hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ライダーおよび地上モニタリングネットワークによるエアロゾル動態解明

エアロゾルの植物影響、健康影響の基礎データとなるエアロゾルの分布を様々な時間空間スケールで把握することを目的として、ライダーネットワーク観測および山岳部を含む地上観測を実施した。ラマン散乱ライダーから、黄砂、硫酸塩など、海塩に加えて、ブラックカーボンを推定する手法を開発し分布の特徴を解析した。また、長期間のライダーデータを疫学研究に提供した。山岳における連続観測とサンプリングを行いエアロゾルの動態、組成、混合状態を解析した。エアロゾルの植物影響、健康影響の基礎データとなる、東アジア地域のエアロゾル濃度分布を数時間から年々変化までの様々な時間スケールで把握することを目的として、ライダーネットワークおよび山岳における地上モニタリング装置による通年観測を行うとともに、大気汚染モニタリング局等のデータを活用する。これらの観測と高分解能地域化学輸送モデルを用いてエアロゾル(硫酸塩、ブラックカーボン、黄砂、海塩など)の分布と動態を解析し、イベント毎のエアロゾルの輸送の特徴や、地域毎のエアロゾル分布の気候学的な特徴を明らかにする。また、植物影響、健康影響研究にデータを提供して連携することによって、植物影響、健康影響の指標となるパラメータと時間スケールを明らかにする。エアロゾルの植物影響、健康影響の基礎データとなる東アジア地域のエアロゾルの濃度分布を数時間から年々変化までのさまざまな時間スケールで把握するために、20地点に展開されている既存のライダーネットワークおよび地上モニタリングネットワークによる連続観測を行うことを目的とする。本年度は、既存ライダーネットワークのうち、つくば、辺戸岬、ソウルのライダーにラマン散乱受信系を追加し、従来の2波長(1064nm,532nm)の後方散乱と偏光解消度(532nm)の測定に加えて、独立に532nmの消散係数を測定するための装置の製作を行った。また、ラマン散乱データを含む解析アルゴリズムを開発し、水溶性エアロゾル、ミネラルダスト、海塩に加えてブラックカーボンを分離してそれぞれの濃度分布を推定できることを示した。また、従来モニタリングデータの無い山岳部においてエアロゾル濃度を通年観測するために、光学粒子カウンタシステムを整備し、榛名山に設置して観測を開始した。さらに、既存の大気汚染モニタリング局のデータや中国の大気汚染指標(API)のデータを定常的に収集するとともに、これらのデータから領域スケールの現象と局所的な汚染を分離する手法等の検討を行った。この他、高分解能の領域化学輸送モデル(CFORS)を、気象庁の数値予報データを境界値として国立環境研究所において定常運転し、ライダーネットワークデータ、地上モニタリングデータとの比較解析を行った。フイターネットワーク,山岳観測を含む地上観測,既存の大気汚染モニタリンクネットワーク,地域化学輸送モデルを用いてエアロゾルと動態を把握し,地域毎のエアロゾル種,エアロゾル濃度の気候学的な特徴,イべント毎のエアロゾル濃度変化などを明らかにすることを目的とする。特に気象条件に依存する様々な時間空間スケールのエアロゾル濃度分布の変化に注目し,植物影響,健康影響の指標となるパラメータと時間スケールを検討する。ライダーネットワークはこれまでの先行研究で構築されたもので,2波長(532nm,1064nm)偏光(532nm)ライダーが東アジアの約20地点に展開され通年連続観測が行われている。本研究では,エアロゾルの性状をより良く把握するために,新たにネットワークの主要な地点(福江島,辺戸岬,松江,ソウル)のライダーにラマン散乱受信器(607nm)を追加する改良を加え連続観測を開始した。ラマン散乱の測定は夜間に限られるが,黄砂,水溶性エアロゾルに加えてブラックカーボンの分布を推定することが可能となった。一方,榛名山,新穂高,駒ヶ岳に通年観測が可能な光パーティクルカウンターを設置し連観測を開始した。また,新穂高では土アロゾルのサンプリング預を行った。本新学術領域研究で航空機観測が行われた2009年10月には,黄砂および大汚染性エアロゾルの地スケールの移流が観測ネットワークにより捉えられた。観測データを領域化学輸送モデルと地較してエアロゾルの発生輸送を解析した。さらに,航空機観測,地上の化学分析等のテータと合わせた解析を進めている。この他,ライダーによる過去の継続的なデータを健康影響研究に利用るためのデータ処理手法を検討し,,2003年以降の長崎のデータについて地上の黄砂と大気汚染性エアロゾルの消散係数の時系列データを作成して健康影響研究班に提供した。東アジアの20地点に展開する2波長偏光ライダーネットワークの主要な観測地点のライダーにラマン散乱受信システム(波長607nm)を追加する改良を、昨年度までに実施した、つくば、辺戸岬、福江島、松江、ソウルに加えて、タイ国ピマイについて実施した。これらの地点で夜間のラマン散乱測定を含む自動連続観測を行った。また、その他の地点についても、2波長偏光ライダー(1064nmと532nmの後方散乱と532nmの偏光解消度)のデータを連続的に取得した。ラマン散乱を含む観測データから、雲、エアロゾルの判定マスク、消散係数、後方散乱係数、ライダー比、偏光解消度を導出するデータ処理システムを構築した。また、リアルタイム表示および解析データを共有するためのサーバーを整備した。

