hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
陸棚斜面から豊後水道底層への冷水塊の流入に関する研究

豊後水道の底層に太平洋から低温水塊が流入する現象(bottom intrusion)に関し、観測や既存データの解析により、その実態や豊後水道の海洋環境への影響を研究し、以下のことを明らかにした。(1)bottom intrusionは初夏から晩秋にかけて周期的に発生する。その発生は潮汐の大きさの変化に連動しており、主に小潮の頃に起こる。このような周期性は、他の海域のbottom intrusionには見られない特徴である。(2)初夏から盛夏にかけては繰り返し起こるbottom intrusionにより豊後水道の底層水温は低下する。盛夏から秋にかけては底層水が陸棚斜面に後退し、底層水温は上昇する。この結果、豊後水道の底層水温は冬と夏の2度極小になる。(3)bottom intrusionにより流入した低温水は栄養塩を豊富に含む。この栄養塩が速吸瀬戸の強い潮流による鉛直混合や、豊後水道両岸の複雑な地形の海域で起こる効率的な鉛直混合によって有光層に供給され、夏季の生物生産を支えている。この結果、豊後水道では夏季に一時的なクロロフィル濃度の極大が起こる。(4)bottom intrusionの強さには年による変動があり、1990年代に入って弱くなってきている。この結果、豊後水道の生産性も低下している。(5)豊後水道の表層には太平洋から間欠的に高温水塊が流入し、急潮と呼ばれている。急潮の強さとbottom intrusionの強さには経年的に見ると相関があり、急潮の強い年にはbottom intrusionも強い。平成9年8月から11月までの3ヶ月間にわたり、豊後水道東岸の内海(うちうみ)の水深mの地点に海底設置型のADCP(超音波多層流速計)を設置し、2m毎に34層の流速を15分間隔で測定した。また、同じ地点に愛媛県漁連が設置した多層水温計による9層の水温観測データの提供を受けた。これらのデータと、平成7年に同じ地点で行った表層、底層の2層での水温観測データを解析した。その結果、底層水温の変動には明瞭な周期性が認められ、夏から秋の小潮の頃に水温が低下することが明らかになった。このことは、本研究の対象とする現象であるbottom intrusion(豊後水道底層に陸棚斜面域から高栄養塩の低温水が流入する現象)が小潮の頃に起こることを示している。この海域には夏季に急潮(表層に豊後水道南部の太平洋から高温水が流入する現象)が発生し、この現象も小潮の頃に起こることが知られているが、bottom intrusionは急潮よりも規則正しく起こることが認められた。このようなbottom intrusionの周期性は、この現象の発生機構を解明するための重要な基礎的知見である。また、bottom intrusionによる水温低下の後には通常水温が上昇するが、流速データの解析によって、この上昇は主として低温水の湾外への流出によって起こることが明かとなった。このことは、豊後水道底層に流入した低温水がそのままそこに滞在して鉛直に混合するのではなく、かなりの部分が再び陸棚斜面域に流出していることを示唆している。本研究は、豊後水道で夏季に起こる陸棚斜面から底層への冷水の流入(bottom intrusion)の実態とその発生機構を解明し、あわせてこの現象の豊後水道及び瀬戸内海に対する影響を明らかにすることを目的としている。本年度は、(1)愛媛県漁連が豊後水道東岸に設置した多層水温計による9層の水温観測データの解析、(2)ボックスモデルを用いた熱、塩分収支の解析による、豊後水道底層水の季節変動の解析、(3)豊後水道底層への冷水塊の流入(bottom intrusion)が小潮の頃に起こる機構の解明のための数値モデルの作成、の3つの研究を行った。

(2)では、bottom intrusionによって夏季に豊後水道底層に流入した水塊が、秋にかけて太平洋側へ流出していくことを明らかにした。また、この流出により豊後水道の平均水温は夏から秋にかけて上昇し、通常の海域よりも遅い10月頃に最高になることを明らかにした。この流出は栄養塩を豊後水道より大量に太平洋に運び出すことを意味し、秋から冬にかけての豊後水道の栄養塩環境に大きな影響を及ぼすと推察される。(3)では、陸棚斜面部分に起こる潮汐残差流の大潮小潮による変動がbottom intrusionの周期性の原因であると推定し、陸棚斜面域を含む数値モデルで潮汐残差流を再現する実験を行いつつある。本研究は、豊後水道で夏季に起こる陸棚斜面から底層への冷水の流入(bottom intrusion)の実態とその発生機構を解明し、あわせてこの現象の豊後水道及び瀬戸内海に対する影響を明らかにすることを目的としている。本年度は、(1)豊後水道南部海域海底における3ケ月間の流速計の係留観測、(2)愛媛県漁連が豊後水道東岸に設置した多層水温計による9層の水温観測データの解析、(3)愛媛県水産試験場などの既存データの解析、等と3年間のとりまとめを行った。本年度明らかになったことは以下のようである。(2)bottom intrusionにより流入した低温水は栄養塩を豊富に含む。この栄養塩が速吸瀬戸の強い潮流による鉛直混合や、豊後水道両岸の複雑な地形の海域で起こる効率的な鉛直混合によって有光層に供給され、夏季の生物生産を支えている。この結果、豊後水道では夏季に一時的なクロロフィル濃度の極大が起こる。(3)bottom intrusionの強さには年による変動があり、1990年代に入って弱くなってきている。この結果、豊後水道の生産性も低下している。(4)豊後水道の表層には太平洋から間欠的に高温水塊が流入し、急潮と呼ばれている。急潮の強さとbottom intrusionの強さには経年的に見ると相関があり、急潮の強い年にはbottom intrusionも強い。
低次元電子-格子系における光誘起構造相転移の理論的研究

