hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
プロトカテク酸脱炭酸酵素の活性向上機構の解明と植物バイオマスからのムコン酸生産

本研究では、植物バイオマスから基幹化学品であるcis,cis-ムコン酸(ccMA)を生産するためのボトルネックとされてきたプロトカテク酸脱炭酸酵素(Pdc)の活性化に資するメカニズムを明らかにし、この機能を利用してリグニン由来の芳香族化合物からccMAを生産する微生物株の分子育種を達成した。Pdc活性を向上させるKpdBを発見し、KpdBはflavin prenyltransferaseであり、prenylated FMNがPdcの補酵素であることを明らかにした。またリグニン由来芳香族化合物モデルだけでなく稲わらリグニン由来の芳香族化合物からもccMAを生産できる微生物株を分子育種した。本研究では、脱炭酸活性が向上したプロトカテク酸脱炭酸酵素(Pdc)について活性向上のメカニズムを明らかにし、高活性化Pdcと多様なリグニン系芳香族化合物を分解できるP. putida KT2440株の代謝系を利用して、リグニン系芳香族化合物を原料としたccMA生産に資する微生物株を育種するために、(1)脱炭酸活性が向上した高活性化Pdcの生化学的諸性質の評価と、(2)高活性化Pdcを発現しccMAを蓄積するP. putida組換え体の作出とccMA生産能力評価について、H26年度の計画を実施した。(1)脱炭酸活性が向上した高活性化Pdcの生化学的諸性質の評価:Pdc活性を向上させる遺伝子領域を検討した結果、Phenolic acid decarboxylase(BsdBCD)を構成する3つのサブユニットのうちBsdBと相同性を有する遺伝子(kpdB;4-hydroxybenzoate decarboxylase (KpdBCD)のサブユニットをコードする遺伝子)がPdc活性の向上に必須の領域であり、PdcとKpdBを発現する組換え大腸菌由来の粗酵素液中のPdc活性は、10倍以上向上することを明らかにした。粗酵素液中のPdc活性の最適pHは5.5、最適温度は35°Cであった。この高活性化Pdcを生産する組換え大腸菌の粗酵素液からPdcの精製を試みたが、これまでに報告されてきたPdc同様、粗精製の段階でPdc活性の顕著な失活が確認された。また、DEAEクロマトグラフィーにおいてPdcとKpdBは異なる画分に分画され(異なる塩濃度で溶出され)たことから、PdcとKpdBは複合体を形成しておらず、他のメカニズムによってPdc活性が向上していることが示唆された。(2)高活性化Pdcを発現しccMAを蓄積するP. putida組換え体の作出とccMA生産能力評価:P. putida KT2440株のニトロソグアニジン変異株の中から、PAを代謝できない変異株を選択し、さらにcatBを破壊して、PAだけでなくccMAも代謝できない変異株を作出した。本研究は、脱炭酸活性が向上したプロトカテク酸脱炭酸酵素(Pdc)について、酵素活性向上のメカニズムを明らかにするとともに、高活性化Pdcと多様なリグニン系芳香族化合物を分解できるPseudomonas putida KT2440株の代謝系を利用したccMA生産微生物株を育種することを目的としている。H26年度に引き続き、(1)脱炭酸活性が向上した高活性化Pdcの生化学的諸性質の評価と、(2)高活性化Pdcを発現しccMAを蓄積するP. putida組換え体の作出とccMA生産能力評価について、H27年度の計画を実施した。(1)脱炭酸活性が向上した高活性化Pdcの生化学的諸性質の評価:高活性化Pdcの酵素活性は4°Cで24時間経過した後も80%以上保持されたが、透析処理(MWCO 3,500、4°C、16時間)により、10%以下に低下した。非組換え大腸菌の粗酵素液を限外濾過(MWCO 3,000)して調製した濾液の添加は、10%以下に低下したPdc活性をわずかではあるが有意に回復したことから、分子量3,000以下の低分子化合物がPdc活性に要求されることが示唆された。(1)脱炭酸活性が向上した高活性化Pdcの生化学的諸性質の評価これまでに明らかにされていなかったPdcの生化学的性質を明らかにした。しかしPdcは不安定な補因子を必要とする酵素であったため、精製酵素の構造解析には至らなかった。(2)高活性化Pdcを発現しccMAを蓄積するP. putida組換え体の作出とccMA生産能力評価当初計画通り遂行し、リグニン系芳香族化合物であるvanillicacidから理論収率でccMAを生産できる微生物株の作出を達成した。cis,cis-ムコン酸(ccMA)は幅広い用途展開が可能な基幹化学品であるので,植物バイオマスを原料としたccMA生産が検討されてきたが,プロトカテク酸脱炭酸酵素(Pdc)反応がボトルネックであり,その高活性化が求められてきた。本研究ではまずKpdBタンパク質がPdc活性を向上させることを発見し,解析を進めた結果,KpdBがフラビンプレニルトランスフェラーゼであり,プレニル化フラビンモノヌクレオチドがPdcの補酵素として利用されることを明らかにした。またPdc活性の最適pHは5.5,最適温度は35°Cであり,プロトカテク酸以外に3-O-メチルガリック酸,ガリック酸に脱炭酸活性を示すこと,4-ヒドロキシ安息香酸,バニリン酸,シリンガ酸,4-ヒドロキシ桂皮酸,フェルラ酸,シナピン酸に対しては脱炭酸活性を示さないという特徴を明らかにした。

