hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
地域共同体による「アジア型沿岸資源管理」に関する研究

今年度は、とくに日本の地域共同体による沿岸資源管理について事例調査をおこなった。2005年7月・11月には、北海道・厚岸町において、1980年代のカキ斃死をきっかけに青年漁業者たちが得た植樹活動の構想を、厚岸町が分収林条例を制定して制度的に支援し、さらに、漁業系統組織等へ波及した経緯、また、首都圏で活動する有機食品事業体・市民団体が活動と生産物販売の両面において支援していく過程について、聞き取り調査をおこなった。また、同年7月には、熱帯アジア沿岸における漁業者と商人の仕込み関係が、戦前・戦後間もない頃の北海道と類似していることから、戦後まもない北海道で、漁民がどのように経済的自律を果たすために漁業協同組合における貯蓄事業を開始したのかについて、直接関与した方々から聞き取り調査をおこなった。同年8月には、高知県四万十市にて、無投薬養殖を営む養鰻業者とそれを扱う有機食品事業体について聞き取り調査をおこなった。2006年3月には、愛媛県で無農薬みかん栽培から始まった農業法人が真珠養殖業者やちりめん漁業者を含めて、海と山をひとつの環境系として保全型生産をおこなうとりくみについて調査をおこなった。上記事例調査の結果、CBCRMが発展する条件のひとつとして、環境保全的生産を営むことによって付加価値を高め水産物のグリーン購入を通して利益がもたらされるような、環境保全型生産が報われる制度の確立の必要性を認識した。本研究の目的は、欧米とは異なる沿岸域資源環境利用を行っているアジアにおいて、事例調査から、地域共同体による「アジア型」沿岸資源管理(Community-Based Coastal Resource Management : CBCRM)の望ましい形、また、それを実現するための条件と課題を、自然・社会環境両面から明らかにすることである。今年度は、昨年度に引き続き日本の地域共同体による沿岸資源管理について事例調査およびマレーシア国ペナン州の漁民による資源管理についての調査をおこなった。2006年7月・8月・2007年3月には、北海道・厚岸町において、1980年代のカキ斃死をきっかけに青年漁業者たちが得た植樹活動の構想を、厚岸町が分収林条例を制定して制度的に支援し、さらに、漁業系統組織等へ波及した経緯、また、首都圏で活動する有機食品事業体・市民団体が活動と生産物販売の両面において支援していく過程について、聞き取り調査をおこなった。また、2006年10月には、北海道サロマ湖において、1970年代以降のホタテ養殖業の展開および漁業協同組合の民主化の過程について、直接関与した方々から聞き取り調査をおこなった。同年10月には、マレーシア国ペナン州にて、ペナン浅海漁民福利協会を対象に、マングローブ植林を含む資源保全プロジェクトについて聞き取り調査をおこなった。
地方自治システムとしての教育委員会の制度化過程に関する研究―占領期に焦点づけて

本研究では、占領下に導入された米国起源の行政制度である教育委員会の法制上の意義や課題を、日本起源の他のシステムとの接合の問題として捉え直すことを目指した。当初は地方自治システムとの間に生じた葛藤に焦点化するつもりであったが、意外にも新たな知見に乏しく、本土よりも米国による統治期間が長く影響力が大きかった沖縄に研究対象をシフトさせた。公法人としての学区が行政単位となる米国型では財政面等での地域間格差が課題となる。本土では中央集権化による格差解消が進んだが、沖縄では地方間や中央との調整システムによる解決が目指されており、米国型のもたらす制度コスト低減策として一定の意義を有するものと考えている。本研究の目的は、戦後日本における地方教育行政の中核的な組織である教育委員会の制度化過程について、同時期に制度化が進行していた地方自治システムのなかに位置づけ直すことを通じて、その特質や課題を明らかにすることにある。研究を開始するにあたって、まずは先行研究の現状を確認し、設定した課題の妥当性を検討するために、行政委員会としての教育委員会について、先行研究の知見やそこで用いられた資料を活用して、その特質や課題を再検討する小論を執筆し、紀要に掲載していただいた。その過程を通じて、教育委員会の制度化プロセスについては、まだ解明されていないことが少なからずあることや、さらに豊富な占領文書をあてにできない占領終結後のプロセスは、研究業績そのものが少ないことも確認することが出来た。先行研究が用いてきた資料については、当初見込んだ通り、GHQ-SCAP文書ではCIE(民間情報教育局)、日本政府側の資料では旧文部省の資料(戦後教育資料と文部官僚の個人文書)にほぼ限定されており、他の部局や省庁の資料はほとんど用いられていなかった。そこで手始めとして公刊されている関連資料ー天川晃らによって編纂された民政局資料と自治大学校編『戦後自治史』、戦後自治史関係資料集(DVD)などーを調査し、重要な新資料を発掘することができた。また占領終結後の資料について、国立公文書館の教育委員会法や地方教育行政の組織及び運営に関する法律に関連する文書を調査し、新たな知見につながるような重要な資料を収集することが出来た。さらに当初の計画にはなかったが、もう一つの教育委員会制度が約20年間にわたって継続・発展していた本土復帰以前の沖縄に注目し、同制度の可能性を探る研究にも着手した。研究に着手した当初は、日本政府内の省庁・部局間の認識の差異について、とりわけ文部省と内務省および内務省解体後の地方自治関係部局に焦点づけるつもりでいたが、行政委員会制度成立後の教育委員会制度の再編プロセスには既存の自治制度の枠内での技術論を超えるものはなく、そもそもの問題意識である「自治体が自らの判断で教育ガバナンスの形態を選択」する可能性を追及する素材としては、十分ではないことが分かってきた。他方で、もう一つの米国による占領統治が行われた沖縄では、米国の直接統治のもとではるかに徹底した形で具現化された教育委員会制度が占領終結までの約20年間にわたって維持されており、本土と沖縄を対比することで、教育委員会制度の可能性と課題についての有益な示唆が得られるのではないかと考えるようになった。以上述べた本土と沖縄の比較研究は、平成26年度に行った沖縄公文書館等での資料収集の分析に加えて、本年度には国立国会図書館憲政資料室における占領文書(とくにUSCAR関係文書)の調査を行い、学会での口頭発表と学会誌への投稿というかたちで、ひとまず成果をまとめるところまで進めることができた。口頭発表では、民主性や中立性といったおなじみの論点ではなく、教育にふさわしい範域を既存の自治体とは別に設定できる「学区」に注目し、それが歴史的経路により実現しなかった本土と、連合教育委員会制度として固有に発展させた沖縄とを対比しながら、教育ガバナンスの可能性として検討したが、理論的に精緻化することまではできなかった。ガバナンス論としての考察は最終年度に持ち越すこととなった。研究の方向性を占領期の本土と沖縄の教育委員会制度の成立・再編過程を対比することにしぼりこみ、日本教育経営学会第55回大会(東京大学本郷キャンパス、2015年6月1921日)での口頭発表と学会誌への投稿というかたちで成果をまとめるところまで進捗したことは、当初の計画以上に進捗した点である。また、研究成果の活用可能性について研究計画に盛り込んでいた先進的な自治体での聞き取り調査を3回実施し、その成果の一部を、日本教育経営学会第55回大会での課題研究発表「『ストップ人口減少』政策と教育経営」に組み込んで、成果発表を行うこともできた。しかし、GHQ-SCAP文書やUSCAR文書といった米国側の占領文書の調査はかなりの進捗があったものの、教育委員会制度の可能性を当事者の立場から探る上で最重要とも言うべき琉球政府文書については、それらを所蔵する沖縄公文書館調査を平成26年度に一度行っただけで、今年度予定していた再調査は結局実現できなかった。また本研究の目的である地方自治システムとしての教育委員会の意義や限界などを考えていく上では、教育行政分野にとどまらず、広く地方自治や行政の研究に学んでいく必要があるが、その点でもまだ十分に研究が進んでいるとは言えない。

