hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ポスト・Cエレガンスの線虫モデル～ネズミ糞線虫の大腸寄生～

ネズミ糞線虫は、ラット小腸に2-3週間寄生の後、宿主免疫により急激に排除(排虫)される。しかし、数の成虫は排虫に耐え、感染約20日以降、大腸寄生を開始する。大腸寄生は、宿主の免疫反応を逆手に取った寄生虫の生存戦略と考えられ、そのメカニズムを解明することにより寄生現象の本質に迫ることができる。大腸寄生成虫において発現量が増加する遺伝子を得た。それらの機能を解明するためRNA干渉を用いた解析を行っている。ネズミ糞線虫は小腸寄生の後期(寄生後7-19日頃)に、宿主の防御作用に対応して形態的、生理的、分子生物学的な変化をとげ、生命機能の大転換を図る。その結果、通常では起きない大腸寄生が確立され、長期間にわたって多くの虫卵を産出することが出来るようになる。本研究の目的は、この大転換のメカニズムを解明することである。一方、電子顕微鏡を用いた研究により、大腸寄生成虫の消化管細胞内ミトコンドリアは小腸寄生成虫のそれと比べると、変性・崩壊しているものが多いことが示された。形態的には自食作用と考えられる。消化管腔は空でつぶれており、消化機能を果たしてないように思われた。これに対し、筋細胞内のミトコンドリアの形態は正常であった。大腸寄生を維持するための大転換の一面と考えられる。小腸に寄生するネズミ糞線虫の成虫(Ad)は3週間ほどでラットの免疫により排除される。我々は、寄生19日以降、一部の成虫が大腸に寄生を続けることを報告した。この成虫は、宿主の免疫に抵抗性(排虫されない)で、かつ大腸内で多数の虫卵を産むので、小腸寄生のAdとは異なる特殊な成虫(Adpt-Ad)である。本研究ではAdpt-Adが生じるメカニズムの解明を進めている。これまで、AdとAdpt-Adから得られたcDNAを用い、Differential screening法にてAdpt-Adにおいて発現量が増加する遺伝子を幾つか発見した。その中で特に、アセチルコリンエステラーゼ遺伝子およびforkhead transcriptionfactor(fktf-1a, -1b : C.elegansのdaf-16に相当)に注目して研究を進めている。さらに、HSF-1(ストレス応答に関与する転写因子)は感染19日目の小腸寄生AdからAdpt-Adとして大腸に適応すると発現量が上昇し、fktf-1a, -1bとパターンが似ていた。一方、粘膜肥満細胞は、Adの小腸からの排虫に関与することが知られている。しかし大腸のAdpt-Adとの関わりは研究されていない。今回、小腸上部・下部、盲腸及び結腸において、糞線虫感染に伴う肥満細胞の変化を経時的に調べた。その結果、腸管の全ての部位において、AdやAdpt-Adに関わらず、成虫の虫体数依存的に肥満細胞が増加することがわかった。肥満細胞は免疫抵抗性の無いAdの排虫により強く関与するようである。ネズミ糞線虫(S.ratti)成虫は、小腸寄生中に宿主(ラット)免疫に暴露され、そのほとんどが排虫されるが、一部の成虫は免疫抵抗性を獲得し、大腸に移動してそこに長期間留まる。大腸寄生の成虫は小腸寄生の成虫より多くの子孫(感染幼虫)を残すことから、大腸寄生は宿主免疫を逆手に取った生存戦略であると考えられる。大腸寄生成虫の腸管細胞は大きな"改造"を受け、電顕では自食作用を思わせる所見がある。我々は、大腸寄生成立のメカニズムを解明することを目指し、大腸ステージに特異的に発現/増強する遺伝子の研究を進めている。これまでにfork head transcription factor、アセチルコリンエステラーゼ遺伝子、HSF-1、daf-7、daf-12など多数の遺伝子を得た。近年、S.rattiのEST解析が行われているが、その多くが他の生物とのアノテーションがつかず機能を予測できない。我々は得られた遺伝子の機能を解明するためRNAi法の応用を考えて基礎実験を行った。結果1.自由生活世代幼虫、成虫に対しsoaking法を用い蛍光色素で標識したdsRNA及びsiRNAの取込みを調べたところ、いずれも腸管が強く染色された。腸管の蛍光色素は更に24時間のインキュベーション後にも観察された。2.自由生活世代幼虫にlgg-1とactin-1に対するdsRNA及びsiRNAをそれぞれ取り込ませ、遺伝子発現に対する影響をRT-PCRによって確認した。dsRNAを用いた場合、lgg-1は約10%に、actin-1は約30%に減少していた。siRNAを用いた場合lgg-1は変化がなく、actin-1は逆にコントロールに比べ発現量が約2倍に増加していた。これらの結果を基に、発見された未知遺伝子の機能をdsRNAを用いたRNAi法で解析する予定である。
直鎖分子間長が異なるポリマーを用いた放射線飛跡生成メカニズム解明への試み

