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日米同盟の制度化:その歴史的展開と因果メカニズム

平成24年度は大別して、米国での在外研究と単著の出版という二つの分野で研究を実施した。第一に、5月まで、ジョージワシントン大学・国際問題大学院・安全保障紛争研究所(ワシントンDC)にて、昨年度(2011年8月)から続く在外研究を行った。ここでは、安全保障理論、とりわけ合理的選択論のアプローチに基づく同盟理論と抑止理論を中心に研究を遂行した。第二に、報告者の博士学位論文および昨年度に公刊した論考を中心とするこれまでの研究成果に、米国での在外研究で得られた同盟理論や抑止理論に関する知見を加える形で、12月に単著を公刊した。同書は、1950年代から1970年代までの日米同盟の制度化の史的展開を検証するもので、具体的には、なぜ当該期に日米同盟の制度化が進んだのかという問題の解明を目的としている。この問題に対して、同書は、国際関係理論の知見を援用しつつ日米の外交文書を中心とする一次史料に基づき、次のような議論を提示した。すなわち、同書は、度重なる国際環境の変化によって日米間に相互不安が生じ、それに対処する手段として同盟の制度化が行われたと論じている。この議論は具体的には以下の三点からなる。第一に、日本政府は、米国は日本に安全を提供する能力も意志もないのではないかという日本政府の疑念を抱いた。第二に、米国政府は、日本が米国の提供する安全に疑念を抱いたり、ナショナリズムを高揚させたり、米国からの負担分担圧力に反発したりすることで、中立化や核武装などの自立的な外交・安全保障政策を再選択することを不安視した。第三に、日米両国は、相手の意図や行動に関する不確実性--相互不安--を軽減するために、同盟の制度化を進めた。従来、日米同盟の制度化という長期的な現象を分析した実証研究が希少だったことに鑑みれば、同書の公刊によって、日米同盟に関する研究史上の空白が埋められた思われる。平成22年度は、大別して、資史料の収集、新しい論考の執筆、単著出版の準備という三つの分野で研究を実施した。第一に、史料の収集については、日米両国の外交・安全保障政策に関する文書を渉猟した。米国の史料に関しては、The National Archives(ワシントンDC)と沖縄県公文書館で調査を行い、NSCや国務省、軍部の文書の発掘を行った。日本の史料に関しては、外務省への情報公開請求を行って外交文書の発掘に努めるとともに、外務省外交史料館の新公開文書の収集や国立公文書館の防衛庁文書の調査を行った。以上の史料には、これまで学界でも存在が知られていなかったものが多数含まれている。第二に、新しい論考の執筆と報告については、日本政治学会と日本国際政治学会の年次研究大会でペーパーを提出した。前者では、「自民党政権とアメリカ」と題して、1955年から92年までの歴代自民党政権による対米同盟政策を通観した上で、その決定要因を明らかにした。従来の研究では、自民党政権の同盟政策の史的展開が必ずしも十分に把握されてこなかったこともあり、それについての説得的な説明はなされていなかった。そのため、この報告によって新事実の解明と新解釈の提示ができたと考えられる。後者においては、「安保改定とSCCの設置」と題して、60年に行われた日米安全保障条約改定と日米安全保障協議委員会(SCC)設置の過程と原因を解明した。これまでの研究では、SCCの設置が分析対象とされることはなく、安保改定の決定過程にも不明確な部分が存在した。このことに鑑みれば、本報告によって研究史上の空白が埋められたと思われる。第三に、昨年度までの研究成果に、上述した収集史料から得られた発見および新たな論考を加えることで、単著の出版準備を開始した。これは、従来の研究では解明されてこなかった、日米同盟の制度化の史的展開を検証するものである。平成23年度は、大別して、新しい論考の口頭発表、米国での在外研究、論文の公刊、単著の出版準備という四つの分野で研究を実施した。第一に、7月の北海道大学スラブ研究所が主催する国際シンポジウムにおいて、口頭報告および論文の提出を行った。ここでは、「信頼性の圧力vs.反軍主義の制約」と題して、1970年代における日本の対米同盟政策を通観した上で、その決定要因を明らかにした。従来の研究では、当該期における日本の同盟政策の展開が必ずしも十分に把握されてこなかったこともあり、それについての説得的な説明はなされていなかったため、この報告によって新事実の解明と新解釈の提示ができたと考えられる。第二に、8月からジョージワシントン大学にて在外研究を行った。その目的は最新の同盟理論を修得することにあり、これによって日米同盟の歴史的展開を体系的に説明することが可能になると思われる。第三に、昨年度の研究成果を「安保改定の起源」として公刊した。これは、1960年に行われた日米安保条約の改定が決定した過程と原因を解明したものである。従来の研究では、史料の限界もあって日米両政府内における安保改定の決定過程に不明確な部分が存在したため、その原因は必ずしも明らかになっていなかった。本研究では、近年公開された日米の史料を用いて両政府内の決定過程を解明した上で、安保改定の原因を特定した。

第四に、博士論文を中心とするこれまでの研究成果に、在外研究で得られた同盟理論に関する知見と、本年度公刊した論文の知見を加える形で、単著の出版に動き出した。これは、1950年代から1970年代までの日米同盟の制度化の史的展開を検証するものである。日米同盟の長期的な展開を一貫した分析枠組みに基づいて分析した本格的な歴史研究は管見の限り存在しないため、この単著の出版によって、日米同盟に関する研究史上の空白が多少なりとも埋まることが期待される。平成24年度は大別して、米国での在外研究と単著の出版という二つの分野で研究を実施した。第一に、5月まで、ジョージワシントン大学・国際問題大学院・安全保障紛争研究所(ワシントンDC)にて、昨年度(2011年8月)から続く在外研究を行った。ここでは、安全保障理論、とりわけ合理的選択論のアプローチに基づく同盟理論と抑止理論を中心に研究を遂行した。第二に、報告者の博士学位論文および昨年度に公刊した論考を中心とするこれまでの研究成果に、米国での在外研究で得られた同盟理論や抑止理論に関する知見を加える形で、12月に単著を公刊した。同書は、1950年代から1970年代までの日米同盟の制度化の史的展開を検証するもので、具体的には、なぜ当該期に日米同盟の制度化が進んだのかという問題の解明を目的としている。この問題に対して、同書は、国際関係理論の知見を援用しつつ日米の外交文書を中心とする一次史料に基づき、次のような議論を提示した。すなわち、同書は、度重なる国際環境の変化によって日米間に相互不安が生じ、それに対処する手段として同盟の制度化が行われたと論じている。この議論は具体的には以下の三点からなる。第一に、日本政府は、米国は日本に安全を提供する能力も意志もないのではないかという日本政府の疑念を抱いた。第二に、米国政府は、日本が米国の提供する安全に疑念を抱いたり、ナショナリズムを高揚させたり、米国からの負担分担圧力に反発したりすることで、中立化や核武装などの自立的な外交・安全保障政策を再選択することを不安視した。第三に、日米両国は、相手の意図や行動に関する不確実性--相互不安--を軽減するために、同盟の制度化を進めた。従来、日米同盟の制度化という長期的な現象を分析した実証研究が希少だったことに鑑みれば、同書の公刊によって、日米同盟に関する研究史上の空白が埋められた思われる。平成23年度は、前年度の中心作業だった歴史叙述を論文として公刊し、日米同盟の制度化に関する理論的な分析枠組みの構築に取り組んだ。そして、これらを組み合わせる形で、単著の執筆を開始した。以上に鑑み、現在までの研究は、日米同盟の制度化の歴史的展開を叙述すると同時にその因果メカニズムを解明するという本研究課題の目的に向かって、順調に進展していると判断した。最終年度となる平成24年度は、これまでの研究成果をまとめ、単著として公刊する作業を中心的に行う。具体的には、以下の方策で公刊作業を進めることを予定している。第一に、5月までの在外研究期間中、理論的な分析枠組みの精緻化を図る。同時に、米国で収集できる外交文書の最終確認を行う。第二に、帰国後、歴史叙述の部分を洗練させていく。第三に、特に歴史叙述の洗練に際して、使用した資史料の確認や追加のデータの整理のために、研究補助を依頼する。これによって必要な労力が分散されるため、単著全体の一貫性を高める作業に、より集中的に取り組むことが可能になると思われる。
高性能液体クロマトグラフィーを用いたマイクロ化学分析システムの開発