そして,Protocatechuate 3,4-dioxygenase, ccMAcycloisomeraseを破壊した株を作成し,Pdc,KpdB,さらにvanillate O-demethylase,4-hydroxybenzoate hydroxylase,catechol1,2-dioxygenaseを発現させることで,4-ヒドロキシ桂皮酸,フェルラ酸,バニリン酸,4-ヒドロキシ安息香酸から,95%以上の収率でccMAを生産できること,また稲わらをアルカリ加水分解して得られたリグニン由来の芳香族化合物からもccMAを生産できることを明らかにした。本研究によって,植物バイオマスから基幹化学品であるccMAを生産するためのボトルネックとされてきたPdcの活性化に資するメカニズムを明らかにし,また,この機能を利用してリグニン由来の芳香族化合物からccMAを生産できる微生物株の分子育種を達成した。本研究では、植物バイオマスから基幹化学品であるcis,cis-ムコン酸(ccMA)を生産するためのボトルネックとされてきたプロトカテク酸脱炭酸酵素(Pdc)の活性化に資するメカニズムを明らかにし、この機能を利用してリグニン由来の芳香族化合物からccMAを生産する微生物株の分子育種を達成した。Pdc活性を向上させるKpdBを発見し、KpdBはflavin prenyltransferaseであり、prenylated FMNがPdcの補酵素であることを明らかにした。またリグニン由来芳香族化合物モデルだけでなく稲わらリグニン由来の芳香族化合物からもccMAを生産できる微生物株を分子育種した。(1)脱炭酸活性が向上した高活性化Pdcの生化学的諸性質の評価精製過程においてPdc活性の急激な失活が観察されたので、当初計画の対応通り、粗酵素液を用いて高活性化Pdcの評価を達成した。しかし十分な活性を保持した状態で高活性化Pdcの精製には至らなかったので、構造解析は保留した。(2)高活性化Pdcを発現しccMAを蓄積するP. putida組換え体の作出とccMA生産能力評価当初計画の通り、PAとccMAを代謝できない変異株の作出を達成した。H28年度は最終年度である。Pdc活性に要求される補因子について同定に向けた取組みは継続して実施するが、その不安定性から結論の取得に時間を要することが予想できる。そこで、これまでに明らかにした高活性化Pdcの生化学的性質とこれまでの解析から推測できる反応機構について学術論文への投稿を優先して進める。また、H27年度までに作出したccMA生産微生物株について、計画通り多様なリグニン系芳香族化合物からccMAを生産する能力の評価を進めていくとともに、予定通り、温度感受性muconate cycloisomeraseの作出に取組む。応用微生物学(1)脱炭酸活性が向上した高活性化Pdcの生化学的諸性質の評価当初計画通り、引き続き高活性化Pdc反応の諸性質解析を進める。特に精製酵素を調製して反応機構を解明を進める。26年度の取り組みにおいて、高活性化Pdcを発現する大腸菌粗酵素液は、4°Cで24時間経過しても80%以上のPdc活性を保持していることを見出した。従来の報告からは精製過程におけるPdc活性の失活は酵素の不安定性によるものと考えられたが、検討の結果から精製過程の失活はPdcの不安定性に起因するものではなく、補因子の遊離によるものと考えることができる。
三叉神経における炎症反応の神経傷害性疼痛への関与

三叉神経領域の感覚異常発現に末梢の神経炎が関与していることが考えられる。本プロジェクトでは末梢神経に炎症のみを生じさせるモデルの作成のため、操作の容易な坐骨神経に関して、物理的損傷を全く伴わない,神経炎のみを生じるモデルを作成した。免疫組織化学的手法により、本モデルにおいては神経損傷マーカーであるATF3が、知覚神経節の中で小型細胞中心に発現が観察された。これは純粋な炎症反応によっては、無髄のc-繊維をもつ小型細胞の方が損傷を受けやすいことを示している。電顕写真による検索を行ったが、無髄の神経において大きな変性像が観察された。さらにより末梢に疼痛刺激を与えて細胞体のおける反応性を、リン酸化ERKを用いて検索すると、神経炎モデルにおいては有意にリン酸化ERKの反応が低下しており、さらに反応が残存するのはATF3を発現していないsparedneuronsであることがわかった。上記の神経炎のみを生じさせるモデルの疾痛行動を詳細に検討した結果、その閾値には変化がないことが明らかとなった。その結果、純粋な炎症のみでは特に小型細胞の障害のみでは疼痛行動、閾値には変化がなく、有髄細胞の障害が痛みの閾値の変化に重要である可能性が明らかとなった。三叉神経領域において疼痛伝達に関与する可能性のある分子として、TRPA1、TRPV1、TRPM8の三叉神経節における発現を詳細に検討する研究も進めた。その結果、口腔内を支配する第3枝領域でTRPA1分子の発現が明らかに、他の部位に比べて高いことがわかり、その機能との関連を示唆する結果であった。抜歯,インプラント埋入,下顎の伝達麻酔などの歯科処置に際して神経損傷を生じ,hyperalgesiaやallodyniaなどの感覚異常が惹起されることがあるが,この感覚異常発現に末梢の神経炎が関与していることが考えられる。近年,坐骨神経の神経炎モデルで痛覚異常が発現し,TNFやIL-1などのサイトカインが関与していることが報告されている。末梢神経損傷後,神経節あるいは脊髄でsatellite cellやmicrogliaの活性化が報告されており,gliaの活性化が神経傷害性疼痛に関与していることが示唆されている。本年度は、まず末梢神経に炎症のみを生じさせるモデルの作成のため、操作の容易な坐骨神経に関して、物理的損傷を全く伴わない、神経炎のみを生じるモデルを作成した。さらにより末梢に疼痛刺激を与えて細胞体のおける反応性を、リン酸化ERKを用いて検索すると、神経炎モデルにおいては有意にリン酸化ERKの反応が低下しており、さらに反応が残存するのはATF3を発現していないspared neuronsであることがわかった。本結果は現在投稿中であり、このデータを元に三叉神経痛モデルの作成に取りかかっている。

本年度は、まず末梢神経に炎症のみを生じさせるモデルの作成のため、操作の容易な坐骨神経に関して、物理的損傷を全く伴わない,神経炎のみを生じるモデルを作成した。免疫組織化学的手法により、本モデルにおいては神経損傷マーカーであるATF3が、知覚神経節の中で小型細胞中心に発現が観察された。これは純粋な炎症反応によっては、無髄のc-繊維をもつ小型細胞の方が損傷を受けやすいもとを示している。電顕写真による検索を行ったが、無髄の神経において大きな変性像が観察された。さらにより末梢に疼痛刺激を与えて細胞体のおける反応性を、リン酸化ERKを用いて検索すると、神経炎モデルにおいては有意にリン酸化ERKの反応が低下しており、さらに反応が残存するのはATF3を発現していないspared neuronsであることがわかった。上記の神経炎のみを生じさせるモデルの疼痛行動を詳細に検討した結果、その閾値には変化がないことが明らかとなった。その結果、純粋な炎症のみでは特に小型細胞の障害のみでは疼痛行動、閾値には変化がなく、有髄細胞の障害が痛みの閾値の変化に重要である可能性が明らかとなった。
水素結合型有機誘電物質における強誘電性光制御の理論

