hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ラットバレル皮質における空間情報表現とそのダイナミクス

麻酔したラットにおいて、一本の頬ヒゲを単独で刺激すると刺激方向に依存したスパイク応答が、ラット大脳皮質1次体性感覚野ヒゲ対応領域(バレル皮質)のニューロンに観察される。一方、二本の頬ヒゲを組合わせて刺激すると促通性あるいは抑制性の相互作用が生じることが知られているが、これらの相互作用がどのような刺激方向選択性を持つのか、また、単独および組合わせヒゲ刺激応答の刺激方向がどのように脳内表現されるのかについてはよくわかっていない。そこで、本研究では、単独ヒゲ刺激および組合わせヒゲ刺激に対するバレル皮質ニューロンの応答をガラス管微小電極を用いて細胞外記録し、それらの刺激方向選択性を検討した。その結果、興奮性ニューロンと考えられるRegular spiking unit(RSU)は、ニューロンごとに固有の刺激方向選択性を持ち、主入力ヒゲだけでなく周囲のヒゲにおいても同じ選択性を示すことが明らかになった。また、組合わせヒゲ刺激によって生じる促通性相互作用にも刺激方向選択性がみられ、その選択性は単独ヒゲ刺激応答のそれと同じであることがわかった。これらの結果は、同じ刺激方向選択性を有するニューロン同士が密接に興奮性ネットワークを形成していること、また、このネットワークに基づいて刺激方向選択的促通が生じることを示唆する。一方、抑制性ニューロンと考えられるFast-spiking unit(FSU)の刺激方向選択性は低く、これに対応して組合わせヒゲ刺激によって生じたRSUの抑制性相互作用の刺激方向選択性も弱いことがわかった。また、その選択性は興奮性応答のそれとは一致しないことが示された。そのため、ヒゲの刺激方向に関する情報はバレル皮質の興奮性ニューロンにおける興奮性応答として表現され、抑制性応答はそれ以外の役割、すなわち、バレル皮質ニューロンの活動を全体的に下げることで、興奮性応答を引き立たせる(コントラスト効果)役割を有していることが示唆された。ラットなどの齧歯類では、複数の頬ヒゲがどのような時空間系列で刺激されるかということが対象物の動きや形あるいは動物自身の運動を知覚するための重要な情報になっていると考えられる。これまでの研究から、麻酔したラットにおいて二本の頬ヒゲを組合わせ刺激すると、刺激の時空間的パターン(組合わせるヒゲや刺激する方向)に依存した促通性相互作用がラット大脳皮質1次体性感覚野ヒゲ対応領域(バレル皮質)のニューロンに生じることがわかった。このような刺激特徴選択的な応答の相互作用は、脳内で3次元空間情報を表現するための基礎になっていると考えられる。そこで、刺激方向選択的促通の形成メカニズムを明らかにするために、単独ヒゲ刺激および組合わせヒゲ刺激に対するバレル皮質ニューロンの応答をガラス管微小電極を用いて細胞外記録し、それらの刺激方向選択性を検討した。その結果、単一ニューロンに興奮性応答を生じる複数のヒゲの刺激方向選択性は、いずれもよく一致していることが明らかになった。これは、同じ刺激方向選択性を有するニューロン同士が密接に興奮性ネットワークを形成していることを意味し、このネットワークに基づいて刺激方向選択的促通が生じることが明らかになった。
光アクセス技術による広域センサ・アクチュエータネットワーク基盤の構築

光通信を利用した広域センサ・アクチュエータネットワークは、スマートコミュニティを構築するための基盤技術である。本研究では、低消費電力かつ低遅延な光アクセスネットワークを介した高精度の計測制御技術の確立を目指し、省電力ネットワーク化制御システムおよび低遅延ネットワーク化制御システムの提案を行った。また、提案時には挙げていなかった新たな課題としてネットワーク化制御システムのサイバーセキュリティ対策にも取り組んだ。複数のセンサ・アクチュエータ機器をネットワーク化し、連携させることで、制御機能の集約や負荷の最適配分等の効率化が期待できる。しかしながら、リアルタイム性を有する産業用Ethernet等は比較的近距離の通信を対象としており、ネットワーク化可能な範囲が限定される上に、リアルタイム性を追求するためスリープ機能等による省電力化が難しいという課題がある。低消費電力かつ低遅延な光アクセス技術および光アクセス装置を介した高精度の計測制御技術の確立を目指し、本年度においては以下のような研究成果を得た。1.低消費電力光アクセスネットワークを介したアクチュエータ制御法としてバースト送信を用いた手法を提案し、シミュレーションにより提案手法の有効性を確認した。2.多量のセンサ端末がネットワークに接続された場合を想定し、TCP通信の効率化を図るためのキュー管理手法を提案し、シミュレーションにより提案手法の有効性を確認した。3.ネットワーク化制御システムにおけるサイバーセキュリティの問題について課題抽出を行い、オブザーバ技術によりセンサ信号の改ざんを検知する手法を提案した。以上のように、本年度は低消費電力光アクセスネットワークを対象としつつも様々なネットワーク環境に適用可能な通信方式および制御技術について低消費電力化、低遅延化、サイバーセキュリティの観点から研究開発を進めた。今後は、現在構築を進めているセンサ・アクチュエータネットワークシステムを用いて実機実証を行うとともに、国際会議および学術雑誌において成果発表を行っていく予定である。本研究の目的である光アクセス技術を利用したネットワーク化制御システムを対象としつつも様々なネットワーク環境に適用可能な通信方式および制御技術について低消費電力化、低遅延化、サイバーセキュリティの観点から研究開発を進めることができた。特に制御システムのサイバーセキュリティは近年注目を浴びている分野であり、当初計画に加えて追加項目として実施している。1.ネットワーク化制御システムにおけるサイバー攻撃に対処するための改ざん検知オブザーバを提案するとともに、冗長化されたネットワークの遅延補償を行う手法を提案し、シミュレーションにより提案手法の有効性を確認した。2.改ざん検知オブザーバをネットワーク化制御システムの一つである無人航空機のフォーメーション制御システムに適用し、シミュレーションにより提案手法の有効性を確認した。3.光アクセス装置を活用したセンサ・アクチュエータネットワークを構築し、低遅延な広域ネットワーク化制御を実現した。以上のように、本年度は制御システムにおけるサイバーセキュリティの課題に対処するとともに、光アクセス技術を活用した広域センサ・アクチュエータネットワークの構築を行った。今後は、得られた成果について継続的に国際会議および学術雑誌において発表を行っていく予定である。今年度はシミュレーションを中心として研究を行ったが、実機検証の準備が整いつつあるため、次年度は実験を中心として研究を進めて行く。また、国際会議および学術雑誌への投稿を積極的に行う。システムエレクトロニクス本年度はシミュレーションを中心として研究を進め、物品費の支出が予定を下回ったため次年度使用額が生じた。一方で、シミュレーション検討により予定を上回る成果が得られたため、成果発表予算として次年度に活用する。次年度使用額については、本年度得られた研究成果を次年度の国際会議で発表するための旅費として使用する。
遷移金属ダイカルコゲナイドにおけるスピン・フォノン制御の理論研究

