hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
神経細胞における蛋白質合成・代謝・情報網の解析

本研究では、神経細胞のモデル系としてショウジョウバエ視細胞を用い、細胞内小胞輸送の各ステップが構成する小胞輸送ネットワークの構造と、各ステップの間の繋がりを、各輸送ステップを特異的に制御していると考えられる各種Rab蛋白質を中心に解明しようとした。そのために、各々のRab蛋白質の組織および細胞内分布を検討するとともに、それらのdominant negative変異体が示す形質についての生化学的、微細構造学的な解析を行った。その結果、1.粗面小胞体で合成された光受容膜および軸索領域に局在する蛋白質は、ともにRAB1の制御を受けてゴルジ体へと輸送されること、2.ゴルジ体を出た蛋白質はTGNを経て光受容膜、軸索、ライソゾーム等の方向に別れて輸送されるが、RAB2はこれら全ての方向への輸送を制御している可能性が高く、合成系と分解・リサイクリング系を結ぶRab蛋白質として注目されること、3.RAB11はTGN-光受容膜領域間での輸送を特異的に制御していおり、また、RAB11の機能阻害による形質が光信号変換系の異常の場合と類似していることから、このRABは光受容膜の状態に関する情報を輸送系に伝える役割も担っている可能性があること、4.受容膜領域におけるエンドサイトシスの最初のステップはRAB5により制御されているのに対し、軸索領域でのシナプス小胞のリサイクリングに関わるエンドサイトシスは、RAB5の関与しないこれとは異なったエンドサイトシス系であること、などが明らかとなった。また、5.エンドサイトシス系についての結果のみならず、RAB1の変異に際しても、軸索方向への輸送は確かに阻害されるものの顕著な構造異常は観察されないことから、軸索領域が細胞体領域から比較的独立した代謝系を備えていることが示唆された。ショウジョウバエのRab1蛋白質は、ロドプシンの成熟課程を追跡した生化学的な研究から、粗面小胞体-ゴルジ体間の小胞輸送に関与することが示唆されている。そこで、この蛋白質に関して、蛍光抗体を用いた免疫組織法により細胞内の局在を検討した。その結果、Rab1は視細胞において核周辺部に密に存在し、斑点状の染色パターンを示すことがわかった。これはゴルジ体の分布とよく一致しており、Rab1が小胞体-ゴルジ体間の輸送に関与することを明確に示した。Rab2,Rab6,Rab10,Rab11,RabPR4の各Rab蛋白質についても、そのdominant negative変異体を作成した。また、それぞれのRab蛋白質に特異的な抗体を作成し、各変異体で、熱ショックにより変異蛋白質が十分量発現することを確認した。現在、これらのハエでのオプシンのプロセシングの進行(SDS-PAGEによる検出)や、電子顕微鏡による細胞形態の検討を行っている。視物質については現在、光により受容膜の崩壊を引き起こす点突然変異を分離している。この変異体では、光照射後の視物質と他の蛋白質との相互作用が野生型と異なっている可能性が高い。そこで、この変異体での光照射後のロドプシン変化を、2種の抗ロドプシン抗体を用いて追跡した結果、変異ロドプシンでは光照射後速やかにC末端ペプチドの切断が起こることがわかった。この切断は、まだ微絨毛膜に存在するロドプシンでも起こっており、その結果、ロドプシンと他の蛋白質との相互作用に変化が起こっている可能性が示唆された。また、ロドプシンのリン酸化の検討も行ったが、これに関しては変異体と野生型の間に明確な差は確認されなかった。

今後、視物質と直接に相互作用し、受容膜の構築や維持に寄与する可能性のある蛋白質の同定を、特にロドプシンのC末端に着目して試みる予定である。昨年度に作成したRab2,Rab6,Rab10,Rab11,RabRP4に加え、Rab8およびRab14の変異体も作成した。これらのハエについて、変異蛋白質の発現にるRab蛋白質の機能阻害の影響を、オプシンのプロセシングおよび電子顕微鏡による組織形態の観察により検討した。その結果、Rab2およびRab11がゴルジ体以後の小胞輸送に関与していることがわかった。その結果、昨年度のRablの結果とも合わせ、粗面小胞体からゴルジ体を経て光受容部位に至るロドプシン輸送の経路を明らかにすることができた。これら合成輸送系に加え、更に、視細胞におけるエンドサイトシスの経路についても検討を行った。従来、細胞膜からライソゾームに至るエンドサイトシス経路にはRab5が関与するといわれてきた。そこで、この変異体を用いて光照射後に起こる光受容膜の取り込みを調べたところ、変異体ではエンドサイトシスにより生じる多胞体の数が大きく減少していることが分かった。これに対し、シナプス結合部位で、やはりエンドサイトシスにより起こるシナプス小胞の再形成は、変異体において全く阻害されないことがわかった。この結果により、視細胞内には異なる2つのエンドサイトシス経路が存在することが明らかとなった。ショウジョウバエの視細胞では、青色光照射により、特徴的な感桿膜の崩壊が起こる。形態的にこれと非常によく似た崩壊がRab11を強くかつ継続的に発現させた場合に観察された。この変異体では感桿分体の形態異常も観察されることから、光信号伝達系と受容蛋白質・膜の代謝系のクロストークがこの分子の近傍で起こっている可能性が示唆された。
海水ウラン採取に関する研究

