hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
強結合を介したプラズモニック化学反応の実証のためのプラットフォーム開発

現在、プラズモン共鳴(金属の伝導電子の集団振動が照射光と結合する現象)を利用した分子の光応答増強の研究(太陽電池、光触媒、人工光合成等)が世界中で盛んに研究されており、プラズモン共鳴を利用した光応答増強は、太陽光を用いた既存の光化学反応を高効率化する効果が期待されている。本研究の目的は、プラズモン共鳴場で可視光が光化学反応を引き起こすメカニズムを詳細に明らかにしプラズモン共鳴を利用した光応答増強の基礎研究に貢献することであり、得られた成果は、同メカニズムの有力な仮説であるプラズモン共鳴-分子間強結合状態の実験的実証に不可欠な4-アミノベンゼンチオールの単分子ラマン計測に成功したことにある。本年度の研究目標は、単一金属ナノ粒子の局在表面プラズモン共鳴(LSPR)、およびナノ粒子間隙近傍に存在する光反応性分子の表面増強ラマン散乱(SERS)を同時測定するための顕微分光システムを構築すること、および実測定を通じて装置の性能評価を行うことにあります。研究目標に従い、本年度は、プラズモニック化学反応の機構解明に必要な強結合系の実証を行うための顕微分光装置一式を構築しました。強結合とは、金属ナノ粒子のプラズモンとその表面近傍に存在する分子が、振動緩和時間以内にエネルギーをやり取りする状態のことです。その結果、強結合状態を観測するには、金属ナノ粒子のプラズモン共鳴スペクトルと、その表面近傍に存在する分子のSERSスペクトルを同時に測定する必要があります。申請者は、LSPRとSERSスペクトルを単一銀ナノ凝集体レベルで同時測定する顕微分光システムを構築しました。倒立型光学顕微鏡装置に本年度新たに購入した分光装置を備えつけ、既存のフェムト秒レーザーシステムを組み合わせることで、高分解能かつ高輝度なラマンシグナル検出を可能としました。装置の性能を評価するためにまず、銀ナノ粒子上で4-ニトロベンゼンチオール分子のLSPR・SERS分光分析を開始しました。この分子は光反応性のため、光反応性分子のSERSおよびLSPRの測定を行うために構築した本研究装置の性能評価に最適です。本年度中に同分子の適用・測定に成功し、現在、同分子から得られた一連のSERSスペクトルについて解析を行っています。本年度の研究目標は、26年度に構築した単一金属ナノ粒子の局在表面プラズモン共鳴(LSPR)、およびナノ粒子間隙近傍に存在する光反応性分子の表面増強ラマン散乱(SERS)を同時測定するための測定用プラットフォームである顕微分光システムを、スピロピラン等の光反応性分子に適用し、強結合状態を介したプラズモニック化学反応の実証を行うことにあります。研究目標に従い、本年度は、光反応性分子を用いたプラズモニック化学反応の実証を行いました。使用する光反応性分子については、改めて文献調査を行い、この1年で国際的に急速に注目が集まりつつある光反応性分子4-アミノベンゼンチオール(4-ABT)をモデル分子として選択しました。この分子は、金属ナノ粒子上で可視レーザーを照射するとすみやかに化学反応を起こして二量体化することが既に明らかとなっており、強結合状態を介したプラズモニック化学反応メカニズムの解明に最適です。申請者は、4-ABT分子を用いて強結合状態の実証を行うために必要な、4-ABTの単分子SERS測定に着手し、成功しました。本成果は世界でも類を見ないユニークかつ重要な成果のため、早急に論文にまとめ出版する予定です。また昨年末に本実績報告書にて報告した、銀ナノ粒子上での4-ニトロベンゼンチオール分子のLSPR・SERS分光分析については、分析をほぼ終了したため、国内外にて学会発表を行うと共に、追加実験を行いながら論文化を進めております。本年度は26年度に構築した単一金属ナノ粒子LSPR・SERS同時測定用顕微分光システムを光反応性分子に適用し、強結合状態を介したプラズモニック化学反応の実証を行うことが目標でした。上記の通り、新たに時流に沿う形で選択した光反応性分子4-ABTを用いて、強結合状態の実験的実証に不可欠な4-ABTの単分子測定に成功しました。そのため、本研究はおおむね順調に進展しております。本年度の研究目標は、27年度に引き続き、26年度にすでに構築した単一金属ナノ粒子の局在表面プラズモン共鳴(LSPR)とナノ粒子表面に存在する光反応性分子の表面増強ラマン散乱(SERS)を同時測定するための測定用プラットフォームである顕微分光システムを、スピロピラン等の光反応性分子に適用し、強結合状態を介したプラズモニック化学反応の実証を行うことにあります。研究目標に従い本年度も引き続き、光反応性分子を用いたプラズモニック化学反応の実証を行いました。使用する光反応性分子については27年度に改めて文献調査を行い、4-アミノベンゼンチオール(4-ABT)をモデル分子として選択し引き続き同分子を用いました。まずは銀ナノ粒子-光反応性分子間の強結合状態の実証を行うために必要な、4-ABTの単分子SERS測定を行い論文にまとめて国際誌へ投稿しました。従来法であるナノ粒子の集団計測法を用いた結果では、4-ABT単分子のSERSスペクトルは、バルクの4-ABTのラマンスペクトルと同じ形であるという報告がなされており、国際的なコンセンサスが既に得られている状態です。しかし私たちが今回新たに、単一ナノ粒子分光測定法にて単分子SERS測定を行ったところ、従来知られたものとは異なるSERSスペクトルが観測されました。

