hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
蛍光性リン酸基結合タグ分子を用いたプロテインキナーゼ反応の解析法

フォスタグ技術を世界標準のリン酸化プロテオーム解析技術にすることを目的として,(1)蛍光共鳴エネルギー移動(FRET)を利用したリン酸化ペプチドのキナーゼ反応の高感度蛍光分析システム,(2)リン酸化タンパク質の蛍光検出・定量システム,(3)リン酸化数やリン酸化部位の異なるリン酸化生体分子(ペプチドや糖類)のリン酸化状態解析法を開発した.本研究で開発した新しいリン酸化合物の研究手法は,今後のリン酸化プロテオーム研究を劇的に促進するものであると確信している。本研究は,ナノモル濃度のリン酸化分子を選択的に捕捉できる蛍光発色団を有するオリジナルな分子(蛍光性フォスタグ)を用いた新しいリン酸化プロテオーム解析法の開発を目的としている。蛍光性フォスタグを用いた本手法は,従来のリン酸化分子の分析法(放射性同位体法,抗リン酸化抗体法,単核金属錯体法)と比較して,より網羅的かつ迅速なリン酸化反応解析を可能にし,簡便な操作性や安全性などの利点をもち,癌やアルツハイマーなどキナーゼやフォスファターゼの異常に起因する病態の治療薬や診断法の開発に役立つ革新的な分析技術である。本年度は,蛍光性フォスタグのリン酸化合物捕捉能と蛍光共鳴エネルギー移動(FRET)の原理を組み合わせたペプチド基質のリン酸化反応の検出法を開発した。本研究では,水溶性スペーサーで蛍光色素を結合した新規蛍光性フォスタグの合成とその物性の検討を行った。その後,FRET法のドナーとしてアミノクマリンおよびフルオレセイン蛍光色素を結合させたフォスタグを,アクセプターとしてカルボキシフルオレセインまたはローダミンでラベルしたペプチド基質を用いて,キナーゼ反応解析法の検討を行った。ペプチド基質のリン酸化の進行に伴い,ドナーとアクセプターの接近に由来する効率的なFRET(5080%)を確認した。その実験結果を応用して,リン酸化基質ペプチドの新しいり定量解析システムを開発した。さらに,リン酸化ペプチド基質のリアルタイム検出によるキナーゼ阻害剤の活性測定法も確立した。蛍光性フォスタグを用いた本手法は,従来のリン酸化分子の分析法(放射性同位体法,抗リン酸化抗体法,単核金属錯体法)と比較して,より網羅的かつ迅速なリン酸化反応解析を可能にし,簡便な操作性や安全性などの利点をもち,癌やアルツハイマーなど生体内リン酸化反応のバランス異常に起因する病態の治療薬や診断法の開発に役立つ革新的な分析技術である。本年度は,可視光領域に蛍光を発生するフォスタグとリン酸化基質ペプチド組み合わせたキナーゼ反応の検出法を開発した。さらに,磁気ビーズにフォスタグ分子結合させた新しい機能性分子を作成し,蛍光発色基をもつキナーゼ基質ペプチドを効率よく分離して定量する新しい手法を検討した。本磁気ビーズ法の開発では,水溶性スペーサーを結合した新規フォスタグの合成とその物性の検討を行った。その後,フルオレセイン蛍光色素を結合させたリン酸化基質とフォスタグとの結合および解離反応速度論を時間分解蛍光分析法で解析した。その結果,μmol濃度の稀薄な条件下においても,フォスタグ分子(磁気ビーズ結合型フォスタグや蛍光性フォスタグ)は数秒以内にリン酸化ペプチド基質を捕捉すること,さらに,リン酸緩衝液を用いた生理条件下で,数分以内にほぼ100%の基質を解離することも明らとなった。このフォスタグ分子の速度論的な特徴は,リン酸化ペプチド基質のリアルタイム検出に十分応用可能なものであり,今後様々なキナーゼ反応解析の実施例を作成していきたいと考えている。ナノモル濃度の生体内リン酸化分子を選択的に捕捉できるオリジナルな蛍光性分子(蛍光性フォスタグ)を用いた新しいリン酸化生体分子の解析法の開発が本研究の目的である。その研究手法は,従来のリン酸化分子の分析法(放射性同位体法,抗リン酸化抗体法,単核金属錯体法)と比較して,より網羅的なリン酸化反応解析を可能にし,簡便な操作性や安全性などの利点をもち,癌やアルツハイマーなどの現在最も注目を集めている疾患の治療薬や診断法の開発に役立つ新しい分析技術である。本年度は研究の最終年度にあたるため,これまでの研究成果を当該分野の学会発表や論文としてのとりまとめを行うとともに,以下に示す研究成果が得られた。1)前年度までに合成した3種類の蛍光性フォスタグとリン酸化分子の可逆的な結合反応における速度論的性質を詳細に検討した。EDTAを用いた亜鉛イオン除去法によるリン酸化分子解離速度は,ピロリン酸イオン添加法に比べて極めて時間がかかることが明らかとなった。2)蛍光性フォスタグと磁気ビーズ法を組み合わせたリン酸化生体分子の蛍光分析法を新たに開発した。

3)二種類の蛍光性フォスタグを組み合わせて,複数のリン酸化部位を有する生体分子(リン酸化糖類やリン酸化脂質など)を選択的に定量解析する蛍光分析法が可能であることを明らかにした。4)ゲル内および脂溶性膜に固定化したリン酸化タンパク質の定量分析に適した蛍光染色フォスタグ試薬を合成した。それら新規フォスタグ分子の蛍光特性や基本的な化学的性質を検討した。本研究により開発した蛍光性フォスタグ分子は,次世代のリン酸化プロテオームに関する研究現場で微量のリン酸化生体分子を選択的かつ簡便に検出・定量できるオリジナルな分析法を提供するものである。本研究は,ナノモル濃度のリン酸化生体分子を選択的に捕捉する機能性分子(フォスタグ)と蛍光性発色基を組み合わせた新しいリン酸化生体分子解析法の開発を目的としている。蛍光性フォスタグを用いた方法は,従来の分析法(放射性同位体法,抗リン酸化抗体法,単核金属錯体法)と比べて,より網羅的かつ迅速なリン酸化の関わる生体反応の解析を可能にし,簡便な操作性や安全性などの利点をもち,ガンやアルツハイマーなど生体リン酸化反応のバランス異常に起因する病態の治療法や診断法の開発に役立つ画期的な分析技術である。本年度は,新規蛍光性フォスタグを二種類を合成し,既存のものと合わせてそれらの機能性(蛍光染色剤やキナーゼ解析試薬としての利用)について検討した。それらの内,ローダミン系のフォスタグ誘導体が最も簡単な操作手順で,効率よくリン酸化タンパク質を選択的に染色することが明らかとなった。さらに,磁気ビーズに固定化したフォスタグと蛍光性基質分子(リン酸化ペプチドやヌクレオチドなど)を用いて,フォスタグに対する様々なリン酸化分子の相対的な親和性順位を初めて測定することに成功した。それらのデータは,フォスタグを用いたリン酸化分子解析における最適な分析条件を予測する上で極めて重要なものである。本年度は二種類の蛍光性フォスタグを用いた複数のリン酸基を有する生体分子(リン酸化糖やリン酸化ペプチド)の蛍光エネルギー移動分析法を開発した。この方法では近接するマルチリン酸化分子のみを選択的に定量解析することが可能である。最終年度は,これまで開発したフォスタグ蛍光分析法を実用的な技術としてとりまとめ,それらのプロトコルを総説や学術論文として発表するとともに,関連する学会で発表していきたいと考えている。研究計画調書に記載した研究概要とほぼ同様に研究を進めることができている。科学的な研究の遅れはほとんどありませんが,新規蛍光性フォスタグを用いたリン酸化タンパク質の選択的染色の実施例数が少ないため,論文発表が少し遅れている。25年度が最終年度であるため、記入しない。研究計画調書に記載した研究目的(蛍光性フォスタグを用いた分析法の開発)以上の複数の新しいフォスタグ蛍光分析法が開発できている。さらに,磁気ビーズ法を利用してフォスタグそのものの基本的な性質(リン酸基に対する親和性など)についての化学情報も得ることができた。今後も研究計画調書に記載した内容を着実に進めていくと同時に,この二年間で得られたフォスタグ分子の特性を用いた新規蛍光分析法を,本研究分野の世界標準研究技術となるよう論文や学会発表を通じて世界に公開していきたいと考えている。研究計画の変更あるいは研究を遂行する上での問題点はまったくありません。
ベーチェット病患者由来連鎖球菌抗原の抗原性部位および炎症発作誘発機序の解析

