hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
分子シンクロを用いた半導体ナノ結晶ネットワーク形成による物性制御

本研究ではひげ状のポリマー(PEG/PAMA)をもつCdSナノ結晶を作成しナノ結晶間のシンクロ作用の検討を行った。試料は溶液状態と石英基盤上にキャスト乾燥した2種類の試料を用意した。この試料の特徴は溶液状態とキャスト乾燥状態の再結合過程の変化である。発光は2.3eVと2.5eVの二つの成分から成り立っており、乾燥によって高エネルギー側に変化する。試料の状態によって再結合過程が異なるのはドット間距離が変化しドット間の相互作用が起こったためか表面の効果であるかいずれかが考えられる。この両者を区別するためにコロイド試料の溶液を乾燥させPLの変化を時間とともに測定した。溶液が乾燥した時点でも急激な変化は見せず発光ピークは2.3eVから2.5eVに徐々に変化していった。これはPLの変化は溶媒の影響ではなくドット間の距離の影響であるためと考えられる。このような再結合過程の能動的な変化は分子間のシンクロナイゼーションを意味し、この物質が環境に敏感な能動素子として適用可能であることを示す。この特徴を利用し、ひげ状のポリマーにタンパクを結合させ、エネルギー移動の観測を行った。その結果、この試料はエネルギー移動を利用した生体センサーとして十分実用になるとの結論を得た。一方、我々はシリコンの発光機構と表面状態の研究を行っている。最近我々はシリコンナノ結晶をコロイド化する技術を開発した。コロイド化によって光吸収に顕著な差がみられたことからナノ結晶集合体ではシンクロ現象が光吸収に影響していると考えられる。またコロイド化の成功によってシリコンナノ結晶の生体ラベルヘの応用の道を開いた。本研究ではひげ状のポリマー(Poly(ethyleneglycol)-b-poly(2-N, N-dimethylaminoerthylmethacrylate), PEG/PANA)をもつCdSナノ結晶を試料として用いその工学的特性に関する研究を行った。超純水亦はメタノール溶液中のPEG/PAMAに化学量論的なNa2SとCdCl2を同時滴下し攪拌を行ってひげ状のポリマーをもつCdSナノ結晶の作製を行った。これは溶液状態とキャストした状態でのナノ結晶間の距離の変化が引き起こすドット間相互作用の変化を光学的特性を通して測定するためである。この2種類の試料に対して光吸収とフォトルミネッセンス(PL)の測定を行った。光吸収では顕著な差は見られなかったがフォトルミネッセンスには特徴的な大きな違いが見られた。試料の状態によって再結合過程が異なるのはドット間距離が変化しドット間の相互作用が起こったためか表面の効果であるかいずれかであろう。再結合過程の能動的な変化はこの物質が環境に敏感な能動素子として適用可能であることを示す。今後はDNA、タンパク等を用いてドット間の結合を促し環境に敏感な光学的デバイスとしての適応性の検討を行う。一方、ブラシ状ポリマー鎖を持たない結合系ナノ結晶半導体に関してSiナノ結晶の発光過程の研究を行ったシリコン表面を水素で修飾することによって高い発光効率を持つシリコンナノ結晶を得ることに成功した。現在ナノ結晶シリコンのドット間のシンクロ状態を観測するためにシリコン窒化膜の中にナノ結晶を埋め込む方法と表面プフズマ処理によってシリコンナノ結晶表面を窒化する方法を試み表面酸化による発光が抑えられることが分かった。
高温ストレスを受けた植物において誘導されるステート遷移の役割とその分子機構の解析

今年度は、環境の変化により引き起こされるステート遷移の分子機構の解明に取り組んだ。当初の計画では高等植物のステート遷移が藻類と類似していると想定して実験を立案したが、進捗に伴い藻類との差異が明らかとなってきたため、得られた結果に基づき計画を適宜変更して研究を進めた。その結果、陸上で生育する高等植物と水中で生育する藻類のステート遷移の機構の違いを明らかにし、高等植物のステート遷移にはより強い光環境で生育するための効率的な光合成と高温ストレスからの光化学系の回避という生理的意義があると結論して投稿論文を取りまとめた。課題1)ステート遷移や熱放散を欠失したアラビドプシスの変異体(stn7; STN7キナーゼ欠損変異体、stn8;STN8キナーゼ欠損変異体、npq4-1;熱放散欠失変異体)では高温耐性が低下することを期待して、明所40°CにおけるPSII活性測定を行ったが、野生株との顕著な違いは見られなかった。単独の変異体では、欠失していない方の表現型が補うことにより高温障害を回避する可能性が考えられた。課題2及び課題4) BN-PAGEと2次元SDS-PAGEにより同定したPSI-LHCII複合体のリン酸化状態をイムノブロットにより調べたところ、リン酸化されたLhcb1とLhcb2が結合していた。ステート遷移の研究が進んでいる緑藻においてPSI-LHCIIの形成に必須であるCP29やCP26は、コムギのPSI-LHCII複合体からは検出されなかったことから、緑藻類と高等植物ではPSI-LHCII複合体の構成成分及び形成メカニズムが異なることが示唆された。当初に挙げた課題以外の進展)これまでに報告された光変動誘導性ステート2と本研究で示された高温誘導性ステート2の違いを明らかにするために、光・温度条件の変化がステート2の誘導に与える影響を調べた。その結果、明所25°Cではリニア電子伝達を促進するステート2である一方、明所40°Cではサイクリック電子伝達優勢のステート2であることが分かった。26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究課題では、高温条件で誘導されるステート遷移と熱放散がPSII保護に寄与しているかどうかをアラビドプシスを用いて検証すること、及びコムギを材料に生化学的な実験を行い、高等植物におけるステート遷移の分子機構を解明することを目的とした。課題1)アラピドプシスの変異体(stn7 : STN7キナーゼ欠損変異体、stn8 ; STN8キナーゼ欠損変異体、npa4-1 ;熱放散欠失変異体)を用いてステート遷移欠失、熱放散欠失の二重変異体(stn7×npa4-1)及び三重変異体(stn7×npa4-1×sin8)を作製するために、それぞれの変異体の変異確認を行った。課題2)LHCIIのリン酸化がPSIとの結合に与える影響を検証するために、リン酸化LHCII及び非リン酸化LHCIIのPSIとの再構成実験を試みた。しかし、リン酸化LHCIIが微量であるため、再構成実験に使える量を得ることが非常に難しいと判断した。そこで代替案として、明所高温条件におけるリン酸化状態をイムノブロットにより調べたところ、チラコイド膜タンパク質のリン酸化の増加が検出された。リン酸化タンパク質を精製し、MS解析に供したところ、Dl、D2タンパク質、Lhcb1、Lhcb2であると示された。また、明所高温条件によりリン酸化されるLHCI1タンパク質の割合をPhos-tag SDS-PAGEにより調べた。その結果、およそ37.5%のLhcb2が高温処理によりリン酸化されることが示され、ステート遷移の誘導にLhcb2が契機となることが示唆された。また、ステート遷移によるチラコイド膜タンパク質のリン酸化がチラコイド膜の構造に影響を与えることが報告されている。透過型電子顕微鏡により葉緑体を観察したところ、明所高温条件でのチラコイド膜はstack構造がunstackになる、構造変化を起こすことが分かった。課題4)コムギからPSI巨大複合体を単離するため、ショ糖密度勾配とSMART systemを用いた精製を試み、その結果を論文に投稿したが、査読者に分離が不明瞭であることを指摘された。そこで分離の方法をBN-PAGEに変更し、明所高温条件でステート遷移が誘導されたときにPSI-LHCII超複合体が形成されることを確認した。

