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運動達成における体力のシステム化に関する構造的研究

これまでの体力研究では、人間の運動現象をとおしてその背後に体力ないし能力としての因子を見出そうとする「能力還元的発想」(1)であった。そこでは人間の運動をいわゆる客観的身体として対象化し、因果法則に基づいて運動実現を保証すると考えられる条件としての要素や因子に分解し、客観的モデルとしての体力構造ないし能力構造を構築するという意図が見受けられた。したがって、運動が「できる」ために必要な能力因子を一つの独立した要素とみなし、それらの構築を運動の達成と捉えてることになる。またこの能力還元的発想によって、運動のメカニズムを理解しそこに必要とされる能力、欠落している能力を補えば運動はできるようになり、さらに構成因子をより強化すれば技能も向上するという短絡的な図式が成立している。本研究では体操競技の技をいくつか取り上げ、その技の習熟過程を可視的部分と運動する主体内で変化する感覚との両面から縦断的に調査した。その結果、著しく変化するのは出力としての体力的要素ではなく、運動する主体の感覚世界、つまりキネステーゼ(Kiasthese:感覚運動意識)(2)であった。前年度に報告したように、我々が運動技能を獲得したりそこに要求される体力の向上を図るときには、まさしくメルロー=ポンティの意味での「現象的身体」(3)において生起する現象が主題なのである。従って、運動達成に関わる体力や調整力ないし運動能力といった能力系の体系論問題は、物理座標系ではなく、個々のスポーツ種目特性として要求されるキネステーゼないしキネステーゼ能力としての体験時空系を基底に据えなければならないのであり、その認識に基づいて出力としての体力を捉え直す必要がある。また、新たな体力の体系を組み直していく研究方法は、知覚世界を思考するという目的のためにのみ意味をもち、意識の対象である「構造」(4)の視点に基づかなければならない。(1)浜田寿美男;「発達心理学再考のための序説」ミネルヴァ書房1995p.249(2)金子明友;運動制御と運動学習「モルフォロギー」協同医書出版社1997p.380(3)メルロ=ポンティー,M.;「知覚の現象学I」みすず書房1975p.233(4)メルロ=ポンティー,M..;「行動の構造」みすず書房1964p.216体力や調整力ないし運動能力に関する研究では、これまでに生理学的・力学的指標に基づいて、あるいはそれらをサイバネティクスにおける神経系の自動制御機構に置き換えることによって、種々のカテゴリー化や因子構造の分析が試みられ、様々な知見を蓄積してきている。その多くからは人間の運動をいわゆる客観的身体として対象化し、因果法則に基づいて運動実現を保証すると考えられる条件としての要素や因子に分解し、客観的モデルとしての体力構造ないし能力構造を構築するという意図が見受けられる。このような、人間の運動現象をとおしてその背後に能力としての因子のみを見出そうとする「能力還元的発想」(1)は、運動が「できる」ために必要な能力因子を一つの独立した要素とみなし、それらの構築を運動の達成と捉えていることになる。またこの発想は、運動のメカニズムを理解しそこに必要とされる能力、欠落している能力を補えば運動はできるようになり、さらに構成因子をより強化すれば技能も向上するという短絡的な図式を、暗々のうちに前提にしないわけにはいかなくなる。またこれらの研究では、要素や因子が客観化されると同時に、その検証実験として定量的研究へと強く傾斜していく。しかし我々が運動技能を獲得したりそこに要求される体力の向上を図るときには、メルロー=ポンティの言う「現象的身体」(2)において生起する現象が主題であり、それらの現象は定量化を拒んでしまう。従って、運動達成に関わる体力や調整力ないし運動能力といった能力系の問題圏は、知覚世界を思考するという目的のためにのみ意味をもち、意識の対象であるという「構造」(3)の視点からの研究によって明らかにされなければならない。またこの視点に立ってはじめて、運動が目的に向かって発生し動的に変容していく過程、つまり主体が運動を現実化させていく過程のなかでの体力や運動能力の獲得・形成・発達といった問題を見ることができるのである。これらの認識に基づいてさらに、多様に捉えられる体力や運動能力を機能としていくつかのカテゴリーに整理することができるかという問題、あるいは個人が一人で多面的にもつことができる多様な力は、相互に関係しあい浸透しあっているのかという問題を明らかにしていくことが今後の課題である。(1)浜田寿美男;「発達心理学再考のための序説」ミネルヴァ書房1995 p.249(2)メルロ=ポンティー,M.;「知覚の現象学I」みすず書房1975 p.233(3)メルロ=ポンティー,M.;「行動の構造」みすず書房1964 p.216これまでの体力研究では、人間の運動現象をとおしてその背後に体力ないし能力としての因子を見出そうとする「能力還元的発想」(1)であった。

またこの能力還元的発想によって、運動のメカニズムを理解しそこに必要とされる能力、欠落している能力を補えば運動はできるようになり、さらに構成因子をより強化すれば技能も向上するという短絡的な図式が成立している。本研究では体操競技の技をいくつか取り上げ、その技の習熟過程を可視的部分と運動する主体内で変化する感覚との両面から縦断的に調査した。その結果、著しく変化するのは出力としての体力的要素ではなく、運動する主体の感覚世界、つまりキネステーゼ(Kiasthese:感覚運動意識)(2)であった。前年度に報告したように、我々が運動技能を獲得したりそこに要求される体力の向上を図るときには、まさしくメルロー=ポンティの意味での「現象的身体」(3)において生起する現象が主題なのである。従って、運動達成に関わる体力や調整力ないし運動能力といった能力系の体系論問題は、物理座標系ではなく、個々のスポーツ種目特性として要求されるキネステーゼないしキネステーゼ能力としての体験時空系を基底に据えなければならないのであり、その認識に基づいて出力としての体力を捉え直す必要がある。また、新たな体力の体系を組み直していく研究方法は、知覚世界を思考するという目的のためにのみ意味をもち、意識の対象である「構造」(4)の視点に基づかなければならない。(1)浜田寿美男;「発達心理学再考のための序説」ミネルヴァ書房1995p.249(2)金子明友;運動制御と運動学習「モルフォロギー」協同医書出版社1997p.380(3)メルロ=ポンティー,M.;「知覚の現象学I」みすず書房1975p.233(4)メルロ=ポンティー,M..;「行動の構造」みすず書房1964p.216
活断層直上での地盤の変形と地震動に関する研究

