hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
オメガソーム細管構造の研究－サブミクロンレベルの形態学と分子機能

オートファジー隔離膜の近傍に見出された新規細管構造としてisolation membrane-associated tubule (IMAT)を見出し、その詳細な解析を行った。電子線トモグラフ法を用いた三次元立体構築によりIMATが小胞体と隔離膜に内腔を通じて連続していること、オメガソームの本体であること、小胞体における隔離膜生成の初期過程に関連することを明らかにした。また、電子顕微鏡でIMATを検出するためにオスミウム酸を用いた新規固定法を開発した。小胞体で始まる隔離膜生成の最も初期の形態変化は未だ捉えられておらず、ここに関与する分子機構も含め、本研究がこれら疑問に答える糸口になる。オートファジー隔離膜の形成機序を明らかにすることを目的として、オートファゴソームの前駆構造であるオメガソーム細管構造を電子顕微鏡により解析し、以下の結果を得た。1.野生型線維芽細胞において閉じようとしている隔離膜、約10プロファイルを対象として電子線トモグラフィーによる3次元立体構築を行った。その結果、オメガソーム細管の一部は近傍の小胞体および隔離膜と連続していることを見出した。このことは、オメガソーム細管が隔離膜と小胞体の間に介在する構造であることを示す。2.Atg3-,Atg5-,Atg7-,Atg16L-,FIP200-欠損線維芽細胞について、オメガソーム細管の存在を調べたところ、FIP200-欠損線維芽細胞以外で明らかなオメガソーム細管を検出した。このことは同構造がAtg結合反応に依存せず、隔離膜形成の初期に関与することを示唆する。3.線維芽細胞のみならず、他の培養細胞株(ARPE-19,Huh-1,NRK,HeLa)においてもオメガソーム細管が検出された。このことはオメガソーム細管が細胞種によらず広く存在する構造であることを示す。4.上記1-3の結果は研究会や学会で発表した。また、現在論文投稿中である。5.オメガソーム細管とオートファジー関連分子との関係を調べるために、mcherry-KDELR,GFP-DFCPI,GFP-WIPII等のコンストラクトを作製し、線維芽細胞に発現させてライブセルイメージングを行った。6.本年度の成果としてオメガソーム細管が隔離膜生成の初期段階に関与することが分かったため、次年度では、この初期段階の構造検出法を開発し、光学顕微鏡および電子顕微鏡解析を進める。オートファジーは極めて動的な膜変化を伴う現象であり、その形態学的基盤を確立することは関連分子機構を研究する上で重要である。これまで我々は特殊固定法を用いた電子顕微鏡解析により、オートファジー隔離膜の閉鎖部付近に多数のオメガソーム細管を見出した。平成25年度は主にこの知見を立証するための実験を行った。まず、光学顕微鏡で観察されるオメガソームと電子顕微鏡で観察される細管集合体の位置関係を明らかにする目的で、野生型の胎児由来線維芽細胞(MEF)およびATG3欠損MEFにオメガソームマーカーであるGFP-DFCP1を導入し、光学顕微鏡像と電子顕微鏡像を重ね合わせる手法(CLEM法)を用いて解析した。その結果、オメガソームが閉じる点状構造に一致して細管構造が観察された。すなわち細管構造がオメガソームの一部を成すことが示された。また、これら細管構造はMEFのみならず、HeLa細胞、NRK細胞、ARPE-19細胞、Huh-1細胞、マウス肝臓組織においても見出され、普遍的に存在することが分かった。一方、加圧凍結ー凍結置換固定法により細管構造の同定を試みたが、オートリソソーム限界膜が同定できる条件では見出されなかった。同構造は隔離膜と同様に特殊な膜脂質組成を持ち、形態保存条件の設定が困難であると考えられた。さらに、隔離膜生成に寄与すると考えられるミトコンドリアおよびAtg9との関係性を免疫蛍光法および電子顕微鏡により解析し、両者がオメガソームの近傍に位置することを明らかにした。オートファジーは極めて動的な膜の生成と変化を伴う現象であり、その形態学的基盤を確立することは関連分子機構や病態を理解する上で重要である。本研究に先立ち、我々は特殊固定法を用いた電子顕微鏡観察により、オートファジー隔離膜の閉鎖部付近に多数の極細管集合体を見出した。本研究では同構造体の3次元形態解析及び生成機構の解析を行った。平成25年度までに、各種Atg遺伝子欠損線維芽細胞を用いた光学顕微鏡及び電子顕微鏡解析により、これら細管構造が小胞体に由来し、隔離膜前駆体構造として知られるオメガソームに相当することを突き止めた。そしてこの構造をIMAT (isolation membrane associated tubule)と命名し、「Molecular and Cellular Biology」誌に発表した。平成26年度は本研究をさらに発展させ、以下の成果を得た。

1.電子顕微鏡観察においてオスミウムを用いた特殊固定法の条件検討を行った結果、15°C以上の温度で固定すると隔離膜とIMAT構造の形態が良く保存されることを見出し、この成果を「医学生物学電子顕微鏡技術学会誌」に発表した。2.小胞体、IMAT、隔離膜の三者構造の位置関係についてより視覚的に理解するために、オスミウムマセレーション法を用いた走査型電子顕微鏡観察に着手した。様々な条件設定を行った結果、隔離膜とIMAT構造の一部を観察することに成功した。本研究は次期基盤研究Bとして発展させる予定である。以上の結果より、小胞体に由来するオートファジー隔離膜の形成機構について、形態学的基盤の確立に向けた初期研究が完了した。本研究で発見したIMATは隔離膜初期形成構造を探索する上での形態指標となり、各種オートファジー関連遺伝子の機能発現部位の解析に貢献できる。26年度が最終年度であるため、記入しない。細胞生物学、細胞組織学、電子顕微鏡学26年度が最終年度であるため、記入しない。オメガソーム細管が小胞体および隔離膜と連続していることを明らかできたこと、そしてこの結果を各種学会・研究会で発表し、論文として投稿する段階までまとめることができたため。H25年度は論文審査過程で提起された課題に対し、その実験計画策定と遂行に多くの時間を費やした。その結果、目標としたレベルの科学雑誌に発表することができた。一方、当初目的とした隔離膜生成初期過程における形態解析は、方法論の試行錯誤を継続しており、次年度の課題としたい。隔離膜形成の初期段階を形態学的に検出する手法を開発し、光学顕微鏡および電子顕微鏡解析を進める。論文などからオメガソーム生成に関連する分子候補を抽出し、オメガソーム細管との関係を調べる。発表論文の内容は隔離膜の閉鎖過程における微細形態像を示したものであり、その生成初期過程の形態解析は方法論を含めて試行錯誤を継続している。次年度は、小胞体における隔離膜形成部位のマーカーを探るとともに、新たな試みとして共同研究によるFIB-SEM観察、あるいはオスミウムマセレーションを応用した走査型電子顕微鏡の観察をすすめる予定である。直接経費次年度使用額として166,707円を計上しているのは、24年度3月に発生した学会参加旅費、英文校正等の経理処理が間に合わなかったことによるため、研究計画の内容に変更を来すものではない。年度末の予算執行分に関し、研究機関の会計システムに含められなかったため。次年度の物品費として使用予定である。
1996年北海道古平町豊浜トンネル斜面崩落とその災害に関する調査研究