単独の変異体では、欠失していない方の表現型が補うことにより高温障害を回避する可能性が考えられた。課題2及び課題4) BN-PAGEと2次元SDS-PAGEにより同定したPSI-LHCII複合体のリン酸化状態をイムノブロットにより調べたところ、リン酸化されたLhcb1とLhcb2が結合していた。ステート遷移の研究が進んでいる緑藻においてPSI-LHCIIの形成に必須であるCP29やCP26は、コムギのPSI-LHCII複合体からは検出されなかったことから、緑藻類と高等植物ではPSI-LHCII複合体の構成成分及び形成メカニズムが異なることが示唆された。当初に挙げた課題以外の進展)これまでに報告された光変動誘導性ステート2と本研究で示された高温誘導性ステート2の違いを明らかにするために、光・温度条件の変化がステート2の誘導に与える影響を調べた。その結果、明所25°Cではリニア電子伝達を促進するステート2である一方、明所40°Cではサイクリック電子伝達優勢のステート2であることが分かった。26年度が最終年度であるため、記入しない。アラビドプシスの二重変異体を作製するための変異体を選抜した。また、明所高温条件で誘導されるステート遷移において、主にリン酸化タンパク質に着目して生化学的な情報を集めることができた。課題1)アラピドプシスの二重変異体及び三重変異体を作製し、ステート遷移と熱放散がPSII保護に寄与しているかどうかを検証する。課題2)リン酸化LHCIIが微量であるため、再構成実験に使える量を精製することができなかった。代替案としてリン酸化タンパク質を分離するPhos-tag SDS-PAGE等を用いたイムノブロットにより、チラコイド膜タンパク質のリン酸化を詳細に調べている。ステート遷移によるチラコイド膜タンパク質のリン酸化とチラコイド膜構造には密接な関係があることが報告されている。そこで、今年度、リン酸化タンパク質について調べた情報を元に、Lhcb2の挙動にっいてさらに詳細を検証し、リン酸化タンパク質による膜構造の変化と高温耐性メカニズムとの関係性を包括的に議論できる結果を集めたい。課題4)今年度、ショ糖密度勾配遠心法による新規のPSI超複合体の単離を試みたが、技術的に難しいと判断した。代替案として、現在、BN-PAGEによる単離を試みている。順調な結果が得られつつあるので今後はBN-PAGEを用いて、明所高温条件で形成されるPSI超複合体の詳細を調べる。
遺伝子コードされたFRET型酸素バイオセンサーの開発

FRET型酸素バイオセンサーを構築するためには、酸素結合タンパク質の酸素結合状態を認識する一本鎖抗体(scFv)あるいは単一ドメイン抗体(sdAb)が必要である。そこで、市販の非免疫scFvおよびsdAbのファージディスプレイライブラリーから、そのような抗体の単離を試みた。まず、磁気ビーズ上に酸素結合タンパク質FixLを固定し、抗体が提示されたファージと反応させ、結合しないファージを洗浄除去した。次に、グルコースおよびグルコースオキシダーゼを加えることで、溶液中の酸素分圧を低下させ、溶出されるファージを得た。このサイクルを3サイクル繰り返すことで1種類のscFvのファージクローンが濃縮される事を見出した。しかし、この得られたscFvクローンとFixLタンパク質の間に酸素依存的な相互作用を確認することはできなかった。そこで、現在は以下の検討をおこなっている。(1) FixLで免疫をおこなったマウスからscFvのファージディスプレイライブラリーを作成する。これによって、FixLを認識するクローンを多数含むライブラリーが構築できると期待される。(2) mRNAライブラリーなどファージディスプレイ以外のライブラリーを用いる。近年、この手法は大幅に改良されており、抗体だけではなく、人工的な結合タンパク質のスクリーニングにも利用されている。こうした手法を取り入れることで、早期に酸素依存的にFixLに結合するタンパク質を得ることを目指す。28年度が最終年度であるため、記入しない。まず、酸素結合タンパク質であるFixLの大腸菌における発現条件を最適化した。複数の大腸菌株を使用したスクリーニングの結果、C41(DE3)株を用い37度で培養した際に、ヘムを有するFixLの割合が最も高くなることが明らかとなった。この際に鉄イオンを培地中に添加することで、ヘム含量が増加した。次に、大腸菌で発現させたFixLを精製し、吸収スペクトルの解析をおこなったところ、生成されたFixLは過酸化状態であった。還元剤およびグルコースオキシダーゼをもちいることで、過酸化状態を酸素結合状態および酸素非結合状態に変換する条件を確立した。次に、酸素結合状態のFixLを特異的に認識する抗体のスクリーニングをファージディスプレイ法を用いておこなった。まず、FixLをプラスチックチューブ表面に固定した状態でスクリーニングをおこなったが、特異的な抗体を得ることができなかった。プラスチック表面に固定されたFixLが変性したためと考えられた。第一に、購入した抗体スクリーニングキットの一部に不良があり、その問題の解決に大きな時間がかかってしまった。次に、常法として用いられているプラスチックチューブにタンパク質を固定化する方法では、目的とする抗体を得られなかった。FixLタンパク質を固定化する方法として、プラスチックチューブの代わりに磁気ビーズなどを用いたより温和な条件を用い、再度抗体のスクリーニングをおこなう。ここでも抗体が得られない場合は、市販のライブラリーではなく、FixLで免疫したマウスよりファージディスプレイライブラリーを作製して実験を進める。酸素結合状態のFixLを特異的に認識する抗体クローンを得た後、抗体・FixL・蛍光タンパク質を融合させた酸素バイオセンサーを構築する。構築したバイオセンサーを哺乳類細胞に発現させ、酸素濃度を増減させた際に、蛍光シグナルが変化するものをスクリーニングする。
魚類の組織再生における細胞間相互作用のメカニズム

