hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
芳香族炭化水素受容体経路遮断による心腎連関新規治療戦略の研究

慢性腎臓病(CKD)は、心血管病(CVD)の独立した危険因子であり両者の関連は心腎連関として捉えられており、CKD患者では心血管事故を未然に防ぐ治療戦略が重要である。近年、腎機能障害の進行に伴い体内に貯留する尿毒症物質が「心血管毒性」を有することが明らかにされつつある。我々はこれまでに、芳香族炭化水素受容体(AhR)が、尿毒症物質であるインドキシル硫酸(IS)の作用点として血管内皮細胞の障害に関わることをin vitroで明らかにした。本研究の目的は、ISによる心筋の線維化にIS-AhR経路の活性化が関わっているか否かを検証するとともに、IS-AhR経路遮断による心腎連関抑制を臨床応用に展開するための基盤となる研究を行うことである。平成30年度は、in vitroにおける検討を実施した。IS-AhR経路心筋への直接的影響を確認するため、ヒト心筋細胞(HCM)を使用してAhR阻害剤ならびにsiRNAを使用してIS-AhR経路の遮断が心筋の線維化を抑制できるか否かを試みた。また、ヒト臍帯静脈血管内皮細胞(HUVEC)とヒト大動脈血管内皮細胞(HAEC)に数種類のポリフェノールを作用させ、AhRの核内移行ならびに、NADPH-oxidaseなどROSの産生に関わる因子の発現を蛋白あるいは遺伝子レベルで検証しポリフェノール類のAhRによる転写調節への影響を確認した。その結果、これまでにクルクミンとレスベラトロールがAhRのリガンドとして作用し、アンタゴニスト作用を示すことを確認した。現在、ポリフェノール類による作用が、IS-AhR経路の活性化によって惹起される心血管系組織の障害を解除できる可能性を検討するため、HUVECとHAECを用いてISによる細胞老化をクルクミンならびにレスベラトロールが抑制できるか否かを検討中である。初年度の研究計画では、はじめにIS-AhR経路の心筋への影響をそのメカニズムとともにヒト心筋細胞を用いて解析する予定であったが、ヒト心筋細胞の培養条件の安定化に時間が必要となり、心筋細胞を用いた研究に遅れが生じている。一方、血管内皮細胞を用いた研究は順調に推移し、動物実験に使用可能なポリフェノール類の候補が見いだせている事から、本研究の進捗状況を「やや遅れている。」と判定した。次年度以降は、まず遅れが生じているヒト心筋細胞を用いた検討を最優先で実施する。さらに、5/6腎摘腎不全モデルを作成して、生体におけるIS-AhR経路の心血管組織への影響を明らかにするとともに、ポリフェノール類による作用が、IS-AhR経路によって惹起される心血管系組織の障害を解除できる可能性について、明らかにしていく予定である。使用可能と考えられるポリフェノール類の候補は混餌あるいは飲水にて投与する。」と判定した。

使用可能と考えられるポリフェノール類の候補は混餌あるいは飲水にて投与する。血管内皮細胞を用いた研究では、科研費交付以前から所有している細胞を使用して研究を開始したため、今年度の細胞購入が予定より少なく推移し、次年度使用額が生じた。次年度は、細胞の購入資源として使用する予定である。
先天性代謝病動物モデルによる病因の解析と治療に関する研究

この研究班は、疾患モデル系統を育成する側と、それを乳幼児の先天性代謝病の研究に利用する側とに大別され、両者の協同研究に特色がある。疾患モデル系統育成者側としては、近藤,富田,信永,山村班員が主体的に研究を進めた。本年度、近藤は無毛症ラット等疾患モデルラットの開発を、富田はケトン尿症マウスの系統育成をおこなった。信永は、ムコ多糖症VI型のモデルといわれる代謝異常のネコを米国のペンシルバニア大学より導入し、その繁殖の研究を開始した。これらの疾患モデル動物育成の方法は、自然突然変異として生じた偶発的な変異を見出して利用するものである。これらに対して、X線やガンマン線を動物に照射して人為的に突然変異を誘発する方法も富田が開始した。また、組み換えDNA技術により、哺乳類の遺伝子を単離増殖して初期胚に注入して、代謝病モデル動物を作成する研究を山村が担当している。疾患モデル動物を先天性代謝病の研究に利用できるか否か検討する側としては、ニーマン・ピックマウスを用いる研究を北川班員と桜川班員が実施して成果をあげつつある。野沢班員は無アルブミンラットを用いて、臓器移植による治療の研究を進め、野口班員は、成長ホルモン単独欠損マウスに用いてホルモン異常症の治療の研究をおこなった。衛藤班員は、ヒトのKrabbe病のモデルとみなされるTwitcherマウスの病理的検討をおこない、辻班員は、Jimpyマウスをミエリン形成の研究に利用することを検討した。高坂班員は、ラット・マウス間の大脳移植の研究をおこなった、これらの研究は、すべて予定通りに順調に進んでいるが、用いた動物がマウスとラットに限られているので、比較動物学的観点から動物種を増加させる必要があった。そこで小浜班員は筋ジストロフィー症の鶏を用いて、鳥類がヒトの疾患モデルとして有用であることを示した。
ゼータ関数の値分布と無限分解可能分布など関連する研究

