hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
連続反応の集積化を基盤とする不斉分子変換プロセス

申請者は、これまでバナジウム金属触媒、酸塩基複合有機分子触媒、及び金属・有機分子ハイブリッド触媒等の多機能不斉触媒の開発に成功している。これら触媒を活用することで、光学活性オキサヘリセンや連続キラル四置換炭素を含む複素環、軸性キラリティーを有するアルカロイドなど、ラセミ体として得るのも困難な複雑化合物の短工程合成を可能としている。これら反応を効率的に促進するには、触媒を構成する複数の活性化部位による反応基質の多点配向制御が重要であり、酵素的作用機序を持つ不斉触媒としての知見も数多く得ている。そこで本研究では、多機能触媒が促進する連続反応をさらに集積化し、既存法(バッチ法)では合成が困難な多置換・多官能性キラル骨格の触媒的かつエナンチオ選択的構築法を開拓する。触媒をリサイクル可能な固定化触媒へと導き、省資源・環境調和型不斉反応プロセスへと展開する。複雑な多成分連結反応をマイクロフロー合成に組み込むことで、生物活性天然物や医薬原料の供給に有効な実用的不斉分子変換法の確立を目指す。本年度は金属・有機分子ハイブリッド触媒が促進する不斉ヘテロカップリング反応と光学活性ビカルバゾールアルカロイド類のドミノ反応集積型ダイバージェント合成を主テーマに研究を行った。ヒドロキシカルバゾールの二量体であるビヒドロキシカルバゾールは、天然に広く存在し、抗菌活性や抗酸化作用など生物活性を示す。しかし、化学安定性の低いヒドロキシカルバゾールの網羅的かつエナンチオ選択的な合成法は確立されておらず、その絶対配置も未決定なものが多い。今回、二核バナジウム触媒とバナジウム有機分子ハイブリッド触媒とを使い分けることで、ヒドロキシカルバゾールのホモ及びヘテロカップリング反応を制御できることを見出した。応用研究として、Sorazolon E2の初めての不斉全合成を達成した。不斉ドミノ反応の集積化において、マイクロミキサーの反応条件探索に機械学習を活用したところ、1分以内にキラルなスピロオキシインドールを合成可能な反応条件を見出すことができた。本ドミノ反応で合成した化合物の中にはWntシグナル阻害活性を示すものもあり、医薬資源としての応用も期待される。2019年度も引き続き、金属・有機分子ハイブリッド触媒が促進する不斉ヘテロカップリング反応を基軸とする光学活性ビカルバゾールアルカロイド類のドミノ反応集積型ダイバージェント合成を遂行すると共に、フロー合成を念頭に多機能不斉触媒の固定化研究を開始する。
揺らぐ非平衡構造によるフィードバック制御：べん毛モーターのトルク発生機構の解明

H28年度に構築したトルクスピードカーブ測定法を発展させ,以下の成果を挙げた.1.固定子の蛍光観察.蛍光たんぱく質を融合した固定子を用い,固定子のモーターへの結合数を蛍光強度から測定できる系を構築した.この実験系は,すでに他研究室で実現されているが,当研究室では,回転電場法と組み合わせることで,今後,トルク発生と固定子脱着の同時観察に挑戦する.特に,負荷をON/OFFさせて蛍光強度変化のタイミングを測定することで,固定子の結合・解離の時定数の負荷依存性を決定することを目指す.これらの実験から仮説を検証し,固定子の結合解離メカニズムを究明する.2.解析法の改良.テザードセル法では,回転の揺らぎが小さいため,実験系のノイズの影響が大きくなり,測定に大きな問題が生じていた.そこで,Speck-Seifertの等式[Speck and Seifert, EPL 74, 391(2006)]を用い,回転速度から角度ごとの局所的な平均速度を引くことで,実験系のノイズを著しく減らすことに成功し,揺らぎの高精度測定が可能となった.これにより,より正確なトルクスピードカーブが得られるようになった.3.変異型モーターのトルクスピードカーブの測定.プロトンの流れが遅い変異型(M206IおよびD33E),および,固定子がなく回転ブラウン運動をする変異型(ΔMotAB)を用い,トルクスピードカーブを測定した.これまで,M206Iはゼロトルクスピードが低く,また,D33Eはストールトルクおよびゼロトルクスピードが低いことが知られていた.回転電場法を用いた本研究においても,同様の傾向が得られ,測定法の妥当性を実証することができた.以上の2および3について論文を執筆中である.29年度が最終年度であるため、記入しない。29年度が最終年度であるため、記入しない。1.べん毛モーターの高精度トルク制御の実現回転電場法をべん毛モーターに応用することで,高精度のトルク制御・測定を行った.以前にも回転電場法のべん毛モーターへの適用例があったが,外部トルクの校正が実現しておらず,限定的な使い方しかできなかった.我々は,回転分子モーターであるF1-ATPaseで実現していたトルク校正法をさらに発展させ,べん毛モーターの高精度外部トルク制御に成功した.これまで,測定とトルク校正を独立に行っていたが,細胞の状態は時々刻々と変化するため,効率化が必要である.そこで,測定と同時にトルク校正を行えるようにシステムを改良した.これにより,より高精度のトルク制御・測定を実現した.2. 1つのべん毛モーターのトルク特性の高精度測定上記のトルク校正方法を用い,1つのモーターでトルク-スピードカーブを高精度に測定することに成功した.トルク-スピードカーブは,モーターの性能指標として重要である.従来のビーズアッセイ法では,多数のモーターについて平均をとることでトルク-スピードカーブを得ていたが,(i)モーターごとに異なる特性が平均化されてしまう.(ii)モーターが出せる最大トルク(ストールトルク)や無負荷時の最大回転速度(ゼロトルクスピード)など重要な指標が外挿で推定するしかなかった.新しい系により,これらの問題を解決し,ストール付近でモーターの発生トルクが急激に高くなるなど,モーターのトルク発生機構に関する新しい知見が得られた.これまで,べん毛モーターはパワーストローク機構により回転するというモデルが有力だと考えらえてきたが,我々の結果から,パワーストロークとラチェットの組み合わせで回転している可能性が示唆された.また,個々のモーターのトルクスピードカーブを測定することで,モーターや細胞の「個性」が測定可能なシステムを構築できた.すでに,べん毛モーターの高精度トルク制御を実現し,1つのべん毛モーターのトルク特性の高精度測定に成功した.これにより,これまでは多数のモーターで平均化されてしまい測定が困難であった,モーターの「個性」を測定することができるようになった.また,高精度測定により,トルクスピードカーブの詳細な形状が得られ,べん毛モーターのトルク発生機構に関する知見が得られた.その一方で,当初,固定子の脱着による動的なトルク変化を観察できると期待していたが,まだ観測できていない.H28年度に構築したトルクスピードカーブ測定法を発展させ,以下の成果を挙げた.1.固定子の蛍光観察.蛍光たんぱく質を融合した固定子を用い,固定子のモーターへの結合数を蛍光強度から測定できる系を構築した.この実験系は,すでに他研究室で実現されているが,当研究室では,回転電場法と組み合わせることで,今後,トルク発生と固定子脱着の同時観察に挑戦する.特に,負荷をON/OFFさせて蛍光強度変化のタイミングを測定することで,固定子の結合・解離の時定数の負荷依存性を決定することを目指す.これらの実験から仮説を検証し,固定子の結合解離メカニズムを究明する.2.解析法の改良.テザードセル法では,回転の揺らぎが小さいため,実験系のノイズの影響が大きくなり,測定に大きな問題が生じていた.そこで,Speck-Seifertの等式[Speck and Seifert, EPL 74, 391(2006)]を用い,回転速度から角度ごとの局所的な平均速度を引くことで,実験系のノイズを著しく減らすことに成功し,揺らぎの高精度測定が可能となった.これにより,より正確なトルクスピードカーブが得られるようになった.3.変異型モーターのトルクスピードカーブの測定.プロトンの流れが遅い変異型(M206IおよびD33E),および,固定子がなく回転ブラウン運動をする変異型(ΔMotAB)を用い,トルクスピードカーブを測定した.