このスペクトルを詳細解析したところ、本来ラマン活性ではないピークが観測されているかあるいはピーク強度が異常に強くなっていることが示唆されました。これは4-ABT分子と銀ナノ粒子間の相互作用の結果と考えられますが、具体的にどのような相互作用なのかについては引き続き検証を進めていく必要があります。現在、プラズモン共鳴(金属の伝導電子の集団振動が照射光と結合する現象)を利用した分子の光応答増強の研究(太陽電池、光触媒、人工光合成等)が世界中で盛んに研究されており、プラズモン共鳴を利用した光応答増強は、太陽光を用いた既存の光化学反応を高効率化する効果が期待されている。本研究の目的は、プラズモン共鳴場で可視光が光化学反応を引き起こすメカニズムを詳細に明らかにしプラズモン共鳴を利用した光応答増強の基礎研究に貢献することであり、得られた成果は、同メカニズムの有力な仮説であるプラズモン共鳴-分子間強結合状態の実験的実証に不可欠な4-アミノベンゼンチオールの単分子ラマン計測に成功したことにある。本年度はまず、単一金属ナノ粒子の局在表面プラズモン共鳴およびナノ粒子間隙近傍に存在する光反応性分子の表面増強ラマン散乱(SERS)を同時測定するための顕微分光システムを構築することが第一の目標でした。上記の通り、本目標は既に達成されております。また二つ目の目標は、構築した装置一式を用いて、光反応性分子の観察・SERSおよびLSPRスペクトルを測定することでした。こちらの目標についても上記の通りすでに達成しているため、本研究はおおむね順調に進展しております。本年度に成功した光反応性分子4-ABT単分子SERS測定技術を元に、強結合を介した4-ABT分子のプラズモニック光化学反応メカニズム解明につなげていきます。まずは様々な銀ナノ粒子凝集体の中から、顕微鏡下および電子顕微鏡を用いて銀ナノ粒子二量体のみを選択的にLSPR・SERS測定する手法を確立します。続いて測定したLSPRを分析し、分子-プラズモン間の強結合の存在を実証すると共に、SERSスペクトルを用いて光化学反応の反応生成物を同定し、強結合との関連性を明らかにします。ラマン分光学、表面増強ラマン散乱本年度に構築したLSPR・SERS同時測定用顕微分光システムを、プラズモニック光化学反応の観察・強結合系の実証に応用していきます。まずは既に検討を開始した4-ニトロベンゼンチオール分子について、適用濃度を数桁下げて一分子でのSERS測定を実現します。また単一銀ナノ粒子上での一分子光化学反応過程の追跡をSERS分光分析で行いながら銀ナノ粒子のLSPRスペクトルと比較し、光反応性分子-銀ナノ粒子プラズモン間に存在する強結合の実証を行います。保留購入を予定していた分光器の価格が想定を上回ったため、旅費、人件費およびその他の支出を抑える形で費用をねん出した。その際に予算額との差額が生じた。保留次年度の人件費に組み入れて使用する。
診断と治療を融合した次世代型ナノ・ターゲティングがん音響化学療法の開発

近年、DDSの進歩にはめざましいものがあるが、腫瘍に対する選択性の面では限界がみうけられる。この研究では、DDS単独の技術的な限界を克服することを目的に、生体での深部到達性に優れる外部エネルギーである超音波と音響化学的に抗腫瘍活性化するナノ粒子を用い、がんの診療と治療を同時に行う次世代型がん音響化学療法の開発を行うことを目的とする。ナノ粒子として薬剤修飾フラーレンを用いることで、患部において超音波のエネルギーとフラーレンよる腫瘍の視覚化さらには、その音響化学的抗腫瘍活性化作用を用いることにより、これまで困難であった診療と治療を同時に行う腫瘍組織選択的ターゲッティングを目指すものである。
肝インスリン抵抗性における酸化ストレスの役割

(目的)酸化ストレス(ROS)はインスリン抵抗性の原因として広く認識されつつあるが、肝臓の酸化ストレスの軽減効果については詳細不明であり、この効果及び機序を解明する目的で検討を行い、肝臓の酸化ストレスの軽減は肝インスリン抵抗性の治療標的として有用であることが示唆された。(目的)酸化ストレスはインスリン抵抗性の原因として広く認識されつつあるが、肝臓の酸化ストレスの軽減効果については詳細不明であり、この効果及び機序を解明する目的で本研究を行なった。(方法)アデノウイルスベクターを用いて、Superoxide dismutase1(SOD1)を肥満糖尿病モデルマウス(db/db)の肝特異的に過剰発現し、検討した。(結論)酸化ストレスの軽減は肝インスリン抵抗性の治療標的として有用であることが示唆された。近年、さまぎまなインスリン抵抗性惹起因子の共通する細胞内シグナル媒介因子として細胞内活性酸素種(Reactive Oxygen Spiece; ROS)の関与が注目されている。しかし、ROSがどのようなシグナル伝達経路を介して各臓器のインスリン抵抗性を誘導しているかに関しては明らかになっていない。そこで、本申請においては、ROSが肝におけるインスリン感受性に与える影響とその詳細なシグナル経路の解明を目的とし実験を行っている。特に、本年は、ミトコンドリア由来のROSをScavengeするSOD2の過剰発現がインスリン抵抗性に与える影響に関して検討した。SOD2発現アデノウイルスとコントロールであるLacZアデノウイルスをdb/dbマウスおよび60%高脂肪食負荷C57BL6/Jの2種類のインスリン抵抗性モデルマウス及び、コントロールマウスの3種類のマウスに感染させ、酸化ストレス除去が生理的糖代謝動態に与える影響を観察した。現在まで、得られたデータでは、以前我々が報告したSOD1過剰発現の結果とほぼ同じであり(Kumashiro et al. Diabetes 2008)、SOD2過剰発現でも、肝でのインスリン抵抗性の改善が認められることがが明らかになってきている。(目的)酸化ストレス(ROS)はインスリン抵抗性の原因として広く認識されつつあるが、肝臓の酸化ストレスの軽減効果については詳細不明であり、この効果及び機序を解明する目的で本研究を行なった。(方法)アデノウイルスベクターを用いて、Superoxide dismutase1 (SOD1)を肥満糖尿病モデルマウス(db/db)の肝特異的に過剰発現し、検討した。
自動車生産システムの進化と革新についての国際比較と将来像の研究

