hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
炎症性腸疾患の発生機序におけるサブスタンスP mRNAの発現とその抑制機構の研究

高分子硫酸化デキストラン(DSS)投与によって作成した大腸炎の実験モデルにおいて,大腸粘膜に発生した炎症が大腸腫瘍発作の重要な背景因子の一つであると考えて,大腸炎モデルの発生機序にサイトカイン,substanceP(SP)が関与していることを前回の研究助成金で明確にした.今回の研究では,ラットモデルに投与したSP拮抗材(SP-RA)が炎症と隆起性病変の発生を抑制するか否かを検討した.H10年度ではSP受容体拮抗剤が炎症と隆起性病変の発生を抑制することが明らかになったので,今年度はSP受容体桔抗剤投与後の大腸の病理,大腸壁内のMPO活性,炎症性サイトカイン(IL-1α,IL-1β)量,両サイトカインのmRNA,SPのmRNA,GRO/ClNC-1のmRNA発現状況をSPRAとDSS投与後2,4,8,12週で観察した.(成績)SP-RA投与群のラットは非投与ラットに比較して,1.体重からみて栄養状態は良好であった.2.大腸粘膜の組織学的損傷スコアは有意に低値であった.3.大腸隆起性病変の発生は少なかった.4.大腸壁内MPO活性は有意に低値であった.5.IL-1α,IL-1βの大腸壁内濃度は8週までのラットにおいて有意に低値であった.6.SPmRNAの発現は2週において強い発現を示したが,その後の週では差はなかった.7.IL1-αmRNAは2,4週で弱い発現であった.8.IL-1βmRNAは2,4週で弱く発現し,8,12週で強い発現であった.9.GRO/CINC-1mRNAは2,4週で弱い発現を示し,逆に8,12週で強く発現していた.(まとめ)SP受容体拮抗剤が大腸粘膜の好中球浸潤の抑制,サイトカイン発現の抑制によって大腸粘膜の炎症と隆起性病変の発生を抑制することが示唆された.大腸炎の実験モデル(高分子硫酸デキストラン投与により作成、DSS)において、大腸粘膜に発生した炎症が大腸癌発生の重要な背景因子の一つと考え、大腸粘膜炎症の発生に前炎症性サイトカインと共に神経原性炎症性ペプチドSubstance P(SP)が重要な働きをしていることを前回の科学研究助成金の研究で明らかにしたので、今回はSPの拮抗剤が炎症の発生と隆起性病変を抑制するか否かを検討した。H10年度はDSS投与前に吸収を遅延させるためにDepotの形でSP拮抗剤(5mg/kg)を筋肉内に投与(1週間)し、その後DSSを2-12週投与して実験モデルを作成した。SP拮抗剤の効果判定にDSS投与2,4,8,12週目にラットを屠殺した。(成績)初年度は大腸の肉眼的な観察のみを行い、採取した大腸粘膜試料は次年度の分子生物学的な検索(サイトカインの粘膜量及びそれらのmRNA,SPmRNA)のために-70度で保存している。肉眼的所見は1.2週:対照のDSS単独群で大腸全域の強出血、粘膜にびらんあり、SP群で大腸出血は6頭中1頭に軽度出血あり、粘膜にびらんはない。2.4週:DSS群全例に強出血、一部のラットにびらんと潰瘍、6頭中2頭めラットに隆起性病変あり、SP群全例に軽度中等度の出血あるも、潰瘍、隆起性病変を認めない。3.8週:DSS群全例に強出血、6頭中5頭に隆起性病変あり、粘膜全域にびらん多発、SP群全例に軽度出血、隆起性病変は6頭中1頭に認めた。4.12週:DSS群全例に中強度の出血、全例隆起性病変(5頭,1頭死亡)、SP群軽度出血、隆起性病変は6頭中1頭に認めた。DSS投与8、12週(成績3,4)においては粘膜出血はあるが、明らかな潰瘍性病変は認めなかった。これらの成績は肉眼的所見であるものの、SP拮抗剤が大腸粘膜出血、隆起性(炎症性?)病変の発生を抑制することが示唆された。高分子硫酸化デキストラン(DSS)投与によって作成した大腸炎の実験モデルにおいて,大腸粘膜に発生した炎症が大腸腫瘍発作の重要な背景因子の一つであると考えて,大腸炎モデルの発生機序にサイトカイン,substanceP(SP)が関与していることを前回の研究助成金で明確にした.今回の研究では,ラットモデルに投与したSP拮抗材(SP-RA)が炎症と隆起性病変の発生を抑制するか否かを検討した.H10年度ではSP受容体拮抗剤が炎症と隆起性病変の発生を抑制することが明らかになったので,今年度はSP受容体桔抗剤投与後の大腸の病理,大腸壁内のMPO活性,炎症性サイトカイン(IL-1α,IL-1β)量,両サイトカインのmRNA,SPのmRNA,GRO/ClNC-1のmRNA発現状況をSPRAとDSS投与後2,4,8,12週で観察した.(成績)SP-RA投与群のラットは非投与ラットに比較して,1.体重からみて栄養状態は良好であった.2.大腸粘膜の組織学的損傷スコアは有意に低値であった.3.大腸隆起性病変の発生は少なかった.4.大腸壁内MPO活性は有意に低値であった.5.IL-1α,IL-1βの大腸壁内濃度は8週までのラットにおいて有意に低値であった.

6.SPmRNAの発現は2週において強い発現を示したが,その後の週では差はなかった.7.IL1-αmRNAは2,4週で弱い発現であった.8.IL-1βmRNAは2,4週で弱く発現し,8,12週で強い発現であった.9.GRO/CINC-1mRNAは2,4週で弱い発現を示し,逆に8,12週で強く発現していた.(まとめ)SP受容体拮抗剤が大腸粘膜の好中球浸潤の抑制,サイトカイン発現の抑制によって大腸粘膜の炎症と隆起性病変の発生を抑制することが示唆された.
超分散意思決定要素を含む大規模電力システムの安定性理論の構築

