hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
認知と運動の統合過程における前頭葉内ネットワークの解明

本年度は、認知と運動の統合過程における高次運動野の機能解析を詳細に行った。特に、認知情報に基づく運動決定の段階と準備実行の段階に注目して解析を行った。抽象的な指示に基づいて動作決定を行うSymbolic Cue Taskと、空間的な様々な位置に提示される物体に到達するDirect Cue Taskを導入し、これら2つ課題を遂行中の被験体の運動前野から細胞活動を記録した。両課題間の活動を比較することによって、認知的要求度がより高いSymbolic Cue Task時の細胞活動が、Direct Cue Task時と比べてどのような活動特性を持つのかを特徴づけることができた。また、運動前野には背側部と腹側部があるので、これらの領野間の機能分化にも着目した。解析の結果、複数の特徴を細胞活動レベルで同定することができた。まず、運動の実行時には、両者の課題間で細胞活動の差はほとんどないということが明らかとなった。これは、異なった情報処理経路で同一の運動が規定された場合には、運動前野の細胞活動は情報処理経路にかかわらず結論として導き出された動作内容のみを反映することを示唆する。こうした特性は、運動前野の背側部と腹側部の両方に見出された。さらに、実際に動作が決定される瞬間の活動を調べたところ、運動前野の背側部においてSymbolic Cue Task遂行時にDirect Cue Task時に比べて活動が増大していることが分かった。一方で、運動前野の腹側部では両者の課題で細胞活動の程度に差はなかった。この結果は、運動前野の背側部が抽象的な動作指示内容に基づいた動作選択にかかわっていること、一方で、運動前野の腹側部はこの過程への関与が小さいことを示唆している。これまで運動前野を中心として認知と運動の統合過程における役割を検討してきたが、前頭葉内にある複数の領野のネットワーク構造を明らかにするために、運動前野と解剖学的に皮質一皮質問結合を有する前頭前野を中心に実験的研究を行った。まず、コンピューターシステムを構築して、被験体に行動課題を学習させた。この課題では、提示された視覚情報に基づいて、標的の情報を選択し、到達運動を実行することが要求された。従って、視覚情報の認知、それに基づく動作内容の選択、これらの過程に続く運動の準備ならびに実行の過程を詳細に検討することが可能であった。課題遂行中の被験体の前頭前野から細胞活動を記録したところ、幾つかの興味深い結果が得られた。まず、前頭前野には短潜時で視覚物体を反映する細胞活動が観測されたが、こうした活動は運動前野では殆どみられなかった。続いて、動作の指示内容を反映する活動が観測されたが、これは運動前野と共通であった。従って、前頭前野は、認知情報に基づいて動作プランを形成する機能を有する点において、運動前野と本質的に異なることが明らかとなった。解剖学的には、前頭前野は物体認知の中心である下側頭皮質から入力をもらっていることが示されているので、こうした系を介して物体認知の情報を受け取っていると考えられる。一方で、前頭前野で生成された動作プラン情報は、皮質一皮質問結合を介して運動前野に伝達され、そこで最終的な動作制御情報に変換されると考えられる。このようにして、前頭前野は認知と運動の統合過程において中心的な役割を果たすことが示唆された。
コロイド型量子ドット超格子膜の開発による太陽電池の高効率化の実証

本研究は、コロイド型半導体量子ドット(QD)を用いて超格子膜を作製する独自の技術を改良して実際に太陽電池の試作に適用し、コロイド型QD超格子太陽電池が有望な素子であることを実証することを目的としている。PbS QDを用いて、これまで以下の4つのサブテーマに基づき非常に順調に研究を進めている。(1)QDを溶媒中で沈降させる際に使用するテンプレートに関するサブテーマについては、これまで電子ビーム描画で作製していたテンプレートを、ガラス基板と光硬化性樹脂を用いたレプリカ法で作製することに成功した。今後、テンプレートの大面積化を検討する。また、コンタクトプローバを自作して、QD-FET(電界効果トランジスター)の測定が可能な実験系を整備し、測定を開始した。(2)QD形状の制御に関するサブテーマについては、ファセットを持つQDを用いて作製した超格子膜のX線回折測定(pole figure map)から、非常に良好な超格子膜が形成できていることを確認した。更に発光寿命を計測し、高次準位においてキャリアの非局在化(すなわち中間バンドの形成)を示唆する長寿命化を観測できた。(3)QD表面を覆う配位子の交換に関するサブテーマについては、新たな配位子の候補を様々に検討した上で硫黄(I-)を選定し、化学的手法による交換の実験を開始した。これまでに、配位子交換に成功したことを示す初期的な評価結果を得た。(4)太陽電池の試作・評価に関するサブテーマについては、有機太陽電池に我々の試作したQD超格子膜を導入し、数%のエネルギー変換効率を得ることに成功した。但し、得られた太陽電池の性能は未だ期待されるほどは高くなく、その原因として沈降時に用いる溶媒のトルエンが残存する問題が見つかった。現在は作製工程の見直しを行なっている。当初の計画以上に研究は進行しており、学会発表ができるレベルの成果が既に出ている。サブテーマ(1)に関しては、国内のシンポジウムにて1件のポスター発表を行った。サブテーマ(2)に関しては、英語論文発表2件と日本語による口頭発表2件を行った。サブテーマ(4)に関しては、英語論文発表1件と日本語による口頭発表1件を行った。またこの他にも、本研究に関連した内容の基調講演や招待講演を海外等で開催された国際学会において合計3件行うなど、本研究テーマの意義や研究成果の社会への開示は非常に順調である。研究実績の概要や進捗状況で説明したように研究は順調に推移しているため、当初の研究の方向性を変えることなく、できる限り研究を推進する予定である。物品費の端数による少額の誤差であり、次年度の物品費にて使用する。
シロイヌナズナのLINE、ATLNの発現制御とコードされる機能に関する研究

