hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
悪性腫瘍細胞の薬剤感受性に及ぼすスフィンゴ脂質代謝の関与

最終年度はマウス赤白血病細胞株における転写因子c-MYBによるSPHK1の過剰発現の機序と終末分化誘導によるその変化ならびに意義について解析をし報告した。悪性腫瘍細胞の薬剤感受性に及ぼすスフィンゴ脂質代謝の関与のテーマの下で、具体的な研究課題として初年度に6課題を申請した。昨年度中に既にいくつかのテーマに関しては論文化を果たしたので、本年度はテーマをすこし修正して以下の3つについて集中的に解析をおこなった。1.抗がん剤多剤耐性腫瘍細胞におけるレスベラトロールによる酸性スフィンゴミエリナーゼ発現誘導と細胞増殖抑制効果との相関の解析2.前立腺がん細胞における酸性セラミダーゼのアンドロジェン依存性調節機序の解明3.ストレス環境下での大腸がん細胞におけるスフィンゴシンキナーゼ2の発現調節機序本年度研究実績の概要としては、(1)については、平成24年度第74回日本血液学会総会、(2)、(3)については平成24年度第85回日本生化学会大会にて演題発表して、追加実験を行ない論文化を目指している。一方、完成した研究としては、本年度中に神経芽細胞腫細胞株SH-SY5Yに対するall trans retinoic acid (ATRA)の処理による分化過程で中性セラミデースが減少する分子機序と乳がん細胞株MCF-7におけるATRA処理により中性スフィンゴミエリナーゼの発現増加機序をそれぞれ論文化した(Tanaka et al. J Biochem, 2012, Ito H. et al. J Biochem, 2012)。さらにスフィンゴ脂質代謝酵素と腫瘍細胞の分化との関連の解析においてはフレンド赤白血病細胞株におけるSPHK1遺伝子の高発現と細胞分化過程におけるSPHK1の速やかな減少とその機序を解析し、Biochim Biophys Acta Molecular Cell Researchに受理された(Mizutani et al. BBA平成25年1月3日付け)。1)マウス赤白血病細胞フレンド細胞におけるSPHK1(sphingosine kinase 1)の過剰発現と分化誘導時におけるその発現抑制:各種マウス細胞株の比較によりフレンド細胞におけるSPHK1タンパク、mRNAの過剰発現を明らかにし、その原因がSPHK1 5'プロモーター領域に存在するc-Myb転写因子結合部位へのc-Mybの結合による転写調節である事を明らかにした。c-Myb siRNA並びにcDNA expression vectorによりc-MybによるSPHK1の転写調節機序をさらに確認した。また、フレンド細胞はHMBAにより高度に終末分化誘導され脱白血病化する事が知られているが、その過程で早期にc-Mybの減少によりSPHK1の発現が低下し、それがこの細胞の増殖停止に関与している事を明らかにした。これらの事実は、白血病細胞において発現が増加しているc-Myb、SPHK1が抗がん化学療法のよい標的になりうる事を示した重要な報告である。2)ヒト大腸癌細胞株におけるSPHK1によるCD44発現調節機序の解明:CD44はがん幹細胞のマーカーとして近年注目を集めている。我々は2種の大腸癌細胞株RKOとHCT116との比較により、前者にCD44, SPHK1の発現が増加している事を明らかにした。興味深い事にSPHK1の阻害剤ないしsiRNAによってRKO細胞のCD44の発現は減少した。一方、HCT116細胞にSPHK1を過剰に発現させるとCD44の発現が増加した。さらにこれらの機序が細胞によるS1Pの産生とそれに伴う細胞膜S1P2受容体さらにはその下流のERKの活性化によるものである事を示した。がん幹細胞は多くは抗がん剤耐性である事が知られており、そのマーカーであるCD44の発現調節機序へのSPHK1の関与は非常に興味深い事実である。ヒト乳がん脂肪株MCF-7(all trans retinoic acid (ATRA)感受性)とMDA-MB-231(ATRA非感受性)を用いてATRAの各細胞株への効果とスフィンゴ脂質代謝酵素のneutral sphigomyelinase 2 (NSMase2)への影響について解析した。既報のごとく前者はATRAによって増殖が停止し、後者は増殖は停止しなかった。ATRA刺激MCF-7においてNSMaseの酵素活性、NSmase2のタンパク、mRNAレベルが増加していた。NSmase2プロモーター解析の結果、5'プロモーター領域の-148 bpから-42 bpの領域にあるSp1結合予想モチーフがATRAの反応性に重要で、Sp1転写因子阻害剤であるミスラマイシンAならびにSp familyの過剰発現実験により転写因子としてのSp1ないしSp3の重要性が確認された。ATRAによる転写因子SP1への影響はDNAプロモーター領域への結合力の増加ではなく、ATRA刺激によってPKC δ活性化がおこり、それによるSp1のリン酸化とそれに伴うこのプロモーター領域のヒストンH3のアセチル化がNSmase2の転写亢進に重要である事をはじめて明らかにした。本年度に取り組んできた主要なテーマの3つともですでに一度目の学会発表を行ない、その場で質疑を行った専門家の意見を入れて必要な追加実験が明らかとなり、それを現在鋭意勧めている状況である。特に(1),(2)については、後少しで論文作成に入る段階まで来ている。

