hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
アミロプラスト分化/脱分化が支配する植物の環境適応と生長制御

本研究は、根の水分屈性分子機構をオルガネラ動態との関連で明らかにし、植物が水環境の変化に環境適応するメカニズムを理解する基盤を構築することを目的としている。これまで水分屈性の発現に必須のMIZ1は、色素体移行シグナルを有するタンパク質をコードする新規の遺伝子であり、根冠のコルメラ細胞に発現し、水分屈性の初期応答において水分勾配感受かシグナル伝達に機能する可能性が示された。そこで、MIZ1の機能およびMIZ1とオルガネラとの関係を明らかにするために、MIZ1にGFPを融合させたコンストラクトを野生型に導入した形質転換体の作出を行った。さらに、MIZ1により制御を受ける分子を探索するために、DNAマイクロアレイ解析を行い、その結果を解析中である。また、miz1とともに単離した水分屈性欠損突然変異体のmiz6は、水分勾配に応答して負の水分屈性を示す。このmiz6について、マップベースクローニングによって変異原因遺伝子候補を見出し、次に、miz6突然変異体に野生型MIZ6を導入した相補性試験により、変異原因遺伝子を同定することに成功した。このMIZ6は小胞輸送に関わるタンパク質をコードしており、さらに、小胞輸送阻害剤の処理によって水分屈性の発現が阻害されることがわかった。MIZ6についてもGFPを融合させた形質転換体を作成し、その局在と動態を解析中である。さらに、シロイヌナズナでは、水分屈性に伴って重力感受に機能するアミロプラストが退化する。その意義は不明であるが、それによって重力屈性が低下し、水分屈性が強く発現するものと考えられている。今回、実際に根を水平において重力刺激を強く与えると、垂直においた根に較べて、このアミロプラスト退化が促進され、水分屈性が重力屈性に打ち勝って発現するために、より重力感受を低下させるような仕組みの存在が示唆された。一方、このアミロプラスト退化は、miz1、miz6突然変異と無関係に起こることがわかった。本年度は,根の水分屈性を担う分子を,水分屈性欠損突然変異体の解析と生理学的解析によって同定するとともに,アミロプラスト沈降に端を発する重力依存的生長運動との関係を解析した.これまでに単離した水分屈性を完全に欠損する突然変異体miz1の原因遺伝子をマップベースクローニングにより同定し,MIZ1は色素体移行シグナルと推定される新規のペプチドを有していることを明らかにした.このことから,MIZ1の機能欠損は,アミロプラスト動態を通した重力屈性との相互作用に異常を生じさせている可能性が考えられた.一方,miz1の表現型の解析から,miz1は水分勾配刺激に応じたデンプン分解を正常に行なうことも明らかにした.続いて,水分屈性を完全に欠損したmiz6についてもマップベースクローニングを開始し,これらの座上染色体を同定した.さらに,野生型シロイヌナズナを用い,植物ホルモン,カルシウムおよびオルガネラの動態,細胞骨格系に関わる計12種の薬剤を処理し,重力屈性と水分屈性に対する影響を検定した.その結果,オーキシン取り込み・排出(輸送)阻害剤処理は重力屈性を著しく抑制する一方で,水分屈性を有意に抑制しないことを明らかにするとともに,オーキシン作用阻害剤の処理は水分屈性と重力屈性の両方を阻害することも明らかにした.これは重力と水分という異なる刺激が,屈曲という共通の応答を引き起こす際に生じるオーキシンの偏差的な分布を,異なるメカニズムにより生み出していることを示唆しており,これまで重力屈性の解析から説明されてきたアミロプラスト沈降に起因する重力感受とオーキシン動態の関係に対して,新しい偏差生長制御様式の存在することを示している.また,重力受容細胞におけるアミロプラスト動態が制御する植物の生長運動として,回旋転頭運動があることを証明することに成功した.本研究は、根の水分屈性分子機構をオルガネラ動態との関連で明らかにし、植物が水環境の変化に環境適応するメカニズムを理解する基盤を構築することを目的としている。

今回、実際に根を水平において重力刺激を強く与えると、垂直においた根に較べて、このアミロプラスト退化が促進され、水分屈性が重力屈性に打ち勝って発現するために、より重力感受を低下させるような仕組みの存在が示唆された。一方、このアミロプラスト退化は、miz1、miz6突然変異と無関係に起こることがわかった。
水素結合型トリアミノイミノホスホラン骨格を有する不斉有機強塩基触媒の創製

新規な水素結合供与型光学活性トリアミノイミノホスホランを創製し、これをキラル有機塩基触媒とする高効率かつ高立体選択的なヘンリー反応及びヒドロホスホリル化反応を実現した。反応生成物はそれぞれ、非天然型アミノ酸やアミノ酸等価体等へ容易に導き得ることから、本手法の合成化学的意義は明確である。また、イミノホスホランが既存の有機強塩基をはるかに凌駕する強塩基性を有し、キラル分子触媒としての高い潜在能力を持つことを初めて示した。本研究課題において着目した水素結合型トリアミノイミノホスホラン分子は、これまで有機合成化学において適用例の無い極めて新規性の高い分子骨格であったことから、研究初年度である19年度においては予備実験から得た基礎的な知見を足がかりに、1)アキサルなイミノホスホランをモデルとする基質適用範囲の探索及び、窒素上のアルキル置換基あるいは立体構造が触媒活性・塩基性に与える効果の精査、2)光学活性イミノホスホランを触媒とする、ニトロナートを起点とした不斉炭素-炭素結合形成反応の開発、3)多様な触媒構造に対応可能なアミノホスフィン誘導体の効率的合成法の開発、について重点的に取り組んだ。特に2)については、モデル反応系により効率よく進行することが明らかになっているHenry反応に注力し、触媒構造と選択性及び反応活性の相関から高選択性と高反応性を両立する触媒構造の探索を行った。その結果、アミノ酸から容易に合成されるジアミンと五塩化リンから1段階で得られるP-スピロ型のホスホニウム塩が、本反応の触媒前駆体として最適であることを見出した。また特に、バリンを原料として合成したテトラアミノホウホニウム塩が有効に機能し、これまでに全く例のない高いアンチ選択性と極めて広い基質一般性でHenry反応を促進することを明らかにした。光学活性イミノホスホランを触媒とする直截的Henry反応について前年度に続き継続的に検討を行い、触媒機能の鍵を握るホスホニウム-イミノホスホランの相互変換を含む反応の各段階を、低温NMR測定やX線構造回折により精査し、中間体イオン対の構造明確化することを試みた。その結果、実際にX線を用いた構造解析によりイミノホスホランの三次元構造を明確化することに成功し、並行して行った低温NMR分析との組み合わせにより、本触媒の作用機構の詳細を明らかにした。これにより、これまでブラックボックスとして詳細な反応機構が明らかにされてこなかったオニウム塩触媒化学に新たな局面を拓くことに成功したと言える。さらにこの知見に基づき、これまで利用が困難であった親電子剤への付加反応の実現に成功し、反応機構解析が触媒反応の適用範囲の拡大において重要な位置を占めることを改めて示した。一方、本研究から明らかになったイミノホスホランの強塩基性とホスホニウム塩のアニオン認識能を利用した反応開発の一環として、アルデヒドへの高エナンチオ選択的ヒドロホスホリル化の開発に成功した。この時、中間体として想定されたホスホニウムホスホナートを低温NMRにより捕捉し、これまで仮定の域を出なかった、塩基触媒によるヒドロホスホリル化におけるホスホナート型化学種の果たす役割について初めての明確な証拠を得た。
マカクザル下部側頭回前半部における背側部と腹側部の機能差の行動学的研究

