hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
白色干渉法による破壊過程のマイクロ/ナノスケールその場観察法の開発

本研究では、白色干渉計測技術を用いることで、金属材料におけるき裂伝播過程をナノメータレベルで直接計測する手法の開発を行うとともに、その手法を用いて、これまでき裂の伝播機構が明らかにされていないラスマルテンサイト組織鋼の疲労き裂伝播挙動の観察を行った。焼き入れにより全面マルテンサイト組織とした低炭素鋼から、微小CT試験片を作製し、疲労試験を行うことで、き裂先端部を白色干渉計で観察した。疲労き裂の伝播経路はマルテンサイトラスの方位に依存して変化し、き裂がラス界面と垂直のときにき裂伝播抵抗が最大となった。得られた結果は、疲労き裂伝播抵抗に優れるマルテンサイト鋼の開発に大きく寄与するものである。金属材料の破壊におけるき裂伝播の素過程は、き裂先端における局所的な変形に基づいており、そのメカニズムを解明するためには、き裂先端の微小領域における変形挙動を観察する手法の開発が求められている。本研究では、材料表面においてナノメータレベルで変位計測が可能な白色干渉計測技術を用いることで、世界で初めて金属材料のき裂伝播に伴うき裂先端の局所的な微小変形挙動を、大気中でその場観察できる装置の開発を行う。微小材料試験機ならびに白色干渉計は現有設備を使用し、破壊試験を行うために、切欠を導入した片持ち梁微小試験片に対して曲げ負荷が行えるように装置の改良を行った。さらに、動的(その場)観察を行うために、画像(動画)計測系の改良も行った。計測装置の性能及び計測データの妥当性を検証するために、これまで研究代表者らが引張計測を試みてきた厚さ10μmの金テープを用いた。まず、収束イオンビーム加工機を用いて、金テープから微小片持ち梁試験片を作製した。この試験片に同じく収束イオンビーム加工機を用いて、切り欠きを導入した。また、EBSDを用いて切り欠き先端部に存在する結晶粒の方位の同定をあらかじめ行った。この試験片に対し、開発した微小材料試験機を用いて、曲げ破壊試験を行い、切り欠き先端部の微小変形挙動を白色干渉計を用いて観察した。負荷に伴い、切り欠き先端の応力集中部にすべり線が観察され、負荷とともにその領域が拡大した。また、すべり線が観察される塑性変形領域の形状は、破壊力学に基づいて推定される形状と等しいものであった。さらに、すべり線のトレース解析を行った結果、金のすべり面である(111)であることが確認された。加えて、き裂の発生、伝播過程もその場観察することができた。以上のように、本装置を用いることで、き裂伝播に伴うき裂先端の局所的な微小変形挙動を、大気中でその場観察できることが確認された。本研究では、材料表面においてナノメータレベルで変位計測が可能な白色干渉計測技術を用いることで、これまで明らかにされていない階層的組織を有する材料のき裂伝播過程を直接計測し、その伝播メカニズムの解明を目指している。平成27年度には、局所的なき裂伝播メカニズムが知られていない材料として、階層的な組織を有するラスマルテンサイト組織鋼を用いて、疲労き裂伝播メカニズムの検討を行った。供試材として焼き入れにより全面マルテンサイト組織としたFe-0.24 mass% C鋼を用いた。この供試材より、集束イオンビーム加工機及びレーザー加工機を用いて、幅1.2 mm、厚さ約50μmの微小CT試験片を作製した。この際、EBSD解析により結晶方位を同定し、切欠き先端におけるブロックの晶癖面が切欠き面に平行、約45°及び90°の角度をもつように切り出した。ここでは、それぞれP、I及びN試験片と称する。疲労試験は、室温、大気中にて応力比0.1、繰返し速度1Hzで行った。疲労き裂伝播抵抗は、N試験片で最も高く、P試験片で最も低くなった。P試験片では、き裂は晶癖面と平行に伝播していた。また、破面観察を行った結果、き裂はき裂先端部における交互のせん断(alternating shear)によって伝播していた。I試験片のき裂先端では、晶癖面に平行なすべりが優先的に活動しており、そのため、き裂はmode I方向から偏向して伝播した。N試験片では晶癖面内すべりが活動し、それに伴うき裂分岐がみられ、これによりき裂伝播抵抗が最も高くなったものと考えられる。このように、ラスマルテンサイト組織の疲労き裂伝播抵抗は、ラス方位に大きく依存しており、この結果は、疲労き裂伝播抵抗に優れるマルテンサイト鋼の開発に大きく寄与するものである。本年度の目標である金属材料のき裂先端の局所的な微小変形挙動を、大気中でその場観察できる装置の開発を行うことができたことから、おおむね順調に進展していると判断した。

材料評価今後は、開発した装置を用いて、局所的な破壊メカニズムが知られていない材料として、階層的な組織を有するラスマルテンサイト組織鋼の破壊挙動を計測する。ラスマルテンサイト組織は、鋼の重要な強化メカニズムであるにもかかわらず、その破壊メカニズムの解明が遅れている。そこで、本組織から微小破壊試験片を切り出して破壊試験を行うとともに、き裂伝播挙動の解明を行う。平成26年度においては、試験機改良のための経費が当初計画より少なく実施できた。また、マイクロ試験片の作製も計画より少なくても十分な成果を挙げることができた。加えて、情報収集のための出張に関しては、関連研究者とのメールによるやり取りに変更することで、予定より少ない回数で同様の効果を得ることができた。そのため、次年度使用額が生じたが、これについては次年度へ繰り越して使用することとした。平成27年度においては、本格的なマイクロ材料試験を実施するため、試験片作製本数が増加するとともに、解析用データも大幅に増加するため、試験片作製及びデータ解析の費用として使用する。さらに、成果発表のための出張を行うための旅費として使用する予定である。これにより、2年間の研究をより効率的に行うことが可能となる。
発作性夜間血色素尿症(PNH)の溶血発作に関する血管内補体活性化機構

