hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
近接センシング技術を利用した放牧地一次生産力の時空間変動解析

牧草量分布の定点観測時に、牧草量の最小量から最大量までをカバーするようなサンプリング地点を複数選択し、植生の分光放射率を放射計によって測定した。また、分光放射計による草量推定法のクロスチェックのため、圧縮草高から牧草量を推定するライジングプレートメータでの測定も同時に行った。30cm×30cm内部の地上部植生を刈取り、主要草種ごとに生存部、枯死部に分け、乾燥重量と粗タンパク質含有率を求めた。分光放射率から牧草量あるいは粗タンパク質含有率を推定するためのキャリブレーションモデルとして、偏最小二乗回帰モデルを利用する予定である。2)センシング間隔試験圃場内に40m×40mの定置方形区を設置し、内部を1m×1mの格子に区切り、格子頂点の分光放射率を測定した。1ー数十mの格子サイズそれぞれで抽出した牧草量データにkriging法を適用し、その分布状態の推定結果から牧草量の平均的パッチサイズを計算した。牧草量のパッチサイズに関する情報等を損なわないよう、適切な解像度の格子サイズをセンシング間隔として選択・決定した。パッチサイズには季節変動のあることが予想されるので、この調査を春・夏・秋期において一回ずつおこない、最小のセンシング間隔を次年度以降のモニタリングのために利用する。ライジングプレートによる推定によると、牧草量分布に偏りが顕著な夏季において、精度の高い牧草量分布を把握するためには少なくとも10m以下のサンプリング間隔で調査する必要があった。牧草量分布の時空間分布に関しては、放牧試験を実施することで実地調査データを取得しているものの、実際のマッピングおよび地理統計学的解析は未実施である(やや遅れ)。一次生産力推定に関しては、分光放射およびライジングプレートメータ法を適用し放牧草地において測定を行った。季節ごと牧草量ごとに、対応する一次生産力を取得できたので、時空間分布モデルを検証するためのデータとして期待できる。また、従来の収穫法よりも簡便、広範囲に生産力を把握できる(順調に進展)。次年度以降に研究予定であった動態モデルの適用と改良に関して、拡張型ロジスティックモデル(Sakanoue, 2007; 2009)の特性を検討したところ、そのモデルがkinetics方程式へも変換可能であることが明らかになった(計画以上)。携帯型分光放射計に関するキャリブレーションに関しては、データは取得しているものの、実際のモデルの作成および精度を確認中である。また、クロスチェックのためのライジングプレートメータ法はそれなりの精度で牧草量推定が可能であったので、それと同等以上の推定精度を得られるよう検討中である(やや遅れ)。牧草量の平均パッチサイズと調査サンプリング間隔は決定できたので、次年度の定点測定の際に活用できる(順調に進展)。次年度以降に研究予定であった一次生産力推定に関しては、ライジングプレートメータ法を適用し試行測定を行った。また、従来の収穫法よりも簡便、広範囲に生産力を把握できる(計画以上)。昨年度同様に放牧試験を実施する。試験圃場内に40m×40mの定置方形区を3区設定し、調査用格子サイズ(4m×4m)に区切り、格子の頂点における分光放射率を放射計で測定する。牧草量分布の時間的消長を追跡するため、調査間隔は放牧期間中約4週間を予定している。得られた牧草量データから、kriging法によってその分布状態を推定する。次いで、マッピングに関する地理統計学的モデルにより、放牧地における牧草量分布の特徴を解析する。定置方形区内における牧草量分布データそれぞれに対応する一次生産力データから、kriging法によって一次生産力の分布図を作成する。
ミラーニューロン障害仮説に基づく自閉症スペクトラム障害の早期診断マーカーの探索.

本研究は、近赤外線スペクトロスコピー(NIRS)を用いて自閉症スペクトラム障害(ASD)者の模倣中のミラーニューロン系(MNS)の活動を非侵襲的に測定し、定型発達者やASDサブタイプ間での差異を明らかにすると同時に、ASDの脳神経発達に関与する遺伝子多型とMNSの障害との関係を解明することで、ASDの超早期診断を可能にする生物学的指標を解明することを目的に行われた。模倣課題を用いたNIRS調査では、ASD者は定型発達者でみられた左前頭葉優位のMNS活動が消失していた。さらに、ASDの表現型への関与が想定される遺伝子多型解析では、オキシトシン受容体遺伝子多型がASDの模倣の障害およびMRスペクトロスコピーで想定した右内側側頭葉のN-アセチルアスパラギン酸/クレアチン比(神経細胞の成熟度の指標)の低下に、セロトニン1A受容体遺伝子多型が常同反復行動にそれぞれ関与することが明らかとなった。疾患との関連解析では、トリプトファンヒドロキシラーゼ2遺伝子におけるミスセンス変異を同定した。これらの遺伝子とNIRSで測定したMNS活動との関連も解析したが、有意な結果は得られなかった。本研究の結果より、幼小児期にASD者と定型発達者の間で違いが顕在化するMNSの障害をNIRSにて検出することが出来る可能性が示唆された。また、疾患やASDの表現型に関連する遺伝子多型のいくつかを同定することができた。これらの画像診断、遺伝子診断を組み合わせが、ASDの超早期診断を可能にする生物学的指標となりうる可能性が考えられた。模倣課題を用いたNIRS調査では、ASD者は定型発達者で見られた左前頭葉優位のMNS活動が消失していた(N = 20)。さらに、ASDの表現型への関与が想定される遺伝子多型解析では、オキシトシン受容体遺伝子多型がASDの模倣の障害およびMRスペクトロスコピーで想定した右内惻側頭葉のN-アセチルアスパラギン酸/クレアチン比(神経細胞の成熟度の指標)の低下に、セロトニン1A受容体遺伝子多型が常同反復行動にそれぞれ関与することが明らかとなった(それぞれN = 111、36、112)。疾患との関連解析では、トリプトファンヒドロキシラーゼ2遺伝子におけるミスセンス変異を同定した(N = 150)。本研究は、自閉症スペクトラム障害(ASD)患者で発達早期から障害されているミラーニューロン系の異常を、世界で初めて近赤外線スペクトロスコピー(NIRS)を用いて同定し、これらASDの中間表現型とASDの疾患感受性遺伝子との関連を解析にすることにより、ASDの病態解明及び早期生物学的診断指標を明らかにすることを目的としている。

