hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
プラスチック地雷可視化システムのための低相互結合アレイアンテナの実現への挑戦

以前にわれわれが提案したWalled LTSAはその開口面での壁面が、導波管を単純に切断したものと同等であった。そこに、次の2つの新構造を導入した。(a)開口端の方形終端形状を自由な曲線とし、特に漸近的な開口として等価的な開口面積の増大を図る。(b)金属壁に溝(トレンチ)をつけ曲線開口と滑らかにつなぐ。これらの構造によって、8-12GHzの広い帯域にわたって5dB程度以上の直接結合の低減を実現した。またアンテナのスケーリングによって、同様の構造がさまざまな周波数帯における直接結合低減に役立つことも示した。周波数ステップ型地中レーダシステムは、プラスチック対人地雷の人道的除去のためにその実用化が強く望まれている。土塊等によるクラッタ(散乱雑音)が大きい地中レーダでは、地雷を他の金属片や石から区別するために、広いダイナミックレンジが不可欠である。周波数ステップ型レーダにアレイアンテナを利用すると、高速なデータ取得と広いダイナミックレンジを、高い水準で両立できる。本研究の目的は、超広ダイナミックレンジ実現のため、相互直接結合の極めて少ない高密度・広帯域アレイアンテナを開発することである。従来、アレイアンテナは相互結合の影響が小さくなる程度に、要素アンテナ間に適切な間隔を挟んで構成することが常識であった。しかし地雷用レーダでは、高密度のアレイ化が不可欠である。本研究は、高密度アンテナアレイを実現しようとする挑戦的萌芽研究である。具体的には、次の項目について2年間にわたって研究を行うものである。(1)シミュレーションによる直接結合を最小化する構造の網羅的探索(2)直接結合最小化構造のアレイアンテナの作製本年度は特に、(1)を中心に研究を進め、目的をほぼ達成することができた。われわれが従来提案し試作しているWalled LTSAを利用した地雷可視化システムのフィールド実験用1号機では、最下段にWalled LTSAアレイを配置している。これまで使用しているWalled LTSAの壁は、導波管に似た平坦で方形の金属壁である。このままでも電磁波フィールドの整形機能があり、壁が無い場合に比べてアンテナ密度をある程度上げることができている。本研究では、この壁構造の形状等を変える事により、送信アンテナTxから受信アンテナRxへの直接結合の最小化を図ろうとしている。具体的には、(a)開口端の方形終端形状を自由な曲線とする場合と、(b)金属壁に溝をつける場合とに関して、数値計算による解析を試みた。またこれらの組み合わせの解析を行った。電磁界シミュレータによって最適構造を探索した。その結果、トレンチを採用し、またそれを滑らかに開口に接続することにより、直接結合が712GHzの広帯域にわたって5dB程度減少できることを提案し、その基本特性を得た。そのときの電磁界分布を検討し、本手法が適切なスケーリングによって広範な周波数帯域でのアンテナ設計に適用可能であることも明らかにした。本研究は、超広ダイナミックレンジ実現のため、相互直接結合の極めて少ない高密度・広帯域アレイアンテナを開発することを目標に進めてきた。本研究は、高密度アンテナアレイを実現しようとしたものである。本研究では、われわれがかつて提案したWalled LTSA(壁付き直線テーパスロットアンテナ)の特性を大幅に改善したTaper-walled LTSA(テーパ型壁付き直線テーパスロットアンテナ)を新たに開発した。WalledLTSAは壁がフィンの一部として働くため幅広フィンを用いる場合に近い良好な放射特性が得られるものである。これによって、低い直接結合と高いアンテナ素子密度を両立できるようになった。さらに今回のTaper-walled LTSAはその壁の放射単にテーパ処理を施し、実効的な口径を広げて指向性を高め直接結合をさらに低減するものである。LTSAの広い帯域幅を確保したまま、高い分離性を実現することに成功した。
個人の耐震化対策を誘導する説明力を持った地震ハザード予測と体感型提示手法の開発

切迫する大地震を前にして災害被害軽減のために個々人の耐震補強と家具固定を抜本的に進めるための研究が必要とされている。そこで、本研究では、耐震化の推進を支える人材育成や啓発教材構築のため、「国民に対して説明力を持った高精度・高解像度の地震ハザードの予測法」と、「簡易振動台や耐震実験教材、eラーニング、3次元WebGISを活用した体感型提示法」の開発を行い、これらを耐震化推進活動に活用した。本研究では、住宅の耐震化推進を支援するために、国民一人一人が耐震化の重要性に気づき、身の回りの地震危険度を学び、自発的な耐震化実践へ向かうための総合シミュレーションツールを開発することを目的とする。平成19年度は、以下に示した基礎的なデータ収集やシステム・ツールの基礎作りを中心に研究を実施した。1)強震観測記録、常時微動観測、地盤調査結果、地図情報、地盤・地形情報、建物の耐震診断結果など、基礎データの収集・整理、データベース化を行った。2)濃尾平野地下構造調査・伊勢平野地下構造調査、愛知県の実施した地震被害予測の調査資料を基に、現時点での最良の深部地下構造モデルを構築した。また、名古屋市が収集した約4万本のボーリング資料を基に、新たな調査資料が加わるたびに自動的に更新される3次元N値地層構造モデル化手法を構築中である。3)申請者らが開発した高解像度強震動予測手法である擬似経験的グリーン関数法について、名古屋大学で管理する大都市圏強震動総合観測ネットの500点以上の地盤地震観測点データと2)で示した高解像度地下構造モデルを活用して、濃尾平野における高密度強震動予測を試み、その妥当性を検証した。4)本研究全体の成果の一つとして構築するウェブGISのプロトタイプを構築した。5)学校建築、集合住宅、事務所建物などに関する耐震診断データ、地震被害データ、さらに強震観測や常時微動観測結果などに基づき、実際の地震被害を説明可能な建物地震応答解析モデルの構築を行った。また建築物の床応答を利用して家具の転倒シミュレーションをウェブ上で行うシミュレータを開発した。6)体感・啓発用の簡易振動台に関して、まず卓上型2軸振動台で検討を行った後、搭乗可能な体感用2軸振動台の開発を行い、動作テストを開始した。また、振動台学習用の精巧な室内模型や鉄筋コンクリート造倒壊模型の開発を行った。本研究では、住宅の耐震化推進を支援するために、国民一人一人が耐震化の重要性に気づき、身の回りの地震危険度を学び、耐震化実践へ誘導するための総合的シミュレーションツールを開発することを目的としている。本年度の具体的な成果を以下に示す。1)基礎データの収集・データベース化昨年度に収集したデータの利用システムを整備すると共に、愛知県下の高校に配備した強震計の観測データの収集・分析を開始した。2)地震動予測用の深部・浅部・表層地下構造モデルの構築昨年度に構築した地下構造モデルを用いて、名古屋圏の任意地点や任意断面の地下構造(速度構造)を推定するためのウェブシステムを構築した。3)高解像度・高精度の地震動予測手法の開発と地震動評価申請者らが開発した擬似経験的グリーン関数法を用いて、名古屋圏の任意地点の強震動予測を実施した。4)地震動評価結果を解説するための地形改変表示3次元ウェブGISの開発3)で得られた地震動の生成原因などを解説するために、昨年度から整備している地形改変データを3次元ウェブGISにより表示するシステムの試作を行った。5)過去の地震被害を説明可能な建物地震応答解析・家具転倒解析シミュレータの開発昨年度に構築した地震応答解析モデルと3)で評価する地震動を用いて、建物と家具転倒に対する地震応答解析シミュレータの試作を行った。6)体感・啓発用の簡易振動台、倒壊実験模型、eラーニングシステムの開発昨年度に試作した、一般の室内で利用可能な簡易2軸振動台の運用を開始した。さらに、現実感を増すために室内映像を振動台の前面に映し出す機能を取り入れた。このため、Webカメラと小型振動計が設置された卓上2軸振動台上で実施する家具付ミニチュア室内模型の振動実験から映像を作成するシステムを試作した。また、床投影プロジェクタ2台を用いて動くハザードマップの床投影テストを実施した。本研究では、耐震化の推進を支える人材育成や啓発教材の構築のため、研究者の立場で実施するべき課題である「国民に対して説明力を持った高精度・高解像度の地震ハザード予測法」と、「簡易振動台や耐震実験教材、eラーニング、3次元WebGISを活用した体感型提示法」の開発を行う。さらにこれらをシステム化して、国民一人一人が地震の際の家族の危険に「気づき」、ここで提供する様々な教育ツールを介して危険の原因と危険回避の方法を「学び」、耐震化と家具固定の「実践」へと誘導することを目的とする。具体的には、下記の研究項目を実施する。

