明するとともに、門脈圧亢進症時に見られる門脈リモデリングにおけるアポトーシスの関与について解析し門脈圧亢進症の病態を解明することにある。本年度は、門脈圧亢進症モデル動物の作製し、門脈における炎症応答に関与する遺伝子群変動について解析し、エンドトキシン曝露による門脈機能変化について解析した。(1)門脈圧亢進症モデル動物の作製と門脈における炎症性メディエーターの解析肝線維症モデルとして8週齢のオスのSDラットを用いて胆管結紮ラットを作製し、結紮後6週後に門脈組織を摘出し、総RNAを抽出した。各種サイトカイン、ならびに炎症性メディエーターのmRNA発現について解析したところ、INFγとiNOSの顕著なmRNA発現増加が認められたが、TNFα、IL-1β、IL-10、TGFβ、VEGF、COX-2のmRNA発現に大きな変動は認められなかった。(2)摘出門脈におけるLPS誘発iNOS発現と門脈収縮機能の解析(1)のin vivoでの解析結果の中でiNOS mRNA発現の顕著な増加に着目し、in vitroの系を用いてLPS刺激によるiNOS誘導とその時の門脈収縮機能の変動について解析した。結果、LPS 1μg/ml、3時間刺激により門脈のにiNOS mRNA発現が顕著に増加した。しかし、このLPS曝露した際の収縮応答について解析した所、門脈平滑筋の受容体刺激による収縮はLPS刺激によりほとんど抑制されなかった。一方、摘出腸間膜動脈においては、LPS刺激によりiNOSが誘導され、受容体刺激による収縮は顕著に抑制された。このように、門脈の収縮機構では、iNOS誘導によって産生されるNOに対する感受性が動脈に比べて低い可能性が示唆された。今後、この差が門脈特有の特性であるのか、その差の分子機構の解析などを通じて、門脈での免疫応答と機能についてさらに解析を進める。本研究の目的は、腸管と肝臓を繋ぐ門脈組織の免疫応答機構を解明するとともに、門脈圧亢進症時に見られる門脈リモデリングにおけるアポトーシスの関与について解析し、門脈圧亢進症の病態を解明することにある。本年度は、門脈圧亢進症モデル動物の、血行動態異常形成メカニズムを解析し、薬理学的手法による門脈圧亢進症血行動態異常治療の可能性を検討した。(1)門脈圧亢進症モデル動物の血行動態異常形成メカニズムの解析前年度に確立した門脈圧亢進症モデル胆管結紮ラット(BDLラット)を用い、腸間膜動脈と門脈の収縮張力を測定したところ、BDLラットの腸間膜動脈においてNO依存性の収縮張力の減弱が認められた。一方、肝門脈においてはBDLラットと対照群ラットの間に収縮張力の差異は認められなかった。免疫組織学的な観察の結果、BDLラットの腸間膜動脈および門脈両者の外膜で、血管壁常在型マクロファージが誘導型一酸化窒素合成酵素(iNOS)を発現していることを明らかにした。一般に、門脈圧亢進症においては菌体成分LPSの血中濃度が上昇し、これが血行動態異常の原因となる可能性が示唆されている。

in vitroの系を用いて腸間膜動脈と門脈の両者をLPSで刺激したところ、両者における一酸化窒素(NO)産生量に有意な差は認められなかった。この時の収縮応答について解析したところ、腸間膜動脈平滑筋の受容体刺激による収縮はNO依存的に抑制された。一方で、門脈平滑筋の受容体刺激による収縮はLPS刺激によりほとんど抑制されなかった。さらに、門脈平滑筋は腸間膜動脈平滑筋にくらべNOおよびcGMPに対する感受性が低く、門脈平滑筋NOによって細胞内Ca濃度の低下がほぼ起こらないことが明らかとなった。以上の結果から、BDLラットでは血管外膜常在型マクロファージがiNosを発現し、産生されたNOによって腸間膜動脈は拡張し循環亢進状態となるが、肝門脈平滑筋はNOに対する感受性が低いため血管拡張を起こしにくく、これが門脈圧亢進状態を引き起こす1つの要因となる可能性が示唆された。今後、門脈圧亢進症モデル動物のiNos誘導機構と、肝門脈平滑筋のNO低感受性の分子機構について、さらなる解析を進める。(2)薬理学的手法による門脈圧亢進症血行動態異常治療の検討iNos誘導時の腸間膜動脈収縮機能抑制に対する薬物治療の可能性を模索した。具体的に、HMG-CoA還元酵素阻害薬によって、LPS処置腸間膜動脈の収縮張力減弱が回復することを見いだした。本研究の目的は、腸管と肝臓を繋ぐ門脈組織の免疫応答機構を解明するとともに、門脈圧亢進症の病態を解明することにある。本年度は、門脈圧亢進症モデル動物の血管外膜における病理的変化を解析し、薬理学的手法による門脈圧亢進症血行動態異常治療の可能性を検討した。(1)門脈圧亢進症モデル動物の血行動態異常形成メカニズムの解析これまでに確立した門脈圧亢進症モデル胆管結紮ラット(BDLラット)を用い、胸部大動脈、腸間膜動脈、門脈それぞれの血管壁中のマクロファージを免疫組織学的手法により観察した。結果、BDLラットの各血管において滲出型マクロファージおよび常在型マクロファージが集簇し、これらのマクロファージが誘導型一酸化窒素合成酵素(iNOs)を発現し、一酸化窒素(NO)を産生していることを明らかにした。(2)薬理学的手法による門脈圧亢進症血行動態異常治療の検討一般に、門脈圧亢進症においては菌体成分LPSの血中濃度が上昇し、これが血行動態異常の原因となる可能性が示唆されている。これまでに、in vitroの系を用いて各血管をLPSで刺激したところ、外膜中の常在型マクロファージがiNOSを発現し、NOが産生されることを明らかにした。また、HMG-CoA還元酵素阻害薬によって、LPS処置腸間膜動脈の収縮張力減弱が回復することをこれまでに見いだした。しかし、LPS刺激した各血管壁でのiNOS mRNAおよび蛋白質発現量はHMG-CoA還元酵素阻害薬の処置により増加したことから、今後スタチン製剤の門脈圧亢進症への有効性については、さらなる検討が必要であると考えられた。以上の成績から、門脈圧亢進症の発症に、血管壁のマクロファージを介したiNOs誘導の動脈血管と静脈血管での部位差が関与する可能性が示唆された。
プラズモン電場加熱によるPCR反応を応用する表面プラズモンセンサの感度増強