これまでに、ASD患者及び定型発達者を対象に、ミラーニューロンに関係する模倣課題中の前頭葉活動をNIRSを用いて測定し、その結果、定型発達者では同課題中に左前頭葉優位の賦活が認められたのに対し、ASD患者ではその優位側性の逆転が認められた。この成果を、Psychiatry Research: Neuroimaging誌に報告した(Tamura et al., inpress)。また、ASDの疾患感受性遺伝子の一つであるセロトニン1A受容体遺伝子(5-HTR1A)の遺伝子多型が、ASDの臨床症状に与える影響を解析した。その結果、5-HTR1A C-1019G多型が、ASDの常同・反復行為に関連していることが明らかとなった。この成果を、Psychiatry Research誌に報告した(Egawa et al., in press)。同様に、セロトニン・トランスポーター遺伝子及びセロトニン2A受容体遺伝子の多型との関連も解析したが、有意な関連は見いだされなかった。これらの成果は、第105回日本小児精神神経学会及び第31回日本精神科診断学会においても報告し、新潟こころの発達医学セミナーにて一般市民にむけて公表した。当初は、研究成果を英文論文としてまとめ報告することは平成24年度に行う予定であったが、研究が順調に進行してきたため、予定が早まっている。サンプル収集を推進し、さらなる解析を行うよう鋭意努力する。他の疾患感受性遺伝子との関連も解析し、ASDの中間表現型との関連を明らかにする。これまで得られた成果をもとに包括的な解析を行い、ASDの早期生物学的診断指標を同定することを目指す。さらなる遺伝子解析のための消耗品、備品が必要である。成果報告のための旅費及び英文校正費が必要である。
銀河系における爆発的重元素合成の観測的研究

鉄族を超える重い元素の合成プロセスが銀河系内でどのように起こってきたのか観測的に調べるために、最も重い元素であるトリウムや鉛の組成を銀河系の星について測定した。これまでに測定例の少なかった金属量領域の星に観測を拡張することにより、銀河系ハロー構造および厚い円盤構造では爆発的な元素合成(rプロセス)が支配的であることを確認し、トリウムと重元素間の組成比の分散が化学進化とともに小さくなることを明らかにした。自然界に存在するアクチノイド元素(トリウムおよびウラニウム)は、すべて爆発的な重元素合成(r-プロセス)で合成されたものであるが、この元素合成に対応する天体現象が特定できず、したがって機構も不明なままである。この状況を打開するには、r-プロセスによってつくられる元素組成や、銀河のなかでの重元素の蓄積過程を観測的に決めることが重要である。アクチノイド元素トリウムをはじめとする重元素の吸収線スペクトルを精度よく測定するために、国立天文台のすばる望遠鏡・高分散分光器を用いて、銀河系ハロー構造および厚い円盤構造を代表するとみられる星の観測をすすめた。効率的にトリウムその他の重元素の検出を行うことが可能な有効温度範囲(40004500度)の星のスペクトルを取得し、過去の申請者らの観測で得られたスペクトルを合わせると30天体以上のサンプルを用意することができた。これらのテータの解析を行い、一部の天体についてはトリウム組成の決定を行い、研究会にて発表した。本研究で扱っている天体は、過去の研究がカバーしていない金属量領域に属しており、天体数としても比較的多いものなるため、銀河系ハローにおける重元素の蓄積過程を明らかにする点で重要なサンプルとなる。関連して、アクチノイド合成と関係の深い鉛の組成測定については本研究以前から取り組んでいたが、その結果の一部を本研究の一環としてまとめて、論文出版を行った。自然界に存在するアクチノイド元素(トリウムおよびウラニウム)はすべて爆発的元素合成(rプロセス)で合成されたものであるが、これに対応する天体現象が特定できす、元素合成の機構も不明な状況である。観測的にこの問題に迫るために、これまでは太陽系組成の詳細な解析と、宇宙初期のrプロセス元素合成の結果がよく保存されている、極めて低金属の星についての観測が行われてきた。本研究は、低金属星の観測を拡張し、太陽系組成が形成されるまでの銀河系における重元素の蓄積過程を観測的に明らかにするために、すばる望遠鏡を用いてスペクトル観測を実施し、これまでにカバーされていなかった幅広い金属量領域(太陽の数分の1から100分の1程度)の星について、rプロセスを代表するトリウムとユーロピウムの組成を決定することに成功した。その結果、これらの元素の組成比は、金属量の増加とともに分散が小さくなることが確認された。これは銀河系形成の進行に伴って星間物質がよく混合されることにより、個別の天体現象(おそらく超新星爆発とみられる)でつくられる組成比の分散が見えなくなった結果と解釈される。また、トリウム・ユーロピウム比は平均として太陽系における組成比よりやや低いことも明らかになった。これは放射性元素であるトリウムの崩壊がより進行していると解釈でき、観測された銀河系ハローおよび厚い円盤構造の星が高年齢であることが示唆される。同じデータセットから測定された鉛(もう一つの重元素合成過程であるsプロセスを代表する)の組成からは、太陽系組成の20分の1以下の金属量領域ではsプロセスの寄与が小さいことも確認された。以上をまとめると、これまで研究例が少なかったトリウムと鉛の組成の測定を拡張することにより、rプロセスで合成されるトリウムの組成比は、平均的には太陽系組成からの推定と概ね一致すること、銀河系ハローと厚い円盤の星の重元素は専らrプロセスで供給されたことが明確になった。
Toll/Irak1の新規機能：頭部を誘導する分子メカニズムの解明

Toll様受容体経路は、脊椎動物と節足動物の両方で自然免疫応答において重要な役割を担っている。またToll関連因子は節足動物と脊椎動物のどちらでも初期胚で高発現している。これと一致して節足動物では、背腹軸形成や細胞移動に必須の役割を担うことが知られているが、脊椎動物では、成体の海馬における神経細胞サブタイプの分化に関わることが知られるのみで、初期発生における役割はほとんど明らかになっていない。そこで本研究ではToll経路の因子の1つであるIrak1を中心として、Toll経路が頭部誘導など初期発生を制御する可能性を検討し、さらにその分子メカニズムを明らかにすることを目的とする。
メチルコバラミンを供与体とする新しいメチル化酵素の構造と反応機構に関する研究

放線菌の生産する生理活性物質ビアラホス及びホスホマイシンの生合成経路に含まれる従来のメチル化酵素とは全く異なるメチルコバラミンを直接のメチル供与体とする2種の酵素(ビアラホスのP-メチラーゼ、ホスホマイシンのC-メチラーゼ)の構造と機能を明らかにすることを目的として研究を行ない以下の様な成果を得た。1.両酵素について遺伝子のクローン化及び塩基配列の決定を行ない、両者のアミノ酸配列の間に相同性があることを見出した。これにより両者の反応機構がメチルコバラミンをメチル供与体とする点において類似しているという申請者の仮説が強く支持された。2.両メチル化酵素とも無細胞系での活性は微弱であるので、メチルコバラミンの^<14>C-メチル標識体を調製し、高感度な活性の検出方法を検討した。その結果、極めて高感度な検出が可能であることが判明した。3.P-メチル化酵素遺伝子について大腸菌での高発現を試みた。本酵素遺伝子をヒスチジンヘキサマータグを有する組換え蛋白質を発現させるベクターに連結し、大腸菌での発現を検討したところ高発現が認められた。この組換え蛋白質はアフィニティーカラムを用いて一段階で精製することが可能である。しかしながら組換え蛋白質の大部分は不溶化しているため、今後はそれを活性のある状態に戻すことが重要な課題である。
高度化した社会システムにおける電磁界の評価と防護に関する研究