本計画では、1.クロコン酸結晶における光誘起強誘電消失、および、2.分子性結晶α-(BEDT-TTF)2I3の強誘電分極決定について研究を行った。1については、クラスターを用いた量子化学的手法で扱い、主要光学遷移に励起を行った場合に約10分子相当の分極反転がエネルギー的に可能なことが分かった。また、そのような分極反転の経路を明らかにした。2については、スピン分極の有る解と無い解の両方を用いて評価を行い、前者が実験に近い分極の方向を与えることが分かった。一方、後者においてはいわゆるディラック電子系の特徴が現れ、その場合の分極値決定に新しい技巧を考案し、実際に精度良く値を決めることに成功した。水素結合型有機強誘電物質クロコン酸結晶における光誘起強誘電消失の現象を解明するために理論的な準備を進めている。25年度は特に以下のことを行った。まず、観測されている光学伝導度スペクトルを理解するために、従来の1分子計算を拡張し、5分子、7分子クラスターにおける第一原理計算(非経験的分子軌道計算ソフトウェアGaussian09を用いた、局在基底および時間依存密度汎関数法に基づく計算)を行った。その結果、1分子の場合よりも観測されたスペクトルにより近い結果が得られ、クラスター計算の有用性を確認した。その一方で、1分子の計算において得た励起状態特性は定性的には同じであることを確認し、これまでの予想、すなわち、電子遷移をトリガーとして水素原子の再配置が起き得る、はやはり有望であることがあらためて分かった。また、25年度中に、実験サイドでテラヘルツ光誘起のポンプ・プローブ実験が新たに行われた。それによるとテラヘルツ光照射下で有意なピークシフトが観測されており、テラヘルツ光はある意味スタティックな電場印加と見なすことが出来るので、本系における強誘電性と関係させると大変興味深い。そこで、我々も静的な電場を5分子クラスターにかけた計算を行った。その結果、電場の一次に比例するピークシフトを見出し、またそのシフトの絶対値は実験における領域に外挿すると実験値とほぼコンシステントであることが分かった。この事は、やはりこの系における低エネルギー光励起,すなわち、電子自由度と誘電性の密接なつながりを示しており我々の方向性の正しさを示唆してる。当初の予定通り、まず、光励起後の強誘電消失現象を理解するために基底・励起状態の断熱的ポテンシャル面の解析を行った。特に今回は、主としてにプロトンを結合軸方向に動かし、それらを主要な自由度として扱った。その際、そのままの条件で行うと、クラスター計算故に人為的な巨視的電場がかかってしまい、結果に影響を与える。そこで、そのような人為的な電場を打ち消すべく反対向きの電場を与えたところ、まずフランクコンドン状態でバンド計算と定量的にも整合するバンドギャップを得ることが出来るようになった。そのような条件下のクロコン酸5分子からなる系で、まず、中央分子のすぐ隣の2個のプロトンを変位させたところ、中央分子に光生成された電子・正孔対が両隣の分子にそれぞれ移動し、電子正孔の分離が緩和として起きえることを見出した。その緩和エネルギーは非常に大きく、ほとんど基底状態のポテンシャル面と接する,つまり、ギャップレスになる程度である。次に9分子系においてさらにその周りの2つのプロトンを変位させたところ、1次元的なドメイン形成の場合は比較的生成エネルギーが少なく起こりやすいが、2次元的なドメインの場合は生成エネルギーがかなり高く、結果起こりにくいという予想が得られた。次に、バンド計算を用いてクロコン酸結晶の強誘電分極の値のベリー位相による評価を行った。結果として、先行研究とほぼ同様の結果を得た。また、さらに我々が考案した手法で分極の運動空間分布を求めたところ特に目立った異常性のないことも確認できた。本年度は、まず、主にクロコン酸結晶の多層性について考察を行った。特に、2層、3層の場合について、前年同様の断熱的ポテンシャル面解析を行い,多層性があっても励起緩和が主に一層に限定して起きるので、特にこれまでの結果に定性的な変化が現れないことを確認した。次に、これまでの水素原子の動かし方、すなわち、中心クロコン酸分子の両側の水素を同時に動かす、は、励起電子正孔対の両方が緩和過程で分子間遷移をすることを想定していた。しかしながら、バンド計算の分散評価により、ホールの分子間飛び移積分が小さいことが分かったので、励起電子だけ動く、つまり、片側の水素だけが順次動いていくモデルがより現実的という結論を得た。また、それに応じて、対応するポテンシャル面も計算し直した。電気分極の微視的起源を考えるという視点では、擬2次元分子性結晶、α-(BEDT-TTF)2I3の分極について第一原理計算をいて解析を行った。その結果、スピン分極を伴う解と伴わない解で得られる分極ベクトルの方向と絶対値が定性的に異なるという結果を得た。まず、前者については光学応答で得られている結果と定性的に一致する。一方、後者については、いわゆるディラック電子系と密接な関係にあり、その分極ベクトルがディラックコーン周りの特異性と密接な関係があることを見出し,通常生じる収束の困難を解決する処方箋を与えることに成功した。クロコン酸結晶の励起緩和の解析については、予定していた多層性を確かに扱うことが出来、さらにその上で、電子や正孔の分子間移動と言う観点から、より現実的なモデルにブラッシュ・アップすることが出来た。

2次元分子性強誘電体については、予想もしていなかったディラック電子系との関係性が見出され、さらにその上、そこで通常生じる収束の困難を解決することが出来たため。本計画では、1.クロコン酸結晶における光誘起強誘電消失、および、2.分子性結晶α-(BEDT-TTF)2I3の強誘電分極決定について研究を行った。1については、クラスターモデルを用いた量子化学的手法で扱い、主としてプロトン自由度に着目して光励起緩和経路の解析を行った。まず、主要光学遷移(3,5 eV)に励起を行った場合に可能な最大分極反転分子数を基底状態ポテンシャル面形状に基づき評価したところ、約10分子程度の分極反転がエネルギー的に可能なことが分かり、それは実験で得られている数値(15分子)と比較的近く妥当である。次に、観測されている「A.超高速の緩和成分(時定数1 ps以内)」,「B.高速な緩和成分(時定数2 ps程度)」、「C.遅い緩和成分(時定数10 ps以上)」の実体について考察を行った。その結果、Bについては、ポテンシャル面上で途中で励起状態から基底状態に乗り移り障壁無く一様な強誘電状態に戻る成分、Cについては、励起状態のまま成長しプロトンとπ電子間のクーロン引力由来の障壁にトラップされた成分と考えられることが分かった。最後に、Aの由来については本計算からは対応する候補が見つからなかった。おそらくは、本計算で考慮していないプロトンの量子性に関係した成分と考えられ,今後の研究の課題としたい。2については、スピン分極の有る解と無い解の両方を用いて評価を行った。その結果、前者が実験により近い分極の方向を与えることが分かった。一方、後者においてはいわゆるディラック電子系の特徴が現れ、その場合の分極値決定に新しい技巧を考案し、実際に精度良く値を決めることに成功した。また、ハイブリッド型密度汎関数のハートリーフォック成分を断熱パラメータにする分極計算を検討した。1については、クラスターを用いた量子化学的手法で扱い、主要光学遷移に励起を行った場合に約10分子相当の分極反転がエネルギー的に可能なことが分かった。また、そのような分極反転の経路を明らかにした。2については、スピン分極の有る解と無い解の両方を用いて評価を行い、前者が実験に近い分極の方向を与えることが分かった。26年度の主要な研究課題は断熱ポテンシャル面解析であったが、それがかなり進捗し、しかも、予想していなかった大きな緩和が見つかった。またさらに、バンド計算による強誘電分極の評価も成功裏に行えたので、「概ね順調に進展している」と評価できる。水素結合型強誘電体の光緩和については、最近、類似の物質、[H-dppz][HCA]においても大きな光誘起分極変化が観測されているので、それについても理論解析を始める。2次元分子性強誘電体の系については、用いる汎関数を連続的に変化させるなどのより詳しい解析を行い、その物理的意味をより深く理解する。
ラグランジアンファイブレーションの構造

