hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
世界におけるジャポニカ米の需要拡大、価格構造、品質改善、潜在性に関する学際研究

本科研の2年目を終了したが、昨年度に続いて研究・調査実績を蓄積した。この1年間の訪問国としては、昨年度と同様に米国、ブラジル、中国、ミャンマー、イタリアを現地調査した。これらの調査により、1.「世界的日本食ブームにともなうジャポニカ米需要拡大、消費者し好」に関しては、各地域で日本食ブームはその後も継続的な広がりを見せ、このブームが今後20年間は維持されるという感触を得た。2.「ジャポニカ米の主要生産国における生産コスト、需要、及び市場価格の相互関連構造」に関しては、米国、イタリア、中国における生産コストのデータを取得できた。海外におけるジャポニカ米の生産量のデータの把握はかなり困難であるが、イタリアにおいては長粒種からジャポニカ米への移行が着々と進んでおり、日本食レストラン向けに数万トンの生産量に達しているようである。また、タイとベトナムでは近年は急激に増産されており、市場価格の低迷ももたらしているという口頭での情報も得ている。ブラジルでも現在は小規模ながらも本格的かつ安定した生産が始まっている。3.「海外産及び日本産ジャポニカ米の品質・食味に関する世界基準の策定」に関しては、昨年度に続き、官能食味試験を継続してきた。4.「海外産ジャポニカ米食味の理化学的特性の解明と日本産米との比較分析」においてはデータをかなり蓄積することができた。また、5.「官能食味試験結果と評価価格の連携モデル構築」に関しても、データを蓄積することができた。よって、分析への準備がほぼ整った。最後に、6.「日本及び海外のコメ輸出政策・戦略構造の比較」に関しては、作付けが減少するという傾向も見受けられた。イタリアやブラジルでは稲の研究機関がジャポニカ米の生産に関心を寄せている。また、米国南部のアーカンソー州の稲作農家もジャポニカ米生産にはかなり強い関心を抱いていることが分かった。海外調査における各国のジャポニカ米生産状況、政策、生産コスト、食味のレベル、潜在性などについて、かなりのデータが集まった。ただ、生産量のデータに関しては、ジャポニカ米に関する正式なデータが存在しないため、聞き取り調査に頼らざるを得ないが、正確性においては疑問が残る状況である。ただ、カリフォルニア州においては、データがそろっている。生産コストにおいては、各研究機関が発表しているものが入手でき、また、個別の農家のデータもある程度収集できているので、比較分析が可能となっている。官能食味試験に関しては、中村学園大学のメンバーをベースにした大学全体の協力が得られたことにより、継続試験が可能となった。また、秋田農業試験場とはこれまで同様に食味試験を継続している。外国産米の食味の理化学特性について、日本産米との比較分析を継続している。中国のジャポニカ米生産量は世界最大かつ断トツであり、その深い調査・研究が必須となるが、中国の研究機関とも共同研究を推進しながら情報収集と分析を継続している。このため、収集できたサンプル数は分析にほぼ十分である。世界の日本食レストラン・ジャポニカ米の普及状況の予測には依然として困難が見受けられる。データがそろいやすいカリフォルニアを例にシミュレーションを試みているが、将来に向けた普及率(全レストラン数に対する日本食レストランのシェア)の最高値をどの値に設定すべきか、検討中である。また、栄養改善の面からジャポニカ米の需要がどのように影響を受けるかについて、調査を継続している。特に、ジャポニカ米の生産拡大が見込まれるミャンマーにおいて現地の研究機関と共同で調査を進めている。ホームページによる情報発信は毎月データ更新を行ってきており、食料の国際価格、コメを含む穀類、畜産物の世界各国における需給統計データをグラフと数値で提供している。今後も引き続き情報収集のための海外調査を行う。海外調査の対象国は欧米諸国、中国(北京周辺、黒龍江省、江蘇省、上海、香港など)、シンガポールとベトナム(ハノイ、メコンデルタ地域)、タイ、ミャンマー、ラオス、韓国、南米(ブラジルとチリ)、アメリカ、スペインとし、それぞれグループ派遣及び単独派遣のいずれかを分担者が選択して実施する。2019年度もほぼ全員の分担者が海外調査を行い、海外におけるジャポニカ米の研究機関による研究の状況、流通、政策などについて可能な限り情報を収集する。海外の研究機関とのコンタクトはそれぞれ各自が自分の専門分野で担当する。調査日程は各メンバーの状況を踏まえ設定する。グループ派遣ではそれぞれのグループで日程調整する。調査の方法はアンケートやインタビューによる現状把握、サンプル収集による機器分析と官能食味試験、ウェブや図書館訪問による資料収集、などによる。海外の日本食レストラン、大学の学生へのアンケート、生産現場の訪問、研究機関への訪問、など多岐にわたる。官能食味試験はその食味パネルを形成している中村学園大学及び秋田農業試験場で実施する。本年度は本科研の最終年度となるため、これまでに収集したデータを分析し論文作成に多くの時間が要される。また、研究成果をまとめ、書籍の年度内の出版を予定している。さらに、研究成果の報告会を11月に開催する。場所は東京を予定。半日(午後)開催の一般公開とし、コメ生産者、消費者、流通関係者、行政担当者、研究者など、広く出席を呼びかける。なお、すべての研究成果は食料の需給データや国際価格データとともにホームページで情報発信し、一般に公開する。この1年間の調査において基本的な現状を把握することができた。訪問国としては、米国、中国、シンガポール、タイ、イタリア、ブラジルを現地調査した。

これらの調査により、各地域で日本食ブームは継続的な広がりを見せ、米国やイタリアにおいてはおにぎりや日本食弁当の売れ行きも拡大していること、ジャポニカ米の小売価格は数年前とあまり変化はしていないが、特別セールなどで目玉商品として安売りする形で販売を拡大していること、などが判明した。また、米国・加州産米のFOB価格は2017年度産が作付け時の降雨により作付面積が2割ほど減少したため、上昇傾向が続いていること、このため、世界的にジャポニカ米は価格が上昇傾向にあり、また、それだけ生産に拍車がかかっていること、タイやブラジルにおいて、その傾向は強く、ジャポニカ米の生産量は把握が困難であるが、関係者からの聞き取り調査によると、生産拡大は予想を大きく上回るほどのものがあることが示唆された。さらに、各国から現地生産のジャポニカ米のサンプルを持ち帰り、パネルによる官能食味試験を実施し、そのデータを収集した。まだ、十分なサンプルの数ではないが、次年度に継続し、データを蓄積していく。その他、海外産ジャポニカ米食味の理化学的特性、官能食味試験結果と評価価格の連携モデル構築等に関し、データを蓄積することができた。また、米国ではコメ生産者に対する災害補助金が充実しており、自然災害の際には作付けしないほうが補助金からの収入が多くなるという見通しから、作付けが減少するという傾向も見受けられた。イタリアやブラジルでは稲の研究機関がジャポニカ米の生産に関心を寄せている。また、中国における食味改善への熱意も絶大なものがあることが分かった。これらの情報を基に、3月に九州大学箱崎キャンパスで情報発信のため、講演会を開催した。約70人の参加者があった。今年度の研究は基礎データの収集を各メンバーがそれぞれに実施した。特に、15人前後のパネルを使った官能食味試験は海外からのサンプルを入手し、順調にデータを蓄積することができた。また、全体的にもほぼ当初の予定通りのデータ収集をすることができた。しかし、一年間で訪問できる国や地域、及びその深みの調査は予算や時間の関係で限られており、さらなる調査が必要である。このため、本年度において調査した国、地域も次年度以降に再び現地調査することも重要である。イタリアやブラジルでは稲作が大規模化しており、生産拡大の潜在性は非常に大きいことが分かった。その一方で、収穫後から消費地までのプロセスにおいてまだ十分な管理がされているわけではない。ただ、そのような中で現地では改善に向けた努力が傾注されていることが判明した。それだけに、状況は日進月歩で変化していくことが予想されるため、継続調査が重要である。中国のジャポニカ米の品質改良に対する意気込みは極めて大きいことが分かった。日本のシステムを取り入れようと、官能食味試験のためのパネルの設置やその訓練、評価方法の導入、日本への研修派遣など、予算をかなりかけた状況がうかがえた。今後の進展を注目していく必要がある。
多次元システム制御理論の体系化とその応用に関する研究

