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数論的幾何学の代数学の諸分野への応用と関連の研究

数論的幾何学は、代数学の諸分野と密接な関係を持つ。そこで本研究では、数論的幾何学を中心のテーマとして取り上げ、数論的幾何学自体の研究と、整数論、代数幾何学、環論、組み合わせ論など代数学の諸分野への数論的幾何学の関連と応用を研究した。またその研究手段として、代数学シンポジウム、可換環論、解析数論などの研究集会を毎年開き、代数学の諸分野のさらなる活性化を目指した。さらに日本の代数学研究者の名簿を作成・更新し、研究者間のe-mailを使った連絡をしやすくし、代数学全体の研究者の研究環境の改善を目指した。森田は代数多様体の有理点を研究し、種数3の超楕円曲線ではない代数曲線を使った暗号の研究を行った。石田は有理扇について得られた複体の理論の一般化に取り組み、代数多様体のブローアップと同等の操作を実扇でも行うための理論作りに取り組んだ。雪江は、概均質ベクトル空間のゼータ関数の研究し2次体の対の類数の積の密度を得た。平田は、Wirsingの連立不等式を研究すると共に、代数曲線の上の整数点と有理点を研究した。渡辺は、特異点の性質を特に標数pの手法を用いて研究した。斎藤毅は、局所体上の準安定還元をもつ多様体に対し、その重さスペクトル系列の関手的性質を証明し、Hasse-WeilL関数の悪い素点での因子が$\ell$によらずに定まることをある条件のもと導いた。伊吹山知義は、ベクトル値ジーゲル保型形式や半整数ウェイトのジーゲル保型形式などを研究した。小池は、ノンコンパクト数論的三角群に関する保型形式の研究などをした。吉田は、Absolute CM-periodsについての詳細な研究を書物にまとめ、$L$函数の高階微分の研究を行った。桂は、代数曲面に附随するBrauer群によって与えられるモジュライ空間の代数的サイクルの構造をK3曲面とアーベル曲面の場合に研究した。坂内は、可換なアソシエーションスキームなどを研究した。数論的幾何学は、代数学の諸分野と密接な関係を持っている。そこで本研究では、数論的幾何学を中心のテーマとして取り上げ、数論的幾何学自体の研究を行うとともに、整数論、代数幾何学、環論、組み合わせ論などの代数学の諸分野への数論的幾何学の関連と応用を研究した。そのため、代数学全体をテーマとする代数学シンポジウムを始め、可換環論や解析数論などの研究集会を開いた。さらに日本の代数学研究者の最新の名簿を作るなど、代数学全体の研究者の研究環境の改善を行った。分担者を中心とする研究では、次のような研究を行った:・森田、加藤、斎藤、平田が中心となり、数論的幾何学の研究を行った。・森田、雪江、吉田、伊吹山、小池が中心となり、数論的幾何学の整数論への関連と応用を研究した。・石田、桂、向井が中心となり、数論的幾何学の代数幾何学への関連と応用を研究した。・渡辺が中心となり、数論的幾何学の環論への関連と応用を研究した。・坂内が中心となり、数論的幾何学の組み合わせ論への関連と応用を研究した。

本研究では、数論的幾何学を中心のテーマとして取り上げ、数論的幾何学自体の研究と、整数論、保型形式、解析的整数論、代数幾何学、可換環論、非可換環論、有限群論、組み合わせ論、表現論など代数学の諸分野への数論的幾何学の関連と応用を研究した。またその研究手段として、第46回代数学シンポジウムを7月30日から8月2日まで代数幾何学と環論を主たるテーマとして大阪大学豊中キャンパスで開き、第23回可換環論シンポジウムを11月19日から22日まで倉敷市内で開き、さらに「解析数論の新しい展開」研究集会を11月26日から30日まで京都大学数理解析研究所で開くなどして、代数学の諸分野のさらなる活性化を目指した。さらに昨年度本科研費で作った日本の代数学研究者の名簿を更新し、研究者間のe-mailを使った連絡をしやすくするなど、代数学分野全体の研究者の研究環境の改善を目指した。具体的には,次のような役割分担で研究を行った:(1)森田康夫、加藤和也、斎藤毅、平田典子が中心となり、数論的幾何学の研究を行った。(2)森田康夫、雪江明彦、吉田敬之、伊吹山知義、小池正夫が中心となり、数論的幾何学の整数論への関連と応用を研究した。(3)石田正典、桂利行、向井茂が中心となり、数論的幾何学の代数幾何学への関連と応用を研究した。(4)渡辺敬一が中心となり、数論的幾何学の環論への関連と応用を研究した。(5)坂内英一が中心となり、数論的幾何学の組み合わせ論への関連と応用を研究した。数論的幾何学は、代数学の諸分野と密接な関係を持つ。そこで本研究では、数論的幾何学を中心のテーマとして取り上げ、数論的幾何学自体の研究と、整数論、代数幾何学、環論、組み合わせ論など代数学の諸分野への数論的幾何学の関連と応用を研究した。具体的には、本年は、代数学シンポジウム、可換環論、解析数論、代数幾何学の研究集会を開き、代数学の諸分野のさらなる活性化を目指した。さらに日本の代数学研究者の名簿を更新し、研究者間のe-mailを使った連絡をしやすくし、代数学全体の研究者の研究環境の改善した。森田は代数多様体の有理点を研究し、種数3の超楕円曲線ではない代数曲線を使った暗号の研究を行った。石田は有理扇について得られた複体の理論の一般化に取り組み、代数多様体のブローアップと同等の操作を実扇でも行うための理論作りに取り組んだ。雪江は、概均質ベクトル空間のゼータ関数の研究し2次体の対の類数の積の密度を得た。平田は、Wirsingの連立不等式を研究すると共に、代数曲線の上の整数点と有理点を研究した。渡辺は、特異点の性質を特に標数pの手法を用いて研究した。斎藤毅は、局所体上の準安定還元をもつ多様体に対し、その重さスペクトル系列の関手的性質を証明し、Hasse-WeilL関数の悪い素点での因子が$\ell$によらずに定まることをある条件のもと導いた。伊吹山知義は、ベクトル値ジーゲル保型形式や半整数ウェイトのジーゲル保型形式などを研究した。小池は、ノンコンパクト数論的三角群に関する保型形式の研究などをした。吉田は、Absolute CM-periodsについての詳細な研究を書物にまとめ、$L$函数の高階微分の研究を行った。桂は、代数曲面に附随するBrauer群によって与えられるモジュライ空間の代数的サイクルの構造をK3曲面とアーベル曲面の場合に研究した。坂内は、可換なアソシエーションスキームなどを研究した。
出芽酵母における多様性創出ゲノム工学技術の開発