ひとつのサイトの電子励起状態は、電子-格子相互作用によって、ある格子歪みを伴った準安定状態に一旦緩和するが、その際に近接サイトの格子歪みを誘発する。この微視的過程が協力しあってどのように結晶全体の格子歪み状態すなわち構造変化した状態に移り変わるのかを明らかにするために、局在電子-格子系を理論的に考察した。光励起によって生成された局所的励起状態のエネルギー緩和と時空間伝搬過程とを数値シミュレーションによって追跡した。昨年度に提案した大域的相互作用する2パラボラモデルを用いて、透熱過程と断熱過程のクロスオーバー効果を初めて明らかにし、「確率的ドミノ倒し効果」と「決定論的ドミノ倒し効果」の2種類が存在することを示した。サイト間結合強度が弱すぎると、励起された1サイトのみが局所構造変化を起こした状態が準安定であるが、結合強度が強すぎると、すべて元の状態に戻ってしまう。ドミノ倒し効果によって大域的構造転移が生じるのは、相互作用距離が短距離で、中間的結合強度の場合に限られる。これは平均場近似では記述できない結果である。さらに、実際に実験観測されている現象(TTF-CA結晶における光誘起中性-イオン(NI)性転移とスピンスロスオーバー錯体における光誘起スピン転移)を解析した。NI転移では、系の構造対称性の自発的破れを伴う点が特徴的な光誘起構造相転移であり、数値シミュレーションによってN(I)相に光でI(N)相をドメイン注入するダイナミクスを考察した。また、スピン転移では、多フォノン放出によって無輻射遷移する過程と光励起過程との競合によって、閾値が生じることを理論的に明らかにし、実験結果を微視的立場から解析することができた。ひとつの単位胞(サイト)の電子励起状態は電子-格子相互作用によって、ある格子歪みを伴った準安定状態に一旦緩和するが、その際に近接サイトの格子歪みを誘発する。この微視的過程が協力しあってどのようなダイナミックスを経て、結晶全体の格子歪み状態すなわち構造変化した状態に移り変わるのかを明らかにするために、本年度は、最も単純な1次元局在電子-格子系を考察した。各サイトに局在した2準位電子が格子歪みと相互作用する系をモデル化し、光励起によって生成された局所的励起状態のエネルギー緩和と時空間伝搬過程とを数値シミュレーションによって追跡した。本モデルは、ユニットセル(分子)内の電子トランスファーを含み、非断熱遷移と断熱遷移とを自然な形で取り入れることができる。また、自然放出を伴う光過程と有限温度での熱過程との競合を議論するのに適している。本年度は特に、断熱断熱遷移のみが支配的なパラメータ領域で、励起光が弱い極限(1サイト励起極限)を詳しく調べ、格子歪み間結合強度と相互作用距離との空間上での「相図」を得た。結合強度が弱い場合は、励起された1サイトのみが局所構造変化を起こした状態が準安定であるのに対し、結合強度が強くしかも長距離力の場合は、すべて元の状態に戻ってしまうことが明らかになった。ドミノ倒し効果によって大域的構造転移が生じるのは、相互作用距離が短距離で、ある程度強結合の場合のみに限られる。また、古典的核生成理論をキンク-反キンクソリトン対生成のダイナミクスに適用し、転移時間や空間ダイナミクスを数値的に明らかにした。運動学的スピン模型へのマップや現象論的モデルによる解析も行っている。来年度は、多サイト励起下での時空間ダイナミクスの解析と併せて、非断熱遷移の効果と核生成初期過における量子ゆらぎの効果とを明らかにし、微視的から巨視的あるいは量子的から古典的状態への動的クロスオーバーを考察する予定である。
ハイパースペクトル画像のための反射率画像推定法の確立と画像復元への応用

照明光源に依存しないシーンの分光反射率情報を画像として保存すること(反射率画像の推定)は,デジタルアーカイブや医療技術の発展において重要な課題である.しかしスペクトル分解能の高いハイパースペクトル(HS)画像の反射率画像推定技術は未だ確立されていない.その主な要因として, HS画像を取得する際の光量不足に起因するセンサノイズや焦点ボケ,黒潰れによる画質劣化が挙げられる.本研究では,凸最適化問題およびスパースコーディングを駆使し多重画像から高品質画像を復元する多重画像統合手法を確立した.平成28年度の研究成果は以下の通りである.1.多重画像を用いた画像復元:一般のイメージセンサでは解析に耐えうる高品質画像の取得が難しい.さらに,ハイパースペクトル(HS)画像の取得では非常に狭い帯域のスペクトル画像を取得する必要があり露光量不足により生じるノイズが問題となる.ここではノイズ除去と色転送を実現する補助画像を用いた画像復元手法を提案した.具体的には劣化した入力画像に補助画像の特徴を転送する問題を凸最適化問題として定式化し,さらに計算効率の高い解法アルゴリズムを提案することで,既存の画像復元手法に比べ高速かつ高品質な画像復元を達成することを実験により確認した.さらに,多重露光画像を用いたノイズ除去手法についても検討を行い,既存のノイズ除去手法と比べロバストなノイズ除去手法を提案した.2.多重画像統合による高解像度距離画像復元:高品質な反射率画像推定を実現するためにはシーンの距離画像を復元し解析する必要がある.ステレオ画像や多焦点画像など複数枚の画像を利用することで,比較的容易に距離画像を復元することが可能である.ここでは多焦点画像を用いた方法に着目し,焦点位置と露光時間を変えて撮影した多重露光画像から距離画像を復元する方法について検討を行った.さらに,全焦点画像生成に応用しその有効性を実験により確認した.上記の研究成果に対して積極的に対外発表を行った.研究成果1についてまとめた論文が画像処理のトップジャーナルである国際学術論文誌IEEE Transactions on Image Processingに採録され,さらにもう二件国際学術論文誌への投稿を予定している.また研究成果2についてまとめた論文が電子情報通信学会論文誌Dに採録された.研究開発を進める過程でセンサーノイズ除去が不可欠であると判断し,若干軌道修正し,多重画像を用いた画像復元に関する研究を重点的に行なった.また,多焦点画像解析に基づく距離画像生成手法に関して検討を行い,概ね従来の目的を達成した.平成29年度の研究成果は以下の通りである.1.アーティファクトにロバストな画像復元手法の開発と画像成分分離への応用:解析に耐えうる高品質ハイパースペクトル(HS)画像を取得するためには,露光量不足・過多により生じるランダム/インパルスノイズや黒潰れなどの画像劣化を補正する必要がある.そこで,マルチスケール画像分解に基づく多重画像統合法を提案し,ランダムノイズやインパルスノイズが混在する多重画像から鮮明画像の復元を実現した.また反射率画像を高精度に抽出するために不可欠な画像平滑化に基づく構造成分の抽出手法を提案した.さらに,ガラス越しの撮影で生じる不要な映り込みの除去や画像の視認性を向上するためのコントラスト強調へ応用し,主要な画像成分分離問題においてその有効性を確認した.2.重複構造の非一様グループL0ノルムを用いたスパースコーディング:滑らかな構造を有する信号や画像データは,それらを分解して得られる基底群から適切に選んだ少ない基底の線形和で近似的に表現できることが知られている.一方, HS画像は狭帯域のスペクトル情報を画像として保存しているため,局所領域において隣接バンド間の相関が非常に強くなると予想される.そこでこの特性をスパースコーディングにより適切に取り扱うためには,重複構造の非一様なグループ化を考慮する必要がある.そこで重複構造の非一様グループL0ノルム正則化を考案し,数値的に安定した解法アルゴリズムを提案した.さらにスパースFIRフィルタ設計に応用しその有効性を確認した.照明光源に依存しないシーンの分光反射率情報を画像として保存すること(反射率画像の推定)は,デジタルアーカイブや医療技術の発展において重要な課題である.しかしスペクトル分解能の高いハイパースペクトル(HS)画像の反射率画像推定技術は未だ確立されていない.その主な要因として, HS画像を取得する際の光量不足に起因するセンサノイズや焦点ボケ,黒潰れによる画質劣化が挙げられる.本研究では,凸最適化問題およびスパースコーディングを駆使し多重画像から高品質画像を復元する多重画像統合手法を確立した.【現在までの進捗状況】の記載の通り,本研究は概ね順調に進展している.従って, 2年目の研究では予定通り,凸最適化によるHS画像のための反射率画像推定法の開発を進めていく.また,解析結果を踏まえ,提案手法を有色/混合色光源下における反射率画像推定及びホワイトバランス補正などの実用的な問題への応用を検討する.29年度が最終年度であるため、記入しない。画像処理,信号処理29年度が最終年度であるため、記入しない。
金属イオンの結合によりαヘリックス形成を誘起するプリオンペプチドに関する研究