多次元システム制御理論の体系化はまだ十分でなく、応用に関しても現時点では見るべきものはない。そこで本研究では、主としてPracticalな視点で多次元システム理論の体系化を図ると共に、応用に関する研究を進め、次の結果を得た。(1)多次元システムの安定性と安定化:従来の安定性の理論は次数の大きさに依存していたが、Grobner Basisを導入することにより多次元システムの統一的な安定性の定義と判定法を示すことができた。(2)Practical nDシステム:多次元システムにおして1つの独立変数の定義域が有限である場合をPracticalなシステムというが、ここではPracticalな系の安定性、可安定性、安定化補償器の設計法について明らかにした。(3)2次元サーボシステム:多次元システムの目標値に追従するフュードッバク補償器の設計法について二つの方法を提案した。1つは2変数多項式環上での設計法、もう1つは状態変数表現をPracticalな系に持ち込み2次元最適制御問題として定式化した。(4)応用:多次元システム理論の応用としては、上記の最適制御理論及びモデル追従サーボ系をベースにした学習制御系の設計への応用を試みた。これは主として、繰り返し制御系およびマルチパス制御系への応用を試み、両者に新しい設計法を与えることができた。また数式処理系をべ一スにした新しい解析設計支援システムを開発した。研究の本年度の成果は次の通りである。数年前までは、多次元システムの解析・設計理論は主として多変数多項式環上で進めて来た。多次元システム理論のこれらの成果を1次元システムの学習・適応制御系に応用しようとするとき、最適制御理論の考え方が必要不可欠であることが判明した。ところが多項式環上で最適問題を解くことはかなり難解である。そこで多次元系の状態方程式によるアプローチを検討することとした。まず多項式の比として与えられる伝達関数モデルと状態方程式モデルとの対応関係を察した。状態方程式には様々なモデルが提案されているが、そのうちでRoesserモデルが一番最適であると判断し、今後はこのモデルを基に最適制御理論を展開することとした。ついでRoesserモデルを基に、2次元システムの最適レギュレータ問題を取り上げ、2次形式評価関数の定式化及びその解法を確立した。その成果を基に2次元最適トラッキング問題を検討し、その可解条件を明らかにした。以上の結果を踏まえて、1次元学習・適応制御系を2次元最適トラッキング問題として定式化しその有効性を検証した。これらの成果は国際誌Multidimensional System and Signal Processingに論文2D Model Following Servo Systemとしてまた国際会議IFAC World Congress及びISCASにて論文の発表を行う予定である。そこで本研究では、主としてPracticalな視点で多次元システム理論の体系化を図ると共に、応用に関する研究を進め、本年度は次の成果を得た。(1)Practical nDシステムの最適制御:多次元システムにおいて1つの独立変数の定義域が有限である場合をPracticalなシステムという。ここではPracticalな多次元系を状態方程式でモデル化し、2次形式評価関数を最小化する問題を理論的に研究した結果、最適制御系は1次元問題と類似のリッカッチ型代数方程式に帰着されることを明らかにした。(2)2元サーボシステム:多次元システムの目標値に追従するフュードッバク補償器の設計法について二つの方法を提案した。1つは2変数多項式環上での設計法、もう1つは(1)の成果を基に、Practicalな系の2次元最適制御問題として定式化出来ることを明らかにした。(3)応用:多次元システム理論の応用としては、上記の最適制御理論及び2次元モデル追従サーボ系をベースにした学習制御系の設計への応用を試みた。ここでは主として、繰り返し制御系およびマルチパス制御系への応用を試み、両者に新しい設計法を与えることができた。また数式処理系をベースにした新しい解析設計支援システムを開発した。
バベシア感染において性ホルモンが関与する原虫排除機構の解明

