hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
アクションリサーチを活用したパフォーマンステスト（英語スピーキング）の開発・検証

本研究では,学校現場での利用を目指し,アクション・リサーチの手法を活用して開発した半直接テストの有用性を検証した。また,「発話の流暢さ」「発話された英語の正確さ」「プロソディーの正確さ」の3点からなる評価項目を持つ。本テストの有用性は,多相ラッシュ測定を用いて,妥当性,信頼性,実行可能性の3点で検証した。結果として,構成概念妥当性,表面妥当性が確認された。また,2人の評価者間信頼性と評価者内信頼性も確認された。さらに,テスト実施にかかった時間から実行可能性が確認された。結論として,本テストの有用性が確認され,高等学校におけるパフォーマンス・テストの実施率を改善する可能性が示唆された。平成25年度は計画に従い,次の3つの仮説のもと,アクション・リサーチの手法を用いてテストモデル開発を行った。1.仮説1:ICTの活用により,パフォーマンス・テストの実行可能性が高まるだろう。(1)実践:昨年度の応答テストに加え,教科書内容の口頭要約テストを電算室で一斉録音し,テスト実施時間の削減を図った。(2)仮説1の検証:一斉録音が可能であるため,テスト実施時間は2分程度であった。準備とデータの回収の時間を含めても実施時間は30分程度であり,実行可能性は高い。2.仮説2:外国語指導助手(以下ALTと記載する)を活用すれば,パフォーマンス・テストの実行可能性が高まるだろう。(1)実践:応答テストの作成に加え,電算室でのコンピュータの起動,生徒のログイン等の補助等にALTを活用し,テスト実施の効率化を図った。また,昨年度同様,一斉録音した各生徒のパフォーマンス評価にALTを活用し,評価時間の削減を図った。(2)仮説2の検証:パフォーマンス評価にかかった時間は一人あたり応答テスト(出題6問)は1分程度,口頭要約テストは2分(120語)程度であり,実行可能性は高い。3.仮説3:評価の際,音声の波形を表示できる音声波形編集ソフトウェアを活用すれば,評価にかかる時間を省くことができ,実行可能性が高まるだろう。(1)実践:一斉録音した各生徒のパフォーマンス評価に音声波形編集ソフトウェアを活用することにより,音声を可視化し,評価時間の削減を図った。(2)仮説3の検証:音声を可視化することにより,言いよどみ等の理由による無音の時間帯を音声データ内で見分けることができ,評価時間を効果的に削減できた。本研究の目的は,学校教育において英語学習者の「話す力」を測定するためのパフォーマンス・テストがほとんど行われていない現状を改善するために,アクション・リサーチの手法を活用して学校現場で活用できるテストを開発するとともに,その有用性を高めるための検証を行うことである。平成24年度は計画に従い,次の3つの仮説のもと,アクション・リサーチの手法を用いてテストモデル開発を進めるためのパイロット研究を行った。仮説1:ICTの活用により,パフォーマンス・テストの実行可能性が高まるだろう。;実践1:情報教室で応答テストに対する生徒のパフォーマンスを一斉録音し,テスト実施時間の削減を図った。;検証検証1:一斉録音が可能であるため,テスト実施時間は2分程度であった。準備とデータの回収の時間を含めても30分程度であり,実行可能性は高い。仮説2:外国語指導助手(以下ALTと記載する)を活用すれば,パフォーマンス・テストの実行可能性が高まるだろう。;実践2:応答テストの作成にALTを活用し,テスト作成の効率化を図った。また,一斉録音した各生徒のパフォーマンス評価にALTを活用し,評価時間の削減を図った。;検証2:パフォーマンス評価にかかった時間は一人あたり1分程度(出題6問)(仮説3で述べた手法による効果を含む)であり,実行可能性は高い。仮説3:評価の際,音声の波形を表示できる音声波形編集ソフトウェアを活用すれば,評価にかかる時間を省くことができ,実行可能性が高まるだろう。;実践3:一斉録音した各生徒のパフォーマンス評価に音声波形編集ソフトウェアを活用することにより,音声を可視化し,評価時間の削減を図った。;検証3:評価にかかった時間は上記のとおり,一人あたり1分程度であった(出題6問)(仮説2で述べた手法による効果を含む)。音声を可視化することにより評価時間を削減することができた。1.評価の際,音声の波形を表示できる音声波形編集ソフトを活用すれば,評価にかかる時間を省くことができ,実行可能性が高まる。一斉録音した各生徒のパフォーマンス評価に音声波形編集ソフト(Audacityを利用)を活用することにより,音声を可視化し,評価時間の削減を図った。

音声を可視化することにより,言いよどみ等の理由による無音の時間帯を音声データ内で見分けることができ,評価時間を効果的に削減できた。2.「半直接テスト」(CST)の有用性検証について,CSTに加え,直接テスト(以下DT)を実施しCSTの有用性検証を行った。また,両テストにおける生徒のパフォーマンスに質的な違いは生じるかどうかを分析した。(1)有用性検証ア.妥当性検証1構成概念妥当性の検証;CSTの評価項目について,多相ラッシュ測定により実証的証拠を検証した(FACETSを使用)。;CSTとDTのスコアの相関について,ピアソン積率相関係数を用いて算出し,実証的証拠が確認できるかを検証した(併存妥当性)。2表面的妥当性の検証について,質問紙調査により検証した。イ.信頼性検証1内的整合性による信頼性推定クロンバック・アルファを算出し,検証した。2評価者信頼性CSTのスコアについて,評価者間信頼性をピアソン積率相関係数を用いて算出,検証した。3CST評価結果をFACETSを用いて分析し,評価者内信頼性を検証した。ウ.実用性検証1「CST実施にかかった時間」を分析し,実用性を検証した。検証結果として「妥当性」「信頼性」「実用性」において,電算室を用いて実施する半直接テストの有用性が再確認された。(2)両テスト(CSTおよびDT)におけるパフォーマンスの質的な違いの検証した。検証結果として「流暢さ」「正確さ」における違いが確認された。英語教育工学各高等学校において,電算室は情報の授業等で高い頻度で使用されるため,その他の目的での利用が制限される場合が多い。よって,複数の学校で実践協力を得るのも難しい状況がある。次年度の研究に向けたパイロット的研究に留まった。評価者間信頼性等の「テストの検証」が十分でない。応答テスト,口頭要約テストに加え,音読,スピーチといった多様な発話スタイルによるテストモデルの開発を進めるとともに,その有用性検証を行う。また,テストの信頼性や生徒への波及効果等を検証する。アクション・リサーチの手法を用いてテストモデルの開発を進めるとともに,その有用性の検証を行う。また,テストの信頼性や生徒への波及効果についても検証する。各費目で少しずつできた残金が合計で61,946となったため。平成26年度では,「その他」の費目で計上している「英語能力検定試験」が,消費税分以上に値上げされる予定なので,それを充当するために使用する。当該助成金が生じた主な状況は,実績・信頼度ともに高いと考えられるテストの受験料に,研究計画書段階で見込んだ補助を受けることができず,その結果セカンドベストのテストを選択したことによる。平成25年度は当初の計画で見込んだ研究経費に当該助成金を加えてよりきめの細かい検証作業を行う。
膜蛋白(S182蛋白)の変化とアルツハイマー病の病態について

