hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
筋ジストロフィーに対する分子標的治療薬の開発

29年度にはCardiotoxinを用いて作成したマウスの傷害骨格筋モデルにおいても、MMP-9の欠損によりOPN遺伝子発現が亢進しており、同時期にマクロファージ遊走ケモカインであるMCP-1の遺伝子発現およびマクロファージの浸潤が増加する一方で、好中球遊走ケモカインであるMIP-2の遺伝子発現および好中球の浸潤は減少し、さらに再生促進作用を有するM2マクロファージの浸潤が増加するとともに、炎症の収束および再生が促進されていることが確認された。傷害骨格筋モデルにおけるMMP-9の細胞浸潤やケモカイン発現への作用に関して、生体内での現象を捉えることができ、次年度はそのメカニズムの解明のための研究を進めていく予定であり、おおむね順調に進展していると判断した。Duchenne型筋ジストロフィー(DMD)患者やそのモデルマウス(mdxマウス)の骨格筋ではMMP-9の発現および活性が亢進している。研究代表者らによるダブルノックアウトマウス(mdx;MMP9-/-マウス)を用いた先行研究では、筋ジストロフィーの骨格筋においてMMP-9は炎症の収束、再生を遅延させることで、組織変性を促進していることが明らかとなり、MMP-9を治療標的とするDMDに対する新規治療の可能性を見出した。しかし、MMP-9の他分子との関係や作用メカニズムについては十分に解明し得ず課題として残った。mdx;MMP9-/-マウスの病初期の骨格筋では、MMP-9の基質であるオステオポンチン(OPN)のmRNA発現がmdxマウスに比し有意に増加しており、mdxマウスの変性骨格筋においてMMP-9は炎症壊死再生に伴うOPNの発現を制御している可能性が高く、筋ジストロフィーの骨格筋におけるOPNの強発現は,筋のリモデリングや再生に必要であると推測された。また、OPNと共通のレセプター:CD44に結合する細胞外マトリックスであるヒアルロン酸も変性骨格筋に多く存在し、MMP-9やOPNとの相互が示唆されたもののそのメカニズムは不明である。変性骨格筋におけるMMP-9のOPN、ヒアルロン酸との相互作用、MMP-9が炎症の収束を促進する作用機序について明らかにするとともに、MMP-9抑制剤の全身投与による筋ジストロフィーの骨格筋変性に対する効果を検討する。1)野生型、mdxマウスおよびmdx;MMP9-/-マウス、さらに野生型およびMMP-9-/-マウスの骨格筋傷害モデルを用いて、変性筋・傷害筋局所でのヒアルロン酸、OPNの代謝動態、MMP-9との相互作用などについて病理および分子生物学的手法を用いて解析する。2) MMP-9抑制剤をmdxマウスに投与し、骨格筋、横隔膜および心筋に対する効果について病理および分子生物学的手法により解析する。マウスの傷害骨格筋組織において、MMP-9欠損により一過性にOPN遺伝子発現が亢進し、同時期にMIP-2遺伝子発現とともに好中球浸潤が軽減し、MCP-1遺伝子発現とともにM2マクロファージの浸潤が増加し、組織の炎症の収束および再生が促進されていることが確認されたことを受け、そのメカニズムの解明のための実験を進めていく予定である。
北太平洋沿岸地域における漁労文化の形成と展開に関する考察

研究実施計画に基づいて、カナダ北西準州ペリ-ベイにおけるカナダイヌイットの民族考古学調査とロシアハバロフスク州での満州・トゥングース語族を対象にして'92年に実施した民族調査のデータを再検討した結果、両地域の生業活動の異同をより鮮明に浮き彫りにすることができた。それは次のようにまとめることができよう。ツンドラ地帯とタイガ地帯のヒトの生存にとって最も重要なのは食料の獲得である。二つの環境はともに食料になりうる埴生は豊かではない。これは形態的な埴生の多寡が人口支持力を決定するものではないことを端的に表している。両環境はいずれも動物相は豊富であり、タイガ地帯では後氷期の初期人類がすでに季節移動する野性トナカイを利用していたことが知られている。この地域では弓・わなの発明と改良に加え、狩猟、漁労、トナカイ飼育によって安定的な生活基盤を築くことができた。トナカイの家畜化に成功したことによって、交通手段を入手し、はじめて広大なシベリアを手中に収めることができた。一方、北米の極北地域では、冬は無風状態であるタイガ気候とは異なり、乾燥と強風が特徴であり、冬の食料の獲得は困難である。カリブ-は冬には樹林限界より南に下り、また、海面が結氷するために水産資源の利用も難しい。そこで秋に遡上するホッキョクイワナなどの漁労資源を計画・集約的に獲得し、その保存がタイガ地帯よりもはるかに重要であった。ゆえに、梁漁法とキャッシュなどの食料貯蔵施設が早くから発達する。B.P.37002800年のプレ・ド-セット文化は、梁とカリブ-・フェンスを北米に初めてもたらした。またマリタイムアーケイック文化から導入された回転式離頭銛の発達と雪の家の出現によって、中部極北圈では冬期における唯一の食料であるフイリアザラシを捕獲するための海氷上狩猟技術をB.P.2500年(ド-セット文化期)まで確立する。
高解像度エピトープマッピングを駆使した分子標的薬の創成：眼内線維化の新規治療戦略

滲出型加齢黄斑変性は、脈絡膜血管から発生する異常血管新生によって網膜が障害される病気で、視力低下の一因として網膜下線維瘢痕が考えられている。しかし、線維瘢痕の発生機序は不明であり、有効な治療法が存在しない。申請者らは、脈絡膜血管新生の発生機序にheparin-bindingepidermal growthfactor-like growthfactor (HB-EGF)が関与していることをすでに見出しており、本研究において眼内線維化瘢痕形成に対するHB-EGFの関与を解明し、独自開発した抗HB-EGF抗体の線維化瘢痕への作用を詳細に検討する。
大気環境暴露によるSiC繊維のナノ構造変化とその強度に及ぼす影響の解明

