hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
有機強磁性結晶の量子化学による先験的結晶構造モデリング

有機磁性体への科学的興味が増大し、特異な物性が求められるようになったが、それとともに、磁性分子の結晶パッキングの先験的予測を行う必要性が生じてきた。そこで本研究では、有機強磁性物質の結晶構造を、量子化学計算を中心とした理論計算を駆使して予測する、「結晶構造モデリング」手法の開発を目的として研究を遂行した。平成14年度は、前年度の成果を駆使しつつ、実際に強磁性転移温度を上昇させることを目指し理論計算による新規磁性物質の創出を行った。更に、得られた結晶に関して、量子化学計算による磁気的相互作用の解析を行った。つまり、これら新規有機材料の一つとして期待され、多様な物質系が提案され続けてきた有機磁性体への科学的興味をより確実に具現化することに着眼した。この目的のために、まずモデル系での議論を進め、可能性の強い系の探索を行った。具体的には、(1)非局在電子による磁性体(TCNQ等)、(2)磁性・伝導性融合系(TTF-NN等)、(3)加圧下での磁性体(p-NPNN等)等である。更に、前年度の成果の適用を行い、これらのモデルから結晶構造の予測を行った。加えて、これらに量子化学計算を適用し、磁気的相互作用の大小や方向性等を詳細に解析した。平成13年度では、理論計算による有機強磁性結晶の先験的構造モデリングを行うための第一段階として、局所的な相互作用パラメータの解析に重点を置いた。また、これを算出するための計算手法の確立を行った。前年度までの成果として、有機強磁性体での局在スピン間の磁気的相互作用の発現メカニズムの解明に成功していたが、本年度では更に、有機超伝導体や有機磁性金属体での解析へと展開した。具体的には、主に磁気的相互作用を記述する有効交換積分値を第一原理分子軌道法計算で算出し、またその数値の意味するところを、分子の対称性や原子・置換基の効果として解釈した。また、伝導性等の基本となるトランスファー積分も初めて算出可能とした。実際に扱った系としては、BEDT-TTF錯体・BETS錯体を始め様々な系に渡り、これら錯体中での伝導カラムと対イオンカラム双方での挙動にも着眼した。一方、異なったアプローチとしては、完全なモデル系としてドナー(アクセプター)・スピン積層系でのそのスピン・チャージ密度波の解析を行った。これらを次年度にて、結晶全体での磁気的発現形態を理論的に予測に発展させる。
哺乳動物ミトコンドリアゲノムの複製に関与するタンパク質因子の探索

細胞小器官ミトコンドリアは、核ゲノムとは異なる独自のゲノム、ミトコンドリアDNA(mtDNA)を持つ。mtDNAは細胞のエネルギー産生に深く関わり、mtDNAに生じた異常は様々な疾患に関与することが知られている。それ故、mtDNAがどのように複製・維持されているのかをより深く理解することは生命医科学の進展に重要である。本研究はmtDNA複製に関わる新規のタンパク質を見出すことを目的として行われた。培養細胞等からタンパク質-mtDNAを複合体の状態で精製する方法を構築し、この複合体に含まれるタンパク質の同定を行った。そしてこれらのタンパク質がmtDNA複製・維持に関わるかを検討した。ミトコンドリアDNAはATP合成をはじめ様々なミトコンドリアの機能にとって非常に重要である。mtDNAに起きる変異やそのコピー数の低下が様々な疾患に関わっていることが知られている。近年、哺乳動物ミトコンドリアDNA(以下、単にミトコンドリアDNAと書く)の複製に対する理解は大きく前進したが、未だに多くの不明点がある。その理由はミトコンドリアDNAの複製因子(タンパク質)や複製の活性調節因子が限られたものしか知られていないことにあると考えられる。そこで本研究は、自身のミトコンドリアDNA複製メカニズムの研究経験をふまえて、ミトコンドリアDNA複製においてその制御機構がほとんど分かっていない複製開始段階と、2通りのメカニズムが存在するラギング鎖合成という、いずれも重要な点に注目してミトコンドリアDNA複製に関与するタンパク質を探索して新規因子を同定し、ミトコンドリアDNA複製をより深く理解することを目的としている。第一年度は複製開始領域を含むミトコンドリアDNA断片や複製中のミトコンドリアDNAの複製フォーク断片(ここではあわせて複製領域と呼ぶ)をタンパク質が結合した状態で細胞から調製する系を確立するために、(1)複製領域に結合することが知られているタンパク質に免疫沈降が可能なペプチドタグを融合した融合タンパク質の発現プラスミドを構築してこれをヒト培養細胞に導入して、融合タンパク質を誘導的に発現することができる細胞を複数確立し、(2)複製領域をタンパク質-DNA複合体として維持するための固定方法の検討を行い、(3)固定後に融合タンパク質が持つペプチドタグ依存的に複製進行領域をタンパク質-DNA複合体として免疫沈降を試みた細胞小器官ミトコンドリア内に存在する独自のゲノム、ミトコンドリアDNA(mtDNA)はATP合成をはじめ、様々なミトコンドリアの機能にとって非常に重要である。そして、mtDNAに生ずる変異やコピー数の低下が多くの疾患に関わっていることは広く認知されている。近年、哺乳動物mtDNAの複製メカニズムに対する我々の理解は大きく前進し、これまで考えられてきたよりもはるかに複雑な系であることが示された。この複雑さを考えると、mtDNA複製系を支えているタンパク質因子はまだ知られていないものが数多く存在すると推定される。そこで本研究は、その制御機構がほとんど分かっていない複製の開始段階と、2通りのメカニズムが存在するラギング鎖合成という、DNA複製にとっていずれも重要な機序に注目してmtDNA複製に関与するタンパク質を探索・同定し、mtDNAがいかに複製され、また、調節を受けているのかをより深く理解することを目的する。第二年度は、前年度の研究から得られた知見を元に実験系の抜本的な改善を行った。複製開始領域を含むmtDNA断片や複製中mtDNAの複製フォーク断片(ここではあわせて複製領域と呼ぶ)をタンパク質が結合した状態で細胞から調製する系を確立した。まず、複製領域に必ず結合している既知のタンパク質に免疫沈降が可能でかつ、後の固定ステップで変性しないペプチドタグを融合した融合タンパク質の発現プラスミドを構築し、これをヒト培養細胞に導入して、融合タンパク質を誘導的に発現することができる細胞を複数確立した。そして複製領域をタンパク質-DNA複合体として維持したまま調製するための固定方法の検討を行った。さらに固定後に融合タンパク質が持つペプチドタグ依存的に免疫沈降を行った。昨年度の報告書中の今後の研究の推進方策の欄で述べたとおり、当初の実験で使用した免疫沈降のために付加したペプチドタグは、mtDNA複製フォーク上のタンパク質を固定するためのホルムアミドによる処理(クロスリンク)のステップで変性されてしまい、免疫沈降のステップで抗体による認識/結合ができなくなることが実験から明らかになったため、クロスリンクによって変性されないであろうと予測される別のペプチドタグを付加したミトコンドリアDNAヘリケースTwinkle融合タンパク質を誘導的に発現できるようなプラスミドを構築し、そしてそれを導入したstableな細胞を新たに作製した。なお、このときTwinkleは野生型、そして過剰発現するとmtDNA複製中間体が蓄積することを過去に研究代表者らが報告している2種類の変異体[Wanrooij et al., Nucleic Acids Res.]の計3種類を誘導発現できる細胞をそれぞれ作製した。そして、これらの細胞を用いて一連の条件検討と免疫沈降実験を行ったところ、野生型、変異型Twinkleは細胞内でミトコンドリアへ局在し、どの細胞株でも十分な効率で免疫沈降ができることを確認することができた。哺乳動物mtDNAには2つの複製メカニズムが存在することが研究代表者が深く関わってきたこれまでの研究によって強く示唆されていた。また、そのうち一方の複製メカニズムにおける複製開始ステップは、長く知られてきたmtDNA複製開始ステップとは異なっているであろうことが予想されていた。我々はこの点を詳細に検証してこの考えを支持する結果を得、同時に、mtDNA複製開始ステップで働く未知のタンパク質の存在を示唆する結果を得ることができた。

