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甲状腺ホルモンによる視床部GRF,SRIFニュ-ロン機能の調節

1、成長ホルモン分泌に関与する視床下部GRF,SRIFの神経回路網と、特にSRIFの意義脳下垂体前葉の成長ホルモン(GH)分泌細胞によるGH分泌は、視床下部ペプチドであるGRFとソマスタチン(SRIF)によって、それぞれ促進性と抑制性の調節を受けている。オスラットの甲状腺を摘除するとGH分泌の拍動的分泌の振幅は著しく低下する。これは甲状腺ホルモンがGH合成に必要であるという事実の他に、視床下部弓状核のGRFニュ-ロンおよび室周核SRIFニュ-ロンの活動に影響を与えることを示唆するものである。われわれはすでに(1)GRFとSRIFニュ-ロンをめぐる神経回路網の一部を明らかにした。すなわち、へん桃核外側基底部と視床下部弓状核GRFニュ-ロンとが分界条を経過して連絡いること、および脳幹部のノルアドレナリン性ニュ-ロンが視床下部室周核SRIFニュ-ロンと連絡していることを見出した。(2)オスラットの室周核を電気的に破壊すると、正中隆起のSRIFが特に減少するが、このようなラットの下垂体前葉はGRFに対する感受性は著しく低下している。(3)また遊離した下垂体前葉細胞を細胞周囲かん流でGH分泌、および細胞内遊離カルシウムの変動をみると、SRIFで前処理するとGRFによるGH分泌上昇と遊離カルシウムの増加反応が著名に増強される。このことは生体にSRIFが単にGH分泌を抑制するのみならず、GRF作用を増強する作用のあることを示唆する。2、甲状腺ホルモンの脳内fos様蛋白、甲状腺ホルモン受容体、およびSRIF受容体に対する作用。(1)癌遺伝子として発見されたfos蛋白質は細胞への信号伝達に応じて速やかにその遺伝子発現が誘導される物質として有名である。甲状腺を摘除した際、GH分泌の低下がみられる他、視床下部TRHニュ-ロンの活性の上昇、TRH分泌上昇によるTSH分泌の増加が起こる。そこで甲状腺を摘除したオスラットのfos様蛋白を特異的モノクロ-ナル抗体で免疫染色すると、室傍核の大細胞、小細胞領域および前視床下部、視床下部外側野、大脳皮質梨状葉にみられたfos様蛋白のうち、摘除6日以内では特に室傍核小細胞領域のものが倍増した。このことはfos蛋白の変動はTRH,TSH系との関連においてみられ、GH分泌に関与する弓状核や、室周核には変化はみられなかった。(2)Protoーoncogene cーerbAの産物蛋白質は甲状腺ホルモンーT3を特異的に結合し、同ホルモンの受容体であることが知られている。脳はその成長、成熟にとって甲状腺ホルモンを必要んとする他、成熟ラットの形態、機能にとって必要である。脳にはcーerbAα1,α2、およびβ1の3種のT3ー受容体が大量に存在するが、その機能については全く不明であるといってよい。特にα2はT3歩合ドメインのカルボキン未端に83個のペプチド鎖をもっており、T3結合能を欠如している。そこでerbAα2m RNAを特異的にハイブリダイズする3H標識のriboprobeを用いてin situ hybridization法によりラット脳内におけるその所在を追及した。cーerbAα2のmRNAは脳内に広く分布し、特に密なる分布が確認されたのは、視床下部ー室傍核、腹内側核、弓状核であった。それ以外では海馬、へん桃体内側部、大脳皮質深層部、大脳皮質梨状葉であった。甲状腺摘除を行うと、視床下部室傍核においてmRNAの上昇がみられたが、他の部位では明らかな増減がみられなかった。以前Hodinらは、甲状腺機能低下によって全脳cーerbAα2のmRNAは量は変化しないと報告しているが、脳内の局所部位によっては差があり、少なくとも室傍核については甲状腺ホルモンによる調節を受ける可能性が考えられ、同所を通じてのnegative feedback機構が甲状腺ホルモン受容体発現を通じて行われる可能性も示唆され得ると考えられる。(3)GRFmRNAの変動については今回は充分行えなかったが、最近FrohmanらはGRFmRNAの発現は甲状腺摘除によって上昇すること、およびGHによって同mRNAの発現がnegativeに調節されている結果であることが明らかにされた。すなわち、甲状腺摘除はGHの合成を低下させるる結果、GRFの遺伝子の発現が脱抑制されそのmRNAの増量おこるものと考えられている。(4)ラット脳内SRIF受容体の甲状腺摘除による変動についてSRIFはGH分泌を抑制するのみではなく、GRFに対するGH分泌細胞の反応性を増強することがin vitroの実験から明らかにされた。そこで脳内SRIF受容体が甲状腺摘除によってどのように変化するかをみた。オスラット脳内の125Iー標識(11ーtyr)ーSRIFの特異的結合を、ラジオオ-トグラフィ-で検索すると、大脳皮質深層部、同梨状葉、海馬、手網核、へん桃体外側部と同外側基底部に特に受容体が多いことが明らかとなった。甲状腺を摘除するとへん桃体受容体は有意に増加するが、T4投与3日後でもこの増量は続いた。へん桃体外側基底部は、視床下部弓状核GRFニュ-ロンと線継連絡をもっており、甲状腺機能低下状態が、へん桃体機能との関係において何らかの役割をもつ可能性が示唆された。1、成長ホルモン分泌に関与する視床下部GRF,SRIFの神経回路網と、特にSRIFの意義脳下垂体前葉の成長ホルモン(GH)

