hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
スルホン酸エステルを母核とした刺激応答性リンカーの開発とプロドラッグへの応用

前年度までにアミノビニルスルホン酸エステルを母核とする刺激応答性リンカーを利用したチオール(-SH)応答性蛍光プローブを合成した。本蛍光プローブは、チオールがビニルスルホン酸エステルに1,4-付加すると、刺激応答性リンカーの末端アミノ基がスルホン酸エステル部位に分子内求核攻撃し、蛍光分子を放出する。平成30年度は本プローブの構造とチオール応答性の関係性を明らかにした。末端アミノ基は、チオールの1,4-付加を大きく加速していることを明らかにした。一方、刺激応答性リンカー上に置換基を導入すると、Thorpe-Ingold効果により分子内環化が加速されるが、立体障害でチオールの1,4-付加が遅くなった。これらの結果を基に、プロリンを基にしたビニルスルホン酸エステル型刺激応答性リンカーを設計した。本刺激応答性リンカーを蛍光分子であるクマリン誘導体のヒドロキシ基(pKa 7.3)に結合したチオール応答性蛍光プローブを調製した。本分子はチオールと迅速に反応したが、チオール非依存的な加水分解も併発した(半減期3 h)。加水分解に対する分子の安定性は、脱離する分子のヒドロキシ基の酸性度に依存する。今後、水溶液中での安定性と脱離基の酸性度について精査し、本刺激応答性リンカーをSN-38(pKa 9.1)のプロドラッグへ応用する。研究期間全体を通じて、アミノアルキルスルホン酸エステルリンカーを母核とした刺激応答性リンカーをプロドラッグに応用すべく、末端アミノ基またはアルキルリンカー上に種々の置換基を導入した刺激応答性リンカーを合成し、その反応性、安定性について検討した。さらに、現在、アミノアルキルスルホン酸エステルリンカーをもとにタンパク質中アミノ酸の選択的化学修飾反応に着手している。本研究成果は、アミノスルホン酸エステル誘導体を生物有機化学研究に応用するために重要である。平成28年度は、アミノプロピルスルホン酸エステルを母核とする「刺激応答性リンカー」の構造をさまざまに変更し、分子内環化を従来の100倍以上速くすることを目的として研究を進めた。リンカー部位の構造変換は以下に示す二つのアプローチ、1.末端アミノ基への置換基導入と2.アルキル鎖の構造修飾、で行った。1.末端アミノ基にメチル基を一つまたは二つ導入した化合物は、メチル基の電子供与性誘起効果により求核性が上昇し、分子内環化速度が約10倍に上昇した。窒素原子上に電子供与性置換基を導入すると環化速度は上昇する傾向が見られた。しかし、本分子内環化反応においてアミノ基は求核部位として機能するため、分子内環化速度はアミノ基のかさ高さに対しても非常に敏感であった。メチル基よりも大きな置換基、例えばベンジル基等、を導入すると、分子内環化速度は1.5倍程度しか上昇しなかった。2.求核部位と求電子部位をつなぐアルキル鎖上に置換基を導入すると、分子内環化速度が飛躍的に上昇する現象はThorpe-Ingold効果として知られている。Thorpe-Ingold効果による分子内環化速度の上昇を期待して、リンカー中のプロピル基に置換基を導入した化合物を合成した。アミノ基の隣の炭素原子上(3位)に置換基を導入すると分子内環化速度は4倍程度にしか上昇しなかった。末端アミノ基に隣接する炭素上の置換基は環化を加速するものの、環化の際の立体反発も大きく、結果的に加速効果が小さくなったと考えた。一方、真ん中の炭素原子上(2位)に置換基の位置を変更すると、分子内環化速度は20倍に上昇した。上述の結果をもとに設計した、末端アミノ基およびアルキル鎖にメチル基をひとつずつ導入した化合物の分子内環化速度は元の化合物の200倍で、当初の目標を達成した。アミノプロピルスルホン酸エステルを母骨格とする刺激応答性リンカーの末端アミノ基およびアルキル鎖の構造修飾により、分子内環化速度を当初の200倍に上昇させることに成功した。初年度は分子内環化速度を100倍大きくすることを目標としていたことから、本研究はおおむね順調に進展しているといえる。平成29年度は、当初の計画に従い、前年度に開発したアミノプロピルスルホン酸エステルを母核とする「刺激応答性リンカー」にベンジルアンモニウムをトリガー部位として導入したプロドラッグを2種類合成し、その分解実験を試みた。末端アミノ基を第四級アンモニウム塩とすることにより、プロドラッグの水溶液中での安定性、溶解性、さらに外部刺激によるトリガー部位の分解促進を期待した。生体内酸化酵素(CYP)による芳香環またはベンジル位の水酸化を起点としてドラッグを放出するプロドラッグと、光照射によりo-ニトロベンジル基が分解するとドラッグを放出するプロドラッグを合成した。前者のプロドラッグについては、ラット肝ミクロソーム分画中インキュベートし、反応液のHPLC分析により代謝活性化を検討した。プロドラッグは分解したが、遊離すると期待した化合物のピークは確認できず、代わりに生成した化合物の同定は困難であった。一方、o-ニトロベンジル部位を光応答性部位として導入したプロドラッグについては、1H NMRによりその分解反応を追跡したが、ドラッグの遊離は確認できなかった。上記に加えて、29年度は、前年度開発した「刺激応答性リンカー」を応用し、チオール応答性蛍光プローブも行った。

