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超短レーザー誘起非断熱電子ダイナミクスを利用した芳香族分子の運動制御理論の開発

超短レーザーパルスとそれに誘起される電子と原子核の非断熱結合を利用した芳香族分子の運動制御理論を開発した。芳香族分子の光誘起π電子回転(環電流)と結合してポテンシャル曲面の間を遷移する核波束の干渉効果を任意の偏光を持つレーザーパルスによって調整し、π電子回転が生成する角運動量(磁場)と分子振動の振幅を自在に制御できることを理論解析と数値計算によって明らかにした。また、光励起された芳香族分子の振動スペクトルが顕著な偏光依存性を示すことを見出した。超短レーザーパルスを用いた新規かつ高速な分子キラリティー同定法の基礎となる成果である。レーザーの高強度・短パルス化に伴い、アト秒から数フェムト秒のパルス長を持つレーザーパルスを用いた超短時間領域での分子内電子ダイナミクス制御が期待されている。我々はこれまでに、キラル芳香族分子の光誘起π電子回転と分子振動の非断熱結合を数値計算によって解析し、分子振動の振幅がπ電子の芳香環に沿った回転方向に依存することを見出していた。これを踏まえて、本研究は、超短レーザーパルスとそれに誘起される電子と原子核の非断熱結合を利用した芳香族分子の運動制御理論(非断熱分子運動制御理論)の開発を目指すものである。多原子分子における分子振動と結合した電子ダイナミクスは、化学反応を左右する因子でありながらこれまで殆ど研究例の無かった化学的に重要な問題である。平成23年度は、光誘起π電子回転と結合してポテンシャル曲面の間を遷移する核波束の干渉機構を簡単な1次元モデルを用いて理論解析し、核波束の干渉効果(建設的か相殺的か)が直線偏光レーザーパルスの偏光方向によって決定されることを示した。また、直線偏光だけでなく、円偏光や楕円偏光までも包括した任意の偏光を持つレーザーを扱える形式に理論を拡張し、π電子回転が生成する角運動量を一般的に定式化することに成功した。平成24年度は、前年度に得られた成果を更に発展させ、光誘起π電子回転と結合する核波束の干渉効果を偏光によって調整し、分子振動の振幅を自在に制御できることを理論解析と数値計算によって明らかにした。レーザーの偏光が励起波束の位相を決定し、その後の分子の電子・核ダイナミクスを支配する。また、芳香族分子の振動スペクトルを理論計算し、ピーク強度が顕著な偏光依存性を示すことを見出した。これを踏まえて、本研究は、超短レーザーパルスとそれに誘起される電子と原子核の非断熱結合を利用した芳香族分子の運動制御理論の開発を目指すものである。平成23年度は、光誘起π電子回転と結合してポテンシャル曲面の間を遷移する核波束の干渉機構を簡単な1次元モデルを用いて理論解析し、核波束の干渉効果(建設的か相殺的か)が直線偏光レーザーの偏光方向によって決定されることを示した。また、円偏光や楕円偏光までも包括した任意の偏光を持つレーザーを扱える形式に理論を拡張し、π電子回転が生成する角運動量を一般的に定式化することに成功した。平成24年度は、光誘起π電子回転と結合する核波束の干渉効果を任意の偏光によって調整し、分子振動の振幅を自在に制御できることを理論解析と数値計算によって明らかにした。平成25年度は、芳香族分子の非断熱動力学理論を3次元π共役系であるフラーレンに適用することを試みた。近年の実験からフラーレンのイオン化や解離のパターンがレーザーの偏光に著しく依存することが知られている。任意の偏光によるフラーレンの電子遷移を記述できる逆ピラミッド型モデルを2光子遷移に適用し、イオン化の偏光依存性を決める主要な因子は電子状態間の電気遷移双極子モーメントの大きさであることを示した。我々はこれまでに、キラル芳香族分子の光誘起π電子回転と分子振動の非断熱結合を数値シミュレーションによって解析し、分子振動の振幅がπ電子の芳香環に沿った回転方向に著しく依存することを見出していた。分子内を超高速で運動する電子が原子核の運動に支配的に影響することを示している。

これを踏まえて、本研究は、超短レーザーパルスとそれに誘起される電子と原子核の非断熱結合を利用した芳香族分子の運動制御理論(非断熱分子運動制御理論)の開発を目指すものである。多原子分子における分子振動と結合した電子ダイナミクスは、化学反応を左右する因子でありながらこれまで殆ど研究例の無かった化学的に重要な問題である。平成23年度は、「芳香族分子における光誘起π電子回転と分子振動の非断熱結合の理論解析」に取り組んだ。光誘起π電子回転と結合して断熱ポテンシャル曲面の間を遷移する核波束の干渉機構を調和近似に基づく簡単な1次元モデルを用いて理論解析し、核波束の干渉効果(建設的か相殺的か)が直線偏光レーザーパルスの偏光方向によって決定されることを明らかにした。また、直線偏光だけでなく、円偏光や楕円偏光までも包括した任意の偏光を持つレーザーを扱える形式に理論を拡張し、光誘起π電子回転が生成する角運動量を一般的に定式化することに成功した。レーザーの楕円率と配向を調節することにより、芳香族分子のπ電子回転と分子振動の両方を制御することが可能である。平成23年度に実施した「芳香族分子における光誘起π電子回転と分子振動の非断熱結合の理論解析」を更に発展させることができた。また、平成24年度に計画していた「光誘起π電子回転の分子キラリティー同定法としての応用」をおおむね達成できた。「研究実績の概要」で述べた任意の偏光を持つレーザーパルスによる非断熱ダイナミクス制御の理論と数値解析の成果を論文や総説として国際誌に発表することができた。平成23年度に計画していた「芳香族分子における光誘起π電子回転と分子振動の非断熱結合の理論解析」がおおむね達成できたため。「研究実績の概要」で述べた核波束の干渉機構に関する解析の成果を論文として国際誌に発表することができた。また、任意の偏光を扱える形式に拡張した理論に関しても論文投稿準備中である。ポルフィリンやフタロシアニンなどの芳香族機能性大環状分子や、フラーレンに代表される3次元π共役系における非断熱電子ダイナミクスの制御理論を構築する。芳香族大環状分子は多様な機能性を示し、色素・光電池・半導体など様々な用途に利用されている。これまでの成果を利用し、芳香族大環状分子の環電流およびそれが生成する磁場を超短時間で制御するシミュレーションを行う。それを基にして超短時間光スイッチングデバイスの新しい原理を提案する。また、近年の実験によってフラーレンのイオン化や解離のパターンがレーザーパルスの偏光に著しく依存することが示された。我々が開発した任意の偏光を持つレーザーと相互作用する芳香族分子の非断熱動力学理論を3次元π共役系に適用できる形式へと更に拡張し、フラーレンのイオン化・解離機構を解明する。「光誘起π電子回転の分子キラリティー同定法としての応用」に取り組む。これまでの成果から、フェムト秒スケールの分子振動を分光学的に観測することでアト秒スケールのπ電子の回転方向を特定できることが示唆されている。また、π電子回転と分子振動の非断熱相互作用はキラル芳香族分子の異性体によって異なる。これらを応用すれば、光励起されたキラル芳香族分子の振動スペクトルを解析することで分子キラリティーを原理的に同定できるはずである。光誘起π電子回転と結合した分子振動を観測するための時間分解
肝特異抗体(LSIA)超可変領域ペプチドを用いた新しい自己免疫性肝炎診断法の確立