昨年までの研究で、バベシア感染実験モデルとしてマウスおよびこれを宿主とするB. microtiを用いた感染実験を行い、宿主性別と寄生赤血球率(パラシテミア)あるいは臨床症状との関係について検討した。雌雄マウスの性腺を摘出して感染実験を行ったところ、パラシテミア上昇が抑えられ、臨床症状も軽度となった。このことから、B. microti感染マウスにおいては雄は雌に比較して感受性が高く、その要因として性ホルモンの影響が強く示唆された。本年度は、テストステロンやエストロジェンなどの性ホルモンがマウスのB. microti感染に与える影響について検討した。精巣摘出により、ピーク時のパラシテミアは有意に低下し、PCVも高かった。しかし、精巣摘出マウスにテストステロンを投与することにより、ピーク時パラシテミアは精巣非摘出マウスと同様のレベルまで上昇した。また、テストステロン添加培養液を用いてin vitro培養実験を行ったところ、テストステロンの原虫に対する直接的な増殖促進効果は認められなかった。各感染時期における脾臓細胞の割合を調べたところ、感染3日目においてテストステロン投与群のCD11b陽性細胞の割合が非投与群と比較して有意に低かった。さらに、感染10日以降においてはテストステロン投与群のIgG陽性細胞の割合が低かった。加えて、テストステロン投与群においては感染13日以降の血清中抗B.microti抗体が低く抑えられた。以上のことから、テストステロンはマクロファージおよびリンパ球の機能を低下させることで、バベシア感染におけるパラシテミア上昇を引き起こすと考えられた。雌マウスでも雄マウスと同様に、卵巣摘出によりピーク時のパラシテミアが低下し、卵巣摘出マウスにエストロジェンを投与すると上昇した。しかしながら、エストロジェンはテストステロンと比較して脾臓の細胞構成やサイトカイン産生に見られる顕著な免疫抑制効果を示さなかった。以上のことから、テストステロンが抗体産生を抑制することでピーク時のパラシテミアを上昇させ、症状を悪化させることが明らかとなり、初期の細胞性免疫応答の抑制あるいは遅延もこれに関与する可能性が示唆された。このことがB.microti感染に対する感受性に雌雄差が生じる要因の一つであると考えられる。本研究において、バベシア感染症におけるテストステロンおよびエストラジオールの宿主免疫応答に対する影響について解析し、その結果は学術誌への投稿準備中であることから、順調に進展したと思われる。しかしながら、宿主の原虫排除機構を解明するためにはさらなる解析が必要である。本研究において、テストステロンの影響が最も顕著に現れる感染10日目においては細胞性免疫の抑制が関与することが明らかとなった。特に、感染3日後までの感染初期における細胞性免疫が重要であり、この時期のマクロファージの数あるいは機能の低下もしくは遅延がピーク時のパラシテミアの上昇および臨床症状の悪化につながると考えられた。感染初期に宿主の自然免疫応答を刺激するバベシア原虫の虫体抗原は未だ明らかになっていないため、今後これを探索し、その抗原に対する宿主側のレセプターを明らかにすることで新たな治療法および予防法の確立につながると思われる。バベシア感染症はバベシア原虫の赤血球内寄生に起因し、世界中でその発生が報告されている。しかしながら、有効な治療法は未だ確立されておらず、その確立のためには宿主の原虫排除機構の解明が重要となる。我々はこれまで、雌雄マウスにおいて精巣あるいは卵巣摘出によりBabesia microti感染811日後における寄生赤血球率が低下することを明らかにした。また、雄マウスにおいてはテストステロンが感受性を高める要因である可能性を示した。そこで、本年度はB.microti感染におけるテストステロンの影響について検討した。まず、in vitroおよびin vivoにおける原虫に対するテストステロンの寄生赤血球率に対する影響について検討した。テストステロン添加培養液を用いたin vitro試験の結果、テストステロンは原虫増殖に影響しなかった。一方、精巣摘出マウスにテストステロンを投与し感染実験を行ったところ、寄生赤血球率は精巣非摘出マウスと同じレベルまで上昇した。以上のことから、テストステロンが宿主の免疫機能を低下させ、原虫排除を抑制することでバベシア感染を悪化させると考えた。そこで精巣摘出マウスにテストステロンを投与して感染実験を行い、感染日数の経過に伴う脾臓免疫細胞の割合をフローサイトメトリーにより調べ、テストステロン非投与群と比較した。その結果、感染3日後において脾臓マクロファージの割合が、さらに感染10日後には脾臓B細胞の割合がテストステロン投与群において低かった。このことから、バベシア感染時においてテストステロンはマクロファージによる自然免疫を抑制し、これによりその後に続く細胞性免疫あるいは液性免疫が抑制されてピーク時の寄生赤血球率が上昇すると考えられた。現在、バベシア感染におけるテストステロンのマクロファージ機能への影響についてさらに解析を行っている。

精巣摘出により、ピーク時のパラシテミアは有意に低下し、PCVも高かった。しかし、精巣摘出マウスにテストステロンを投与することにより、ピーク時パラシテミアは精巣非摘出マウスと同様のレベルまで上昇した。また、テストステロン添加培養液を用いてin vitro培養実験を行ったところ、テストステロンの原虫に対する直接的な増殖促進効果は認められなかった。各感染時期における脾臓細胞の割合を調べたところ、感染3日目においてテストステロン投与群のCD11b陽性細胞の割合が非投与群と比較して有意に低かった。さらに、感染10日以降においてはテストステロン投与群のIgG陽性細胞の割合が低かった。加えて、テストステロン投与群においては感染13日以降の血清中抗B.microti抗体が低く抑えられた。以上のことから、テストステロンはマクロファージおよびリンパ球の機能を低下させることで、バベシア感染におけるパラシテミア上昇を引き起こすと考えられた。雌マウスでも雄マウスと同様に、卵巣摘出によりピーク時のパラシテミアが低下し、卵巣摘出マウスにエストロジェンを投与すると上昇した。しかしながら、エストロジェンはテストステロンと比較して脾臓の細胞構成やサイトカイン産生に見られる顕著な免疫抑制効果を示さなかった。以上のことから、テストステロンが抗体産生を抑制することでピーク時のパラシテミアを上昇させ、症状を悪化させることが明らかとなり、初期の細胞性免疫応答の抑制あるいは遅延もこれに関与する可能性が示唆された。このことがB.microti感染に対する感受性に雌雄差が生じる要因の一つであると考えられる。本研究において、バベシア感染症におけるテストステロンおよびエストラジオールの宿主免疫応答に対する影響について解析し、その結果は学術誌への投稿準備中であることから、順調に進展したと思われる。しかしながら、宿主の原虫排除機構を解明するためにはさらなる解析が必要である。本研究において、テストステロンの影響が最も顕著に現れる感染10日目においては細胞性免疫の抑制が関与することが明らかとなった。特に、感染3日後までの感染初期における細胞性免疫が重要であり、この時期のマクロファージの数あるいは機能の低下もしくは遅延がピーク時のパラシテミアの上昇および臨床症状の悪化につながると考えられた。感染初期に宿主の自然免疫応答を刺激するバベシア原虫の虫体抗原は未だ明らかになっていないため、今後これを探索し、その抗原に対する宿主側のレセプターを明らかにすることで新たな治療法および予防法の確立につながると思われる。
血管平滑筋細胞の３次元培養系を用いた動脈硬化治療薬のスクリーニング

目的:本研究では分化型に近い血管平滑筋細胞(smooth muscle cell, SMC)が得られるハニカム培養と、動脈硬化型SMCが得られる通常のプレート培養を用い、動脈硬化型SMCにより選択性の高い薬剤のスクリーニングを行うこととした。方法:検討には一般的な試薬を用いた。ウサギとヒトの初代培養SMCを用いた。成果:プロテアソーム阻害剤(MG132)を用いたところプレート培養では、プロテアソーム経路による蛋白分解を反映するp21^<Cip1>の発現が濃度依存的に上昇した。24時間までで増殖への影響は認められなかった。一方ハニカム培養ではp21^<Cip1>の発現はプレート培養と比較して低く、MG132の添加でその発現量はほとんど変化しなかった。次にphosphoinositide 3-kinase(PI3K)の阻害剤であり一般にはオートファジー阻害剤として用いられる3-methyladenine(3-MA)による検討を行った。その結果原因は不明だがプレート培養ではオートファジーはむしろ促進されており、細胞の接着・増殖シグナルの起点となる接着斑キナーゼ(focal adhesion kinase, FAK)などの発現が低下していた。また24時間までで細胞増殖の抑制傾向が認められた。一方ハニカム培養では3-MAの添加による増殖への影響は認められず、FAKなどの発現に大きな変化は見られなかった。以上よりMG132や3-MAは培養系により効果が異なる可能性、すなわちSMCのフェノタイプにより感受性が異なる可能性が示唆された。今後は増殖への影響が認められたPI3K阻害に注目し両培養系のSMCに対する感受性の違いのメカニズムについて解析することで、動脈硬化型SMCに選択的に作用しる薬剤の開発に結びつく可能性が考えられる。
数理モデルとその応用