遷移金属ダイカルコゲナイド(TMD)半導体の単層膜は、電気的な制御性に優れ、空間反転対称性の破れに起因した特異な物性を示すことから、その特性を活かしたエレクトロニクス、スピントロニクスが研究されている。また、フォノン状態も空間反転対称性の破れにより、擬スピン状態を示す。本研究では、円偏極したフォノンと電子の軌道やスピンの自由度との相互作用が、電気、磁気、熱特性に与える影響を理論的な手法を用いて考察する。さらに、バレーを介したスピン・フォノン間の角運動量の変換を利用したスピンとフォノンの相互制御を研究し、新機能デバイスの提案を行う。
メタンフェタミン逆耐性形成における脳内興奮性アミノ酸神経系の役割

1.動物行動における興奮性アミノ酸性皮質線条体路の役割を探る目的で,各稙興奮性アミノ酸受容体遮断薬を両側の尾状核・被殻に注入し,ラット(Wistar系雄性成熟ラット)の行動を観察した。その結果,選択的なNMDA受容体遮断薬であるD(-)-2-amino-5-phosphono-pentanoic acid(D(-)AP5,一側あたり5μg)の注入によって,ラットの過活動(常同行動,移所運動,および立ち上がり行動の増強)が惹起された。また,D(-)AP5の注入は,ドーパミン受容体遮断薬であるhaloperidol(1mg/kgを腹腔内投与)によって惹起されるカタレプシーを著明に抑制した。一方,D(-)AP5の立体異性体であるL(+)AP5(一側あたり5μg)や非NMDA受容体遮断薬であるL-glutamic acid diethyl ester(一側あたり100μg)の注入は,ラットの自発行動およびhaloperidolによるカタレプシーに対して全く影響を与えなかった。以上の結果から,NMDA受容体を介する皮質線条体路神経伝達は動物行動の抑制に関与し,この伝達機構の低下によって脳内のドーパミン神経活動が亢進した場合と類似する行動変化(過活動およびカタレプシーの減弱)が生じることが示唆された。2.興奮性アミノ酸性皮質中脳経路の役割についても検討するため,両側の腹側被蓋野にD(-)AP5またはL(+)AP5(いずれも一側あたり2μg)を注入し,ラットの行動を観察した。その結果,D(-)AP5の注入によって移所運動量が著明に増加したが,L(+)AP5ではこのような効果は認められなかった。したがって,NMDA受容体を介する皮質中脳経路神経伝達も,動物行動の抑制に関与している可能性がある。3.以上の結果から,皮質線条体路と皮質中脳経路のNMDA受容体伝達が動物行動の調節に強く関与し,この調節機構に何らかの形でドーパミン神経系も関与していることが示唆された。今後,これらの基礎検討に基づき,メタンフェタミン逆耐性形成におけるNMDA受容体伝達の役割についての検討を進める予定である。前頭葉皮質の吸引除去による皮質線条体路(興奮性アミノ酸神経経路)の破壊が,メタンフェタミン逆耐性形成に与える影響を検討した。実験にはWistar系雄性成熟ラットを用い,pentobarbital麻酔下で以下の手術を行なった。すなわち,実験群のラット(n=6)では,前頭部を開頭し,さらに,両側の前頭部皮質を吸引除去した。また,対照群のラット(n=6)では,前頭葉の開頭手術のみを行なった。2週間の術後回復期間をおいた後に,これらのラットに対してメタンフェタミン(3mg/kg)の反復腹腔内投与(1日1回,7日間)を行なった。次いで,7日間の休薬期間をおいた後に,再び同量のメタンフェタミンを腹腔内投与した(試験投与)。メタンフェタミンの初回投与および試験投与の後に,薬物による行動変化(常同行動,移所運動,および,立ち上がり行動)を60分間観察した。メタンフェタミンの初回投与によって,実験群および対照群のいずれのラットにおいても,常同行動,移所運動,および立ち上がり行動が増強された。しかし,実験群においては,常同行動が対照群よりも軽度であり,一方,移所運動の増加がより顕著だった。対照群のラットにメタンフェタミンを試験投与したところ,初回投与時と比べて,常同行動がより増強され,他方,移所運動と立ち上がり行動は減弱していた。すなわち,対照群においては,明らかなメタンフェタミン逆耐性が形成されていた。実験群においても,常同行動と移所運動の逆耐性(試験投与時の常同行動が初回投与時よりも増強し,一方,試験投与時の移所運動は減弱)が観察されたが,その程度は対照群よりも軽度であった。また,実験群においては,立ち上がり行動についての逆耐性はほとんど観察されなかった。以上の結果から,皮質線条体路の破壊によって,メタンフェタミンの急性効果に対する感受性が低下し,また,メタンフェタミン逆耐性形成も抑制されることが示唆された。

以上の結果から,NMDA受容体を介する皮質線条体路神経伝達は動物行動の抑制に関与し,この伝達機構の低下によって脳内のドーパミン神経活動が亢進した場合と類似する行動変化(過活動およびカタレプシーの減弱)が生じることが示唆された。2.興奮性アミノ酸性皮質中脳経路の役割についても検討するため,両側の腹側被蓋野にD(-)AP5またはL(+)AP5(いずれも一側あたり2μg)を注入し,ラットの行動を観察した。その結果,D(-)AP5の注入によって移所運動量が著明に増加したが,L(+)AP5ではこのような効果は認められなかった。したがって,NMDA受容体を介する皮質中脳経路神経伝達も,動物行動の抑制に関与している可能性がある。3.以上の結果から,皮質線条体路と皮質中脳経路のNMDA受容体伝達が動物行動の調節に強く関与し,この調節機構に何らかの形でドーパミン神経系も関与していることが示唆された。今後,これらの基礎検討に基づき,メタンフェタミン逆耐性形成におけるNMDA受容体伝達の役割についての検討を進める予定である。
シロイヌナズナのタグラインを用いた核コードの葉緑体タンパク質遺伝子の網羅的解析