自己免疫性肝炎の病因は不明な点が多く、その診断に苦慮することも多い。我々が以前作製したマウスモノクローナル抗体H2は、ヒト肝臓にのみ特異的に反応を示す。一方、これまでの実験からH2に対する抗イディオタイプ抗体と同じ反応性を持つ抗体が自己免疫性肝炎患者血清中で低値をとることを報告してきた。抗イディオタイプ抗体のH2との反応はH2上の超可変域が関連していると考えられる。そこでH2の超可変域の一部を合成し、それに反応する抗イディオタイプ抗体を患者血清で測定し、これが自己免疫性肝炎の診断に有用か、多数検体で測定した。H2上6つの超可変領域部分のペプチドを合成し、これらをCovaLink Plateに結合させ、家兎で作製したH2に対する抗イディオタイプ抗体との反応性を見たところ、H鎖超可変域2(HVR2)およびL鎖超可変域1(HVR1)に対し反応性があったが、反応特異性はHVR2のみに認められ、これを用いて患者血清中の抗イディオタイプ抗体を測定すると、自己免疫性肝炎患者(6名)では正常人(9名)に比べ有意に低値を示した。(P=0.003,Mann-whitney U-test)。またL鎖もH鎖とともに3次構造で抗イディオタイプ抗体を認識している可能性もあり、H2のFab部分のみをFcより分離精製し、これを用いて患者血清中の抗イディオタイプ抗体を測定すると、自己免疫性肝炎患者(n=15)では正常人(n=16)に比べやはり有意に低値を示した(P=0.0398,Mann-whitney U-test)。一方、ヒト血清中にH2と同じ反応性を持つ肝特異抗体が存在するかどうかの検討もH2上の塩基配列からプライマーを設定しPCRにて行い、超可変域がH2と完全に一致する抗体の存在が示唆された。抗LSIAの測定系を確立するために、以下の2つの方法を試みた1、肝特異抗体の超可変領域(HVR)に相当するペプチドのうちこれまで抗LSIAと特異的に反応したH鎖HVR2(W819)をプレートに固相化し、正常および肝炎患者の血清をさまざまな濃度で添加し、ユーロピウム標識抗ヒトIgを2次抗体として用いDelfia Research System^Rにて血清中の抗LSIA測定を行った。2、一方、これとは逆に、抗ヒトIgFcをプレートに固相化しこれに正常および肝炎患者の血清を添加後、ユーロピウム標識抗W819にて血清中の抗LSIA測定を行った。結果1では検体血清中のIg濃度が高いほどプレートに非特異的に添加したIgがつき、非特異的に測定値が高くなる傾向にあり、抗LSIA特異的な測定は困難であった。2では自己免疫性肝炎で抗LSIAの増加が観察されたが、W819ペプチドにユーロピウム標識をすると、ペプチドそのものがプレートにつきやすくなり、非常にBack groundが高くなることが観察された。一方、抗LSIAのLSIA認識部位がW819以外にもある可能性があり、LSIA上の他のHVRについても抗LSIAとの反応性を調べたところ、L鎖HVR1にも抗LSIAとの特異的な反応がみられ、H鎖HVR3はコントロールとして用いたマウスIgとも反応することが判明し、抗LSIAのLSIAへの結合はLSIAのFabの3次構造がより重要と考えられた。そこで、患者血清の測定には2つの方法をmodifyし、LSIAのFab部分のみを分離しこれにユーロピウム標識をして抗LSIA測定を行う系が一番有用と考えられた。以上より、次年度はこの測定系を用い、自己免疫性肝炎診断に有用か多数検体で判定することとした。

一方、ヒト血清中にH2と同じ反応性を持つ肝特異抗体が存在するかどうかの検討もH2上の塩基配列からプライマーを設定しPCRにて行い、超可変域がH2と完全に一致する抗体の存在が示唆された。
農業水利施設の性能評価・機能診断手法に関する研究

本研究課題は,社会基盤ストックとしての農業水利施設を管理・保全する上での問題点を整理し,農業水利施設の機能診断・管理・保全のための性能評価手法を明らかにすることを目的に実施した。得られた研究成果は,次のとおりである。●供用開始から数十年を経過した農業用水路コンクリートでの調査結果から,中性化の予測及び診断方法の検討を行った。●凍害による劣化であるスケーリングの評価方法を検討し,あわせて超音波法による凍害診断方法の検討を行った。●不攪乱の堤体サンプルと練り返して密度が同程度になるよう締め固め直した試料について三軸試験を行い,ため池堤体の力学特性の経年変化を検討した。●6つの異なる性質の底泥を用いて,その物理・化学特性,粘土鉱物の元素量や強度,透水性を検討した。●老朽化による漏水により改修工事が行なわれている溜池を対象に比抵抗電気探査を実施し,測定結果から推定される改修部と未改修部の比抵抗分布を比較することにより,対象堤体の遮水性の評価を行った。●透水係数の空間不均質性を地盤統計学の一手法であるOBKによってモデル化し,地下水モデルの透水係数分布として組み込んで同定することで,同定解の非適切性を克服する手法を検討した。●超音波法によるひび割れ深さ推定式の誘導過程及び適用条件を明らかにし,加えて発・受振子の最適設置位置を定めるための条件式を導いた。●土構造物の非破壊検査としての打音法を客観的に行う手法の開発と土構造物に適用できる簡便な弾性波による手法を検討した。●ある農業用水路における水路網の分布状況をGISにより把握し,農業用水路のLCC算出に向けての検討を行った。1.コンクリート材料の耐久性照査に基づく性能評価方法の確立について石黒は,中性化したコンクリート供試体を作製し,コア採取法やドリル法などの中性化深さの測定方法について検討した。高田・緒方は,コンクリート供試体の凍結融解試験を800サイクルまで行い,スケーリング部分を除去した残存部の劣化度について検討を行った。服部・緒方は,超音波法によるひび割れ深さ推定方法の適用条件及び発・受振子の最適設置位置について検討を行った。小林(晃)は,打音によるピーク周波数と遺伝的アルゴリズムを用いて進行性破壊の劣化位置の同定手法を開発し,その検証を室内実験にて行った。2.農業水利施設の機能診断方法の確立について服部・緒方は,実際のコンクリート製水路の機能診断を現地での非破壊試験及び採取コアを用いた室内試験により行い,水路の要求性能に応じた適切な診断方法の検討を行った。篠・松本は,LCAシステム構築上の基礎的情報を得るために,高知県香長平野に広がる水路網のうちコンクリート製幹線水路を対象に,超音波法とテストハンマー法により劣化状況調査を実施し,その結果を分析した。石井は,実構造物からの資料を用いてひび割れと鋼材腐食の関係を調べ,耐久性上有害なひび割れ幅の決定を試みた。木全は,老朽化ため池から採取した現位置および練り返し試料の三軸試験を行い,粘着力や内部摩擦角の違いを調べた。小林(範)は,満水時と水位降下時に比抵抗電気探査を実施し,比抵抗の変化率分布を求めることにより,ため池堤体の遮水性の評価を行った。浜口は,地盤統計学を基に飽和透水係数分布をモデル化し,少ない水頭観測数からでも一意に同分布を定める手法を提案できた。村上は,ため池底泥を路盤・盛土材以外に田畑の基盤材や客土として再利用するために,香川県のため池を対象として中性固化材による改質試験を行った。