われわれは、種々の数理モデルに関する研究を行ったが、特に弾性理論に現れる数理モデルの研究において、注目すべき成果が得られた。岩村・中村による非均一2次元弾性体の数理モデルについての成果と、天理による薄板の変形モデルの研究がそれである。岩村・中村は、有限要素法による非均一2次元弾性体の弾性定数逆問題を否定的に解決した。具体的には、彼らは次のような定理を証明した。定理.モデルBにおいては、各点に加えられた外力と、その変位の観測が可能であると仮定する。このとき、一般に外力とその観測結果から、モデルBのヤング率はポアソン比を決定することは不可能である。天理は、弾性理論の薄板の変形問題に現れる、重調和ディリクレ問題の研究を行った。彼は、重調和ディリクレ問題に対する、モンテ・カルロ法と平均化法という新しい数値解法を確立することに成功した。これらの成果は、それぞれ研究集会情報基礎論理輪ワークショップ1993年7月14日16日確率数値解析における諸問題1993年6月1日4日において発表された。
南北間の非対称性が両国の発展経路に与える影響:人口パズルの理論的解明

2国が南北貿易を行う半内生的成長モデルを構築し、両国の1人当たり実質所得成長率と人口成長率の関係を分析した。このモデルは、(1)1人当たり所得成長率は国ごとに異なる、(2)人口成長率と1人当たり所得成長率の関係は、先進国と途上国とでは異なる、という2つの経験的事実と整合的である。このモデルを用いて、均斉成長経路上における人口成長率と1人当たり実質所得成長率の関係、長期的な交易条件の動向、および長期均衡へと向かう移行動学を分析した。本年度は、2国間貿易と経済発展の関係を規模効果のない半内生的成長モデルを構築して分析し、その成果を研究会で報告じた。このモデルでは、規模に関して収穫一定の農業と、規模に関して収穫逓増の工業がともに存在する2国が貿易を行う。農業では労働のみが生産要素として投入され、工業では労働と資本が生産要素として投入される。両国は初期時点における資本ストック賦存量のみが異なり、生産技術、消費と貯蓄のパターンは同一である。このような2国が自由貿易を行うと、工業製品に対する支出割合の大きさに応じて、2つのケースが得られる。ケース1:工業製品に対する支出割合が1/2以下のとき、長期的には、先発国は不完全特化し、後発国は農業に漸近的に完全特化する。ケース2:支出割合が1/2より大きいとき、長期的には、先発国は工業に完全特化し、後発国は農業に漸近的に完全特化する。ここで、先発国と後発国の違いは、初期時点における資本ストック賦存量のみに反映される。長期均衡において、両国の1人当たり実質所得成長率は等しくなる。また、両国の1人当たり実質消費成長率も等しくなる。このように、成長率で測ると、両国の間に不均等発展は生じない。しかし、1人当たり実質所得水準と1人当たり実質消費水準は、それぞれ両国で大きく異なる。具体的には、ケース1とケース2の双方で、先発国と後発国の1人当たり所得水準はある一定値まで拡大していく。つまり、所得水準で測ると、両国の間に不均等発展が生じる。これに対して、消費水準で測ると、ケース1では不均等発展が生じず、両国の1人当たり実質消費は均等化する。しかし、ケース2では、消費水準で測っても不均等発展が生じ、両国の1人当たり実質消費水準はある一定値まで拡大していく。本研究では,規模効果のない半内生的成長モデルを構築し,南北貿易と経済発展の関係を分析した.その際,とりわけ人口成長率と各国の経済成長率の関係に着目した.本研究では,2本の論文を作成した.1本目の論文では,経済構造の異なる先進国(北)と途上国(南)が貿易を行う状況をモデル化した.北は規模に関して収穫逓増の生産関数を,南は規模に関して収穫逓減の生産関数をそれぞれ有している.貿易パターンは固定され,北は消費財兼投資財に,南は消費財兼中間投入財に,それぞれ完全特化している.さらに両国の人口成長率は外生的に与えられ,厳密に正であり,南に人口成長率は北のそれより高い,と仮定される.分析により,いくつかの興味深い結果が得られた.第1に,長期における両国の経済成長率は均等化する.第2に,両国の交易条件は一定率で変化し続ける.第3に,北の1人当たり実質所得成長率は南のそれより高い.第4に,北の人口成長率の増大は,北の1人当たり成長率を上昇させたり低下させたりする.その一方で,南の人口成長率の増大は,南の1人当たり成長率を低下させる.第3と第4の結果は,現実のデータに適合している.以上の成果を論文としてまとめ,国際的学術誌に投稿し,掲載することができた.2本目の論文では,経済構造は同じであるが,初期時点における資本ストックの賦存量が異なる2国の半内生的成長モデルを構築した.貿易パターンは内生的に決定される.初期時点において,自国の資本ストックは外国の資本ストックより大きいと仮定し,分析を行った.それにより,長期的な生産パターンの決定,両国の所得格差の拡大および縮小,静学的貿易利益と動学的貿易利益の関係,といった点について興味深い結果を得た.この成果を論文としてまとめ,国際的学術誌に投稿した.現在は,レフェリーコメントに基づき改訂し,再審査中である.
相分離液晶構造を有するイオン液体の構造制御と機能化

イオン機能性を有する有機材料として、イオン液体が注目を集めている。本研究では、高異方的・高選択的イオン機能性材料の構築を目指して、イオン液体への液晶性付与により、ナノメートルスケールの相分離液晶構造を実現するための分子設計手法の開発と実際の組織体の構築を行なうことを目的とした。3,4,5-トリス(アルコキシ)ベンジル部位を有する扇形分子構造のアンモニウム塩を設計・合成した。室温を含む幅広い温度範囲で双連続キュービック液晶性を発現させることに成功した。イオン伝導性の温度依存性を測定した。液晶状態のアンモニウム塩は、等方性の液体状態よりも高イオン伝導性を示した。キュービック液晶相において、三次元的に連結したイオンチャンネル構造が効率の良いイオン伝導路として機能することを見出した。グルタミン酸部位を有する液晶性イミダゾリウム塩を開発した。この化合物は、昇温時に136度でカラムナー液晶相からミセルキュービック液晶相に相転移し、イオン伝導度が急激に低下した。この材料は、液晶の構造変化を利用したイオン伝導のON/OFFスイッチとしての応用が期待される。3,4,5-トリス(アルコキシ)ベンジル部位を有する扇形分子構造のイミダゾリウム塩を設計・合成した。これらの化合物の液晶性およびイオン伝導性に及ぼすアニオン種の効果を調べた。アニオン種として、高いイオン伝導性が期待できるペルフルオロ構造を有するテトラフルオロボレート・ヘキサフルオロホスフェート・トリフルオロメチルスルホネート・ビス(トリフルオロメチルスルホン)イミドの4種類を選択した。イミダゾリウムカチオンとの水素結合能が高く、球状のアニオン構造を持つテトラフルオロボレートとヘキサフルオロホスフェートのアニオンを有する化合物では、室温を含む幅広い温度範囲でヘキサゴナルカラムナー液晶相を発現した。一方、アニオン半径がヘキサフルオロホスフェートよりも大きく、共鳴電荷安定化構造を有するトリフルオロメチルスルポネート・ビス(トリフルオロメチルスルホン)イミドのアニオンを有する化合物では、イミダゾリウムカチオンとの相互作用力が弱くなることにより、液晶性を示す温度範囲が大幅に低下した。機械的なせん断力により、ガラス基板上で水平一軸配向させたカラムナー液晶材料に対して、カラム軸に平行および垂直な方向のイオン伝導度を測定した。ヘキサフルオロホスフェートアニオンを有するカラムナー液晶が、最も高いイオン伝導度を示した。また、伝導度の異方性値は、アニオン半径が大きくなるほど小さくなる傾向にあった。
循環器疾患の発症予防を目的とした頸動脈硬化の進展度及びその関連要因の疫学的研究

