hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
小胞体ストレスによる神経細胞移動・突起伸長抑制に対する分子薬理学的解析

本研究では、精神神経疾患における環境的要因として小胞体ストレスに着目し、慢性的な小胞体ストレスと神経細胞の成熟異常との関連を解析することを目的としている。これまでの研究で、10ng/mLツニカマイシン(Tm)による持続的な小胞体ストレス負荷が、all-trans retinoic acid(ATRA)誘導性の神経突起伸長を抑制し、これらはp38-MAPKの活性阻害を介したectodermal-neural cortex 1(ENC1)の発現抑制を介する可能性を示してきた。また、神経突起伸長の抑制に伴う神経細胞移動への影響をwound healing assayを用いて検討した結果、10ng/mL Tmにより創傷エリアへの神経細胞の移動が有意に抑制されることが明らかとなった。さらに、同条件下では細胞増殖の促進は認められておらず、創傷の閉塞は細胞増殖非依存的であることも示された。一方で、小胞体ストレス条件下におけるゲノムDNAに対するメチル化解析では、10ng/mL Tmおよび5nMタプシガルギン(Tg)により共通してメチル化が促進される遺伝子領域を43カ所見出し、共通して脱メチル化が進行する遺伝子領域を31カ所見出している。2019年度においては、抽出した遺伝子領域に対する遺伝子オントロジー(GO)解析を実施し、神経突起伸長抑制との関連を検討する。2018年度における半年間の内地留学に伴い、当該研究課題に対するエフォートが低下したため、進捗状況の区分を「(3)やや遅れている」とした。補助事業期間延長に伴い、2019年度においては前年度実施予定であったDNAメチル化解析データの精査およびGO解析を実施し、小胞体ストレスによる遺伝子レベルでのエピジェネティックな変化から神経突起伸長の抑制(表現型の発現)に至るまで、包括的な変化を集約する予定である。本研究は、精神神経疾患における環境的要因として"小胞体ストレス"に着目し、同ストレスと神経細胞の成熟異常との関連を解析している。これまでの研究により、慢性的な小胞体ストレス負荷がヒト神経芽細胞腫SH-SY5Yにおけるall-trans retinoic acid(ATRA)誘導性の神経突起伸長を抑制することを見出している。2016年度においては、小胞体ストレスによる神経突起伸長抑制機序の解明を目指し、Western blot法等を用いて細胞内シグナル伝達の解析を実施した。その結果、ATRA刺激によってErk、JNK、p38-MAPKおよびAktのリン酸化が促進し、ATRA誘導性のp38-MAPKおよびAktの活性化は、低濃度Tunicamycin(Tm:小胞体ストレス誘導試薬)による前処理によって抑制されることが明らかになった。また同様に、低濃度Tmにより、神経突起伸長に関連するectodermal-neural cortex 1(ENC1)遺伝子のmRNA量が減少することを見出した。続いて、低濃度Tm処理によるATRA誘導性のp38-MAPKおよびAktの活性抑制と、ENC1-mRNAの減少との関連を検討するため、各種細胞内シグナル阻害剤を用いて、ENC1-mRNAの減少機序に関与するシグナル経路を解析した結果、p38-MAPK阻害剤であるPD169316による前処理によってのみENC1-mRNAの発現が有意に減少することが示され、また、MEK阻害剤であるU0126による前処理によってもENC1-mRNAの発現が抑制される傾向にあることが明らかになった。本年度の研究により、低濃度Tm処理による慢性的な小胞体ストレス負荷がATRA誘導性のp38-MAPKの活性化を抑制し、ENC1-mRNAの発現を低下させることで神経突起の伸長を抑制する可能性が示された。小胞体ストレス負荷によって直接的もしくは間接的に抑制されるシグナル伝達経路を見出した他、神経突起伸長に関連する遺伝子(ENC1)の発現変動との関連を示せたため、本研究は順調に進展していると考える。当該研究期間中に次年度の解析条件を検討する予定であったが、解析条件の確定には至らなかったため、進捗状況の区分を「おおむね順調に進展している」とした。本研究では、精神神経疾患における環境的要因として"小胞体ストレス"に着目し、慢性的な小胞体ストレスと神経細胞の成熟異常との関連を解析することを目的としている。これまでの研究で、低濃度(10ng/ml)ツニカマイシンによる持続的な小胞体ストレス負荷が、all-trans retinoic acid(ATRA)誘導性の神経突起伸長を抑制することを見出してきた。また、これら神経突起伸長の抑制は、p38-MAPKの活性阻害を介したectodermal-neural cortex 1の発現抑制が関与する可能性を示してきた。2017年度においては、小胞体ストレス条件下における神経細胞移動への影響を検討するため、ヒト神経芽細胞腫SH-SY5Y細胞を用いてwound healing assayを実施した。培養細胞単層に一定の創傷を作成後、ATRAによる神経細胞移動の誘導を行った結果、ATRA添加後36時間以降に創傷エリアへの細胞の移動が認められた。同条件下において、小胞体ストレスの影響を検討した結果、低濃度Tmにより神経細胞移動が有意に抑制されることが明らかとなった。また、同条件下では細胞増殖の促進は認められておらず、創傷の閉塞は細胞増殖非依存的であることも示された。一方、小胞体ストレス条件下におけるp38-MAPKの再活性化と、それに伴う神経突起伸長抑制への効果を検討した結果、p38-MAPK活性化薬による濃度依存的かつ有意な回復効果は認められなかった。