1)体感用簡易2次元振動台の開発、2)各種の建物倒壊実験模型、eラーニング教材の開発、3)兵庫県南部地震での被害を説明可能な建築物の倒壊、家具転倒シミュレータの開発、4)高精度・高解像度強震動予測法の開発、5)過去の都市計画基本図等を用いた表層の地形改変に関する4次元データの構築、6)濃尾平野域を対象とした地下構造調査結果のコンパイルと深部・浅部地下構造モデル構築平成21年度は、以下に示すように、平成19年度、平成20年度の成果を統合化し、開発したシステムの効果測定、及び改善を行った。(1)統合環境で利用できるWebGISの開発平成20年度に継続して、上記1)6)の研究成果を含めた種々の情報を、ウェブGISを介して閲覧できるシステムを防災研究成果普及事業で構築したシステムを基本に開発した。(2)教育・啓発活動での利用と啓発・教育効果の測定構築したシステムは、応募者らが日頃一緒に活動している防災リーダー、防災まち作りアドバイザー、耐震化アドバイザー、災害ボランティアコーディネータ等に、地域での啓発活動に利用してもらうとともに、講義や種々防災イベントで活用して本システムの効果を測定し、その効果を確認するととともに、操作方法やコンテンツ、表現方法などについて改善を行った。
L.reuteriのロイテリン合成酵素遺伝子破壊株作製とプロバイオティクス評価

プロバイオティクとして利用する細菌には抗菌物質の産生能がある方が望ましいとされるが、生体内でプロバイオティクの産生する抗菌物質が検出されたという報告はみられない。Lactobacillus reuteriは抗菌スペクトルが非常に広いロイテリン(3-ヒドロキシプロピオンアルデヒド)を作るので、それのin vivo検出を試みた。本研究で得られた知見は、下記のとおりである。1)double cross-overシステムによるL. reuteri JCM1112^Tのロイテリン合成酵素遺伝子破壊株(L. reuteri KO株)を作製した。その菌株では、ロイテリン合成酵素活性がみられなかった。2)SPFマウスに10^<10>レベルのL. reuteri JCM1112^Tを投与したが、比色法では消化管内溶物からのロイテリンを検出できなかった。3)SPFマウスでは、他の細菌の影響を受けるためgerm-freeマウスを用い、ロイテリンの主要成分である3-ヒドロキシプロピオンアルデヒドを二次元^<13>C-NMR解析で検出した。^<13>C_3-グリセロールを経口投与したL. reuteri JCM1112^Tモノアソシエイト・マウスの盲腸内容物から3-ヒドロキシプロピオンアルデヒドを検出した。腸内フローラ構成細菌や経口投与したプロバイオいティクスにより、消化管内で抗菌物質が作られているという推察はなされるが、哺乳動物の消化管内でそれら細菌が抗菌物質を作っているという証明はなされていない。本研究では、ヒト消化管からの分離株であるL. reuteri JCM1112^Tを試験株として、L. reuteri KOを実験対象に用いて、マウス消化管でのロイテリンのin vivoに成功した。本研究成果は、今後のプロバイオティクス研究に貢献するものと考えている。Lactobacillus reuteriのglycerol dehydratase (GupCDE)は、グリセロールを代謝して3-ヒドロキシプロパンジオールを合成する。3-ヒドロキシプロパンジオールは可逆的に水和物や環状二量体となり、それらはロイテリンと総称され幅広い抗菌スペクトルを示す。我々は、L.reuteri JCM 1112^Tの染色体上にgupCDE遺伝子(2,933bp)を推定した。本研究では、その機能を明確にするために、L.reuteriのgupCDE遺伝子破壊株の作出を試みた。GupCDEが機能しないよう、gupCとgupEの間にpIL253由来のエリスロマイシン耐性遺伝子を連結し、染色体上のgupCの前の配列とgupEの後ろの配列約2kbを含んむPCR産物を構築し、pBR322に組み込んだ。その結果、L.reuteriでは複製できないプラスミド(7,812bp)を構築された。このプラスミドを用いてL.reuteriを形質転換し、エリスロマイシン耐性をマーカーにスクリーニングした。ゲノム配列から、1)L.reuteriでは7,555bpの断片が増幅されるプライマーを設計した。その結果、5,138bp断片が増幅された形質転換体は、ロイテリンを産生しなかった。そして、L.reuteri(親株)とgupCDE遺伝子破壊株のそれぞれの培養上清(pH7.0に調整)について、Escherichia coli 0157およびStaphylococcus aureusに対する増殖抑制試験を行ったところ、gupCDE遺伝子破壊株の場合は、生育抑制がまったく認められなかった。前年度に、L.reuteri JCM1112^Tの適応免疫に関与する白血球中の1型/2型ヘルパー

