hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
海洋高次捕食者のエネルギー収支を指標とした環境アセスメント手法の開発

ザトウクジラを対象とした野外実験において、個体に行動記録計と画像記録計を搭載し、得られたデータを解析することによって、各個体は遭遇した餌分布密度に応じてその場で突進採餌を行う回数を調節し、単位時間あたりの餌獲得量を最大化するように振る舞っていることが判明した。具体的には、餌密度が高く餌分布深度が深くなるほど,クジラはその深度に長時間留まり突進採餌を繰り返していた。同種他個体がいる場合、クジラはその場における採餌を短時間で切り上げていた。これは、自らの採餌によってオキアミの餌密度が減少する効果以上に、その餌パッチの魅力が低下することを見越した適応的行動であると解釈できる(Akiyama et al. 2019)。シャチを用いた呼気計測実験においては、連続的に呼気を回収することで、短い時間スケールにおけるエネルギー消費量の推定を行った。呼気の回収間隔を40秒と20秒に設定したところ、40秒間隔における酸素摂取量は20秒間隔と比較して1.5倍となった。基礎代謝速度は時間に比例するため、2倍になると予測していたが、それよりも小さな値となった。その要因として、40秒間隔において既に代謝速度を低下させる「潜水代謝」と呼ばれる生理反応があった可能性が挙げられる。アカウミガメを用いた代謝速度実験においては、地中海のアカウミガメとは異なり、三陸のアカウミガメは水温変化に起因する酸素消費速度変化が小さく、地中海の個体に比べて同じ水温帯における酸素消費速度が高く維持されていることが判明した(Kinoshita et al. 2018 JEB)。サケを対象に流水水槽を用いた酸素消費速度測定実験の結果、東北沿岸河川に産卵遡上する個体群と、東北内陸部の個体群では最大遊泳能力を発揮できる水温帯が異なることが判明した(Abe et al. 2019 JEB)。魚類)流水水槽を用いてサケとアメリカナマズを用いた酸素消費速度測定実験を行い、得られたデータを解析している。爬虫類)三陸沿岸海域で捕獲されたアカウミガメとアオウミガメの酸素消費量測定実験をおこなった。15ー25°Cの範囲で水温を変化させ、水温によって酸素消費速度がどの程度左右されるのかをしらべている。哺乳類)カナダのセントローレンス湾およびノルウェーのスカルヴォイ沿岸域におけるザトウクジラを対象とした野外調査で得られたデータを解析している。鴨川シーワールドで飼育しているシャチを用いて、休止中の酸素消費速度を測定する実験を行った。一定期間息をこらえたシャチが、トレーナーの合図によってマスク内に呼気を吐き出す様にトレーニングし、サンプリングした空気の酸素濃度と二酸化炭素濃度を測定した。鳥類)岩手県船越大島で繁殖するオオミズナギドリに二重標識水を投与し、育雛期の採餌旅行から戻ってきた際に採血することで、標識水の濃度低下を測定し、旅行中の平均代謝速度を測定している。これまで同様に室内実験や野外調査を進め、統計検定に必要な個体数が集まったものから論文発表を進めていく。シャチの呼気計測においては、40秒間の息こらえによって「潜水代謝」と呼ばれる生理反応があった可能性が挙げられたが、この仮説を検証するために、より短い間隔での呼気回収を目指した訓練を水族館で行っており、3年目にも引き続き検証実験を行う予定である。ウミガメの代謝測定実験においては、アカウミガメについては実験を終了し、論文発表まで行うことができた。3年目は同じ海域に来遊する植物食性のアオウミガメからの野外調査データと代謝測定実験を行い、アオウミガメの結果に合わせ、雑食性のアカウミガメとの比較実験を行う。鳥類の実験としてオオミズナギドリを対象としたDLW実験が昨年度うまく実施できたので、今年度はさらに個体数を増やす実験を行う。魚類の代謝測定としては、これまでサケとアメリカナマズを対象とした測定を終えている。3年目の今年度はウナギ及びマアナゴの代謝測定実験を計画している。アカウミガメを用いた代謝速度実験においては、地中海のアカウミガメとは異なり、三陸のアカウミガメは水温変化に起因する酸素消費速度変化が小さく、地中海の個体に比べて同じ水温帯における酸素消費速度が高く維持されていることが判明した。人工衛星対応型電波発信器を用いた野外調査によって、冬季の低水温時にも夏期とほとんど変わらない活発な潜水行動を行っていることが分かってきた。この結果は,水槽実験によって得られた低水温時にも高い酸素消費速度を維持出来る能力によってもたらされたと考えられる。アメリカナマズを対象に流水水槽を用いた酸素消費速度測定実験の結果、体密度が中性浮力から外れる程、酸素消費速度が高くなることがわかった。過去の野外調査によって、河川内で中層を遊泳し続けるアメリカナマズは中性に近い浮力を有することが明らかになっているが、それは酸素消費速度を最小にするための浮力調節の結果もたらされたということが明らかになった。サケを対象に流水水槽を用いた酸素消費速度測定実験の結果、東北沿岸河川に産卵遡上する個体群と、東北内陸部の個体群では最大遊泳能力を発揮できる水温帯が異なることが判明した。より低水温にさらされる前者は、より低温で最大遊泳能力を発揮できるよう、生理的状態がチューニングされていると解釈できる。

呼気の回収間隔を40秒と20秒に設定したところ、40秒間隔における酸素摂取量は20秒間隔と比較して1.5倍となった。基礎代謝速度は時間に比例するため、2倍になると予測していたが、それよりも小さな値となった。その要因として、40秒間隔において既に代謝速度を低下させる「潜水代謝」と呼ばれる生理反応があった可能性が挙げられる。魚類)流水水槽を用いてサケとアメリカナマズを用いた酸素消費速度測定実験を行った。水槽内の流速を段階的に変化させて酸素消費速度を測定した。サケの場合は水温を変化させ、酸素消費速度に及ぼす遊泳速度と水温の関係を調べ、個体群ごとに異なる至適水温をしらべた。さらに、東北の北上川と甲子川で、サケに速度加速度記録計と小型ビデオカメラを装着し、河川を遡上し産卵を行うまでの行動記録を得た。アメリカナマズを測定する際は、シリンジを使ってうきぶくろ内の空気量を変化させた個体を用いて測定し、浮力状態が酸素消費速度に及ぼす影響を調べた。爬虫類)三陸沿岸海域で捕獲されたアカウミガメとアオウミガメの酸素消費量測定実験をおこなった。15ー25°Cの範囲で水温を変化させ、水温によって酸素消費速度がどの程度左右されるのかをしらべた。鴨川シーワールドで飼育されているアカウミガメの酸素消費速度も測定し、三陸沿岸で捕獲される亜成体との違いを調べた。哺乳類)カナダのセントローレンス湾およびノルウェーのスカルヴォイ沿岸域におけるザトウクジラを対象とした野外調査を実施した。採餌期のザトウクジラの行動データと画像データを取得した。採餌に費やしていた時間と休息に費やしていた時間の配分に関するデータを取得した。鴨川シーワールドで飼育しているシャチを用いて、休止中の酸素消費速度を測定する実験を行った。一定期間息をこらえたシャチが、トレーナーの合図によってマスク内に呼気を吐き出す様にトレーニングし、サンプリングした空気の酸素濃度と二酸化炭素濃度を測定した。ザトウクジラを対象とした野外実験において、個体に行動記録計と画像記録計を搭載し、得られたデータを解析することによって、各個体は遭遇した餌分布密度に応じてその場で突進採餌を行う回数を調節し、単位時間あたりの餌獲得量を最大化するように振る舞っていることが判明した。具体的には、餌密度が高く餌分布深度が深くなるほど,クジラはその深度に長時間留まり突進採餌を繰り返していた。同種他個体がいる場合、クジラはその場における採餌を短時間で切り上げていた。これは、自らの採餌によってオキアミの餌密度が減少する効果以上に、その餌パッチの魅力が低下することを見越した適応的行動であると解釈できる(Akiyama et al. 2019)。シャチを用いた呼気計測実験においては、連続的に呼気を回収することで、短い時間スケールにおけるエネルギー消費量の推定を行った。
視神経脊髄炎関連疾患の病態機序へのエクソソームの関与