ゼータ関数又はL関数の実零点と複素零点に関する研究を行った。さらにTornheim2重ゼータ関数の対象化、特異点の除去に関する研究を行った。無限分解可能分布とDirrichlet級数の、特にDirichlet級数F(s)の零点とDirrichlet級数1/F(s)の関連、それを利用したゼータ分布のLevy-Khintchineの標準形に関する研究をした。より詳しく言えば、Dirichlet級数F(s)の零点とDirrichlet級数1/F(s)の関連は、ある有名な教科書により、定式化されていたと考えられたいたが、その証明には不十分なところがあった。そのため、100年近く前の優れた論文ではあるが、なぜかあまり引用されることのない論文にある定理を用いて修正した。この100年近く前のDirrichlet級数を扱った論文があまり注目されなかったのは、応用先が見つからなかったからと考えられるが、我々の研究で数論ではなく確率論、Levy-Khintchineの標準形の決定に重要な役割を果たすことが見出されたことは、非常に重要であると考えられる。重要な論文がアクセプトされず、それに関連する論文の公表が遅れている。数学の内容としては充分な結果が得られているので、それをさらに発展させていく予定である。いかに自分の研究をレフリーなどに理解させるか、そのために、どのように論文を書けばよいか模索中である。レフリーが誤解し、過小評価することのないように主結果やその導入部分を記述するべきか考察中である。今年度にarXivにアップロードした2つの論文について概要を以下に述べる。Takashi Nakamura, Zeros of polynomials of derivatives of zeta functions, arXiv:1605.02940 :$\Re (s) >1/2$で絶対収束するDirichlet級数を係数に持つ$\zeta (s)$の多項式の微分は$\Re (s) >1/2$において無限個の零点を持つことを示した.この系として,種々のゼータ関数とその微分は無限個の零点を持つことが示された.さらに$\zeta (s) +100s$や$\exp(\zeta (s))$などの上記の条件を充たさないゼータ関数から作られる関数は,$\Re (s) >1/2$において零点を持たないことを明記した.Takashi Nakamura, Zeta distributions generated by multidimensional polynomial Euler productswith complex coefficients, arXiv:1606.09418 :オイラー積で定義されるゼータ分布は1重積かつ1次元のものは古くから知られている。多重積かつ多次元にしたものは青山氏と研究代表者により定義された。その論文では係数は実数かつ絶対値が1の場合のみ扱われていたが、この論文では絶対値が1以下の複素数を係数に持つものを扱った。この論文では青山中村論文とは全く異なる手法が用いられ、別証明も与えられていることを注意しておく。論文を2本arXivに公表できたその内容は、bilateralHurwitzzeta function$Z(s,a):=\zeta (s,a) + \zeta (s,1-a)$は$1/4 \lea \le 1/2$であるとき非正の偶数点のみに実零点を持つことを示した。さらに、the bilateral periodiczeta function $P(s,a):={\rm{Li}}_s (e^{2\pi ia}) + {\rm{Li}}_s (e^{2\pi i(1-a)})$は$1/4 \lea \le 1/2$であるとき負の偶数点のみに実零点を持つことを示した。これらの和$Q(s,a):=Z(s,a) + P(s,a)$も同じ性質を充たすことを証明した。さらに$a$が充分小さい場合は$(0,1)$において実零点を持つことを証明した。これら3つの関数はリーマンゼータ関数と全く同じ形の関数等式を充たすことも示した。これはハンブルガーの定理において、少し仮定を弱めれば、リーマンゼータ関数で無いゼータ関数が数多く存在することを意味している。$1/4 < a < 1/2$が有理数あるいは超越数であるとき、上の3つの関数はリーマン予想の類似を充たさないことも示した。つまり絶対収束領域においては$1/4 < a < 1/2$が有理数あるいは超越数であるとき無限個の零点を持つことを示し、臨界領域においては$1/4 < a < 1/2$が有理数であるとき無限個の零点を持つことを示した。証明には、上記のフルビッツゼータ関数あるいはディリクレL関数の同時普遍性定理などが臨界領域においては使用されている。2017年は論文が4本出版されたゼータ関数又はL関数の実零点と複素零点に関する研究を行った。

より詳しく言えば、Dirichlet級数F(s)の零点とDirrichlet級数1/F(s)の関連は、ある有名な教科書により、定式化されていたと考えられたいたが、その証明には不十分なところがあった。そのため、100年近く前の優れた論文ではあるが、なぜかあまり引用されることのない論文にある定理を用いて修正した。この100年近く前のDirrichlet級数を扱った論文があまり注目されなかったのは、応用先が見つからなかったからと考えられるが、我々の研究で数論ではなく確率論、Levy-Khintchineの標準形の決定に重要な役割を果たすことが見出されたことは、非常に重要であると考えられる。重要な論文がアクセプトされず、それに関連する論文の公表が遅れている。研究は大まかに4つに分けられる。それぞれについて推進方策を述べる。(1)多重ゼータ関数の値の明示公式,値の関係式,関数関係式:ルート系のゼータ関数、特にそれを1のべき根で捻ったものの、値の関係式、関数関係式について研究する。(2)ゼータ関数の値分布,主に普遍性:複素平面における稠密性の存在と非存在、関数空間における普遍性の存在と非存在について探っていく。(3)ゼータ関数の零点:普遍性を使った新たな応用例、絶対収束領域での零点の存在と非存在、リーマン予想の類似を充たすような例の探求をする。(4)ゼータ関数と無限分解可能性:無限分解可能性、擬無限分解可能性、そのいずれでもないか、ゼータ分布を中心に分類する。さらに加法過程との関連について研究する。フルビッツゼータ関数に関連する関数の実零点はまだまだ未開拓であるので、その近くを中心に研究を継続したい。数学の内容としては充分な結果が得られているので、それをさらに発展させていく予定である。いかに自分の研究をレフリーなどに理解させるか、そのために、どのように論文を書けばよいか模索中である。レフリーが誤解し、過小評価することのないように主結果やその導入部分を記述するべきか考察中である。講義などの学内業務が想定より大きかったため、出張が制限された。1万円弱の次年度使用額により文献の購入を予定している外国人研究者との研究打ち合わせに使用する。
動的ネットワーク型包絡分析法の理論と応用に関する研究