組織再生の分子過程を理解するために、本研究ではゼブラフィッシュ鰭の再生開始・進行に関わるシグナルメカニズムの解析と、多様な細胞の機能を解明することを目標とした。第一に、再生におけるFgfシグナルの作用メカニズムの解明を行い、Fgf20a,Fgf3の異なった作用を明らかにした。また、再生細胞の細胞死を起こす変異体の解析を行い、ミエロイド細胞の供給する液性因子によって、再生細胞の増殖、生存がサポートされていることを示した。組織ホメオスタシスは多細胞体の重要な特性であるが、特に、魚類などの生物では、組織が大きく失われた際でも完全に再生することができる。本研究は、再生の個々の細胞レベルの分子機構解明を目指し、鰭の再生をモデルとして、再生に必須のシグナルや分子の解析を進めている。今年度の研究実績は以下の通りである。(1)再生におけるシグナルメカニズム: Fgf、Wntシグナルは尾部鰭の再生に必須であることが過去に示されてきたが、細胞レベルの作用機序は明らかにされていない。昨年までに、Fgf20aエンハンサートラップゼブラフィッシュの解析から、Fgf20aが最も再生初期に上皮に発現することを明らかにしたが、今年度、さらに解析を進めた結果、初期上皮に誘導されるFgf20シグナルは間充織細胞に作用して再生芽を誘導し、続いて先端部再生芽細胞がFgf3, 7, 10などを発現して、再生芽細胞の増殖が進行することを明らかにした(論文準備中)。(2)細胞系譜解析系の確立:Cre-loxPを用いた細胞系譜追跡と、細胞アブレーションによる機能解析のためのトランスジェニックの確立を進めてきた。今年度、Cre組み換えの効率を最適化するため、改変型のCre作製、BACトランスジェニックの作製を進め、極めて効率よく組み換えを起こさせる系を確立出来た。(3)再生細胞生存因子の解明:組織再生には多数の近距離、遠距離の因子が関与すると考えられる。私達は、昨年までの研究で、造血系細胞の欠損が再生細胞の生存と増殖に必要であることを明らかにしていた。今年度、ゼブラフィッシュ幼生尾部外殖体によるアッセイを確立し、これを用いて、再生細胞生存因子が体液中を拡散する因子であること、熱安定な低分子量の物質であることなど、生化学的性質についてを解析を進めた。組織ホメオスタシスは多細胞体の驚異的な特性である。特に、魚類などの生物では、組織が大きく失われた際でも完全に組織再生できる。魚類鰭をモデルとした研究でFgfおよびWntシグナルが再生に必須であることが示されているが、細胞レベルの詳細はよくわかっていない。本研究では、本年度、以下の研究を行った。(1)鰭再生過程におけるFgfシグナル作用点: Fgfシグナルを阻害すると尾部鰭の再生が阻害されるが、いつどこで作用するFGFが再生にエッセンシャルなのか明らかでなかった。そこで、24種すべてのFgfリガンドのうち、再生組織で発現するものをRTPCRによって同定し、上皮で早いステージから発現する複数Fgfと、遅れて再生芽で発現するFgfが判明した。中でもFgf20aは上皮で早期から発現が高かったので、トランスジェニック系統を利用して発現の時空間的変化を解析した。この結果、Fgf20aが上皮基底細胞に限局し、再生芽形成に先立って少数の基底層予定細胞で発現することがわかった。(2)鰭再生過程におけるWntシグナルの作用点:再生初期にWnt結合分子であるdkk1を発現させると再生の不可逆的な阻害が起こる。しかし、阻害のメカニズムは明らかでなかった。dkk1を発現した再生組織のマーカーを用いた解析を行った結果、Wntシグナルは上皮基底層におけるLef1依存経路と再生芽におけるAxin2依存経路の独立した経路があり、Axin2依存経路が再生に重要であることがわかった。(3)組織再生にはFGF, WNT以外にも多数の近距離、遠距離の因子が関与すると考えられる。私達は、発生直後のゼブラフィッシュ幼生組織の再生をモデルとした系で、cloche変異体が再生芽のアポトーシスを起こすことを発見していたが、細胞自律性の解析などから、造血系細胞が再生芽の生存と増殖に必要であることを明らかにした。有尾両生類や魚類では多種多様の組織が生涯にわたって再形成可能である。このような組織再生は、生物が環境に応じて多細胞体を維持しようとする普遍的なメカニズムに基づいていると考えられる。再生の分子過程を理解するために、本研究では再生の開始・進行に関わるシグナルメカニズムの解析と、再生ニッチにおいて形成される多様な細胞コンパートメントの機能を解明することを目標とした。再生組織におけるFgfシグナルの作用点の解明については、fgf20aトランスジェニック(Tg)とドミナントネガティブFGFレセプターTgを用いた解析から、Fgfシグナルの上皮と間充織における2段階の作用を明らかにすることができた。これに関して論文にまとめ投稿を行ったが、幾つかの改訂を示唆され、さらに追加実験を進めている。細胞系譜の解析に関しては、Cre-loxPを用いたmmp9とfn1b発現再生細胞の系譜の解明に成功し、これらの再生細胞を永続的に蛍光でラベルし、子孫細胞の追跡,再生時と非再生時の間の細胞サイクリング解析を行った。また、このようにラベルされた分化組織から再び再生を行わせ、再生細胞の起源や細胞サイクルについても明らかにした。その結果、鰭条骨を再生する骨幹細胞の存在や期限について解明できた他、上皮の再生は主に基底細胞の再生を通じて行われていることなどを明らかにできた。

さらに、変異体から明らかになってきた再生細胞の生存メカニズムに関して、造血細胞由来の細胞生存因子の存在を示すことに成功し、論文をDevelopmental Biology誌に掲載した。この因子の同定へ向けた研究では、トランスクリプトーム解析から変異体では過度の炎症反応が起こっていることを突き止め、さらにグルココルチコイドシグナルによる抑制によって細胞死をレスキュー出来る事を明らかにできた。有尾両生類や魚類では多種多様の組織が生涯にわたって再形成可能である。このような組織再生は、生物が環境に応じて多細胞体を維持しようとする普遍的なメカニズムに基づいていると考えられる。再生の分子過程を理解するために、本研究では再生の開始・進行に関わるシグナルメカニズムの解析と、再生ニッチにおいて形成される多様な細胞コンパートメントの機能を解明することを目標とした。第一に、再生におけるFgfシグナルの作用メカニズムの解明を行った。ドミナントネガティブFgfレセプター発現トランスジェニック(Tg)およびfgf3、fgf20a強制発現Tgを用いた解析から、再生初期に上皮に発現するFgf20aが再生芽の誘導を行うこと、そして、誘導された再生芽の発現するFgf3が細胞増殖を活性化することによって、組織の再生、伸長を促すことを明らかにした。第二に、Cre-loxPを用い、再生時に誘導されるmmp9とfn1b発現細胞の系譜を解析した。これらの再生細胞を永続的に蛍光でラベルし子孫細胞の追跡を行うとともに、ラベルされた分化組織から再び再生を行わせ、再生細胞の起源や細胞サイクルについて明らかにした。その結果、骨の新生と再生に寄与する骨幹細胞を同定し、その起源が発生期の体節であることを解明できた。また、上皮の再生は、幹細胞である上皮基底細胞の再生によってのみ、長期の機能的な皮膚の再生が起こることを明らかにできた。さらに、再生細胞の生存メカニズムに関して、造血細胞を欠損する変異体の解析から、細胞生存因子の存在を示すことに成功し、論文をDevelopmental Biology誌に掲載した。これに続き、IL1を介した炎症反応が変異体では細胞死を引き起こすことを突き止め、IL1シグナルの再生における意義の解析を進めている。組織再生の分子過程を理解するために、本研究ではゼブラフィッシュ鰭の再生開始・進行に関わるシグナルメカニズムの解析と、多様な細胞の機能を解明することを目標とした。第一に、再生におけるFgfシグナルの作用メカニズムの解明を行い、Fgf20a,Fgf3の異なった作用を明らかにした。また、再生細胞の細胞死を起こす変異体の解析を行い、ミエロイド細胞の供給する液性因子によって、再生細胞の増殖、生存がサポートされていることを示した。再生組織におけるFgfシグナルの作用点について研究から、Fgf20および10シグナルの2段階の作用機構を明らかにして論文を投稿したが、トランスジェニックを用いた実験など交配に時間のかかる追加実験の必要が生じ、それらの実験を進めている。
都市環境装置が街路景観形式に及ぼす影響に関する研究