これまで,M206Iはゼロトルクスピードが低く,また,D33Eはストールトルクおよびゼロトルクスピードが低いことが知られていた.回転電場法を用いた本研究においても,同様の傾向が得られ,測定法の妥当性を実証することができた.以上の2および3について論文を執筆中である.1.解析法を改良するとともに実験条件を検討し,より高精度のトルク測定・制御を実現する.これにより,固定子脱着によるトルク変化を測定する.2.蛍光たんぱく質を融合した固定子を用い,固定子のモーターへの結合数を蛍光強度から測定できる系はすでに構築できている.固定子脱着とトルク発生の同時観察を行い,固定子脱着の結合レートのトルク依存性を測定する.我々は,結合ではなく脱離のみがトルク依存性を持っているという仮説を立てているが,その検証を行うことで,べん毛モーターの固定子数制御の機構に迫る.29年度が最終年度であるため、記入しない。29年度が最終年度であるため、記入しない。
水生から陸生にともなう飲水機構の進化:魚類を用いてその原点を探る

本研究において、グアニリン、アドレノメデュリン、リラキシンなどのイオン排出・降圧ホルモンが魚類で多様化しており、それらが魚類の浸透圧調節に重要であることを明らかにした。また、飲水を抑制するナトリウム利尿ペプチドと促進するアンジオテンシンが、延髄の最後野に作用して嚥下による反射的な飲水を調節していることを明らかにした。この結果は、前脳に作用して「渇き」という動機づけにより飲水する陸上動物と異なる。本年度は,私どもが魚類で発見した新規アドレノメデュリン(AM)ファミリーの生理作用を明らかにする目的で,AM1,AM2,AM5を合成してウナギの末梢と中枢に投与し,その循環調節作用おまび浸透圧調節作用を調べた。その結果,末梢に投与されたAM2とAM5は,これまで調べられたどの降圧ホルモンよりも強力にウナギの血圧を低下させた。いっぽう,AM2を脳室内に投与すると血圧が上昇したが,AM5は血圧を下降させた。浸透圧調節作用に関して,AM2はこれまで知られている最も強力な飲水惹起ホルモンであるアンジオテンシンよりもさらに強力に飲水を惹起した。また,AM2は血圧を変化させない低用量で抗利尿作用,抗ナトリウム利尿作用を示した。このように,AMフアミリーは魚類においてとりわけ作用が強く,飲水促進作用や抗利尿作用を持っことから,海水という高いいてとりわけ作用が強く,飲水促進作用や抗利尿作用を持つことから,海水という高い浸透圧環境への適応に重要な働きを持つ可能性が高い。浸透圧調節に関わる作用の中でも,本研究の主題である飲水調節作用がとりわけ高いことが注目される。AMファミリーが飲水調節機構にどのように関わっているかをより深く理解するため,まず末梢に投与されたAMの脳内作用部位を同定している。現在その可能性が高い最後野(area postrema, AP)のニューロンがAMの投与により活性化されるかどうかをc-fos遺伝子の発現を指標に調べ,その関与がさらに示唆された場合は,局所投与実験や局所破壊実験により確認する。本年度は、飲水調節ホルモンの末梢投与や水電解質バランスを変化させた時に起こる飲水が、脳内でどのように受容されて飲水が制御されているかを明らかにする実験を行った。ウナギの脳内で血液脳関門がないことがわかっている最後野を、(1)熱凝固により破壊する、あるいは(2)最好野にカイニン酸を投与してニューロンを破壊する、などの処理をおこなった後に、飲水惹起ホルモンであるアンジオテンシンやアドレノメデュリン、飲水抑制ホルモンである心房性ナトリウム利尿ペプチド、グレリン、ウロテンシンIIを血液中に投与して、これらホルモンによる飲水の変化が処理以前と比較して減弱したか否かを観察した。また、(2)高張食塩水を投与する、(2)1ミリリットルの血液を脱血したり1ミリリットルの生理食塩水を輸液する、などの処理をして水電解質バランスを変化させ、その後に起こる飲水に対する最後野破壊の影響も見た。その結果、最後野はこれらホルモンや水電解質バランスの変化により変化する飲水に関与していることが明らかになった。例外はウロテンシンで、投与後に起こる血圧の上昇に伴い飲水が長時間にわたり抑制されるが、最好野の破壊はこの飲水抑制に影響しなかった。このように、血液脳関門をもたない脳室周囲器官である最後野が、血液中の飲水調節因子を受容する窓口になっていることがわかった。延髄にあり嚥下を調節している最後野のほかに、私たちは視床下部に血液脳関門を欠く部位を発見した。これは哺乳類で知られている終板器官であると予想しているが、今後はこの部位が陸上動物で惹起される「渇き」に関与しているか否かを調べる予定である。水中生活を行う魚類では常に口中に水が存在するため、嚥下のみで飲水することができる。いっぽう陸上動物では、「渇き」に動機づけられて水を探し、水を口に含んでから嚥下することで水を飲む。すなわち、魚類では前脳にある中枢で生じる「渇き」の感覚なしに飲水することが可能である。その証拠として、ウナギの前脳を完全に摘出してしまっても飲水刺激により飲水が生じる。これらのデータを基に、平成21年度は次の成果を得た。1)後脳にある最後野とよばれる脳室周囲器官に嚥下に関与する中枢があることがわかった。その証拠として、最後野を局所破壊すると飲水惹起ホルモンであるアンジオテンシンや、飲水抑制ホルモンである心房性ナトリウム利尿ペプチドが効かなくなること、および飲水を促進する脱血(血液量の減少)やウナギでは飲水を抑制する血漿浸透圧の上昇も最後野を破壊すると無効になることがわかった。2)脳室周囲器官は血液脳関門が不完全なため、ホルモンなど血液中の情報を受容することができるが、哺乳類でアンジオテンシンの飲水惹起作用の標的器官とされている終板器官がウナギにも存在することが示唆された。

