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等質複素多様体のJordan代数的、および、微分幾何的研究

1.複素単純リー代数の随伴多様体の接触型階数分解の階数1の部分空間による切断として定義したFreudental多様体について,階数0部分リー代数に対応する随伴群のリー部分群の自然な作用による等質性のアプリオリな証明,階数1部分空間の随伴多様体に対応する軌道を含むすべての軌道の統一的記述を始めとする射影部分多様体としての性質を,階数1部分空間が満たすSymplectic3項系の公理から直接導き出すことについての論文を出版した[H.Kaji and O.Yasukura](2004).特に,階数1部分空間がSymplectic3項系の公理を満たすことの証明も改良することができた.これらの結果は,山口清-浅野洋(1975),浅野洋(1975)による複素単純Symplectic3項系と階数2以上の複素単純リー代数との1対1対応関係に基づき,Symplectic3項系の公理からアプリオリに導いたもので,複素単純リー代数の分類結果を用いた各型ごとの議論を回避している.また,浅野洋によるSymplectic3項系の部分代数構造に関する未出版の結果に対しては,その複素射影幾何的意味付けを与えている.2.中心が1次元の2つの簡約リー群でリー代数が同型であるがリー群としては同型でないような典型例を挙げた.また今までそれらが非同型であることの証明が出版されていない現状に鑑みて,その簡単な証明を,日本数学会の機関紙「数学」(岩波書店)に寄稿した.この結果は,B型D型の複素単純リー代数の接触型階数別分解の階数1の部分空間の階数0の部分リー代数に対応する随伴群のリー部分群の自然な作用による軌道分解結果を考察することにより発見されたものである.1.複素単純リー代数の随伴多様体の接触型階数分解の階数1の部分空間による切断として定義したFreudental多様体について,階数0部分リー代数に対応する随伴群のリー部分群の自然な作用による等質性のアプリオリな証明,階数1部分空間の随伴多様体に対応する軌道を含むすべての軌道の統一的記述を始めとする射影部分多様体としての性質を,階数1部分空間が満たすSymplectic3項系の公理から直接導き出すことについての論文を出版した[H.Kaji and O.Yasukura](2004).特に,階数1部分空間がSymplectic3項系の公理を満たすことの証明も改良することができた.これらの結果は,山口清-浅野洋(1975),浅野洋(1975)による複素単純Symplectic3項系と階数2以上の複素単純リー代数との1対1対応関係に基づき,Symplectic3項系の公理からアプリオリに導いたもので,複素単純リー代数の分類結果を用いた各型ごとの議論を回避している.また,浅野洋によるSymplectic3項系の部分代数構造に関する未出版の結果に対しては,その複素射影幾何的意味付けを与えている.2.中心が1次元の2つの簡約リー群でリー代数が同型であるがリー群としては同型でないような典型例を挙げた.また今までそれらが非同型であることの証明が出版されていない現状に鑑みて,その簡単な証明を,日本数学会の機関紙「数学」(岩波書店)に寄稿した.この結果は,B型D型の複素単純リー代数の接触型階数別分解の階数1の部分空間の階数0の部分リー代数に対応する随伴群のリー部分群の自然な作用による軌道分解結果を考察することにより発見されたものである.保倉理美は,揖元(早稲田大学理工学部教授)と共同で行ってきた研究をまとめることを中心に,次の研究を行った.1.古典型の複素単純リー代数について,その接触型階数別分解の階数1の部分空間の軌道分解の詳細な記述を行った.特に,B型とD型について.その結果をまとめた.これらは,スタンバーグとシュプリンガーによる冪零軌道分解の一つの拡張になっている.2.2つの半単純でない簡約リー群について,リー代数が同型であるが,リー群としては同型でない場合に,それを示すための簡単な証明法を発見した(11.雑誌論文の項参照)3.フロイデンタール多様体の射影代数幾何的性質,複素単純リー代数,山口清-浅野洋(神奈川大学工学部教授)の両教授によるシンプレクテイック三項系の公理系,の3者の間の内的関係について研究した.特に,浅野洋教授による結果の一部:複素単純リー代数からシンプレックティック三項系を構成する際に公理(S3)が成立することについて,簡単な証明法を発見した.これらの研究から導かれる射影代数幾何的結果の口頭発表は,名古屋大学大学院多元数理科学研究科における第4回冪零軌道と表現論研究集会(2004/2/21-24)において,揖元教授により行われた.4.結果2について,横田一郎先生(信州大学名誉教授)主宰の土曜セミナー(信州大学)で発表した.フロイデンタールが研究したのは,複素単純リー代数が例外E_8型の場合であり,対応するフロイデンタール多様体が例外型複素単純リー群E_7^Cの最小次元射影軌道の場合であるが,その具体的実現に関し,横田一郎先生と意見交換を行った.保倉理美は,次の研究を行った.1.Steinberg-Springerによるnilpotent orbitの分類に基づく,B型C型複素単純リー代数の接触型階数分解の階数1部分空間の軌道分解の詳細な記述に端を発して,それの拡張となる線形リー群(SO_n x GL_m,□【□!×】□)の軌道分解の具体的かつ初等的研究を行った.

その結果,mが偶数かつ2n=<mの場合に,(0_n x GL_m,□【□!×】□)のある中間次元の軌道が2つの軌道に分かれることが明らかになった.一方,この結果は,それまでの線形リー群の軌道分解に関する文献では見過ごされていた軌道であることがわかった.また,n=4,m=2の場合には,hyperdeterminantの理論と関係して軌道分解されることが楫元(早稲田大学理工学部教授)の教示によりわかった.2.複素単純リー代数のadjointvarietyと接触型階数分解の階数1部分空間の射影空間との共通部分として定義されるFreudenthal varietyについて,その等質性やその他の射影幾何学的性質を,山口清教授と浅野洋教授が導入した階数1部分空間の持つ代数的性質(symplectic triple system)を用いて,複素単純リー代数の分類を用いることなく,アプリオリに直接証明することを主目的とした論文を,楫元教授と共著論文として米国の数学専門雑誌に発表した.これにより,H.Freudenthalによる例外リー代数の幾何的構成を代数的に整理してすべての複素単純リー代数を構成的に実現するために山口清教授と浅野洋教授によって導入されたsymplectictriple systemの幾何的意味が明らかになった.
胃癌腹膜播種性転移におけるマトリックス破壊に関する分子生物学的および形態学的検討