T細胞バランスについて検討した。本菌株に免疫賦活効果を認め、「免疫調節剤および免疫調節食品」の産業財産権の名称で特許出願(特願2006-37371)と特許公開(特開2006-257077)を行った。ロイテリンのin vivo検出と定量は、当初TorayaらのMBTH(3-メチル-2-ベンゾチアゾリノンヒドラゾン)法の採用を考えていたが、糞便中には夾雑物が多くこの方法ではロイテリンの検出および定量ができなかった。そこで本年度は、13Cでラベルしたグリセロール(前駆体)をL.reuteri JCM1112^Tに代謝させ、2次元NMR法によってMRS培養液中にロイテリンを検出した。2次元NMR法によりロイテリンのin vivo検出を試みる上で、まず無菌マウスにL.reuteri JCM1112^Tを経口投与した。本菌はヒト由来株のため、モノアソシエイトの系を用いても糞便中の菌数は10^8/g以上は増加しなかった。しかし、その菌数はロイテリン合成酵素遺伝子(pduCDE)遺伝子破壊株とほぼ同じであった。L.reuteri JCM1112^TとpduCDE遺伝子破壊株のモノアソシエイトについて実験を行い、2次元NMR法と消化管ループアッセイ法により、前者ではロイテリンを検出し、後者ではロイテリンを検出し、後者ではロイテリンが存在しないことを認めた。さらにアクロレイン(ロイテリンの異性体の1つ)を用いた検量線から、2次元NMR法によりロイテリンの定量を可能とした。現在まで、宿主消化管内でプロバイオティクスの産生した抗菌物質をin vivo検出した報告はなく、今後のプロバイオティクス効果を検討する上で、非常に有用な知見と考えている。
赤方偏移2を中心とする銀河進化の観測的検証

この研究の目的は、赤方偏移が2の時代に存在する銀河の性質を詳細に調べ、銀河の形成と進化の過程を明らかにすることである。赤方偏移が1から2という時代(約80-100億年前)は、近傍の銀河に存在する恒星の多くが作られ、銀河が激しく進化している時代である。また、現在の宇宙では、銀河の性質に環境依存性があることが知られている。したがって、銀河団という特殊な環境での星形成活動の歴史を明らかにすることは非常に重要である。我々は、すばる望遠鏡の主焦点カメラ(Suprime-Cam)と近赤外線多天体撮像分光装置(MOIRCS)を用いて、赤方偏移1.46(約90億年前)にあるXMMXCSJ2215.9-1738銀河団における星形成活動の詳細な探査を行った。この銀河団はX線で検出されている現在最も遠方の銀河団の一つであり、これほど遠方の銀河団での詳細な星形成活動の探査は我々の研究が初めてである。NB912狭帯域フィルター撮像観測により、星形成をしている銀河団メンバー銀河の放射する[OII]輝線を全て捕らえた。狭帯域フィルターを用いた輝線探査の利点は、観測される銀河に選択バイアスがなく、その視野に存在する星形成銀河を一網打尽にできる点にある。結果は次の通りである。銀河団中心にも[OII]輝線銀河は多く存在していることがわかった。また、銀河の星形成率や輝線等価幅も銀河団中の場所に依らず、ほぼ一様であることが明らかになった。一方、より近傍の銀河団の中心部に存在する銀河は、すでに星形成活動を終えている。つまり、赤方偏移1.46の銀河団中心部では、低赤方偏移の銀河団中心部とは異なり、星形成活動が依然として活発であることを示唆する。これは高密度領域ほど宇宙初期段階で天体が形成されてきたという先天的効果の銀河形成バイアスが効いていると考えられる。また、近傍の銀河団と比べて、恒星質量の小さな赤い銀河が不足していることが確認された。つまり、近傍へ進化するにつれて、星形成活動が活発な銀河は、より小質量な銀河へと遷移していくと考えられる。最近の研究から、宇宙の星形成活動は赤方偏移が1から2という時代(約80-100億年前)に最も活発であったことが分かってきている。銀河に存在する星の多くが作られ、銀河の形態が激しく変化しているこの時代は、現在の宇宙に見られる銀河がどのように形成され進化してきたかを理解する上で非常に重要である。我々は、すばる望遠鏡を用いて、「すばるディープフィールド」の赤方偏移2にいる銀河の近赤外線分光観測を行った。そして、その輝線スペクトルから、銀河の星形成率や銀河の星間ガスの金属量(重元素量)を調べた。輝線の強度から、銀河の星形成活動の活発さ(星形成率)を知ることができる。また、星間ガスから作られた恒星が一生を終えて爆発するたびに、恒星内部で作られた重元素は再び星間ガスへばらまかれ、星間ガスの金属量は増加する。つまり、銀河の星間ガスの金属量は銀河の進化段階を知ることのできる指標の一つである。星形成率は恒星質量の大きな銀河ほど高いが、この星形成率の増加率は星質量の変化と比べて緩やかであることがわかった。そのため、単位恒星質量あたりの星形成率は恒星質量の大きな銀河ほど逆に小さくなる。この関係は、恒星質量の小さな銀河ほど質量成長が大きいことを示唆する。さらに、恒星質量が大きくなるほど、銀河の星間ガスの金属量(酸素の量)が大きくなるという関係が得られた。この相関関係はほぼ同じ時代の銀河を調べた先行研究と一致する。しかし、同じ恒星質量の銀河を比較したとき、先行研究と比べて我々の調べた銀河のほうが、平均して0.2dexほど金属量が大きい。我々の銀河の方が赤いカラーを持つことから、赤方偏移2の銀河の恒星質量と金属量の関係にはカラー依存性があることが示唆される。

狭帯域フィルターを用いた輝線探査の利点は、観測される銀河に選択バイアスがなく、その視野に存在する星形成銀河を一網打尽にできる点にある。結果は次の通りである。銀河団中心にも[OII]輝線銀河は多く存在していることがわかった。また、銀河の星形成率や輝線等価幅も銀河団中の場所に依らず、ほぼ一様であることが明らかになった。一方、より近傍の銀河団の中心部に存在する銀河は、すでに星形成活動を終えている。つまり、赤方偏移1.46の銀河団中心部では、低赤方偏移の銀河団中心部とは異なり、星形成活動が依然として活発であることを示唆する。これは高密度領域ほど宇宙初期段階で天体が形成されてきたという先天的効果の銀河形成バイアスが効いていると考えられる。また、近傍の銀河団と比べて、恒星質量の小さな赤い銀河が不足していることが確認された。つまり、近傍へ進化するにつれて、星形成活動が活発な銀河は、より小質量な銀河へと遷移していくと考えられる。
遺伝子発現の転写後調節におけるプロテインホスファターゼPP1の役割