世界の自動車産業におけるグローバル競争は、規模の拡大だけを狙った再編成がスポットライトを浴びた段階から、その再編成の内実であるブランド戦略と製品開発競争と結びついたフレキシブルな生産システムのあり方が問われる新しい段階に入った。このグローバル競争の進展する中で、消費者ニーズが多様化し変化する中にあって、優れたブランドカを構築しつつ、生産のフレキシブル化をいかに実現していくかが共通の問題意識となりっつある。また他方において、環境技術戦略の一層の強化とグローバルなコスト競争の進展の中で、部品コンポーネントのモジュール戦略の高度化と多様化、世界的な部品産業の再編統合も進みつつある。このような背景を踏まえて、本年度は日本及び海外現地工場における工場生産システムのフレキシブル化、製品設計と生産システムの連携、ダイナミックなサプライヤーシステムの製品開発への影響、製品アーキテクチャー戦略と組織能力の形成、マルチプロジェクト戦略とデジタル技術、製品モジュラー戦略の国際比較、生産システムの高度化と進化に伴う人材活用、再訓練、雇用流動化に伴う人材育成についての研究を進めた。今や世界自動車産業におけるグローバル競争は合併やアライアンスによる再編からその再編の内実が問われる段階へ差しかかっている。こういった中にあって主要自動車メーカーのグローバルプラットフォーム戦略が進展し、それとともにそれぞれの製品にブランド価値を如何に高めるか、生産のフレキシブル化でいかに変化する市場ニーズに迅速に対応するかが大きな課題となりつつある。他方において環境戦略の進展とコスト競争の更なる進展のもとで部品コンポーネントのモジュール化戦略もいっそう高度化しつつあり、世界部品産業の再編もいっそう進みつつある。このような状況を受けて生産システムの進化と革新も著しく本年度も昨年の研究を発展させ、製品開発システム、サプライヤーシステム、そして人的資源管理と関連づけつつ研究と調査をすすめている。とくに自動車の設計開発に関連しては、インテグラルアーキテクチャーとモジュラーアーキテクチャーのコンセプトの分化と進化、デジタル技術活用による生産システムと開発システムの連携の研究を進めた。また部品モジュール化を巡る国際調査と比較実態調査を進め、これとアーキテクチャー戦略との関連の分析にも着手しつつある。また部品産業のグローバル化に伴う取引き構造と取引き形態の面での系列取引の変貌についても分析を行っている。これに加えて生産システムの革新と人材開発の関連、そして雇用流動化と再訓練の間題を現場と中間管理職を中心とするヒューマンリソース管理の観点からとりあげている。世界自動車産業におけるグローバル競争は、規模の拡大だけを狙った再編成よりも、その内実であるブランド戦略とグローバルプラットフォーム戦略の展開とこれらにマッチしたグローバルな部品調達のあり方が問われつつある。またグローバル化した競争の中にあっても消費者ニーズの多様化と変化の加速する中にあって、すぐれたブランド力を構築しつつ生産のフレキシブル化をいかに実現するかが共通の問題意識となりつつある。また他方において環境戦略のいっそうの強化とグローバルなコスト競争の進展の中で、部品コンポーネントのモジュール化戦略の高度化や世界的な部品産業の再編、結合やアライアンスもいっそう進みつつある。以上の状況を踏まえて、自動車生産システムとの連携、サプライヤーシステムのダイナミックな変化との関連、デジタル技術活用によるサイマルテニュアスエンジニアリングの進化などの研究を進めている。特に製品開発についてのアーキテクチュア戦略との関連部品モジュラー化戦略の国際比較、そして生産システムのフレキシブル高度化の国際比較と人材開発と再訓練の実態、そして中間管理職のヒューマンリソース管理の方向性などについても比較研究をすすめつつある。このグローバル競争の進展する中で、消費者ニーズが多様化し変化する中にあって、優れたブランド力を構築しつつ、生産のフレキシブル化をいかに実現していくかが共通の問題意識となりつつある。この様な背景を踏まえて、本年度は各国に見られる工場生産システムのフレキシブル化、製品設計と生産システムの連携、設計アーキテクチャーと組織能力、製品アーキテクチュア戦略と部品モジュラー化戦略の国際比較、生産システムの進化に伴なう人材開発、再訓練、期間工や派遣杜員の人材管理についての研究を進めた。
細胞質におけるRNAキャップ付加反応と細胞ストレスや翻訳の関係

核のみで起こると考えられるmRNAキャップ付加反応が細胞質でも起こる可能性を検証することが本研究の目的である。期間内に、細胞質でキャップ付加されるmRNAを複数同定し、さらにそれらRNAの3'末端が修飾(ポリU化)されている可能性を示唆した。また異なるプロジェクトとして、大腸菌に感染するT4ファージが大腸菌の毒素に対して抗毒素作用を持つ因子を備え、自らの増殖を可能にしていることも明らかにした。mRNAキャップ付加反応(キャッピング)は、一般的に核内のみで起こると考えられているが、最近、Greg Hannonらによる小分子RNAの研究や私が行っているβ-globin mRNA分解研究から、キャッピングが細胞質でも起こる可能性が示唆されてきた。キャップは細胞質での翻訳開始やマイクロRNAによる翻訳抑制に必須な構造で、その制御は遺伝子発現に重要な役割を果たす。私が提案するプロジェクトは、新規の遺伝子発現制御機構として細胞質キャッピングの重要性を示すことを研究目的とする。まず細胞質においてキャップ付加されるRNAの同定を試みた。細胞質キャッピングを特異的に阻害するために、劣性変異を持つギャッピング酵素を核移行シグナルの変異と核外輸送シグナルの導入により、細胞質のみに安定に過剰発現するテトラサイクリン誘導性のU2OS(ヒト骨肉芽腫細胞)安定細胞株を作製した。そしてテトラサイクリン処理有無の細胞から抽出したRNAをJiaoらが行ったuncapped RNA回収法(Jiao et.al., Plant Cell.2008, 20 : 2571-85)によりRNAサンプルを調整し、エクソンアレイを用いてRNAのキャップ状況の変化を測定した。しかしながら得られた結果はサンプル間での誤差が大きく、再現性に問題があった。そこで、以前に行った5'末端に1リン酸を持つRNAを分解するエクソヌクレアーゼで処理したRNAサンプルのエクソンアレイの結果と今回の結果を比較、検討したところ、細胞質でキャップ付加されると考えられるRNAを複数同定することができた。現在エクソンアレイの結果をreal-time RT-PCRにより再確認している最中である。mRNAキャップ付加反応(キャッピング)は、一般的に核内のみで起こると考えられているが、最近キャッピングが細胞質でも起こる可能性が示唆されてきた。提案するプロジェクトは、オハイオ州立大学のDaniel R.Schoenberg教授との共同研究で、新規の遺伝子発現制御機構として細胞質キャッピングの重要性を示すことを研究目的とする。まずGene STアレイとエクソンアレイを用いた解析より、細胞質においてキャップ構造を持たない完全長RNAを約4000種類同定し、その中で細胞質キャッピングされると考えられるRNAを複数同定した。現在real-time RT-PCRにより再確認を行っている。また予備的結果であるが、細胞質でキャップ付加されるRNAの3'末端がポリU化されている可能性が示唆された。近年、小分子RNAやピストンmRNAの3'末端がポリU化されることが報告されており、我々の結果は新しい事例を加えることになるかもしれない。現在、細胞質キャッピングの生物学的意義を探るため、酸化ストレス前後でのキャップ状況の変化を比較しようと考えている。異なるプロジェクトとして、私は宿主とウイルスの関係にある大腸菌とT4ファージの生存戦略に興味を持ち、大腸菌が持つ抗ファージ作用の1つ、トキシン-アンチトキシン(TA)に対するファージの防御機構の解明を行った。まず大腸菌K12株とO157株において新規TAを発見し、それらがファージ感染により活性化することを明らかにした。またファージがもつDmdがトキシン活性を阻害することで自らの増殖を可能にしていることも分かった。以上の結果はファージがアンチトキシンを持つ、さらにそれが複数のトキシンに作用するという点において新規の発見である。
肺腺癌の予防に有効なビタミンE摂取レベルの検討