本研究は1996年2月10日午前8時頃,国道229号線の豊浜トンネル古平側(西側)坑口上部の急崖が崩落し,バスの乗員,乗客と自家用車の運転手20名が圧死した事故に関係する斜面崩落とその災害に関する調査研究である.地質,地形,地球物理,凍結岩盤の物性,気象などに関する研究がまとめられた.すでに1996年9月14日に,豊浜トンネル崩落事故調査委員会が調査報告書を北海道開発局局長に提出しているため,本研究は,その報告内容をふまえ,1996年10月以降に実施した.研究は,復旧工事との関係で今後永久に観察出来なくなる崩落斜面下部の観察を最重点として行なわれた.岩盤表層の凍結深度の変化と気象の関係を岩盤の凍結前から観察することも重点的に行なった.さらに,岩盤崩落の機構に関する考察を深めた.その結果,岩盤下部の表面構造は上部とは違っていることを明らかに出来た.また,崩落面下部では火山レキの破断が特徴的に見られたが,岩石圧裂引張実験から,6MPaで破断することが明らかとなった.これは,岩石上部に少なくとも300mは累重しなければ破断が生じない圧力である.したがって,レキの破断は特殊に応力がかかるか,地質時代にさかのぼる長い時間の出来事であると考えられる.研究はハイアロクラスタイト中の火山岩の全岩化学組成やスメクタイトの鉱物組成も明らかにした.岩石の応力解析の研究は,崖の鉛直面では粘着力の失われたある長さ以上の初期不連続面が不安定に成長すること,水平面では2次連続面が生じ,自由面に達することを明らかにした.凍結一融解の実験は調査地域の気象が岩石の脆弱化を招くことを明らかにした.地質の研究は,地質構造に規制された地下水の浸透面と枝わかれパイプ状の流路と地下水圧が崩落面の形成に関係し,過去の落石も同様の経過で崩落したものと推測された.本研究は1996年2月10日午前8時頃,国道229号線の豊浜トンネル古平側(西側)坑口上部の急崖が崩落し,バスの乗員,乗客と自家用車の運転手20名が圧死した事故に関係する斜面崩落とその災害に関する調査研究である.地質,地形,地球物理,凍結岩盤の物性,気象などに関する研究がまとめられた.すでに1996年9月14日に,豊浜トンネル崩落事故調査委員会が調査報告書を北海道開発局局長に提出しているため,本研究は,その報告内容をふまえ,1996年10月以降に実施した.研究は,復旧工事との関係で今後永久に観察出来なくなる崩落斜面下部の観察を最重点として行なわれた.岩盤表層の凍結深度の変化と気象の関係を岩盤の凍結前から観察することも重点的に行なった.さらに,岩盤崩落の機構に関する考察を深めた.その結果,岩盤下部の表面構造は上部とは違っていることを明らかに出来た.また,崩落面下部では火山レキの破断が特徴的に見られたが,岩石圧裂引張実験から,6MPaで破断することが明らかとなった.これは,岩石上部に少なくとも300mは累重しなければ破断が生じない圧力である.したがって,レキの破断は特殊に応力がかかるか,地質時代にさかのぼる長い時間の出来事であると考えられる.研究はハイアロクラスタイト中の火山岩の全岩化学組成やスメクタイトの鉱物組成も明らかにした.岩石の応力解析の研究は,崖の鉛直面では粘着力の失われたある長さ以上の初期不連続面が不安定に成長すること,水平面では2次連続面が生じ,自由面に達することを明らかにした.凍結一融解の実験は調査地域の気象が岩石の脆弱化を招くことを明らかにした.地質の研究は,地質構造に規制された地下水の浸透面と枝わかれパイプ状の流路と地下水圧が崩落面の形成に関係し,過去の落石も同様の経過で崩落したものと推測された.
歯髄、歯根膜由来幹細胞の分化制御メカニズムの解明

抜去歯牙から採取したヒト歯髄培養細胞およびヒト歯根膜細胞から、歯髄細胞由来幹細胞と歯根膜細胞由来幹細胞の単離を行い、脂肪細胞への分化に関わる、メチル化サイレンシングを受けたDNAの網羅的探索を行うことにより、それに関わる分化制御システムを明らかにし、さらに、詳細に幹細胞の性質を比較し、脂肪細胞以外の細胞種への分化制御も明らかにすることで再生医療に貢献できると考えた。まず、抜去歯から分離したヒト歯根膜細胞、歯髄細胞を細胞培養ディッシュ上で採取した。次に、フローサイトメトリーを用いて、SSEA-4陽性細胞をヒト歯根膜組織、歯髄組織にて単離した。その単離した細胞からゲノムDNAを採取し、MIAMI法を用いてメチル化している遺伝子を網羅的に解析した。MIAMI法を用いてメチル化している遺伝子を網羅的に解析したが、直接脂肪細胞への分化制御に関わる因子の特定には至らなかった。しかし、それぞれの幹細胞からゲノムサンプルを採取できた点、かつ脂肪細胞への分化能以外の相違点について、今後検討を進める基盤となり、意義あるものと考えられる。研究ついて、まず、同個体に由来する歯髄細胞由来幹細胞と歯根膜細胞由来幹細胞の採取を行うこととなった。これについては、矯正歯科治療のために抜歯することになった歯牙に付着している歯髄組織と歯根膜組織を、患者の同意のもとで採取し、培養、増殖させた。それぞれの培養組織には様々な細胞種が含まれているため、フローサイトメトリーによって分化能を有する細胞を単離した。まず、分離されていない細胞、単離されたヒト歯根膜細胞、単離されたヒト歯髄細胞をそれぞれ細胞培養ディッシュ上で培養、増殖した。実験によるエラーを減じるため、それぞれ複数のヒト歯根膜細胞、ヒト歯髄細胞を採取した。その結果、分離されていない細胞、単離されたヒト歯臆細胞を培養、増殖した結果、特別な変化は認められなかったが、単離されたヒト歯根膜細胞を培養、増殖させると、脂肪細胞へと分化することがオイルレッドO染色によって確認できた。これらの細胞をより詳細に検討することで、少なくとも脂肪組胞への分化条件と、それに関わる分化制御システムを明らかにできる可能性が高くなった。このため、脂肪細胞への分化に関わる、メチル化サイレンシングを受けたDNAの網羅的探索を行うこととなった。このメチル化サイレンシングを受けたDNAの網羅的探索を行うため、それぞれの幹細胞から採取したゲノムサンプルを網羅的なメチル化のスクリーニング検査を行うこととなった。この検査に使用する、それぞれの幹細胞から採取したゲノムサンプルを作成した段階まで、本研究は進行している。そこで、歯根膜組織、歯髄組織に多彩な分化能を持つ幹細胞が存在すること、また、細胞表面抗原SSEA-4を用いてフローサイトメトリーを行うことで、これらの分化能を持つ細胞を効率よく採取し、この方法によって得られた細胞を用いて、プロモーターがメチル化された分化能に関わる遺伝子をMIAMI法によって検索し、さらにその領域をバイサルシークエンシング法にて特定することが本研究の目的であった。まず、歯髄細胞由来幹細胞と歯根膜細胞由来幹細胞の採取と培養組織からの幹細胞の単離、脂肪細胞への分化に関わる、メチル化サイレンシングを受けたDNAの網羅的探索を行った。具体的には、抜去歯から分離したヒト歯根膜細胞、歯髄細胞を細胞培養ディッシュ上で採取した。
抗がん剤の副作用低減を目指した天然物アミノ酸誘導体の合成