1.中性化及び凍結融解作用を受けるコンクリートの性能評価方法の確立中性化については,供用開始から数十年を経過した農業用水路コンクリートでの調査結果から,中性化の予測及び診断を行った。凍結融解作用については,凍害による劣化であるスケーリングの評価方法を検討し,あわせて超音波法による凍害診断方法の検討を行った。2.非破壊試験法の使用条件及び適用限界の明確化と評価指標の確立超音波法によるひび割れ深さの推定については,ひび割れ深さ推定式の誘導過程及び適用条件を明らかにし,加えて発・受振子の最適設置位置を定めるための条件式を導いた。打音法による土構造物の非破壊検査手法については,打音法を客観的に行う手法の開発と土構造物に適用できる簡便な弾性波による手法を検討した。3.事例研究を踏まえた農業水利施設の機能診断及び評価手法の構築ため池堤体の力学特性の経年変化については,不撹乱の堤体サンプルと練り返して密度が同程度になるよう締め固め直した試料について三軸試験を行い検討した。また,6つの異なる性質の底泥を用いて,その物理・化学特性,粘土鉱物の元素量や強度,透水性を調べた。一方,老朽化による漏水により改修工事が行なわれている溜池を対象に比抵抗電気探査を実施し,測定結果から推定される改修部と未改修部の比抵抗分布を比較することにより,対象堤体の遮水性の評価を行った。地盤モデルについては,透水係数の空間不均質性を地盤統計学の一手法であるOBKによってモデル化し,地下水モデルの透水係数分布として組み込んで同定することで,同定解の非適切性を克服する手法を検討した。4.地域特性を考慮した水利構造物の性能評価指標の確立ある農業用水路における水路網の分布状況をGISにより把握し,農業用水路のLCC算出に向けての検討を行った。
脱芳香化された多環性天然有機化合物の合成研究

II型ポリケチド生合成酵素が産生する多環性化合物には、芳香環と脂環とが混在する複雑な多環構造を有するものが数多く存在する。これらの化合物の中には薬理学的に重要なものもあり、その効率的、かつ量的供給を可能とする合成法の開発が望まれている。本研究では、ニトリルオキシドを基盤とする多環構造の構築法を活用し、核間位(環と環との間)に第4級不斉炭素を有する多環性芳香族ポリケチド、セラガキノンAとBE-43472-Bの合成に取り組んだ。その結果、海洋性抗菌物質セラガキノンAの初の全合成を達成するとともに、BE-43472Bの全合成に向けて有望な知見を得た。ポリケチド生合成経路由来の生理活性化合物には、多環式芳香族骨格の完成後に脱芳香化を伴う酸化が進むことにより、きわめて複雑な多環式構造に至ったものがある。テトラサイクリンに代表されるように、この特異な構造に抗菌、抗腫瘍、抗ウイルス活性などの重要な生理活性の起源があることも多いため、これらは格好の標的化合物として合成化学者の興味を惹いてきた。これらの合成におけるポイントは、合成中間体も含め、非芳香族部分を脱水芳香化させないように複雑な多環構造を構築することにある。本年度は、核間プレニル基を有する多環式海洋天然物セラガキノンAの全合成研究に取り組んだ。セラガキノンAは、沖縄県瀬良垣の紅藻類と共生する真菌K063により産生されるアントラサイクリン系抗生物質であり、その構造上の特徴として、(i)直列に縮環した4つの炭素環にテトラヒドロフラン環が融着した5環性骨格、(ii)多くの酸素官能基、(ii)核間位に結合したプレニル基、が特筆される。検討の結果、改良型トリアゾリウム塩触媒を用いる不斉ベンゾイン環化反応ならびにピナコール転位反応を鍵反応とする、セラガキノンAのエナンチオマーの不斉全合成を達成し、不明であった絶対立体配置を決定した。本研究で得られた知見は、部分的に脱芳香化された多環骨格を構造モチーフとするBE-43472Bやヒポミセチン、テトラサイクリンなど、他の芳香族ポリケチドの合成にも広く援用されることが期待される。本年度は、ビスアントラキノン型抗生物質BE-43472Bの合成研究に取り組んだ。BE-43472Bはカリブ海のホヤに寄生する放線菌の培養液から単離された抗生物質であり、メシチリン耐性黄色ブドウ球菌(MRSA)などの多剤耐性菌に対して強力な殺菌活性を示す。さらに、ヒト腫瘍細胞に対する強い増殖阻害活性も示すことから、医薬の分野で注目されている。その構造上の特徴は、(i)テトラヒドロフラン環を含む特異な8環性骨格、(ii)多くの酸素官能基、(ii)5つの連続する不斉中心、である。種々検討した結果、1)ベンゾニトリルオキシドを活用した多環骨格の構築法、2)アゾリウム塩触媒を用いるベンゾイン環化反応、3)ピナコール転位反応を鍵反応とする核間ナフチル基の導入、4)エノールエーテルの立体選択的還元反応によるテトラヒドロフラン環の構築、をそれぞれ活用し、BE-43472Bの全炭素骨格の構築を達成した。本研究で得られた知見は、より強力な活性を示す類縁体の合成など、ビスアントラキノン型芳香族ポリケチドの汎用的合成法の確立へと展開されるものと期待される。
網羅的遺伝子解析による褐虫藻動態解明～「サンゴ－褐虫藻」共生系研究の新戦略提案～