本研究では、マカクザル下部側頭回TE野の背側部と腹側部を摘除し、視覚性認知記憶課題として連合記憶課題に対する摘除効果を調べ、両部位の機能差の有無を検討した。これらの群に加え、無手術統制ザル、及び手術統制群として、下部側頭回TEO野、TG野摘除ザルの成績も調べた。テスト課題として、遅延見本合わせ課題(視覚性認知記憶が関与)と、遅延見本合わせ/非見本合わせ混合課題(視覚性認知記憶、連合記憶が関与)を用いた。遅延見本合わせ課題、遅延見本合わせ/非見本合わせ混合課題共に、下部側頭回前半部背側部、腹側部摘除ザルの成績は正常ザルより悪かった。遅延見本合わせ課題では遅延時間10秒の基本課題学習に要した試行数、遅延時間30、60秒、提示見本物体数5の各条件では、背側部、腹側部摘除ザルの成績に差は見られなかったが、遅延時間120秒、10分、提示見本物体数3、10条件、及び遅延時間10分提示見本物体10条件では、腹側部摘除ザルの成績は背側部摘除ザルよりも悪かった。一方遅延見本合わせ/非見本合わせ混合課題では、遅延時間10分条件、提示見本物体数10条件で、腹側部摘除ザルの成績が背側部摘除ザルよりも悪かったが、その他の条件では両群の成績に差は見られなかった。両課題をつうじて、TEO野摘除ザルとTG野摘除ザルの成績は正常ザルと変わらなかった。本研究知見より、1)視覚性認知記憶にも連合記憶にも下部側頭回内のTE野がTEO野、TG野に比べより密接に関与し、2)TE野腹側部は背側部に比べ、視覚性認知記憶により強く関与しており、3)連合記憶に関してはTE野背側部と腹側部とで機能差はないこと、が示唆される。
音楽創造性とステロイドホルモン－行動内分泌学的研究

本研究は、ヒトの創造性の中でも特異的な音楽創造性(才能および創造力)とステロイド・ホルモンおよび関連遺伝子との関係を、行動内分泌学および行動遺伝学の手法を用いて調べたパイロット・スタディである。アンドロゲン受容体(AR)多型の繰り返しの長さが長型の群よりも、短型の群の方が、音楽能力テスト(Advanced Measures of Music Audiation; AMMA)のスコアが高かった。本研究は、ステロイド・ホルモンがヒトの創造性に及ぼす影響を明らかにするために、AR遺伝子多型とtestosterone値、および音楽的才能の関係を調べた最初の研究である。・平成24年度のおもな研究実施内容は、以下のとおりである。1)サンプル採取:インフォームドコンセントを得た被験者から分析用の唾液サンプル(遺伝子用、ホルモン用)を採取する。サンプルは分析まで凍結保存する。2)サンプル分析:サンプルを解凍し、SHおよび音楽創造性関連遺伝子を抽出・測定する。3)音楽能力テストの実施・当初の計画どおり、実験協力を承諾した被験者から唾液サンプルを採取した。また、音楽能力テストのデータ分析をおこなった。・さらに、採取したサンプル(遺伝子、およびSH)の抽出および、分析をおこなった。SHはEIA法によりホルモン量を計測した。音楽創造性関連遺伝子は、サンプルからDNAを抽出し、市販キットを使用して関連遺伝子のシークエンス解析およびフラグメント解析解析を行った。・平成25年度の主な研究実施内容は、以下の通りである。1)データ解析:抽出した生体化学物質データと、音楽創造性との相関関係を分析する。2)得られた結果の論文化および公表を行う。・当初の計画通り、本年度の研究を推進した。具体的には、昨年度に採取および抽出したデータについて、詳細な解析を行い、結果をまとめた。研究成果は、学会発表(第36回日本神経科学大会;2013年6月・京都)、および論文(Frontiers in Psychology;2013年11月)等において公表した。・本研究は、音楽聴取がステロイド・ホルモンに及ぼす影響と、ステロイド・ホルモン受容体多型と音楽能力との関係について検証した、パイロット・スタディである。実験は、21名の被験者を対象に実施した。音楽創造性(才能)の程度とSH(T)およびアンドロゲン受容体(AR)多型の関係を調べた結果、多型(CAG Repeat)と才能に負の相関があることが明らかになった。ARの多型(CAG Repeat)の長さが長型の群よりも、短型の群の方が、音楽能力テスト(AMMA)のスコアが高かった。また、音楽聴取前後のステロイド・ホルモン(C,T,E2)変動も有意だった。・本研究は、ヒトのAR遺伝子多型とtestosterone値、および音楽才能の関係を調べた最初の研究である。今後、大きな母数を対象とした実験を実施し、さらなる検証が進むことを期待する。・本研究の目的は、被験者の音楽創造性の心理指標、内分泌指標、SH関連遺伝子、才能関連遺伝子(セロトニン、COMT、ドーパミン受容体、アンドロゲン受容体、エストロゲン受容体)をしらべ、音楽創造性(音楽能力の程度)とSHの量的関係および遺伝子多型との関係、および遺伝子発現量との関係を明らかにすることである。・平成23年度は、被験者の募集、被験者の選考、被験者へのインフォームドコンセント実施、被験者の群分けが、おもな作業である。・具体的には、学内倫理委員会の審査を経て、被験者を募集した(継続中)。・被験者選考に使用する、音楽才能テストほか各種テストに関する先行研究を調査し、実際に使用するテストを選定した。さらに、各種テストに基づき、被験者を選考した(継続中)。・実験に参加する被験者(未成年の場合は親権者・保護者の同意も得る)に、口頭および文書によるインフォームドコンセントを行った。・参加被験者の能力に応じて、群分けを行った(継続中)。当初の実施計画どおり、研究は順調に進展している。被験者からのサンプル採取も無事に完了し、サンプルからのデータ抽出もおおむね終了した。現在、より正確な結果を導くために、詳細な解析をおこなっている。当初の実施計画どおり、おおむね順調に進展している。被験者選定に使用するテストについては、慎重に検討し、実際に使用するテストを選定している。したがって、精度の高いデータが期待できる。今後は、被験者数をさらに増やし、より正確な実験データを採取できるよう、実施計画に基づき進めていく予定である。平成25年度は、サンプルから抽出したデータをもとに、SHホルモン量、遺伝子多型、および遺伝子発現量と、音楽才能テストの相関を分析することが中心となる。くわえて、結果の公表(学会発表、論文投稿)も順次おこなっていく。直近では、2013年6月に開催される日本神経科学大会において、本研究成果を発表予定(アクセプト済み)である。

