hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
大環状金属錯体-個体下方配位子複合系薄膜の調製と機能

作年度の研究成果に基づき、有機溶媒に可溶なコバルトフタロシアニン類を合成し、固体下方配位子との電子的相互作用ならびにそれに帰因する一酸化窒素分解活性に主点を置き検討を行なった。上記フタロシアニンとしてテトラプロポキシフタロシアニンコバルトを用いた場合、酸化チタンとの複合系のみが、200°Cでの真空排気処理により、強い相互作用に基づく後者から前者への電子移動を示し、錯体のアニオンラジカルを形成した。他の下方配位子である酸化スズあるいは炭素薄膜についてはこのような強い相互作用は認められず、一酸化窒素、一酸化炭素に対する吸着あるいは活性化能力の増大は認められなかった。テトラプロポキシフタロシアニン-酸化チタン複合系は、一酸化窒素に対する吸着、活性化能が高いことから、実排ガス濃度レベルの一酸化窒素に対する分解反応活性を調べた結果、150°Cで安定した定常活性を示し、窒素と酸素への接触分解活性を有することを見出した。同反応における生成物は窒素と酸素のみで、錯体の酸化による二酸化炭素発生も全く認められなかった。さらに、酸素を5%混入させても定常活性に変化はなく、わずかに錯体の酸化による二酸化炭素が検出されたのみであった。一酸化窒素はアニオンラジカルとなった錯体により解離吸着され、窒素を生成し、酸素は一旦酸化チタン上に捕促された後放出されることが明らかとなった。このような低温での一酸化窒素接触分解の報告はこれ迄全くなく、極めて興味深い系である。一方、フタロシアニンの置換基をプロポキシ基より嵩高くすると、酸化チタンとの相互作用が弱くなり、錯体と酸化チタン表面との距離が相互作用に重要であることも明らかとした。今後フタロシアニンの熱ならびに対酸素安定性の一層の向上が新たな展開を図る上で重要であり、フッ素置換も含め更に検討する計画である。本年度は、TiO_2、SnO_2、Nb_2O_5、V_2O_2ZrO_2薄膜、各種ポルフィリン類縁体の金属酸化物薄膜上への含浸による薄膜調製を先ず行なった。金属酸化物薄膜は相当するアルコキシドを用いて、CVD法ならびに希薄溶液を用いる含浸法により調製を検討した。担体としは、SiO_2がこれら酸化物と複合酸化物を形成し易いため、Al_2O_3を用いた。いずれの方法でも数ミクロン程度の薄膜が形成できる見通しを得られた。ポルフィリン類縁体としては、コバルトテトラフェニルポルフィリン、およびアルコキシ基を導入して可溶化したコバルトならびに鉄フタロシアニンを用いて、上記金属酸化物薄膜上への薄膜形成を検討した。その結果、期待した相互作用の発現が認められたのは、TiO_2との複合系のみであった。現在、得られた酸化物薄膜、複合薄膜の物性を検討中である。コバルトテトラフェニルポルフィリンならびに可溶化コバルトフタロシアニンとTiO_2の複合系は、200°Cでの真空排気処理により、後者から前者への電子移動によるアニオンラジカル種の構成が生ずることを確認した。両系ともに70°CからNO分解活性を示すが、テトラフェニルポルフィリン系は熱安定性に乏しく、150°Cで、酸化分解が進行するのに対して、フタロシアニン系では200°Cでも酸化分解の進行はわずかであり、速度の向上が計れることを明らかにした。殊に後者は、前者の生成物がN_2/N_2O=1/2であるのに比べ、同比が9/1と極めて高いN_2選択性を示したことは注目される。現在、更に分解活性の向上を計るため、Pt添加と光利用を検討中である。備品として申請した、高精度電子マノメーター

ならびに卓上記録計は設置を完了し、CVD実験、NO吸着、NO分解活性試験に有効に使用している。昨年度の研究成果に基づき、有機溶媒に可溶なコバルトフタロシアニン類を合成し、固体下方配位子との電子的相互作用ならびにそれに帰因する一酸化窒素分解活性に主点を置き検討を行った。上記フタロシアニンとしてテトラプロポキシフタロシアニンコバルトを用いた場合、酸化チタンとの複合系のみが、200°Cでの真空排気処理により、強い相互作用に基づく後者から前者への電子移動を示し、錯体のアニオンラジカルを形成した。他の下方配位子である酸化スズあるいは炭素薄膜については、このような強い相互作用は認められず、一酸化窒素、一酸化炭素に対する吸着あるいは活性化能力の増大は認められなかった。テトラプロポキシフタロシアニン一酸化チタン複合系は、一酸化窒素に対する吸着活性化能が高いことから、実排ガス濃度レベルの一酸化窒素に対する分解反応活性を調べた結果、150°Cで安定した定常活性を示し、接触分解活性を有することを見出した。同反応における生成物は窒素と酸素のみであり、錯体の酸化による二酸化炭素発生も全く認められなかった。さらに、酸素を5%混入させても定常活性に変化はなく、わずかに錯体の酸素による酸化が認められたのみであった。一酸化窒素は、アニオンラジカルとなった錯体により解離吸着され、窒素を生成し、酸素は一旦酸化チタン上に捕捉された後放出されることが明らかになった。このような低温での一酸化窒素接触分解の報告はこれ迄全くなく、極めて興味深い系である。一方、フタロシアニンの置換基をプロポキシ基より嵩高くすると、酸化チタンとの相互作用が弱くなり、相互作用に錯体と酸化チタン表面との距離が重要であることも明らかにした。今後、フタロシアニンの熱ならびに対酸素安定性を賦与することが一層の展開を図る上で重要と考え、フッ素置換基の導入を計画している。
環状RNAによるびまん性胃癌の悪性形質獲得とその分子機構の解明