発作性夜間血色素尿症(PNH)の主病態である補体介在性溶血発作に関して、異常血球の特性が明らかにされた現在、血管内補体活性化機構の解明が残された課題である。特に感染症誘発性溶血発作症例の発作時のみにレクチンによる赤血球凝集反応を認めたことから、レクチン反応性の新たな隠蔽抗原出現と、これに対応する自然抗体との抗原抗体反応による補体活性化機序を予測し、これを実証する目的で本研究を行った。まず本症例におけるレクチン反応エピトープは、5種類のレクチンおよびポリブレンによる患者赤血球の汎凝集反応(Arachis hypogaeaに陽性、同反応の蛋白分解酵素ficinによる陰性化、polybrene陽性)より、いわゆる隠蔽抗原Thであると判断された。溶血極期患者血清には赤血球へのTh誘導活性を認めたが、回復期血清や健常人血清には認めなかった。またTh抗原は赤血球をシアリダーゼ処理することで誘導可能である。従って本活性は、病原体由来のシアリダーゼ活性が最も考えられた。次にTh陽性化赤血球に血液型一致正常血清(補体と自然抗体の供給)を作用させると、Th陽性PNH赤血球のみ選択的に溶血した。この溶血は、血清の熱処理やキレート剤添加による補体不活化により阻害されることから補体の関与が、また自然抗体を含まない臍帯血血清ではTh陽性PNH赤血球でも溶血しないことから抗Th自然抗体の関与が裏付けられた。以上の結果より、感染に伴い病原体由来シアリダーゼが赤血球に作用しTh抗原が露出され、そこに自然抗体が結合すると赤血球膜上で補体が活性化され、膜補体制御因子欠損のPNH赤血球が選択的に溶血することが示された。このような隠蔽抗原介在性溶血は複数症例で確認され、PNHの感染症誘発性溶血発作機序の一つとして重要であると考えられた。
多種共生バイオフィルムにおける協力の進化：種内-種間での２つのゲーム

本研究全体では多種の微生物が共存するバイオフィルムにおける協力行動の進化を想定していた。本年度は、まず単純なモデルを構築することで、微生物に限定せず多種が共存する中での協力行動、特に双方の種に利益をもたらす相利共生の進化を解析を行った。多種における共進化では、種ごとに異なる進化速度を有する点に注意する必要がある。2種系の場合には、進化速度が進化ダイナミクスに影響を与えることがよく知られている。例えば、二種が敵対的な関係(捕食ー被食系、宿主ー寄生者系)では進化速度が速い種の方が有利であるが、二種が相利共生的な場合には速い種が有利な場合も、遅い種が有利な場合もあることが理論的に知られている。本研究では、種数を2に限定せず、任意の種数が共存する系において、進化速度の違いがどのように進化ダイナミクスに影響するのかを、常微分方程式の解析とコンピュータシミュレーションによって明らかにした。その結果、任意の種数が共存する系において安定となる平衡状態の条件が数学的に導けた。さらには、どのような場合に進化速度が速い種、あるいは遅い種が有利になるのかを明らかにすることができた。特に種数が多く、種間での進化速度の差が大きい場合には、遅い種ほど有利さあるいは不利さが非線形に失われて行くことがわかった。以上の結果は、すでにオーストラリアで行われた、日米共同の数理生物学会で口頭発表した。また、研究内容はすでに論文としてまとめてあり、プレプリントサーバーであるbioRxivにアップロードし、国際誌に現在投稿中である。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
海産魚・ジャワメダカ胚による大都市近郊の内湾域底質の影響評価とリスク分布の現状

本研究では海産魚のジャワメダカ胚を用いて都市部沿岸域から採取した底質の生物影響リスクを明らかにすると共に、これまでよりもさらに発展的な影響評価が行えるように、幾つかの特定の影響評価法の検証を行う。本年度は東京湾で底質を採取した他、これまで採取し、保管していた福岡近郊沿岸域底質と大阪湾底質について影響評価を行った。博多湾では、多々良川河口域と那珂川河口域で採取した底質に暴露したジャワメダカ胚がほとんどほぼ孵化することなく死んでしまった。これら河川は人口密集域を流れているため、我々人間生活に伴って排出された化学物質が河口域に集まり、底質に残留して強い物影響を示したと考えられた。また、洞海湾では数地点から採取した底質暴露において6割程度の胚が孵化せずに死亡し、やはり強い毒性を示した。このことから洞海湾では、まだ一定レベルの汚染が続いていることが示唆された。大阪湾では、湾奥で採取した底質に暴露したところ、淀川河口域、淀川から分岐する安治川河口域から採取した底質で孵化までにほぼ全ての胚が死亡した。これらの河川も人口密集域を流れるため、上述の博多湾と同様に人間活動由来の化学物質が生物影響に関与していることが疑われた。本研究では、今後、底質影響評価法をさらに発展させるために、心臓影響の評価法とエネルギー生成影響評価法の開発に取り組んだ。心臓影響は既に心臓部に影響が観察された酸素化多環芳香族炭化水素類を対象物質として、これらを添加した人工底質を用意し、ジャワメダカ胚を暴露してその影響評価を試みた。エネルギー生成評価はヒメダカ胚を利用してその最適化を行った。今後、ジャワメダカ胚を用いて本法が流用可能かどうかを検証する。当初予定していた通りである。3132年度にかけて、伊勢湾における底質サンプリングを行う。また、可能であれば大阪湾でも数地点、サンプリングを行い、今年度行った地点に加えてさらに底質影響評価を行う。発展的な影響評価法の確立は順調に進んでいるために、このまま継続的に行う。
電子移動過程の解析

多電子移動過程、とくに生体高分子及びそのモデル化合物における多電子移動過程の基本的性質の解明と触媒効果の発現機構の解析を目的として研究を行った。千田は多電子移動酵素機能電極設計の基礎となるメディエータを用いる界面多電子移動反応について、そのバイオエレクトロカタリシス電流を表現する理論式のさらに厳密な導出を試み、その挙動を特色づけるパラメータを明確にし、また、これをグルコースオキシダーゼ、グルコン酸デヒドロゲナーゼ、ジアホラーゼ、ジアホラーゼ・NAD型デヒドロゲナーゼ電極に適用し、それらのセンサーへの応用について検討した。また、酵素電極間直接電子移動についても、グルコン酸デヒドロゲナーゼなどについて検討を進めた。仁木は4電子移動チトクロムC_3について、4個の異なる酸化還元活性点をもつ場合の4つの巨視的酸化還元電位及び16個の微視的酸化還元電位の存在を明らかにし、電気科学的方法及びNMR法を用いてそれらの値を求め、その分子構造との相関を明らかにした。中村はフエレドキシン等のモデル化合物として4Fe4Sクラスタ集合体からなる金属高分子錯体の多電子移動反応について研究を進め、特にMoOイオンを取り込んだ錯体を合成し、そのESRスペクトルを明らかにし、フェニールアセチレン及びアゾベンゼン還元触媒活性を検討して、ニトルゲナーゼ活性との類似性の機構について論じた。また、各種ジオチオラート配位子を用いる4Fe4Sクラスタ集合体の設計とその合成法を明らかにした。村上は疎水性ビタミンB_<12>被覆電極作製法を開発し、その表面状態ESCA法で明らかにし、この修飾電極を用いる炭素骨格組み替反応を行った。関はポリ(2,5-ピリジイル)及びポリ(1,1-フェロセン)、ポリ(ジメチルシロキサン)(O-SiMe)、臭化銀/メロシアニン色素界面について紫外線光電子分光法を用いて電子構造を明らかにし、電子移動過程の物性の解明を行った。
腸内細菌叢の網羅的解析による統合失調症の病態解明