取得したライダーデータを解析し、ライダー比、偏光解消度等の統計的な分布を調べた。また、水溶性エアロゾル、ブラックカーボン、黄砂、海塩の分布を推定するアルゴリズムの検討を行った。一方、高分解能の領域化学輸送モデルCFORSを、気象庁の数値予報データを境界値として定常運転した。観測された主要なエアロゾルイベントについて現象の解析を行うとともに、黄砂および大気汚染エアロゾルの消散係数の解析データを健康影響研究に提供した。また、ライダーデータで同化した黄砂輸送モデルと地上観測を比較し、黄砂消散係数と黄砂のPM2.5との間に高い相関があることを明らかにした。山岳観測では、榛名山、北アルプス(新穂高ロープウェイ頂上駅)、中央アルプス(駒ヶ岳ロープウェイ頂上駅)の粒子カウンタによる観測を継続して実施した。榛名山においてはエアロゾルサンプル採取と分析も行った。山岳観測および地上モニタリング局のデータを取得、解析し、アーカイブした。また、光粒子カウンタに偏光測定を加えて非球形粒子を判別して測定する手法を開発した。前年度までに本研究で整備したつくば、辺戸岬、ソウル、福江島、松江、タイ国ピマイのラマン散乱測定を含む東アジアのライダーネットワーク(全20地点)により、エアロゾルの分布と動態を通年連続して観測した。ラマン散乱から得られる消散係数と2波長の後方散乱係数、1波長の偏光解消度からエアロゾル種(硫酸エアロゾル、海塩、黄砂、ブラックカーボン)を分離して、それぞれの分布を導出した。一方、山岳域(北アルプス新穂高岳、中央アルプス駒ヶ岳、榛名山)において光学式粒子計数器(OPC)によるエアロゾルの通年観測を行った。また、エアロゾルの採取も行い、電子顕微鏡およびエネルギー分散型X線解析装置による解析を行った。さらに、粒子毎に散乱強度と偏光特性を測定する偏光OPCを整備し、福岡と松江で観測を開始した。ライダーネットワーク、山岳観測および既存の地上モニタリングネットワークにより中国大陸から輸送されるエアロゾルの立体構造が捉えられた。事例解析の結果、大気汚染性エアロゾルと黄砂の混合や、輸送における山岳の影響、上空を輸送される黄砂の混合層活動による地上へ輸送などが明らかにされた。また、電顕解析では内部混合したエアロゾルが高い頻度で観測された。一方、ライダーから得られる黄砂と大気汚染性エアロゾルの消散係数を健康影響研究に提供するとともに、光学的なパラメータ(消散係数)と重量濃度の関係について(A02-P06課題と連携して)検討した。その結果、黄砂消散係数はPM2.5中のFe濃度と良い相関があり、黄砂消散係数がPM2.5の黄砂成分と良い相関を持つことが実証された。これによって、黄砂消散係数が健康影響における黄砂の指標のひとつとして妥当であることが裏づけられた。つくば、辺戸岬、ソウル、福江島、松江、タイ国ピマイの6地点のラマン散乱測定を含む
ヒドロゲナーゼ遺伝子の解析による水田土壌中の水素生成菌群集の生態解明

本研究は、水田土壌の水素生成菌群集の多様性と動態を明らかにすることを目的とし、水素生成に関わる酵素[FeFe]-ヒドロゲナーゼのhydA遺伝子を対象にした分子生物学的な手法による解析を行った。本研究より、水田土壌には[FeFe]-ヒドロゲナーゼを有する多様な微生物が生息し、それらの菌は安定した群集構造を形成していることが明らかになった。一方で、土壌中での嫌気的な有機物分解に伴い、hydAを転写した菌群の構成は大きく変化することを示し、水田土壌の有機物分解過程において、水素生成を担う菌群とその水素生成活性は土壌条件によって変化することが示唆された。水素は、嫌気的な有機物分解過程で生じる極めて重要な中間代謝産物であり、その生成、消費反応は最終分解過程であるメタン生成反応を制御する。本研究では、水素生成を担う[FeFe]-ヒドロゲナーゼのhydA遺伝子を対象とした解析により、水田土壌の水素生成菌群集の生態を明らかにすることを目的とした。(1) hydA遺伝子を対象としたPCR-DGGE法による群集構造解析手法を確立し、水田より継時的に採取・抽出した土壌DNAを対象として水素生成微生物群集構造を解析した。時期で異なるバンドや地点ごとに異なるバンドが一部検出されたものの、DGGEバンドパターンは年間を通じて大きく変化せず、水素生成微生物群集構造は年間を通じて安定していることが示唆された。(2)水田土壌に稲わらを添加して嫌気湛水培養実験を行った。hydA転写産物のクローンライブラリー解析を行った結果、DeltaproteobacteriaおよびFirmicutesのhydAと相同性の高い配列が多く得られたが、培養日によりその割合は大きく変化した。よって、土壌の還元状態の変化や稲わら分解に伴い、水田土壌の水素生成菌群集の活性は変化することが推察された。(3)水田土壌から水素生成微生物の分離を試みた。hydA遺伝子を保有する菌が集積し、それらは全て水素生成能を持つことが確認された。一方でhydAは検出されないが水素生成能を有する菌も集積し、[FeFe]-ヒドロゲナーゼ以外の反応により水素生成が起こることも示唆された。以上より、水田土壌の水素生成微生物群集の群集構造は年間を通じて安定していることや、活性を有する水素生成微生物は土壌条件により変化すること、[FeFe]-ヒドロゲナーゼが水素生成に関わっていることが明らかになった。水素は、水田土壌などの嫌気的な環境中の有機物分解過程で生じる極めて重要な中間代謝産物であり、その生成、消費反応は最終分解過程であるメタン生成反応を制御する。水素の生成、消費反応を触媒する酵素ヒドロゲナーゼの中で、活性部位に2つのFeを持つ[FeFe]-ヒドロゲナーゼは水素生成反応を担っている。本研究では、水田土壌微生物の[FeFe]-ヒドロゲナーゼhydA遺伝子を対象とした分子生態学的手法を用いた研究により、水素生成菌群集の生態を明らかにすることを目的とする。今年度は、これまでに報告されている[FeFe]-ヒドロゲナーゼhydA遺伝子を対象にしたプライマーセット3種類を用いてPCR条件、クローンライブラリー解析を行い、水田土壌試料の解析に最適なプライマーセットを検討した。すなわち、プライマーhydF1/hydR1、FeFe-272F/FeFe-427R、HydH1f/HydH3rを用いてPCR条件を検討した後、これらのPCR産物を用いてクローンライブラリー解析を行った。各プライマーセットの間で検出される微生物群とその割合を比較したが、主要な微生物群が共通しており検出範囲にも大きな差はないと考えられた。そのため、HydH1f/HydH3rを以下の解析で使用することとした。落水および湛水期に採取した水田土壌を対象に解析を進めた結果、多様な分類群に属する細菌と相同性の高いFeFe-ヒドロゲナーゼ遺伝子を検出した。特に、Dehalococcoides、Clostridiales、Desulfovibrionalesに属する細菌のもつFeFe-ヒドロゲナーゼ遺伝子と高い相同性を持つクローンが、検出数はそれぞれで異なっていたものの、落水および湛水土壌のいずれについても多数得られた。したがって、これらに属する菌群が、水田土壌において水素生成反応の一部を担うことが示唆された。本研究では、初年度にこれまでに[FeFe]-ヒドロゲナーゼhydA遺伝子を対象にしたプライマーセットを用いてPCR、クローンライブラリー解析を行い、水田土壌試料の解析に最適なプライマーセットを検討することを計画していた。このステップが最も大切であり、時間もかかることは予想していたが、平成24年度中にこの段階をクリアすることができ、順調に研究が進んでいると言える。平成25年度は、検討したプライマーセットによる群集構造解析法(DGGE法、T-RFLP法、DNAマイクロアレイ法など)を検討、確立する。

