hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
末梢神経を介した腸管恒常性維持機構の解明

腸管の末梢神経系は、腸管外由来の末梢神経と腸管内に神経細胞体が存在する内在神経より構成され、複雑なネットワークを形成している。この腸管神経系には多様性に富んだ神経が多数存在し、腸管恒常性維持に重要な役割を果たしていると考えられているが、まだその役割の一端が解明されたに過ぎず多くの不明な点が残されている。神経栄養因子の受容体であるTropomyosin receptor kinase(Trk)ファミリーのTrkA、TrkB、TrkCを介したシグナル伝達は、神経系の発生に必須であり、その発現様式の違いは神経細胞の分化や機能に影響を与えると考えられている。しかしながら、腸管におけるTrkファミリー発現神経の組織内分布や免疫恒常性維持機構における役割に関しては、ほとんど報告がない。そこで本研究は、Trkファミリーに注目し、異なるTrk受容体を発現する神経の性質を解析することにより、新たな腸管の恒常性維持機構を解明することを目的とした。本年度は、レポーターマウスを用いたTrkファミリー遺伝子発現神経の組織内分布について解析した。その結果、TrkAを発現する神経線維は、その神経細胞体は腸管内には存在せず、主に交感神経節より投射される神経であると考えられた。TrkB発現神経は、腸管では筋層間神経叢にその細胞体が分布し、腸管外末梢神経では主に求心性迷走神経に発現していた。一方で、腸管でのTrkC発現神経は、筋層間神経叢と粘膜下神経叢との両方に存在する内在神経であり、粘膜組織でもその神経線維が高密度に分布していることが分かった。以上の結果から、異なるTrkファミリー遺伝子を発現する腸管神経は、それぞれ特徴的な組織内分布を示すことが明らかとなった。本年度は、Trkファミリー遺伝子発現神経の組織内分布について明らかにすることができた。さらに、レポーターマウスを用いることにより、異なる神経節より神経細胞体を分離する手法も確立した。今後は、レポーターマウスを用いてTrkファミリー遺伝子を発現している神経を分離し、遺伝子発現解析することで異なる神経節より腸管粘膜へ投射する神経の多様性を明らかにする。さらに、Trkファミリー遺伝子が発現する神経の主要な感覚受容器関連遺伝子や神経ペプチドを同定し、候補遺伝子を発現する神経の除去マウスを作製する。これらマウスの表現型解析から新たな免疫系と神経系の相互作用を明らかにし、炎症性疾患の新規治療戦略の可能性を検索する。本年度は、主に実験手技や材料が確立された方法を用いた解析を行った。次年度は、比較的高額な遺伝子発現解析に予算を使用する予定であるため次年度使用額が生じた。
複合空間拘束を利用したオニオン構造制御とソフトマター微空間レオロジー

本研究では、流動場により誘起されるラメラ-多層膜ベシクル構造転移における高分子鎖の添加効果を粘弾性測定、流動小角光散乱、そして流動小角中性子散乱により調べた。高分子である3元ブロック共重合体を界面活性剤と混合した複合ラメラ相の構造転移は高分子濃度に敏感であり、高分子鎖間の反発作用により、転移が促進、あるいは抑制されることが分かった。本研究では、空間的制限下における界面活性剤リオトロピックラメラ相の流動誘起型ラメラ-オニオン構造転移ダイナミクスを実験的に調べ、空間拘束下におけるソフトマターの秩序相形成の物理的要因を明らかにすることを目的とした。本年度は、(1)空間拘束スケールを変えることが可能な平行平板シアセルを作成し、流動小角光散乱装置の改良を行った。また、アヴァランシェフォトダイオードを受光部とした光子相関計を作成し、動的光散乱装置をシアセルに組み込んだ。(2)空間拘束効果を検証するための基礎データ収集として、ずり速度変化によるオニオン構造変化過程を粘弾性測定により調べた。オニオン構造は印加ずり速度によって、オニオン構造が連続的に成長する領域と、オニオンが破壊されラメラ相を経た後にラメラーオニオン構造転移を経由し成長する不連続成長領域の2つに分類することが分かった。この連続-不連続成長過程の閾値は、各ずり速度での膜の曲げ弾性エネルギー差によって決定される。(3)また、二分子膜の波うちゆらぎと流動場との動的結合現象を明らかにする目的で、界面活性剤二分子膜にトリブロックコポリマーが会合した複合二分子膜系のラメラ-オニオン構造転移過程を粘弾性測定により調べた。低ポリマー濃度ではオニオン相形成は促進され、他方、高ポリマー濃度では抑制された。低濃度域ではポリマーの親水鎖間の排除体積効果により二分子膜の波うちゆらぎが増長されるためオニオン形成が促進されるが、高濃度域では、排除体積効果が強く膜の曲げ弾性率が補強されるためにオニオン形成が抑制されたものと考えられる。次年度は、作成した流動光散乱装置を用い、上記実験(2)(3)の構造転移ダイナミクスに関する情報を蓄積し、ポリマー濃度と空間拘束スケールの変化による波うちゆらぎへの影響を明らかにする予定である。界面活性剤ラメラ相が示す流動誘起型ラメラ-オニオン転移は、ブロックコポリマーやコロイド粒子などのゲスト成分の混合により異なる転移挙動を示すことが期待される。二分子膜に対するゲスト成分としてブロックコポリマーを混合した系では、二分子膜に会合した高分子鎖間、高分子-二分子膜間の排除体積効果と実効膜厚の増加のため二分子膜は硬化し、オニオン相形成は阻害されると考えられ、他方、コロイド粒子添加系では二分子膜がコロイド粒子表面に配勾するためオニオン相形成が促進されると考えた。この考えに基づき(a)トリブロックコポリマーPluronic(PEO-PPO-PEO)を界面活性剤と混合した複合二分子膜系ラメラ相と、(b)異なる粒径のシリカ微粒子を添加したコロイド混合ラメラ相について、流動誘起ラメラーオニオン転移挙動を粘弾性測定により調べた。まず複合二分子膜系ラメラ相について、低高分子濃度ではオニオン相形成は促進される一方、高濃度ではオニオン相形成が抑制されるという特異な結果を得た。低濃度域ではポリマーの親水基鎖間の排除体積効果により二分子膜の波うちゆらぎが増長されるためオニオン形成が促進されるが、高濃度域では、排除体積効果が強く膜の曲げ弾性率が補強されるためにオニオン形成が抑制されたと考えられる。コロイド混合ラメラ相では、オニオン相形成の臨界ずり速度はコロイドの粒径、濃度に依存せず一定であった。ところが、臨界ずり速度以上でのラメラ-オニオン転移過程において、オニオン相形成の開始時間は粒径、濃度に依存し、粒径の大きい程、且つ高濃度ほどオニオン相形成が促進されることが分かった。ゲスト成分を用いることにより二分子膜の物理特性を選択的に制御することが可能であり、ゲスト成分の添加効果を通して秩序相形成のメカニズム、構造決定原理の解明に役立つと考えられる。
感覚情報に基づくロボットによる遠隔上肢リハビリ制御システムの開発に関する研究

