hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
リポキシゲナーゼが担う植物の傷害ストレス受容・応答機構の解明

本研究では、植物リポキシゲナーゼ(LOX)による傷害刺激認識機構と、その刺激認識機構が植物の進化過程でいつ獲得されたのか、を解明することを目的としている。前年度までに、Ca2+キレート剤であるBAPTAを用いてみどりの香り(GLVs)やジャスモン酸前駆体(OPDA)を定量することで、シロイヌナズナLOX2の活性にCa2+が必須であることを証明した。しかしながら、GLVsやOPDAの観察ではLOX2の活性評価には間接的であったため、本年度はLOX2の活性をex vivoで評価することにした。Col-0を用いた実験により、LC-MS/MSによってLOX2の生成物であるモノガラクトシルジアシルグリセロール-ヒドロペルオキシド(MGDG-OOH)を3種類検出することに成功し、さらにMGDG-OOHの精製を行い定量系の確立をした。これに伴い、シロイヌナズナ葉を用いたex vivoでのLOX2の活性評価アッセイを確立した。シロイヌナズナ葉の脂質組成から、DGDGやSQDG、PGといった別の膜脂質も十分に検出できる量が存在するが、検出できたヒドロペルオキシド類はMGDG-OOHだけであった。そのため、シロイヌナズナLOX2はMGDG特異的に酸素添加を行っていることが示唆された。ヒドロペルオキシドリアーゼ(HPL)活性をもたないエコタイプであるCol-0はGLVs中間体であるMGDG-OOHを蓄積しており、その蓄積量はHPL活性をもつエコタイプのWs-1で検出されるGLVs量とほぼ等量であった。またBAPTA存在下における、Col-0で抑制されるMGDG-OOHと、Ws-1で抑制されるGLVsの生成量も同程度であり、MGDG-OOHがGLVsの中間体であることを初めて直接的に証明した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。植物は食害や病原菌感染などで傷害を受けると、傷害部位、さらに傷害を受けていない離れた部位でも傷害を認識し、防御応答を行うことが知られている。神経系や循環器系を持たない植物は動物とは異なる傷害応答機構を開発している。本研究では、植物LOXによる障害刺激認識機構と、その刺激認識機構が植物の進化過程でいつ獲得されたのか、を解明することを目的とした。本年度の成果として、哺乳類LOX活性化アナロジーから、カルシウムイオンキレート剤を用いた実験を行ったところ、シロイヌナズナにおいてGLVs及びJA前駆体のOPDA生成が抑制された。LOX2下流酵素はカルシウムイオンキレート剤によって阻害されなかったことから、LOX2がカルシウムイオンを傷害刺激認識因子として用いていることを同定した。これは植物LOXも活性化にカルシウムイオンを必要とすることを明らかにする初めての例と考える。これによりシロイヌナズナLOX2は活性化し防御応答関連物質を生成し、外敵への応答を行うことが分かった。トマトを用いた実験では、シロイヌナズナと同様にカルシウムイオンキレート剤によってGLVs/JA生成量が抑制されたが、タバコ、クローバー、ダイズ、イネ、トウモロコシでのGLVs/JA生成におけるカルシウムイオンキレート剤の影響は一貫していなかった。シロイヌナズナと異なり、GLVsとJA生成には異なったLOXアイソザイムを用いているため、植物種それぞれのLOXアイソザイム及び下流の酵素の影響を精査する必要があるが、カルシウムイオンが植物共有の刺激認識因子ではないことが示唆された。同じ科内でもカルシウムイオンキレート剤の効果が異なるため、カルシウムイオンによる刺激認識機構は植物がそれぞれの種で適切な防御応答をするために独自に獲得した機構だと推測できる。シロイヌナズナにおけるLOX2活性化因子がカルシウムイオンであることを同定した。LOX下流酵素はカルシウムイオンを活性に必要としない事も確認し、カルシウムイオンを障害刺激認識因子として用いており、LOX2がGLVs/JAバーストを引き起こしていることを確認した。lox2欠損変異体を用いてリパーゼの活性を観察したところ、生成されるはずのGLVs/JA量と釣り合わないことが観察され、遊離のリノレン酸を介さないGLVs/JA生成経路がバーストを引き起こすのに重要な経路であることが明らかになった。大腸菌発現組換えLOX2においては、不安定ではあるが活性のある酵素を発現すことに成功した。しかしながら、室温での数分保温など、カルシウムイオン以外の要素での活性化が認められる。恐らく、組換えLOX2のコンフォメーションが植物細胞内本来と異なることが原因と考えられ、未知の機能によってコンフォメーション変化が起こっていると期待できる。また、無細胞系等の大腸菌とは異なる発現系を検討している。シロイヌナズナ生体内での活性化を観察するため、ドメインシャッフリングしたLOX2を発現した組換え体の作成を行っており、これら組換え体のGLVs/JAバーストを観察することによってカルシウムイオンと結合するドメインやアミノ酸残基の推測を試みている。カルシウムイオンによるLOXの活性化は植物共通の機能では無かったため、カルシウムイオン以外の活性化因子の探索が必要である。

しかしながら、GLVsやOPDAの観察ではLOX2の活性評価には間接的であったため、本年度はLOX2の活性をex vivoで評価することにした。Col-0を用いた実験により、LC-MS/MSによってLOX2の生成物であるモノガラクトシルジアシルグリセロール-ヒドロペルオキシド(MGDG-OOH)を3種類検出することに成功し、さらにMGDG-OOHの精製を行い定量系の確立をした。これに伴い、シロイヌナズナ葉を用いたex vivoでのLOX2の活性評価アッセイを確立した。シロイヌナズナ葉の脂質組成から、DGDGやSQDG、PGといった別の膜脂質も十分に検出できる量が存在するが、検出できたヒドロペルオキシド類はMGDG-OOHだけであった。そのため、シロイヌナズナLOX2はMGDG特異的に酸素添加を行っていることが示唆された。ヒドロペルオキシドリアーゼ(HPL)活性をもたないエコタイプであるCol-0はGLVs中間体であるMGDG-OOHを蓄積しており、その蓄積量はHPL活性をもつエコタイプのWs-1で検出されるGLVs量とほぼ等量であった。またBAPTA存在下における、Col-0で抑制されるMGDG-OOHと、Ws-1で抑制されるGLVsの生成量も同程度であり、MGDG-OOHがGLVsの中間体であることを初めて直接的に証明した。GLVs/JAバーストは数秒から数分で起こる反応である。LOX2の基質はチラコイド膜脂質の約50%を占めるモノガラクトシルジアシルグリセロール(MGDG)であるが、傷害によってチラコイド膜からMGDG分子が遊離してLOX2が反応する、とは生成速度から考えにくい。そのため、MGDG分子のみでなくチラコイド膜全体の膜構造がLOX2の結合に重要であると予想される。これを解明するため、チラコイド膜の膜物性とLOX2との相互作用を観察する。LOX2抗体を用いたウェスタンブロッティング実験ではLOX2が基質である葉緑体チラコイド膜や包膜に結合していることを確認している。これを用いて、界面活性剤等により膜物性を変化させたチラコイド膜との相互作用を観察し、さらにカルシウムイオンとの関係性を精査する予定である。また、このLOX2抗体ウェスタンブロッティングを用いてチラコイド膜との結合様式を観察することで新たな活性化因子をスクリーニングすることを検討している。併せて、大腸菌発現組換えLOX2におけるコンフォメーション変化を起こす未知の機能や因子の同定もこのシステムを用いて行う予定である。一方で、ドメインシャッフリングしたLOX2を発現させたシロイヌナズナ組換え体の作成を行っており、カルシウムイオンと結合するドメインやアミノ酸残基の推測を試みる予定である。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
フリーラジカルの生成と構造

