hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
プラスミドpCAR1と宿主染色体にコードされるNAPsの協調的転写制御機構の解明

(2)についてはPmrでスクリーニングを試みたものの結晶は生じなかった,これはPmrが様々な会合度の多量体を形成するためと考えられたため,二量体で安定に存在するPmr-R8A(N末端側から8番目のアルギニンをアラニンに置換したもの)を用いて現在もスクリーニングを継続中である.(3)についてはphu, pndの機能解析の一環として5'-RACE法を用いて行った.その結果,phuは開始コドンの788,714,122,51bp上流から,pndは開始コドンの254,224bp上流からσ70依存的に転写されることが明らかとなった.本研究ではプラスミドpCARIとその宿主であるPseudomonas putidda KT2440株をモデルとして,核様体タンパク質(NAPs)によるプラスミド-宿主染色体間相互作用のメカニズムの解明を目的としている.pCAR1はMvaTホモログPmr(腸内細菌のH-NSの機能的ホモログ), NdpAホモログPnd, HUホモログPhuの3種のNAPsをコードしているが,今年度は特にPmrと宿主染色体由来のMvaTホモログTurA, TurBとの機能.性質の違いに着目して研究を行った.MvaTホモログはC末端側のDNA結合ドメインで各因子の標的塩基配列を認識してDNAに結合した後, N末端側の二量体/多量体化ドメインで多量体を形成することで多くの遺伝子の転写を制御する.まず各因子のDNA結合ドメインの標的塩基配列を比較するため, P. putida KT2440 (pCAR1)株由来の塩基配列,及び人工オリゴを用いたDNAライブラリーからSELEX法により高親和性塩基配列の濃縮を試みたものの,タンパク質とDNAとの親和性が低いためか標的塩基配列の濃縮は見られなかった.一方これまでの研究からPmrのホモ多量体形成に重要な残基が明らかとなっていたが, TurBの種々のアラニン置換体のホモ多量体形成能をタンパク質間クロスリンク法により調べたところ, PmrとTurBではホモ多量体形成に重要な残基が異なることが示唆された.また昨年度までに各因子がホモ二量体を形成することが示されていたため,今年度はヘテロニ量体の検出を試みたところ, PmrとTurA, TurAとTurBの組み合わせではヘテロ二量体の形成効率に違いがあることが明らかとなった.TurBについては二量体/多量体化ドメインのアラニン置換体を用いて結晶が得られており,今後結晶化条件の最適化と構造解析を進めることで,プラスミドと宿主染色体にコードされるMvaTホモログの機能・性質の違いや,さらには腸内細菌のH-NSとPseudomonas属細菌のMvaTホモログの違いが明らかになると期待される.現在着目しているH-NS様因子については,当初の計画にあったタンパク質-DNA間相互作用の解析や結晶構造解析までは着手できなかったものの,タンパク質間相互作用の解析により3つの因子の機能の違いが生じるメカニズム解明に向けた一歩を踏み出すことができた.またH-NS様因子の新規な多量体形成機構を提唱することができた.Pm葛Phu,Pndの協調的な機能については概ね計画通り進展している.過去の研究からPmr,TurA,TurBには機能の違いがあることが示唆されていたが,その違いが生じるメカニズムは不明であった.今年度は表面プラズモン共鳴法により,PmrとTurAがTurBの機能を相補できないのは結合比の違いによることを明らかにし,本研究の目的である三因子に機能の違いが生じるメカニズムの一部を解明することができた.
ドップラーライダーによる風向・風速の遠隔測定の研究

局所的な風向風速の測定は、空港周辺では航空機の離着陸時の安全性を高める上で、また都市部では有害ガスの拡散状況の把握など環境問題の観点で重要である。風向風速のリモートセンシングの方法として、レーザー光による大気中のエアロゾルや気体分子からの散乱光を利用したドップラーライダーがあるが、その中でより簡便で経済的であるファブリーペロ-干渉計を周波数フィルターとして用いるインコヒーレント方式(エッジ法)の開発を目指して研究を行った。当初の計画より進展が遅れ、実際の大気の風向風速測定までは至っていないが、以下の基礎研究によって装置の性能評価を行い、エッジ法を用いたインコヒーレント方式ドップラーライダーが、散乱比の比較的大きい大気境界層内の風向風速測定に有効であることを確認した。(1)ファブリーペロ-干渉計(FPI)の調整。He-Neレーザーを干渉計のミラーに平行に入射させて、電子掃引してエタロン透過出力を観察した。エタロンのフィネス(干渉縞の間隔と幅の比)は約40となり、エッジ法に使用するのに十分な分解能を有していることが確認できた。(2)Nd:YAGレーザー光によるFIPの干渉縞の観測。レーザー光をFIPのミラーに平行に入射させて、CCDカメラを用いて透過光のリング干渉パターンの観察を行った。(3)エッジ法のシミュレーション。レーザーの線幅を考慮したエタロンの透過率関数、風速測定の感度等を求め、線幅がエタロンの透過率及びエッジ法の感度に及ぼす影響等について検討を行った。また、研究分担者の村山が文部省在外研究により2ケ月間、欧米4カ国のライダー関係の研究所を訪問し、ドップラーライダーの開発状況について調査、意見交換を行い、本研究の成果と併せて今後のドップラーライダー研究の方向生について検討した。本年度は、研究初年度であり、装置の整備・開発及び情報収集に重点が置かれた。インコヒーレントな検出方法によるドップラーライダーを構成するための中心的装置として、インジェクションシーダ-付きNd:YAGレーザーとファブリーペロ-干渉計(FPI)を購入した。このNd:YAGレーザーは、インジェクションシーダ-使用時の線幅が0.003cm-1(90MHz)以下であり、搬入時のパルス当たりのエネルギーは基本波(1.064mm)で680mJ、第2高調波で350mJであった。また、FPIは有効径25fでキャビティー長は最大150mmまで可変であり、ミラーのフィネスはテストデータでHe-Neレーザー光に対し、49であった。平成8年7月22日26日にドイツ・ベルリンで第18回国際レーザーレーダー会議が開催され、我々の従来から行なってきた大気境界層のライダー観測に関して研究発表を村山が行なった。この会議において、我々が用いようとしているエッジ法の開発者であるNASAゴダード宇宙飛行センターのコルブ博士とジェントリ-博士に会い、エッジ法及び我々の計画について話し、今後、電子メールで情報交換することを話合った。このとき、FPIの口径25fは若干小さいこと、また、FPIの温度制御が重要であることが指摘された。また、彼らの研究発表においては、エッジ法が境界層内での風向・風速の測定に有効であることがゾンデによる実測と共に示されていた。現在、主に、FPIのHe-Neレーザーによる調整及び、テスト実験のためのシステム構成、ライダーとしてのシステム設計などを急いでおり、97年度中には基礎的なデータの取得、実用化を目指す。今年度は、昨年度搬入したパルスレーザー及びファブリーペロ-

