hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
超臨界ホモトピーによる亜臨界乱流遷移の解明と制御

平面ポアズイユ流および平面クエット流の亜臨界乱流遷移に対して超臨界ホモトピー等による力学系アプローチを試みた.平面ポアズイユ流の乱流遷移では,乱流縞と呼ばれる流れ方向から傾いた方向に伸びる空間局在乱れが現れる.当研究室ではこの乱流縞の起源を与える周期解を空間局在する減衰力を付加したナビエ・ストークス方程式の解として数値的に求めた.この解は減衰力を含む方程式の解ではあるが,減衰力が作用しない本来の平面ポアズイユ流に対する解ではない.そこで,本来のナビエ・ストークス方程式の解へ移行させるホモトピー経路を数値的に追及している.また,矩形ダクト流の乱流遷移と平面ポアズイユ流とのホモトピーについても実験と数値シミュレーションによる検討を加えた.矩形ダクト流の乱流遷移では,アスペクト比(ダクト断面の辺長比)が1に近い場合には流れ方向にのみ空間局在する乱流パフが現れるが,アスペクト比が増加すると乱流パフのダクト中間面に関する対称性が崩れ,非対称性を有するパフが現れることが判明した.さらにアスペクト比を増加させると,流れ方向からの傾きを有するダクト固有の局在乱流が下流方向に蛇行する状態が現れることが明らかとなった.さらにアスペクト比を増加させると,この蛇行乱流が複雑化し,平面ポアズイユ流におけるいわゆる乱流縞に移行することを突き止めた.以上の発見は,矩形ダクト流に現れる平衡状態としての蛇行乱流と平面ポアズイユ流における乱流縞とがホモトピーによって接続し得ることを示唆している.平面クエット流に対しては,乱流遷移の初期に現れる有限寿命を有する過渡的乱流の発生について理論的,数値的考察を進めた.過渡的乱流は力学系理論においてはカオスサドルと見なせることに着目し,カオスサドルの発生をエッジ状態に関するホモクリニック軌道の生成,すなわちホモクリニックタンジェンシーとして捉えることに成功した.平面ポアズイユ流における乱流縞の起源を与える周期解のナビエ・ストークス方程式の解へのホモトピーに関する研究に進捗が見られ,また平面ポアズイユ流における乱流縞と矩形ダクト流における平衡状態としての蛇行乱流との間のホモトピーの可能性が示唆されたため.さらには平面クエット流における過渡乱流の発生を理論的に記述するホモクリニック軌道の生成,すなわちホモクリニックタンジェンシーを見出したため.今後は引き続き,平面ポアズイユ流の乱流縞の起源を与える周期解のナビエ・ストークス方程式の解へのホモトピーの追及を進めると同時に,平面ポアズイユ流の乱流縞と矩形ダクト流の蛇行乱流とのホモトピーを試みる.さらには平面クエット流におけるホモクリニック軌道によるアプローチを円管流の乱流遷移の問題に拡張することを試みる.平面ポアズイユ流および平面クエット流の亜臨界乱流遷移に対して超臨界ホモトピー等による力学系アプローチを試みた.平面ポアズイユ流の乱流遷移では,乱流縞と呼ばれる流れ方向から傾いた方向に伸びる空間局在乱れが現れる.当研究室ではこの乱流縞の起源を与える周期解を空間局在する減衰力を付加したナビエ・ストークス方程式の解として数値的に求めた.この解は減衰力を含む方程式の解ではあるが,減衰力が作用しない本来の平面ポアズイユ流に対する解ではない.そこで,本来のナビエ・ストークス方程式の解へ移行させるホモトピー経路を数値的に追及している.また,矩形ダクト流の乱流遷移と平面ポアズイユ流とのホモトピーについても実験と数値シミュレーションによる検討を加えた.矩形ダクト流の乱流遷移では,アスペクト比(ダクト断面の辺長比)が1に近い場合には流れ方向にのみ空間局在する乱流パフが現れるが,アスペクト比が増加すると乱流パフのダクト中間面に関する対称性が崩れ,非対称性を有するパフが現れることが判明した.さらにアスペクト比を増加させると,流れ方向からの傾きを有するダクト固有の局在乱流が下流方向に蛇行する状態が現れることが明らかとなった.さらにアスペクト比を増加させると,この蛇行乱流が複雑化し,平面ポアズイユ流におけるいわゆる乱流縞に移行することを突き止めた.以上の発見は,矩形ダクト流に現れる平衡状態としての蛇行乱流と平面ポアズイユ流における乱流縞とがホモトピーによって接続し得ることを示唆している.平面クエット流に対しては,乱流遷移の初期に現れる有限寿命を有する過渡的乱流の発生について理論的,数値的考察を進めた.過渡的乱流は力学系理論においてはカオスサドルと見なせることに着目し,カオスサドルの発生をエッジ状態に関するホモクリニック軌道の生成,すなわちホモクリニックタンジェンシーとして捉えることに成功した.平面ポアズイユ流における乱流縞の起源を与える周期解のナビエ・ストークス方程式の解へのホモトピーに関する研究に進捗が見られ,また平面ポアズイユ流における乱流縞と矩形ダクト流における平衡状態としての蛇行乱流との間のホモトピーの可能性が示唆されたため.さらには平面クエット流における過渡乱流の発生を理論的に記述するホモクリニック軌道の生成,すなわちホモクリニックタンジェンシーを見出したため.今後は引き続き,平面ポアズイユ流の乱流縞の起源を与える周期解のナビエ・ストークス方程式の解へのホモトピーの追及を進めると同時に,平面ポアズイユ流の乱流縞と矩形ダクト流の蛇行乱流とのホモトピーを試みる.さらには平面クエット流におけるホモクリニック軌道によるアプローチを円管流の乱流遷移の問題に拡張することを試みる.
培養線維芽細胞の力学的環境への機能的適応過程