統合失調症の病態に免疫学的な機序が関わることがこれまでの遺伝子解析や疫学研究で示唆されている。脳腸間の情報伝達において重要な役割を担っている腸内細菌叢は、宿主免疫系を制御することで様々な生理機能や病態形成に関わっている。これまでの研究で、腸内細菌叢は脳の発達や機能に関与することが示唆され、宿主の行動特性に変化をもたらすこと、宿主のストレスで変化することが示され、統合失調症の病態に腸内細菌叢が関与している可能性が推測される。近年の次世代シーケンサーの発達により腸内細菌叢の詳細な解析が可能になっており、本研究では、日本人統合失調症患者を対象として、次世代シーケンサーによる腸内細菌叢の詳細な解析を行い、統合失調症の病態解明の手掛かりを得ることを目的としている。解析の対象は、岡山大学病院精神科神経科を受診した外来または入院患者で、DSM-5及びICD-10を用いて統合失調症と診断された18歳65歳までの患者と年齢、性を一致させた健常対照者で、研究の趣旨を説明し同意の得られた対象者から糞便採取を行う。統合失調症患者の臨床症状や重症度、認知機能との関連も検討する。本年度は検討に用いる評価尺度である陽性・陰性症状評価尺度(PANSS)、全般的機能評価尺度(GAF)、臨床的全般改善度(CGI)、統合失調症認知機能簡易評価尺度(BACS)、Wisconsin Card Sorted Test、前頭葉機能検査(FAB)、Japanese Adult Reading Test、Wecheler Adult Intelligence Scale -Reviced (WAIS-R)等を統合失調症患者に施行した。外部機関に解析を委託することを計画していたが、施設内で機械の導入の計画があったため、より効率的に解析が行える方法を検討していた。そのため、本年度は解析の委託ができていない。解析方法の検討を新たに行った結果、次年度の予算が持ち越しになった。次年度に一括して解析を行う予定としており、全体としての進捗状況に問題はない。岡山大学病院精神科神経科を受診した外来または入院患者で、DSM-5及びICD-10を用いて統合失調症と診断された18歳65歳までの患者と年齢、性を一致させた健常対照者で、研究の趣旨を説明し同意の得られた対象者から糞便採取を行う。糞便は採取後すぐにー80°Cで凍結保存したのち溶菌操作により細菌叢DNAを抽出する。次年度は統合失調症患者50サンプル、健常対照群50サンプルを対象にメタゲノム解析を行い、統合失調症患者と健常対照者での腸内細菌叢の相違点を同定する。次の解析として、腸内細菌叢に影響を及ぼす様々な要因と腸内細菌叢の関連についての検討も行う。
光コムを用いたミリ波・テラヘルツ波変調信号の発生

本研究は、マッハツェンダ変調器ベース光コム発生器を用いてミリ波・テラヘルツ波の発生およびその変調信号の発生を目的として行った。本方式は、光コム発生器が持つ高い周波数精度と安定性の特徴を利用したものである。発生されたミリ波帯信号の評価を行った結果、狭線幅かつ低位相雑音を有することが明らかとなった。また、複数のミリ波帯信号の同時発生により、マルチキャリア信号発生が原理的に可能であること示した。本研究は、マッハツェンダ変調器ベース光コム発生器を用いてミリ波・テラヘルツ波の発生およびその変調信号の発生を行うことを目的としている。光コム発生器から発生された光コム信号(間隔12.5GHz、帯域200GHz超)から光フィルタを用いて任意の周波数間隔の2成分を抽出して高速フォトダイオードに入射することにより、ミリ波帯信号を発生させる。本手法は、高い周波数安定度を持つ変調器ベース光コム発生器を用いることで、低雑音かつ高い周波数安定度を持つ信号源の発生が可能であるという特徴を持ち、ミリ波・テラヘルツ波帯における周波数標準信号や高速無線通信用信号源として利用することが可能である。本方式により発生されるミリ波帯信号を評価した結果、1Hz以下の非常に狭い線幅と0.02radの低い位相雑音を有することが明らかになった。これは、本方式により発生されるミリ波・テラヘルツ波帯の信号は、多値変調への適用も可能であることを示す非常に重要な結果である。さらに、マルチキャリア信号発生の実証を行い、複数のミリ波信号を同時に発生できることを実証した。これは、本方式を用いてミリ波帯マルチキャリア信号発生が原理的に可能であること示す重要な結果である。さらに、ミリ波帯変調信号発生の実証を行った。光コムから3成分を抽出し、そのうちの1成分を基準光とし、他2成分を信号光とした。基準光ー信号光間の周波数間隔は、それぞれ75GHzおよび100GHzとした。2つの信号光にはそれぞれ疑似ランダム信号による変調を行い、フォトダイオードを用いてミリ波信号を発生させた。その結果、本研究の目的である多周波数のミリ波・テラヘルツ波帯信号発生が達成された。これは、ミリ波・テラヘルツ波帯における周波数多重やマルチキャリア方式での伝送が可能であることを示す重要な結果である。本研究で用いている光コム発生器は、1つの光変調器を用いて超平坦な光コムを発生でき、変調器単体でも200GHz程度の帯域幅を持つ光コム信号の発生が可能である。したがって、本光源を用いることで、多周波数のミリ波・テラヘルツ波帯信号を発生することが可能である。今年度は本光源を用いたミリ波帯信号発生の実証を行った。光コム発生器を12.5GHzの高周波信号で駆動することにより、12.5GHz間隔、200GHz超の帯域を持つ光コム信号を発生させた。その光コム信号の各成分を光波長分離器により分離し、必要な周波数だけ離れた2成分を抽出した。抽出した2成分を高速フォトダイオードに入射することにより、2成分の差周波に相当する高周波信号を発生させ、スペクトラムアナライザでその信号の評価を行った。現在利用可能なスペクトラムアナライザの制約のため、37.5GHzの信号を発生させ評価を行った。その結果、発生された高周波信号は、1Hz以下の非常に狭い線幅と0.02radの低い位相雑音を有することが明らかになった。さらに、マルチキャリア信号発生の実証を行った。前述の方法と同様に、発生された光コム信号から3成分を抽出し、それらを高速フォトダイオードに入射した。それぞれの周波数間隔は25GHzおよび37.5GHzとした。その結果、25GHzおよび37.5GHzのビート信号が同時に発生され、どちらも1Hz以下の狭線幅であることを確認した。これにより、本研究の最終目標であるミリ波帯マルチキャリア信号発生が原理的に可能であること示す重要な結果である。本研究は、次の点について明らかにすることを目的としている。(1)発生された光コム信号の中からモードを抽出してフォトミキサ素子に入射することによりミリ波・テラヘルツ帯信号を発生させる。(2)光コム信号から抽出された2モードうち、一方に変調をかけることにより、ミリ波帯の変調信号を発生できることを示す。(3)光コムから3モードを抽出し、複数の周波数の変調信号を発生できることを示す。今年度は、(1)に該当するミリ波の発生に関する実験を計画して研究を行った結果、フォトミキシングによる高周波信号の発生およびマルチキャリア信号発生に成功している。以上のことから、研究はおおむね順調に進んでいると考えられる。