視神経脊髄炎関連疾患(neuromyelitis optica spectrum disorders; NMOSD)は中枢神経系自己免疫疾患の代表的疾患である. NMOSDでは、アストロサイトに発現するアクアポリン4水チャネルを標的とする自己抗体がアストロサイト障害を誘導し、視神経炎や脊髄炎などの中枢神経症状を引き起こすと想定されている。一方、動物モデルでは血中の自己抗体のみで神経症状を再現することが困難であり,自己抗体以外の何らかの免疫因子の存在が必要と考えられている。近年、細胞外小胞の一つであるエクソソームの細胞間情報伝達ツールとして役割が注目されている。本研究では、1) NMOSDの発症病態にエクソソーム分画成分が関与するのか、2) NMOSDの疾患活動性を反映するエクソソーム内構造物は何であるのかを明らかにすることを目的とする。本年度は、検体よりエクソソーム回収を行い、microRNAを含むTotal RNAを抽出して、次世代シーケンサーを用いてRNAシーケンスを行う予定であった。検体から十分量のエクソソームを抽出するに至っていないため、代わりに末梢血単核球を用いてRNAシーケンスを行った。バイオアナライザーで抽出したTotal RNAのクオリティー(RNA Integrity Number)が9以上とRNAの品質に問題がないことを確認した。RNAライブラリーを調整し次世代シーケンサーNextSeq500を用いてRNAシーケンスを行った。解析に十分なシーケンスが出来ていることを確認した。本年度当初予定していたエクソソームの回収に至っていない。末梢血単核球から抽出したRNAでのRNAシーケンスは解析できることを確認しており、エクソソーム回収手法を確立したうえで、現在収集している患者血清および髄液検体で解析を行う。RNAシーケンスの効率性を考慮し、十分な検体数が集まった段階でまとめて解析を行う予定である。エクソソーム回収について複数の試薬を用いて、安定したエクソソーム回収を確立する。回収したエクソソームよりRNAを抽出し、RNAシーケンスを用いて、NMOSD患者群と健常者群でのトンスクリプトーム解析を行い、疾患特異的な分子を明らかにする。さらにNMOSD患者群の急性期と寛解期のエクソソームも同様に解析を行い、疾患活動性を反映するバイオマーカーを探索する。エクソソーム回収に遅れが生じており、当初予定していたエクソソームのRNAシーケンスを施行できていない。異なる複数の試薬を用いてエクソソーム回収を確立を行い、当初予定していたRNAシーケンス解析を行う。
水素ライマンα線による太陽彩層磁場観測のための分光装置用回折格子の開発

本研究では、水素のライマンアルファ線(Lyα線121.6nm)の直線偏光を検出して太陽彩層・遷移層磁場を測定する観測ロケット実験計画CLASPに対して、観測装置に使用されるホログラフィック矩形溝の高効率凹面回折格子(溝本数3000本/mm、有効径φ110mm)の国内開発を実施した。評価試験の結果、25±5%という高い絶対回折効率をもち、ロケット実験における仕様を満たす凹面回折格子の開発に成功した。この研究では、回折格子の結像性能試験に使用するUV光源システムの開発も行った。ハンレ効果により生ずる水素のライマンアルファ線の直線偏光を検出することで太陽彩層磁場を測定するという新たな手法による観測が計画されているが、この研究ではそれに必要とされる凹面回折格子を開発することを目指している。もともとの計画では、海外光学メーカーでの製作を予定していたが、採択額の減額によりその解はなくなった。このため、この波長域では発展途上の国内光学メーカーとともに開発することにチャレンジする。平成23年度は11月時点での課題採択であったことから、主として次年度の凹面回折格子製作の準備に充てた。具体的には、製作する凹面回折格子の仕様決め、性能測定に必要な光源や測定系の準備、回折格子に塗布するコーティング評価である。平成24年度に製作する凹面回折格子の曲率半径は1749mm、溝本数は3600本/mmで、観測波長である121.6nmの真空紫外線を高い効率で反射するAl+MgF_2コーティングを施す。回折格子として機能するエリアとしてφ100mm程度の領域内を想定しているが、製作を依頼する光学メーカーとの打ち合わせの結果、どの程度まで広域化が可能かを事前評価するため、溝形成条件の容易な平面回折格子を前段階で製作することを予定している。また、凹面回折格子の波長分解能評価の手法確認のため、別プログラムで開発した曲率半径1121mm、溝本数2400本/mmの凹面回折格子に対して重水素ランプを光源とした測定を実施した。この光源は121.6nmの輝線自身の線幅が幾分広めであることや連続光成分が放射されるため、平成24年度にはホローカソードランプを使用した光源を製作する。この他、製作を依頼する光学メーカーより厚さの異なるAl+MgF_2コーティング付きのミラーサンプルの提供を受け、分子科学研究所のシンクロトロン光で121.6nmでの反射率を測定して、コーティングの最適化条件を探った。本研究では、水素のライマンアルファ線(Lyα線121,6nm)の直線偏光を検出して太陽彩層・遷移層磁場を測定する計画に対して、観測装置に使用されるホログラフィック矩形溝の高効率凹面回折格子の国内開発を目指している。平成23年度にその仕様を定め、平成24年度に溝本数3000本/mm、有効径φ90mm(目標φ110mm)の矩形溝球面凹面回折格子を国内S社と共同開発した。平成25年度では、この開発品の評価試験の実施と偏光較正試験用の光源開発を進めた。平成25年度に分子科学研究所のシンクロトロン光施設で実施した開発品の測定を通して、Lyα線波長において目標有効径φ110mmまで回折格子として機能することを確認した。S社製品製造工程のもとで製作された三つの凹面回折格子のLyα線波長における絶対回折効率は、正常に溝が形成された領域においては目標仕様値である15%を超えており、このような凹面回折格子を国内で開発可能であることを示した。有効径内の絶対回折効率の一様性は、ホログラフィック溝形成前に行うフォトレジスト塗布厚の一様性によっており、現段階ではまだ確実性は高くない。ロケット観測に使用可能なものは製造された三つのうち一つのみで、その絶対回折効率はφ110mm有効面内で25±5%であった。他の2つには溝形成不良により局所的に5%以下になっているような低効率領域が認められた。高効率を実現できた背景には、平成24年度に開発を進めたMgF2コーティングの反射率改善の寄与が大きい。平成25年度に実施した開発研究内容については、平成26年3月に国際基督教大学で開催された日本天文学会で報告している。また、較正試験準備のために進めたLyα線波長の半波長板の開発に関して査読付き論文を発表している。本研究では、水素のライマンアルファ線の直線偏光を検出して太陽彩層・遷移層磁場を測定する計画に対して、観測装置に使用されるホログラフィック矩形溝の高効率凹面回折格子の国内開発を目指している。散乱の少ないホログラフィック溝形成方法での回折格子製作を選択したことから、溝形成とコーティングはS社に依頼し、この開発への協力を得るところからスタートしている。