SiC/SiC複合材の強化繊維として最も実用化が期待されているTyranno-SAについて1873Kまでの高温大気暴露を施し,力学試験・組織観察・X線回折実験および集束イオンビーム導入ノッチを用いた新規破壊靭性評価試験により,繊維劣化メカニズムの解明を試みた.一方で新規靭性評価法を他の物質・構造を待つ繊維系(85Al_2O_3-15SiO_2,α-Al_2O_3)に適用し,繊維構造と靭性の関係を調べた.主な結果は以下のとおりである.非晶質SiC繊維で靭性の低下が認められた1773Kにおいて,結晶質SiC繊維では靭性が低下せず,この繊維の高温大気暴露による劣化は,酸化によるボイド形成のみが原因であることが明らかとなった.したがってボイドの形成原因である粒界三重点の余剰炭素をなくす,酸化しない物質に置き換えるといった繊維作製プロセスの改良により,想定実用温度(1673K)より高温である1773Kにおいても強度劣化の起こらない繊維が得られることがわかった.一方で,多結晶および非晶質相を含む2種類のアルミナ繊維についても同評価を行った結果,前者ではアルミナ結晶粒に存在するボイドのためにバルクアルミナよりも低靭性となり,後者では非晶質SiC繊維と同様の靭性を示すことが初めて評価された.これらの結果から,高靭性かつ高温大気暴露後も高強度な繊維とは,非晶質相を含まない多結晶体であり,繊維中にボイドが存在せず,高温大気暴露により粒界偏折物が酸化されずに残る繊維であることが明らかとなった.現状のSiC/SiC複合材料の改良動向は,繊維酸化を防ぐためのマトリックス緻密化,複合材酸化を防ぐための耐環境コーティング技術の開発等であるが,本研究で得られた結果は,繊維作製プロセスの改良によっても高温大気暴露によって劣化しないSiC/SiC複合材を実現しうることを示す工業的にも価値の高いものである.SiC/SiC複合材の強化繊維として現在最も実用化が期待されているTyranno-SA(結晶質)およびZMI(非晶質)線維について1873Kまでの高温大気暴露を施し,力学試験・組織観察・X線回折実験および集束イオンビーム導入ノッチを用いた新規破壊じん性評価試験により,繊維劣化メカニズムの解明を試みた.主な結果は以下のとおりである.非晶質繊維においては表面の酸化膜き裂からの進展および酸化膜形成に伴う表面形状の乱れ,欠陥形成が劣化の原因であり,1773Kより高温での大気暴露ではβ-SiC結晶子の粗大化に起因するじん性の低下がさらに強度を下げることを明らかにした(Materials Transactions, Vol.48 [2] pp.111-116(2007)).特に結晶子の粗大化と破壊じん性の低下を定量的に関連付けられたことは大きな成果である.一方で結晶質繊維においては高温大気暴露による酸化過程において繊維表面にボイドが形成される.このボイドは作製過程でβ-SiC結晶粒の粒界三重点に残存してしまう余剰炭素の優先酸化が原因であり,より高温での大気暴露によりその数が,より長時間での暴露によりそのサイズが増大することを定量的に明らかとした.また,形成酸化膜の有無に依らず強度が低下すること,および得られた破壊じん性から,これらボイドが負荷応力下で連結し,臨界に達した時点で繊維を破壊するというメカニズムを示した.以上のように実用高温環境下において結晶質繊維が非晶質繊維より高強度である原因は,結晶質繊維の破壊じん性および弾性率が非晶質繊維よりも高いために酸化膜き裂の影響がより高応力で現れ,両者で破壊のメカニズムが異なることであることを明らかにした.これらは,重要な基礎的知見である.SiC/SiC複合材の強化繊維として最も実用化が期待されているTyranno-SAについて1873Kまでの高温大気暴露を施し,力学試験・組織観察・X線回折実験および集束イオンビーム導入ノッチを用いた新規破壊靭性評価試験により,繊維劣化メカニズムの解明を試みた.一方で新規靭性評価法を他の物質・構造を待つ繊維系(85Al_2O_3-15SiO_2,α-Al_2O_3)に適用し,繊維構造と靭性の関係を調べた.主な結果は以下のとおりである.非晶質SiC繊維で靭性の低下が認められた1773Kにおいて,結晶質SiC繊維では靭性が低下せず,この繊維の高温大気暴露による劣化は,酸化によるボイド形成のみが原因であることが明らかとなった.したがってボイドの形成原因である粒界三重点の余剰炭素をなくす,酸化しない物質に置き換えるといった繊維作製プロセスの改良により,想定実用温度(1673K)より高温である1773Kにおいても強度劣化の起こらない繊維が得られることがわかった.一方で,多結晶および非晶質相を含む2種類のアルミナ繊維についても同評価を行った結果,前者ではアルミナ結晶粒に存在するボイドのためにバルクアルミナよりも低靭性となり,後者では非晶質SiC繊維と同様の靭性を示すことが初めて評価された.

これらの結果から,高靭性かつ高温大気暴露後も高強度な繊維とは,非晶質相を含まない多結晶体であり,繊維中にボイドが存在せず,高温大気暴露により粒界偏折物が酸化されずに残る繊維であることが明らかとなった.現状のSiC/SiC複合材料の改良動向は,繊維酸化を防ぐためのマトリックス緻密化,複合材酸化を防ぐための耐環境コーティング技術の開発等であるが,本研究で得られた結果は,繊維作製プロセスの改良によっても高温大気暴露によって劣化しないSiC/SiC複合材を実現しうることを示す工業的にも価値の高いものである.
HESSI、「ようこう」、野辺山電波ヘリオグラフによる太陽フレア粒子加速の研究

本研究は太陽フレアに伴う粒子加速機構を,2002年2月打ち上げの(Reuven Ramaty)High Energy Solar Spectroscopic Imager(RHESSI)衛星によるX線・ガンマ線撮像,我が国の「ようこう」衛星による硬・軟両X線撮像、野辺山電波ヘリオグラフによるマイクロ波電波撮像を詳細に比較することにより解明することを目的としている。この目的を達成するため、(1)最大エントロピー法(MEM)によるRHESSI画像合成ソフトウェアの作成、同ソフトウェアによる合成画像の画質評価、「ようこう」フレアカタログの出版等の研究準備作業を行ったうえで,(2)「ようこう」,野辺山電波ヘリオグラフ,及び各地の太陽フレア可視光観測を総合しての太陽フレア粒子加速の観測的研究,(3)軟X線フレアループの上空のコロナ中に出現する硬X線源に着目した粒子加速機構・放射機構の理論的研究、を進めた。また、今後の研究進展を見据え,開発中のSOLAR-B衛星搭載次世代スペースX線望遠鏡の性能評価試験を実施した。主要な理学成果は以下のとおりである。1.「ようこう」衛星の科学成果をまとめたレビュー論文を発表した。2.太陽フレア時に彩層中に対をなして現れる硬X線放射源が磁気中性線に対してどのような移動運動を示すかを統計的に調べ、コロナ中での磁気リコネクションの3次元的なモデルを構築した。3.また、コロナ中の硬X線源の生成機構として、収縮しつつある磁気ループ中でのベータトロン加速による高エネルギー電子の再加速及び捕捉によるという仮説を提唱する論文を発表した。本研究は太陽フレアに伴う粒子加速機構を,2002年2月打ち上げの米国のReuven Ramaty High Energy Solar Specroscopic Imager (RHESSI)衛星によるX線・ガンマ線撮像,我が国の「ようこう」衛星によるX線撮像、野辺山電波ヘリオグラフによるマイクロ波電波撮像を詳細に比較することで,解明することを目的とする。3ヵ年計画の初年度である平成14年度には,(1)打ち上げ直後のRHESSI衛星の装置較正と画像合成ソフトウェアの作成・改良(米国側研究者との共同作業),(2)RHESSI画像の画質の検定,(3)1991年10月から10年有余にわたった「ようこう」フレア観測の集大成としてのフレア画像カタログの出版,(4)野辺山電波ヘリオグラフのフレア観測データの整理,(5)研究テーマの絞り込み,等を進めた。到達点は以下のとおり。1)「ようこう」硬X線画像合成プログラムをベースとした最大エントロピー法(MEM)によるRHESSI画像合成プログラムを完成したほか、米国側が開発したその他の画像合成ソフトウェアを宇宙研等に移植した。2)MEMによるRHESSI画像の画質評価を開始している。近々結果が得られる見込みである。3)3112個のフレア(内,1291個のフレアについては画像付き)を集めた「ようこう」フレアカタログを出版・配布した。インタネットを通じたデータ配布も近々開始できる見込みとなった。4)米国側の研究者のもとに若手の研究者を派遣(他の財源による)し,研究テーマを絞り込みつつある。本研究は太陽フレアに伴う粒子加速機構を,2002年2月打ち上げの米国のReuven Ramaty High Energy Solar Spectroscopic Imager(RHESSI)衛星によるX線・ガンマ線撮像,我が国の「ようこう」衛星による硬・軟両X線撮像、.野辺山電波ヘリオグラフによるマイクロ波電波撮像を詳細に比較することにより解明することを目的としている。