2017年度においては、さらに小胞体ストレス条件下におけるゲノムDNAに対するメチル化解析も実施し、小胞体ストレスに起因するエピジェネティックな変化の検証を試みた。同実験結果は2018年度に集約し、精査する予定である。小胞体ストレスによって活性抑制を受けるp38-MAPKの再活性化のみでは神経突起伸長抑制に対する有意な回復効果が認められず、神経細胞移動等への効果も検証できなかったため、進捗状況の区分を「(3)やや遅れている」とした。本研究では、精神神経疾患における環境的要因として小胞体ストレスに着目し、慢性的な小胞体ストレスと神経細胞の成熟異常との関連を解析することを目的としている。これまでの研究で、10ng/mLツニカマイシン(Tm)による持続的な小胞体ストレス負荷が、all-trans retinoic acid(ATRA)誘導性の神経突起伸長を抑制し、これらはp38-MAPKの活性阻害を介したectodermal-neural cortex 1(ENC1)の発現抑制を介する可能性を示してきた。また、神経突起伸長の抑制に伴う神経細胞移動への影響をwound healing assayを用いて検討した結果、10ng/mL Tmにより創傷エリアへの神経細胞の移動が有意に抑制されることが明らかとなった。さらに、同条件下では細胞増殖の促進は認められておらず、創傷の閉塞は細胞増殖非依存的であることも示された。一方で、小胞体ストレス条件下におけるゲノムDNAに対するメチル化解析では、10ng/mL Tmおよび5nMタプシガルギン(Tg)により共通してメチル化が促進される遺伝子領域を43カ所見出し、共通して脱メチル化が進行する遺伝子領域を31カ所見出している。2019年度においては、抽出した遺伝子領域に対する遺伝子オントロジー(GO)解析を実施し、神経突起伸長抑制との関連を検討する。2018年度における半年間の内地留学に伴い、当該研究課題に対するエフォートが低下したため、進捗状況の区分を「(3)やや遅れている」とした。今後は、小胞体ストレス負荷によってリン酸化が抑制されていたp38-MAPKおよびAktを薬理学的手法を用いて再活性化し、神経突起伸長における効果を検証する。また、小胞体ストレスの緩和による神経突起伸長に対する効果も併せて検討する予定である。一方、mRNAの発現が認められたENC1の生理機能に関しては、生化学的手法を用いた究明に注力する予定である。2018年度は2017年度に実施したDNAメチル化解析のデータを精査し、小胞体ストレスによるエピジェネティックな変化から神経突起伸長の抑制に至るまでの包括的な変化を集約する予定である。補助事業期間延長に伴い、2019年度においては前年度実施予定であったDNAメチル化解析データの精査およびGO解析を実施し、小胞体ストレスによる遺伝子レベルでのエピジェネティックな変化から神経突起伸長の抑制(表現型の発現)に至るまで、包括的な変化を集約する予定である。2017年度参加予定としていた学会の開催月が次年度に移行したため、必要経費分を2018年度に繰り越した。同繰越し金は同学会への参加経費等として補填する予定である。
擬態しているカマキリを用いた擬態を司るホメオボックス遺伝子の同定

昆虫類の形態形成に関する分子レベルの研究は、キイロショウジョウバエ(Drosophila melanogaster)についておこなわれている。最近、発生の初期過程で前後軸、背腹軸、遠近軸の決定に関与する遺伝子であるホメオボックス遺伝子や分泌蛋白質をコードするhedgehog(hh),wingless(wg),decapentaplegic(dpp)が重要な役割を果たしていることが明らかにされている。しかし、完全変態類であるハエとは発生様式が異なるカマキリなどの不完全変態類の形態形成に関する知見は極めて少ない。本研究では、擬態した昆虫類にみられる多様な付属肢の形態形成に共通する基本メカニズム、また擬態に特有な付属肢形態を生み出すメカニズムを分子レベルで解明することを目的とし、まずテストケースとしてカマキリと同じ不完全変態類に属するフタホシコオロギ(Gryllus bimaculatus)を用いて付属肢形成に関与する遺伝子のクローニング、whole mount in situ hybridization法による発現パターンの解析を行った。まず、3種類のcDNA(コオロギhh,wg,dpp cDNA)を単離し、予想されるアミノ酸配列を比較した結果、いずれの遺伝子もショウジョウバエhh,wg,dpp遺伝子と高い相同性を示した。次にwhole mount in situ hybridization法を用いて、コオロギ発生過程におけるhh,wg,dpp遺伝子の発現パターンの解析を行った。また、ホメオボックス遺伝子であるDIIの発現パターンも解析した。その結果、付属肢形成初期過程における遺伝子の発現パターンはショウジョウバエ脚成虫原基におけるパターンに似ており、従って、擬態している昆虫の初期過程における付属肢形成のメカニズムも他の昆虫と共通していると考えられた。昆虫は多様な形態を持っているが,そのような形態がどの様に形成されるかはまだほとんど研究されていない。特に,昆虫の擬態は興味を引く現象である。そこで,擬態のメカニズムを研究する目的で,昆虫のホメオボックス遺伝子に着目し,その解明を試みている。さらに,ホメオボックス遺伝子の発現調節に関与する因子についても調べる必要がある。これまでの昆虫に関する研究は,主にショウジョウバエを用いて行われ,その他の昆虫についてはほとんど何も研究されていない。そこで,当初研究を予定していた研究材料であるカマキリをあきらめ,容易に入手可能であり,しかもカマキリと同じ不完全変態類であるコオロギに着目し,コオロギを用いてまず,昆虫の基本的な実験技術を確立する必要があることがわかった。そこで,コオロギの飼育,遺伝子の単離法,whole-mount in situ hybridization法などを改良し,昆虫を用いた研究の基礎を築きつつある。これまで,ホメオボックス遺伝子として,Dll,al,Msh,Ubxなどをクローニングした。シグナル分子として,hh,wg,60Aなどをクローニングした。特にhhに関しては発現パターンをwhole-mount in sit u hybridization法により観察することが可能となり,肢芽,体節後部,複眼,単眼,前腸に強く発現していることを発見した。ホメオボックス遺伝子については,さらに長いクローンを用いてwhole-mount in situ hybridizationを行う予定である。
Zeeman磁気光分光を用いた半導体中の磁場誘起-金属・非金属転移