細胞小器官ミトコンドリアは独自のゲノム、ミトコンドリアDNA(mtDNA)を持つ。mtDNAはATP産生をはじめ様々なミトコンドリアの機能にとって重要であり、また、mtDNAに生じた変異が様々な疾患に関わっている。近年の研究から哺乳動物mtDNAには2つの複製モード(RITOLS複製とcoupled leading and lagging strand DNA合成)に由来する複製中間体が存在することが提唱されて、mtDNA複製系はそれまで考えられてきたよりも遥かに複雑であることが示唆された。この複雑さを考えたときmtDNA複製因子や複製の活性調節因子で未だに知られていないものが数多く存在すると推定される。本研究において、mtDNA複製に関与するタンパク質を探索して新規因子を同定し、mtDNA複製系をより深く理解することを目的とした。そこで、mtDNAが複製されるときにその複製フォーク(複製がおきているDNA上の場所)に必ず存在すると考えられるDNAヘリカーゼを利用して複製フォークにインターラクトしているタンパク質をタンパク質-DNA複合体として維持したまま精製することを目指して、このDNAヘリカーゼに免疫沈降用のペプチドタグを連結した融合タンパク質を誘導発現することのできるヒト培養細胞を作製し、免疫沈降法によってタンパク質-mtDNA複製フォーク複合体を精製した。また、複製開始領域にインターラクトしているタンパク質を捕捉するための実験系を構築してタンパク質-mtDNA複製開始領域の複合体の精製を試みた。そして、これらの複合体画分に含まれていたタンパク質を質量分析装置を用いて同定した。そして、同定されたタンパク質のうちmtDNA複製(調節)因子ではないかと推定されたタンパク質がmtDNA複製に寄与しているのかを、培養細胞においてそのタンパク質の発現を抑制することで検討した。細胞小器官ミトコンドリアは、核ゲノムとは異なる独自のゲノム、ミトコンドリアDNA(mtDNA)を持つ。mtDNAは細胞のエネルギー産生に深く関わり、mtDNAに生じた異常は様々な疾患に関与することが知られている。それ故、mtDNAがどのように複製・維持されているのかをより深く理解することは生命医科学の進展に重要である。本研究はmtDNA複製に関わる新規のタンパク質を見出すことを目的として行われた。培養細胞等からタンパク質-mtDNAを複合体の状態で精製する方法を構築し、この複合体に含まれるタンパク質の同定を行った。そしてこれらのタンパク質がmtDNA複製・維持に関わるかを検討した。
ファンデルワ-ルス錯体型ラジカルイオンの発見とその光誘起反応の素過程

自由噴流法と多光子イオン化法の普及に伴って気相でのファンデルワ-ル(vdW)分子イオンに関する研究が進展しつつある。しかし液体などの凝縮相中でのvdW分子は概念自体が曖昧であり、電荷移動錯体のような既成概念とは区別されるべき弱い結合の錯体についての研究は殆ど見当たらない。本研究では中性状態で極めて弱い相互作用しかしていない二成分錯体をイオン化すると相互作用が著しく大になる系を見出した。さらにこのイオン化した錯体を光励起すると容易に異性化反応が起こりその素過程を逐次追跡することも可能なことが分かった。具体的には二成分としてベンゼンとエチレンの系を取り上げた。溶媒は二成分のいずれとも殆ど相互作用しないフレオンを用いた。二成分をフレオンに溶かし77Kでガンマ-線照射するとベンゼンのみあるいはエチレンのみをフレオンに溶かした系では見られない強い電子吸収帯が12eVに出現する。この吸収は錯体の正イオンにおける電荷移動によるものである。この吸収帯に相当する光で系を照射すると途中いくつかの中間体を経て最終的にオクタテトラエンのラジカルカチオンに異性化することが分かった。即ち中性では極めて安定なベンゼン、エチレンが一旦イオン化されると簡単に光励起反応を起こすわけであり閉殻型電子構造の錯体に対し開殻型電子構造の錯体は化学的に顕著な差をもつことを示している。上の系においてエチレンの濃度を大きくしていくとベンゼン一個にエチレン二個が反応したC_<10>H_<14>のラジカルカチオンになることも分かったがこの生成物も原子価異性体のトリエン誘導体であることが分かった。初めに述べた気相でのvdW分子イオンの研究は目下のところ電子基底状態の振動分光などに留まっているが短波長レ-ザ-が使用できるようになると本研究で行ったような電子励起状態の研究が気相でも可能となる。この意味で本研究は魁的性格を持つといえる。ベンゼンとエチレンなどの簡単なオレフィンをフレオン溶媒に溶かし,77Kに冷却すると無色透明なガラス状固体が得られる。この凍結溶液にガンマ-線を照射するとベンゼン,オレフィン各成分に由来するラジカルカチオンが生成する他にベンゼンとオレフィンがガンマ-線照射前に低温溶液中で緩やかに錯体を形成することに由来する錯体のラジカルカチオンが電子吸収スペクトルによって検出された。このような錯イオンは近年,自由噴流中の多光子イオン化法などによっても見出されつつあるが,凝縮相についてはこれまで明確な実験的証據が報告されなかった。本研究ではこのような錯イオンの生成をはじめて明らかにした。さらにこの錯イオンは成分間の電荷移動吸収帯を示すことが分り,この吸収帯に相当する可視・近赤外光で励起すると少くとも数段階を経てはじめの緩やかな錯体結合からパイ電子共役系が完全に発達しつくした価電子異性体のラジカルカチオンになるという全く新奇な事実を明らかにすることができた。具体例をあげるとベンゼン(C_6H_6)とエチレン(C_2H_4)の組合せでは最終生成物としてオクタテトラエン(C_8H_<10>)のラジカルカチオンが生成する。この系ではベンゼンに対し,エチレンの初期濃度を大きくすると上の1:1附加物の代りにベンゼン1個に対しエチレン2個が附加したC_<10>H_<14>のラジカルカチオンになることも分った。ベンゼンとエチレンを予め共有結合させたビシクロ