ヌードマウス可移植性ヒト胃癌株を用いて胃癌腹膜播種モデルを作製し,新規に開発されたマトリックス蛋白分解酵素(MMP)阻害剤R-94138を用いてその抗腫瘍効果を他の抗腫瘍薬剤であるDDP,MMCのそれとをin vitro、in vivoで比較検討した.ヌードマウス可移植性ヒト胃癌株(TMK-1)をヌードマウスに腹腔内投与することにより壁測腹膜に13mmの腹膜播種結節が形成された.膜膜播種に対する抗腫瘍効果の検討はこの腹膜播種結節を肉眼的に数え評価した.MMP発現に関してはこの腫瘍結節を細切し遠心分離した上清をgelatin zylnographyを施行し,MMP-2とMMP-9について検討を行ったところ,治療が施行されていない腹膜播種結節においてMMP-2については発現が認められたが,MMP-9については発現がなかったこれはR-94138の治療群の11膜播種結節についても同様であった.ヌードマウスの腹膜播種結節の数はR-94138単独治療群においては無治療群のそれと比較して結節数にして約半数に減少していた(p<0.05).さらにR-94138とMMC,R-94138とDDPの併用療法ではさらに結節数の減少が認められた(p<0.001).いずれの治療群においても治療期間中にヌードマウスの死亡等の副作用の発現は認めなかった.R-94138治療群と無治療群においてヌードマウスの生存期間について検討を行ったところ,有意な差は認められなかったもののR-94138治療群において生存期間の延長の頃向が認められた.しかしながらR-94138を投与し続けている間はヌードマウスの死亡は認められず,R-94138は担癌状態でありつつも生命予後の延長を期待できる薬削である可能性が示唆された.ヌードマウス可移植性ヒト胃癌細胞株(TMK-1)および,ヒトの正常胃壁より樹立した繊維芽細胞をおのおの単独培養,混合培養した.その培養上清を用いて,マトリックス蛋白分解酵素(MMP)の発現について検討した.MMP-2の発現についてGelatin zymographyでの検討ではTMK-1単独の培養上清ではMMP-2の発現は認められなかったがTMK-1と繊維芽細胞の混合培養の上清においてMMP-2の発現は認められ,その発現は培養時間に比例して強く認められた.また,免疫染色はMMP-1モノクローナル抗体(金沢大学がん研究所:岡田保典教授より供与)を用いて行ったところ,癌細胞および繊維芽細胞より発現が確認された.in vivoにおいてはTMK-1細胞をBALB/cnuヌードマウスに腹腔内投与し腹膜播種モデルを作製した.腹膜播種巣は腹腔内腸間膜に小結節を形成する.腹腔内投与後5週間後に犠牲死させ,この小結節数をcountし評価を行った.TMK-1細胞と繊維芽細胞の培養上清を混じたものを腹腔内投与したものはTMK-1細胞単独投与したものに比較して有意(p<0.05)に腹膜播種結節数は多く,腹膜播種の形成に癌細胞のみでなく間葉系細胞が関与していることが示唆された.また,腹膜播種結節をホモジネートしたものをGelatin zymographyでMMP-2の発現について検討したところ,強くMMP-2の活性が認められた.低分子MMP阻害剤(R-94138)を用いた治療実験において,ヌードマウス腹膜播種モデルで検討したところ,control群と比較して有意な結節数の減少を認めた.これは今後,胃癌の腹膜播種の治療において新たな治療薬剤となる可能性が示唆された.ヌードマウス可移植性ヒト胃癌株を用いて胃癌腹膜播種モデルを作製し,新規に開発されたマトリックス蛋白分解酵素(MMP)阻害剤R-94138を用いてその抗腫瘍効果を他の抗腫瘍薬剤であるDDP,MMCのそれとをin vitro、in vivoで比較検討した.ヌードマウス可移植性ヒト胃癌株(TMK-1)をヌードマウスに腹腔内投与することにより壁測腹膜に13mmの腹膜播種結節が形成された.膜膜播種に対する抗腫瘍効果の検討はこの腹膜播種結節を肉眼的に数え評価した.MMP発現に関してはこの腫瘍結節を細切し遠心分離した上清をgelatin zylnographyを施行し,MMP-2とMMP-9について検討を行ったところ,治療が施行されていない腹膜播種結節においてMMP-2については発現が認められたが,MMP-9については発現がなかったこれはR-94138の治療群の11膜播種結節についても同様であった.ヌードマウスの腹膜播種結節の数はR-94138単独治療群においては無治療群のそれと比較して結節数にして約半数に減少していた(p<0.05).さらにR-94138とMMC,R-94138とDDPの併用療法ではさらに結節数の減少が認められた(p<0.001).いずれの治療群においても治療期間中にヌードマウスの死亡等の副作用の発現は認めなかった.R-94138

治療群と無治療群においてヌードマウスの生存期間について検討を行ったところ,有意な差は認められなかったもののR-94138治療群において生存期間の延長の頃向が認められた.しかしながらR-94138を投与し続けている間はヌードマウスの死亡は認められず,R-94138は担癌状態でありつつも生命予後の延長を期待できる薬削である可能性が示唆された.
ゼータ関数の統一理論の研究

ゼータ関数の統一理論に向けての研究を行った。黒川は圏論的研究,斎藤は数論的研究,盛田は解析的研究,水本は代数的研究,をそれぞれ行った。各分担者の研究内容は次のとおり。黒川はゼータの圏論的研究のために,圏のラプラス作用素のスペクトルを詳しく調べ論文に発表した。とくにラプラス作用素の半正値性とスペクトルの漸近分布の結果を得た。圏のラプラス作用素は圏の対象間の射の個数を成分にもつ対称行列であり,そのスペクトルの研究はゼータ関数論を含む広域な観点から興味を持たれている。黒川はセルバーグゼータ関数の研究も行い,スペクトルの重複度の明示公式を得た。さらに,代数系のゼータ関数に対する一般理論を構築した。水本はゼータ関数の関数等式の中心における零点の位数に関する精密な研究を行い,論文に発表した。とくに,そこにおける零点の位数の非有界性などに顕著な結果を得た。盛田は2次元ビリヤードのゼータ関数の解析接続を行った。斎藤は代数的サイクルを中心とする数論的代数幾何学の研究を行った。これらの研究によってゼータ関数の統一の枠組みができあがった。ゼータ関数の統一理論の基礎研究を行った。数論的ゼータ関数の研究,力学系のゼータ関数の研究,保型表現のゼータ関数の研究が進められた。このうち,数論的ゼータ関数は代数多様体のゼータ関数であり,その研究のために代数多様体の代数的サイクルやチャウ群の研究が行われた。また,力学系のゼータ関数においてはリーマン面のモジュライ空間のゼータ関数を研究するために,タイヒミューラー空間上の力学系が研究された。これによってタイヒミュラー・モジュラー群の素共役類定理を得た。さらに,保型表現のゼータ関数として,ジーゲル保型形式のゼータ関数論を研究した。これらは,各分野のゼータ関数の研究であるが,異分野のゼータ関数間に,予期せぬ類似平行性や,さらには一致性も出ていて,背後にかくされた根本理論が存在することを強く示唆している。その統一理論を目ざして,圏のゼータ関数の研究が行われた。その結果,圏のゼータ関数は数論的ゼータ関数,力学系のゼータ関数,保カタ表現のゼータ関数をうまく統一して,捉えられることが判明してきた。これは圏が基本的な空間であることに理由がある。その統一理論のさらなる研究は平成11年度に行う。黒川は圏論的研究、斎藤は数論的研究、盛田は解析的研究、水本は代数的研究、をそれぞれ行った。黒川はゼータの圏論的研究のために、圏のラプラス作用素のスペクトルを詳しく調べ論文に発表した。圏のラプラス作用素は圏の対象間の射の個数を成分にもつ対称行列であり、そのスペクトルの研究はゼータ関数論を含む広域な観点から興味を持たれている。黒川はセルバーグゼータ関数の研究も行い、スペクトルの重複度の明示公式を得た。これも論文にまとめた。さらに、代数系のゼータ関数に対する一般理論を構築した。水本はゼータ関数の関数等式の中心における零点の位数に関する精密な研究を行い、論文に発表した。とくに、そこにおける零点の位数の非有界性などに顕著な結果を得た。
Ca^<2+>に応答してDNAに結合するアロステリックタンパク質の合成