1)得られたalbino orpale green(apg)変異体の多くの原因遺伝子がmRNAの安定性、プロセッシングに関与するものであった。今後、これらの原因遺伝子の機能解析を進め、核コード葉緑体タンパク質による葉緑体ゲノム遺伝子の転写後調節の研究に大きく貢献する。また、収集した葉緑体タンパク質遺伝子の破壊株を用いて、様々なスクリーニングを行った結果、老化やクロロフィル分解に関係する変異体は単離することはできなかったが、共同研究者によって、葉緑体遺伝子のeditingfactorとクロロフィル合成系に関与する変異体が単離された。2)メタボロミクス解析:フーリエ変換イオンサイクロトロン型質量分離装置FT-MSを用い、apg変異体の網羅的な代謝物プロファイリングにより、フェノタイピングを行なった。さらに、GC-MSを用いapg変異体よりメタボロームデータを得、メタボロオームデーターとアジレントのマイクロアレーを用いたトランスクリプトームデータの統合し、アルビノ原因遺伝子の機能解析を行なった。apg変異体のメタボロミクスデータにより、グループ分けし、その分類体系が想定される当該遺伝子機能と一致するか検討したが、代謝系の遺伝子の変異体と葉緑体の形態形成に関与する遺伝子の変異体をわけることができたが、葉緑体の形態形成遺伝子間の顕著なメタボロミクスデータの違いは検出できなかった。3)プロテオーム解析:apg変異体のプラスチドを単離し、野生型の葉緑体タンパク質と比較を行い、原因遺伝子の機能を類推する。植物体から単離したプラスチドより、タンパク質を抽出し2D-PAGEを用い、変異体と野生型の葉緑体タンパク質の比較を行ない、異なるタンパク質のスポットの同定をMALDI-TOF MS法により行った。葉緑体機能を理解するために、2090の遺伝子の破壊株の収集を行った。理化学研究所で作成したトランスポゾン(Ds)タグラインからは706ライン、アメリカのSALKのT-DNAタグラインから2043ラインの合計2749ラインの葉緑体タンパク質遺伝子破壊株を収集した。重複した破壊株を含むため、破壊された遺伝子の総数は1277で、対象遺伝子の約61%をカバーする。さらに、現在、SALK以外の様々なタクラインから破壊株を収集し、対象遺伝子の約80%をカバーするタグラインの収集を行っている(2006年3月)。我々は、収集したタグラインから緑色色素欠乏(apg変異体)や形態異常などの「可視的な変異」を指標にしたスクリーニングを行い、葉緑体分化に関与する遺伝子を多数同定した。しかし、葉緑体機能の理解には「可視的な変異」だけでは不十分であり、葉緑体の光合成や物質生産の機能を理解するために、単一挿入変異のホモ破壊株より、老化や光応答に関わる変異体のスクリーニングを行っている。また、収集した葉緑体タンパク質遺伝子破壊株の代謝産物の変化を網羅的に解析し、代謝機能と遺伝子機能を関連づけるためのメタボロミクス実験基盤の構築を行った。実験に用いた変異体は、機能解析を進めているプラストキノンを作らないapg1変異体(pale green mutant)、葉緑体のチラコイドへのタンパク質輸送装置が壊れたapg2変異体(albino mutant)、葉緑体の翻訳システムが壊れたapg3変異体(albino mutant)である。各変異体を培地上で3週間生育させ、その植物体全体のメタノール可溶性粗抽出画分をエレクトロスプレーイオン化法(ESIによりイオン化し、FT-ICRMS(フーリエ変換イオンサイクロトロン型質量分析)により質量データを得、PCAを行うことによりメタボロームプロファイルを得た。1)単離したアルビノ変異体のうち2つapg3とapg6を詳細に解析した。apg3変異体の原因遺伝子が葉緑体の翻訳終結因子であり、UAGのストップコドンを持つ葉緑体ゲノムコードの遺伝子の翻訳終結が上手くいかず、葉緑体タンパク質が減少していることを突き止め、論文発表を行った。また、apg6変異体の原因遺伝子はHsp101ホモログであり、熱ストレスによって誘導されるClpB3をコードしていることがわかり、この結果を論文に発表した。2)アルビノ変異体より、プラスチドを単離し、プラスチドプロテオーム解析の実験系の確立ができた。アルビノ原因遺伝子の機能解明に役立てることが可能になった。3)メタボロミクス解析:アルビノ変異体の網羅的な代謝物プロファイリング法の確立を行った。・超高分解能を持つフーリエ変換イオンサイクロトロン型質量分離装置FT-MS(IonSpec社)を用い、アルビノ変異体のメタボロミクスデーターによって、どのようなグループ分けができ、それが想定される当該遺伝子機能と一致するか検討し、現在、研究論文を作成中である。

さらに、GC-MSを用いapg変異体よりメタボロームデータを得、メタボロオームデーターとアジレントのマイクロアレーを用いたトランスクリプトームデータの統合し、アルビノ原因遺伝子の機能解析を行なった。apg変異体のメタボロミクスデータにより、グループ分けし、その分類体系が想定される当該遺伝子機能と一致するか検討したが、代謝系の遺伝子の変異体と葉緑体の形態形成に関与する遺伝子の変異体をわけることができたが、葉緑体の形態形成遺伝子間の顕著なメタボロミクスデータの違いは検出できなかった。3)プロテオーム解析:apg変異体のプラスチドを単離し、野生型の葉緑体タンパク質と比較を行い、原因遺伝子の機能を類推する。植物体から単離したプラスチドより、タンパク質を抽出し2D-PAGEを用い、変異体と野生型の葉緑体タンパク質の比較を行ない、異なるタンパク質のスポットの同定をMALDI-TOF MS法により行った。
多視聴活動による効果的な語彙学習方法の調査

本研究は,英語の多視聴活動が語彙学習に与える影響を調査し,多視聴による語彙学習を効果的に促進するための方法を提案することを目的とする。具体的には,1)多視聴は,語彙知識のどの側面の偶発的学習に効果があるか。2)多視聴による偶発的語彙学習を補完するにはどのようなタスクが効果的か。の2点について調査・検証を行う。研究の流れとしては,まず学習者の語彙レベルの調査,教材候補の動画の語彙レベルの分析を行い,これらの結果に基づいて作成した教材を用いて,多視聴が語彙知識のどのような側面の偶発的な学習に効果があるかを調査する。その後,多視聴から得られなかった語彙知識を補完するような語彙学習タスクの調査を行う。
サイトカインによる口蓋骨欠損ラットに対する骨移植後の生着効果