天然資源として入手容易かつ生物活性が期待できる化合物として,トリテルペノイドのファラジオール,ジテルペノイドのイソステビオールを選択し,それらのアミノ酸結合体,αーアミノ酸誘導体を合成した.ファラジオールーアミノ酸誘導体は,がん細胞に対し低濃度で細胞死を誘導し,また,その作用機構はアポトーシス誘導によるものであることを明らかにした.また,イソステビオールを用いて合成したアミノ酸結合体は,アポトーシス関連タンパク質であるカスパーゼを活性化していることも明らかにした.さらにイソステビオールからはαーアミノ酸誘導体も合成し,化学的にその構造を明らかにした.天然物は重要な抗がん剤リード化合物供給源であるが,正常細胞にも少なからず傷害性を示し,がん細胞に対する選択性向上が求められている.がん細胞選択的に作用する薬物として,近年,アミノ酸を模倣した抗がん分子が提案されている.がん細胞では細胞増殖に必要なアミノ酸の必要量が高く,これはアミノ酸トランスポーターの発現上昇で賄われていると考えられている.アミノ酸型抗がん分子は,がん細胞に効果的に取り込まれる,または,がん細胞へのアミノ酸輸送を阻害する事ができると期待されている.このような背景から,本研究では,天然分子にアミノ酸構造を導入することでがん細胞に対する選択性を向上する事を計画し,1天然物α-アミノ酸誘導体合成方法の確立,2がん細胞・正常細胞に対する活性評価,を行った.基質として,マツヤニから豊富に得られ,多様な生物活性が報告されているジテルペノイドのデヒドロアビエチン酸,および,抗がん活性を持つトリテルペノイドであるベツリンを用いた.デヒドロアビエチン酸およびベツリン誘導体のがん細胞・正常細胞に対する傷害活性を評価し,現時点で,次の知見を得た;1デヒドロアビエチン酸誘導体の細胞傷害活性には,C18位カルボキシ基が必須でない,2ベツリン誘導体ではC-3, C-28位水酸基が細胞傷害活性に必須である,3デヒドロアビエタンのC-18位N-置換型α-アミノニトリルでは,C-18位の立体化学が活性に影響し,R体よりもS体がやや強い活性を示す,4デヒドロアビエタンでは,C-18位にα-アミノニトリル構造を導入しても細胞選択性に大きな差は生じない.本年度得た結果は,次年度以降に実施する天然物α-アミノ酸誘導体合成研究に対する基礎的なデータになると考えられる.平成27年度は,基質となる天然物の準備,およびアミノ酸の合成方法を確立する計画であった.平成27年度終了時点で,立体障害が比較的大きいテルペノイドのα-アミノニトリル化(α-アミノ酸の前駆体合成)まで達成しており,合成計画はおおむね順調に進行していると考えている.また,合成中間体のいくつかが,がん細胞に対する選択性を向上したことを明らかにし,これらを踏まえて進捗状況を(2)と判断した.天然物は,医薬品開発研究における重要な資源(リード化合物)であるが,抗がん剤開発の観点から見た場合,がん細胞を死滅させるだけでなく,正常細胞に悪影響を及ぼす場合も多く,これが副作用を生じる要因の一つとなっている.従って,副作用が低い抗がん剤を開発するには,がん細胞に選択的に作用する分子を見つけ出す必要がある.一方,天然物は構造に多様性があり,がん細胞に選択的に作用する分子を創製する上で重要な化合物ライブラリーを提供している.このような背景から,本研究では天然分子を活用し,がん細胞に対する作用を明らかにするとともに,その誘導体を合成し,がん細胞選択的に作用する抗がん分子の開発を目指した.本年度は,1ジテルペノイドーアミノ酸結合分子の合成,2天然トリテルペノイドを出発物質としたα-アミノ酸合成,3天然分子の抗がん活性評価,4作用機構解明実験系の確立,を実施した.この結果,1Steviosideを原料としたジテルペノイドーアミノ酸(アラニン,フェニルアラニン等)結合分子を合成し,がん細胞に対して顕著な細胞傷害活性を示すことを見出した.2天然トリテルペノイドamyrinを原料とし,これまでに報告例のない新規トリテルペノイド系αーアミノ酸の合成に成功した.3薬用植物資源であるE. longifoliaより単離したアルカロイドの,がん細胞に対する強い細胞傷害活性を明らかにした.4細胞膜に存在するアミノ酸輸送タンパク質に対する評価実験系を確立した.最終年度(平成29年度)は,これらの研究成果を総括し,アミノ酸構造を持つ天然物の合成を完結させ,その抗がん活性,がん細胞選択性を明らかにしていく計画である.平成28年は,本研究を遂行する上で重要となる基礎データの取得(テルペノイドーアミノ酸結合体の抗がん活性,α-アミノ酸構造を持つ分子の合成,天然由来アルカロイドの抗がん活性解明,作用機構解明に向けた実験系の確立)を達成したことから,本研究の目的である,「副作用を低減した抗がん分子の開発」に順調に近づいていると考えている.しかし,研究テーマを広げすぎたことにより1テーマ当たりの成果が薄くなり,論文発表に値するようなまとまった成果を得るには至らなかった.その為,本年度の進捗については「やや遅れている」と評価した.平成29年度は,アミノ酸構造を導入するテルペノイドとして,アビエタン型ジテルペノイドのアビエチン酸,およびエントベエラン型ジテルペノイドのイソステビオールを用いた誘導体合成実験およびがん細胞を用いた生物活性評価実験を行い,以下の成果を得た.1.アビエタン型ジテルペノイドにシアノアミン構造を誘導した.シアノ基はカルボキシ基と電子的環境が類似しており,創薬化学分野ではカルボキシ基と生物学的に等価とみなされている.