DNAに結合して転写プロセスを規制するDNA結合タンパク質の構造解析より、転写因子のDNA結合ドメインが限られた幾つかの構造モチーフに分類できることが示唆されている。その一つにLeu残基が一次構造の7残基毎に現れるロイシンジッパーがある。これにより、2本のヘリックス鎖が会合し、隣接して存在する塩基性残基に富んだフラグメントとDNAとの結合が促進されると考えられている。本研究では、2本のαヘリックス鎖が会合した超二次構造を合成ペプチドを用いて構築するため、鋳型分子として環状オクタペプチドを用い、これに2本の12量体ペプチドを結合した。これにより、環状オクタペプチドの骨格平面の片側に2本のへリックス鎖を集められるだけでなく、環状オクタペプチドとCa^<2+>イオンとの錯体形成によりコンホメーションが変化するようなアロステリック効果を有するタンパク質モデルを合成できると期待された。Ca^<2+>と錯体を形成する環状オクタペプチドとしてcyclo(Leu-Sar-Lys(Z)-Sar)2(C8KS)とcyclo(Leu-Sar-Lys(CHO)-Sar-Leu-Sar-Glu(OBz1)-Sar)(C8KE)を合成した。いずれの環状オクタペプチドもCa^<2+>と錯体を形成することが示された。環状オクタペプチドの保護基をはずし、線状12量体ペプチド、Boc-Glu-Napala-Leu-Aib-(Lys-Aib-Leu-Aib)2-(Napalaはナフチルアラニン)、をC8KSに結合したF12-C8KSと、Ac-Glu-Trp-Leu-Aib-(Lys-Aib-Leu-Aib)2-と-(Leu-Aib-Glu(OMe)-Aib)2-Leu-Aib-Lys-Aib-Ant(Antはアントリル基)とをC8KEに結合したCH2を合成した。緩衝溶液中でのこれらのペプチドのCDスペクトル測定や、線状ペプチドの末端に導入した蛍光プローブ間の励起エネルギー移動等を測定する事により、環状オクタペプチドに結合した2本のヘリックス鎖は会合しており超二次元構造を形成することが示唆された。CH2にLambdaDNAを加えたところ、Trpからの蛍光が消光され、アントリル基の長波長側の発光が少し強くなったことから、CH2はDNAに結合することが示された。一方、環状オクタペプチドに1本のペプチド鎖を結合したものや、Ca^<2+>イオン存在下ではDNAとの相互作用は観測されなかった。へリックスバンドルの超二次構造を構築するため、鋳型分子となる環状オクタペプチドの合成を行った。

環状オクタペプチドとしては、2本のヘリックス鎖を平行型で結合できるcyclo(LーLys(Z)ーSarーLーLeuーSar)_2、逆平行型で結合できるcyclo(LーLys(CHO)ーSarーLーLeuーSarーLーGlu(OBzl)ーSarーLーLeuーSar)、また、4本のヘリックス鎖を平行型で結合できるcyclo(LーLys(Z)ーSar)_4である。ペプチド合成は液相法で行い、縮合反応にはジシクロヘキシルカルボジイミドを用いた。いずれの環状オクタペプチドも95%メタノ-ル中でCa^<2+>イオンを添加するとCDスペクトルが変化し、錯体を形成することが確認された。cyclo(Lys(Z)ーSar)_4の側鎖保護基をHBr/酢酸で処理して除去後、ヘリックス形成ペプチド鎖、Bocー(AlaーAib)_4ーあるいはBocー(LysーAibーLeuーAib)_2ー、を4本結合した分岐型ポリペプチドを合成した。これらのペプチドにおいては、結合したペプチド鎖のヘリックス含率が、Ca^<2+>イオン添加により増大した。これは、最初の分子設計で考慮したように、ヘリックス鎖のC端側に結合した環状オクタペプチド部位がCa^<2+>イオンと錯体を形成することにより、ヘリックス鎖のマクロダイポ-ルが安定化され、αヘリックス含率が上昇したためと考えられる。更に、Bocー(LysーAibーLeuーAib)_2ーを結合したペプチド分子の場合、緩衝溶液中で疎水性蛍光プロ-ブである8ーアニリノナフタレンスルホン酸(ANS)の蛍光強度を増大させたが、Ca^<2+>イオンが存在するとANSの蛍光強度はさらに増大した。これは、Ca^<2+>イオンとペプチドとの錯体形体によりヘリックスバンドル構造が安定化され、疎水性ポケットの形成が促進されるためと考えられる。このように、環状ペプチドと複数本のヘリックス鎖を組み合わせることにより、アロステリック効果を発現させることができた。DNAに結合して転写プロセスを規制するDNA結合タンパク質の構造解析より、転写因子のDNA結合ドメインが限られた幾つかの構造モチーフに分類できることが示唆されている。その一つにLeu残基が一次構造の7残基毎に現れるロイシンジッパーがある。これにより、2本のヘリックス鎖が会合し、隣接して存在する塩基性残基に富んだフラグメントとDNAとの結合が促進されると考えられている。本研究では、2本のαヘリックス鎖が会合した超二次構造を合成ペプチドを用いて構築するため、鋳形分子として環状オクタペプチドを用い、これに2本の12量体ペプチドを結合した。これにより、環状オクタペプチドの骨格平面の片側に2本のヘリックス鎖を集められるだけでなく、環状オクタペプチドとCa^<2+>イオンとの錯体形成によりコンホメーションが変化するようなアロステリック効果を有するタンパク質モデルを合成できると期待された。Ca^<2+>と錯体を形成する環状オクタペプチドとしてcyclo(Leu-Sar-Lys(Z)-Sar)_2(C8KS)とcyclo(Leu-Sar-Lys(CHO)-Sar-Leu-Sar-Glu(OBzl)-Sar)(C8KE)を合成した。いずれの環状オクタペプチドもCa^<2+>と錯体を形成することが示された。環状オクタペプチドの保護基をはずし、線状12量体ペプチド、Boc-Glu-Napala-Leu-Aib-(Lys-Aib-Leu-Aib)_2-(Napalaはナフチルアラニン)、を
耳石微細構造の解析によるニホンウナギの初期生態の解明

