hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
不確定特異点型共形場理論とパンルヴェ方程式

本研究課題では、不確定特異点型共形場理論とパンルヴェ方程式を研究した。Virasoro代数の表現論を用いて、不確定頂点作用素を定義し、その期待値として不確定共形ブロックを導入することに成功した。不確定共形ブロックを用いて、第四、五パンルヴェ方程式のタウ関数の無限遠点におけるFourier展開公式を証明した。第二、三パンルヴェ方程式のタウ関数の無限遠点におけるFourier展開公式の予想を得た。平成27年度の主目標は,不確定版の頂点作用素を定義し,それらが一意的に存在することを証明することであった.確定特異点版の頂点作用素はVirasoro代数のVerma加群からVerma加群へ作用素であり,最高ウェイトベクトルの行き先がFuchs型方程式の確定特異点の周りでの局所解の表示に類似している.このことから,不確定頂点作用素においては最高ウェイトベクトルの行き先が線形微分方程式の不確定特異点の周りにおける形式級数解の表示となるように定義すべきであることが推察される.また確定特異点版の頂点作用素の自由場表示は退化操作をすることができ,すなわち,不確定頂点作用素の自由場表示は得られている.不確定頂点作用素の自由場表示はVerma加群ではなくWhittaker加群に作用していることから,一般の不確定頂点作用素はWhittaker加群に作用するべきである.これらのことを合わせて,不確定頂点作用素を次の2つの場合に定義した:a) Verma加群からランクrのWhittaker加群への不確定頂点作用素と, b)ランクrのWhittaker加群からランクrのWhittaker加群への不確定頂点作用素.このうち, bの場合について不確定頂点作用素の一意性と存在を示し,論文で発表した.b)の場合の不確定頂点作用素を構成できたことにより,不確定特異点が2点以下の場合に不確定共形ブロックの不確定特異点における級数展開が与えられ,特に級数展開の代数的な計算方法が与えられたことになる.特別な場合に,不確定共形ブロックは合流型超幾何積分で表示されることを鑑みると,我々の結果は合流型超幾何積分の漸近展開の代数的な計算方法を与える事になり興味深いものと思われる.本年度には, 1) VIrasoro代数の不確定頂点作用素の存在および一意性の証明を与えることを計画していた.考察したい不確定頂点作用素はa) Verma加群からランクrのWhittaker加群への不確定頂点作用素と, b)ランクrのWhittaker加群からランクrのWhittaker加群への不確定頂点作用素であった.このうち, b)の場合について存在及び一意性の証明に成功したが, a)の場合についてはまだ証明が完成していない.2)次に予定していた不確定共形ブロックが超幾何関数などの特殊関数の漸近展開を表すことの確認は行えた.また量子パンルヴェ方程式の不確定特異点における形式級数解を与えることも確かめられた.これは不確定共形ブロックがいわゆるBelavin-Polyakov-Zamolodchikov方程式の不確定特異点版を満たすことからわかる.3)不確定共形ブロックの不確定特異点における展開を明示的に構成することを目指したが,部分的な予想は得たもののいまだに明示的表示の予想すら得られていない.平成28年度の目標は, 1) Virasoro代数のVerma加群からランクrのWhittaker加群への不確定頂点作用素の存在および一意性の証明の完成と, 2)不確定共形ブロックの不確定特異点における展開の明示的な表示を理解するために,その特殊化である合流型超幾何積分の漸近展開をSchur多項式を用いて具体的に表すことであった.1)前年度に結果を得ていた,ランクrのWhittaker加群からランクrのWhittaker加群への不確定頂点作用素の存在および一意性の証明を参考にし,拡張することで,目標であったVerma加群からランクrのWhittaker加群への不確定頂点作用素の存在および一意性の証明を完成した.この結果については論文を執筆中である.さらに, 2個の確定特異点型の頂点作用素の合成からランク1のWhittaker加群からランク1のWhittaker加群への不確定頂点作用素への極限を正当化することができ,応用として第5 Painleveタウ関数の無限遠点における不確定共形ブロックを用いた展開公式を証明することに成功した.2) 2点が確定特異点で1点がランク1の不確定特異点である3点不確定共形ブロックの不確定特異点での漸近展開の明示的な表示に関する予想を対応する合流型超幾何積分の不確定特異点における展開をSchur多項式を用いて表すことで得た.共形ブロックの確定特異点における展開はYoungdiagramを持ちいて書けることが知られていたが, 3点不確定共形ブロックの不確定特異点での漸近展開はskew Young diagramを用いると組み合わせ論的に表示できるという予想である.この結果は論文で発表した.二つの目標のうち,一つ目の目標である不確定特異点型頂点作用素の一意性と存在の証明が完成し,さらに第5 Painleveタウ関数の展開公式を得ることできた.もう一つの目標であった不確定特異点型共形ブロックの不確定特異点における展開は,3点関数の場合にskew Youngdiagramによる表示の予想を得ることができたため.平成27年度には、Virasoro代数のランクrのWhittaker加群からランクrのWhittaker加群への不確定頂点作用素の存在及び一意性を証明した。

