hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
硝化促進型中空糸バイオリアクターによる排水中のアンモニア除去

1年間に亘る連続運転でのリアクターの耐久試験の結果、ポリスルフォン中空糸の物理的、化学的損傷は全く問題は無く安定運転の可能なことがわかった。孔径0.2μのポリスルフォン中空糸の表面をポリビニルアルコール(PVAと略記)によるコーティングによって親水化処理した。これを束ねてポリウレタンでポッティングし中空糸エレメントを作製した。一方、下水処理場より分取した硝化菌および脱窒菌を8%PVA(クラレ製、ケン化度99.9%)水溶液中に分散させ、上記エレメントを浸漬した後、-25°Cにて48時間凍結することによって中空糸表面に菌体薄膜が形成されることを明らかにした。この中空糸エレメントを1.5lのジャケット付きガラス管に装着して、有効接触面積0.7m^2のリアクターを製作し、内部に空気、外部に硫酸アンモニウムおよび炭酸ナトリウムを含む人工排水を流してアンモニアの連続酸化を行った。この場合、120mg-N/1・h程度の硝化速度が得られ従来のリアクターに比べて10倍以上の高効率化が可能なことが示された。高い硝化速度を得るには中空糸表面に菌体を固定化した後、有機炭素源を適時、適当量添加しながら馴養する必要があることがわかった。また、固定化菌体中には独立栄養菌である硝化菌と従属栄養菌であるBOD酸化菌が共存しており、排水中のアンモニアとBODの量比が両菌体の活性に密接に相関していることが明らかとなった。また、硝化により生産される硝酸、亜硝酸によりリアクター内のpHが低下するがこれを弱アルカリ側に維持することによって高い硝化速度の得られることもわかった。続いて、脱窒菌についても硝化菌と同様に中空糸表面に効率よく固定化されることがわかった。この場合、中空糸外部および内部より窒素ガスを供給することによってリアクター内の容存酸素濃度を1ppm以下の嫌気状態に維持することが可能であり、硝酸から分子状窒素への還元反応が効率よく行われることがわかった。脱窒菌はその増殖に当たって有機炭素源が必要であり、硝酸態窒素量と総有機炭素量(TOC)の比(TOC ratio)が脱窒速度に大きな影響を及ぼし、グルコースを用いた場合、TOC ratio3.0以上で脱窒率が100%に達することがわかった。中空糸型バイオリアクターの最適化検討を中心に実験を行った結果、硝化リアクターにおいて、硝化速度(r[mg-N/L・h])はアンモニア濃度(C[mg-N/L])に依存し、r=17.8C^<0・56>に近似されるこを明らかにした。硝化バクテリアは同時にBODをも酸化するが排水中のBODが30ppm以上になるとBOD酸化細菌が優勢となり、硝化が著しく抑制されることが明らかとなった。続いて、硝化速度に及ぼす空気供給量について検討したところ、硝化速度は中空糸内部および外部からの空気供給量に大きく影響されるが、特に内部空気圧に大きく依存しており、中空糸内部からの拡散による酸素の移動によって表面の固定化菌体の増殖が促進されることが明らかとなった。この場合、内部空気圧が1.5atm以上で硝化速度はほぼ飽和に達した。中空糸表面の電顕による観察の結果、固定化菌体はほぼ200300μmの薄膜となっていることがわかった。1.5年間に亘る連続運転の結果、アンモニア窒素濃度が20ppmの場合、硝化速度は約120mg-N/L・hの一定値を示し、安定運転が可能であった。中空糸型バイオリアクターでは酸素移動における容量係数(KLa)が大きいことがわかっており、これに加えて中空糸内部と外部との空気の差圧を大きくとることが可能であり、酸素の拡散速度を他のバイオリアクターの10倍以上に高める可能性が示された。
大都市圏郊外地域における開発型中小製造業の形成に関する実証研究

開発型中小製造業では,以下2点を特徴に転換したことが判明した.1つ目は,自社が保有する独自技術や高度な技術を深化させたことである.独自技術で高い占有率・広い市場を確保している.2つ目は,事業ドメインを拡大させていることである.事業ドメインの拡大にあっては,自社の持つ「強み」を生かしつつ,取引や日常の業務で培ったネットワークを活用し,外部資源を自社のものとしてきたことによるのである.なお,課題も2点ある.1点目は,グローバル化による取引企業の海外移転である.いま1つは、属人的な技能に関する後継者不足である.機械化等の対応を図る企業がある一方で,自社技術の革新を指向する企業があった.本研究は,大都市圏集積の郊外地域に立地する開発型中小製造業について,その経営的・技術的存立基盤の変遷に関して分析するとともに,大都市圏集積郊外という立地環境が中小企業・大都市圏集積双方にどのような意味を持つのかを明らかにすることを目的としている.本研究の趣旨としては,1)中小製造業の経営基盤に大都圏集積が果たす役割は何か,2)中小製造業の技術的基盤として大都市圏集積の持つ役割は何かを検討することにある.上記2点とともに,3)大都市圏集積の郊外地域という立地環境が,開発型中小製造業に対して,そして郊外地域の開発型中小製造業の存在が大都市圏集積に対していかなる意味を持つのかを考察することが本研究の趣旨である.平成26年度は,京阪神の大都市圏工業集積地域の郊外に相当する堺・和泉・泉大津・岸和田を中心とする泉北地域に立地する企業を対象に面接によるインタビュー調査を実施した.また,隣接する泉南地域についてもその外縁地域として調査対象地域に含めることにした.26年度は,まずデータ・文献資料の収集作業と各自治体の工業担当部局でのインタビュー調査(調査対象助言・依頼含むを実施した.そして,得られた情報を基に,企業に対するインタビュー調査を10社実施した.平成26年度は京阪神大都市圏(主として大阪市内)からの移転企業とともに,地場産業である精密機械工業の事業所が主な対象となった.また,工業統計調査のデータを基に,泉州地域の工業生産について計量的な状況把握を進めた.京阪神大都市圏の郊外地域に関して調査を継続しつつ,東京大都市圏における企業調査について,予備的調査を進めた.泉州地域の開発型中小製造業の特徴については,製造業全体の規模の縮小が進む中で,一定事業を拡大してきた.泉州全体の機械工業が,1985年から2010年までの25年間で,約75%に事業所数を減少させている.出荷額でみても,2003年を底に回復傾向にあったが,2008年のリーマンショック以降の不況によりそれを下回りつつある.付加価値生産においては,全体としては低下傾向であるものの.一事業所あたりの付加価値生産は上昇しつつある.泉州地域の開発型中小製造業では,以下の2点を課題としつつ事業転換を図って来たことが判明しつつある.1点目は,グローバル化による企業の海外移転である.メーカーの国内生産拠点は,近年世界中にある生産拠点の1つに後退しつつある.生産量の減少に直面する中で,いかに自社の特色を出し,受注を獲得するかが課題とされていた.いま1つは、属人的な技能に関する後継者不足である.機械化等の対応を図る企業がある一方で,自社技術の革新を思考する企業があった.上記を克服するために,開発型中小製造業は以下の2点を基礎として変容を遂げたといえる.まず一つ目は,自社が保有する独自技術や高度な技術を深化させたことである.独自技術で高い占有率・広い市場を確保している.二つ目は,事業ドメインを拡大させていることである.事業ドメインの拡大にあっては,自社の持つ「強み」を生かしつつ,取引や日常の業務で培ったネットワークを活用し,外部資源を自社のものとしてきたことによるのである.本来的には,昨年度で東京大都市圏の企業調査を実施する予定であったが,学内において文部科学省の「地(知)の拠点大学による地方創生推進事業(COC+)」の申請書の作成,採択後にはプログラム策定に係る委員を兼務したことで,参画機関や担当者との調整に多くの時間を割かれた.近隣への出張は可能であったが,遠隔地への長期出張は困難であり,進捗状況は芳しくない.最終年度として,遅れ気味であった東京大都市圏郊外部の中小製造業へ調査を実施する予定であった.協力先との調整が難航していること,校務が繁忙の状態にあることで,満足できる企業調査は行えていない.校務の傍らで実施可能な統計分析を年度の途中から実施している.市町村単位での動向を分析している最中であり,付加価値額等について傾向を分析している.その結果,京阪神では全体として付加価値額の点では生産性が向上していることが看取できる.現在,業種別に市町村単位でも分析している.協力先と調整が難航している.想定している件数ほどの事業所調査が可能でない可能性がある.また,依然として校務の繁忙状態が継続している.とくに,COC+が本格稼働し,コーディネーターたちとの調整や現場協力先との調査等,調整作業が増大している.ゆえに,日程を調整した上での遠方への出張が困難な状態にある.本研究は,大阪の産業集積からみた「郊外」に相当する泉州地域の製造業集積の状況を概観しながら,大都市圏郊外製造業集積の現在的役割を考察するものである.あわせて,大都市圏郊外の中小製造業がいかなる変容を遂げてきたのかも考察した.