地域において、脳梗塞や心筋梗塞等の動脈硬化性疾患のハイリスク者を早期発見し、疾病の発生予防に結びつけるために、臨床的検査である頸部エコーを、地域における循環器検診に導入した。対象集団は東北農村(人口7千人)、四国農村(人口1.3万人)、関東農村(人口1.7万人)、大阪近郊M地区(人口2.1万人)の住民及び大阪事業所勤務者である。脳梗塞は東北農村で特に高率で、次いで四国農村、関東農村で、大阪近郊M地区、大阪事業所勤務者は低率である。一方、虚血性心疾患は大阪事業所勤務者が比較的高率で、その他の地域集団では低率である。それぞれの集団から5074歳男子1,236人(東北農村213人、四国農村302人、関東農村291人、大阪近郊地区188人、大阪事業所勤務者242人)に対して、循環器検診時に頸動脈エコー検査を実施した。そして、集団間の頸部エコー所見の差を検討するとともに、各集団において、従来の循環器疾患のリスクファクター(血圧、心電図、STT異常、眼底の高血圧・動脈硬化性変化、血清総コレステロール、喫煙、飲酒、糖尿病)に加えて、新しいリスクファクターである血漿フィブリノーゲンとの関連を分析した。その結果、頸部エコー所見で内膜・中膜複合体(IMC)の厚さが総頸動脈で1.5mm以上、膨大部から内頸動脈で2.0mm以上、又は多発性プラークが存在する者の割合は、他の集団に比べて東北農村で高かった。これはこの集団が血圧レベルが高く、脳卒中の発生率が高いことと対応している。次に、各集団を通じて、頸動脈硬化度はHDL-コレステロール値、喫煙、糖尿病と関連が認められ、総コレステロール値、飲酒との関連は、明らかでなた。一方、血漿フィブリノーゲンに関してはまず、心筋梗塞患者169名と、性、年齢をマッチさせた一般住民集団の中から、1対1で抽出した対照者に対し、フィブリノーゲンを測定し、心筋梗塞患者で血漿フィブリノーゲンが高値を示すことを確認した。次に健常人のコホート研究(大阪近郊M地区住民と大阪事業所勤務者40歳以上男女、11,920人の3年間の追跡調査)により、血漿フィブリノーゲンの高値が従来の循環器疾患のリスクファクターとは独立に、虚血性心疾患の発生と関連することを示した。また予備的な成績であるが、血漿フィブリノーゲンの高値が、脳卒中、中でも脳内出血と関連することが認められ、今後追跡を続けてゆく計画である。以上の研究を通じて、頸動脈エコー検査が循環器疾患の発生を予測する上で有益であり、新しいスクリーニング検査としてさらに検討をすすめる必要性が示された。

I.一般住民の59-69歳男子を対象に、都市部として大阪府S市の446名、農村部として秋田県I町の258名について、循環器検診時に頸部エコーを実施した。そして総頸動脈の内膜・中膜複合体(IMC)の厚さ・狭窄度、総頸動脈から内頸動脈にかけてのPlaque数(IMCが1.1mm以上の部位)、左右頸動脈のPlaque厚の総和-Plaque Score(PS)、及びPlaqueの性状として繊維化・石灰化の有無を動脈硬化の指標とし、両集団間の比較、及び他のリスクファクターとの関連を検討した。その結果、都市、農村のいずれにおいても、IMCの厚さ、Plaque数、PSは、動脈硬化に関連するリスクファクターである血清総コレステロール値、血糖値、喫煙習慣、年齢、血圧値との正の関連が認められた。都市と農村を比較すると、血圧レベルの高い農村の方が、血清総コレステロールレベルの高い都市に比べて、IMC厚は有意に厚く、50%以上の狭窄を有する者の割合も高率であった。また、高血圧性変化と考えられるPlaqueの繊維化・石灰化を認める頻度も農村の方が都市よりも有意に高かった。以上より、頸部エコーは在来の生活習慣の影響が残る農村集団においても、血管病変を検出するのに有用であると考えられた。さらに四国農村部のN町の55-75歳男子119名についても同様の検討を行い、現在結果を解析中である。II.大阪府立成人病センターに入院した早期の心筋梗塞患者169名と、性・年齢をマッチさせた大阪の一般住民集団の中から、1対1で抽出した対照者に対しフィブリノーゲンを測定し、比較した。さらに、大阪府下の2事業所の40-59歳男子995名に対しフィブリノーゲンを測定し、他のリスクファクターや食習慣調査成績との関連を検討した。心筋梗塞患者のフィブリノーゲン値の平均値は、男女とも対照群に比し、有意に高値であった。この差は喫煙量、高血圧、血清総コレステロール値、HDL-コレステロール値を調整しても有意であった。以上の結果から心筋梗塞の発展に血漿フィブリノーゲン値が関与することが示唆された。地域において、脳梗塞や心筋梗塞等の動脈硬化性疾患のハイリスク者を早期発見し、疾病の発生予防に結びつけるために、臨床的検査である頸部エコーを、地域における循環器検診に導入した。対象集団は東北農村(人口7千人)、四国農村(人口1.3万人)、関東農村(人口1.7万人)、大阪近郊M地区(人口2.1万人)の住民及び大阪事業所勤務者である。脳梗塞は東北農村で特に高率で、次いで四国農村、関東農村で大阪近郊M地区、大阪事業所勤務者は低率である。一方、虚血性心疾患は大阪事業所勤務者が比較的高率で、その他の地域集団では低率である。それぞれの集団から5074歳男子1,236人(東北農村213人、四国農村302人、関東農村291人、大阪近郊M地区188人、大阪事業所勤務者242人)に対して、循環器検診時に頸動脈エコー検査を実施した。そして、集団間の頸部エコー所見の差を検討するとともに、各集団内において、従来の循環器疾患のリスクファクター(血圧、心電図,STT異常、眼底の高血圧・動脈硬化性変化、血清総コレステロール、喫煙、飲酒、糖尿病)加えて、新しいリスクファクターである血漿フィブリノーゲンとの関連を分析した。その結果、頸部エコー所見で内膜、中膜複合体(IMC)の厚さが総頸動脈で1.5mm以上、膨大部から内頸動脈で2.0mm以上、又は多発性プラークが存在する者の割合は、他の集団に比べて東北農村で高かった。これはこの集団が血圧レベルが高く、脳卒中の発生率が高いことと対応している。
クロマチンループ構造の人為的改変による核内構造の操作