平成19-21年度「ネットワーク型DEAとその応用に関する研究」及び平成22-24年度「動的ネットワーク型包絡分析法の理論とその応用に関する研究」の延長とし両者を統合した理論を完成しそれを医療、金融、環境、電力の問題に適用した。理論面では、(1)動的ネットワークDEAの基礎理論を作成し論文を作成中である。(2)ネットワークSBM(NSBM)において解の唯一性を保証する方法を提案した。(3)動的SBM(DSBM)において解の唯一性を保証する方法を提案した。(4)技術的効率性の第3極としてEBM(epsilon-based measure of efficiency)を提案した。これはRadial(CCR等)とNon-radial(SBM)の両者を統一的に取扱うもので、DEAの特徴であるデータから構造を読取るという性質を強く持っている。ガス事業については、競争導入前後の時期に当たる1990年度から2008年度の大手15社のガス事業者を対象に技術効率性を計測し、規制緩和の評価を行った。その結果、競争が顕在化している都市部の事業者の効率性は高く、一般ガス事業では、規模の格差だけではなく、効率性の面でも事業者間に格差があることが示された。医療福祉では、病院データの収集及び動的ネットワークDEAでの使用に耐えうるかの検証を行った。民間病院では売上高については信頼性の高い多期間データが利用できるものの、入院・外来別などの部門別データは利用が困難なことが判明した。残る自治体病院において、その経営実態を反映する変数として、「不良債務額」及び「起債残高」の検討を行い、そのデータ整備を行った。今後は、整備したデータを用いた時系列での効率性の測定を実施する予定である。企業経営については長期的視野から企業活動の効率性や改善目標を論じるときに、企業の規模の適切さを認識する必要がある。そこで、規模の効率性に関する定義や求め方を整理し、ネットワーク型包絡分析法における規模の効率性の評価ができるよう検討を進めている。金融面ではM&AをDEAの枠組みでモデル化し、九州地域の信金に適用した。またbad outputsを含むtwo-stageモデルを作成し論文として発表した。理論面では(1)動的ネットワークDEAにおいて、linkにfree, fix, as sinput, as outputの4種類を、carry-overにfree, fix, good,badの4種類を考慮した上で、全体効率、年度効率、部門効率を測定するDEAモデルを確立した。(2)動的ネットワークの拡張として過去、現在及び未来を考慮したDEAモデルを構築した。これまでDEAは過去、現在のデータに主として適用されてきたが、将来については研究がなされていなかった。この研究はこの分野への最初の試みである。(3)規模の収益性としては従来constantとvariableが用いられてきたが、generalized RTSを提案した。これは経済学の概念と適合性が高くDEA研究に新展開をもたらすものである。実証面においては、ガス事業分野では分析を行うためのデータを収集し、大まかな傾向の把握を行った。医療福祉分野では、自治体病院のデータを用いて動的ネットワークDEAを用いた実証研究を実施した。これによって、(1)従来は考慮されていなかった病院の異質的な2つの組織である「経営管理部門」と「医療サービス部門」の効率性の水準やその変化が異なることが明確になった。(2)特に、「経営管理部門」では「医療サービス部門」に比して効率性の改善が遅れていることが認められた。(3)但し、当該2部門を結ぶLinkについては、複雑な関係をより精緻にモデル化する点が今後の課題として残った。その他の効率性分析では、日本の化学会社や都道府県と諸外国の効率性と規模の収益性について検討した。理論面はほぼ確立できている。実証研究が半分程度である。24年度が最終年度であるため、記入しない。次の各テーマについて研究する。2.電力関連:刀根、筒井論文(2009)の展開を行う。電力業の垂直構造に着目してDynamic and Network SBMの試算を行う。3.ガス事業関連:日本のガス事業の垂直的構造に着目し、この事業にネットワークDEAを応用し、技術効率性の計測を行った。ガス事業では設備構築に長期間を有することから、今年度は資本の調整過程を考慮した技術効率性の計測(ダイナミックDEA)にモデルを拡張し、計測を行う予定である。その上で、Dynamic DEAとDynamic DEA with network structureの計測結果の比較を行う。4.銀行業関連:以下の2点を中心に研究を行う予定である。(1)2段階ネットワーク型の方向付き距離関数を拡張し、動的マルムクイスト指標を計測して、金融業の生産性に関する実証分析を行う。(2)動的DEAの概念を用いて作られたM&A指標を更に拡張する。そしてM&A指標の適用可能な研究分野の開拓を行う。DNSBMを適用する5.医療福祉関連:病院の効率性を測定する上で、Network DEA modelがBlack boxmodelよりも優れた特徴を持つことが明らかになった。しかし、病院の複雑な組織をどのようにmodel化するかについては、まだ標準的手法はない。

この研究では、刀根-筒井モデルの発展を取り入れつつ、医療における効率性測定の方法をDNSBMを用いて確立することを目的に検討を重ねる。24年度が最終年度であるため、記入しない。
保育者のワーク・ライフ・バランスが「学びの基礎力」醸成に与える影響

本研究は保育者の生活の状況としてワーク・ライフ・バランス,保育の質として「学びの基礎力」に着目し,両者の関係性を明らかにすることを目的とする。質問紙調査等を通して,保育者の理想と現実の生活には乖離があること,ワーク・ライフ・バランスの満足度が高い保育者は,保育の評価も高く,「積極的なかかわり」を保育に取り入れる傾向があることが明らかとなった。また,保育者が質の高い保育を認識することで,行動も質の高い保育へと変化していくことも明らかとなった。保育者のワーク・ライフ・バランスの実現をはかることは,「学びの基礎力」醸成に寄与し,保育の質の向上につながると考えられる。本研究は,保育者のワーク・ライフ・バランス(以下,WLB)と保育の質の関係性を検証し,保育者のWLBの実現を通して保育の質を向上させることを目的とするものである。具体的には,1.保育者のWLBの状況調査,2.「学びの基礎力」の醸成に着目した保育の質の調査,3.保育者のWLBと「学びの基礎力」醸成の関係性の調査から成り立っている。本年度は主に1.の保育者のWLBの状況調査の調査結果の分析及び2.の保育の質を図る指標の作成を中心に実施した。1.WLBの状況調査からは,保育者は理想としては仕事と家庭生活を大切したいと考えながらも,実際は仕事中心の生活であると感じていることが明らかになった。また,WLBと性別役割観等の意識には関連性があることも明らかとなった。2.保育の質の指標化については,「積極的なかかわり」を視点に指標化を行った。特にほめる,積極的な身体接触及び子どもへの応答等が,保育者が保育に積極的に取り入れているかかわりであることが明らかとなった。3.保育者のWLBと「学びの基礎力」醸成の関係性については,その前段階としてWLBの満足度の高い保育者は,保育の自己評価等が高い傾向にあることが明らかとなった。具体的な目的は以下のとおりである。1.保育者のWLBの状況調査(先進事例の調査,幼稚園教諭・保育士を対象にした全国的な質問紙調査の実施)2.「学びの基礎力」の醸成に着目した保育の質の調査(幼稚園・小学校教諭,保育士が合同で保育の質を図る指標の作成)3.保育者のWLBと「学びの基礎力」醸成の関係性の調査本年度は主に1を中心に実施した。わが国におけるWLBと保育研究の枠組みの構築のために,先進事例としてWLBの先進国であるアメリカの日系幼稚園の日本人教諭を対象に聞き取り調査を実施した。日本とは異なり,結婚,出産以外のWLB実現を妨げる要因があることが明らかとなった。また,保育者のWLB調査については,内閣府による平成20年7月の「仕事と生活の調和(ワーク・ライフ・バランス)に関する特別世論調査」,8月の「仕事と生活の調和(ワーク・ライフ・バランス)に関する意識調査」等を参考にして質問紙を作成し、全国規模の調査を実施した。2の保育の質の指標化については,研究対象園における「学びの基礎力」の実態調査に着手をしたところである。具体的には,幼稚園・小学校教諭,保育士合同の保育の質の調査に関する検討会を実施し,「保育の質の指標(案)」を作成した。本年度は,1.「学びの基礎力」の醸成に着目した保育の質の調査,2.保育者のWLBと「学びの基礎力」醸成の関係性の調査を中心に実施した。1.「学びの基礎力」の醸成に着目した保育の質の調査については,子どもの「学びの基礎力」の醸成を目指すために保育者に必要とされる「積極的なかかわり」に着目し,「保育の質の指標」を作成し,検証を行った。併せて,指標の精度を高めるために,保護者を対象にした「積極的なかかわり」と子育てに関する調査も実施した。作成した指標を理解するための研究会を実施し,エスノグラフィーの手法を用い研究対象園で保育の質に係る調査を実施。研究会に参加した保育者は,研究会に参加していない保育者に比すると「積極的なかかわり」と考えられる言葉かけ,行動が保育中増加するという傾向が確認された。保育者が明確な認識を有して保育を行うことで,保育者の行動が変化することが明らかとなった。