総量約42億トンと計算される海水中の溶存ウランを工業的に採取する技術の確立は、エネルギー政策上極めて重要である。採取法として、ウランを選択的に吸着する固体吸着剤を用いる吸着法が実用性が高い。本研究では、経済的な海水ウラン採取プロセスの確立をめざして、1.吸着速度が大きく、また繰り返し使用に対して耐久性のある吸着剤の製造方法の確立、2.大量の海水との接触に適した中空繊維および粒状繊維吸着剤を用いる接触装置の評価、および3.海流、波などの自然力を利用した吸着剤と海水との接触装置の開発を行った。本研究によって得られた新しい知見、成果は次の点である。1.合成条件を工夫して比表面積の大きいアミドキシム樹脂を合成した。この樹脂はアルカリ処理後、1日当たり100ー200mg/kgーRという高いウラン吸着量を示した。2.イミドジオキシム基の大きな平衡定数、アルカリ処理に伴うアミドキシム基の消失という事実から、優れたウラニル吸着剤として、イミドジオキシム構造を主として与える条件で調製した繊維状吸着剤を用い、一日の吸着で650mg/kgーRのきわめて優れた吸着速度を達成した。3.キャピラリー繊維状アミドキシム樹脂を充填した海流利用吸着装置周辺の流れを数値解析して、実験結果と比較した結果、吸着装置を流れ込みのない構造体として扱ってよいことを示した。さらに、びょう風型吸着装置のサイズとウラン採取量との関係を求めた。4.海流と波力を利用する浮体式ウラン採取システムのコストは、現在開発されている吸着剤の性能(20日間で6g/kg)の10%の回収率において、174千円/kg/yearとなった。5.圧力損失の結果に基づいて循環流動層式吸着装置のスケールアップを検討したところ、黒潮海流を直接利用して運転するとき、接触部槽高は約1ー3mになるという結果を得た。6.海流を直接利用して、吸着剤流動層を流動化し、ウランを吸着する四角錐型吸着装置は三角柱型吸着装置に比べ、どのノズル径でも良好な流動状態が得られ、最大充填率も上回った。
農業サービス事業体が地域農業再編に果たす役割

地域農業再編に果たす農業サービス事業体の役割を文献整理、統計分析、実証研究により明らかにした。第一に、経済のグローバル化に伴う農産物価格の低迷を主因として農業の担い手不足などに示されるような地域農業の空洞化が進行し、地域農業の再編が余儀なくされている状況を明らかにした。そして第二に、最近では農業サービス事業体はそうした地域農業の再編過程で形成されているケースが多いことを明らかにした。直接的には個別経営体での労働力不足対策として農業サービス事業体が組織され、生産過程の一部を請け負うことにより個別経営体を補完する機能を有していることを指摘した。第三に、生産コスト分析を通じて農業サービス事業体が省力化効果とともに低コスト化効果にも一定程度寄与していることを明らかにした。解くに、圃場整備事業と一体化して形成された機械利用組合などの農業サービス事業体にはその効果が顕著にあらわれている。第四に、土地利用型部門での農業サービス事業体の展開を契機として、集約的部門の新たな経営展開や地域作りの動きが作り出される地域が散見されることを確認した。これにより担い手農家の経営基盤がより強化されるとともに、女性・高齢者に新たな就業の場が確保されるなど地域で新たに仕事が創造されていること、そしてそれを通じた地域コミュニティーの活性化などの副産物も生んでいることを明らかにした。これは農業サービス事業体の形成を契機とした農村内部からの内発的発展として評価できる。今後、地域農業再編が余儀なくされる状況の中で、地域の特性に応じた農業サービス事業体が適正に形成されるならば、個別経営体の展開条件も幅をもったものになると思われる。1990年、1995年農業センサス調査結果から農業サービス事業体の動向に関する統計分析を行い、組織形態別、作目別、受託料金収入規模別、受託農家規模別、地域別に農業サービス事業体の展開動向を明らかにした。それによると主要な作目部門において、農業サービス事業体により農作業受託サービスが多様に行われ、各農業事業体での農作業の外部化が相当程度進行している事が明らかとなった。耕種部門では、稲・麦作で農業サービス事業体の利用割合が高く、作業別では乾燥・調製作業の利用割合が高い、ことなどが示された。これにより土地利用型農業の展開にとり、農業サービス事業体が一定の役割を果たしてきている状況が確認された。次いで、熊本県大津町の米麦作型機械利用組合の実態調査結果から農業サービス事業体の展開論理と機能について考察した。それによると、一方での圃場整備の実施とそれにともなう機械・施設の高性能化等という農業生産力の高度化と、他方での農家の階層変動の進行による兼業化や専業層の複合部門への傾斜による米麦作への省力化の要請により、地域ぐるみで農業サービス事業体が展開していることが明らかとなった。これにより土地利用型農業において省力化が進められ家族農業経営が補完されている実態も明らかにされた。こうした農業サービス事業体の展開は低コスト生産体制を進める行政の支援措置に大きく支えられており、地域での低コスト化をも実現している。その意味で、農業サービス事業体が省力化により家族経営を補完する機能とともに低コスト生産体制を誘導する機能も有していることが明らかになった。

第三に、生産コスト分析を通じて農業サービス事業体が省力化効果とともに低コスト化効果にも一定程度寄与していることを明らかにした。特に、圃場整備事業と一体化して形成された機械利用組合などの農業サービス事業体にはその効果が顕著にあらわれている。第四に、土地利用型部門での農業サービス事業体の展開を契機として、集約的部門の新たな経営展開や地域作りの動きが作り出される地域が散見されることを確認した。これにより担い手農家の経営基盤がより強化されるとともに、女性・高齢者に新たな就業の場が確保されるなど地域で新たに仕事が創造されていること、そしてそれを通じた地域コミュニティーの活性化などの副産物も生んでいることを明らかにした。これは農業サービス事業体の形成を契機とした農村内部からの内発的発展として評価できる。今後、地域農業再編が余儀なくされる状況の中で、地域の特性に応じた農業サービス事業体が適正に形成されるならば、個別経営体の展開条件も幅をもったものになると思われる。
スフィンゴシン１リン酸情報伝達系による癌血管新生・血行転移、虚血後血管新生の制御