マスタースレーブ方式による遠隔リハビリ制御システムを構築する。21世紀の今日、IT社会、ユビキタス社会といわれるように情報時代である。インクーネット、携帯電話の発達により世界は、時空を超えたグローバル社会となってきた。一方、日本や先進諸国は空洞化社会となり、特に、日本の企業の外国進出は加速してきている。また、わが国は超高齢化社会になり、高齢者や介護を要する人口は増加してきている。このような趨勢に応じて、情報のリアルタイム通信が発達し、信頼性の高いシステムが確立されつつある。これに伴い、次に期待される高度ハイテク技術としては、遠隔診断、遠隔制御のイノベーションである。日本にいながら、外国の設備を診断し、制御して、操作支援をする。また、日本にいる名医の治療を、海外や山村にいる患者が受けることを必要とするとき、情報のみならず、治療の遠隔制御を行なう技術が不可欠となる。遠隔制御は、情報通信の次に来るパラダイムである。在宅治療も今後ますます必要になる技術である。この場合、自動機械だけでまかなうことは、患者の毎日の様子を見ることが必要な介護福祉では、不十分である。医者が患者を、観察し、そして、患者の状況に応じて、リハビリ動作を行い、治療を行なえるシステム開発が必要である。また、患者の生体信号をリアルタイムでフィードバックし、最適なリハビリ運動を支援するシステム開発ができることが望まれる。医者や理学療法土の作業疲労を支援するパワーアシストなど操作支援システムの開発が必要である。博土課程1年間における研究では、在宅介護を目的として遠隔上肢リハビリ制御システムを、次の項目について毛結果を出しました。1.マスター部もモータを取り付けアクティブ駆動とし、マスター側に、積極的に患者の運動を伝え、患者のリハビリ運動を医者にリアルタイムで伝えることのできるシステムにさせる。理論的なシミュレーションを完成した。2.通信量は時間遅れにも影響するので、必要不可欠な情報を伝送するために、伝送周波数帯域を制約するデッドバンドコントロール(Deadband Control)を提案する。3.EMGのデータをモニタリングして患者や、医者に即座にわかる計測、モニタリングシステムを構築する。
複数衛星,複数チャネル同時受信可能なソフトウェア受信機の研究

ディジタル信号処理(DSP)技術を用いた多衛星多チャネルソフトウエア受信機の研究を3年間行い下記の成果を得た.1.衛星通信,衛星放送用複数チャネルソフトウエア受信機(1)複数PSK波のソフトウエア復調:QPSK波のDSPによる復調をタイミング回路も含めてソフトウエアで実現した.(2)PSK波の周波数サンプルからの復調:FFTで受信入力を周波数サンプル化し,周波数サンプルによってQPSK波の復調を行うアルゴリズムを完成させた.これによって複数波の同時復調が広帯域において可能となった.(3)処理速度の高速化:最高サンプリング周波数を6MsとしたAD/DA変換ボートのプリント基板を試作しC6711DSKを用いた安定な動作を可能とした.(1)リニアアッセンブラによるFFTの高速化:C6711DSK上で数Ms/secの信号を1024点でFFTするソフトウエアを実現した.(2)パイプラインFFT : DSPメモリを利用したメモリ接続型パイプラインFFTを考案し複数のC6xDSPにより理論的には18Ms/secまでFFT処理可能であることを示した.これらによって衛星用複数チャネル受信機のDSP化の方法を明らかにすることができた.3.DBF及びアレイ信号処理技術(1)スーパーレゾリューション:遺伝的アルゴリズムを適用したスーパーレゾリューションアルゴリズムを提案した。(3)これらの研究により多数ビーム形成と衛星捕捉の方法を明らかにすることができた。4.地元企業とのその他の連携(1)市販可能なC67x用高速AD/DAボードを設計・開発し,地元企業からの市販を検討中である.(2)地元企業からの依頼により自動車ラジオのDSP化アルゴリズムの作成した.(3)地元企業からの依頼によりC67xで動作するLAN用OFDMソフトウエアを作成した.1.衛星通信,衛星放送受信機ならびに衛星搭載中継器に必要なQPSK波のDSPによる復調を目的として今年度はDSPによる低速ディジタル復調方式の研究を行った.QPSKのDSPによる復調についてソフトウエアを作成し,タイミング回路も含めて,TI社のDSPボードC6211DSKによって実現することができた.DSKボードのサンプリング周波数が8KHz固定であったため,キャリアの周波数は1KHzで実現した.タイミング検出には独特の手法を考案して用いている.現在,最高サンプリング周波数を6MHzとしたAD/DA変換ボードを試作し,実用レベルへ近付ける研究を進めている.2.多チャネル同時受信を目的としたFFT/IFFTを用いた多チャネル分離フィルタについてソフトウエアを作成し,TI社のDSPボードC6211DSKによって実現することができた.FFTの点数を128とし,帯域4KHzを任意の帯域で分割可能なソフトウエアを実現した.このフィルタについてもさらに高速化をはかり実用レベルへ近付ける研究を進めている.なお,今年度末よりDSPボードとしてさらに高速可能なC6711EVMを使用している.3.複数ビームが作成可能なアレイについては簡易な電波暗室を作成し,数素子のアレイによって実験した.これによって,スーパーレゾリューションのソフトウエアについても確認することができた.多数ビーム形成可能なDBFについても数素子のアレイによって研究を進めている.ディジタル信号処理(DSP)技術を用いた多衛星多チャネルソフトウエア受信機の研究を3年間行い下記の成果を得た.1.衛星通信,衛星放送用複数チャネルソフトウエア受信機(1)複数PSK波のソフトウエア復調:QPSK波のDSPによる復調をタイミング回路も含めてソフトウエアで実現した.(2)PSK波の周波数サンプルからの復調:FFTで受信入力を周波数サンプル化し,周波数サンプルによってQPSK波の復調を行うアルゴリズムを完成させた.これによって複数波の同時復調が広帯域において可能となった.(3)処理速度の高速化:最高サンプリング周波数を6MsとしたAD/DA変換ボートのプリント基板を試作しC6711DSKを用いた安定な動作を可能とした.(1)リニアアッセンブラによるFFTの高速化:C6711DSK上で数Ms/secの信号を1024点でFFTするソフトウエアを実現した.(2)パイプラインFFT : DSPメモリを利用したメモリ接続型パイプラインFFTを考案し複数のC6xDSPにより理論的には18Ms/secまでFFT処理可能であることを示した.これらによって衛星用複数チャネル受信機のDSP化の方法を明らかにすることができた.3.DBF及びアレイ信号処理技術(1)スーパーレゾリューション:遺伝的アルゴリズムを適用したスーパーレゾリューションアルゴリズムを提案した。4.地元企業とのその他の連携(1)市販可能なC67x用高速AD/DAボードを設計・開発し,地元企業からの市販を検討中である.(2)地元企業からの依頼により自動車ラジオのDSP化アルゴリズムの作成した.(3)地元企業からの依頼によりC67xで動作するLAN用OFDMソフトウエアを作成した.1.衛星通信,衛星放送受信機用ソフトウエア受信機(1)複数PSK波のソフトウエア復調:QPSK波のDSPによる復調をタィミング回路も含めてソフトウエアで実現できた.さらに高速FFTで受信入力を周波数サンプル化し,周波数サンプルによってPSK波の復調を行うソフトウエアをC6711DSK上で作成した.これによって複数波の同時復調が広帯域において可能となった。(2)処理速度の高速化:最高サンプリング周波数を6MsとしたAD/DA変換ボードを設計試作し,C6711

