hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
染色体2番欠失マウスはがんを発症する?新しいがん家系マウスでがん抑制遺伝子を探索

放射線誘発のマウス急性骨髄性白血病(AML)と、染色体2番中間部の欠失との関係を明らかにする目的で、染色体2番欠失ミュータントマウスを用い、発がん実験を行い、がん関連遺伝子の同定を試みた。I.ミュータントマウスの染色体欠失マッピング染色体2番中間部の欠失ミュータントマウス3系統について個々の欠失領域を特定した。D2Mit15(49.3cM)の隣接部位(44.0cM63.5cM)のSTSマーカーを計50種選択し、欠失マッピングを行った。1系統マウスはD2Mit15を含む領域を欠失し、2系統の小眼球症マウスは、5051.4cMを共通に欠失していた。II.ミュータントマウスの白血病誘発試験II-1.Del(2)Sey3Hの放射線に対する感受性を検討した。Del(2)Sey3Hミュータントは、小腸腺がんを自然発症した。γ線(3.0Gy)を全身照射してAMLを誘発したところ、潜伏期が短縮したが,AML誘発率は、正常マウスと有為差がなかった。小腸腺がんは、悪制度を増した。化学発がん物質に対する感受性については、現在観察中である。II-2.Del(2)Sey4Hの化学発がん物質および放射線に対する感受性を検討した。メチルニトロソウレア(50mg/kg)を暴露して胸線リンパ腫発症を誘発したところ、胸線リンパ腫誘発率は、正常マウスと有為差がなかった。小腸腺がんは、両発がん物質暴露により、それぞれ悪性度を増した。III.がん抑制遺伝子同定染色体2番中間部の欠失ミュータントマウスは、小腸腺がんを自然発症する家系であることが分かった。マウス染色体2番のシークエンスデータと、ミュータントマウスの染色体欠失マッピングから、この表現型をもたらす遺伝子は、総数50以下にしぼられ、そのうち半数が未知遺伝子であることが明らかになった。
CNNを用いた自動配線手法の研究

本研究は、画像処理等の並列分散処理への応用が期待されているセルラ-ニューラルネットワーク(Cellular Neural Networks : CNN)の配線システムへの応用を考察したものであり,1.CNNによる連結成分の抽出配線処理の最も基本である2点間の連結成分を抽出するCNNを設計。具体的には,配線したい端子対と配線領域に存在する配線可能領域をCNNの入力パターンとして与えると,与えられた端子間に存在する連結成分のみを抽出して出力するCNNを設計。2.CNNによる配線パターンの生成先のCNNで得られた2点間の連結成分を入力パターンとして与え,2点間の配線パターンを出力するCNNを設計。この場合,与えられた連結成分から配線パターンとして不必要な部分を消去してゆき,最終的に配線パターンとして必要な幅だけの連結成分を出力できるようにCNNのテンプレートを設計。3.CNNによるネット独立配線パターンの生成上記1&2の性能を持つCNNをネットの個数分だけ並列に並べ,相互作用が可能なように連結し,各CNNが生成する配線パターンが各々重複しないようにお互いにフィードバックをかけならが動作するMulti-CNNsを構成。これにより,与えられたすべてのネットに対して各々独立な配線パターンを発見することが可能。を設計し自動配線手法を構築した。そして,幾つかの配線データに適用し,動作を確認し,実行速度および配線の質等を従来手法と比較し,本手法の有用性を検討した。なお,これらの成果は現在整理中でまだ発表していないため,次頁の研究発表の欄は空であるが,なるべく早い機械に発表したいと考えられている。
膝前十字靱帯再建術後に生じる神経筋コントロールの変化の科学的解明

膝前十字靱帯(ACL)損傷はスポーツ活動中に多く発生する。ACL再建術が標準的な治療法として確立されているが、術後に発生する再損傷は未だ解決されていない問題のひとつである。本研究の目的はACL再建術後に生じる神経筋コントロールの変化を体幹・下肢キネマティクス、キネティクス、筋活動の観点から解明することである。対象は当院でACL再建術を施行した患者とし、ジャンプ着地動作と片脚スクワット動作及びスポーツ特異的動作を3次元動作解析装置と表面筋電計によって記録する。本研究ではACL再建術後の生体力学的変化を筋活動の観点から科学的に解明し再損傷予防に重要なエビデンスの蓄積が可能になると考えられる。
転写因子Nrf2による薬物代謝酵素の発現調節と薬物相互作用に及ぼす効果の解析

