hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
分子ロボットに適した単純な分散アルゴリズム

これらのアルゴリズムは、定数個の局所変更ルールで構成されており、分子デバイスへの実装も行いやすいと考えられる。以上の点より、本研究はおおむね順調に進展しているといえる。平成26年度は、(1)分子ロボットに適したアルゴリズムの開発、(2)分散アルゴリズムの効率と単純さのトレードオフの解明、(3)単純な分散アルゴリズムの設計手法の開発を実施する予定である。(1)分子ロボットに適したアルゴリズムの開発:昨年度、研究領域内の研究者と議論を行うことで、分子ロボットに適した計算モデルの特徴が明らかになってきている。具体的には、計算能力が非常に弱い、メモリの書き換え回数が有限である、莫大な数のノードを用意できる、などの特徴がある。そこで、計算機ネットワークモデル、モバイルロボットモデルにおいて、これらの特徴をふまえた分散アルゴリズムの開発を行う。(2)分散アルゴリズムの効率と単純さのトレードオフの解明:昨年度、格子型ネットワークに対して、効率的かつ単純な経路構築アルゴリズム、木構築アルゴリズムを開発した。現時点のアルゴリズムは、格子型ネットワークに対してしか適用できないため、この適用範囲の拡大を試みる。適用範囲の拡大によって、アルゴリズムの効率・単純さがどのように変化するかを解析する。また、その他の問題に対しても、分散アルゴリズムの単純さと効率のトレードオフを解析する。これらの解析をもとに、分子ロボットに適した単純さと効率を両立したアルゴリズムの開発を行う。(3)単純な分散アルゴリズムの設計手法の開発:これまでに得られた単純な分散アルゴリズムを抽象化し、多くの問題に適用できる単純な分散アルゴリズムの設計手法を開発する。
水中鳴音情報解析によるジュゴンの回遊と個体間情報伝達に関する研究

主にジュゴンの音響観察による捕捉率に関する調査及び研究論文の執筆を行った。音響観察によるジュゴン捕捉率を評価した。捕捉率とは、受動的音響観察のモニタリングエリア内に存在するジュゴンのうち、音響観察で存在が検出される個体の割合を意味する。タイ国トラン県のタリボン島周辺海域において、ステレオ型の水中音モニタリング用ハイドロホンを曳航し、ジュゴンの鳴音を収録した。同時に標準的な目視調査を行った。音響検出及び目視検出を独立観察手法として扱うことにより、検出限界幅内での両者の検出確率を算定した。その結果、音響観察と目視観察はそれぞれ8.7%と9.3%の検出確率をもっていることがわかった*。水中スピーカーからジュゴン鳴音を放音することにより、音響的検出確率は約2倍の18.4%に上昇した。このときの目視による検出率は13.2%であった。ジュゴンの声の検出数は特定の海域で高く、音響的な検出率には地域的な差異が存在した。頻繁な発声が認められる海域は、海草場の周辺に存在する砂地に認められた。(*一致検出解析のための時間窓を300秒に仮定した場合)。上記の結果及びこれまでの結果を研究論文として執筆した。本研究により、ジュゴンの水中行動を観察する手法が確立された。また、その手法を用いた観察結果より、フィールドにおけるジュゴンの存在予測モデルを構築した。本研究では、ジュゴンの回遊および個体間情報伝達に着眼し、有効なジュゴン保護策に資する情報を収集することを目的とする。本研究では、ジュゴンの鳴音を録音し音響学的な解析を施すことでジュゴンの行動観察を行う。モデル海域として、京都大学と強固な研究協力体制が整備されているタイ国南部のタリボン島周辺海域を選定した。当該海域は先行研究において、タイ国内で最大のジュゴン個体群が確認されている。2005年度の調査では、主にジュゴンの来遊周期の解明とジュゴンの鳴き返し反応に関して検証した。ジュゴンは干潮時には干出する干潟において摂餌を行うことが知られている。このことから、ジュゴンの行動は強い時間的制約下にあることが分かる。ジュゴンの行動に見られる周期性を検証するため、タリボン島南部海域において連続5日間の音響観察を実施した。音響観察の結果、ジュゴン鳴音の受信頻度にはおよそ25時間の周期が確認され、潮周りによって来遊個体数が変化することが示唆された。ジュゴンは概日あるいは概潮汐及びその両方の影響を受けた生活サイクルを営んでいる可能性が示唆された。ジュゴンは夜間、複数個体の存在下で発声していたことが分かった。ジュゴン鳴音が個体間でやりとりされる情報伝達媒体になっていた可能性が示唆された。ジュゴンの個体間情報伝達を検証するため、タリボン島南部海域においてジュゴン擬似鳴音再生実験を実施した。人工的に合成された4種の擬似鳴音を水中で再生したところ、ジュゴン野生個体から鳴き返し反応を得ることができた。今後、ジュゴンの反応行動を遊泳軌跡によって評価することが重要である。1.ジュゴンの発声周期の解明ジュゴンは沿岸の浅い海域に生息し,干潮時には干出するような干潟に分布する海草類を摂餌することや夜間に観察例が多いことなどから,ジュゴンの行動は潮汐条件あるいは日周に強い制約を受けている可能性がある。受動的音響観察手法を用いたジュゴンの行動観察によって本種の行動に見られる周期性について調査した。AUSOMS-Dに記録された合計164時間(連続48時間と連続116時間)のデータから、ジュゴン鳴音を抽出し、単位時間あたりの鳴音の回数を計測した。その結果、ジュゴンの発声は早朝3:00-6:00の間に有意に多いことが分かった(Kruskal-Wallis test, p<0.001)。このジュゴン鳴音の発声頻度変化は約25.6時間の周期性を示した。これより、沿岸域におけるジュゴンの行動は潮汐条件あるいは日周に影響を受けていることが示唆された。2.鳴音による個体間の情報伝達の解明鳴音と行動を関連付け、ジュゴン鳴音が個体間でどのように機能しているのかを探るため、ジュゴンの擬似鳴音を放音するプレイバック実験を行った。実験には、A.録音されたジュゴン鳴音、B.ジュゴン鳴音を模した人工音(周波数変調有り)、C.人工音(周波数変調無し)、D.無音をそれぞれランダムな順番で放音し、ジュゴンの反応の違いを観察した。実験の結果、Aの録音されたジュゴン鳴音に対して鳴き返しが有意に多かった(Scheffe test, p<0.001)。ジュゴンの反応行動は、放音した音源に対して近寄ってくるものと遠ざかるものがほぼ同じ数観察されたが、近寄ってくる場合の鳴音の持続時間は有意に長くなることが分かった(Welch's t-test, p<0.05)。これより、ジュゴンは他個体の鳴音に対して鳴き返しを行い、その鳴音は反応の種類によって異なることが示唆された。