Zeeman磁気光分光を用いた半導体中の磁場誘起-金属・非金属転移を調べるために、半導体として、伝導電子の有効質量が等方的で、有効質量近似が極めて良く合うGaAsを選択した。GaAsの零磁場での非金属-金属転移ドナー濃度は1.6×10^<16>cm^<-3>である。我々は、ドナー濃度を10^<14>cm^<-3>10^<18>cm^<-3>までの範囲でエピタキシャル成長させたn型GaAs試料を10種類以上用意した。それぞれの試料について、1s→2P_<+1>遷移に対応するゼーマン磁気光吸収の磁場及び温度依存性を詳細に調べた。ゼーマン吸収が観測されるときは、ドナーに電子が束縛されている事を意味し、その時、半導体は非金属状態にある。逆に吸収線が観測されないときは、束縛状態が存在しない事を意味し金属状態にある。ドナー濃度の増加に対して線幅の著しい増加が観測され、ある臨界濃度で吸収線は消失した。また、磁場の増加に対して線幅の著しい減少が確かめられた。磁場の印加にともなう金属・非金属転移濃度の高濃度側へのシフト、及び、磁場印加による金属-非金属転移を観測した。線幅をドナー濃度、温度、磁場に対する関数として実験的に導いた。これを、定量的に説明するために、我々はトーマス・フェルミ近似の範囲内で、変分法を用い、非金属-金属転移を起こすドナー濃度を計算した。信頼のおける変分試行波動関数を選び、最初に、磁場中でスクリーニングのない場合について計算し、近似精度が良いとされるLarsenによる計算結果とほぼ一致した。次に、零磁場でスクリーニングのない場合について調べ、任意磁場でスクリーニングがある場合へと拡張した。それと同時に、変分試行波動関数として水素原子型、調和振動子型の場合についても計算し、比較した結果、我々の用いた変分関数が、スクリーニングのある場合も、良い精度を与える事が確認された。この時、注目すべきは、磁場がある場合、絶対零度では常に束縛状態が生じる事である。すなわち、常に非金属状態にあり、有限温度で、はじめて金属状態が存在する事である。それぞれの試料について、1s→2p_<+1>遷移に対応するゼーマン磁気光吸収の磁場及び温度依存性を詳細に調べた。温度は1.84.2Kの範囲で変化させた。ゼーマン磁気光吸収の線幅をドナーに束縛された電子の相互作用によって、すなわち線幅の濃度広がりによってのみ決定させるために、低温およびバンドギャップ光による光励起の条件下で実験を行った。

低温にする事で、フォノン広がりを除き、バンドギャップ光による光励起をする事で、イオン化不純物を中性化しシュタルク広がりを除いた。また中性アクセプターからの濃度広がりは、Bohr半径がドナーに比べて1/5と小さく、またドナー濃度と比べて小さいためにその寄与が無視できる事が実験的に確かめられた。ゼーマン吸収が観測されるときは、ドナーに電子が束縛されている事を意味し、その時、半導体は非金属状態にある。逆に吸収線が観測されないときは、束縛状態が存在しない事を意味し金属状態にある。ドナー濃度の増加に対して線幅の著しい増加が観測され、ある臨界濃度で吸収線は消失した。また、磁場の増加に対して線幅の著しい減少が確かめられた。磁場の印加にともなう非金属-金属転移濃度の高濃度側へのシフトを観測した。この時、磁場印加による金属-非金属転移を観測した。線幅をドナー濃度、温度、磁場に対する関数として実験的に導いた。これを半導体国際会議に提出したところ受理され、講演を行った。更に、これらを定量的に理論化するために、それに関連した論文を2つ投稿中である。今後も実験及び論文発表などを精力的に行う予定である。前年度は、Zeeman磁気光分光を用いた半導体中の磁場誘起-金属・非金属転移を調べるために、半導体として、伝導電子の有効質量が等方的で、有効質量近似が極めて良く合うGaAsを選択し、ドナー濃度を10^<14>cm^<-3>-10^<18>cm^<-3>までの範囲でエピタキシャル成長させたn型試料を10種類以上用意した。1s→2p_<+1>遷移に対応するゼーマン磁気光吸収のドナー濃度、磁場及び温度依存性を詳細に調べた。磁場によって、ドナーの波動関数は収縮するので、金属・非金属転移を引き起こすドナー濃度は増加すると考えられる。これは、ゼーマン磁気光吸収によって明確に示され、更に、金属領域にある試料についての磁場依存性を観測する事により、磁場誘起-金属・非金属転移を観測した。これを、定量的に説明するために、我々はトーマス・フェルミ近似の範囲内で、変分法を用い、非金属-金属転移を起こすドナー濃度を計算した。信頼のおける変分試行波動関数を選び、最初に、磁場中でスクリーニングのない場合について計算し、近似精度が良いとされるLarsenによる計算結果とほぼ一致した。次に、零磁場でスクリーニングのない場合について調べ、任意磁場でスクリーニングがある場合へと拡張した。それと同時に、変分試行波動関数として水素原子型、調和振動子型の場合についても計算し、比較した結果、我々の用いた変分関数が、スクリーニングのある場合も、良い精度を与える事が確認された。この時、注目すべきは、磁場がある場合、絶対零度では常に束縛状態が生じる事である。すなわち、常に非金属状態にあり、有限温度で、はじめて金属状態が存在する。我々は、更に、強束縛近似に基づいたハバ-ドモデルを用いて、磁場中での下方及び上方ハバ-ドバンドや励起状態のバンドを変分法を用いた計算へと拡張する予定である。将来的には、より厳密な量子モンテカルロ法、特に、拡散グリーン関数法を用いた定量的評価へと発展させるつもりである。更に、電気的測定は継続中であるが、それらの実験値とこれまでの実験値を詳しく比較検討する。
嵩高いシリル基で保護された糖受容体の一段階合成と3位選択的グリコシル化反応の開発