転写因子Nrf2は抗酸化物質応答配列(Antioxidant Response Element, ARE)を介して種々の薬物代謝酵素遺伝子の転写調節領域に多く認められ,これらの酵素群の発現調節において重要な働きを担っていると考えられる.これまでにAREを介する転写を増強する化合物として,カレーやウコンに含まれ抗酸化作用や抗癌作用があることが知られているクルクミンを見いだした.そこで,クルクミンが実際にAREを介して薬物代謝酵素Glutathione S-transferas-P1 (GST-P1)の転写を上昇させるかを検討した.ヒト肝癌細胞株HepG2にクルクミンを処置するとGST-P1のmRNA量の上昇が認められた.GST-P1遺伝子の5'-上流領域をルシフェラーゼ遺伝子の上流に連結したプロモーターアッセイにおいてクルクミンはその転写活性を増強し,またAREに変異を導入するとクルクミンに対する応答性が消失した.一方,Nrf2のドミナントネガティブ変異体の導入はクルクミンの作用を抑制し,またNrf2の導入は直接GST-P1プロモーターの転写活性を増強した.さらにクルクミンを処置した細胞ではARE配列に対する核内因子の結合活性が増強した.以上よりクルクミンはAREに依存的な薬物代謝酵素の発現を上昇させることが示された.他方,別種の薬物代謝酵素であるアルドース還元酵素(AR)の遺伝子上の転写調節領域にはAREの近傍にAP1配列が存在し,Nrf2による転写活性化にはその両方が必要である.転写因子c-JunはAP1を介して転写調節をおこなうことからNrf2との相互作用を検討した.その結果,c-JunはNrf2によるARの転写活性を抑制した.またこの作用にはAP1配列は不要であり,またc-Junタンパク質のロイシンジッパードメインを欠失した変異体ではその抑制活性は喪失した.以上より,c-Junはそのロイシンジッパードメインを介してNrf2と相互作用し,Nrf2の作用を調節していると考えられた.アルドース還元酵素(AR)遺伝子のプロモーター上には転写因子Nrf2が認識するAREコンセンサス配列がパリンドローム状に配置しており,そのすぐ上流にはAP-l siteならびに高浸透圧に応答するtonicity response element(TonE)が存在しmultiplestress response region (MSRR)を形成している.本年度の研究において,MSRRを介したARの発現調節におけるNrf2の関与について検討をおこなった.TonE, AP-l, AREすべてを含む-1.06kb ARプロモーター領域を有するルシフェラーゼレポーターを用いた解析において,Nrf2の共発現によりARプロモーターの活性化が認められた.また,上記プロモーター領域を5'-上流より順次欠失させたレポーターを用いた解析の結果,TonEとAP-lの配列を欠失した場合にNrf2による転写活性化は消滅した.そこでTonEとAP-lを含む領域のみをSV40プロモーター配列を有するルシフェラーゼレポータープラスミドの上流に繋いだコンストラクトを作成し解析した結果,この領域のみでは転写活性化に不十分であった.そこでさらに下流のARE配列を含むコンストラクトについて解析した結果,十分な転写活性化が認められた.またTonE配列はNrf2に対する応答には直接関係なく,AP-l配列とAREの両方が必要であることがわかった.また,変異体を用いた解析の結果,2つあるAREのうち,下流側のARE1が必須であることがわかった.AP-lに結合する転写因子c-Junの共発現はNrf2による転写活性化を抑制した.一方,TonEに結合する転写因子TonEBP/NFAT5の共発現はNrf2による転写活性可能を相乗的に増強した.従って,これらの転写因子が相互作用してARの発現を調節することが示唆された.Glutathione S-transferease等の薬物代謝酵素の遺伝子プロモーター上にはantioxidant response element (ARE)が存在し,転写因子Nrf2により調節される.種々の化学物質はNrf2を活性化する可能性があり,これらの化学物質による薬物代謝酵素の活性化は薬物動態に対して影響を及ぼすと考えられる.本年度の研究において,種々の化学物質によるAREを介する転写調節について検討した.実験は,2個のAREコンセンサス配列をタンデムに並べたエンハンサー配列をSV40プロモーターを有するルシフェラーゼレポーター遺伝子の上流に組み込んだコンストラクトを作成し,ヒト肝ガン細胞株HepG2細胞に一過性に導入した.この細胞に種々の化学物質を作用させた後,ルシフェラーゼ活性を測定することにより,化学物質刺激による転写活性の変化について検討した.今回のスクリーニングには酸化的ストレスの惹起物質のmethylglyoxal,カドミウム,menadione,7-keto-cholesterol,1-chloro-2,4-dinitrobenzene,ステロイドホルモンの17β-estradiol,dexamethasone,カレーに含まれる黄色の抗酸化物質のcurcuminを用いた.その結果,curcuminのみがAREを介する転写を上昇させた.またこの作用はdominant-negative Nrf2の導入により抑制された.さらにMAP kinaseのERK,JNKおよびp38の上流のMAPKKであるMEK1,SEK1およびMKK3のdominant-negative体を導入したところ,dominant-negative MKK3によりcurcuminの効果が抑制された.以上の結果より,curcuminはp38MAP kinase経路を介してNrf2を活性化し,AREを介する転写を上昇させることが示唆された.

curcuminには抗ガン作用や抗炎症作用等があることが知られているが,これらの作用の一部はAREを介した種々の遺伝子の転写調節による可能性が示唆された.転写因子Nrf2は抗酸化物質応答配列(Antioxidant Response Element, ARE)を介して種々の薬物代謝酵素遺伝子の転写調節領域に多く認められ,これらの酵素群の発現調節において重要な働きを担っていると考えられる.これまでにAREを介する転写を増強する化合物として,カレーやウコンに含まれ抗酸化作用や抗癌作用があることが知られているクルクミンを見いだした.そこで,クルクミンが実際にAREを介して薬物代謝酵素Glutathione S-transferas-P1 (GST-P1)の転写を上昇させるかを検討した.ヒト肝癌細胞株HepG2にクルクミンを処置するとGST-P1のmRNA量の上昇が認められた.GST-P1遺伝子の5'-上流領域をルシフェラーゼ遺伝子の上流に連結したプロモーターアッセイにおいてクルクミンはその転写活性を増強し,またAREに変異を導入するとクルクミンに対する応答性が消失した.一方,Nrf2のドミナントネガティブ変異体の導入はクルクミンの作用を抑制し,またNrf2の導入は直接GST-P1プロモーターの転写活性を増強した.さらにクルクミンを処置した細胞ではARE配列に対する核内因子の結合活性が増強した.以上よりクルクミンはAREに依存的な薬物代謝酵素の発現を上昇させることが示された.他方,別種の薬物代謝酵素であるアルドース還元酵素(AR)の遺伝子上の転写調節領域にはAREの近傍にAP1配列が存在し,Nrf2による転写活性化にはその両方が必要である.転写因子c-JunはAP1を介して転写調節をおこなうことからNrf2との相互作用を検討した.その結果,c-JunはNrf2によるARの転写活性を抑制した.またこの作用にはAP1配列は不要であり,またc-Junタンパク質のロイシンジッパードメインを欠失した変異体ではその抑制活性は喪失した.以上より,c-Junはそのロイシンジッパードメインを介してNrf2と相互作用し,Nrf2の作用を調節していると考えられた.
車載型映像記録装置で作成された映像からの俯瞰映像作成手法の開発

交通事故は一瞬にして人の幸せを奪いとる。交通事件捜査において、防犯カメラや車載型映像記録装置(以降ドラレコと称す)などの普及に伴い、交通事故発生時に記録された映像から衝突状況の推定依頼が増えている。交通事故捜査において採取される映像は多種多様であり、解析に苦慮することが大変多い。中でもドラレコに映った対象車両の挙動や速度推定については1路面標示により位置を推定する方法2映像を再現して推定する方法などがあるが、いずれも多大な時間と労力を費やす割にはあまり良い結果を得られないことが多い。前年度は記録装置や設置状況によらない、衝突実験映像に映った基準標示(1メートル格子標示)から俯瞰映像を作成することにより、ドラレコに映った対象車両の挙動推定を行った。本研究では、基準標示を用いて実際に道路を走行して得られた映像からの俯瞰映像作成を試みた。基準標示から俯瞰映像を作成するプロセスを用いて実際に道路を走行して得られた画像からの俯瞰映像を作成することはできた。しかし、1基準標示以外の代替基準となる路面標示を見つけることができなかったため、基準標示が映っていない映像からの俯瞰映像作成ができなったこと2車両のローリング、ピッチングおよびローリングによる映像のぶれに起因する俯瞰映像のゆらぎに対する検討ができなかったこと3特にドラレコ奥行き方向の分解能の不足による俯瞰映像に粗さがみられること、などから速度推定に耐えうる俯瞰映像を作成するにはまだ課題が山積している。今後は、本成果をもとに更に作成手法の改良を進め、事件捜査に耐えうる画像処理方法の確立を目指していく。
データ欠損時の電子密度分布