PP1は、真核細胞における最も主要なprotein-phosphataseの1つであり、細胞の増殖や生存に必須である。これまでに高等動物のPP1がグリコーゲン代謝・筋収縮・記憶・学習等に重要であることが明らかになっている。しかし、核に存在するPP1の機能については、ほとんど不明のままである。本研究課題では、遺伝子発現の転写後調節におけるPP1の役割について明らかにすることを目的とする。具体的には、PP1の活性調節タンパクとして精製されていた、NIPP1に着目して解析を行い、次のような知見を得た。1.細胞内におけるNIPP1とpre-mRNA/mRNAとの結合を検出した。intronを持たない転写産物とも結合が見られたことから、この複合体形成にsplicingは必要ではなく、おそらく転写とカップルしたものと考えられた。2.いくつかの変異型NIPP1を作成し、検討したところ、C端を欠失したNIPP1(NIPP1-ΔC)は、mRNAとの複合体形成能は保持しているが、splicingを抑制する作用を示すことを見出した。Intronを持たない遺伝子のmRNAレベルには影響しなかったので、その作用は、splicingそのものか、splicingに特異的な何らかのRNAプロセッシングと関連するものと考えられた。3.「2」のようなNIPP1-ΔCの生物活性が、PP1との相互作用を介していることを明らかにした。またNIPPIのC端領域が、PP1のリン酸化修飾を調節した活性の制御に関与することを明らかにした。よって、NIPPI-ΔCによるsplicingの阻害は、異常活性化型のPP1がpre-mRNA・RNAプロセッシングタンパク複合体にリクルートされたことに因ることが強く示唆された。以上、NIPP1を解したPP1と転写後調節との物理的・機能的相互作用が明らかになるとともに、その詳細や制御機構を解明するための端緒となる、新たな知見が得られた。1.C端を欠失したNIPP1(NIPP1-ΔC)をコンディショナルに発現するヒト細胞を樹立し、この変異型NIPP1が、細胞の増殖停止やアポトーシス、splicingの抑制を引き起こすことを明らかにした。2.「1」のようなNIPP1-ΔCの生物活性が、PP1との相互作用を介していることを明らかにした。3.NIPP1のC端領域が、PP1のリン酸化修飾を調節した活性の制御に関与することを明らかにした。4.不活性変異型PP1は、細胞内においてNIPP1と結合できず、また、効果的な核局在ができないことを明らかにした。5.NIPP1の新規結合タンパクを探索し、転写調節因子や翻訳関連因子を同定した。以上の結果から、NIPP1を介したPP1の活性調節が、細胞の生存や増殖、そしてRNA processingにおいて重要であることが示唆されたとともに、その詳細や制御機構を解明するための端緒となる、新たな知見が得られた。
現代の政策課題と動学的マクロ経済学の応用可能性

本研究は、様々なバックグラウンドをもった研究者が共通の政策課題について議論し、マクロ経済学の諸理論をいかに応用していけばよいかを検討することを目的とした。そのため研究会の開催を通じて多様な分野の研究者との意見交換を行うことを重視した。開催した研究会は、経済理論・政策ワークショップ29回、DSGEワークショップ12回である。また、DSGEワークショップは2012年度に国内カンファレンス(広島大学)を開催し、2014年に台湾国立大学での国際カンファレンスを開催した。この他、研究代表者および分担者により、国際的な査読雑誌を含む17本の学術論文が公刊され、43回の学会報告が行われた。経済理論・政策ワークショップを6回開催し、以下の11の報告がなされた。経済理論・政策ワークショップを5回開催し、以下の9つの報告がなされた。経済理論・政策ワークショップを10回開催し以下を含むの17の報告がなされた。この他6回のDSGEワークショップを開催し8つの報告が行われた。2015年3月13日には国立台湾大学において、DSGE Conference in Taipeiを開催し、7つの報告が行われた。現在のマクロ経済学は、比較的短期の問題を扱う景気循環理論から長期の問題を扱う経済成長理論など多岐にわたる。またコンピュータによるシミュレーション、実証研究など手法も様々である。しかし、最適な資源配分や政策を考察するという意味において、各研究者は問題意識を共有している。本研究プロジェクトは、さまざまなバックグラウンドを待つマクロ経済学の研究者が最新の研究について報告を行い議論することで、異なる分野の交流を促進し、マクロ経済学の諸理論を検討していくことを目的とする。経済成長理論2015年度は「経済理論・政策ワークショップ」を中心に、昨年度までと同様に活発に研究報告を行う予定である。現在のマクロ経済学は、景気循環理論、情報の経済学、経済成長理論など多岐にわたる。本研究プロジェクトでは、様々なバックグラウンドをもったマクロ経済学の研究者が共通の政策課題について議論し、マクロ経済学の諸理論をいかに応用していけばよいかを検討することを目的としている。2013年度は11名の研究者による報告がなされ活発な議論が行われた。報告の内容はマクロ経済学に限られず、decision theoryや企業の実証研究と多岐にわたっており、さまざまな分野の研究者間での交流の場となった。2013年度はマクロ経済学の14名の研究者による報告が行われ活発な議論がなされた。また2012年12月15・16日には広島大学(東千田キャンパス)において「DSGEコンファランス2012」を開催し海外に研究拠点をおく研究者を招いて研究報告を行っていただいた。2013年度に研究分担者がイギリスへの在外研究のため、当該年度に計画していた「DSGEワークショップ」を開催できなかった。2014年度に2013年度に計画していた「DSGEワークショップ」を開催した。その結果、景気循環や経済成長についてのさらなる知見が必要だと確認された。したがって次年度以降、「経済理論・政策ワークショップ」を継続して開催する必要がある。しかしながら、各分野間相互の情報共有は密接ではなかったため、分野ごとに考察可能な対象に限界がある。本研究プロジェクトでは、様々なバックグラウンドをもった研究者の意見交換を促進し、共通の政策課題について議論していくことである。そのため昨年度に引き続き今年度も様々な研究者を招き研究会を開催していく。また小規模ではあるが、カンファレンスを開催予定である。次年度は「経済理論・政策ワークショップ」を中心に開催し、未使用額を報告者の旅費および謝金に充てる。2013年度はDSGEワークショップ担当者の奴田原健悟氏が海外(イギリス)への在外研究のため、DSGEワークショップを開催しなかった。そのため、DSGEワークショップの開催にかかる支出がなされなかったため次年度使用額が生じた。2013年度に開催できなかったDSGEワークショップを2014年度は再開し開催費用として使用予定である。また小規模であるがカンファレンスを開催予定であり、その費用として使用予定である。