ベーチェット病患者より分離されたStreptococcus sanguis(S.sanguis)株を培養し、菌体成分を超音波破砕したのち未破砕菌体を除き、これを20,000xgで遠心し、上清と沈渣に分けた。さらに細胞内蛋白成分の多くが含まれる上清成分はセヴァデックスG100にかけ、それぞれのピークを抗原として用い、この抗原のそれぞれと患者血清の反応を検討した。この結果、患者血清はS.sanguisの遠心沈渣に含まれる細胞壁成分およびセファデックスG100カラムよりの最初のピーク抗原に強く反応した。このとこはベーチェット病の病因あるいは発作の誘因としてのS.sanguisの関与をさらに示唆するものである。そこで、当初の計画どおり、別のアプローチとして患者より分離されたS.sanguisから菌体DNAを抽出し、制限酵素で切断の後、これら断片をlambdagt11ベクターにクローニングし、ライブラリーを作成した。このライブラリーより患者血清を一次抗体とし、抗ヒトIgGおよびIgM抗体を二次抗体とするイムノスクリーニングを行い、複数の陽性クローンを得た。このうち患者血清と特に強い反応を示したコロニーを取り出して再度スクリーニングを繰り返し、得られた陽性コロニーからDNAを抽出し、1%アガロースゲルで電気泳動し、大きさを決めたところ、約1.5kbpであった。現在、このDNAの塩基配列を決定中である。今後はこの塩基配列を決定のうえ、このDNAの発現している蛋白の患者血清の反応性、およびリンパ球との反応性を検討する計画である。また、DNA配列よりアミノ酸配列を決定し、ヒト組織との分子相同性を検討し、自己免疫機序の誘発要因となっている可能性も検討予定である。
先天性プロテインS異常症における血栓症発症の分子機構の解明

プロテインS(PS)は血小板や血管内皮細胞膜上における活性化プロテインC(APC)のレセプターとなり、APCの凝固Va因子およびVIIIa因子の失活化を促進するコファクターとして機能する。我々は、過去、本重点領域研究の補助金の下、世界に先駆けて血栓症を発症したヘテロ接合体性のPS欠損症(血漿中のPS蛋白量に比較してAPCコファクター活性が顕著に低下しており、分子異常症と推定される)を発見し、発端者と家族のPS蛋白の生化学的・分子遺伝学的解析を行ってきた。その結果、患者血漿中の異常PS蛋白(PS徳島)は正常PS蛋白よりもSDS-PAGEで高分子量を示し、PS分子上のトロンビン感受性領域やカルシウム依存性立体構造を特異的に認識するモノクローナル抗体に結合性を示さないこと、また、患者と血栓症既往家族のPS遺伝子の解析から、第6エクソン内に一塩基変異(A→G)を認め、PS分子の第2EGFドメイン内にLys(155)→Glu置換が生じていることを明らかにしてきた。本年度は、患者とその家族における血栓症の発症機序を明らかにするため、Site-directed mutagenesis法を用いてPS徳島をコードするcDNAを作製し、発現ベクターpRC/CMVに挿入して、Lys(155)→Glu変異を有するリコンビナントPS徳島蛋白(rPST)をBHK細胞で発現させて検討を行った。rPSTは、SDS-PAGEでリコンビナント正常PS(rPSN)よりも高分子量を示し、また、rPSTは、PS分子上のトロンビン感受性領域を認識するモノクローナル抗体との反応性を消失しており、患者血漿由来のPS蛋白の解析結果と一致していた。また、rPSTのAPCコファクター活性はrPSNに比較して著しく低下していた。以上の研究結果から、患者および血栓症既往家族では、PS分子内のLys(155)→Glu変異によりAPCコファクター活性が消失し、血栓症を発症したものと考えられた。現在、さらに詳細な構造異常と機能発現不良の関係を解析している。
生体環境からみたゲノム組換え修復に関する包括的理解

二本鎖DNAの切断は、細胞や個体にとって最も脅威となるゲノム損傷である。したがって、DNA切断の修復は化学物質の影響評価において優先的に考慮すべき生命現象の一つである。本研究では、二本鎖DNA切断修復システムの全体像をヒトゲノム編集細胞を駆使して明らかにするとともに、生体環境(特にヒ素などの重金属やその他の環境ホルモン様化学物質)の影響を系統的に解析し、その包括的な理解を目指す。本研究の成果は、環境化学物質のリスク評価、放射線や抗がん剤によるがん治療戦略など、幅広い分野への波及効果が期待できる。研究代表者が解明したゲノム損傷修復に関する知見と、細胞内での組換え修復の活性を定量的に評価できるシステムを利用して、二本鎖DNA切断修復システムの全体像をヒトゲノム編集細胞を駆使して明らかにするとともに、生体環境の影響を系統的に解析し、その包括的な理解を目指す。DNA修復に関して世界に先駆けて見出したタンパク質を含むメカニズムを基盤にし、二本鎖DNA切断修復システムの全体像に迫ろうとするもので、DNA修復に影響する物質を網羅的に調べることも含んでいる。環境化学物質のリスク評価やがん治療戦略に重要な示唆を与えるだけでなく、食や生活環境の改善などの幅広い分野への波及効果が期待できる。
各種電源環境下における誘導電動機の特性評価に関する研究