シロイヌナズナのLINE、ATLNは、植物のLINEとして初めて見いだされたLINEである。ATLNは動物のLINEと同様、転移に必須の2つのorf (orf1とorf2)をもつ。本研究の目的は、ATLNの発現、遺伝子産物の同定と機能解析である。具体的には(1)転移の第一段階である転写過程の解析、特に、内部プロモーターと転写産物の同定、および(2)各orfにコードされる機能未知のタンパク質の機能を、特に核移行活性と蛋白・蛋白相互作用に着目して解析した。具体的には、ATLNのプロモーター部位を同定するために、5'-UTR領域をルシフェラーゼ(luc)遺伝子の上流に連結したプラスミドを構築しプロトプラスト化したシロイヌナズナ培養細胞に導入、ルシフェラーゼ活性を測定することによって転写活性を解析した。プロモーター領域に欠失や置換変異を導入して解析した結果、2カ所に内部プロモーターが存在することを証明した。また、メチル化抑制剤、5-azacytidine処理をしたシロイヌナズナ培養細胞から分離したATLNの転写産物を5'RACE法で解析ところ、それぞれ上記二つの内部プロモーターから、転写が開始されていた。ATLNのorf1のN末側領域にはロイシンジッパー様配列(ILII)が、中央部にはZinc finger配列(CCHC)が存在する。ATLNのmRNAを核へ移送するためには、ORF1タンパク質がATLN mRNAと複合体を形成すると予想される。これらのタンパク質について、酵母のtwo-hybrid systemを用いて、タンパク質間の相互作用の有無を解析した。種々の塩基置換や欠失変異をATLNのorf1に導入して必要なドメインを同定した結果、ロイシンジッパー様配列とZinc finger配列が相互作用に関与していることを証明できた。また、ORF1の核局在シグナルを欠失したGFP融合タンパク質を産生するクローンを作成し、核局在シグナルをもっがGFPタンパク質を融合していないクローンと共存させて、タバコ培養細胞BY2を用いて核移行活性を見た。この結果もCCHC、あるいはILIIドメインが、ATLNの各ORF間の相互作用に必要であることを示した。1.シロイヌナズナのLINEの転写とその開始点の同定:orfが完全に保存されているシロイヌナズナのLINEについて、DNAメチルトランスフェラーゼ阻害剤5-Azacytidineで処理したシロイヌナズナの培養細胞由来のRNA(転写産物)の解析を行い、その5'端をRACE-PCR法を用いて決定した。2.シロイヌナズナのLINEのプロモーター部位の同定:5'-UTR領域をルシフェラーゼ(luc)遺伝子の上流に連結したプラスミドを構築し、シロイヌナズナ培養細胞(継代3日目)に形質転換、16時間後にプロトプラストを回収、ルシフェラーゼを抽出し、その活性をルミノメーターで測定、転写の有無や程度をルシフェリンの発光度で判定、2カ所に内部プロモーターを同定した。3.シロイヌナズナのLINEのorf1とorf3の機能解析:2-1)核局在活性の解析シロイヌナズナのLINEのORF1に存在する核移行シグナル様ドメインを含むDNA断片を、GFP遺伝子に連結したプラスミドを作成、タバコBY2、培養細胞に導入、生じたGFP-ORF1融合タンパク質の細胞内局在を蛍光顕微鏡下で調べた。シグナル配列にアミノ酸置換変異や欠失変異を導入した変異体でも解析し、当該ドメインが核局在活性をもつことを証明した。

2-2)遺伝子産物の相互作用シロイヌナズナのLINEのorf1のN末側領域にはロイシンジッパー様配列(ILII)が、中央部には、Zinc finger配列が(CCHC)が存在する。このタンパク質について、酵母のtwo-hybrid systemを用いて、タンパク質間の相互作用の有無を解析した。また、種々の変異体を作成して必要なドメインを同定した。また、ORF1の核局在シグナルを欠失したGFP融合タンパク質を産生するクローンを作成し、核局在シグナルをもつがGFPタンパク質を融合していないクローンと共存させて、核移行活性を見た。その結果、ORF1が複合体を作成することが示唆された。シロイヌナズナのLINE、ATLNは、植物のLINEとして初めて見いだされたLINEである。ATLNは動物のLINEと同様、転移に必須の2つのorf(orf1とorf2)をもつ。本研究の目的は、ATLNの発現、遺伝子産物の同定と機能解析である。具体的には(1)転移の第一段階である転写過程の解析、特に、内部プロモーターと転写産物の同定、および(2)各orfにコードされる機能未知のタンパク質の機能を、特に核移行活性と蛋白・蛋白相互作用に着目して解析した。具体的には、ATLNのプロモーター部位を同定するために、5'-UTR領域をルシフェラーゼ(luc)遺伝子の上流に連結したプラスミドを構築しプロトプラスト化したシロイヌナズナ培養細胞に導入、ルシフェラーゼ活性を測定することによって転写活性を解析した。プロモーター領域に欠失や置換変異を導入して解析した結果、2カ所に内部プロモーターが存在することを証明した。また、メチル化抑制剤、5-azacytidine処理をしたシロイヌナズナ培養細胞から分離したATLNの転写産物を5'-RACE法で解析したところ、それぞれ上記二つの内部プロモーターから、転写が開始されていた。ATLNのorf1のN末側領域にはロイシンジッパー様配列((ILII)が、中央部にはZinc finger配列(CCHC)が存在する。ATLNのmRNAを核へ移送するためには、ORF1タンパク質がATLN mRNAと複合体を形成すると予想される。これらのタンパク質について、酵母のtwo-hybrid systemを用いて、タンパク質間の相互作用の有無を解析した。種々の塩基置換や欠失変異をATLNのorf1に導入して必要なドメインを同定した結果、ロイシンジッパー様配列とZinc finger配列が相互作用に関与していることを証明できた。また、ORF1の核局在シグナルを欠失したGFP融合タンパク質を産生するクローンを作成し、核局在シグナルをもつがGFPタンパク質を融合していないクローンと共存させて、タバコ培養細胞BY2を用いて核移行活性を見た。この結果もCCHC、あるいはILIIドメインが、ATLNの各ORF間の相互作用に必要であることを示した。
合意形成サブシステムを導入した臨床推論学習教材・共有システムの開発研究