DSKボードと組み合わせて動作させ、AM, PSK復調を約500ks/secで可能とした。2.高速FFT/IFFT技術(1)アッセンブラによるFFTの高速化:TI社C6711DSKにおいてアッセンブラを用いてC言語より10倍の速度でFFTを行うソフトウエアを実現した.これによってC6711DSK上で数Ms/secの信号を1024点でFFTすることが可能になった.(2)パイプラインFFT:無線DSPに必要な数Mbpsの信号処理を可能にするためにはFFTのさらなる高速化が必要である.DSPメモリを利用した新しいパイプラインFFTを考案しC6711DSKを複数台使用すれば理論的には18Ms/secまでFFT処理可能であることを明らかにした.3.DBF及びアレイ信号処理技術(1)アダプティブアレイ実験:電波暗室を作成し,数素子のアレイに、より新しく提案したアルゴリズムに基づくアダプティプアレイの特性を測定により確認した。(2)スーパーゾリューション:遺伝的アルゴリズムを適用したスーパーレゾリューションアルゴリズムを提案した.1.衛星通信,衛星放送用複数チャネルソフトウエア受信機(1)複数PSK波のソフトウエア復調:QPSK波のDSPによる復調をタイミング回路も含めてソフトウエアで実現した.(2)PSK波の周波数サンプルからの復調:FFTで受信入力を周波数サンプル化し,周波数サンプルによってQPSK波の復調を行うアルゴリズムを完成させた。これによって複数波の同時復調が広帯域において可能となった.(3)処理速度の高速化:最高サンプリング周波数を6MsとしたAD/DA変換ボートのプリント基板を試作しC6711DSKを用いた安定な動作を可能とした.2.高速FFT/IFFT技術(1)リニアアッセンブラによるFFTの高速化:C6711DSK上で数Ms/secの信号を1024点でFFTするソフトウエアを実現した.(2)パイプラインFFT:DSPメモリを利用したメモリ接続型パイプラインFFTを考案し複数のC6xDSPにより理論的には18Ms/secまでFFT処理可能であることを示した.これらによって衛星用複数チャネル受信機のDSP化の方法を明らかにすることができた。3.DBF及びアレイ信号処理技術(1)スーパーレゾリューション:遺伝的アルゴリズムを適用したスーパーレゾリューションアルゴリズムを提案した.(2)DBF:多数ビーム形成可能なDBFについてパラサイト素子を用いた特性改善を実現した.(3)これらの研究により多数ビーム形成と衛星捕捉の方法を明らかにすることができた.4.地元企業とのその他の連携
インフルエンザ桿菌感染によるToll様受容体発現調節機構の解明

1.慢性炎症性疾患患者(中耳炎)組織におけるTLR2の発現中耳炎患者におけるTLR2の発現量を免疫染色法を用いて検討した.その結果,中耳炎患者における中耳上皮組織のTLR2の発現量は,健常者におけるそれに比べ,高いことが明らかになった.2.NTHi感染によるTLR2遺伝子の発現上昇への抗炎症薬の影響TLR2遺伝子発現を特異的にコントロールできる薬剤は,炎症反応および免疫反応の制御において重要な意義を持つと考えられる.そこで,従来から強力な抗炎症薬として知られるグルココルチコイド製剤dexamethasone(DEX)の,TLR2発現上昇への影響を調べた.興味深いことに,DEXの投与は,NTHi感染によって誘導されるTLR2 mRNAの発現誘導を増強した.DEXの効果がグルココルチコイド受容体(GR)を介したさようであるか否かを,その拮抗薬であるRU486を用いて検討した.その結果,DEXによるTLR2の発現上昇は,GRを介した行われることが示唆された.次に,GRを介したDEXのTLR2発現上昇機構のメカニズムの解明を行った.まず,DEXがp38MAPK経路に影響を与えるか否かを検討したところ,興味深いことに,DEX処理によりNTHi誘導性p38MAPK活性化(p38MAPKのリン酸化)が抑制された.一方,DEXは,p38MAPKのリン酸化を誘導する上流分子であるMKK3/6の活性化には影響を与えなかったことから,DEX/GR complexによるp38 MAPK活性化阻害がTLR2発現増強には重要であることが示唆された.1.NTHiによって誘導されるTLR2遺伝子の発現上昇におけるNF-κB活性化経路の関与NF-κB活性化経路が,TLR2の発現調節に関与しているか否かの検討を行うため,NF-κBの核移行阻害剤CAPE, IκBαの分解阻害剤MG-132を処理し,TLR2の定量的RT-PCR法を行った.その結果,両阻害剤によりTLR2遺伝子の発現上昇が阻害された.また,NF-κB p65サブユニットを上皮細胞に過剰発現させ,TLR2遺伝子の発現上昇がみられるかどうかを検討した.その結果,p65の発現量依存的にTLR2遺伝子の発現上昇が引き起こされた.最後に,IκBα及びIKKβの変異体の過剰発現の影響を検討し,IKKβ-IκBα依存性のNF-κB活性化経路が,NTHiによって誘導されるTLR2遺伝子の発現上昇において重要であることが明らかになった.2.NTHiによって誘導されるTLR2遺伝子の発現上昇におけるp38MAPK活性化経路の関与p38MAPK活性化経路が,TLR2の発現調節に関与しているか否かの検討を行うため,p38MAPKの特異的阻害剤SB203580を処理し,TLR2の定量的RT-PCR法を行った.興味深いことに,SB203580の処理は,NTHiによって誘導されるTLR2遺伝子の発現上昇を増強した.また,p38MAPK及びその上流分子であるMKK3/6の野生型および変異体の過剰発現の実験より,MKK3/6依存性のp38MAPK活性化経路が,NTHiによって誘導されるTLR2遺伝子の発現上昇を負に調節していることが明らかになった.3.慢性炎症性疾患患者(中耳炎)組織におけるTLR2の発現中耳炎患者におけるTLR2の発現量を免疫染色法を用いて検討した.その結果,中耳炎患者における中耳上皮組織のTLR2の発現量は,健常者におけるそれに比べ,高いことが明らかになった.1.慢性炎症性疾患患者(中耳炎)組織におけるTLR2の発現中耳炎患者におけるTLR2の発現量を免疫染色法を用いて検討した.その結果,中耳炎患者における中耳上皮組織のTLR2の発現量は,健常者におけるそれに比べ,高いことが明らかになった.2.NTHi感染によるTLR2遺伝子の発現上昇への抗炎症薬の影響TLR2遺伝子発現を特異的にコントロールできる薬剤は,炎症反応および免疫反応の制御において重要な意義を持つと考えられる.そこで,従来から強力な抗炎症薬として知られるグルココルチコイド製剤dexamethasone(DEX)の,TLR2発現上昇への影響を調べた.興味深いことに,DEXの投与は,NTHi感染によって誘導されるTLR2 mRNAの発現誘導を増強した.DEXの効果がグルココルチコイド受容体(GR)を介したさようであるか否かを,その拮抗薬であるRU486を用いて検討した.その結果,DEXによるTLR2の発現上昇は,GRを介した行われることが示唆された.次に,GRを介したDEXのTLR2発現上昇機構のメカニズムの解明を行った.まず,DEXがp38MAPK経路に影響を与えるか否かを検討したところ,興味深いことに,DEX処理によりNTHi誘導性p38MAPK活性化(p38MAPKのリン酸化)が抑制された.一方,DEXは,p38MAPKのリン酸化を誘導する上流分子であるMKK3/6の活性化には影響を与えなかったことから,DEX/GR complexによるp38 MAPK活性化阻害がTLR2発現増強には重要であることが示唆された.
自己組織化学習モデルに基づく共感覚現象の解明