1.動力学モデルを用いて1984年長野県西部地震の断層近傍での地震動のシミュレーションを行った.計算に必要な,応力降下量,破壊開始時刻の動力学パラメーターは,地震波形から運動学的モデルで推定された変位置,破壊開始時刻を元に与えた.計算によりえられた2Hzより低い振動数での速度の最大値は80cm/s,加速度の最大値は600cm/s^2であり,その分布域は飛び石から大きな加速度が生じたと推定されている領域とほぼ一致した.2.次に,逆断層上に堆積層がある場合,断層変位は堆積層をどのように伝わり,堆積層はどのような変形をするのかを調べるため,砂を用いた断層模型実験を行った.また,有限要素法による数値解析を行い実験結果と比較した.実験の結果,模型の底盤に逆断層変位を加えることにより地盤の下部より上部に向かってすべり線が形成されていき,変形は地盤の下部では滑り線周辺に集中するが上部では広い範囲に渡り緩やかな変形となっている様子が見られた.滑り線をジョイント要素,周囲の地盤を弾塑性体としてモデル化した有限要素解析により,実験の変形パターンを表すことができ,数値解析の方が特に浅い部分で滑り線上に変形が集中する様子が見られるが,概して実験で得られた変形をよく表しており,妥当な解析手法であることが確認された.3.さらに,実際の45度の逆断層上の砂質堆積地盤を想定し,有限要素法による動力学的モデルで、地震の大きさとせん断帯の発達に関するシミュレーションを,堆積層厚と地震の大きさを色々変えて行った.その結果,堆積層厚の5%前後の垂直変位量が生じると堆積層の下面から地表にまで達する破壊が生じる可能性があることが示された.この値は堆積層が厚くなるほど大きくなる傾向が見られ,30mでは3-5%,50mでは5-6%,75mでは7%もしくはそれ以上であり,100mについては5.4mより大きな断層変位量が必要という結果となった.1.動力学モデルを用いて1984年長野県西部地震の断層近傍での地震動のシミュレーションを行った.計算に必要な,応力降下量,破壊開始時刻の動力学パラメーターは,地震波形から運動学的モデルで推定された変位置,破壊開始時刻を元に与えた.計算によりえられた2Hzより低い振動数での速度の最大値は80cm/s,加速度の最大値は600cm/s^2であり,その分布域は飛び石から大きな加速度が生じたと推定されている領域とほぼ一致した.2.次に,逆断層上に堆積層がある場合,断層変位は堆積層をどのように伝わり,堆積層はどのような変形をするのかを調べるため,砂を用いた断層模型実験を行った.また,有限要素法による数値解析を行い実験結果と比較した.実験の結果,模型の底盤に逆断層変位を加えることにより地盤の下部より上部に向かってすべり線が形成されていき,変形は地盤の下部では滑り線周辺に集中するが上部では広い範囲に渡り緩やかな変形となっている様子が見られた.滑り線をジョイント要素,周囲の地盤を弾塑性体としてモデル化した有限要素解析により,実験の変形パターンを表すことができ,数値解析の方が特に浅い部分で滑り線上に変形が集中する様子が見られるが,概して実験で得られた変形をよく表しており,妥当な解析手法であることが確認された.3.さらに,実際の45度の逆断層上の砂質堆積地盤を想定し,有限要素法による動力学的モデルで、地震の大きさとせん断帯の発達に関するシミュレーションを,堆積層厚と地震の大きさを色々変えて行った.その結果,堆積層厚の5%前後の垂直変位量が生じると堆積層の下面から地表にまで達する破壊が生じる可能性があることが示された.この値は堆積層が厚くなるほど大きくなる傾向が見られ,30mでは3-5%,50mでは5-6%,75mでは7%もしくはそれ以上であり,100mについては5.4mより大きな断層変位量が必要という結果となった.
各種組織における縞状被覆形質膜小胞の分布と性状に関する形態学的研究

1.ラット大動脈内皮細胞において先に同定した小型形質膜小胞の細胞質側膜表面に存在する経線状走行を示す縞状隆起構造について、ミオシン小片1(S-1)や、アクチン安定化剤ファロイジンによる処理後、その構造が極めて明瞭となり、アクチン線維に密接な関連を有する物質であることが示唆された。さらに金コロイド標識したS1によって結合した部位の分布を切片法で観察し、内皮細胞内のアクチン線維束以外に小型形質膜小胞の内葉細胞質側膜にも1315nmの間隔で金粒子の修飾する構造を認めた。しかしクラスリン被覆小胞には結合しなかった。2.急速凍結ディープエッチレプリカ法により、同様の縞状被覆小胞の分布をラット・マウスの各種組織について検討した。心筋の毛細血管内皮細胞、妊娠ラット子宮平滑筋、子宮内膜間質細胞、大動脈外膜線維芽細胞、腓腹筋腱腱細胞などにおいて、大動脈内皮にみられるものと同様の縞状被覆構造が高頻度に観察された。しかし肝実質細胞、腎尿細管上皮細胞、膀胱移行上皮細胞などでは、明瞭な縞状被覆は認めることができず、S1修飾やファロイジン処理によってもさほど著明な変化はなかった。これらの組織ではクラスリン被覆小胞以外の形質膜小胞の表面に、時として不整な顆粒状物質の付着をみることがあった。3.小型形質膜小胞を構成する膜構造分子は、細胞・組織種に特異的なものがあり組織分化系列に関連する可能性のあることが、本研究により強く示唆される。即ち典型的な縞状被覆構造は、非上皮系組織に限って出現し、上皮組織には認められない。この組織分布傾向は、我々が先に明らかにしたギャップ結合膜の細胞質側表面構造の組織特異性と類似し、また中間径線維やカドヘリンなどの細胞骨格や接着分子の組織分布傾とも共通点があり、これら細胞膜関連分子に共通の組織分化過程の存在を推測させる点で興味深く、今後さらに検討を加える必要があろう。
制度・政策の影響評価のためのマルチエージェント・シミュレーションモデルの開発