シンプレクティック多様体に入るラグランジアンファイブレーションについて,特異ファイバーの構造を決定した。またラグランジアンファイブレーションを保ったまま変形出来るシンプレクティック多様体がそのモジュライ空間の中で余次元1の族をなすことを示した。さらにシンプレクティック多様体の双有理的な特質の一つを見出した。本研究課題で扱うラグランジアンファイブレーションとはシンプレクティック多様体上のファイバー空間で,一般ファイバーにシンプレクティック形式を制限すると0となるものである.この性質を持つものとして一番簡単なものが小平楕円ファイバー構造であるが,ラグランジアンファイブレーションはこの小平楕円ファイバー空間の高次元への一般化であり,多くの幾何的性質を共有するという作業仮説に基づいて研究を進めている.本年度の成果は大きく二つであり,一つ目はシンプレクティック多様体にラグランジアンファイブレーションが入る十分条件,もう一つはラグランジアンファイブレーションの特異ファイバーの分類である.小平楕円ファイバー空間が存在する十分条件の一つとして楕円曲線が存在すること,ということが知られている.この高次元版を単純に考えると,シンプレクティック多様体がアーベル多様体を含むとき,ラグランジアンファイブレーションが入るか,という問題が考えられるが,これは反例があること,また既約シンプレクティック多様体という特殊なものについては極小モデル予想が成立すれば上記の問題は肯定的に解けることを得た.小平楕円ファイバー空間の特異ファイバーは完全に分類されており,この分類を通して全体の空間の構造を知ることが出来る.この高次元化の第一歩として,ラグランジアンファイブレーションの余次元1の特異ファイバーを完全に分類した.結果としては小平楕円ファイバー空間の特異ファイバーとアーベル多様体の直積を割ったものになっているが.高次元特有の現象として,被約なものが現れることを確認した.また応用として,小平標準公式の弱い形の高次元版を得た.これを強めることが次年度の一つの目標である.今年度は二つの成果を得た。一つはラグランジアンファイブレーションの特異ファイバーの分類、もう一つはシンプレクティック多様体上の双有理射に関する結果である。以下、それぞれの成果についてより具体的に述べる。前者については、本研究課題の目的の一つ、楕円ファイブレーションとラグランジアンファイブレーションの類似性を研究している途中で得られた結果であり、両者の余次元1の点での特異ファイバーに対して期待どおりの類似性が得られた.また、この分類から楕円ファイブレーションに対する標準公式を商次元化することに成功した.この公式を用いて、ラグランジアンファイブレーションの分類ができるのではないか、と予想している。後者については、与えられたシンプレクティック多様体と因子の組に対して、双有理なシンプレクティック多様体で対応する因子が良い数値的性質を持つものが取れることを示した。さらにこれを元にして、Beauville-Bogomolov-Fujiki形式が負であるような有効因子はシンプレクティック多様体上の射影束の構造を持つこと、正であるような有效因子は巨大という幾何的性質を持つこと、そして0であるような有効因子でsemi ampleという性質を持つものはその性質を保ったまま変形できることを示した。特に最後の事実は与えられたラグランジアンファイブレーションがその構造を保ったまま変形できることを意味しており、その構造の解析に役立つものと期待している。なお、前者の結果については論文を投稿中、後者は4月には論文を投稿予定である。本年度はラグランジアンファイブレーションの変形について研究成果を得た。本研究課題ではK3曲面上の楕円ファイブレーションと高次元シンプレクティック多様体上のラグランジアンファイブレーションの類似性を一貫して追求しているが、K3曲面上の楕円ファイブレーションの一つ特徴として、その構造を保ったまま変形出来る、というものがある。より具体的には、K3曲面とその上の楕円ファイブレーションが与えられたとき、母体となるK3曲面の倉西空間のある非特異な超曲面の上に倉西族を制限した場合、その倉西族の上に楕円ファイブレーションの族の構造を入れることが出来る。これをそのまま高次元化すると、シンプレクティック多様体がラグランジアンファイブレーションを持つ場合、母体のシンプレクティック多様体の倉西空間のある非特異な超曲面があり、その上に倉西族を制限したものはラグランジアンファイブレーションの族の構造を持つのではないか、という予想が導かれる。今年度はこの予想がそのままの形で成立することを示した。この結果から、ラグランジアンファイブレーションの構造を調べる際、変形して考えるという手法が使えることがわかった。この結果の応用例として、以下のようなことがあけられる。K3曲面では楕円ファイブレーションの構造を保ったまま変形することで、特異ファイバーが非常に限定されたものしか現れないような楕円ファイブレーションを構成することができ、そこから種々の幾何的不変量を計算するということが行われているが、昨年度のラグランジアンファイブレーションの特異ファイバーの分類結果とあわせて、上記の手法がそっくりそのまま高次元シンプレクティック多様体にも適用出来、その幾何的不変量の計算に役立つことが期待できる。
コンピュータ支援協調作業に基づく電子図書館システム

本研究は平成7年度及び8年度にわたって、コンピュータ支援協調作業に基づく電子図書館システムの研究を行った。電子図書館は大規模のディジタル情報を保持し、計算機ネットワークから利用されるため、従来の図書館とは資料形態及びサービス形態が大きく変化することになる。本研究では、電子図書館には利用者と電子図書館員の直接のコミュニケーションによる協調作業が需要であるという観点から、互いの顔を見たり、声を聞いたりするための画像音声相互同時転送機能および、1つのツールを同時に使用するための画面共有機能を持ったプロトタイプシステムを構築した。また、これら2つの機能を応用した電子図書館利用者環境を構築した。利用者はこの環境上で、電子図書館からの資料の取り込み、資料を利用した文書の作成・編集、WWWブラウザと連動したHTMLのタグ付け、WWWへの情報発信を行える。さらに、電子図書館資料の格納形式は、電子図書館の間の資料交換を容易にするSGMLが有効であると考え、電子図書館のためのDTD設計に関して考察した。本研究によって、電子図書作成、ネットワークレファレンスサービス、ネットワークナビゲーションパイロティング、協調検索、協調翻訳など、従来の図書館にはなかった電子図書館特有の新しいサービスが可能になった。今年度は、オープンシステム・インターネット環境における未来の電子図書館(知識情報センター)の諸業務およびサービスのためのシステム形態を研究し、プロトタイプシステムの設計および構築を目的とした。その結果、電子図書館に格納されるテキスト、画像、音声などいわゆるマルチメディア情報をインターネット環境で流通させ、電子図書館としてサービスを行うためには、高速ネットワーク、ハイビジョン、大容量記憶装置など高性能なハードウエアは必要な要素ではあるが、それだけではサービス機関としての電子図書館を構築するには甚だ不十分であることを改めて認識した。計算機ネットワークを通じて遠隔から電子図書館にアクセスしてくる利用者に対して情報サービスを行うためには、電子図書館員と利用者のコミュニケーションがダイレクトに行われるような環境を提供しなければならないことを痛感した。また、情報へのアクセス、あるいは情報の作成、発信を補助するためのツールは、使い方に不慣れな利用者にも確実に使用できるインタフェースを用意しなければならないことも、見学先の各種ツールを使用してみて実感した。GUIで構築すればよいという単純なものではない。この見学で得た知見をふまえ、現在、アクセスの援助、資料の作成などのサービスを提供するために、CSCW(コンピュータ支援協調作業)機能をもったプロトタイプシステムを設計中である。プロトタイプシステムは、Ethernetで接続した2台のIBMPC互換パーソナルコンピュータ上で構築している。
教員養成教育に基づく教員採用・現職教育の実態と教師教育の連続性に関する総合研究