・平成24年度は、サンプル採取(唾液によるホルモンおよび遺伝子)とその分析が中心となる予定である。・実験環境を整え、良質のサンプルを採取できるよう配慮する。・分析対象となるサンプルの量は、膨大な数になると予想されるため、分析に要する時間も長期にわたると予想される。そのためサンプルの管理等には、細心の注意を払う。・サンプル分析に使用する試薬キットは、最新で簡便、かつ精度の高いものを検討し、データの質を高めるようつとめる。平成25年度の研究費は、データ解析に要する人件費、および成果公表へ向けての諸経費(旅費・英文校閲等)を中心に、使用する予定である。・平成24年度の研究費は、採取したサンプル(ホルモンおよび遺伝子)分析にかかる試薬キットや消耗品費、さらにサンプル分析に要する人件費を中心に、使用する予定である。
無尽蔵の海藻バイオマスを原料とする革新的バイオプロダクト生産プラットフォーム構築

本研究では、海藻バイオマスから様々な有用化学品を生産するためのプラットフォームの構築を目的とする。無尽蔵に増殖し沿岸生態系の破壊を引き起こしている有害海藻である変異型イチイズタをバイオマス源として、その細胞壁の主要構成多糖であるβ-1,3-キシランから有用化学品を生産する技術を開発する。耐熱性β-1,3-キシラン糖化酵素を耐熱性酵母の細胞表層に提示することにより、酵素生産および糖化、発酵をワンステップで効率良く行う統合バイオプロセス(CBP:Consolidated Bio-Process)を確立する。有用化学品のモデル化合物として、医薬品原料であるグルタチオンをターゲットとし、将来的に様々な有用化学品を生産するプラットフォームとする。まず、バッチ式糖化発酵法(SHF)を構築し、次いで、統合バイオプロセス(CBP)を構築する計画である。そのため、本年度は、SHFに用いるβ-1,3-キシラン糖化酵素の大量分泌生産を試みた。超好熱性海洋細菌Thermotoga neapolitana由来のエンド型およびエキソ型の耐熱性β-1,3-キシラン糖化酵素の大量分泌生産系を構築した。次いで、海藻からのキシロース生産条件の検討を行った。ブレンダーにより破砕した藻体に調製した耐熱性β-1,3-キシラン糖化酵素を高温で作用させることで、キシロースが遊離することを確認した。藻体の微細化、藻体と酵素の混合比率、糖化反応液の組成、反応温度および時間などに関して検討を行い、キシロースの生産条件を明らかにした。当初計画通り、耐熱性のβ-1,3-キシラン糖化酵素の大量分泌生産を構築し、得られた酵素により海藻からキシロースを生産する条件を明らかにした。次年度は、グルタチオン生産遺伝子を高発現する遺伝子組換え酵母を用いて、藻体より酵素反応により得られたキシロース含有糖化液を基質としたSHFによるグルタチオン発酵生産を検討する。初年度に予定していた備品購入および海外出張を、次年度に延期することとなったため、次年度使用額が生じた。次年度に、当初の使用計画に沿った内容の支出を計画している。
金属酵素の反応活性と動的構造変化の理論的研究

金属酵素のように大規模かつ活性部位の軌道が擬縮退した複雑な電子状態を有する分子(以下、開殻分子とする)が触媒する化学反応を理論計算を用いて解明することを目指している。このような問題に対しては、反応中心を量子化学(QM)計算、周囲の場を分子力学(MM)計算で扱うQM/MM法と分子動力学(MD)法を組み合わせたQM/MM MD計算が必要となる。本研究では計算のボトルネックとなるQM計算のコストを削減することを目的とし、半経験的分子軌道法(PM6)の改良を行ってきた(以下、rPM6法とする)。昨年度までの成果として、基本的な有機分子、マンガンのパラメータの修正を行うことで、主要な金属酵素活性部位やその模倣錯体への適用を可能とした。最終年度はrPM6法に対して様々な精度評価を行うことで有用性を示した。まず、単核および多核金属錯体による酸化反応の遷移状態探索に適用した結果、テストセットとして用いた58個のうち48個(83 %)の遷移状態構造を正しく求めることができ、既存のPM6の結果(36 %)を大きく改善した。加えて、物理化学パラメータの定量的な計算が可能であるかどうかも検証した。その結果、スピン間の磁気的相互作用、結合解離エネルギー、反応障壁、反応エネルギーなどのパラメータは既存の半経験的分子軌道法の結果を大きく改善した。P450による気質のC-H結合活性化反応を例にとると、反応障壁自体はDFTや実験値を過大評価する傾向にあるが、結合解離エネルギーと反応障壁には非常によい相関が見られた。したがって、代謝部位予測をはじめとする様々な反応部位予測の簡便なスクリーニング法として有用であることが示された。金属酵素のように大規模かつ活性部位に軌道が擬縮退した複雑な電子状態を持つ分子(開殻分子)が触媒する反応を理論計算を用いて解明することを目的とする。大規模系の計算を低コストで実行する方法としては、反応中心を量子化学(QM)計算、周囲の場を分子力学(MM)計算で扱うQM/MM法と分子動力学(MD)法とを組み合せたQM/MM MD計算が必須となる。QM/MM MDを実行するためには、膨大な計算量と計算精度の両問題を克服する必要があり、本研究ではQM計算として半経験的分子軌道(SE-MO)法、特に全ての主族元素及び遷移金属に対応したPM6法に着目している。PM6法は通常の酵素の計算には有用であるが、金属酵素のような開殻分子系に適用した研究報告はほぼ皆無である。既存のパラメータが開殻分子系に対応しておらず、電子状態・分子構造が正確に求まらないためである。また開殻分子系は参照となりうる高精度計算のデータが乏しく、パラメータの改善が困難である。本研究では、これまでに開発してきた手法や知見をもとに、開殻分子系に対応したPM6のパラメータの調整・最適化を行い、QM/MM MD計算を金属酵素による物質変換反応への適用を目指している。当該年度は基本的な元素である水素、炭素、窒素、酸素、リン、イオウのパラメータ設計を完成させ、様々な有機ジラジカル分子の電子状態計算、構造最適化に対して有用であるかを検証した。その結果、第一原理計算の非制限型密度汎関数理論(UDFT)と同等の計算精度を数千分の一の計算時間で再現できた(学会発表済、論文投稿済)。研究実績の概要で述べたように、基本的な4元素(水素、炭素、窒素、酸素)及びリン、イオウのパラメータを最適化することにより、金属酵素を構成するアミノ酸や開殻分子となりうるフラビン補酵素の計算が可能となった。得られたパラメータを使った計算精度について、様々な一重項ジラジカル分子、ニトロニルニトロキシドといった磁性分子に対しても有用であることを示すことができた。また、通常の閉殻分子に対しても計算精度を損なわずに熱力学的諸量、物性パラメータを算出できることも確認した。したがって、当初計画したパラメータの設計指針通りに進められていると言える。これらの成果は既に学術論文誌(2報)、国内学会(3件)、国際学会(2件)で報告済であり、また現在学術論文誌に投稿中である。したがって3年間の研究の初年度としては順調な進捗状況にあると言える。初年度までの成果では基本的な有機分子のみに適用可能であったが、当該年度はマンガン、鉄のパラメータの修正を行うことで、主要な金属酵素活性部位やその模倣錯体への適用を可能とした。今年度はとりわけこれらが触媒する酸化反応の反応機構を解明するために必須となる遷移状態(TS)探索に重点をおいて研究を進めてきた。既存のPM6は、実験や通常の量子化学計算とは異なる誤った電子状態、反応経路を与えてしまう。開殻分子を想定して設計されていないためである。一方、我々のrPM6は一部の例外を除く全ての場合においてTS構造を求めることができた。