近年,電力系統を構成する電源の多様化および半導体応用負荷機器の増大に伴い,電力系統の電圧波形がひずみ,更には電圧不平衡など電源環境が悪化し,配電系統に直接接続されるモータ応用機器に悪影響を及ぼし,問題となっている。一方,わが国の国内での総発電容量の約6割を占めるといわれているモータ応用機器の高効率化,省エネルギー化,すなわち,モータ単体の高効率化,省エネルギー化は,わが国の最優先技術課題の一つである。これらの背景から,本研究では,モータ,特に誘導電動機の損失の総合的,体系的な調査と実機による実験的検証を行うとともに,電源環境が誘導電動機の特性に及ぼす影響,並びに誘導電動機の低騒音,低振動化に対する基礎的知見を与えることを目的としている。平成14年度は,主として実験的検討を行った結果,以下の事項を明らかとした。(1)市販の小形誘導電動機における損失を詳細に評価検討し,設計寸法などとの関連を明らかにするとともに,漂遊負荷損の実測値を用いれば,既に提案している三相かご形誘導電動機の特性算定法に基づき,極めて簡便かつ精度よく諸特性を算定できることを明確にした。(2)電源電圧不平衡時における誘導電動機の定常特性のシミュレーション方法を提案し,実機による検証を行った結果,提案した手法は極めて有用であることを明らかにするとともに,電圧不平衡時の電流増大現象などを詳細に検討した。(3)波形が歪んでいる電源電圧で三相かご形誘導電動機を駆動した場合の,電磁振動の発生状況についての詳細な実験的検討を行い,高調波電圧に起因する電磁振動と負荷との関係を実験的に明らかにした。これらの主要な成果は,各々電気学会回転機研究会,電気学会全国大会などで公表するとともに,研究代表者が委員長を務める電気学会「交流機の損失評価技術」調査専門委員会において,極めて有用な基礎的資料として提供した。なお,上記の電気学会回転機研究会で発表した資料を基礎として,現在,電気学会論文並びに電気設備学会論文として取りまとめ投稿準備中である。平成13年度は,主として実験的検討を行った結果,以下の事項を明らかとした。(1)市販の小形誘導電動機における損失を詳細に評価検討し,設計寸法などとの関連を明らかにするとともに,漂遊負荷損を4通りの方法で評価し,漂遊負荷損の評価方法による特徴などを明確にした。(2)電源電圧不平衡時における誘導電動機の定常特性のシミュレーション方法の提案し,実機による検証を行った結果,提案した手法は極めて有用であることを明らかにした。(3)正弦波駆動時におけるコンデンサモータの,電磁騒音の発生原因となる電磁振動に対して,詳細な実験的検討を行い,電磁振動の発生の特徴,斜めスロットによる低減効果などを明らかにした。

これら初年度の主要な成果は,各々電気学会回転機研究会,電気学会全国大会などで公表するとともに,研究代表者が委員長を務める電気学会「交流機の損失評価」調査専門委員会において,極めて有用な基礎的資料として提供した。なお,上記の電気学会回転機研究会で発表した資料を基礎として,現在,学会論文として取りまとめに着手している。近年,電力系統を構成する電源の多様化および半導体応用負荷機器の増大に伴い,電力系統の電圧波形がひずみ,更には電圧不平衡など電源環境が悪化し,配電系統に直接接続されるモータ応用機器に悪影響を及ぼし,問題となっている。一方,わが国の国内での総発電容量の約6割を占めるといわれているモータ応用機器の高効率化,省エネルギー化,すなわち,モータ単体の高効率化,省エネルギー化は,わが国の最優先技術課題の一つである。これらの背景から,本研究では,モータ,特に誘導電動機の損失の総合的,体系的な調査と実機による実験的検証を行うとともに,電源環境が誘導電動機の特性に及ぼす影響,並びに誘導電動機の低騒音,低振動化に対する基礎的知見を与えることを目的としている。平成14年度は,主として実験的検討を行った結果,以下の事項を明らかとした。(1)市販の小形誘導電動機における損失を詳細に評価検討し,設計寸法などとの関連を明らかにするとともに,漂遊負荷損の実測値を用いれば,既に提案している三相かご形誘導電動機の特性算定法に基づき,極めて簡便かつ精度よく諸特性を算定できることを明確にした。(2)電源電圧不平衡時における誘導電動機の定常特性のシミュレーション方法を提案し,実機による検証を行った結果,提案した手法は極めて有用であることを明らかにするとともに,電圧不平衡時の電流増大現象などを詳細に検討した。(3)波形が歪んでいる電源電圧で三相かご形誘導電動機を駆動した場合の,電磁振動の発生状況についての詳細な実験的検討を行い高調波電圧に起因する電磁振動と負荷との関係を実験的に明らかにした。これらの主要な成果は,各々電気学会回転機研究会,電気学会全国大会などで公表するとともに,研究代表者が委員長を務める電気学会「交流機の損失評価技術」調査専門委員会において,極めて有用な基礎的資料として提供した。なお、上記の電気学会回転機研究会で発表した資料を基礎として,現在,学会論文として取りまとめ投稿している。
質量顕微鏡法を用いた心筋蓄積病の新たな診断法の開発

質量顕微鏡法とは、既存の質量分析法を応用し顕微鏡レベルの解像度で位置情報を失うことなく組織切片を分析し、得られたスペクトルから任意のピークを選択することで分子種に応じた分子分布および量をイメージングすることができる新たな解析手法である。ターゲットを絞らずに一度に数千種類の分子種を解析することができるため、従来の方法では診断し得なかった物質の同定が可能な方法であり、組織内物質を同定することで、病態に応じた分子動態や薬物動態等を知ることができ、ひいては病因解明にも結び付く可能性があるため、診断のみならず新たなバイオマーカーの発見、新たな治療戦略の構築などにつなげることができると考えられる。まず、ファブリー病患者心筋生検組織およびファブリー病モデルマウス心の組織を質量顕微鏡に供した。その結果、ファブリー病で蓄積することの知られているglobotriaosylceramide (Gb3)に一致するピークを主に4種類検出することができた。これらは、Gb3の構成成分である脂肪酸の炭素鎖長が異なる分子種であった。これらのGb3は組織上の主に心筋内空胞変性部に一致して認められたが、4種のGb3が同一部位に存在する場合と互いに独立して存在する部位があった。ファブリー病モデルマウスの解析では、HE染色で明らかな心筋空胞変性が認められなかったにも関わらず、質量顕微鏡法ではGb3を検出することができた。次に未知の蓄積病症例の心筋生検組織を質量顕微鏡に供した。その結果、蓄積している物質はグリコーゲンであることが証明された、従って、この症例は糖原病である可能性が強く示唆された。以上の結果より、質量顕微鏡法を用いた解析では、従来法よりもより詳細な組織内物質の情報を知ることができると実証できた。今後、他の蓄積病に関しても本法を応用し、病態分析や病因解明などに寄与したい。
脊髄後索の上行性1次知覚ニュ-ロンにおける軸索輸送動態の研究