応用として、第4,5パンルヴェ方程式のタウ関数の無限遠点におけるFourier展開を不確定共形ブロックで構成するという予想を得た。この結果については、論文を投稿し受理された。[J. Math. Phys. 56, (2015), 123505]平成28年度には、3点不確定共形ブロックの組み合わせ論的表示を、対応する合流型超幾何積分の不確定特異点における展開を、Schur多項式を用いて表すことで得た。[Josai Mathematical Monographs ,10, (2017), 81-95]また、Virasoro代数のVerma加群からランクrのWhittaker加群への不確定頂点作用素の存在及び一意性を証明した。平成29年度には、Virasoro代数のランクrのWhittaker加群からランクrのWhittaker加群への不確定頂点作用素で展開が半整数のべきで表されるものを考察し、分岐型不確定頂点作用素の定義を与えた。分岐型不確定共形ブロックを用いて、第2,3パンルヴェ方程式の無限遠点におけるFourier展開公式の予想を与えた。以上の結果を論文としてまとめ投稿した。研究期間全体を通じて、Virasoro代数の場合に、期待される全ての不確定頂点作用素の定義を与え、パンルヴェ方程式のタウ関数のFourier展開公式を不確定共形ブロックで表すという予想を得た。一般の場合の不確定頂点作用素の定義を考察すること及びパンルヴェ方程式のタウ関数のFourier展開公式を証明する上で意義ある結果と思われる。本研究課題では、不確定特異点型共形場理論とパンルヴェ方程式を研究した。Virasoro代数の表現論を用いて、不確定頂点作用素を定義し、その期待値として不確定共形ブロックを導入することに成功した。不確定共形ブロックを用いて、第四、五パンルヴェ方程式のタウ関数の無限遠点におけるFourier展開公式を証明した。第二、三パンルヴェ方程式のタウ関数の無限遠点におけるFourier展開公式の予想を得た。VIrasoro代数のVerma加群からランクrのWhittaker加群への不確定頂点作用素の存在および一意性を,ランクrのWhittaker加群からランクrのWhittaker加群への不確定頂点作用素の存在及び一意性の証明を参考にして,完成させる.不確定共形ブロックの不確定特異点における展開の明示的な表示を構成することは,合流型超幾何積分の漸近展開を明示的に表示することと同じであるので,今後は合流型超幾何積分をSchur多項式を用いて漸近展開することを目指す.今後は, a)不確定特異点におけるポワンカレランクが半整数である共形ブロックを定義し,それらを用いて,第3,2 Painleveタウ関数の不確定共形ブロックを用いた展開公式を確立する. b) 3点不確定共形ブロックのskew Young diagramを用いた明示的な表示の証明を目指すとともに,それ以外の不確定共形ブロックの明示的な表示を得ることを目指す.3月28日から4月1日にアメリカ・ジョージア大学に出張した際の旅費として、30万円を前倒ししたが、出張費用が当初の見積もりよりも少なく済んだため。旅費として用いる。
α-ヘテロ原子効果を利用した高活性有機触媒の開発と不斉ビギネリ反応への応用

ヒドラジン、ヒドラジド型不斉有機触媒を用いた不斉Biginelli反応に関して検討を行った。ピラゾリジン塩酸塩が高活性を示したことから、これを元にアザプロリン型不斉触媒を合成し、Biginelli反応に応用した。しかしながら、ピラゾリジンに比べ、触媒活性が大きく低下したほか、不斉収率は低いことが解った。このほかにジアミイミダゾリジノン、アミノオキサゾリジノン型触媒を検討した。これらの触媒はDiels-Alder反応においては高活性を示し、不斉収率も極めて高かった。不斉ビギネリ反応を触媒するキラルヒドラジン、ヒドラジド触媒の探索を行い、(S)-N-アミノピログタミン酸誘導体がビギネリ反応を触媒し、20%eeで目的とするジヒドロピリミジノン類を与えることを見出した。ヒドラジン型(ヒドラジド型)の不斉触媒としてはカンファー骨格を持つものしか報告されておらず、20%eeと不斉誘導効率は不十分であるが、入手容易なアミノ酸から簡単に合成できるヒドラジド触媒が不斉触媒として機能することを明らかにできた。ヒドラジンは一般にα-ヘテロ原子効果により類似のアミン類よりも高い求核性を持つとされている。一方、我々のグループでは同じ環状ヒドラジンでもピラゾリジンが1,2-ピペラジンよりも高い求核性を持つことを見出している。精密な触媒設計を行うためにこの差がどうして生じるのかを分子軌道計算を用いて検討した。その結果、ピラゾリジンはローンペア間の二面角が60度となる配座が最も安定であったのに対し、ピペラジンではその配座は最安定配座よりも1.5kcal/mol不安定な配座として存在することが明らかとなった。ローンペア間の二面角が60度の場合、ゴーシュ効果により最も分子が安定化される。このゴーシュ効果と求核性との関連は明らかではないが、このような最安定配座の違いが求核性の差に反映されているのではないかと考え、実験的にそれを証明するための反応系の探索を行ったが、現時点ではこの目的にあった反応系は見いだせていない。また、他の不斉反応への展開として不斉Diels-Alder反応の検討を行ったところ、4,5-ジフェニル-1,3-ジアミノイミダゾリジノンはシクロペンタジェンと桂皮アルデヒドのDiels-Alder反応を効率良く触媒し、Diels-Alder付加体を89%ee以上の光学純度で与えることを明らかにした。不斉ビギネリ反応に関しては、前年度の検討結果を踏まえ、引き続きアミノピログルタル酸誘導体を種々合成し、最適な反応条件の探索を行なったが、20%eeを超える不斉収率を得る事はできなかった。一方、不斉Diels-Alder反応の触媒開発については、4,5-ジフェニル-1,3-ジ(イソプロピルアミノ)ミダゾリジノンを触媒として用い、シンナムアルデヒドとシクロペンタジエンの不斉Diels-Alder反応の反応条件の最適化を行ったところ、DMF溶媒中、0度で反応を行なうと4時間で反応は完結し、89%eeでDiels-Alder付加体を得る事に成功した。他のα,β-不飽和アルデヒドを用いた不斉Diels-Alder反応を検討したところ、78%ee96%eeと十分高い不斉誘導効率で反応が進行する事が分かった。一方、触媒中心近傍の不斉環境が全く同じであるにも拘らず、4-フェニル3-イソプロピルアミノオキサゾリジノンでは16%eeと不斉収率は非常に低いものであった。このような差が生じる原因を明らかにするために、活性中間体であるイミニウムイオンの立体配座解析を各種NMR測定、分子軌道計算を用いて行なったところ、4,5-ジフェニル-1,3-ジ(イソプロピルアミノ)ミダゾリジノンの2つの触媒中心が同時にイミニウムイオンとなる場合、イミニウムイオンは不斉誘導に好適な配座を優先的にとる事が分かった他、オキサゾリジノンベースの触媒ではそのような配座の優位性が大きく低下するために、不斉誘導効率が大きく低下する事が明らかとなった。N,N'-ジアミノイミダゾリジノン触媒の触媒効率向上を目的として、種々の置換基を持つジアミノイミダゾリジノン類を合成し、その触媒効率を検討した。その結果、立体反発の小さい置換基を窒素上に導入すると、予想通り触媒の反応性は高まったものの、不斉誘導効率は大きく低下した。一方、イミダゾリジノン環上の置換基を変えた場合、予想に反して不斉誘導効率の大きな変化は見られなかった。この結果から、本触媒系ではイミニウムイオンの面の遮蔽にではなく、他の要因が不斉誘導に大きく関わっていることが推測される。N-アミノオキサゾリジノン型触媒に関しても種々の置換基を持つものを合成し、その不斉誘導効率、触媒活性の検討を行った。

