hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ナビエ・ストークス方程式の解の挙動の研究

前年度に引き続き,多項式ウェイトの方法によるナビエ・ストークス方程式の解の評価を行った.特に今回は,3次元空間の有限物体のまわりの流れを考察の対象とし,この場合に従来知られていた結果すべてを改良し,ほぼ最良と思われる評価を得ることに成功した.この評価を用いれば,物体のまわりの流れについて,解の正則性に関する十分条件を得ることも可能であるが,これについては,内容的にはこれまでに得た全空間の場合と大きな違いは見出せなかった.そこで今回は,非定常流の無限遠方での漸近挙動を導くことを問題にし,得られた解の積分表示と多項式ウェイトの方法を用いて,漸近展開を導くことを試みた.その結果,非定常流の可積分性とその流れが物体に及ぼす抗力の関係を明確にすることができた.すなわち,流れが可積分であるのは,物体に働く抗力がゼロの場合に限られることが証明できた.また抗力ゼロの流れについては,全空間の流れの場合と類似の形の漸近展開も与えることができた.これらの結果は、論文の形でまとめられ、現在投稿中である.さらにまた,抗力がゼロでない流れの場合にも,抗力を表現する項のみが可積分ではなく,それを引き去った剰余の部分が可積分になる,という形で,解の漸近形を表現することはできる.いずれの場合にも,可積分項は,熱核の導関数を用いて,時間-空間変数の相似形の関数で表される.この結果は,古典的なダランベールの逆理の粘性流体への拡張であるのみならず,より一般の非可積分な流れの漸近形がいわゆる自己相似解で表現されるであろうとの,従来からよく知られた予想にも著しい蓋然性を与えるものであり,また方法論的にもこの予想の解決に向けて何をやるべきかを示唆してくれる.この新しい課題について,受け入れ研究者と特別研究員は,特別研究員の帰国後も,さらに.共同で研究を続けて行くことで合意した.現在研究を継続中である.前年度に引き続き,多項式ウェイトの方法によるナビエ・ストークス方程式の解の評価を行った.特に今回は,3次元空間の有限物体のまわりの流れを考察の対象とし,この場合に従来知られていた結果すべてを改良し,ほぼ最良と思われる評価を得ることに成功した.この評価を用いれば,物体のまわりの流れについて,解の正則性に関する十分条件を得ることも可能であるが,これについては,内容的にはこれまでに得た全空間の場合と大きな違いは見出せなかった.そこで今回は,非定常流の無限遠方での漸近挙動を導くことを問題にし,得られた解の積分表示と多項式ウェイトの方法を用いて,漸近展開を導くことを試みた.その結果,非定常流の可積分性とその流れが物体に及ぼす抗力の関係を明確にすることができた.すなわち,流れが可積分であるのは,物体に働く抗力がゼロの場合に限られることが証明できた.また抗力ゼロの流れについては,全空間の流れの場合と類似の形の漸近展開も与えることができた.これらの結果は、論文の形でまとめられ、現在投稿中である.さらにまた,抗力がゼロでない流れの場合にも,抗力を表現する項のみが可積分ではなく,それを引き去った剰余の部分が可積分になる,という形で,解の漸近形を表現することはできる.いずれの場合にも,可積分項は,熱核の導関数を用いて,時間-空間変数の相似形の関数で表される.この結果は,古典的なダランベールの逆理の粘性流体への拡張であるのみならず,より一般の非可積分な流れの漸近形がいわゆる自己相似解で表現されるであろうとの,従来からよく知られた予想にも著しい蓋然性を与えるものであり,また方法論的にもこの予想の解決に向けて何をやるべきかを示唆してくれる.この新しい課題について,受け入れ研究者と特別研究員は,特別研究員の帰国後も,さらに.共同で研究を続けて行くことで合意した.現在研究を継続中である.
新しい昇圧ホルモンとしての副腎androgenに関する研究

我々は、副腎androgenの1つである19-hydroxyandros tene dione(19-OH-AD)に、アルドステロンに対する増幅作用及び著明な昇圧作用のあること、19-OH-ADはヒト未梢血中に存在し、ACTHに加えて、レニン・アンギオテンシン系の支配下にあること、高レニン性高血圧例での異常高値に加えて、低レニン性高血圧例のなかにも、原発性高19-OH-AD血症を示す症例のあることなどを解明して来た。19-OH-ADは、ヒトに於て血圧調節や高血圧の発症に重要な役割を演じていると考えられる。本年度は、本研究を更に前進させるため、19-OH-ADの昇圧作用に対する拮抗剤の開発を試みた。19位の-OH基を、-C三N基,-Cl基,-SH基などで置換したステロイドホルモンを合成し、19-OH-ADと共に、ラットに投与して、19-OH-ADの昇圧作用を抑制するか否か検討したところ、-SH基で置換した19-mercapto androst-4-ene-3,17-dioneに著明な抑制作用のあることが判明した。また、この拮抗物質の19-OH-AD,アルドステロン産生に対する影響をモルモット副腎を用いたin vitroの実験系で検討したところ、アルドステロンの産生を著明に抑制した。このアルドステロン産生抑制作用は、モルモットを用いたin vivoの実験に於ても確認された。従って、19-mercapto androst-4-ene-3,17-dioneは、アルドステロンの血中レベルを低下させることにより、19-OH-ADの昇圧作用を抑制しているものと考えられる。しかし、もう1つの可能性として、腎に於ける19-OH-ADとレセプターとの結合を抑制していることも考えられ、来年度以降、更に検討を加える予定である。
修正重力理論に対する高次元モデルへの埋め込みによる新たなアプローチ