干渉計(FPI)に、現有のビームエクスパンダー、受光望遠鏡(口径20cm)、光ファイバー、フィルター類、検出器2台などを流用して装置を完成させ、実験室レベルでの調整・試験を行った後、実際の大気中のエアロゾルによるミ-散乱光を検出して、レーザー視線方向の速度成分の計測を行う予定であったが、当初の計画よりも進展が遅れており、まだ基礎研究段階にある。今年度の研究概要は以下の通りである。(1)ファブリーペロ-干渉計(FPI)の調整。ここでは、He-Neレーザーを干渉計のミラーに平行に入射させて、電子掃引してエタロン透過出力を観察した。エタロンのフィネス(干渉縞の間隔と幅の比)は約40となり、エッジ法に使用するのに十分な分解能を有していることが確認できた。(2)Nd:YAGレーザー光によるFIPの干渉縞の観測。レーザー光をFIPのミラーに平行に入射させて、CCDカメラを用いて透過光のリング干渉パターンの観察を行った。ここでは、リングパターンからレーザー光の線幅を決められるほどのデータは得られなかったが、およそFIPの分解能(約100MHz)程度の線幅になっていることが示唆された。(3)エッジ法のシミュレーション。シミュレーションにより、レーザーの線幅を考慮したエタロンの透過率関数、風速測定の感度等を求め、レーザー光の線幅がエタロンの透過率及びエッジ法の感度に及ぼす影響等について検討を行った。
ラダーD-A型共役高分子の開発と高移動度材料への展開

本研究は、π共役半導体高分子骨格に主鎖中の分子回転軸を排したラダー構造を付与することで、π共役高分子が持つ半導体能を大幅に向上させることを目的とする。すなわち、優れた半導体性能を示す多縮環構造をビルディングブロックとする主鎖骨格に対して汎用性の高い環化反応を適応することで、回転軸を完全に配したラダー構造の構築および高移動度化を図る。今年度は、ラダー構造構築の基軸となる主鎖骨格の開発を主に行った。具体的には、多縮環構造としてクリセノジチオフェン(ChDT)骨格に着目し、ベンゾチアジアゾール(BT)との共重合体であるドナー・アクセプター型π共役高分子(P(ChDTBT))の合成、薄膜中の集合体構造解析およびその半導体性能の評価を行った。ChDTの剛直で大きなπ共役構造のため、P(ChDTBT)は高い結晶性を有し、これまでに報告されているπ共役高分子において最高クラスの短いπ平面間距離(0.34 nm)を実現する共に、主鎖の配向性がアルキル側鎖の密度に強く依存することが明らかとなった。半導体性能評価によって、キャリア輸送に最適な配向性を誘起するアルキル側鎖を有するP(ChDTBT)は、アモルファスシリコンに匹敵する正孔輸送特性を示すことが分かり、ラダー構造を構築するための有望な主鎖骨格であることが示唆された。また、種々のアルキル側鎖を有するChDTユニットを合成する過程で、全反応工程を半分に短縮する合成法を確立するとともに、ラダー構造を構築するための高汎用性・高収率な環化反応を見出すことにも成功した。研究計画では既存の高性能な主鎖骨格に対して、メトキシビニル基を介した環化反応を適応することでラダー構造の構築を目指していた。しかし、本官能基の導入は基質依存性が高く汎用性に欠けることが早期の段階で明らかとなり、ラダー構造構築に適した独自の主鎖骨格の探索から行うこととなった。上述の通り、今年度の研究実績として有望な主鎖骨格の開発、最適なアルキル側鎖の選定、さらには主鎖骨格の開発過程で高汎用性・高収率な環化反応を見出すことに成功しており、当初の目的である「ラダー構造の付与によるπ共役高分子の半導体能の大幅な向上」を実現するための条件をそろえることができている。今年度は、主鎖中に分子回転軸が存在する高分子の合成およびその物性評価を行った。今後は、この主鎖骨格を基軸として、これまでに見出した高収率な環化反応を用いてラダー構造の構築を行う。また、当初の計画通り主鎖中の回転軸密度が半導体能に与える影響を調査するために、環化反応を誘起しないモノマーを含めた共重合体の合成も行う。さらに、密度汎関数計算を駆使して電子軌道の広がりが大きくなるビルディングブロックへの適応も検討する。

また、当初の計画通り主鎖中の回転軸密度が半導体能に与える影響を調査するために、環化反応を誘起しないモノマーを含めた共重合体の合成も行う。さらに、密度汎関数計算を駆使して電子軌道の広がりが大きくなるビルディングブロックへの適応も検討する。
骨関連腫瘍発生,増悪における骨基質蛋白発現制御の解析

骨肉腫、軟骨肉腫などの骨関連腫瘍は形態学的特徴をもって分類されている。細胞の形態学的特徴を決定する重要な因子は細胞外基質蛋白の種類と発現様式である。骨関連基質蛋白として、種々のコラーゲンの他、オステオネクチン、オステオポンチン、マトリックス・グラ蛋白、オステオカルシン等が代表的なものとして知られている。我々は骨肉腫を中心とした骨関連腫瘍を手術材料より集め、悪性度、転移性の有無、組織学的な分類を行った後に骨基質蛋白の発現状況をノーザンハイブリダイゼーション、あるいはin situハイブリダイゼーション法によって検討した。正常の骨芽細胞分化過程においては、線維芽細胞様細胞から骨芽細胞、骨細胞と分化が進むにつれで、オステオネクチン、オステオポンチン、オステオカルシンの順に遺伝子発現が変化するが、悪性度の高い骨肉腫においては形態学的特徴と遺伝子発現様式が正常と一致しない腫瘍を複数認めた。特に線維芽細胞様形態を有し、オステオポンチン発現性骨肉腫細胞について極めて高い転移性、悪性度が認められた。我々はオステオポンチン遺伝子のin vivoにおける転写因子の研究を行ってきたので、この腫瘍におけるオステオポンチン高発現性の原因をこれまでin vivoにおいて同定した転写因子(Vitamin Dreceptor,Ets-1,PEBP2αA,MITF,PU.1)の発現異常に求め、これらの転写因子の遺伝子発現を検討している。また、我々はオステオポンチン遺伝子プロモーター領域にレポーター遺伝子を結合したDNA断片をマウス受精卵に導入し、骨芽細胞でレポーター遺伝子が発現するトランスジェニックマウスの系統を作成した。現在、p53遺伝子ノックアウトマウスと交配させ、骨肉腫好発性系統の作成を試みている。正常の骨芽細胞分化過程においては、線維芽細胞様細胞から骨芽細胞、骨細胞と分化が進むにつれて、オステオネクチン、オステオポンチン、オステオカルシンの順に遺伝子発現が変化するが、悪性度の高い骨肉腫においては形態学的特徴と遺伝子発現様式が正常と一致しない腫瘍を複数認めた。
重希土類元素の濃集機構と資源ポテンシャル評価の研究