タイ国トラン県のタリボン島周辺海域において、ステレオ型の水中音モニタリング用ハイドロホンを曳航し、ジュゴンの鳴音を収録した。同時に標準的な目視調査を行った。音響検出及び目視検出を独立観察手法として扱うことにより、検出限界幅内での両者の検出確率を算定した。その結果、音響観察と目視観察はそれぞれ8.7%と9.3%の検出確率をもっていることがわかった*。水中スピーカーからジュゴン鳴音を放音することにより、音響的検出確率は約2倍の18.4%に上昇した。このときの目視による検出率は13.2%であった。ジュゴンの声の検出数は特定の海域で高く、音響的な検出率には地域的な差異が存在した。頻繁な発声が認められる海域は、海草場の周辺に存在する砂地に認められた。(*一致検出解析のための時間窓を300秒に仮定した場合)。上記の結果及びこれまでの結果を研究論文として執筆した。本研究により、ジュゴンの水中行動を観察する手法が確立された。また、その手法を用いた観察結果より、フィールドにおけるジュゴンの存在予測モデルを構築した。
高次元空間自由度のスパース化による反応シミュレーション解析

本研究課題では以下の2テーマに取り組んだ。(1)スパースモデリングによる複雑イオン伝導モデリング手法の開発:第一原理計算の結果をニューラルネットワーク(NN)で学習(補間)することで、高精度な経験的ポテンシャルを作成する手法を利用してアモルファス材料内部のイオン拡散やアモルファス材料の特徴的構造を再現することに成功した。本成果は、課題の特徴に即して従来型の高次元NNを簡素化することで実施されており、計算コストや学習コストを下げることで実現された。またNNポテンシャルを利用することで効率的に金属原子の拡散経路を探索できたり、イオンの拡散係数を第一原理計算の精度を保ちながら見積もることが可能となった。本成果に関連した論文を2報、発表した。(2)化学反応座標のスパース化による自由エネルギー計算手法の開発:実験的に得られた収率は反応の自由エネルギーと強く関連している。計算シミュレーションで自由エネルギーを直接計算するのではなく、実験収率の結果を「学習」して計算シミュレーションによって得られたパラメータから触媒性能を予測することに成功した。これにより均一系触媒を合成する前にある程度の性能予測が行えるために効率的な実験計画を組むことができると期待される。本成果に関連した論文を1報、発表した。これらの成果を上げる過程で得た知見は関連研究者より高く評価され、H29年度には8件の招待貢献と1件の解説記事を発表した。これらにより、本研究成果は他研究者から高い注目を受けていると言える。29年度が最終年度であるため、記入しない。1.スペクトル関数のスパースモデリング物性物理学において“スペクトル"は、X線九州スペクトロスコピーやSTSなどの各種分光測定や電気伝導スペクトル、量子の状態密度スペクトルなど、計算・計測双方にとって非常に重要なデータフォーマットである。しかし計算・測定によってスペクトルを計算することができても、求めるスペクトル形状を持つ対象を予測するような逆問題を解くことは困難であり、特に物理的に解釈可能なピーク以外のスペクトル形状を制御する重要因子の同定は大きな課題であった。我々はあるエネルギー近傍におけるスペクトルの値は、変数に対して類似した依存関係を持つというだろう、という予測から、スペクトルデータセットの各エネルギー点全てに対してLASSOによる線形モデリングを実施した。その結果、ピークの裾部分の広いエネルギー領域で共通の変数が高い寄与率を示すことを見出した。この成果によりこれまでモデリング困難であった裾領域に光をあてることができると期待される。本研究は東京工業大学小渕助教,樺島教授との共同研究として実施された。2.確率過程を用いたイオン拡散ネットワークの統計解析アモルファス構造中から抽出したイオン拡散ネットワークに対して、イオン定常分布に関する温度依存性解析に着手した。確率過程で用いる遷移行列を、アモルファス中のイオン拡散ネットワーク上の活性化エネルギーを元に定義し、その定常解を求めた。その結果、温度に依存して定常状態空間が狭くなり高温では定常状態ベクトルが1次元にまで落ちることがわかった。これは、アモルファス構造自由度から抽出したネットワークの主要占有サイトが温度に依存して変化することを示しており、拡散係数の温度依存性を説明する鍵となることが期待される。研究課題であった「アモルファス中でのイオン拡散ネットワーク解析」について、ネットワーク内の遷移過程における定常状態を解析することでネットワーク内の重要パスを同定できる見通しが立ち、ネットワーク構造とアモルファス原子構造の相関解析によるアモルファス構造の特徴抽出へつながる成果が得られている。また、過去の研究成果から創発されたスペクトル関数のスパースモデリングに関する研究は、予期しない重要な成果を上げることができた。その結果、2017年度に向けた方策としてスペクトル解析の要素を新たに導入することができた。以上の事柄から、達成度は概ね順調に進展しているとした。1.イオン拡散ネットワークの定常パスを与える構造因子の抽出2016年度の成果として、イオン拡散ネットワークの定常状態を温度ごとに解析する手法を開発した。2017年度はこの成果をさらに発展させ、温度変化による定常パスの変化を計算する。

それにより、占有率が大きく変動するサイトを同定し、各サイト周辺のアモルファス原子構造の特徴を明らかにする。この結果から、拡散ネットワークと構造の相関関係を抽出する手法を確立する。2.状態密度を用いた反応活性エネルギーの予測2016年度の成果によって得られたスペクトル解析の解析ノウハウを利用して、当初の計画にあったスパースな反応座標設計ではなく、電子状態密度スペクトルに注目した反応解析を試みる。特に、NEB法によって得られた化学反応の活性化エネルギーを電子状態遷移によってスパースモデリングし、反応に寄与するエネルギー領域及び反応座標中の重要領域を特定する。本研究を通して反応過程と活性化エネルギーの関係性を解析し、従来とは異なる物質設計のための手法を開発する。29年度が最終年度であるため、記入しない。
地域テレ(パソ)コミュニケーションシステムの構築に関する研究