検体中の極少数の病原体を迅速に検出・同定できる分析デバイスの開発を目的として、金基板上の抗体マイクロアレイに捉えられた病原体を表面プラズモン共鳴(SPR)の原理によって近赤外光励起プラズモン電場の緩和熱で位置選択的に加熱し、その周囲でDNA合成酵素を駆動してRCA(環状鋳型によるDNA伸長)により、病原体とは無関係のDNAを急速に伸長させ、これを蛍光検出することで病原体の検出を可能にした。病原体の迅速な検出同定は新型インフルエンザなどの新興感染症、ノロウィルスや病原性大腸菌による食中毒の予防・制御の鍵であり、特にO157やノロウイルスはわずか数個の病原体で発症するため、感染予防や制御には極微量の病原体を迅速に検出・同定できる検査法が不可欠となる。しかし現在用いられている培養法やイムノクロマトなどの検査法は感度や迅速性の点で医療現場や食品業界のニーズに見合っておらず、最新のデジタルPCRでも未だ満足できるものではない。そこで、本研究では表面プラズモン共鳴(SPR)の原理を拡張し、プラズモン電場の緩和熱でDNA合成酵素を駆動してRCA(環状鋳型によるDNA伸長)によりDNAを伸長させて蛍光検出することにより、検体中の病原体1個を迅速・確実に検出する全く新しい概念に基づく分析デバイスの開発を目的として研究を行った。昨年度の研究では、予めプライマーを修飾した抗体と対照抗体を金基板上にそれぞれ直径1 mmで固定化したアレイに、病原体モデルである直径3μmの抗原修飾ラテックス粒子を含む検体溶液を反応させ、SPR角で近赤外レーザ光照射することで病原体モデル粒子を捉えた抗体スポットだけを位置選択的に加熱して、その近傍でDNA合成酵素を駆動し、病原体とは無関係なDNAを抗体上のプライマーから急速伸張させ、これを蛍光染色して検出できることを実証した。特に、40倍程度の低倍率のイメージング装置であっても3μmのモデル粒子を個別に計数可能であることが大きな特長である。一方、標的病原体モデルを捕捉していない対照抗体ではSPR角のシフトが起きないため加熱が起こらず、RCAによるDNA伸長が起きないため、対照抗体のスポットは光らない。さらに、同じ原理で遙かに小さなnmサイズの標的モデルであるトロンビン粒子をDNAアプタマーによって検出することにも成功した。厚さ50 nmの金基板に直径6 mmのシリコンゴム製ウェルを貼り付け、抗IgG抗体と対照である抗BSA抗体をそれぞれ直径1 mmのスポット状に修飾した。これらの抗体にはあらかじめM13プライマーを修飾した。病原体モデルとして、表面にアミノ基をもつ直径3μmおよび10 μmのラテックスビーズにγ-グロブリンを化学修飾した。これらの病原体モデルをウェルに加えて免疫反応を起こし十分に洗浄した後、RCA液(96-7ポリメラーゼ、M13mp18環状鋳型、ヌクレオチドの混合物)を注入し、808 nm、0.8 Wレーザーを共鳴角+3°のオフセット角でウェル全面に30分間照射した。DNA産物をSYBR Green Iで染色し、共焦点顕微鏡と高感度蛍光イメージャで観察した。た。40倍程度の低倍率イメージングであっても抗IgGスポットに結合した直径3μmの病原体モデル粒子周囲の産物DNAからの蛍光が個別スポットとして明瞭に観測され、これを画像解析で計数することにより、検体中の病原体の個数評価も可能であった。このことから、病原体モデルが結合した部分のみを表面プラズモン電場により位置選択的に加熱でき、DNA合成酵素が駆動されてRCAによりDNAを急速に伸長できることが分かった。別途ホットプレートを用いて一連の温度で行った熱反応のDNA産物の蛍光強度と比較して表面プラズモン加熱時の表面温度を推定したところ、37°Cであることがわかった。また、表面プラズモン加熱による最高温度は55°に達することがわかった。直径1mmの抗体アレイ上の個別標的粒子が明瞭に観察できたことから、表面プラズモン加熱は位置選択性が高く、水平方向の熱拡散は比較的少ないものと思われる。食中毒やインフルエンザ、エボラ熱などの感染症は社会にとって大きな脅威である。特にO157やノロウイルスはわずか数個の病原体で発症するため、感染の予防や制御には極微量の病原体を迅速に検出・同定できる検査法が不可欠となる。しかし現在用いられている培養法やイムノクロマトなどは感度や迅速性の点で食品業界や医療現場のニーズに見合っていない。そこで、検体中の病原体1個を迅速・確実に検出する分析デバイスの開発を目的として研究を行った。分子センサに使われる表面プラズモン(SP)は金表面に局在する電場で表面の誘電率変化に伴って共鳴条件が変わる。このような特徴を持つSP電場を微小熱源として利用することで、病原体が結合した抗体のみ共鳴させ加熱することでDNA伸長を起こし、小さい病原体1個を大きなDNAの塊にして蛍光染色することにより、高感度で検出・計数するという全く新しい分析法を考案した。厚さ50 nmの金基板に直径6 mmのシリコンゴム製ウェルを貼り付け、抗IgG抗体と抗BSA抗体をそれぞれ直径1 mmのスポット状に修飾した。直径3 umラテックスビーズにγ-グロブリンを修飾し、病原体モデルを作製した。これらの病原体モデルをウェルに加えて免疫反応を起こし十分に洗浄した後、RCA液を注入し、808 nm、0.8 Wレーザを共鳴角+2度のオフセット角でウェル全面に30分間照射した。DNA産物をSYBR Green Iで染色し、共焦点顕微鏡で観察した。

