hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
根粒菌の脱窒を制御する新奇二成分情報伝達系NasS、NasTの構造機能解析

根粒菌はNasS、NasTからなるタンパク質複合体で、細胞内の硝酸塩濃度変化を感知している。硝酸塩濃度が上昇するとNasTがmRNAと結合することで脱窒関連タンパク質の翻訳が促進される。本研究は、NasS-NasTによる硝酸塩濃度変化感知システムの分子レベルのメカニズム解明と、NasS-NasTを応用したバイオセンサー開発を目指した。NasSとNasTの構造解析を目指し、それぞれのタンパク質の結晶化を試みた結果、NasSについては新規の立体構造を決定した。また、NasS-NasTを利用した細胞内硝酸塩センサーsNOOOpyを開発し、動物細胞内の硝酸塩濃度変化を可視化することに成功した。本研究は、根粒菌の脱窒関連遺伝子発現制御に関わるNasS、NasTタンパク質について、X線結晶構造解析によって立体構造を決定し、分子レベルにおける遺伝子発現制御メカニズムの基盤を獲得することを目的としている。NasSとNasTは、硝酸非存在下で複合体を形成している。硝酸存在下では、硝酸がNasSと結合することでNasS-NasTは解離し、遊離したNasTがmRNAと結合することでタンパク質の翻訳が促進される。本研究では、(1)NasS、(2)NasT、(3)NasS +硝酸、(4)NasT + RNA、(5)NasS + NasTの5種類について構造解析のターゲットとしている。平成26年度は、NasS、NasTについて大腸菌を用いた発現系・精製系のシステムを構築し、結晶化に供するタンパク質の獲得を試みた。その結果、NasSについては結晶化に供する純度のタンパク質を獲得することに成功した。NasSをタンパク質結晶化実験に供したところ、ポリエチレングリコール、硫酸アンモニウムを沈殿剤とする結晶化条件で結晶が得られた。この結晶を高エネルギー加速器研究機構(つくば市)のフォトンファクトリー・ビームラインNW12AでX線回折データ測定に供したところ、分解能2.55オングストロームの回折データが得られた。現在構造解析を進めている。NasTについては、大腸菌を用いた発現・精製系では十分な量のタンパク質を獲得することができなかった。今後はより精製効率を向上させるためのアフィニティータグの付加や、安定的なタンパク質生産のためにNasSとの共発現系などを試みる予定である。本研究は、根粒菌の脱窒関連遺伝子発現制御に関わるNasS、NasTタンパク質について、(1)X線結晶構造解析によって立体構造を決定し、分子レベルにおける遺伝子発現制御メカニズムの基盤を獲得することと、(2)NasS、NasTを応用する手法を開発すること、を目的としている。NasSとNasTは、硝酸塩非存在下で複合体を形成している。硝酸塩存在下では、硝酸塩がNasSと結合することでNasS-NasTは解離し、遊離したNasTがmRNAと結合することでタンパク質の翻訳が促進される。平成27年度は、前年度に結晶を獲得したNasSの構造解析を進める一方、NasTについても引き続き結晶獲得を目指した研究を行った。しかしながら、NasTの結晶は獲得できず、また予定していた放射光施設・つくば高エネルギー加速器研究機構・フォトンファクトリーにおける実験機会が得られなかったため、構造解析について大きな研究の進捗は得られなかった。一方、硝酸塩の存在・非存在条件によるNasS-NasTの解離・非解離の変化を応用することができないかと考え、NasS、NasTを利用した硝酸塩センサーの開発に取り組んだ。このセンサーの原理は、NasS、NasTに、それぞれ蛍光タンパク質YFP(Yellow Fluorescent Protein)、CFP(Cyan Fluorescent Protein)を付加したタンパク質を作製し、NasS-NasTの分子間距離を蛍光タンパク質の蛍光共鳴エネルギー移動(FRET: Fluorescence Resonance Energy Transfer)のスペクトル変化として捉えるものである。この原理に基づいた硝酸塩センサーシステム・sNOOOpy(sensor for NO3/NO2 in physiology)を開発し、発表した。結晶構造解析については、NasSとNasTについて(1)NasS、(2)NasT、(3)NasS+硝酸塩、(4)NasT+RNA、(5)NasS+NasT、の5種類について結晶構造を明らかにすることを目的としている。このうち、(1)については平成26年度までに決定しており、本年度は(2)(5)について構造解析を試みた。タンパク質発現条件、結晶化条件を検討したが、X線回折実験を行うのに十分な質の結晶を獲得することができなかった。前年度の成果と比較すると、結晶構造解析については停滞していると言わざるを得ない。一方、NasS、NasTの応用開発については、硝酸塩の存在・非存在によるNasS-NasTの解離・非解離を利用した硝酸塩センサーを開発した。この硝酸塩センサーシステム・sNOOOpy(sensor for NO3/NO2 in physiology)は、溶液中の硝酸塩、亜硝酸塩の濃度変化を蛍光スペクトルの変化として検出すること検出することができる。硝酸塩・亜硝酸塩に高い特異性を示しており、生体サンプルにおける硝酸塩・亜硝酸塩定量化に利用することが期待される。また、sNOOOpyを哺乳類細胞に発現することで、哺乳類細胞内の硝酸塩・亜硝酸塩濃度変化をに成功した。これらの結果を日本農芸化学会年会で発表し、また学術誌Journal of Biological Chemistryで発表した。