変化が容易におこる指標と,変化がおこりにくい指標があることも明らかとなった。2.保育者のWLBと「学びの基礎力」醸成の関係性の調査については,全国の保育者を対象にした質問紙調査を精査し,WLBの満足度の高い保育者は,「学びの基礎力」醸成の指標となる「積極的なかかわり」を多く保育に取り入れられている傾向が明らかとなった。以上のことから,保育者のWLBの実現は,保育の質の向上させる要因となる可能性を有していると考えられる。幼児教育1.保育者のWLBの状況調査(1)「WLB」と「幼児教育」の基礎的資料・文献等の検索・収集・複写・分類と整理の実施。(2)全国規模の保育者を対象とした質問紙調査結果の分析。保育者は理想としては仕事と家庭生活を大切したいと考えながらも,実際は仕事中心の生活であると感じていること等保育者のWLBの現状と課題が明らかになった。2.「学びの基礎力」の醸成に着目した保育の質の調査(1)研究対象園における「学びの基礎力」の実態調査の実施。研究対象園の幼稚園教諭・保育士が「学びの基礎力」をどのようにとらえるのかという共通認識の獲得と醸成のために研究会を実施した。(2)「積極的なかかわり」を視点にした「保育の質の指標」を作成した。3.保育者のWLBと「学びの基礎力」醸成の関係性の調査(1)両者の関係性を質問紙調査で検証するとともに,研究対象園でエスノグラフィーの手法を用いて調査を実施した。平成24年度の実施状況は次のとおりである。1.保育者のWLBの状況調査(1)「WLB」と「幼児教育」の基礎的資料・文献等の検索・収集・複写・分類と整理の実施。(2)先進事例(WLBの先進国であるアメリカ)の研究から,今後のわが国におけるWLBと保育研究の枠組みの構築を実施。スウェーデンの調査については,25度に実施予定。(3)全国規模の保育者を対象とした質問紙調査実施。調査項目については,内閣府による平成20年7月の「仕事と生活の調和(ワーク・ライフ・バランス)に関する特別世論調査」,8月の「仕事と生活の調和(ワーク・ライフ・バランス)に関する意識調査」等を参考とした。研究対象園の幼稚園教諭・保育士が「学びの基礎力」をどのようにとらえるのかという共通認識の獲得と醸成のために保育をどのように実践するのかの研究会を実施した。併せて「保育の質の指標(案)」を作成した。上記の通り,スウェーデンの先進事例調査以外は当初予定通りであり,おおむね順調に進展していると考える。1.保育者のWLBの状況調査(1)「WLB」と「幼児教育」の基礎的資料・文献等の検索・収集・複写・分類と整理の継続。(2)わが国の保育者のWLBの現状と課題を踏まえた先進事例との比較調査(スウェーデンの保育者に対するインタビュー調査)。(3)WLBの実現は喫緊の課題であるので調査の結果をもとに保育者のWLB実現に寄与する図書を作成し,関係園・保育者等に配布。保育者のWLB実現を促すことができるような情報の共有を図る。2.「学びの基礎力」の醸成に着目した保育の質の調査(1)研究対象園における「学びの基礎力」の調査の継続及び分析。(2)幼稚園教諭・小学校教諭・保育士が合同で「保育の質の指標」確定のための研究会の継続的実施。3.保育者のWLBと「学びの基礎力」醸成の関係性の調査研究対象園でエスノグラフィーの手法を用いた調査を継続的に行い,関係性を明らかにする。
マウス神経回路網を制御する細胞内分子機構

マウス神経回路網の形成で特異的に機能する細胞内因子を同定するため、differential PCR法を行い、Bar型ホメオボックス(BarH)遺伝子のファミリーをクローニングし、その発現様式を詳細に解析した。BarH遺伝子は、ショウジョウバエ神経系細胞の性質決定を制御する。また、我々が以前にクローニングした哺乳動物のBarH遺伝子、MBH1は間脳背側のneuromereで発現し、HLH型転写因子のMash1やneurogenin2遺伝子の上流で機能することが示唆されている。ショウジョウバエや線虫には複数のBarH遺伝子が存在することから、哺乳動物にもさらにBarH遺伝子が存在することが想像されていたが、今回哺乳動物の新たなMBH遺伝子、MBH2のクローニングに成功した。アミノ酸配列の比較から、MBH2遺伝子はMBH1遺伝子と最も近縁であり、ショウジョウバエと哺乳動物の各々のBarH遺伝子は脊椎動物と無脊椎動物の分岐後にそれぞれ遺伝子重複で生じたと考えられる。線虫やショウジョウバエの2つのBarH遺伝子は、同一染色体上に並んで存在し、同一細胞の同時期で発現するのに対し、MBH1とMBH2遺伝子は異なる染色体上にマップされ、発現細胞は同一ではなかった。間脳以外では、MBH遺伝子は分化後の神経細胞で発現し、網膜ではMBH1が、神経提細胞ではMBH2のみが発現する。また、小脳顆粒細胞や脊髄背側の神経細胞ではMBH2からMBH1への遺伝子カスケードが存在することが明らかとなった。一方、遺伝子機能の解析系として、マウス胎仔の脳へ電気穿孔法を用いて高効率で遺伝子導入し、導入後のマウスを出生後も成育させる新しい実験系を確立することに成功した。
パルス励起とダイナミック測光を併用した結合プラズマ型多元素同時分析装置の試作