加えて得られたTS構造と反応に関わる分子軌道は密度汎関数理論(DFT)の結果を良く再現した。このように金属タンパク質の活性部位に対するrPM6計算自体の結果も良好であり、QM/MM MDシミュレーションのQM部分として問題なく使用できることも示すことができた。研究実績の概要で述べたように、パラメータの改良により、シトクロムP450やメタンモノオキシゲナーゼといった金属酵素の活性部位にも適用可能とした。構造パラメータに関する計算精度も良好であり、これまで半経験的手法で求めることが困難であった遷移状態探索も問題なく実行できることを示すことができた。これらの成果は学術論文誌、国内学会、国際学会等で報告済であり、また現在学術論文誌に投稿中である。ハロゲン(F, Cl)及び金属元素(マンガン、鉄、ルテニウム)のパラメータを設計することで有機金属錯体の反応経路探索にも有用であることを示すことができた(学術論文誌投稿準備中)。特にマンガン、鉄のパラメータ設計は本研究課題のボトルネックと考えており、順調な進捗状況にあると言える。金属酵素のように大規模かつ活性部位の軌道が擬縮退した複雑な電子状態を有する分子(以下、開殻分子とする)が触媒する化学反応を理論計算を用いて解明することを目指している。このような問題に対しては、反応中心を量子化学(QM)計算、周囲の場を分子力学(MM)計算で扱うQM/MM法と分子動力学(MD)法を組み合わせたQM/MM MD計算が必要となる。本研究では計算のボトルネックとなるQM計算のコストを削減することを目的とし、半経験的分子軌道法(PM6)の改良を行ってきた(以下、rPM6法とする)。昨年度までの成果として、基本的な有機分子、マンガンのパラメータの修正を行うことで、主要な金属酵素活性部位やその模倣錯体への適用を可能とした。最終年度はrPM6法に対して様々な精度評価を行うことで有用性を示した。まず、単核および多核金属錯体による酸化反応の遷移状態探索に適用した結果、テストセットとして用いた58個のうち48個(83 %)の遷移状態構造を正しく求めることができ、既存のPM6の結果(36 %)を大きく改善した。加えて、物理化学パラメータの定量的な計算が可能であるかどうかも検証した。その結果、スピン間の磁気的相互作用、結合解離エネルギー、反応障壁、反応エネルギーなどのパラメータは既存の半経験的分子軌道法の結果を大きく改善した。P450による気質のC-H結合活性化反応を例にとると、反応障壁自体はDFTや実験値を過大評価する傾向にあるが、結合解離エネルギーと反応障壁には非常によい相関が見られた。したがって、代謝部位予測をはじめとする様々な反応部位予測の簡便なスクリーニング法として有用であることが示された。金属元素に関してもそれぞれパラメータを最適化すれば良く、現在は銅、マンガンを中心に精力的に最適化を進めているところである。金属元素のパラメータ設計が完成次第、ターゲットとしている金属酵素のQM/MM MDシミュレーションに着手する予定である。修正したパラメータを用いてQM/MM MD計算を実行する。計算に必要なソフトウェアは揃っており、独自のインターフェイスプログラムも有している。したがってターゲットとしている金属酵素のシミュレーション自体は問題なく着手できると考えている。またニッケル等他の元素のパラメータも設計することで生体模倣錯体の配位子のデザインにも貢献したいと考えている。
企業の環境保全活動に関する会計分析の研究

平成7年度単年度の補助申請であり、研究課題「企業の環境保全活動に関する会計分析の研究」について、できる限り年度内に成果があがるよう努めた。当初から予定した環境会計関連のデータベースの作成は、機器の納入が多少遅延したが、継続した整備を実施中である。また、企業の社会貢献指標に関連した会計の位置づけならびにその際の会計人の役割、環境会計をめぐる基礎概念としてのアカウンタビリティの拡充と当事者問題との関係、環境保全活動の基盤となる「持続的発展」の概念を会計上で操作可能にするための環境会計と伝統的会計との接点についての考察を集中的に行い、別掲の3つの個人論文として年度内に公表済みである。さらに、日本会計研究学会のスタディグループ「アカウンタビリティ概念の拡充」のメンバーの一人として、年度内に公表された中間報告書のとりまとめに参画し、現在、作業が進行中の最終報告書の作成にも関与している。企業の環境保全活動は先進国において近年実効をあげはじめた領域であり、世代内においても先進国と発展途上国における取り組みの差がみられ、また、世代間では大きな課題を残している問題領域である。このような問題領域に関して、会計がどのような役割を演ずることができるかについては、なおまだ未解決の部分が圧倒的に多い。したがって、今後も引き続き研究を継続することを意図しているが、科学研究費補助金の成果として、平成7年度において、研究の端緒となる会計分析の基盤をめぐる考察に関して、所期の研究実績をあげることができた。
看護師のキャリア形成のためのナラティヴ・アプローチ実践評価方法の開発