本研究は、根粒菌の脱窒関連遺伝子発現制御に関わるNasS、NasTタンパク質について、(1)X線結晶構造解析によって立体構造を決定し、分子レベルにおける遺伝子発現制御メカニズムの基盤を獲得することと、(2)NasS、NasTを応用する手法を開発すること、を目的としている。NasSとNasTは、硝酸塩非存在下で複合体を形成している。硝酸塩存在下では、硝酸塩がNasSと結合することでNasS-NasTは解離し、遊離したNasTがmRNAと結合することで翻訳が促進される。本研究は、平成26H27年度の研究期間として開始されたが、結晶構造解析に供するタンパク質結晶の獲得に時間を要したため、平成28年度まで実施期間を延長して実施した。平成28年度は、前年度までに結晶を獲得したNasSの構造解析を進める一方、NasTについても引き続き結晶獲得を目指した研究を行った。しかし、X線回折実験に供することができる結晶を獲得することができなかった。根粒菌はNasS、NasTからなるタンパク質複合体で、細胞内の硝酸塩濃度変化を感知している。硝酸塩濃度が上昇するとNasTがmRNAと結合することで脱窒関連タンパク質の翻訳が促進される。本研究は、NasS-NasTによる硝酸塩濃度変化感知システムの分子レベルのメカニズム解明と、NasS-NasTを応用したバイオセンサー開発を目指した。NasSとNasTの構造解析を目指し、それぞれのタンパク質の結晶化を試みた結果、NasSについては新規の立体構造を決定した。また、NasS-NasTを利用した細胞内硝酸塩センサーsNOOOpyを開発し、動物細胞内の硝酸塩濃度変化を可視化することに成功した。本研究は、NasS、NasTについて発現・精製系の構築から行い、(1)NasS、(2)NasT、(3)NasS +硝酸、(4)NasT + RNA、(5)NasS + NasT、の5種類について結晶構造を明らかにすることを目的としている。平成26年度の研究で、NasSの発現系・精製系の構築と、(1)NasSの構造決定について目標を達成した。(3)NasS +硝酸についても結晶を獲得しており、研究1年目の当初の目標を達成したと考えている。結晶構造解析を行うためには、放射光施設・つくば高エネルギー研究所・フォトンファクトリー(PF)におけるX線照射実験が不可欠であるが、本事業期間中におけるPFの運転停止(2014年)、および共同利用実験課題の失効により十分な実験を確保することができなかったことを理由として事業期間の延長が認められたため、平成28年度も研究を継続する。NasS、NasTの結晶構造解析については、タンパク質の発現・精製系を見直し、引き続き結晶化および構造解析に供する。NasS、NasTの応用研究については、sNOOOpyを発表した一方で、実用的な利用のためには更なる改良が必要であると認識している。タンパク質の安定性、硝酸・亜硝酸塩に対する感度の向上により、様々な分野における硝酸塩・亜硝酸塩濃度変化の検出に利用することができると考えている。そのため、タンパク質工学的手法を用いてsNOOOpyシステムの改良を試みる。
歯列を含むパラトグラフィーによる調音動作計測の補綴処置への応用

口蓋裂や顎欠損を有する被験者の補綴処置前後にTVカメラと接続した鼻咽喉ファイバースコープ(オリンパス社製ENF-L3)を用いて、発音時の軟口蓋、咽頭側壁、咽頭後壁などの動態をモニター上で観察記録し、義歯製作時、調整時の参考にできるようにした。被験者の補綴処置前後の発音機能改善の評価を行うために、音響学的解析を行い、以下の結果を得た。被験者は、欠損が硬口蓋に限局している者が2名(グループI)、欠損が軟口蓋まで及んでいる者が2名(グループII)、欠損が軟口蓋後縁まで及んでいる者が2名(グループIII)の6名である。被験者は、無声破裂音、有声破裂音、弾音である。1.パラトグラムを粉末法によって採得し、得られたパラトグラムをビデオカメラにて入力して、プリンターに記録した。5枚のパラトグラム像を画像処理装置によって積算処理し、平均化したパターンの外形線と歯列とを同一基準点で重ね合わせて表示するプログラムを作製した。これによって、歯列の位置が変化した場合にも比較、観察が可能であり、パラトグラムの異常度を数値化して、パラトグラムの形態と音声明瞭度との関連を検討した。音の異常度とパラトグラムの変化との関連は音の種類および被験者で異なることが判明した。2.Nasometer(6200-2型)により、処置前後での鼻漏出気流を測定した。グループI・IIは、義歯装着前のNasalance値は高いが、装着後に正常値に近づいた。グループIIIは装着前後ともに、グループI・IIに比べて全体的に高い値になっている。しかし、被験音別に見ると、装着後に改善された音もある。3.ソナグラム正常度はグループI・IIでは、義歯装着後に明らかに向上し、グループIIIでも、装着後にはやや向上する傾向が見られた。口蓋裂や顎欠損を有する被験者の補綴処置前後にTVカメラと接続した鼻咽喉ファイバースコープ(オリンパス社製ENF-L3)を用いて、発音時の軟口蓋、咽頭側壁、咽頭後壁などの動態をモニター上で観察記録し、義歯製作時、調製時の参考にできるようにした。被験音は、無声破裂音、有声破裂音、弾音である。1.パラトグラムを粉末法によって採得し、得られたパラトグラムをビデオカメラにて入力して、ビデオプリンターに記録した。同一条件で採得された5枚のパラトグラム像を画像処理装置によって積算処理し、平均化したパターンの外形線と歯列とを同一基準点で重ね合わせて表示するプログラムを作製した。これによって、歯列の位置が変化した場合にも比較、観察が可能であり、パラトグラムの異常度を数値化して、パラトグラムの形態と発音明瞭度との関連を検討した。グループI,IIは、義歯装着前のnasalance値は高いが、装着後に正常値に近づいた。

グループIIIは装着前後ともに、グループI,IIに比べて全体的に高い値になっている。しかし、被験音別に見ると、装着後に改善された音もある。口蓋裂や顎欠損を有する被験者の補綴処置前後にTVカメラと接続した鼻咽喉ファイバースコープ(オリンパス社製ENF-L3)を用いて、発音時の軟口蓋、咽頭側壁、咽頭後壁などの動態をモニター上で観察記録し、義歯製作時、調整時の参考にできるうにした。被験者の補綴処置前後の発音機能改善の評価を行うために、音響学的解析を行い、以下の結果を得た。被験者は、欠損が硬口蓋に限局している者が2名(グループI)、欠損が軟口蓋まで及んでいる者が2名(グループII)、欠損が軟口蓋後縁まで及んでいる者が2名(グループIII)の6名である。被験音は、無声破裂音、有声破裂音、弾音である。1.パラトグラムを粉末法によって採得し、得られたパラトグラムをビデオカメラにて入力して、プリンターに記録した。5枚のパラトグラム像を画像処理装置によって積算処理し、平均化したパターンの外形線と歯列とを同一基準点で重ね合わせて表示するプログラムを作製した。これによって、歯列の位置が変化した場合にも比較、観察が可能であり、パラトグラムの異常度を数値化して、パラトグラムの形態と発音明瞭度との関連を検討した。音の異常度とパラトグラムの変化との関連は音の種類および被験者で異なることが判明した。2.Nasometer (6200-2型)により、処置前後での鼻漏出気流を測定した。グループI・IIは、義歯装着前のNasalance値は高いが、装着後に正常値に近づいた。グループIIIは装着前後ともに、グループI・IIに比べて全体的に高い値になっている。3.ソナグラム正常度はグループI・IIでは、義歯装着後に明らかに向上し、グループIIIでも、装着後にはやや向上する傾向が見られた。
レトロウイルス遺伝子導入システムを用いた眼免疫疾患発症機構の解析