前年度の研究を受けて、本年度の研究では、ビタミンEが肺腺癌の予防に有効であることを裏付けるために、細胞増殖と発癌遺伝子であるK-ras遺伝子の変異という点に絞って、ビタミンEによる発癌過程における細胞増殖と発癌遺伝子の変異という点に絞って、ビタミンEによる発癌過程における細胞増殖と発癌遺伝子の変異に対する修飾作用について、解析した。その結果、ウレタン投与したマウスの肺腺癌発生初期過程において、肺胞II型細胞(腺癌の前駆細胞)のBudRのlabeling index(細胞増殖の指標)の上昇及びオルニチン脱炭酸酵素(ODC)の誘導(細胞増殖に不可欠な酵素)が認められた。また、ウレタン投与により発生する肺腺癌に認められると同じるK-ras遺伝子の変異が発癌初期に認められた。一方、ビタミンE(摂取レベルは通常食の10倍)はこれらの発癌初期で認められた細胞増殖や発癌遺伝子変異の発生頻度を有意に抑制した。また、発癌実験においても、ビタミンEは肺腺癌の発生(発癌したマウスの割合とマウス1匹あたりに発生した平均腫瘍数)を有意に抑制した。以上の今年度の結果を総合すると、ビタミンEには、日常生活で摂取可能なレベルで、肺腺癌発生初期において、発癌に直結する細胞の異常増殖や発癌遺伝子の変異を抑制することにより最終的に肺腺癌発生を抑制しうる事が示された。これらの実験結果は、肺腺癌の化学予防におけるビタミンEの有効性を裏付けるものと考えられる。本年度の研究では、肺腺がんの予防に有効なビタミンE摂取レベルの検索とその抑制機構の一端を明らかにするために、人肺腺がん初期の発生モデルと考えられているマウス肺発がん系を用いて、発がんに不可欠な細胞増殖に対するビタミンEの効果を検討した。今回は古くから確立されており、発酵食品の副産物で日々摂取している可能性があるウレタン投与したマウスを用いて、ウレタン投与後10週目までの発がん初期段階における細胞増殖に関係するシグナル伝達系を解析した。また、ビタミンEの摂取レベルは、将来の人への外挿を考え、コントロール食の20倍までのビタミンEを含む食餌を摂取させ、その修飾効果を解析した。その結果、ウレタン肺発がん過程におけるイニシエーション及びプロモーション段階において、細胞増殖に関係するポリアミン合成の律速酵素であるオルニチン脱炭酸酵素(ODC)の誘導及びそれに伴ったポリアミン類の蓄積が認められた。また、細胞周期にG1期の後半からS期にかけて発現する細胞増殖のよき指標となる肺の核におけるproliferating cell nuclear antigen(PCNA)levelも増加傾向を示した。一方、コントロール食の10-20倍のビタミンEを摂取させることにより、上記の肺発がん過程におけるODC誘導、ポリアミン類の蓄積及びPCNA levelの増加が抑制された。さらに、ビタミンEはODC誘導に関係していると思われるシグナル伝達系(プロスタグランジンESやプロテインカイネースC level)を抑制した。以上の結果を総合すると、日々のビタミンEの摂取レベルを上げることにより肺腺がんのある程度の予防は可能になると思われる。また、その抑制機構の一端として、肺発がん過程におけるポリアミン合成の抑制を介した細胞増殖の抑制が考えられる。前年度の研究を受けて、本年度の研究では、ビタミンEが肺腺癌の予防に有効であることを裏付けるために、細胞増殖と発癌遺伝子であるk-ras遺伝子の変異という点に絞って、ビタミンEによる発癌過程における細胞増殖と発癌遺伝子の変異に対する修飾作用について、解析した。また、ウレタン投与により発生する肺腺癌に認められると同じk-ras遺伝子の変異が発癌初期に認められた。

また、発癌実験においても、ビタミンEは肺腺癌の発生(発癌したマウスの割合とマウス1匹あたりに発生した平均腫瘍数)を有意に抑制した。以上の今年度の結果を総合すると、ビタミンEには、日常生活で摂取可能なレベルで、肺腺癌発生初期において、発癌に直結する細胞の異常増殖や発癌遺伝子の変異を抑制することにより最終的に肺腺癌発生を抑制しうる事が示された。これらの実験結果は、肺腺癌の化学予防におけるビタミンEの有効性を裏付けるものと考えられる。
P2Pファイル共有トラヒックの特定法と測定・分析

P2Pオーバレイネットワーク上では主として音楽、動画ファイルが交換され、非常に大きなトラヒックの発生源となっている。しかし、匿名性の高い通信方式を用いているため、その実態はあまり良く知られていない。この問題を解決するため、日本で最も人気のあるP2Pファイル共有アプリケーションであるWinnyに対するトラヒック特定方を開発した。提案する特定方式はピア間のトランスポート層でのクライアント/サーバ関係に着目している。インターネット上のWinnyピアとの接続による評価実験により、提案する特定方式の未検知率は0.053-0.116である一方、誤検知率を1/10000以下に押えることが可能であることを示した。開発したWinnyトラヒックの特定方式を用い、ISPのトラヒック測定によりWinnyトラヒックの特性を明らかにした。Winnyのトラヒックは、上り、下り方向ともに同じような特性を持ち、本研究の結果では4.6%のファイルを転送するためのフローが99%のトラヒックを生成することを例として明らかにした。1つのファイルが複数のフローにより転送されるため、極端に大きなフローは生成しない。ただし、複数のフローを用いてファイルのダウンロード時間を短縮しているため、ピア毎では大量のトラヒックを生成する。短時間ではピアあたりのアップロードトラヒック量とダウンロードトラヒック量の間にそれほど相関は見られなかった。それは、Winnyではファイルのアップロードに対して明確なインセンティブが存在しないためであると考えられる。さらにWinnyトラヒック制御方式として、ファイル検索リンクを制御できるピアをWinnyネットワークに混入させ、ファイルの流通を制限する方式を開発した。提案方式を実ネットワークで評価を行い、制御を開始した後、3000秒程度で、Winnyネットワーク上から制御対象のファイルの検索ができなくなることを確認した。これまでWinnyのトラヒックを特定し、評価することは難しかった。平成18年度は、IPヘッダとTCPヘッダ情報のみでWinnyトラヒックを特定する方式を開発し、評価を行った。提案する特定方式では、囮のピアがWinnyネットワークに参加することで、Winnyネットワークに参加しているピアのIPアドレスとサービスポートを収集する。しかしながら、囮のピアがWinnyネットワークすべてのピアのIPアドレスとサービスポートを収集することは難しい。そこで、囮のピアが直接見つけられなかったピアを、直接見つかったピアとのピア間のクライアント/サーバ関係に着目することで特定していく方式を開発した。提案方式の特定精度を評価し、False positiveが0、False negativeが0.1以下であることを確認した。特定方式をISPトラヒックに対して適用し、Winnyトラヒックのフロー特性の評価を行った。フロー数で10%、ボリュームで30%がWinnyトラヒックであることが分かった。Winnyトラヒック制御方式として、ファイル検索リンクを制御できるピアをWinnyネットワークに混入させ、ファイルの流通を制限する方式を開発した。流通制御が必要なファイルを持つピアに対して、検索リンクを制御することにより、ファイルの流通を抑える方式を開発した。提案方式をVMware上の数十ピア程度のネットワーク規模で評価を行い、制御を開始した後、2000秒程度でWinnyネットワーク上から、制御対象のファイルの検索ができなくなることを確認した。P2Pオーバレイネットワーク上では主として音楽,動画ファイルが交換され,非常に大きなトラヒックの発生源となっている.しかし,匿名性の高い通信方式を用いているため、トラヒックの実態はあまり良く知られていない.この問題を解決するため,日本で最も人気のあるP2Pファイル共有