本研究は,都市内の主要4街路を対象に街路構成要素である都市環境装置の分布に関する実態調査を行い,装置類の空間・情報・時間系の種類別及び街路別の定量化(100mあたりの装置基数)による比較分析を行った。分析の結果,街路別に装置の種類別の分布特性に違いがあり,その要因には街路幅員の断面構成,そして延長方向での沿道の土地利用と整備状況の違いが関係していることが明らかとなった。また情報系の装置類が歩行空間の秩序化の役割を,時間系の装置類が歩行環境の個性化の役割を主に担い,空間系の装置類は,街路に対応して秩序化と個性化の双方において役割を担うことを導いた。このことから街路の都市環境装置デザインにおいては,街路の環境特性を把握した上で連続・節景観を形成する装置に対し,秩序化と個性化のいずれかの方向から取り組むことが有効な方法となりうることを示唆した。この研究結果を踏まえ,街路における歩行者及び自転車(利用者)の行動に着目し,利用者の行動特性と街路の都市環境装置類の配置特性との関係を明らかにするために研究を進めた。そこで,広幅員歩道を有する街路調査から歩行空間形態のタイプ分けを行い,タイプ別の歩行者交通量と通行動線の調査・分析を行った。その結果街路利用者には,内的及び外的要因による「行動特性」が存在し,装置類の線状及び点状の「配置特性」などが利用者の行動に影響を与えることを検証した。この「行動特性」と「配置特性」の関係から,街路歩行空間の確保と,景観面と生活面での歩行環境形成における解決すべき課題を導いた。そして、課題解決のためには,都市環境装置デザインの装置相互を整理統合する「秩序化」の方法が,歩行空間確保の有効な方法の一つであり,また歩行環境形成においては,歩行空間形態に適応する装置などによる生活の場としての「個性化」の方法が適応できる可能性を示唆することができた。本研究は,都市環境装置が機能および感性の両面から街路景観形成に及ぼす影響を明らかにすると共に,その影響因子の活用の方法(路上に設置されている多様な都市環境装置類が景観に及ぼす影響に関して,都市環境装置と街路特性,利用特性,そして製品特性相互の関係の観点からの都市環境装置デザイン方法など),今後の都市環境装置デザイン方法の構築のための指標を導きだすことが目的である。平成10年度の主な研究内容は,都市内の主要街路景観形成における都市環境装置の整備実態を把握し,街路特性(街路規格や周辺の土地利用などの地域特性)および利用特性との関係に関する以下の研究項目に基づいて調査・分析を行い,都市内街路における都市環境装置が景観形成に及ぼす影響を空間と人との関わりから考察した。(1)都市環境装置の種類と量,分布,設置状況,仕様等の,福岡市の都心部街路(歩道部)の実態調査。(2)都心部街路の土地利用等の地域特性および幅員や交差点状況等街路特性の実態調査。(3)上記主要街路の利用実態に関するビデオ等による観察法調査。(4)都市環境装置の種類および分布特性と,地域特性および街路特性との相関関係に関する分析。(5)上記調査で得られた利用特性と都市環境装置の分布特性,地域・街路特性との相関関係に関する分析。(6)都心部主要街路における都市環境装置類が街路景観形成に及ぼす影響についての考察。その主な結果,街路の都市環境装置の分布特性においては,街路の環境特性を把握した上で,連続・節景観を形成する装置類に対し,秩序化と個性化のいずれかの方向から取り組みことが有効なデザイン方法となりうることを示唆した。

また,街路の構成要素と行動特性の関係においては,街路利用者に「内的および外的要因による行動特性」が存在し,都市環境装置類の「線状及び点状の配置特性」などが,利用者の行動に影響していることを明らかにした。本研究は,都市環境装置が街路景観形成に及ぼす影響を明らかにすると共に,その影響因子の活用の方法(都市環境装置と街路特性,利用特性,そして装置相互の関係の観点からの都市環境装置デザイン方法など)を考察し,今後の都市環境装置デザイン方法の構築のための指標を導きだすことが目的である。平成11年度の主な研究内容は,街路における歩行者及び自転車(両者を総称して利用者と呼ぶ)の行動に着目し,利用者の行動特性(利用特性)と街路の都市環境装置類の配置特性との関係を検証することであり,以下の調査・分析・考察を行った。(1)平成10年度の実態調査対象街路の中から景観整備が実施された3街路の詳細調査。(2)上記3街路の沿道におけるセットバック空間などの民地状況の実態調査。(3)街路構成要素の分類及び代表的な歩行空間形態タイプ抽出に関する分析。(4)歩行空間形態タイプ別の歩行者及び自転車の利用実態に関するビデオ撮影による行動観察調査。(5)行動特性と都市環境装置の分布特性,地域・街路特性との相関関係に関する分析。(6)行動特性と歩行空間形態及び装置類の配置特性が,街路景観形成に及ぼす影響についての考察。その結果,平成10年度の研究結果における,街路利用者には,内的及び外的要因による「行動特性」が存在し,装置類の線状及び点状の「配置特性」などが,利用者の行動に影響を与えることを検証した。さらに,この「行動特性」と「配置特性」の関係から,街路の歩行空間の確保と,景観面と生活面での歩行環境形成における解決すべき課題を導いた。そして,課題解決のためには,都市環境装置デザインの装置相互を整理統合する「秩序化」の方法が,歩行空間確保の有効な方法の一つであり,また歩行環境形成においては,歩行空間形態に適応する装置配置などによる生活の場としての「個性化」の方法が適用できる可能性を示唆することができた。
固着性動物群集が沿岸生態系の生物多様性形成および餌料環境にもたらす影響の解明