本年度は以下の点が明らかとなった.1.結膜における抗原特異的T細胞の検出.抗原特異的T細胞をCFSEでラベルする,あるいはT細胞受容体トランスジェニックマウスを用いることにより抗原点眼により抗原特異的T細胞が結膜に浸潤することが明らかとなった.2.抗原特異的T細胞の結膜局所での活性化.抗原特異的T細胞を移入し4日後,抗原を点眼し経時的に結膜を採取し,蛋白抽出を行い,Lck免疫沈降物のリン酸化を検討したところ,点眼6時間目よりLckのリン酸化を認めたことから,T細胞は結膜で抗原点眼6時間目より活性化されることが判明した.3.結膜におけるサイトカイン,ケモカインの動き抗原特異的T細胞の移入により誘導した眼瞼結膜炎の結膜からRNAを抽出し,RT-PCR法で種々のサイトカイン,ケモカインの発現を検討した結果,Th1型のサイトカインは6時間目より発現を認め,以後48時間目まで持続することがわかった.一方,Th2型のサイトカインは6時間目,12時間目に発現のピークを認め,以後減弱することが判明した.これらのサイトカインの動きは浸潤細胞の表現型の動きと一致していた.すなわち,マクロファージは6時間目以降徐々に増加するが,好酸球は12時間目をピークに以後減弱していた.4.ラット系統間でのIFN-γシグナルの差ルイスラットとブラウンノルウェーラット間でIFN-γレセプターの発現の差と,IFN-γシグナル伝達の強度の差を見出した.この結果は,遺伝背景の違いにより,IFN-γの関与に差があることを示唆するものである.これらの結果は治療のタイミングを含め,レトロウイルスを用いた遺伝子治療に役に立つ基礎的データとなる.重症型アレルギー性結膜疾患の発症機構解析を目的として研究を行ってきた.本年度は以下の2点が明らかとなった.1.T細胞選択的抑制能をもつFK506の点眼によって,実験的アレルギー性結膜疾患が抑制されることを明らかとした.抑制能は能動免疫のみならず,抗原感作リンパ球の移入による受動免疫においても認められたことから,結膜においてT細胞活性化を抑制するためであると考えられた.この抑制能は炎症局所である結膜において,好酸球浸潤に重要な働きを持つIL-4の発現が減弱するためであることが判明した.本結果から,炎症局所におけるT細胞の重要性とその機構の一部が明らかとなった(Graefe's Arch. Clin. Exp. Ophthalmol.,240:137.143,2002).これらの結果は,レトロウイルス遺伝子導入によるアレルギー性結膜疾患発症機構の解析に役立つものと考えられた.本年度は以下の点が明らかとなった.1.結膜における抗原特異的T細胞の検出.抗原特異的T細胞をCFSEでラベルする,あるいはT細胞受容体トランスジェニックマウスを用いることにより抗原点眼により抗原特異的T細胞が結膜に浸潤することが明らかとなった.2.抗原特異的T細胞の結膜局所での活性化.抗原特異的T細胞を移入し4日後,抗原を点眼し経時的に結膜を採取し,蛋白抽出を行い,Lck免疫沈降物のリン酸化を検討したところ,点眼6時間目よりLckのリン酸化を認めたことから,T細胞は結膜で抗原点眼6時間目より活性化されることが判明した.3.結膜におけるサイトカイン,ケモカインの動き抗原特異的T細胞の移入により誘導した眼瞼結膜炎の結膜からRNAを抽出し,RT-PCR法で種々のサイトカイン,ケモカインの発現を検討した結果,Th1型のサイトカインは6時間目より発現を認め,以後48時間目まで持続することがわかった.一方,Th2型のサイトカインは6時間目,12時間目に発現のピークを認め,以後減弱することが判明した.これらのサイトカインの動きは浸潤細胞の表現型の動きと一致していた.すなわち,マクロファージは6時間目以降徐々に増加するが,好酸球は12時間目をピークに以後減弱していた.4.ラット系統間でのIFN-γシグナルの差ルイスラットとブラウンノルウェーラット間でIFN-γレセプターの発現の差と,IFN-γシグナル伝達の強度の差を見出した.この結果は,遺伝背景の違いにより,IFN-γの関与に差があることを示唆するものである.これらの結果は治療のタイミングを含め,レトロウイルスを用いた遺伝子治療に役に立つ基礎的データとなる.
東南アジア更新世におけるヒト上科・オナガザル科の多様性

現生狭鼻猿(類人猿及び旧世界ザル)は、元々、アフリカで進化し、中新世の間にアフリカを出てユーラシアに広がっていった。本研究は、旧世界における狭鼻猿の進化と多様性を理解する一環として、アフリカとの比較も念頭におきつつ、東南アジア更新世における化石狭鼻猿の多様性を調査したものである。ベトナム考古学研究所において、ベトナム北部の石灰岩地帯にある洞穴遺跡などから出土した霊長類化石の整理と調査研究をおこなった。また、タイ東北部で新たに出土した大型化石類人猿化石の標本調査と予備的な現地調査を実施した。平成25年度は、前年度にひきつづき、ハノイのベトナム考古学研究所を訪問し、同研究所所蔵のベトナム更新世から産出した霊長類化石(特にオランウータン、テナガザル)について観察、計測、写真撮影をおこなうとともに、標本登録作業を進めた。また、考古学研究所の研究員からの要請に応じて、ベトナム・ロシア合同野外調査で採集された霊長類化石の同定にも協力した。ベトナム以外にも、タイでは、協力関係にあるタイ東北部のコラート珪化木博物館から、同博物館のあるナコンラチャシマ市近郊から類人猿らしい化石が新たに出土したとの連絡を受け、12月にコラート珪化木博物館を訪問した。同館研究員らとともに新発見の化石を調査した結果、かなり大型の類人猿の顎化石で間違いないことを確認した。また、この類人猿化石と同じ地点から、ゾウを中心とする他の脊椎動物化石も相当数出土していることもわかった。本研究は、旧世界における狭鼻猿の進化と多様性を理解する一環として、アフリカとの比較も念頭におきつつ、東南アジア更新世における化石狭鼻猿の多様性を調査するものである。平成24年度には、国内においては、京都大学霊長類研究所の霊長類骨格標本を利用して、化石種との比較データの収集を実施した。具体的には、現生の旧世界ザル類の中から、コロブス亜科に重点を置いて、頭骨および歯牙に関して、それぞれ1個体あたり数十項目の計測をおこない、計測データを得た。化石標本の観察時に利用するために歯牙の状態のよい標本を抽出してデジタルカメラによって形態を記録した。国外については、平成25年3月にベトナムの首都ハノイにあるベトナム考古学研究所を2週間訪問し、これまでにベトナム北部の石灰岩地帯にある洞穴遺跡などから出土し、同研究所に保管されている霊長類化石の調査にあたった。これらの化石標本は、発掘時にフィールドナンバーが振られたものもあるが、ナンバーなしのまま残されているものもある。また、フィールドナンバーがあるものでも、標本に直接番号が書き込まれているのみである場合が多く、保存されているうちに番号が判別困難になってしまったものも少なくない。そこで、ベトナム考古学研究所の動物考古学担当者と話し合い、新たに登録番号を標本に振り、標本ごとにデータを記録したカードとともにプラスチックバッグに入れて保管することとした。今回は、担当者と協力してラン・チャン(Lang Trang)遺跡出土の化石を中心に、数百個に及ぶ標本を整理・登録した。また、ベトナム北部の諸洞穴遺跡から出土したオランウータンをはじめとする霊長類化石を確認し、概要を得た。本研究は、アフリカに起源し、ユーラシアへ拡散していった狭鼻猿の進化と多様性を理解する一環として、アフリカとの比較を念頭におきつつ、東南アジア更新世における化石狭鼻猿の多様性を調査することから始まった。途中、タイ東北部ナコンラチャシマ近郊において中新世に遡る可能性のある大型類人猿化石が見つかったことから、平成26年度はタイで発見された大型類人猿化石に関する研究を主体とした。ナコンラチャシマ近郊からは10年ほど前に後期中新世のものと思われる大型類人猿の下顎化石が見つかっており、Khoratpithecus piriyaiと名付けられている。新たに見つかった化石は上顎であるため直接の比較はできないが、サイズや歯の全体的な形態から見ると、同類であってもおかしくないように思われる。ただ、年代推定の精度をあげるために、この類人猿化石と同じサンドピットから産出した他の哺乳類化石の同定作業を進める必要がある。この他に、タイのチェンマイ大学を訪問し、同大学に保管されているタイ北部や東北部産の哺乳類化石の標本調査を行うとともに、タイ北部で新生代後期の炭層が露出している炭坑を視察した自然人類学平成25年度には、ベトナム考古学研究所に1週間滞在し、前年度に引き続き標本の登録を進めた。滞在中、研究所副所長、研究員らと話し合いをおこない、今後も研究協力を進めていくことを確認した。また、これまでにベトナム更新世の洞窟遺跡から出土したオランウータン、テナガザル化石を中心に霊長類化石の観察、計測、写真撮影を実施し、データを集めることができた。