従って,シアノアミン構造はアミノ酸(カルボキシ基+アミノ基)の等価構造とみなす事が出来る.本化合物について,立体化学異性体を合成し,R体,S体のがん細胞に対する選択性を評価したところ,S配置を持つ化合物がR配置を持つ化合物よりもがん細胞に対する選択性が高い事が分かった.これは,通常細胞が取り込むアミノ酸がL型,つまりS配置を持つことと矛盾せず,アミノニトリル構造ががん細胞選択性を向上する上で有用であることが示された.2.エントベエラン型ジテルペノイドのアルコール体に,多様なLー,Dー型アミノ酸をエステル結合した分子を合成し,そのアポトーシス誘導作用機構をウエスタンブロット法で解析した.この結果,アポトーシス関連タンパク質のうち,Caspase-9,開裂型Caspase-9,Bcl-2, Baxの量には変化が無く,Caspase-3,開裂型Caspase-3,Caspase-8,開裂型Caspase-8の量が変化していたことから,ミトコンドリア経路ではないシグナル伝達系で,アポトーシスにより細胞死を誘導していることを明らかにした.3.α-アミノ酸構造を持つ,エントベエラン型ジテルペノイドを合成し,その立体化学を含めた詳細な化学構造を,新Mosher法等を用いた手法により明らかにした.本研究は,ジテルペノイドから直接αーアミノ酸を合成した最初の報告例となる研究である.天然資源として入手容易かつ生物活性が期待できる化合物として,トリテルペノイドのファラジオール,ジテルペノイドのイソステビオールを選択し,それらのアミノ酸結合体,αーアミノ酸誘導体を合成した.ファラジオールーアミノ酸誘導体は,がん細胞に対し低濃度で細胞死を誘導し,また,その作用機構はアポトーシス誘導によるものであることを明らかにした.また,イソステビオールを用いて合成したアミノ酸結合体は,アポトーシス関連タンパク質であるカスパーゼを活性化していることも明らかにした.さらにイソステビオールからはαーアミノ酸誘導体も合成し,化学的にその構造を明らかにした.平成28年度は,当初の研究計画通り,平成27年度に確立したアミノ酸合成方法を基に,抗がん活性を持つ天然分子のアミノ酸誘導体化を引き続き進める.α-アミノ酸前駆体では選択性の向上が認められなかったが,デヒドロアビエタン以外の抗がん性テルペノイドでも同様か,検討する必要がある.また,α-アミノ酸前駆体を加水分解し,最終生成物であるα-アミノ酸構造へ誘導する実験を,他の天然抗がん分子に幅広く適用し,アミノ酸構造が細胞選択性の向上に与える影響を多角的に検討する予定である.平行して,アミノ酸誘導体ががん細胞に細胞死を誘導する機構を,細胞死関連タンパク質の発現量から解明する実験を進める.平成29年度は,平成28年度に確立したテルペノイドーアミノ酸結合体,α-アミノ酸構造を持つテルペノイドの合成実験を完結し,それらの抗がん活性,がん細胞に対する選択性を評価する.また,アミノ酸輸送タンパクを介したがん細胞への分子取込み実験を行い,アミノ基・カルボキシ基を持つ天然物が,標的生体分子(アミノ酸輸送タンパク質)へ作用する程度を評価し,副作用を低減した抗がん性天然物の合成を達成する計画である.天然物化学
環境行政訴訟上の原告適格についての司法による法の継続形成の可能性

平成30年度研究においては、平成29年度研究で行った基礎的研究を踏まえて、ドイツにおける環境・権利救済法の動向として、2015年に欧州裁判所で出された判決を元に、当該判例の分析および同判決によって生じたドイツ国内の状況の分析を行った。具体的な研究内容は次の通りであった。まず、上記2015年の欧州裁判所判決は、ドイツ環境・権利救済法で規定されている排除効という制度を欧州法違反とするものであったことから、排除効とはどのような意義や沿革があったのかについて分析を行った。これによって、排除効という制度それ自体を確認するだけではなく、上記欧州裁判所の射程を考察する際の手がかりとした。次に、上記欧州裁判所判決について、そこでの判決の内容および、それを受けたドイツにおける学説の理解や2017年に改正された環境・権利救済法の分析を行った。これによって、EUや欧州裁判所が環境問題における訴訟の在り方についてどのような方向性を持っているのか、そしてまたドイツにおける従来までの議論の限界はどこにあるのかといった今後の展開・展望を明らかにしようと考えた。これらの研究の成果については、研究論文として公表される予定である。また、平成30年度研究においては、以上のほか団体訴訟が登場してきた背景およびドイツにおける行政訴訟制度の沿革についても研究を行った。この研究を行うことによって、本研究のテーマである「司法による法の継続形成の可能性」についての考察への架橋にしたいと考えている。研究実績で示した通り、平成30年度研究はドイツ環境・権利救済法における排除効に関する研究を行い、この研究を行った結果、原告適格を広く認め裁判所アクセス権を拡大するという国際的動向と、原告適格を制限しつつも高い審査密度を維持するドイツの動向が存在しており、わが国において団体訴訟をデザインして行く際に、重要な議論になると考えた。その上で、申請者は、海外における動向、とりわけドイツにおいて、上記のような議論が存在している理由あるいは、その歴史的展開にも視野を拡げて考察をしたいと考えている。そのため、申請者の今後の研究の方向性を掴みつつあると考えている。以上より、平成30年度研究は、今後検討すべき課題や方向を明確化することができたものと考えているため、おおむね順調に進展していると評価した。平成31年度研究においては、平成30年度に行った研究である、ドイツにおける団体訴訟論や原告適格論の歴史的展開にも視野を拡げて考察を行いたいと考えている。このような視点で研究を行うことによって、ドイツにおいて団体訴訟が登場した背景をさらに追求していくことが第一の目的となるが、そこで展開されてきた理論的背景も探ることによって、ドイツにおいては団体訴訟論や原告適格論をどのようにデザインしていこうとしてきたのかについてまで研究を進めていきたいと考えている。このような研究を行うことが、その後、他のEU諸国および欧州裁判所とドイツの差異を理解する上でも重要であると考えている。他方で、これらの研究を行っていくことで、わが国において団体訴訟をデザインして行く際に、団体訴訟に関する制度の導入とそれ以外の制度の導入、そしてまた現行の規定の拡張解釈といった様々な視点から、環境法における原告適格について考察できるものと考えている。本研究は、ドイツ環境法における団体訴訟の展開について分析をするものである。そして、このテーマは従来までも多くの研究がなされてきた。そこで、本研究においては、ドイツ環境法上の団体訴訟導入後の状況、とりわけ環境行政訴訟における原告適格論の動向を分析することで、環境行政訴訟の意義を明らかにし、今後のわが国の展開を検討する。そして、平成29年度研究は、基礎的問題整理作業を行った。その際、1環境行政訴訟における団体訴訟の位置付けに関する議論の整理、2オーフス条約およびEU法に関する動向、3ドイツ原告適格論・団体訴訟論の新展開という3つの視点から分析を行うことにした。まず、1については、団体訴訟の研究における根幹ともいえ、団体訴訟の正統性(正当性)、すなわち何故、環境保護という利益もしくは環境破壊による不利益を環境保護団体が代表して享受し裁判を提起する権能を付与するのかということである。次に、2については、ドイツに対しても影響が強い、欧州裁判所の動向を探るということである。最後に、3については、2も踏まえた上で、ドイツ国内の立法状況・学界動向を探るということである。これらのうち、平成29年度研究は、とりわけ2と3の視点を重視して研究を行った。その結果、次のような知見を得ることになった。すなわち、欧州裁判所において、ドイツ環境法上の団体訴訟の特色の1つであった排除効の規定が欧州法違反とされたことによって、ドイツは(少なくとも形式上)排除効の規定の廃止に至っており、これに代わって信義則規定を置くことになった。もっとも、この信義則規定は、運用次第で、これまでと大きく変化しない可能性もあることから、今後もドイツの判例・学説の動向を追跡する必要がある。以上より、平成29年度研究は、欧州裁判所の動向を受けたドイツの対応を追跡することにより、次年度以降の基礎的問題整理を行った。研究実績の概要にも記載した通り、欧州裁判所による判決後、ドイツにおいては、環境・権利救済法における排除効の廃止に至っている。もっとも、その後のドイツの状況は、今後も更なる議論を呼ぶ可能性もあるし、これら判断や立法に至った背景についても更なる分析をする必要がある。それゆえ、このような団体訴訟の導入後の原告適格論や団体訴訟論への影響を探ることで、環境問題における司法権の役割や行政訴訟の意義を考察していきたいと考えている。