本研究は、作成が困難とされてきた臨床推論の教材を、指導医間での合意形成を促しながらインターネット上で作成するシステムの開発を目指した。具体的には、i)医学生や研修医が臨床推論を学ぶ教材に必要な要素、ii)指導医の意見をインターネット上で集約するシステムに必要な機能、iii)その教材作成システムを試験的に運用した際の効果や問題点、などを明らかにすることができた。本研究の目的は、作成が困難とされてきた臨床推論の教材を指導医の合意形成を促しながらインターネット上で作成し、その成果物を共有化することを可能にする「臨床推論学習教材共有システム」を開発することにある。平成24年度は、このシステムの試作と試験的運用を中心に研究活動を展開した。1研究協力者の確保:すでに臨床推論の指導にくわしい臨床指導医(京都大学錦織宏准教授(連携研究者)、九州大学菊川誠助教、北海道大学川畑秀伸助教、福知山市民病院川島篤志医長)による作業班を組織していたが、新たに名古屋大学松井智子大学院生、市立奈良病院漆原由佳の2名を加えた。2利用する情報ネットワークの選定:前年度の研究結果を基に、利用する情報ネットワークの選定について検討した。既存のインターネットサービスでは、管理者や参加者が利用する際のインターフェイスが煩雑になることがこれまでの検討で明らかになったことから、構造と機能をより簡潔にし、利用が容易なインターフェイスを備えたシステムを独自開発することを決定し、開発作業を委託する業者を選定した。3試作版の開発:選定した業者と、システムに求められる機能やインターフェイスについて打ち合わせを繰り返しながら、システム(試作版)を開発した。4システム(試作版)の試験的運用の開始:開発したシステム(試作版)の試験的運用を開始した。5研究成果の中間報告:研究の経過と現段階での成果を中間報告する目的で、日本内科学会講演会、日本プライマリ・ケア連合学会、日本医学教育学会、日本シミュレーション医療教育学会に演題を応募し、いずれも採択された。本研究は、作成が困難とされてきた臨床推論の教材を指導医の合意形成を促しながらインターネット上で作成し、その成果物を共有化するシステムの開発を目指した。具体的には、i)医学生や研修医が臨床推論を学ぶ教材に必要な要素、ii)指導医の意見をインターネット上で集約するシステムに必要な機能、iii)その教材作成システムをサーバー上に試作して運用した際の効果や問題点、などを明らかにすることができた。平成23年度には、研究を立ち上げる段階として、1臨床推論の教材に必要な要素の明確化、2意見集約に必要な機能の明確化、3教材作成システムの基本構造設計の開始、を行った。平成24年度は、システムの試作と試験的運用を中心に展開し、1研究協力者の増員、2利用する情報ネットワークの選定(検討した結果、既存のインターネットサービスの利用では実現困難と判断し独自開発することとし、開発作業を委託する業者を選定)、3試作版の開発、4システム(試作版)の試験的運用の開始、5研究成果を国内学会の学術集会で発表(日本プライマリ・ケア連合学会)、などを行った。平成25年度は、教材作成システムの継続的な改良を行い、成果物の公開とさらなる展開を図ることを目指し、1教材作成システムの継続的な改良、2研究成果を国内学会の学術集会で発表(日本内科学会講演会、日本医学教育学会、日本シミュレーション医療教育学会)3臨床推論のための教材以外の教材作成に応用する方策の検討、4開発したシステムの英語版の資料作成、5研究成果を国際学術集会で発表(アジア太平洋医学教育会議:ポスターとシンポジウム)、などを行った。「匿名での合意形成を促進する」という、これまでに例のないシステムの試験的な開発を実現するとともに、汎用性を高めるための課題も明確になった。本研究の目的は、作成が困難とされてきた臨床推論の教材を指導医の合意形成を促しながらインターネット上で作成し、その成果物を共有化することにある。平成23年度は、システムの基本構造の検討をおこなった。(1)臨床推論の教材に必要な要素の明確化:臨床推論の指導にくわしい臨床指導医(京都大学錦織宏准教授(連携研究者)、九州大学菊川誠助教、北海道大学川畑秀伸助教、福知山市民病院川島篤志医長、ほか)による作業班を組織した。臨床推論の理論、学習、指導などに関する文献や資料を収集し、医学生や研修医が臨床推論を学ぶ教材に必要な要素を検討した。その結果、臨床推論の初学者である学生や研修医が学ぶ教材は、いわゆる「仮説演繹法」を基本とした構造が妥当であり、さまざまな症候や状況に関する教材を、同様の構造で作成し提供することが有効である可能性が示唆された。(2)意見集約に必要な機能の明確化:デルファイ法など合意形成の手法に関する文献や資料を収集し検討した。

それらをもとに、指導医の意見を集約して教材を作成するのに必要な機能を検討した結果、インターネットなどを経由した簡便なアクセス、匿名化、汎用ソフトによる電子ファイルの添付や掲示、安全で安定した動作、低廉な経費、幹事役による情報管理、などの機能が重要であることが明らかになった。(3)教材作成システムの基本構造設計の開始:情報ネットワークサービスを提供する組織(複数)に上記を提案し、提供できる機能を提示してもらい、上記の(1) (2)を踏まえて本研究での利用について検討した。仮に選定した情報ネットワークサービスを使用して、教材作成システムの基本構造の設計を開始した。当初に予定していた、1利用する情報ネットワークの選定、2試作版の開発、3教材作成システム(試作版)の試験的運用、4研究成果の中間報告、のいずれについても実現することができた。研究協力者との打ち合わせや、情報ネットワークサービスの検討の大半はインターネットを利用して行うことができたため、当初の予定よりも経費を節減することができた。当初に予定していた、(1)臨床推論の教材に必要な要素の明確化、(2)意見集約に必要な機能の明確化、(3)教材作成システムの基本構造設計の開始、のいずれについても、実現することができた。研究協力者との打ち合わせや、情報ネットワークサービスの検討の大半はねインターネットを利用して行うことができ、試験的に使用した情報ネットワークサービスの経費も、当初の予定よりも低額に抑制することができたため、研究費を節約することができた。平成25年度は、継続的な改良と成果物の公開とさらなる展開を行う。まず、前年度の研究成果をもとに開発したシステム(試作版)の1継続的な改良を行い、2成果物の公開と共有化を開始する。具体的には、国内の関連学会での研究報告を継続的に行うとともに、このシステム(試作版)により作成された教材を、ホームページなどを利用して公開する体制を構築する。これらの研究活動と並行して、研究協力者を中心にこのシステム(試作版)に対する3意見や要望の収集を行う。これらの研究活動を通して、インターネットを利用した合意形成システムによる教材開発として、より広く応用できる可能性を提案することにより、4他の教材への波及も図る。さらには、国際学会でこの教材やシステム(試作版)について報告することにより、5海外への発信を行う。平成24年度は、教材作成システムの試作と試験的運用を行う。まず、前年度の研究成果をもとに(1)利用する情報ネットワークの選定を行い、(2)試作版の開発を開始する。この段階で作業班の構成を見直す。つづいて、(3)開発した教材作成システム(試作版)の試験的運用を行う。これらの研究活動について(4)研究成果の中間報告をまとめ、関連学会などに発表するための作業も進める平成25年度は、教材作成システムの継続的な改良を行い、成果物の公開とさらなる展開を図る。前年度に引き続き(1)教材作成システムの継続的な改良を行うとともに、作業班の構成をさらに見直す。最終年度であり、当研究の(2)成果物の公開と共有化を関連学会やインターネットを利用して行う。また、(3)この教材作成システムに対する意見や要望の収集もインターネットを通じて行う方策を検討する。さらに、(4)臨床推論のための教材以外の教材作成に応用する方策も検討する。開発したシステムの英語版の作成など、(5)海外への発信も図る。
超音波による三軸圧縮試験用供試体の端部摩擦の低減法の開発

