hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
哺乳類精子活性化過程で機能する二次メッセンジャーとイオンチャネルの同定

前年度に引き続き、主としてハムスター精子に対し先体反応誘発物質として卵透明帯を可溶化したものを投与した際の細胞内Q反応について、Ca上昇と先体胞開口分泌の時間的関係および電位依存性L型Caチャネルの関与について解析を進めた。またサイクリックヌクレオチド(cAMP、cGMP)の効果についても検討した。[Ca上昇と先体胞開口分泌の時間的関係]可溶化卵透明帯の投与に対し、精子細胞内Ca濃度は頭部内赤道部付近から上昇が始まり約0.6秒以内に先体胞を除く頭部全体に伝播した後、2分以上にわたり高いレベルに保たれた。その間に、先体胞の蛍光強度が急激に減少する現象が観察された。これは開口分泌により先体胞内部の蛍光色素が細胞外に流出したためと考えられる。Ca上昇の開始から先体胞開口分泌開始までの平均時間は22秒であった。[電位依存性L型Caチャネルの関与の検討]L型Caチャネル阻害剤の存在下では、透明帯によるCa反応の増加相のパターンや速度、およびピークの大きさは影響されなかったが、Ca上昇の持続時間が有意に短くなった。また、先体胞開口分泌も阻害されたことから、L型Caチャネルによって細胞内Caが長時間高濃度に維持されることが開口分泌に必要であることが示唆された。[サイクリックヌクレオチドの効果]予備的な実験において、細胞膜透過性のサイクリックヌクレオチドのアナログ、8-br-cGrS4Pや8-br-cAMPの投与により精子内Ca上昇が観察された例があったが、ケイジドcGMP(膜透過性)をロードした精子のどの部分に紫外線照射しても、Ca上昇は誘発されなかった。サイクリックヌクレオチドと精子内Caの関係については、さらに検討が必要である。本年度は、主としてハムスター精子に対し先体反応誘発物質として卵透明帯を可溶化したものを投与した際の細胞内Ca反応について、その時間的・空間的パターンの解析を行った。[高解像度Ca画像解析法の確立]Ca感受性蛍光色素Ca Green-1とFura RedをAM型を用いて精子にロードし、共焦点レーザー顕微鏡により同時に取得したそれぞれの蛍光像の比を細胞内Ca濃度の指標とした。諸条件を検討し、1μm以下0.2秒程度の分解能でCa画像の時系列が得られるまでに改良された。[卵透明帯によって誘発される反応様式の解析]可溶化卵透明帯の投与に対し、精子頭部からCa上昇が始まり尾部には若干の遅延をもって伝播すること、また頭部内ではまず赤道部付近から上昇が始まり約0.3秒で頭部全体に伝播するが先体内はほとんど上昇しないこと、などを確認した。この結果は透明帯に対する受容体あるいはそれに続く信号伝達系が頭部の赤道部付近に局在することを示唆している。[電位依存性チャネルの関与の検討]高K外液により脱分極刺激をしても細胞内Ca上昇は見られなかった。また、透明帯に対する反応はL型Caチャネル阻害剤によって影響を受けなかった。従って、電位依存性CaチャネルからのCa流入はCa上昇に寄与していないと考えられる。[膜不透過性試薬の導入法の検討]膜不透過性の信号伝達系の各種特異的阻害剤や様々なケイジド化合物を用いた実験を行うため、加工したガラスピペットを用いて細胞膜の一部を吸引・破壊することでピペット内の化合物を直接導入する方法を検討した。具体的には精子尾部先端からピペットに吸い込み、ピペット内と尾部細胞膜が十分接着した後に電圧パルスをかけることによって膜を破壊する方法を試みた。しかし未だ十分な効率で導入できるに至らず、今後さらに改良していく予定である。
神経毒タンパクの作用と立体構造変化

神経毒タンパクは,アセチルコリン等のコリン性リガント,クラーレ等の神経毒と競争的にアセチルコリン受容体に結合する.したがって,アセチルコリンやクラーレ等の受容体結合部位と良く似た構造が,神経毒タンパクに存在すると考えることができる.そしてそれらの構造は,すべての神経毒タンパクに共通していると仮定することができる(後述するように,実はこの2番目の仮定は必ずしも正しくない).田宮らは以上の仮定に基づき,神経毒タンパク分子内にクラーレと良く似た構造があることを示し,さらに両者が一致するためには,神経毒タンパクが受容体との結合に伴い受容体に「かみつく」ような構造変化を起こさせねばならないと考えた.本研究では, NMRにより様々な神経毒タンパクについて,分子内の様々な部位のプロトンのシグナルの化学シフトの温度依存性を調べた.その結果,神経毒タンパクには,温度変化に対する応答の異なる複数の構造単位(モジュール)が存在することが分かり,明らかになった「かたい」モジュールを連結する「やわらかい」βシート構造という抽像は,受容体との結合に際して予測された構造変化に良くfitすることが示された.次に神経毒タンパク分子中の「やわらかい」部分のやわらかさ(かたさ)が,受容体との結合の速度(定数)と関連付けられるかどうか,検討した. βシート部分のかたさは,水素結合に関与する主鎖のアミド水素の重水素交換速度を指標とした. βシート部分のかたさは長鎖神経毒と短鎖神経毒の受容体への結合の速度定数の差を説明できるが,短鎖神経毒間の結合速度の違いを説明できない.神経毒タンパク間のアミノ酸置換が結合部位にも何らかの構造的影響を与えているため,受容体への結合の速度定数だけでなく,結合の平衡定数も変化してしまっていることが,解釈を難しくしている一つの理由である.神経毒タンパクは,アセチルコリン等のコリン性リガント,クラーレ等の神経毒と競争的にアセチルコリン受容体に結合する.したがって,アセチルコリンやクラーレ等の受容体結合部位と良く似た構造が,神経毒タンパクに存在すると考えることができる.そしてそれらの構造は,すべての神経毒タンパクに共通していると仮定することができる(後述するように,実はこの2番目の仮定は必ずしも正しくない).田宮らは以上の仮定に基づき,神経毒タンパク分子内にクラーレと良く似た構造があることを示し,さらに両者が一致するためには,神経毒タンパクが受容体との結合に伴い受容体に「かみつく」ような構造変化を起こさせねばならないと考えた.本研究では, NMRにより様々な神経毒タンパクについて,分子内の様々な部位のプロトンのシグナルの化学シフトの温度依存性を調べた.その結果,神経毒タンパクには,温度変化に対する応答の異なる複数の構造単位(モジュール)が存在することが分かり,明らかになった「かたい」モジュールを連結する「やわらかい」βシート構造という抽像は,受容体との結合に際して予測された構造変化に良くfitすることが示された.次に神経毒タンパク分子中の「やわらかい」部分のやわらかさ(かたさ)が,受容体との結合の速度(定数)と関連付けられるかどうか,検討した. βシート部分のかたさは,水素結合に関与する主鎖のアミド水素の重水素交換速度を指標とした. βシート部分のかたさは長鎖神経毒と短鎖神経毒の受容体への結合の速度定数の差を説明できるが,短鎖神経毒間の結合速度の違いを説明できない.神経毒タンパク間のアミノ酸置換が結合部位にも何らかの構造的影響を与えているため,受容体への結合の速度定数だけでなく,結合の平衡定数も変化してしまっていることが,解釈を難しくしている一つの理由である.
Ｇ－Ｃ塩基対よりＡ－Ｔ塩基対を安定化させることによる新規ＤＮＡナノスイッチの開発

