hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
離乳期における母子相互交渉からみた食行動モデルの構築

今回の結果より、離乳期に食に対して何らかの問題を抱えていた母子の場合、幼児期の食行動にも食に対する何らかの問題を抱えていることが多いことが明らかとなった。これには、食行動の発達だけでなく母親の関わりかけや、子どもの情緒や社会性等の精神面での発達も大きく影響していると考えられる。今後は、幼児期における食行動の行動観察も取り入れ、さらに詳細に検討していくことが課題である。
胚由来C3H10T1/2細胞分化誘導系を利用した造血支持能の分子機構に関する研究

造血支持能を有する骨髄間質細胞(ストローマ)細胞の機能にはまだ不明な点が多い。そこで本研究では、マウス胚由来のC3H10T1/2細胞を用いて我々が確立したストローマ細胞分化誘導系を利用し、その造血支持能に関する解析を行った。10T1/2細胞は本来線維芽細胞用であるが、5-azacytidine処理により前脂肪細胞、筋芽細胞などに誘導され、さらに一定条件下でそれぞれ脂肪細胞、筋管細胞に終末分化した。これらの10T1/2由来細胞の造血支持能は前脂肪細胞レベルで亢進し、脂肪細胞に分化すると消失した。その両者が同一細胞起源であることを利用し、mRNA Differential Display法を用いて、10T1/2細胞由来の前脂肪細胞(A54 preadipocyte)で発現が亢進し、脂肪細胞(A54 adipocyte)で発現が低下する遺伝子の単離を試みた。その結果、前脂肪細胞特異的に発現していると思われる候補遺伝子drad-1(down-regulated during adiocyte differentiation-1)のフラグメントを得た。drad-1は造血支持能を有する他の前脂肪細胞株(ST-2、PA-6)や、マウス骨髄内でも発現されていた。但し、また全長のdrad-1遺伝子のクローニングは出来ておらず、その機能も明らかでない。今後、drad-1遺伝子の解析を進めると同時に、同様のアプローチを行うことにより、未知のストローマ機能分子をさらに発見できる可能性があるものと考えている。その他、10T1/2細胞の親株ならびに各分化誘導株いついてRNA分析ならびにフローサイトメトリーによる解析を行ったところ、興味深いことにCD34は親株にのみ発現されており、脂肪細胞系や筋細胞系への分化の決定が起きた段階では発現されなくなることが判明した。即ち、ストローマ細胞でもCD34は幹細胞マーカーとなりうる可能性が示された。そこで本研究では、マウス胚由来のC3H10T1/2(以下10T1/2)細胞を用いて我々が確立したストローマ細胞分化誘導系を利用し、その造血支持能に関する解析を行った。その両者が同一細胞起源であることを利用し、mRNA Differential Display法を用いて、前脂肪細胞(10T1/2由来のA54preadipocyteならびに高い造血支持能を有するPA6細胞)で発現が亢進し、脂肪細胞(A54 adipocyte)で発現が低下する遺伝子の単離を試みた。その結果、前脂肪細胞特異的に発現していると思われる候補遺伝子が8個得られ、そのうちの一つ(RAC-8)がRNase protection法でも前脂肪細胞レベルの分化段階で発現が亢進することが明らかとなった。現在、その遺伝子の解析を進めている。その他、10T1/2細胞の親株ならびに各分化誘導株についてRNA分析ならびにflow cytometryによる解析を行ったところ、興味深いことにCD34は親株のみに発現されており、脂肪細胞系や筋細胞系への分化の決定が起きた段階では発現されなくなることが判明した。

造血支持能を有する骨髄間質細胞(ストローマ)細胞の機能にはまだ不明な点が多いが、造血幹細胞の自己複製因子を産生している可能性が考えられている。このような細胞は不均一な細胞群より構成されているため、従来その解析が困難であった。我々は、マウス胚由来のC3H10T1/2(以下10T1/2)細胞を用いてストローマ細胞分化誘導系を確立し、同一細胞起源の種々の分化段階にある一連のストローマ細胞の造血における役割を系統立てて解析することを初めて可能とした。これまでの研究で、10T1/2細胞の造血支持能は前脂肪細胞レベルで亢進し、脂肪細胞に終末分化すると消失することを示ししてきた。そこで、10T1/2細胞由来の前脂肪細胞(A54 preadipocyte)と脂肪細胞(A54 adipocyte)から抽出したmRNAを用いてmRNA Differntial Display法を行い、前脂肪細胞特異的に発現していると思われる候補遺伝子drad-1 (down-regulated during adipocye differentiation-1)のフラグメントを得た。分化に伴う遺伝子発現レベルの変動はPNase protection法により確認した。drad-1は造血支持能を有する他の前脂肪細胞株(ST-2、PA-6)や、マウス骨髄内でも発現されていた。但し、まだ全長のdrad-1遺伝子のクローニングは出来ておらず、その機能も明らかでない。今後、drad-1遺伝子の解析を進めると同時に、10T1/2細胞を利用して同様のアプローチをとることにより、さらに未知のストローマ機能分子の発見に繋がっていく可能性があるものと考えている。
長周期動揺を生じないニューマティック係船装置の考案と流体力学的問題点の解明