室内培養実験を行い、土壌の逐次的な還元過程、メタン生成活性の変化と水素生成菌群集の活性の変化、その関係性をRNAを対象とした解析により解明を試みる。また、安定同位体でラベルした植物遺体を利用したStable Isotope Probing (SIP)法により、土壌中で植物遺体の分解に関わる水素生成菌群を明らかにする。合わせて、水田土壌より水素生成菌を集積、分離し、その菌学的特徴を明らかにする。以上より、水田土壌中の[FeFe]-ヒドロゲナーゼ水素生成菌群集の生態を明らかにする。研究計画に則り研究費を使用する。すなわち、土壌の室内培養実験や嫌気性菌の培養に必要な一般ガラス器具、RNA抽出や群集構造解析に必要な消耗品類、SIP法による解析に必要な消耗品類、その他消耗品を中心に使用する。また、機器のメンテナンス、得られた成果を学会等で発表するための旅費や、学術雑誌への投稿料などにも使用する。
食道癌における線維芽細胞増殖因子受容体(KGFR)の発現と局在および分子標的治療

近年の分子標的治療薬の進歩は目覚ましく、増殖因子受容体に関連した薬剤は臨床応用され、その効果も確認されている。そこで分子標的治療分野では比較的後進の食道癌でもこれらの治療が応用できると考え、細胞増殖や血管新生に重要な役割を果たしているkeratinocyte growth factor receptor (KGFR)の食道癌における役割に着目した。KGFRが食道癌の増殖に関与しているのか、KGFRを阻害することにより食道癌の増殖が抑制できる可能性があるのかについて研究を進め、分子標的治療法としての将来性につき検討した。独自に作製した、KGFRに対する特異的ポリクローナル抗体を用いて、培養食道癌細胞4系統(TE-1、8、11)におけるKGFRタンパクの発現を確認した。十分なインフォームドコンセントを得た後、当施設において切除されたヒト食道癌組織と近傍の正常組織の新鮮凍結標本を作製し、同部のホルマリン固定パラフィン包埋組織切片を作製した。ヒト食道癌組織と正常組織の新鮮凍結標本を用いてRT-PCRを行ない、KGFR mRNAの発現を確認した。KGFRに対するジゴキシニゲン標識cRNAプローブ(riboprobe)を作製し、ヒト食道癌組織上でKGFR mRNAの発現を確認し、KGFRの産生細胞を同定した。上記のKGFR抗体を用いて、食道癌組織と正常食道組織のホルマリン固定パラフィン包埋組織におけるKGFRタンパクの局在を検討した。また、連続切片上で細胞増殖マーカーであるKi-67を用いた染色を行ない、比較検討した。さらに細胞分化のマーカーとしてCytokeratin 20で染色を行ない、それぞれの局在に相関があるか検討した。KGFR mRNA、タンパクとも全ての培養細胞にみとめられ、KGFRタンパクの局在は癌真珠の中心部に向かうほど豊富にみとめられた。食道癌組織におけるKGFRの発現は腫瘍の分化度と有意な相関がみとめられた。ligandであるKGFの発現はリンパ管侵襲、リンパ節転移と有意な相関がみとめられた。これまでの経過としては、KGFR抗体を用いて、培養食道癌細胞3系統(TE-1、8、11)におけるKGFRタンパクの発現を確認し、ヒト食道癌組織と正常組織の新鮮凍結標本を用いたRT-PCRでは、KGFR mRNAの発現を確認した。ヒト食道癌組織上でKGFRmRNAの発現を確認し、KGFRの産生細胞を同定した。また、連続切片上で細胞増殖マーカーであるKi-67を用いた染色を行ない、比較検討したところ、KGFRタンパクの局在は癌真珠の中心部に向かうほど豊富にみとめられた。以上の結果をふまえた上でさらに以下の検討を行った。3.総合評価、学会・論文発表実験結果と食道癌の組織型・肉眼型・深達度・リンパ節転移などの臨床病理学的所見、および予後とを比較検討したところ、KGFR、KGFのいずれも予後との関連は認めなかったが、KGFRは肉眼型と、KGFはリンパ管浸襲およびリンパ節転移と有意な相関があった。
糖代謝活性を応用した癌幹細胞の新規同定法の開発

(目的)癌幹細胞では糖代謝活性が低下しているという仮説を設定し,蛍光標識グルコース誘導体2-NBDGを用いて,細胞内グルコースの低下した細胞群を分離し,新たな癌幹細胞の同定法を確立する.(意義)従来の癌幹細胞同定法は,CDマーカーとSP細胞の2つによって主になされてきたが,未だ癌幹細胞が見いだせていない癌腫が多数あることと,網羅的な手法であるため効率性の面で問題があった.この様な状況のなかで癌幹細胞の新規同定法を開発することは,これらの問題点を克服する可能性があるという点で大きな意義がある.(研究の進捗状況)当教室の主たる治療対象である胆道癌の細胞株を用いて,初期条件の設定を目的とした予備実験とマウス皮下移植実験を行った.(1)ソーティング精度の検証:FACSで検討を行い95%以上の目的細胞集団の分離率が得られた.(2)2-NBDGの至適濃度の検証:細胞株ごとの測定可能濃度の検討をした.(3)2-NBDG反応時間と蛍光強度の検討:4060分以上の反応時間で蛍光強度がプラトーに達した.(4)2-NBDG反応後の保存条件による蛍光強度の変化の検討:冷却保存することで代謝・排出による蛍光強度の減弱の回避が可能であった(細胞解析から分離まで.(5)動物実験:通常培養した胆道癌細胞株を対象に蛍光強度の強弱により細胞群の分離を行い,各々の細胞群をNOD/SCIDマウスに皮下移植した,腫瘍の生着率および経時的変化について検討し、腫瘍細胞の生着率、腫瘍増殖能力に有意差は認められなかった。In vitroにおいて、分離細胞群で増殖能力の比較を行ったが差は認められなかった。現時点では、2-NBDGを用いた糖代謝活性の差のみでは癌幹細胞様細胞集団を同定することは困難と考えられた。(はじめに)従来の癌幹細胞同定法は,CDマーカーとSP細胞の2つによって主になされてきたが,未だ癌幹細胞が見いだせていない癌腫が多数あることと,網羅的な手法であるため効率性の面で問題があった.この様な状況のなかで従来の方法とは異なる視点から癌幹細胞の新規同定法を開発することは大きな意義がある.(目的)癌幹細胞では糖代謝活性が低下しているという仮説を設定した.蛍光標識グルコース誘導体2-NBDGを用いて,各癌細胞株の細胞内グルコース濃度に応じて細胞群を分離することで糖代謝活性に基づいた癌幹細胞の同定法を確立する.(結果)本年度は初期条件の設定を目的とした予備実験とマウス皮下移植実験を行った.(1)FACSおよび蛍光顕微鏡にて2-NBDGの癌細胞株内への取り込みを確認した.(2)2-NBDGの至適濃度の検証:各癌細胞株における測定可能濃度を検討し,20μm/mL以上が解析可能な濃度であることを確認した.(3)2-NBDG反応時間と蛍光強度の検討:2-NBDG各濃度において4060分以上の反応時間で蛍光強度がプラトーに達するのを確認した.(4)2-NBDG反応後の保存条件による蛍光強度の変化の検討:4°C冷却保存1時間後に蛍光強度の減弱が抑制された(2-NBDG反応後から細胞分離までの一定時間,蛍光強度を一定に維持し得ることが確認できた).(5)動物実験:通常培養した癌細胞株に2-NBDG処理を行い,蛍光強度の強弱に応じて細胞群を分離し,各々の細胞群をNOD/SCIDマウスに皮下移植した.現在、腫瘍の生着率および経時的変化について検討中である.(目的)癌幹細胞では糖代謝活性が低下しているという仮説を設定し,蛍光標識グルコース誘導体2-NBDGを用いて,細胞内グルコースの低下した細胞群を分離し,新たな癌幹細胞の同定法を確立する.(意義)従来の癌幹細胞同定法は,CDマーカーとSP細胞の2つによって主になされてきたが,未だ癌幹細胞が見いだせていない癌腫が多数あることと,網羅的な手法であるため効率性の面で問題があった.この様な状況のなかで癌幹細胞の新規同定法を開発することは,これらの問題点を克服する可能性があるという点で大きな意義がある.(研究の進捗状況)当教室の主たる治療対象である胆道癌の細胞株を用いて,初期条件の設定を目的とした予備実験とマウス皮下移植実験を行った.(1)ソーティング精度の検証:FACSで検討を行い95%以上の目的細胞集団の分離率が得られた.(2)2-NBDGの至適濃度の検証:細胞株ごとの測定可能濃度の検討をした.(3)2-NBDG反応時間と蛍光強度の検討:4060分以上の反応時間で蛍光強度がプラトーに達した.(4)2-NBDG反応後の保存条件による蛍光強度の変化の検討:冷却保存することで代謝・排出による蛍光強度の減弱の回避が可能であった(細胞解析から分離まで.(5)動物実験:通常培養した胆道癌細胞株を対象に蛍光強度の強弱により細胞群の分離を行い,各々の細胞群をNOD/SCIDマウスに皮下移植した,腫瘍の生着率および経時的変化について検討し、腫瘍細胞の生着率、腫瘍増殖能力に有意差は認められなかった。
ジェット変貌効果をプローブとしたクォーク・グルオン・プラズマ物性の研究