単糖および二糖の水酸基を嵩高いシリル基で複数保護した化合物を一段階反応により、収率よく得ることができた。ラクトースの場合には、シリル化は6,2',6'位の水酸基で起こり、生成物は再結晶にて容易に単離することができた。シリル化した糖類に対して、グルコース誘導体でグリコシル化反応を行い、単糖のときには3位に、ラクトースの時には3'位に位置選択的にグリコシル化反応が高効率で起こることを見出した。糖水酸基の保護基として用いたときに、その糖誘導体の結晶性を向上させる新しい高結晶性の嵩高いシリル基の探索を行った。ケイ素保護基のケイ素と糖水酸基の酸素原子との結合(Si-O)は、酸もしくは塩基により解離する。有機合成などで良く使用されているケイ素置換基については、酸、塩基に対する安定性の序列がそれぞれ報告されている。しかし、原料が市販されていないケイ素置換基については、その安定性は未知である。そこで今年度は、酸、塩基いずれにも安定性の高いことが知られているt-ブチルジフェニルシリル基【-Si(tBu)Ph2】をリード化合物として、ケンブリッジ結晶構造データベース、理論計算の結果を参考に隣接水酸基の速度論的保護および糖誘導体の結晶性向上を達成する新規ケイ素置換基の探索を行った。ケイ素上のアリール基には、3,5-ジ(t-ブチル)フェニル基【m-Dbp】、3,5-ジ(i-プロピル)フェニル基【m-Dip】、3,5-ジメチルフェニル基【m-Xyl】、2,4,6-トリ(t-ブチル)フェニル基【Tip】、4-メトキシフェニル基【p-Ans】の計5種類を使用した。また、アルキル置換基には、t-ブチル基【tBu】、i-プロピル基【iPr】、メチル基【Me】の3種類を使い、それら両方の組み合わせでできるシリル基を新たに合計8種類合成した。アノマーベンジル置換のグルコースに新規シリル基を6位水酸基に導入した結果、ほとんどの生成物がシラップ状の粘性液体となったが、その中でも唯一、-Si(p-Ans)2tBu置換グルコースが結晶性を示すことが分かった。現在、この知見をもとに更なる高結晶性シリル基の探索およびその置換基による位置選択的・立体選択的グリコシル化反応の調査を継続している。26年度には、C3位置選択的グリコシル化反応における嵩高いシリル保護基の汎用性の調査を行った。グルコース以外の単糖(ガラクトース、マンノース、N-アセチルグルコサミン)について、グルコース同様に嵩高いシリル基でそれら単糖類のC1及びC6位の水酸基を保護したのち、グリコシル化供与体とのグリコシル化反応を行い、そのグリコシル化位置選択性の調査を行った。シリル基にはt-ブチルジフェニルシリル基を用いた。一部の単糖類では遊離の水酸基が複数残存するために、それらによって分子内水素ネットワークが形成され、これが原因でC3位以外の遊離水酸基でもグリコシル化反応がおこることが判明した。そこで、この分子内水素ネットワークの形成を阻害する目的で少量の極性溶媒を添加して同様にグリコシル化反応を行った結果、C3位だけにグリコシル化が達成されることが新たに分かった。従って、上述した単糖からシリル化により誘導された糖受容体のグリコシル化反応は、全て100%の位置選択性でC3位に起こることを今回明らかにした。さらに、ラクトースのC1,C6及びC6'位の水酸基をt-ブチルジフェニルシリル基により保護したグリコシル化受容体を市販のラクトースから、1段階の反応により収率36%で合成した。これに対して、グルコース誘導体をグリコシル化受容体として用いたグリコシル化反応では、極性溶媒を添加剤として少量用いることでC3'に位置特異的にグリコシル化反応が起こった。このグリコシル化受容体は、インフルエンザウイルス接着糖鎖であるシアリルラクトース合成におけるグリコシル化受容体ともなり得る。今回、そのようなグリコシル化受容体を簡便な方法により合成できたことは、シアリルラクトースの大量生産にむけた応用にも期待が持たれることとなる。本研究では、市販の無保護糖から一段階の反応により、オリゴ糖合成には不可欠な糖受容体を合成する方法を提案し、この糖受容体がC3位特異的グリコシル化反応(糖受容体と糖供与体の縮合反応)に有用であることをオリゴ糖合成を通して立証することを目的としている。さらに最終年度には、本方法を利用した生理活性オリゴ糖合成および従来法との比較することを計画した。標的とする生理活性オリゴ糖には、インフルエンザウイルス結合性糖鎖のシアリルラクトースを選択した。グルコシル受容体には、無保護ラクトースから1段階シリル化反応により合成できるC1,C6,C6'ートリス(t-ブチルジフェニルシリル)ラクトースを利用し、グリコシル供与体にシアル酸誘導体を使ったグリコシル化反応を検討した。その結果、供与体にアノマー位にチオラウリル基、水酸基をアセチル保護したシアル酸誘導体を用いて、ー40°C、ジクロロメタン/アセトニトリル混合溶媒中で、N-ヨードスクシンイミド、トリフルオロメタンスルホン酸トリメチルシリルと反応させたところ、3糖体が59%で得られた。そのうち、6割程度はラクトースのC2にシアル酸が結合したもので、残りの4割程度が目的とするシアリルラクトースであった。

他の単糖を供与体に用いたグルコシル化反応では、C3'位に選択的にグリコシル化反応が起きていたことを考慮すると、この結果は供与体であるシアル酸側の構造的な特徴に起因していると考察した。すなわち、シアル酸供与体のC3位には置換基が存在しないため、反応点となるアノマー位(C2)周辺は他の単糖に比べ、立体的に空いている。そのため、シアル酸供与体では、シリル基間をすり抜けることができ、C2へのグリコシル化も進行したと考えられる。しかしながら、非常に簡便なスキームでインフルエンザ結合性糖鎖を21%で簡便に合成できることは特筆すべきである。単糖および二糖の水酸基を嵩高いシリル基で複数保護した化合物を一段階反応により、収率よく得ることができた。ラクトースの場合には、シリル化は6,2',6'位の水酸基で起こり、生成物は再結晶にて容易に単離することができた。シリル化した糖類に対して、グルコース誘導体でグリコシル化反応を行い、単糖のときには3位に、ラクトースの時には3'位に位置選択的にグリコシル化反応が高効率で起こることを見出した。これまでのところ、4種類の単糖の水酸基を部分的にシリル基で保護することにより、これらをグリコシル化反応におけるグリコシル化受容体として用いるとC3位で位置選択的にグリコシル化反応がおこることを実験的に確認した。これは、嵩高いシリル基の立体障害により、立体障害の少ない遊離水酸基へのグリコシル化反応が優先されているものと考えられる。このことを2糖であるラクトースにも適応させることに成功し、インフルエンザ結合性糖鎖であるシアリルラクトース合成に不可欠なグリコシル化受容体の合成も達成することができた。シリル基の結晶性を利用した再結晶による生成物の精製までには、現時点では到達していないが、当初の計画を若干上回るペースで研究が進行しているために、概ね順調に進展していると判断した。有機ケイ素化学27年度は、計画書通りに生理活性なオリゴ糖合成に挑戦する。具体的には、26年度合成に成功したラクトースより誘導されるグリコシル化受容体を用いて、インフルエンザ結合糖鎖であるシアリルラクトース、およびデングウイルス結合糖鎖であるラクトネオテトラオースの合成を試みる。また、別途、従来の合成方法でも同じオリゴ糖の合成を検討し、実際に用いる溶媒量、シリカゲル量、作業時間などを比較し、本方法が工業的なオリゴ糖合成に対して優位であることを証明してみる予定である。隣接水酸基の速度論的保護および糖誘導体の結晶性向上を両立するケイ素置換基の探索は、本研究の根幹部分であり慎重に調査すべき事項である。今年度は、新規ケイ素置換基をアノマーベンジル置換グルコースの6位水酸基へ導入することで、シリル置換基の結晶性についてある程度の優劣をつけることが出来た。次年度使用額は、当該年度交付額の0.004%に満たない。概ね予定通り予算執行したと判断している。次年度は、今回開拓したシリル基により無保護の単糖中の複数の水酸基を保護することで結晶性のさらなる向上させること、および隣接水酸基の速度論的保護を行いグリコシル化反応における位置選択性が発現することを調査する。対象とする単糖は、容易に購入可能なグルコース、ガラクトース、マンノース、N-アセチルグルコサミン、N-アセチルガラクトサミンを実施する予定でいる。また、上述したように条件を満たすシリル基の開拓は最重要課題である。従って、次年度も継続して新たなシリル基の探索をする予定である。次年度使用額は、化学合成に必要な薬品購入の一部に充てる予定である。
TTP(テトラチアペンタレン)骨格を有する有機半導体の新規開発

