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南シナ海を渡った人々:土器の比較研究からみた鉄器時代のベトナムとフィリピンの交流

平成21年度にベトナム中部・ホアジェム遺跡の第二次発掘調査を行った。カムラン湾岸に位置する鉄器時代埋葬遺跡である。この遺跡で甕棺墓に副葬される土器群は、フィリピン中部カラナイ洞穴、タイ南部サムイ島出土土器と酷似する。考古学的な考察から土器の年代は紀元後23世紀と推定され、埋葬人骨の放射性炭素年代もそれを裏付けた。東南アジアに国家が出現する時期、南シナ海を渡って交流した人々の存在が明らかになった。(1)研究目的ベトナム中部カムラン湾に位置する鉄器時代埋葬遺跡ホアジェムから、フィリピン中部のカラナイ洞穴出土資料と酷似する土器が出土したこと(2007年度の発掘調査の成果)を受けて、環南シナ海地域の鉄器時代土器の類似と相違について具体的に探求することを目的とした。最終的な目標は、南シナ海を渡って移動した先史時代の人間集団を、考古学的の面からどのように把握できるのか探求することである。(2)研究方法と成果今年度は二度の海外調査を実施した。まず、2008年8月9日同8月13日にかけて、フィリピン国立博物館において鉄器時代土器の実見と実測、写真撮影をおこなった。これには研究代表者・山形のほか、連携研究者の田中和彦が参加した。フィリピン国立博物館の収蔵庫に保管されているカラナイ洞穴出土土器の実測図を採った。さらに、フィリピン大学を訪問し、1950年代にカラナイ洞穴の発掘調査をおこなったソルハイム博士に面会し意見交換することができた。カラナイ洞穴の土器は胎土や色調、器壁の厚さなどの点でホアジェム遺跡の土器と異なっており、それぞれ別個の地域で製作されたという印象を受けた。冬には2009年2月9日同2月23日にかけて、ベトナム中部高原地帯(コントゥム省、ザライ省、ダックラック省)の鉄器時代遺跡出土資料を調査し、その後カインホア省博物館にてホアジェム遺跡出土資料の補足的な整理作業を実施した。カインホアにおける調査には研究分担者の松村博文と鐘ヶ江賢二が参加し、松村は出土人骨の四肢骨の計測、鐘ヶ江は胎土分析のためのサンプル採取をおこなった。山形は2010年冬のホアジェム遺跡再発掘調査に向けた準備として、カインボア省博物館と話し合いをもった。中部高原の三省においては、コントゥム省ルンレン遺跡の甕棺と副葬遺物を実見し、遺跡現地にも行くことができたことは大きい成果であった。1.研究目的ベトナムとフィリピン、つまり南シナ海両岸の鉄器時代土器の比較研究を基礎として、南シナ海を往来した古代の人々の実態にせまることが究極的な目的である。そのためには、土器が副葬される墓があり、しかも人骨が原位置で検出されることがわかっているベトナム側で調査を進行させ、分析資料の充実を図る必要がある。2.研究方法上記の目的を果たすために発掘調査を実施することでベトナム側と合意し、2007年の発掘調査によってフィリピンと同じ型式の土器を出すことが明らかになった、ベトナム中部カインホア省カムラン市ホアジェム遺跡の再調査を実施することとなった。調査にあたってはベトナム現地が乾季であること、旧正月(今年の場合2月14日)前後の休日期間を勘案し、発掘期間を年度末の2010年3月1日から同20日までとせざるを得なかった。研究代表者・山形は3月6日から現場に入ったが、連携研究者・田中和彦とベトナム人共同研究者が発掘を開始した。研究分担者である形質人類学の松村博文と、土器胎土分析を専門とする鑓ヶ江賢二も参加した。3.研究成果2007年発掘区の周囲数地点で、総面積87m^2を発掘した。その結果、2007年発掘区の隣から5基、別地点から4基の甕棺墓を検出した。後者の墓は従来知られていない型式の甕を用いており、年代が新しくなる可能性がある。ただし副葬土器は2007年出土のものと同じく、フィリピンのカラナイ土器と酷似する。墓域の隣には貝が集中し、貝層に土器片と獣骨が混じる区域が広がっており、人々の生活域(居住址)と判断された。墓域は部分的に生活域と重なっており、貝層の上から甕棺が埋置されたことは明らかである。今回の調査でも五銖銭が副葬された墓が検出された。墓葬全体の年代は後2世紀を中心とするであろう。残りがよい男性の骨が出土した甕棺があり、人々の系統を探る人類学的分析が進むことが期待される。平成21年度にベトナム中部・カインホア省カムラン市ホアジェム遺跡で実施した発掘調査を受けて、平成22年8月、カインホア省博物館において出土遺物の整理を実施した。

山形眞理子、松村博文、研究協力者の田中和彦(上智大学)、ブイ・チー・ホアン(ベトナム南部持続可能発展院)、グエン・キム・ズン(ベトナム考古学院)が参加した。出土した9基の甕棺墓のうち4基の甕と蓋、さらには副葬土器26点について器形復元と実測を行うことができた。発掘と整理の成果について、現地で開催された国際シンポジウム『カインボアの先史・原史考古学』にて山形とベトナム人研究協力者が発表し、田中はフィリピンとベトナムを含む環南シナ海地域の鉄器時代土器について発表した。甕棺内出土人骨のAMS年代が後23世紀、伸展葬人骨が前12世紀、貝層が前800年頃という測定結果から、この遺跡の利用が複数回におよんだことがわかる。甕棺墓の年代は予想通りで、所謂初期国家の出現期と重なる。鐘ヶ江賢二はホアジェム出土土器30点について蛍光X線分析を行った。その結果、原料粘土に幾つかのグループがあることが判明した。そのグルーピングが土器自体の型式や用途と有意に結びつくかどうか、検討中である。いずれのグループも在地産粘土を利用した可能性が高い。松村は甕棺墓と伸展葬の人骨9体の頭骨と歯の形態学的データを採取し、2007年以前に出土した人骨データとも合わせ生物統計学的分析を行った。ホアジェムの人々は東南アジア先住集団の系譜に属さず、中国からの影響が大きいとみられる他の東南アジアや中国南部の集団に近いことが明らかになった。ただし北のドンソン文化とは異なり、島嶼部の東南アジア人に近い。以上の結果は、南シナ海を超えて移動した鉄器時代集団の実態に迫る重要なデータをもたらした。
悪性腫瘍の発生・転移においてDPP-4が演じる分子機構の解明