個人線量計として実用されているCR-39プラスチックの飛跡生成メカニズム解明の一つのアプローチとして、CR-39の化学構造と類似したポリマーにおける重イオンに対する応答感度と放射線照射に伴う分子結合切断を調べた。CR-39モノマーにおけるC=O間のエーテル結合の数・長さに着目し、分子間長の異なる4種類のポリマーを製作した。エッチング特性ならびに重イオン飛跡の生成の可否、重イオンのエネルギー損失量に対する応答感度を調べ、エッチング線形性とともに重イオン飛跡生成を確認した。重イオン照射前後での赤外吸収スペクトルを顕微FT-IR法により測定し、全ポリマーについてC=O及びC-O-Cの同定に成功した。個人被ばく線量計などに利用されているCR-39はプラスチックの中でも最も高感度な固体飛跡検出器として知られている。一方で、なぜCR-39が高感度なのか、どのようなメカニズムで飛跡が生成するのか、といった基本的な原理は明らかになっていない。本研究では、CR-39の化学構造をベースに、直鎖分子間の長さが異なるポリマーを作製し、重イオンに対する応答感度と放射線照射に伴う分子結合切断の相関を調べることを目的とした。CR-39モノマー(Diallyl Diglycol Carbonate)におけるC=O間のエーテル結合の数・長さに着目した。Diallyl化合物を基に、1,4-Butanediol diacrylate (BUT)、Triethylene glycol dimethacrylate(DM)、Tetraethylene glycol diacrylate(GD)の分子間長の異なる4種類のポリマーを製作した。エッチング特性ならびに重イオン飛跡の生成の可否、重イオンのエネルギー損失量に対する応答感度を調べた結果、DM以外の3種類は、エッチング線形性とともに重イオン飛跡生成を確認した。DMはアリル基に結合するメチル基が立体障害となることが分かった。CR-39・BUTは照射による吸光度の減少を確認した一方、DM・GDについては増加傾向を確認した。イオン照射による架橋効果の可能性が考えられる。本研究において、直鎖分子間長が異なる4種ポリマーの重イオンに対する応答と化学損傷について比較・検討することができた。今後の展開として、生成ラジカルや分子フラグメント等の測定データを集約し多角的に議論することで、飛跡生成メカニズム問題の解決につなげていきたいと考えている。最も高感度な固体飛跡検出器として知られているCR-39ポリマーは、個人被ばく線量計の中性子検出用素子に採用されているなど、実用社会において広く利用されている。一方で、なぜCR-39が高感度特性を有しているのか、どのような反応メカニズムで飛跡が生成されるのか、といった基本原理は未だ明らかにされていない。本研究では、CR-39の化学構造をベースに、直鎖分子間の長さが異なるポリマーを作製し、重粒子に対する応答感度と放射線照射に伴う分子結合切断の相関を系統的に調べることを目的とした。製作した計4種類のポリマーについて、飛跡検出器としての動作を確認するための、化学エッチング特性、重イオンビーム照射による飛跡生成の可否、重イオンのエネルギー損失量に対する応答感度の関係について調べた。エッチングは70°Cに保持した7規定のNaOH水溶液を用いた。BUT、CR-39、GDについてはエッチング線形性を確認し、重イオン飛跡生成を確認した。一方、DMはエッチングが進行せず、重イオン飛跡も確認できないため、飛跡検出器としての動作は困難であることがわかった。これはアリル基に結合するメチル基が立体障害となっていると考えられる。当初の研究目的に沿って、CR-39の化学構造をベースに直鎖分子間の長さが異なるポリマーを計4種類製作するに至った。更に、飛跡検出器としての動作確認や重イオンに対する応答感度を調べるなど、一連の基礎データ取得を終えた。従って、本研究計画の初年度の目的を十分達成し、概ね順調に研究が進展している。初年度では予定していたポリマー製作と飛跡検出器としての基礎データを取得することに成功したが、C=O間のエーテル結合数と重イオンに対する応答感度の間には直接の相関は確認できなかった。これには重イオン照射から飛跡観察までの間に2つのプロセスが介在するためと考えられる。重イオン照射時の分子結合切断の過程とエッチング処理による飛跡生成の過程である。C=O間のエーテル結合の数の増加に伴い、分子結合切断量が増えたとしても、カルボニル基の加水分解の程度によって飛跡生成感度が依存するために、観測できない。そこで次年度では、製作したポリマーを薄膜化し、重イオン照射後のエーテル結合の切断量について赤外分光法を用いて測定する予定である。当初計画では予算の大部分を新規のポリマー製作費用として計上していたが、安価かつ研究を進めるうえで十分な量のポリマーを製作することができた。

初年度で明らかになった事実を基に研究を進展させるために、次年度では当初計画の一部を変更・追加し、赤外分光法を用いた重イオン照射後のポリマー中のエーテル結合切断量を測定する予定である。赤外分光法による測定にはポリマー試料を薄膜化する必要があるため、ミクロトームの購入を予定している。次年度ではこのほか、エッチング試薬と研究打合せと成果発表のための旅費交通費を計上している。
放線菌に於けるテルペノイド化合物の生合成研究

ジテルペン系抗生物質Terpentecin(Tp)生産菌Streptomyces griseolosporeusを用いて、放線菌に於けるテルペノイド化合物の生合成研究を行った。本菌株は、テルペノイド化合物の共通出発物質であるisopentenyl diphosphateの生合成経路と.して、従来から知られていたメバロン酸経路に加え、近年微生物や植物の色素体に於いてその存在が明らかになった非メバロン酸経路の両経路を併せ持っている。そこで、何故本菌株が2つの経路を有するのか?それらの生理学的意義は何か?を明らかにするため、本菌株から、3-hydroxy-3-methylgrutaryl CoA synthaseからmevalonate diphosphate decarboxylaseに至るメバロン酸経路の全遺伝子群、非メバロン酸経路の初発の反応を触媒する1-deoxy-D-xylulose 5-phosphate(Dxp)synthase遺伝子を2つ、2番目の反応を触媒するDxp reductoisomerase(Dxr)遣伝子、TPの直接前駆体となるgeranylgeranyl dip hosphate(GGDP)の生合成遺伝子、およびTPの生合成遺伝子群を取得した。これらの遺伝子群を用いて種々の解析を行った結果、(i)メバロン酸経路遺伝子群、GGDP生合成遺伝子、TPの生合成遺伝子群が染色体上でクラスターを成しており、これらがTP生産時に連動して発現していること、(ii)非メバロン酸経路は生育初期から後期まで定常的に発現しているが、非メバロン酸経路のみでは、TP生合成に必要な十分量のIPPを供給できず、不足分をメバロン酸経路により補っていること、(iii)2つのDxpsynthaseは、何れも菌体内で発現していること、(iv)TPの生合成遺伝子クラスター内に、原核生物起源としては始めてのジテルペンサイクラーゼ遺伝子を見出した。本酵素遺伝子は、2つの酵素Cyc1とCyc2からなり、両酵素を大腸菌で発現させ、in vitroで解析した結果、CyclがGGDPを環化した2リン酸中間体へと変換し、次いでCyc2が中間体をTPの基本骨格を有するTerpentetrieneへと変換することを明らかにした。興味深いことに、Cyc2は上記反応に加え、単独でGGDPから3つのシャントプロダクトを生成する反応も触媒すること、さらに炭素数15のfarn esyl diphosphateにも作用し、GGDPを基質に用いたときと同様に、3つのシャントプロダクトを生成する反応も触媒することが判明した。一部の放線菌では、テルペノイド化合物の共通出発原料であるイソペンテニル2リン酸(IPP)の生合成経路として、従来から知られていたメバロン酸経路と、近年原核生物や植物の色素体にその存在が見出された非メバロン酸経路の両方を持つことが知られている。