本研究は、フリーラジカルの新しい生成メカニズムと構造を研究する上で、(1)分子の光吸収により生成する励起分子の解離過程(シンクロトロン放射光とレーザーを相補的に用いる)、(2)電子・分子衝突(放電も含む)によって生成する励起分子の解離過程(パルス放電ノズルを用いる)、(3)原子またはフリーラジカルと分子との反応(クラスタービームを用いる)、(4)新しいフリーラジカルの高分解能分光の4点に主眼を置き、以下のような研究を行った。籏野は光吸収、光イオン化、光解離断面積絶対値の正確な測定、また放射光と二次元分光法を組み合わせた新しい分光測定から、励起超分子解離ダイナミックスについて新たに多くの知見を得た。本間は構造を規定した中間体を生成させ、生成した中間体からの半反応生成物を観測しその回転状態を分解することにより、反応全体の動力学的情報を得た。また種々の遷移金属原子と分子との反応を調べ電子状態と反応性の関係についての知見を得た。江幡は波長可変レーザーによる多重共鳴分光を用い、主量子数が5以上の高リュードベリCO分子の回転構造を解析した。解離フラグメントの生成収率スペクトルを合わせて測定することにより、高リュードベリ分子の解離過程を調べた。遠藤はマイクロ波分光法、レーザー分光法による分子ラジカル錯体、分子イオン錯体の高分解能分光を行い、それらの構造および分子間ポテンシャルについての知見を得た。三上は赤外・紫外二重共鳴分光法を用い、フェノールと分子との水素結合クラスター基底状態の安定構造を明らかにした。本研究班の目的は分子の光吸収・電子衝突および、原子あるいはフリーラジカルとの衝突によるラジカル生成ダイナミックスを、班員独自の方法論を相補的に結合・発展させ駆使して研究するとともに、生成したフリーラジカルの構造を新しいレーザー分光法を用いて詳細に明らかにすることであり、平成5年度は、計画通り以下の研究を遅滞なく遂行した。1)籏野はシンクロトロン放射光を用いて、CH_4分子についての光吸収、イオン化、解離、解離励起各断面積測定を行い、またO_2,N_2,N_2Oなどの分子からの解離生成ラジカルからの分散化発光の励起スペクトルを測定するとともに、H_2分子からの励起水素ラジカルの角運動量量子状態分布を放射光のパルス特性を用いて測定することによって、極紫外領域におけるラジカル生成機構についての詳細な知見を得た。また、ラジカル生成にかかわる電子エネルギー損失過程の詳細な知見を得るため、解離過程と同期した電子エネルギー損失分光法を開発した。2)遠藤はパルス放電ノズル法およびレーザー蒸発法と超音速ビームとを組み合わせ、高分解能フーリエ変換マイクロ波分光法を用いて、種々のフリーラジカルの構造に関して新しい成果を得るとともに、高分解能二重共鳴分光法によるラジカル構造研究を行うための、新しい波長可変レーザー光源の導入・整備を行った。3)三上は赤外差周波発生を用いた赤外・紫外二重共鳴分光法ならびに水素結合体ラジカルイオンの新しい生成法を開発し、これらとRFイオントラップ分光法との適合性を検討した。以上を用いてフェノール・水の水素結合性分子クラスターやそのラジカルイオンなどについて、種々の新しい知見を得た。4)本間はクラスター中にラジカル種を光解離によって生成し、クラスター内に衝突配向、衝突径数を限定した化学反応を誘起し観測することにより、ラジカル・分子衝突系での新しいラジカル生成反応の観測に成功した。本研究班の目的は分子の光吸収・電子衝突および、原子あるいはフリーラジカルとの衝突によるラジカル生成ダイナミックスを、班員独自の方法論を相補的に結合・発展させ駆使して研究するとともに、生成したフリーラジカルの構造を新しいレーザー分光法を用いて詳細に明らかにすることであり、平成6年度は、計画通り以下の研究を遅滞なく遂行した。

1)籏野はシンクロトロン放射光の波長特性・偏光特性を用いて、O_2,N_2,炭化水素などの分子における超励起状態の解離ダイナミックスについて、光吸収・イオン化・解離・解離的励起・解離的イオン化・解離的イオン化励起過程の各断面積測定を行うことにより研究した。また水素分子超励起状態の解離ダイナミックスについて、放射光のパルス特性を用いた同時計数実験法と、昨年開発した解離過程と同期した電子エネルギー損失分光法とを用いて研究した。以上により分子超励起状態を経由するラジカル生成過程についての詳細な知見を得た。2)遠藤は前年度の成果を踏まえてパルス放電ノズル法およびレーザー蒸発法と超音速ビームとを組み合わせた高分解能二重共鳴分光法を開発するとともに、高分解能フーリエ変換マイクロ波分光法を用い、種々のフリーラジカルおよびラジカル錯体、イオン錯体の構造に関して数々の新しい知見を得た。3)三上は前年度に開発した赤外・紫外二重共鳴分光法ならびに水素結合体ラジカルイオン生成法を、RFイオントラップ分光法と結合することにより、フェノールと水、アンモニア、あるいはトリメチルアミンとの水素結合性クラスターやそのラジカルイオン種について吸収スペクトル・電子スペクトルなどを測定し、これらの構造形態と構造安定・クラスター内反応における反応性のサイズ依存性などについての知見を得た。4)本間は光解離によってクラスター中に誘起した、衝突配向・衝突径数の規定されたラジカル生成反応について前年度の研究を発展させることにより詳細な観測を行うとともに、中性原子ラジカル・分子との反応速度定数測定から、ラジカルと分子の軌道間相互作用についての知見を得た。本研究では、フリーラジカルの生成メカニズムと構造を研究する上で、もっとも基礎的でかつその解明が急がれている以下の1)3)に焦点をあてて研究を行った。1)分子の光吸収により生成する励起分子の解離過程(シンクロトロン放射光とレーザーを相補的に用いる)2)電子・分子衝突(放電も含む)によって生成する励起分子の解離過程(パルス放電ノズルを用いる)3)原子またはフリーラジカルと分子との反応(クラスタービームを用いる)これらを反応ダイナミックスの観点から調べること、また、同時にラジカルの構造を新しい高分解能レーザー分光法により明らかにし、分子定数を精密に決定することを目的とした。籏野は、超励起分子解離ダイナミックスを研究する新しい方法論を開発した。放射光と2次元分光とを組み合わせたものである。また、光学的禁制状態に対しては低エネルギー電子線散乱による電子エネルギー損失スペクトルと解離過程の同時計数測定を開発し新たな知見を得た。本間は、構造を規定した中間体からの半反応を用いて反応の動力学的な情報を得る目的で、H+H_2S+H_2+SH反応系について測定を行いH_2(V,J)分布を明らかにした。江播は、CORydberg状態に対して複数の波長可変・レーザー光による多重共鳴分光法を用いて、主量子数が5以上のリュードベリ状態の回転構造を明らかにした。また、解離フラグメントの生成収率スペクトルを求めた。遠藤は、炭素鎖フリーラジカル、金属原子を含むフリーラジカル、ラジカル錯体等の高分解能分光を行い、多くの新しい知見を得ている。たとえば、OH-H_2O錯体に関するものは、多原子分子錯体の最初の例として興味深い。
生物の構造を模倣した強くしなやかな繊維複合材料の調製