我々が同定したリゾリン脂質メディエーター、スフィンゴシン-1-リン酸(S1P)受容体S1PR2は、細胞運動を負に制御する最初のG蛋白共役型受容体である。がん細胞に発現するS1PR2は細胞遊走・浸潤の抑制と血行性転移の抑制を媒介する。また、宿主細胞に発現するS1PR2は皮下移植腫瘍の増大と血管新生を抑制する。さらに、宿主S1PR2が癌血行性転移ならびに虚血後血管新生を抑制性に制御することを明らかにした。また、S1P産生酵素(SphK1)はがん進展に関与するとの定説に反し、SphK1トランスジェニックマウスの自然発がん・化学発癌はいずれも同腹野生型と同様であることを見出した。近年、わが国で急増している閉塞性動脈硬化症(末梢動脈疾患peripheral artery disease, PAD)は、下肢末端の虚血による潰瘍・壊疽から下肢切断を余儀なくされる生活習慣病であり、血管内カテーテル治療・血管バイパス手術・骨髄幹細胞治療などが実施されているものの効果は十分ではなく、有効な血管新生療法が期待されている。血漿中に豊富に存在する脂質メディエーターであるスフィンゴシン-1-リン酸(S1P)は、5つのサブタイプから構成されるG蛋白共役型S1P受容体(S1P1RS1P5R)を介して作用し、多彩な生物効果を発揮する。遺伝学的解析から、S1P1Rは胎生期血管形成に必須であること、S1P1R・S1P2R・S1P3Rのトリプル欠損マウスでは胎生期血管形成の異常がS1P1R単独欠損に比しより重篤であることが分かっている。マウス大腿動脈切除後血管新生のモデル実験系を用いた我々のこれまでの研究により、野生型マウスにおけるS1Pの虚血下肢筋肉内局所投与は、対照群に比べ、虚血後血管新生を有意に改善させること、主要なS1P産生酵素(スフィンゴシンキナーゼ1, SphK1)を高発現するトランスジェニックマウスでは虚血後血管新生が有意に促進されることを明らかにしている。本研究では、あるS1P受容体が虚血後血管新生において如何なる役割を演じているかを、当該受容体欠損マウスとその同腹野生型で比較検討した。大腿動脈切除後の血流回復(ドップラー血流解析法)および血管新生(血管内皮マーカー免疫組織染色)は、当該受容体欠損マウスで有意に促進されていることを見出した。主要なスフィンンゴシン-1-リン酸(S1P)産生酵素、スフィンゴシンキナーゼ1(SphK1)は、従来、発がん過程に深く関わっているとされてきた。この仮説を検証するため、SphK1を安定過剰発現するマウス悪性黒色腫B16細胞株を複数系統作成し、in vitroにおける細胞増殖と、in vivo皮下移植モデルにおける腫瘍増大・腫瘍血管新生を検討した。In vitroにおいて、SphK1強発現細胞(SphK活性はコントロール細胞の約25倍)はコントロール細胞に比較して細胞増殖が有意に低下しており、ERK活性化レベル、サイクリンD1発現レベルも低下していた。一方、SphK1活性を欠いたkinase dead強発現細胞はコントロールと差が無かった。SphK1強発現細胞を野生型マウスに皮下移植すると、腫瘍増大・腫瘍血管新生はいずれもコントロール細胞に比較して低下を認め、SphK1発現レベルが高いほど抑制が強かった。S1P2受容体欠損マウスでの検討から、腫瘍細胞が産生するS1Pが、宿主S1P2受容体を介する腫瘍血管新生抑制・腫瘍形成抑制(既報Du et al. Cancer Res 2010)以外のメカニズムによってがん抑制作用を発揮すると考えられた。さらに、宿主細胞の発現するSphK1が腫瘍増大・腫瘍血管新生に及ぼす役割を、SphK1トランスジェニック(Tg)マウスを用いて検討したところ、全身組織にSphK1を強発現するSphK1Tgマウスの腫瘍増大・腫瘍血管新生は同腹野生型マウスと差が無かった。さらにまた、SphK1Tgマウスの悪性リンパ腫の自然発症、寿命ともに、同腹野生型マウスと同等であった。以上から、SphK1が発がんやがんの進展に関わるとする従来の報告とは異なり、がん細胞、宿主細胞のいずれにおいても、SphK1が発がん・がん進展・がん血管新生の促進に関わっているとは言えない。本研究遂行中に、SphK1特異的抑制薬が、がん抑制作用を持たないことが海外から報告された。B16メラノーマ細胞をS1PR2KO/LacZノックインマウスおよび同腹野生型マウスに皮下注射あるいは尾静脈内投与を行い、肺転移と生存を比較した。

S1PR2KO/LacZマウスでは、いずれのモデルにおいても転移巣の数が野生型と比較して有意に多かった。メラノサイトマーカーであるM562の発現で比較すると、前者の実験モデルで約3倍の増加が認められた。肺転移巣の血管新生関連成長因子・受容体・サイトカイン・マトリックスメタロプロテアーゼ等のmRNA発現レベルに大きな差は無かった。S1PR2KO/LacZマウスあるいは同腹野生型マウスの骨髄を野生型マウスに移植後、B16メラノーマ細胞を皮下注射にて投与したところ、S1PR2KO/LacZマウスの骨髄を移植した野生型マウスで転移巣の数の増大と転移巣内の腫瘍血管新生の促進を認めた。血管内皮マーカーCD31の発現もS1PR2KO/LacZマウス肺転移巣で有意に高かった。このことから、骨髄由来細胞のS1PR2が血行性転移を抑制性に制御することが示唆された。さらに、B16メラノーマ細胞以外の腫瘍細胞についても観察されるか否かを、LLC細胞について検討中である。S1PR2KOマウスおよび同腹野生型マウスにおいて大腿動脈切除による血管新生モデルを作成し、血流測定、血管新生の免疫染色による評価により、虚血後血管新生がS1PR2KOマウスにおいて有意に促進されることを見出した。骨髄由来細胞の関与の有無を明らかにするため、S1PR2KOマウスおよび同腹野生型マウスの骨髄を野生型マウスに移植後、大腿動脈切除モデルを作成し、血管新生の比較検討を行った。S1PR2KOマウス骨髄由来細胞は野生型骨髄細胞に比べて虚血部位への動員が増大していることが明らかとなった。虚血後血管新生を抑制性に制御する受容体サブタイプを当該遺伝子欠損動物を用いて同定することが出来た。本年度は宿主のS1P2が、腫瘍原発巣の増大と血管新生の抑制性に制御している(Du, et al. 2010)のみならず、血行性転移を抑制し、しかも骨髄由来白血球系細胞のS1P2が重要な役割を演じていることを明らかにした。また、腫瘍血管新生だけでなく、虚血後血管新生においても、骨髄由来白血球系細胞のS1P2が抑制性に制御していることを見出した。虚血後血管新生の治療戦略として、当該受容体特異的アンタゴニストの効果の有無を明らかにする。今後、S1P2による血管新生抑制の分子メカニズムを2つの実験系で明らかにする。腫瘍組織あるいは虚血組織中への骨髄からの動員と、動員された後に骨髄由来白血球系細胞にS1P2が血管新生関連分子の発現やMMP活性化を制御するか否かを検討する。学会発表の旅費のほかは実験に必要な試薬等消耗品の購入に充てる計画である。学会出張旅費等を除くほとんどすべてを実験試薬などの消耗品に使用する予定である。
エージェントベースモデルによる金融市場の価格変動メカニズムの解明