当該年度の研究成果としては、第一に、前年度にプレプリントに掲載した、高次元モデルからghost-free bigravityと呼ばれる修正重力理論の一部分の導出に成功した論文の出版とそれに際した改訂が挙げられる。この改訂によって式変形や摂動展開のロジックがより明確かつわかりやすくなり、より広い人々に理解される論文となった。さらに、この研究について様々な大学でセミナーを行い、その成果を広く発表した。また、ghost-free bigravityにおいて、gravitational Cherenkov radiationの観点からモデルパラメータの観測的な制限を見積もる研究を行い、論文を出版した。gravitational Cherenkov radiationとは、重力子の位相速度が光速より遅くなる場合に、重力場と光速に近い高エネルギー粒子が相互作用することによって放出される重力波である。ghost-free bigravityでは重力子の位相速度が光速より遅くなりうるため、この放射プロセスによって高エネルギー宇宙線が減衰し、現在の高エネルギー宇宙線の観測に矛盾する可能性がある。このことを検証することによって、我々は高エネルギー宇宙線の観測からghost-free bigravityのパラメータに制限が課されることを示し、さらに、その制限は低エネルギー領域における重力の修正を目的とする場合にはほぼ無視できることを明らかにした。この研究結果は、低エネルギー領域において重力を修正する修正重力理論としてのghost-free bigravityの有効性を保証する重要な成果である。28年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の目的は、近年発見され注目されている、計量を二つ持つ重力理論で、ゴースト呼ばれる問題を持たない、HR bigravityと呼ばれるモデルと、高次元重力理論であるブレーンモデルとの対応を明らかにすることである。平成27年度には、前年度までの研究によって得られた知見を基に、DGP 2-ブレーンモデルを考え、二枚のブレーン上の計量がほぼ等しいセットアップを選び、このセットアップの下で四次元有効理論の作用を導出することによって、HR bigravityの導出を試みた。その結果、得られた作用の重力子間の相互作用はHR bigravityの二つの計量がほぼ等しい極限のものと一致し、自由度として二つの重力子と一つのラディオンと呼ばれる、ブレーン間の距離に対応するスカラー自由度を持つ有効理論が導出できることが示せた。。また、前年度までの研究において、HR bigravityにおいて両方の計量が結合する物質場(doubly coupled matter)を導入すると、再びゴーストの問題が現れることを示した。一方で、ブレーンモデルではラディオンがゴーストなしに二つの重力子に結合できるため、ブレーンモデルの観点からこの問題を解くことができると期待される。平成27年度の研究では、DGP 2-ブレーンモデルのラディオンはどのようにしてこの問題を回避しているかを調べた。その結果、二枚のブレーン上の計量がほぼ等しいセットアップが選ばれているため、ラディオンは実効的に唯一つの計量に結合している形をとり、DGP 2-ブレーンモデルの有効理論としてのbigravityにおいてはdoubly coupled matter問題が存在しないことがわかった。当該年度の研究において、DGPブレーンモデルを用いたHR bigravityの導出が成功したものの、その適用範囲は非常に限定的なセットアップに限られている。当初は、このようにセットアップが限定されることを避けるため、高次の曲率を含む自己相互作用の導入をまず第一に試みる予定だったが、そのようなモデルは解析が非常に複雑となる。そこで、当該年度の研究では、これに先んじて限定的なセットアップ下においてDGPブレーンモデルからHR bigravityが導出できるか否かを確かめることにし、導出のアウトラインを確立することに成功した。順序は前後したためにやや進捗が遅れているものの、当該年度の研究においてHR bigravityを導出するまでのアウトラインを示せたことは、より一般のセットアップにおいてHR bigravityの導出を試みる今後の研究を非常にスムーズにすると期待される。これまでの研究で得られた結果は、DGPブレーンモデルを用いたHR bigravityの導出という方針について肯定的なものであったが、その適用範囲は2つの計量がほぼ等しい場合に限られていた。今後の研究では、この点についての拡張を試みる。

つまり、2つの計量が異なる場合にHR bigravityが得られるかどうかを検証する。これまでの研究の適用範囲が限定される理由は、DGPブレーンモデルにおいて、ラディオンまたは重力子がゴースト化することを防ぐため、二枚のブレーン間の時空の曲率が極めてゆるやかでなければならないためであった。時空の変化が少しでも急激になるとラディオンがゴースト化してしまうことは、時空の計量とラディオンが強く結合していることに起因している。そこで、高次の曲率を含む自己相互作用を導入し、計量の自己相互作用を実効的に大きくすることによってラディオンとの結合を相対的に弱める。このセットアップの下でラディオンのゴースト化が回避できるか、さらにその四次元有効理論としてHR bigravityが得られるかを明らかにする。28年度が最終年度であるため、記入しない。
メタボリックシンドロームと子宮内膜癌:PPARγリガンドによる内分泌治療の有効性

メタボリックシンドロームの観点からの検証は、子宮内膜癌発症危険群の選別に有用である。またメタボリックシンドローム治療薬のPPARγの活性化剤およびPPARγと2量体を形成するレチノイド受容体の活性化剤は、内膜癌の内分泌治療薬として有用な可能性がある。また内膜癌局所での癌-間質相互作用において、アロマターゼは組織内でのエストロゲン活性の亢進に強く関与していた。アロマターゼ阻害剤は、アロマターゼ活性がある症例では治療薬として有効であると考えられる。また、疫学的に、子宮体がんの発症危険因子に関して、日本人を対象とした、メタボリックシンドロームとの関連という視点からの研究はなされていない。そこで、日本での症例対照研究で、子宮体がんの大部分を占める類内膜腺がんに限定して、メタボリック症候群構成関連因子である肥満、高血圧、糖尿病とその合併形態が、どのように子宮体がん発症の危険に関わっているか、に焦点を当てた検討を行った。多変量解析では、肥満、高血圧、糖尿病の3者はいずれも独立した子宮体がんの発症危険因子であった。肥満、糖尿病、高血圧の何れかをいくつ合併しているかと子宮体がん発症危険率の比較では、何も合併していない症例に比べて、何れか一つをもっているものの発症危険率は2.61倍、何れか二つ以上を合併しているものの発症危険率は7.60倍であった。肥満、糖尿病、高血圧は単独でもリスク因子として重要であるが、複数を合併した場合は、さらに危険率が上昇することが今回、本邦では初めて明らかとなった。メタボリックシンドロームの観点からの検証は、子宮体がん発症危険群の選別に有用な可能性が高い。今後、子宮体がん検診での効率的なハイリスク群の選定、精度向上にもつながると考えられた。本年度は、Peroxisome Proliferator-Activated Receptor(PPAR)と2量体を形成するRetinoidの研究の総括を行うとともに、子宮内膜病変局所でのPPAR発現動態と密接な関連を持つ脂肪間質細胞に着目した研究をすすめた。すなわち内膜癌局所における微小環境中でのエストロゲン受容体活性化に関わる癌-間質相互作用を探索する目的で、間質細胞の癌細胞に与えるエストロゲンシグナルの作用機序を、ERE(estrogen responsive element)-GFP遺伝子を安定導入した癌培養細胞をレポーター細胞として用いた検討により行った。レポーター細胞およびヒト内膜癌組織の脂肪間質を用いた検討により、腫瘍周辺の脂肪間質細胞がアロマターゼを介したエストロゲン産生によって癌細胞に作用していることが示唆され、また乳癌と同様に内膜癌でもアロマターゼ阻害剤が治療薬として有効である可能性が示された。また前年度に引き続き、疫学的に、内膜癌の発症危険因子に関し、メタボリックシンドロームとの関連という視点からの研究を、日本での症例対照研究で、類内膜腺癌に限定して行った。今回の様々な食品及び嗜好品の摂取頻度に関する検討で、コーヒーを毎日2杯以上飲んでいたグループは、飲まないグループに比べて、内膜癌を発症するリスクが有意に低く、半分程度であることが判明した。すなわち、コーヒー摂取頻度が増すほど内膜癌の発症リスクが有意に低下するという量-反応関係が示され、コーヒー摂取により、内膜癌の発症リスクを予防できる可能性が示された。最近、コーヒー摂取が糖尿病の罹患リスクを有意に減少させるとの報告がなされており(van DAM RM, et.al. JAMA 2005)、この結果はコーヒー摂取がPPAR、さらには内膜癌発症に及ぼす影響という観点からも興味深いと考えられた。本年度は、子宮内膜病変局所でのPPAR発現動態と密接な関連を持つ間質細胞に着目した研究をさらにすすめた。すなわち内膜癌局所における微小環境中でのエストロゲン合成・代謝に関わる癌-間質相互作用を探索する目的で、最近開発された微量測定法(LC/MS/MS法)により、癌組織の微小環境をシミュレートした共培養システムでの検討を行い、アロマターゼ活性が、共培養下では単独培養に比して、間質細胞で有意に亢進するのみならず、癌細胞でも同じく有意に亢進していることを明らかとした。また共培養下では単独培養に比して、エストロゲン活性も有意に亢進していた。このことよりアロマターゼに関する癌細胞と間質細胞の作用は、一方的なものではなく、相互作用であり、両者でアロマターゼ活性が亢進して組織全体でのエストロゲン活性の亢進が起こっていることが示唆された。またアロマターゼ阻害剤の投与により、細胞死が促進されたことから、内膜癌でもアロマターゼ阻害剤が治療薬として有効である可能性が示された。また前年度に続き、内膜癌の発症危険因子に関する、メタボリックシンドロームとの関連という視点からの疫学的研究を、日本での症例対照研究で、類内膜腺癌に限定して行った。