当初の研究計画で本年度に実施することを予定していた取り組みは順調に進めることができたが、最終年度に研究を仕上げるという点では、まだまだ取り組むべき課題が多く残されているというのが、中程度の進捗状況と判断した理由である。本研究の目的は、戦後日本における地方教育行政の中核的な組織である教育委員会の制度化過程について、同時期に制度化が進行していた地方自治システムのなかに位置づけ直すことを通じて、その特質や課題を明らかにすることにあった。研究に着手した当初は日本政府内の省庁・部局間や占領統治機構内の部局・スタッフ間での認識の差異や分布に着目し、教育委員会制度として定着する以前、あるいは再編される過程での構想やアイディア、課題認識等から今日のあり得べきを教育自治制度の可能態を考察しようとしていた。しかし新たにGS(民政局)文書や地方自治史関係文書等を調査して政策形成に関わるアクターの範囲を広げて検討しても、当初想定していたほどの差異の分布が見られなかったことから、本土よりも米国統治機関が長く、影響力も大きかったと考えられる沖縄の占領期に研究範囲を広げ、本年度からは両者の比較分析を行うことに重点を移すこととした。両者の比較研究から見えてきたことは、本土では部分的にしか実現しなかったCIEの改革構想がより完全な形で実現したのが沖縄であったと捉えられること、他方でUSCAR(米国民政府)の指令に対峙した琉球の政府や教育団体は、当時の沖縄が置かれていた文脈や本土の教育施策の動向を踏まえながら交渉を重ねて、米国型の制度を馴致させていったのであり、その経験からは米国型制度を日本に適合させるうえでの知恵を学ぶことができるということである。課税権はもたないが既存の自治体とは別法人としての区・連合区と、公選委員と文教局長・教育長からなる中央・地方委員会制度という最終的な着地点について、米国型が換骨奪胎された不完全な制度と見る従来の見方は妥当ではない。むしろ、一国多制度の自治システムにおける教育ガバナンスの選択肢として、積極的に評価すべきではないかと研究代表者は考えている。引き続き平成27年度に絞り込んだ研究の方向性ー占領期の本土と沖縄の教育委員会制度の成立・再編過程ーを継続し、国会図書館憲政資料室での占領期文書の調査と沖縄の現地調査1回を行い、必要な資料をほぼ収集することができた。また平成27年度の学会口頭発表を論文にまとめて投稿し、公刊することができたのは一定の成果であった。論文では、戦後占領下に独立した公法人としての「学区」を含む米国流の教育委員会制度の導入の是非が論点になった教育委員会法の制定過程や、市町村全面設置への対応策として教育委員会の範域の広域化が検討された経緯について焦点づけたが、その理由は一般行政分野において、既存の自治体をまたがる学校教育行政分野に特化した「教育自治体」や「教育政府」が構想されていることがある。「一国多制度」実現のネックとされるのは制度の多様化がもたらす制度コストと、一般目的の政府との調整コストの発生が行政の効率化の要請に逆行する点にあるが、教育分野では独立の行政委員会において執行されてきた経緯があり、コスト低減の経験知は他の領域に比較すると蓄積されていると、一般行政分野では期待されている。
ESBL産生大腸菌感染症に対するオキサセフェム系抗菌薬のPK-PD解析