泉州地域の産業は繊維産業から機械工業など重化学工業の比重が高まっていった.現在の泉州地域は,関西空港の近隣まで工業化が進み,多数の機械工業が立地する地域へと変貌を遂げた.企業群の中には,独自技術・高技術を保有するものもあり,それらは広範な市場を獲得し,市場占有率も高い.それらの独自技術を持つ企業が存在している一方で,標準的な技術に依存する企業も存在し,京阪神地域の少数の企業とのみ取引する企業がみられる.たとえば,建機メーカーの二次下請けとして建機部品のプレス加工に従事する企業,熟練労働力に依存しつつ建機用ベアリングの生産に携わる企業や,鋼管メーカーの下請けとして手作業によるメッキラインを持つ企業などが立地している.いわば,属人的な加工技能・技術に立脚する,労働集約的な企業群が一定数残存しているといえよう.これらの企業群は,大阪都市圏に近接するという環境下で,集積の外部経済を享受してきたと考えられる.しかしながら,泉州地域の企業を活用してきた大阪都市圏のメーカーは海外への生産移管を強化しており,泉州地域の労働集約的な中小企業群も転換を余儀なくされているといえよう.開発型中小製造業では,以下2点を特徴に転換したことが判明した.1つ目は,自社が保有する独自技術や高度な技術を深化させたことである.独自技術で高い占有率・広い市場を確保している.2つ目は,事業ドメインを拡大させていることである.事業ドメインの拡大にあっては,自社の持つ「強み」を生かしつつ,取引や日常の業務で培ったネットワークを活用し,外部資源を自社のものとしてきたことによるのである.なお,課題も2点ある.1点目は,グローバル化による取引企業の海外移転である.いま1つは、属人的な技能に関する後継者不足である.機械化等の対応を図る企業がある一方で,自社技術の革新を指向する企業があった.当初計画では,平成26年度中に泉州地域の企業への調査を完了する予定であったが,調査先企業との調整等に時間を要し,結果として十分な企業数を調査するに至らなかった.また,当初の仮説と異なり,泉州地域の開発型中小製造業では繊維関係の企業の比重が未だ大きく,機械系の企業のみでは十分な結果を望めないことも判明した.京阪神については,一部の企業を取りこぼしていることから,随時それらの調査を進める必要がある.今年度は主として東京大都市圏の企業を調査対象としたいが,上記の通りCOC+事業が開始されたこともあり,今年度の授業負担が増えている.スケジュールを調整して調査を行いたいと考え邸はいるが,相手のあることであるため,研究期間の延長申請も視野に入れつつ,研究を進めたい.協力先を変更する,もしくは増やすことで,東京大都市圏への調査を実施する予定である.平成29年度についても校務は繁忙状態であることには変わらないが,最終年度として可能な限り日程調整の上で調査研究を進めることとしたい.長期休業時に東京への出張を実施し,授業期間中に分析を進める.人文地理学上記達成度との関わりにおいて,機械系の中小製造業のみを対象とするのではなく,繊維系を含めた形で対象企業の選定を実施する必要がある.
準二次元電子系の輸送現象

高温超伝導の特徴は、2次元的なCuO_2面にキャリアーをドープして超伝導が実現している点にある。特にアンダード-ピングの領域では、NMRの緩和率などにスピン励起が抑制された擬ギャップ的な振舞いが観測されて、高温超伝導機構を理解する一つの鍵と考えられている。今年度始まった新たなテーマとして2次元モット絶縁体で、スピンギャップが観測されているCaV_4O_9に注目し、その機構について理論的考察を行なった。このシステムは2次元的で、スピン1/2ハイゼンベルグモデルが良い模型になっていると考えられるが、その特徴は、正方格子から1/5のスピンを規則的に抜いたことにある。この時4このスピンからなるプラケットが2次元的につながった構造を持っている。我々は、この構造がスピンギャップ形成に有理であることを指摘した。しかし、最近接相互作用のみの時にはまだ反強磁性秩序が残っていることを明らかにし、フラストレーションを引き起こす次近接相互作用の重要性を示した。モット絶縁体をドープした時の準二次元的伝導を考察するには、いずれにしても三次元性を考慮する必要がある。伝導の問題と、一体グリーン関数の自己エネルギーは密接な関係にあり、我々は面内と面間のトランスファーが著しくことなる系を考え、その自己エネルギーをスピンの揺らぎについてone-loopの近似で計算することを計画している。今年度は、準備として完全な三次元の係を考え自己エネルギーの計算を完了し、さらにそれを用いて三次元における反強磁性スピン揺らぎの機構による超伝導を考察した。その結果、二次元より転移温度が低い傾向はあるものの、スピン揺らぎに対して適当なパラメータを仮定すれば、やはりd-波超伝導が可能となることが明らかになった。これは重い電子系の超伝導に関連して興味深い結果と考えられる。
低温による心室筋活動電位延長のイオン機序の解明とモデルによる再構成