本年度は研究分担者のセレネン・ジャルガランが東京大学の予算でモンゴル南部ゴビ地域に出張した.昨年度に引き続きモンゴル南部および西部の希土類鉱床の地質調査を行った.採取試料の試料調整後,顕微鏡での薄片観察EPMAを用いた鉱物化学組成分析,XRDを用いた鉱物同定,XRF, ICP-MSを用いだ全岩化学組成の分析, Re-Os年代測定を行った.またモンゴル地質情報センターからモンゴルの希土類鉱床に関するソ連による調査資料を収集した.これらの調査の結果,モンゴルの主要な4希土類鉱床(Mushgai Khudag, Khan Bogd, Lugiin Gol, Khalzan Burged)の資源ポテンシャル評価を行った.MushgaiKhudagカーボナタイト鉱床では17の鉱体が分布し,これらはカーボナタイト,磁鉄鉱-燐灰石,燐灰石鉱体からなる.これらの鉱体には,燐灰石,方解石,蛍石等の鉱石鉱物が含まれる.主鉱体と燐灰石鉱体の探査資料の解析と野外での採取試料の分析結果から,この鉱床では,21.9Mtの酸化希土鉱石(品位1.0%)が少なくとも見込まれ,Pr, Nd, Tb, Dyはそれぞれ8575t,22490t,117t,553t含有されることが明らかになった.Khan Bogdアルカリ岩鉱床は直径約30kmの複合アルカリ岩体からなり,この中にはペグマタイトが分布し,希土類元素はペグマタイト部に約800-1000ppm濃集することが明らかになった.含有鉱物はエピルダイト,アームストロンガイト,シンチサイト,阿武隈石,モナズ石である.ただしペグマタイトの規模は限られており,品位もムシュガイハダックほど高くないことから開発できるレベルではないことが判明した.文献収集によりモンゴルの希土類元素に関するデータベースを構築するとともに17年9月から10月にかけてゴビ地域にある希土類元素鉱床3箇所(ハンボグド,ルギンゴル,ムシュガイハダック)の地質調査ならびに試料採取を行った.データの解析結果は平成17年度地圏資源環境研究部門研究報告会で発表した.採取した岩石試料について,普通薄片,研磨片,研磨薄片を作製し、偏光顕微鏡により鉱物同定を行った.同時に粉末試料を作成し,X線回折装置により鉱物同定を行った.また岩石粉末試料をもとに,蛍光X線分析装置,ICP^MC装置を用いて主要,微量,希土類元素の全岩化学組成分析を行った.研磨薄片については東北大学においてカソードルミネッセンス法を用いた解析を行った.これらの分析結果の解析は来年度に行う.本年度は研究分担者のセレネン・ジャルガランが東京大学の予算でモンゴル南部ゴビ地域に出張した.昨年度に引き続きモンゴル南部および西部の希土類鉱床の地質調査を行った.採取試料の試料調整後,顕微鏡での薄片観察EPMAを用いた鉱物化学組成分析,XRDを用いた鉱物同定,XRF, ICP-MSを用いだ全岩化学組成の分析, Re-Os年代測定を行った.またモンゴル地質情報センターからモンゴルの希土類鉱床に関するソ連による調査資料を収集した.これらの調査の結果,モンゴルの主要な4希土類鉱床(Mushgai Khudag, Khan Bogd, Lugiin Gol, Khalzan Burged)の資源ポテンシャル評価を行った.MushgaiKhudagカーボナタイト鉱床では17の鉱体が分布し,これらはカーボナタイト,磁鉄鉱-燐灰石,燐灰石鉱体からなる.これらの鉱体には,燐灰石,方解石,蛍石等の鉱石鉱物が含まれる.主鉱体と燐灰石鉱体の探査資料の解析と野外での採取試料の分析結果から,この鉱床では,21.9Mtの酸化希土鉱石(品位1.0%)が少なくとも見込まれ,Pr, Nd, Tb, Dyはそれぞれ8575t,22490t,117t,553t含有されることが明らかになった.Khan Bogdアルカリ岩鉱床は直径約30kmの複合アルカリ岩体からなり,この中にはペグマタイトが分布し,希土類元素はペグマタイト部に約800-1000ppm濃集することが明らかになった.含有鉱物はエピルダイト,アームストロンガイト,シンチサイト,阿武隈石,モナズ石である.ただしペグマタイトの規模は限られており,品位もムシュガイハダックほど高くないことから開発できるレベルではないことが判明した.
ラット骨軟部腫瘍における酸素分圧の不均一性と腫瘍細胞への影響

ラット骨肉腫およびMFH細胞に対しtyrosine kinase inhibitor STI571は、いずれの細胞株に対しても、濃度・時間依存性に増殖抑制効果を示した。抑制率は、10μM・72時間処置で骨肉腫が約20%にとどまったのに対し、MFHでは約40%の抑制効果を認めた。関連するtyrosine kinaseの発現を検索したところ、PDGFRαの発現がMFHで有意に高かったのに比しPDGFRβ発現は同等に認め、c-kit発現はいずれにおいても認められなかった。3)ラット骨肉腫およびMFH細胞に対する2-methoxyestradiol及びhistone deasethylase inhibitorの効果いずれの薬剤も濃度・時間依存性に細胞増殖を抑制した。現在、その抑制メカニズムと上記薬剤も含めてhypoxia inducible factorの発現変化に関し検討を重ねている。まず当科で樹立されたラット骨肉腫株S-OS、ならびにC-SLMよりtotal RNAを採取した。Hypoxia regulated genesに含まれる、HIF, MTH1について、文献に基づいてRT-PCRを行った。しかし、文献に記載された条件ではうまくPCR産物を得ることができなかった。そこでprimerやPCR条件を変更して行ったが今のところPCR産物を得ることに成功していない。一方ABIprism社が、HIF,MTH1についてreal time PCRを用いて定性が可能なシステムが販売されていることがわかったため、これらのprimerなどを購入し今後実験を進めていくつもりである。上記の実験と平行して悪性腫瘍における骨の再生についての実験を行った。本邦では手術中に切除した骨に対して放射線処理や熱処理をしたうえで再び患者に戻すといった方法がとられる事がある。しかし骨癒合などの点で不十分であった。そこでこの問題を解決できないかと考え実験を行った。骨髄由来幹細胞を培養増殖し、1x10^7cell/mlの細胞懸濁液を作成し放射線処理骨に浸透させた皮下移植を行った。皮下移植後4週で採取し、アルカリフォスファターゼ活性、BGP mRNA expressionについてはReal time PCRを用いて定量的に評価した。また移植後4週と8週後の組織について検討した。その結果骨髄由来幹細胞を搭載した放射線処理骨は4週後では未処理骨とほぼ同等のアルカリフォスファターゼ活性を有していることが判明した。BGP mRNA expressionは、未処理骨よりも低下していたが、放射線処理骨単独群とでは有意差をもって上昇していた。また組織像でも、4週後と8週後の双方で骨形成能を回復していた。これらの結果から、骨髄由来幹細胞を搭載した放射線処理骨は骨形成能を回復していた。この結果は日本整形外科学会基礎学術集会ならびにPredictive Oncology & Intervention Strategiesにて発表した。現在論文投稿準備中である。3)ラット骨肉腫およびMFH細胞に対する2-methoxyestradiol及びhistone deasethylase inhibitorの効果いすれの薬剤も濃度・時間依存性に細胞増殖を抑制した。
刺激応答の遺伝的制御系