〔2.2.0〕オクタジエンを出発物質にした場合はガンマ-線照射によってはじめ出発物質のラジカルカチオンが生成するがこれは光照射によって容易にベンゼン・エチレンから出発した場合と同じ錯イオンを与え,その後の光化学的挙動もベンゼン・エチレンの場合と同じであることも明らかになった。現在,異性化の中間体の同定を中心に研究を進めているが平行して気相での反応の可能性を明らかにするため分子科学研究所との共同作業を進めている。自由噴流法と多光子イオン化法の普及に伴って気相でのファンデルワ-ル(vdW)分子イオンに関する研究が進展しつつある。しかし液体などの凝縮相中でのvdW分子は概念自体が曖昧であり、電荷移動錯体のような既成概念とは区別されるベき弱い結合の錯体についての研究は殆ど見当たらない。本研究では中性状態で極めて弱い相互作用しかしていない二成分錯体をイオン化すると相互作用が著しく大になる系を見出した。さらにこのイオン化した錯体を光励起すると容易に異性化反応が起こりその素過程を逐次追跡することも可能なことが分かった。具体的には二成分としてベンゼンとエチレンの系を取り上げた。溶媒は二成分のいずれとも殆ど相互作用しないフレオンを用いた。二成分をフレオンに溶かし77Kでガンマ-線照射するとベンゼンのみあるいはエチレンのみをフレオンに溶かした系では見られない強い電子吸収帯が12eVに出現する。この吸収は錯体の正イオンにおける電荷移動によるものである。この吸収帯に相当する光で系を照射すると途中いくつかの中間体を経て最終的にオクタテトラエンのラジカルカチオンに異性化することが分かった。即ち中性では極めて安定なベンゼン、エチレンが一旦イオン化されると簡単に光励起反応を起こすわけであり閉殻型電子構造の錯体に対し開殻型電子構造の錯体は化学的に顕著な差をもつことを示している。上の系においてエチレンの濃度を大きくしていくとベンゼン一個にエチレン二個が反応したC_<10>H_<14>のラジカルカチオンになることも分かったが生成物も原子価異性体とトリエン誘導体であることが分かった。初めに述べた気相でのvdW分子イオンの研究は目下のところ電子基底状態の振動分光などに留まっているが短波長レ-ザ-が使用できるようになると本研究で行なったような電子励起状態の研究が気相でも可能となる。この意味で本研究は魁的性格を持つといえる。
免疫プロテアソームサブユニット遺伝子の二型性の進化機構の解明

免疫プロテアソームサブユニットPSMB8はプロテアーゼ活性を有し、MHCクラスI分子上に提示される抗原ペプチドの産生に関与する。軟骨魚類と条鰭類のPSMB8遺伝子にはアミノ酸配列で約20%もの違いが認められる二系統(A系統とF系統)が存在し、条鰭類では二型性を示す対立遺伝子として約4億年以上にわたり種をまたがって維持されている。研究代表者は二型が維持される要因を明らかにするため、二型間の切断特異性の比較を行った。A系統ではキモトリプシン様活性が亢進している一方、F系統では減弱していることが判明した。この結果からC末端のアミノ酸残基が異なるペプチドをMHCクラスI分子に供給することが示唆された。免疫プロテアソームサブユニット遺伝子PSMB8は、免疫プロテアソームのプロテアーゼ活性を有するサブユニットをコードし、MHCクラスI分子上に提示される抗原ペプチドの産生に中心的な役割を果たしている。また、この二系統は軟骨魚類ではパラログとして存在し、肉鰭類と一部の条鰭類では、F系統を欠き、A系統内からF系統様を対立遺伝子として再獲得している。本年度は、PSMB8遺伝子の二型性が維持されてきた生物学的要因を明らかにするための足がかりとして、ゼブラフィッシュの培養細胞を用いてPSMB8サブユニットを含む免疫プロテアソームの誘導系を確立した。免疫プロテアソームに含まれるプロテアーゼ活性を有する3種のサブユニット(PSMB8, PSMB9,PSMB10)はインターフェロンγ(IFN-γ)によって発現が誘導される。まず、ゼブラフィッシュのIFN-γ遺伝子を大腸菌に発現させ精製を行い、組換えIFN-γを作製した。PSMB8遺伝子がF系統またはA系統のホモ個体それぞれから確立された線維芽細胞様の培養細胞株で組換えIFN-γの効果を調べたところ、添加前には殆ど検出されなかったPSMB8がIFN-γ添加によって強く誘導され、二次元電気泳動と質量分析によりPSMB8,9,10を含む免疫プロテアソームだけが形成されていることを確認した。従って、これらの培養細胞を使ってIFN-γの添加前後で切断特異性を比較することにより、PSMB8の二型間の切断特異性の違いを検出できると考えられる。ゼブラフィッシュの培養細胞に組換えIFN-γを添加することにより、MHCクラスI分子による抗原提示系に関与する主要遺伝子群の発現が条鰭類においても強く誘導されることが明らかとなった。また、組換えIFN-γにより培養細胞中の構成型プロテアソームを免疫プロテアソームへと変換する系が確立された。PSMB8遺伝子の二型性が脊椎動物の進化過程で少なくとも2回独立に、条鰭類と肉鰭類のある時期に失われたことが示唆されている。そこでこの時期を明確にするため、まず条鰭類と肉鰭類のそれぞれでA系統からのF系統様の獲得が確認されている種より古くに分岐した動物種を対象とし、その野生個体の採集を行いゲノムDNAの抽出を行った。免疫プロテアソームサブユニットPSMB8はプロテアーゼ活性を有し、MHCクラスI分子上に提示される抗原ペプチドの産生に関与している。本年度は、PSMB8の二型間の機能的な違いを検証するため、前年度に確立したアッセイ系を用い多種の合成ペプチド基質に対する切断特異性の比較を行った。その結果、A型のPSMB8を含む免疫プロテアソームは構成型のプロテアソームに比べてキモトリプシン様活性が亢進している一方、F型のPSMB8を含む免疫プロテアソームは減弱していた。このことから二型間で切断特異性に違いがあり、C末端のアミノ酸残基が異なるペプチド断片をMHCクラスI分子に供給していることが示唆された。PSMB8の他にプロテアーゼ活性を有する免疫プロテアソームサブユニット(PSMB9とPSMB10)が存在する。硬骨魚類にはさらにPSMB9-likeとPSMB10-likeが存在し、アミノ酸配列からプロテアーゼ活性を有することが示唆されている。これら2種のサブユニットそれぞれに対する抗血清を作製し、ウエスタンブロットにより培養細胞から精製した免疫プロテアソームにPSMB9-likeとPSMB10-likeが組み込まれサブユニットとして機能していることが明らかとなり、硬骨魚類のプロテアソームは他の脊椎動物のものに比べ多様化していることが示唆された。軟骨魚類と条鰭類のPSMB8

