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偏微分方程式系に対する解の一意接続性・極限吸収原理とその応用

光速で運動する電子に代表される相対論的粒子の運動を記述するディラック方程式について、ポテンシャルが零次斉次の場合に、光速度が十分大きいと見なせる状況においては、スペクトルは絶対連続スペクトルのみであり、束縛状態は存在しないことを示した。また、流体現象に現れるストークス方程式について係数が強い特異性(臨界指数)をもつ場合においても、1点で無限次の零点を持つ解は常に恒等的に零であること(強一意接続性)を示した。本研究では数理物理学に現れる各種の偏微分方程式系に対する解の一意接続性と極限吸収原理を取り扱い、その応用として、連続スペクトル中の固有値の非存在、スペクトルの絶対連続性、散乱状態の解の時間遠方での極限構造等を解明する。特に、相対論的粒子の運動を記述するディラック方程式や相対論的シュレディンガ-方程式についてポテンシャルが減衰しない場合を中心に取り扱う。研究代表者大鍛治隆司は、1階楕円型偏微分方程式系の中でも数理物理学における重要な方程式である相対論的粒子の運動を記述するディラック方程式について、その定常作用素のスペクトル及び時間発展方程式に対する解の時間無限遠での漸近挙動について研究を行った。特に従来余り研究されて来なかった遠方で退化しないポテンシャルを持つ場合に着目し、まずそのスペクトルの絶対連続性について考察を行った。そのためのアプローチとしてMourre理論を適用することとし、最も重要なポイントである共役作用素の選択において、通常シュレディンガー作用素に対するものとは異なり古典的運動作用素に対する摂動形を採用することにした。その結果詳細な情報を抽出することが出来て、ポテンシャルが零次斉次である場合に、ディラック作用素のスペクトルが特異連続スペクトルを持たないことがわかった。また同時にその固有値が高々ポテンシャルから決まるある閾値にのみしか集積し得ないことが示せた。これらの固有値の非存在を示すことは初めの段階では困難を伴ったが、ディラック作用素と相対論的シュレディンガー作用素との関連に着目することにより研究を少し前進させることに成功した。即ちより取り扱いやすい相対論的シュレディンガー作用素に対するある重み付き評価式(極限吸収原理)に摂動法を適用することにより、ある特殊な条件下ではあるが元のディラック作用素に対する固有値の非存在を示すことが出来た。これらの考察を基礎にして、時間発展方程式の解の漸近挙動に対する予備的考察も行い、その結果、時間無限大で解はポテンシャルにしか依存しないある特定方向のみに集中局在化して行くことを示すことができた。この際、ある強い条件をポテンシャルに課す必要があり、この制限がどの程度本質的であるかは今後の研究課題の1つである。一方研究分担者山田修宣は、スイスの研究者Monika Winklmeier女史との共同研究において、ブラックホールについてのKerr-Newmannモデルに現れるディラック作用素に着目し、その球対称作用素のスペクトル解析を行うことにより、ある特別な状況下では周期解が存在することを示した。研究代表者大鍛治隆司は、1階楕円型偏微分方程式系の中でも数理物理学における重要な方程式である相対論的粒子の運動を記述するディラック方程式について、昨年に引き続きその定常作用素のスペクトル及び時間発展方程式に対する解の時間無限遠での漸近挙動について研究を行った。特に前年度における零次斉次ポテンシャルに対する結果の改良を行うと共に、ポテンシャルのクラスを反発(repulsive)ポテンシャルまで広げる試みを行った。そのためディラック作用素をあるユニタリ変換を用いて符号の異なる一対の相対論的シュレディンガー作用素の摂動と捉え直し、まず光速度が十分大きいときに第1近似である相対論的シュレディンガー作用素に対する一様な極限吸収原理(ある種の重み付きL2評価)が成り立つことを示した。ついでディラック作用素をその摂動として捉えることにより、光速度が大きいときにディラック作用素についての一様な極限吸収原理を確立することが出来た。そのための方法としては標準的なMourre理論(交換子法)ではなく、弱共役交換子法を用いることが肝要である。これを適用するにあたり選択した共役作用素は通常の場合に選択される伸長群の無限小生成作用素ではなく、古典的運動作用素から決まるポテンシャルに依存しない形の新しい作用素を見いだすことが出来た。この点が前年度と大きく改良された所である。その結果、光速度が十分大きい場合には望ましい重み付きL2評価式が得られ、ディラック作用素のスペクトルが絶対連続スペクトルしか持たないことがわかる。研究代表者大鍛治隆司は、1階楕円型偏微分方程式系の中でも数理物理学における最も重要な方程式の一つである相対論的粒子の運動を記述するディラック方程式をとりあげ、その定常作用素のスペクトルを極限吸収原理の立場から研究を行った。特に、いままで取り扱いが困難であった空間遠方で減衰しないポテンシャルクラスの代表例として、零次斉次ポテンシャルを考え、対応するディラック作用素に対する基礎不等式をスペクトルパラメーター全域で成り立つことを示した。

即ち、光速度パラメーターが十分大きいときには、ディラック作用素はあるユニタリ変換を用いて符号の異なる一対の相対論的シュレディンガー作用素の摂動と捉え直すことが可能であることに着目し、まずその第1近似である相対論的シュレディンガー作用素に対する一様な極限吸収原理(ある種の重み付きL2評価)をスペクトルパラメーターの除外値なしで成り立つことを示した。そのための方法として、標準的なMourre理論(交換子法)ではなく、いわゆる弱共役交換子法を用いることとし、付随する共役作用素として通常の場合とは異なるある新しい作用素を採用した。この作用素はポテンシャルに依存しないことが重要である。この評価式から、光速度が十分大きい場合には、ディラック作用素が1階システムであるという特性をうまく生かした摂動論的考察を加えることにより、ディラック作用素自体についても同様の極限吸収原理が除外点なしで成り立つことが示される。この一つの結論としてディラック作用素のスペクトルは絶対連続スペクトルしか持たないことが従う。この結果を踏まえて、時間発展作用素の時間無限遠方での挙動について調べるために、その第1段階として、対応する相対論的シュレディンガー作用素に対しての時空間評価式についての基礎的考察を行った。また、これらの結果とは独立に、他のシステムも視野に入れて、流体現象に現れるストークス方程式の解の強一意接続性についての考察を行い、従来の結果を改良することが出来た。研究代表者大鍛治隆司は、流体の方程式であるストークス方程式に関連した定常作用素について、その解の強-意接続性についての研究を行った。この方程式系は2階楕円型方程式系と見なすことが出来るが、その係数の特異点が臨界指数を持つときには、単独楕円型方程式に対する結果とは多いに異なり、取り扱いが非常に困難であった。これを克服するために、新たに方程式系に隠れた基本構造があることを見いだして、詳細な解析を行うことにより、単独楕円型方程式に対する結果に近い結論を示すととが出来た。また、1階楕円型偏微分方程式系の中でも数理物理学における最も重要な方程式の一つである相対論的粒子の運動を記述するディラック方程式および、その近似方程式に現れる相対論的シュレーディンガー方程式をとりあげ、その定常作用素のスペクトルについて、極限吸収原理の立場から引き続き研究を行うと共に、時間発展作用素の時間無限遠方での挙動について考察を行った。その際の方法としては、標準的なMourre理論(交換子法)ではなく、いわゆる弱共役交換子法の枠組みを用いることとし、付随する共役作用素として新しく古典的運動量作用素を用いれば、従来の困難点が解消できることに着目した。特に、相対論的シュレーディンガー作用素については、そのレゾルベントに対する一様な極限吸収原理(ある種の重み付きL2評価)をスペクトルパラメーターの除外値なしで確立した後、この評価式を基礎にして、時間発展作用素の時間無限遠方での挙動について考察を行った。
神経ガイダンスとスパイン形態変化におけるアクチン動態制御の機能解析