本研究は,一般の医療機関における生体分子の分析と,その診療への活用を実現するために,「分析に必要な全ての要素を小型化し,1枚のチップに集積化することで,微量試料の迅速自動分析を可能とする」マイクロ化学分析システムの開発を目的とする.本年度は下記の点について検討を行った.マイクロ化学分析システムを用いて,そのままでは検出が困難,または検出可能であってもその感度が低い生体分子の分析を可能にするためには,分析目的分子を誘導体化するための誘導体化反応部の開発が必要である.本研究では,誘導体化反応を成分分離後に行なうことを想定し,分離された試料成分と誘導体化試薬を混合するポストカラムミキサーの開発を行なった.ポストカラムミキサーの要件は,「溶液の流れ方向には試料拡散が小さく,その垂直方向には溶液混合が大きい」流路構造である.昨年度までに,計算流体力学シミュレーションを用いて上記要件を満たす流路構造として,「μmサイズの柱(ピラー)が規則的に並んだ流路(ピラーアレイ)」が,ポストカラムミキサーとして適すことを見出した.蛍光色素を用いた溶液混合実験と試料拡散実験により,ピラー形状が正方形のピラーアレイミキサーはポストカラムミキサーが満たすべき要件を実際に満足することを確認した.さらに,成分分離部とピラーアレイミキサーを搭載したチップを開発し,これを用いてアミンの分離ー発蛍光誘導体化ー蛍光検出の自動化を達成した.29年度が最終年度であるため、記入しない。29年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では,一般の医療機関における生体分子分析とその診療への活用を実現するために,「分析に必要な全ての要素を小型化し,1枚のチップに集積化することで,微量試料の迅速自動分析を可能とする」マイクロ化学分析システムの開発を目的とする.本年度は下記の3点について検討を行った.1.本研究では,従来の液体クロマトグラフィー(LC)カラムを超える分離能力を有する,ピラーアレイカラムを分離部として採用した.生体分子や薬物等の高極性分子に対しては,親水性官能基で修飾したカラムが適している.このため,親水性基であるアミド基で修飾したピラーアレイカラムの開発を行った.(1)まず,従来LCのアミド修飾カラムを用いて生体分子の分離検討を行った.マウス血清におけるチオール分析法を開発し,蛍光誘導体化した生体チオールの同時定量を可能にした.さらに,ヒト試料には存在せず,マウス試料に存在する未知のチオールの分子量を決定した.(2)従来LCのアミドカラムの作製法を参考にして,ピラーアレイカラムのアミド修飾手法を確立した.さらに,アミド修飾ピラーアレイカラムを用いて,蛍光誘導体化したチオールの分離を達成した.2.生体試料に含まれる多数の分子の分離には長い分離流路が必要であり,限られたサイズのチップ上で流路を延長するためにはターン構造の導入が必須となる.このための流路構造として,ターン部分における試料拡散を低減し,かつ流路抵抗を増大させないという特性を有するターンの開発に成功した.3. 1枚のチップ上に様々な構造を統合するには,オンチップバルブの利用が不可欠である.既存のオンチップバルブは圧力操作を必要としており,システム全体の操作が煩雑となる.システム制御を容易にするために,磁力駆動性のバルブを考案した.実際にチップ内の流路に回転式バルブを作製し,このバルブが外部磁力に応答して動くことを確認した.研究計画では,「アミド修飾ピラーアレイカラムの開発とその生体分子分離への応用」「磁力駆動性バルブの開発」を本年度の目標としていた.両目標が達成されたため,研究はおおむね順調に進展していると言える.本研究は,一般の医療機関における生体分子分析とその診療への活用を実現するために,「分析に必要な全ての要素を小型化し,1枚のチップに集積化することで,微量試料の迅速自動分析を可能とする」マイクロ化学分析システムの開発を目的とする.本年度は下記の2点について検討を行った.1.本研究では,マイクロ化学分析システムの分離部として,高分離能力を有する「μmサイズの柱が規則的に並んだ流路(ピラーアレイカラム)」を採用している.生体分子等の高極性分子の分離に対しては,親水性修飾したカラムが適している.このため,親水性基であるアミド基で修飾したピラーアレイカラムの開発を行ない,その生体分析への応用として,生体チオールの分離を行った.(1)従来LCのアミド修飾カラムを用いて,生体チオール濃度が健常状態と病態でどのように変化するかを評価した.具体的には,ホモシスチン尿症モデルマウスにおいて,γ-グルタミルシステイン等の濃度が減少することを初めて明らかにした.(2)昨年度確立したピラーアレイカラムのアミド修飾手法の改良を行った.具体的には,反応溶液の試薬濃度を再検討し,「反応中にマイクロ流路が詰まりやすい」という問題を解決した.さらに,アミド修飾ピラーアレイカラムを用いて,蛍光誘導体化した6種生体チオールの40秒以内の迅速分離を達成した.2.検出の高感度化を達成するために,マイクロ化学分析システムの誘導体化反応部として,分離成分と誘導体化試薬の混合ユニット(ポストカラムミキサー)の開発を始めた.ポストカラムミキサーの要件は,「溶液の流れ方向には混合性が低く,その垂直方向には混合性が高い」流路構造である.これを満たす構造を,計算流体力学シミュレーションにより探索した.