本研究は,看護師のキャリア形成のための対話を基盤とするナラティヴ・アプローチ実践評価方法を開発するために,次の2点を明らかにすることを目的としている.1ナラティヴ・アプローチによるキャリア形成プログラムを受けた参加者に立ち現れた成果を明らかにする.2.ナラティヴ・アプローチによるキャリア形成プログラムを受けた参加者に立ち現れた成果から,ナラティヴ・アプローチ実践の評価指針とその方法の具体を示す.これらの目的を達成するために,研究の枠組みに基づいて,ナラティヴ・アプローチによるキャリア形成プログラムを受けた参加者を対象に,ナラティヴ・アプローチ実践の成果データ収集を行い,分析に取り組んだ.さらに,成果をより分厚くするために,キャリア形成プログラムを受講した参加者から新たに対象を得て,データ収集と平行して分析を進めた.その一部を,ナラティヴ・アプローチによるキャリア形成プログラムを受けた参加者に立ち現れた成果として発表を行った.平成30年度は,新たに同意を得られた対象から得たデータを,第3段階【ナラティヴ・アプローチ実践の評価指針とその具体的方法】に向けて丁寧に分析を進め,成果の一部を学術集会,交流セッションでの発表を通して,知見を提供した.具体的な成果として,ナラティヴ・アプローチによるキャリア形成プログラムを受けた参加者は,ナラティヴ・アプローチにより学んだ理論を基盤に,参加者の臨床で参加者の状況に合わせた実践し,臨床にも波及していることが見出されている.これらの取り組みの成果は,専門雑誌に本研究テーマに関する連載執筆をすることを通して,知見を提供することに取り組んでいる.今後の課題として,これらの成果を看護職が働きやすい職場風土につなげるために,看護管理者など,実践的に活用可能なものに発展させるべく,継続的に取り組んでいくことである.臨床看護師は緊張が高く複雑な医療現場の中で優れた看護実践をしていても意味づける時間もないのが現状である。ナラティヴ・アプローチは「聴き手」が存在し、「語る」ことにより、看護師の自己物語が立ち上がり書き加えられ自己が存在する。看護師に新たな支援方法である「ナラティヴ・アプローチによる中堅看護師のキャリア形成プログラム」を行った結果、自己の看護実践を意味づけ、取り戻し生き生きと現場で実践できる成果が見られている。さらにそれは看護師自身のキャリア形成にもつながるという成果の手応えを感じている。しかし、その成果がどのように現れ、その成果をどのように現すとよいのか、評価指針とその具体的方法は明らかになっていない。本研究は、看護師のキャリア形成のための対話を基盤とするナラティヴ・アプローチ実践評価方法を開発することを目的としている。平成27年度は、ナラティヴ・アプローチ実践の成果・評価の枠組みを共同研究者とともに検討した。具体的には、ミーティングやナラティヴに関連する研修会に参加し、ナラティヴ・アプローチ研究について情報収集および意見交換を行いながら進めた。さらに、研究の方向性を再確認し、ナラティヴに精通している研究者にスーパーバイズを受け、調査方法を検討した。ナラティヴ論を基盤とし、検討した調査方法にて研究計画書を研究代表者の所属する大学の倫理委員会の承認を受け、プレテストとして、前述したプログラムを受けた対象者2名に、ナラティヴ・アプローチによる非構成的インタビューとインタビュー内容を補足するためのフィールドワークによる調査を行った。具体的な分析は今後行う予定である。平成27年度は、研究の枠組みの検討であり、共同研究者と進捗状況を確認しながら計画的に進めることが出来た。本研究は、看護師のキャリア形成のための対話を基盤とするナラティヴ・アプローチ実践評価方法を開発するために、次の2点を明らかにすることを目的としている。1.ナラティヴ・アプローチによるキャリア形成プログラムを受けた参加者に立ち現れた成果を明らかにする。2.ナラティヴ・アプローチによるキャリア形成プログラムを受けた参加者に立ち現れた成果から、ナラティヴ・アプローチ実践の評価指針とその方法の具体を示す。これらの目的を達成するために、平成27年度はナラティヴ・アプローチ実践の成果・評価の枠組みの検討に取り組み、対象者2名にプレ調査としてインタビューとフィールドワーク調査を行った。平成28年度は平成27年度に検討した枠組みをもとに、ナラティヴ・アプローチ実践の成果データ収集およびデータ分析に取り組んだ。具体的には、平成27年度にキャリア形成プログラムを受けた参加者を対象に行ったプレ調査の結果を吟味し、検討・解釈し分析を行った。分析は質的に対象者と研究者との相互作用をデータに含みながらプログラムの捉えとその後の変化プロセスに着目して行った。プレ調査を踏まえて、ナラティヴ・アプローチによるキャリア形成プログラムを受けた参加者から研究協力への同意を得て、非構成的インタビューとフィールドワーク調査を行った。そして、調査後対象者から得られたデータの分析に着手したところである。さらに、キャリア形成プログラムを受講した新たな対象者に同意を得て継続して調査を進めている段階である。平成28年度は、ナラティヴ・アプローチ実践の成果データ収集およびデータ分析の段階であった。ナラティヴ・アプローチによるキャリア形成プログラムを受けた参加者を対象にデータ収集をし、分析を進めている段階である。さらに、プログラム成果をより分厚くするため、さらに対象に同意を得てデータ収集を平成29年度も継続して行う予定にしている。平成28年度は分析途中であり、追加調査を継続して行っている段階であるため、計画からやや遅れていると判断する。本研究は,看護師のキャリア形成のための対話を基盤とするナラティヴ・アプローチ実践評価方法を開発するために,次の2点を明らかにすることを目的としている.1ナラティヴ・アプローチによるキャリア形成プログラムを受けた参加者に立ち現れた成果を明らかにする.2.ナラティヴ・アプローチによるキャリア形成プログラムを受けた参加者に立ち現れた成果から,ナラティヴ・アプローチ実践の評価指針とその方法の具体を示す

.これらの目的を達成するために,平成27年度に検討した研究の枠組みに基づいて行ったプレ調査を元に,平成28年度からナラティヴ・アプローチによるキャリア形成プログラムを受けた参加者を対象に,ナラティヴ・アプローチ実践の成果データ収集を行い,データ分析に取り組んでいる.さらに,成果をより分厚くするために,キャリア形成プログラムを受講した参加者から新たな対象を得た.平成29年度は,新たに得られた対象者のデータ収集を行い,平行して分析を進めていった.その一部を,ナラティヴ・アプローチによるキャリア形成プログラムを受けた参加者に立ち現れた成果として発表を行った.具体的な成果として,ナラティヴ・アプローチによるキャリア形成プログラムを受けた参加者は,ナラティヴ・アプローチにより学んだ理論を基盤とし,参加者の臨床で実践していることが見えてきている.しかし,一部はまだ新たに同意を得られた対象へのデータ収集を継続して行っているところである.得られたデータは,第3段階【ナラティヴ・アプローチ実践の評価指針とその具体的方法】に向けて丁寧に分析を進めている段階である.平成29年度にプログラム成果をより分厚くするために、さらに対象を増やしてデータ収集を継続している段階であるが,分析に時間を要していること、調査時期が研究者と対象の調整にも時間を要しているため,予定より遅れている.本研究は,看護師のキャリア形成のための対話を基盤とするナラティヴ・アプローチ実践評価方法を開発するために,次の2点を明らかにすることを目的としている.1ナラティヴ・アプローチによるキャリア形成プログラムを受けた参加者に立ち現れた成果を明らかにする.2.ナラティヴ・アプローチによるキャリア形成プログラムを受けた参加者に立ち現れた成果から,ナラティヴ・アプローチ実践の評価指針とその方法の具体を示す.これらの目的を達成するために,研究の枠組みに基づいて,ナラティヴ・アプローチによるキャリア形成プログラムを受けた参加者を対象に,ナラティヴ・アプローチ実践の成果データ収集を行い,分析に取り組んだ.さらに,成果をより分厚くするために,キャリア形成プログラムを受講した参加者から新たに対象を得て,データ収集と平行して分析を進めた.その一部を,ナラティヴ・アプローチによるキャリア形成プログラムを受けた参加者に立ち現れた成果として発表を行った.
骨形成タンパク(BMP)による歯周組織再建に関する基礎的応用的研究