研究成果は、(1)商用周波数電界、磁界の計測法と解析手法、(2)イオン流、低周波数磁界の生体ヘの影響の評価法、(3)広帯域電磁界の計測法と解析手法、に大別される。商用周波数電界、磁界については、電界測定器の測定精度に影響する諸要困が解析され、良好な測定精度を維持するための指針が示された。またホ-ル素子を用いた小形の3次元磁界センサが開発され、それを用いて、生活環境下の磁界の状況が調査された。さらに空間の3次元磁界解析プログラムが開発され、送電線、変電所近傍における磁界分布が解析された。これらの研究成果は今後、商用周波数電磁界の環境への影響を研究する際の基礎となるものである。直流に近い周波数の高磁界、直流送電線に伴うイオン流も、社会システムの高度化に伴って、今後環境面での評価が必要となってくる。そのための解析手法の開発が行われ、また高磁界下における種々の物理現象、変動磁界の殺菌効果が実験的に調べられ、これらが引続き研究すべき重要事項であることが示された。種々のシステムへの誘導、妨害に関連し、広帯域磁界の測定法と評価法が研究された。さらに変電所近傍などの人工要困、雷などの自然要困の広帯域雑音電磁界の実測が行われ、引続きデ-タの収集を続ける必要があることが示された。新しい測定器として、電界検出素子の小型化を目指した光導庄路型ポッケルス素子電界センサが、集積回路技術によって試作された。また微小ギャップの放電によって発生する超広帯域電磁界が在来の手法で測定され、放電現象との対応が調べられた。理論面における研究成果として、配電線、通信線などへの、広帯域電磁界による誘導電圧発制機構が明らかにされた。今年度は5つに大別される研究グル-プにより、2件の学会雑誌への発表のほか、9件の外部への口頭発表が行われ、もしくは予定されている。年度末には全員参加による研究中間報告会を行った。電界計測に関する新手法の開発においては、電界検出素子の小型化を目指した光導波路型ポッケルス素子電界センサの実現の可能性が検討され、問題点と予測性能が明らかにされた。また商用周波数の交流電界測定器の校正に伴う誤差が、種々の校正用電極配置について検討された。直流、商用周波数電磁界の計測と陸境調査については、ホ-ル素子を用いた小型の3次元磁界センサが試作され、室内の生活環境における商用周波数近傍の磁界強度分布の調査が始められた。この研究項目は送電線近傍の商用周波数電界、磁界の環境評価と密接に関連するが、これらに関する3次元解析プログラムが開発され、送電線各相の電流が平衡している場合について試算が行われた。その結果、電流の零相分がない場合には、送電線直下においても、地上の磁界の強さは室内の生活環境における値に比べてかなり小さいことが明らかになった。電界が生体に及ぼす影響を知るため、マウスの受けるストレスを光テレメトリによって無侵襲でモニタするシステムが開発され、実験が始められた。70kV/m程度までの直流電界は余りストレスにならないことが、これまでに判明している。超電導機器周辺の磁界が各種の現象に及ぼす影響を知るため、4.5Tの強磁界を発生する超電導マグネットを用いて、放電現象などがどのように変化するかを調べた。この項目は引続き実験的検討を進めている。

雷放電によるパルス性高電磁界の広帯域測定が、日本海沿岸で実施され、雷電流の大きさと電磁界波形の関係、配電線等誘導電圧に関わる水平方向電界の発生機構について、検討が行われた。今年度は4件の学会雑誌論文が印刷公表され、さらに2件が来年度に掲載されることが決定している。また学会雑誌への解説1件がある。国際会議での発表は5件、また来年度の発表予定は3件である。国内学会等での口頭発表は29件あり、このあと引続き、5件の発表が予定されている。平成3年2月には、公開の研究成果報告会を兼ねたシンポジウムを東京大学生産技術研究所で行い、50名以上の参加者を集めた。研究成果は、(1)商用周波数電界、磁界の計測法と解析手法、(2)イオン流、低周波数磁界の生体への影響の評価法、(3)広帯域電磁界の計測法と解析手法、に大別される。商用周波数電界、磁界については、電界測定器の測定精度に影響する諸要因が解析され、良好な測定精度を維持するための指針が示された。また前年度に試作された、ホ-ル素子を用いた小形の磁界センサによって、生活環境下の磁界の状況が調査された。さらに3次元磁界解析プログラムによって送電線、変電所近傍における磁界分布が解析された。これらの研究成果は今後、商用周波数電磁界の環境への影響を研究する際の基礎となるものである。直流に近い周波数の高磁界、直流送電線に伴うイオン流も、社会システムの高度化に伴って、今後環境面での評価が必要となってくる。そのための解析手法の開発、および高磁界下における種々の物理現象、殺菌効果が実験的に調べられ、引続き研究すべき重要事項であることが示された。種々のシステムへの誘導、妨害に関連し、広帯域電磁界の測定法と評価法が研究され、さらに変電所近傍などの人工要因、雷などの自然要因の広帯域雑音電磁界の実測が行われた。そして配電線、通信線などへの誘導電圧発生機構が明らかにされた。
極地氷床深層コアの物理層位および力学特性に関する両極比較研究