アクチン骨格の再編成は、神経突起の伸長・退縮・ガイダンス、樹状突起の形成・分岐、スパインの形態制御において重要な役割を果たしている。アクチン脱重合因子であるコフィリンはアクチン骨格再編成における最重要因子の一つであり、LIMキナーゼ(LIMK)によるリン酸化(不活性化)とSlingshot(SSH)による脱リン酸化(活性化)により活性制御されている。本研究では、神経突起の伸長・退縮、樹状突起の形成、スパイン形態形成におけるコフィリン、LIMK、SSHによるアクチン動態制御の役割を解明することを目的とした。まず、トリDRGニューロンにLIMK1を過剰発現すると神経突起の伸長ならびに成長円錐の運動性が抑制され、コフィリン、SSH1を過剰発現するとこれらは促進された。一方、LIMK1/LIMK2の発現抑制や活性阻害によっても神経突起の伸長が抑制され、成長円錐におけるアクチンの集積が抑制された。以上の結果から、LIMKはF-アクチン安定化によりラメリポディアの形成を促進し、神経突起の伸長に寄与していると考えられた。また、海馬神経細胞に活性型LIMK1を過剰発現すると、樹状突起の数の増加と突起の短縮が観察された。非リン酸化型コフィリンやSSHの共発現によってこれらの表現型は抑制された。また、ラット皮質神経細胞のBDNF刺激によって、コフィリンのリン酸化が上昇し、樹状突起の数が増加したが、これらはLIMK1のsiRNAによって抑制された。以上の結果から、樹状突起の形成過程においてLIMKの活性化が重要であることが示唆された。また、私達は13種のRho-GEFに対する抑制効果の高いshRNAを作成し、N1E-115細胞の突起伸長に対する効果を測定し、3種のRho-GEFが特異的にN1E-115細胞の突起伸長を負に制御していることを明らかにした。アクチン骨格の再構築は、成長円錐の突起の伸長・退縮や伸長方向の決定に重要な役割を果たしていると考えられる。また、アクチン骨格の制御は、樹状突起スパインの形成や形態変化にも重要な役割を担っており、シナプスの可塑性を支える重要な要因の一つと考えられている。アクチン脱重合因子であるコフィリンはアクチン骨格の再構築を制御する主要な因子であり、その活性はLIMキナーゼによるリン酸化(不活性化)とSlingshotによる脱リン酸化(活性化)により制御されている。本研究では、神経突起伸長・退縮、スパインの形態変化、樹状突起形成におけるコフィリン制御系の役割を解明することを目的として実験を行い、以下の結果を得た。1)PC12細胞の突起伸長に対するコフィリンのリン酸化制御の役割を解明するため、コフィリン/ADF、LIMK1/LIMK2、SSH1/SSH2のRNAiを行った。その結果、LIMKとSlingshotによるコフィリンのリン酸化と脱リン酸化の両方が神経突起の伸長に必要であることが示された。2)トリDRGニューロンにLIMK1を過剰発現しても、RNAiによって発現抑制しても神経突起の伸長が抑制されたことから、LIMKによるコフィリンの適切なレベルのリン酸化が神経突起の伸長に重要であることが示された。3)ラット海馬神経細胞にLIMK阻害ペプチド(S3ペプチド)を添加するとスパインの面積、長さ、幅が減少したことから,LIMKによるコフィリンのリン酸化がスパインの形態形成、維持に寄与していることが示唆された。4)ラット海馬神経細胞の培養14日後にSSH1の発現を抑制すると、細胞体や樹状突起から多数の細い樹状突起が形成されたことから、Slingshotは樹状突起の形成,伸展を負に制御していることが示唆された。

また、私達は13種のRho-GEFに対する抑制効果の高いshRNAを作成し、N1E-115細胞の突起伸長に対する効果を測定し、3種のRho-GEFが特異的にN1E-115細胞の突起伸長を負に制御していることを明らかにした。
レーザマイクロフォーミングによる金属ガラス薄膜微小構造物の形状制御