有機電子材料は優れた絶縁性や加工性を生かし絶縁材料などとして広く用いられてきたが、近年、有機半導体材料がフレキシブルな電子デバイスを安価に大量に作成できることから注目を集めている。数多くの分子が有機伝導材料として研究されている中で、テトラチアフルバレン(TTF)誘導体は有機超伝導体を与える電子供与体として知られており、有機トランジスタ材料としても高い特性を示す。本研究では、TTF誘導体に含まれる1,3-ジチオール環を2つ背中合わせにつなげたテトラチアペンタレン(TTP)骨格を用い、末端をアルキル置換した新規TTP分子による有機トランジスタ材料の開発を行った。TTP分子を用いた新規有機トランジスタ材料はフォスファイトを用いた特殊なカップリング反応で合成した。酸化還元電位や紫外可視光スペクトルから、これらの分子がTTFより弱い電子供与体であり、TTFより大きいエネルギーギャップを有していることを明らかにした。これらの分子を用いて真空蒸着法で作製した有機トランジスタはどれも典型的なp型のトランジスタ特性を示し、特にシクロペンタン基でキャップした分子は移動度0.27cm^2/Vsと比較的高いトランジスタ特性を示した。これらの分子が弱い電子供与体であることと関連して、作製した有機トランジスタは低いオフ電流を示した。作成したTTP誘導体は、様々な結晶構造を有し、薄膜のモルフォロジーは大きく異なっていた。単結晶構造解析の結果から、これらの誘導体は2次元的な分子間相互作用を有する分子と3次元的な相互作用を有する分子に分類でき、2次元的な相互作用を有する分子が1桁近く高いトランジスタ特性を与えた。これは2次元的な相互作用を有する物質が良質な薄膜を形成する一方、3次元的な相互作用を有する物質はグレイン間に大きなギャップを有する乱れたモルフォロジーを与え、特性が低下したためと考えられる。このように、本研究ではアルキルキャップしたTTP分子おいて高い特性を示す有機トランジスタを実現した。
非線形現象のしなやかな計算機援用解析に関する研究

研究期間の前半においては、基礎理論の確立と計算機援用ソフトウェアの構成要素の作成を目標として進められ、研究計画通りの進展が見られた。具体的には、(1)非線形解析の基礎となる不動点定理について、系の不確定性をモデル化したファジィ写像の不動点定理を示した。(2)非線形常微分方程式の境界値問題や一般的な非線形作用素方程式の解の数値的な存在検証に適した理論を構築した。これは、Newton法の収束定理を計算機により自動的に検証する方法である。(3)C++言語及び有理数演算を実行できるオブジェクト指向言語をもとに、区間演算、自動微分、関数展開などに付随する様々なオブジェクトを柔軟に扱い得るオブジェクト指向ソフトウェアのプロトタイプ3種類構築した。このソフトウェアにおいて、非線形計算解機解析用のソフトウェアライブラリの作成を進めた。(4)分岐現象の数値的検証が可能となるような方程式系を拡張することによって、特異点を解消するための理論の構築を進めた。また、構築した理論をサドル-ノード分岐、Hopf分岐、対称性破壊分岐などに適用し、実際にこれらの分岐現象の存在が数値的に検証可能なことを示した。(5)ホモクリニック軌道、ヘテロクリニック軌道の存在を数値的に検証するための一般理論を展開し、実際にホモクリニック分岐の存在検証を、適当な例に対して行った。(6)有限次元方程式の有界領域の全ての解の存在を数値的に証明するためのアルゴリズムを作成し、適当な条件下でその有限時間停止性を示した。(7)VLSI回路の方程式などセパラブル性を持つ方程式に対し、上記のアルゴリズムを高速化するための手法を開発した。これは、解の存在しない領域を線形計画法を有効に援用して、高速に見出す方法に基づく。研究期間の後半においては、前半に確立した理論を、作成した非線形計算解析用のソフトウェアのプロタイプに組み込み、総合化、洗練化することによりしなやかな非線形計算援用解析ソフトウェアシステム実現の組織的研究を行った。具体的には、(1)区間演算ソフトウェアの計算速度を区間演算の精度に応じて可変とし、精度が要求されない場合には超高速に、高い精度が必要な場合にも高速に計算できる方式を確立した。これと自動微分など各種オブジェクトに対する演算時間の高速化をはかり、プロトタイプソフトウェアの高速化及び柔軟化を達成した。(2)前半に確立した精度保証付き数値計算技法をプロトタイプソフトウェア上で実現し、各種の具体的な非線形関数方程式に適用して実現性を向上させつつ、有用性を検証した。特に、分岐現象の計算機解析を回路系、化学系の非線形方程式に適用して研究を進めた。(3)精度がそれほど要求されない場合の手法と高精度解法を融合し、与えられた精度に応じて、その精度の解を高速に求める手法を確立した。また、その手法をプロトタイプソフトウェア上で実現し、回路方程式を例にとってその解の高速求解が達成されることを検証した。(4)以上のような組織的研究を総合して、改めて問題の変更や精度の変更などに柔軟に対応できるしなやかな非線形計算機援用ソフトウェアのプロタイプを作成し、その有用性を回路系の非線形問題に適用して検証した。