本研究は、北半球のグリーンランドNGRIPコアおよびGRIPコアと、南半球の南極ドームふじコアの比較解析(両極比較)から、極地氷床の特性を明らかにして気候変動情報であるコアシグナルの信頼性を高めることを目指してきた。以下に、その成果のうち主要なものを要約する。1)氷床氷の塑性変形に関する素過程の研究のために、まず大型の単結晶氷を育成するための装置が、チョクラルスキー法を改良して作成された。得られた単結晶から試料を切り出し、三軸試験が行われた。一軸圧縮応力をC軸と平行な方向に加えた実験結果では、ピラミッド面すべりが従来考えられていたよりもはるかに高い応力を必要としており、氷床氷の塑性変形にはほとんど寄与していない可能性がある。2)氷床氷(GRIPおよびドームふじコア)の三軸試験の結果では、氷の硬さがC軸方位分布にのみ依存しており、不純物濃度には依存しないことが判った。従って、両極氷床の流動硬さは、結晶方位分布の3次元的構成にのみ規制されており、結晶方位分布の進化モデルを併用すれば氷床全体にわたる3次元的流動硬さプロファイルの作成が可能であることが明らかになった。3)グリーンランドコア(NGRIPおよびGRIPコア)に顕著なクラウディーバンドの光学顕微鏡観察の結果、主要な光散乱源がマイクロバブルであることが明らかになり、その数密度およびサイズ分布についてはじめて定量的データが収集された。1)コア試料:測定試料として、グリーンランド氷床についてはノース・グリップコアから深さ9地点、南極氷床についてはドームふじコアから深さ11地点の深層コア試料が本研究用にサンプルカットされ、測定が開始された。2)力学試験:本研究申請の引張圧縮試験機が低温室内に設置され、定歪速度条件における応力・歪特性の測定が開始された。本年度は、一軸応力を加える方向はコア軸に平行としたが、深さが増すにつれて降伏応力が増大するという結果が得られている。3)結晶特性:試料の結晶特性(結晶粒径・粒形、結晶方位等)についての測定を開始した。結晶方位分布は、深さとともに鉛直方向の優先性を示している。これは、力学試験の結果と調和的である。4)体積緩和:試料採取後における、高圧気泡の膨張や、六角小平板、劈開クラック、微小気泡等の発生・成長の過程を調べるために、顕微鏡観察を開始した。5)クラスレート測定:試料中のクラスレート粒子の分布については、現在までの測定では、Cloudy Bandとの顕著な相関は見られない。6) Cloudy Band測定:Cloudy Bandは、主として多数の微小気泡(ミクロンサイズ)がコア中に層状に現れるために見られる白濁層であるが、この微小気泡の粒径分布および分布位置についての観察には従来の薄片観察法は不適当であることが判明し、詳細な測定を行うための顕微鏡画像撮影・処理システムの開発に取りかかった。また、顕微鏡下での微細な電気伝導度層位の測定も試みている。7)国際共同研究:ノース・グリップコア解析に関連して、ドイツと共同でCloudy Band測定システム(上記)の開発を進めている。本研究は、北半球グリーンランド・サミットコアおよびノースグリップコアと、南半球南極ドームふじコアの比較コア解析から、極地氷床の特性を明らかにすることを目指している。本年度は、サミットコア中に観察されるクラウディーバンドのキャラクタリゼーションと、標準試料としての大型氷単結晶の育成を行った。1)コア採取後8年経過したコア中のクラウディーバンド構造を、採取直後のコア写真と較べたところ、新旧の白濁層を識別して対応づけられることが判った。層の白濁は、空気含有物(気泡、六角小平板、空気ハイドレート)が光を散乱するためであるが、それらの顕微鏡画像の解析から、大量に存在する微小気泡が層を白濁させる原因であることが判った。その数密度は100個/mm^3のオーダーであり、従来の予想をはるかに上まわっている。2)チョクラルスキー法をもとに、大型氷単結晶の育成装置を設計・製作した。

得られた直径約10cmの氷は光学的に単結晶であり、今後標準試料として物性測定に用いられる予定である。昨年夏に採取されたNGRIP深層コアを試料として、低温実験室内における顕微鏡観察(特にクラウディーバンド中の空気ハイドレート、気泡、六角小平板等の空気含有物のサイズ分布と形状測定)が行われた。その結果、体積緩和の進んだGRIPコアのものよりもずっと明瞭なクラウディーバンドが観察された。また主要な光散乱体は、サイズ10ミクロン以下の微少気泡であり、その数密度は100/mm^3のオーダーで、GRIPコアと同程度であることが判った。実験室内で育成された大型氷単結晶から試料を切り出して力学試験が行われた。(1)氷結晶のピラミッド面すべリを調べるために、氷の主軸方向に圧縮応力を加えて定歪速度のクリープ実験が行われた。常圧および静水圧加圧条件下での実験結果によると、ピラミッド面すべりは起こっておらず、従来考えられていたよりも高応力を必要とすることが判った。(2)氷多結晶試料の整形には、従来ミクロトームによる切削手法が用いられてきた。この切削表面には、微少な貝殻状のホロウ(穴)が発生している。単結晶円柱試料を用いて切削実験を行ったところ、このホロウのサイズ分布が結晶主軸方位に大きく影響されていることが明らかになった。また、コアの力学試験も継続され、流動硬さが結晶主軸にのみ依存することが判った。
血族婚家系に発症する侵襲性歯周炎の原因遺伝子同定

親がいとこ婚である2人の侵襲性歯周炎を発症している兄弟のゲノムDNAを抽出した。SNPタイピングを行い、得られたデータをHomozygote Fingerprinting法を用いることによってホモ接合領域を同定した。侵襲性歯周炎2名で各ホモ接合領域が重なる部分を本実験のターゲット領域とした。次世代シークエンサーを用いた結果、5つの遺伝子で報告されていないアミノ酸配列置換を伴う変異が認められた。親がいとこ婚である3人の兄弟(侵襲性歯周炎2名と健常者1名)から約7mlの採血を行い、ゲノムDNAを抽出した。Affymetrix SNP Chip ver.6.0を用いて約90万箇所のSNPタイピングを行った。SNPタイピングはAROS Applied Biotechnologyに依頼した。得られたデータをHomozygote Fingerprinting法を用いることによってホモ接合領域を同定した。なお2cM以上ホモ接合SNPが連続した領域を有意とした。侵襲性歯周炎2名で各ホモ接合領域が重なる約5Mbp部分を本実験のターゲット領域とした。シークエンスキャプチャー技術によってNimbleGen Sequence Capture 385Kアレイを用いてハイブリダイゼーション、洗浄、溶出、増幅を行い、ターゲット領域を選択的に抽出し、次世代シークエンサーによって遺伝子配列を解析した。シークエンスおよびデータ解析はAmbrygenetics社に依頼した。アミノ酸変異を伴う遺伝子変異部8箇所に着目し、Applied Biosystems 3130sequencerを用いて遺伝子変異の検証を行ったところ、5箇所の遺伝子変異が検証された。5箇所の遺伝子変異が健常者96名において認められるかを調べたところ、2箇所の遺伝子変異は健常者において認められなかったことから、本侵襲性歯周炎の疾患関連遺伝子の可能性があることが示唆された。
高等教育改革のコミュニケーション分析-現場における文化変容の質的検討-