本研究では、申請者らが酵母を材料として、それまでに開発してきた多様な酵母ゲノム工学技術の中で、キーテクノロジーである「染色体任意部位における分断技術」の迅速化・簡便化を目的とした.その結果、従来の分断技術に、近年勃興してきた「ゲノム編集技術」を取り入れる事によって、これまで不可能であった1回の形質転換で4カ所までの同時分断が可能となる革新的な技術を開発することができた.この成果は、ゲノムの多様性を創出するために必要な、多数の人工染色体の創出を、飛躍的に短い時間で達成することができることを意味しており、「多様性創出ゲノム工学」の発展に大きな貢献をする技術であると結論できる.物質生産に最適なゲノムを「ベストゲノム」と定義すれば、これからの微生物育種における最大の課題は、ベストゲノムがいかなるものかを明らかにすることであろう。この問題に答えるため、本研究では、申請者らが開発してきた酵母のゲノム工学を駆使して、天文学的な種類のゲノム組成を持つ出芽酵母細胞集団を創出し、そこからベストゲノムを持つ細胞をスクリーニングする「多様性創出ゲノム工学技術」の開発を目指す。このため、ひとつは、i)体細胞分裂で脱落可能な染色体領域を、申請者らが開発した染色体分断技術(PCS法)によりゲノムワイドに人工染色体化し、その多様な組合わせの脱落によって多様性を創出する(ゲノムの再編成技術;計画1)を発展させる。もうひとつには、ii)全ゲノムをカバーする200kbの大きさの人工染色体を作成し、多様な組合わせで細胞に導入する(ゲノムの再構成技術;計画2)技術の可能性を検討する。平成26年度は、前者については、そのハイスループット化を、また後者については、200kbの染色体がどの程度の組合わせで、細胞に導入できるかを検討した。計画1では、これまでのPCS技術では1カ所でしか成功していなかった染色体の分断が、PCS法に、近年発展してきたゲノム編集技術(CRISPR/ Cas)を融合することにより、異なる染色体上であろうと、同一染色体上であろうと、同時に2カ所の分断を行うことに成功した。計画2については、核融合欠損kar1変異株で起こるchromoductionの現象を利用することにより、200kb人工染色体を持つ持つ2株の交雑により、2種の200kb人工染色体を同時に持つ株を作成することができた。申請者らは、酵母を材料として、それまでいずれの生物でも開発されていなかった染色体任意部位のワンステップ分断技術、任意領域の削除技術、重複技術等々、多様なゲノム工学技術を開発し、それらの技術が実際に「ゲノム機能の解明や育種」に応用できることを20報近い論文によって示してきた。しかし、従来の技術は、一度の形質転換で、染色体一カ所の分断、あるいは一領域の削除、重複しかできず、同時性と迅速性の観点からは満足のいくものではなかった。そこで、本研究では、染色体の分断技術に、近年勃興してきたゲノム編集技術CRISPR/Casを取り入れ、従来不可能であった染色体の複数部位の同時分断を可能とする、スループットの高い革新的なゲノム工学技術を確立することを目的とした。昨年度までに、同じ染色体上の2カ所、また異なる染色体上の2カ所の同時分断に成功していたので、本年度は、同時3箇所分断、さらに同時4カ所分断に挑戦した。その結果、まず、異なる染色体における3箇所同時分断に成功した。これより1回の形質転換で、3つの天然の染色体を6つの人工染色体にすることが可能となった(3本→6本)。ついで、同一染色体における3箇所同時分断にも成功した。この結果、1回の形質転換で、1本の天然染色体を4つの人工染色体にすることが可能となった(1本→4本)。さらに、異なる染色体上の4箇所の部位の同時分断に成功した。これより、1回の形質転換で、4つの天然染色体を8本の人工染色体にすることができるようになった(4本→8本)。これらの結果は、ゲノムの再編成技術によりゲノムの多様性を創出するために必要な、多数の人工染色体の創出を、これまでより飛躍的に短い時間(おおよそ5週間が1週間程度)で達成することができることを意味しており、染色体分断に要する多大な時間や労力を大幅に削減することが出来ることとなった。本研究では、申請者らが酵母を材料として、それまでに開発してきた多様な酵母ゲノム工学技術の中で、キーテクノロジーである「染色体任意部位における分断技術」の迅速化・簡便化を目的とした.その結果、従来の分断技術に、近年勃興してきた「ゲノム編集技術」を取り入れる事によって、これまで不可能であった1回の形質転換で4カ所までの同時分断が可能となる革新的な技術を開発することができた.この成果は、ゲノムの多様性を創出するために必要な、多数の人工染色体の創出を、飛躍的に短い時間で達成することができることを意味しており、「多様性創出ゲノム工学」の発展に大きな貢献をする技術であると結論できる.計画1)のゲノムの再編成技術による多様性創出については、PCR技術に、ゲノム編集技術CRISPR/Casを融合させることによって、ハイスループット化の見通しがついた。今後は、同時3カ所分断、同時4カ所分断等が、同一染色体上で、あるいは異なる染色体上で可能かどうかについて検討し、さらなるハイスループットが可能かどうかを検証する予定である。

一方、計画2)のゲノム再構成技術については、kar1変異を利用して、2種の200kb人工染色体を併せ持つ菌株を育種することができたものの、このプロセスを繰り返し、種々の200kb領域を持つ多様なゲノム組成を持つ細胞を構築することは、手間と時間がかかることを実感した。また、当初計画した、1倍体ゲノムをカバーする62種の200kb人工染色体をパルスフィールドゲル電気泳動によって単離し、それを色々な組み合わせで、細胞に導入する戦略も困難であろうと想像された。従って、計画2)については、方法論の変更、あるいは方針の変更が必要であると考えられる。ゲノム工学ゲノムの再編成技術によるゲノムの多様性創出については、その効率的な適用に必要な染色体分断のハイスループット化に、ゲノム編集技術であるCRISPR/Casを染色体分断技術PCSに融合させることによって可能であるとの見通しがついた。従って、来年度は、これを継続、発展させるつもりである。具体的には、同一染色体上あるいは異なる染色体上の複数箇所(できるだけ多くの部位)の同時分断技術の確立を目指す。一方、ゲノムの再構成技術による多様性創出については、200kbの人工染色体を、自在な組合わせで保有する細胞を、Chromoductionによる方法で作成することは、手間と時間の問題で困難であると想像された。しかし、上記2つのアプローチのどちらをも同時に成功させる必要は無いので、熟慮した結果、今後はゲノムの再編成技術に集中したいと考えている。そのための今後の研究の推進方策としては、染色体分断技術の更なるハイスループット化を目指すとともに、染色体2領域、あるいは3領域の同時削除、同時重複技術の確立も目指す。この目的は、染色体分断による人工染色体の創出と、その後の多様な組合わせの脱落を介したゲノムの多様性創出という2ステップの方法論だけでなく、1ステップの形質転換で、種々の染色体領域の削除や重複の組み合わせを可能にするためである。しかし、その組み合わせ数を考えると、このアプローチが真に有効であるためには、少なくとも5領域程度について、同時削除、同時重複が可能になる必要があろう。従って、同時削除、同時重複については、その限界を見極めることは必要である。ただ、これまでの成果によって、削除、あるいは重複により、バイオテクノロジーに有用な形質が現れる染色体領域を明らかにしているので、こうした領域の2つあるいは3つの組み合わせを持つ細胞の創成が可能になるだけでも、有用な技術になると考えている。研究代表者の原島俊は、阪大を定年退職し、4月1日より崇城大学に移動した。
アレルギーの予防を志向した脂質環境整備に基づく炎症細胞社会の統制機序の解明