初代線維芽細胞をコラーゲンゲル内で培養し,種々の力学的環境のもとでの細胞の挙動を顕微鏡用VTR装置にて観察した.細胞による引張応力の発現,細胞による力学的環境の認識,そして細胞による自己組織化の過程について検討した結果,以下のことが明らかとなった.1.線維芽細胞による引張応力の発現試験片中に培養細胞が引張応力を発現していることが確認された.細胞がゲル中のコラーゲン線維に接着すると,接着部の間でストレスファイバーが発達し収縮力を発現し,コラーゲン線維が緊張して細胞はコラーゲン線維の配向に沿って伸長した形態をとってコラーゲン線維に引張応力を生じるものと考えられた.2.線維芽細胞による引張応力場の認識培養細胞が引張応力方向を認識することが観察された.引張応力に沿ったコラーゲン線維には緊張が生じ平行な線維はゆるんでいるが,細胞は緊張した線維とゆるんだ線維の差異を認識し,緊張した線維に沿って伸長した形態を取るようである.3.細胞集団の自己組織化本実験では,細胞集団が力学的環境に適応した形態を自己組織化により創出することが確認された.これは,次のようなフィードバック機構によるものと考えられた.(1)細胞の伸張方向への引張応力の発現,(2)引張応力により緊張したコラーゲン線維の出現,(3)緊張したコラーゲン線維に沿って細胞の伸張,(4)(1)へ戻る.このような機構は力学的なメカニズムによって情報伝達が行われる力学的オートクリン機構とも言えるものであり,細胞集団内で現象が増幅されることによって集団として知的な挙動が実現されていると考えられる.初代線維芽細胞をコラーゲンゲル内で培養し,種々の力学的環境のもとでの細胞の挙動を顕微鏡用VTR装置にて観察した.細胞による引張応力の発現,細胞による力学的環境の認識,そして細胞による自己組織化の過程について検討した結果,以下のことが明らかとなった.1.線維芽細胞による引張応力の発現試験片中に培養細胞が引張応力を発現していることが確認された.細胞がゲル中のコラーゲン線維に接着すると,接着部の間でストレスファイバーが発達し収縮力を発現し,コラーゲン線維が緊張して細胞はコラーゲン線維の配向に沿って伸長した形態をとってコラーゲン線維に引張応力を生じるものと考えられた.2.線維芽細胞による引張応力場の認識培養細胞が引張応力方向を認識することが観察された.引張応力に沿ったコラーゲン線維には緊張が生じ平行な線維はゆるんでいるが,細胞は緊張した線維とゆるんだ線維の差異を認識し,緊張した線維に沿って伸長した形態を取るようである.3.細胞集団の自己組織化本実験では,細胞集団が力学的環境に適応した形態を自己組織化により創出することが確認された.これは,次のようなフィードバック機構によるものと考えられた.(1)細胞の伸張方向への引張応力の発現,(2)引張応力により緊張したコラーゲン線維の出現,(3)緊張したコラーゲン線維に沿って細胞の伸張,(4)(1)へ戻る.このような機構は力学的なメカニズムによって情報伝達が行われる力学的オートクリン機構とも言えるものであり,細胞集団内で現象が増幅されることによって集団として知的な挙動が実現されていると考えられる.
魚類の個体群構造を簡易的に推定する手法の開発

水産対象種において,種内での地域個体群への分化の有無や各個体群の地理的分布,すなわち個体群構造を明らかにすることは,資源管理や増殖施策を考える上で不可欠である.数多い水産対象種の全てについて個体群構造を解明することは難しいため,個体群構造が強い魚種を選び出して優先的に調査を進める必要があるが,どのような魚種で個体群構造が強いのかはわかっていない.本研究では,各魚種の生活史特性から間接的に地域個体群への分化レベルを推定することが可能かどうか調べることを目的とし,韓国ー西日本の沿岸および内湾性海域を対象として,生活史特性の異なる近縁種間において個体群分化レベルの比較を行った.本年度は前年度に引き続き分析用試料収集とミトコンドリアDNAの分析を行い,最終的に複数の地点から十分な個体数が得られたタイ科(クロダイ・ヘダイ・キチヌ・マダイ・キダイ),ニシン科(キビナゴ・ウルメイワシ・サッパ・コノシロ),カワハギ科(カワハギ・ウマヅラハギ・アミメハギ)の3科12種について,各種の沿岸性の強さに関わる生活史特性と,地域個体群への分化レベルの高さを比較した.沿岸性の強さとしては,成魚の生息水深,産卵場の水深,産卵場の開放性,卵の性状を用いた.その結果,各科において,沿岸性が強いほど地域個体群間の分化レベルが高いことが示され,全12種では有意な相関が認められた.また,数量化I類による分析では,各生活史特性のなかでも生息水深と産卵場の開放性の寄与が大きいことが示され,これら二つの情報を用いて,沿岸性海産魚において個体群構造の強い種を選び出せることが示唆された.水産対象種において,種内での地域個体群への分化の有無や各個体群の地理的分布,すなわち個体群構造を明らかにすることは,資源管理や増殖施策を考える上で不可欠である.しかし,数多い水産対象種の全てについて個体群構造を解明することは難しく,これまでに研究が進んでいる魚種は多くない.本研究では,各魚種の生活史特性から間接的に個体群の分化レベルを推定することが可能かどうか調べることを目的とし,韓国ー西日本の海域を対象として,生活史特性の異なる近縁種間において個体群分化レベルの比較を行っている.本年度は,分析対象魚種の選定と分析用試料収集を進めるとともに,入手できたものから遺伝的分析に着手した.マハゼ,アイナメ,コノシロについて,韓国および日本産の標本間でミトコンドリアDNA調節領域塩基配列の差異を調べた.アナハゼ,ヘビギンポ,マサゴハゼについては韓国産標本が未入手であるが,日本産標本についてのみミトコンドリアDNA調節領域塩基配列分析を行った.また,コノシロについては次世代シークエンサーを用いて見出した多数のマイクロサテライト座位候補から約20座位を選んでプライマーを作成し,各座位の評価を行った後に韓国および日本産の各個体群について分析した.概ね当初の研究実施計画通りに進捗しているが,対象として選定した魚種でも十分な試料数が収集できていないものが多く,次年度ではさらに試料収集につとめる必要がある.水産対象種において,種内での地域個体群への分化の有無や各個体群の地理的分布,すなわち個体群構造を明らかにすることは,資源管理や増殖施策を考える上で不可欠である.しかし,数多い水産対象種の全てについて個体群構造を解明することは難しく,これまでに研究が進んでいる魚種は多くない.本研究では,各魚種の生活史特性から間接的に個体群の分化レベルを推定することが可能かどうか調べることを目的とし,韓国ー西日本の沿岸および内湾性海域を対象として,生活史特性の異なる近縁種間において個体群分化レベルの比較を行っている.本年度は全年度に引き続き分析用試料収集と遺伝分析を進めた.アイナメ,クジメ,エツ,マハゼ,ハゼクチについて韓国・中国と日本産との間でミトコンドリアDNA調節領域塩基配列の差異を調べた.エツについては次世代シークエンサーを用いて見出した多数のマイクロサテライト座位候補から約20座位を選んでプライマーを作成した後,良好なPCR増幅が確認された11座位を用いて韓国および日本産個体群について分析し,個体群間の分化レベルを確認した.その他,タイ科(クロダイ・キチヌ・マダイ・キダイ),ニシン科(サッパ・ヒラ・キビナゴ・ウルメイワシ),カワハギ科(カワハギ・ウマヅラハギ・アミメハギ),カレイ科,ニベ科,コチ科について玄界灘,山陰,瀬戸内海等の数地点および韓国から分析用試料収集を進め,入手できたものから順次分析を行っている.ミトコンドリアDNAおよびマイクロサテライトDNAによる遺伝分析は順調に進んでいるが,天候不良や漁獲不調等により分析用標本の収集が十分でない対象種がいくつか出ている.個体数または採集地点数が十分でない種については,対象種の変更を検討している.水産対象種において,種内での地域個体群への分化の有無や各個体群の地理的分布,すなわち個体群構造を明らかにすることは,資源管理や増殖施策を考える上で不可欠である.しかし,数多い水産対象種の全てについて個体群構造を解明することは難しく,これまでに研究が進んでいる魚種は多くない.本研究では,各魚種の生活史特性から間接的に個体群の分化レベルを推定することが可能かどうか調べることを目的とし,韓国ー西日本の沿岸および内湾性海域を対象として,生活史特性の異なる近縁種間において個体群分化レベルの比較を行っている.本年度は前年度に引き続き分析用試料収集と遺伝分析を進めた.