近年、歯周組織を出来るだけ再生さし健康状態に近づけるといった歯周外科療法が一般臨床に導入されようとしている。この治療概念は歯周組織再生誘導法(guided tissue regeneration technique:GER法)と呼ばれ、これに適した毛体膜が開発されている。GTRに使用される膜は、本来治療がおこなわれる際、手術手技に耐えうる強度と形態を有しており、逆に治療が進むと再生終了を待って自然吸収されることが望ましい。また非吸収膜では除去するための手術も必要なことから生体吸収膜が適している。そこで、我々は、このような点をふまえて、医用生体膜材料として優れた性質を有する生体高分子材料の“キチン膜"を応用し歯周組織再生法に適した材料を開発する目的で本研究をおこなった。また従来とは違った観点から、積極的に骨を再生する骨形成タンパクのハイブリット化も検討した。動物(ビ-グル犬)を使用した研究では、キチン膜は、ゴアテックス膜と同程度の臨床的付着を獲得し、先症症状も軽微であった。加えて組織学的研究では、リンパ昇、マクロファ-ジの浸潤は術後57日目には減少し安定した状態であった。また臨床評験では症例によっては、歯間退縮がみられ、平滑面での水平的骨吸収には充分症例を選択して応用する必要があった。ただし急性尖症症状や、排膿はみられず、生体内安定性は良好であった。骨形成タンパクとキチンのハイブリット化はアッセイ系が確立されず今後の課題となった。以上の結果より、キチン膜は歯周組織再生療法に応用出来る材料であり今後開発を進めることにより新しいハイブリット材料になり得るものと思われた。
小学校におけるCBTを活用したテストモデルの開発と能力測定の有効性に関する研究

CBT(Computer Based Testing)ならではの測定方法(問題・解答形式)の開発、測定可能な能力の検討はまだである。研究目的を「小学校の主要教科において、Computer Based Testing(CBT)によって測定できる能力を顕在化させ、テスト問題モデルの開発し、実際に開発した問題を使用して測定することを通して、CBTによる能力測定の有効性の検証すること」とし、1これまでのペーパー型テストとCBT型のテストの違いやそれぞれの特徴、2CBT型テストならではの特徴を活かした調査方法、3CBT型のテスト問題によってどのような能力がどの程度測定が可能なのかについて明らかにする。これまで扱われてこなかった小学校におけるCBT(Computer Based Testing)の活用を目的に、従来のペーパー型テスト(Paper Based Testing: PBT)の結果とCBTの結果を比較することによって、CBTによって顕在化できる能力を特定し、テスト問題のモデル開発と実装、その有効性の検証を行う研究である。これまでのCBTに関する研究は、ICT環境の整備や行財政的な課題の解決に主眼が置かれていたが、本研究は、CBTの教育学的検討(CBTならではの測定方法の探究、PBTとCBTの測定能力の差異)に主眼を置いており、独自性が高い。単にテスト手段・媒体の変革にとどまらず、学力像や学習自体の変革にまで及ぶ可能性が期待できる。
プロテオミクス融合技術による乏突起神経膠腫の化学療法感受性メカニズムの解析

gliomaにおいて,唯一化学療法に感受性を示し、予後良好のものとして乏突起神経膠腫があげられる。特徴として、染色体1番短腕(1p36)および19番長腕(19q13)の欠失(LOH)が高頻度に認められ、とくにanaplastic oligodendroglioma(AOG)が化学療法に高い感受性を示すことは様々な臨床例から証明されている。本研究においては、AOGの化学療法感受性および非感受性の分子メカニズムを、最先端のプロテオミクス融合解析技術(融合型differentialプロテオーム・トランスクリプトーム解析)を用いて詳細に明かにし、AOGの病理診断、治療方針や予後予測をより正しく診断するための臨床マーカーや、化学療法非感受性の症例に対する有効な治療薬を開発するための基礎情報を得る事を目標に主に解析方法論の検討を行った。初回の外科手術にて摘出され、その直後に術場にて急速に液体窒素で凍結して保存されている腫瘍サンプルで、病理学的にAOGと分類され、かつ1pLOH,19qLOHの有無、化学治療の感受性の有無のfollow upを行っているサンプルの解析を行った。方法として、AOGサンプルを用いた最高感度プロテオミクスDifferential Display法(2D-DIGE法、cICAT法、iTRAQ法)とDNA chipによるmRNAレベルのDifferential Display、得られたデータのマイニング、特異的活性化・不活性化シグナルネットワークの抽出法の確立を行い、これを解析に応用したところ、特に非感受性で特異的に変動した合計201個の蛋白質が抽出された。特徴的なシグナルとして、アポトーシス関連キャスケード、血管過剰新成・血管透過性を特徴づける補体凝固系因子・血管新成因子系、サイクリンを中心とする細胞周期G1/S, G2/M関連分子群によるシグナルの亢進、インテグリン・カドヘリンを介した接着因子群、分解系の亢進、又、1pのLOHに関連して、Myc/Madによる発現調節の異常、レチノイン酸レセプター・アンドロジエンレセプター(DHTR)関連シグナルを代表とする核レセプターなどの転写因子系を介したシグナル亢進などが認められた。得られた情報から、薬剤非感受性で感受性に転ずるための有効なシグナルを補足する薬剤の開発や、治療方針や予後予測を正しく診断するための病理診断マーカーの開発ができる可能性が高い。
重金属病に対する微小プロトンビームを用いた革新的画像診断の開発