(1)新産業の離陸期における公的研究機関の役割の研究本年度は,産業の成長における公的研究機関の果たす役割にかんする追加のシミュレーションをおこなった。これにより,本シミュレーション内では,費用対効果の関係がある閾値を超えると,産業形成のプロセスが,相転移的に始まることを確認した。これまでの研究で産業形成には,利潤獲得を目的としない価値合理的な研究機関の果たす役割が重要であることが知られていたが,本追加研究によって,さらにその役割が新産業形成において決定的に重要であることが理解された。(2)事前交渉をおこなうプレイヤーによるゲームの研究この研究は,環境や国際交渉など事前の意識の醸成やあらかじめの落とし所の調整などが交渉成功の決定的な要因となるという仮説に基づいて行われたシミュレーション研究である。ここでは,事前に相手に自らの利得構造を相手に伝えるのだが,この相手は必ずしも正確に自分の言いたいことを理解できないようなエージェントを想定する。その上で,各エージェントに互いの利得構造を推定させて,最適戦略を決定させる。このシミュレーションの中ではそれぞれは不自由な能力しか持たないが,それでも試行錯誤のうちにある程度は相手の利得構造を理解し,均衡戦略に到達できることがわかった。いくつかの例では「蒟蒻問答」状態が発生することもわかった。今後このゲームは3人ゲームに拡張され、多国間協議や政府・企業・家計の三者が中心となって行う環境対策についての合意形成を促す制度設計を考察するモデルとして用いられる予定である。平成17年度は,制度評価モデルの基本的な部品を作成するために,内部構造をもつコンピュータ・エージェントの開発をおこなった。特に北陸先端研大学の橋本敬氏と共同で,SIC-SRN型ニューラルネットワークを備えたエージェントモデルを作成し,マイノリティゲームとマジョリティゲームのそれぞれにおける振る舞いを観察した。この種の強化学習型のエージェントモデルは,マジョリティゲームでは比較的簡単に収束してしまうが,マイノリテイゲームの場合,エージェントの採る手のパターンやそこから生み出されるマクロ構造はきわめて複雑であり,状況に応じて遍歴ダイナミクスが観察される。マイノリティゲームは,通常制度モデルとして考えられているマジョリティゲームと比べても,より現実の市場競争を再現していると考えられる。その中で,一定のマクロ構造が観察されたことは新しい発見であると言えるだろう。また,京都大学の澤邉紀生氏,北陸先端研大学の橋本敬氏との共同で,会計基準の細目主義が,結果的に情報処理の集中を生み出し,企業側に粉飾決算などの虚偽報告をさせる制度的問題があることを証明すべく,シミュレーションモデルの開発を開始した。これは江頭が2001年に発表した「嘘つきゲーム」の拡張であり,情報の「複雑さ」と解釈の問題をより,会計基準の細目主義と合致させたものである。高度情報化社会における専門機関による認証が,一般的になりつつあるや最近の粉飾決算の多発や建築偽装などの問題は,すべてこのモデルによって解明ができると考えられる。ディスクロージャーや検査機関の整備が最近の基本的な方向だが,本研究では,そのような法制度が有効に機能するかどうかを事前に評価するための基礎モデルを開発することを目標としている。第二に,他種の商品を生産する国家間の価格競争と関税同盟の形成プロセスを評価するためのシミュレーションモデルを作成した。この研究は,より一般的な政策評価シミュレータに載せるための試験も出るとして現在も検討されている。第三に,既存の会計制度内での起こりうる創造的会計の性質と問題点を分析するためのシミュレーションを現在開発中である。これは,既には江頭によって研究されたシミュレーション分析の延長線上で開発されているものであり,創造的会計のみならず会計制度と企業行動の一般的分析に応用できると考えられている。現行の国際会計基準の統一主義,細目主義の問題点と,それに対する多基準化の効用を分析の最終目標としている。本年度は,個別具体的な問題を検討するためのシミュレーション分析をおこなう一方,より一般的に政策評価ができるシミュレータの開発にも着手している。これが完成することにより広範な問題を取り扱うことができるようになると考えられる。

今後このゲームは3人ゲームに拡張され、多国間協議や政府・企業・家計の三者が中心となって行う環境対策についての合意形成を促す制度設計を考察するモデルとして用いられる予定である。
Muse細胞を用いた内耳前庭の再生

モルモットにおいて前庭有毛細胞を傷害する方法として、アミノグリコシド系薬剤の投与があげられる。投与薬剤はゲンタマイシンやアミカシンなどの種類があり、投与経路としては腹腔内投与や鼓室内投与がある。われわれはモルモット鼓室内にゲンタマイシン(40mg/ml)を投与した後に暴露時間を2時間、6時間とすることで前庭有毛細胞の消失率を約50%、80%と調節することに成功していたが、さらに投与方法を改良することで、2時間障害群ではI型有毛細胞のみ消失させたモデルを作成することが可能であった。6時間群ではI形有毛細胞、II型有毛細胞ともに障害されたモデルを作成することができており、MUSE細胞の生着、分化に適切な障害モデルの選択肢が増えたと考えられる。また、ゲンタマイシンの腹腔内投与とも比較し安定した障害と、十分な体重増加量、死亡個体がないことなど優れた点を多く確認できた。いずれも組織障害は有毛細胞のみであり支持細胞などの周辺環境の組織形態は保たれていることを確認した。死亡率も低く安定して障害モデルを作成することが前回までに可能となっている。これらのモデルにMUSE細胞を投与し、2週間の時点で移植細胞が前庭組織内に生着していることを確認したが、一方で前庭感覚上皮への生着は見られておらず、有毛細胞マーカーの発現も見られていない。投与細胞数を変更したがこの点に関して改善がみられなかった。その後、障害から細胞投与までの期間を短縮し、遊走因子の高いと考えられる時期での投与を行ったがやはり生着は得られなかった。しかし、これらの過程で安定した内耳障害を与えるメソッドを確立できたことは本研究の大きな成果といえる。これらのモデルにMUSE細胞を投与し、2週間の時点で移植細胞が前庭組織内に生着していることを確認しが、一方で前庭感覚上皮への生着は見られておらず、有毛細胞マーカーの発現も見られていない。投与細胞数を変更したがこの点に関して改善がみられなかったため、今後、障害から細胞投与までの期間を短縮し、遊走因子の高いと考えられる時期での投与をすることで改善がないか確認していく。MUSE細胞を投与後2週間の時点では投与細胞の生着は確認できたものの、これ以降時期にはの細胞の生着の確認ができておらず、改良を要すると考えられる。また、2週間の時点で生着した細胞も有毛細胞マーカーや支持細胞マーカーを確認することができなかった。細胞数などの条件を変更しても同様の結果であるモルモットにおいて前庭有毛細胞を傷害する方法として、アミノグリコシド系薬剤の投与があげられる。