抗IgGスポットに結合した病原体モデル粒子からDNAの強い蛍光が観察され、蛍光像の輝点を画像処理ソフトで数えることにより病原体の計数が可能となった。病原体モデルが結合した抗体近傍のみをSP電場により1選択的に加熱するという本研究の分析概念の実証に成功した。検体中の極少数の病原体を迅速に検出・同定できる分析デバイスの開発を目的として、金基板上の抗体マイクロアレイに捉えられた病原体を表面プラズモン共鳴(SPR)の原理によって近赤外光励起プラズモン電場の緩和熱で位置選択的に加熱し、その周囲でDNA合成酵素を駆動してRCA(環状鋳型によるDNA伸長)により、病原体とは無関係のDNAを急速に伸長させ、これを蛍光検出することで病原体の検出を可能にした。(1)標的サイズに対応した最適なオフセット角の探索平滑金膜上のSPR角は表面の誘電率が増加、すなわち、標的病原体が結合すると高角側へシフトする。したがって、標的病原体を捕捉したリガンドのSPR角よりも高角側にオフセットした角度で光照射してやると、標的フリーのリガンドは全く共鳴しないので高いコントラストが得られる。ただし、SPR角のシフトは標的病原体のサイズや形態で大きく異なり、ウィルスや球菌では小さく、体積の大きな桿菌では大きくなる。本研究ではシミュレーションとともに不活化病原体による実測を繰り返し、多様な標的病原体に対応できるよう、最適なオフセット角を決定する。(2)最適な照射条件とRCAの反応条件の探索リガンドによる病原体の捕捉は平衡反応なので、励起用の近赤外光のパワーが強すぎると病原体が解離したり、リガンドが熱変性したり、熱の拡散によって捕捉部位以外でDNAが成長してバックグランドを増大させる恐れがある。捕捉された病原体が解離せず、数分間の照射で十分検出可能な量のDNAが成長して病原体を個別の蛍光スポットとして検出・計数できる照射条件とRCAの反応条件を探索しする。これらの他に、抗体やアプタマーの修飾条件やブロッキングの条件も分析結果に大きく影響する重要な要素だが、既にかなりのノウハウを蓄積しているので、(1)、(2)の課題を検討する中で、合わせてさらに洗練させる。特に、この種のマイクロアレイを用いる分析においては抗体の配向が非常に大きく影響するので、プロティンAを用いた抗体の配向修飾も実施する。DNAアプタマーには配向の問題はないが、安定度定数は鎖長に強く依存し、また、鎖長が長すぎると標的病原体の捕捉による誘電率変化が相対的に小さくなってSP加熱のコントラストが低下する恐れがあるので既報をもとに冗長部分を極力短くした配列を設計して試用し、最適化する。蛍光分光化学DNA合成酵素などの高価な試薬をキャンペーン期間に購入したため予定よりも安価で購入できたので、少額ではあるが次年度使用額が生じた。数千円であるため計画に組み込んで使用する。
内在性レトロウイルス感染制御による安全な異種移植用ブタの作製

ブタは生理学的および解剖学的にヒトに比較的近いことから、移植用代替臓器の提供動物として期待されている。しかし、全てのブタは内在性レトロウイルス(PERV)をゲノム中に保有しており、移植後にヒトへの感染が懸念されることから異種移植の障壁となってきた。そこで本研究は、申請者らが開発したゲノム編集(CRISPR/Cas9)による新規手法(GEEP法)を用い、受精卵の段階でPERVの複製に関与する重要遺伝子(pol)をノックアウトすることにより、ヒトへの感染能力をなくした安全なブタを作出することを目的とした。実際には、GEEP法を用い1細胞期(体外受精胚)の段階でゲノム編集によりpol遺伝子をノックアウトし、作出したゲノム編集胚を用いゲノム編集に用いるgRNAの効果を明らかにした。これまでに、5種類のgRNAを用いGEEP法によりゲノム編集後の胚発生率、pol遺伝子の変異導入率を指標に検討した結果、胚発生率とpol遺伝子の変異導入率とに負の相関性が認められ、変異導入率および変異効率の両率とも高いと胚発生率が低下することを明らかにした。本年度は、胚発生率と変異導入率の良好な3種類のgRNAを用い、それぞれ2種類の組み合わせによるダブルノックアウトを試みた。その結果、gRNA単体でも胚発生率を低下する群は、組み合わせにおいても同様に胚発生率を低下させたが、変異導入率において相関性がなかったことから、より多くのpol遺伝子をノックアウトするには、gRNAの組み合わせが重要であることが示唆された。そこで本研究は、申請者らが開発したゲノム編集による新規手法(GEEP法)を用い、受精卵の段階でPERVの複製に関与する重要遺伝子(pol)をノックアウトすることにより、ヒトへの感染能力をなくした安全なブタを作出することを目的とした。実際には、GEEP法を用い1細胞期(体外受精胚)の段階でゲノム編集によりノックアウトし、作出したゲノム編集胚を受胚ブタへ移植することで、pol遺伝子ノックアウトブタを作製する。本年度はGEEP法を用い1細胞期の段階でゲノム編集によりノックアウトする技術を確立することを目指した。特に最適のガイドRNA(gRNA)を決定することが重要であることから、5種類のgRNAを用いGEEP法によりゲノム編集後の胚発生率、pol遺伝子の変異導入率を指標に検討した。その結果、胚発生率とpol遺伝子の変異導入率に負の相関性が認められた。また、その原因を探索するために分割胚での変異導入率と変異効率を比較した結果、胚発生率の低下と強く関連するgRNAは、変異導入率および変異効率の両率とも高いことが示唆された。すなわち、pol遺伝子のノックアウトは胚発生と関連していると考えられた。一方、変異導入率の高いgRNAでゲノム編集後に発生した胚盤胞胚において、その変異効率は17%程度であったことから、全てのpol遺伝子をノックアウトできないことが示唆された。これまでゲノム編集における最適のgRNAを決定するため、5種類のgRNAを用いGEEP法によりゲノム編集後の胚発生率、pol遺伝子の変異導入率を指標に検討した結果、胚発生は低下するものの変異導入率の高いgRNAを同定した。また、2種類での組み合わせのgRNAでpol遺伝子のゲノム編集した胚における編集効率は、変異導入率の高いgRNAに依存することを明らかにした。変異導入率の高いgRNAを候補に、他のgRNAとの組み合わせも検討したのちに、2種類以上の様々な組み合わせのgRNAでpol遺伝子のゲノム編集胚を、発情同期化したレシピエント雌豚に移植し、移植後の胎仔の発育、また分娩後の産子正常性について検討する。