核酸ナノテクノロジーの基盤技術である核酸構造スイッチを構築するために、水和イオン液体であるリン酸二水素型コリン(choline dhp)中におけるDNA二重鎖の安定性を熱力学的に解析した。その結果、cholihe dhp中では、ワトソン・クリック[W・C]塩基対のA-T塩基対がG-C塩基対よりも安定化されることを見出した。また、生化学実験の標準溶液(NaCl水溶液、pH7.0)では非常に不安定なフーグスティーン[H]塩基対でも、choline dhp中ではH塩基対が安定に形成された。さらに、W・C塩基対からH塩基対への構造スイッチを構築し、標的二重鎖配列のセンシングシステムの構築も行った。昨年度の研究で、DNA二重鎖のワトソン・クリック[W・C]塩基対のG-C塩基対よりもA-T塩基対を安定化させることを見出したリン酸二水素型コリン型水和イオン液体(choline dhp)を用いて、本年度は、対象とする核酸構造を機能性核酸内に形成される三重鎖、四重鎖にまで拡張し、choline dhpが種々のDNA構造に及ぼす影響を分子レベルで解析した。その結果、二重鎖内のW・CのA-T塩基対及び三重鎖内のフーグスティーン[H]塩基対がcholine dhp中で標準溶液(NaCl水溶液)よりも顕著に安定化され、この安定化は核酸構造形成時のエンタルピー変化に由来することがわかった(Sci. Rep., 4, 3593 (2014)[日刊工業新聞に掲載])。また、in silicoでの分子動力学的計算によって、このような安定化は二重鎖および三重鎖のグルーブ部位へのコリンイオンの結合によることがわかった(J. Phys. Chem. B., 118, 379(2014)[表紙に選定]など)。さらに、DNA四重鎖や非塩基対部位に分子環境が及ぼす影響についても解析し、核酸の水和状態の重要性を見出した(Angew. Chem. Int. Ed., 52, 13774 (2013) [中表紙に選定]など)。本研究によって得られた種々の分子環境下における核酸構造の定量的知見を基に、choline dhp中で機能するHIV遺伝子を検出するDNAセンサーの構築を試みた。このDNAセンサーは、H塩基対の高い配列特異性を保持したままcholine dhp中で安定化されることを活用し、標的鎖共存下では二重鎖から三重鎖構造への構造スイッチするように設計した。その結果、既存のセンシングシステムより標的配列の選択性を10000倍向上させることに成功した(日本化学会第94春季年会, 2014年3月)。本年度は、核酸ナノテクノロジーの基盤技術である核酸構造スイッチを構築するために、核酸構造に及ぼす分子環境の影響について定量的な知見(核酸相互作用パラメータ)を収集する研究を行った。まず、DNA及びRNA二重鎖のワトソン・クリック塩基対やミスマッチなどの非塩基対部位に及ぼす分子環境の効果を解析した。その結果、細胞内を模倣した分子クラウディング環境における塩基対部位の安定性は、塩基対部位の水和構造によって決定されていることを見出した(Biophysical Journal, 102, 2808(2012)、J. Phys. Chem. B, 116, 7406 (2012))。さらに、コンピュータの論理素子などへの活用が期待されているDNA四重鎖構造に対する分子環境の効果についても解析した。その結果、分子クラウディング環境下では数珠つなぎ状の特殊な四重鎖構造が形成され、脂質膜内の局所環境下では、四重鎖構造が安定化されることを見出した(J. Am. Chem. Soc., 134, 20060 (2012), Mol Biosyst, 8, 2766 (2012) , Chem. Commun., 48, 4815 (2012))。一方で、分子環境下でのDNAの相互作用パラメータを基に、核酸構造や機能の制御を行う研究も遂行した。具体的には、分子クラウディング環境によって、機能性RNAであるアデニンリボスイッチとリガンドの親和性を向上させた(Chem. Commun., 48, 9669 (2012))。さらに、分子スイッチの開発を目指して、環境的、工業的観点から注目されているイオン液体を用いて、A-T及びG-C塩基対の安定性を塩基対選択的に制御することにも成功した(Angew. Chem. Int. Ed., 51, 1416 (2012)、朝日新聞、2012年掲載)。本研究では、分子環境が核酸構造に及ぼす影響を物理化学的観点から定量的に解析する。