全く新しい係船方法「ニューマティック係船装置」の実現に必要な流体力学的問題点の解明を目的として、海底からケーソンが上昇し、船体が浮遊状態からケーソン上に安定して定置されるまでの、遷移期間における船体・ケーソン・波浪の動的相互干渉について検討をおこなった結果、ケーソンと浮体間の距離が小さくなると鉛直方向の動揺は波高によらず急激に小さくなり、ケーソンに着底する直前に浮体の鉛直速度はほぼケーソンの上昇速度に達し常に滑らかに着底するため、ケーソンと船体間には衝撃的な接触が生じることが無く、極めて円滑に船体の定置が実現することが確認された。本研究は,大型船舶の船体形状は底面がフラットな形状であることと,長周期波による波強制力自体の大きさは極めて小さいことに着目し,船体をケーソン上に定置させるという,全く新しい方法「ニューマティックケーソン係船装置」の実現に必要な流体力学的検討課題の解明を目的とするもので,当該年度の研究の成果は以下のようである.港湾内の波浪場の算定にはブシネスクモデルを用いるため,まず港湾内の波浪場の再現性について数値計算と港湾内外で得られた水面振動の観測値を比較することによってモデルの再現性を明かにした.ついで,船体に作用する流体力を把握するための理論式の展開をおこなった.この際,広域の非線形波浪場を対象とするブシネスクモデルによる計算と,船体に作用する流体力の計算とでは,対象とする空間スケールが大きく異なることから次の仮定を用いた.(a)波浪場の計算では船体とケーソンは考慮しない.(b)船舶を囲む閉領域にグリーンの定理を適用して速度ポテンシャルに関する積分方程式を得る.(c)ブシネスクモデルから得られる水位変動の時系列をフーリエ分解して,周波数成分ごとに閉領域の境界値として用いることで浮体境界上のポテンシャル値(浮体への入射波ポテンシャル)を算定する.(d)このポテンシャル値を入力として,浮体のDiffractionポテンシャルをポテンシャル接続法の選点解法を用いて数値的に解く.(e)得られたDiffractionポテンシャルの逆変換と入射波ポテンシャルから船体に作用する波力の時系列を算定する.以上の仮定の下で定式化した理論式を計算する数値計算プログラムを開発した.この手法によって、従来近似的にしか算定できていない港湾内の船体に作用する波強制力を精度よく算定することが可能となった.本研究は,大型船舶の船体形状は底面がフラットな形状であることと,長周期波による波強制力自体の大きさは極めて小さいことに着目し,船体をケーソン上に定置させるという,全く新しい方法rニューマティックケーソン係船装置」の実現に必要な流体力学的検討課題の解明を目的とするもので,当該年度は,2次元造波水槽内に,ニューマティックケーソン,浮遊船舶および係留岸壁の模型を設置し,海底からケーソンが上昇し,船体が浮遊状態からケーソン上に安定して定置されるまで,および,定置状態からケーソンが下降し,船体が浮遊状態に戻るまでの,遷移期間における船体・ケーソン・波浪の動的相互干渉について実験による検討をおこなった.その結果,次のようなことが明らかになった.1.ケーソンが上昇を開始するとほぼ同時に浮遊船体も動揺を始め,一旦上昇と下降を生じるが,その後再度上昇を始め,ケーソンに追いつかれる形でケーソン上に定置される.このためケーソンと船体間には衝撃的な接触が生じることが無く,極めて円滑に船体の定置が実現することが確認された.これは,本システムの実現において非常に有用な結果である。2.ケーソン下降時には,船体は浮力との釣合喫水を超えて定置状態のまま下降し,釣合喫水よりも大きな喫水でケーソンと下降しながら離脱する.このため静止時に必要とされる船底と海底との間隙に十分な余裕が無い場合には,下降時には船底と海底の接触が起こりえることがわかった.ただし,離脱は非常に円滑で,しかも緩やかに岸壁を離れる方向に移動するため,通常の係留策で岸壁に保持しえることが確認できた.本研究は,大型船舶の船体形状は底面がフラットな形状であることと,長周期波による波強制力自体の大きさは極めて小さいことに着目し,船体をケーソン上に定置させるという,全く新しい方法「ニューマティック係船装置」の実現に必要な流体力学的問題点の解明を目的とするもので,当該年度は,港湾内に波浪が存在する場合について,2次元造波水槽内にケーソン,浮遊船舶および係留岸壁の模型を設置し,海底からケーソンが上昇し,船体が浮遊状態からケーソン上に安定して定置されるまで,および,定置状態からケーソンが下降し,船体が浮遊状態に戻るまでの,遷移期間における船体・ケーソン・波浪の動的相互干渉について実験による検討をおこなった.その結果,次のようなことが明らかになった.

(1)ケーソンが上昇を開始すると浮体も波周期での動揺をしながら平均位置が鉛直方向に移動を始め,ケーソンと浮体間の距離が大きい間は波の波高に応じて動揺するが、距離が小さくなると鉛直方向の動揺は波高によらず急激に小さくなり,ケーソンに着底する直前に浮体の鉛直速度はほぼケーソンの上昇速度に達し常に滑らかに着底する.このため、港湾内に波浪が存在する場合にもケーソンと船体間には衝撃的な接触が生じることが無く,極めて円滑に船体の定置が実現することが確認された.これは,本システムの実現において非常に有用な結果である.(2)しかし,有波浪時には水平波力が存在するため水平動揺は着底直後には停止せず,ケーソンとの摩擦力が水平波力を超えると考えられる時点で急激に停止する.このため水平方向の動揺に対する防舷材との応答特性の解明が必要となると考えられる.前年度に実施した,ブシネスクモデルとポテンシャル接続法を併用する船体作用長周期波力の箕定法で,定置時船体に作用する波力を算定することができた.引続き当該年度に予定していた水槽実験を実施し,ケーソン上の定置にいたる過程と下降時の離脱の過程が,基本的に円滑に成しえることが実験的に確認できた.これらの結果,課題とする流体力学的問題点の解明が大きく進展した.水槽実験を継続して実施し,波浪が存在する下でのケーソンと船体との動的干渉について詳細な検討をおこなう予定である.また,これらの実験的検討と平行して,今年度はケーソンと船体の動的干渉を解析する数値解析手法(境界要素法を用いる)の開発をおこなう予定で,この際、開発した数値解析手法の妥当性を実験結果を用いて検証する.
公判外供述の証拠使用の場面における証人審問権の役割に関する研究

平成30年度には,近時新たに公表された資料等を含めて憲法37条2項前段及び刑事訴訟法の伝聞法則関連規定の沿革の調査・検討を行い,当時,わが国で,公判外供述の証拠使用の場面において証人審問権がどのような役割を果たすものと理解されていたかを探求した。特に,憲法37条2項前段にいう「すべての証人」の意義を「裁判所の職権により,又は訴訟当事者の請求により喚問した証人」と形式的に解する理解について,憲法制定過程にその有力な根拠があると考えられるところ,刑訴法320条以下の制定過程に関する資料からすれば,公判外供述の証拠使用について憲法37条2項前段の保障,あるいは少なくともその「精神」ないし「趣旨」が及び,公判外供述の証拠使用が一定程度制限されるべきとの理解は,当時から存在していたことが確認でき,憲法公布時点において,憲法37条2項前段にいう「すべての証人」について異なる憲法解釈が存在し,その憲法解釈に依拠して刑訴法は制定されたことが確認できる。また,平成30年度には,欧州人権裁判所判例及び欧州各国内法並びにアメリカ法について,各法域における公判外供述の証拠使用に関する規律の在り方を概観しつつ,Crawford判決以降のアメリカにおける議論状況の分析を行った。Crawford判決は,連邦憲法第6修正の対面条項が伝聞法則と別個に規律を及ぼし得る余地が事実上ほとんど存在しなかった従前の枠組みを大きく変更し,伝聞法則とは別個に同条項による厳格な規律が及ぶとした判決である。ここでは,「対面条項の目的は証拠の信頼性の確保にある」とされつつ,「それは実体的な保障ではなく手続的な保障である」とされており,供述証拠の信頼性確保の意義について重要な示唆を含んでいる。本研究課題は,1証人審問権が保護する本質的な「価値」は何か,2証人審問権による規律は伝聞法則による規律とどのような関係に立つか,という点を解明することを主たる目的としている。平成30年度には,その目的達成のため,沿革的検討及び比較法的検討の準備作業並びにアメリカ法の検討の一部を計画し,それらを実施することができた。今年度の研究成果は,右の目的との関係では次のような意味を持つ。沿革的検討からは,憲法37条2項前段にいう「すべての証人」の意義について形式的な理解を採用すべき必然性はなく,公判外供述の証拠使用について憲法37条2項前段の保障,あるいは少なくともその「精神」ないし「趣旨」が及び,公判外供述の証拠使用が一定程度制限されるべきとの理解の基礎付けも十分にあり得ることが確認でき,この点は,12の目的達成のための十分な基礎を提供している。比較法的検討,特にアメリカ法の検討からは,Crawford判決において,伝聞法則とは別個に公判外供述の証拠使用に厳格な規律を及ぼすとされた対面条項について,供述証拠の信頼性の確保をその趣旨としつつ,それを「手続的な保障」として捉えるという,必ずしも従来十分に意識されていたかったと思われる証人審問権の趣旨理解の可能性が示唆され,12の目的達成に有用な知見を獲得することができた。以上の通り,今年度の研究成果は2つの目的に対して重要な貢献をするものであるので,上記の自己評価をした。今後も引き続き研究課題について比較法的検討を行っていく予定である。令和元年度には,引き続きアメリカ法についての検討を中心とする予定であるが,以降は,そこで得られた知見を基に,欧州人権裁判所判例及び欧州各国内法(イギリス,ドイツ及びフランス)の検討も順次行う予定である。また,令和元年度又は2年度には,一定程度比較法的検討の十分な知見を獲得できた段階で,さらにそれを深めるため,アメリカ・イギリス・ドイツにおける資料収集・現地調査を実施する予定である。