投与薬剤はゲンタマイシンやアミカシンなどの種類があり、投与経路としては腹腔内投与や鼓室内投与がある。われわれはモルモット鼓室内にゲンタマイシン(40mg/ml)を投与した後に暴露時間を2時間、6時間とすることで前庭有毛細胞の消失率を約50%、80%と調節することに成功していたが、さらに投与方法を改良することで、2時間障害群ではI型有毛細胞のみ消失させたモデルを作成することが可能であった。6時間群ではI形有毛細胞、II型有毛細胞ともに障害されたモデルを作成することができており、MUSE細胞の生着、分化に適切な障害モデルの選択肢が増えたと考えられる。また、ゲンタマイシンの腹腔内投与とも比較し安定した障害と、十分な体重増加量、死亡個体がないことなど優れた点を多く確認できた。いずれも組織障害は有毛細胞のみであり支持細胞などの周辺環境の組織形態は保たれていることを確認した。死亡率も低く安定して障害モデルを作成することが可能としている。これらのモデルにMUSE細胞を投与し、2週間の時点で移植細胞が前庭組織内に生着していることを確認した。MUSE細胞の投与数に関しても10000細胞、20000細胞、30000細胞、50000細胞で検討し、生着に関しては数が多いほど生着数も多いことが明らかとなった。今後生着期間を延長できないか検討している。MUSE細胞を投与後2週間の時点では投与細胞の生着は確認できたものの、これ以降時期にはの細胞の生着の確認ができておらず、改良を要すると考えられる。また、2週間の時点で生着した細胞も有毛細胞マーカーや支持細胞マーカーを確認することができなかった。生着の問題や分化の問題を解決するために1.外側半規管経由でのMuse細胞を投与する方法を検討する。2.傷害直前にMuse細胞を移植して形態および機能の評価を行う。3.Muse細胞から有毛細胞前駆細胞を作成し、それをモルモット蝸牛ないしは外側半規管内へ移植する。4.モルモットMuse細胞の単離を行い投与細胞とする。ということを行う予定である生着の問題や分化の問題を解決するために1.外側半規管経由でのMuse細胞を投与する方法を検討する。ということを行う予定である今期の使用額が当初の見込みを下回り、次期の研究発表に対して重点的に使用を行っていく方針である。次年度使用額が生じた理由としては予定よりも学会発表が少なくここでの使用額が少なかったことがあげられる。次年度以降発表に値する実績を残し学会発表を盛んにしていくこと。
癌治療患者における照射線量と染色体異常率に関する分子細胞遺伝学的手法による研究

大量の放射線照射(X線総線量40.570.1Gy、照射期間2957日)を受けて治療終了直後の癌患者の末梢血を採血し、50時間培養して染色体標本を作製した。4番染色体に特異的なペインティングプローブを使用して分子交雑(FISH)法により標的染色体を蛍光着色させて識別し、蛍光顕微鏡で観察しながらDNA鎖切断による染色体の構造異常をスコアーして切断率を求め照射線量との関連性を解析した。患者群では、抗腫瘍剤の未使用患者を選び、肺癌3例、前立腺癌3例、胃癌2例、肝癌2例の合計10例の患者血液を使用した。対照群として無照射と15Gy X腺照射した正常人血液を使用した。分析細胞は1個体につき1,000細胞を目標として分析した。染色体異常率は、異常をすべて完全に同定できる相互転座型のみを採用し細胞あたりの4番染色体の切断率を算出した。次のような結果が得られた。(1)正常人対照群:1)15Gy照射した血液では、4番染色体の異常率は照射線量に従って増加し、y=0.0595X^2+0.1488X+0.0002の2次曲線を描きよい相関を示した(r=0.99)。2)無照射正常人血液における4番染色体の切断率は0.12%であった。(2)癌患者群:1)末梢血における染色体切断率は1.57%14.34%の範囲内で有意に高率であった。2)染色体異常率には個体差が大きく被曝総線量に単純には比例しないが、同一種類の癌で照射線量と照射部位の組織体積を考慮するとかなりよい相関を示した。3)肺癌および胃癌に較べて、前立腺癌と肝癌は一般に染色体異常率が低く組織感受性に差が認められた。4)個体差の主な原因としては、被曝組織体積が流血量やリンパ節の有無などの照射部位の生体条件の相違が推測された。5)結論として、癌患者では被曝線量に従う約10倍から100倍以上のリンパ球染色体の損傷が観察されたので、治療効果の判定や二次性癌の発生予防などに対する生体内の指標として染色体切断率が臨床的に役立つと推論された。
金属配位酸素原子によって創出される「不斉酸素原子」の安定化

不斉中心となる原子としては炭素が一般的によく挙げられる。しかし光学活性なリン,硫黄,窒素なども知られている。3つの置換基がすべて異なる3級アミンの窒素原子は不斉窒素原子となるが,そのままの状態では非共有電子対の速い反転のためにキラリティーを安定に保つことは難しい。ところが,非共有電子対を金属イオンのような別の原子に配位させることで室温でも安定にキラリティーを保持できることが近年明らかにされてきた。これと同様の考え方を酸素原子に適用してみる。非対称エーテルの酸素原子に金属が配位すると,3つの異なるグループと非共有電子対の配置により,酸素原子は不斉酸素原子となる。本研究では,以上の考えに基づいて,不斉酸素中心に基づく光学異性体の単離と構造決定を目指し,糖含有化合物および不斉を持たない化合物からエーテル酸素が金属に配位することで不斉が生じる錯体の合成を行った。その結果,ピリジン部位を有する配位子を用いて,金属配位酸素原子上に発現するキラリティーに基づく異性体を単離・構造決定することに成功した。また,金属に配位することで窒素原子と酸素原子上に不斉を発現する配位子を用いた錯体の合成と構造決定も行った。今後,不斉酸素原子を安定化する要因についてさらなる考察を行う。これらの研究を通して『不斉酸素原子』という概念の一般化を目指し,さらにその不斉合成反応への応用を検討する予定である。非共有電子対を2つ有する酸素原子上にキラリティーを発生させることはこれまで非常に困難であると考えられてきた。本研究では,糖連結金属配位子を用い,無機有機複合体中での不斉酸素原子の構築を行う。金属中心と不斉中心とが直接結合している本系では,金属周辺の不斉環境が配位酸素原子のキラリティーによって大きく影響を受けるという点で非常に興味深い。以上本研究計画では,配位子の精密設計を通して,金属配位酸素原子上に発現するキラリティーおよび金属周辺における不斉環境の精密制御の可能性とその限界を明確にし,「不斉酸素原子の発現」というこれまでにない新しい概念を提唱する。本年度は糖含有配位子の特性について検討を行った。既に,糖分子を有するO-グリコシド配位子を用いて,金属配位酸素原子にキラリティーを誘導し,その立体配置を糖部位の保護・脱保護により制御できることを見いだしている(Inorg.Chem.,45,1543-1551(2007))。本年度の研究では,酸素を硫黄に置換したS-グリコシドを有する配位子を合成し,金属に配位した硫黄原子上のキラリティーの制御に成功した(論文作成中)。さらに,糖分子にとらわれない,より基本的な骨格を有する配位子の設計と合成を行い,エーテル酸素原子の非共有電子対を金属に配位させるために必要な要因について検討を行った(Eur.J.Inorg.Chem.,1143-1149(2007)))。このようにして得られた,酸素原子の金属への配位結合を安定化する要素を抽出し,必要最小限の構造による,酸素原子上へのキラリティー導入を目指す。これにより,「不斉酸素原子」という概念の一般化と適応限界の明確化を計る。