本研究では、ラット口蓋骨欠損モデルを作成し、種々のサイトカインの中でも骨成長に関与するBMPとbFGFによる移植骨への生着効果を明らかにすることを目的とした。ラット口蓋骨欠損モデルの作成および移植した骨の定量的評価法の確立のため、実験動物には生後40日齢雄性Wistar系ラットをもちいた。結果として、ラット口蓋骨欠損モデルの作成は、第一臼歯部の口蓋部粘膜を剥離し、直径1mmの半球状にラウンドバーにて口蓋骨を削除する手技を実施し確立した。骨移植方法については、ラット大腿骨からの骨採取は困難であった為、ラウンドバーで削除した骨を採取してフィブリン糊と混合し骨欠損部へ填入する方法をとることで対応できた。移植骨のサイトカインによる効果については、定性的には移植骨に加えたBMP2とBMP7のうちBMP2が骨増生に良好な結果を示すと考えられた。今後の課題としては、定量化の確立とbFGFによる効果の確認が必要である。平成20年度は、ラット口蓋骨欠損モデルの作製および移植した骨の定量的評価法を確立することを目的に研究を実施した。ラット口蓋骨欠損モデルの作成は、第一臼歯部の口蓋部粘膜を剥離し、直径1mmの半球状にラウンドバーにて口蓋骨を削除する手技を実施し確立した。移植した骨の定量的評価法の確立は、病理組織学的検索として、ラットを1.コントロール群(フィブリン糊+移植骨のみ)、2.コントロール+BMP2投与群、3.コントロール+BMP7投与群、4. Sham群(コントロール+BMPの溶媒であるHClを投与したもの)の4群に分けて行った。2Wで屠殺した試料の病理組織学的検索は、通法に従いパラフィン包埋後Hematoxylin-Eosin染色を行い、光学顕微鏡にて観察した。結果は、1.では炎症細胞浸潤と若干の腐骨様の像を認めたが2.では炎症細胞浸潤が軽度で骨吸収も少ないような像を得た。3.は炎症細胞浸潤が強く出現した。4.は最も治癒が遅れており炎症所見が多く腐骨も見られた。このことから、BMP2が骨増生に良好な結果を示すと考えられた。術後8wに頭蓋部のX線画像を撮影し移植骨の高さを計測する計画であったが8Wでは時間が経過しすぎており骨境界が不明であった。今後は、骨移植術後1W、2Wの早い週で評価を行い定量的評価法を確立する予定である。電子プローブマイクロアナライザー(EPMA)をもちいて、Ca,Pの分布を観察し生着状態を評価する方法については今後実施する予定である。平成21年度は、昨年度確立したラットロ蓋骨欠損モデルの作製および移植した骨の定量的評価法に基づき結果をまとめることを目的に研究を実施した。ラットロ蓋骨欠損モデルの作成と骨移植方法については、昨年度に確立した第一臼歯部の口蓋部粘膜を剥離し、直径1mmの半球状にラウンドバーにて口蓋骨を削除する手技を実施し資料を作製した。病理組織学的検索として、ラットを1.コントロール群(フィブリン糊+移植骨のみ)、2.コントロール+BMP2投与群、3..Sham群(コントロール+BMPの溶媒であるHC1を投与したもの)の3群に分けて行った。3.は最も治癒が遅れており炎症所見が多く腐骨も多数見られ、強い骨吸収の像を得た。さらに新生骨の評価のため、マッソントリクローム染色を試みたが新生骨を特異的に染色している像が不明瞭なため違う評価方法を検討中である。現在、移植骨の高さを計測するため、骨移植術後1W、2Wの早い週で評価を行う計画で実験中である。同時に電子プローブマイクロアナライザー(EPMA)をもちいて、Ca,Pの分布を観察し生着状態を評価する方法についても現在開始するところである。

平成22年度は、昨年度確立したラット口蓋骨欠損モデルに移植した骨の高さの定量的評価に関する結果をまとめることを目的に研究を実施した。ラット口蓋骨欠損モデルの作成と骨移植方法については、一昨年度に確立した第一臼歯部の口蓋部粘膜を剥離し、直径1mmの半球状にラウンドバーにて口蓋骨を削除する手技を実施し資料を作製した。移植骨の高さの変化を計測と病理組織学的検索として、ラットを1.コントロール群(フィブリン糊+移植骨のみ)、2.コントロール+BMP2投与群、3.Sham群(コントロール+BMPの溶媒であるHClを投与したもの)の3群に分けて行った。移植骨の高さの変化は、移植術後1W、2Wの早い週で軟エックス線写真を撮影して計画したが変化を確認できなかった為、当初の計画の8wより短く1,2wより長い3w、4wでも計画する予定である。2Wで屠殺した試料の病理組織学的検索は、通法に従いパラフィン包埋後Hematoxylin-Eosin染色を行い、光学顕微鏡にて観察した。結果は、1.では炎症細胞浸潤と若干の腐骨様の像を認めたが2.では炎症細胞浸潤が軽度で骨吸収も少ないような像を得た。3.は最も治癒が遅れており炎症所見が多く腐骨も多数見られ、強い骨吸収の像を得た。このことから、BMP2が骨増生に良好な結果を示すと考えられた。今後は、電子プローブマイクロアナライザー(EPMA)をもちいて、Ca,Pの分布を観察し生着状態を評価する方法についても開始するところである。
無限次元代数群とリー代数の研究、および準周期・非周期構造への応用