分泌細胞によるGH分泌は、視床下部ペプチドであるGRFとソマスタチン(SRIF)によって、それぞれ促進性と抑制性の調節を受けている。オスラットの甲状腺を摘除するとGH分泌の拍動的分泌の振幅は著しく低下する。これは甲状腺ホルモンがGH合成に必要であるという事実の他に、視床下部弓状核のGRFニュ-ロンおよび室周核SRIFニュ-ロンの活動に影響を与えることを示唆するものである。われわれはすでに(1)GRFとSRIFニュ-ロンをめぐる神経回路網の一部を明らかにした。すなわち、へん桃核外側基底部と視床下部弓状核GRFニュ-ロンとが分界条を経過して連絡いること、および脳幹部のノルアドレナリン性ニュ-ロンが視床下部室周核SRIFニュ-ロンと連絡していることを見出した。(2)オスラットの室周核を電気的に破壊すると、正中隆起のSRIFが特に減少するが、このようなラットの下垂体前葉はGRFに対する感受性は著しく低下している。(3)また遊離した下垂体前葉細胞を細胞周囲かん流でGH分泌、および細胞内遊離カルシウムの変動をみると、SRIFで前処理するとGRFによるGH分泌上昇と遊離カルシウムの増加反応が著名に増強される。このことは生体にSRIFが単にGH分泌を抑制するのみならず、GRF作用を増強する作用のあることを示唆する。2、甲状腺ホルモンの脳内fos様蛋白、甲状腺ホルモン受容体、およびSRIF受容体に対する作用。(1)癌遺伝子として発見されたfos蛋白質は細胞への信号伝達に応じて速やかにその遺伝子発現が誘導される物質として有名である。甲状腺を摘除した際、GH分泌の低下がみられる他、視床下部TRHニュ-ロンの活性の上昇、TRH分泌上昇によるTSH分泌の増加が起こる。そこで甲状腺を摘除したオスラットのfos様蛋白を特異的モノクロ-ナル抗体で免疫染色すると、室傍核の大細胞、小細胞領域および前視床下部、視床下部外側野、大脳皮質梨状葉にみられたfos様蛋白のうち、摘除6日以内では特に室傍核小細胞領域のものが倍増した。このことはfos蛋白の変動はTRH,TSH系との関連においてみられ、GH分泌に関与する弓状核や、室周核には変化はみられなかった。(2)Protoーoncogene cーerbAの産物蛋白質は甲状腺ホルモンーT3を特異的に結合し、同ホルモンの受容体であることが知られている。脳はその成長、成熟にとって甲状腺ホルモンを必要んとする他、成熟ラットの形態、機能にとって必要である。脳にはcーerbAα1,α2、およびβ1の3種のT3ー受容体が大量に存在するが、その機能については全く不明であるといってよい。特にα2はT3歩合ドメインのカルボキン未端に83個のペプチド鎖をもっており、T3結合能を欠如している。そこでerbAα2m RNAを特異的にハイブリダイズする3H標識のriboprobeを用いてin situ hybridization法によりラット脳内におけるその所在を追及した。cーerbAα2のmRNAは脳内に広く分布し、特に密なる分布が確認されたのは、視床下部ー室傍核、腹内側核、弓状核であった。それ以外では海馬、へん桃体内側部、大脳皮質深層部、大脳皮質梨状葉であった。
断層岩の色相と彩度からみた低活動性の断層破砕帯に沿った流体と物質の移動

2000年鳥取県西部地震の余震域とその周辺地域に分布する断層ガウジを主な対象とした。また2007年新潟県中越沖地震の震源断層との関連が注目されている鳥越断層に沿う断層ガウジと比較検討した。1.鳥取県西部地域において、断層ガウジの組織と色を実体顕微鏡を用いて観察した。またXRDを用いて鉱物組成を求めた。余震域外のリニアメントでは全体的にスメクタイトのみを含有し濃緑色を呈する。最新のガウジは少量のイライトを含み褐色を呈する。一方、2000年地震断層から20m以内のガウジは、灰白色灰緑色のスメクタイトが卓越するイライト/スメクタイト混合層鉱物を含有し、最新のガウジのみイライトだけで構成され青緑色を呈する。褐色のガウジ帯では空隙が多く天水が容易に通過したと考えられる。すなわちごく低温の熱水変質作用ないしは風化作用(鉄鉱物の沈殿)を被る頻度や時間に差異があり、余震域外のリニアメントでより大きかったと考えられる。2.新潟県中越地域において、活断層である鳥越断層の西方約200mに露出する断層ガウジを記載するとともに、実体顕微鏡を用いて観察した。断層活動に伴う二次剪断面の形成に前後して、褐色を呈する鉄鉱物の沈殿が生じていることが確認された。つまり風化作用が生じる程度の浅所(一般に数10m)で最近(恐らく数万年以内)に形成されたガウジであるとともに、その位置から鳥越断層の副断層である可能性が高い。すなわち鳥取地域と同様な活動性と色(鉄鉱物)の関連を認めることができた。3.上記の成果を中心に、日本地質学会第114年学術大会にて発表した。2000年鳥取県西部地震の余震域とその周辺地域において、前年度までに分布位置や構造の記載、定性的な色相の測定を完了している断層岩を主な対象とした。また、2005年福岡県西方沖地震余震域の南東延長にある警固断層を、新たな調査対象として加えた。1.2000年鳥取県西部地震の余震域東方にある小町-大谷リニアメント系について、前年度に採取した断層岩の試料を、偏光顕微鏡を用いて詳細に観察した(物品費:偏光顕微鏡一式)。その結果、溶融物の急冷組織を示すシュードタキライトの産出を確認した。これは中国山地から初の報告であり、リニアメント系に沿って地震を伴う断層活動が生じていたことが明らかになった。2.上記の成果を中心に、地球惑星科学関連学会2005年度合同大会、ならびに日本地質学会第112年学術大会にて発表した(旅費:成果発表)。また、前年度までに得た結果とともにとりまとめ、地質学雑誌に投稿、掲載された(物品費:別刷)。3.2000年鳥取県西部地震の余震域とその東・西地域において、断層岩(断層ガウジ)の色相と彩度を、測色計を用いて定量的に測定した。現有備品の土色計に加え、より厳密な解析が可能な分光測色計を産業技術総合研究所より借用、併用した。また、警固断層でも同様な測定を行った。その結果、鳥取地域で前年度までに土色計を用いて得ていた値を追認し、赤・橙、灰白-極淡黄、灰白-明緑灰などの色相トレンドを確定することができた。また警固断層では、灰白-明緑灰の色相トレンドが卓越することが明らかになった。さらに、両地域で断層岩の試料を採取した。現在、それらの硬化処理と構造解析、薄片の作製と偏光顕微鏡下での微小構造の記載を順次進めているところである。2000年鳥取県西部地震の余震域とその周辺地域において、前年度までに分布位置や構造の記載、定性的な色相の測定を完了している断層岩を主な対象として研究を行った。また、福岡県の警固断層、山口県の大原湖断層、淡路島の野島断層、岐阜県の阿寺断層に沿う断層岩と比較検討した。1.分光測色計を用いて、断層岩(断層ガウジ)の色相と彩度を露頭で測定した。測色値をL*a*b*表色系で検討し、a*-b*平面に表現した。2000年余震域内のガウジについての測定値は、b*=2.713a*+12.003(r^2=0.841)と表される直線上に列ぶ(白色系・灰色系)。一方、日南湖リニアメントと小町-大谷リニアメント系の上にあるガウジは、b*/a*がやや小さい直線上にあり、また余震域・リニアメントから外れて分布するガウジは、b*/a*がさらに小さい領域まで分散する(赤色系)。さらに、他地域の活断層に沿うガウジについても同様に測色した。源岩はいずれも珪長質岩である。断層毎にまとめた測定値は、2000年余震域内のガウジとほぼ共通なトレンドをなす。この色相トレンドは、活断層の中軸部(fault core)を構成するガウジとして一般的なものであることが明らかになった。2.上記の成果を中心に、日本地球惑星科学連合2006年大会、ならびに日本地質学会第113年学術大会にて発表した。3.警固断層に沿うガウジについて、XRDによる鉱物組成の検討を行い、測色結果と比較した。