近年、次世代シークエンサー解析など新たな核酸解析手法の開発により、数百もの環状RNAがヒトで発現し生理的・病態生理的に機能している事が確認されるとともに、その生成機構の一端が報告され、更なる環状RNAの探索と機能解析が癌領域でも注目を集めている。我々は、びまん性胃がんに特異的に発現する環状RNAを同定するため、癌部・非癌部RNAを抽出し、網羅的解析により環状RNA発現の比較検討を行った。びまん性胃がんでは環状RNAは正常組織と比較し有意に低下しており、癌関連micro RNAのスポンジとして機能している可能性が示唆された。環状RNAによるびまん性胃癌(DGC)の悪性形質獲得とその分子機構について、1)胃癌切除組織を用いた環状RNA探索、2)液体生検を用いたDGC特異的に発現する環状RNA探索、に焦点をあて研究を進行中である。1ー1)消化器癌における既報の癌関連環状RNAの発現量の評価消化器癌における具体的な癌関連環状RNA発現量を把握するため、cirs-7 (CDR1as) (Cancer Res. 2013, J Cancer Res Clin Oncol. 2017, Onco Targets Ther. 2017)を含めたいくつかの環状RNA発現を評価した。予想に反して、胃癌組織において周囲胃正常組織よりも発現が低くなる傾向を認めた。胃癌以外の癌腫として食道扁平上皮癌の検討では、癌組織において周囲正常食道組織より発現が高くなる傾向を認めた。1ー2)びまん性胃癌組織における特異的な環状RNA候補の探索びまん性胃癌組織と胃癌細胞株から抽出したtotal RNAに対しRNaseR処理を行い、網羅的解析を行っている。また、circRNAdatabase (circBase, circRNADb)の登録情報を活用して候補環状RNAの充実を図り、候補環状RNAを探索しているところである。2)液体生検を用いたDGC特異的に発現する環状RNA探索胃癌患者血漿中の環状RNAに関しては、検出は可能であるがかなり微量であり、より安定した解析手法の確立のために、RNA抽出と逆転写について、いくつかの新たな手法により検討しているところである。胃癌患者血漿遊離RNA中の環状RNAの検出は可能であるが予想以上に少ない発現量であり、従来の抽出方法では安定した結果が得られないと考えている。より安定した解析手法の確立のために、RNA抽出と逆転写について、いくつかの新たな手法により検討しているところである。びまん性胃癌組織における特異的な環状RNA候補の探索びまん性胃癌組織と周囲の正常胃組織から抽出したtotal RNAに対しRNaseR処理を行い、数種類の環状RNA特異的なprimerで定量的PCRをかけたところ、RnaseR処理前よりも環状RNAがenrichされていることを確認した。これらtotal RNAを用いて、circRNAarray (Arraystar)による網羅的解析を検討した。胃癌組織で正常胃組織より有意に環状RNAの発現が低下していた。その中で数少なく癌部で上昇している環状RNA(USP22)特異的なprimerを用いて胃癌組織から抽出した50例でvalidationを行なったが、癌部非癌部で有意な変化を認めず、びまん性胃癌に特異的に上昇している環状RNAの検出は困難であった。その他、他癌腫で固形癌との関連が示唆されているcirs-7 (CDR1as) (Cancer Res. 2013, J Cancer Res Clin Oncol. 2017, Onco Targets Ther. 2017)の発現量を胃癌組織50例で検討し、臨床病理学的因子との検討を行なった。癌部非癌部の比較的では非癌部で発現が高い傾向であったが、癌部で上昇している症例では脈管浸潤が高度である傾向を認めた。液体生検を用いたDGC特異的に発現する環状RNA探索胃癌患者血漿中RNAは微量であり、preamplificationを用いた解析手法で検討した。組織で発現が高い症例においてはcirs-7をはじめ環状RNAの安定した検出が可能であった。術前術後の検討では術前高発現であった症例で術後の有意な低下を認め、胃癌組織での発現が高い症例においてはバイオマーカーとして有用である可能性が示唆された。1)候補環状RNAの一般性の検討候補環状RNAの検討の後に、Valitdation cohortとして、50例の術前・術後DGC患者血漿、50例の健常対象者血漿サンプルを用いてdigital PCRを行い、選択された数個の候補環状RNAの血漿中での特異的検出を評価する。2)DGCに発現する候補環状RNAの機能解析DGC細胞株のうち、特に候補環状RNAの発現の高い細胞株を選択し、候補環状RNA遺伝子抑制実験(siRNA)を行い、候補環状RNAの癌に対する増殖・浸潤・転移能の評価を行う。

項目としては、1 MTTアッセイによる細胞増殖能、2細胞機能の変化を観察・評価、3 Boyden chamber assay法による癌細胞の遊走・浸潤アッセイ等について検討する。3)標的分子の同定DGC細胞株を用いて、候補環状RNAのsiRNAを用いたknock downにより変化するmicro RNA及びにmRNAに関してmicroarrayを用いた網羅的解析を用いて検討し、標的分子の同定を行う。平行してビオチン化直鎖RNA(非環状化)を用いたプルダウンアッセイにより結合(吸着)mRNA、miRNAを網羅的に同定し、これらを統合することにより標的分子候補を決定する。候補は、定量PCRにより確認する。標的候補群を用いたGO解析、パスウェイ解析から、表現型に関連した環状RNAによる調節機構をバイオインフォマティクに推定し、下流に位置する分子の発現導入やノックダウンでの表現型のレスキューによって実験的に確認する。29年度が最終年度であるため、記入しない。消化器外科29年度が最終年度であるため、記入しない。
超ヘテロ構造の組織制御によるZn-Mg-Al合金の高耐食化と耐食性向上指針の確立

本研究は,Zn系めっき鋼板の耐食性を革新的に向上させることを目的として,その優れた耐食性が現在注目されているZn-Al-Mg合金について,高耐食化機構の解明とさらなる耐食化への指針を得ることを最終的なねらいとしている.そのため,本研究のミッションとして,以下の二つを遂行する;(1)添加元素でありながら依然としてその耐食性向上機構が未解明であるMg,Alの作用機構を明らかにする;(2)初晶Zn(Al)とZn/Al/MgZn2三元共晶が不均一分散したヘテロ構造を有するZn-Al-Mg合金に対して,組織制御によって高耐食化を図る指針を獲得する.昨年度の研究で溶製した各種Zn-Mg,Zn-Al-Mg合金について,千葉県銚子暴露試験場および沖縄県宮古暴露試験場にて,1年の大気暴露試験を開始した.暴露試験の途中において一部の腐食サンプルを回収し,表面観察および顕微ラマン分光分析による腐食生成物の分析を行った.また,Zn-Mg合金のアノード分極特性および電気化学インピーダンス測定を実施し,腐食特性を評価した.6ヶ月大気暴露試験したZnおよびZn-Mg合金についてみると表面に腐食が発生していること,Znに比べZn-Mg合金の腐食損傷が少ないこと,顕微ラマン分光分析結果から腐食生成物は主に塩基性炭酸亜鉛であることなどが示された.また,ZnおよびZn-Mg合金のアノード分極挙動には大きな違いがないことなどが明かになった.本年度予定していたZn-MgおよびZn-Mg-Al合金の暴露試験を実施し,腐食生成物の分析,電気化学測定による腐食特性評価をすることができた.これによりおおむね予定していた研究について計画通り順調に進行している.今後は,材料組織と電気化学特性の関係,暴露試験サンプルにおける腐食分布と表面断面組織との関係を明らかにすること,腐食特性を向上させる材料組織について数値シミュレーション等により検討する.得られた結果をもとに,Mg,Al添加による高耐食化機構組織の微細・均一化による耐食性向上指針をまとめることで研究を総括する.本研究は,Zn系めっき鋼板の耐食性を革新的に向上させることを目的として,その優れた耐食性が現在注目されているZn-Al-Mg合金について,高耐食化機構の解明とさらなる耐食化への指針を得ることを最終的なねらいとしている.そのため,本研究のミッションとして,以下の二つを遂行する;(1)添加元素でありながら依然としてその耐食性向上機構が未解明であるMg,Alの作用機構を明らかにする;(2)初晶Zn(Al)とZn/Al/MgZn2三元共晶が不均一分散したヘテロ構造を有するZn-Al-Mg合金に対して,組織制御によって高耐食化を図る指針を獲得する.本年度においては,Zn初晶への固溶量を一定とするためにAl濃度を固定(2%)し,Mg濃度を05%まで種々変化させた合金を5kgの真空溶解にて7水準のインゴットを溶製した.それらの組成については,誘導結合プラズマ発光分析装置(ICP-OES)により分析し,所望の合金組成からなるZn-Mg,Zn-Mg-Al合金の作製に成功した.また,その組織については,一部で割れや巣が観察されたものの,ほぼ均一微細な組織であることが確認された.さらに,これらのZn-Mg,Zn-Mg-Al合金の腐食,電気化学試験を実施するにあたり,表面腐食生成物の組成分析を行うために,ミクロンオーダーの微細領域を分析できる顕微ラマン分光測定装置の整備と電気化学計測系の整備を実施した.本年度予定していた試験環境の準備とZn-MgおよびZn-Mg-Al合金の溶製を完了した.これによりおおむね予定していた研究について計画通り順調に進行している.本研究は,Zn系めっき鋼板の耐食性を革新的に向上させることを目的として,その優れた耐食性が現在注目されているZn-Al-Mg合金について,高耐食化機構の解明とさらなる耐食化への指針を得ることを最終的なねらいとしている.そのため,本研究のミッションとして,以下の二つを遂行する;(1)添加元素でありながら依然としてその耐食性向上機構が未解明であるMg,Alの作用機構を明らかにする;(2)初晶Zn(Al)とZn/Al/MgZn2三元共晶が不均一分散したヘテロ構造を有するZn-Al-Mg合金に対して,組織制御によって高耐食化を図る指針を獲得する.昨年度の研究で溶製した各種Zn-Mg,Zn-Al-Mg合金について,千葉県銚子暴露試験場および沖縄県宮古暴露試験場にて,1年の大気暴露試験を開始した.暴露試験の途中において一部の腐食サンプルを回収し,表面観察および顕微ラマン分光分析による腐食生成物の分析を行った.また,Zn-Mg合金のアノード分極特性および電気化学インピーダンス測定を実施し,腐食特性を評価した.6ヶ月大気暴露試験したZnおよびZn-Mg合金についてみると表面に腐食が発生していること,Znに比べZn-Mg合金の腐食損傷が少ないこと,顕微ラマン分光分析結果から腐食生成物は主に塩基性炭酸亜鉛であることなどが示された.また,ZnおよびZn-Mg合金のアノード分極挙動には大きな違いがないことなどが明かになった.本年度予定していたZn-MgおよびZn-Mg-Al合金の暴露試験を実施し,腐食生成物の分析,電気化学測定による腐食特性評価をすることができた.