本年度の研究では,酸素を硫黄に置換したS-グリコシドを有する配位子を合成し,金属に配位した硫黄原子上のキラリティーの制御に成功した(Dalton Trans.,(33),3705-3709(2007))。さらに,不斉窒素原子と不斉酸素原子の2つの不斉点を有する銅錯体を合成し,その結晶構造を明らかにした。温度可変NMRの測定結果から,これらの錯体では,不斉窒素原子の反転エネルギーが著しく高く,このことにより,ジアステレオマーを生成する不斉酸素原子の反転が阻害され,実質上不斉酸素原子のキラリティーが一方に固定されていることが明らかとなった。さらに,種々の分割剤を用いてそれらの光学分割を検討した。この研究は現在も継続中である。
環境教育を目的とした地産地消型マイクロリサイクルシステムの構築と啓発活動

地球規模の環境問題を踏まえた持続可能な循環型社会を担う人材を育成するために,岐阜高専学内において循環型社会の小規模モデルを構築し,創成型授業によりエンジニアリング・デザインのスキルを身に付けさせるなどの工夫を試みた。その結果,入学時の受け入れ年齢が15歳の高専において,本科入学初年次から持続可能な循環型社会を創造する人材を育成する教育システムを限られた学科(環境都市工学科-先端開発融合専攻)ではあるが構築することができた。具体的には,平成28年度改組した先端融合開発専攻の1年生の「循環型社会特論」の授業の一部に持続可能な循環型社会の必要性に関する内容を盛り込んだ。地球規模の環境問題を踏まえた持続可能な循環型社会を担う人材を育成するために,学内において循環型社会の小規模モデルを構築し,創成型授業によりエンジニアリング・デザインを身に付けさせるなどの工夫が必要である。本研究では,入学時の受け入れ年齢が15歳の高専において,入学初年次から持続可能な循環型社会を創造する人材を育成する教育システム(=地産地消型マイクロリサイクルシステム)を構築することが目的である。研究初年度は,現在のカリキュラムの検討,学内のマイクロリサイクルシステム検討を行い燃料化(剪定枝の大きなものは薪,小さなものはペレット)および堆肥化(コンポスター等を利用し,落ち葉,草,家庭からの生ゴミを堆肥にする)について実現した。さらに,本巣市,中津川市,郡上市において森林調査を実施した。また,森林資源の有効利用として,間伐材などの未利用木質破砕材を用いた木質舗装技術の開発とその施工,さらにその舗装の特徴とその評価についてまとめた。啓発については,学内において学園祭の来場者と本校学生,パネルを本巣市内3箇所に展示し,アンケート調査を実施した。研究2年目の具体的な研究成果として,(1)授業内容の充実とシラバスの作成検討5年性の卒業研究において,下記(2)の生ゴミの堆肥化,(3)の森林調査,(4)の啓発活動の一部を実施した。(2)学内のマイクロリサイクルシステム検討家庭からの生ゴミを簡易に堆肥化する方法について検討し,啓発用のパネルを作成した。また,選定枝などの未利用木質破砕材を使用した木質系舗装のモニタリングを継続した。(3)森林調査と森林資源有効利用システムの検討本巣市,中津川市において夏季,冬季における森林調査を実施し,主として光合成について間伐の成果について検討した。(4)一般市民への啓発方法の検討より効果的な啓発の方法を検討しながら。下記の5つの方法で実施した。1岐阜高専で平成26年8月7日に開催されたオープンキャンパスで岐阜高専に興味のある中学生を対象に実施。2平成26年10月25日(土),26日(日)に岐阜高専で開催された高専祭で,訪れた一般の方を対象に実施。3平成27年1月27日(火)に糸貫中学校で2年生の生徒を対象に総合学習の授業として実施。4平成27年1月16日(金)から公共施設にパネルの掲示(A0サイズ1枚)・岐阜高専図書館センターロビー/真正公民館/真正スポーツセンター5HPを平成27年2月5日に公開地球規模の環境問題を踏まえた持続可能な循環型社会を担う人材を育成するために,学内において循環型社会の小規模モデルを構築し,創成型授業によりエンジニアリング・デザインを身に付けさせるなどの工夫が必要である。研究3年目の具体的な研究成果として,(1)授業内容の充実とシラバスの作成検討5年生の卒業研究において,下記(2)の生ゴミの堆肥化と石灰乾燥剤によるpH調整,(3)の森林調査,(4)の啓発活動の一部を実施した。(2)学内のマイクロリサイクルシステム検討家庭からの生ゴミを堆肥化すると酸性に偏るため菓子袋等に入っている石灰乾燥剤によるpH調整の方法を提案し,啓発用のパネルを作成した。(3)森林調査と森林資源有効利用システムの検討学内の各種樹木の光合成の特徴を検討した。(4)一般市民への啓発方法の検討下記の5つの方法で実施した。1岐阜高専で平成27年8月8日に開催されたオープンキャンパスで岐阜高専に興味のある中学生を対象に実施。2平成27年10月24日(土),25日(日)に岐阜高専で開催された高専祭で一般対象,3平成28年2月1日(月)に糸貫中学校で2年生全員の生徒を対象に実施,平成28年2月2日(火)中日新聞に紹介された。4平成28年1月29日(金)から公共施設にパネルの掲示・岐阜高専図書館センターロビー/真正公民館/真正スポーツセンター5HPを平成28年2月2日(火)に公開,アンケートを自動集計6平成28年2月23日(火)