消費者が電力量単価などの情報を受け取ったとき、電気機器の使い方を変更することを需要応答と呼ぶ。本研究の目的は、需要応答を電力システムの新たな制御としたときのシステム安定性を明らかにすることである。アンケート調査と電力システムシミュレータによる需要応答の計測実験、および直接負荷制御による周波数・電圧変動抑制シミュレーションから、電力量単価や電力品質情報に対する需要応答の基本特性と、電力システムを不安定化させる一つの要因が直接負荷制御における制御遅れ時間であることが明らかになった。本研究の成果は進展した需要側管理システムが導入された将来の電力システムの安定運用に資するものである。本研究では、電力消費者を電力システムの新たな制御対象要素とみたときの電力システム安定性理論を構築することを目的として、電力消費者の需要応答のモデル化を試みている。平成24年度は、23年度に実施したアンケート調査の結果から、電気料金の変更による電力消費の変化の仕方、すなわち電力の価格弾力性を推定した。推定の結果、電力量単価が2倍になると消費電力量が約10%減少し、この値が過去の調査結果と大きくかけ離れていないことが分かった。なお、この電力価格弾力性の推定結果を平成25年3月に名古屋大学で開催された電気学会全国大会で発表した。また今年度は、電力消費者の需要応答特性を計測するための簡易電力シミュレータを開発した。シミュレータは配電系統の電圧変動を模擬する計算モジュールと、電力消費者と配電系統計算モジュールの間のマンマシンインターフェース、および電力消費者の需要応答を記録するデータベースから構成されている。年度内に開発したシミュレータを用いて需要応答の計測を行う予定であったが、シミュレータの製作に手間取り計測は行えなかった。需要応答と強い相互作用を持つ電力システム動的特性の同定に関する研究項目については、需要側に導入された蓄電池群の充放電による配電電圧制御の安定性を検討した。典型的な6.6kV配電系統モデルを用いた時間領域シミュレーションと固有値解析を行った結果、蓄電池制御系の通信時間と制御時間遅れ時間が長くなると、配電電圧が振動し、最悪の場合は発散振動する可能性があることが明らかになった。本研究では、消費者が電力単価や電力品質の情報を受け取った時の電力消費行動の変更や負荷機器の消費電力調節(以下、需要応答と記す)に着目し、需要応答を電力システムの周波数制御や電圧制御のための新たなフィードバック制御ループと見たときの電力システムの安定性を明らかにすることを目的としている。この目的を達成するため、最終年度は次の点を明らかにした。一点目は、昨年度開発した需要応答計測用電力系統シミュレータを用いて、39人の被験者に電力品質劣化情報を与えたときの負荷機器の使用制限協力行動を計測し、需要応答の数学モデルを開発したことである。シミュレータでは、被験者は6.6kV配電線の末端に位置する家に住んでおり、その配電線に連系している太陽光発電の急速な出力変化による電圧低下の発生予測が被験者に事前に通知されるものと想定した。そして被験者はその通知の後、家の中の各種負荷機器の使用の仕方を変更するものとした。計測の結果、電力品質劣化の回避に対する消費者の協力行動の速さを推定するのに、開発シミュレータが有効であることが分かった。二点目は、需要側に導入された蓄電池群(電気自動車を含む)を利用した配電電圧制御について、制御信号の通信時間や計算処理時間などのむだ時間による制御の不安定化を回避する二つの方法を開発したことである。一つは、電圧制御装置のゲインを安定性と応答速度および制御の仕上がりの点から最適な値に設定する方法である。もう一つは、むだ時間の影響を低減するスミス補償器を電圧制御装置に応用した方法である。これらの方法を6.6kV配電系統のモデルに適用し、その有効性を確認した。研究期間全体を通じて得られた成果は、需要側機器の制御時間遅れが電力システム全体の安定性を左右する可能性のあること、そしてその解決策としてスミス補償器が適用可能であることである。平成23年度は、電力消費者の意思決定メカニズムを明らかにするため、時間帯別に電気料金を変更した場合の電力消費の仕方について、アンケート調査を実施した。200軒の一般家庭を対象に調査用紙を郵送し、75軒から回答を得た。今年度は、需要応答のモデル化に必要な調査項目と質問内容、および質問の仕方の検討に時間を要したため、調査開始時期が当初の計画より遅延した。そのため、回答の整理と分析を現在行っているところである。一方、需要応答と強い相互作用を持つ電力システム動的特性の同定に関する研究項目については、電力供給者が多数の消費者に電力システム全体の需給バランス情報を通信システムを用いてリアルタイムに送る際に、その時間遅れが電力システムの安定性に及ぼす影響を電力システムモデルを用いて検討した。

使用した電力システムモデルは16.6GWの容量の電力システムを模擬し、また、制御の対象とする電力消費者の負荷機器として、消費者の利便性を損わせにくい空調機を想定した。検討の結果、ある長さ以上の通信時間遅れが生じると、負荷周波数制御系が不安定になることが、ナイキストの安定性判別法と数値計算シミュレーションにより明らかになった。なお、今年度は、次年度に実施予定の電力消費者特性を計測するための簡易電力システムシミュレータの開発に着手し、Visual Basicを使用してマンマシンインターフェースを製作した。電力消費者の意思決定メカニズムの調査研究については、平成23年度に実施したアンケート調査の結果から電力の価格弾力性を推定し、その推定結果を学会で発表したので、ほぼ当初の予定通りに進んでいる。需要応答のモデル化については、需要応答を計測するための簡易電力シミュレータを開発したので、平成25年度はじめに多数の被験者を対象に計測を実施すれば、需要応答時間などの特性を同定・モデル化できる段階にきている。需要応答と強い相互作用を持つ電力システム動特性の研究については、需要側蓄電池による配電電圧制御での時間遅れが、秒オーダーで電圧を不安定にする可能性があることを明らかにできたので、この研究についても予定通りに進んでいる。電気料金に関する電力消費者の需要応答をモデル化するためのアンケート調査は実施できたが、電力品質や発電時のCO2排出量などのリアルタイム情報を提示したときの需要応答については、調査項目、質問内容、質問の仕方の検討に時間を要したため、年度内にアンケート調査を実施できなかった。また、需要応答が電力システムの秒オーダーや十分オーダーの動的特性に及ぼす影響についても、電力消費者の需要応答のモデル化検討が不十分であったためシミュレーションを実施できなかった。アンケート調査から得られた電力の価格弾力性と簡易電力シミュレータから同定される動的な需要応答特性を統合して数学モデルを作成する。また、秒・分・時間オーダーの現象を模擬できるマルチタイムスケール電力システムモデルを作成し、需要応答モデルと一体化して数値シミュレーションと理論解析を行い、現実の電力システムに近い状況で需要応答に起因する不安定現象を発見する。また今年度は最終年度であるので、本研究の成果をまとめた報告書を作成するとともに、国際会議での発表や学術誌への論文投稿を行う。電力品質や発電時のCO2排出量などのリアルタイム情報を提示したときの需要応答について、調査項目、質問内容、質問の仕方をあらためて検討し直し、早期に2回目のアンケート調査を実施する。また、特に十分オーダーの電力システム動特性に関する需要応答の影響を明らかにするため、十分オーダーの需要応答のモデル開発を急ぐ。一方、アンケート調査だけでは抽出しにくい需要応答の時間を計測するため、申請者の研究室内に、複数人の電力消費行動を同時に計測できる簡易な電力システムシミュレータを製作し、擬似的な電力消費者に対する実験から需要応答時間の計測を行う。
成体の主要臓器・組織に発現する分子システムEphとephrinの機能解析