平成23年度後半にその仕様が定まり、ロケット観測で想定する観測装置の収納性と波長分解能を両立させるために、開発する凹面回折格子は、溝本数3000本/mm、有効径φ100mmが必要となった。これだけの溝本数と有効径をもつものを製作するのは容易ではなく、凹面回折格子製作の前に、同じ溝本数と溝形状をもつ大面積平面回折格子を製作して、溝間隔の制御精度と良好な溝が形成される範囲について調査した。その結果、溝間隔の平均値として2999.8本/mmを達成し、溝形状は直径100mmの範囲にわたって十分形成されていることが確認された。平面回折格子の開発と並行して、回折格子表面に塗布するAl+MgF2コーティングの反射率性能を向上させるための条件探索を行っている。このコーティングサンプル鏡をS社に多数製作してもらい、これを国立天文台で測定して、ライマンアルファ線の波長121.6nmで高反射率を示すコーティングの製作条件を見いだした。結果として、121.6nmでせいぜい50%程度であった反射率を、海外の専門メーカが供給する80%反射率をもつものの国内供給が可能となった。年度後半から凹面回折格子の製作を開始し、平面回折格子で確認された刻線方法での溝の形成、その後の高反射コーティング塗布を経て、目的の凹面回折格子の製作を平成24年度末までに完了した。ここまでの内容については、平成25年3月の日本天文学会で報告している。平成24年度に製作する凹面回折格子の仕様決めが終了していることや、実験によるコーティングの評価、測定系の準備などが予定通り進行しているため。25年度が最終年度であるため、記入しない。本研究開始から1年半の間に、仕様の確定から始まり、予定通りに凹面回折格子製作を完了している点と、その報告が学会発表を通してなされていることからの自己評価である。実際には、これから始まる回折格子の実力評価と性能把握が重要である。遠紫外線領域で機能するホログラフィック刻線による凹面回折格子製作に必要なプロセスを理解し、従来のものに比べて刻線密度の高い3000本/mmの溝本数で有効径φ100mmの回折格子が国内の光学メーカで製作できている。これまでは、はじめから海外光学メーカでの製作が想定されていたものである。また、回折効率を高めるのに必要なAl+MgF2コーティングの製作条件を探索して、121.6nm波長においてこれまで国内では到達できなかった約80%の反射率をもつコーティング条件を見いだすことに成功している。予定通りに研究を進めていくが、国内開発へと変更したことにともなうリスク増大をどのように制御していくかが課題である。平成24年度までに、最終製品としての凹面回折格子の製作まで終了している。平成25年度は、製作された回折格子の性能評価と装置レベルの偏光測定のための光源を製作し、光源から放射される偏光度評価を行うことを予定している。まず、製作された凹面回折格子の回折効率評価を観測波長で行う。この評価測定については、国立天文台の紫外線モノクロメータを使用して行うことを考えているが、精度の高い測定を行うためにシンクロトロン光による測定が発生する可能性がある。評価面の範囲はφ100mmにおよび、その各部位での回折効率がどの程度一様に製作されているかが評価点となる。回折効率の一部を担うコーティング性能については、回折格子にコーティングを塗布する際に同時に製作した平面鏡の反射率を測定することで評価する。また、本年度中に偏光較正測定用の光源システムを完成させる。
抗パーキンソン病薬の設計に向けた作動薬結合型ドーパミンD1受容体の構造機能解析