(1)本研究は,教師教育の連続性実態とその在り方の解明を基本課題とするものであり,同じ共同研究者による教員養成段階での調査研究を基礎としている.各年度の研究課題は次の通りである.第1年次(昭和60年度)-教員採用状況の実態と問題点の解明,第2年次(昭和61年度)-教員研修,とりわけ府県・政令市レベルでの行政研修の実態と問題点の解明,第3年次(昭和62年度)-教員養成段階も含めた教師教育の全体構造,とりわけその連続性実態の解明とそれに基づく教師教育改革の在り方の検討,である.(2)第1年次,第2年次は,教員採用・教員研修の実施者(指導主事等)とその受け手(現職教員及び学生)に対する質問紙調査を中心に研究を進めたが,養成,採用,研修の間で,制度的・内容的な有機的連関が希薄であることが明らかになった.またこれを反映して,実施側と受け手側とにおいて,実態認識や改革志向の乖離が著しいことも明らかとなった.(3)現在,免許状種別の改訂や免許規準の引き上げが養成段階で,方法の「多様化」や緻密化が採用段階で,そして初任者研修制度の創設や行政研修の体系化が研修段階で,教師教育改革の諸側面として進められている.そしてその改革・再編原理は,この3段階を一体的なものとする「連続性」に立っているが,改革の現実を規定するのが採用者数の減少状況における雇用者-行政側の絶対的優位性であり,この「連続性」が教師の連続した成熟化過程,職能成長過程の特質を詳細に捉えたものでなく,「実戦力」重視の技術的志向に傾斜したものであるところに問題を見出すことができる.(4)第3年次の研究では,現在多様に検討・試行されている教師教育改革の在り方を,これまでの調査研究の成果を通して,その連続性の在り方から検討し,もって教師教育の改善・改革に求められる今日的課題性と理論的枠組みを提示した.(1)本研究は,教師教育の連続性実態とその在り方の解明を基本課題とするものであり,同じ共同研究者による教員養成段階での調査研究を基礎としている.各年度の研究課題は次の通りである.第1年次(昭和60年度)-教員採用状況の実態と問題点の解明,第2年次(昭和61年度)-教員研修,とりわけ府県・政令市レベルでの行政研修の実態と問題点の解明,第3年次(昭和62年度)-教員養成段階も含めた教師教育の全体構造,とりわけその連続性実態の解明とそれに基づく教師教育改革の在り方の検討,である.(2)第1年次,第2年次は,教員採用・教員研修の実施者(指導主事等)とその受け手(現職教員及び学生)に対する質問紙調査を中心に研究を進めたが,養成,採用,研修の間で,制度的・内容的な有機的連関が希薄であることが明らかになった.またこれを反映して,実施側と受け手側とにおいて,実態認識や改革志向の乖離が著しいことも明らかとなった.(3)現在,免許状種別の改訂や免許規準の引き上げが養成段階で,方法の「多様化」や緻密化が採用段階で,そして初任者研修制度の創設や行政研修の体系化が研修段階で,教師教育改革の諸側面として進められている.そしてその改革・再編原理は,この3段階を一体的なものとする「連続性」に立っているが,改革の現実を規定するのが採用者数の減少状況における雇用者-行政側の絶対的優位性であり,この「連続性」が教師の連続した成熟化過程,職能成長過程の特質を詳細に捉えたものでなく,「実戦力」重視の技術的志向に傾斜したものであるところに問題を見出すことができる.(4)第3年次の研究では,現在多様に検討・試行されている教師教育改革の在り方を,これまでの調査研究の成果を通して,その連続性の在り方から検討し,もって教師教育の改善・改革に求められる今日的課題性と理論的枠組みを提示した.1.本研究は、教師教育がいかなる諸段階・諸要素をもって、その全体構造を形成しているかを各種調査を通じて分析的に把握し、そのあるべき連続性の解明を最終目的とするものである。そして、これ迄の養成段階・採用段階の解明を踏まえた、現職教育の実態と問題点の解明が本年度の直接的課題であり、このため以下の調査を実施した。(1)事例府県の行政研修の実施状況に関する資料分析(2)全国の都道府県・政令市教育委員会(本庁)及び教育センターの指導主事3000名を対象とする行政研修の実態・評価に関する質問紙調査(3)上記(2)の結果から特色が認められた府県における小中高校教員3000名を対象とする研修の参加実態・評価に関する質問紙調査2.上記諸調査による教員研修の実態と問題点は次のようにまとめられる。(1)行政研修への評価は、実施者側と受容者側とで際立った対照を示している。また指導主事内部でも、より管理的職務の多い本庁勤務者の評価が低く、教員も若年者の評価が総体として低い。(2)指導主事は、教師の職能成長に行政研修が有用と判断しつつも、自己の職能成長にとっては大きな意義を認めないという矛盾的見解を示している。(3)研修の阻害要因として、教師は校務の忙しさを筆頭にあげているが、指導主事はそれほど強く認めていない。(4)研修に対する大学の役割については、両者とも約半数の者が重要としているが、他の要因に比べ高い評価を与えていない。(5)校内研修の評価は高いが、現状の問題点も多いと捉えられている。

3.最終年度たる次年度は、本研究のまとめとして、養成・採用・研修の全体構造をその連続性と断絶性の両面から解明し、教師教育の改革課題について提言していく。
ストレスと圧受容器感度ーその国際比較

