hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
システイン生合成系の生理的役割とその破綻による病態発症メカニズム

含硫アミノ酸のホモシステインは、各橦病態や加齢に伴って血中濃度が上昇することが知られ、コレステロールやトリグリセリドとは独立の心血管病の危険因子として現在位置づけられている。メチオニンからシステインを生合成する経路上の必須酵素Cystathionine β-synthase(CBS)の遺伝的欠損は、血栓塞栓症や精神発達遅延など重篤な病態を伴う高ホモシステイン血症の発症に繋がるが、ホモシステイン蓄積によるその病態の発症機序は詳しくわかっていない。本症のモデル動物として作製されたCBS欠損マウスは、脂質代謝異常や肝障害を呈して4週齢前にほとんど死亡するが、約5%の欠損マウスは8週齢までかろうじて生存する(体重は野生型の半分程度)。我々はこの半致死性に着目し、解析マウスの遺伝的背景を他に変えることによって致死性を回避して成体まで生存成長可能な欠損マウスを得て、ヒトではIQ値の著明な低下や新皮質の萎縮として観察される脳神経系の機能形態異常の原因を調べることを試みた。そこで、ヘテロ欠損マウスを異なる4種の近交系にそれぞれ7代バッククロスした後に作製した欠損マウスを比較したところ、ホモシステイン血中濃度が最も低いC3H/HeJ背景の欠損マウスが最も高い生存率を示し、しかも野生型に匹敵する体重を有していた。このマウスも2週齢時には重篤な肝障害・脂質代謝異常・脂肪肝を呈するが、約30%の生存個体においてはこれらの病態は寛解していた。高メチオニン血症も寛解していたが,高ホモシステイン血症は維持していた。このC3H/HeJ背景のCBS欠損マウスは小脳の形態形成に異常があり、また受動的回避学習を調べる明暗箱テストでは低い記憶学習能力を示した。本マウスは高ホモシステイン血症患者の精神神経疾患のモデルとして極めて有用と考えられる。我々は今まで、マウス胎児・新生児の肝臓・腎臓におけるCSE活性・タンパク質発現が成体よりもはるかに低いことを示してきたが、これは母乳からのシステイン供給がマウスの初期の発育に重要であることを示唆している。今回我々は、マウス母親の妊娠期・出産後における肝臓・腎臓でのCSE発現を調べた。肝臓の肥大は妊娠12.5日から確認されてそれ以降顕著になったが、肝臓におけるCSEの発現誘導は生後1日目からであり、その後徐々に上昇して2週目に最大(2倍以上)となった。産仔を出産直後にすべて取り除くと肝臓は肥大せずCSE誘導も起こらないので、授乳の維持がその双方に必須であることが明らかとなった。一方腎臓は、妊娠出産を通してその臓器重量に大きな変化は見られなかったが、最大のCSE発現誘導は妊娠15.5日に起こり、その後徐々に減少していった。妊娠後期には血中の総ホモシステイン濃度が正常時の7割程度になっており、CSEの腎臓での発現誘導がそれに関与している可能性が示唆された。妊娠高血圧症である子癇ではホモシステイン濃度が妊娠後期に下がらないという報告があり、CSE欠損マウスでは同様にホモシステイン濃度が下がらずに高血圧になっている可能性も考えられる。遺伝子改変により新規作成したCSEヘテロ欠損マウスの掛け合わせから、シスタチオニン血症モデルとしてCSEホモ欠損マウスを得た。CSEホモ欠損マウスは、肝臓・腎臓ほかの主要臓器でCSE遺伝子・タンパク質・酵素活性を完全に消失していた。現在上記の可能性を含め、その表現系を詳細に検討している。含硫アミノ酸のホモシステインは,各種病態や加齢に伴って血中濃度が上昇することが知られ,コレステロールやトリグリセリドとは独立の心血管病の危険因子として現在位置づけられている。

メチオニンからシステインを生合成する経路上の必須酵素Cystathionine β-synthase(CBS)の遺伝的欠損は,血栓塞栓症や精神発達遅延など重篤な病態を伴う高ホモシステイン血症の発症に繋がるが,ホモシステイン蓄積によるその病態の発症機序は詳しくわかっていない。本症のモデル動物として作製されたCBS欠損マウスは,脂質代謝異常や肝障害を呈して4週齢前にほとんど死亡するが,約5%の欠損マウスは8週齢までかろうじて生存する(体重は野生型の半分程度)。この半致死性に着目し,解析マウスの遺伝的背景を他に変えることによって致死性を回避して成体まで生存成長可能な欠損マウスを得て,ヒトではIQ値の著明な低下や新皮質の萎縮として観察される脳神経系の機能形態異常の原因を探った。ヘテロ欠損マウスを異なる4種の近交系にそれぞれ7代バッククロスした後に作製した欠損マウスを比較したところ,ホモシステイン血中濃度が最も低いC3H/HeJ背景の欠損マウスが最も高い生存率を示し,しかも野生型に匹敵する体重を有していた。このマウスも2週齢時には重篤な肝障害・脂質代謝異常・脂肪肝を呈するが,約30%の生存個体においてはこれらの病態は寛解していた。高メチオニン血症も寛解していたが,高ホモシステイン血症は維持していた。このC3H/HeJ背景のCBS欠損マウスは小脳の形態形成に異常があり,また受動的回避学習を調べる明暗箱テストでは低い記憶学習能力を示した。本マウスは,高ホモシステイン血症患者の精神神経疾患のモデルとして極めて有用と考えられた。
早期関節リウマチ患者の自己管理能力育成に向けた支援システムの構築