様々な食品及び嗜好品の摂取頻度に関する検討で、緑茶を毎日4杯以上飲んでいた群は、飲まない群に比べて、内膜癌を発症するリスクが有意に低く、約三分の一程度であることが判明した。すなわち、緑茶摂取頻度が増すほど内膜癌の発症リスクが有意に低下するという量-反応関係が示され、緑茶摂取により、内膜癌発症リスクを軽減できる可能性が示された。最近、緑茶摂取が肥満のリスクを減少させるとのレヴュー報告がなされており(Grove KA et al.J Nutr.2010)、この結果は緑茶摂取がPPAR、さらには内膜癌発症に及ぼす影響という観点からも興味深いと考えられた。
ペプチドホルモンの実用化を目指した園芸科学的基礎研究

ペプチドホルモンの1つであるCLE25をカキ`平核無'シュートの発根処理時以降および発根処理10日目以降に処理すると、根が細くなるだけでなく、根長も減少することがわかり、特に後者の処理方法が影響の大きいことを明らかにした。そして、根が細くなった原因は、皮層細胞の分裂が抑制された結果であることも明らかにした。一方、ブドウ`ピノノワール'シュートへのCLE25の処理は根長の減少のみ観察された。しかし、`平核無'および`ピノノワール'の茎頂への処理は、明らかな影響が認められなかった。一方、CLE14の処理はシロイヌナズナの根の伸長阻害だけでなく、根毛数増加に影響を及ぼしたことを明らかにした。植物ペプチドホルモンに関する基礎的研究は、近年めざましい発展を遂げているものの、実用化を目指した本格的な実験はほとんど行われておらず、本研究はその実用化を最終目的としているものである。現在、確認されている15以上の植物ペプチドホルモンの中から、ブドウ等の果樹において関連遺伝子の存在と試験管内処理効果を見いだしたCLEペプチドを用い、園芸作物への分裂組織(メリステム)の形成制御機構を明らかにする。予備実験によりカキ試験管内シュートの発根処理時のCLE25処理により、根の皮層組織の細胞分裂が抑制される傾向はわかっていたが、まだ確証は得られておらず、その最適濃度や最適処理時期については明らかにされていなかった。そこで、種々の処理区を設けて実験を行うとともに、根の凍結切片を作成し、組織および細胞の状態を観察した。一方、このCLE25はCLEペプチドの中でも、糖鎖修飾無しに効果の高いことが認められており多くの実験で使用されているが、シロイヌナズナ突然変異株clavata3を用いて解析が行われ発見されたペプチドホルモンCLV3も、CLE25と同様に処理し、その影響について調査し、CLE25との結果と比較した。カキ`平核無'シュートへの発根処理10日目、すなわち根原体が形成したと思われる時期のCLE25の1μM処理により、無処理区と比較し、平均根長の減少および根が細くなるということを明らかにした。また、根の凍結切片を用いた顕微鏡観察によりその処理による皮層細胞分裂の抑制も確認した。さらに、同様の結果がCLV3にも確認され、皮層細胞分裂へ影響も確認できた。ブドウ根端メリステムへのCLE25処理に関しては、発根処理に用いるNAAの影響が大きく、また複雑であることがわかった。そこで、NAAではなく、IBAをオーキシンとして用いる処理方法に変更した。カキ`平核無'シュートの発根処理時以降および根原体形成後の発根処理10日目以降のCLE25の1μM処理により、平均根長の減少および根が細くなるという現象を3反復の実験により確証でき、特に後者の処理の方が影響が大きかったことを明らかにした。また、根の凍結切片の観察により、皮層細胞分裂の抑制も予備実験と同様に確認できた。さらに、同様の結果がCLV3にも認められ、組織観察により皮層細胞分裂へ影響および3反復実験により有意な差を明らかにできた。以上より、カキ根端メリステムへのCLEペプチドの影響を明らかにできた。現在、茎頂メリステムに対するCLE25の影響を2層培養や振盪培養等により調査中である。ブドウ根端メリステムに対するCLE25の影響に関しては、発根処理に用いるNAAの影響が大きく、また複雑であることがわかった。そこで、NAAではなく、IBAを用い、しかも発根培地への添加処理ではなく、カキの発根処理のように高濃度瞬間浸漬処理を用い、IBAの影響をできるだけ小さくする処理方法に変更してCLE25の影響を調査することとし、現在、調査中である。なお、ストマジェン等、他のペプチドホルモンを用いた実験は、試薬の入手が困難であること、実験手法が複雑になることなどより、CLE25やCLV3を用いた実験を精力的に進めた方が実験の進展する可能性が高いと考えられたことにより、それらに関する新しい知見等が入手できるまでとりあえず延期とした。昨年度はカキ`平核無'シュートから発生した根(端メリステム)への植物ペプチドホルモンCLE25の影響を調べ、その効果を詳細に確認できたので、今年度は茎頂メリステムへの影響を`平核無'シュートを用いて調査した。まず、シュート増殖用培地にCLE25を1μM添加し、茎頂を含むシュート先端を植え付けたが、対照区との成長の差は見られなかった。そこで、シュート先端を培地中に埋め込んだが影響は見られなかった。また、増殖培地に植え付けたシュートの側芽をCLE25を1μM含むアガロースで覆ったり、2層培養法によりシュート上部を液体培地に浸して培養したりしたが、これらも無処理と同じ結果であった。そこでシロイヌナズナ種子の植物ペプチドホルモン処理において効果の高い手法である液体振盪培養をシュート先端を用いて行った。この培養方法はカキでは前例がなかったものの、カキシュートの成長が観察された。CLE25処理により、対照区よりも成長量の低下が見られたものの、反復毎の処理区間の差が大きいため有意差はなく、CLE25のカキ茎頂メリステムへの効果は確認できなかった。