ウナギの産卵・初期生態を解明することを目的として,本種の耳石微細構造の観察と微量成分の分析を行った。(1)1991年夏,マリアナ諸島沖のウナギ産卵場(15°N,140°E)付近において,採集されたニホンウナギAnguilla japonicaのレプトケファルス76尾の耳石日周輪から各個体毎に孵化日を求めたところ,その分布は6月初旬と中旬にそれぞれ孵化のピークをもつ2山に分かれた。これは同海域で起こった親ウナギの産卵が連続的に起こっているのではなく,同期的・間欠的に行われていることを示唆している。(2)耳石中心部の孵化チェックの微細構造を天然シラスウナギと人工孵化仔魚で比較すると,平均直径は前者で大きく(約12μm),後者で小さかった(約9μm)。これは,天然では人工孵化の場合(約40時間)よりかなり長い胚期を持つことを示唆する。また一方でチェックの内側には,シラスでは1数本の胚期輪が観察された。(3)ICP法により耳石中の微量元素を測定したところ,Ca,Sr,Zn,Fe,Mg,Mn,Al等が検出された。この内Caが最も多く,重量パーセントで約40%,次いでSrが0.10.3%程度であった。Srの値は魚種間で大きく異なり,フナ,ライギョ,オイカワなどの淡水魚では0.1%前後,ハタハタ,マアジ,ハダカイワシ等海水魚では0.2%前後,そしてウナギ,サクラマスなど通し回遊魚ではその中間的値となった。(4)シンクロトロン放射光を利用した螢光X線イメージングにより,ウナギの典型的回遊型を示すと考えられる利根川産下りウナギの耳石を分析したところ,耳石の中心部にのみ高濃度のSrが検出された。一方,男女群島の海域で採集されたウナギの耳石を同様に分析してみると,Srが高濃度に含まれる層は耳石中心部のみならずほぼ耳石全域に亘っており,これらの個体が淡水域へ遡上することなく孵化後海にとどまっていたことが示された。資源変動の著しいウナギの産卵・初期生態を解明することを目的として,本種の耳石微細構造の観察を行った。1.1991年夏,マリアナ諸島沖のウナギ産卵場(15°N,140°E)付近において,採集されたニホンウナギAnguilla japonicaのレプトケファルス76尾の耳石日周輪から各個体毎に孵化日を求めたところ、その分布は6月初旬と中旬にそれぞれ孵化のピークをもつ2山に分れた。十分に広い海域から採集したサンプルをランダムに抽出して得られた結果であるので,これは同海域で起こった親ウナギの産卵が連続的に起こっているのではなく,同期的・間欠的に行われていることを示唆している。今回の産卵間隔はおよそ2週間であった。2.耳石中心部の微細構造を天然シラスウナギと人工孵化仔魚で比較すると,両者共に耳石中心部に孵化チェックと推定されるチェックリングが認められたが,それらの平均リング直径は前者で大きく(約12μm),後者で小さかった(約9μm)。

また一方でチェックの内側には,シラスでは1数本の胚期輪がみえる。以上より,人工孵化時の水温(約2023°C)はかなり高いため,発生が早く進みすぎている可能性もある。3.耳石日周輪の本数と輪紋間隔の解析によると,初期の成長はこれまで全長40mm以上のレプトケファルスについて考えられていたのと同様に,直線的であることがわかった。しかし,その成長速度はこれまで得られた値(0.56mm/d)よりかなり大きく(0.96mm/d),ウナギ孵化後1ケ月以内に急激に成長する可能性が示唆された。ただし,今回解析した35mm以下のレプトケファルスの耳石は予想に反して観察しにくく,これ以上のレプトケファルスの耳石日周輪より不明瞭であった。このため,今回の解析には齢査定誤差が多少含まれている。しかしこれは上記結論が変る程の誤差ではない。ニホンウナギAnguilla japonicaの産卵生態と初期生活史は依然として未知の部分が多い。これらを明らかにすることは東アジアに来遊するシラスウナギの資源変動を解明する端緒となるだけではなく,現在行き詰まっている我国のウナギ人工種苗生産の試みに大きな示唆をもたらすものと考えられる。本年度実施した耳石微細構造と微量化学成分の解析から得られた結果は以下のとおりである。(1)ICP法により耳石中の微量元素を測定したところ,Ca,Sr,Zn,Fe,Mg,Mn,Al等が検出された。この内Caが最も多く,重量パーセントで約40%,次いでSrが0.10.3%程度であった。Srの値は魚種間で大きく異なり,フナ,ライギョ,オイカワなどの淡水魚では0.1%前後,ハタハタ,マアジ,ハダカイワシ等海水魚では0.2%前後,そしてウナギ,サクラマスなど通し回遊魚ではその中間的値となった。(2)シンクロトロン放射光を利用した螢光X線イメージングにより利根川産下りウナギの耳石を分析したところ,耳石の中心部にのみ高濃度のSrが検出された。これより本種の生活史として一般に言われている通り,この個体は発育初期に外洋生活を送り,その後河川に遡上して淡水域で長期間過ごしたものと推定された。一方,男女群島の海域で採集されたウナギの耳石を同様に分析してみると,Srが高濃度に含まれる層は耳石中心部のみならずほぼ耳石全域に亘っており,これらの個体が淡水域へ遡上することなく海にとどまっていたことが示された。(3)耳石形成速度のキャリブレーションに関する実験は本年度人工種苗性産による良質卵が得られなかったため実施できなかった。
健全な老化を促進する生活習慣に関するコホート研究