タイ科(クロダイ・ヘダイ・マダイ・キダイ),ニシン科(キビナゴ・ウルメイワシ),カワハギ科(カワハギ・ウマヅラハギ・アミメハギ),カレイ科(マコガレイ・ヒレグロ),アイナメ科(アイナメ,クジメ,ホッケ),ハゼ科(マハゼ・ハゼクチ)について玄界灘,若狭湾,瀬戸内海周辺および韓国から試料を収集してミトコンドリアDNA調節領域塩基配列を調べたところ,沈性卵を産む魚種では,種内に2つの分化したクレードがある傾向がみられた.ただし,ホッケでは種内に多型がほとんど無いことが判明した.マハゼおよびハゼクチについては,新規に単離したマイクロサテライトDNAの11座位を用いた分析も行い,有明海において種間交雑が生じていることを見出した.コノシロについては,ミトコンドリアDNAでは深く分化した2つのクレードが認められていたが,それらは韓国の東岸・南岸の混在域では生殖的隔離がなく混合していることを確認した.天候不良や漁獲不調等により分析用標本の個体数または地点数が十分でない対象種がいくつか残っているため,採集地点を変更するなどして必要数の確保を急ぐ.収集済みの試料の遺伝的分析は順調に進捗している.水産対象種において,種内での地域個体群への分化の有無や各個体群の地理的分布,すなわち個体群構造を明らかにすることは,資源管理や増殖施策を考える上で不可欠である.数多い水産対象種の全てについて個体群構造を解明することは難しいため,個体群構造が強い魚種を選び出して優先的に調査を進める必要があるが,どのような魚種で個体群構造が強いのかはわかっていない.本研究では,各魚種の生活史特性から間接的に地域個体群への分化レベルを推定することが可能かどうか調べることを目的とし,韓国ー西日本の沿岸および内湾性海域を対象として,生活史特性の異なる近縁種間において個体群分化レベルの比較を行った.本年度は前年度に引き続き分析用試料収集とミトコンドリアDNAの分析を行い,最終的に複数の地点から十分な個体数が得られたタイ科(クロダイ・ヘダイ・キチヌ・マダイ・キダイ),ニシン科(キビナゴ・ウルメイワシ・サッパ・コノシロ),カワハギ科(カワハギ・ウマヅラハギ・アミメハギ)の3科12種について,各種の沿岸性の強さに関わる生活史特性と,地域個体群への分化レベルの高さを比較した.沿岸性の強さとしては,成魚の生息水深,産卵場の水深,産卵場の開放性,卵の性状を用いた.その結果,各科において,沿岸性が強いほど地域個体群間の分化レベルが高いことが示され,全12種では有意な相関が認められた.また,数量化I類による分析では,各生活史特性のなかでも生息水深と産卵場の開放性の寄与が大きいことが示され,これら二つの情報を用いて,沿岸性海産魚において個体群構造の強い種を選び出せることが示唆された.平成28年度には,試料数が十分ではない対象魚種について採集を急ぐ.特に韓国側の試料が不足しているため,韓国の研究者と連携して収集を行う.集まった試料については順次遺伝的分析を行うが,特にエツについては,新規マイクロサテライトDNA座位の単離と分析を進める予定である.
超伝導技術による電気エネルギ-システムの高効率化

(1)超伝導マグネットの電力系統への応用SMESによる電力系統の特性把握について、その可能性を実験的に検証することを目的に、SMESにより定常電力変動を与え、これによる系統動揺の周波数特性を測定した。(2)超伝導機器の電気絶縁材料システムに関する基礎研究極低温に於いて絶縁材料に応用可能なポリチオフェンエチレン、ポリチオフェンブチレン等の新しい共役系高分子を開発した。(3)交流超伝導巻線の安定化の基礎研究交流超伝導巻線の素線に交流縦磁界を加えた通電試験では明かに縦磁界による交流電流劣化現象が起きることを確かめた。(4)交流用超伝導体構造の最適化ストランド間接触抵抗の評価に用いる交流化曲線測定装置の感度を推定できる理論式を導出した。これに基づき高感度装置の試作に成功した。(5)超伝導変圧器の保護方式に関する基礎研究3kVAの空心超伝導変圧器を用いて、無負荷試験、短絡試験、実負荷試験、および臨界負荷試験を行った。(6)磁気式超伝導整流素子の開発磁界による超伝導/常電導相転移を利用した試作磁気式超伝導スイッチと並列負荷抵抗の回路に交流電流源を接続したスイッチの交流特性について一定磁界中のスイッチング基礎実験を行った。(7)超伝導マグネット貯蔵電力変換の高効率・高集積化電力変換装置を超伝導マグネットと同一の極低温環境下で一体化して運転する事により高密度と高効率化をはかった。(8)超伝導技術を用いた新しい電力システムの構成超伝導ケ-ブルが大都市中心部へ直接導入されると、瞬時電圧低下によるコンピュ-タのシステムダウンが、都市部において平均0.52回/年から0.12/年まで低減されることを示した。(9)電力システムへの超伝導機器の導入効果GTOスイッチを極低温で使用する可能性をデバイスシミュレ-ションによって評価し、高温超伝導体のシ-ルド効果を表現するシミュレ-ションモデルを導いて超伝導応用機器のうず電流損失への影響を解析した。
海産無脊椎動物レクチンの構造及びその細胞膜傷害作用に関する研究