産子組織からのpol遺伝子変異場所および変異程度と胎仔発育への影響について解明するほか、組織から細胞系を確立し、ヒト細胞(HEK293細胞、ヒト胚性腎細胞)との共培養後にPERVpol,gaga,envのDNA量を測定し、PERVの感染有無を評価する。(理由)本年度は、ゲノム編集に用いるgRNAの選別に時間を要したことと、レシピエント豚の供給が少なかった。さらに、他の目的のゲノム編集胚の移植によりレシピエント豚を使用したため、移植等に関する消耗品および旅費の残額が生じた。(使用計画)本年度は変異導入率の高いgRNAの選別も終了していることから、次年度は、特にpol遺伝子のゲノム編集胚移植を中心に進め消耗品等を使用する計画である。
言語と非言語の混在するWWW上の生活習慣・健康情報の統合的解析

本年度は、主に生活習慣の分析について研究を進めた。ユーザーの食事習慣の分析のため、食事に関する言語と画像の関連分析用データセットを新たに構築した。具体的には、Twitterに投稿された画像を、文章と紐づけたデータを収集した。構築したデータセットに対しCNNによる画像分類やLDAによる言語分析を適用し、データの妥当性を検証した。また、ユーザーの睡眠時間と投稿の関係分析についても研究を進め、起床ツイートの一つ前のツイートから抽出した特徴量を利用した、睡眠時間の予測モデルの構築を行った。テキスト上の数値情報解析については、新たに、ノンパラメトリックベイズモデルを数値と言語の関連分析に適用する手法について研究を進め、数値範囲に特徴的な言語表現の自動抽出や、言語表現に特徴的な数値表現の抽出等について研究を進めたほか、同手法の地理情報と言語表現の関連抽出への適用も試みた。また、ユーザーのプロフィール情報と投稿との関連を分析するために、プロフィール中の単語と投稿中の単語分散表現を同時に学習する手法を開発し、プロフィールを用いたツイート予測精度を通じて性能を検証した。ユーザーの感情状態を推定する研究についても、ツイート文の感情分類手法に関する研究を進めた。その他、テキスト解析の基礎技術として、アスキーアートの分類についても研究を進めた。Twitterやブログといった文書にはこれらの文字による視覚情報が多く含まれており、特にノイズ除去の前処理に効果を発揮することが期待できる。生活習慣の分析については、食生活・睡眠という主要な課題について、当初の予定通り研究が進んでいる。特に、食生活の分類に関しては、Twitter上の投稿画像とそれに付随する言語情報を含んだ大規模なデータセットを構築し、この後の研究の見通しが立ったと考える。また、体重等の分析に必要な数値情報解析についても、新たな確率モデルを適用することにより、有望な結果を得ていると考える。ユーザーの状態推定についても、プロフィール情報を分析する手法を確立したことで、今後の分析が進むものと予測している。WWW文書のレイアウト分析に関しては未着手のため、今後積極的に進める予定である。生活習慣の分析に関しては、これまでの成果を引き継ぐ形で、引き続き研究を進めていく。特に、構築した食事画像データセットに関し、実際に分析を進めていく予定である。個別技術に関しても、数値情報解析について、モデルの性能検証を進めるほか、未着手のレイアウト分析についても開発を進める。次年度使用分は、主にサーバ購入費用である。現状の研究の進捗状況において、手法の検討とデータの収集を優先させ、計算機性能の必要な大規模実験が必要な段階には至っていないため、購入時期を遅らせることで、より高性能かつ目的に適した計算機の選定ができるものと考え、購入を次年度に回すこととした。
可換Banach環及びBanach modulesの分類とその応用

人が物を理解する上で重要な手法の一つに分類があり,そしてそれを応用することで,更に理解が深まると考えられる。さて分類の方法の一つに,ある条件を設定し、それらを満たすクラスを考えることによって分類するという方法がある。本研究の理念は,可換Banach環及びBanach modulesを自然な条件を設定することによって分類し,具体的な環やmoduleがどのクラスに属するか,また同じクラスに属する環やmoduleはどんな性質を共有するのかを調査し,更にその応用を考察することにより、可換Banach環やBanach modulesの本質を探ろうとするところにある。この理念に基づき、Gelfand変換像及びHelgason-Wang変換像を特徴付けることによりBSE環及びBED環と呼ばれる可換Banach環のクラスが導入される。それ故,可換Banach環を4つのクラス:(I)BSE and BED,(II)BSE and not BED,(III)BED and not BSE,(IV)not BED and not BSEに分類することができる。本研究では、次のような具体例が見っかった:(I)群環のある種の商環及び閉イデアル,可換C^*-環,disk環,Hardy環,実数直線上のある種のLipschitz-環(II)noncompact LCA群G上のSegal環:S_p(G),A_p(G)(III)無限次元compact可換群G上のL^P-環,無限集合上のl^1環,C_0(X;τ),A_τ(IV)R上の微分環C^1_0(R),[0,1]上の微分環C^1([0,1]),非離散LCA群上の測度環,ある種の半群環。更に一般化されたSegal環を導入し,それらの持つ関数解析的性質を調査した。またA_τ(n)環と呼ばれる具体的な一般化されたSegal環の構成に成功した。また可換Banach環の等距離的位相同型一不変Segal環の中で最も小さい環の構成に成功した。特に可i喚Banach環が群環である場合、その最小環の乗作用素環をある種のlocal multipliersで特徴付けた。応用面では,Banach環上の微分及び関数方程式のHyers-Ulam stability問題,Banach空間上の不等式など考察し,多くの有用な結果を導いた。これらの結果はしかるべきジャーナルに掲載もしくは掲載予定である。詳細は研究発表の欄を参照されたい。可換Banach環のGelfand変換像を特徴付けることにより、可換Banach環の分類を行い、その本質を探ることが主目的であった。その為に関連したDossの定理を一般化すると擬位相という概念が自然に生まれる。このときDossの定理を再述する自然な擬位相が存在し、この擬位相で無限遠点の振る舞いを規制する新しい可換Banach環のクラスが生まれる。これを我々はBED環と呼んだ。