平成15年度には,前年度の到達点(最大エントロピー法(MEM)によるRHESSI画像合成ソフトウェアの作成、「ようこう」フレアレアカタログの出版、等)を踏まえて,(1)太陽フレア自身を用いてRHESSIの画像合成性能を評価するとともに,(2)「ようこう」及び野辺山電波ヘリオグラフによる太陽フレア粒子加速の観測的研究,(3)軟X線フレアループの上空のコロナ中に出現する硬X線源に着目した粒子加速機構・放射機構の理論的研究,を進めた。主要な成果は以下のとおり。1.RHESSI画像合成性能の評価:RHESSIのモジュレーションパターンは比較的よく較正されており,十分な検出光子数を時間積分で確保することなどに留意することで,一定の画質が保障されうることを明らかにした。2.太陽フレア時にコロナ中に現れる硬X線放射源が数10km/sの速度で上昇運動することを見出した。この上昇速度はフレアの2次元リコネクションモデルの予測値より小さく,3次元的なモデルの構築が急がれる。3.このコロナ中の硬X線源の生成機構として,収縮しつつある磁気ループ中でのベータトロン加速による高エネルギー電子の再加速及び捕捉によるという仮説を提唱した。本研究は太陽フレアに伴う粒子加速機構を,2002年2月打ち上げの米国のReuven Ramaty High Energy Solar Spectroscopic Imager(RHESSI)衛星によるX線・ガンマ線撮像,我が国の「ようこう」衛星による硬・軟両X線撮像、野辺山電波ヘリオグラフによるマイクロ波電波撮像を詳細に比較することにより解明することを目的としている。平成16年度には,前年度までの到達点(最大エントロピー法(MEM)によるRHESSI画像合成ソフトウェアの作成、同ソフトウェアによる合成画像の画質評価、「ようこう」フレアカタログの出版、等)を踏まえて,(1)「ようこう」、野辺山電波ヘリオグラフ、及び各地の太陽フレア可視光観測を総合しての太陽フレア粒子加速の観測的研究、(2)軟X線フレアループの上空のコロナ中に出現する硬X線源に着目した粒子加速機構・放射機構の理論的研究、を進めた。また、開発中のSOLAR-B衛星搭載次世代スペースX線望遠鏡の性能評価試験を実施した。1.「ようこう」衛星の科学成果をまとめたレビュー論文を発表した。2.太陽フレア時に彩層中に対をなして現れる硬X線放射源が磁気中性線に対してどのような移動運動を示すかを統計的に調べ、コロナ中での磁気リコネクションの3次元的なモデルを構築した。3.また、コロナ中の硬X線源の生成機構として、収縮しつつある磁気ループ中でのベータトロン加速による高エネルギー電子の再加速及び捕捉によるという仮説を提唱する論文を発表した。
数値シミュレーションに基づいた誘発地震の発生メカニズムの研究

剪断応力依存性を表すパラメータcを導入したNagata則(Nagata et al., 2012)に, Linker & Dieterich (1992)が導入した,法線応力依存性を表すパラメータを組み込んだRSF則に基づいて地震発生トリガーについて数値シミュレーションを行なった.それまでは円形アスペリティを仮定し剪断応力変動のみを考えていたが,今年度は,剪断および法線応力の両者について,静的および動的な擾乱を与え,time to instability(擾乱を与えてから地震が発生するまでの時間)を求めた.動的応力変動と静的応力変動についてはこれまで知られているCFFの値が同じであってもtime to instabilityは異なっており,CFFの大きさでトリガー効果を比較することはできない.そこで,動的応力変動が生じたとき,それと等価なトリガー効果を及ぼす静的なCFFeqの評価式を求め,CFFeqにより静的変動の場合と比較したトリガー効果を見積ることができることを示した.CFFeqは変動の時間積分を含む関数となっているため,トリガー効果は周波数依存性はほとんどないと推定されるが,そのことは数値シミュレーションによっても確認された.Yoshida(2018)では,剪断応力の動的および静的変動が地震をトリガーする効果について論じたが,実際の地震における地震トリガー効果を見積もるためには法線応力の影響も取り入れる必要があった.「研究実績の概要」に記載したようにH30年度に達成できたため,おおむね順調に進展しているといえる.Maeda (研究協力者) et al. (2017)では,粘弾性,複雑な地形形状,不均質速度構造の仮定のもと,任意の震源モデルからの波動(変位場)を安定に計算する最新鋭の数値計算技法が盛り込まれていたが,H30年度末に,変位場だけでなく,応力場も計算できるように改良された.そのことにより,本研究に適用できるようになった.実際の地震が発生した場合について,トリガー効果を計算する準備が整った.今年度は,南海トラフから沈み込むプレートの境界で発生した地震が,周囲の地震発生域に及ぼす静的および動的な影響を見積もる.剪断応力依存性を表すパラメータcを導入したNagata則(Nagata et al., 2012)に, Linker & Dieterich (1992)が導入した,法線応力依存性を表すパラメータを組み込んだRSF則に基づいて地震発生トリガーについて数値シミュレーションを行なった.それまでは円形アスペリティを仮定し剪断応力変動のみを考えていたが,今年度は,剪断および法線応力の両者について,静的および動的な擾乱を与え,time to instability(擾乱を与えてから地震が発生するまでの時間)を求めた.動的応力変動と静的応力変動についてはこれまで知られているCFFの値が同じであってもtime to instabilityは異なっており,CFFの大きさでトリガー効果を比較することはできない.そこで,動的応力変動が生じたとき,それと等価なトリガー効果を及ぼす静的なCFFeqの評価式を求め,CFFeqにより静的変動の場合と比較したトリガー効果を見積ることができることを示した.CFFeqは変動の時間積分を含む関数となっているため,トリガー効果は周波数依存性はほとんどないと推定されるが,そのことは数値シミュレーションによっても確認された.Yoshida(2018)では,剪断応力の動的および静的変動が地震をトリガーする効果について論じたが,実際の地震における地震トリガー効果を見積もるためには法線応力の影響も取り入れる必要があった.「研究実績の概要」に記載したようにH30年度に達成できたため,おおむね順調に進展しているといえる.Maeda (研究協力者) et al. (2017)では,粘弾性,複雑な地形形状,不均質速度構造の仮定のもと,任意の震源モデルからの波動(変位場)を安定に計算する最新鋭の数値計算技法が盛り込まれていたが,H30年度末に,変位場だけでなく,応力場も計算できるように改良された.そのことにより,本研究に適用できるようになった.実際の地震が発生した場合について,トリガー効果を計算する準備が整った.今年度は,南海トラフから沈み込むプレートの境界で発生した地震が,周囲の地震発生域に及ぼす静的および動的な影響を見積もる.
脊髄損傷治療におけるガンマナイフの有効性の検討