我々のグループではこれまでにDPP-4を血糖降下のターゲットとしてのみならず、膜結合タンパクとして細胞外基質と細胞内ネットワークとの相互作用を行う重要な分子であると考え研究を行ってきた。これまでの研究結果からは、DPP-4阻害は抗炎症・線維化抑制作用を介し糖尿病腎症の発症・進展抑制に寄与する可能性が示唆される。しかし、解析を進めていく中で病態・組織によりDPP-4阻害が及ぼす影響が異なることが明らかとなった。in vitroでは正常乳腺上皮・乳癌細胞においてDPP-4阻害はEMTを誘導し、またin vivoでは同種乳癌細胞移植マウスにおいてDPP-4阻害により肺転移が増加した。DPP-4はセリンプロテアーゼでありDPP-4阻害による種々の変化は、実際の生体内では膜タンパクであるDPP-4を阻害することによる直接作用以外にDPP-4の酵素活性低下により、その基質による変化の可能性もあり、実際に我々はin vitroにおいてDPP-4阻害薬投与によりDPP-4の基質であるCXCL12およびその受容体CXCR4が増加し、CXCL12/CXCR4シグナル依存的にmTORが活性化し、EMTプログラムが誘導されること、in vivoではCXCR4阻害薬投与により腫瘍サイズの縮小・転移が抑制されることを確認している。EMTは必要条件ではないが癌の浸潤・転移、化学療法への耐性獲得に関与するとされており、今回の検討ではDPP-4阻害により癌の転移・化学療法への耐性獲得が増加することが予想される。我々は金沢医科大学病院で乳癌が見出された患者のデータ、手術標本を有しており、ヒト乳がん細胞においてこれらの分子の発現に関する解析、EMTプログラムの確認に関しても院内の倫理委員会承認済みである。当初は自然発癌モデルの乳癌細胞において網羅的解析を行うことで、DPP-4阻害が癌転移に及ぼす中心シグナルの同定を予定していたが、予備的検討を行う過程でCXCL12/CXCR4シグナルを介したmTOR経路がDPP-4阻害による乳癌転移に影響を及ぼすことが明らかとなった。その解析に日数を要したため研究計画の遂行はやや遅れた。予備的検討で明らかになったCXCL12およびDPP-4をノックアウトした乳癌細胞を用いた解析を予定している。現在のところ同細胞を用いて、薬剤耐性に及ぼす影響に関するin vivoおよびin vitroでの解析および、mTORの薬物的阻害が乳癌転移に及ぼす影響に関するin vivoでの解析を開始しており、解析を継続する。また、乳癌手術標本の解析も順次行う。今年度は予備的検討で明らかとなったCXCL12/CXCR4シグナルに介する解析に時間を費やした。その結果、当初予定していた自然発癌マウスモデルを使用した動物実験を行うことができず、当該年度に使用予定であった科研費の全て使用するには至らなかった。次年度は現在行なっているCXCL12/CXCR

4シグナルのさらなる解析および手術標本の解析を行うとともに、本年度に予定していたが実施に至らなかった自然発癌マウスモデルにDPP-4阻害薬を投与し、発癌・転移に関する網羅的解析を行い、その調節因子を同定する解析も併せて行い、DPP-4阻害が癌の転移に及ぼす影響に関する検討のさらなる深化および新規調節因子の同定を試みるために、本年度で未使用分の研究費と次年度に請求する研究費を合わせて使用する予定である。
癌抑制遺伝子(p53, p16)の導入による悪性脳腫瘍に対する遺伝子療法の研究

我々は脳腫瘍の遺伝子治療を目的として、細胞周期を制御する遺伝子の腫瘍細胞での発現の検討とその遺伝子導入による抗腫瘍効果を研究してきた。平成8年度から平成10年度までに行った研究結果について報告する。1)脳腫瘍における癌抑制遺伝子(p53,p16、p21、p27)の異常とその発現の研究神経膠腫におけるp53,p16,等の遺伝子異常やp53,p16、p21、p27の発現の関係を検討した。p53,p16,等の遺伝子異常は、神経膠腫の発生や悪性化に関与している事を明らかにし、さらにp27、cyclin Eの発現と神経膠腫の予後と強く影響していることを明らかにした。2)アデノウイルスベクターの脳腫瘍に対する遺伝子導入法の検討強力なCAGプロモーターを用いたアデノウイルスベクター(AdexCALacG)を作成し、脳腫瘍細胞に対する遺伝子導入をin vitro及びin vivoで検討した。その遺伝子導入効率は非常に高く有用な遺伝子導入法と考えられ、これらのベクターを用いた薬剤感受性遺伝子治療を検討した。3) p53遺伝子治療の研究アデノウイルスベクターを用いてp53遺伝子をグリオーマ培養細胞に導入し、温度感受性を検討した結果、p53に変異がみられた細胞に正常p53遺伝子を導入すると腫瘍細胞の温度感受性が明らかに増加することが判明した。さらに、p21、p27の発現の変化についても検討した。以上の研究結果より、脳腫瘍の発生や悪性化に癌抑制遺伝子や細胞周期関連遺伝子が強く関与していることが明らかとされ、これらの癌抑制遺伝子を利用した脳腫瘍に対する新たな遺伝子治療の可能性を示した。我々は脳腫瘍の遺伝子治療を目的として、p53,p16など細胞周期を制御する遺伝子の腫瘍細胞への導入とその抗腫瘍効果を検討している。今年度に行った研究とその結果は下記の如くである。1)我々の教室で手術により得られた脳腫瘍組織での癌抑制遺伝子(p53,p16)の異常を検討した。その結果と増殖能との関係を論文として投稿中である。2)我々が継代している数十種類のグリオーマ培養細胞での癌抑制遺伝子(p53,p16)の異常を検討した結果、大半の腫瘍細胞でp53遺伝子の異常を認めた。3)p53遺伝子を組み込んだアデノウイルスベクターを293細胞で増殖させ高濃度のベクターを作成した。4)そのベクターを用いてp53遺伝子をグリオーマ培養細胞に導入し、p53遺伝子導入が培養細胞の温度感受性に及ぼす影響を検討した結果、p53に変異がみられた細胞に正常p53遺伝子を導入すると腫瘍細胞の温度感受性が明らかに増加することが判明した。以上の研究結果より、脳腫瘍の発生や増殖に癌抑制遺伝子(p53,P16)が強く関与していることが明らかとなった。また、これらの癌抑制遺伝子を脳腫瘍細胞に導入することにより腫瘍の増殖能を低下させ、温熱療法に対する感受性を増加させ得ることが明らかとなり、癌抑制遺伝子導入による遺伝子治療の有効性が強く示唆された。今後は、他の遺伝子治療および従来の治療法である放射線療法や化学療法との併用効果の検討、ラットおよびマウスの実験的脳腫瘍モデルでの遺伝子導入効率、抗腫瘍効果の検討、等を行い、この遺伝子治療の脳腫瘍への臨床応用をめざして研究を進める予定である。我々は脳腫瘍の遺伝子治療を目的として、細胞周期を制御する遺伝子の腫瘍細胞での発現の検討とその遺伝子導入による抗腫瘍効果を研究している。平成9年度に行った研究とその結果は下記の如くである。1)脳腫瘍における癌抑制遺伝子(p53,p16、p21、p27)の異常とその発現の研究我々の教室で手術により得られた脳腫瘍組織で検討しており、p53の遺伝子異常と発現、p21の発現及び増殖能との関係を明らかとし、論文に発表した。2)アデノウイルスベクターの脳腫瘍に対する遺伝子導入法の検討