アプリケーションであるWinnyに対するトラヒック特定方式を開発した.提案する特定方式はピア間のトランスポート層でのクライアント/サーバ関係に着目している.よって,アプリケーション層レベルのパケットの解析は必要としない.インターネット上のWinnyピアとの接続による評価実験により,提案する特定方式の未検知率は0.053.-0.116である一方,誤検知率を1/10000以下に押えることが可能であることを示した.さらに開発したWinnyトラヒックの特定方式を用い,ISPのトラヒック測定によりWinnyトラヒックの特性を明らかにした.Winnyのトラヒックは,上り,下り方向ともに同じような特性を持ち,本研究の結果では4.6%のファイルを転送するためのフローが99%のトラヒックを生成することを例として明らかにした.1つのファイルが複数のフローにより転送されるため,極端に大きなフローは生成しないが,複数のフローを用いてファイルのダウンロード時間を短縮しているため,ピア毎では大量のトラヒックを生成する.短時間ではピアあたりのアップロードトラヒック量とダウンロードトラヒック量の間にそれほど相関は見られなかった.それは,Winnyではファイルのアップロードに対して明確なインセンティブが存在しないためである.Winnyピアはアップロード帯域とストレージをファイル共有ネットワークに提供することにより,緩やかなインセンティブの仕組みが働き,ファイル共有ネットワーク全体としては実用的に機能しているものと考えられる.
赤道域・アジアモンスーンの降水機構の研究

本研究は地球上の水循環のより良い理解のために、いまだ未解決なアジアモンスーンの降水機構の研究を行うことを目的としている。初年度のタイ・ソンカラ市(7°N,101°E)での観測に引き続き、今回はタイ・スラタニ市(9°N,99°E)で観測を行った。降水機構の研究には降水粒子の空間分布の知見が必需であり、そのため我々のグループで新しく開発したビデオゾンデを雲内に飛揚した。ビデオゾンデはビデオカメラを内蔵しており、直径0.5ミリより大きい降水粒子が取り入れ口から入り赤外線束をさえぎるとストロボが作動、降水粒子の映像を静止させ、その画像を1680メガサイクルの搬送波で地上に送信するものである。ビデオゾンデは降水粒子の映像の他電荷、気温、湿度、気圧の情報も送信する。初め研究分担者であるタイ・ソンカラ気象台長のクリンクライ氏を7月日本へ招へい、日本側研究分担者の石原正仁氏、守田治氏と研究代表者とでアジアモンスーンの降水機構についてのワークショップを九州大学で開催した。初年度でのソンカラ市で得られた結果についての討論と本年度のソラタニ市での観測の詳細について詳細な打ち合わせが行われた。8月、研究代表者は米国を訪問、アメリカ海洋気象局のGage博士を訪問した。彼等のグループはインドネシアのBiak島でウインドプロファイラーにより降水機構の研究を行っているのでアジアモンスーンの総合的な理解のため情報交換を行った。9月には日本のドップラーレーダ観測の第一人者である当研究分担者の石原正仁氏をタイ・スラタニ市に派遣、タイ気象局に属するドップラーレーダについての技術上の打ち合わせを行わせた。同時期、研究代表者はバンコク気象庁を訪問、ドップラーレーダ使用許可をタイ気象局から得た。観測は10月22日11月21日の1ヶ月間行われた。観測は研究代表者他大学院学生5名で行われた。受信機を含む約1トンの観測機材を空輸、税関の手続等、タイ気象局が全面的に協力してくれた。スラタニ市は北緯9°、東経99°にあり、北東モンスーンに面した海岸線に位置している。スラタニ気象台はドップラーレーダ観測地点の東方25kmにあり、気象台に受信機、ポ-タブルレーダ、地上電場計を設置するとともに新しく気球格納庫を設置、この地点から気球放球が行われた。観測に際してはドップラーレーダ班と電話で密接に連絡を取りながら種々の仰角でCAPPI図を作成、ビデオゾンデ飛揚方向でのエコー断面図を作成した。このエコー断面図にビデオゾンデ飛揚の軌跡をプロットし降水粒子空間分布との比較を行った。この他ドップラーレーダは真上での風速測定も可能でこれから雲システムの発散・収束場も得られる。観測期間中ビデオゾンデ計14台を飛揚することができた。モンスーン時には異なる降水システムが観測され低い雲からの温かい雨、南からのレインバンド、海岸で急速に発達する雨システム等があった。11月6日は高気圧がインドシナ半島に南下、フィリピン東方に台風があり、北東風が強まり、高層200mbでは強い発散場が検出された。雲は東方海上で生成、次々と上陸雨を降らせながらドップラーレーダ地点に集積、ここではエコー強度45dBZの強雨が観測された。この日ビデオゾンデ3台を次々と飛揚モンスーン雨システムのドップラーレーダ観測とビデオゾンデによる雲内での降水粒子空間分布同時測定が初めて行われた。上層では氷晶・霰が高度6kmより12kmまで厚い層内に観測され氷晶数は40コ/1にも達していた。霰数密度も3コ/1と多かった。エコー強度35dBZ域では雨滴と凍結氷が多く温かい雨型対流の活発さを示している。最も興味のあることはこの対流域への上層からの霰供給についてである。雨滴粒度分布は霰の融解により直径1mm程度の雨滴が温かい雨型で成長した雨滴群に新しく加わり併合プロセスを加速、大きな雨滴形成が行われていた。ドップラーレーダでの風の場からはこの霰供給域まで上昇域がのび、この温かい雨型雨滴との合流域で雨滴成長が加速され降雨を強め、その下降流による下層収束が風上側の降水セルを活発化させていた。本研究観測の結果、モンスーン雨は上層での霰形成と下層での温かい雨形成との強い相互作用で強い降水をもたらしていることが初めて明らかになり、東南アジア域の水循環の理解に大きく貢献すると考えられる。初め研究分担者であるタイ・ソンカラ