オキサゾリジノン型触媒では置換基が立体的嵩高さが反応速度に大きく影響し、かさ高い置換基を持つものでは、著しく触媒活性が低下した。また、単にかさ高い置換基を導入しただけでは、不斉誘導効率は60%ee程度に留まったのに対し、側鎖にフッ素原子を導入し、ゴーシュ効果による配座の固定を試みたところ、87%eeまで不斉誘導効率が向上することが解った。また、これらの結果を解析するために、イミニウムイオン中間体の配座解析を行った。その結果、定性的には実験結果を説明できる結果が得られたものの、定量的には不完全なものであった。この原因として、ここで行った計算では対イオンの効果が加味されていないことが挙げられる。また、不斉ビギネリ反応に関してはこれまでに合成したジアミノイミダゾリジノン、アミノオキサゾリジノン型触媒のほかに、N-アミノプロリン誘導体などを用いて検討を試みたが、20%ee以上の不斉誘導効率を得ることはできなかった。この原因を明らかにするために分子軌道計算により、エナミン中間体の配座解析を行ったところ、窒素-窒素の結合の自由回転が十分制御されていないことが解った。
マイクロRNAスイッチを活用した標的細胞の識別及び運命制御

iPS細胞等の幹細胞から分化誘導した目的細胞を精密に選別する技術の開発は重要である。標的細胞を選別するためには、細胞表面抗原に結合する抗体を利用する方法等が汎用的に用いられている。この方法は非常に有効であるが、目的とする細胞を特異的に選別する抗体が存在しない場合も多々あり、新たな方法の開発が期待されていた。われわれは、生きた細胞内部の状態を識別することで、様々な細胞集団から特定の細胞を識別する技術の開発を進めた。その結果、細胞内の特定のマイクロRNAの発現を検知し、目的の細胞を安全かつ効率良く選別できる新しい技術、「マイクロRNAスイッチ」の開発に成功した。本技術により目的の細胞を含む細胞集団に人工RNAを導入するシンプルかつ安全性の高い方法で、iPS細胞より分化誘導した様々な標的細胞を選別できることが今後期待される。上記研究成果は、細胞内の状態を感知することで、外来遺伝子の発現を自在に制御できる新技術となる。細胞内部の状態を「人工RNAで識別」することで、これまでの技術では困難であった、細胞内状態に応じた精密な運命制御技術へと発展できる。27年度が最終年度であるため、記入しない。
新生児慢性肺疾患における好中球由来microvesiclesの臨床的意義

新生児慢性肺疾患(CLD)はNICU退室児の主要な合併症であり、社会経済的にも重大な影響を及ぼす病態である。申請者は過去の研究において好中球由来のmicrovesicle(MV)が実験的CLDモデルにおいて重要な役割を果たす可能性を示唆する興味深い結果を得た。本研究計画は以上の背景を基にして好中球由来MVのCLDにおける役割について更に実験モデルでの研究を深める事に加え、臨床検体を用いた実証的実験を行うことで将来的な臨床応用を目指すプロジェクトである。
系統的マウス全胚培養法の確立と形態形成の解析および発生工学への応用

1.マウス胚観察・操作のための系統的全胚培養法の開発:(1)着床前期の培養:培養法に改良を加え、1細胞期から胞胚期まで、クローズドコロニーを含め高率に発生させることが可能になった。(2)着床後器官形成期までの培養:各種の支持体を試用し、またfeeder cellとして卵管上皮、子宮上皮、胎盤上皮などの細胞を用い、胚を直接重層培養、または支持膜を張ったミリセルにより胚を分離し培養する、さらに血清の種類、濃度などの諸条件を試み、着床後の培養成績の向上をはかった。その結果、胎盤上皮をfeeder layerとして、ミリセルにより分離し、一定濃度の胎児ウシまたはヒト臍帯血清を用いた時、胚盤胞期より原条期までの培養が従来の報告より有意に高い頻度で可能となった。(3)子宮外発生法:手技の改良により妊娠11日以降の操作と高率の胚の生存が達成された。2.胚培養法の発生工学への応用:(1)前核期卵への遺伝子導入によるトランスジェニックマウスの作成の過程で生じた発生異常例を解析した。挿入突然変異による片側顔面萎縮を呈する一系統については、突然変異座位をマウス10番染色体B1-3にマップしHfm(hemifacial micorsomia-associated locus)と命名した。該当領域をクローニングし、哺乳類において進化的に保存されている領域を確認した。(2)着床後期胚における諸発生現象を相同の発生段階のアフリカツメガエル胚を用いmRNA注入法等により解析し、体軸の決定、中胚葉、神経組織、筋組織の誘導に関わる成長因子、転写調節因子等の相互的関与につき明らかにした。(3)器官・組織形成期胚につき子宮外発生法を応用し、RGD peptideの脳室内への注入により、大脳皮質形成における細胞接着因子の、細胞の増殖及び移動に対する作用等について明らかにした。2細胞期以降の培養において常用しているmodifiedWhitten's mediumを本研究にけるmediumの基本とし、その再検討を行った。結果としては、着床前まではこのmediumで問題ないと考えられた。現在このmediumを用い、酸素透過性支持体を胎盤素材として使用した際の、胚の発生に関して検討を続けている。用いた酸素透過性支持体はニトロセルローズフィルターおよび酸素透過性の異なる3種類のコンタクトレンズ[メニコンO2、O232およびEX:メニコン(株)より提供]にて比較検討した。8細胞期より胚をそれぞれの支持体上で培養したが、ニトロセルローズフィルターを用いた場合、その光透過性の低さから、倒立顕微鏡下において、発生の進行状況を観察・評価するのが困難であり、必ずしも適当であるとは言えなかった。また、コンタクトレンズに関しては、発生の観察・評価という点に関しては非常に有用であった。しかし、現在のところ例数が少なく、従来より用いられているプラスチック皿で静置培養したものの間に、明らかな差を見いだすには到っておらず今後更に追加・検討する必要がある。なお、これまでのところ、培養条件は、気相は5%CO2、5%O2および90%N2で、温度37°C、湿度100%である。初期胎仔の直視観察あるいは直接的な処置後、発生を継続させる子宮切開/子宮外胎仔発生法の開発に関しては、先端の研磨を行ったφ8μm以下のマイクロピペットを使用することで、妊娠11日以降の胎仔に関しては、羊膜を通して直接胎仔頭顔部に侵襲を加えても80%以上が妊娠を継続し、かつそれらの頂殿長および体重が子宮内で発生を続けた同時期の胎仔と比較して、有意な差が認められなかった。