本研究課題は,1証人審問権が保護する本質的な「価値」は何か,2証人審問権による規律は伝聞法則による規律とどのような関係に立つか,という点を解明することを主たる目的としている。平成30年度には,その目的達成のため,沿革的検討及び比較法的検討の準備作業並びにアメリカ法の検討の一部を計画し,それらを実施することができた。今年度の研究成果は,右の目的との関係では次のような意味を持つ。沿革的検討からは,憲法37条2項前段にいう「すべての証人」の意義について形式的な理解を採用すべき必然性はなく,公判外供述の証拠使用について憲法37条2項前段の保障,あるいは少なくともその「精神」ないし「趣旨」が及び,公判外供述の証拠使用が一定程度制限されるべきとの理解の基礎付けも十分にあり得ることが確認でき,この点は,12の目的達成のための十分な基礎を提供している。比較法的検討,特にアメリカ法の検討からは,Crawford判決において,伝聞法則とは別個に公判外供述の証拠使用に厳格な規律を及ぼすとされた対面条項について,供述証拠の信頼性の確保をその趣旨としつつ,それを「手続的な保障」として捉えるという,必ずしも従来十分に意識されていたかったと思われる証人審問権の趣旨理解の可能性が示唆され,12の目的達成に有用な知見を獲得することができた。以上の通り,今年度の研究成果は2つの目的に対して重要な貢献をするものであるので,上記の自己評価をした。今後も引き続き研究課題について比較法的検討を行っていく予定である。令和元年度には,引き続きアメリカ法についての検討を中心とする予定であるが,以降は,そこで得られた知見を基に,欧州人権裁判所判例及び欧州各国内法(イギリス,ドイツ及びフランス)の検討も順次行う予定である。また,令和元年度又は2年度には,一定程度比較法的検討の十分な知見を獲得できた段階で,さらにそれを深めるため,アメリカ・イギリス・ドイツにおける資料収集・現地調査を実施する予定である。平成30年度の途中で独立基盤形成支援による追加配分の交付を受けたため,当初予定していた資料収集等を実施しつつ,研究の基盤となる機器の充実を図ってもなお,次年度使用額が生じることとなった。追加配分の交付を受けたことによって,次年度以降に刊行の予定されている外国書籍等の購入,次年度以降に予定している現地調査等の拡充を併せて計画したことも,次年度使用額が生じたことの理由である。次年度は,アメリカ・イギリス・ドイツ・フランスにおける公判外供述の証拠使用の場面における規律を検討するため,各国の証拠法関連図書を20-30万円ずつ程度購入する(100万円程度)。他方,日本における関連する議論の最新動向を把握するため,日本の証拠法関連図書も30万円程度購入する。また,次年度以降,比較法的検討について一定程度十分な知見を獲得できた段階でアメリカ及び欧州における資料収集・現地調査を予定しており,この出張旅費等として50万円程度を予定している。
重度・重複障害児の概念支援学習過程と認知構造

重度・重複障害児(以下重障児と略す)の実験は心身の健康上考慮すれば全く制約をうけ、VTR等の観察あるいは、家庭における面接(主に父母等)にたよざるをえなかった。しかし、健康な子どもの場合は、電気ショック以外はほぼ可能であるが、やはり、乳幼児(特に乳児)の場合も、テストを用意しても一面しか測定できないので、VTR等をしっかりとって考察を加えた、即ち、この子どもたちは、始めどこに概念が存在し、どのように形成され変換されているのかという問題であるか、まず皮ふ刺激の中で、全ゆる体表にそれが形成され、固有覚や前庭覚、視聴覚が有意義に働くほど概念並びにその形成と変換はなされてゆくのではないか、この時、感覚-運動を加えての情報等を支えることによって更に標題は達成され、運動(感覚)の系列化が又可能になった。更に脳幹-脊髄系が体全体の刺激、情報をうけ(これは時々刻々に変更されている)これらは階層的に大脳辺縁系基質核、小脳、大脳皮質(新しい皮質)等で変換され、学習され、認知構造として新しくつくられていくことが理解されると思われる。やはり、現実的な見解をいえば、概念はヒトの体全体につくられそれが脳の階層性に従って変容され学習がそれぞれに作られてゆく、このヒトの大いなる変化は日常生活の経験を脳幹-脊髄から上へと流れてゆくことにつくることがわかった。平成7年度において,重度・重複障害児(重障児と略す)の概念変換学習が行われ,その学習過程の分析が実際に見出されるのか,疑問であったが,これは全く危惧にすぎなかった。即ち,重障児においては,新・新皮質ならびに触覚系,固有覚系,前庭覚系を始めとして,小脳並びに基底核(大脳辺緑系)に神経回路,髄鞘化が筆者が教育法として開発したspace法で取扱えば何ら問題ないことがわかった。つまり,小脳の歯状核で運動学習,認知学習が確立されている。この点では日常生活の体現が誠に大切で,重障児(小頭症外の病気をもつ子どもでも)では先験性をもっているということが明らかなようである。それ故,日常生活の体現並びに運動学習によって全体の脳の機能を促進することが重要で,全く外でそのままになされている重障児が,これは何ですか,象さんですねと問うたとき,声を出そうとして口形をつくり「ハ-イ」という返事をしたときは,全てまわりにいた人々が驚きの声を上げた。どんな重障児でも認知学習即ち概念形成は感覚-運動即ち神経科学の基礎的知見を通して形成することが可能であるということである。(これは瞬目反応でみることもできる。このideaは私の創造である。)平成7年度にひき続き、概念変換の成立形成過程と正常児と比較してみるとき、重度・重複障害児においても、正常児においても、何等変らないことが明らかになった。即ち、色、形、時間、空間、位置、数、言葉等が、アプリオリーに形成されることが観察によって実証された。どんな重度障害児においても、日常生活の中において基本的に家庭内での母親を始めとするコミュニケーションの相互作用の過程の中でその成立の要因が存在し、母親、父親、兄弟姉妹等の間の身辺の認知が最も基本となることが明らかである。こヽにおいて日常性も科学性も形成される。つまり、家庭の中でのコミュニケーションが極めて重要で、これらが皮ふあるいは脊髄から脳幹系、小脳、視床へと変換され、概念が感覚-運動において、概念が成立し、概念形成がなされ、その変換は、脳幹-脊髄系を出発点として、視床、大脳辺縁系、大脳皮質へと変換されてゆく、最も基本は、脳幹-脊髄系レベルであることを発見したのである。このためにはうつ伏せという「姿勢」と「皮ふ刺激」が基本的にはもっとも大切な要因であり、この事実が小脳によって、又、概念ならびに概念変換が遂行されてゆくprocessをとると推測できるものであろう。重度・重複障害児(以下重障児と略す)における標題では.やはり.生ける角度から文献を検討したのであるが.