平成22年度は,インビトロで測定可能条件の決定の後,細胞や組織中の重金属の定性的,定量的解析を行った.画像化の試みだけでなく,測定したデータに定量性があるかどうかを,標準資料作成により検討した.最終的には信号の画像的なパターン解析を行い,金属の組成(何がどの割合で混合しているどのような形状のものか)を同定することを目的とした.大気マイクロPIXEによるPtの定量性を確認するために,標準試料(Pt濃度を変化させた寒天を20μmに薄切し凍結乾燥したもの)を作成し,測定を行った.結果として,Pt濃度を指標とした標準曲線を描く弧が可能であり,大気マイクロピクシーの定量性が確認された.細胞実験はヒト肺腺癌細胞であるA549を用いて,10μMのBrdUでパルスラベルした対数増殖期の細胞を5μm厚のマイラーフィルム上で培養し,生着したことを確認した後,1mMのシスプラチンを接触させた.接触時間は30分から24時間とした.薬剤に接触後,THAMバッファーで6回洗浄した後,急速凍結乾燥した.培養細胞試料では,P,K,Clなどの細胞の局在を示す元素,BrdUでラベルした核内Brおよび細胞に取り込まれたPtが検出可能であった.ヒト肺のホルマリン固定後の資料では,異型性肺炎を発症した肺組織で,鉄,ニッケル,チタン,アルミニウム,珪素,クロムなどの金属が粒状または集族性に検出可能であり,本手法により画像化が可能となり,元素そのものを描出する新しい診断法が確立できる可能性が示唆された平成21年度は,主にインビトロで測定可能条件の決定の後,細胞や組織中の重金属の定性的,定量的解析を行った.画像化の試みだけでなく,測定したデータに定量性があるかどうかを,標準資料作成により検討した.最終的には信号の画像的なパターン解析を行い,金属の組成(何がどの割合で混合しているどのような形状のものか)を同定することを目的とした.大気マイクロPIXEによるPtの定量性を確認するために,標準試料(Pt濃度を変化させた寒天を20μmに薄切し凍結乾燥したもの)を作成し,測定を行った.結果として,Pt濃度を指標とした標準曲線を描く弧が可能であり,大気マイクロピクシーの定量性が確認された.細胞実験はヒト肺腺癌細胞であるA549を用いて,10μMのBrdUでパルスラベルした対数増殖期の細胞を5μm厚のマイラーフィルム上で培養し,生着したことを確認した後,1mMのシスプラチンを接触させた.接触時間は30分から24時間とした.薬剤に接触後,THAMバッファーで6回洗浄した後,急速凍結乾燥した.培養細胞試料では,P,K,C1などの細胞の局在を示す元素,BrdUでラベルした核内Brおよび細胞に取り込まれたPtが検出可能であったヒト肺のホルマリン固定後の資料では,異型性肺炎を発症した肺組織で,鉄,ニッケル,チタン,アルミニウム,珪素,クロムなどの金属が粒状または集族性に検出可能であり,本手法により画像化が可能となれば,元素そのものを描出する新しい診断法が確立できる可能性が示唆された.平成22年度は,インビトロで測定可能条件の決定の後,細胞や組織中の重金属の定性的,定量的解析を行った.画像化の試みだけでなく,測定したデータに定量性があるかどうかを,標準資料作成により検討した.最終的には信号の画像的なパターン解析を行い,金属の組成(何がどの割合で混合しているどのような形状のものか)を同定することを目的とした.大気マイクロPIXEによるPtの定量性を確認するために,標準試料(Pt濃度を変化させた寒天を20μmに薄切し凍結乾燥したもの)を作成し,測定を行った.結果として,Pt濃度を指標とした標準曲線を描く弧が可能であり,大気マイクロピクシーの定量性が確認された.細胞実験はヒト肺腺癌細胞であるA549を用いて,10μMのBrdUでパルスラベルした対数増殖期の細胞を5μm厚のマイラーフィルム上で培養し,生着したことを確認した後,1mMのシスプラチンを接触させた.接触時間は30分から24時間とした.薬剤に接触後,THAMバッファーで6回洗浄した後,急速凍結乾燥した.培養細胞試料では,P,K,Clなどの細胞の局在を示す元素,BrdUでラベルした核内Brおよび細胞に取り込まれたPtが検出可能であった.ヒト肺のホルマリン固定後の資料では,異型性肺炎を発症した肺組織で,鉄,ニッケル,チタン,アルミニウム,珪素,クロムなどの金属が粒状または集族性に検出可能であり,本手法により画像化が可能となり,元素そのものを描出する新しい診断法が確立できる可能性が示唆された
解答過程解析を基盤とした数式処理連動型理数系ｅラーニングの運用モデルに関する研究

本研究課題では,理数系分野でeラーニングを活用するにあたり,学習者がどのような誤答を経て正答に到達したのか,またどのような思考過程を経て正答に到達したのかの詳細な回答解析を基盤として,科目,分野,環境に応じた理数系eラーニングの運用モデルの構築と提案を目的としている。この目的の達成のために,初年度では,解答過程を解析するための方法論の確立を目指すとともに,インターネット上に分散している理数系eラーニング教材の調査,整理を行うことを計画していた。初年度の主な研究成果は次のとおりである。1.解答過程を解析するための方法論の確立を目的として,まず,合成関数の微分の問題を題材にとり,誤答の分類と,それを自動化するための方法論の探求を行った。具体的には,数学eラーニングシステムSTACKを用いたオンラインテストに取り組んだ高専の学生の解答データの解析を行った。まず,解答結果一覧を精査することにより,合成関数f(g(x))の微分の解答の分類と解答数の調査を行った。予想どおり,f'(g(x))のタイプの誤答が最も多かったが,f(x), g(x)の種類(三角関数,多項式など)に応じて個別に分類を行ったところ,種類により特徴的な誤答も多く見られた。現在は,STACKのポテンシャル・レスポンス・ツリーの機能を活用して,汎用的な分類方法の確立を検討中である。2.理数系eラーニング教材の調査,整理の一貫として,国際会議ATCMでのハンズオン・ワークショップを利用して,STACKの東南アジア圏での利用調査を兼ねて,普及活動を行った。STACKは欧州を中心として活用されているが,日本では近年,活用が広がりつつあるものの,アジア圏まだまだ知名度は低いと言わざるを得ないという印象を持った。初年度の研究計画である,解答過程を解析するための方法論の確立を目指すとともに,インターネット上に分散している理数系eラーニング教材の調査,整理を行うことについて,解答過程を解析するための方法論の確立に関しては,具体的な例での解析から汎用的な手法の確立に向けて検討中であり,STACKのポテンシャル・レスポンス・ツリーを活用した方法論について検討が進んでいる状況である。また,理数系eラーニング教材の調査,整理については,STACKの利用調査を行うことにより,最低限の着手を行うことができた。この目的の達成のために,初年度では,解答過程を解析するための方法論の確立のために,数学オンラインテストの解答データから誤答分類を行うこと,インターネット上に分散している理数系eラーニング教材の調査,整理のためにアジア圏でのSTACKの利用調査を行った。解答解析を行うにあたっては,現在取り組んでいる,ポテンシャル・レスポンス・ツリーの活用によるSTACKの解答の誤答分類の汎用的な方法論を完成させる予定である。STACKは数式入力型の数学オンラインテストであるが,より一般的な多肢選択式問題において,受験者がどのような誤答をたどり正答に至ったかの調査を開始する予定である。また,デジタルペンによる手書きノートを元にした学習データの解析にも着手する予定である。一方,インターネット上に分散している理数系eラーニング教材の調査,整理のために,まずデータベースの作成とデータの収集を開始する予定である。同時に,オンラインテストにおいては,コンテンツの蓄積も行うことを検討している。