さらに、得られた核酸構造の相互作用パラメータを基に核酸の構造スイッチを活用した核酸マテリアルを創製することを目的としている。本年度は、まず、種々の分子環境下における核酸の相互作用パラメータを蓄積させることを中心に研究を遂行した。その結果、核酸の構造やその機能は、従来、重要視されていた核酸の構造に由来する相互作用(水素結合、スタッキング相互作用、構造エントロピー)以上に、分子環境に由来する相互作用(クーロン相互作用、溶媒和)が重要であることを見出した(J. Am. Chem. Soc., 134, 20060 (2012)、Biophysical Journal, 102, 2808-2817(2012)など)。さらに、本年度は、溶液環境によって核酸構造や機能を制御する研究にも着手した。具体的には、蓄積された核酸と分子環境の相互作用パラメータを基にして、カチオンの種類を選定し、核酸塩基の相互作用を巧みに利用することで、リン酸二水素型コリンからなる水和イオン液体を用いて、核酸塩基対特異的に安定性を変化させた。その結果、DNA二重鎖のA-T塩基対をG-C塩基対より安定化させることに成功した(Angew. Chem. Int. Ed., 51, 1416 (2012))。核酸の構造形成は塩基対の安定性に基づいているため、これらを自在に制御できれば、核酸構造スイッチを容易に構築できる。また、イオン液体は環境的、工業的観点からナノバイオテクノロジーへの応用が期待されている液体であるため、イオン液体を用いた核酸構造スイッチを開発できれば、核酸マテリアル開発分野における応用展開は多岐にわたると期待される。二年間で遂行する本研究課題において、現在までのところ当初の計画通り順調に成果を上げている。次年度は、引き続き分子環境が核酸構造に及ぼす影響を定量的に解析するとともに、核酸の構造スイッチを活用したDNA材料の構築を試みる。まず、本年度の研究で核酸塩基対の安定性を顕著に変化させたリン酸二水素型コリン水和イオン液体に着目し、水和イオン液体が、核酸塩基対の安定性に及ぼす機構をより詳細に分子レベルで解析する。また、水和イオン液体(またはコリンイオン)と核酸塩基の微細な結合様式を、in silicoでMolecular dynamics simulationsを用いても解析を行う。さらに、対象とする核酸構造を機能性核酸に多く見られるフーグスティーン塩基対にまで拡張して、研究を遂行する。種々の分子環境下におけるフーグスティーン塩基対及びワトソン・クリック塩基対の熱力学的パラメータを算出し、分子環境の影響をエネルギー的(ΔHo、ΔSo、ΔGo37)に議論する。安定性の評価は核酸の定量的解析において標準溶液とされるNaCl溶液中での安定性と比較することで行う。同時に、初年度に得られた知見を活用して、核酸構造スイッチを構築し、この核酸構造をセンサーとして活用することを試みる。具体的には、A-T塩基対が劇的に安定化されることを活用して一塩基多型を検出するDNAセンサーの開発を行う。さらに、DNAの二重鎖から三重鎖構造への構造スイッチを活用したHIV遺伝子由来の配列等を検出するセンシングシステムの構築も試みる。核酸と分子環境の相互作用を活用した核酸構造スイッチは、溶媒変化によって構造スイッチを誘起するため、これまでに人工的に作られたスイッチ機能を持つ修飾核酸のような煩雑な合成等が不要である。そのため、様々な核酸に簡便にスイッチング機能を付与できる新規の手法であると期待できる。
半身麻痺者の歩行機能再建のための機能的電気刺激を用いる集中的トレーニングセラピー

本年度は,平成16年度で構築した歩行訓練台と外乱時歩行計測実験結果を用いて,人工反射(Artificial Reflex)を有し,歩行時すべり外乱や障害物外乱に対応できる機能的電気刺激制御法の開発や歩行訓練法の模索と評価を研究開発の目的とし,本年度の研究実施によって,以下の成果が得られた.1.平成16年度の研究で構築した神経・筋・骨格系の歩行シミュレータを用いて,計測実験によって得られた健常者の歩行時反射機能を実現した制御ブロック有する歩行制御が外乱に対応でき,外乱が発生しても,歩行シミュレータがバランスを維持し,歩行を続けることがシミュレーションにおいて確認できた.また,歩行支援のための機能的電気刺激パターンの検討もシミュレータを用いて行った.2.健常者における歩行中外乱に対する反射機能,特に外乱発生のタイミングによって,反射反応が異なること,いわゆる歩行時反射の位相依存性について計測と解析を行った.結果,位相が異なることによって,反射反応の筋活動の潜時よりも,筋活動の大きさが顕著に違うことが得られ,機能的電気刺激で人工反射を実現していく場合,位相に応じて刺激の強さを調整する必要があることが分かった.3.下肢麻痺者を被験者とし,機能的電気刺激を用いる歩行実験を行い,機能的電気刺激による補助が歩行時下肢の負担を軽減し,歩行の姿勢を改善するのみならず,被験者の歩行改善へのモチベーションの向上にも貢献したことを確認した.4.補助機器システムと使用者間の相互作用によって,患者の個人差や個人運動特性の時間変化性に対応できる,相互作用に基づく学習法の提案,検証を行った.この学習法を用いて,通常歩行時のFES制御システムや歩行時外乱の検出システムの学習的構築することができた.5.連続歩行訓練前後の歩行訓練台における歩行速度や左右対称性を評価指標として用い,訓練プロセスを評価し,歩行が改善されたことが確認できた.今後,訓練の後続効果の検証を引き続き行う予定である.本年度は,平成16年度で構築した歩行訓練台と外乱時歩行計測実験結果を用いて,人工反射(Artificial Reflex)を有し,歩行時すべり外乱や障害物外乱に対応できる機能的電気刺激制御法の開発や歩行訓練法の模索と評価を研究開発の目的とし,本年度の研究実施によって,以下の成果が得られた.1.平成16年度の研究で構築した神経・筋・骨格系の歩行シミュレータを用いて,計測実験によって得られた健常者の歩行時反射機能を実現した制御ブロック有する歩行制御が外乱に対応でき,外乱が発生しても,歩行シミュレータがバランスを維持し,歩行を続けることがシミュレーションにおいて確認できた.また,歩行支援のための機能的電気刺激パターンの検討もシミュレータを用いて行った.2.健常者における歩行中外乱に対する反射機能,特に外乱発生のタイミングによって,反射反応が異なること,いわゆる歩行時反射の位相依存性について計測と解析を行った.結果,位相が異なることによって,反射反応の筋活動の潜時よりも,筋活動の大きさが顕著に違うことが得られ,機能的電気刺激で人工反射を実現していく場合,位相に応じて刺激の強さを調整する必要があることが分かった.3.下肢麻痺者を被験者とし,機能的電気刺激を用いる歩行実験を行い,機能的電気刺激による補助が歩行時下肢の負担を軽減し,歩行の姿勢を改善するのみならず,被験者の歩行改善へのモチベーションの向上にも貢献したことを確認した.4.補助機器システムと使用者間の相互作用によって,患者の個人差や個人運動特性の時間変化性に対応できる,相互作用に基づく学習法の提案,検証を行った.この学習法を用いて,通常歩行時のFES制御システムや歩行時外乱の検出システムの学習的構築することができた.5.連続歩行訓練前後の歩行訓練台における歩行速度や左右対称性を評価指標として用い,訓練プロセスを評価し,歩行が改善されたことが確認できた.今後,訓練の後続効果の検証を引き続き行う予定である.本研究は半身麻痺患者がセラピストの監視のもとに,機能的電気刺激(Functional Electrical Stimulation : FES)の補助を用い,安全かつ効率的に,歩行の集中的訓練(Intensive Training Therapy : ITT)を可能とする機器システム,集中的歩行訓練台の構築及び新しい歩行機能訓練療法の評価,確立を目的とし,半身麻痺者に歩行機能の再建,改善のためのより有効な訓練療法の提供をモチベーションとする.具体的に,半身麻痺患者が安全にFESと各種の歩行機能訓練タスクに取り込むことを可能とする集中的歩行訓練台の構築,人工反射(Reflex)とバイオフィードバック機構を組み入れたFES制御法の開発,及び妥当な訓練プロセスや評価法の模索を研究開発目的とする.本年度の研究実施によって,以下の通りの成果が得られた.1)基礎実験や歩行訓練に用いる集中的歩行訓練台の構築を行った.その歩行訓練台は半身麻痺者の歩行訓練中の安全確保や左右の負荷を調整するためのサポートフレームと,左右のベルトを独立に制御できる多機能トレッドミルからなる.2)歩行訓練台を用いて,健常者における歩行中外乱に対する反射機能の計測と解析を行った.筋電センサー,加速度センサー,角速度センサー,カメラからなる計測システムによって,外乱発生時の筋肉の発火と体幹の動的挙動を記録し,さらにその両者間の時空間関係の解析を行った.その結果は学術論文や学会発表に成果報告をした.来年度も引き続き,歩行障害者に関する基礎実験を行う予定である.