大局的には彩度の高いガウジがスメクタイトに富むのに対し、彩度の低いガウジはイライトに富む傾向があることが明らかになった。2000年鳥取県西部地震の余震域とその周辺地域に分布する断層ガウジを主な対象とした。また2007年新潟県中越沖地震の震源断層との関連が注目されている鳥越断層に沿う断層ガウジと比較検討した。1.鳥取県西部地域において、断層ガウジの組織と色を実体顕微鏡を用いて観察した。またXRDを用いて鉱物組成を求めた。余震域外のリニアメントでは全体的にスメクタイトのみを含有し濃緑色を呈する。最新のガウジは少量のイライトを含み褐色を呈する。一方、2000年地震断層から20m以内のガウジは、灰白色灰緑色のスメクタイトが卓越するイライト/スメクタイト混合層鉱物を含有し、最新のガウジのみイライトだけで構成され青緑色を呈する。褐色のガウジ帯では空隙が多く天水が容易に通過したと考えられる。すなわちごく低温の熱水変質作用ないしは風化作用(鉄鉱物の沈殿)を被る頻度や時間に差異があり、余震域外のリニアメントでより大きかったと考えられる。2.新潟県中越地域において、活断層である鳥越断層の西方約200mに露出する断層ガウジを記載するとともに、実体顕微鏡を用いて観察した。断層活動に伴う二次剪断面の形成に前後して、褐色を呈する鉄鉱物の沈殿が生じていることが確認された。つまり風化作用が生じる程度の浅所(一般に数10m)で最近(恐らく数万年以内)に形成されたガウジであるとともに、その位置から鳥越断層の副断層である可能性が高い。すなわち鳥取地域と同様な活動性と色(鉄鉱物)の関連を認めることができた。3.上記の成果を中心に、日本地質学会第114年学術大会にて発表した。
空間反転対称性の破れた重い電子系物質のスピン軌道相互作用と超伝導

これまで、重い電子系における重い電子の起源、あるいは超伝導の形成において、スピン軌道相互作用の役割がよくわかっていなかった。本研究では結晶の空間反転対称性の破れによってあらわになるスピン軌道相互作用を、ドハース・ファンアルフェン効果をはじめとする輸送現象の測定によって明らかにし、質量増強のスピン依存性、異方的常磁性対破壊効果によって増強された超伝導上部臨界磁場を明らかにした。また、超伝導揺らぎの可能性や空間反転対称性の破れに共通した特異な超伝導状態を見出した。今年度は、空間反転対称性の破れに起因する超伝導多重相図を明らかにするため、CeRhSi3の磁性の消失する圧力近傍での超伝導の振る舞いを、電気抵抗、交流帯磁率を用いて詳細に調べた。電気抵抗からは、超伝導上転移温度よりも高温側の常伝導状態において、磁気的なものに由来すると思われる異常を観測した。超伝導と磁性の温度-磁場-圧力相図は複雑で、従来考えられてきた、磁気秩序温度が圧力とともに絶対零度に落ち込む量子臨界点の近傍で超伝導相が発現するといった、単純な描像では理解できない可能性があることを示唆している。交流帯磁率からは、磁性が消失する圧力以下で、きわめてピン止めの弱い領域が出現することを明らかにした。この実験結果は、高温超伝導体などで知られている超伝導揺らぎによって解釈できる。この超伝導揺らぎは磁性と深く結びついており、重い電子系における磁性と超伝導問題の理解に重要な示唆を与える発見であるといえる。今年度はCeRhSi_3のフェルミ面に関する研究も行った。CeRhSi_3はf電子が遍歴していると考えられるが、バンド計算との対応が悪い。そこで、f電子の遍歴性がより強いと考えられるCeCoSi_3の純良単結晶を育成し、ドハース・ファンアルフェン効果の測定を行った。その結果、CeCoSi_3のフェルミ面は、CeRhSi_3のバンド計算によって定性的に説明できることがわかった。また、反対称スピン軌道相互作用によって分裂したフェルミ面間の磁気破壊を観測し、分裂したフェルミ面のサイクロトロン有効質量が著しく異なることを明らかにした。CeRhSi_3の実験と計算の対応が悪かったのは、空間反転対称性の破れに起因する磁気破壊や重い電子の特徴と思われる有効質量のスピン依存性などが原因のひとつだった可能性がある。今年度は、前年度に得られたCeRhSi_3の圧力-磁場-温度相図の起源を明らかにするために、特に、正方晶面内に焦点をあて、詳細な電気抵抗測定と交流帯磁率測定を行った。重い電子系では、従来、磁気秩序温度が絶対零度に落ち込む量子臨界点近傍で伝導電子の有効質量が重くなると考えられていた。CeRhIn_5などでは、磁性の消失する圧力前後で電気抵抗の温度係数の増大が観測されており、これは有効質量の増強によるものと考えられている。ところが、CeRhSi_3では、磁性の消失する圧力前後で、電気抵抗の温度係数の増大は見られず、むしろ、圧力の印加とともに緩やかに減少するという結果を得た。また、磁気秩序は圧力印加によって1次相転移的に消失するという結果を得た。この結果は、有効質量に臨界的な振る舞いが見られないとする結果と対応する。これらの新しい結果は、CeRhSi_3の圧力-磁場-温度相図がこれまで知られていたドニアックモデルを基にした相図とは異なることを示唆する。一方、磁気秩序温度以下で発現する超伝導は、昨年度までの研究により、弱いピン止め領域が出現することが明らかになっていたが、より詳細な実験と考察から、超伝導揺らぎが支配的であると結論した。これまで、重い電子系の超伝導では、一部の物質を除き、超伝導の揺らぎが議論されることはなかったが、本研究により、重い電子系でも超伝導揺らぎが重要であることが明らかとなった。さらに、磁性と超伝導はともに伝導電子が担うことを考慮すると、磁気秩序の消失とともに超伝導揺らぎも消失するという実験結果から、運動量空間で磁性と超伝導が相分離しているというモデルを提唱した。今年度は前年度に得られた超伝導揺らぎの可能性を検証するために、輸送現象の解析および動的な磁気応答の定性的な解釈を行った。また、これまでの研究から超伝導混合状態で伝導電子の付加的な散乱が起きていないことが報告されていたが、この結果が超伝導揺らぎによっても説明できることを明らかにした。CeRhSi3で観測される超伝導揺らぎが空間反転対称性の破れに特有のものかどうかを検証するために、結晶構造に空間反転対称性のある重い電子系圧力誘起超伝導体CeRhIn5についても超伝導の揺らぎの観測を試みた。自己フラックス法により残留抵抗比300を超える純良単結晶の育成に成功し、高圧下、横磁場による電気抵抗の測定を行った。

その結果、磁性と超伝導の共存する圧力領域では超伝導転移によってきわめてブロードな電気抵抗の落ち込みが見られ、TAFF(熱活性フロー)モデルに基づく解析から、超伝導揺らぎを強く示唆する結果を得ることができた。したがって、超伝導揺らぎは重い電子系の磁気秩序と超伝導が共存する系で一般的にみられる現象で、結晶の空間反転対称性の有無とは関連がないと結論付けられる。空間反転対称性のない超伝導体LaRhSi3について磁化測定と電気抵抗測定から超伝導臨界磁場を求めた。その結果、電気抵抗によって決定した臨界磁場は磁化測定で決定したバルクの臨界磁場を大きく上回り、一般的な超伝導体における表面超伝導では理解できないことを明らかにした。このような性質は、空間反転対称性の破れた他の物質でも報告されており、空間反転対称性の破れに起因した新奇な超伝導特性である可能性がある。本研究の目的であるスピン軌道相互作用が重い電子状態に与える影響については、質量増強のスピン依存性を明らかにした。また、空間反転対称性の破れによる新しい超伝導状態についても、超伝導揺らぎを見出したことにより、大きな進展が期待できる。これらの成果は、当初の研究計画が順調に進展することを示している。24年度が最終年度であるため、記入しない。今後は、超伝導の揺らぎによってあらわになる新しい渦糸状態が、空間反転対称性の破れとどのような関係にあるかを集中的に研究する予定である。特に、異方性を調べることによって、空間反転対称性の破れと特異な渦糸状態が直接関係していることが示せると考えている。また、f電子を含まないLa化合物においても、空間反転対称性の破れに共通した超伝導特性が見出される可能性があることがわかってきた。この点についても研究を推進していきたい。
心血管細胞分化の時間的制御に関与する新しい分子機構の解明