近年,投資家行動に心理学の成果を取り入れた行動ファイナンス(行動経済学)と呼ばれる分野への関心が学術および実務の分野においても高まっている.行動ファイナンスの示唆する投資家行動は解析的手法では取扱うことが困難な場合が多く,そのようなケースにおける有効な分析手法の一つとしてエージェントベースモデルと呼ばれる手法がある.エージェントベースモデルは,コンピュータサイエンスの分野において進展してきた手法であり,投資家行動などの局所的なルールから価格変動など系全体のマクロな挙動を分析する際の強力な手法として注目されている.本研究では,現実の意思決定の特徴をとりいれた投資家行動が価格変動に与える影響を,エージェントベースモデル(コンピュータ上の金融市場における実験)を通じて分析するものである.このように,伝統的な規範的なモデルから,現実の市場に一歩近づいた条件下での分析は,現実の価格変動メカニズムの解明に貢献するものであり,実務的・社会システム学的にも意義のあるものである.本研究では,はじめに,現実の意思決定の特徴をとりいれた投資家行動が価格変動に与える影響の解明を試みた.とりわけ本研究では.近年関心を集めつつある自信過剰な意思決定が市場において果たす役割に焦点を当て分析を行い,自信過剰な投資家が市場に生き残り続けるメカニズムが存在することなど,金融市場における価格変動メカニズムに関し興味深い知見を見出した.更に,本研究では,当フレームワークを,現実の問題(年金運用)に適用することも試みた.本分析では,年金運用において広く採用されているパッシブ運用に焦点を当て分析を行い,パッシブ運用の有効性を確認すると同時に,パッシブ運用手法が,状況によっては市場に悪影響を及ぼす可能性のあることなど示唆に富んだ知見を見出した.近年,投資家行動に心理学の成果を取り入れた行動ファイナンス(行動経済学)と呼ばれる分野への関心が学術および実務の分野においても高まっている。本研究は,現実の意思決定の特徴をとりいれた投資家行動が金融市場に与える影響を,エージェントベースモデル(コンピュータ上の金融市場における実験)および実証分析を通じて分析するものである.本研究では,はじめに,分析に用いる金融市場シミュレーターの構築を行った.本研究は,研究の理論構築および検証に計算機実験を予定しており,その目的で,サーバシステムー式(金融市場シミュレーター)およびソフトウェア(MATLAB R2006a, S-Plus7 for Windows Enterprise版)を導入し,システムおよび分析環境の構築を行った.当システムにおいて数多くの分析が可能となるが,本年度においては,はじめに,自信過剰な意思決定が金融市場において果たす役割に焦点を当て分析を行った.分析の結果,自信過剰な投資家が,市場においてボトムアップに発生することを見出すこと,自信過剰な投資家が,ファンダメンタルバリューを適切に反映する市場の達成に貢献しうる可能性のあることなど興味深い結論を見出すことができた.更に本研究では,分析対象を拡張し,現実の投資の意思決定において用いられている手法について分析を行った.本分析では,年金運用を行う機関投資家などにおいて広く採用されているパッシブ運用に焦点をあて分析を行った.分析の結果,パッシブ運用の有効性を確認するとともに,パッシブ投資家が極端に多くなる場合においては,ファンダメンタルを反映しない価格付けや市場の安定性の低下などの悪影響が出る可能性のあることなど現実の資産運用手法に対し示唆に富む結論を見出すことができた.近年,投資家行動に心理学の成果を取り入れた行動ファイナンス(行動経済学)と呼ばれる分野への関心が学術および実務の分野においても高まっている.行動ファイナンスの示唆する投資家行動は解析的手法では取扱うことが困難な場合が多く,そのようなケースにおける有効な分析手法の一つとしてエージェントベースモデルと呼ばれる手法がある.エージェントベースモデルは,コンピュータサイエンスの分野において進展してきた手法であり,投資家行動などの局所的なルールから価格変動など系全体のマクロな挙動を分析する際の強力な手法として注目されている.本研究では,現実の意思決定の特徴をとりいれた投資家行動が価格変動に与える影響を,エージェントベースモデル(コンピュータ上の金融市場における実験)を通じて分析するものである.このように,伝統的な規範的なモデルから,現実の市場に一歩近づいた条件下での分析は,現実の価格変動メカニズムの解明に貢献するものであり,実務的・社会システム学的にも意義のあるものである.本研究では,はじめに,現実の意思決定の特徴をとりいれた投資家行動が価格変動に与える影響の解明を試みた.とりわけ本研究では.近年関心を集めつつある自信過剰な意思決定が市場において果たす役割に焦点を当て分析を行い,自信過剰な投資家が市場に生き残り続けるメカニズムが存在することなど,金融市場における価格変動メカニズムに関し興味深い知見を見出した.更に,本研究では,当フレームワークを,現実の問題(年金運用)に適用することも試みた.本分析では,年金運用において広く採用されているパッシブ運用に焦点を当て分析を行い,パッシブ運用の有効性を確認すると同時に,パッシブ運用手法が,状況によっては市場に悪影響を及ぼす可能性のあることなど示唆に富んだ知見を見出した.
野菜の蒸し調理における嗜好特性と栄養成分保持特性の検証