本研究は,1固着性動物の生活史と海洋環境との関係,2固着性動物群集を利用する小型無脊椎動物の生活史,3固着性動物の摂餌量が餌量環境に与える影響の3点について,野外調査および飼育実験により明らかにすることを目的とする.本年度は,岩手県大槌湾,越喜来湾,および宮城県松島湾において水中に試験板を垂下し,これを交換・観察することで,各湾における付着生物の種組成や季節消長と生息環境との関係を明らかにした.越喜来湾においては試験板上の固着性動物群集を利用する小型甲殻類の種組成と成熟度について調査し,それらの生活史の概要を明らかとした.また本研究の結果に基づいて,湾内の養殖施設に生息するヨコエビ類の生物量を推定した結果,これらの人工垂下物が同湾内の小型甲殻類の生物量と多様性の維持に大きく関わっている可能性が示唆された.大槌湾においては海底岩礁域の固着性動物群集に着目し,起立性コブコケムシ群体およびキノエダカイメンに棲み込む小型無脊椎動物を,ROVのスラープガンを用いて採集し,その種組成を群集間で比較した.その結果,これらの群集間では共通種も多い一方で,種数には大きな違いもみられ,基質となる生物種により群集構造も変化することが明らかとなった.松島湾では.夏から秋に優占するフサコケムシを対象に,単離培養した渦鞭毛藻を餌量として,異なる水温および流速環境下での摂餌行動(触手冠数),摂餌量(偽糞数),消化率(偽糞内の消化細胞数/全細胞数)の変化を調べた.その結果,水温が高く流速が緩やかであるほど摂餌行動と摂餌量が増加する一方で,偽糞内の消化率はそれらの環境の違いによらず一定であることが明らかとなった.予定していた試験板を用いた調査を継続して実施することができ,付着生物のみならず表在性の小型甲殻類の種組成や成熟度についても概要を明らかにすることができた.ROVを用いた海底岩礁域における調査では,異なる生物群集を比較することができた.一方,本年度は荒天のため調査が中止となることが多く,異なる季節間での比較や観察する群集の数を増やすことはできなかった.コケムシの摂餌行動に関しては,水温と流速の2つの環境要素について,摂餌実験により十分な結果が得られた.これらの点から,おおむね順調に進展していると判断した.試験板を用いた調査は,環境が大きく異なる地点・水深帯に限定し,固着性動物の種組成の変動を継続して明らかとする.試験板上の固着性動物群集を利用する表在性動物に関しては,継続して種組成および現存量の変動を成熟度とあわせて明らかにするとともに,主にワレカラ類の足場利用に関わる機能について,飼育実験により明らかとする.一方,ROVを用いた海底岩礁域における調査は,より多くの群集を観察してデータの精度を高めていくとともに,異なる季節にも調査することで,群集を利用する小型無脊椎動物相の年変動についても明らかにする.固着性動物の摂餌行動に関しては,水中の餌量密度によってフサコケムシの摂餌量と消化率がどのように変化するのかを摂餌実験により明らかにする.本研究は,1固着性動物の生活史と海洋環境との関係,2固着性動物群集を利用する小型無脊椎動物の生活史,3固着性動物の摂餌量が餌量環境に与える影響の3点について,野外調査および飼育実験により明らかにすることを目的とする.本年度は,岩手県大槌湾,越喜来湾,および宮城県松島湾において水中に試験板を垂下し,これを交換・観察することで,各湾における付着生物の種組成や季節消長と生息環境との関係を明らかにした.越喜来湾においては試験板上の固着性動物群集を利用する小型甲殻類の種組成と成熟度について調査し,それらの生活史の概要を明らかとした.また本研究の結果に基づいて,湾内の養殖施設に生息するヨコエビ類の生物量を推定した結果,これらの人工垂下物が同湾内の小型甲殻類の生物量と多様性の維持に大きく関わっている可能性が示唆された.大槌湾においては海底岩礁域の固着性動物群集に着目し,起立性コブコケムシ群体およびキノエダカイメンに棲み込む小型無脊椎動物を,ROVのスラープガンを用いて採集し,その種組成を群集間で比較した.その結果,これらの群集間では共通種も多い一方で,種数には大きな違いもみられ,基質となる生物種により群集構造も変化することが明らかとなった.松島湾では.夏から秋に優占するフサコケムシを対象に,単離培養した渦鞭毛藻を餌量として,異なる水温および流速環境下での摂餌行動(触手冠数),摂餌量(偽糞数),消化率(偽糞内の消化細胞数/全細胞数)の変化を調べた.その結果,水温が高く流速が緩やかであるほど摂餌行動と摂餌量が増加する一方で,偽糞内の消化率はそれらの環境の違いによらず一定であることが明らかとなった.予定していた試験板を用いた調査を継続して実施することができ,付着生物のみならず表在性の小型甲殻類の種組成や成熟度についても概要を明らかにすることができた.ROVを用いた海底岩礁域における調査では,異なる生物群集を比較することができた.

一方,本年度は荒天のため調査が中止となることが多く,異なる季節間での比較や観察する群集の数を増やすことはできなかった.コケムシの摂餌行動に関しては,水温と流速の2つの環境要素について,摂餌実験により十分な結果が得られた.これらの点から,おおむね順調に進展していると判断した.試験板を用いた調査は,環境が大きく異なる地点・水深帯に限定し,固着性動物の種組成の変動を継続して明らかとする.試験板上の固着性動物群集を利用する表在性動物に関しては,継続して種組成および現存量の変動を成熟度とあわせて明らかにするとともに,主にワレカラ類の足場利用に関わる機能について,飼育実験により明らかとする.一方,ROVを用いた海底岩礁域における調査は,より多くの群集を観察してデータの精度を高めていくとともに,異なる季節にも調査することで,群集を利用する小型無脊椎動物相の年変動についても明らかにする.固着性動物の摂餌行動に関しては,水中の餌量密度によってフサコケムシの摂餌量と消化率がどのように変化するのかを摂餌実験により明らかにする.次年度使用額が生じた理由:調査に使用する機材,交通手段,および調査期間に変更が生じたため.次年度使用額の使用計画:次年度の野外調査旅費に当てるとともに,荒天や度重なる使用により劣化した調査機材の新調,および小型甲殻類を対象とした新規の飼育実験用の機材購入に使用する予定である.
長期的視点に立ったアジア地域の放射線科学研究基盤強化のための若手研究者の連携