室内土質試験で最もよく用いられる三軸圧縮試験は、円柱形の土供試体の上下端面をキャップとペデスタルに挟み込み、圧縮荷重にかける。本試験より理想的な土の変形・強度特性を得るには、供試体内部で一様に変形が生じることが求められるが、実際には上下端面で発生する摩擦の影響を受ける。この上下端面の摩擦の影響を最小限に抑えるのに、従来より供試体の高さ/直径の比を2にして試験が行なわれてきた。しかし近年、原位置から不撹乱試料を採取するコストの面から、供試体の高さを短くし供試体の本数を増加させることの有用性が指摘されてきている。そこで初年度には、さまざまな工学分野で摩擦低減法として利用されてきている超音波振動により、供試体の上下端面の摩擦低減を行なうことが可能かを検討した。実際には、供試体の上下端面に接するキャップとペデスタルに、超音波振動子を装着した三軸試験装置を開発し、供試体の高さ/直径の比を変化させた等方圧密排水・非排水三軸圧縮実験を遂行した。豊浦砂に対する実験結果からは、以下のような現象が観測され、思うように端面摩擦の除去に至らないことがわかった。(1)圧密時に超音波振動を加えると、予想以上に体積圧縮が生じ粒子構造に撹乱が生じる。(2)排水せん断中に超音波振動を加えると、上記と同様な体積収縮に起因すると思われる、急激なせん断応力の低下が発生する。藤ノ森粘土に対する実験では、上記のような現象は観測されなかったものの、完全に端面摩擦の除去には至らなかった。特に、粒状体の豊浦砂においては、超音波振動が粒子内部構造に思いもよらない影響を与え、大きな体積収縮の発生を引き起こすことがわかってきた。そこで次年度には視点を変え、超音波振動が飽和砂の圧密とせん断挙動に及ぼす影響を詳細に検討することとした。飽和豊浦砂が、等方圧密時に超音波振動を受けると、地震による砂地盤の液状化により生じる地盤沈下の評価で推定される体積ひずみよりも大きな体積収縮が生じることがわかってきた。これは、超音波振動では振幅が14μmと極端に小さいひずみレベルであるが、液状化時の沈下の評価で推定される数%に及ぶせん断ひずみにより発生するものよりも、大きな体積ひずみが生じることを意味している。また、負の間隙水圧が生じている状態まで非排水せん断を行った後、超音波振動を加えると、正の間隙水圧が生じる状態までせん断応力の減少が生じ、その後供試体から排水を行うと体積収縮が生じることが確認された。以上のような体積収縮に関わる現象を、詳細に検討を行った。

室内土質試験で最もよく用いられる三軸圧縮試験は、円柱形の土供試体の上下端面をキャップとペデスタルに挟み込み圧縮荷重にかける。本試験より理想的な土の変形・強度特性を得るには供試体内部で一様に変形が生じることが求められるが、実際には上下端面で発生する摩擦の影響を受ける。この上下端面の摩擦の影響を最小限に抑えるのに、従来より供試体の高さ/直径の比を2にして試験が行われてきた。しかし近年、原位置から不撹乱試料を採取するコストの面から、供試体の高さを短くし試験可能な供試体本数を増加することの有用性が指摘されてきている。そこで本研究では、さまざまな工学分野で摩擦低減方法として利用されてきている超音波振動により、供試体の上下端面の摩擦低減を行うことが可能か検討した。本年度はまず、超音波振動素子を内蔵したキャップとペデスタルの作製を行った。特に、飽和土供試体は土骨格と間隙水から成り立っており、圧縮方向の振動では供試体内部にキャビテーションの発生が懸念されるため、ねじり方向の超音波振動(周波数18.5kHz、振幅04μm)の載荷が可能な試験機の開発を行った。その後飽和豊浦砂に対して、供試体の相対密度と高さ/直径(H/D)の比を変えた、等方圧密排水および非排水三軸圧縮試験を行った。排水試験では、超音波加振によりせん断載荷中数回にわたり、軸差応力がピークに達する付近で、急激な供試体の体積変化によると思われる応力の低下という異常な挙動が観測された。非排水試験では、このような挙動は観測されなかった。また排水・非排水試験とも、超音波加振により最大軸差応力に大きな変化はなく、H/Dの減少によりせん断抵抗角は増加し、端面摩擦の除去に充分至っているとは言えない。そこで従来より端面摩擦の除去に用いられているシリコングリースとゴムメンブレンを挿入したところ、H/Dの減少にともなうせん断抵抗角の増加はわずかとなり、端面摩擦の除去が超音波加振による効果以上になされている結果となった。そこで次に、藤ノ森粘土の等方圧密非排水三軸圧縮試験を行なった。粘性土を用いた本試験では、超音波加振によりせん断抵抗角は低くなり、H/D比が小さいほどその傾向は如実に現れた。しかし、完全な摩擦の除去に至っているとは言えず、今後さらに試験を行い、検討を行なう必要性がある。室内土質力学試験で最もよく用いられる三軸圧縮試験では、圧縮荷重下において土円筒供試体内部で一様な変形が生じることが求められるが、供試体の上下端面はキャップとペデスタルに接しており、実際には上下端面で発生する摩擦の影響を受ける。この上下端面の摩擦の影響を最小限に抑えることを目的として、本研究ではさまざまな工学分野で摩擦低減方法として利用されてきている超音波振動により、供試体の上下端面の摩擦低減を行なうことが可能か検討した。昨年度には、超音波振動素子を内蔵したキャップとペデスタルを有する特殊三軸試験装置の開発を行ない、飽和豊浦砂と藤ノ森粘土に対して、供試体の相対密度と高さ/直径比を変えた、等方圧密排水および非排水三軸圧縮試験を行なった。豊浦砂の排水試験では、超音波振動によりせん断載荷中数回にわたり、軸差応力がピークに達する付近で、急激な供試体の体積変化によると思われる応力の低下という異常な挙動が観測された。豊浦砂の非排水試験では、このような挙動は観測されなかった。また、高さ/直径比の減少によりせん断抵抗角は増加し、端面摩擦の除去に十分至っているとは言えない。次に、藤ノ森粘土の等方圧密非排水三軸圧縮試験では、超音波加振によりせん断抵抗角は低くなり、高さ/直径比が小さいほどその傾向は如実に現れた。しかし、完全な摩擦の除去に至っているとは言えない結果であった。
ナノ変調構造をもつ磁性体におけるスピントポロジー制御と量子ナノ構造物性