(3)についてはSPHK2遺伝子発現調節機序の解析に重要なプロモーターアッセイが、主に解析を進めている血清除去条件下ではうまく出来ない事が明らかとなったので、現在は血清除去下での候補となる転写因子の発現の継時的変化を見つつ、各候補転写因子の発現ベクターの導入によるSPHK2レベルの推移を見ている。まだ、候補転写因子が完全には絞り込まれていないので、今しばらくこの方面での探索が必要である。研究テーマとして設定した6テーマのうち、(1)乳がん細胞株でのATRAの増殖抑制と、スフィンゴ脂質代謝酵素発現の意義に関しては、上記のように十分な研究成果を得て、Journal of Biochemistryに論文を発表した。その他、テーマ(2)の肺がん細胞株におけるS1P lyazeの発現調節機序解析に関してはBiochim Biophys Actaに、テーマ(6)のGlia cell line derivedneurotrophic factorによる増殖動態の変化とSPHK1/S1Pシグナルの関与においても研究を完成させ、J Cell Biochemistryにそれぞれ論文を公表した。テーマ(3)赤白血病におけるスフィンゴシンキナーゼ1の腫瘍性および分化誘導時の発現レベル変化の意義に関しては、ほぼ実験を終了して現在投稿準備中である。テーマ(4)および(5)の自然に存在する食品含有物であるレスベラトロールの白血病細胞株に対する増殖抑制効果の解析、ストレス環境下でのスフィンゴシンキナーゼ2の発現調節機序についても順調に研究を進めており、予定した平成23年度からの年次ごとの研究計画、方法通りに実験が勧められており、自己評価による「研究目的」の達成度はほぼ満足できるものと考えている。1.抗がん剤多剤耐性腫瘍細胞におけるレスベラトロールによる酸性スフィンゴミエリナーゼ発現誘導と細胞増殖抑制効果との相関の解析2.前立腺がん細胞における酸性セラミダーゼのアンドロジェン依存性調節機序の解明の2テーマに関しては追加実験を行ない早期の論文化、投稿、受理を目指す。おおむね申請した研究計画書どおりに研究を遂行する。論文化が予定以上に進行しているので、まずは投稿を予定しているテーマ(3)赤白血病におけるスフィンゴシンキナーゼ1の腫瘍性および分化誘導時の発現レベル変化の意義にかんしてレフェリーからの指摘を待って、それにより十分な追加実験を行なう。当面の主要な研究活動を、上記のテーマ(4)自然に存在する食品含有物であるレスベラトロールの白血病細胞株に対する増殖抑制効果の解析および(5)のストレス環境下でのスフィンゴシンキナーゼ2の発現調節機序についてに集中させる。さらには予備実験の結果から推定された酸性セラミダーゼのホルモンによる新規調節機序を、テーマ(5)から独立させた形で有望な新規研究テーマとして設定して実験を行なう。次年度およびその翌年度の研究費の使途は、当初の申請書に記載した通りほぼすべて実験に必要な消耗品費として支出する。
日本における税制改革の税収と構造的財政赤字に対する影響について

(1)問題意識現在、日本の財政は膨大な累積債務を抱えており、その解消に向けた方策を打ち出すことは重要な政策課題の1つとなっている。累積債務を解消するということは、最終的には現在および過去の歳出分を将来世代の負担で賄うことを意味する。そのため、財政赤字を考える際にはとりわけ世代間で負担の不公平が問題となる。世代間での不公平をできる限り小さくしながら財政赤字の問題を解決するためには、まず現時点でどの程度の世代間格差が生じているのかを明らかにする必要がある。そこで、平成14年度においては、日本における世代別の生涯にわたる公的負担と公的受益の流列を推計した。なお、負担だけでなく公的受益も取り上げたのは、負担と受益のバランスも世代間の公平性の観点から問題になると考えたからである。(2)分析手法ライフサイクルモデルに基づいた家計を想定した上で、『家計調査』の勤労者世帯・世帯主年齢階級別のデータから作成したコーホート・データを利用して、各世代のライフサイクルの公的負担を計測。受益についてはSNA等のマクロデータを1人あたりに換算した。(3)研究結果1.ライフサイクルの負担を見ると、どの世代も年を経るにつれて負担は上昇し、壮年期(4050歳)で最も高くなる。各世代を一生涯全体での負担額の合計(割引現在価値)で比較すると、19801990年代に壮年期を迎えた1950年生まれの世代が最も高い負担合計額であった。2.受益についても、早い世代ほど、手厚い社会保障のおかげで大きな受益を受けていることがあきらかとなった。遅い世代では、負担超過になっている世代もある。財政赤字を解消し、世代間の不公平を解消するためには、公的負担のライフサイクルでの平準化と社会保障も含めた歳出抑制の改革が必要である。平成13年度は、研究予定項目のうち、日本における所得税の改革が税収変化に与えた影響について分析を行い、第58回日本財政学会で報告すると共に、雑誌へ投稿・掲載した。(1)研究の目的日本におけるこれまでの税制改革・改正のうち、所得税改正では税率構造の簡素化と同時に、所得控除の創設・引き上げが頻繁に行われてきた。果たしてこのような税制改正によって、所得税収はどれだけ変化してきたのか。税収変化には、経済状況の変化(例、景気変動や所得水準の上昇等)によって変動する部分と、制度改正によって変わる部分とに分けることができる。そこで、本年度の研究では税制改正による税収変動の実態を明らかするため、所得税収の変化を「経済成長による変化」「税率による変化」「所得控除による変化」の3つの要因に分解するという推計を行った。(2)研究結果推計の結果明らかになったことは、次の3点である。1.改正の行われる時の経済状況によって、税率改正による影響と所得控除改正による影響の相対的な比重に違いが生じる。高成長期における改正では、税率引き下げによる減収効果の方が所得控除拡大による減収効果よりも大きいのに対し、低成長期における改正では、むしろ所得控除拡大による減収効果の方が税率引き下げの効果よりも大きくなる。2.所得階層別に改正の影響を見ると、低所得者層ほど所得控除による税負担変化の影響を受けやすい。高所得層については、明らかに税率変化による税負担変化の影響の方が大きい。3.1.2.のような制度改正による影響も、所得の伸びが大きい場合には相殺され、むしろ税収増加や税負担増加になってしまう。これまでの日本においては、減税指向の所得税改正が行われてきたにもかかわらず、税収は増え続けてきた背景には、高度成長期等の所得水準の上昇が税制改正による税収減少の影響をうち消していたためと考えられる。
海岸保全施設とした「砂浜」の防護・環境・利用の観点からの評価方法について