また特に妊娠11、12日という早期において、羊膜を穿通して胎仔に処置を施した場合の生存率は、これまでの報告と比較して飛躍的に成績のよいものであった。胚盤胞期から着床以後のマウスの発生について観察するため、胚培養方法の開発・検討を行った。本研究において、ラット血清を用い、重層培養法を利用して胚静置培養を行った。Feeder cellとして、妊娠12または13日マウス胎盤細胞と、妊娠3日のマウス子宮内膜細胞を用いた。その結果、胚が原始線条期まで発生する頻度は、胎盤細胞をFeeder cellとして利用した場合が最も頻度が高く、子宮内膜細胞やコラーゲンをコートしたシャーレのみでは、培養した胚すべてが途中で発生が止まった。Feeder cellからの分泌物の作用を確かめるため、胚と接触せずに培養できるMillicell(Millipore社)や胎盤細胞を培養したconditioned mediumを用いて培養した。その結果、胎盤細胞による重層培養と同程度の頻度で発生した。これらの結果、着床後の胚の発生には胎盤の細胞より分泌される物質が必要であることが示唆された。一方、子宮切開法を用いたマウス胎児への外来遺伝子の導入法と、様々な発生現象に関与する各種ペプチドの生理活性についてのin vivoにおける検索方法の確立を行った。胎児への外来遺伝子の導入に関しては、リポソームの担体としての利用を検討したが、この方法では高濃度のDNAを胎児へ注入することが容易ではなく、否定的な結果が得られた。また、高濃度DNA溶液(Lac Z)を直接マウス14日胎児腹腔へ注入した群で、その後の発生各時期において導入遺伝子の発現が強く示唆される個体が得られ、現在検討中である。DNAの構造に関して、現在linearおよびcircularのものをそれぞれ用いて検討している。発生現象に関与する生理活性ペプチドのin vivoにおける解析に関しては、特に細胞接着に重要な役割を果たしているRGDペプチドの大脳発生における意義を検討し、脳室帯で増殖した神経細胞の新皮質への分布には重要な役割を有していることが示唆された。1.マウス胚操作のための系統的全胚培養法の開発:(1)着床前から着床後器官形成期までの培養:支持体として、前年度まで主に用いたコンタクトレンズに加えて、多孔性支持膜を試用した。またfeeder cellとして卵管上皮、子宮上皮、胎盤上皮などの細胞を用い、胚を直接その上で培養、または支持膜を張ったミリセルによりfeeder cellと胚を分離し培養する、さらに血清の種類、濃度などの諸条件を試み、着床後の培養成績の向上をはかった。その結果、胎盤上皮をfeeder layerとして、ミリセルにより分離し、一定濃度の胎児ウシまたはヒト臍帯血清を用いた時、胚盤胞期より体節期までの培養が従来の報告より有意に高い頻度で可能となった。(2)子宮外発生法:昨年度までにおよそ開発された妊娠11日以降の手技に改良を加え、確立した。2.胚培養法の発生工学への応用:
ラット脊髄後角の痛覚情報伝達制御におけるＴＲＰ機能のプロテアーゼ受容体による修飾

皮膚末梢から中枢へ至る痛覚情報伝達の修飾が行われる脊髄膠様質のニューロンにホールセル・パッチクランプ法を適用して、種々の植物由来物質がTRPチャネルを活性化することで痛覚情報伝達がどのように修飾されるのかをシナプスレベルで検討した。その結果、黒胡椒成分ピペリン、ミント成分(-)カルボン、ユーカリ成分1,4-シネオールがTRPV1チャネルを、月桂樹成分オイゲノール、生姜成分ジンゲロン、オレガノ成分カルバクロール、キャラウェイ成分(+)-カルボン、ユーカリ成分1,8-シネオールがTRPA1チャネルをそれぞれ活性化して、興奮性シナプス伝達を促進することが明らかとなった。本研究の目的は、「TRPチャネルとプロテアーゼ受容体のそれぞれのサブタイプ間での多様な相互作用が、ラット脊髄膠様質における神経回路を介して痛覚情報伝達の修飾にどのような影響を及ぼしているのか」を、シナプスレベルでより詳細に解明することである。1,4-および1,8-シネオールはローズマリーやユーカリ等のアロマ精油に含まれており、互いに類似した化学構造をしている。また、1,8-シネオールは発現細胞においてTRPM8チャネルを活性化することが報告されている。今回、成熟雄性SDラットから作製した脊髄横断スライスの膠様質ニューロンにブラインド・ホールセル・パッチクランプ法を適用し、グルタミン酸作動性の自発性興奮性シナプス後電流(sEPSC)の発生頻度や振幅に対して、1,4-および1,8-シネオールがどのような作用を及ぼすのかを検討した。1,8-シネオールは、sEPSCの振幅には影響を与えなかったものの、sEPSCの発生頻度を可逆的および濃度依存的に増加させた(EC50値= 2.7 mM)。この1,8-シネオールによるsEPSCの発生頻度の増加は、TRPV1チャネルのアンタゴニストであるカプサゼピンによる影響を受けなかった一方、TRPA1チャネルのアンタゴニストであるHC-030031により抑制された。一方、1,4-シネオールもsEPSCの発生頻度を増加させたが、その程度は1,8-シネオールよりも大きかった(EC50 = 0.18 mM)。さらに、この1,4-シネオールによるsEPSCの発生頻度の増加も、カプサゼピンによる影響を受けなかったが、HC-030031により抑制された。以上より、1,8-および1,4-シネオールは後根神経節ニューロンの中枢端に発現しているTRPA1チャネルを活性化して膠様質ニューロンへのグルタミン酸の自発放出を促進すると結論した。生姜の刺激成分であるジンゲロンは後根神経節(DRG)ニューロンの細胞体においてTRPV1を活性化することが知られている。これまでに、ジンゲロンはDRGニューロンの中枢端においてTRPV1ではなくTRPA1を活性化してシナプス前性に自発性の興奮性シナプス伝達を促進していることを明らかにしている。今回、成熟ラット脊髄スライスの膠様質ニューロンにパッチクランプ法を適用し、このジンゲロンの作用をより詳細に検討した。(i)ジンゲロンによる自発性興奮性シナプス後電流(EPSC)発生頻度の増加について調べたところ、この作用は電位依存性Naチャネル阻害剤テトロドトキシン(TTX)や電位依存性Caチャネル阻害剤Laに非感受性であり、さらに、IP3によるCa放出を阻害する2-aminoethoxydiphenyl borateによる影響を受けなかった。一方、CaによるCa放出を阻害するdantroleneにより阻害された。(ii)電気刺激誘起性単シナプス性のEPSCに及ぼすジンゲロンの作用を調べたところ、Aδ-線維とC-線維EPSCの両方でその振幅を減少させた。(iii)GABA作動性の自発性抑制性シナプス後電流(IPSC)におけるジンゲロンの効果を調べたところ、IPSCの発生頻度と振幅をTTX感受性に増加した。以上の結果より、ジンゲロンはTRPA1を活性化することで、DRGニューロンの中枢端から膠様質ニューロンへのグルタミン酸放出をおそらくCaによるCa放出機構を介して促進することが明らかとなった。本年度の研究として、ラット脊髄横断スライスの膠様質ニューロンにブラインド・ホールセル・パッチクランプ法を適用し、グルタミン酸作動性の自発性興奮