次年度は、今年度に得られた成果を発展させ、75GHzから110GHzの周波数帯で実験を行う。光コム発生器により発生される光コム信号の帯域は200GHz程度であったことから、光コム発生部は光コム発生器単体とする。高速フォトダイオードをフォトミキサとして用いてミリ波帯信号を発生させ、検出にはWバンドミキサを用いる。光コム信号からAWGを用いて抽出した2成分のうち、一方に変調を掛けてフォトミキサに入射することにより、ミリ波帯の変調信号を発生させる。このときの変調は強度変調を用いる。発生された信号を受信側のWバンドミキサに入力し、ヘテロダイン法により検出を行う。さらに上述の実験を発展させ、複数周波数の変調信号発生を行なう。光コム信号から3成分を抽出し、そのうち2成分に変調を掛けて合波した後、フォトダイオードに入射する。これにより、2つの周波数成分を持つミリ波変調信号を発生できる。受信側ではフィルタを用いて各成分を分離して受信することにより、それぞれの信号を検出し、クロストークなしに分離できることを確認する。フィルタで分離できない場合は、受信側の局部発振器の周波数をチューニングすることにより信号の分離を行う。次年度は、ミリ波帯変調信号発生に研究費を重点的に使用する。具体的には、光変調器および高周波信号増幅器などに使用する。光変調器は、光コム信号から抽出した成分に変調を掛け、高周波信号増幅器は、受信したミリ波・テラヘルツ波変調信号を増幅する目的で使用する。
DNA複製因子の機能解析からウイルス増殖制御機構解明へ向けて

1.ヒト染色体複製開始におけるDNA複製因子の解析ヒト大腸がん細胞株HCT116において、Gemininのエクソン2(APC/Cによる細胞周期依存的なタンパク分解に関与するDestruction boxを含む)を相同組み換えによりノックアウトした。この細胞を用いたアッセイから、細胞周期非依存的なGemininタンパクの存在が、MCMヘリケース遺伝子群のオリジンへの結合を阻害し、細胞周期G1期からS期への進行を阻害した。さらに、細胞内においてp53の活性化を認めた。これらはDNA複製因子であるCdt1の強制発現により緩和された。DNA複製因子であるGeminin、Cdt1、MCM10およびTopBP1の発現制御を解析した。結果、転写因子E2Fによる活性化とpRbによる不活性化を認めた。これらプロモーター活性および内在性の発現は、培養細胞において血清飢餓によるGO期停止で減弱し、その後、血清添加により細胞周期がG1期からS期へ進行するのに同調して増強した。2.EBVおよびHPVゲノム複製制御上述したGemininエクソン2のノックアウト細胞において、エプスタイン・バーウイルス(EBV)の自律複製配列(OripおよびEBNA1)を有するプラスミドのコロニー形成能は低下した。低下したコロニー形成能は、Cdt1の強制発現により復活した。以上より、EBVの細胞内複製をGeminin/Cdt1が制御する事実を解明した。ヒトパピローマウイルス(HPV)のE7タンパクの過剰発現がGemininおよびCdt1のプロモーター活性を約2倍に増強すると判明した。一方、HPVのE6タンパクによる活性増強は認められなかった。以上より、HPV感染により細胞内で発現したE7タンパクがpRBと結合することで、E2Fの機能が亢進しDNA複製因子の発現を増強させると推察される。・Gemininのdestruction boxをノックアウトした細胞株の樹立Geminin遺伝子のdestruction box領域を特異的にノックアウトする目的で、前後にloxP配列を付加したネオマイシン耐性遺伝子(Neo)を持つノックアウトベクターを作製した。ヒト大腸癌細胞HCT116に導入し相同組み換え体(+/-)を同定し、Creリコンビナーゼ酵素でNeoを除去(+/loxP)し、再度、+アレルでの相同組み換え体を得た(-/loxP)。得られた細胞(wild type,+/-,-/loxP)についてmRNA・タンパク発現量、細胞増殖性、DNA複製能、細胞周期のFACS解析、EBV OriPからのDNA複製能およびヌードマウス皮下移植による造腫瘍性について検討した。・ドキシサイクリンによりMCM7をコンデショナルに発現可能な細胞株の樹立HCT116細胞にテトラサイクリン制御性トランス活性化因子をコードするpTet-offベクターおよびC末端にFLAGタグを付加したMCM7をコードするpTRE2-Hygベクターを導入し、ドキシサイクリンによりMCM7-FLAGの発現レベルを調節可能な細胞株を作製した。この細胞を用いてMCM7の細胞周期に対する影響、EBV OriPからのDNA複製能およびヌードマウス皮下移植による造腫瘍性について検討した。研究成果Gemininの細胞周期依存的タンパク分解に重要なdestruction boxがヒト細胞において、EBV OriPからのDNA複製と造腫瘍性に重要であることを証明した(Oncogene 23:58-70:2004)。
プロテアーゼ阻害剤の脳内投与による記憶・学習障害と電気キンドリングでの影響の解明