2年めの目標であった「生体分子の保持増大」を分離流路表面の親水化により十分に達成し,また,3年めの目標であった「誘導体化反応部の開発」を前倒しして始めており,研究はおおむね順調に進展していると言える.本研究は,一般の医療機関における生体分子の分析と,その診療への活用を実現するために,「分析に必要な全ての要素を小型化し,1枚のチップに集積化することで,微量試料の迅速自動分析を可能とする」マイクロ化学分析システムの開発を目的とする.本年度は下記の点について検討を行った.マイクロ化学分析システムを用いて,そのままでは検出が困難,または検出可能であってもその感度が低い生体分子の分析を可能にするためには,分析目的分子を誘導体化するための誘導体化反応部の開発が必要である.本研究では,誘導体化反応を成分分離後に行なうことを想定し,分離された試料成分と誘導体化試薬を混合するポストカラムミキサーの開発を行なった.ポストカラムミキサーの要件は,「溶液の流れ方向には試料拡散が小さく,その垂直方向には溶液混合が大きい」流路構造である.昨年度までに,計算流体力学シミュレーションを用いて上記要件を満たす流路構造として,「μmサイズの柱(ピラー)が規則的に並んだ流路(ピラーアレイ)」が,ポストカラムミキサーとして適すことを見出した.蛍光色素を用いた溶液混合実験と試料拡散実験により,ピラー形状が正方形のピラーアレイミキサーはポストカラムミキサーが満たすべき要件を実際に満足することを確認した.さらに,成分分離部とピラーアレイミキサーを搭載したチップを開発し,これを用いてアミンの分離ー発蛍光誘導体化ー蛍光検出の自動化を達成した.アミド修飾ピラーアレイカラムを用いて,生体試料の分析を行う.また,生体中の存在量が微量な分子の分析を可能にするために,ピラーアレイカラムの試料注入部に,目的分子の濃縮部を作製する.さらに,高感度な検出を自動で行うために,蛍光誘導体化反応部位を開発し,ピラーアレイカラムと統合する.誘導体化反応部の開発を行う.また,生体中の存在量が微量な分子の分析を可能にするために,ピラーアレイカラムの試料注入部に,目的分子の濃縮部を作製する.さらに,濃縮部,アミド修飾した分離部,誘導体化反応部を組み合わせたチップを作製し,生体分析に応用する.29年度が最終年度であるため、記入しない。29年度が最終年度であるため、記入しない。
高活性ルテニウムクラスター触媒を用いる不飽和分子の新規還元反応の開発

本研究では、高い触媒活性を有する架橋π共役配位子を持つルテニウムクラスターを触媒とする不飽和有機分子の新規還元反応、重合反応の開発を目的としている。本年度は還元しにくいとされる還元反応での新現反応の開拓および特に重合反応においてその開発を目標として、その達成を図った。ヒドロシランによる還元反応では、これまで含窒素不飽和炭化水素化合物の還元反応を展開し、イミン類の還元反応による効率的なシリルアミン合成に成功している。本年度は同じクラスター触媒を用いた還元反応システムを用いてニトリルからのシリルアミン合成、ハロアルカンからのハロゲン除去反応に成功した。いずれも今後より活性の高いプロセスの開発が必要であるが、これまでの含酸素化合物の反応とは異なるシランの種類や溶媒の改善など、反応機構につながる知見を得ることができた。重合反応の開発では、本触媒システムを用いるアルキルビニルエーテルの重合反応について、種々の条件検討を行った。特徴的な成果として、第一に重合の活性化剤として様々な置換基を持つヒドロシランを用いて重合を行うことができた。シリルカチオンがルイス酸として働きにくいアルコキシ基や、ポリシロキサン、その他ビニル基、クロロ基を持つ場合にも速やかに重合反応が進行し、対応するポリビニルエーテルを高い収率で得ることに成功した。ポリマーの分析の結果、末端にシラン由来のシリル基が、逆末端に水素が導入されていた。従って本反応は副反応がなく、ヒドロシランにより効率的に連鎖移動反応を起こす重合である。第2に、ポリマーのタクティシティについても調査した結果、クロロシランを用いた場合のみタクティシティが制御される興味深い結果を得、今後の研究の課題である。上記の内容は、現在投稿準備中である。また、以上の成果は配位カチオン重合を用いた反応としてこれまでほとんど例がなく、工業的にも今後発展する可能性のあるプロセスとして重要である。本年度は新規反応の開拓を第一の目標として、ルテニウム3核カルボニルクラスターを触媒として用い、従来還元しにくいとされる還元反応の達成を図った。またヒドロシランとクラスター触媒を用いる配位カチオン重合反応についていくつかの新しい反応開発を行った。ヒドロシランによる還元反応では、まずアミドの還元によるアミン合成反応について、汎用性の高い大量合成法を開発した。この成果は現在"Organic Synthesis"に投稿中である。また、含窒素化合物の還元反応を展開し、酸素を含まないイミン類の還元反応を検討した。その結果対応するシリルアミンをよい収率で合成することに成功した。いずれも反応条件の検討により活性を高める必要があったが、これまでの含酸素化合物の反応とは異なるシランの種類や溶媒の改善など、反応機構につながる知見を得ることができた。今後はニトリル類、ヒドラジン類、オキシム類などに展開することで一連の含窒素化合物の還元反応システムの構築が可能になるものと思われる。また、グリーンケミストリーに直結するハロゲン化化合物の脱ハロゲン化反応も同じ触媒システムで達成できることを明らかにしている。重合反応の開発検討では、従来カチオン重合が知られているアルキルビニルエーテルの重合反応を行ったところ、速やかに重合反応が進行し、対応するポリビニルエーテルを高い収率で得ることに成功した。このポリマーの分析の結果、特にtブチルビニルエーテルを用いた場合にリビング重合に匹敵する狭い分子量分布が得られたこと、末端に必ずシリル基が導入されていること、低触媒濃度重合が可能であることを明らかにした。また、シロキサンなどをヒドロシランとして用いることもでき、末端にシロキサンを持つ反応性高分子の構築が可能であることを見出した。以上の成果は配位カチオン重合を用いた反応としてこれまでほとんど例がなく、重要である。

第2に、ポリマーのタクティシティについても調査した結果、クロロシランを用いた場合のみタクティシティが制御される興味深い結果を得、今後の研究の課題である。上記の内容は、現在投稿準備中である。また、以上の成果は配位カチオン重合を用いた反応としてこれまでほとんど例がなく、工業的にも今後発展する可能性のあるプロセスとして重要である。
III族窒化物両極性同時成長プロセスの開発とナノ構造デバイス作