数と空間の共感覚である数字列形は,個人間での多様性,個人内での一貫性,規則性と不規則性の混交という3つの特性をもつ.研究代表者は,これらを自己組織学習の原理から説明する枠組みSOLAを提案した(Makioka, 2009).本研究では,数の大小判断に関する心理実験を用いて,数と空間の間の自己組織化学習が非共感覚者においても生じるという仮説を検討した.一連の実験により,数と空間の対応関係は個人間で多様であり,かつその対応関係には規則性と不規則性の混交が見られることが明らかになり,仮説が支持された.今後,SOLAが他のモダリティ間学習にも適用可能か検討する必要がある.平成24年度は、仮説1)異種感覚次元間の自己組織化学習は非共感覚者においても行われている、仮説2)色字共感覚などナンバーフォームズ以外の共感覚においても自己組織化学習が行われている、の両方について心理実験による検討を行った。仮説1)に関しては、非共感覚者を対象に、2種類の数の大小判断課題を用いて実験を行うことにより検討した。課題1(矢印課題)は、ディスプレイ上に呈示した2つの数の大小関係が同時に呈示された矢印の向きと一致するかどうかを答えるものだった。課題2(音声課題)は、ディスプレイ上に呈示された2つの数のうち、大きい方をできるだけ早く読み上げるものだった。これら2種類の課題について、2つの数字のディスプレイ上での位置関係と数字の種類が反応潜時に与える効果について検討した。その結果、以下の結果が得られた。1)どの数字ペアがどの位置関係で呈示されたときに反応が速くなるのかは、実験参加者ごとに異なっていた。2)同じ参加者の中で、矢印課題と音声課題の反応時間の分布は類似していた。3)同じ参加者の反応時間の分布は、2週間後に測定した場合も類似していた。以上の結果は、数の大小関係と空間的位置関係の間に、各参加者に固有な対応関係が存在し、かつその対応関係が安定していることを示唆し、仮説1)を支持している。仮説2)に関しては、非共感覚者を対象に、様々な色で呈示された数字の音読潜時を計測することにより検討した。非共感覚者において色と数字の間に自己組織化学習が生じているならば、特定の数字においては、特定の色以外で呈示されたときには反応潜時が長くなるという、ストループ効果に類似した効果がみられるはずである。実験の結果、そのような効果は観測されず、仮説2)は支持されなかった。平成2324年度に行った心理実験により、仮説1)「異種感覚次元間の自己組織化学習は非共感覚者においても行われている」については肯定的な結果が、仮説2)「色字共感覚などナンバーフォームズ以外の共感覚においても自己組織化学習が行われている」については否定的な結果が得られた。仮説1)についても十分な証拠が得られたとは言い難いため、平成25年度は仮説1)を検討する追加実験を行った。これまでの実験で比較的安定したデータが得られることが分かっている音声課題(画面上に呈示された二つの数字の大きい方を読み上げる際の反応時間を測定する)を用い、実験参加者一人あたりの試行数を大幅に増やして実験を行った。1)数字ペアの位置関係が反応時間に与える効果は個人間で異なっていた。H25年度に行った実験では、個人内での統計解析により、個人ごとに異なる傾向が有意にみられることを示すことができた。2)数字ペアの差が1の場合と2の場合を比較することによって、差が1の場合の反応時間の傾向から、差が2の場合の反応時間の傾向を予測できることが分かった。これは、本研究で測定した反応時間の分布が、呈示された数字の空間的位置関係を確かに反映していることを示す。3)2ヶ月の間隔を空けて同じ参加者を対象に実験を繰り返したところ、参加者によって、数字ペアの位置関係の効果が変化している場合と、変化していない場合があった。数の認知に関する研究においては、主として数字の偶奇判断課題の結果をもとに、アラビア数字を用いる文化圏において心的数直線が左から右に延びているという見方が主流となっている。本研究の結果はこのような見方に一石を投じるものである。本研究の成果により、心的数直線の多様性を自己組織化学習という枠組みによって説明できるものと思われる。数と空間の共感覚である数字列形は,個人間での多様性,個人内での一貫性,規則性と不規則性の混交という3つの特性をもつ.研究代表者は,これらを自己組織学習の原理から説明する枠組みSOLAを提案した(Makioka, 2009).本研究では,数の大小判断に関する心理実験を用いて,数と空間の間の自己組織化学習が非共感覚者においても生じるという仮説を検討した.一連の実験により,数と空間の対応関係は個人間で多様であり,かつその対応関係には規則性と不規則性の混交が見られることが明らかになり,仮説が支持された.今後,SOLAが他のモダリティ間学習にも適用可能か検討する必要がある.平成23年度は仮説「1)異種感覚次元間の自己組織化学習は非共感覚者においても行われている」について検討するために、非共感覚者を対象にして心理実験を行った。実験の方法については、交付申請書に記載したものに若干の改良を加えた。