脊髄後索の1次知覚ニュ-ロンに病変の主座を持つ疾患がある.また,軸索変性の発症のメカニズムに軸索輸送の異常の関与が示唆されている.そこて,これまで検討されていなかった後索内の上行性ニュ-ロンにおける速性軸索輸送の動態をラットを用いて検討した.35Sーmethionineを麻酔下でラットの後根神経節に微量注入し,一定時間後,ラットを灌流固定し,脊髄,坐骨神経を摘出した.5mm長のセグメントに細断し組織溶解剤で処理後,各セグメントの放射活性を測定し,輸送された標識タンパクの波動を検出した.輸送速度は中枢側(後根・脊髄)では15.48mm/hour,未梢側では20.29mm/hourと,中枢側でやや速い傾向を示したが,有意な差ではなかった.脊髄内のニュ-ロン軸索の軸索輸送の動態に関してはれまでに報告はなく,本研究によって開発した方法により,その動態の解析が可能であることから今後,実験モデルへの応用が可能であると思われる.脊髄後索の1次知覚ニュ-ロンに病変の主座を持つ疾患がある.また,軸索変性の発症のメカニズムに軸索輸送の異常の関与が示唆されている.そこて,これまで検討されていなかった後索内の上行性ニュ-ロンにおける速性軸索輸送の動態をラットを用いて検討した.35Sーmethionineを麻酔下でラットの後根神経節に微量注入し,一定時間後,ラットを灌流固定し,脊髄,坐骨神経を摘出した.5mm長のセグメントに細断し組織溶解剤で処理後,各セグメントの放射活性を測定し,輸送された標識タンパクの波動を検出した.輸送速度は中枢側(後根・脊髄)では15.48mm/hour,未梢側では20.29mm/hourと,中枢側でやや速い傾向を示したが,有意な差ではなかった.脊髄内のニュ-ロン軸索の軸索輸送の動態に関してはれまでに報告はなく,本研究によって開発した方法により,その動態の解析が可能であることから今後,実験モデルへの応用が可能であると思われる.
教育キャンプ指導者のメタ認知機能に関する研究

本研究の目的は、教育キャンプ指導者のメタ認知機能の測定に関する知見を得ることであり、本年度の主な研究内容は、キャンプ活動場面における教育キャンプ指導者のメタ認知的活動の構造を検討することであった。調査はキャンプ活動における指導経験豊富な3名の男性に、PAC分析を用いて実施された。自由連想によるイメージ想起及び項目間の類似度評定がPC用支援ツールで行われた。自由連想の刺激文には、児童用組織キャンプ体験評価尺度の下位5因子(自然とのふれあい、挑戦・達成、他者協力、自己開示、自己注目)の内容を反映させ、指導場面におけるメタ認知的活動にアクセス可能な文章を提示した。結果、基礎データとして1因子グループにつき515の連想文が収集された。この個人別データを因子グループ毎にクラスター分析し、面談過程で筆者と被験者が共同で項目・クラスター解釈を試みた。最終段階で筆者が個人別にデータの総合的な検討をした結果、メタ認知的活動の構造について、以下のような事例的解釈が可能であった。自然とのふれあい:1,環境理解2,援助・促進意識3,感性の尊重4,実体験の重視挑戦・達成:1,目標の明確化2,多様な状況設定3,指導の率先性レベル4,安全管理と介入強度他者協力:1,集団変容過程と課題設定2,「協力」イメージの相対化3,必然性の担保4,般化自己開示:1,強要の回避2,モデル意識3,介入のバランス自己注目:1,内観の重要視2,集団と個の有機的相互作用3,実体験の活用これらの要因から指導者のメタ認知的活動は構成されていると思われる。また、解釈された要因の背景には、1,参加者の主体性の保障2,活動の負の側面への注目(相対化)3,「自然」という現象の尊重といった信念が存在し、構造に基礎付けしていると思われる。今後、さらに事例検討を行う予定である。本研究は野外教育学会で発表予定であり、同学会誌への投稿準備も進めている。平成17年度の主な研究内容は、基礎資料の収集及び理論的枠組みの構築であった。1.教育キャンプ指導者のメタ認知機能に関する文献レビュー及び予備的討論(1)一般的なメタ認知機能の分類・整理「メタ認知」の近接・類似概念として「認知の自己調整」や「内観」をあげることができる。メタ認知的な機能は比較的古くから議論されてきた。概念規定に関する研究者間の共通傾向として、認知に関する知識的側面とコントロールなどの活動的側面に分類される。本研究では、諸説を要約・代表しているFlavell(1987)の分類を採用した:メタ認知とはメタ認知的知識とメタ認知的活動からなる。メタ認知知識は人・課題・方略の3変数における認知関連の知識であり、人変数に関しては、個人内・個人間・一般的な人の3変数がある。他方、メタ認知活動は認知を対象にしたモニタリング・コントロールである。また、このレビューにより研究期間に対する内容の妥当性が検討され、予定通り「メタ認知知識」に特化して研究が実施される。(2)教育キャンプ指導者におけるメタ認知知識の項目化自然環境下での実施を想定した教育キャンプについて、指導場面におけるメタ認知知識の具体的な提示を試みた。まず、レビューによりキャンプ指導関連の文献が抽出・検討された。項目化にあたり、指導場面の想起には土方(2004)の15カテゴリーに及ぶ指導技術モデルが参照された。一般的なメタ認知知識を具体的な指導場面に反映させることに留意しながら項目化を試みている。2.教育キャンプ指導者のメタ認知知識に関する調査(これからの展開)教育キャンプ指導者のメタ認知機能に関する理論構築手続きとして、指導者を対象にした社会調査を実施する。指導場面に即したメタ認知知識について分類・整理し、項目の体系化を試みる。自然とのふれあい:1,環境理解2,援助・促進意識3,感性の尊重4,実体験の重視挑戦・達成:1,目標の明確化2,多様な状況設定3,指導の率先性レベル4,安全管理と介入強度他者協力:1,集団変容過程と課題設定2,「協力」イメージの相対化3,必然性の担保4,般化自己開示:1,強要の回避2,モデル意識3,介入のバランス自己注目:1,内観の重要視2,集団と個の有機的相互作用3,実体験の活用

これらの要因から指導者のメタ認知的活動は構成されていると思われる。また、解釈された要因の背景には、1,参加者の主体性の保障2,活動の負の側面への注目(相対化)3,「自然」という現象の尊重といった信念が存在し、構造に基礎付けしていると思われる。今後、さらに事例検討を行う予定である。本研究は野外教育学会で発表予定であり、同学会誌への投稿準備も進めている。
大気環境観測衛星データに基づく大陸からの越境大気汚染による児童健康リスクの評価