アミノプロピルスルホン酸エステルに二重結合を導入して得られる、ビニルスルホン酸エステルを母核とした刺激応答性リンカーに、チオールが1,4-付加すると同時に分子内環化が進行し、蛍光分子を放出する。本刺激応答性リンカーを蛍光分子クマリンおよびrhodolに結合した化合物は、それ自体ほとんど蛍光性を示さないが、生体内と同程度の濃度である1 mMのグルタチオンを加えると、100秒程度ですべての刺激応答性リンカーが分解、蛍光分子が遊離し蛍光が回復した。本年度の計画に従い、ベンジルアンモニウムを母核とし、生体内酸化酵素または光照射により分解するプロドラッグを合成し、その分解実験を試みた。しかし、ドラッグ自身の酸化、および低い光分解効率が原因で、ベンジルアンモニウムを母核としたプロドラッグの活性化を確認することができていない。以上の点で、当初の計画は遅れている。しかし、新たにチオール応答性つまり生体内の酸化還元状態に反応しうる刺激応答性リンカーの開発に成功した。前年度までにアミノビニルスルホン酸エステルを母核とする刺激応答性リンカーを利用したチオール(-SH)応答性蛍光プローブを合成した。本蛍光プローブは、チオールがビニルスルホン酸エステルに1,4-付加すると、刺激応答性リンカーの末端アミノ基がスルホン酸エステル部位に分子内求核攻撃し、蛍光分子を放出する。平成30年度は本プローブの構造とチオール応答性の関係性を明らかにした。末端アミノ基は、チオールの1,4-付加を大きく加速していることを明らかにした。一方、刺激応答性リンカー上に置換基を導入すると、Thorpe-Ingold効果により分子内環化が加速されるが、立体障害でチオールの1,4-付加が遅くなった。これらの結果を基に、プロリンを基にしたビニルスルホン酸エステル型刺激応答性リンカーを設計した。本刺激応答性リンカーを蛍光分子であるクマリン誘導体のヒドロキシ基(pKa 7.3)に結合したチオール応答性蛍光プローブを調製した。本分子はチオールと迅速に反応したが、チオール非依存的な加水分解も併発した(半減期3 h)。加水分解に対する分子の安定性は、脱離する分子のヒドロキシ基の酸性度に依存する。今後、水溶液中での安定性と脱離基の酸性度について精査し、本刺激応答性リンカーをSN-38(pKa 9.1)のプロドラッグへ応用する。研究期間全体を通じて、アミノアルキルスルホン酸エステルリンカーを母核とした刺激応答性リンカーをプロドラッグに応用すべく、末端アミノ基またはアルキルリンカー上に種々の置換基を導入した刺激応答性リンカーを合成し、その反応性、安定性について検討した。さらに、現在、アミノアルキルスルホン酸エステルリンカーをもとにタンパク質中アミノ酸の選択的化学修飾反応に着手している。本研究成果は、アミノスルホン酸エステル誘導体を生物有機化学研究に応用するために重要である。刺激応答性リンカーのアルキル鎖上に二重結合を導入したビニルスルホン酸エステルは、それ自体分子内環化しない。しかし、低酸素条件下グルタチオンが過剰に発現している細胞または組織で、グルタチオンのスルフリル基が1,4-付加すると、ただちに分子内環化しフェノール誘導体が放出されると期待される。平成28年度に得られた知見をもとに設計したビニルスルホン酸エステルを母骨格とする刺激応答性リンカーに、蛍光性を示すフェノール誘導体を結合し、チオール応答性蛍光プローブを開発する。
アジア太平洋地域における比較政党政治のための基礎的研究

平成29年度には、合計3回の会議を実施し、研究の進捗に努めた。本年度は、アジアにおける政党発展に取り組んだ。主要課題であるデータの収集作業に入る前に、アジアにおける政党政治の特徴とは何か、本研究の見方を明らかにする必要がある。まず、2017年1月に本研究の準備会合(東京)を開催し、研究組織の決定、年度ごとの基本的な目標について議論した(参加者:上神、タン=NZカンタベリー大学、竹中、浅羽、チェン、成廣、堤ほか)。それを受けて、アジアの政党発展を説明するための理論的な枠組みに関する論文の執筆を開始した(上神・タン)。この理論的な枠組みを北東アジアの事例で検証するために、各国事例の研究も同時に開始した(竹中:日本、浅羽:韓国、チェン:台湾)。6月の会合では、理論枠組み論文の進捗状況を中心に報告した(参加者:上神、竹中、浅羽、チェン、成廣、堤)。9月の会議(サンフランシスコ)では、研究の途中経過について議論した。本会議はアメリカ政治学会の開催に合わせて実施した(参加者:上神、タン、竹中、チェン、堤)。本科研に関連する成果の例としては、最新の政党データベース(PPDB)を用いて、ヨーロッパと日本の政党の比較研究を行い、定量的な各国横断的なデータの有用性を確認した(上神)。具体的には、最新の理論研究に基づき、政党の制度化を測定する指標を作成し、この指標の妥当性を確認した(制度化は構造と意思決定の2側面で測定できること、社民などの政党タイプによる違いが大きいなど)。2018年1月の会議(東京)では、アジアにおける政党発展について、各自の作業状況を報告した(参加者:上神、タン、竹中、浅羽、チェン、成廣、堤ほか)。理論的枠組みと事例研究との整合性を確保する必要があることが判明した。平成30年度のいずれかの時点でパネル報告の機会を探ること、データ収集については別途検討することになった。平成29年度における本研究は、「おおむね順調に進展している」といえる。当初の研究計画では、本年6月と1月に会合を開催すること(1月は国際会議、場合によっては追加で海外での会議を開催)、「データ収集のためのフォーマットの開発」、「北東アジア地域の政党関連データの収集」の準備を実施することを予定していた。これらはすべて計画通りに着手され、これまでに上記のような成果も得ている。ただし、本年度における研究の結果、データ収集用フォーマットを開発するにあたり、「アジア政党」のデータベースを開発するという本研究の特徴をより明確にしなければならないことが分かった。たとえば、研究代表者も参加している、各国横断型の代表的な政党データベースであるPPDBプロジェクトにおいては、アジア諸国にもデータ収集の範囲が拡張されることになった(5月のデュッセルドルフでの会議、現在準備中の第2派調査では台湾(=タン担当)が追加される)。したがって、(西欧モデルと比較して)アジアにおける政党の特徴をとらえたデータベースを構築する必要がある。本研究では、「アジアにおける政党組織の発展プロセス」に着目し、西欧を念頭に置いた典型的な政党発展の理論との異同を明らかにすることとした。たとえば、PPDBは政党組織が発達した諸国を主要な対象としており、内部組織の解明に重点が置かれている。一方、アジアでは公式な政党組織は必ずしも発達しておらず、政党・政治家の離合集散が著しい。アジア政党の組織発展に関する知見を踏まえて、本研究では「政党に関する最新の基本的な情報の確定」、「組織の発展を左右する公式制度などの背景情報の充実」に努めることにする。平成30年度は、前年度に引き続き、I「データ収集のためのフォーマットの開発」と、II「北東アジア地域の政党関連データの収集」の準備を行う。本年度は「北東アジアにおける政党組織の発展」の解明に注力することにより、あえて「アジア」を対象とする意義を明確にする。本研究では、最終的な成果物としてアジアの政党組織に関する機械可読データ・セットの作成を目指すが、本年度は政党組織の発展過程を取り巻く社会経済的な背景、公式的な制度の影響を明らかにするべく、Iで作成した枠組みに基づいて、IIで記述的な説明を試みる。国際学会等のパネルで報告するべく、IとIIをそれぞれ論文にまとめる予定である。国際学会等のパネル報告については、その採択如何で研究の進捗に影響が生じるが、なるべく多くの発表の機会を探る。あるいは、学術誌への投稿も考慮に入れる。データ収集については、作業補助者の選定も含めて実施体制を整える。