近年、基質特異性拡張型β-ラクタマーゼ(ESBL)産生大腸菌は世界中で増加しており、日本においても病院で検出された大腸菌のうちESBL産生菌が10-20%の割合を占めることが報告されている。ESBLは様々な抗菌薬を分解し不活化する。現在ESBL産生大腸菌に対して、カルバペネム系抗菌薬以外の狭域抗菌薬において、使用できる薬剤がないかどうか検討が開始されている。オキサセフェム系抗菌薬は、ESBLによって不活化されず、in vitroにおいて、活性があることが示され注目を集めている。方法として、鹿児島大学病院検査部の協力により患者から回収されESBL産生大腸菌と判断された菌に対し、感受性試験法である最小発育阻止濃度(MIC)をカルテ情報から収集する事で検討した感受性試験は微量液体希釈法にて検討した。結果として、ESBL産生大腸菌に対してフロモキセフのMICは2ug/mLが効果的であることが明らかになった。今回の結果よりESBL産生大腸菌は少量の狭域抗菌薬が効果的である事がわかり今後の感染症対策に有効的であることがわかった。今後、結果を基にPK-PDパラメータの構築による最小限度での使用による適正使用の投与設計を試みる予定である。
紫外線オゾンレ-ザ-レ-ダ-におけるソ-ラ-ブラインド効果の研究

1.研究の目的強力な紫外線レ-ザ-であるエキシマ-レ-ザ-を利用した差分吸収型オゾンレ-ザレ-ダ-(ライダ-)は、高層のオゾン密度分布を地上から精度良く計測する方法として大変有効で、各地で大型ライダ-システムが建設されている。本研究の目的は、成層圏オゾンによって昼間の観測時のSN比劣化を防ぐのに有効なソ-ラ-ブラインド効果についての理論的・実験的な評価を行ない、それを利用して全日観測可能なコンパクトで可搬のオゾンライダ-システムを試作するものである。2.研究の成果(1)ソ-ラ-ブラインド効果を評価する際の基本となる空の放射スペクトルを、理論と実測の両面から求め、ソ-ラ-ブラインドフィルタ-としては回析格子分光器が使用できることを確かめた。(2)ライダ-方式にもとづくSN比の評価式を用いて、オゾンライダ-における最適送信波長や、測定可能距離などについて考察した。(3)可搬型オゾンライダ-を試作するために、くり返し60Hz、出力300mJのコンパクトなKrFレ-ザ-と、口径250mmのツイン望遠鏡と二波長同時受光系を開発した。(4)上述の装置を用いて、一昼夜にわたるオゾン計測のフィ-ルド実験を行ない、高度3Kmまでのオゾン密度分布の変化を計測した。(5)シミュレ-ションコ-ドを用いて、本機のエヤボ-ンライダ-としての性能を評価し、高度3Kmから上下方向にオゾン計測を行なえば、地上より10Kmの範囲に測定域が拡大されることを示した。1.研究の目的強力な紫外線レーザーであるエキシアマーレーザーを利用した差分吸収型オゾンレーザーレーダー(ライダー)は、高層のオゾン密度分布を地上から精度良く計測する方法として大変有効で、各地で大型ライダーシステムが建設されている。本研究の目的は成層圏オゾンによって昼間の観測時のSN比劣化を防いだ、ソーラーブラインド効果についての理論的・実験的な評価を行なって、その有用性を実証するとともに、それを利用して全日観測可能なコンパクトで可搬オゾンライダーを試作するものである。また、各種ライダー方式についてその有効性を検討することを目的としている。2.研究成果本年度に行なった研究の主な成果をまとめると以下の通りである。(1)ソーラーブラインド効果を評価する際の基本となる空の放射スペクトルを、理論と実例の両面から求め、ソーラーブラインドフィルターとしては回析格子分光器が使用できることを確かめた。(2)ライダー方程式にもとづくSN比の評価式を用いて、オゾンライダーにおける最適送信波長や、測定可能距離などについて考察した。(3)可搬型オゾンライダーを試作するために、くり返し60Hz、出力300mJのコンパクトなKrFレーザーと、口経250mmのツイン望遠鏡と二波長同時受光系を開発した。(4)上述の装置を用いて、予備的なオゾン計測の実験を行ない、高度3kmまでのオゾン密度分布を数秒で計測できることを示した。次年度は、解析によりソーラーブラインドライダーの適用可能性についてさらに広く検討するとともに、可搬型ソーラーブラインドオゾンライダーシステムを実用化する予定である。2.研究の成果(1)ソ-ラ-ブラインド効果を評価する際の基本となる空の放射スペクトルを、理論と実測の両面から求め、ソ-ラ-ブラインドフィルタ-としては回折格子分光器が使用できることを確かめた。

(2)ライダ-方式にもとずくSN比の評価式を用いて、オゾンライダ-における最適送信波長や、測定可能距離などについて考察した。(3)可搬型オゾンライダ-を試作するために、くり返し60Hz、出力300mJのコンパクトなKrFレ-ザ-と、口径250mmのツイン望遠鏡と二波長同時受光系を開発した。(4)上述の装置を用いて、一昼夜にわたるオゾン計測のフィ-ルド実験を行ない、高度3kmまでのオゾン密度分布の変化を計測した。(5)シミュレ-ションコ-ドを用いて、本機のエヤボ-ンライダ-としての性能を評価し、高度3kmから上下方向にオゾン計測を行なえば、地上より10kmの範囲に測定域が拡大されることを示した。
新規抗腫瘍因子の探索及びその作用解析