脳腫瘍細胞に対する遺伝子導入効率を高めるために、強力なCAGプロモーターを用いたアデノウイルスベクター(AdexCALacG)を作成し、脳腫瘍細胞に対する遺伝子導入をin vitro及in vivoで検討した。その遺伝子導入効率は非常に高く有用な遺伝子導入法と考えられ、その結果を論文に投稿中である。3)p53遺伝子治療の研究アデノウイルスベクターを用いてp53遺伝子をグリオーマ培養細胞に導入し、温度感受性を検討した結果、p53に変異がみられた細胞に正常p53遺伝子を導入すると腫瘍細胞の温度感受性が明らかに増加することが判明した。以上の研究結果より、脳腫瘍の発生や増殖に癌抑制遺伝子が強く関与していることが明らかとなった。今後はこれらの癌抑制遺伝子を脳腫瘍細胞に導入することにより、温熱療法、放射線療法や化学療法との併用効果の検討、ラットおよびマウスの実験的脳腫瘍モデルでの抗腫瘍効果の検討、等を行い、この遺伝子治療の脳腫瘍への臨床応用をめざして研究を進める予定である。我々は脳腫瘍の遺伝子治療を目的として、細胞周期を制御する遺伝子の腫瘍細胞での発現の検討とその遺伝子導入による抗腫瘍効果を研究してきた。平成10年度に行った研究結果について報告する。1)脳腫瘍における癌抑制遺伝子(p53,p16、p21、p27)の異常とその発現の研究神経膠膜におけるp27、cyclin Eの発現の関係を検討し、これらの琵現が神経膠腫の予後に強く影響していることを明らかにした。2)アデノウイルスベクターの脳腫瘍に対する遺伝子導入法の検討強力なCAGプロモーターを用いたアデノウイルスベクター(AdexCALacG)を作成し、脳腫瘍細胞に対する遺伝子導入をin vitro及びin vivoで検討した。その遺伝子導入効率は非常に高く有用な遺伝子導入法と考えられた。3) p53遺伝子治療の研究アデノウイルスベクターを用いてp53遺伝子をグリオーマ培養細胞に導入し、温度感受性を検討した結果、p53に変異がみられた細胞に正常p53遺伝子を導入すると腫瘍細胞の温度感受性が明らかに増加することが判明した。さらに、p21.p27の発現の変化についても検討した。以上の研究結果より、脳腫瘍の発生や悪性化に癌抑制遺伝子や細胞周期関連遺伝子が強く関与していることが明らかとされ、これらの癌抑制遺伝子を利用した、脳腫瘍に対する新たな遺伝子治療の可能性を示した。
ペプチド結晶内空間への生体高分子の包接とその応用

本研究では、トリペプチドがフォールディングしたヘリックスを基盤とする結晶性配位ネットワーク(ペプチド結晶と呼ぶ)の巨大なキラル空間を用いて、生体高分子を認識することを目的とし研究を進めてきた。特に多様な構造の生体高分子に対して適したサイズのキラル空間を提供するために、ペプチド結晶の構造バリエーションを増やす試みを進めてきた。昨年度までに、ペプチド結晶の自己組織化に用いる銀イオンの対アニオンを変更することで、六角柱状のチャネル(2.2ナノメートル径)と四角柱状のチャネル(1.5ナノメートル径)の構築に成功し、モデル高分子としてPEG鎖の内包にも成功していた。また、ペプチド配位子の末端へアミド官能基を導入することで、2.8ナノメートル径もの巨大なナノチャネルをもつペプチド結晶の構築にも成功していた。本年度の研究では、これまで用いてきたペプチド配位子のペプチド配列を大きく変化させることにより、より多様な構造バリエーションの構築を試みた。まず、トリペプチド配位子の1つのアミノ酸残基に水酸基をもつトレオニンを用いることで、銀イオンとの自己組織化によって極めて複雑な絡まり分子構造をもつトポロジー分子の構築に予想外にも至った(絡まりの複雑さを示す最小交点数12は世界記録)。これは、水酸基間に働く水素結合によって、ペプチドヘリックスが精密に三交差構造を形成し、それがさらに精密に自己集合したためであることも明らかにした。また、βシート配座を取りやすいテトラペプチド配列とループ配座を取りやすいトリペプチド配列を連結したペプチド配位子を設計し、亜鉛イオンと自己組織化させることにより、精密なβバレル構造を構築することにも成功した。人工的に精密なβバレル構造を構築した例はこれまで存在せず、世界初の成果となった。このように、従来のペプチド結晶から大きく飛躍した新奇ペプチド構造体の創出に成功した。平成29年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、ペプチドヘリックスを基盤とする結晶性配位ネットワーク(ペプチド結晶とよぶ)の巨大なキラル空間を用いて、生体高分子を認識することを目的としている。多様な構造の生体高分子に対して適したサイズのキラル空間を提供するために、まず、ペプチド結晶の構造バリエーションを増やす試みを行った。ペプチド結晶の自己組織化に用いる銀イオンのアニオンを変更することで、既存の六角柱状のチャネル(2.2ナノメートル径)から四角柱状のチャネル(1.5ナノメートル径)へと構造変換を行った。また、その際、既存のトリペプチド配位子のアミノ酸残基の一部構造改変した配位子や、トリペプチド配位子の末端に官能基を導入した配位子を用いることで、チャネル内壁のねじれ構造の誘起や内面官能基化が可能であることも明らかにした。このようなペプチド結晶の誘導体化は、ペプチド配位子のらせん配座特有の構造柔軟性により可能となることも、結晶構造解析によって明らかにした。続いて、ペプチド結晶内への分子包接も検討した。親水性の合成高分子であるポリビニルピロリドンやポリエチレングリコールを、極性溶媒中に高濃度に溶解させ、そこへペプチド結晶を数日間浸すことで、高分子をペプチド結晶のナノチャネル内へ包接できることを明らかにした。以上、本研究では、ペプチドヘリックスを基盤とするペプチド結晶の様々な誘導体化およびそのらせん状ナノチャネルへの親水性高分子の包接を達成した。研究開始時には、1例のみであったペプチド結晶(ペプチドヘリックスを基盤とする結晶性配位ネットワーク)を、ナノチャネルの形状・サイズや、ねじれ方、そして内面の官能基の性質といった点において、誘導体化に成功しており、材料として大きく広がりつつあると考えられる。また、創出したペプチド結晶のナノチャネルを用いて、親水性高分子の包接に着手できており、本研究の大きな目標である生体高分子の包接に向けて、順調に進展していると考えられる。多様な構造の生体高分子に対して適したサイズのキラル空間を提供するために、ペプチド結晶の構造バリエーションを増やす試みを進めている。昨年度までに、ペプチド結晶の自己組織化に用いる銀イオンの対アニオンを変更することで、六角柱状のチャネル(2.2ナノメートル径)と四角柱状のチャネル(1.5ナノメートル径)の構築に成功していた。本年度の研究では、トリペプチド配位子の末端への官能基の導入を検討し、官能基間の相互作用によって新しい構造を構築することを目指した。その結果、アミド官能基を有するトリペプチド配位子では、アミド基への種々の相互作用(銀の弱い配位結合と対アニオンの水素結合)が形成されることによって、2.8ナノメートル径の巨大な六角柱状のチャネルが構築できることを明らかにした。これは、生体高分子の代表例である、DNA二重らせん(標準的なB型二重らせんでは、直径2.5ナノメートル程度)も包接できるサイズのナノ空間の構築を達成したといえる。また、ヨウ素を官能基として導入したトリペプチド配位子からは、銀とペプチド配位子から形成する配位ポリマーが無数の結び目となって連なった「poly-knot」構造が得られることも明らかにした。これは、ヨウ素原子と銀イオン間に弱い相互作用が働いたためである。このようなユニークなトポロジー構造の合成例は前例がない。このように、本手法はチャネルの系統的な拡張に留まらず、ユニークなトポロジーをもつナノ構造を構築できることを明らかにすることが出来た。ペプチド結晶の構造構築において、次々と新しい展開が生まれており、順調に進展しているといえる。