2つの数字をディスプレイ上に呈示し、同時に呈示する矢印と数の大小関係が一致するかどうかを実験参加者に判断してもらい、反応時間を測定した。画面上の数字の位置関係を変化させることで反応時間が数字ごとに異なる変動を示すどうかを分析することによって、非共感覚者において数と空間を対応づける自己組織化学習が行われているかどうかを検討した。さらに、2つの数字の差が1の場合(例:1→2,2→3)の反応時間の分布から、差が2の場合(例:1→3)の反応時間の分布を予測できるかどうかを分析することにより、反応時間の変動が空間的な属性を持つかどうかを検討した。加えて、個人内変動について分析するために各実験参加者に対して1週間の間隔を空けて2度の測定を行った。結果は以下の通りだった。(1)数字の位置関係による反応時間のパタンは、数字の種類ごとに異なっており、さらに実験参加者間でも異なっていた。(2)反応時間の分布が空間的属性を持つことが裏付けられた。(3)数字の位置関係による反応時間のパタンは、同じ実験参加者でも1週間後に測定したときには変化していた。結果(1)と(2)は、非共感覚者による数の大小判断が、空間的位置関係の影響を不規則な形で受けていることを示し、仮説を支持している。一方、結果(3)は、非共感覚者においては共感覚者と異なり空間的位置関係の影響が時間的に変動していることを示唆している。平成26年度には、それまでに行った数の大小判断に関する心理実験の結果について新たな分析を行い、反応時間の分布に基づいて参加者の心的数直線を可視化することを試みた。その結果、心的数直線の形状が個人間で異なることが明らかになった。研究期間全体で得られた成果は次の通りである。心的数直線に関する従来の研究では、参加者に共通してみられる特性が注目され、その個人差についてはいくつかの研究で言及されながらも、十分な検討が行われてこなかった。本研究では、共感覚者に見られる数字列形(ナンバーフォームズ)の多様性は、非共感覚者においても心的数直線が多様であることを意味しているという仮定に基づき、二つの数の大小判断課題を用いて、心的数直線の多様性について検討した。その結果、下記の結果が得られた。1)数字ペアの位置関係が反応時間に与える効果は個人間で異なっていた。個人内での統計解析により、個人ごとに異なる傾向が有意にみられることを示すことができた。また、測定された心的数直線は、必ずしも左から右に向かっておらず、右から左に向かう場合、下から上に向かう場合、途中で折れ曲がる場合などがあった。2)反応時間の分布に関する分析により、数字ペアの位置関係による反応時間の違いは、数字の空間的位置関係を確かに反映しており、実験参加者の心的数直線の推定ができていることを確かめられた。以上の結果は本研究の主要な仮説「異種感覚次元間の自己組織化学習は非共感覚者においても行われている」を支持している。自己組織学習においては外部からの教師入力がないため、学習の結果は入力パタンの類似性を反映しつつ、多様性を持つためである。本研究の成果は、数の脳内表象である心的数直線の形成過程に関して、計算論的観点から新たな知見を付け加えるものである。認知心理学「仮説1)異種感覚次元間の自己組織化学習は非共感覚者においても行われている」については肯定的な結果が得られているものの、数の大小関係と空間的位置関係の間の関係性が個人間で異なっていることに関する十分な証拠が得られておらず、学術雑誌への論文投稿が遅れている。「仮説
発達障害者と統合失調症者の生活機能に関する比較研究

近年、成人の障害福祉サービスに自閉スペクトラム症(ASD)を含む発達障がいのある人が対象として明記された。統合失調症(SZD)とASDのある人の対応では状態の管理や認知、社会生活支援など異なる点が多くあり、福祉サービス提供者はそれらを認識し支援に生かす必要がある。本研究では生活機能を評価することが可能なツールである国際生活機能分類(ICF)をベースにした調査票を用いてASDのある成人とSZDのある成人の生活機能に関する調査を行い支援の一助に資することを目標とした。文書にて同意を得られた臨床群24名(解析対象は20名)と定型発達(TD)群40名にAQとASRS、SPQ、およびICFをもとに作成した質問紙を実施した。TD群とASD群、SZD群の3群の社会生活機能をKruskal-Wallisの検定を用いて比較したところICFの総得点及び活動と参加、環境の領域全てにおいて3群の水準間に有意差がみられた。各下位領域では、学習と知識の応用、一般的な課題と要求、コミュニケーション、運動・移動、セルフケア、家庭生活、対人関係、主要な生活領域、コミュニティライフ・社会生活・市民生活、支援と関係、態度において有意差が示された。次にTD群、ASD群、SZD群それぞれについて、AQ、ASRS、SPQとICF総得点及び領域ごと、その下位領域に相関があるか検討した。TD群ではAQとICF総得点及び活動、環境の間ならびにASRSとICF総得点、活動の間に相関が示され、ASD群ではAQ及びASRSとICF総得点、活動、参加の間で高い相関が示された一方、SZD群ではAQ得点の高さとICFは相関を示さなかった。統合失調症のある人の中でASD特性が強い一群があり日常生活に困難さを抱えていることが明らかになっている(Anne.et.al.2015)。サンプル数を増やして今後も検討を重ねる予定である。本年度は、発達障害者(この研究では、発達障害者のうち自閉症スペクトラムのある成人を対象とする。以下ASD)及び統合失調症者の社会参加の程度を評価するため、別の研究で作成した国際的な共通言語であり、人々の生活機能を測定することが可能なツールである国際生活機能分類(以下ICF)をベースにした調査票の信頼性に関する再検討を行うため、国内外の文献を検討した。結果、スェーデンのチームがWHOと協力し同様の調査票(尺度)を2016年の完成を目指して作成を始めたことが分かった(Sven,Bら2014)ため、ASDならびに統合失調症に詳しい臨床家、統計の専門家との意見交換を行い、尺度作成のプロセス等について検討を行った。本年度は、青年・成人期の自閉症スペクトラム障害を対象にした国際生活機能分類(ICF)に基づく質問紙を作成した。現在のところ、自閉症スペクトラムに関してICFの活動と参加ならびに環境因子項目に基づく評価ツールで妥当性と信頼性が検討された研究は見当たらない。また、ICFの概念図における各構成因子間の相互作用に関して統計的検討によって検証された研究はないため、本研究では自閉症スペクトラムにおける概念モデルを想定した。統合失調症のある人を対象とした社会機能の測定に関しては、AQ質問紙をご本人と支援者に実施した。AQをASD者と統合失調症者に施行した研究(Lugneg&aring;rd Tら:2015)では,AQスコアにおいて両群に有意差はみられたものの,両群とも定型発達群のスコアよりも高く,識別力もAUC=.65で重なりが大きいことが報告されている.対象は,A県の診療所に外来通院する成人のASD者41名とB県の地域活動支援センターを利用する成人の統合失調症者37名であった.ASD者はDSM-IV-TRにより「自閉性障害」もしくは「アスペルガー障害」,「広汎性発達障害特定不能のもの」と診断を受けており言語による意思疎通が可能な者を対象とした.統合失調症者はICD-10により「統合失調症」と診断を受けている者で,高等学校を卒業し,療育手帳を所持していない者を対象とした.結果,AQスコアは統合失調症群において21.97±5.87 (8-33)で,若林ら(2004)の報告における日本人のASD群37.9±5.31よりも低く,定型発達の社会人群18.5±6.21よりも高かった.統合失調症群においてカットオフを上回った者は10名であった.ASDIスコアの平均値は,ASD群が5.05±.89(3.00-6.00),統合失調症群が0.92±.89 (.00-3.00)であり,ASD群は36点の間に分布し,統合失調症群は03点の間に分布していた.今後は,上記対象者に国際生活分類に基づく質問紙を施行し,生活状態の比較を行う予定である.自閉スペクトラム症のある人と統合失調症のある人について、既存のアセスメント票を用い比較を行った結果、AQについては海外の研究結果と一致した。次のステップとして同様の対象者に国際生活分類に基づき作成した調査票を施行し,生活機能の比較を行う予定であったが,別の業務との重なりと妊娠悪阻のため当初の予定通り研究を遂行することが難しくなった.自閉症スペクトラムのある成人と統合失調症のある成人の社会生活機能を比較するため、本年度は、自閉スペクトラム症のある成人6名に対しSvenらによる国際生活分類に基づく質問紙を実施した。