本会議はアメリカ政治学会の開催に合わせて実施した(参加者:上神、タン、竹中、チェン、堤)。本科研に関連する成果の例としては、最新の政党データベース(PPDB)を用いて、ヨーロッパと日本の政党の比較研究を行い、定量的な各国横断的なデータの有用性を確認した(上神)。具体的には、最新の理論研究に基づき、政党の制度化を測定する指標を作成し、この指標の妥当性を確認した(制度化は構造と意思決定の2側面で測定できること、社民などの政党タイプによる違いが大きいなど)。2018年1月の会議(東京)では、アジアにおける政党発展について、各自の作業状況を報告した(参加者:上神、タン、竹中、浅羽、チェン、成廣、堤ほか)。理論的枠組みと事例研究との整合性を確保する必要があることが判明した。平成30年度のいずれかの時点でパネル報告の機会を探ること、データ収集については別途検討することになった。平成29年度における本研究は、「おおむね順調に進展している」といえる。当初の研究計画では、本年6月と1月に会合を開催すること(1月は国際会議、場合によっては追加で海外での会議を開催)、「データ収集のためのフォーマットの開発」、「北東アジア地域の政党関連データの収集」の準備を実施することを予定していた。これらはすべて計画通りに着手され、これまでに上記のような成果も得ている。ただし、本年度における研究の結果、データ収集用フォーマットを開発するにあたり、「アジア政党」のデータベースを開発するという本研究の特徴をより明確にしなければならないことが分かった。たとえば、研究代表者も参加している、各国横断型の代表的な政党データベースであるPPDBプロジェクトにおいては、アジア諸国にもデータ収集の範囲が拡張されることになった(5月のデュッセルドルフでの会議、現在準備中の第2派調査では台湾(=タン担当)が追加される)。したがって、(西欧モデルと比較して)アジアにおける政党の特徴をとらえたデータベースを構築する必要がある。本研究では、「アジアにおける政党組織の発展プロセス」に着目し、西欧を念頭に置いた典型的な政党発展の理論との異同を明らかにすることとした。たとえば、PPDBは政党組織が発達した諸国を主要な対象としており、内部組織の解明に重点が置かれている。一方、アジアでは公式な政党組織は必ずしも発達しておらず、政党・政治家の離合集散が著しい。アジア政党の組織発展に関する知見を踏まえて、本研究では「政党に関する最新の基本的な情報の確定」、「組織の発展を左右する公式制度などの背景情報の充実」に努めることにする。平成30年度は、前年度に引き続き、I「データ収集のためのフォーマットの開発」と、II「北東アジア地域の政党関連データの収集」の準備を行う。本年度は「北東アジアにおける政党組織の発展」の解明に注力することにより、あえて「アジア」を対象とする意義を明確にする。本研究では、最終的な成果物としてアジアの政党組織に関する機械可読データ・セットの作成を目指すが、本年度は政党組織の発展過程を取り巻く社会経済的な背景、公式的な制度の影響を明らかにするべく、Iで作成した枠組みに基づいて、IIで記述的な説明を試みる。国際学会等のパネルで報告するべく、IとIIをそれぞれ論文にまとめる予定である。
肝線維化克服のためのNASHモデルマウスを用いた肝線維芽細胞の活性制御機構の解明

非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)における肝線維芽細胞の機能的変化を明らかにするため、コラーゲン産生細胞がGFPを産生するマウスとNASHモデルマウスであるメラノコルチン4型受容体(MC4R)欠損マウスを交配し、NASH肝からGFP陽性肝線維芽細胞を採取した。肝線維芽細胞の前駆体と考えられる肝星細胞と比較して、肝線維芽細胞では細胞接着、細胞外基質制御関連、創傷治癒に係わる因子が発現増加しており、活性化筋線維芽細胞の特徴が捉えられていると考えられた。本モデルはNASH発症や改善過程における線維芽細胞の解析に有用である。肝臓において主に細胞外マトリックスを産生する細胞は肝星細胞が活性化した筋線維芽細胞であると考えられるが、線維芽細胞にはよい細胞表面マーカーが存在せず、細胞を分散採取する技術的障壁から肝線維化発症過程における線維芽細胞の動態、機能には不明な点が多い。申請者らはメラノコルチン4型受容体欠損(MC4R-KO)マウスに高脂肪食を負荷することにより、肥満やインスリン抵抗性を背景として非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)病変を発症するNASH動物モデルを開発した。そこで、1型コラーゲンプロモーター下にGFPを発現するマウスとMC4R-KOマウスを掛け合わせ、高脂肪食負荷によってNASHを誘導した。組織学的解析ではNASH発症に伴い、GFP陽性細胞の増加が確認されたため、NASH肝からGFP陽性コラーゲン産生細胞(線維芽細胞)をソーターにて採取した。比較対象として正常肝から密度勾配法を用いて肝星細胞を採取し、トランスクリプトーム解析を行った。NASHは肝線維化から肝硬変・肝癌へ進展しうるため、治療法の確立は喫緊の課題である。複数の臨床研究によって体重減少の有効性が示されているが、体重減少によってNASHの病態が改善する分子機構は不明である。MC4R-KOマウスに対する20週間の高脂肪食負荷によってNASHを発症した後に、通常食に変更し12週間後に解析を行った。食餌変更により、MC4R-KOマウスの体重は緩やかに減少し、血中ALT値、肝中性脂肪含量は著明に減少した。肝臓における炎症性サイトカインやTGFβ、I型コラーゲンなどの線維化関連因子の遺伝子発現が有意に低下した。肝臓全体のヒドロキシプロリン含量は低下したが、組織学的な線維化面積の改善は限定的であった。コラゲナーゼ灌流法によりNASH肝からの線維芽細胞採取を行ったが、脂肪蓄積による著明な肝腫大のため組織の分散が非常に困難であった。灌流液や灌流方法の改善により安定して線維芽細胞を取得できるようになり、トランスクリプトーム解析に耐えうる検体を採取することができた。活性化線維芽細胞において既知の遺伝子群が発現増加していることは既に確認しており、今後さらに新規の活性化因子を検索していく。体重減少による線維化改善メカニズムの解析では、食餌変更のみでなく食餌量の調節、変更期間の検討を並行して行っており、順調に検体採取が進んでいる。申請者らはメラノコルチン4型受容体(MC4R)を欠損するマウス(MC4R-KOマウス)に対する高脂肪食負荷により、肥満の表現型を背景に非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)を発症することを報告した。NASHにおいて細胞外マトリックスを産生する線維芽細胞の特徴を明らかにするため、コラーゲンプロモーター下にGFPを発現するマウス(COL-GFP Tgマウス)とMC4R-KOマウスを交配し、NASHを誘導した後に線維芽細胞を採取した。比較対象として正常肝の肝星細胞を採取し、トランスクリプトーム解析を行った。肝星細胞と比較して細胞接着、細胞外基質制御関連、創傷治癒にかかわる因子が数多く認められており、活性化筋線維芽細胞の特徴が捉えられていると考えられた。今後、各因子の機能を詳細に検討し、培養系およびマウスを用いた実験により、NASHの病態形成に重要な因子の解析を進める必要がある。臨床的に体重減少によるNASHの改善効果が報告されているが、肝線維化改善過程における組織内の細胞・分子レベルでの変化は十分に理解されていない。MC4R-KOマウスに対して20週間の高脂肪食負荷を行い、NASH発症後に通常食に変更したが、自由摂餌では脂肪肝は改善するものの体重減少は認められない個体が多かった。そこで、野生型マウスとペアフィーディングを行うことで、野生型マウスと同程度まで体重を減少させたが、肝中性脂肪含量の低下や炎症・線維化関連因子の発現低下は認められるものの、組織学的な肝線維化は限定的であった。コラーゲン産生細胞を用いたトランスクリプトーム解析のデータから、NASHの線維芽細胞において活性化する因子やパスウェイの同定を試みる。