ES細胞の分化において、分化に要する時間はほぼ制御不能である。応募者はこれまで、独自のES細胞分化システムを用いて心血管分化再生研究を行ってきた。その中で最近、ES細胞からの中胚葉及び血管内皮細胞分化を従来の約2倍早く誘導することに成功し、分化速度に関する研究が初めて可能となった。本研究は、幹細胞の分化速度を制御する新しい分子機構を解明し、細胞分化の新しい理解と「目的細胞への分化時間の短縮」という画期的技術開発により、ES・iPS細胞を中心とする心血管再生医療の効率化に貢献することを目的とする。細胞分化研究における全く新しい研究領域を開拓し、ES・iPS細胞の基礎研究から医療の産業化に至る幅広い領域への萌芽的アプローチとなることが期待される。平成22年度は、分化速度制御におけるエピジェネティクスの関与について検討を行い、分化速度促進条件において、ヒストンメチル化の亢進と該当するヒストンメチル化酵素の発現増加を認めること、さらには同ヒストンメチル化酵素の発現抑制により、細胞分化速度促進が消失することを見出し、細胞分化速度制御システムにおけるエピジェネティクスの関与を分子レベルで明らかにすることに成功した。同ヒストンメチル化酵素の遺伝子ノックアウトマウスの早期胎仔においても細胞分化が抑制されていることを確認し、エピジェネティクス制御による細胞分化速度制御機構を分子レベルで明らかにすることに成功している。
炉心プラズマの複合加熱と閉じ込め制御の研究

炉心プラズマにおける加熱の最適化・閉じ込め制御の実現をはかるためには、現在の、さらに将来の高パワー加熱実験との定量的比較に耐え得る理論体系が必要である。本研究では、空間的に不均一な現実の炉心プラズマに対して、微視的な吸収過程・速度空間における緩和過程・実空間における輸送過程を考慮に入れ、実際の配位に即した境界条件の下でエネルギーや運動量の流れ、吸収の空間分布等を求める手法を確立し、炉心プラズマ系全体としての加熱効率の最適化をはかることを目的としている。そのため、昨年度までに開発したトカマクにおけるイオンサイクロトロン波の励起・伝播・吸収の数値解析コード(1次元・2次元)を整備するとともに、速度空間における緩和過程の解析への拡張を行なった。まず、2イオン混成共鳴加熱について少数イオンの速度分布関数の時間発展をフォッカープランク方程式により記述し、1次元波動解析コードと組み合わせることにより、速度分布の変形と波動伝播への影響を無憧着に解析した。その結果、入力パワーが増加するとともに、少数イオンの高エネルギーテールが形成され、吸収領域が空間的にひろがるとともに、粒子間衝突を通して電子に吸収されるパワーの割合の増加することが示された。また、イオンサイクロトロン波を用いた電流駆動の解析を行うため、電子の速度分布を準線形拡散と粒子間衝突拡散との平衡状態より求め、駆動電流の空間分布を得た。そして、総合電流駆動効率を全駆動電流と全吸収パワーとの比として評価し、アンテナ列の位相制御による最適化を試みた。これらの成果をもとに、空間的輸送過程を含めたイオンサイクロトロン波加熱解析コードの開発を進めている。
超微粒子熱永動CVDによるAlN板の合成

超微粒子沈着CVD法によって、AlCl_3とNH_3とから毎時1mmオーダーという高速でAlN膜を合成した。気相、固相で生じている現象を解明すること、反応装置工学的にスケールアップの指針を明らかにすることを目的とした。気相における主要な現象は、原料分子からAlCl_3(NH_3)nなるアダクト分子の生成、アダクトの部分分解、重合などによる衝突直径約7〓と推定される中間体の生成、中間体の膜成長表面への拡散である。固体面では、これら中間体の速やかな焼結および、または、原料分子の表面反応による緻密化が進行する。また、物性に影響する要因としては、温度、粉体の発生による膜密度の低下の問題が重要である。温度は750°C以上がXPS、XRDによる評価で純粋なAlNを得るために必要であり、この範囲であれば、SEM重量から決定した膜密度はほぼ理論密度となる。粉体の発生に関して重要な因子を発見した。拡散混合法、昇温の急しゅん性、反応管径の増大、粗表面の存在などがいずれも粉体の発生を助長する。これらの因子は、2次過程である粉体の成長速度と、1次過程である中間体の膜成長表面への拡散過程との比である無次元数によって統一的に説明することができた。これらの知見に基き、予混合原料を用い、粗表面を反応管内部に生じないようにし、加熱界温部分を長くとることによって粉体発生を極力抑制することができた。現在の条件では、反応管径は最大20mmであるが、減圧操作を行うこと、すなわち、原料AlCl_3、NH_3分圧は本実験と等しくし、希釈ガスを除くことによって減圧すれば、中間体の成長表面への拡散を助長することが可能になるため、より大口径の反応管を使用して高品質膜の高速合成が可能であると予測される。以上、CVDによるセラミックス板の一段合成を実測することによって、粉体焼結に代わるすぐれたセラミックス合成技術開発に端緒をひらくことができた。
10GPa級超高圧中性子散乱による軌道-磁気秩序相関における圧力効果の研究