網羅的な塩基配列分析が可能な次世代シーケンサーを用いて,造礁サンゴに共生する褐虫藻の組成分析を試みた。従来型のRFLP分析により,Clade CおよびClade Fの褐虫藻が検出されたが,次世代シーケンサー解析では複数のClade Cの褐虫藻は検出されたが,Clade Fの褐虫藻はほとんど配列を見出すことができなかった,RFLP分析で検出された褐虫藻が次世代シーケンサー解析により優占種であることが示されたことから,次世代シーケンサー解析により褐虫藻組成はおおよそ把握できると思われた。しかし,Cladeの異なる褐虫藻の組成を含めて把握するためには,より詳細な条件検討が必要であると考えれた。本研究では,造礁サンゴに共生する褐虫藻の存在割合を知るとともに,その手順化を図ることを目的としている。初年度である平成24年度には,単一の造礁サンゴ試料から2種類以上の褐虫藻の配列を検出できること,存在比が5%を超えるものが複数配列認められること,その一方で,非常に存在割合の低い褐虫藻配列が数10種類に上ることなどが明らかとなり,この方法の有用性が示されるとともに,適切な増幅箇所,試料調製法や解析方法などのさらなる検討が必要と思われた。そこで,すでに公共DBに登録されている100種を超える褐虫藻の配列を検討した。平成24年度の検出で設定した増幅箇所の塩基配列長が少し長めであったことから,5'側および3'側のそれぞれの認識タグのついたプライマー由来配列が完全に重複する範囲は限定されていた。このサイズでクレードの異なる褐虫藻を同時に増幅できる配列を検索したもののすべての配列で同一な場所は見当たらなかった。また試料間で均一な増幅をもたらす調製法についても検討した。次世代シーケンス分析に適用するPCRライブラリについて,一般的なアガロースゲル電気泳動法とデンシトメトリー分析を組み合わせた場合,取得された配列数にバラつきが認められたことから,キャピラリー電気泳動法による定量後を試みた。しかしながら,顕著な改善は認められなかったことから,取得配列数は適度にバラつくことを想定して設計する必要のあることが分かった。本研究では,造礁サンゴに共生する褐虫藻の存在割合を知るとともにその手順化を図ることを目的としている。初年度である平成24年度は,同時に多量の遺伝子配列解読を可能とする次世代シーケンサーを用いた造礁サンゴ中の褐虫藻の解析を行ない,多種の褐虫藻の同時検出の可能性について検討した。高知県大月町西泊で採取した3種の造礁サンゴよりゲノムDNAを抽出した。リボソームDNAのLSU領域の増幅プライマーを用いてPCR-Libraryを作製し,次世代シーケンサーを用いて,配列を解読した。各2群体から2試料を採取したエンタクミドリイシおよびクシハダミドリイシについては,優先種のクレードC配列が70.3%88.7%を占めた.エンタクミドリイシの1試料については約10%を占める配列が2種類見出されたが,それを除いては2番目の優先種と合わせて95.6%98.8%に上った。一方,カワラサンゴ試料について,60,000 reads以上を解読した場合,200 reads以上のクレードCの配列が60種確認された。その存在比は高い順から39.8%,9.8%,9.2%,6.2%であり,その他の56種は5%未満であった。200 reads未満の配列は,6.2%に過ぎないものの3,800 readsに上った。以上の結果から,造礁サンゴ中では数種類の配列を持つ褐虫藻が多くを占めるものの,ポピュレーションの低い褐虫藻も相当数共存している可能性が示された。当初の計画では,この方法を適用して異なった環境やサンゴの種による違いを検出する予定であったが,検出後のデータ処理についての効率的な手順化を図ることが不可欠と判断し,その方法について情報収集を行なった。平成24年度は,単一の造礁サンゴ試料から2種類以上の褐虫藻の配列を検出できること,存在比が5%を超えるものが複数配列認められること,その一方で,非常に存在割合の低い褐虫藻配列が数10種類に上ることなどが明らかとなり,この方法の有用性が示されるとともに,適切な増幅箇所,試料調製法や解析方法などのさらなる検討が必要と思われた。また,2年目には,解析配列と公共データベースに登録された配列の詳細な分析を行ない,全クレードの既知配列をカバーする部位が見当たらないこと,PCRライブラリの調製法に工夫が必要であることを見出した。

最終年度である平成26年度は,時系列データを得るために必要なサンゴ試料を収集し,群体間および季節間の褐虫藻組成の際について検討した。平成24年度および平成25年度の予備実験の問題点を修正したことにより,各データ間のバラつきは小さくなったが,季節間差については,一定の傾向は認められなかった。本研究の成果として,次世代シーケンサーを用いた褐虫藻の存在割合を明らかにする手順化は実現したものの,安定した時系列データを得るためにはサンゴ群体の特性をさらに詳細に分析し,群体内のバラつきの状況を把握した上で試料収集することが肝要と思われた。水族生化学造礁サンゴから抽出したDNAについて,次世代シーケンサーの適用により複数の褐虫藻種由来の配列分析については,実現可能性の高いことが明らかとなった一方で,バリエーションに富んだ様々な褐虫藻の配列を同時に検出することは,その配列の多様性から困難であることが示された。また,一般的な手順化を目指す上で重要と思われる元の試料の調製法や濃度測定法の工夫が,十分な配列数の均一さを生まない状況にある。最終年度である平成26年度には,これらの問題に関する改善策を見出すことを目的とし,基礎的データの蓄積により手順化を図ることとする。本研究で目的としている,1.造礁サンゴに共生する褐虫藻の存在割合を知ることと2.その手順化を図ることのうち,1.については,単一試料から複数の配列が検出されたため,研究遂行の目処が立った。しかしながら,手順化を図る上で,次世代シーケンサーから排出される多量のデータを効率的に処理する方法について,更なる検討が必要であることが判明した。この分野については,多くの研究成果が現在蓄積されている最中であり,平成25年度にその適用例が発表されることとなっているため,この部分についての研究の進捗がやや遅れている状況にある。次世代シーケンサーの目覚ましい分析能力の向上は,短時間かつ低コスト膨大なDNA配列取得を実現することから,世界規模での造礁サンゴや共生する褐虫藻のDNA解析結果の比較へのニーズはますます高まるものと思われる。その一方で,褐虫藻の多様性の高さからすべての褐虫藻を同時に解析することは困難であると思われる。そこで,オーストラリアから日本に渡る太平洋の西側地域に生息する造礁サンゴに共生することが知られているクレードに絞り,解析法の確立と手順化を目指す。複数試料の分析に着手する前に,平成24年度に分析を行なったデータセットを用いて,データ解析の手順化を図ることを試みる。本研究で対象としている褐虫藻のような微細藻類に関する先行事例は少なく,主に腸内細菌等のバクテリアを対象としていることから,DNA配列データベースの構築から開始することとなる。また,複数の造礁サンゴ試料について,どのような条件比較が適切かについても,改めて情報収集を行ない,環境指標の測定を開始しつつ試料採集を実施する。このような準備に基づき,平成25年度は本格的な分析を推進する予定としている。平成24年度に実施する予定であったものの,分析の手順化の遅れから着手できなかった複数試料のDNA配列解析を実施するための試薬および機器使用料の支出が見込まれている。また,環境指標の測定のために,海水中への機器購入および設置も進める予定にしている。
震災復興を目的とした社会選択モデルに関する経済分析