以上より、平成29年度研究は、今後検討すべき課題や方向を明確化することができたものと考えているため、おおむね順調に進展していると評価した。平成30年度研究においては、平成29年度研究で行った基礎的研究を踏まえて、ドイツにおける環境・権利救済法の動向として、2015年に欧州裁判所で出された判決を元に、当該判例の分析および同判決によって生じたドイツ国内の状況の分析を行った。具体的な研究内容は次の通りであった。まず、上記2015年の欧州裁判所判決は、ドイツ環境・権利救済法で規定されている排除効という制度を欧州法違反とするものであったことから、排除効とはどのような意義や沿革があったのかについて分析を行った。これによって、排除効という制度それ自体を確認するだけではなく、上記欧州裁判所の射程を考察する際の手がかりとした。次に、上記欧州裁判所判決について、そこでの判決の内容および、それを受けたドイツにおける学説の理解や2017年に改正された環境・権利救済法の分析を行った。これによって、EUや欧州裁判所が環境問題における訴訟の在り方についてどのような方向性を持っているのか、そしてまたドイツにおける従来までの議論の限界はどこにあるのかといった今後の展開・展望を明らかにしようと考えた。これらの研究の成果については、研究論文として公表される予定である。また、平成30年度研究においては、以上のほか団体訴訟が登場してきた背景およびドイツにおける行政訴訟制度の沿革についても研究を行った。この研究を行うことによって、本研究のテーマである「司法による法の継続形成の可能性」についての考察への架橋にしたいと考えている。研究実績で示した通り、平成30年度研究はドイツ環境・権利救済法における排除効に関する研究を行い、この研究を行った結果、原告適格を広く認め裁判所アクセス権を拡大するという国際的動向と、原告適格を制限しつつも高い審査密度を維持するドイツの動向が存在しており、わが国において団体訴訟をデザインして行く際に、重要な議論になると考えた。その上で、申請者は、海外における動向、とりわけドイツにおいて、上記のような議論が存在している理由あるいは、その歴史的展開にも視野を拡げて考察をしたいと考えている。そのため、申請者の今後の研究の方向性を掴みつつあると考えている。以上より、平成30年度研究は、今後検討すべき課題や方向を明確化することができたものと考えているため、おおむね順調に進展していると評価した。以上までのドイツの状況を踏まえて、平成30年度研究は、排除効が設けられた背景およびその後のドイツの状況についての研究を行う必要性があると考えている。このような視点から、環境問題における司法権の役割や行政訴訟の意義を考察していく。このような研究を通して、伝統的な司法観および権利・利益概念に固執していると言われるわが国の行政訴訟との関係で、理論的・立法論的・実務的にも綿密な比較研究を行うことができ、わが国の議論に還元することが期待できると思われる。平成31年度研究においては、平成30年度に行った研究である、ドイツにおける団体訴訟論や原告適格論の歴史的展開にも視野を拡げて考察を行いたいと考えている。
生体情報・エネルギー変換分子材料の設計および機能制御

本研究では、情報受容・交換およびエネルギー変換の2種類の生体内分子システムの分子構築の工学的実現を目的として、次の諸成果を挙げた。(1)相澤は、架橋法によってカルモジュリンとホスフォジエステラーゼのタンパク質ハイブリッドを合成し、カルシウムイオンに応答して酵素活性を発現する分子間情報伝達機能材料を創製した。さらに、このタンパク質ハイブリッドを微粒子担体に固定化し、特性を明らかにした。(2)上田は、粘菌細胞内のリン脂質組成変動が酵素ホスフォリパーゼDに関連していることを明らかにした。さらに、酵母抽出液にトレハロースを添加した系で、解糖系において伝播する新しい化学振動を見い出した。(3)宍戸は,ドナー/センシタイザー/アクセプターの3連子シーケンスをもつポリペプチドを合成し、高効率の光誘起電子移動を実現した。さらに、光・電子機能性の非天然アミノ酸を遺伝子工学的にタンパク質に導入する方法を開拓した。(4)樋口は、ラット肝H^+-ATP合成酵素の各サブユニットの単離精製法を開発し、エネルギー変換部位の全てのサブユニットの一次構造を決定した。さらにH^+ポンプにおけるエネルギー変換機作は、従来の化学浸透圧説では説明できないことを確証した。(5)久保は、ハロロドプシンの単独LB膜を作成し、ガラス基板上に積層した。さらにハロロドプシンにクロライドを供給するポリピロール膜を作製し、ハロロドプシン光電変換デバイスを構成した。
アクション・リサーチャー養成用教育プログラムの開発