小学校児童を対象に,2017年1月から2月に,毎日ピークフローメーターを用いた呼吸機能測定と咳,痰のスコアリングによる呼吸器症状のモニタリングを実施した。また,同時期に1μm以下の大気中の粒子状物質を集塵器に分流装置を設置してフィルター上に捕集した。フィルターは24時間毎に交換し,日毎の1μm以下の大気中の粒子状物質の捕集を行った。捕集した日毎の1μm以下の大気中の粒子状物質で,ヒト気道上皮細胞(BEAS2B細胞)、ヒト単球(THP1細胞)を刺激培養し,培養上清中の炎症性サイトカイン(IL1β,IL-6,IL-8,IL-33,TSLP)の濃度をELISA法により測定し,その値を日毎の1μm以下の大気中粒子状物質による炎症性サイトカイン産生量とした。PM2.5,二酸化硫黄,窒素酸化物,オゾン,一酸化炭素の各濃度と,更に,1μm以下の大気中粒子状物質による炎症性サイトカイン産生量と呼吸機能と呼吸器症状との関連について線型混合モデルにより解析を実施した。PM2.5の上昇により児童の呼吸機能は低下していた。一方,大気粉塵の炎症性サイトカイン産生量と呼吸機能,呼吸器症状に関連はなかった。PM2.5の児童の呼吸器系への影響は曝露量が重要である可能性が示唆された。捕集した大気粉塵にオゾンを曝露させると炎症性サイトカイン産生量は増加し,越境大気汚染によりPM2.5の毒性が高まる可能性が示唆されたが,大気観測人工衛星データデータを活用し,越境大気汚染が流入していると推測される日とそうでない日を比較したが,両者で大気粉塵の炎症性サイトカイン産生量に差はなかった。近年の東アジア地域の急速な発展に伴い大気汚染が深刻化し、本邦でも汚染空気塊(越境大気汚染)の流入による健康影響が懸念されている。近年になり大気汚染を人工衛星を用いて観測できるようになってきた。本研究はPM2.5、黄砂の児童への健康リスクを評価し、その健康リスクが越境大気汚染の流入により増悪することがないか、大気観測人工衛星データMODISのデータを活用して検討する。また、越境大気汚染流入に伴いPM2.5、黄砂の毒性がどのように変化するかについても、炎症性サイトカイン産生を測定することで評価する。最終的には、疫学調査結果と基礎研究結果を融合させ越境大気汚染の児童への健康リスクを明らかにすることを目的に行う。PM2.5、黄砂の健康リスクは、児童の呼吸機能および呼吸器症状とPM2.5、黄砂の関係を評価する事で行う。大陸からの越境大気汚染の流入が、本邦におけるPM2.5の健康影響についてどのように影響しているか検討した研究はほとんどなく、越境大気汚染が児童の健康に与える影響について調査するのは本研究が初めてである。小学校児童を300名を調査対象にした。喘息およびアレルギー性鼻炎のある児童はPM2.5、黄砂の影響を受けやすい可能性があり、喘息とアレルギー性鼻炎の有無を同意取得時に調査した。2017年1月から2月に毎日ピークフローメーターを用いて呼吸機能測定を行った。また、同様に毎日咳と痰の有無とともに、咳と痰がある場合にはその程度を記録し呼吸器症状についてもモニタリングを行った。この調査期間に1マイクロメートル以下の浮遊粒子を24時間毎に採取した。本研究の目的を達成するのに必要な、小学校児童を対象にした呼吸機能と呼吸器症状のモニタリングを実施できた。また、同時期のPM1の採取を行うことができた。2017年1月から2月に,小学校児童300名を対象に,毎日午後にピークフローメーターを用いた呼吸機能測定と咳,痰のスコアリングによる呼吸器症状のモニタリングを実施し,その結果を回収した。記載漏れがない276名についてデータの入力を実施した。PM2.5,二酸化硫黄,窒素酸化物,オゾン,一酸化炭素の各濃度と呼吸機能と呼吸器症状との関連について線型混合モデルにより解析を実施した。この調査において,屋内PM2.5の重要な原因である喫煙の影響を検討するために,家族の喫煙の有無についても調査を行い,間接喫煙の有無により,児童の呼吸機能と呼吸器症状と大気汚染物質との関連に差があるかについても解析した。2017年1月から2月に,1μm以下の大気中の粒子状物質を集塵器に分流装置を設置してフィルター上に捕集した。捕集した日毎の1μm以下の大気中の粒子状物質で,ヒト気道上皮細胞(BEAS2B細胞)、ヒト単球(THP1細胞)を刺激培養し,培養上清中の炎症性サイトカイン濃度(IL1β,IL-6,IL-8,IL-33,TSLP)の濃度をELISA法により測定した。測定した炎症性サイトカイン濃度と児童の呼吸機能と呼吸器症状との関連について線型混合モデルにより解析を行った。5つの小学校(児童数約2,000名)について,毎日の病欠人数と病欠理由について調査を継続している。今後,大気汚染が児童の病欠に与える影響について解析する予定である。小学校児童を対象にした呼吸機能と呼吸器症状のモニタリングは終了し,PM2.5,二酸化硫黄,窒素酸化物,オゾン,一酸化炭素などの大気汚染物質濃度と呼吸機能と呼吸器症状との関連について線型混合モデルによる解析は既に終了している。