欧州原子核共同研究機構(CERN)の大型ハドロン加速器(LHC)を用いた、陽子+陽子及び、鉛+鉛原子核衝突実験(ALICE)に参加し、超相対論的重イオン衝突実験におけるクォーク・グルーオン・プラズマ(QGP)状態の性質に関する研究を行った。多くの核子(陽子、中性子)のつまった原子核同士の衝突で期待されるQGP生成と同時に、核子の内部構造であるクォーク同士の初期散乱によるジェットの生成量が、幾何学的な核子+核子衝突の重ね合わせに比べ大きく抑制される効果「ジェット・クエンチング」を低い横運動量領域ではっきりと確認し、高い横運動量領域ではその抑制効果が小さくなっている事が分かった。宇宙初期の状態とも言われるこの高温高密度状態のQGP物質中で、高エネルギーのクォークがどのようにエネルギーを損失するのかに関する手がかりが見つかりつつある。クォーク物質の流体的な状態とも言われるこのQGP状態の、集団運動的な効果を研究するために、衝突の反応平面に対する荷電粒子の方位角異方性の粒子種依存性、横運動量依存性、中心衝突度依存性等を測定した。この終状態における方位角異方性の測定によって、衝突初期の幾何学的形状(初期形状の統計的揺らぎを含む形状)の異方性を起源として、流体的かつ集団運動的な発展がどのように進むかを調べ、そのQGP状態の流体的膨張の様子を明らかにした。また、高エネルギークォークのエネルギー損失の大きさは、衝突初期の形状によって作られるQGP中の通過距離に依存すると考えられるので、この方位角異方性とクォークのエネルギー損失の方向との関係を調べる事により、クォークのエネルギー損失によるジェットの変貌が方位角異方性に大きく寄与している分かった。当該研究課題である、ジェット変貌効果をプローブとしたクォークグルオンプラズマ物性の解明のためには、プローブとなるジェットを、LHC-ALICE実験において、高効率、高精度で測定することが重要となるが、そのために必要となるEMCAL検出器およびDCAL検出器のシミュレーションを行った。その際、アメリカのローレンスバークレー国立研究所のPeter Jacob博士のグループに参加し、多く議論することで研究を進めた。DCAL検出器のシミュレーションでは、ジェット事象、特にDi-Jet事象の高精度測定において、LHC-ALICE実験にDCAL検出器を新設することが如何に重要であるかということを示し、同研究結果によって、DCAL検出器の設計パラメータの決定が行われた。また、同検出器は2010年度から、建設が始まる予定である。CERN-LHC加速器を用いたALICE実験において、世界最高エネルギーでの鉛・鉛原子核衝突実験(核子対あたり重心系エネルギー2.76TeV)、および陽子・陽子衝突実験(重心系エネルギー7TeV)を行った。申請時の計画と比較すると、LHC加速器のトラブルにより、約1年遅れでの実験であったが、順調にデータを収集することが出来た。ジェット変貌効果をプローブとしたQGP物性の研究において、まずは、用いるジェットの性質を理解する事が重要となるため、7TeV陽子・陽子衝突実験データを、二粒子方位角相関の粒子多重度依存性に着目して解析し、日本物理学会において報告した。この解析は、本研究課題に用いるプローブの理解だけでなく、重イオン衝突実験データの解析における比較対象の理解という重要な意味を持つ。重イオン衝突実験データの解析については、現在までに、荷電粒子の方位角異方性の測定を行い、その結果を日本物理学会において報告を行った。方位角異方性は、重イオン衝突における初期状態の性質を反映した測定量として注目されており、先行実験であるRHICでは、相対論的流体力学模型により良く説明されている。しかし、QGP物性の理解には、様々なエネルギー領域、システムにおける統一的理解が重要であり、この意味に於いて、RHICに比べ、十倍以上もの衝突エネルギーを用いるLHCでの楕円的方位角異方性測定は、流体力学模型による記述の妥当性をテストするだけでなく、QGPの状態方程式や粘性といった熱力学的性質を理解する上で非常に重要である。さらに、ジェット変貌効果には、QGP中を通過する事によるジェット自体の変化だけでなく、QGPの流体的性質に起因する方位角異方性との重ね合わせ、もしくは相互作用の結果として、観測されると考えられるため、本研究課題の遂行において、粒子方位角異方性の測定は必要不可欠である。

また、高エネルギークォークのエネルギー損失の大きさは、衝突初期の形状によって作られるQGP中の通過距離に依存すると考えられるので、この方位角異方性とクォークのエネルギー損失の方向との関係を調べる事により、クォークのエネルギー損失によるジェットの変貌が方位角異方性に大きく寄与している分かった。
救急領域におけるノンテクニカルスキル教育コース（NoTAM）についての研究