本研究では、両経路を有し、ジテルペン抗生物質であるテルペンテシン(Tp)を生産する放線菌Streptomyces griseolosporeusを用いて、両経路に関与する遺伝子群とTp生合成遺伝子を取得・解析することにより、放線菌に於けるテルペノイド化合物の生合成に関与する遺伝子群の全体像を明らかにすることを目的とした。(2)テルペンテシンム生合成遺伝子群;放線菌では、殆どの場合抗生物質生合成遺伝子群は、染色体上でクラスターを成している。メバロン酸経路遺伝子クラスター内に、Tpの直接前駆体となるGGDPの生合成遺伝子が見出されたことから、更に上流の遺伝子を解析した。その結果、植物やカビ由来のジテルペンサイクラーゼに相同性を有するORF1と放線菌由来のセスキテルペンサイクラーゼに相同性を有するORF2を見出した。染色体上のこれらの遺伝子を個別に破壊した結果、何れもTpの生産性が消失したこと、また両遺伝子をGGDP synthaseとともに異種宿主であるS.lividansで発現させた結果、Tpと同じ基本骨格を有するent-clerod-3,13(16),14-triene(terpentetrieneと命名)が生産されたことから、両遺伝子産物はTp生合成に必須なジテルペンサイクラーゼであることが分かった。本サイクラーゼは、筆者の知る限り、原核生物起源としては初めてのジテルペンサイクラーゼである。昨年度に続き、ジテルペン系抗生物質Terpentecin(Tp)生産菌Streptomyces griseolosporeusを用いて、放線菌に於けるテルペメイド化合物の生合成研究を行った。本菌株は、テルペノイド化合物の共通出発物質であるisopenteny1 diphosphate(IPP)の生合成経路として、従来から知られていたメバロン酸経路に加え、近年微生物や植物の色素体に於いてその存在が明らかになった非メバロン酸経路の両経路を併せ持っている。そこで、何故本菌株が2つの経路を有するのか?それらの生理学的意義は何か?を明らかにするため、本菌株から、3-hydroxy-3-methylgrutary1 CoA synthaseからmevalonate diphosphate decarboxylaseに至るメバロン酸経路の全遺伝子群、非メバロン酸経路の初発の反応を触媒する1-deoxy-D-xylulose 5-phosphate(Dxp)synthase遺伝子を2つ、2番目の反応を触媒するDxp reductoisomerase(Dxr)遺伝子、TPの直接前駆体となるgeranylgeranyl diphosphate(GGDP)の生合成遺伝子、およびTPの生合成遺伝子群を取得した。これらの遺伝子群を用いて種々の解析を行った結果、(i)メバロン酸経路遺伝子群、GGDP生合成遺伝子、TPの生合成遺伝子群が染色体上でクラスターを成しており、これらがTP生産時に連動して発現していること、(ii)非メバロン酸経路は生育初期から後期まで定常的に発現しているが、非メバロン酸経路のみでは、TP生合成に必要な十分量のIPPを供給できず、不足分をメバロン酸経路により補っていること、(iii)2
維管束幹細胞形成ロジックの多元的研究

維管束幹細胞形成の分子機構を明らかにするために、鍵となる転写因子複合体LHW-T5L1の機能解明を中心に研究を進めた。LHW-T5L1はサイトカイニンの合成とシグナル伝達を制御することで細胞非自律的に維管束幹細胞の分裂の活性化を促すことを明らかにした。また、LHW-T5L1には、サーモスペルミンやオーキシンの作用を介した、フィードバック制御機構があることを明らかにした。今年度は、LHW-T5L1が発現制御する遺伝子群を明らかにするために、LHW-T5L1の発現誘導が可能な培養細胞株を用いて経時的にマイクロアレイ解析を行った。その結果、LHW-T5L1の発現を誘導12時間後には67遺伝子、24時間後には111遺伝子が3倍以上発現上昇することがわかり、LHW-T5L1はダイナミックに遺伝子発現プロファイルを変動させることが明らかになった。また、発現が上昇する遺伝子の中には、サイトカイニン作用に関する遺伝子、サーモスペルミン合成に関わる遺伝子などが含まれていた。そこで、根の維管束幹細胞形成におけるサイトカイニンおよびサーモスペルミンの働きを植物個体において検討し、これらが、根端分裂組織の維管束幹細胞において重要な働きをしていることを明らかにした。次に、LHW-T5L1を過剰発現させた際の植物ホルモンの濃度の変動を、培養細胞を用いて調べた。その結果、LHW-T5L1によりサイトカイニンの濃度が変動することが明らかとなった。以上の解析から、維管束幹細胞形成の際には、LHW-T5L1の下で、サイトカイニンおよびサーモスペルミンが作用することが重要であることが示唆された。維管束幹細胞形成の分子機構を明らかにするために、鍵となる転写因子複合体LONESOME HIGHWAY-TMO5 LIKE1 (LHW-T5L1)の機能解析を行った。LHWとT5L1はいずれもbHLHタンパク質であり、ヘテロダイマーを形成して、転写因子として機能する。今年度は、LHW-T5L1が発現制御する遺伝子のうち、特に植物ホルモンであるサイトカイニンの制御に関連する遺伝子の詳細な解析を進めた。LHW-T5L1は、根端分裂組織の道管前駆細胞において、サイトカイニン合成の最終段階の合成酵素であるLONELY GUY3 (LOG3)とLOG4、および、サイトカイニンのシグナル伝達を制御する因子であるAHP6の発現を直接正に制御することを明らかにした。これにより、根端分裂組織の道管前駆細胞において、LOG3およびLOG4の機能により活性型サイトカイニンが作られる。そして、このサイトカイニンが周囲の細胞に拡散し、その細胞がサイトカイニンに応答することで、維管束幹細胞の分裂活性化が起こることを明らかにした。また、道管前駆細胞では、LHW-T5L1により発現誘導されるAHP6が、サイトカイニンのシグナルを負に制御するため、サイトカイニンに応答せず細胞分裂も起きないこともわかった。以上の解析から、維管束幹細胞形成の際には、LHW-T5L1はサイトカイニンをシグナルとして用い、維管束幹細胞の分裂を活性化する分子機構を制御していることが示唆された。今年度は、LHW-T5L1の下流遺伝子として単離されたACAULIS5(ACL5)を中心とした解析を進めた。まず、LHW-T5L1過剰発現体の表現型解析から、LHW-T5L1には維管束細胞の分裂を促進する機能に加えて、木部の分化を促進する機能があることが明らかとなった。次に、LHW-T5L1は、サーモスペルミン合成酵素をコードするACAULIS5 (ACL5)と、bHLHタンパク質をコードするSACL3の発現を共に正に制御することがわかった。また、ACL5によって合成されるサーモスペルミンが、LHW-T5L1の機能抑制に働くことがわかった。さらに、サーモスペルミンは、SACL3のタンパク質合成を促進することが示唆された。また、SACL3は、LHWと結合することで、LHW-T5L1の機能を抑制すると考えられた。これにより、「LHW-T5L1」→「ACL5/サーモスペルミン」→「SACL3」→「LHW-SACL3」からなるLHW-T5L1を起点としたネガティブフィードバック制御の存在が明らかになった。このネガティブフィードバック制御を通して適切に分化の進行を調節することが、根の成長や幹細胞の維持に重要であることが示唆された。今年度は、維管束幹細胞形成機構の一端であるサーモスペルミンを介した自己制御機構について明らかにすることができた。また、その内容を学術誌に発表した。以上のことから、今年度の研究の達成度は高いと判断した。維管束幹細胞形成の分子機構を明らかにするために、根における維管束幹細胞形成の鍵となる転写因子複合体であるLONESOME HIGHWAY-TARGET OF MONOPTEROS5 LIKE1 (LHW-T5L1)の機能解析を行った。LHWとT5L1は、いずれもベーシック・ヘリックス・ループ・ヘリックス型のタンパク質であり、ヘテロダイマーを形成して、転写因子として機能する。