海岸法の改正に伴い海岸保全施設としての「砂浜」の安全性の確保が重要になっている.「砂浜」の信頼性や安定性を評価するための指標等が提案されていないのが現状である.養浜マニュアル(土木研究センター2005)では,人工海浜を構成する底質粒径は対象海岸の中央粒径,あるいは含有率の最も高い粒径以上の大きさの粒径が必要とされているが,ましてや,本研究のようにF層を有する「砂浜」の安全性(陥没に対する安全性ではない)に関してはほとんど議論されていない.本研究ではF層の砂礫の種類やその設置位置等を変化させ,潮位と波浪条件を変化させ規則波や不規則波作用化の岸沖漂砂による海浜縦断面の変化を調べ,断面の可逆・非可逆性と砂礫の表面へ露出の観点から海浜の安全性を検討した.また、海岸の利用や快適性の観点から現地海岸の砂浜の歩き易さ、強熱減量の分布を調べた。さらに画像による底質特性分析方法を現地や室内実験に適用し,現地の粒度を広域的にGPSを用いて短期間で計測した。不規則波による数値モデルによる検討も行った.混合粒径で構成されている現地海岸の過去40年間の衛星写真を用いて地形変化の分析も行った。不規則波の場合、フィルター層の透水性が低下すると底面が露出する事があり、設置深を深くする必要があるが、規則波と同様に侵食作用を低減させ、堆積作用を促進させることが明らかとなった。衛星写真と現地で実施した画像による粒径分析結果から、当該海岸では過去40年間においては著しい海浜変形は生じていないことが判明した。しかしながら、飛砂による影響が冬期から春先にかけて生じている可能性が風速計測と底質との関係から明らかになった。海岸法の改正に伴い海岸保全施設としての「砂浜」の安全性の確保が重要になっている.「砂浜」の信頼性や安定性を評価するための指標等が提案されていないのが現状である.養浜マニュアル(土木研究センター2005)では,人工海浜を構成する底質粒径は対象海岸の中央粒径,あるいは含有率の最も高い粒径以上の大きさの粒径が必要とされているが,ましてや,本研究のようにF層を有する「砂浜」の安全性(陥没に対する安全性ではない)に関してはほとんど議論されていない.本研究ではF層の砂礫の種類やその設置位置等を変化させ,堆積型と侵食型及び水位変化を与えて実験を行い,岸沖漂砂による海浜縦断面の変化を調べ,海浜縦断面の可逆・非可逆性と砂礫の表面へ露出の観点から海浜の安全性を検討した.さらに数値モデルによる検討も行った.また、海岸の利用や快適性の観点から現地海岸の砂浜の歩き易さ、強熱減量の分布を調べた。安全性のためのフィルター層は通常の波浪では表面に露出する事は無く、底面に敷設されている限りおいては海浜が侵食されるなどの安全性を低下させることがなく、堆積作用を促進させることが明らかとなった。仮に表面にフィルター層の砂礫が露出しても、安全性が低下することはない。散歩などで砂浜を利用する場合、締め固め強度が重要であることが歩行実験により明らかとなり、特に粒径分布よりも含水率が歩行の快適性を高めるために重要である。また、水質等の快適性を底質に付着する有機物の量から算定すると、砂浜の粒径が細かくなるに連れて強熱減量が増加することが判った。人工海浜に用いる底質としては、粒径が多少粗い方が安全性や快適性の観点からは良い事も判明した海岸法の改正に伴い海岸保全施設としての「砂浜」の安全性の確保が重要になっている.「砂浜」の信頼性や安定性を評価するための指標等が提案されていないのが現状である.

養浜マニュアル(土木研究センター2005)では,人工海浜を構成する底質粒径は対象海岸の中央粒径,あるいは含有率の最も高い粒径以上の大きさの粒径が必要とされているが,ましてや,本研究のようにF層を有する「砂浜」の安全性(陥没に対する安全性ではない)に関してはほとんど議論されていない。本研究ではF層の砂礫の種類やその設置位置等を変化させ,堆積型と侵食型及び水位変化を与えて不規則波実験を行い,岸沖漂砂による海浜縦断面の変化を調べ,海浜縦断面の可逆・非可逆性と砂礫の表面へ露出の観点から海浜の安全性を検討した.また、画像による底質特性分析方法を現地や室内実験に適用し,現地の粒度を広域的に短期間で計測した。不規則波による数値モデルによる検討も行った.混合粒径で構成されている現地海岸の過去40年間の衛星写真を用いて地形変化の分析も行った。不規則波の場合、フィルター層の透水性が低下すると底面が露出する事があり、設置深を深くする必要があるが、規則波と同様に侵食作用を低減させ、堆積作用を促進させることが明らかとなった。衛星写真と現地で実施した画像による粒径分析結果から、当該海岸では過去40年間においては著しい海浜変形は生じていないことが判明した。しかしながら、飛砂による影響が冬期から春先にかけて生じている可能性が風速計測と底質との関係から明らかになった。
高圧NMR法による蛋白質の広い構造空間解析に基づく構造・機能相関原理の研究

本課題では、構造生物学の新しい展開として、高圧NMR法を用いて基底状態を逸脱した準安定状態の蛋白質構造研究を行った。圧力は、部分モル体積差を通して状態間の化学平衡に作用するため、一般に部分モル体積の小さな準安定構造を安定化できる。圧力を用いたNMR法は、常圧下では分布率が少なく捉えることが困難な準安定構造を高分解能で解析する優れた方法である。昨年度までに、ユビキチン構造に含まれる2つの準安定構造と、ユビキチン及びユビキチン様蛋白質(NEDD8、SUMO-2)に共通に保存された準安定構造を発見した。本年度は、Ufm1、Atg-8など他のユビキチン様蛋白質について研究展開を行なった。圧力実験に対して高い可逆性を示したユビキチン様蛋白質について解析を行うと、いずれもユビキチンに類似の準安定構造が発見された。これによりユビキチン様蛋白質に共通に保存された準安定構造の存在が確かなものになった。この準安定構造は、関連酵素との相互作用部位を含む部分で局所変性した構造をしており、分子認識機構における関連性が示唆できる。この仮説、すなわち準安定構造が高活性構造であることを示すために、異なる安定性を持つ変異体を作製し、準安定構造の分布率と活性を比較する実験を計画した。これまでに、局所変性部位に高く保存されているPro-ProをAla-Ala置換したユビキチン変異体を作製し、高圧NMR法により準安定構造の存在と分布率を決定した。高圧NMR法は、圧力、温度可変条件下でのNMR測定を可能にする世界的にユニークな方法論である。広い圧力(0.1-300MPa)、温度(-23°C90°C)範囲のNMR測定に基づいて、様々な蛋白質で基底構造(いわゆる天然構造)を超えた高エネルギー構造の検出に成功している。今年度十分な成果が得られたものを業績として紹介する。1.進化的に類縁で、配列相同性が高く、基底構造の類似性が高い蛋白質ubiquitinとNEDD8について、高圧NMR測定を行い新しい相違点を発見した。機能ストラテジーの類似した両蛋白質は、類似の高エネルギー構造をもつことが新たに分かった。さらに、高エネルギー構造の安定性には大きな違いが見られた。この結果は、2つの蛋白質は、類似した構造設計を持つものの、熱力学的安定性の設計は大きく異なることを意味する(投稿準備中)。2.Ubiquitinについて、圧力条件下で-23°C90°Cまでの広い温度範囲でNMR測定とFTIR測定を行うことにより、熱・低温変性について3次構造、2次構造レベルの解析を行った。これまでの我々の圧力変性の研究から、ubiquitinは局所変性構造が存在することが明らかになっている。低温下でも局所変性構造は安定化されるものの、その割合は圧力のそれに比べ極めて低く、より協同性の高い変化であることが分かった。構造間の自由エネルギー変化ΔGは圧力の場合、その体積差ΔVが支配的に働くが、温度の場合、ΔH,ΔSが相殺的に働くため、中間状態を選択的に安定化することが困難であると考えられる。2状態転移を仮定し、熱、低温変性にともなう熱力学量算出を行った(研究成果1)。3.これまでの研究から様々な蛋白質で、機能的に重要な高エネルギー構造を発見しており、既存の蛋白質構造の概念を超えた「新しい蛋白質構造パラダイム」の構築が必要という結論に至った(研究成果2)。蛋白質の構造揺らぎ、すなわち準安定状態や変性状態への構造転移は、蛋白質の機能発現や異常構造転移にどのように関係するのか。高圧NMR法は、圧力下で安定に準安定構造を捕捉しNMR構造解析を可能にする革新的方法であり、これまでに多くの蛋白質について準安定構造を発見した。「蛋白質の機能デザイン」の観点から、ユビキチンフオールド(UBL)を持つホモログ蛋白質及びドメインを対象に配列、構造、安定性、ダイナミクスの総合的な研究をスタートさせた。翻訳後修飾を行なうユビキチンと、NEDD8について共通に保存された準安定構造を発見し、J.Mol.Biol.に論文発表を行なった。翻訳後修飾を行なうその他複数のUBLについて高圧NMR測定を行なった結果、共通に保存された準安定構造が存在し、蛋白質により中間体の安定性は大きく異なることが分かった(論文執筆中)。この結果により、生物物理学会から若手奨励賞を受賞し、日本、スイス、フランスの国際シンポジウムで招待講演の機会を得た。また加圧により水の凝固点を下げ、ユビキチンを用いて蛋白質の低温変性の研究を行なった。圧力と同様に、低温下では準安定構造が安定化するがその割合は圧力のそれに比べ十分小さいものであった。この結果は、圧力が温度に比べ選択的に中間体を安定化する物理量であることを明確に示した。更に、ユビキチンについては高温変性と低温変性が同じ変性状態、すなわち統一した熱容量によって十分説明できることが分かった。この成果は、Mag.Reson.Chemに論文発表を行なった。その他、蛋白質の化学反応速度に及ぼす圧力効果の研究を行った。加圧下では、多くの蛋白質運動が遅くなるため、NMRスペクトルの解析から、準安定構造の数や分布率の情報を直接観測することに成功した。この結果は、NMR討論会で口頭発表に採択された(論文執筆中)。