本年度は三陸沿岸部における津波被災農地の土壌汚染問題に着眼し、コンジョイント分析を用いて消費者の好む土壌の浄化方法や浄化後に栽培された農作物の有効な販売戦略などを明らかにした。津波被災農地で生産される農作物に関する消費者の潜在的な需要を理解することで、被災地域の復興や被災農家の自立を促すことに貢献できる。主要な結論は以下のとおりである。第一に、消費者選好が高く津波被災農地で作られた農作物の価値を上げる土壌浄化方法は、土壌洗浄と植物浄化であった。第二に土壌洗浄と植物浄化を選好する消費者の特性を分析した結果、掘削除去方法に比べ、土壌洗浄方法および植物浄化方法の方が被災地やとりわけ宮城県の消費者からの選好が高まることが明らかになった。そのため、津波被災農地でより付加価値を高め、他地域との差別化を図るためには、土壌洗浄方法や植物浄化方法を除染技術として採用し、販売ルートを被災地域や宮城県にすることが有効である。また分析結果から、土壌洗浄方法および植物浄化方法での除染を選好する消費者の多くができるだけ地元産の農作物を購入したいと考えており、農作物の価値を高めることが明らかになった。このことから、東日本大震災での被災地に関わらず、今後、他の地域で同様な問題が生じた場合の対応方法についても議論ができる。第三に、販売時に消費者に与える農作物に関する状況に関しては、土壌洗浄方法は与える情報量の違いによる需要への影響はほとんどないことが明らかになった。一方で、植物浄化方法においては、農地の情報を消費者に与えることで農作物に関する需要や価値を高めることが分かった。土壌洗浄方法や植物浄化方法は掘削除去方法に比べ、低コスト・低環境負荷な技術である。土壌浄化技術の開発や選択肢を消費者需要から割り出し、除染後に生産した農作物の販売ルートや販売方法まで示すことで農業従事者の恒久的な自立支援につながる。28年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は、今後の復興施策や持続可能な社会構築の課題とされる環境・エネルギー問題に着眼し、家庭部門への再生可能エネルギーの導入拡大と省エネの促進に関する消費者の選好の理解を目的に二つの分析を行った。第一に、太陽光発電システムの普及速度と消費者の購入行動に着目し、購入の意思決定にかかる時間と、その意思決定に影響を与える要因を分析した。調査の結果、消費者の導入検討期間は約3.9か月であった。消費者の購入の意思決定に焦点を当てた計量分析の結果から、指標などを用いて消費者が得た情報や知識、近隣住民や他オーナーなど実際の利用者から得た情報や知識は,消費者の意思決定を慎重にさせ、検討期間を延ばすことが示された。第二に、太陽光発電システム既設者を対象に取得した実際の電気使用量データを用いて、PVシステム導入による電力需要への影響と、電力需要削減の直接的な要因となる技術性能と行動変容のインパクトを推計した。推計結果より太陽光発電システムの導入による電力需要削減への影響は、PVシステムの技術性能によるものが大きく、電池容量が1kW上がるごとに、月当たり約517円(夏季)、約152円(冬季)、約334円(年間)の節電効果がある。一方、技術導入による個人のピークシフトなどの行動変容による電力需要削への影響は小規模にとどまることが明らかとなった。太陽光発電システム導入により、世帯の電気機器の利用頻度や利用時間が大幅に減少した人は全体の2.5%であり、月当たり約555円(夏季)、約185円(冬季)、約371円(年間)の節電効果がある。太陽光発電システムの導入により、世帯の電気機器の利用頻度や利用時間が大幅に増加した人は全体の6.6%であり、月当たり約49円(夏季)、約33円(冬季)、約40円(年間)のリバウンド効果が発生することが明らかとなった。本年度は、トラベルコスト法マルチサイトモデルを用いて、2011年に発生した東日本大震災を起点にした4つの期間における人々の訪問行動を観察した。目的地選択に関する選好を詳細に把握することで、人々がどのような都市を好んで訪問するのか、また東日本大震災の影響が目的地選択にどのような影響を与えたのかを定量的に把握した。トラベルコストに関するデータはアンケート調査により取得した。期間1(2010年4月1日から2011年3月10日)、期間2(2011年3月11日から2012年3月31日)、期間3(2012年4月1日から2013年3月31日)、期間4(2013年4月1日から2014年3月31日)の4つの期間における人々の福島県への訪問行動を尋ねている。マルチサイトモデルは複数のレクリエーションサイト間の選択に基づいて評価を行う手法である。本研究では、東日本大震災前後における訪問地の環境変化と人々の訪問確率の関係から環境変化の価値を評価することを目的とし、県北・郡山地区(福島市・郡山市周辺)、会津地区(会津若松市周辺)、相双地区(南相馬市周辺)の3つのサイトを設定した。推計結果から東日本大震災の前後で人々の福島県への訪問に関する選好が大きく異なることが明らかとなった。期間毎の回答者数および年間地震回数限界支払意志額(Marginal Willingness to Pay)を見ると、震災以降減少していた訪問者数が震災から2年後(期間4)において回復傾向にある一方、年間平均放射線量に関しては継続して人々の訪問地選択に影響を与え続けている事が明らかとなった。