腎臓,膀胱,肝臓,胃,心臓を対象に, Eph/ephrinの発現をRT-PCRと免疫染色により解析し,初代培養細胞を用いてEph/ephrinシグナルの解析を行った。腎臓では遠位尿細管の再吸収機構に,胃では粘膜上皮細胞の細胞構築維持機構にEph/ephrinシステムが深く関与する可能性を示唆する成果が得られた。また,副次的に,胚芽腫P19CL6から作出したクローンP19CL6-A1を用いて,既存の方法を改良して効率的に心筋細胞へ分化させる方法を開発した。加えて,ビデオ画像から心筋細胞の拍動リズムを解析するソフトウエアVisorhythmも開発した。平成18年度は(1)胃粘膜上皮,(2)膀胱,(3)腎臓,(4)心筋細胞,(5)移植腫瘍について,対象分子であるEphとephrinの成体における発現・機能解析などを行った。対象臓器・組織・細胞ごとの成果の概要を以下に記す。(1)胃粘膜上皮:固有胃腺,幽門腺,十二指腸粘膜上皮および胃潰瘍粘膜上皮を対象にEphBとephrin-Bサブクラスについて発現解析を行った結果,(1)管腔側に移動する細胞はephrin-B1を基底側に移動する細胞はEphB2,EphB3,EphB4を発現し幹細胞を境に発現境界が存在すること,(2)胃潰瘍粘膜上皮では境界領域のEphBおよびephrin-B1発現が上昇することを明らかにした。初代培養胃腺細胞を材料にEphB/ephrin-B1シグナル解析を行った結果,EphBシグナルは細胞の膜退縮を誘導することを明らかにした。(2)膀胱:EphBとephrin-Bサブクラスについて発現解析を行った結果,(1)移行上皮細胞間および(2)平滑筋細胞と神経線維間でEphB/ephrin-Bシグナルが発生する発現様式を明らかにした。(3)腎臓:(1)皮質と髄質を境界として大まかなephrin-BとEphBの発現境界が存在すること,(2)遠位尿細管細胞にはEphB2とephrin-B1が共発現していることをすでに明らかにしていたため,初代培養髄質尿細管細胞を材料に(2)についてEphB2/ephrin-B1シグナル解析を行った結果,EphB2シグナルはRhoAの活性化とRac1の不活化,および,細胞の膜退縮,ストレスファイバーの形成,焦点接触の拡大を誘導することが判明し,遠位尿細管細胞の細胞構築制御に深く関与することが示唆された。(4)心筋細胞:機能解析をするために必要な大量な心筋細胞を得るために,ES様株化細胞P19CL6細胞を材料に心筋細胞への分化条件を検討し,最適分化条件を決定した。(5)移植腫瘍:分泌型EphA2を発現する乳腺腫瘍株を皮下に移植した腫瘍の増殖を調べた結果,空ベクター発現細胞より腫瘍の大きさが有意に減少することを明らかにした。胃粘膜上皮、膀胱、心筋細胞、肝細胞を対象に発現・機能解析などを行った。以下に概要を記す。(1)胃粘膜上皮:ラット胃腺細胞の初代培養法を確立し、シグナル解析を行った。(1)培養液に可溶性ephrin-B1を添加すると30分後にEphB2は活性化のピークを示し、(2)EphBの活性化は胃腺細胞の膜退縮を有意に誘導するが、ephrin-Bの活性化は誘導しないこと、(3)EphBの活性化は、RhoAの活性化を有意に誘導するが、Rac1の活性化を誘導しないことが判明した(投稿準備中)。(2)膀胱:初代培養移行上皮細胞でシグナル解析を行った結果、(1)EphBの活性化は細胞の膜退縮を誘導すること、(2)ephrin-Bの活性化は細胞の運動性を上昇させることが判明した。また、膀胱癌細胞のBサブクラスの発現パターンは正常膀胱粘膜と異なることも明らかにできた(投稿準備中)。(3)心筋細胞:P19CL6細胞を心筋細胞に分化誘導する既存の方法は、分化率が一定せず再現性に乏しいため、サブクローンを作製し再現性の高い分化誘導法を開発した(投稿準備中)。この分化心筋細胞はシグナル解析には不適であることが判明したため、ラット胎児心臓を材料に初代培養心筋細胞の培養技術を修得した。この心筋細胞を材料に(1)培養液に可溶性ephrin-B1を添加するとEphB4は60分後に活性化のピークを取ることを明らかにした。(4)肝細胞:培養1-3日目初代培養肝細胞におけるEphBとephrin-

Bサブクラスの発現パターンと肝細胞の分化マーカーの発現パターンを解析し、(1)培養1日目がin vivoにより近い性状を示すこと、(2)培養時間が進むにつれて脱分化し、これに伴いephrin-B2発現が有意に上昇すること、(3)培養1日目に細胞皮質に出現する帯状の構造体がEphBシグナルにより消失することを明らかにした。主に胃(胃粘膜上皮)と心臓(心筋細胞)を対象に研究を行った。以下に結果の概要を記す。(1)胃粘膜上皮:(1)4種の胃癌細胞と初代胃腺細胞のEphB/ephrin-B発現をRT-PCRにより検討した結果,癌細胞に特有な発現パターンは検出できなかった。(2)MNNGの経口単回投与で胃癌モデルラットの作製を試みたが,固有胃腺あるいは幽門腺領域に肉眼で明確に判別できる固形癌を作製することはできなかった。免疫染色により細胞増殖性(Ki67陽性)を示す細胞塊が,胃腺の幹細胞領域外に認められたため,方法を改良すれば胃癌モデルラットの作製は可能であると考えられた。(3)平成18年度に酢酸塗布により胃潰瘍モデルマウスを作製し発現解析したが,潰瘍領域が小さく各種解析への応用が困難でたったため,塩酸アルコールの経口投与および水浸拘束により胃潰瘍モデルラットの作製を試みた。その結果,前者の方法で比較的広範囲の潰瘍形成に成功したが,個体により粘膜上皮の再生に時間的な差異が認められ,改良が必要と判断された。(4)ROCK阻害剤であるY27632などを用いて細胞の形状,Focal Adhesionの状態,アクチンフィラメントの状態を可溶性リガンド添加によりEphBを活性化させた初代培養細胞を使って検討し,EphBシグナルによる胃腺細胞の膜退縮がRhoAを介した作用であることを確実に証明した。(2)心筋細胞:転写因子GATA4,Nkx2-4と収縮蛋白α-MHCの発現動態を比較して胚芽腫P19CL6(親株)よりも開発した亜株P19CL6-A1の方が効率的に心筋細胞へ分化することを明示した。また,動画から拍動リズムを解析するソフトVizorhythm(新たに開発)と強心剤(ouabain,IBMX)を使用して,P19CL6-A1由来の心筋細胞が初代培養心筋細胞に代替できる細胞であることを証明した。初代培養細胞を材料にEphシグナルが心筋細胞間の同期する拍動リズムを乱す原因を検討したが,十分な証拠を得るには至らなかったので,今後はP19CL6-A1由来の心筋細胞で検討する。
ストレスがディフェンシン産生と口腔カンジダ菌量変化に及ぼす影響