救急医療におけるノンテクニカルスキル教育コース(NoTAM:Non-Technical skills for Acute Medicine)を開発し、効果検証を行った。受講後の意識調査では、チーム医療への理解が深まりチームパフォーマンスの向上が期待されるとの回答が得られた。実診療の評価では、患者受入れまでのブリーフィングは改善が認められたが、医師や看護師のノンテクニカルスキル、トータルチームパフォーマンスには有意な変化を認めなかった。一回の講習会受講では意識の変容をもたらすことは可能であるが、行動の変容には至らなかった。今後、NoTAMを繰り返し受講するとともに実診療にいかす活動が必要である。本研究は、救急領域におけるノンテクニカルスキルを習得するための目標、方策、評価からなる教育コース(NoTAM:Non-Technical Skills for Acute Medicine)を策定し、その効果を検証することを目的としたものである。初年度にあたる平成27年度は、コース受講前のノンテクニカルスキルの評価をおこなうことと、NoTAM教育コースの策定を計画しており、それぞれについて下記のことを実施した。1.大阪市立大学医学部附属病院救命救急センターの医師および看護師を対象とし、NoTAM受講前の救急診療・外傷初期診療におけるノンテクニカルスキルを評価する。救命救急センターの救急室にビデオカメラとマイクを設置し、患者搬入時の画像を録画録音できるようにした。また、録画した映像を保存し、診療にあたった医師、看護師らのノンテクニカルスキルを評価できるようにした。平成28年1月から3月までに3か月間の搬入患者238例の画像を集積した。平成28年度にこれらの画像から教育コース受講前のノンテクニカルスキルを評価する予定である。2.CPACを受講した経験をもつ医師4名と看護師2名でプロジェクトチームを構成し、ノンテクニカルスキルを指導するための、CRMに基づく教育コース(NoTAM)を策定する。医師3名と看護師3名からなるプロジェクトチームを立ち上げ、教育コースの内容を策定した。具体的には、プログラムの内容、講義スライド、教材としてのビデオ画像作成のためのシナリオ作りを行った。平成28年度に教育コースを実施する予定である。教育コース受講前の診療映像の録画を行うことができており、平成27年度の予定「1.大阪市立大学医学部附属病院救命救急センターの医師および看護師を対象とし、NoTAM受講前の救急診療・外傷初期診療におけるノンテクニカルスキルを評価する。」を行うことができている。教育コースのプログラムや内容の策定を進めており、平成27年度の予定「2.CPACを受講した経験をもつ医師4名と看護師2名でプロジェクトチームを構成し、ノンテクニカルスキルを指導するための、CRMに基づく教育コース(NoTAM)を策定する。本研究は、救急領域におけるノンテクニカルスキルを習得するための目標、方策、評価からなる教育コース(NoTAM:Non-Technical Skills for Acute Medicine )を策定し、その効果を検証することを目的としたものである。平成27年度に、コース受講前の医師および看護師のノンテクニカルスキルの評価を行うことと、NoTAM教育コースの策定を行った。コース受講前の評価として、平成28年1月から3月までの3か月間の大阪市立大学医学部附属病院救命救急センターに救急搬入された患者238名に対する、初期診療の画像を集積した。また、講義、ビデオ、グループディスカッション、シミュレーションからなるNoTAMコースを策定した。ビデオとしては外傷患者、CPA患者の初期診療におけるノンテクニカルスキルが学べる内容のものを作成した。平成28年年度は策定したコースの開催と、受講後のノンテクニカルスキルの評価のためのビデオ撮影を実施した。具体的には、平成28年11月、12月に合計6回のNoTAMコースを開催し、それぞれ医師34名、看護師2名が受講し、合計31名の医師と看護師が受講した。また、緊急手術時のノンテクニカルスキルを習得させるための教材作りのために、神戸医療機器開発センター(MEDDEC)において外傷手術のビデオ撮影を実施した。さらに、平成29年1月から3月にかけて搬入されてきた外傷、疾患、CPA患者に対する初期診療の内容をビデオ撮影した。平成29年度はコース受講前後の医療スタッフの診療内容(ビデオ撮影したもの)を評価し、コース受講が、医療スタッフのノンテクニカルスキル、診療内容におよぼす効果について検証する。平成27年度の予定として以下の2項目を設定していたが、いずれも実施することができた。【1.大阪市立大学医学部附属病院救命救急センターの医師および看護師を対象とし、NoTAM受講前の救急診療・外傷初期診療におけるノンテクニカルスキルを評価する。】:平成28年1月から3月に救急搬送された患者238名に対する初期診療をビデオ撮影した。【2.CPACを受講した経験をもつ医師4名と看護師2名でプロジェクトチームを構成し、ノンテクニカルスキルを指導するための、CRMに基づく教育コース(NoTAM)を策定する。】:救命救急センターの医師3名と看護師3名でプロジェクトチームをつくり、教育コースの概略を検討した。平成28年度は下記の内容を実施することとしており、予定通り実施できた。【1.大阪市立大学医学部附属病院救命救急センターの医師および看護師を対象としてNoTAMを実施する。】:平成27年度に計画したNoTAM教育コースを作成し、平成28年11月と12月に合計6回、31名の受講生に対しコースを開催した。またコース受講後の変化を評価するため、平成29年1月から3月までの救急搬送された患者の初期診療をビデオ撮影した。

成果の具体的内容:平成27年度に策定したNoTAM(Non-Technical Skills for Acute Medicine)コースの効果検証のため、大阪市立大学医学部附属病院救命救急センターに搬送された重症患者(外傷、救急疾病、院外心停止)に対する初期診療内容を全症例ビデオ撮影した。平成28年1-3月を受講前、平成29年1-3月を受講後とし救命救急センターの医師のうち、いずれの時期にも在席し、リーダーとしての役割を果たした3名を抽出、彼らが診療を主導する症例を受講前と受講後27例ずつ無作為に抽出した。これら54症例のビデオ映像を2名の評価者で評価し、ノンテクニカルスキルの変化や診療内容の質の変化について比較した。ノンテクニカルスキルの評価では、ブリーフィングの内容で向上が認められたが、リーダーシップやコミュニケーションの内容には有意な変化を認めなかった。また、診療の質の改善効果は確認できなかった。得られた成果の意義と重要性:今回策定したNoTAMコースは講義と2回の模擬診療、グループディスカッションからなるもので、受講生参加型のコースである。このようなシミュレーションコースは手技等において教育的効果のあることが報告されている。また、チームワークにおけるノンテクニカルスキルについても有効とする報告もあるが、今回の救急初期診療における検討では、診療開始時のブリーフィングのみに有効性が確認できた。外傷、疾病、院外心停止に対する救急初期診療は一定の標準化されたものがあるが、重症症例においては、その診療課程で、状況評価、意思決定が重要となる。今回の検討結果では、単回のNoTAMコース受講では、実診療で確認しえる効果は得られなかった。このため、より効果的なノンテクニカルスキルの習得には、繰り返しの教育と実診療でのノンテクニカルスキルを意識した実践が必要であると考えられる。救急医療におけるノンテクニカルスキル教育コース(NoTAM:Non-Technical skills for Acute Medicine)を開発し、効果検証を行った。受講後の意識調査では、チーム医療への理解が深まりチームパフォーマンスの向上が期待されるとの回答が得られた。実診療の評価では、患者受入れまでのブリーフィングは改善が認められたが、医師や看護師のノンテクニカルスキル、トータルチームパフォーマンスには有意な変化を認めなかった。一回の講習会受講では意識の変容をもたらすことは可能であるが、行動の変容には至らなかった。今後、NoTAMを繰り返し受講するとともに実診療にいかす活動が必要である。研究計画に記載したとおりに研究を進める予定である。平成28年度は、大阪市立大学医学部附属病院救命救急センターの医師および看護師を対象としてNoTAMを実施する。
乾物生産量と蒸発散量の計測に基づく共生窒素固定量の推定法確立に向けての基礎的研究