【はじめに】沖縄県は多くの島嶼を抱えており,人的・物的交流に障害もある。本研究は,病理医間の交流をもとにさらにそれを拡大し,臨床医,研修医,医学生の研修・教育をもおこなえる包括したシステム,すなわちネットワーク型地域テレ(パソ)コミュニケーションシステムの構築を目指すものであった。本年度はより高い質を要求される病理医間での症例検討(review)に本システムを応用した。【方法】基本システムは前年度のものを踏襲したが,一部のPCにおいて機器やOSの更新を試行することもおこなった。実証試験では,顕微鏡画像の画質や転送速度が症例検討に十分耐えうるものであったかを評価の対象とし,webカメラ・マイクで配信される画像・音声(テレビ会議の質に相当)の評価もおこなった。【結果】顕微鏡画像の質はCCDカメラの性能に依存し,本ネットワーク・システムそのものには根本的に依存しないこと,現システムでは十分な転送速度が得られたことが確認された。ただしこれまでも問題となっていた,機器の制限からくるリアルタイム配信の実現には至らず,今後の課題として残った。一方,テレビ会議システムとしてのwebカメラ・マイクの性能には問題はないが,マクロ画像やその場での追加提示資料を示すにあたっては,画質が不十分なこともあった。Webカメラの簡易性・安価性を取るか,高機能ながら汎用性の制限と,高価格なカメラを使用するかはケース・バイ・ケースでの判断が必要かもしれない。【結語】我々が構築したシステムはNikon DS2Mv-DS-L1というカメラシステムを採用することで,市販の安価なwebカメラとの組み合わせで特別なスペック・仕様を要求されない。このため,1人病理医あるいは病理医不在病院をはじめ規模の比較的大きくない施殴でも容易に導入可能であり,かつある程度の画質・転送速度を得ることができ,コスト・パフォーマンスに優れたシステムと思われる。本研究は,これまでおこなってきたテレパソロジー・システムに関する研究に対し,より安価にネットワークを構築することで高い医療効果を期待するものである。地域テレ(パソ)コミュニケーション・ネットワークの中核となる中心施設/設備(以下センタースポット,CSとする)を整備し,このCSを中心として参加施設との間にネットワーク構築をはかるが,従来の高価な機器を使わず,安価な画像処理システムでの画像配信システムの構築により多くの施設が参加しやすい形を目指し,広くシステムの普及をめざそうとするものである。(1)ローカル・テレパソコミュニケーションシステムの構築と検証研究者の施設で既存のサーバーPCをCSとし,3台のクライアントPCとの間でローカル(部署内イントラネット)でのシステム構築をおこなった。これはセキュリティ面での検証が十分ではないため,個人情報保護等の観点から第一段階としてこのような形をとったものである。NikonのLAN型顕微鏡デジタル画像システムによる画像配信(画像へのアクセス)とNetMeetingを用いた簡易型テレビ会議システムによるディスカッションをシステムの基本とした。(2)地域テレパソコミュニケーションシステムに向けての問題点画像的には弱拡大画像で解像度に問題を生じる場面があり改良の余地があるが,概ね画質は許容されるものであった。最大の問題点は,画像の同期が最少で2秒間隔のため,完全なリアルタイムにはならない点であった。ナローバンド回線では回線速度に律速され問題となりにくいと思われるが,ブロードバンド回線では2秒の時間は病理医としてはストレスを感じるものであった。ファームウェア等のバージョンアップ等についてNikonと検討したい。
５員環を含むＰＡＨの特異な反応性開発と高発光性π共役分子群の創製

29年度が最終年度であるため、記入しない。
マグネシウムによるリン毒性制御機構の解明

慢性腎臓病患者では腎機能の低下にともない体内にリンが蓄積する。蓄積したリンは生体に様々な毒性をもたらすため、リンの毒性を減弱させることは重要である。我々はこれまでに、高リンによる腎尿細管細胞の障害がマグネシウムにより軽減することを報告しており、マグネシウムがリン毒性の解除に有用である可能性がある。本研究では、片腎摘マウスに対する高リン食負荷により生じる腎障害が、食餌中マグネシウム量の増加により軽減することを見出した。特に、抗老化蛋白とされるklothoの発現がマグネシウムにより回復することを示した。慢性腎臓病患者の体内に蓄積するリンは尿細管障害を惹起し、慢性腎臓病の進行に関与するため、その対策は重要である。これまで我々は近位尿細管細胞を用いたin vitroでの検討や慢性腎臓病患者を対象にしたコホート研究において、リン過剰による生じる腎障害に対してマグネシウムが保護的に作用する可能性を世界に先駆けて報告してきた。しかし,必ずしもリン・マグネシウム負荷量が血清リン・マグネシウム値に反映されるわけではないため、in vivoにおいてリン負荷によってもたらされる腎障害がマグネシウム負荷によって改善するか否かは不明である。また、リン代謝に対してマグネシウムがどのような影響を及ぼすかも不明である。本研究では高リン負荷で生じる腎障害が食餌中マグネシウム量を減少させることで増悪するかを検証し、その機序としてマグネシウムがリン代謝に及ぼす影響の詳細を明らかにすることを目的とするものである。高リン・正常マグネシウム食を6週間投与した片腎摘マウスの残存腎では軽度の尿細管障害・間質線維化が認められるのに対して、高リン・低マグネシウム食を投与したマウスではこれらの腎病変が顕著に増悪していた。また、高リン・正常マグネシウム食投与マウスに比し、高リン・低マグネシウム食投与マウスでは血中リン濃度上昇、糞便中リン排泄低下、尿中リン排泄が低下していた。したがって、高リン食を負荷した腎不全モデルマウスにおいて、食餌中マグネシウム量を減少させると、リンの腸管吸収は増加し、腎排泄は低下する。結果として、生体へのリン負荷が増加することで、腎障害が増悪したと考えられた。本年度は、低マグネシウム食投与によりリンの尿中排泄が減少した機序として、腎臓におけるklothoの発現低下を示した。klothoの発現制御にはmTORが関与しており、mTOR inhibitorであるラパマイシンの投与がklothoの発現を増加させるとする報告が存在する。そこで、高リン・低マグネシウム食投与マウスにラパマイシンを投与することでリン利尿が回復するか否かを検証した。予想に反し、ラパマイシン投与マウスではむしろリン利尿は減少した。C57BL6マウスに片腎摘を行った後、高リン・正常Mg食または高リン・低Mg食を6週間投与した。腎組織は、高リン・正常Mg食群では軽度の尿細管拡張が認められるのみであったのに対し、高リン・低Mg食群では尿細管障害・間質線維化が顕著に増悪しており、F4/80陽性細胞の高度な浸潤が認められた。また、高リン・低Mg食群で血中クレアチニン濃度が上昇していた。さらに、高リン・正常Mg食群のマウスは全て生存したのに対し、高リン・低Mg食群のマウスの死亡率は73%と高率であった。次に、高リン食負荷1週間後のリンの出納を評価した。この時点では、血清クレアチニン濃度と食事摂取量について2群間に有意差を認めなかった。しかし、低Mg食群では尿中リン排泄量が低下しており、血中リン濃度が上昇していた。つまり、低Mg食は尿中リン排泄を減少させ、生体内のリンを蓄積させることで、腎障害の増悪に寄与したと考えられた。低Mg食群における尿中リン排泄能の低下の原因を検索したところ、リン利尿ホルモンである線維芽細胞増殖因子(FGF)23の血中濃度の低下を認めた。しかし、活性型ビタミンD投与によりFGF23を上昇させてもリン排泄は回復しなかった。FGF23共受容体であるklothoの腎臓における発現を評価したところ、低Mg食群においてklotho発現は減少していた。したがって、低Mg食投与はklotho発現を低下させ、FGF23抵抗性を誘導することでリン利尿不全を惹起したと考えられた。活性型ビタミンD投与は低Mg食によるklotho発現低下を改善させなかった。低リン食投与下でも低Mg食によるklotho発現低下が観察されたことから、リン蓄積とは独立して低Mgがklotho発現低下に関わっていることが示唆された。現在、高リン・低マグネシウム食投与マウスにおける腎klotho発現低下の機序に関して、エピジェネティックな遺伝子発現制御機構に着目し、『低マグネシウム食の投与はklotho遺伝子上流CpG islandの高メチル化を介して腎klotho発現の低下をきたす』という仮説を検証している。DNAメチル化はメチル化特異的PCR法により評価している。
微小管モーターとその変異体を用いた分子モーター作用機構の階層論的研究