中枢神経系細胞へのガンマナイフ照射の影響を追求し、神経、特に脊髄損傷における神経再生を促進させる可能性を追求してきた。研究の進展は(1)小動物への安定したガンマナイフ照射の確立。MRIを用いた照射を行なうための特殊な素材でつくられたラット用脳固定装置の使用と、MRIによる画像を使った照射位置決定方法の確立(Ref.1&2)。(2)片側線条体へのガンマナイフ照射後のDNA microarray解析法による照射側と対側の比較により、dopamine receptor (D2),adenosine receptor (A2)の発現量の増加が診られ、この変化に伴う行動の変化も観察された。全ての受容体がガンマナイフの影響を一様に受ける訳ではないことが確認された。(3)apopotosisに関する因子は、ガンマナイフ照射後2週間では変化が無い事が確認された。(4)体性神経損傷によるアロディニアにガンマナイフを照射すると、行動上のアロディニアからの回復が促進されることが観察された。ガンマナイフ照射が誘発する脊髄におけるmicroglia活性、BDNFの変化を検討中である。(5)さらに、中枢神経系へ照射したガンマナイフは、サイトカイン系、Tumor necrotic factor、インターロイキンの発現量を減少させることが、microarray解析により示唆された。以上の得られた知見より、脊髄損傷時の脊髄再生に、ガンマナイフが炎症性の反応を抑制し、神経伝達物質受容体のup-regulationを促進することで、関与する可能性を提案した。中枢神経機能に与えるgamma knifeの影響は、間接的に測定されているものの細胞レベルでの解析は行われていない。今回は、神経損傷回復過程に関与する分子の発現レベルがgamma knife照射後にどのような変化が生じるのか、その影響を線条体において解析を行った。線条体を今回選択した理由は、ラットの線条体のサイズが現在の最小gamma knife照射4mmのコリメータに一致するためである。さらに、小実験動物への照射を正確に行うためのMRI計測可能な特殊なフレームの使用条件を確定した。
単為生殖をするオガサワラヤモリの遺伝的・生態的クローン間変異

小笠原諸島の父島で、オガサワラヤモリのクローンAを80個体、クローンCを62個体、および有性生殖種であるホオグロヤモリを116個体、無作為に島全体から捕獲した。その後、父島にある小笠原研究施設にてランダムに組み合わせたペアを実験観察用ケージに入れ、一か所の穴から継続的に餌を与えることによって、餌をめぐる闘争行動および採餌行動をビデオカメラで録画し、観察した。観察結果は勝敗表としてまとめ、各々の間の行動パターンの違いや優劣関係について検討した。各々の捕獲地点を過去の捕獲データと合わせて解析すると、ホオグロヤモリとオガサワラヤモリのクローンAは人家等の人工的環境に多く、クローンCは森林内に多く分布することがわかった。また、行動観察の結果から、クローンAはクローンA、C、ホオグロヤモリいずれに対しても威嚇、攻撃し、餌を取り合うのに対し、クローンCはいずれに対しても攻撃を仕掛けることはなく、闘争行動はほとんど観察されなかった。これらの結果から、クローン間およびホオグロヤモリとの間の餌をめぐる闘争によって微生息場所が分かれていると考えられた。日本中のオガサワラヤモリの系統関係を調べるため、2012年2017年に小笠原諸島、大東諸島、沖縄本島、八重山諸島の全18島から採集されたオガサワラヤモリについて、ミトコンドリアDNA解析を行った。その結果、4ハプロタイプ(AD)が検出され、各島のハプロタイプ数は、小笠原諸島で2タイプ(A、C)、大東諸島に2タイプ(A、B)、沖縄本島に1タイプ(A)、八重山諸島に3タイプ(A、B、D)という結果となった。大東諸島のクローンは、マイクロサテライトDNA解析で12クローン識別できたのに対し、ミトコンドリアDNA解析では2クローンしか識別されなかった。このことから、小笠原諸島、琉球列島に比べ、より最近分化したものであると考えられた。29年度が最終年度であるため、記入しない。小笠原諸島の父島で、単為生殖種であるオガサワラヤモリのクローンA、クローンC、および有性生殖種であるホオグロヤモリを、無作為に島全体から捕獲した。その後、ランダムに組み合わせたペアを実験ケージに入れ、一か所の穴から継続的に餌を与えることによって、餌をめぐる闘争行動をビデオカメラで録画、観察し、各々の間の行動パターンの違いや優劣関係について検討した。また、行動観察の結果から、クローンAはクローンA、C、ホオグロヤモリいずれに対しても攻撃し、餌を取り合うのに対し、クローンCはいずれに対しても攻撃を仕掛けることはなく、闘争行動はほとんど観察されなかった。これに加え、日本中のオガサワラヤモリの系統関係を調べるため、2012年2016年に小笠原諸島の10島、大東諸島の2島、沖縄本島、八重山諸島の5島の全18島から採集されたオガサワラヤモリについて、ミトコンドリアDNA解析を行った。平成28年度には、小笠原諸島および琉球列島の島々に行き、オガサワラヤモリのDNA解析用サンプルを十分な数採取し、マイクロサテライト解析およびミトコンドリアDNAシーケンスから、各島のクローンの多様性とそれぞれの系統関係について明らかにした。それに加え、小笠原諸島にてオガサワラヤモリのクローン間の闘争行動を飼育下で観察し、クローン間の行動パターンの違いや、優劣関係についても明らかにした。また、定点カメラを小笠原諸島の複数の植物種の花を対象にセットし、インターバル撮影を行うことで、クローン間の訪花頻度の比較や採餌行動の観察を行い、多くの興味深い結果が得られた。よって期待通り研究が進展したと言える。

