ビセイブツ ウンドウ チョウブンシ マシナリー ノ サドウ キコウ ノ カイメイ

自然界には多種多様な動きが存在する。我々ヒトを含めた真核生物における筋収縮、染色体分配やバクテリアの運動などである。これらの動きは、化学エネルギーを力学的な仕事に変換するナノサイズの”分子機械”により達成される。分子機械による運動を大別するならば、3種類にわけられるだろう。1つは、真核生物の細胞骨格であるアクチンや微小管上をミオシン、キネシン、ダイニンといった分子モーターが直線的に進む運動である。これらの運動は、アデノシン3リン酸 (ATP)の加水分解により生ずる自由エネルギーを利用している。2つ目は、F1-ATPaseといったATPの加水分解のエネルギーを利用して回転運動を示す回転モーターである。この回転モーターは、生体内では膜内在性のFo部分とコンプレックスを形成している。Fo部分においてイオン勾配のエネルギーを利用した回転により”ADPとPiからATPを合成する酵素”としての役割を担っており、様々な生き物で保存されている。3つ目は、遊泳運動を示す多くのバクテリアが有するべん毛モーターである。べん毛は、“細胞内に存在するモーター”と“細胞外に突出したフィラメント”の2つから構成される。特にモーター部分は30個以上のタンパク質の集合体であり、まるで人間が作り出したような精巧な機械として注目されている。この機械は、プロトンやナトリウムなどのイオン勾配を利用しながら回転運動を示す。F1-ATPaseと同じ回転モーターであるがエネルギー源が異なる。これら分子機械の作動機構は、構造・遺伝子操作・機能解析といった多角的なアプローチによりこの20年の間に飛躍的に理解がなされた。中でも、1分子計測技術を代表とする光学顕微鏡観察は、分子レベルでの振る舞いを捉えるうえで重要な役割を担った。例えば、蛍光色素を介したイメージンング手法が挙げられる。1984年に大沢グループの柳田等は蛍光色素ローダミンでアクチンフィラメントを標識することで、アクチン単体によるダイナミクスの蛍光観察に成功した。この技術は後のin vitro motility assayにつながっている。野地・安田等により報告されたF1-ATPaseの回転もこの技術が基本となっており、現在に至るまで世界をリードし続けている。また、光学顕微鏡の空間分解能は光の回折限界から200 nmとされている。しかし、蛍光色素が発する蛍光を点像分布関数で近似することで、サブナノメートル精度で輝点の中心位置を決定することができる。加えて、量子ドットといった半導体素子を用いることで、負荷のない条件下でミリ秒単位の動きを捉えることも可能である。1分子計測技術は、分子モーターが示すナノメートル、ミリ秒単位の細かく速い動きを捉えることが可能である。本研究では1分子計測技術で発達してきた蛍光イメージングの手法を駆使することで、上述の3つの運動とは全く異なる動きの解明を行った。本論文は”1章 ~ 3章の3つの研究成果”, まとめ, 参考文献, 研究業績, 謝辞, Appendixより構成されている。以下に研究成果の概要を記す。1章では、Mycoplasma mobileというバクテリアが示す滑走運動のステップ状変位について述べる。Mycoplasma mobileは、2-4.5 μm/secという滑走運動の中でも最速の運動性を示すバクテリアの1つである。このバクテリアは、滑走運動に必要な3つのタンパク質複合体から構成される運動装置複合体を有する。この装置は1細胞あたり約400ユニット存在しており、ATP加水分解のエネルギーを利用して駆動している。これまでの研究から運動に必要な役者は出そろってきたが、いかにそれらの役者が機能しているかという作動機構は不明であった。本研究では菌体をCy3で蛍光染色することで、2ミリ秒の時間分解能の下サブナノメートルの動きの追跡が可能となった。加えて、2つの工夫を行った。(1) 滑走装置の結合因子であるシアル酸という糖たんぱく質を溶液中に添加した。 (2) 菌体を界面活性剤処理して細胞膜を透過性にした。　これらの工夫により、滑走に寄与するあしを減らした上でATP濃度依存的に滑走運動をコントロールすることができた。この実験系を用いて運動を観察した結果、70 ナノメートルのステップ状変位を検出した。ステップ運動の停止時間はATP濃度に依存しており、ATPとカップルした動きであることも明らかにした。2章では、Mycoplasma mobileの回転運動について述べる。1章との違いは、滑走運動ではなく回転運動を取り扱っている点である。この回転運動は、高い濃度の界面活性剤で菌体を処理することで検出することができた。この回転運動はATP濃度に依存しており、ミカエリスメンテン近似の結果からVmax=2.2 Hz, Km= 31 μMと見積もられた。回転運動の作動機構を解明するために、変異株やシアリルラクトースを用いた実験を行った。その結果、回転運動は滑走装置の直線的な動きによることが示唆された。高時間分解能の観察も行ったところ、34度という周期性のあるステップ状回転を検出した。本章では、ステップ解析により得られたキネティクスやエネルギー効率などを議論したい。3章では、Halobacterium salinarumの運動について述べる。この菌体は、高度好塩菌というアーキアの一種である。Halobacterium salinarumは極に長さ5ミクロンの繊維を6本程度持っており、このフィラメントを回転させることで水中を3 μm/secの速さで遊泳する。この繊維はアーキアべん毛と呼ばれている。本章では大きく分けて2つの実験を行った。1つはビオチン・アビジン系の新しい蛍光ラベルの方法で構築することで、べん毛を可視化した状態で遊泳運動の観察を行った。また、全反射顕微鏡とCross-kymographyという新規の解析方法を組み合わせることで、右巻きらせんのべん毛が約23 Hzで回転するということを明らかにした。2つめは、テザードセル法と呼ばれるべん毛をガラスに結合することで、菌体本体の回転を観察した。観察に中央遮光暗視野法を用いることで、1秒間に2000枚の高速度撮影を可能とした。この方法で菌体を観察したところ、36と60度の周期性のあるステップ状回転を観察した。このステップ運動の大きさは、アーキアべん毛モーターのATPaseの周期構造と一致している。すなわち、アーキアの回転運動はATP反応を伴うATPase部位で起こっていることが示唆される。まとめでは本研究で得られた結果の羅列並びに今後の課題・展望について述べたい。Appendixでは解析の詳細に並びに本研究に関わるコントロール実験の結果を簡単に述べている。学習院大学Gakushuin Universit