これによりおおむね予定していた研究について計画通り順調に進行している.昨年度の研究で,溶製した各種Zn-Mg,Zn-Al-Mg合金の耐食性評価を行う.そのため,溶製した各種合金(7水準)に対して,腐食環境を精密に制御した条件(ラボ試験)において,浸漬試験と乾湿繰り返し試験(一定温度,高湿低湿条件の繰り返し)を行い,合金の平均的な腐食特性を評価する.さらに,腐食面の断面観察によりアノード,カソード部,および分布状況の評価,表面腐食生成物の顕微ラマン分光分析,腐食生成物堆積下における金属材料のマイクロ電気化学計測を行う.今後は,材料組織と電気化学特性の関係,暴露試験サンプルにおける腐食分布と表面断面組織との関係を明らかにすること,腐食特性を向上させる材料組織について数値シミュレーション等により検討する.得られた結果をもとに,Mg,Al添加による高耐食化機構組織の微細・均一化による耐食性向上指針をまとめることで研究を総括する.
発育期における全身反応時間発生の機序解明と教育場面での応用

どのスポーツにおいても,入力情報に対していち早く反応をして行動する能力は重要であり,これは発育期に子どもたちが身に付けるべき基礎的な動きのミニマムといえる.本研究では,これまで研究代表者が進めてきた研究を踏まえ,以下の4つの研究課題に取り組み,発育期にある子どもたちに全身反応能力のミニマムを保障し,最終的には子どもたちに学校体育における体力向上や生活の質向上に貢献することを目指した.研究課題1.発育期における疾走開始動作での全身反応時間発生の機序の解明,研究課題2.疾走開始動作における全身反応時間の年齢,性別毎の標準値の提示,研究課題3.疾走開始動作における全身反応時間を測定評価するアプリケーションの開発,研究課題4.研究課題3を用いた全身反応時間を改善する運動プログラム,単元計画の有効性検証2018年度では,主に研究課題1,すなわち,全身反応時間(入力信号到達時間+前筋運動時間+電気力学的遅延)の発育過程を明らかにした.714歳の子どもを被験者とし,10m走の全力疾走を行わせる際の各時間を測定した.脳内での入力信号に対する処理時間の変動係数を下げるため,警告刺激から反応刺激(所謂「よーい」からドン)までの時間間隔は一定にした.反応刺激が鳴る前に動き始める予測スタートを防ぐため,全試技の20%をキャッチトライアルとした.現在,測定は進行中であり,最終的に男子48名(各年齢8名)からのサンプリングを目指す.当初は1年目に被験者48名からデータをとる予定であったが,被験者の確保に時間がかかっている状態である.上記研究課題に関しては,2019年度に予定する被験者数のサンプリングを行う予定でいる.研究課題2.は研究課題1.と並行して行うことができるため,2019年度に予定通り実施し,2020年度では研究課題3.4.を予定通り遂行できるようにする.どのスポーツにおいても,入力情報に対していち早く反応をして行動する能力は重要であり,これは発育期に子どもたちが身に付けるべき基礎的な動きのミニマムといえる.本研究では,これまで研究代表者が進めてきた研究を踏まえ,以下の4つの研究課題に取り組み,発育期にある子どもたちに全身反応能力のミニマムを保障し,最終的には子どもたちに学校体育における体力向上や生活の質向上に貢献することを目指した.研究課題1.発育期における疾走開始動作での全身反応時間発生の機序の解明,研究課題2.疾走開始動作における全身反応時間の年齢,性別毎の標準値の提示,研究課題3.疾走開始動作における全身反応時間を測定評価するアプリケーションの開発,研究課題4.研究課題3を用いた全身反応時間を改善する運動プログラム,単元計画の有効性検証2018年度では,主に研究課題1,すなわち,全身反応時間(入力信号到達時間+前筋運動時間+電気力学的遅延)の発育過程を明らかにした.714歳の子どもを被験者とし,10m走の全力疾走を行わせる際の各時間を測定した.脳内での入力信号に対する処理時間の変動係数を下げるため,警告刺激から反応刺激(所謂「よーい」からドン)までの時間間隔は一定にした.反応刺激が鳴る前に動き始める予測スタートを防ぐため,全試技の20%をキャッチトライアルとした.現在,測定は進行中であり,最終的に男子48名(各年齢8名)からのサンプリングを目指す.当初は1年目に被験者48名からデータをとる予定であったが,被験者の確保に時間がかかっている状態である.上記研究課題に関しては,2019年度に予定する被験者数のサンプリングを行う予定でいる.研究課題2.は研究課題1.と並行して行うことができるため,2019年度に予定通り実施し,2020年度では研究課題3.4.を予定通り遂行できるようにする.
砒化ガリウム基板上の窒化ガリウム薄膜結晶の深さ方向分解X線散乱トポグラフィ