特に、分岐現象の計算機解析を回路系、化学系の非線形方程式に適用して研究を進めた。(3)精度がそれほど要求されない場合の手法と高精度解法を融合し、与えられた精度に応じて、その精度の解を高速に求める手法を確立した。また、その手法をプロトタイプソフトウェア上で実現し、回路方程式を例にとってその解の高速求解が達成されることを検証した。(4)以上のような組織的研究を総合して、改めて問題の変更や精度の変更などに柔軟に対応できるしなやかな非線形計算機援用ソフトウェアのプロタイプを作成し、その有用性を回路系の非線形問題に適用して検証した。本年度の研究は,基礎理論の確立と計算機援用解析ソフトウェアの構成要素の作成を目標として進められ,研究計画通りの進展が見られた.1.非線形解析の基礎となる不動点定理について,系の不確定性をモデル化したファジィ写像の不動点定理を示した.2.非線形常微分方程式の境界値問題や一般的な非線形作用素方程式のの解の数値的な存在検証に適した理論を構築した.これは,Newton法の収束定理を計算機により自動的に検証する方法である.3.C^<++>言語および有利数演算を実行できるオブジェクト指向言語をもとに,区間演算,自動微分,関数展開などに付随する様々なオブジェクトを柔軟に扱いうるオブジェクト指向ソフトウェアのプロトタイプを3種類構築した.このソフトウェアにおいて,非線形計算機解析用のソフトウェアライブラリの作成を進めた.4.分岐現象の数値的検証が可能となるような方程式系を拡張することによって,特異点を解消するための理論の構築を進めた.また,構築した理論を,サドル-ノード分岐,Hppf分岐,対称性破壊分岐などに適用し,実際にこれらの分岐現象の存在が数値的に検証可能なことを示した.5.ホモクリニック軌道,ヘテロクリニック軌道の存在を数値的に検証するための一般理論を展開し,実際にホモクリニック分岐の存在検証を,適当な例に対して行った.6.有限次元方程式の有界領域のすべての解を数値的に存在検証するためのアルゴリズムを作成し,適当な条件下でその有限時間停止性を示した.7.VLSI回路の方程式などセパラブル性をもつ方程式に対し,上記のアルゴリズムを高速化するための手法を開発した.これは,解の存在しない領域を線形計画法を有効に援用して,高速に見いだす方法に基づいている.本年度は,先年度に確立した理論を先年度に作成した非線形計算解析用ソフトウェアのプロトタイプに組み込み,総合化,洗練化することによりしなやかな非線形計算機援用解析ソフトウェアシステム実現の組織的研究を行なった.1.区間演算ソフトウェアの計算速度を区間演算の精度に応じて可変とし,精度が要求されない場合には超高速に高い精度が必要な場合にも高速に計算できる方式を確立した.これと自動微分など各種オブジェクトに対する演算時間の高速化をはかりプロトタイプソフトウェアの高速化および柔軟化を達成した.
空間的編集を施した行動記録映像の提示方式に関する研究

本研究では、多量の映像データを効果的に閲覧するために、一連の映像データから抽出された代表的なシーン群を空間的に編集し提示する仕組みについて検討している。映像データとしては、人間の長時間の渡る日常生活の行動記録、具体的には、ユーザの頭部に装着した超小型カメラからの映像を扱う。ユーザの、膨大な映像記録データからの必要な情報の獲得を支援する仕組みは大きく2つに大別されよう。1つはユーザが情報を受け取りやすいように映像記録で0タを取捨選択あるいは構造化する仕組み、すなわち要約の仕組みであり、昨年度研究を実施した。もう1つは、記録映像データの中からユーザが必要な情報を抽出するための機構、すなわち検索の仕組みである。本年度は、後者の検索機構に注目し、システムの設計とプロトタイプの実装を行った。我々が日常生活の中で記憶を辿る時、きっかけ(検索キー)とそれに関連する情報の抽出・呈示、という一往復のみのオペレーションで完結しているわけではない。ちょっとしたきっかけから抽出された情報は、それ自体あるいはその一部が次の検索キーとして機能し、次々と検索活動を繰り返す、いわゆる連想、という活動の中で、ユーザの記憶は徐々に明らかになっていく。すなわち、日常生活映像に対して、様々な観点からの検索を繰り返すことで、いわば「芋づる式に想起」している。本年度は、このような人間の記憶想起のメカニズムと忠実に再現できる検索機構とそのインターフェースを実装した。我々の取得している日常生活記録映像には、先行の研究成果により「場所」「行動」といった複数個の属性データが付与されている。今回のシステムでは、ユーザが検索する毎に、この属性データを切り替えることで、毎回異なる観点からの検索活動を実現したものである。システムはCGIの仕組みを利用したWebアプリケーションとして開発した。また、本システムを日常生活映像に対して適用し、その効果を検証した。本年度の研究成果は以下の2つに集約される。1.基本システムの開発直径10mm程度のヘッドマウントカメラ、カメラモジュール、画像キャプチャボード、制御用の携帯型コンピュータ、無線LANシステムから構成される携帯型情報収集装置を構築した。本装置ではユーザの視線映像を毎秒15枚取得し、無線LANを経由してサーバコンピュータに蓄積される。サーバコンピュータには数テラバイトのディスクを搭載し、数ヶ月間の記録にも耐えられるように環境を整備した。2.空間編集のための構造化キーの抽出と、複数イベント画像の空間マッピング映像の空間編集を実現するためには、構造化のキーとなる情報を決定する必要がある。高度な編集が為されたニュース、映像、ドラマ等と異なり、.日常生活映像では、構造化キーの抽出は簡単ではない。また、生活スタイルの個人差や時間的変化に対しても適応できる必要がある。そこで、報告者は、日常生活を構造化するキーとして「ホーム」という概念を導入した。我々の日常生活は、ユーザ固有のある場所を中心として、その固有の場所とそれ以外の場所との往復により構成されている、と言ってよい場合が多い。この時、映像記録の中心に位置するユーザ固有のある場所を「ホーム」と呼ぶことにする。一般的にユーザは全ての場所の中でホームの滞在頻度が一番高いと考えられる。上述した生活スタイルの個人差や時間経過による差異は、「ホームの変化」ということで記述が可能である。このホームの概念を利用して、日常生活映像の構造化の仕組みを実装し、構造化された記録をストーリー形式で空間的に再配置し、提示した。実環境下での、生活映像記録、構造化と編集、提示の例証実験も実施した。
多様な生命機能を司る新規遺伝子fad104に着目した創薬開発に向けての基盤研究