若年発症家族性アルツハイマー病の約70%の原因遺伝子とされるS182蛋白(プレセニリン1)はアルツハイマー病発症過程に強く関与していると考えられる。しかしながら、この蛋白の生理的機能や病理的意義については不明である。本実験では、プレセニリン1の突然変異が確認されている2家系(OS-2、OS-3)より採取した線維芽細胞を用い、プレセニリン1の蛋白レベルの変化について検討し、その病態との関わりについて検討した。まず、プレセニリン1のN端、C端に相当するペプチドを合成し、それらを免疫源としてポリクロナル抗体を作成した。これらの抗体を用いた免疫組織化学的検討では、突然変異を有する線維芽細胞と正常或いは弧発例の細胞との間にプレセニリン1の分布に差は認められず、細胞膜及びendoplasmic reticulumに局在することが認められた。ウエスタン法による検討では、OS-2家系においてプレセニリン1のN端に対する抗体によって認識される27Daペプチドが消失し、プレセニリン1の突然変異によってN端に何らかの修飾を受けることが示唆された。最近の知見では、プレセニリン1はendoproteolysisを受けることが指摘されており、その産物がが何らかの生理的活性を持つとも考えられる。OS-2家系の線維芽細胞では低分子量のペプチドが消失し、これはendoproteolysisの異常を示している可能性が示唆される。これらの結果より、プレセニリン1の突然変異は蛋白のプロセッシングに異常をきたし、アルツハイマー病の発症に何らかの影響を与えるものと考えられた。
DNA障害時に急速に分解するタンパク質群の役割

DNA傷害という現象から、DNA合成開始の抑制あるいは修復系の活性化と言う現象の間を結ぶシグナル伝達機構は、未知部分だらけで線がつながっていない。SV40のT抗原でトランスフォームしたヒト線維芽細胞にDNA傷害を与えた後ウエスタンブロットしたところ、T抗原は速やかに消失することが分かった。半減期は通常10時間程度であるが、エトポシドなどの処理で2時間に短縮していた。この分解促進は、プロテアソーム阻害剤で阻害された。DNA損傷の後にT抗原が急速に分解する事の生物学的な意味は不明であるが、DNA損傷後には、いくつかの細胞タンパク質の急速な分解が起きる事が必要で、それがT抗原にも影響したのではないかと考えた。そこで、エトポシド処理後6時間および24時間の細胞タンパク質を精密二次元電気泳動で解析したところ、増加するタンパク質スポットは多かったが、減少するスポットは少ししかなかった。正常繊維芽細胞とT抗原トランスフォーマントで5つずつのスポットが減少していたが、両細胞で共通なのは、このうち3スポットであった。他方、染色体末端のテロメアDNA短縮によって細胞老化(増殖停止)が起きるが、DNA障害時に速やかに消失するスポット群の3つのうちの2つは、細胞老化の際に消失するものであることが分かった。つまり、これらの共通スポットは、何らかのDNAの異状を細胞増殖停止に導く間の経路で関与していることが予想される。更に興味深いことは、これらのふたつのタンパク質スポットの消失が、タンパク質分解酵素複合体であるプロテアソームの阻害剤によって阻害されることである。これら2つのタンパク質スポットは、DNA損傷および細胞老化の際に、プロテアソームによって分解されて量が低下するようなタンパク質であると考えられる。これらのタンパク質の同定と、機能解析は今後の課題として残された。DNAに障害がおきた時、突然変異の固定や発癌の可能性を防ぐために、細胞は増殖停止しDNAを修復する、G1チェックポイント機構を持っている。P53は細胞のDNA障害が修復可能なら修復させ、修復不能であればアポトーシスさせて、個体の安全を守るうえで重要な役割を果たす。P53の重要性は明らかであるが、DNA障害から、DNA合成開始の抑制あるいは修復系の活性化の間を結ぶシグナル伝達機構には未知部分が多い。DNA障害を与えたヒト線維芽細胞のタンパク質を精密二次元電気泳動で解析したところ、極めて短時間(半減期2時間以内)に消失する複数のタンパク質スポットを見い串した。数種のDNA障害剤添加で、種類によらず共通に変化するスポットに注目した。他方、染色体末端のテロメアDNA短縮によって細胞老化(増殖停止)が起きるが、テロメア短縮から増殖停止までのシグナル伝達についても、p16やp53の関与以外にはほとんど分かっていない。DNA障害時に速やかに消失するスポット群のなかに細胞老化の際に消失するものを見い出した。これらの共通スポットは、DNAの異状を細胞増殖停止に導く間の経路に関与していると予想される。更に興味深いことは、これらのタンパク質の消失が、タンパク質分解酵素複合体であるプロテアソームの阻害剤によって阻害されることである。これらのタンパク質スポットを切り出しまでは行った。その後、MS等の専門機器を使用するアミノ酸部分配列解析を国内の他研究室に依頼したが、多忙で順番待ちになる、順番が来ても配列データがうまく出ない、などのトラブルがあり、サンプル調整のやり直しなどが相次いだ。現在も複数の研究室に依頼している。これを請け負う業者もあるが、非常に費用が高く容易に利用できない。データが出る様、工夫を図っているところである。アミノ酸部分配列解析後は、データバンクと照合して既知あるいは未知のタンパク質であるかを同定する。
量子井戸における励起子のボーズ・アインシュタイン凝縮の研究

