hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
シナプスと核との間の情報交換・伝達に関わる遺伝子発現制御系の解析

下垂体細胞アデニル酸シクラーゼ活性化ポリペプチド(PACAP)を初代培養神経細胞に作用させると、N-methyl-D-aspartate(NMDA)レセプター(NMDA-R)活性を亢進して、脳由来神経栄養因子(BDNF)遺伝子(Bdnf)など一連の最初期遺伝子群(c-fos,Arcなど)の誘導が引き起こされる。この機構について解析を進めた。Bdnf exon IV-IX(Bdnf-eIV)mRNA合成は、NMDA-Rからのカルシウム(Ca^<2+>)流入に100%依存しており、特にCa^<2+>シグナルによってカルシニューリン経路が活性化され、転写制御因子CREBが活性化されることが明らかとなった。他にβ-アドレナリン受容体やドーパミンD1レセプターを活性化しても、NMDA-R活性亢進を介した遺伝子発現が認められ、G-蛋白質共役型レセプター(GPCR)活性化による活動依存的な遺伝子発現制御系が共通に稼働している可能性が示された。この機構は、記憶/学習の機構ばかりでなく、多くの神経疾患発症あるいは薬物依存症などの原因を理解する上で重要な貢献を果たすものと期待される。これとは別に、MKLによる神経細胞における転写制御機構を形態変化との関連で解析した。この知見は、シナプス構造を保つ上での神経細胞内フィードバック制御機構の存在を示すものである。本年度は以下の項目について検討を加えた。1.PACAP誘導性の活動依存的遺伝子発現制御系の解析PACAPはPAC1レセプター活性化を介して、NMDAレセプターを活性化してBDNFエキソンIV mRNA合成を誘導する。この際、転写制御因子CREBを介する。同じくc-fos誘導も起こるが、転写制御因子SRFに依存した。また、このNMDAレセプターを介する転写制御系は、ドーパミンD1レセプター活性化や他のニューロペプチドによる刺激でも誘導された。したがって、この制御系は多くのシナプス伝達で共通に使われる一般性の高い制御系である可能性が高い。2.Arc遺伝子プロモーターの解析Arc mRNA発現はPACAPにより活動依存的に誘導されるとともに、BDNFによっても顕著に誘導される。すでに、活動依存的な誘導には上流7kbp付近のSARE配列が関与することが報告された。我々は、BDNFによる誘導には近位配列が関与していることを認めた。これら配列は、SARE配列はBDNFによる誘導にも使われるが、近位配列は活動依存的誘導には使われない、というような配列の使い分けが行われている。アクチン遺伝子とArc遺伝子発現が、MAL/MKLによって調節されることが明らかとなった。(1)GPCR誘導性の活動依存的遺伝子発現制御系の解析;一般に、GPCR刺激で誘導されるNMDAレセプター亢進によるBdnfエキソンIV mRNA発現は、カルシニューリン/CREB経路特異的にされる。(2)Bdnf mRNAの活動依存的安定化機構;カルシウム(Ca^<2+>)シグナル依存的な安定化に効く領域を同定した。RNAの二次構造とポリ(A)サイトの存在様式が関係しているようだ。(3)Arc遣伝子発現制御系の解析;すでにGPCR誘導性の活動依存的発現に7kbp上流のSAREが聞いていることを明らかにした。BDNF誘導ではSARE以外に近位プロモーターも使われる。(4)興奮性GABA入力によるBdnf遺伝子発現制御機構の解析;未成熟ニューロンにはGABA投与は分化を促進するが、成熟ニューロンへの投与は分化の阻止に働く可能性がある。(5)PACAPはプロダイノルフィン(Pdyn)遺伝子発現を誘導する;Pdynは痛みなどに関わっているが、今までその誘導物質は未知であった。PACAPはその誘導物質である。(6)BDNF誘導性のチロシンヒドロキシラーゼ(TH)遺伝子発現誘導は、NMDAレセプターからのCa^<2+>流入で特異的に阻害される。統合失調症理解のための新たな観点を与える。

(7)MAL/MKLの関わった細胞骨格系遺伝子発現制御系の解析;MKLの多くのアイソフォームを分離し、ニューロンとグリアで異なった発現パターンを示すものを見つけた。本年度は以下の研究に実績があった。(1)GPCR誘導性の活動依存的遺伝子発現制御系の解析:GPCR型受容体の活性化によってNMDAレセプター(NMDA-R)活性亢進が起こり、BDNF遺伝子など一連の最初期遺伝子群の誘導が起こる。これは、GPCRの種類によらず一般的に起こる応答である可能性が強い。この際、カルシニューリンの活性化でTORC1が核内に移行し、CREBを活性化することが明らかとなった。この経路は、記憶などの神経可塑性に関連するばかりでなく、この経路の破綻が統合失調症の発症に結びつく可能性が考えられた。(2)Arc遺伝子発現制御系の解析:すでにGPCR誘導性の活動依存的発現に7kbp上流のSAREが応答していることを明らかにした。BDNFによる誘導には、SAREとともに近位プロモーターも使われ、EgrやSp4が関わっていた。また、中位プロモーターはプロモーター活性を抑制しているが、この領域を欠損すると基本転写活性が上がるとともに、BDNFに対する応答性が上昇した。この中位プロモーターの機能解析は、時差的Arc遺伝子の発現調節とクロマチン構造調節との関連性から興味深い。(3)MAL/MKLの関わった細胞骨格系遺伝子発現制御系の解析:MAL/MKLの発現状況が神経突起形態に影響を与えること、それにはSRF誘導性の遺伝子発現にSCAIの関わることが明らかとなった。
革新的アラームシステムを基軸とした大型加速器用超高可用性ビーム運転システムの開発