すなわち、血漿タンパク質であるアルブミンと結合するため血液中に投与すると血液脳関門を通過しないエバンスブルーをウナギの血液中に投与すると、視交叉上の正中部にある終板器官らしき部位が青く染まることを見つけた。今後は終板器官でも血液中の飲水刺激を受容して魚類でも「渇き」を惹起している可能性を検討する。すなわち、魚類では前脳にある終板器官による「渇き」の調節と、後脳にある最後野による「嚥下」の調節により2重の調節を受けている可能性がある。
サブカルチャーの「サブ-メイン」構造の「融解説」と「多極化」説

(1)理論研究:サブカルチャーの「融解」説に対して、「多極化」説を対置し、二つの批判的論点に至ったことが、本研究の理論的な成果である。(1)対抗性、下位性を持った団塊世代の若者文化は大きな影響力をもった。しかし、そのスタイルが一般的に受け入れられることで文化は下位的なものではなくなり、いわゆる「ゆたかな社会」のなかで若者の対抗性も消失した。若者文化の「融解」説は、このような分析に立脚するものである。こうした「融解」説は、下位的なサブカルチャーの「抽出から融解へ」、「サブからポピュラー」へというプロセスを指摘した点で、大きな意義を持つ。しかし、そうしたプロセスを一回限りのものとして固定化して、サブカルチャーの終焉説に接続される時、「融解」説は問題である。つまり、団塊世代によって顕在化したサブカルチャーというチャンネルの様々な可能性が、隠蔽されてしまうのではないかという問題である。人口の多い団塊世代は、青年期だけでなくライフコースの各段階において、「サブカルチャー的なもの」の様々な可能性を開示してきた。田舎、ジェンダー、障碍者、高齢者などの抱えるバリアフリー化の問題は、このようなサブカルチャー的な視点から見ることもできる。(2)こうした視点の前提として、「サブとメイン」は実体論的に把握されるべきではなく、一定の根拠づけを持った相対的な関係性として、文化相関主義的に把握されるべきであるという理論的知見に逢着した。(2)調査研究:潜在化しているリソースフルな文化チャンネルの可能性、下位性のポピュラー化という点に着目し、いくつかの調査研究を行った。従来から続けている地方のサブカルチャーの研究としては、西日本各都市の文化スポット、路上文化の観察などと行った。また、地方都市における「子ども」、「少年犯罪」、「市民性」、「暴力表現の作品性とリテラシー」などについて調査を行った。(1)理論研究:G・H・ミードのパースペクティブ論を中心として、「サブーメイン構造」の立論に有用と思われる理論的知見を検討した。ミードを含むアメリカ機能主義の発想が、大衆性と思想性との両立を可能にさせるようなものであることを確認した。この点については、「書評に応えて」「現代文化と社会秩序」(いずれも裏面)のなかで中間的成果を論じている。(2)概念の吟味:サブカルチャーの「サブーメイン構造」については、本研究の骨子である「多極化」説を、「融解説」を中心とした先行研究と対比するとともに、その内実を「多重化」「可変化」「装置化」という三点において規定し学会報告を行った。司会者の石田佐恵子氏をはじめフロアー各位から、サブカルチャーの定義、「メイン」の定義などについて、質問が寄せられた。これを、『社会学評論』掲載の『サブカルチャーの社会学』書評(石田佐恵子氏執筆)、『ソシオロジ』掲載の書評(長谷正人氏執筆)の批判と対照・吟味して、成果の一部を「書評に応えて」(裏面)にまとめた。(3)調査の進行状況:「サブカルチャーのサブカルチャー」のフィールドワークをパイロット的に中国九州地方で行った。女子大生(「居場所をさがす女子大生」)、地方の若者文化(「若者の意識変化と地域文化の可能性」)、若者と恥の文化などについて、中間報告的な論考を執筆した(いずれも裏面)。派生的ではあるが、青年層を「勝ち組-負け組」に二分するような人的資源動員ではなく、よりきめこまかな資源動員が今日求められているのではないかという論点が結果として明らかになった。「多極化」の内実を政策的に提起した論点である。(4)継続する作業:

「サブのサブ」についてはさらに、少年犯罪、死生観などについて、中央紙と地方紙の新聞報道言説を比較する調査を進め、論考を準備中である。(5)課題と問題点:ただし、当初予定された「地方の地方」のフィールドワークは今後の課題として残されている。このことは理論的研究の結果であるが、調査計画を一定変更する必要がでてくる可能性もある。理論研究は引き続き継続する予定である。1.理論的根拠づけとしてのミードを中心とした行動主義、機能主義の社会心理学理論について研究を深めた。とりわけミードの未公刊論文集や社会心理学諸義などについて文献研究を行い、パースペクティブ論について整理を行った。成果の一部は青木書店から近刊予定の『哲学中事典』の「機能主義」という解説に反映。2.福岡市各地のサブカルチャーシーンを観察し、またなんとかインタビューが可能な場合は随時実施し、非常な大きな特徴をもつこの地域のサブカルチャーについて調査を行った。3.岡山市近郊における青少年の文化を観察しているうちに、長船(備前市)でおこったバット殺傷事件にゆきつき、この事件をめぐる報道について調査をした。進学、部活動、メディア、地域、学校制度など、少年を「焦燥」にかりたてる文化のケースとして興味深いものであり、論文をまとめた。(小谷敏『少年論を読む(仮題)』世界思想社近刊)。この他少年事件についてもう一つ論文を執筆した(伊坂吉次他編『生と死の現場』ナカニシヤ近刊)。(1)理論研究:サブカルチャーの「融解」説に対して、「多極化」説を対置し、二つの批判的論点に至ったことが、本研究の理論的な成果である。(1)対抗性、下位性を持った団塊世代の若者文化は大きな影響力をもった。しかし、そのスタイルが一般的に受け入れられることで文化は下位的なものではなくなり、いわゆる「ゆたかな社会」のなかで若者の対抗性も消失した。若者文化の「融解」説は、このような分析に立脚するものである。こうした「融解」説は、下位的なサブカルチャーの「抽出から融解へ」、「サブからポピュラー」へというプロセスを指摘した点で、大きな意義を持つ。しかし、そうしたプロセスを一回限りのものとして固定化して、サブカルチャーの終焉説に接続される時、「融解」説は問題である。つまり、団塊世代によって顕在化したサブカルチャーというチャンネルの様々な可能性が、隠蔽されてしまうのではないかという問題である。人口の多い団塊世代は、青年期だけでなくライフコースの各段階において、「サブカルチャー的なもの」の様々な可能性を開示してきた。田舎、ジェンダー、障碍者、高齢者などの抱えるバリアフリー化の問題は、このようなサブカルチャー的な視点から見ることもできる。(2)こうした視点の前提として、「サブとメイン」は実体論的に把握されるべきではなく、一定の根拠づけを持った相対的な関係性として、文化相関主義的に把握されるべきであるという理論的知見に逢着した。(2)調査研究:潜在化しているリソースフルな文化チャンネルの可能性、下位性のポピュラー化という点に着目し、いくつかの調査研究を行った。従来から続けている地方のサブカルチャーの研究としては、西日本各都市の文化スポット、路上文化の観察などと行った。
オンライン予測における次元圧縮に関する研究

これまで,オンライン予測の問題に対し,ほぼ最適な予測値系列を出力するさまざまな重み更新アルゴリズムが開発されている.これらのアルゴリズムは,各時刻tにおいて重みベクトルw_t∈R^Nを保持し,新しい観測データx_t∈R^Nが与えられると,内積演算(w_t・x_t)に基づいて予測値を出力し,重みをw_<t+1>に更新するという共通の性質を持つ.本研究では,ある構造を持つ問題が,適当な変換φ:R^n→R^Nによって高次元空間(N≫n)に写像されたベクトルx_t=φ(z_t)(z_tは実際の観測データ)に対するオンライン予測の問題とみなせることに着目し,写像φを陽に用いずに予測アルゴリズムを効率よく模倣できるための条件について調べた.特に,重みベクトルもw_t=φ(v_t)のように低次元空間におけるベクトルv_tを用いて間接的に表すことができれば,内積w_t・x_t=φ(z_t)・φ(v_t)はz_tとv_tの関数(カーネル)となり,φの計算を行なわずに効率よく計算できる可能性がある.まず,有効グラフの道に基づいて定まる変換φを持つ自然な問題のクラスを提案し,カーネル演算と重み更新が効率よく計算できるための条件を与えた.特に,トラフィックの状況が刻々と変化するネットワーク環境において,ほぼ最適なルーティング経路を動的に見つける問題や,決定グラフの最適な枝刈りを求める問題に対する効率の良いアルゴリズムを与えた.また,この結果を,正規表現に基づくカーネルという概念を用いて一般に表すことができることを示した.さらに,高次元空間Nから低次元空間kへの変換Rについても考察し,ランダム行列によって定義されるRが2点間のユークリッド距離をほぼ保存するという性質を用いて,線形分離関数の効率の良い学習アルゴリズムを設計した.このとき,ランダム行列の各成分は4限定独立であればよく,n=logN次元ランダムベクトルからある変換φによって作ることができる.このφは非線形変換であるため,n次元空間では非線形分離であるサンプルをN次元空間では線形分離したサンプルに写像する能力を有する.これにより,カーネル手法に代わる新しい非線形学習方式を提案した.これまで,オンライン予測の問題に対し,ほぼ最適な予測値系列を出力するさまざまな重み更新アルゴリズムが開発されている.これらのアルゴリズムは,各時刻tにおいて重みベクトルw_t∈R^Nを保持し,新しい観測データx_t∈R^Nが与えられると,内積演算(w_t・x_t)に基づいて予測値を出力し,重みをw_<t+1>に更新するという共通の性質を持つ.研究代表者らは,最近,ある構造を持つ問題が,適当な変換φ:R^n→R^Nを用いて元の空間R^n上の重みベクトルv_tと観測データz_tを高次元空間(N≫n)に写像し,その高次元空間上で重み更新アルゴリズムを適用することによって解くことができることを示した.すなわち,得られる重みw_t=φ(v_t)とデータx_t=φ(z_t)に対して重み更新アルゴリズムを適用することによって解くことができることを示した.しかし,N≫nであるため,実際に変換φを用いて高次元空間に写像すること自体,効率が悪い.重み更新アルゴリズムを働かせると効率が悪い.本年度は,有効グラフの道に基づいて定まる変換φを持つ自然な問題のクラス提案し,これらの問題が,変換φを陽に用いずに,元の空間の次元数nの多項式時間で解くことができるための条件について調べた.そして,トラフィックの状況が刻々と変化するネットワーク環境において,ほぼ最適なルーティング経路を動的に見つける問題や,決定グラフの最適な枝刈りを求める問題に対する効率の良いアルゴリズムを与えた.さらに,高次元空間Nから低次元空間kへの変換Rについても考察し,ランダム行列によって定義されるRが2点間のユークリッド距離をほぼ保存するという性質を用いて,線形分離関数の効率の良い学習アルゴリズムを設計した.このとき,ランダム行列の各成分は4限定独立であればよく,n=logN次元ランダムベクトルからある変換φによって作ることができることを示した.これまで,オンライン予測の問題に対し,ほぼ最適な予測値系列を出力するさまざまな重み更新アルゴリズムが開発されている.これらのアルゴリズムは,各時刻tにおいて重みベクトルw_t∈R^Nを保持し,新しい観測データx_t∈R^Nが与えられると,内積演算(w_t・x_t)に基づいて予測値を出力し,重みをw_<t+1>に更新するという共通の性質を持つ.本研究では,ある構造を持つ問題が,適当な変換φ:R^n→R^Nによって高次元空間(N≫n)に写像されたベクトルx_t=φ(z_t)(z_tは実際の観測データ)に対するオンライン予測の問題とみなせることに着目し,写像φを陽に用いずに予測アルゴリズムを効率よく模倣できるための条件について調べた.特に,重みベクトルもw_t=φ(v_t)のように低次元空間におけるベクトルv_tを用いて間接的に表すことができれば,内積w_t・x_t=φ(z_t)・φ(v_t)はz_tとv_tの関数(カーネル)となり,φの計算を行なわずに効率よく計算できる可能性がある.まず,有効グラフの道に基づいて定まる変換φを持つ自然な問題のクラスを提案し,カーネル演算と重み更新が効率よく計算できるための条件を与えた.