一般に、物質中の4f電子や3d電子は軌道状態や磁性状態に関して多重自由度を持つ。この軌道状態間や軌道と磁性状態間の秩序化エネルギーが拮抗しているある種のバナジウム(V)酸化物やプラセオジウム(Pr)金属化合物において、超高圧力を印可して秩序化エネルギーのバランスを制御することで、特定の軌道秩序あるいは磁気秩序を実現できることを、単結晶中性子回折実験により明らかにした。また、この研究を通して10GPaという超高圧力下で単結晶中性子回折実験を可能にする新しい高圧力技術の開発に成功した。本研究では、軌道秩序と磁気秩序の共存あるいは競合が重要と考えられる系に対して静水圧力を加えて軌道状態を制御し、そこに現れる磁気的応答を中性子回折法により研究する。また、この研究を通して10GPa級高圧力下単結晶中性子回折実験のための技術開発を行うことも大きな目的の一つである。平成19年度は、まず、TbVO_3について研究を行い、G型軌道秩序からC型軌道秩序へと圧力による軌道状態の制御に成功し、これに伴って生じるC型磁気秩序からG型磁気秩序への磁気秩序状態の転移の観測に成功した。さらにこの二つの基底状態(G型軌道-C型磁気秩序とC型軌道-G型磁気秩序)の安定化エネルギーは拮抗しており、1GPa付近の転移圧力近傍において2相共存状態の可能性があることが判った。次に、充填スクッテルダイト化合物PrFe_4P_<12>について研究を行った結果、約2.5GPaで電気多極子極秩序から反強磁性磁気秩序へと秩序パラメータのスイッチングが生じ、この反強磁性相が4.3GPaにおいても極めて安定して存在することが判った。この磁気秩序相の磁気モーメントが2晩であることから基底状態は縮退したΓ_1-Γ_4の擬四重項であり、このため、基底状態には磁気双極子以外にも多数の秩序パラメータが存在することになる。これら秩序パラメータの秩序化エネルギーが拮抗していることが、この物質においては圧さらに、高圧下単結晶回折実験に最適な圧力媒体の探索を行い、ごく身近な液体であるグリセリンが7GPaにおいても良い静水圧を伝達することを発見した。この実験結果は、高圧下単結晶回折実験を行う研究者にとって貴重に情報になる。平成20年度はYVO_3について研究を行い、C型軌道秩序(C-OO)に対応する構造相転移とG型磁気秩序(G-SO)に対応する磁気反射の同時観測に成功し、この物質でC-OOとG-SOが高圧まで完全に一致することを直接明らかにした。また、6.2GPaでは軌道・磁性無秩序状態から、C-OO・C-SO相を経ずに、直接、C-OO・G-SOへ転移することを観測した。次に、10GPaの圧力発生を目指して、これまでのハイブリッドアンビル技術のさらなる高度化を行った。具体的には、(1)ダイヤモンドキャップ式サファイアアンビル、(2)サポート型サファイアアンビル、(3)サポート型SiCアンビルを考案し、加圧試験を行った。その結果、(3)の方式で、中性子磁気回折に必要な試料空間を維持した状態で10GPaを発生させることに初めて成功した。この圧力値は、低温高圧下単結晶中性子回折法としては未踏の圧力領域であり、金属や絶縁体の軌道状態や磁気状態、さらには結晶構造を直接制御することができる10GPaという超高圧力を中性子回折法に導入できたことは物性研究を行う上で極めてインパクトがある。本研究では、軌道秩序と磁気秩序の共存あるいは競合が重要と考えられる系に対して静水圧力を加えて軌道状態を制御し、そこに現れる磁気的応答を単結晶中性子回折法により研究する。平成21年度は、MP35N合金で側面サポートしたSiCアンビルとWCアンビルを組み合わせたハイブリッドアンビル技術により常に安定して10GPaの圧力発生が可能となることを実証した。具体的には、SiCアンビルのサポート角度10°、アンビルのキュレット直径2.7mmφ、JIS2017のAl合金ガスケット(初期厚0.3mm)、グリセリン静水圧力媒体、という条件で最高10.5GPaの圧力を発生させたがアンビルは極めて安定しており、さらなる高圧力の発生も可能であることが判った。この圧力領域は、低温高圧下単結晶中性子回折法としては未踏の圧力領域であり、物性研究を行う上で極めてインパクトがある。

上記の技術を用いて充填スクッテルダイト化合物PrFe_4P_<12>について10.5GPaまでの単結晶中性子回折実験を行った。その結果、2.5GPa以上で誘起される反強磁性秩序相が圧力で極めて安定化され、磁気秩序化温度が50Kにも達することが判明した。このような高い磁気転移温度は、Pr化合物のみでなく軽希土類化合物としても極めて特異な現象である。この物質の圧力誘起反強磁性秩序相が同時に絶縁体相であることを考えると、本研究の結果は、磁気秩序を極度に安定化させる新奇なメカニズムが存在すること示したと言える。
山口32m電波望遠鏡とインターネットVLBIによる強変動活動銀河核の研究

平成17年度は、前年度の研究成果に基づいて本格的な長時間観測を実施する予定であった。しかしデータ取得システムの不調が発生し、昨年度に達成した観測感度の10分の1程度の感度しか実現できなくなった。また観測で協力する研究機関(おもに岐阜大学)との時間調整が難しく、結果としてまだ長時間の本格的な観測は実施できていない。その一方、科学的な研究目的である活動銀河核の強度変動に関する研究は別の形で進められた。その一つは国立天文台のVERAを用いた強度変動観測である。VERAの2ビーム機構を振幅補正に使うことで、22GHzという高い周波数帯で短時間かつ微小な電波強度変動を検出することが可能となる。2日間にわたる観測の結果、AO0235+164において5時間程度の時間スケールを持つ変動を検出し、きわめて短時間の強度変動であっても、高い周波数で観測することによって本質的な変動が見えている可能性が示された。インターネットを用いたVLBIデータ伝送の実験も引き続き行っている。本年度はIP-VLBIシステムを用いて、BS(放送衛星)の電波を受信・サンプリングし、そのデータをインターネット伝送で取得して相関処理を行う実験を試みた。その結果、フリンジの検出に成功し、位相の安定度の測定や長期間にわたるデータ取得・伝送の試験を行う体制が整った。ネットワークを用いたデータ伝送では、国立情報学研究所および国立天文台との共同研究により超高速学術ネットワーク(スーパーSINET)によって山口32m電波望遠鏡がネットワーク接続されることになった。既に回線は山口32m電波望遠鏡に達しており、今年度までの成果を基にして来年度には超高速なデータ伝送と高感度観測を実現できる見込みが得られた。本研究により、PCおよびインターネットを基盤とした電波天文・VLBI観測システムを構築した。VLBI観測システムの構築のためには大容量のデータを取得および伝送、相関処理することが必要である。また大学独自の観測研究を行うために、汎用製品を活用することで安価な観測システム構築を目指した。システムはPC4台+4TBのHDから構成され、8MbpSのデータ速度の場合、約10日間(250時間)の連続観測を実現できる。4台のPCでデータを分散処理することにより、データ処理も観測時間とほぼ同一となる。本研究の最終的な目標は1000時間の連続VLBI観測であり、250時間分のバッファを持って観測を行うことで十分に初期の目標を達成できるシステムとなった。このシステムを用いて、2つの研究テーマで観測を行っている。1つは岐阜大学11m電波望遠鏡とともに行う活動銀河核の短時間強度変動現象(IDV)のVLBI観測である。この観測は2004年から試験的に開始しており、VLBI観測に成功、および観測データの伝送・処理ルーチンの確立という成果を挙げている。この成功は今後の長時間観測の可能性を実証するものとして重要な成果である。また大学間で連携した観測を行うことで時間的制約の厳しい共同利用観測では不可能な観測内容を実現することができることにも大きな意義がある。2005年は上記のシステムを用いて本格的な長時間観測を実施する予定である。同システムを用いたもう一つの成果は山口32m電波望遠鏡単一によるメタノール・メーザ天体の観測である。約1000時間に及ぶ観測の結果、15個の新メーザ天体の検出に成功するという成果を得て、新聞等にも報道された。これも大学で独自に行う電波天文観測の特徴=長時間観測の利点を実証したという意義がある。
太陽風加速、新たな疑問解明のための更なる観測的制約の研究