本課題では、構造生物学の新しい展開として、高圧NMR法を用いて基底状態を逸脱した準安定状態の蛋白質構造研究を行った。圧力は、部分モル体積差を通して状態間の化学平衡に作用するため、一般に部分モル体積の小さな準安定構造を安定化できる。圧力を用いたNMR法は、常圧下では分布率が少なく捉えることが困難な準安定構造を高分解能で解析する優れた方法である。昨年度までに、ユビキチン構造に含まれる2つの準安定構造と、ユビキチン及びユビキチン様蛋白質(NEDD8、SUMO-2)に共通に保存された準安定構造を発見した。本年度は、Ufm1、Atg-8など他のユビキチン様蛋白質について研究展開を行なった。圧力実験に対して高い可逆性を示したユビキチン様蛋白質について解析を行うと、いずれもユビキチンに類似の準安定構造が発見された。これによりユビキチン様蛋白質に共通に保存された準安定構造の存在が確かなものになった。この準安定構造は、関連酵素との相互作用部位を含む部分で局所変性した構造をしており、分子認識機構における関連性が示唆できる。この仮説、すなわち準安定構造が高活性構造であることを示すために、異なる安定性を持つ変異体を作製し、準安定構造の分布率と活性を比較する実験を計画した。これまでに、局所変性部位に高く保存されているPro-ProをAla-Ala置換したユビキチン変異体を作製し、高圧NMR法により準安定構造の存在と分布率を決定した。
真正粘菌のネットワーク幾何と生物としての機能発現

振動しながら環境中をはい回るアメーバ様の単細胞生物、真正粘菌(Physarun polycephalum)変形体は、環境に応じてその形態を動的に変化させる。変形体の部分間は管状構造で結ばれており、その内部には原形質の流れが観察され細胞内物質や栄養分を運んでいるる。変形体の振動している各部分を振動子(あるいはノード)、ノード間を結ぶ管状構造をリンクと定義して、変形体全体をネットワークとして捉えることができる。興味深いことに、この細胞は環境の状況に応じてその形態(管状構造ネットワークの形態)と振動周期が著しく変化する。この環境依存の形態変化は一種の適応行動と見て取ることができる。本研究では、形態の動的な変化はこの細胞にどのように利益をもたらすのかを探るために、各環境における形態の特徴の解析と振動の時空間パターンを解析した。次に、変形体の管状構造ネットワークの形態に着目し、実験結果からネットワーク・トポロジーの特徴抽出を行った。実験結果解析で明らかにされたネットワーク・トポロジーに基づき結合セルモデルによるネットワーク形態依存の同期現象について解析し、最後に、ネットワーク形成モデルの提案を行い、非常に簡単な局所ルールだけで複雑なネットワークが生成できることが示した。これらの実験・モデル解析による構成論的手法により生物のネットワーク幾何と生物機能の関係について考察を行った。今後は、これらの実験事実に基づき、要素集合系の環境依存形態変化による適応行動のアルゴリズムの抽出を目指す。真正粘菌変形体の形態と行動は環境条件に応じて劇的に変化するが、これを「移動知」による適応行動であるとここでは考えてみる。この研究では,真正粘菌変形体の動的な振る舞いについて、変形体を構成する管状構造のネットワークの形に着目し、ネットワーク幾何と生物の機能関係を調べることを目標とする。簡単のために、変形体の管ネットワークのトポロジーのみに着目し、ネットワークがノードとリンクだけで構成されると仮定して、複雑ネットワーク科学の観点から、様々な環境条件下で管ネットワークの構造を調べた。結果として、トポロジーだけを考えた場合には変形体の管ネットワークはスケール・フリーやスモール・ワールドのような構造は持たず、2次元平面上を広がる「木」と「格子」ネットワークの間に位置し、環境に応じてそのどちらか寄りとなっていることが分かった。予備的な解析から、スケール・フリーやスモール・ワールド的な性質は、ネットワークトポロジーではなくむしろリンクの重みや長さに埋め込まれていることが示唆された。次に、変形体のネットワーク成長パターンについて、成長確率と指向性を取り入れた簡単なルールに基づいたセル・オートマトンモデルを構築し、変形体のネットワークトポロジーの再構築を行った。再構築系と実験データによる結果を組み合わせ、構成的手法と系統的解析手法により、要素集合系の形態による適応行動のアルゴリズム抽出を来年度には目指す予定である。
混合モチーフおよび代数Ｋ理論のレギュレーターの研究