また先の研究で、可換Banach環の乗作用素環のGelfand-Helgason-Wang変換像を特徴付けることにより、BSE環という可換Banach環の一つのクラスを研究して来た。従って我々は可換Banach環を4つのクラス:(I)BSE and BED,(II)BSE and not BED,(III)BED and not BSE,(IV) not BED and not BSEに分類することができる。前年度はそれぞれに属する環の具体例を調べ、ある程度豊富にあることが分かったが、今年度は無限次元compact可換群G上のL^P-環(1<p<∞)及び無限次元可換H^*-環がクラス(III)に属することが分かった。またクラス(III)に属する代表的な環の一つにA_τ-環がある事が前年度分かっていたが、この新しい環に端を発し、local multiplierと言う概念を導入してSegal環の一般化を試みある程度成功した。これは次年度に研究を引き継ぐ予定である。また可換Banach環の分類に関連して、ある種のHyers-Ulam stabilityに関する結果やある種の不等式に関する結果等を得た。これらの結果はしかるべきジャーナルに掲載もしくは掲載予定である。詳細は研究発表の欄を参照されたい。Gelfand変換像を特徴付けることにより、可換Banach環の分類を行い、その本質を探ることが主目的であった。先の研究で、可換Banach環の乗作用素環のGelfand-Helgason-Wang変換像を特徴付けることにより、BSE環という可換Banach環の一つのクラスを研究して来た。またDossの定理を再述するBED環と呼ばれる新しい環の一つのクラスも研究して来た。従って我々は可換Banach環を4つのクラス:(1)BSE and BED,(II)BSE and not BED,(III)BED and not BSE, (IV)not BED and not BSEに分類することができる。前年度まではそれぞれに属する環の具体例を調べ、ある程度豊富にあることが分かった。またクラス(III)に属する代表的な環の一つにA_τ-環がある事も分かった。この新しい環に端を発し、local multiplierという概念を導入してSegal環の一般化を試みた。今年度はA_τ-環を更に分析して、A_<τ(n)>環(n=1,2,...)及びA_<τ(∞)>環と呼ばれる新しい一般化されたSegal環の構成に成功し、それらの持つ関数解析的性質を調査した。また可換Banach環の等距離的G-不変Segal環の中で最も小さい環の構成に成功した。特に可換Banach環が群環である場合、その最小環の乗作用素環をある種のlocal multipliersで特徴付けた。これらの結果はしかるべきジャーナルに掲載、掲載予定、もしくは投稿、投稿予定である。
PCR-RFLP法による簡便・迅速な腸管出血性大腸菌の分子疫学的比較解析法の開発研究

我が国で分離され、国立感染症研究所にてパルスフィールドゲル電気泳動(PFGE)により異なるPFGEパターンを示した様々な血清型のSTEC200株(0157;100株、026;50株、0111;10株、その他の血清型40株)をPCR-RFLP法で解析した。志賀毒素ファージ(Stx-phage)のRegionVを標的としたPCRで、約8-14kbの1本のバンドが60株で、約6-14kbの2本のバンドが93株で、約7-13kbの3本のバンドが14株で得られた。しかしながら、33株のSTECからは増幅断片は得られなかった。本PCRで増幅断片が得られた株数を血清型別で見ると、0157で100株中95株(95%)、026で50株中48株(96%)、0111で10株中5株(50%)、他の血清型で40株中19株(47.5%)であった。0157と026では増幅バンドが得られた割合は高かったが、それ以外の血清型では約50%とあまり高くなかった。すなわち、Stx-phageのRegionVにはさらなる多様性があることがわかった。一方、得られた増幅断片がStx-phageに由来するものであるかを確認するため、一方のPCRプライマーをstx遺伝子のAサブユニットの5'末端側に結合するものを用いて確認したところ、全てのPCR産物が志賀毒素ファージ由来で無いことがわかった。特に、026で陽性率が96%と非常に高かったが、Stx2-phage由来の増幅断片が得られず、Stx-phage以外の遺伝子を増幅している可能性が考えられた。また、その他の血清型では、Stx1-phage由来の増幅断片は得られたが、Stx2-phage由来の増幅断片が得られなかった株がいくつか存在した。今後、増幅断片が得られなかったStx2-phageのRegion Vの解析を行い、増幅断片が得られなかった理由について明らかにしていく予定である。腸管出血性大腸菌(STEC)O157とO26を対象としたPCR-RFLP法では95%以上、non-O26/O157では約50%の割合でPCR産物を得ることができた。本年度は、得られたPCR産物の(1)特異性及び(2)塩基配列の解析に基づき新たなプライマーを設計し、再評価を行った。(1)それぞれの血清型の菌株から得られたPCR産物の特異性を調べたところ、O157では100株中95株で(95%)Stx-phage由来のバンドが得られたが2株で非特異なバンドが、O26では50株中47株でStx-phage由来のバンドが得られたが48株で非特異のバンドが、O111では10株中4株でStx-phage由来のバンドが得られたが2株で非特異のバンドが得られた。一方、O26、O111、O157以外のEHEC40株について調べたところ19株でPCR産物が得られ、Stx-phage由来のバンドが10株から、非特異のバンドが13検体から得られた。得られたPCR産物の塩基配列の解析及びデータベースから新たなStx-phageの塩基配列の情報を入手し、O111由来のStx1-phageに対する新たなプライマーを設計してPCRを行ったところ、O111、10株中7株で特異的なPCR産物が得られたが、その他の血清型のStx1-phageの領域Vの増幅産物は得られなかった。以上のことより、EHECに存在するStx-phageはある程度血清型に特異的な塩基配列を持っている可能性が考えられた。O157に対しては満足の得られる結果が得られたが、それ以外の血清型も含めたユニバーサルプライマーを設計するためには、さらに多くの血清型由来のStx-phageの領域Vの塩基配列を解析し、プライマーを設計する必要があると考えられた。
ナノ粒子MR流体アクチュエータ-を用いた上肢リハビリ訓練・評価システムに関する研究