ドライマウスの原因の1つにストレスが挙げられ、ストレスが存在する状況では、交感神経が優位な条件となり、唾液の性状は粘液性唾液に変化する。これがドライマウスを引き起こし、自浄作用の低下を導くこととなる。ストレスが免疫機能を低下することは古くから知られているが、最近になり、自然免疫機構の低下が著明であることを示唆する報告が相次いでいる。自然免疫機構の一つに生体が産生する抗細菌性ペプチドのディフェンシンがある。ディフェンシンは細菌、ウイルス以外に、カンジダ菌を含めた広範囲スペクトラムをもっていることから、特による感染防御機構が注目されてきている。本研究では、ストレスにより発症したと考えるドライマウスの患者から採取された唾液を用い、唾液中のストレスタンパク量、カンジダ菌数、ディフェンシンン量を計測し、ストレスがディフェンシンの産生に及ぼす影響と、これが口腔のカンジダ菌量に与える影響について明らかにすることを目的とした。実験として、まずカンジダ保菌状態の検索を行い、被験者から唾液および舌背部からサンプルを採取した。それらをサブロー寒天培地で好気培養し、コロニーの形成を認めたものを陽性とした。さらに真菌遺伝子検出キットを用い1stPCRで広範囲に真菌検索後、nested PCRによりカンジダ属菌種を同定した。これと同時にストレス関連タンパクであるコルチゾール、クロモグラニンA、メラトニンの測定および自然免疫機構に関与するディフェンシンの検索を行なった。実験方法は被験者の唾液からコルチゾール、クロモグラニンA、メラトニンの濃度およびαディフェンシン、βディフェンシン2、3を用いELISA法にて検索した。現在、母集団を増やした後、それらをデータ化し、相関解析を行う予定である。
イオンビーム照射を利用した電解質の高分子フィルムへの閉じ込めに関する研究

イオンビームグラフト重合法を用いると,イオンの特徴である飛程が短いこと及び収束性が高いことから,ポリマーシート中の任意の領域に官能基を導入することができる.本テーマでは,複数の領域を電気的に接続するための導電性領域の作成と,真空中にモノマーを導入して行うその場イオンビームグラフト重合法についての研究開発を行った.導電性領域はポリカーボネートを重イオンで照射することで作成した.様々な照射パラメータに対して実験を行った結果,導電性はポリカーボネート結合の減少によることが示唆された.その場グラフト重合は,照射後重合および同時重合を行い,いずれもグラフト重合は可能であることがわかった.イオンビームを用いて厚さが数十から数百マイクロメーターのポリマーシート中にポリマー電解質等を閉じ込め,機能性ポリマー材料を作成するための基盤研究を行うことを目的としている.モノマー分子を真空中に導入することで重合生長速度定数が大きくなり,従来行ってきた液相中の重合反応ではグラフト重合しにくいモノマー種のグラフト重合が期待できる.また,ポリマー電解質部の複数の領域をつなぐための導電性領域の導入も必要である.平成27年度は主にその場グラフト重合法の確立及びポリマーへの導電性領域導入に関する研究を行った.グラフト重合するモノマーを真空中に導入する導入装置を構築し,アクリル酸モノマー導入の特性を測定した.この装置を本学タンデム加速器のビームライン端に設置した.そして,いくつかの基礎的実験を経たのち,最終的にはアクリル酸モノマーを導入しながらイオンビームを照射し,グラフト重合を行うことができた.今後,液相中でグラフト重合しにくかった,導電性高分子用EDOTモノマー等のイオンビームグラフト重合実験も可能となった.重金属イオン(金,銀,銅)でポリカーボネートを照射し,導電性を持った領域形成の研究を行った.すべてのイオンに対して,フルエンスが5*10e16 /cm2以上の場合に導電性が確認された.既成のプローブでは微小領域の抵抗は測定できなかったため,対応できるプローブを作製し,四探針法を適用して試料の抵抗測定を行った.さらに,ポリカーボネートの導電性の入射イオンエネルギー及びフルエンスに対する依存性を測定した.そして,イオン注入後の試料に対して加速器分析を行い,イオンの深さと場所に関する密度分布を測定した.また,分子軌道計算ソフトによる電子雲の分布を計算し,導電性導入に関する依存性を解明するために利用した.本学タンデム加速器ビームライン端の真空チェンバー内にモノマーを導入し,イオンビームを照射しながらグラフト重合反応を行うことができた.また,ポリカーボネートへの導電性領域導入に関する初期の研究を行うことができた.以上の2点に関しては重点的に研究を行ったので,予定よりも進んでいるが,電解質ポリマーの導入実験に関しては行っていないので,今後の進展が必要である.イオンビームを用いて厚さが数十から数百マイクロメーターのポリマーシート中にポリマー電解質等を閉じ込め,機能性ポリマー材料を作成するための基盤研究を行うことを目的としている.平成28年度は主にその場グラフト重合の多様な材質・モノマーへの適用と,前年度よりも細い重イオンビーム照射によるポリマーへの導電性領域導入に関する研究を行った.モノマー分子を真空中に導入すると同時に,ポリエチレンシートを陽子ビームで照射した.アクリル酸モノマーを用いた場合にはグラフト鎖導入が確認できた.また,導電性ポリマーの構成要素であるEDOTモノマーを導入しながらポリエチレンシートを陽子ビームで照射した結果,試料の重量増加と変色からグラフト鎖の導入が確認された.この,EDOTモノマーについては,これまでの前照射グラフト重合法ではほとんどできなかったので,その場グラフト重合法を行う優位性が示された.ポリカーボネート板を直径2 mm程度の銅イオンで照射を行い,微小領域への導電性導入実験を行った.微小領域の表面抵抗値を測定するために用いるプローブは,既製のプローブは大きすぎて使用することができない.そこで,昨年度に引き続き,手製のプローブを作製・改良し,微小領域の表面抵抗値を測定した.また,微小領域中の原子の組成を測定するために,加速器分析を行った.分析ビームは直径0.5 mm以下に絞り,照射部分に対して数点の測定を行った.照射後のポリカーボネート試料内部を加速器分析し,表面付近の元素分析を行った.入射した重イオンは飛程付近に存在し,入射フルエンスと一致していた.その密度はポリマー構成要素の分子密度の十分の一程度であった.表面近傍の酸素原子密度が,照射前のポリカーボネートの密度と比べて減少していることがわかった.これらのことから,ポリカーボネート内部の分子構造が変化し,導電性が生じることが示唆された.導電性導入実験において,十分なフルエンスで照射するには1パラメーターにつき数十時間必要であった.また,これに至るまでのイオンビーム調整にもかなりの時間が必要であった.そのため,限られた加速器マシンタイム時間において,照射試料の変更およびその場グラフト重合実験に費やす時間が短くなってしまった.