X線散乱トポグラフィはX線散乱ラジオグラフィの範躊の中に入るX線顕微法のことである。そのX線散乱ラジオグラフィ法は、本研究者らが提案し、多結晶の一般実用材料,単結晶の応力検査による歪分布,珪素鋼の分城構造分布及び格子不整系半導体エビタキシャル膜での結晶成長と欠陥導入の関係等での結晶学的研究に成果を示してきた。エビタキシャル膜の深さ方向に対する欠陥の振舞いについては、その手段は確立されていなかった。上記表題を達成するために(1)X線波動場の理論計算機シミュレーション、(2)GaAs基板上のGaNエビタキシャルの構造を調べ、(3)測定用システムの再構築にとりかかった。エビタキシャル膜の深さ方向に関しては、動力学回折理論の計算機シミュレーションを行い、バルクの延長としてエビタキシャル膜の取扱いでは問題があり膜独自の計算が必要であることを見出した。さ毛に白色トボグラフを含めて系統的なデータ取得を行った。短波長発光材料であるGaAs基板上のGaN膜の深さ方向分解の構造を調べるために極微小角X線回折を行い、構造多形(閃亜鉛鉱型・ウルツァイト鉱型)が深さ方向に観察されるものの結晶の対称性からは必ずしも説明できない結果を得た。そこで、GaAs基板上とGaNの結晶結合について、逆格子空間マップの測定を行い、GaNエビタキシャル膜の定量的なデータを得、この膜特有の性質を見い出した。新たに購入したCCDカメラをX線散乱トポグラフィ装置に組み込み、画像取得、データ処理のためのソフトウエアを新たに組み上げた。2次元測定ならびにより高い空間分解能を生かした新しい測定法を提案できた。横方向空間分解能を上げるためのキーテクノロジーとなる非対称回折を利用した縮小光学系による平面波マイクロビーム形成についての基礎的研究も付随して行った。シンクロトロン放射光をも利用する予定である。X線散乱トポグラフィはX線散乱ラジオグラフィの範疇の中に入るX線顕微法のことである。そのX線散乱ラジオグラフィ法は、本研究者らが提案し、多結晶の一般実用材料,単結品の応力検査による歪分布,珪素鋼の分域構造分布及び格子不整系半導体エピタキシャル膜での結晶成長と欠陥導入の関係等での結晶学的研究に成果を示してきた。しかしながら、エピタキシャル膜の深さ方向に対する欠陥の振舞いについては、観察がなされていなかった。今年度は、(1)上記表題を達成するためにX線波動場の理論計算機シミュレーション、(2)GaAs基板上のGaNエピタキシャルの構造を調べ、(3)測定用システムの再構築を行った。エピタキシャル膜の深さ方向に関しては、動力学回折理論の計算機シミュレーションを行った。X線散乱トポグラフで得た実験結果をよく説明できると同時に、今までバルクの延長としてエピタキシャル膜を考慮して理論的な展開を行っていたが、エピタキシャル膜独自の計算が必要であることを見出した。短波長発光材料として注目されているGaAs基板上のGaNエピタキシャル深さ方向分解の構造を調べるために極微小角X線回折を行い、構造多形(閃亜鉛鉱型・ウルツァイト鉱型)が深さ方向に観察されるものの結晶の対称性からは必ずしも説明できない結果を得た。そこで、GaAs基板上とGaNの結晶結合について、逆格子空間マップの測定を行い、詳細な情報を得た。新たに購入したCCDカメラを今まで構築したX線散乱トポグラフィ装置に組み込んだ。そのため、画像取得、データ処理のソフトウエアを新たに組み上げる必要があり、それを行った。

従来の位置敏感検出器と測定時間等に関しては遜色のない結果を得、さらに2次元測定ならびにより高い空間分解能をいかした新しい測定法を提案できた。X線散乱トポグラフィはX線散乱ラジオグラフィの範疇の中に入るX線顕微法のことである。そのX線散乱ラジオグラフィ法は、本研究者らが提案し、多結晶の一般実用材料,単結晶の応力検査による歪分布,珪素鋼の分域構造分布及び格子不整系半導体エピタキシャル膜での結晶成長と欠陥導入の関係等での結晶学的研究に成果を示してきた。エピタキシャル膜の深さ方向に対する欠陥の振舞いについては、その手段は確立されていなかった。上記表題を達成するために(1)X線波動場の理論計算機シミュレーション、(2)GaAs基板上のGaNエピタキシャルの構造を調べ、(3)測定用システムの再構築にとりかかった。エピタキシャル膜の深さ方向に関しては、動力学回折理論の計算機シミュレーションを行い、バルクの延長としてエピタキシャル膜の取扱いでは問題があり膜独自の計算が必要であることを見出した。さらに白色トポグラフを含めて系統的なデータ取得を行った。短波長発光材料であるGaAs基板上のGaN膜の深さ方向分解の構造を調べるために極微小角X線回折を行い、構造多形(閃亜鉛鉱型・ウルツァイト鉱型)が深さ方向に観察されるものの結晶の対称性からは必ずしも説明できない結果を得た。そこで、GaAs基板上とGaNの結晶結合について、逆格子空間マップの測定を行い、GaNエピタキシャル膜の定量的なデータを得、この膜特有の性質を見い出した。新たに購入したCCDカメラをX線散乱トポグラフィ装置に組み込み、画像取得、データ処理のためのソフトウエアを新たに組み上げた。2次元測定ならびにより高い空間分解能を生かした新しい測定法を提案できた。横方向空間分解能を上げるためのキーテクノロジーとなる非対称回折を利用した縮小光学系による平面波マイクロビーム形成についての基礎的研究も付随して行った。シンクロトロン放射光をも利用する予定である。
中学校における生徒の主体的活動を促す運動プログラム開発