さらに、タイ東北部から大型類人猿化石が出土したという情報が、長年に亘って培ってきたタイとの研究協力体制を通じてもたらされ、その新たに発見された化石標本を研究する機会を得た。これについては、通常の観察、計測、写真撮影に加え、CT撮像データも収集することもできた。平成24年度には、ベトナムの首都ハノイ市にベトナム考古学研究所への2週間の訪問をおこない、同研究所対応者らとの研究連絡を済ませ、これまでフィールド番号のみ、もしくは無番号の状態におかれていた更新世霊長類化石標本に統一した形式で番号を与え、登録することに至った。今回、主にラン・チャン遺跡出土の霊長類化石について整理をし、ほぼ登録し終えた。さらに、ベトナム北部の他の洞穴遺跡から出土した霊長類化石についてもある程度観察をおこない、テナガザル類の化石などについては計測や写真撮影もおこない、データを収集した。また、ヒトであるかオランウータンであるか議論のある標本についても、詳細な観察や計測、写真撮影を済ませた。現生霊長類の比較データの収集に関しては、京都大学霊長類研究所において、コロブス亜科を中心とした歯牙と頭骨の計測データをかなり収集したが、まだ、今後、マカク類のデータを収集する必要がある。シンガポールのラッフルズ博物館にも現生霊長類骨格標本の計測に赴く予定であったが、残念ながら博物館が標本の移転作業を開始することになったため、国内での計測を優先的に進めた。化石、特に霊長類化石の発見は予測が非常に困難であるため、本計画においては、これまでにベトナム更新世から出土していた霊長類化石の分析に重点をおいてきた。しかし、平成25年度にタイ東北部において大型類人猿化石が新たに出土した。以前より同地域でおこなってきた調査に基づけば化石の年代が中新世にまで遡る可能性が高く、東南アジアにおけるヒト上科の進化を研究する上できわめて重要な標本である。そのため、平成26年度はタイで新たに発見された類人猿化石の分析に重点をおいて研究を進める予定である。類人猿化石そのものの分析だけでなく、共産する他の動物化石の分析も急務であるため、他の研究者にも協力を仰いでいる。化石を日本に持ち出すのは困難であるため、研究協力者には、必要に応じて現地に出張してもらう予定である。ベトナム更新世霊長類化石に関しても、平成24、25年度に収集したデータを分析し、公表を目指す。ベトナム考古学研究所の対応研究者らとは良好な関係を構築しており、平成25年度にもベトナム考古学研究所を再度訪問し、前回の訪問では予備的な調査にとどめた他の洞穴遺跡出土のオランウータン、テナガザル、コロブス亜科、マカカ類などの霊長類化石を、順次、整理・登録するとともに、形態学的データを収集する予定である。これらの化石のなかには、まだ考古学研究所のベトナム語による報告書等の中にその出土が記録されているにすぎないものもあり、それらの記載を進めていく。また、発掘の記録なども、ベトナム語の報告書しかない場合が多くあり、ベトナム人研究者の協力を得ながら、それらの情報も収集していくつもりである。現生霊長類からの比較データの収集については、国内の京都大学霊長類研究所や日本モンキーセンター等の施設における計測・観察を続行するとともに、国外の博物館にも出かけて、現生霊長類骨格標本の計測・観察を実施し、データを収集する予定でいる。該当なし
中世日本文化における聖なる景観の意味と機能

研究代表者佐野みどりが主催する掛幅縁起研究会が実施した下記の作品調査・研究会に参加し作品の実見と調査データを得るとともに、中世の社寺縁起、高僧伝絵、垂迹画に関する最新の研究動向に触れ、美術史、歴史学、文学等、中世研究者との有意義な意見交換をした。・檀王法林寺本「熊野権現影向図」の調査(平成22年8月29日30日於京都国立博物館)・万福寺本法然上人絵伝の調査(平成22年10月23日24日於山梨県立博物館・万福寺)さらに、インドネシアの仏教美術について調査を行い、また23年3月ハワイ・ホノルルで開催された、アメリカ東洋美術学会にも参加した。聖徳太子絵伝に関する研究をまとめ、米国にて出版するに至った。
脊髄損傷に対するES細胞移植治療-骨髄間質細胞共移植の検討-