量子統計過程を研究するのに適したシステムを目指すために、私は電場印加した二重量子井戸ZnSe/(CdSe)n/(ZnSe)m/(CdSe)n/ZnSeの発光について研究している。二重量子井戸では、電場が強くなると、ある電場強度E_<th>で励起子発光ピークエネルギーは突然低エネルギーに10meV移動する。また、E_<th>は励起子の密度に依存した。この現象の物理的な原因を調べるために、その二重量子井戸に磁場をかけて、発光の電場と磁場依存性を測定している。高密度励起された単一量子井戸ZnS/(ZnSe)_1/ZnSからの発光スペクトルと発光強度は光の放射方向に依存する。ZnSe層の励起電子系による発光スペクトルは高密度励起下で二つのバンドMとPに分けられる。高エネルギーバンドPは光の放射方向に依存する。バンドPはZnS/(ZnSe)_1/ZnS井戸の平面に垂直な方向に発光強度が最も強くて、井戸の平面の垂直方向からの角度(放射角度)が約40度以上になると消えてしまう。発光強度の時間減衰を測定すると、指向性のあるP発光の寿命はMより数十倍も早いことが分かった。以前の研究結果によると、ZnSe層からの発光の起因はZnSe/ZnSの界面の粗さから生じたランダムサイズのZnSe量子ドットにあるとされている。ZnSe/ZnSのconduction band offsetはゼロに近いので、電子は三次元に自由に運動することができ、ホールはZnSeに強く閉じ込められる。ホールと電子(励起子)の再結合の発光の光子エネルギーはホールの量子閉じ込めエネルギーで決定される。強励起の時、ホールとホールの間の相互作用が生じ、ホールのエネルギーに影響を与える。相互作用は主にCoulomb斥力である。Coulomb相互作用のためホールはcollective状態となって電子と再結合するため、一部分の発光が指向性が生じる。P発光はcollective状態からの放射である。ZnSe層の励起電子系による発光スペクトルは高密度励起下で二つのバンドP1とP2に分けられる。高エネルギーバンドP2は光の放射方向に依存する。バンドP2はZns/(ZnSe)_1/ZnS井戸の平面に垂直な方向に発光強度が最も強くて、井戸の平面の垂直方向からの角度(放射角度)が約40度以上になると消えてしまう。発光強度の時間減衰を測定すると、指向性のあるP2発光の寿命はP1より数十倍も早いことが分かった。ここの励起子の密度はJanとLee(Phys.Rev.B58(1998)1714)の二次元における局在と自由励起子systemのボーズ・アインシュタイン凝縮臨界密度より十分高いである。しかし、ここは励起子の密度が高くて、励起子間の相互作用が考えなければならない。ZnSe/ZnSのconduction band offsetはゼロに近いので、電子は三次元に自由に運動することができ、ホールはZnSeに強く閉じ込められている。量子ドットのサイズ分布が均一になると、指向性のある高エネルギー成分は鋭く強くなる。P2発光はcollective状態からの放射であると考えている。

ホールと電子(励起子)の再結合の発光の光子エネルギーはホールの量子閉じ込めエネルギーで決定される。強励起の時、ホールとホールの間の相互作用が生じ、ホールのエネルギーに影響を与える。相互作用は主にCoulomb斥力である。Coulomb相互作用のためホールはcollective状態となって電子と再結合するため、一部分の発光が指向性が生じる。P発光はcollective状態からの放射である。
高周波電界イメージング計測技術の構築

本研究課題では、微小磁性体内の局所領域におけるスピンの電界効果を評価できる新規の「高周波電界イメージング計測技術」の構築を目指して、高周波電界の検出方式の確立を行うとともに、GHz帯でのスピンの電界効果の評価に向けた課題を抽出した。検出方式に関しては、振幅変調方式と電界のうなり方式に関して検討を行い、いずれの方式においてもSi探針により伝送線路上で発生するGHz帯の高周波近傍電界を検出できることを確認した。また、伝送線路上の高周波近傍電界分布計測から、検出部のSi探針を含むカンチレバの誘電材料特性の改良が課題である。以上の知見から、新規の高周波電界イメージング計測技術の構築が可能である。本研究課題では、電気磁気効果に由来する電界誘導型スピンデバイスの実用化に向けて不可欠である、局所領域でのスピンの高周波電界応答を評価できる新規「高周波電界イメージング計測技術」を開発する。本年度は高周波電界の検出方式を確立するために、振幅変調方式とうなり方式の二つの検出方式について検討した。振幅変調方式に関しては、コプレーナ伝送線路にGHz帯の搬送波信号に加えて、Si探針の共振周波数に近い変調信号を入力することによって、伝送線路上で発生するGHz帯での高周波電界をSi探針で検出できることがわかった。Si探針先端と伝送線路表面との距離(リフト高さ)を数ミクロンの範囲で変化させても、Si探針による検出信号の大きさに変化がなく、理論計算から予想される結果とほぼ一致している。これに加えて、搬送波信号の周波数をMHzからGHz帯まで可変させたところ、線路上で発生する磁界検出の場合に比べて検出信号が安定していないことがわかった。一方、うなり方式に関しては、MHz帯からGHz帯までの幅広い周波数帯において、二台の高周波信号発生器を用いて周波数がわずかに異なる二つの正弦波信号を、コプレーナ伝送線路上で同時に入力することによって、伝送線路上でうなり信号による高周波電界を模擬的に発生させた。このとき、二つの正弦波信号の周波数差をSi探針の機械的共振周波数付近に近づけると、Si探針の振動振幅が最大となった。この結果は伝送線路上で発生させたうなり信号による高周波電界をSi探針で検出できることを意味している。また、この挙動はリフト高さを可変させても観測された。本研究課題では、電気磁気効果に由来する電界誘導型スピンデバイスの実用化に向けて不可欠である、局所領域でのスピン高周波電界応答を評価できる新規「高周波電界イメージング計測技術」を開発する。本年度は昨年度に引き続き電界検出方式の確立と、コプレーナ伝送線路(CPW)上で発生する電界の検出を行った。検出方式の確立に関しては、搬送波信号に検出プローブの機械共振周波数に近い変調信号を入力した振幅変調方式および、二台の高周波信号発生器を用いて周波数がわずかに異なる二つの正弦波を入力してプローブにより検出するうなり方式について、それらの原理検証(基本動作の確認および、プローブの振幅の原因となるほ原理式の導出)に基づいて、両方式の計測のセットアップの簡便性を比較し、本研究課題では振幅変調方式を採用した。検出方式の確立により得られた知見をもとにして、CPW上で発生する高周波電界の検出に関しては、振幅変調方式を用いて12GHz帯においてCPW上で発生する電界の断面(プローブ走査方向)分布計測を行った。検出プローブの振動振幅値が検出プローブの走査方向に対して一方方向に右肩上がりに大きくなり、高周波電界分布が本検出方式では走査方向に依存していることを表している。この結果は検出プローブが誘電体であるSiからなるため、プローブ全体とCPWとが平行平板型コンデンサの電極として振る舞い、走査方向によってプローブ面積が変化することによるものである。また、この結果は伝送線路上で発生する電界分布をより正確に計測するためには、プローブ材料をSiから他の誘電材料に変えることや一部を絶縁性を高めることが必要であることを示唆している。したがって、振幅変調方式方式を、スピン材料の電界イメージング計測を応用することが可能である。当初うなり方式のみを検討する予定であったが、その方式に加えて振幅変調方式を研究計画に加えることによって、研究目的である高周波電界イメージング方式の構築に近づけることがきた。また、いずれの方式においても、単なる伝送線路上では発生する高周波電界の断面分布や二次元マッピングが可能であることを確認済みだからである。工学本研究課題の最終目的であるスピンの高周波電界マッピングの検出を行うために、従来通り伝送線路を作製すると同時に、ME効果を発現する磁性体を準備する必要がある。そのため、昨年度学会や研究会に参加して得たME効果に関する情報を基にして、材料の選定とその作製を自作ないしは依頼することによって、マッピング計測の準備を速やかに進めていく。
インドにおける経済自由化政策と税制改革