本研究では、発症早期にある関節リウマチ(以下、RAとする)患者の自己管理能力の向上及び育成に向けて支援システムを構築することを目的としている。平成30年度においては、RA患者とその家族に対するインタビュー調査の実施に向けて調査依頼施設の主治医や看護部長等との交渉を行い、インタビュー実施に向けてインタビューガイドの作成や分析方法についての準備等を行った。患者家族への調査依頼においては、患者自身が発症早期ゆえに家族に告知・相談していないこと、外来受診時の家族の付き添いがなく、家族に対する調査依頼・交渉が非常に困難な状況にあり、次年度も継続して検討をしていく。また、RA患者・家族の看護に携わっている看護師を対象に、患者教育の実施状況や実施上の困難さ、RA患者の自己管理に向けた支援についての意識について把握するためのアンケート調査の実施に向けて、文献検討や調査内容及び分析方法、調査対象者のリストアップ等について検討を行った。さらに最新のRAの治療や看護に関する情報や研究方法についての知識の習得、研究依頼交渉のために学会・研修会等に参加し、RAに関する研究者や医師・看護師・薬剤師・理学療法士・製薬会社など他職種と情報交換を行った。そこで得た内容をもとに、さらに本研究のRA患者の自己管理の内容・項目について再考するとともに、アンケート調査用紙の見直し、分析方法等の検討をすることでき、今後の研究実施に活かすことができたと考える。2回の産前産後休暇及び育児休業の取得、研究者の個人的事情により、研究遂行における十分な時間の確保ができず、当初の研究計画に全体的に遅れが生じている。平成30年度に実施できなかった計画については、再度、研究計画の内容及び予算について見直し、できるだけ早期に研究実施に向けて取り組めるよう調整する。また、医療機関への研究調査依頼、研究対象者の確保が非常に困難な状況にあるが、最終年度となる令和元年度中に完結できるように早急に対処し進めていきたい。本研究では、発症早期にある関節リウマチ(以下、RAとする)患者の自己管理能力を育成するための支援システムを構築することを目的としている。平成25年度においては、前年度に残されている課題(早期RA患者の時間の経過に伴う身体・心理・社会面の変化、自己管理行動に対する認識・行動の変化を明らかにすること)を進めるとともに、今年度の目的である早期RA患者の家族を対象とした質的研究の開始に向けて準備を行った。しかし、早期RA患者だけでなくその家族においても、希少性ゆえに分析に必要な症例数が十分に集まらないことから、九州圏内だけでなく全国のリウマチ科外来を有する医療機関へ研究協力の呼びかけを行っている段階である。さらに、看護職の早期RA患者・家族に対する看護支援の実態調査に向けて、RAや慢性期看護に関する学会・研修会などに参加し、日本リウマチ財団の登録リウマチケア看護師制度に登録している看護師らとの意見交換を通して、研究の方法・内容について検討を行い、調査実施に向けて準備を行った。本研究の目的は、発症早期ある関節リウマチ(以下RAとする)患者の自己管理能力を育成するための支援システムを構築することである。平成24年度においては、早期RA患者の時間の経過に伴う身体・心理・社会面の変化、自己管理行動に対する認識・行動の変化を明らかにすることを目的とした。予備調査として、研究方法についての文献検討及びインタビュー内容及び調査票の検討を行った。また、RA患者が通院する九州圏内のリウマチ科外来への研究協力の呼びかけを行い、実施に向けた調整を行った。また、本研究の基礎調査である平成20年度平成22年度科学研究費補助金若手研究(B)「早期RA患者の心理過程と自己管理行動に関する研究」の研究成果を報告するため、第26回日本慢性看護学会学術大会(静岡県)に参加した。これは全国のRA患者が通院する外来に勤務する看護師を対象に、早期RA患者への教育・指導に関する認識及び課題について明らかにしたものであり、発表後の参加者との意見交換を通してRA患者の自己管理行動についての研究方法の見直しができ、平成25年度に予定している看護師への量的調査の検討も行うことができた。そのほか、RAに関する学会、研修会に参加することにより、早期RA患者に関わる看護師を始め、医師や理学療法士・作業療法士・ソーシャルワーカーなど他職種との意見交換を通して、研究の方法・内容について検討することができ、次年度に向けた準備をすることができた。産前産後の休暇及び育児休業の取得による研究中断:平成26年3月29日平成27年4月30日本研究では、発症早期にある関節リウマチ(以下、RAとする)患者の自己管理能力を育成するための支援システムを構築することを目的としている。平成27年度においては、産前産後の休暇及び育児休業の取得による研究中断(平成26年3月29日平成27年4月30日)により、進めることができなかった調査依頼施設の主治医や看護部長等との交渉や研究実施に向けた準備を行い、さらに最新のRAの治療や看護についての情報収集およびRAに関する研究者や医師・看護師などとの情報交換などを行った。平成26年度平成27年度において研究者が産前産後及び育児休業を取得したため、当初の研究計画に全体的に遅れが生じている。本研究は、発症早期にある関節リウマチ(以下、RAとする)患者の自己管理能力を育成するために支援システムを構築することを目的とした研究である。平成28年度においては、前年度までの課題について整理し、研究実施に向けて調査依頼施設の責任者との交渉を行い、データ収集に向けての準備を行った。また、RAの最新の治療法や看護についての情報を得るために研修会等に参加し、医師・看護師・薬剤師など様々な職種と情報交換を行った。

特に、本研究では日本リウマチ財団の登録リウマチケア看護師を対象とした調査を予定しているため、研究会等に参加している登録リウマチケア看護師らとの意見交換を通して、今後の研究の方法・内容等について検討を行った。平成29年2月9日より産前産後休暇の取得のため、研究を中断している(産前産後の休暇及び育児休業の取得による研究中断:平成29年2月9日平成30年3月31日)。平成26年度27年度に産前産後及び育児休暇を取得したため、当初の研究計画から全体的に遅れが生じていた。さらに、平成28年度においても妊娠に伴い、十分な研究活動ができなかったため、さらに遅れが生じている。産前産後の休暇又は育児休業の取得に伴い、補助事業期間を1年を超えて研究を中断(平成29年2月9日平成30年3月31日)したため、平成29年度の研究実績はない。産前産後の休暇及び育児休業の取得による研究中断のため。本研究では、発症早期にある関節リウマチ(以下、RAとする)患者の自己管理能力の向上及び育成に向けて支援システムを構築することを目的としている。平成30年度においては、RA患者とその家族に対するインタビュー調査の実施に向けて調査依頼施設の主治医や看護部長等との交渉を行い、インタビュー実施に向けてインタビューガイドの作成や分析方法についての準備等を行った。患者家族への調査依頼においては、患者自身が発症早期ゆえに家族に告知・相談していないこと、外来受診時の家族の付き添いがなく、家族に対する調査依頼・交渉が非常に困難な状況にあり、次年度も継続して検討をしていく。また、RA患者・家族の看護に携わっている看護師を対象に、患者教育の実施状況や実施上の困難さ、RA患者の自己管理に向けた支援についての意識について把握するためのアンケート調査の実施に向けて、文献検討や調査内容及び分析方法、調査対象者のリストアップ等について検討を行った。さらに最新のRAの治療や看護に関する情報や研究方法についての知識の習得、研究依頼交渉のために学会・研修会等に参加し、RAに関する研究者や医師・看護師・薬剤師・理学療法士・製薬会社など他職種と情報交換を行った。そこで得た内容をもとに、さらに本研究のRA患者の自己管理の内容・項目について再考するとともに、アンケート調査用紙の見直し、分析方法等の検討をすることでき、今後の研究実施に活かすことができたと考える。2回の産前産後休暇及び育児休業の取得、研究者の個人的事情により、研究遂行における十分な時間の確保ができず、当初の研究計画に全体的に遅れが生じている。平成27年度に実施できなかった計画について再度研究計画及び予算について見直し、できるだけ早期に研究実施に向けて取り組めるように調整をしていく。また研究対象者の確保においては依然厳しい状況にあるが、今後も継続して研究協力者の確保に向けて調整し、早急に実施に向けて進めていきたいと考えている。
酵素合成されたらせん状アミロースアナログ多糖からの階層構造超分子材料の構築