ビデオエスノグラフィーという新しい研究手法を開発しつつ、実際的な分析にも成果をあげた。即ち、大学生が専門技能を学ぶ実践の状況を相互行為の観点から明らかにした。例えば、医学部PBLチュートリアルにおいて、レントゲン写真をみる'専門的'方法としての「離して見る」という技法が、教師から学ばれ、学生集団のなかで模倣的に獲得されていく状況が確認できた。教育を結果から評価するのではなく、プロセスとして分析していくことへの展望が得られた。ISCAR第2回サンジエゴ大会等で報告を行った。(1)研究会等......隔月の研究会を2つ(東京ビデオエスノグラフィー研究会および大阪ビデオエスノグラフィー研究会)組織し、テキストの講読、研究発表、講演、ビデオセッション等をおこなった。用いたテキストは『実践エスノメソドロジ-入門』、『Qualitative Research in Action』、『Talk at Work』,『フィールドワークの物語』などであり、研究発表・講演の演者は、松繁卓哉氏(立教大学)、高山智子氏(国立がんセンター)などである。(2)調査等......A大学工学部演習調査、B大学医学部PBLチュートリアル調査、米国C大学小集団教育調査をおこない、それぞれについてくりかえしのデ-タセッションを行った。A大学調査に関しては、「中間報告書」を作成し、B、C大学調査に関しては、日本医学教育学会および筑波社会学会の機関誌に投稿準備中である。(4)知見等......同様の少人数教育であっても、工学のそれが「知の創造」を志向したものになっているのに対し、医学(少なくとも低学年)のそれは、「学習意欲の増進」を志向したものとなっており、この差が全体に影響を与えているようだった。また、この差異を「合意形成ワークショップモデル」(工学)対「診断志向病棟カンファレンスモデル」(医学)という対比で理解しようという模索もおこなったが、むしろそのような対比には収まりきらないことが判明した。1研究会等......平成18年度からの継続の隔月の研究会を2つ維持した。2調査等......A大学工学部演習調査(再調査:4月)、B大学PBLチュートリアル調査(9月)、C大学PBLチュートリアル調査(比較用:10月)、D大学ワークショップ調査(6月と11月)を行い、それぞれについて繰り返しのデータセッションを行った。また、特別企画として国立国語学研究所の吉岡泰夫氏が管理している実際の医療面接場面データの見学会も行った。3知見等ビデオエスノグラフィーという新しい研究プログラムを用いて、データを分析するプロセスを確立した。医学部PBLチュートリアルに関しては、教育的介入のある特別な形が発見された。すなわち、学生の行う臨床推論に対し、チューターが、評価をあたえず、確認だけをしながら議論の展開を図ることが常態となっていることから、このPBLチュートリアルという場では、学生同士こそが、学生の提出した臨床推論を評価する立場を割り当てられていること、教師(チューター)はその作業のための進行管理を相互行為上の役割として分担しているだろうことがわかった。都市研究の演習では、新しい都市についての学的指標づくりが課題として与えられていたが、その「新しさ」の水準を徹底したものとして考えようとすると、指標性が獲得しがたい、という二律背反性があるようだった。我々の観察したα班では、班内に指標性を維持しようとする成員と新しさを追求しようとする成員の両者が微妙な相互行為を行っていた。ビデオエスノグラフィーによって、その両者ともに、専門としての「都市工学」を志向していることがわかった。教育を単に結果でみるのではなく、プロセスを通して分析することの価値が発見された。このほか、D大学データからは、ワークショップのなかで、様々なカテゴリー(例:専業主婦)が、その性質を露わにしていることが見て取れた。1研究会等......平成19年度から継続の隔月の研究会を2維持しつつ、学会発表ね積極的に行っき。2発表等......日本医学教育学会、ISCARサンジエゴ大会、関西大学CHATとの合同研究会などで発表をおこなった。3知見等ビデオエスノグラフィーという新しい研究プログラムの有効性については、昨年までの研究において、十分な見通しを得ていたので、本年度は、データを分析する際の手順の洗練化をはかった。ビデオセッションそのものの録音とテープ起こしなども試みた(この部分については、分析継続中)。メインの調査研究部分における成果は下記の通り。まず、医学部PBLチュートリアルに関しては、学生が専門技能を学ぶ実践の生の姿が捉えられた。すなわち、レントゲン写真をみる'専門的'方法としての「離してみる」という方法が、教師から学ばれ、学生集団のなかで広がっていく状況が確認された。ついで、都市工学の演習では、携帯電話検索を利用した野外演習場面が分析され、一般的知識(たとえば「柳」に関するウイキペディアによる情報)が、学習グループのなかで、そのまま承認されるわけではないこと、その場で相互認識された学習課題に照らして、情報が評価されたりされなかったりしている状況が把握された。

これらの知見は、当事者としてその場で教育に参与していた科研メンバーの参加したビデオエスノグラフィーのセッションの積み重ねのなかで見いだされたものである。教育を単に結果としてみるのではなく、プロセスとして分析していくことの価値が発見されたといえよう。ISCARサンジエゴ大会を初めとする諸学会での報告も総じて好評であった。
重合反応誘起相分離ダイナミックスの温度履歴依存性とその機構

重合反応誘起相分離の温度履歴依存性を知ることを目的として、温度T1でt1時間反応・相分離させた後に温度をT2ヘジャンプさせたときの相分離挙動を時分割光散乱法ならびに電子顕微鏡を用いて測定した。160゚Cのみで重合反応誘起相分離を行わせた場合、重合生成物を多く含む相はドロップレットのみを形成するが、T1=130°CからT2=160°Cへ変化させた場合t1【greater than or equal】50minでは、T2ヘジャンプ後ドロップレットから連続相への相分離構造変化が起こることが見出された。相分離構造変化の有無に対応して、散乱光強度の時間変化にも違いが見られた。すなわち、t1が短く、相構造変化が起こらない場合、ピーク散乱光強度ImはT2=160°Cヘジャンプ後、一定温度160°Cで得られたIm-時間t曲線へ漸近するが、t1が長く、相構造変化が起こる場合Imはジャンプ後急速に増加し、160゚CにおけるIm-t曲線を越えて増大する。T2を減少させても、相構造変化を引き起こすのに必要な最小のtlは変わらず、ジャンプ後の相構造変化が起こるまでの時間が長くなるだけであった。一方T1を増加させると、相構造変化を引き起こすのに必要な最小のt1の値は大きく増加した。以上の結果は、高温では粘度が低く、相分離が反応に比べ十分速いのに対し、低温では粘度が高く、反応が相分離に比べ速くなるためであると説明された。すなわち、相構造変化は、1段目温度における、重合生成物の海相への蓄積が原因であると考えられた。以上、重合反応誘起相分離は顕著な温度履歴依存性を示すことが確認され、温度履歴依存性を解析することにより重合反応誘起相分離の機構について重要な知見がえられること、さらには新規な相分離構造制御の方法として有望であること重合反応誘起相分離の温度履歴依存性を知ることを目的として、温度T1でt1時間反応・相分離させた後に温度をT2ヘジャンプさせたときの相分離挙動を時分割光散乱法ならびに電子顕微鏡を用いて測定した。以上、重合反応誘起相分離は顕著な温度履歴依存性を示すことが確認され、温度履歴依存性を解析することにより重合反応誘起相分離の機構について重要な知見がえられること、さらには新規な相分離構造制御の方法として有望であること重合反応誘起相分離の温度履歴依存性について知見を得ることを目的として、2-クロロスチレン・モノマー/ポリスチレン混合系(可塑剤フタル酸nジブチルを10wt%添加)に対し、温度を2段階に変えて反応・相分離を行わせた。すなわち一段目温度T_1で時間t_1の間反応・相分離させた後、二段目温度T_2へ温度ジャンプさせて相分離挙動を解析した。実験方法としては、時分割光散乱による相分離過程のダイナミックスの測定、電子顕微鏡写真撮影による相分離構造モルフォロジー変化の観察、ゲル浸透クロマトグラフィーによる反応率の時間変化の測定を行った。T_1=130°C、T_2=160°C、t_1=3hとした場合の2段階温度ジャンプでは、2段目ジャンプを行った時点で重合生成物であるポリ2-クロロスチレンを多く含有する相は球形ドメインを形成していたが、2段目ジャンプ直後速やかに連続相構造を形成し成長することが見いだされた。一方、t_1=0h(160°Cにおける通常の一段ジャンプ)ではポリ2-クロロスチレンを多く含有する相は、連続相を形成することなく、球形ドメイン構造のまま粗大化した。また、t_1を変えて行った時分割光散乱測定から、一段目の反応率が70%程度で二段目へジャンプした場合(t_1=0.5h)は相分離速度が、より反応率が高い時点でジャンプした場合に比べ、二段目の相分離速度が遅くなることが見出された。これらより重合反応誘起相分離では系のモルフォロジーならびに相分離挙動が温度の履歴が大きく依存することが明らかとなった。