当研究の第1の課題は、インドのラオ政権が1991-92年度から1993-94年度までに実施した経済自由化政策と財政政策の特徴と経済・財政効果を評価することである。第2は、ラオ政権が1994-95年度以降に目指す経済改革と税制改革の経済・財政効果を評価することである。2年間の当研究の成果として、次のことが明らかになった。1.経済改革は、計画経済から構造調整プログラムへの経済開発政策の転換により、持続的経済成長を目指す画期的な構造改革であった。産業ライセンス制廃止と公共部門留保分野の民間部門への開放、株式の外国資本所有の自動認可、輸入ライセンス制の廃止、ルピー変動相場制への移行、規制利子構造の自由化などが、実行された。この構造改革の結果、1994-95年度より工業生産の回復と経済成長率の上昇基調が明確になった。2.経済改革では、中央政府財政赤字GDP比率削減とインフレ率抑制の目標が未達成である。これら目標達成と経済成長促進のため必要なインフラ整備および農業・農村開発への公共投資増加との調整が、第1の経済政策課題となる。インフレの影響を受けるが、経済発展の成果が浸透しにくい農村の貧困軽減が、第2の政策課題となる。3.1992-93年度から1995-96年度の税制改革では、所得税および法人税の税率引下げと税率構造のフラット化、輸入税の大幅な税率引下げと合理化、消費税における修正付加価値税の適用拡張など、独立以来の最も包括的改革が実行された。その結果、関税の税収減に対して法人税と所得税の税収が増加し、中央政府総税収比率が20%から30%に上昇し、間接税に大きく依存していた税構造における直接税収の増加という顕著な変化が生じている。4.税制改革では、中央消費税と州売上税の付加価値税への移行と税務行政改革が残された主要な課題である。そして、州売上税の改革には、中央政府のイニシアティブによる州政府との政策調和が不可欠となっている。当研究の第1の課題は、1991-92年度から1993-94年度までにインドのナラシムハ・ラオ政権が実施した経済自由化政策と財政政策を分析し、その特徴と経済的および財政的効果を評価することである。第2の課題は、1994-95年度以降に目指される経済改革と税制改革を分析し、その経済・財政効果を評価することである。2年計画である当研究の平成6年度の研究計画で設定された個別課題について、研究成果として次のことが明らかになった。1.第1の課題に関連して、1991-92年から3年間の経済自由化政策および財政政策とインド国内の研究成果を分析した。この3年間に産業政策、貿易政策、外国為替政策と外国投資政策において画期的な経済自由化政策が行われた。政府は楽観的自己評価をしているが、1993年度末に130億ドルにまで回復した外貨準備を除くと、改善は見られるが、経済成長率とインフレ率目標、マクロ経済不均衡の主因とされる財政赤字のGDP比率削減目標とも達成されなかった。この3年間の税制改革では1992-93年度の所得税の税率構造のフラット化が注目される事実である。2.1994-95年度予算の税制改正では、法人税と関税の税率構造の簡素化と消費税のMODVATの資本財、石油製品と織物部門の紡糸への適用拡張など大きな展開が見られた。

外国投資は積極化してきたが、過去3年間の経済改革の評価をめぐり厳しい批判が展開されており、今後の経済改革が経済効果に結実するか否かが重要な問題である。3.第2の課題に関連する『税制改革委員会報告』をこれに関するインド内外の研究成果を踏まえて検討し、その特徴と意義を論文に整理した。報告がなお累進的直接課税を重視している点に特徴と限界があり、最も注目され重要な消費税改革での付加価値税(VAT)導入問題について、報告は中央消費税と州売上税の中央VAT移行を長期目標としているが、中央VATか州VATか中央と州の二重VATかのVAT導入形態が今後の焦点であることを明らかにした。当研究の第1の課題は、インドのラオ政権が1991-92年度から1993-94年度までに実施した経済自由化政策と財政政策の特徴と経済・財政効果を評価することである。第2は、ラオ政権が1994-95年度以降に目指す経済改革と税制改革の経済・財政効果を評価することである。2年間の当研究の成果として、次のことが明らかになった。1.経済改革は、計画経済から構造調整プログラムへの経済開発政策の転換により、持続的経済成長を目指す画期的な構造改革であった。産業ライセンス制廃止と公共部門留保分野の民間部門への開放、株式の外国資本所有の自動認可、輸入ライセンス制の廃止、ルピー変動相場制への移行、規制利子構造の自由化などが、実行された。この構造改革の結果、1994-95年度より工業資産の回復と経済成長率の上昇基調が明確になった。2.経済改革では、中央政府財政赤字GDP比率削減とインフレ率抑制の目標が未達成である。これら目標達成と経済成長促進のため必要なインフラ整備および農業・農村開発への公共投資増加との調整が、第1の経済政策課題となる。インフレの影響を受けるが、経済発展の成果が浸透しにくい農村の貧困軽減が、第2の政策課題となる。3.1992-93年度から1995-96年度の税制改革では、所得税および法人税の税率引下げと税率構造のフラット化、輸入税の大幅な税率引下げと合理化、消費税における修正付加価値税の適用拡張など、独立以来の最も包括的改革が実行された。その結果、関税の税収減に対して法人税と所得税の税収が増加し、中央政府総税収比率が20%から30パーセントに上昇し、間接税に大きく依存していた税構造における直接税収の増加という顕著な変化が生じている。4.税制改革では、中央消費税と州売上税の付加価値税への移行と税務行政改革が残された主要な課題である。そして、州売上税の改革には、中央政府のイニシアティブによる州政府との政策調和が不可欠となっている。
鉄系圧力誘起超伝導体の高圧力下量子振動測定と４ＧＰａ級小型圧力発生装置の開発