(1)太陽風加速についてこれまでの研究により、太陽活動極小期において、太陽風の速度(V)は太陽光球面磁場強度(B)とその上空にのびる磁束管の拡大率(f)によって決定されるという観測的な事実を発見し、太陽風加速モデル(V∝B/f)として提唱している。本研究期間において、この太陽風加速モデルが太陽活動周期にわたり成立するか否かを見極めるため、太陽活動1周期(1995年2005年)にわたり調査した。IPSデータにより得られた速度分布を2.5太陽半径に投影し、Potential Field Source Surface(PFSS)モデルにより計算した磁力線を用いて、対応する光球面磁場、磁束管拡大率の計算を行いVとB/fの関係を調べた結果、上記の依存性は太陽活動周期にわたり確認されたが、比例係数は太陽活動極大期になると小さくなることが判明した。これは、太陽表面からのエネルギー供給量、もしくは太陽風粒子へのエネルギー輸送効率が太陽活動度に依存している可能性を示唆する重要な発見である。また、太陽風加速モデルの検証として、用いるコロナ磁場モデルの相違による解析結果への影響を評価した。従来用いていたPFSSモデルと、今回新たに導入したCurrent Sheet Source Surfaceモデルによる解析結果を比較したところ、比例係数の相違は見られるものの、依存形はコロナ磁場モデルによらないことが確認された。(2)CMEの形状について解析手法の改良を行い、惑星間空間衝撃波の空間構造だけでなく、CMEの本体であるフラックスロープの構造を推定することに成功した。これにより、惑星間空間を伝搬するCMEの全体像を捉えることが可能になった。また、惑星間空間衝撃波の惑星間空間での速度の変化を解析し、背景の太陽風との相互作用によるダイナミクスの研究を行った。(1)太陽風速度と起源領域の磁場強度・磁束管構造の比較研究太陽風の速度を決定する起源領域の物理量を特定するために,IPS観測により求めた太陽風構造と太陽光球面磁場観測データ,太陽コロナ中の磁束管拡大率の比較を行った。今回用いたデータは太陽活動極小期である1995年1996年のものを利用した。その結果,太陽速度(V),光球面磁場(B),磁束管拡大率(f)の間に,極めて高い相関(相関係数0.9:V^2∝(B/f)^2があることを発見した。これにより太陽風速度のモデル構築の重要な手がかりが得られた。本結果は,American Geophysical Union秋季大会にて発表を行っており,現在論文執筆中である。(2)CME現象の解析2003年10月末11月初旬にかけて連続的に発生した,大規模なフレアとそれに伴うCMEは,地球磁気圏に大きな影響を及ぼした。我々のIPS観測装置もこの期間に発生したCMEによる惑星間空間の擾乱を多数捉えており,モデルフィッティングにより,3次元的な空間構造の推定を行った。また同一の活動領域で発生したにもかかわらず,惑星間空間の擾乱に発展しないCMEが数例見つかった。これは直前のCME通過により惑星間空間が一時的に極めて低密度になったため,惑星間空間衝撃波の形成が十分に行われなかったためではないかと考えられる。本結果は,2005年フランスで開催されるCOSPAR会議で発表予定である。(3)高緯度高速風速度の距離依存性の研究IPS観測のデータを0.13-0.3AU,0.3AU以遠に分け,それぞれの速度構造を求めることで,高緯度から吹き出す高速太陽風速度の太陽からの距離依存性を調べ,他の観測機器の結果と比較した。その結果,高速太陽風は20太陽半径でほぼ終端速度に到達するが20-30

太陽半径以遠でも非常に緩やかな加速が続き,太陽からの距離にしたがい徐々に小さくなっていくことが明らかになった。本結果は,Journal of Geophysical Researchに論文が受理された。(1)太陽風速度と起源領域の磁場強度・磁束管構造の比較研究前年度までに行った,太陽風の速度,光球面磁場強度,コロナ中の磁束管拡大率の間に見つかった関係,V=f(B/f)をさらに詳細に調べた。太陽活動極小期である19951997年の3年間にわたる太陽光球面磁場データを小領域に分割し,各小領域から惑星間空間に広がる磁束管を求め,惑星間空間シンチレーション(IPS)により求められた太陽風分布との比較を行った。その結果,上記関係式は依然として高い相関係数のもと成立していることが明らかになった(相関係数0.7以上)。また,本研究により得られた関係はまだ定式化されていないが,他の研究者による理論的研究の結果と同様の傾向を示していることが判明した。今後,観測と理論の両面から研究を行う必要がある。本研究結果については現在論文執筆中であり,また,H17年度に開催される太陽風国際会議にて発表する予定である。(2)CME現象の解析太陽コロナの物質が大量に惑星間空間へと放出される現象(太陽コロナ放出現象:CME)は惑星間空間に擾乱を引き起こし,地球到達時には様々な電磁気的な障害を引き起こすことが知られている。しかしながら,人工衛星の観測のみでは,CME伝搬の広がりや速度の変化を知ることは極めて困難である。これは人工衛星による観測点が限られていることに起因する。我々のグループでは,IPS観測によるリモートセンシングデータを拘束条件として,CMEの広がり,速度,歪みといった様々なパラメータを求めることでその性質を研究している。今回はCMEの惑星間空間での速度の変化(主に減速の様子)を調べた。その結果,太陽から距離が離れるにつれ,減速は緩やかになっており,0.6AU以遠では,ほぼ等速度で伝搬していることが明らかになった。この結果は,CMEとその前面にある太陽風との相互作用によるものと思われる。本研究成果は現在論文執筆中である。(1)太陽風加速について前年度までの研究により、太陽活動極小期において、太陽風の速度は太陽光球面磁場強度とその上空にのびる磁束管の拡大率によって決定されるという観測的な事実を発見した。この経験則が太陽活動周期にわたり成立するユニバーサルな関係であるか否かを見極めるため、今年度は、太陽活動上昇期極大期にかけて解析を行った。その結果、上記の関係は太陽活動極大期においても成立しているが、各パラメータへの依存性が異なっている可能性が見つかった。(2)CMEの伝搬について太陽コロナの爆発により、CMEが宇宙空間へ放出された後の伝搬の様子をIPS観測データから推定し、CMEの伝搬速度の距離依存性を求めた。その結果、減速の度合いが背景の太陽風に依存していることを明らかにし、学術論文に投稿した。(3)CMEの形状について2003年10月28日に発生したCMEの構造および伝搬速度をIPSデータから推定した。その結果、このCMEはループ構造をした擾乱モデルでよく説明でき、伝搬速度は1100km/s、総質量は3.2×10^<16>gであると推定された。
中国西南部少数民族音楽学術調査