(1)レーザマイクロフォーミングの基礎的検討Zr基およびPd基薄膜金属ガラスの微細加工により,長さ300μm,幅50μm,厚さ5μmのはり先端に一辺150μmの正方形パドル部を持った微細片持はりを製作した.この微細はりの固定端付近に最大出力150mWのYAGレーザを照射することで,薄膜金属ガラスを過冷却液体域まで加熱,軟化させ,レーザを用いたマイクロフォーミングの可能性を検討した.検討の結果,波長1,064nmの半導体LD励起Nd-YAGレーザを用いて,顕微鏡光学系でスポット径100μmに集光し80mW,60秒の加熱で,微細はりをレーザ入射側(上方)に約30度曲げることに成功した.当初は,過冷却液体域へ加熱された部分の薄膜金属ガラスが軟化し,パドル部の自重により下方へ変形することを期待したが,実際には反対側へ変形した.本基礎検討実験では加熱部の温度を正確に測定することが困難であったため,この現象の原因は特定できなかった.(2)レーザマイクロフォーミング装置の試作上記基礎検討の結果を参考に,レーザマイクロフォーミング装置を設計,試作した.加熱用レーザは半導体LD励起Nd-YAGレーザ(波長1,064nm,最大出力300mW)を用い,赤外顕微鏡光学系でスポット径50200μmに可変可能である.サンプルは小型真空チャンバ内に設置され,チャンバ上面の光学窓からレーザを入射する構造とした.(3)マイクロ温度センサを有する薄膜金属ガラス微細はりの製作試作したレーザマイクロフォーミング装置で,微細はりを加熱した際の温度を測定する方法として,金とニッケルからなるマイクロ熱電対を微細はり上に製作し,加熱温度の測定を試みた.製作した温度センサは約3°Cの分解能で,はりの温度を測定することに成功した.(1)レーザマイクロフォーミングの基礎的検討Zr基およびPd基薄膜金属ガラスの微細加工により,長さ300μm,幅50μm,厚さ5μmのはり先端に一辺150μmの正方形パドル部を持った微細片持はりを製作した.この微細はりの固定端付近に最大出力150mWのYAGレーザを照射することで,薄膜金属ガラスを過冷却液体域まで加熱,軟化させ,レーザを用いたマイクロフォーミングの可能性を検討した.検討の結果,波長1,064nmの半導体LD励起Nd-YAGレーザを用いて,顕微鏡光学系でスポット径100μmに集光し80mW,60秒の加熱で,微細はりをレーザ入射側(上方)に約30度曲げることに成功した.当初は,過冷却液体域へ加熱された部分の薄膜金属ガラスが軟化し,パドル部の自重により下方へ変形することを期待したが,実際には反対側へ変形した.本基礎検討実験では加熱部の温度を正確に測定することが困難であったため,この現象の原因は特定できなかった.(2)レーザマイクロフォーミング装置の試作上記基礎検討の結果を参考に,レーザマイクロフォーミング装置を設計,試作した.加熱用レーザは半導体LD励起Nd-YAGレーザ(波長1,064nm,最大出力300mW)を用い,赤外顕微鏡光学系でスポット径50200μmに可変可能である.サンプルは小型真空チャンバ内に設置され,チャンバ上面の光学窓からレーザを入射する構造とした.(3)マイクロ温度センサを有する薄膜金属ガラス微細はりの製作試作したレーザマイクロフォーミング装置で,微細はりを加熱した際の温度を測定する方法として,金とニッケルからなるマイクロ熱電対を微細はり上に製作し,加熱温度の測定を試みた.製作した温度センサは約3°Cの分解能で,はりの温度を測定することに成功した.
イスラームにおける人間と人権に関する総合的研究

イスラームにおける人間と人権について、クルアーンにおける人間観、クルアーンにおける人権観を、現在のイスラーム世界を代表する学者の見解、シリアのアレッポを中心とした専門家との意見交換を踏まえつつ明らかにした。人間観については性善説にも性悪説にも偏らない人間観のあり方が、「アッラー」との対比の中で具体的な形で明らかになった。人権観については、「人問であるというただそれだけの理由で守られる人権」の根拠と論理、そしてその重要性が明らかになった。さらに、現在のイスラーム社会が抱える理想との乖離という問題についても考察を進めることができた。また、本研究が契機となって、イスラームそのものについて、「伝えられるレベル」「現実のレベル」「教えのレベル」という3つのレベルのイスラームを念頭においたアプローチの必須性、あるいは「13億人の教え」「一神教の最終形態」「古くて新しい教え」という3つの切り口からの説明方法などがより明確に整理できたのも、成果といえる。さらに、アッラーという主に教えられ、アッラーという主に向かう存在という性質「ラッバーニーヤ」の概念が、明らかになった。イスラームにおける人間観、人権観の把握には不可欠の概念である。それは、近代のキリスト教会否定の後「主」を見失っているヨーロッパ世界及びそこから社会思想の点で影響を受けたすべての地域における「人間」及び「人権」に対して、時代性や地域性にとらわれない確実な人間論、人権論を構築する手がかりにもなりうる。イスラームの教えにおける人間と人権の研究が、単にイスラーム圏の地域研究のものでないことも明確にできたのではないかと考えている。なお、本研究の成果は慶應義塾大学出版会より『イスラームにおける人間と人権』(仮)という単著にて9月に出版される予定である。イスラームの人間観と人権観の双方について、主として現地専門家との意見交換および文献調査から研究を行なった。人間観については、「弱いもの」(たとえば、決めたことを貫き通せない意志の弱さ)、「待てないもの」(たとえば、結果を急ぐさま)という2つの人間把握に加え、「恩を知らないもの」(感謝が長続きしないさま)と「度を越えるもの」(人間としての限度を超えるさま)を加えることができた。イスラームの人権観については、現世に限ってみても、胎児期、幼年期、青年期、壮年期、老年期を通じて人間として守られていることが分かった。また西側で権利とされているものの多くは、イスラーム法においても権利としての裏づけが可能である。ただし、イスラームにおいて教えの万全さは、その実践とは無関係であることも現地調査を通じて確かめられた。ところで教えと実践の乖離を是正する手段の一つとしてイジュティハードの適正な実施があげられる。これについては、その方法の学であるウスール・アル=フィクフ学の歴史的展開と現状について現地調査と文献研究を集中的に行なった。その中でも特にシャーティビーが確立したとされる法の目的論について、「必須にして不可欠な福利/法の目的(ダルーリーヤート)」としての「宗教」「生命」「理性」「子孫」「財産」のイスラーム法上の導き出し方についてシャーティビーの著作から確実な端緒をえた。他の法体系や他の文明圏との間に価値観の共有の可能性を構築する契機としたい。国家主権に収斂する法体系・社会体系が、他の国家の主権もその人民の人権も決して守らないことを立証する出来事が進行中である。米・英を筆頭とする同盟国によるイラク戦争は、人間としての「度を越えた」武力の行使であることを如実に示す。クルアーンの最初の啓示は、放っておくとすぐ度を越えて法を犯し、自分たちこそが一番だと言い張る人間に対して向けられている。そこで下されたのは、決して感情的な宗教的熱狂ではない。学知とその大切さをペンによって教えたのである。こうした学を必要としているのは、どうやらイスラーム世界だけではなさそうである。