Svenらが発表した10か国を対象にした国際生活機能分類コアセットの自閉症スペクトラム版には本調査結果が含まれており、それによると、ICFの「活動と参加」レベルにおいては「対人関係」の「複雑な対人関係」・「基本的な対人関係」・「非公式な社会的関係」、「コミュニケーション」の「会話」・「非言語的メッセージの表出」・「非言語的メッセージの理解」、「一般的な課題と要求」の「自分の行動の管理」・「複数課題の遂行」・「単一課題の遂行」、「学習と知識の応用」の「注意を向けること」・「意思決定」等のカテゴリの割合が高く、「運動・移動」や「主要な生活領域」など生活面での身辺自立において比較的低い割合を示した。「心身機能」レベルでは「精神機能」カテゴリーの割合が高く、感覚に関するカテゴリは予想よりも低かった。「環境」レベルでは「支援と関係」カテゴリと「態度」カテゴリの両者おいて家族の割合が最も高く、次いで「保健の専門職者」であり、自閉症スペクトラムのある人々にとって重要な役割をはたしていることが確認された。また「音」や「日常生活における個人用の製品と用具」、「コミュニケーション用の製品と用具」も高い割合を占めていた。本調査では母数は少なかったものの、彼らの生きやすい環境を設定するために必要な要因が順位付けされた。本年度は出産・育児休暇の取得のため、研究に従事する時間を十分に確保することが難しかった。当該年度は、育児休暇を取得しており本研究の進捗は少なかった。本研究は自閉スペクトラム症(ASD)のある成人と統合失調症のある成人の社会生活機能を比較するものであるが、研究開始より時間が経過したため国内外の文献レビューを再度実施した。その結果、生活機能に関する比較は調べた限りでは見当たらなかったため、本研究は引き続き新規性があると考えられた。一方で、対人行動等を含む行動特徴に関する大規模な比較研究はいくつか見られた。行動特徴に関しては共通の尺度が用いられた比較研究があり、それらの結果は、これまで記述されてきた質的研究結果とほとんど一致していた。対人行動に主眼を置いた研究は1本であったが、それは直接観察をデータ化したものであり、両者の差異をよく説明していた。また、最近になり、自閉的行動特性の強い統合失調症患者が存すること、彼らの社会生活や日常生活は自閉的行動特性の少ない者よりも支障が大きいことが分かってきており(Anne K 2015)、本研究を進める上で十分に示唆に富むものであった。なお、以上についてレビューを行い「月刊精神科第32巻第3号」において報告した。育児休暇取得により、予定よりも遅れている。近年、成人の障害福祉サービスに自閉スペクトラム症(ASD)を含む発達障がいのある人が対象として明記された。統合失調症(SZD)とASDのある人の対応では状態の管理や認知、社会生活支援など異なる点が多くあり、福祉サービス提供者はそれらを認識し支援に生かす必要がある。本研究では生活機能を評価することが可能なツールである国際生活機能分類(ICF)をベースにした調査票を用いてASDのある成人とSZDのある成人の生活機能に関する調査を行い支援の一助に資することを目標とした。文書にて同意を得られた臨床群24名(解析対象は20名)と定型発達(TD)群40名にAQとASRS、SPQ、およびICFをもとに作成した質問紙を実施した。TD群とASD群、SZD群の3群の社会生活機能をKruskal-Wallisの検定を用いて比較したところICFの総得点及び活動と参加、環境の領域全てにおいて3群の水準間に有意差がみられた。
ナトリウム23-NMRの映像化およびそのファントム材料研究と臨床応用

超伝導マグネットを使用した高磁場MRIでは、プロトン画像に加えてBC^<19>F^<23>Na等の多核種MRが試みられつつある。中でも^<23>Naは生体内全域に分布し、細胞の壊死や腫瘍部位が高濃度に高まるところから多核種MRの対象として有望である。これは体内からの情報をインビボにて非浸襲的に画像化することが大きな特徴であるが、^<23>Na映像化の基礎研究として画像評価の基準となるファントムを作製し、装置の性能評価を行った。ファントムはNa濃度と装置の画像合成能力の関係について、評価できるもので形状、材質、大きさ、濃度等を考慮したものである。また体内Na濃度は約0.15mol/l程度なのでその近傍の濃度域について画像評価、信号強度およびT_1T_2を測定した。さらに種々の高分子化合物、薬剤を使用してMR用人体擬似物質を得た。画像においてはSN比、コントラスト、解像力信号強度等を測定し、適切な画像処理を行った。臨床応用では頭部脳腫瘍、リンパ節転位癌等の症例について、画像診断上その有用性が認められた。濃度に対する画像の信号強度は生体内Na濃度に比例した。撮像条件では、^1H画像と同様な傾向でTRが長い、エコー時間の短い方が信号強度が強い。種々の濃度に対するT_1値は約57ms、T_2値は50msで濃度の差異による値の変化は表われなかった。これはMRIの装置がNaの緩和時間について未だ正確に測定できるまでに至っていないことを示している。今後装置の改良進歩が望まれる。生食希釈した濃度の異なるGd-DTPA溶液はすべて同一信号強度を示し差違は認められなかった。Naイメージは従来よりの^1Hイメージと異なり、表示マトリックスは最大64×64で画像の分解能は低下している。結論1.Naは核磁気緩和時間が短いため、Tkが短くでき、単位時間当りの加算を多くできる。2.Na画像の信号強度はNa濃度に比例する。生体中では細胞外液あるいは破壊された組織等で、高信号領域として観測される。3.^1Hに較べて相対感度が1/10なので工夫が要る。
ポリコーム／トライソラックス複合体による免疫細胞記憶制御機構の解明