したがって,導電性領域のポリカーボネートへの導入は行えたが,その他の材料に対する施行が行えていない.また,ポリマー電解質部の導入試験に関しては未実行である.また,モノマーの真空への導入量が不十分なためか,グラフト率が大きくないので対策が必要である.前年度まで,真空チェンバー内に設置したポリエチレン試料をイオンビームで照射後,真空中にアクリル酸モノマーを導入してグラフト重合を試みてきた.親水基を持つポリアクリル酸がポリエチレン試料に十分導入された場合,その部分に水を導入することができるため,電解質とすることができる.本年度はそれに加えて,真空中にモノマーを導入しながらポリエチレン試料をイオンビームで照射し,グラフト重合を試みた.その結果,真空中でのグラフト重合反応では,グラフト率(基板ポリエチレン重量とグラフト鎖重量との比)が大きくても数%であった.これを改良するためにモノマー分子の電離に着目した.真空中に導入されたモノマー分子はイオンと衝突し,一部は正イオンになる.このモノマー分子イオンはターゲットバイアスによる斥力を超えるエネルギーは持っていないので,ターゲットには接近しない.そこで,ターゲットを負にバイアスすることにより,モノマー正イオンを引き寄せられる体系とした.さらに,ポリエチレン試料は絶縁体であるので,試料表面に負の電圧を確実に印可するために銅メッシュを取り付けた.この時,金属メッシュで発生した二次電子がモノマー分子をイオン化することで,グラフト重合に対して有利に働くと考えた.さらに,より多くのモノマーを真空中に導入する方法についても検討した.以上の改良により,グラフト率が数%であったのもが数十%になり,ターゲット電圧,メッシュ粗さ,ビームパラメータのグラフト率依存性に関する実験を行うことができた.さらに,入射イオンを銅イオンとした照射実験も同様に行った.その結果,その場同時重合では,試料の表面のみにしかグラフト鎖が生成していないことがわかった.液相反応では試料の内側にもグラフト差の存在を観測することができる.その場同時グラフト重合においては,試料内側までモノマーが侵入していないことがわかった.イオンビームグラフト重合法を用いると,イオンの特徴である飛程が短いこと及び収束性が高いことから,ポリマーシート中の任意の領域に官能基を導入することができる.本テーマでは,複数の領域を電気的に接続するための導電性領域の作成と,真空中にモノマーを導入して行うその場イオンビームグラフト重合法についての研究開発を行った.導電性領域はポリカーボネートを重イオンで照射することで作成した.様々な照射パラメータに対して実験を行った結果,導電性はポリカーボネート結合の減少によることが示唆された.その場グラフト重合は,照射後重合および同時重合を行い,いずれもグラフト重合は可能であることがわかった.本学タンデム加速器を使用することができる時間に制限があるため,イオンビームを照射しながらグラフト重合反応を行う研究に対しては,イオンビーム照射テストスタンドの整備を進め,導入モノマー種,重合時間等の基礎パラメータについて調べる予定である.また,ポリカーボネートへの導電性領域導入に関する照射実験には加速器を長時間使用必要がある.前述の制限があるために,少しずつ取得データを増やしていきたい.また,電解質ポリマーの導入実験に関しては,導入モノマーの選定,基板ポリマーの選定し,先駆的な実験を行っていきたい.本学タンデム加速器を使用することができる時間に制限があるため,低エネルギーではあるが,イオンビームグラフト重合を行うテストスタンドの整備を進めている.現状では真空中に導入するモノマー導入量が少ないので,真空ポンプの状態を見ながら導入装置を設置する予定である.
多読活動における，本の難易度と高校生のＷｒｉｔｉｎｇ能力との相関研究

中高の英語の授業において言語インプット量の不足を補うために多読活動が行われることがある。筆者は昨年,多読と高校生のWriting能力との相関関係を調査した(平成25年度科学研究費補助金(奨励研究)課題番号25908043)。11ヶ月に及ぶ多読実践の前後で検査を行ったところ,容易な本を多く読んだ生徒の総文数と総語数の向上に有意な差が,また,難易度が高い本を多く読んだ生徒の,アウトプットの力の成長を示すと言われる1T-unitの平均語数の向上に有意な傾向がそれぞれ見られた。ここから,生徒が読んだ英文に応じて向上するWriting能力に違いがあるのではないかと考えた。多読とWriting能力との関係を調査した先行研究は少ないが,その一つに多読用図書の文が学習者にとってモデル文となり, Writingの中でそのモデル文と類似した文を頻繁に使用している様子が見られることが指摘されていた。そこで,本研究では,多読活動におけるインプットの質とアウトプットの質との相関関係について,以下の点を明らかにすることを目的とした。・多読活動の中で読む本の難易度が高くなるほど, Writing能力が向上する週2回,授業の始めの10分間,高校1年生を対象に多読活動を行った。多読用図書として,外国人英語学習者向けに簡易化された英語の本や英語を母語とする幼児・少年を対象とした本約1700冊を用意し,生徒の興味関心に従い自由に読ませた。多読用図書の難易度は昨年度よりもより幅広くなるようにした。11ヶ月に及ぶ多読実践の前後で検査を行い,学力が等質と認められ,かつ難易度が高い本を読んだ生徒と難易度が低い本を読んだ生徒を抽出し分析したところ,どちらの生徒も総文数と総語数の向上は見られたものの, 1T-unitの平均語数の向上については,難易度の高い本を読んだ生徒に有意な傾向が見られたのみであった。この結果から,複雑な文を自由に用いて作文ができるようになるためには,もう少し長い期間の読書が必要ではないかと推察する。
ヒスタミンH_1受容体遺伝子発現機構を標的とする新規アレルギー治療法