ドーパミンD1受容体は,パーキンソン病などの神経変性疾患に対する治療薬の重要な標的分子である.本研究では,安定なD1受容体の発現コンストラクトを作製し,発現コンストラクトの精製方法を検討した.作製した組み換えD1受容体は,良好な純度で精製できることが確認できたため,今後,D1受容体の結晶化および構造解析を達成することが期待された.また,ドーパミンと異なる生体アミン受容体として,ヒスタミンH1受容体の構造解析に成功し,2種類の抗ヒスタミン薬の結合様式の詳細を明らかにした.パーキンソン病などの運動障害に対して処方されるドーパミンD1受容体を標的とした治療薬の多くは,ドーパミンD2受容体にも非選択的に作用することで,副作用が生じることが懸念される.D1受容体に対して選択性の高い薬剤を合理的に設計するためには,D1受容体の立体構造を原子レベルで決定し,リガンドの結合様式を詳細に明らかにすることが重要である.本研究では,D1受容体とD1受容体に対して選択的に作用するリガンドとの複合体の立体構造を明らかにすることで,D1受容体を標的とした新規薬剤の開発を推進するための基盤情報を得る.平成27年度は,D1受容体とリガンドとの複合体の構造解析に向けて,当該複合体の結晶を作成することを目指した.出芽酵母による相同組み換えを利用した組み換えD1受容体の作成を行い,良好な単分散性を示す発現コンストラクトを蛍光ゲル濾過法で選別した.細胞膜外に位置する受容体のループ領域を可溶性のcytochrome b562RIL(bRIL)やglycogen synthaseに置換した融合体や,熱安定性を向上させる実績のある変異を導入した変異体において良好な単分散性を示した.単分散性の良い組み換え発現コンストラクトは,メタノール資化酵母(Pichia pastoris)と昆虫細胞(Sf9)による発現系を利用して大量発現させ,多段階のアフィニティクロマトグラフィーにより精製した.しかし,発現した受容体はいずれも,界面活性剤を用いて細胞膜から抽出する際に大部分が変性してしまうため,結晶化に使用するだけの精製標品を得ることは困難であった.平成27年度に計画していたD1受容体の結晶化を達成できなかったためである.安定なD1受容体の探索には,融合する可溶性タンパク質の種類や融合する位置,熱安定化変異の導入箇所を変えた組み換え発現コンストラクトを網羅的に調査する必要があり,多くの時間を要したことに加えて,当初予定していなかったD1受容体とは異なるアミン受容体の構造解析を並行して行ったことに起因する.新たな受容体の構造解析に着手するに至った経緯は,ドーパミンと異なるアミン系化合物を結合する受容体の構造情報が,D1受容体の立体構造に対する比較対象としての有用な知見を与えると期待されたからである.この受容体に関して,細胞膜外のループを可溶性のタンパク質で置換した複数種の融合体を設計し,発現,精製,結晶化を行ったところ,短期間のうちに初期結晶が得られた.結晶化溶液に含まれる添加剤やpHなどの結晶化条件を最適化することで,2.7Å分解能を与える結晶が得られた.複数の結晶から回折データを収集し,構造を決定した結果,リガンドの結合様式を詳細に解明することができた.以上のように,D1受容体と新たに着手したアミン受容体の進行状況を鑑み,後者の受容体の構造解析に注力したことで,D1受容体を対象とした研究の進行に遅延が生じた.本研究では,パーキンソン病などの神経変性疾患に対して処方される治療薬の標的分子であるD1受容体のリガンド結合部位の詳細を明らかにし,D1受容体選択的な化合物を合理的に設計するための基盤情報を得ることを目的とする.また,他のアミン受容体の立体構造を決定し,D1受容体と構造を比較することで,基質選択性に対する理解を深化させる.平成27年度は,蛍光ゲルろ過法により100種類程度の組み換え発現D1受容体の中から良好な単分散性を示す発現コンストラクトを選抜した.選抜したコンストラクトは高純度に精製できたが,結晶化に使用するのに十分な収量を得ることは困難であった.平成28年度は,精製標品の収量を改善するために,発現宿主や,精製時における界面活性剤とリガンドの種類や濃度を検討した.根本的な収量の改善には,更に高い安定性を有する発現コンストラクトを網羅的に探索することが必要であると考えられた.一方,D1受容体との構造比較の対象として平成27年度から並行して進めてきたアミン受容体の構造解析に関しては,8種類の化合物との複合体の精製および結晶化に成功し,各化合物との複合体の結晶からX線回折データを収集した.平成28年度は,1種類の化合物との複合体の立体構造を3.0Å分解能で決定し,昨年度と合わせて2種類の化合物の詳細な結合様式を明らかにすることができた.得られた立体構造を他のアミン受容体の立体構造と比較することで,基質選択性に関与する残基を示した.研究期間全体を通して,基質選択性に関する新規の知見を得ることができただけでなく,多様な化合物との複合体の生産基盤を確立したことで,当該アミン受容体の構造学的研究は大きく進展したと言える.ドーパミンD1受容体は,パーキンソン病などの神経変性疾患に対する治療薬の重要な標的分子である.

本研究では,安定なD1受容体の発現コンストラクトを作製し,発現コンストラクトの精製方法を検討した.作製した組み換えD1受容体は,良好な純度で精製できることが確認できたため,今後,D1受容体の結晶化および構造解析を達成することが期待された.また,ドーパミンと異なる生体アミン受容体として,ヒスタミンH1受容体の構造解析に成功し,2種類の抗ヒスタミン薬の結合様式の詳細を明らかにした.今後は,D1受容体の構造解析に向けて,結晶化に使用するための精製標品を安定に供給することが肝要である.しかし,現行の発現コンストラクトの安定性は十分でないため,まずは,発現コンストラクトの最適化に尽力する他,可溶化条件を検討するといった対策を講じる.最適な発現コンストラクトが作成できた際には,発現,精製,結晶化へと進める.一方,既に構造解析を行った受容体に関しては,結果を取りまとめ,学会発表や論文投稿により成果を発表する.構造生物化学実験の進行状況から,細胞培養用培地や結晶化用の消耗品に計上した分の支出が当初の予定より大幅に減ったため.平成28年度の組み換えD1受容体の生産と論文投稿の際に必要となるデータを集めるために使用する.
注意の時空間的分配特性に基づく視覚的注意機構の解明

本研究は,情報の取捨選択を行う機能を担う視覚的注意機構の処理メカニズムを明らかにすることを目的とした.実験では,被験者が視野中心部分に注意を強く向けている場合と,視野全体に広く注意を向けている場合を比較することで,視覚的注意の時空間的な分布特性を調べた.実験装置は,DLPプロジェクタを用い,リアスクリーンに刺激を呈示した.二重同心リングからなる注意負荷統制刺激により被験者の注意の状態を統制し,被験者は中心課題として,ギャップが2箇所のリングの個数を応答した.そして中心課題遂行と同時に,様々な視野位置およびタイミング(前,同時,後)で提示された周辺課題に応答する二重課題実験を行った.周辺課題は時間的に滑らかに輝度変化するターゲットの検出(実験1)および,複数の同方向に運動するドットのなかで異なる方向に運動する1つのターゲットドットの検出(実験2)を行い,被験者はターゲットの検出位置を応答した.結果から,実験1,2ともに注意課題無し条件(周辺課題のみに応答)よりも注意課題有り条件(中心,周辺課題の両方に応答)の方が,ターゲットが検出可能な視野範囲が有意に小さくなることがわかった.この傾向は特に中心課題あるいは周辺課題の難易度が高いときに顕著であった.また,輝度変化検出課題ではターゲットの呈示タイミングが中心課題と500ms前あるいは同時,運動方向弁別課題では同時あるいは500ms後に,注意課題の影響を有意に受けることがわかった.これらの結果から,注意を視野中心に強く向けた場合には広く向けた場合に比べ,視野周辺部において物体検出能や運動方向弁別能が劣化すること,注意の時間的な影響は周辺課題に依存することが明らかになった.また,周辺視野における視覚機能に中心注意負荷が及ぼす影響は,中心注意負荷量と周辺課題遂行の難易度により決定することが示された.本研究は,情報の取捨選択を行う機能を担う視覚的注意機構の処理メカニズムを明らかにすることを目的とした.実験では,被験者が視野中心部分に注意を強く向けている場合と,視野全体に広く注意を向けている場合を比較することで,視覚的注意の時空間的な分布特性を調べた.実験装置は,DLPプロジェクタを用い,リアスクリーンに刺激を呈示した.二重同心リングからなる注意負荷統制刺激により被験者の注意の状態を統制し,被験者は中心課題として,ギャップが2箇所のリングの個数を応答した.そして中心課題遂行と同時に,様々な視野位置およびタイミング(前,同時,後)で提示された周辺課題に応答する二重課題実験を行った.周辺課題は時間的に滑らかに輝度変化するターゲットの検出(実験1)および,複数の同方向に運動するドットのなかで異なる方向に運動する1つのターゲットドットの検出(実験2)を行い,被験者はターゲットの検出位置を応答した.結果から,実験1,2ともに注意課題無し条件(周辺課題のみに応答)よりも注意課題有り条件(中心,周辺課題の両方に応答)の方が,ターゲットが検出可能な視野範囲が有意に小さくなることがわかった.また,ターゲットの呈示タイミングが中心課題より500ms後の場合は,注意課題の有無による違いはほとんどみられないが,500ms前あるいは同時の場合は,注意課題の影響を有意に受けることがわかった.これらの結果から,注意を視野中心に強く向けた場合には広く向けた場合に比べ,視野周辺部において物体検出能や運動方向弁別能が劣化することが明らかになった,さらに,注意を向ける対象の出現直前から出現時までの間が特に注意の影響を受けることが明らかになった.本研究は,情報の取捨選択を行う機能を担う視覚的注意機構の処理メカニズムを明らかにすることを目的とした.実験では,被験者が視野中心部分に注意を強く向けている場合と,視野全体に広く注意を向けている場合を比較することで,視覚的注意の時空間的な分布特性を調べた.実験装置は,DLPプロジェクタを用い,リアスクリーンに刺激を呈示した.二重同心リングからなる注意負荷統制刺激により被験者の注意の状態を統制し,被験者は中心課題として,ギャップが2箇所のリングの個数を応答した.そして中心課題遂行と同時に,様々な視野位置およびタイミング(前,同時,後)で提示された周辺課題に応答する二重課題実験を行った.周辺課題は時間的に滑らかに輝度変化するターゲットの検出(実験1)および,複数の同方向に運動するドットのなかで異なる方向に運動する1つのターゲットドットの検出(実験2)を行い,被験者はターゲットの検出位置を応答した.結果から,実験1,2ともに注意課題無し条件(周辺課題のみに応答)よりも注意課題有り条件(中心,周辺課題の両方に応答)の方が,ターゲットが検出可能な視野範囲が有意に小さくなることがわかった.この傾向は特に中心課題あるいは周辺課題の難易度が高いときに顕著であった.また,輝度変化検出課題ではターゲットの呈示タイミングが中心課題と500ms前あるいは同時,運動方向弁別課題では同時あるいは500ms後に,注意課題の影響を有意に受けることがわかった.これらの結果から,注意を視野中心に強く向けた場合には広く向けた場合に比べ,視野周辺部において物体検出能や運動方向弁別能が劣化すること,注意の時間的な影響は周辺課題に依存することが明らかになった.また,周辺視野における視覚機能に中心注意負荷が及ぼす影響は,中心注意負荷量と周辺課題遂行の難易度により決定することが示された.
時刻可視化システムを用いた概日時計発振の分子機構の解明