子ども達の深刻化する体力・運動能力の低下や運動をする子としない子の二極化等を背景に、子ども達の基礎的な体力や運動能力の育成が課題となっている。そこで、平成29年3月に小学校ならびに中学校学習指導要領が改訂され、特に、中学校においては、「体つくり運動」領域の「体力を高める運動」として示されていたものが、第1学年及び第2学年で「体の動きを高める運動」、第3学年で「実生活に生かす運動の計画」として新たに位置づけられ、これらに対応するための具体的な運動プログラムの開発ならびに運動実施による生徒への様々な運動効果に関する検証が急務な課題である。本研究の目的は、運動の爽快感や喜びを味わうことをねらいとした生徒の主体的活動を促す運動プログラムを開発すること、また、それらの運動効果を運動生理学・心理学的に検証するとともに、ストリーミング技術を活用したデジタルコンテンツを通じて実践現場に伝え、その有用性について検証することである。平成30年度は国内の主要学会である日本体育学会、日本コーチング学会、日本体操学会を中心に研究課題である「運動の爽快感や喜びを味わうことをねらいとした生徒の主体的活動を促す運動プログラム」に関する研究動向や資料収集を実施した。また、各学会に参加していた体つくり運動・体操を専門とする研究者や実践現場における指導者と研究課題に関する意見交換を行うことができた。さらに、これまでの研究成果の一部について、日本体育学会第69回大会ではポスターを実施し、また、日本コーチング学会第30回学会大会では、口頭発表を実施し、会場の研究者や指導者との議論により現状の研究内容に関わる様々な改善点等を確認することができた。平成30年度の主な実施計画のひとつである「生徒を対象とした運動プログラムの現状調査」について、国内では日本体育学会、日本コーチング学会、日本体操学会を中心に、研究課題の「運動の爽快感や喜びを味わうことをねらいとした生徒の主体的活動を促す運動プログラム」に関する研究動向や資料収集を実施した。また、各学会に参加していた体つくり運動・体操を専門とする研究者や指導者と研究課題に関する意見交換を行うことができた。さらに、これらの研究成果の一部について、日本体育学会第69回大会ではポスターを実施し、また、日本コーチング学会第30回学会大会では口頭発表を実施し、今後の研究を進展させるための貴重や資料や専門家からも助言を得ることができた。一方、日本体操祭をはじめ、各地方で実施されている体操フェスティバルやスポーツフェスティバルにおいて実施されている運動プログラムや体操について、現地調査を実施することができた。これらの資料は、今後の研究を推進する際の貴重な資料となると考えられる。今後は、平成30年度の国内における現地調査を踏まえて、最も重要な研究課題である「生徒が運動の爽快感や喜びを味わたり、ワクワクして主体的に取り組んだりすることができる具体的な運動プログラム」の開発を実施する。その際、運動実施のねらいや実施者の体力・運動能力に適した運動プログラムを開発して構築を目指すとともに、これらの運動効果を運動生理学・心理学的に検証する予定である。運動生理学的検証には、主観的運動強度指標(Borg、1962)と胸部ベルト式心拍計(Polar社製RS400)を活用して運動強度を測定し、運動心理学的検証には、二次元気分尺度(坂入ら、2003)を活用して運動実施前後における気分の変容についても調査する。また、運動プログラムに関する達成度・興味度・難易度に関するVAS法を活用したアンケート調査も実施する予定である。さらに、開発した運動プログラムについて、それらの魅力を多面的に捉えることができるように、静止画ならびに動画を撮影する予定である。

また、各学会に参加していた体つくり運動・体操を専門とする研究者や指導者と研究課題に関する意見交換を行うことができた。さらに、これらの研究成果の一部について、日本体育学会第69回大会ではポスターを実施し、また、日本コーチング学会第30回学会大会では口頭発表を実施し、今後の研究を進展させるための貴重や資料や専門家からも助言を得ることができた。一方、日本体操祭をはじめ、各地方で実施されている体操フェスティバルやスポーツフェスティバルにおいて実施されている運動プログラムや体操について、現地調査を実施することができた。これらの資料は、今後の研究を推進する際の貴重な資料となると考えられる。今後は、平成30年度の国内における現地調査を踏まえて、最も重要な研究課題である「生徒が運動の爽快感や喜びを味わたり、ワクワクして主体的に取り組んだりすることができる具体的な運動プログラム」の開発を実施する。その際、運動実施のねらいや実施者の体力・運動能力に適した運動プログラムを開発して構築を目指すとともに、これらの運動効果を運動生理学・心理学的に検証する予定である。運動生理学的検証には、主観的運動強度指標(Borg、1962)と胸部ベルト式心拍計(Polar社製RS400)を活用して運動強度を測定し、運動心理学的検証には、二次元気分尺度(坂入ら、2003)を活用して運動実施前後における気分の変容についても調査する。また、運動プログラムに関する達成度・興味度・難易度に関するVAS法を活用したアンケート調査も実施する予定である。さらに、開発した運動プログラムについて、それらの魅力を多面的に捉えることができるように、静止画ならびに動画を撮影する予定である。
中国人日本語学習者の習熟度別作文コーパス構築及び母語転移に着目した習得実態の研究

本研究は「対照研究、誤用観察、検証調査」という三位一体の研究モデルを研究基盤とし、中国人日本語専攻学生を対象に収集した大規模な習熟度別作文コーパスを構築し、その上でインプット量の影響、対照研究、誤用観察を踏まえて母語転移の可能性・選択性を探り、誤用の規則性、過剰・過少使用、回避傾向を分析することにより、中国人学習者の日本語習得プロセス、誤用の実態及びその要因、普遍的に抱える学習困難点を実証的に解明する。
フォトンフォース計測技術を用いた細胞系ダイナミック分析法の開発

これまでに我々は、フォトンフォース(光の放射圧)を利用して単一徴粒子やマイクロ・ナノ構造体に作用するフェムトニュートンオーダーの力を計測し、表面電荷・吸収・粘弾性特性・吸着力等の物性を非接触・非破壊的に解析する新しい手法を提案するとともに、高精度かつ汎用性の高い計測システムを開発してきた。本特定領域研究では、フォトンフォース計測技術を単一細胞や複数細胞集団の新しい分析法として応用し、細胞系のダイナミック分析を実現することを目的として、a)新しいアイデアに基づく2ビームフォトンフォース計測システムを開発、b)単一細胞の粘弾性特性や表面修飾した徴粒子との相互作用ポテンシャルを計測、c)細胞間の接着特性や徴細構造を持つ基板への付着特性の解析、を課題として研究を展開した。細胞と徴粒子あるいは細胞間の相互作用ポテンシャルの解析を実現するために、偏光の異なる2つのパルスレーザービームを個々に照射し、透過散乱光を偏光で分離して同時3次元ポジションセンシングを可能とする新しいフォトンフォース計測システムを試作し、感度、精度について検証した上で、2つの微粒子間の相互作用の解析に応用した。また、フォース計測システムにより細胞の各ポジションの表面弾性や粘性を解析して、細胞が固有の形態で運動するメカニズムの解明を試みている。さらに、細胞間の選択的接着特性を解析するために、外部環境を変えながら細胞間の相互作用ポテンシャルや表面電荷密度を非接触に測定したり、細胞をレーザー操作により基板に近づけながら付着力を計測し、基板の表画構造と細胞活動の関係について解析を試みている。これまでに我々は、フォトンフォース(光の放射圧)を利用して単一微粒子やマイクロ・ナノ構造体に作用するフェムトニュートンオーダーの力を計測し、表面電荷・吸収・粘弾性特性・吸着力等の物性を非接触・非破壊的に解析する新しい手法を提案するとともに、高精度かつ汎用性の高い計測システムを開発してきた。本特定領域研究では、フォトンフォース計測技術を単一細胞や複数細胞集団の新しい分析法として応用し、細胞系のダイナミック分析を実現することを目的として、a)新しいアイデアに基づく2ビームフォトンフォース計測システムを開発、b)単一細胞の粘弾性特性や表面修飾した微粒子との相互作用ポテンシャルを計測、c)細胞間の接着特性や微細構造を持つ基板への付着特性の解析、を課題として研究を展開する。本年度は、a)細胞と微粒子あるいは細胞間の相互作用ポテンシャルの解析を実現するために、偏光の異なる2つのパルスレーザービームを個々に照射し、透過散乱光を偏光で分離して同時3次元ポジションセンシングを可能とする新しいフォトンフォース計測システムを開発してきた。b)表面電荷をコントロールした微粒子やシグナル分子を表面修飾した微粒子をレーザー捕捉して単一細胞に接触させながら、フォース計測システムにより細胞の各ポジションの表面弾性や粘性を解析して、細胞が固有の形態で運動するメカニズムの解明を試みる実験について検討を行った。c)細胞間の選択的接着特性を解析するために、外部環境を変えながら細胞間の相互作用ポテンシャルや表面電荷密度を非接触に測定したり、また、細胞をレーザー操作により基板に近づけながら付着力を計測し、基板の表面構造と細胞活動の関係について解析する研究に着手した。
複合加算析出強化を利用した新しい耐熱材料の設計