遺伝子にはアミノ酸配列で約20%もの違いが認められる二系統(A系統とF系統)が存在し、条鰭類では二型性を示す対立遺伝子として約4億年以上にわたり種をまたがって維持されている。研究代表者は二型が維持される要因を明らかにするため、二型間の切断特異性の比較を行った。A系統ではキモトリプシン様活性が亢進している一方、F系統では減弱していることが判明した。この結果からC末端のアミノ酸残基が異なるペプチドをMHCクラスI分子に供給することが示唆された。ゼブラフィッシュの培養細胞から組換えIFN-γにより誘導された免疫プロテアソームを精製し、多種の合成ペプチド基質を用いてPSMB8の二型間の切断特異性を比較する。脊椎動物におけるPSMB8遺伝子の二型性の進化過程を解明するため、採集した各種の野生個体を用いて、ゲノムPCRにより二型の有無の解析を行う。また、一部の種については採集可能な時期が限られており、本年度では採集が出来ていないのでその採集を引き続き行う。免疫進化生物学ゼブラフィッシュの免疫プロテアソームの各種サブユニットに対する抗血清の作製を行う予定だったが、抗原とする組換えタンパク質の作製が本年度中に間に合わなかったため繰越金が発生した。繰越金の殆どは免疫プロテアソームの各種サブユニットに対する抗血清作製に使用する。
有害化合物分解菌の分子育種に関する研究

1.地下水汚染物質であるトリクロロエチレン(TCE)を分解する可溶性メタンモノオキシゲナーゼ(sMMO)遺伝子のクローニングおよび塩基配列の解読・解析を行った。(1)TCE分解菌であるメタン酸化細菌Methylocystis sp. M(M株)よりsMMO遺伝子をクローニングし、その構造遺伝子全領域約6kb全て及びプロモータ領域の塩基配列を明らかにした。また、これを既に明らかにしたsMMOのN末端アミノ酸配列と照合した結果、完全に一致した為、sMMO遺伝子であることが確証された。(2)得られた塩基配列について解析を行ったところ、以下の点が判明した。・sMMO遺伝子群を構成しているmmoX、mmoY、mmoB、mmoZ、mmoCについて検討した結果、活性中心に特異的な構造の存在、コドンのサードレターにはGCが高頻度で認められること、補欠分子団結合部位の存在など、sMMOの活性に関与する重要な特徴を見いだした。sMMO遺伝子をコードしたプラスミドpWM3をE. coliに導入し、TCE分解能および産生タンパクを電気泳動にて測定・検討した結果、分解活性は認められず、pWM3に由来するタンパクの生成も認められなかった。今後は発現化と伴に、sMMOコンポーネントの一つであるヒドロキシラーゼはサブユニット構造を有する高分子量タンパクで活性中心には鉄イオンを必要とするため、E. coliでも正確にアッセンブリされるよう、検討する必要がある。1.地下水汚染物質であるトリクロロエチレン(TCE)を分解するメタンモノオキシゲナーゼ(MMO)遺伝子のクローニングを行った。(1)TCE分解菌であるメタン酸化細菌Methylocystis sp.M(M株)よりMMO遺伝子を単離するために、まずM株の全DNAを調製した。M株はリゾチームで溶菌されなかったが、アンモニア・EDTAによる前処理を加えることにより全DNAを得ることが出来た。次いで、各種制限酵素で完全消化し、電気泳動及びサザントランスファーしたものをターゲットとし、プローブにはMMOのN末端アミノ酸部分配列に基づいて化学合成した5種類のオリゴマーDNAを用いて各種条件下でハイブリダイゼーションを行ったが、特異的なシグナルは検出されなかった。(2)M株のジーンライブラリーを常法に従って作成した。これにより、Methylosinus trichosporium OB 3bのMMO遺伝子断片をプローブにしてハイブリダイゼーションを行った結果、MMO遺伝子全領域を保持するクローンを単離する事が出来た。2.上記クローンより調製されたコスミドベクターpWM3は約20Kbの挿入断片を有す為、さらにサブクローニングを行い、制限酵素地図を作成した。(1)TCE分解菌であるメタン酸化細菌Methylocystis sp.M(M株)より得られたsMMO遺伝子のうち、前年度にシークエンスを行った上流部分約1.3kbの中で不確定な個所についての確認作業を行い、正確な塩基配列を明らかにすることが出来た。(2)得られた塩基配列について解析を行ったところ、sMMO遺伝子群のうち最上流部にあるmmoX遺伝子の上流部にSD配列を認め、また、想定されるアミノ酸配列について他菌株との相同性を検索したところ、Methylosinus trichosporium OB3b、Methylococcus capsulatus Bathとそれぞれ95%、84%と非常に高いホモロジーが見られた。さらに、sMMOの活性中心にある鉄結合部位特有のアミノ酸配列も認められ、他菌株のsMMO活性中心と同様の立体構造が予想された。(3)sMMO遺伝子下流部分をコードしていると予想されるDNA断片についてその検証を行った。mmoY、mmoB、mmoZ、mmoC領域をプライマーとしてPCR反応を行った結果、予想したサイズの反応産物が認められ、sMMO遺伝子を保有していることが確認された。この領域について、シーケンスを行った。