本研究はワイドギャップ半導体材料である窒化ガリウム(GaN)の結晶構造における非対称性に着目し、結晶構造の裏表となる極性を制御する手法の開発に取り組んだ。結晶成長における再表面の状態が重要であることから、結晶成長最表面の処理方法を検討することにより、任意の選択領域に異なる極性面を成長する方法を開発した。更に、成長途中においてMg原子を表面吸着させることによって極性が入れ替わる現象についても詳細な検討を行い、Mg偏析層が極性反転の起因となっていることを明らかにした。これらの研究成果により、GaNを用いた三次元構造デバイスの作製が期待でき、新しい機能デバイスの可能性が示唆された。III族窒化物半導体はウルツ鉱型結晶構造であるため、c軸方向に非対称で極性が存在する。(0001)面となる+c面と(000-1)面である-c面において化学的安定性や非線形光学定数などが変化している。このような特性を利用することにより、新規光機能デバイスの作製が可能となる。そこで本研究では、任意の領域において+c面と-c面を同時に成長かつ制御を行う選択領域極性制御成長手法の開発を行った。帯電防止膜を塗布した後に、電子線照射することにより感光させてカーボンマスクを形成し、選択領域の基板処理を行った。-c面を作製するための基板処理として重要なサファイア基板の窒化処理時間と窒化処理中におけるカーボンマスクの耐性を検討したところ、カーボンマスクが5nm程度の膜厚の場合には窒化処理が700°Cで5分程度が最適であることがわかった。また、カーボンマスクの膜厚は帯電防止膜の塗布量と電子線照射時間によって制御可能であり3nm10nmの膜厚が可能である。このようなマスクを用いることによってマスク領域においては窒化処理が施されず、水素クリーニングによってマスク除去された後には+c面成長を行うため、任意の領域への+c面および-c面の同時成長が可能となった。また、-c面成長領域については水酸化カリウム水溶液によるエッチングにより選択領域のエッチングが可能であることも確認できた。これにより、従来の一次元での構造制御だけでなく多次元的な構造制御が可能であることを示した。これまでに行っていたプロセスでは基板処理、マスク形成、結晶成長といった順序にて両極性同時成長を行っていたが、各工程間において基板が大気暴露されるために再現性が乏しい状況であった。今回、マスク形成後に基板処理および結晶成長を同時に行うプロセスを行い、基板処理に重要となるH2クリーニング条件、基板窒化条件、低温バッファー層形成条件を最適化し両極性同時成長の一括形成プロセスを構築することに成功した。積層方向における極性反転プロセスにおいてはMgを結晶成長表面に過剰に吸着させることによって+c面を-c面に極性反転させることを実現しており、極性反転に起因する反応はMg原子の表面偏析であることを明らかにした。Mg供給プロセスの最適化により表面偏析層を形成することによって原子層レベルでの極性反転結晶成長の実現に成功した。これらの結果は、GaN極性制御において非常に効果的な手法であり極性を利用したデバイスへの応用が広がったと考えられる。
幾何学的フラストレート磁性体の新奇秩序

スピンが規則格子上に位置しながらもスピン間相互作用が競合する幾何学的フラストレート磁性体として、三角格子、かごめ格子、パイロクロア格子等の新磁性体を探索・合成して、核磁気共鳴、磁化、比熱、ESR測定等の実験をおこない、フラストレーションに起因する新しいタイプの相転移や秩序状態の発見と、その状態と機構の解明を行った。特にフラストレーションに量子効果が加わることにより生じる新奇な状態に注目して、量子スピン液体や特異な中間秩序状態、近藤スクリーニング部分無秩序状態を発見し、その特異なスピン状態を明らかにした。本研究はスピンが規則格子上に位置しながらもスピン間相互作用が競合するために秩序化が抑制され、新しいタイプの相転移や新しい秩序状態が発現する幾何学的フラストレート磁性体について、新物質を探索・合成し、各種実験手段を用いて多重縮退が織りなす新しい秩序の解明とその選択的外部制御を目指すものである。モデル物質として、古典かごめ格子磁性体RFe_3(OH)_6(SO_4)_2、S=1/2量子かごめ格子磁性体titmb、ダイヤモンド鎖磁性体Cu_3(CO_3)_2(OH)_2、イジング型かごめ磁性体である[H_2OC_4N_4]Co_3F_6(SO_4)_2、f電子系フラストレート化合物CePdAl、UNi_4B、スピンアイス物質Dy_2Ti_2O_7,Ho_2Ti_2O_7 Pr_2M_2O_7等のフラストレート磁性体を対象に、磁化、NMR、比熱、ESR、μSRなどの測定手段を用いて、実験的研究を行う。また、継続的に各種物質群、各種幾何学的フラストレート格子、各種スピン(古典、量子)を持つ新しい幾何学的フラストレート磁性体の探索、合成を行う。新規購入の実験機器や既存装置の改良により、NMR装置の高精度化、試料回転や加圧等の新技術の導入により新しい物理量の測定を目指す。また試料合成装置と基礎物性測定装置を導入し、新規物質の探索と良質単結晶の合成のための設備の充実を行う。分担者間の協力により、試料の提供や各研究者の実験手段の有機的結合により、各種物質を多面的に研究する。特定研究というプロジェクトにより情報交換の機会を増やし、また班構成の組織化を行って効率的な研究を進める。これまで三次元フラストレート系パイロクロア格子物質は希土類物質が研究されてきたが、代表者前川と分担者小山田は初めて3d元素物質のs=1/2量子スピンCu_2(OH)_3ClをNMRにより研究し、3回の逐次相転移が起こり、中間相では内部磁場の発生と常磁性的スピン緩和が共存し、量子効果とフラストレーションにより新奇な秩序状態にあることを見いだした。また3d電子系で初めてのかごめアイス物質でCo_2(OH)_3Clについては異常に高い温度からスピン相関が発達し、かつ非常に遅いスピン揺動が存在していることを見いだした。また、量子スピン三角格子反強磁性有機錯体EtMe_3Sb[Pd(dmit)_2]_2のNMR実験により50mKまで磁気秩序がなく、基底状態がエネルギーギャップのないスピン液体状態であることを発見した。f電子系かごめ格子磁性体CePdAlにおいてはフラストレーションがf電子の遍歴性によって解消され、部分無秩序状態になることをNMRにより明らかにした。またXYスピン系三角格子で部分無秩序状態を示す5f電子系で初めてのフラストレート物質UNi_4Bにおいてはスピン相関がKosterlitz-Thouless転移型のスピン渦の運動によって支配されている可能性を指摘した。分担者菊池は二次元三角格子反強磁性体ACrO_2(A=H, Li)のESR実験により、線幅の温度変化とトポロジカルな欠陥であるZ_2渦の運動の関係を検討した。また量子スピンかごめ格子反強磁性体Zn_xCu_<4-x>(OH)_6Cl_2について、中性子散乱とNMRの実験を行い、磁気相のZn濃度xと温度依存性を研究し、中間相がVBS相と考えられることを明らかにした。分担者太田は同物質のx=1試料の強磁場ESR実験からスピン相関が低温までほとんど発達していないことを明らかにした。分担者松平は希土類パイロクロア格子磁性体Ln_2Ir_2O_7の希土類依存性を研究し、金属・絶縁体転移がNdとPrの間で急激に消失することを明らかにした。また新規パイロクロア格子反強磁性体Pr_2Zr_2O_7の純良単結晶育成に成功した。代表者前川と分担者