自明なシュアー乗法因子群をもつ単純カッツ・ムーディ群に関する研究論文を国際学術雑誌に出版し、研究成果を広く公表した。これにより、無数に多くの例を創出することができる。さらに、この研究を発展させて、無数の非同型な単純カッツ・ムーディ群の系列が存在することも発見した。また、正二十面体の対称性と黄金比を用いて、SU(2)と直交群の離散化に関する研究成果を国際学術雑誌に出版し、研究成果を広く公表した。これの応用として、たった5個の鏡映変換により、量子ビットを制御する数学的な方法を確立した。本研究はR.ムーディ教授との共同研究である。これにより、今までに比べて遥かに効率良く量子ビットを扱うことができる様になり、情報分野への応用は計り知れない。この視点により、非周期文字情報や準周期配列にも新たな応用が期待される。局所アフィン・リー代数の同型類の分類の研究を完成させ、発表できる段階にまで理論を整備した。これにより、カルタン部分代数が無限次元のときで、非標準型の場合にも、分類問題が解決したことになり、表現論を発展させることが出来る様になった。この表現論を研究する過程で、非自明な系列が登場することが予想されるので、今までにない新しい現象が発見される可能性が高まった。また、非正方行列の行列式という斬新なアイデアを応用して、同型問題の理論を調べる方法を開拓し、発展させた。これらは吉井洋二教授との共同研究である。アフィン・リー代数に付随するアフィン・カッツ・ムーディ群を群スキームの立場から研究した。これはA.ピアンゾラ教授と柴田大樹氏との共同研究である。非歪曲型と歪曲型の双方に共通な枠組みで理論を展開した初めての研究成果であり、画期的なものである。これを基に更なる理論展開が期待される大きな研究業績である。カッツ・ムーディ群の単純性とシュアー乗法因子群を結びつける研究は成功した。特に、自明な乗法因子群をもつ単純カッツ・ムーディ群の新たな系列を見つけたことは大きい。今後の理論発展に向けて非常に明るい道標が得られたことになる。これは研究の方向性の正しさを証明している。さらに、この手法を駆使して、今度は逆に非同型な単純カッツ・ムーディ群の無限系列をも発見したのは期待を遥かに上回る研究成果である。この様な方法で研究が進められたことは今までの長い歴史の中でも殆ど無かったことである。局所拡大アフィン・リー代数に関しては、局所アフィン・リー代数の研究が原点であるが、分類問題に引き続き同型問題についても、完全に解決し、理論整備まで手が届く所まで到達した。これは非常に大きな成果で、ある意味で拡大アフィン・リー代数では諦めていたテーマに対して、角度を変えて挑戦し、一定の困難を克服したことになっている。無限次元リー代数の中でも特筆すべき研究成果であろうと思われる。これにより、局所拡大アフィン・リー代数の理論全体を支える骨組みが出来たことになる。最終的な完成を目指す段階にまで順調に進展していると言える。非周期文字列および準周期配列に対する代数的アプローチは完成の域に到達しているので、あとは新たな理論を加味してのシミュレーションが残されているのみである。プログラムの改良に思ったよりも時間が掛かってしまっているが、これは実験するに当たっては避けられない必要なことである。さらにそこに、今回、情報理論における量子ビットを制御するための代数的な理論が完成した。状態の一つ一つが独立に、バラバラに存在しているのではなく、状態の全体が確率で支配されているという考え方は新しく、今回のシミュレーションにも、必要があれば組み込んでいきたい。カッツ・ムーディ群の研究に関しては、予想を超えた成果が得られているので、このまま研究を充実させていく。局所拡大アフィン・リー代数の研究に関しては、目標に向かって順調に推移しているので、さらに理論の整備を加速させていく。非周期・準周期構造の研究に関しては、代数的な枠組みは完成しているので、新たなシミュレーション実験を急ぐとともに、最近になって得られた量子ビットの制御理論も視野に入れながら、最後の詰めを急いでいく予定である。カッツ・ムーディ群の中で、単純群であって、しかも自明なシュアー乗法因子群を持つものを構成する方法を提案した。特に階数2の一般カルタン行列から得られるための簡明な条件を導いた。これにより夥しい数の例が統一的に得られることとなった。自明なシュアー乗法因子群を持つ無限単純群が大量に得られ、それらを比較的容易な形で統一的に議論できる様になったことは、群論的には非常に興味深い。さらに無限次元のA型局所アフィン・ルート系に関して、その自己同型群を決定した。これは有限次元では良く知られている基本的な事実であるが、一般の無限次元となると様相が異なり、厳密な考察を加える必要がある。無限置換群などに関しても議論する必要があり、それらを丁寧に調べることにより、最終的に自己同型を分類し、自己同型群を決定した。次に、局所アフィン・リー代数に関する同型問題の最終解決に向けて研究を押し進めた。そのために局所アフィン・ルート系の自己同型について深い洞察を加える必要があり、これらの議論を通じて問題の決着に向けた大きな進展を見た。本研究課題のメインとなっている問題が、研究計画の最終年度までに解決される見込みがついたことは大きな成果である。上記に述べた、これらリー理論の応用として、準周期・非周期構造への応用を研究した。

そのためには、結晶構造・結晶ルート系だけではなく、H型などに見られる非結晶ルート系の構造分析も必要となる。ここでは、四元数体におけるH4型ルート系Rを取り上げ、さらにその対となるべき、もう一つのH4型ルート系R'も同時に考え、それらの合併R U R'の生成する鏡映群と無限ルート系を構成し、それらの代数的準周期構造や幾何的非周期構造などを研究した。それにより、量子ビットに関する離散近似についての方法論を開拓し、一つの大きな可能性を提案した。カッツ・ムーディ群の単純性と乗法因子群に関して、取り扱い易い形での研究成果が得られた。これは研究計画よりも早い進捗状況である。局所アフィン・リー代数の同型問題に関して、局所アフィン・ルート系の自己同型を決定するという側面から攻めて、その結果として問題解決への道筋が明快に得られた。これにより研究計画の中心的な課題が解決する見込みがついたので、これは計画以上に進展している。準周期構造と非周期構造への応用を進展させるためには非結晶型ルート系の考察は不可欠であるが、四元数体における双子のH4型ルート系に考察を加える過程で量子ビットとの関連が見いだされ、これは予期以上の発見であった。これは計画を遥かに超えた成果と言える。以上を総合すると、研究計画は3年間となっているが、幸いにも1年が過ぎた段階で、2年目の後半くらいまで進んでいるペースであると認められる。今後とも様々な困難を乗り越えながら研究を進めていけば、研究計画の目的は期間内に達成されるものと期待される。自明なシュアー乗法因子群をもつ単純カッツ・ムーディ群に関する研究論文を国際学術雑誌に出版し、研究成果を広く公表した。これにより、無数に多くの例を創出することができる。さらに、この研究を発展させて、無数の非同型な単純カッツ・ムーディ群の系列が存在することも発見した。また、正二十面体の対称性と黄金比を用いて、SU(2)と直交群の離散化に関する研究成果を国際学術雑誌に出版し、研究成果を広く公表した。これの応用として、たった5個の鏡映変換により、量子ビットを制御する数学的な方法を確立した。本研究はR.ムーディ教授との共同研究である。これにより、今までに比べて遥かに効率良く量子ビットを扱うことができる様になり、情報分野への応用は計り知れない。この視点により、非周期文字情報や準周期配列にも新たな応用が期待される。局所アフィン・リー代数の同型類の分類の研究を完成させ、発表できる段階にまで理論を整備した。これにより、カルタン部分代数が無限次元のときで、非標準型の場合にも、分類問題が解決したことになり、表現論を発展させることが出来る様になった。この表現論を研究する過程で、非自明な系列が登場することが予想されるので、今までにない新しい現象が発見される可能性が高まった。また、非正方行列の行列式という斬新なアイデアを応用して、同型問題の理論を調べる方法を開拓し、発展させた。これらは吉井洋二教授との共同研究である。アフィン・リー代数に付随するアフィン・カッツ・ムーディ群を群スキームの立場から研究した。これはA.ピアンゾラ教授と柴田大樹氏との共同研究である。
早期大腸癌における遺伝子異常からみた発育進展