アクション・リサーチャーの養成に関連する先行研究、特に、アクション・リサーチの方法論、社会人学習論、そして自己調整型学習理論の成果を整理した。その成果に基づいて、中堅スーパーマーケットの達人店員をインタビュー調査し、優秀なアクション・リサーチャーとして成功するために必要な要件を抽出した。そのなかから、モチベーション等の人格的要因の重要性に着目し、アクション・リサーチャー養成のための統合モデルを構築した。平成21年度は研究課題を遂行するために、先行研究の広範なレビューと、そしてそれをベースにして医療クリニックの院長の協力の下でアクション・リサーチャー養成プログラムの試行実験を行った。先行研究のレビューからは、社会人の職場での学習成果を左右する要因についての興味深いいくつかのモデルを検討することがてきた。それらは、アダルト・ラーニング・モデル、シングルループとダブルループ・ラーニング・モブル、体験学習モデル、自己調整学習モデル、自己管理学習モデル、そしてPDCAモデルである。これらの先行研究のレビューは、「サービス業におけるプロフェッショナル人材への道」(『季刊イズミヤ総研』,第82号,2010年4月発行)として発表されている。また、イズミヤの協力で、同社人事部に推薦して頂いた3名の現場プロフェッショナルの「体験学習」について深いインタビューをする機会を得た。そのインタビュー結果は、「イズミヤの3名のプロフェッショナル人材の解剖」と題して、『季刊イズミヤ総研』(第83号)に掲載される予定である。医療クリニックでのアクション・リサーチャー養成プログラムの試行実験は、平成21年9月より、協力医療クリニックでの代表的経営管理手法であるBSC(バランスト・スコア・カード)導入という形で取り組まれた。そこからはいくつかの重要な知見が得られた。例えば、看護スタッフによる経営用語の誤解や新しい経営手法の導入に対する戸惑いや不安、そしてそれらを除去するための方法の工夫、さらにはそれらの除去後の改革の予想を超えた進展などが新しい知見であった。これらの知見についても、当該医療クリニックの院長と共著の形で論文として発表の予定である。平成22年度においては、前年度での「アクション・リサーチャー養成用教育プログラム」に関する先行研究のサーベイと医療機関での実践に基づいて、兵庫県豊岡市の宵田商店街(カバンストリート)の執行部による改革案の策定とその実施についてのフィールド調査を主体にして研究活動を展開した。宵田商店街の執行部に対するヒアリング調査からは、商店街活動の改善策の立案と実施に際しては、環境要因の分析や問題点の改善策の立案・実施のみからでは、改革は大きくは進展しないことが明らかとなった。改革を成功させるためには、1、商店街の将来方向に関する強力な経営ビジョンの策定、2、そのビジョンを実現するための戦略の整合的な立案、そして3、ビジョンと戦略とその実施に利害関係者を巻き込むのに必要な簡潔なストーリーの展開が必要になることが明らかになった。以上の点は、アクション・リサーチャー養成用教育プログラムの開発にとって大きな気付きとなった。というのは、従来のアクション・リサーチでは、組織変革とダブルループ・ラーニングなどの深い「気付き」(=リフレクション)の2側面が強調されてきた。しかし、その2側面をどのように連結するのかについてはほとんど意識されてこなかった。ここに従来のアクション・リサーチ、そしてアクション・リサーチャー養成用研究プログラムの弱点があったのである。宵田町商店街フィールドワークと執行部のヒアリングから、上記の点を確認できたことは平成22年度の大きな研究成果であった。この研究成果をベースとして、平成23年度においては、この点のより詳しい検証を、ケース・ベースト・リサーチを通じて展開し、アクション・リサーチャー養成用教育プログラムの開発に結実させたい。平成23年度においては、前年度での「アクション・リサーチャー養成用教育プログラム」に関する先行研究のサーベイと医療機関での実践の延長線上の研究活動として、引き続き豊岡市の宵田商店街(カバンストリート)の執行部による改革案の策定とその実施についてのフィールド調査、およびFMムーブの番組企画責任者へのヒアリングを主体にして研究活動を展開した。宵田商店街の執行部に対する平成22年度のヒアリング調査からは、改革を成功さぜるためには、3つの条件、すなわち(1)将来の経営ビジョンの策定、(2)ビジョンを実現するための戦略立案、そして(3)戦略実施への利害関係者の巻き込みが必要になることが明らかになった。その研究成果を受けて、平成23年度にはアクション・リサーチャーを養成するためのケース・メソッド用教材を研究協力者の辻村謙一氏と共に開発し、関西学生MBAフォーラムと共同で平成23年10月に関西学院大学の大阪梅田キャンパスにて実験授業を行った。実験授業にはカバンストリートの理事長と専務理事も参加した。この実験授業は成功であった。ティーチング・ノートを作成次第、本ケースを日本ケースセンターに登録する予定である。また、平成24年3月には宵田商店街を訪問し、商店街活動のその後の展開についてのヒアリングを行った。その内容は、ケース・メソッド用のケース教材(「宵田商店街」ケース(B))として執筆し、同時にティーチング・ノートを開発する予定である。カバンストリートについてのケース・メソッド用ケースの開発と実験事業の成功は平成23年度の大きな研究成果であった。この研究成果をベースとして、アクション・リサーチャー養成用教育プログラムの開発に結実させたい。

また平成24年3月には、ミズリー大学カンザスシティ校を訪問し、高等教育機関マネジメント、医療経営マネジメント、自治体マネジメントの各研究所の所長とアクション・リサーチャーの養成についての意見交換を行い、ビジネス分野との問題の異同性についてのヒントを得た。
新規DNA湾曲化フィンガーによる細胞内遺伝子機能の制御

重要な機能をもつ特定遺伝子の転写の抑制や促進を誘発する人工タンパク質の創製は、遺伝子発現制御反応を担う分子として、新しいタイプのゲノム医薬・分子生物学的ツール等で期待される。本研究では近年注目を浴びているDNA湾曲を人為的にコントロールして遺伝子機能、中でも転写機能を制御することを目指すものであり、特により効果的なDNA湾曲化亜鉛フィンガーの設計・最適化を行って、得られた新規亜鉛フィンガータンパク質の細胞遺伝子機能への応用を計り、アンチセンス法とは異なった特定遺伝子の生物機能の制御方法を確立しようとするものである。先ず、新規マルチ亜鉛フィンガー型アーキテクチャーが引き起こすDNAの局所構造変化の中で湾曲化に焦点を当て、(1)DNAの湾曲の位置と程度を特定するため、ゲルシフト法によりDNA-タンパク質複合体の移動度の違いを解析した。(2)マルチ亜鉛フィンガータンパク質のどの部分がDNAの湾曲を誘発するのかを明らかにするため、リンカーの長さを改変してゲルシフト法、フットプリント法、メチル化干渉法などを駆使して、改変前後の変化について検討した。次に、これらの基礎的知見をもとに、DNA湾曲化と新規マルチ亜鉛フィンガータンパク質による転写活性との関連性を転写因子Sp1の変異体を用いたCATアッセイ・ルシフェラーゼアッセイにより追究し、DNA湾曲を基礎にした転写反応の人為的コントロールの可能性を示した。さらに、より効果的なDNA湾曲化能をもつ新しい亜鉛フィンガータンパク質の設計・創製あるいは転写活性化ドメインに連結した新しいベクターの開発などについても検討を行い、DNA湾曲による転写制御という新しいコンセプトの可能性を示した。DNAの情報をRNAに伝えるいわゆる転写は、生体反応において重要な位置を占めている。転写には、DNA結合タンパク質のDNA特定塩基配列への結合やそれに伴うDNA構造変化、中でも湾曲が大きく関与している。それ故、特定の塩基配列に結合し、DNA湾曲を誘発する人工分子は、新しい転写機能制御因子として期待される。代表的なDNA結合モチーフの1つである亜鉛フィンガーを複数個連結させることにより、長い塩基配列を認識することが可能である。転写因子Sp1の三つの亜鉛フィンガードメインを基にグリシン、アルギニン、あるいはグルタミン酸などのアミノ酸残基で連結した新規6-亜鉛フィンガー型タンパク質を設計・創製した。メチル化干渉法によりDNA認識様式を、フェージング解析によりDNA構造変化への影響を、さらに表面プラズモン共鳴によりDNA結合の速度論的特性を追究した。その結果、これらのタンパク質はDNA認識やDNA構造変化の点で、ほとんど同じ性質を示したが、湾曲DNAとタンパク質との複合体の安定性では異なった性質を与えた。すなわち、いずれのアミノ酸残基をリンカーとして用いた6-亜鉛フィンガータンパク質もDNAを湾曲化させることが出来たが、DNA結合に関する動力学は、3種のリンカーの間で明確に異なっていた。このDNA湾曲の誘起と動力学は、遺伝子機能の促進や抑制などの制御に新しい概念と手段を与えるものであり、近い将来、人工遺伝子制御分子としての開発が期待される。最近、遺伝子の転滋調節にDNA塩基対のゆるみ、DNAの部分的な折れ曲がり、そしてDNAの湾曲が重要な役割をはたしていることが判ってきた。中でもDNAの湾曲化は最も注目を集めているものの一つである。そこで、新規マルチ亜鉛フィンガー型アーキテクチャーが引き起こすDNAの局所的構造変化の中で湾曲化に焦点を当て、次のような実験を行なった。(1)転滋因子Sp1のDNA結合領域に存在する三つの亜鉛フィンガー同士をグリシン4個、7個、10個からなるリンカー配列を用いて連結させた新規蛋白質Sp1ZF6(Gly)4、Sp1ZF6(Gly)7、Sp1ZF6(Gly)10を創製し、リンカーの長さの違いが標的塩基配列の構造に及ぼす影響を様々なゲル電気泳動法によって解析した。(2)リンカーのアミノ酸残基数は10に保ち、電荷を有するアミノ酸であるアルギニン、又はグルタミン酸を新たに導入した新規蛋白質Sp1ZF6(GR)4、及びSp1ZF6(GE)4を創製し、DNA構造に及ぼす影響とDNA結合における速度論的特性をSp1ZF6(Gly)10と比較した。