野性型の分子モータは,細胞骨格繊維と相互作用すると,そのATP分解が活性化され,繊維の一方向性の滑り運動を生じる。分子モータの或る変異体は,野性型分子モータと同様にATP分解は繊維によって活性化されるが,繊維の一方向性の滑り運動を起こすことができず,繊維の一次元的な「双方向性」のランダム運動を起こす。これらの変異体によって生じる繊維の一次元的ランダム運動を非線形動力学解析法などをもちいて詳細に解析することにより,野性型分子モータにあって,これらの変異体モータに欠けているメカニズムを見いだし,分子モータが活性化型ATP分解に共役して「一方向性」の滑り力を能動的に発生する仕組みの解明を目指すのが本研究の目的である。1.上記の特徴を持つ変異体分子モータとして,微小管モータのひとつであるNCDの,柄部の短い変異体MC5を本研究で用いる。まずGST-MC5という融合タンパクを,大腸菌を用いて発現し,精製単離した。GST-MC5をin vitro滑り運動測定セル中のガラス面に固定して,そのセル中に微小管を加えると、GST-MC5のATP分解が活性化されることを確かめた。次に,GST-MC5をスロンビン処理することで,MC5を切り出したが,分子量的に少し異なる2種類の標本を得た。スロンビンが融合タンパクの異なる2か所を切断するからであることが判明した。2.そこで,単一分子量のMC5を調整するために大腸薗でMC5を直接発現することにした。そのために,現在,pGEX-MC5からPCRでMC5を取り出し,新しくpET-MC5を構築中である。外注したPCR用のプライマーに作成ミスが2度も有ったので、このMC5のベクターの構築が予想より遅れている。3.実験的に観察されている8nm以下のキネシン・ステップサイズを説明する理論を作った。そして、その計算機実験で8nm以下のステップの生じることを示した。この結果は現在論文に執筆中である。
油糧植物のリゾホスファチジン酸アシルトランスフェラーゼ遺伝子の構造と発現調節

植物油脂合成に関わるアシルトランスフェラーゼ系酵素が,油脂の脂肪酸組成と集積速度の調節に果たしている役割を明らかにすることを目的として研究を行った。ある系統のカリフラワーのリゾホスファチジン酸アシルトランスフェラーゼ(LPA-AT)が,他の油糧植物のLPA-ATとは異なったアシル-CoA分子種に対する基質特異性を有していることを見いだし,そのLPA-AT遺伝子の構造と脂肪酸組成の調節に果たす役割を明らかにした。すなわち,このLPA-ATは390アミノ酸から成る43.6KDのタンパク質であり,そのアミノ酸配列には3ヶ所の疎水領域が存在している。アミノ酸レベルでの相同性は,67%(トウモロコシ),20%(ヤシ),19%(大腸菌,ヒト)であった。このLPA-ATに対応するcDNAを発現させた大腸菌の膜画分は,オレイン酸よりもステアリン酸を効率よく基質として利用した。このことから,カリフラワーLPA-ATがグリセロール骨格のsn-2に飽和脂肪酸を優先的に取り込むという特異な性質を持ったLPA-ATであることが証明された。また,登熟期種子におけるこの酵素活性の発現はトリグリセリドの集積と密接に連動していた。そしてLPA-AT mRNAが登熟初期に集積していることから,トリグリセリド合成系がすでに種子登熟の早い段階から備わっていることが明らかになった。さらに,登熟期イネ種子についても研究を進め,トリグリセリドが集積するアリューロン層や胚だけでなく,デンプン性胚乳組織でもLPA-AT mRNAが活発に合成されていることを見いだし,胚乳組織のデンプン結合リン脂質の合成に,LPA-ATが重要な役割を果たしていることを示唆した。リゾホスファチジン酸アシルトランスフェラーゼは,グリセロール骨格のsn-2位への脂肪酸導入を触媒し,トリグリセリドの分子内脂肪酸分布を決定している。本研究は,油糧植物種子におけるトリグリセリド合成系酵素遺伝子の構造と発現調節機構を解明することを目的として,わが国唯一の油糧作物であるイネ種子からリゾホスファチジン酸アシルトランスフェラーゼcDNAを単離し,その塩基配列を明らかにしようとしたものである。油脂合成の盛んな登熟期イネ種子から,油脂集積細胞であるアリューロン層を単離し,アリューロン細胞に特異なcDNAライブラリーを作成した。一方,他の植物のアシルトランスフェラーゼcDNAのタンパク質コード領域の塩基配列を参考にして,PCRプライマーを作成した。アリューロン細胞cDNAライブラリーをテンプレートとしたPCRによって,500bpのDNA断片が得られた。この断片の塩基配列を調べたところ,トウモロコシ酵素cDNAの塩基配列と高い類似性を示した。次に,この500bp断片をプローブにして,cDNAライブラリーをスクリーニングした。得られたポジティブなクローンの1つは,1000bpの断片を含んでおり,サザンハイブリダイゼーションの結果からアシルトランスフェラーゼの塩基配列を持っていることが明らかとなった。この1000bp断片をシークエンスし,これが3'非翻訳領域を含む256アミノ酸残基からなるポリペプチドをコードしていることがわかった。そして,このイネ種子リゾホスファチジン酸アシルトランスフェラーゼには,カルボキシル末端付近に2ヶ所の強い疎水性領域が存在し,少なくとも2回膜を貫通していることが示唆された。本研究は,油糧種子トリアシルグリセロールの分子内脂肪酸分布に強い影響力を及ぼしているリゾホスファチジン酸アシルトランスフェラーゼ(LPA-AT)の遺伝子構造とその発現調節ならびに酵素的特性と脂肪酸組成調節機構を明らかにしようとするものである。昨年度の研究で,イネアリューロン層特異的cDNAライブラリーをスクリーニングして,1055bpの部分長イネLPA-AT cDNAを得た。本年度はまず,この1055bp断片をプローブとして,LPA-AT mRNAのイネ組織における特異的な転写レベルを調査した。