心身を害する実験は出来なかった.それ故.平成2年から6年度までの科研費で解明した.感覚-運動をヒントにそれらを体系づけて.概念に重点をあてることにした.この点で.重障児の概念あるいはその形成は.感覚-運動にあり.更に体全体に形成されることがわかった.これは.日常生活で.動きのある場面を作り.その点で例えば絵本をみせたとき.「アカ」のうさぎさんと教示すると.いつの間にか.その口形と喜びが体全体に表出される.又母親もこの様子などをみるとき触発されて.学習が一段と進むようである.これは.重障児において運動を系列化することによって概念が獲得され.次々と変換が生起し.これらは.各神経ネットワークと更には脳の階層性.つまり前庭覚.固有覚.触覚を含めた.脳幹-背骨遊系.大脳辺緑系.基度換.小脳.大脳皮質(新に皮質を含む).等々につくられ.概念が学習か.変換が拡大され収剱されてゆくのではないかと考えられるのである.要は.重障児において学習は感覚-運動の順序づけによって可能であり.仮説的ではあるが.脳の階層性によって順序よく出来上がり.最後には.新に皮質で結合され.認識構造となり.これは又新しく創造されてゆしのではないかと思われるのである.
シリカでの被覆を応用した燃料電池用Ｐｔアノード触媒のＣＯ被毒耐性向上

固体高分子形燃料電池の本格的普及に向けてPtアノード触媒のCO被毒耐性向上が求められている.本研究では炭素担持Pt触媒のシリカ層での被覆を応用し,Pt触媒のCO被毒耐性向上を試みた.Pt触媒を厚さ4,6および8 nm程度のシリカ層で被覆したところ,PtのCO被毒耐性が改善され,またシリカ層厚さが厚くなるにつれCO耐性は向上した.Ptとシリカ層との化学的な相互作用によりPtのCO耐性が改善されたと考えられる.またPt触媒の電極作用を修飾するために,様々な金属酸化物での被覆を試みた.その結果,前もってシリカ単原子層をPt触媒に析出させることで,種々の金属酸化物でPt触媒を被覆することに成功した.固体高分子形燃料電池の本格的普及に向けてPtアノード触媒のCO被毒耐性向上が求められている.本研究では炭素担持Pt触媒のシリカ層での被覆を応用し,Pt触媒のCO被毒耐性向上を試みた.Pt触媒を厚さ4,6および8 nm程度のシリカ層で被覆したところ,PtのCO被毒耐性が改善され,またシリカ層厚さが厚くなるにつれCO耐性は向上した.Ptとシリカ層との化学的な相互作用によりPtのCO耐性が改善されたと考えられる.またPt触媒の電極作用を修飾するために,様々な金属酸化物での被覆を試みた.その結果,前もってシリカ単原子層をPt触媒に析出させることで,種々の金属酸化物でPt触媒を被覆することに成功した.水素エネルギー社会の実現に向け,固体高分子形燃料電池の普及が期待されている.固体高分子形燃料電池の本格的な普及に向け,Ptアノード触媒のCOによる被毒が問題となっている.現行の家庭用固体高分子形燃料電池システムでは,水素燃料は炭化水素の水蒸気改質とそれに続くCOの水性ガスシフト反応により製造される.しかしこの水素製造法では,水素燃料中のCOを完全に除去することはできないため,高いCO被毒耐性を有するアノード触媒が求められる.本研究では,厚さ数ナノメートルのシリカでの被覆によりPt触媒のCO被毒耐性向上を試みた.本年度は直径の異なるカーボンナノチューブを担体に用いて担持Pt触媒を調製し,それらをシリカで被覆した.またシリカ被覆する際のシランカップリング剤の種類も検討した.その結果,カーボンナノチューブ担持Pt触媒をシリカで被覆することで,PtのCO被毒耐性が改善されることが分かった.またシリカ被覆カーボンナノチューブ担持Pt触媒のCO被毒耐性は,カーボンナノチューブの直径に依存しなかった.一方シリカ被覆カーボンナノチューブ担持Pt触媒のCO被毒耐性は,シリカ被覆時のシランカップリング剤の種類に強く依存し,テトラエトキシシランを用いてシリカ被覆した場合に高いCO被毒耐性が得られることがわかった.テトラエトキシシランの加水分解によりシリカを生成すると,シリカ中には多くのシラノール基が含まれる.このシラノール基とPtとの化学的な相互作用により,PtのCO被毒耐性が改善されたと考えられる.水素エネルギー社会の実現に向け,固体高分子形燃料電池の普及が期待されている.固体高分子形燃料電池を本格的な普及に向け,Ptアノード触媒のCOによる被毒が問題となっている.現行の家庭用固体高分子形燃料電池システムでは,水素燃料は炭化水素の水蒸気改質とそれに続くCOの水性ガスシフト反応により製造される.しかし,この水素製造法では水素燃料中のCOを完全に除去することはできないため,高いCO被毒耐性を有するアノード触媒が求められる.本研究では,厚さ数ナノメートルのシリカでの被覆によりPt触媒のCO被毒耐性向上を試みた.本年度はPt触媒を被覆するシリカ層の厚さ,またシリカ被覆Pt触媒の熱処理温度が,シリカ被覆Pt触媒のCO被毒耐性に与える影響について検討した.その結果,Pt触媒を被覆するシリカ層の厚さが厚いほどPtのCO被毒耐性は改善されたが,同時に触媒活性も低下した.厚さ3 nm程度のシリカ層であれば,Ptの触媒活性を高く保持したまま,CO被毒耐性も大きく改善できると結論した.また今年度は,シリカ以外の金属酸化物でのPt触媒の被覆も試みた.種々触媒調製法を検討した結果,Pt触媒上に単原子層のシリカを析出させ,その後この触媒上に金属酸化物を析出させることでPt触媒を金属酸化物(チタニア,ジルコニア,ニオブ酸化物,タンタル酸化物)で被覆できることが分かった.またこれら金属酸化物で被覆されたPt触媒の電極活性,CO被毒耐性は,金属酸化物の種類に強く依存することが分かった.Ptと金属酸化物の相互作用により,Ptの電極活性,CO被毒耐性が変化していると結論した.水素エネルギー社会の実現に向け,固体高分子形燃料電池の普及が期待されている.固体高分子形燃料電池の本格的な普及に向け,Ptアノード触媒のCOによる被毒が問題となっている.現行の家庭用固体高分子形燃料電池システムでは,水素燃料は炭化水素の水蒸気改質とそれに続くCOの水性ガスシフト反応により製造される.しかし,この水素製造法では水素燃料中のCOを完全に除去することはできないため,高いCO被毒耐性を有するアノード触媒が求められる.本研究では,厚さ数ナノメートルのシリカ層での被覆によるPt触媒のCO被毒耐性向上を試みた.昨年度の研究で,カーボンナノチューブ担持Pt触媒を3ーアミノプロピルトリエトキシシランとテトラエトキシシランの逐次的な加水分解を利用してシリカ層で被覆すると,PtのCO被毒耐性が向上することを見出している.