鼻過敏症モデルラット鼻粘膜において、過敏症発作とそれに伴うヒスタミンH_1受容体遺伝子発現の亢進は抗ヒスタミン薬(抗アレルギー薬)、スプラタスト、及び、乳酸菌、小青竜湯、緑茶、苦参などの天然物医薬の早期からの連続投与により強力に抑制された。この遺伝子発現抑制は抗アレルギー薬の初期療法の分子機構に関連することが示唆された。また、ヒスタミンH_1受容体シグナルとIL-4シグナルの間にそれぞれの遺伝子発現を亢進させるクロストークが存在し、鼻過敏症症状の悪化機構の存在が示唆された。以上の結果から、ヒスタミンH_1受容体遺伝子は疾患感受性遺伝子であり、この遺伝子発現を抑制する治療法は新たなアレルギー疾患治療戦略として有意義であることが明らかとなった。一方、ヒスタミンH_1受容体刺激によるヒスタミンH_1受容体遺伝子発現亢進の分子機構を明らかにした。即ち、H_1受容体刺激は蛋白キナーゼC-δ(PKC-δ)の活性化を引き起こし、PKC-δの活性化シグナルはAP-1、Ets-1、及び、Ku70-Ku86-poly(ADP-ribose)polymerase1複合体の3つの転写調節因子を介してH_1受容体遺伝子プロモーターの活性化を引き起こすことを明らかにした。この機構は上に述べた薬物を含めてヒスタミンH_1受容体遺伝子発現抑制を引き起こす薬物の分子薬理機構解明に有用である。・ブラウンノルウェイラット鼻前庭へのトルエン2,4-ジイソシアネート(TDI)による連続5日間を2回繰り返す感作により鼻過敏症モデルラットを作成した。感作1週間後、TDIによる誘発により、激しいくしゃみ、鼻汁漏出、鼻周囲の腫脹が引き起こされた。くしゃみ回数及び鼻汁、鼻周囲腫脹に対するスコアにより鼻過敏症発作をスコア化した。・H1R及びHDCのmRNAレベル上昇はグルココルチコイドにより完全に抑制され、抗ヒスタミン薬により約半分が抑制された。更に、トシル酸スプラタスト、小青竜湯、苦参によっても両mRNA上昇は抑制された。それぞれの治療薬により、症状スコア上昇の抑制が引き起こされたが、mRNAレベルの抑制と症状スコアの抑制の間には並行関係は見られなかった。・ヒト子宮がん細胞由来HeLa細胞はH1Rを発現するが、R1Rの刺激によりH1R mRNA及びH1Rの両レベルは上昇した。更に、H1R遺伝子プロモーターアッセイによりH1R刺激はプロモータ-活性化を引き起こした。・HeLa細胞H1R mRNAレベル上昇及びプロモーター活性の上昇は蛋白キナーゼC(PKC)阻害薬により完全に抑制された。また、H1R mRNA及びH1RのレベルはPKC活性化ホルボールエステルにより上昇した。・HeLa細胞においてH1Rを介するH1R mRNAレベルの上昇はグルココルチコイド及び抗ヒスタミン薬により完全に抑制されたが、トシル酸スプラタスト、小青竜湯、苦参は影響を示さなかった。ヒスタミンH_1受容体はヒスタミンシグナルの伝達により、アレルギー反応を引き起こす。アレルギー発作は遺伝子発現亢進を介してヒスタミンH_1受容体発現量を増加させることを見いだした。その結果、ヒスタミンシグナルの増加による、アレルギー疾患症状が悪化が考えられた。ヒスタミンH_1受容体遺伝子発現亢進はヒスタミンによる機構とそれ以外による機構があることが明らかにした。ヒスタミンによるヒスタミンH_1受容体の刺激は蛋白キナーゼC-δイソフォームの活性化を介して、遺伝子発現亢進を引き起こすことを明らかにした。ヒスタミン以外にはムスカリンM_3受容体刺激やIL-4刺激によりH_1受容体発現量が増加した。いずれも蛋白キナーゼCのシグナルが関与した。一方、デキサメサゾン、小青竜湯、苦参、乳酸菌、スプラタストなどのアレルギー疾患治療薬がヒスタミンH_1受容体遺伝子発現亢進を抑制することを明らかにした。

更に、抗ヒスタミン薬の長期投与により、ヒスタミンH_1受容体遺伝子発現亢進が更に強力に抑制された。これらの結果により、ヒスタミンH_1受容体遺伝子がアレルギー疾患感受性遺伝子であり、遺伝子発現亢進の抑制がアレルギー疾患症状改善に有効であることが示唆された。一方、ヒスタミンシグナルはヒスタミンH_1受容体発現量以外に、ヒスチジン脱炭酸酵素によるヒスタミン含有量に依存すると考えられる。アレルギー発作誘発はヒスチジン脱炭酸酵素遺伝子発現亢進も引き起こし、組織のヒスタミン含有量を増加させる。ヒスチジン脱炭酸酵素遺伝子発現亢進もデキサメサゾンにより完全に抑制された。更に、メピラミンやジフェンヒドラミンなど、ある種の抗ヒスタミン薬がヒスタミンH_1受容体を介さない機構でヒスチジン脱炭酸酵素遺伝発現亢進を完全に抑制し、ヒスタミン含有量の増加も完全に抑制した。これらの薬物の薬理機構解明は個別化医療に大きく寄与すると考えられる。(1)ヒスタミンH_1受容体刺激によるヒスタミンH_1受容体遺伝子発現亢進の分子機構(2)ヒスタミンH_1受容体遣伝子発現を抑制する薬物の同定ヒスタミンH_1受容体遺伝子発現を抑制する薬物として、デキサメサゾン、トシル酸スプラタスト、抗アレルギー薬(抗ヒスタミン薬)、エピガロカテキンガレート、アピゲニン、及び、苦参エキスの有効成分を同定した。天然物医薬として、乳酸菌、小青竜湯、及び、アユルベーダのAlbizzia lebbeckに抑制活性があることを明らかにした。(3)トジル酸スプラタネトの分子薬理機構トシル酸スプラタストは培養細胞(RBL 2H3細胞)のIL-9遺伝子発現亢進に対して強力な抑制作用を示した。スプラタストはNF-ATのカルシニューリンとNF-ATの結合阻害によりIL-9遣伝子発現亢進を抑制することが示唆された。(4)ヒスタミンとIL-4のシグナルクロストークによる鼻過敏症症状悪化機構ラット鼻粘膜にIL-4を投与することによりヒスタミンH_1受容体mRNAが増加した。この機構はJak3を介して亢進し、ヒスタミンH_1受容体刺激によるヒスタミンH_1受容体遺伝子発現亢進と相加的に引き起こされた。一方、ラット鼻粘膜へのヒスタミン投与によりIL-4mRNAが増加したが、ヒスタミンの1週間連続投与を必要とした。ヒスタミンによるIL-4産生細胞の遊走、或いは、増殖によることが示唆された。
新たな金融派生商品の評価モデルとその応用に関する研究