本研究では海産無脊椎動物の中でも,特に棘皮動物に属するグミ(Cucumaria echinata)体内に存在する糖結合タンパク質(レクチン)を中心に,その構造と機能について研究を行った。グミに4種類存在するCa^<2+>依存性レクチンの中でも、CEL-IIIと名付けられた分子量47,500のガラクトース特異的レクチンは、赤血球膜にイオン透過性の小孔を形成して溶血活性を発現する。そこで、ヒト赤血球膜から構成脂質を分離・精製し、それぞれの膜構成脂質のCEL-IIIレセプター能の評価を行った。その結果、非還元末端にβ-結合ガラクトースまたはN-アセチルガラクトサミンを有する糖脂質はCEL-IIIを強く結合し高いレセプター能を示すこと,また、このような糖脂質のレセプター能には、単にCEL-IIIとの親和性だけではなく、その糖鎖の結合様式や長さなどが大きく関係していることが示唆された。一方、CEL-IIIの溶血活性に関与するアミノ酸残基を化学修飾により検討した結果,CEL-IIIのアミノ基やカルボキシル基を修飾した際に溶血活性の大きな低下が見られたことから,これらを有するアミノ酸残基が溶血機構に大きく関与しているものと考えられた。また,カルボキシル基に関しては,溶血活性の他に糖結合活性も大きく低下したことなどから,CEL-IIIが有する2箇所の糖結合部位のうちいずれか片方の糖結合能に関与しているものと考えられた。一方,このような溶血性レクチンのモデルとして,通常のレクチンと両親媒性α-ヘリックスペプチドのコンジュゲートを作成し,赤血球膜との相互作用を検討した結果,レクチン活性に依存した溶血活性を発現することが明らかになり,新規な機能を持つタンパク質の設計の可能性を示すものと考えられた。本研究では海産無脊椎動物の中でも棘皮動物に属するグミ(Cucumaria echinata)体内に存在する糖結合タンパク質(レクチン)の構造と機能について検討を行った。グミに4種類存在するCa^<2+>依存性レクチンの中でも、CEL-IIIと名付けられた分子量47,500のガラクトース特異的レクチンは、赤血球膜にイオン透過性の小孔を形成して溶血活性を発現するが、その際、CEL-IIIの赤血球膜表面への特異的な結合が重要なステップであることが明らかになっている。そこで、ヒト赤血球膜から構成脂質を分離・精製した後に、それらを人工脂質小胞リポソームに組み込み、CEL-IIIを作用させた際の内部からの蛍光物質の漏出を測定することによって、それぞれの膜構成脂質のCEL-IIIレセプター能の評価を行った。その結果、CEL-IIIは赤血球膜に存在する脂質のうち、スフィンゴ糖脂質、中でもラクトシルセラミド(LacCer)を用いた場合にのみ、リポソームからの蛍光物質の効果的な漏出を引き起こした。一方、CEL-IIIと糖脂質との結合を、糖固定化マイクロプレート法を用いて測定した結果、LacCerに最も親和性が高かったが、グロボシド(Gb_4Cer)にもほとんど同程度の親和性が認められた。これらの結果から、CEL-IIIは非還元末端にβ-結合ガラクトースまたはN-アセチルガラクトサミンを有する糖脂質に強く結合するが、赤血球膜に対する小孔形成のためには、単に糖脂質との親和性だけではなく、その糖鎖の結合様式や長さなどが大きく関係していることが示唆された。

一方、CEL-IIIの溶血活性に関与するアミノ酸残基を化学修飾法により検討した結果、アミノ基が重要であり、それはCEL-IIIが膜内でオリゴマーを形成する過程に関与していることによることが明らかになった。本研究では,まず海産無脊椎動物グミ(Cucumaria echinata)の体液及び組織中に存在する溶血性レクチンCEL-IIIの構造と機能を明らかにする事を目的として,その化学修飾が活性に及ぼす影響について検討した。CEL-IIIのアミノ基を無水コハク酸を用いてスクシニル化した際に,その赤血球凝集活性はほとんど影響されずに溶血活性のみが消失したことから,逆の荷電を有するカルボキシル基に着目し,グリシンメチルエステル及び水溶性カルボジイミドにより化学修飾したところ,アミノ基の場合と異なり,赤血球凝集活性,溶血活性ともに著しく低下した。しかしながら,糖固定化マイクロプレートを用いた糖結合活性測定からはわずかな活性低下が見られたのみであったことから,CEL-IIIのカルボキシル基の修飾は,このタンパク質が持つ2箇所の糖結合部位のうち片方のみの活性を阻害する事によって引き起こされたものと推定した。-方,同じグミ体内に存在するCa^<2+>依存性レクチンであるCEL-Iについて,モデル及び天然の両親媒性α-ヘリックスペプチドを付加したコンジュゲートを作成し,赤血球膜との相互作用を検討した結果,Ca^<2+>存在下でのみレクチン活性に依存した溶血活性を発現することが見出された。この結果は,生理活性ペプチドとレクチンとの組み合わせにより,細胞特異性を付与した抗菌タンパク質などの新規な生理活性を示す人工タンパク質を設計することが可能であることを示唆している。
国際生活機能分類（ＩＣＦ）を用いた電子化生活機能記録システムの研究開発

Web上でICFを閲覧、検索可能とするためのWebサーバを構築し、ICFコード検索システムを作成した(URL: http://hi-kumw.com/)。ICFコード検索の際には文章からキーワードを抜き出して検索できるようにした。作成したICFコード検索システムの活用例を示すために既存の7つの生活機能評価の評価項目(294項目)をICFコード検索システムを用いてコード化し、各調査票の特徴を調べた。類似の評価票を分類することで、新しい評価票を作成する際、より完成度を高めるための一つの方法を示した。これはICFコード検索システムによってコード化が容易になったために実現できたといえる。ICFの有効利用のためには電子化システムが不可欠であると考えられるが、わが国においてはICFを用いた大規模調査を実施し、ICFそのものの有効性を検証している先行研究がみられない。そこで、生活機能記録システムの開発に先立ち、肢体不自由児施設入所児を対象にICFを用いたアンケート調査を実施し、対象児の社会生活力の実態および支援の効果の把握を試みた。調査対象は肢体不自由児施設に入所する13歳以上17歳以下の児童162名であった。調査項目は国際生活機能分類(ICF)を活用して選択し、社会生活力に関連する【意思決定】、【日課の遂行】、【会話】、【コミュニケーション用具の技法と利用】、【基本的な対人関係】、【基本的な経済的取引】、【健康に注意すること】の7項目とした。評価にはICFが提唱する第I評価点(実行状況の評価)と第IV評価点(支援なしでの実行状況の評価)を使用した。社会生活力の実態(困難さ)は障害類型によって差がみられ、中軽度障害群が最も低く、重度肢体不自由群、重度知的障害群、重症心身障害群の順に高まった。また、支援の効果については、障害類型間で違いが認められた。これらの知見から、社会生活力の実態や支援の効果は知的障害の程度と密接な関連があるだけでなく、運動障害も一定の影響を及ぼすことが示唆された。ICFの概念を取り入れた調査を行うことで、心身機能(障害類型)の状態と社会生活力の関連や支援の効果の把握が可能であり、生活機能記録システムではこれらの結果を出力できる仕組みの構築が重要であることが確認された。平成22年度から、生活機能記録システムの開発に先立ち、肢体不自由児施設入所児を対象に国際生活機能分類を用いたアンケート調査を実施し、その分析を進めてきた。平成23年度も引き続きこの分析を進め、対象児の社会参加の実態および支援の効果の把握、活動と参加の関連の調査などを行った。また、特別支援学校の教科である「自立活動」において用いられる項目と、国際生活機能分類の項目との比較も行い、特別支援学校における国際生活機能分類活用の有効性についての示唆も得た。各対象者によって国際生活機能分類がどのように利用できるかの確認ができたことに加え、国際生活機能分類を利用する際の問題点がこれまでの調査で明らかになった。その中でも、分類・構造が複雑な国際生活機能分類の1400以上の項目から、対象児の状態や特徴を表す項目を探し出す手順において、情報通信技術を活用する利点が高いことが、改めて確認できた。そのため、国際生活機能分類項目検索支援システムの開発を早急に進めるべく、平成23度末に国際生活機能分類情報の整理および情報を記録し検索機能の役割を果たすサーバの準備を開始した。国際生活機能分類情報の整理については、情報をどのような形で電子化するか検討し、5月中旬には電子化作業が完了する予定になっている。サーバの準備についてはすでに完了しているため、国際生活機能分類情報の電子化作業が終わり次第、検索支援システムの開発に取り掛かれる状態である。.昨年度作成したICFコード検索システムの活用例を示すために既存の7つの生活機能評価(JASPER、居宅サービス計画、要介護認定調査票、重症児チェックリスト、障害程度区分認定調査票、認知症アセスメント、FIM)の評価項目をICFコード検索システムを用いてコード化し、各調査票の特徴を調べた。7つの評価票の全評価項目は294件であった。このデータからICFコードの頻度分布図を作成すると、心身機能「b」および活動・参加「d」についての評価項目が大半あり、心身機能「b」を中心に評価している評価票と活動・参加「d」を中心に評価している評価票に分かれることが示唆された。そこで、クラスタ分析で評価票を分類したところ、FIM・認知症アセスメント・JASPER・重症児チェックリストのグループと、居宅サービス計画・要介護認定調査票・障害程度区分認定調査票のグループに分かれた。FIMはADLを評価するものであり、認知症アセスメントも日常生活における能力を中心に調査していることがこの結果から分かる。