その結果,LPA-AT mRNAは芽生え期の葉,茎,根にはほとんど検出されなかった。また,登熟期種子では,アリューロン層や胚よりもむしろ胚乳で活発に転写されていることが明らかになった。このことは,脂質含量の低い胚乳においてもデンプン結合リン脂質の合成には,このアシルトランスフェラーゼが重要な役割を果たしていることを示唆している。また,このゲノム遺伝子のコピー数は,サザン分析の結果から12であると推定された。一方,アブラナ科植物であるカリフラワーの登熟期種子LPA-ATが,一般油糧種子のLPA-ATとはまったく異なったアシル-CoA特異性を有していることを見いだした。現在,このカリフラワーLPA-ATのアミノ酸配列を調べるために,cDNAライブラリーを作成し,スクリーニングする準備を進めている。今後は,このアシル-CoA特異性が酵素タンパク質のアミノ酸配列のどのような部位によって規定されているのか,また,特異性の違いが貯蔵脂質の脂肪酸組成や分子内分布にどのような影響を及ぼしているのかを明らかにしてゆきたい。トリグリセリドのsn-2位に飽和脂肪酸を集積するある系統のカリフラワーに存在するリゾホスファチジン酸アシルトランスフェラーゼ(LPA-AT)が,他の油糧植物のLPA-ATとは異なったアシル-CoA分子種に対する基質特異性を有していることを見いだし,この特異な性質を明らかにするために,カリフラワーLPA-ATの遺伝子構造と脂肪酸組成の調節に果たす役割を明らかにしようとした。まず,登熟期カリフラワー種子から作成したcDNAライブラリーをテンプレートとし,既知のLPA-AT cDNAの塩基配列を参考にして合成したオリゴDNAをプライマーとしてPCRを行った。得られた680bpのDNA断片をプローブとして,同ライブラリーをスクリーニングして,1539bpのcDNAを得た。このcDNAには390アミノ酸をコードするオープンリーディングフレームがあり,3ヶ所の疎水領域を持つ43.6KDのLPA-ATをコードする完全長cDNAであることがわかった。アミノ酸レベルでの相同性は,67%(トウモロコシ),20%(ヤシ),19%(大腸菌,ヒト)であった。このcDNAで形質転換した大腸菌の膜画分に存在するLPA-AT活性を測定したところ,オレイン酸よりもステアリン酸を効率よく基質として利用した。このことから,カリフラワーLPA-ATがグリセロール骨格のsn-2に飽和脂肪酸を優先的に取り込むという特異な性質を持ったLPA-ATであることが証明された。また,登熟期種子におけるこの酵素活性の発現はトリグリセリドの集積と密接に連動していた。さらに,対応するmRNAは登熟初期に集積していることから,トリグリセリド合成系がすでに種子登熟の早い段階から備わっていることが明らかになった。
超薄膜シリコン量子井戸を含む絶縁ゲートによるInP系超高周波大電力デバイスの実現

本研究は、本グループが提唱している「超薄膜シリコン量子井戸を含む新しい絶縁ゲート構造」を用いることにより、InP系超高周波大電力デバイス実現に、突破口を開くことを目的として、平成10年度から平成11年度にわたって行なったものである。本研究により得られた成果を以下にまとめる。(1)本研究グループが独自に開発した超高真空非接触C-V法、ホトルミネセンス表面準位分光法(PLS^3)に基づく絶縁ゲート構造形成プロセスのその場評価法を確立するとともに、これらとSTM/STS測定およびXPS法を組み合わせ、表面フェルミ準位ピンニングが表面のある程度の面積を持った領域で生じており、しかも各領域において表面準位がU字形の連続分布を有していることを明かにした。これは、「超薄膜シリコン量子井戸」の概念の基礎となった界面準位の起源に関する「統一DIGSモデル」を支持する結果である。(2)InP系化合物半導体上へ擬似格子整合する超薄膜シリコン層のMBE成長と、ECRプラズマを用いたシリコン層の部分窒化による薄膜化により、シリコン量子井戸層の膜厚の精密制御を達成し、超薄膜シリコン量子井戸を含む絶縁ゲート構造の実現に成功した。(3)上述のプロセスをInP表面に適用した場合、最適なECRプラズマによる部分窒化条件においては、フェルミ準位ピンニングを大幅に緩和し、界面準位密度の最小値として2x10^<10>cm^<-2>eV^<-1>を得た。この値は、非酸化物ゲートのInP MIS構造としては、これまでで最小の値である。(4)さらに、超薄膜シリコン量子井戸を含む新しい絶縁ゲート構造を用いて試作したInP MISFETは、良好なゲート制御特性、高い実効移動度とともに、通電時間10^4秒間後のドレイン電流の変動が1.9%という高い動作安定性を示した。マルチメディア高度情報化の今後の進展のためには、キーデバイスのより高い周波数帯への移行が必須であり、このため、従来のGaAs系デバイスにかわって、より優れた超高周波性能を持つInP系デバイスが注目を浴びている。しかし、InP系デバイスには、ショットキー障壁高が低くMESFETが作れないという弱点がある。本研究では、本研究グループにおいて有用性が予備的に確認された「シリコン超薄膜量子井戸を含む新しい絶縁ゲート構造」を用いることにより、この弱点を克服し、InP系超高周波大電力デバイス実現に突破口を開くことを目的とする。得られた主な成果を以下にまとめる。(1)シリコン界面制御層の成長機構をin-situ STM観察とRHEED観察によって詳細に検討し、化合物半導体初期表面状態とSi超薄層の成長過程、平坦性、電子状態に密接な関連があることを明らかにした。(2)n-InPに対して、シリコン超薄膜量子井戸を含む絶縁ゲート構造形成プロセスの最適化を検討した。1)まず、モデル固体理論によりSiN-Si-InPのバンド構造を決定し、それに基づいて、Si層の膜厚に対する量子準位を計算した。その結果、Si層の膜厚を0.75nm以下にすることによって、量子閉じ込め効果によりSi量子井戸から量子準位を追い出すことによりInPギャップ内の界面準位を全て除去できることを明かにした。2)次に、この構造を達成するために、1nmSi層を分子線エピタキシー法により成長し、その表面を電子サイクロトロン共鳴励起の窒素プラズマにより窒化するというプロセスを開発した。また、X線電子分光法と独自に開発した「超高真空対応非接触電圧-容量測定システム」を駆使したプロセスステップ毎のin-situ評価により、ナノメートル領域で制御された、SiN/Si/n-InP構造を実現し、最小界面準位密度2x10^<10>cm^