有望な因子に関しては免疫染色や肝臓から分散採取した細胞を用いて遺伝子発現を検討し、線維芽細胞に特異的な因子であるか確認する。線維芽細胞は肝細胞あるいはマクロファージをはじめとする間質細胞と相互作用すると考えられるため、分泌因子に注目し、培養細胞を用いた添加実験を行う。MC4R-KOマウスでは高脂肪食から通常食に食餌変更を行った際、摂取量・摂取熱量が減少せず体重減少が認められない個体も存在するため、野生型マウスとペアフィーディングを行うことで厳密に体重を減少させる。また、野生型マウスでも8-10か月の長期間高脂肪食負荷によってNASHを誘導し、食餌変更による影響を検討する。代謝学
疲れ試験データベースの作成と疲労許容応力度の評価

疲労許容応力度を決定するため日本および外国の疲れ試験データの収集および整理を行なった.収集したデータは,これまでの溶接継手に加えて,リベソト継手,高力ボルト継手など多岐にわたった.溶接継手については,これまでのようにパーソナルコンピュータを用いたデータベースに入力した,その結果,データは約650系列, 6500個となった.また,リベット継手や高力ボルト継手のデータに関しては,別のシステムを作成することを考えた.具体的には,現行のパソコン上のデータベースの改造と, dBASEII等の市販のデータベースシステムを用いることを検討した.また,本年度はJSSC(日本鋼構造協会)疲労設計指針の改定案に対して, AGまでの設計S-N線図(継手等級)に該当する継手分類を与えることを試みた.その結果,標準的な継手に対しては十分本データシステムの有効性行が証明された.ただし,このような検索や処理に関しては,十分疲労の知識を有する者が作業を行なう必要のあることがわかった.さらに,疲労設計指針の改定や実構造の派生応力ひん度の計測等を通じて,低応力範囲,すなわち長寿命域での疲れ試験データの重要性がわかった.そのため,今後長寿命域での疲れ試験や解析が必要となってくる.外国とのデータ交換に関しても,「疲れ試験データワークショップ」が米国で開催され,論文発表を通じて今後のデータの相互交換の可能性を検討した.疲労許容応力度を決定するため日本および外国の疲れ試験データの収集および整理を行なった.収集したデータは,これまでの溶接継手に加えて,リベソト継手,高力ボルト継手など多岐にわたった.溶接継手については,これまでのようにパーソナルコンピュータを用いたデータベースに入力した,その結果,データは約650系列, 6500個となった.また,リベット継手や高力ボルト継手のデータに関しては,別のシステムを作成することを考えた.具体的には,現行のパソコン上のデータベースの改造と, dBASEII等の市販のデータベースシステムを用いることを検討した.また,本年度はJSSC(日本鋼構造協会)疲労設計指針の改定案に対して, AGまでの設計S-N線図(継手等級)に該当する継手分類を与えることを試みた.その結果,標準的な継手に対しては十分本データシステムの有効性行が証明された.ただし,このような検索や処理に関しては,十分疲労の知識を有する者が作業を行なう必要のあることがわかった.さらに,疲労設計指針の改定や実構造の派生応力ひん度の計測等を通じて,低応力範囲,すなわち長寿命域での疲れ試験データの重要性がわかった.そのため,今後長寿命域での疲れ試験や解析が必要となってくる.外国とのデータ交換に関しても,「疲れ試験データワークショップ」が米国で開催され,論文発表を通じて今後のデータの相互交換の可能性を検討した.計画に従って、本年度は日本および外国の疲れ試験データの収集およびその整理を行なって、データをパーソナルコンピュータへ入力した。また、その内ガセット継手とカバープレート継手については、それらのデータを分析し、各種の疲れ設計指針(たとえば日本のJSSC疲労設計指針,アメリカのAASHTO,イギリスのBS5400,欧州鋼構造連合のECCS疲労設計指針)に示される許容応力度と比較した。これらの研究を通じて、現在使用しているパーソナルコンピュータを基本にしたデータベースの有効性が証明された。さらに、疲れ試験データのバラツキに注目し、疲れに影響を及ぼす因子、たとえば、継手形状,止端形状,溶接欠陥の有無などについての調査を行なった。その結果を用いて、破壊力学による疲れきれつ進展寿命解析を行なった。この場合、各要因のバラツキを評価するため、モンテカルロシミュレーションを行なった。この結果は、疲れ試験データベースを用いて疲労許容応力度を求めるための基本的な考え方となると思われる。今後は、さらにデータの収集を続け、継手毎に合理的な継手分類を作成してゆく。
液体ナトリウムを用いた原子炉冷却技術の金属熱処理プロセスへの応用

昨年度に引き続いて,ナトリウム浴焼入れ時の相変態,変形及び残留応力の予測精度の向上を目的として,炭素鋼円柱試片及び鋼円板試験について焼入実験を実施し,その結果と熱処理プロセス解析コードでの解析結果の比較によって解析精度の検証を行った。焼入れ時の試片の冷却曲線,焼入れ後の硬さ,試片形状・寸法,及び残留応力の測定を行い,'複数の熱処理プロセス解析コード(GRANTAS, DEFORM-HT)による熱処理シミュレーション結果と比較した結果,これらの実測値と解析値が比較定期良い一致を示すことを確認し,解析精度を検証することができた。ただし、残留応力の解析精度に関しては,実測値と解析値との差が大きい場合があり,特にシミュレーションに用いる材料特性値(特に応力-ひずみ特性や変態塑性特性関係)の精度について,今後の検討が必要であることが確認された。さらに,解析結果の分析により,ナトリウム浴焼入れでは,高温域で鋼部品の全表面が均一に急冷されることで表面近傍の組織のみ冷却初期に硬いマルテンサイトになるためにその後の部品形状の変形を抑制する効果があること,及び,部晶内部め相変態が低温域における緩冷によって比較的一様に生じることが変形を抑制されることを確認した。また,部品表面近傍が冷却初期に均一急冷されることによって部品表面に圧縮残留応力が生成されることについても確認できた。次に,実際の鋼部品として,キー溝を有する鋼軸や角穴ダイスなどの焼入れ実験と解析を実施し,変形が起こりやすい非対称形状の鋼部品や焼割れが起こりやすい形状の鋼部品をナトリウム浴焼入れすることによ,って変形や割れの抑制が実現できること,また,熱処理シミュレーションによって最適な浴温を事前に選択することが実用化にとって有効であることを確認した。最後に,3年間にわたって進めた研究成果を総合的にまとめた。熱処理変形の抑制と残留応力の制御に有効な新しい熱処理プロセスとして,原子炉冷却に用いられる液体ナトリウムを冷却剤として用いる「ナトリウム浴焼入れプロセス」を考案し,その有効性と実用性を明らかにするために,本年度は焼入れ実験と数値シミュレーションによる解析を実施し,以下の結果を得た。1.銀円柱試片のナトリウム浴焼入れ時の冷却曲線を測定し,冷却時の熱伝達特性の定量的把握を行った。その結果,高温域においてはナトリウム浴の温度にかかわらず,高い熱伝達率を示し,低温域では,浴温に近づくにつれて急激に熱伝達率が低下することを確認した。2.沸騰性液体の油や水による焼入れと比較すると,非沸騰性の液体ナトリウムは冷却むらのない均一急冷を実現できることを確かめた。3.高温に加熱した鋼試片をナトリウム浴焼入れしたときの冷却曲線を実測し,液体ナトリウムによる冷却特性,すなわち高温域における均一急冷とマルテンサイト変態域における緩冷が,鋼部品の焼むらや焼割れおよび焼入変形の抑制に有効であることを実験によって確認した。4.液体ナトリウムの高い冷却能と高温域における均一急冷を実現できる冷却特性が,鋼部品表面に圧縮残留応力をもたらすことを確かめた。5.液体ナトリウム浴焼入れプロセスの数値シミュレーションにより,高温域における均一急冷及び低温域における緩冷を実現できる冷却特性が,鋼部品の変形を抑制し,同時に鋼表面近傍のマルテンサイト変態時に圧縮応力を生じる結果,焼割れの抑制や圧縮残留応力の生成を結果することを確認した。本年度はまず,ナトリウム浴焼入れ時の相変態,変形及び残留応力の予測精度の向上を目的として,炭素鋼(S45C)円柱試片及び鋼円板試験について実験を実施し,その結果と熱処理プロセス解析コードでの解析結果の比較によって解析精度の検証を行った。