研究開始当初は、2.2ナノメートル径の六角柱状チャネルをもつ1種類のペプチド結晶のみであったのに対し、用いる銀イオンの対アニオンの種類やペプチド配位子末端へ導入した官能基の効果によって、1.5ナノメートル径の四角柱状、および2.8ナノメートル径の六角柱状のチャネルを系統的に構築することに成功している。特に、2.8ナノメートル径のチャネルは、生体高分子の代表例であるDNA二重鎖(標準的なB型二重らせんでは、直径2.5ナノメートル程度)を包接できるサイズであり、ナノ空間の構築という観点では当初の目標に達したといえる。これらの新しく構築したペプチド結晶では、チャネル内表面へ精密にその官能基を配置することにも成功しており、ペプチド結晶のナノチャネルの構造バリエーションを広げる試みが順調に進展しているといえる。また、ペプチド結晶内へのゲスト分子包接の試みも進んでおり、親水性ポリマーの包接とそのX線構造解析の予備的な知見が得られている。本研究では、トリペプチドがフォールディングしたヘリックスを基盤とする結晶性配位ネットワーク(ペプチド結晶と呼ぶ)の巨大なキラル空間を用いて、生体高分子を認識することを目的とし研究を進めてきた。特に多様な構造の生体高分子に対して適したサイズのキラル空間を提供するために、ペプチド結晶の構造バリエーションを増やす試みを進めてきた。昨年度までに、ペプチド結晶の自己組織化に用いる銀イオンの対アニオンを変更することで、六角柱状のチャネル(2.2ナノメートル径)と四角柱状のチャネル(1.5ナノメートル径)の構築に成功し、モデル高分子としてPEG鎖の内包にも成功していた。また、ペプチド配位子の末端へアミド官能基を導入することで、2.8ナノメートル径もの巨大なナノチャネルをもつペプチド結晶の構築にも成功していた。本年度の研究では、これまで用いてきたペプチド配位子のペプチド配列を大きく変化させることにより、より多様な構造バリエーションの構築を試みた。まず、トリペプチド配位子の1つのアミノ酸残基に水酸基をもつトレオニンを用いることで、銀イオンとの自己組織化によって極めて複雑な絡まり分子構造をもつトポロジー分子の構築に予想外にも至った(絡まりの複雑さを示す最小交点数12は世界記録)。これは、水酸基間に働く水素結合によって、ペプチドヘリックスが精密に三交差構造を形成し、それがさらに精密に自己集合したためであることも明らかにした。また、βシート配座を取りやすいテトラペプチド配列とループ配座を取りやすいトリペプチド配列を連結したペプチド配位子を設計し、亜鉛イオンと自己組織化させることにより、精密なβバレル構造を構築することにも成功した。人工的に精密なβバレル構造を構築した例はこれまで存在せず、世界初の成果となった。このように、従来のペプチド結晶から大きく飛躍した新奇ペプチド構造体の創出に成功した。ペプチド結晶のナノチャネル内への生体高分子の包接を検討する。
昆虫機械受容系の熱雑音感受性と中枢における微弱信号抽出機構

本研究では、コオロギ気流感覚細胞の発火時刻揺らぎのエネルギー感度を測定し、(1")"この機械受容器のエネルギー閾値がkT程度であること、(2")"感覚細胞の発火時刻の揺らぎは互いに無相関な内部雑音によること、(3")"外部の微弱な信号成分が感覚神経細胞同士の発火時刻の共分散(発火時刻が共に早まったり遅れたりする傾向)として中枢へ送られていること、を明らかにした。つまり、コオロギ気流感覚細胞は常温300°Kの分子1個の運動エネルギーkT程度の感度を持ち、熱雑音(分子のブラウン運動)に揺すられてStochasticなサンプリングを起こして神経パルスの発火時刻のランダムな変動として中枢へ持ち込んでしまうこと、がわかった。現在、中枢の介在神経は熱雑音が互いに無相関であることを利用して、熱雑音以下の微弱な外部信号を多数の感覚入力の共通成分として抽出するシナプス統合機構を持つことを、明らかにするため、様々な周波数を含むガウス白色雑音を刺激波形として用い、閾値付近の刺激対する内部雑音の効果を情報伝送量として表現する計測を進めている。これによって、内部熱雑音の強度とスペクトル帯域の推定が可能となり、昆虫の神経系が情報量最大化の設計原理に従っていることを実証できる。この計測にはさらに2年間を要する見込みである。
他殖性アカクローバー染色体地図のインティグレーション