A case of pulmonary arterial hypertension complicated by anti-neutrophil cytoplasmic antibody-associated vasculitis and systemic sclerosis

Pulmonary arterial hypertension (PAH) is a rare complication of ANCA-associated vasculitis (AAV). We report a 37-year-old man with PAH complicated by both AAV and SSc who presented with dyspnea, cardiac enlargement, positive myeloperoxidase (MPO)-ANCA, anti-centromere antibodies, proteinuria, and urinary casts. Elevated pulmonary arterial pressure (58/22/34 mmHg) and low PAWP (2 mmHg) were confirmed by right heart catheterization. Treatment with glucocorticoids (GC) decreased urinary protein and serum MPO-ANCA; however, PAH did not respond to GC. Therefore, a combination of beraprost, bosentan, and tadalafil was needed. The differences in responses to GC suggest that the pathophysiology of nephropathy is different from that of PAH. We considered that nephropathy was associated with AAV but that PAH was associated with SSc in the present case. We discuss the pathophysiology and treatment response of PAH complicated by AAV, referring to nine past cases

Non-destructive separation of metal ions from wastewater containing excess aminopolycarboxylate chelant in solution with an ion-selective immobilized macrocyclic material

金沢大学理工研究域物質化学系Although the excellent metal-binding capacities of aminopolycarboxylate chelants (APCs) facilitate their extensive use, pre- and post-toxicity of APCs and their high persistence in aquatic environments evoke concerns. Several treatment techniques with a principal focus on the degradation of APCs at the pre-release step have been proposed. Here, we report a technique for the separation of metal ions from waste solution containing excess APCs using a solid phase extraction system with an ion-selective immobilized macrocyclic material, commonly known as a molecular recognition technology (MRT) gel. Synthetic metal solutions with 100-fold chelant content housed in H2O matrices were used as samples. The MRT gel showed a higher recovery rate compared with other SPE materials at 20 °C using a flow rate of 0.2 mL min-1. The effects of solution pH, metal-chelant stability constants and ionic radii were assessed for 32 metals. Compared to the conventional treatment options for such waste solutions, our proposed technique has the advantage of non-destructive separation of both metal ions and chelants. © 2010 Elsevier Ltd. All rights reserved

Separation of dissolved iron from the aqueous system with excess ligand

金沢大学理工研究域物質化学系A new technique for the separation and pre-concentration of dissolved Fe(III) from the ligand-rich aqueous system is proposed. A solid phase extraction (SPE) system with an immobilized macrocyclic material, commonly known as molecular recognition technology (MRT) gel and available commercially, was used. Synthetic Fe(III) solution in aqueous matrices spiked with a 100-fold concentration of EDTA was used. Dissolved iron that was \u27captured\u27 by the MRT gel was eluted using hydrochloric acid and subsequently determined by graphite furnace atomic absorption spectrometry. The effect of different variables, such as pH, reagent concentration, flow rate and interfering ions, on the recovery of analyte was investigated. Quantitative maximum separation (~100%) of the dissolved Fe(III) from synthetic aqueous solutions at a natural pH range was observed at a flow rate of 0.2mLmin-1. The extraction efficiency of the MRT gel is largely unaltered by the coexisting ions commonly found in natural water. When compared with different SPE materials, the separation performance of MRT gel is also much higher. © 2010 Elsevier Ltd