国民の多くが罹患するアレルギー疾患は、免疫系のアンバランスが原因の一端であり、その対策は急務である。特にヘルパーT細胞(Th)はアレルギー発症および生体防御の両面で重要な役割を果たす。我々は、Th細胞の機能がポリコームやトライソラックスというタンパク質が特定の遺伝子領域に結合し、空間的相互作用することで調節されることを提唱している。本研究は、ポリコーム分子Ezh2がアレルギー発症のブレーキ役を担うこと、並びにトライソラックス分子Meninがステロイド抵抗性喘息発症の鍵となることを見出した。今後は、これらの研究結果のアレルギー疾患治療への応用の可能性を模索したい。交付申請書に記した研究目的に即し、私は免疫系におけるポリコーム群(PcG)およびトライソラックス群(TrxG)複合体による転写制御機構の解析を行った。特に、上記分子のChIP-seq解析を中心としたゲノムワイド規模での機能解析に力点を置き論文を執筆した。結果として、PcG群タンパク質の1種であるEzh2が免疫系のブレーキ役として働く現象を見出し論文として報告した。この論文に関してはプレスリリースを行い、その内容はNHKニュースおはよう日本の首都圏版で放送されたことから、非常に意義のある研究成果を挙げることができたと考えている。また、PcGとTrxGの両者により制御されるGATA3がTh2細胞機能維持全般に果たす役割について網羅的に解析し、論文発表した。PcGおよびTrxG複合体に関してはさらに詳しい解析を遂行し、数報の論文が投稿中である。学会発表は国内外で数回行った。また、科研費に採択されている研究課題が公募の対象となる新学術領域研究「ゲノム支援」の支援課題としても選定され、記憶T細胞のChIP-seqおよびRNA-seqデータの取得を行った。このことから、ゲノム領域の研究者からも一定の評価を頂けたものと考えている。ゲノム支援の研究活動に関係する研究者が一堂に会する拡大班会議にも出席し、研究成果を発表するとともにゲノムワイド解析の専門家や生物学の様々な分野の研究者と積極的に情報交換を行った。交付申請書に記した研究目的に即し、平成26年度も免疫系におけるポリコーム群(PcG)およびトライソラックス群(TrxG)複合体による転写制御機構の解析を行った。前年度以前から継続して取り組んだ結果として、TrxG複合体の構成因子MeninがTh17細胞の分化に重要であること、ステロイド抵抗性の喘息モデルの病態形成に重要であることを見出し論文として発表した。さらには、Ezh2(PcGの1種)とMeninの両方が結合するco-occupied geneに対して、Ezh2の欠損が及ぼす影響についてRNA-seqで解析した。ヒストン脱アセチル化酵素の阻害剤TSAを用いても、Ezh2欠損と類似した現象を誘導することも見出し、PcGとTrxG複合体の空間的相互作用の重要性について提唱するに至った(論文投稿中)。上記内容に関しての学会発表は数回行った。PcG/TrxG複合体標的遺伝子上でのRNAPIIの動態解析については、転写との関連性を調べる目的で、様々なThサブセットのTCR刺激前後の変化をRNA-seqで解析した。これらの解析から抽出した遺伝子群に関して、種々の薬剤を用いた感受性の試験を行い、RNAPIIの動態との関連性についてのデータを取得した。また、前年度に新学術領域研究「ゲノム支援」の支援を受けて取得した記憶T細胞のChIP-seqおよびRNA-seqデータの高度情報解析を行い、多数の新規候補分子のピックアップに成功した。ゲノム支援の研究活動に関係する研究者が一堂に会する拡大班会議にも出席し、研究成果を口頭およびポスターで発表するとともにゲノムワイド解析の専門家や生物学の様々な分野の研究者と積極的に情報交換を行った。医歯薬学交付申請書に記した研究計画に即して記載する。PcG/TrxG複合体の結合領域のゲノムワイド解析は順調に進行している。また、最近汎用されている“CIRCOS"を用いて、ES細胞とT細胞のPcG/TrxG複合体の結合を比較し可視化することに成功した。これは当初の計画以上の進展であり、現在は論文としてまとめ投稿中である。Menin(TrxGの1種)欠損マウスの解析は順調に進み、データをまとめて論文として投稿中である。その内容としては、Menin欠損マウス由来のTh17細胞はIL-17A産生能が低下している、Menin欠損マウスでは好中球性の気道炎症が軽減される、MeninはIL-17Aをコードする遺伝子座に直接結合し転写制御を行う、といった項目で構成されている。Ezh2(PcGの1種)欠損マウスの解析は、研究実績の概要にも記載した通り論文として発表することができたため、一定の成果を挙げられたと考えている。さらにはEzh2とMeninの両方が結合するco-

occupied geneに着目して、Ezh2欠損に感受性の高い遺伝子群の特徴について解析を進めている。PcG/TrxG複合体標的遺伝子上でのRNAPII結合およびリン酸化の動態解析については、記憶T細胞をモデルとして実験を行った。ChIP-seqおよびRNA-seqのデータの取得までは順調に終了したので、今後はこれらを詳細に解析し新たな理論の構築を目標として研究に取り組みたい。第一に、現在投稿中の論文が受領されるよう追加実験や再解析等に取り組んでいく。査読者から要求される追加実験に関しては、現在進めているものや計画中のものもあり、平成26年度中に成果として発表できるよう最大限の努力をする所存である。第二に、今までの研究で確立したゲノムワイド解析方法を記憶T細胞の研究に適用する。免疫記憶に関する未解決問題の1つに、“なぜ記憶T細胞はナイーブT細胞(未感作)に比べて迅速な免疫応答を起こすことができるのか"というものがある。ナイーブT細胞と記憶T細胞の抗原刺激後のエピゲノム解析およびトランスクリプトーム解析を行うことで、先述の未解決問題にアプローチしたい。既にデータの一部は取得済みであり、平成26年度は情報解析に集中して研究を進めていく予定である。具体的には、ナイーブT細胞と記憶T細胞の両者における抗原応答性遺伝子群を抽出し、特に記憶T細胞で強く発現が誘導される遺伝子を絞り込む。絞り込まれた遺伝子のエピジェネティックな特徴を見出し、マウスモデルを使った実験で確認する。第三は、新規の実験装置や実験モデルを用いた研究の遂行である。これはdigital PCRの活用と数理モデル解析を念頭に置いている。研究が当初の計画以上に進展し、次のステップに進める目処がついてきたため、これら新たなシステムを用いた研究にも取り組んでいきたい。我々が今まで構築してきた分子生物学的手法やゲノムワイド解析手法と新規実験系の融合を図りながら、本研究課題が目標とする免疫細胞記憶制御機構の解明に繋げていきたい。
葉緑体形質転換によるプラスチド転写因子の機能解析