マウス脊髄損傷モデルにおいて、ES細胞由来神経幹細胞と骨髄間質細胞の共移植を行い、運動機能評価の検討と免疫組織学的検討を行った。免疫組織的検討により、ES由来神経幹細胞はNestinやMAP2陽性細胞への分化を認めた。しかし、ES細胞由来神経幹細胞と骨髄間質細胞の共移植では、他の群と比較して明らかな運動機能の改善は認めなかった。予想された運動機能改善効果がみられなかった原因は特定できていないが、今後細胞の移植方法や、移植細胞数などのさらなる検討が必要と思われた。【研究方法】平成21年では、ES細胞由来NSC、BMSCの細胞調整を行い、マウス脊髄損傷モデルへの細胞移植を行った。平成22年度は、マウス脊髄損傷後の行動評価および組織学的評価を行った。マウスへの脊髄損傷後、Motor score、platform hang、rope walkの3つの行動評価テストにて毎週1回運動機能評価を実施。また、行動評価後の脊髄損傷マウスを灌流固定した後、脊髄損傷部を取り出し凍結切片を作製。観察方向は、脊髄の矢状断にて行い、脊髄損傷周辺部まで観察した。免疫染色では、骨髄間質細胞は抗BrdU抗体にて、またES細胞由来神経幹細胞およびそれらより分化した細胞は抗GFP抗体にて鑑別した。【研究成果】運動機能評価では、各群ともに経時的に運動機能改善をみとめたが、ES-NSC群、BMSC群、NSC-BMSC群の各群間には運動機能の改善に有意差を認めなかった。免疫組織染色では、ES細胞由来NSCはNestin,MAP2陽性細胞への分化を認めた。BMSCは、BrdU及びNGFの2重染色にて、BMSCがNGFを産生していることが示唆された。ただ、期待されたNSC-BMSC移植群でのさらなる運動機能改善効果は認めなかった。
初期宇宙における相転移

1)非平衡不可逆過程の場の理論の構築:量子場の揺動・散逸を系統的に論ずるために,閉じた時間経路に関する有効作用の方法を一般化し,相転移を起こす不安定なポテンシャルがある場合に生成する揺動的作用・散逸的作用・パラメターの繰り込み作用を導いた.これを基にマクロな変数(集団座標)の発生を記述する方程式を導いた.(PTPに発表)また,場の理論における散逸性の起源に関して,不安定なLeeモデルを用いて解析した.(Phys.Rev.E.に投稿中)2)初期宇宙の密度揺らぎの発生・電弱相転移・バリオン生成などへの応用:宇宙初期における密度揺らぎの発生過程を,宇宙の再加熱と共に考えた.密度行列の時間発展を非平衡不可逆過程の場の理論に基づいて膨張する時空の上で考察した.最終的に得られる密度揺らぎのスペクトルや強度が散逸の存在によって大きく変わることを示した.(投稿準備中:上杉・窪谷・菅本さんらと共著)次に,宇宙初期における電弱相転移の力学を議論する.特に,臨界温度直前で大きくなる揺らぎの効果で,臨界に達しない小さな泡が多数発生しバリオン生成に寄与する.これを見積もり,従来の小さな予言値がどれほど改善されるかを見た.(PTPに発表)更に,局所的な秩序パラメータを新しく定義して,そのダイナミックスが有効ポテンシャルによってどのように記述されるかを探った.(PTPに発表)3)散逸があるときの量子トンネル効果への応用:量子ポテンシャルの手法を用いて実時間のままでトンネリングの強さを計算する手法を開発した.そしてそれに散逸効果を摂動的に入れて,トンネル確率を引き下げる摩擦の効果・引き上げる拡散の効果・そしてパラメータの繰り込みから来る効果をそれぞれ独立に評価した.(投稿準備中)この理論形式は宇宙の“無"からの生成とそれに伴う粒子生成にも応用でき,現在発展させていっている.1)非平衡不可逆過程の場の理論の構築:量子場の揺動・散逸を系統的に論ずるために,閉じた時間経路に関する有効作用の方法を一般化し,相転移を起こす不安定なポテンシャルがある場合に生成する揺動的作用・散逸的作用・パラメターの繰り込み作用を導いた.これを基にマクロな変数(集団座標)の発生を記述する方程式を導いた.(PTPに発表)また,場の理論における散逸性の起源に関して,不安定なLeeモデルを用いて解析した.(Phys.Rev.E.に投稿中)2)初期宇宙の密度揺らぎの発生・電弱相転移・バリオン生成などへの応用:宇宙初期における密度揺らぎの発生過程を,宇宙の再加熱と共に考えた.密度行列の時間発展を非平衡不可逆過程の場の理論に基づいて膨張する時空の上で考察した.最終的に得られる密度揺らぎのスペクトルや強度が散逸の存在によって大きく変わることを示した.(投稿準備中:上杉・窪谷・菅本さんらと共著)次に,宇宙初期における電弱相転移の力学を議論する.特に,臨界温度直前で大きくなる揺らぎの効果で,臨界に達しない小さな泡が多数発生しバリオン生成に寄与する.これを見積もり,従来の小さな予言値がどれほど改善されるかを見た.(PTPに発表)更に,局所的な秩序パラメータを新しく定義して,そのダイナミックスが有効ポテンシャルによってどのように記述されるかを探った.(PTPに発表)3)散逸があるときの量子トンネル効果への応用:量子ポテンシャルの手法を用いて実時間のままでトンネリングの強さを計算する手法を開発した.そしてそれに散逸効果を摂動的に入れて,トンネル確率を引き下げる摩擦の効果・引き上げる拡散の効果・そしてパラメータの繰り込みから来る効果をそれぞれ独立に評価した.(投稿準備中)この理論形式は宇宙の“無"からの生成とそれに伴う粒子生成にも応用でき,現在発展させていっている.
連続遂行課題における脳障害児(者)の注意過程の神経心理学的研究

連続遂行課題(以下、CPT)は注意の焦点化と集中の過程を定量的かつ簡便に捉える手段として幅広く応用されている。本研究はパーソナル・コンピュータを用いたCPTシステムを開発し、脳障害児(者)や神経疾患患者を対象として注意の神経心理学的メカニズムを明らかにするために行われ、以下の研究成果が得られた。1.CPTシステムの開発2.CPTシステムによる注意過程の研究(1)知的機能とCPT:注意はすべての情報処理活動の入口であり、認知機能全般に影響を及ぼすが、知的機能そのものとは独立であると考えられている。CPTを脳血管性痴呆やPick病に適用したところ、非特異的な反応時間遅延は認められたが、不注意傾向や衝動性には個人差があり、知能低下と注意障害は直接の関係を持たないことが示唆された。(2)前頭葉とCPT:注意には前頭葉機能の密接な関与が考えられている。頭部外傷及びクモ膜下出血による前頭葉損傷患者にCPTを適用したところ、1020代の若い患者では健常者と同様の結果が得られたが、高齢の患者では反応時間遅延と反応統制の不安定さが認められた。(3)回復過程とCPT:脳損傷からの機能的回復につれてCPTの成績が有意に改善することが示された。このことから、CPTは回復を予測する指標として有用であることが明らかになった。
温罨法を活用したスムーズな入眠に関する研究