本研究では、応募者らが開拓してきたホスホリラーゼ酵素触媒重合場において高分子包接錯体を形成する手法(つる巻き重合)を利用して、らせん状アミロースアナログ多糖から階層構造的に超分子が高次に集積した材料を創製することを目的とする。まず、2-デオキシモノマーを前年度に見出した重合条件に適用し、新規なアミロースアナログ多糖である2-デオキシアミロースの合成を達成した。具体的には、1,2-ジデオキシグルコースであるD-グルカールを基質に用いたホスリラゼ酵素反応を行うと、系中で2-デオキシモノマーを生成することができ、これが真の基質となり重合が進行して2-デオキシアミロースが得られた。また、生成物の粉末X線回折測定から、天然のアミロースとは異なる結晶構造を有していることが分かった。現在、詳細な結晶構造を解析中である。さらに、D-グルカールと天然基質とのホスホリラーゼ酵素触媒共重合も行い、同様な条件で新規アミロースアナログ多糖が得られることが分かった。生成物の粉末X線回折測定から、非晶性を示すことが分かり、フィルム形成が可能であった。一方、アミロースアナログ多糖からの階層構造超分子材料の構築の前段階として、ホスホリラーゼ酵素触媒重合による天然のアミロースからの階層構造超分子合成手法を確立した。すなわち、重合のプライマーであるマルトオリゴ糖をカルボキシメチルセルロースやポリグルタミン酸にグラフトさせた後、天然基質を用いた酵素触媒重合を行うことで生成するアミロース鎖が二重らせんを形成し、階層構造的に超分子ネットワークが得られる手法を確立した。ホスホリラーゼ酵素触媒重合による新規アミロースアナログ多糖(2-デオキシアミロース)の効率的合成条件を確立し、天然のアミロースとは異なる結晶構造を有していることを見出した。また、ホスホリラーゼ酵素触媒重合による天然のアミロースからの階層構造超分子合成手法を確立した。以上のことから本研究は当初の計画以上に進展していると判断される。種々のゲスト高分子存在下、ホスホリラーゼ酵素触媒重合を行い、前年度および今年度で合成が達成されたアミロースアナログ多糖(アミロサミン、2-デオキシアミロース)からのつる巻き重合の適用の可能性を検証し、アミロースとの錯体形成能の違いを明らかにする。さらにプライマーをグラフトした高次ビルディングブロックを用いたつる巻き重合系へと発展させ、最終目的であるアミロースアナログ多糖からの包接錯体形成を基盤とする階層構造超分子材料創製を検討する。本研究では、研究代表者らが開拓してきたホスホリラーゼ酵素触媒重合場において高分子包接錯体を形成する手法(つる巻き重合)を利用して、らせん状アミロースアナログ多糖から階層構造的に超分子が高次に集積した材料を創製する。まず、これまでの手法を参考にアナログモノマーとしてグルコサミンの1-リン酸を用いて重合を行い対応するカチオン性のアミロースアナログアミノ多糖を合成した。これをアミロサミンと名付けた。具体的には塩化マグネシウムを溶解したアンモニア緩衝液中で反応を行うことで、反応の進行とともにモノマーから遊離して反応を阻害する無機リン酸をアンモニウムマグネシウム塩として沈殿させることで糖鎖伸張反応を効率的に進行させて目的の多糖を得た。これを酢酸水溶液に溶解し、還元剤存在下、還元アミノ化を行った。その結果、反応条件を変えることにより、ナノ粒子ヒドロゲルまでの異なるスケールの自己集合化材料が得られることが分かった。具体的には、還元末端に対して35当量の還元剤を用いるとナノ粒子が得られ、1050当量ではさらに集合化してマイクロスケールの凝集体が得られた。また、100当量以上ではヒドロゲルが生成した。一方、このカチオン性のアミロサミンと同じ結合様式を持つアニオン性多糖であるアミロウロン酸との静電相互作用による錯体形成を検討した。TEMPO酸化により合成したアミロウロン酸とアミロサミンの水溶液を混合することで水不溶性の生成物を得た。単離された生成物の種々の測定結果と分子動力学計算により二重らせんの形成が支持された。ホスホリラーゼ酵素触媒重合によるアミロースアナログアミノ多糖(アミロサミン)の効率的合成条件を確立し、その後の錯体形成による二重らせん形成や自己集合化材料の創製を達成した。

一方、アミロースアナログ多糖からの階層構造超分子材料の構築の前段階として、ホスホリラーゼ酵素触媒重合による天然のアミロースからの階層構造超分子合成手法を確立した。すなわち、重合のプライマーであるマルトオリゴ糖をカルボキシメチルセルロースやポリグルタミン酸にグラフトさせた後、天然基質を用いた酵素触媒重合を行うことで生成するアミロース鎖が二重らせんを形成し、階層構造的に超分子ネットワークが得られる手法を確立した。ホスホリラーゼ酵素触媒重合による新規アミロースアナログ多糖(2-デオキシアミロース)の効率的合成条件を確立し、天然のアミロースとは異なる結晶構造を有していることを見出した。また、ホスホリラーゼ酵素触媒重合による天然のアミロースからの階層構造超分子合成手法を確立した。以上のことから本研究は当初の計画以上に進展していると判断される。種々のゲスト高分子存在下、ホスホリラーゼ酵素触媒重合を行い、アミロースアナログ多糖からのつる巻き重合の適用の可能性を検証し、アミロースとの錯体形成能の違いを明らかにする。さらにゲスト高分子をデザインされた高次ビルディングブロック構造へと発展させた基質を用いてつる巻き重合を行い、アミロースアナログ多糖からの包接錯体形成を基盤とする階層構造超分子材料創製を検討する。生成物のIR、NMR測定を行うことで構造を明確にする。またX線回折測定により錯体構造を明らかにする。種々のゲスト高分子存在下、ホスホリラーゼ酵素触媒重合を行い、前年度および今年度で合成が達成されたアミロースアナログ多糖(アミロサミン、2-デオキシアミロース)からのつる巻き重合の適用の可能性を検証し、アミロースとの錯体形成能の違いを明らかにする。さらにプライマーをグラフトした高次ビルディングブロックを用いたつる巻き重合系へと発展させ、最終目的であるアミロースアナログ多糖からの包接錯体形成を基盤とする階層構造超分子材料創製を検討する。前年度から今年度前半で研究が大きく進展し、主な必要物品も購入した。そのため、今年度後半では、物品の購入が予定より少なくなった。次年度使用額と翌年度請求分を合わせて、目的の研究を達成し成果発表を行うための物品費、旅費に使用する予定である。
植物の茎頂部・根端部の幹細胞活性制御分子機構の相同性と相違点