本研究では、次世代大型加速器における超高可用ビーム運転システムの開発研究をおこなった。KEK電子陽電子入射器の実ビーム運転において,EPICS制御システムに基づく大規模運転パラメーターの安定収集に成功した。また,高速・高精度なオンラインビームシミュレーションに基づいたフィードバックによる高効率なビーム運転システムの開発に取り組み、実ビーム運転に応用した場合の有用性に関する知見を得た。加速器ビーム運転に関するソフトウェア技術は,計算機科学の発展にともない大幅な進歩を遂げたと言えるが,近年のビーム運転システムは,ILCに代表される超大型加速器の運転にそのまま適用できるレベルとは言い難い。大規模加速器では,その制御対象点数の多さから,単純な機器故障に起因しないビーム変動の抑制が困難である。これらの理由から,次世代先端加速器のビーム運転効率を最大限に高めるためには,従来の水準を凌駕する新しいビーム運転システムが不可欠である。このため,本研究では,「革新的アラームシステム」を基盤とした"先進的ビーム運転システム"の開発を目指している。平成24年度は,前年度に引き続き「革新的アラームシステム」の開発を中心におこなってきた。通常のアラームシステムでは,パラメーター毎の閾値を設定し,現在の測定値がそれらの範囲から外れた場合に,視覚的あるいは音声的にビーム運転者へ注意を喚起する目的で使用されている。本研究で開発を目指しているものは,膨大な運転パラメーター間の相関解析演算処理を高速におこない,アラームひいてはビームフィードバックに用いるための,大規模パラメーターに対応した高速データマイニングシステムである。具体的には,加速器制御システムの標準フレームワークであるEPICS環境を高速相関解析サーバ計算機上に構築し,高エネルギー加速器研究機構電子陽電子入射器におけるビーム運転パラメーターのデータロギング試験をおこなった。その結果,入射器のビーム位置,電荷量,及び高周波位相情報等の同期計測を実現した。マシンスタディー時間の制約上,実運転パラメーターを用いた試験は十分に達成できなかったが,アラームアルゴリズムを更に精査及び改良し,近日中のシステム完成を目指している。また,本システムを基盤としたビームフィードバック試験をおこない,大規模加速器への応用可能性を検証する予定である。加速器ビーム運転に関するソフトウェア技術は,計算機科学の進歩にともない大幅な進歩を遂げたと言えるが,近年のビーム運転システムは,ILCに代表される超大型加速器の運転にそのまま適用できるレベルとは言い難い。大規模加速器では,その制御対象点数の多さから,単純な機器故障に起因しない場合のビーム変動の抑制が困難である。これらの理由から,次世代加速器の運転効率を最大限に高めるためには,従来の水準を超える新しいビーム運転システムが不可欠である。このため,本研究では,「革新的アラームシステム」・「高機能フィードバック」・「超高速ビームシュミレーター」のソフトウェア群から構成される,"先進的ビーム運転システム"の開発を目指している。平成23年度は,「革新的アラームシステム」の開発を中心におこなってきた。本研究で開発を目指している革新的アラームシステムは,膨大な運転パラメーター間の相関解析演算処理を高速におこない,アラームひいてはビームフィードバックに用いるための,大規模パラメーターに対応した高速データマイニングシステムである。本研究のためには,オンラインビームシミュレーション用高速計算機サーバが不可欠である。平成23年度後半に,当該計算機の導入,ソフトウェア開発環境,およびビーム運転環境の整備をおこなった。具体的には,加速器ビーム制御システムの標準フレームワークであるEPICS環境を当該計算機上に構築し,高エネルギー加速器研究機構電子陽電子入射器におけるビーム運転パラメーターのデータロギング試験をおこなった。これと並行して,高度なビーム運転を実現するための運転パラメーター解析システムの開発に取り組んできた。平成23年度は,「革新的アラームシステム」の開発研究結果に基づき,ソフトウェアの基礎的部分の開発をおこない,実ビーム運転パラメーターを用いた試験を積み重ねることによって,開発を目指す予定であった。開発研究の基盤となるオンラインビームシミュレーション用高速計算機サーバの選定が遅れ,実機の導入が当該年度後半にずれ込んでしまった。このため,後に控える基本的な環境構築および試験がずれ込んでしまった次第である。今後は,「超高速ビームシミュレーターによる高効率ビーム制御技術の確立」,「超高速ビーム位置モニターによる高速同期ビーム診断」に関する研究を進める。具体的には,高速演算可能な空間電荷効果計算アルゴリズムおよび高効率軌道補正アルゴリズムの開発をおこなう。これらを基盤とした計算コードを実装し,高速ビームモニターデータ収集系と連携する。これにより,ビーム位置などの主要パラメーターを非破壊計測し,高速ビームシミュレーターを構築する。本リアルタイムモデルを基にして,主要なビームパラメーターの高速補正を目指したシステム開発を目指す。次世代の大規模加速器においては,高品質なビーム診断およびルミノシティー最適化のための高速なパラメーター微調整機構が不可欠であり,高速ビーム診断システムの運用が重要となる。

研究代表者は,高エネルギー加速器研究機構電子陽電子入射器に設置されている約100台のビーム位置モニターのために,高速データ収集システムの開発の経験を有する。本システムをさらに発展させ,高精度なイベントタイミングシステムと連携させることにより,パルス毎の完全同期ビーム位置情報システムを構築する。本システムによる測定結果と上述のビームシミュレーターを組み合わせることにより,ビームオプティクスなどのパラメーターエラー解析をおこなう。本システムを用いて,次世代の大規模線形加速器を想定した高速同期ビーム診断システムの試験を実施する。前年度開発予定であったアラームシステムの開発を急ぐとともに,上述のソフトウェア郡をシームレスに連携させることにより,"先進的ビーム運転システム"の構築を目指す。本運転システムを用いて,高エネルギー加速器研究機構電子陽電子入射器におけるビーム試験をおこない,システム全体の性能評価およびさらなる改善を進める。また,本研究全体のまとめをおこない,今後の課題等について検討する。本研究の特色は,大容量運転パラメーターの高速データ解析システムを利用したビーム運転システムの高度化である。したがって,従来よりもさらに大容量なビーム運転パラメーターを用いた解析試験が必要となる。このため,次年度研究費の一部は,高速なファイルサーバーシステムの導入に充当する予定である。また,次年度は,本研究の最終年度であるため,開発研究のまとめを,関連した国際会議において発表する予定である。残りの研究費は,このための海外出張旅費として使用する予定である。
形式的動作検証機能と自己修復機能を備えた無線センサネットワークの研究