本実験の目的は、安静休息時(3分)と比べてストレス負荷時(寒冷昇圧テストおよび精神加算テスト;いずれも直前(3分)ー際中(3分)ー直後(3分)の合計9分ずつ)に、(a).圧受容器の反射感度がどの程度低下するか、また、(b).先年試みたイギリス人と今回の日本人の結果に相異を認めるか、調べることであった。先年のイギリスは若年女性24名であり、今回の我が国は若年男女各10名(合計20名)であったこと、しかも、今回は連続血圧測定装置に故障のあったことが実験後に判明し、データ整理が一部にとどまった(男子6名,女子5名)ことから、統計的検討を加えるまでに至らず、予備的な結果を得た段階である。それでも、(a)の基礎的部分について、A.Steptoe博士とイギリスで試みた実験の結果は、ほぼ再現性のあることが示唆された。すなわち、安静休息時と比べてストレス負荷時に、圧受容器の反射感度は、低下の傾向を示した。しかも、受動的に対処するしかすべのない実冷昇圧テスト時よりも、自ら能動的に対処することを求められる精神加算テスト時に、この低下傾向はいっそう顕著であった。なお、(b)の国際比較部分については、データ件数の少なさにとりわけ問題を残すものの、イギリスで得られた結果とさほど変わらないことが示唆された。いずれにしろ、(a)と(b)の問題は、今後データ件数を増やしながら、統計的検討に集る水準で一定の結論を出したいと考える。また、高血圧家族歴の有無がどのような影響を及ぼすか、将来的には検討を加えたい。
脳慢性低潅流モデルの脳傷害に対する低二酸化炭素血症と麻酔薬の影響に関する研究

ヒトの慢性脳血流低下患者(高齢者や脳血管疾患患者)の良いモデルとなりうるラット慢性脳低潅流モデルを用いて、人工呼吸中の過換気による低二酸化炭素血症がどのような影響を与えるかを調べるとともに、その脳傷害に対する薬物(グルタミン酸NMDA受容体拮抗薬)の保護作用を調べた。雄ウィスターラットを用いてハロタン麻酔下に両側頸動脈結紮を行い、ラット慢性脳低潅流モデルを作成した。結紮2週間後に、ハロタン麻酔下に気管内挿管し人工呼吸を行った。慢性脳低潅流に過換気を行って低二酸化炭素血症(PaCO_2:20-25mmHg)にした群、慢性脳低潅流に正常換気(PaCO_2:35-45mmHg)を行った群、シャム手術に過換気を行った群、シャム手術に正常換気を行った群に分け、さらに非競合性NMDA受容体拮抗薬であるケタミンを過換気前に腹腔内に投与してその効果を調べた。低二酸化炭素血症により、慢性脳低潅流モデルラットおよびシャム手術ラットともに脳血流は低下した。しかし、低二酸化炭素血症によりシャム手術ラットの脳には全く変化は見られなかったが、慢性脳低潅流モデルラットでは、慢性脳低潅流そのものによる白質の希薄化に加えて、線条体に特異的に、さらなる白質の希薄化、神経細胞の減少、アストログリアの増殖を認めた。この線条体に特異的な脳傷害は、あらかじめケタミンを投与しておくとほぼ完全に抑制された。以上の結果より、線条体は認知機能ワーキングメモリーに関与しているため、特にヒトの慢性脳血流低下患者では人工呼吸中の過換気が脳傷害を起こす可能性があること、手術後の譫妄や場合によっては不可逆的認知機能障害の原因と成りうることが示唆された。さらに、このような脳傷害の予防として、臨床使用可能な静脈麻酔薬ケタミンを使用することが有効であることをみいだした。ラット脳慢性低灌流モデルにおける低二酸化炭素血症による脳傷害の評価方法)雄ウィスターラット(250-300g)を用い、ハロタン麻酔下に両側頸動脈結紮を行い、慢性脳低灌流モデルを作成した。結紮2週間後に、ハロタン麻酔下に気管内挿管し、以下の実験を行った。1群:慢性脳低灌流ラットに過換気(PaCO2:20-25mmHg) 2群:慢性脳低灌流ラットに正常換気(PaCO2:35-45mmHg)3群:シャム手術ラット(頸動脈結紮は行わない)に過換気(PaCO2:20-25mmHg) 4群:シャム手術ラットに正常換気(PaCO2:35-45mmHg)14日後に脳スライスを作成し、クリューバー・バーレル染色と免疫組織染色(神経細胞に対してMAP2染色、アストログリアに対してGFAP染色、ミクログリアに対してCD11b染色)を行った。また、レーザードップラー法により脳血流の測定も行った。結果と考察)低二酸化炭素血症により、慢性脳低灌流ラットおよびシャム手術ラットともに脳血流は低下した。低二酸化炭素血症により、シャム手術ラットの脳には変化が無かったが、慢性脳低灌流ラットでは、慢性脳低灌流単独による白質の希薄化に加えて、caudoputamenに特異的に白質の希薄化、神経細胞の減少、アストログリアの増殖を認めた。