<-2>eV^<-1>のMIS構造を達成した。(3)スパッタ法により形成したTi/n-InP溝造の界面反応を、オージェ電子分光法、X線電子分光法、X線回折法により詳細に評価し、電気的特性との相関を含めオーミック電極形成機構の検討を行った。500°C前後の短時間熱処理によってTi-P化合物相が界面に生成することにより良好なオーミック性を示すことが明らかになった。(4)絶縁ゲート型InGaAs/InAlAsHEMTを試作し、その電流輸送特性を評価した。Si界面制御層を含まない絶縁ゲート型HEMTと比較して、Si界面制御技術を適用したHEMTの伝達コンダクタンスは20倍以上向上し、本プロセスが、絶縁ゲート型超高速・超低消費電力HEMTの実現に有望であることが示された。本研究は、本グループが提唱している「超薄膜シリコン量子井戸を含む新しい絶縁ゲート構造」を用いることにより、InP系超高周波大電力デバイス実現に、突破口を開くことを目的とする。得られた成果を以下にまとめる。(1)本研究グループが独自に開発した超高真空非接触C-V法、ホトルミネセンス表面準位分光法(PLS^3)に基づく絶縁ゲート構造形成プロセスのその場評価法を確立するとともに、これらとSTM/STS測定およびXPS法を組み合わせ、表面フェルミ準位ピンニングが表面のある程度の面積を持った領域で生じており、しかも各領域において表面準位がU字形の連続分布を有していることを明かにした。これは、「超薄膜シリコン量子井戸」の概念の基礎となった界面準位の起源に関する「統一DIGSモデル」を支持する結果である。(2)InP系化合物半導体上へ擬似格子整合する超薄膜シリコン層のMBE成長と、ECRプラズマを用いたシリコン層の部分窒化による薄膜化により、シリコン量子井戸層の膜厚の精密制御を達成し、超薄膜シリコン量子井戸を含む絶縁ゲート構造の実現に成功した。(3)上述のプロセスをInP表面に適用した場合、最適なECRプラズマによる部分窒化条件においては、フェルミ準位ピンニングを大幅に緩和し、界面準位密度の最小値として2x10^<10>cm^<-2>eV^<-1>を得た。この値は、非酸化物ゲートのInP MIS構造としては、これまでで最小の値である。(4)さらに、超薄膜シリコン量子井戸を含む新しい絶縁ゲート構造を用いて試作したInP MISFETは、良好なゲート制御特性、高い実効移動度とともに、通電時間10^4秒間後のドレイン電流の変動が1.9%という高い動作安定性を示した。
表現論,組み合せ論の研究

小池は次の研究を実行し,その最初の4つを出版した.(1)古典群の通常表現に関する,小池の現在までの研究を日本数学会の雑誌「数学」に論説としてまとめた.(3)古典群の既約表現の次元とそのq-analogであるprincipalspecializationsをYoung図形上の組み合せ論(hookの長さ等)のみを用いて与えた.(4)古典群の通常表現の中で,今まで扱っていなかったスピン表現及びSO(2n)の差の表現についてテンソル積の分解,表現の制限則について普遍指標の方法が有効であることを示した.(5)スピン表現についてBrauer中心化群の生成元と関係式についてのその候補に当たるものを構成した.井上は次の研究を実行し,出版した.(1)実2n次元トーラス上に可微分構造は同相であるが複素構造としては異なるものが入り得ることを示した.伊原は主として,計算数論に関わった。「多倍精度整数計算用のパッケージ」の改良を前年度に続き,更に行った。またこれを用いて「楕円曲線の整数論」用ソフトの開発の研究を行った。
機械的刺激受容、反応系のデコード

これまでの研究から、ANF(atrial natriuretic factor、循環血液量の増大による心筋伸展などの機械的刺激によって発現誘導される利尿ホルモン)遺伝子プロモーターの活性化には、Tbx5、MKL2の両者の存在が必要で、この時、数百倍の転写活性化がおこる。興味深いことに、ゼブラフィッシュの心臓では、心筋の拍動が開始して23時間後には核内に局在し、心拍を起こさないようにすると細胞質に残ったままになることがわかり、その機能の心拍依存性を確認できた。すなわち、拍動開始によってMKL2は核内に移行してTbx5による転写を強力に活性化し、発生制御をgenetic programからepigenetic programに切り替える。また、マウスにおいても大動脈結紮によって心臓に物理的負荷をかけるとMKL2の核内局在量が上昇することがわかった。これは、循環系の恒常性にMKL2が関与していることを示唆している。加えて、心拍依存的な機能、心拍依存的な発現をする因子の同定、単離を行ない、miR-21、miR-143を見出した。心拍を止めると23時間でその発現は消え、薬剤を洗い流して心拍を再開させると23時間で発現が回復する。この新規の心拍依存性を解明するため、miR-21 promoterを同定し、EGFP遺伝子をつないでトランスジェニックゼブラフィッシュを作ったところ、EGFPの発現に心拍依存性が確認できた。また、心臓以外の組織でも力刺激に反応してEGFPの発現上昇が起こることが確認できた。これまでの研究から、ANF (atrial natriuretic factor、循環血液量の増大による心筋伸展などの機械的刺激によって発現誘導される利尿ホルモン)遺伝子プロモーターの活性化には、Tbx5、MKL2の両者の存在が必要で、この時、数百倍の転写活性化がおこる。この転写活性化は、RhoAによるF-actinの変化でさらに増強し千倍を超えるようになる。MKL2は通常細胞質にあるが、血清、RhoA刺激によってアクチン骨格にリモデリングが起ると核内に移行し、転写活性化を起こす。また、ANF活性化には他の転写因子の必要性も認められ、ANF遺伝子発現の詳細が解明できた。心拍を止めると23時間でその発現は消え、薬剤を洗い流して心拍を再開させると2-3時間で発現が回復する。この新規の心拍依存性を解明するため、miR-21 promoterの解析を行ない、複数の転写因子の関与、MAPキナーゼ、canonical Wntシグナルの関与が特定できた。
ヘッジホッグシグナル伝達経路におけるＣｉプロセシング阻害因子の機構解明