一方、ブドウ`ピノノワール'根端メリステムへのCLE25処理に関しては、昨年度後半から、発根処理方法をNAA低濃度添加処理からIBA高濃度瞬間浸漬処理に変更して行った結果、根の伸長抑制効果が確認できた。反復実験を継続中であり、根の横断面の顕微鏡観察のための薄層切片を作製中である。そして、台木の異なる(=成長量の異なる)ブドウ`クイーンニーナ'樹を用いて開花直前に1μMのCLE25を枝葉に散布し、その後の成長を調査した。対照区と比較して糖度、果粒重、果房重等、果実品質には差はなかったが、枝の伸長はCLE25処理により抑えられる傾向にあった。ただし、反復数が少ないので引き続き実験を行う必要がある。カキ`平核無'の根端メリステムに対する影響と同様の効果があると予想して、CLE25を茎頂メリステムに処理したが、その効果は確認できなかった。この原因として、実験に用いた増殖用培地には細胞分裂を促進する植物ホルモンであるサイトカイニン(ゼアチン)が高濃度で含まれており、その影響が大きく、CLE25の茎頂への成長抑制効果を打ち消したと考えられた。一方、カキのシュートの成長のためにはゼアチンの添加は必須であり、無添加の場合はシュートが枯死することが知られている。これらのことを考慮して、実験を行えば、研究期間終了時までにはその影響の有無を確認できると予想している。よって、実験は順調に進展していると考えた。また、ブドウ`ピノノワール'根端メリステムの実験については、CLE25による成長抑制効果が見られたが、カキとは異なる結果であった。新たな研究の展開が期待でき、実験は順調に進展していると考えた。圃場でのブドウ`クイーンニーナ'樹への処理試験は初めての試みであり、処理濃度や処理時期について手探りの状態であるが、実験材料および使用できる試薬の量が限られている中、影響のありそうな結果が出ているので、実験は順調に進展していると考えた。昨年度、カキ`平核無'シュートの茎頂(メリステム)に対し、植物ペプチドホルモンCLE25を種々の方法で処理したが、その影響は観察出来なかった。シュート成長を促進するために培地に添加した植物成長調節物質の影響の方が大きかったのが原因だと考え、今年度は、試験管内のシュートを発根させ、鉢土にポット植えした小植物体に対し、1μMのCLE25を含んだラノリンを茎頂(腋芽)に直接塗布し、その成長を調査した。しかし、発生したシュート長、葉数、葉重等に無処理区との違いは見られなかった。一方、ブドウ`ピノノワール'の根端メリステムへ1μMのCLE25処理に関しては、根の伸長抑制効果を確認後、根の横断面の顕微鏡観察を行った。サンプリング直後のCLE25処理区の根は細くなっていたが、薄層切片観察時は、処理区の根は太くなっていた。これは、薄層切片作成時の高張液処理が影響しているものと考えられ、CLE25が細胞壁に何らかの影響を及ぼしていることが示唆された。しかし、カキの根で見られたような皮層細胞数の減少は観察出来なかった。また、`ピノノワール'の腋芽へのCLE25の処理を行った。植物成長調節物質を含まない培地で成長中のシュートの腋芽に1μMのCLE25を含むラノリンを塗布処理したが、処理芽からシュートは発生しなかった。そこで、処理芽に着生している葉を取り除き萌芽を促したが、処理芽以外の無処理の腋芽からシュートが発生した。よって、処理するシュートを1芽に調整し、その芽に処理を行った。
ダイナミクスを有する超大規模分散システムのためのメゾスコピック設計・解析手法

本研究の目的は,超大規模分散システムを対象とした分散アルゴリズムの新たな設計・解析手法として,メゾスコピックアプローチに基づく手法を提案し,その有効性を実証することである.メゾスコピックアプローチとは,従来の巨視的手法と微視的手法の中間的手法であり,それぞれの特長である,スケーラビリティと多様なダイナミクスへと適用可能性の両立を目指した.具体的には,以下の研究課題に取り組んだ.(1)メゾスコピックアプローチのための超大規模分散システムモデルの検討.(2)事例研究による,メゾスコピックアプローチの有効性の実証.(3)メゾスコピックアプローチに基づく設計・解析法の方法論の検討.本研究の目的は,超大規模動的分散システムを対象とした分散アルゴリズムの,メゾスコピック設計・解析法を新たに提案し,その有効性を実証することである.具体的には,以下の研究課題に取り組む.1.メゾスコピックアプローチのための超大規模分散システムモデルの検討.2.事例研究による,メゾスコピックアプローチの有効性の実証.3.メゾスコピックアプローチに基づく設計・解析法の方法論の検討.今年度は,当初の計画通り,主として,研究課題2に取り組んだ.得られた研究成果を以下にまとめる.(1)従来の分散システムモデルにおけるメゾスコピックレベル設計を可能にするために,メゾスコピックレベルの対象としてモバイルエージェントを取り上げ,モバイルエージェントを利用した分散システムについて検討した.特に,部分集合問題や均一配置問題などのメゾスコピックアプローチに有用な基本的問題に対し,分散アルゴリズムを提案した.(2) P2Pネットワークに対し,効率的な分散処理を可能とするメゾスコピックレベル構造として,仮想ネットワークを構築するための分散アルゴリズムを提案した.具体的には,P2Pネットワークの論理構造としてよく利用される,弦付きリングを仮想ネットワークとして構成する自己安定手法を提案した.(3)無線ネットワークに対し,メゾスコピックレベル構造として仮想グリッドを導入し,仮想グリッドを利用した経路制御のための分散アルゴリズムを提案した.また,メゾスコピックレベル構造として,クラスタ構造を導入することにより,センサネットワークでの基本問題である,局所トリガ数え上げ問題に対して,効率的な分散アルゴリズムを実現できることを示した.本研究の目的は,超大規模分散システムを対象とした分散アルゴリズムの新たな設計・解析手法として,メゾスコピックアプローチに基づく手法を提案し,その有効性を実証することである.メゾスコピックアプローチとは,従来の巨視的手法と微視的手法の中間的手法であり,それぞれの特長である,スケーラビリティと多様なダイナミクスへと適用可能性の両立を目指した.具体的には,以下の研究課題に取り組んだ.(1)メゾスコピックアプローチのための超大規模分散システムモデルの検討.(2)事例研究による,メゾスコピックアプローチの有効性の実証.(3)メゾスコピックアプローチに基づく設計・解析法の方法論の検討.本研究の目的は,超大規模動的分散システムを対象とした分散アルゴリズムの,メゾスコピック設計・解析法を新たに提案し,その有効性を実証することである.具体的には,以下の研究課題に取り組む.(1)メゾスコピックアプローチのための超大規模分散システムモデルの検討.(2)事例研究による,メゾスコピックアプローチの有効性の実証.(3)メゾスコピックアプローチに基づく設計・解析法の方法論の検討.今年度は,年度当初の計画通り,研究課題(1)および(2)に取り組んだ.各研究課題についての成果を以下にまとめる.研究課題(1)については,分散システムの空間・時間的サブシステムの抽出とそのモデル化に取り組んだ.また,実際の分散システムとして,最近,特に注目されている,Hadoopを取り上げ,メゾスコピックアプローチのための分散システムモデルについて検討した.ここでは,メゾスコピックレベルの対象として仮想計算機を取り上げ,仮想計算機を想定した分散システムのモデル化を行った.研究課題(2)については,(1)で提案した,仮想計算機に基づくメゾスコピックモデルの有用性を実証するために,このモデル上で分散アルゴリズムを設計し,その性能解析および実システムを用いた性能評価を行った.また,従来の分散システムモデルにおけるメゾスコピックレベル設計を可能にするために,メゾスコピックレベルの対象としてモバイルエージェントを取り上げ,モバイルエージェントを利用した分散システムについて検討した.特に,メゾスコピックアプローチに有用と考えられる,基本的な問題を整理し,その問題に対する分散アルゴリズムを提案した.本研究の目的は,超大規模分散システムを対象とした分散アルゴリズムの新たな設計・解析手法として,メゾスコピックアプローチに基づく手法を提案し,その有効性を実証することである.具体的には,以下の研究課題に取り組んだ.(1)メゾスコピックアプローチのための超大規模分散システムモデルの検討.(2)事例研究による,メゾスコピックアプローチの有効性の実証.(3)メゾスコピックアプローチに基づく設計・解析法の方法論の検討.研究課題(1)について:・分散システムの空間・時間的サブシステムの抽出とそのモデル化に取り組んだ.・Hadoopについて,メゾスコピックレベルの対象として仮想計算機を取り上げ,仮想計算機を想定した分散システムのモデル化を行った.研究課題(2)について:・仮想計算機に基づく分散アルゴリズムを設計し,その性能解析および実システムを用いた性能評価を行った.・分散システムについて,メゾスコピックレベルの対象としてモバイルエージェントを取り上げ,モバイルエージェントを利用した分散アルゴリズムについて検討した.