今年度は、LHW-T5L1に制御される新規の下流遺伝子の解析を行った。その中でも特に、植物ホルモンの一つであるオーキシンの関連遺伝子を中心に解析を行った。その結果、LHW-T5L1は、根端分裂組織の維管束領域においてオーキシンに関連する遺伝子の発現を直接制御していることが明らかになった。また、これらの機能欠損変異体では、根端分裂組織から始まる維管束の形成に異常が生じることもわかった。これらの結果から、LHW-T5L1の下流には、オーキシン制御に関する経路があり、これまでに明らかになっていたサイトカイニンの制御に加えて、この経路も根における維管束幹細胞形成に重要なはたらきをすることが示唆された。LHWおよびTMO5/T5L1機能の普遍性および起源の検証をするために、陸上植物の基部に位置するゼニゴケを用いて、LHWオーソログ(MpLHW)とTMO5オーソログ(MpTMO5)の解析を進めた。MpLHW、MpTMO5遺伝子のプロモーター:レポーター形質転換体を作製し発現解析を行い、これら遺伝子の葉状体における発現パターンを明らかにした。今年度は、維管束幹細胞形成におけるオーキシン制御の重要性について新たな知見を得たこと、およびゼニゴケを用いた研究の進展から、順調に進展していると判断した。維管束幹細胞形成の分子機構を明らかにするために、根における維管束幹細胞形成の鍵となる転写因子複合体であるLONESOMEHIGHWAY(LHW)-TMO5 LIKE1 (T5L1)の機能解析を行なった。LHWとT5L1は、いずれもbHLH型のタンパク質であり、ヘテロダイマーを形成して、転写因子として機能する。昨年度までに、維管束の初期形成過程において、LHW-T5L1は維管束幹細胞の分裂の促進を道管前駆細胞から細胞非自律的に制御することを明らかにしてきた。一方で、LHW-T5L1は細胞自律的に、道管前駆細胞の運命決定に寄与すると考えられた。しかしながら、その分子メカニズムは明らかになっていなかった。そこで今年度は、この制御の解明に取り組んだ。その結果、LHW-T5L1が道管分化のマスター遺伝子であるVNDファミリー遺伝子の発現を制御していることが明らかになった。このことから、維管束の初期形成においては維管束幹細胞の形成と道管の運命決定とがリンクしていることが示唆された。また、LHWおよびTMO5機能の普遍性および起源の検証をするために、ゼニゴケのもつLHWとTMO5(MpLHW、MpTMO5)の解析を進めた。MpLHWおよびMpTMO5の機能欠損変異体は葉状体において目立った表現型を示さないことがわかった。さらに、LHW-T5L1過剰発現培養細胞を用いたワイドターゲットメタボローム解析により、LHW-T5L1過剰発現細胞特異的な代謝物を探索した。用いた培養細胞のトランスクリプトームデータと併せ、代謝物の維管束形成への関与を検討した。維管束幹細胞形成の分子機構を明らかにするために、鍵となる転写因子複合体LHW-T5L1の機能解明を中心に研究を進めた。LHW-T5L1はサイトカイニンの合成とシグナル伝達を制御することで細胞非自律的に維管束幹細胞の分裂の活性化を促すことを明らかにした。また、LHW-T5L1には、サーモスペルミンやオーキシンの作用を介した、フィードバック制御機構があることを明らかにした。
シオミズツボワムシのインスリン様シグナル伝達経路に関する研究