鉄系圧力誘起超伝導体EuFe2As2を対象とし、輸送特性及び量子振動効果の高圧力下研究を行った。電気抵抗率、ホール効果、及び上部臨界磁場の詳細な解析により、EuFe2As2では磁気及び構造相転移が消失する臨界圧力Pcにおいて有効質量が発散しないことが明らかになった。一方Pc以上の圧力領域において、散乱率が温度に比例する振る舞いが見られた。磁場印加によりフェルミ液体的振る舞いへと変化することから、Pc近傍での異常散乱の起源はスピン揺らぎであると考えられる。更に高圧力下シュブニコフ・ドハース振動(SdH)測定を行い、SdH振動数及び有効質量の圧力依存性を明らかにした。本年度は鉄系圧力誘起超伝導体EuFe_2As_2の高圧力下シュブニコフ-ドハース振動(SdH:磁気抵抗に現れる量子振動)測定を行い、SdH振動数及び有効質量の圧力依存性を明らかにした。鉄系超伝導体では高圧力下において量子振動が検出できた例は極めて少ないため、本研究結果から得られる電子状態の圧力変化の情報は非常に重要である。測定には3.2GPa発生可能なピストンシリンダー型高圧力発生装置を利用し、常圧でSdH振動が検出された純良単結晶試料を磁場方向B||cとなるようにセットした。常圧ではSdH振動数が(a)340T及び(b)400Tにフーリエスペクトルのピークが現れることが分かった。様々な温度でSdH信号の振幅を測定することにより、ピークa及びbに対応する有効質量がそれぞれ1.6m_e及び2.0m_e(m_eは自由電子質量)と見積もられた。圧力を印加すると、ピークa及びbのSdH振動数は共に単調増加を示し、1.7GPaではそれぞれ670T及び800Tとなった。同様に、電子有効質量も圧力増大により単調増加を示し、ピークaは1.7GPaで3.2m_e及びピークbは0.9GPaで2.9m_eとなった。ただし圧力増大により磁気抵抗が急激に減少していくため、1.7GPaより高い圧力領域では20Tまでの測定では不明瞭なSdH振動しか得られず、フーリエスペクトルのピーク位置やその振幅の決定には至らなかった。量子振動測定用高圧力発生装置の開発に関しても進展があった。EuFe_2As_2の圧力誘起超伝導消失後の高圧力下における電子状態を明らかにするには、現装置の最高圧力3.2GPaを超える高圧力が必要となる。そこで、装置の主要材料であるNiCrAl合金の硬度が熱処理温度により大きく変化することに着目し、異なる温度で熱硬化処理を行った3種類のピストンシリンダー型高圧力発生装置を作成した。最終年度は、鉄系圧力誘起超伝導体EuFe_2As_2(超伝導相が出現する臨界圧力:P_c=2.5-2.7GPa,超伝導転移温度:T_c=30K)の磁場15T・圧力3.2GPa・温度2Kまでの多重極限下電気抵抗率測定を行い、超伝導相における上部臨界磁場の圧力依存性を明らかにした。圧力を外部パラメータとすることで、同一単結晶試料に対する物性の系統的変化を調べることが可能となる。各圧力で得られた上部臨界磁場-温度相図に対して、Eu<2+>磁気モーメントによる反強磁性的交換磁場を考慮した多重対破壊モデルを用いた解析を行った。その結果、印加圧力がP_cに接近しても電子有効質量に有意な変化が生じないことが明らかになった。これはEuFe_2As_2には量子臨界点が存在しないことを示している。本結論は、前年度までに行われた高圧力下ホール効果・磁気抵抗率測定から得られた、P_c近傍でキャリア濃度等に異常が現れないという結果と符合する。一方P_c近傍の常伝導状態では、電気抵抗率及び散乱率が広い領域で温度に比例することが分かった。磁場を印加することにより電気抵抗率が温度の2乗に比例するフェルミ液体的振る舞いへと変化したことから、P_c近傍における異常散乱にはスピン揺らぎが重要な役割を果たしていると考えられる。これらの成果はPhysical Review B誌に掲載された。前年度までに得られた高圧力下量子振動測定の結果や電子構造計算との整合性を含めたより詳細な議論に関して論文を準備中である。鉄系化合物における高温超伝導メカニズムを理解するためには、超伝導相出現に伴う電子状態の変化を明らかにすることが必要不可欠である。本研究の目的は、鉄系圧力誘起超伝導体の高圧力下量子振動測定を行い、フェルミ面形状や電子有効質量等の系統的変化を明らかにすることである。高圧力を外部パラメータとすることで、化学量論的組成の同一単結晶試料に対する基底状態の制御が可能となる。

初年度は、これまで精力的な高圧力研究を行ってきた鉄系圧力超伝導体EuFe_2As_2を対象とし、磁気抵抗の量子振動であるシュブニコフ-ドハース(SdH)振動測定を行った。EuFe_2As_2の臨界圧力P_c(磁気秩序が消失し超伝導相が出現する圧力)は2.5-2.7 GPa(万気圧)であるため、3 GPa以上の圧力発生が可能な多層式ピストンシリンダー型高圧力発生装置を用いた。これまで残留抵抗率比が15の単結晶試料を用いて量子振動測定を行ってきたが、常圧における量子振動の観測には至らなかった。今回、残留抵抗率比が約50の純良単結晶を用いてSdH振動測定を行った結果、初めてEuFe_2As_2の常圧での量子振動の観測に成功した。更に、試料を冷凍機中で回転させることにより、SdH振動の角度依存性も明らかにすることが出来た。今後は、観測された複数種類の周波数成分と電子構造計算の結果とを比較することにより、フェルミ面形状の詳細を明らかにしていく予定である。現在は、高圧力下SdH振動測定を進めている最中である。以上の量子振動測定に加え、EuFe_2As_2の3.2 GPaまでの高圧力下ホール効果測定を行った。マルチキャリア解析を行った結果、P_c以下では3種類のキャリア、P_c以上では2種類のキャリアを仮定することで、EuFe_2As_2の電子状態を理解できることが分かった。本年度は、高圧力下SdH振動測定によりEuFe_2As_2の高圧力下量子振動の検出に初めて成功した。1.7GPaまでの測定から、圧力増大によりEuFe_2As_2のSdH振動数及び電子有効質量が単調増加を示すことが明らかになった。4GPa級高圧力発生装置の開発に関しては、NiCrAl合金の最適な熱硬化処理温度を見出すために、熱硬化処理温度の異なる3種類のピストンシリンダー型高圧力発生装置の作成を行った。これらは研究計画に即した進展であり、「本研究はおおむね順調に進展している」と考えられる。残留抵抗率比が約50の純良単結晶を用いたシュブニコフ-ドハース(SdH)振動測定を行った結果、EuFe_2As_2の常圧での量子振動の観測に初めて成功した。更に、SdH振動の角度依存性も明らかにし、現在は高圧力下SdH測定に取り掛かっている。また高圧力下ホール効果測定により、2種類若しくは3種類のキャリアを仮定することで、EuFe_2As_2の電子状態が理解できることを明らかにした。これらは研究計画に即した大きな進展である。一方、高圧力下量子振動測定に関しては十分なデータが得られたとは言い難いため、次年度以降も継続して行う予定である。以上を総合的に判断すると、「本研究はおおむね順調に進展している」と考えられる。EuFe_2As_2の高圧力領域では、磁化に現れる量子振動であるドハース・ファンアルフェン(dHvA)振動の方が検出しやすい可能性がある。従って次年度は、EuFe_2As_2の高圧力下dHvA効果測定を試みる。加えて、今年度作成した高圧力発生装置の圧力テストを行い、最大発生圧力及び圧力効率を調べ、NiCrAl合金の熱硬化処理温度の最適化を行う。これまでに得られた測定結果について十分な議論を行い、論文執筆や国内外での学会発表も行う。研究計画通り、量子振動測定用の4 GPa級小型高圧力発生装置の開発に力を入れる。これまでに引き続き、EuFe_2As_2の高圧力下シュブニコフ-ドハース振動測定を行う。
ハイブリッドカリックスアレーン：金属認識機能の獲得と向上のためのアプローチ