昨年度までの研究により、超高真空蒸着システムの立ち上げが完了し、10^<-10>Torr台での高品質な薄膜作製が可能となった。これにより順調に各種の試料作成が進行している。これらの単結晶微小磁性体を使って、電子スピン共鳴測定、電流磁気効果などの輸送物性測定、高周波複素誘電率測定を液体ヘリウム温度から室温の温度範囲において行った。主な研究テーマとして次のような研究を行った。(1)トポロジカルな磁気構造を持つナノ磁性体における磁気励起(2)トポロジカルな磁気構造の外場による制御と量子伝導についての研究(3)ナノ構造六角格子系における磁気フラストレーションとスピンアイス状態の研究(4)反対称トポロジーをもつドット系とアンチドット格子系の相補的な磁化機構(5)強磁性共鳴状態における高周波伝導機構の研究得られた結果を、すでに開発したLLG方程式に基づくマイクロマグネティックスシミュレーションの方法によって計算した磁気構造の時間発展の結果と比較検討し、トポロジカルなスピン磁気構造によってもたらされるナノ磁性特有の磁気励起、磁気緩和機構およびトポロジカルな磁気欠陥の運動の様子を解明した。(1)トポロジカルな磁気構造をもつナノ磁性体おける磁気励起不均一スピン構造を有する単磁区ナノ磁性体におけるスピン波を調べた.特にスピン構造にトポロジー的な欠陥がある場合,スピン波はそのトポロジーを反映した有効ポテンシャルによる束縛状態を形成し,磁気励起スペクトルは得意な構造をもつ.サブミクロンサイズのドット,アステロイ等トポロジカル欠陥を制御できる構造を作成し,磁気励起の仕方を実験と理論ノ両面から調べた.(2)ナノ磁性体におけるトポロジカルな磁気構造の外場による制御と量子伝導ナノサイズ磁性体リングは,安定な乾留磁気構造を取ることから,伝導電子の量子干渉計や磁気記憶素子など,応用の観点から調べた.量子伝導特性を調べるために,強磁性ナノリングに特有なスピンカイラリティに関連した自由度の制御を試みた.スピンカイラリティの効果が期待されるホール効果,磁気抵抗効果(アハロノフ・ボーム振動)を測定し,ナノ磁性体の量子伝導とスピントポロジーとの関連を調べた.(3)磁壁共鳴法を用いた磁気細線における磁壁質量の測定半円型磁気細線を作成し,この中に導入した単一磁壁の質量を交流電流共鳴法で測定した.電流による磁壁移動は,電子の運動量移転によって行われること,交流にすると微弱な電流で磁壁を駆動できることを明らかにした.(1)トポロジカルな磁気構造を持つナノ磁性体における磁気励起昨年に引き続き、不均一スピン構造を有する単磁区ナノ磁性体におけるスピン波励起を調べた。特に、サブミクロンサイズのドット、アステロイド等トポロジカル欠陥を制御できるナノ磁性体における磁気励起の仕方を実験面から調べた。(2)トポロジカルな磁気構造の外場による制御と量子伝導についての研究ナノサイズ磁性体リングは、安定な残留磁気構造を取るので、伝導電子の量子干渉や磁気記録などの点から調べた。特に、量子伝導特性を調べるために、強磁性ナノリングに特有なスピンカイラリティーに関連した自由度の制御を試みている。本年は、パーマロイ/Cu/パーマロイからなる3層リングについて巨大磁気抵抗効果を利用してスピントポロジーと磁化反転過程の関係について明らかにした。(3)ナノ構造六角格子系におけるスピンアイス状態の研究六角格子系のスピン配置と安定性について調べ、この系はフラストレーション系であり、スピンアイス状態が実現していることを明らかにした。(4)ドット系とアンチドット格子系の相補的な磁化機構反対称トポロジーをもつドット系とアンチドット系の磁化過程と電流磁気効果を実験的に調べ、さらにシミュレーションによって微細な磁気構造を明らかにした。(5)双対ナノドットにおけるスピンカイラリティと磁気的ボルテックストポロジカルな非対称性をもつ双対ドット内のカイラリティ状態を調べた。

(1)トポロジカルな磁気構造を持つナノ磁性体における磁気励起(2)トポロジカルな磁気構造の外場による制御と量子伝導についての研究(3)ナノ構造六角格子系における磁気フラストレーションとスピンアイス状態の研究(4)反対称トポロジーをもつドット系とアンチドット格子系の相補的な磁化機構(5)強磁性共鳴状態における高周波伝導機構の研究得られた結果を、すでに開発したLLG方程式に基づくマイクロマグネティックスシミュレーションの方法によって計算した磁気構造の時間発展の結果と比較検討し、トポロジカルなスピン磁気構造によってもたらされるナノ磁性特有の磁気励起、磁気緩和機構およびトポロジカルな磁気欠陥の運動の様子を解明した。最終年度であるので、3年間にわたる研究成果を集積し、総合論文として公刊する予定である。
国交正常化以後の日韓関係の変容、1966～1972年：「非正常の正常化」への道程

本研究は、戦後日韓関係が1965年の国交正常化以後、どのような論理で構築・展開されつつあったのかについて、一次史料に基づいて検討を行った。換言すれば、冷戦や経済の論理が脱植民地化の論理を封印する形で成立した国交正常化の精神がその後(1966年から1972年まで)両国関係にどのように適用・変容されたのかを検討することで、現在に至る両国関係の「不正常化」の原因を探った。戦後日韓関係の「非正常化」の原因を、1965年の国交正常化そのものではなく、むしろその直後の日韓経済関係の形成過程に求める本研究では、平成27年度に以下のように研究を進めた。(1)日韓公文書の収集:日本の外交史料館、国立公文書館、韓国の外交史料館など諸機関の目録を精査したうえで、とくに日韓経済協力関係の形成に関わる外交資料を集中的に収集した。より具体的には、1965年から1972年まで作成された日韓両政府の公文書のうち、日韓経済合同委員会、日韓経済閣僚懇談会・日韓定期閣僚会議、日韓協力委員会などに関する資料はほぼすべて確保した。(2)重要資料の編訳:(単独、韓国語)『日韓国交正常化交渉の記録』(ソウル:三仁出版社、2015年12月、全1199頁)。この本は、日本外務省が1965年日韓国交正常化以降に日韓会談(195165年)の経緯を取りまとめた公文書「日韓国交正常化交渉の記録」の全文を韓国語に翻訳・解題したものである。(3)資料解題集の刊行:(共編)李東俊・浅野豊美・吉澤文寿・長澤裕子編『日韓国交正常化問題資料:第3期19631965年、日本側資料』第1-11巻(東京:現代史料出版、2015年5月)、全11巻。(4)関連研究に対する書評:(単独、韓国語)「未完の清算:韓日請求権交渉に対する自己省察報告書」大韓民国歴史博物館『現代史広場』第5号(2015年6月)、178ー185頁。(1)今年度最大の研究目標であった日韓公文書(1965年から72年まで生産されたもの)の収集作業をほぼ完遂した。収集した関連資料の秘密解除水準も極めて良好であったので、今後本格的に資料検討を進めるための土台ができた。(2)『日韓国交正常化交渉の記録』(ソウル:三仁出版社、2015年12月、全1199頁、韓国語)の編訳作業を完了した。この本は、日本外務省が長年にわたり取りまとめた「日韓会談白書」たるものであるが、今後、日韓関係はもちろん、東アジア現代史の研究における重要な基礎資料になると思う。出版後、韓国内にも大話題になり、10件以上の関連報道が出された。(3)先行研究に対する検討作業をもかなり進み、独自の研究テーマがより明確になった。戦後日韓関係の「非正常化」の原因を、1965年の日韓国交正常化条約そのものではなく、むしろその直後の日韓経済関係の形成過程に求める本研究では、平成28年度には以下のようにかかる研究を行った。(1)日米韓公文書の収集:日韓両国の外交史料館および国会図書館、米国の国立公文書館など、諸機関に所蔵されている関連資料の目録を精査したうえで、1966年から1972年までの日韓経済協力関係の形成に関する外交資料を集中的に収集した。とくに今年度は、当該時期に展開された日韓定期閣僚会議や日韓協力委員会などに関する在日・在韓米大使館の資料(RG84)を確保することができた。当該資料の秘密解除水準も極まて良好であった。(2)収集できた資料の分析を進めながら関連論文の作成に着手した。当初、年度内に関連論文の刊行を目指したものの、当該時期における日韓関係の諸争点を経済問題を中心にする国際政治の文脈から全面的に再整理すべく、外交資料を再点検するとともに、朴正熙政権の産業化戦略(とくに経済開発5ヶ年計画)をまで視野に入れつつ、研究を進めている。遅くとも平成29年度以内にはかかる論文を学会誌などに投稿する計画である。(3)(論説、単独、韓国語)「韓日関係の報道、このままで良いのか」寛勲クラブ『寛勲ジャーナル』通巻138号(2016年春)、3945頁;(論説、単独、韓国語)「右傾化する日本vs.我が内にある植民史観」『2017韓国の論点』(ソウル:ブックバイブック、2016年12月)、172182頁(総519頁)。