特に,トラフィックの状況が刻々と変化するネットワーク環境において,ほぼ最適なルーティング経路を動的に見つける問題や,決定グラフの最適な枝刈りを求める問題に対する効率の良いアルゴリズムを与えた.また,この結果を,正規表現に基づくカーネルという概念を用いて一般に表すことができることを示した.さらに,高次元空間Nから低次元空間kへの変換Rについても考察し,ランダム行列によって定義されるRが2点間のユークリッド距離をほぼ保存するという性質を用いて,線形分離関数の効率の良い学習アルゴリズムを設計した.このとき,ランダム行列の各成分は4限定独立であればよく,n=logN次元ランダムベクトルからある変換φによって作ることができる.このφは非線形変換であるため,n次元空間では非線形分離であるサンプルをN次元空間では線形分離したサンプルに写像する能力を有する.これにより,カーネル手法に代わる新しい非線形学習方式を提案した.
光化学系II酸素発生中心における水分解反応の全反応経路解明

光化学系II(PSII)では光エネルギーを利用して水分子から電子を取り出す水分解反応(2H2O + 4hv -> O2 + 4H+ + 4e-)を行なっている。本反応は自然界における効率的な光エネルギー変換システムとして極めて重要であり、人工光合成をより発展させていくためにも、自然界が27億年以上かけて改善してきた反応を正確に解明することは非常に重要であり、国際的にも非常に活発に研究がなされている。PSIIの水分解反応は酸素発生中心に存在する、Mn4CaO5クラスターで触媒される。反応サイクルは5つの状態、Si, i = 0-4状態を経由する(Kok-Joliot cycle)。iは累積酸化数を意味している。暗所で安定な状態はS1状態であり、光を1回づつ吸収するごとに計4回のS状態遷移(S1→S2遷移、S2→S3遷移、S3→[S4]→S0遷移,S0→S1遷移)を起こす。水分解反応に重要な化学反応はS3→[S4]→S0遷移で起こり、本過程にはO-O結合形成、酸素分子放出、水分子挿入が含まれる。本年度はS3→[S4]→S0遷移での、(1)O-O結合形成過程について、(2)酸素分子放出と水分子挿入過程についてQM/MM解析を実施し、論文化した。また、これまでの反応機構解析の研究をもとに、蛋白質内の複雑反応を解析するために有用な構造探索アルゴリズム(GLAS法)を提唱し、基礎概念を論文化した。本方法では複数のウオーカーを用い、ウオーカー間に反発力をかけていく事で、広い構造空間を網羅することができる独自方法である。今後の反応機構解析に本手法を活用し、理論解明を進める。研究計画通り、広域構造探索手法(GLAS法)を活用し、様々な構造、電子状態、反応経路を探索し、PSII-OECの水分解の反応機構を探索していく。光化学系II(PSII)は光合成の最初の光エネルギー変換反応(水分解反応)を担っており、その優れた反応は生化学的重要性のみならず、理想的な人工光合成の分子設計にとっても極めて有益であり、現在非常に注目されている。PSIIの反応サイクル(Kokサイクル)では、光吸収後に電荷分離反応が起こり、反応中心(OEC)は1電子酸化されて安定中間状態(S状態)が遷移する。本酸化反応が4回起こることで、水分子は酸素分子に酸化される。本反応機能の優れている点は副生成物を生成させず、可視光の低いエネルギーを多段階組み合わせる事が可能になっている点であるが、本反応機構は未だ多くが未解明である。そのため、大規模量子古典混合計算法により、正確に反応過程を追跡することでその仕組みを解明する。そのために、様々な反応経路を統一的に評価する事、様々な酸化状態、スピン状態、プロトン化状態、コンフォメーション変化について理論的解明を進展させる。これらの研究には量子古典混合計算(QM/MM)の高速実施に特化した専用計算機を占有利用することが必要である。そこで、まず初めに必要な計算機環境を構築した。研究に利用するQMモデルを用いて、ベンチマーク計算を実施し、最適な計算機構成についてテストし、本課題に最も適した並列計算機を策定した。計算機ノードは12ノードで構成されている。本計算機を用いて、光化学系II(PSII)の水分解の反応サイクルで最も解明が遅れていたS3->[S4]->S0過程を検討した。考えうるすべての反応経路を探索した。

それにより、プロトン移動、OーO結合形成機構、水分子挿入、酸素分子放出過程について理論解明することに成功し、結果を論文として順次まとめた。研究計画通り、研究が進んでいる。最適な計算機を導入し、特筆すべき多くの研究結果を得るに至ったが、投稿先でレフリーに多くの難題を要求されてしまい、その対応で多くの時間が掛かってしまい、H29年度中には成果を論文として出版できなかった。本研究ではPSIIの重要な反応経路を大規模QM/MM計算により実施した。反応は大きく分けて水分子挿入過程、酸素結合形成、プロトン移動と酸素分子放出過程に分解される。水分子の挿入過程はS2->S3遷移とS3->S0遷移過程で行われると考えられる。S2->S3遷移における水分子の挿入過程については2015年に我々が検討を行っていたので、その研究を発展させて、S3→S0遷移での検討を行った。その結果、Caに結合するW3水分子が挿入する経路が、検討した中で、最もエネルギー的に起こりやすい事を見出した。本反応経路ではS3->S0で結合する水分子の酸素原子は新しいO5となり、次サイクルにける基質の酸素原子の1つになる事が導かれた。本結果に関して必要なデータを揃え、論文としてまとめた。研究計画通り、広域構造探索手法(GLAS法)を活用し、様々な構造、電子状態、反応経路を探索し、PSII-OECの水分解の反応機構を探索していく。研究計画通り、OーO結合機構の解析および、プロトン移動とMnクラスター周囲の保存アミノ酸残基との相互作用について、反応機構との関連性から、役割を明確にし、効率的な水分解機構がどの様にして行われているかの分子メカニズムおよび電子状態変化を明らかにする。
PCR法を用いたDNA塩基配列レベルでのウェステルマン肺吸虫2倍体と3倍体の異同