性シナプス後電流(sEPSC)の発生頻度や振幅に対して、TRPの活性化がどのように作用するのかについて検討した。まず、TRPV1作動薬として知られているオルバニルと黒胡椒成分由来のピペリンが自発性興奮性シナプス伝達に及ぼす作用について調べた。オルバニルは自発性興奮性シナプス伝達に影響を及ぼさなかったが、ピペリンは濃度依存的かつTRPV1阻害薬であるカプサゼピン感受性にsEPSCの発生頻度を増加させた。また、月桂樹由来のオイゲノール、および、生姜の刺激成分ジンゲロンはTRPV1を活性化することが報告されている。そこで、これらオイゲノールとジンゲロンが自発性興奮性シナプス伝達に及ぼす作用について調べた。その結果、オイゲノールとジンゲロンは共に濃度依存的にsEPSCの発生頻度を増加させることを見い出した。さらに、この興奮性シナプス伝達促進作用は、非選択的TRP阻害薬ルテニウムレッドやTRPA1阻害薬HC-030031存在下では抑制されたが、TRPV1阻害薬であるカプサゼピン存在下ではこの促進作用は影響を受けなかった。以上より、ピペリンはTRPV1を、オイゲノールとジンゲロンはTRPA1を、それぞれ活性化して膠様質ニューロンへのグルタミン酸の自発放出を促進すると結論される。今後、これらの試薬によるTRP活性化とプロテアーゼ受容体活性化との相互作用について検討する。本研究の目的は、「TRPチャネルとプロテアーゼ受容体のそれぞれのサブタイプ間での多様な相互作用が、ラット脊髄後角の膠様質における神経回路を介して痛覚情報伝達の修飾にどのような影響を及ぼしているのか」を、シナプスレベルでより詳細に解明することである。研究期間全体を通じて、まずは成熟ラット脊髄横断スライス標本の膠様質ニューロンにホールセル・パッチクランプ法を適用し、膠様質におけるTRPチャネルの性質について、種々の植物由来成分を用いて検討した。これまでの研究成果として、黒胡椒成分ピペリンはTRPV1チャネルを、月桂樹成分オイゲノールや生姜成分ジンゲロンはTRPA1チャネルをそれぞれ活性化することで、膠様質ニューロンへのグルタミン酸の自発放出を促進することが明らかとなった。また、1,4-シネオールと1,8-シネオールは共にユーカリ成分であるが、このうち1,4-シネオールはTRPV1チャネルを、1,8-シネオールはTRPA1チャネルをそれぞれ活性化し、膠様質ニューロンへのグルタミン酸の自発放出を促進することが明らかとなった。本年度はさらに、オレガノ成分カルバクロール、ミント成分(-)-カルボン、キャラウェイ成分(+)-カルボンについて検討した。カルバクロールと(+)-カルボンはTRPA1チャネルを活性化する一方、(-)-カルボンはTRPV1チャネルを活性化することで、膠様質ニューロンへのグルタミン酸の自発放出を促進することが明らかとなった。これらのグルタミン酸作動性の自発性興奮性シナプス後電流の発生頻度の増加作用は濃度依存的であり、そのEC50値はそれぞれ、0.69 mM(カルバクロール)、0.72 mM((+)-カルボン)、0.70 mM((-)-カルボン)であった。今後はTRP活性化とプロテアーゼ受容体活性化との相互作用についてさらに検討する。
学習者の道徳意識や情報知識を考慮に入れた情報モラル体験学習教材の開発と授業実践