3)神経-筋-骨格系の歩行シミュレーションを構築し,歩行時外乱に対する反射機能と体幹挙動の制御メカニズムの解明を試みた.来年度において,項2)の実測結果と新たに取得する実験データをシミュレーションと照合し,さらに歩行外乱時身体のメカニズムを検討する予定である.本研究は半身麻痺患者がセラピストの監視のもとに,機能的電気刺激(Functional Electrical Stimulation:FES)の補助を用い,安全かつ効率的に歩行の集中的訓練(Intensive Training Therapy:ITT)を可能にする機器システム:集中的歩行訓練台の構築及び新しい歩行機能訓練療法の評価,確立を目的とし,半身麻痺者に歩行機能の再建,改善のためのより有効な訓練療法の提供をモチベーションとする.本年度は,昨年度で構築した歩行訓練台と外乱時歩行計測実験結果を用いて,人工反射(Artificial Reflex)を有し,歩行時すべり外乱や障害物外乱に対応できる機能的電気刺激制御法の開発や歩行訓練法の模索と評価を研究開発の目的とし,本年度の研究実施によって,以下の成果が得られた.1.昨年の研究で構築した神経-筋-骨格系の歩行シミュレータを用いて,計測実験によって得られた健常者の歩行時反射機能を実現した制御ブロック有する歩行制御が外乱に対応でき,外乱が発生しても,歩行シミュレータがバランスを維持し,歩行を続けることがシミュレーションにおいて確認できた.また,歩行支援のための機能的電気刺激パターンの検討もシミュレータを用いて行った.2.健常者における歩行中外乱に対する反射機能,特に外乱発生のタイミングによって,反射反応が異なること,いわゆる歩行時反射の位相依存性について計測と解析を行った.結果,位相が異なることによって,反射反応の筋活動の潜時よりも,筋活動の大きさが顕著に違うことが得られ,機能的電気刺激で人工反射を実現していく場合,位相に応じて刺激の強さを調整する必要があることが分かった.3.下肢麻痺者を被験者とし,機能的電気刺激を用いる歩行実験を行い,機能的電気刺激による補助が歩行時下肢の負担を軽減し,歩行の姿勢を改善するのみならず,被験者の歩行改善へのモチベーションの向上にも貢献したことが確認した.4.連続歩行訓練前後の歩行姿勢の評価を行い,歩行が改善されたことが確認できた.今後,訓練の後続効果の検証を引き続き行う予定である.
未利用のCa・Mg・Si系副産物を用いた環境配慮型一万年耐久コンクリートの開発

Ca-Mg-Si系材料であるオケルマナイトをケイ石微粉末と共にセメントに置換し、オートクレーブ(AC)養生を実施した試料について水和反応解析による検討を行った。また、トバモライトの生成過程とAC養生昇温過程が終了した時点での結合材の反応とを関連づけて考察した。その結果、ケイ石微粉末の量を減らした配合においては、オケルマナイト高置換においてトバモライトの生成量が増加した。これはオケルマナイトの置換により、AC養生昇温過程におけるケイ石微粉末の反応が抑制されたため、結果として生成したC-S-HのC/S比が高く維持され、その後の養生温度保持過程時におけるトバモライトの多量生成へ至ったものと考察した。本年度は、Ca-Mg-Si系材料(Mg系材料)を用いた配合および水セメント比を,結晶性トバモライトをはじめとした水和生成物解析をもとに検討すること(2)地中コンクリートにおいて特に問題となっている,硫酸塩,硫酸に対する耐久性試験を実施し,外部劣化因子(SO42-等)の浸透性状に及ぼす影響を,生成物(結晶性トバモライトおよび二次生成物)や空隙構造と関連付けて考察することを目的とし、検討を行った。供試体はOPCをMg系材料で0、10、20、30、40mass%置換した石灰質材料(OPC+Mg系材料)とケイ石微粉末とを5:5の割合で混合し、水粉体比(W/(OPC+Q))を0.5として一定条件で練り混ぜ、打設後、20°Cで湿空養生を行い、材齢1日で脱型し、速やかに180°C、1MPaの条件下にて8時間のAC養生を実施した。主な実験項目として、水和生成物解析にはXRDを、結晶相以外の水和物の分析については、FT-IRおよび29Si NMRによって、試料中に生成するトバモライトやC-S-Hゲルを構成しているシリケートイオンの結合状態を測定した。その結果、アケルマナイトはAC養生下で反応性を示し、Mg型トバモライトやケイ酸カルシウムマグネシウム水和物などの生成に寄与したことがわかった。またXRDによる水和反応解析、FT-IRおよび29Si NMRの結果を総合すると、アケルマナイト置換およびAC養生による耐硫酸塩性向上の要因は、低置換率においてはMg型を含むトバモライトが多量に生成したことにより、高置換率においてはトバモライト構造を維持しつつ、重合度が高いシリケート鎖を有した低C/S比のケイ酸カルシウムマグネシウム水和物等が生成したことによるものと考察した。また、トバモライトの生成過程とAC養生昇温過程が終了した時点での結合材の反応とを関連づけて考察することを目的とした。さらに、これらの配合に対して硫酸塩浸漬試験を行い、浸漬前後の水和物・二次生成物および原子の結合状態と関連づけて考察・評価をした。その結果、Ca-Mg-Si系材料を置換し、AC養生を施すことで耐硫酸塩性は向上した。天然資源であるケイ石の置換率を減らし、CaO-MgO-SiO2系材料の置換率を増やしても耐硫酸塩性に優れる結果となった。また、硫酸塩抵抗性の向上は、Na2SO4浸漬、MgSO4浸漬ともにトバモライトの生成とトバモライトと同等のSi-O結合量を有したケイ酸カルシウムマグネシウム水和物などの生成に起因するものと考察した。またMgSO4浸漬については上記の理由に加え、ある程度のセメント量を確保することで硫酸イオンの浸透が制御されるものと結論づけた。目的の通りに分析が実施できており、困難と思われた29Si-NMRによる分析も予定通り行えたためセメント・コンクリート化学27年度は、実暴露データの解析をメインとし、実際のMg系材料を用いて実験室および実際の温泉地での耐久性試験を行うことにより,化学的に安定な結晶性トバモライトを含み,外部劣化因子に対する抵抗性を飛躍的に向上させた,「経済的かつ環境性にも優れた「一万年耐久コンクリート」の提案を行う.