環境因子に対する皮膚バリアの撹乱により異物が過度に経皮侵入すると2型免疫が活性化し、難治性の慢性皮膚疾患であるアトピー性皮膚炎へと進展するとともに、遠隔臓器に鼻炎、喘息などの慢性アレルギー疾患を招く。したがって、皮膚バリアの適切な統制はアレルギーの予防を考える上で喫緊の課題である。本研究は、脂質を基軸に皮膚バリアの恒常性(未病)からその破綻(遷延化)、更には慢性アレルギー(不可逆化)へと移行するプロセスの分子機構を明らかにすることを目的とする。本年度は以下の成果を得た。1.表皮バリアの統制に関わる新しい脂質代謝経路の探索:脂質代謝関連分子群の欠損マウスのうち、通常飼育下で皮膚バリアに乱れが生じている系統を、経皮水分蒸散量の増加ならびに一次刺激性皮膚炎の増悪を指標にスクリーニングし、脂質代謝酵素PLA2G3と脂質受容体(FP)を皮膚バリア統制に関わる候補分子として選別した。PLA2G3欠損マウスに抗原を投与すると2型免疫が亢進し、アトピー性皮膚炎の増悪が見られた。皮膚リピドミクス解析を通じて、PLA2G3がFPのリガンドであるPGF2aの産生に関わることを確認した。更に、ヒト皮膚においてPLA2G3とFPの発現は相関していた。加えて、皮膚疾患に伴い発現誘導される別のPLA2を複数見出し、その欠損マウスの解析を開始している。2.マスト細胞微小環境の統制に関わる新しい脂質代謝経路の探索:マスト細胞の状態を反映する抗原依存的受動皮膚アナフィラキシー(PCA)を脂質代謝関連分子群の欠損マウスに適用し、アレルギー応答が変化する系統をスクリーニングした結果、脂質代謝酵素PLA2G12Aと脂質受容体LPA1をマスト細胞微小環境の統制に関わる候補分子として選別した。予備的な検討結果として、PLA2G12Aはマスト細胞活性化に、LPA1はマスト細胞の成熟に寄与することを見出している。2年前に現所属機関に異動したが、これに伴う欠損マウスの凍結胚からの復元に時間を要している。本研究に必要なマウスは前年度中にほぼ復元したが、組織特異的欠損マウスは何度か交配を重ねる必要があるためまだ実験に使用できる段階に達しておらず、当初予定していた研究計画の一部については遅れが生じている。一方で、当初は予想していなかった新しい発見もあり、総合的に見て本研究は概ね順調に進んでいると評価できる。1.表皮バリアの統制に関わる新しい脂質代謝経路の探索:前年度中に、脂質代謝酵素PLA2G3と脂質受容体(FP)を皮膚バリア統制に関わる候補分子として選別した。本年度はこの二系統を中心に、抗原暴露による2型免疫の亢進、アトピー性皮膚炎の発症、更にはアレルギー喘息の増悪(アレルギーマーチ)へと進展する過程を解析する。初代皮細胞培養系を用い、細胞増殖、分化、活性化に対する当該脂質代謝関連分子のノックアウトの影響を精査するとともに、FPアゴニストによるレスキュー効果を検証する。更に、皮膚疾患に伴い発現誘導される新規PLA2の欠損マウスの解析を発展させる。欠損マウスを領域の推進する一細胞トランスクリプトームに供し、各PLA2とその代謝産物の作用機序の解明を目指す。2.マスト細胞微小環境の統制に関わる新しい脂質代謝経路の探索:前年度中に、脂質代謝酵素PLA2G12Aと脂質受容体LPA1をマスト細胞微小環境の統制に関わる候補分子として選別した。本年度は初代培養系を用い、マスト細胞と線維芽細胞の相互作用に対する当該脂質代謝関連分子のノックアウトの影響を精査するとともに、マスト細胞微小環境のリピドミクスにより、マスト細胞の量または質と関連する脂質代謝物を探索する。特に、PLA2G12Aによるマスト細胞活性化に関わる責任脂質の同定、LPA1によるマスト細胞の成熟の分子機構の解明に焦点を当てて解析を進める。また別途、多系統の脂質関連の欠損マウスやリピドミクス技術などの解析ツールを適宜班員と共有することで、領域の推進に貢献する。

2.マスト細胞微小環境の統制に関わる新しい脂質代謝経路の探索:マスト細胞の状態を反映する抗原依存的受動皮膚アナフィラキシー(PCA)を脂質代謝関連分子群の欠損マウスに適用し、アレルギー応答が変化する系統をスクリーニングした結果、脂質代謝酵素PLA2G12Aと脂質受容体LPA1をマスト細胞微小環境の統制に関わる候補分子として選別した。予備的な検討結果として、PLA2G12Aはマスト細胞活性化に、LPA1はマスト細胞の成熟に寄与することを見出している。2年前に現所属機関に異動したが、これに伴う欠損マウスの凍結胚からの復元に時間を要している。本研究に必要なマウスは前年度中にほぼ復元したが、組織特異的欠損マウスは何度か交配を重ねる必要があるためまだ実験に使用できる段階に達しておらず、当初予定していた研究計画の一部については遅れが生じている。一方で、当初は予想していなかった新しい発見もあり、総合的に見て本研究は概ね順調に進んでいると評価できる。1.表皮バリアの統制に関わる新しい脂質代謝経路の探索:前年度中に、脂質代謝酵素PLA2G3と脂質受容体(FP)を皮膚バリア統制に関わる候補分子として選別した。本年度はこの二系統を中心に、抗原暴露による2型免疫の亢進、アトピー性皮膚炎の発症、更にはアレルギー喘息の増悪(アレルギーマーチ)へと進展する過程を解析する。初代皮細胞培養系を用い、細胞増殖、分化、活性化に対する当該脂質代謝関連分子のノックアウトの影響を精査するとともに、FPアゴニストによるレスキュー効果を検証する。更に、皮膚疾患に伴い発現誘導される新規PLA2の欠損マウスの解析を発展させる。欠損マウスを領域の推進する一細胞トランスクリプトームに供し、各PLA2とその代謝産物の作用機序の解明を目指す。2.マスト細胞微小環境の統制に関わる新しい脂質代謝経路の探索:前年度中に、脂質代謝酵素PLA2G12Aと脂質受容体LPA1をマスト細胞微小環境の統制に関わる候補分子として選別した。本年度は初代培養系を用い、マスト細胞と線維芽細胞の相互作用に対する当該脂質代謝関連分子のノックアウトの影響を精査するとともに、マスト細胞微小環境のリピドミクスにより、マスト細胞の量または質と関連する脂質代謝物を探索する。特に、PLA2G12Aによるマスト細胞活性化に関わる責任脂質の同定、LPA1によるマスト細胞の成熟の分子機構の解明に焦点を当てて解析を進める。また別途、多系統の脂質関連の欠損マウスやリピドミクス技術などの解析ツールを適宜班員と共有することで、領域の推進に貢献する。
間欠的足底圧刺激に対する反応性筋収縮による廃用性筋力低下予防装置の開発と臨床応用