本研究では,先行研究等の調査より,主にGBS理論(Goal-based scenario)に基づく教材開発と実践を毎年行った.また,一方で生徒の道徳意識や情報知識による差も検討してきた.その結果,それらの高低も関連があるが,たとえ,それらが一定以上であっても,知識間の結びつきや,情報社会の特性に対して現実感を持っているかどうかも重要な検討項目であることがわかった.これらの問題に対して, GBSによる教材は効果的であることもわかった.一方,情報モラルの学習内容によっては他の指導法も検討する必要があることもわかった.本研究の目的は、生徒の道徳意識や情報知識を考慮に入れた授業用補助教材としての情報モラル体験学習教材とその指導方略の開発である。この研究では、時間的制約を考慮した効果的、効率的な指導法の開発を試みている。尚、本研究の対象は、高校生・大学生である。研究の進め方は次の通りである。まず、(1)生徒の前提知識や教える項目の分析を行い、指導方略や教材を開発する。次に、(2)それらを用いた授業実践を行う。最後に(3)実践から得られた結果をもとに改善を行い、また上記(1)に戻る。つまり、開発的・実践的・試行的な研究である。本研究では,先行研究等の調査より,主にGBS理論(Goal-based scenario)に基づく教材開発と実践を毎年行った.また,一方で生徒の道徳意識や情報知識による差も検討してきた.その結果,それらの高低も関連があるが,たとえ,それらが一定以上であっても,知識間の結びつきや,情報社会の特性に対して現実感を持っているかどうかも重要な検討項目であることがわかった.これらの問題に対して, GBSによる教材は効果的であることもわかった.一方,情報モラルの学習内容によっては他の指導法も検討する必要があることもわかった.平成19年度は4年計画の1年目として、次の2つを行った。1つ目として、情報モラルの指導法や指導書の学習項目の分類法を調査し、体験学習教材用の課題を分析した。2つ目として上記1に基づいて教材作成を行い、授業実践を行い、フィードバックを行った。まず、1つ目の課題分析であるが、調査の結果、玉田・松田(2004)が挙げた「法律違反」「他人への迷惑」「自分への被害」「情報技術」の4つの枠組みを学ぶべき学習項目と決定し、体験学習教材を作ることにした。上記に基づき4つの枠組みを学ぶための教材を作成し、2007年7月に県立高校で実践を行った。その結果、新規課題においてほぼ全ての項目で事前調査より点数が高くなり、一定の目標は達成できた。しかし、特に道徳知識を学ばせる問題に対して反復練習が必要であることがわかった。この教材開発と実践の結果は、紀要にまとめた。この実践のフィードバックに基づき、まず前回の教材の改良と、事例を元に反復練習が行える体験学習教材を新規に開発した。そして2007年12月に県立高校で実践を行った。その結果、類似問題や新規問題だけでなく、発展問題に対して対応できることがわかり一定の成果が認められた。しかし、情報技術に関わる問題については、明確な答えがでなかった。今後は、事前の道徳知識や情報知識の差に応じた教材の開発と、教材の提示方法や提示順序についての検討を試みたいと考えている。平成20年度は、19年度の実践の結果を活かして、学習者の道徳的意識や情報知識を事前に調査し、それに応じた教材を開発する予定で進めていた。その第1回目実践として、7月15日に愛知県立幸田高校にて実践を行った。この結果に応じて次への改善へとつなげていく予定である。また、平成19年度の実践の1回目については昨年度末に紀要にまとめたが、2回目の実践については、7月26日の教育システム情報学会の研究会で発表した。ここでの意見をもとに平成20年度の紀要に投稿中である。(結果はまだ未定)尚、研究代表者が8月5日から産前休暇に入るため、一時この研究を中断し、来年平成21年9月から再開する予定である。平成21年度は、特に情報知識の高低に注目して主に調査研究を進めた。その結果、以下のようなことがわかった。まず、情報知識と教科「情報」の知識の関連について調べた。その結果、両者の知識には相関があることがわかった。このことから、情報知識の高低を判別するためには、教科「情報」の知識を用いればよいこと、また、情報知識を教えるためには教科「情報」で学んだことを取り入れて、情報モラルの指導法を検討すればよいのではないか、という提案を行った。一方、情報知識の高低だけで学習者を分類することが難しいことも判明した。そのため、道徳的な規範知識も考慮にいれなければならないこともわかった。これらの結果を、教育システム情報学会の全国大会で発表し、紀要にまとめた。全国大会では、この提案に対して、研究奨励賞を受賞した。上記の結果により、以下の検討項目が明らかになった。まず、一般的に情報モラルの指導時に、情報知識を全て教えるということは現実的ではない。そのため教科「情報」で学んだ知識を系統立てて、復習が必要な部分を学ぶという方式を検討する。次に、先行研究から、情報技術の知識は、道徳的規範知識の高低に関わらず知らなければ解決できないということが指摘されていた。そのため、情報技術の知識の高低に着目したのであるが、やはり道徳的規範知識の高低も考慮に入れざるを得なかった。

ただし、これまでの研究は道徳的規範知識→情報技術という順序での指導が多かったが、本研究では情報技術→道徳的規範知識という順序で指導法を検討する。平成22年度はこれらの検討項目を考慮に入れ、研究を進めていく予定である。平成22年度は、高等学校での実践を3回、小学校での実践を1回、中学校での実践を1回と、これまでで最も多くの実践を行った。その一方で、論文等に実践の成果をまとめることが遅れてしまい、雑誌論文が22年度中に1件も行えなかったことが、大きな反省点である。研究実施計画に基づき、高等学校では次のことを行った。まず、体系的な作成法を検討するために、文部科学省の情報モラル指導カリキュラムの知恵を磨く領域と心を磨く領域から、それぞれ1つずつ体験学習教材を開発した。そして、それらを用いて、7月と12月にそれぞれ実践を行った。その結果、7月の知恵を磨く領域の教材を使った実践では、事前に比べて事後が成績が上がったが、情報知識の高低に関しては明確な差がでなかった。また、12月の心を磨く領域の教材を使った実践では、事前と事後の差についてもあまり良い結果が得られなかった。後者の実践がうまくいかなかった理由ついては、仮説を立て、もう一度実践を行い検討をする必要がある。また、一方で、心を磨く領域に対し、モラルジレンマを取り入れた新しい指導法も試みた。一概に、両者の指導法を比較はできないが、領域によって指導法を再検討する必要があることがわかった。また、高等学校での指導法の特徴を明らかにするため、中学校や小学校での授業実践も行った。今後はこの結果を基に、発達段階の違いを視野に入れた指導法の提案につなげていく予定である。本年度は最終年度として、次の2つの具体的な目標を立てた。まず、(1)これまでの研究結果や開発教材を基に、授業実践を行う。そして、本研究では、高等学校を対象にしているが、その特徴を明確にするために、(2)小学校・中学校との指導法の違いについても実践を行い、両者を比較することで検討を行うことである。上記目標に基づき、2011年度も高等学校を対象に7月と12月の2期にわたり、GBS(Goal-based scenario)理論に基づく実践を3回(90分×3)、その他の方法をとった実践を1回(90分×3)行った。また、小学校における実践を1回(45分×2)行った。GBS理論に基づく実践では、本研究が目指している体験学習を主としている。ただ、今回は、PC教材ではなく、本学の教職を目指す学生や大学院生が劇を行うというライブ感を重視した教材となった。高校生の反応は概ね良かった。これらの実践は、最初に、学習者の道徳意識や情報知識を調べ、授業実践前後の情報モラルの向上を見るという方法で行った。その結果、やはり心の領域と知恵を磨く領域では効果的な指導方法が異なること、特に高校生においては、道徳意識や情報知識を持っていても、それらを実感していなかったり、結びついていなかったりすること、がわかった。これらの結果を、夏に全国大会で発表した。また、学会誌への投稿も行ったが残念ながら不採録であったため、再度検討して再投稿する予定である。最後に、12月に国際会議へ投稿した。こちらについては、1月に採録が決まったため、2012年5月に発表する予定である。
消費者被害の救済手法と抑止手法の多様化及び両者の連携に関する比較法政策的研究