植物の胚発生後の形態形成は、全て頂端幹細胞の活性に依存しており、その活性調節には三次元的な頂端領域での細胞間コミュニケーションを介した空間認識が必要不可欠である。茎頂と根端の幹細胞領域は構造が全く異なる。根端部では細胞系譜が追えるのに対し、茎頂部でははっきりしない。しかし、そのような異なる構造をもつ幹細胞領域の空間認識と活性制御における分子機構が全く異なるわけではなく、共通の因子も利用している。なかでも、CLEペプチドホルモンシグナルは、両幹細胞領域の空間認識に関与し、幹細胞活性を負に制御することが知られている。茎頂部では、その活性制御に関する分子機構の知見が少しずつ得られてきているが、根端部では、CLEシグナルの受容体は同定されているものの、リガンドとなるCLE遺伝子も同定されておらず、その全体像は分かっていない。本研究では、構造の全く異なる二つの頂端部の幹細胞活性制御に共通して関わるCLEシグナル伝達系の解析を行い、二つの頂端部の空間認識とサイズ調節、また、それに関わる幹細胞活性制御機構の相同点と相違点について知見を得ることを目的とした。本研究では、clv2突然変異体をさらに、突然変異原処理した種子を、CLEペプチド処理した。その結果、ほとんどのものは、ペプチドに感受性を示し、短い根を形成したが、clen3突然変異体は、さらに長い根を形成し、ペプチド抵抗性を示した。今年度、その原因遺伝子を単離し、キナーゼをコードすることを明らかにした。このキナーゼは、イネでホモログが報告されており、受容体キナーゼとMAPKKKの間でシグナルを伝達することが示唆されている。本研究により、シロイヌナズナの根端分裂組織では、CLEN3が、CLEの受容体キナーゼであるCLV1, BAM, RPK2等の下流で機能することが明らかとなった。30年度が最終年度であるため、記入しない。
芳香環の表と裏に基づく高選択的分子変換反応の開発

我々は不斉閉環メタセシスを活用した速度論的分割による面不斉アレーンクロム錯体の触媒的不斉合成を報告している。これを対応するCpマンガン錯体で行うことで、これまでに例のない面不斉を有するCpマンガン錯体の触媒的不斉合成が可能になるのではないかと考えて検討を行った。その結果、キラルなモリブデン触媒を用いた場合に、非常に高いエナンチオ選択性で対応する環化体の面不斉Cpマンガン錯体を合成することに成功した。また、上記の面不斉クロム錯体で行った際と同様に、得られた生成物を活用して、面不斉ホスフィン化合物へと変換することにも成功した。これまで行ってきた面不斉遷移金属錯体を用いた不斉閉環メタセシス反応をさらに拡大・発展させ、「面不斉化合物の不斉合成」の包括的な理解を確立すべく、本年度は、「面不斉to面不斉」転写反応による面不斉遷移金属錯体の不斉合成反応の検討、および「面不斉to P-中心不斉」転写による光学活性ホスフィン化合物の合成を行なった。まず、面不斉to面不斉」転写反応による面不斉遷移金属錯体の不斉合成については、ハプト6-アレーン上の二つのアルケニル基間での不斉閉環メタセシスによる面不斉の制御、およびその結果生じた光学活性ハプト6-インデニル錯体へ2つ目の遷移金属カチオンが配位する際のジアステレオ選択性の制御の検討を行なった。その結果、不斉閉環メタセシスについては、高い立体選択性で対応する環化体のクロム錯体を合成することに成功した。さらに、この光学活性光学活性ハプト6-インデニル錯体クロム錯体に対して、ロジウム錯体化することにより、ハプト6-クロムーハプト5ロジウム二核インデニル錯体を得ることに成功した。また、「面不斉to P-中心不斉」転写による光学活性ホスフィン化合物の合成については、アレーン芳香環上のアルケニル基と不斉閉環メタセシス反応による不斉非対称化を行うことで、P-キラルなホスフィンクロム錯体を合成することに成功した。このクロム錯体を反応終了後に脱クロム化を行うことにより、非環状のP-キラルホスフィン化合物となるが、アレーンクロム錯体をプラットフォームに用いることにより、形式的にZ-選択的なクロスメタセシスが進行した場合と等価な手法を開発することに成功している。27年度は、以前から予備的な実験を行なっていたこともあり、予定していた研究計画はほぼ順調に進んでいる。本年度は、面不斉遷移金属錯体の触媒的不斉合成について検討を行った。これまでに我々は面不斉CpMnカルボニル錯体を支持骨格に有するホスフィンーオレフィン錯体が、ロジウム触媒不斉反応において高い反応性を示すことを見出してきた。このような面不斉遷移金属錯体は、高い不斉識別能を有するにも関わらず、その触媒的不斉合成法は、あまり研究が行われてこなかった。そこで、速度論的分割によりにCpMn錯体の面不斉を触媒的不斉合成にて合成することを目的として検討を行った。まず、オルト位にブロモ基を有するビニルCpMnカルボニル錯体を合成し、光反応によりカルボニル基の1つをジフェニルメタリルホスフィンに置き換えた錯体を合成した。得られた基質を、キラルなメタセシス触媒と作用させることにより、非常に高い立体選択性で目的とする環化体を合成することができた。この環化生成物は、先に述べたホスフィンーオレフィン配位子合成の前駆体であり、その触媒的不斉合成を達成することに成功した。この不斉環化反応は環化により得られる生成物の環サイズに対して、最も適切なのは炭素原子3つからなる架橋構造をとるときであり、炭素4つからなる環化体に対しては、あまり高い立体選択性を示さないことも分かった。また、本反応のさらなる展開を目的として現在対応するCpRe錯体の合成に取り組んでおり、その触媒的不斉合成についても今後検討を行っていく予定をしている。面不斉シクロファン類の合成にも取り組んでいるが、今年度も引き続き検討をおこなう。面不斉遷移金属錯体を触媒的不斉合成し、さらにその触媒的不斉合成で得られた錯体を、次の不斉反応の際の触媒として活用するという当初の目的は達成されているため。本年度は、1)面不斉を有するシクロファン化合物の触媒的不斉合成、および、2)面不斉マンガン錯体の触媒的不斉合成について検討を行った。まず、遷移金属錯体以外では、面不斉を有する有機分子としてシクロファンが挙げられ、その有機合成的な有用性は広く認知されている。そこで、オルト置換スチレンのパラ位にアルケニル側鎖を有する化合物を合成し、その閉環メタセシス反応を検討した。様々な反応条件を検討した結果、分子内での閉環反応が起こるよりも分子間反応が連鎖的に起こり、その結果、高分子化が優勢に進行することが分かった。これらの結果から、当初の目的を達成するためには、分子内でオレフィン部位を互いに接近させる必要である。そこで、互いのアルケニル側鎖を近づけるために、基質のクロム錯体化を検討した。クロムトリカルボニル基が芳香環の一方を覆うことにより、側鎖のアルケニル置換基が立体反発をさけるように互いに接近し、閉環することができることを期待したためである。