2-クロロスチレン/ポリスチレン混合系(組成比50/50)を試料とし、クロロスチレンのラジカル重合反応により誘起される相分離の温度履歴依存性を電子顕微鏡、時分割光散乱法を用いて測定し、解析を行った。温度履歴として、2段階の反応・相分離温度(温度T_1でt_1時間反応・相分離後、温度T_2へジャンプ)を与えた。160゚Cで重合反応誘起相分離を行わせた場合、重合生成物を多く含む相はドロップレットのみを形成するが、T_1=130°CからT_2=160°Cへ変化させた場合t_1≧50minではドロップレットから連続相への相分離構造変化が観察された。電子顕微鏡の画像解析より、重合生成物を多く含む相の相体積分率は160°Cへジャンプ後増大することが見出されたが、ゲル浸透クロマトグラフィーによる反応率測定結果より、160°Cと130°Cとにおける反応率の時間変化には大きな違いがないことが見出された。これより、相構造変化は重合生成物が低温でより多く海相に蓄積されやすいために起こることが示唆された。相構造変化は160°Cへジャンプ後30min以内に起こった。T_2を150°Cに下げると、60minではまだドロップレット構造を残し、80minで相構造変化が見られた(t_1=1hの場合)。相構造変化の有無に伴い、時分割光散乱で測定された散乱光強度の時間変化にも違いが見られた。相構造変化が見られない場合(短いt_1)ピーク散乱光強度I_mは160°Cへジャンプ後160°CにおけるI_<m-t>曲線へ漸近するが、相構造変化がある場合I_mはジャンプ後急速に増大し160°CにおけるI_<m-t>曲線を越える。T_1を135°Cに上げると160°Cへジャンプ後のI_mの立ち上がりの仕方はt_1=160min170minで変化する。すなわち、一段目温度が高くなると重合生成物が海相へ蓄積しにくく相構造変化に必要な蓄積量に到達するのに長時間を要することがわかった。
燃料電池用セパレータ流路内の気液二相流動に関する研究

平成18年度では,平成17年度に引き続き,固体高分子形燃料電池(PEFC)の触媒層とガス拡散層との間にカーボン粉からなる水管理多孔層(WML)を設け,これにより生成水のセル外への移動を抑え,燃料・酸化剤が流路入口で低加湿状態であっても,セル全面にわたって電解質膜と触媒層を高湿度に維持できるセル構成を実験的に調査した.流路形状および利用率の変化は,主に流路内のガス流速,圧力,GDL壁面近傍の水蒸気濃度境界層を変化させることになり,触媒層へのガス拡散性,セパレータ流路における生成水の排出性に大きく影響を与えると考えらるため,本年度はセル内部の水移動におよぼすカソード流路形状の影響,特にガス流路深さの影響に注目して実験を行った.また,発電を行わないセル外試験として,セル内部の水移動におよぼすGDLやWMLの効果,発電試験として,加湿温度,酸化剤利用率,WMLの有無がセル性能に及ぼす影響を調査し,セルが高性能を発揮する運転条件を評価した.その結果,流路深さが浅い流路を用いた場合には,WMLの有無によらず,高加湿になるほどセル性能が向上することが明らかになった.一方,流路深さが深い場合には,WMLの有無,利用率の変化に対してセル性能は大きく変化せず,運転環境の変化に対してロバストな発電が可能であることがわかった.また,セパレータ流路の濡れ性が,水の排出に与える影響を評価するため,ガス流速を変化させた際のハイスピードカメラによる水滴排出観察とその時の圧力損失を測定した.その結果,親水流路の場合,見かけの液相速度が小さい場合には,単相流の圧力損失モデルが適用できることが明らかになった.固体子分子形燃料電池(PEFC)では主にパーフルオロスルホン酸系イオン交換膜が使用され,この膜は高含水状態において十分なプロトン導伝性を持つため,高加湿な運転条件が望まれるが,触媒層が過飽和状態になると,ガスの拡散性が悪くなり(フラッディング),逆にセル性能が悪化する.このようにセル内部の水分状況が発電性能に大きく影響を与えることからPEFCでは適切な水管理が要求される.本研究ではセル内部の水移動におよぼすカソード流路形状の影響,特にガス流路深さの影響に注目し,セル内部のカソードGDLを介した水移動を模擬した蒸気透過量測定試験を実施し,蒸気透過におよぼすガス流量や水管理多孔層(Water Management Layer:WML)の効果,単セルを用いた発電試験で,高加湿から低加湿に至るまでの広い加湿範囲で,酸化剤利用率,WMLの有無がセル性能に及ぼす影響を調査した.以下に得られた主な結果を示す.(1)ガス拡散層およびWMLを介した蒸気透過流量は流速により大きく変化し,レイノルズ数のべき乗に比例する.(2)WMLの付与は蒸気透過流量の低下をもたらし,断面平均流速の速い領域で効果が大きくなる.(3)高加湿条件ではカソード流路深さが浅いほど高いセル性能を示す.また酸化剤利用率を小さくすることでさらに性能は向上する.一方,低加湿条件では,カソード流路深さが浅い場合,WMLを付与し酸化剤利用率を高くすることで高いセル性能を示すが,流路深さが深い場合には,WMLの付与,酸化剤利用率の変化に対してセル性能に与える影響は小さい.平成18年度では,平成17年度に引き続き,固体高分子形燃料電池(PEFC)の触媒層とガス拡散層との間にカーボン粉からなる水管理多孔層(WML)を設け,これにより生成水のセル外への移動を抑え,燃料・酸化剤が流路入口で低加湿状態であっても,セル全面にわたって電解質膜と触媒層を高湿度に維持できるセル構成を実験的に調査した.流路形状および利用率の変化は,主に流路内のガス流速,圧力,GDL壁面近傍の水蒸気濃度境界層を変化させることになり,触媒層へのガス拡散性,セパレータ流路における生成水の排出性に大きく影響を与えると考えらるため,本年度はセル内部の水移動におよぼすカソード流路形状の影響,特にガス流路深さの影響に注目して実験を行った.また,発電を行わないセル外試験として,セル内部の水移動におよぼすGDLやWMLの効果,発電試験として,加湿温度,酸化剤利用率,WMLの有無がセル性能に及ぼす影響を調査し,セルが高性能を発揮する運転条件を評価した.その結果,流路深さが浅い流路を用いた場合には,WMLの有無によらず,高加湿になるほどセル性能が向上することが明らかになった.一方,流路深さが深い場合には,WMLの有無,利用率の変化に対してセル性能は大きく変化せず,運転環境の変化に対してロバストな発電が可能であることがわかった.また,セパレータ流路の濡れ性が,水の排出に与える影響を評価するため,ガス流速を変化させた際のハイスピードカメラによる水滴排出観察とその時の圧力損失を測定した.その結果,親水流路の場合,見かけの液相速度が小さい場合には,単相流の圧力損失モデルが適用できることが明らかになった.
針葉樹における光合成の安全弁―酸素還元反応―の解析と応用