ウエステルマン肺吸虫の材料は、2倍体は大分、兵庫、三重、千葉の4地域から、3倍体は対馬、天草、屋久島の3地域からそれぞれメタセルカリアの感染したサワガニやモクズガニを採集し、犬及び猫に感染させ150日前後に成熟成虫を回収した。まず制限酵素切断パターンの解析を行なった。回収した成虫は一匹ごとにリン酸緩衝液にてホモジナイズしTamura & Aotsuka(1988)の方法にしたがってミトコンドリアDNAを分離した。分離されたミトコンドリアDNAは、エチジウムブロマイド染色(アガロースゲル電気泳動)や銀染色(アクリルアミドゲル電気泳動)で識別するのに十分に精製されていた。今回用いた制限酵素は6塩基対cutterではAccI,ApaI,BgIII,EcoRV,HincII,PstI,pvuII,SacI,SmaI,SphI,XbaIの11種類、4塩基対ではHaeIII,HinfI,MspI.RsaIの4種類である。サザーンブロッティングハイブリダイゼーションではdigoxigeninでラベルされたUTPの取り込みを利用した方法を用いてプローブを作成した。その結果、多型現象は6base cutterではほとんど認められなかったが4base cutterでは集団内外に観察された。しかしその程度はかなり低いものであった。3つの制限酵素(PstI,HaeIII,RsaI)の切断パターンにおいて、2倍体と3倍体が異なることを見い出した。特にPstIでは、どの2倍体も唯一のcutting site(一本のバンド)を有するのに対して3倍体はどの個体も常に2箇所のcutting site(2本のバンド)を持つことが分かった。4base cutterのHaeIIIとRsaIでは、多数のバンドが得られたが、その中の一部のバンドが倍数性に特有なパターンを示し、両者を分けることができた。一方ミトコンドリアDNAのチトクロームcオキシダーゼサブユニットI(COI)の一部の領域をPCR法を用いて増幅しpGEMベクターにクローニングした。これをABIのシーケンサー373A型により塩基配列を決定し比較したところ、この領域では違いは認められなかった。以上の結果より、日本産ウエステルマン肺吸虫の3倍体は日本産の2倍体とはミトコンドリアDNAの制限酵素切断パターンのレベルでも異なっていることが分かり我々の雑種起源説を支持する結論に達した。
都市内居住地域の環境評価と歴史的背景との関連性に関する実証的研究

環境認知の分野で従来から研究例の少ない地方都市における地域のイメージが,どのような特徴を示し,また如何なる要因よって形成されているのかについて,下記のような幾つかの新たな知見が得られた.1.調査の対象とした山梨県甲府市の地域の評価は,JR中央本線の北側において高く,これより北及び東にむかうにつれて低くなるという一般傾向があった.調査対象とした28の単位地区のうち,20の地区において,具体的にその地区内に存在する事象を提示できた者,すなわちその地区をよく知っていると考えられる者の方が評価は高かった.ただし,山間部,中心部及び東部の8地区においてはその逆の傾向がみられた.2.地区の評価を高める要因として,中世の武田家にまつわる史跡名勝(北部),ショッピングセンターなどの大規模小売り店舗(北部,西部),大学や学生街など文教施設に関わるもの(北部,東部),大規模な運動施設(北部,南部),市民会館,美術館など大規模な公共施設(東部,西部)が挙げられ,逆に過去の刑務所,赤線地帯など(東部),不便さ(北部),傾斜地(北西部)は評価を低める要因であることが明らかになった.3.評価の個人差が大きい地区及びこれが小さい地区は,いづれも南部にみられた.個人差が大きい地区は,開発途上で景観変化が激しいために,過去と現代のどてらの景観に関する事象を提示したかで評価が大きく異なることが明らかになった.4.回答者の年齢,性別,職業などよりも市内における居住年数の違いが,評価に大きな影響を与えることが明らかになった.調査,検討の終了した現在は,研究の当初の目的の通り,歴史的環境が評価へ与える影響が大きいことが明らかになった東部及び南部地区において,評価を決定するメカニズムについてのモデル構築の検討を進めている.環境認知の分野で従来から研究例の少ない地方都市における地域のイメージが,どのような特徴を示し,また如何なる要因よって形成されているのかについて,下記のような幾つかの新たな知見が得られた.1.調査の対象とした山梨県甲府市の地域の評価は,JR中央本線の北側において高く,これより北及び東にむかうにつれて低くなるという一般傾向があった.調査対象とした28の単位地区のうち,20の地区において,具体的にその地区内に存在する事象を提示できた者,すなわちその地区をよく知っていると考えられる者の方が評価は高かった.ただし,山間部,中心部及び東部の8地区においてはその逆の傾向がみられた.2.地区の評価を高める要因として,中世の武田家にまつわる史跡名勝(北部),ショッピングセンターなどの大規模小売り店舗(北部,西部),大学や学生街など文教施設に関わるもの(北部,東部),大規模な運動施設(北部,南部),市民会館,美術館など大規模な公共施設(東部,西部)が挙げられ,逆に過去の刑務所,赤線地帯など(東部),不便さ(北部),傾斜地(北西部)は評価を低める要因であることが明らかになった.3.評価の個人差が大きい地区及びこれが小さい地区は,いづれも南部にみられた.個人差が大きい地区は,開発途上で景観変化が激しいために,過去と現代のどてらの景観に関する事象を提示したかで評価が大きく異なることが明らかになった.4.回答者の年齢,性別,職業などよりも市内における居住年数の違いが,評価に大きな影響を与えることが明らかになった.調査,検討の終了した現在は,研究の当初の目的の通り,歴史的環境が評価へ与える影響が大きいことが明らかになった東部及び南部地区において,評価を決定するメカニズムについてのモデル構築の検討を進めている.
筋緊張性ジストロフィ-症の原因遺伝子に関する研究