本研究の目的は,野菜の蒸し調理の特性を明らかにするために,1.嗜好特性として野菜を蒸すと甘味が増強し,おいしさが向上するのか,2.栄養成分は保持されるのかを検証することである。2018年度には,1ではカブを試料として実施した。2では蒸し加熱温度の違いがキャベツのビタミンC(アスコルビン酸,AA)量に及ぼす影響を調べた。1.カブを蒸し調理(100°C),電子レンジ加熱,茹で調理し,官能評価と糖量等を測定した。蒸し調理試料は,生と茹で調理よりも甘いと評価された。加熱調理後,試料を破砕して糖量を測定すると,茹で調理では糖量が減少したが,蒸し調理と電子レンジでは生と同等であった。試料を圧縮して滲出する糖量(リリース糖量)を測定すると,蒸し調理及び電子レンジ加熱試料ではリリース糖量が生よりも多く,甘味が増強した要因はリリース糖量の増加によると考えられた。蒸し調理では,甘味とおいしさに相関が認められた。キャベツについても同様の実験を行ったが,加熱後試料糖量の分析結果が安定せず,また,官能評価結果に再現性が認められず再検討を要する。2.キャベツの中葉について100°C及び70°C蒸し調理における加熱温度の相違がAA量に及ぼす影響を検討した。蒸し鍋と電子レンジで蒸し調理した結果,電子レンジ加熱でのAA残存量が最も多く,次いで100°C,70°Cであった。100°C蒸しと70°C蒸しにおけるAA量の経時変化を調べると,10分後の残存率は70°C蒸しで有意に低く,20分でも70°C蒸しの方が低い傾向にあった。蒸し時間を10分にして温度を変えると,AA残存率は100°Cで81.1%,70°Cで59.2%,50°Cで91.2%であり,70°C蒸しの減少量が最も多かった。電子レンジ加熱後に70°C蒸しを行うとAA量の減少が抑制され,電子レンジ加熱で変化した物質が70°C蒸しのAA残存率に影響している可能性が考えられた。キャベツの蒸し調理における加熱温度の違いがビタミンC(アスコルビン酸)量に及ぼす影響については,前年度からの研究を継続して予定通りに分析でき,論文を投稿し,掲載された。蒸し調理における甘味の増強について,カブについてはほぼ実験と分析が終わり,論文投稿準備中である。キャベツについては,官能評価と加熱後試料糖量との対応が明確ではなく,追試が必要である。また,官能評価結果に関わる他の要因については分析ができていない。キャベツに関する検討課題として,次の事項が挙げられる:1.蒸し調理条件の再検討,2.官能評価の項目の再検討と精選,3.リリース糖量を測定するときの圧縮方法官能評価の結果に関連する要因として,咀嚼力を指標に取り入れ,蒸し調理による甘味の増強の要因を検討したい。さらに,他の野菜や蒸し調理温度を検討する。

また,官能評価結果に関わる他の要因については分析ができていない。キャベツに関する検討課題として,次の事項が挙げられる:1.蒸し調理条件の再検討,2.官能評価の項目の再検討と精選,3.リリース糖量を測定するときの圧縮方法官能評価の結果に関連する要因として,咀嚼力を指標に取り入れ,蒸し調理による甘味の増強の要因を検討したい。さらに,他の野菜や蒸し調理温度を検討する。栄養成分の検証を先に実施し,嗜好特性に関する実験を年度途中から実施した。そのため,クリープメーター自動化改造を3月に行い,年度内に納品済みであったが,改造費1,220,832円については翌年度4月に支払った。結果,多くの未使用額が生じているが,支払い済みであり,翌年度実績に計上する。残額約9万円であるが,ほぼ計画通りの執行であると考える。
ABO式血液型遺伝子転写調節機構解明と法医学および医療への応用

真核生物のゲノムには、トポロジカル関連ドメイン(TAD)と呼ばれる三次元構造が存在し、このドメイン内では配列上離れたプロモーターやエンハンサーであっても、近接して相互作用し、遺伝子発現が制御されることや、TADの境界にCCCTC結合因子(CTCF)が結合することが報告されている。また、トポロジカル関連ドメインと関係して、一つの転写活性化領域(エンハンサー)を複数の遺伝子が共有して共同して転写調節がなされることが知られてきた。ABO遺伝子のエンハンサーにおいても同様の機序が存在すると考えられたことから、エンハンサー欠失細胞を作製し、ABO周辺の遺伝子の発現変化について調べてみることとした。その結果、隣接する遺伝子以外にもやや遠くの遺伝子座においても遺伝子発現の変化が見られるものがあった。これはゲノムアノテーションデータによるGENEHANCERが示すデータに矛盾しないものであった。これらの実験結果から考察すると、一つの小さなTAD内における転写調節だけでなく、複数のTADが近接して転写調節を受けたり、小さなTADを内包する、より大きなTADによる転写調節が関与している可能性が考えられることから、より詳細な検討を通して、ABO遺伝子と周囲の遺伝子の転写調節機構について明らかにしていく。関係する遺伝子座には、生理活性と関係する遺伝子も含まれていることから、血液型との関係についても調べていく。ABO遺伝子エンハンサー欠失細胞は作製でき、遺伝子発現変化を調べることができた。また、新しいゲノムアノテーションデータが参照できることから、比較検討が容易に進んだ。ABOエンハンサーを共有する他の遺伝子についてより詳細な検討を加え、血液型との関係について検討する。ABO遺伝子下流16.0-kbには、インシュレーターとして機能すると考えられるABO遺伝子発現に係るトポロジカル関連ドメイン(TAD)を明らかにするために、血球系および上皮系細胞において、+36.0-kb siteおよびプロモーターにCTCFが結合することを証明した。KATOIII、K562細胞等において、shRNAを用いて転写因子CTCFの発現をノックダウンした。ノックダウン細胞とコントロール細胞について、ABO遺伝子発現の変化をqRT-PCRで調べ、ABO遺伝子発現が増加することを確認した。また、CRISPR/Cas9システムを用いたゲノム編集によりK562細胞およびKATOIII細胞において+36.0-kb siteを欠失させ、想定されるTAD構造の形成を阻害した。これらの細胞と野生型の細胞において、ABO遺伝子発現の変化をqRT-PCRおよびRNA-seqで、血液型抗原発現の変化をFCMで調べたところ、ABO遺伝子および周辺の遺伝子発現が大きく変化したことから、+36.0-kb siteはABO遺伝子とその周囲の遺伝子発現に大きな影響を与えていることが分かった。一方、+36.0-kb site以外のクロマチンループに関わる領域について、ゲノム編集による欠失細胞の作製を目指したが、対象となる領域が広く、計画した長さの欠失細胞を作製することが困難であった。しかしながら、対象の領域の部分欠失細胞は作成できたことから、これらを用いて遺伝子発現の変化について調べることとした。+36.0-kb siteを欠失させた細胞について作製し、検討を行うことができたが、その他のインシュレーターについては作製が困難であったためABOエンハンサーを共有する他の遺伝子についてより詳細な検討を加え、血液型との関係について検討する。+36.0-kb siteを欠失させた細胞の他に、クロマチンループに関与すると考えられる領域を欠失させた細胞を作製し、遺伝子発現の変化を調べたい。
脂肪酸の組み合せによる脂肪毒性誘導メカニズムの解明