遺伝的制御系の応答機構のうち外的刺激に対する応答の遺伝機構解明を目標とし,大腸菌および近緑細菌を共通の研究対象として,各分担者の担当する応答現象につき,関与する遺伝子およびそれらの機能発現の調節機構に重点を置いて研究を実施した.得られた成果の主なものは次の通りである.走性反応に関しては,応答反応に係わる鞭毛基体領域の形成と機能発現に作用する11個の遺伝子につき,クローン化によるDNA領域と産物の同定を行い,さらにそれら産物の細胞内存在域を検索し,遺伝子の作用点を推定した.熱ショック応答に関しては,応答反応を制御するδ^<32>の温度感受性変異を制御するサプレッサーを系統的に分離解析した結果, δ^<32>の翻訳段階に働く2つの新しい遺伝子,リボゾーム蛋白S15の減少を来すオパールサプレッサー,主要熱ショック蛋白質(GroE, DanK)の過剰生産をもたらすサプレッサーなどを同定した.リン酸欠乏応答におけるリン酸レギュロン遺伝子群の発現制御においては,転写促進作用を現わすPhoB蛋白がPhoR蛋白によって活性型と不活性型とに変換すると考えられるので,活性型のみを示すPhoBおよびPhoR突然変異株をそれぞれ分離し,塩基配列を分析して, PhoB蛋白活性化の機構を推測した.SOS応答に関しては,反応の中心的役割を果たすrecA遺伝子について種々の突然変異の位置を決定し,その変異体の遺伝的性質と,蛋白質の生化学的活性を調べ, RecA蛋白質の活性に関与する機能領域の同定を試みた.アルキル化剤による適応的応答については,中心的な役割を果たしているAda蛋白の機能を明らかにするため,そのメチル受容部位と思われるシステイン残基を他のアミノ酸に人為的に置換した変異蛋白をつくって解析した.その結果Cys^<69>が転写調節の活性化に必須であることがわかった.遺伝的制御系の応答機構のうち外的刺激に対する応答の遺伝機構解明を目標とし,大腸菌および近緑細菌を共通の研究対象として,各分担者の担当する応答現象につき,関与する遺伝子およびそれらの機能発現の調節機構に重点を置いて研究を実施した.得られた成果の主なものは次の通りである.走性反応に関しては,応答反応に係わる鞭毛基体領域の形成と機能発現に作用する11個の遺伝子につき,クローン化によるDNA領域と産物の同定を行い,さらにそれら産物の細胞内存在域を検索し,遺伝子の作用点を推定した.熱ショック応答に関しては,応答反応を制御するδ^<32>の温度感受性変異を制御するサプレッサーを系統的に分離解析した結果, δ^<32>の翻訳段階に働く2つの新しい遺伝子,リボゾーム蛋白S15の減少を来すオパールサプレッサー,主要熱ショック蛋白質(GroE, DanK)の過剰生産をもたらすサプレッサーなどを同定した.リン酸欠乏応答におけるリン酸レギュロン遺伝子群の発現制御においては,転写促進作用を現わすPhoB蛋白がPhoR蛋白によって活性型と不活性型とに変換すると考えられるので,活性型のみを示すPhoBおよびPhoR突然変異株をそれぞれ分離し,塩基配列を分析して, PhoB蛋白活性化の機構を推測した.SOS応答に関しては,反応の中心的役割を果たすrecA遺伝子について種々の突然変異の位置を決定し,その変異体の遺伝的性質と,蛋白質の生化学的活性を調べ, RecA蛋白質の活性に関与する機能領域の同定を試みた.アルキル化剤による適応的応答については,中心的な役割を果たしているAda蛋白の機能を明らかにするため,そのメチル受容部位と思われるシステイン残基を他のアミノ酸に人為的に置換した変異蛋白をつくって解析した.その結果Cys^<69>が転写調節の活性化に必須であることがわかった.
膜電位と細胞内シグナル伝達系を繋ぐ新規協調機構の解明

本研究では、膜電位が細胞内シグナル伝達系に及ぼす新規の機構を明らかにするため、膜電位感受性酵素VSP,及び膜電位センサーのみからなるという極めて特徴的な構造を持ったVSOP1, VSOP2に着目した研究を行っている。本年度はこれらの蛋白質に関して、以下のことを明らかにした。VSP(Voltage-Sensing Phosphatase)は、現所属研究室において初めて同定された電位依存性酵素であり、細胞の膜電位に応じてイノシトールリン脂質を脱リン酸化するというホスファターゼ活性を有する。前年度はVSPが精子機能に重要であることを示唆するデータが得られていたが、本年度はそのメカニズムを検証した。VSOP1(voltage sensor only protein1)は、現所属研究室において最初に同定された膜電位センサーのみからなる蛋白質であり、電位依存性プロトンチャネルとして機能することが分かっている。VSOP1は脳内においては、ミクログリアに特異的に発現することが分かっている。前年度の研究からミクログリアにおいてはVSOP1ノックアウトマウスの細胞外活性酸素の産生能が増大することが分かっていたが、本年度はその機構を調べた。VSOP2(voltage sensor only protein2)は、VSOP1に似た構造を持つものの、その機能の不明な蛋白質である。この蛋白質についても新たな知見を得た。26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、膜電位が細胞内シグナル伝達系に及ぼす新規の機構を明らかにするため、膜電位感受性酵素VSP,及び膜電位センサーのみからなるという極めて特徴的な構造を持ったVSOP1,VSOP2に着目した研究を行っている。研究計画の開始初年度にあたる平成24年度では、これらの分子の生体での発現パターンと、細胞内局在を調べてきたが、とりわけVSOP1の局在について、新たなことが明らかになった。VSOP1は脳内ではミクログリアに発現し、微生物等を攻撃するための活性酸素産生に重要な役割を示す。免疫細胞化学の結果、VSOP1は細胞内の小胞に豊富に存在することが明らかになり、またこれらの小胞はミクログリアに対する化学刺激物質によって膜表面へと移行してくることが分かった。これらの現象は、細胞の貧食時に効率良く食胞にVSOP1を取り込ませることで、活性酸素による攻撃を促進する役割を持つと考えられた。これに加えて、VSOP2については、以前から神経細胞に特異的に発現することが当研究室の研究から分かっていたが、今回初代培養神経細胞を用いて、当研究室で作成した特異的抗体を使用することで、その神経細胞内の局在を明らかにすることに成功した。現在は、今回得られた発現分布や細胞内局在に関する情報を基にして、これらの分子が個体全体に及ぼしている影響について、ノックアウトマウスを用いた解析によって明らかにしつつある段階である。VSPについては、これまでにVSPが精子機能に重要であることを示唆するデータが得られている。これまで好中球においてVSOP1は活性酸素の産生に重要であることが分かっていたが、予想に反してミクログリアにおいてはVSOP1ノックアウトマウスの細胞外活性酸素の産生能が増大することが分かった。またin vivoでは、6カ月齢以降の雌VSOP/Hv1ノックアウトマウスが肥満の表現型を呈することも明らかになってきた。本年度は、北海道大学・渡辺雅彦教授との共同研究により、本遺伝子がマウス小脳の顆粒細胞に豊富に発現していることが明らかになった。また本遺伝子欠損マウスを用いて藤田保健衛生大学・宮川剛教授との共同研究により、行動バッテリーテストを行ったところ、いくつかのテストにおいて違いが見られた。