日本人の筋緊張性ジストロフィ-症(以下DM)家系を解析し、第19染色体上の多型性DNAマ-カ-D19S19,APOC2と日本人DM座位との間で、ロッド値それぞれ3.36,2.22を得た。この結果より、日本人のDM遺伝子も第19染色体長腕に位置し、日本人と白人との間のDM遺伝子座位に関して遺伝的異質性のないことが証明された。また、日本人のDM家系内で遺伝子診断が可能であることを示した。DM遺伝子は第19染色体長腕のCKMM及びERCC1と多型性DNAマ-カ-D19S22との間の19q13.2存在することが知られている。パルス電場ゲル電気泳動の技術を修得し、CKMMとERCC1をNotI切断後の同一の370kbDNA断片の中にとらえる事ができ、さらに周辺のrare cutter enzymeによる制限酵素地図を作成できた。DM遺伝子がCG islandにあると考え、ヒト第19染色体のNotIリンキングライブラリ-を作成した。そして、5個のクロ-ンについて、雑種細胞を用いて染色体上の座位を決定(2クロ-ンは短腕、3クロ-ンは長腕)すると共に、連鎖地図作成のためにRFLPsの検討をした。3個のクロ-ンについてはRFLPsを見い出した。DMに最も隣接するERCC2について、非RIビオチン標識を行い、in situハイブリダイゼ-ションを行った。FITCーアビジンのシグナルを共焦点レ-ザ-走査蛍光顕微鏡で31個の染色体を観察した結果、ERCC2は第19染色体の長腕末端から短腕末端までの距離の76%の位置に存在していた。アルゴンレ-ザ-を用いて第19染色体長腕の動原体より末端側の50ー80%の領域を残して、残りの第19染色体を焼き切った。残った遺伝子断片を回収し、Alu配列の中でヒトだけに保存されているTCー65をプライマ-としてPCRを用いて増幅した。PCR産物が第19染色体由来であることは、in situハイブリダイゼショ-ンで確かめられた。筋緊張性ジストロフィ-症(以下DM)は常染色体性優性遺伝の難病である。原因遺伝子座位はDM家系を使った連鎖分析により第19染色体長腕(19q13.2)に存在していることが判明しているが、遺伝子そのものはまだ単離されていない。この領域の新たなクロ-ンの単離、されには連鎖地図あるいは物理的地図の作成は原因遺伝子の単離同定には有用である。原因遺伝子の単離同定さらにはDMの病因を求める目的で次の2つの方法を用いて研究を進めている。1)ヒト第19染色体よりなるファ-ジライブラリ-より、ヒト第19染色体由来NotIリンキングライブラリ-を作成し数クロ-ンのNotI断片を含むプラスミド組み換え体を得た。これらのクロ-ンの中の1つであるpKNB46は、遺伝子量効果では第19染色体長腕に存在したが、大家系を使った連鎖分析の結果、DM座位と連鎖していないと考えられた。2)またパルス電場ゲル電気泳動法を使った解析は、DMの原因遺伝子の近傍に存在すると考えられるクレアチニンカイネ-ス筋肉型(CKMM)とDNA修復遺伝子(ERCCI)の遺伝子座位が320kb内に近接する可能性を示唆した。これらの遺伝子は共にDMの遺伝子座位と強い連鎖を示し、この結果はDMの遺伝子同定に有力な判断材料となる。今後この領域のさらに詳細な連鎖地図と物理的地図の作成に努力する。

アルゴンレ-ザ-を用いて第19染色体長腕の動原体より末端側の50ー80%の領域を残して、残りの第19染色体を焼き切った。残った遺伝子断片を回収し、Alu配列の中でヒトだけに保存されているTCー65をプライマ-としてPCRを用いて増幅した。PCR産物が第19染色体由来であることは、in situハイブリダイゼショ-ンで確かめられた。筋緊張性ジストロフィ-症(以下DM)は、第19染色体長腕の19q13.2に存在することを既に証明したが、本年度は、DM座位付近の遺伝子断片を単離し連鎖地図と物理的地図による遺伝子地図作製を行った。DM遺伝子がCG islandにあると考え、ヒト第19染色体のNotIリンキングライブラリ-を作成した。そして、5個のクロ-ンについて、雑種細胞を用いて染色体上の座位を決定(2クロ-ンは短腕、3クロ-ンは長腕)すると共に、連鎖地図作成のためにRFLPsの検討をした。3個のクロ-ンについてはRFLPsを見い出した。具体的には、pKNB46はBgIIIとNcoI、pKNN3はNcoI、pKNE95はBgIIIの多型を示した。DMに最も隣接するERCC2について、非RIのビオチン標識を行い、in situハイブリダイゼ-ションを行った。FITCーアビジンのシグナルを共焦点レ-ザ-走査蛍光顕微鏡で31個の染色体を観察した結果、ERCC2は第19染色体の長腕末端から短腕末端までの距離の76%の位置に存在していた。今後、これらのクロ-ンをプロ-ブとしてcDNAライブラリ-などをスクリ-ニングし、DM座位付近の遺伝子断片を多く単離する予定である。
3次元免疫電顕法を用いた小胞輸送過程の高解像解析