現在のところ、国交正常化以降の初期日韓関係は「全体化」と「局所化」という視点から捉え直すことができると思っているが、万が一、資料検討の結果それが不可能になった場合には、分析の枠を実証結果に従って再構築する。28年度が最終年度であるため、記入しない。国際政治28年度が最終年度であるため、記入しない。
心肥大・心不全におけるジアシルグリセロールキナーゼの役割の解明

ラット心筋細胞においてジアシルグリセロールα、ε、ζの発現を我々は初めて確認した。ラットの実験的心筋梗塞後に梗塞部位では、顆粒球およびマクロファージにおいてジアシルグリセロールキナーゼζの高度の発現がみられた。非梗塞部位においては、ジアシルグリセロールε、ζの両者の発現がみられたが、シャム手術群に比較して、ジアシルグリセロールεの発現が有意に低下していた。アンジオテンシン変換酵素阻害薬カプトブリルによる治療により、εの発現が回復し、これに伴い心室リモデリングが抑制されることを初めて明らかとした。(Takeda M etal. Gene expression and in situ localization of diacylglycerolkinase isozymes in normal and infarcted rathearts : Effects of captopril treatment. Circ Res 2001;89:265-272.)。心肥大・心不全におけるジアシルグリセロール/ブロテインキナーゼC系の調節機構を明らかにするためには、ジアシルグリセロールキナーゼのみならず、反応を逆向きに進めるフォスファチジン酸フオスファターゼの発現も検討することが必要となる。我々は上行大動脈狭窄ラットを用いて、肥大心におけるジアシルグリセロールキナーゼおよびフオスファチジン酸フォスファターゼの発現を検討した。この結果、代償期の肥大心において、ジアシルグリセロールキナーゼεは発現が抑制され、フォスファチジン酸フオスファターゼの発現は変化していないことがわかった。プロテインキナーゼC(PKC)は、ジアシルグリセロール(DG)により活性化され、心肥大や梗塞後心室リモデリングの過程で重要な役割を担う。ジアシルグリセロールキナーゼ(DGK)はDGをフォスファチジン酸に変換する酵素であり、PKCの活性調節因子である。我々は、初めて心筋におけるジアシルグリセロールキナーゼの発現をそのアイソザイム毎に明らかにした。すなわち心筋においてはジアシルグリセロールα、ε、ζの異なる3種類のアイソザイムが発現していた。心筋梗塞後の心室リモデリングの過程において、梗塞部と残存心筋のそれぞれにおいて前者では主としてζが、後者においてはεが発現していた。免疫組織学的検討から、梗塞部におけるζは、梗塞の極急性期には多核白血球に、その後はマクロファージに主として発現がみられた。一方、残存心筋におけるεの発現は主として心筋細胞にみられた。Competitive PCRにより、3週間のアンジオテンシン変換酵素阻害薬カブトプリルによる治療が梗塞後のジアシルグリセロールキナーゼの発現に与える影響を検討した。その結果、カブトプリルは梗塞部におけるζの発現には影響を与えなかったが、残存心筋におけるεの発現を有意に回復させた。カブトプリル投与群では心室リモデリングが有意に抑制されており、この効果の少なくとも一部をεの発現回復が説明する可能性が示された。一方、シャム手術を行ったラットの心筋におけるεの発現はカブトプリル投与により有意に亢進することも明らかとなつた.。これは、加齢に伴う変化に対するカブトプリルの効果である可能性があり、非常に興味深い。以上から、心筋梗塞後の心室リモデリングの過程において、それぞれ異なったジアシルグリセロールキナーゼ・アイソザイムが固有の役割を果たしていることが示唆された。今後、本酵素が梗塞後心室リモデリングにおける新たな治療の標的となる可能性がある。アンジオテンシン変換酵素阻害薬カプトプリルによる治療により、εの発現が回復し、これに伴い心室リモデリングの過程で抑制されることを初めて明らかとした。

(Takeda M etal. Gene expression and in situ localization ofdiacylglycerolkinase isozymes in normal and infarcted rathearts : Effects of captopril treatment. Circ Res 2001 ;89:265-272.)心肥大・心不全におけるジアシルグリセロール/プロテインキナーゼC系の調節機構を明らかにするためには、ジアシルグリセロールキナーゼのみならず、反応を逆向きに進めるフォスファチジン酸フォスファターゼの発現も検討することが必要となる。我々は上行大動脈狭窄ラットを用いて、肥大心におけるジアシルグリセロールキナーゼおよびフォスファチジン酸フォスファターゼの発現を検討した。この結果、代償期の肥大心において、ジアシルグリセロールキナーゼεは発現が抑制され、フォスファチジン酸フォスファターゼの発現は変化していないことがわかった。さらにジアシルグリセロールキナーゼの役割を明確にするため、我々は心筋特異的にジアシルグリセロールキナーゼを過剰発現させたマウスを作成することに成功した。今後様々な病態モデルを作成してジアシルグリセロールキナーゼの役割をさらに明確にする予定である。
Rhoによる樹状細胞のサイトカイン産生の制御とGVHD治療への応用の基礎的検討