遊離脂肪酸(FFA: free fatty acid)は脂肪毒性を有していると考えられているが、その効果は鎖長と二重結合の数により異なる。本研究では、FFAの組み合わせによる細胞毒性の変化、がん抑制効果、アミノ酸代謝への影響について解析を行った。その結果、FFAの組み合わせにより、細胞内へのFFAの取り込みが変化することで、脂肪毒性が変化すること、また、新たながん抑制効果を示すFFAの組み合わせの一つを見いだした。さらに新たなFFAの作用機構として、アミノ酸代謝への影響を明らかにした。遊離脂肪酸(FFA: free fatty acid)は脂肪毒性を有していると考えられており、近年FFA濃度変化に加え、FFA組成変化とメタボリックシンドロームとの間に密接な関係があると指摘されているが、その詳細なメカニズムに関する情報はほとんどない。本研究ではin vitroで培養細胞を用いて脂肪毒性の高い組み合せを同定し、in vivoで様々な疾病に伴う血中・組織内FFA組成の変化を調べ、これらを総合的に解析することにより、新たなメタボリックシンドロームの危険因子としての「FFAプロファイル」を明らかにすることを目的とする。様々な培養細胞(HepG2, HT1080, MRC5, B16, Caco2, Ehrlich)に対して、脂肪酸(17種)を単独で11000μMの濃度で作用させ、13日間培養後に生細胞検出試薬(MTT)を加えて、生細胞数を測定した。その結果、細胞の種類により脂肪毒性が異なり、さらにそれぞれの脂肪酸を2種組み合わせることによる細胞毒性の変化について解析したところ、それぞれの細胞に対して細胞毒性のある脂肪酸が1価不飽和脂肪酸(MUFA: monounsaturated fatty acid)により、その毒性効果が抑制されることを見いだした。この結果から、脂肪毒性の強さはFFA組成により変化することが示唆された。今後、in vivoで様々な疾病におけるFFA組成を解析する予定である。様々な培養細胞に対して細胞毒性のある脂肪酸(主に長鎖飽和脂肪酸)が1価不飽和脂肪酸(MUFA: monounsaturated fatty acid)により、その毒性効果が抑制されることを見いだした。in vitroでの脂肪毒性の分子メカニズムを解明するため、MUFAの細胞内への取り込みについて調べたところ、長鎖飽和脂肪酸に比べ、高いことを見いだした。このことから、長鎖飽和脂肪酸の細胞内への取り込みをMUFAが拮抗することで、細胞毒性を抑制する可能性が示唆された。また、メタボリックシンドロームモデルマウスを作製し、in vivoでの脂肪毒性を解析するため、高脂肪食を12週間摂取させたところ、インスリン抵抗性がみられたが、肝障害マーカー(ALT, ASTなど)の血中濃度上昇はみられず、肝臓での細胞毒性はみられなかった。このマウスの様々な組織における細胞毒性、FFA組成について解析中であるが、さらに長期間の高脂肪食摂取が必要である。遊離脂肪酸(FFA: free fatty acid)は脂肪毒性を有していると考えられており、近年FFA濃度変化に加え、FFA組成変化とメタボリックシンドロームとの間に密接な関係があると指摘されているが、その詳細なメカニズムに関する情報がほとんどない。本研究では、FFAの組み合わせによる脂肪毒性の変化とその作用機構について解析した。FFAの脂肪毒性はオレイン酸などの1価の不飽和脂肪酸(MUFA: mono-unsaturatedfatty acid)により低下するが、オレイン酸により他のFFAの細胞内への流入が阻害されること、一方、ラウリン酸などの中鎖脂肪酸(MCFA: medium-chain fatty acid)はFFAの細胞毒性を上昇させるが、ラウリン酸により他のFFAの細胞内への流入が促進されることを見いだした。このことから、脂肪酸の組み合わせによる脂肪毒性の変化は、脂肪毒性の高いFFAの細胞内への流入の変化による可能性が示唆された。さらに、ラウリン酸は多価不飽和脂肪酸(PUFA: poly-unsaturatedfatty acid)との組み合わせにより、がん抑制効果がみられた。また、長鎖脂肪酸(LCFA: long-chain fatty acid)の上昇により、血中インスリン、分岐鎖アミノ酸(BCAA: branched-chain amino acid)の濃度が上昇し、BCAAの代謝が抑制されていること、一方、MCFAであるオクタン酸はBCAA代謝を促進することを見いだした。このことから、肥満・糖尿病でみられる血中インスリン、BCAAの上昇が、LCFAの上昇により引き起こされる可能性が示唆され、FFAの種類によりその効果が異なることを明らかにした。

様々な疾病におけるFFA組成を解析するため、まず、メタボリックシンドロームモデルマウスの作製を行い、高脂肪食摂取により、インスリン抵抗性を誘導させることができたが、肝臓での細胞毒性がみられなかった。他組織での細胞毒性について解析する際、肝臓のように血中マーカーなどで簡便に調べることができないため、解析に時間がかかっており、in vivoでのFFA組成については未解析である。栄養生化学引き続き、in vivoにおけるFFA組成について解析を行うため、長期間の高脂肪食摂取によるメタボリックシンドロームモデルマウスを作製し、細胞毒性が認められたマウスの血中、組織中FFAをLC/MSにより分析する。また、様々なトリグリセライドとヘパリンを併用することで、人為的にマウス体内のFFA組成を変化させ、細胞毒性(特に肝臓)を組織障害マーカー(ALT, ASTなど)の血中濃度により調べ、in vivoで細胞毒性の強い、もしくは抑える脂肪酸組成を明らかにする。本研究では脂肪毒性の高い組み合せを同定することを試みたが、新たに1価不飽和脂肪酸が脂肪毒性を弱め、これが減少することによりその毒性が強くなることが示唆されたが、in vivoでのFFA組成についての解析が未解析である。今後、様々な疾病におけるFFA組成を解析し、脂肪酸による細胞毒性誘導メカニズムの違いと1価不飽和脂肪酸による阻害効果、さらに実験的に体内において1価不飽和脂肪酸を減少することにより、様々な組織での細胞毒性を解析することで、新たなメタボリックシンドロームの危険因子としての「FFAプロファイル」を明らかにすることが期待できる。in vitroでの脂肪毒性の分子メカニズムの解明(1)様々な脂肪酸により細胞を刺激し、一定期間後、細胞破砕液を調製し、mRNAおよびタンパク質を抽出後、次の項目について解析する。[1.細胞死誘導因子]活性酸素種、Ca2+の細胞内濃度変化を特異的蛍光プローブ、Caspaseの活性化、Bax、Badの発現量など。[2.生存シグナル因子]生存シグナルSrcファミリー、PI3k-Akt、MAPキナーゼ経路の活性化など。[3.小胞体ストレス反応因子]小胞体ストレス反応3つの経路、それぞれ上流の因子(IRE1, ATF6, PERK)および下流の因子(XBP-1, ATF4)の活性化、プロセシング、発現量の変化など。[4.炎症反応因子]TLRを介した炎症反応の誘発に関与するNF-kB、JNKの活性化など。[5.脂肪酸組成の変化]細胞破砕液から脂肪酸を抽出し、LC/MSにより分析する。in vivoでの脂肪毒性の解析(1)様々なメタボリックシンドロームモデルマウス(ob/obマウス、DIOマウス)の血中、組織中FFAをLC/MSにより分析する。
トレーサー法によるリグニン前駆物質の輸送と貯蔵に関する研究