心臓を低温環境に曝すと、活動電位特続時間が著明に延長する。この機序を明らかにする目的で、モルモット単一心室筋細胞にパッチ電極による細胞全膜電位固定法を適用し、個々のイオン電流系の温度による変化を検討した。また、各イオン電流系の温度依存在を組み込んだ数式モデルを作成し、低温による活動電位延長に対する個々のイオン電流系の貢献度について考察した。モルモット心室筋細胞の活動電位波形を決める主要な4種のイオン電流系、L型Ca電流、遅延整流K電流、時間非依存性電流、内向き整流K電流、についてそれぞれの温度依存性を調べ、以下のような成積を得た。(1)低温下(24-28°C)では、正常温度(34-36°C)に比較して、L型Ca電流のピーク値は減少したが、電流の下活性化が遅延したため、脱分極終末相での正味の内向き電流は低温下でむしろ増強した。(2)Ca電流抑制下で、500ミリ秒の脱分極パルス終了後に生じる遅延整流K電流の末尾電流の振幅は低温下で著明に減少した。末尾電流は2つのexponentialな成分からなっていたが、このうち、速い成分の温度感受性がより高かった(みかけQ_<10>:5.1)。(3)心室筋細胞の時間非依存在性電流には、外向き整流特性を示すものと、ほぼ直線的な電流-電圧関係を示すものとの少なくとも2つの成分があったが、後者は温度低下に伴って著明に減少した。(4)静止電位に相当する電流ゼロとなる電位(約-80mV)での電流-電圧曲線の傾きから求めた、内向き整流K電流のコンダクタンスは、正常温度での40±7nSから、低温下では27±5nSに減少した。次に、各膜電流系の数式モデルを作成し、これらのイオン電流系の温度依存性を組み込んでシミュレーションを行い、活動電位延長に対する個々のイオン電流系の貢献度を調べたところ、遅延整流K電流、内向き整流K電流、L型Ca電流、時間非依存性電流の順に高いことが示唆された。
連続的に心拍出量モニターが可能な新しい肺動脈ドプラカテーテルの開発

連続的に心拍出量モニターが可能な新しい肺動脈ドプラカテーテルの開発を行った.本研究は,装置の測定原理の根幹をなす超音波入射角に依存しない絶対流速測定法と測定装置の開発と,これを装着した肺動脈ドプラカテーテルと心拍出量測定装置の開発よりなる.[絶対流速測定法と測定装置の開発]超音波入射角に依存しない絶対流速測定のため研究者の考案した血流方向に対し異なる入射角をもつ極小ドプラ振動子二個を装着した水槽実験用の鋼製のカテーテルを製作した.血流速度演算装置は,位相差分法を用いた超音波パルスドプラ法による測定装置を改良し,臨床上必要な流速までの測定可能最大流速を持つ装置にした.定常流および拍動流灌流モデルを作製しエコー源混入水および血液を灌流して電磁流量計より求めた平均流速と灌流モデル内に留置したドプラプローブで計測した流速の相関関係を検討した.ドプラプローブは入射角を変化させ相関関係を検討したが,両者の間にはr^2〉0.99の良好な相関関係が認められた.また灌流モデル管腔内の流速プロファイルの検討か,ら中心流の流速測定は難しくないことが判明した.本装置により超音波入射角に依存しない絶対流速の測定が可能であると考えられた.[動物実験]雑種成犬(15・30kg)を対象に,心拍出量を熱希釈法および電磁流量計による測定値と肺動脈ドプラカテーテルによる測定値で比較検討した.ドプラカテーテルによる心拍出量の測定値は,熱希釈法との間にr=0.9,電磁流量計との間にr^2=0.99の良好な相関関係が認められたが,心拍出量演算のための測定流速の平均化の規定を時間から心電図同期した心拍平均に装置の改良を行い,測定精度は更に向上した.以上の研究結果より連続的に心拍出量モニターが可能な新しい肺動脈ドプラカテーテルの開発は,臨床応用の準備段階に至っている.連続的に心拍出量モニターが可能な新しい肺動脈ドプラカテーテルの開発を行った.本研究は,装置の測定原理の根幹をなす超音波入射角に依存しない絶対流速測定法と測定装置の開発と,これを装着した肺動脈ドプラカテーテルと心拍出量測定装置の開発よりなる.[絶対流速測定法と測定装置の開発]超音波入射角に依存しない絶対流速測定のため研究者の考案した血流方向に対し異なる入射角をもつ極小ドプラ振動子二個を装着した水槽実験用の鋼製のカテーテルを製作した.血流速度演算装置は,位相差分法を用いた超音波パルスドプラ法による測定装置を改良し,臨床上必要な流速までの測定可能最大流速を持つ装置にした.定常流および拍動流灌流モデルを作製しエコー源混入水および血液を灌流して電磁流量計より求めた平均流速と灌流モデル内に留置したドプラプローブで計測した流速の相関関係を検討した.ドプラプローブは入射角を変化させ相関関係を検討したが,両者の間にはr^2〉0.99の良好な相関関係が認められた.また灌流モデル管腔内の流速プロファイルの検討か,ら中心流の流速測定は難しくないことが判明した.本装置により超音波入射角に依存しない絶対流速の測定が可能であると考えられた.[動物実験]雑種成犬(15・30kg)を対象に,心拍出量を熱希釈法および電磁流量計による測定値と肺動脈ドプラカテーテルによる測定値で比較検討した.ドプラカテーテルによる心拍出量の測定値は,熱希釈法との間にr=0.9,電磁流量計との間にr^2=0.99の良好な相関関係が認められたが,心拍出量演算のための測定流速の平均化の規定を時間から心電図同期した心拍平均に装置の改良を行い,測定精度は更に向上した.以上の研究結果より連続的に心拍出量モニターが可能な新しい肺動脈ドプラカテーテルの開発は,臨床応用の準備段階に至っている.連続的に心拍出量モニターが可能な新しい肺動脈ドプラカテーテルの開発のため,超音波入射角に依存しない絶対流速測定装置,血流量測定装置と肺動脈ドプラカテーテルを製作して以下のような結果を得た。[装置とカテーテル]血流速度演算装置は,新たに開発した位相差分法を用いた超音波パルスドプラ法による測定装置を改良し,16MHz,20MHzの発振周波数と可変の繰り返し周波数の設定により臨床上必要な程度の流速までの測定可能最大流速を持つ装置にした。また,ドプラカテーテルは水槽実験用のカテーテルと,動物実験用の肺動脈ドプラカテーテルを開発した。水槽実験用ドプラカテーテルは1×1mmの超音波振動子を二個装着し,血流方向に対し超音波入射角を規定できるよう鋼製のカテーテルとした。[水槽実験]定常流および拍動流潅流モデルを作製しエコー源混入水および血液を潅流して電磁流量計より求めた平均流速(Ve)と潅流モデル内に留置したドプラプローブで計測した流速(Vel)の相関関係を検討した。ドプラプローブは入射角を+27°から-27°に5種類変化させ(Vell-5)検討した。