平成30年11月11日に青山学院大学で開催された日本消費者法学会総会でのシンポジウム「消費者被害の救済と抑止の手法の多様化ー実効性確保のための執行主体のあり方」において、3年間の共同研究の成果を報告した。シンポジウムでは、最初に松本報告と管報告が総論的な議論を行い、次いで、町村報告、前田報告、白出報告が、集団的な消費者被害救済のための同一の法律の上で、消費者団体、行政、あるいは検察といったさまざまな主体が動いている例を紹介した。最後に、籾岡報告、宗田報告が、消費者とは異なった法的土俵で、行政が独自の立場から積極的に被害救済にあたっている例を示した。学会報告の予稿は、現代消費者法40号(2018年)に掲載されている。このシンポジウムの準備のために、平成30年6月8日に行われた平成30年度第1回研究会では、各自の報告予定内容について議論を行った。そこでは、これまでの各国別の比較法調査の成果を踏まえて、一般契約法理による脆弱な消費者の保護、消費者団体による集団的被害回復訴訟の二段階目手続と団体維持経費の確保、消費者団体以外による集団的被害回復訴訟、行政処分による集団的消費者被害の回復、行政機関の民事訴訟による被害救済、刑事手続を活用した法執行、懲罰的損害賠償・制裁金といったいくつかの個別論点にも焦点を当てた。平成30年10月21日の第2回研究会では、菅教授からイギリスについて、籾岡教授からアメリカについての現地調査報告がされるとともに、学会シンポジウムの司会者・指定討論者をも交えて議論を行った。平成31年3月2日に開催された第3回研究会では、籾岡教授から論文「米国における行政機関が回収した民事制裁金の使途についてー消費者金融保護局(CFPB)の運営を中心にー」について概要の紹介がされるとともに、3年間の共同研究の成果のとりまとめ、出版の方法について議論された。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は、不当表示に課徴金制度を導入した改正景品表示法及び消費者団体による消費者の集団被害回復訴訟を可能にする消費者裁判手続特例法がともに2016年に施行されるという状況を踏まえて、消費者被害の救済に関する各種の法的手法と被害の抑止に関する各種の法的手法及び両者の相互連携のあり方について、ドイツ、フランス、イギリス、アメリカ、ブラジル、中国の6か国を比較法研究の対象として行い、今後のわが国の消費者法・政策の進むべき方向性を提示することを目的としている。各国の比較は、消費者被害の救済と抑止をどのような法主体がどのような手法によって行っているのか、抑止のために違法行為を行った事業者への金銭的不利益賦課がどのように実現されているのかという観点から行う。1ドイツではいくつかの法律に基づいて消費者団体や多数被害者による損害賠償や利益はく奪の訴訟制度が存在し、また行政による事業者への経済的不利益賦課制度が存在すること、2フランスでは日本と同じ時期にほぼ同じような内容の消費者団体による集団被害救済制度を導入し、すでに十数件の訴訟が提起されていること、3イギリスでは地方自治体の取引基準局の職員が刑事法の執行の形で消費者保護を実質的に行っていること、4アメリカでは法の実現のための私人の役割を重視することから私人による差止訴訟や懲罰的損害賠償が認められ、また行政機関であるFTCからの請求による消費者被害回復の制度も存在すること、5ブラジルでは集合的・拡散的利益の保護のために、消費者団体のみならず、むしろ検察官が民事手続の面でも訴訟主体として活躍していること、6中国でも同様の発想から公益訴訟の制度が最近導入されて省級以上の消費者協会に訴権が与えられ、既に数件行われているとともに、アメリカ的な発想から懲罰的賠償の制度や行政による制裁金賦課の制度が導入されていることなどが明らかとなった。平成28年度は、本研究を推進するための組織として独立行政法人国民生活センターに設置された比較消費者法研究会を4回開催した。第1回全体研究会(4月2日)では、現地調査及び研究の進め方について全員で議論するとともに、ドイツの担当者から「ドイツにおける消費者被害救済と抑止手法の概況」についての報告が行われた。第2回全体研究会(7月23日)では、フランス、アメリカ、ブラジルの担当者から、それぞれ、「フランスの不当な消費者取引に対する制裁と被害回復制度」、「アメリカ合衆国における消費者被害救済と抑止手法の概要」、「ブラジルにおける消費者被害救済のための金銭支払制度」についての報告が行われた。これら2回の研究会での意見交換をベースに担当者による初年度の現地調査が行われた。10月1日から消費者裁判手続特例法が施行されたことを記念して、第3回全体研究会を兼ねて、11月12日に慶應義塾大学法学部と共同で、「日本ブラジル国際シンポジウム2016」を開催した。ブラジルから同国の集団訴訟制度の創設に携わった研究者や法律実務家を招聘し、「ブラジルにおける集団訴訟制度を通じた消費者被害救済と抑止手法の現況」をテーマに、講演と日本の有識者をまじえた活発な議論が行われた。第4回全体研究会(1月22日)では、イギリスの担当者から「イギリスにおける消費者被害救済と抑止手法の概況」について、現地調査に基づく報告がされた。6月4日の比較法学会シンポジウム予稿を兼ねた平成28年度研究成果報告書をまとめることが決定され、3月末に国民生活センターのウェブサイトにおいて公表された。

平成29年度は、6月4日に明治大学で開催された比較法学会第80回総会でのシンポジウムとして、「消費者被害の救済と抑止の手法の多様化」が、研究代表者・連携研究者・研究協力者を報告者として本研究の中間報告の形で行われ、本研究の分析視点を提示するとともに、平成28年度の調査研究を踏まえた各国法の状況について、学会参加者からコメント・質疑を受けた。シンポジウムの各報告は、学会誌「比較法研究」79号に掲載された。このシンポジウムの準備のために第1回研究会を4月23日に開催し、報告者が各自予稿の概要を報告した。そして、比較法学会シンポジウムを終えて、6月24日に第2回研究会を開催し、シンポジウムの振り返りと夏期以降の現地調査のプランを議論した。12月3日に第3回研究会を開催し、ドイツについて宗田准教授、アメリカについて籾岡教授、ブラジルについて前田准教授から、現地調査を踏まえた報告が行われた。国際消費者法学会主催の第16回国際消費者法会議が7月にブラジルで開催されたこともあり、他の南米諸国の情報も得られた。平成30年2月11日には、今年度最後となる第4回研究会を開催し、イギリスについて、菅教授から現地調査及びイギリス法を素材とした近著『新消費者法研究』の概要の報告が行われた。さらに、平成30年11月11日に開催予定の日本消費者法学会シンポジウムにおいて、わが国の消費者法・消費者政策の進むべき方向性を打ち出すための報告課題と分担について意見交換がされた。本研究は、消費者被害の救済に関する各種の法的手法と被害の抑止に関する各種の法的手法及び両者の相互連携のあり方について、ドイツ、フランス、イギリス、アメリカ、ブラジル、中国の6か国を比較法研究の対象として行い、今後のわが国の消費者法・政策の進むべき方向性を提示することを目的としている。各国の比較は、消費者被害の救済と抑止をどのような法主体がどのような手法によって行っているのか、抑止のために違法行為を行った事業者への金銭的不利益賦課がどのように実現されているのかという観点から行っている。平成28年度、29年度の調査において、対象となる各国の特徴がかなり明らかになってきている。上記の点において、わが国と比べて、行政が積極的な役割を果たしている国が多いこと、刑事法的な手法が活用されている国があること、懲罰的損害賠償や高額の制裁金等を課している国があること、競争法の観点からの競争当局による被害救済が積極的に行われている国があること、高齢者について行為能力制限とは異なった私法理論で脆弱な消費者保護を実現している国があること、消費者団体訴訟を導入している国においても個々の被害者への金銭配分の手法に違いがあることなどが明らかになった。平成30年11月11日に青山学院大学で開催された日本消費者法学会総会でのシンポジウム「消費者被害の救済と抑止の手法の多様化ー実効性確保のための執行主体のあり方」において、3年間の共同研究の成果を報告した。シンポジウムでは、最初に松本報告と管報告が総論的な議論を行い、次いで、町村報告、前田報告、白出報告が、集団的な消費者被害救済のための同一の法律の上で、消費者団体、行政、あるいは検察といったさまざまな主体が動いている例を紹介した。最後に、籾岡報告、宗田報告が、消費者とは異なった法的土俵で、行政が独自の立場から積極的に被害救済にあたっている例を示した。学会報告の予稿は、現代消費者法40号(2018年)に掲載されている。
タンパク質と水の動的相互作用を通した機能の解明