そこで本年度は,カーボンナノチューブ担持Pt触媒のCO被毒耐性を最適化することを目的に,3ーアミノプロピルトリエトキシシランとテトラエトキシシランの添加量の最適値を求めた.その結果,3ーアミノプロピルトリエトキシシランをカーボンナノチューブ上に担持されたPt粒子表面に1層だけ吸着する量を添加し,その後シリカ層が5ナノメートル程度になるようにテトラエトキシシランを添加すると,PtのCO被毒耐性が大きく改善されることが分かった.また燃料電池作動条件下におけるシリカ被覆カーボンナノチューブ担持Pt触媒中のPt粒子の状態をX線吸収分光法のその場測定により評価した.その結果,シリカで被覆してもPtの状態は変化しないことが分かった.よってPtとシリカ層との化学的な相互作用によりPtのCO被毒耐性が改善されたわけではないと考えられる.本研究ではカーボンナノチューブ担持Pt触媒をシリカで被覆することでPtのCO被毒耐性向上を試みるが,本年度に行った研究で,PtのCO被毒耐性を向上するためのシリカ被覆条件がある程度明らかになった.今年度に得られた研究成果を利用すれば,来年度に行う研究で高いCO被毒耐性を示すシリカ被覆カーボンナノチューブ担持Pt触媒の開発が行える.したがって本研究の現在までの達成度は,おおむね順調に進展していると判断した.25年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では,固体高分子形燃料電池用炭素担持Ptアノード触媒のCO被毒耐性向上を目的に,シリカでの被覆を応用してPtのCO被毒耐性を向上させることを狙いとしている.これまでに行った研究により,シリカで被覆されたカーボンナノチューブ担持Ptアノード触媒はCOを混合した水素燃料を供給しても,未被覆のカーボンナノチューブ担持Pt触媒に比べ,高い発電能力を有することを見出いている.またカーボンナノチューブ担持Pt触媒を被覆するシリカ層の厚さとシリカ層の密度が,触媒のCO被毒耐性に与える影響について明らかにした.また固体高分子形燃料電池用アノード触媒は,酸性電解質中,電位がかかった状態で作動する.カーボンナノチューブ担持Pt触媒のシリカでの被覆によるCO被毒耐性向上機構を明らかにするためには,その条件下におけるPtの化学的状態を検討しなければならない.そこで酸性水溶液電解質中,電位がかかった状態でのシリカ被覆カーボンナノチューブ担持Pt触媒のPt L3殻X線吸収スペクトルによりPt種の電子状態・幾何学的構造を検討したところ,シリカ層とPtの化学的な相互作用は弱いことが分かった.研究開始当初から上述の研究は計画しており,予定通りに成果が得られている.来年度は最終年度であり,これまでに得られた成果を基に,優れたCO被毒耐性を有するカーボンナノチューブ担持Pt触媒を開発する予定である.また当初計画していなかったが,現行のアノード触媒であるカーボンブラック担持Pt触媒をシリカで被覆し,触媒のCO被毒耐性が改善されれば,シリカでの被覆法がより実用化に近づくため,最終年度に行う予定である.今年度に行った研究により,最適な作用を示すシリカ被覆カーボンナノチューブ担持Pt触媒を調製するための指針が明らかになった.今後はこの指針に基づき,さらに多くの触媒を調製し,それらのCO被毒耐性を明らかにし,優れたCO耐性を示すシリカ被覆カーボンナノチューブ担持Pt触媒を開発する.またそこで得られた知見を基に,シリカ被覆Pt触媒の実用化に向けた問題点を明らかにする.25年度が最終年度であるため、記入しない。
ヒト肺癌培養細胞におけるMHCクラスII抗原・Invariant鎖の発現と局在

本研究課題について、以下のような実験を行い、得られた新知見を報告する。1.細胞質内及び細胞膜上のMHCclass II抗原/インバリアント鎖の定性分析ヒト肺扁平上皮癌由来株3株、腺癌由来株3株、大細胞癌由来株4株、小細胞癌由来株5株からタンパクを抽出し、SDS-PAGE及びWestern blot分析を行ったところ、全ての非小細胞癌株と小細胞癌株の1株においてHLA-DRの発現が細胞質及び細胞膜上に認められた。しかしの4株の小細胞癌株にはその発現は見られなかった。一方、インバリアント鎖については、全ての非小細胞癌株と小細胞癌株の2株においてその発現が細胞質内に見られたが、小細胞癌株の3株には発現が見られなかった。IFN-γの添加により、HLA-DRの発現の見られなかった4株の小細胞癌株のうち3株にはその発現誘導が認められた。また、インバリアント鎖についてはその発現の見られなかった3株にも細胞質内への発現が誘導された。2.細胞質内及び細胞膜上のMHCclass II抗原/インバリアント鎖の定量分析上記肺癌培養細胞株から細胞質内及び細胞膜上のMHCclass II抗原/インバリアント鎖の定量分析を行ったところ、IFN-γ無添加条件下、IFN-γ添加条件下のいづれにおいても、小細胞癌株におけるMHC class II抗原/インバリアント鎖の発現量は非小細胞癌株に比較して極く微量であることが明らかとなった。以上より、肺癌培養細胞におけるMHC class II抗原、インバリアント鎖の発現状態は、小細胞癌と非小細胞癌との間で、(1)MHCclass II抗原及びインバリアント鎖誘導因子無添加状態すなわち自発的なMHC class II抗原/インバリアント鎖発現状態、(2)誘導因子添加によるMHCclass II抗原/インバリアント鎖誘導性、のいづれにおいても大きな差異が認められた。また発現しているMHC class II抗原/インバリアント鎖の局在についての異常は認められなかった。
肥満の病態生理における長鎖アシルCoAチオエステラーゼの機能解明