2.上記で得られたsMMO遺伝子を導入したE.coliについてTCE分解能を測定した結果、分解活性は認められず、sMMO遺伝子群を構成する各遺伝子について、それぞれの発現を検討する必要性のあることが示唆された。1.地下水汚染物質であるトリクロロエチレン(TCE)を分解する可溶性メタンモノオキシゲナーゼ(sMMO)遺伝子のクローニングおよび塩基配列の解読・解析を行った。(1)TCE分解菌であるメタン酸化細菌Methylocystis sp.M(M株)より得られたsMMO遺伝子のうち、これまで解読されていなかった部分についてシークエンスを継続した結果、構造遺伝子全領域約6kb全てを明らかにすることが出来た。また、既に明らかにしたsMMOのN末端アミノ酸配列と照合した結果、完全に一致した為、sMMO遺伝子であることが確証された。(2)得られた塩基配列について解析を行ったところ、以下の点が判明した。・sMMO遺伝子群を構成しているmmoX、mmoY、mmoB、mmoZ、mmoCについて検討した結果、活性中心に特異的な構造の存在、コドンのサードレターにはGCが高頻度で認められること、メタル結合部位の存在など、sMMOの活性に関与する重要な特徴を見いだした。2.sMMO遺伝子をコードしたプラスミドpWM3をE.coliに導入し、TCE分解能および産生タンパクを電気泳動にて測定・検討した結果、分解活性は認められず、pWM3に由来するタンパクの生成も認められなかった。今後は発現化と伴に、sMMOコンポーネントの一つであるヒドロキシラーゼはサブユニット構造を有する高分子量タンパクで活性中心には鉄イオンを必要とするため、E.coliでも正確にアッセンブリされるよう、検討する必要がある。
集積型光応答性DNA修飾電極の開発

DNAマイクロアレイは高速な遺伝子発現プロファイリングを可能にする反面、得られるデータは誤差が非常に大きい。これに対し、電気化学応答に基づくDNA検出法は精度、感度に優れるが、集積化が難しいためハイスループットな検出が困難である。申請者はこれらの検出手段が持つ欠点を一気に解決できる方法として、光応答性DNA修飾電極を考案した。申請者がすでに作成に成功している、メチレンブルーを用いた光応答性DNA修飾電極は、電極が容易に作成できるという利点を有しているが、より高精度精度な応答を得るために、DNA検出試薬としてメチレンブルーに代わり、金微粒子をDNAに導入することを試みた。本研究では、金微粒子の表面にキレート性を有する生体タンパクであるグルタチオンを修飾した、グルタチオン修飾金微粒子の作成を試みた。グルタチオン修飾金微粒子に金属イオンを添加することで、その表面電荷を制御し、静電相互作用によりDNAに結合させることができると予想されることから、グルタチオン修飾金微粒子とアルカリ土類金属イオンとの相互作用について検討を行った。グルタチオン修飾金微粒子溶液中のアルカリ土類金属イオン濃度を増大させると、溶液の色が赤色から青色へ急激に変化するしきい値濃度の存在が確認され、微粒子凝集が起こるしきい値濃度は、Sr^<2+><Ba^<2+><Ca^<2+><Mg^<2+>の順であった。凝集した微粒子溶液にEDTAを添加すると微粒子が再分散することから、微粒子表面においてグルタチオンとアルカリ土類金属が錯生成した結果、微粒子が凝集することが示唆された。原子吸光法を用いて、錯生成量と微粒子凝集との相関関係について検討したところ、Mg^<2+>添加時に、微粒子が凝集することなく、金微粒子の表面電荷を制御できる可能性が示唆された。これにより、グルタチオン修飾金微粒子とDNAを、Mg^<2+>を介して容易に結合できることが予想される。
金属超格子膜および金属酸化物,ハロゲン化物の伝導物性と電子構造の研究

当初研究の目的として,膜堆積方向の超格子周期によるブリルアン・ゾ-ン分割効果など多くの未開拓の問題の残る金属人工格子膜の研究,や,高温超伝導の基となっている金属酸化物や,さらにはハロゲン化物の伝導機構,また広い意味で超格子と相関連する黒鉛層間化合物の研究を志した。ここに,当科学研究費補助金の給付期間である平成元年度3年度に達成した研究実績の概要を記す。1.金属超格子膜としてはEuーSr系を研究した。極めて高活性の膜であり,種々の試みの末,BaF_2膜で上面をプロテクトする電子衝撃蒸着法でほぼ安定化させることが出来た.基板をBaF_2単結晶に選び,エピタキシャル膜がえられた。この膜の一つについてはキュ-リ-点-2.1Kのキュ-リ-・ワイス磁性がえられ,さらに約10K以下の低温ではフェロ的スピン秩序が見出された。2.金属酸化物として,CuO_2系超伝導酸化物について酸素濃度制御の大気下加熱・急冷処理法を見出した。またY系,Bi系酸化物超伝導体のマイクロ波領域の電気伝導につき詳しく研究し,直流法と比較した。直流と違い,結晶粒界が抵抗に影響を及ぼす事が少ない。表面抵抗の異常が見出され有効表面積の異常な大きさ等と関係する事等が明かにされた。3.金属ハロゲン化物としてBr_2,ICl,およびGaCl_3をインタ-カレ-トした黒鉛層間化合物(GIC)を合成しそれらの物性を研究した。Br_2/IClーGICsはCCl_4で希釈したBr_2,ICl溶液上にかざした母黒鉛のホ-ル効果等を,反応時inーsituに測定し,結果の解析から,インタ-カレ-ション反応に伴う伝導正孔,電子の濃度の変化を明かにした。GaCl_3ーGICsについては塩素ガスと共封し,室温ですでに第一ステ-ジが合成され,これを排気しつつ数10°Cに熱処理して高ステ-ジがえられた。電気的性質のステ-ジ依存性を調べ,代表者の提唱する理論と比較する研究が残っている。本研究課題の主目的はエピタキシャルな金属超格子膜の育成とその伝導物性の新規性の解明であり、そのために、まず超伝導マグネットを設置するのに本研究設備備品費が使用された。慎重な機種選定の上、アメリカンマグネチックス社の9テスラ超伝導マグネット、コントロ-ラ-、ジャニス社の温度可変クライオスタットを設置した。1989年11月納入いらい順調に稼動している。ただし、まだバルク単結晶試料での測定システム全般のテスト中である。金属超格子膜育成については、本学の設備費により、新規開発のクヌッツェン・セル(最高温度1800°C)の2基及び電子ビ-ム炉2基を含む多元金属薄膜成長装置(日本真空技術社製)が設置された。その本体は1989年8月に納入されたが、クヌッツェン・セルの出力調整や冷却水循環設備の完成に時間がかかり、1990年1月にすべてが稼動するようになった。現在、機器運転に熟達するため、BaF_2単結晶を基板としてビスマスのエピタキシャル単結晶膜を成長させ、そのRHEED(高エネルギ-反射電子回折)によるキャラクタリゼ-ションを研究中である。