日本中のオガサワラヤモリの系統関係を調べるため、2012年2017年に小笠原諸島、大東諸島、沖縄本島、八重山諸島の全18島から採集されたオガサワラヤモリについて、ミトコンドリアDNA解析を行った。その結果、4ハプロタイプ(AD)が検出され、各島のハプロタイプ数は、小笠原諸島で2タイプ(A、C)、大東諸島に2タイプ(A、B)、沖縄本島に1タイプ(A)、八重山諸島に3タイプ(A、B、D)という結果となった。大東諸島のクローンは、マイクロサテライトDNA解析で12クローン識別できたのに対し、ミトコンドリアDNA解析では2クローンしか識別されなかった。このことから、小笠原諸島、琉球列島に比べ、より最近分化したものであると考えられた。未調査の島々(座間味島、宮古島等)でオガサワラヤモリの採集を行い、各種DNA解析からクローンの同定と、その系統関係について推定する。また、これまで行ってきたクローン間の闘争行動の観察を継続して行い、クローン間の優劣関係や行動特性の違いについてより詳細に検討し、クローン間のニッチ分化と関連付けて考察する。得られた結果は国際生態学会(INTECOL)で発表するとともに、学術論文として投稿する。29年度が最終年度であるため、記入しない。
多孔性配位高分子による外場応答型人工超格子の創成

多孔性配位高分子(PCP):Fe(L)[M(CN)4] (L;配位子, M = Ni, Pd, Pt )は温度に応答して低スピン(LS)状態、高スピン(HS)状態(反磁性:S = 0と常磁性:S = 2)間のスピン転移を示すスピンクロスオーバー錯体である。近年、このスピン転移は光、分子の吸着、圧力などでも誘起されることが明らかとなり、こうした特性はメモリー材料やセンサーとしての応用が期待されている。本研究では、一層ごとの積層に優れたLayer-by-Layer法を用いることで、配位子を一層おきに変化させた人工超格子:Fe(L, L')[M(CN)4]ナノ薄膜(PCP-ASL)を作製し、その温度変化やゲスト分子の吸脱着に対するスピン状態の応答性を評価する。様々なPCP-ASLについて外場応答性の知見を得ることで、機能性PCP-ASLの設計指針を創出することを目指している。本年度は様々な配位子を組み合わせてPCP-ASLの作製を試みているが、現在のところ超格子構造は得られていない。一方でFe(pyrazine)[M(CN)4] (M = Ni, Pt)をヘテロ接合することで歪みを導入し、配位子場を制御することでスピン転移温度を80 K程度上昇させることに成功している。また、こうした成果について広く外部発表(第9回分子科学討論会、錯体化学会第65回討論会、日本化学会第96春季年会)も行なっている。さらに、錯体化学会第65回討論会では学生講演賞を受賞するなどの高い評価を受けている。加えて当該年度では論文発表にも尽力し、Inorganic ChemistryとChemical Communicationsに第一著者として自ら執筆しまとめあげた論文が掲載された。27年度が最終年度であるため、記入しない。多孔性配位高分子: Fe(L)[M(CN)_4] (L ;配位子, M=Ni, Pd, Pt)は温度に応答して低スピン(LS)状態、高スピン(HS)状態(反磁性: S=0と常磁性: S=2)間のスピン転移を示すスピンクロスオーバー錯体である。近年、このスピン転移は光、分子吸着、圧力などでも誘起されることが明らかとなり、こうした特性はメモリー材料やセンサーとしての応用が期待されている。外部刺激に対する応答性を調節する方法としては金属種・配位子を置換する方法が考えられ、この方法をナノ薄膜化の手法と合わせれば配位子場を精密制御することで応答性の調節が可能1になると予想される。本研究では、一層ごとの積層に優れたLayer-by-Layer法を用いることで、配位子を一層おきに変化させた人工超格子: Fe(L, L')[M(CN)_4]ナノ薄膜(PCP-ASL)を作製し、その温度変化やゲスト分子の吸脱着1に対するスピン状態の応答性を評価する。本年度は4,4'-azopyridineや4、4'-bipyridineなどの配位子を用いてFe(L)[M(CN)_4]ナノ薄膜を作製し、結晶配向性の評価を行ったところ、X線回折測定の結果から結晶性の膜が得られたことが明らかとなっている。また、これらの配位子を組み合わせてPCP-ASLの作製を試みているが、現在のところ超格子構造は得られておらず作製条件についてさらに検討中である。一方で、pyrazineを用いた結晶配向ナノ薄膜1について吸着挙動の検討も行った。その結果、バルクでベンゼンに対して吸着を示すのに対して、結晶配向ナノ薄膜では吸着を示さないことが明らかとなった。現在のところ、この差異は細孔の配向に起因するものと推定している。多孔性配位高分子:Fe(L)[M(CN)4] (L;配位子, M = Ni, Pd, Pt )は温度に応答して低スピン(LS)状態、高スピン(HS)状態(反磁性:S = 0と常磁性:S = 2)間のスピン転移を示すスピンクロスオーバー錯体である。本年度はpyrazine, 4,4'-bipyridine, 4,4'-azopyridine, pryridineなどの様々な配位子を組み合わせてPCP-ASLの作製を試みているが、現在のところ超格子構造は得られておらず作製条件についてさらに検討中である。一方で、Fe(pz)[Ni(CN)4] (pz = pyrazine)層の上にFe(pz)[Pt(CN)4]を積層しヘテロ接合膜を作製した。X線回折測定の結果から膜は高い結晶配向性を有しているだけでなく、Fe(pz)[Pt(CN)

4]層が縮小していることが示唆された。この膜について温度可変ラマン測定を行い、スピン状態の変化に鋭敏な振動モードについてモニターすることでスピン状態の温度依存性について検討したところ、スピン転移温度の変化が明らかとなった。さらに、4,4'-bipyridineを用いることで新規のナノ薄膜: Fe(pz)[M(CN)4] (M = Ni, Pd, Pt)を作製し高い結晶配向性を有していることをX線回折測定から明らかにし、in-situ XRD測定からガス吸着挙動の観測にも成功している。多孔性配位高分子(PCP):Fe(L)[M(CN)4] (L;配位子, M = Ni, Pd, Pt )は温度に応答して低スピン(LS)状態、高スピン(HS)状態(反磁性:S = 0と常磁性:S = 2)間のスピン転移を示すスピンクロスオーバー錯体である。近年、このスピン転移は光、分子の吸着、圧力などでも誘起されることが明らかとなり、こうした特性はメモリー材料やセンサーとしての応用が期待されている。本研究では、一層ごとの積層に優れたLayer-by-Layer法を用いることで、配位子を一層おきに変化させた人工超格子:Fe(L, L')[M(CN)4]ナノ薄膜(PCP-ASL)を作製し、その温度変化やゲスト分子の吸脱着に対するスピン状態の応答性を評価する。様々なPCP-ASLについて外場応答性の知見を得ることで、機能性PCP-ASLの設計指針を創出することを目指している。本年度は様々な配位子を組み合わせてPCP-ASLの作製を試みているが、現在のところ超格子構造は得られていない。一方でFe(pyrazine)[M(CN)4] (M = Ni, Pt)をヘテロ接合することで歪みを導入し、配位子場を制御することでスピン転移温度を80 K程度上昇させることに成功している。また、こうした成果について広く外部発表(第9回分子科学討論会、錯体化学会第65回討論会、日本化学会第96春季年会)も行なっている。さらに、錯体化学会第65回討論会では学生講演賞を受賞するなどの高い評価を受けている。加えて当該年度では論文発表にも尽力し、Inorganic ChemistryとChemical Communicationsに第一著者として自ら執筆しまとめあげた論文が掲載された。当該年度においては、様々な配位子を用いてナノ薄膜の作製を行い、これらの配位子を組み合わせて人工超格子の作製を試みたが、現在のところ超格子構造は得られておらず作製条件についてさらに検討中である。一方で、Fe(pz)[Ni(CN)4] (pz = pyrazine)層の上にFe(pz)[Pt(CN)4]を積層しヘテロ接合膜を作製し、スピン転移温度の変化を観測することに成功している。これらの成果については広く外部発表(日本化学会年会、ICSM2014、錯体化学討論会、MOF2014)を行なっている。27年度が最終年度であるため、記入しない。平成27年度は他の配位子を含め、人工超格子の作製、スピン状態の評価を目標とする。また、ヘテロ接合膜についての実験結果を論文に執筆することを目標とする。
超伝導固有ジョセフソン接合によるテラヘルツ波の発振と応用