特に,部分集合問題や均一配置問題などのメゾスコピックアプローチに有用な基本的問題に対し,分散アルゴリズムを提案した.・P2Pネットワークに対し,効率的な分散処理を可能とするメゾスコピックレベル構造として,仮想ネットワークを構築するための自己安定分散アルゴリズムを提案した.・モバイル・アドホック・ネットワークに対し,メゾスコピックレベル構造として仮想グリッドを導入し,仮想グリッドを利用した経路制御のための分散アルゴリズムを提案した.研究課題(3)について:・無線センサーネットワークについて,メゾスコピックレベル構造としてクラスタ構造を導入し,クラスタ構造を用いた効率的な分散アルゴリズムの設計法について検討した.情報科学本研究では,超大規模動的分散システムを対象とした分散アルゴリズムのメゾスコピック設計・解析法について検討するために,以下の研究課題に取り組んでいる.1.メゾスコピックアプローチのための超大規模分散システムモデルの検討.2.事例研究による,メゾスコピックアプローチの有効性の実証.3.メゾスコピックアプローチに基づく設計・解析法の方法論の検討.当初の予定通り,課題1および2について,一定の成果を得ており,最終年度に,課題3に取り組むための準備が整っている.特に,今年度に主として取り組んだ課題2については,以下のような結果を得ており,順調に進展していると考えられる.(1)空間的,時間的に変動しうるサブシステムを有する分散システムに対しては,高度な自律適応性が要求されるが,その実現法として,モバイルエージェントを活用することが効果的であると考えている.そこで,分散システムのモバイルエージェントを利用したメゾスコピック設計において,多くのアプリケーションに活用可能と考えられる基本的な問題を整理し,その問題に対する分散アルゴリズムを提案している.(2)仮想ネットワークは,複雑な分散処理の効果的実行を可能とするメゾスコピックレベル構造として期待できる.そこで,本研究では,空間的,時間的に変動しうる動的ネットワークにおいて,所定の仮想ネットワークを自己組織化するための分散アルゴリズムを提案している.(3)無線ネットワークでは,仮想グリッドやクラスタ構造をメゾスコピックレベル構造として利用することが期待される.そこで,本研究では,仮想グリッドやクラスタを利用した,効率的な分散アルゴリズムを提案している.平成24年度は本研究の初年度であり,年度当初の予定通り,研究課題(1)および(2)に取り組み,いくつかの成果を得た.研究課題(1)については,分散システムの空間・時間的サブシステムのモデル化に取り組み,いくつかの成果を得ている.特に,空間・時間的に変動しうるサブシステムも対象としており,新たな研究領域として展開することを期待している.
スピロ炭素戦略を用いた立体規則性共役系高分子の創製

28年度が最終年度であるため、記入しない。フルオレンそのものに選択的に不斉点を導入することに困難が生じたために、あらたにプロキラルなモノマーをデザインした。最終的な立体規則性高分子の合成には至っていないが、鍵となるモノマーの合成とその重合にすでに成功しており、物性の測定に着手している。ポリマー主鎖に導入された置換基が生み出す立体規則性をスピロ炭素戦略により導入するために新たなモノマーを導入した研究を推進する。得られた不斉配向モノマー、ポリマーに関して、溶液、薄膜状態の詳細な分光学的特性を紫外可視吸収、発光、円偏光二色性スペクトル、によって検討する。また、得られオリゴマーあるいはポリマーが液晶相を示す可能性もあるため、DSC測定を行い熱的な特性を明らかとする。集合体形状はFE-SEMおよび原子間力顕微鏡(AFM)により確認し、主鎖配向に関する検討はXRD測定により行う。
自然エンジンの非平衡ダイナミクスの理解と応用