小山田はパイロクロア型磁性体s=1/2のCu2(OH)3Clとs=1のNi2(OH)3ClについてNMR実験を行い、転移温度でスペクトル線幅が増大して静的磁化の成長が見られるにもかかわらず、緩和率1/T1は臨界発散しない新奇な磁気転移が起こっていることを発見した。また、量子スピン三角格子反強磁性EtMe3Sb [Pd(dmit)2]2は50mKまで磁気秩序化せずスピン液体状態が実現し、1Kに何らかの転移があることを見いだした。さらに5f電子系XY三角格子UNi4Bでは2/3のモーメントが渦状の秩序化をし、部分無秩序状態の1/3のモーメントはより低温でスピン相関が発達することを見いだした。分担者菊池はハイゼンベルク型三角格子反強磁性体HCrO2とInMnO3を合成し、比熱、磁化率には異常がなく、μSRや中性子回折では異常が観測される温度域の存在を見いだし、トポロジカルな秩序(Z2渦)転移との関連を検討した。またs=1/2三本鎖磁性体Cu3SO4(OH)4のNMRを行い、中心鎖のスピンが無秩序状態であるアイドルスピンモデルと矛盾しない結果を得た。分担者松平はパイロクロア型イリジウム酸化物の金属-絶縁体(MI)転移について研究を行い、ラマン散乱、単結晶X線回折、熱膨張測定からNd2Ir207ではMI転移に格子変化が伴わず、電子相関効果に起因することを明らかにした。代表者前川と分担者小山田は新奇な逐次相転移をするパイロクロア格子反強磁性体Cu2(OH)3ClについてNMRの磁場依存性やサイト依存性等の詳細な実験を行った。低温相はスピン波励起をもつ長距離秩序相であることを明らかにし、磁気構造を決定した。一方、中間相は静的状態と大きな揺動が共存する異常な相であることを見いだした。Ni2(OH)3Clについては新たな中間相を見いだした。これらについて特集論文に発表した。また量子スピン三角格子反強磁性EtMe3Sb[Pd(dmit)2]2について20mKまでのNMR実験により、スピン液体状態が実現し、1.0Kに新奇転移があることを発見し、さらに13Cサイト依存性や磁場依存性等の実験を行った。5f電子系XY三角格子UNi4Bでは、希釈冷凍機を用いたNMR実験により、近藤スクリーニング部分無秩序状態が実現していることを明らかにした。分担者菊池はCu2(AsO4)(OH)3・3H2Oがデルタ鎖フラストレートスピン系のモデル物質であることを見出し、各種測定によりその磁性を明らかにした。また三角格子反強磁性体HCrO2を合成して、微視的な測定と巨視的な測定で相反するフラストレーション効果に起因する特異な相転移現象を調べた。分担者松平はパイロクロア物質Dy2Ti2O7のカゴメアイス状態と液相-気相型相転移近傍における磁性が磁気モノポール描像により理解されることを明らかにした。またスピンアイス状態における磁化緩和時間の温度依存性を明らかにした。さらにNd2Ir2O7の金属-絶縁体転移が圧力によって抑制され、10GPa以上で磁気秩序相が出現することを見出した。代表者前川と分担者小山田は、スピン1/2有機三角格子反強磁性体EtMe_3Sb[Pd(dmit)_2]_2において、交換相互作用の1万分の1の低温まで磁気秩序が起こらず、量子スピン液体状態が実現していることを発見したが、さらに20mKの低温までの^<13>C-NMR実験により、1Kにおいて対称性の破れないしはトポロジカルな相転移が起こっていることを見いだした。これは金属におけるフェルミ液体の超伝導転移やヘリウム液体における超流動転移に対応する量子液体の不安定性による新しい相転移、新しい量子凝縮相状態である可能性がある。
自律及び協調学習を支援する英語ライティングシステムの開発研究