本研究の目的は、アジア各国で放射線影響研究の将来を担う若手研究者が集い、(1)各国の放射線利用と放射線科学研究の現状を相互理解することと、(2)今後の国際研究協力と相互発展につながる人的基盤を築くことである。この目的達成のため、2005年11月1517日に広島国際会議場で開催された「第一回アジア放射線研究会議(ACRR)」に併設して、国内若手研究者の主導による「第一回アジア若手放射線研究者会合」(1st Meeting of Young Radiation Scientists in Asia (YRSA))を開催した。会議の企画、運営は、若手放射線生物学研究会(YRBAJ)有志(松本義久(チーフオーガナイザー)、舟山知夫、菓子野元郎、小林純也、中島徹夫、小嶋光明、白石一乗、杉原崇、冨田雅典、森島賢一、和田成一)が中心になって行った。国外参加者はホームページ上で公募し、(1)原則として40歳未満で、(2)今後長期的に、各国において放射線研究に従事、リードすることが期待され、(3)放射線研究者の国内、国際ネットワーク構築を中心的に推進、あるいはこれに積極的に協力する熱意を持つことを基準に選考を行った。結果として、中国から5名、インドから12名、韓国から9名、タイから1名の計4ヶ国27名が来日参加した。会合においては、(1)口頭あるいはポスターによる研究発表、(2)アジア各国の放射線研究の現状理解のための情報・意見交換と若手研究者のネットワーク構築の具体策についての討論などを行った。代表的成果としては、(1)若手間の国際共同研究提案が多数生まれたこと(既に一部は始動)、(2)YRBAJのカウンターパートとなる各国内の若手研究者組織とそれらをつなぐプラットフォームとしてのYRSA(ここでは「アジア若手放射線研究者連合」の意)の設立へ向けた合意が得られたことなどが挙げられる。
強磁場中での動作が可能なRICH用光位置検出器の開発研究

本研究では、強磁場中での動作が可能なリングイメージング型チェレンコフ検出器(RICH)用光位置検出器の開発研究を行った。具体的には、将来のBファクトリー実験のために開発を行っているエアロジェルRICH検出器やTOPカウンターでの使用を想定し、ハイブリッド型光検出器(HPD)やマイクロチャンネルプレート内蔵PMT(MCP-PMT)といった磁場耐性の強い光検出器の試作を行った。また、テストベンチを製作し、試作した光検出器の基本性能試験を行った。HPDについては、近接型構造を持つ3x3マルチチャンネル型HPDを製作し、光電子を8KVの加速電圧でフォトダイオードに打ち込んだ際のゲインが2000以上あり、十分なS/N比でシングルフォトンの位置検出ができること、1.5テスラの強磁場中でもゲイン劣化が殆どおこらないことなどが確認できた。また、フォトダイオードとしてアバランシェフォトダイオードを使用したタイプ(HAPD)についても試作を行いアバランシェ増幅による付加ゲインによって20000以上のゲインが得られ、その有用性が確認できた。一方、MCP-PMTについてもマルチアノード型のテストを行い、光電子の収集効率がやや低い(約60%)ものの1.5テスラ中において、10^6以上のゲインと優れた時間分解能(約35ps)でシングルフォトン検出を行えることが確認された。また、こういったマルチアノード型光検出器を実際の実験で使用する際には、多チャンネルの信号を処理する専用電子回路が必要となるため、ASICチップのデザインや性能試験も行った。結論として、本研究の開発によりマルチアノード型HPD(HAPD)が高い検出効率を必要とするエアロジェルRICH検出器に、またMCP-PMTがシングルフォトンの高時間分解能読み出しを必要とするTOPカウンターに有用であることが確認できた。将来このような検出器を実用化すれば、Bファクトリー実験における粒子識別性能を格段に向上し、B中間子やタウ・レプトンの崩壊実験の精度を改善できるであろう。本研究では、Bファクトリー実験での粒子識別性能を向上するのに有効と考えられるエアロジェルRICH検出器やTOPカウンターへの応用を前提とした、強磁場中での動作と位置検出が可能な光検出器の試作とテストを行う。より具体的には、1.5テスラの磁場中でのシングルフォトンの検出を可能とするような光検出器の開発を行う。本年度においては、その候補として、ハイブリッド型光検出器とマイクロチャンネルプレート内蔵PMTを考え、シングルチャンネル型の現存製品を使った基本性能試験を行い、マルチアノード型検出器の設計を行った。1.ハイブリッド型光検出器(HPD)TO-8型と呼ばれる小型HPDを用いて、HPDのシングルフォトン検出器としての性能を試験した結果、6個程度までのフォトンピークが明瞭に区別され、非常に高い性能を有することが確認できた。また、将来マルチアノード型を製作した際の読み出し回路(ASICチップ)のデザインを行った。2.マイクロチャンネルプレート内蔵PMTマイクロチャンネルプレート内蔵PMTの磁場特性に関する試験を行った。1.5テスラの強磁場中でもゲイン劣化が少ないこと、磁場中では、増幅ゲインの飽和によって、シングルフォトンに対するS/N比がむしろ改善することなど、興味深い結果が得られた。このPMTは、50ピコ秒以下の高時間分解能を有し(磁場中でも殆ど変化しないことを確認)、TOPカウンター用光検出器としては理想的であるとの認識に至った。その結果に基づき、マルチアノード型検出器の設計を行った。
CD47-SHPS-1系の生理機能と病態への関与

膜型分子であるCD47とSHPS-1は、各々の細胞外ドメインを介して相互作用することにより細胞間シグナル伝達システムとして機能する。本研究において研究代表者は、CD47-SHPS-1系が、脳においてストレスを感知しうつ状態の制御に関与していること、免疫系においてIL-17産生Tヘルパー(Th17)細胞の誘導と自己免疫病発症に重要であること、さらに膵β細胞からのインスリン分泌制御において重要な役割を果たすことを明らかにした。研究代表者は、新たな細胞間シグナル伝達システムであるCD47-SHPS-1系を見出している。SHPS-1とCD47は各々の細胞外ドメインを介して相互作用することにより両方向性にシグナルを伝える。研究代表者は、CD47-SHPS-1系がマクロファージによる貪食機能、神経シナプス機能などの制御において、重要な細胞間シグナル伝達機構であること明らかにしている。そこで、本研究においては、中枢神経機能、免疫機能などにおけるCD47-SHPS-1系の生理的機能と病態への関与をさらに明らかにすることを目的とし検討を行った。その成果を、以下に列記する。(1)CD47とSHPS-1が膵β細胞に強く発現することを見出した。さらに、SHPS-1KOマウスでは、高脂肪食負荷により耐糖能の異常とインスリン分泌能の低下が観察された。従って、CD47-SHPS-1系が膵β細胞からのイセスリン分泌制御について重要な機能を果たすことが示唆された。(2)SHPS-1は、獲得免疫系の活性化に重要である樹状細胞にも強く発現する。SHPS-1KOマウスでは、コラーゲン誘導性関節炎(CIA)の発症が著しく抑制されることを見出した。さらに、SHPS-1 KOマウス由来樹状細胞によるCD4陽性T細胞のTh17への分化が障害されていることも明らかにした。(3)CD47とSHPS-1の結合を特異的に阻害するSHPS-1のモノクロナール抗体を作製した。さらに、この抗体を用いて接触過敏性皮膚炎(CHS)の発症を抑制できることを明らかにした。今後、抗体を用いた治療につきさらに検討を加える予定である。(1)マウスの行動実験の1つである強制水泳試験において、SHPS-1 KOマウスが無動時間の延長(うつ傾向)を示すことを見出した。また、強制水泳により脳の広い領域においでSHPS-1のチロシンリン酸化が誘導されること、Srcファミリ-キナーゼがこのチロシンリン酸化に重要であることを明らかにした。CD47 KOマウスにおいても無動時間の延長が観察され、CD47-SHPS-1系がうつ様行動の制御に重要であることが示唆された。(2) SHPS-1は樹状細胞に強く発現するが、SHSP-1 KOマウスの2次リンパ組織ではCD11c陽性CD8陰性樹状細胞が顕著に減少していることを見出した。CD47 KOマウスにおいても同様な所見が観察され、骨髄キメラマウスなどを用いた種々の検討からDC上のSHPS-1と非血球細胞上(おそらくはストローマ細胞など)のCD47の相互作用が樹状細胞の恒常性維持に必須の役割を果たしていることが示唆された。今年度はさらに、中枢神経機能と免疫機能におけるCD47-SHPS-1系の生理的機能と病態への関与をさらに明らかにすることを目的とし検討を行った。(1)CD47とSHPS-1は共に中枢神経系に高度に発現する。SHPS-1遺伝子破壊(KO)マウスが、うつ状態を判定する行動実験である強制水泳テスト(Forced Swim Test, FST)において強いうつ傾向を示すことを見出した。さらに、FSストレスにより脳内SHPS-1が強くチロシンリン酸化されることを明らかにした。