(なお、研究成果の一部について2002年11月23日開催の慶應義塾大学湘南藤沢キャンパスORF2002にて発表を行なった)イスラームにおける人間と人権について、昨年度に引き続きフィールド・ワークによる現地専門家との意見交換と日本における文献研究を中心に研究を進めた。人間論においては、これまで狭義の宗教的意味合いにおいてのみ扱われてきたイスラームにおける「人間」概念(たとえば井筒『超越のことば』)をより広い意味での人間把握に結びつける端緒を得た。人権論については、教えとしては存在するものの実践に移されない人権論の実際とイスラームの教えの「理性」による正しい理解の必要がフィールド・ワークを通じても明らかになった。フィールド・ワークは、9月と3月の2回にわたって行い、現地(アレッポを中心とするシリア)の専門家と引き続きイスラームにおける人間論を中心に意見交換を行った。フィールド・ワーク以外では、ブーティー『アッラーかそれとも人間か(Allah am al-insan)』(アラビヤ語文献)の精読を通じてイスラームにおける自由と人権のイスラームの側からの現代的な理論的基盤を考察した。また「イジュティハードの門」の閉鎖というイスラーム法研究の西側における定説を覆したハッラークの関係諸論文の再検証を行い、この問題における啓示と理性のバランスの重要性を再認識した。研究成果としては、ハッラークの論文から編集・翻訳を施した『イジュテイハードの門は閉じたのかイスラーム法の理論と歴史』が慶應義塾大学出版会から出版された(9月)。また法文化学会第6回研究大会(甲府)において「イスラーム法における身体性ラマダーン月のサウム(斎戒)を中心に」と題した研究発表を行うと同時に、諸宗教における身体の問題を扱ったパネルディスカッションのパネラーとしても研究成果の一部に基づく発表を行った(10月18・19日。なお、研究発表の内容は、研究論文として2004年度に発行予定の同学会編集による叢書第4号に掲載予定)。さらに本研究で明らかになった人間観をもとにしたイスラーム圏との文化交流の意義について「アル=アラーカート・アッ=スーリーヤ・アル=ヤーバーニーヤ・アッ=サカーフィーヤ(シリア・日本の文化関係)」と題してシリアアラブ共和国アレッポ市の国立文化センターにて講演を行った(アレッポ大学日本センターが共催。アラビヤ語。3月16日)。日本社会についての宗教に関する内在的な視点(西谷『宗教と非宗教の間』)が、イスラーム圏との発展的建設的な相互理解に対して有効であることも確認された。研究3年目の最終年にあたる本年度は、これまでの文献研究、フィールド・ワークに加えて主に講演会の形で研究成果を世に問う年になった。文献研究では、ブーティー『神か人間か』の後半部分およびカラダーウィー『イスラームのフィクフの優先課題』のアラビヤ語原典から日本語への訳出を通じて、イスラームにおける人権論の基本とそれを実現するためのイスラーム法のありようについて考察を深めた。
光・磁場・界面を用いたフタロシアニン錯体の電子物性制御

鉄フタロシアニン錯体は、スピン自由度と軌道磁気モーメントの両方を有するユニークな分子である。この錯体では、巨大負磁気抵抗をはじめとする種々の現象が見つかっている。一方、これまでは、TPP[Fe(Pc)(CN)_2]塩に研究が集中しており、他の同型構造塩の研究は進んでいない。そこで本研究ではTPP[Fe(Pc)X_2](X=Br,Cl)に関して、磁気トルク(業績1)、光反射スペクトル(業績2)、極低温における電流-電圧特性の実験を行った。その結果、これらの塩は、TPP[Fe(Pc)(CN)_2]_2塩同様に、巨大負磁気抵抗と自発磁化を示すものの、i)d-d電子間のJ(交換相互作用)はCN塩の1/3と小さくなっていること、ii)Jが小さくなった結果、d電子の短距離秩序生成温度も約10Kと低下していること(CN塩では約25K)、iii)π電子の示す反強磁性転移温度は約12KでCN塩とほぼ同じであること、iv)電気測定で得られるCl塩のギャップは500Kで、光学スペクトルで得られるギャップ(600K)とほぼ一致していること、v)電流-電圧特性は、本質的にはPoole-Frenkel modelで表すことができること、vi)自発磁化はCN塩同様、電荷分離型フェリ磁性モデルを考えることにより説明できること、を明らかにした。これら一連の結果は、d-π電子系としての鉄フタロシアニン錯体の本質を明らかにするのに大きく役立つと考えている。また、上記の研究と並行して、室温から極低温に至る広い温度範囲で光CELIV法の実験を行い、光CELIV法で得られるシグナルがmobilityよりもtrap密度関数を反映することを見出した。(業績3)この結果は有機半導体におけるmobilityの起原を理解する上で重要な結果と考えている。一連のFe(Pc)(CN)_2塩は、6K以下でいずれも自発磁化を示すが、この自発磁化の起源は明らかでなかった。そこで本研究では、PTMA0.5[Fe(Pc)(CN)_2]・CH_3CNの磁気トルク測定を行い、自発磁化の出現する方向を調べた。この塩の特徴は、磁化容易軸であるCN軸が単結晶のa軸にほぼ平行であることである。実験の結果、自発磁化がa軸、すなわち磁化容易軸であるCN軸に平行であることが判明した。有機物質の反強磁性体が示す寄生強磁性は多くの場合スピンキャンティングによるものとされているが、この場合自発磁化の出現する方向は磁化容易軸に垂直である。したがって、今回の結果は明らかにスピンキャンティングモデルに反する。そこで、代わりに、π電子系の電荷分離を考慮した電荷分離型フェリ磁性モデルを提案した。このモデルでは、一次元反強磁性構造を持っd電子と磁気的に結合したπ電子が、電荷分離により有効的に磁気モーメントを持つというものである。このモデルはまだ実証されていないが、現時点で報告されているX線、NMR等の結果とコンシステントである。本研究成果はPRB誌に公表された。(b)定量的高感度磁気トルク測定法の開発とその応用AFM用カンチレバーを用いた磁気トルク測定は、これまで定性的な実験に用いられてきたが、校正により定量的測定が可能であることを見出した。さらにこの手法をTPP[Fe(Pc)X_2)_2 (X=Br,Cl)に適用し、これらの塩ではπ電子によるフェリ磁性が、d電子による反強磁性短距離秩序に先立ってより高温で出現することを明らかにした。(c)その他強磁場、極定温における、光CELIV法の実験を行った。
肺線維芽細胞の間葉-上皮細胞転換の役割とその機序の解明