足底においた塩化ポリビニール製の楕円形のボールを間欠的に膨らませる装置を使ったベッド上での筋力トレーニング装置を開発し、この装置を使用した時の下肢伸展運動の筋活動を検討した。ベッド上30度ギャッジアップ位と70度ギャッジアップ位での間欠的足底圧刺激運動時の内側広筋、大腿二頭筋、腓腹筋の筋活動は膝屈曲45度からの立ち上がり、つま先立ち、椅子からの立ち上がり時の筋活動と近似または一部はそれ以上の筋活動が認められた。間欠的足底圧刺激運動は下肢機能の維持のためのベッド上でのトレーニングとして使用できる可能性がある。平成20年度は、臨床応用前の基礎研究として、健常人を対象に、間欠的足底圧感覚刺激に対する反応性筋収縮の基礎データの収集を行った。小型エアコンプレサー、塩化ポリビニール製楕円形ボール、圧ゲージなどで、間欠的足底圧刺激装置を試作した。被検者をベッド上で30度および90度ヘッドアップした状態とし、足元へ楕円形ボールを設置、小型エアーコンプレッサーにて楕円形ボールを膨張させた。楕円形ボールを膨張させる頻度は2回/分とした。被検者が足底で楕円形ボールの膨張を感じ、体を押し上げられまいとして抵抗して、楕円形ボールの内圧が15kps以上になったら急激に圧を抜くようにした。このときの下肢抗重力筋の筋活動および、運動中の血圧や心拍数の反応を観察した。また筋活動は膝関節45°および90°屈曲位からの立ち上がり動作、さらに踵上げ動作の筋活動と比較した。全被検者、すべての条件で異常な心血管反応は認められず、安全に測定が可能であった。ベッド上30度ヘッドアップ位での間欠的足底圧感覚刺激に対する筋活動は、腓腹筋およびハムストリングスの筋活動が強く認められ、踵上げ動作の筋活動と類似していた。また、ベッド上90度ヘッドアップ位での間欠的足底圧感覚刺激に対する筋活動は、大腿四頭筋の筋活動が強く認められ、立ち上がり動作の筋活動と類似していた。ベッド上での間欠的足底圧感覚刺激は反応性に筋収縮を生じさせる。特に、ヘッドアップの角度を変えることで、目的とする下肢抗重力筋の廃用性筋力低下の予防に寄与する可能性がある【背景/目的】足底においた塩化ポリビニール製の楕円形のボールを間欠的に膨らませる装置を使ったベッド上での筋力トレーニング装置を開発した。この装置を使用した時の下肢伸展運動の筋活動を検討した。【方法】対象は健常成人10例。ベッド上30度ギャッジアップ位と70度ギャッジアップ位とし、塩化ポリビニール製の楕円形のボールを足底に位置した。足底に置いた塩化ポリビニール製ボールが小型エアコンプレサーによって膨らんで、足底部を押し上げる圧を感じたら下肢を伸展するように被検者に求めた。ボールの内圧が15kPsに到達したら空気を抜き、膨張と脱気を繰り返した。これを間欠的足底圧刺激運動と定義した。間欠的足底圧刺激運動時の内側広筋、大腿二頭筋、腓腹筋の筋活動と膝屈曲45度からの立ち上がり、つま先立ち、椅子からの立ち上がり時の筋活動と比較した。さらに、歩行時の筋電図も解析し、1歩行周期分の片側の筋活動を計測し、間欠的足底圧刺激運動時の筋活動と比較した。【結果】ベッド上30度ギャッジアップ位と70度ギャッジアップ位の間欠的足底圧刺激運動時の内側広筋の筋活動(二乗平均、RMS)は膝屈曲45度からの立ち上がりとつま先立ちの筋活動と近似していた。また、大腿二頭筋はすべての条件で筋活動が近似していた。さらに腓腹筋内側頭の筋活動は膝屈曲45度からの立ち上がりや椅子からの立ち上がり以上の筋活動が認められた。また、心拍数と血圧は各運動時に異常な変化を認めなかった。間欠的足底圧刺激運動片側1回分の各筋の筋活動は、1歩行周期分の各筋の筋活動よりも高値を示したが、1日の運動量の目標とされる1万歩(片側5000歩)と同等の筋活動を得るためには600回(被検者10名の最小値)以上のベッド上での下肢伸展運動が必要と算出された。【まとめ】間欠的足底圧刺激運動時の筋活動は日常生活活動と近似もしくはそれ以上であった。間欠的足底圧刺激運動は臥床が必要な患者の下肢機能の維持のためのトレーニングとして使用できる可能性があることが判明した。
企業内紛争解決システムの設計とスキル開発

国内の先進的企業やすでに時代の要請によって労働紛争解決制度を整えている欧米企業の事例から制度導入の意義が明確になった。紛争解決スキルは育成可能であり、効果のある教材および教授法の存在が確認された。制度の設計と導入およびスキル育成にはコストがかかるが、制度全体がもたらすベネフィットを紛争解決にかかるコストと比較分析し、企業の長期的なウェルネスを構築する必要がある。研究初年度である平成20年度においては、企業内紛争解決システム全般にかかる国内外での資料収集と当該課題に関する分析枠組の策定および理論枠組の検討を中心とした。6月の米国における国際学会参加により、共通項の多い調査対象をもつ欧州の研究者チームとの議論により、当初の計画では欧州はフランスのみに対象が限定されていたものが複数国に拡充できることになった。またこの出張では本研究領域の権威であるS. Goldberg氏より、米国企業における制度設計の史的側面と昨今の運用にかかる資料収集および聞き取り調査企業へのアクセスに関する助力を得ることができた。9月にはフランスESSEC経営大学院を拠点として、フランス企業(国営を含む)の紛争解決手続に関する資料収集とスキル開発のための教材・教授法研究を行った。日本と社会制度と労働争議の風土が異なる地域での状況はわが国の制度設計とスキル開発に示唆に富むものとなった。国内においては、一昨年まで参加していた調査プロジェクトの大規模サーベイの結果が出版されたことで、本研究に活用できるデータの質と量を拡充できることになった。企業での聞き取りのなかで、中国で製造、営業している日系企業とのアクセスが生まれ、現地における複数社の複数の事業所において聞き取りを行う機会を得た。組織的公正にかかる文献および調査レビューを進めているがその一部は、学会規模ではないものの、名古屋大学大学院法学研究科における法社会学研究会において報告した。初年度からの研究実績の一部について第2年度は、2つの国際学会に受諾された論文を報告した。その際、前者の学会においては欧州における企業内紛争解決制度と解決スキル開発について各国の研究者と情報交換することができた。また、新たな共同研究の道筋も獲得した。この渡航の際、セビリア大学大学院において社会心理学系の研究者と紛争解決スキル開発のための調査アプローチについて議論すると共に、調査に用いているシミュレーションのトライアルを行った。8月には米国経営学会に出席しコンフリクト・マネジメント部会において資料収集を行うと共に、企業内紛争解決制度の整備については先進国である当地において複数の企業訪問と解決スキル開発についてのさまざまなプログラムを提供している非営利組織から関連資料を収集した。これにはノースウエスタン大学紛争解決研究センターの協力を得た。昨年度の研究実施計画では、秋季に当該領域の欧州での代表的研究拠点での調査出張を予定していたが、幸い予定先から年度末に客員教授として招請を受けたのでその機会を利用した。代わりに、調査用シミュレーションについて発生していたいくつかの課題を解決し、また8月の訪問調査から派生した課題についての資料収集を行うため訪米した。かねてより協力を得ている研究機関において、この2年間に日本国内で実施した組織内問題解決のシミュレーション結果のデータ分析などについて議論した。またハーバード大学ベイザーマン教授より紹介を受けた、解決スキル育成にかかるコンサルティング会社を訪問し資料収集を行った。国内においては実務家、社会人大学院生および学部生に組織内紛争と解決プロセスおよび解決技術を検討するためのシミュレーションを行い、実験データを収集した。過去2年間の研究成果を踏まえ、特に次の2点に重点をおいて調査を進めた。第一は企業内紛争解決のスキル開発のためのフレームワークとエクササイズを、実務家および実務経験者を対象として実施し、データを取得し、その効果性を検証する。このスキルを紛争当事者の立場からのものと、解決のためのメディエイターやファシリテイターなど第三者的な立場のものとから検討する。これらについては当該年度内に、専門職大学院4校、1国内企業においては日本語で、EUの管理職対象では英語で、同一の教材によるトライアルとデータ収集を行うことができ、現在データを分析中である。スキル開発については企業内紛争の性質の多様性をかんがみ、7月の国際学会出席に際して法学および労使関係領域の専門家、認知心理および文化心理の専門家、そして公共領域における紛争解決の専門家からの知識の収集と最新の教材・教授法の習得に努めた。第二は企業内紛争解決の制度設計に関する最新動向資料の追加で、昨年機会を得たフランスESSEC経営大学院での教育・研究の期間に培うことのできた欧州のネットワークを活用し、EU諸国特にフランス、ドイツ、ベルギーについて調査を進めた。とりわけフランスでは在仏日本企業も含む労使紛争の発生が続いており、実践的な含意のある資料が得られた。さらにこの枠組みから、中国でオペレーションを行っている日本企業をめぐり頻発した労使紛争について、当該研究の応用可能性が高まり、制度設計とともにスキル(技術)開発に関する調査対象に中国の事情を組み込むという課題に取り組みだした。
ウナギ仔稚魚の生残に係る黒潮および沿岸流域の環境変動に関する研究