1μm以下の大気中の粒子状物質による炎症性サイトカイン産生濃度と児童の呼吸機能と呼吸器症状との関連について線型混合モデルにより解析を行い終了している。これら大気汚染物質と粒子状物質による炎症性サイトカイン産生濃度と呼吸機能の関連について,間接喫煙の有無による層別化解析も終了している。得られた結果をまとめ論文投稿の準備を進めており,このうち1報は現在投稿中である。追加で実施している毎日の児童病欠人数と病欠理由についての調査は継続できている。小学校児童を対象に,2017年1月から2月に,毎日ピークフローメーターを用いた呼吸機能測定と咳,痰のスコアリングによる呼吸器症状のモニタリングを実施した。また,同時期に1μm以下の大気中の粒子状物質を集塵器に分流装置を設置してフィルター上に捕集した。フィルターは24時間毎に交換し,日毎の1μm以下の大気中の粒子状物質の捕集を行った。捕集した日毎の1μm以下の大気中の粒子状物質で,ヒト気道上皮細胞(BEAS2B細胞)、ヒト単球(THP1細胞)を刺激培養し,培養上清中の炎症性サイトカイン(IL1β,IL-6,IL-8,IL-33,TSLP)の濃度をELISA法により測定し,その値を日毎の1μm以下の大気中粒子状物質による炎症性サイトカイン産生量とした。PM2.5,二酸化硫黄,窒素酸化物,オゾン,一酸化炭素の各濃度と,更に,1μm以下の大気中粒子状物質による炎症性サイトカイン産生量と呼吸機能と呼吸器症状との関連について線型混合モデルにより解析を実施した。PM2.5の上昇により児童の呼吸機能は低下していた。一方,大気粉塵の炎症性サイトカイン産生量と呼吸機能,呼吸器症状に関連はなかった。PM2.5の児童の呼吸器系への影響は曝露量が重要である可能性が示唆された。捕集した大気粉塵にオゾンを曝露させると炎症性サイトカイン産生量は増加し,越境大気汚染によりPM2.5の毒性が高まる可能性が示唆されたが,大気観測人工衛星データデータを活用し,越境大気汚染が流入していると推測される日とそうでない日を比較したが,両者で大気粉塵の炎症性サイトカイン産生量に差はなかった。調査を実施した呼吸機能と呼吸器症状のモニタリングのデータ入力を行う。また、採取した24時間毎のPM1をヒト気道上皮細胞、ヒト単球に曝露させ、刺激培養後の培養上清中炎症性サイトカイン濃度を測定する。また、採取したPM1のエンドトキシン濃度を測定する。PM2.5、黄砂粒子、二酸化硫黄、窒素酸化物、オゾンが呼吸機能と呼吸器症状を増悪させているか線型混合モデルにより解析する。同様に測定した炎症性サイトカイン濃度との関連も解析する。衛星データを元に大陸からの大気汚染流入がある日を同定し、大気汚染流入のある日とない日とで呼吸機能、呼吸器症状を比較する。同様に、PM1による炎症性サイトカイン産生の相違についても検討する。調査に協力を頂いている児童、保護者、小学校の同意を得られれば更に調査期間を拡大する。また、児童の病欠人数および病欠の原因調査を行い、PM2.5、黄砂の児童への健康リスクを病欠によっても評価することを試み、越境大気汚染が児童の病欠に影響しているか検討する。衛星データを元に大陸からの大気汚染流入が粒子状物質による炎症性サイトカイン産生に与える影響を評価する。毎日の児童病欠人数と病欠理由について調査を継続する。大気汚染が児童の病欠に与える影響について解析を行う予定にしている。
新奇チアカリックスアレーン-ランタニド錯体を用いる長寿命近赤外発光プローブの創製

下記1-4項を検討し研究表題に掲げる近赤外発光プローブの創製に成功した.2.光物理特性の決定:超分子錯体1について発光量子収率φ=0.16,発光寿命τ=1.09ms,配位水分子数q=2.4となった.一方2についてΦは1に比べ小さかったが(0.11),τは4.61msとTb(III)イオンの自然発光寿命(4.7ms)に匹敵するほど大きかった.これはTb(III)のqが0.1とほぼ0であるためである.配位水分子の除去は倍音吸収による失活が顕著な近赤外発光を得る上で鍵となる.以上のことから超分子2をプローブ候補とした.3.近赤外発光プローブへの展開:Yb(III)はpH9.9で超分子2を生成し,近赤外領域983nmにYb(III)由来の発光を示した(発光量子収率φ=2.5×10^<-3>).一方Nd(III)は同条件で組成の異なる錯体Ag_3・Nd・TCAS(3)を生成したが,同じく近赤外領域1050nmにNd(III)中心の発光を示した(φ=2.9×10^<-4>).以上,近赤外発光プローブ2,3を得ることに成功した.4.速度論的安定性の評価:Ag_2・Tb・TCAS(2)について加溶媒分解反応速度定数をキャピラリー電気泳動反応器により3.1×10^<-3>s^<-1>と決定した.これは半減期3.8分に相当し,プローブの速度論的安定性の向上が実用上の課題となることが示された.下記1-4項を検討し研究表題に掲げる近赤外発光プローブの創製に成功した.2.光物理特性の決定:超分子錯体1について発光量子収率φ=0.16,発光寿命τ=1.09ms,配位水分子数q=2.4となった.一方2についてΦは1に比べ小さかったが(0.11),τは4.61msとTb(III)イオンの自然発光寿命(4.7ms)に匹敵するほど大きかった.これはTb(III)のqが0.1とほぼ0であるためである.配位水分子の除去は倍音吸収による失活が顕著な近赤外発光を得る上で鍵となる.以上のことから超分子2をプローブ候補とした.3.近赤外発光プローブへの展開:Yb(III)はpH9.9で超分子2を生成し,近赤外領域983nmにYb(III)由来の発光を示した(発光量子収率φ=2.5×10^<-3>).一方Nd(III)は同条件で組成の異なる錯体Ag_3・Nd・TCAS(3)を生成したが,同じく近赤外領域1050nmにNd(III)中心の発光を示した(φ=2.9×10^<-4>).以上,近赤外発光プローブ2,3を得ることに成功した.4.速度論的安定性の評価:Ag_2・Tb・TCAS(2)について加溶媒分解反応速度定数をキャピラリー電気泳動反応器により3.1×10^<-3>s^<-1>と決定した.これは半減期3.8分に相当し,プローブの速度論的安定性の向上が実用上の課題となることが示された.生体内におけるタンパク質の修飾,機能発現,代謝といったプロセスではタンパク質の分子間相互作用に関するダイナミクスが重要になる.本研究の目的はタンパク質などの生体分子のダイナミクスを解析するための長寿命近赤外発光プローブを創製し,その光物理化学特性や安定性を評価し,その設計指針を獲得するところにある.長寿命近赤外発光プローブは,従来の蛍光プローブの時間領域をマイクロ秒領域に拡大し,生体透過性に優れた波長領域で発光する,という二つの利点を有する.当研究では,大環状配位子チアカリックスアレーン(TCA)とAg(I)イオン,発光中心であるNd(III),Yb(III),Er(III)などのランタニドLn(III)イオンから成る三元錯体の自律的形成を利用し,発光プローブを設計する.当年度は発光中心として上記のLn(III)ではなく可視領域に発光を与えるTb(III)を対象とし,TCAスルホン酸-Tb(III)-Ag(I)三元系をベースにプローブ設計を検討した.まず三元錯体が6-12の広範囲で自律的に生成することを明らかにした.ES-MS測定により錯体の組成はpH10付近でTCA:Tb:Ag=2:1:4となることがわかった.これはTb(III)イオンを2個のTCASでサンドイッチし,それが4個のAg(I)架橋で安定化されている構造を示唆する.この時の発光寿命は3.3msとTb(III)の自然寿命に匹敵する長さであった.配位水分子数を計測したところ0.13となり,本錯体中でTb(III)はTCASの8個の酸素ドナーの供与を受け,サンドイッチ構造を有することが裏付けられた.以上,TCAスルホン酸-Tb(III)-Ag(I)三元錯体の自律的形成条件および構造を明らかにした.