前年度の研究からミクログリアにおいてはVSOP1ノックアウトマウスの細胞外活性酸素の産生能が増大することが分かっていたが、本年度はその機構を調べた。VSOP2(voltage sensor only protein2)は、VSOP1に似た構造を持つものの、その機能の不明な蛋白質である。この蛋白質についても新たな知見を得た。26年度が最終年度であるため、記入しない。これまで生物学的な機能がわかっていなかった電位センサータンパク質VSOP1, VSPについて、遺伝子欠損マウスを用いた解析により予想以上にその重要性が明らかになってきたため。これまで明らかになってきた遺伝子欠損マウスの解析結果について、そのメカニズムを更に詳細に明らかにしたいと考えている。初年度において、目的の分子の発現様式を明らかにすることが出来、次年度行うべき研究の方向性を決めることが可能となったため。目的の分子について、本研究で発現様式が明らかになった部位に着目し、ノックアウトマウスを用いた個体解析・行動解析を進めていく予定である。
心肥大マーカーCARPと相同性を有する新規ankyrin蛋白質ARPPの機能解析

我々は本研究で、以下のことを明らかにした。1)ARPP遺伝子を単離し、その構造を明らかにした(BBRC,285,715-23,2001)。3)マウスARPP遺伝子を単離してその蛋白質を同定して発現を詳しく解析し、ARPPはサルコメアの1帯に局在することを見出した(Lab Invest,82,645-55,2002)。6)CARPならびにARPPは先天性ミオパチー、ネマリンミオパチー、ミオチュブラーミオパチー症例の萎縮骨格筋線維でしばしば発現亢進すること、あるいは両蛋白質陽性筋線維の分布異常がみられることを報告した(Lab Invest,83:711-9,2003; Pathol Int,53:653-8,2003; Pathobiology,71:43-51,2003)。7)ARPP遣伝子ノックアウトマウスを作製してARPPの生理機能を解析した。われわれはARPP遺伝子のexon2から8までを欠失させたtargeting vectorを作成して、型どおりの方法でノックアウトマウスを作製した。ごく最近、ホモノックアウトマウス(ARPP-/-マウス)の作製に成功した。これまでのpreliminaryな形態的観察ではARPP-/-マウスに大きな異常は見られていない。我々は昨年、ARPPの正常組織における発現を調べ、mRNAレベルでは骨格筋と心臓に限局することを見い出し報告した(Moriyama et al.,2001)。さらに抗ARPP抗体を用いた免疫組織化学により発現を詳しく調べたところ、骨格筋では陽性筋繊維の横紋に一致して局在し、また筋繊維の核にもしばしば陽性シグナルを検出した(Ishiguro et al.,2002)。筋肉組織の横断面で観察したところ、陽性筋繊維と陰性筋繊維がモザイク状に分布していた。これらの切片を1型筋繊維(遅筋)を特異的に認識する抗体と2型筋繊維(速筋)を特異的に認識する抗体を用いてそれぞれとARPP抗体との二重免疫組織化学により解析したところ、ARPP陽性筋繊維と1型筋繊維はよく一致し、ARPPは1型筋繊維にほぼ特異的に発現することが明らかになった(lshiguro et al.,2002)。さらに我々はマウスARPP遺伝子を単離してヒトでみられたARPP発現パターンがマウスでも同様であることを示した(Tsukamoto et al.,2002)。そこでマウスの座骨神経を切断してその支配筋が萎縮する過程におけるARPPの発現を調べたところ、神経切断後1週目で明らかに発現の亢進がみられ、2週目以降その発現亢進が維持されることを発見した。免疫組織化学的に観察したところ、ほとんどすべての筋繊維がARPP陽性を示し、ARPP陰性筋繊維が神経切断後の筋萎縮過程で陽性化することが明かとなった(Tsukamoto et al.,2002)。さらに最近、種々の筋疾患(先天性ミオパチー、ネマリンミオパチーなど)でARPPが高発現することを見い出した(Nakada et al.,in preparation)。以上の結果から我々は、ARPPは骨格筋の萎縮や肥大に重要な働きを示す可能性があると考えている。現在、ARPP遺伝子の欠失したマウス(ノックアウトマウス)を作製中で、すでにtargeting vectorを導入したES細胞を胚盤胞へマイクロインジェクションし、キメラマウスを得ている。今後ARPP+/-ならびにARPP-/-マウスの作製まで完成させる。3)マウスARPP遺伝子を単離してその蛋白質を同定して発現を詳しく解析し、ARPPはサルコメアのI帯に局在することを見出した(Lab Invest,82,645-55,2002)。6)CARP

ならびにARPPは先天性ミオパチー、ネマリンミオパチー、ミオチュブラーミオパチー症例の萎縮骨格筋線維でしばしば発現亢進すること、あるいは両蛋白質陽性筋線維の分布異常がみられることを報告した(Lab Invest,83:711-9,2003;Pathol Int,53:653-8,2003;Pathobiology,71:43-51,2003)。7)ARPP遺伝子ノックアウトマウスを作製してARPPの生理機能を解析した。われわれはARPP遺伝子のexon2から8までを欠失させたtargeting vectorを作成して、型どおりの方法でノックアウトマウスを作製した。ごく最近、ホモノックアウトマウス(ARPP-/-マウス)の作製に成功した。これまでのpreliminaryな形態的観察ではARPP-/-マウスに大きな異常は見られていない。
場の量子論の数学的研究