タンパク質の機能は、タンパク質が受ける外的刺激に対するその一連の応答と考えられる。その応答は、具体的には、一連の化学反応あるいはタンパク質の構造変化等で構成され、その一連の化学反応あるいはタンパク質の構造変化には周辺の水が重要な役割を担っている。本研究では、タンパク質と類似の性質を持つペプチドを対象に、周辺の水がペプチド分子の構造変化に与える影響の分類、および、その分子論的なメカニズムを、エネルギー論、Lagrange協同構造、Koopman演算子等の観点から解明した。今年度は、タンパク質と水の動的相互作用の解明に向けて、水の集団的な動力学を抽出するための方法論を開発した。タンパク質の集団運動を取り出す方法論としては、主成分解析をはじめとしてさまざまな方法論が知られているが、それに引き替え水の集団運動を可視化する方法論はあまり注意を払われてこなかった。その理由として考えられるのは、水の動力学的な役割は、タンパク質の動力学にとって相関のないノイズのようなものだと考えられてきたからだと思われるが、個々の水分子も集団としては蛋白質の動力学と同じ程度の遅い時間スケールを持ちうるということが、近年のNMR、誘電緩和測定などから明らかにされてきている。本研究では、水の集団運動を水の密度場および流れの場を粗視化することによって抽出した。これらの変数は、連続の方程式と呼ばれる重要な保存則を満たし、その保存則のおかげで、これらの物理量は遅い時間スケールを持っている。それ故に、この保存則は、それらの場の時間発展に於いて重要な役割を果たしているものと考えられるが、我々はその保存則を保存するような粗視化の方法論を開発した。この研究は水分子の集団的な運動を取り出すための画期的な方法論であると考えられる。我々は、次にこの方法論で可視化した水の集団運動を、水の流れの場がつくるLagrangian Coherent Structure (LCS)を抽出することで解析した。このLCSはG.Hallerらによって考え出された概念で水の流れの泣き別れ面に対応している。我々の解析結果では、ペプチド、DNAが構造を変える際に、その周囲にLCSが顕著に表れ、水がそれらの物質の構造変化を助けている様子が観測されている。この結果は、水が蛋白質の動力学にとって単なる熱ノイズ以上の積極的な役割を担っているということを示唆している重要な結果であると考えられる。当該年度は、タンパク質の機能発現に際する水の役割を解明するために、以下の事を行った。まず、タンパク質の機能は、タンパク質が外的刺激に対しておこなう一連の構造転移と化学反応によって理解できると考えられるので、タンパク質の構造転移とそれに際する水の役割を理解するための理論を構築した。具体的には、タンパク質が構造転移を起こす際に、タンパク質と周辺の水とのエネルギー収支を用いて、タンパク質の構造変化を、水が助けるもの、と、水が妨げるもの、の二種類に分類した。次に、その二種類の構造変化の分子論的な違いを考察するために、二種類の構造転移反応に際して、水がタンパク質の周辺にどのような集団的な場を作り出しているのかを、昨年度開発した水の集団的な流れの場を素視化するための手法およびLagrange協同構造を適用することにより解析するための理論を作成し、タンパク質と類似のペプチドに応用した。その結果、それら二種類の構造転移反応に対して、水が周辺に作り出す特徴的なパターンがあることが示唆された。具体的には、Lagrange協同構造の法線方向には反発的な力が働くのだが、水が助けている場合には、水はペプチドの構造変化を助けるように、ペプチドの構造変化の方向に法線方向を持つようなLagrange協同構造を作り出しているということをいくつかの例で確認した。また、水が妨げている場合には、ペプチドの構造変化の方向がLagrange協同構造の接線方向に向くように、Lagrange協同構造を作り出すということを確認した。これらの発見は、水がペプチドひいてはタンパク質の構造変化をどのように助けたり、妨げたりしているかに関する分子論的な理解を与えているものと考えられる。今年度は水がペプチドの構造変化に単にノイズとしてだけではなく、積極的に反応に関与していることを解明した。具体的には、まず、水とペプチドの協同運動を抽出するためのアルゴリズムを開発した。このアルゴリズムは、Koopman演算子と呼ばれるものを水とペプチドの協同運動抽出に適するように改良したものである。Koopman演算子は、Liouville演算子の共役作用素であり、そのスペクトルおよび対応するモードは、水とペプチドの動力学に参与する自由度及びその時間スケールを与えるものである。具体的な改良点としては、二点あり、水とペプチドの運動を支配しているNewton方程式が時間反転可能な点を考慮して、時間とともに減衰するような協同運動モードの抽出を安定にできるようにした点とアルゴリズムにL^1最適化を取り入れることにより、ノイズの影響を低減した。この改良されたアルゴリズムを水とペプチドの動力学に適用した結果、抽出された協同運動モードのうち、ペプチドの構造転移運動に相当するモードは、ペプチドの自由度だけではなくて周辺の水の自由度も参与していることが明らかになった。

このことは、ペプチドが構造転移する際に、周辺の水もその構造転移に積極的な役割をしているということを示唆している。このアルゴリズムは、ペプチド動態だけではなく、タンパク質にも応用可能であり、タンパク質が機能を発現する際に水がどのようにその機能を助けているのか、等の解明に役立つことが期待される。