焼入れ時の試片の冷却曲線,焼入れ後の硬さ,試片形状・寸法,及び残留応力の測定を行い,熱処理シミュレーションによる計算値と比較した結果,これらの実測値と解析値がほぼ一致することを確認し,解析精度を検証することができた。さらに,解析結果の分析により,ナトリウム浴焼入れの高温域における均一急冷を実現できる冷却特性が,鋼部品の焼むらや焼割れ発生に抑制に有効であること,及び低温域における緩冷を実現できる冷却特性が,鋼部品に熱処理変形の抑制に有効であることを明らかにした。また,ナトリウム浴焼入れにおける均一急冷が鋼部品表面に圧縮残留応力を生成し,熱処理部品の強度を改善するのに有効であることを実験とシミュレーションにより確認した。次に,ナトリウム浴焼入れの変形抑制効果が実際の鋼部品においても有効であることを確認するために,キー溝を有する鋼軸の焼入れ実験を実施した。比較のために実施した水焼入れや油焼入れの場合に比較して,ナトリウム焼入れの場合には鋼軸の曲がり変形が抑制されることを確認した。さらに,角穴ダイスの焼入れ実験を実施し,角穴角部での焼割れ発生が抑制されることを確認した。これらの結果より,変形が起こりやすい非対称形状の鋼部品や焼割れが起こりやすい鋼部品をナトリウム浴焼入れすることによって変形や割れの抑制を実現できることを確認した。昨年度に引き続いて,ナトリウム浴焼入れ時の相変態,変形及び残留応力の予測精度の向上を目的として,炭素鋼円柱試片及び鋼円板試験について焼入実験を実施し,その結果と熱処理プロセス解析コードでの解析結果の比較によって解析精度の検証を行った。焼入れ時の試片の冷却曲線,焼入れ後の硬さ,試片形状・寸法,及び残留応力の測定を行い,複数の熱処理プロセス解析コード(GRANTAS,DEFORM-HT)による熱処理シミュレーション結果と比較した結果,これらの実測値と解析値が比較定期良い一致を示すことを確認し,解析精度を検証することができた。ただし,残留応力の解析精度に関しては,実測値と解析値との差が大きい場合があり,特にシミュレーションに用いる材料特性値(特に応力-ひずみ特性や変態塑性特性関係)の精度について,今後の検討が必要であることが確認された。さらに,解析結果の分析により,ナトリウム浴焼入れでは,高温域で鋼部品の全表面が均一に急冷されることで表面近傍の組織のみが冷却初期に硬いマルテンサイトになるためにその後の部品形状の変形を抑制する効果があること,及び,部品内部の相変態が低温域における緩冷によって比較的一様に生じることが変形を抑制されることを確認した。また,部品表面近傍が冷却初期に均一急冷されることによって部品表面に圧縮残留応力が生成されることについても確認できた。次に,実際の鋼部品として,キー溝を有する鋼軸や角穴ダイスなどの焼入れ実験と解析を実施し,変形が起こりやすい非対称形状の鋼部品や焼割れが起こりやすい形状の鋼部品をナトリウム浴焼入れすることによって変形や割れの抑制が実現できること,また,熱処理シミュレーションによって最適な浴温を事前に選択することが実用化にとって有効であることを確認した。最後に,3年間にわたって進めた研究成果を総合的にまとめた。
科学リテラシーの涵養に資する科学系博物館の教育事業の開発・体系化と理論構築