数論幾何学におけるモチーフと呼ばれる代数多様体のコホモロジーの研究を行い、一定の成果をあげた。より詳しく、虚数乗法をもつモチーフの周期、およびその拡大としてのレギュレーターを詳しく研究した。特にレギュレータの研究については、一般超幾何関数の特殊値を用いてそれらを記述することができた。これにより、L関数の特殊値に関するベイリンソン予想への応用を期待している。この研究は大坪紀之氏(千葉大学)との共同研究である。また、虚数乗法をもつモチーフの周期に関するグロスとドリーニュの予想についての一定の成果をあげることができた。これはFresan氏(チューリッヒ工科大学)との共同研究である。当該年度においては、代数体上定義された代数曲面のレギュレーターの研究を行い、一定の成果を修めた。特に、代数曲面の中でも、とりわけ曲線の退化ファイブレーションをもつものについて深く研究した。曲線の退化族は、代数幾何学においてしばしば現れる研究対象であり、汎用性の高い曲面である。そのような曲面の代数的K群(1次のK群)からのベイリンソンのレギュレーター写像を具体的に計算するための方法を確立した。より詳しく説明すると以下のようになる。1次のK群のレギュレーター写像を計算するには、これまで滑らかな(1,1)型微分形式を用いて行うのが一般的であった。しかし、滑らかな(1,1)型微分形式は具体的な記述が困難であったため、実際に計算を実行することはしばしば困難を伴った。例えば自明でない具体例を構成するだけでも大変だった。今回、私が新しく与えた方法は、有理微分形式を使って記述するものである。有理微分形式は、一定のプロセスを経れば、具体的に計算可能であるため、非常に計算がしやすくなった。その結果、以前にはなかった新しいレギュレーターの計算を得ることができた。とりわけ、代数体上定義された代数曲面に対して、1次のK群のレギュレーターが計算できるようになった点は特筆すべき点である。これは、レギュレーターとゼータ関数の特殊値の関係を予想したベイリンソン予想の観点からも、ひとつの進歩といえるだろう。当該年度においては、さらに、楕円ファイブレーションをもつ曲面について、レギュレーターとガウスの超幾何関数との関係についても研究した。これも上記の研究結果、すなわち有理微分形式を用いたテクニックの応用のひとつである。次年度以降は、引き続き、この観点からの研究も推進していきたい。平成24年度は、楕円曲面のK群のレギュレーターについて詳しく研究し、いくつかの著しい成果を得た。まず、従来より行っていた佐藤周友氏(中央大学教授)との共同研究において、代数K理論のリーマン・ロッホの定理を、もう一度見直す必要に迫られたため、それを行ったところ、すでに出版済みのGilletの論文中にいくつかの間違いが発見された。我々はそれを修正した。現在、その結果を使って、染川氏のサントミックレギュレーター写像の再構成を試みているが、これは近いうちに完成するだろうと考えている。また、すでに出版印刷中の佐藤氏との共著論文「Syntomic regulator and Beilinson's Tate cpnjecture fopr K_2」についても、それをさらに一般化した結果を研究中である。この結果も、近いうちに成果を出せるだろうと考えている。以上は、主にサントミック・レギュレーターに関する佐藤氏との共同研究であるが、当該年度においては、ベイリンソンのレギュレーター写像に関しても著しい進展をみた。複素数体上定義された楕円曲面のK群について、非斉次ド・ラムコホモロジーを応用することで、レギュレーター写像の具体的な計算結果を得ることができた。特に、ドリーニュ・ベイリンソンコホモロジーの不分解部分にK群からの元で消えないものを構成することができた。このような不分解元の構成例は、最小定義体が代数体であるような代数多様体については、ほんの数例しか知られていなかったが、今回の私の研究成果により、楕円曲面については数多く構成することが可能になった。その点が著しい。最終年度においては、主に2つのことで、一定の成果を得ることができた。(1)(混合モチーフとレギュレーターについて)代数的K理論ないしモチヴィックコホモロジー群の元のレギュレーターは、L関数の特殊値になっていると予想されている。この予想をベイリンソン予想というが、現在も未解決の難問である。私は大坪紀之氏(千葉大学)と共同で、代数曲線のファイブレーション構造をもつ代数曲面について、ベイリンソンレギュレーターを詳しく研究し、一定の成果を得ることができた。具体的には、あるモチヴィックコホモロジー群の元のレギュレーター値を、一般超幾何関数の特殊値をつかって記述することができた。この研究はすでに論文として書き上げ、プレプリントサーバーで閲覧可能である。今後、この論文を投稿する予定である。

またこの研究は今後も継続する予定であり、より広汎な場合への一般化や整数論への応用も視野に入れつつ、研究を深化させていく計画である。(2)(代数多様体の周期について)虚数乗法をもつモチーフすなわち代数多様体からくるコホモロジーの周期について、J.Fresan氏(チューリッヒ工科大学)と共同で研究した。虚数乗法をもつモチーフの周期は、グロスとドリーニュによってガンマ関数値になると予想されている。我々はこの予想について全く新しい例を含む広汎な場合において予想を証明することが出来た。たとえば、この研究結果の中には、上述の大坪氏との共同研究で現れた周期の計算を含んでいる。この結果は、現在論文として執筆中である。また書きあがった場合、投稿する予定している。一方、現段階では、我々の最終目標とする結果に到達しておらず、それについては今後もFresan氏と共同研究を継続する予定である。数論幾何学最終的な目標は、レギュレーターとゼータ関数の特殊値に関するベイリンソン予想の解決であるが、それはまだまだ当分は難しいと考えている。しかしながら一方で、曲線の退化族をもつ曲面について、1次の代数的K群のレギュレーターを計算できるようになった。すなわち、そのような新しい手法を作ることができた。これは、代数体上定義されているような曲面についても、適用可能なテクニックであることを注記しておく。ベイリンソン予想の観点から、これは着実な研究の進歩といえる。複素数体上で定義された楕円曲面のK群について、ベイリンソンのレギュレーター写像を具体的に計算する方法を確立できた。当初の予想よりも早く成果を得ることができた。当該年度に私が与えたレギュレーターの計算方法を使って、どこまでベイリンソン予想に迫れるかが重要な道標といえる。そのために、数値実験を含めた、さまざまなアプローチを試みる予定である。とりわけ、p進化を行うことは、興味深い研究テーマであり、積極的に推進していきたい。さらに、1次のK群以外にも、高次の代数的K群でレギュレーターを研究することも重要なテーマのひとつであり、同時に追究していく予定である。最近の研究により、楕円ファイブレーションをもつ曲面については、レギュレーターとガウスの超幾何関数との関係が解ってきた。これは、レギュレーターの研究の新しい側面を捉えている可能性があり、興味深い。この方向からも、引き続き、精力的に研究を推進していくつもりである。複素数体上定義された楕円曲面のK群について、ベイリンソンレギュレーターの具体的な計算方法を確立した。今後の研究では、モチーフのL関数の特殊値とレギュレーターの関係が大きな課題となる。モチーフのL関数は解析接続が確立されていないなど研究を推進する上で障害が多いが、たとえば、特別な場合にはヘッケのL関数に一致する。この場合に限ってでも成果を得られれば大きな突破口となるだろうと考えている。長期出張があったが、それ以外を節約したため。研究発表の旅費に充てる予定である。該当なし
臨床応用に向けた消化管内容物の自由水制御による食後血糖コントロールの方法論の確立