申請者は、マルテンサイト系耐熱鋼の高温域での強化手段として、従来鋼で使用されている炭窒化物粒子とは析出サイトが異なるCu粒子の複合析出を提案しており、これまでCuの添加によりクリープ強度が大幅に改善されることを実証してきた。しかしながら、これらの研究では、Cuのみを強化元素として利用した基礎研究にとどまっており、種々の炭窒化物粒子を含めた析出粒子の分散状態の最適化など、複合加算析出強化を図るための実用化を見据えた組織制御の指針は得られていない。そこで今年度は、(1)高温保持に伴うマルテンサイト組織の変化と種々の炭窒化物粒子の役割を明確化し、(2)炭窒化物粒子およびCu粒子の成長挙動や転位との相互作用を比較することで、それぞれの析出粒子の最適な分散状態を検討した。マルテンサイト組織は、10^<15>m^<-2>程度という高密度の転位を含んでいるため熱的に不安定であり、高温保持中には回復や再結晶が生じて鋼の強度は低下する。炭窒化物粒子、なかでも耐熱鋼で析出する代表的な炭化物M_<23>C_6粒子は、マルテンサイト組織中の種々の境界に主に析出して転位や粒界の移動の妨げとなり、組織の回復や再結晶を抑制する効果があることを明らかにした。したがって、優れた高温強度を長時間維持するには、境界移動を抑制するために炭窒化物粒子を、さらに粒内転位の移動を妨げるためにCu粒子を複合析出させることが有効であると示唆された。また、再結晶の抑制効果は、粒子の分散間隔に強く依存し、粒界エネルギーを考慮することで再結晶を抑制する臨界の粒子間隔を理論的に求めることもできた。一方、これらの粒子について、高温保持中の成長挙動を調査した結果、Cu粒子、M_<23>C_6炭化物粒子ともに、その成長は溶質原子の転位芯拡散によって律速されることを見出した。そのため、とくにM_<23>C_6炭化物粒子では、置換型元素として拡散係数が小さいものを固溶させることにより、その成長を遅らせて粒子径を細かく保つことも高温強度の観点から有効であると示唆された。申請者は、マルテンサイト系耐熱鋼の高温域での強化手段として、従来鋼で利用されていた炭窒化物粒子とは析出サイトが異なるCu粒子の複合析出を提案し、Cu添加によりクリープ強度が大幅に改善されることを実証してきた。しかしながら、これまでの研究では、Cuを強化元素として利用した基礎研究にとどまっており、Cu粒子と種々の炭窒化物粒子による強化を複合加算させたマルテンサイト系耐熱鋼について、実用化を見据えた特性評価は行っていない。そこで今年度は、実用化のための材質制御技術を確立することを目的として、機械的性質を含めた諸性質に及ぼすCu添加の影響を調査した。加工フォーマスターにより相変静点を測定した結果、Cuの添加によりマルテンサイト変態の開始温度が低下し、そのことに起因して耐熱鋼の熱処理過程で重要となる焼入れ性が改善されることを明らかにした。また、マルテンサイトからオーステナイトへの逆変態の温度は、Cu粒子の析出によりCu量に依存せず一定となっており、これまでの強化元素とは違い、Cuは焼戻し処理温度を高温に設定できる特徴も有していることが示唆された。一方、焼入れたままのFe-Cr-Cu三元合金において、Cuの添加が室温での延性をあまり損なわずに降伏強度を上昇させるため、結果として強度-延性バランスが大幅に向上することが明らかとなった。さらに、その後焼戻した試料においても、耐熱鋼での一般的な析出粒子である炭化物(M_<23>C_6)に比べてCu粒子の成長が遅いため、ナノCu粒子による析出強化により優れた焼戻し軟化抵抗を示すことが確認された。また、その際のCu粒子の成長機構がCu原子の転位芯拡散によって支配されることを見出した。

また、再結晶の抑制効果は、粒子の分散間隔に強く依存し、粒界エネルギーを考慮することで再結晶を抑制する臨界の粒子間隔を理論的に求めることもできた。一方、これらの粒子について、高温保持中の成長挙動を調査した結果、Cu粒子、M_<23>C_6炭化物粒子ともに、その成長は溶質原子の転位芯拡散によって律速されることを見出した。そのため、とくにM_<23>C_6炭化物粒子では、置換型元素として拡散係数が小さいものを固溶させることにより、その成長を遅らせて粒子径を細かく保つことも高温強度の観点から有効であると示唆された。
上顎癌の早期診断に対する免疫学的研究(上顎癌関連抗原とケラチンの鑑別について)

われわれは、昭和58年度より上顎癌細胞より等電点電気泳動法、クロマトフォーカシング法を用いて上顎癌関連抗原(YM抗原・分子量170K)を分離し、それを家兎に免疫した後に上顎癌関連抗体を作成し、それを用いて上顎癌のみならず頭頸部領域の扁平上皮癌の免疫学的診断法に応用してきた。頭頸部領域のみならず他領域の扁平上皮癌患者より採取した癌組識におけるYM抗原の陽性率は約93%であり、治療効果の判定にも有用性があることを報告してきた。しかし、YM抗原は癌組識のケラチンと交差反応を示すことが判明したため、あらたにブロッキング法による、YM抗原とケラチンの交差反応の除去法を開発し、第14回日本臨床免疫学会総会(演題名:扁平上皮癌関連抗原と混在するケラチン物質の鑑別について)、第45回目本癌学会総会(演題名:扁平上皮癌関連抗原の免疫学的研究-第3報-ケラチン物質による非特異的反応の回避について)において発表した。ケラチンの非特異的反応を除去した歳の癌細胞上におけるYM抗原の陽性率は約70%になったが、これにより真のYM抗原、すなわち真の扁平上皮癌関連抗原の検出が可能になった。このブロッキング法は、螢光抗体法を用いた癌組識上のYM抗原の検出のみばかりでなく、イミュノブロット法を用いた血清レベルのYM抗原の検出にも応用され、現在さらに症例を重ねているところである。
サケ科魚類の母川記銘・回帰に関与する嗅覚機能に関する生理学的研究