無線を用いて各センサノードにプログラムをロードすることで、その動作を再定義可能な無線センサネットワーク: Reconfigurable Sensor Networkを実現した。センサノード動作を記述する専用言語Funclet+を設け、その記述から、形式検証ツールへの入力記述と、C言語記述を生成するトランスレータを開発した。形式検証ツールで生成された入力記述が動作検証された場合、生成されたC言語記述は正しく仕様を実現していることを保証できる。いくつかの典型的なセンサノードの動作を専用言語で記述し、形式検証ツールで検証した後、生成されたC言語記述が実機センサノードで正しく動作することを確認した。本研究の目的は、外部より無線を用いて各センサノード(以下、単にノード)にプログラムをリモートダウンロードすることにより、その振る舞いを再定義可能な無線センサネットワーク: Reconfigurable Sensor Network(RSN)を実現することである。研究の初年次として、ノード動作を正確に定義するのに十分な記述能力を持ち、かつ、記述したノード動作の無矛盾性をダウンロード前に、形式的検証手法によりチェック出来る枠組みを持つプログラム記述言語の設計を中心に行った。ノードの動作を正確に規定するには、(A)自ノード・隣接ノードの状態把握及びその状態に依存するアクション,(B)センサ制御(on/off, sampling rateなど),(C)データ処理(Signal processing, dataaggregation, packet transferなど)の3項目が定義出来なければならない。当初計画通り、それらが記述できるノードの動作記述言語Funclet+を設計し、それによって記述した動作をCSP(Communicating Sequence Processes)記述に変換するトランスレータを試作した。また、生成したCSP記述が既存の形式検証ツールPATで形式検証可能であることを確認した。本研究の目的は、外部より無線を用いて各センサノードにプログラムをリモートダウンロードすることにより、その振る舞いを再定義可能な無線センサネットワーク: Reconfigurable Sensor Network(RSN)を実現することである。また、いくつかの典型的なセンサノードの動作をFunclet+言語で記述し、その記述にミスがないことを形式検証ツールで検証できることを確認した。さらに、上述のトランスレータから生成されたC言語記述をコンパイルして得られたオブジェクトコードを、実機センサノードにダウンロードし、定義した仕様通りに正しく動作することも確認した。Funclet+言語の設計に際しては、上記を考慮した。また、Funclet+は、プロセス代数の一つであるCSP(Communicating Sequence Processes)に基づいており、上述のトランスレータは、Funclet+記述からCSP記述を生成する。生成されたCSP記述は、CSPの形式検証ツールであるPATを用いて検証される。一方、トランスレータから生成されたC言語記述は、クロスコンパイラによりコンパイルされ、オブジェクトコードを得る。得られたオブジェクトコードは、我々が過去に開発した実機センサノードと、それ用の開発環境を用いて、当該センサノードへダウンロードされる。それらが定義できるノードの動作記述言語Funclet+を設計し、それによって記述した動作をCSP(Communicating Sequence Processes)記述に変換するトランスレータを試作した。さらに、上記トランスレータは、Funclet+記述からC言語記述も生成でき、それをコンパイルして得たオブジェクトコードが実機センサノードで正しく動作することも確認した。ほぼ予定通りの進捗である。センサノードの動作を正確に規定するには、(A)自ノード・隣接ノードの状態把握及びその状態に依存するアクション,(B)センサ制御(on/off, sampling rateなど),(C)データ処理(Signal processing, dataaggregation, packet transferなど)の3項目が定義出来なければならない。最終年度として、センサノード間の通信における遅延やパケットロスを扱える様に動作モデルを拡張し、そられ現象を形式検証できるようにシステムを拡張した。

本拡張は、現実的な無線センサネットワークの動作を検証する上で重要である。無線を用いて各センサノードにプログラムをロードすることで、その動作を再定義可能な無線センサネットワーク: Reconfigurable Sensor Networkを実現した。センサノード動作を記述する専用言語Funclet+を設け、その記述から、形式検証ツールへの入力記述と、C言語記述を生成するトランスレータを開発した。形式検証ツールで生成された入力記述が動作検証された場合、生成されたC言語記述は正しく仕様を実現していることを保証できる。いくつかの典型的なセンサノードの動作を専用言語で記述し、形式検証ツールで検証した後、生成されたC言語記述が実機センサノードで正しく動作することを確認した。構築した動作仕様の形式検証環境をユーザビリティの観点から見直し、ユーザにとってより使い易い環境に改変すると共に、検証済みの動作が実機センサノードで、実際に動作することを確認する。次に、本研究のもう一つの課題であるノードの自己修復動作の実現を目指し、各ノードは、ダメージを受けた近隣ノードの機能を肩代わりするように、自律的に、サーバからプログラムをダウンロードし、RSNの機能を継続しようとする機構の実現に取り組む。昨年度までにセンサノードあるいはセンサネットワークの動作定義に矛盾がないかを、形式検証を用いて確認し、実機センサノードで誤りなく動作するプログラムを生成するといった当初の目的を達成するシステムを完成させた。しかしながら、現状、形式検証ツールで検証できる動作仕様は限定的で、大規模な動作を検証することはできない。それを解決するために、階層的な動作仕様が定義できるようにシステムを拡張し、詳細部分は、既に検証済みとして、最上位階層の動作仕様のみ検証すれば、全体の動作が保証できるようにする。
人工現実感の臨場感を高めるための視覚と触覚の統合化に関する基礎研究

透過型ヘッドマウンテッドディスプレイ(透過型HMD)を使うことで、人工的に作り出された仮想画像を現実環境に重ね合わせて、使用者に呈示することができる。しかし、現在の透過型HMDでは、仮想画像で惹起される奥行き感と現実空間の奥行き感とが異なってしまう。何らかの作業をする際には手からの触覚情報を利用するので、この触覚情報を使うことで奥行き感ずれを減らせないかと考えた。昨年度は、どの程度奥行き感ずれが生じるのかを調べた。その結果、仮想画像の理論的な呈示位置とそれを知覚している奥行き位置との間にはずれが生じることがわかった。例えば、ある被験者では、上肢長の80%の位置に仮想円が呈示された場合、ボタンを押そうと指を動かしていくと、(知覚された位置が約3cm奥側にあるので)押そうと思っている位置から3cmも手前でボタンが押された状態になってしまう。この時点でおそらく違和感が生じるものと予想した。今年度は、触覚ディスプレイを指先につけ、振動刺激を付加した。これにより、ずれを感じさせなくすることができるかどうかを調べた。まず、仮想画像の理論的な呈示位置で振動刺激が生じるように設定し、仮想画像を指で触るように動かしてもらった。その結果、視覚的に知覚される奥行きと、振動刺激によって知覚される奥行きとの間で違和感が生じることがわかった。次に、この違和感を制御できるかどうかを調べた。その結果、仮想画像呈示位置の前後23cmで指先に振動刺激を付加すると、被験者は仮想画像表面に触れているものと錯覚した。言い換えると、振動刺激を付加することで、違和感無く奥行き感ずれを制御することが可能であることがわかった。ただ、仮想画像の前後数センチのずれは依然として存在する。今後の検討課題である。透過型へッドマウンテッドディスプレイ(透過型HMD)を使うことで、人工的に作り出された仮想画像を現実環境に重ね合わせて、使用者に呈示することができる。本年度では、まず、どの程度奥行き感ずれが生じるのかを調べた。測定条件を簡単にするために、透過型HMDの位置(頭、眼の位置)を固定し、指先の位置だけを測定した。仮想画像は直径15mmの白色円とした。被験者の目と同じ高さの前方で、上肢の長さを100%としたときの60%、70%、80%の位置に仮想円を呈示した。右眼用、左眼用の画像データはHMDに送られ立体画像となる。被験者の右手人差し指の位置を磁気センサで測定した。目の前に見えている仮想円をボタンとみなしてもらい、それを押すような動作を被験者にしてもらった。そのボタンの表面に指先が触れたと思ったときに、左手のスイッチを押してもらい、その時の指先位置を計測した。計測された指先位置を、頭の中で考えている仮想円の奥行き位置と見なした。その結果、理論的な呈示位置とそれを知覚している奥行き位置との間にはずれが生じた。例えば、ある被験者では、80%の位置に仮想円が呈示された場合、ボタンを押そうと指を動かしていくと、(知覚された位置が約3cm奥側にあるので)押そうと思っている位置から3cmも手前でボタンが押された状態になってしまう。この時点でおそらく違和感が生じるものと予想できる。次年度では、触覚ディスプレイを指先につけ、触覚刺激を呈示することを考えている。そこで、これを利用して触覚刺激によってずれを感じさせなくすることができるかどうかを調べることにする。