熱による気柱の不安定振動である熱音響自励振動の非線形ダイナミクスの理解を目的とした.熱音響カオス振動子を結合させたとき,カオス的振動を保ったまま同期に至ることが観測された.また同等な二つの熱音響自励振動子をバルブで結合した場合には振動子の振動数差が大きい場合に振動停止に至ることを明らかにした.振動数差がゼロの場合にはバルブに加えて半波長程度の長さのチューブでも結合する必要があった.さらに熱音響自励振動系の発展方程式の実験的導出に成功している.熱による気柱の不安定振動である熱音響自励振動の非線形ダイナミクスの理解を目的とした.熱音響カオス振動子を結合させたとき,カオス的振動を保ったまま同期に至ることが観測された.また同等な二つの熱音響自励振動子をバルブで結合した場合には振動子の振動数差が大きい場合に振動停止に至ることを明らかにした.振動数差がゼロの場合にはバルブに加えて半波長程度の長さのチューブでも結合する必要があった.さらに熱音響自励振動系の発展方程式の実験的導出に成功している.管内気柱の一カ所を局所的に加熱すると,気柱は不安定となりやがて振動を開始する.この熱音響自励振動分岐現象の分岐点に関しては理論的,実験的研究がなされてきた.本研究では,分岐点近傍のダイナミクスを記述する発展方程式を実験的に決定することを試みた.熱音響自励振動分岐では,系のエネルギー生成とエネルギー散逸がちょうど釣り合うように振幅が決定されると見ることができる.本実験では,系に外部から撹乱を加えてこのバランスを変化させることを試みた.すなわち,外部から音響パワーが供給されれば,本来の自励系ではエネルギー散逸が過剰となるような大振幅の高音響エネルギー状態が実現する一方,外部で音響パワー吸収があれば,本来の自励系ではエネルギー生成が過剰となるような小振幅の低音響エネルギー状態が実現する.典型的な熱音響振動系を中空のアクリルパイプを使って自作し,自励振動することを確認した後で,装置の一カ所に音響ドバイバーを接続した.周期的定常状態が実現した状態で,装置内の音場計測を通じて,ドライバーが供給する音響パワーWと系に蓄えられる音響エネルギーEの関係を求め,本来の自励系におけるエネルギー変化量dE/dt(=-W)とEの関係を決定し,熱音響振動系の発展方程式(dE/dtとEの関係)を得た.自励系で観測される定常状態への緩和振動や定常振幅は発展方程式により再現可能であることを確認している.また得られた発展方程式はスーパークリティカル分岐を意味していた.熱による気柱の不安定振動である熱音響自励振動を促進することができれば,可動部品のない熱機関「音波エンジン」の性能向上に貢献できる.またその抑制方法が開発できればガスタービンエンジン等の燃焼器で発生する迷惑な不安定振動を除去し安全性向上に貢献できる.現在は線形現象の立場から解析が試みられることがもっぱらだが,どちらの立場においても有限振幅のもとで生じる非線形ダイナミクスの理解が前提であると考えた.とくに注目したのは,振動子の結合による振動抑制効果とカオス振動子を結合させたときに生じるカオス同期である.同等な二つの熱音響自励振動子を,バルブで結合した場合には振動子の振動数差が大きい場合に振動停止に至ることを明らかにしたが,振動数差がゼロの場合には同相同期に至り,振動は停止しない.振動停止を引き起こす基本的メカニズムがバルブを流れる振動流体が引き起こすエネルギー散逸にあることを明らかにし,その流量を増やすためにバルブに加えて半波長程度の長さのチューブでも結合した.その結果,振動数差がゼロの場合にも振動抑制が可能なことがわかった.電気回路やレーザーなどの物理系では,カオス同期が観測されているが,流体系でのカオス同期はこれまで観測されていない.今年度は共鳴管形状を系統的に変化させることで,熱音響自励振動カオスが発生する条件を明らかにし,さらに二つの振動子の結合させた.ニードルバルブで結合して適当なバルブ開度に保ったところ,カオス的な振動を保ったまま同期に至ることがわかった.このようなカオス同期を実現するには気柱管を互いにどの場所で結合させるかという空間的自由度も重要であることを明らかにしている.熱音響自励振動は,液体ヘリウム配管における不安定振動や,燃焼ボイラーにおけるレイケ管現象など,迷惑な現象として知られている.だから自励振動を抑制する手法を開発することは重要な課題であると考えた.そこで,フィードバックを利用して熱音響自励振動を抑制することを試みた.気柱管に取り付けた圧力トランスデューサーからの電圧シグナルをアンプで増幅するとともにディレイジェネエレータで時間遅れを発生させ,気柱共鳴管の一端に接続した音響ドライバーを使ってフィードバックした.ゲインと遅れ時間をパラメータとして振動抑制条件を探索したところ,気柱振動の周期のほぼ半周期に渡る広い遅れ時間範囲で振動抑制が可能なことが分かった.エネルギー流計測に基づいて振動抑制メカニズムを調べた結果,フィードバック系が音響負荷となることで振動停止に至ることを明らかにした.熱音響自励振動をエンジンとして応用することを目指す場合には,なるべく大振幅音波を発生させることが重要になる.一様温度の気柱管では大振幅になると正弦波的な波形は大きく歪みやがて衝撃波音波に移行するので,それ以上に大きな音圧を実現するのは容易ではない.一方,気柱共鳴管における熱音響自励振動では,かなり大きな音圧が発生可能でありながら,これまで衝撃波音波は観測されていない.しかし,決して衝撃波が発生しない物理的根拠は明確にはない.

そこで共鳴管熱音響自励振動発生装置において,連続的に装置寸法を変更可能にする工夫を施し,なるべく大振幅音波を発生可能な条件を探索した.その結果,一様温度の気柱管に比べて遥かに高い音圧領域において熱音響自励振動が衝撃波に移行することを観測した.この原因を基本モード及び高次モードに対する音響強度計測を通じて明らかにした.当初の計画通りに進展している。25年度が最終年度であるため、記入しない。当初目的としていたフィードバックによる熱音響自励振動を実現できた.またその基本的なメカニズムについても明らかにしている.一方,熱音響自励振動衝撃波の観測にも成功し,エンジンとしての応用を目指す場合の問題点の一つが明らかにできた.分岐点を超えてさらに平衡状態から遠ざけていくと,さらに多様な散逸構造が実現することが知られている.熱音響振動系では,衝撃波形成が期待される.最近になって実験的に衝撃波励起を確認したので,そのメカニズムを探り,さらには抑制方法を明らかにする実験を計画している.また熱音響自励振動そのものを抑制するためにフィードバックを利用する.25年度が最終年度であるため、記入しない。フィードバックによる方法は熱音響自励振動を抑制する有効な手段であることは明らかであるが,ディレイジェネレータや音響アクチュエータなどの電気的,機械的部品を必要とする,そこでこうした機構を用いない方法として,熱音響自励振動装置を結合することで振動を抑制することを試みる.この方法は電気回路等ではoscillation deathとして知られているが,熱音響系に適用した例はまだない.熱音響自励振動系では,カオス振動も観測されているが,この熱音響カオスは液体ヘリウム温度と室温という著しく大きな温度比の下で生じる実験条件に限られている.熱音響カオスが普遍的なものか,あるいはヘリウム温度という特殊事情に由来するのかは明らかになっていない.そこで室温にある熱音響系の一部分を加熱して,温度比が2から3程度の非平衡状態においてカオス振動が発生するかを検証する.
ミセル動電クロマトグラフィーの光学分割への応用研究