従来から肥満と生活習慣病の因果関係が指摘されてきたが,最近になって,肥大化した脂肪細胞が分泌する液性因子や脂肪酸が肝臓や筋肉などの機能に悪影響を及ぼすことが分かってきた.そこでアシルCoAチオエステラーゼと呼ばれる脂肪酸代謝酵素を取り上げ,高脂肪食による肥満動物を用いて脂質代謝異常や内臓脂肪における代謝的悪循環との関係を調べた.そして脂肪組織におけるこの酵素の特徴を明らかにし,メタボリックシンドローム研究へ展開する手がかりを掴んだ.従来から肥満と生活習慣病の因果関係が指摘されてきたが,最近になって,肥大化した脂肪細胞が分泌する液性因子や脂肪酸が肝臓や筋肉などの機能に悪影響を及ぼすことが分かってきた.そこでアシルCoAチオエステラーゼと呼ばれる脂肪酸代謝酵素を取り上げ,高脂肪食による肥満動物を用いて脂質代謝異常や内臓脂肪における代謝的悪循環との関係を調べた.そして脂肪組織におけるこの酵素の特徴を明らかにし,メタボリックシンドローム研究へ展開する手がかりを掴んだ.モデル動物としてラットを用い、主要なアシルCoAチオエステラーゼ(ACOT)分子種について以下の検討を行った。1)cDNAクローニング:これまでに十分な解析が行われていないACOT9及び11のヒト及びラットホモログをクローニングした。さらに抗体を作製し、ACOT9は皮下脂肪などで検出され、心臓における発現が顕著であることを明らかにした。GFP融合タンパク質として発現させた結果、細胞内ではミトコンドリアに局在することを確認した。一方、ACOT11mRNAレベルは褐色脂肪組織で最も高く、やはりミトコンドリアへの局在が予測された。2)高脂肪食負荷による発現変化:ラットに高脂肪食を4週間自由摂食させ、ACOT分子種の発現レベルを比較検討した。ACOT1,2,7,9,11のうち、ACOT2の発現レベルが肝臓と心臓で2倍程度上昇し、腸間膜脂肪で有意に低下した。褐色脂肪組織での発現が顕著であったが、特に大きな変化は認められなかった。ACOT9もまた心臓で2倍程度上昇したが、ACOT1及び11に関しては特に変化が認められなかった。絶食やPPARαリガンドによってACOT1,2は著しく誘導されたが、ACOT9,11に同様な変化は認められず、遺伝子発現調節機構の相違が推測された。従来から脂肪組織におけるACOT活性が報告されてきたが、今回、いずれの脂肪組織においても主にミトコンドリア局在型のACOT分子種が発現していることが明らかになった。特に褐色脂肪組織では脂肪酸酸化を介する熱産生に関与する可能性が考えられた。一方、高脂肪食負荷によるACOTの発現誘導は顕著なものとは言えず、長期間の継続的な脂肪酸過剰負荷に対してACOTによるアシルCoA処理能力は十分ではないと考えられた。以上の研究成果を第27回日本肥満学会と日本薬学会第127年会(合計4演題)において発表した。モデル動物としてラットを用い、主要なアシルCoAチオエステラーゼ(ACOT)分子種について以下の検討を行った。1)ACOT分子種の特性:バクテリア発現系を用いてACOT9精製標品を調製し、この分子種が炭素数C2-C16のアシルCoAに対して幅広い鎖長特異性を示し、特にC10-CoAに対して高い親和性を示すことを明らかにした。また、白色脂肪組織(WAT)のうち腸間膜WATにおいてACOT2,7が発現していることを初めて明らかにし、心臓や褐色脂肪組織(BAT)に匹敵する高いアシルCoA加水分解活性を検出した。2)ACOT分子種の発現変化と調節機構:高脂肪食負荷ラットや心肥大モデルなどを用いてACOT分子種の発現変化を調べ、心臓ではACOT2が環境変化に則したアシルCoA加水分解活性を提供するのに対して、ACOT9は基礎レベルの活性維持に寄与することを示唆した。その結果、心筋ACOTは、アシルCoAプールを適正なサイズに維持して正常なβ酸化の進行を促し、アシルCoA蓄積によるミトコンドリアストレスの発生に対して防御因子として機能するという仮説を提示した。また、BATACOT2は脂肪酸酸化の促進に、腸間膜WATACOT7は脂肪酸分泌の促進に寄与することを示唆した。これまでACOTの機能に関する研究は脂肪酸酸化を中心に行われてきたが、今回、心臓やBATにおける脂肪燃焼だけでなく、WATからの脂肪酸動員においてもACOTの関与を新たに提案した。それぞれの発現調節に関しては、ACOT1,2,7がPPARαを介して誘導されるのに対し、ACOT9,11はPPARαにもPPARγにも影響されないことを示した。さらに培養褐色脂肪細胞を用いた検討から、BATにおけるACOTの発現レベルは、基質レベルの変化よりも神経や内分泌系など、他の制御機構に依存するものと考えられた。メタボリックシンドロームの予防と治療を考える上で肥満に伴う脂質代謝異常や脂肪毒性発現のメカニズムを解明することは重要な研究課題である.本研究では,脂肪酸の活性化代謝中間体であるアシルCoAに注目し、その加水分解酵素であるアシルCoAチオエステラーゼ(ACOT)分子種についてラットを用いて検討した.脂肪組織におけるACOTの分布を調べた結果,褐色脂肪組織にはACOT2,白色脂肪組織のうち皮下脂肪にはACOT1,腸間膜脂肪にはACOT7が主要な分子種として発現しており,細胞内分布と酵素学的特性の相違に関連して,脂肪酸燃焼や脂肪酸動員におけるそれぞれの役割が示唆された.