昨年度に続き多くの研究者を招き研究会を開催していく予定である。そのための「旅費、謝金」に対する支出に研究費をあてる予定である。次年度使用額の393,858円は、コンファレンスの開催にあてる予定である。
ナトリウム系フラックスで育成した大型窒化ガリウムバルク結晶の伝導性制御

伝導制御にあたって最も重要な育成環境中に含まれる不純物及びその起源について調査を行った。育成される結晶中に含まれる不純物中で伝導性に影響を与える可能性のある最も主要な不純物は酸素であり、10^<1819>cm^<-3>オーダーであることが分かった。また、この起源は坩堝の溶解であることを特定した。アルミナ坩堝に代わる坩堝材料を調査した結果、イットリア坩堝またはイットリウムアルミニウムガーネット(YAG)が極めて有望であることを突き止めた。イットリア坩堝を用いて育成した結晶、結晶中への酸素取り込み量は8×10^<16>cm^<-3>まで低減させることが可能となった。さらに、YAG坩堝の耐性を調査した結果、850°CでGaNを育成した前後での坩堝の重量変化は、電子天秤での測定限界以下であることが分かった。一方、ドーピングに関しては、p型ドーパントとしてマグネシウムが10^<20>cm^<-3>のオーダーでドーピング可能であることが分かった。この値は現在デバイス作製時のドープ量と同等であり、Naフラックス法でのGaN基板作製においてもMgがp型ドーパントとして有効であることを突き止めた。また、現在のところ、p型を示すGaNは得られていないものの、Mgドーピング時に比抵抗で10^6Ω・cmまで高抵抗化しており、Mgはドーパントとして働いている可能性が高いことが分かった。また、Liドープによって10^<-2>Ω・cmまでの低抵抗化に成功した。これまでドーピング時の問題として、ドーパントが育成においてGaNの微小核の発生を誘起してしまうために、育成中に多量の多結晶が成長してしまうという問題があった。この核発生を抑制する物質として炭素が有望であることが分かった。また、炭素とドーパントの共存下で育成したGaN中に炭素はほとんど取り込まれておらず、ドーパント+炭素の育成が実用上有望であることが判明した。GaN単結晶育成において、転位密度10^4cm^<-2>オーダーが容易に達成され、ロッキングカーブ半値幅が50arcsec以下であることが分かっているNaフラックス法の実用化のために大型装置を開発し、導電性制御技術の確立に向けて高純度Naを用いたGaN単結晶育成を行った。(1)大型結晶育成装置の開発:結晶を2inchまで大型化するために、装置の大幅な改良を行った。装置構造から見直し、新たな不純物対策を行うことで、5Nの窒素ガスを汚染されることなく育成部へ供給できるようにした。これによって坩堝壁上への核発生が大幅に抑制された。(2)2インチ結晶の育成:15mm角の結晶育成においては、転位の多いMOCVD-GaN薄膜基板上にLPE成長させた場合でも、転位密度が大きく減少することが分かっていたが、一般的に大型の結晶を育成した場合には、結晶の反りなどの影響を受けやすいという問題がある。改良した大型結晶育成装置を用いて2インチのLPE成長を行った結果、クラックなどが発生することなく、約1.5mmの膜厚のGaN結晶を育成することに成功した。(3)2インチ結晶の評価:初めてNaフラックス法によって育成された2インチGaN結晶の特性評価を行った。

その結果、転位密度は2.3×10^5(cm^<-2>)と極めて低いこと、さらに、Na取り込み量については、10^<14>(cm^<-3>)オーダーと極めて低い不純物取り込みレベルであることが分かり、今後の導電性制御に向けた下地作りを完了した。伝導制御にあたって最も重要な育成環境中に含まれる不純物及びその起源について調査を行った。育成される結晶中に含まれる不純物中で伝導性に影響を与える可能性のある最も主要な不純物は酸素であり、10^<1819>cm^<-3>オーダーであることが分かった。また、この起源は坩堝の溶解であることを特定した。アルミナ坩堝に代わる坩堝材料を調査した結果、イットリア坩堝またはイットリウムアルミニウムガーネット(YAG)が極めて有望であることを突き止めた。イットリア坩堝を用いて育成した結果、結晶中への酸素取り込み量は8×10^<16>cm^<-3>まで低減させることが可能となった。さらに、YAG坩堝の耐性を調査した結果、850°CでGaNを育成した前後での坩堝の重量変化は、電子天秤での測定限界以下であることが分かった。一方、ドーピングに関しては、p型ドーパントとしてマグネシウムが10^<20>cm^<-3>のオーダーでドーピング可能であることが分かった。この値は現在デバイス作製時のドープ量と同等であり、Naフラックス法でのGaN基板作製においてもMgがp型ドーパントとして有効であることを突き止めた。また、現在のところ、p型を示すGaNは得られていないものの、Mgドーピング時に比抵抗で10^<6>Ω・cmまで高抵抗化しており、Mgはドーパントとして働いている可能性が高いことが分かった。また、Liドープによって10^<2>Ω・cmまでの低抵抗化に成功した。これまでドーピング時の問題として、ドーパントが育成においてGaNの微小核の発生を誘起してしまうために、育成中に多量の多結晶が成長してしまうという問題があった。この核発生を抑制する物質として炭素が有望であることが分かった。また、炭素とドーパントの共存下で育成したGaN中に炭素はほとんど取り込まれておらず、ドーパント+炭素の育成が実用上有望であることが判明した。
小脳モジュ-ル構造のin Vitroにおける再構成