マメ科他殖性の飼料作物アカクローバ(Trifolium pratense L.,HR;2n=2x=14,;440Mb)の体細胞分裂前中期染色体上に,26Sおよび5S ribosomal RNA gene(rDNA)と遺伝的連鎖地図上のマーカーを含むBACクローンを用いてFISH法を行った。各連鎖群は対応する染色体に位置付けられ,LG1,LG2,LG3,LG4,LG5,LG6,LG7は,第4,2,6,5,1,7,3番染色体に相当した。また,染色体画像解析プログラムCHIAS4によって,染色体長,相体長,腕比,シグナル位置を計測し,平均化を行ってイディオグラムを作成し、アカクローバの定量的染色体地図と高精細遺伝的連鎖地図を統合(インテグレーション)した。染色体統合地図は,マメ科植物のマーカー育種や分子育種研究のための有効な遺伝情報を得ることに寄与する。マメ科他殖性の飼料作物アカクローバ(Trifolium pratense L.)は、他殖性の二倍体(2n=2x=14)で、ゲノムサイズは440Mbである。本研究では、育成されたHR系統およびR130系統を用い、定量的染色体地図作製のためのfluorescence in situ hybridization (FISH)マッピングならびに画像解析を行った。体細胞分裂前中期染色体を調整し、26Sおよび5Sribosomal RNA gene (rDNA)と遺伝的連鎖地図上のマイクロサテライトマーカーを含む28種類のBacterial Artificial Chromosome (BAC)クローンを用いたFISHマッピングを行った。次に得られた画像について、画像解析プログラムCHIAS3の解析ステップをインタラクティブな要素を取り入れた半自動化を行い改良したCHIAS4を用いて、7対のアカクローバ染色体を解析した。今年度、得られた主要な結果としては、遺伝的連鎖地図の各連鎖群(Linkage group; LG)の両末端側に相当するBACクローンを対応する染色体に位置付けた。LG1、LG2、LG3、LG4、LG5、LG6、LG7は、それぞれ、第4、2、6、5、1、7、3番染色体に根当した。さらに、CHIAS4により、染色体の凝縮型(Condensation pattern;CP)を計測し、染色体長、相体長、腕比、FISH蛍光シグナルの位置を計測し、平均化を行って、定量的染色体地図を作成した。また、反復配列の存在様式を理解するために、アカクローバにアラビドプシス型テロメア配列が染色体末端に存在し、種特異的な動原体局在性の反復配列が存在することを証明した。これらの成果によって、他殖性マメ科植物アカクローバで初の定最的染色体地図を完成させ、その染色体地図を遺伝的連鎖地図に完全にインティグレーションできた。本研究の定量的染色体地図は、マメ科他殖性植物で世界初であり、日本発の最も詳細なゲノム解析を行ったアカクローバを他殖性植物のゲノム解析モデルとして確立したものである。初年度に染色体地図構築に用いたHR系統と異なる遺伝子型をもつアカクローバ両親系統5系統について、染色体レベルでの転座、欠失の有無を検証した。HR系続からクローニングした26SrDNAを用いてFISH法を行ったところ,HRにおいては、第1、6、7染色体に26SrDNA遺伝子座が検出され、第6染色体については、相同染色体の片方のみに存在するヘテロ性を有し、挿入または欠失であることが推定される。HRの第6染色体における26SrDNAのヘテロ性が、周辺の遺伝子の組換え価を抑制し、周辺遺伝子の連鎖を招くなどの連鎖地図の歪みは、遺伝的連鎖地図には表れていないため、表現型に影響を及ぼさないといえる。一方、R130、NS10、H17L、Violetta系統では第1、7染色体、M366系統では第1染色体に26SrDNAの遺伝子座が存在するが、全て相同染色体にホモ型に遺伝子座が検出され、ヘテロ性は見られなかった。また、5SrDNA遺伝子座について系統間の多型性は見られなかった。BACクローンRCS6954は、6系統において同じように、ペリセントロメアに特異的なシグナルを検出したことから、アカクローバの種に共通して存在するペリセントロメア特異的反復配列を有することが示唆される。個々の染色体ごとにシグナル強度は異なっており、各系統に共通して第2染色体のシグナルは最も強く、第6染色体のシダナルは弱かった。これはペリセントロメア領域における反復配列のコピー数の違いによるものと考えられる。

また、他のBACクローンを用いた場合は、座上する染色体に6系統間で違いは見られなかった。これらの結果から、アカクローバの染色体は他殖性であるにもかかわらず保存性が高く、大規模な染色体の転座、重複などの染色体の再編成は起きていないと考えられる。高密度連鎖地図で用いられている両親系統のHR、R130、NS10、H17L、Violetta、M366系統(2n=14)を用い、ジェノタイプ比較を行った。HR、R130は高精細遺伝的連鎖地図作成親、NS10、H17Lはコンセンサス地図作成親、Violetta、M366はスイスマッピング集団後代である。H20年度に用いたBACクローンについて、染色体レベルでの転座の有無について検討した。体細胞分裂前中期染色体上に、26S rDNAおよびペリセントロメア特異的クローンをプローブとしたマルチカラーFISHを行った。系統間のrDNAの多型性については、以下の通りである。各系統共通して第1、第7染色体に26S rDNA座が検出された。そのうちHR系統では第6染色体にヘテロ性が検出され、M366では第1染色体にのみ26S rDNA座が検出された。ペリセントロメア特異的クローンおよびBACクローンはNS10、およびHRで同じ位置に座乗した。また、ミヤコグサTACクローンをFISHによってアカクローバHRの染色体上に位置付けた。ミヤコグサ第5染色体に位置するTM0048 (LG5)は、アカクローバ第3染色体長腕介在部に検出され、染色体レベルでの比較マッピングに、マメ科共通マーカーとしてミヤコグサのTACクローンが使用可能であることが証明された。26S rDNAにハプロタイプが認められたにも関わらず、ヘテロな領域について遺伝的連鎖地図上に連鎖解析の歪みは表れなかった。26S rDNA座のヘテロ性は減数分裂の対合に影響を及ぼさないと考えられる。また、7連鎖群に相当するBACクローンは、各系統の染色体上で同じ位置に座乗した。これにより、アカクローバの系統間で染色体の相互転座は起きていないと考えられる。本研究で完成したアカクローバの定量的染色体地図は、他殖性植物で初の完全染色体地図である。
付随的語彙学習を通した既知語知識の再構築