組織線維化の病態解明において、成人組織での分化した上皮細胞がある一定の条件下で間葉系細胞に表現型を変え、組織のリモデリング・線維化に関与するという上皮-間葉細胞転換(Epithelial Mesenchymal Transition : EMT)が明らかとなってきている。一方、その線維化・リモデリングの制御の目的にて、間葉-上皮細胞転換(Mesenchymal Epithelial Transition ; MET)、間葉系細胞である線維芽細胞がある一定の条件下で上皮細胞に転換する(EMTの逆の過程)について検討した。前年度から引き続き、ヒト肺線維芽細胞を用いMETについて検討をした。肺線維芽細胞HFL1にBone Morphogenic Protein(BMP)-7(BMP-7)を各濃度10,100,1000ng/mlで刺激して、形態学的変化を48時間後に検討した。全ての濃度において、肺線維芽細胞であるHFL1は、間葉系細胞の特徴である細長い紡錘形の形態であり、線維芽細胞(間葉系細胞)から上皮系細胞には転換せず、ヒト肺線維芽細胞においてはBMP-7による刺激では、METによる上皮細胞への転換は、確認できなかった。次いで、実験計画に従い、上皮間葉転換を経由した上皮細胞由来の間葉系細胞を用いて、BMP-7刺激によるMETの誘導について検討した。EMTを経由した間葉系細胞にBMP-7刺激で48時間後には、形態学的に間葉系細胞が上皮様細胞となる反応を認めた。さらに、上皮細胞のマーカーであるE-cadherin mRNAと間葉系細胞のマーカーであるvimentin mRNAの発現を検討したところ、BMP-7の刺激にてE-cadherin mRNAの発現亢進とvimentin mRNAの発現低下を認め、間葉系細胞から上皮細胞への極性の変化を認めた。しかしながら、BMP-7刺激の無い状況でも、EMTを経由した間葉系細胞は上皮細胞へ再度転換する傾向を認めた。BMP-7によるMETと自然経過でのMETとの間に有意な差は無く、BMP-7がMETを誘導したと確認するには至らなかった。組織線維化の病態解明において、成人組織での分化した上皮細胞がある一定の条件下で間葉系細胞に表現型を変え、組織のリモデリング・線維化に関与するという上皮-間葉細胞転換(Epithehal Mesenchymal Transition: EMT)が明らかとなってきている。一方、その線維化・リモデリングの制御の目的にて、間葉-上皮細胞転換(Mesenchymal Epithehal transition; MET)、間葉系細胞である線維芽細胞がある一定の条件下で上皮細胞に転換する(EMTの逆の過程)について検討した。まず、EMTはTGF-βで促進されることが判明しているが、我々はヒト肺胞上皮細胞においてもEMTがTGF-β刺激で促進されることを検討した。肺胞上皮細胞株を用いて、TGF-βで刺激、48時間後に形態学的変化を検討した。TGF-β刺激にて敷石状の上皮細胞が紡錘型の間葉系細胞へと変化し、mRNAにおいても、上皮系マーカーであるE-cadherinの発現減弱と間葉系マーカーであるVimentinの発現充進を認め、EMTを認めた。さらに、TNF-αとTGF-βとの併用によりEMTがより促進されることを明らかにした。また、Gel contraction法による収縮能の検討にて、TGF-βによるEMTを経由した間葉系細胞では収縮能が充進しており、さらにTGF-βとTNF-αとの併用刺激で収縮能がさらに充進することを明らかにした。っまり、肺胞細胞においてもEMTが線維化に関与している可能性が示唆された。次に、肺線維芽細胞を用いてMETにっいて検討した。肺線維芽細胞に、Bone Morphogenic Protein(BMP)-7(BMP-7)を10,100,1000ng/mlの各濃度で刺激し、48時間後に形態学的変化を検討したが、全濃度において、肺線維芽細胞は細長い紡錘形の形態のままで、上皮様細胞には変化しなかった。さらに種々の条件で検討したが、線維芽細胞の形態には変化を認めなかった。現時点においては、肺線維芽細胞において、BMP-7によるMETの誘導については確認できない状況である。MET組織線維化の病態解明において、成人組織での分化した上皮細胞がある一定の条件下で間葉系細胞に表現型を変え組織のリモデリング・線維化に関与するという上皮-間葉細胞転換(Epithelial Mesenchymal Transition:EMT)が明らかとなってきている。一方、その線維化・リモデリングの制御のもくてきにて、間葉-上皮細胞転換(Mesenchymal Epithelial Transition;MET)、間葉系細胞のある線維芽細胞がある一定の条件下で上皮細胞に転換する(EMTの逆の過程)について検討した。ヒト肺線維芽細胞にBone Morphogenic Protein(BMP)-7(BMP-7)を10,100,1000ng/mlの各濃度で刺激し、48時間後に形態学的変化を検討した。全濃度において、肺線維芽細胞は細長い紡錘形の形態のままで、間葉系細胞から上皮様細胞には変化せず、ヒト肺線維芽細胞においてはBMP-7刺激でのMET誘導により上皮様細胞への転換を確認できなかった。

さらに、今年度の実施計画に従い、上皮間葉転換を経由した上皮細胞由来の間葉系細胞を用いて、BMP-7刺激によるMET誘導について評価した。METを経由した細胞へのBMP-7刺激で48時間後には、形態学的に間葉系細胞が上皮様細胞となり、METの過程を経由した反応を認めた。さらに、上皮細胞のマーカーであるE-cadherin mRNAと間葉系細胞のマーカーであるvimentin mRNAの発言を検討したところ、BMP-7の刺激にてE-cadherin mRNAの発現亢進とvimentin mRNAの発現低下を認め、間葉系細胞の上皮細胞への極性の変化を認めた。しかし、BMP-7刺激のない状況でも、EMTを経由した間葉系細胞は上皮細胞へ再度転換する傾向を認めた。BMP-7によるMETと自然経過でのMETとの間に有意な差は無く、BMP-7がMETを誘導したと確認するには至っていない。今後、さらなる検討を要すると考える。組織線維化の病態解明において、成人組織での分化した上皮細胞がある一定の条件下で間葉系細胞に表現型を変え、組織のリモデリング・線維化に関与するという上皮-間葉細胞転換(Epithelial Mesenchymal Transition : EMT)が明らかとなってきている。一方、その線維化・リモデリングの制御の目的にて、間葉-上皮細胞転換(Mesenchymal Epithelial Transition ; MET)、間葉系細胞である線維芽細胞がある一定の条件下で上皮細胞に転換する(EMTの逆の過程)について検討した。前年度から引き続き、ヒト肺線維芽細胞を用いMETについて検討をした。肺線維芽細胞HFL1にBone Morphogenic Protein(BMP)-7(BMP-7)を各濃度10,100,1000ng/mlで刺激して、形態学的変化を48時間後に検討した。全ての濃度において、肺線維芽細胞であるHFL1は、間葉系細胞の特徴である細長い紡錘形の形態であり、線維芽細胞(間葉系細胞)から上皮系細胞には転換せず、ヒト肺線維芽細胞においてはBMP-7による刺激では、METによる上皮細胞への転換は、確認できなかった。次いで、実験計画に従い、上皮間葉転換を経由した上皮細胞由来の間葉系細胞を用いて、BMP-7刺激によるMETの誘導について検討した。EMTを経由した間葉系細胞にBMP-7刺激で48時間後には、形態学的に間葉系細胞が上皮様細胞となる反応を認めた。さらに、上皮細胞のマーカーであるE-cadherin mRNAと間葉系細胞のマーカーであるvimentin mRNAの発現を検討したところ、BMP-7の刺激にてE-cadherin mRNAの発現亢進とvimentin mRNAの発現低下を認め、間葉系細胞から上皮細胞への極性の変化を認めた。しかしながら、BMP-7刺激の無い状況でも、EMTを経由した間葉系細胞は上皮細胞へ再度転換する傾向を認めた。BMP-7によるMETと自然経過でのMETとの間に有意な差は無く、BMP-7がMETを誘導したと確認するには至らなかった。
星間雲および惑星系形成における数値流体力学的研究