プリオン蛋白質は約200アミノ酸残基からなる膜結合蛋白質であり、正常な状態でも特に脳内に多く存在する(細胞型プリオン蛋白質;PrP^C)。PrP^C遺伝子の欠損により脳内の銅イオン量が顕著に減少することから、PrP^Cは銅イオンの結合、運搬、および体内分布の調節に関与すると考えられる。蛋白質のアミノ末端に近い領域には、オクタペプチド(PHGGGWGQ)が規則正しく4回繰り返し現れ、この領域が銅イオンの結合部位となる。一方、プリオン病の原因となるのはPrP^Cではなく、PrP^Cが2次構造転移して生じる病原型プリオン蛋白質(PrP^<S_C>)であると考えられている。前者がαヘリックスに富む構造を取るのに対して、後者ではβシートの含量が高い。βシートの形成によりPrP^<S_C>は分子間で会合してアミロイド線維となり、細胞毒性を示す。本研究は、オクタペプチドと銅イオンの結合様式、および結合特性を分光手法を用いて解析することにより、プリオン蛋白質の機能と病原性の分子メカニズムを明らかにすることを目的とした。本研究では、第一に、ヒスチジンと金属の結合のマーカーラマンバンドの探索を行った。プリオン蛋白質と銅イオンの結合にはオクタペプチド繰り返し領域のヒスチジン残基が重要な役割を持つと考えられるが、ヒスチジンと金属の結合を実験的に確認する簡易な方法はこれまで知られていなかった。種々のヒスチジンの金属錯体のラマンスペクトルを測定し、それらを解析した結果、ヒスチジン-金属結合の有用なマーカーバンドを見出すことに成功した。第二に、プリオン蛋白質の銅イオン結合と機能または病原性との関係について検討した。オクタペプチドと銅イオンの結合様式は溶液のpHに依存して様々に変化することが明らかとなり、このことがプリオン蛋白質による脳内銅イオン濃度の制御や蛋白質の病原化と関係している可能性を見出した。プリオン蛋白質はヒトのクロイツフェルト・ヤコブ病、ウシ海綿状脳症(狂牛病)などの致死性の神経変性疾患の原因となることが知られている。この本来の機能的役割は不明であるが、最近、プリオン蛋白質が銅結合蛋白質であり、脳神経細胞の高い銅(II)レベルの維持に関与していることが明らかにされた。本研究はプリオン蛋白質の機能と病原性メカニズムを解明することを目的として、銅結合領域であるアミノ末端領域のPHGGGWGQオクタペプチド繰り返し配列の構造と性質について詳細な検討を行っている。これまでに得られた成果を以下に記す。(1)銅(II)イオン濃度が高い条件下では、繰り返し配列のオクタペプチドユニットに対して各々1個の銅(II)イオンが結合する。しかし、銅濃度の低下につれて、2ユニットに対して銅1個が結合した別の複合体に転移する。これらの状態では、銅複合体形成に関わる配位子の種類と数が異なる。(2)これらの複合体構造は共に隣接ペプチド鎖にαヘリックス構造の形成を誘起する。オクタペプチドと銅(II)の結合はαヘリックスに富む立体構造の安定化に寄与していると考えられるが、以上の結果から低銅(II)イオン濃度下においてもαヘリックス構造を維持するための巧妙な仕組みをオクタペプチド繰り返し配列が持っていることが明らかになった。また、ペプチドと金属の相互作用を解析するために、ヒスチジンのラマンスペクトルに関する基礎的研究も行った。現在、オクタペプチドと銅(II)の複合体のより詳細な構造解析を進めている。
日本語アクセントの平板化に関する実証的研究