近くBi・Sb系とCa・Yb系について金属超格子膜の育成に入る予定で準備作業を行っている。もう一つの対象、金属ハライドとしては、K_2CoCl_4とCoBr_4をとり上げた。ブリッヂマン法で単結晶を育成して、誘電的・弾性的測定を行っている。前者では、かなり良質の単結晶を得ることができており、その存在が予想されていた正常一不整合相転移点が実際に存在することを見出した。後者では、まだ大型単結晶を得るまでには至っていないが、多結晶状態で、2つの異なる結晶形態が存在することを確認し、その一方の相では強誘電的な様相を見出した。また、この2形態間に時間に依存した遷移現象が存在することも見出した。本研究の第1年度は主に金属薄膜生成超高真空装置の立ち上げと,本研究費で交付された主研究設備である超伝導磁石の選定・発注・据付けとテストに努力がはらわれたが,本研究年度(2年度)はその金属薄膜生成装置(MBEと略称)を利用して金属超格子膜を生成する作業を行った。二つの超格子系を差当り考えており,一つはBi・Sb超格子で,もう一つはEu・Sr超格子である。Bi・Sb超格子についてMBEでの試料をつくり電気的性質を測った。(Bi200A^^°・Sb50A^^°)20周期膜については微少ギャップ6.3meVの半導体がえられた。(Bi1000A^^°ーSb250A^^°)4周期膜についてはギャップ値は2.8meVと低下した。よいエピタキシャル膜をうる条件としてBi膜のBaF_2基板上への蒸着を,蒸着速度,基板温度を種々変えて行い,12A^^°/秒,基板170°C付近にエピタキシイの良条件があることをつきとめた。これを基本条件として,Bi・Sb金属超格子膜のエピタキシャル性を良好なものとして,組成による金属・半導体推移などの電気的性質を,低温・強磁場を用いて探究する予定である。第2の目標であるEu・Sr系については成膜の大気雰囲気中での防触について,SiO等のパッレベ-ションを調べた。黒鉛層間化合物はステ-ビングをつくり,究極の超格子と見ることができる。黒鉛にBr_2をインタ-カレ-トする途中状況を電気抵抗とホ-ル効果でその場観察するという,これまでなされなかった方法を案出した。Br_2の侵入にともないステ-ジが低下し,またプリスティン物質の電子伝導性が,アクセプタ-として働くBr_2の増大により正孔伝導性に転換することがその場観察から見出され,始めから最終状態にいたるまでの電子濃度・正孔濃度の時間的変化が数量的に導出された。第3年度は超伝導磁石を活用し,超格子膜,ハロゲン化物等の伝導性と電子構造の研究に向かう予定である。本年度は当研究課題研究の最後年に当るので、研究対称物質の試作や測定準備等を収束し,手をひろげたそれぞれのテ-マについて成果を上げるよう努力した。(1)金属超格子,(2)金属酸化物,(3)金属ハロゲン化物について遂次的に研究実績を要約する。(1)金属超格子としてはEuーSr系を研究した。きわめて高活性の膜であるがBaF_2(又はCaF_2)を上面にプロテクト膜として電子衝撃蒸着することで略安定化させた。エピタキシル性がBaF_2(111)面上の成長でえられた。この膜の1つはキュ-リ-点ー2.1Kのキュ-リ-ワイス則に従う磁性を示し,低温でスピンオ-ダ-(フエロ的)が見出された。(2)金属酸化物として,CuO_2系超伝導酸化物について,酸素濃度制御のための熱処理方法を確立した。すなわちY_1Ba_2Cu_3Oy系の代表的酸化物超伝導物質のTcに重要な因子であるy値が簡便に精度よく制御される焙燒・急冷処理法を見出した。
逆相カラムでできる無機陰イオン分析－分離機構の解明と水環境分析への応用－

通常イオンクロマトグラフィーにより分析されている無機陰イオン分析をより容易に行うため,汎用的な逆相カラムを用いる無機陰イオン類の簡便かつ精度の高い新規な分析法の開発を目的とする。これまでに申請者らは,モリブデン酸ナトリウム添加リン酸移動相を用いた逆相HPLC-UV分析系において,塩化物イオンや硫酸イオンを分離・検出することができることを見出している。本研究課題において,この無機陰イオンの逆相HPLC-UV法における分離及び検出機構を解明し,より選択的かつ高感度な無機陰イオンの逆相HPLC-UV分析法を開発し,主に水環境分析に応用する。
北海道の地震環境に基づく歴史的建造物の戦略的保存再生法に関する研究

本研究では北海道にある歴史的建造物の保存再生を目的として、地域の地震環境を考慮した耐震補強策の立案を行った。具体的には以下の5棟の歴史的建造物1.北海道庁旧本庁舎(明治21年,レンガ造)2.旧三井銀行小樽支店(昭和2年,SRC造)3.日本基督教団函館教会(昭和6年,RC造)4.北海道大学本部建物(昭和10年,RC造)5.北海道大学総合博物館(昭和4年,RC造)を選定し、現行の耐震診断基準に基づく耐震診断および建物の動特性を考慮した地震応答解析によって、建物が現有する耐震性能を把握した。一方、北海道の地震環境を動的解析に反映させるべく、想定札幌直下浅発地震および函館平野西縁断層帯の地震による地震動を、統計的グリーン関数法を用いて新たに予測した。既往の予測波を含めて、(1)石狩低地東縁断層帯の地震による地震動(2)想定札幌直下浅発地震による地震動(3)函館平野西縁断層帯の地震による地震動の3つの地震動を地域波と位置づけ、上記の歴史的建造物の耐震性能評価に用いた。選定した建物は建設当時の最新に技術をもって設計された建物であると考えられるが、いずれも現行の耐震基準が要求する耐震性能を満足するものではなかった。各建物の耐震補強策を立案する際に、これらが歴史的建造物であるという制約上、既存躯体の改変を伴う通常の耐震補強を適用することは困難である。そこで、建物基部に免震装置を設置することで既存躯体には一切の補強を施さない免震レトロフィットについて検討を行った。免震化を施した各建物に対して、先に予測を行った地震動を入力した場合の地震時挙動をシミュレーション解析した結果、いずれも建物も躯体には一切の損傷を起こさせないことが可能であることを確認した。本研究で対象とする歴史的建造物の選定については、建物所有者との交渉、建物の現状、歴史的価値等について多面的に検討を加え、最終的に以下の5棟を選定するに至った。1.北海道庁旧本庁舎(明治21年,レンガ造)2.旧三井銀行小樽支店(昭和2年,SRC造)3.日本基督教団函館教会(昭和6年,RC造)4.北海道大学本部(昭和10年,RC造〕5.北海道大学理学部本館(昭和4年,RC造)以上の5棟のうち、今年度は、旧三井銀行小樽支店、北海道大学本部、北海道大学理学部本館の3棟の耐震調査検討をほぼ終了した。いずれも現行の耐震基準を満たすには至らないものの、昭和初期のRC造、SRC造という当時としては先進的な構造を有しており、極端に悪い耐震性能評価結果ではない。むしろ、歴史的価値を考えた場合、現行の基準以上の耐震性能を付与して地震による建物の損傷を極力防止すべきであると判断し、北海道大学内の2棟(4と5)については、免震レトロフィットによる耐震補強効果の検討を行った。北海道の地震環境については、函館平野西縁断層帯の地震を想定した強震動評価を行った。評価地点は対象建物3がある函館市元町であり、この周辺には歴史的建造物が多数存在する。評価された強震動は短周期成分が非常に卓越したものであり、中低層RC造の固有周期と合致する領域である。したがって、函館平野西縁断層帯の地震が発生した場合、函館市元町地区にある多数の歴史的建造物が被害を受けることが予想される。一方、札幌については、石狩低地東縁断層帯の地震を想定した強震動が地震調査研究推進本部より公表され、対象建物位置での予測強震動を入手した。今後、これに想定札幌直下地震による強振動予測を加えて、札幌、小樽における4棟の耐震検討を行う予定である。前年度に研究対象として選定した以下の5棟の歴史的建造物