結晶性多糖類の特性として約300度で熱分解が始まるまでは熱的に安定であることが挙げられる。今まで結晶性多糖類の熱膨張を測ってきたが、全て一次元のプロファイルから単位格子の算出をしてきた。これは十分な強度を持った二次元の繊維回折図を記録するためには、実験室レベルのX線発生装置を使用すると1-2時間必要であり、熱による変化を追うために5ポイント以上は必要な実験では現実的でなかったためである。しかし繊維回折図から多くの回折点を利用し単位格子の変化を算出することは特に変化の少ない方向(熱膨張では繊維軸方向、引張りでは横断方向)において精度が格段にあがることが期待される。また最終目的として各段階での結晶構造を決定することが出来る。そこでは強力なX線源である放射光を用い、αキチンを50°Cから250°Cまでの間を50°Cステップで測定し、単位格子の熱膨張における変化を算出した。強度比の変化や異なる回折点などが観察されなかったため、相転移などは起こっていないことが確認された。今までの結果と同様に横断面方向では熱膨張が大きいが繊維軸方向では熱膨張は小さく、熱膨張挙動は結晶構造に深く関係していると考えられた。結晶性多糖類の熱膨張については水素結合などの結晶構造と密接に関わっていることが明らかにされてきたが、結晶化度による熱膨張挙動の違いについてはいまだ詳細なデータがない。ここではシオグサ、グロコシスティス(以上セルロースIα)、アニーリングしたシオグサ、ホヤ、ラミー(以上セルロースIβ)についての熱膨張挙動を比較した。測定はSpring8、BL40B2において行い、繊維回折図を得た。セルロースIαは220度以上でセルロースIβへの変体が起こることが知られているが、昇温実験後のX線回折図より、シオグサ、グロコシスティスでセルロースIβのパターンは観察されなかった。またIR測定においてもIα-richであることが確認され、この実験条件ではセルロースIβへの変体がほとんど進んでいないことが示唆された。繊維軸方向ではどの試料も変化は少なく、既報と一致した。200面についてはもっとも結晶性の低いラミーで、特に180度以降で急激な膨張が観察された。イカの腱は天然のキチン-タンパク質複合体の1つであり、この解析を試みた。まずイカの腱より小角X線測定を行った。水が結晶構造にどのような影響を及ぼすかをはかるため、ドライな状態とウェットな状態で測定を行った。無処理のイカの腱の小角X線散乱図から子午線上にはっきりと約16nm、8nmに相当する2つの層線状散乱が観察された。また赤道にも4-5nm付近で散乱が得られた。これらの散乱は脱タンパクした試料からは得られないことから、タンパク質由来の情報である。また、この16nmの周期は腱中のタンパク質で最も大きな周期であった。さらに透過型電子顕微鏡観察を行ったところ、無処理試料の縦断面切片でおよそ17nmの周期をもつ縞状の構造物が観察された。この結果は小角X線散乱での結果を裏付けるものであった。キチンの繊維軸の周期が1.03nmであるので腱中のタンパク質はキチンの16倍の周期を持っていると考えられる。イカの腱のタンパク質はコラーゲン様のものであると報告されているが、それほど多くの散乱がえられなかったことから、コラーゲンほど規則正しい周期を持たないことが考えられる。ドライな試料とウェットな試料とを比較すると繊維軸方向では3%、横断面方向では32.5%程度の増加が見られ、横断面方向でより水の影響を受けていることが示唆された。引っ張り試験を行ったところ、ヤング率はドライな試料では約1241MPa、ウェットな試料では約811Mpaであり、ウェットな試料の方がヤング率は高かった。イカの腱について電子顕微鏡観察から初めてヒメバチの産卵管で確認されているような横断面方向のキチン・タンパク質複合体が確認され、その構造物はおよそ4-5nmであった。これは小角X線や中性子散乱における結果とよく一致した。また繊維自体の強度を見積もるためにカニの腱から調製したαキチンの引っ張り挙動をX線のその場観察を行い、繊維軸方向の面間隔の変化を追った。加重とともに繊維方向の面間隔は増加し、ヤング率は約57GPaと算出された。次に物性と水素結合とのかかわりを見るために逆平行鎖であるセルロースII型(セルロースII、セルローストリアセテートII)熱膨張挙動をX線により観察した。これらは同じ逆平行鎖の結晶構造であるがセルロースIIは分子間水素結合が存在し、セルローストリアセテートIIにはない。水素結合のあるセルロースIIでは熱膨張挙動に異方性があり、水素結合のないセルローストリアセテートIIでは熱膨張挙動に異方性はほとんど見られなかった。また面積の増加もセルローストリアセテートIIで大きかった。セルロースIIの熱膨張挙動はa軸方向の水素結合間の距離が短いため、結合力が大きく、熱膨張挙動の差異方性に寄与しているものと考えられる。セルローストリアセテートIIではa、b軸の熱膨張率の変化もmonoclinic angle γの増加もほぼ同じ温度で確認されるため相転移が起こっていると推測された。この相転移は100°Cから始まり170°Cで完了した。