具体的には、草津温泉西の河原にて屋外暴露試験を行い,外観変化観察,重さ変化を随時実施していく.26年度とと同様の方法で化学分析(XRD,FT-IR等)を行い,空隙構造と併せて,硫酸イオンの浸透性状(抑制メカニズム)を定量的かつ総合的に評価し,実験室のデータと比較検討する.薬品・学会旅費・供試体輸送費等、次年度に使用を回したいと考えたため。前年度に使用しなかった、薬品・学会旅費・供試体輸送費等に残りを使用する。
不確実事象の予測に関する研究:「フラグを立てる」現象から

本年度は、予測の際に喚起されると考えられる思考と感情に着目し、2つの実験を行った。第一の実験は予測の際の情報量の差異が与える影響に関する実験である。この実験では、実際のFIFAワールドカップの試合に賭けを行ってもらった。その際、賭ける前に試合に関する情報量を冊子を読む時間によりコントロールした。分析の結果、冊子を読む時間が長いほど、またSOGS得点が高いほど賭けた枚数が多く、試合数に関しては情報量高群の方が賭けた試合が多いという影響が見られた。予期後悔の程度については条件間の差は見られなかったが、相関係数を求めたところ、「賭けておけばよかった」と賭けずに後悔することを考えた程度が高いほど、賭けた箇所や試合数が多いという相関が見られた。第二の実験は予想を立てて、実際に賭けないことが予期後悔を生じやすいのではないかという仮説の元に、実際のサッカーJリーグの試合を予想してもらった。1回目の予想において、予想のみ立てる群(予想のみ条件)、1つの組み合わせのみ賭けることができる群(限定賭け条件)、賭け金の範囲内で好きなだけ組み合わせを賭ける群(自由賭け条件)を設けて、2試合目(約1週間後)には好きなだけ組み合わせを賭けてもらった。2試合目を比較したところ有意な差は見られなかったが、仮説とは逆に予想のみ条件が、2試合目で賭けた金額が一番小さく、限定賭け条件、自由賭け条件の順に賭け金は増えていた。また賭けた組み合わせの数も自由賭け条件が最も多かった。条件間の予期後悔の程度に違いは見られなかったが、「賭けておけばよかった」と予期後悔が生じた程度が高いほど、賭けた組み合わせの数が多いという弱い相関が見られた。またギャンブル依存の程度により、これらの結果に差は見られなかった。本年度はまず「フラグを立てる」現象の調査に関する準備段階として、予測を口に出して発言したり、何らかのメディアに記述したりする、言霊と呼ばれる言語にまつわる行為について、学生を対象とした予備調査を行った。次にこの予備調査や雑誌や新聞、インターネット上で流布している言説を収集し、一般的な言霊的行為に関する項目を作成し、2回のweb調査を行った。1回目の調査は、予測の際に「フラグを立てる」行為に関する認識の実情把握と尺度構成である(対象者は20代から60代の男女600名)。また2回目の調査は、一般的言霊的行為に関する尺度と他の俗信との関連性、「フラグを立てる」現象に関する認識の有無、予測を立てることに対する好ましさとコミットメント、予期後悔の程度、対人ネットワークを調べる目的である(対象者は20代から60代の男女600名)。調査項目の選定に時間を要したため。本調査は5月中に終える見込みである。本年度は「フラグを立てる」現象に関して、予測を口に出して発言したり、何らかのメディアに記述したりする、言霊と呼ばれる言語にまつわる行為について、2度のweb調査を行った。1つ目の調査では、昨年度作成した一般的言霊的行為に関する尺度を用いて、「フラグを立てる」現象に関する認識の有無、予測を立てることに対する好ましさとコミットメント、予期後悔の程度について検討を行った。その結果、肯定的な結果に関する言霊的行為は心理的な側面が高いのに対して、否定的な結果に関する言霊的行為は予期後悔のしやすさと関連しており、潜在的に否定的な結果が生起する可能性を高く見積もっていることが明らかになった。発言や書き込みに関するコミットメントとの関連性は両方ともに中程度であった。2つ目の調査では、他の俗信との関連性を調べること、及び以下に挙げるギャンブル予想に関する「フラグを立てる」現象に関する予備調査を目的として、対人ネットワークとの関連性を調査した。その結果、運に関する俗信と「フラグを立てる」現象との関連性は見られなかったが、運に関する俗信は対人ネットワークと関連しているという傾向が見られた。言語的行為は対人ネットワークやネット利用とも関連している可能性が示唆されたため、次年度ではこの調査も行うことを検討している。また、この「フラグを立てる」現象に関して、レースを予想するタイプのギャンブルとの関連を調べるために、インタビューや記事収集などから42項目の質問項目を作成した。この項目と、予測を立てることに対する好ましさとコミットメント、予期後悔の程度、ギャンブル依存度合いとの関連性を調べることを目的とした調査も行う予定である(対象者は、ギャンブル依存度が高い500名程度を予定している)。一部の調査と実験に関して未施行である。レースを予想するタイプのギャンブルに関する調査については質問項目の作成は完了しているが、調査会社で内容から断りを受けるなど、現在、調査可能な会社を当たっている。また予想に関する実験については学生を対象にした予備実験は行ったが、本実験はギャンブルを日常的に行っている者を対象としているため、対象者を選定中である。本年度は「フラグを立てる」現象に関して、予測を口に出して発言したり、何らかのメディアに記述したりする、言霊と呼ばれる言語にまつわる行為について、ギャンブルとの関連性を調べるために2度のweb調査を行った。1つ目の調査は日常的にギャンブルを行う頻度や、その割合の把握のためのものである。分析に用いた506名分の回答者のデータ分析から、ギャンブルの頻度を元にして、ほぼ全てのギャンブルの頻度が低い群、宝くじ・ロトくじの頻度は最も高く、この他に競馬とtotoくじの頻度が高いライト群、パチンコ及びスロットの頻度が高く、他のギャンブルも全般的に頻度が高いヘビー群に分類され、回答者の12.5%がpathological gamblingの傾向が強いことが分かった。