葉緑体ゲノムの転写を制御する遺伝子は、バクテリア型のRNAポリメラーゼ(PEP)のコアサブユニットをコードする遺伝子群(rpoA、rpoB、rpoC1、rpoC2)以外、全て核ゲノムにコードされている。しかし、これらのシグマ因子や他の葉緑体転写因子が、葉緑体ゲノムにコードされた遺伝子群をどのように制御しているのか、本研究を開始した時点では、ほとんど明らかになっていなかった。この問題に対して、本研究では2つのアプローチを取った。一つは、葉緑体形質転換技術を使った遺伝子発現のin vivoイメージングと、その利用によるプロモーターシス構造の解析である。もう一つは、シロイヌナズナのT-DNA挿入遺伝子破壊株を用いた分子遺伝学的解析である。これらの研究から、最終的に、シロイヌナズナに存在する6種類の葉緑体シグマ因子の中で主要な働きをする2種類の機能を解明した。また、シグマ因子に結合しその機能を制御するアンチシグマ因子を葉緑体で初めて同定することにも成功した。さらに、核コードのRNAポリメラーゼNEPの1種RpoTmpの機能解析も行った。これらの研究から、核が葉緑体遺伝子の発現を転写レベルで制御している実体を初めて明らかにすることができた。また、葉緑体形質転換技術を使ったin vivoプロモータ解析の研究からは、psbAプロモータの構造について興味深い知見を得ることができた。さらに、本研究の集大成として、葉緑体RNAポリメラーゼ、葉緑体プロモータ、さらに葉緑体転写因子(シグマ因子)の機能に関する最新の知見をまとめたレビューをまとめた。平成14年度においては、以下の研究を行った。(1)葉緑体形質転換を利用した転写因子の機能解析葉緑体シグマ因子の一つで、psbD光応答プロモータ活性に関係するSig5、およびシグマ因子結合タンパク質SibIを過剰発現する葉緑体形質転換体の作成を進めている。基本ベクターの構築を終え、葉緑体への遺伝子導入を行った。(2)葉緑体RNAポリメラーゼ(PEP)サブユニットの機能解析遺伝子ターゲッティングによるPEPサブユニット遺伝子の置換を行い、PEP機能の分子解剖的研究を進めている。(3)葉緑体形質転換によるpsbAプロモータ構造のin vivo解析in vitro転写の研究から、葉緑体のpsbAプロモータの働きに-35配列が必用でないことが報告されているが、植物によって結果が異なっていた。本研究では、gfpをレポータ遺伝子とした葉緑体形質転換体を作製し、psbAプロモータ構造のin vivo解析を行った。その結果、psbAプロモータの転写において、全ての組織で-35配列が必要であることを明らかにした。また、ルシフェラーゼをレポータとする可能性についても検討した。(4)T-DNA挿入変異体による葉緑体シグマ因子、転写因子の機能解析葉緑体シグマ因子、転写因子のT-DNA挿入変異体を使い、その機能を解析している。これまでに、数種の因子の機能について、興味深い結果を得ている。葉緑体RNAポリメラーゼ(PEP)は、葉緑体の祖先であるランソウ近縁細菌に由来するバクテリア型の酵素である。PEPは複数のサブユニットからなる複合体で、交換可能なサブユニットであるσ因子がプロモータ配列を認識する。σ因子を入れ替えることで異なったプロモータを認識することができ、バクテリアでは主要な転写制御機構の一つとなっている。バクテリアには一般に、細胞増殖に必須な遺伝子がもつσ70型プロモーターを認識する主要シグマ因子と、環境変化に応答して特定の遺伝子のプロモーターを特異的に認識する置換型シグマ因子が存在する。葉緑体σ因子にも同様な機能分担が存在するかどうかが大きな問題であった。今回、葉緑体シグマ因子遺伝子の変異体を解析することで、この問題に一定の解答を与えることができた。その結果は、以下の通りである。1)AtSIG6

遺伝子を破壊することで、PEP依存のほとんどの遺伝子の発現が減少し、葉緑体の発達遅滞がおこった。Atsig6は、葉緑体の主要シグマ因子として働いている可能性が示唆された。一方、AtSIG6遺伝子破壊の表現型は、発芽初期の子葉に限られており、少なくとももう一つの主要シグマ因子が存在する可能性がある。2)AtSIG5遺伝子の発現を抑制することで、青色光応答プロモーターpsbD LRPからの転写が消失した。psbD LRPは特異構造をもつPEPプロモータであり。AtSig5が葉緑体の置換型σ因子として、青色光応答転写を制御している可能性が示唆された。葉緑体形質転換技術を用い,葉緑体の転写因子SIG5とSIBIの機能解析を進めた。1 SIG5の機能解析葉緑体シグマ因子SIG5を葉緑体内で過剰発現する緑体形質転換タバコを作製し,葉緑体の遺伝子発現パターンを解析した。SIG5を核で過剰発現させた場合は,psbD光応答プロモーター(psbD LRP)の特異的活性化だけが観察され,表現型への影響は見られなかった。一方,葉緑体形質転換過剰発現体では,葉がブリーチした表現型が観察された。核形質転換過剰発現体の場合よりもはるかに大量のSIG5mRNAが蓄積しており,それに伴い,より強いpsbD LRPの活性化が見られた。しかし,それ以外の葉緑体バクテリア型RNAポリメラーゼ依存(PEP)プロモーター活性は大きく低下し,逆にファージ型RNAポリメラーゼ依存プロモーター活性は上昇していた。葉緑体形成転換SIG5過剰発現体では,葉緑体内に大量蓄積したSIG5とPEPコア酵素が結合し,大量のSIG5型ホロ酵素を生成するため,SIG5が認識するpsbD LRP以外のPEPプロモーター活性が低下していると考えられる。その結果,光合成遺伝子の発現が抑制され,正常な光合成複合体が形成されず,ブリーチした表現型を示したと思われる。NEP転写産物の増大は,葉緑体の機能異常に伴う副次効果の結果であると考えている。2 SIBIの機能解析SIBIは,葉緑体シグマ因子SIGIに結合し,葉緑体のアンチシグマ因子として機能している可能性がある葉緑体局在転写因子である。今回,SIBIを葉緑体内で過剰発現させる葉緑体形質転換タバコを作製した。表現型に異常は見られなかったが,SIBI過剰発現体では,PsbD LRP活性が増大する傾向が認められた。今後,SIG5およびSIBI葉緑体形質転換過剰発現体の詳細な解析を進めることで,これらの葉緑体転写因子に機能を分子レベルで解明していく。