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フィズス因子としての本来の機能を覆い隠してしまった のであろう．乳中で10 〜20 g/ にもなるHMOを合成す るために母親はかなりのエネルギー（糖ヌクレオチド）
を消費するため，その労力に見合うだけの機能があって しかるべきで，一つは病原性微生物の排除であり，もう 一つがビフィズス菌の選択的増殖であると考えられる．
ヒトは進化の過程で，その授乳期にある種のビフィズス 菌を積極的に乳児の腸管内に生息（感染）させようと し，その基盤となったのが1型HMOなのだと筆者らは 考えている．
1） K. M. Maslowski : , 461, 1282 （2009）.
2） B. S. Samuel : , 105,
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（2009）.
（片山高嶺，石川県立大学生物資源工学研究所）
細胞内 G タンパク質シグナルの仕分けが生体リズムのタイミングを決める
目覚まし遺伝子 Rgs16 の発見
私たちが毎朝，朝寝坊することなく決まった時間に起 きることができるのは，脳の中の視交叉上核（英名Su- prachiasmatic nucleus, 略してSCN）と呼ばれる神経核 において約1万のニューロン群がきわめて安定で強力な 24時間周期のリズムを毎日生み出しているからである．
驚くべきことに，SCNは脳内から取り出して生体外で 長期に培養しても正確な時を1年以上にわたって刻み続 けることができる．
では，なぜSCNはこれほど強力で安定なリズムを打 ち続けることができるのだろうか？ 実は，リズムを生 み出す能力だけならSCN以外の全身のほとんどの末梢 組織にも備わっている．ところが，末梢組織では1個1 個の細胞のリズムは同期せず時間とともに乖離してゆく ため，全体としてのリズムは数サイクルのうちに減衰し てしまう（個々のリズムが無秩序でバラバラでは全体と して有効なリズムは生まれない）．これに対し，SCNの ニューロン群は強固なニューロンネットワークを形成 し，整然とした時間順序で，強固に同期することによっ て，組織としてより大きく安定なサーカディアンリズム を生み出すことができる．このシンクロナイズドオシ レーションこそがSCNのSCNたる所以である．筆者ら がこの中枢時計の特殊な能力を発見し2003年に報告し
て以来（1），この特性を生み出す分子機構を明らかにする ことが生体リズムの本質に関わる重要な研究課題となっ ている（2）．
注目すべきことに，SCNの細胞はどれも一様という わけではなく，個々の細胞ごとに位相の早い遅いがあ り，その順番は生まれつき細胞ごとに決まっている．図 1-Aに示すように，時計遺伝子 （時計の振り子の役 目を担う最も重要な時計遺伝子）の発現リズムを追跡す ると，いつも決まってSCNの「上側から下側へ」背内 側部の細胞から始まり腹側部へと向かって波のように広 がってゆく様子が認められ，SCNの細胞群がこのよう な独特の時空間パターンに則って同期していることがわ かる．しかし，なぜいつも背内側部の細胞が早いのか，
細胞間の同期や順位づけの機能はSCNにとって最も重 要な特質であるにもかかわらず，その分子機序や生理的 意義についてはこれまでまったく不明であった．
今回筆者らが着目したのは，SCNの背内側部の「先 頭集団」の細胞群において早朝 の発現とともに同 時に出現するRGS16 （Regulator of G-protein Signaling 16） と呼ばれるGタンパク質シグナル制御因子である（3）
（図1-B）．SCNの謎の細胞間コミュニケーションの分子 機序に迫るべく，SCNに特異的に強く発現するGタン
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パク質関連因子を網羅的に探索する過程で筆者らが見い だした分子である．非常に興味深いことに，RGS16欠 損マウスを作製しSCNを調べたところ，ふだんならリ ズムの起点を形成するはずの背内側部の先頭集団細胞で 位相が遅れ（図1-A），その結果，マウスの個体の活動 のリズムも遅延することがわかった．つまり，寝坊マウ スが誕生したのである．
RGS16は生化学的には3量体Gタンパク質のG
α
iに対 して抑制的に働くGAP（GTP加水分解活性化タンパク 質）として知られる分子である．筆者らは，生体内の SCNでも実際にRGS16が細胞内のGα
iにアタックし，その活性を抑えることでcAMPシグナルを促進するこ とを明らかにした．またさらに，ノックアウトマウスの 背内側部においては，本来あるべきはずの早朝のcAMP シグナルの誘導が完全に消失してしまっていることも見 いだした．すなわち，正常マウスでは背内側部に早朝 RGS16が現われると，それに続いてcAMPシグナルが 流れはじめるため，そのcAMPシグナルの下流に位置
する の発現がどこよりも早く惹起されるのである
（図1-C左）．一方，正常マウスでも早朝以外の時間帯に はRGS16の発現が非常に低下するので，その際には抑 制を逃れたG
α
iが細胞内のcAMPシグナルを堰き止める（図1-C右）．つまり，RGS16は朝のみ現われてG
α
iを抑 制することによってcAMPシグナルを解除し，その他 の時間帯では遮断をするという，いわば細胞間連絡に関 わるシグナルの「仕分け」を行なっており，その機構に よって背内側部に特有の早いリズムを生み出しているの である（3）．RGS16-G
α
i-cAMPパスウェイの重要性を示す一連の結 果は，過去のSCNスライス培養系における百日咳毒素 を用いたGα