しかしながら、生成物のクロム錯体は非常に不安定であったため、このままでは目的の達成が困難であると考え、今後も継続的に検討を行うこととした。次に、2)面不斉ホスファCpマンガン錯体の触媒的不斉合成について検討を行った。これまでに我々は不斉閉環メタセシスを活用した速度論的分割による面不斉アレーンクロム錯体の触媒的不斉合成を報告している。これを対応するCpマンガン錯体で行うことで、これまでに例のない面不斉を有するCpマンガン錯体の触媒的不斉合成が可能になるのではないかと考えて検討を行った。その結果、キラルなモリブデン触媒を用いた場合に、非常に高いエナンチオ選択性で対応する環化体の面不斉Cpマンガン錯体を合成することに成功した。また、上記の面不斉クロム錯体で行った際と同様に、得られた生成物を活用して、面不斉ホスフィン化合物へと変換することにも成功した。我々は不斉閉環メタセシスを活用した速度論的分割による面不斉アレーンクロム錯体の触媒的不斉合成を報告している。28年度は、テトラアリールの面不斉制御に基づくプロペラ型不斉誘起、およびダブル不斉非対称化操作による「面不斉、軸不斉、P-中心不斉」の同時制御についても検討を行なっていくことを予定している。我々はすでに速度論的分割によりにCpMn錯体の面不斉を触媒的不斉合成にて合成することに成功している。今後、CpReカルボニル錯体においても同様に、触媒的不斉合成の検討を行うとともに、その面不斉を活用した配位子の合成をおこなう。また、引き続き、面不斉シクロファン化合物の合成も検討を行うことを予定している。具体的には、クロム錯体を活用した29年度が最終年度であるため、記入しない。有機合成化学29年度が最終年度であるため、記入しない。
ニワトリ中胚葉細胞の遊走をモデルとした3D細胞集団運動の定量的解析

本研究は、ニワトリ初期胚において中胚葉が形成される際に、間充織性細胞が3次元空間を集団的に遊走するしくみを定量的に明らかにすることを目的としている。前年度までに、移動中の中胚葉細胞は、N-cadherin等の接着分子により3次元的な細胞間接着を介して網目様の構造を形成することを見出した。平成30年度では、この網目構造の理解に向けて、位相的データ解析・パーシステントホモロジーと呼ばれる数学的手法を用いて、中胚葉細胞の核染色の画像から網目様構造を定量解析した。その結果、1個の網目は、1020個の細胞から形成されており、これを1つの細胞集団と見做すことにした。次に、エレクトロポレーション法によりラベルされた核のライブイメージングを行い、移動する集団の各細胞の4次元的位置情報(フレームごとのXYZ座標)から、細胞集団挙動を示す統計的な解析系を構築し、正常細胞とN-cadherin機能阻害細胞の挙動を細胞集団レベルで比較した。その結果、正常細胞集団は方向(極性)を揃えて移動するのに対し、N-cadherin機能阻害細胞集団は、方向性は揃わず、移動の速度も正常細胞集団と比較して1/2まで低下し、明らかに正常細胞の集団とは異なる挙動を示した。さらに細胞間接着や細胞遊走の接触阻害(CIL)などを導入した数理モデルを構築し、網目構造や細胞集団挙動に関して、正常とN-cadherinの阻害の場合について実験データと同様の方法で定量解析した。その結果、実験から得られた結果とほとんど矛盾のない結果が得られた。以上より、一見してランダムな動きを示す中胚葉細胞は、網目構造という特殊な構造体を介して、周囲の細胞と運動方向を揃え、集団として効果的に移動しており、そのために、N-cadherinを介した細胞間接着が重要な役割を持つことが実験と数理モデルから示唆された。中胚葉細胞の集団性を明確に捉えるために、網目構造の大きさを定量する解析系と、この大きさを基準とした細胞集団レベルでの速度、極性(方向性)などの細胞挙動に対する統計的な解析系が立ち上げた。これにより、細胞の集団性や、これに関連する分子の機能に対する定量的な理解が可能になった。さらに、今年度構築された数理モデルは、これまでに得られた実験結果を非常によく再現でき、また、シミュレーション上で、様々なパラメーター設定をも可能としている。従って、数理モデル上で考慮し、適応したパラメーターについてのみ、N-cadherin機能阻害実験で再確認するなど、実験と理論が相互に影響して、首尾よく研究が進行している。数理モデルから、N-cadherinが細胞遊走の接触阻害(CIL)を介して網目構造に役割を持つことが示唆されており、これを実験で検証する。具体的には、阻害抗体を使った分子機能阻害の実験系を立ち上げ、N-cadherin抗体により、全中胚葉細胞においてN-cadherin機能が阻害された場合の網目形成の有無を検証し、数理モデルと比較検討する。さらに、細胞膜と核を標識したイメージングから、細胞間の相互作用を定量する実験系を確立する。これにより、N-cadherin阻害時の細胞間接触およびCILに関して定量解析を行う。細胞の集団的移動は、個体発生や組織再生、疾患などへの関与が認められるものの、その詳細なメカニズムは十分に理解されていない。そこで本研究では、ニワトリ初期胚の中胚葉細胞の遊走をモデルとして、3次元で運動する細胞が、集団を形成して適切な方向に移動する機構を明らかにすることを最終目標とし、そのために必要な新規実験系の確立を行った。成果は以下のとおりである。1)ニワトリ胚のライブイメージング系により、発生初期における中胚葉形成過程を観察した。中胚葉は、原条が胚の長径に対して約半分の長さまで伸長した頃から、原条の周囲に同心円状に広がり形成される。組織はその後、前側、側方、後側にそれぞれ、約5μm/min、3.5μm/min、2μm/minの速さで胚全体に拡大することがわかった。2)各発生段階の中胚葉細胞における細胞骨格、接着分子、極性分子の発現解析を行った。3次元再構築画像から、中胚葉細胞のほぼすべてにおいて、間充織細胞に特異的なN-cadherinの発現が観察された。さらにα-catenin、β-cateninもまた、中胚葉細胞間の接着部位に局在しており、これらが細胞間の相互作用や遊走に直接的に関わることが示唆された。3)エレクトロポレーション法により、細胞の膜、核、ゴルジ体、アクチンなどをそれぞれラベルし、多光子顕微鏡を用いて中胚葉細胞の遊走過程を1細胞レベルで詳細に観察した。核のトラッキングから、中胚葉細胞は、約2-4μm/minの速さで原条から前側方に向かって移動した。またその遊走様式は大変興味深く、原条からチェーンのように繋がる集団を形成して遊走していた。集団内の細胞間接着は約1時間程度維持され、その後別の近傍細胞と再び接着し遊走していた。これまでに中胚葉細胞は、体内空間で個々で自由に運動すると考えられていたが、集団として動くメカニズムの存在が強く示唆された。発生初期の原腸陥入により形成される中胚葉は、エピブラストからEMTを経て形成される。