交付申請書に記載した研究目的・研究実施計画に沿って研究を行い、下記の成果を得た。まず、Per1遺伝子の上流配列に短寿命改変型GFPをつないだコンストラクトを導入したトランスジェニックマウスを用いて、視交叉上核におけるGFPの発現を解析した。2系統のマウスについて脳切片を作製し、蛍光顕微鏡を用いて観察したが、視交叉上核に特異的なGFP発現は見られなかった。今後、他の系統についても解析を進める予定である。これと並行して、末梢時計研究のモデル細胞であるrat-1細胞において、培地交換の操作がPer1/2遺伝子の発現を低下させ、さらに時計遺伝子の発現リズムを誘起する分子機構を解析した。まず、Per発現の低下を引き起こす原因を探索した結果、培地成分の一つであるグルコースを投与することによってPer1/2遺伝子の発現が共に低下し、培地交換の場合と同様のリズムが誘導されることを見出した。さらに、Per発現の低下にはグルコースの代謝およびRNAとタンパク質の生合成が必要であることが判明した。そこで、Per発現の低下に関与する因子を探索するため、DNAマイクロアレイ解析によってグルコース応答遺伝子を網羅的に解析した。発現量が急上昇する遺伝子群の中に、転写調節因子TIEG1・VDUP1・HES1の遺伝子が含まれていたことから、次に、これら遺伝子の発現量の経時変化を詳細に解析した。その結果、Tieg1とVdup1遺伝子はグルコース代謝に応答する前初期遺伝子であることが判明した。以上の解析を通じて、食餌の主要成分の一つであるグルコースが末梢時計の同調因子として働く可能性を示すことができた。さらに、グルコースによる時計同調が新規の経路を介することを示し、この過程に関与する候補因子の同定に成功した。これらの研究成果は、肝臓や心臓などに存在する末梢時計の同調機構を解明する上で重要な意味をもつといえる。
静止画による運動知覚の研究

「蛇の回転」錯視に代表されるように、ある特定の輝度配列を持つ静止画を周辺視野で観察すると運動知覚が生じる。この錯視のメカニズムの究明は、運動知覚メカニズムの一端を明らかにすることができ意義深い。生起メカニズムについては未だ論争中であるが、錯視の強度に対する固視中の眼球運動の寄与が支持されている。本研究の目的は、実験心理学的手法を用いて、眼球運動だけでなく、輝度またはコントラストに対する順応がメカニズムに寄与するかを確かめることであった。今年度の重要な成果として(1)局所的な順応状態から回復する条件、(2)局所的な順応を変化させる条件についての調査・分析が挙げられる。(1)に関連した研究として周辺輝度の重要性に着目した研究、また(1)、(2)双方に関連した一連の研究として、網膜像静止の重要性に着目した研究を行った。その結果、「蛇の回転」錯視における運動知覚を回復させるためには、網膜像のリフレッシュが必要であるが、運動知覚自体を生じさせるためにはある一定期間網膜像が維持されなくてはならないことが示唆された。さらに、固視中の眼球運動の速度を内包するようなパーシュート(追従眼球運動)を行っても錯視の強度はきわめて弱いこと、運動の回復はサッケード(跳躍眼球運動)自体の効果ではなくそれに伴う網膜像の変化が重要であることが示された。これらの結果は、眼球運動のみでは説明できない。さらに、網膜像が数秒保たれると停止するという結果、周辺輝度によって錯視の強度や性質が左右されるという結果等から、この錯視に対する輝度またはコントラストの大きな影響を明らかにできた。また、「蛇の回転」錯視だけでなく、他の運動錯視についても時間特性と網膜位置依存性を検討した。その結果により、静止画における運動知覚を包括的に検討するにあたって重要な特性を示すことができた。ある特定の輝度配列を持つ静止画は、周辺視野で観察すると運動が知覚される。本研究の目的は、実験心理学的手法を用い、輝度またはコントラストに対する局所的な順応が静止画における運動知覚メカニズムに寄与するかどうかを確かめることである。具体的には以下のテーマについて調査・分析を行なった、または今後行なう予定である。(1)局所的な順応状態から回復する条件、(2)局所的な順応を変化させる条件、(3)局所的な順応が視覚システムのどの段階で起きているか、さらに、(1)、(2)、(3)の結果と既知の特性を検討し、運動知覚が生起するメカニズムを考察する。本年度発表した成果のうち特に重要であると考える成果について以下に記述する。テーマ(1)に関して、網膜上での刺激の位置が滑らかに動く条件と断続的にジャンプするように移動する条件における錯視量の比較を行なった。その結果、滑らかに動いた場合錯視はほとんど知覚されないが、断続的に移動した場合錯視ははっきりと知覚された。これは、運動知覚を回復させるためには網膜像を移動させる必要があるが、運動知覚自体を再度生起させるためには網膜像を一定期間静止させる必要があるということを示唆する成果である。また、テーマ(2)に関し、錯視を引き起こす刺激図形に隣接した部分とそれ以外の広域的な背景部分の輝度をそれぞれ変化させ錯視量を測定した。その結果、刺激に隣接する輝度ではなく広域の背景輝度がこの錯視の見えに影響していること、背景輝度の変化に対して順応していく過程ではなく、刺激と同時に提示されているときの輝度自体が重要であるという結果を得た。これは、刺激に対する順応が広域背景輝度によって変化させられた可能性を示唆する成果である。今後さらに研究を進めてメカニズム解明につなげたい。
円滑な情報伝達を支援する言語規格と言語変換技術