結晶性多糖類の特性として約300度で熱分解が始まるまでは熱的に安定であることが挙げられる。今まで結晶性多糖類の熱膨張を測ってきたが、全て一次元のプロファイルから単位格子の算出をしてきた。これは十分な強度を持った二次元の繊維回折図を記録するためには、実験室レベルのX線発生装置を使用すると1-2時間必要であり、熱による変化を追うために5ポイント以上は必要な実験では現実的でなかったためである。しかし繊維回折図から多くの回折点を利用し単位格子の変化を算出することは特に変化の少ない方向(熱膨張では繊維軸方向、引張りでは横断方向)において精度が格段にあがることが期待される。また最終目的として各段階での結晶構造を決定することが出来る。そこでは強力なX線源である放射光を用い、αキチンを50°Cから250°Cまでの間を50°Cステップで測定し、単位格子の熱膨張における変化を算出した。強度比の変化や異なる回折点などが観察されなかったため、相転移などは起こっていないことが確認された。今までの結果と同様に横断面方向では熱膨張が大きいが繊維軸方向では熱膨張は小さく、熱膨張挙動は結晶構造に深く関係していると考えられた。結晶性多糖類の熱膨張については水素結合などの結晶構造と密接に関わっていることが明らかにされてきたが、結晶化度による熱膨張挙動の違いについてはいまだ詳細なデータがない。ここではシオグサ、グロコシスティス(以上セルロースIα)、アニーリングしたシオグサ、ホヤ、ラミー(以上セルロースIβ)についての熱膨張挙動を比較した。測定はSpring8、BL40B2において行い、繊維回折図を得た。セルロースIαは220度以上でセルロースIβへの変体が起こることが知られているが、昇温実験後のX線回折図より、シオグサ、グロコシスティスでセルロースIβのパターンは観察されなかった。またIR測定においてもIα-richであることが確認され、この実験条件ではセルロースIβへの変体がほとんど進んでいないことが示唆された。繊維軸方向ではどの試料も変化は少なく、既報と一致した。200面についてはもっとも結晶性の低いラミーで、特に180度以降で急激な膨張が観察された。
交通管理運用面からみた広域道路網信頼性の実用的評価法

本研究では,信頼性の高い道路網整備計画および運用計画のために,大規模道路網の信頼性解析法を開発することを目的としている.特に道路網では,あるルートが閉鎖された場合,大量の迂回交通が発生して他のルートの円滑な走行移動にも重大な影響を与える.したがって,本研究では経路交通フローを明示的に考慮した信頼性解析法を開発した.本信頼性解析モデルは,(1)個別のリンク(道路区間)の信頼度推定モデルと,(2)リンクの信頼度からノード間信頼度を求めるシステム信頼性解析モデルの両者から構成されている。本研究で開発された方法は、リンクフローの平均値と交通容量とからリンクフローの変動係数推定を介在させてリンク信頼度を求める方法である.このため,交通量配分を1回のみ行うことでリンク信頼度推定が可能となっている.同じく本研究で開発したノード間信頼度推定法と上記の方法を組み合わせることで,容易にネットワークの信頼性が評価できるようになっている.この簡便性により,データ制約の多い予測や代替案比較に十分耐えられる信頼性解析法である点に大きな特色がある.本研究での成果は以下のとおりである.本研究ではまず,交通量の変動を分析した上で,開発したリンク信頼度推定法の妥当性を検証した.次に、リンク信頼度推定法とノード間信頼度推定法を結合し,実規模の道路網に適用して,一方通行の導入された道路網での信頼性向上効果を定量化した.また,交通量の変動を所要時間の変動に変換する方法を開発し,実際の道路網に適用した.さらに,1989年ロマ・プリエタ地震前後で大きく変化したサンフランシスコ湾岸地域の道路網に信頼性解析を適用し,道路網の災害時の運用の重要性を述べている.本年度は,本研究の最終年度にあたるため,研究成果報告書を作成し添付している.本研究では,信頼性の高い道路網整備計画および運用計画のために,大規模道路網の信頼性解析法を開発することを目的としている.特に道路網では,あるルートが閉鎖された場合,大量の迂回交通が発生して他のルートの円滑な走行移動にも重大な影響を与える.したがって,本研究では経路交通フローを明示的に考慮した信頼性解析法を開発する.本信頼性解析モデルは,(1)個別のリンク(道路区間)の信頼度推定モデルと,(2)リンクの信頼性からノード間信頼度を求めるシステム信頼性解析モデルの両者から構成されている.前者は,交通需要の平均値と交通要量等の入手容易な交通指標から変動係数を推計し,これらからリンク信頼度を推定する手法である.これは,データ制約の多い予測や代替案比較に十分耐えられる信頼性解析法である.後者は,リンク信頼度からノード間信頼度を求めるシステム信頼性解析手法である.すでに小規模なネットワークを対象に従来法との比較を行い,厳密解法に対し計算時間は1/20000以下,モンテカルロ法との比較でも1/200程度の計算効率であることを確認している.計算に利用するパスやカットが交通の経路やスクリーンラインに対応するので,信頼性解析結果を実際における交通対策と結び付けて評価できる利点がある.本年度の成果は,リンク信頼度を交通フローの変化に応じて内生的に得ることのできる方法(リンク信頼度推定法)を開発したことである.この方法は,(1)交通量が確率的に変動するという条件のもとで,交通量の変動係数を平均交通量と交通容量等の入手容易な指標から推定するモデルと,(2)交通量の変動特性と交通容量とからリンク信頼度を推定するモデル,から構成されている.現在,実用的モデルをパソコンで開発しており,簡単なネットワークを対象に,経路交通量の変動とネットワーク信頼度の変化との関係を分析している.本研究では,信頼性の高い道路網整備計画および運用計画のために,大規模道路網の信頼性解析法を開発することを目的としている。特に道路網では,あるルートが閉鎖された場合,大量の迂回交通が発生して他のルートの円滑な走行移動にも重大な影響を与える。したがって,本研究では経路交通フローを明示的に考慮した信頼性解析法を開発する。本信頼性解析モデル,(1)個別のリンク(道路区間)の信頼度推定モデルと,(2)リンクの信頼度からノード間信頼度を求めるシステム信頼性解析モデルの両者から構成されている。前者は,交通需要の平均値と交通容量等の入手容易な交通指標から変動係数を推計し,これらからリンク信頼度を推定する手法である。これは,データ制約の多い予測や代替案比較に十分耐えられる信頼性解析法である。後者は,リンク信頼度からノード間信頼度を求めるシステム信頼性解析手法である。すでに小規模なネットワークを対象に従来法との比較を行い,厳密解法に対し計算時間は1/20000以下,モンテカルロ法との比較でも1/200程度の計算効率であることを確認している。計算に利用するパスやカットが交通の経路やスクリーンラインに対応するので,信頼性解析結果を実際における交通対策と結び付けて評価できる利点がある。本年度の成果は,過年度までに開発したリンク信頼度を交通フローの変化に応じて内生的に得ることのできる方法(リンク信頼度推定法)を利用し,実際のネットワークを対象に交通規制や制御による信頼性向上効果の一般的傾向を分析したことである。リンク信頼度を内生的に得ることによって,道路網整備や交通管理運用策の代替案比較が可能となる点に本研究の大きな特色がある。ODフローの変動がリンクフローの変動に及ぼす影響を定式化し,交通運用策の導入によって信頼性が向上するメカニズムを明らかにした上で,京都市のネットワークを対象に,一方通行の導入効果の評価を進めている。