細胞性粘菌の柄細胞分化には、細胞が分泌する脂溶性因子DIF-1が必須である。申請者等は、DIF-1が粘菌柄細胞分化誘導だけではなく、ヒト及びマウスの白血病細胞の増殖を阻害し、再分化の誘導をすることを明らかにしてきた。しかしながら、本物質の薬理学的ターゲットを含め、その詳細な作用機構については未だに明らかになっていない。本研究では、DIF誘導体及びDIF様因子に属する新規の抗腫瘍因子の探索とその作用の解析を行い、以下の結果を得た。・K562ヒト白血病細胞において、DIF-1がErk活性を抑制することによってG1 cyclinsの発現を抑制し、Rbタンパク質を脱リン酸化することによって細胞周期をG1期に停止することを示した。・DIF-1の薬理学的なターゲットの少なくとも1つを世界に先駆けて発見した。即ち、DIF-1がcAMP分解酵素の1つであるphosohodiesterase1(PDE1)に直接結合して酵素の阻害をすることを示した。・D.discideumから単離した新規α-ピロノイド化合物dictyopyroneAとdictyopyroneBはそれ自身単独ではDIF様作用は示さないが、低濃度のDIF-1存在下には柄細胞の分化誘導を促進する作用を持つことを発見した。・キノコのスクリーニングを行った結果、ナラタケモドキとマスタケの子実体に、DIF様因子の活性があることを見出した。細胞性粘菌の柄細胞分化には、細胞が分泌する塩素を含む脂溶性因子DIF-1が必須である。この結果は、i)ある種の腫瘍細胞の再分化と粘菌の柄細胞分化には何らかの共通の機構が存在する、ii)粘菌以外の生物種にもDIF様因子が存在する、iii)DIFアナログ、又はDIF様因子が全く新しいタイプの抗腫瘍因子・分化誘導因子として、ガン治療等に応用できる可能性があることを示唆している。本研究ではDIF-1合成能欠損の粘菌変異株を用いたin vitro分化誘導系を利用して、真菌類、高等植物そして動物細胞より新規DIF様生理活性物質のスクリーニングを行うことを第一の目的とする。また、未解決のDIFと新規DIF様因子の作用機構についても両者を比較しながら生化学的、分子生物学的手法により解析することを第二の目的とする。先ず、9種類のキノコの子実体と子実体原基より得たメタノール抽出液のDIF様因子生理活性因子のスクリーニングを行った。その結果ナラタケモドキとマスタケの子実体に有為な活性があることが見出された。活性因子は酢酸エチルでも抽出可能であった。更にシリカゲルカラムクロマトグラフィーを行ったところ、2種類のキノコに含まれる活性因子は極性から判断してかなり異なった性質を有していることが示唆された。また、DIFアナログに関しては塩素の替わりに他のハロゲン原子に置換した化合物、炭素側鎖の長さを変えた種々の化合物を得て、粘菌の分化誘導能や白血病の増殖阻害活性等を解析した。その結果、粘菌の分化誘導と白血病の増殖阻害には、DIFの異なった部位の化学構造が関与することを示唆するデータを得た。細胞性粘菌Dictiosteliumdiscideumの柄細胞の分化には、細胞が分泌する脂溶性の分化誘導因子DIF-1が必須である。申請者等は、DIF-1が粘菌柄細胞分化誘導のみならず、ヒト及びマウスの白血病細胞の増殖を阻害し、分化の誘導をすることを明らかにしてきた。

昨年度我々は、たくさんのキノコのスクリーニングを行った結果、ナラタケモドキとマスタケの子実体に、DIF様因子の活性があることを見出した。一方既に我々は、細胞性粘菌のD.brefeldianumから、新規の芳香族化合物のbrefelamideを単離しており、それがアストロサイトーマ細胞に作用して、抗腫瘍作用を有することを示している。更には、D.discideumから単離した新規α-ピロノイド化合物dictyopyrone Aとdictyopyrone Bはそれ自身単独ではDIF様作用は示さないが、低濃度のDIF-1存在下には柄細胞の分化誘導を促進する作用を持つことを昨年発見した。今回はD.mucoroidesの子実体を更にスクリーニングしたところ、新規の芳香族化合4-methyl-5-n-propylbenzene-1,3-diol(MPBD)が単離されてきた。その生理作用に着目して、白血病細胞K562とHL60細胞に対する抗腫瘍作用を先ず調べた。その結果、MPBDは20-80μMの範囲の濃度で用量依存的にこれらの細胞の増殖を抑制した。次に、この物質の起源生物である細胞性粘菌に対する生理作用を調べた。イン・ビトロ培養系のテスト細胞は、D.discideumのHM44株(自分自身ではDIF-1の合成ができないので、DIF様活性を調べるのに便利)を用いた。その結果、この物質は5-20μMの濃度(DIF-1ならばnMレベルで活性の検出ができる)を添加しても柄細胞の分化の促進作用は殆ど示さなかった。
意欲と探究能力をともに伸ばす中等教育の探究活動の指導法