居宅サービス計画と要介護認定調査票はいずれも高齢者を対象とした評価票であり、障害程度区分認定調査票は一部を要介護認定調査票を参考に作成されたものであるので妥当な分類であると考える。新しい評価票を作った際に、同様の分析を行えば類似度の高い評価票を確認することができる。さらに多くの生活機能評価票の評価項目をICFコード化し、収集することでより正確な分類が可能になることに加え、ICFコードに対応する評価項目のサンプルを得ることにもなる。今年度の研究ではICFの活用例として、既存の評価票をICFコード化し、類似の評価票を分類することで、新しい評価票を作成する際により完成度を高めるための一つの方法を示した。これはICFコード検索システムによって容易にコード化が可能となったために実現できたといえる。国際生活機能分類(ICF)をインターネットを介して検索可能とするためのWebサーバを構築した(独自ドメイン:hi-kumw.com/)。このサーバへ、一つのICFコード情報に対して一つのHTMLファイル、すなわち1,457のhtmlファイルを保存(URL http://hi-kumw.com/icf/)し、ICFコード情報の検索に備えた。例えば、b210の情報へアクセスしたい場合、ブラウザでhttp://hi-kumw.com/icf/b210.htmlへアクセスするとb210の情報が出力される。検索機能としてはGoogle検索エンジンを使用した。Google検索ボックスは個人のWebサイトへ設置することができ、一般ユーザに意識させることなく、特定のサイト内の検索を行える。このサイト内検索を利用し、hi-kumw.com/icf/に存在するファイルのみを対象に検索が実行される仕組みとした。また、本システムは、Yahoo形態素解析(WebAPI)も利用した。Yahoo形態素解析の主要な処理の流れは、利用サーバから解析したい文字等の情報をYahooのサーバへ送信し、Yahooサーバから解析結果を受け取って処理を進めるという形になる。例えば「車椅子で友達と買い物に行く」を解析した場合、「車椅子」「で」「友達」「と」「買い物」「に」「行く」の文字列に分解し、それぞれの文字列の品詞やよみかたを解析結果として得られる。本システムでは解析結果の名詞と動詞を「OR」でつなげてGoogle検索を行い、文章の検索を可能とした。この例では、「車椅子OR友達OR買い物OR行く」が検索文字列となる。類似研究の経験がある研究協力者の協力を予定していたが、協力を得ることができず、情報通信技術を用いた国際生活機能分類の活用に関する先行研究との比較が困難になった。代わりに、情報通信技術を利用せず、国際生活機能分類を様々な対象者に用いる研究を充実させ、現状の問題点やニーズの把握を丁寧に実施した。25年度が最終年度であるため、記入しない。障害のある人の生活機能(ICFコード)を検索するシステムの主要機能が完成した。今後は付加機能を加えるとともに、実践的にシステムを利用して検証を行う。情報通信技術を用いた国際生活機能分類の活用に関する先行研究との比較の代わりに、情報通信技術を利用せず、国際生活機能分類を様々な対象者に用いる研究を充実させた。
皮膚有棘細胞癌における癌幹細胞の同定と解析

幹細胞候補となるマーカーを用い、腫瘍におけるその発現を検討した。CD133、smad4を候補と考えまず免疫染色で検討したところ有棘細胞癌(SCC)の数%に陽性細胞が認められた。SCCのcell lineを用いたフローサイトメトリーでの検討でSCCにはside population cellが数%存在することが分かった。これらの細胞の機能解析のため担癌マウスモデルを作成した。しかし、ヒト皮膚癌細胞はマウスへの生着が悪くin vivo解析は難しかった。皮膚有棘細胞癌の癌幹細胞を探るべく、幹細胞のマーカーとなる可能性のあるCD133、samd4、ついて検討した。まず、実際の腫瘍の手術サンプルを用いてCD133、samd4の発現について、免疫組織学的に検討した。手術サンプルは皮膚有棘細胞癌以外の皮膚癌からも得た。皮膚有棘細胞癌、およびそのin situ病変である日光角化症、Bowen病では、一部の症例で、CD133の発現が数%未満で認められた。悪性黒色腫では明らかに症例により発現に差があり、進展度、分化度、予後などとの因子との関連を今後検討し、将来の移植実験に用いるかどうか検討する予定である。またsmad4に関してCD133より明らかに発現の差が認められた。Smad4の発現はケラチノサイトの悪性腫瘍のみで検討したが(Bowen病、皮膚有棘細胞癌)、陽性・陰性の症例の差がはっきりしていることから、これらの症例の臨床的詳細な経過をさらに検討し、次年の研究につなげたいと考えている。また、幹細胞の候補としてあげたside population,ALDH活性に関しては、手術サンプルを用いて、assayの適正条件を決める実験に留まり、それらのin vitroでの腫瘍形成能などの検討には至らなかった。これはサンプル数が思ったよりも少なかったためである。引き続き、症例毎に検討していきたいと考えている。Colonyformation assayなどその検討に必要なin vitroの研究条件は本年度既に整備できている。なお、次年におけるin vitroでの研究の準備として、免疫不全マウスであるヌードマウスにSCC、melanoma、隆起性皮膚線維肉腫の腫瘍細胞を移植し、担癌モデルマウス形成を進めている。皮膚有棘細胞癌をはじめとする各種皮膚癌における幹細胞同定を試みた。幹細胞のマーカをin vivo実験で確認する前実験として既存の手術サンプル標本よりFANCD2,CDI33,SPF1,smad4,14-3-3 sigmaの染色を行い解析した。FANCD2,CD133陽性細胞はほとんど認められず、幹細胞マーカーとしては不適当と考えられた。SPF1,smad4,14-3-3 sigmaの発現は、幹細胞マーカーとしては不適当であったが、症例により明らかに発現の差が認められており、予後因子になる可能性があるためさらに解析予定である。また、有棘細胞癌の表皮内癌であるBowen病では、特に外陰部や手指に発症するものでは粘膜型悪性型のヒト乳頭腫ウイルス感染が原因であることが多い。ヒト乳頭腫ウイルスは皮膚の幹細胞に感染すると考えられている。このため、この癌では感染細胞が癌幹細胞になると考えられる。ヒト乳頭腫ウイルス感染のある腫瘍と非感染性の腫瘍とのタンパク発現の違いを用いることにより癌幹細胞をとらえられると考えた。両者の違いをサイクリンE、Aなどの発現を中心に検討した。また、手術サンプルより得た有棘細胞癌、皮膚隆起性線維肉腫細胞を培養し、さらには担癌モデルマウス作成のため、これらのサンプル組織または培養細胞を用いてヌードマウスへの皮下移植を行なった。これらの担癌マウスは次年度のin vivo解析に用いる予定である。幹細胞候補として挙げたSPF1, smad4の発現の有無による臨床的な予後の差は認めず、これらのマーカーは幹細胞同定には不適当と考えられた。またSCC in situ病変ではHPV関与症例では明らかにp53の発現が低下していた。前年度に作成した皮膚有棘細胞癌及び皮膚隆起性線維肉腫のcellをヌードマウスにマトリゲルを用いて移植し、担癌マウスモデルの作成を試みた。しかし、細胞の生着は悪く、さらにヒト線維芽細胞を用いたhumanized modelも試みたが、担癌マウスの作製は困難であった。そこで、確立されたcell lineを用いた。ヒト悪性黒色腫のcell lineであるSK-MELをin vitroで培養増幅した後、マトリゲルと共にマウスに移植した。形成された腫瘍はマウスに連続移植し維持した。この腫瘍を用い、ヘキストダイを用いた解析を行ったところ、約5%のSP細胞が検出された。また手術サンプルより作成した隆起性皮膚線維肉腫のcell lineを用いた解析でもSP細胞の存在が確認できた。しかしこれらSP細胞をソーティングしての移植実験は成功しなかった。また、マウスのSCCにおけるSP細胞とnon-SP細胞の発現遺伝子の解析はマイクロアレイを用いて行った。