放射光より蛋白質の結晶構造をミリ秒オーダーで解析する場合、時分割ラウエ法により行うことが最も現実的である。この様な解析において、非常に大きな問題はミリ秒オーダーでデータを収集するために、ラウエパターンとラウエパターンの間に、逆空間上で測定されない領域が出来てしまうことである。この様にデータが欠損した状態で通常のフーリエ合成を行うと、得られる電子密度分布は欠損したデータの影響をそのまま受けて、大変不十分な電子密度分布しか得られない。この問題を解決するために、欠損したデータを用いてマキシマム・エントロピー法により電子密度を求める方法を確立した。マキシマム・エントロピー法は情報理論から発達した解析法で、これまで精密結晶構造解析に適用され、電子レベルの構造を解明する上で、絶大な威力を発揮してきた。本研究は、マキシマム・エントロピー法によりデータ欠損時における原子レベルの構造解析を可能にすることを目的としている。本研究の結果、データ欠損率が50%の時には、全く問題なしに、原子レベルの構造が得られることがわかった。さらに驚くべきことに、70%の欠損時においても、結晶の基本構造を確認出来ることが判明した。一方、これまで用いられてきたフーリエ合成法では、欠損率50%の時には、原子位置以外の多くの場所にフーリエ級数打ち切り効果による偽のピークが生じ、結晶構造の確認が著しく困難になった。また、欠損率70%の時には、結晶構造を全く再現しないことがわかった。それ故、本方法はミリ秒オーダーの蛋白質のダイオミックスを解明するためには、必須の解析法であると結論した。
発癌物質を用いた水泡性角膜症の治療

発癌物質を利用して水疱性角膜症の治療法を模索するため、(1)ウサギ角膜内皮細胞およびヒト角膜内皮細胞を分離培養し、Telomeric Repeat Amplification Protocol (TRAP)assayでそのテロメレース活性を測定した。コントロールに用いたヒトメラノーマ細胞株ではあきらかなteromeric repeatの延長反応がみられたが、ウサギおよびヒト角膜内皮細胞にはテロメレース活性は全く検出されず、それぞれ15-23回、3-8回の分裂後に増殖を停止した。初代培養のウサギ角膜内皮細胞に3'-Me-DABを暴露したところ、10ng/mlで48時間以上の刺激で明らかなテロメア伸長反応がみられた。DENは200ng/ml以上の濃度でテロメレース活性を誘発した。(2)生体ウサギ前房に3'-Me-DABを注入すると処置後1日後から角膜内皮細胞に大小不同と紡錘形化がみられた。mitogenとしてbFGF100ngを同時に注入すると角膜内皮細胞は3-4日後に約1.2倍に細胞数が増加して以後停止した。bFGF単独投与でもわずかに内皮細胞の増加がみられた。さらに次年度は、3'-Me-DABとbFGFの投与時期を変えて、効率的に内皮が増殖するプロトコルを探る。また人工的内皮欠損モデルを用いて治療効果を検討する。
高等学校総合学科の定着過程に関する追跡研究

本研究の目的は,ある高等学校の総合学科を対象に,その設置から3年間の過程を追跡調査し,高等学校総合学科がどのようにしてわが国の高校教育の中に定着していくかを探ること。調査の対象は,1998年度に茨城県初の総合学科を設置した同県立八千代高等学校。研究の方法は,以下の通り:1.同校に関係する資料の収集/2.関係者へのインタビュー/3.同校の生徒に対する3回の調査/4.同校近在の中学校の生徒に対する調査。研究で解明を試みた点は以下の通り:1.総合学科制度化の過程/2.第1期生から第3期生までの総合学科入学生徒の変化/3.総合学科第1期生の入学後3年間の変容/4.中学生の総合学科に対する認識と評価。研究の成果は,次の通り:1.同校の総合学科は,それに先立つコース制の問題点の克服を目指して制度化された。その点で総合学科の制度化の過程は,学校の枠づけを弱める過程としてみることが可能。/2.設置後3年間の入学生徒の変化は,中学校時代,リーダー経験のある活動的な生徒の割合が増加したこと。その点で,総合学科はアトラクティブ。/3.第1期生の3年間の変容で注目に値するのは,総合学科のシステムを意識し,それを受け入れている者とそれを受け入れていない者とに分化する傾向にあったこと。しかし,全体として生徒は,選択制を利用して資格の取得に努力。また,総合学科に入学したことを満足して受けとめるように変化。その点で,総合学科はポジティブな教育効果を保持。/4.中学生は,総合学科を,それが選択制である点と,進路形成において可能性を持つ点において評価。しかし,認識は希薄。その点で,広報が総合学科の課題。しかし,認識は希薄。本年度(研究初年度)は,研究対象校である茨城県立八千代高等学校について,主として,1)総合学科設置に至る経緯と背景,2)総合学科第1期生の総合学科に対する意識を明らかにすることを目的に研究を行なった。その概要と成果は以下の通りである。1)総合学科設置の経緯と背景に関して県の高校教育改革の動向に関する資料および対象校の教員に対する聴き取り調査より,当該総合学科が,(1)県の高等学校審議会等,県レベルでの設置の検討に先立ち,当該校において計画されていたものであること,(2)その際,それまでの「総合選択制」の限界を克服することが大きな課題になっていたこと,(3)その限界は「コース」という強い「枠づけ」を前提に生徒を組織化せざるを得ない点にあったこと,具体的には「コース」制に起因する「コース」間の生徒数のアンバランスが学校経営・教育実践上の障害になっていたこと,(4)従って,総合学科に求められたのは生徒を組織化する上での「枠づけ」の緩和(コースレベルの選択から科目レベルでの選択への移行)であったことを明らかにした。