最終年度は、漢語複合名詞アクセント(例:末広町、運動会)の平板化に焦点を当てて研究を行った。はじめに漢語複合名詞に関する全体的な調査を行った結果、アクセントの平板化を起こしている度合いが著しい語群が観察されたので、それらを特に重点的に調査した。具体的には「町」「会」「祭」といった漢語複合名詞について、そのアクセントが平板化を起こしているかどうか、起こしているとすればその要因はどういったものなのかを調査・分析した。調査の結果、「町」「会」「祭」という漢語複合名詞のアクセントは、高年層から若年層へと世代が下るにつれて平板化を起こしていることが明らかになった。ただ、これらの語群のアクセントの平板化には、話者の世代という言語外的要因以上に、言語内的要因(言語構造的要因)が大きく影響を及ぼしていることも統計的に明らかになった。具体的に述べると、前部要素(「末広町」の「末広」、「運動会」の「運動」)が3モーラである場合は4モーラである場合と比較してアクセントの平板化の進行具合が早く、また、2モーラや5モーラ以上である場合はアクセントの平板化は起こらないが明らかになった。さらに、前部要素の末尾の音節構造が重音節の場合は軽音節の場合と比較して、アクセントの平板化の進行が遅いことも明らかになった。これらの結果は、アクセントの平板化という言語変化現象は、ただ単に「若者」が引き起こしているのではなく、言語構造そのものにも大きな原因がある、すなわち、アクセントの平板化を起こしやすい語と起こしにくい語がそもそも存在しているということを示唆している。この結果は、アクセントの平板化の原因として言語外的要因のみを重点的に扱ってきた従来の研究に対して一石を投じるものである。平成23年度の研究実績としては主なものとして、外来語複合名詞アクセントの平板化に関する研究成果の発表と、東京方言話者に対する漢語複合名詞アクセントの発話調査の実施が挙げられる。研究実施計画では、23年度中に外来語複合名詞アクセントの平板化に関する調査を終える予定であったので、それと照らし合わせると少し早いペースで研究は進んでいると言える。外来語複合名詞アクセントに関する調査では、まず、若年層を中心としてアクセントの平板化が確かに進行していることが確認された。しかし、若年層の発話であればどのような外来語複合名詞でも一律にアクセントの平板化が進行するわけではないことも明らかになった。具体的には、語末が撥音「ん」である外来語複合名詞(例:フランスパン)は平板化が進行しているが、語末が長音「ー」である語(例:カクテルバー)は、たとえ若年層の発話であっても平板化は観察されない(平板型アクセントで発音されるようになることはない)。これこそがアクセントの平板化に関わる言語内的要因(言語構造的要因)であり、その影響力は、年齢といった言語外的要因(社会的要因)よりも大きいことも確認された。この発見は、アクセントの平板化という言語変化現象を言語外的要因にのみ重きを置いて分析してきた先行研究に対し、一石を投じるものである。漢語複合名詞アクセントの平板化に関する発話調査では、まず、全ての語が一律にアクセントの平板化を起こしているのではなく、特定の後部要素を持つ漢語複合名詞においてのみ平板化が顕著に観察されることが明らかになった。具体的には、「町」「会」「祭」などを後部要素とする複合名詞においてアクセントの平板化は顕著に観察される(例:末広町、連絡会、文化祭)。今後はこれらのような語のアクセントを集中的に調査して、そこに関わる言語内的要因を明らかにしていく。外来語複合名詞アクセントに関する発話調査が当初の計画より早く終了したのが、研究の進捗状況を順調なものとしている。

そのおかけで、外来語複合名詞アクセントの平板化に関する研究成果をいち早くまとめることができた。また得られた結果も、当初想定していた仮説通りのもの(アクセントの平板化には言語外的要因以上に言語内的要因も大きく影響を及ぼす)であり、その意味においても本研究は順調に進捗していると言える。また、24年度から開始する予定であった漢語複合名詞アクセントの発話調査に23年度中に着手できた。さらに、「町」を後部要素とする複合名詞のアクセントの平板化については24年度6月には国内学会で発表できる段階まで仕上がっている。漢語複合名詞アクセントの平板化に関する調査はその対象とする語数が多いため、外来語のときのように迅速に進まないかもしれないが、現時点では当初の計画よりは進捗していると言っていい。24年度は、当初の計画の通り漢語複合名詞アクセントの平板化の実態を探るべく、発話調査を中心として研究を進捗させる。ただし、23年度中の調査により、漢語複合名詞はアクセントが平板化するものとしないものの差が激しいことが明らかになっており、この事実を踏まえ、ある特定の漢語を後部要素として有する複合名詞に特化して発話調査を進める。具体的には、「町」「会」「祭」を後部要素として有する漢語複合名詞に焦点を当てる(例:末広町、連絡会、文化祭)。これらの語について集中的に調査するだけでも、十分に本研究の目的は遂行できると考える。なぜなら、「町」を後部要素とする複合名詞の調査はすでにほぼ完了しているが、そこにもやはり言語内的要因の干渉が少なからず観察されたからである。すなわち、若年層の発話においても、ある特定の言語構造を有する町名だけがアクセントの平板化の対象となっているのである。また研究成果を随時国内学会、国内専門誌において発表していく。具体的には、6月に開催される日本言語学会全国大会での口頭発表、8月に開催される音韻論フォーラム2012での口頭発表、『音韻研究』『音声研究』『国立国語研究所論集』への論文投稿を予定している。23年度は支出が少なかったが、取りも直さずそれは統計ソフトをまだ必要とする段階ではなかったためそれらの購入を控えたこと、書籍の購入を控えていたこと、以上の2点による。次年度は、23年度および24年度の調査で明らかになったアクセントの平板化に関わる要因間の影響力の差を統計的に分析する必要が出てくるため、当初の計画の通り統計処理ソフト(SPSS)を購入する。また、アクセントおよび言語変化に関する知識を深め、研究成果をより実りあるものとするため、関連書籍の充実を図る。また、アクセントの知覚の方面から平板化に関する知見を得られる可能性も出てきたため、その研究に必要な器具を新たに購入する必要もある。さらに、次年度は学会で発表する機会が増えるため、23年度よりも研究費の多くを旅費に充当していきたいと考えている。
神経特異的発現蛍光物質を用いた術中自律神経同定法の開発

本研究の目的は直腸手術における骨盤内神経の同定を確実にすることで同手術において頻度の高い合併症である神経損傷を予防し手術成績を向上することであり、腹腔鏡下術中自律神経同定法を開発し、臨床応用を目指している。神経同定方法には神経特異的ペプチドや神経成長因子を蛍光標識し、適切な波長にて蛍光観察する方法などの選択肢がある。これまでに、脳科学の研究分野では神経細胞を生きたまま標識できる蛍光プローブが数々開発されており、実験動物やヒトの初代培養神経細胞を固定処理せずに生きたまま標識可能な膜透過性蛍光プローブ等が市販されている。これらの有用性および安全性が確認されれば、術中に神経を可視化することにより神経損傷を未然に防ぐことが可能である。初年度の研究としては、手術にて切除されたヒト大腸切除標本を用いて、術中に神経組織を同定することを想定して、蛍光標識による神経組織の可視化を試みた。古典的には、病理組織標本における神経特異的な染色方法として、神経細胞の粗面小胞体を染めるニッスル染色、髄鞘を染めるルクソールファストブルー染色、アストラサイトの突起を染めるホルツァー染色などが知られている。in vivoでの神経組織観察に先立ち、ex vivoでの古典的な染色法による神経組織の同定法を確立すべく検討を行った。ex vivo実験における神経組織については当教室にて準備できる大腸切除標本を用いて、その腸管壁内神経叢をターゲットとすることとした。また、神経特異的ペプチドや成長因子をターゲットとした免疫染色法についても検討した結果、抗ニューロフィラメント抗体および蛍光標識された2次抗体を用いて、腸管壁内神経叢を蛍光標識することに成功した。神経同定の方法として、神経細胞に特異的に発現している中間径フィラメントであるニューロフィラメントをターゲットとした蛍光免疫染色法により、ex vivoにおいて腸管壁内神経細胞叢の可視化に成功した。直腸手術における骨盤内神経の可視化を最終目標とする本研究において、腸管の蠕動運動を司る自律神経の可視化に成功したことは本年度の大きな成果である。ex vivoでの研究により神経特異的な細胞内分子からの蛍光シグナルを間接的に得ることにより、神経組織の同定が得られれば、これをin vivo研究にて証明する予定である。当教室ではin vivo研究のための施設設備はそろっており、マウスだけでなくブタなど大型動物を用いて腹腔内を蛍光イメージングにて観察することにより、非神経組織とは明確に区別された腹腔内自律神経(迷走神経、骨盤神経叢)をその場で観察される蛍光画像のコントラストによって同定する。ニッスル染色やルクソールファストブルー染色、あるいは抗ニューロフィラメント抗体法に最も観察に適した条件を検討し、判別された組織を病理学的にも確認する。また、腸管壁内の神経叢を同定するこの方法は直腸手術における骨盤神経の同定につながるだけでなく、Hirschsprung病における正常腸管と無神経節腸管の境界を同定し、同疾患に対する腸管切除の際の切除範囲の同定にも有用となりうる。これには腸管壁における蛍光イメージングの感度を十分に高める必要があり、ex vivoでの腸管壁内神経叢同定法も継続して行っていく予定である。