乾物生産量(W)と蒸発散量(ET)との計測値から共生窒素(N)固定量を評価する可能性と方法について検討を行い,下記の結果を得た.1.ラッカセイの根粒着生系統Terapoto ^+nodと非着生系統Terapoto ^-nodを供試して,両系統の乾物生産量(W)-蒸発散量(ET)関係を比較した.乾物生産量が一定値以上になったときTerapoto ^+nodはTerapoto ^-nodで認められたW-ET関係よりも同一のWに達するのに多くのETを必要とするようになった.また,両系統間のET差はN差法によって推定されたN固定量と高い相関関係にあった.2.蒸散係数の律速要因を解明することは,WとETの計測から共生N固定量を評価するに際して重要な課題である.ダイズ品種フクユタカを4月下旬から10月初旬まで9時期に分けて播種・栽培し,蒸散係数の変動と気象要因の関係を検討した.蒸散係数と生育期間中の平均飽差との間には有意な相関関係が認められ,フクユタカにおける比例係数として9.1g g^<-1> hPa^<-1>(30hPa条件下で273g g^<-1>)を得た.3.根粒非着生系統T201に接木することによって窒素固定の多少が蒸散係数に影響しないように配慮して,原産地を異にするダイズ17系統の蒸散係数を比較した.供試系統の蒸散係数は324から266g g^<-1>の範囲にあり,多くの場合において有意差を検出することはできなかった.また,前年度に引き続いて蒸散/光合成比(ΔTr/ΔPn)は必ずしも蒸散係数変動の良い指標とはなりえないことが示唆された.乾物生産量と蒸発散量の計測から共生窒素固定量を推定する方法について検討を行い、以下の結果を得た。1.ダイズの根粒非着生系統T201と根粒着生系統T202とを数種の窒素条件下で栽培した。乾物生産量と蒸発散量の間の直線関係に注目したとき、両系統の間の無効蒸発散量(乾物生産量が0のときの蒸発散量)に差異が認められ、またこの差に相当する乾物消費コストと共生窒素固定量との問に比例関係を認めた。根粒着生および共生窒素固定量に差異を誘導することを目的として、ソラマメとラッカセイを多窒素と少窒素の2条件で栽培したときにも上記と同様の関係が認められた。乾物消費コストと共生窒素固定量の間の比例関係から推定した窒素固定コストは約210MJ/kg Nであった.2.現在窒素分析中であるが、ダイズの根粒非着生系統「En1282」、正常系統「エンレイ」、および超着生系統「作系4号」の間の「乾物生産量-蒸発散量関係」に差異が認められた。また、ヘアリーベッチを少窒素および多窒素条件下で栽培したときにおいても「乾物生産量-蒸発散量関係」に違いが認められた。3.葉切除によってC/F比を物理的に制御したとき、蒸散係数は有意に増加した。また、乾物生産量と蒸発散量の問に認められる直線関係における比例係数(蒸散係数)は生育ステージとともに変化し、さらにこの変化は生育ステージの進展に伴うC/F比の増大と関連づけられた。4.裸地面蒸発量に関連する気象要因としては、とくに日射量と飽差の影響が大きいことがわかった。現在、圃場でソラマメを栽培し、生育に伴う裸地面蒸発量の変化とその関連要因を調査中である。前年度から引き続き,乾物生産量(W)と蒸発散量(ET)との計測値から共生窒素(N)固定量を評価する可能性と方法について検討を行い,下記の結果を得た.1.N固定量が無(根粒非着生系統)少(多N条件下で生育させた植物)であったときのET_<W=0>(Wが0のときを仮定した蒸発散量ET)は地面蒸発量(E_0)にほぼ対応することが確認でき,また非N固定植物におけるET_<W=0>はE_0の計測値で代用できることが再確認された.2.供試年度および供試系統の違いを込みにして解析した場合においても,ダイズ実験の範囲内においては,根粒着生系統のET_<W=0>とE_0の差[ET_<W=0>-E_0]はN固定量と有意な(P<0.001)比例関係を示した.3.湿潤土壌におけるE_0,および減率蒸発過程にあるE_0(E'_0)を日射量(kWh m^<-2>)と平均飽差(hPa)および土壌水分値から推定するための基本式を作成した.ただし,潅水(降雨)後一時的に土壌表層に湿潤層が形成された場合においては実測値からの誤差が大きかったことから,予測精度の向上へ向けてさらなる改良の余地が残された.なお,ダイズ生長に伴う地表面微気象変化とE_0との関係については台風被害のため十分な成果を得るには至らなかった.4.N固定植物におけるET_<W=0>をETから蒸散量(TR)を差し引くことにより,またTRは蒸散係数(TC)にWを乗じることによって推定することを考案し,TCの律速要因の解明を試みた.

その結果,種間に見られるTC差異は大きいものの,少なくともダイズの系統間にみられる差異はさほど大きくない可能性があること,また光合成/蒸散比(ΔPn/ΔTr)は必ずしもTC変動の良い指標とはなりえないことがわかった.さらに,生育の進展およびsink/source制御に伴うTC変動の説明要因としてLWR, LAR, C/F比が有効であった.乾物生産量(W)と蒸発散量(ET)との計測値から共生窒素(N)固定量を評価する可能性と方法について検討を行い,下記の結果を得た.1.ラッカセイの根粒着生系統Terapoto ^+nodと非着生系統Terapoto ^-nodを供試して,両系統の乾物生産量(W)-蒸発散量(ET)関係を比較した.乾物生産量が一定値以上になったときTerapoto ^+nodはTerapoto ^-nodで認められたW-ET関係よりも同一のWに達するのに多くのETを必要とするようになった.また,両系統間のET差はN差法によって推定されたN固定量と高い相関関係にあった.2.蒸散係数の律速要因を解明することは,WとETの計測から共生N固定量を評価するに際して重要な課題である.ダイズ品種フクユタカを4月下旬から10月初旬まで9時期に分けて播種・栽培し,蒸散係数の変動と気象要因の関係を検討した.蒸散係数と生育期間中の平均飽差との間には有意な相関関係が認められ,フクユタカにおける比例係数として9.1g g^<-1> hPa^<-1>(30hPa条件下で273g g^<-1>)を得た.3.根粒非着生系統T201に接木することによって窒素固定の多少が蒸散係数に影響しないように配慮して,原産地を異にするダイズ17系統の蒸散係数を比較した.供試系統の蒸散係数は324から266g g^<-1>の範囲にあり,多くの場合において有意差を検出することはできなかった.また,前年度に引き続いて蒸散/光合成比(ΔTr/ΔPn)は必ずしも蒸散係数変動の良い指標とはなりえないことが示唆された.
欧米マルクス学派が提起する体系の、現代資本主義分析への適用可能性