脳は生物が生きて行くための重要な情報処理を行うが、その機能は構造に制約される。特に脳は生後その機能を発揮するべく構造形成を行うことが特徴で、その過程を明らかにしないことには脳の機能が発現する機構は明らかにならない。形態形成にはclockやmapが必要であり、それは個体の中で自律的に形成される。これまで脳組織をin vitroで培養すると分化の方向性が失われ、構造形成を行わせることは不可能であった。一般に自己組織するには、拘束条件が必要である。本研究ではラット小脳の培養スライスに時空間的拘束条件を課すことによって、このin Vitroでの再構成が出来ることを初めて示した。これはほぼin vivoでの小脳形成と時間的にも対応していることが特徴である。分化という現象を細胞単位でみれば、分化誘発物質で処理することによりある種の分化を起こすことはできる。しかし個体全体でみれば、空間的及び時間的に調和して分化が進むためには、部分部分を関係づけることが必要である。空間的に限定したマイクロカルチャ-を行うだけでは分化進行しないので、全体を時間的に関係付ける必要があると思われた。本研究ではそのために細胞の代謝に起因する振動現象が重要であると考え、細胞の各種の同調剤で処理を行った。細胞分裂を同調させることが重要であることが判明した。つまり時間的な拘束が全体として形態形成を行う必要条件になっている。クロックが働くためには系全体が空間的に引き込むことが必要で、小脳の構造形成にはグリア細胞がその役割をしていることが示唆された。脳の構造形成におむるグリア細胞の働きはこれまで殆ど明らかになっていないが、本研究では二次情報伝達系としてグリア細胞由来のカルシウム振動が観察されたことにより、メカニズムに切り込む端緒が開かれたと言える。巨視的な拘束条件を変化させることで発生を制御出来ると言う事実の持つ生物学的意味は非常に大きい。脳の情報処理はその構造と密接に結び付いており、脳の構造形成がどの様に起きるのかを明らかにすることは、脳の機能を研究する上で欠かすことは出来ない。小脳の構造的特徴は数種類の神経細胞が規則正しく配列したモジュ-ル構造を持つことである。しかしながら、個体を用いたin vivoでの研究ではその実験上の制約からモジュ-ル構造の形成を詳細にわたって研究することは困難であるし、一方in vitroにおいて器官全体の大きさでもって発生が進ませることも困難であった。本研究ではラットの小脳のスライスを用いることによりin vitroにおける構造形成が一定の制限はあるもののスライス全般にわたって進むことを発見した。これは発生生物学的にはもちろん小脳機能を明らかにする上でも非常に興味あるシステムである。現在行っている小脳の構造のin vitroでの再構成はほぼin vivoでの小脳形成と時間的にも対応している。この再構成を進行させるには空間的或は時間的な拘束条件を上手に作ってやる必要がある。これは脳の発生は小脳自身が自ら作る時空間パタ-ンに従って進行することを示している。残念ながら新生仔での小脳の発生は最初に与えた拘束条件だけでは最終段階までは進まない。このことはin vitroでの小脳の発生を最終段階迄持って行くには発生の進行に応じた拘束条件が必要であることを意味している。そこで本年度は発生の進行に伴った拘束条件の把握と巨視的な秩序が何であるかを明らかにすることを目的として、発生の各段階でのスライスを用いて研究を行った。構造形成の過程は時系列としてもある秩序を有している。

これまでの結果によると小脳の構造形成にはそれを構成する細胞の時間的変化を揃えるような処置を施さないと小脳の形成は進行しない。また空間的な形態形成の情報をになうmorphogenがある種の神経伝達物質ではないかという示唆を得たのでこれを現在は研究中である。脳の情報処理はその構造と密接に結び付いており、脳の構造形成がどの様に起きるのかを明らかにすることは、脳の機能を研究するに上で欠かすことは出来ない。clockやmapは個体の中で自律的に形成されるので、形態形成の研究にはこれらの両者を同時に研究できる系であることが必要になる。in vivo(whole animal)を用いて構造形成の過程を研究するとしても、同一個体をもってしては不可能である。特にダイナミクスまで明らかにするのは困難である。一方in vitroに於ける研究では分化を促進することの出来る培養法が分からないことがネックになっていた。本研究ではラットの小脳のスライスを用いることによりin vitroにおける構造形成が一定の制限はあるものの、ある時空間的拘束条件下ではスライス全般にわたって進み、このin vitroでの再構成はほぼin vivoでの小脳形成と時間的にも対応していることが特徴である。これは発生生物学的にはもちろん小脳機能を明らかにする上でも非常に有用なシステムであり、特に時間的なクロックが全体を調和的に分化させるための必要条件になっていることを示した最初の例である。しかし新生仔での小脳の発生は最初に与えた拘束条件だけでは最終段階までは進まない。このことはin vitroでの小脳の発生を最終段階迄持って行くには発生の進行に応じて拘束条件が変化していることを意味している。そこで本年度は発生の進行に伴った拘束条件の把握と巨視的な秩序が何であるかを明らかにすることを目的として、発生の各段階でのスライスを用いて研究を行った。クロックが働くためには系全体が空間的に引き込むことが必要で、小脳の構造形成にはグリア細胞がその役割をしていることが示唆された。空間的な引き込みを起こす物質や反応機構までは明らかになってはいないが、情報伝達をになう物質の空間パタ-ンは観測された。これを手がかりとして展開して行くことが必要である。
量子効果半導体ヘテロエピタキシャル成長機構の共同研究

本研究では、京都大学でInAs/GaAs、AlAs/GaAs、GaInN/GaNおよびGe/Siのヘテロエピキタシ-を行い、これら量子効果半導体の新規光量子物性の検討を行った。これらの試料は、カリフォルニア大学の超高真空走査型トンネル顕微鏡によりキャリアの局在状態を、ローレンス・バ-クレイ研究所の原子分解能電子顕微鏡により構造、原子配列を調べた。これらの結果を基に、京都大学の光量子電子工学研究者とカリフォルニア大学およびローレンス・バ-クレイ研究所の材料科学研究者が、量子効果半導体のヘテロエピキタシ-機構に関して、異なる立場で意見の交換および討論を行った。その結果、以下のような結果を得た。1)InAs/GaAsヘテロエピキタシ-より形成されるInAs3次元量子構造を、京都大学での原子間力顕微鏡により評価し、ここで得られた量子構造の形状をValence-Force-Fieldモデルを用いて解析し、3次元量子構造の歪分布を理論的に解析し、量子構造の周辺部に大きな応力が引加されていることを明らかにした。2)GaAs障壁層厚を変化させたGaAs/InAs/GaAs多重積層構造を作製し、ローレンスバ-クレイ研究所の原子分解能電子顕微鏡により評価を行った。その結果、GaAs層厚が100Å以下では、InAs量子構造が分離できないこと、InAs量子構造が成長方向に一列に並ぶことを明らかにした。さらに、InAs3次元量子構造中の歪分布を原子像の解析により求め、上記1)で得た理論解析結果と比較検討を行った。3)GaAs/InAs/GaAs構造を1から10周期積層した構造を作製し、その光励起発光性について検討を行い、1周期構造では発光強度が比較的弱い励起において飽和すること、多重化により飽和現象が抑えられることを示した。また、強励起状態では、量子ドットの高次の準位からの発光が観測されることを明らかにした。4)Ge/Siヘテロエピキタシ-において、同じIV族元素であるSnを表面活性剤として用い、Geの自己形成3次元構造形成が促進されることを明らかにした。5)京都大学にて作製したAlAs/GaAsおよびInAs/GaAs量子効果半導体中でのキャリアの局在状態を、カリフォルニア大学バ-クレイ校の超高真空走査トンネル顕微鏡を用いて、超高真空中で劈開した断面の観察により評価し、京都大学で得られた発光特性とキャリア局在現象の関係について検討を行った。現時点では、キャリアの局在状態を観測するには至っていないが、討論を通して、極低温での測定、無添加試料であるため、キャリアを励起する必要があることが明らかとなり、これを解決すべく研究を継続中である。6)窒化物系の量子効果半導体実現のため、GaNおよびGaInをサファイア基板上に作製し、成長条件と成長形態、結晶性との関連について検討を行った。これにより、GaN/GaInNヘテロエピキタシ-で問題となるInの偏析を抑制することの出来る500°Cという低温において、室温での光励起発光が得られる良質なGaNおよびGaInN成長層を得た。現在、GaInN量子構造の作製を進めているところである。7)以上で得られた知見と、Valence-Force-Fieldモデルを用いたヘテロエピキタシ-成長様態の変化する遷移膜厚の数値解析結果を基に、カリフォルニア大学Weber教授の協力の下で数値計算に依らない遷移膜厚の一般化理論を確率した。5)京都大学にて作製したAlAs/GaAsおよびInAs/