1.当調査の目的と課題について文部省科学研究費補助金によって行なわれた昭和61年度の「インド東北部・ブ-タン民族音楽学術調査」および平成2年度の「ブ-タン民族音楽学術調査」に続き、チベット・ビルマ語系諸族を中心とした、いわゆる照葉樹林文化圏を軸とする音楽文化に焦点をあてることを目的としている。この目的の為、当調査では、中国雲南省及び広西チワン族自治区をその対象とした。過去10年間にわたって、クロスカルチュラルな視点からパキスタン北部よりブ-タンに及ぶ大ヒマラヤ圏における音楽文化の調査を継続し、音楽人類学の方法論によって、諸民族の文化的アイデンティティ-、文化変容、動態等についてのデ-タを蓄積してきた。今回の調査は、この従来の調査による蓄積との比較研究をも目的とし、諸民族に伝承される音楽文化に関する情報とデ-タの充実化によって、音楽の伝播と変容の課題に新たな展開をもたらそうとするものである。2.新たに集積されたデ-タについて平成元年度には、現地研究者との協力体制を軸にして、本格的調査が行なわれるはずであったが、中国内部の大きな政治的混乱のため、調査日程を大きく変更せざるを得ず、こま切れ的な日程で調査研究を行なわざるを得なかった。しかしながら、今回の調査地域は、中国の少数民族の過半数が集中し、更に漢文化、チベット文化、インド系文化などの錯綜する、究めて興味ある地域であり、当研究プロジェクトが、かねてより中心テ-マにしていた、音楽・芸能を軸にした、民族の文化的アイデンティティ-の研究に関するデ-タを豊富にすることができた。特に、雲南省においては、タイ族、イ族等の諸芸能の民間儀礼に関連する音楽のデ-タの充実を計ることができ、広西チワン族自治区では、トン族・ヤオ族・チワン族の民間儀礼に関する音楽デ-タを充実させることができた。これによって当地域に分布する主要な民族である、タイ族、チベット・ビルマ語系などの民族文化の動態を明らかにすると共に、漢文化、インド系文化などの民族をとりまく高文化との接触、変容の動態を明らかにすることができた。3.成果の意義と要点研究分担者は、それぞれ専門をする分野が民族音楽、比較文学(フォ-クロア)、歴史と儀礼および芸能文化というように学際的であるため、フィ-ルドで集積されたデ-タも、多数に分解され、それぞれの分野での解明に利することとなった。民族音楽の分野では、特に雲南省白族のなかに、日本の沖縄や前回の調査対象としたブ-タンと共通する音階を見出すことができ、フォ-クロアの分野では、特にイ族系、チベット・ビルマ語系の民族を中心として、始祖伝説に関する口頭伝承の歌語りの実態を把握することができた。また、タイ系の諸民族においては、儀礼における音楽の実態の把握となった。チワン族社会においては、守護霊とその儀礼の実態及びその音楽の把握、タイ族社会における、ツァ-ンハプと呼ばれる伝承の担い手の実態及び儀礼での活動の様子が明らかとなった。また、これらの成果は、現地研究者との協力のもとで進められ、平成2年度は、この協力体制に基づいて、現地研究者を日本に招き、調査結果を共同で研究することが可能となった。4.今後の調査への発展と期待について次回の調査として当調査隊はタイ北部及び中国西南部の両地域を調査対象とし、東アジアから東南アジアに分布する諸民族の音楽文化の動態に関する調査を計画している。中国西南部を再度調査するのは、一つは今回の調査が、中国の政治的事情により、計画変更を余儀なくされた為、不十分であったデ-タの蓄積の為であり、今一つは、今回の調査で確立した現地研究者との学術交流を更に発展させることである。更にこの中国西南部と民族分布の様相を一にするタイ北部を調査対象に加えることによって、東南アジア地域とのかかわりをもクリア-にすることが可能と考えられる。これらの調査を通じ、当プロジェクトは主としてヒマラヤ方面で行ってきた、「照葉樹林文化圏」の諸民族の音楽文化に関するデ-タ蓄積を、中国・東南アジア方面から充実させ得ると考えられる。

しかしながら、今回の調査地域は、中国の少数民族の過半数が集中し、更に漢文化、チベット文化、インド系文化などの錯綜する、究めて興味ある地域であり、当研究プロジェクトが、かねてより中心テ-マにしていた、音楽・芸能を軸にした、民族の文化的アイデンティティ-の研究に関するデ-タを豊富にすることができた。特に、雲南省においては、タイ族、イ族等の諸芸能の民間儀礼に関連する音楽のデ-タの充実を計ることができ、広西チワン族自治区では、トン族・ヤオ族・チワン族の民間儀礼に関する音楽デ-タを充実させることができた。これによって当地域に分布する主要な民族である、タイ族、チベット・ビルマ語系などの民族文化の動態を明らかにすると共に、漢文化、インド系文化などの民族をとりまく高文化との接触、変容の動態を明らかにすることができた。3.成果の意義と要点研究分担者は、それぞれ専門をする分野が民族音楽、比較文学(フォ-クロア)、歴史と儀礼および芸能文化というように学際的であるため、フィ-ルドで集積されたデ-タも、多数に分解され、それぞれの分野での解明に利することとなった。民族音楽の分野では、特に雲南省白族のなかに、日本の沖縄や前回の調査対象としたブ-タンと共通する音階を見出すことができ、フォ-クロアの分野では、特にイ族系、チベット・ビルマ語系の民族を中心として、始祖伝説に関する口頭伝承の歌語りの実態を把握することができた。また、タイ系の諸民族においては、儀礼における音楽の実態の把握となった。チワン族社会においては、守護霊とその儀礼の実態及びその音楽の把握、タイ族社会における、ツァ-ンハプと呼ばれる伝承の担い手の実態及び儀礼での活動の様子が明らかとなった。また、これらの成果は、現地研究者との協力のもとで進められ、平成2年度は、この協力体制に基づいて、現地研究者を日本に招き、調査結果を共同で研究することが可能となった。4.今後の調査への発展と期待について次回の調査として当調査隊はタイ北部及び中国西南部の両地域を調査対象とし、東アジアから東南アジアに分布する諸民族の音楽文化の動態に関する調査を計画している。中国西南部を再度調査するのは、一つは今回の調査が、中国の政治的事情により、計画変更を余儀なくされた為、不十分であったデ-タの蓄積の為であり、今一つは、今回の調査で確立した現地研究者との学術交流を更に発展させることである。更にこの中国西南部と民族分布の様相を一にするタイ北部を調査対象に加えることによって、東南アジア地域とのかかわりをもクリア-にすることが可能と考えられる。これらの調査を通じ、当プロジェクトは主としてヒマラヤ方面で行ってきた、「照葉樹林文化圏」の諸民族の音楽文化に関するデ-タ蓄積を、中国・東南アジア方面から充実させ得ると考えられる。
赤痢菌のプラスミド由来細胞侵入性因子の分離とその遺伝子の同定