慢性脳低灌流ラットは人間の慢性脳血流低下患者(高齢者や脳血管疾患患者)の良いモデルといわれており、またcaudoputamenは認知機能やワーキングメモリーに関与していることより、この結果は、特にこのような患者では人工呼吸中の過換気が脳傷害を起こす可能性があること、術後譫妄や不可逆性の認知障害の原因と成りうることが示唆された。われわれはすでに、ヒトの慢性脳血流低下患者のモデルとなりうるラット慢性脳低灌流モデルにおいて、人工呼吸中の過換気による低二酸化炭素血症により、脳線条体が特異的に傷害を受けることを報告した。今回、この脳傷害にはグルタミン酸受容体サブタイプの一つである、NMDA受容体の関与があるかどうかを、NMIDA受容体拮抗薬ケタミンを用いて調べた。方法)ウイスターラットを用いて、ハロタン麻酔下に両総頚動脈結紮を行い、脳慢性低灌流モデルを作成する。結紮14日後、このラットをハロタン麻酔下に気管内挿管し、麻酔濃度一定となったところで(亜酸化窒素50%、酸素50%、ハロタン1MAC)以下の3群に分けた。(1)慢性低灌流モデルラットに生理的食塩水を腹腔内投与の後、低二酸化炭素血症下(PaCO_2:25-30mmHg)で2時間人工換気する。(2)1群と同様であるが、生食の代わりにケタミン10mg/kgを腹腔内投与した。(3)1群と同様であるが、生食の代わりにケタミン20mg/kgを腹腔内投与した。人工呼吸14日後に脳スライスを作成し、クリューバー・バレラ染色、MAP2とGFAP(glial fibrillary acidic protein)の免疫染色を行い、線条体の傷害を観察した。結果)クリューバー・バレラ染色では、ケタミンの濃度依存性にスコアーの改善が見られた。MAP2の破壊はケタミンにより有意に抑制され、GFAPの増加もケタミンにより有意に減少した。考察)慢性脳低灌流モデルおいて、低二酸化炭素血症による線条体の傷害は、ケタミンによって有意に抑制された。この実験結果は、高齢者など動脈硬化の進行により脳血流が慢性に低下している患者において、人工呼吸中にケタミンを併用することの有用性を示唆している。われわれは今までに、ヒトの慢性脳血流低下モデルであるラット脳慢性低潅流モデルを用いて、人工呼吸による低二酸化炭素血症により線条体が特異的に傷害を受けること、この傷害をNMDA受容体拮抗薬ケタミンが軽減することを見出し報告した。本年度は麻酔薬の違いによって、この低二酸化炭素血症による線条体の神経傷害に違いがあるかどうかを、ハロタン、イソフルラン、セボフルランを用いて調べた。方法)雄ウィスターラットをハロタン麻酔下に両側頚動脈を結紮し、慢性脳低潅流モデルを作成した。結紮2週間後に以下の3群に分けた。1)高濃度ハロタン麻酔下に気管内挿管し、亜酸化窒素50%、酸素50%、ハロタン1MACで人工呼吸を開始する。吸入気の濃度が安定したところで低二酸化炭素血症(PaCO_2:25-30mmHg)にし2時間人工換気をする。2)1群と同じ条件であるがハロタンの代わりにイソフルランを使用する。3)1群と同じ条件であるがセボフルランを使用する。人工呼吸14日後に脳スライスを作成し、クリューバー・バレラ染色とMAP2(microtubles associated protein)とGFAP(glial fibrillary acidic protein)の免疫染色を行い、線条体の神経細胞傷害の程度を観察した。結果)各群間でクリューバー・バレラ染色のスコアー、MAP2の破壊の程度、GFAPの増加ともに有意な差は認められなかった。考察)慢性脳低潅流モデルにおいて、吸入麻酔薬ハロタン、イソフルラン、セボフルランによる神経細胞傷害の程度の差は認められなかった。
留学生受入が国内学生にもたらす教育的インパクトに関する研究：マレーシアを事例に

本研究は、東南アジア域内における留学生の積極的な誘致と受入れをしている国であるマレーシアにおいて、留学生の量的拡大とその国籍の多様化が、国内の学生の教育に対してどのような効果をもたらしているのか、その現状と今後の課題を実証的に検証した。研究成果としては、1マレーシアの高等教育政策、留学生受入・派遣政策、2国内学生と留学生の共修授業に関する現状、3国内学生と留学生が授業内で交流できる意図的仕掛け作り、について明らかにし、検証した。平成26年度は、マレーシアにおける高等教育ならびに留学生受入に関わる政策的動向とマレーシアの国際化に関する先行研究をまとめ、その動向と課題について検討した。また、国内外の学会でお会いしたマレーシアの大学関係者にも聞き取りを行い、現状の把握にもつとめた。その結果、マレーシアの留学生受入は、数的拡大から質的拡充に転換しており、近年ではポスドクや大学院レベルでの留学生獲得によって、研究・教育レベルの質的向上を図っていること、私学は学部レベル、国立、特に研究大学と言われる大学では、大学院レベルでの留学生受入れといったように、留学生の受け入れに違いがあることがわかった。また、本科研費で留学生教育学会に参加し、留学生との協働学習による国内学生への教育的インパクトについての情報収集を行った。留学生との協働学習に関するワークショップにおいて、協働授業を通じて実践研究を行っている国内の研究者と意見交換を行った。ワークショップでの意見交換で分かったのは、協働授業における教育成果の可視化、理論は日本国内ではまだ発展途上であり、留学生と国内学生を一緒のクラスで授業を行うだけでは教育成果は見込まれず、教員が授業を設計し、授業以外でも学生を援助する必要性が再認識された。平成26年度は先行研究と政策動向の分析が中心であり、マレーシアの現地協力者の異動により、現地調査はできなかったが、国際学会において、マレーシアの大学関係者で、留学生と国内学生(マレーシア人学生)との協働学習における異文化適応度の変化を研究している研究者にも会うことができたので、平成27年度以降は、複数の現地協力者と連携しながら、マレーシアでの調査を進めていく。平成26年度には、マレーシアの高等教育の国際化に関する政策的動向を文献を中心にまとめ、平成27年度にはその分析をもとに現地で聞き取り調査を実施した。その研究成果を、留学生教育学会学会誌「留学生教育第20号」において、論文として投稿することができた。平成27年度に実施した現地調査では、国立・私立大学の教員関係者に聞き取り調査を行った。外国人留学生数は増えており、国内学生に対する教育的インパクト、協働学習の重要性について認識しているものの、マレーシア国内でこの分野についての研究は進んでいないことが分かった。ただ、この分野への関心は高く、今後の現地での学生調査や学生向けのワークショップを実施するなど、現地協力者との研究協力を今後もより拡充させていく。平成26年度にはマレーシアにおける高等教育の国際化政策とそれに関連した先行研究を整理・分析し、平成27年度にはそれを論文で発表することができた。現地調査については、平成27年度にマレーシアを訪問し、今後も継続して訪問する大学の関係者と、留学生の教育的インパクトと現状、今後の研究の方向性について話し合った。平成26年度には、現地協力者の異動等で現地訪問の計画の実施が叶わなかったが、全体の研究の方向性や成果には大きく影響を及ぼしておらず、最終年度までに十分実施できると考える。平成28年度は、実施計画に基づき、現地協力者の大学教員と一緒に、現地の大学において、マレーシア人学生と外国人留学生を対象とした異文化間コミュニケーションのワークショップを実施した。本ワークショップは、平成27年度にマレーシアにおける大学関係者らに実施した聞き取り調査から、マレーシア人学生と外国人留学生は授業を一緒に履修しても、グループワークやディスカッションなど意図的に教育的仕掛けを作らないと、学生からは主体的に交流しない、という課題が分かったため、現地協力者と一緒に平成28年11月に学生向けの異文化間コミュニケーション・ワークショップを実施する運びとなった。このワークショップでは、マレーシア人学生と外国人留学生が半々となるようにグループを構成し、異文化間コミュニケーションの基本的枠組みに関するミニ講義に始まり、ケーススタディ、グループ・ディスカッション、グループ発表を半日のスケジュールで実施した。後日、現地協力者とともにワークショップ参加学生からのフィードバックをもらったところ、このワークショップを通じて、1)初めて留学生と話をした、2)異文化コミュニケーションの理論を通じて、より交流をしたいと思うようになった、という意見があった。今後も、現地協力者と連携して、国際共修授業の理論や実践について意見交換を行い、マレーシアにおいて本を出版する予定である。また、本年度は、マレーシアの国際共修授業の本科研を通じて、日本国内で国際共修授業をテーマに研究している研究者ともつながり、国際共修に関する現状と課題について、理論と複数国の大学の事例もまとめて出版するプロジェクトにも関わった。現在、29年度内での出版に向けて準備をしているところであり、今後は、調査国での要望もあり、英語での出版も検討しているところである。本研究プロジェクトが平成26年度に予定していた研究活動は、ほぼ予定通り実施することができた。