特に,高脂肪食を摂取させると腸間膜脂肪ACOT7の発現レベルは4週間で70%程度になり,20週間後には40%にまで低下した.一方,ヒト単球由来THP-1細胞株を用いた検討から,ACOT7は単球に高発現しており,マクロファージに分化誘導するとそのレベルが40%程度に低下すること,しかしPPARリガンド処理により元のレベルにまで誘導されることを初めて明らかにした.近年,メタボリックシンドロームを全身性の軽度慢性炎症性疾患として捉え,内臓脂肪における脂肪細胞の肥大化とそれに伴うマクロファージ浸潤に基づく炎症性変化がインスリン抵抗性の発現に重要な役割を果たすことが明らかになってきた.ACOT7がマクロファージにおけるプロスタグランジンの産生調節に関わることと合わせると,今回の検討結果から,腹部肥満によって引き起こされる内臓脂肪組織での脂肪酸代謝の変化,さらにインスリン抵抗性改善薬によるその是正効果にACOTが関与する可能性が考えられた.
障害者の芸術表現による社会的包摂の国際比較研究―アール・ブリュット概念の再検討

障害者の芸術表現をどのように位置づけて政策的に支援していくべきかを検討するため、先駆的に取り組んでいる福祉施設(NPO法人コーナス(大阪市)、NPO法人クリエイティブサポートレッツ(浜松市)など)を訪問し、代表者に現時点での課題や成果についてインタビュー調査を実施した。また、芸術表現活動からは一定の距離を保ち、独自の取り組みを展開している福祉施設(株式会社ぬかつくるとこ(岡山県都窪郡)、NPO法人カプカプ(横浜市)など)を訪問し、なぜアート系の団体と位置づけられることを避けようとするのか、日本における動向をどのように捉えているのかについても、代表者にインタビュー調査を実施した。各団体の代表者が異口同音に述べたのは「障害者の芸術表現に関する支援事業の増加など著しい盛り上がりを感じるが、2020年以降はどうなっているか不透明である」ということであり、政府や自治体の当該事業の継続可能性に疑問を抱いていることであった。2018年6月には「障害者による文化芸術活動の推進に関する法律」が公布・施行されたものの、作品の評価や支援する人材の育成方法などに関する具体的方策については未だ検討課題である。さらに、障害者の美術作品を「アール・ブリュット」と称するかどうかの判断は、各地の福祉施設や展覧会主催者に委ねられており、議論は未成熟なままである。本研究の目標とした、芸術表現を通じた社会的包摂へのプロセスを明確にするため、今後も研究を継続していく所存である。「包摂型アート研究会」を2回実施するとともに、フランス在住の作家ジャン=ピエール・レイノー氏が来日する機会を活かして、公開インタビューを実施した。研究会では講師として服部正氏(甲南大学文学部人間科学科准教授)と嘉納礼奈氏(EHESS[フランス国立社会科学研究院]人類学研究所在籍、芸術人類学研究者/アーツ千代田3331プログラム・コーディネーター)を招き、それぞれの見地から障害者の芸術作品の捉え方に関する研究発表をしていただき、議論した。また、レイノー氏は美術評論家・椹木野衣氏が著書『アウトサイダー・アート入門』(幻冬舎, 2015)で取り上げ、華々しい業績をもった当代アート界の巨匠としつつ、経歴や創作姿勢等から“アウトサイダー・アーティスト"と位置付けている。そこで、レイノー氏本人から直接お話を伺うことが、美術をめぐる概念の再検討を行うよい機会になると考え、公開インタビューを実施した。それぞれの内容は文書化し、報告書にまとめた。当初、研究会は5回の開催を予定していたが、ゲストとの日程調整等がうまくいかなかったため、実質3回の実施となった。障害者の芸術表現に焦点をあてて、障害者が芸術表現活動を通じて社会的価値や文化的価値・経済的価値を実現するとともに生活の質を向上させていくための要因やプロセスの分析を行った。国内における主な研究対象は高松市と大阪府の取組であり、研究成果は民族藝術学会第32回大会で発表した後、論文を執筆した。査読を受け、学会誌『民族藝術』に掲載された。海外における主な研究対象は、2012年ロンドン五輪の文化プログラムの主軸の一つであった「アンリミテッド」プログラムである。英国で展開されたこのプログラムは、障害のあるアーティストの活躍の場を大きく広げたため今なお継続されており、文化セクターにおける障害者の雇用も創出している。そこで継続調査を行い、日本での応用可能性について検討を加え、7月にソウルで開催された国際学会で発表した。また、文化庁が2014年度から推進している「次代の文化を創造する新進芸術家育成事業」において、8月に東京藝術大学で、11月に金沢美術工芸大学で、それぞれ講演を行った。自ら芸術表現を行いながら障害者の芸術活動への支援にも関心をもつ若手芸術家たちを対象に、芸術と福祉を架橋する意義を伝えた。10月には京都で、NPO法人都市文化創造機構および同志社大学創造経済研究センターと協働して国際シンポジウムを開催し、「アール・ブリュット」をめぐる近年の国内外の動向について議論を行った。11月には東京でも国際シンポジウムを開催し、アール・ブリュットのコレクターをゲストに迎えて日本の福祉関係者らと意見交換を行った。当初予定していた海外調査は平成29年度に延期したものの、海外からゲストを招聘して2度のシンポジウムを開催し、有意義な情報収集と意見交換ができたため。2017年10月21日からフランス・ナント市で開催された「KOMOREBI」展(日本の障害者42人の作品900点を展示したアール・ブリュット展覧会)の、実施に至るプロセスおよび成果と課題を調査した。本展は、日本の障害者のすぐれた文化芸術活動の成果を国内外に広く発信することを目的としており、美術作品のみならず、舞台芸術作品も発表された(和太鼓(瑞宝太鼓長崎県)・石見神楽(いわみ福祉会芸能クラブ島根県)、ダンス(湖南ダンス・ワークショップ滋賀県)、演劇(じゆう劇場鳥取県))。主催者は「障害者の文化芸術国際交流事業実行委員会」で、社会福祉法人や滋賀県、島根県、鳥取県、長崎県などが構成団体として参画している。上記事業の成果をふまえ、かつ2020年東京オリンピック・パラリンピック競技大会に向けて、「障害者の芸術文化振興法(仮称)」を議員立法によって成立させようという動きもあり、法案の内容等に関して議員連盟事務局と意見交換を行った。日本国内の動向として、文化庁が平成30年度から社会的包摂に係る事業を本格的に開始することとなった。