本研究の主な成果は次のとおりである。1.日本語の中核となる語彙を列挙した日本語基本語彙JC2.2を編纂した。この語彙表は、211の機能表現と177の慣用表現を含む、5814語(表現)を収録している。2.機能表現341語とその出現形16,711件を階層的に整理した、日本語機能表現辞書を編纂した。この辞書を用いて、機能表現を言い換えるシステムを実現した。3.「現代語複合辞用例集」に準拠した日本語複合辞用例データベースMUST1を編纂した。このデータベースを利用した機械学習により、テキスト中の機能表現を検出するシステムを実現した。4.小中高の文部科学省検定教科書と大学教養課程の教科書からサンプルテキストを抽出した教科書コーパス(サンプルテキスト数1478、総文字数約100万字)を編纂した。この教科書コーパスを規準テキストとして、日本語テキストの難易度を推定するシステムを実現した。5.述語句に対して、多数の同義表現を生成・提示するフレーザル・シソーラスを実現した。6.応用指向の言い換え・言語変換として、「サ変動詞+名詞」の複合名詞への言い換え、理解補助を目指した動詞句の言い換え、「新幹線要約」のための文末の言い換えを実現した。また、要約の新しい手法として、要約事例を用例として利用したニュース記事要約を提案・実現した。7.上記成果のうち、JC2.2, MUST1,難易度推定システムを一般に公開した。本年度は、以下の研究を行なった。(1)電子化辞書の整備と境界認定言い換えのための語彙的知識の集積の中心となる、電子化辞書の整備を行なった。具体的には、表記の整理を行ない、各語にIDと難易度を割り当て、一番基本となる5000語の範囲をほぼ確定させた。形態素解析との連携では、語を認定するのでなく、語と語の境界を認定するという新しい方式を提案し、実際にシステムを実装した。辞書の整備および境界認定の研究の過程で、品詞と用法の関係をどのように整理すべきかいう新しい問題が明らかになり、さらなる作業が必要であることが判明した。本年度は、まず、副詞を対象に、形態と用法の整理作業を進めた。(2)機能表現の収集と整理複数の形態素がひとまとまりとなって、文中で機能的に働く表現(機能表現あるいは複合辞と呼ぶ)は、日本語において数多く存在し、これを正しく認定することが文解析では不可欠である。本年度は、機能表現(約500)を整理した辞書を作成するとともに、形態素解析システムと連携して、与えられた文に含まれる機能表現を検出・認定するシステムを試作した。さらに、機能表現の用例(正例と負例)のコーパスを設計し、実際に新聞記事から用例を収集してコーパスを作成する作業を行なった。(3)言い換えの研究核となる言い換えペアと語構成に基づいた変換規則により、類似した一連の言い換え表現を生成する枠組を提案し、形容詞・形容動詞を中核とした表現に対して実装した。これとは独立に、要約作成のための文末の整形の研究と、時制や態を考慮したサ変名詞の動詞化の研究を行なった。本研究の目的は、円滑な情報伝達を支援するための言語処理技術を研究することにある。本年度は、以下を中心に研究を行なった。(1)電子化辞書作成のための言語データの整理本研究で作成する電子化辞書に含まれる項目のうち、multi-word unitと呼ばれる表現の整理を行なった。具体的には、次のことを行なった。(a)複合辞用例データベースの作成:現代語複合辞用例集で取り上げられている複合辞に対して、新聞記事の用例を集めた用例データベースを作成した。(b)機能表現(複合辞)辞書の作成:階層的な見出し体系を持った機能表現辞書を設計し、約300の複合辞に対して、辞書データを作成した。(c)複合辞の検出技術:用例から機械学習を用いて、複合辞を検出するシステムを構成する方法を明らかにした。(d)慣用句用例データベースの構築

法:慣用句の用例データベースを作成する手順を明らかにし、50句に対する用例データベースを作成した。(2)言い換え現象の解明と言い換えシステムの試作形容詞から動詞への言い換えの実現に必要な語彙的情報を明らかにするとともに、連体修飾として現れる形容詞を適切な形の動詞に言い換えるシステムを試作した。この他、言い換えデータベースの作成、新幹線要約のための文末の整形(言い換え)、構文情報を利用した言い換え語対の自動抽出などで研究成果を上げた。また、言い換えの応用の1つである意見抽出についても研究を行った。本年度の主な研究成果は、次の通りである。1.電子化辞書の作成のためのデータ整理わかりやすい日本語の規格の中心となる電子化辞書の作成のための準備を進めた。基本語のデータを集約するとともに、約5000語の基本語を第一次案として選定した。これを国語辞典の重要語と比較する作業を進めている。これと平行して、複数の語から構成される基本単位である機能表現(複合辞)と慣用句のデータを整理した。これらにより、電子化辞書の見出しを最終的に決定する準備がほぼ整った。2.機能表現辞書の作成、および、解析方法の検討機能表現に関するデータを整理し、主要な機能表現の出現形をほぼ網羅した「日本語機能表現一覧」を作成した。これと平行してテキスト中に含まれる機能表現を自動的に検出する手法について研究を進めた。形態素解析/機能表現チャンキング/機能表現を考慮した係り受け、という3ステップからなる解析系を実現した。3.テキストの難易度判定手法あらかじめ難易度別に訓練テキストを用意し、それらから作成した言語モデル(文字unigram)との類似度に基づいて、テキストの難易度を判定する手法を実現した。4.フレーザルシソーラスフレーズ単位で言い換えを生成するフレーザルシソーラスという概念を提唱し、そのプロトタイプを試作した。この他に、言い換え表現の自動抽出、国語辞典の語釈文に対するアノテーション(ある種の言い換えコーパス)等を研究し、成果を上げた。本年度は、以下の成果を上げた。1.日本語の中核となる語彙を列挙した日本語基本語彙JC2.2を編纂した。この語彙表は、211の機能表現と177の慣用表現を含む、5814語(表現)を収録している。この語彙表では、単に語を列挙するだけでなく、既存の語彙表への対応、既存の国語辞典での重要語指定の有無、形容詞の主要な派生形、および、動詞の自他の対応・可能形などを、付加的情報として明示している。2.昨年度までに編纂した日本語機能表現辞書に意味的階層構造を新たに導入し、与えられた表層形に対して、意味的に等価な表層形を列挙する機能を実現した。この機能を用いて、機能表現を言い換えるシステムを実現した。このシステムでは、出力の文体と難易度を指定することができる。3.小中高の文部科学省検定教科書と大学教養課程の教科書からサンプルテキストを抽出した教科書コーパス(サンプルテキスト数1478、総文字数約100万字)を編纂した。4.上記の教科書コーパスを規準テキストとして、日本語テキストの難易度を推定するシステムを実現した。
新奇な散乱源除去法による大出力紫外光発生用CsB_3O_5波長変換素子