当教室ではin vivo研究のための施設設備はそろっており、マウスだけでなくブタなど大型動物を用いて腹腔内を蛍光イメージングにて観察することにより、非神経組織とは明確に区別された腹腔内自律神経(迷走神経、骨盤神経叢)をその場で観察される蛍光画像のコントラストによって同定する。ニッスル染色やルクソールファストブルー染色、あるいは抗ニューロフィラメント抗体法に最も観察に適した条件を検討し、判別された組織を病理学的にも確認する。また、腸管壁内の神経叢を同定するこの方法は直腸手術における骨盤神経の同定につながるだけでなく、Hirschsprung病における正常腸管と無神経節腸管の境界を同定し、同疾患に対する腸管切除の際の切除範囲の同定にも有用となりうる。これには腸管壁における蛍光イメージングの感度を十分に高める必要があり、ex vivoでの腸管壁内神経叢同定法も継続して行っていく予定である。
食品の感性的おいしさ表現の見える化～構造破壊に着目した食感発現と風味放出の解析～

本研究は、食品のおいしさの感性表現(クリーミー・濃厚・コク等)を見える化することを目的としている。このような感性表現は、無意識で直感的なトップダウン処理のため具体的に説明しようとすると困難を伴う。感性表現を具体化するためには、食感発現と風味放出を咀嚼の時間軸に沿って意識化し、ボトムアップ解析する必要がある。そこで本研究では、官能評価・物性測定・構造観察・成分定量の手法を用いておいしさの感性表現を見える化する。本年度では原料を単純化したホエイタンパク質-寒天-乳脂肪混合ゲルのモデルゲルを用いた。官能評価の結果、「クリーミー」には「やわらかさ」、「なめらかさ」、「口どけ」、「流れやすさ」が重要と考えられた。「やわらかさ」は破断強度試験における破断応力と負の相関を示した。「なめらかさ」は圧縮破壊時に破片が形成されないゲルで高く評価された。「口どけ」は水中での繰り返し圧縮試験における圧縮時の最大応力と負の相関を示した。「流れやすさ」は動的粘弾性試験のひずみスイープにおける複素粘度(η*)と負の相関傾向を示した。微細構造観察の結果、各ゲルにおいてホエイ・寒天・脂肪が共存して連続相、寒天の球状凝集体が分散相をとる相分離構造が観察された。さらに、圧縮破壊時に生じたメゾスケールの亀裂に違いがみられた。連続相から亀裂を生じたゲルでは連続相ネットワーク強度が低いため、破断応力・複素粘度が低下し、ずり方向の力に対して内部構造を保持できなかったと考えられる。一方、その他のゲルでは複数成分の界面から亀裂が生じた。そのうち、寒天濃度のより高いゲルでは脂肪球と連続相の界面から亀裂が生じるとともに、亀裂の周辺で寒天の球状凝集体がさらに凝集しクラスターを形成していた。以上のように、ホエイタンパク質-寒天-乳脂肪混合ゲルにおいて「クリーミー」食感発現メカニズムを構造的要因から明らかにすることが出来た。感性的な認知レベルのおいしさ表現である「クリーミー・コク・濃厚等」は、食感と風味の両方が関与し、複合的に高次情報処理されたいわゆる認知である。このような感性的表現は多くの場合、無意識で直感的なトップダウン処理のため具体的に説明しようとすると困難を伴う。感性的なおいしい食感表現を具体化するためには、食感発現と風味放出を咀嚼の時間軸に沿って意識化し解析する必要がある。そこで本研究では、官能評価・物性測定・構造観察・成分定量の手法を用いておいしさの感性表現を見える化することを目指している。本年度は認知レベルのおいしさ表現を、知覚レベルで時間軸(時系列)を意識した官能評価と相関付けた。具体的には、アイスクリームのおいしさにとって重要な「口どけ食感」と「濃厚風味」に着目した。食感の発現や風味の放出は食品を咀嚼する過程で時間と共に変化する。この過程で、基本食感3要素(力学的特性、幾何学的特性、水と油脂の特性)と原材料風味の知覚を総合的に判断し、口どけ食感や濃厚風味といったおいしさを認知する。そこで、口どけ食感と濃厚風味について採点法による官能評価を行った。さらに基本食感要素と原材料風味について時間軸を取り入れた時系列官能評価としてTemporal Dominance of Sensations法(TDS法)を別々に行い、その後併せてアイスクリームの口どけ食感と濃厚風味を解析した。アイスクリームの食感では咀嚼前半の油脂と水、力学的感覚の知覚時間が短く、嚥下時刻の早いものを口どけの良い食感と判断していると考えられた。一方、風味の濃厚さに原料風味の種類や持続性は影響せず、食感が変化するタイミングで風味も変化することが濃厚さにプラスに作用することが示唆された。本研究では、『(イ)意識化→(ロ)単純モデル化→(ハ)見える化』の3つのステップで実験を進めている。(イ)「クリーミー」「濃厚」「コク」のようなおいしさの感性表現を口腔内の使用部位と時系列について知覚レベルで官能評価し、感性表現を具体的な咀嚼過程で意識化する。(ロ)適当な機器による破壊モデルを選択し力学特性を測定し、破壊途中の香味放出を定量し、同時に破壊構造を観察し、破壊メカニズムを明らかにする。(ハ)この破壊メカニズムを考慮し、得られた破壊構造と力学特性と香味放出と官能評価の結果を組み合わせ、統計処理して、感性表現を構造と力学特性と香味放出により具体的かつ客観的に見える化する。本年度は(イ)意識化のステップの時間軸を取り入れた官能評価を市販アイスクリームで行った。その成果を学会で以下のように発表した。2016年8月25日-27日日本食品科学工学会第63回大会、基本食感3要素と原材料風味の時系列官能評価によるアイスクリームの口どけ食感と濃厚風味の解析、○林佳絵1,日下舞2,中村卓1 (明治大農・農化1、明治大院農・農化2)以上のように、順調に進捗している。