当研究室では、脂肪細胞分化初期に発現が上昇する新規遺伝子fad104が脂肪細胞の分化を正に制御する一方で、マウス胎児由来線維芽細胞MEFの骨芽細胞分化を負に制御すること、樹立したfad104欠損マウスが出生直後に死亡することを報告してきた。さらに、昨年度の検討においてfad104欠損マウスは肺形成、特に肺胞上皮細胞の分化が阻害されること、fad104がBMP/Smadシグナルを負に制御することにより、頭蓋の骨芽細胞分化を阻害することを明らかとした。今年度は、骨芽細胞分化におけるfad104の機能を解明することを目指し検討を進めた。その結果、以下に示す研究成果を得た。1)免疫沈降法およびGST-pull down assayより、FAD104がSmad1/5/8と相互作用すること、加えて、FAD104N末端領域がSmad1/5/8と相互作用することを明らかとした。2)FAD104のN末端領域がSmad1/5/8のリン酸化制御に関与するか否かについて検討した。その結果、FLAG-FAD104の発現により、Smad1/5/8のリン酸化レベルが減弱した一方で、FLAG-FAD104ΔNを発現してもSmad1/5/8のリン酸化レベルに変化は認められなかった。この結果から、FAD104はN末端領域を介してSmad1/5/8のリン酸化制御を負に制御していることが明らかとなった。以上の結果から、fad104がSmad1/5/8と相互作用すること、さらには、FAD104によるSmad1/5/8のリン酸化レベルの制御には、FAD104のN末端領域が極めて重要な役割を担っていることを新たに見出した。今後、fad104が機能する分子機構をより詳細に解明することによって、肥満や骨代謝疾患、新生児疾患克服に向けてのfad104に着目した創薬開発の基盤が確立されることが期待できる。今年度の研究から、FAD104がSmad1/5/8と相互作用すること、FAD104によるSmad1/5/8のリン酸化レベルの制御にはproline rich領域を含むFAD104のN末端領域が重要であることを新たに見出した。これらの研究成果は、これまで不明であったFAD104によるBMPISmadシグナルの調節機構の一端を明らかとするものであり、fad104の機能する分子機構を解明するという本研究の目的達成に大きく寄与する成果であると考えられる。本研究課題において、脂肪細胞分化関連遺伝子fad104が胎生期の肺胞上皮細胞の分化に必須であること、BMP/Smadシグナルを阻害し、骨芽細胞分化を負に制御すること、加えて、頭蓋の正常な骨形成に重要であることを見出した。さらに、fad104がSmad1/5/8と相互作用することが分かった。今後は、fad104がSmad1/5/8と相互作用することにより、如何にSmad1/5/8のリン酸化レベルを調節しているかについて詳細に検討する必要がある。また、本研究により、胎生期においてfad104が肺形成や骨形成を制御することが分かったが、成体における役割については不明である。今後、組織あるいは時期特異的なfad104の欠損マウス、過剰発現マウスを樹立し、成体におけるfad104の役割についても明らかとしていく必要がある。我々はこれまでに、脂肪細胞分化関連新規遺伝子fad104が胎児由来繊維芽細胞の骨細胞への分化を負に制御すること、さらにfad104欠損マウスは肺形成が阻害され、出生直後に死亡することを明らかとしてきた。本研究では、肺形成および骨芽細胞分化におけるfad104の機能を解明することを目指し検討を進めた。1)電子顕微鏡を用いたfad104欠損マウスの肺形態の観察より、fad104が未成熟な肺胞上皮細胞の肺胞上皮II型細胞への分化に必須の役割を担うことを明らかとした。2)骨格標本を作製、観察した結果、fad104ホモ欠損マウスは大泉門の早期骨化を伴う頭蓋の異形成を呈することを見出した。加えて、頭蓋由来前駆骨芽細胞を用いた解析より、fad104がBMP/Smadシグナルを負に制御することにより、頭蓋の骨芽細胞分化を阻害することを明らかとした。これらの研究成果により、fad104が脂肪細胞分化だけでなく、肺胞上皮細胞の分化や頭蓋の骨形成も制御する極めて重要な遺伝子であることが明らかとなった。また、本研究成果はfad104がBMP/Smadシグナルの新規の調節因子として機能することを示しており、これまで不明であったfad104の機能メカニズムの一端を初めて明らかとした。

さらに、昨年度の検討においてfad104欠損マウスは肺形成、特に肺胞上皮細胞の分化が阻害されること、fad104がBMP/Smadシグナルを負に制御することにより、頭蓋の骨芽細胞分化を阻害することを明らかとした。今年度は、骨芽細胞分化におけるfad104の機能を解明することを目指し検討を進めた。その結果、以下に示す研究成果を得た。1)免疫沈降法およびGST-pull down assayより、FAD104がSmad1/5/8と相互作用すること、加えて、FAD104N末端領域がSmad1/5/8と相互作用することを明らかとした。2)FAD104のN末端領域がSmad1/5/8のリン酸化制御に関与するか否かについて検討した。その結果、FLAG-FAD104の発現により、Smad1/5/8のリン酸化レベルが減弱した一方で、FLAG-FAD104ΔNを発現してもSmad1/5/8のリン酸化レベルに変化は認められなかった。この結果から、FAD104はN末端領域を介してSmad1/5/8のリン酸化制御を負に制御していることが明らかとなった。以上の結果から、fad104がSmad1/5/8と相互作用すること、さらには、FAD104によるSmad1/5/8のリン酸化レベルの制御には、FAD104のN末端領域が極めて重要な役割を担っていることを新たに見出した。今後、fad104が機能する分子機構をより詳細に解明することによって、肥満や骨代謝疾患、新生児疾患克服に向けてのfad104に着目した創薬開発の基盤が確立されることが期待できる。本研究において、fad104が肺胞上皮細胞の分化に必須であることを明らかとした、さらに、fad104が骨形成を制御すること、fad104がBMP/Smadシグナルを制御することを見出した。これらの研究結果は、『肺形成や骨形成におけるfad104の機能メカニズムを明らかにする』という本研究の目的達成に大きく前進する成果であり、研究はおおむね順調に進展していると思われる。今後、fad104が如何にBMP/Smadシグナルを調節して上記生命現象を制御するかを明らかにすることにより、研究目的を達成できると考ている。今年度の研究から、FAD104がSmad1/5/8と相互作用すること、FAD104によるSmad1/5/8のリン酸化レベルの制御にはproline rich領域を含むFAD104のN末端領域が重要であることを新たに見出した。これらの研究成果は、これまで不明であったFAD104によるBMPISmadシグナルの調節機構の一端を明らかとするものであり、fad104の機能する分子機構を解明するという本研究の目的達成に大きく寄与する成果であると考えられる。これまでに我々は、新規遺伝子fad104が脂肪細胞分化および肺形成を制御することを報告してきた。本研究課題において、fad104が胞上皮細胞の分化・成熟に必須であること、BMP/Smadシグナルを負に制御し、骨細胞分化を阻害することを明らかとした。しかし、骨細胞分化過程以外においても、fad104がBMP/Smadシグナルを制御するかについては不明である。そこで、肺胞上皮細胞および脂肪細胞分化過程においてもfad104がBMP/Smadシグナルを制御するかについて検討する。さらに、fad104がBMP/Smadシグナルを制御する分子メカニズムについても明らかとする。BMP/Smadシグナルは、Smadのリン酸化、脱リン酸化、分解によって厳密に制御されている。そこで、fad104がこれらの現象に関与するか否かについて検討を行う。
「イスラーム的」共存構造における交易離散共同体の意義