i/o阻害実験（4）やcAMP合成酵素（アデニル 酸シクラーゼ）を標的とした薬理実験（5）の結果ともよく 合致する．特に，アデニル酸シクラーゼの阻害薬である THFA （9-（tetrahydro-2-furyl）-adenine） をマウス視床 下部SCN近傍の第三脳室に連続投与すると，その個体 の活動リズムはRGS16を欠損したときと同じように遅図1■RGS16を介した早朝のcAMPシグナルが背側先行の の発現を生む
（A） 正常 （WT） およびRGS16欠損 （KO） マウスにおける トランスジェニックSCNスライス培養の1時間ごとの発光像．正常では 特にSCNの背内側部の細胞群が時刻1, 2, 3において他の部位に比べて大きく先行することに注意．（B） 早朝でのSCNの背内側部における RGS16陽性細胞の出現 （Dig- hybridization）．V : 第三脳室，OC : 視交叉．（C） 背内側細胞におけるRGS16を介した細胞内シグナル 伝達のモデル．C : CLOCK, B : BMAL1, D : DBP, CRE : cAMP応答配列，AC : アデニル酸シクラーゼ，PKA : プロテインキナーゼA，
ERK : 細胞外シグナル制御キナーゼ，CREB : CRE結合タンパク質，P : リン酸基
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くなり（3, 5），そのときにはやはり背内側部の先頭集団細
胞で見られるはずの早朝のcAMP誘導性の遺伝子発現 が消失した（3）．これらの薬理学的所見は，今回見いだし たRGS16パスウェイの生理的重要性を裏付けるばかり でなく，将来的にこのパスウェイを標的とした創薬が慢 性的な寝坊などの睡眠覚醒障害の治療に役立つ可能性が あることを示唆している．
上述の結果は，これまで長年謎に包まれていた「SCN ニューロンネットワーク」の分子機序に迫ろうとするも のである．筆者らは，RGS16という新しい分子を見い だすことによって，SCNの細胞「内」の時のシグナル の仕分けが，細胞「間」の同期パターンを決め，ひいて
はそれによって個体レベルの活動リズムの周期までが決 められていることを示した．ここで得られた所見は，
「如何にして脳の神経ネットワークが個体の行動パター ンを規定するのか？」という脳の仕組みの謎へ迫ろうと するシステム神経科学的な見地からみても非常に興味深 いと考えている．
1） S. Yamaguchi : , 302, 1408 （2003）.
2） D. K. Welsh : , 72, 551 （2010）.
3） M. Doi : , 2, 327 （2011）.
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（2006）.
5） J. S. OʼNeill : , 320, 949 （2008）.
（土居雅夫，岡村 均，京都大学大学院薬学研究科）
接ぎ木栽培によるナス果実のカドミウム低減メカニズムを探る
シンクロトロン放射光源マイクロビーム蛍光X線分析の応用
農林水産省による全国調査の結果，国産ナスの約7％
がカドミウム （Cd） 含有量において0.05 mg/kgという 国際基準値を超過している実態が明らかとなり，ナスの Cd吸収を抑制する技術の開発が必要となった．竹田 ら（1）は，Cd吸収能の低い台木品種を用いることで，ナ ス果実のCd濃度を大幅に低減できることを見いだし た．ナスでは，耐病性を向上させるために，近縁種に接 木をする栽培が一般的に行なわれている．このため，接 木栽培によるナス果実Cd低減技術は，コスト，普及性 の面からも実用性の高い対策技術である．
接木栽培によるCd低減技術は，ナス台木品種が地上 部にCdを輸送する能力が低いことを利用している．ナ ス果実のCd濃度を自根栽培の約4分の1に低減できる 台木品種であるスズメノナスビは，ナスに比べ導管液中 のCd濃度が低い（2）．したがって，根の表皮から導管ま での経路上にCdを蓄積し地上部への移行を抑制する領 域がある可能性が高い．根のような小さな領域で，どこ にCdが蓄積しているかを調べるためには，
μ
m単位の 空間分解能で，相対的な元素濃度分布を明らかにできる 蛍光X線分析による元素マッピングが有効である．あるエネルギー以上の光を試料に照射すると，蛍光X 線が放出される．蛍光X線は元素固有のエネルギーを もつため，エネルギーから元素の種類が，強度から濃度 に関する情報が得られる．細く絞った電子線やX線を 励起のための光源として試料上を走査し，1点1点蛍光
X線を検出することで，試料上の相対的な濃度の高低を 示す等高線図である元素マップが得られる．電子線を励 起 源 と す る 電 子 線 プ ロ ー ブ マ イ ク ロ ア ナ ラ イ ザ ー
（EPMA） は，カルシウムなどの必須元素や，重金属高 集積植物に蓄積した高濃度の重金属の二次元的な濃度分 布を可視化できる有効な手法として利用されてきた．し かし，作物のように高集積性をもたない植物体中の有害 元素濃度は低く，EPMAでは検出できない．励起源を 電子線からシンクロトロン放射光源X線に変えること で，特に重金属元素の検出感度を飛躍的に向上させるこ とができる．
シンクロトロン放射光とは，光速まで加速した電子を 磁場で急速に曲げたときに接線方向に放出される光であ る．赤外線からX線まで広い波長範囲の光を含み，きわ めて明るく，光源から離れても広がって弱まらずにその 明るさを保つという特徴をもつ．蛍光X線を効率よく 放出させるには，元素ごとに最適なエネルギーがある．
シンクロトロン放射光を使うと，分析したい元素に最も 適したエネルギーの励起X線を選ぶことができる．さ らに，励起X線を細く絞っても，試料上のX線強度密 度を高く保つことができることから，微小な領域でも高 感度分析が可能となる．生体内の多量元素の影響を受け ずにCdを高感度に分析するためには，高エネルギー X 線で励起する必要がある．