PI3K/AKT signaling, p53 signalingなどでの有意差を認めておりこれらの経路が重要であると考えられた。皮膚癌の腫瘍サンプルでのタンパク発現などのin vitroの実験はおおむね順調に進展しているが、免疫抑制マウスでのin vivo実験が遅れている。これは人の皮膚癌の生着が、免疫抑制マウスでさえも思うようにいかないことが理由の一つである24年度が最終年度であるため、記入しない。11に挙げた問題点を克服するためにhumanizeした下床モデルを用いたマウス移植実験で進めていく予定である。24年度が最終年度であるため、記入しない。
一過性高尿素状態は蛋白カルバミル化として記憶され生体毒性を示す

我々は平成27年度に予定していた計画のうち、下記のことを明らかにした。応募の段階では尿素のコントロールをスターチとしていたが、スターチはカロリー負荷となるため適さないとその後判断し、セルロースへ変更して実際の研究を行った。予備検討では、uremic memory保持期間と考えられる10%尿素負荷中止1週後にアデニン負荷を開始したラットでは、セルロース事前投与後アデニンを負荷したラットより血管石灰化に増悪傾向が認められる事を確認していたが、実験に供した動物数が少なく、統計学的有意差を見出すには至っていなかった。そこで、まず本研究では動物数を増やして再検討したところ、統計学的有意差を見出すことができ、真実であることを確認した。次に、抗カルバミル化蛋白抗体を用いたWestern blotおよび免疫組織化学法により、4週間の10%尿素混餌投与で血管の構成蛋白質がカルバミル化されていることを明らかにした。次に継時的サンプリングにより、10%尿素混餌投与終了1週後では血管構成蛋白質のカルバミル化が保持されているが、8週後では消失しており、セルロース事前投与群と差が無いことを確認した。そのため、カルバミル化が消失した尿素負荷終了8週後およびセルロース事前投与終了8週後よりアデニンを負荷して、その後に得られる血管石灰化の程度をカルバミル化が保持されている尿素負荷終了1週後からアデニンを負荷した場合と比較した。その結果、尿素負荷1週後からアデニンを負荷した際に認められていた血管石灰化の増悪は消失しており、その程度はセルロース事前投与群と同等であった。このことは、カルバミル化がuremic memoryとして作用し、アデニン誘導性腎不全ラットの血管石灰化を増悪させている可能性を示唆している。
歯・顎・顔面頭蓋の成長発育を支配する遺伝要因についての解析的研究

1.本研究の目的成長期にある小児を対象とする歯科臨床においては、とくに歯・顎・顔面領域の成長発育を支配する各要因に関しての詳細な知識を必要とする。本研究では、ラット及びマウスなどの純系実験動物を用いた交配実験を行い、歯・顎・顔面領域の成長を支配する遺伝と環境の役割を明らかにしようとするものである。2.研究成果(1)顎・顔面頭蓋の成長に関与する遺伝要因と環境要因・純系のラットを用いて交配実験を行い、その仔ラットの顎顔面頭蓋の成長を経時的に追求し、遺伝学的解析を試みたところ、成長の初期においては遺伝要因の関与は低く、環境要因、そのなかでも母体効果の影響が大であることが明らかにされた。離乳期を過ぎる頃からは、遺伝要因の関与が大きくなることが分った。この様相は、顎顔面頭蓋の大きさ並びに形態の両面にわたって同じような傾向のあることが認められた。(2)歯の成長に関与する遺伝要因と環境要因:純系のマウスを用いた交配実験にもとづき、その仔マウスの象牙質の成長を生体時刻描記法によって追跡し、象牙質形成量を体積量であらわしたところ、歯の成長に関与する要因のうち、環境要因、とくに母体効果の影響は出生直後から離乳期にかけて強く、その後は遺伝要因の関与が強くでることが明らかにされた。(3)歯の大きさに関与する遺伝要因と環境要因:純系のラットを用いた交配実験にもとづき、遺伝学的解析を行ったところ、出生前に石灰化する第1および第2臼歯では遺伝要因の関与が強く、出生後に石灰化を開始する第3臼歯では、環境要因、とくに母体効果の影響が強くあらわれていた。1.本研究の目的:成長期にある小児を対象とする歯科臨床においては、とくに歯・顎・顔面領域の成長発育を支配する各要因に関しての詳細な知識を必要とする。2.研究成果(1)研究機器の購入:ラット受精卵の移植を行うに必要な実体顕微鏡システム及び炭酸ガス培養装置、歯及び顎の成長量測定のための画像解析装置,高速演算処理システム,図形描記装置、などの購入を行った。また歯牙切片作成にあたっては振動ブレが少なく、正確に切片が作成可能な硬組織用カッティングマシンを使用している。(2)母体効果の要因解析:成長を支配する要因のうちとくに成長初期において大きく影響する母体効果を解明するため、マウスの受精卵を他系統の母体へ移入し、仔マウスを成育させ、その成長経過を追跡するべく、現在受精卵の取り出し、培養、偽妊娠母体への移植技術を修得し、準備を整えている段階である。(3)歯の成長量測定:2系統の近交系マウス(AKR/JSea,BABC/cSea)にEDTA鉛を経時的に注射した。60日間にわたって飼育した後に、歯の薄切片を作成した。各切片の像を顕微鏡TVカメラから画像解析装置へ入力し、歯の成長量を体積量として評価する方法に成功した。この方法は歯の成長量を客観的に定量する方法としては画期的であり、遺伝学的解析に有用なものである。(4)歯の大きさに関する遺伝学的解析:総当り交雑法による遺伝学的分析法を応用するため、5系統のラットを用いて、試行実験を行い、今後は最終的に10系統のマウスもしくはラットによる交配実験を予定している。