目もとへの温罨法がスムーズな入眠に与える影響を日常生活の実験で調べた。実験には20代の22名に参加してもらい、睡眠中の心拍変動と体の動きを記録した。目覚めてからのアンケートにも答えてもらった。就寝前の10分間に、暖かいアイマスクを装着する条件と、何も装着しない(対照)の2条件を設定し、それぞれ別の日に参加者の自宅で実験した。入眠直後の心拍数は、どの条件でも減少した。交感神経活性は、暖かいアイマスクを装着したときに減少した。アンケートによる主観評価の一部に差が見られたのみで、入眠までの時間に統計的に有意な差は見られず、今回の結果からは、目もとの温罨法が入眠に効果があるとは言えない。本研究の目的は、温罨法が入眠にもたらす効果を実験的に調べることである。2012年度には、20代の健康成人(女性)8名を対象として、ホットアイマスクの有無による入眠の違いを調べた。また、対象者のうち5名については、頸部へ温罨法を適用した場合の反応と比較した。各対象者は、普段通りの時刻に就床し、入床時に10分ほどアイマスクを着用した。前年度に確立した方法に則り、睡眠中の自律神経活性を評価するために、就寝中は連続的に心拍を測定した。ふとんの下に体動センサーを設置し、体動から睡眠得点を評価した。起床時には、OSA睡眠調査票を用いて睡眠に関する主観的評価を記録してもらった。アイマスクの効果を対比するため、今回は条件を3つに設定した。アイマスクをつけず、普段通りの睡眠をとするものを「対照条件」、ホットアイマスクを用いて睡眠をとるものを「ホットアイマスク条件」、頸部に温罨法を施すものを「頸部温罨法条件」とした。実施日を変え、この3条件の実験を同一対象者に実施した。昨年までに得られたデータと同様に、全ての条件において経時的に心拍数の減少が見られた。心拍変動から計算した交感神経活性は、3条件とも減少したが、頸部温罨法条件が最も下がった。同様に副交感神経活性については、ホットアイマスク条件と頸部温罨法条件で上昇が見られた。頸部温罨法条件で、入眠潜時が最も短く、睡眠得点が高かった。OSA睡眠調査票によって算出された「起床時眠気」、「入眠と睡眠維持」、「夢み」、「睡眠時間」の因子については、ホットアイマスク条件と頸部温罨法条件の得点がいずれも対照条件より上回った。2011年度に引き続き、ホットアイマスクの着用が入眠時の緊張緩和につながる結果が得られた。ただし、より効率的に入眠を促すには、罨法を適用する場所を考慮する可能性がある。2013年度には、20代の健康な成人(男女)12名を対象として、ホットアイマスク適用の有無による入眠の違いを調べた。前年度までの実験と同様に、各対象者は普段通りの時刻に就床し、入床時に10分ほどアイマスクを装着した。睡眠中には自律神経活性を評価するために、連続的に心拍を測定した。また、ふとんの下に体動センサーを設置し、体動から入眠までの時間、および睡眠得点を評価した。起床時にはOSA睡眠調査票を用いて、その日の睡眠に関する実感も調べた。当該年度は、目もとの温罨法について、被験者数を増やすことが一つの目的になっていたので、前年度に実施した頸部の温罨法については除外し、初年度に検討した3条件による反応の違いに注目した。各対象者に設定した実験条件は、入眠前にアイマスクを装着する「アイマスク条件」、蒸気温熱シートを装着する「ホットアイマスク条件」、および何も装着しない「対照条件」である。これら3条件の実験をそれぞれ日を変えて実施した。対象者数を増やしても、入眠時に心拍数が減少することと、心拍変動から見積もられる交感神経活性が低下することが確認された。ホットアイマスク条件では、対照実験に比べると、その割合が大きくなることも、より明確に示されたといえる。体動センサーによる評価では、熟睡度に条件による差はみられなかったが、入眠までの時間については、ホットアイマスク条件が最短であった。睡眠調査票によって算出された得点も「入眠と睡眠維持」「夢み」の因子についてはホットアイマスク条件が最も高く、寝る前に目もとを暖めることが、その後の睡眠の状態に影響することが示唆された。

本研究の目的は、温罨法が入眠にもたらす効果を実験的に調べることである。研究初年度には、20代の健康成人(男女)5名を対象に、準備的な実験を行った。本研究では自宅での測定を重視する点に特徴があり、対象者には自宅で測定してもらった。各対象者は、普段通りの時刻に就床し、入床時に10分ほどアイマスクを着用した。睡眠中の自律神経活性を評価するために、就寝中は連続的に心拍を測定した。また、ふとんの下に体動センサーを設置し、体動から睡眠得点を評価した。起床時には、OSA睡眠調査票を用いて睡眠に関する主観的評価を記録してもらった。アイマスクの効果を対比するため、今回は条件を3つに設定した。アイマスクをつけず、普段通りの睡眠をとするものを「対照条件」、アイマスクを用いて睡眠をとるものを「アイマスク条件」、ホットアイマスクを用いて睡眠をとるものを「ホットアイマスク条件」とした。実施日を変え、この3条件の実験を同一対象者に実施した。日中活動量については、万歩計によって調査した。また、対象者へのアンケートとして、OSAシートを用いた。例数は少ないが、全ての条件において経時的に心拍数の減少が見られた。心拍変動から計算した交感神経活性は、3条件とも減少したが、ホットアイマスク条件が最も下がった。同様に副交感神経活性については、アイマスク条件とホットアイマスク条件で上昇が見られた。ホットアイマスク条件で、入眠潜時が最も短く、睡眠得点が高かった。OSA睡眠調査票によって算出された「起床時眠気」、「入眠と睡眠維持」、「夢み」、「睡眠時間」の因子については、ホットアイマスク条件の得点が最も成績がよかった。目覚ましの有無などの条件を加味する必要はあるが、生理的なデータを採取する方法については、めどがたった。また、ホットアイマスクの着用が、実際に入眠に影響を与える可能性が示されたことは成果である。前年度実施できなかったメラトニンの分析方法を試すのと、眼部温罨法と頸部温罨法の比較に時間を要したため、本年度の到達度が遅れていると言える。当初考えていた測定方法と同じであるが、マスクの着用方法やサンプリングのタイミングをどこに設定するか、試行錯誤したため、想定していた実験回数をこなせなかった。また、生化学的な分析がなされていない点で、到達度は遅れていると言える。今年度の結果をもとに、対象者の数を増やす計画である。効果の季節的な違いについて調べるため、2期の実験期間を設定し、同一対象者に参加をいただく予定。今年のデータをもとに、対象者の数と年齢層を広げる計画である。例数の関係で調査ができなかった生化学的なデータの分析も加味する予定である。また、対象者の性周期や、効果の季節的な違いなどについても検討したいため、実験の幅を広げることも考えている。実験に参加していただく対象者への謝礼がメインになると考えている。必要となる機材は概ね揃えたが、現在の数では同時期の調査には限界があるため、心拍計を追加購入する予定である。また、作図等の必要性があるため、ソフトウェアの購入も予定する。必要となる機材は、ほぼそろえたので、実験に参加していただく対象者への謝礼がメインになると考えている。ただ、事前に実験内容や機材装着の説明をするために、写真や動画などを用いる必要があることがわかったため、説明用にタブレットPCを購入する予定である。また、唾液中のストレス物質を測定するために、生化学分析のキットを購入する予定である。
日本古代の「移民」と国家・文化の形成―前近代東アジアの人の移動と定住のなかで―