高温超伝導体は超伝導を担う平面的に配列したCuO_2層が積層した結晶構造を持ち、面間は超伝導の結合が弱く、原子レベルで高密度に積層した多重ジョセフソン接合系を形成している。高品質単結晶Bi_2Sr_2CaCu_2O^(8+δ)を育成し、CuO_2面に垂直に直流電流を流すことにより、強力で連続かつコヒーレントなテラヘルツ帯の電磁波を発生することに成功した。これはレーザー発振と同等であり、今後、基礎研究はもとより医療診断、セキュリティなど幅広い応用が期待される。平成18年度は本研究の初年度であるが、本研究課題の中心テーマであるTHz発振の検出のための新しい装置開発に必要な準備研究と、それに基づいた装置の設計、およびテストを行い、装置のデザインを行った。単結晶Bi_2Sr2CaCu2O_8+8を微細加工したメゾスコピック超伝導体のFiske共鳴の実験を、試料のサイズを変え、測定した。その結果、試料サイズがジョセフソン長λ_J0.5μm程度の短い接合領域から100λ_J程度の長い接合領域までの広い範囲でFiske共鳴を観測した。従来の超伝導体ではこのような長い接合のような現象は観測されたことがなく、高温超伝導体の重要な特徴の1つであることがわかった。また、Fiske共鳴意外に試料のサイズに依存せず、磁場にのみ依存する特徴的な異常がI-V特性に観測され、固有ジョセフソン接合系の新しい励起モードの可能性を指摘した。計画では本年度中に装置を購入し実験を開始することになっているが、本研究に関する状況が急変したため、実験計画を変更せざるを得なくなった。その理由は、平成18年の夏、韓国のグループが平成17年7月、我々が行った実験より一歩進んで、周波数まで特定したと主張する結果を発表した。測定結果に未だ重大な欠点があるものの、測定法の独自性や実験技術の高さから、当初計画では韓国グループの結果を超える結果を得ることが難しくなった。そこで、設計を大幅に変更し、新たに実験装置全体を再構築した。この設計と基礎実験のために、大幅に実験装置の発注が遅れ、平成18年度内には装置を納入ができない事態となった。このため、予算を平成19年度へ繰り越し申請要求を行った。平成19年度、納入された装置を用いて磁場中の固有ジョセフソン系の特性の測定と周辺装置として必要となるTHz用の光学実験装置の立ち上げを行った。世界の研究動向によって実験装置の設計の変更を余儀なくされた。新たな装置の開発を行うため、平成18年度の実験計画を見直し、19年度に一部の経費(物品費16,000,000円)を繰越した。この繰越により「温度可変冷凍機冷却超伝導マグネットシステム」を購入し、実験準備を行い、平成19年度中に試行的実験を開始した。この間、研究状況はさらに一変した。平成19年6月には磁場を印加せずして強力なTHz波が発生できることが我々のブループとアメリカ合衆国、アルゴンヌ国立研究所のWaiK. Kwok等のグループによって発見され、その研究に勢力を注いだ。試料は、高温超伝導体Bi_2Sr_2CaCu2O_<8+δ>の大型で良質な単結晶上にイオンエッチングの技術により形成された大型メサ構造であり、長さ約300-400μm,幅100,80,60,40μmの4種類で、厚さが1μmの試料であるり、現在、強力な電磁波の発振が確認されている。その全強度は概算値であるが、最大5μWを超えており、既にある種の応用に十分利用できるレベルにある。その周波数はそれぞれ凡そ357,480,648,890 GHzにあることが、その後の我々の分光実験により明らかにされた。発振されたTHz電磁波は極めて鋭いスペクトル特性を持ち、コヒーレントであり、基本波の他、高調波も観測され、強度は減少するが4次で2.5THzに達している。また、放射される電磁波は指向性を持っており、メサの面に垂直方向から30度程傾いた方向で極大を示す事が分かった。現在、発振機構として、交流ジョセフソン効果がすべての固有ジョセフソン接合でコヒーレントに同期し、試料自身が空洞共振器の役目を果たしていると考えられ、交流ジョセフソンレーザーが実現されたものと考えている。今後、このような強力な発振が起こる物理的な機構をより明確に解明し、より強力な発振を実現するための実験条件を確立する。平成20年度は本研究の主題であるジョセフソン磁束とテラヘルツ波の発振の関係を明らかにすることにとりわけ注力した。ゼロ磁場での強力なテラヘルツ波の発振が平成18年に発見されて以来、研究の方向をゼロ磁場にシフトしたため、現状では未だ解明されていない。

ただし、ゼロ磁場であっても、発振の主要な原因として、内部に磁束線が侵入し、これを発振の主要な要因と考える説も有力説としてあり、磁場と発振の関係が明らかでない。ただし、実験的に静磁場を印可すると発振が抑制され、十分強い磁場下では発振は止まってしまうことがわかっている。ダイナミカルな磁束線状態として新しい磁束状態がテラヘルツの発振に決定的であるとする理論的主張がどの程度正しいか実験検証がほしい。一方、実験的に超伝導メサ内部でどのような現象が起こっているかを知るため、外部に発生する電磁波を詳細に調べた。その結果、矩形メサの場合、長辺方向への発振が強く、短辺方向へはほとんど発振しないこと、真上方向は強度が極大ではなく極小であること、高調波が3次まで観測されること、電磁波は強く1次元的に偏向しており、その方向はab面に垂直方向(c軸方向)であること、などの際だった特徴が明らかになった。この特徴は、磁束線の侵入を許す理論から推測される放射パターンとは異なり(真上で極大ではないことから)、一様なジョセフソン電流の振動が放射を作るモデルでむしろよく説明できる。この様な実験結果から、現象論的なモデルを作成して放射パターンの計算を行った。実験的には、メサの作成法をフォトリソグラフィーやFIB方などで作成し」その違いを調べた。50μWを超える強力なTHz波を観測することに成功した。応用のためには1皿Wが最低限必要レベルであるが、これは近い将来、このレベルを比較的容易に実現できることを示唆しており、大変応用上、有用であると考えられる。
糖鎖による NK 細胞の活性化制御