1)内視鏡による早期大腸癌の発見に努め、通常内視鏡的以外に色素内視鏡、超音波内視鏡、拡大内視鏡を用いた深達度診断能に関する検討をおこなっている。また、外科的切除例、内視鏡的切除症例を用い病理組織学的検討を行い、内視鏡的切除術の適応とその拡大に関しての検討を行った。2)本年度より、集積された症例を用いマイクロサテライト不安定性の解析をおこなっている。マイクロサテライト不安定性の認められる腫瘍の臨床的な特徴の検討は、数多くなされ一定の見解が得られようとしている。その一方でマイクロサテライトの変化は腫瘍の発育の遺産と考えられる。そのような視点から、同一腫瘍内に細胞異形度の異なる癌細胞が存在する症例を対象とし、その癌細胞群間でそれぞれマイクロサテライト領域の変化を比較検討することにより遺伝子学的に腫瘍内での異形度の異なる癌細胞群の発育進展経路が明らかになる可能性がある。我々は、実際に高分化、中分化、低分化腺癌と印環細胞癌の混在した早期大腸癌の症例を用いこのマイクロサテライト不安定性の解析をおこなった。その結果、マイクロサテライト不安定性陽性の癌は、癌の発生初期からマイクロサテライト不安定性陽性である可能性が示唆された。またマイクロサテライトのパターンから、この同一腫瘍に認められた印環細胞癌と低分化型癌は異なる経路で発生した可能性が考えられた。つまり高分化型癌-中分化型癌一低分化型癌への発育進展経路と高分化型癌-印環細胞癌への発育進展経路の二つである。今後は多数例での検討が必要であり蓄積された症例に対して同様の検討を行う予定である。まず臨床的立場から内視鏡による早期癌の発見に努め早期癌の発見と深達度の検討に必要な病変を集めることとその検討に努力している。臨床的な検討項目として通常内視鏡、超音波内視鏡による深達度診断能の検討および拡大内視鏡や実体顕微鏡を用いたpit patternによる細胞異型度の診断と深達度診断能の評価、術前深達度診断を内視鏡的粘膜切除術後の材料による適応の検討もひきつづき行っている。粘膜内に浸潤がとどまりadenomaを含まず初期のde novo carcinomaと考えられる表面型大腸癌と集積し、その中で大腸癌の発育進展様式を表面性状からのみでなく、今後分子生物学的な手段でもアプローチする予定である。1)前年度と同様に、内視鏡による早期癌の発見に努めまた内視鏡的な深達度診断能に関する検討をおこなっている。また、外科的、内視鏡的切除症例を用いた病理組織学的検討により、内視鏡的切除術の適応に関しての検討も行った。つまり高分化型癌-中分化型癌-低分化型癌への発育進展経路と高分化型癌-印環細胞癌への発育進展経路の二つである。この結果に関しては現在投稿中である。
慢性心不全患者のセルフモニタリング能力開発のための教育支援プログラムの開発

慢性心不全患者が症状や徴候が生じている自分の身体に関心を寄せ、どのようにそれらの症状や徴候が生じ、どのように生活に影響を及ぼしているかを理解することにより、日々の生活の中で自分の体調を管理していくセルフマネジメントの核となるセルフモニタリング能力の開発を目指した教育支援プログラムを作成した。本教育支援プログラムは文献検討から導き出したものであり、今後は実践に適用し、検証していく必要がある。平成25年度は慢性心不全患者のセルフマネジメント、セルフモニタリングに関する内外文献を収集するとともに、研究者間でメタアナリシスの概念、分析手法の共通理解、分析グリッドの作成、分析方針、理念、方法の共有化を行った。現在、収集した文献の中から精選した25余りの慢性疾患、慢性心不全患者のセルフモニタリングに関する定義・概念、属性、先行要件などを抽出しているところである。今後は、各々の文献から抽出されたセルフモニタリングを構成する要素に基づき全体構造を明らかにするとともに、他の慢性疾患のセルフモニタリングと慢性心不全患者のセルフモニタリング特有の性質、共通する性質を識別し、慢性心不全患者のセルフモニタリングの構成要素、各構成要素間の関係性を検討し、メタ統合に基づいて、セルフモニタリング能力開発の概念枠組みを明確にする予定である。現在の成果として、糖尿病ほかの慢性疾患患者のセルフモニタリングと比較することにより、慢性心不全患者のセルフモニタリング能力の開発は、長期にわたって繰り返し行われる日常生活活動と身体的変化が相互にかかわりあいながら、順応していくことにより、潜在的に存在する身体的感覚のサインを読み取り、意味づけすることの難しさが存在する可能性が示唆されるとともに、その変調のメカニズムと身体感覚のつながりを掘り起こし、身体内部の機能の変化と体調や生活行動の変化を患者自身が結びつけて意味づけられるようアプローチするための医療者の専門的知識とコミュニケーション能力の開発が鍵になることが見いだされつつある。これらの知見は、セルフモニタリング能力開発の教育プログラム開発の根幹となり、慢性心不全患者と家族のセルフモニタリング能力のアセスメントおよび介入の方向性を示唆するとともに、今後の実態調査の枠組み、教育プログラム開発と成果の検証方法にとって、重要な局面であると考えている。本研究は、急性増悪を繰り返し、心疾患の末期像に至る慢性心不全患者のセルフマネジメントを構成する能力の一つであるセルフモニタリング能力を明らかにし、セルフマネジメントにおけるセルフモニタリング能力を開発する看護支援プログラムを開発することである。平成26年度は、メタアナリシスを用いてセルフモニタリングの構成要素と構造を明らかにする予定であったが、メタアナリシスに対応可能な適切な文献数が少なく、やむなく、セルフモニタリングに関連する概念や類似概念を用いた質的帰納的研究を分析対象とすることに変更し、セルフモニタリングの構成要素と構造を抽出した。慢性心不全患者のセルフモニタリングの構成要素は、病いにより変化した日常生活の経験(身体と心理)及び慢性心不全の症状・徴候を捉え意味づけるための知識と技術、自分なりの目標と生活上の心がけの指針、多様な自分の感覚(直感、五感)の活用と変化を継続的に観察・測定・記録等を行うスキル・技法であることが明らかになった。さらに、セルフモニタリング能力には、自分の健康や生活に関する自己覚知、関連する知識や技術への関心と注目、知覚と観察・測定・記録する機能とその活用、実践への活用の評価とフィードバックする力が抽出された。以上から、慢性心不全患者のセルフモニタリングは、異なる状況・段階におけるQOLを目的とした意図的な認知と行為のプロセスであり、フィードバック機能をもつセルフコントロールの一つのスキル・技法として捉える事ができた。本研究は慢性心不全患者のセルフマネジメントの根幹となるセルモニタリング能力の構成要素を明らかにし、セルフモニタリング能力の開発・育成を支援する看護プログラムを開発する目的で取り組んでいる。平成25年度は文献検討によるセルフモニタリングの概念構造を慢性心不全患者のセルフモニタリングの特徴および慢性心不全患者に共通する特性、構成要素を抽出し、構成要素の関係性を検討した。慢性心不全患者のセルフモニタリングの特徴は、繰り返す日常生活活動の中で関わりながら変化する身体とそれに伴う精神・心理的変化に順応していく過程が存在し、慢性心不全患者の身体的変化のサインを読み、意味づけすることの難しさが示唆された。身体変調のメカニズムを日常生活行動を患者自身が関連付けられるようアプローチする重要性が確認された。平成26年度は、当初は先行研究によるメタ分析手法を採用する予定であったが、適切な文献を得ることができず、文献研究に変更して行った。選択した25の文献から、セルフモニタリング能力の構成要素を抽出し、その中核となる、1)セルフモニタリングの基盤となる能力、2)セルフモニタリングを遂行する条件を整える能力、3)セルフモニタリングを実践のための方略を立てる能力、4)セルフモニタリングを遂行する能力5)セルフモニタリングを調整する能力6)セルフモニタリングのプロセス・結果を評価する能力とその構造を明らかにした。平成27年度は6つの能力を育成するための支援プログラムを作成したが、さらなる洗練化が必要であると判断し、現在その再分類・再整理を検討している段階である。今後は、試案の支援プログラムを完成させ、慢性心不全患者の看護のエキスパートに基づく専門家会議において、より洗練化させ、より実践的なプログラムに作成していく予定である。平成27年度は主任研究者である宮武が学会開催のために多忙を極め、当初の計画が大幅に遅延することとなった。さらに、各々の能力を開発・育成する支援・アプローチを文献から抽出し、各々のセルフモニタリング能力の開発・育成のための支援・アプローチの構造化の段階で、各々の支援・アプローチの抽出・分類の妥当性・信頼性において、さらなる検討が必要であることが判明した。そのため、再分析・再分類・再構築の時間をさらに要すると判断し、延長することとした。