ラットにプロテアーゼ阻害剤(ロイペプチン)を脳内投与して、扁桃核キンドリングへの影響を検討した。<方法>実験には、9週齢(270-320g)の正常無処置のSprague-Dawley系雄性ラット14匹(ロイペプチン投与群5匹、対照群9匹)を用いた。ペントバルビタール麻酔下で右側脳室内にガイドカニューラを留置し、また、双極深部電極を右扁桃核に刺入した。手術の2-3日後から、10.0μlのリン酸緩衝生理食塩水(PBS)に溶解した500μgのロイペプチンを右側脳室内に1日1回、連続4日間注入した。対照群には、溶媒であるPBSのみ10.0μlを同様の方法で注入した。ロイペプチン最終投与の2日後から、両群に対して右扁桃核を後発射(AD)閾値の電流強度を用いて60Hz、pulse幅、lmsecの二相性矩形波で1秒間、1日1回電気刺激した。発作症状はRacineに従って5段階に分類し。stage5が連続3回出現した時点でキンドリングを終了した。<結果>Stage1-5の出現に要する平均刺激回数は、PBSのみを投与した対照群ではそれぞれ5.4、10.9、15.7、16.4および18.0回であったのに対して、実験群ではそれぞれ2.0、6.4、7.7、7.8および11.2回であり、実験群ではキンドリング形成が促進していた。(stage2-5では有意差が認められた)。ADの持続時間には両群間に有意差は認められなかった。<結語>ロイペプチンのラット脳室内投与は、今回我々がキンドリングを施行した時期(ロイペプチン最終投与後2-19日)においてはけいれん準備性を高めると考えられる。ロイペプチンのラット脳室内投与により、リポフスチン様dense bodyの蓄積や神経突起の変性などの老化類似の神経病理学的変化が脳に広範に出現することが知られており、本研究の結果は、実験的老化促進動物においてけいれんが出現するメカニズンムを考えるうえで興味深い。
時面・空間的に変化する伝熱の赤外線映像と染料流動の同時測定による観察

大きなスケールの渦の流動を染料で可視化,それに対応する温度場を赤外線映像装置で瞬時に測定し,時間・空間的に変化する伝熱現象を調べた.まず縦渦は円管内に三角形翼を傾けて設置することで発生させた.圧力分布,等速度分布,摩擦係数,熱伝達率の周方向変化より,主縦渦が旋回しながら流動する現象が明らかになった.渦の吹き下ろし部で熱伝達が促進され,逆に吹き上がり部において減少する.このような場で熱流束と摩擦係数との非相似性が発生している.流路内に鈍頭物体を隙間を変えて置くことでカルマン渦,再付着流れ,および隙間流れが干渉する場を得た.カルマン渦が放出される場合は巻き上げられた側渦はカルマン渦と逆向きに下壁面にDown washしたのちに,ちぎれて下流に流れる.温度は側渦が立ち上がろうとする位置で最大となり,渦がDown washするところで急激に低下する.とくにカルマン渦に巻き込まれながら渦芯が大きくなるが,それは中央部のフレッシュな流体を渦芯内に巻き込んでおり,それが下面にDown washする時に壁面は一段と冷却される.隙間が小さくなると,カルマン渦が放出される場合とそうでない双方が存在し,伝熱の特徴はそのどちらかを示す双安定的な性状となる.さらに隙間が小さくなると,壁面をスイープする流れが熱伝達率を高めており,その温度変化は不規則で卓越周波数は存在せず,側渦による伝熱の促進とは明らかに異なる伝熱機構である.物体を壁面においた場合は再循環領域が形成される.大きなスケールの渦が衝突する周期は一定ではなく,再付着点近傍では大きなスケールの渦が下面に再付着すると表面は冷やされ,その後渦が下流にちぎれて流れるのに追従して低温度域は下流に移動し,つぎの流体塊が再付着するまで,少し高めの温度分布となる.その状態を繰り返しており,付着,離脱を繰り返すことによって伝熱は促進される.対流熱伝達による物体表面から熱移動現象は,表面上の各場所で時々刻々と変化している.本テーマは物体後流での大きなスケールの渦の生成過程,それらが熱伝達特性にどのように寄与するのか,さらにその流れ場が熱伝達特性をどのように支配しているのか,熱伝達場と壁面せん断応力との相似性の存在,あるいは非相似性について明らかにしようとするものである.実験は,伝熱面に薄いステンレス箔を用い,全伝熱面の温度の時間的変化を赤外線映像装置で測定する.さらに流動場は突起の上端からのせん断流れ,渦放出とその下流の大規模渦などを染料で可視化し個々の流体塊が壁面近傍にスイープあるいはブローアウトするなどの現象と熱移動現象を時間空間的に対応させて解明する.流れの中に縦渦を発生させ,それによる熱移動を熱流束を一定とした場合について壁面温度の他にプレストン管やクラウザー線図による壁面せん断応力の測定を行った.縦渦は流路内に直角三角形の翼片を1枚,流れに対して傾かせて設置したもので人工的に作り出した.可視化によると三角片の正面から片の縁を飛び越えて背面を沿う流れは片の直後で逆圧力勾配のために淀み,その後上流に逆流する.その際にすぐ下流の流体を吸い込み,その後下流に周期的に放出されるように流れる.その周期性のある渦と周囲との誘引によりリング渦が形成され,そのリング渦が熱伝達率を支配する.一般に熱伝達率は壁面せん断応力の増大比に一致しているスケールの大きい渦によるダウンフローなどの場合でも相似則は成り立つものと思われる.ただ渦の回転による巻き上がりの所で熱伝達率が壁面せん断応力の増大比を上回るようになり,非相似性が存在する.このことより壁面上をブローアウトする流れによって移動する熱伝達率の増大は壁面せん断応力を上回る可能性があることから,水流のブローアウトの現象を可視化するとともに,伝熱面底部より温度分布を同時に測定し,非相似的な伝熱現象を調べた.大きなスケールの渦の流動を染料で可視化,それに対応する温度場を赤外線映像装置で瞬時に測定し,時間・空間的に変化する伝熱現象を調べた.まず縦渦は円管内に三角形翼を傾けて設置することで発生させた.圧力分布,等速度分布,摩擦係数,熱伝達率の周方向変化より,主縦渦が旋回しながら流動する現象が明らかになった.渦の吹き下ろし部で熱伝達が促進され,逆に吹き上がり部において減少する.このような場で熱流束と摩擦係数との非相似性が発生している.流路内に鈍頭物体を隙間を変えて置くことでカルマン渦,再付着流れ,および隙間流れが干渉する場を得た.カルマン渦が放出される場合は巻き上げられた側渦はカルマン渦と逆向きに下壁面にDown washしたのちに,ちぎれて下流に流れる.温度は側渦が立ち上がろうとする位置で最大となり,渦がDown washするところで急激に低下する.とくにカルマン渦に巻き込まれながら渦芯が大きくなるが,それは中央部のフレッシュな流体を渦芯内に巻き込んでおり,それが下面にDown washする時に壁面は一段と冷却される.隙間が小さくなると,カルマン渦が放出される場合とそうでない双方が存在し,伝熱の特徴はそのどちらかを示す双安定的な性状となる.さらに隙間が小さくなると,壁面をスイープする流れが熱伝達率を高めており,その温度変化は不規則で卓越周波数は存在せず,側渦による伝熱の促進とは明らかに異なる伝熱機構である.