本研究では、ラット及びマウスなどの純系実験動物を用いた交配実験を行い、歯・顎・顔面領域の成長を支配する遺伝と環境の役割を明らかにしようとするものである。2.研究成果(1)母体効果の要因分析:成長の初期に大きく関与する母体効果の要因について、マウス受精卵の他系統母体への移入実験を行っている。方法論の検討と試行を重ね、正確な手法を確立しつつある。(2)歯の成長に関与する遺伝要因:当教室で開発した歯胚成長量の体積量による成長評価法を用いて、6系統の近交系マウスによる3×3の部分的総当たり交雑実験を行い、生れたF1仔マウスの生後3ヵ日目から57日目までの象牙質形成量を算出した。そして歯の形成期間中に関与する遺伝と環境要因の経時的変化を調べたところ、出生直後より離乳期までは母体効果による影響が強く、以後次第に遺伝要因による効果が顕著にあらわれた。(3)歯の大きさに関与する遺伝要因:歯の形態形成に関する遺伝的役割を解明するための総当り交雑法実験を行うに先立って、まず親の世代において10系統のラット間に歯の大きさの系統間差があるかどうかを明らかにすることとした。下顎右側第1,第2,第3臼歯の頬舌径及び近遠心径を三次元計測によって測定し、クラスター分析による解析を行ったところ、明らかな系統間差が認められた。1.本研究の目的:成長期にある小児を対象とする歯科臨床においては,とくに歯・顎・顔面領域の成長発育を支配する各要因に関しての詳細な知識を必要とする.本研究では,ラット・マウスなどの純系実験動物を用いた交配実験を行い,歯・顎・顔面領域の成長を支配する遺伝と環境の役割を明らかにしようというものである.2.研究成長1)顎・顔面頭蓋の成長に関与する遺伝要因並びに象矛盾の成長を体積量で表わしその成長に関与する遺伝要因の経時的変化に関する研究は,既に終了し,現在研究成果を論文にまとめている段階である.2)歯の大きさに関与する遺伝要因を明らかにする実験につていは,5×5系統の部分的交雑法を用いて,FTを作り,下顎第1,第2,第3〓歯の大きさを実体顕微鏡を用いて顎舌径並びに近遠心径を測定した.その結果,第1及び第2〓歯については遺伝要因の関与が高く,第3〓歯については母体効果の影響の方が大であることが判明した.1.本研究の目的成長期にある小児を対象とする歯科臨床においては、とくに歯・顎・顔面頭蓋の成長発育を支配する各要因に関しての詳細な知識を必要しする。本研究では、ラット及びマウスなどの純系実験動物を用いた支配実験を行い、歯・顎・顔面領域の成長を支配する遺伝と環境の役割を明らかにしようとするものである。2.研究成果本年度の研究計画は、過去3年間にわたって逐行した研究結果にもとづき、歯・顎・顔面頭蓋の成長発育を支配する遺伝要因が、経時的に推移する様相を明らかにし、本研究の総括を行って国内外の学会に論文発表する予定であったが、裏ページの研究発表の項にあるとおり、英文3編を論文公表し、他に2件を現在作成中である。また研究内容の一部は、本年6月に行われる第12回国際小児歯科学会においても発表予定である。
薬物トランスポーターの機能及び局在調節因子の生理的機能と薬物動態学的意義

本研究では、アダプタータンパク質群によるトランスポーター機能修飾を明らかとするため、in vitro実験系を用いてタンパク質-タンパク質間相互作用、アダプタータンパク質によるトランスポーターへの影響を解析するとともに、薬物体内動態におけるアダプタータンパク質群の寄与を明らかとする目的で遺伝子改変動物を用いたin vivo動態解析行う。本年は、in vitro発現系において、アダプタータンパク質・PDZK2による有機カチオントランスポーター・OCT3、有機カチオン/カルニチントランスポーターOCTN1ならびにOCTN2の発現・機能修飾を解析した。その結果、PDZK2ならびにOCT3あるいはOCTN1共発現系においては、基質輸送活性に有意な変動が観察されない一方、PDZK2およびOCTN2共発現系においてはOCTN2基質輸送活性の上昇が観察された。この促進効果は、PDZK2発現下においてOCTN2発現量が増加したことによるものと考えられた。また、この輸送活性の増加は、アダプタータンパク質との相互作用に重要なC-末端領域を削除したOCTN2においては観察されなかった。さらに、マウス腎切片を用いた免疫組織化学的解析によって、OCTN2とPDZK2が腎尿細管上皮細胞アピカル膜近傍(サブアピカル領域)に共局在していることが明らかとなり、このことは、アダプター分子・PDZK2がOCTN2を細胞内コンパートメントに局在させることで、アピカル膜発現時の安定化とそれに伴う輸送活性維持に寄与していることを示唆するものである。以上のPDZK2に関するin vitro実験に加え、アダプタータンパク質・PDZK1の薬物動態学的役割を解明する目的で、pdzk1遺伝子欠損マウスを用いたin vivo動態試験を開始した。現在、種々の有機カチオン性薬物や栄養物質・カルニチンを用いて検討を重ねている。
アメリカ・インディアン文学の総合的研究

昨年度(平成4年度)は、予算の関係上、コンピュータ以外のものにあまり予算をかけられず、そのため文献の収集とビブリオグラフィーの作成が思うように進まなかった。今年度はプリンタも購入でき、図書にもある程度予算を割けたので、学生の手も借りてビブリオグラフィーの作成が進み、手元にかなりのインディアン関係の図書をそろえることができた。また、手に入りにくい文献に関しても、京都市の同志社大学アメリカ研究所などの研究機関において複写し、かなり補なうことができた。現在は収集した資料を整理しつつ読んでいる段階であるが、種族によって異なる文化・言語をもつインディアンの伝統の全体像をつかむことはなかなか難しく、悪戦苦闘している。しかし多様なインディアン文化の中でも、口承による詩や伝説については、かなり触れることができたし、それについての研究書もいくつか読むことができた。また、現代のアメリカ・インディアン作家に関しては、毎年のように重要な作品が生まれており、こうした作家に関する研究もアメリカでは進んでいるので、私自身の理解もかなり深めることができたと思っている。そこで、インディアン文化の伝統との関連を考慮しつつ、現代インディアン作家について少しずつ論じていき、最終的にインディアン文学の全体像を捉えるような一冊の本にまとめたいと考え、まずN.Scott Momadayに関する研究論文執筆の準備を進めているところである。
活性酸素によるDNA損傷と発がん