シオミズツボワムシ(以下ワムシと略記)は養殖魚の初期餌料生物として重要であるが、しばしば原因不明の増殖不良が起こり、魚類の増養殖における大きな問題の一つとなっている。このような個体数の変動は、それぞれのワムシが環境に応じて寿命や産仔数、ストレス耐性などを変化させることに起因する。本研究では、多くの生物で寿命およびストレス耐性を制御することが知られているインスリン様シグナル伝達経路に着目し、本経路がワムシの寿命やストレス耐性に及ぼす影響を明らかにすることを目的とした。ワムシの実験個体群は、シグモイド型の増殖曲線を示す。個体数が少ない増殖期では、ワムシは1日中餌を食べている。一方、個体数が飽和している定常期ではワムシは1日におよそ1時間のみ餌を食べる。定常期の給餌条件下では、ワムシは繁殖を抑制し、そのエネルギーを転化して寿命を約2倍に延長させる。そこで、定常期と同程度の飢餓条件を与えた個体において、寿命やストレス耐性に関連する遺伝子の発現様式を定量的リアルタイムPCRにより調べた。その結果、飢餓条件下で培養したワムシにおいて、抗酸化酵素マンガン型スーパーオキシドジスムターゼ(Mn SOD)の発現が若齢期で誘導されることが示された。この結果は他生物種における知見と一致し、インスリン様シグナル伝達経路によって制御されるMn SOD遺伝子が寿命を制御している可能性が明らかとなった。さらに、代表的なストレスタンパク質であるHSP70遺伝子につき同様の実験を行った。HSP70はストレスから生体を守り、寿命を延長させる機能をもつ。HSP70のmRNA蓄積量は、寿命の長い飢餓区のワムシで一生を通じて低かった。したがって、HSP70は寿命とは関連しないと考えられた。以上、本研究では、ワムシから寿命関連遺伝子を単離し、それらの発現様式を調べた。その結果、定常期におけるワムシの寿命延長にはインスリン様シグナル伝達経路の寄与が大きいことが示された。シオミズツボワムシ(以下ワムシと略記)は水産養殖魚の初期餌料生物として重要であるが、原因不明の増殖不良や個体群の突然の崩壊が起こり、魚類の増養殖分野における大きな問題の一つとなっている。ワムシ個体群の動態は、固体の寿命やストレス耐性によって支配されている。そこで本研究は多くの生物で寿命を制御することが知られているインスリン様シグナル伝達経路に着目し、本経路がワムシの寿命やストレス耐性に及ぼす影響を明らかにすることで、ワムシ大量培養技術の確立に基礎的知見を提供することを目的とした。既報の線虫、ショウジョウバエなどのインスリン様シグナル伝達関連遺伝子群の塩基配列を参考に、縮重プライマーを設計した。このプライマーを用いて、種々の増殖段階のワムシから調製したRNAを鋳型としてRT-PCRを行った。その結果、寿命やストレス耐性に直接関わる抗酸化酵素マンガン型スーパーオキシドジスムターゼ(MnSOD)をコードする遺伝子、およびその転写を制御するPI3キナーゼをコードする遺伝子が得られた。これら遺伝子の演繹アミノ酸配列は、他生物種の相同分子といずれも60%前後の同一率を示した。さらに、MnSODの活性に重要なMn結合アミノ酸は完全に保存されており、ワムシにおいても本分子が他生物種と同等の機能を有していることが示唆された。続いて、MnSOD遺伝子のmRNA蓄積量をカロリー制限下で寿命が延長したワムシと対照区のワムシの間でリアルタイムPCRにより比較した。その結果、ワムシMnSODのmRNA蓄積量は寿命の長いワムシにおいて高かった。さらに、PI3キナーゼの阻害剤を用いた培養実験を行ったところ、本キナーゼがワムシの寿命を制御していることが明らかとなった。以上の結果から、インスリン様シグナル伝達経路がワムシの寿命を制御している可能性が示された。

したがって、HSP70は寿命とは関連しないと考えられた。以上、本研究では、ワムシから寿命関連遺伝子を単離し、それらの発現様式を調べた。その結果、定常期におけるワムシの寿命延長にはインスリン様シグナル伝達経路の寄与が大きいことが示された。
出版文化研究―イギリス18,19世紀の出版流通について―

3年間、夏休みを利用してオックスフォード大学に滞在、ボドリアン・ライブラリーを中心にして資料を収集閲覧し、必要に応じてブリティッシュ・ライブラリーを利用した。海外の学会にも出席し、熱気あふれる研究に接することもできた。その間、18,19世紀の出版流通について一定の成果をあげることができた。それらを列挙するとつぎのようになる。(1)新聞・雑誌の普及とコーヒー・ハウス。(2)貸本屋の読者と小説の普及。(3)地方への書物の伝播とブック・クラブ。(4)読者の下層化とチャップ・ブックの普及。(5)書評の誕生。これらと関連して、私がいま手がけていることは18世紀の本の流通ネットワークの問題である。これは要するにロンドンの本がいかに地方へ流通したかという問題である。調べてわかったことは、当時、本だけの流通というのはあまりなく、本の流通は新聞の流通網を通して行われたということである。地方の新聞発行者の新聞流通ネットワークは徐々に全国に拡大し、それを利用して本の流通は行われたのである。新聞発行者はロンドンから書物をとり寄せ、店舗に本を置き、加えてかれらの配下にあった多くの新聞代理業者も本を売った。遠隔地に住む読者には「ニューズマン」が徒歩や馬で本を配達した。これで見るように18世紀の書物の流通は、書籍出版業が未成熟であったように未成熟であった。それが成熟するのはようやく19世紀になってからで、背景にはこれまで不即不離の関係にあった出版業と書籍販売業が分離独立するという業界の変化があった。-こういったことを含めて、今後徐々に公表してゆくつもりだが、ひとまず連載の第1回と2回で出版文化研究の現状と18世紀の輸送手段の発達について論述した。(5)書評の誕生。今年度は夏休み中オクスフォード大学に約40日間滞在し、その間ボドレアン・ライブラリーに通い、当該の研究に必要な資料を収集閲覧した。イギリスで出版された本であればすべて揃っているこの図書館はブリティッシュ・ライブラリーに継ぐ蔵書量を誇り、私の領域に関してもまずない本(資料)はないといってよいものであった。滞在中は学会にも出席することができた。'The SeventeenthAnnual Seminar on the History of the British Book Trade'と称する学会で、ウェールズ大学とウェールズ国立図書館で行われた。この学会は回を重ねるにつれて充実してゆくが、今回の報告に見られたように、地方的な関心が高まってきたことは注目に値する。つまり、出版に関するかぎりロンドンだけのものではなく、地方的な広がりと深さが再認識されはじめたのである。イギリス各地に地方的知識人が多数存在していたことは、各地に散在したブック・クラブの実情から見ても明らかであり、そうした知識人を中心とした読者層がかれらに相応しい出版物(本や雑誌や新聞)を求めたのである。今回の学会では、ヨーク、ウスター、ハンティングドン、カンタベリー、ノリッジなどの出版と流通が取り上げられ、会場がウェールズということもあり、ウェールズの出版流通が集中的に論じられたことは印象的であった。「近世初期ウェールズにおける大衆文学の流通」や「ウェールズで西部における貸本業」などの報告はまさしく私の研究テーマとあい通じるものであり、じつに有益であった。ーこういった収穫のもとに、私の研究は徐々に進みつつあるが、今年度は資料収集・調査のほかに、これまでの出版関係の文書をまとめる作業にも力を入れ、『イギリス近代出版の諸相ーコーヒーハウスから書評までー』と題する本を出版することができた。これによって、今後の研究の見直しを改めてたてることができるようになったのはしあわせであった。次年度は今年の成果を踏み台にして研究調査をつづけたい。