ヒト樹状細胞の細胞骨格系の制御を介した、機能と形態の制御についてRho-GTPaseの機能を中心として解析を行った。ヒト末梢血単球をnegative selection法にて分離し、GM-CSF+IL-4により未熟DCを作成し、さらにLPSあるいはTNF-αにて成熟DCを誘導した。DCをRhoの特異的阻害剤であるExoenzyme C3で処理しておき、Rhoが不活性化された状態(DC/C3)で、LPS刺激による各種サイトカインの産生をELISA、細胞内サイトカイン染色法にて検討した。IL-1β、TNF-α、IL-10、IL-8はLPS刺激DCに比しLPS刺激DC/C3において減弱していた。IL-12(p70)、IL-12(p40)、IL-18は後者において増加していた。IL-β、TNF-α、IL-12(p70)、IL-10については細胞内サイトカイン染色にても確認しており、上記結果と一致していた。IL-β、TNF-α陽性細胞数はDC/C3において約30%減少しており、IL-12(p70)陽性細胞数は40%増加していた。IL-12(p70)、IL-12(p40)、TNF-αについてはROCK阻害剤であるY-27632を用いて検討を行ったが、変化は認められなかった。この結果からRho-ROCK系においてサイトカイン産生を制御する経路はRhoの下流で、かつROCKを通過しない経路であることが示唆された。サイトカインのRT-PCR伝によるmRNA解析については以下の結果を得た。IL-12(p70)、IL-12(p40)、IL-18については、DCとDC/C3では、後者において約3倍の増加が認められ、Rho阻害によるDC/C3におけるとれらのサイトカインの産生亢進は転写レベルで起こっていることが示唆された。TNF-α、IL-1β、IL-10については、DC/C3において約1/2に減少していた。以前の結果でも報告しているように、DC/C3はallo-MLRにてT細胞刺激能が著明に低下していたが、これは接着分子の機能異常のみならず、サイトカイン産生の調節も修飾した結果であることが判明した。ヒト末梢血あるいは臍帯血より単球をnegative selection法にて分離した。単球からGM-CSF+IL-4により未熟DCを作成し、さらにLPSあるいはTNF-αにて成熟DCを誘導した。DCをExoenzyme C3で処理しておき、Rhoが不活性化された状態(DC/C3)で、LPS刺激による各種サイトカインの産生をELISAにて検討した。IL-β、TNF-α、IL-12については細胞内サイトカイン染色にても確認しており、上記結果と一致していた。つまりIL-β、TNF-α陽性細胞数はDC/C3において約30%減少しており、IL-12(p70)陽性細胞数は40%増加していた。サイトカインのmRNA解析については、上記のうち一部について解析が終了している。生物学的活性体であるIL-12(p70)については、DCとDC/C3では、後者において約3倍の増加が認められ、Rho阻害によるDC/C3におけるIL-12(P70)の増加は転写レベルで起こっていることが考えられた。TNF-αにについては、DC/C3において約1/2に減少していた。その他のサイトカイン(IL-10、Il-8、IL-18、IL-1β)についてはRT-PCRの条件を検討中である。

IL-12(p70)、IL-12(p40)、IL-18については、DCとDC/C3では、後者において約3倍の増加が認められ、Rho阻害によるDC/C3におけるとれらのサイトカインの産生亢進は転写レベルで起こっていることが示唆された。TNF-α、IL-1β、IL-10については、DC/C3において約1/2に減少していた。以前の結果でも報告しているように、DC/C3はallo-MLRにてT細胞刺激能が著明に低下していたが、これは接着分子の機能異常のみならず、サイトカイン産生の調節も修飾した結果であることが判明した。
先天性横隔膜ヘルニア動物モデルの作成及びその子宮内治療の関する研究

1.Nitrofen投与による家兎横隔膜ヘルニアモデル作成に関する報告胎仔肺発生における偽腺管期の中で日令1014の5日間にわたってNitrofen(以下NIP)を経口投与した。総投与量が150mg/kg,200mg/kg,250mg/kg,300mg/kgの家兎は満期に健常仔を娩出した。その新生仔は臨床上横隔膜ヘルニアの症状なく、病理学的検索においても横隔膜の欠損孔はなく、または肺低形成も認められない。しかし、総投与量400mg/kgの家兎の娩出した新生仔はいずれも循環不全による皮膚色の不良を伴い著しく活力が低下しており、数分から数時間で死亡した。病理学的検索では、横隔膜の欠損孔は認めない。肺は実質内出血と肺動脈壁の肥厚が散見される。これは、NIP投与により誘導されるラット横隔膜ヘルニアモデルの肺病理所見と共通するものである。以上よりNIP投与量の増加と投与時期の検討から横隔膜ヘルニアの発生は充分に期待できる。2.NIP投与によるラット横隔膜ヘルニアモデルの肺界面活性物質の測定胎仔肺発生における偽腺管期に相当する日令9に250mg/kgのNIPを経口投与した。回収新生仔総数(対照群10を除く)37頭中、右横隔膜ヘルニア(右CDH)5(13.5%)、左横隔膜ヘルニア(左CDH)7(18.9%)、横隔膜ヘルニア無形成(無CDH)24(64.9%)である。各群の右肺、左肺別に肺体重比を求める。その後、リン脂質量をレシチン換算値をして求め総リン脂質肺重量比を算出する。肺重量比においては、対照群が右肺/左肺=15.54/8.17に対し、右CDHは12.12/6.38、左CDHは11.63/5.09であり有意差を認める。総リン脂質肺重量においては対照群が右肺/左肺=24.15/24.11に対し、右CDHは14.97/14.46,左CDHは16.15/20.88であり有意差を認める。以上より、肺低形成の程度は、総リン脂質肺重量比の方がより鋭敏に反映する。今後は肺リン脂質の詳細な分画の検討により胎仔期に肺低形成の診断のみならず、その重症度まで予測することが期待できる。
月周性産卵魚の概月性を司るタイマー型砂時計の実体と概日時計との関連性の解明

本研究課題の核心をなす学術的な「問い」を「月周性を示す魚類の主時計は脳のどこに存在するのか」と「魚類の月周性は主時計によって制御されているのか、それとも主時計から独立して制御されているのか」とし、ハタ科魚類の概日時計の主時計の局在を明らかにするとともに、産卵月相が逆位相になっている近縁ハタ類を人為夜間光条件下で飼育することで、概月性を司るタイマー型砂時計の実体と主時計との関連を明らかにする。
歯冠用硬質レジンへの唾液タンパクの吸着をコントロールできるのか