厚生労働省が3年ごとに実施している「患者調査」の平成26年調査によると、我が国の糖尿病の総患者数(継続的な治療を受けていると推測される患者数)は、316万6,000人で、前回の調査よりも46万人以上増加している。食後高血糖は体組織に変性や細胞死を惹起し、癌発症リスクの上昇や認知機能障害など、さまざまな合併症を引き起こすことから、食後血糖コントロールの方法論の確立はきわめて重要な課題である。これまで、申請者らは、因果関係の解析手法であるベイジアンネットワークを用いることで、食後血糖値緩和作用には小腸内容物の自由水含量が強く関わっていることを明らかにした(高橋ら、基盤C2014-2016年度)。小腸内容物中の自由水は、唾液分泌の影響の他、胃液や膵液分泌の影響が考えられるが、分泌量が多い唾液に着目し、当初予定していた通りにヒト試験を実施した。飯の水分含量と咀嚼物の粘弾性の関係を明らかにすることを目的とした。水分含量を米重量に対して1.2倍、1.5倍、1.8倍の水を添加して炊飯した飯を作成した。それぞれの飯を咀嚼回数25回、咀嚼速度1.43 counts/sで咀嚼して咀嚼物を採取した。咀嚼物の物性を自作の菅流粘度計で測定した。また、それぞれの飯と咀嚼物の水分および自由水も測定した。自由水は拭き取り法で行なった。飯の水分含量は、1.8倍加水飯>1.5倍加水飯>1.2倍加水飯の順に低下した一方で、咀嚼物の水分含量は1.8倍加水飯=1.2倍加水飯>1.5倍加水飯の順であった。唾液分泌は1.2倍加水飯を咀嚼した際に多くなることが示された。咀嚼物の物性は1.5倍加水飯の飯が高い値が認められたが、いずれ試験区も近い値が認められた。これまでの結果から、1.5倍加水飯の飯を摂取した際の食後血糖値が最も高いことが明らかである。1.5倍加水飯の咀嚼物の低い水分率と、食後血糖値が関連しているかもしれない。計画通りに進行しているため、概ね順調に進展していると判断した。胃内容物の水分含量と食後血糖との関係を動物実験とin vitro試験で明らかにすることを目的とする。AIN-76のセルロースをショ糖に置き換えた試料を対照試料とする。それに、セルロース5%添加を添加した試験飼料も設定する。以上の試料を1週間摂取したラットの胃、小腸、盲腸内容物を採取し、自由水含量、水分含量、粘度を測定する。セルロース添加が消化管内容物の自由水や粘度に与える影響をベイジアンネットワークを用いて明らかにする。自由水含量をカルボキシメチルセルロースナトリウムで調整した水溶液を対照モデル内容物として、セルロース70 g/L添加、セルロース100 g/L添加したモデル内容物とする。以上のモデル内容物中のグルコースの拡散係数、モデル内容物の自由水含量および粘度を測定する。グルコースの拡散係数がモデル内容物の粘度と自由水のどちらにより強く影響を受けているかをベイジアンネットワークにより明らかにする。米重量に対して1.5倍の水を添加して炊飯した飯を対照とし、それにセルロース50 g/kg添加した飯を健康なボランティアに咀嚼してもらった。咀嚼速度と咀嚼回数は一般的な0.7 s/count、25回を用いた。採取した咀嚼物の粘度、水分含量、自由水、唾液量等を測定した。咀嚼物の自由水、粘度、水分含量に加えてセルロース添加の項目について、ベイジアンネットワークにより因果関係の解析を行った。その結果、咀嚼物の自由水含量は食品中の水分含量と関係が薄く、唾液分泌量が咀嚼物の水分と自由水に依存することが明らかになった。咀嚼時の唾液分泌量は量が多いため、唾液が小腸内容物の自由水含量を介して食後血糖と関係がある可能性が推測された。しかし、小腸内容物の水には、唾液の他、水吸収量や胃液と膵液の分泌量などを総合的に考慮すべきものである。今後、総合的に評価できるよう実験を重ねる予定である。

昨年度は、計画していたヒト試験を実践した。計画通りに進行しているため、概ね順調に進展していると判断した。厚生労働省が3年ごとに実施している「患者調査」の平成26年調査によると、我が国の糖尿病の総患者数(継続的な治療を受けていると推測される患者数)は、316万6,000人で、前回の調査よりも46万人以上増加している。食後高血糖は体組織に変性や細胞死を惹起し、癌発症リスクの上昇や認知機能障害など、さまざまな合併症を引き起こすことから、食後血糖コントロールの方法論の確立はきわめて重要な課題である。これまで、申請者らは、因果関係の解析手法であるベイジアンネットワークを用いることで、食後血糖値緩和作用には小腸内容物の自由水含量が強く関わっていることを明らかにした(高橋ら、基盤C2014-2016年度)。小腸内容物中の自由水は、唾液分泌の影響の他、胃液や膵液分泌の影響が考えられるが、分泌量が多い唾液に着目し、当初予定していた通りにヒト試験を実施した。飯の水分含量と咀嚼物の粘弾性の関係を明らかにすることを目的とした。水分含量を米重量に対して1.2倍、1.5倍、1.8倍の水を添加して炊飯した飯を作成した。それぞれの飯を咀嚼回数25回、咀嚼速度1.43 counts/sで咀嚼して咀嚼物を採取した。咀嚼物の物性を自作の菅流粘度計で測定した。また、それぞれの飯と咀嚼物の水分および自由水も測定した。自由水は拭き取り法で行なった。飯の水分含量は、1.8倍加水飯>1.5倍加水飯>1.2倍加水飯の順に低下した一方で、咀嚼物の水分含量は1.8倍加水飯=1.2倍加水飯>1.5倍加水飯の順であった。唾液分泌は1.2倍加水飯を咀嚼した際に多くなることが示された。咀嚼物の物性は1.5倍加水飯の飯が高い値が認められたが、いずれ試験区も近い値が認められた。これまでの結果から、1.5倍加水飯の飯を摂取した際の食後血糖値が最も高いことが明らかである。1.5倍加水飯の咀嚼物の低い水分率と、食後血糖値が関連しているかもしれない。おおむね順調に進展しているため、今後も当初の計画通りに推進する予定である。胃内容物の水分含量と食後血糖との関係を動物実験とin vitro試験で明らかにすることを目的とする。AIN-76のセルロースをショ糖に置き換えた試料を対照試料とする。それに、セルロース5%添加を添加した試験飼料も設定する。以上の試料を1週間摂取したラットの胃、小腸、盲腸内容物を採取し、自由水含量、水分含量、粘度を測定する。セルロース添加が消化管内容物の自由水や粘度に与える影響をベイジアンネットワークを用いて明らかにする。自由水含量をカルボキシメチルセルロースナトリウムで調整した水溶液を対照モデル内容物として、セルロース70 g/L添加、セルロース100 g/L添加したモデル内容物とする。以上のモデル内容物中のグルコースの拡散係数、モデル内容物の自由水含量および粘度を測定する。グルコースの拡散係数がモデル内容物の粘度と自由水のどちらにより強く影響を受けているかをベイジアンネットワークにより明らかにする。次年度使用額26830円については動物実験等に使用する予定である。人件費を使用せずに研究データ収集に成功したため、人件費・謝金を物品費に振り分けることとした。
抗生物質分離プロセスの構成支援システムの開発