昭和63年の生活習慣に関するベースライン調査に回答した60歳以上(当時)の涌谷町民2266名に対し、平成6年に日常生活動作・手段的日常生活動作・重労働などの遂行能力を調査した。これらすべてに自立している者を「健全な老化」と定義し、何らかの障害ある者との間で昭和63年時点の生活習慣を比較することにより、健全な老化を促進する生活習慣を明らかにすることを試みた。この6年間で294名(13%)が死亡し、49名(2%)が町外へ転出した。追跡できた1923名のうち1755名(91%)から回答を得た。回答者のうち上記の質問に記入もれのあった者を除外し、分析可能であった1528名のうち、「健全な老化」を果たしている者は576名(38%)いた。年齢の影響を調整した多重ロジスティック回帰分析では、健全な老化に関するオッズ比(95%信頼区間)は、男性:3.9(2.6--5.9)、成人病のないこと:2.0(1.5--2.7)、検診受診:1.2(0.9--1.6)、週3時間以上の運動:1.7(1.3--2.3)、78時間の睡眠:1.3(1.0--1.7)、肥満でないこと:1.5(1.0--2.2)、1日3合未満の飲酒:1.6(1.0--2.5)、非喫煙:1.9(1.3--3.0)であった。男性は女性より死亡率が高い反面、生存者では健全な者が多かった。健全な老化を促進する生活習慣とは、成人病に罹患していないこと、活発な運動習慣、適度な睡眠、肥満していないこと、適度な飲酒習慣、喫煙しないことであった。生存者と死亡者との間で同様の分析をしたところ、生存に関するオッズ比は性を除けば健全な老化の結果と同じ傾向を示したが、運動習慣と非喫煙の値は生存よりも健全な老化で著しく高かった。すなわち、これらの生活習慣は生存を延長させるだけでなく、それ以上の影響力で健全な老化を促進させるものであった。
ヒトおよびサル脳の新規アセチルコリン合成酵素pChATの遺伝子構造と脳機能回路

コリンアセチル基転移酵素(ChAT)は、コリン作動性神経の神経伝達物質であるアセチルコリンの合成酵素である。ChATは、これまで1種類であると考えられていた。しかし、多くのChAT抗体が末梢コリン神経を検出できないという事実をヒントに、我々は、ラットの翼口蓋神経節から新しいChATサブタイプを発見し、pChATと命名した(Tooyama and Kimura,2000)。当初、pChATは末梢神経系にのみ発現していると予想されたが、pChAT抗体を作製してラット脳を検索したところ、視床下部の隆起乳頭体核に細胞体を持ち大脳皮質に投射するニューロンがpChATを含有することを見い出した(Neuroscience 2003)。すなわち哺乳動物の脳にもChATサブタイプが複数個存在する可能性が高い。そこで本研究では、ヒトおよび霊長類を対象に、ChATサブタイプの遺伝子構造を明らかにするとともに、それぞれのサブタイプの解剖学的局在と機能的意義について研究を行った。その結果、1)サルおよびヒトのChATサブタイプの遺伝子構造、2)ChATサブタイプの解剖学的局在(とくにサル脳において)、3)ChATサブタイプの機能的意義の一端を解明した。本研究の結果、ヒトやサルにもChATバリアントが存在することが明らかになった。さらに、ChATバリアントはアセチルコリンを合成するだけでなく、核内において転写因子と相互作用するなど、新たな機能をもつ可能性が示唆された。脳ではコリン神経系は学習・記憶に深く関わっていることが知られており、今後、アルツハイマー病をはじめとするヒト疾患で、ChATバリアントがどのような働きをしているのか、検討していく予定である。研究成果は、11編の国際学術誌に報告するとともに(業績欄参照)、2つの国際学会で発表を行った。コリンアセチル基転移酵素(ChAT)は、コリン作動性神経の神経伝達物質アセチルコリンの合成酵素である。我々は、ラットの翼口蓋神経節からChATの新しいサブタイプを発見し、pChATと命名した。本研究は、ヒトおよびサルの脳に発現しているpChATの遺伝子構造を明らかにするとともに、その機能的意義を探ることである。1年目は、ヒトおよびサルの脳、胎盤から作製したcDNAを用いて、コリンアセチル基転移酵素(ChAT)の遺伝子構造を調べるとともに、ヒトpChAT抗体の作製を行った。また、ヒト培養細胞にcChAT、pChATを強制発現させて細胞内局在の解析を行うとともに、色々な刺激を与えた後に、その動態をリアルタイムで解析した。その結果、cChATとpChATとの間で、細胞内局在や刺激に対する反応に明らかな違いが認められた。この成果を国際学術誌Neurochemistry Internationalに論文発表した。また、これまで我々の作製したラットpChATに対するポリクローナル抗体は、トリからサルまで、多くの哺乳類のpChATを認識することが解っていた。しかしながら、ヒトのpChATを認識するかは不明であった。本年度の研究でこのpChAT抗体が、ヒトのpChATも認識することが明らかになった。この成果は、平成16年8月に京都国際会議場で開催された国際解剖学会議シンポジウムで報告した。また、新しくニホンザルのcChATの遺伝子構造を決定した。この成果は平成17年度の日本神経科学会総会で報告する予定である。我々は、ラットの翼口蓋神経節からChATの新しいサブタイプを発見し、pCHATと命名した。

本研究は、ヒトおよびサルの脳に発現しているpCHATの遺伝子構造を明らかにするとともに、その機能的意義を探ることである。2年目は、本年度は、ニホンサル(Maccaca fuscata)のアセチルコリン合成酵素のサブタイプの遺伝子構造、アミノ酸の一次配列を決定し、第28回日本神経科学会総会で報告した。サル脳におけるChATの局在やコリン神経系に関連する神経伝達物質、ペプチドの遺伝子構造や脳内局在を明らかにし、成果の一部を国際学術誌に発表した(業績参照)。また、こうしたアセチルコリン合成酵素のサブタイプを生じさせるような、転写因子、活性因子を検索し、転写因子TAFや成長因子FGF1がコリン作動性神経の一部に挙図オンしているなど、新しい知見を得たので、国際学術誌に報告した(業績参照)。成果の一部は、平成18年度に開催予定の第7回日米合同組織細胞化学会で報告予定である。コリンアセチル基転移酵素(ChAT)は、コリン作動性神経の神経伝達物質アセチルコリンの合成酵素である。我々は、ラットの翼口蓋神経節からChATの新しいサブタイプを発見し、pCHATと命名した。本研究は、ヒトおよびサルの脳に発現しているpCHATの遺伝子構造を明らかにするとともに、その脳内局在や機能的意義を探ることである。すでに2年目に、ニホンザル(Maccacafuscata)のアセチルコリン合成酵素のサブタイプの遺伝子構造、アミノ酸構造の一次配列を決定し、第28回日本神経科学会総会で報告している。3年目である本年度は、まずヒトのコリン合成酵素のサブタイプのクローニングを行い、現在、その結果を解析中である。次に、ラット脳やサル脳をもちいて、これらアセチルコリン合成酵素の局在や機能解析を行った。その有力な手段となるサブタイプを特異的に認識する抗体の作成に成功し、その成果を国際学術誌Neurochem Internationalに報告した。また、とくにサル脳を用いて、アセチルコリン合成酵素の脳内局在やNatriuretic peptide受容体などの機能分子との共存関係を明らかにし、Neuroscience誌,J Histochem Cytochem誌、peptides誌などの国際学術誌に発表した(業績参照)。また、成果の一部は、平成18年度に開催予定の第7回日米合同組織細胞化学会で報告した。
エイズ動物モデルとしてのサルの認識するエイズウイルスCTLエピトープの解析・同定