2)総合学科第1期生の総合学科に対する意識に関して第1期生に対して実施した質問紙調査より,「枠づけ」を緩和した学校のなかで,(1)生徒の科目選択に対する志向が自身の興味・関心,適性を基軸に形成されつつあること,(2)しかしながら,生徒の志向を学校外の社会と接合させつつ彼らを学習に向けて動機づけようとする学校側の指導と相まって,新たに種々の「資格・検定」が彼らの科目選択の基軸になりつつあること,(3)従って当該学科における生徒の組織化は,表層的には「選択」の形をとりつつも強く「枠づけ」られたものになりつつあること,(4)その点で総合学科のなかに,機能的に構造化されたわが国の高校教育の特徴が見て取れることを明らかにした。本年度(研究第2年度)は,研究対象である茨城県立八千代高等学校総合学科について,1.発足2年目を迎えた段階における入学生徒の特性および入学の経緯の変化,2.2年生になった第1期生の学校に対する構えや意識,3.近隣の中学校の生徒の同学科に対する見方を明らかにすることを中心に研究を行った。1.入学生徒の特性の変化に関して:関係者に対するインタビューと質問紙調査における第1期生の結果と第2期生の結果を対照することで,(1)入学生徒の特性が,中学時代の学業成績や学習態度からみて,より向学校的になってきていること,(2)入学の経緯が,第1期生よりも「総合学科」志向でなくなってきていること,(3)それゆえに全体として,「総合学科」であることよりも学校階層上の地位の上昇に惹かれての入学が目立ちはじめていることを明らかにした。2.2年生になった第1期生の学校に対する構えや意識に関して:関係者へのインタビューと2年次になった第1期生に対して継続して行った質問紙調査の結果より,この1年間で,(1)生徒の学校に対する構えがより積極化していること,(2)しかし,その一方で,それが形式化する傾向を見せていること,(3)こうした傾向は,彼らの学校観にも見て取れることを明らかにした。そして,この背景には「資格」を中心にした学校の枠づけの強化があるものと推測した。3.近隣の中学校の生徒の同学科に対する見方に関して:近隣の中学2年生に対する質問紙調査の結果から,中学生の同学科に対する見方が,一方で「選択」という総合学科の特徴に向けられつつも,その一方で,同学校の学校階層上の地位や進路実績に向けられており,二重構造化していることを明らかにした。本年度(研究第3年度)は,研究対象である茨城県立八千代高等学校総合学科について,l.第1期から第3期までの入学生徒の特性および入学の経緯の変化,2.第1期生における1年次から3年次に至る学校に対する構えや意識の変化,3.同じく第1期生における総合学科で3年間学んだことの評価を明らかにするとともに,4.研究全体の総括を行なった。1.入学生徒の特性の変化に関して:第1期生から第3期生を比較することで,(1)入学生徒の特性が,中学時代,学校内外の諸活動に活発で向学校的,教師からの評価もより高くなる方向で変化してきていること,(2)入学の経緯については,「総合学科」であることが受験校決定の契機にならなくなってきていること,にもかかわらず,「総合学科」にある程度の魅力を感じて受験していることにかわりはないことを明らかにした。2.1期生における学校に対する構えや意識の変化に関して:第1期生に対して継続して行った質問紙調査の結果より,(1)彼らには,徐々に学校から離脱する傾向が見て取れる一方で,特に2年次から3年次にかけて,学校生活を実質において受け止める傾向も見て取れること,(2)学校の教育活動に対する見方は学年を追って厳しくなっていること,(3)にも関わらず学校生活に対する評価は学年を追って高くなっていることを明らかにした。3.1期生における「総合学科」評価に関して:(1)「教科・科目の選択」に魅力を感じた生徒が多いこと,(2)その点に惹かれるかどうかが学校生活についての総括的な評価と密接に関わっていることを明らかにした。
タブレット端末とポータブルな力覚デバイスによる仮想実験環境と学習支援システム

タブレット端末を用いて,初等力学(特に滑車の題材)の学習に焦点をあてた学習者自らが発見的学習行為を行える学習支援システムや仮想実験環境の設計を試みた.また発見的学習を促すための一つの要素として「力覚」に注目し,タブレット端末上で仮想実験が行えることを重要視した.具体的に,定滑車3個,動滑車3個までが扱えるプロトタイプシステムが完成し,実践ならびに評価実験を行った結果,一定の学習効果が認められた.タブレット端末はその可搬性や容易かつ直感的な操作性などから学習支援の道具として強い期待があり,総務省によるフューチャースクール推進事業等でその活用が実験的に模索されている.一方,学習指導要領等で指摘されているように,学習者の自発的な学習行為を促すように学習意欲を喚起すること,自ら考えて問題解決を行う力を養うことの重要性が再認識されており,発見的学習の考え方が改めて注目されている.そこで,タブレット端末を用いて学習者自らが発見的学習行為を行える学習支援システムや仮想実験環境の設計,特に理科・初等力学に焦点をあてプロトタイプシステムの設計を試みた.また発見的学習を促すための一つの要素として「力覚」を伴わせてタブレット端末上で仮想実験が行えることを重要視し,そのシステムの基本的設計,プロトタイプシステム開発,ならびに評価をすることを目的とした.これまでの研究で初等力学の滑車の題材において学習者が滑車に見立てたマーカを配置して様々な滑車システムを自由に構築し,それを通じて力の関係や仕事と働きについて発見学習が可能となるAR型仮想実験室が開発されていたが,これらはデスクトップ型PC等の従来型プラットフォーム利用を想定していた.そこでH27年度ではタブレット端末のインタフェース特徴を活用したシステムの拡張を行った.具体的にはタブレット端末の可搬性や簡易性,操作性,直感性を損なうことなく利用可能な力覚提示デバイスの導入と基本システムの設計を行いプロトタイプシステムを完成させた.(1)タブレット端末への力覚提示デバイスの導入方法の検討:力覚提示デバイスとして田中・佐藤らが提案しているSPIDAR Tabletを参考にしてタブレット端末へ適用可能な力覚提示デバイスを作成した.またタブレット端末とのデータ通信,一体化させた設置の方法について検討し基本的枠組みを完成した.(2)タブレット端末での初等力学「滑車を用いた力のはたらきと仕事」の題材に関するVR実験室の検討ならびに学習者が自由に実験環境を設計できるためのメカニズムの検討:平成24-26年度の基盤研究において,定滑車や動滑車,おもり,糸,天井や床の設定等を表現したARマーカを自由に机上に配置してそれを簡易カメラで撮影することによってコンピュータでそれをリアルタイムに解釈し,学習者が想定した滑車の仮想実験環境を構築することを可能とした.本年度はそれを拡張し,タブレット端末の画面上にある定滑車や動滑車を指でドラッグしながら仮想実験環境内の画面に適切に配置することにより,学習者が想定していた滑車システムの体験を可能とするモジュールを完成させた.画面内に実現した滑車システムの糸を,その画面の上で直接操作する形態で実際に糸を指先で引っ張る方向に計算式通りの力を感じさせる機能を構築した.(3)基本システムの設計(自由に設計することが可能なプロトタイプシステムの検討(定滑車2個,動滑車1個)):第1ステップの基本システムとして,定滑車2個,動滑車1個の組み合わせにおいて,自由に配置して設計することが可能となるプロトタイプシステムを完成させた.その際,オブジェクトをどの位置においても接続関係が一意に決定して動作すること,また最終的には同じ配置状況になるとしてもオブジェクト(滑車)を配置する順序が異なる場合でも正確に認識できるよう実現した.上記(1)(2)(3)について,当初の計画を概ね達成している.タブレット端末はその可搬性や容易かつ直感的な操作性などから学習支援の道具として強い期待があり,総務省によるフューチャースクール推進事業等でその活用が実験的に模索されている.一方,学習指導要領等で指摘されているように,学習者の自発的な学習行為を促すように学習意欲を喚起すること,自ら考えて問題解決を行う力を養うことの重要性が再認識されており,発見的学習の考え方が改めて注目されている.そこで,タブレット端末を用いて学習者自らが発見的学習行為を行える学習支援システムや仮想実験環境の設計,特に理科・初等力学に焦点をあてプロトタイプシステムの設計を試みた.また発見的学習を促すための一つの要素として「力覚」を伴わせてタブレット端末上で仮想実験が行えることを重要視し,そのシステムの基本的設計,プロトタイプシステム開発,ならびに評価をすることを目的とした.これまでの研究で初等力学の滑車の題材において学習者が滑車に見立てたマーカを配置して様々な滑車システムを自由に構築し,それを通じて力の関係や仕事と働きについて発見学習が可能となるAR型仮想実験室が開発されていたが,これらはデスクトップ型PC等の従来型プラットフォーム利用を想定していた.そこでH27年度ではタブレット端末のインタフェース特徴を活用したシステムの拡張を行った.具体的にはタブレット端末の可搬性や簡易性,操作性,直感性を損なうことなく利用可能な力覚提示デバイスの導入と基本システムの設計を行いプロトタイプシステムを完成させた.さらにH28年度ではそのプロトタイプシステムを拡張し,実際の学習シーンで活用できるよう一定数の定滑車と動滑車を扱えるように設計し完成させた.これにより実践研究を行う準備が完了した.