CD47 KOマウスもFSTにおいてうつ傾向を示し、FSストレスによるSHPS-1のチロシンリン酸化が極度に低下していたことから、CD47-SHPS-1系は、脳においてストレスを感知しうつ状態の制御に関与していることが明らかとなった。(2)SHPS-1は獲得免疫系の活性化に重要である樹状細胞(DC)に強く発現する。DCに発現するSHPS-1とDCの生存維持に重要とされるストローマ細胞上のCD47との相互作用が2次リンパ組織におけるDCの生存を制御しDCの恒常性維持にも重要であることを明らかにした。
多原子分子の気相発光偏光特性およびその外部磁場効果に関する研究

ピラジン,ピリミジン等のアザ芳香族化合物はけい光減衰曲線が速い成分と遅い成分の二つの指数関数の和で表され,典型的な中間ケースに属する分子としてよく知られている.本研究では常温バルク状および超音速ビーム中での実験によりこれらの分子のS1の各振動回転準位を励起し,生じるけい光の偏光特性および外部磁場効果を観測することにより,分子内緩和過程等に関する次の知見を得た.1.ピリミジン, S-トリアジンではS1の過剰振動エネルギーが1000cm^<-1>を越えるとS1内の分子内振動再分配過程(IVR)が起こり,その結果としてブロードなけい光が観測される.このけい光の偏光度スペクトルと理論的に求められるスペクトルの比較から,これらの分子のIVRにおいてはK(全角運動量の分子軸方向成分の回転量子数)のスクランブリングが起こることが明らかとなった.2,超音速ビーム中においてピリミジンのS1の各振動回転準位を光励起して得られるけい光減衰曲線は,観測されるけい光の偏光方向が励起光の偏光方向と平行および垂直方向では異なり,いわゆる異方性減衰が観測された.同時に観測されたゼーマン量子ビートとの比較から零磁場で観測された異方性減衰は分子の内部磁場に基づくものであると結論された.内部磁場の存在は観測されるけい光の偏光度(P)を計算値と比較することによっても示された.すなわち遅い成分のPは計算値よりもいづれも零に近く偏光が解消されていることがわかった.一方速い成分に関しては零磁場での偏光解消は観測されていない.これらの結果から,零磁場で観測される偏光解消および異方性減衰は内部磁場に基づくものであること,ただしその内部磁場の大きさは速い成分の偏光度に影響を与えるほど大きくはないことが明らかになった.ピラジン,ピリミジン等のアザ芳香族化合物はけい光減衰曲線が速い成分と遅い成分の二つの指数関数の和で表され,典型的な中間ケースに属する分子としてよく知られている.本研究では常温バルク状および超音速ビーム中での実験によりこれらの分子のS1の各振動回転準位を励起し,生じるけい光の偏光特性および外部磁場効果を観測することにより,分子内緩和過程等に関する次の知見を得た.1.ピリミジン, S-トリアジンではS1の過剰振動エネルギーが1000cm^<-1>を越えるとS1内の分子内振動再分配過程(IVR)が起こり,その結果としてブロードなけい光が観測される.このけい光の偏光度スペクトルと理論的に求められるスペクトルの比較から,これらの分子のIVRにおいてはK(全角運動量の分子軸方向成分の回転量子数)のスクランブリングが起こることが明らかとなった.2,超音速ビーム中においてピリミジンのS1の各振動回転準位を光励起して得られるけい光減衰曲線は,観測されるけい光の偏光方向が励起光の偏光方向と平行および垂直方向では異なり,いわゆる異方性減衰が観測された.同時に観測されたゼーマン量子ビートとの比較から零磁場で観測された異方性減衰は分子の内部磁場に基づくものであると結論された.内部磁場の存在は観測されるけい光の偏光度(P)を計算値と比較することによっても示された.すなわち遅い成分のPは計算値よりもいづれも零に近く偏光が解消されていることがわかった.一方速い成分に関しては零磁場での偏光解消は観測されていない.これらの結果から,零磁場で観測される偏光解消および異方性減衰は内部磁場に基づくものであること,ただしその内部磁場の大きさは速い成分の偏光度に影響を与えるほど大きくはないことが明らかになった.
神経細胞障害時におけるニューロプシンの発現と機能