人々の生涯にわたる科学リテラシーの涵養を目標とした学習プログラムを開発し、それらをまとめたプログラム体系を提案した。四つの世代(「幼児・小学生」「中学生・高校生」「大学・成人・ファミリー」「中高年・団塊」)と、社会とのつながりに着目した四つの分野(「生命・人間と社会」「宇宙・地球・環境と社会」「物質と社会」「技術と社会」)を軸とした枠組みに沿って開発したプログラム24種類は、本調査研究において設定した科学リテラシー涵養の目標に基づいて実施・評価を行った。本研究は、科学リテラシー涵養のために、博物館特有の資源を活用して世代に応じた効果的な学習プログラムを開発し、その体系化とモデル化を行うことを目的としている。そのため、「生命・人間と社会」「宇宙・地球・環境と社会」「物質と社会」「技術と社会」の4領域と「感性の涵養」「社会の状況に適切に対応する能力の育成」等の4つの目標からなる枠組みを設定し、それに基づき、「幼児・小学生」「中高生」「熟年・老年」等の各世代を対象にしたプログラムを、他の科学系博物館と連携・協働して開発・体系化する。本研究は、博物館特有の資源を活用して科学リテラシー酒養のための学習プログラムを開発し、その体系化とモデル化を行うことを目的としている。そのため、「生命・人間と社会」「宇宙・地球・環境と社会」「物質と社会」「技術と社会」の4領域と「感性の酒養」「社会の状況に適切に対応する能力の育成」等の4つの目標からなる枠組みを設定し、それに基づき、「幼児・小学生」「中高生」「熟年・老年」等の各世代を対象にしたプログラムを、他の科学系博物館と連携・協働して開発・体系化する予定である。本年度は、幼児・小学生を対象に8つのプログラムを開発した。また、科学リテラシー論とその実装の様子に関して、アメリカ合衆国の自然科学系博物館等において、実地調査を行った。(1)本年度のプログラム開発と試行を行った結果、科学リテラシー酒養の観点から以下の点が明らかになった。・もののかたちに焦点を当てたプログラムにおいて、幼児には虫眼鏡の操作が困難だったが、ものを拡大した写真を見せると何を拡大したものなのかを理解することが出来た。また、拡大するとものが違って見えることに気づいた幼児が多かった。・展示物を見てぬりえをするプログラムは子どもたちに展示をじっくり見る機会を提供し、展示物を通した親子の会話を促進した。また、普段食卓に上がるものを科学的に観察することにより、子どもの日常生活や社会への関心を高めることができた。・保護者は、科学の知識の定着よりも幼児の豊かな感性を養いたいと思っている。(2)アメリカ合衆国において科学リテラシーの実態を調査した結果、以下の知見が得られた。・科学リテラシーの定義や目的に関する研究は、動向の紹介やその文化的考察等に関するものが多数を占める。・アメリカ合衆国においては、科学教育の目標として科学リテラシーを掲げており、一部地域では特徴的なプログラム体系が開発されているが、主として幼稚園から高等学校卒業段階を対象としたプログラム開発にとどまっている。(1)中高校生対のプログラム試行より,科学リテラシー涵養について以下の点が明らかになった。・身近な食材を活用して地域の自然や街について理解を深めるプログラムにおいて,体験的プログラムは積極的な学びを促進することが確認された。また,参加者は「実際の自然は必ずしも教科書の写真のように規則的ではない」と理解をし,プログラムによって多様で科学的な見方が身についた。・レゴマインドストームNXT^[○!R]を活用した継続プログラムにおいて,参加者の活動が「動いたかどうか」という質的な観点から「どのくらい速く動いた」などの量的な観点へと変化し,トレードオフに基づく科学的判断が身についた。(2)プログラムの体系化において課題が浮上し,それに代わる枠組みについて検討がなされた。・「対象となる参加者から見た系統」「扱う内容から見た系統」「科学リテラシーの目標から見た系統」「社会的な文脈から見た系統」の4つの系統について体系化の視点から検討を加えた。本研究における体系化として、「発達段階(世代)的に深化・拡張する一貫した系統によるプログラム群の事例」と考え、そのためグループ内でテーマを一つ設定し、個々のプログラムはより具体的なテーマを持たせて開発することが考えられる。その際、テーマは「発達段階(世代)的に深まっていく一貫したプログラムを束ねる社会的課題を踏まえたテーマ」を考え、このテーマの元にプログラムの開発を進めていく。(3)フィンランド・スウェーデンの博物館等において科学リテラシーの実態を調査し,以下の知見が得られた。・コミュニケーションを促進する展示物が多く見られ,来館者の表現力や発信力の育成に寄与している。・プログラムは館の独自性,分野横断,体験的などの要素も取り入れつつ国のカリキュラムとも連携しており,科学・技術の総合的理解や科学リテラシー酒養に有効である。また,大人対象のプログラムの必要性を認識しつつも,実践は十分に行われていない。

(1)「発達段階(世代)的に進化・拡張する一貫した系統によるプログラム群」という視点から体系化を試み,大学・成人・ファミリー対象のプログラムを開発・実施したことにより,科学リテラシー涵養について以下の知見が得られた。・「生命・人間と社会」「宇宙・地球・環境と社会」「物質と社会」「技術と社会」の四つの領域においては,開発したプログラムを「空間の広がり」や「概念の深まり」等の軸で体系化する方向性を提案することができた。・「技術・社会」グループでは,大学の地球科学研究者のアウトリーチ活動における研究者のサイエンスコミュニケーション能力の育成を目指したプログラムを行った。研究者は,伝える内容を個々の情報の受け手の興味や知識レベルに合わせて明確化して解説をすることの重要性に気づくと共に,教育の要素を取り込んだ,サイエンスコミュニケーションについての一般的かつ実際的方法を学んだ。(2)イギリス・カナダの大学・博物館等において科学リテラシーの実態を調査し,以下の知見が得られた。・科学リテラシーは,市民の科学理解の増進と科学的マインドの育成を目的として,科学の方法や本質,科学的ものの見方・考え方やそれを伝えること(コミュニケーション)の観点から定義されていた。・イギリスの科学リテラシー促進のための教員支援システムに,Impact AwardやENTHUSE Awardという賞があった。これは,教員研修において一定の条件を修めた教師に賞金を支給し,受講料や旅費,理科授業のための備品購入に充てることができ,全国で展開されていた。(3)本研究の中間報告として,シンポジウムを平成21年6月に開催した。博物館の伝えるメッセージを個々の来館者がどう受け取るかなどに着目したパネルディスカッションでは,科学リテラシーの定着・共有化にあたり,両者のコミュニケーションを効果的に図ることが求められていることが明らかとなった。中高年・団塊の世代を対象とした科学リテラシー涵養のための学習プログラム(以下、プログラムと表記)開発を行った。さらに、これまでの知見を元に、プログラムの共通性と多様性を抽出し、プログラムおよびプログラム体系を構築、再評価した。また、研究最終年度として、国際的なシンポジウムを開催し、研究成果を公開するとともに、報告書および広報パンフレットを制作した。主要な成果を以下に示す。1.「生命・人間と社会」「宇宙・地球・環境と社会」「物質と社会」「技術と社会」の四つの分野で、中高年・団塊の世代対象のプログラムを開発・実践し、評価を行った。「宇宙・地球・環境と社会」分野の開発プログラムでは、地域の産業・文化・社会のインフラと大地の成り立ちのかかわりという軸から、これまで参加者が持っていた地学的な知識や経験を、改めて「暮らし」や「地域」という切り口で再認識する機会を提供することができた。活発な知識の伝達や共有が参加者間で行われ、コミュニケーション能力の向上にも寄与できる可能性が示唆された。2.プログラム体系の基本の枠組み(4分野×4世代)を開発プログラムで全てカバーした。
生活困窮者支援におけるフードバンク活動の役割