(1)基本システムの利用と検証(自由に設計することが可能なプロトタイプシステムの検討(定滑車2個,動滑車1個)と検証):第1ステップの基本システムとして,定滑車2個,動滑車1個の組み合わせにおいて,自由に配置して設計することが可能となるプロトタイプシステムを完成させていた.そこで,オブジェクトをどの位置においても接続関係が一意に決定して動作するか,また最終的には同じ配置状況になるとしてもオブジェクト(滑車)を配置する順序が異なる場合でも正確に認識できるかを様々な利用状況,利用形態を設定し,機能検証を実施した.その結果,十分に動作すること,学習シーンで利用できることを確認した.(2)教育実践用プロトタイプシステムへの拡張(定滑車3個,動滑車3個):次にそのシステムを,定滑車3個,動滑車3個まで扱えるように再設計し,拡張を行い完成した.実際にはそれ以上の個数でも動作できるように設計されている.原理的には画面上に配置さえできればそれ以上の個数の滑車も扱えることが確認できた.現在中学校や高等学校で使用されている教科書等を調査すると,例題や練習問題として扱われている問題は,定滑車3個,動滑車3個までで表現できるよう扱われている.そこで,定滑車3個,動滑車3個を自由に配置して接続し,力と仕事の関係が理解できるように完成できていいるので,実践研究を実施できる段階となった.上記(1)(2)について,当初の計画を概ね達成している.タブレット端末を用いて,初等力学の学習に焦点をあてた学習者自らが発見的学習行為を行える学習支援システムや仮想実験環境の設計を試みた.また発見的学習を促すための一つの要素として「力覚」を伴わせてタブレット端末上で仮想実験が行えることを重要視した.平成2426年度の基盤研究では初等力学の「滑車の題材」で学習者が滑車に見立てたARマーカを配置して様々な滑車システムを自由に構築し,それを通じて力の関係や仕事について発見的学習が可能となるAR型仮想実験室が開発されていたが,これはデスクトップ型PC等の従来型プラットフォーム利用を想定していた.そこでH27年度ではタブレット端末のインタフェース特徴を活用したシステムの拡張を行った.具体的にはタブレット端末の可搬性,操作性,直感性を損なうことなく利用可能な力覚提示デバイスの導入と基本システムの設計を行いプロトタイプを完成させた.H28年度ではそのプロトタイプシステムを拡張し,実際の学習場面で活用できるよう一定数の定滑車と動滑車を扱えるように開発した.これにより実践研究を行う準備が完了した.そこでH29年度は大学生を被験者として評価実験を行った.具体的には1)実物の滑車キットを用いて実験するケース,2)平成2426年度の基盤研究で完成したシステムの利用,3)本研究課題で開発したシステムの利用,を設定して比較を行った.その結果,3)本研究課題での提案システムでは2)と比べて1)の実物の滑車キットでのケースに近い学習者の動作,感覚を伴う体験ができることを確認できた.また1)と比べて3)ではユーザビリティに優れ,多くの学習課題を短時間で能動的に取り組めることが確認でき発見的学習を支援できることが示唆された.中高生を対象とした実践は実現できなかったが,評価実験により一定の効果が認められたので今後は実践的な利用と評価への展開が可能になった.
明治初期における翻訳家政書の原典解明-『経済小学 家政要旨 後編』および『家内心得草』を中心に-

1.『経済小学家政要旨後編』の原典について(平成10年度の研究内容)2.『家内心得草』(附録)の原典について(平成11年度の研究内容)3.『家事要法』の原典について(平成11年度の研究内容)文部省(海老名晋)訳『家事要法』(1881)はこれまでアメリカ家政学の先駆者と称されるビーチャーとストウ姉妹(Catharine E.Beecher and Harriet Beecher Stowe)によるPrinciples of Domestic Science(1870)32章本のうち31章を抄訳したものであるとされてきた。しかし本研究で31章構成の原書資料(国立国会図書館書蔵本)が入手できたことにより、『家事要法』は原典を全訳したものであることが明らかになった。明治初期に最も普及したとみられる永峯秀樹纂訳『経済小学家政要旨後編』(以下、『家政要旨後編』と略す)の原典解明および原書と訳書との比較研究を目的として研究を行った。研究の結果、『家政要旨後編』の原典は、つぎの2冊の原書であることがわかった。なお、本研究において入手できた原書資料は、それぞれ1871年版(内閣文庫所蔵)と1876年版(国立国会図書館所蔵)である。コム『子女教養論』は、子どもを持つ親ならびに若い医者の入門書として執筆されている。その背景には乳幼児死亡率の高さがあった。コムは乳児死亡率を改善するための手だてとして、育児を担当する母親に生理学的知識を提供することによる改善を意図した。その内容は、結婚前から、妊娠・出産・育児期という女性のライフコースに沿った記述に特色がある。一方、ブル『母親の心得』の刊行目的も女性に妊娠・出産に関する知識を提供することにあった。いずれの原書もイギリス人医師によって執筆されている。その特色は、19世紀の発達する医学の成果を、家庭生活へと応用を試みている点にある。生理学・衛生学を家政学に導入しようとする観点は、19世紀アメリカ家政学の開拓者と称されるビーチャーにも影響を及ぼしている。本研究では、19世紀の欧米家政教育に科学を導入した先駆的役割を果たした原書が、明治初期における翻訳家政書として、わが国でも刊行されていたことを確認した。このような欧米家政教育の影響のもと、明治期以降、家政学・家政教育の内容に科学的知識を導入する動きが活発化していく。
フォワード・ジェネティクスで同定した新規睡眠制御遺伝子による分子機構の解明

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
遺伝子変異によるタンパク質立体構造の動態変化検出手法の開発