本研究は結合プラズマの高周波パルス変調励起と、それによって生じたプラズマ光の時間変化を積極的に利用するためのダイナミック測光を併用した多機能型同時発光分光分析の試作に関する研究であり以下の研究成果を得た。(1)パルス変調マイクロ波励起結合プラズマと固体アトマイザを組み合わせた高感度多元素分析装置の試作。固体試料を前処理なしに直接結合プラズマ中に精度よく導入するためLCR電流波形整形回路をもった外部制御型スパークアトマイザを開発した。導入された試料エアゾルを効果的に励起発光させるためのパルス変調MIPを開発しその発光特性を詳細に時間分解測光法により測定した。低合金銅の分析に応用し極めて直線性のよい検量線を得ることができた。(2)SIT測光システムの試作と残像特性の解析マルチチャネル測定用SIT撮像管の残像特性を理論的に解析し、ダイナミック分光測定へ応用における問題点を明らかにした。理論と残像特性の測定結果は完全に一致し、これを基礎にスペクトル補正法を開発した。(3)パルス変調HCLを用いた原子蛍光分析法の開発市販HCLを短パルス大電流で駆動することにより通常の直流動作時の数百倍の発光強度が得られる。変調HCLを用いた原子蛍光分光分析装置を試作し、良好な結果を得た。(4)同軸二重プラズマ管を用いたMIP光源の開発新しいプラズマ管の開発により、MIPへの溶液試料の直接導入が、可能となった。(5)データ処理パーソナルコンピュータによる新しい高効率ピーク分離法、新しい原理による分光画像処理法を考案した。本研究は結合プラズマの高周波パルス変調励起と、それによって生じたプラズマの時間変化を積極的に利用検出するためのダイナミック測光を併用した感度の高い発光・けい光多モード、多機能型多元素同時分析装置の試作に関するものである。本年度は当研究の初年度にあたり、主として時間分解測光装置の試作とICP変調回路の試作を行ない基本動作の確認を行なった。(1)イメージディセクタを用いた時間分解位置分解測光装置の試作パーソナルコンピュータで制御された撮像システムの試作を行なった。X、Yの分解は1024点、通常のラスター走査、ランダム走査、部分ラスター走査が可能である。さらにナノ秒オーダのサンプリング測光が行なえるようにブランキング電極を制御する方式を開発し2nsの分解時間を得た。これはイメージディセクタ本来の分解時間14nsよりはるかに小さい。(2)多波長同時検出用SIT撮像システムのラグ特性の解析SIT撮像管は多波長同時検出器として優れた性能を持っているにもかかわらず、極めて大きな残像特性(ラグ)を持っているため定量分析への応用には困難を伴なう。今回理論的解析を行ない補正法を考案した。(3)ICP変調回路の試作本年の設備費で購入したICAP-50R光源の変調回路を試作し数百WのバイアスRF電力に最大2KWのRFパルス変調を重畳させることが可能となった。これは装置をマニュアルモードに設定し、ビーム電力管7F73Rの第二グリッド電圧の変調および中間電力増幅段の同時変調によって可能となった。
TLSに関わるDNAポリメラーゼの人類遺伝学的解析

我々は、色素性乾皮症バリアント群(XP-V)の原因遺伝子産物XPVが、UVにより生じる損傷であるシクロブタン型ピリミジンダイマー(CPD)に対し、正しい塩基を導入して複製を行うDNAポリメラーゼη(polη)であることを明らかにしている。しかし、polηの細胞内での動態や作用機構はまだほとんど明らかになっていない。私は、これまでの解析から、内在性polηには推定分子量に近い約80kDaのメジャーフォームと、90kDa位のマイナーフォームが存在することを明らかにした。polηcDNAをXP-V群患者由来細胞に導入したXP2SA/XPV(713)細胞において、この2つのpolηのフォームが検出された事から、この90kDa位のフォームは翻訳後修飾されたpolηのフォームであると示唆された。私はXP2SA/XPV(713)細胞にUV照射し、Triton可溶性と不溶性(核マトリックス)に分画して局在の変化をウエスタンブロットにより検出したところ、UV照射後に80kDa、90kDaのフォームはともに可溶性分が減少して不溶性分が増加した。これはUV照射後に損傷乗り越え複製を行う部位にpolηが集積した結果であると考えられる。一方、C末を欠失したXPV(511)は、これまでの解析により試験管内損傷乗り越え活性は保持していることが確認されている。XP2SA/XPV(511)で局在の変化を調べたところ、紫外線による変化は認められなかった。このことからpolηの局在の変化にはC末端が必要である事が示唆された。私はこのpolηの修飾の種類と修飾をうけたアミノ酸部位を明らかにするために、N末にFLAG、C末にHisタグをつけたpolη過剰発現細胞HeLa/FLAG polηHis細胞を確立し、この細胞よりNiNTAカラムと抗FLAG抗体カラムを用いてpolηを精製し、質量分析器により同定しようと解析を行っている。我々は、色素性乾皮症バリアント群(XP-V)の原因遺伝子産物XPVが、紫外線により生じる損傷であるシクロブタン型ピリミジンダイマー(CPI)に対し、正しい塩基を導入して複製を行うDNAポリメラーゼη(pol η)であることを明らかにしている。しかし、pol ηの細胞内での動態や作用機構はまだほとんど明らかになっていない。私は、内在性pol ηを検出できる抗体をいくつか作成した。これらの抗体を用いて、HeLa細胞、及びNB1RGB細胞のSDS lysateのWestern blotを行ったところ、その推定分子量にほぼ等しい約80kDaのメジャーなバンドと、90kDa位のマイナーなバンドの2本が検出され、XP-V細胞のlysateではそれらのバンドは検出されないことを確認した。次に、pol ηの細胞周期における量的および質的変化を調べるため、HeLa細胞をチミジンとヒドロキシウレアでS期同調し、Western blotを行ったところ、細胞周期の進行に従ったpol ηの変化はおおむね認められなかった。次に、NB1RGB細胞を用いて血清飢餓同調し、非増殖状態から増殖状態に移行した時のpol ηの変化を調べたところ、約80kDaのバンドは殆ど変化が認められなかったが、約90kDaのバンドは、G0期でほとんど検出されず、血清を添加して16時間以降から細胞周期の進行とともに増加がみられたことから、pol_ηの約90kDaのformは、細胞増殖と関係していることが示唆された。現在これらの2つのformのpol ηの生理学的意義を調べるため、質量分析によるアミノ酸配列もしくは翻訳後修飾の同定および、2つのformの機能の違いを解析している。
T細胞-抗原提示細胞の多様な相互作用が歯周病の病態を決定するか?