また対人間の運の争奪、「ツキの流れ」、運を意識した行動との関連性も示された。2つ目の調査ではレースを予想するタイプのギャンブルに限定して、昨年度の予備調査を元にしてweb調査を行ったところ、ギャンブルに関する言霊的行為は買い目に関する行為、予想に関する行為、広義の言霊的行為に分類された。これらの得点は予期後悔の程度や発言や書き込みへのコミットメントの項目との相関がかなり高かった。予測への関心や的中を喜ぶ感情とも関連が見られることが分かった。またpathological gamblingの傾向が高いほど、ギャンブルに関する言霊的行為を信じている傾向が高かった。予定の調査は終了しているが、実験の方が参加者の確保の点から積み残しとなっているため本年度は、予測の際に喚起されると考えられる思考と感情に着目し、2つの実験を行った。第一の実験は予測の際の情報量の差異が与える影響に関する実験である。この実験では、実際のFIFAワールドカップの試合に賭けを行ってもらった。その際、賭ける前に試合に関する情報量を冊子を読む時間によりコントロールした。分析の結果、冊子を読む時間が長いほど、またSOGS得点が高いほど賭けた枚数が多く、試合数に関しては情報量高群の方が賭けた試合が多いという影響が見られた。予期後悔の程度については条件間の差は見られなかったが、相関係数を求めたところ、「賭けておけばよかった」と賭けずに後悔することを考えた程度が高いほど、賭けた箇所や試合数が多いという相関が見られた。第二の実験は予想を立てて、実際に賭けないことが予期後悔を生じやすいのではないかという仮説の元に、実際のサッカーJリーグの試合を予想してもらった。1回目の予想において、予想のみ立てる群(予想のみ条件)、1つの組み合わせのみ賭けることができる群(限定賭け条件)、賭け金の範囲内で好きなだけ組み合わせを賭ける群(自由賭け条件)を設けて、2試合目(約1週間後)には好きなだけ組み合わせを賭けてもらった。2試合目を比較したところ有意な差は見られなかったが、仮説とは逆に予想のみ条件が、2試合目で賭けた金額が一番小さく、限定賭け条件、自由賭け条件の順に賭け金は増えていた。また賭けた組み合わせの数も自由賭け条件が最も多かった。条件間の予期後悔の程度に違いは見られなかったが、「賭けておけばよかった」と予期後悔が生じた程度が高いほど、賭けた組み合わせの数が多いという弱い相関が見られた。またギャンブル依存の程度により、これらの結果に差は見られなかった。調査結果を元に、本年度遂行予定のギャンブルに限定した言霊的行為に関する尺度を作成して、調査を行う予定をしている。レースを予想するタイプのギャンブルに関する調査については、すみやかに実行予定である。また、また予想に関する実験については、ギャンブルを日常的に行っている者を対象とするのが難しい場合には、一般的なギャンブルではなく、架空のギャンブルを設定して実験を行う予定である。本年度、学内及び業者委託で参加者を確保することで6月以降に実験を計画している。遂行予定のweb調査が未実行のためである予定していた調査と実験の施行を2017年度に延期したため。
遺伝アルゴリズムによる配電損失最小化に関する研究

本研究の目的は、近年注目をあびてきている遺伝アルゴリズムに関し、(1)配電損失最小化問題等、電力系統における離散的最適化問題へ遺伝アルゴリズムを適用するための遺伝子構成・適合関数形を開発し、遺伝アルゴリズムによる配電損失最小化問題の解法を確立する、(2)大規模問題の解の精度を向上するため、単純遺伝アルゴリズムに改良を加え、大規模配電損失最小化問題へも適用可能とすることであった。上記目的に対し、本研究の成果は以下の(1)(5)のようにまとめられる。「(1)配電損失最小化問題の単純遺伝アルゴリズムによる解法を確立した。」その結果をシミュレーテッドアニーリング(SA)法によるものと比較した結果、「(2)ストリング長が短ければ、少ない(SA法の1/6)演算時間でほぼ最適な解が得られる」ことが判明した。さらに、ストリング長が長い大規模問題においてもSA法と同等の解を得るために、ストリング構成、適合関数形、交叉率、突然変異率、交叉点数、交叉方法、初期ストリングパターン、適合関数値の分布等の人工的操作に関し、これらが結果に与える影響について調査した。その結果、「(3)交叉率、突然変異率は問題によって最適値がある。一般に、交叉率0.608、突然変異率は12ストリングに1ビット程度が良い。」「(4)大規模問題では、初期ストリングにあらかじめ良いスキーマが組み込まれていれば良い結果が得られる。」「(5)他の人工的操作は、それら単独でもまたは組み合わせによっても結果にほとんど影響を与えない。」などが判明した。以上のように、配電損失最小化問題への遺伝アルゴリズムの適用方法を確立し、さらに、大規模問題に対しても精度良い解を得るための条件を導き出すことができて初期の目的を達成した。以上の研究成果は、裏面に示すような論文として公表されている。」などが判明した。本年度は次の(1)(5)に関する研究を行い,(1)(6)の結果を得た。まず、(1)配電損失最小化問題を“単純遺伝アルゴリズム"を用いて解く手法を開発し、小規模の例題、実規模系統並びに中国電力の実系統に適用して結果を得た。次に、(2)シミュレ-テッドアニ-リング法により同一問題を解く手法を開発し、両者の結果を比較した。その結果、(1)小規模問題に対しては、シミュレ-テッドアニ-リング法と同程度の精度の解を約1/6の演算時間で得られること、(2)実規模系統に対しては演算時間は短いものの、精度はシミュレ-テッドアニ-リング法には及ばず、改良が必要であること等がわかった。そこで、(3)引続き次のような改良を行い、結果を検討した。すなわち、(i)遺伝子構成(ストリング構成)、(ii)適合関数形、(iii)交叉率、(iv)突然変異率、(v)突然変異発生ビット数、(vi)交叉点数、(vii)初期ストリングの各遺伝子座の値、(viii)異なった初期ストリング数などを変えて以下のような結果を得た。すなわち、(3)ストリング長は短い程良い結果が得られる、(4)交叉率および突然変異率は問題によって最適な値がある。ただし、交叉率は0.60.8程度、突然変異率は12ストリング長に1ビット程度がよい。(5)適合関数形はあまり結果に影響しない。(6)初期ストリング群には異なったものが多く含まている程良い結果が得られるが、良い結果を与えるスキ-マを多く含む程良い結果が得られる。また、さらに、現在、