初年度の研究計画である,解答過程を解析するための方法論の確立を目指すとともに,インターネット上に分散している理数系eラーニング教材の調査,整理を行うことについて,解答過程を解析するための方法論の確立に関しては,具体的な例での解析から汎用的な手法の確立に向けて検討中であり,STACKのポテンシャル・レスポンス・ツリーを活用した方法論について検討が進んでいる状況である。また,理数系eラーニング教材の調査,整理については,STACKの利用調査を行うことにより,最低限の着手を行うことができた。本研究課題では,理数系分野でeラーニングを活用するにあたり,学習者がどのような誤答を経て正答に到達したのか,またどのような思考過程を経て正答に到達したのかの詳細な回答解析を基盤として,科目,分野,環境に応じた理数系eラーニングの運用モデルの構築と提案を目的としている。この目的の達成のために,初年度では,解答過程を解析するための方法論の確立のために,数学オンラインテストの解答データから誤答分類を行うこと,インターネット上に分散している理数系eラーニング教材の調査,整理のためにアジア圏でのSTACKの利用調査を行った。解答解析を行うにあたっては,現在取り組んでいる,ポテンシャル・レスポンス・ツリーの活用によるSTACKの解答の誤答分類の汎用的な方法論を完成させる予定である。STACKは数式入力型の数学オンラインテストであるが,より一般的な多肢選択式問題において,受験者がどのような誤答をたどり正答に至ったかの調査を開始する予定である。また,デジタルペンによる手書きノートを元にした学習データの解析にも着手する予定である。一方,インターネット上に分散している理数系eラーニング教材の調査,整理のために,まずデータベースの作成とデータの収集を開始する予定である。同時に,オンラインテストにおいては,コンテンツの蓄積も行うことを検討している。
環境周期変動に対する転写・翻訳応答機構の実験進化による創出

当研究では、貧栄養と富栄養環境が周期的に訪れる条件で、生物がどのように適応・進化し、生存・増殖を行っていくかを解明することを目指してきた。本研究では大腸菌を用いて、貧栄養環境でも長期生存可能であり、富栄養環境でも増殖可能である戦略の理解を目指してきた。採用第一年度、第二年度目で、大腸菌の貧栄養環境での長期生存ダイナミクスを様々な条件下で測定したところ、貧栄養環境下での生存率が死細胞由来の栄養濃度に大きく依存すること、細胞濃度依存的な増殖・死滅速度変化の二つが重要であることが新たに明らかになった。加えて、こうした活動の実現に特定の変異体の出現を必要としないことも明らかになった。これらの知見を基に、採用第三年度目では貧栄養環境での細胞の生存に重要となる細胞内活動を、網羅的な遺伝子発現プロファイル解析から見積もった。本研究結果から、貧栄養環境での生存には、細胞由来の栄養や、生細胞濃度が重要であることが示唆されていたため、それらの違いによって特に発現量が変化する遺伝子カテゴリーを抽出した。糖などの栄養が利用できる富栄養環境下に比べて、死細胞由来の栄養を利用する長期貧栄養条件では、増殖に十分な栄養があるにも関わらず、一部のストレス応答性遺伝子の発現を活性化させ、逆に増殖に必要な遺伝子の発現が抑制されていることが明らかになり、長期貧栄養環境での低い増殖・死滅速度の保持に重要な分子機構が遺伝子発現レベルで裏付けられた。また、細胞濃度の低下により活性化、抑制される遺伝子発現も明らかとなり、細胞濃度依存的増殖・死滅速度変化に重要となる機能も遺伝子発現レベルで推定された。従来の研究では、長期の貧栄養環境での生存に重要と推定される遺伝子発現についての知見は十分では無かったが、本研究のこれらの遺伝子発現解析の結果、数ある機能や遺伝子の中から、生存に寄与する遺伝子群を絞り込むことに成功した。28年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の目標は、貧栄養・富栄養環境が変動する環境下で生物の生存・増殖に有利に働く戦略を解明することである。富栄養環境下では、増殖速度を高めた変異体が有利になることが定説であるが、貧環境下での生存に有利な戦略については自明では無い。貧栄養・富栄養変動環境下での進化を考える上では、まず貧栄養環境への適応について考えることが重要である。そこで、26年度は、エネルギー源として重要なグルコース欠乏条件下で、祖先型よりも長期間生存可能な大腸菌を取得することを目指してきた。変異体取得にあたって、重要な性質が明らかになった。大腸菌を低細胞濃度で貧栄養環境に曝すと、ほぼ全ての個体が短期間に死滅するのに対し、ある一定以上の細胞濃度では、一定の生細胞数が長期間にわたって生存を続けることが明らかになった。そして、高細胞濃度では、死細胞由来の栄養分を利用し多くの個体が生存可能であることが明らかになった。高細胞濃度で貧栄養環境に長期間曝しても、栄養欠乏に耐えるような進化を遂げた細胞の取得は難しいため、低細胞濃度で貧栄養環境に曝し、死細胞由来の栄養の混入を小さくすることでより栄養欠乏条件に適応した個体を取得可能であると予想される。一方で、細胞濃度を小さくすると、集団中に含まれる変異体の数も低下するため、貧栄養環境に適応した変異体の取得も難しくなる。より効率良く変異体を取得するには、蓄積される変異の数を上昇させる必要がある。そこで、変異率を上昇させた大腸菌を用いて、貧栄養環境に適応した個体の取得を試みた。すると、変異率の上昇により、低細胞濃度でも、貧栄養状態で長期間生存可能な個体をより多く取得することが可能となった。低細胞濃度で生存していた個体は、祖先型に比べ栄養欠乏環境下で顕著に生存率を上昇させており、栄養欠乏に耐えるような進化を行った個体を取得することに成功した。本研究では、貧栄養・富栄養が変動する環境下で生物の生存・繁殖に有利に働く戦略の解明を目指している。富栄養環境下(増殖に必要な栄養が十分にある環境)での細胞内活動の解析は数多く行われているものの、貧栄養環境下(完全に利用可能な栄養が欠乏した条件)でどのような戦略が有利に働くかについては、未だ詳細な知見は得られていない。そのため、採用第二年度目においても、生物が貧栄養環境(炭素源やATP供給源となるグルコース欠乏条件下)にどのように適応するかについて、祖先型よりも長期間生存可能なバクテリア(大腸菌)の取得、それらの細胞が行っている細胞内活動の解明を行い、理解することを目指してきた。採用第一年度目では、大腸菌細胞集団の貧栄養環境での生存率は、初期細胞濃度に大きく依存することが明らかになっていたが、第二年度目に行った。実験、数値シミュレーションの結果から、貧栄養環境での細胞生存が初期細胞濃度に依存する理由は、細胞の生存に死細胞由来の栄養濃度が大きく影響するためであることが明らかになった。そのため、リサイクル活動に頼らずに生存する進化株の取得には、死細胞由来の栄養源の混入が小さくなる、初期細胞濃度が低い条件での選択実験の必要性が示唆された。一方で、死細胞由来の栄養のある環境下では、細胞は他の栄養源(例えばグルコース)の存在下とは異なる、増殖・死滅制御を行い、安定して長期間生存可能であることも明らかになった。