ニホンウナギの稚魚漁獲量は大きな経年変動を伴いながら,長期的には減少傾向にある.外洋域における海洋環境の経年変動により,卵や仔魚の生残率が変動することで稚魚漁獲量が変動していることが示唆されている.しかしながら,稚魚漁獲量の長期的減少傾向については,その原因が未だ解明されていない.そこで本研究では変態期仔魚や稚魚を対象に,それらの生残に係る黒潮および沿岸流域の海洋環境変動を明らかにすることを目的としている.仔稚魚は遊泳力が乏しいため,海流に依存して,輸送拡散される.当該年度は,沿岸流域での海流の把握につとめ,対象海域としている丹後海と有明海の海洋物理データを時間的,空間的に密に取得し,新たな知見を得た.丹後海に流入する由良川は河口域表層における塩分濃度を10程度引き下げる効果があり,河川流量が大きくなる冬季から春季を中心に河口表層では沖向きの北東流の流れが卓越する.一方,水深10m以深の中底層では逆向きの由良川に向かう南西流が卓越する傾向が顕著に認められた.これは河川水の流入に伴って,エスチュアリー循環が強化されることを示したものであり,ニホンウナギやスズキが沿岸域に回遊する際に中層に分布することで、このエスチュアリー循環をうまく利用して選択的輸送回遊を行う可能性があることを示唆している.これらの仔魚は物理的なプロセスで発生する流れを利用し,分布水深を変化させることで,摂餌場である由良川河口域へ輸送されやすくしているものと示唆された.この知見は初めて指摘されたものであり,潮汐が弱く潮汐選択的輸送回遊が期待できない日本海に面した海域での新たな回遊メカニズムを提示したものである.26年度が最終年度であるため、記入しない。26年度が最終年度であるため、記入しない。ニホンウナギの稚魚漁獲量は大きな経年変動を伴いながら,長期的には減少傾向にある.外洋域における海洋環境の経年変動により,卵や仔魚の生残率が変動することで稚魚漁獲量が変動していることが示唆されている.しかしながら,稚魚漁獲量の長期的減少傾向については,その原因が未だ解明されていない.そこで本研究では変態期仔魚や稚魚を対象に,それらの生残に係る黒潮および沿岸流域の海洋環境変動を明らかにすることを目的としている.仔稚魚は遊泳力が乏しいため,海流に依存して,輸送拡散される.当該年度は,沿岸流域での海流の把握につとめ,対象海域としている丹後海と有明海の海洋物理データを時間的,空間的に密に取得することができた.解析の結果,潮汐の弱い丹後海では河川水が沖合に流れることで生ずる中,下層の岸向きの流れを利用して,稚魚が河口域まで輸送されることが示唆された.この物理データを用いて,再現性の高い沿岸域の流動モデルを構築することが可能となる.また,黒潮域での仔稚魚の輸送過程の数値シミュレーションを行った.現在数値シミュレーションに用いている海洋大循環モデルでは黒潮から東シナ海や日本海に輸送される粒子が極端に少なく,この海域での流動の再現性に問題があると考えられる.流動モデルの再現性向上のため,より現実的な境界条件を与えるべく,本海域で再現性が高いとされているFRA-JCOPEの使用を考えており,その作成者である東京大学小松幸生准教授に使用許可を得た.ニホンウナギの稚魚漁獲量は大きな経年変動を伴いながら,長期的には減少傾向にある,外洋域における海洋環境の経年変動により,卵や仔魚の輸送成功率,生残率が変動することで稚魚漁獲量が変動していることが示唆されている.しかしながら,外洋の海洋環境の変動だけでは稚魚漁獲量の長期的減少傾向を説明できない.そこで本研究では変態期仔魚や稚魚を対象に,それらの生残に係る黒潮および沿岸流域の海洋環境変動を明らかにすることを目的としている.仔稚魚は遊泳力が乏しいため,海流により輸送拡散される.当該年度では,学術研究船白鳳丸に乗船し,仔魚期後半変態期仔魚の採集と,北赤道海流,黒潮域の海洋物理観測を行った.また、沿岸流域での海流の把握につとめ,対象海域としている丹後海と有明海の海洋物理データを取得した,解析の結果,丹後海では夏期に比べて冬期に湾内への流れが強化され,この海域に輸送された稚魚が河川に侵入しやすい流動となっていることが分かった.丹後海を含めた日本海沿岸では,冬期に北西風が卓越するため,湾内への流れの季節変動はこの北西風が一因となり,形成されている可能性が示唆される.また,冬期の北西風は長期的に弱化傾向にあり,このことに伴う湾内への流れの弱化が稚魚輸送環境を悪化させている可能性が示唆された.一方,有明海では,湾内への流れの強さの季節変動は小さく,潮流が卓越していた.有明海では,諌早湾干拓事業以降潮流が弱くなっている事が指摘されており,稚魚の湾内への輸送量の減少や輸送スピードの遅延が起こっている可能性がある.ニホンウナギの稚魚漁獲量は大きな経年変動を伴いながら,長期的には減少傾向にある.外洋域における海洋環境の経年変動により,卵や仔魚の生残率が変動することで稚魚漁獲量が変動していることが示唆されている.しかしながら,稚魚漁獲量の長期的減少傾向については,その原因が未だ解明されていない.