新たな金融派生商品の評価モデルとその応用に向けて,本研究ではコールオプション条項付き転換社債と仕組債の中でも買戻し請求権付き他社株転換社債や償還条項付き為替リンク債の評価を行った.さらに,株式,社債,転換社債を発行することによる資金調達や有限期間を設定した企業の最適投資戦略についての理論的研究を行い,企業価値評価や最適資本構成について議論した.新たな金融派生商品の評価モデルとその応用に向けて,本研究ではコールオプション条項付き転換社債と仕組債の中でも買戻し請求権付き他社株転換社債や償還条項付き為替リンク債の評価を行った.さらに,株式,社債,転換社債を発行することによる資金調達や有限期間を設定した企業の最適投資戦略についての理論的研究を行い,企業価値評価や最適資本構成について議論した.新たな金融派生商品の評価モデルとその応用に向けて,初年度の本研究は買戻し請求権付き他社株転換社債と償還条項付き為替リンク債の評価についての理論的研究を中心に行った.買戻し請求権付き他社株転換社債に関して,企業の最適償還政策と投資家の最適買戻し請求政策を明らかにし,企業がいつ償還するのが最適であるのかを判断する最適償還境界,投資家がいつ買い戻し請求するのが最適であるのかを判断する最適買戻し請求境界の定性的な性質を導出した.さらに買戻し請求権付き他社株転換社債の価格が,満期のみに権利行使可能なヨーロピアンタイプの他社株転換社債の価格,早期償還における割引額,早期買戻し請求におけるプレミアムに分解可能であることを示した.また,二項モデルを用いた数値解法によって計算機実験をおこない,買戻し請求権の有無における他社株転換社債の価格変動や最適境界の動きを視覚的に実現し,分析をした.この研究成果を"The Valuation of Callable-Puttable-Exchangeable Bonds"にまとめ,日本ファイナンス学会第15回大会(6月・慶応義塾大学)および22^<nd> European Conference on Operational Research(7月・プラハ)において報告をおこなった.償還条項付き為替リンク債に関して,投資元本とクーポンが為替レートに連動する債券の評価に取り組んだ.為替リンク債の価格や最適償還境界の定性的な性質を導き,為替リンク債の価格がヨーロピアン為替リンク債の価格と早期償還割引額に分解できることを示した.この研究成果を"The Valuation of Callable Currency Linked Bonds"にまとめ,日本オペレーションズ・リサーチ学会2007年秋季研究発表会(9月・政策研究大学院大学)およびINFORMS Annual Meeting 2007(11月・シアトル)において報告をおこなった.新たな金融派生商品の評価モデルとその応用に関して,最終年度の本研究はコールオプション条項付き転換社債の評価と転換社債における資金調達や有限期間を設定した企業の最適投資戦略についての理論的研究を中心に行った.コールオプション条項付き転換社債の価格付けモデルを最適停止問題として定式化することで,コールオプション条項が,転換社債の価格や最適政策に与える影響について議論し,投資家の最適境界の定性的な性質を導いた.また,三項モデルを用いた数値解法によって計算機実験をおこない,転換社債の価格や最適境界を視覚的に実現し,分析した.この研究成果をまとめ,日本オペレーションズ・リサーチ学会2008年秋季研究発表会(9月・札幌コンベンションセンター)およびINFORMS AnnualMeeting 2008(10月・ワシントンD.C.)において報告をおこなった.転換社債を発行することで資金調達をする企業の投資問題を取り上げ,価値評価モデルを構築した.企業価値を最大化することで投資を実行する企業は,普通社債よりも転換社債で資金調進を行うことで投資が遅くなるのに対し,株式価値を最大化する企業の投資政策は逆の結果となる興味深い結果が得られた.この研究成果をまとめ,2008年度第1回「数理ファイナンスセミナー」(5月・名古屋市立大学)およびThe 8th Annua1Hawaiilnternational Conference on Business(5月・ハワイ),BACHELIER FINANCE SOCIETY 2008(7月・ロンドン)において報告をおこなった.さらに,有限期間内に株式と債券を発行することで,資金調達をする企業の投資問題を取り上げ,有限差分法を用いた数値解法によって,投資のタイミングや企業価値,資本構成について分析した.この研究成果をまとめ,日本リアルオプション学会2008年研究発表大会(11月・明海大学)および横浜国立大学・南山大学共同ファイナンスワークショップ(11月・南山大学),金融工学2008科研費研究集会(2月・北海道大学),日本オペレーションズ・リサーチ学会2009年春季研究発表会(3月・筑波大学)にて報告をおこなった.
禾本科植物の種子カルスに関する生理学的研究

稲カルスにおいて形態形成を誘導する前にABA処理やストレスを与えることにより再分化率が向上する。そこでABA処理を行ったカルスよりタンパクを抽出しSDS-PAGEを行ったところ無処理区には存在しないタンパクがいくつかみられた。このうち24.5kDのタンパクを精製し抗体を作成した。このタンパクのアミノ酸シークエンス等を行なったところオオムギの種子の成熟過程に出現するタンパク質と高い相同性が見られた。このアミノ酸配列からプライマーを合成しRT-PCRを行い、増幅したDNA断片をプローブとしライブラリーよりcDNAをスクリーニングした。このcDNAのシークエンスを行い、塩基配列を決定し(D63917)RPer-1とした。RPer-1は酵母や人など生物に広く存在するTSA(Thiol-specific Antioxidant)又はペルオキシレドキシンと高い相同性を示した。RPer-1を大腸菌で発現させたところイネの24.5kDの抗体と反応し、またTSA活性を示した。RPer-1はイネの培養カルスにおいて、恒常的にわずかながら発現しているが、3mg/1 ABA処理に対し1時間以内に強く発現し、また乾燥処理においてはABAよりもはるかに強く発現した。以上のように本研究では、ABAにより誘導される蛋白質のアミノ酸配列よりそれをコードする遺伝子の塩基配列を決定し、またその発現を研究した。今後はこの遺伝子が形態形成にどのように関与しているか検討し、これにより稲や大麦などの禾本科の組織培養における種子からのカルス誘導や効率の高い形態形成系の確率を図るものである。
電気けいれん療法前後の脳内ドーパミン受容体についての研究

ECT適応となる大うつ病患者2名のECT前後での、PETトレーサの[11^C]racloprideを用いたPET検査を施行した。ECT後に、2名とも、うつ症状は寛解し、両側の線条体にて結合能が増加していた。これらはECTの効果がドーパミンD2受容体に寄与している可能性を示唆する知見であるが、統計的な有意差を得るには至らなかったため、症例を追加しての、さらなる研究が必要と思われた。(1)ECTのPET研究の成果を第23回総合病院精神医学会シンポジウム「ECTの作用機序を探る」にて、「PETによるECTの作用機序」というタイトルで、招待講演を行った。ECT前後でのヒトのドーパミン受容体変化を発表することにより、精神科医のECTの作用機序に対する理解を深め、難治性うつ病の治療に対するECTの選択をより積極的なものとする学術的根拠を提供できた。来年度においては、下記(2)で得られた知見を加え、積極的に海外においても発表を行っていく予定である。共同研究者である、Lundbergとともに、Effect of ECT on potential biomarkers for depression:a human PET studyというプロジェクトをDepartment of Clinical Neuroscience. Psychiatrysection, Karolinska Institutetにて継続し、大うつ病患者1名で、ECT適応となる患者のECT前後での、PETトレーサの[11C]racloprideを用いたPET検査を施行した。同日にMRI検査、ECT前後での、神経心理学検査(MADRS)も終了した。PETデータについての解析を研究分担者である一宮と行い、左側の線条体にて、結合能が、24.3%、右側の線条体にて、結合能が、20.4%増加するというpreliminaryな結果を得た。ECT後に、患者のうつ症状は寛解していた。これはECTの効果がドーパミンD2受容体に寄与している可能性を示唆する知見であり、セロトニンやノルアドレナリンを主に調節する抗うつ薬には反応しない、難治性うつ病の治療の標的やバイオマーカーを同定できる可能性がある。一方で、症例数が少ないため、統計的な有意差を得るには至らず、さらなる研究が必要と思われた。今後は、他のPET検査が可能な病院付属の研究機関にも、協力を要請し、症例数を増やしていく必要がある。6名程度の検査が統計上必要となるが、治療上や、検査日程の問題から検査を施行できたのが1名に留まった。24年度が最終年度であるため、記入しない。1名の検査、治療が問題なく遂行でき、良好な結果を得たこともあり、今後は円滑に、検査が進むことが予測される。現在既に2人目の検査を開始している。来年度は、エントリーの早い患者から、PET検査、MRI検査、神経心理学検査を進め、解析を行い結果をまとめていく予定である。その結果、得られた知見を加え、積極的に海外において発表を行っていく予定である。
ミトコンドリアからの情報発信(ミトコンドリアストレスに対する細胞応答)