セルフフラックス溶液を用いたTSSG法により、波長変換結晶CBO(CsB_3O_5)の単結晶成長を行った。昨年度までの研究により、育成した結晶を融点近くまで加熱し、急冷処理することで内部の散乱源が除去できることを示した。また、蒸気雰囲気中で熱処理を施すことで光散乱源が低減することを見いだしている。一方で、熱処理した結晶はレーザー損傷耐性が低下するという現象に関しては、未解明のままであった。本年度は、このレーザー損傷に関して詳しい調査を行った。結晶育成した直後のCBO結晶に355nm光の紫外光パルス(約5ns)を照射し、1-on-1法を用いてレーザー損傷閾値を調べた。レーザー損傷閾値は溶融石英(OX)との比較により相対評価した。熱処理前の結晶(as-grown結晶)は溶融石英の約4倍の高い損傷耐性を示していた。しかしながら、切り出した結晶素子を400°C以上に再加熱すると高温にするほど損傷閾値が低下し、650°C以上では石英の半分以下の値になることが明らかになった。結晶成長直後の冷却中に650°Cで保持した場合も損傷耐性の低下が見られたが、この場合は石英の2倍程度であった。さらに詳しく調べた結果、自然成長面で囲まれた結晶では損傷耐性の低下が比較的抑えられていることが明らかになった。過去の研究で、CBO結晶は表面にCs過剰のアモルファス層を形成しやすく、高温に加熱すると結晶の重量減少が生じることも明らかにしている。このことから、現在、CBO結晶は高温においてアモルファス層からのCs成分減少により、内部から新たにCsが拡散し、アルカリハライド結晶で知られているようなショットキー型の点欠陥が生まれてレーザー損傷発生起点になっているというメカニズムを考えている。以上の考察を元に、結晶の育成条件を見直し、溶融石英の5.2倍の損傷閾値を有するCBO結晶の作製に成功した。セルフフラックス溶液を用いたTSSG法により、CBO(CsB_3O_5)の単結晶成長を行った。育成炉内の温度分布を最適化することで、従来問題となっていた雑晶の発生を抑制して100時間以上の長期間の育成を行い、100g程度の単結晶を得ることに成功した。得られた結晶は内部に光散乱源を有しているが、素子形状に切り出してから815°Cで3時間加熱した後、60°C/minの速度で冷却することで散乱源を除去した。一方、紫外レーザー(波長355nm)に対する結晶性評価として、1-on-1法によるレーザー損傷閾値の測定を行ったところ、光散乱源を有している熱処理前の結晶(as-grown結晶)に比べて著しく耐性が低下していることがわかった。さらに、紫外光(波長193nm)光を入射すると、as-grown結晶に見られなかった緑色(波長約500nm)の蛍光が新たに発生していることも明らかになった。すなわち、急冷処理により光散乱源は除去できるが、実用上大きな障害となる欠陥生成が起きていることも分かった。そのため、本年度より新しい熱処理による光散乱源の低減に着手した。現時点で、蒸発が生じやすい適当な結晶原料とともに密封性の高い容器内で結晶素子を加熱すると、徐冷条件においても光散乱源が低減するという新しい効果を見いだした。これまでに得られた知見と本年度の研究結果、Cs_2O-B_2O_3状態図から判断すると、CBOの光散乱源は、育成直後の高温時に形成される不定比性欠陥と、650°C付近の冷却時に不定比欠陥領域から析出するCs_3B_<13>O_<21>成分という見解を得るに至った。

このことから、現在、CBO結晶は高温においてアモルファス層からのCs成分減少により、内部から新たにCsが拡散し、アルカリハライド結晶で知られているようなショットキー型の点欠陥が生まれてレーザー損傷発生起点になっているというメカニズムを考えている。以上の考察を元に、結晶の育成条件を見直し、溶融石英の5.2倍の損傷閾値を有するCBO結晶の作製に成功した。
詩・文混成形式の比較文学的研究

本研究は「詩文混成体」即ち、同一作品中に散文と韻文の共存する文芸形式、一般には散文を主体として詩や歌が挿入され、両者が有機的に結合することによって緊張した表現力を生じ作品の文芸的価値を高めているような文芸作品を、比較文学的,世界文学的,一般文学的立場から考察した。分担者が各々の専門に従って取り上げた作品の主なものは下記の通り。日本文学では中世軍軍記物語,近世小説,明治以降の白話体小説。西欧では中世紀のprosi-metrum形式、「アストレ」を初めとする17世紀フランス宮延小説,ゲーテ,シュトルム等。中国文学では六朝期の連作詩,唐代伝奇小説等,多岐に亘っている。本研究は形式の伝播や系譜といった外面的、史的事実の探索よりもむしろ、具体的作品における詩と散文の係わり合い、そこに働く言語の機能を求め、それを通じて詩とは何かの普遍的本質をある程度解明し得た。散文の部分が詩の解説詩の理解をより的確とする役割を担う場合、登場人物間の歌の贈答、辞世等。社会的的契機によるにせよ、述懐の詩の挿入等私的契機によるにせよ、ほとんどの場合詩は散文作品に比してはるかに高い価値を持つものとして扱われ、そこに神聖な力のやどるものとされる場合さえあり、装飾として作品に変化を与えるばかりでなく、作品の核として作品全体に強く影響し、一篇の芸術的価値を高めることとなる。また逆にその詩の有する潜在的価値と深い意味が作品全体によって明らかにされる場合もあり、これは既存の詩を用いた場合に著しい。本研究は今後劇文学(日本の「謡曲」ラシーヌ等のフランス古典劇等)など、取り上げることの少なかったジャンルに考察を広げ、より体系的・本質的に文芸美学的考察を深めることを目でして継続中である。さらに、現代ジャンル理論の中に混成体をどう位置付けるべきかについての検討が行なわれている。
局所麻酔薬による神経細胞障害の発現機序