本研究の目的は、転写因子Ciの阻害過程でHhを必要とする遺伝子を対象に、ショウジョウバエ細胞を用いて全ゲノムスクリーニングを実施することである。これまでの研究で特性が明らかとなったレポーター細胞に、活性型Hhリガンドを加える必要があったが、活性型Hhリガンドの大量生産の手法を種々試みたものの未達成で本研究は完了していない。現在、小規模実験においてHhNの共発現もしくはHhNを生産する細胞からの調節培地を用いてHh経路の活性化を行っているが、共発現は高価であり、HhNの生産および分泌に関与する遺伝子を回収する可能性もあるため、理想的ではない。活性型調整培地の生産も現在までは不成功である。本研究の主たる目的は、ゲノムワイドのRNAiスクリーニングを実施し、転写因子Ciの抑制型へのプロセッシングを阻害するためにヘッジホッグ(Hh)シグナル伝達経路が必要とする遺伝子を同定することである。24年度は、研究補助人員の変更等により、当初より計画が遅れることとなった。スクリーニングに必要なHhタンパク質を産生方法に問題があり、解決するに至っていない。当該研究課題と並行して行っているその他のプロジェクトにおいては、バキュロウィルスベクターを使用し昆虫細胞にタンパク質を産生させる技術を修得しているので、この技術を応用し、スクリーニングに必要なHhタンパク質を産生することができると考えている。本年度は、23年度に実施したHh非存在下でCiプロセッシングに必要な遺伝子を同定するためのスクリーニングにより発見したいくつかの「当たり」遺伝子について追加実験を行った。これらには、HhがCiプロセッシングを阻害するために必要な遺伝子とみられるものも含まれる。当該遺伝子を含め、前述のスクリーニングで発見した遺伝子は、タンパク質のアセチル化又は脱アセチル化に関与するものであった。これらの遺伝子について、抗アセチル化抗体を使用しHh伝達経路がアセチル化するかの検証や、脱アセチル化の小分子阻害剤を使用し当該遺伝子らがHhシグナルに影響を与えるものかを検証など、更に多数の追加実験を行った。しかし、結果については十分とはいえず、研究は当初予定より遅れている。主たる研究目的は、ゲノム全体でのRNAiスクリーニングを実施し、Hhが抑制型へのCiプロセッシングを阻害するために必要な遺伝子を同定することである。第一段階は、多様な手法を用いた活性のあるHhタンパク質の産生だが、スクリーニングに必要な多量のHhタンパク質の産生には至っていない。1.市販のバクテリアで産生されるソニックヘッジホッグ(SHH)は活性を有しており、N-末端パルミチン酸付加を模倣するC-II変異が存在する。SHHがショウジョウバエ細胞中で伝達経路を活性化しなかったことから対応するコンストラクトを作成したが、不溶性が判明し溶解できなかった。Leahy博士より、活性を示さなかったHhの作成に使用されたコンストラクトを結晶化用として入手し本変異の導入を行っている。2.Hh条件培地として、伝達経路の活性化に成功したJia博士よりHh安定発現細胞株を入手したが、これは間欠的にしか機能しないため、並行してショウジョウバエHhを脊椎動物細胞内で産生させることも試みている。3.ACT-HhNコンストラクトの同時形質移入は順調だが、1)高価な形質移入用試薬の大量使用、及び2)Ciプロセッシングの阻害に関与するものに相当する「ヒット」と同時に、活性Hhの生成と分泌に関連するヒットが検出されることが問題である。上記の課題解決を試みる一方、予備実験を重ねてきた。1.予備実験結果データ(申請書中図3)の再現が順調である。(HhのソースとしてACT-HhNを同時形質移入したものを活用)2.dsRNAの処理によりCi-75産生が増強された独自の(Hhなし)スクリーニングにおけるヒットの試験。一例で、同様のdsRNAはHhがプロセッシングをブロックするのを阻止することが判明。これは、本RNAがこれまで関係づけられていなかった既知のCi結合パートナーに相当することから、非常に興味深い結果である。生物学研究代表者の研究ユニットにおいて研究補助人員に変更があり、計画より遅れている。Hhタンパク質を産生することが困難であり、このHhタンパク質なしにはスクリーニングを行うことができないため、予定より研究が遅れている。しかし、他の研究室がHhタンパク質の産生に成功しており、この問題は解決可能だと考えている。スクリーニング用のHhタンパク質産生のため、バキュロウィルスを使用する予定である。Hhタンパク質の産生に成功し、対象実験により活動を確認できれば、ただちにスクリーニングを実施する。このスクリーニングにより同定された新たな遺伝子に対し、これまでの実験で同定された遺伝子の情報等を活用しながら、二次アッセイを最適化していく。

今後は、信頼できるヘッジホッグの安定したソースを確定し、ゲノム全体でのRNAiスクリーニングを実施する。このスクリーニングによって得られた「ヒット」ついて、アンプリコン検証によるスクリーニングアッセイの再現を行い(1次スクリーニングで使用したdsRNAとは異なる遺伝子領域に対応するdsRNAを使用)、ウェスタンブロット法によるCi-75の直接検出や、in vivo実験を含む、直接的な2次スクリーニングを行う。主にHh発現構成体の産生のための試薬購入にあてる。24年度は、上記に記したスクリーニングに必要な試薬の購入を主に予定している。(細胞培養地、dsRNA産生、デュアルルシフェラーゼ試薬等)
国際法におけるConstitutionalismと倫理の機能

本年度は、研究課題「国際法におけるConstitutionalismと倫理の機能」の第1年目として、研究計画に基づき、平成25年4月から7月までは所属機関(東京大学法学政治学研究科)にて、同年8月から翌年3月までは独ボン大学国際公法研究所にて、研究及び資料、文献収集に従事した。まず、Constitutionalismそのものについて議論するにあたって、「I」として、「国際法における秩序思考」と「秩序思考」内に属する諸概念(Constitutionalismの周辺概念)についての整理に取り組んだ。特に「秩序思考」論の代表的論者であるドイツのモスラーやオーストリアのフェアドロスの学説を中心に検討し、彼らによる「秩序思考」論の発展過程を整理するとともに、秩序思考としてどのような概念・観念が考案され、検討されてきたのか考察した。次に、「II」において、現代国際法(学)に至るまでのConstitutionalism学説を巡る議論の史的系譜やその背景を明らかにすべく、「II-1 : Constitutionalismの起源と国際連合(国連)が設立されるまでのConstitutionalismの位置付け」について考察した。まず、Constitutionalismの起源・発祥について考察すべく、Constitutionalismなる用語を題目に含む英国最古の文献であるジェイムズ・ロリマーの1865年の著作Constitutionalism of the Futureについて、特に国際法の観点から分析することに留意して、検討を試みた。次に、国際連盟を経て、国際連合(国連)設立までの間、Constitutionalismを巡る学説はどのように展開されたのか。特に国際連盟規約における「秩序構築」のための協働作業の試みに焦点を当て、考察した。(抄録なし)本年度は、研究課題「国際法におけるConstitutionalismと倫理の機能」の第1年目として、研究計画に基づき、平成25年4月から7月までは所属機関(東京大学法学政治学研究科)にて、同年8月から翌年3月までは独ボン大学国際公法研究所にて、研究及び資料、文献収集に従事した。(抄録なし)
付加体形成のダイナミクスと沈み込み帯地震発生断層解剖