マルクス経済学の理論を応用して、現代資本主義分析を行うことがこの研究の目的である。とりわけ、欧米マルクス学派の手法を日本の理論水準から検証し、これを実証分析に適用する、という試みは日本のマルクス経済学においては新たな試みであり、学問的貢献が期待できると考えた。この目的を達成するために、3年間研究を行い、以下の研究成果を得た。1.実証分析の観点から欧米マルクス学派の体系を理論的に整理・分類する欧米マルクス学派の理論は、日本とはかなり異なっており、より実証に適した体系となっている。しかし理論的緻密さには欠けており、その点は日本の方が進んでいる。したがって、日本の理論水準から欧米の体系を整理し分類した。その際、Single System、Dual Systemという二つの体系に沿って分類した点も新たな意義であると考えられる。上記に沿って整理した体系を実際に実証に適用したとき、価値や価格はどのような形で現れるのかを検討・整理した。3.現代日本経済における利潤率、剰余価値率、資本の有機的構成の計測最終的に、これらの体系を使って利潤率、剰余価値率、資本の有機的構成を計測した。その結果、1980年以降、利潤率が低落しているが、これは資本の有機的構成が高くなったためであるということがわかった。17年度においては、欧米マルクス学派の実証分析を分類するとともに、その理論的な課題について検証した。学派ごとに明確に分類できるわけではなく、同じ学派に分類したものの中でも多々異なっている点があるものの、1新解釈派(論者:Dumenil、Foley、Levy)、2新解釈派に近いもの(論者:Mohun、Moseley)、3正統派に近いもの(論者:Shaikh、Kalmans、Wollff)を随時検討した。上記のうち1および2に属するものは、いわゆるシングルシステムアプローチを採用しており、日本のマルクス学派とは対照的である。シングルシステムアプローチにおいては、一般的な方法よりも、剰余価値率、資本の有機的構成、生産的労働の比率を比較的簡単に算出できるので、実証分析に適用しやすいという特徴を持っている。こうして算定された剰余価値率、資本の有機的構成、生産的労働の比率から利潤率の推移を説明するが、これは近代経済学にはないものだけに貴重である。しかしシングルシステムアプローチは従来の方法とは違うだけに、それが持つ理論的整合性については厳しく検証される必要がある。この点を検証した結果が、「欧米マルクス学派の実証分析にかんする一考察」(東)である。一方、欧米にも従来の方法に近いツールを使った分析は存在する。その場合、剰余価値率は実現された価格単位と生産に投下された価値(の価格表示)の二種類で算出される。この場合、生産において対象化された労働が実際にどのように評価されて市場に現れるのかということを表現できる。とりわけシングルシステムアプローチでは、労働生産性の変化がそのまま価格として現れてしまうため、生産性の上昇が価値を低下させるというメカニズムが捨象されてしまう危険性がある。この点に関しては17年度には成果として発表できなかったが、18年度の早い時期に佐藤が発表する予定である。18年度においては、前年度の研究を受け継ぎ以下の考察まで完了した。1.利潤率および剰余価値率を価値タームと価格タームで分析する際の違いを確定するとともに両者の特徴を析出する。2.シングルシステムアプローチを採用する欧米の論者間の分析方法の違いを確定するとともに、それぞれの論者の方法の長所・短所を析出する。3.日本の先行研究との比較。4.日本における公式統計の組み換え。5.シングルシステムアプローチにもとづく日本の利潤率計算。このように、理論的考察と実証分析を行なったわけであるが、とりわけ18年度前半においては、前年度に行なえなかった理論的考察(上記13)を実施し、後半においては実証分析(上記45)を実施した。その結果、次ページに記載する2本の論文を成果として発表することができた。佐藤論文では、欧米マルクス学派における研究をもとに、価値タームの計測と価格タームの計測による違いを確定することに重点が置かれた。

とりわけ技術変化に伴う資本の生産性が価値と価格にどのように反映されるのかという点に注目し、実証分析への足がかりをつくった。東論文では、価格タームで利潤率を計測することに重点が置かれ、マルクス学派的観点から日本の公式統計を組み替え、1980年2005年の利潤率の傾向を分析した。本年度後半から実証分析を開始したとはいえ、理論的考察の領域においても、新たに分析を進めなければならない課題が出てきている。中でも、非マルクス経済学における利潤率、経済成長、資本蓄積、景気循環に対する理論との対比はきわめて不十分なままである。したがって、最終年度となる19年度は、一方で実証分析を進めるとともに、理論的考察についても並行して進める予定である。交付申請書に記載したように、本研究はマルクス経済学の利点を活かした実証分析を行うことである。とりわけ19年度は、利潤額、固定資本額の確定を行う予定であったが、残念ながらすべてを終了することはできなかった。それはいくつかの困難があったからである。まず利潤についてであるが、これは国民経済計算における営業余剰といくつかの点で異なっているが、この点をより明確にしなければならなかった。18年度において、生産的労働と不生産的労働の区別、生産的部門と不生産的部門の区別などの理論的な区分は行ったものの、混合所得や帰属収入などの考え方についての考察が遅れてしまった。一方、固定資本についても会計上の減価償却が固定資本減耗を正しく表現していないことは多くの薪究者が指摘している。しかしこれに代わる概念と額の明確化が困難であった。こうした理由から、実証分析を行う、という当初の目的を19年度中に果たすことはできなかったが、以下のような成果を得るとともに、今後につなげることができた。まず、価値を実測することの困難性を明らかにするとともに、価格概念であってもいわゆる近経とは違う考え方ができることを明らかにした。それにもとづく実証分析の方法論を明確にすることができた。これについては、論文「投下労働量による剰余価値率分析の批判的検証とSingle System」として公表するに至った。他方、今年度半ばに、一定の実証分析の成果を公表できるめどをたてることができた。19年度中という目標は遅れたものの、すでに研究誌、書籍などにおける公表に向けて具体的に動き出している。
ＮＭＲで読み解くアミロイドの形成と分解のメカニズム