今年度も夏休み中を利用してオクスフォード大学に約40日間滞在し、主としてボドリアン・ライブラリーで当該の研究に必要な資料を収集閲覧した。その間、ニューカースル大学で行われた学会にも参加した。学会は'The Eighteenth Annual Seminar on the History of the British Book Trade'というもので、7月25日から27日まで3日間行われた。昨年も参加した学会で、この学会はもともとニューカースル大学のピーター・アイザック教授が地方における出版に注目し、それを調査研究することを目的に始めたものである。出版文化の研究が近年とみに盛んになるにつれて、この学会も大きくなり、ほとんど全国学会にまで発展した。その成果は毎年単行本として出版され、すでに数冊に達している。私がこの学会に注目するのは、私の研究課題である出版流通に関する多くの調査研究が披露されるからである。地方にロンドンの出版物がどのような経路をたどり、どのような手段で、誰によって、何日くらいかけてとどけられたのか。-そういう疑問は一部分は解けているが、いまだ十分に解明されているとはいえない。今年の学会でとくに興味深かったのは、ジェフリー・スミスの「18世紀後期から19世紀初期にかけてのニューカースルの書物と文化」と題する報告であった。かねて私は英国北部の文化の発進地としてのニューカースルに注目しているが、それを調べるひとつの重要なヒントを得たような気がした。エディンバラでなくなぜニューカースルなのか、その辺のところから調べてみる必要があるだろう。今年度は『英語教育』(大修館書店)に18世紀後期のカリカチュア出版について連載し、また『英語青年』に書評の誕生の経緯を掲載した。書評は地方の文化人がロンドンの出版文化に接する重要な役割を担った。まさに書籍流通の要になったのが18世紀の書評であった。-来年度は最後の年になるので、これまで収拾した資料を使って、出版流通の問題をより多角的に研究したい。今年度も夏休み中オクスフォード大学に約40日間滞在し、その間ボドレアン・ライブラリーを中心に資料を収集閲覧し、必要に応じてブリティッシュ・ライブラリーを利用した。その間、学会にも出席し、海外の「本の歴史」学者の熱気あふれる発表に接することもできた。「本の歴史」研究はいまや各国の若い研究者によって積極的にとり組まれ、新しい学問分野として着実にそのアイデンティティを獲得しつつある。そうしたなかで、私も微力ながら寄与できたらと考えている。18、19世紀の出版流通を考えるとき、ロンドンから地方へ本がどのように流通したかは重要なカギとなる。その際、忘れてはならないのは新聞の発行者による本の流通である。新聞の流通ネットワークを通して本は地方にいたり、本のみの流通というのは(まれなばあいをのぞいて)存在しなかったのである。地方の新聞発行者、もしくは新聞の販売代理業者が本を店頭で売り、遠く離れた読者にはそのためのニューズマンが徒歩あるいは馬でとどけた。本の流通網が形成は19世紀になり、これまで一体化していた出版者業と書籍販売業が分離独立したときから始まる。
環境影響評価のための海域生態系モデルにおける生物の挙動の定量化に関する実験的研究

(1)実験水路における生物の行動の測定実験魚としてトラフグ当歳魚を用い、相異なる環境を持つ水路間を魚が自由に往来できるようにした実験水路を用いて、流速、隠蔽、群、水温、DO、底質、塩分濃度、濁度、餌料、硫化水素の各環境条件およびそれらの複合条件に対するトラフグの左右水路間の分布を求めた。また、塩分濃度、濁度、硫化水素、DOについてトラフグの死亡速度を求めた。(2)生態系モデルによる生物の行動の定量化(1)で用いた実験水路をSSEM(a Shallow Sea Ecological Model:申請者らが開発した魚の行動を考慮した漁獲量変動予測モデル)によりモデル化し、単一環境条件に対する実験結果から各環境条件に対する選好強度式を求めた。また、複合環境条件に対する実験結果から各環境条件に対する選好強度間のウェイトを求めた。さらに、死亡速度実験から特殊な環境条件下における生理パラメータを求めた。平成4年度の淡水魚(タナゴ)では隠蔽に対する選好強度が極めて大きかったが、海水魚であるトラフグでは底質、DOに対する選好強度が大きいことが判明した。(3)生態系モデルの周防灘への適用周防灘を37ボックスに分割し、交換水量、水深、流入負荷量を入力データとしてSSEMにより周防灘モデルを作成した。これに(2)で求めた選好強度式を持つ魚を植物プランクトン、動物プランクトン等とともに組み込んだ。モデルの規模が大きいため、このモデルの検証は今後の課題である。
鼻腔血管制御機構とNO

呼気中に含まれるNOの大部分が鼻副鼻膣から参生されていることは明かとなっているが、1)その正確な産生部位、2)その機能的意義、3)疾患との関連はまだ不明な点が多く残されている。今年度私は上記の2)その機能的意義について、NOの持つ血管拡張作用に着目しその増減と鼻腔通気度の変化について検討し、NOが鼻の通り具合を規定している因子なのか否かについて検討した。健康成人を対象とし、鼻腔内に濃度を変化させたNOの供与体であるnitroprussideをスプレーにて投与した。鼻膣通気度及び鼻膣よりのNO量を測定項目とし、投与前、投与直後、更にその後の時間経過に伴う変化を検討した。鼻腔通気度はRhinomanometerを用い前鼻誘導法で測定した。鼻腔よりのNO量はNO analyzerと流量計を使用し単位時間当たりの量として測定した。その結果以下のことが判明した。1)nitroprusside投与により、鼻腔通気度は投与後1ないし5分で最低値に達しその後徐々に回復し約60分で前値に回復した。それと対照的に鼻膣NO量は投与後増加し投与後1ないし5分で最高値に達しその後徐々に回復し約60分で前値に回復した。その変化は投与したnitroprussideの容量に依存していた。2)片側鼻腔にnitroprussideを投与すると、鼻腔通気度と鼻肘NO量は投与した側にのみ反応が生じた。結果より考察すると外的に与えられたNOはその量に応じて鼻腔通気度を低下させることが明かとなった。以前の研究で運動負荷によりNOが減少しさらに鼻腔通気度が上昇することを合わせて考えると、元来鼻腔に存在するNOがその量を変化させて鼻腔の粘膜血管を拡張収縮させることにより鼻腔通気度を変化させていると考えらえた。
ジェスチャーと音声による人間ロボット間の自然なインタラクションに関する研究