海溝型地震発生のメカニズムと、それに関連した付加体形成・発展のダイナミクスを解くことを目的とし、陸上部に分布する付加体-四万十帯の延岡衝上断層および四国牟岐地方のメランジュの地質学的、構造地質学的、地球化学的研究を実施した。その結果、プレート境界断層に沿って、動的水・岩石作用が進行し、多様な地震断層が形成されていることが判明した。地震性すべりに伴う摩擦発熱は、間隙水の熱圧化を引き起こし、それが断層帯の破壊・すべり・伝搬過程に重要な役割を果たす事が明らかとなった。本年度は計画初年度であり、付加体の中でもこれまで研究を蓄積して来た徳島県牟岐町の四万十帯および宮崎県延岡市四万十帯の延岡衝上断層について調査を実施した。また、それらとこれまでの研究を一部公表した。得られた成果は以下である。1)これまでの発見されたシュードタキライトに関しての詳細な解析結果にもとづいて、付加体断層中に発見された地震断層の形成過程を明らかにした。プレートの沈み込み帯に発達する地震断層は陸上部に見られるシュードタキライトと異なり、大規模に水が還流する条件下で形成されている。その結果、摩擦によりまず、水の熱圧化が起こり、次いでその圧力によって水圧破砕が進行する。その破砕の結果、圧力が解放され、断層にそって有効摩擦が復活する。そして、最終的に摩擦溶融に至ったことが判明した。このような過程はこれまで報告されたことがなかった。しかし、水が大量に介在する沈み込み帯や付加体では重要な地震断層過程であろうと推定される。2)付加体の鉱物脈について安定同位体分析を行った。その結果、メランジュ中の鉱物は、母岩との同位体平衡が成り立つ環境下で沈殿し、その水は母岩を構成する含水鉱物からの脱水によることが判明した。しかし、一方メランジュをユニットに区分する断層沿いに見られる大量の鉱物脈の酸素同位体の特徴は異なっており、その起源はより高温部からの移流によることが判明した。3)延岡衝上断層の下盤について詳細な構造解析を行った。その結果、100mにおよぶ断層破砕帯は中心部から下に向かって拡大していることが判明した。得られた果は,以下である。(1)構造地質学的観察観測による衝上断層帯のクラックテンソル分布の復元および断層内浸透率の推定。断層帯,とくに下盤側の全体の破砕帯観測が終了した。その結果,断層帯は下へ下へと伝搬していっていることが明確となった。これは,これまでに報告されている断層帯一般の特徴とは異なり,すべりや破壊の結果,断層が強化されなければ起こりえない。その硬化の原因については,クラックヘの鉱物の沈殿が重要な役割を果たしていると推定されるに至った。またねクラックの幾何学的配列は系統的であり,それらが一連のすべりにともなう,複合面構造を形成していることも明らかとなった。上記の沈殿に貢献しているのはリーデルシェアと引張クラックであることも明らかとなった。(2)断層岩およびクラックなどの室内観察,測定によるすべり弱化機構の解明断層岩の微細観察,化学分析により,その弱化メガニズムを解明。断層および周辺の伸張クラックを充填する炭酸塩の微量元素分析を行った。その結果,Fe,Mg元素の濃集が明らかとなった。(3)断層帯の温度圧力の時空間変化の解明鉱物脈流体包有物温度圧力計を破砕帯全体の破壊時の温度圧力構造を解明。これまで断層破砕帯の空白であつた部分の分析を実施した。その結果,断層の下へ行くに従って温度が下降し,上盤との境に比べて100度程度の低い状態におかれていたことが明らかとなった。本研究によって、四万十帯とくに四国徳島県牟岐地方に発達するメランジュとその周辺を画する断層(南阿波断層と命名)、および九州宮崎県延岡地方に発達する四万十帯と四万十帯北帯と南帯を画する延岡衝上断層について、詳細な調査、および断層等の分析を行った。その結果、新たなU-Pb年代決定法による詳細な付加過程の復元、鉱物脈中に発達する水一メタン流体包有物を用いた詳細な熱構造と岩石一水反応の時系列、それらの事件と地震断層の活動との時空間的関係などが明らかとなり、沈み込みプレート境界における数キロから10キロ程度の深さの断層活動、を描き出した。また、九州延岡では、延岡衝上断層の詳細な解析を行った。この断層は地質帯を分ける断層であり、海蝕台に全破砕帯が露出する。その分析から明瞭なシュードタキライトが発見された。またこの破砕帯には数百条を数える直線的で数ミリ程度のガウジを持つ断層、大量のクラックを埋める炭酸塩、ケイ酸塩の鉱物脈などが発達することが明らかとなった。水一

メタン流体包有物から温度圧力の推定を行った。その結果、この断層は地下10数キロ程度の深度温度には200°Cから300°C程度の深さで活動したものであることが判明した。この深度は、現在のプレート境界地震発生帯あるいは付加体を切る順序外断層(out-of-sequence turust)の深部であることとなる。鉱物脈および断層帯構成岩石の化学的特徴はこの断層の活動に伴う水一岩石反応が、移流を伴う解放系において、短期間で進行した可能性を強く示唆した。
脳システムの理解を目指したマルチニューロン計測技術の開発

近年、神経細胞集団の動作の理解を目指して、マルチニューロン計測技術の開発が行われるようになってきた。電極の開発及びスパイク分類技術の開発については開発が進展し、さまざまな電極、スパイク分類技術が使用可能になっている。しかしながら、これら様々な手法の長所、短所は不明であり、これら手法の比較検討は必須である。最近、我々は、マルチニューロンデータの統計的解析には、多試行のデータが必要であることを明らかにした(田村ら、未発表)。よって、神経細胞集団の振る舞いを解析するためには、これら複数の細胞から長時間、安定に神経活動を計測する技術が必須となる。そこで、本研究では二つの課題に取り組んだ。a)単一神経細胞・細胞内-細胞外同時計測によるスパイク分類技術の評価。スパイク分類の成否の評価には、少なくとも一つのスパイク列については、その起源が明確である必要がある。そこで、細胞内電極から一つの神経細胞の活動電位を計測すると同時に、細胞内計測中の神経細胞を含む複数神経細胞のスパイク活動をマルチプローブ電極で細胞外計測した。現在、細胞内計測から得られたスパイク列を基準として、各種マルチプローブ電極と分類技術の評価を行っている。b)複数神経細胞活動の長時間安定計測技術の開発。細胞外計測中のスパイク振幅は、様々な原因により変動する、この変動は長時間計測を妨げる原因の一つである。スパイク振幅変化を追跡することで、振幅変動に対応した長時間計測システムを構築した(Kaneko et al.submitted)。この成果は、ブレイン-マシンインターフェース(BMI)の中核的技術ともなる。
ヘルペスウイルス潜伏感染及び再活性化における標的組織内蛋白質の発現解析

「研究目的」単純ヘルペスウイルス(HSV)の潜伏感染及び再活性化時に変動するマウス神経節内蛋白質の発現量を液クロに連動した質量測定装置(LC-MS/MS)を用いて解析した。「実験材料及び方法」HSV-1(KOS),HSV-2(169)をBalb/cマウスに5x10E5PFU/10μ1で経鼻感染し、4週間経過した潜伏感染マウスに対し、紫外線ランプ(15W)を30cmの固定位置より10分間照射することにより、再活性化刺激を加えた。これら1.非感染正常、2.潜伏感染、3.再活性化刺激後の状態にあるマウスの三叉神経節(HSV-1)、または腰仙骨神経叢(HSV-2)を摘出し、総蛋白質、及びgenomic DNA, Total RNAを抽出した。HSV由来DNAの検出をnested PCRにより、HSV由来既知RNA(LAT, ICPO, ICP4 etc)をRT-PCRにより解析した。潜伏感染および再活性化が確認されたマウスの神経節抽出蛋白質をTrypsinにより断片化し、蛋白質標識試薬(iTRAQ)で標識した後、各実験群の比較検体を混合し、塩濃度勾配によるカラム分画をLC-MS/MSにより解析した。「結果及び考察」1.神経節内において、HSV由来DNAはいずれの感染状態においても検出されなかった。2.各感染状態で明確に検出できたHSV由来既知RNA分子は、LATのみであった。3.LC-MS/MSを用いた解析ではまずfirst MSによって発現蛋白の酵素断片質量情報から蛋白同定を行い、更にMS/MSによって各蛋白存在比率を相対的に定量した。非感染正常マウスと比較して潜伏感染状態ではストレス蛋白質の発現変動が著しく、再活性化刺激状態では数種キナーゼ活性などが変動していた。これらの分子を抑制、または高発現させることにより各感染過程における役割を明らかにしていく予定である。