植物の成長に光は必須であるが、強すぎる光は成長を阻害する。これは、過剰な光が光合成の不可逆的な阻害、すなわち光阻害を引き起こすためである。進化の過程で植物は、光阻害を回避する仕組みを発達させてきた。本研究では、クロロフィル蛍光法を応用して、裸子植物(針葉樹)はチラコイド膜における酸素還元反応(メーラー反応)の能力が高いことを明らかにした。被子植物はメーラー反応の能力は低いが、光化学系Iサイクリック電子伝達の能力が高かった。針葉樹・裸子植物は葉緑体チラコイド膜における酸素還元反応の能力が被子植物よりも10倍高い。本研究では、裸子植物の高い酸素還元能の分子メカニズムを解明し、生理学的および生態学的意義を明らかにすることを目的としている。葉緑体チラコイド膜における酸素還元反応の候補としては、Mehler(メーラー)反応およびPTOX反応がある。スギ、ヒノキ、クロマツ、ドイツトウヒなどの芽生えを用いて、酸素還元反応への各種阻害剤処理の影響を調べた。酸素還元反応能の測定・評価は、生葉に飽和パルス光を照射し、その後のクロロフィル蛍光の減衰から求めた。その結果、DBMIB(Cyt b6f複合体におけるPQ受容体の阻害)により酸素還元反応は完全に阻害されることが分かった。この結果は、PTOX反応による酸素還元は極めて小さいことを意味する。Mehler反応は、葉緑体において活性酸素の生成と消去を担う一連の反応、いわゆるWater-water cycleの基点となる反応である。また、Mehler反応は同サイクルの律速段階でもあると考えられている。これらの理由から、Mehler反応やWater-water cycleは植物の環境ストレス耐性との関連において大きな関心を集めてきた。本研究の結果は、環境ストレス耐性の強化を目的とした針葉樹の育種に有益な情報をもたらすことが期待できる。生葉を用いて測定したMehler反応(Water-water cycle)の活性は通常非常に小さく、同反応の生理的意義を疑問視する向きもあった。このような矛盾は、Mehler反応の解析がホウレンソウやシロイヌナズナなどの被子植物を用いて行われてきたことに原因があると思われる。針葉樹・裸子植物は葉緑体チラコイド膜における酸素還元(Mehler)反応の能力が被子植物よりも10倍高い。酸素還元反応の解析における最大の障壁は、同反応を非破壊的に且つ簡便に調べる方法がないことにある。我々は、被子植物と裸子植物とは飽和光パルス照射後のクロロフィル蛍光の減衰に明確な違いがあることに着目し、クロロフィル蛍光法を応用した酸素還元反応の能力の評価法を開発した。酸素還元能を様々な種類の植物で調べることにより、被子植物においても酸素還元能が例外的に高い種があることが分かった。また、現生の被子植物で最も原始的であるとされるAmborella tricopodaを用いて酸素還元能を解析し、被子植物の酸素還元能の基準値や多様性を検討している。高等植物において酸素還元反応は非酵素的に起きると考えられている。一方、藍藻Synechocystis sp. pcc 6803において酸素還元反応は酵素Flavodiiron protein1および3(Flv1およびFlv3)によって触媒されることが明らかにされている。裸子植物は高等植物であるが、被子植物と異なり酸素還元能が高い。裸子植物の酸素還元反応が被子植物と同様に非酵素的な反応か、または、酵素によって触媒されるかは不明である。この点について、生理学的および分子生物学的な解析を行っている。酸素還元能の迅速評価法はほぼ確立できた。飽和光パルス消灯後のクロロフィル蛍光の減衰は、二つまたは三つの成分からなる指数関数で近似できることが分かった。各成分の相対的な量子収率を比較した結果、裸子植物は速い減衰の成分が最大で、被子植物は遅い成分が最大であった。酸素への電子伝達を促進する光合成阻害剤(methyl viologen)を用いた相対的量子収率の解析、および、相対的量子収率の酸素濃度依存性の解析により、酸素依存電子伝達の新たなパラメーターとして速い減衰成分の相対的量子収率を提唱した。針葉樹葉緑体チラコイド膜における酸素還元反応のメカニズムについては、藍藻における報告を基に、Flavodiiron proteinの関与を解析している。藍藻のFlavodiiron protein 1欠損株を作成し、同タンパク質のスギのホモログを導入する。これにより、藍藻で明らかにされているFlavodiiron proteinの生理機能が欠損株で回復するか調べる。表現型の相補が確認された場合は、同様の手順でFlavodiiron protein 3のスギホモログの機能解析を行う。上記の欠損株は、本課題で確立を目指していた新規パラメータの検証にも使用している。酸素還元能を欠く欠損株において蛍光減衰の相対的量子収率を解析し、速い減衰の成分が失われていれば、同パラメータの最終的な証明となる。裸子植物(針葉樹)は葉緑体チラコイド膜における酸素還元反応(Mehler[メーラー]反応)の能力が被子植物よりも10倍高い。Mehler反応によっては光化学系Iから酸素へ電子が流れ活性酸素が生成する。通常、活性酸素は葉緑体内で速やかに消去される。植物はMehler反応によって豊富に存在する酸素を電子受容体とすることで、電子伝達鎖の過剰な還元を回避することができる。