そこで本研究では変態期仔魚や稚魚を対象に,それらの生残に係る黒潮および沿岸流域の海洋環境変動を明らかにすることを目的としている.仔稚魚は遊泳力が乏しいため,海流に依存して,輸送拡散される.当該年度は,沿岸流域での海流の把握につとめ,対象海域としている丹後海と有明海の海洋物理データを時間的,空間的に密に取得し,新たな知見を得た.丹後海に流入する由良川は河口域表層における塩分濃度を10程度引き下げる効果があり,河川流量が大きくなる冬季から春季を中心に河口表層では沖向きの北東流の流れが卓越する.一方,水深10m以深の中底層では逆向きの由良川に向かう南西流が卓越する傾向が顕著に認められた.これは河川水の流入に伴って,エスチュアリー循環が強化されることを示したものであり,ニホンウナギやスズキが沿岸域に回遊する際に中層に分布することで、このエスチュアリー循環をうまく利用して選択的輸送回遊を行う可能性があることを示唆している.これらの仔魚は物理的なプロセスで発生する流れを利用し,分布水深を変化させることで,摂餌場である由良川河口域へ輸送されやすくしているものと示唆された.この知見は初めて指摘されたものであり,潮汐が弱く潮汐選択的輸送回遊が期待できない日本海に面した海域での新たな回遊メカニズムを提示したものである.26年度が最終年度であるため、記入しない。26年度が最終年度であるため、記入しない。当該年度の最重要課題であった対象海域の重点観測を100%実施できた.観測データの解析についても,新しい知見が得られており,流動モデルを構築する前段階まで進展した.一方で,黒潮域のモデルでは,再現性の高いシミュレーションがまだ実現していない.しかし,再現性の高いモデルの使用許可を得ており,今後,出力される結果の改善が期待できる.当該年度の最重要課題であった,黒潮域,有明,海丹後海での生物,物理観測をすべて実施した.また,過去2年で採録したデータを基に,各海域の海洋構造の季節変動について明らかする事ができた.一方で,詳細な数値シミュレーションが可能な沿岸域での再現性の高いモデルの作成が出来ていない.この点については,既存のモデルの使用を検討している.上述したように,黒潮域において用いていた流動モデルの再現性向上が問題であるが,再現性の高いモデルを境界条件として用いる許可を得たため,出力される結果の改善が期待できる.有明海でのニホンウナギ稚魚の採集に関して,長崎大学水産学部の練習船「鶴洋丸」を用いた調査を冬期の大潮時に4度行う予定である.この調査ではニホンウナギ稚魚の分布とその時の海洋物理データを対応させることで,稚魚がどのような来遊メカニズムをもっているのかを,実地で検証でき,モデルによる出力との比較を行うことができる.これまで,春期夏期が本種の産卵盛期と考えられてきたが,近年の稚魚の加入状況から秋期冬期にも産卵が行われている可能性が示唆されている.秋期冬期に産卵が行われ,資源に加入しているならば,漁獲量変動要因について再検討を行う必要がある.秋期冬期に産卵が行われる事を仮定した数値シミュレーションを行い,輸送成功率や仔魚が経験する物理的環境について春期夏期産卵群との比較を行う.
高強度走行中のランニングエコノミーを効果的に改善するトレーニング方法の検討

高強度走行中のランニングエコノミー(RE)は、中長距離走パフォーマンスに重要な能力ですが、その能力を改善させるトレーニング方法は必ずしも確立されていません。低強度走行中のREは低酸素トレーニングやプライオメトリックトレーニングによって改善できると報告されている一方、高強度走行においては運動強度の違いによって効果的なトレーニング方法は異なる可能性があります。そこで本研究は、1)低酸素環境における超高強度短時間運動と高強度長時間運動の組み合わせトレーニングおよび2)水平方向におけるジャンプトレーニングが効果的に高強度REを改善するトレーニング方法であるかを明らかにすることを目的とします。
新しい理科支援の開発研究-生活科と特別支援学校を対象として-

平成23年度は,これまでに依頼を受け開催した実績のある特別支援学校および情緒障害児短期治療施設と連携して,新開発の実験テーマを追加した「出前おもしろ実験室」を開催し、検証した.また,聴覚障がい児のための理科実験体験支援を実施し,特別支援教育における理科支援の可能性に関する調査研究も進めた.1)情緒障害児短期治療施設における「出前おもしろ実験室」の開催(中学13年11名)定期的に実施することの効果について検証した.2)特別支援学校における「出前おもしろ実験室」の開催(中等部13名,高等部6名)身の回りの事象に興味を抱いたり,一つのテーマに集中し,自分で考え,工夫したりするなど,「自分づくり」の一助になることを期待したプログラムを展開するための基礎研究を行なった.ここでは、障害の度合いに合わせた対応が必要となるため、事前打合せの重要性を再認識した。3)聾学校における「出前おもしろ実験室」の開催(小学部7名)対象を聴覚陣がい児(者)に広げ、実験教室を初めて開催した.ここでは、ゆっくり話すことだけを心掛け,五感に訴える実験が有効であることが確認できた.アンケート結果から,特別支援学校では,理科的な魅力ある授業が作りにくいという印象を受け,「特別支援学校」の子どもたちにも,「出前おもしろ実験室」型カリキュラムを活用した効果的な理科の学びの機会を与えることができると確信するに至った.今年度は低学年を対象とする実験教室の依頼がなく,生活科の領域における理科支援のプログラム構築については実験内容の検討のみとなったが,小学校高学年への依頼は多く6校で開催した.今後は,今年度実践先での定期的な開催による理科支援プログラムのブラッシュアップと,支援対象児竜生徒の拡大の可能性の追求,および各支援先に合致する実験テーマの開発を目指す.平成23年度は,これまでに依頼を受け開催した実績のある特別支援学校および情緒障害児短期治療施設と連携して,新開発の実験テーマを追加した「出前おもしろ実験室」を開催し、検証した.また,聴覚障がい児のための理科実験体験支援を実施し,特別支援教育における理科支援の可能性に関する調査研究も進めた.1)情緒障害児短期治療施設における「出前おもしろ実験室」の開催(中学13年11名)定期的に実施することの効果について検証した.2)特別支援学校における「出前おもしろ実験室」の開催(中等部13名,高等部6名)身の回りの事象に興味を抱いたり,一つのテーマに集中し,自分で考え,工夫したりするなど,「自分づくり」の一助になることを期待したプログラムを展開するための基礎研究を行なった.ここでは、障害の度合いに合わせた対応が必要となるため、事前打合せの重要性を再認識した。3)聾学校における「出前おもしろ実験室」の開催(小学部7名)対象を聴覚陣がい児(者)に広げ、実験教室を初めて開催した.ここでは、ゆっくり話すことだけを心掛け,五感に訴える実験が有効であることが確認できた.アンケート結果から,特別支援学校では,理科的な魅力ある授業が作りにくいという印象を受け,「特別支援学校」の子どもたちにも,「出前おもしろ実験室」型カリキュラムを活用した効果的な理科の学びの機会を与えることができると確信するに至った.今年度は低学年を対象とする実験教室の依頼がなく,生活科の領域における理科支援のプログラム構築については実験内容の検討のみとなったが,小学校高学年への依頼は多く6校で開催した.今後は,今年度実践先での定期的な開催による理科支援プログラムのブラッシュアップと,支援対象児竜生徒の拡大の可能性の追求,および各支援先に合致する実験テーマの開発を目指す.
RNA制御に基づいた心機能調節の分子機構解明と心不全治療応用