本研究では、保存された核因子Rif1を用いてクロマチンループ構造の人為的改変を介して核内構造を操作し、細胞の機能改変を誘導する新規技法を開発する。Rif1はG-richの共通保存配列に依存して形成されるG4構造に特異的に結合する。Rif1タンパク質はC端271aaでG4構造に結合し、C端近傍の保存配列がG4結合に必要である。この配列はRif1の多量体形成にも必要であった。分裂酵母でRif1を増産すると核内染色体構造の異常が誘導され、著しい増殖阻害が観察される。Rif1がhigh affinityで結合するG4形成配列を特定の部位に導入することによる染色体機能の変換を現在試みている。本研究では、申請者の独自の発見「Rif1はクロマチンループ構造の形成を介して複製タイミング機能ドメインを規定する」に基づき、Rif1を用いてクロマチンループ構造の人為的改変を介して核内構造を操作し、細胞の機能改変を誘導する新規技法を開発する。Rif1を用いて、染色体の核内配置や高次構築を操作するために、1)発現レベルを変動することによりゲノム全体のクロマチンループ構造を操作する、2)部位特異的にクロマチンループを形成し、局所的に染色体機能ドメインを操作する、の二つのアプローチをとる。2)を達成するために、まずRif1タンパク質の機能部位を同定するための実験を行ない下記の結果を得た。(1)マウスRif1タンパクを発現精製しその形状を電子顕微鏡及び、原子間力顕微鏡で観察した。その結果リング状の構造が観察された。(2)中央のIDP(Intrinsically disordered polypeptide)領域を欠失させ蛍光分子に置換えた融合分子を発現した結果、ERを含む細胞内膜画分への局在が観察された。この局在にはC端30aaが必要であった。(3)分裂酵母Rif1も精製し、そのDNA結合能を測定した結果、少なくともゲルシフトやプルダウンアッセイでは塩基配列非特異的に二本鎖DNAへの結合が観察された。(4)また精製された分裂酵母Rif1はオリゴマーを形成していた。(5)分裂酵母においてGal4結合部位を染色体上に導入し、Gal4-Rif1結合タンパク質を発現した。現在局所的な染色体構造の改変が観察されるか検討している。(6)分裂酵母ゲノム上の特定のRif1結合部位を変異により不活性化した。この時に、不活性化されたRif1結合部位のみでなく、遠位にあるテロメア近傍の複製開始も脱抑制した。このことはRif1がクロマチン間の相互作用を仲介する可能性を示唆する。(7) Rif1欠損マウスMEF細胞を不死化し、Rif1誘導体の機能解析の基盤ができた。1)についてまず分裂酵母を用いてRif1増産の影響を解析した。さらに2)を達成するために、Rif1タンパク質のDNA結合能について解析を行ない下記の結果を得た。(1)分裂酵母でRif1を増産すると核内染色体構造の異常が誘導され、著しい増殖阻害が観察された。このことはRif1を用いて染色体配置を操作するためにはその産生レベルを厳密に制御する必要があることを示唆する。(2)分裂酵母色体上のRif1結合部位はグアニン4重鎖(G4)構造を形成する。さらに、精製された分裂酵母Rif1はG4構造に特異的に結合する。動物細胞のRif1も同様にG4構造に結合する。この知見に基づき、G4構造を染色体上に導入し、Rif1により染色体高次構築を操作するという戦略を考えている。1)については昨年度、分裂酵母でRif1を増産すると核内染色体構造の異常が誘導され、著しい増殖阻害が観察される事を見出した。本年はこの増殖阻害は脱リン酸酵素PP1の結合には依存しないことを見出した。また生育温度が阻害効果に大きな影響を及ぼすことを発見した(高温37°Cでは阻害されない)。2)Rif1タンパク質の機能ドメインを解析した結果C端271aaでG4構造に結合すること、一方N端のHEAT Repeat構造も親和性の高い結合に必要であることが明らかとなった。3)C端近傍の保存配列をアラニン置換することによりG4結合が喪失した。4)転写によりRif1が結合しうるグアニン

4重鎖構造が形成されることを発見した。これらの知見から、増産しても増殖阻害しないがG4結合能を有し、染色体の核内配置を変化させうる変異体の開発、G4形成配列を特定の部位に導入することによる染色体機能の変換、あるいはG4構造近傍の転写を制御することによりRif1結合を制御し、染色体高次構造の改変を行うなどの新しいアプローチを実行している。本研究では、保存された核因子Rif1を用いてクロマチンループ構造の人為的改変を介して核内構造を操作し、細胞の機能改変を誘導する新規技法を開発する。Rif1はG-richの共通保存配列に依存して形成されるG4構造に特異的に結合する。Rif1タンパク質はC端271aaでG4構造に結合し、C端近傍の保存配列がG4結合に必要である。この配列はRif1の多量体形成にも必要であった。分裂酵母でRif1を増産すると核内染色体構造の異常が誘導され、著しい増殖阻害が観察される。Rif1がhigh affinityで結合するG4形成配列を特定の部位に導入することによる染色体機能の変換を現在試みている。これまでに、分裂酵母および動物細胞のRif1タンパクを増産精製することに成功し、それらがグアニン4重鎖構造に結合することを発見した。また変異体の解析からC末端がRif1の核膜局在、オリゴマー形成に重要であることを見いだしている。分裂酵母におけるRif1増産が染色体構造に及ぼす影響を解析した。分子生物学Rif1がグアニン4重鎖結合タンパクであるという新規知見に基づき、4重鎖構造を染色体上に導入することにより、染色体の局所的な高次構造を変化させるという戦略に至った。さらにグアニン4重鎖結合ドメインの同定、他のDNA結合ドメインとのswappingなどを組み合わせ、Rif1の機能ドメインの同定と、染色体の核内配置や高次構築を操作する新規技法の開発をめざす。これまでに、分裂酵母および動物細胞のRif1タンパクを増産精製することに成功し、現在その生化学的解析を行っている。また、分裂酵母においてtetheringし、その染色体構造に対する効果の解析を行うための株の構築をほぼ終了した。巨大タンパクであるので組換えDNAの作製などに高度な技術を要求するが、何とか困難を克服しており、予定通りに研究が進行していると言える。また動物細胞Rif1の解析に必要なRif1欠損MEF細胞も不死化し、使用できるようになったので動物細胞Rif1の機能解析も今後進むものと考えられる。思っていたより安価で消耗品を購入できたため。まず分裂酵母でRif1をゲノム上にtetheringし、染色体の局所構造が変動するかどうかを検討する。同時にこれにより近傍の複製タイミング、遺伝子発現、組換え頻度などが変動するかどうかを検討する。動物細胞においても同様な実験を試みる。まずは機能ドメインの解析から、DNA結合に必要な領域を同定し、それを別のDNA結合ドメインに置換えて、染色体の特定の部位にtetheringする系を確立する。精製した分子の解析は継続し、分子の形態、DNAとの結合の様式などを解明する。
新しい原理に基づくヌクレオソーム中心と転写因子結合部位の網羅的統合解析