言い換えると、振動刺激を付加することで、違和感無く奥行き感ずれを制御することが可能であることがわかった。ただ、仮想画像の前後数センチのずれは依然として存在する。今後の検討課題である。
伝達物質放出を制御する終末内小胞関連蛋白分子の分子的・可視的・電気的機能解析

神経終末に到達した活動電位発生に伴って膜電位依存性Ca^<2+>チャネルから流入するCa^<2+>によって、チャネルに固定されたシナプス小胞の開口放出が誘因されれ、引き続いて終末内の小胞サイクル(再取り込み→伝達物質充填→膜への固定)が駆動される。このようなシナプス小胞の動態を、Ca^<2+>に結合能を持つ蛋白質、およびこれらの蛋白質と相互作用する蛋白が制御していると考えられる。培養交感神経節細胞間に形成されたシナプスを用いて、幾つかの神経終末蛋白質の蛋白質-蛋白質結合部位の合成蛋白質をシナプス前細胞へ導入したり、蛋白質のcDNAを細胞核へ導入することによって、以下の蛋白質が他の蛋白質との結合する役割と、シナプス伝達における機能を明らかにした。1)Ca^<2+>に結合機能を持つ蛋白質、(A)Synaptotagmin:シナプス小胞の開口放出を駆動、シナプス小胞再取り込みを駆動。(B)Doc2αとMunc13-1:シナプス小胞の放出部位への移送を促進。2)シナプス小胞開口放出に必須であると考えられるSNARE蛋白質複合体と結合する蛋白質、(A)N-型Ca^<2+>チャネル:膜電位依存性にシナプス小胞の開口放出量が増強。(B)P/Q-型Ca^<2+>チャネル:SNARE蛋白質複合体との結合部位が、活動電位によって引き起こされるシナプス小胞からの神経伝達物質放出に、N-型Ca^<2+>チャネルと同様な機能を狙っている。(C)Snapin:SNARE蛋白質複合体とsynaptotagminとの結合を促進(伝達物質放出の促進)。神経終末に到達した活動電位発生に伴って膜電位依存性Ca^<2+>チャネルから流入するCa^<2+>によって、チャネルに固定されたシナプス小胞の開口放出が誘因され、引き続いて終末内の小胞サイクル(再取り込み→伝達物質充填→膜への移送→膜への固定)が駆動される。このようなシナプス小胞の動態を、Ca^<2+>に結合能を持つ蛋白質群が制御していると考えられる。神経終末に存在することが確認されている幾つかのCa^<2+>結合蛋白質中、Doc2αとMunc13-1が互いに結合しあうことが最近明らかにされた。これらの蛋白質の相互作用がシナプス小胞サイクルのどの過程に関わっているのかを明らかにするために、それぞれの蛋白質との結合部位蛋白質を合成して神経終末内に導入し、活動電位発生に伴うシナプス小胞動態の変化を観察することを試みた。微細な構造をとる神経終末内に合成蛋白を導入することは非常に困難であるが、培養下で上頸交感神経節細胞間に形成されるシナプスは、1)細胞体が30-40μm比較的大きい、2)細胞体からシナプス形成部位までの軸策が短い、という特異的なコリン作動性シナプスであることから可能である。シナプス小胞の動態変化を観察するには、1)電気生理学的にシナプス応答の大きさの変化を記録する、2)蛍光色素を用いてシナプス小胞をラベルし、蛍光色素の動きをモニターするという方法が考えられる。本年度は、電気生理学的方法を用いた実験で、神経終末に到達したDoc2αとMunc13-1の結合部位蛋白質がシナプス活性とCa^<2+>濃度に依存した伝達物質放出の抑制を示したことから、これら蛋白質の相互作用がシナプス小胞の終末膜への移送過程を制御しているのではないかとの結論を導いた。

さらに光学的実験方法をこの系で確立するために、蛍光色素FM1-43を活動電位発生に伴って一つの細胞の小胞に取り込ませ、活動電位発生に依存して消失することを確認した。神経終末に到達した活動電位発生に伴って膜電位依存性Ca^<2+>チャネルから流入するCa^<2+>によって、チャネルに固定されたシナプス小胞の開口放出が誘因され、引き続いて終末内の小胞サイクル(再取り込み→伝達物質充填→膜への移送→膜への固定)が駆動される。このようなシナプス小胞の動態を、Ca^<2+>に結合能を持つ蛋白質、およびこれらの蛋白質と相互作用する蛋白が制御していると考えられる。1)神経終末蛋白質中、Doc2αとMunc13-1はCa^<2+>結合蛋白質であり、結合しあう。これらの蛋白質の相互作用がシナプス小胞サイクルのどの過程に関わっているのかを明らかにするために、それぞれの蛋白質との結合部位蛋白質を合成して神経終末内に導入し、活動電位発生に伴うシナプス小胞動態の変化を観察することを試みた。Doc2αとMunc13-1の結合部位蛋白質がシナプス活性とCa^<2+>濃度に依存した伝達物質放出の抑制を示したことから、これら蛋白質の相互作用がシナプス小胞の終末膜への移送過程を制御しているのではないかとの結論を導いた。2)シナプス小胞を放出部位に固定するためのSNARE蛋白質のひとつであるSNAP-25に結合する蛋白質として新たに見つかったSnapinは、SNARE蛋白質へのCa^<2+>結合蛋白質(シナプトタグミン)の結合を増強する効果があり、Snapin合成蛋白、部分ペプチドのシナプス前終末への導入実験結果から、シナプス小胞開口放出量を修飾する蛋白質としての新たな機能が示唆された。また、シナプス小胞は膜電位依存性Ca^<2+>チャネルから流入するCa^<2+>によって一過性に放出されるためにCa^<2+>チャネルにSNARE蛋白質によって固定されることをすでに実証したが、今年度さらに、3)活動電位発生に伴う膜電位変化がCa^<2+>チャネルの構造変化をもたらし、SNARE蛋白質との相互作用が変化するために、シナプス小胞の開口放出量が増強されることを明らかにした。神経終末に到達した活動電位発生に伴って膜電位依存性Ca^<2+>チャネルから流出するCa^<2+>によって、チャネルに固定されたシナプス小胞の開口放出が誘因され、引き続いて終末内の小胞サイクル(再取り込み→伝達物質充填→膜への移送→膜への固定)が駆動される。1)神経終末蛋白質中、syntaphilinは、シナプス小胞開口放出に必須であると考えられるSNARE蛋白質複合体のひとつな蛋白質であるsyntaxinと結合する。これらの蛋白質の相互作用がシナプス小胞サイクルのどの過程に関わっているのかを明らかにするために、syntaphilinのsyntaxinとの結合部位蛋白質を合成して神経終末内に導入し、活動電位発生に伴うシナプス小胞動態の変化を観察することを試みた。結合部位蛋白質の導入後、比較的速く伝達物質放出の抑制を示したことから、これら蛋白質の相互作用がシナプス小胞膜の終末膜へ融合を引き起こすためのSNARE蛋白質複合体の形成を制御しているのではないかとの結論を導いた。
ポリアニオンの特殊経路投与によるアミノ配糖体抗生剤耳毒性軽減に関する研究