1)母川記銘実験ヒメマス幼魚が母川のニオイ物質を記銘する際の臨界期および記銘に要する期間を明らかにすることを目的とし、アミノ酸組成を大きく変化させ社人工母川水を人為的に記銘させる記銘実験を実施した。実験水は飼育水において未検出のプロリン(1)および既検出めグルタミン酸(2)をともに10^<-6>Mの濃度で飼育水に加えたものを用いた。2005年3月7月に実験水(1)に各月2週間曝露した記銘群(a)、および2006年5月に実験水(1)および(2)に1時間・6時間・1日・7日・14日曝露した記銘群(b)を作出した。本年度はこれらの実験魚を用い、6月および10月に記銘群の実験水に対する嗅覚応答(EOG)を測定し、さらに記銘群(a)において10月に雄親魚を用いて実験水(1)に対する選択行動実験を行った。その結果、(a)において7月を除く記銘群の実験水に対する嗅覚応答は、飼育水で飼育した対照群に比べて、高くなる傾向が認められた。スモルト期の4月6月記銘群と3月記銘群の間では有意な変化はみられなかった。さらに行動実験においても3月6月記銘群が実験水(1)を選択した。また、14日記銘群の実験水(1)および(2)に対する嗅覚応答は、対照群のものに比べて高くなる傾向が認められた。以上の結果、ヒメマスの母川記銘はスモルト期より前の時期を含み、記銘には7日14日間かかる可能性が示唆された。2)脳波ロガーを用いたサケ科魚類の遊泳行動解析脳波ロガーを用いて自由遊泳中のニジマスから嗅球誘起脳波の測定を行うた。麻酔下におけるニオイ刺激に対する嗅球誘起脳波をロギングしたデータを解析した結果、嗅球誘起脳波は安定して記録されており、ニオイ刺激に対する振幅の増大も鮮明に記録されていた。水槽内で自由遊泳させた場合の嗅球脳波は麻酔下のそれと比較してノイズが含まれていたが、嗅覚刺激(L-serine 10^<-4>M)に対する振幅の増大が確認された。1.人工アミノ酸河川水を用いた母川記銘実験天然水に存在しないアミノ酸(Pro)を添加し、アミノ酸組成を大きく変化させたものを人為的に母川のニオイ物質としてヒメマス幼魚に記銘させることができるか否かを検証することを目的に母川記銘実験を実施した。実験水(Pro添加)に暴露した記銘群の電気生理学的な嗅覚応答(EOG)を測定し、実験水(Pro添加)に暴露していないコントロール群と比較したところ、3月から6月までのPro記銘群の実験水に対する応答強度は、コントロール群のものと比較して大きくなる傾向が見られた。しかし、7月ではPro記銘群は他の月のPro記銘群より実験水に対する応答性は低くなった。また、Pro記銘群およびコントロール群の実験水に対する嗅覚応答強度の月変化はみられなかった。以上の結果、これまで母川記銘時期と考えられてきたスモルト時期だけでなく、その前後においても母川記銘される可能性が考えられた。2.脳波ロガーを用いたサケ科魚類の遊泳行動解析脳波ロガーを用いて自由遊泳中のニジマスから嗅球誘起脳波の測定を試みた。麻酔下においてロギングしたデータを解析した結果、嗅球誘起脳波は安定して記録されており、匂い刺激に対する振幅の増大も鮮明に記録されていた。一方、Y字水路内で自由遊泳させた場合の嗅球脳波は麻酔下のそれと比較してノイズを多く含み、また魚が水路の壁に衝突した際の大きなノイズが記録されていた。自由遊泳行動中にはノイズ記録の原因となりうる様々な要因が考えられる。麻酔下と同じ応答が発現していたとしても、多くのノイズが存在すれば脳波の変化が不明瞭になる。したがって、今後は電極の振動を抑える、ロガーと電極の距離を短くするなど、さらにノイズを抑える為の改良を施す予定である。1.人工アミノ酸河川水を用いた母川記銘実験ヒメマス幼魚が母川のニオイ物質の記銘に要する期間を明らかにすることを目的とし、記銘実験を実施した。実験水は飼育水に洞爺臨湖実験所飼育水において未検出のProおよび既検出であるGluを添加したもの(10^<-6>M)を用いた。記銘は母川記銘時期とされる5月に行い、各月150尾ずつ、実験水に暴露することで行った。実験水に暴露する時間を変化させた5種類の記銘群(1時間、6時間、1日、7日、14日)を作成し、6月(記銘1ヶ月後)、10月における記銘群及び無記銘群(control)の実験水に対する嗅覚応答(EOG)を比較した。14日(GluおよびPro)記銘群の実験水に対する応答強度はコントロール群のものと比較して大きくなる傾向が見られた。7日記銘群においても同様の傾向が認められたが個体差がみられた。一方、他の実験群1時間、6時間、1日記銘群とコントロール群間における実験水に対する応答性に大きな変化はみられなかった。従って記銘にかかる期間は7日から14日間、必要である可能性が示唆された。

2.脳波ロガーを用いたサケ科魚類の遊泳行動解析脳波ロガーを用いて自由遊泳中のニジマスから嗅球誘起脳波の測定を試みた。昨年の実験では電極の振動によるノイズが多く認められたため、これを抑えるために電動ドリルによる嗅球付近の局部的な切開手術を行い、電極の装着方法に改良を施した。麻酔下におけるニオイ刺激に対する嗅球誘起脳波をロギングしたデータを解析した結果、嗅球誘起脳波は安定して記録されており、ニオイ刺激に対する振幅の増大も鮮明に記録されていた。Y字水路内で自由遊泳させた場合の嗅球脳波は麻酔下のそれと比較してノイズ、また魚が水路の壁に衝突した際の大きなノイズが記録されていたが、強いニオイ刺激(Ser 10^<-4>M)に対する振幅の増大は認められるようになった。1)母川記銘実験ヒメマス幼魚が母川のニオイ物質を記銘する際の臨界期および記銘に要する期間を明らかにすることを目的とし、アミノ酸組成を大きく変化させ社人工母川水を人為的に記銘させる記銘実験を実施した。実験水は飼育水において未検出のプロリン(1)および既検出めグルタミン酸(2)をともに10^<-6>Mの濃度で飼育水に加えたものを用いた。2005年3月7月に実験水(1)に各月2週間曝露した記銘群(a)、および2006年5月に実験水(1)および(2)に1時間・6時間・1日・7日・14日曝露した記銘群(b)を作出した。本年度はこれらの実験魚を用い、6月および10月に記銘群の実験水に対する嗅覚応答(EOG)を測定し、さらに記銘群(a)において10月に雄親魚を用いて実験水(1)に対する選択行動実験を行った。その結果、(a)において7月を除く記銘群の実験水に対する嗅覚応答は、飼育水で飼育した対照群に比べて、高くなる傾向が認められた。スモルト期の4月6月記銘群と3月記銘群の間では有意な変化はみられなかった。さらに行動実験においても3月6月記銘群が実験水(1)を選択した。また、14日記銘群の実験水(1)および(2)に対する嗅覚応答は、対照群のものに比べて高くなる傾向が認められた。以上の結果、ヒメマスの母川記銘はスモルト期より前の時期を含み、記銘には7日14日間かかる可能性が示唆された。2)脳波ロガーを用いたサケ科魚類の遊泳行動解析脳波ロガーを用いて自由遊泳中のニジマスから嗅球誘起脳波の測定を行うた。水槽内で自由遊泳させた場合の嗅球脳波は麻酔下のそれと比較してノイズが含まれていたが、嗅覚刺激(L-serine 10^<-4>M)に対する振幅の増大が確認された。
DNA複製・修復因子RPAによる熱ショック転写因子HSF1の転 写制御機構