メチル化干渉法によりDNA認識様式を、Phasing AnalysisによりDNA構造変化への影響を、さらに、表蔓プラズモン共鳴の原理を利用した測定からDNA結合の速度論的特性を明らかにした。このように、新規マルチ亜鉛フィンガー型蛋白質が標的DNAの湾曲を制御し、特定の遺伝子の転滋裏を調節し、最終的にはその遺伝子の発現裏を調節する新しいタイプの遺伝子制御分子として有望であることを示唆し、分子生物学やゲノム医薬のツールとして期待されることを示した。最近、遺伝子の転写調節にDNA塩基対のゆるみ、DNAの部分的な折れ曲がり、そしてDNAの湾曲が重要な役割をはたしていることが判ってきた。中でもDNAの湾曲化は最も注目を集めているものの一つである。そこで、新規マルチ亜鉛フィンガー型アーキテクチャーが引き起こすDNAの局所的構造変化の中で湾曲化に焦点を当て、次のような実験を行なった。まず、亜鉛フィンガータンパク質のフィンガー間を結ぶリンカー部分に陽電荷をもつアルギニン残基(Arg)あるいは陰電荷をもつグルタミン酸(Glu)を導入し、DNAりん酸残基との静電的相互作用や静電的反発が期待される新しい亜鉛フィンガータンパク質を設計・創製し、これら新規タンパク質によるDNA湾曲化能をフェイジング・アッセイやサーキュラーパーミューテション法によって定量的に評価した。その結果、期待に反してリンカー部分に新たに導入したArgやGlu残基の影響は極めて小さいことが明らかになった。また、リンカー部分にArgを8個連結した6-亜鉛フィンガータンパク質は、2GCボックスDNAに対しては、3'-側のGCボックスにしか連結しなかったが、GCmixGC配列をもつDNAに対しては1分子で両GCボックスに結合した。このように新規亜鉛フィンガータンパク質による標的DNAの湾曲化におけるリンカー部分、特に陽電荷を有するArgの効果に対して貴重な知見を得た。他方、他の転写関連因子との相互作用を考慮した系を構築し、数種のDNA湾曲化亜鉛フィンガータンパク質が誘発するDNA湾曲化と転写活性との関係について、細胞内でレポーター遺伝子を使用した新しい実験系の構築に成功した。
地球マグマオーシャンの化学分化解明に向けた実験的研究

現在の地球は金属からなる中心核(コア、主に鉄)、岩石(ケイ酸塩)からなるマントルと地殻、そして海や大気から構成されていることが知られている。地震学的観測から地球内部の密度構造が制約されており、コア・マントルはそれぞれ液体外核と固体内核、下部マントルと上部マントルに分けられている。観測から制約されている内核・外核の密度は同温度圧力条件における金属鉄に比べてそれぞれ2.5-5%、5-10%程度低いことがわかっており、これは地球中心核にこの密度欠損を説明しうる量の軽元素が含まれているからであると考えられる。本研究では水素がコアに含まれる可能性に注目し、鉄水素化物(FeHX)における基本情報である『鉄-水素系状態図』とコア-マントル中での水素の分布に重要な制約を与える『鉄-ケイ酸塩間の水素の分配』をそれぞれ高温高圧下において実験的に調べた。高温高圧実験、放射光を用いることによって鉄-水素系の相平衡図を明らかにし、水素の固溶が鉄の融点が大きく下がることがわかった。また回収試料をFT-IR分析することで鉄-ウォズレアイト、鉄-リングウッダイト間の水素分配係数がそれぞれ256、47と得られた。いずれの値も明らかに水素がケイ酸塩よりも鉄に分配されることを示している。今回扱ったウォズレアイト、リングウッダイトは最大で3wt.%程度とマントル主要鉱物の中で最も多く水を含むことのできる鉱物にかかわらず水素が鉄に50-250倍分配されたという結果はコアに水素が多く存在する可能性を示す非常に重要な結果であった。今回の結果から、地球原材料物質に水が含まれていれば地球形成過程において多量の水素が鉄に取り込まれたと考えることができ、その場合鉄の融点を大きく下げるためコアの温度が現在純鉄の融点から見積もられているものよりもかなり低い可能性が考えられる。本年度で本研究課題は終了である。また同課題で研究を行う機会があればより実現可能な計画をもって遂行していきたい。地球マグマオーシャンの化学分別の中でも金属核とケイ酸塩マントルの分離過程を解明することは非常に重要である。Ikoma and Genda (2006)は原始地球がマグマオーシャンに覆われていたころ、地球には水素大気が存在していた可能性があると主張している。その場合マグマオーシャンには多量の水が含まれる。また、Fukai(1984)によって高圧力条件下において水素が鉄中に多量に固溶することがわかっているため、含水マグマオーシャンと共存していた金属核中にも水素が取り込まれた可能性が十分に考えられる。軽元素は金属の融点に大きく影響する。我々のグループでは水素飽和条件下において実験を行い水素が固溶しFeHを作ることで鉄の融点が500-600°C低下することを確かめた(Sakamaki et al., 2009)。しかしながら実際の地球形成過程は金属鉄と含水ケイ酸塩間で引き起こされる鉄-水反応によって起こると考えられる。そこで本研究では含水鉱物を水素供給源とした不飽和な系において鉄水素化実験を行った。実験はSPring-8のBL04B1に設置されているマルチアンビル型高圧発生装置を用いて行った。SPring-8で高温高圧X線その場観察実験を行うことで高温高圧下における鉄中の水素量やそのときの融点を調べることができる。実験によって得られた回折線から鉄中に含まれる水素量を見積もり、その温度依存性、圧力依存性、融点を得た。これらを用いて鉄-水素系の相平衡図を作成することができる。本研究では16GPaにおける鉄-水素系の相平衡図を作成した。鉄-水素系の相平衡図が実験的に得られたのは本研究が初めてである。Ikoma and Genda(2006)は原始地球がマグマオーシャンに覆われていたころ、地球には水素大気が存在していた可能性があると主張している。地球中心核への軽元素の固溶を考える際、相平衡図が必要不可欠となる。Fukai(1984)によって金属-水素系の相平衡図は予想されているが、鉄-水素系の相平衡図はいまだに実験によって調べられていない。相平衡図上においては純鉄の融点、水素が飽和した状態での融点のみが決定されている(Sakamaki et al.,2009)。本研究では15GPa、20GPaにおける鉄-水素系の相平衡図を作成した。