本研究では,信頼性の高い道路網整備計画および運用計画のために,大規模道路網の信頼性解析法を開発することを目的としている.特に道路網では,あるルートが閉鎖された場合,大量の迂回交通が発生して他のルートの円滑な走行移動にも重大な影響を与える.したがって,本研究では経路交通フローを明示的に考慮した信頼性解析法を開発した.本信頼性解析モデルは,(1)個別のリンク(道路区間)の信頼度推定モデルと,(2)リンクの信頼度からノード間信頼度を求めるシステム信頼性解析モデルの両者から構成されている。本研究で開発された方法は、リンクフローの平均値と交通容量とからリンクフローの変動係数推定を介在させてリンク信頼度を求める方法である.このため,交通量配分を1回のみ行うことでリンク信頼度推定が可能となっている.同じく本研究で開発したノード間信頼度推定法と上記の方法を組み合わせることで,容易にネットワークの信頼性が評価できるようになっている.この簡便性により,データ制約の多い予測や代替案比較に十分耐えられる信頼性解析法である点に大きな特色がある.本研究での成果は以下のとおりである.本研究ではまず,交通量の変動を分析した上で,開発したリンク信頼度推定法の妥当性を検証した.次に、リンク信頼度推定法とノード間信頼度推定法を結合し,実規模の道路網に適用して,一方通行の導入された道路網での信頼性向上効果を定量化した.また,交通量の変動を所要時間の変動に変換する方法を開発し,実際の道路網に適用した.さらに,1989年ロマ・プリエタ地震前後で大きく変化したサンフランシスコ湾岸地域の道路網に信頼性解析を適用し,道路網の災害時の運用の重要性を述べている.本年度は,本研究の最終年度にあたるため,研究成果報告書を作成し添付している.
センダイウイルスアクセサリー蛋白質による自然免回避能

ヒトや家畜にとって重要な疾病を引き起こすウイルスを含むパラミクソウイルス科ウイルスのP遺伝子からはP蛋白質の他に機能がよく分かっていない"アクセリー"蛋白質と呼ばれるV、C蛋白質が産生される。近年、センダイウイルス(SeV)のC蛋白質にインターフェロン(IFN)の抗ウイルス作用発動を阻止する能力があることを発見した。そこで、SeVのC蛋白質の抗IFN能力を担う部位の検索し、阻害機構、感染におけるIFN阻害作用の重要性を検討した。いくつかの変異C蛋白質を作製して解析したところ、抗IFN機能はC蛋白質の中央からカルボキシル末端側にある150-170番目のアミノ酸部分が関与していた。この領域は近縁のヒトパラインフルエンザウイルス1型との相同性が高い領域である。C蛋白質の抗IFN能実態は、IFNのシグナル伝達経路として知られるJAK-STAT経路上のSTAT2のリン酸化及びSTAT1の脱リン酸化が阻害してシグナルが核内に伝わらなくする事であった。抗IFNの機能領域を改変し、実験的に拡IFN能を持たないSeVが作製可能である。この事から抗IFN能はウイルスにとって必須機能ではない事が明らかである。しかし、通常SeVがマウスに肺炎を起こすのに対して、抗IFNを消失したSeVはマウスでまったく病原性を示さなかった。以上の事よりSeVのC蛋白質は、個体内で増殖して次への感染チャンスを広げさせるために必要不可欠であると結論した。アクセサリー蛋白質の抗IFN能は、ウイルス進化の過程で獲得しなくてはならなかった必須の機能であったと思われた。センダイウイルスのP遺伝子から同じ読み枠を使ってC蛋白質として総称される、翻訳開始点を異にする4つのC'、C、Y1、Y2蛋白質が産生される。今までの研究から、C、Y1、Y2蛋白質には、いずれも単独でインターフェロンによる抗ウイルス作用の発動を抑制する能力があり、それはC'、C、Y1、Y2蛋白質すべてに共通のC蛋白質のカルボキシル末端側半分の100アミノ酸部分にある事が明らかになっている。そこで、これらについて解析するために以下の事を行った。(1)C蛋白質内部の荷電アミノ酸をアラニンに置換した変異体Cm5(151/153/154)を基にP蛋白質のアミノ酸配列を変えない様に再加工したCm*を発現するプラスミドを作成し、HeLa細胞にトランスフェクションしてCm*を恒常的に発現するHeLa細胞株を樹立した。この細胞を用いて、(2)SeV C発現細胞では抗IFN能が発動するのに対して、Cm5(151/153/154)及びCm*置換体では解除されていることが判明した。次いで、(3)この変異をSeV Z株に導入し変異ウイルスSeV/Cm*を作製した。(4)このウイルスがIFNに対抗する能力があるか田舎を調べたところ、野生型SeVは抗IFN能を持つのに対して、SeV/Cm*は、C蛋白質を欠損したSeV4C(-)と同様に抗IFN能を失っていた。(5)IFN抵抗性を失ったSeV/Cm*がどの様な感染動態を示すのかを目的に培養細胞で一段増殖感染実験を行ったところSeV/Cm*変異株の子ウイルス産生量は感染後12時間目から親株に比べて劣っていた。(6)この子ウイルス産生の低下は、IFNシグナル伝達に欠陥を持つ細胞(U3A株)ではみられなかった。
共形不変形を持つ幾何学的変分問題の可積分系による解法について