HSF1は熱ショックなどのストレスによって、DNAのアクセスが顕著に亢進することが分かっている。しかしながら、高等動物でのHSF1のDNAアクセスのメカニズムはよく分かっていない。HSF1がRPAと相互作用することが分かった。RPAの減衰により、定常状態でのHSFP70遺伝子プロモーター領域へのHSF1アクセスの低下が見られ、HSP70発現の遅れが観察された。HSF1-RPA複合体は、RNAポリメラーゼIIのプレロードを導き、さらにFACTをさらに呼び込むことで、クロマチン構造を開かせることを明らかにした。この複合体は、がん細胞の増殖に必要であることも分かった。熱ショック応答は一群の熱ショック蛋白質(Hsp)が誘導され、その転写制御に関わっているのが熱ショック転写.因子HSF1である。ショウジョウバエHSF1による熱ショック遺伝子(Hsp)の転写制御機構は良く研究されており、遺伝子発現制御にクロマチン構造変化が関連していることが報告されている。ショウジョウバエHsp70遺伝子の転写開始点周辺はヌクレオソームを形成しておらず、RNAポリメラーゼIIが転写伸張を抑制した状態で存在し、この抑制は熱ショックによって解除されることが知られている。しかしながら、高等動物のHSF1の転写制御に関与する蛋白質群は未だ不明である。今回、我々はマス・スペクトル法によってHSF1結合蛋白質としてDNA修復に関与するRPA(RPA1,RPA2,RPA3)を同定し、その機能解析を行った。我々は、最初に免疫沈降法で実際にRPA1,2,3がHSF1に相互作用することを確認した。さらに、HSFIがRPAIに直接相互作用することをGST-pull down法で明らかにし、このHSF1-RAP1結合は熱ショックの有無に関わらず相互作用することが分かった。次に、HSF1の転写活性化能に対するRPAの影響を調べるために、shRNAを用いてRPAのノックダウンを行った。RPA1とRPA2のノックダウン効果によって、Hsp70遺伝子の発現低下が熱ショックの初期でのみ起こることが分かった。さらにクロマチン免疫沈降法によって、非ストレス状態でHSF1とATP依存的クロマチンリモデリング因子Brg1がRPA1のノックダウンによって、Hsp70のプロモーター領域にリクルートされにくいことが分かった。このATP依存的クロマチンリモデリング因子はヌクレオソーム除去過程に必須であることが知られている。このことから、非ストレス状態でRPA-HSF1複合体はHsp70遺伝子の転写開始点のヌクレオソーム形成の除去に関与し、熱ショック後の転写誘導を容易にさせていることが示唆される。熱ショック応答は-群の熱ショック蛋白質(HSP)の誘導を特徴とし、その転写制御に関わるのが熱ショック因子HSF1である。ショウジョウバエHSP70遺伝子の転写開始点周辺は、非ストレス状態でもGAGA因子が結合し、RNAポリメラーゼIIは転写開始点より数十塩基下流で停止している。つまり、熱ストレスなどの速やかに対応するために、あらかじめクロマチンは開き、RNAポリメラーゼIIはプリロードされている。しかし、高等動物細胞にはGAGA因子は存在せず、クロマチン構造変化に至るまでの分子機構についてはほとんど明らかにされていない。今回、我々はヒトHSF 1結合蛋白質の解析からDNA複製と修復に関与するRPA(Replication protein A)を同定し、それがクロマチン構造変化に必要であることを明らかにした。マウス胎児線維芽細胞(MEF)のHSP70プロモーターにはあらかじめHSF1が結合し、RNAポリメラーゼIIがプリロードされていた。RPA1ノックダウンにより、HSF1の結合も、RNAポリメラーゼIIのプリロードもほとんど認められなくなった。さらに、ヒストンH3量が増加し、クロマチン凝集を示すピストン修飾が亢進した。RPAは、一本鎖DNA結合活性を示すが、その活性はHSF1のゲノムへの結合に影響を与えなかった。一方、酵母では、RPAがピストンH2A-H2Bの除去に関与するヒストンシャペロンであるFACTと結合することが知られている。実際に、MEF細胞でも、RPA1はFACTをリクルートすることでHSP70プロモーター領域のクロマチンを開いてHSF1の結合を助けることが分った。その結果、HSF1の転写活性化ドメインを介してRNAポリメラーゼIIが転写開始点の近くにプリロードされていた。以上の結果は、熱ショック遺伝子発現の誘導のための準備の分子機構を明らかにした。さらに、転写因子がゲノムへ結合する最初の段階の分子機構に重要な示唆を与える。熱ショック因子(HSF1)は老化や老化と関連する病気を抑制すると同時に、がんの発生や進展を促進することが知られている。

これまでの解析から、申請者はHSF1がDNA複製と修復に関与するRPA(Replication protein A)と複合体を形成し、ヒストンシャペロンFACTをリクルートすることでDNAに安定に結合することを示した。今回、この複合体が腫瘍形成に必要であることを明らかにした。HSF1はwinged helix-turn-helix型のDNA結合ドメインをもつ転写調節因子で、特定の構造をとらないwing motifが転写活性と関連していることが知られていた。このwing motifの87番目のグリシンをセリン(HSF1G87S)またはアラニン(HSF1G87A)に置換するとRPA1と相互作用しないことを明らかにした。DNAマイクロアレイ解析により、HSF1に依存する遺伝子群のうち70%のものがRPA1にも依存し、一部の遺伝子プロモーターを解析したところ、すべてにおいてHSF1-RPA1複合体がリクルートされていた。内在性のHSF1をHSF1G87SまたはHSF1G87Aに置換すると、この複合体はこれらのプロモーター上に全くリクルートされなかった。HSF1とRPA1に依存する遺伝子群にはがん細胞の増殖に関与する遺伝子が多く存在した。そこで、ヒト悪性黒色腫の細胞株のHSF1をHSF1G87Aへ置換すると、細胞増殖が顕著に抑制され、さらにマウス体内でも腫瘍を形成しないことが明らかとなった。本研究により、HSF1-RPA1の相互作用を断ち切る化合物を見いだすことで、がん治療に貢献できる可能性が示唆された。申請書に記載した研究計画の通りに研究が遂行しているため。24年度が最終年度であるため、記入しない。今後は、HSF1-RPA複合体が、HSP以外の遺伝子についてもクロマチン構造変化に関するかを明らかにする。また、この複合体の生物学的意義についても調べる予定である。