本年度は交付申請書に記したように、二種類の研究を行った。まず降着円盤の数値シミュレ-ションについて述べる。我々は今までに二次元の数値シミュレ-ションを行って、渦状の衝撃波が発生することを示した。しかしその結果に対して、三次元の場合では渦状衝撃波は発生しないのではという批判があった。そこで今回は、他の条件はそのまま、つまりr=1.2の非粘性のポリトロピック・ガスを仮定して、その運動を三次元Euler方程式を数値的に解く事により調べた。その結果、やはり渦状の衝撃波が発生するという結論を得た。しかしながら、積分時間は連星系の公転周期の半分しか進んでいないので、さらに計算を進める必要はあるであろう。イタリアの研究者たちはSPH法を用いて、同じ様な状況の計算を行ったが、渦状衝撃波は発生していない。しかしかれらの使用した粒子数は三次元で1500ほどでしかなく、信頼のおけるものとはいえない。また長沢とやはりSPH法を用いて計算したが、こちらの結論も実ははっきりしない。ともかくこの問題は、さらなる研究が必要である。もうひとつの問題として、名古屋大学の福井氏によって提案された、星間雲と星間風との相互作用がある。われわれは実際は超新星SN1987Aの爆発ガスと星周リングの相互作用を念頭においていたのであるが、流体力学メカニズムとしては同じことである。星間雲を表す円柱状の低温・高密ガスが高温・低密ガスに浮かんでいるとする。そこへマッハ数4000の風が吹きつけたとして、それとの相互作用を数値シミュレ-ションした。その結果、星間雲の前にはバウ衝撃波が発生し、衝撃波の一部は星間雲に浸透してそれを圧縮する。星間雲を過ぎ去った衝撃波は背後に複雑な衝撃波の干渉を生み出す。また星間雲の一部は後方に吹き流される。これは福井氏たちの観測と定性的には合うものである。
シロイヌナズナの組織培養における側根原基から茎頂メリステムへの転換機構

植物の遺伝子組換え体作成は、根、茎、葉などの細胞に外来遺伝子を導入し、その導入された単一細胞を組織培養することにより、外来遺伝子を組み込んだ個体を再生させる。しかし、再分化効率が低すぎるために遺伝子組換え体を作製できない植物種も少なくない。本研究では、根・茎などの地上部を再生させる分裂細胞を作り出すための研究を行った。その結果、無秩序に分裂する細胞から地上部組織を作り出すための分裂組織を作り出すスイッチとなるタンパク質と結合してそのスイッチを制御する可能性があるタンパク質を同定した。また、サイトカイニン合成酵素の強制発現がESR1の発現を上昇させることを明らかにした。本研究では、シロイヌナズナ転写制御因子ESR1の機能解析を通して、組織培養において側根原基から茎頂メリステムに転換する分子機構を解明することを目標としている。1. ESR1プロモータ-ルシフェラーゼ(LUC)融合遺伝子を持つシロイヌナズナの培養組織にアクティベーションタギングベクターを導入し、アクティベーションタギングによりゲノム中の遺伝子をランダムに強制発現させたときに、LUC活性が上昇する組織を探索することにより、ESR1の発現を制御する遺伝子の同定を試みている。25年度は、この手法により約1万の形質転換組織のスクリーニングを行った。これまでに陽性を示す組織は得られていないが、26年度前半までにアクティベーションタギングの飽和レベルである10万個体までスクリーニングを行う計画で実験を継続している。2. ESR1のC末端領域に存在するESRモチーフは、転写活性化能を担うとともに、その他の未知の機能を持つことが明らかになっている。我々は、この領域に他のタンパク質が結合し、ESR1の活性を制御しているという仮説を立て、この領域に結合するタンパク質の探索を行った。ESRモチーフは酵母細胞内においても転写活性化能を持つために、結合タンパク質の探索に従来のTwo-hybrid法を用いることができない。そこで、Split-Trp法を用いてESRモチーフに結合するタンパク質の探索を行った。その結果、4種類のタンパク質を同定したが、すべて機能が未知のタンパク質であった。ESR1は転写制御因子であることから、その結合タンパク質も核に存在すると考えられるが、これらのうちの1つESR1-Interacting Candidate 1 (EIC1)はGFPとの融合タンパク質が核に局在することを明らかにした。現在、大腸菌で発現させたESR1とEIC1が試験管内でも結合するかどうかを検証している。本研究は、シロイヌナズナ転写制御因子ESRの機能解析を通して、組織培養において側根原基から茎頂メリステムに転換する分子機構を解明することを目的としている。1.ESR1プロモータ-ルシフェラーゼ(LUC)融合遺伝子を組み込んだシロイヌナズナの培養組織にアクティベーションタギングベクターを形質転換し、LUC活性が上昇したカルスのスクリーニングを行っている。その結果、これまでに、1個のルシフェラーゼ活性が上昇したカルスを得た。このカルスは、サイトカイニンを含まない培地でも緑色を呈しており、ESR1のシグナル伝達系に関わる遺伝子が活性化されている可能性を示唆している。現在、このカルスを培養し、アクティベーションタギングベクターが挿入されているゲノム領域を解析している。2.これまでの研究から、ESR1とESR2の翻訳産物は酵素的に同等であることが明らかになっているが、DNA結合領域以外では、C末端の短い領域(ESR motif; ESR1のESR motifをEM1、ESR2のESR motifをEM2とする)のみがアミノ酸配列に類似性がみられる。25年度中に同定したEM1結合因子EIC1は、大腸菌で発現させた組換えタンパク質を用いて相互作用を検討したが、ESR1との結合を確認できなかった。そこで新たに、Split-Trp systemでEM1に結合する候補群のサブライブラリーを作製し、LexA two-hybrid systemを用いて、サブライブラリーからEM2に結合する因子のスクリーニングを行った。その結果、シロイヌナズナKIWI遺伝子が同定された。このタンパク質は、動物の転写共活性化因子と相同性があり、EM1及びEM2と相互作用して転写制御を行っている可能性が示唆された。現在、組換えタンパク質を用いて、KIWIとESR1あるいは、ESR2の試験管内における相互作用を検討している。昨年度、ESR1プロモーター::ルシフェラーゼ融合遺伝子を持つシロイヌナズナの培養組織に誘導アクティベーションタギングベクターを導入し、エストロゲン依存的にルシフェラーゼ活性が上昇するカルスを1系統得ていた。今年度初旬に同様のスクリーニングを続けて、さらにもう1系統、エストロゲン依存的にルシフェラーゼ活性が上昇したカルスを得た。これらのカルスにおけるT-DNAの挿入箇所をアダプター付加PCRにより同定した結果、IPT4遺伝子の翻訳開始コドンの約400bp上流とIPT8遺伝子の翻訳開始コドンの約700bp上流であった。これらの遺伝子はいずれもサイトカイニン合成酵素であるイソペンテニルトランスフェラーゼをコードしている。ESR1は、増殖中の培養細胞中でサイトカイニンの添加により発現が上昇することが我々の研究で明らかになっており、今回単離したエストロゲン依存的にESR1プロモーターを活性化するカルスは、サイトカイニン量の上昇によりESR1の発現を活性化したと推定される。また、昨年度、酵母Split-Trpシステムにより単離したESR1のESRモチーフに結合するタンパク質の候補遺伝子であるKIWIを大腸菌で発現させ、ESR1および、ESR2タンパク質との相互作用を調べた。