感性表現を具体化するためには、食感発現と風味放出を咀嚼の時間軸に沿って意識化し、ボトムアップ解析する必要がある。そこで本研究では、官能評価・物性測定・構造観察・成分定量の手法を用いておいしさの感性表現を見える化する。本年度はプリンのおいしさにとって重要な「クリーミー」に着目した。食感の発現や風味の放出は食品を咀嚼破壊する過程で時間と共に変化する。この過程で、基本食感3要素と原材料風味の知覚を総合的に判断し、クリーミーを認知する。そこで、市販プリンと、モデルプリン(具体的には砂糖とミルク・バニラ・エッグの各フレーバーを添加したゼラチンと寒天の混合ゲル)を対象とした。時間軸を意識した各種の官能評価を行った。さらに破壊過程に着目した物性測定、構造観察を行い、官能評価の結果と相関付けることで、ゲル状食品のクリーミーを見える化した。クリーミーには、「適度な粘り」や、「口当たりのなめらかさ(広がりやすさ)」、「舌触りのなめらかさ(構造の細かさ)」といった食感が特に重要であった。「粘り」や「口当たりのなめらかさ」は物性測定から、「舌触りのなめらかさ」は構造観察から明らかにした。さらに、クリーミーの大部分は食感から決定され、風味が加わると、咀嚼後半のクリーミーの持続性が高くなることが明らかとなった。更に、市販プリンのGC-MSによる定性分析の結果、ブルボンバニラの香気成分としてVanillin、牛乳成分の香気成分としてBenzaldehydeが検出され、プリンにおけるクリーミーは、複数の風味が同時に知覚されることで認知され、特にバニラ風味がプリンのクリーミーに関与している可能性が考えられた。本研究では、『(イ)意識化→(ロ)単純モデル化→(ハ)見える化』の3つのステップで実験を進めている。(イ)「クリーミー」のようなおいしさの感性表現を口腔内の使用部位と時系列について知覚レベルで官能評価し、感性表現を具体的な咀嚼過程で意識化する。(ロ)適当な機器による破壊モデルを選択し力学特性を測定し、破壊途中の香味放出を定量し、同時に破壊構造を観察し、破壊メカニズムを明らかにする。(ハ)この破壊メカニズムを考慮し、得られた破壊構造と力学特性と香味放出と官能評価の結果を組み合わせ、統計処理して、感性表現を構造と力学特性と香味放出により具体的かつ客観的に見える化する。本年度は(イ)(ハ)のステップを市販プリンとモデルゲル系の2つの対象で行った。その成果を学会で以下のように発表した。2017年8月28日-30日日本食品科学工学会第64回大会1市販プリンにおける"クリーミー食感"の見える化○佐々木梨紗1、鈴木真人2、日下舞2、中村卓1(1明治大農・農化、2明治大院農・農化)2モデルゲルを用いたおいしさの感性表現である「クリーミー」の見える化〇鈴木真人1、中村卓2(1明治大院農・農化、2明治大農・農化)以上のように、順調に進捗している。本研究は、食品のおいしさの感性表現(クリーミー・濃厚・コク等)を見える化することを目的としている。このような感性表現は、無意識で直感的なトップダウン処理のため具体的に説明しようとすると困難を伴う。
アンチセンスオリゴヌクレオチドを用いる遺伝子発現のイメージング

メッセンジャーRNAに相補的なオリゴヌクレオチド(アンチセンスオリゴヌクレオチド)をガンマ線放出核種で標識し、標的組織のメッセンジャーRNAの画像化を体外診断の可能性を検討した。モデルとしてC-erbB-2がん遺伝子を選び、開始コドンを含む15塩基の配列に対応するアンチセンスオリゴヌクレオチドを用いた。P-32標識オリゴヌクレオチドとC-erbB-2遺伝子をNIH3T3細胞に導入したA4細胞とをインキュベートすることにより、アンチセンスオリゴヌクレオチドの塩基配列に特異的な細胞集積性が示された。ガンマ線放出核種であるIn-111(インディウム)でオリゴヌクレオチドを標識するために5′末端をアミノ化したオリゴヌクレオチドを合成し、キレート剤であるbenzy1-EDTAをオリゴヌクレオチドに導入した。オリゴヌクレオチド1分子あたり、平均0.03個のキレートが結合し、In-111標識後の比放射能は3.7kBg/pmolとなった。In-111標識オリゴヌクレオチドは標識後4日間にわたって安定に使用可能であり、ヒト血清中においても蛋白には結合するものの標識体として安定に存在した。一方、p-32標識オリゴヌクレオチドはヒト血清中において20分でほとんど分解された。A4細胞を皮下に移植したヌードマウスにIn-111標識アンチセンスオリゴヌクレオチドを投与したところ、In-111標識センスオリゴヌクレオチドに比較して約2倍の腫瘍集積性が示された。P-32標識オリゴヌクレオチドではアンチセンス鎖とセンス鎖に体内分布に関して差は見られなかった。今回の検討において、生体内で比較的安定なガンマ線放出核種標識オリゴヌクレオチドを作製することにより、メッセンジャーRNAの体外イメージングの可能性が示された。
葉の窒素代謝ネットワークの転写後制御の解明とその応用