なお,本条件をTCAスルホン酸-Nd(III)-Ag(I)系に適用したところ,Nd(III)由来の近赤外発光を与えたことを付記しておく.前年度までにチアカリックスアレーン-p-スルホン酸(TCAS)二分子がそのスルフィドにより4個のAg(I)に配位し,Double-cone型錯体を与えること.さらにその中心部にLn(III)を取り込み,8個のフェノール性酸素配位環境を提供していることを明らかにしている.今年度はTCAS-Ag(I)-Ln(III)三元系長寿命近赤外発光プローブを実現するための条件検討を行った.具本的にはLn(III)としてNd(III),Yb(III),Er(III)を採用し,その生成pH条件,発光スペクトル,発光化学種の組成,発光量子収率を検討した.Nd(III)はTCASとはpH8.0以上でほぼ定量的に1:1錯体を生成する.一方,Ag(I)の存在下,pH5から三元錯体を生成した.錯体は近赤外領域,1050nmにNd(III)中心の発光を示した.発光量子収率をcalcein-Nd(III)を対照に測定したところ,その1.8倍(=3.1×10^<-4>)となり,本三元錯体が水溶液中での極めて有望な近赤外発光錯体であることがわかった.TCAS-Ag(I)-Tb(III)系でのモル比法,ES-MS測定や寿命解析結果を援用すれば,pH8.0付近からLn^<III>Ag^I_4TCAS_2型の長寿錯体が生成していると予想できる.一方,Yb(III)は980nmに発光を示し,同じく近赤外発光プローブとしての可能性が示された.なおEr(III)に関してはその発光領域が現有InGaAs半導体検出器の測定範囲外であるため,Er^<III>Ag^I_4TCAS_2型錯体の発光は未確認である.今年度は(i)Tb-Ag-チアカリックスアレーン(TCAS)超分子錯体の構造の確定,(ii)その光物理特性の決定,(iii)近赤外発光プローブへの展開,(iv)速度論的安定性の評価を行い,研究表題に掲げる近赤外発光プローブの創製に成功した.(ii)超分子錯体1について発光量子収率φ=0.16,発光寿命τ=1.09ms,配位水分子数q=2.4となった.一方2についてφは1に比べ小さかつたが(0.11),τは4.61msとTb(III)イオンの自然発光寿命(4.7ms)に匹敵するほど大きかった.これはTb(III)のqが0.1とほぼ0であるためである.配位水分子の除去は倍音吸収による失活が顕著な近赤外発光を得る上で鍵となる.以上のことから超分子2をプローブ候補とした.(iii)Yb(III)はpH9.9で超分子2を生成し,近赤外領域983nmにYb(III)由来の発光を示した(発光量子収率Φ=2.5×10^<-3>).一方Nd(III)は同条件で組成の異なる錯体Ag_3・Nd・TCAS(3)を生成したが,同じく近赤外領域1050nmにNd(III)中心の発光を示した(φ=2.9×10^<-4>).以上,近赤外発光プローブ2,3を得ることに成功した.(iv)Ag_2・Tb・TCAS(2)について加溶媒分解反応速度定数をキャピラリー電気泳動反応器により3.1×10^<-3>と決定した.これは半減期3.8分に相当し,プローブの速度論的安定性の向上が実用上の課題となることが示された.
ABCタンパク質を介したペルオキシソームへの極長鎖脂肪酸CoA輸送機構の解明

ペルオキシソーム膜上に局在するABCタンパク質ABCD1によるペルオキシソーム内への極長鎖脂肪酸CoAの輸送機構について解析を行い、以下に示す結果を得た。1.ABCD1のacyl-CoA thioesterase(ACOT)活性はシステインに作用するチオール阻害剤4-クロロメルクリ安息香酸により阻害され、ABCD1と基質との中間体形成(アシル化)も阻害された。また、ABCD1と基質の結合はヒドロキシルアミンによって加水分解を受け、この結合がシステインのチオール基を解したチオエステル結合であることを明らかにした。ABCD1の膜貫通領域のみを持つ変異型ABCD1も、野生型と同等のACOT活性を持つことを明らかにした。以上から、ABCD1のACOT活性の活性中心が膜貫通領域に存在するシステイン残基であることが強く示唆された。2.ABCD1は、CoAの3'リン酸基を脱リン酸化したNBD-palmitoyl-dephosphoCoAに対してはACOT活性を持たなかった。ABCD1による脂肪酸CoAの加水分解には、CoAの3'リン酸基を認識することが重要であるという特性が明らかになった。3.ABCD1を含むリポソームを用いた基質輸送実験の条件について検討した。リポソーム内部にタンパク質を含まない条件では、ABCD1による加水分解で生じた遊離脂肪酸の輸送はほとんど見られなかった。一方で、酵母のアシルCoA合成酵素FAA2や、脂肪酸と非特異的に結合するBSAをリポソーム内部に封入すると、遊離脂肪酸のリポソーム内部への輸送が見られた。このことから、ABCD1による遊離脂肪酸の輸送には、ペルオキシソーム内に遊離脂肪酸のレセプターとなるタンパク質が存在することが重要であることが示唆された。また、基質輸送実験の系を構築できたことで、ABCD1の基質輸送機構の解析が可能となった。1.ABCD1のACOT活性の特性について解析が進んだ。その結果、ACOT活性の活性中心のアミノ酸残基が、膜貫通領域に存在するシステイン残基であることが強く示唆された。また、基質のCoA部に存在する3'リン酸基を認識することがACOT活性に重要であることが明らかになった。2.ABCD1を含むリポソームを用いた基質輸送実験の系を構築することができた。加えて、ABCD1のACOT活性の阻害剤や、ABCD1による加水分解を受けない基質についても明らかにした。これらを基質輸送実験に用いることで、ABCD1の詳細な基質輸送機構について解析することが可能になった。平成30年度の進展状況を踏まえ、以下の2項目を中心に解析を行う。1.ABCD1のACOT活性の活性中心の同定ABCD1の膜貫通領域に存在する3つのシステイン残基を1ヶ所、2ヶ所および3ヶ所をアラニンに置換した変異型ABCD1を計7種類作製し、野生型と同様に解析してACOT活性の活性中心を同定する。また、ABCD1遺伝子を欠損したヒト線維芽細胞に野生型および新たに同定したACOT活性を失くした変異型ABCD1を導入してβ酸化活性を測定し、ヒト細胞におけるABCD1のACOT活性が重要であることを実証する。2.ABCD1の極長鎖脂肪酸CoA輸送機構の解析蛍光基NBDで標識したNBD-palmitoyl-CoAを基質に用い基質輸送の解析を行う。新たに同定したアシルCoAチオエステラーゼ失活型およびATPase活性を持たない513番目のリジンをアラニンに置換した変異型と野生型での結果を比較し、基質輸送においてACOT活性とATPase活性がどのように基質輸送を制御しているか明らかにする。さらに、加水分解を受けないNBD-palmitoyl-dephosphoCoAと非標識のpalmitoyl-CoAを基質に用いた輸送解析を行い、ABCD1のアシル化が基質輸送を制御する可能性について検討を行う。