アパタイトと歯冠用硬質レジン(レジン)表面への唾液タンパク吸着を想定し、アパタイトとレジン、牛血清アルブミン(BSA)、吸着実験前後とBSAのゼータ電位から、BSAの吸着状態を比較した。レジンではBSAとのゼータ電位の差が大きい場合、吸着実験後のゼータ電位がBSAのゼータ電位の影響を受け、負に小さくなると考えられた。以上により歯冠用硬質レジンではタンパクの吸着をコントロールできることが示唆された。本年度は歯冠用硬質レジン表面のゼータ電位と牛血清アルブミン(以後BSAと略す)の吸着実験後のゼータ電位の比較と接触角の測定を行うことによって,BSAの材料表面への吸着性について検討することとした.被験材料には歯冠用硬質レジン8種を使用し、ゼータ電位の測定には平板状材料の表面電位が測定可能なELS-800^<TM>(大塚電子社製)を用いた.測定に際しては材料と相互作用をもたないモニター粒子として,ポリスチレンラテックス(粒径:520nm)をヒドロキシプロピルセルロースでコーティングしたものを使用し,10mM NaClに懸濁させ測定した.BSAの吸着実験ではBSAを10mM NaClに2.0×10^<-5>mol/lの濃度で溶解させた.BSA溶液を注入して30分放置し,その後セルおよびチューブ系統を10mM NaCl約50mlを流して洗浄し,10mMNaClにラテックスモニター粒子を注入してゼータ電位を測定した.吸着実験前後のゼータ電位からBSAの吸着状態を比較した.歯冠用硬質レジン表面のゼータ電位とBSA吸着実験後のゼータ電位の比較と接触角から次のような3つの傾向が認められた.BSA吸着実験後のゼータ電位が正に大きくなった材料,BSA吸着実験後のゼータ電位が負に大きくなった材料,BSA吸着実験後のゼータ電位に有意な差が認められず,接触角が大きい材料に分けられた.以上により,歯冠用硬質レジンではBSAの吸着前後のゼータ電位と接触角の測定によって材料表面へのBSA吸着が多いものと少ないものに分けられる可能性が示唆された.今後はさらに固体面と液界面の相互作用について検討し,試料片にいろいろなタンパクなどを吸着させ,表面への唾液タンパクと口腔内細菌の吸着性の比較を検討し,新しい歯冠用硬質レジンの開発に貢献していきたい.本年度は粉砕した歯冠用硬質レジンと牛血清アルブミン(以後BSAと略す)のゼータ電位とBSAの吸着実験後のゼータ電位の比較行った.【結果と考察】歯冠用硬質レジンとBSAのゼータ電位はすべて負となり、BSAは歯冠用硬質レジンよりも負に小さかった.ソリデックスとエステニアC&BはBSAを吸着しやすくBSA吸着実験前後のゼータ電位に有意な差がみられたが光エプリコードとプロシモ,ルナウィングはBSAの吸着が少なく有意な差がみられなかった。BSAは歯冠用硬質レジンに吸着することでゼータ電位を0に近づけると考えられた.以上により、粉末試料と平板試料ではゼータ電位とBSA吸着実験後のゼータ電位に大きな相違が認められ、これらの実験系には吸着現象の吸着媒として固体を使用する重要性が示唆された。被験材料には歯冠用硬質レジン(8種)および焼結アパタイトを使用し、試料片表面への牛血清アルブミン(以後BSAと略す)の吸着実験を行い、吸着実験前後のゼータ電位からBSAの吸着状態を比較した。歯冠用硬質レジンは粉砕し10mM NaCl(pH5.6)に分散させ,静置後,上澄みをデカンテーションし試料とし、BSAは2.0×10^<-5>mol/lを10mM NaClに懸濁し、ゼータ電位を顕微鏡式電気泳動装置(ZEECOM^<[○!R]>ZC-2000 Microtec Co., Ltd)で測定した.アパタイトのゼータ電位測定には平板状材料の表面電位が測定可能な電気泳動光散乱光度計(ELS-800^<TM>大塚電子社製)を用いた。硬質レジンへのBSA吸着実験ではBSA溶液に試料を分散させ,rotator(6rpm、37°C)で回転させ1時間吸着させた。アパタイトへのBSA吸着実験では、BSA溶液を注入して30分放置し,その後セルおよびチューブ系統を10mM NaCl約50mlを流して洗浄し,ゼータ電位を測定した。歯冠用硬質レジン、アパタイト平板表面とBSAのゼータ電位はすべて負となり,BSAはアパタイトよりも負に小さかった。アパタイト表面へのBSA吸着実験後のゼータ電位はアパタイト表面のゼータ電位よりも負に大きな値を示し、有意な差(p<0.0001)が認められた。

BSA単独のゼータ電位にはヒストグラムに2つのピークが認められ、またBSA吸着後のアパタイト表面にもBSA単独と同様に2つのピークがみられた。(ゼータ電位によるアパタイト表面への牛血清アルブミンの吸着に関する実験的研究、歯科学報、110、105109)
酸素センサーFixL蛋白質の分子内制御機構の解析

酸素適応はすべての生物がもつ細胞応答現象であり、酸素センサーとそれに続く情報伝達系によって支配されている。根粒菌のFixL/FixJタンパク質はtwo component systemに属し、酸素濃度変化をタンパク質リン酸化カスケードを介し伝達することで窒素固定系、嫌気呼吸系遺伝子群の発現制御をおこなう。FixLタンパク質はヘムドメインとヒスチジンキナーゼドメインからなり、センサードメインのヘムで酸素の結合、解離により直接酸素濃度を感知する、文字通り酸素センサーとして明らかとなった唯一のタンパク質である。申請者は【1】センサータンパク質の初発過程であるリガンド結合を理解する目的でFixLのセンサードメインの全体構造、およびヘム周辺の精密構造の解析を行なった。【2】大腸菌内で好気および嫌気培養の違いでFixL/FixJ信号伝達系の作動状態をβ-ガラクトシダーゼ活性の変動でモニターできる再構成系をもちいて、FixLタンパク質におけるリガンド結合/解離にはじまる自己リン酸化制御の分子機序明らかにするためにupregulation変異体を単離した。生化学、物理化学的解析により、自己リン酸化部位周辺がキナーゼ活性の卸御およびFixJへのリン酸基転移反応の共役部位であることを明らかにした。【3】ADPがアロステリックエフェクターとしてFixLタンパク質の酸素親和性を1/4-1/5に低下させることを発見した。また、ADPはリン酸化触媒部位に結合すること明らかにした。FixLタンパク質はホモダイマーでモノマー間のトランスのリン酸基転移によって自己リン酸化されるので、ADPによる親和性の低下は酸素解離によって始まるモノマー間のフリップフロップリン酸化反応を促進させるポジティブフィードバックレギュレーションであると結論した。酸素適応はヒトを含めたすべての生物に認められる重要な現象であり、根粒菌のFixL-FixJタンパク質は酸素センサーとして最も理想的、かつ研究上有効なモデル分子である。また、FixL-FixJタンパク質が属する2成分系のセンサーキナーゼとレスポンスレギュレーターはさまざまな刺激、ストレスに応答するために生物が普遍的にもつ細胞内情報伝達系である。本研究では、リガンドとセンサーキナーゼの結合/解離によって引き起こされるキナーゼ活性の制御という普遍的メカニズムを分子レベルで明らかにすることを目標とし、以下の研究を行った。酸素解離型FixLでは自己リン酸化能を有し、酸素結合型ではキナーゼ活性が抑制されている。そこで、酸素センサータンパク質FixL-FixJによる情報伝達をin vo、invitroでモニターするレポーター系を大腸菌内構成した。ついで、PCR-ランダム変異導入法をこの系に適応して、酸素存在下でも情報伝達能が構成的にup-regulationした変異体を多数単離した。これらの変異体では自己リン酸化部位付近にアミノ酸置換変異が認められた。変異体タンパク質を精製し、FixJ-リン酸化活性を調べたところ、リガンド(酸素)結合の有無によらず高いリン酸化能をもっていた。酸素親和性測定の実験によりヘムを含むセンサー部位の機能は野生型と同じであることが判明し、研究目標とした分子内制御変異体の解析が成功したと結論した。このように、本研究ではセンサー部位にヘムを含み、リガンド結合状態を人為的に調製し、検出できるという利点を活かし、センサー機能とリン酸化機能の共役、脱共役の分子機構を遺伝学的、生化学的に解析することにはじめて成功した。