組換えBCG及びVVエイズワクチンの誘導するCTLおよびNK活性についてカニクイザルを用いて調べた。CTL活性の確認されたサルについては、SIV mac gagのpeptideを用いてエピトープの検索を行った。一部のサルのPBMCを用いてlimiting dilution法によりCTLクローンの作製を試みた。SIVmac239のwhole gag領域、gag-pol額域、あるいはHIV-E-gag領域を含むrBCG(東京株)およびrVV(Dls株)ワクチンを各々作製し、単独及び組合わせ免疫を行い、in vitroで抗原特異的二次刺激を行い培養したPBMCのgagまたはgag-pol特異的CTL(以下CTL)活性を調べ、いくつかのサルにgag特異的CTL活性が誘導された。サルNo.3606、3977、3617、3978についてはSIV mac gagのpeptideを用いてepitopeの検索を行った。また、サルNo.3977のPBMCを用いてCTLクローンの作製を試みたところ(表10)、gag特異的CTLクローンが確認されたが、エピトープ解析等に用いるに十分な細胞数が増殖せず、詳しい実験は行えなかった。rBCGあるいはrVV Dlsワクチンを単独で接種した鳩合に比べて、rBCGに続いてrVV-Dlsの順で免疫を行ったサルにCTL活性が強く誘導された。今後、SHIV等を用いてchallenge後の血中のplasma RNAを指標とした防御効果測定の結果と併せて比較し、有効な組換えワクチン及び免疫方法の検討を行うことが必要と思われた。エイズウイルス特異的細胞障害性リンパ球(CTL)を誘導できるHIVワクチン開発のための基礎研究としてrVV DIs SIVmac gag(以下rVV gag)とrBCG SIVmac gag(以下rBCG gag)ワクチンを作製し、カニクイザルにおけるCTL誘導能の検討を行った。また誘導されたCTLのエピトープについて検討を行った。組み合わせ群では2頭にCTL活性が見られた。これらの1頭でpeptidesに対する活性が見られた。rBCG gag1回接種(S.C.)では、強いCTL活性が確認できなかった。rVV gag免疫(I.V.)では2頭に活性が見られたが、gag peptiedesに対しては強い反応を示すものはなかった。以上より、現在までの結果では、rBCGあるいはrVVDIsワクチンを単独で接種した場合に比べて、組み合わせ免疫を行ったサルのPBMC中に抗原特異的CTL活性がより強く誘導されると考えられた。今後ブースター免疫を行い、カニクイザルにおける今回検討中の組み換えワクチンの細胞性免疫誘導能について、よりはっきりした結果を明らかにする予定である。組換えBCG及びVVエイズワクチンの誘導するCTL活性およびNK活性についてカニクイザルを用いて調べた。さらに一部のサルについては、limiting dilution法によりCTLクローンの作製を試みた。SIVmac239のwhole gag領域、gag-pol領域、あるいはHIV-E-gag領域を含むrBCG(東京株)およびrVV(DIs株)ワクチンを各々作製し、単独及び組合わせブースター免疫を昨年に続いて行い、PBMCのgagまたはgag-pol特異的CTL活性を調べた。サルNo.3977において、gag特異的CTLクローンが確認された(表10)が、エピトープ解析等に用いるに十分な細胞数が増殖せず、詳しい実験は行えなかった。rBCGあるいはrVV-DIsワクチンを単独で接種した場合に比べて、rBCGワクチンのあとにrVV-DIsワクチンを接種した組み合わせ免疫を行ったサルのPBMC中に抗原特異的CTL活性がより強く誘導されると考えられた。

今後、SHIV等を用いてchallenge後の血中のplasma RNAを指標とした防御効果測定の結果と併せて比較することによリ、ワクチンコンストラクトや免疫方法の検討に役立つと思われる。
脳磁図を用いた嚥下障害に対するリハビリテーションの効果メカニズムの解明