本研究では,大学生の英語ライティング力の強化のために,自律及び協調学習を支援するライティングシステムを開発し,その有効性を検証した。本システムは,参加者の共有領域と個人の学習領域で構成され,共有領域では互いのライティングを参照できる。また,学習者を支援する目的で,コンピュータ制御で機能するBotを熟達した学習者として参加させた。大学の授業での本システムの活用後に学習者への質問調査や学習者の各ライティングの比較分析を行ったところ,Botやピア(学習仲間)の英文表現を自主的に学び取っていることが観察された。従って,同期型学習において,本システムには自律及び協調学習を支援する働きがあると示唆された。協調学習と自律学習を促す英語ライティングシステムの開発に当たり,次の手順を踏んだ。1.英語コンテンツのデータベースの作成:オンライン・フォーラムで利用するeメールの英文を扱ったテキストに基づいて,各課題に必要な各機能・場面におけるキーフレーズを抽出し,フレーズ毎にBNC(British National Corpus)での頻度数,formalityの程度の判断を行い,システムのコンテンツとなるデータベースを作成した。2.英語ライティングシステムの開発:英語ライティングシステムの基盤となるプラットフォームを実装した。プラットフォームは,協調学習と自学習が同時に行えるように,左領域に全参加メンバーのライティング一部が表示され,右領域で個人がライティングの書き込みができるようになっている。右領域には,ヒントとして,データベースで作成したキーフレーズを基に,オンラインディクショナリーの例文へのリンク,BNCでの頻度表示を付加している。現在,次の機能としてBOTの提示(仮想の学生によるライティングの自動表示),BNCやCOCA(The Corpus of Contemporary American English)を開発中である。3.第一次パイロットスタディ:現段階までの実装されたシステムを利用して大学生を対象にライティング活動を行った。参加者数は14名で,その中で協調学習として同時に参加した11名のライティングについて,アンケート調査の分析,各ライティングの分析(4-gram,ワード数,T-unit数,従属節数(DC),内容構成)を行っている。この分析を基に,システムの改良,及び最適なレッスンプランの作成を進めている。平成25年度に実装した「自律及び協調学習を支援する英語ライティングシステム」のパイロットスタディの結果を踏まえて改訂し,複数の授業で運用した。運用後は,学習者を対象に学習面,システム面についての質問調査,及び学習者のライティングの分析を行った。以下に具体的に記述する。1.英語ライティングシステムの実装:平成25年度に実装した英語ライティングシステム(Coconut)のプラットフォーム(左部にピアのライティングの一覧表示,右部にライティング入力フィールド,オンライン辞書へのリンク)に,ヒント例文の表示,Botによるモデルライティングの自動表示,ピアレスポンス用のアイコンボタンの機能を付加した。例文は,BNC (The British National Corpus)やCOCA(The Corpus of Contemporary American English)から課題のテーマに添うものを抽出した。2.英語のライティングクラスでの利用:平成26年度前期・後期に国立大学1年生のライティングコース(計2クラス)にて2,3回,同年度後期に国立大学2年生以上のライティングコースにて毎回(計14回),Coconutを運用した。授業展開は,学習者はテキストを利用して言語活動を行った後に,Coconutにライティングを投稿し,投稿後にピアレスポンスを行う活動とした。3.Coconutの効果検証: Coconutの効果検証として,システムの各要素(ピア及びBotのライティング,BNC・COCA及びリンク先のオンライン辞書の例文)について利用程度とシステムのユーザビリティ等に関する質問調査を行った。現在は,質問調査の結果分析,学習者の各ライティングについてワード数,4-gram等を基にして比較分析を行っている。現在のところ,Botが示すモデルライティングの効用が認められている。本研究は,大学生の英語ライティング力の強化のために,自律及び協調学習を支援するオンライン環境でのライティングシステムを開発し,その有効性を検証するものであった。ライティングシステムは,以下の設計方針に基づいて開発された。(1)ライティング活動をオンライン・フォーラム上に展開し,学習コミュニティを構築する。(2)学習コミュニティには,コンピュータ制御により自動化されたバーチャルメンバー(Bot)も参加し,Botは熟達した学習者として,実在のメンバーを支援する。(3)英作文課題と並行してBritish National Corpus(BNC)等の英文表現モデルを提示し,学習者が自己のライティングを自己修正できるよう支援する。平成25年度にライティングシステムを開発し,平成2526年度で大学でのライティング授業に取り入れ,運用後に学習者を対象に実施した質問調査や学習者のライティングの要素(ワード数,節数,4-grams等)の比較分析を基に効果検証を行った。これにより,同期型学習では,Botがモデルライティングを示した場合,学習者が自らモデルと気づき,Botの示す表現を学び取っていることが観察された。また,ピア(学習仲間)が「足場かけ」の働きを行っていることも認められた。27年度では,自律学習の働きを強化する目的で,例文表示を改良し,ポートフォリオ機能も付加した。改良したシステムは,授業で運用し,現在は本システムがもたらす学習効果を調査中である。3年間にわたる本研究の調査・分析を通して,同期型学習では,熟達した学習者を担ったBotやピアのライティングから,学習者が表現などを自ら学び取っている様子が観察され,本システムには自律及び協調学習を支援する働きがあると示唆されている。今後は,多様な状況におけるBotの役割を検討し,またポートフォリオ機能の強化を行い,学習者が学習コミュニティの中で自律学習をさらに強化していけるように,研究を深めていく。

本研究では,大学生の英語ライティング力の強化のために,自律及び協調学習を支援するライティングシステムを開発し,その有効性を検証した。本システムは,参加者の共有領域と個人の学習領域で構成され,共有領域では互いのライティングを参照できる。また,学習者を支援する目的で,コンピュータ制御で機能するBotを熟達した学習者として参加させた。大学の授業での本システムの活用後に学習者への質問調査や学習者の各ライティングの比較分析を行ったところ,Botやピア(学習仲間)の英文表現を自主的に学び取っていることが観察された。従って,同期型学習において,本システムには自律及び協調学習を支援する働きがあると示唆された。平成26年度の実行計画の要点は,BNC・COCAの表現を自動提示するBotシステムの設計と実装であり,実際,Botの設計と実装を終えて,Bot機能を備えた英文ライティングシステム(Coconut)を予定通りクラスで運用した。ただし,BotでBNC・COCAの英文を基にした英文を表示すると,課題のライティング内容とずれが生じるケースが発生したため,適切な学習効果の観点から課題のモデルライティングを表示するように変更した。Coconutのシステム面の効果検証では,運用前に学習者のライティング力を語彙表現のテスト,取り組み時間等を基に測定する予定であったが,実際のライティングの活動状況が使用教室のネット・コンピュータ設備環境や学習者の他の学習履歴に依存し,システムの効果そのものを把握・検証する根拠には不十分との懸念が浮上した。従って,現在のところは,学習者への質問調査の結果分析と学習者が投稿したライティングの分析を優先にして進めている。英語教育,教育工学Botによるモデルライティングの表示,ピアのライティングの一覧表示という機能を備えた英語ライティングシステムの運用は,自律及び協調学習を促進させると考えられる。さらに,学習者は自己のライティングの履歴や進捗を見ることで,継続的に学習を進められる傾向があることから,自律及び協調学習を加速していくには,学習者のライティングの履歴(ポートフォリオ)機能を付加する必要性を感じている。平成27年度は,ポートフォリオの機能を付加したシステムを運用し,その効果を検証していく。検証結果については,学会や論文で発表し,多くの方から意見を頂戴し,さらに研究を深めていきたい。当初の計画では,初年度に英語ライティングシステムのプラットフォームの実装とBOTの機能を付加する予定であった。
Per1過剰発現動物を疾患モデルとした概日リズム光同調失調の発症機構の解析