岐阜地域産学官連携交流会2016(岐阜商工会議所2F大ホール)においてパネルと模型の展示。平成27年度の研究目標は,下記の4項目であり,「9.研究業績の概要」にも記したように,(3)の木質バイオマス関連の検討を除いてはおおむね計画に沿って実行できている。(1)授業内容の充実とシラバスの作成検討(2)学内のマイクロリサイクルシステム検討(3)森林調査と森林資源有効利用システムの検討(4)一般市民への啓発方法の検討地球規模の環境問題を踏まえた持続可能な循環型社会を担う人材を育成するために,学内において循環型社会の小規模モデルを構築し,創成型授業によりエンジニアリング・デザインを身に付けさせるなどの工夫が必要である。本研究では,入学時の受け入れ年齢が15歳の高専において,入学初年次から持続可能な循環型社会を創造する人材を育成する教育システム(=地産地消型マイクロリサイクルシステム)を構築することが目的である。研究4年目の具体的な研究成果として,(1)授業内容の充実とシラバスの作成検討本校環境都市工学科1年生の授業の一環として啓発活動を実施した。また,5年環境都市工学科,1年先端融合開発専攻の授業の一部に持続可能な循環型社会の必要性の関する内容を盛り込んだ。また、専攻科のカリキュラムを平成28年度から、本科のカリキュラムを平成29年度から改訂した。(2)学内のマイクロリサイクルシステム検討。(3)森林調査と森林資源有効利用システムの検討学内の各種樹木の光合成の特徴を検討し,加子母森林組合(中津川市)の協力により,間伐林、未間伐林への気象観測装置の設置場所し了承された。(4)一般市民への啓発方法の検討より効果的な啓発の方法を検討しながら,下記の8つの方法で実施した。昨年度までから地方公共団体へのイベントへの出展を新たに追加した。1校内:岐阜高専で開催されたオープンキャンパス/2校内:岐阜高専/3出前:糸貫中学校/4出前:神戸中学校→平成29年3月2日(木)中日新聞朝刊17面西濃総合版に紹介「岐阜高専生が環境問題語る神戸中で」/5学外:岐阜県大野町の大野運動公園で開催された「おおの木育フェアへ出展/6平成28年9月28日(水)から公共施設にパネルの掲示/7HPを平成29年1月20日(金)に公開,アンケートを自動集計平成28年度の研究目標は,下記の4項目であり,(1)授業内容の充実とシラバスの作成検討については,すでに3クラスの授業,またカリキュラム改訂を終えた。(2)学内のマイクロリサイクルシステム検討,(4)一般市民への啓発方法の検討についてもおおむね目途が立った。(3)の森林調査に関しては,中津川市の加子母森林組合の協力により,間伐林,未間伐林への気象観測装置の設置場所が了承され,平成29年度早々に設置予定である。また,森林資源有効利用システムの検討については,木質バイオマス関連の検討を終え,平成29年に実施予定である。(1)授業内容の充実とシラバスの作成検討(2)学内のマイクロリサイクルシステム検討(3)森林調査と森林資源有効利用システムの検討(4)一般市民への啓発方法の検討
代謝多変数制御系による生分解性ポリマーの品質および分解特性の制御に関する研究

本研究では、アルコール資化性細菌Paracoccus denitrificans ATCC17741を用いて、完全天然型生分解ポリマーであるポリヒドロキシアルカノエートP(HB-co-HV)の品質制御を目的とした。すなわち、ポリマーの品質、生分解特性に大きく影響を与える共重合分率を制御できる方法を開発し、用途に応じた機能、分解性を自由に制御する方法の開発を行うことを目的とした。このとき、P. denitrificansの代謝経路に注目し、代謝反応速度を基礎にして制御系を開発した。炭素源は、高価な脂肪酸ではなく、エタノール、n-ペンタノールなどの比較的安価なアルコールを用いた。P. denitrificansの代謝経路を解析し、炭素源である両アルコールと還元力のバランスを考慮した代謝経路モデルを開発した。共重合ポリマーには、両アルコールの同時流加が必要となるため、培養中、これらのアルコール濃度を検出できるよう、複数のセンサ(テフロンチューブセンサ、アルコール脱水素酵素バイオセンサ)を培養槽に取り付けた。この両センサの出力を同時に解析し、各時刻のアルコール濃度およびアルコールの菌体への消費速度を推定するシステムを開発した。培養槽内のアルコール濃度の値と、両アルコールの取り込まれる速度をアルコール流加速度を用いて制御することにより、任意の共重合分率を与えるモデル予測制御系を開発した。この開発された制御系により共重合分率制御と生産性最大化方策の有効性が実験により確認された。生産されたポリマーの共重合分率はガスクロマトグラフィやNMRで検出した。またランダム性は溶媒への溶解度差を利用するフラクション法により分取し、それぞれのフラクションを解析した。本研究では、アルコール資化性細菌Paracoccus denitrificansを用いて、完全天然型生分解ポリマーであるポリヒドロキシアルカノエートをターゲットとし、その品質、生分解特性に大きく影響を与える共重合ポリマーの共重合分率、ランダム性、ブロック性を制御できる方法を開発し、用途に応じた機能、分解性を自由に制御することを目的としている。このとき、微生物の代謝経路に注目し、代謝反応速度を基礎にして制御系を開発する。また、このように品質に関するスペックを満たしつつ最大生産する方法を開発する。さらに、実際、成形加工において重要な融解温度、ガラス転移点、などを検証し、生産されたポリマーの機能を評価することを目的としている。本年度は、ポリヒドロキシアルカノーエートの生産研究を行った。炭素源は、高価な脂肪酸ではなく、エタノール、n-ペンタノールなどのアルコールを用いた。Paracoccus denitrificansの代謝経路を解析し、代謝経路を流れる反応速度を基礎とするモデルを開発した。共重合ポリマーP(HB-co-HV)には、複数のアルコールの流加が必要となるため、培養中でこれらのアルコールを検出できるよう、複数のセンサ(テフロンチューブセンサ、アルコール脱水素酵素バイオセンサ)を培養槽に取り付ける。これらを利用して、共重合分率、ランダム性を制御できる多変数制御系を開発した。本研究では、アルコール資化性細菌Paracoccus denitrificans ATCC17741を用いて完全天然型生分解ポリマーであるポリヒドロキシアルカノエートP(HB-co-HV)の品質制御を目的とした。

共重合ポリマーには、両アルコールの同時流加が必要となるため、培養中、これらのアルコール濃度を検出できるよう、複数のセンサ(テフロンチューブセンサ、アルコール脱水素酵素バイオセンサ)を培養槽に取り付けた。この両センサの出力を同時に解析し、各時刻のアルコール濃度およびアルコールの菌体への消費速度を推定するシステムを開発した。培養槽内のアルコール濃度の値と、両アルコールの取り込まれる速度をアルコール流加速度を用いて制御することにより、任意の共重合分率を与えるモデル予測制御系を開発した。この開発された制御系により共重合分率制御と生産性最大化方策の有効性が実験により確認された。生産されたポリマーの共重合分率はガスクロマトグラフィやNMRで検出した。またランダム性は溶媒への溶解度差を利用するフラクション法により分取し、それぞれのフラクションを解析した。
蛋白質表面相互作用が可能な光増感金属錯体の開発と多段階電子・エネルギー移動反応