1.歯周炎組織における脂質抗原提示分子CD1a,b,c,dの発現とCD1d分子拘束性に活性化されるNKT細胞の存在を免疫組織染色により検討した。その結果、歯周炎歯肉ではCD1a,b,cに比べてCD1dの発現が有意に高かった。CD1dは歯肉炎よりも歯周炎で有意に発現が高く、またインバリアントNKT細胞の浸潤の増加を伴っていた。CD1dはCD83陽性成熟樹状細胞にはほとんど発現しておらず、おもにCD19陽性B細胞に発現が認められ、B細胞がCD1d拘束性にNKT細胞を活性化している可能性が示唆された。2.B細胞は歯周炎組織に豊富に存在するが、歯周炎歯肉組織ではB細胞遊走を誘導するケモカインCXCL13の発現とB細胞マーカーCD19の発現に正の相関が認められ、CXCL13の産生細胞は血管内皮細胞の他、濾胞樹状細胞であった。以上の結果より、歯周炎組織では樹状細胞やマクロファージなどのプロフェッショナル抗原提示細胞に加えてB細胞も抗原提示細胞として多面的に機能していること、歯周炎組織にはNKT細胞のように免疫応答を制御するいわゆる制御性細胞が存在していること、NKT細胞の活性化は樹状細胞と歯周病原性細菌LPSの組み合わせでは誘導されず、B細胞など別の抗原提示細胞との関係が必要かもしれないことが示唆された。歯周炎組織において感染が排除されず炎症が遷延化していることには、優勢なB細胞浸潤によるNKT細胞の活性化とそれに引き続く免疫応答の抑制が関わっているのかもしれない。抗原提示細胞が発現する分子のうち脂質抗原を提示するCD1分子とその発現細胞、またCD1d拘束性に活性化されるNKT細胞との関連について、歯周病変部でのin vivo検索と細胞ラインを確立してのin vitro検索の2面から検討した。1.歯周炎歯肉組織中での脂質抗原提示CD1分子発現とCD1d拘束性NKT細胞浸潤との関連インフォームドコンセントの得られた慢性歯周炎患者19名、歯肉炎患者8名より歯周組織を採取し、連続凍結切片を作製した。CD1のa, b, c, dの各アイソフォームとCD83に対するモノクローナル抗体、NKT細胞マーカーとして抗インバリアントTCRVα24抗体を用いて免疫組織染色を行った。4種類すべてのCD1アイソフォーム分子の発現が歯周炎歯肉組織が認められたが、中でもCD1dの発現が有意に高かった。またCD1dの発現は歯周炎において歯肉炎よりも有意に高く、インバリアントNKT細胞の浸潤の増加を伴っていた。二重免疫染色では、CD1d分子はCD83陽性の成熟樹状細胞にはほとんど発現しておらず、おもにCD19陽性B細胞に発現が認められた。これらより、CD1dを発現しているB細胞がCD1d拘束性にNKT細胞を活性化して、活性化NKT細胞が歯周炎の病態形成に関与している可能性が示唆された。歯周炎患者からのNKT細胞ラインの確立に先立ち、健常人1名よりa-GarCerを抗原としてTCRVα24^+Vβ11^+NKT細胞ラインを確立した。確立したNKT細胞ラインをPorphyromonas gingivalis、Actinobacillus actinomycetemcomitans由来の抗原で刺激し、サイトカイン産生を検討中である。2.4人の健常人末梢血サンプルよりNKT細胞ライン樹立して、in vitroでの歯周病原性細菌由来抗原との反応を検討した。末梢血の単核細胞分画から、α-GalCerを抗原としてTCRVα24+Vβ11+NKT細胞ラインを確立した。ライン樹立時の抗原刺激、ならびに樹立後の多種の抗原による刺激実験には、同一人の単球から分化させた樹状細胞を抗原提示細胞として用いた。

NKT細胞ラインをPorphyromonas gingivalis, Actinobacillus actinomycetemcomitansのリポポリサッカライド(LPS)で刺激したところ、細菌由来LPSにはNKT細胞増殖活性は認められなかった。ヒトリコンビナント熱ショックタンパク60にはわずかにNKT細胞増殖活性が認められたが、ポジティブコントロールのα-GarCer刺激に比較するとその程度はごくわずかであった。現在サイトカインIFN-γとIL-4の産生を検討中である。3.上記のNKT細胞の刺激実験で抗原提示細胞として用いた樹状細胞が、抗原認識、提示のさいにどのようなフェノタイプ、機能を有しているのかを検討した。単球由来樹状細胞はTLR2,4を恒常的に発現しており、これらはa-GarCerの刺激によっては変化しないが、細菌LPS刺激によりTLR2の発現はわずかに上昇、TLR4の発現は消失した。また、a-GarCer刺激には樹状細胞のサイトカイン産生活性は認められず、P. gingivalis LPSは他の細菌のLPSに比較してIL-12p40の産生誘導能が高く、IL-10の産生誘導能が低い傾向を認めた。1.CD1d分子拘束性に誘導されるNKT細胞と歯周病原性細菌抗原との反応を解析した。5人の健常人末梢血の単核細胞分画から、α-GalCerを抗原としてTCRVα24+Vβ11+NKT細胞ラインを確立した。ライン樹立時の抗原刺激、ならびに樹立後の多種の抗原による刺激実験には、同一人の単球から分化させた樹状細胞を抗原提示細胞として用いた。NKT細胞ラインをPorphyromonas gingivalis, Actinobacillus actinomycetemcomitansのリポポリサッカライド(LPS)で刺激し^3H-TdRの取り込みにより増殖応答を検討した結果、細菌由来LPSにはNKT細胞増殖活性は認められなかった。また、NKT細胞のサイトカイン産生をフローサイトメトリーにより検討したところ、同LPS刺激ではIFN-γとIL-4の産生誘導はなされなかった。しかし未刺激の樹状細胞とNKT細胞の共培養ではNKT細胞の増殖が認められたことから、樹状細胞が何らかの自己抗原をNKT細胞に提示して活性化を誘導している可能性が示唆された。2.平成16年度の歯周炎歯肉組織におけるCD1d陽性細胞とNKT細胞の免疫組織化学染色解析の結果から、B細胞がNKT細胞に抗原提示している可能性が示唆された。歯周炎組織に豊富に存在するB細胞の浸潤にケモカインCXCL13が閣与していると考え免疫組織染色ならびにリアルタイムPCR法により検討した。その結果CXCL13とB細胞マーカーであるCD19の発現に正の相関が認められた。B細胞エリアにはCXCL13の発現とともにそのレセプターであるCXCR5の発現も一致して認められた。またCXCL13の産生細胞として知られている通常二次リンパ節組織のB細胞濾胞に存在する濾胞樹状細胞がB細胞エリアに浸潤していることも明らかになった。
ネットワークコーディングを用いた高信頼無線ネットワーク