本研究では日本およびフランス共和国・アメリカ合衆国・韓国におけるフードバンク活動の調査を通してフードバンク活動が生活困窮者支援において果たす役割を明らかにした。日本のフードバンク活動に対する行政の支援は限定的であるがフードバンク数は増加してきている。フランスでは1980年代後半に誕生したフードバンク活動がEUと政府の補助を受けて生活困窮者に対する食料支援政策の一環として組み込まれてきた。アメリカでは国民のフード・インセキュリティ問題が浮上する中でフードバンクが食料支援政策の不足分を補完する目的で普及してきた。韓国では政府主導でフードバンクを整備されてきたが民間のフードバンク活動も見られる。平成27年度は国内外におけるフードバンク活動の実態調査を実施した。日本におけるフードバンク活動は農林水産省所管の「食品循環資源の再生利用等の促進に関する法律」に基づく食品ロスの削減の一方策であるが、同省からの継続的な助成はなくフードバンク活動は寄付に依存している。また、ヒアリング調査によって、フードバンク団体は1食育活動やコミュニティレストラン等フードバンク活動以外の取組みを実施2生活困窮者等に対して直接食料支援を実施/生活困窮者等支援団体を通じて間接的に食料支援を実施/その両方を実施と支援方法に違いがあること3食糧支援は受益者である行政や生活困窮世帯等支援団体の選定基準に基いていることが多いことが確認された。海外調査はフランス共和国並びにアメリカ合衆国で行った。フランスでは、心のレストラン、バンク・アリマンテール、食料を現物寄付によって提供しているモノプリ基金等の調査を行った。欧州貧困援助基金への移管と共に、フードバンク活動は食糧政策から貧困政策へシフトしている。政府は生活困窮者への食料支援を重点に置きつつ、食品ロス削減の観点も加えてフードバンク活動の基盤を支えており、フードバンク団体及び食料を受け取る支援団体等に関する法律・政令は詳しく規定されている。アメリカでは、全米のフードバンク団体を統括するFeeding Americaをはじめイリノイ州Greater Chicago Food Depository,Northan Illinois Food Bank等の調査を行った。アメリカのフードバンク活動の主な目的は食品廃棄問題ではなく、フードスタンプ制度を補強する栄養補助プログラムの一環として位置付けられている。州政府の補助を一部受けながら製造業者、小売業者、個人からの寄付を受けて有給職員が充実しており、青少年等を含むボランティアの参加も活発である。平成27年度の調査計画では、当初、国内におけるフードバンク活動調査を主眼に置いていたが、知己を得て、本研究計画の2年度時の課題であるフランス共和国並びにアメリカ合衆国におけるフードバンク活動についての調査をも実施することができた。平成28年度は研究協力者(小関隆志・明治大学経営学部准教授、上原優子・立命館アジア太平洋大学国際経営学部准教授、角崎洋平・日本学術振興会特別研究員)らと共に、国内外のフードバンクおよびフードバンクから食料を受け取っている生活困窮者等支援団体・施設等の訪問と資料収集・アンケート調査を実施した。なかでも、韓国のフードバンクは2006年3月の「食品寄付活性化に関する法律」のもと、システマティックに展開されている。その仕組みは、韓国社会福祉協議会がフードバンク事業委託を受けて中央フードバンクの運営主体となり、全国フードバンク寄付食品中央物流センター、市・郡レベルで食品集配等を行う広域フードバンク、区レベルで生活困窮者等支援団体・施設や利用者に提供を行う基礎フードバンクが設置されるというものである。食料を受け取る利用者の資格審査は福祉行政担当者が行い、基礎フードバンクでは社会福祉士が利用者の相談に応じる。さらに、フードバンクは利用者の食料選択の幅が少ないことから、2009年以降はフードバンクにフードマーケットを併設する流れにある。また、国内ではAフードバンクの協力を得て同フードバンクから食料を受け取っている生活困窮者等団体・施設に対してアンケート調査を実施した。その結果、フードバンクからの食料支援は生活困窮者等団体・施設から好意的に受け取られており、利用者から感謝されているものの、個々の利用者の生活上の変化等について十分に把握されていない現状も窺えた。フードバンクが生活困窮者等支援に効果を持つことを検証するためには、生活困窮者等団体・施設が食料支援を受ける利用者の状況把握と課題について把握し、フードバンクにフィードバックする必要があると考える。当初の予定以上に国内外のフードバンクの訪問調査・資料収集を行い、研究成果公開を実施することができた。なかでも、韓国のフードバンク調査をもとに、シンポジストとして韓国・江南フードバンク・フードマーケット美所チーム員Jang Ji-Duk氏、聖公会フードバンク代表Kim Han-Seung氏、フードバンク関西理事長浅葉めぐみ氏を招聘し、平成27年11月27日、日韓フードバンクシンポジウム「生活困窮者とフードバンクの役割ー韓国の最新事例からー」を開催することができた。シンポジウムは、学術研究助成基金助成金基盤研究(C)「社会的排除に対する社会的連帯経済の役割に関する日韓比較研究」(研究代表者柳澤敏勝)科学研究費補助金特別研究員研究奨励費「貸付と給付のリンケージ構造の研究」(研究代表者角崎洋平)も合わせた研究の成果である。さらに、フードバンクから食料を受け取っている生活困窮者等支援団体・施設を複数箇所訪問し、フードバンクから受け取っている食料をどのような基準で利用者に支援しているか等についてヒアリング調査を実施した。ヒアリング調査結果を踏まえてAフードバンクの全面的な協力を得て、Aフードバンクから食料を受け取っている生活困窮者等支援団体・施設に対してアンケート調査を実施することができた。以上のように、当初想定した以上の情報収集を行い、研究成果を得ることが可能となった。

平成29年度は連携研究者(小関隆志・明治大学経営学部准教授、上原優子・立命館アジア太平洋大学国際経営学部准教授、角崎洋平・日本福祉大学准教授)らと共に、国内外のフードバンク団体および社会福祉協議会等への訪問と資料収集およびヒアリング調査を実施した。海外調査では、韓国のフードバンクを再訪し、基礎フードバンクにおける社会福祉士の役割についてヒアリング調査を行った。基礎フードバンクにおいて社会福祉士が利用者の相談対応や、利用希望者を区役所につなぐ等の役割を果たしていることが確認できた。なお、韓国では昨年以降の傾向として、フードバンクでは利用者の食料選択の幅が少ないことから、フードバンクにフードマーケットを併設して利用者自らが食品、日用品や衣料品を選択する流れにある。一方で、フードバンクから食料等を受け取るのは在宅の高齢者や障がい者世帯等の外出困難世帯で、フードバンク職員が食料等を配送している。国内調査ではフードバンク活動を実施している社会福祉協議会の調査を中心に行った。具体的には、島根県社会福祉協議会、松江市社会福祉協議会および沖縄市社会福祉協議会によるフードバンク活動を視察し、ヒアリング調査を実施した。生活困窮者自立支援法施行以後、社会福祉協議会によるフードバンク活動は全国的に拡大して行く傾向にある。島根県社会福祉協議会は、県内の市町村社会福祉協議会にフードバンク活動を広めるための情報発信等のプラットホームの役割を果たしており、松江市社会福祉協議会においてもフードバンク活動が行われていることが確認できた。沖縄市社会福祉協議会では、市民による食料寄贈が盛んに行われており、食料は生活困窮者だけでなく、「子どもの居場所」事業を行っている子ども食堂等に食料の寄贈をしており、フードバンク活動が包括的な社会福祉支援の内に位置付くことが有効であることが確認できた。本研究では日本およびフランス共和国・アメリカ合衆国・韓国におけるフードバンク活動の調査を通してフードバンク活動が生活困窮者支援において果たす役割を明らかにした。日本のフードバンク活動に対する行政の支援は限定的であるがフードバンク数は増加してきている。フランスでは1980年代後半に誕生したフードバンク活動がEUと政府の補助を受けて生活困窮者に対する食料支援政策の一環として組み込まれてきた。アメリカでは国民のフード・インセキュリティ問題が浮上する中でフードバンクが食料支援政策の不足分を補完する目的で普及してきた。韓国では政府主導でフードバンクを整備されてきたが民間のフードバンク活動も見られる。平成27年度調査を踏まえて、今後はフードバンク活動が生活困窮者支援に寄与するための仕組みを考察する必要があると考える。具体的には、1フードバンク団体から食料を受け取る支援団体等についてさらなる実態調査を行うこと
STAT3複合体とキナーゼによる転写伸長制御機序の解明と応用