本研究では酵素とその活性中心近傍へ特異的に結合する小分子リガンドの作用機序に着目して、光増感剤(photosensitizer)を基体とした酵素(カルボニックアンヒドラーゼおよびキモトリプシン)-リガンド複合体の構築と、その多段階的な光誘起電子・エネルギー移動反応システムの開発とその詳細な機構解明を行った。また、Ru(bpy)3錯体やその類縁体の発光性金属錯体の開発を目的に、種々のビピリジン、ターピリジン配位子を組み合わせた発光性ルテニウム(II)およびイリジウム(III)錯体を合成し、光物理的物性を実験的に評価し、また光励起状態についてDFT計算より理論的にも検証を行った。本研究では酵素とその活性中心近傍や疎水性空間へ特異的に結合する小分子リガンドの作用機序に着目して、光増感剤を基体とした酵素-リガンド複合体の構築と、その多段階的な光誘起電子・エネルギー移動反応システムの開発とその詳細な機構解明を目的とする。具体的には、構造・機能が良く知られている加水分解酵素キモトリプシン(CHT)を選択し、その活性中心への化学修飾ならびに表面での多点相互作用によって酵素複合体を構築する。さらに電子アクセプターの添加によって、光エネルギーを利用した生体分子の多段階光電子・エネルギー移動反応システムについて詳細に議論し、新規機能化を試みる。本研究では、光増感作用をを示す、5, 10, 15, 20-テトラフェニルポルフィリン亜鉛錯体(ZnTPP)、あるいはトリス(2, 2'-ビピリジン)ルテニウム錯体(Ru(bpy)3)に着目した。すなわち、CHTの活性中心のセリン残基に"不可逆に"導入し得る、ベンゼンスルホニルフルオリド基を有するZnTPP型錯体、Ru(bpy)3型錯体を開発することを試みた。さらに強発光性のRu(bpy)3型錯体の開発も試みた。今年度の成果として、ZnTPP型錯体、種々のRu(bpy)3型錯体の合成については、順調に成功した。ただし、ZnTPP型錯体については、修飾可能なベンゼンスルホニルフルオリド基が4つ導入されていることから、次年度において修飾箇所を1カ所に限定した誘導体の合成をさらに進める予定である。また、Ru(bpy)3型錯体ではCHTへの不可逆的な結合が確認された。その結果、Ru(bpy)3型錯体の水中における発光特性は、CHTへの導入前と比較して約1.4倍に向上し長寿命化も見られたことから、活性中心への導入効果を示すことができた。これらの結果については、学会発表および学術論文で公表した。本研究では酵素とその活性中心近傍や疎水性空間へ特異的に結合する小分子リガンドの作用機序に着目して、光増感剤を基体とした酵素-リガンド複合体の構築と、その多段階的な光誘起電子移動反応システムの開発とその詳細な機構解明を目的とする。具体的には、構造・機能が良く知られている加水分解酵素キモトリプシン(CHT)およびカルボニックアンヒドラーゼ(CA)を選択し、その活性中心への結合、化学修飾ならびに表面での多点相互作用によって酵素複合体を構築する。さらに電子アクセプターの導入によって、光エネルギーを利用した生体分子の多段階光電子移動反応システムについて詳細に議論し、新規機能化を試みる。本研究では5, 10, 15, 20-テトラフェニルポルフィリン亜鉛錯体(ZnTPP)、あるいはトリス(2, 2'-ビピリジン)ルテニウム錯体(Ru(bpy)3)に着目した。すなわち、(1)CHTの活性中心近傍のカチオン性ドメインへ特異的に結合可能なポリカルボン酸を修飾したZnTPP型錯体、あるいは(2)活性中心のセリン残基に"不可逆に"導入し得る、ベンゼンスルホニルフルオリド基を有するRu(bpy)3型錯体、(3)CAの活性中心へ結合可能なベンゼンスルホンアミド部位を導入したRu(bpy)3型錯体を合成を試みた。今年度の成果として、(1)(3)の錯体については順調に合成に成功した。次いで、CHTまたはCA複合体の形成を行い、ZnTPP型錯体ではCHTカチオン性ドメインとの相互作用、Ru(bpy)3型錯体ではCHTへの不可逆的な結合が確認された。さらに(3)ではCAとの複合体形成と、Co(III)錯体を犠牲試薬として添加した場合の光誘起電子移動反応を検討した。その結果、光誘起電子移動反応により、酵素活性を光で制御出来ることを見出した。この結果については学会発表および学術論文で公表した。

本研究では酵素とその活性中心近傍や疎水性空間へ特異的に結合する小分子リガンドの作用機序に着目して、光増感剤を基体とした酵素-リガンド複合体の構築と、その多段階的な光誘起電子移動反応システムの開発と安定なタンパク質ラジカル中間体の生成を目的とする。具体的には、加水分解酵素キモトリプシン(CHT)を選択し、その活性中心への化学修飾によって酵素複合体を構築する。さらに電子アクセプターの添加によって、光エネルギーを利用した生体分子の多段階光電子・エネルギー移動反応システムについて詳細に議論し、新規機能化を試みる。本研究では、光増感作用を示す、5, 10, 15, 20-テトラフェニルポルフィリン亜鉛錯体(ZnTPP)、あるいはトリス(2, 2'-ビピリジン)ルテニウム錯体(Ru(bpy)3)に着目した。すなわち、CHTの活性中心のセリン残基に"不可逆に"導入し得る、ベンゼンスルホニルフルオリド基を有するZnTPP型錯体、Ru(bpy)3型錯体を開発することを試みた。さらに強発光性のRu(bpy)3型錯体の開発も試みた。今年度の成果として、Ru(bpy)3型錯体については、CHT複合体にメチルビオロゲン(MV2+)のような電子アクセプターを共存させ、多段階光誘起電子移動反応系を構築した。ルテニウム錯体の光励起とMV2+への電子移動により生成する酸化種Ru(III)錯体は、CHT活性中心近傍の芳香族アミノ酸(Tyr)の電子引き抜き反応を行うことが、時間分解分光測定から分かり、当初の研究機関全体の目的は部分的であるが達成された。また、新たなRu(bpy)3型錯体の候補として、1,10-フェナントロリン誘導体を配位子に含む種々のルテニウム錯体を合成し、その構造、発光特性、励起状態のエネルギーを、理論的、実験的に検証した。これらの結果については、学術論文および学会発表で公表した。生物無機化学CHTの活性中心のセリン残基に"不可逆に"導入し得る、ベンゼンスルホニルフルオリド基を有するZnTPP型錯体、Ru(bpy)3型錯体の合成については何れも今年度内に成功した。当初は、上手く行かない場合の対応として複数の合成経路を想定していたが、順調に合成が進んだ結果である。さらに強発光性のRu(bpy)3型錯体の合成も成功した。u(bpy)3型錯体のCHTへの不可逆的な結合については、各種分光測定ならびに質量分析測定により確認した。また、セリンプロテアーゼであるCHTの触媒活性評価を、既存のN-スクシンニル-L-フェニルアラニン-p-ニトロアニリドの加水分解反応実験により行い、修飾酵素では完全にその触媒活性が消失していることを確認した。現在、さらに質量分析により修飾位置の確定を行っているところである。さらにRu(bpy)3型錯体の水中における発光特性は、CHTへの導入前と比較して向上し、長寿命化も見られたことから、活性中心への導入効果を示すことができた。これらの結果については、学会発表で公表出来た。以上の結果から、研究はおおむね順調に進展している状況である。ポリカルボン酸修飾ZnTPP錯体、およびベンゼンスルホニルフルオリド基またはベンゼンスルホンアミド基を有するRu(bpy)3錯体の合成については、何れも今年度内に成功した。ZnTPP型錯体ではCHTカチオン性ドメインとの相互作用を、Ru(bpy)3型錯体ではCHTへの不可逆的な結合を各種分光測定ならびに質量分析測定により確認した。
最適な電子カルテインターフェイス開発のためのアクティブマイニング