社会の高齢化に伴い、多くの国において脳卒中等による身体運動の能力の低下が問題になっている。これまで考えられていたより、十分な時間を取ってリハビリテーションを行う必要があることが認識され、リハビリにロボティクス・メカトロニクス技術の導入が望まれている。本研究では、ナノ粒子MR流体を導入した上肢リハビリテーションシステムの研究開発を行った。最初に、これに必要なリハビリ支援システムに適したナノ粒子MR流体を用いたクラッチを開発した。次に、振動型アクチュエータ及びブレーキによる促通について検討を行った。最後に、加速度計、振動ジャイロ等を用いた共同運動の検出システムの開発を行い、その有効性について検討を行った。脳卒中患者は国内145万人を超えており,増加する患者・高齢者に対して数少ないリハ専門医や療法士を補助するリハ装置が強く望まれている。上肢リハ装置は人間と常に接触して働くため、安全性が最も重要となる。そこで、本研究では,アクチュエータレベルでの安全確保が可能なナノ粒子MR流体アクチュエータを用いた2次元上肢リハビリ支援システムに関する研究を行った。単体元素の中で最も高い飽和磁化を有する鉄のナノ粒子を合成し,得られる鉄ナノ粒子をシリコーンオイル中に分散することにより,ナノMR流体を作製した。鉄ナノ粒子の粒子径/濃度,並びに有機分子構造がMR特性に及ぼす影響を系統的に検討し,リハビリ支援システムに適したナノ粒子MR流体の材料・プロセス条件を明らかにした。磁場解析を行い、ナノ粒子MR流体を用いたコンパクトかつ電流消費の少ないMR流体クラッチに関する研究を行ったた。アクティブ型2次元上肢リハビリ支援システムを研究開発した。さらに、脳卒中等の運動麻痺を改善させるためには,異常な共同運動といわれる病的で定型的な運動から,それぞれの関節を独立・分離した運動へと促通していく必要があるので、加速度計やジャイロを用いた共同運動検出システムを開発した。脳卒中片麻痺患者における肩、肘、手関節の異常な共同運動パターンを分離独立させることは、脳卒中患者の上肢リハにおける中心課題である。そこで、異常な共同運動パターンが発生した際に一方向の振動刺激を与え、方向づけられた振動と感覚の入力により、手関節の異常な共同運動パターンの出現を防ぐ方法について検討を行った。パーキンソン病では、筋緊張亢進に伴う関節可動域の制限や、寡動による廃用性筋力低下などにより上肢の機能低下や能力低下を来し、患者の日常生活動作は大きく阻害される。進行性である本疾患の障害進行予防に対する本システムの展開についても予定している。(1)単体元素の中で最も高い飽和磁化を有する鉄のナノ粒子を合成し,得られる鉄ナノ粒子をシリコーンオイル中に分散することにより,ナノMR流体を作製した。(2)磁場解析を行い、ナノ粒子MR流体を用いたコンパクトかつ電流消費の少ないMR流体クラッチを設計した。(3)2個のMR流体クラッチを用いてMR流体アクチュエータを構成する。本研究のシステムは2次元のシステムであるので、2組のアクチュエータを必要とする。そこで、本研究では4台のナノ粒子MRクラッチを開発した。開発したナノ粒子MR流体クラッチの最大伝達トルクは1N・mである。クラッチの導入により把持部からのバックドライブが容易となる。(4)アクティブな2次元上肢リハビリ支援システムを研究開発した。把持部には6軸力センサを備え、患者のリハビリ訓練テーブル面をおさえる力が計測可能である。ブロンストロームステジIII前後の患者は共同運動により、大きな力でリハビリ訓練テーブルをおさえる傾向があるため、この力覚センサの導入は有効である。(5)脳卒中等の運動麻痺を改善させるためには,異常な共同運動といわれる病的で定型的な運動から,それぞれの関節を独立・分離した運動へと促通していく必要がある。そこで、共同運動の検出が可能なシステムの研究開発を行った。複数の患者に対して、臨床評価を行い、その有効性を確認した。上肢を動かさずに上体を前後に動かすことによって、代償動作を行っている患者に対しては、研究開発したシステムでは共同運動を検出できなかった。このような患者に対しても、共同運動が検出できるようにすることが今後の課題である。(1)リハビリ支援システムに適したナノ粒子MR流体が開発できた。(2)ナノ流MR流体を用いたクラッチの研究開発が成功した。(3)2次元上肢リハビリ支援システムの基本機構部の研究開発が終了した。(1)共同運動検出システムの改良を行う。(2)共同運動検出システムの臨床評価を行う。(3)振動グリップの研究開発を行う。(4)開発したリハビリ支援システムのグラフィクス開発を行う。(5)開発したシステムの臨床評価を行う。(1)共同運動検出システムの改良には消耗品費等を充てる。

(2)共同運動検出システムの臨床評価には消耗品費、謝金、旅費等を充てる。(3)振動グリップの研究開発には消耗品費等を充てる。(4)開発したリハビリ支援システムのグラフィクス開発には謝金等を充てる。(5)開発したシステムの臨床評価には消耗品、謝金、旅費等を充てる。
カテコラミン不応性低血圧におけるバゾプレシンの動態解析