本研究は、免疫電顕法と電顕トモグラフィーなどの3D技術とを組み合わせ、オルガネラ間の小胞輸送過程を高解像力で立体観察することにより、複雑な形態を持つ輸送装置(小胞体-ゴルジ体、分泌顆粒、エンドソーム、オートファゴソームなど)における小胞輸送蛋白質分子の正確な局在と挙動を明らかにし、小胞輸送機構の全体像を明らかにすることを目的としている。本年度は、電顕トモグラフィーを用いた小胞輸送系の3次元解析を本格的に推進した。1.オートファゴソーム形成の解析.オートファゴソームの形成過程を電子線トモグラフィーによって3次元的に解析し、隔離膜と他のオルガネラの位置関係を明らかにした。その結果、隔離膜と密着して小胞体が存在し、その伸張に何らかの作用を及ぼしていることが示唆された2.マルチベシキュラーボディー(MVB)における内部小胞の形成機構。RNA干渉法により、エンドソーム系に働くAAA型-ATPase SKD1の発現を抑制すると内部小胞形成が阻害され、エンドソームからリソソームへの輸送も阻害されることを明らかにした。現在、電子線トモグラフィーによる解析を進めている。本研究では、免疫電顕法を行う際に、通常より厚い電子顕微鏡切片(200-300nm)を、通常より高い電圧(約120-200kv)で観察し、傾斜装置により写真撮影を行う、あるいは電顕トモグラフィー像を作製することにより、小胞輸送装置を高解像力で立体観察する。そして、複雑な形態を持つ輸送装置(小胞体出芽部位、COPII小胞、COPI小胞、シスゴルジ網、ゴルジ小胞、ゴルジ層板、トランスゴルジ網、分泌小胞、分泌顆粒、エンドソーム、オートファゴソームなど)における小胞輸送蛋白質分子の正確な局在と挙動を明らかにし、小胞輸送装置の全体像を明らかにすることを目的としている。本年度は、本研究の第一年度として、本学設置の電子顕微鏡H7600に電子顕微鏡・立体観察表示機構を新たに搭載し、立体観察の能力を高めることができた。現在、以下の研究が進行中である。1.COPII小胞の挙動。内在性のCOPIIコートタンパク質を金コロイド・銀増感法を用いて電顕レベルで高感度で検出することに成功した。小胞体から形成されたCOPII小胞が脱コートして中間区画、シスゴルジの膜系と融合するまでにどのように挙動して、小胞体-ゴルジ輸送を担っているか、また、それが中間区画、シスゴルジの形成といかなる関係があるかについて3次元免疫電顕法を用いて解析する予定である。2.シスゴルジ網の解析。ゴルジ体への小胞輸送の受け入れ口であるシスゴルジ網の3次元構造と小胞輸送蛋白質の局在の解析についても、p115、GM130、giantinなどを用いて開始している。小胞輸送は、様々なオルガネラを結んで細胞内輸送の有機的なネットワークを形成している.近年、小胞輸送の分子基盤が急速に解明されつつあるが、現実の細胞内で小胞輸送関連分子がどのように働いているかについては、膜系の多くが3次元の複雑な構造を持つこともあって、不明な点が多く残されている.本研究では、免疫電顕法を行う際に、通常より厚い電子顕微鏡切片(200-300nm)を、通常より高い電圧(約120-200kv)で観察し、傾斜装置により写真撮影を行う、あるいは電顕トモグラフィー像を作製することにより、小胞輸送装置を高解像力で立体観察する。本年度は、本学設置の電子顕微鏡に電子顕微鏡トモグラフィーシステムを新たに搭載し、それを用いた、小胞輸送系の3次元解析を開始することができた。ゴルジ体への小胞輸送の受け入れ口であるシスゴルジ網の3次元構造と小胞輸送蛋白質の局在について、p115、GM130などを用いて解析した。3.オートファゴソーム形成の解析.オートファゴソームのマーカータンパク質であるLC3などを金コロイド・銀増感法を用いて電顕レベルで検出し、その形成機構について解析した。小胞輸送は、様々なオルガネラを結んで細胞内輸送の有機的なネットワークを形成している.

本研究では、免疫電顕法を行う際に、通常より厚い電子顕微鏡切片(200-300mm)を、通常より高い電圧(約120-200kv)で観察し、傾斜装置により3D写真、電顕トモグラフィー像を作製することにより、小胞輸送装置を高解像力で立体観察して、複雑な形態を持つ輸送装置(小胞体出芽部位、COPII小胞、COPI小胞、シスゴルジ網、ゴルジ小胞、ゴルジ層板、トランスゴルジ網、分泌小胞、分泌顆粒、エンドソーム、オートファゴソームなど)における小胞輸送蛋白質分子の正確な局在と挙動を明らかにし、小胞輸送装置の全体像を明らかにすることを目的としている。本補助金により、本学設置の電子顕微鏡に電子顕微鏡トモグラフィーシステムを搭載することができ、本年度は、それを用いた小胞輸送系の3次元解析を進めることができた。1.小胞体のコラーゲン特異的シャペロンであるHsp47を欠損した細胞における、コラーゲンの合成と細胞内輸送、コラーゲン繊維形成を免疫電顕法などを用いて解析し、これらの過程におけるHsp47の重要性を明らかにした。2.小胞体ネットワークの形成における、NSF,SNAPs,P97,p47,VCIP135の機能を蛍光顕微鏡と電子顕微鏡を用いて解析した。3.神経性疼痛の維持には脊髄神経細胞のNMDA受容体NR2B subunitのTyr1472がFyn kinaseによってリン酸化されることが必須である。このリン酸化が、シナプス後膜でおこっていることを免疫電顕法を用いて明らかにした。3.小胞体膜蛋白質のミクロソーム型アルデヒド脱水素酵素の小胞体残留にその膜貫通部位とは別に細胞質部分も関与することを見いだし、その解析を進めている.本研究では、免疫電顕法を行った試料を、電子顕微鏡トモグラフィーなどにより、高解像力で、しかも3次元的に解析することにより、小胞輸送蛋白質分子の正確な局在と挙動を明らかにし、小胞輸送装置の全体像を明らかにすることを目的としている。本年度は、電子顕微鏡トモグラフィーシステムを用いた、小胞輸送系の3次元解析に本格的に着手し、その研究を推進することができた。1.マルチベシキュラーボディー(MVB)における内部小胞の形成機構.エンドソーム系のMVBの内部小胞には分解予定のタンパク質が選別され、後期エンドソーム/リソソームに向けて輸送される。RNA干渉法により、AAA型-ATPaseの1つであるSKD1の発現を抑制すると、上皮成長因子受容体(EGFR)のエンドソームからリソソームへの輸送が阻害された。SKD1を枯渇させた細胞では、MVBにおけるEGFRの内部小胞への選別が阻害され、内部小胞の数も減少していることが明らかになった。現在、電子顕微鏡トモグラフィーによる解析を進めている。2.オートファゴソーム形成の解析.隔離膜の伸展とオートファゴソームの形成を電子顕微鏡トモグラフィーによって3次元的に解析した。3.本研究で開発改良した、免疫電子顕微鏡法を用いて、小胞体、ゴルジ体、エンドソーム系、オートファジー、シナプス小胞、インスリン分泌顆粒、トランスサイトーシスなどについて多くの班員と共同研究を行った。本研究は、免疫電顕法と電顕トモグラフィーなどの3D技術とを組み合わせ、オルガネラ間の小胞輸送過程を高解像力で立体観察することにより、複雑な形態を持つ輸送装置(小胞体-ゴルジ体、分泌顆粒、エンドソーム、オートファゴソームなど)における小胞輸送蛋白質分子の正確な局在と挙動を明らかにし、小胞輸送機構の全体像を明らかにすることを目的としている。本年度は、電顕トモグラフィーを用いた小胞輸送系の3次元解析を本格的に推進した。1.オートファゴソーム形成の解析.オートファゴソームの形成過程を電子線トモグラフィーによって3次元的に解析し、隔離膜と他のオルガネラの位置関係を明らかにした。その結果、隔離膜と密着して小胞体が存在し、その伸張に何らかの作用を及ぼしていることが示唆された2.マルチベシキュラーボディー(MVB)における内部小胞の形成機構。RNA干渉法により、エンドソーム系に働くAAA型-ATPase SKD1の発現を抑制すると内部小胞形成が阻害され、エンドソームからリソソームへの輸送も阻害されることを明らかにした。現在、電子線トモグラフィーによる解析を進めている。