本研究は高等学校における理数の探究活動の実施状況および教員による指導状況を調査し,高校生の科学探究能力との関係を明らかにして,教育効果の高い指導法の開発と普及を目的としている。(1)平成2630年度の全国約200校のスーパーサイエンスハイスクール(以下SSH)の研究開発実施報告書とSSH生徒研究発表会の要旨集等の研究報告書,高等学校の探究活動の指導現場の視察,指導教員へのインタビュー調査を実施した。課題研究等の探究活動の実施状況は,実施時期や方法について共通性は見られるものの,各校独自の指導方法で行われており,指導体制や評価方法,成果,課題の多様性が明らかとなった。(2)高校生の科学探究能力を定量的に評価する「探究能力調査」を開発し,平成28年度に調査を開始した。30年度までに高等学校15校,14,500名を超える規模で実施し,回答を分析した。科学探究能力を6カテゴリーに分類した解析において,各カテゴリーの能力間に正の相関があることを明らかにした。追跡調査の可能な学校の多くで,1年ほどの探究活動の経験によって,高校生の科学探究能力が向上していることを明らかにした。学習意欲と科学探究能力に相関がないこと,探究方法の系統的な講義が科学探究能力向上に有効であること,を明らかにした。(3)探究能力調査の結果と指導法の関係から,探求能力向上に効果のある指導法の要素を抽出し,高等学校にフィードバックした。高等学校で全教員対象のワークショップを開催した。大学初年次生対象の物理学授業で指導法を検証し,初等中等教育の教員にも紹介した。ミャンマーとカンボジアの教員対象ワークショップを開催し,指導法を普及させた。本研究は科学に対する意欲と,科学の探究能力を定量化する評価ツールを作成し,高校生の科学に対する意欲と,探究能力をともに伸ばす指導法の開発を目的としている。平成27年度は主に以下の2点について研究を実施した。(1)日本の高等学校における探究活動の動向調査理数教育に大きな成果を上げているスーパーサイエンスハイスクール(SSH)の探究活動を含めた活動の状況を調査した。平成17年から25年度の全SSH指定校を対象に研究開発実施報告書による文献調査を実施し,探究活動の取組状況,指導法,評価法等についての情報を得た。探究活動の取組方法は各校で異なり,評価についても統一的なものはなかった。客観調査を導入している高等学校は全体の5%に留まることがわかった。特に課題研究の指導に力を入れている学校を調査対象校として選出した。(2)意欲と探究の能力を定量化する評価ツールの開発科学に対する意欲と探究能力を評価するための客観的な評価ツールを開発した。作成した評価ツールは,意欲・情意面のほか,科学の探究能力を6の観点に分け,観点別に記述式の調査問題と,能力を定量化するためのルーブリック式の採点表からなる。評価ツールの妥当性を評価するために,高等学校5校,大学1校の生徒・学生150人に対して試行的に調査問題に回答させた。採点後に一部の被験者に対してインタビュー調査を行い,調査問題のバグ出しと採点表の修正を繰り返し,評価ツールの改良を行った。高等学校において課題研究など,探究活動を経験する生徒の情意面と科学的な探究能力の変容を評価し,各学校の取組状況との関係を調査することにより,効果の高い指導法を開発することを目的に研究を推進している。現在の進捗状況を下記の2点に分けて報告する。(1)日本の高等学校における探究活動の動向調査科学技術振興機構(JST)により公表されている平成17年から24年までのスーパーサイエンスハイスクール(SSH)の全指定校の研究開発実施報告書を調査した。研究開発課題,課題研究の指導法,研究内容,評価方法について,8年間の動向の変容を調査した。平成24年度の指定校については,教員による指導の方法と評価の有無,方法について調査した。5校を選抜し,課題研究指導の現場を取材した。日本物理学会および日本理科教育学会で状況を報告した。(2)意欲と探究の能力を定量化する評価ツールの開発探究活動の教育効果について,次の7の観点を設定し,それぞれの調査問題を作成した。観点は,意欲・情意,科学的課題の設定能力,仮設設定能力,検証方法の立案能力,実験を遂行する能力,結果を解釈し結論を出す能力,結論を評価する能力,の7領域とした。高校生,大学生の150人に対して,調査問題に回答させ,抽出した22人に対してインタビュー調査を実施し,調査問題の偽誤答,偽正答の有無や原因を分析し,問題の修正を繰り返して改良した。取材対象校を選抜し,本調査への協力を依頼した。国内SSHの5校に対し,実地調査を並行して開始した。本研究は中高生の科学に対する意欲と科学探究能力を向上させる指導法を開発するために,科学探究能力の評価ツールの作成および,それらを用いて,指導法と探求能力の関係の解明を目的としている。平成28年度は主に以下の2点について研究を実施した。(1)科学に対する意欲と科学探究能力を定量化する評価ツールの完成平成27年度に作成を開始した探究能力調査ツールを完成させた。先行実施した156名の解答と39名のインタビュー調査から,調査問題の妥当性を評価した。偽誤答,偽正答を減らすために,調査問題と評価指標の最適化を繰り返した。作成した評価ツールは,科学探究能力を6のカテゴリーに定義し,意欲・情意を加えた7カテゴリーの各能力を,10以上の多段階で定量化可能である。日本語版と併せて英語版も作成した。(2)日本の高校生に対する大規模調査の実施