その後個々の細胞は、原条を起点として遊走を開始し、それぞれがエピブラストと内胚葉層の間の空間内を移動することにより、中胚葉組織は胚全体に拡大する。しかしこの過程で、細胞が3次元の空間をどのように集合し、あるいは離散するのか、その動態や制御メカニズムは不明である。本研究では、まず、ニワトリ胚全体をライブイメージングで観察し、各発生段階により中胚葉組織がどのような形態や速さで拡大するかを明らかにした。また、核染色や各種抗体で染色されたニワトリ胚に対して透明化の手法を施し、タイリングによる顕微鏡画像取得とその後の画像解析から、組織切片をつくることなく、中胚葉組織を高精度に、三次元的に可視化することができた。これにより、中胚葉細胞の配列や細胞層、密度など組織構造と、さらに細胞レベルで接着、細胞骨格タンパク質などの局在が明らかになった。一方、ニワトリ胚のライブイメージングでは、透明度の低いバクトアガロースの使用、胚の表面に残存する卵黄、細胞内脂質などの成分からの散乱光によるノイズ発生等の問題があり、中胚葉組織深部の細胞1つ1つを明るく空間解像度よく観察するためには、従来の倒立型共焦点顕微鏡によるライブイメージング系では困難であった。しかし、従来の方法にとらわれないやり方の培養方法を考案し、また、多光子顕微鏡の活用により、すべての中胚葉層について時空間的な細胞運動解析が可能となった。以上のように本年度では、ライブおよび固定サンプルのイメージングを主体とした実験系の基盤が整備され、研究はおおむね順調に進行していると考えられる。ニワトリ初期胚では、からだの中央に位置する原条を起点として、間充織性の中胚葉細胞が、エピブラスト層と内胚葉層に挟まれた空間を遊走し中胚葉組織が形成される。前年度において、遊走する中胚葉細胞はN-cadherinなどの接着分子を介して3次元的に接着することを明らかにした。そこで平成29年度では、細胞外ドメインを欠失したN-cadherinの変異体(ドミナントネガティブ型)を作製し、細胞遊走に対する機能解析を行った。その結果、N-cadherin変異体を発現する細胞では、内在性のN-cadherin、P-cadherin、β-catenin等の細胞接着に関わる分子が、細胞質内に蓄積し、膜への局在が認められなかった。さらに、N-cadherin変異体発現細胞の動きをライブイメージングで詳細に観察したところ、正常細胞とほぼ同じ速度で移動するが、正常細胞よりも始点ー終点間の距離が短く、直進性が低く、よりランダムな方向に運動した。これらの結果から、N-cadherinを介した細胞間の接着は、細胞遊走に対して何らかの影響をもつことが示唆された。次に、細胞質がGFPで標識されたトランスジェニック(TG)ニワトリを用いてライブイメージングを行い、中胚葉細胞がどのように相互作用しながら遊走するのか、その細胞挙動を詳細に解析した。これまでに、組織内である程度の密度で存在する細胞は、特にルールも秩序なく遊走すると考えられていたが、実際には、3次元的な網目様の構造を形成しながら纏まって移動することがわかった。また、この網目の構造は安定しておらず、隣接する細胞と接着をつなぎ変え、網構造を次々に再編しながら移動していた。このようなダイナミックな網構造の形成は、中胚葉細胞の遊走に重要なしくみであると考え、現在、これに対するN-cadherinの機能解析と、この細胞運動を模倣する数理モデルの構築に取り組んでいる。
エリスロポエチン受容体およびHIFを標的とする新しい心不全治療戦略の開発