また、「研究実績の概要」の欄でふれたとおり、「障害者の芸術文化振興法(仮称)」が第196回国会(平成30年1月22日6月20日)に提出・審議される予定という情報を入手し、国の施策との関連を調査する必要が生じたために研究期間を1年延長した。障害者の芸術表現をどのように位置づけて政策的に支援していくべきかを検討するため、先駆的に取り組んでいる福祉施設(NPO法人コーナス(大阪市)、NPO法人クリエイティブサポートレッツ(浜松市)など)を訪問し、代表者に現時点での課題や成果についてインタビュー調査を実施した。また、芸術表現活動からは一定の距離を保ち、独自の取り組みを展開している福祉施設(株式会社ぬかつくるとこ(岡山県都窪郡)、NPO法人カプカプ(横浜市)など)を訪問し、なぜアート系の団体と位置づけられることを避けようとするのか、日本における動向をどのように捉えているのかについても、代表者にインタビュー調査を実施した。各団体の代表者が異口同音に述べたのは「障害者の芸術表現に関する支援事業の増加など著しい盛り上がりを感じるが、2020年以降はどうなっているか不透明である」ということであり、政府や自治体の当該事業の継続可能性に疑問を抱いていることであった。2018年6月には「障害者による文化芸術活動の推進に関する法律」が公布・施行されたものの、作品の評価や支援する人材の育成方法などに関する具体的方策については未だ検討課題である。さらに、障害者の美術作品を「アール・ブリュット」と称するかどうかの判断は、各地の福祉施設や展覧会主催者に委ねられており、議論は未成熟なままである。本研究の目標とした、芸術表現を通じた社会的包摂へのプロセスを明確にするため、今後も研究を継続していく所存である。多様な視点から“アール・ブリュット"概念を検討すべく「包摂型アート研究会」を継続実施して議論を積み重ねていく。また、当初予定していた海外調査も秋に実施すべく、準備を進めていく。平成29年10月にフランスのナント市で開催されるアール・ブリュット展に合わせて海外調査を行う。併せて、これまでの研究会および国際シンポジウムの成果をもとに、さらなる比較検討と分析を行い、芸術表現活動を通じた社会的包摂を具現化していくための政策・施策の検討を行う。また、成果報告として論文を執筆し、社会に広く発信していく。これまで主に自治体レベルで推進されてきた障害者の芸術表現活動の支援が、国の施策として展開される状況になってきたため、海外(とくに福祉先進国と言われる北欧諸国)の福祉政策および文化政策との比較検討を行う。研究会開催が予定していた5回よりも少なく、実質3回となったため。また、研究会講師を海外から招く予定だったが、その必要がなくなったため、実際の支出が少なくなった。研究期間を1年間延長し、報告書の作成作業等を行わなかったためである。最終年度となる平成30年度には英語論文の校閲を予定している。研究会の継続実施と、海外調査の実施により使用する計画である。
電子キャリアー蛋白質の機能改変を活用した光合成動的代謝過程の解析

本研究は、光還元力の供給と分配に焦点をしぼり、光合成細胞内で複数の代謝系が連携してはたらき、動的過程を制御している電子分配の基本原理を電子伝達蛋白質の側から明らかにすることを目的とし、以下の研究成果を得た。1)トウモロコシ根より硝酸誘導型のFdVIのcDNA及びゲノム遺伝子をクローン化し、硝酸応答性は硝酸同化系酵素と同様であり、非光合成系由来の電子供与系と硝酸還元同化系の遺伝子発現が協調的に制御されていることを示した。2)トウモロコシの葉肉細胞と維管束鞘細胞ではFd分子種が異なり、前者にはFdI、後者にはFdIIが分布し、これは転写レベルでの発現制御によるものであった。Fd欠損ラン藻株をこれらのFd遺伝子で相補する系により、FdIとFdIIの炭素と窒素同化系への電子分配の効率が異なる細胞を作出した。3)大腸菌発現系を用いて、Fdの[2Fe-2S]クラスター近傍の残基と分子表面に存在する酸性残基の改変体を作製し、改変体の酸化還元電位、及びFd-NADP還元酵素や亜硫酸還元酵素との電子伝達に関与する領域を同定した。今後これらの改変分子を植物体に導入し、光合成活性に及ぼす影響を個体レベルで研究することを計画している。4)ラン藻P.boryanumよりFd依存性とNADH依存性のグルタミン酸合成酵素(GOGAT)遺伝子をクローン化し、各々のGOGAT遺伝子の破壊株を用いて、炭酸同化と窒素同化の協調的性がFd-GOGAT欠損株でのみ消失することが見い出された。この株では炭酸同化が優先的に進行し、窒素欠乏に応答した細胞の生理状態がもたらされていることが明らかになった。本研究は、光還元力の供給と分配に焦点をしぼり、光合成細胞内で複数の代謝系が連携してはたらき、動的過程を制御している電子分配の基本原理を明らかにすることを目的としている。本年は電子伝達機能が異なるフェレドキシン(Fd)遺伝子をラン藻や高等植物細胞に導入し、光合成細胞内の電子分配異常を人工的に誘発する実験系を構築した。ラン藻Plectonema boryanumのpetF欠損株を、トウモロコシのFdのcDNAで形質転換した。この欠損株の光合成機能はトウモロコシの光合成型のFdIにより相補された。FdI cDNAの発現は誘導剤であるIPTGの制御下にあるので、誘導の強弱を調節することにより細胞内のFd濃度を人工的に変化させることが可能であった。Fdが減少するにつれて生育速度が遅延した。この細胞の光合成代謝能を調べたところ炭酸同化と連携した酸素発生能が低下していた。光合成電子伝達系を詳しく解析すると、光化学系I及び光化学系IIの機能は低下しておらず、光化学系I以降のFdを介した電子の利用効率が低下していることが判明した。この形質転換系を用いて、トウモロコシFdのイソ蛋白質の機能を評価した。FdIは明所での光合成独立栄養条件下では機能できるが、暗所での従属栄養条件下では機能し得なかった。一方、維管束鞘細胞で特異的に発現しているFdIIは、明所よりも暗所での形質転換細胞の生育に効果的であった。FdIとFdIIがin vivoでそれぞれ光合成的な代謝過程と非光合成の代謝過程において、電子分配機能が異なっていることを示唆していると思われる。また非光合成細胞内での還元力利用にも着目した。これらの研究成果を箇条書にする。

1)トウモロコシ根より硝酸誘導型のFdVlのcDNA及びゲノム遺伝子をクローン化し、硝酸応答性を非誘導性Fdlllと比較しながら調べた結果、FdVlの誘導パターンは硝酸同化系酵素と同様であり、非光合成系由来の電子供与系と硝酸還元同化系の遺伝子発現が協調的に制御されていると考えられる。2)トウモロコシの葉肉細胞と維管束鞘細胞ではFd分子種が異なり、前者にはFdl、後者にはFdllが分布し、転写レベルでの発現制御によるものであった。Fd欠損ラン藻株をこれらのFd遺伝子で相補する系により、FdlとFdllの炭素と窒素同化系への電子分配の効率が異なることが判明した。また、組換え分子を用いてFdイソ蛋白質の電子伝達機能を機能性電気極を用いた電気化学的の手法で調べ、酸化還元電位やFd-NADPH還元酵素との電子の授受に関わる領域を同定した。3)ラン藻P.boryanumより〓Fd依存性とNADH依存性のグルタミン酸合成酵素(GOGAT)遺伝子をクローン化し、各々のGOGAT遺伝子の破壊株を用いて、炭酸同化と窒素同化の協調的性がFd-GOGAT欠損株でのみ消失することが見い出された。この株では炭酸同化が優先的に進行し、窒素欠乏に応答した細胞の整理状態がもたらされていた。