高度に予備組織化された配位環境をもち,金属に対して高い親和性と選択性を示す配位子は,高性能抽出剤,高感度センサー,機能性錯体触媒を開発する上で必要不可欠である。本研究では先に我々が開発した手法によりカリックス[4]アレーンの向かい合う一組のヒドロキシ基を他の配位性官能基Xで直接置換したOH-Xハイブリッド型カリックスアレーン類を合成し,金属イオン認識能を評価した。金属をカリックス骨格の近傍に位置させることができたことにより,種々の高性能高選択的金属抽出剤,特異な選択性を示すパラジウム錯体触媒,および高感度高選択的水銀イオンセンサーを創成できた。1.高選択的金属イオン抽出剤の開発カリックス[4]アレーンの向かいあう二つのヒドロキシ基をカルボキシ基に変換したOH-CO2H型ハイブリッドカリックスアレーン(1)を合成し,溶媒抽出実験により金属認識能を調べた。その結果,配位子1は,Pd2+に対して高い錯形成能を示し,4種の貴金属イオン(Pd2+, Rh3+, Pt2+, Ir3+)を含む水溶液からPd2+を選択的に抽出した。一方,配位子1のフェノールユニットは,Au3+で酸化されることがわかった。そこで,配位子1のフェノールユニットを酸化したキノン型酸配位子(2)を合成し,溶媒抽出に用いたところ,5種の貴金属イオン(Au3+, Pd2+, Rh3+, Pt2+, Ir3+)を含む水溶液からAu3+を選択的に抽出した。このように配位子1, 2が,貴金属の回収に有効であることがわかった。このような金属認識能は,従来のカリックス[4]アレーンを骨格とした配位子にはみられず,カリックス[4]アレーンのヒドロキシ基を他の配位性官能基に置換する本研究の戦略が有効であることが示された。2.ジホスフィン配位子の合成と触媒反応への応用カリックス[4]アレーンの向かいあう二つのヒドロキシ基をジフェニルホスフィノ基に変換し,残りの二つのヒドロキシ基をメチルエーテル化したOMe-PPh2型ハイブリッドカリックスアレーン(L)を配位子とするPd2+錯体PdL(MeCN)2(BF4)2を合成し,種々の反応に対する触媒活性を調べた。その結果,PdL(MeCN)2(BF4)2が,ハロゲン化アリールを反応剤とする鈴木ー宮浦反応や,宮浦ーMichael反応に対して高い触媒活性を示した。また,この錯体は,他のカチオン性Pd(II)錯体が触媒しないチオフェノールによるエポキシドの開環を触媒することから,強いLewis酸触媒としても使用できることがわかった。カリックス[4]アレーンのヒドロキシ基を他の配位性官能基に置換する本研究の戦略で合成したOH-XまたはOMe-Xハイブリッド型カリックスアレーンは,溶媒抽出剤,および金属錯体触媒として,期待以上の性能を示した。その一方で,これらの化合物の残りの二つのヒドロキシ基(またはメトキシ基部分)を,オリゴエチレングリコール鎖で架橋したクラウンエーテル形の誘導体は,合成できなかったり,合成できても錯形成には環サイズが不適当であったりと,当初の期待通りにはならなかった。1.高選択的金属イオン抽出剤の開発:カリックス[4]アレーンの向かいあう二つのヒドロキシ基をホスホノ基に変換したOH-PO(OH)2型配位子(1)が,分離の難しいZr4+とHf4+の混合水溶液から,実用的な高濃度塩酸酸性条件下でZr4+を選択的に抽出することを見出した。この際,抽出化学種は1(L):Zr4+=1:1であり,低濃度塩酸酸性条件下では選択性が発現しないことから,LZrClnH(n-4)の構造をとっていると考えられる。また,配位子1と同様に二つのヒドロキシ基をシアノ基に変換したOH-CN型配位子(2)の合成にも成功したが,期待したAg+に対する抽出能は低かった。2.ホスフィン配位子の合成と触媒反応への応用:カチオン性Pd(II)錯体PdL(MeCN)2(BF4)2(3a, L=OMe-PPh2, 3b, L=OBn-PPh2)のLewis酸としての性質をBINAPやdpppなどを配位子とする既存のPd(II)カチオン錯体と比較したところ,ハードな酸素に対する親和性は低いが,ソフトなアルキンに対する親和性が高いことがわかった。錯体3a,bは,種々のアルキニルアミンやアルキニルカルボン酸の分子内ヒドロアミノ化,ヒドロ/オキシカルボニル化を触媒した。また,かさ高い単座ホスフィン配位子としての性能向上を目指して,強い配位力が期待できるアルキルホスフィン類の合成法を検討し,OMe-PBu2の合成に成功した。3.高感度蛍光性金属センシング素子の開発:ハイブリッド型カリックスアレーンOH-CHOに2モル当量の1-アミノピレンを縮合してジイミン4を合成し,金属イオンの蛍光センシングを試みた。ジイミン4は蛍光を発しないが,Hg2+により特異的に蛍光を発するturn-on型センサーとして働くことがわかった。課題1については順調に進んでいる。