病院情報システムに医療行為の時系列的記録が電子的に蓄積されつつある背景から,その記録にアクティブマイニングの技術を活用し,医師・看護師にとって効率的に業務を進められるとともに,正確な情報を入力できるようなインターフェイス開発のための支援技術の開発を試みた。平成19年度の目標は,アクティブ情報収集について,病院情報システムに準備されたツールを利用するとともに,本研究費(平成19年度)で設置するデータウェアハウスサーバを用いてデータを蓄積,ユーザ指向アクティブマイニングについて,開発用ワークステーションを設置して,必要なプログラムを開発することである。実際に,平成19年度5月に病院情報システムのリプレースが行われ,ユーザ履歴に関わるデータ蓄積が可能になったことから,蓄積されたデータに関わる背景的情報となりうる診療記録,診療行為を抽出するシステムを開発,本年度設置されるデータウェアハウスサーバに実装,データの蓄積を平成19年10月より開始した。現在,ユーザ履歴に関わるデータは1ヶ月の間に5GB程度の蓄積があり,合計30GB程度が蓄積され,この蓄積を継続している。これに伴い,平成19年度10月から蓄積されたデータを用いて,予備的にマイニング技術の適用を行い(担当:平野,阿部),得られたパターンの評価を進めた(担当:津本)。この結果,履歴変更に関する有用な知識を得られたため,現在,ユーザー履歴を含んだ時系列データからのマイニング技術の開発を進めている。第一段階として,ユーザーの処方エラーをtarget conceptとするsupervisedlearningの形でルール生成,決定木等の方法でパターンの抽出を試みた。第二段階として,時系列データにtarget conceptの情報を与えずにunsupervised learningの手法(クラスタリング等)を用いて,時系列データの類型化を試みた。さらに,得られた結果を用いて,本年度設置するクライアントPCを利用しつつ,アクティブユーザーリアクションのプロセスを予備的に実行し,本年度の目標をほぼ完全に達成した。本課題の目的は,病院情報システムに医療行為の時系列的記録が電子的に蓄積されつつある背景から,その記録にアクティブマイニングの技術を活用し,医師・看護師にとって効率的に業務を進められるとともに,正確な情報を入力できるようなインターフェイス開発のための支援技術を開発することである:(1)記録データから,実際に医師・看護師が限られた時間の中でどのようにシステムのインターフェイスを利用しているかについて共通の性質を知識として抽出する。(アクティブユーザー指向データマイニング)(2)その知識と他の病院情報システムのデータを融合されることで,インターフェイスの問題点を発見,発見された問題点を修正する。(アクティブユーザーリアクション)(3)修正後に,データを動的に蓄積する。その際に,追加して記録したいデータ等あれば,医師・看護師等のユーザーの利用記録を追加的に収集できる仕組みを導入する。(アクティブ情報収集)以上(1-3)の過程を繰り返すことで,限られた時間内で果たさなければならない業務に最適なインターフェイスを反復法的に開発するための要素技術を開発し,それを実際の病院業務の中で実装,評価した。
Fasを介するアポトーシスにおけるHGFの活性調節が及ぼす細胞増殖制御機構の解明

肝細胞増殖因子(HGF)の局所的活性発現を制御する2つの阻害因子(HAI)が申請者らにより新規機能分子として同定され,膜結合型セリンプロテアーゼインヒビターであり,生合成後に細胞表層に選別輸送され膜型分子となった後に複数の小さな分泌型ヘプロセッシングされることがわかった。さらに最近,タンパク間相互作用スクリーニングによりHAIがPDZドメインを介しアポトーシス制御因子と相互作用することを発見した。本研究では,細胞死に関わるシグナル伝達調節因子と相互作用することによりHGFの活性発現制御が及ぼす細胞増殖調節の基本メカニズムを分子レベルで解明することを目的として,HAIの機能解析を行い現在までに以下の知見を得た。1.HAIの活性阻害発現における個々の機能ドメインの生理的役割を解明するため,各機能ドメインの欠失体およびP1部位点突然変異体を作製し,発現蛋白について機能変化を解析した結果ではHGF activatorとの相互作用には第1Kunitzドメインが重要であり,膜型・分泌型の分子構造の違いを含めたプロセッシング様式によっても阻害作用が影響を受けるという結果が得られた。第2Kuntizドメインの基質となるプロテアーゼの検索ならびにこれらHGF活性の直接的な阻害に与る細胞増殖調節メカニズムの解析については,現在別途解析中である。2.膜結合型から分泌型が生成するプロセッシング機構を解明する上で欠かせないHAIの分泌酵素(secretase)を探索することを目的として,ツーハイブリッドスクリーニングにより膜型HAIと相互作用するホスファターゼや細胞骨格タンパク等が同定された。さらに,この結合作用はHAIのC末3残基を介してすることがわかった。現在アポトーシス制御因子とも考えられているこの細胞質分子を培養細胞系で安定発現株を作製し,アポトーシスに対する影響を解析中である。3.生殖細胞の分化には,多数のプロテアーゼとそのインヒビターが関わるアポトーシス現象が惹起する。HAIの精子形成における役割を調べるため,精巣組織での免疫組織化学的解析を行った結果,これら二種のHAIが異なるステージで発現していることが明らかになり,HGFの活性を制御するインヒビターが精子粒子の成熟に独立な機能的役割を担う可能性が示唆された。今後も組織障害特異的なあるいは胎生期初期に必然的にHGFの局所的な活性発現が営まれるうえで,細胞死においてHAIがどのような生理的役割を担うのかさらなる検討を試みたいと考えている。肝細胞増殖因子(HGF)の局所的活性発現を制御する2つの阻害因子(HAI)が近年申請者らにより新規機能分子として同定され,膜結合型セリンプロテアーゼインヒビターであること,生合成後に細胞表層に選別輸送され膜型分子となった後に複数のより小さな分泌型へプロセッシングされることがわかった。さらに最近,タンパク質問相互作用スクリーニングによってHAIがPDZドメインを介してアポトーシス制御因子と相互作用することを発見した。本研究では,細胞死に関わるシグナル伝達調節因子と相互作用することによってHGFの活性発現制御が及ぼす細胞増殖調節の基本メカニズムを分子レベルで解明することを目的として,HAIの機能解析を行い現在までに以下の知見を得た。