本研究全体の目的は、リーディングを通して付随的に既知語の意味が学習されるのかを調べることである。この目的を達成するために平成21年度はまず学習者にとって少なくとも1つの意味が既知である語について、他の意味がどの程度習得されているのかを調べた。このため、まず日本人英語学習者用の語彙リストであるJACET 8000のレベル1に掲載されている語で、且つ2つ以上の異なる意味を持っている単語7語を選択した。この際、「多義ネットワーク辞典」を参考として選択した。実験の結果、参加者の中でも語彙サイズが比較的大きい学習者(3000語前後)であっても小さい学習者(2000語前後)であっても、その他の意味の定着割合が中心義の定着割合よりも有意に低かった。また、語彙サイズ、中心義についての知識、その他の意味についての知識の相関係数を調べた結果すべての値が有意であったが、語彙サイズとその他の意味についての知識の偏相関係数は有意にはならなかった。したがって、単語について複数の意味の知識を持つことと語彙サイズの関係は小さいと考えられる。しかし、扱っている語が既知語であるため、学習者がどの程度目標語を知っているのかについての個人差が大きいため、付随的語彙学習の研究を行うよりもまず、既知語の語彙知識の構造を詳細に調査することが必要であると判断した。上記の実験結果を基に、中心義ではあるが日本語の訳語が2つ以上あり、かつ中心義以外の意味についての訳語も3つ以上ある単語計4語について、単語の中のどのような意味がより学習者に理解されているのかを調査するための実験を行った。この結果、訳語として使われた日本語の関連度よりも、意味が中心義か、それとも中心義以外の意味かという要因の方が学習者の語彙知識に大きな影響を及ぼしていることが判明した。更にこの研究結果に基づいて、中心義とその他の意味に焦点を絞り、日本人英語学習者が中心義を知っており且つその他の意味を知らない場合について、その目標語をどのように解釈するのかを調査した。具体的には、意味同士の関連性が強い多義語、意味同士の関連性が弱い多義語、そして意味同士の関連性が無い同音異義語の解釈を比較するためのデータを収集した。この際、「多義ネットワーク辞典」を参考として、ある単語が中心義として使用されている文と、中心義以外(メトニミー、メタファー、シネクドキ)で使用されている文をペアとした。その結果、参加者の中でも語彙サイズが比較的大きい学習者(3000語前後)であっても小さい学習者(2000語前後)であっても、その他の意味の定着割合が中心義の定着割合よりも有意に低かった。

また、語彙サイズ、中心義についての知識、その他の意味についての知識の相関係数を調べた結果すべての値が有意であったが、語彙サイズとその他の意味についての知識の偏相関係数は有意にはならなかった。したがって、単語について複数の意味の知識を持つことと語彙サイズの関係は小さいと考えられる。この研究を基に、中心義ではあるが日本語の訳語が2つ以上あり(例:break「壊す」、「割る」)、かつその他の意味も3つ以上ある単語計4語について、どのような意味がより学習者に理解されているのかを検証する実験を行った。この結果については現在分析中である。平成21年度に行った研究の続きとして、学習者が既に知っている単語の知識がどのように再構築されているのかを調べた。前年度には、日本語の訳語が2つ以上ある意味が中心義を持ち(例:breakの中心義には「壊す」、「割る」などの訳語がある)、かつ中心義以外の意味についての訳語も3つ以上ある単語計4語について、単語の中のどのような意味がより学習者に理解されているのかを検証するためのデータ収集を行ったため、このデータについて分析を行った。この結果、訳語として使われた日本語の関連度よりも、意味が中心義か、それとも中心義以外の意味かという要因の方が学習者の語彙知識に大きな影響を及ぼしていることが判明した。この結果についてはthe 20th European Second Language Associationと第3回JACET英語語彙研究会&英語辞書研究会合同研究大会で発表を行い、現在投稿論文を執筆中である。この研究結果に基づいて、中心義とその他の意味に焦点を絞り、日本人英語学習者が中心義を知っており且つその他の意味を知らない場合について、その目標語をどのように解釈するのかを調査した。このテーマについてはUshiro, Hoshino et al.(2010)でも発表されているが、目標語の特徴の違いによる解釈の変化については研究されていない。具体的には、意味同士の関連性が強い多義語、意味同士の関連性が弱い多義語、そして意味同士の関連性が無い同音異義語の解釈を比較するためのデータを収集した。この結果については、今夏の学会で発表する予定である。
金属錯体と人工ペプチド脂質よりなるハイブリッド膜の触媒機能

アミノ酸残基を導入した合成ペプチド脂質は水溶液中で会合し、直径400800Åの極めて安定な二分子膜ベシクルを形成する。この二分子膜は、疎水性相互作用とアミノ酸残基間の水素結合により会合したナノ組織体である。本研究では、この二分子膜に金属錯体を組み込み新しい触媒系の開発を行った。ビタミンB12依存性酵素のX線構造解析が最近報告され、ビタミンB12分子にはタンパク中のヒスチジンが下方配位子として存在していることが明らかとなった。そこで、二分子膜型ビタミンB12人工酵素の構築分子としてヒスチジン残基を有する合成ペプチド脂質を合成した。さらにビタミンB12を二分子膜ベシクル中に取り込むために、ビタミンB12の側鎖のアミド結合をエステル結合に変換した疎水性ビタミンB12を合成した。ヒスチジン残基を有する合成脂質はアラニン残基をもつ人工脂質と水中で均一に混合し、安定な二分子膜ベシクルを形成した。これらの合成ペプチド脂質と疎水性ビタミンB12との組み合わせにより二分子膜型B12人工酵素を構成し、炭素骨格組み替え反応を行った。基質が軸位に結合した疎水性ビタミンB12をメタノール中に溶解した場合、光照射しても異性化生成物は全く生成しなかった。一方、アラニン残基をもつ人工脂質が形成する二分子膜中では7%、さらにヒスチジン残基をもつ人工脂質を混合すると30%をこえる異性化生成物が得られた。このことから、二分子膜の反応場効果および下方配位子の存在が重要であることが明らかとなり、この2つがともに働く場合に異性化反応が進行しやすいことを見出した。この結果は、天然酵素においても、炭素骨格組み替え反応にはビタミンB12に配位するヒスチジン残基と、アポタンパクが提供するミクロ環境(脱水和とかご効果)が重要な影響を及ぼしていることを示唆している。
サスティナブルな視点を導入した家庭科カリキュラム構築