1.フォスフォイノシトール2燐酸(PIP_2)とアミノ配糖体抗生剤(AGs)との結合度からみた耳毒性の評価PIP_2との結合度からみると,新しいAGsのASTMなどは動物実験結果と一致したが, TOBやRSMが逆に不一致を示し, AGsの塩基度のみからの耳毒性評価には限界のあることが判明したが,強い結合性が示された.2.ポリアニオンの鼓室内投与によるAGs耳毒性の軽減効果の研究KM単独鼓室内投与群に比し, KM+ヘパリン(Hp)同時投与群において,蝸電図でのN1域値の上昇はやや軽度となり, Hp先行投与後KM投与群では有意に域値上昇は軽減された(P<0.001, t検定).このことはSEMによる形態学的研究においても立証され, Hp併用群で蝸牛外有毛細胞障害が軽減されていた.この場合は, KMとHpの同時投与の場合の方が,耳毒性軽減効果は強くみられた(P<0.05).3.ポリアニオンの茎乳突孔投与によるAGs耳毒性の軽減効果の研究GM(0.4mg)単独注入群, GM(0.4mg)+Hp(50u)同時注入群, Hp(50u)注入先行後GM(0.4mg)注入群の3群にわけて,その蝸牛有毛細胞障害性をSEMで定量的に比較した.その結果, 3群間に有意差を生じなかった.これは蝸牛内にこの両者が注入された場合, Hpの中和結合力よりも蝸牛有毛細胞中のPIP_2との結合力の方が強いために耳毒性が軽減されなかったと考察した.結論として, (1)アミノ配糖体抗生剤による耳毒性発現の第一歩として,その塩基性による内耳有毛細胞への附着が重要であること,(2)その附着をブロックするポリアニオンである程度の耳毒性軽減効果のあること,(3)しかし,イノシトール2燐酸とアミノ配糖体との結合力が強いためにヘパリンの投与では限界のあること,が明らかになった.1.フォスフォイノシトール2燐酸(PIP_2)とアミノ配糖体抗生剤(AGs)との結合度からみた耳毒性の評価PIP_2との結合度からみると,新しいAGsのASTMなどは動物実験結果と一致したが, TOBやRSMが逆に不一致を示し, AGsの塩基度のみからの耳毒性評価には限界のあることが判明したが,強い結合性が示された.2.ポリアニオンの鼓室内投与によるAGs耳毒性の軽減効果の研究KM単独鼓室内投与群に比し, KM+ヘパリン(Hp)同時投与群において,蝸電図でのN1域値の上昇はやや軽度となり, Hp先行投与後KM投与群では有意に域値上昇は軽減された(P<0.001, t検定).このことはSEMによる形態学的研究においても立証され, Hp併用群で蝸牛外有毛細胞障害が軽減されていた.この場合は, KMとHpの同時投与の場合の方が,耳毒性軽減効果は強くみられた(P<0.05).3.ポリアニオンの茎乳突孔投与によるAGs耳毒性の軽減効果の研究GM(0.4mg)単独注入群, GM(0.4mg)+Hp(50u)同時注入群, Hp(50u)注入先行後GM(0.4mg)注入群の3群にわけて,その蝸牛有毛細胞障害性をSEMで定量的に比較した.その結果, 3群間に有意差を生じなかった.これは蝸牛内にこの両者が注入された場合, Hpの中和結合力よりも蝸牛有毛細胞中のPIP_2との結合力の方が強いために耳毒性が軽減されなかったと考察した.結論として, (1)アミノ配糖体抗生剤による耳毒性発現の第一歩として,その塩基性による内耳有毛細胞への附着が重要であること,(2)その附着をブロックするポリアニオンである程度の耳毒性軽減効果のあること,(3)しかし,イノシトール2燐酸とアミノ配糖体との結合力が強いためにヘパリンの投与では限界のあること,が明らかになった.1.アミノ配糖体耳毒性の試験管内予知法の研究アミノ配糖体(AGs)の塩基性強度と耳毒性とがかなり相関することが判明したが、astromicin,micronomicin,habekacin,netilmicin,sisomicinの新AGsをヘパリンとトルイジンブルー(TB)を用いる試験管内法で検定したところ、5剤とも動物実験による耳毒性強度の順位よりも毒性が強いとの結果を得た。ヘパリンを用いる方法の限界が明らかにされた。2.アミノ配糖体耳毒性に対するポリアニオンの鼓室内投与効果の研究(1)鼓室内連続投与法の研究モルモットの耳介後部に皮切を行い、乳突部を露出し、ダイヤモンドバーにて小孔をあけ、直径1mmのシリコンチューブを中耳内に挿入し、デンタルセメントとアロンアルファで固定後、皮膚縫合してチューブを皮下に埋没しておく。この管より連続鼓室内注入が可能な方法が確立された。(2)ゲンタミシン(GM)の鼓室内注入による耳毒性発現の検討

GM0.1ml(4mg)の前記の方法による3日間の連続鼓室内注入によって、蝸牛の全回転にわたり、内外有毛細胞のほぼすべてが消失することがわかった。これによって、ポリアニオンの鼓室内注入の予防効果の検討が可能となった。3.酸性ムコ多糖以外のポリアニオンの塩基性AGsに対する結合度の研究フォスフォイノシトール2燐酸(PI【P_2】)をヘパリンの代りとしたTB試験法を行ったところ、ヘパリンと同等かそれ以上の結合力を示した。PI【P_2】による耳毒性検定法ではastromicinなどの新AGsの塩基性強度が、動物実験による耳毒性詳価により近い値を示した。このことはPI【P_2】とAGsの結合が耳毒性発現の第一歩とする説を支持する結果となった。
チラコイド膜機能発現における二種の酸性脂質の役割-その特異性と相同性の解明