嚥下障害のリハビリテーションの効果を示す上位中枢の役割を明らかにするために,その基礎となる研究を行った。嚥下運動は従来法の加算平均ではタイムロックが悪いので,電流源推定は推定できない事が多く脳活動を観察することは困難である。その上,嚥下障害者は何十回も嚥下動作を繰り返すことが不可能である。そこで,加算回数が少なく,タイムロックが悪くても推定可能である背景脳活動の事象関連脳磁場について,正常人について研究を行った。対象は神経筋領域疾患の既往ならびにその症状を認めない成人12人(右利き9人,左利き3人;2652歳)とした。光刺激により1ml命令嚥下を約50回行い,各嚥下において全頭型204chの脳磁計を用いて,脳磁波形と頤下,左側上頸部,左側頬部筋電図を同時収集した。前年度で開発したソフトを改良して,各嚥下の頤下筋電図の中から類似した嚥下パターンを示す嚥下を選択し,その頤下筋電図の立ち上がり時をトリガとし,加算平均を行った。脳磁計の各センサーで,Band-pass filterを用いて2Hzずつ,0-40HzのTime frequency chartを作製した。脱同期および同期の基準は嚥下開始前-3500ms-1000msの各センサーの各周波数の平均とし,事象関連脳磁場を作成した。また,その脳活動を観察するために,各センサーの信号を被検者それぞれの脳表に投射するソフトを作成した。脳表における信号の変化より,嚥下開始前-1000msから0msにおける各周波数における事象関連磁場の背景脳活動を調べた。嚥下運動開始前は,β帯域においては,全症例において事象関連同期を認めなかった。事象関連脱同期は中心前回付近と頭頂小葉付近において,右側が左側より広範囲で認めた症例は,それぞれ右利き(9人)では7人,7人,左利き(3人)は2人,3人であった。逆に左側が右側より広範囲で認めた症例はなかった。以上より嚥下運動の背景脳活動に左右差がある可能性が示唆され,過去のPETやfMRIを用いた研究の報告を参考とすると,頭頂小葉付近の脱同期は嚥下の運動のコントロールに関与している可能性が示唆された。また,この事象関連脳磁場の測定は嚥下障害の高次機能を判定するのに有効である可能性が示唆された。当初予定していた嚥下中における脳機能を脳磁図装置と脳波計との同時記録,また同一被検者で嚥下をDSA装置と脳波計との同時記録をおこない,脳波を基準にしながら脳機能の変化と嚥下動態を比較しようと行った。しかしながら,嚥下中に於いて顕著な特徴ある脳波を得ることができないうえに,DSA装置を用いた嚥下動態の撮影時の脳波に雑音が入るため,脳波を基準にできなかった。このため脳波の代わりに,筋電図波形を用いて脳機能の変化と嚥下動態を比較しようとした。舌骨上筋群及び甲状舌骨筋付近の表面筋電図波形は3つの嚥下のパターンに分類された。また装置に付属しているソフトでは,脳磁図装置は全ての筋電図波形をトリガーとして加算しなければならないので,嚥下によるダイポールが現れなかった。そこで,3つの嚥下パターンに分類した筋電図波形をトリガーとして加算するソフトを試作し,処理することによって運動野(4野)にダイポールを見つける事ができた(成人,右利き,4人)。一方,DSA装置を用いた嚥下動態と筋電図を一致させてデータを集収することが可能になった。したがって筋電図を基準として脳磁図と嚥下動態を比較する事が可能になった。嚥下におけるヒト大脳賦活領域を明らかにするために研究を行った。右利きの成人7人ついて文字提示による命令嚥下を約40回行い,各嚥下において全頭型204chの脳磁計を用いて,脳磁波形と頤下,左側上頸部,左側筋電図を同時収集した。前年度で開発したソフトを改良して,各嚥下の頤下筋電図の中から類似した嚥下パターンを示す嚥下を選択し,その頤下筋電図の立ち上がり時をトリガーとして脳磁波形を加算して,各204chの加算平均脳磁波形を作成した。このデータより,嚥下開始前-1000msから0msにおけるダイポール推定を行った。結果は潜時-1000msから-700msの間に後頭葉にダイポールを3人認めた。潜時-600msから-200msの間に片側の側頭回付近に4人認めた。潜時-300msから-100msの間に左側中心溝下部付近(下方顔面相当部)に6人認めた。1人のみ両側に認めた。したがって命令嚥下における皮質延髄路の開始は左側運動感覚野に局在する可能性が示唆された。しかしながら,被検者間で同じダイポール推定を行っても潜時が大きく違っていた。この原因は文字提示による刺激が,各嚥下によって提示開始時間の差が70ms程度あるためだと考えられるので,光刺激による装置を作成した。

これにより,刺激から頤下筋電図の立ち上がり時までの時間が測定可能となり,各嚥下でほぼ同じ反応時間を示す嚥下を選択可能となった。嚥下障害のリハビリテーションの効果を示す上位中枢の役割を明らかにするために,その基礎となる研究を行った。嚥下運動は従来法の加算平均ではタイムロックが悪いので,電流源推定は推定できない事が多く脳活動を観察することは困難である。その上,嚥下障害者は何十回も嚥下動作を繰り返すことが不可能である。そこで,加算回数が少なく,タイムロックが悪くても推定可能である背景脳活動の事象関連脳磁場について,正常人について研究を行った。対象は神経筋領域疾患の既往ならびにその症状を認めない成人12人(右利き9人,左利き3人;2652歳)とした。光刺激により1ml命令嚥下を約50回行い,各嚥下において全頭型204chの脳磁計を用いて,脳磁波形と頤下,左側上頸部,左側頬部筋電図を同時収集した。前年度で開発したソフトを改良して,各嚥下の頤下筋電図の中から類似した嚥下パターンを示す嚥下を選択し,その頤下筋電図の立ち上がり時をトリガとし,加算平均を行った。脳磁計の各センサーで,Band-pass filterを用いて2Hzずつ,0-40HzのTime frequency chartを作製した。脱同期および同期の基準は嚥下開始前-3500ms-1000msの各センサーの各周波数の平均とし,事象関連脳磁場を作成した。また,その脳活動を観察するために,各センサーの信号を被検者それぞれの脳表に投射するソフトを作成した。脳表における信号の変化より,嚥下開始前-1000msから0msにおける各周波数における事象関連磁場の背景脳活動を調べた。嚥下運動開始前は,β帯域においては,全症例において事象関連同期を認めなかった。事象関連脱同期は中心前回付近と頭頂小葉付近において,右側が左側より広範囲で認めた症例は,それぞれ右利き(9人)では7人,7人,左利き(3人)は2人,3人であった。逆に左側が右側より広範囲で認めた症例はなかった。以上より嚥下運動の背景脳活動に左右差がある可能性が示唆され,過去のPETやfMRIを用いた研究の報告を参考とすると,頭頂小葉付近の脱同期は嚥下の運動のコントロールに関与している可能性が示唆された。また,この事象関連脳磁場の測定は嚥下障害の高次機能を判定するのに有効である可能性が示唆された。
A群レンサ球菌特異的糖鎖を認識するオートファジー誘導機構の解析