特に、これまで収集してきたマレーシアの国際化政策とそれに関連した先行研究を整理、分析できたことは大きい。また、その成果を国内の学会で発表した。さらに留学生教育に関する国内外の学会に参加し、関連分野の研究者と活発な意見交換を行い、ネットワーキングできたことは、本研究を推進する上で非常に有益であった。これらの活動を通して、今後取り組むマレーシアでの現地調査の現状と課題をより明らかにすることができた。平成28年度は、主に現地調査・分析を行い、その成果発表を口頭、論文の両方で予定している。調査については、現地の協力者の異動の関係で平成26年度は予定通りに進まなかったが、平成28年度は最終年度として、現地の協力者の大学を訪問し、留学生がマレーシア学生にもたらす協働学習のインパクトについて調査を実施し、現地協力者と一緒にマレーシア人学生向けの教育ワークショップも実施する予定である。比較教育学平成27年度には、平成26年度に遂行できなかった現地調査を行う予定である。現地での国内学生、教員への聞き取り調査は現地の協力者が不可欠であるが、平成26年度には現地協力者の異動により、予定通りに調査が遂行できなかった。しかしながら、協力者の異動先の大学で聞き取り調査に協力してもらえることが分かったため、平成27年度は現地調査を実施し、今後の研究成果の発表と論文作成に備えたい。現地調査で協力をお願いした関係者の異動等により、現地調査が当初の計画通りに進まなかったため。マレーシアでの現地協力者である大学教員が、平成26年度に別大学に移ったため、以前の勤務先で以前から知り合っていた教員や、学生への聞き取りが困難となり、現地での調査を平成27年度に延期することになった。平成28年度は本科研の最終年度であるため、現地調査ならびに研究成果の発表と情報収集のため国際学会の参加で使用する予定である。現地協力者と相談の上、平成26年度に実施できなかった現地での調査を、平成27年度に実施することとなった。
紫外線照射によって誘導されるIL8の遺伝子発現調節機構に関する研究

紫外線が皮膚の表面に照射されたときには様々な生体反応が起こると考えられ、炎症反応もその一反応であると考えられる。本実験ではモデル系としてヒトケラチノサイト様癌細胞を用い、それに対してUV-C照射を施した時に産生されるIL8をはじめとする好中球走化性因子の産生についての解析を行った。ケラチノサイトとしてヒト毛胞細胞由来癌細胞DJM1を用い、UV-Cをdose(5J/m^2,10J/m^2,20J/m^2)を変えて照射し6時間後のヒト好中球走化活性を測定したところdoseに依存して活性が検出された。そこで、この条件でさらに高dose(30J/m^2,40J/m^2,50J/m^2)までとりIL-8をプローブとしたノーザンハイブリダイゼーションを行った。その結果、10J/m^2よりstady statelevelでのmRNAの誘導が検出され30J/m^2で最大誘導を示した。30J/m^2でのIL-8の誘導のtime courseを調べた結果、4時間後よりmRNAの蓄積がみられ12時間後あたりで最大活性値を示した。このmRNAの蓄積には転写レベルのactivationが関与することが核のrun-offアッセイによって明らかになった。さらにmRNAのstabilityを調べた結果、UV照射により3倍程度のstabilityの上昇が見られた。これらのことから、IL-8のmRNAの増加は転写の活性化とmRNAの安定化によることが明らかになった。これらの誘導に関わるシグナル伝達に蛋白質合成が関与するかどうかcycloheximideを用いて調べた。その結果mRNAのsuper-inductionが見られ蛋白質合成が関与しないことが判明した。DNA除去修復能を欠くxeroderma pigmentosumの細胞であるXP20S(SV)細胞に対してUV照射を施したところ高感受性になり5J/m^2で、すでに最大誘導量を示した。このことは、シグナル伝達においてDNA損傷が関与することを示唆するものである。IL-8ファミリーには、gro、ENA-78等が知られるがそれらmRNAの誘導についてもついてもPCR法により解析した。その結果、groalpha,beta,gamma,ENA-78の4種類のmRNA誘導に関して調べたが、grobeta,gamma,ENA-78に関してDJMI細胞ではmRNAが検出されなかった。groalphaは検出されたが20J/m^2の条件ではUV照射によるmRNAの誘導は見られなかった。
海洋における溶存有機鉄錯体の存在と植物プランクトンによる鉄の取り込み機構

1.沿岸と外洋水について、含水酸化鉄の溶解度に対する熟成時間(20°C)の効果では、3-5週間でほぼ一定値を示し、溶解平衡に達したと考えられる。外洋水の溶解度は0.25nM(Fe)と、沿岸水のものと比べ約1ケタ小さい。また紫外線照射した(有機物を除去した)海水では、その溶解度は著しく減少した(【.ltoreg.】0.1nM)。これらの結果は、沿岸水は外洋水に比べ、存在する有機リガンドの錯形成能が強いか、またはその濃度が高い。また外洋水においても有機リガンドの存在を示唆している。2.溶解度に対するpHの効果について、外洋水ではpH5.75-7.3の範囲でpH上昇とともに、溶解度の対数値は直線的に減少し、主なイオン種はFe(OH)_2^+である。pH7.3-8.2の範囲ではpH上昇とともにほぼ一定値を示した。このpH範囲での外洋水における溶解度もまた紫外線照射した海水のものに比べ高く、3価鉄と溶存有機鉄錯体を形成する有機リガンドの存在を示している。3.東部インド洋および西部北太平洋(0-1500m)の各層における3価鉄の溶解度(pH8)の鉛直分布は、次のような特徴がみられた。(1)表面混合層(0-50m)では、その溶解度は高い(0.3-0.6nM)。(2)50-200mで極小値(0.15-0.2nM)を示した。(3)その後の深度では、溶解度は深度とともに徐々に増加するか(0.25-0.5nM)、ほぼ一定値を示した。クロロフィル-a濃度の高い表層で溶解度は高く、植物プランクトンから放出された有機リガンドによるものと推察される。しかしながら、溶解度とクロロフィル-a濃度とは必ずしも相関性はなく、すべての植物プランクトンが放出しているとは考えられない。極小値以下の深層では、生物の分解により放出された有機リガンドによると考えられる。以上の結果から、外洋水においても3価鉄と溶存有機鉄錯体を形成する有機リガンドが存在しており、海洋における溶存鉄濃度を支配する重要な因子であり、生物生産に重要な役割を果たしていると考えられる。