1.シアノバクテリアSynechococcus sp.PCC7002より、酸性脂質の一種スルホキノボシルジアシルグリセロール(SQDG)合成系の酵素UDP-sulfoquinovosesynthaseの遺伝子(sqdB)の破壊を通して、SQDG欠損株(SQD)を作成し、その解析を行った。その結果、光合成系や生育に異常は認められず、PCC7002では、別種のシアノバクテリアSynechococcus sp.PCC7942と同じく、しかしながらSQDGが光合成に貢献するSynechocystis sp.PCC6803とは異なり、SQDGに重要な生理機能は見出せなかった。またPCC7002のSqdBの一次構造が、その分子系統樹からPCC6803型ではなくPCC7942型であることも見出され、シアノバクテリアの進化の過程でSqdBと光合成系のSQDG要求性が平行して進化してきたとする我々の仮説を支持する結果となった。2.緑藻クラミドモナスでは硫黄欠乏ストレスへの暴露がSQDGの分解系を誘導すると同時にsqdBのオーソログであるSQD1の遺伝子発現のupregulationを通して、SQDG合成能のcapacityを維持させていた。これらの結果は、硫黄欠乏条件下、SQDGは硫黄源としてのプールの役割を担うこと、それにも関わらず、同時にSQDGそのものが何らかの生理機能の発現に貢献することを示唆している。リン脂質ホスファチジルグリセロール(PG)と硫黄脂質スルフォキノボシルジアシルグリセロール(SQDG)は光合成膜チラコイドに存在する酸性脂質である。これまでPGはシアノバクテリアsynechocystis sp.PCC6803において光化学系(PS)I複合体のtrimer構造の安定化に必要であることが示されていた。本年度はまずそのPGの役割の保存性を吟味するため、別種のシアノバクテリアSynechococcus sp.PCC7942とThermosynechococcus elongatus BP-1から各々単離したチラコイド膜を用い、ホスホリパーゼ処理によるin vitroでのPG分解がPSIの高次構造へ及ぼす影響を調べた。その結果、PGの分解がPSI trimerを解離させmonomer化させること、つまりこれらシアノバクテリア間でPGの役割が保存されていることが見い出された。一方、SQDGはPSII複合体に結合し、その構造・機能の維持に関ることが報告されてきた。本年度はSQDGの役割をより広く探るため、緑藻クラミドモナスを硫黄欠乏条件に曝し、その後の硫黄代謝の変動を調べた。その結果、SQDGが急激に分解され、脂質とは異なる化合物へと変換されること、さらにこのSQDGの分解活性の誘導には葉緑体ゲノムではなく、核ゲノムにコードされたタンパク質の合成が必要であることを観察した。一方、SQDGの誘導体で極性基がacyl化されたASQは分解をほとんど受けなかった。以上の結果は、硫黄欠乏条件下ではSQDGが硫黄源としての役割を持ち、そのために核コードタンパク質依存性のSQDG分解活性が誘導されること、そしてASQは同条件下で細胞が生き抜く上で重要な役割を担っていることを示唆している。SQDGの生理学的役割をシアノバクテリアSynechococcussp.PCC7002で吟味するため、本研究では同種からSQDG合成経路上の酵素UDP-sulfoquinovose synthaseの遺伝子sqdBを破壊することで、SQDG欠損変異株を作製・解析した。その結果、PCC7002ではこれまでに報告されているSynechococcus sp.PCC7942と同じく、SQDG欠損変異は生育や光合成系に悪影響を及ぼさないことが明らかとなった。つまり、SQDG欠損変異により細胞が致死的に、あるいは光化学系IIが損傷してしまうとの報告がなされたシアノバクテリアSynechocystissp.PCC6803や緑藻クラミドモナスとは対照的な結果が得られた。

さらに、sqdBの塩基配列で分子系統樹を描くと、PCC7002はPCC7942と同グループに、したがってPCC6803やクラミドモナスとは別グループに位置することが示され、PCC6803のSQDGへの生理学的要求性とsqdB遺伝子がシアノバクテリアから葉緑体への進化の過程で同時に選択されたとする本研究代表者の説を支持した。一方、PGはPCC6803のPG欠損変異株の解析から、光化学系I複合体の高次構造の維持に重要であることがこれまでに示されている。本研究でPCC6803のSQDG欠損株を用いて解析したところ、SQDG欠損により光化学系I複合体の高次構造は乱されないこと、つまりSQDGはPGとは異なり同複合体の高次構造の維持には貢献しないことが明確となった。また、このSQDG欠損株から単離したチラコイド膜をフォスフォリパーゼ処理し、PGを特異的に分解させると、つまりSQDG、PGの両酸性脂質を欠損させると光化学系I複合体がサブユニットレベルにまで分解された。このサブユニットへの分解は、PGあるいはSQDGの単独変異株では決して起こらなかった。したがって、この結果は、SQDG、PGいずれかの酸性脂質の存在が光化学系I複合体のサブユニットの会合に重要であること、つまり両酸性脂質がその会合に対して共通の役割を担っていることを示唆している。
屋久島における気候変動と森林系のレスポンス

屋久島の森林を単葉、シュート、樹冠、林分、景観などさまざまなレベルでとらえ、その構造と動的過程を、気候、地形環境との関連で明らかにし、地球変化と森林生態系の応答をヒエラルキー的に解析した。1993年の13号台風の影響を一つの要因として、森林がスケールの異なる環境要因に対してどのような対応を示すのかを明らかにした。過去のデータによると屋久島では季節的な強風が8・9月に集中し、そのすべてが台風による。13号台風は屋久島では最大風速に較べて、最大瞬間風速が強かったが、いずれも史上1位であった。花崗岩を主体とする屋久島では地形が花崗岩のリニアメントに対応して形成され、花崗岩の表層部分が積み木のように不安定な状態で乗っており強風型の台風によって斜面表層の崩壊が起きた。最近、崩壊地は増加傾向にあるがそれが1977年以降いつからはじまったかは不明であり、今後の解析が待たれる。台風による強い影響にもかかわらず、3カ所の森林プロットでの死亡率は0.4-3.0%と低かった。個体はぼう芽再生能力を持ち、台風に対して耐性を持っていた。また、むしろ台風によって形成されたギャップが更新を促すと考えられた。森林の林冠部は多数のシュートモジュールの集合であるが、常緑広葉樹では樹冠の構造を担うモジュールが多様であり、また、それぞれのシュートモジュールの自律性にはヒエラルキーがあることが明らかになった。長期的な気候・地形環境を反映した森林の構造を尾根-谷の地形傾度で比較すると尾根ではリ-フサイズが大きい林冠木の成長が抑制され、本来は森林の下層を構成するような樹種が林冠に達した多種混交林となっていた。これら常緑樹の葉のサイズ、寿命を異なる立地や樹種で比較すると、堆積岩でよく発達した森林では葉のサイズが最も大きく、寿命も長く、次いで花崗岩の乾燥しやすい尾根では葉は小さくなり、寿命も短くなった、さらに標高が高い立地では葉は最小で、寿命も最短であり、葉の特性は指標性を有する。さらに、地滑りをともなうような大きな攪乱によって出現する裸地の遷移系列をそれ以外の放棄畑や空き地の遷移と比較し、ギャップや林縁ではアブラギリが、表土がない造成地ではカラスザンショウとヒサカキが特徴的で、アカメガシワとウラジロエノキはとくに選択性はみられなかった。攪乱の規模によってその後の回復過程が異なる。初年度である今年は、各分担者が屋久島に関する調査研究を開始し、11月始めに現地班検討会をもった。これまで、屋久島西部の原生的な常緑広葉樹林域に林冠アクセスシステムを設置するサイトを選び、その形状、構造を決定し、現在設置に入っている。このシステムは高さ13m、底面積4m×8mあり、森林の林冠での作業が容易であり、引き続き照葉樹林の林冠構造解析、シュート・フェノロジーの追跡、光合成、蒸散速度、水ポテンシャルの測定などに活用する。局所気候と森林群集の対応に関しては、台風の影響を強く受ける尾根と両側の谷地形を含む