植物の窒素同化は無機態窒素を有機態窒素へと転換する一連の反応であり、地球の窒素循環の中でも重要な地位を占めている。GSとGOGATはその反応を担う重要な酵素であるが、まだその制御は十分には明らかにはなっていない。最近の研究から、ACR11は植物のグルタミン合成酵素(GS)とグルタミン酸合成酵素(GOGAT)の制御因子であり、葉緑体内のグルタミン濃度に応答して、それら酵素の活性を制御していることが明らかになってきた。その制御を明らかにするため、これまで精力的にacr11欠損変異株の解析が行われてきたが、まだその表現型には未解明な点が残されている。申請者は、acr11変異株の特徴的な遊離アミノ酸プロファイルを示すことに着目し、研究を進めている。今年度はacr11欠損変異株と複数の窒素代謝関連遺伝子の変異株との二重変異株を作成し、遊離アミノ酸プロファイルがどのように変化するかを調べることとした。その結果、acr11欠損変異株とアスパラギン合成酵素の変異株の二重変異株の解析から、acr11欠損変異株はGSの活性が弱いことが示唆された。この結果は、先行研究(Osanai et al. 2017)とよく一致するものである。一方で、グルタミン酸脱水素酵素やアスパラギン酸アミノ基転移酵素との二重変異株の遊離アミノ酸プロファイルはacr11欠損変異株の遊離アミノ酸プロファイルとほとんど変わらなかった。これらの結果は、acr11の特徴的な遊離アミノ酸プロファイルはこれら経路の活性化によるものではないことを示唆している。これまでの結果から、ACR11によるGS/GOGATサイクルの制御は、グルタミンやグルタミン酸のみならず、遊離アミノ酸プロファイルの調節に重要であることが明らかになってきた。当研究室内で主要な遊離アミノ酸の信頼性の高い定量が可能になったこと、また多重変異株を作成したことで、1)栽培条件の違いによる、また、2)多重変異株における、遊離アミノ酸プロファイルの変化を高い精度で追いかけられるようになった。その結果、acr11欠損変異株における特徴的な遊離アミノ酸プロファイルに関する従来の仮説は成立しないこと、逆に言えば、これら結果を踏まえた新しい仮説が必要な局面であることが明らかになってきた。また、in plantaの解析から、ACR11はおそらくホモダイマー、もしくはACR12とのヘテロダイマーで機能することを示唆するデータが得られた。これはACT domainを持つ他のタンパク質の先行研究とも矛盾しない。acr11株が特徴的な遊離アミノ酸プロファイルを示す理由を解析するため、単離葉緑体の遊離アミノ酸プロファイルを調べ、葉の遊離アミノ酸プロファイルと比較する予定である。また、様々な生育条件での遊離アミノ酸プロファイルも調べる予定である。これらの結果しだいで、現在の作業仮説の妥当性が明らかになるのではと期待している。植物にとって窒素は主要な栄養素であり、その代謝反応は合成・消費・貯蔵の各経路のバランスを保ちながら厳密に制御されている。しかし、その制御機構の全容は未解明である。申請者は、新規な窒素代謝の制御因子である「ACR11」を見出した。これまでの研究から、ACR11は、1)葉の窒素濃度の変化に応じて、葉の窒素同化(合成)を司るFd-GOGATの蓄積量を制御することで窒素同化経路の活性を制御すること、さらに、2)窒素の貯蔵経路の制御を行うことが明らかになってきた。本研究ではその機構を明らかにすることを目的とする。今年度は、まず、ACR11-Fd-GOGAT複合体の構造を明らかにするため、単粒子解析を試みた。ACR11-Fd-GOGAT複合体をBlue-Native PAGEで分離し、目的のバンドから溶出した。溶出した複合体が解離していないことを確認した後、サンプルを共同研究者に輸送した。現在は単粒子解析の結果待ちの状況である。次に、ACR11が結合している(Fd-GOGAT以外の)タンパク質群を網羅的に同定するため、ACR11にFLAGタグを導入した植物体を材料とし、抗FLAG抗体ビーズを用いてACR11-FLAGタンパク質を含むタンパク質複合体を精製した。精製したタンパク質複合体は、BN-PAGEで分離し、そのゲルを20個のゲルスライスに分離し、全てLC-MS/MS解析を行った。その結果、Fd-GOGATタンパク質以外にもいくつかの窒素代謝に関わる酵素が検出されたため、現在別の手法で検証を行っている。ACR11-Fd-GOGATタンパク質の構造の単粒子解析に関しては、(採択後に見出した)共同研究者に精製サンプルを送付し、解析待ちの状況である。また、ACR11が、グルタミン酸合成経路以外のアミノ酸代謝経路に関与している可能性を考慮し、現在ACR11結合タンパク質の網羅的な同定を試みている。後者に関しては、Fd-GOGAT以外の複数の候補タンパク質が見出され、現在検証中である。検証結果しだいではあるが、これも現時点では期待通りの進捗と言える。最近の研究から、ACR11は植物のグルタミン合成

酵素(GS)とグルタミン酸合成酵素(GOGAT)の制御因子であり、葉緑体内のグルタミン濃度に応答して、それら酵素の活性を制御していることが明らかになってきた。その制御を明らかにするため、これまで精力的にacr11欠損変異株の解析が行われてきたが、まだその表現型には未解明な点が残されている。申請者は、acr11変異株の特徴的な遊離アミノ酸プロファイルを示すことに着目し、研究を進めている。今年度はacr11欠損変異株と複数の窒素代謝関連遺伝子の変異株との二重変異株を作成し、遊離アミノ酸プロファイルがどのように変化するかを調べることとした。その結果、acr11欠損変異株とアスパラギン合成酵素の変異株の二重変異株の解析から、acr11欠損変異株はGSの活性が弱いことが示唆された。この結果は、先行研究(Osanai et al. 2017)とよく一致するものである。一方で、グルタミン酸脱水素酵素やアスパラギン酸アミノ基転移酵素との二重変異株の遊離アミノ酸プロファイルはacr11欠損変異株の遊離アミノ酸プロファイルとほとんど変わらなかった。これらの結果は、acr11の特徴的な遊離アミノ酸プロファイルはこれら経路の活性化によるものではないことを示唆している。これまでの結果から、ACR11によるGS/GOGATサイクルの制御は、グルタミンやグルタミン酸のみならず、遊離アミノ酸プロファイルの調節に重要であることが明らかになってきた。当研究室内で主要な遊離アミノ酸の信頼性の高い定量が可能になったこと、また多重変異株を作成したことで、1)栽培条件の違いによる、また、2)多重変異株における、遊離アミノ酸プロファイルの変化を高い精度で追いかけられるようになった。その結果、acr11欠損変異株における特徴的な遊離アミノ酸プロファイルに関する従来の仮説は成立しないこと、逆に言えば、これら結果を踏まえた新しい仮説が必要な局面であることが明らかになってきた。また、in plantaの解析から、ACR11はおそらくホモダイマー、もしくはACR12とのヘテロダイマーで機能することを示唆するデータが得られた。これはACT domainを持つ他のタンパク質の先行研究とも矛盾しない。今後は、ACR11-Fd-GOGAT複合体の構造解析の結果を待ちながら、ACR11に結合するタンパク質群の同定を進めたい。また、acr11変異株と窒素代謝関連遺伝子の変異株の二重変異株の作成も同時に進めており、ACR11による窒素代謝制御の全体像を明らかにしたいと考えている。acr11株が特徴的な遊離アミノ酸プロファイルを示す理由を解析するため、単離葉緑体の遊離アミノ酸プロファイルを調べ、葉の遊離アミノ酸プロファイルと比較する予定である。また、様々な生育条件での遊離アミノ酸プロファイルも調べる予定である。これらの結果しだいで、現在の作業仮説の妥当性が明らかになるのではと期待している。昨年の地震(北海道胆振東部地震)の停電でフリーザーのサンプルが全て溶けて失われてしまったことにより、実験計画に少し遅れが出たため。
免疫系担当細胞の発生・分化に関与するリンホカイン及びその受容体の解析