物体を壁面においた場合は再循環領域が形成される.大きなスケールの渦が衝突する周期は一定ではなく,再付着点近傍では大きなスケールの渦が下面に再付着すると表面は冷やされ,その後渦が下流にちぎれて流れるのに追従して低温度域は下流に移動し,つぎの流体塊が再付着するまで,少し高めの温度分布となる.その状態を繰り返しており,付着,離脱を繰り返すことによって伝熱は促進される.流路内に内壁からの熱の移動を増進させるために乱流促進体として半円柱を設置した場合,半円柱体と壁面との隙間の大きさにより下流の流れ場は大きく変わる.これらの流れ場と伝熱場を水を作動流体とし,ビデオによる流れの可視化と赤外線映像装置による温度分布の同時測定から大きなスケールの渦による流動と伝熱の関係を調べる.円柱体が壁面上に付着して置かれている場合には上端からはく離した剪断層流れはその中に大きなスケールの渦を伴って下流に流れる.レイノルズ数が2000の結果は渦は初期のせん断層で生成され,下流で合体し円柱高さの68倍で再付着している.隙間が大きくなると再付着の現象があまり起こらず上端と下端に差異があるもののカルマン状の渦が観察される.これは主流の再循環に隙間流れが干渉する流れ場で噴流群での噴流とスペント流れの干渉に類似している.流路の中心に円柱がある場合は上,下端に周期的にカルマン渦が放出される.このカルマン渦の巻き込みに引きつられて壁面近傍の流れが流路中央部に巻き込まれる.側渦の生成である.この側渦は壁面上をスイープしており,熱伝達を著しく増加させると思われるが,温度分布の変動から判断すると大きな伝熱の促進はない.下流でカルマン渦が合体した後にDown Washする流体塊があり,それが熱伝達に寄与しているように見える.この実験は同一の流路を用いて異なる大きなスケールの渦の動きと熱伝達への寄与を議論することにおおきな意義があり,詳細な渦の動きと温度変動を議論しており,流れと熱伝達の相似性または非相似性について言及する.結果の一部を9th International Symposium on Flow Visualizationに発表する.強制対流下の熱移動は,主流に伴う大きなスケールの渦が壁面上を周期的にスイープするか,あるいは壁面上に衝突そして離脱を繰り返すことによって促進される.周期性がなく,かつ高周波成分の乱れが主流に加わっているだけでは,期待するほどの効果は期待できない.流路内の伝熱促進は壁より離して鈍頭物体を置き,後流にカルマン渦の周期性のある渦を作り,その際に壁側のカルマン渦に誘起された側渦とカルマン渦が向かい側の渦に相乗的に加わって衝突することで高められる.この側渦はカルマン渦放出と同じ周期であり,カルマン渦発生の限界に近い隙間で,この渦の効果は著しくなる.それより物体と壁面の隙間が小さくなると,流れは物体背面でゆったりとした動きの,隙間流れに干渉をする流れ場が形成される.壁面側の隙間流れは下流にいくにつれて,圧力が上昇するのに伴ってしだいに壁面からはく離する.このはく離流は周期性がないが,低周波でしかも物体背面の再循環的な流れのために大きなスケールのはく離渦になる.この渦は壁面の伝熱促進に大きく寄与する.物体を壁面上に置くと,物体上面からのはく離せん断層の流れは背面に大きな再循環流れを形成し,下部壁面に付着する.このせん断層は物体から剥がれた直後にせん断渦を生成し,下流になるにつれて大きなスケールの渦となり,さらに下流で主流速度の減衰に伴って先行する渦に合体する形でさらに大きなスケールになった渦を伴って,流れの幅方向に伸び縮みしながら下部壁に付着する.その渦は衝突後,壁面から離脱していく.周期性はもちろんなく,大きな渦の衝突効果と,渦の離脱が伝熱を促進させている.
アモルファス超格子の電子的物性と光吸収

太陽電池の効率向上は、光吸収効率と、電子と正孔の抽出効率との両方を考慮しなければならない。前者は層の厚さの変化と関係があり、後者は吸収スペクトルの指数関数型の裾の幅によって支配される。これらの点を明らかにする目的で、本研究では、アモルファス半導体超格子の層の厚さの変化が指数関数裾の幅に与える影響を、理論的に調べた。得られた知見を以下にまとめる。1.対角項の揺らぎの大きさの値が、井戸層の厚さの大きさに左右されずに一定であるとしても、井戸層の厚さの減少にしたがって、揺らぎの大きさにより効果がより効いてくるようになり、吸収係数の裾の幅は増加し、電子はより大きな局在性をもつ。2.対角項の揺らぎの大きさの値と、井戸層の厚さのばらつきが、井戸層の厚さの大きさに左右されず一定である場合でも、隣接する井戸層へのトンネル確率の揺らぎに与える影響は、井戸層に厚さが減少するにつれて大きくなって、吸収係数の裾の幅も増加する。3.現実の系では、対角項の揺らぎの大きさの値は井戸層の厚さの変化に無関係ではあり得ない。つまり、界面の効果やエネルギ-準位への影響のため、井戸層の揺らぎの効果は、井戸層の厚さの減少とともに顕著なものになり、これは対角項の揺らぎに反映される。4.以上のモデル解析結果から、太陽電池の光電変換効率をあげるため、光吸収効率、電子一正孔対抽出効率の両者を改良するには、(1)井戸層の厚さのばらつきをなくし、(2)バリア層と井戸層の界面効果を抑え、井戸層内のトポロジ-的乱れを小さくすればよいことが結論される。太陽電池の効率向上などと関連してアモルファス半導体およびアモルファス半導体超格子の光吸収係数の理論的研究を行った。今年度は特に次のような問題に焦点をあてて研究を進めた。電子に対する2バンド強結合ハミルトニアンを、H=Σ__<μ=c,v>H_μ=Σ__μ[Σ|iμ>ε.^μ<iμ|+Σ|iμ>Vij^μ<jμ|と書く。c、vはそれぞれ伝導帯、価電子帯、|iμ>はi番目の原子のμバンドのワニア関数とする。アモルファスな構造による乱れの効果はεi^μの乱れで表わし、Vijは、超格子の層に平行なものは一定、垂直なものは0から1まで変化させる。0は2次元に相当し、1は3次元に相当するので、この変数を変えることにより、系の次元性を反映させることができる。対角項の乱れの大きさや、Vijの変化によって、吸収係数の裾の様子がどのように変るかを調べた。1)次元性の変化ー層に垂直な方向のVij〓V_<11>の変化とともに、次元性が3次元ー→2次元に移るとき、吸収係数の幅は広くなる。これは低次元系ほど、乱れの効果の物性への影響は大きいことになる。2)乱れの大きさの変化ーバルクの場合同様、乱れの程度が大きい程吸収係数の裾は広くなる。これらのことから、太陽電池の効率を向上させるには、1)超格子の井戸層のばらつきを小さくする2)井戸層とバリヤ層の間の界面のミスマッチの効果を小さくするなどが考えられる。太陽電池の効率向上などと関連して、アモルファス半導体およびアモルファス半導体超格子の光吸収係数についての理論的研究を、昨年に引続き実行した。今年は、次のような問題に焦点を当てて研究を進めた。