GaAs量子効果半導体中でのキャリアの局在状態を、カリフォルニア大学バ-クレイ校の超高真空走査トンネル顕微鏡を用いて、超高真空中で劈開した断面の観察により評価し、京都大学で得られた発光特性とキャリア局在現象の関係について検討を行った。現時点では、キャリアの局在状態を観測するには至っていないが、討論を通して、極低温での測定、無添加試料であるため、キャリアを励起する必要があることが明らかとなり、これを解決すべく研究を継続中である。6)窒化物系の量子効果半導体実現のため、GaNおよびGaInをサファイア基板上に作製し、成長条件と成長形態、結晶性との関連について検討を行った。これにより、GaN/GaInNヘテロエピキタシ-で問題となるInの偏析を抑制することの出来る500°Cという低温において、室温での光励起発光が得られる良質なGaNおよびGaInN成長層を得た。現在、GaInN量子構造の作製を進めているところである。7)以上で得られた知見と、Valence-Force-Fieldモデルを用いたヘテロエピキタシ-成長様態の変化する遷移膜厚の数値解析結果を基に、カリフォルニア大学Weber教授の協力の下で数値計算に依らない遷移膜厚の一般化理論を確率した。
国境離島における海洋利用に視点を置いた公共政策に関する研究

国境離島といわれる島々の海洋を利用した振興策を検討する方針を提案した。事例としては、沖縄県石垣市を取り上げ、また、長崎県対馬市、北海道根室市などとの比較をおこなった。このような海洋に関する政策の立案には、開発活動と環境保護の両立を考慮する必要がある。石垣市で行う開発計画を抽出し、同時に環境保護対策を行うことを提案した。この計画は、石垣市の海洋基本計画に基づいており、人口および観光客の増加に寄与した。日本は四方を海に囲まれた島国であり、その国境といえるものは排他的経済水域および大陸棚の限界における隣国との境界である。この国境を持つ地方自治体の活性化は、日本の安定した社会を形成する上で不可欠であると思慮する。そのため地方自治体は、海洋利用を念頭に置いた政策の立案が必要となる。本研究は、その国境離島に関わる行政機関が行うべき海洋政策の方向性を調査し、提言することを目指すものである。本研究を実施するにあたり、まず、内閣官房海洋政策本部および水産庁関係者、水産総合研究センター国際水産資源研究所から聞き取り調査を実施した。また、主たるフィールドを石垣島=石垣市に設定し、海洋政策に関する石垣市の動向を調査するとともに、2013年3月に制定された石垣市海洋基本計画について、策定後の推進策について、同市長はじめ市会議員、市役所部局と検討を続けた。その結果、石垣市民に対し、基礎的な海洋に関する知識の普及を行う必要があると判断し、石垣市と東海大学が共同で市民向け講座「石垣市海洋ゼミナール」を延べ10回開催することなり、2014年1月にプレゼミナール、3月に第1回を開催した。また、2014年2月には、石垣市内にある三つの高校の学生とともに海洋タウンミーティングを開催した。また、石垣島と対比する国境離島として、対馬、壱岐、五島列島、隠岐の島、南大東島、北大東島、西表島を訪問し、各地方自治体の進める海洋政策について調査を行った。その結果、過疎化、高齢化とは別に離島における社会政策の不備を是正する必要がわかり、今後の課題となった。また、国際的な状況から領海を3海里としている特定水域である津軽海峡、対馬海峡において、実際の国境の状況を視察した。本研究の成果は、新潮45、産経新聞「正論」等に投稿し、また、日本国内、20箇所ほどで講演を行った。研究代表者である山田は、国境離島と言われる対馬(長崎県)、壱岐(長崎県)、石垣島(沖縄県)を訪問し、対馬市長、壱岐市副市長、石垣市長から各国境離島における公共政策、特に海洋に関連する政策についてヒアリング調査を行った。また、2013年度、2014年度に訪問した国境離島、対馬、壱岐、石垣島、五島列島(長崎県)、西表島(沖縄県)、大東諸島(沖縄県)、隠岐諸島(島根県)、甑島(鹿児島)、奄美大島(鹿児島)などで、島の生活を示す特徴的な生活を記録し、「国境の人びとー再考・島国日本の肖像」新潮社、2014年8月(単著)として出版した。国境離島に関する様々な視点で行った調査から、国境離島政策をまとめ政府、自民党に対し、政策提言を示し、自民党が発刊した「日本未来図2030ー20人の叡智が描くこの国のすがた」自由民主党国家戦略本部編、日経BP社、2014年12月(共著)において取り上げられた。学術論文としては、「石垣島におけるものづくりを通した海洋環境教室」、坂上憲光・李銀姫・山田吉彦・川崎一平・仁木将人・小野林太郎・石川智士、工学教育誌VOL.62、No.3、査読有、2014年5月、P47-52。を他の海洋研究者とともに発表した。共同研究者の川崎は、石垣島において、石垣市役所の協力を受け、自然保護と海洋開発に関する地域住民の既存活動や公共活動に参加する島民の意識についてヒアリング調査を行うとともに、質問票を用いた調査を実施した。分析は、2015年度行う予定である。第3回海洋タウンミーティングin石垣島「ー環境教育でつなぐ八重山の未来ー」、ホテルグランビュー石垣、2015年2月21日。(2015年2月22日の八重山毎日新聞、八重山日報で報道された)を開催し、石垣市民から石垣市の公共政策についての意見を聴取した。国境離島といわれる島々は、交通の便が悪く、また、自然環境の面においても厳しい地域が多い。そのため、過疎化、高齢化の進行に悩む住民、地方自治体も多い。近年、特に安全保障の面において国境離島の存在が注目されている。安全保障面における離島の役割においては、離島に安定して住民が生活することが重要であると考える。島人が安定して暮らすための施策を国境離島と言われる沖縄県の八重山群島を事例として研究を行った。特に石垣市役所と綿密な情報交換を行い、まず、これまでの離島振興策について検証した。特に平成25年3月に策定された「石垣市海洋基本計画」に沿い、「海洋都市いしがき」を目指す同市の施策の計画について議論を行い、着実に実行されるための住民意識調査をヒアリング形式で行った。その結果を踏まえ、石垣市における海洋教育の推進策について具体的な提言を行うこととし、教育委員会および市内の三つの高等学校と協力し、海洋に関する生徒の研究発表会(八重山海洋タウンミーティング)などを開催し、海洋教育の意識啓蒙を行った。