精製したGST-KIWIタンパク質とMBP-ESR1及びMBP-ESR2タンパク質を試験管内で混合し、グルタチオンビーズ、あるいは、アミロースビーズを用いて共沈実験を行ったが、これらが物理的に相互作用するというデータは得られなかった。酵母から抗体を用いて共沈実験も行ったが、発現量が少ないためか、非特異的なバンドが多数検出され、明瞭なデータを得ることができなかった。KIWIとESR1の相互作用は、酵母細胞中の別のタンパク質を介していた可能性が考えられる。植物の遺伝子組換え体作成は、根、茎、葉などの細胞に外来遺伝子を導入し、その導入された単一細胞を組織培養することにより、外来遺伝子を組み込んだ個体を再生させる。しかし、再分化効率が低すぎるために遺伝子組換え体を作製できない植物種も少なくない。本研究では、根・茎などの地上部を再生させる分裂細胞を作り出すための研究を行った。その結果、無秩序に分裂する細胞から地上部組織を作り出すための分裂組織を作り出すスイッチとなるタンパク質と結合してそのスイッチを制御する可能性があるタンパク質を同定した。また、サイトカイニン合成酵素の強制発現がESR1の発現を上昇させることを明らかにした。ESR1の高発現を誘導するアクティベーションタギング株を得ることができたが、ゲノムの組み込み位置の同定で、複数箇所の候補が現れてしまい、原因遺伝子の絞り込みに時間がかかっている。一方、昨年度同定したESR1結合候補遺伝子は、大腸菌で発現させた組換えタンパク質では、試験管内での相互作用が確認されなかったが、新たに機能的に有力な候補であるKIWI遺伝子を同定した。植物組織培養ESR1の発現制御因子については、現在、候補株中でのアクティベーションタギングベクターの挿入箇所の同定に全力を挙げている。ゲノム中での挿入箇所が同定できれば、その近傍遺伝子のcDNAを35Sプロモータで強制発現させ、同様な表現型が見られるかどうかで原因遺伝子を同定する。また、このスクリーニングを続行し、さらに候補株の同定を行う。KIWI遺伝子については、組換えタンパク質の精製ができており、現在、試験管内でのESR1及びESR2との相互作用を検討している。ESR1の発現を制御する遺伝子の探索については、25年度の一時期、培養組織の増殖効率が極端に落ちたため、スクリーニングした個体数が実質的に少なかったため、目標とするレベルに達しなかった。この原因として、人工気象の不調により植物個体の状態が悪かったためと考えられるが、現在は改善されている。また、選抜薬剤として用いているハイグロマイシンのロットの違いにより、これまで使用していた15 mg/lでは濃度が高すぎることがわかり、現在では、5 mg/lの濃度を用いることにより、形質転換の効率が安定している。これらのことから、ESR1発現制御遺伝子の探索については、やや遅れているが、ESR1結合タンパク質の探索については、論文発表できる段階に達していることから、概ね順調に進展していると考えている。消耗品の一部で割引が生じたため。
油中水滴法で作成した分子モーター封入リポソームによる運動性人工細胞モデルの構築

アクチンをはじめとする細胞骨格ネットワークは、細胞の形態調節や運動発生に重要な役割を果たしている。その機構を明らかにするための構成的アプローチとして、内部に細胞骨格蛋白質を組み込んだ巨大リボソームの作成を通して、人工細胞運動モデル系を構築する試みがなされ、その成果として、リボソーム内にアクチンとアクチン線維束化蛋白質を封入しアクチンの束を重合形成させることによって、一定の形態をリボソームに誘導できることが明らかにされてきた。しかしNatural swellingやElectroformationなどの従来の巨大リボソーム調製法では、大きな蛋白質複合体を組込めない、生物に重要なMg^<2+>のような2価の陽イオンの存在下や生理的塩強度下では作成効率が落ちる、などの重大な問題があり、分子モーターの系への導入が困難だった。本研究ではそれらを克服するため、Spontaneous transfer法を利用することによって、任意の濃度のアクチンとHeavy meromyosin(HMM)を同時に組込んだ巨大リボソームを生理的な塩強度下で作製することに成功した。HMMはモータードメインを2個持ち、アクチン線維間に滑りを起こすことでアクチン線維の束を運動させることが出来る。分子モーターの駆動に必要なATPは、細菌由来の膜穿孔性毒素、α-Hemolysinを利用してリボソーム内に導入した。α-Hemolysinは脂質二重膜に侵入して7量体を形成し、ATPや小さなペプチドまでもが通過可能な直径が2nmを超えるチャネルを形成する。ATPの導入添加後、リボソーム内部で形成していたアクチン線維のネットワークが変形・再配置することを観察することに成功した。生体膜は主に脂質二重膜から成り、周囲の環境やシグナルに応答して形態や性質を変化させる。形態を制御している主要生体因子は細胞骨格であると考えられており、その機構を詳しく調べるために生きた細胞と同等のサイズを持つ巨大リポソームを使った構成的アプローチによる多くの研究が試行されてきた。しかし従来のリポソーム調製法では、分子モーターも含む細胞骨格蛋白質を生理的塩条件下で再構成したリポソームを効率よく作製することができなかった。本研究では、新規のリポソーム作成法である油中水滴法を用いて、任意の濃度の細胞骨格蛋白質を内部再構成させた巨大リポソームを効率よく作製することに成功し、リポソームの形態や再構成された細胞骨格蛋白質の分布の観察比較も行った。ところで浸透圧は膜に影響を与える環境要因として最も身近な例である。これまでにも膜の浸透圧耐性についての研究は少なくなく、その中にはリポソームを用いたものも存在する。しかし、これまでの調製法では任意の浸透圧を均一にかけることは困難で、浸透圧とリポソームの挙動を正確に対応させることが不可能であった。そこで今回、上記の研究と並行して、やはり油中水滴法を用い、内部に水を持つリポソームをスクロースまたはKCI溶液中に作製することで浸透圧を均一にかけることに成功した。これにより任意の浸透圧をかけることが可能となった。また外液溶質濃度が増加したときの、リポソームが形態変化するまでに要する時間も測定した。その結果、全部で5パターンの形態変化が見られ、そのうちで最も特徴的な挙動としてリポソーム膜の穿孔が見られた。またリポソーム形成から何らかの形態変化が起こるまでの平均時間は溶質の濃度の上昇に伴って減少することが示された。
糖代謝産物が歯周組織に及ぼす影響の解析と新規歯周組織再生誘導材の開発