ミセル動電クロマトグラフィー(Micellar Electrokinetic Chromatography;MEKC)は、キャピラリー電気泳動の手法と界面活性剤ミセルによる可溶化現象とを組合せた高分離能分析法である。本研究では、キラルな界面活性剤を用いるMEKCにおいて、より効率の高い光学分割を達成するための条件および適用試料範囲の拡大について検討した。試料には主にフェニルチオヒダントイン-DL-アミノ酸(PTH-DL-AA)を、またミセル溶液への添加剤としてアキラルな界面活性剤である硫酸ドデシルナトリウム(SDS)、キラルな非イオン性界面活性剤であるCHAPS、尿素、有機溶媒を使用した。1.これまでの研究で、キラルな陰イオン性界面活性剤であるN-ドデカノイル-L-バリンナトリウム(SDVal)、N-ドデカノイル-L-グルタミン酸ナトリウム(SDGlu)、N-ドデカノイル-L-セリン(DSer)を用いるMEKCによって、アミノ酸誘導体や数種の薬物成分の光学分割が可能であることが明らかにされている。本研究では、これらと類似した界面活性剤であるN-テトラデカノイル-L-グルタミン酸ナトリウム(STFlu)を用いて、新たな応用の可能性を検討した。2.STGluは中性の水系溶媒に対する溶解度が低く充分なミセル生成が起こらないため、塩基性緩衝液の使用および緩衝液への有機溶媒添加について検討した。その結果、pH 11.0の緩衝液にメタノールまたは2-プロパノール(IPA)を添加した系が最も良好な結果を与えることが分かった。3.100mMSTGlu/100mMSDS/25mMCHAPS/1M尿素(pH 11.0)-30%メタノールを用いた場合に、5種類のPTH-DL-AAの相互分解とそれぞれのDL体の良好な光学分割が達成された。選択性についてはSDVal、SDGlu、およびDSerの場合とほぼ同等であった。同系でメタノールの代わりにIPAを使用したところ、いずれのPTH-DL-AAについても光学分割は不可能であった。4.CHAPSを含まない系においても上とほぼ同等の分離結果が得られた。また、STGluを含まずキラルな界面活性剤としてCHAPSのみを含む系では光学分割は達成されなかった。このことから、本系における不斉識別には、STGluが支配的な役割を果たしていることが分かった。
甲状腺ホルモン欠乏による胎生期脳障害の病態解明に関する研究

胎児脳での甲状腺ホルモンの影響について検討した。甲状腺ホルモン輸送体(MCT8)をクローニングし、プラスミドを作成した。野生型、変異型プラスミドの強制発現実験より、胎児脳の正常発達には甲状腺ホルモンが野生型とほぼ同等量が必要であることが示唆された。MCT8遺伝子異常症では乳児期早期に乳酸が高値を示し、診断マーカーとして有用であることが示唆された。また脳のMCT8タンパクの局在性を確認するため、MCT8タンパクを抗原として、ウサギに免役させ、抗ヒトMCT8タンパク抗体を得た。本研究では、MCT8遺伝子変異を持つ症例の症状は胎児脳の甲状腺不足によるという仮説を立て、以下の実験をおこなった。この変異を持つ個体は、重度の精神運動発達遅滞を認め、現在10歳であるが寝たきりである。体位変化に伴う下肢のジストニア様運動と部分てんかん発作を特徴とする。この症例の持つ変異遺伝子の甲状腺ホルモン輸送機能をin vitroで解析した。この結果、第二膜貫通部位のVal重複変異では、甲状腺ホルモン輸送能は、正常対照に比べ、明らかに低下していたが、残存活性を認めた。変異を有する甲状腺輸送体では、細胞膜への移動は障害されていなかった。この結果、この変異を持つ個体では、胎児期から神経細胞の甲状腺ホルモンが不十分であったことが推測された。残存活性を認めるが、神経症状はnull変異と変わらないことから、胎児脳発生の特定な時期に、胎児脳の特定な部位で十分な甲状腺ホルモンがないと、神経症状が不可逆的に発展することが推定された。胎性早期の甲状腺ホルモンは母体血中から供給されているという仮説がある。妊娠第1三半期の母体100例の血中の甲状腺ホルモンを測定した。その結果、遊離T4は1.16±0.14ng/dL、遊離T3は2.78±0.32pg/mL、TSHは1.21±1.84μIU/mLであった。現在FT4が10パーセンタイル以下であった母体の子どもの発達を経過観察中である。何らかの発達障害が観察されれば、妊娠早期の低FT4血症が子どもの発達に影響する可能性が示唆される。本研究では、MCT8遺伝子変異を持つ症例の症状は胎児脳の甲状腺不足によるものという仮説を立て、以下の実験を行った。この変異を持つ個体は、重度の精神運動発達遅延を認め、多くの症例は寝たきりとなる。また体位変化に伴う下肢のジストニア様運動と部分てんかん発作を特徴とする。2007年までの実験内容を学会および論文発表し、同様の臨床症状症例の遺伝子を全国より提供してもらい、MCT8遺伝子変異の有無と発現実験による機能解析を行い、臨床症状と変異タンパク機能との相関を試みた。集められた検体は自験例を含め4症例であった。PCRダイレクトシークエンスによって塩基配列を確認し、それぞれ685insGTG(既報)、T912C、577delAA、G1492Aの変異だった。追加された3症例について発現実験を行い、機能解析を行った。甲状腺ホルモン輸送能の実験では、685insGTGに50%程度の活性、T912Cに40%程度の活性、577delAA、G1492Aには活性を認めなかった。これらの症例の臨床症状、検査結果等を比較検討したが明らかな差異は認められなかった。このことからほぼ野生型と同程度の甲状腺ホルモン輸送能がなければ、不可逆的神経症状に発展することが推定された。胎生早期の母体からの甲状腺ホルモンの影響に関する検討では、現時点で明らかな神経・精神症状を訴える症例は出現していない。しかし広汎性発達障害や自閉症スペクトラムの発現は就学前までの観察が必要であるため、引き続き追跡調査を継続中である。前回報告後、さらに全国よりMCT8遺伝子症例を提供してもらい、3症例を追加した。PCRダイレクトシークエンスによって塩基配列を確認し、それぞれp.Lhe340Pro、c.del1648_1662、p.Phe273delの変異だった。甲状腺ホルモン輸送能の実験ではいずれも輸送能活性の低下を認めた。解析を行った7例を比較検討したところ、6例までに乳児期早期の一過性高乳酸血症を認めた(乳酸ピルビン酸比:25.1±7.7)。本疾患は精神運動発達遅延を主訴として受診され、ルーチン検査として乳酸、ピルビン酸が測定されることが多い。

このことから、精神運動発達遅延の児において、高乳酸ピルビン酸比が確認された場合は、既存の鑑別疾患とともにMCT8遺伝子異常症を考慮する必要が示唆された。また胎生早期の母体からの甲状腺ホルモンの影響に関する検討では、現時点で明らかな神経・精神症状を訴える症例は出現していない。一般的に広汎性発達障害や自閉症スペクトラムの発現は就学前までの観察が必要であり、今回の調査では少なくとも母体の甲状腺機能の低下によって、広汎性発達障害や自閉症スペクトラムの発症が促進されることはなかった。より年長児での広汎性発達障害や自閉症スペクトラムの発症頻度の差異については、いまだ不明である。
ＤＮＡ損傷修復における細胞核構造とクロマチンの相互作用：その機構解明と人為操作