VelはVeとの間に各々r^2>0.99の良好な相関関係が認められ,本装置により超音波入射角に依存しない絶対流速の測定が可能であると考えられた(日超医論文集1993)。[動物実験]雑種成犬(10-25kg)を対象に,心拍出量を熱希釈法と肺動脈ドプラカテーテルにより測定し相関関係を検討した。肺動脈ドプラカテーテルによる心拍出量算出のための肺動脈血流速度の良好な測定には,超音波振動子装着部位を先端より4cm以内にする必要性があると思われた。現段階では,両者で測定した心拍出量の間にはr=0.9の相関関係が認められている。現在,心拍出量を熱希釈法による値とともに肺動脈に電磁血流計を装着して測定し,肺動脈ドプラカテーテルによる測定値と比較検討している。連続的に心拍出量モニターが可能な新しい肺動脈ドプラカテーテルの開発のため、超音波入射角に依存しない絶対流速測定装置、肺動脈ドプラカテーテルと心拍出量測定装置を製作して以下のような結果を得ている。[装置とカテーテル]血流速度演算装置は、位相差分法を用いた超音波パルスドプラ法による測定装置を改良し、臨床上必要な程度の流速までの測定可能最大流速を持つ装置にした。また、ドプラカテーテルは水槽実験用の鋼製のカテーテルと,動物実験用の肺動脈ドプラカテーテルを開発した。[水槽実験]定常流および拍動流潅流モデルを作製しエコー源混入水および血液を潅流して電磁流量計より求めた平均流速と潅流モデル内に留置したドプラプローブで計測した流速の相関関係を検討した。ドプラプローブは入射角を5種類変化させ、相関関係を検討したが、両者の間にはr^2>0.99の良好な相関関係が認められた。また潅流モデル管腔内の流速プロファイルを求めたが、中心流の流速測定は難しくないことが判明した。本装置により超音波入射角に依存しない絶対流速の測定が可能であると考えられた。[動物実験]雑種成犬(15-30kg)を対象に、心拍出量を熱希釈法および電磁流量計による測定値とと肺動脈ドプラカテーテルによる測定値を比較検討している。現段階で、熱希釈法との間にはr=0.9、電磁流量計との間にはr=0.99の相関関係が認められている。現在、心拍出量演算のための測定流速の平均化を時間により規定していたのを,心電図同期できるソフトを組み込み心拍平均できるよう装置の改良を行っている。また,適切な肺動脈カテーテルへの超音波振動子装置部位は対象動物の大きさにより多少左右され、雑種成犬では先端から3-4cmが適切であるが、人では4-5cmが適切ではないかと推測される。連続的に心拍出量モニターが可能な新しい肺動脈ドプラカテーテルの開発のため、超音波入射角に依存しない絶対流速測定装置,肺動脈ドプラカテーテルと心拍出量測定装置を製作して以下のような研究結果を得た.[装置とカテーテル]血流速度演算装置は,位相差分法を用いた超音波パルスドプラ法による測定装置を改良し,臨床上必要な程度の流速までの測定可能最大流速を持つ装置にした.また,ドプラカテーテルは水槽実験用の鋼製のカテーテルと動物実験用の肺動脈ドプラカテーテルを開発し,臨床応用の準備を進めている.[水槽実験]定常流および拍動流潅流モデルを作製しエコー源混入水および血液を潅流して電磁流量計より求めた平均流速と潅流モデル内に留置したドプラプローブで計測した流速の相関関係を検討した.ドプラプローブは入射角を5種類変化させ,相関関係を検討したが,両者の間にはr^2〉0.99の良好な相関関係が認められた.また潅流モデル管腔内の流速プロファイルを求めたが,中心流の流速測定は難しくないことが判明した.本装置により超音波入射角に依存しない絶対流速の測定が可能であると考えられた.[動物実験]
ヒストンバリアントに基づくクロマチンの機能の推定