家庭科教育における「サスティナブルな視点」(=持続可能な生活・暮らし方の視点)とは何かを明らかにし,高等学校における家庭科の教科書を対象に,サスティナブルな視点の記述の有無とその内容を分析した。その結果,学習指導要領の改訂を重ねるに伴って,食生活,衣生活,住生活のいずれもサスティナブルな視点が豊かな内容を含む教科書へと変遷していることが明らかとなった。その豊かな学習内容をもった教科書を使いこなすことのできる教員の養成や研修,及び誰でもが使える実践づくりが課題であると筆者らは考えている。1.平成18年度は、まず研究対象の検定教科書を収集した。以下の通りである。(1)小学校家庭科は、平成18年度用の東京書籍と開隆堂の家庭科で、2社2点。(2)中学校の「技術・家庭」は、小学校と同様に平成18年度用の東京書籍と開隆堂の「技術・家庭家庭分野」で、2社2点。(3)高等学校家庭科は、2006年4月発行の「家庭基礎」「家庭総合」の見本本を各出版社から取り寄せて収集した。「家庭基礎」は7社11点、家庭総合は7社10点(ただし一橋出版は旧版)。2.18年度は、分析視点と分析方法について検討し、特に高校「家庭総合」を中心に分析した。高校「家庭総合」の内容は、(1)人の一生と家族・家庭、(2)子どもの発達と保育・福祉、(3)高齢者の生活と福祉、(4)生活の科学と文化、(5)消費生活と資源・環境、の5つの内容((6)ホームプロジェクトと学校家庭クラブは除いた)に区分されので、この内容ごと分析した。分析視点は以下の4つである。(1)現在の暮らしに見出されるサスティナブルな暮らしを妨げる生活課題について記述しているか。(2)個人レベルのサスティナブルな暮らし方について記述しているか。(3)サスティナブルな暮らしを妨げる生活課題を、社会的に解決しようとする動きや取り組みについて記述しているか。(4)サスティナブルな暮らしを妨げる生活課題の社会的解決に向けて、子ども自身の主体的な参画を促すことについて、記述しているか。3.現在、分析途中であるが、各自が分担して分析しているため、記述内容における「視点」の解読に齟齬や乖離があり、この4つの視点をどう確定するかは、今後も検討する必要がある。4.高校「家庭総合」は、上記の視点のうち「視点(4)」までを言及している教科書は少ないことがほぼ明らかになった。小学校及び中学校の家庭科教科書は、「視点(1)と(2)」は記述されているが、分量と内容ともにわずかであることが明らかになった。1.平成18年度の研究成果の一部を口頭報告し、課題を明示することによって19年度の研究計画に生かすことにした。2.高校家庭科の内容を構成する食物,住居,被服,家族,保育の各分野の記述内容について,4つの視点がなかなか合致できないことが明らかになった。したがって,食物,住居,家族,保育などの内容を比較検討はできないことが判明したので、それぞれの分野ごとに,4つの視点の「ぶれ」がないように留意して各教科書の記述内容を分析考察することにした。3.食物,住居,被服,家族,保育などの各分野におけるサスティナブルな視点に関わるキーワードを抽出した。この抽出レベルもそれぞれの分野で異なるが,次年度はこのキーワードを基準にして,過去の教科書を分析し経年変化を明らかにすることにした。4.教科書ごとに,あるいは経年変化を分析するために,「サスティナブルな視点」=S点として,視点1=1点,視点2=2点,視点3=3点,視点4=4点,という重み付けをして点数化する方法が提案され、住居分野の結果が示された。明らかに経年変化では,現行教科書においてS点が高いことが実証され、また教科書別でもキーワードごとにS点の差異があることが明らかになった。次年度はこの方法で他の分野も試みることにした。5.小学校のモデル案「環境に配慮した食物の授業」を作成し授業を実施した。その結果,子どもの意識の変化がみられ,一般化できることが示唆された。6.次年度は,1989年告示および1978年告示の指導要領に準拠した高校「家庭一般」を対象にして,現行「家庭総合」で見出されたサスティナブルな視点があるかどうか、各分野のキーワードや「S点」を中心にして検討し,これらを踏まえてカリキュラム試案を提示したい。平成20年度は、1980年代以降の高校教科書「家庭一般」を対象に、今までと同じ「4つの視点」から記述内容の経年変化を分析し検討した。分析対象の教科書は、1982年度用家庭一般6冊(第5次)、1994年度用家庭一般7冊(第6次)、2007年度用家庭総合10冊(第7次)、合計23冊である。

衣・食・住の領域ごとの分析結果は省略するが、以下の点が明らかになった。(1)領域によって項目ごとに記述数の多寡はあるが,総じて第5次には記述数が少なく、第6次で記述数が増え、第7次ではさらに記述数が増えていた。(2)視点1の「サスティナブルな暮らしを妨げている実態についての記述(生活課題の自覚)」は,先人の英知に学び、現状の課題分析をする基礎であり、サスティナブル視点でこの記述が充実することは重要なことである。(3)視点2の「個人レベルのサスティナブルな暮らし方についての記述(個人的解決)」は,問題解決学習を重視する家庭科の教科書としては重要な課題であり,微増ではあるがサスティナブル視点での記述数が増えていることは評価できる。(4)また,第5次まではきわめて少なかった視点3の「サスティナブルな暮らしの実現をめざす社会的な動きについての記述(社会的解決)」が、第6次・第7次と増えていることは注目できる。(5)さらに最も注目すべきは、第6次からは視点4の「サスティナブルな社会の実現をめざす生活主体者としての行動を促す記述(主体的参画)」が出現しはじめ、第7次で記述数が増加している。以上のことから、学習指導要領の改訂を重ねるに伴って、食生活・衣生活・住生活のいずれの領域も「サスティナブルな視点」が豊かな内容を含む教科書と変化していることが明らかになった。
プルーストと絵画に関する表象と文体の総合的研究

本研究の目的は、平成14年度と15年度にわたり、『失われた時を求めて』に現れた絵画作品の描きかた(表象と文体)について考察を深め、プルースト研究に新たな貢献をすることにあった。1.これまでのプルーストと絵画に関する資料、諸研究を見直し、架空画家エルスチールに関する情報を補うとともに、プルーストと同時代の絵画に関する資料などを収集した。2.オルセー美術館資料室の絵画情報を詳しく調査し、作家と絵画との接点をあらためて探求するとともに、フランス国立図書館が所蔵するプルーストの草稿資料を再調査した。とくに後者のマイクロフィルムを購入する道が拓けたので、とりあえず最も重要な草稿帳75冊と清書帳20冊のマイクロフィルムを購入し、作家が作中で絵画をどのように表象したかについて、具体的な調査研究を進めることができた。3.草稿資料の専門研究者であるナタリー・モーリアック(CNRS)を日本に招き、同資料およびプルーストと絵画について助言を仰ぐとともに、本課題について共同で研究する機会をえた。4.以上の調査研究により、『失われた時を求めて』に現れた絵画について、実在画面(カルパッチョ、フェルメールなど)と架空画面(エルスチールの「ミス・サクリパン」および「カルクチュイ港」など)では本文の描写にどのような相違があるのかを解明した。5.作中の架空画面や自然描写において、その表象と文体に自然主義がいかなる役割を果たしているか、絵画の表象に芸術上の偶像崇拝がいかに深くかかわっているかも考察した。6.これらの研究成果は、フランスで出版されたDictionnaire Proust (Champion,2004)の43項目執筆にも活かすことができた。文体をめぐる研究課題は、今後、プルーストと絵画をめぐる総合的著作のなかでまとめたい。本研究の目指すところは、プルーストの小説・評論などの各種刊本、コルブ編纂の『プルースト書簡集』、私どもが作成した『書簡集総合索引』、手元のプルースト関連文献および現在までの研究成果にもとづき、プルーストと絵画に関する表象と文体について総合的な調査研究をすることにあった。そのため本年度は、(1)これまでのプルーストと絵画に関する資料、諸研究を見直し、架空画家エルスチールに関する情報を補うとともに、とくにプルーストの時代の新たな絵画資料を収集した。(2)国立図書館所蔵のプルーストの草稿、タイプ原稿などを再調査する一方で、オルセー美術館資料室の絵画情報なども詳しく調査し、作家と絵画の接点をあらためて探求した。(3)以上の(1)(2)の資料をまとめてコンピューターに入力することで、情報の効率的な処理をはかった。(4)以上の資料分析にもとづき、『失われた時を求めて』に現れた絵画について、実在画面(カルパツチョ、フェルメールなど)と架空画面(エルスチールの「ミス・サクリパン」および「カルクチュイ港」など)では本文の描写にどのような相違があるのかを詳しく考察した。(5)さらにエルスチールの架空画面や小説の自然描写において、「表象と文体」に関する予備考察として、そこに機能している「印象主義」がいかなるものかを解明するよう努めた。(6)上記(4)(5)の考察の一部を「研究発表」の項に記した論文にまとめ発表した。このように作中に現れた絵画の「表象」については相応の研究の進展をみたが、描写の「文体」についての考察は次年度の課題として残された。本研究の目的は、対象を『失われた時を求めて』に現れた絵画作品の描きかた(表象と文体)にしぼり、その成立の経緯と結果を総合的に分析することにより、プルースト研究に新たな貢献をすることにあった。平成15年度は、前年度にひきつづき、プルーストと絵画に関する資料、諸研究を見直し、架空画家エルスチールに関する情報を補うとともに、同時代の新たな絵画資料を収集した。