今後は今回の推計では誤差項に含まれている個人属性や訪問の目的などの要因を詳細に推計に取り入れ、より具体的な人々の訪問行動の選好を明らかにしていく。本研究の目的は、早急な合意形成かつ社会費用の低い効率的な施策実行のための社会選択の方法を、環境経済学と行動科学のアプローチを用いて明らかにすることである。特に今後の復興施策や持続可能な社会構築の課題とされる(1)災害廃棄物処理地の選定(2)被災者の居住地の選択(3)復興関連の技術や方法の選択に関する人々の選考の理解に取り組む。本年度は東日本大震災以降の人々の移動行動に着眼し、訪問地の選択や公共交通機関の選択に関する人々の選好の理解に取り組んだ。本年度の成果から強調できることは大きく二点である。まず一点目に東日本大震災を契機に人々の訪問地選択に関する選考が変化しており、さらには期間を置くことでもその選好が変化する点。そして二点目に災害による影響が必ずしも負に働くわけではなく、かえって人々が進んで訪問する要因になりうる場合もあるという点である。これらの研究成果は、本研究課題(2)被災者の居住地の選択(3)復興関連の技術や方法の選択に関する人々の選好の理解に関する社会選択に関して、今後の社会作りや都市計画に新たなインプリケーションを示唆できるものである。また本年度は平行して、次年度に行う人々の居住地選択の選考を推計するためのアンケート票の作成にも取り組んだ。さらに、昨年度の研究成果を2本の英語論文にまとめ海外ジャーナルに投稿中である。本年度は三陸沿岸部における津波被災農地の土壌汚染問題に着眼し、コンジョイント分析を用いて消費者の好む土壌の浄化方法や浄化後に栽培された農作物の有効な販売戦略などを明らかにした。津波被災農地で生産される農作物に関する消費者の潜在的な需要を理解することで、被災地域の復興や被災農家の自立を促すことに貢献できる。主要な結論は以下のとおりである。第一に、消費者選好が高く津波被災農地で作られた農作物の価値を上げる土壌浄化方法は、土壌洗浄と植物浄化であった。第二に土壌洗浄と植物浄化を選好する消費者の特性を分析した結果、掘削除去方法に比べ、土壌洗浄方法および植物浄化方法の方が被災地やとりわけ宮城県の消費者からの選好が高まることが明らかになった。そのため、津波被災農地でより付加価値を高め、他地域との差別化を図るためには、土壌洗浄方法や植物浄化方法を除染技術として採用し、販売ルートを被災地域や宮城県にすることが有効である。また分析結果から、土壌洗浄方法および植物浄化方法での除染を選好する消費者の多くができるだけ地元産の農作物を購入したいと考えており、農作物の価値を高めることが明らかになった。このことから、東日本大震災での被災地に関わらず、今後、他の地域で同様な問題が生じた場合の対応方法についても議論ができる。第三に、販売時に消費者に与える農作物に関する状況に関しては、土壌洗浄方法は与える情報量の違いによる需要への影響はほとんどないことが明らかになった。一方で、植物浄化方法においては、農地の情報を消費者に与えることで農作物に関する需要や価値を高めることが分かった。土壌洗浄方法や植物浄化方法は掘削除去方法に比べ、低コスト・低環境負荷な技術である。
ヒトDNA修復因子XPAの損傷DNA結合ドメインの溶液中での立体構造解析

XPA(色素性乾皮症A群)蛋白質は273個のアミノ酸からなる分子量約31kの蛋白質で、N末端から105-129残基付近にZnフィンガーあるいはZnクラスターをとりうるCysクラスター領域を持つ。また、大腸菌で発現された組み換え体XPA蛋白質は、UV-damagedDNAに対する特異的結合能を持つことなどが明らかにされている。本研究ではヒトXPAの中央ドメインの溶液中での立体構造を決定し、損傷DNA、及びRPA70との結合部位を同定することを目的とする。ヒトXPA中央ドメインの溶液中での立体構造を高精度で決定することができた。中央ドメインの立体構造はN末側のZn-fingerドメインとC末端側ドメインの2つのサブドメインからなり、両者は8アミノ酸のリンカーに繋がれている。2つのサブドメインは構造上独立しておらず、両者間に疎水性相互作用が見られた。Zn-fingerサブドメインはGATA-1やステロイドホルモンレセプターなどのDNA結合タンパク質に見られるZn-fingerと同様のZn配位や局所構造をもつ。しかし、2次構造や全体のフォールディングは構造が既知のZnフィンガー構造とは異なり、新規の立体構造を持つ事が判明した。複合体のスペクトル解析によって、XPAのDNA結合部位はC末端側ドメインのもつ塩基性クレフト部分であることが判明した。また修復因子としても機能するRPAの持つ一本鎖DNA結合ドメインとの複合体のスペクトル解析によって、XPAのZnフィンガー部分がRPA70との結合部位と同定された。これはZnフィンガー構造がタンパク質結合ドメインとして機能する事を示す最初の直接的な構造学データであると思われる。
キラルなニッケル錯体を用いる不斉触媒反応の研究

本研究では、キラルなニッケル錯体を不斉触媒に用いるジアルキル亜鉛のα,β-不飽和ケトンへの不斉共役付加反応の一般性を検証することを目的に、不斉触媒の構造、基質および反応条件等について検討を行い、β-置換ケトンの不斉合成を行った。ニッケルアセチルアセトナート(7モル%)と、キラルな配位子であるN,N-ジブチルノルエフェドリンおよびアキラルな配位子である2,2'-ビピリジンなどから調製したキラルなニッケル錯体を不斉触媒に用いて、ジアルキル亜鉛をα,β-不飽和ケトンに作用させたところ、光学活性なβ-置換ケトンが最高91%eeで得られた。反応溶媒としてアセトニトリル等のニトリル系溶媒がきわめて有効である。さらに、用いるN,N-ジアルキルノルエフェドリンの窒素原子上のアルキル基が不斉収率に及ぼす影響について詳細に検討した。第1級アミノ基をもつノルエフェドリン自体を不斉配位子とした場合は、エナンチオ選択性は検出限界以下であった。しかし、窒素原子上のアルキル基の炭素数がメチル基、エチル基と多くなるにつれエナンチオ選択性は向上し、ブチル基(N,N-ジブチルノルエフェドリン、DBNE)を用いた場合に最も高く、さらに、アルキル基が長くなるにつれ、エナンチオ選択性は低下した。したがって、ジブチルアミノ基が、N,N-ジアルキルノルエフェドリンのうちで、本不斉共役付加反応の立体を制御する能力が最も高いことになる。また、良好なエナンチオ選択性を示すアミノアルコールのアルコール部分の構造は、第2級アルコールであることが必須であることを見出した。
有限積から無限積へ:集合論的手法による積空間の位相的性質の解明