気象台長のクリンクライ氏を7月日本へ招へい、日本側研究分担者の石原正仁氏、守田治氏と研究代表者とでアジアモンスーンの降水機構についてのワークショップを九州大学で開催した。初年度でのソンカラ市で得られた結果についての討論と本年度のソラタニ市での観測の詳細について詳細な打ち合わせが行われた。8月、研究代表者は米国を訪問、アメリカ海洋気象局のGage博士を訪問した。彼等のグループはインドネシアのBiak島でウインドプロファイラーにより降水機構の研究を行っているのでアジアモンスーンの総合的な理解のため情報交換を行った。9月には日本のドップラーレーダ観測の第一人者である当研究分担者の石原正仁氏をタイ・スラタニ市に派遣、タイ気象局に属するドップラーレーダについての技術上の打ち合わせを行わせた。同時期、研究代表者はバンコク気象庁を訪問、ドップラーレーダ使用許可をタイ気象局から得た。観測は10月22日11月21日の1ヶ月間行われた。観測は研究代表者他大学院学生5名で行われた。受信機を含む約1トンの観測機材を空輸、税関の手続等、タイ気象局が全面的に協力してくれた。スラタニ市は北緯9°、東経99°にあり、北東モンスーンに面した海岸線に位置している。スラタニ気象台はドップラーレーダ観測地点の東方25kmにあり、気象台に受信機、ポ-タブルレーダ、地上電場計を設置するとともに新しく気球格納庫を設置、この地点から気球放球が行われた。観測に際してはドップラーレーダ班と電話で密接に連絡を取りながら種々の仰角でCAPPI図を作成、ビデオゾンデ飛揚方向でのエコー断面図を作成した。このエコー断面図にビデオゾンデ飛揚の軌跡をプロットし降水粒子空間分布との比較を行った。この他ドップラーレーダは真上での風速測定も可能でこれから雲システムの発散・収束場も得られる。観測期間中ビデオゾンデ計14台を飛揚することができた。モンスーン時には異なる降水システムが観測され低い雲からの温かい雨、南からのレインバンド、海岸で急速に発達する雨システム等があった。11月6日は高気圧がインドシナ半島に南下、フィリピン東方に台風があり、北東風が強まり、高層200mbでは強い発散場が検出された。雲は東方海上で生成、次々と上陸雨を降らせながらドップラーレーダ地点に集積、ここではエコー強度45dBZの強雨が観測された。この日ビデオゾンデ3台を次々と飛揚モンスーン雨システムのドップラーレーダ観測とビデオゾンデによる雲内での降水粒子空間分布同時測定が初めて行われた。上層では氷晶・霰が高度6kmより12kmまで厚い層内に観測され氷晶数は40コ/1にも達していた。霰数密度も3コ/1と多かった。エコー強度35dBZ域では雨滴と凍結氷が多く温かい雨型対流の活発さを示している。最も興味のあることはこの対流域への上層からの霰供給についてである。雨滴粒度分布は霰の融解により直径1mm程度の雨滴が温かい雨型で成長した雨滴群に新しく加わり併合プロセスを加速、大きな雨滴形成が行われていた。ドップラーレーダでの風の場からはこの霰供給域まで上昇域がのび、この温かい雨型雨滴との合流域で雨滴成長が加速され降雨を強め、その下降流による下層収束が風上側の降水セルを活発化させていた。本研究観測の結果、モンスーン雨は上層での霰形成と下層での温かい雨形成との強い相互作用で強い降水をもたらしていることが初めて明らかになり、東南アジア域の水循環の理解に大きく貢献すると考えられる。
体細胞初期化過程におけるゲノムインプリンティング安定性の検討

多能性幹細胞、発生過程および疾患におけるエピゲノム制御に興味を持ち、研究を行っている。博士論文研究では、汎用的に用いられている幹細胞培養法がマウスES細胞のエピゲノム状態、特に発生に重要なゲノムインプリントに影響を与え、インプリントを失ったES細胞は個体発生能が低下することを明らかにした。さらには、それら問題を解決するための新規培養法を見出し、より高品質なES細胞を効率良く樹立することに成功した。この成果(申請者の学位論文)は2017年7月にNature誌に掲載された。同成果はNature誌「News & Views」トピックでも取り上げられた。インプリントが多能性幹細胞の品質に重要であることから、iPS細胞誘導過程におけるインプリント領域の安定性も解析している。初期化過程で安定的な領域とメチル化の変動が起こりやすい不安的な領域が存在することを発見しており、さらには安定的なインプリントを有するiPS細胞の樹立方法を同定した。また、マウスとヒトの多能性幹細胞においてインプリント異常が生じやすい領域は比較的共通しており、それら領域は様々ながんにおいても異常なメチル化状態として観察されることがわかった。以上のことから、本研究成果は多能性幹細胞の品質評価につながることが期待され、より高品質なiPS細胞の樹立にも発展するのではないかと考えられる。現在本研究成果は論文投稿中(筆頭著者としての論文)である。29年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、MSM-129由来のF1-ES細胞、iPS細胞を用いているためparental alleleを区別が可能である。これまでに培養条件(2i/LIF、seru/LIF)によってインプリント領域のメチル化状態は大きく異なることを明らかにしている。通常のマウス胚発生においてインプリント領域のメチル化状態は正確に維持されているにも関わらず、2i/LIF培地で培養した多能性幹細胞はインプリント領域を含めたゲノムワイドにメチル化が低下しており、さらにはインプリント遺伝子の発現も片発現アリルから両アリル発現を示すことがわかった。また現在、キメラマウス作製、tetraploid embryo complementationによる分化能、発生能に関する結果も得られつつある。インプリントが消失した多能性幹細胞はキメラマウスに高効率で寄与することができ、その過程で再度メチル化を確立していることがわかったが、一方でインプリント領域のメチル化は上昇しないことが明らかとなった。また、tetraploid embryo complementationでは、マウス個体全身を作出できる能力を評価できるが、上述のインプリントを消失した多能性幹細胞はマウス個体全身を作り出す能力に欠けることを今回の研究で示した。これら知見は、多能性幹細胞の品質評価に直結すると考えられ、今後さらに研究をすすめることにより、発生・分化に関わるDNAメチル化の重要性を明らかにしていきたいと考えている。iPS細胞の品質評価に向けた研究をする中で、iPS細胞だけでなくES細胞やEpiS細胞をも用いて研究を実施しており、培養条件等の違いで多能性幹細胞のエピジェネティクスならびに、分化能、発生能に大きく影響を与えることを明らかにすることができた。本研究成果は、今後多能性幹細胞の品質評価に大きく貢献できる可能性があるため。また、キメラマウス作製、tetraploid embryo complementationによる分化能、発生能に関する結果も得られつつある。さらには、2i培地の代替となりうるa2i培地(Src inhibitor)で樹立したES細胞はインプリント領域のメチル化を維持し、高い個体発生能を有することを発見した。指導教員と日々討論を交わしながら、研究の方向性を明確化できていることが一番の要因だと考えている。また、様々な分野の専門家の方とも積極的に共同研究も行うことにより、研究の意義深さを強められている。