STAT3による標的遺伝子群の発現機序、とくに転写伸長過程を制御する分子群と関与するキナーゼの特定とSTAT3Ser727リン酸化の役割を解析した。その結果(1) STAT3依存的転写伸長時には、CDK9のほか、ELL2やAFF4を含む超伸長複合体(SEC)、CDK12, CDK13が標的遺伝子プロモーターおよび遺伝子上にリクルートされることを明らかにした。超伸長複合体の必要度は標的遺伝子により異なっていた。(2) STAT3Ser727リン酸化が、これまで知られる転写活性の増強作用に加えて、核内のチロシン脱リン酸化酵素TC45を通じてpY705チロシンの脱リン酸化を促進することで、STAT3活性の持続を短くするという新規役割を見いだした。STAT3は、IL-6などのサイトカインや増殖因子刺激により活性化されるチロシンキナーゼによりリン酸化を受けることで活性化され、2量体形成の後、核に入り、DNA上の結合部位を認識し、主に転写の活性化に働く。細胞内シグナルを受けSTAT3により活性化される標的遺伝子群には、junB, socs3やc-fos遺伝子のように速やかに転写が活性化されるものとSAA1のように数時間後に発現のピークのある遺伝子が存在する。前者の転写制御機序の特徴を検討したところ、刺激前より、転写開始部位付近では、ピストンH3 K4のトリメチル化が起こっており、RNA Pol IIを含む転写開始複合体が形成されていた。このような遺伝子でのSTAT3の働きは、転写伸長複合体への転換と、転写開始活性をさらに増加させることであった。転写伸長活性は、CDK9阻害剤であるFlavopiridolやCDK9inhibitorIIにて阻害を受けたが、CDK9をノックダウンしても低下が見られなかった。IL-6刺激によっては、CDK9のキナーゼ活性の増強は見られなかったものの、トランスフェクションしたDSIFp160のリン酸化はIL-6刺激により増加し、この増加は、ERK系によるものではなく、CDK9そのものによるものでもないと考えられた。CDK9の役割を明らかにし、さらにCDK9抑制条件においても転写伸長を起こす活性を見いだす基盤となるアナログ阻害剤によりキナーゼ活性が制御しうるアナログ感受性CDK9変異体(AS-CDK9)を作製し得た。今後、DSIFキナーゼの同定、AS-CDK9再構成細胞株を用いたCDK9の機能解析に加え、STAT3複合体の解析と候補キナーゼの解析を加えていく。STAT3は、IL-6などのサイトカインや増殖因子刺激により活性化されるチロシンキナーゼによりY705にリン酸化を受けることで、2量体を形成し、核移行を経てDNA上の結合部位に結合し転写の活性化に働く。1)STAT3ではSer727リン酸化やそれにつづく修飾が転写制御に役割を持つことから、今回Ser727の役割をノックダウン細胞にSTAT3を戻す再構成系を用いて検討した。S727A変異体による転写活性の強さは野生型に比べ約1/2程度であったが、野生型よりも転写活性が持続した。この機序として、STAT3 Ser727変異体は野生型に比べ、JAK阻害後もY705チロシンリン酸化が持続し、Ser727リン酸化とそれにつづく何らかの修飾がチロシン脱リン酸化酵素TC45のリクルートメントと作用に重要であることを見いだした(論文準備中)。2)STAT3依存的転写とNF_κB依存的転写におけるCTDキナーゼの役割の検討。pTEFbを構成するCDK9を10%まで低下させても、HepG2細胞の増殖は維持され、ほとんどのSTAT3依存的転写は低下しなかったことから、CDK9に加えてCDK12, CDK13, CDK11の役割を解析することにした。NF_κB依存的なSAA1転写には、CDK9とCDK12は、それぞれ役割を持っていたが、STAT3依存的活性にはいずれかもしくは両者のノックダウンでも影響を受けなかった。今年度は、これらキナーゼの役割の詳細を明らかにする。また、STAT3依存的転写にNLK、PI3K、ERKが役割をもつという結果を得ており、今後、これらキナーゼと新規CTDキナーゼがH2Aユビキチンの制御やスーパーエロンゲーション複合体などの活性などに作用するのか検討する。1)STAT3による転写伸長機序と転写伸長に関わるキナーゼ群の役割について。STAT3依存的転写伸長が、CDK9を90%抑制条件においても何ら抑制されることがないため、いかなるキナーゼが主に働いているのかを決定することが重要である。

CDK9の作用に相当する働きをするキナーゼを探索する中で、CDK12とCDK13の役割を検討した。またSuper elongation complex(SEC)はこれらキナーゼ群の基質となるとともにキナーゼをリクルートすることに関わる可能性があることから、SECに含まれるELL2,AFF4もそれぞれノックダウンしたHepG2細胞株を作成した。IL-1刺激下でのNFκB-依存的な標的遺伝子群の発現を対照として、IL-6刺激下でのSTAT3依存的遺伝子発現におけるそれぞれの分子の役割を検討した。標的遺伝子としては、いずれの経路によっても活性化されるsocs3とsaa1を用いた。NFκB依存的な転写伸長とCTD Ser2リン酸化には、CDK9,AFF4,ELL2が重要であったが、STAT3依存的なsocs3遺伝子発現では、CDK9,AFF4,ELL2の役割は限定的であったが、saa1発現においては、AFF4が重要であった。CDK12,CDK13ともsocs3遺伝子プロモーターと3'ORFにSTAT3依存的にリクルートされることを確認したが、これらキナーゼや調節サブユニットであるCyclin Kのノックダウンも遺伝子発現の低下を招かないことから、なお未知のキナーゼの関わりが考えられた。SEC複合体が探索のヒントを与えると期待している。2)STAT3 Ser727リン酸化の役割を追求した。このリン酸化はSTAT3活性の持続を短くすることに作用し、機序として何らかのSer727リン酸化依存的におこるSTAT3の修飾などを通じてTC45という核内で働くチロシンフォスファターゼの作用を増強することでTyr705の脱リン酸化を促進することを明らかにした。従って、Ser727リン酸化は、転写活性の増強作用に加えて、活性の持続を短くする作用が明らかとなった。3)STAT3の作用機序について検討しうる系として、ヒト線維芽細胞を用いた解析を行った。