抗生物質分離構成支援システムの開発について、計算機援用システムの開発と、知識情報蓄積のために基本となる分離技術の新しい展開を実験的に追求した。抗生物質と呼ばれるものは極めて多種にわたっており、全ては一括して記述することは不可能であり、また、無意味である。そこで、まず、分離シーケンスの基本条件を整理し、システムの基本設計を行った。分離目的、分離操作の選択基準、入力情報の属性を整理し、システム構成の概念を示した。つぎに分離機能モデルによる各分離操作の意味表現を行い、分離機能の保持する属性でデータ構造を明らかにし、分離プロセスのスケルトンの形式論的自動生成により、情報や知識の使用箇所を明示した。さらに、設計の実現のためのオブジェクト指向方法論の適用の意義を示した。抗菌性ペプチド抗生物質の生産と分離では、枯草菌Bacillus subtillisが生産する抗菌物質の培養液からの分離・精製を行い、構造上の相違点を明確に意識した分離法の選択方式の必要性を示した。支援システムの詳細設計に必要なデータは不完全の状態にある。そこで、マクロライド系抗生物質の分離・精製技術の新展開として、水性二相分配、液膜法、会合抽出法の適用について実験的検討を行い、各手法の特徴を明らかにし、基本データを蓄積した。また、クロマトグラフィーのスケールアップに対する分離シミュレーションの手法を開発した。以上の情報を、提案した支援システムに組み込むことにより、詳細設計に近付くことが期待できる。本年度の研究の主目的は、マクロライド系抗生物質の一種であるエリスロマイシンを中心にその単体としての分離特性ならびに培養液からの分離操作を評価するためのデ-タの蓄積をはかることであった。そのために、培養条件の検討、精密分離の検討、粗分離操作の検討を実験的に行なった。さらに、5回の研究検討会を開催し、各自の実験結果を持ち寄り検討するとともに、製薬会社の製造・開発担当者からの情報収集も行なった。以下に具体的な研究実積を記す。1.エリスロマイシン生産菌の特性と培養条件の検討を行い、分離操作に回す粗培養液の決定とその生理活性との相関について検討した。さらに、環状ペプチド抗生物質を枯草菌より生産し、その分離方法として、気泡分離法を提案し、その実証を行なった。2.各種有機溶媒-水系におけるエリスロマイシンの分配特性を測定した。3.溶媒抽出における協同効果の発現機構の検討より、含塩素有機溶媒中の水素の活性が溶媒抽出能力を高めること、プロトン付加と混合溶媒和物の生成を提案し、紫外分光分析よりプロトン付加が協同効果と説明できること、これらの抽出プロセスへの利用を示した。4.水性2相系による分配抽出を試み、新規に開発した2相系が分配特性に優れていること、モデル培養液からの抽出分離も可能であることを示した。5.精密分離法として、分取液体クロマトグラフィ-について、移動相-固定相間の吸着平衝の測定、移動相内軸方向分散係数、物質移動係数、固定相内有効拡散係数などを求め、これらを用い、実験結果を良好に再現できるシミュレ-ション・ソフトウェアを開発した。本年度は、粗度精段階での水性二相分配抽出,会合抽出,分取クロマトグラフィーの個別実験を整理し、個々の技術の位置付けならびに対象物質のキャラクタリゼーションを明らかにし、分離シーケンス構築するための論理構成の明確化,選択肢相互の評価法の確立などを目的とした。1.抗生物質の生産過程の把握のために,枯草菌を用いてイチュリン,サーファクチンの生産実験を行い,固体培養が液体培養より約10倍生産性が高いこと,効率よい分離が可能であることなどを見い出した。2.水性二相分配による粗分離実験では、マクロライド系抗生物質4種類につき,分配保数を評価基準として,分配に及ばずpHの影響,添加塩効果,疎水性相互作用などを検討し,最適な分配系の構成を示した。3.会合抽出では,抽出における協同効果を溶媒の物性と関連づけ定量的に発現現象を説用できた。

さらに,ファジークラスタリング手法によりクラスター間の相互作用で協同現象を示し,クラスターの帰属度を溶媒探索の指針とする手順を提案した。4.分取クロマトグラフィーでは,エリスロマイシンに対する種々の条件下でクロマトグラムを測定し,その結果を用いてシミュレーションソフトを開発した。さらに,そのソフトによりクロマトグラフィーの性能予測を可能にした。5.システムの構築では,各分離ユニットの定性モデルをモジュール単位として表現した。モデルは禁止条件部,操作条件設定部,シミュレーション部の3つの部分から構成されている。このシステムはデータベースモデルであるため,情報量を増やすことにより,実現性の高い分離プロセスを構築する。本年度は3年間の研究期間の最終年度にあたっているので,これまでの研究のまとめと不足分を補った。1.分離操作の機能の意味をモデル化し,汎用的な知識に体系化し,分離概念設計の支援方法について検討した。設計過程自体もモデル化し,明快で合理的な方法論の提案を試みた。「分離機能モデル」に基づき分離プロセスのスケルトンを形式論的に自動生成することによって分離プロセスの合成を行った。分離機能モデルは分離目的,分離ユニット,前提条件,I/O関係を与える。このモデルにより問題の構造が明らかになり,個々の詳細情報や知識のプロセス合成時の関わりが分かることになる。2.枯草菌がつくる抗菌性ペプチド(iturinn)と(surfactin)に注目し,液体培地,固体培地での最適培養条件を検討した。また,培地から両物質を分離精製するためのHPLCの条件を確立した。さらに枯草菌を土壌に散布したときの両物質の生産状況を実証するため,土壌からの回収,定量するための分離精製方法を検討した。3.マクロライド系抗生物質を対象として,その生産液からの効率的粗分離法として,液膜分離法の適用性を検討した。原料相ならびに抽出相のpH制御で,速やかに原料の数倍程度の濃度に濃縮できることがわかった。4.粗分離操作の一つとして水性二相分配抽出を検討し,pH制御と添加塩効果を利用することにより,合成生産培地から効率よく分離できることを示した。さらに分配分離相からの抽出法として,曇点を利用する方法を提案した。5.液体クロマトグラフィの分離性能を予測してスケールアップするシミュレーション法を開発した。報告書作成作業を協力して行った。
中国の農村土地制度改革と農業への投資、分配、政治参加