(1)ヒストンバリアントを含むクロマチンマークに対するクロマチン状態の推定.ヒストンバリアントのデータとしては,ヒト:Kujirai+, NAR (2016) 44, 6127-41,マウス:Maehara+, Epigenetics Chromatin (2015) 17;8:35を用いた.これらのデータを用いて,研究代表者が開発した手法を用いてクロマチン状態の推定を行った.さらに,推定されたクロマチン状態と,様々なゲノムアノテーションとの相関を調査した.(2)データベースlncRRIdb:発現,局在情報を統合したlncRNA-RNA相互作用データベース本研究では,クロマチン機能を長鎖ノンコーディングRNA(lncRNA)の観点から特徴づけることを試みるために,lncRNAと相互作用を行うRNAの網羅的なデータベースの構築を行った.これは研究代表者らが開発したRIblastを用いて,計算機による網羅的な相互作用予測を行った結果を,発現および局在の実験情報とともに格納したデータベースである(3)階層的なクロマチン状態を推定するための情報技術の開発.プロモーターやエンハンサーも,階層的な構造を有していると考えた.例えば,promoter⇒strong promoter, weak promoter, bivalent promoterなどである.従来のクロマチン状態の推定手法においては,このような階層性を考えることはできなかったため,我々は独自に手法の開発を行った.そのためのプロトタイプシステムの開発を行い小さなデータを用いてその有効性を検証した.平成29年度が最終年度であるため、記入しない。平成29年度が最終年度であるため、記入しない。-ヒストンバリアントを含むクロマチン状態の推定:FIC-HMMを用いたクロマチン状態の推定手法を用いて、ヒストンバリアントを含むクロマチン状態の推定を行った。データとしては、ヒト:Kujirai+, NAR (2016) 44, 6127-41、マウス:Maehara+, Epigenetics Chromatin (2015) 17;8:35、を用いた。その結果、人においては7つ、マウスにおいては17のクロマチン状態が推定され、各クロマチン状態のゲノム特徴との関連性を調べた。人に関しては、3つのバリアントの全てが入りやすい状態・H3.3とH3.YがH3.5に比べて入りやすい状態、H3.5がH3.3とH3.Yに比べて入りやすい状態などが推定された。マウスに関しては基本的にH3.3, H3mm11, H3mm13, H3mm16, H3mm7が入る場所は類似していることがわかった。-無限木構造隠れマルコフモデルを用いた階層的なクロマチン状態の推定:無限木隠れマルコフモデル(ITHMM)を用いて、階層的なクロマチン状態をモデル化し、実ヒストンマークのデータに適用した。導出された階層的なクロマチン状態に対して生物学的な意味付けを与えた。これは「エピゲノム言語」の「品詞体系=階層性を持ったクロマチン状態」を導出する初めての試みである。-独自に開発してデータベースLncRRIdbを用いて、クロマチン状態とlncRNAの関連性を見るためのプレリミナリーな研究を開始した。lncRNAとの関連性に関する研究に着手できていないため(1)ヒストンバリアントを含むクロマチンマークに対するクロマチン状態の推定.ヒストンバリアントのデータとしては,ヒト:Kujirai+, NAR (2016) 44, 6127-41,マウス:Maehara+, Epigenetics Chromatin (2015) 17;8:35を用いた.これらのデータを用いて,研究代表者が開発した手法を用いてクロマチン状態の推定を行った.さらに,推定されたクロマチン状態と,様々なゲノムアノテーションとの相関を調査した.(2)データベースlncRRIdb:発現,局在情報を統合したlncRNA-RNA相互作用データベース本研究では,クロマチン機能を長鎖ノンコーディングRNA(lncRNA)の観点から特徴づけることを試みるために,lncRNAと相互作用を行うRNAの網羅的なデータベースの構築を行った.これは研究代表者らが開発したRIblastを用いて,計算機による網羅的な相互作用予測を行った結果を,発現および局在の実験情報とともに格納したデータベースである(3)階層的なクロマチン状態を推定するための情報技術の開発.プロモーターやエンハンサーも,階層的な構造を有していると考えた.例えば,promoter⇒strong promoter, weak promoter, bivalent promoterなどである.従来のクロマチン状態の推定手法においては,このような階層性を考えることはできなかったため,我々は独自に手法の開発を行った.そのためのプロトタイプシステムの開発を行い小さなデータを用いてその有効性を検証した.クロマチン状態とlncRNAの関連性に関しての研究を詳細に行う平成29年度が最終年度であるため、記入しない。
新規の網膜細胞障害判定システムの確立:網膜変性に対する新しい治療法確立を目指して

遺伝性網膜変性疾患である網膜色素変性および癌患者の一部に自己免疫機序を獲得し網膜変性を来す癌関連網膜症は、病理学的には視細胞変性が主で根本的な治療法が確立していない難病である。特に前者は本邦における成人中途失明原因の3位に位置する疾患で、成人の失明対策上重要な疾患となっている。これらの疾患の原因は遺伝子異常または網膜視細胞特異蛋白質に対する自己免疫機序により視細胞機能に破綻を起こして最終的に視細胞がアポトーシスを引き起こすものである。現時点でこれらの疾患に対する有効な薬物治療等が確立していない背景には、種々の薬物の治療効果の判定のための適切な網膜神経細胞障害アッセイシステムが無いことが挙げられる。今回の研究では網膜神経細胞障害を有する培養細胞系およびSiRNAを用いて網膜神経細胞に特定蛋白質機能障害を有するモデル動物を作成し、これらを用いた全く新しいassay法を確立し、さらにそれらを用いた上記疾患の病態および治療研究を最終目的とする。そこで平成17年度はまず細胞をもちいたアッセイシステムの確立のために、網膜視細胞由来の網膜芽細胞腫に最近開発されたendocytosisを利用して細胞内に特定の蛋白質等の分子を導入しうる最新の反応化学試薬によりcaspaseなどのアポトーシスを直接誘導しうる因子を細胞内に導入する事により網膜神経細胞障害モデルの樹立の前段階として、平成18年度に実際に種々の薬物を試験するための至適条件を設定し、再現性を確認した。
転写調節因子を自在誘導できるESバンクを用いた腎尿細管ダイレクトリプログラミング

我々は、腎尿細管への分化誘導に関わる転写因子を明らかにするために転写調節因子を自在に誘導できるヒトESバンクのマイクロアレイデータを用いて網羅的解析を行った。複数個の候補となる転写因子が明らかになり、これらを合成mRNAの形でヒトES細胞に導入することで5日間で中間中胚葉のマーカーであるOSR1を初め近位尿細管のマーカーであるAQP1, MEGALINのmRNAレベルでの上昇、さらに、AQP1, LTLの蛋白レベルでの発現が確認できた。今回、我々は近位尿細管の分化誘導に必須となる転写因子を同定し、合成mRNAを用いた全く新しい分化誘導方法を示すことに成功した。当初、転写因子を自在に誘導できるマウスES細胞バンクを用いて尿細管分化に関わるマスター制御因子を同定しマウス尿細管細胞を分化誘導することを計画していたが、連携研究者の洪教授らにより転写因子を自在に誘導できるヒトES細胞バンクの充実が図られたため、ヒトES細胞バンクを用いることにした。ヒトTF-inducible ES細胞バンクは、既に昨年度3月末で250遺伝子分完了しており、このデータベースを元に明らかとなった約30の転写因子の中にはヒト尿細管細胞への分化誘導が推察される新規転写因子を複数同定した。修飾合成mRNA添加によるヒトES細胞由来尿細管様細胞の樹立技術開発修飾mRNA合成のための鋳型となるヒト転写因子組み込み済みベクターを用いて修飾mRNA合成が150種類以上作成した。修飾合成mRNA遺伝子導入に関しては、複数の蛍光タンパク遺伝子を使った先行実験でも、有効性が確認できた。尿細管細胞のマスター制御因子の候補となる約30のヒト転写因子組み込み済みの修飾合成mRNAについても同様に作成し、まず単一因子のみでES細胞に導入し、ヒト腎上皮維持培地で培養したところ、PCRにて腎臓の尿細管全般に発現しているKSPの発現を促進する3-5の転写因子が明らかになった。特に、そのうちのひとつの転写因子はTF-inducible ES細胞を用いた実験で5日間の培養でKSPだけでなく、成熟尿細管細胞に発現するAQP1, AQP2, MEGALINといった特異的マーカーも確認できており、この転写因子を軸として複数の転写因子を組み合わせることでより成熟した尿細管様細胞が得られると考えている。連携研究者の洪教授らにより転写因子を自在に誘導できるヒトES細胞バンクの充実が図られたため、昨年度よりヒトES細胞バンクを用いてin silico解析を行なってきた。現在、ヒトES細胞株、400種類以上の樹立が完了しており、次世代シークエンサーを用いたRNAシークエンス法による遺伝子発現誘導48時間後の転写産物測定も、目標の500転写因子分全てのトランスクリプトーム解析が終了した。このデータベースを元に明らかになった約30の転写因子のうち、ヒト尿細管細胞への分化誘導に関わる5つのマスター制御因子を同定した。修飾合成mRNA添加によるヒトES細胞由来尿細管様細胞の樹立技術開発TF-inducibleヒトES細胞株の遺伝子発現データを用いた情報解析により明らかとなった5つのマスター制御因子のうち、2つのTFでは、修飾合成mRNAとしてヒトES細胞に導入することで上皮細胞様の形態変化に加え、ヒト成熟腎尿細管細胞全般に発現しているKidney specific protein(KSP)の発現のみならずITGA8, AQP1, MEGALINなどの尿細管マーカーの発現増加を導入後わずか5日で転写産物量、蛋白発現量で確認することができた。これらは、ヒト多能性幹細胞から腎近位尿細管細胞への細胞分化に関わる可能性の高いマスター制御因子と考えられた。さらに、このうち3因子を組み合わせて添加することによりPAX2やLHX1といった中胚葉マーカー陽性の細胞群を経由してより成熟した尿細管様細胞を誘導できる可能性を見出した。今後、ヒト多能性幹細胞から尿細管細胞作成の新規方法として確固たる地位を築くことが期待される。平成26年度内に分化誘導細胞の解析及び3次元培養を完了する予定であったが、現在、マスター制御因子の候補となるヒト転写因子を複数の修飾合成mRNAの形で導入する組み合わせを検討している段階にある。連携研究者の洪教授らは、尿細管マスター制御因子の探索のためにTF-inducible ES細胞を用いてin silico解析を行い、既に昨年度3月末の時点でヒト転写因子250遺伝子分のトランスクリプトーム解析データを保有しているが現在さらにその数を増やし500遺伝子分を目標としているため、遺伝子発現情報データベースであるGEOとの比較が継時的にアップデートされており、新たなマスター制御因子の候補が増えている。そのため、その都度各因子の解析が必要となること、また最適な尿細管細胞誘導の条件検討のため、進捗が遅延している。腎臓内分泌代謝引き続き、ES細胞バンクの充実に合わせて、TF-inducible ES細胞データのin silicoスクリーニングによる尿細管細胞分化マスター制御因子の同定をおこなう。