「移民」の問題は、現代社会が抱える世界共通の課題である。日本古代の政権は積極的な移民政策を行い、制度や文化・技術を受容して、中央集権国家を形成した。本研究は、これまで「渡来人」「帰化人」と表現されてきた人々を、「移民」という概念で捉え直し、彼らが日本古代律令制国家の形成に果たした役割を明らかにするとともに、古代の日本社会がいかに「移民」を受容したのか、また「移民」がどのように日本社会に同化していったのかを解明する。7世紀後半の百済・高句麗遺民(移民)の移住と定着を、正倉院文書や中国出土の墓誌を分析することによって具体的に明らかにし、東アジアの人の移動という視点で再検討することを目指す。
土壌の微生物性診断法の開発

この研究では、土壌の肥沃性や病害発生の程度を予測する指標を作成し、土壌の微生物性診断技術の開発を目指した。今年度は昨年度から引き続いて、長野県中信農業試験場および茨城県農業試験場の長期連用圃場を使用して土壌微生物性の分析手法の開発およびその評価を行った。これらの圃場は関東近郊で同じ施肥条件で農薬を使用せずに長期連用された各県の試験場の実施状況を調べた結果、最適な圃場として選ばれたものである。土壌の採取は夏季栽培作物の作付けを行う直前に行った。それぞれの圃場は約10の施肥条件の違う区画に分かれているが、採取はそれぞれから6サンプル取り、土壌の物理化学的性質、全脂肪酸組成、全DNAを用いた16S rDNAを対象としてTRFLP分析などを行った。各作物の収量はそれぞれの試験場からデータをいただいた。すべでのデータに多変量解析を行ったところ、作物収量と関連する特徴的な菌体脂肪酸10個およびDNAフラグメント10個が見出された。2つの圃場のいずれでも見出された13:0 2OH、19:0 anteiso、481bpT-RF、482bpT-RFは普遍的に存在する指標性のある微生物に由来するものと考えられた。13:0 2OHは、Streptococcus bovisに特異的に、19:0 anteisoは、一部のBacillus thuringiensisとStaphylococcusに特異的に含まれる脂肪酸である。また、481bp、482bpのT-RFは、どちらもγ-proteobacteriaに属している。どちらの土壌からもγ-proteobacteriaに属するPseudomonas species、またはXanthomonas speciesに特異的に含まれる脂肪酸が抽出されていることから、Pseudomonas speciesやXanthomonas species、Bacillus thuringiensisやStreptococcus bovisは、土壌タイプ、栽培作物によらず、普遍的に収量に影響を与えている菌群である可能性が示唆された。現在、土壌菌類についてもTRFLPのバンドの塩基配列を解読し、解析を進めている。この研究では、土壌の肥沃性や病害発生の程度を予測する指標を作成し、土壌の微生物性診断技術の開発を目指している。今年度は研究の初年度として、長野県中信農業試験場および茨城県農業試験場の長期連用圃場を使用して土壌微生物性の分析手法のいくつかを試験した。すべてのデータに多変量解析を行ったところ、作物収量と関連する特徴的な菌体脂肪酸10個およびDNAフラグメント10個が見出された。

13:0 2OHは、Streptococcus bovisに特異的に、19:0 anteisoは、一部のBacillus thuringiensisとStaphylococcusに特異的に含まれる脂肪酸である。また、481bp、482bpのT-RFは、どちらもγ-proteobacteriaに属している。どちらの土壌からもγ-proteobacteriaに属するPseudomonas species、またはXanthomonas speciesに特異的に含まれる脂肪酸が抽出されていることから、Pseudomonas speciesやXanthomonas species、Bacillus thuringiensisやStreptococcus bovisは、土壌タイプ、栽培作物によらず、普遍的に収量に影響を与えている菌群である可能性が示唆された。現在、土壌菌類についてもTRFLPのバンドの塩基配列を解読し、解析を進めている。
高分子ゴム・溶融体表面の分子運動特性