日本のスーパーサイエンスハイスクール(SSH)指定校を中心に,高等学校14校に探究能力の調査問題を提供し,当初計画の10倍近い約5000名の高校生から解答を得た。作成した評価指標を用いて全解答の結果を集計し,傾向を分析した。指導方法により各能力の得点率の高低にばらつきが見られた。評価ツールを用いて調査した全14校を訪問し,課題研究の指導教諭から指導法についてインタビュー調査,指導現場の実地調査を実施した。米国の2高校に対して探究能力調査問題を提供し,参加協力を得るとともに,指導教諭から指導法についてweb上でインタビュー調査を実施した。以上の状況について,4件の学会発表を行った。本研究は高等学校において理数の課題研究など,探求活動を経験する生徒の科学に対する情意面と科学的な探究能力の変容を調査し,各学校の指導方法との関係を解明することにより,効果の高い指導法の開発を目的としている。現在の進捗状況を次の2点に分けて報告する。(1)日本の高等学校における探究活動の動向調査科学技術振興機構(JST)から公表されている平成17年から24年までのスーパーサイエンスハイスクール(SSH)全指定校の研究開発実施報告書の内容を調査した。調査項目は研究開発課題,課題研究の指導法,研究内容,評価方法であり,8年間の動向と変容を明らかにした。(2)科学に対する意欲と科学探究能力を定量化する評価ツールの開発および運用探求活動の教育効果測定のために,探究能力を次の7つのカテゴリーに分けて定義した。能力カテゴリーは,意識・情意,科学的課題の設定能力,仮説設定能力,検証方法の立案能力,実験を遂行する能力,結果を解釈し結論を出す能力,結論を評価する能力,の7つである。先行実施した被験者156名の解答を分析し,加えて39名にインタビュー調査を実施し分析した。調査問題の偽誤答・偽正答の有無や原因を分析し,問題の修正を繰り返して修正した。これらの結果を分析して能力の定量化指標を完成させた。SSH指定校を中心に14の高等学校に調査問題を提供して,当初計画を大きく上回る5000名を超える高校生から解答を得た。学校毎に7カテゴリーの能力の高低に差が見られ,指導法や課題研究の取組状況による差を明らかにした。14の高等学校を訪問し,指導教諭から指導法の詳細をインタビュー調査をするとともに,指導の現場の実地調査を行った。探究能力調査問題の英語版を作成し,米国イリノイ州の高等学校2校の教員に提供し,調査実施に向けて日常的な議論を開始している。両校で高校生計47名に対して先行実施した。本研究は高等学校における理数の探究活動の実施状況および教員による指導状況を調査し,高校生の科学探究能力との関係を明らかにして,教育効果の高い指導法の開発を目的としている。(1)平成2628年度の全国約200校のスーパーサイエンスハイスクール(以下SSH)の研究開発実施報告書とSSH生徒研究発表会の要旨集,高等学校の探究活動の指導現場の視察,指導教員へのインタビュー調査を実施した。
注意機能の個人差はどのように生まれるのか

注意機能の初期発達を気質研究の枠組みで検討する目的で、生後1ヶ月からアクティグラフによる睡眠状態の査定を、生後4ヶ月から気質質問紙や眼球運動計測を縦断的に行った。その結果、月齢4ヶ月時に睡眠時間(%)が長いほど負の情動が弱かった。一方、月齢1、2ヶ月の夜間睡眠時間(%)が長いほど、月齢6ヶ月の眼球運動の反応時間が短かった。また調査結果のパス解析より、くすぐり遊びと高潮性との関わりが示唆された。近年、デフォルトモードネットワーク(なにもしていないときに互いに相関しあって活動する複数の脳部位)は生後2週間から2年の間にできあがるとの報告(Gao et al., 2009)があり、より早期からの発達研究が必要である。本研究では新生児期から2歳までを研究の対象とし、睡眠・覚醒(sleep-wake)リズムの査定を加えて、注意機能の初期発達を中心とした縦断的な気質研究を目的とする睡眠および活動の生体リズムを判断するために、日常生活の中でアクチウォッチ(Mini-Mitter社製、Actiwatch64)を新生児の足首に装着してもらった。しかしながら、購入時の様相では、本邦で新生児に使用するには抵抗感(e.g.,赤ちゃんの肌に優しくない)が予想され、しかも機能的ではなかったので(e.g.,足首からはずれやすい)、ベルトの改良等おこない、縦断研究を開始した。H病院母乳外来でリクルートを行い、睡眠日誌とアクチウォッチの装着(足首)を生後1ヵ月、2ヵ月、4ヶ月、6ヵ月のそれぞれ5日間連続して行った。睡眠日誌は横軸に時刻(15分きざみ)をとり、お風呂等で取り外した時間と、4つの覚醒行動(授乳、おむつ交換、夜泣き、その他の目覚め)をできる範囲で記入してもらった。一方で、乳児の気質を調べるために、乳児行動質問紙(IBQ-R日本版)を実施し、また生後半年には、実験室で視覚的注意課題を実施し眼球運動を計測する。このような縦断研究を現在継続中である。本研究では、発達初期における睡眠覚醒のパタンと気質の関連を検討することを目的とし、腕時計型小型高感度加速度センサー(米国AMI社製アクティグラフ)とIBQ-R日本版を用いて、探索的な縦断研究を生後1ヵ月より行った。対象は妊娠・出産時にとくに異常がない乳児15名であり、生後1ヵ月と2ヵ月の最初の5日間、足首にアクティグラフを装着した。子どもの装着中母親は簡単な睡眠日誌を記録し、生後4ヵ月には気質質問紙(IBQ-R日本版)に答えた。アクティグラフによる活動量の分析にはSadehらの基準を用い、24時間、夜間期(20時8時)、昼間期(8時20時)に分けてsleep%とlight sleep%を求めた。2要因の分散分析(月齢×昼・夜)を行った結果、Sleep%では昼・夜の主効果と交互作用が認められた。単純主効果検定の結果、Sleep%は2ヶ月齢で昼間のみ有意に減少した。一方、light sleep%では月齢と昼・夜の主効果と交互作用が認められた。単純主効果検定の結果、light sleep%は2ヶ月齢で昼間は有意に減少、夜間は減少の傾向にあった。これらは未熟な脳ほどlight sleepが多いというこれまでの知見に一致する。有意水準をBonferroni法によって調整後(0.05/48=.00104)、上記のsleep%とlight sleep%と気質の関係を検討した結果、有意な相関関係は認められなかった。sleep%の増加は、機嫌がよく規則性があるなどの楽な(easy)気質と正の相関を示すという先行研究の報告があるが、今回、生後2ヶ月までの睡眠覚醒の個人差と、IBQ-R日本版における月齢4ヶ月の気質の間に関連を見出すことはできなかった。22年度より縦断的に、生後4,8、12ヶ月は乳児行動調査票(IBQ-R)、18、24ヶ月は幼児行動質問票(ECBQ)を用いて、気質と遊びやあやし方、睡眠・覚醒パタンとの関係を検討してきたので、そのまとめに入った。調査研究については、初回の総配布数は267であるが、5回の全て調査に参加した者のうち、出生体重が2500g未満、在胎期間37週未満、出産時に何らかの異常が認められた者を除外した183名(男子93;女子90)を対象とした。パス解析の結果(Amos,ver.16)、3つの気質因子である、高潮性(Surgency)、負の情動(Negative Affect)、制御機能(effortful control)は月齢を通して比較的安定していること、負の情動は抱っこというあやし方を促し抱っこは制御機能に影響を及ぼすこと、遊びについては、月齢8ヶ月の高潮性がくすぐり遊びを促進し、それは18ヶ月時の制御機能に関連することが示唆された。