オートファジーは生理的な細胞内小器官の分解や、栄養飢餓時のアミノ酸供給源として機能しているが、宿主細胞内に侵入した菌は、細胞質に逃れる菌は選択性オートファジーによって認識される.この過程では、細菌がp62/NDP52などのアダプター分子を介してユビキチンと結合することで、オートファジーによって分解されているとされている。ところが、この菌体の排除に関わるオートファジーでは、菌の種類によって誘導されるオートファジーの様相が著しく異なることから、細胞内に、各菌を特異的に認識する機構が存在することが予測される。そこで、A群レンサ球菌(GAS)を包むオートファゴソーム様液胞(GcAV)の形成における新規のオートファジー調節因子として、ゴルジ体常在型GTPアーゼであるRab30を同定し、その機能を明らかとした。Rab30は、トランスゴルジネットワーク(TGN)小胞が、GcAVに取り込まれて、GcAV形成を促進することを見出した。さらに、この小胞形成に関わる因子として、ホスファチジルイノシトール-4-リン酸(PtdIns4P)に着目した。ウォルトマンニンおよびフェニルアルシンオキシドを用いてTGNに富むホスファチジルイノシトールを枯渇させるとGcAVの形成が完全に抑制された。さらに外因性にPtdIns4Pの補充を行うと、この現象は回復した。さらに、Rab30をノックダウンすることで、がGcAVへのPI4KBの局在を減少させた。最後に、PI4KBノックアウトは、GcAV形成を阻害することによってオートファジーを抑制し、その結果、GASの生存率が増加した。この結果は、通常の飢餓応答でのオートファジーとは異なる、Rab30とPI4KBの協調的機能を含む新規のオートファゴソーム形成メカニズムが存在することを意味している。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。オートファジーは生理的な細胞内小器官の分解や、栄養飢餓時のアミノ酸供給源として機能しているが、宿主細胞内に侵入した菌は、細胞質に逃れる菌は選択性オートファジーによって認識される.この過程では、細菌がp62/NDP52などのアダプター分子を介してユビキチンと結合することで、オートファジーによって分解されているとされている.ところが、この菌体の排除に関わるオートファジーでは、菌の種類によって誘導されるオートファジーの様相が著しく異なることから、細胞内に、各菌を特異的に認識する機構が存在することが予測される.本研究では、菌体表層のユビキチン化に関わる部位の同定と宿主の新規ユビキチン化システムの同定を試みることで、細菌感染特異的なオートファジーの誘導・制御に関わる制御系を明らかとする.A群レンサ球菌の種特異的糖鎖合成系の酵素については、これまでのゲノム解析の結果から、糖鎖の合成そのものに関わる遺伝子群は、gacA, B, C, F, G, H, I, Kの8種類であることが分かっている.これらの8種の合成系の欠失変異体、および菌体表層の莢膜多糖の合成系であるhasA, B, Cの欠失変異体を作成し、各変異体を培養細胞に感染させ、経時的なユビキチンによる認識・オートファジーによる認識を共焦点レーザー顕微鏡により検討を行った.その結果,gacI変異体によってオートファゴソーム形成率の低下が認められた.この結果から,これまで考えられているアダプターモデル以外でも菌体表層の菌種特異的な糖鎖を認識してオートファゴソーム形成に導く経路の存在が推察される.糖鎖合成系は,菌体の表層構造だけでなく,細胞壁の合成にも関わっているため,当初の予定では,遺伝子破壊によって致死となる可能性も考えられた.当初予定した12の糖鎖遺伝子合計系のうち,必須であるA-Cについては,近縁種で必須遺伝子であることが報告されたが,実際にその欠失変異体はできていない.しかし,側鎖の合成系であるD-Lの9つの遺伝子については,欠失変異体およびその相補株の作成に成功した.また細胞への感染系を用いて,そのうちの複数の変異体で,宿主細胞内への侵入率はかわらないものの,著しくオートファゴソームの誘導が減弱する株が分離された.このうち,gacIの欠失変異体がもっともその減弱率が高く,親株に比較するとオートファゴソームそのものが小さく,また不完全な形成を示し,宿主細胞内での認識に菌体表層のA群特異的糖鎖が関わっていることが明らかとなった.オートファジーは生理的な細胞内小器官の分解や、栄養飢餓時のアミノ酸供給源として機能しているが、宿主細胞内に侵入した菌は、細胞質に逃れる菌は選択性オートファジーによって認識される.この過程では、細菌がp62/NDP52などのアダプター分子を介してユビキチンと結合することで、オートファジーによって分解されているとされている.ところが、この菌体の排除に関わるオートファジーでは、菌の種類によって誘導されるオートファジーの様相が著しく異なることから、細胞内に、各菌を特異的に認識する機構が存在することが予測される。本研究では、菌体表層のユビキチン化に関わる部位の同定と宿主の新規ユビキチン化システムの同定を試みることで、細菌感染特異的なオートファジーの誘導・制御に関わる制御系を明らかとする。

A群レンサ球菌の種特異的糖鎖合成系の酵素については、これまでのゲノム解析の結果から、糖鎖の合成そのものに関わる遺伝子群は、gacA, B, C, F, G, H, I, Kの8種類であることが分かっている。これらの8種の合成系の欠失変異体、および菌体表層の莢膜多糖の合成系であるhasA, B, Cの欠失変異体を作成し、各変異体を培養細胞に感染させ、経時的なユビキチンによる認識・オートファジーによる認識を共焦点レーザー顕微鏡により検討を行った。さらに、オートファジー誘導に関わるアダプター分子に着目し、A群レンサ球菌の認識に関わるNDP52分子に着目し、その制御分子の同定を試みた。その結果、A群レンサ球菌感染細胞において、新たに細胞内トラフィッキングに関わるRab35が関わっていることが明らかとした。この結果から,これまで考えられているアダプターモデルにおいても、菌種特異的な制御機構が存在することが明らかとなった。本年度は、A群レンサ球菌感染細胞におけるゼノファジーの誘導機構を明らかとするためにアダプター分子の挙動について詳細に検討を加えたところ、Rab35のGTP結合型はA群レンサ球菌を含むエンドソーム上に蓄積し、NDP52を補充することを明らかとした。さらに、Rab35は、NDP52とユビキチンとの相互作用を促進することも明らかとした。この過程は、Rab35を不活性化するGAPタンパク質の1つであるTBC1D10Aにより阻害されるが、Rab35はTBK1キナーゼによって、NDP52を菌体表層へのリクルートを制御していた。すなわちRab35、TBC1D10AおよびTBK1は、オートファゴソームに対するNDP52の供給を制御することで、オートファゴソームの成熟を促進することを明らかとした。以上のことから、本研究では単に感染によるGcAV形成の分子メカニズムを明らかにするだけでなく、飢餓誘導で誘導される誘導型オートファジーの理解、通常のオートファジーの誘導メカニズムと感染によるオートファジーの違いを明らかとすることができただけでなく、オートファジーの制御による細菌感染が可能であることが示唆された。この内容については、EMBO Journalに掲載された。オートファジーは生理的な細胞内小器官の分解や、栄養飢餓時のアミノ酸供給源として機能しているが、宿主細胞内に侵入した菌は、細胞質に逃れる菌は選択性オートファジーによって認識される.この過程では、細菌がp62/NDP52などのアダプター分子を介してユビキチンと結合することで、オートファジーによって分解されているとされている。ところが、この菌体の排除に関わるオートファジーでは、菌の種類によって誘導されるオートファジーの様相が著しく異なることから、細胞内に、各菌を特異的に認識する機構が存在することが予測される。そこで、A群レンサ球菌(GAS)を包むオートファゴソーム様液胞(GcAV)の形成における新規のオートファジー調節因子として、ゴルジ体常在型GTPアーゼであるRab30を同定し、その機能を明らかとした。Rab30は、トランスゴルジネットワーク(TGN)小胞が、GcAVに取り込まれて、GcAV形成を促進することを見出した。さらに、この小胞形成に関わる因子として、ホスファチジルイノシトール-4-リン酸(PtdIns4P)に着目した。ウォルトマンニンおよびフェニルアルシンオキシドを用いてTGNに富むホスファチジルイノシトールを枯渇させるとGcAVの形成が完全に抑制された。さらに外因性にPtdIns4Pの補充を行うと、この現象は回復した。