エリスロポエチン(EPO)受容体とその上流に位置するhypoxia-inducible factor(HIF)を治療標的とし、心不全治療薬としての遺伝子組み換えヒトEPOおよびHIF安定化作用を持つプロリル水酸化酵素(PHD)阻害薬の有用性を明らかにすることを目的とした。マウスの左室圧負荷肥大心モデルにおいて、EPOにより左室収縮機能が維持され生存率が向上した。一方、PHD阻害薬は、今回実験に用いた投与量と投与期間では、このような保護効果を確認できなかったため、さらなる検討が必要である。エリスロポエチン(EPO)受容体とその上流に位置するhypoxia-induciblefactor(HIF)を治療標的とし、心不全治療薬としての遺伝子組み換えヒトEPOおよびHIF安定化作用を持つプロリル水酸化酵素(PHD)阻害薬の有用性を明らかにすることを目的とした。我々は、遺伝子組み換えヒトエリスロポエチン(EPO)が、マウスの圧負荷による左室収縮不全発症モデルにおいて、心筋保護的な役割を果たすかを検討した。胸部大動脈狭窄(TAC)を行ったマウスを無作為にPBS投与群,(TAC-PBS群)とEPO投与群(TAC-EPO群)に分けた。EPOは、2000単位/kgを週2回、8週間投与した。8週後の左室重量は、TAC-PBS群とTAC-EPO群のいずれにおいてもシャム手術群に比べて高値だったが、両群間に有意差はなかった。ヘマトクリットは、TAC-EPO群において(69%)、TAC-PBS群(46%)およびシャム手術群(44%)に比べて高値だった。心筋線維化の程度およびTUNEL陽性心筋細胞数は、TAC-EPO群ではTAC-PBS群に比べて、有意に改善していた。8週間の生存率は、TAC-EPO群においてTAC-PBS群に比べて有意に良好だった。心エコー図において、TAC-EPO群ではTAC-PBS群に比べて、左室拡張末期径および左室収縮末期径が有意に縮小し、左室短縮率は有意に改善していた。左室心筋の解析では、TAC-EPO群においてTAC-PBS群に比べて、STAT3、Akt、およびeNOSのリン酸化が亢進し、一方、P38のリン酸化は抑制されていた。血管新生に関連して、心筋の血管内皮増殖因子の発現および毛細血管密度にはTAC-PBS群とTAC-EPO群に差はなかった。以上より、EPOがマウスの圧負荷による左室収縮不全の発症モデルにおいて、血管新生に因らない機序による心筋保護効果を持つことが示唆された。慢性心不全に対する様々な新しい治療法が開発されているが、予後の改善は充分ではない。このため、さらなる新しい治療法の開発が急務である。本研究では、近年注目を集めている心腎貧血連関に関わるエリスロポエチン(EPO)-EPO受容体系の上流に位置し、低酸素状態に対する生体反応に重要な役割を果たすhypoxia-inducible factor(HIF)を慢性心不全の新たな治療標的とし、HIF安定化作用を持つプロリル水酸化酵素(PHD)阻害薬の心不全に対する有用性を明らかにすることを目的とした。8週齢の雄C57BL/6マウスを用いて、transverse aortaの狭窄による左室圧負荷肥大心モデルを作製した。このマウスに対して、PHD阻害薬TM6008の高用量(100mg/kg/日)および低容量(5mg/kg/日)を連日経口投与した。予備実験により、正常マウスにおいて、高用量ではヘマトクリットが有意に増加するが、低容量ではヘマトクリットがプラセボ群と差がないことを確認済みであった。2週毎に6週間後まで血圧測定と心エコー図を行った。6週間後には下大静脈を穿刺して血液を採取し、ヘマトクリット値を測定した。高用量投与群では、有意なヘマトクリットの上昇(約50%)を認め、低用量群ではプラセボ群と有意な差がなかった(約43%)。両群ともに、心機能、生存率に対照群と比べ有意差を認めなかった。高用量投与群では、正常マウスと同様に左室圧負荷肥大心モデルにおいても有意なヘマトクリットの上昇を確認した。前年度の研究では、EPO投与によりヘマトクリットが70%程度に上昇するプロトコールで、生命予後と左室機能の改善がみられたが、今回のPHD投与ではヘマトクリット上昇は軽度に留まっていた。今後、PHD阻害薬の投与量、投与期間等に関して、検討を加える必要がある。慢性心不全に対する新しい治療法が開発されているが、患者の予後の改善は充分ではなく新しい治療法の開発が必要である。本研究では、エリスロポエチンの上流に位置し、低酸素状態における生体反応に重要な役割を果たすHIFを新たな治療標的とし、HIF安定化作用を持つプロリル水酸化酵素(PHD)阻害薬の有用性を明らかにする。8週齢の雄C57BL/6マウスを用いて、胸部大動脈の狭窄により左室圧負荷肥大心モデルマウスを作製した。

このモデルマウスに対して、PHD阻害薬であるTM6008の高用量(100mg/kg/日)または低容量(5mg/kg/日)を連日3週間経口投与した。対照群には溶媒を投与した。浅い麻酔下で経胸壁心エコー図を行い、左室拡張末期径、左室収縮末期径、左室短縮率を求め、左室リモデリングおよび左室収縮機能を評価した。ベースラインから3週後の左室拡張末期径の変化は、シャム手術群、対照群、低容量群、高容量群の4群間に差はなかった。一方、左室拡張収縮末期径のこの間の変化は、シャム手術群に比べ、他の3群で有意に増大した。これらの3群間に有意差はなかった。左室駆出率は、シャム手術群に比べ、他の3群で有意に低下した。左室後壁厚は、シャム手術群に比べて3週間で他の3群で有意に増加し、一方これらの3群間に有意差はなかった。心室中隔厚の変化には、4群間で有意差がなかった。以上から、3週間の胸部大動脈狭窄による左室圧負荷マウスにおいては、左室後壁厚の増大、左室収縮末期径の増大と左室の収縮の指標である駆出率の低下がみられ、左室肥大と左室収縮性の低下が示唆された。プロリル水酸化酵素阻害薬は今回の投与量と投与期間では、左室肥大の進展および左室収縮性の低下の何れも予防できなかった。今後の課題として、より長期間あるいはより高容量の薬剤の効果を確認する必要がある。マウスを用いた左室圧負荷モデルにおいて、用いた2種類のプロリル水酸化酵素(PHD)阻害薬の用量と投与期間では、その左室機能と生命予後を改善することができなかった。24年度が最終年度であるため、記入しない。前年度の実験により得られた血液、心筋試料の生化学的、病理学的な検討を加える。また、用量および投与期間を変更することにより、左室圧負荷モデルにおいて、その左室機能と生命予後を改善することができるかを検討する。
少数遺伝子変化による新奇複合適応形質進化の分子機構解明