カテコラミン(DOA)不応性低血圧の利尿を得るまでの病態解明を目的とし,血管作動因子中,血管収縮因子としてノルエピネフリン(NE)とバゾプレシン(VA)を,血管拡張因子として心房性Na利尿ホルモン(hANP)の動態解析をおこなった.対象は,極低出生体重児52名,DOA10γ以上使用した症例をDOA不応性低血圧と定義し,通常群,不応群とし,各因子を解析した.また,利尿期は尿量が1ml/hr以上となった時,低血圧は平均血圧2SD以下と定義.入院時及び利尿期の通常群と不応群の血管作動因子比較では,1.入院時DOAが不応群214121±209081pM/l,通常群53857±63876pM/lと不応群の方が有意に上昇を認めた(P<0.01).これは,利尿期に至っても認められた.2.VAの値は,入院時に有意差は認められなかったが,利尿期において不応群7.2±6,通常群4.4±3.5pg/mlと有意に高値を示した.(p<0.01).不応群の入院時から利尿期に至るまでの血管作動因子の比較で,有意差を認めた入院時及び利尿期の値は,それぞれDOA214121±209081,574638±394749pM/l(p<0.01),NE25877±27100,18401±18967pM/l(p<0.05),hANP311±288,105±84pg/ml(p<0.05)であった.通常群の入院時から利尿期に至るまでの血管作動因子の比較で有意差を認めた入院時及び利尿期の値は,それぞれDOA53857±63876,178264±147193pM/l(p<0.01),hANP415±507,168±362pg/ml(p<0.01)であった.不応群の利尿は通常群と違い,入院時ノルエピネフリンが上昇し,利尿を得るまでにおってバソプレシンが上昇している可能性が示唆された.昇圧効果をもたらす血管作動因子としては、カテコールアミンの中のノルエピネフリンやバゾプレシン、アンギオテンシンが挙げられる。新生児は、血管透過性の亢進や血管拡張により、容易に血圧低下をきたしやすく、それを予防するために、出生直後からカテコラミンサージが起こることで血圧保持をする作用が備わっているが、それにも関わらず血圧の低下を認める場合がある。この場合、ドーパミン、ドブタミンなどのカテコラミンの適応となるが、不応性のものが散見される。この状態は、バソプレシンやノルエピネフリン量が飽和しており、血圧維持ができない状態であると想定されるが、これらの血管作動因子を測定する事は、採血量が多量になるために、不可能であった。そこで我々は、以下の装置による測定法を開発、開発中であり、採血量が1mlと微量採血で血管作動因子を測定可能である。ノルエピネフリンの測定には、クーロアレイ専用カテコールアミンキットを使用。装置は、電気化学検出器クーロアレイを使用し、測定条件として、移動相は0.75Mリン酸ニナトリウム,0.25Nトリクロロ酢酸,200mg/dlSDS,10mg/1EDTA-2Na(pH3.4):アセトニトリル:メタノール=85:10:5に、カラムはC18 4.6×150mm、温度は45°C、流速は1.2min/mlとした。検出条件は、ガードセル350mV、高感度セルE1=-50mV,E2=300皿mVとした。新生児検体を使用した検出限界は17.8pg/mlであり、検体量は、100から200μlにする事が可能となった。アンギオテンシンは、マススペクトを使用して解析する方法を開発中であるが、従来の血清前処理法では有効な分析にはいたらず、独自に前処理法を検討した結果、現在アンギオテンシンの測定は可能となった。その他のペプチドに関しては現在検討中である。カテコラミン(DOA)不応性低血圧の利尿を得るまでの病態解明を目的とし,血管作動因子中,血管収縮因子としてノルエピネフリン(NE)とバゾプレシン(VA)を,血管拡張因子として心房性Na利尿ホルモン(hANP)の動態解析をおこなった.対象は,極低出生体重児52名,DOA10γ以上使用した症例をDOA不応性低血圧と定義し,通常群,不応群とし,各因子を解析した.また,利尿期は尿量が1ml/hr以上となった時,低血圧は平均血圧2SD以下と定義.入院時及び利尿期の通常群と不応群の血管作動因子比較では,1.入院時DOAが不応群214121±209081pM/l,通常群53857±63876pM/lと不応群の方が有意に上昇を認めた(P<0.01).これは,利尿期に至っても認められた.

2.VAの値は,入院時に有意差は認められなかったが,利尿期において不応群7.2±6,通常群4.4±3.5pg/mlと有意に高値を示した.(p<0.01).不応群の入院時から利尿期に至るまでの血管作動因子の比較で,有意差を認めた入院時及び利尿期の値は,それぞれDOA214121±209081,574638±394749pM/l(p<0.01),NE25877±27100,18401±18967pM/l(p<0.05),hANP311±288,105±84pg/ml(p<0.05)であった.通常群の入院時から利尿期に至るまでの血管作動因子の比較で有意差を認めた入院時及び利尿期の値は,それぞれDOA53857±63876,178264±147193pM/l(p<0.01),hANP415±507,168±362pg/ml(p<0.01)であった.不応群の利尿は通常群と違い,入院時ノルエピネフリンが上昇し,利尿を得るまでにおってバソプレシンが上昇している可能性が示唆された.
正規パターン上の決定木及び正規基本形式体系の帰納学習に関する研究

本研究の目的は、空列代入を許す正規基本形式体系(EFS)の正例からの帰納学習可能性およびその基礎理論の構築である。これに関して以下の成果をえた:1.基本節と帰納節と呼ばれる2つの節(公理)からなる原始形式体系で定義される言語は、正規パターン言語の無限和で表現出来ることを示した。2.原始形式体系が既約(reduced)となる必要十分条件を得た。また、既約か否かが多項式時間で計算可能であることを示した。3.既約原始体系が定義する言語の包含問題をそれらに含まれる正規パターンの包摂問題に帰着した。4.原始形式体系で定義される言語の有限証拠集合を具体的に提示することにより、その存在性を示した。また、これらのクラスがM-有限の厚さと呼ばれる集合論的な性質を有することを証明した。5.原始形式体系を含むより一般的な単純形式体系及び正規形式体系は、公理の個数を高々k個に制限したとき、空列代入を許さない場合は学習可能であることが示されている(Shinohara95)。しかし、本研究では、空列代入を許す場合は、これらの形式体系は学習可能でないことを証明した。6.原始形式体系は、丁度2つの公理からなる正規形式体系であるが、別の構文的条件を課した正規形式体系を導入し、その正例からの学習可能性を示した。7.6で得られた結果をSHシステムで生成される言語の学習問題に応用した。SHシステムは、DNA配列の組み換え、すなわちスプライジングモデルを簡素化したモデルである。SHシステムで生成される言語は、ある特別な性質を有する正規言語である。本研究では、SHシステムで生成される言語を、空列代入を許す正規形式体系を用いて構成し、上記6の結果を用いて、その正例からの学習可能性を証明した。8.正規パターン上の決定木で定義される言語は、正規パターン言語及びコ正規パターン言語に高々有限回の積及び和を施して得られる。本研究では、正規パターン言語の積・和を有限回施して得られる言語の族が有限の弾力性を有することをしめし、その学習可能性を示した。コ正規パターン言語に関しては未解決である。今年度の研究目標は,正例からの正規基本形式体系学習可能性及びその基礎理論の構築である.消去可能原始形式体系の正例からの学習可能性.基本節と帰納節と呼ばれる2つの節(公理)からなる原始形式体系が、正の事例のみから学習可能であるか否かの検討を行った。節に含まれるパターンを正規(regular)に制限しない場合、一つの基本節のみからなる単純な体系でもその学習可能性は未解決である。ここでは、正規パターンに限定し、原始基本体系で定義される言語の性質を詳しく検討し、次の成果を得た:(1)原始形式体系で定義される言語は、正規パターン言語の無限和で表現出来ることを示した。(2)原始形式体系が既約(reduced)となる必要十分条件を得た。(3)既約原始体系が定義する言語の包含問題をそれらに含まれる正規パターンの包摂問題に帰着出来ることを証明した。