この2年間を通して以下の3点を主に研究した:(1)任意次元の時空間上で非線形の可積分模型を構成すること(これは早稲田大学の鈴木達夫、本間泰史氏との共同研究)。(2)くり込み群の方法を漸近解析一般に適用すること(これは横浜市立大学の栄伸一郎氏及び龍谷大学の国広悌二氏との共同研究)。(3)コヒーレント状態を量子力学の幾何学的位相の問題に応用して、ベリー接続やベリー曲率を計算すること(これは単独の研究)。特に(3)が最近の量子コンピューターの研究に深く関連することがわかって来た(幾何学的量子コンピューター! )。今後の進展が楽しみである。任意次元の時空間上で非線形シグマ模型を考える。これの運動方程式を直接解くことは非常に難しいので、その部分方程式(これを部分模型と呼ぶ)を解くことを考える。これはAlvarez-Ferreira-Guillen(Nucl.Phys.B529,689-736)によって特別の場合が取り扱われたが、私達(藤井-本間-鈴木)は彼らの結果を非線形グラスマン模型の部分模型まで拡張し、それが可積分系であることを完全に示した。また彼らの結果を高階のダランベール作用素を含む別のタイプの模型へ拡張し、それが再び可積分系であることを示した。この仕事は以前のSmirnov-Sobolevの結果を一般化したことになる。本年度では次の2つに焦点を絞って研究をした。一つは大野-Goldenfeld-Chenによって開発されたくり込み群の方法は、国広によって包絡線という古典解析を用いて数学的基礎付けが与えられた。我々(栄-藤井-国広)はこれを漸近解析の分野に応用して多くの成果を得た。もう一つはコヒーレント状態を量子力学に出てくる幾何学的位相の問題に応用して、特にベリー接続や曲率の計算を行なった。ところがこれらが幾何学的量子コンピューターの原理に応用出来るかも知れない雰囲気が出て来た(Zanardi-Rassetti)。
薬物の細胞膜透過と組織分布とを支配する要因

ラット遊離肝細胞を用いて、スルホブロムフタレインの細胞への取り込みにアルブミンが促進的に働く事を示した。【^(125)I】で標識したアルブミンを用いて肝細胞との結合を調べると、いわゆる"アルブミン・レセプター"の存在を示唆する結合は認められず、その相互作用は非特異的であった。両者の相互作用は、アルブミンおよび肝細胞膜、各々に構造変化を引き起こしていることをESR,吸収差スペクトル,蛍光偏光解消法によって明らかにした。更に、膜変化は物質の透過性をも亢進している可能性をリポゾームを用いて示した。吸収促進剤の作用機構を腸管膜の細胞間と細胞内ルートから検討した。促進剤は薬物だけでなく水吸収を増大させるが、細胞間促進剤(EDTA,タウロコール酸(TC),カプリン酸(C10))の効果は、Na-Kポンプ阻害剤ウアバインにより消失し、水吸収増大は吸収部位の血流増大と関係していることがわかった。細胞間の機構としては膜水路の小孔サイズを、促進剤C10,C12,混合ミセル(オレイン酸+TC)は、イヌリンの透過を可能とする程度に拡大した。細胞内の機構としては、膜流動性等の変化による透過性増大が見い出され、細胞間促進剤はこのルートにも作用した。ラット骨格筋中の酸性物質を結合するタンパク質,fl-タンパクを細胞質中よりSepadex G-75(superfine)およびクロマトフォーカシングによって分離精製した。このタンパクは間接蛍光抗体法によって細胞間液中に存在することが明かとなり、また一次元免疫拡散法により骨格筋中に2.4mg/g-tissue存在することがわかった。血奬アルブミンを同様な方法で分離すると3つの分画が得られ、fl-タンパクはこれらアルブミンと免疫学的に同一であった。fl-タンパクは薬物結合性,物理化学的,免疫学的にアルブミンと類似しているが、分離パターンの違いは、筋由来のタンパクである可能性も示唆している。
イネ科牧草に特有なオリゴ糖ロリオースの生合成経路及び代謝機構に関する研究

オリゴ糖標品の調製に関して、市販のイタリアンライグラス種子500 gを粉砕し、エタノール抽出によりオリゴ糖画分を調製した。抽出液からゲルろ過カラムクロマトグラフィー等により精製を行い、最終的に2.6 gのロリオース標品を得ることに成功した。本成果は今年度の目標であった1 gを大幅に上回るものであり、本研究実施期間における標準品としてのロリオース使用量を十分に確保できたことになる。ロリオース合成酵素の同定に関しては、上記のロリオース標準品を生成物の指標として、イタリアンライグラス種子より調製した粗酵素液中に当該酵素の活性を確認した。引き続き酵素の精製を進めており、粗酵素液の硫安分画、イオン交換クロマトグラフィーの精製ステップを既に確立し、部分精製を実施した。また、ペレニアルライグラスのゲノム情報における既知の酵素との相同性解析による絞り込みを行い、複数の候補遺伝子を選抜した。ロリオースの分布状況に関しては、ライグラス類及びその近縁のイネ科植物の種子についてロリオース含有量の調査を前倒しで行い、これまでに9草種17系統のライグラス類及び7草種10系統の近縁イネ科植物の調査を完了した。ライグラス類では調査したすべての系統で同程度のロリオースが検出され、一方、近縁のイネ科植物ではいずれもロリオースが検出されなかった。本結果はロリオースがライグラス類特有のオリゴ糖であるという以前の報告を強く支持するものである。ロリオースの動態に関しても、一部前倒しで今年度栽培したイタリアンライグラスにおけるロリオースの蓄積状況について、次年度以降のスムーズな研究遂行につながる予備的なデータを得ることに成功した。申請時に設定した研究項目すべてにおいて、計画通りもしくは一部前倒しで進んでいることから、研究の進捗は順調といえる。特に、ロリオース標品に関しては、目標の2倍以上の量のオリゴ糖を調製しており、以降の研究で余裕を持って使用することができる。また、ロリオースの動態に関する予備的なデータを得ることができ、今年度はターゲットを絞り込んで効率的に研究を実施できると見込んでいる。研究の進捗が順調であることから、当初の研究計画に沿って研究を推進する。特に、ロリオース合成酵素の同定に向け、当該酵素の精製に注力する。また、ロリオース蓄積状況についても、多くの分析データを収集することで詳細な動態の解明につなげる。消耗品が安価に購入できたため、次年度使用額が生じた。当該使用額の使用計画としては、想定以上の速度で得られている成果をまとめ、早急に論文化する際の論文投稿料及び英文校閲料として活用する予定である。
ナノバブルと超音波を用いた実時間リンパ節転移早期がん確定診断法の開発