制御システムの構成要素を無線ネットワークで接続する無線ネットワーク化制御システムでは,制御システムを安定に動作させるために高信頼な無線ネットワークを構築することが不可欠である.本研究では,高信頼無線ネットワークをネットワークコーディングにより構築し,性能評価を行うことによりその有効性を確認した.制御システムの構成要素を無線ネットワークで接続する無線ネットワーク化制御システムでは,制御システムを安定に動作させるために高信頼な無線ネットワークを構築することが不可欠である.本研究では,高信頼無線ネットワークをネットワークコーディングにより構築し,性能評価を行うことによりその有効性を確認した.本研究では,産業機器等の制御システムを無線ネットワークで構成する無線ネットワーク化制御システムにおいて,システムを安定に動作させるための高信頼無線転送技術について検討している.今年度は,まず一般的な無線ネットワーク化制御システムにおいて,安定動作のための通信システムへの要求条件を制御理論の観点から検討した.その結果,無線ネットワーク化制御システムでは低パケットロス率と低遅延時間が要求されるだけでなく,無線ネットワークの通信品質を測定して動的に制御システムへとフィードバックすることが重要であることを明らかにした.この知見を基に,ネットワーク内部のリンク状態を推定するネットワークトモグラフィを用いた高信頼無線データ転送方式を提案した.本方式は,ネットワークトモグラフィによりネットワークを構成するリンクの通信品質を測定し,リンクの通信品質をコストとする最適経路を用いることによりパケットの到達率を向上させる手法である.さらに,本手法では,消失訂正符号とマルチパス経路制御方式を併用することにより低パケットロス率かつ低遅延でのパケット転送を実現している.今年度の検討では,ネットワークトモグラフィによりリンクロス率が理想的に推定できたとの仮定の下で,提案方式の基本的な性能評価を行った.具体的には,提案方式の限界性能を把握するため,制御システムに要求される遅延時間を拘束条件として,パケットロス率を最小とする経路を求め,遅延時間,パケットロス率の観点からの性能評価を行った.性能評価の結果,提案方式の無線ネットワーク化制御システムにおける有効性を明らかにした.本研究では,産業機器等の制御システムを無線ネットワークで構成する無線ネットワーク化制御システムにおいて,システムを安定に動作させるための高信頼無線転送技術について提案し,その性能面からの有効性を明らかにすることを目的としている.提案する方式は,ネットワークトモグラフィによる無線リンクの通信品質測定とネットワークコーディングによる消失訂正符号を組み合わせた手法である.昨年度の検討では無線リンクの通信品質が完全に推定されるという理想的な状況での経路制御方式の検討を行った.本年度の検討では,主にネットワークトモグラフィの手法について検討した.本研究で想定する環境では,任意の非循環有向グラフでの通信品質推定を可能とするネットワークトモグラフィが必要となるが,そのための技術としてネットワークコーディングを用いたネットワークトモグラフィと圧縮センシング技術を応用したネットワークトモグラフィの2つについて検討した.シミュレーション実験による性能評価の結果,ネットワークコーディングを用いた場合にはリンクの通信品質を高精度に推定可能であり,ネットワークトモグラフィを用いた場合には通信品質の悪いリンクのみを抽出してリンクの通信品質を推定できることを明らかにした.また,これらのネットワークトモグラフィを提案方式である経路制御方式に組み込んだ場合の基本的な性能評価をシミュレーション実験により行い,一部ではあるが提案方式の有効性を明らかにした.本研究では,産業機器等の制御システムを無線ネットワークで構成する無線ネットワーク化制御システムにおいて,システムを安定に動作させるための高信頼無線転送技術について提案し,その性能面からの有効性を明らかにすることを目的としている.提案する方式は,ネットワークトモグラフィによる無線リンクの通信品質測定とネットワークコーディングによる消失訂正符号を組み合わせた手法である.本年度の研究では,これまでに検討してきたネットワークトモグラフィによる通信品質推定手法を効率的に利用するための経路制御方式を提案した.本方式は,推定した通信品質を基に,送受信端末間に複数の経路を設定し,消失訂正符号を併用することにより高信頼な通信を実現する方式である.無線伝搬路の通信品質は空間相関が強いため,単に複数の経路を設定するだけでは消失訂正符号の効果を十分に発揮できない.そこで,中継端末間の隣接関係を利用してエリア内に広がったメッシュネットワークを構築し,そのメッシュネットワーク上で複数経路を構築する方法を検討した.また,設定可能な経路の中から一部の経路を選択する手法として,エンドーエンド間の通信品質を最大にするための経路選択手法についても検討した.これらの手法を計算機上に実装し,シミュレーション実験によりその有効性を確認した.性能評価の結果,空間相関の強い無線伝搬路上で提案方式が有効に動作し,エンドーエンドの通信品質が著しく改善されていることを明らかにした.本年度はネットワークトモグラフィ技術の提案およびその性能評価を主たる目的としていた.本年度得られた成果により,提案したネットワークトモグラフィの有効性をシミュレーション実験により明らかにできたため,研究計画は概ね順調に進展していると考えている.24年度が最終年度であるため、記入しない。今後は,ネットワークトモグラフィ技術を経路制御方式に組み込んだ提案方式を確立し,その性能評価を行っていく.ネットワークトモグラフィの性能評価の段階で,空間的に相関のある伝搬路環境等の場合にはネットワークトモグラフィの性能が劣化する可能性のあることもわかっている.この問題に対しては,相関性を考慮した伝搬路モデルを用いたネットワークトモグラフィにより対応する予定である.24年度が最終年度であるため、記入しない。
高い形質転換効率をもつシアノバクテリアによる新規光依存型酵素の創成