(4)定数列の等号問題に関して、多重文字列となる十分条件が得られた。これらは、有限証拠集合の存在性を示す際、重要となる基本的な結果である。(5)原始形式体系で定義される言語の有限証拠集合を具体的に提示することにより、その存在性を示した。また、これらのクラスがM-有限の厚さと呼ばれる集合論的な性質を有することを証明した。(6)上記の結果から、多重文字列となる場合を除き、正例から学習可能であるという結果が得られ、ALT2003で発表した。本研究の目的は、空列代入を許す正規基本形式体系(EFS)の正例からの学習可能性を調べると同時にその学習アルゴリズムの開発を行うことである。15年度は、原始形式体系(Primitive Formal System, PFS)の正例からの学習可能性を証明した。ただし、2つの公理に含まれる正規パターンの構文に関してある条件を課した。16年度においては、下記の成果が得られている。(1)原始形式体系を含むより一般的な単純形式体系及び正規形式体系の正例からの学習可能性これらの形式体系は、公理の個数を高々k個に制限したとき、空列代入を許さない場合は学習可能であることが示されている(Shinohara95)。しかし、本研究では、空列代入を許す場合は、これらの形式体系は学習可能でないことを証明した。(2)正規形式体系に制限を課した形式体系の学習可能性原始形式体系は、丁度2つの公理からなる正規形式体系であるが、別の構文的条件を課した正規形式体系を導入し、その正例からの学習可能性を示した。(3)SH言語への応用(2)で得られた結果を単純SHシステムで生成される言語の学習問題に応用した。単純SHシステムは、DNA配列の組み換え、すなわちスプライジングモデルを簡素化したモデルである。SHシステムで生成される言語は、ある特別な性質を有する正規言語である。本研究では、単純SHシステムで生成される言語を、空列代入を許す正規形式体系を用いて、構成し、上記(2)の結果を用いて、その正例からの学習可能性を証明した。(4)空列代入を許す正規パターン言語の積(共通部分)及び和の学習可能性正規パターン上の決定木で定義される言語は、正規パターン言語及びコ正規パターン言語に高々有限回の積及び和を施して得られる。本研究では、正規パターン言語の積・和を有限回施して得られる言語の族が有限の弾力性を有することをしめし、その学習可能性を示した。コ正規パターン言語に関しては未解決である。
蛋白質の大振幅ゆらぎの理論解析：構造変化経路から天然変性まで

アロステリック蛋白質の大振幅ゆらぎ:大振幅ゆらぎを計算するためには長時間のシミュレーションが不可欠であり、そのためにはモデルの粗視化が有効である。我々はまず、全原子力場のエネルギーとゆらぎ情報をもとに粗視化モデルを構築することを試みた。AMBERエネルギー関数で計算したアミノ酸対の相互作用エネルギーに比例する相互作用をもち、ゆらぎの大きさがAMBERによるMDとよく一致するようなアミノ酸分解能の郷モデル(AICG2モデル)を構築した.天然変性蛋白質の構造アンサンブル構築:天然変性蛋白質の構造アンサンブルをモデリングするために、変性領域を10数残基の断片に分割し、各々について全原子モデルのレプリカ交換MDを行い、そのとき得られる分布を利用してタンパク質全長の粗視化モデルを構築する手法を開発した。この手法を、癌抑制遺伝子産物p53の変性領域に適用し、得られたアンサンブルからNMRや溶液散乱プロファイルを計算し、それが実験とよく合うことを示した。大きくゆらぐ蛋白質p53のDNA探索機構研究:p53は癌抑制性の多機能転写因子であり、細胞周期に関わる多数のタンパク質の転写を制御する。転写因子は一般に長いゲノムDNA上の特異的結合部位を効率よく探索する必要がある。転写因子が、いかにして速やかにターゲットを探索できるのか、という問題は重要な基礎問題である。我々は、上記で開発した手法を駆使してp53-DNA複合体の粗視化モデルを構築し、それを用いて、p53-DNA複合体の粗視化シミュレーションを行うことにより、生理的な塩濃度下で、C末端ドメインがDNA上をスライディングする一方で、コアドメインは探索中にDNAとの結合、解離を繰り返すことを明らかにした。このメカニズムは、近年の一分子実験の結果を説明するために提唱されたモデルと一致する。。25年度が最終年度であるため、記入しない。構造変化経路のマルチスケールモデリングロドプシンは、そのレチナール部分で光を吸収して活性化する。その活性化の最終段階で膜貫通ヘリックスTM6が傾き、その構造変化によってG蛋白質と結合する。昨年このロドプシンの活性化状態ではレチナールが、不活性化状態の向きからほぼ180度フリップした構造をもつことが示唆された。我々は、原子レベルの分子動力学シミュレーションによって、ロドプシンのTM6の構造変化にともなう活性化と、レチナールの回転の共役を解析した。1マイクロ秒を超えるシミュレーションから、活性化前の状態では、レチナールが回転しない向きが安定、一方活性化状態では、レチナールが回転した向きが安定であることがわかった。天然変性蛋白質の構造アンサンブル解析がん抑制遺伝子産物p53のN末ドメインは天然変性領域であり、その一部に転写活性化領域をもつ。まず、NMRのRDCによって残余構造の存在が示唆される領域(計40残基程度)について、各々10残基程度にフラグメント化し、各々全原子モデルのレプリカ交換法によって構造サンプリングを行った。その情報をBoltzmann反転法で粗視化モデルに反映させることで、N末ドメイン全体(約100残基)の構造モデリングを行った。この構造アンサンブルは溶液小角散乱のプロファイルおよびNMRのRDCスペクトルを非常によく再現した。次に、4量体全長p53(4次構造)について、非特異的にDNA2重鎖に結合し鎖上を1次元拡散する様子をシミュレーション解析した。p53はコアドメインと天然変性領域であるC末ドメインの2つのDNA結合ドメインをもつ。我々の計算では、一生理的な条件での非特異的DNA配列に関しては、C末ドメインが主要なDNA結合を果たしていた。。

構造変化経路のマルチスケールモデリングについて、種々の理由から、ターゲット分子をヘムオキシゲナーゼからロドプシンに変えたが、構造変化解析自体は順調に進んでいる。天然変性蛋白質については、p53に集中しており、構造モデリング、NMRなどとの比較、4次構造モデリングなど、順調あるいは当初想定した以上の進捗と言える。25年度が最終年度であるため、記入しない。二つの課題とも、研究は順調に進行中であり、このままのペースで推進する。