研究代表者の落合は、3次元ユークッリド空間内の閉じた曲面が共形不変性を持つ幾何学的変分問題(平成10年度に研究)の解であり、かつ群の作用を許す場合の研究を常微分方程式の分岐理論の立場から研究した。結果として、球面から変形してゆき、分岐する例を構成できた。研究分担者の今野は、今年度は非可換群による超ケーラー商の研究を始めた。手始めとして、最も単純と思われる具体例を考察した。すなわち、複素直線の余接空間には、超ケーラー構造が入ることが知られているが、その直積のSO(3)による超ケーラー商のコホモロジー環を決定した。この空間は、複素直線の直積のSO(3)によるシンプレクテイック商(多角形のモジュライ空間とよばれる。)を半分次元の部分多様体として含んでいるが、可換群の場合と同様に、コホモロジー環は、超ケーラー商の方がより単純であった。さらに多角形のモジュライ空間はあるパラメータをもっていて、そのパラメータに応じてトポロジーが変化するが、超ケーラー商の部分空間として見ると、その変化の様子が大域的に記述される研究分担者の藤岡はこれまでの研究から続くような形で,可積分系理論的なアプローチから曲面の微分幾何についての研究を行った.ユークリッド空間内の平均曲率一定曲面(CMC surfaceと略す)は,平均曲率が0でない場合,古くから可積分系理論の分野で知られているsine-Gordon方程式として記述される.ユークリッド空間内のCMC surfaceの自然な一般化としてBonnet曲面(局所的に非自明に等長的に変形できる曲面)やharmonic inverse mean curvature surface(平均曲率の逆数が調和関数となる曲面,以下,HIMC surfaceと略す)とよばれるものが定義される.これらの曲面族は曲率線に沿った等温座標系がとれる,isothermicとよばれる条件の下で,Hazzidakis方程式とよばれる常微分方程式によって記述されるが,この方程式は可積分系理論の分野で良く知られているPainleve方程式として記述されることが最近になってBobenko-Eitnerにより示された.Bonnet曲面やHIMC surfaceは定値計量とは限らない3次元空間形内の曲面に対しても定義される.そこで,不定値計量をもつ3次元空間形内の時間的なHIMC曲面について考察し,それに対するLax方程式やその解から曲面をあたえる公式である,immersion formulaを求めるといった,定値計量をもつ空間形内のHIMC surfaceと同様の性質について調べる他,時間的な曲面特有の現象についても調べた.研究代表者の落合は、テーマである共形不変性を持つ幾何学的変分間題の解として得られる超曲面について研究を進めた。共形不変性により、その定義方程式をさだめ、第2変分公式をいわゆるワイルのテンソルを含む形で表した。研究分担者の今野は、分担テーマであるパラボィックヒックス束のモジュライ空間とパラボりックベクトル束のモジュライ空間の幾何の関係について研究を進めた。すなわち、その特別な場含としてトーリック超ケーラー多様体の幾何とトーリック多様体の幾何の関係を研究した。研究分担者の藤岡は、平均曲率一定曲面の自然な一般化であるharmonic in-verse mean curvaturesurfaceと呼ばれるものを定義し、その基本的性質について研究した。また、それらと深い関連のある定曲率ボンネ曲面および時間的ボンネ曲面について研究した。研究代表者の落合は、テーマである共形不変性を持つ幾何学的変分問題が群の作用を許す曲面の場合の分枝の様子を研究した。研究分担者の分野は昨年に引き続き、超ケーラー商、シンプレティック商の研究した。さらに多角形のモジュライ空間はあるパラメータをもっていて、そのパラメータに応じてトポロジーが変化するが、超ケーラー商の部分空間として見ると、その変化の様子が大域的に記述される研究分担者の藤岡はこれまでの研究から続くような形で,可積分系理論的なアプローチから曲面の微分幾何についての研究を行った.ユークリッド空間内の平均曲率一定曲面(CMC surfaceと略す)は,平均曲率が0でない場合,古くから可積分系理論の分野で知られているsine-Gordon方程式として記述される.ユークリッド空間内のCMC surfaceの自然な一般化としてBonnet曲面(局所的に非自明に等長的に変形できる曲面)やharmonic inverse mean curvature surface(平均曲率の逆数が調和関数となる曲面,以下,HIMC surfaceと略す)とよばれるものが定義される.

これらの曲面族は曲率線に沿った等温座標系がとれる,isothermicとよばれる条件の下で,Hazzidakis方程式とよばれる常微分方程式によって記述されるが,この方程式は可積分系理論の分野で良く知られているPainleve方程式として記述されることが最近になってBobenko-Eitnerにより示された.Bonnet曲面やHIMC surfaceは定値計量とは限らない3次元空間形内の曲面に対しても定義される.そこで,不定値計量をもつ3次元空間形内の時間的なHIMC曲面について考察し,それに対するLax方程式やその解から曲面をあたえる公式である,immersion formulaを求めるといった,定値計量をもつ空間形内のHIMC surfaceと同様の性質について調べる他,時間的な曲面特有の現象についても調べた.
漢方薬の適正使用に向けたポリファーマシーの実態解明と実用的な定義の提案

超高齢社会の到来により複数の疾患を抱える人が増加し、一つの処方薬で多くの症状に有効な漢方薬治療が見直されている。一方で、漢方薬は複数の生薬で構成されていることから、複数処方した場合に意図せず同一あるいは類似の生薬が重複してしまい、それが副作用発症の増加などの有害事象の発生につながってしまうという「漢方薬のポリファーマシー」の発生が懸念される。そこで、本研究では悉皆性の高いリアルワールドデータである電子カルテデータを用いて、1漢方薬の多剤併用状況と2漢方薬による副作用の発症状況を記述疫学的に明らかにし、その結果をもとに3漢方薬によるポリファーマシーの実用的な定義を提案する。
SSKFを用いたスペクトル拡散方式による微弱電波画像通信の研究

本研究では、帯域削減型のスペクトル拡散方式を提案し、周波数帯域の有効利用を検討した。はじめに帯域削減の影響と、周波数分割多重の可能性を評価した。つぎに既存波の干渉を低減するために、トラップフィルタによる単一周波数妨害の排除特性を評価した。また、能率的に微弱電波通信に適用するために、多数決論理方式を用いた符号分割多重接続を行い、実測実験により評価を行った。この結果、帯域削減スペクトル拡散方式により、VHF帯域などの空きチャネルを、有効に利用できることを確認できた。さらに、実際に微弱電波スペクトル拡散通信方式を用いて、混信の少ない空きTVチャネル帯域の有効利用を検討した。初めにCATV等の有線系を想定して実験を行い、つぎに無線系において室内電波通信について評価を行った。試作装置を用いて微弱電波データ通信を評価した結果、概ね次のことが明らかになった。・帯域削減スペクトル拡散信号を周波数分割多重する場合は、濡れスペクトルの影響を考慮して、フィルタの許容範囲で狭帯域化を行うと効率が良い・単一周波数妨害に対してはトラップフィルタが有効であるが、直接拡散方式に適用する場合は位相特性の影響が大きいので、Q値の大きいものを用いる・振幅制限を行った場合、最大チャネル数で約半分程度、妨害余裕度で約2dBの性能低下が確認された・有線系と比べて約1dBの性能低下はあるものの、無線系においても概ね同等な誤り率特性となった・空きTVチャネルを利用することで、他の放送チャネルや通信チャネルを用いた場合よりも、数十dBmの妨害を回避することができた・試作装置を用いて実験室内において評価した結果、DU比で約-7dBまでであれば、微弱電波SS通信が十分に適用可能であることが確認された本研究では、帯域削減型のスペクトル拡散方式を提案し、周波数帯域の有効利用を検討した。・帯域削減スペクトル拡散信号を周波数分割多重する場合は、濡れスペクトルの影響を考慮して、フィルタの許容範囲で狭帯域化を行うと効率が良い・単一周波数妨害に対してはトラップフィルタが有効であるが、直接拡散方式に適用する場合は位相特性の影響が大きいので、Q値の大きいものを用いる・振幅制限を行った場合、最大チャネル数で約半分程度、妨害余裕度で約2dBの性能低下が確認された・有線系と比べて約1dBの性能低下はあるものの、無線系においても概ね同等な誤り率特性となった・空きTVチャネルを利用することで、他の放送チャネルや通信チャネルを用いた場合よりも、数十dBmの妨害を回避することができた・試作装置を用いて実験室内において評価した結果、DU比で約-7dBまでであれば、微弱電波SS通信が十分に適用可能であることが確認された
「日本的なるもの」の伝播と深化