課題2については,カチオン性Pd(II)錯体PdL(MeCN)2(BF4)2(3a, L=OMe-PPh2, 3b, L=OBn-PPh2)が,分子内ヒドロアミノ化,ヒドロ/オキシカルボニル化の良好な触媒となることを確認したが,BINAPやdpppなどを配位子とする既存のPd(II)カチオン錯体との差別化が未だ十分にできていない。また,合成したアルキルホスフィンOMe-PBu2のPdに対する反応性がOMe-PPh2と予想以上に異なり,カチオン性錯体の合成と触媒活性の評価が遅れている。1.高選択的な金属イオン抽出剤の開発昨年度の研究で,カリックス[4]アレーンの向かいあう二つのヒドロキシ基をホスホノ基に変換したOH-PO(OH)2型配位子(1, LH2)が, Zr4+とHf4+の混合水溶液から,実用的な高濃度塩酸酸性条件下でZr4+を選択的に抽出することを見出したが,これは,Zr4+がHf4+に比べて塩化物錯体を形成しやすく,配位子1がZr4+の塩化物錯体と反応して,LZrCl4を選択的に形成するためと考えられた。このような塩化物錯体の形成能やその構造の違いを利用する選択的抽出法を,白金族イオンについて種々のハイブリッドカリックスアレーンを用いて検討したところ,OH-NH2型配位子(2, LH2)が,LiClを添加して塩化物イオン濃度を上昇させた0.011 M塩酸水溶液中で,Pd2+に対してPt2+を選択的に抽出することを見出した。一方,LiCl不添加の0.001 M塩酸水溶液中からは,LPdの組成を持つ錯体を形成してPd2+を選択的に抽出した。2.ジホスフィン配位子の合成と触媒反応への応用カチオン性Pd(II)錯体PdL(MeCN)2(BF4)2(3, L=OMe-PPh2),および新たに合成した類縁体錯体[4, L=OMe-P(C6H4-p-F)2; 5, OMe-P(C6H4-p-OMe)2]を用いて,2-アルキニル安息香酸類,2-アルキニルフェニル酢酸類の分子内ヒドロオキシカルボニル化を検討した。その結果,2-(2-フェニルアルキニル)安息香酸の反応において,錯体35は,既知のパラジウムLewis酸と同様に6-exo環化生成物を選択的に与えたが,その触媒活性は,他に比べて高かった。一方,DMF中では,他のパラジウムLewis酸がほとんど触媒活性を示さないのに対し,錯体35は高活性を示し,興味深いことに,5-endo体を高選択的に与えた。高度に予備組織化された配位環境をもち,金属に対して高い親和性と選択性を示す配位子は,高性能抽出剤,高感度センサー,機能性錯体触媒を開発する上で必要不可欠である。本研究では先に我々が開発した手法によりカリックス[4]アレーンの向かい合う一組のヒドロキシ基を他の配位性官能基Xで直接置換したOH-Xハイブリッド型カリックスアレーン類を合成し,金属イオン認識能を評価した。金属をカリックス骨格の近傍に位置させることができたことにより,種々の高性能高選択的金属抽出剤,特異な選択性を示すパラジウム錯体触媒,および高感度高選択的水銀イオンセンサーを創成できた。本年度も,昨年度に引き続き,1.高選択的な金属イオン抽出剤の開発を行う。ただし,クラウンエーテル様の環状構造を作らなくても,OH-Xハイブリッド型カリックスアレーン自体が興味ある抽出能や抽出選択性を示すことから,OH-CN,OH-CS2Hなど,新たなハイブリッド型カリックス[4]アレーン類の合成と錯形成の評価を中心に検討する。2.ジホスフィン配位子の合成と触媒反応への応用については,配位子LがBuchwaldホスフィン配位子のようなかさ高い単座ホスフィンとしての性質を示すことから,高性能化を期待して,ジアルキルホスフィノ基を導入した新規配位子の合成と触媒能について検討する。
褐色脂肪機能制御における内分泌系とサーチュインのクロストーク

褐色脂肪組織は体温維持に重要な役割を果たし、その機能は交感神経系や甲状腺ホルモンにより制御されることが知られていた。一方、我々は、血糖値上昇作用を主な生理作用とするグルカゴンが、アミノ酸代謝やニコチンアミド代謝制御においても重要な役割を果たすことを明らかとしてきた。本研究ではグルカゴン遺伝子欠損動物が寒冷不耐性を示す可能性に着目して、その褐色脂肪の機能を解析した。グルカゴン欠損動物の褐色脂肪では熱産生に関わる遺伝子群の発現が低下し、グルカゴン投与により遺伝子発現・熱産生能ともに回復した。この制御にはFGF21が関与する可能性が高いと考えられた。褐色脂肪組織は交感神経系の刺激により、脂肪や炭水化物の化学エネルギーをミトコンドリアにおける脱共役蛋白質(Uncoupling Protein, UCP)の働きにより熱へと転換する生体の主要な熱産生/体温保持組織である。血糖上昇作用を示す主要なペプチドホルモンであるグルカゴンが褐色脂肪組織の機能制御に関与しているかは明らかでなかった。我々が作成したグルカゴン遺伝子-GFPノックインマウスのホモ接合体(GCGKO)はグルカゴンをはじめとするプログルカゴン由来ペプチド全てを欠損するモデル動物で、サーチュインの共基質であるニコチンアミド代謝の異常を示す。これまでにGCGKOが常温における酸素消費には大きな異常を認めない一方で、寒冷暴露時の体温低下はGCGKOは対照群より著しく、また褐色脂肪組織においてUCPの発現が低下していることを認めた。GCGKOはグルカゴンのみならず、GLP-1やGLP-2などのプログルカゴン由来ペプチドすべてを欠損する。そこで、GCGKOの寒冷不耐性がグルカゴン作用の欠損によるかを明らかとするために、GCGKOにグルカゴンを投与した上で、寒冷暴露実験を行った。その結果、グルカゴン投与により寒冷不耐性が改善することが確認された。グルカゴン遺伝子にコードされるプログルカゴンを前駆体として膵島α細胞ではグルカゴン、腸管L細胞ではGLP-1など多様なペプチドが産生される。我々自身が作成したグルカゴン遺伝子-GFPノックインマウスのホモ接合体(GCGKO)はプログルカゴンに由来するペプチド全てを欠損する唯一の動物モデルで、糖尿病の病態や糖・エネルギー代謝の調節機構の解析において有用である。本研究では、まずプログルカゴン由来ペプチドが熱産生や褐色脂肪組織の機能を制御する可能性を検証するために、GCGKOおよび対照群の酸素消費量・二酸化炭素産生・運動量を包括的実験動物モニタリングシステム(Comprehensive Laboratory Animal Monitoring System:CLAMS)により解析した。また両群に高脂肪症を負荷して肥満とし同様の解析を行った。さらに代謝状態を評価した後、採血した上で褐色脂肪・白色脂肪・肝臓組織を摘出してRNAを抽出した。これら検体において遺伝子発現を定量PCR法により、寒冷暴露により発現制御を受ける遺伝子・交感神経系関連遺伝子・脂質代謝関連遺伝子・ミトコンドリア機能関連遺伝子・ニコチンアミド代謝関連遺伝子・サーチュイン関連遺伝子の発現解析を進めている。この解析よりグルカゴンが褐色脂肪の機能である熱産生の制御において果たす役割を解析する上で基礎となるデータを取得することができると考えられる。これまでの解析から常温における酸素消費等では大きな違いが認められないことが明らかとなったため、寒冷曝露により酸素消費が増加するか、そして寒冷曝露に対する反応においてGCGKOと対照群の間で差が認められるか予備的解析を現在進めている。グルカゴンはグリコーゲンのほかにタンパク質や脂質の分解も促進し、アミノ酸やグリセロールを原料とした糖新生を促進し、ブドウ糖を調達する。本研究では、このグルカゴンによるブドウ糖=エネルギーの調達が、個体が寒冷に曝露された際の熱産生において果たす役割を検討してきた。我々自身が作成したグルカゴン遺伝子-GFPノックインマウスのホモ接合体(GCGKO)はグルカゴンを欠損する。これまでにGCGKOを寒冷環境におくと対照群よりも体温の低下が著しいことを見出してきた。さらに、このGCGKOの寒冷不耐性が、2週間にわたるグルカゴン補充により、改善することを確認した。GCGKOの褐色脂肪組織においては熱産生に関わる脱共役タンパク質-1や甲状腺ホルモンの活性化に関わる2型脱ヨード酵素の発現が低下しており、寒冷曝露による発現誘導も対照群に比べて減弱していた。褐色脂肪組織の交感神経系を介した刺激にはβ3受容体が関与しているが、GCGKOの褐色脂肪組織ではβ3アゴニストであるCL316243に対する応答性が低下していることを確認した。本研究により内在性のグルカゴンが褐色脂肪組織の機能維持において重要な役割を果たしていることが初めて明らかとなった。グルカゴン補充による寒冷不耐性改善において、肝臓における線維芽細胞成長因子21(FGF21)の発現および血中FGF21濃度が上昇したことから、この過程にFGF21が関与する可能性があり、今後さらに解析を進める必要があると考えられた。グルカゴンの主要な作用は、肝臓におけるグリコーゲン分解と糖新生を促進することにより血中ブドウ糖濃度を上昇させることであるが、グルカゴンを欠損するグルカゴン遺伝子ノックアウトマウスの血糖値は対照群の血糖値と有意な差を認めない。これまでの検討から、グルカゴン遺伝子ノックアウトマウスはアミノ酸代謝異常により高アミノ酸血症を示し、また、ニコチンアミド代謝の異常も示すことを明らかとしてきた。このほかにこのマウスは寒冷不耐性を示すことを示唆する予備データが得られていた。