その結果、二酸化炭素が不足する状況下でも電子伝達鎖を電子が流れ、チラコイド膜内外にプロトンの濃度勾配が形成され、過剰光の熱散逸を誘導することができる。このようにして、Mehler反応と活性酸素消去系は、光合成の安全弁(Safety valve)として機能すると考えられている。裸子植物はこの機能への依存が被子植物よりも大きいと予想される。Mehler反応の解析における最大の障壁は、同反応を非破壊的に調べる方法がないことにあった。我々は飽和光パルス照射後のクロロフィル蛍光強度の減衰に着目し、酸素還元反応の能力を評価した。28年度はこの手法の確立を目指し藍藻を用いた。メーラー反応は藍藻において酵素フラボダイアイロン1によって触媒される。そこで同タンパク質をコードする遺伝子を破壊した欠損株を作製した。欠損株における蛍光減衰は野生株よりも遅かった。この結果は、飽和光パルス照射後のクロロフィル蛍光の減衰はMehler反応に依存することを示す。本補助事業初年度の阻害剤実験および二-三年目の欠損株実験により、酸素還元(Mehler)反応の能力の新規解析法を提示することができた。二年目以降、シロイヌナズナ突然変異株を用いた蛍光減衰の多成分解析も試みた。その結果、Mehler反応の能力に加えて、光化学系I循環的電子伝達の能力の評価も可能となった。以上の成果により、裸子植物と被子植物の光合成機能を統一的に解析することが可能となった。植物の成長に光は必須であるが、強すぎる光は成長を阻害する。これは、過剰な光が光合成の不可逆的な阻害、すなわち光阻害を引き起こすためである。進化の過程で植物は、光阻害を回避する仕組みを発達させてきた。本研究では、クロロフィル蛍光法を応用して、裸子植物(針葉樹)はチラコイド膜における酸素還元反応(メーラー反応)の能力が高いことを明らかにした。被子植物はメーラー反応の能力は低いが、光化学系Iサイクリック電子伝達の能力が高かった。針葉樹・裸子植物における高い酸素還元能はMehler反応によるものであることが`明らかとなった。最近、藍藻においてMehler反応に関わる因子が同定された。相同性検索の結果、同遺伝子の相同物は裸子植物までは保存されていることが分かった。一方、被子植物はそのオルソログを持たないようであった。今後、裸子植物におけるMehler反応の遺伝子レベルでの解析を行う必要がある。一方、当該のオルソログを持たない被子植物がどのようにしてMehler反応を行っているかも興味深い課題である。針葉樹におけるMehler反応の生理的意義の解明に関しては現在、変動光耐性を解析中である。予備的実験においては、Mehler反応が小さい被子植物は変動光照射により光合成の阻害が容易に起き、逆にMehler反応が大きい針葉樹は変動光に非常に強かった。生態学的意義については生物地理学的な解析を目指して、九州(福岡、宮崎)の樹木を対象としてメーラー反応の能力の調査を行った。
Myosin1Eによる新規細胞運動制御機構の解明

本研究により、Myosin1E(Myo1E)はそのSH3ドメインを介してCavin3(カベオラ形成調節因子)と結合することを見出した。また、Myo1EあるいはCavin3の発現を抑制すると、血清刺激に伴うカベオラの内在化が抑制されること、Aktの局所的な活性化が阻害されること、また細胞の運動能が低下することが分かった。これらの結果より、血清刺激に応答して細胞運動の先導端へ移行したMyo1Eは、Cavin3との結合を介してカベオラの内在化を誘導し、それがAktの局所的な活性化につながること、またそれがMyo1Eによる細胞運動亢進の一因であることが明らかとなった。本研究では、我々がこれまでに見いだした新たな細胞運動調節機構「Myosin1E-SH3P2システム」について、その具体的な分子機構を明らかにすることを目的としている。当該年度は、特に研究実施計画をもとに下記3項目について解析を進め以下に示すような結果を得た。(1)UNC45-Hsp90によるMyosin1E機能調節の分子メカニズム解明:siRNAの導入によってUNC45の発現を抑制した条件下、あるいはHsp90阻害剤を処理した条件下において、Myosin1Eの発現量には有意な変動は認められなかったが、一方、UNC45の発現を抑制した細胞では、血清刺激に応答したMyosin1Eの細胞内局在が変化すること(細胞運動先導端からの消失が遅れること)を明らかにした。(2)Myosin1Eによるカベオラ形成調節の分子メカニズム解明:GST pull down assayおよび免疫共沈法により、Myosin1EはそのSH3ドメインを介してCavin3のプロリンリッチ領域と結合することを見いだした。また、Myosin1Eの発現を抑制した際にはCaveolin1およびCavin1/3の発現量が減少すること、さらに、Myosin1E、Caveolin1、あるいはCavin1/3の発現を抑制した条件下では細胞の運動能が低下することを明らかにした。(3)Myosin1E、Caveolin1、Cavin1/3発現調節の分子メカニズム解明:各種阻害剤を用いた解析により、Cavin3はメチル化阻害剤によって発現量が増加することを明らかにした。本研究では、新たな細胞運動調節機構「Myosin1E-SH3P2システム」について、その具体的な分子機構を明らかにすることを目的としている。当該年度は、初年度の研究結果を踏まえながら下記3項目について解析を進め以下に示すような結果を得た。(1)UNC45-Hsp90によるMyosin1E機能調節の分子メカニズム解明これまでの解析により、Myosin1EにはHsp90の活性依存的にコシャペロンとして知られるUNC45が結合することを見出してきた。当該年度の解析により、Hsp90阻害剤で処理した条件下では、UNC45とMyosin1Eの結合が減少し、逆にSTIP1(Hsp90コシャペロン)が結合すること、またSTIP1の過剰発現によりMyosin1Eの発現量が低下することを明らかにし、これらのシャペロン系によってMyosin1Eの発現量が調節される可能性を見出した。初年度の解析より、Myosin1EはそのSH3ドメインを介してCavin3と結合することを見出した。Cavin3がカベオラ小胞の形成に関わること等を考慮し、Myosin1Eがカベオラのダイナミクスに関与する可能性を検討した結果、Myosin1EがCavin3との相互作用を介してカベオラの内在化を促進することによって、細胞運動先導端からカベオラを排除する可能性を見出した。さらに、それによってAktの局所的な活性化を誘起することがMyosin1Eによる細胞運動亢進の一因となっている可能性が示された。当該年度は細胞運動調節機構「Myosin1E-SH3P2システム」について特にカベオラ形成との関与に着目して解析を行い、以下に示すような結果を得た。前年度までの解析より、Myosin1EはそのSH3ドメインを介してCavin3と結合すること、またCavin3との相互作用を介してカベオラの内在化を促進すること、さらにそれによってAktの局所的な活性化を誘起する可能性を示した。これらを踏まえて解析を進めた結果、Cavin3(dLZ)(Cavin3のオリゴマー化を阻害した変異体)を発現させた細胞ではAktの局所的な活性化が認められないこと、またSH3P2(S202A)(Myosin1Eの細胞膜への移行を阻害する変異体)を発現させた細胞でも同様にAktの局所的な活性化が抑制されることを見いだした。これより、細胞運動先導端へ移行したMyosin1EがCavin3との結合を介してカベオラの内在化を誘導し、それによってAktの局所的な活性化が引き起こされることが、Myosin1Eによる細胞運動亢進の一因となることを明らかにした。細胞運動能が亢進したいくつかのがん細胞株を用いて、各種シグナル伝達阻害剤がMyosin1EおよびCavin3の発現に及ぼす影響を検討した結果、いずれの阻害剤によっても有意な影響は認められなかった。相対的に細胞運動能が高いがん細胞株では共通してMyosin1E、Cavin1/3、Caveolin1の発現が上昇していること、またMyosin1E、Cavin3あるいはCaveolin1の発現抑制によって細胞運動が阻害されることから、Myosin1Eを介したカベオラ形成調節ががん細胞の運動能の制御において重要な役割を果たす可能性が示された。