赤痢菌は大腸粘膜上皮細胞内に侵入し,そこで増殖し,さらに隣接細胞に伝播し細胞を破壊していく.赤痢菌が上皮細胞内に侵入する過程は,赤痢菌が上皮細胞に接触することによって誘導される上皮細胞の貧食様作用によると考えられている.この誘導をおこす機構を解析することが本研究の目的である.赤痢菌が細胞内に侵入できるためには,赤痢菌がもつ120140メガダルトンのプラスミドの存在が必須である.またこのプラスミドを獲得した大腸菌K-12株は,細胞内に侵入できるようになる.このプラスミド上に大腸菌K-12株に細胞侵入性を与えるのに必要十分な遺伝情報が存在している.我々はプラスミド上の細胞侵入性因子の解析を試み以下のことを明らかにした.1.赤痢菌はA.B.C.Dの4群にわけられているが, 4群の菌とも120140メガダルトンのプラスミドをもち,それらは機能的に相互変換可能である.2.D群赤痢菌のもつ120メガダルトンのプラスミドpss120を用いて,コスミドクローニング法により,大腸菌K-12株に細胞侵入性を賦与するのに十分なDNA断片をクローンした.そのDNA断片は,約35kbの領域とその領域の右側へ15kb離れたところに存在するinvR遺伝子とからなっていた.トランスポーソンTnslacを用いた解析から, 35kb領域には少なくとも8個の細胞侵入性に関与する遺伝子が存在した.赤痢菌の細胞侵入性には多くの因子が関与しているが,それらがどのように働いているのか今後明らかにしていきたい.D群赤痢菌のもつ120メガダルトンのプラスミドは、細菌の細胞侵入性に必要不可欠であり、又このプラスミドを獲得した大腸菌K-12株は細胞に侵入できるようになる。細胞侵入性に必要な遺伝子及びその産物を同定するためにまず大腸菌にて細胞侵入性を欠如している変異株の分離を行なった。分離方法は、トランスポーソンTn【1!_】を用いた。120メガダルトンのプラスミドに特異的にTn【1!_】を挿入させる方法を行い、独立に500のTn【1!_】挿入株を作製し、その細胞侵入性をLLC-MK2培養細胞に侵入できるかどうかで判定した。7株の細胞侵入性欠失株を得た。その7株のTn【1!_】挿入部位をTn【1!_】をプローブとしてサザーンハイブリダイゼーションで調べたところ4つの異なるHind【III】断片に位置していた。それらの変異を相補するクローンを得るため、野生型の120メガダルトンプラスミドをHind【III】で切断し、PHSG415ベクターにつなぎ遺伝子銀行をつくった。その遺伝子銀行の中から各Tn【1!_】挿入部位に相応する遺伝子を、Tn【1!_】挿入近傍遺伝子をプローブとしてコロニーハイブリダイゼーションによりつくってきた。それらの遺伝子がTn【1!_】挿入細胞侵入性欠失株の細胞侵入性を相補することができるかどうかを調べた。2.6+4.1kbのHind【III】断片が共存することにより7株の欠失株のうち3株の細胞侵入性を回復させることができた。その断片は、38,42,47,および80KDaのタンパク質をコードしており、そのうち少なくとも38KDaのタンパク質が細胞侵入性に関与していることを明らかにした。38KDaをコードする遺伝子はD群ばかりでなく、A,B,C群赤痢菌及び組織侵入性大腸菌にも保存されていた。この遺伝子だけでは細胞侵入性を賦与できないので、他の遺伝子も複雑にからみあい細胞侵入という性質を与えることができるなると孝えられる。赤痢菌は大腸粘膜上皮細胞内に侵入し,そこで増殖し,さらに隣接細胞に伝播し細胞を破壊していく.赤痢菌が上皮細胞内に侵入する過程は,赤痢菌が上皮細胞に接触することによって誘導される上皮細胞の貧食様作用によると考えられている.この誘導をおこす機構を解析することが本研究の目的である.赤痢菌が細胞内に侵入できるためには,赤痢菌がもつ120140メガダルトンのプラスミドの存在が必須である.またこのプラスミドを獲得した大腸菌K-12株は,細胞内に侵入できるようになる.このプラスミド上に大腸菌K-12株に細胞侵入性を与えるのに必要十分な遺伝情報が存在している.我々はプラスミド上の細胞侵入性因子の解析を試み以下のことを明らかにした.1.赤痢菌はA.B.C.Dの4群にわけられているが, 4群の菌とも120140メガダルトンのプラスミドをもち,それらは機能的に相互変換可能である.2.D群赤痢菌のもつ120メガダルトンのプラスミドpss120を用いて,コスミドクローニング法により,大腸菌K-12株に細胞侵入性を賦与するのに十分なDNA断片をクローンした.そのDNA断片は,約35kbの領域とその領域の右側へ15kb離れたところに存在するinvR遺伝子とからなっていた.トランスポーソンTnslacを用いた解析から, 35kb領域には少なくとも8個の細胞侵入性に関与する遺伝子が存在した.赤痢菌の細胞侵入性には多くの因子が関与しているが,それらがどのように働いているのか今後明らかにしていきたい.
蛋白質の異性化が細胞内情報伝達に及ぼす影響の解析

蛋白質において、アスパラギンやアスパラギン酸残基は、異性化やラセミ化を非常に起こしやすく、その劣化に伴いL-イソアスパラギン酸(IsoAsp)およびD-アスパラギン酸(D-Asp)が生じることが知られている。本研究では、蛋白質中のアスパラギンやアスパラギン酸残基の異性化ないしラセミ化が細胞内の蛋白質機能に及ぼす影響に関して、その修復酵素であるprotein L-isoaspartate/D-aspartate O-methyltransferase(PIMT)の発現抑制細胞を作製し、それを用いることにより解析を行った。その結果、PIMT発現抑制株においてEGF刺激によるMEKおよびその下流であるERKのリン酸化の亢進および持続が認められた。そこで次に、MEKの上流であるRafのリン酸化について解析を行ったところ、同様にPIMT発現抑制株においてリン酸化の亢進が認められた。現在は、EGFシグナル伝達系に異常亢進が生じるメカニズムの解明に向け、更なる解析を行っている。また、細胞内のPIMT活性を測定する系の開発も試みた。酵素反応条件およびHPLCの溶出条件を種々検討した結果、蛍光ラベルしたisoAsp含有ペプチドおよびそのメチル化体を分離検出する簡便なアッセイ系の確立に成功した。さらに、細胞抽出液を用いた実験においても、簡単な前処理を行うことにより、PIMT活性が測定できることを確認した。本系は全工程を含めて1時間以内で終了し、簡便かつ有用なアッセイ系であると考えられる。本研究では、蛋白質中のアスパラギンやアスパラギン酸残基の異性化ないしラセミ化が細胞内の情報伝達機構に及ぼす影響に関して、その修復酵素であるprotein L-isoaspartyl/D-aspartyl O-methyltransferase(PIMT)の発現抑制細胞を作製し、それを用いることにより解析を試みた。まず、PIMT mRNAの分解を促進するPIMT siRNAの発現ベクターを構築し、これをHEK293細胞に導入することにより、PIMT発現抑制細胞株を樹立した。樹立した細胞におけるPIMTの発現は、Northen blotting法およびImmunoblotting法により確認した。また、内在性タンパク質の異性化の程度を検討した結果、コントロールに比べPIMT発現抑制株において異性化したタンパク質の増加が観察された。そこで本細胞株を用いて、PIMTの発現抑制がMAPキナーゼカスケードを構成するシグナル伝達分子群の活性化に及ぼす影響について解析したところ、PIMT発現抑制株においてEGF刺激によるMEKおよびその下流であるERKのリン酸化の持続が認められた。これらの結果から、PIMT発現抑制株においては、MEKの脱リン酸化の機構になんらかの傷害が引き起こされている可能性が考えられた。