(4)人工交配(良いストリング同志の交配)や、(5)適合関数値の悪いストリングが早い世代で淘汰されないような生殖操作などの改良を継続しているが、結果の整理は次年度までかかる予定である。以上の研究成果は裏面に示すような論文として公表されている。昨年度に引き続き、配電損失最小化問題に適するように遺伝アルゴリズムの改良を試み、その結果の整理を行った。昨年度までに、(1)問題の大きさや種類によって良い結果を与える交叉率や突然変異率は異なる、(2)ストリング構造や適合関数形、初期ストリングの適合関数値の平均値などの相違による結果への効果を小さいことなどがわかっている。そこで、本年度は、(1)適合関数値の良いもの同志の交叉、(2)交叉点数の複数化、(3)バースト的な突然変異、(4)実行不能なストリングの発生を減らす、(5)入力開放スイッチパターンの複数化、(6)適合関数値の分布の均等化について、これらの改良が結果へどのように影響するかについて、理論的に結果を推測したうえで、計算実験を行い、その結果を整理した。これらの計算実験は、(1)(6)の改良単独で、または幾つかの改良の組み合わせについて行われた。その結果、シミュレーテッドアニーリング法と同等の良い結果が得られたのは、初期ストリング中に良い(損失が小さい系統構成の)遺伝子を持っている場合に限られた。すなわち、上記(5)以外の改良では顕著な効果がみられないことがわかった。言葉を変えれば、大規模配電損失最小化問題に対しては、あらかじめストリング中に良いスキーマを組み込むことが最も効果的であるという結論が得られた。以上から、本年度の研究までで、配電損失最小化問題への遺伝アルゴリズムの適用方法を確立し、さらに、大規模問題に対しても精度良い解を得るための条件を導き出すことができ、初期の目的を達成した。なお、本研究で開発された手法を実用に供するためには、エキスパートシステムなどを用いて組み込むベきスキーマを選択するための追加的なアルゴリズムを付加しなければならない。以上の研究成果は、裏面に示すような論文として公表されている。
プロテインダイナミクスのプロテオーム解析に関する基礎的研究

細胞のシグナル応答によって誘導されるタンパク質のダイナミックな挙動を個々のタンパク質に的を絞らず、プロテオーム解析により網羅的に解析できる分析方法の確立を目的とし、そのための細胞分画条件、二次元電気泳動による分離条件の検討を行う。哺乳動物の細胞膜には、コレステロールやスフィンゴ脂質に富んだ膜ドメイン(ラフツ)が存在する。近年、これらは細胞間情報伝達の場として重要な機能を持つことが明らかとなりつつある。細胞がシグナルを受け取ったときに多くのシグナル分子がこのラフツ画分に集積してくることが報告されている。そこでシグナル伝達系の網羅的解析を目的としてラフツ画分へ移行するタンパク質のダイナミックな挙動を解析した。ラフツを反映していると考えられているDIG(Detergent Insoluble Glycolipid enriched membrane)のIPGストリップを用いた二次元電気泳動によるプロテオーム解析では約50のスポットが見られた、しかしながらMALDI-TOF/MSにより疎水性の強い膜タンパク質やシグナル分子は同定されなかった。16-BAC/SDS-PAGEによるプロテオーム解析の結果、DIG画分には約30のタンパク質のスポットが確認された。解析の結果、lckや三量体Gプロテインサブユニットなどが同定された。T細胞受容体を刺激し、その前後でDIG画分に移行するシグナル分子をウエスタンブロッティングにより解析した。その結果、SHP-1やZap-70が刺激後にラフツに移行してくることが判明した。T細胞受容体を刺激し、その前後でラフツに移行するシグナル分子を網羅的に解析することでT細胞受容体のシグナル伝達系の全体像を明らかにできる可能性が示された。しかし、これらは発現量の少ないタンパク質が多く、今後の課題として、ラフツの大量調製法の開発、感度の高い分析法の必要性が考えられた。
イオンチャネル機能探索分子の開発と情報伝達機構解明への応用

トライアジンは筋小胞体の膜貫通蛋白質で、筋小胞体リアノジン受容体/カルシウム遊離チャネル(RyR)に付随し、カルシウム結合蛋白質であるカルセクェストリンを、筋小胞体膜に係留する役割を持つと考えられてきた。しかし最近の研究からトライアジンは、より積極的にRyRの活性制御に関わっていることが推定された。しかしながらその詳細は依然として不明である。一方、天然から見出した強力なカルシウム遊離作用を有する蛇毒由来のマイオトキシンαがトライアジンに結合することを我々は明らかにした。そこで今回、トライアジンのカルシウム遊離調節機能を明らかにするため、RyRのチャネル活性に対する影響を検討した。特異的抗体によるアフィニティーカラムで精製したトライアジンを筋小胞体の重い画分(HSR)に加えても、RyRのチャネル活性の指標である[^3H]リアノジン結合には影響が見られなかったが、可溶化HSRでは有意な抑制が見られた。更に、アフィニティーカラムによって可溶化HSRからトライアジンを除くと、加えた精製トライアジンによる抑制の程度は著しく増大した。一方、カルセクェストリンは可溶化HSRの[^3H]リアノジン結合を活性化するが^<1)>、トライアジンはその活性化作用を消失させた。また、カルセクェストリンは、可溶化HSRにおける[^3H]リアノジン結合のカルシウム濃度依存性のカーブを低濃度側に移動させ、トライアジンは逆に高濃度側に移動させた。更にトライアジンのオリゴマー形成をカルセクェストリンは抑制した。以上の結果より、トライアジンとカルセクェストリンとは互いに作用し、RyRの機能を調節していることが示唆された。今後は、マイオトキシンaがトライアジンに結合して起こるCa^<2+>遊離の機構にカルセクエストリンとの相互作用がどのように関わっているのかを明らかにしたいと考えている。
ドイツの人口減少地域における商業プロジェクトと計画の動向に関する研究