平成25年度の本研究開始当初は慢性心不全のセルフモニタリングに関連する文献のメタ分析によりセルフモニタリングの構成要素、構造を明らかにする目的で着手したが、セルフモニタリングに質的研究デザインによる内外文献が少ないため、やむなく文献検討による方法に転向した。平成26年度において、文献検討からセルフモニタリングの構成要素として、日常生活での経験、変化・徴候の知覚(捉え)、経験に基づく知識と技術の獲得、感覚(直感・五感)の活用、目標と生活上の心がけ・指針、継続的に観察・測定・記録のスキル・技法が明らかになった。また、セルフモニタリング能力には、自分の健康生活に関する自己覚知機能、関連する知識や技術への関心と注目する機能、知覚と観察(含測定・記録)機能、日常生活行動への適用機能、その評価とフィードバック機能が抽出された。抽出されたセルフモニタリングの構成要素とセルフモニタリング能力を構造化し、慢性心不全患者へのセルフモニタリング能力開発プログラムを作成した。プログラムの妥当性・実用性の視点からさらなる検討が必要と考え、平成28年度に再度の検討を行い、より実用的・実践的なプログラム試案を作成した。新たに本プログラムの対象者の選択基準を定め、介入場所を外来及び入院患者とし、介入期間を患者のセルフモニタリングが実行され定着していると判断される基準を作成した。さらに、患者自身が自らの身体に関心を向け、自らの症状や生活行動をマネジメントしていけるという自己効力感を高める教育支援プログラムに修正した。本セルフモニタリング能力開発のための教育支援プログラムは、生活の場において患者自らが身体感覚と経験と知識・技術を結び付けることができるよう支援し、患者自身のセルフマネジメントとその継続を促す有効な方法であると考える。今後は実践への適用を重ね、検証を行う必要がある。慢性心不全患者が症状や徴候が生じている自分の身体に関心を寄せ、どのようにそれらの症状や徴候が生じ、どのように生活に影響を及ぼしているかを理解することにより、日々の生活の中で自分の体調を管理していくセルフマネジメントの核となるセルフモニタリング能力の開発を目指した教育支援プログラムを作成した。本教育支援プログラムは文献検討から導き出したものであり、今後は実践に適用し、検証していく必要がある。慢性心不全患者のセルフモニタリングに関する適切な文献が少なく、新たに慢性心不全患者のセルフモニタリングの内容を包含している慢性心不全患者の療養への取り組みに関する質的研究を文献検討の対象とした。また、研究の遅れを取り戻すために、平成26年度に計画していた慢性心不全患者に対する質的研究によるセルフモニタリングの検証のプロセスを省くことにした。
パフォーミング・アーツにおける比較文化的女性論の研究

60年代後半から70年代にかけて広がったアメリカの女性解放運動は、国境や人種を越えた同時代的なものであり、世界史的には第二波のフェミニズムといわれている。第二波のフェミニズムの高揚を背景に、様々な分野への女性の進出は目覚ましいものがある。女性解放運動の実践的な成果とともにフェミニズムの思想なフェミニスト・クリティシズム、理論について、多くの書物が書かれ、大学においても学際的な「女性学」のカリキュラムの豊富化を生み出している。私の研究対象である演劇の分野においては、商業主義的なショー・ビジネスはもちろん、前衛的な小劇場運動も、男性の劇作家、演出家、プロデューサーたちが中心で、ヒエラルキーの権力構造(家父長制)の貫徹する世界であったが、第二波のフェミニズムの高揚を経て、女性劇作家や演出家が、一定の層として舞台芸術の領域にも進出してきており、演劇論や身体・パフォーマンス論、美学・芸術論にも新しい視点をもたらしつつある。本研究で設定した研究課題は、第一波と第二波のフェミニズムの高揚といった社会運動との関わりで、女性が主体的に演劇やパフォーマンスを創り出していくことによって、どのような表現の可能性を生み出してきたか、という点を明らかにすることである。そのためにまず第一に、第一波のフェミニズムに関わって、とりわけ、婦人参政権運動における英米の女性演劇人の表現活動と、同時代である日本の近代化における新劇という演劇改革運動、とりわけ、「女優」の誕生と女性解放運動における「新しい女」論争の関連を比較文化的に考察した。第二に、第二波のフェミニズムに関わって、英米と日本の女性演劇人の表現活動を比較文化的に考察した。いくつかの国際的な女性演劇人の交流も実現しており、そのなかで考察したことを付け加えておいた。本年度の研究計画として、三つの課題を設定していた。1.近現代の英語圏の女性劇作家の作品、資料の収集と分析。特に、19世紀後半から20世紀初頭の第一波のフェミニズムとの高揚と関係する作品や資料。2.日本の近現代の女性劇作家の作品、資料の収集と分析。特に、明治・大正期の女性解放運動、「青踏」グループと演劇表現活動の関連資料。3.「第3回国際女性劇作家会議」('94,7.4-7.10,オーストラリア、アデレ-ド)に参加し、各国の女性演劇人と交流し、資料を収集する。以上の課題のうち、資料収集については、いくつかの作品や、全集ものが残っているが、ほぼ主要なものを集め切ったといえる。収集した資料の解読と分析は来年度の継続課題となる。その場合、「青踏」グループの「新しい女」論争と絡めて、近代的な「新劇」運動における「女優」誕生を女性の表現の可能性として中心的に論じる必要がある。早稲田演劇博物館で、近代的な新劇の女優第一号の松井須磨子に関わる資料を集めることができたので、明治・大正期に期待された「女優」と「新しい女」像との関係を分析し論文にまとめる予定である。第3の課題については、「国際女性劇作家会議に参加して」という参加感想記を、『朝日』新聞('94,10.28,)夕刊の文化欄に掲載した。またさらに論考を深めたものを『立命館大学産業社会学部論集』の30周年記年号に掲載した。