個々の形質進化は適応的でないが、いくつかの形質進化が積み重なることで初めて適応的になる進化(新奇複合適応形質進化)の仕組みはよくわかっていない。本研究では、新奇複合適応形質進化の例として主に下記の研究を行った。(1)サラセニアの捕虫葉は平らな形の葉の特定の場所で細胞分裂の方向を変えるという細胞レベルでの変化の結果として引き起こされていることがわかった。(2)フクロユキノシタのゲノム解読を行い、捕虫葉特異的に発現している遺伝子を同定し捕虫葉形成遺伝子候補を同定した。(3)食虫植物の消化酵素は特定の耐病性遺伝子が繰り返し用いられて進化し、消化液環境に適応して収斂進化していることがわかった。[1:食虫植物]フクロユキノシタの捕虫葉と扁平葉を栽培条件によって作り分けさせることに成功した。HiSeq2000を用いたゲノム解読のためのライブラリー作成を行った。食虫植物各種の消化液から単離した消化酵素の部分アミノ酸配列に対応するようなcDNAを単離するため、捕虫葉トランスクリプトーム解析を行った。ムラサキヘイシソウ捕虫葉とシロイヌナズナ扁平葉の葉形態形成遺伝子比較から、従来、盾状葉から進化してきたと推定されてきた捕虫葉が盾状葉とは異なった遺伝子発現変化によって扁平葉から進化したことがわかった。[2:食草転換]ゲノム支援新学術領域の援助のもと、0.3、0.5kbのpaired-end、2、5、10kbのmate-pairライブラリーを作成しHiSeq2000での解読を開始した。メス成虫産卵選好性遺伝子座の連鎖解析のため、169個体の戻し交雑雑種の産卵選好性を調べ、88:81でクルミ選好型とネジキ選好型が分離することを明らかにした。299個のAFLPマーカーを用い、幼虫の耐性遺伝子座連鎖地図を作成し、染色体数に相当の31連鎖群を特定した。戻し交雑世代の分離比からQTL解析を行い、幼虫の耐性を決定している遺伝領域がただ1つの常染色体上にのみ存在することを示した。寄主転換が鱗翅目においてどのように起こっているかを調べるため、タテハチョウ科コムラサキ亜科の系統解析を行い、寄主転換が比較的短時間で起こったことを明らかにした(Ohshima et al. 2010)。このことは、クルミホソガにおいて少数遺伝子が寄主転換に関わるという仮説に合致している。[3:陸上植物分枝系進化]H3K27me3修飾される遺伝子の中から、いくつかの基準のもと15遺伝子を選び、過剰発現することにより、無限成長と枝分かれに関わるかどうかを調べたが、顕著な表現型は得られなかった。[1:食虫植物の捕虫葉進化](1)ムラサキヘイシソウの捕虫葉は、パターン形成転写因子の空間的発現様式の変化と、それらが制御する下流因子の両方が変化することによって進化した可能性が高いことがわかった。(2)多くの病害抵抗性遺伝子の中の特定のグループの遺伝子が複数回独立に消化酵素へと進化したことを発見した。どのような制約のもとこのような進化がおこったのかを解明中である。(3)捕虫葉形態進化の原因遺伝子を解明するため、フクロユキノシタのゲノム、トランスクリプトーム解析を開始した。また、ウイルス誘導性遺伝子抑制によるフクロユキノシタの遺伝子ノックダウン法を確立した。[2:クルミホソガの寄主転換]クルミレースの300、500 bpのpaired-end DNA-seqを行い(新学術ゲノム支援との共同研究)、SOAPdenovo、Platanus(東工大伊藤武彦教授との共同研究)を用いてアセンブルを行い、N50が約700 bpであった。ネジキレースは、F0同親由来のF2世代を用いて300、500 bpのpaired-end、2 kb(可能であれば5、10 kb)のmate-pair DNA-seqを開始した。メス成虫産卵選好性遺伝子座の連鎖解析のため、169個体の産卵選好性を調べた戻し交雑雑種の300 bp paired-endライブラリーを作製し、88個体分の解読を終えた。505個のAFLPマーカーを用いて、幼虫の耐性遺伝子座のQTL解析を行い、目的遺伝子の近傍に位置するAFLPマーカーを計21個特定した。さらに、野外集団を8個体群(両レース各4個体群)用いて、目的遺伝子に最も近接していると思われるAFLPマーカーを2つ特定した。藤原班の支援のもと、クルミホソガ1齢幼虫でRNAi法を用いて遺伝子の機能解析行うための手法開発を進めた。(1)食虫植物の捕虫葉進化:フクロユキノシタの捕虫葉と通常葉を温度によって制御できることがわかった。フクロユキノシタゲノム(推定2 Gb)の解読のため、昨年度作製したpaired-endライブラリーに加えて、北京ゲノム研究所、本領域総括班支援との共同研究で10 kb、20 kbのmate-pairのライブラリーを作製し、合計100xにあたるイルミナリードを産出し、14 GbのPacBioデータによって方法開発班との共同研究によりギャップフィリングを行った。また、ストランド特異的RNA-seqリードで遺伝子予測を行い、45,469遺伝子モデルを得た。比較トランスクリプトームからフクロユキノシタの捕虫葉

特異的に発現する転写因子130遺伝子を選択し、ノックダウンスクリーニングのためのライブラリー作製を開始した。(2)クルミホソガの寄主転換:クルミレースとネジキレースのゲノム解読を新学術領域「ゲノム支援」との共同研究を行った。ネジキレースのcontig長のN50が約16 kbのアセンブルが完了した。QTL解析により、幼虫の成育適性遺伝子座の近傍のAFLP断片を特定し、同断片を含むscaffold(約6.5 kb)が1つ見つけた。Fosmidライブラリーを作製し、この領域を含む3クローンの特定に成功し解析を進めている。(3)陸上植物分枝系進化:世代交代進化には、複合的要因が必要である。Class2KNOXホメオボックス遺伝子が複相植物体において単相幹細胞形成を抑制し、複相世代を維持していることを明らかにした。また、単相世代において糸状の原糸体から茎葉構造を持つ茎葉体への転換は、形態形質が大きく変化することから、複合的な因子の進化が必要であったと考えられるが、茎葉体幹細胞を形成する転写因子の同定に成功した。1食虫植物の捕虫葉進化(1)植物の葉形態形成の進化について総説をまとめた(Fukushima and Hasebe 2014 Genesis)。(2)ムラサキヘイシソウの捕虫葉は、表側組織内における捕虫葉特異的な細胞分裂方向の変化を介して袋状の葉が形成されることがわかった。(3)フクロユキノシタのドラフトゲノムを決定(Contig N50 = 99.5 kb, Scaffold N50 = 287 kb)するとともに、遺伝子モデリングを完了した(4)コモウセンゴケゲノムのゲノムアセンブリーを開始し、Scaffold N50 = 81 kbのゲノム配列を得た。(5)消化酵素遺伝子の分子進化プロセスを解析した。(6)捕虫葉特異的転写因子ライブラリを用いたフクロユキノシタのノックダウンスクリーニングが進行中であり、捕虫葉発生に関与する遺伝子をこれまでに複数同定することに成功した。2クルミホソガ寄主転換(1)Fosmid libraryのスクリーニングにより得られたゲノム配列と、RNA-seqのレース間発現比較データを統合することで、両レースの幼虫間でのみ、著しく発現が異なる配列を特定した。(2)クルミホソガを用いた効率的なRNAi法の開発に取り組み、蛹へのインジェクションによる成虫表現型の機能解析が可能になりつつある。3陸上植物の枝葉系の進化化石学者と共同研究を行い、化石記録と発生遺伝学的研究結果を統合して、総説を出版した。4オジギソウ形質転換系の確立植物の運動機構の進化を解明するため、アグロバクテリアの感染条件を工夫することにより、オジギソウの形質転換系を確立した。1.食虫植物の捕虫葉進化(a)ムラサキヘイシソウの袋型の捕虫葉は実験的に観察された細胞分裂様式をもとにした形態形成シミュレーションを用いて、この細胞分裂方向の違いによって袋型の形態形成を説明可能であることを明らかにした。(b)独立系統の食虫植物において消化酵素の分子収斂について、収斂アミノ酸座位のタンパク質立体構造上での局在を解析した。その結果、消化酵素の進化においては、タンパク質分子の表面側にあるアミノ酸が分子収斂を蓄積しやすい傾向を発見した。(C)2倍体コモウセンゴケのゲノム解読をPacBioシーケンサーのみを用いて行った。