歯周周囲組織の細胞に外因性の乳酸、ヒドロキシ酪酸、ヒドロキシイソ酪酸、グリコール酸、酒石酸、プロピオン酸、マレイン酸を添加すると、GPR81受容体を介して、細胞分化が制御された。これは、シトシンの脱メチル化を促進するメチル化シトシンヒドロキシラーゼの活性制御によるものであることと、wnt経路の制御によるものであることとが示唆された。さらに、これらの一部は細胞内に取り込まれ、脂質とアミノ酸代謝能を調整することを見出した。しかしながら、この現象は、同じ間葉系細胞であっても、線維芽細胞では確認が出来なかった。我々の今年度の解析で明らかになったことは以下の3点である。1.歯周周囲組織の細胞に、外因性の糖中間代謝産物を添加すると、受容体を介して働いて細胞分化と運動とが制御された。さらに、本受容体のアゴニスト添加やノックダウン等を用いた結果から、代謝産物が細胞内に輸送されなくても、同様の結果が分かった。そこで、この受容体リガンドが、細胞分化・運動に及ぼす影響を網羅的に解析したところ、効果濃度と一致して、効果の増減が認められた。ここから、歯周組織再生に有効な物質数種類を新規に同定した。さらに、この代謝産物は、幾つかの骨形成分化マーカ発現制御を伴うものであった。このことから、細胞自身が分泌をする糖中間代謝産物も、オートクリン/パラクリン因子として作用しているのではないかと推察される。2.また、この糖中間代謝産物の産生が増加するのと同様の環境では、細胞骨格の変化をもたらし、RhoホスホリパーゼD1経路を介し、マトリックス金属プロテアーゼ9(MMP-9)の合成・分泌にまで影響を及ぼしてることが分かった。3.この代謝産物の細胞外濃度の増加で、発現が誘導され分泌タンパク質のうち、ある分泌タンパク質1つに焦点をあてて解析を行った。このタンパク質は、分泌後に再び細胞内に取り込まれて、積極的にシグナル伝達経路を制御している可能性を見出した。またこのタンパク質のノックアウトは、ペルオキシソーム機構に対して影響を及ぼし、脂質合成と石灰化を制御していた。これらから、本研究のターゲット代謝産物は、この分泌タンパク質の転写を調整することにより、細胞分化に影響を及ぼしているのではないかと推察している。本研究の目的は以下の4点である。1.歯周組織再生誘導能を有する物質を特定して、2.その再生機構を解析すること、および3.歯周組織におけるエネルギー代謝と分化再生機構の解明、4.新規歯周組織再生誘導材の開発を試みるものである。このうち、新規に歯周組織再生に有効な物質を数種類同定できた。この再生促進の影響はマウスのみならず、ヒト培養細胞でも確認済みである。また、この代謝産物が多く産生される環境下では、細胞骨格に明らかな影響を影響を受けることを解明した(Maeda T et al.Int J Oncol.2016)。さらに、この再生機構とエネルギー代謝の関連については、ペルオキシソームの機能制御が影響を受けることなど、一部はすでに解明している。しかしながら、転写因子と分泌タンパク質との結合様式は、ドメインを欠損させた・あるいは変異を挿入したタンパクを合成し、ファーウエスタンブロット法とEMSAで解析を行った結果、当初予想していたドメインとは異なる部位での結合が予想された。そのため、現在のところこの結合様式と詳細な結合領域は、依然として不明な点も多い。そこで、次年度以降にこの点を解明し、研究発表を行いたいと考えている。このことで、ペルオキシソームの機能制御を介した、エネルギー代謝と細胞分化の機構が解明出来ると考えている。また、同定できた数種類の中間代謝産物の臨床応用については、動物実験を含めて歯周組織再生誘導材としての有効性について、さらに詳細な解析が必要であるため、これについても行う。我々の今年度の解析で明らかになったのは以下の3点である。1.解糖系もしくはクエン酸回路に合流する糖原性アミノ酸それぞれの、歯肉周囲細胞分化における活性が異なっていた。すなわち、セリン、システインやアラニンなどピルビン酸に合流するアミノ酸とアセチルCoAに代謝されるアミノ酸であるリシン、ロイシンよりも2-オキソグルタル酸の供給に繋がるグルタミン、あるいはスクシニルCoAへ代謝されるバリンの方が、さらにはフマル酸を供給するチロシンフェニルアラニンの方が、活性が高かった。また細胞透過性のあるクエン酸回路中間代謝産物を用いることでも検証を行った。これらはTET遺伝子の発現量に変化を及ぼしていた。このことから、特定のクエン酸回路中間代謝産物の過剰な蓄積は、歯肉周囲細胞の分化を促進することが推察できた。2.解糖系における中間代謝産物の増加は、未分化間葉細胞において脂肪蓄積抑制と石灰化の促進を起こしたが、この機構の1つは、AP-1活性を制御するものであることが判明した。また、これはFosにのみ作用をしその活性を制御するもであり、Junの活性を調整するものではなかった。さらに一度細胞外へ分泌されることで、プロテアーゼによる切断が起こり、機能発現部分が露出されることで、機能すると考えられる。3.歯根膜コラーゲン線維の代謝に非常に重要であるゼラチナーゼの発現量は、嫌気的解糖により増加する細胞外乳酸濃度と関連していた。しかしながら、この変化は活性化を増加させるものではなかった。またこの調節機構は、一過性電位受容体を介したものであるととが解明できた。解糖系における中間代謝産物の増加は、未分化間葉細胞において脂肪蓄積抑制と石灰化の促進を起こした。