本年度は、高分子溶融体表面の熱運動性を分子鎖拡散挙動に基づき検討することを目的とした。測定は自作したFluorescence Recovery after Phtobleaching(FRAP)装置を用いて行った。膜が厚い場合、測定した拡散係数(D)は報告されているバルク値の6.0×10^<-4>μm^2/s程度でほぼ一定であった。一方、膜厚が100nm以下になると、Dは増加した。DからVogelの式を用いて薄膜のガラス転移温度(T_g)を算出できる。膜厚が100nm以下になると、ポリスチレン(PS)薄膜の分子鎖熱運動性が活性化することを示している。この膜厚は、用いたPSの非摂動状態における空間的拡がりと比較して十分に大きい。このため、分子鎖の形態エントロピー損失に基づいて結果を説明することはできない。膜が薄くなると、試料全体に対する表面領域の割合は著しく増加する。それゆえに、高分子材料の超薄化に伴う拡散係数の増加は表面の存在による効果が支配的であると結論した。高分子表面・界面に存在する分子鎖は異種相(気相、基板等)からの影響を受けるため、バルクとは異なったエネルギー状態にある。このため、高分子の表面構造および物性はバルクとは著しく異なっている。優れた高分子表面機能材料を構築するためには、"表面構造・物性"の系統的な理解が必要である。現在までに、表面構造を制御した材料設計は行われているが、表面物性に関しては、その評価方法が確立されていないことから、材料設計の際に考慮されていないのが現状である。今年度は、高分子溶融体表面の拡散挙動について評価した。試料として単分散ポリスチレン(PS)および重水素化ポリスチレン(dPS)を用いた。(hPS/dPS)二層膜界面における分子鎖の拡散挙動を動的二次イオン質量分析(DSIMS)測定に基づき評価した。T_g^b以上の温度において、(hPS-29k/dPS-29k)二層膜の界面厚は熱処理時間の1/2乗に比例して増加した。この結果は、平均変位が時間の1/2乗に比例するFickの法則とよく対応している。一方、T_g^s以上T_g^b以下の温度である365Kで熱処理した場合、界面厚は熱処理時間の1/2乗に比例して増加した後、t=2x10^4s後で一定値((9.6±2.5)nm)に到達した。この結果は、PS膜表面に存在するセグメントはT_g^b以下の温度でも拡散することを示している。(hPS-29k/dPS-29k)二層膜界面は二枚の高分子膜表面を貼り合わせて調製しているため、増加した界面厚の1/2がセグメントの拡散した表面層に対応する。それゆえに、365KではPS-29k膜表面から4.8nmの深さ範囲がガラス-ゴム転移状態あるいはゴム状態にあると結論できる。また、熱処理温度が370Kのときには界面の拡がりは(20±2.8)nmまで増加した。この結果より、熱処理温度の増加に伴い、分子鎖熱運動性が活性化されている深さが深くなることが明らかとなった。
植物を用いた難分解性フェノール系汚染物資の除去システム

本研究は下水および工場廃水中のフェノール系環境ホルモンを迅速に無毒化する園芸植物Portulaca oleraceaの鍵となる酵素がポリフェノールオキシダーゼ、ペルオキシダーゼであることを示し、その遺伝子配列を解明した。さらに、これらの代謝酵素をビーズ形状の材料に固定化することにより、植物が生育できない環境でも廃水中の環境ホルモンを代謝させることに成功した。また、サルビア属の植物は低温環境下でも環境ホルモンを代謝可能であることも明らかにした。以上の内容は園芸植物を用いた環境ホルモン除去システム構築に有用な知見となる。本研究は、1)ポーチュラカおよびミニバラのフェノール系環境ホルモン無毒化代謝機構を解明し、それらの代謝に機能する遺伝子を単離すること、2)1)で単離する遺伝子資源(BPA代謝鍵酵素遺伝子)を小胞輸送工学的手法を利用して植物に導入することによって、難分解性フェノール系化合物代謝能の高い植物を分子育種すること、3)上記1)2)で得られる浄化植物を水処理用水耕栽培システムに組込み、実際の廃水に含まれるターゲット汚染物質を高効率に除去できることを検証し、新規高度水処理システムとしての事業化シーズを提供することを目的とする。平成20年度は、BPA代謝経路を明らかにするために、質量分析計、核磁気共鳴装置等を用いて代謝中間体の化学構造の解析を行った。その結果、BPAはまず水酸化され、次にキノン体へと変換されることが明らかとなった。また、これらの代謝と同時に、代謝中間体が重合して水に不溶な複合体を形成することも明らかとなった。これらの結果から、ポーチュラカ根によるBPAの代謝は、ポリフェノールオキシダーゼ(PPO)とペルオキシダーゼ(PRX)によって触媒されると考えられる。そこで、ポーチュラカの根から、両酵素をコードする遺伝子の単離を行なった。その結果、それぞれの酵素について複数の候補遺伝子を得た。さらに、発現部位の解析やこれらがコードするタンパク質の部分的な機能解析も行った。次年度は、これらの遺伝子がコードするタンパク質の機能解析を行うことにより、BPA代謝を担うPPOとPRXを特定するとともに、当該遺伝子を植物体に導入することにより、難分解性フェノール系化合物代謝能の高い植物の分子育種を試みる予定である。本研究は、1)高等植物におけるフェノール系環境ホルモン無毒化代謝機構を解明し、それらの代謝に機能する遺伝子を単離すること、2)1)で単離する遺伝子資源(BPA代謝鍵酵素遺伝子)を小胞輸送工学的手法を利用して植物に導入することによって、難分解性フェノール系化合物代謝能の高い植物を分子育種すること、3)上記1)2)で得られる浄化植物を水処理用水耕栽培システムに組込み、実際の廃水に含まれるターゲット汚染物質を高効率に除去できることを検証し、新規高度水処理システムとしての事業化シーズを提供することを目的とする。平成21年度は、高いBPA浄化能を有するポーチュラカから、BPA代謝を担うと考えられるポリフェノールオキシダーゼ(PPO)及びペルオキシダーゼ(PRX)をコードする遺伝子の解析を行った。これらについては、植物中の局在性が異なるアイソザイムと考えられる複数の酵素をコードする遺伝子が存在することを明らかにし、さらにその塩基配列を決定した。また、これまで研究に用いてきたポーチュラカやミニバラ以外に、サルビアが優れたBPA浄化能を有することを明らかにし、さらにその浄化特性を解析することにより、ポーチュラカに匹敵する実用性の高いBPA浄化が可能であることを示した。次年度は、これらの遺伝子がコードする酵素のタンパク質でベルでの詳細な機能解析を行い、どのアイソザイムが主にBPA代謝を担っているのかを明らかにする。さらに、当該酵素を固定化することにより、植物を用いるよりも効率の良いBPA処理システムの開発を目指す予定である。平成22年度は、21年度に同定された高いBPA浄化能を有するポーチュラカのBPA代謝を担うと考えられるポリフェノールオキシダーゼ(PPO)及びペルオキシダーゼ(PRX)の遺伝子についてさらに解析を進めた。前者については、植物中の局在性が異なる複数のアイソザイムをコードする遺伝子を大腸菌で発現させることにより、アイソザイムのタンパク質レベルでの詳細な機能解析を行い、どのアイソザイムが主にBPA代謝を担っているのかを明らかにした(大阪大学担当)。

後者については、PPOと同様に、植物中の局在性が異なる複数のアイソザイムが存在することを明らかにし、さらにこれらのBPA代謝における役割について解析を行なうことにより、PPOとの共同及び単独でのBPA代謝系が存在することを示唆した(奈良先端科学技術大学院大学担当)。このような共同研究によって、ポーチュラカにおけるBPA代謝機構を明らかにすることができた。さらに、酸素存在下で非常に強いBPA代謝活性を有するPPOについては、植物を用いるよりも効率の良いBPA処理システム及び高感度で酸素を検出・モニタリングできるバイオセンサの開発に向けた基礎研究として、固定化技術について検討を行い、固定化しても十分な活性が得られることを確認した。