一方、睡眠・覚醒パタンを検討するため、乳児20名(男児9名、女児11名)が、1ヶ月齢、2ヶ月齢、4ヶ月齢、6ヶ月齢の最初の5日間、片方の足首に腕時計型小型高感度加速度センサー(米国AMI社製アクティグラフ)を装着して、沐浴等のやむをえない場合のみそれをはずして生活した。Sadehらの式(1995)を用いて、成人のノンレム睡眠にあたる深睡眠(quiet sleep)とレム睡眠にあたる浅睡眠(active sleepあるいはlight sleep)を識別して検討した結果、未熟な脳ほど浅睡眠が多いというこれまでの知見に一致した。気質との関係については、sleep%の増加は、機嫌がよく規則性があるなどの楽な(easy)気質と正の相関を示すという報告があるが、昼夜に分けて検討していく必要が示唆された。縦断研究なので、母子の都合により(健康状態や転勤等)、調査時期が多少ずれたり、協力を得られない時期があったりするが、おおむね順調に進行している。24年度が最終年度であるため、記入しない。・縦断研究を続けて、生後1年間の睡眠パタンの発達を明らかにする・発達初期の睡眠パタンの個人差と気質の発達について検討を進める。・腕時計型小型高感度加速度センサーによる研究と並行して行っている縦断調査(N=180)において、遊び・あやし方と気質の発達の関係を明らかにする。
実用性能を有する高出力球面誘導モータの開発と一球車輪型全方向移動車いすへの応用

従来の球面モータに比べて出力が大きい、3自由度に角度制限なく回転する球面誘導モータを開発した。トルクは最大5Nm、球面での推力換算で40Nを出力でき、かつ指令から力出力の安定まで10ms未満という応答性を持つなど、移動ロボットの車輪などに使用可能な性能を実現した。また、光学式マウスセンサによる球体の運動計測を併用して、角速度制御、角度制御を実現し、トルク出力と合わせて応答特性を測定し、性能を明示した。本年度は、本研究の二つの大きな目的である「球面誘導モータの開発」と「車いす型乗機」の開発のうち前者で明確な成果が得られた。開発したモータは、(1)3軸方向に制限のない自由な回転、(2)出力トルク5Nm(表面推力換算40N)、(3)回転速度90rpm(周速1.1m/s、制御時、センサの制約による)300rpm(単純回転時)、(4)トルク応答時間10ms未満を達成し、実用的な性能を実現した。また、3軸方向のトルクを同時に指令値通り出力可能かを6軸力覚センサを用いて検証し、非回転状態(ストールトルク)では多軸のトルク制御と直線性を確認した。当初より制御性を重視した開発をしており、他の球面アクチュエータ研究では言及のまれな成果である。一方、後者の「車いす型乗機」については、計画と異なり、今年度は開発を保留した。上述のモータの性能で十分実現可能とみられるが、二つの制約が残っている。一つ目は電力供給である。本モータは現時点では効率が悪く、駆動にはピークで1kWの電力(低出力時で200W程度)を消費し、これを供給可能な二次電池系電源の開発が必要となった。リチウムイオン系の電池が妥当と考え、検討しているが、開発を完了していない。二つ目は実験装置の予備機の問題である。この実験時には転倒による衝撃などに起因する不具合を生じる可能性が高いため、予備機を用意できるまでは、現有機によるさらなる特性検証を優先すべきと考えた。(※コイルなどや制御回路などをほぼ手作りをしているため、予備機の準備には時間的制約があった)本課題では実用性能を有する球面モータの開発という点では成果を得ており、引き続き、回転中の動的性能を検証する研究、性能の向上に関する研究を進める。本課題中に保留したバランス制御と車いす型の実証については、その過程で合わせて実施したい。本年度は基礎開発段階として大きく二つの成果を得た。一つは制御手法や技術の検証のために先行モデルとして開発を行った平面誘導モータである。これはリニア誘導モータの電機子を3個と光学マウス用センサを3個用いて、鉄板と銅板を重ねたリアクションプレート上を動くものであって、平行移動と旋回の合計3自由度の推力・トルクの発生、および、位置計測のフィードバックによる位置制御(含む移動目標トラッキング)を可能とした。その応答性や制御性を実システムで検証するために、レーザレンジファインダと組み合わせた移動体や倒立振子、物品搬送システムなどの試作も行った。あくまで基礎データを得るための先行開発品であるが、平面誘導モータそのものとしても発表例の少ない、動的応答を可能としたものとなり、最大出力で70N, 9Nm,推力応答速度10msを達成した。二つ目は本来の球面モータに関する試作である。最大の課題は、リアクションプレートに相当する球体である。これは北嶋絞製作所様のご協力により、電気的・磁気的に均質な鋼と銅板の2層構造の球殻を実現した。この球に進行磁界を発生させるための電機子は当然球面にフィットする形状のものを開発する必要があった。これについては、5種類の円弧状の部材を電磁鋼板からレーザ加工で切り出し、それを積層することで、球面との距離のばらつきが±0.3mmに収まる、球面上のコアを製作した。これに、平面モータの開発で蓄積のある手法でコイルを巻いて取り付け、電機子とした。これら球殻と電機子を用いて試運転をして表面での推力に換算して30N程度、また1m/s以上の速度に短時間に加速できることを確認した。目標とする球面モータとすべく、コイルの3次元配置までを検証し、詳細設計に入っている。概ね順調に進展しており、球面モータの達成には問題がないと考えている。ただ、現時点で、1自由度の球面モータであり、当初の予定の3自由度分は設計開発が完了していない。1,2ヶ月以内には実用的な球面モータができると考えている。具体的な遅れの理由としては、平面誘導モータの実証ケースに力を入れすぎたこと、本来、仕上げをする予定の2,3月の段階で予想を上回る大学業務(卒業生の指導など)があったこと、球面の試作に想定よりも予算を要したことでその他部品の調達に多少の支障がでたこと、が上げられる。すでに詳細設計に入っている球面モータの完成を急ぐと共に、その性能評価を行う。現時点での目安として、表面の推力に換算して50Nは無理せず得られるとみている。