本研究では、NK細胞に対する多糖類による免疫機能活性化の制御メカニズムを明らかにすべく研究を遂行した。その結果、我々が見出した糖鎖リガンドが、細胞傷害に影響を与えることやCD3zetaのリン酸化を介してシグナル伝達されていることを見出した。以上の結果から、標的細胞の糖鎖がNCR1やNCR3を介してNK細胞の活性化に影響をあたえることが明らかとなった平成23年度に作製した糖鎖改変K562細胞に対して、NK細胞による細胞傷害活性を測定した。その結果、hST6Gal Iを高発現させたK562/pEB-Multi/hST6GalI細胞に対する細胞傷害活性は、K562/wildと比較して約75%にまで低下した。同様に、hSulf-1を高発現させたK562/pIRES/hSulf-1細胞に対する細胞傷害活性は、弱いながらも約85%程度に低下が認められた。このことは、細胞表面のalpha2,3-シアル酸やヘパラン硫酸発現により細胞傷害が制御されていることを示唆している。一方、細胞傷害を引き起こすエフェクター細胞における、可溶性の糖鎖によるKHYG細胞内DAP10やDAP12, CD3zetaのリン酸化は認められなかった。また、heparin-BSAを固相化したプレートによる刺激でもリン酸化の増加は認められなかった。このことは、標的細胞上の糖鎖だけではなく他の分子との相互作用によりNK細胞の活性が認められていることを示唆するものである。一方で、これら受容体の糖脂質糖鎖に対する結合を糖脂質アレイを用いた結合実験により解析した結果、CD94, NKG2D, NCR1, NCR3の結合は認められなかった。しかしながら、NCR2が一部の糖脂質に対して弱いながらも結合が認められたことから、新規リガンドの可能性が示唆された。これらの解析から、標的細胞の糖鎖がNK細胞に認識されることが明らかとなったが、細胞傷害活性を示すためには異なる分子との細胞間相互作用が必要であることが示唆された。以上の結果から、標的細胞の糖鎖がNCR1やNCR3を介してNK細胞の活性化に影響をあたえることが明らかとなった本研究では、KLRsやNCRsなどのレクチン-糖鎖の結合活性が、細胞レベルにおいてどのように機能するのか、NK細胞に対する多糖類による免疫機能活性化の制御メカニズムを明らかにすべく研究を遂行した。I.過硫酸化糖鎖および部位特異的脱硫酸化糖鎖の作製と多糖類によるNK細胞活性化の解析Heparinの部位特異的脱硫酸化体およびChondroichin sulfate-B(CS-B)を化学的に硫酸化し、KLRsやNCRに対する結合をEIAにより解析した。その結果、NKG2DはCS-Bに結合しなかったが、過硫酸化CS-Bに対して強い結合を見出すことができた。しかしながら、部位特異的脱硫酸化Heparinや過硫酸化CS-BによるNK細胞の細胞増殖とLamp-1発現に変化は認められなかったことから、Ca流入を介した細胞内イベントには関与しないものと思われるが、fucoidanによる前処理によりわずかではあるが細胞傷害活性の上昇が見出されたことから、NK受容体を介したシグナル伝達が起こっている可能性が示唆された。II. NK活性化受容体リガンドや抑制性受容体リガンドおよび糖鎖改変モデル細胞の作製平成24年度において、多糖類ならびにIL-2処理NK細胞による細傷害活性を解析するにあたり、その標的細胞の樹立を行った。K562細胞に対して、細胞表面のheparan sulfateを分解するHsulf-1、alpha2,3-シアル酸を減少させるhST6GalI、N結合型高分岐鎖を低下させるGnT3およびNKG2Dのタンパク性リガンドであるMICA, ULBPsの高発現株を作成した。樹立した高発現株の遺伝子発現をRT-PCR、および細胞表面糖鎖をフローサイトメトリーにて確認を行った。これらの細胞に対する細胞傷害と多糖類の影響を平成24年度に解析する予定である。平成23年度の研究計画に対する達成度はおおむね順調に進展している。I)過硫酸化糖鎖および部位特異的脱硫酸化糖鎖の作製に関しては、作製も完了した。細胞傷害の増強を示す過硫酸化GAGsや部位特異的脱硫酸化GAGsを見出すことはできなかったが、fucoidanの前処理によりわずかではあるが細胞傷害活性の上昇を見出すことができた。さらに、perforinやgranzymeの放出といったイベントには関与しないことが明らかとなったことから、引き続きリン酸化シグナルの増強を解析している。II)KLRs糖鎖リガンドによるNK細胞活性化の解析は、細胞増殖およびLamp-1の発現解析は終了している。現在、リン酸化シグナルを解析するためのFlagタグ融合DAP10高発現KHYG細胞の樹立を行っている。樹立後にfucoidan処理によるリン酸化を解析する予定である。III)NK活性化受容体リガンド、抑制性受容体リガンドおよび糖鎖壊変モデル細胞の作製は、順調に作製・樹立されている。今後、これらの細胞に対する細胞傷害活性を測定するとともに、多糖類による影響を解析する予定である。

平成24年度は、昨年度に樹立した糖鎖改変細胞やNK活性化受容体リガンドや、抑制性リガンドを発現した腫瘍モデル細胞を標的細胞として、細胞傷害や多糖類による制御機構を解析する。また、KHYG細胞の受容体低発現細胞を作成し、細胞傷害を担っているNK受容体の同定も試みる予定である。これらの検討から、NK細胞上受容体発現パターンを比較しながら、LAK療法や免疫不活療法による標的細胞への傷害の程度を解析することで、どのような腫瘍細胞がLAKや免疫不活療法の適応になりうるかを考察する。また、活性化はNK細胞自身であるが、細胞傷害は標的細胞との相互作用が関与することで、活性化と細胞傷害の結果に相違があることも考慮されることから、GAGsや多糖類の腫瘍モデル細胞に対する細胞傷害に及ぼす影響を再度解析する。これら一連の細胞レベルでの解析結果および以前に解析したタンパク質レベルでの結合データを考慮することで、分子レベルから細胞機能レベル、さらには免疫機能活性化制御メカニズムを明らかにすることが可能となる。また、現在NK細胞の活性化に用いられているIL-2との比較を行うことにより、多糖類を用いた免疫不活薬や調節薬としての可能性を見出すことができるものと考える。平成23年度に作製した、NK活性化受容体リガンドや抑制性受容体リガンドを発現した腫瘍モデル細胞、糖鎖改変細胞、様々な培養がん細胞に対して、NK細胞による細胞傷害活性を測定する。また、KHYG細胞側の受容体発現をshRNA発現ベクターにてノックダウンすることで、細胞傷害を担っているNK受容体の同定も試みる予定である。そして、IL-2を陽性対照として、HeparinやFucoidanといったKLRs糖鎖リガンドのシグナル伝達増強作用をウェスタンブロットや免疫沈降を用いて解析する。なお、残金はシグナル伝達の解析を目的として、ウェスタンブロットに使用するバッファーおよびPAGEゲル他消耗品として計上したが、平成24年度に繰り越すことになった。現在、それらの方法を用いて、多糖類おける活性化シグナル伝達系の解析を行っており、残金はその目的のために使用する予定であるこれらの検討から、明らかとなったシアリル化糖鎖やHeparin, Fucoidanなどの糖類とKLRsとの結合と、本研究によるNK細胞活性化および標的細胞に対する細胞傷害という機能レベルまで、一連の繋がりを持って性質や機能を明らかにすることで、糖鎖の自然免疫系に関する知見が得られるものと期待される。
両生類の水適応から見た水チャネルアクアポリン