樹木リグニン前駆物質であるモノリグノールの供給源としてそのグルコースグルコシドであるコニフェリンやシリンギン等が考えられる。これらの配糖体は樹液中に存在し、リグニン生合成の前駆物質の輸送と貯蔵機能を担っていると考えることができる。本研究ではモノリグノール配糖体の挙動を放射性同位元素トレーサー法により検討した。コブシ樹幹におけるコニフェリン、シリンギンの存在量を高速液体クロマトグラフ法により測定した。師部は、木部よりかなり多量の配糖体を含んでいた。これらの存在比は木部ではコニフェリンの方が高いのに対し、師部側では逆転していた。コブシ木部にコニフェリン-[beta-^<14>C,gamma-^3H,^3H](Gリグニンの前駆物質)を投与し代謝させた。新生リグニンのチオアシドリシス分解生成物を単離し放射活性を測定したところ、^<14>C活性に加え^3H活性が、投与前駆物質とは異なったリグニン構造単位であるS核にも認められた。標識シリンギンを投与した場合、グアイアシル核への転換はなかった。また、コニフェリン-[beta-^<14>C,Glc-^3H]を投与し代謝されたコブシ樹液中のシリンギンにおいて^3H、^<14>Cの放射活性が認められた。しかも、その^3H/^<14>Cの値は投与した前駆物質の値とほぼ一致しており、投与したコニフェリンはグルコースを伴ったままシリンギンへと転換したことを示唆した。以上の結果よりコニフェリンは側鎖末端(gamma位)がアルコールの状態で、しかもグルコースを保持したままメトキシル基が導入されシリンギンとなることが示された。このような経路はいままでに報告されていない。さらにこの経路はメトキシル基の増加する方向へのみ転換し、減少する方向へは転換しないことも示された。本研究の結果、樹液中に多量に存在するモノリグノール配糖体はリグニン前駆物質のプールであるばかりでなく細胞壁へ供給されるモノリグノールの組成を制御する機能を持つことが明らかとなった。
山村住民の森林意識の変化についての研究

高原野菜栽培が村の経済の中心となり、森林に対する経済的依存度の低下した川上村では、森林との実利的な関わりがなくなるなかで、日常生活での森林との関わりやレクリェーションの面や信仰などの面での森林との関わりもしだいになくしてしまった。一方、過疎化に悩みながらも、日常生活においてなお森林と関わりをもっている南相木村民は、林産物を多岐にわたって生産している。南相木村民の森林意識はきわめて具体的であり、生活意識として明白なものであり、森林との関わりは、ただ単に林産物利用の面での関わりだけでなく、自然休養利用の面や、生活環境保全の面にまでおよんでおり、森林を多元的、複合的に活用している。森林は本来多元的な存在であるので、多様な森林との関わりは可能であろう。本研究の結果からみると、森林を木材生産の場として意識している人の多い南相木村では、村民の森林との関わりが林産物生産の面だけでなく、自然休養や環境保全の面にまでおよんで多面的・重複的であり、木材生産をおこないながらも郷土景観を美しく保っているのに対して、森林を木材生産の場として意識している人の少なくなっている川上村では、村民の森林との関わりが少なくなり、単純化してきている。今後、山村に健全な森林を維持していくためには、少なくとも山村居住者には森林を木材生産の場として意識するようになって貰うことが必要条件であると考える。
音環境理解に基づく音響計測環境の活性化支援の仕組みづくりに関する研究