本研究では,ナノバブルと超音波を用いた実時間血管構築法によって,直径1cm以下のリンパ節転移に対する早期がん確定診断法の開発を目的にする.まず,バブルの輝度情報にもとづく血管抽出アルゴリズム, color difference based on standard deviation (CDSD)法を確立した.つぎに,ナノバブルと高周波超音波,およびCDSD)法を併用し,リンパ節転移モデルに適用したところ,本方手法は,リンパ節転移の早期診断だけでなく,治療効果の評価にも有効であることが示された.本研究では,ナノバブルと超音波を用いた実時間血管構築法によって,直径1cm以下のリンパ節転移に対する早期がん確定診断法の開発を目的にする.まず,バブルの輝度情報にもとづく血管抽出アルゴリズム, color difference based on standard deviation (CDSD)法を確立した.つぎに,ナノバブルと高周波超音波,およびCDSD)法を併用し,リンパ節転移モデルに適用したところ,本方手法は,リンパ節転移の早期診断だけでなく,治療効果の評価にも有効であることが示された.がん全体の治癒率は50%であり,進行がんの固形腫瘍ではわずか10%でしかない.がんによる死亡原因の多くはがんが他臓器に転移するからであり,転移を制しない限りがんは克服できない.転移はリンパ行性,血行性,播種性が考えられるが,特にリンパ行性経路上で最初に位置するリンパ節,いわゆるセンチネルリンパ節転移の診断は,がんの予後判定や治療方針の決定に重要な指針を与えることになる.CT,MRI,PET,超音波などの現在の医療診断装置では,サイズ感度が低いために,直径が1cm以下の部位を「がん」であると確定することは約65%の割合で判断できないものと報告されており,早急ながん確定診断法の開発が望まれる.本研究では、大型コンピュータを介したナノバブルと超音波を用いた実時間血管構築法によって、直径1cm以下のリンパ節転移に対する早期がん確定診断法の開発を目的にする.本年度は以下の課題に取り組んだ.(1)転移ルールの解明:これまで鼠径リンパ節から腋窩リンパ節に転移するリンパ節転移モデルの作製に成功している.ここでは.蛍光観察法と染色法を用いることで,転移ルートはリンパ行性転移であることを明らかにした.(2)転移率の定量化:転移には,細胞濃度,注射容積速度,鼠径リンパ節体積などが重要な因子になる.転移実験から,これらの因子で転移率が決定されることが示された.(3)血管構築法:ナノバブルと高周波超音波を用いた血管構築法により,リンパ節内の血管体積を評価することで転移の予測が可能であることが示された.がん全体の治癒率は50%であり,進行がんの固形腫瘍ではわずか10%でしかない.がんによる死亡原因の多くは,がん細胞が他臓器に転移するからであり,転移を制しない限りがんは克服できない.転移はリンパ行性,血行性,播種性が考えられるが,特にリンパ行性経路上で最初に位置するリンパ節,いわゆるセンチネルリンパ節転移の診断は,がんの予後判定や治療方針の決定に重要な指針を与えることになる.CT,MRI,PET,超音波などの現在の医療診断装置では,サイズ感度が低いために,直径が1cm以下の部位を「がん」であると確定することは約65%の割合で判断できないものと報告されており,早急ながん確定診断法の開発が望まれる.本研究では、ナノバブルと超音波を用いた実時間血管構築法によって,直径1cm以下のリンパ節転移に対する早期がん確定診断法の開発を目的にする.本年度は以下の課題に取り組んだ.(1)長期安定性ナノバブルの開発:EPR効果を利用し血管造影を図るためには生体内に30分以上滞留するような安定性ナノバブルの開発を目指した.キトサンを脂質成分に加えることでマウス体内に30分以上滞留するナノバブルの製造に成功した.(2)腋窩リンパ節への転移の確認:申請者が開発したマウスリンパ節転移モデルの転移ルートを確認するために,インドシアニン・グリーン(ICG)をマウスの鼠径リンパ節に注射し,近赤外観察カメラ観察下で転移ルートを明らかにした.蛍光観察と病理解析を比較し,転移ルートがリンパ管であることを明らかにした.がん全体の治癒率は50%であり,進行がんの固形腫瘍ではわずか10%でしかない.がんによる死亡原因の多くは,がん細胞が他臓器に転移するからであり,転移を制しない限りがんは克服できない.転移はリンパ行性,血行性,播種性が考えられるが,特にリンパ行性経路上で最初に位置するリンパ節,いわゆるセンチネルリンパ節転移の診断は,がんの予後判定や治療方針の決定に重要な指針を与えることになる.CT,MRI,PET,超音波などの現在の医療診断装置では,サイズ感度が低いために,直径が1cm以下の部位を「がん」であると確定することは約65%の割合で判断できないものと報告されており,早急ながん確定診断法の開発が望まれる.本研究では,ナノバブルと超音波を用いた実時間血管構築法によって,直径1cm以下のリンパ節転移に対する早期がん確定診断法の開発を目的にする.本年度はナノバブルを用いた血管抽出法の精度評価を目的した.(1)まず,輝度情報にもとづく血管抽出アルゴリズム,color diffrence based on standard deviation (CDSD)法を確立した.(2)つぎに,抗腫瘍分子であるシスプラチンの作用にともなう血管縮退をナノバブルと高周波超音波システムおよびCDSD法で評価した.

2種類の腫瘍細胞を使用し,免疫組織学的評価,生体発光イメージング法による評価と比較することで,本手法が血管新生の評価や様々な抗がん剤による抗腫瘍効果の評価に応用できることを明らかにした.(3)また,高解像度の画像解析法として,位限定相関法(POC)およびscale-invariant feature transform (SHIFT)を併用した画像解析法を樹立し,リンパ節内の血管像を抽出することに成功した.本手法は転移の早期診断だけでなく,治療評価にも有効であることが示唆された.
ヒトゲノムに起こりうる有害な突然変異の予測