最終年度である平成23年度では,従来までに開発してきたロボットの対話行動モジュールを統合し,全体としてのシステムの有用性を検証した.具体的には,(1)新しい画像情報に遭遇した際のデータベースへの登録機能,(2)物体の画像トラッキングに基づく動作指示の理解,(有)音声対話によるロボットからの確認行動,の3点の統合を行った.(1)の機能では,人間の顔画像,および日常生活の中にある日用品の双方に適用可能な手法を開発した,(2)では,主に移動に移動のための経路による指示を行うための指先の軌道の認識に注力し,ユーザが不確実性を伴いながら空中で指で描画した3次元的な移動軌跡を,2次元平面上の軌跡へと変換する手法を開発した,既に開発していた(3)の機能と,これらの(1)(2)を統合し,移動ロボットと人間との間で,自然なインタラクションが可能であることを確認した.ジェスチャーおよび音声によるロボットとの自然なインタラクションシステムの有効性を検証するために,移動ロボットにおける遠隔操作タスクに着目し,単眼カメラを搭載した移動ロボットを構築した.さらに360度の周囲をスクリーンで囲ったロボットの遠隔操作のためのコックピットスペースを構築した.周囲スクリーンには6台のプロジェクタで映像を投影可能で,遠隔地の様子を直感的に理解できるような没入型のディスプレイを構築した.また,このスペース内でユーザの動作を認識可能とするモーションキャプチャシステムを導入し,ジェスチャーおよびリアルな視覚フィードバックが可能な実験システムを構築した.さらにユーザの視線を認識可能な計測デバイスを導入し,リアルタイムにユーザの注目している点を実験空間の絶対座標系で計測可能とした.一方で,ロボットの自律行動のうち,要素行動として,対象物を追跡・移動するためのビジョンシステムを構築した.単眼カメラでもロバストに対象物を追跡可能とするために,対象のユーザの身体の輪郭線抽出処理,顔画像抽出処理,および,画像データベースとの照合アルゴリズムを開発し,未知の環境下における実験でも約8割の正解率で対象を認識し追従可能であることを確認した.なお,実世界での遠隔操作時における新しい経験を知識表現に変換するためにベイジアンネットワークを導入することとし,新しい知識表現の確率的な記録方法について検討を行った.ロボットが日常生活空間で人間を支援する行動を実現するためには,日常生活空間に登場する物体や人間,道具,状況など,刻一刻と変化する状況に対して,あらかじめ与えられた知識だけでなく,後天的に経験した情報を知識ベースに蓄積し,運用していくメカニズムが必要となってくる.しかし,従来までの知識ベースシステムを用いたロボットシステムでは,知識構造を後天的に追加したり編集したりすることが困難であった.そこで,知識ベースシステムに基づく人間ロボット間のインタラクションシステムの構築に必要となる技術的課題点の検討を行い,ジェスチャーによるインタフェース,および,音声認識・音声合成による音声対話システムをロボットにインプリメントし,知識ベースシステムと統合することで,音声・ジェスチャー対話に基づく,後天的知識の獲得,および知識ベースシステムの更新を行うためのシステム設計を行った.その第一段階として,新しいユーザに対面した場合や新しいジェスチャーが提示された場合に,既存のユーザの顔画像やジェスチャー画像との判別を主成分分析に基づいて行う手法を提案した.また一方で,日常生活空間内で活動する歩行者の状況をリアルタイムに把握するために,単眼カメラ画像中の人物像を背景画像から抽出し,人物の判別を行う手法を開発した.さらに,ユーザの指差し動作を認識し状況に応じてそのジェスチャーの意味理解を行うための実験基盤として,プロジェクタで周囲に映像を投影できる部屋の中でモーションキャプチャーを行うことのできる環境を構築し,指差し動作で移動ロボットを遠隔操作するアプリケーションへの応用を行った.最終年度である平成23年度では,従来までに開発してきたロボットの対話行動モジュールを統合し,全体としてのシステムの有用性を検証した.具体的には,(1)新しい画像情報に遭遇した際のデータベースへの登録機能,(2)物体の画像トラッキングに基づく動作指示の理解,(有)音声対話によるロボットからの確認行動,の3点の統合を行った.(1)の機能では,人間の顔画像,および日常生活の中にある日用品の双方に適用可能な手法を開発した,(2)では,主に移動に移動のための経路による指示を行うための指先の軌道の認識に注力し,ユーザが不確実性を伴いながら空中で指で描画した3次元的な移動軌跡を,2次元平面上の軌跡へと変換する手法を開発した,既に開発していた(3)の機能と,これらの(1)(2)を統合し,移動ロボットと人間との間で,自然なインタラクションが可能であることを確認した.
精巣機能を制御する新しい細胞外マトリックスタンパクの検索

私たちは、ラット精細管細胞外マトリックス(ECM)成分を抗原に用い、マウスに免疫して幾つかのモノクローナル抗体を作成した。これらの抗体の中で精巣特異性を示すものが存在しているかを、ラット8組織(精巣・肺・肝臓・小腸・心筋・骨格筋・腎臓・脳)において蛍光抗体法を用いてスクリーニングを行った結果、12G11と言う抗体が精巣特異性を示した。この抗体を用いて凍結超薄切片法による免疫電顕を行なった結果、12G11の抗原タンパクは精細管基底膜と、筋様細胞の基底膜に局在していることが確認された。生化学的にも12G11のの精巣特異性を確認するために、同様の8種類の組織からECM成分をそれぞれ単離し、これを8モル尿素、2%メルカプトエタノールで可溶化し、この可溶化分画をアガロース電気泳動法によって分離し、次いで電気泳動的にタンパクをニトロセルロース膜に転写させ、12G11と反応させた。この結果から、生化学的にも12G11の精巣特異性が示された。アガロース電気泳動法において12G11が認識するバンドをアガロースゲルを直接切り出すことによって回収し、これを5%SDS-PAGEで分析した結果、このバンドには210、200、185および175-kDのタンパクが含まれていることが確認された。これらのバンドが分子量の大きい方からラミニンのB1・B2鎖、IV型コラーゲンのα1(IV)・α2(IV)鎖であることをウエスタンブロッティングで確認した。12G11はこれらのどのバンドにも反応を示さず、フロント部分に反応が認められたので、12G11の抗原タンパクの分子量を推定するために10%SDS-PAGE、ウエスタンブロッティングを行なった。この結果から、12G11の抗原は27-kDであることが推定された。以上の結果から、12G11が認識しているタンパクは、ラミニンやIV型コラーゲンと挙動を供にすること、今までには報告のない低分子量の精巣特異的なECMタンパクであることが示唆された。私たちは今、27-kDタンパクが単一タンパクであることを証明するために、ラット精巣ECM成分の二次元電気泳動法の確立に努力している。糖タンパクを含むECM成分の二次元電気泳動はその条件設定に予想以上の困難を強いられているが、二次元電気泳動法が確立出来れば、12G11が認識する27-kDタンパクの解析が完結すると考えている。
バンド端変調半導体構造膜の作製とその物性