1)デアデニレース因子の標的RNAの探索:TAC心不全モデルマウスの解析から、心不全の代償期に重要なデアデニレース因子の標的RNAを同定した。RNA-seq解析において各種デアデニレース因子の遺伝子欠損マウスでサイトカイン遺伝子のmRNAが発現上昇していたが、共通変動遺伝子を抽出することにより遺伝子Xを抽出し、RIP-qPCRによりCCR4-NOTでプルダウンされることを確認した。遺伝子Xとデアデニレース因子の二重欠損マウスを作製したところ、心肥大や線維化などの心臓のリモデリングが改善された2)RNA poly(A)鎖分解によるエネルギー代謝制御機構の検討: Cnot1欠損細胞、Cnot7;8二重欠損細胞を新たに樹立し、poly(A)鎖長を測定するためにTAIL-seq解析を行った。Cnot1欠損、Cnot7;8二重欠損のいずれにおいても、全体的に100 nt以上の長さのpoly(A)鎖が増加していた。また、RNA poly(A)鎖分解によるアデノシン核酸の代謝フラックスの制御機構について、安定同位体(13C, 15N)ラベルのpoly(A)鎖の細胞内における代謝動態をメタボロームで解析したところ、poly(A)のアデノシンがATPに変換されていた。3)CCR4-NOT複合体の構成因子によるRNA認識機構の解析: CCR4-NOT関連因子と会合するRNA結合蛋白(RBP)が、蛋白修飾されることを見出した。RBPノックダウンによりCNOT4欠損と同様な増殖抑制の表現型が見られたので、蛋白修飾活性の不活化変異ノックインマウスを作製・解析し、現在さらなる検討を進めている。4)CRISPR/Cas9ライブラリースクリーニングによるCCR4-NOT制御因子の網羅的探索:CNOT1欠損あるいはCNOT3欠損細胞株にCRISPR/Cas9レンチウイルスライブラリーを遺伝子導入した。CCR4-NOT欠損による細胞死や増殖阻害に影響を及ぼすCRISPR gRNAを次世代シーケンサーでスクリーニングし、候補遺伝子を抽出している。RNA制御に基づいた心機能調節の分子機構解明に向けて成果を上げつつある。CCR4-NOTによるRNA制御機構を解明するため、前年度までに進めてきたCCR4-NOTと会合するRNA結合蛋白(RBP)の蛋白修飾活性について、その作用機構ならびに機能変化を生化学的に解析すると同時に、この蛋白修飾活性を不活化した変異マウスの解析を進める。また、Cnot1欠損細胞、Cnot7;8二重欠損細胞を用いた細胞モデルでの解析について、TAIL-seqに加え、decay-seq, 4SU-seq, RIBO-seqにより、それぞれmRNA半減期、転写効率、翻訳効率における変化を包括的に解析する。そして、動物個体レベルの解析で、心不全病態におけるデアデニレース因子の標的遺伝子の制御について、その分子機構、細胞メカニズムの詳細を合わせて解明する。また、in vivo心機能スクリーニングで見出された新規RNA制御因子の心機能調節機構の解析について、前年度に引き続き、これらの遺伝子欠損マウスについて心不全モデルで解析を進め、新規RNA制御因子による心機能調節の分子機構を解明する。さらに、培養細胞レベルのCRISPR/Cas9ライブラリースクリーニングと合わせて統合的にデータを解析する。本研究課題達成のために平成29年度は下記の検討を行った。1)デアデニレース因子の標的RNAの探索:マウス心臓組織を用いたCNOT3のRIP-seqによりCCR4-NOTデアニレースの標的RNAの探索を行った結果、転写制御やヒストン調節の経路が濃縮されていることが分かった。さらに、CNOT3がATG7 mRNAに結合することが分かった。実際、ATG7 mRNAについて、CNOT3欠損の心臓組織を用いたPAT assayやポリソーム分画の解析から、Cnot3がmRNAポリA鎖の分解、翻訳抑制を介してATG7の蛋白発現レベルを制御することが分かった。2)CCR4-NOT欠損によるATG7細胞死活性化機構の解明: Cnot3欠損細胞の免疫染色やプルダウンの解析からpoly(A)鎖の分解不全の状態では、Atg7がp53核内で結合することが分かった。クロマチン免疫沈降の解析から、Atg7あるいはp53が細胞死遺伝子の転写を活性化することが分かった。さらに、Atg7の核内移行はp53依存的であることが分かり、Atg7がp53核内で協調的に細胞傷害を引き起こすことが分かった。3)CCR4-NOT複合体の構成因子によるRNA認識機構の解析:CCR4-NOT複合体の構成因子について、PAR-CLIP-seqの解析を行ったところ、蛋白とクロスリンクされたRNA配列を検出することができた。ところが詳細な解析の結果、CCR4-NOT構成因子と共沈したRNA結合蛋白(RBP)がRNAと結合していてクロスリンクされたことが分かった。この構成因子について、相互作用蛋白を同定するために免疫沈降、質量分析を行ったところ、候補のRBPを同定することができた。現在、このRBP候補についてさらなる検討を進めている。遺伝子Xとデアデニレース因子の二重欠損マウスを作製したところ、心肥大や線維化などの心臓のリモデリングが改善された