本研究でかかげていた三点の特色、1東洋と西洋の影響論ではなく、アジアという第三の軸をおき、さらにはユーラシア大陸とアメリカのジャポニスムというこれまでにない新たな視点を設けること。2これまで国内外でおこなわれてきたジャポニスム研究の多くが西洋の芸術家や作品を中心とするものであるのに対し、本研究では科学的合理精神と芸術の才能をもちあわせていた高島北海という日本人に焦点をあてること。3美術史に特化したジャポニスムを考えるのではなく、芸術と科学の関わりなど、日本の近代化という文脈で考察を加え、学術的論考をはかること。のうち第三の軸に関する1の点について以下のふたつの進展があった。一点目は、中国の研究者と、農商務省の技術官吏として、中国、韓国、フランス、アメリカで森林学の調査をおこなった北海の活動について意見をかわす機会を持ち、森林学を調査しながら芸術活動をおこなっていた高島北海が、中国でどのように受け入れられたのかを確認するための準備が整ったことである。北海が、すでに習得していた西洋画ではなく、あえて日本的な画風の即興制作をおこなっていたことが分かり、そのような北海の姿勢が、中国でどのように異なっていたのかを解明する手掛かりとなった。二点目は、スコットランド国立博物館に、これまで知られていなかった高島北海の作品が収蔵されていることを明らかにし、実見に先立って写真資料を入手し、分析することができた。1年目となる本年度の研究では、これまでの調査結果をまとめることからはじめた。これまでに収集した北海に関する史資料、とりわけ国内での高島北海に関連する言辞資料の発掘については、下関市立美術館に収蔵されている「生野馬車道ノート」についての翻刻を完成させた。またエディンバラのスコットランド国立博物館に残されている北海の未発掘の「京都スケッチ」の写真を入手して分析した。本研究では、造形作品と文献の史料を調査し分析することにより、美術史の研究手法である図像学的研究のみでなく、文字媒体からの分析があわせて可能となり、より確証性の高い研究成果が期待できると考えているため、初年度に言辞発掘と画像分析をおこなうことができ、調査はおおむね順調に進んでいるといえる。さらに、これらの資料のとりまとめを行った結果と、新たに入手した資料の分析結果を、高島北海についての単著としてまとめる作業も同時におこなっている。研究活動スタートアップでかかげていたふたつの調査地のうち、アメリカの資料調査はおこなうことができたが、中国での調査はおこなうことができなかった。そのため、今年度は中国の研究者とコンタクトをとることからはじめた。幸いにも北海の活動に興味を持つ中国の研究者と連絡をとることができ、今後は中国国内においての北海の研究活動について共同で調査を進めたいと考えている。中国においては、高島北海の画論「写山要訣」が1957年に出版されており、帝国美術学校出身の画家であった傅抱石が翻訳をし、初版から54年を経過して出版されている。これらの翻訳が北海の死後、長い時間を経てなぜおこなわれたのか、翻訳出版に至った背景にあるものを探りたい。また、山口県下関市立美術館に残された中国国内に関するスケッチ帖4冊を調査し、1906年(明治39年)の中国旅行が、いつ、どの場所をまわり、どのような目的でおこなわれたのかを分析する。高島北海と中国との関係をさぐることは、「日本的なもの」と「中国的なもの」との区別を明らかにできるという効果が期待される。ジャポニスムの前にあったシノワズリーとよばれる「中国趣味」の動きがあったことはすでに研究されているとおりであるが、西洋ではこれらふたつの区別がときにあいまいなものであった。日本が「日本的なるもの」のイメージをつくりあげるために「中国」との差をどのように意識し、情報の取捨選択をおこなっていたのか、また「中国」側では「日本的なるもの」をどのように受け入れたのかを明確にすることができれば、近代の科学の知識と芸術活動がどのようにうみだされ伝播したのかというしくみや、明治期の日本産業における「日本的」イメージの創造の機構を明らかにすることが可能となるであろう。

二点目は、スコットランド国立博物館に、これまで知られていなかった高島北海の作品が収蔵されていることを明らかにし、実見に先立って写真資料を入手し、分析することができた。1年目となる本年度の研究では、これまでの調査結果をまとめることからはじめた。これまでに収集した北海に関する史資料、とりわけ国内での高島北海に関連する言辞資料の発掘については、下関市立美術館に収蔵されている「生野馬車道ノート」についての翻刻を完成させた。またエディンバラのスコットランド国立博物館に残されている北海の未発掘の「京都スケッチ」の写真を入手して分析した。本研究では、造形作品と文献の史料を調査し分析することにより、美術史の研究手法である図像学的研究のみでなく、文字媒体からの分析があわせて可能となり、より確証性の高い研究成果が期待できると考えているため、初年度に言辞発掘と画像分析をおこなうことができ、調査はおおむね順調に進んでいるといえる。さらに、これらの資料のとりまとめを行った結果と、新たに入手した資料の分析結果を、高島北海についての単著としてまとめる作業も同時におこなっている。研究活動スタートアップでかかげていたふたつの調査地のうち、アメリカの資料調査はおこなうことができたが、中国での調査はおこなうことができなかった。そのため、今年度は中国の研究者とコンタクトをとることからはじめた。幸いにも北海の活動に興味を持つ中国の研究者と連絡をとることができ、今後は中国国内においての北海の研究活動について共同で調査を進めたいと考えている。中国においては、高島北海の画論「写山要訣」が1957年に出版されており、帝国美術学校出身の画家であった傅抱石が翻訳をし、初版から54年を経過して出版されている。これらの翻訳が北海の死後、長い時間を経てなぜおこなわれたのか、翻訳出版に至った背景にあるものを探りたい。また、山口県下関市立美術館に残された中国国内に関するスケッチ帖4冊を調査し、1906年(明治39年)の中国旅行が、いつ、どの場所をまわり、どのような目的でおこなわれたのかを分析する。高島北海と中国との関係をさぐることは、「日本的なもの」と「中国的なもの」との区別を明らかにできるという効果が期待される。ジャポニスムの前にあったシノワズリーとよばれる「中国趣味」の動きがあったことはすでに研究されているとおりであるが、西洋ではこれらふたつの区別がときにあいまいなものであった。日本が「日本的なるもの」のイメージをつくりあげるために「中国」との差をどのように意識し、情報の取捨選択をおこなっていたのか、また「中国」側では「日本的なるもの」をどのように受け入れたのかを明確にすることができれば、近代の科学の知識と芸術活動がどのようにうみだされ伝播したのかというしくみや、明治期の日本産業における「日本的」イメージの創造の機構を明らかにすることが可能となるであろう。購入予定の物品に変更が生じたため、次年度にその購入を予定している。
環境負荷の小さい高機能食糧資源としてのRubiscoタンパク質の有効利用