現在の地球は金属からなる中心核(コア、主に鉄)、岩石(ケイ酸塩)からなるマントルと地殻、そして海や大気から構成されていることが知られている。地震学的観測から地球内部の密度構造が制約されており、コア・マントルはそれぞれ液体外核と固体内核、下部マントルと上部マントルに分けられている。観測から制約されている内核・外核の密度は同温度圧力条件における金属鉄に比べてそれぞれ2.5-5%、5-10%程度低いことがわかっており、これは地球中心核にこの密度欠損を説明しうる量の軽元素が含まれているからであると考えられる。本研究では水素がコアに含まれる可能性に注目し、鉄水素化物(FeHX)における基本情報である『鉄-水素系状態図』とコア-マントル中での水素の分布に重要な制約を与える『鉄-ケイ酸塩間の水素の分配』をそれぞれ高温高圧下において実験的に調べた。高温高圧実験、放射光を用いることによって鉄-水素系の相平衡図を明らかにし、水素の固溶が鉄の融点が大きく下がることがわかった。また回収試料をFT-IR分析することで鉄-ウォズレアイト、鉄-リングウッダイト間の水素分配係数がそれぞれ256、47と得られた。いずれの値も明らかに水素がケイ酸塩よりも鉄に分配されることを示している。今回扱ったウォズレアイト、リングウッダイトは最大で3wt.%程度とマントル主要鉱物の中で最も多く水を含むことのできる鉱物にかかわらず水素が鉄に50-250倍分配されたという結果はコアに水素が多く存在する可能性を示す非常に重要な結果であった。今回の結果から、地球原材料物質に水が含まれていれば地球形成過程において多量の水素が鉄に取り込まれたと考えることができ、その場合鉄の融点を大きく下げるためコアの温度が現在純鉄の融点から見積もられているものよりもかなり低い可能性が考えられる。今回の実験に予想外に時間がかかり、もう一つのテーマに手をつけられていない今回の実験結果をまとめ、4月から次の実験を始める。本年度で本研究課題は終了である。また同課題で研究を行う機会があればより実現可能な計画をもって遂行していきたい。
性染色体領域の解析に基づく「雌雄性の誕生」に関する進化生物学的研究

"メスらしさ"と"オスらしさ"が原始の雌雄が未分化な性(同型配偶)からどのように進化したかはこれまで明らかでなかったので、性進化のモデル生物群である群体性ボルボックス目の性染色体領域(MT)を探索・比較した。その結果、卵生殖ボルボックスの雌雄のMTゲノム解読に成功し、メスまたはオスだけがもつ複数の遺伝子群を明らかにした。この結果は、同型配偶から卵生殖に至る進化の根本原因が両性で異なるMTにおける性特異的な新遺伝子の獲得にある可能性をはじめて明らかにしている。メスとオスの誕生、すなわち原始的な同型配偶から雌雄の配偶子をもつ生物への進化は最も興味深い進化生物学上の問題であるが、その分子遺伝学的基盤は不明であった。最近我々は有性生殖の進化のモデル生物群である"群体性ボルボックス目"のプレオドリナからオス特異的遺伝子"OTOKOGI"(PlestMID)を単離することに成功し、雌雄の性と同型配偶の交配型との対応関係をつかむことに成功した(Nozaki et al. 2006a, Current Biology)。この遺伝子の発見はこれまで困難とされてきた群体性ボルボックス目の性特異的遺伝子を含む"性染色体領域"(性決定遺伝子領域)の解析(Ferris et al.1997, PNAS 94 : 8634-8639)を現実的に可能なものした。本研究では性特異的遺伝子およびそれらが存在する性染色体領域の分子・ゲノム・細胞レベルの比較生物学的解析を群体性ボルボックス目の同型配偶から異型配偶・卵生殖の有性生殖の各進化段階の生物群で実施し、「雌雄性」が誕生した分子細胞学的な基盤を明らかにすることを目的としている。メスとオスの誕生、すなわち原始的な同型配偶から雌雄の配偶子をもっ生物への進化は最も興味深い進化生物学上の問題であるが、その分子遺伝学的基盤は不明であった。本年度は以下のような有性生殖の各進化段階の生物から性染色体領域を探索するためのプローブとなる性特異的遺伝子配列を得ることと性染色体領域のスクリーニングの為のBACライブラリーを構築した。Nozakietal.(2006)で作成した〃10縮重プライマーおよび"OTOKOGI"配列を基にして新たに作成した縮重プライマーを用いたRT-PCR法を実施し、オス特異的遺伝子"OTOKOGI"(MID)オーソログを群体性ボルボックス目の配偶子の各進化段階の生物で探索した結果、卵生殖のボルボックス、異型配偶化直前の同型配偶の生物であることが推測されているヤマギシエラおよび最も原始的な異型配偶のユードリナで配列が得られ、それぞれcDNA配列全長を得た。ボルボックス以外のこれらの生物と既に"OTOKOGI"(MID)オーソログが判明していた同型配偶のゴニウムと、異型配偶のプレオドリナで両方の交配型の株(プラスとマイナス、メスとオス)について、それぞれ、約百kbのゲノムDNA断片を含んだBACクローンによる網羅的なBACライブラリーを構築した。群体性ボルボックス目は、同型配偶から異型配偶/卵生殖に至る進化を研究するためのモデル系統群である。16細胞群体性ゴニウムでは、プラスとマイナスの両方の交配型の配偶子が両方向的接合突起を形成するのに対し、クラミドモナスの配偶子は+型のみが片方向的に接合突起を形成し、異型配偶化の前段階で片方向から両方向へ突起の進化が推定されている。クラミドモナスではプラスとマイナスの交配型で異なる「性染色体領域」が知られており、接合突起に関連した性特異的遺伝子が局在している。我々はゴニウムの性染色体領域のゲノム構造を明らかにし、接合突起の両方向化・異型配偶化にともなう性染色体領域の変化を解明することを目指している。これまでにクラミドモナスでマイナス交配型性染色体領域上の性決定遺伝子CrMIDのゴニウムオーソログ(GpMID)を報告した(Hamaji et al.2008,Genetics)。本年度はGpMID配列を起点としたインバースPCRによって、クラミドモナスで機能未知な性特異的遺伝子MID1のオーソログ(GpMTD1)をゴニウムマイナス交配型ゲノム上に発見した。GpMTD1は群体性ボルボックス目においてMID以外で見出された初めての性特異的遺伝子であり、マイナス交配型のゲノムにシングルコピーでコードされており、マイナス交配型のみに遺伝した。mRNA量は配偶子特異的に増大した。