1haの調査区を設置し、すべての樹林個体の位置図を作成し、地形測量を行い、地形単位ごとに土壌断面構造、各層位ごとの栄養塩の分析、土壌水分の計測などを行い、各地形単位の特性が明らかになった。樹種の分布はこの地形単位の特性に対応するが、種によって地形単位と分布局所との関係は多様であった。これらの樹種について生理生態学的特性、共存種との相互関係などを解析する。林木個体レベルの台風に対する応答、さらにその生理活性との関連、また、繁殖様式、とくに果実、種子の生産と散布、個体再生産などについて、アクセスシステム設置林分やその近傍で測定を開始した。気候履歴については過去の台風被害の気候学的解析、また93年13号についての局所被害の現地調査などを行った。花崗岩節理系についても現地の路頭について調査し、リニアメントや崩壊地形との関連を調べた。なお、本研究は「科学新聞」94年10月28日号において“特に期待大きい採択研究"として紹介された。屋久島の気候・地形環境とそこに成立する森林の構造と動態をさまざまなレベルで解析した。特に1993年の13号台風は屋久島の地形、森林などに大きな影響を及ぼした。本研究においてはこの台風の影響を一つの要因として解析した。屋久島では季節的な強風が8・9月に集中し、そのすべてが台風による。13号台風は屋久島では最大風速に較べて、最大瞬間風速が強く、いずれも史上1位であった。花崗岩を主体とする屋久島では地形が花崗岩のリニアメントに対応して形成され、花崗岩体の表層部分が積み木のように不安定な状態で乗っている。1993年の台風13号前後で比較すると、ほとんどは斜面表層のみの崩壊であった。最近では崩壊地は増加傾向にあるがそれが1977年以降いつからかは不明である。台風による強い影響にもかかわらず、3ヵ所の森林プロットでの死亡率は0.4-3.0%と低かった。個体はぼう芽再生能力を持ち、台風に対して耐性を持っていた。また、むしろ台風によって形成されたギャップが更新を促すと考えられた。森林の林冠部は多数のシュートモジュールの集合であるが、常緑広葉樹では樹冠の構造を担うモジュールが多様であり、また、それぞれのシュートモジュールの自律性にはヒエラルキーがあることが明らかになった。長期間な気候・地形環境を反映した森林の構造を尾根・斜面・谷の地形傾度で比較すると尾根ではリ-フサイズが大きい林冠木の成長が抑制され、本来は森林の下層を構成するような樹種の多種混交林となっていた。これら常緑樹の葉のサイズ、寿命をさまざまな立地や樹種で比較すると、尾根では小形葉林となっており、寿命が短い傾向にあった。また、花崗岩の乾燥しやすい立地では寿命が1、2年の葉が多く、堆積岩では3年と長い傾向が見られた。さらに、地滑りをともなうような大きな攪乱によって出現する裸地の遷移系列をそれ以外の放棄畑や空き地の遷移と比較したところギャップや林縁ではアブラギリが、アカメガシワとウラジロエノキは放棄耕作地から表土がない造成地まで広く出現した、カラスザンショウとヒサカキは表土がない造成地に特徴的であった。
認知症病態モデルマウスを用いた植物精油の抗認知症作用の可能性

認知症の罹患者数は、わが国のみならず全世界的に、加速度的に急増している。したがって、認知症に対する治療法、予防法の開発が重要かつ急務な課題である。本研究では、経口投与に代わる投与法として植物精油の吸入投与による認知症の治療ならびに予防法を提案することを目的とする。具体的には、認知症のモデルマウスに揮発させたヒノキ精油を吸入させ、行動薬理試験による認知機能改善効果、ならびに脳内のアミロイドβ蓄積量や種々遺伝子・タンパク質発現量の変化を測定することで、植物精油の吸入投与の有用性を評価する。
大型試料ガス浮遊炉の開発とBaTi2O5ガ ラス準安定相形成機構解明

浮遊状態で材料を溶融し、凝固させることで容器が無いために過冷却が生じ、準安定相が生成する。BaTiO系酸化物でガス浮遊炉によるガラス製造実験を行った結果、屈折率が2.3以上のダイヤモンドに相当する高屈折材料が得られた。一般のガス浮遊炉では試料の大きさが最大3mm程度に限定され、実用的な大きさ(カメラレンズ等では6mm直径以上は必要)は得られない。そのため、試料下部からのガス浮遊と共に上部を負圧にすることで浮遊力を増加させ、8mmに近い大きさのバルクガラスを製造する方法を確立することが本研究の目的である。H25年度には、負圧付加装置を作成し、ジルコニア球(410mm直径)などの実証浮遊試験を行い、その実現性を実証した。また、BaTi2O5試料の溶融・凝固実験を行い、直径4mmまでの溶融試料が浮遊する事を確認した。H26では、大型液滴を浮遊させるための負圧とガス流の条件を流体シミレーションを行い、試料の大きさと負圧、ガス流条件の解析を行った。これは、ガス流速が増すとレイノルズ不安定性から、浮遊試料の制御が困難となるためである。その結果、空気のレイノルズ不安定性は、0.005MPa程度の低圧を試料上部に付加しても発生せず、大型実験試料は安定した浮遊条件を達成できることが判った。レンズの特性として自然光(多くの波長を含んでいる)に対してほぼ同等の屈折率(色収差)を持つガラスが望まれる。本実験と平行して行っていた酸化物ガラスの製造において、LaTi酸化物系にZrOを添加する事によりこの色収差をある程度変化出来る事が明らかとなった(幅広いAbbe数を持つガラスの創製に成功した)。このため、大型試料作製実験は、BaTi酸化物と合わせて実用化にとっては有望なLaTiZr酸化物系の材料の製造実験も実施し、現状直径7.1mmの回転楕円体形状試料(試料が大きくなると重力のため球形から扁平形状に成る)が作製出来ている。26年度が最終年度であるため、記入しない。BaTiO系酸化物の大型試料の作製のため、ガス浮遊炉での試料浮遊溶融に際して資料上部の圧力を負圧にするための装置の設計、開発を行った。負圧制御に際しては、試料浮遊のためのガス流量と試料上部を負圧にするためのガス吸入とが可変可能となるようにした。この装置設計・開発を行った後、アルミナ、ジルコニアの真球試料を作製し(4,5,6,7,8,9,10mm)、負圧制御による浮遊可能性の確認実験を実施した。なお、アルミナ、ジルコニアの2種類の試料を作製したのは、両者で密度の相違が約50%ほど異なるためである。この個体試料を用いて機能確認試験を実施した。その結果、直径4mmから10mmまでの個体試料が十分に浮遊可能であることが確認できた。この結果をもとに特許の申請を行った。この結果をもとに現存する1本のレーザーで4mm直径のBaTiiO系酸化物試料の溶融浮遊実験を実施した。直径3mm程度までは負圧付加なしでガラス試料(浮遊凝固でない場合には結晶体が生成する)が作製できたが、4mm直径ではガス流量が増加するため(ガス流量が増加すると試料の一部しか溶融出来ないことが判明した。これをもとに、CO2レーザーを購入した。CO2レーザー2本を用いた実験を行ったところ、流量が増加した状態でも、直径6mmほどまでは試料の完全溶融が可能であることが明らかとなった。しかし安定浮遊は個体試料ほど容易ではない。これは、試料がレーザー照射部分から溶融することにより重心位置がずれることにより浮遊が不安定になるためである。このため、試料の溶融状態をCCDで観察し、溶融し始める時に流量を微小制御することから何とか克服したが、この作業は試行錯誤で容易ではなかった。これまで結果として直径6mmまでのガラス試料の製造に成功した。