私達の細胞は、ゲノム中の遺伝子を取捨選択して使うことによって、個性を発揮したり環境変化に適応したりしています。この取捨選択はDNAに結合する転写因子やヌクレオソームというタンパク質が行いますので、ゲノムの働き方を理解するにはゲノムDNA上のタンパク質結合部位を網羅的に知る必要があります。私達は、細胞膜を通過してDNAを修飾するジメチル硫酸と次世代シーケンサーを用いる新技術DMS-seqを開発し、細胞核の単離や遺伝子操作なしに転写因子結合部位とヌクレオソームの中心位置をゲノムワイドに同定することに初めて成功しました。DMS-seqはゲノム機能の理解を支える技術になると期待されます。我々は、ジメチル硫酸(DMS)によるin vivoゲノムワイドフットプリント法DMS-Seqを開発して、転写因子結合部位の同定に成功した。更に、その過程で遭遇したDMSによるヌクレオソーム中心の優先的切断という予想外の現象に基づいて、従来はヒストンH4遺伝子の遺伝的改変が可能な酵母でしか実現できなかった中心部の直接検出に基づく高精度ヌクレオソームマッピングを、全ての真核生物で可能にする新技術としてのDMS-Seqの可能性を検討した。その結果、出芽酵母を用いた実験において、低濃度のDMSを使用したり、長いDMS切断断片を利用することで、ヌクレオソーム中心の検出が加速されることが判明した。一方、変性DMS切断断片をDNA SMART法でライブラリ化を試みたが、ヌクレオソーム中心の検出感度の上昇効果は得られなかった。また、分裂酵母にもDMS-Seqを行い、ヒストンH4変異体を利用する化学切断法による切断点データとの比較を行った。その結果、分裂酵母においてもDMSがヌクレオソーム中心を優先的に切断することが判った。更に、哺乳類細胞への応用可能性を検討すべく、ヒト線維芽細胞IMR90への応用もおこなった。CTCFやRAD21の結合の検出に成功し、それらの結合部位周辺のMNaseとDMSによる切断頻度を比較したところ、両者が逆位相の振動を示すことが判り、ヒトでもヌクレオソーム中心を検出できる可能性が示された。ヒトでは化学切断法によるヌクレオソーム中心の正確な直接的決定ができないので、その代わりに70種類以上の不死化Bリンパ球のMNaseデータの解析から予測された中心部位とDMS切断の関係性を検討し、ヒトでもDMSがヌクレオソーム中心を優先的に切断することを確認した。DMS-seqによるヌクレオソーム中心の検出が可能であることを示すデータが出芽酵母のみならず分裂酵母およびヒト細胞においても取得されて、より確実なものとなった。検出効率を上げる試みの中には、一部、所期の効果を得られないものもあった。我々は、ジメチル硫酸(DMS)によるin vivoゲノムワイドフットプリント法DMS-seq開発の過程で、DMSによるヌクレオソーム中心の優先的切断という予想外の現象に遭遇した。ヌクレオソーム中心の正確な検出には、ヒストンH4遺伝子の変異体を用いる化学的切断方法が用いられてきた。この方法は一般にマルチコピーで存在するヒストンH4遺伝子の大半を変異アレルで置換する必要があることから、酵母にしか用いられていなかった。一方、DMS-seqを用いればこの問題を回避して、どんな真核生物にも容易に適用可能な方法になり得ると考えられた。出芽酵母に続いて、分裂酵母へのDMS-seqの適用を行い、化学切断法の結果と比較を行い、両者がよい一致を示すことを確認した。更に、ヒト線維芽細胞IMR90への応用もおこなった。ヌクレオソームのフェージングが明確になる領域として、CTCFやRAD21の結合部位周辺のデータを解析したところ、MNaseとDMSの切断頻度が逆位相の振動を示すことが確認されて、ヒトでもDMSがヌクレオソーム中心を優先的に攻撃することが確認された。70株以上のヒト不死化リンパ球から取得されたMNase-seqデータの解析から予測されたヌクレオソーム中心位置とDMS-seqの切断ピークが一致することを確認した。これらの結果から、DMS-seqがヌクレオソーム中心検出の新たな手法になり得ることを示した。これら一連の実験の対照実験として行った精製DNAに対するDMS-seqの詳細な解析から、ヌクレオソーム中心となる配列が内在性のDMS高感受性を示すことが明らかになり、DNA形状のパラメータが独特のパターンを示すことも判明した。これらの結果は、DNA形状がヌクレオソーム配置のための隠されたコードとして働く可能性を示唆する興味深い結果と思われた。ヌクレオソームと転写因子によるピークの識別がひとつの課題である。DMS-seqパターンから両者を識別する方法を検討する。また、この方法の根本原理となるヌクレオソーム中心がDMSに対して感受性を示すメカニズムについても理解を深める必要がある。

ゲノム科学DMS-seqデータはこれまでにないタイプのデータであり、その解析には独自の方法やそれを実装したプログラムの作成が必要となり、予想以上の時間と労力を要したために、当初計画した実験と解析が完全には終了しなかった。残りの実験と解析を終了させて結果を取りまとめた上で、論文の作成と出版を行う。
パラミクソウイルスの出芽に関わるシグナルと宿主因子の解明