ゲノムシークエンス技術の発展により、数多くの遺伝子変異が報告されるようになった。しかし、その多くが機序不明な変異であり、疾患や薬剤感受性への影響を知るには、タンパク質立体構造での変化を知る必要がある。本研究の目的は、分子機能や薬剤感受性に影響を与える遺伝子変異によるタンパク質立体構造の動的挙動変化を検出、さらに変化に関連する構成原子領域を特定する手法の開発である。前年度、薬剤耐性について生化学的実験においても多くの研究報告があるEGFR(epidermal growth factor receptor)を解析対象とし、分子動力学シミュレーションを用いて立体構造の動的挙動を示す時系列データの作成及び検証を行った。時系列データは、第1世代EGFR阻害剤であるGefitinibとの薬剤感受性が既知の2変異体及び野生型を対象に作成した。得られた時系列データに対し、時間-周波数解析手法の連続ウェーブレット変換を用い、200ps20nsの動きに相当する周波数スケールを抽出した。さらに、特異値分解により、タンパク質を構成する原子の振動方向に関する特徴量を作成した。平成30年度は、抽出した特徴量(左特異ベクトル)を用いてタンパク質と薬剤分子との協調した動きを評価するための指標を作成した。作成した指標を用い、2変異体と野生体に対して、薬剤が結合するポケット構成アミノ酸残基と薬剤との協調性の経時的変化の評価を行った。評価の結果、変異体間及び野生体で薬剤と協調的に動くアミノ酸残基に違いが検出された。さらに定量的な比較検討を行うため時系列間の類似度を評価するDynamic Time Warping (DTW)を適用した。既知の変異体間の関係性を示すには、DTWへ与える時系列の特徴量作成方法に課題が見られたが、指標の作成方法の改良を行うことで、より有効な比較検証が可能であることが示された。平成29年度は、まず、解析対象の選定および時系列データの作成と検証、そしてウェーブレット変換による対象とするダイナミクスの抽出を行った。薬剤耐性について生化学的実験においても多くの研究報告があるEGFR(epidermal growth factor receptor)に着目し、第1世代EGFR阻害剤であるGefitinib(イレッサ)に対する薬剤感受性が、既存研究により実験的に検証されている2変異体(薬剤奏功変異L858R,耐性変異G719S)と野生型を解析対象として選定した。これら変異体のキナーゼドメインの立体構造は既にX線解析により決定されていた為、Protein Data Bankからタンパク質立体構造データを取得し、ホモロジーモデリングを用いて欠損領域の補完を行った上で、各構造に対して50nsの分子動力学シミュレーションを実施した。シミュレーションの結果得られたデータが、既報通りの薬剤耐性を再現できているのかを確認するために、MM-PB/SA(Molecular Mechanics-Poisson Boltzmann/Surface Area)法を用いて薬剤とタンパク質との結合自由エネルギーを算出し、データの妥当性について検証した。さらに、シミュレーションで得られた2変異体と野生型の時系列データに対し、Morlet waveletを用いた連続ウェーブレット変換を適用した。今回対象とする薬剤耐性変化に関連する動きのスケールと一致するよう周波数スケール範囲の策定を行い、特異値分解を用いた集団運動性の評価指標の算出し、その挙動について検証を行った。シミュレーション結果の妥当性確認において、実験データの再現率が当初想定より低く、検証・シミュレーションの再実行が必要となり、少々の遅れが生じている。しかし、29年度実施予定であった、解析対象の選定および対象から得られた時系列データに対するウェーブレット変換の適用が実施済みであることから、平成30年度の実施計画である異常検出アルゴリズムの適用、拡張の実施に影響はない。

時系列データの検証結果に基づき、シミュレーションデータの改良およびウェーブレット解析の適用を行う。得られる時系列データに対し、k近傍法等の異常検出アルゴリズムの適用を行い、野生型と変異型で変化の生じる部分時系列の抽出を行う。また、抽出された動態変化を示す部分時系列に基づき異常部位を同定するため、検出の基準となる異常値に、ウェーブレット変換と特異値分解により得られる原子空間と周波数成分に関する特徴ベクトルと状態空間モデルに基づく異常検出手法を用いて検出アルゴリズムの改良を行い、タンパク質のダイナミクス固有の時空間階層性を考慮した検出手法を作成する。物品購入の際に、若干の差額が生じたため。
食品の力学的特性に基づくテクスチャーの定量的測定に関する研究

テクスチャーに特徴のある各種の粘弾性食品試料、食品タンパク質ゲル,デンプンゲルについて物性測定を行い、ついで、測定データについて多変量解析法の一つである因子分析を行うことにより、テクスチャーの違いを数値的に表現し識別することが可能になった。物性測定において圧縮試験を行うことにより16種類の力学的特性を測定したのち、各試料についてのこれら測定データを因子分析することにより「かたさ」、「もろさ」、「弾力性」の3つのテクスチャー要素を新たな基準として設定できた。各試料はこれら3つの基準を座標軸とする3次元グラフに表示されるとともに、グラフ上の位置によりテクスチャーのタイプの区別やテクスチャー特性の評価を行えることがわかった。ついで、食品タンパク質ゲルの一つであるダイズタンパク質ゲルについて、テクスチャー特性および力学的特性が異なるようにいくつかのゲル試料を作製し、走査型電子顕微鏡によるミクロな組織構造の観察を行った。ミクロ組織構造の内容をネットワークのタイプおよび規則性、ネットワーク構成単位およびネットワーク内空隙のサイズの点から定性的に表示することにより、各ゲル試料についてミクロ組織構造と力学的特性との間に相互関連性があることを見い出した。これらのことから、テクスチャーの違いを表示するための基準として設定した「かたさ」、「もろさ」、「弾力性」がミクロ組織構造の内容に対応することが示され、設定されたこれら3つの基準の妥当性を支持する根拠が得られた。テクスチャーに特徴のある各種の粘弾性食品試料および食品タンパク質ゲルについて物性測定を行い、いで、測定データについて多変量解析法の一つである因子分析を行うことにより、テクスチャーの違いを値的に表現し識別することが可能であることを見い出した。物性測定においては、圧縮試験機を用いて圧回復試験を行い、力学的特性を測定した。また、本試験を、破断および破断にいたるまでの大・中・小変の3段階について、それぞれ行った。この物性測定により7種類の力学的特性が破断を含めた4変形段階ついて測定され、合計28種類の力学的特性を測定するに至った。ついで、測定データの因子分析においは、28種類の力学的特性から必要十分な力学的特性の選択を行い、最終的に圧縮仕事量、圧縮荷重、回率、圧縮率のそれぞれ4変形段階のものの合計16種類の力学的特性を選定し、その測定データを対象とることにより最終的に3つの因子が設定できた。この3つの因子はテクスチャー要素の“かたさ"、“もろさ“弾力性"に対応するものであることを推定・解釈することができた。これにより、各試料はこれら3つのクスチャー要素を基準にして数値により表示することができた。すなわち、各種食品のテクスチャーの違い、特徴を“かたさ"、“もろさ"、“弾力性"の要素ごとに数量化して評価することができることを見い出した本研究により、食品テクスチャーを定量的に測定するためには、力学的特性の測定とそれに加えて測定-タの因子分析を行うことが必要であることが示された。テクスチャーに特徴のある各種のゲル状食品、食品タンパク質ゲル、デンプンゲルについて力学的特性を測定し、ついで、測定データについて多変量解析法の一つである因子分析を行うことにより、「かたさ」、「もろさ」、「弾力性」の3つのテクスチャー要素を基準としてテクスチャーの違いを表示することが可能であることを見い出した。力学的特性の測定に供した試料のうち、食品タンパク質ゲルの一つであるダイズタンパク質ゲルについて、テクスチャーおよび力学的特性が異なるようにいくつかのダイズタンパク質ゲルを作製し、走査型電子顕微鏡によるミクロな組織構造の観察を行った。ミクロ組織構造の内容をネットワークのタイプ(凝集状、線状)および規則性、ネットワーク構成単位の平均直径、ネットワーク内空隙のサイズの点から定性的に表現することにより、各ゲル試料についてミクロ組織構造と力学的特性との間に相互関連性があることを見い出した。特に、変形のしやすさに関連する力学特性がネットワークの規則性および空隙サイズと相関性が高く、復元力に関連する力学的特性とネットワークのタイプとの間および破断強度に関連する力学的特性とネットワークの空隙サイズとの間に比較的相互関連性があることがわかった。