このことから、ABCD1による遊離脂肪酸の輸送には、ペルオキシソーム内に遊離脂肪酸のレセプターとなるタンパク質が存在することが重要であることが示唆された。また、基質輸送実験の系を構築できたことで、ABCD1の基質輸送機構の解析が可能となった。1.ABCD1のACOT活性の特性について解析が進んだ。その結果、ACOT活性の活性中心のアミノ酸残基が、膜貫通領域に存在するシステイン残基であることが強く示唆された。また、基質のCoA部に存在する3'リン酸基を認識することがACOT活性に重要であることが明らかになった。2.ABCD1を含むリポソームを用いた基質輸送実験の系を構築することができた。加えて、ABCD1のACOT活性の阻害剤や、ABCD1による加水分解を受けない基質についても明らかにした。これらを基質輸送実験に用いることで、ABCD1の詳細な基質輸送機構について解析することが可能になった。平成30年度の進展状況を踏まえ、以下の2項目を中心に解析を行う。1.ABCD1のACOT活性の活性中心の同定ABCD1の膜貫通領域に存在する3つのシステイン残基を1ヶ所、2ヶ所および3ヶ所をアラニンに置換した変異型ABCD1を計7種類作製し、野生型と同様に解析してACOT活性の活性中心を同定する。また、ABCD1遺伝子を欠損したヒト線維芽細胞に野生型および新たに同定したACOT活性を失くした変異型ABCD1を導入してβ酸化活性を測定し、ヒト細胞におけるABCD1のACOT活性が重要であることを実証する。2.ABCD1の極長鎖脂肪酸CoA輸送機構の解析蛍光基NBDで標識したNBD-palmitoyl-CoAを基質に用い基質輸送の解析を行う。新たに同定したアシルCoAチオエステラーゼ失活型およびATPase活性を持たない513番目のリジンをアラニンに置換した変異型と野生型での結果を比較し、基質輸送においてACOT活性とATPase活性がどのように基質輸送を制御しているか明らかにする。さらに、加水分解を受けないNBD-palmitoyl-dephosphoCoAと非標識のpalmitoyl-CoAを基質に用いた輸送解析を行い、ABCD1のアシル化が基質輸送を制御する可能性について検討を行う。高額な実験試薬の購入が、想定よりも少なく済んだために次年度使用額が生じた。使用計画としては、試薬の購入と、現在準備中の英語論文の英文校正費および投稿料に支出する。また,国内外の学会参加費も支出予定である。
カースト間コンフリクトがヤマトシロアリの生活史形質に与える影響

今年度は,まず,研究計画にあるとおり,ヤマトシロアリにおけるカースト間対立が投資性のばらつきに与える影響を調べるための理論研究を行った.その結果は,カースト間対立が強まると有翅虫体サイズのばらつきが大きくなることを示しており,仮説の一般的妥当性を証明することができた.また,昨年度得られた「ヤマトシロアリの補充女王は単為生殖によって生産される」という新知見に基づき,進化生物学における最大の謎である性の維持問題に対する新たな仮説を立案し,その理論的検証を行った.すなわち,ヤマトシロアリの野外コロニーでは王・女王の組合せが創設王と補充女王の組合せからなるが,もし補充女王が創設王の娘の場合,次の世代の血縁度は創設女王より創設王の方が高くなってしまう。この血縁度に関わる対立を解消するため創設女王は単為生殖により補充女王を生産していると考えられるが,このことは野外において,単為生殖を巡って性的対立が起こりうることを示している.しかしながら,従来の研究では単為メス・オス間の完全な生殖隔離を暗黙の前提としているため,このような視点に立った研究は行われていない.そこで,単為メスをも受精させることができる形質がオスに進化可能であると仮定した数理モデル・シミュレーションモデルを作成したところ,そのようなオスの存在は,単為生殖の維持に大きく寄与するだけでなく,単為メスにも利益を与える場合があることが示された.これらの研究は各学会において発表済みであり,また,日本生態学会近畿地区から研究奨励賞が授与された.さらに,この研究に関する論文を2報執筆し,現在国際学術誌に投稿中である.今年度は「ヤマトシロアリの補充女王は単為生殖によって生産される」という新知見に基づき研究の方向に修正を加えつつ,ヤマトシロアリの性配分と有翅虫体サイズの関係を中心に研究を行った.なお,この発見は論文にまとめ,Science誌上にて発表した.以上のことを踏まえ,単為生殖によって産まれる子の性の違いに着目した数理モデルを作成することによって,単為生殖の存在が有性生殖個体の性配分戦略に与えル影響を明らかにした.さらにヤマトシロアリを含む下等シロアリ類を用いた種間比較を行うことにより上記の理論の実証を行った.また,これらの研究に基づいた論文を現在執筆中である.また,親の投資様式の違いが子への最適投資量に与える影響を明らかにする数理モデルを作成した.このモデルは,性の産み分けは困難だが子を直接世話する生物(ヤマトシロアリも含まれる)では中間的な子の体サイズの性的二型が発達することが予測された.従って以上の予測を,文献を用いたメタ解析により実証し,多様な投資様式を持つ生物種問のこの体サイズの関係を統一的に説明することに成功した.さらに,親の投資様式の中でも,"遺伝的性決定はクラッチ性比にばらつきをもたらす"という事実に着目し,確率的性決定が子への最適投資量に与える影響を解析するためのシミュレーションモデルを作成した.その結果,確率的に性比が決定する元では,親は予測できる限り,その性比人応じた性配分を行うことが適応的であり,その結果としてクラッチ間での子の体サイズのばらつきが産まれるということが明らかとなった.以上の一連の研究は現在論文執筆のための準備を行っている.今年度は,まず,研究計画にあるとおり,ヤマトシロアリにおけるカースト間対立が投資性のばらつきに与える影響を調べるための理論研究を行った.その結果は,カースト間対立が強まると有翅虫体サイズのばらつきが大きくなることを示しており,仮説の一般的妥当性を証明することができた.また,昨年度得られた「ヤマトシロアリの補充女王は単為生殖によって生産される」という新知見に基づき,進化生物学における最大の謎である性の維持問題に対する新たな仮説を立案し,その理論的検証を行った.すなわち,ヤマトシロアリの野外コロニーでは王・女王の組合せが創設王と補充女王の組合せからなるが,もし補充女王が創設王の娘の場合,次の世代の血縁度は創設女王より創設王の方が高くなってしまう。この血縁度に関わる対立を解消するため創設女王は単為生殖により補充女王を生産していると考えられるが,このことは野外において,単為生殖を巡って性的対立が起こりうることを示している.しかしながら,従来の研究では単為メス・オス間の完全な生殖隔離を暗黙の前提としているため,このような視点に立った研究は行われていない.そこで,単為メスをも受精させることができる形質がオスに進化可能であると仮定した数理モデル・シミュレーションモデルを作成したところ,そのようなオスの存在は,単為生殖の維持に大きく寄与するだけでなく,単為メスにも利益を与える場合があることが示された.これらの研究は各学会において発表済みであり,また,日本生態学会近畿地区から研究奨励賞が授与された.さらに,この研究に関する論文を2報執筆し,現在国際学術誌に投稿中である.