さまざまな疾患原因遺伝子の研究により、有害突然変異が生じるメカニズムには単塩基置換、ハンチントン病に代表されるトリプレット(3塩基)リピートの伸長、染色体の構造異常などが知られている。そこで、ヒトゲノム配列データを計算機上で解析して突然変異のホットスポットを探すことにより、ゲノム中に起こりやすい有害な突然変異を予測し、さらに予測された有害突然変異を検出するための実験手法を開発・提案するという研究を進めている。予測された有害突然変異をヒト集団サンプルに対して大量スクリーニングすることにより、もし有害突然変異が検出されれば、それは疾患原因や遺伝子機能の解明につながる可能性を秘めている。今年度は、ヒトゲノム配列や遺伝子配列を用いて、フーディング領域内での(1)CpG配列におけるCからTへの単塩基置換、(2)CAGなどのトリプレット・リピート、さらに(3)染色体脆弱部位にみられるCCGリピート、を網羅的に探した。(1)CpGからTpGへの塩基置換によってCGAコドンは終止コドンになりやすいと考えられるので、CGAコドンを多数持つ遺伝子を列挙し、突然変異による異常対立遺伝子が見つかるかどうか調査を開始している。(2)ハンチントン病の原因遺伝子と同様なCAGリピートは他の多数の遺伝子にも見つかった。これらの遺伝子は、突然変異によって有害な効果が現れる危険性がある。この中には、球脊髄性筋萎縮症、SCA1、歯状核赤核淡蒼球ルイ体萎縮症の原因遺伝子も含まれていた。この他にも、まだ機能が明らかでない多数の遺伝子がCAGリピートを持つことを見いだした。その機能解析と突然変異対立遺伝子の探索を急ぐべきであろう。以上の結果を「突然変異ホットスポット・データベース」として公開するべく、準備を進めている。そのアドレスは、"http://vega.genes.nig.ac.jp/"(予定)である。
大規模情報指向ネットワークのためのトランスポート層プロトコル

本研究課題では、大規模な情報指向ネットワークのためのトランスポート層プロトコル設計論を確立し、効率的なトランスポート層プロトコルを実現する。そのために3つの研究課題(T1)流体近似法を用いたフローダイナミクスの記述、(T2)トランスポート層プロトコルの設計、(T3)設計したプロトコルの妥当性および有効性の検証に取り組む。平成30年度は、平成29年度までに構築した大規模情報指向ネットワークのモデル化手法および通信プロトコルの高度化・有効性検証を行った。情報指向ネットワークとして、現在最も検討が進んでいるCCN (Content-Centric Networking)を対象とし、中継ルータにおいて意図的にパケット中継を遅延させる手法DPF (Delayed Packet Forwarding)を考案するとともに、その有効性を数学的解析およびシミュレーション実験によって明らかにした。また、大規模情報指向ネットワークのネットワーク規模に対するスケーラビリティを数学的に明らかにするとともに、ネットワーク中の通信リンクが断続される環境下におけるパケットルーティング機構の有効性を解析的に明らかにした。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成28年度は、まず、大規模情報指向ネットワークのためのトランスポート層プロトコル設計のための基盤となる、フローレベルの流体近似モデルを構築した。まず、情報指向ネットワークとして、現在最も検討が進んでいるCCN (Content-Centric Networking)を対象とし、CCNにおける単純なAIMD型ウィンドウフロー制御方式におけるフローレベルのダイナミクスを流体近似法によってモデル化した。TCP/IPとは異なり、情報指向ネットワークであるCCNは、(1)一対一ではなく多対一の通信である、(2)仮想回線型ではなく要求--応答型の通信である、(3)送信側主導ではなく受信側主導の通信である、(4)エンド--エンド通信ではなく経路上のルータがキャッシングを行う、という性質を有している。このため従来のAIMD型ウィンドウフロー制御方式のモデル化手法をそのまま利用できない。本研究では、上記の(1) -(3)に対応できる新しいモデル化手法を考案し、実際には離散的に転送されるパケットの流れを、連続的なフローとして近似することよってミリ秒単位のフローダイナミクスを表現するDDE (遅延微分方程式)を構築した。申請書に記載した当初の研究計画に従って進展しているため。平成29年度は、平成28年度に考案した、大規模情報指向ネットワークのモデル化手法を拡張するとともに、CCNのための効率的なトランスポート層プロトコルを設計した。情報指向ネットワークとして、現在最も検討が進んでいるCCN (Content-Centric Networking)を対象とし、ネットワーク中のルータにおけるコンテンツ要求パケットの集約や、ボトルネックリンクにおけるバッファの挙動も考慮したネットワークモデル化手法を構築した。さらに、トランスポート層プロトコルの性能向上のために、ネットワーク中のルータにおいて確率的にコンテンツ要求パケットを集約する手法(PIPA; Probabilistic Interest Packet Aggregation)を考案するとともに、その有効性を数学的解析によって明らかにした。また、CCNのトランスポート層において、要求パケットもしくはデータパケットの損失の有無や、パケット損失の発生箇所を推定する手法(Interest ACK)を設計し、その有効性をシミュレーション実験によって明らかにした。課題T1において大規模情報指向ネットワークの流体近似モデルを構築することにより、理論的なアプローチによってトランスポート層プロトコルの設計が可能となった。そこで平成29年度以降は、、現代制御理論および動的拡散過程を応用することにより、CCNのための効率的なトランスポート層プロトコルを設計する予定である。平成30年度は、平成29年度までに構築した情報指向ネットワークの流体近似モデルを利用することにより、CCNのための効率的なトランスポート層プロトコルを設計する。具体的には、以下の課題T2.2およびT3.1からT3.3に取り組む:T2.2:多重フィードバックループ型のトランスポート層プロトコル設計、T3.1:トランスポート

層プロトコルの安定性・過渡特性解析、T3.2:パケットレベルシミュレータを用いた中規模ネットワークにおける性能評価、T3.3:フローシミュレータを用いた大規模ネットワークにおける性能評価平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
MAPキナーゼカスケードによる転写因子の活性制御機構

MAPキナーゼカスケードの解析から、以下のような成果を得た。酵母のMAPキナーゼであるMpk1の下流で機能するRLM1遺伝子は、serum response factorと高い相同性を示すタンパク質をコードしており、Rlm1はMpk1の下流で機能する転写因子であると考えられる。Rlm1の転写活性化能がMpk1に依存しているかを調べるため、LexAとの融合タンパク質を構築した。lexAオペレーターの下流にlacZ遺伝子を連結したレポーター遺伝子を用いて、野生型株とmpk1変異株におけるLexA-Rlm1の転写活性化能を検討した結果、Rlm1の転写活性化能はMpk1に依存していることが明かとなった。また、in vitroでRlm1がMpk1によりリン酸化されることがわかった。以上のことから、Rlm1はMpk1シグナル伝達系において、Mpk1によるリン酸化による転写活性化能が制御される転写因子であると考えられる。我々はこれまでに、TGF-βのシグナル伝達に関与する新規のMAPKKKであるTAK1を分離している。Two-hybridスクリーニングにより、TAK1と相互作用する因子TAB1,TAB2を同定した。このうちTAB1はTAK1のキナーゼ触媒領域に、TAB2はC末側の制御領域に結合する。TAB1は、共発現によりTAK1のキナーゼ活性を上昇させること、およびTGF-β刺激に応答したPAI-1(Plasminogen activator inhibitor type 1)遺伝子の発現を促進することから、TAK1の活性化因子として機能すると考えられる。