概日リズム障害の発症機構の詳細な解明と治療法や治療薬の開発には、(1)概日時計中枢と末梢組織の計時情報の細胞レベルでの簡便な計測系、及び、(2)ヒトの概日リズム障害の有用な疾患モデルの利用が必須であると考えられる。哺乳類の時計遺伝子Per1の転写翻訳産物量は、マウスSCNで明暗及び恒暗条件下、明期で高く暗期に低い自律的な日周変動を示した。また、幾つかの末梢組織(網膜、肝臓、腎臓、筋肉)においてもその発現は約6-12時間遅れた位相で振動した。これらの事実は、Per1の発現リズムが概日リズム形成及びその光同調機構と強い関連を有することを示す。実際、Per1を強力なプロモータにより強制発現させたPer1形質導入体の行動及び体温リズム周期は、長周期型または無周期型になる上に光同調能の失調が顕著であり、非24時間型リズム症候群の疾患モデルとして使用できると考えられた。そして、このPer1強制発現体の示す概日リズム障害は、SCN及び末梢での、Per1及びPer2の転写日周振動の著しい減衰に起因することを明らかにした。そこで、Per1::lucとPer2::luc融合遺伝子をマウス繊維芽細胞NIH3T3に形質転換し、Per1とPer2発現リズム転写制御機構でのPerタンパク質の機能をそれぞれ解析した。フォルスコリン、ヂキサメタゾン、フォルボールエステル刺激により、Per1::luc及びPer2::lucいずれの安定導入細胞においても、ルシフェラーゼ発現概日振動を誘導できた。これらの試薬によるPer1の発現概日振動の誘導には、プロモータ上の5つのE box配列が機能した。一方、その一過的誘導には、4つのCre配列のうち、第3のCreだけが必要であった。Per2はこれらの試薬により一過的に誘導はされないものの、発現概日リズムは示し、それにはPer2プロモータ上に存在するE boxに似た配列が必要であった。次に、Per1とPer2タンパク質のPer1及びPer2プロモータに対する作用を調べたところ、両タンパク質は、Per1プロモータ活性には影響を与えないが、Per2プロモータの転写を活性化した。この転写活性化には、Per2プロモータ転写開始点近傍の配列が必須であった。即ち、Per1導入体が示すリズム異常の表現型の要因として、Per1過剰発現によるPer2の転写制御異常が考えられる。
作問学習を対象とした知的CAIのオーサリング環境

本年度は,「作問学習を対象とした知的CAIのオーサリング環境」に関する研究の一環として以下4点の成果をあげた.それぞれについて概要を示す.(1)算数の文章題を対象とした作問学習の診断知識のオーサリング環境これまでの作問学習に関する研究を踏まえた上で,学習者が作った算数の文章題を診断するための診断知識を,実際の教育現場に携わる教師から獲得することを主目的とした診断知識オーサリング環境の設計を行った.この設計から得られる診断知識は,既存の作問学習支援システムの知識として機能するだけでなく,算数の文章題の解釈を要するシステムにおいても利用することができる汎用性の高い知識となると考えている.これに関しては,今後,実装ならびに国内論文誌にての報告を予定している.(2)小学校の授業の一環としての作問学習支援システム利用とその評価設計・開発のみならず,実際の小学校での利用と運用への試み,また,システム効果の解明も行った.近隣の小学校4,5年生,各2クラスずつ計4クラスの算数の授業においてシステム利用を行い,効果としては,文章題に対する理解の仕方にシステムが影響していることを確認した.これに関しては,現在,国内論文誌にて報告を行っている.(3)問題比較学習のための支援環境作問学習の次課題として問題同士を比較する学習があり,作問により意識化された知識を,メタ認知的な観点から扱うことで,より深い理解が行われると考えられている.そこで本年度は,文章題同士を比較し,比較個所を学習者がマークできる学習環境と,そのマークを評価する診断機能の作成を行った.今後,研究会で報告する予定である.(4)解決・作問・比較の統合学習のための支援環境問題を作るだけでなく,解決したり,比較したりといった,様々な活動を学習者の理解状況に応じて取捨選択することのできる学習環境の構築を目指して取り組んでいる.本年は,解決,作問,比較の3種類の学習の進行状況を共通する学習者モデルで記述できるよう概念の整理を行った.今後は,実際に3つの学習の制御を実現し,小学校等での利用を可能にしたいと考えている.本年度は,「作問学習を対象とした知的CAIのオーサリング環境」に関する研究の一環として以下3点の成果をあげた.それぞれについて概要を示す.(1)作問学習を系に踏まえた新たな学習活動の模索作問学習は,学習者に概念間に存在する数量関係に着目させ,知識の使いこなしに有効であると考える.この作問学習の次課題として,作ることにより意識化された知識を,メタ認知的な観点から扱うことで,より深い理解が行われると考える.そこで本年度は,作問学習にて作った複数の問題間の差異を考察する作業を通して,作問活動の振返りと対象(文章題)への理解を深めることを目的とする問題間の関係外化環境の設計を行った.研究会での報告を2件行っている.(2)小学校の授業の一環としての作問学習支援システム利用とその評価本研究は,作問学習の設計・開発のみならず,実際の小学校での利用と運用への試みをも調査の対象としている.また,作問学習による効果の解明も本研究の重要な目的としている。そこで本年度は,和と差の2項演算の理解促進を指向した作問学習支援システムを,近隣の小学校4,5年生,各2クラスずつ計4クラスの算数の授業において行い,システムの運用へ向けた調査と,システムの効果についての調査を行った.現在,結果の集計,分析を行っている.これじ関しては,来年度の研究会などにて報告する予定である.(3)「同題を作ることによる学習」を構成する概念の整理これまでの作問学習に関する研究を踏まえた上で,作問学習の一般的な枠組みについて「学習者の行う作問作業」と「正誤判定の基準」という2つの観点から整理を行った.この整理は,既存の作問学習支援システムの特徴づけと,学習支援システムを構成するコンポーネント設計の基礎論となるものである.これに関しては,国内論文誌にて報告を行った.本年度は,「作問学習を対象とした知的CAIのオーサリング環境」に関する研究の一環として以下4点の成果をあげた.それぞれについて概要を示す.(1)算数の文章題を対象とした作問学習の診断知識のオーサリング環境これまでの作問学習に関する研究を踏まえた上で,学習者が作った算数の文章題を診断するための診断知識を,実際の教育現場に携わる教師から獲得することを主目的とした診断知識オーサリング環境の設計を行った.この設計から得られる診断知識は,既存の作問学習支援システムの知識として機能するだけでなく,算数の文章題の解釈を要するシステムにおいても利用することができる汎用性の高い知識となると考えている.これに関しては,今後,実装ならびに国内論文誌にての報告を予定している.(2)小学校の授業の一環としての作問学習支援システム利用とその評価設計・開発のみならず,実際の小学校での利用と運用への試み,また,システム効果の解明も行った.近隣の小学校4,5年生,各2クラスずつ計4クラスの算数の授業においてシステム利用を行い,効果としては,文章題に対する理解の仕方にシステムが影響していることを確認した.これに関しては,現在,国内論文誌にて報告を行っている.(3)問題比較学習のための支援環境作問学習の次課題として問題同士を比較する学習があり,作問により意識化された知識を,メタ認知的な観点から扱うことで,より深い理解が行われると考えられている.