平成30年度は、音環境となる二子玉川商店街に設置したマイクロフォンアレイから取得された環境音を使って、これまでに提案した音を色で表現する可視化手法による音と色の関係を表す色相スケールの提案に成功した。色相スケールが提案できたことにより、本可視化手法を使って音源位置に色を着色する音模様における模様の意味が理解できるようになった。本色相スケールによると赤色系の音模様は低周波数の音が中心の環境音で、赤色系から青色系の音模様になるに従って、高周波数の音が支配的になる環境音となる。二子玉川商店街の方に商店街の音模様を提示したときに、このような音がこの時間に発生するという具体的なことが説明することができ、このとき、二子玉川商店街の方からも「なるほどこの時間帯には示されたようなよく音が発生していますね」、という回答をいただき、音模様が音環境理解から地域活性を考えていくコミュニケーションツールとして利用できることが確認できた。また、本色相スケールは、環境音の分類も行っていると考えられ、色相スケール上に発生した音のヒストグラムを作成すると、音環境の変化に応じたヒストグラムの形状の変化が観測でき、状態変化の遷移条件作成にも本色相スケールが利用できることが分かった。このことは、音で状態の変化が把握できる状態遷モデルの作成へ繋げることができることを意味し、研究を新たな段階へと導いてくれる有益な研究成果を得ることができた。また、もう1つの実証実験場所の軍艦島の音環境では、計測の方法がようやく明らかになった。つまり、軍艦時は無人島で、計測システムの電源は太陽光から供給されるので、日が照っているときに計測を行うようにしないと、時間で計測するタイミングを制御することでは計測できない日を作ってしまうことが分かった。研究期間は終了したが今後も計測を継続し、夜間でも動作可能な計測アルゴリズムの構築を目指す。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成28年度は、新たな音環境となる二子玉川商店街において、計測環境を整備することを主目的としていた。その目的に対して、まず、二子玉川商店街においてどの場所に音センサ(マイクロフォンアレイ)を設置するのかを検討した。検討の結果、個人の商店街の軒先に設置することで商店街の組合の方の合意を得ることができた。また、設置場所に合ったマイクロフォンアレイの作製にも着手した。持ち運び、取り外しが簡単で、コンパクトであること、また、今回の設置場所が屋外であることから、雨風に強い構造にすることなどを想定してマイクロフォンアレイを設計、製作を行った。さらに、二子玉川ライズ(二子玉川商店街とは別の場所、二子玉川駅付近)に既に設置済みのマイクロフォンアレイから得られた音データを用いて、音データ解析から音を可視化できる手法の提案に成功した。提案した手法では、音を色で表現できる可視化手法で、音模様と呼んでいる。音を色に変換する方法として、共感覚と呼ばれる感覚、つまり、甘酸っぱい匂い、黄色い声援など、ある感覚を別の感覚で表現する考え方を利用した。音からどのような色を連想するかの過去に行われている臨床実験で得られている知見を参考にして、音模様を描く手法を考案した。音模様は、通常の二子玉川ライズの音環境の雰囲気を表現することができ、さらに、音環境の変化、つまり、環境音の変化、例えば、風音が多い、イベント音(歌声や音楽)が多いなど、日ごとや一日の中での環境音の変化も可視化が可能であることを確認した。この音模様に関しては学術論文誌に掲載されることになっている。今後は、別の音環境(軍艦島)に音模様を適用して、軍艦島の老朽化した建物のモニタリング、例えば、崩落の過程の調査などに活かしていこうと考えている。音環境計測の準備に関しては、計測機器(マイクロフォンアレイ)の準備に時間がかかり、平成28年度までに設置することができませんでしたが、既に設置済みの二子玉川ライズでのマイクロフォンアレイからの音データの解析により新たな音の可視化手法が提案できたので、全体としては概ね順調に研究が進んでいると考える。平成29年度は音環境となる二子玉川商店街にマイクロフォンアレイを設置し、設置したマイクロフォンアレイにより得られる環境音の解析を主な目的としていた。その目的に対して、まず、マイクロフォンアレイを二子玉川商店街の入り口にあたる個人商店の軒に設置した。このとこにより、二子玉川商店街の入口付近の音環境の解析が行えるようになり、設置したマイクロフォンアレイから得られる環境音で昨年度提案した音模様を使って解析を行った。この解析において、比較のために、二子玉川商店街とは少し離れた二子玉川駅付近の二子玉川ライズの音模様を用いた。その結果、音模様の色模様としては、黄緑色を基調とした似たような色模様を描くことが分かった。つまり、どちらの音環境も日常的な環境音は黄緑色を示すことが明らかとなった。しかしながら、黄緑色を示す音をさらに解析してみると、商店街の方は、車両の往来が多いことから、車両の走行音が日常的な音になっている、一方で、二子玉川ライズは近くに駅があるので、駅を行き交う人の雑踏音が日常的な音となっており、違いがあることも分かった。環境音の可視化、つまり、音模様を用いて、音環境の理解を試みる場合、色の意味も考慮に入れないといけないことを明らかにした。この研究成果は国内学会で発表した。

さらにもう1つの音環境の軍艦島に関して、老朽化した建物のモニタリングに活用できる音の可視化手法を提案した。提案手法においては、マイクロフォンアレイの位置を基準とした音源の上下方向に応じて、色が変化する手法で、建物のどこで、どのような音が発生したのかが3D的に把握できるところに今までにない特徴がある。この成果は論文にまとめ、国際学会に投稿中である。今年度の主な目的であった音環境の理解を音の可視化手法で行うことに関して、異なった音環境の比較により行うことができた。また、その違いに対しても把握することができ、音環境における日常的な環境音に関する知見を得ることができた。最終目的である音環境における日常とは異なったことの「気づき」の把握に向けて研究を進めることができた。また、音環境に合わせた音によるモニタリングの手法も提案することができたので、全体としては概ね順調に研究が進んでいると考える。平成30年度は、音環境となる二子玉川商店街に設置したマイクロフォンアレイから取得された環境音を使って、これまでに提案した音を色で表現する可視化手法による音と色の関係を表す色相スケールの提案に成功した。色相スケールが提案できたことにより、本可視化手法を使って音源位置に色を着色する音模様における模様の意味が理解できるようになった。本色相スケールによると赤色系の音模様は低周波数の音が中心の環境音で、赤色系から青色系の音模様になるに従って、高周波数の音が支配的になる環境音となる。二子玉川商店街の方に商店街の音模様を提示したときに、このような音がこの時間に発生するという具体的なことが説明することができ、このとき、二子玉川商店街の方からも「なるほどこの時間帯には示されたようなよく音が発生していますね」、という回答をいただき、音模様が音環境理解から地域活性を考えていくコミュニケーションツールとして利用できることが確認できた。また、本色相スケールは、環境音の分類も行っていると考えられ、色相スケール上に発生した音のヒストグラムを作成すると、音環境の変化に応じたヒストグラムの形状の変化が観測でき、状態変化の遷移条件作成にも本色相スケールが利用できることが分かった。このことは、音で状態の変化が把握できる状態遷モデルの作成へ繋げることができることを意味し、研究を新たな段階へと導いてくれる有益な研究成果を得ることができた。また、もう1つの実証実験場所の軍艦島の音環境では、計測の方法がようやく明らかになった。つまり、軍艦時は無人島で、計測システムの電源は太陽光から供給されるので、日が照っているときに計測を行うようにしないと、時間で計測するタイミングを制御することでは計測できない日を作ってしまうことが分かった。研究期間は終了したが今後も計測を継続し、夜間でも動作可能な計測アルゴリズムの構築を目指す。平成28年度に作製したマイクロフォンアレイを二子玉川商店街に設置して、二子玉川商店街の音環境の解析を行う。解析結果から、二子玉川商店街と二子玉川ライズの音模様の違いなどを調査し、二子玉川商店街特有の音模様、そこから音環境における「気づき」とは何かを解明していくことを考えている。また、別の音環境(軍艦島)にも音模様を適用し、老朽化した建物のモニタリングを行い、音模様の変化などにより、老朽化した建物の崩落過程を解明していきたいと考えている。音を色で表現する可視化手法を再度見直そうと考えている。