また、石垣市だけではなく、近隣の竹富町および与那国町との連携も視野に入れ、両町の町長および行政担当者、地域住民との意見交換を綿密に行い、石垣市と連携した地域振興策の推進を協議した。その結果、石垣市を訪れる110万人以上の観光客の半数近くを竹富町へも誘導することができ、地域活性化に寄与した。また、本研究を推進するに当たり、対馬市(長崎県)、北大東村、南大東村(沖縄県)下甑島、上甑島(薩摩川内市)などにおいて、地域振興策の検証を行った。その結果は、「国境の人びと再考・島国日本の肖像」(山田吉彦2014新潮社)にまとめ公表した。また、本事業の成果は、沖縄県における海洋資源の有効利用策として検討材料に加えられている。国境離島といわれる島々の海洋を利用した振興策を検討する方針を提案した。事例としては、沖縄県石垣市を取り上げ、また、長崎県対馬市、北海道根室市などとの比較をおこなった。このような海洋に関する政策の立案には、開発活動と環境保護の両立を考慮する必要がある。石垣市で行う開発計画を抽出し、同時に環境保護対策を行うことを提案した。この計画は、石垣市の海洋基本計画に基づいており、人口および観光客の増加に寄与した。石垣島、対馬において、行政、市民団体、個人等から幅広く意見を聴取することができた。また、国境離島における公共政策の提言の一部をまとめることができた。特に政策提言が、自民党において評価され、政策提言集として出版された。また、石垣市(沖縄県)は、2013年に制定した海洋基本計画に基づいて海洋都市に向け、本研究の政策提言を参考に地域振興を推進しているが、人口増加、観光客の増加等の効果が表れている。また、与那国町(沖縄県)および対馬市(長崎県)からも、国境離島の特性を活かした地域振興策の提案を求められるようになっている。海洋政策2015年度は、これまでの調査結果と取りまとめを行うとともに、不足している調査を確認し、追加調査を行う。そして、その結果を内閣府および石垣市、対馬市、与那国町に対し、具体的な国境離島政策の提言を行うこととする。また、その他の国境離島の現状を洗い直し、国の行う国境離島政策への提言を検討する。成果を書籍としてまとめ出版を目指す。国境離島と呼ばれる島々の多くは、過疎化、高齢化といった社会的な問題を抱え、伝統的に培ってきた社会の維持にすら難しい状況となっている。そのような状況において、政府は国境離島の位置づけを明確にし、離島政策を推進する方向になっているが、具体的な施策については手をこまねく状況にある。本研究において研究対象とした石垣市では、2013年「海洋基本計画」を策定し、島嶼特有の海との関わりを地域の振興に資するために研究し、活用を目指している。そして、市民が海洋とのかかわりを理解し、水産業とそれに関わる産業、観光業、沿岸開発、海洋開発など多岐にわたる分野の産業振興に結び付け社会を活性化させる施策に着手するようになった。具体的には、まず、市民に社会基盤の強化における海洋利用の有効性を伝えるために、2014年1月から、石垣市と東海大学は共同で「海洋ゼミナール」を開催している。また、海洋環境負荷を考えた電気推進船就航計画を進め、また、自然再生エネルギーを活用した街づくりの推進、水族館新設計画、漁業への理解の促進、観光分野における海洋を利用したメニューつくりなどを行っている。同市は、2013年石垣新空港開設に合わせ、積極的な海洋利用策を提示したこともあり、受け入れ観光客数は前年比20%増となった。
ゲノム比較による、嗅覚受容体の発現機構の解明

本研究では、ゲノム上でGPCRの高密度集積クラスターと上流配列を網羅的に解析し、嗅覚受容体での「1嗅覚細胞1受容体」機構との関連性を解明することを目的とした。まず224種の原核生物と、7種類の真核生物から網羅的にGPCRを発見してDB化(http://www.sevens.cbrc.jp)した。これを基にヒトゲノム配列に対し、嗅覚受容体などが形成する既知の高密度遺伝子集積クラスター内で、隣接遺伝子ペアを調べたところ、遺伝子間距離、配列類似度、エクソン数、GC含有量、リピート配列の含有量等が隣接ペアを特徴付けると判った。これを基に機械学習ツール(SVM)で、隣接遺伝子ペアを高密度集積クラスター由来、非由来と判別しながらゲノム配列に沿って繋げることで、ヒトゲノム配列で94個のGPCR高密度集積遺伝子クラスターを同定した。クラスターを構成するGPCRの大部分は嗅覚受容体だが、味覚物質、ケモカイン、アデノシン、トレースアミンなどの受容体や機能未知のGPCRも見出した。高密度集積クラスターの上流を解析したところ、上流千数百塩基以内にプロモータ領域の可能性を示す保存領域が見つかり、より上流領域に対しては、既知の制御領域(H領域)と相同性が高い領域がゲノム全体で、数箇所見つかった。既知のH領域が、高密度集積クラスター上流に存在するのが一般的なら、この検出数は非常に少ない。H領域上の弱いコンセンサス配列が検出困難だったとも考えられるが、むしろクラスターの制御領域はH領域だけとは限らないと考えた方が自然である。そこでマウス、ヒトのシンテニー領域から、対応する高密度集積クラスターを抽出し、両者で保存する領域を探索した結果、十数箇所の高密度集積クラスターの上流に、H領域とは異なる長い保存領域を確認した。現在、検出した領域を実験グループと共同の上、詳細に解析中である。