酸素発生型光合成生物のクロロフィル生合成系では、光によって触媒作用を駆動する酵素光依存性プロトクロロフィリド還元酵素(LPOR)が作動している。LPORは、短鎖デヒドロゲナーゼファミリーに属する酵素であり、本ファミリーの共通構造に加えて光で作動する機能の基盤となる固有のループ構造を有する。本研究では、このループ構造を除去した変異LPORから、合成セミランダムDNAから新たなLPORの再創出を試みたが、現時点で新たなLPORを得るところには至っていない。合成セミランダムDNAに2塩基程度の誤差があること、親株に強光耐性を有する細胞集団が含まれていることが、主な技術的ハードルとなることがわかった。光依存型プロトクロロフィリド還元酵素(LPOR)は、プロトクロロフィリドのC17=C18二重結合を立体特異的に還元し、クロロフィルaの直接の前駆体クロロフィリドaを生成する反応を触媒する。触媒作用の駆動に光を利用するLPORは、新たな光依存型酵素の構造鋳型として利用できる可能性を秘めている。本研究では、シアノバクテリアLeptolyngbya boryanaのLPORの光依存的な反応に重要であると推定される構造に対応する遺伝子領域を、終止コドンを含まないセミランダムなDNA配列に置換したライブラリーを構築し、これを自発的な形質転換能をもつシアノバクテリアSynechocystis sp. PCC 6803 (Syn6803)のpor欠損株(LPOR欠損株で強光感受性を示す)を宿主として強光耐性付与を指標に選抜することで、新規LPOR (活性型新規LPOR)の創出を目指す。Syn6803のpor欠損株は、強光・好気条件では致死形質を示すが、本条件でも生育可能な擬似復帰変異株(PR株)を生じることがある。選抜時でのPR株の出現をできるだけ最小限とすることが、新規LPORの効率的な選抜には不可欠である。そこでまず、PR株の出現を可能な限り抑制しながら、なおかつ新規LPORの創出により強光耐性を付与される株を選抜できる条件を確立した。さらに、この条件で、パイロットライブラリーとして調製した小規模ライブラリーからの選抜を行った。その結果、強光・好気条件での生育が十分に回復した形質転換体が10個出現した。これら強光耐性株がPR株であるかどうかを現在確認中である。今回のパイロットライブラリーの選抜ではSyn6803の形質転換効率が充分に高くなかった。今後は、形質転換効率が安定して高い条件を確立し、新規LPORの創出を目指す。触媒作用の駆動に光を利用するLPORは、新たな光依存型酵素の鋳型として利用できる可能性を秘めている。本研究では、シアノバクテリアLeptolyngbya boryanaのLPORの光依存的な反応に重要であると推定される構造に対応する遺伝子領域を、終止コドンを含まないセミランダムなDNA配列に置換したライブラリーを構築し、これを自発的な形質転換能を持つシアノバクテリアSynechocystis sp. PCC 6803の形質転換効率を向上させたLPOR欠損株(por-recJ欠損株;LPOR欠損により強光感受性を示し、recJ欠損により形質転換効率が上昇している)を宿主として、強光耐性付与を指標として選抜することで新規LPOR(活性型新規LPOR)の創出を目指す。前年度は、por-recJ欠損株を強光下で選抜する際に無視できない効率で出現する偽復帰変異株(PR株)の出現頻度が最小限となる条件で選抜された強光耐性株10株を単離した。今回、それらの株を詳細に分析したところ、強光耐性は新規LPORの創成によってもたらされたものではなくゲノム上の別の変異によって生じたことがわかった。これらの株のゲノムリシーケンスにより全株に共通する5つの変異が見つかり、用いたpor-recJ欠損株が選抜以前にこれらの変異を有していたことが示唆された。これらの変異のうち1つのSNPの存在がPR株の生成をもたらす可能性が高いと考え、一旦このSNPをもつ遺伝子の完全欠損を単離しこれにpor-recJ欠損を新たに導入し、PR株の出現頻度をより低下させた宿主を用いて新規LPORのスクリーニングを行う予定である。強光耐性を指標とした選抜において偽復帰変異株(PR株)の出現が効率的な新規LPORの妨げとなっているため、PR株の出現頻度が最小になるような、形質転換とその後の選抜条件を確立し、選抜を行った。しかし、得られた強光耐性株はすべてPR株であり、それらのゲノムには共通して5つのSNPが存在することがわかった。このため、さらにPR株の出現頻度をさらに低減させた新たな宿主を単離する必要が生じた。光依存型プロトクロロフィリド還元酵素(LPOR)は、プロトクロロフィリドのC17=C18二重結合を立体特異的に還元し、クロロフィルaの直接の前駆体クロロフィリドaを生成する。光が触媒作用を駆動するLPORのユニークな性質から、LPORが新たな光依存性酵素の鋳型として利用できる可能性を秘めている。

本研究では、LPORの光依存的な反応に重要と推定されるドメインに対応する遺伝子領域を、終止コドンを含まないセミランダムなDNA配列に置換したライブラリーを構築し、自発的な形質転換効率を大幅に向上させたLPOR欠損シアノバクテリアSynechocystissp. PCC 6803(por-recJ欠損株:LPOR欠損により強光感受性を示し、recJ欠損により形質転換効率が上昇している)を宿主とし、強光耐性付与を指標として選抜を行い、新規LPORの創出を目指している。LPOR欠損による強光感受性の相補(強光耐性)を指標として新規LPORをスクリーニングする過程で、偽復帰変異株(Pseudorevertant; PR株)が高頻度で出現することが大きな妨げとなることが明らかになった。PR株のゲノムリシーケンスの結果slr2031のSNP(1塩基置換)が高頻度で共通に生じることが判明した。このことは、宿主として用いているpor-recJ株の一部にこのSNPを有する細胞集団が存在することを示唆する。そこで、slr2031が完全に欠失した株からpor-recJ欠損を導入し、por-recJ-slr2031株を単離した。この株は、これまでのpor欠損、recJ欠損、por-recJ欠損と比べて光感受性が高まることが確認された。新たなLPOR生成を強光耐性を指標としてスクリーニングを行ったが、高頻度のPR株の出現が新規LPORをもつ形質転換体同定の妨げとなってきた。光依存型プロトクロロフィリド還元酵素(LPOR)は、プロトクロロフィリドのC17=C18二重結合を還元し、クロロフィルaの直接の前駆体クロロフィリドaを生成する。LPORはNADPHからヒドリド転移によりプロトクロロフィリド還元を触媒するが、このヒドリド転移の駆動には光によるプロトクロロフィリドの励起が必要である。LPORは、NADPHなどのピリジンヌクレオチドを補酵素とする短鎖デヒドロゲナーゼファミリーとよばれる大きな酵素ファミリーに属するが、光要求性はLPORのみが有する固有の性質である。このことから、LPOR固有のアミノ酸配列ループドメインには光依存性を付与する構造要因を有すると推察され、進化の過程で何らかの選択圧によってこの構造が選抜されてきたと推察される。このループを利用することで任意の酵素に光依存性という性質を付与できるかもしれない。そこで、本研究では、このループを欠失したLPORをもつシアノバクテリアSynechocystis sp. PCC 6803の変異株por欠損株から新たなLPORの進化を促す実験を行ってきた。por欠損株は、一定以上の強光下では生育できない形質を示す。por欠損株に対して、終止コドンを含まないセミランダムはDNA配列に置換したLPORライブラリーによって、強光耐性を示す復帰変異株を単離することで、新たなLPORの創出を目指している。形質転換効率を向上させるためにrecJおよびslr2031の欠損をもつ3重欠損株を利用して、強光耐性を指標としてスクリーニングを行った。しかし、得られた強光耐性株は、いずれも新たなLPORを創出した株ではないことがLPORの遺伝子の塩基配列決定で明らかとなった。このことは、より効率的なライブラリー構築とより大規模なスクリーニングを行うことが新たなLPOR創出に必須であることを示している。