またフランス国立図書館が所蔵するプルースト資料のマイクロフィルムを購入する道が拓けたので、とりあえず最も重要な草稿帳75冊と清書帳20冊のマイクロフィルムを購入し、作家が作中で絵画をどのように表象したかについて、具体的な調査研究を進めることができた。さらに草稿資料の専門研究者であるナタリー・モーリアック(CNRS)を日本に招き、同資料およびプルーストと絵画について助言を仰ぐとともに、本課題について共同で研究する機会をえた。以上の調査研究により、小説中の実在画面と架空画面では、その表象のありかたに大きな差異のあること、個別画家(モネ)の画でも、それが小説中の描写に使われると作家独自の比喩による変貌を施されていること(論文「時間を視覚化したモネとプルースト」)、絵画の表象には芸術上の偶像崇拝の問題が深くかかわっていること(研究発表「プルーストにおける偶像崇拝」)、作中の架空画面を描写する文体に理論と実践の矛盾があること(研究発表「エルスチールの海洋画におけるヴィジョンと文体」)などの新たな知見をえた。本年の研究成果は、上記論文や口頭発表のほか、フランスで出版されるDictionnaire Proust(Champion,2004)の43項目執筆にも活かすことができた。研究課題のうち文体の問題は充分に究めることができなかったので今後の課題とし、プルーストと絵画をめぐる総合的著作のなかでまとめたい。
細胞骨格リモデリングと連動した核内アクチン量の変化によるエピゲノム制御機構の解明

細胞が持つ形態や性質、遺伝子発現の多様性発現の基盤として、エピジェネティック制御が存在し、その制御因子としてアクチンファミリータンパク質が重要な役割を果たしている。申請者はこれまでにアクチンファミリータンパク質であるArp4のノックダウンによって1細胞核内でアクチンの重合(バンドル)化が誘導されること、2核内アクチンバンドルの形成がクロマチンの空間配置に影響を与えることを見出した。細胞核内におけるゲノムの空間配置は転写制御に重要であるため、本研究では、遺伝子発現制御における核内アクチンの機能解明を目的とした。HeLa細胞に核移行シグナル(NLS)を付加したアクチンを発現させることでアクチンの核移行を誘導し、核内アクチンの存在量を増加させた状態で、マイクロアレイによる網羅的な遺伝子発現解析を行った。その結果、初期化因子であるOCT4を含む多様な転写因子の発現が誘導されることが示された。さらに、重合アクチンのプローブであるLifeact-mCherryを用いた共焦点顕微鏡による観察によって、核内に存在するアクチンの少なくとも一部は短いアクチンバンドルの状態で存在することを明らかとした。これらの結果から、細胞質と同様に、核内でもアクチンは重合能を有しており、核内で形成したアクチンバンドルが転写制御において重要な役割を持つことを明らかにすることができた。26年度が最終年度であるため、記入しない。発生・分化・腫瘍化など、細胞の形態・性質の発現には多様な遺伝子の発現変化が伴い、その制御因子として核内アクチンが近年注目され始めている。しかし、核内アクチンの詳細な制御機構は不明である。そこで本研究では、人為的に核内のアクチン量を増加させることで、核内アクチンの挙動や遺伝子発現への影響を解析した。まず、核移行シグナル(NLS)と蛍光タグを付加したアクチンをHeLa細胞内で発現させることで、核アクチンの挙動解析のための実験系を確立した。この実験系を用いて、共焦点顕微鏡によるアクチンの挙動解析を行ったところ、細胞質と比較してアクチン重合体が形成され難いが、アクチン密度の上昇によって、核内においてもアクチンフィラメントが形成されることを見出した。次に、遺伝子発現への影響を解析するため、マイクロアレイによる網羅的な解析を行った。その結果、初期化因子であり、核内アクチンの重合によって発現が誘導されるOct4遺伝子など、多数の遺伝子発現に変化が認められた。これらの結果から、核内アクチンの重合化が、転写制御に関与していることが示唆された。そこで次に、アクチンの重合阻害機能が報告されているArp4に注目し解析を行った。まず、siRNAによりArp4のノックダウン(KD)実験を行い、アクチンへの影響を共焦点顕微鏡により解析した。その結果、核内における局在量の増加に加え、アクチンの重合促進が観察された。次に、この細胞を用いてOct4遺伝子の発現量を解析したところ、有意に発現上昇が認められた。さらに、Arp4KDとNLS付加アクチンの発現系の組み合わせでは、Oct4発現の誘導に相乗効果が認められた。これらの結果から、核内アクチンの局在量やその形態変化が転写制御などのエピジェネティクス制御に関与していること、核内にはArp4など細胞質とは異なるアクチン制御系が働いていることを明らかにした。核移行シグナルを付加したアクチンを用いることで、細胞の輸送因子に影響を与えることなく細胞核内のアクチン挙動を観察することが可能となった。この実験系と顕微鏡観察を組み合わせることで、核内のアクチンダイナミクスを解析することが容易となり、新たな知見を多く得ることができた。核移行アクチンの実験系を用いることで、核内のアクチンダイナミクスが細胞の増殖や分化にどのような影響を与えるかを解析する。具体的には、1. Wntシグナルなどのシグナル因子への核内アクチンの関与、2.細胞周期や分裂期への関与について研究を行う。

細胞の固定による共焦点顕微鏡を用いた観察では、細胞の分裂時間や細胞質分裂などの表現型を解析することが難しいため、Wide-field型の蛍光顕微鏡によるタイムラプス観察により、時系列的に細胞の挙動を観察することでこれらの問題を解決する。