酵母ミトコンドリア内での異常タンパク質蓄積ストレスの発生に伴ってミトコンドリアが情報を発信し、恒常性維持のために細胞がストレス応答を示すのか?に着目し、研究を進めている。昨年度、異常タンパク質の蓄積によるミトコンドリアストレス系の確立を行い。プロセシング機能不全ミトコンドリアにおいて構造異常ミトコンドリアタンパク質の誘導系の確立を行なった。MPP(ミトコンドリアプロセシングペプチダーゼ)は、細胞質からミトコンドリア内に輸送されたタンパク質前駆体のプレ配列を特異的に認識して切断し、成熟体へと変換する。本研究で用いたMPPβサブユニットの活性中心にある73位のGluをGlnに変異させた不活性型MPP発現型酵母(ドミナントネガティブ型=DN型)では、細胞の成育が低下し、ミトコンドリア中に前駆体タンパク質が蓄積している。さらに、細胞のATP量、呼吸活性は低下している。よってDN型酵母では、ミトコンドリア内に前駆体タンパク質が蓄積することで、ミトコンドリアの機能が低下していると考えられる。今年度はこのような細胞内ストレスに対する核からのミトコンドリア救助応答(分子シャペロンやタンパク質分解系の調節)について解析した。各種ミトコンドリアタンパク質、及び分子シャペロンやタンパク質分解系遺伝子のmRNA発現レベルをノーザンブロッティングにより解析した結果、プロセシング異常細胞ではミトコンドリア内に発現している分子シャペロン、Cpn10、Cpn60の発現量が野生型の約2.5倍に増加していた。一方、ミトコンドリア内の構成タンパク質には発現誘導の大きな増加は無く、また小胞体の分子シャペロンであるBipの発現変動も観察されなかった。よってプロセシング機能不全ミトコンドリアに対して特異的な分子救助応答の存在が予想される。今後はこのストレス系の情報伝達経路やその分子群を同定することが必要である。酵母ミトコンドリア内での異常タンパク質蓄積ストレスの発生に伴ってミトコンドリアが情報を発信し、恒常性維持のために細胞がどのような応答を示すのか?に着目し、本年度は以下のような解析を行なった。(1)異常タンパク質の蓄積によるミトコンドリアストレス系の確立MPP(ミトコンドリアプロセシングペプチダーゼ)は、細胞質からミトコンドリア内に輸送されたタンパク質前駆体のプレ配列を特異的に認識して切断し、成熟体へと変換する。多くのタンパク質は前駆体では正確な高次構造がとれないため、MPP機能不全ミトコンドリアにおいて構造異常タンパク質の誘導が可能と考えられる。本研究で用いたMPPβサブユニットの活性中心にある73位のGluをGlnに変異させた不活性型MPPのガラクトース誘導発現型酵母(ドミナントネガティブ型=DN型)では、細胞の成育が低下し、ミトコンドリア中に前駆体タンパク質が蓄積していることが明らかになった。更に各種抗体を用いたウエスタンブロッティング法によりタンパク質の存在量を調べた結果、DN型では野生型に比べ、電子伝達系のタンパク質であるシトクロム酸化酵素サブユニットIIやIV等のミトコンドリアあたりの存在量が減少した。また、細胞のATP量、呼吸活性を測定したところ、DN型では両方において代謝の低下が見られた。よってDN型酵母では、ミトコンドリア内に前駆体タンパク質が蓄積することで、タンパク質が分解し易くなりミトコンドリアの機能が低下していると考えられる。以上のように今年度ミトコンドリアでの異常タンパク質によるストレス誘発系のモデルを構築した。(2)ストレスに対する核からの救助応答(分子シャペロンやタンパク質分解系の調節)は存在するか?現在、各種ミトコンドリアタンパク質、及び分子シャペロンやタンパク質分解系遺伝子のmRNA発現レベルをノーザンブロッティングにより解析している。
赤外線宇宙天文台(ISO)を用いた初期銀河の形成期活動と恒星進化の観測的研究

本国際学術研究は、ヨーロッパ宇宙機関(ESA)が、1995年11月17日に打ち上げた高性能赤外スペース天文台(ISO)を利用した国際共同研究により、銀河形成期や恒星の誕生期及び終末期における激しい活動現象に伴い生成する宇宙塵から放射される赤外線を観測し、始源銀河の形成や恒星の誕生・終末期の進化を解明することを目的とするものである。本研究ではまず、上記研究目的に沿って提案された数多くの観測プロポーザルが所期の目的通り効率良く観測されるように、ヨーロッパ側研究物と入念な協議を行ない、観測プロポーザルの最適化を行なった。さらに、得られた観測データから最大限の科学的成果を引き出すため、ヨーロッパ側研究者と共同でISOデータ解析方法を検討し、ソフトウェアを開発し、データ解析を確立した。このような準備を経て、観測はほぼ順調に行われ、得られた観測データは、順次解析されている。解析されたデータはまだ一部であるが、現在までに以下のような科学的成果が得られている。1.赤外多波長銀河サーベイにより、従来は不可能であった遠方にある始源銀河の探査を行ない、始源銀河の候補を数多く発見した。このサーベイは、今まで行なわれたもののうちで最も深いものであり、ヨーロッパ側から高い評価を受けている。2.2型クエーサーの中間赤外域分光により、中心付近のダスト粒子による非常にコンパクトなトーラスの物理特性を明らかにした。3.ISOによる光解離領域の観測では、従来光解離領域から同じように放射されると考えられていた原子・イオンの微細構造線と、水素分子の回転振動遷移線が空間的に異った分布をしていることが判り、従来のモデル計算の見直しが必要であることが明らかになった。4.K型巨星からミラ型変光星に至る赤色巨星列に沿って観測したISO SWSによる赤外線スペクトル(分解能200-1,600)の一部について解析を行ない、これらの星の外層に温度1,000K前後、密度10^<+11>cm^<-3>程度の分子形成領域の存在が明らかとなった。これは、ミリ波COなどから知られている冷たい膨張分子雲とは明らかに別のものであり、これまで一般には知られていなかった温かい分子形成領域が存在することを示す。赤色巨星の温かい分子形成領域では分子のみならずダストの形成やそれに伴う流出ガス流の加速も可能と考えられ、これらの星の質量放出機構の解明にも重要な役割を果たすと考えられる。5.進化の進んだ炭素星のISOPHTによる遠赤外線マッピングにより、過去に行なわれた質量放出の結果その周りに広がったと考えられるダストシェルの存在を明らかにした。これは、質量放出が周期的に行なわれることを示さし、質量放出の時間変化を観測的に明らかにする道を開いた。マゼラン雲球状星団のISOCAMによる系統的な中間赤外域測光観測により、恒星進化の最終段階にあり激しい質量放出を行なっている、可視域、近赤外域では見えない厚いダストに覆われた赤外線星を発見した。これらの星は、球状星団に属するためその物理特性が良く判っており、恒星進化における質量放出の役割を観測的立場より明らかにする可能性を示すとともに恒星進化理論の検証のために重要である。