これらのことから、テクスチャーの違いを表現するための基準として見い出した「かたさ」、「もろさ」、「弾力性」は食品の組織構造要素と密接に関連しており、妥当性があるものと考えられる。また、食品構成成分に由来する化学的性質が組織構造要素に影響を及ぼすことが充分予想され、この点について知見を得ることにより、テクスチャーの違いを表わす基準の内容をより明確に説明できるものと考えられる。
ジェスチャの加速度情報に基づいたパソコンの入力インターフェイスの開発

本研究では、肢体に障害を持つユーザのパソコン操作支援を目的として、頭部を傾ける単純なジェスチャを利用したヘッドマウント型のマウスカーソル操作システムの開発を行った。従来の福祉用入力支援装置は、ユーザが装置の仕様に合わせて動かさなければならないのに対して、本研究で開発したものは、操作に用いる部位の傾き角度の可動範囲を装置に記憶させ、ユーザの可動部位の状況を考慮に入れたことが特徴となっている。重力加速度の測定が可能な小型加速度センサを利用して僅かな頭の傾き角度を検出し、頭の傾けた方向に、その傾けた大きさに応じた速さでカーソルを移動することができる。また、口元に取り付けたパイプに呼吸気を入力することでクリック操作が可能である。座位状態で装置を着け、パソコン画面上に示された上下、左右方向の2点間の移動、位置決め操作を行った結果、カーソルが移動しない頭の傾き角度、すなわち不感帯領域が操作性に深く関与していることを見出した。不感帯を狭く設定した場合にはカーソルを静止させるのが困難となり、また広く設定した場合には頭を傾けても意図したようにカーソルが移動せず、ユーザに合わせた適切な不感帯領域の設定が必要である。適切な不感帯領域を設定した場合には、頭の傾き角度に対するカーソル移動速度の割合が変わっても、操作性は低くならなかった。さらに、シートに座り、背もたれの角度を変えて背臥位状態による操作を行い、座位状態とほぼ同様の操作を行うことが可能であることを示した。本研究では、ヒトのジェスチャがダイナミックな手先運動で構成されていることに着目し、指先および手首部分の加速度情報に基づいたパソコン入力システムの構築を行った。対象物体を移動させることを想定し、ジェスチャを行う指示者が周期的に手先を動かす場合には、手のひらの向き、手先振幅の大きさおよび速度が、それを見た側の認識する対象物体の移動方向、距離、速さと深く関連していることを見出した。これらの結果をふまえて、ジェスチャの加速度情報をパソコン画面上のポインタ操作に反映させる試みを行った。手首部分には歪ゲージ型の加速度計を装着し、重力加速度を利用することでポインタの移動方向に関わる手のひらの向きを判別した。また操作ポインタは、指先の加速度が閾値以上の値となったときに動作し、その移動量は加速度振幅に応じて変わるように設定した。パソコン画面上に表示された目標ポインタに対して追従実験を行った結果、実験試行を重ねるにつれて目標ポインタと操作ポインタとの誤差が小さくなり、学習効果が見られた。次に、本装置の汎用性を高めるため、加速度情報を一旦制御用パソコンに取り込み、制御信号を出し、PS/2インターフェイスを介して一般のパソコンのマウスカーソル操作を行うシステムを構築した。ここでは、操作性を高めることを目的として、ジェスチャの加速度が閾値を下回った場合にもマウスカーソルの移動が持続されるようにホールド時間を設けた。その結果、ホールド時間を設けない場合に比べ操作性が改善され、本手法によるマウスカーソル操作の有効性が示された。
田辺湾沿岸生態系におけるメイオ-およびマクロベントス群集のエネルギー収支

田辺湾におけるメイオおよびマクロベントス群集のエネルギー動態沿岸域底生生物生態系のエネルギー動態を理解するためには、食物網を構成する各要素の生物量、生産量および摂食量を定量化し、その関係を明らかにする必要がある。魚類とマクロベントスとの関係については多少の報告があるが、マクロベントスとその餌との関係はわかっていない。そこで本研究ではマクロベントスとその餌となるメイオベントスとの食物関係を田辺湾において調べた。まず、8地点において、2002年5月から2003年5月まで毎月堆積物の定量サンプルをスミスマッキンタイヤ採泥器で採取した。同一地点で4サンプルを取り、そのうち3試料をマクロベントスの定量分析、1試料をメイオベントスの定量と環境要因としてのPh、Eh、堆積物の粒度分布、Ch1.a、有機炭素含量、窒素含量の測定に用いた。また海底直上水を採取し、溶存酸素と有機炭素含量の測定を行った。環境変数の多変量解析の結果、田辺湾は湾奥南部(A海域)と湾奥北部から湾口部(B海域)の2つの海域に分割でき、前者から後者にかけて、堆積物の粒度は増加し、有機炭素及び窒素含量は減少した。多毛類と線虫類は、マクロベントスとメイオベントスとでもっとも優占するグループで、全体の70.4%と60%を占めた。マクロベントス群集は、北部湾口(A-1)、北部湾奥(A-2)、南部湾口(B-1)、および南部湾奥(B-2)の4グループに分類され、A-1の密度がもっとも高かった。また構成種にも顕著な違いが見られた。メイオベントス群集は北部湾奥(A)と南部(B)の2グループに分けられ、前者の密度が高かった。各ベントスの分布は有機炭素含量に強く影響されていた。しかし、採集時期による変化はあまりなく、田辺湾の環境が安定していることを示唆していた。また多毛類/端脚類比と線虫類/かいあし類比は正の有意な相関があった。この結果は、これらの指数が環境の指標として有用であることを示唆している。田辺湾におけるメイオおよびマクロベントス群集のエネルギー動態を調べた。まず、2002年5月から8地点で毎月サンプリングを実施し、メイオおよびマクロベントスの密度と分布を調査した。田辺湾のベントス群集の定量調査は1940年以来である。マクロベントスはスミスーマッキンタイア採泥器を用いて、またメイオベントスはその試料にサブコアをさして採集した。各地点で4回の採集を行い、3試料は底生生物の定量に、残りの1試料はpH, Eh,粒度、Chl.aおよび有機炭素含量の測定に用いた。また底層水を採水し、溶存酸素量、Chl.aおよび有機炭素量を測定した。すべての底生生物の分布が温度と泥分率に影響を受けていた。マクロベントス群集は、塩分、温度および堆積物中のChl.a濃度から南(A)中央(B)北及び湾外(C)の3海域に分類された。B海域の密度が最大で、AとCでは低かった。メイオベントス群集は、南および中央(a)と北および湾外(b)の2海域に分けられ、b海域の方が、密度が高かったが、関連する環境要因はなかった。マクロベントスでは多毛類、メイオベントスでは線虫類が優占し、それぞれ全体の82%と62%を占めた。多毛類と端脚類の分布はそれぞれ泥分率および線虫類/かいあし類比と強い負の相関があった。一方ホシムシ類の分布は塩分と正に相関していた。