局所麻酔薬による不可逆的な神経障害のメカニズムは未だ明らかにされていない。我々は局所麻酔薬が神経細胞のノリ脂質膜を可溶化することにより不可逆的神経障害をきたすとの仮説を立て本研究を行った。まず、フォスファチジルコリンを超音波照射して脂質二重膜の水溶液を作製した。局所麻酔薬濃度を変化させた際の脂質膜溶液の光散乱強度を調べた。テトラカイン、ジブカイン、クロルブロマジンが脂質膜溶液の光散乱強度を大きく減少させる濃度は、それぞれ40mM、25mM、7.0mMであった。この結果はそれらの濃度以上に達すればリン脂質膜が局所麻酔薬によって可溶化され、膜の構造が壊されることを意味する。また、これらの局所麻酔薬の濃度は、予備実験として既に我々が測定したそれらの局所麻酔薬の分子会合濃度にほぼ等しく、局所麻酔薬の界面活性剤としての特性によりリン脂質膜が可溶化されたことを裏付ける。特に我々が求めたテトラカインの濃度は、持続脊髄痲酔に用いて不可逆的神経障害が起きたと報告されている濃度に一致した。ジブカイン及びクロルプロマジンにより不可逆的神経損傷が起こったとの報告は無いものの、今回我々が示した濃度以上のこれら局所麻酔薬溶液を臨床で使用することは不可逆的神経損傷の危険があることを強く示唆する。現在我々はラットの座骨神経にリン脂質膜を可溶化する濃度の局所麻酔薬を投与し、その時の神経の活動電位の可逆性を調べている。さらに、不可逆的神経障害を起こした神経の形態的変化の有無を調べるための電子顕微鏡での観察も現在進行中である。
糖鎖発現に関与する遺伝子の染色体上へのマッピング

1.本研究で、隣接して存在する2つの糖鎖発現制御遺伝子が発見され、マウスの第19染色体上にマップされた。2つの遺伝子はGsl-5、及びGsl-6と名付けられ、動原体-Ly-1-Gsl-6-Gsl-5-Got-1の配列で存在していることが明らかになった。Ly-1とGsl-5との間の距離は7.5センチモルガン(cM)である。近交系マウスを使った戻し交配に於て、Gsl-5とGsl-6に関する組替え体は検出できなかった事からGsl-6は存在せず、Gsl-5が二つの糖脂質の発現を制御する可能性が考えられた。しかし、台湾産の野生マウスであるMus musculus castaneusマウスとDBA/2マウスとの交配で、Gsl-5とGsl-6との間の組替え体が検出され、両者は1.9cMの距離にあることが明らかになった。近交系マウス間での戻し交配217個体中にGsl-5遺伝子とGsl-6遺伝子との間の組替え体が得られなかった事は近交系間の交配で得られる距離と、castaneusマウスを含む交配で得られる距離との間には隔たりのあることが示された。Gsl-5はGal-Gb4CerのGalNAcにβ1-6結合でGlcNAcを転移する活性を制御していることが明らかになった。2.高速液体クロマトグラフ-質量分析計を使った糖脂質の微量構造解析法を開発した。この系は細胞レベルの糖脂質発現解析に今後貢献すること出来る期待される。この系は1mmX50mmのシリカゲルカラムを使用する系で、糖鎖による違いで糖脂質を分離することが出来る。本分析系で分離が可能で、さらに構造解析のためのマススペクトルが得られた糖脂質はそれぞれ5μgのGlcCer、LacCer、Gb3Cer、Gb4Cer、Forssman glycolipid、NeuAc及びNeuGcを持つGM3、GM2、GM1である。1.マウス腎で、Galβ1-4(Fucα1-3)GlcNAcβ1-6(Galβ1-3)Gb_4Cerの発現を制御しているGsl-5遺伝子が同定され、この遺伝子は第19染色体上に存在する可能性が示唆されていた。本研究でGsl-5のマッピングを行い、Gsl-5はLyt-1より7.5cMチロメア側にあることが決定された。このマッピングには野生マウスであるm.m.castaneus、近交系マウスDBA/2が使われたが、この交配で、New Ged2-3Galβ1-3Gb_4Cerno発現を制御する遺伝子(Gsl-6)がGsl-5とは異なる連鎖する遺伝子であることが示された。Gsl-6はGsl-5より1.9cM動原体側にマップされた。しかし、Gsl-6は野生マウスとの交配でのみ、Gsl-5から分離出来た事実は、castaneus野生マウスのGsl-5付近に高頻度の組換えを起こす遺伝子のある可能性を示唆している。現在Gsl-5の遺伝子産物が糖転移酵素のレベルを調節するか否か検討中である。2.マウス赤血球のGM_4の発現を制御する遺伝子Gsl-4は交配実験で同定され、第3染色体上にあることが示唆され、本研究でこの遺伝子のマッピングを行った。

Gsl-4は第3染色体上のAdh-3から4.6cM動原体側、Amy-1から12.4cMチロメア側にあることが明らかになった。現在、このGsl-4がどの糖鎖発現に関与する遺伝子であるか検討中で、Gsl-4前駆体であるGal-Cerの発現を制御する可能性がでて来た。3.さらに糖鎖発現制御遺伝子を解析するには、細胞レベルの糖脂質の解析が必要である。そのためには特異的微量定量法が必要である。本研究でHPLC-質量分析による方法を検討した。1mm×15cmんカラムを使い100μl/gの流連で糖脂質を分離し、FABイオン化を使ったMSを行うものである。精製したGlc-Cer.Gal-Gb_4をOOSカラムで分離して、検出した。両者ともセラミド部分の差による分子種に分離され、疑似分子イオンが検出されるとともに、マススペクトルも得られた。感度はN-Stearoyl+Gle-Sphingosineで20ng注入量であり、今後微量定量法として確立される可能性が大きい。1.本研究で、隣接して存在する2つの糖鎖発現制御遺伝子が発見され、マウスの第19染色体上にマップされた。2つの遺伝子はGslー5、及びGslー6と名付けられ、動原体ーLyー1ーGs1ー6ーGslー5ーGotー1の配列で存在していることが明らかになった。Lyー1とGs1ー5との間の距離は7.5センチモルガン(cM)である。近交系マウスを使った戻し交配に於て、Gslー5とGslー6に関する組替え体は検出できなかった事から、Gslー6は存在せず、Gslー5が二つの糖脂質の発現を制御する可能性が考えられた。しかし、台湾産の野生マウスであるMus musculus castaneusマウスとDBA/2マウスとの交配で、Gslー5とGslー6との間の組替え体が検出され、両者は1.9cMの距離にあることが明らかになった。近交系マウス間での戻し交配217個体中にGslー5遺伝子とGslー6遺伝子との間の組替え体が得られなかった事は近交系間の交配で得られる距離と、castaneusマウスを含む交配で得られる距離との間には隔たりのあることが示された。Gslー5はGalーGb4CerのGalNAcにβ1ー6結合でGlcNAcを転移する活性を制御していることが明らかになった。2.高速液体クロマトグラフー質量分析計を使った糖脂質の微量構造解析法を開発した。この系は細胞レベルの糖脂質発現解析に今後貢献することが出来ると期待される。この系は1mmX50mmのシリカゲルカラムを使用する系で、糖鎖による違いで糖脂質を分離することが出来る。本分析系で分離が可能で、さらに構造解析のためのマススペクトルが得られた糖脂質はそれぞれ5μgのGlcCer、LacCer、Gb3Cer、Gb4Cer、Forssman glycolipid、NeuAc及びNeuGcを持つGM3、GM2、GM1である。