本年度はアクチンファミリーを含むクロマチン構造変換複合体と細胞核構造タンパク質との相互作用の解析により、損傷DNAの空間配置決定のメカニズムを明らかにすることを目的とした。正確なDNA損傷修復の機構として、S期からG2期における相同組換え修復が挙げられるが、その際、損傷誘導的に姉妹染色分体間が接着(コヒージョン)することが知られている。そこで、クロマチン構造変換複合体の損傷誘導的コヒージョンへの関与について着目した。解析には、特定の単一部位に誘導的に二本鎖切断を起こすことのできる出芽酵母株を用い、損傷誘導的コヒージョンを切断領域近傍のGFPのスポット数で判別した。これによりDNA損傷部位の核膜周辺への移行および結合に必要なクロマチン構造変換複合体である、SWR1複合体およびINO80複合体の機能欠損株の損傷誘導的なコヒージョンについて解析したところ、SWR1複合体のみが関与することを明らかにした。このことから、両複合体に含まれるアクチンファミリーの構成の違いにより損傷誘導的コヒージョンへの関与の差が生じる可能性が示唆された。次にコヒージョンに必要なコヒーシン複合体に対するクロマチン免疫沈降行ったところ、SWR1複合体が関与する損傷部位の核膜周辺への結合は、コヒーシン複合体の損傷部位への結合ではなく、その後のコヒージョン確立に必要であることが示唆された。損傷誘導的コヒージョンの確立には、コヒーシンタンパク質の損傷誘導的なSUMO化修飾が必要であるが、SWR1複合体機能欠損株においてはその割合が低下していた。これらの結果から、SWR1複合体は、DNA損傷部位を核膜孔複合体へ結合させることで、核膜孔複合体と間接的に結合したSUMO化酵素Mms21による損傷誘導的なコヒーシンタンパク質のSUMO化修飾を促進し、正確な組換え修復に寄与していることが明らかとなった。当研究室ではこれまで、出芽酵母をモデル系として、細胞核内アクチンファミリーのDNA損傷修復への関与について解析を行ってきた。アクチンファミリーは、損傷修復に関連する特徴的なクロマチン構造形成に関与することに加えて、核内での損傷DNAの空間配置にも関与することが示唆されている。本研究員は、これらの核内アクチンファミリーの特徴を分子レベルで解明するために、複数のアプローチを行っている。その結果、細胞周期S期からG2期での相同組換え修復における損傷誘導的姉妹染色分体間の接着におけるアクチンファミリーの機能の一部を明らかにした。この研究成果については、国内学会で4回(うち1回は国際学会)の報告を行った。以上の研究成果や研究活動から、本研究課題について、「期待以上の研究の進展があった」と判断した。クロマチン構造変換複合体中のアクチンファミリーと相互作用する核構造タンパク質の免疫沈降法による同定を継続して行う。出芽酵母では、HOエンドヌクレアーゼの発現誘導により、ゲノム上の特定部位にDNA損傷を誘導できる系を用い、同定した核構造タンパク質がDNA損傷部位に結合するかどうかを、クロマチン免疫沈降法(ChIP法)により解析する。また、ヒト培養細胞においてもDSB領域でのアクチンファミリーと核構造タンパク質との相互作用に解析を行うために、特定の位置にDNA二本鎖切断(DSB)を誘導する細胞株を樹立する。一般に解析に用いられている株化培養細胞では、チェックポイント機構やDNA損傷修復機構の変化によって、通常の細胞よりも多くのDNA損傷がすでに存在しており、これを回避する必要がある。そこで、ヒト初代皮膚線維芽細胞(Human Dermal Fibrobalsts, neonatal; HDFn)を利用する。ヒト皮膚線維芽細胞HDFn細胞に対し、セントロメア近傍のヘテロクロマチン領域に対するガイドRNAを設計し、Cas9ヌクレアーゼとともに発現させることで、特定の位置にDNA二本鎖切断(DSB)を誘導する細胞株を樹立する。樹立した細胞または特定部位にDSBを誘導できる出芽酵母からクロマチン画分を調製し、アクチンファミリーと相互作用する核構造タンパク質に対する抗体を用いてクロマチン免疫沈降シーケンス(ChIP-seq)を行う。それにより目的の核構造タンパク質が結合するクロマチン領域を同定し、DSB誘導前後で変化するか解析する。

これらの結果から、SWR1複合体は、DNA損傷部位を核膜孔複合体へ結合させることで、核膜孔複合体と間接的に結合したSUMO化酵素Mms21による損傷誘導的なコヒーシンタンパク質のSUMO化修飾を促進し、正確な組換え修復に寄与していることが明らかとなった。当研究室ではこれまで、出芽酵母をモデル系として、細胞核内アクチンファミリーのDNA損傷修復への関与について解析を行ってきた。アクチンファミリーは、損傷修復に関連する特徴的なクロマチン構造形成に関与することに加えて、核内での損傷DNAの空間配置にも関与することが示唆されている。本研究員は、これらの核内アクチンファミリーの特徴を分子レベルで解明するために、複数のアプローチを行っている。その結果、細胞周期S期からG2期での相同組換え修復における損傷誘導的姉妹染色分体間の接着におけるアクチンファミリーの機能の一部を明らかにした。この研究成果については、国内学会で4回(うち1回は国際学会)の報告を行った。以上の研究成果や研究活動から、本研究課題について、「期待以上の研究の進展があった」と判断した。クロマチン構造変換複合体中のアクチンファミリーと相互作用する核構造タンパク質の免疫沈降法による同定を継続して行う。出芽酵母では、HOエンドヌクレアーゼの発現誘導により、ゲノム上の特定部位にDNA損傷を誘導できる系を用い、同定した核構造タンパク質がDNA損傷部位に結合するかどうかを、クロマチン免疫沈降法(ChIP法)により解析する。また、ヒト培養細胞においてもDSB領域でのアクチンファミリーと核構造タンパク質との相互作用に解析を行うために、特定の位置にDNA二本鎖切断(DSB)を誘導する細胞株を樹立する。一般に解析に用いられている株化培養細胞では、チェックポイント機構やDNA損傷修復機構の変化によって、通常の細胞よりも多くのDNA損傷がすでに存在しており、これを回避する必要がある。そこで、ヒト初代皮膚線維芽細胞(Human Dermal Fibrobalsts, neonatal; HDFn)を利用する。ヒト皮膚線維芽細胞HDFn細胞に対し、セントロメア近傍のヘテロクロマチン領域に対するガイドRNAを設計し、Cas9ヌクレアーゼとともに発現させることで、特定の位置にDNA二本鎖切断(DSB)を誘導する細胞株を樹立する。樹立した細胞または特定部位にDSBを誘導できる出芽酵母からクロマチン画分を調製し、アクチンファミリーと相互作用する核構造タンパク質に対する抗体を用いてクロマチン免疫沈降シーケンス(ChIP-seq)を行う。それにより目的の核構造タンパク質が結合するクロマチン領域を同定し、DSB誘導前後で変化するか解析する。