各ベントスの分布は有機炭素含量に強く影響されていた。しかし、採集時期による変化はあまりなく、田辺湾の環境が安定していることを示唆していた。また多毛類/端脚類比と線虫類/かいあし類比は正の有意な相関があった。この結果は、これらの指数が環境の指標として有用であることを示唆している。
部位特異的変異法によるNO合成酵素の電子移動機構と酸素分子活性化機構の解明

生体内において極めて重要な働きをする伝達物質、一酸化窒素NO、をアルギニンから合成する神経型NO合成酵素(以下NOSと略す)の構造一機能相関、特に電子伝達及び酸素分子活性化の機構について研究した。1. NOSはL-Argから2段階の一酸素添加反応を経てNOを合成する。NOSはP450型ヘムを活性部位に保持している。NOSにおいても、P450と同様にAsp/Glu及びThrがO-O解裂に関与しているのではないかと考えて、神経型NOSで良く保存されたAsp314,Thr315を変異させて、それら変異体の反応活性を調べた。これら変異体の反応活性はP450の対応する変異体の挙動と非常に良く似たものであった。2.神経型NOSの自動酸化速度を始めて測定した。自動酸化速度は3相より成っていた。この速度は、誘導型NOSの酸化酵素ドメインの自動酸化速度にくらべて2桁速かった。基質のL-Argやそれに類似した阻害剤の添加によって、特に、第1相及び第2相の酸化速度は著しく低下した。プテリンは第2相の割合を著しく増加させた。いっぽう、プテリンの存在下、基質や阻害剤によって酸化速度は変化しなかったが、反応中間体であるOH-L-Argによって第1相の酸化速度は著しく低下した。これらのことより、(1)L-Argは酸素結合型NOSを安定化する。(2)プテリンは酸素結合型NOSの自動酸化速度に影響を与えるが、その効果は、基質、阻害剤、中間体とは異なる。(3)中間体は自動酸化速度に基質とは異なる効果を与える。が示唆された。が示唆された。
標的遺伝子に点突然変異をもつマウスの開発研究

総数3000万のENU誘発点突然変異をもつ1万匹の雄マウスを凍結精子として系統保存した。そのゲノムDNAもすべてアーカイブ化した。疾患モデル開発や遺伝子機能解明にむけ、この膨大なゲノム機能解析資源から、外部研究者が簡便に標的遺伝子に点突然変異マウスを入手できるシステムを整備構築するが本研究の目的である。4年間で、分担班員それぞれが提案した遺伝子にPCRプライマーを設計し、権藤が順調にアーカイブから変異を発見した。また、本研究班での成果を基に一般ユーザーへの公開も推進し、班員を含め国内外43の研究室が変異マウス系統開発に現在参画している。標的遺伝子総数は最終年度で251に達し、立ち上げ当初の5倍となった。また発見した変異総数も400を超えそのうち70系統以上を体外受精法などでマウスに復元した。プライマーを設計した班員全員へはもとより、国内外のユーザーにも復元した変異マウスを広く提供でき、システムの実用化に成功した。当初の申請計画を遥かに上回って本研究の目的を達成したことになった。現在、遺伝子機能解明に向けて解析中であり、原著論文としての成果も出始めた。統合失調症モデル、うつ病モデル、多指症モデルなどが成果の例である。また発見した点突然変異の集積結果より、コーディング配列上に発見した変異の61%はアミノ酸置換、10%はナンセンス変異やスプライシング変異、残りの29%が同義置換であった。ナンセンス変異やスプライシング変異はNMDも含めKOアリル相当の変異と考えられる。ヒトやマウスゲノムの1%がコーディング配列であることから、凍結精子アーカイブ全体には18万のアミノ酸置換系統と3万のKO相当変異系統が含まれていることになる。本邦独自の新しい逆遺伝学ツールとして疾患モデル開発への応用など研究者およびコミュニティー全体の利用をさらに広げていく研究基盤が本研究によって構築整備できた。ゲノム上の任意の遺伝子に点突然変異をもつマウスを樹立し,その生物学的機能を解明する。高速汎用化することで、誰でも希望する遺伝子の点突然変異マウスを入手し独自の研究を発展展開できるよう基盤整備することを目的とする。初年度の今年は、まず,基盤となる精子凍結したENU誘発変異をもつG1オスマウス数が8000を越えた。発表されている中では世界最大規模である。また、それぞれの精巣からゲノムDNA抽出も進め、現在、6000匹を96プレート60枚分、変異検索ゲノムDNAアーカイブとして整備した。また、点突然変異を検索する標的として、初期発生関連、老化関連、免疫関連、ポリコーム群、PCP関連遺伝子において、検索するPCR領域の選定と、プライマー設計、構築、条件検討が進み、実際に変異DNAアーカイブのスクリーニングを開始した。精巣関連、DNA修復関連遺伝子については設定計画中であり、変異マウスの形態形成解析法整備も進んでいる。TGCE法を用いて、これまで8遺伝子から17の標的PCR領域についてのべ20Mbスクリーンした。11以上の点突然変異を検出し、ダイレクトシーケンシング法で塩基変化を確認したところ、アミノ酸置換を伴うもの4つ、スプライシングを変えるものひとつが含まれていた。この検出効率はダイレクトシーケンシングのみでスクリーンする方法に比べ感度が半分程度であり、見落としがあることが推定される。そこで、膨大なダイレクトシーケンシングデータを自動解析するプログラム開発も着手した。また、利用を外部にも呼びかけ、標的とする遺伝子総数も内外で120を越えた。遺伝子名や進捗をWEBサイトにおいて公開している(http://www.gsc.riken.jp/Mouse/)