Prescription trend and lactic acidosis in patients prescribed metformin before and after the revision of package insert for allowing metformin administration to patients with moderately decreased kidney function based on real-world data from MID-NET® in Japan

IntroductionThis study was conducted to understand the impact of package insert (PI) revision in Japan on 18 June 2019 to allow metformin use for patients with moderately decreased kidney function (30 ≤ estimated glomerular filtration rate (eGFR) < 60 mL/min/1.73 m2).MethodsA new user cohort design was employed to examine the prescription trend and the occurrence of lactic acidosis in patients prescribed metformin before and after PI revision using the Medical Information Database Network (MID-NET®).ResultsFrom 12 May 2016 to 31 March 2020, 5,874 patients (before, n = 4,702; after, n = 1,172) were identified as new metformin users, including 1,145 patients (before, n = 914; after, n = 231) with moderately decreased kidney function. Although no marked changes in metformin prescription were observed before and after PI revision, the daily metformin dose at the first prescription decreased after PI revision. For both before and after PI revision, less than 10 cases of lactic acidosis occurred in all patients prescribed metformin, and no lactic acidosis was observed in patients with moderately decreased kidney function.ConclusionThe results of this study are useful for understanding the safety of metformin use in patients with decreased kidney function and suggest no worse impacts of PI revision in Japan, indicating no further safety concerns on metformin use in patients with moderately decreased kidney function under the situation with careful use and safety monitoring of metformin

Initial experience with contrast-enhanced ultrasonography in follow up assessment of small breast cancer treated by cryoablation

BackgroundCryoablation (CA) is a nonsurgical focal therapy for small tumours. To detect residual or relapsed tumour after CA of renal cancer, contrast-enhanced imaging is generally used to identify tumour blood flow, but no definitive criteria are established for such follow-up after CA of breast cancer.AimsThe aim of this study was to compare the usefulness of contrast-enhanced ultrasonography (CEUS) and magnetic resonance (MR) imaging for assessing residual tumours and local relapse following CA of small breast cancers.Methods We enrolled 4 patients treated by CA at our institution between January 2015 and December 2016 for luminal A breast cancer with maximum tumour size of 1.5cm and neither distant metastasis nor metastatic findings in sentinel lymph node biopsy, who underwent CEUS and MR imaging before CA. In addition to our standard postoperative follow-up for breast cancer, these patients underwent CEUS every 3 months and MR imaging every 6 months after CA.Results Six months after CA, no patient showed enhancement at the lesion site on MR imaging, but there were two with continued enhancement on CEUS. They underwent vacuum-assisted breast biopsy under US guidance followed by histopathological examination of tissue that identified no malignancy.ConclusionOur findings of focal enhancement within ablated breast tissue in CEUS after CA is likely attributable to the much higher sensitivity of CEUS to that of other modalities to even slight vascularization. Further investigation in more patients is needed to clarify the utility of CEUS to detect residual or relapsed tumour after CA of small breast cancer

Research Activities in the Department of Nursing

Research activity at the Department of Nursing is overviewed from the point of research topics, the theme of the projects admitted for grant from the Ministry of Education and Science of Japan, and expected research topics, trying to clarify the needs and challenges of the Department from multilateral aspects in future research activities. The Department of Nursing, Aino University is currently divided into the five areas and further into 12 fields. On the other hand, according to the Scientific Research Grant Program (2015 fiscal year), the research topics in nursing science is subdivided into the five areas; a) basic nursing, b) clinical nursing, c) lifelong developmental nursing, d) elderly nursing, and e) community health nursing

Extended investigations of isotope effects on ECRH plasma in LHD

Isotope effects of ECRH plasma in LHD were investigated in detail. A clear difference of transport and turbulence characteristics in H and D plasmas was found in the core region, with normalized radius ρ < 0.8 in high collisionality regime. On the other hand, differences of transport and turbulence were relatively small in low collisionality regime. Power balance analysis and neoclassical calculation showed a reduction of the anomalous contribution to electron and ion transport in D plasma compared with H plasma in the high collisionality regime. In core region, density modulation experiments also showed more reduced particle diffusion in D plasma than in H plasma, in the high collisionality regime. Ion scale turbulence was clearly reduced at ρ < 0.8 in high collisionality regime in D plasma compared with H plasma. The gyrokinetic linear analyses showed that the dominant instability ρ = 0.5 and 0.8 were ion temperature gradient mode (ITG). The linear growth rate of ITG was reduced in D plasma than in H plasma in high collisionality regime. This is due to the lower normalized ITG and density gradient. More hollowed density profile in D plasma is likely to be the key control parameter. Present analyses suggest that anomalous process play a role to make hollower density profiles in D plasma rather than neoclassical process. Electron scale turbulence were also investigated from the measurements and linear gyrokinetic simulations