蛋白質のアミロイド化は、神経変性疾患等の重篤な疾患と関わっている。本研究ではその様な疾患の病態を左右するアミロイド構造多形の形成メカニズムについて、酵母プリオン蛋白質Sup35を用いて解明した。Sup35NMの揺らぎや部分構造に着目した数種のNMR測定から、Sup35NMは配列上に二箇所のアミロイド形成開始点を持ち、片方が選択されることで構造多形が生じることを明らかにした。また、WT Sup35NMの一部にコンパクトな部分構造を発見し、その部分構造が片側の開始点領域を含んでいた。つまりWTでは片側の開始点が不活性な状態にあることで、安定してもう片側が選択されていることが分かった。本研究の目的は、アミロイドの形成過程と分解過程の全体像を、核磁気共鳴法を用いて、構造生物学的視点で捉えることであり、本年度ではモデルタンパク質として酵母のプリオンタンパク質Sup35を用い、アミロイド形成過程に着目した研究を行った。アミロイド形成のメカニズムのヒントはモノマー及び、アミロイド形成中間体であるオリゴマーに潜んでいると考えられる。そこでモノマー及びオリゴマーの揺らぎや部分構造の観察を重点的に行ったところ、アミロイド形成中間体であるオリゴマー内に、オリゴマー相互作用とは別の分子間相互作用があることを飽和移動差NMR測定により発見した。その特殊な相互作用はアミロイド内では分子間相互作用のコアとなる部分であり、そこがアミロイド形成起点である事が考えられた。また、モノマーの揺らぎを捉えるため、15N-1H NOE測定を行ったところ、Sup35はC末端側半分に大きな揺らぎが集中しており、N末端側半分は天然変性領域と考えられている部分にも関わらず、比較的揺らぎが少なく、部分構造が存在することが示唆された。更にCLEANEX-PM測定から、ペプチド結合部のアミド水素と溶媒の水素との交換速度を見積もった。C末端側の揺らぎの大きな部分では、非常に早い交換速度が観察されたが、揺らぎの少ないN末端側にも一部、比較的速い交換速度を持つ部分を発見した。この領域はアミロイド形成に非常に重要であることが示されているアスパラギン残基が集中する部分であり、また先の飽和移動差NMR測定で見つかった特殊な分子間相互作用の位置とも一致した。これらの結果から考えられるのは、天然変性であるはずのSup35は、N末端側に部分構造が存在し、比較的コンパクトな揺らぎの少ない構造を持っている。しかし、この部分にも表面に露出し、溶媒水素との早い交換を示す部分があり、そこがアミロイド形成の起点となっている。本研究の目的は酵母プリオンタンパク質Sup35NMを用い、アミロイドの形成過程のメカニズムを、核磁気共鳴(NMR)測定で構造生物学的に捉えることである。前年度までの研究で主にタンパク質の揺らぎに着目したNMR測定を行った結果、アミロイド形成開始点と考えられる領域をN末端と中央付近の二箇所に発見した。本年度ではその開始点の検証及びWTにおいてN末端側の開始点が常に選択される理由の探求を行った。まず発見したアミロイド形成開始点を検証するため、アミノ酸変異による開始点の破壊を試みた。アミロイド形成にはアスパラギン残基が重要な役割を持つと考えられる為、アスパラギンをアラニンに置換する変異を導入し、アミロイド構造の変化を確認した。中央領域は2残基置換により開始点の破壊に成功した。N末端側は比較的領域が広いため少数の置換では破壊は困難であったが、3残基置換でも部分的な開始点の破壊が見られた。この結果は、2領域がアミロイド形成開始点であるということを支持するものである。次に常磁性緩和促進NMR法を用いてSup35NMモノマーの大まかな部分構造を調べた。その結果、Sup35NMはこれまでの報告では二次構造をほとんど持たない天然変性蛋白質であるとされていたが、一部に比較的コンパクトな部分構造を持つことが示された。中央付近のアミロイド形成開始点はそのコンパクトな領域に含まれており、N末端の開始点は含まれていなかった。以上の研究から。WTのSup35NMがN末端側の開始点を常に選択し、N末端側にアミロイドコアを作るのはこの部分構造が中央付近の開始点をマスクしている為であることが示され、アミノ酸置換によるアミロイド構造多形の誘導は部分構造の破壊や開始点への立体障害の導入によって導かれている可能性が示唆された。

そこでモノマー及びオリゴマーの揺らぎや部分構造の観察を重点的に行ったところ、アミロイド形成中間体であるオリゴマー内に、オリゴマー相互作用とは別の分子間相互作用があることを飽和移動差NMR測定により発見した。その特殊な相互作用はアミロイド内では分子間相互作用のコアとなる部分であり、そこがアミロイド形成起点である事が考えられた。また、モノマーの揺らぎを捉えるため、15N-1H NOE測定を行ったところ、Sup35はC末端側半分に大きな揺らぎが集中しており、N末端側半分は天然変性領域と考えられている部分にも関わらず、比較的揺らぎが少なく、部分構造が存在することが示唆された。更にCLEANEX-PM測定から、ペプチド結合部のアミド水素と溶媒の水素との交換速度を見積もった。C末端側の揺らぎの大きな部分では、非常に早い交換速度が観察されたが、揺らぎの少ないN末端側にも一部、比較的速い交換速度を持つ部分を発見した。この領域はアミロイド形成に非常に重要であることが示されているアスパラギン残基が集中する部分であり、また先の飽和移動差NMR測定で見つかった特殊な分子間相互作用の位置とも一致した。これらの結果から考えられるのは、天然変性であるはずのSup35は、N末端側に部分構造が存在し、比較的コンパクトな揺らぎの少ない構造を持っている。しかし、この部分にも表面に露出し、溶媒水素との早い交換を示す部分があり、そこがアミロイド形成の起点となっている。本研究の目的は、アミロイドの形成過程と分解過程の全体像を、核磁気共鳴法を用いて、構造生物学的視点で捉えることである。これまでの研究により形成過程について、これまでに報告されていない画期的な知見を得ることに成功した。次年度では、分解過程についての研究に着手することが出来る状態である。本年度の研究により形成過程について、これまでに報告されていない画期的な知見を得ることに成功した。次年度から、残りの分解過程についての研究に着手することが出来る状態であり、達成度は計画どおり進んでいる。酵母細胞内ではSup35アミロイドの分解が行われている。特にHSP104が重要であることはよく知られている。その分解過程を観察するには細胞内にあるアミロイドのスペクトルを得るのが最良の方法である。しかし、この方法の困難な点は、どのようにしてNMRで測定可能な量の15Nラベルアミロイドを酵母内に導入するかということである。申請者が考える方法は15Nラベル培地で培養している酵母にSup35を大量発現させ、その酵母に細胞外から少量のアミロイドを導入し、それを核として15NラベルSup35アミロイドを形成させるというものである。