本研究は、神経障害時に新たに発現するセリンプロテアーゼ、ニューロプシンの発現、機能を検討したものである。1.視神経、大脳皮質、海馬、脳幹、小脳切断によるニューロプシンmRNA発現切断により、ニューロプシンmRNAの新たな発現が見られた。切断後12時間後にニューロプシンmRNA発現細胞が認められ、発現細胞数は2-4日後に最高となった。これに対し、切断を行っていない視神経等ではニューロプシンmRNA発現細胞は全く見られなかった。視神経切断後に抗ニューロプシン抗体を用いた免疫組織化学法により、ニューロプシン免疫陽性構造は細胞体とその突起に見られた。免疫電子顕微鏡法の結果、陽性細胞はオリゴデンドロサイトに特徴的な構造を持っており、陽性構造は細胞体及び近辺のミエリン上にみられた。2.海馬へのカイニン酸投与によるニューロプシン発現海馬へのカイニン酸投与により、海馬錐体細胞の特異的な細胞死が生じた。これに応じて、この周囲に新たにニューロプシンを発現する細胞が出現した。二重染色の結果、ニューロプシンmRNA陽性細胞はPLP mRNAを発現しており、オリゴデンドロサイトであることが明らかとなった。3.ニューロプシンノックアウト動物でのミエリン変性以上の結果より、ニューロプシンが脱髄に関与していることが強く疑われたため、ニューロプシンノックアウトマウスにおいて視神経切断を行った。切断8日後にこの視神経の微細構造を電子顕微鏡を用いて観察した。その結果、通常の視神経の構造が切断により著しく変性した。ところが、ノックアウト動物でのミエリンの変性は野生型マウスの変性に比べ弱く、ミエリンの構造がよく保たれていた。以上の結果より、ニューロプシンは神経軸索変性に伴いオリゴデンドロサイトに発現し脱髄に関与していることが明らかとなった。1マウスにおいて、視神経、脳梁、脳弓、脊椎切断を行い、それぞれの処置後30分より14日後までの各時間経過後に切片を作成しニューロプシン遺伝子の発現をin situ hybridizationにて検討した。その結果切断後12時間から8日にかけて線維束の細胞を中心にニューロプシン遺伝子誘導が見られた。これらの部位には通常はニューロプシン遺伝子は全く発現していない。セリンプロテアーゼ、ニューロプシンが脳、神経の障害時にその細胞死もしくは修復過程に重要な役割を果たしているのではないかと考えられたので、どの様な機能があるかを明らかとする必要性がある。そこで、本研究の目的は細胞障害時のニューロプシン発現がどの部位でどの時期に、どのような機能を持って起こるのかを明らかにすることである。2蛋白質の発現を抗ニューロプシン抗体を用いての免疫組織化学により検討を行った。ニューロプシン陽性構造は線維束にある直径10-20μmの細胞体及び、その突起に認められた。この反応は、切断手術を行っていない動物からの切片では観察されなかった。また、ニューロプシン遺伝子ノックアウト動物では、切断等の手術をおこなってもこのような陽性反応は観察されなかったので、この免疫反応は特異的なものであると考えられる。3発現細胞の同定のため、ニューロン、アストロサイト、オリゴデンドロサイトのマーカーであるMAP-2、GFAPMBLに対する抗体を用いた免疫組織化学との二重染色を行った結果、MBLとの関連が示唆されたので、ニューロプシンと、PLP遺伝子との二重in situhybridizationを行った。多くのニューロプシンmRNA発現細胞がPLP陽性であったことより、ニューロプシン陽性細胞は成熟オリゴデンドロサイトであると考えられる。
手指巧緻性と認知機能の関連性に関わる神経基盤の解明

本研究では脳糖代謝(神経活動)を測定できるFDG-PETを用い、地域在住高齢者の手指巧緻性と脳糖代謝との関連を明らかにすることを目的とした。調査の結果、右手の手指巧緻性は、認知機能測定項目の成績と相関すると同時に、アルツハイマー病患者で早期に糖代謝の低下が認められる部位である楔前部や後部帯状回の糖代謝量と有意に関連した。本研究の結果から、手指機能の低下が認知機能低下を早期に反映する可能性が示唆された。最近の研究では認知機能と手指巧緻性に関連があることが報告されているが、その背景にある脳活動の変化については明らかではない。本研究では地域在住高齢者の手指巧緻性と脳糖代謝との関連を明らかにすることを目的とした。地域在住高齢女性104名(平均年齢±標準偏差:75.1 ±5.1)に対して、18F-FDGによるPositron Emission Tomography(FDG-PET: 18F-FDGはブドウ糖の類似化合物であり、血中に投与したFDGの脳内分布は局所の脳糖代謝を反映し、FDG集積の分布は局所脳活動と極めて高く相関する)画像を撮影した。FDG-PET画像は運動制御・認知機能に関与すると考えられている15の脳部位に関心領域を設定して計測した。脳の糖代謝は解剖学的な違い(脳の総容量や身体サイズ)に強く影響を受けるため、加齢変化が小さく、アルツハイマー型認知症患者でも比較的代謝が保たれる小脳の糖代謝量を用いて、各ROIの値を標準化し、解析値とした。PET撮影前後6ヶ月以内に手指巧緻性検査であるpegboardtest(30秒間に穴に挿入できたピンの数を測定)および認知機能検査としてMMSE、TMT(A, B課題)を行い、実行機能を強く反映するとされるΔ-TMT(A, B課題の差分値)を算出した。性、年齢、教育年数、既往歴を調整した重回帰分析の結果、Δ-TMTとpegboard test成績の有意な関連が認められた。またpegboard test成績は、アルツハイマー病患者で早期に糖代謝の低下が認められる部位である(すなわち認知機能と密接に関連する部位)楔前部や後部帯状回の糖代謝量と有意に関連した。しかし、2つの脳部位の糖代謝量とΔ-TMTとの間には有意な関連性は認められなかった。本研究の結果から、手指機能が認知機能低下を早期に反映する可能性が示唆された。疫学
酵母ミトコンドリアを巡るプロテインフラックス

酵母ミトコンドリアへのタンパク質フラックスを解明する第1歩として、全ミトコンドリアタンパク質の2次元電気泳動カタログの作成を進め、現在、次元電気泳動し、解析可能な506のタンパク質スポットを得、その帰属を進めている。既知の結果については、酵母ミトコンドリアタンパク質のデータベースを構築した。現在、Web上での公開に向けて、ブラウジングインターフェースなどを構築している。次に、ミトコンドリア前駆体タンパク質が複数あるミトコンドリア外膜の局在化シグナル受容体をどう使い分けているかを知る目的で、シグナル受容体の一つであるTom70を欠失したミトコンドリアへの網羅的な取り込み実験を行った。全酵母mRNA由来の翻訳産物を野生型またはTom70欠失型ミトコンドリアに取り込ませ、2次元電気泳動で展開して得られた114のスポット(うち37スポットが帰属済み)について定量的比較を行った。その結果、17のスポットでは、明らかにTom70欠失ミトコンドリアでの取り込みが低下していた。このうち帰属のできている5種類は、いずれもプレ配列を持つタイプの前駆体であることがわかった。他方、2種の未同定のスポットについては、取り込み効率が上昇した。前記5種に加え、Tom70欠失の影響が見られない10種のタンパク質について、各タンパク質のミトコンドリアへの取り込みを個別に解析することでその依存性を確認した。Tom70は主に内在性局在化シグナルを認識すると考えられてきたが、プレ配列を持つ前駆体にもTom70によって認識されるサブクラスがあることが示された。さらに、プレ配列を持つミトコンドリアタンパク質のTom70依存性は、all-or noneタイプの依存性ではなく、量的に影響されていることが明かとなった。他方、ミトコンドリアへのタンパク質フラックスに関わる既知遺伝子の多くが、酵母の生育に必須であることから、ミトコンドリアに局在する必須遺伝子を網羅的に解析し、タンパク質フラックスに関わる新たな遺伝子の探索も進行している。