光合成過程で炭酸ガスの固定に関与する酵素Rubiscoは全緑葉タンパク質の1/3ないし1/2を占めることから、地球上で最も多量に存在するタンパクと言われており、植物タンパクとしては例外的に栄養学的に理想的なアミノ酸組成を有する。そこで、Rubiscoの酵素消化物について生活習慣病の予防に寄与する生理活性ペプチドの探索を行った。その結果、ホウレンソウRubiscoのペプシン消化物からδオピオイドペプチドとして単離したrubiscolin (Tyr-Pro-Leu-Asp-Leu-Phe)はマウスに対する100mg/kgの経口投与により学習促進および抗不安作用を示した。ホウレンソウRubiscoのペプシン・パンクレアチン消化物から4種類のアンジオテンシン変換酵素阻害ペプチド(MRWRD, MRW, LRIPVA, IAYKPAG)を単離した。これらのうち、MRWRD, MRWおよびIAYKPAGは高血圧自然発症ラット(SHR)に対する経口投与の際に血圧降下作用を示した。ホウレンソウから50%以上のRubisco含量をもつ標品を調製し、ペプシンおよびパンクレアチンにより消化した結果、Rubisco精製標品の場合よりも強いアンジオテンシン変換酵素阻害活性を示した。特に、ペプシン消化物は高血圧ラットに対して強力な血圧降下作用を示した。このことは緑葉タンパク質の摂取が高血圧の予防に有効であることを示唆している。同様なペプチドが他の植物のRubiscoからも派生することが判明している。Rubiscoは地球温暖化の原因となる炭酸ガスの増加を抑制する酵素として、環境保全の観点からも期待されているが、そのRubiscoが栄養性および生活習慣病予防機能においても優れているという事実は、本タンパク質が人類にとって一石三鳥の効果をもたらすことを意味しており、低環境負荷のもとで生産可能な理想的食品素材として今後の利用促進が期待される。Ribulose-1,5-bisphophate carboxy lase/oxygenase(Rubisco)は光合成の際の炭酸固定に関与する酵素であり、すべての光合成生物中に存在する。Rubiscoは緑葉タンパク質の1/3-1/2を占めることから、地球上で最も豊富に存在するタンパク質と言われている。Rubiscoは各々8個のlarge subunitとsmall subunitから構成される、分子量約50万のタンパク質であり、特にlarge subunitは植物タンパク質としては例外的に良好なアミノ酸組成を有している。今回、ホウレンソウRubisco large subunitからTyr-Pro-Leu-Asp-Leu-Pheという構造のオピオイドペプチドがelastaseの作用によって派生することをマウス輸精管のオピオイドアッセイ系を用いて見出し、rubiscolinと命名した。本ペプチドの相当する配列は殆どすべての植物のRubisco large subunit中に保存されていることから、野菜等緑葉を摂取した際には体内で生成すると考えられる。本ペプチドはδタイプのオピオイドレセプターに対して選択性を示した(IC_<50>=30μM)。rubiscolinはマウスに対する200mg/kgの経口投与で鎮痛活性を示した。また、step through装置を用いた受動的回避実験では、100mg/kgの訓練直後の経口投与により学習促進効果を示し、その作用はδオピオイドアンタゴニストであるnaltrindoleによって阻害された。その他、Rubiscoの酵素消化によりアンジオテンシン変換酵素阻害ペプチドが派生することを見出している。ホウレンソウRibulose bisphosphate carboxylase/oxygenase(Rubisco)large subunitからペプシンおよびロイシンアミノペプチダーゼによって遊離するrubiscolin-5(Tyr-Pro-Leu-Asp-Leu)およびrubiscolin-6(Tyr-Pro-Leu-Asp-Leu-Phe)はδレセプターに対して選択性を有するオピオイドペプチドであり、いずれも経口投与で鎮痛性を示した。

一方、rubiscolin-6はステップスルー型の学習実験において100mg/kgの経口投与で学習促進作用を、また、rubiscolin-5は高架十字迷路実験において10mg/kgの経口投与で抗不安作用を示すことを新たに見出した。前者がδレセプターを介した作用であるのに対して、後者はσ(シグマ)レセプターを介したものであることを、特異的アンタゴニストおよびアンチセンスオリゴヌクレオチドを用いた実験から証明した。以上の結果とRubiscoの酵素消化物からのrubiscolin-5の収率はrubiscolin-6のそれの約10倍であることを考え併せると、Rubisco摂取後に何らかの中枢作用があるとするならば、それは学習促進作用よりもむしろ抗不安作用であると予想される。ホウレンソウRubiscoのペプシン・パンクレアチン消化物から4段階のHPLCによってアンジオテンシン変換酵素(ACE)阻害活性を有する4種類のペプチドMRWRD(IC_<50>=2.2μM), MRW(IC_<50>=0.64μM), LRIPVA(IC_<50>=0.5μM),およびIAYKPAG(IC_<50>=4.6μM)を得た。MRWRDはACEとのプレインキュベーションによって、大部分がMRWに変換され、IC_<50>は0.84μMになったことから、プロドラッグタイプの阻害物質であることがわかった。一方、LRIPVAおよびIAYKPAGはACEとのプレインキュベーションによって活性が低下することから、ACE基質であることがわかった。自然発症高血圧ラットに対する経口投与の際に、MRWは2時間後に最大の血圧降下作用を示すのに対し、MRWRDは4時間後に最大の血圧降下作用を示した。ホウレンソウRubiscoから派生するδオピオイドペプチドrubiscolin-6(YPLDLF)はマウスへの経口投与(100mg/kg)の際に、高架十字迷路実験で抗不安作用を示した。また、脳室内投与では10nmol/個体(約0.3mg/kgに相当)で効果を示した。なお、前年度の成績ではrubiscolin-5(YPLDL)がσレセプターを介して、rubiscolin-6よりも強力な抗不安作用を示すという結果が得られていたが、これはrubiscolin-5の合成ペプチド標本中に微量(0.数%)に存在する成分によるものであり、ペプチドとしてはrubiscolin-6の方が強い抗不安作用を示すことがわかった。また、rubiscolin-6が経口投与で抗不安作用を示すのに必要な100mg/kgという用量は学習促進作用を示す用量とほぼ等しいことがわかった。