活性酸素によるDNA損傷と発癌の関係を明らかにするために、8-ヒドロキシグアニン(oh^8Gua)の生成および修復について研究した。1.ディーゼル微粒子(DEP)による肺腫瘍発生に活性酸素が関与しているかどうかを調べるため、高脂肪食群と普通脂肪食群のマウスの気管内にDEPを投与し、経時的に肺DNA中のoh^8Guaの量を測定した。oh^8GuaはDEP投与3時間後から2日目まで有意に増加し、以後減少した。高脂肪食群にDEPを投与した場合に最も高レベルのoh^8Guaが検出された。これらの結果からDEPおよび高脂肪食により生じる活性酸素がマウスの肺腫瘍発生に重要な役割を演じていると考えられる。2.ヒト肝癌では、p53癌抑制遺伝子に多くのGC→TAトランスバージョンが見い出される。この突然変異は活性酸素の作用によりDNA中に生じたoh^8Guaが原因で起こった可能性が考えられる。そこで、正常肝、慢性肝炎、肝硬変、肝がん組織からDNAを抽出しoh^8Guaの分析を行ったところ、特に慢性肝炎でoh^8Gua値が高かった。すなわち慢性肝炎の段階で発生する活性酸素による肝発癌の機構が示唆された。3.N-アルキルプリンを除去修復する哺乳類N-メチルプリンDNAグリコシラーゼが酸化的DNA損傷の一つであるoh^8Guaをも修復し、大腸菌のoh^8Gua修復欠損株であるmutM変異体を相補することが判明した。このことから、哺乳類細胞では、oh^8Guaが複数の経路で修復されることがわかった。4.oh^8Guaに対するモノクロナル抗体を結合させたアフィニティーカラムは動物臓器の粗抽出液のoh^8Guaグリコシラーゼ活性を簡便に測定するために有効であることがわかった。
高機能材料創製のためのソフト溶液プロセス

本年度は次年度以降重点領域研究を提案するための準備期間として、ソフト溶液プロセスの現状と将来性の調査、ならびにグループ員相互の活動や知識を理解、共有するための基盤づくり、および将来の研究方針について検討した。1、高機能性膜の作製水溶液から焼成や加熱を経ないでBaTi03やCaW04あるいはフェライトなどの結晶性薄膜や厚膜が直接生成できることが、最近わかってきた。それぞれの膜の特性や生成機構はどうなのか?応用の可能性は?などを検討した。2、電気化学合成法水溶液からペロブスカイト型酸化物、フェライト、超電導体あるいはCdSなどが電析されることがわかってきた。また機能性金属材料のめっきも進歩している。本グループはこれら電気化学合成法の基礎と応用を調査、検討した。3、ソフトケミストリー溶液中におけるインターカレーション、イオン交換などにより無機化合物のみならず無機/有機複合体、層間化合物ミクロ/ナノ多孔体などユニークな材料ができることが明らかになってきた。これらの特性や反応機構、その応用などを検討した。4、生体親和材料およびプロセスアパタイトなどの生体親和性膜が常温常圧の水溶液から多くの金属、無機物、有機物にコーティングできることが最近わかった。電気化学やイオン交換によるアパタイト膜も報告されている。生体模倣のプロセスも提案されている。これらのプロセスの可能性を追求した。5)ゾル-ゲルプロセスセラミックス微粉体からガラス、電子材料まで低温焼成あるいは非焼成による高機能材料ゾル-ゲルプロセスの進歩は著しい。最近ではゾル-ゲルを経ないで直接ゲルを作る錯体重合法も開発されている。これらの方法を総括し、今後の発展について検討した。
ケモテクノロジーの分子基盤を創出するユビキチン構造生物学

ユビキチン修飾は、プロテアソームによるタンパク質分解のシグナルとしての役割にとどまらず、エンドサイトーシス、炎症シグナル、DNA修復、選択的オートファジーなどの多様な細胞機能に必須な役割を担う。ユビキチンは、C末端のグリシン残基と基質タンパク質の特定のリジン残基とのイソペプチド結合を介して基質タンパク質を修飾するが、ユビキチン自身も修飾の対象であり、7ヶ所のリジン残基(K6、K11、K27、K29、K33、K48、K63)とN末端メチオニン(M1)のアミノ基を介して数珠つなぎになったユビキチン鎖として機能する例も多く知られる。近年では、異なる鎖が混在する鎖(混合鎖)や、途中で分岐した鎖(分岐鎖)の存在に加えて、リン酸化などの翻訳後修飾がユビキチンに起きることも明らかになり、ユビキチン修飾系は想定を超えた複雑さを呈してきている。本研究では、特定のユビキチン鎖を選択的に認識するユビキチン結合タンパク質や脱ユビキチン化酵素の立体構造解析により、新規の鎖タイプ選択的な認識機構を解明する。また、研究領域内で創出される機能性化合物の作用機構解明に必要な立体構造解析を行う。今年度は、酵母のタンパク質分解系でK48鎖を認識するNpl4とK48鎖の複合体や、炎症シグナルで重要なTAB2タンパク質とK6鎖の複合体の立体構造を決定した。また、計画研究1(佐伯班)との共同研究で、K48鎖を介してプロテアソーム分解を制御する分子複合体E6-AP-RPN10の立体構造を決定し、機能を阻害するステープルペプチドを設計した。計画研究6(内藤班)との共同研究では、キメラ化合物SNIPERを介して結合するユビキチンリガーゼ(E3)と基質との相互作用を調べるための三者複合体の構造解析を、また、計画研究7(吉田班)との共同研究では、神経変性疾患に関わるE3に選択的に結合する化合物スクリーニングを開始した。Npl4-K48鎖複合体やTAB2-K6鎖複合体の立体構造を決定して、鎖タイプ選択的な新たな認識機構を明らかにしたのに加えて、プロテアソーム分解を制御するE6-AP-RPN10複合体の立体構造解析の結果に基づいて、複合体形成の阻害を目的としたステープルペプチドの設計を行うなどの領域内共同研究も進展した。酵素の改変はやや難航しているが、機能性化合物の研究は想定よりも進んでいる面もあるので、全体的には概ね順調であると判断した。Npl4は六量体ATPase Cdc48/p97の補因子であり、もう一つの補因子であるUfd1とヘテロ二量体を形成して、ユビキチン化基質を膜や複合体から引き抜く役割を担う。この反応はATPの加水分解やユビキチン鎖認識と共役しており、Npl4はユビキチン鎖認識を担う。これまでに立体構造を決定しているNpl4-K48鎖複合体では、ジユビキチンを用いているが、完全な活性化にはより長い鎖が必要であることが知られているので、トリユビキチンからペンタユビキチンまでの鎖との複合体の構造決定を目指す。計画研究1(佐伯班)との共同研究で行っているプロテアソーム関連因子E6-AP-RPN10複合体の研究については、構造情報に基づいた阻害ステープルペプチドの開発を進める。また、計画研究6(内藤班)との共同研究では、キメラ化合物SNIPERを介して結合するユビキチンリガーゼ(E3)と基質との相互作用を調べるための三者複合体の構造解析を引き続き進める。計画研究7(吉田班)との共同研究で行っている神経変性疾患に関わるE3に選択的に結合する化合物探索では、候補化合物の効果を分子間相互作用解析やE3活性測定を利用して測定し、in vitroおよびin vivoでのE3活性のモニターや薬剤としての可能性を検討する。