同成果はNature誌「News & Views」トピックでも取り上げられた。インプリントが多能性幹細胞の品質に重要であることから、iPS細胞誘導過程におけるインプリント領域の安定性も解析している。初期化過程で安定的な領域とメチル化の変動が起こりやすい不安的な領域が存在することを発見しており、さらには安定的なインプリントを有するiPS細胞の樹立方法を同定した。また、マウスとヒトの多能性幹細胞においてインプリント異常が生じやすい領域は比較的共通しており、それら領域は様々ながんにおいても異常なメチル化状態として観察されることがわかった。以上のことから、本研究成果は多能性幹細胞の品質評価につながることが期待され、より高品質なiPS細胞の樹立にも発展するのではないかと考えられる。現在本研究成果は論文投稿中(筆頭著者としての論文)である。これまでに樹立した多能性幹細胞株(DNAメチル化状態の異なる株)を用いてさらなる発生能を評価する実験に取り掛かる。また本研究では、親由来DNAメチル化(ゲノムインプリンィング等)に着目しており、それら記憶が哺乳類の発生に必須であることを示す結果が得られている。そのような親由来の記憶が通常の発生過程においてどのように維持されているかといった疑問を解き明かすべく研究に精進したいと考えている。今後、ナイーブ型のiPS細胞だけでなくプライム型のiEpiS細胞も作製し、メチル化解析を行うことにより、様々な多能性獲得過程におけるゲノムインプリンティングの安定性を検討することによりより高品質な多能性幹細胞の作製に貢献する。29年度が最終年度であるため、記入しない。
隠れた自由度を持つタンパク質-分子のパラメータ推定法

タンパク質のダイナミクスの研究では、アミノ酸の数と同程度の膨大な自由度を考慮するのが一般的である。しかし、最近の1分子実験や分子シミュレーションの結果を統合すると、少なくともモータータンパク質など比較的大きな構造変化をするタンパク質は、その大域的で遅いダイナミグスは高々23程度の自由度で粗視化できることが分かってきた。このような実験結果を踏まえて、タンパク質のダイナミクスを低次元のLangevin系でモデル化する試みがされている。しかしタンパク質1分子の動きは直接観察出来ない。リンカーを介して結合されたプローブ粒子の動きから、タンパク質の動きや粗視化モデルの物性パラメータを推定する枠組みが必要となる。この問題に対してベイズ推定の枠組みで取り組み、隠れた自由度を持つ微小系に対するパラメータ推定法を構築し、Langevinモデルで数値実験を行いその有効性を確認した。一方で内部自由度の緩和時間よりもプローブの緩和時間が長くなるとき、推定結果が急激に不安定になる一種の相転移を初めて見出した。パラメータ推定が容易な領域では、観測時間に比例して推定誤差が減少していくことが確かめられ、我々の理論と一致する結果を得た。パラメータ推定では一般に、モデルパラメータが決まれば、経路確率の隠れた自由度に関する最大化で、隠れた自由度の最尤軌道も求めることができる。しかし、準安定状態が多数あるポテンシャルを含むLangevin系の場合、通常の緩和法では最尤軌道の計算コストが膨大になる。そこで、摂動展開を用いて最尤軌道の近似解を逐次的に構成する手法を考案した(往復法)。1分子実験の粗視化モデルで数値実験を行い、緩和法に比べて3桁以上速く解が収束することを確認した。さらに、初期条件と境界条件の選択によらず、ほぼ一意で適切な解が得られることを示した。生体分子の一分子計測技術は、新しい顕微鏡技術や新規プローブの開発等、近年目覚ましい進展を収めており、生体分子の機能を明らかにする基盤的技術となりつつある。しかし最新の技術を駆使しても、未だ我々の観測できる自由度は系の持つすべての自由度のうちの僅かである。従って、生体分子の詳細を明らかにするためには、限られた自由度の測定データから直接観測することの出来ない自由度の動きや分子の物性値を推定するという逆問題に直面する。我々はこの問題に対してベイズ推定の枠組みで取り組み、隠れた自由度を持つ微小系に対するパラメータ推定の一般的な枠組みを確立した。我々の構築した推定法を用いると、観測時間が無限長という理想的な条件では正しい推定値が得られ、観測時間が有限な場合は、推定誤差が観測時間に反比例して減少することが一般的に示せた。簡単なモデルで数値実験を行い、我々の提案した手法が標準的な従来法に比べて精度の高い推定値を与えることを確認した。また、プローブの選択によっては精度の良い推定が極めて困難になるという一種の転移現象が起こることを見いだした。今後は転移現象の詳細を調査することと、提案した手法の有効性を実験的にも証明していくことが課題である。現在、これまでの理論的および数値計算の成果を論文にまとめ、学術誌に投稿済みであり、レフリーの返答待ちの状態である。
炎症のマーカーとしてのα_1-酸性糖蛋白のシクロヘテロシェニティー解析

現在、入院患者の感染症は社会問題として取り扱われるようになっている。その入院患者の炎症の経過観察にはCRP値が主に用いられているが、十分なものとはいえない。本研究ではα_1-酸性糖蛋白ミクロヘテロジェニティーが、炎症の増悪期、極期、回復期でどのように変化するか、等電点電気泳動法を用いて分析することにより、各種炎症性患者におけるα_1-酸性糖蛋白ミクロヘテロジェニティー解析の有用性を明らかにすることを目的とした。α_1-酸性糖蛋白のミクロヘテロジェニティーを等電点電気泳動法により分析した結果、健常人血清ではI3.113.59の間に79本のバンドが検出された。さらに、CRP値を用いて炎症を起している患者を検索し、CRP値が上昇する以前から、CRP値が正常範囲内に回復するまで経時的に採血された患者10名についてα_1-酸性糖蛋白ミクロヘテロジェニティーの分析を行った。その結果、CRP値が、極値を示した日またはその3日以内に陰極側のバンドの有意な濃度パーセントの上昇が認められ、CRP値の低下にともない、この濃度パーセントは減少した。また、陽極側のバンドの濃度パーセントは、CRPの上昇と同時またはやや遅れて上昇した。よって本法による、α_1-酸性糖蛋白ミクロヘテロジェニティー分析が、患者の炎症状態の把握に有用であることが示された。このα_1-酸性糖蛋白のミクロヘテロジェニティー変化の生ずる理由を明らかにするため、シアリダーゼ処理した試料を用いて分析した結果、バンドの変化は見られなかった。よってα_1-酸性糖蛋白の糖鎖部分の変化であることを予想し、レクチン(DSA,ConA)を用いて各バンドの糖鎖分岐数の検討を行った。その結果、炎症極期に出現する陰極側のバンドはConAと親和性が高く、炎症極期には低分岐糖鎖を多く含有するα_1-酸性糖蛋白が血清中に出現することがわかった。
イヌパラサイロイドホルモン受容体の細胞情報伝達機構とその病態生理学的意義