アマガエル下腹部皮膚から水チャンネルアクアポリン(AQP)をコードする3種類のcDNA(AQP-h1,AQP-h2,AQP-h3)を得たことを基盤に,カエルにおけるAQPによる水吸収の分子細胞機構と多様性に関する研究を行った。1.アマガエル変態過程での下腹部皮膚におけるAQP-2やAQP-h3の発現は,変態最盛期に見られ,アルギニンバソトシン(AVT)受容体発現とも一致していた。2.膀胱の顆粒細胞におけるAQPのリン酸化の役割を解析した。AQP-h2のリン酸化は細胞質の小胞で起こり,その後リン酸型AQP-h2がアピカル細胞膜へ移行すること,さらにリン酸化がAQPのトランスロケーションに必須であることを示した。3.アマガエル下腹部皮膚から皮膚顆粒細胞のバソラテラル側に発現するAQPをクローニングし,AQP-h3BLと名付けた。下腹部皮膚では,AVT刺激でアピカル膜へ動員されたAQP-h2やAQP-h3により細胞内に水が入り,バソラテラル膜に局在しているAQP-h3BLにより水は細胞外へ出て体内へ取り込まれると推定される。3.カエルではAVTの生合成過程で生理活性をもつ中間代謝物ハイドリン1(AVT-GKR),ハイドリン2(AVT-G)が生成される。ハイドリンとAQPの関連性を調べるために,アマガエルの下腹部皮膚の水透過性とAQP-h2およびAQP-h3の動態を調べた。ハイドリンによってAQP-h2およびAQP-h3は顆粒細胞のアピカル膜ヘトランスロケーシンし,水吸収量はAVT>ハイドリン2>ハイドリン1の傾向を示した。4.AQPのcDNAクローニングやAQP抗体の交差反応を利用した免疫組織学によって,生活様式の異なるカエル種におけるAQP遺伝子やタンパク質の発現を調べた。膀胱では全種のカエルでAQP-h2様タンパク質が検出された。このことは,AVTによるカエル膀胱からの水吸収調節にはAQP-h2ホモログを介した共通の機構が備わっていることを示す。下腹部皮膚では,AQP-h3様タンパク質/遺伝子は全てのカエルで発現しているが,AQP-h2様タンパク質/遺伝子は樹上性や陸上性のカエルにのみ検出された。水の乏しい環境に生息するカエルは,このふたつのAQPの協調作用で水吸収量を高めていると推定された。カエルは,口からでなく腹側の皮膚で水吸収をしたり,膀胱に水を貯蔵し,それを再吸収することで,生体の水恒常性を維待している。このようなカエルに特有な水吸収機構に関与する水チャネルアクアポリン分子(AQP-h1,AQP-h2およびAQP-h3)を遺伝子クローニングすることで,両生類の水バランスの分子細胞学的研究を展開してきた。アマガエル膀胱に発現するAQP-2は,抗利尿ホルモン(ADH)の刺激で顆粒細胞の細胞質から管腔膜へと輸送され,水の再吸収に関与する。

免疫電顕法でAQP-2は,細胞質に存在する小胞に局在し,ADHの刺激で,管腔膜側へ移行することが示された。さらに,リン酸化AQP-h2に対する特異的なペプチド抗体を作製し,AQP-h2小胞輸送におけるリン酸化の影響を検討した。in vitroで膀胱にADH処理すると,リン酸化AQP-h2タンパク質は短時間(2分以内)で検出され始め,顆粒膜細胞の管腔膜へ局在する傾向を示した。AQP-h2を含む小胞輸送の細胞質から管腔膜への移行にAQP-h2タンパク質のリン酸化が関与していることが示唆された。両生類のADHであるアルギニンバソトシン(AVT)の生合成は哺乳類と異なり,カエルではプロAVTとAVTの中間体であるハイドリン(hydrin)が,水吸収能を高めることが知られている。カエル皮膚を用いた刺激実験でAVTは,ハイドリンよりほぼ2倍の水吸収能を示した。このときの蛍光免疫染色の結果は,AVTは,2種類のアクアポリン(AQP-h2およびAQP-h3)が細胞質から管腔膜に移行させることで水吸収が高まるのに対して,ハイドリンは,AQP-h2の管腔膜への移行を刺激するが,AQP-h3には作用しないことを示唆した。この知見は,AVTがハイドリンより約2倍の水吸収能力をもつことと一致していた。カエルは,下腹部皮膚で水吸収したり,膀胱から水の再吸収をすることで,水バランスを維持している。カエルの生活様式は,樹上,陸上,半陸上,水中に分けられ,水に対する適応が異なる。カエル下腹部皮膚からのアクアポリン(AQP) cDNAクローニングやアマガエルAQP抗体の交差反応性を利用した免疫反応によって,水適応の異なるカエルのAQP遺伝子やタンパク質の発現を調べた。膀胱では,全種のカエルにおいてAQP-h2様タンパク質が検出され,AQP-h2様遺伝子が膀胱における普遍的なAQPであること,バソプレシン(AVT)によるカエル膀胱からの水吸収調節にはAQP-h2ホモログを介した共通の機構が備わっていることが示唆された。下腹部皮膚では,AQP-h3タンパク質/遺伝子は全てのカエルで発現しているが,AQP-h2様タンパク質は樹上性や陸上性のカエルのみに検出される。水の乏しい環境に適応するために,この2つのAQPが必要と考えられる。カエルではAVTの生合成過程で生理活性をもつ中間ペプチドであるハイドリン1(AVT-GKR),ハイドリン2(AVT-G)が分泌されていて,水環境への適応との関係が示唆されていた。ハイドリンとAQPの関連性を調べるために,ディフュージョンチャンバーを用いた水透過量の測定とAQP-h2およびAQP-h3の局在を調べた。ハイドリンによってAQP-h2とAQP-h3は顆粒細胞のアピカル膜へ輸送され,水透過量はAVT>ハイドリン>ハイドリン1の傾向を示し,この結果に対応して両AQPのアピカル膜への移動も観察された。また,皮膚や膀胱の顆粒細胞の側底膜の局在するAQP-h3BLをクローニングした。さらに,アフリカツメガエルの皮膚から哺乳類のAQP5に相同なAQP-X5をクローニングし,このAQP-X5は小顆粒腺粘液腺の分泌細胞アピカル膜に局在することを示した。