演劇と人類学がテーマ的にも方法論的にも接近するなかで、古代祭祀の発見や復元、再生が現代にどういう意味をもつのか、とりわけ古代祭祀における「女/男の非対称性」をどう読み解くか、また、「ポスト・コロニアル・ワールド」といわれる世界で「マルチカルチュラリズム」は現実にはどう展開しているのか、というようなパフォーマンス外の問題もパフォーマンス・テクストに含み込んで考えることが、現代の新たなパフォーマンスなり、「演劇的な知」を生み出すことになる、と論じた。平成7年度研究課題として当初計画していたのは、主要には三点だった。一つは、アジア女性劇作家の作品、アンソロジーを収集し、分析すること。とりわけ、韓国、フィリピン、マレーシャ、インド、タイ、インドネシア、スリランカなど、1992年に開催した「第一回アジア女性演劇会議」で収集したものに加えてさらに資料を収集分析することだった。二つ目には、現代の英米の女性演劇グループの各地域における演劇活動を取材すること。アメリカの現代の代表的なリージョナル・シアターあるいはコミューニティー・シアターとして、ネブラスカ、オマハのマジック・シアターを取材すること。そして三つ目に、現代日本の女性演劇グループの演劇活動を取材すること(岸田理生のグループ、渡辺えり子のグループ、如月小春のグループ「NOISE」、「青い鳥」グループ、「自転車キンクリート」グループなど)だった。平成6年度では、主として20世紀初頭の第一波のフェミニズムの高揚という文脈から、英米・日本の女性演劇人の近代的な自我の覚醒と演劇表現の関係を明らかにしており、今年度の課題は、それに引き続き、第二波のフェミニズムの高揚との関わりで、現代の女性演劇人の新たな表現の可能性を探ることだった。しかし、私の勤務先の大学学部の役職上、学部3役に就くという予定外の行政負担のため、当初計画遂行に大幅な支障を来すことになった。上記3点の今年度の課題のうち、第三の課題については、かなり資料を集めたが、まだ十分読みこなしていない。第一の課題については「第一回アジア女性演劇会議」で集めた資料以外に新たに付け加えるものを入手していない。今後の継続課題としたい。そこで今年度のまとめとしては、第二波のフェミニズムと英米の女性演劇人の表現に焦点を絞り、最終報告にまとめておきたい。
時分割Ｘ線および中性子解析によるシトクロムb5還元酵素の触媒機構の全容解明

NADHシトクロムb5還元酵素(b5R)が触媒する酸化還元サイクルの原子レベルでの全容解明を目指して、b5Rおよび電子受容体であるシトクロムb5(b5)の高分解能X線結晶構造解析を実施した。b5R酸化型の0.78Å分解能でのX線構造解析では、多極子解析を適用することにより価電子分布の視覚化を実現した。また、還元型から再酸化型への時分割解析によって、酸化還元サイクル中の動的変化を捉えることにも成功した。さらに、b5の1Åを上回る高分解能での構造解析に成功し、酸化型と還元型間の微細な構造変化を捉えることができた。b5R酸化型については、中性子回折実験を実施し1.4Å分解能の回折データを収集した。NADHシトクロムb5還元酵素(b5R)は酸化還元酵素の1つであり、生体内において不飽和脂肪酸の合成、薬物代謝、コレステロールの合成、赤血球の維持などに関与している。b5Rが触媒する酸化還元サイクルにおいて、b5Rは電子供与体であるNADHから電子を2つ受け取り、2つあるドメインの境界に存在する補因子(FAD)を介して、電子受容体であるシトクロムb5(b5)に1つずつ電子を伝えることが分光学的手法により明らかにされているが、原子レベルでの詳細な理解は進んでいない。本申請研究は、中性子およびX線結晶解析法と分光学的手法を組み合わせることによりb5Rの構造-機能相関を明らかにし、これまで断片的な理解に留まっていた酸化還元酵素の触媒機構の全容を全原子レベルで解明することを目的としている。平成25年度は、嫌気環境で作製した二電子還元型結晶を酸素に暴露し、再酸化型までの動的変化を顕微分光を併用した時分割X線結晶解析に成功した。その結果、還元型から酸化型への再酸化反応はドメインの相対配置の変化を伴う2段階で生じていることが2Å以上の高分解能で明らかになった。本成果を、過年度に実施した酸化型の0.78Åの超高分解能および二電子還元型の1.68Å分解能解析結果から明らかにしたb5R中のFADからのプロトン放出とb5への電子移動促進機構と統合することにより、b5Rが触媒する酸化還元サイクルの全容解明が大きく前進した。この成果をまとめた論文はJournal of Molecular Biology誌に受理、掲載された。本申請研究は、中性子およびX線結晶解析法と分光学駅手法を組み合わせることによりb5Rの構造ー機能相関を明らかにし、これまで断片的な理解に留まっていた酸化還元酵素の触媒機構の全容を全原子レベルで解明することを目的としている。平成26年度は、b5R(酸化型)の中性子回折実験とb5の高分解能X線結晶構造解析を実施した。前者については、まず嫌気チャンバー内においてバッチ法による結晶作製を行うことにより、空気酸化による劣化を伴うことなく、約2.0mm3の大型結晶を取得した。引き続き、重水および抗凍結溶液に段階的に浸漬した後に、大強度陽子加速器施設(J-PARC)に設置されたBL03(iBIX)ビームラインにおいて、100 Kの低温窒素気流中で中性子回折データ収集を行った。その結果、1.35Å分解能の高分解能回折データを得ることが出来た。後者については、酸化および還元の両状態の結晶をそれぞれ2つの異なる結晶化条件において作製し、計4種類の回折データを放射光施設において収集した。いずれも1Å分解能を上回る高い分解能として取得でき、引き続き実施した高精度構造解析の結果、それぞれの状態間で確認された微小な構造の違いが酸化還元サイクルや電子伝達パートナーとの相互作用に寄与していることが明らかになった。本申請研究は、中性子およびX線結晶解析法と分光学的手法を組み合わせることによろb5Rの構造-機能相関を明らかにし、これまで断片的な理解に留まっていた酸化還元酵素の触媒機構の全容を全原子レベルで解明することを目的としている。平成27年度は、前年度に実施したb5の高分解能X線結晶構造解析の結果について、酸化・還元の両状態間で確認された微小な構造変化と酸化還元サイクル・電子伝達パートナーとの相互作用との相関を中心に原著論文としてまとめ、国際誌Acta Crystallographica D誌に投稿、受理、掲載された。