そこで本年度は,文章題同士を比較し,比較個所を学習者がマークできる学習環境と,そのマークを評価する診断機能の作成を行った.今後,研究会で報告する予定である.(4)解決・作問・比較の統合学習のための支援環境問題を作るだけでなく,解決したり,比較したりといった,様々な活動を学習者の理解状況に応じて取捨選択することのできる学習環境の構築を目指して取り組んでいる.本年は,解決,作問,比較の3種類の学習の進行状況を共通する学習者モデルで記述できるよう概念の整理を行った.今後は,実際に3つの学習の制御を実現し,小学校等での利用を可能にしたいと考えている.
細菌胞子における発芽の分子論的解析

耐久型細胞である細菌胞子から栄養細胞への分化時に見られる胞子の発芽過程にはそれを誘起する情報をセンサーする機構と将来、栄養細胞となる胞子コアの代謝系を活性化するための機構が存在する。代謝系の活性化には胞子コアをとりまく胞子ペプチドグリカン層(コルテックス層)の破壊が必須であり、それを担う胞子ペプチドグリカン分解酵素は胞子発芽過程で重要な役割を演じている。本研究ではこれら酵素の活性化機構ならびに発芽装置の構築のメカニズムの解明を主眼として発芽過程を分子論的に明らかにすることを目的とし、以下の成果を得た。(1)新規なB.cereusペプチドグリカン分解酵素(SleL)はC.perfringensに見いだされたSleMと同様、コルテックス層の架橋部位が分解されたペプチドグリカンのみに作用したが、SleMがムラミターゼとして機能するのにたいしてN-アセチルグルコサミニダーゼ作用を有していた。(2)B.cereus sleBの転写はシグマ因子sigma Gに制御され、SleBは胞子形成期第III期にフォアスポア内で発現する。一方、C.Perfringens SleCとSleMは胞子形成期第III期に母細胞側で発現する。(3)B.cereus SleBおよびSleL、C.perfringens SleCおよびSleMは成熟胞子のコルテックス層外縁部に局在した。これらの結果は発芽装置の構築機構には明らかに種特異性が存在することを示している。(4)C.perfringensSleCの活性化機構を明らかにし、SleCのN-末端プレ領域が酵素の構造安定化を担う分子内シャペロンとして機能することを示した。(5)C.Perfringens SleCの活性化に関わるセリンプロテアーゼ群CspA、CspB、CspCを同定し、それらの性質を解明し、かつ機能の関連した遺伝子sleCとcspA、BおよびCがクラスターを形成していることを明らかにした。細菌胞子発芽機構の解明に向けて、発芽の主要な生化学的事象である細菌胞子ペプチドグリカン(胞子コルテックス)分解をつかさどるコルテックス分解酵素の発現時期、活性化機構および胞子内局在部位を明らかにした。C.ρerfringens胞子のコルテックス分解酵素SleCは、プレプロ領域を持つ4つのドメイン構造からなる前駆体として胞子形成III期に合成され、胞子形成IV期からVI期にかけてプレプロ体のN-末端プレ領域およびC-末端プロ領域が順次にプロセシングされ、N-末端プロ領域をもつ不活性前駆体として休眠胞子の胞子殻とコルテックス層との間隙に存在することが示された。さらに、発芽時に発芽特異的プロテアーゼによりN-末端プロ領域が切断されて活性化される酵素であることが判明した。このプロセシングを担う発芽特異的プロテアーゼはセリンを活性中心とするスブチリシン様酵素で界面活性剤によりのみ抽出可能な酵素であった。栄養細胞および休眠胞子からその活性を検出することは出来なかった。一方、B.subtilisやB.cereusのコルテックス分解酵素SleBは分泌型シグナル配列をもつ前駆体として胞子形成III期に前胞子内で生合成され、分泌シグナルによって内膜を通過し、最終的にコルテックス層外縁部あるいはコルテックスをとりまく外膜のどちらかに成熟型酵素として局在することを明らかにした。すなわち、本酵素はSleCとは異なりプロセシング以外の機構により活性発現が制御されていることを意味している。この様にSleCとSleBの局在部位ならびに酵素化学的性質は類似しているにもかかわらず、発芽機構は種特異的であることを示唆している。

現在、SleB活性の制御機構およびSleCのプレ、プロ領域の役割について検討中である。細菌胞子発芽機構の解明に向け、発芽の主要な生化学的事象である細菌胞子ペプチドグリカン(コルテックス)分解をつかさどるコルテックス分解酵素の発現時期、胞子への局在化機構をBacillus属胞子を用いて検討した。B.ceresu胞子のコルテックス分解に2種の酵素、SleBとSleL、が同じ環境下で活性を発現すること、および局在部位も同じであることからそれらが協同的に作用していることが示唆された。事実、B.cereus SelBはアミダーゼとしてコルテックス架橋部分を切断し、それによって胞子発芽の生理的現象の一つである胞子の黒化が生じるが、ムロペプチドは遊離しなかった。ムロペプチドの遊離にはSleLによるペプチドグリカン主鎖の分解が必須であった。すなわち、コルテックス分解の初期には胞子形態を確認するSleBがまず作用し、引き続き部分分解された胞子コルテックスをSleLが加水分解することを示し、コルテックスの分解は基質特異性の異なる酵素の逐次的活性化に依存することが明らかになった。SleBは分泌型シグナル配列をもつ前駆体として胞子形成III期に前胞子内で生合成され、分泌シグナルによって内膜を通過し、最終的にコルテックス層外縁部あるいはコルテックスをとりまく外膜どちらかに成熟型酵素として局在することを明らかにした。その活性が発芽時に特異的に発現する機構は不明である。一方、SleLは胞子形成II期に母細胞において生合成され、コルテックスの生合成に伴いコルテックス外縁部に蓄積する機構が考えられた。さらにB.cereusと類似の酵素によるコルテックスの分解がB.subtilis胞子においても生じていることを遺伝子レベルで明らかにした。細菌胞子発芽機構の解明に向けて、発芽の主要な生化学的事象である細菌胞子ペプチドグリカン(胞子コルテックス)分解をつかさどるB.cereus胞子の新規コルテックス分解酵素SleLの同定とその酵素化学的性質の解明、ならびにC.perfringens胞子コルテックス分解酵素SleCの活性化機構を明らかにした。SleLはコルテックスのグリカン鎖を切断する新規のN-アセチルグルコサミニダーゼであったが、インタクトの胞子形態を持つコルテックスには作用せず、架橋部位が切断されたコルテックスにのみ作用するというコルテックス高次構造認識も併せ持っていた。未知機能遺伝子B.subtilisyaaHはSleLをコードする遺伝子sleLと高いホモロジーを有していた。それ故、B.subtilis胞子においてもB.cereus胞子と類似の蛋白質の関わる発芽機構の存在が示唆された。しかしながらC.perfringensのコルテックスグリカン鎖切断酵素SleMとの相同性は認められなかった。C.perfringens SleCの発芽時における活性化はサチライシン様プロテアーゼCspによるプロセシングによることを明らかにした。SleCは不活性型前駆体として成熟胞子内のコルテックス外縁部に存在し、その熱抵抗性はSleCの114残基からなるN-末端プレ領域の機能によることが判明した。