まず、超格子の層内では原子配置が不規則なアモルファス状態になっていて、かつ、層に垂直な方向(仮にz軸とする)に関しては、何らかの規則性があるという現実のアモルファス半導体超格子の状況を忠実に反映したモデルの設定を行なった。例えば、z軸の方向に、[2]サイン型のポテンシャルがある場合などについて、解析的にどこまで表式化できるかを検討した。いずれの場合も、z軸方向の規則性と、層内の不規則性をどのように処理するかがポイントになる。特に、層内の不規則性を考慮するには、近似的な解法が不可欠になる。具体的には、グリ-ン関数のアンサンブル平均を求める際に、コヒ-レント・ポテンシャル近似(普通、CPAと呼ばれている近似)を使う。これらの理論的な扱いの結果から、光吸収係数のポテンシャル依存性を議論する。さらに、上述のような解析的解法の利点と限界を調べ、解析的なアップロ-チでは解明しきれない問題を、計算機を使ったシミュレ-ションなどで、扱う方法を検討する。このとき、井戸層の厚さ、バリア層の厚さ、層間の界面の様子などと、物性との関係を論ずる。太陽電池の効率向上は、光吸収効率と、電子と正孔の抽出効率との両方を考慮しなければならない。前者は層の厚さの変化と関係があり、後者は吸収スペクトルの指数関数型の裾の幅によって支配される。これらの点を明らかにする目的で、本研究では、アモルファス半導体超格子の層の厚さの変化が指数関数裾の幅に与える影響を、理論的に調ベた。得られた知見を以下にまとめる。1.対角項の揺らぎの大きさの値が、井戸層の厚さの大きさに左右されずに一定であるとしても、井戸層の厚さの減少にしたがって、揺らぎの大きさによる効果がより効いてくるようになり、吸収係数の裾の幅は増加し、電子はより大きな局在性をもつ。2.対角項の揺らぎの大きさの値と、井戸層の厚さのばらつきが、井戸層の厚さの大きさに左右されず一定である場合でも、隣接する井戸層へのトンネル確率の揺らぎに与える影響は、井戸層の厚さが減少するにつれて大きくなって、吸収係数の裾の幅も増加する。3.現実の系では、対角項の揺らぎの大きさの値は井戸層の厚さの変化に無関係ではあり得ない。つまり、界面の効果やエネルギ-準位への影響のため、井戸層の揺らぎの効果は、井戸層の厚さの減少とともに顕著なものになり、これは対角項の揺らぎに反映される。4.以上のモデル解析結果から、太陽電池の光電変換効率をあげるため、光吸収効率、電子ー正孔対抽出効率の両者を改良するには、(1)井戸層の厚さのばらつきをなくし、(2)バリア層と井戸層の界面効果を抑え、井戸層内のトポロジ-的乱れを小さくすればよいことが結論される。
骨髄メイ・ギムザ染色における蛍光in situ 分子雑種法を用いた腫瘍細胞の同定

1.目的:蛍光in situ分子雑種法(FISH)により造血器腫瘍の細胞形態と遺伝学的特徴との関連を検討する。2.対象:正常コントロールは寛解期の造血器腫瘍患者の骨髄塗沫標本を用いた。また染色体分析で8番トリソミ-を認めた急性骨髄性白血病の1例で検討を行った。3.方法:塗沫標本はメイ・ギムザ染色の後アルミ箔に包み-20°Cで保存した。FISHを行う前に解凍し、カラーテレビカメラを装着した光学顕微鏡でビデオテープに録画した。その後塗沫標本を熱処理変性、冷却し、次にプローブDNA(今回は8番およびY染色体のセントロメアプロープを用いた)を熱処理変性させた後、塗沫標本に播種し、37°Cで一晩ハリブリダイズさせた。プローブの検出はアビジン-FITCあるいは抗ジゴキシゲニン-FITCで行った。ビデオの細胞形態を参照しながら蛍光顕微鏡でプローブを蛍光シグナルとして検出した。4.結果:正常コントロールでは8番のセントロメアプローブで2個のシグナルが認められた。3検体での細胞系統別の検出効率はリンパ球91.7±3.5%、芽球95.2±8.3%、骨髄球系92.3±2.2%、好酸球87.5±12.5%値赤芽球系92.4±4.5%、単球95.5±5.3%であった。3個のシグナルはそれぞれ2.2%、0.3%、0.0%であった。8番トリソミ-の症例では、異性間骨髄移植後の再発時に61.2%に3個のシグナルが認められた。また、3個のシグナルは系統別にリンパ球3.0%、芽球96.4%、骨髄球系84.0%、好中球62.3%、好酸球26.7%、赤芽球系65.4%、単球100.0%であり、リンパ球以外への腫瘍クローンの分化が認められた。キメリズムをYプローブで検討したところ、リンパ球はドナー由来、他の系統はキメラの状態であった。5.今後の計画:本研究により細胞形態と遺伝学的特徴との関連を明らかにできることが示された。今後さらに多数例での検討を行う予定である。
鉄代謝制御機構におけるミトコンドリアの役割と機能