中国で施行されつつある公的な土地権利改革は、全国から選別された限られた地域で社会的に施行されているところである。本計画は、過去数年および現在施行段階にある新しい土地制度変更により農業家計にもたらされた賃料貸与権、資金借入のための担保権が、農村家計・組合による土地取得や利用、土地への投資に関する選択、農村の市場経済化と所得向上にどう影響するか、所得分配への影響、特に不本意な土地売却にどう影響するか、3)これらの制度変更がもたらす、土地の実質的な私的所有権拡充が、農村住民の政治参加への含意を持つか、の3つの論点ついて、地理的分断設計の社会実験データ収集と分析によって検証する。
有機カチオントランスポータのプロモータ解析に基づく薬物腎排泄の評価・予測系構築

腎近位尿細管の側底膜に発現する有機カチオントランスポータOCT2は塩基性薬物の腎排泄能の個体差や個体内変動に影響する重要な因子と考えられるが、その発現制御機構はほとんど分かっていない。本研究では、OCT1,2,3のプロモータ領域や、OCT2プロモータの部分切除並びに変異導入コンストラクトを用い、テストステロンによるOCT2発現調節機構の詳細解析を実施した。1.OCT1,2,3のプロモータ領域のクローニングOCTI並びにOCT3のプロモータ領域はrat genomic DNAを鋳型として、特異的プライマーを用いたPCRによって単離した。OCT2のプロモータ領域はRat Genomic LibraryをOCT2プロモータ領域に特異的なプローブを用いてスクリーニングすることで得た。2.OCT2プロモータのテストステロンによる転写促進各プロモータ領域をpGL3ベクターに挿入後、ラットアンドロゲンレセプター(AR)とともにブタ腎由来の培養上皮細胞LLC-PK_1に発現させたところ、OCT2のプロモータ活性のみが1nM以上のテストステロンによって促進され、アンドロゲンレセプターの拮抗薬であるnilutamideによって有意に抑制された。3.プロモータ領域の部分切除並びにAREの変異導入コンストラクトにおける転写活性の解析OCT2のプロモータ領域の部分切除コンストラクト、並びに5カ所のアンドロゲン応答配列に個々に変異を導入することにより作成したコンストラクトを用いプロモータ活性を検討した結果、OCT2のプロモータ領域に存在する2種類のARE(ARE-1及びARE-3)がテストステロンによる転写活性の亢進に重要な役割を果たすことが明らかとなった。,腎近位尿細管の側底膜に発現する有機カチオントランスポータOCT2は塩基性薬物の腎排泄能の個体差や個体内変動に影響する重要な因子と考えられるが、その発現制御機構はほとんど分かっていない。,以前、我々は腎臓に発現するラットOCT2の発現量がテストステロンによって調節を受けることを報告した。本研究では、テストステロンによるrOCT2の発現調節における転写調節機構を解析した。rOCT1、rOCT2、rOCT3プロモータ領域に相当する約3000-bpの断片を単離し、ラットアンドロゲン受容体とともに腎上皮細胞株LLC-PK1に導入後、プロモータ活性を測定した。作成したコンストラクトのうち、rOCT2のプロモータ活性のみがテストステロンによって促進され、rOCT2のみに発現量の性差を認められるという以前の報告と対応する結果が得られた。この促進は、アンドロゲン受容体拮抗薬のニルタミド(nilutamide)によって阻害されたことから、アンドロゲン受容体特異的な機構であることが判明した。rOCT2プロモータを段階的に切除し作成したコンストラクト、及びrOCT2プロモータのアンドロゲン応答配列(ARE)と考えられる配列の変異コンストラクトを作成し、レポーターアッセイを実施したところ、-3,000位、及び-1,300位付近に存在する2箇所のAREがテストステロンによるプロモータの促進に重要な役割を果たすことが明らかになった。これらの結果から、テストステロンはアンドロゲン受容体を介して転写調節することにより、rOCT2特異的に発現調節を行うことが明らかになった。本研究成果は、SLC22ファミリーのテストステロン依存的な発現調節における転写機構を解明した初めての成果である。有機カチオントランスポータOCT1-3(S1c22a1-3)は腎における有機カチオンの輸送を媒介している。ラット(r)OCT2の腎発現量はテストステロンによって調節されている。本研究ではテストステロン依存性のrOCT2の発現調節における転写機構の解明を図った。rOCT1-3プロモータに相当する約3,000塩基対の領域を単離した。ブタ腎由来の培養上皮細胞LLC-PK1にラットアンドロゲン受容体とともに発現させ、プロモータ活性の評価を行った。その結果、rOCT1-3のプロモータのうち、rOCT2のみがテストステロン処理によって発現が亢進した。

この発現亢進は、抗アンドロゲン薬であるnilutamideを共存させることによって抑制された。プロモータ領域の部分切除により作成した構成物やrOCT2のプロモータ領域に存在するアンドロゲン応答配列(ARE)の塩基配列に変異を導入した構成物を用いた検討を行ったところ、-3,000位と-1,300位近辺に存在する2カ所のAREがテストステロンによる転写亢進に寄与していることが示唆された。以上、テストステロンによるrOCT2の発現調節に関する検討を行ったところ、テストステロンはrOCT2の転写を亢進したがrOCT1とrOCT3の転写は亢進しなかった。テストステロンによるrOCT2の亢進は、アンドロゲン受容体を介在することが明らかになった。本研究成果は、S1c22ファミリー遺伝子のテストステロン依存性の転写調節メカニズムを初めて明らかにしたものと位置付けられる。