本研究の目的は、いわゆる「イスラーム的」共存構造とは、その特殊な宗教的寛容性に起因するのではなく、異なる生態系を繋ぐ諸コミュニティ間で多層/多元的に形成された関係性の構築の仕方にその本質があるのではないかとの仮定の実証にある。今世紀半ばの独立後の急速な近代化により、環境と社会の従来のバランスが加速度的に崩れつつあるイスラーム圏の多くの国では、人口増加と生態系破壊が問題化しており、フィールドワークに止まらない多元的共存構造の理論化は急務である。以上のような研究目的の下に、近代以前のイスラーム世界の多元的共存構造を最も明確に掘り出す研究対象として、広域にわたる異生態系間の移動を日常とする交易離散共同体、特に過去の生態系を比較的保持しているチュニジア、ジェルバ島のユダヤ人共同体が選定された。研究初年度は、過去に行ったジェルバ島におけるユダヤ人共同体の祭礼を中心とするパイロット・サーベイの整理と内外の研究の情報収集を行った。この作業を通じて問題の焦点をかなり煮詰めることができた。二年目も引き続き、国内の研究施設やシンポジウムで文献収集・情報交換を行うとともに、海外の研究施設・研究者との情報交換を積極的にはかることができた。これらの作業を通じて、近代以前のイスラーム圏における多元的共存構造を比較文化的にある程度特徴づけることができた。資源の乏しいこの島で、ユダヤ人共同体がズィンミ-として数百年にわたりその特徴を維持できたのは、この島の各共同体の生活が微妙な生態系のバランスの上になり立っているからこそで、単一の生産活動を行えない自然環境が、島の多層多元的な共同体構造を保持するとともに、各断片間の交流を促してきたのである。その際、各断片間のバランサーとしての役割を果たしてきたのが、イスラーム的法秩序である。以上の研究の結果、今後の本格的現地調査と理論研究のための基盤を整えることができた。昨年度の研究成果と、来年度に向けての問題点を以下にあげる。成果の中でも最も大きかったのは、1997年1月28日から30日まで国立民族学博物館地域研究センターで行われた「中東における国家形成と民族関係」の第1回国際シンポジウムに参加し研究発表を行い、この問題に様々な角度から取り組んでいる内外の研究者と情報交換できたことである。特に本研究の対象であるチュニジアのジェルバ島からのイスラエルへの移民コミュニティを研究対象としているイスラエルの文化人類学者と知己を得、イスラエル側からの視点を開けたことは意義があり、今後の研究の発展と示唆となった。問題点も、この国際的な情報交換に関連する。チュニジアを始め中東諸国の多くではまだ通信状況が不安定で、色々試してみても安定した通信は困難な状況にある。イスラエルが唯一の例外であると言う現況は急には改善されないだろう。研究情報の国際格差を乗り越えるためには、やはり度々現地調査に赴く以外に当面の解決方法は無い。しかし現地に限らず、日本においても情報状況はまだ閉鎖的で、海外の研究動向と時差がある。特に民族問題やマイノリティ問題の研究者の層は薄いので、孤立し独善的になりがちである。この弊害を避けるためには、今後も海外の研究者との時差をおかない情報交換が重要であり続けよう。来年度は、この点の進展を図り、現地及び欧米の研究者達との不断の情報交換に積極的に取り組み、日本の研究者側からもマイノリティ研究に対する発信を行えるようにしたい。今年度は小本ではあるが、成果をまとめあげることができ、それと共に、国内外の研究者との意見交換を行う機会を数多く持てた。

ケンブリッジ大学社会人類学のアラン・マクファーレン教授との意見交換は、特に示唆深く、彼の家族、宗教、法、政治、経済から社会構成主体を分析する方法論は、文化比較において有効と思われる。理論研究の進展には、当該対象地域と他地域との比較が重要になるが、筆者の研究は従来、イスラーム地域の国家形成過程とヨーロッパとの比較に限定されていたが、今後は両者の複線化と、さらに日本の伝統構造との比較も視野に入れていきたい。伝統的な多元的社会構造の観点からは、特に最近急速に理論的変化が起きている。日本近世の身分差別構造の研究成果から示唆を受けることが大きかった。信州農村開発研究所の斉藤洋一氏の助力を得た信州A村の被差別部落の聞き取り調査は実り豊かであり、今後も継続していく予定である。さらに1998年1月に開催された国立民族学博物館地域研究センターの国際シンポジウム「中東研究の中のイスラーム:ムスリムとマイノリティ」では、Mコーエン教授教授はじめ、マイノリティ問題に様々な角度から取り組んでいる内外の研究者と情報交換できた。また2月に入って、チュニジアのアブドゥルジャリーリ・タミ-ミ-博士の知己を得、当地の学会動向の情報を得たことは、研究活動の発展に意義が大きく、今年度後半から予定している現地調査の重要な布石となった。従来、日本にける民族問題やマイノリティ問題の研究者の層は薄く、研究もとかく孤立し独善的になりがちであったが、、本研究活動を通じて、この弊害が近年急速に改善されつつあり、理論形成と情報交換がダイナミックに行われる下地は充分できていることを確認できた。今後は、日本の研究者側からの発信が一層重要になろう。