(研究目的)本研究は、免疫系担当細胞の発生、分化に関与するリンホカインとその受容体、とりわけB細胞と好酸球の増殖、分化を誘導するIL-5とその受容体系の構造およびシグナル伝達系を解析し、免疫系担当細胞の腫瘍発生機構とその抑制方法を分子レベルで明らかにすることを目的とする。これまでの研究で我々はマウスおよびヒトのIL-5受容体構造を明らかにした。また、IL-5刺激により特異的な細胞内蛋白質のチロシン残基がリン酸化され、このリン酸化がIL-5依存性増殖反応と密接に関連していることを示した。本年度はさらにIL-5のシグナル伝達機構を解明するべく、(a)IL-5受容体(IL-5R)α鎖の細胞内機能部位の同定、(b)IL-5刺激によりチロシン残基のリン酸化を受ける細胞内蛋白質の同定、(c)分泌型IL-5Rα鎖の生体内における意義を解析した。(研究方法と研究成果)(a)細胞内ドメインを全て欠失したIL-5Rα鎖をβ鎖とともに発現させてもIL-5シグナルが伝達されなかった。細胞内プロリン残基に富む領域を欠失した変異α鎖を発現した細胞はIL-5に対する反応性を全く失っていた。また、IL-5の刺激後早期に認められる細胞内蛋白質のチロシンリン酸化およびc-jun、c-fos、c-mycなどの核内初期応答遺伝子群の発現がともに著しく障害されていた。以上よりIL-5Rα鎖で保存されている膜貫通部直下のプロリン残基に富む部分が、IL-5シグナル伝達に重要な働きをしていることが明らかになった。(b)IL-5応答細胞をIL-5で刺激する際Herbimycin Aを添加しチロシンリン酸化を阻害するとIL-5依存性増殖反応は著明に低下した。リン酸化を受ける主要な蛋白質はIL-Rβ鎖Lynキナーゼ、JAKキナーゼ、Vav、Shc、HS1などであった。また、B細胞特異的Btk活性がIL-5の刺激により数倍上昇した。(c)マウスα鎖の染色体遺伝子を単離しその構造を解析したところ、分泌型α鎖は択一的スプライシングで膜貫通部をコードするエクソンが跳ばされることにより生成されることがわかった。(a)マウスIL-5受容体α鎖およびβ鎖をIL-2依存性株化細胞に発現させβ鎖のシグナル伝達における役割を解析した。α鎖とβ鎖をともに発現したトランスフェグタントはIL-5に対する応答性を獲得して増殖したが、α鎖単独あるいはβ鎖単独ではIL-5には応答しなかった。つまりβ鎖がシグナル伝達因子として必須であることがわかる。同じ考え方がヒトIL-5受容体でも成りたつか調べるために、ヒトIL-5受容体の鎖とβ鎖KH97分子をトランスフェクションして調べたところ、やはりα鎖、β鎖をともに発現させた場合にのみIL-5応答性を獲得した。ヒトとマウスのIL-5受容体系の違いは、ヒトIL-5受容体α鎖はそれ単独で高親和性でIL-5と結合できるが、マウスIL-5受容体α鎖は低親和性でしかIL-5と結合できずβ鎖の関与を必要とすることである。いづれの場合もβ鎖はシグナル伝達分子として必須である。(b)IL-5受容体α鎖のシグナル伝達における役割を解析するため、細胞質内を欠失したα鎖遺伝子をトランスフェクトした調べたところ、α鎖を欠失したものと同様、細胞質内を欠失したα鎖はIL-5とは結合できても、IL-5シグナルの伝達はできなかった。このことよりα鎖の細胞質内ドメインがβ鎖との会合や、シグナル伝達系との会合に必須であることがわかった。(c)IL-5応答細胞をIL-5で刺激すると短時間(5分以内)に4種類の異なるタンパク質のチロシン残基のリン酸化がおこる。このリン酸化をHerbimycineで阻害するとIL-5応答性を失うことからチロシン残基のリン酸化がIL-5シグナルの伝達に重要であることがわかった。IL-5受容体β鎖のリン酸化がIL-5シグナルの伝達に重要であるか調べるため、IL-5に応答してβ鎖のリン酸化がおこるか調べた。IL-5利淑後すみやかなリン酸化がみられた。現在その生理的意義を解析するために、変異β鎖を発現させ検討している。

細胞内プロリン残基に富む領域を欠失した変異α鎖を発現した細胞はIL-5に対する反応性を全く失っていた。また、IL-5の刺激後早期に認められる細胞内蛋白質のチロシンリン酸化およびc-jun、c-fos、c-mycなどの核内初期応答遺伝子群の発現がともに著しく障害されていた。以上よりIL-5Rα鎖で保存されている膜貫通部直下のプロリン残基に富む部分が、IL-5シグナル伝達に重要な働きをしていることが明らかになった。(b)IL-5応答細胞をIL-5で刺激する際Herbimycin Aを添加しチロシンリン酸化を阻害するとIL-5依存性増殖反応は著明に低下した。リン酸化を受ける主要な蛋白質はIL-Rβ鎖Lynキナーゼ、JAKキナーゼ、Vav、Shc、HS1などであった。また、B細胞特異的Btk活性がIL-5の刺激により数倍上昇した。(c)マウスα鎖の染色体遺伝子を単離しその構造を解析したところ、分泌型α鎖は択一的スプライシングで膜貫通部をコードするエクソンが跳ばされることにより生成されることがわかった。