バンド端変調半導体は、アモルファス物質の特微を生かして作られた人工物質で、aーSilーxNx:HでNの組成比xを空間的にほぼ正弦波的に変調させることにより、本研究室で世界で初めて作られた新物質である。この物質では、バンド端がほぼ正弦波的に変調され、その変調振幅の大きい場合には、光励起で生成された電子と正孔は、それぞれ変調ポテンシャルの極小点と極大点近傍にあり、変調方向(z方向)には近似的に調和振動子ポテンシャルを受けると考えられる。そのために、エネルギ-のz成分は、このポテンシャルによって量子化される。このような量子化準位の位置は、変調周期長に関係し、それによって電子的性質には量子サイズ効果が現れる。光吸収スペクトルから測定される光学ギャップエネルギ-は、伝導帯の第一量子化準位と価電子帯の第一量子化準位のエネルギ-間隔にほぼ対応し、そのために周期長が短くなると光学ギャップエネルギ-は増大する。このような結果が、実際の変調構造膜で観測された。変調構造膜の光誘起吸収スペクトルは、自己束縛正孔中心の準位から価電子帯への正孔励起に対応している。価電子帯が量子化される為に、そのようなスペクトルに量子化構造が現れることが期持される。このような量子化構造が周期長100A^^0、67A^^0の変調構造膜で観測された。このような変調構造膜のルミネッセンスも、周期長30A^^0ー290A^^0に対して観測され、バルク膜では観測されないホットルミネッセンスが観測された。このように変調構造膜は、量子化構造の出現や量子サイズ効果によって、量子デバイスの新材料として、応用に対しても期持される物質である。伝導帯、価電子帯の端が、ほぼ正弦波的に変調されるバンド端変調半導体構造膜の作製は、アモルファスSi_<1-x>N_<x:>H合金膜を用いることによって可能となった。結晶の場合は、その合金において任意の組成で2種類の元素を混ぜ合わせることは出来ない。しかし、アモルファスにおいては、それが可能となる。本研究では、組成xを膜の堆積方向に垂直に変調することによって、上記の変調構造膜が作製される。このような膜で極小ギャップ1.91eV、極大ギャップ4.05eVのような変調振幅の比較的大きい膜を、SoH_4、H_2の混合ガスとSiH_4、NH_3、H_2の混合ガスを位相をずらせてグリ-放電チェンバ-内に導入することによって作製した。最初にこのような膜を用い、変調周期の関数として光学ギャップを測定した。その結果、光学ギャップの増加分は変調周期の逆数にほぼ逆比例して増加することが分かった。この結果は、光励起によって生成された電子と正孔が、それぞれ伝導帯極小と価電子帯極大近傍に存在し、その受ける変調ポテンシャルが調和振動子ポテンシャルで近似出来るとして、それによる量子化準位を考慮することによって説明される。このような量子サイズ効果は、本研究によって初めて観測された。次にルミネッセンススペクトルの変調周期依存性を低温にて測定した。そのピ-クエネルギ-は光学ギャップの変化を反映して、変調周期の逆数にほぼ逆比例して増大する。特に、ベルク膜と違う顕著な結果は、ピ-クエネルギ-の励起エネルギ-依存性である。励起エネルギ-が大きくなると、電子、正孔がそれぞれ伝導帯極小、価電子帯極大からエネルギ-的により離れた準位へ励起され、その励起位置での〓状態への緩和を経て互いに再結合してルミネッセンスを放出する。

いわゆるホットルミネッセンスの存在が実証された。このような新しい人工物質は、基礎物性的にも興味あるものであることが明らかになった。バンド端変調半導体は、アモルファス物質の特徴を生かして作られた人工物質で、aーSilーxNx:HでNの組成比xを空間的にほぼ正弦波的に変調させることにより、本研究室で世界で初めて作られた新物質である。この物質では、バンド端がほぼ正弦波的に変調され、その変調振幅の大きい場合には、光励起で生成された電子と正孔は、それぞれ変調ポテンシャルの極小点と極大点近傍にあり、変調方向(z方向)には、近似的に調和振動子ポテンシャルを受けると考えられる。そのために、エネルギ-のz成分は、このポテンシャルによって量子化される。このような量子化準位の位置は、変調周期長に関係し、それによって電子的性質には量子サイズ効果が現れる。光吸収スペクトルから測定される光学ギャップエネルギ-は、伝導帯の第一量子化準位と価電子帯の第一量子化準位のエネルギ-間隔にほぼ対応し、そのために周期長が短くなると光学ギャップエネルギ-は増大する。このような結果が、実際の変調構造膜で観測された。変調構造膜の光誘起吸収スペクトルは、自己束縛正孔中心の準位から価電子帯への正孔励起に対している。価電子帯が量子化される為に、そのようなスペクトルに量子化構造が現れることが期待される。このような量子化構造が周期量100A^^°、67A^^°の変調構造膜で観測された。このような方調構造膜のルミネッセンスも、周期長30A^^°ー290A^^°に対して観測され、バルク膜では観測されないホットルミネッセンスが観測された。このように変調構造膜は、量子化構造の出現や量子サイズ効果によって、量子デバイスの新材料として、応用に対しても期待される物質である。