本研究では、パラミクソウイルスの出芽について以下の知見を得た。センダイウイルスの構造蛋白質を発現するプラスミドを、複数組み合わせて、実際のウイルス粒子と同等の密度と大きさをもつウイルス様粒子を作る系を確立した(文献4)。これに関連して、N蛋白質単独発現で細胞内の宿主RNAが非特異的に包み込まれてヌクレオカプシド様構造物を作ることを示した(文献5)。前述のVLP産生系で、センダイウイルスC蛋白質を同時に発現すると出芽効率が亢進することを見いだした。C蛋白質に粒子形成・出芽を促進する活性があることをはじめて示した。さらにC蛋白質が、宿主因子AIP1/Alixと相互作用することを見いだした(文献6)。C蛋白質は従来から抗インターフェロン活性が指摘され(例えば、文献3)、今回明らかになった出芽促進活性、他のRNA合成制御活性とあわせて多機能性であることを改めて示した。一方、M蛋白質は単独に発現するだけで、効率よく培養上清に脂質と結合したリポソームとして放出され、出芽の原動力であると考えられる。M蛋白質単独発現による出芽は、センダイウイルスの出芽と同様にプロテアソーム阻害剤に影響を受けるので(文献7)、ユビキチンが出芽機構に関連していることが想定できる。また、M蛋白質による出芽はAIP1/Alixによってもっとも影響を受け、Tsg101,Nedd4にはあまり影響されなかったので、AIP1/Alix、ユビキチンが関連するエンドソーム膜輸送経路が出芽に関連することが推察される。M蛋白質とAIP1/Alixとの相互作用、結合モチーフも明らかになった(島津、入江、原稿準備中)。以上のように、パラミクソウイルスの出芽に必要なウイルス蛋白質、それに必要なシグナル、関連する宿主因子が明らかになりつつある。発表済みのものに加えて、さらに成果を論文としてまとめる予定である。パラミクソウイルス科センダイウイルスの出芽に必要なウイルス蛋白質配列を同定し、さらに関連する宿主因子を探索することを本研究の目的とする。(1)センダイウイルスのウイルス様粒子(VLP)産生系の確立と各ウイルス蛋白質の出芽に対する作用センダイウイルスの構造蛋白質を発現するプラスミドを293T細胞に導入し、培養上清をショ糖密度平衡遠心で分画して、放出されたウイルス様粒子の蛋白質を定量した。同時に、細胞に残った蛋白質を定量して、出芽の効率を検討した。M・N・F・HNを同時に発現するとウイルスと同等の密度・形態をもつVLPができた。この研究の過程で、各ウイルス蛋白質の役割、および各蛋白質間の相互作用を明らかにすることが出来た。さらに、以前から出芽への関連が示唆されていた非構造蛋白質であるC蛋白質を同時に発現するとVLPの出芽効率が3倍程度に上昇した。(以上、投稿中)(2)センダイウイルス出芽に関与する宿主因子の探索上記で確立したウイルス様粒子産生系を用いて、出芽に関連することが予想される宿主蛋白質について検討した。Vps4のドミナントネガティブ変異体でセンダイウイルスの出芽が阻害された。このことから、小胞体ベシクル輸送に関連するESCRT複合体が出芽に働いている可能性がある。一方、ESCRT複合体を出芽の場にリクルートするTsg101、Nedd4といったユビキチン関連蛋白質が出芽に関与するという結果は得られなかった。この働きをする蛋白質の探索が必要である。以上のように、パラミクソウイルスの出芽についてVLP産生系を確立し、関連する宿主因子の解析を行った。

今後は、このVLP産生系を使用して、出芽に中心的な役割を果たすM蛋白質の出芽に必要な領域を決定し、関連する宿主因子を明らかにする予定である。本研究の目的は、センダイウイルスの蛋白質、特にウイルス粒子形成に重要な役割を果たすマトリックス(M)蛋白質について、出芽に必要なシグナルを同定することである。このために、複数のウイルス蛋白質cDNAを細胞に導入してウイルス様粒子を産生する系を確立する。さらに、このシグナルと相互作用する宿主蛋白質を検索する。1.センダイウイルスのウイルス様粒子(VLP)産生系の確立センダイウイルスの構造蛋白質を発現するプラスミドを、複数組み合わせて、実際のウイルス粒子と同等の密度と大きさをもつVLPを作る系を確立した(Sugahara et al.)。2.センダイウイルスC蛋白質と相互作用する宿主蛋白質の同定VLP産生系で、センダイウイルスC蛋白質を同時に発現すると出芽効率が亢進することを見いだした。C蛋白質に粒子形成・出芽を促進する活性があることがわかった(Sugahara et al.)。C蛋白質と相互作用する蛋白質を酵母two hybridシステムで検索して、AIP1/Alixと相互作用することを見いだした。AIP1/Alixと結合できないC変異体はVLP出芽促進活性を持たなかった。また、AIP1/Alixの過剰発現でセンダイウイルスの出芽が促進し、RNAiによるノックダウンで出芽が抑制されたので、AIP1/Alixはセンダイウイルスの出芽に重要な働きをすることが明らかになった(Sakaguchi et al.)。AIP1/Alixは、アポトーシスに関連する蛋白質として同定されたが、のちにエンドサイトーシスに関与する細胞質側の複合体(ESCRT)の一員であることが明らかになっている。来年度は、C蛋白質に存在すると思われるLドメインの検索を進める。また、センダイウイルス出芽にC蛋白質よりも重要と考えられるM蛋白質について、宿主機能との関連を調べる。1.M蛋白質単独発現による出芽は、センダイウイルスの出芽と同様にプロテアソーム阻害剤に影響を受けるので、ユビキチンが出芽機構に関連していることが伺われる(Watanabe et al.)。また、M蛋白質による出芽は、AIP1によってもっとも影響を受け、Tsg101,Nedd4にはあまり影響されなかったので、AIP1、ユビキチンが関連するエンドソーム膜輸送経路が出芽に関連することが推察される。M蛋白質とAIP1との相互作用、結合モチーフも明らかになった(Shimazu et al.,Irie et al.,both manuscripts in preparation)。2.M蛋白質以外のC蛋白質について、C蛋白質がAIP1と相互作用して、M蛋白質の作用に加えて出芽を促進していることを明らかにした(Sakaguchi et al.)。AIP1と結合するC蛋白質の領域・アミノ酸残基を同定し、点変異でAIP1と結合できなくなったC蛋白質をもつウイルスを調製中である。
流動油中微細気泡の動的消長に関する研究

油中流動微細気泡の動的消長を解明するため、実験的・理論的に検討した。まず実験的には密封ジャーナル軸受方式の気泡観測装置により連続油膜状態から油膜破断状態に至る過程の油中気泡の係わりについて観察測定した。その結果、油中気泡は軸受中央部に偏在し、最低圧力付近で気泡の流れが停止し、極めて短時間に大きな気泡に成長することを見い出した。さらに別の気泡観測装置により静的及び動的な場合の拡散による気泡の成長・収縮速度を3種類の油種について観察測定した。拡散理論を適用して、気泡径変化により油中含有空気の拡散係数を推定した結果、拡散係数が温度・初期気泡径・油種により大きく異なることを明らかにした。また油中を浮上する気泡の径変化も測定した。その結果運動状態における気泡の径変化は拡散の影響を大きく受け、わずかな浮上速度でも見かけ上拡散係数が静的な場合にくらべてかなり大きくなることがわかった。以上の実験結果に対し、油中気泡を考慮した軸受理論及び気泡周囲の流動状態を考慮した拡散理論を提示し、いずれも実験結果と定性的に一致した。流動状態における気泡の動的挙動は気泡界面での拡散の影響が大きく現われるので、この面での詳細な実験的・理論的検討が必要である。尚実験時の各種データの測定は補助金にて購入したマルチメータ等を使用して計測システムを構成し、実験結果と理論計算結果はすべてプロッタにより作図させた。