レンズの特性として自然光(多くの波長を含んでいる)に対してほぼ同等の屈折率(色収差)を持つガラスが望まれる。本実験と平行して行っていた酸化物ガラスの製造において、LaTi酸化物系にZrOを添加する事によりこの色収差をある程度変化出来る事が明らかとなった(幅広いAbbe数を持つガラスの創製に成功した)。このため、大型試料作製実験は、BaTi酸化物と合わせて実用化にとっては有望なLaTiZr酸化物系の材料の製造実験も実施し、現状直径7.1mmの回転楕円体形状試料(試料が大きくなると重力のため球形から扁平形状に成る)が作製出来ている。26年度が最終年度であるため、記入しない。昨年度の予定では、負圧付加装置の設計/開発を行い、個体試料による性能確認試験を実施し、5mm直径(従来は3mm程度)のレンズ型ガラス準安定試料の作製までを予定していた溶融試料の安定浮遊は僅かなパラメーターで不安定化することから、現状5mm程度しかで来ていない.このため、ノズル形状の見直しを含めてなお、早々に6mm以上の安定浮遊を達成し、目標である8mmを目指す.なお、本システムが有効であることは、個体試料で実証出来たことから、この結果を基に特許申請を行った(特許庁識別番号:平成25年11月19日、識別番号:513288333)。2本のレーザーでは8mm直径の溶融は困難で有ることが予想されるため、他の現存するレーザーを追加して実験を実施する。なお、ガス流試料ホルダーの形状も大型試料作製に合致する形態に改良する必要があり、このため試料ホルダー部でのガス流の数値計算を実施し、大型溶融試料に最適化したガス試料ホルダーの作製を行い8mm直径のガラス試料の作製を目標とする。8mm試料が作製された後は、ガラス化転移温度及び結晶化転移温度の計測を実施し、準安定相が生成されていることを確認する。なお、実用化に最も近いLaTiZrO酸化物についても併せて実験を行うことを予定している。6mm直径のガラスの形成でも画期的な事から、積極的に国際会議での報告を予定している。
LDL表層脂質膜の物理化学的特性が血管内皮・平滑筋細胞の機能に及ぼす影響

LDL表層脂質膜の物理化学的特性として、脂質膜の流動性を5-DOXYL-stearic acidをスピンラベル剤として用いESRにて測定した。基礎的研究では、LDLアフィニティカラム(LA-01:KANEKA)はヒトのLDLを良く抽出し、サンプル内にわずかにVLDLを含むのみであった。5-DOXYL-stearic acidは濃度を薄くするとESRシグナルが小さく、オーダーパラメータSの計算が困難であり、濃度を濃くするとスピンラべルしたLDLの回収率が落ちるので、80mg/mlを適切な濃度とした。正常者より得たLDLのオーダーパラメータSは0.56±0.01(n=6)であり、老年者のそれは0.58±0.01(n=7)と両者間には有意の差(p<0.01)があった。この血清をプールし、LDLを抽出しコレステロール濃度として50mg/dlに調整し、ラット胸部大動脈輪状標本と12時間インキュベーションしたのちに、ノルエピネフリンに対する等尺収縮とアセチルコリンに対する内皮依存性拡張反応をみた。LDLをインキュベーションした大動脈標本は、クレブス液に12時間インキュベーションした標本よりもノルエピネフリンに対する収縮反応はわずかに亢進し、アセチルコリンに対する拡張反応は減弱したが、インキュベーションに供したLDLのオーダーパラメータSの違いがこれら収縮反応(112±14% vs 115±17%)や拡張反応(89±16% vs 88±16%)に影響を及ぼすことはなかった。これらの研究についてはさらに検討を加え近い将来論文とする予定である。
シーケンシャルでキラルな炭素鎖高分子の層状ハイブリッド組織体

申請者が1975年から続けている、包接化合物を用いる重合反応(包接重合)の研究成果を踏まえると、包接重合により様々な高分子ハイブリッド組織体を合成できると期待できる。そこで本研究では、シーケンシャルでキラルな炭素鎖高分子が、内蔵された情報をいかに表現してくるかを、おもに包接重合と層状ハイブリッド組織体形成の視点から明らかにすることを目的とする。1.前年度に引き続いて、包接重合のホストとなる胆汁酸ステロイドの誘導体を合成した。コール酸・エピコール酸・デオキシコール酸・エピデオキシコール酸・アポコール酸・ケノデオキシコール酸などの骨格・側鎖の水素結合性官能基の種類・位置・数を変えた。2.前年度に引き続いて、各種胆汁酸ステロイドの誘導体の包接結晶を再結晶法にて形成させた。X線粉末あるいは単結晶回折により、生成結晶の多形構造の分類を行い、一次元あるいは二次元の空間をもつ包接結晶を多数見つけた。3.つぎに各種モノマーの包接重合を検討した。前年度までの研究で、ケノデオキシコール酸をホストに用いて、多くのモノマーの包接化合物形成と反応性を調べた。生成した高分子をホストから分離し、化学構造、立体構造を決定した。さらに成長ラジカルのESRスペクトルを測定し、チャンネル内でのラジカルの運動性を考察した。4.包接結晶の成長方向を規制し、棒状の組織体を形成させ、ハイブリッド組織体を合成した。高分子組織体を分子グラフィックスにて解析し、空間特性を明らかにした。5.長年の研究対象であるデオキシコール酸・アポコール酸を用いる包接重合と比較検討し、この三年間の研究の総括を行った。