人々に適切な小売店の環境を提供するには、小売店進出に関する基本的な制度の枠組みと、市町村がそれを尊重してまちづくりを進めることが重要である。広域調整については、まだドイツにも確立した方策はない。現在、わが国では、小売りに関して中心市街地の活性化が重視されているが、人口減少社会では近隣供給の確保が重要になる。今後は、高齢者の買物を確保する視点を重視して商業まちづくりを構成することが必要である。計画に沿い、ルール地方を主たる対象として研究を進めている。具体的には、以下のとおりである。・研究対象とするドイツの大規模な商業プロジェクトとして、エッセンのリンベッカー広場、デュイスブルクのフォーラム、およびドルトムントのティア跡地開発の3つを選定し、これらに関して資料収集を進めると同時に、現地を訪問して状況を視察してきた。リンベッカー広場は2008年3月に南半分がオープンし、フォーラムは2008年中にも完成し、ティア跡地は議会で議論されているところと、進行段階は異なるが、本研究の期間内にはいずれも一定の評価が可能であると思われる。新聞記事の日本語への翻訳も、これら3プロジェクトに関する情報を中心として進めている。・今後の高齢化社会において重要になるのが、近隣供給の扱いである。そこで、上記3都市を中心に新聞情報の収集に努めた結果、デュイスブルクの情報が多いことがわかったので、ここを重点に資料収集を進めている。・商業プロジェクトをとりまく環境として重要なのが、人口の動向である。そこで、土地利用計画(Fプラン)で人口減少がどのように扱われているかに関し、新規住宅用地算定と小規模集落の扱いをまとめ、わが国と比較して柔軟に対処されていることを都市計画報告集に発表した。・わが国においても、改正された中心市街地活性化法の下での取り組みが開始されている。そこで、第1号の認定都市であり、コンパクト都市としても注目されている青森市を訪問し、中心市街地活性化の状況と、郊外の浜田地区における店舗の集積状況を視察した。計画に沿い、ルール地方を主たる対象に研究を進めている。・主たる研究対象と選定したエッセンのリンベッカー広場、デュイスブルクのフォーラム、およびドルトムントのティア跡地開発に関して資料収集を継続すると同時に、現地を訪問して状況を視察してきた。これら3プロジェクトに関する重要な新聞記事は、日本語への翻訳を優先的に進めている。・今後の高齢化社会において重要になる近隣供給については、ドルトムントとデュイスブルクを中心として新聞記事の収集を継続している。とくにドルトムントでは、Hombruch区のLucklembergで食料品スーパーの進出では、賛成と反対の住民団体が署名活動を行っているので、くわしく観察している。この他に、Huckarde区でも、中心地近くへのスーパー進出が決定され、Lutgendortmund区では、2箇所でスーパー進出が議論されている。・今年度は、視野を旧東ドイツにも拡大し、フランクフルト(オーダー)とライプチヒにつき、視察を行った。とくにライプチヒでは、人口減少によって減築が進む郊外団地に建設された大型ショッピングセンターを見学することができた。・商業をとりまく環境として重要な人口の動向に関し、日本における人口フレームに相当する部分がドイツでどのように扱われているのかをまとめ、地域開発誌に発表した。・わが国では、都市計画法と建築基準法の改正が2007年末に施行され、都市計画で商業施設を扱う枠組みができたが、ドイツに比較するとまだ弱体である。そこで、大型店の進出が非常に進んでいると同時に、活性化対策として土地区画整理が完成した都城市を視察した。本年度は研究の最終年であり、次の2点を重点として研究を進めた。1.ルール地方では、近年、大型店のプロジェクトが郊外でなく都心で進められる傾向が生じており、とくにデュイスブルクのフォーラム、エッセンのリンベッカープラッツと、ドルトムントのティア跡地開発は、いずれも売場面積が数万平方メートルと大きく、多数の店舗が入るショッピングセンターである。すでに完成したものと、まだ工事中のものがあるが、これら3プロジェクトに関し、現地を視察してすると共に、建設に至るまでの議論の経過を把握し、完成したものについてはオープン後の営業状況と都心商店街への影響に関する情報を入手することに努めた。2.小売店の問題に関するドイツとわが国との大きな違いは、近隣供給の扱いである。わが国は中心市街地の活性化だけが取りあげられているのに対して、ドイツでは各地で近隣供給の確保が関心を集めているが、その背景には高齢化の進展があると考えられる。この近隣供給の問題でも、都市による違いが認められる。そこで、同じくルール地方で人口が減少しているなかで、商業構想に沿って努力しているドルトムントと、構想はあるが商業者の反対を押し切って郊外店を誘致したミュルハイムを、比較検討した。以上に加え、広域調整に関する制度の変遷を調べ、それに対する裁判について経過を調査した。また、都心への重要な交通手段であるLRTの地下化が決定し、工事の準備が進められている南ドイツのカールスルーエについても、現地を視察して状況を確認した。
好熱菌由来のカタラーゼIの高活性型から低活性型への転移現象

野生型のカタラーゼ1について幾つかの測定を行った。活性型の変化に伴った構造の変化を捕らえようとしたが、その差が小さく、構造の直接測定は困難を極めた。そこで、活性型転移による構造変化の大きい変異体作成のために、ランダム伸長変異法を用いた。ランダム伸長変異法は進化工学的方法である。工学的に酵素を改良するといずれ頭打ちとなる。また、自然界で良く最適化が進んだ酵素はそれ以上改良することが難しい。これらは対象となる酵素が配列空間上の山の頂上付近に位置するからである。この一般的な問題点をランダム伸長変異で解決できることを示した。カタラーゼのC末に付加したランダム伸長変異ではランダム点変異に比べて、高い熱安定性の変異体は10倍の頻度で得られた。伸長変異を加えると、配列空間の次元が増え、新たな改良の余地が与えられる。このようにして得られたカタラーゼの集団は活性でも多様性に富んだものであった。また、問題となる活性型の転移現象の程度にもかなりの幅が存在した。このことは前に示された二つの活性型の存在がアミノ酸配列に依存する現象であることが分かった。