平成26年度までにグルカゴン遺伝子ノックアウトマウスでは褐色脂肪細胞の機能が低下していること、そしてこの機能制御に線維芽細胞成長因子21(FGF21)が関与していることを示し、論文発表した。興味深いことに最近、FGF21は低タンパク状態に対して産生が促進されることが報告された。一方グルカゴンは高いアミノ酸濃度で分泌が促進され、血中のアミノ酸濃度を下げる方向に働く。一方、グルカゴンによりFGF21の分泌は促進されるため、グルカゴン-FGF21-アミノ酸代謝制御の関係複雑に絡み合っている。このグルカゴン-FGF21-アミノ酸代謝制御の相互作用を解明するために、グルカゴン投与実験におけるさまざまな遺伝子の発現レベル解析や、これら遺伝子の発現の日周変動の解析を平成27年度は行った。一方、依然として、これらの制御にニコチンアミド代謝がどのように関与しているかは明らかでないため、今後さらに、これらの制御ネットワークの鍵となる遺伝子を改変した新たな動物モデルの作成や入手を進めていく必要があると考えられる。グルカゴン-FGF21-アミノ酸代謝制御の相互作用、およびグルカゴン-サーチュイン-ニコチンアミド制御の相互作用の生理的意義の解明に向けた基盤が、本研究により形成された。褐色脂肪組織は体温維持に重要な役割を果たし、その機能は交感神経系や甲状腺ホルモンにより制御されることが知られていた。一方、我々は、血糖値上昇作用を主な生理作用とするグルカゴンが、アミノ酸代謝やニコチンアミド代謝制御においても重要な役割を果たすことを明らかとしてきた。本研究ではグルカゴン遺伝子欠損動物が寒冷不耐性を示す可能性に着目して、その褐色脂肪の機能を解析した。グルカゴン欠損動物の褐色脂肪では熱産生に関わる遺伝子群の発現が低下し、グルカゴン投与により遺伝子発現・熱産生能ともに回復した。この制御にはFGF21が関与する可能性が高いと考えられた。褐色脂肪組織におけるグルカゴン作用の解析をさらに進めてきたが、動物飼育における感染事象の発生により実験に用いる予定であった個体群に対して治療薬剤を投与する必要が生じた。信頼度の高いデータを得るために、治療薬剤投与をうけていない個体が充分数整うまで、予定していた実験を延期したため、遅延を生じた。内分泌学グルカゴン投与はGCGKOにおいてはFGF21の発現を促進するが、対照群においてはその作用は明確でない。実際、グルカゴンによるFGF21の発現・産生制御については異なる実験室・実験方法により異なる結果が報告されている。FGF21の発現制御とその意義に関する解析と、ニコチンアミド代謝・サーチュインの役割の解析を今後も進める予定である。グルカゴンが褐色脂肪組織の機能制御に関与していることが、研究代表者らが作成した独自の動物モデルであるグルカゴン遺伝子-GFPノックインマウスを用いた検証により、初めて明らかとすることができた。
DNA DATABASE の作成とその解析プログラムの開発

DNAの塩基配列データは本試験研究の始められた昭和58年頃より急速に増えだし、世界的な規模で収集して編集するデータバンクを作成する必要性が高まっていた。この研究では要望に答えるデータベース、もしくはデータバンクを作成する際の種々の問題点を探り、最も効果的なバンクを作るにはどうすればよいかの試行を実施した。またバンクに貯えられた塩基配列を利用するためのコンピューターソフトを開発し、バンクの利用方式も検討の対象とした。データバンク作成に関する成果は次の通りである。1)塩基配列を発表した論文文献の収集を行い、年次毎の塩基配列の増加、ならびにバンクへ入力する基礎を作った。統計によれば昭和58年は文献総数約600であったものが、59年度1200、60年度1300と着実に増え、塩基総数も年間百万づつ増えている。この文献収集によりバンク作成の基盤を築くことができた。2)入力フォーマートの検討を行い、GenBank形式に近い日本DNA DATA BANK形式を作った。3)このフォーマートに基づいて実際の入力業務を行った。誤入力の程度や、入力の律速段階等の鍵的な業務内容が明らかになった。解析ソフトの開発およびその利用については次のような試みを行った。バンク作成と共に各地大学に設置されている大型計算機センターでその地方の研究者がアクセスできるようなソフトを作り、データ検索、解析が行えるようにした。このシステムによって、データバンクの更新がなされれば、日常的に研究者が塩基配列の解析を行うことが可能となる素地が確立された。解析プログラムも次第に充実し、プログラムパッケージとして利用されるようになった。初年度および第2年度にはコンピューター利用の講習会を開き,研究者が計算機に馴れるような便宜をはかった。米国および欧州のDNAデータバンクの作成にも協力し、日本DNAデータバンクの基礎を作った。