ミトコンドリアは細胞内でのヘムや鉄-硫黄クラスターなどの鉄補欠分子族の合成の起こる細胞内小器官であり、鉄代謝にとって中心的な役割を果たす。しかしながら、ミトコンドリアからの輸送など、鉄、及び鉄補欠分子族の細胞内動態は全くと言ってよいほど明らかではない。そこで、その分子メカニズムとその鉄代謝制御機構における役割の解明をめざして研究を遂行した。出芽酵母の鉄代謝調節機構の中核をなす転写因子であるAft1は鉄依存的に核外移行することでその活性が制御されている。そこで、Aft1の鉄依存的核外移行機構について解析を進め、Msn5pがAft1pの核外輸送担体であることを示すとともに、Aft1に鉄依存性に二量体を形成することで核外移行すること、Cys291が二量体形成に重要であることを示した。Cys291変異Aft1は核に局在すること、さらに、Cysは鉄ー硫黄クラスター形成の形成に関与するアミノ酸残基であることを鑑みるに、Aft1はCys291を介して鉄をおそらくは鉄ー硫黄クラスターの形で感知し、鉄依存的に二量体形成し、核外移行すると考えられた(In press)。また、トリDT40細胞での遺伝子ノックアウト解析を用いた高等真核細胞における鉄-硫黄クラスター形成遺伝子のホモログの機能解析を進めた。ノックアウトによりミトコンドリア、細胞質のいずれで鉄ー硫黄クラスター代謝を阻害した場合でも、細胞質の鉄ー硫黄クラスター蛋白質であるIRP1に鉄-硫黄クラスターは形成されなかった。しかし、細胞質の鉄ー硫黄クラスター代謝を阻害した場合にのみ、IRP1が鉄存在下ではプロテアソーム依存的に分解されるが、その分解はヘム合成阻害により解消された。以上からIRP1は鉄ー硫黄クラスターを介して鉄を感知して鉄代謝を制御することが知られていたが、鉄ー硫黄クラスターを介してのみならず、ヘムを介して鉄を感知する系が存在することが明らかとなった(投稿準備中).ミトコンドリアは細胞内でのヘムや鉄-硫黄クラスターなどの鉄補欠分子族の合成の起こる細胞内小器官であり、鉄代謝にとって中心的な役割を果たす。以上からIRP1は鉄ー硫黄クラスターを介して鉄を感知して鉄代謝を制御することが知られていたが、鉄ー硫黄クラスターを介してのみならず、ヘムを介して鉄を感知する系が存在することが明らかとなった(投稿準備中).鉄代謝にとって中心的な役割を果たすことが知られているものの,数多くの未解明点を残すミトコンドリアにおける鉄代謝機構(ミトコンドリアへの鉄の輸送、ミトコンドリア内での鉄代謝機構、ミトコンドリアで形成されたヘムや鉄一硫黄クラスターなどの細胞質への輸送等)の分子メカニズムの解明とその鉄代謝機構全体における役割の解明をめざして研究を遂行し,以下の結果を得た。出芽酵母の鉄代謝調節機構において中心的な役割を果たすAft1の鉄センシングを指標にしたアプローチを用いて,ミトコンドリアでの鉄代謝機構ならびにミトコンドリアで形成されたヘムや鉄ー硫黄クラスターの細胞質や核への輸送に関連する遺伝子の同定を行った。また,遺伝子重複などにより単一遺伝子変異では表現型が観察されない可能性を考慮し,Aft1をベイトとしてyeast two hybrid法を行い,Aft1と相互作用する因子を同定し,その因子の欠損による表現型,さらにその因子に相同性の高い遺伝子が存在する場合にはそれらの多重変異株を作成し,その表現型の観察を行った。同定された遺伝子の中には,Atf1の鉄センシング機構に影響を及ぼし,そのアミノ酸配列より,Aft1に鉄を運搬するあるいはAft1への鉄の結合に利用されることが予想される遺伝子が存在しており,その機能の解析を行っている。また,トリDT40細胞を用いた高等真核細胞における鉄ー硫黄クラスター形成遣伝子のホモログの機能解析も同時に行っており,いくつかの遺伝子の欠損した細胞株の樹立に成功し,現在その表現型を解析中である。

ミトコンドリアは細胞内でのヘムや鉄-硫黄クラスター合成の場であり、鉄代謝にとって中心的な役割を果たす。しかしながら、ミトコンドリアへの鉄の輸送、ミトコンドリア内での鉄代謝機構、ミトコンドリアで形成されたヘムや鉄-硫黄クラスターなどの細胞質への輸送等には未解明な部分を多く残す。これら未解明部分の解明の糸口としてミトコンドリアにおける鉄代謝に関与する遺伝子の同定とその遺伝子機能の解析を目的として研究を遂行し,以下の結果を得た。出芽酵母の転写因子Aft1は鉄代謝調節機構において中心的な役割を果たす。このAft1をベイトとしてyeast two hybrid法を行い,Aft1と相互作用する因子を同定した。同定された因子はAft1の鉄センシングに関連するとともにミトコンドリアで形成された鉄-硫黄クラスターの細胞質や核への輸送に関連する遺伝子であることがその相同性より示唆された。現在、これらの遺伝子の機能の解析をするとともに、これらに相互作用する遺伝子の同定をさらに進めている。また,ミトコンドリアでの鉄代謝関連遺伝子の機能解析をトリDT40細胞での遺伝子破壊による表現型解析をもとに行っている。特に、ミトコンドリアに局在する鉄-硫黄クラスター形成やその輸送に関与すると考えられる遺伝子に注目し、そのホモログ遺伝子群の欠損細胞株の樹立に成功した。これらの遺伝子は細胞の生存に必須であったため、欠損株はコンディショナル・ノックアウトとして樹立した。これらの欠損株において、遺伝子の発現を抑制した状態でその表現型を観察したところ、ミトコンドリア内外の鉄-硫黄クラスタータンパク質の機能を阻害することが観察された。ミトコンドリアは細胞内でのヘムや鉄-硫黄クラスターなどの鉄補欠分子族の合成の起こる細胞内小器官であり、鉄代謝にとって中心的な役割を果たす。しかしながら、ミトコンドリアからの輸送など、鉄、及び鉄補欠分子族の細胞内動態は全くと言ってよいほど明らかではない。そこで、その分子メカニズムとその鉄代謝制御機構における役割の解明をめざして研究を遂行した。出芽酵母の鉄代謝調節機構の中核をなす転写因子であるAft1は鉄依存的に核外移行することでその活性が制御されている。そこで、Aft1の鉄依存的核外移行機構について解析を進め、Aft1は鉄依存性に二量体を形成することで核外移行すること、Cys291が二量体形成に重要であることを示した。Cys291変異Aft1は核に局在すること、さらに、Cysは鉄-硫黄クラスター形成の形成に関与するアミノ酸残基であることを鑑みるに、Aft1はCys291を介して鉄をおそらくは鉄-硫黄クラスターの形で感知し、鉄依存的に二量体形成し、核外移行すると考えられた(投稿中)。また、トリDT40細胞での遺伝子ノックアウト解析を用いた高等真核細胞における鉄-硫黄クラスター形成遺伝子のホモログの機能解析を進めた。ノックアウトによりミトコンドリア、細胞質のいずれで鉄-硫黄クラスター代謝を阻害した場合でも、細胞質の鉄-硫黄クラスター蛋白質であるIRP1に鉄-硫黄クラスターは形成されなかった。しかし、細胞質の鉄-硫黄クラスター代謝を阻害した場合にのみ、IRP1が鉄存在下ではプロテアソーム依存的に分解されるが、その分解はヘム合成阻害により解消された。