それとともに、すでに、修飾合成mRNA添加によるヒトES細胞由来尿細管様細胞の候補となる遺伝子が複数見つかっており、それらの解析を進めていく。
転写調節因子CREB結合蛋白(CBP)のクローニングとその細胞内分子機構の解析

転写調節因子は細胞の分化・増殖等生命現象の根幹を制御するDNA結合蛋白であることが判明しつつある。Myc.Fos等癌遺伝子によって発現された蛋白も、実は転写調節遺伝子が本態である。これらの多くはリン酸化蛋白であり、リン酸化酵素によって制御を受けていると考えられるが、その詳細は全く不明である。転写調節因子CREBは、本研究分担者のMarc.Montminyが1987年cAMP Responsive Element(CRE)結合蛋白として発見し、AナーゼによってSer133がリン酸化されるとCRE遺伝子の転写活性が亢進することが示されている。しかしながら、in vitoroではAキナーゼ、CREB,RFIID等基本因子、ポリメラーゼII等の添加によって、リン酸化による転写亢進は観察されない。そこで、本共同研究では、CREBをモデル実験系としてリン酸化制御に関与する転写調節因子結合蛋白を同定、クローニングし、リン酸化感受性のin vitro転写調節系を再構成することを最終目的としてスタートした。転写調節因子のリン酸化に関しては、1989年頃から報告が急増している。しかし、リン酸化部位が未同定の場合や、同定はされてもそれを触媒するプロテインキナーゼが特定できないケースが多い。例えば、M.Karinらが、リン酸化を報告したAP-1は、Jun/Fos複合体で、それぞれ数ケ所リン酸化を受け、関与するプロテインキナーゼも、MAPキナーゼ、カゼインキナーゼ等複数種であり、まだin vitroのリン酸化機構は確定していない。これらの種々のリン酸化依存性転写調節因子のなかで、CREBは最もシンプルかつ生理的に重要なモデルとして注目を集めている。この利点を生かすことにより、ホルモン受容体から転写因子のリン酸化に至る全経路の解明を試みた。具体的な成果としては、一緊密な連携によりMarc.MontminyはCREB結合蛋白CBPにRSKが結合していることを見出し、CBP自体もリン酸化制御を受けていることを証明した。方、我々はCREBとATF1が活性化条件を異にするがともにリン酸化依存的にCBPに結合することを見出し、世界で初めて転写因子CREBにCBPが結合していることの電顕写真の撮影に成功した。また新しいMAPキナーゼキナーゼ(MAPKK6)をクローニングしCRE遺伝子の新しい制御系であることを証明した。転写調節因子CREBがAキナ-ぜによってリン酸化されると転写活性化能が著名に上昇することは、CRE-CATアッセイによって証明されていたが、どうしてリン酸化によって転写活性が上昇するのかは、大きな謎となっていた。ゲルシフトアッセイやin vitro転写系では、リン酸化による大きな変化は認められなかった。こうしたことから、リン酸化依存生転写活性化には転写調節因子CREBと基本因子複合体の間を結ぶ因子が必要なのではないかと考えられ、CREB結合蛋白の探索が始まった。1993年ChriviaらがWest-Western法によりヒト甲状腺λgt11cDNAライブラリーからリン酸化CREBに結合するクローンが得、これをプローブとしてマウス脳cDNAライブラリーより265kDaの核蛋白をコードするcDNAがクローニングされた。