当初の目的は、有限積の位相的性質を通して無限積の位相的性質を調べることであった。しかし、これら積の理論にelementary submodelsと呼ばれる集合論的手法を使うことで、閉集合全体やcompact集合全体からなるhyperspaceと呼ばれる位相空間の位相的性質を調べることができ、当初の目的以外の方向に発展した。この研究の発端は、1992年、家本、大田、玉野の結果「最小非可算順序数の2つの互いに素なstationary setsの積は、normalでもcountably paracompactでもない」である。K-normal、subnormalやstrongly zero-dimensionalはnormalに、またcountably metacompactはcountably paracompactに近い位相的性質として知られている。また、normalとcountably paracompactは積空間の理論において密接な関連を持っていることが知られている。その後、本研究代表者らのグループの一連の研究成果としてK-normal、subnormal、strongly zero-dimensionalとcountably metacompactは最小非可算順序数の2つの部分空間の積に保存されることが知られてきた。更に、strongly zero-dimensionalとcountably metacompactは順序数の有限個の部分空間の積に保存されることがわかってきた。一方、K-normal、subnormalは最小非可算順序数の3つの部分空間の積には一般には保存されないことがわかってきた。本研究は、集合論的な手法を利用して、次を明らかにすることを目的としている。(1)二つの積でnormalとcountably paracompactの違いを明確にする。(2)二つの積で成り立つが、三つの積で成り立たない位相的性質を見つける。(3)有限積で成り立つ性質が、どのような場合に無限積に保存されるかを考察する。本年度の目的の一つは、集合論のモデルに依存すると思われる順序数のこつの積の、可算パラコンパクト性と正規性を中心に、二つの積の様々な位相的性質と集合論モデルとの関係を考察することであった。この目的に関連し、順序数の二つの積の可算パラコンコンパクト性と正規性の考察を応用して、順序数の空でない閉集合やコンパクト集合からできるいくつかの超空間の可算パラコンパクト性と正規性について調べることができた。具体的には次のことがわかった。定理順序数αに対して、αの空でない閉集合全体の集合にVietorisの位相を入れた空間を2^αと表す。αの空でないコンパクト集合全体の集合に2^αの部分空間の位相をいれた空間をK(α)と表す。この時:(1)2^αが可算パラコンパクトであることの必要十分条件はcfαが可算でないことである。(2)K(α)は常に可算パラコンパクトである。(3)K(α)が正規であることの必要十分条件は、cfαが非可算ならば、cfα=αとなることである。また、次元の理論で正規性と密接な関係を持つrectangular性が、順序数の積の理論では可算パラコンパクト性とより密接な関係があることが神奈川大学の矢島幸信氏との共同研究でわかった。定理AとBを順序数αの部分空間とするとき、積空間AxBがrectangularであることの必要十分条件は、それが可算パラコンパクトであることである。本年度の目的の一つは順序数の三つ以上の有限積の考察をすることであった。平田氏との共同研究で、順序数の有限積を考える上必要な順序数そのものの性質がひとつわかり、イタリア・シシリー島・エリーチュで行われた国際会議「Advances in Set-Theoretic Topology」で発表した。位相空間(X,τ)が線型順序(整列順序)付け可能とは、X上の線型順序(整列順序)<が存在して、その順序から導かれる位相と元の位相τが一致することである。この会議で定理.順序数の部分空間は常に線形順序付け可能である。について述べ、更に順序数の部分空間が整列順序付け可能であることの必要十分条件にについて述べた。本研究代表者を含め、この分野の大多数の研究者が最小非可算順序数ω1のstationary co-stationary subsetは線型順序付け不可能と予想していたが、否定的な結果が得られ驚いている。これらは近いうちにどこかに掲載されるであろう。また、矢島氏との共同研究ではβ-sequenceがどのような場合にcompact closureな持つかについて考察され、Topology and its Applicationsに掲載された。位相空間の点列{Xn}がβ-sequenceであるとはその任意の部分列が触点を持つことを言う。点列{Xn}の閉包がコンパクトのときその点列はcompact closureを持つと言う。明らかに、点列がcompact closureを持てばそれはβ-sequenceである。あるいは、可算コンパクト空間における任意の点列はβ-sequenceである。次の事柄がわかった。定理.通常の集合論の下では「perfectly normal空間のβ-Sequenceがcompact closureを持つ」という命題の肯定も否定も証明できない。本年度は順序数の積のstrongzero-dimensionalityを、その手法に集合論の技術であるelementary submddelがうまく応用できないかという観点を持って、重点的に考察した。

元々は順序数の無限積の考察を重点的に行う予定であったが、順序数の閉集合やコンパクト集合全体にVietoris-位相と呼ばれる位相を入れたHyperspaceのstrong Zero-dimensionalityを含む位相的性質の考察に、順序数の積の理論とelementary submodelの手法が応用できることを、防衛大学の寺澤氏と解明し次の結果を得た。定理1.自然数の部分集合全体からなるHyperspaceはstrongly zero-dimensionalである。定理2.任意の順序数のコンパクト集合全体からなるHyperspaceはstrongly zero-dimensionalである。これらは2009年12月にジェネラルトポロジーシンポジ立ムで発表され、Hyperspaceの理論にelementary submodelの手法を導入した世界で最初の結果として、高く評価されている。定理.順序数の部分空間は常にある順序位相空間と同相である。更に、順序数の部分空間がある順序数に同相であることの必要十分条件が求められた。本年度は本研究の総仕上げとして、無限積の理論の応用として閉集合やコンパクト集合全体にVietoris位相と呼ばれる位相を入れたHyperspaceの位相的性質を調べた。Hyperspaceの理論に有限積の理論や集合論的手法であるelementary submodelの応用が有効であることが本研究の中で次第に明らかになってきていたが、elementary submodelの手法を使って得られた結果の中で、その手法を使わない本来の証明が不明なものもあった。本年度は神奈川大学講師の平田康史氏との共同研究で、elementary submodelを使わない手法が開発され、それを使ってHyperspaceについて次のような新たな結果を得ることができた。定理1.自然数の部分集合全体からなるHyperspaceがorthocompactであることとcountably metacompactであることは同値である。定理2.任意の順序数のコンパクト集合全体からなるHyperspaceがorthocompactであることとnormalであることは同値である。これらは2010年6月にメキシコで開催された国際会議INTERNATIONALCONFERENCEJAPAN-MEXICO ON TOPOLOGY ANDITSAPPLICATIONSで招待講演として発表され高い辞価を得ている。これらの結果はTOPOLOGY AND ITS APPLICATIONSに掲載が受理されている。
RNA監視機構による遺伝子発現制御