1.北海道庁旧本庁舎(明治21年,レンガ造)2.旧三井銀行小樽支店(昭和2年,SRC造)3.日本基督教団函館教会(昭和6年,RC造)4.北海道大学本部(昭和10年,RC造)5.北海道大学理学部本館(昭和4年,RC造)のうち、今年度は1と3の建物について現地調査を実施した。一方、北海道の地震環境に関しては、想定札幌直下浅発地震による地震動を新たに予測した。これにより、(1)石狩低地東縁断層帯の地震による地震動(2)想定札幌直下浅発地震による地震動(3)函館平野西縁断層帯の地震による地震動を地域波と位置づけ、上記の歴史的建造物の耐震性能評価に用いた。北海道庁旧本庁舎はレンガ造という非耐震的な構造であるために、現状ではかなりの損傷が生じる結果となり、制震あるいは免震補強の2通りの耐震補強策を立案した。前者は建物の一部分に施す軽微な補強案であり、後者は建物全体を免震化する補強案である。補強効果は免震補強の方が圧倒的に優れているもののコストは高く、これを実現するには重要文化財である本建物を保存する強い意志とコンセンサスが必要である。25の建物は昭和初期のRC造、SRC造という先進的な構造であり、総じて極端に悪い耐震性能ではなかった。しかし、歴史的建造物としての価値を考えると、現行の耐震基準を満たすのみでは不十分であり免震補強の可能性について検討した。特に、5は現在、総合博物館として使用されており、建物の価値のみならず貴重な展示・収蔵品の保護を考えると免震補強の効果は絶大であった。なお、2と3ついては、個人所有の建物であることに配慮して一般的な補強策も合わせて立案した。結論として、1を除く建物は現行の耐震基準には満たないものの、当時としては先駆的な構造であり、かなりの耐震余裕度を有していることが明らかとなった。
放射線感受性を左右する分子の探索と画像化に関する基礎的検討

放射線生物学的に線量集中を可能にするために、放射線感受性に関与する分子を同定し、それら分子の局在ならびに照射前後の質的、量的変化を画像化するための基礎的研究を行ったところ、tyrosine kinaseならびにその下流に位置する分子やDNA障害部位のセンサーと考えられているH2AXフォーカス形成は放射線感受性を予知しうる候補分子となることが明らかとなった。また、生検組織の免疫組織染色でE-cadherin(CAD)とCADの負の制御因子として働いているDysadherin(DAD)の発現と放射線感受性とに相関があることも明らかとなった放射線生物学的に線量集中を可能にするために、放射線感受性に関与する分子を同定し、それら分子の局在ならびに照射前後の質的、量的変化を画像化するための基礎的研究を行ったところ、tyrosine kinaseならびにその下流に位置する分子やDNA障害部位のセンサーと考えられているH2AXフォーカス形成は放射線感受性を予知しうる候補分子となることが明らかとなった。また、生検組織の免疫組織染色でE-cadherin(CAD)とCADの負の制御因子として働いているDysadherin(DAD)の発現と放射線感受性とに相関があることも明らかとなった放射線感受性を左右する分子の探索を行い、画像化の候補分子としての可能性を検討した。Dysadherin(DAD)はE-cadherin(CAD)の制御因子として働いており、頭頸部扁平上皮癌ではその発現が転移や治療効果に影響を及ぼしていることから、頭頸部癌でのCAD、DADの発現様式と放射線治療成績との相関を明らかとし、CAD、DADが予後を予測する分子イメージングの候補分子になり得るか検討した。(1)DADの発現とCADの発現には相関は認められなかった。(2)放射線治療の局所効果はDADの発現が強い症例で不良であった。(p=0.02)(3)後発リンパ節転移、遠隔転移はDADの発現が強く、CADの発現が弱い症例で頻度が高い傾向が認められた。(p=0.03)2.温熱ならびに放射線治療効果の指標としてのH2AXりん酸化の画像化H2AXはDNA障害によってりん酸化されDNAの二重鎖切断部にフォーカスを形成することからDNA障害部位のセンサーとして研究が進んでいる。そこで、H2AXフォーカス形成を画像化することで、温熱や放射線感受性が予知できるかどうかA549細胞を用いてin vitroの系で検索し以下の結果を得た。(1)放射線感受性とH2AXのフォーカスの数ならびにフォーカスの消失時間には明らかな相関が認められた。(2)温熱でもH2AXのフォーカスは出現するが、放射線に比してフォーカスの数は少なく、出現までの時間が遷延していた。(3)温熱は放射線照射によって誘導されるH2AXのフォーカス形成を抑制し、DNA損傷からの回復過程を修飾しているものと考えられた。以上から、DADならびにH2AXは放射線感受性を表わす画像化の候補分子となりうる可能性が明らかとなった。放射線感受性を左右する分子の探索を行い、画像化の候補分子としでの可能性を検討した。DADはCADの制御因子として働いており、頭頸部扁平上皮癌ではその発現が転移や治療効果に影響を及ぼしていることから、頭頸部癌48例でのCAD、DADの発現様式について検討した。CADとDADの発現gradeはCAD;grade 0(10%以下):24例、grade 1(10-50%):17例、grade 2(50%以上):7例、DAD;grade 0:2例、grade 1:22例、grade 2:24例であった。局所効果との相関ではDAD発現の高い症例で不良であった。再発形式の解析ではDADの発現強度やCADの発現強度とは関係が乏しく、両者の発現の差が重要であった。以上から、DADとCADの発現強度の比較が放射線感受線を評価する上で重要で、どちらか単独では放射線後の局所再発の候補分子とはなり得なかった。EGFRの下流に位置するp42/p44 ERKが放射線照射によって活性化された際の局在の変化について検討したところ、照射前には細胞前には細胞質内に局在しているp42/p44 ERKは2 Gyの照射によって30分後にはリン酸化され核内に移行したが、阻害剤であるPD98059によって核内への移行が抑御された。HsP90シャペロンコンプレックス阻害剤であるRadicicolは、照射によってリン酸化され核内に移行するp42/p44 ERKとAktの核内移行を阻害した。また、PDK1はHsp90と直接結合することで、Radicicolとの結合が阻止され不活性化を免れていることが、免疫沈降法と共焦点顕微鏡を用いた検索で明らかとなった。このようにtyrosine kinaseも候補分子となることが明らかとなった。
脳機能画像による共感性破綻の病態解明