この蛋白がSer-133のリン酸化されたCREBのKID領域に選択的に結合することを研究代表者らが証明し、CBP(CRE binding protein)と名付けられた。CBPは核蛋白で、2つのZnフィンガーを有し、C端末にはglutamin(Q)-richドメインがあるが、CBP自身がDNAに結合するという証拠は、現在のところ得られていない。またN末側1/5のところ(462-661)にCREBと結合部位があり、基本因子複合体のうちTFIIDとはC末側で結合し得る。筆者が^<32>pラベル実験により調べたところ、CBPはリン酸化蛋白で(未発表データ)、シークエンス上ではAキナーゼやカルモジュリンキナーゼIIのコンセンサスを有する。CREB結合蛋白のうち、真にCREB転写活性を制御する可能性のあるものを選び出した。Gal4は、mammalian細胞には本来存在しないが、Gal4のDNA結合部位とCREBの融合蛋白はcAMP依存性にGAL-CAT活性を上昇させる。そこで、この系にCREB結合蛋白の発現ベクターをトランスフェクトし、そのCo-activator活性を細胞内で再現した。我々とM. Montminyグループとの共同研究によりクローニングされたCREB結合蛋白CBPの転写制御機構の一端が明らかとなり、そのCREBに対する結合形態のイメージングに成功した。(1)CREBファミリー蛋白ATF1もSer63がリン酸化されるとCBPに結合する。(2)CBP自体もリン酸化制御を受けている。(3)CREB2量体の電顕によるイメージングの結果世界で初めて転写因子CREBにCBPが結合していることの電顕写真の撮影に成功した。我々とM.Montminyグループとの共同研究によりクローニングされたCREB結合蛋白CBP自身がリン酸化蛋白であるとのデータを研究代表者自身の実験から証明しており、CBPのリン酸化による新たな転写制御機構が発見される可能性を追求した。緊密な連携によりMarc.MontminyはCREB結合蛋白CBPにRSKが結合していることを見出し、CBP自体もリン酸化制御を受けていることを証明した。一方、我々はCREBとATF1が活性化条件を異にするがともにリン酸化依存的にCBPに結合することを見出し、世界で始めて転写因子CREBにCBPが結合していることの電顕写真の撮影に成功した。また新しいMAPキナーゼキナーゼ(MAPKK6)をクローニングしCRE遺伝子の新しい制御系であることを証明した。また、まだ未発表であるが、C.elegansのCBP相同遺伝子のノックアウトに成功し、現在その表現形を解析中である。またCBPはP300などとともに遺伝子ファミリーを形成し、多様な転写調節因子と結合する可能性が強いためこの点に関してもPCRクローニングを中心として検索を進めていく予定である。
マスト細胞由来エクソソームmiRNAによるIL-5産生増強機構の解明

細胞はエクソソームと呼ばれる直径30-100 nmの小胞を分泌することが知られている。そこに内包されるタンパク質やマイクロRNAがアレルギー疾患の発症に関与することが示唆されている。そこで本研究計画では、アレルギーの責任細胞であるマスト細胞から遊離されるエクソソーム中マイクロRNAが、どのような機序で2型自然リンパ球からのIL5産生を増強し、喘息の増悪化に関与するかを明らかにする。
がん細胞の悪性化を阻害する物質の探索

前年度に引き続き、糸状菌由来テルペノイドTPU0015Aのがん細胞足場非依存的増殖阻害作用機構の解析を行った。TPU0015Aにより処理を行った大腸がん由来DLD-1細胞における各種癌遺伝子およびアポトーシス関連遺伝子の発現量の変化、リン酸化状態の変化をウェスタンブロッティングにより解析した。前年度までに見られたリボゾームS6サブユニットのリン酸化の向上やcaspase 3の活性化に加え、TPU0015A処理細胞において、p27の発現量やERKのリン酸化の上昇およびIkBのリン酸化量の減少が見られた。また、抗リン酸化PKA基質抗体を用いたタンパク質リン酸化の検出パターンにもいくつかの変化が見られた。こうした解析に並行して、本年度は新たにTPU0015Aの直接的な標的となるタンパク質を同定するための実験を行った。本物質自体は、生産菌からの収量が限られるため、まず大量に化学合成することができ、活性を保持する類縁体を用意することとした。足場存在下の細胞への毒性も高まったものの、TPU2008、TPU2009、TPU2013などにTPU0015Aと類似した活性が見られた。このうちTPU2013を用いて以降の実験を行うこととした。本化合物群の構造中、側鎖部位が最も活性への関与が低いことが予想されたことから、この部位をビオチン化したTPU2013を用意した。DLD-1細胞抽出液中にビオチン化TPU2013を加え、ストレプトアビジン結合セファロースによって沈殿させる方法で、TPU2013結合タンパク質の探索を行ったところ、約45kDaおよび約60kDaのタンパク質の特異的な結合が見られた。
レーザー航跡場の位相制御

超短パルス高出力レーザー技術の進歩により瞬間的な出力が1TWを越すレーザー装置が汎用化されて久しい。このようなレーザーパルスを集光すれば10^<18>W/cm^2を越す照射強度が実現できる。このような照射強度下で原子はプラズマ化し、さらにレーザーパルスはプラズマに対して光圧を及ぼし電子プラズマ波を励起することができる。こうして発生した電子プラズマ波はレーザー航跡場といい、光速とほぼ同じ位相速度を持ち、かつレーザーの進行方向へGV/mを越す強い電界を有することになる。従って、このような航跡場に荷電粒子を入射することで加速することが可能となり、レーザー加速として注目されている。本研究では、このようなレーザー航跡場に関して、航跡場の時間分解計測、及び航跡場の2次元画像化を行った。この結果、特に2次元画像化において、励起レーザーの照射パターンに応じて励起されるレーザー航跡場が変化することが明らかになった。また、超短パルスレーザーを用いたシュリーレン法により、ガス中を、イオン化を伴いながら伝搬するレーザーの様子を観測した。この結果、ガス密度が高ければプラズマによるディフォーカスの効果が顕著になり、集光点までレーザーエネルギーを送ることができなくなることが分かった。ところで、レーザー航跡場をレーザー加速器とするためには、集光部の長尺化が必要不可欠であり、そのための方法の一つとして相対論効果と電子キャビテーション効果によるレーザーチャンネリングが考えられるが、レーザーチャンネリングを起すためには臨界パワーを上回るレーザーパワーをディフォーカスさせずに相対論効果や光圧が有効となる照射強度になるまで集光しなければならない。上述の実験結果から、静的に満たされたガス中でレーザーチャンネルを作るならば、ある程度低密度のガスを用い、それに見合う高出力レーザーを用いる必要があることが分かった。超短パルス高出力レーザーをガス中に集光し、集光強度が十分に高くなればトンネル電離現象で発生した自由電子はポンデラモーティブ力により集光部から排斥される。レーザーが通過した後はポンデラモーティブ力が消えるため、排斥された自由電子はプラズマ周波数で振動する。すなわち電子プラズマ波が誘起される。このようなプラズマ波のことをレーザー航跡場と呼び、例えば荷電粒子の加速等に利用できるといわれている。本研究ではこのようなレーザー航跡場の位相制御を実験的に実現すべく、まずその第一段階としてレーザー航跡場のダイナミクスの2次元観測を行った。ターゲットにはHeガス0.4torrを使用し、同軸方向から2倍波高調波によるプローブを行った。時間的に離れた2つのプローブパルスを周波数領域の干渉法により干渉させ、フーリエ解析により希薄なプラズマがもたらすミリラジアン程度の位相差を観測した。時間分解計測の結果、プラズマ波がターゲットガス密度から評価できるプラズマ周波数で振動していることが分かった。また、一回の計測で一次元情報を入手することができるが、観測スリットを移動させてデータを取り、1次元位相差情報を画像として再構成することでレーザー航跡場の2次元イメージを取得することに成功した。またこの際、励起レーザー光の集光パターンが歪んでいたため、2次元的に歪んだ航跡場が起っていることが実験的に明らかになった。従来の軸対象線形理論に方位角依存性を考慮して計算したモデルと比較した結果、実験で得られたものと矛盾しないことが明らかになった。