2)RNA poly(A)鎖分解によるエネルギー代謝制御機構の検討: Cnot1欠損細胞、Cnot7;8二重欠損細胞を新たに樹立し、poly(A)鎖長を測定するためにTAIL-seq解析を行った。Cnot1欠損、Cnot7;8二重欠損のいずれにおいても、全体的に100 nt以上の長さのpoly(A)鎖が増加していた。また、RNA poly(A)鎖分解によるアデノシン核酸の代謝フラックスの制御機構について、安定同位体(13C, 15N)ラベルのpoly(A)鎖の細胞内における代謝動態をメタボロームで解析したところ、poly(A)のアデノシンがATPに変換されていた。3)CCR4-NOT複合体の構成因子によるRNA認識機構の解析: CCR4-NOT関連因子と会合するRNA結合蛋白(RBP)が、蛋白修飾されることを見出した。RBPノックダウンによりCNOT4欠損と同様な増殖抑制の表現型が見られたので、蛋白修飾活性の不活化変異ノックインマウスを作製・解析し、現在さらなる検討を進めている。4)CRISPR/Cas9ライブラリースクリーニングによるCCR4-NOT制御因子の網羅的探索:CNOT1欠損あるいはCNOT3欠損細胞株にCRISPR/Cas9レンチウイルスライブラリーを遺伝子導入した。CCR4-NOT欠損による細胞死や増殖阻害に影響を及ぼすCRISPR gRNAを次世代シーケンサーでスクリーニングし、候補遺伝子を抽出している。RNA制御に基づいた心機能調節の分子機構解明に向けて成果を上げつつある。CCR4-NOTによるRNA認識制御機構の解明のために、前年度からのPAR-CLIP-seqによる解析結果に基づき、CCR4-NOTと会合するRNA結合蛋白(RBP)によるRNA認識機構について、生化学的な解析ならび細胞生物学的な解析を進める。このRBPの制御機構の生理学的意義をシグナル伝達と蛋白修飾の観点から明らかにする。RNAポリA鎖分解によるエネルギー代謝制御機構の解明のためにRNA poly(A)の代謝フラックスを検討する。安定同位体(13C, 15N)ラベルのpoly(A)鎖の細胞内における代謝動態をメタボロームで解析する実験システムで、ミトコンドリア呼吸鎖阻害、細胞の電気刺激、進展刺激などによるpoly(A)鎖アデニンの代謝動態を解析する。さらに、CRISPR/Cas9ライブラリースクリーニングによるCCR4-NOT制御因子の網羅的探索を実施する。CNOT1欠損細胞株にCRISPR/Cas9レンチウイルスライブラリーを遺伝子導入し、CNOT1欠損による細胞死に影響を及ぼすCRISPR gRNAをスクリーニングする。CCR4-NOTによるRNA制御機構を解明するため、前年度までに進めてきたCCR4-NOTと会合するRNA結合蛋白(RBP)の蛋白修飾活性について、その作用機構ならびに機能変化を生化学的に解析すると同時に、この蛋白修飾活性を不活化した変異マウスの解析を進める。
半導体薄膜の高感度低温光吸収スペクトル測定装置の開発とその応用

半導体等の薄膜試料の光吸収測定は、薄膜の吸収量が少ないため特殊な測定法を必要とする。その上、低温の薄膜の光吸収測定を高感度に行うには困難である。本研究は、光吸収光てこ法を応用した光熱ベンディング分光法を拡張し、低温で光吸収スペクトルが測定できるようにすることである。本研究で得られた内容を以下に示す。1.液体窒素によって冷却されたフラーレン薄膜の光熱ベンディング分光法で光吸収スペクトルを測定した。試料の光吸収係数αと試料の膜厚dとすると、感度αd10^<-3>まで測定可能となった。試料の基板には、マイカ(25μm)およびAF45ガラス(50μm)を用いたが、基板は薄いほど感度がよいことが分かった。2.レーザ光を照射する基板表面にアルミニウムを蒸着した試料では、測定感度の向上がみられた。また、レーザ光としてHe-Neレーザおよび半導体レーザを用いたが、半導体レーザを用いた方がロックインアンプの出力は安定し、感度の向上がみられた。さらに、光チョッピング周波数を変化させて行った結果、3Hz以下では、出力信号は安定しないことが分かった。これは、液体窒素の煮沸音による振動の影響を受けていると考えられる。3.フラーレン薄膜の低温光吸収スペクトルでは、1.74eV付近に弱い光吸収ピークが観測された。このピークは室温ではフラーレン薄膜の裾吸収によって隠れてしまい測定できないが、低温にすることによって裾吸収の傾きが鋭くなり、観測できるようになった。この実験から、フラーレン薄膜は弱い光照射により、局在準位を形成していることが確認できた。本研究では、光熱ベンディング分光法用(PBS)用のクライオスタットの設計と作製を行い低温での薄膜の光吸収測定技術を開発することにある。PBSのクライオスタットは、試料を静寂な気体の冷却媒体中に置かなければならないため、窒素ガスを液体窒素で冷却できるものである。設計・作製したクライオスタットを使ってPBSの測定に使用した結果、つぎのようなことが分かった。1.試料は振動の影響を受けやすいが、液体窒素の蒸発による振動がもっとも試料が振動する原因であることが明らかになった。したがって、液体窒素がの蒸発を極力抑えるようにクライオスタットを改良する必要がある。2.C_<60>薄膜の低温での光吸収スペクトルを測定した。上記の試料の振動により、1.6eV以下のエネルギーギャップ内の吸収は観測できていないが、1.74eV付近に光吸収ピークが存在していることが確認できた。このピークは試料への光照射によってあらわれるものである。さらに、室温ではこのピークは観測されないが、これはピークが弱いため単にアーバックテイルに隠れているためである。測定した試料は、特別に光照射を行っているものではないため、このピークは蛍光灯などの光が試料作製から光吸収測定時までの間に当ったため現れたと現在のところ考えている。もし、これが正しいとすると電気伝導などのC_<60>固体の性質は、酸素のインターカレーションによる影響の他、意図しない間に光照射された場合、大きく変化すると考えられる。
ガングリオシドによる神経膜の物質輸送系の調節機構

今年度の研究成果は以下の通りである。(1)このGM_1ガングリオシドによって引き起こされた上頚部交感神経節(SCG)のAIB取り込みとNa,KーATPase活性抑制、ならびに迷走神経節状神経節(NG)アミノ酸取り込みと酵素活性の促進は、GM_1分子内糖鎖部分を隠蔽するコレラ毒素Bにより拮抗されることが示された。つまり、GM_1のこのような作用は、ガングリオシド分子内の糖鎖部分が関与して引き起こされたことが明らかになった。(2)シアル酸含有コレステロ-ル(αーシアル酸コレステロ-ル; αーSC)は、SCGおよびNG両神経節でNa,KーATPase活性を著明に抑制し、AIB取り込みをも低下させたが、コレステロ-ル自体は膜酵素活性や膜輸送現象に全く影響を与えなかった。したがって、αーSCのシアル酸部分がアミノ酸輸送に対して抑制的に働いていると推定された。(3)神経節内の酸不溶性分画への^3Hーロイシンincorporationとして測定されるタンパク合成能は、SCGではGM_1が抑制的に作用した。この効果はコレラ毒素Bにより拮抗されたが、NGではGM_1は殆んど影響を与えなかった。一方コレステロ-ルま両神経節のタンパク生合成能を著明に抑制したが、シアル酸を含むαーSCはこの抑制をやや回復させた。このことは、ガングリオシドの糖鎖やαーSソのシアル酸部分は、神経節のタンパク生合成能に対して抑制的に作用することが示された。以上の実験成績から、GM_1ガングリオシドの糖鎖部分やαーSCのシアル酸部分が、神経節内ニュ-ロンの膜輸送酵素(Na,KーATPase)活性に修飾して、アミノ酸輸送を調節しており、さらに神経節内タンパク代謝に対して作用することが考えられた。GM_1やαーSCの神経細胞やシナプス伝達におよぼす作用について、さらに詳細に検討を進めたい。