本研究課題では、共感性を引き起こす刺激入力と、脳内の神経連絡、統合機序および共感の中枢を特定し、自閉スペクトラム症(ASD)者でどの様にそれが変化しているか、障害の原因はどの部位に存在するか等の病態解明も併せて検討を進めた。研究は大きく分けて(A)MRI研究、(B) PET研究の2つがあり両者を並行して進めることを予定していたが、(B)は薬剤開発の基礎検討のみに留まり、ヒト共感性の解明については主に機能的MRI (fMRI)による神経伝達機能の描出や神経ネットワークの計測等MRIによる脳機能画像の解析で共感性破綻の神経基盤解明を進めた。前年度には、ASD群における共感性に関わる脳機能について、安静時の脳活動を解析するresting-state network (RSN) fMRIの手法を用いて定型発達(TD)者との差異を評価し、脳内変化を客観的に描出する方法の確立を目指し一定の成果を上げたが、今年度はその結果を論文として発表した。また、申請者らが提唱する「ASD者はASD者の行動パターンに共感しやすく、TD者同士の共感と同様の反応を示す」であろうとする「類似性仮説」についてのfMRI脳賦活課題では、ASD群同士の行動認識においても、TD者同士が共感する際に活性化する脳領域で同様に賦活が認められることが明らかとなった。また、この課題をさらに発展させ、得られた共感に基づき実際の行動に移せるか、援助行動の可能性について検討を行った。既に行動実験を完了し、共感性については既報と同様の結果であったものの、援助行動についてはASD群がTD群に劣る結果となった。こうした知見を学会発表、論文発表するとともに、今後の発展的検討のため、本課題に基づくfMRI賦活課題を作成した。27年度が最終年度であるため、記入しない。自閉症は、その存在が初めて報告された1940年代当時は稀な疾患と考えられていたが、現在では人口の1.02.5%と比較的高い発症率である。自閉症スペクトラム症(ASD)は他者の感情を理解する能力や協調性に障害があり、共感性に欠ける一方で無機質なものには異常な関心を示す、こころの発達障害である。しかし、ASD者は他者に対して共感を示さないのではなく、自分と類似していない定型発達(TD)者に対してのみ共感を示しにくいという可能性も示唆されている。近年様々な研究により、徐々に病態解析が行われ始め、脳の発達障害に原因を見いだそうとする多くの報告があるものの、依然十分な解明が進んでいない。そこで本研究では、ASD者を主な対象とし、共感性の神経分子基盤がTD者とは異なるという仮説のもと、共感に伴う脳機能変化を画像で可視化し、神経伝達や脳内ネットワークの詳細を検討し、病態を解明することで共感性の脳局在を探る。本研究課題では、共感性を引き起こす刺激入力と、脳内の神経連絡、統合機序および共感の中枢を特定し、ASD者でどの様にそれが変化しているか、障害の原因はどの部位に存在するかなどの病態解明もあわせて検討を進める。機能的MRI (fMRI)による神経ネットワークの描出や、ポジトロンCT (PET)による神経伝達機能の計測等マルチモーダルな統合的脳機能画像の導入で共感性破綻の神経分子基盤を解明する。研究は大きく分けて(A)MRI研究、(B) PET研究の2つがあり両者を並行して進める。今年度は主に、社会性や共感性に障害があるとされる自閉症スペクトラム症(ASD)患者群における共感性に関わる脳機能について、機能的MRI(fMRI)の手法を用いて定型発達(TD)者との差異を評価することで、脳内の変化を客観的に描出する方法の確立を目指した。

既に行動実感で報告した課題をfMRIの脳賦活課題に応用し、「ASD者はASD者の行動パターンに共感しやすく、TD者同士の共感と同様の反応を示す」際の脳内の血流変化を観察したところ、TD者同士が共感する際に活性化する脳領域で、ASD群同士の行動認識でも賦活が認められることが明らかとなった。これに対し、TD者のASD的行動に対する反応と、ASD者のTD者に対する反応も、同じ領域で負の賦活となっていることが明らかとなった。また、安静時の脳活動を解析するresting-state network (RSN)をASD群とTD群で比較したところ、社会性や共感性に関わる脳機能がASD群で低下傾向にあることが明らかとなった。こうした知見を学会発表、論文発表することができたことにより、今年度は研究が概ね順調に進展していると判断した。またPET研究において、ノルエピネフリントランスポータ(NET)描出用分子プローブの開発も、基礎検討が予定通り進められている。27年度が最終年度であるため、記入しない。これまでの検討で得られた結果を基に、引き続きMRI研究、PET研究を並行して進めていく予定である。特にMRI研究では、RSN解析を更に発展させた解析法により、ASD者独自の脳機能パターンが解明されつつあり、共感性の障害との関わりについても研究を進める予定である。PET研究では、H27年度中にNET分子プローブの有効性を動物実験により確認し、ヒト臨床研究への応用を視野に入れながら基礎データを固めていく予定である。
渦鞭毛藻ウイルス感染過程の徹底精査：吸着-侵入-複製-形態形成から放出過程まで

本研究では,HcDNAVの感染過程を,位相差,蛍光,共焦点レーザー顕微鏡,FE-SEM,TEMなどを用いた高解像度形態観察によるイメージング,および1細胞トランスクリプトームによる遺伝子発現解析技術を活用することで,性状を明らかにすることを目指す。1宿主細胞表面への吸着,2ウイルスゲノムの宿主細胞内への侵入,3宿主細胞内でのウイルスゲノムの複製,4宿主細胞内でのウイルスの形態形成,5宿主細胞の崩壊誘導とウイルス粒子の放出の各感染ステージに注目し,上記の解析を実施する。これにより,渦鞭毛藻ウイルスの感染過程を過去にない解像度で理解することが可能となる。