(1)イヌ肝臓と腎臓のcDNAライブラリーよりパラサイロイドホルモン(PTH)受容体をコードするcDNAクローニングを行った。イヌPTH授与体は7個の膜貫通領域を持つ蛋白質で、ヒト、ラット及びオッポサムとの類似性は、アミノ酸レベルでは95.3%、88.0%、79.1%であり、ヒトのそれと最も高い類似性を持つことが示された。また、イヌの各組織のノーザンブロット解析を行ったところ、腎臓、肝臓、脳、大動脈、骨髄において、陽性シグナルが得られた。(2)ラット前腸間膜動脈のリング標本を用いて、各種薬物による収縮反応と細胞内Ca^<2+>濃度に対するPTHの作用を調べた。PTHは高濃度K^+よりもフェニレフリンによる収縮と細胞内Ca^<2+>濃度上昇を強く抑制した。また、PTHはカフェインによる細胞内Ca^<2+>ストアからのCa^<2+>誘発性Ca^<2+>放出作用に影響を与えることなく、フェニレフリンによるイノシトール三燐酸誘発性Ca^<2+>放出を抑制した。PTHは高濃度K^+による細胞内Ca^<2+>濃度増加に大きな影響を与えることなく、収縮反応を優位に抑制したころから、平滑筋の収縮蛋白質を直接抑制していると思われた。PTH受容体を介する細胞内情報伝達は、興奮性G蛋白質が関与しアデニール酸シクラーゼの活性化を起こすと考えられた。(3)消化管平滑筋において細胞内Ca^<2+>ストアから放出されるCa^<2+>の作用及びストアへ取り込まれるCa^<2+>の源を調べた。ストアから放出されたCa^<2+>は収縮のみならずCa^<2+>依存性K^+チェネルを活性化させた。また、電位依存性Ca^<2+>チャネル以外のCa^<2+>チャネルから流入したCa^<2+>がストアに効率的に取り込まれており、これらの過程に環状AMPが作用すると考えられた。以上の成績はイヌPTH受容体はヒトのそれと類似性が高いこと、またこの受容体はGsタンパク質を介してアデニレートシク-ラゼと共役しており、過剰な刺激は環状AMPを介するタンパク質燐酸化が生ずることが示唆される。遺伝子解析の結果、イヌPTH受容体は7個の膜貫通領域を持つ蛋白質で、ヒト、ラット及びオッポサムとの類似性は、DNAレベルでそれぞれ91.2%、84.7%、72.9%、アミノ酸レベルでは95.3%、88.0%、79.1%であり、ヒトのそれと最も高い類似性があることが示された。また、他のG蛋白質結合受容体との類似性は50%以下であった。またイヌの各組織を用いて、ノーザンブロット解析を行ったところ、胃、骨格筋、心臓、小腸では陽性シグナルは全く認められず、腎臓、肝臓、脳、大動脈、骨髄において、陽性シグナルが得られた。(2)ラット前腸間膜動脈のリング標本を用いて、各種薬物による収縮反応と細胞内Ca濃度に対するPTHの作用を調べた。

PTHは高濃度Kよりもフェニレフリンによる収縮と細胞内Ca濃度上昇を強く抑制した。また、PTHはカフェインによるCa誘発性Ca放出作用に影響を与えることなく、フェニレフリンによるイノシトール3燐酸誘発性Ca放出を抑制した。PTHは高濃度K反応に対して細胞内Ca濃度増加に大きな影響を与えることなく、収縮反応を優位に抑制したことから、平滑筋の収縮蛋白質を直接抑制していると思われた。PTHによる作用様式は、申請者らが以前に報告した環状AMPを介する反応と類似していることから(Ohta et al.1992、J.Physiol)、PTH受容体を介する細胞内情報伝達は、興奮性G蛋白質が関与しアデニール酸シクラーゼの活性化を起こすと考えられた。(3)PTHの病理生理学的意義を検索するため、血中PTHレベルを測定する目的で、現在C末端PTHとN末端PTHを認識する抗血清を用いたPTHのラジオイムノアッサイ系を作成している。(1)PTH受容体の再クローニングの結果、イヌPTH受容体はこれまで報告された他の哺乳動物とのホモロジーは高いが、C末端の解析により細胞外領域に、他種とは異なるリピート構造を確認した。(2)ラット前腸間膜標本を用いて、PTH関連ペプチド(PTHrP)の作用を調べPTHの作用と比較した結果、高濃度K収縮に対する抑制作用はPTHよりも弱いが、フェニレフリン収縮に対しては強い抑制作用を示した。(3)PTH受容体を介する収縮抑制は受容体刺激により生じた環状AMPが平滑筋の細胞内Ca^<2+>ストアの機能を変化させた結果であると考えられたのでCa^<2+>ストアからのCa^<2+>放出機構とストアへのCa^<2+>取り込みの性質を消化管平滑筋を用いて調べた。(4)細胞膜電位固定下で単一平滑筋細胞の膜電流と細胞内Ca^<2+>濃度を測定し、細胞内に投与したケージIP3を光照射しIP3を細胞内に瞬時に放出させその反応を解析した結果、IP3は細胞内のCa^<2+>濃度を高める前にCa^<2+>活性化K^+チャネルを活性化させた。このことは、IP3により放出されたCa^<2+>は細胞全体のCa^<2+>濃度を高める前に膜直下のCa^<2+>濃度を増加させることを示している。(5)さらに、ラットの小腸平滑筋では、血管平滑筋細胞と同様、IP3とカフェインを介する細胞内Ca^<2+>ストアからのCa^<2+>放出はK^+チャネルのみではなく、CIチャネルを活性化さることが示された。(6)また、この標本ではCa^<2+>ストアへのCa^<2+>取り込みには電位依存性Ca^<2+>チャネルとは異なるCa^<2+>チャネルを介してCa^<2+>が効率的に取り込まれていることが明らかとなった。(7)PTH受容体を介するフェニレフリン収縮抑制作用は生成した環状AMPによるCa^<2+>ストアからのIP3誘発性Ca^<2+>放出もしくはCa^<2+>ストアへのCa^<2+>の取り込み抑制が関与していると思われる。