本研究により、ナンセンス変異を有するmRNAからの異常タンパク質の発現を防ぐmRNA監視機構-NMD(Nonsense-mediated mRNA decay)の異常終止コドン複合体初期形成機構の詳細明らかとした。また、SMG1が関わる新たなストレス応答機構について解析を進め、酸化ストレス依存的にSMG1が活性化すること、SMG1が酸化ストレスの中心分子として機能する転写因子NRF2依存的なHO-1発現に必須な役割を果たすことを明らかにした。さらに、SMG1がNRF2を直接リン酸化すること、そのリン酸化部位の同定に成功し、SMG1によるNRF2活性制御機構の解明を進めている。1)初期翻訳におけるmRNA品質管理とタンパク質翻訳制御解析2)NMDと細胞ストレス応答の分子機構の解析について研究を行った。1)について、平成27年度は、これまでスプライシング依存的にmRNAにリクルートすると考えられていたUPF2が終結因子eRF3と直接結合することでribosomeにリクルートされることを明らかにした。さらに、UPF2-eRF3のクライオ電子顕微鏡法による立体構造解析に成功し、生化学的解析と合わせ、eRF3とEJC因子UPF3が排他的にUPF2に結合することを示した。この結果はNMDにおいて初期段階の異常終止コドン識別複合体の形成様式を明らかとしたものである。この成果に加えDHX34によるSMG1-UPF1複合体安定化に関わる結果をまとめ、2報の論文として発表した。平成27年度に購入した分子間相互作用測定装置(Blitz)を使用したデータが論文化に大きく寄与した。また、SMG1により制御されるUPF1に結合するRNAの次世代シークエンサーによる解析も計画通り進めた。2)については、SMG1のストレス応答制御機構として、新たな基質を3つ同定し、そのうちひとつについて、SMG1によるリン酸化がストレス応答複合体形成に重要な役割を果たすことを見いだした。平成27年度は、NMDにおいて初期段階の異常終止コドン識別複合体の形成様式を明らかとした結果をまとめ、2報の論文として発表した。さらに、SMG1によるストレス応答制御機構について予想を超える成果を得つつある。これらの実績から、研究計画は当初の計画以上に進展していると判断した。1)について、平成28年度は、SMG1により制御されるUPF1に結合するRNAの次世代シークエンサーによる解析結果について、共同研究によりバイオインフォマティクス解析を進めた。さらに、NMDと翻訳終結リードスルーの関係について、解析を進め、動物細胞においては、NMDと翻訳終結リードスルーが異なる分子機構により制御されることを明らかにした。この結果から、翻訳リードスルー薬による遺伝性疾患治療において、NMD制御薬開発が、変異mRNA蓄積を誘導することで協調的に作用する薬剤の同定につながることが明らかになった。2)について、SMG1の新たなストレス応答機構について解析を進め、ストレス依存的SMG1活性化を見いだした。また、SMG1が様々なストレスにおいてNMDと排他的に新たに同定した基質に作用することを明らかにした。一方で、SMG1抑制因子として機能するSMG8やSMG9のノックダウンは、新機器質のリン酸化を促進する。さらに、新規に同定したSMG1阻害剤を用い、SMG1が機能する細胞ストレス機構について解析を進め、SMG1がp53を初めとするDNA損傷ストレス応答因子の上流因子として機能すること、SMG1によるp53の直接のリン酸化に加え、ATMの活性調節にも機能することを発見し、その作用機序の解明を進めている。平成28年度は、SMG1についての知見を1報の英文総説に、mRNAの3'非翻訳領域による翻訳制御の知見を1報の英文総説として発表した。また、NMDと翻訳リードスルーを切り分けて検出可能なレポーターシステムとNMD阻害と翻訳リードスルーの協調効果を検出可能なレポーターシステムの樹立に成功した。これらを用いて、既報の化合物の再検証を進めると共に、NMDとリードスルーの関係を明らかとすることに成功した。さらに、SMG1によるストレス応答機構についても順調に解析が進んでいる。1)初期翻訳におけるmRNA品質管理とタンパク質翻訳制御解析, 2)NMDと統合的ストレス応答の統御機構の解析について計画し、研究をすすめた。1)について、NMDの律速酵素であるSMG1の活性制御機構について解析を進めた。その結果、SMG1C複合体構成因子SMG9がGTP結合タンパク質であること、また、そのアフィニティー(Kd)をMST monolithを用いて定量化した。さらに、SMG9ともう一つのSMG1C構成因子SMG8との結合活性とSMG9のGTP結合活性がSMG1C形成に必須であることを明らかにした。これらの結果から、SMG9がNMD制御剤の新たなターゲットとして有望であると考え、解析を進めている。また、SMG1と新規SMG1阻害剤のアフィニティーをMST monolithを用いて定量化することに成功し、今後のSMG1阻害剤開発への応用が期待される。2)について、SMG1が関わる新たなストレス応答機構について解析を進めた。

その結果、酸化ストレス依存的にSMG1が活性化すること、SMG1がNRF2を直接リン酸化することでNRF2活性化を制御し、活性酸素代謝に関わることを明らかにした。、酸化ストレス下で、ATF4などのNMDで分解されるmRNAについて、その翻訳開始がeIF2alphaリン酸化依存的に切り替わることで、NMDによる分解が抑制されることから、SMG1がNMDと酸化ストレス依存的NRF2活性化の両方に関わることから、SMG1がストレス下の遺伝子発現調節を統御すると考えられる。さらに、ペプチドアレイ解析により、SMG1の新規基質候補を複数同定し、解析を進めている。本研究により、ナンセンス変異を有するmRNAからの異常タンパク質の発現を防ぐmRNA監視機構-NMD(Nonsense-mediated mRNA decay)の異常終止コドン複合体初期形成機構の詳細明らかとした。また、SMG1が関わる新たなストレス応答機構について解析を進め、酸化ストレス依存的にSMG1が活性化すること、SMG1が酸化ストレスの中心分子として機能する転写因子NRF2依存的なHO-1発現に必須な役割を果たすことを明らかにした。さらに、SMG1がNRF2を直接リン酸化すること、そのリン酸化部位の同定に成功し、SMG1によるNRF2活性制御機構の解明を進めている。平成28年度はSMG1により制御されるUPF1に結合するRNAの次世代シークエンサーによる解析を進めると共に、非常に順調に進んでいる、SMG1によるストレス応答制御機構について集中して解析を進める。平成29年度は、転写後制御レポーターシステムとSMG1によるストレス応答機構について論文化を進める。と同時に、昨年度までの研究をさらに発展させる。さらに、SMG1が関わる細胞のストレス応答と、新たな基質を探索する。そのために、SMG1, ATM, ATR, DNA-PKの4つの似た基質特異性を有するタンパク質リン酸化酵素の基質をペプチドアレイ法を用いて確定させる。29年度が最終年度であるため、記入しない。分子生物学29年度が最終年度であるため、記入しない。