こうして発生した電子プラズマ波はレーザー航跡場といい、光速とほぼ同じ位相速度を持ち、かつレーザーの進行方向へGV/mを越す強い電界を有することになる。従って、このような航跡場に荷電粒子を入射することで加速することが可能となり、レーザー加速として注目されている。本研究では、このようなレーザー航跡場に関して、航跡場の時間分解計測、及び航跡場の2次元画像化を行った。この結果、特に2次元画像化において、励起レーザーの照射パターンに応じて励起されるレーザー航跡場が変化することが明らかになった。また、超短パルスレーザーを用いたシュリーレン法により、ガス中を、イオン化を伴いながら伝搬するレーザーの様子を観測した。この結果、ガス密度が高ければプラズマによるディフォーカスの効果が顕著になり、集光点までレーザーエネルギーを送ることができなくなることが分かった。ところで、レーザー航跡場をレーザー加速器とするためには、集光部の長尺化が必要不可欠であり、そのための方法の一つとして相対論効果と電子キャビテーション効果によるレーザーチャンネリングが考えられるが、レーザーチャンネリングを起すためには臨界パワーを上回るレーザーパワーをディフォーカスさせずに相対論効果や光圧が有効となる照射強度になるまで集光しなければならない。上述の実験結果から、静的に満たされたガス中でレーザーチャンネルを作るならば、ある程度低密度のガスを用い、それに見合う高出力レーザーを用いる必要があることが分かった。
葉緑体光定位運動における信号伝達と運動機構の解析研究

植物は効率良く光合成を行うために、光条件によって細胞内の葉緑体の分布を変えている。弱光に向かって集合し、強光からは逃避する。この現象を葉緑体光定位運動と呼ぶ。我々は葉緑体が光の強弱を感知する光受容体を以前に確定した。本研究では光受容後葉緑体がどのような機構で運動するかを調べ、関与する数種のタンパク質を同定するとともに、葉緑体が移動するために必須な、従来知られていなかったアクチン微繊維構造を発見した。(1)chup1タンパク質の細胞内局在chup1タンパク質はそのN末端側に疎水性のアミノ酸が多い部分があり、葉緑体膜に存在することがGFPの傾向から示唆されていたが、確証がないため、葉緑体を単離し、その外包膜の生化学的な解析を行った。シロイヌナズナの野生型およびchup1突然変異体から葉緑体を単離し、外包膜から得られたタンパク質をchup1の抗体により検出した結果、野生型に見られるバンドはchup1突然変異体から得られたサンプルにはchup1のバンドは見られなかった。また野生型の葉緑体を性質の異なる数種の蛋白分解酵素で処理した後の抗体によるchup1の検出結果から、chup1タンパク質は外包膜上に存在していることが明らかになった。(2)移動に働くアクチン繊維の消長葉緑体の移動にはアクチン繊維が関与することが示唆されて来たが、確たる証拠はなかった。また既存のアクチン繊維を使用しているのか、あるいは葉緑体の移動にともない重合されるのか否かも、分かっていなかった。そこで、まず葉緑体が、細胞内のあらゆる方向に移動できること、同じ場所で往復運動が出来ることを証明した。このことは、「既存のアクチン」説で説明するのは難しい。光照射後にアクチンが重合されるならば、光照射部位での重合か、葉緑体上での重合かの問題となる。そこでGFPtalinを導入した形質転換体でアクチン繊維の分布を詳細に調べた結果、短く細いアクチン繊維が葉緑体の移動方向の先端部で、短時間内に重合脱重合を繰り返していることを発見した。このアクチン繊維は葉緑体運動が起こらないchup1突然変異体の葉緑体上には存在しないことを発見した。一方chup1突然変異体の葉緑体にはその構造は見られなかった。これらの実験結果から、chup1タンパク質がアクチン繊維の重合脱重合を介して、葉緑体の移動に関与していることが強く示唆された。アクチン繊維の消長葉緑体の移動にはアクチン繊維が関与することが示唆されて来たが、確たる証拠はなかった。昨年はまず葉緑体が細胞内のあらゆる方向に移動できること、同じ場所で往復運動ができることを証明した。このことからアクチン繊維は葉緑体上に存在することが示唆され、事実短く細いアクチン繊維が葉緑体の移動方向の先端部で、短時間内に重合脱重合を繰り返している事を発見した。このアクチン繊維が葉緑体に関与していることが強く示唆されたので、本年度はさらにこの繊維の挙動を詳細に解析した。その結果、非常に細かい構造まで解析することができ、その寿命、長さを測定した。jac1タンパク質の解析葉緑体の集合反応の欠損した変異体をシロイヌナズナから単離し、その原因遺伝子を確定し、その性質を解析した。この遺伝子にはC末端側にJドメインがあるがその機能は不明である。その他には機能が推定できるようなドメイン構造は見つからない。また葉緑体運動に関与する既存のタンパク質とは、少なくとも酵母のtwo hybrid systemでは反応が見られない。jac1変異体は集合反応は起こさないが、逃避反応は野生型同様正常に起こる。従って集合反応特異的な信号伝達に関係した因子である。Jac1-GFPを細胞内で発現させると細胞内全体に均一なGFPの蛍光が見られるので、恐らく細胞膜に沿って存在しているものと推察される。kac1タンパク質の解析葉緑体の集合反応が欠損した変異体をもう一つシロイヌナズナから単離し原因遺伝子を確定した。この変異体も逃避反応は正常であるので、集合反応特異的な因子であるが、そのドメイン構造からして移動に重要な機能を持つ可能性がある。現在のところまだその具体的な機能は不明である。葉緑体は強光下では光から逃げ(逃避運動)、弱光では光に集まる(集合運動)。光受容体は青色光受容体フォトトロピン(phot)であり、逃避運動の光受容体はphot2、集合運動の光受容体はphot1とphot2である。シダ植物でphotの他に、フォトトロピンとフィトクロムの融合したキメラ受容体ネオクロム1(neo1)が、赤色光で誘導される逃避運動、集合運動、光屈性の光受容体として働いている。本研究の課題は、photおよびneo1から発せられる集合反応と逃避反応の信号伝達系と、その後の葉緑体の運動機構を解明することが本研究の目的である。