あわせて、これを用いた倒立振子制御、さらには座部の設計開発を行い、車いす型の乗機が実用的に実現できるかどうかの評価を行う。8163円の残金が生じているが、これはそのまま次年度の各種機械・電子部品等の購入に当てる。球面の試作に当初の予定より多めに予算を要した結果、残金を考慮して開発の一部を中断し、予算の使用を保留した事による残金である。次年度に有効活用するため、無駄な使い切りをしなかった結果と理解頂きたい。次年度は当初の計画にあるとおり、試作を進めると共に、夏期に共同研究先のカーネギーメロン大学のホリス教授のもとに試作品と共に訪問し、研究の方針の調整などを行う。そのため、当初計画の通り、旅費の支出を予定している。
二核鉄および銅タンパクによる酸素活性化の精密モデル錯体の開発

二核鉄及び銅酸素(mu-パーオキソ)錯体は,酵素運搬体であるヘムエリトリンやヘモシアニンの機能モデルとして,また酸素化触媒であるメタンモノオキシゲナーゼ(鉄および銅錯体)の酸素活性化機構を理解するうえで重要であり、本研究でこれら二核金属タンパクの精密モデル錯体の構築を目的とした。今年度は,二核鉄酸素錯体の酸素親和性の制御機構,および銅(I)錯体による酸素活性化機構に重点を置いて研究を行い以下の成果が得られた。銅錯体:銅(I)錯体による酸素分子の活性化機構について立体的にかさ高い置換基を有する様々な三脚型四座あるいは三座配位子を用いて調べた。その結果,(bis(6-methyl-2-pyridylmethyl)(2-pyridylmethyl)amine:Me_2-tpa)を配位子とする銅(I)錯体と酸素との反応によりdi(mu-oxo)Cu_2(III)コアーを持つ高原子価オキソ錯体の合成・単離に成功しその結晶構造を明らかにした。この種の高原子価オキソ錯体は酸化・酸素化活性種と推定されており,その反応性は大変興味が持たれる。さらに銅(I)錯体と酸素分子との反応により配位子に組み込んだメチル基の水酸化やカルボン酸への酸化反応を見いだした。この反応はメタンモノオキシゲナーゼのモデル反応として注目される。鉄錯体:様々な立体化学を有する二核化配位子を含む二核鉄パーオキソ錯体の酸素親和性を測定し,熱力学的パラメータを求めた。その結果,二核化配位子の架橋基の立体化学によって酸素親和性を数万倍の範囲で制御可能であることがわかった。またこれら錯体の酸素親和性はエンタルピー効果よりもエントロピー効果により大きく支配されていることが明らかとなった。
反芻家畜由来食品の共役リノール酸に関与する要因の基礎的研究

共役リノール酸(Conjugated linoleic acid : CLA)は、リノール酸の位置・幾何異性体の総称である。CLA異性体の中で、反芻家畜に多く存在するcis9,trans11 (c9,t11)異性体は、反芻家畜由来食品の総CLA含量の約8090%を占めている。CLAのc9,t11異性体は、抗発がん作用を発現する。c9,t11 CLAはルーメン内での水素添加反応によって飼料性リノール酸からステアリン酸への中間代謝物として生成されることが知られている。われわれのこれまでの研究結果によれば、濃厚飼料(トウモロコシなど)を比較的多給した反芻家畜に比べて粗飼料(牧草など)を比較的多給した反芻家畜からの肉と脂肪のc9,t11 CLA含量が有意に高かった。これらの事実は、牧草脂質に多いα-リノレン酸がc9,t11 CLAの生成に関与する可能性を示唆するものであった。そこで、ルーメン液に高リノール酸含有トウモロコシと高α-リノレン酸含有牧草を培養し、c9,t11 CLA生成量を調べた。その結果は高α-リノレン酸含有牧草からのc9,t11 CLA生成量が高リノール酸含有トウモロコシに比較して有意に高く、α-リノレン酸を経由するc9,t11 CLAの生成を示唆した。α-リノレン酸塩をルーメン液に培養し、c9,t11 CLAの生成をはじめて確認した。また、c9,t11 CLA生成には、ルーメンpHの影響があった。ルーメン液と培養したα-リノレン酸塩からは、3種類の中間代謝物が検出され、その中のc9,t11,c15 octadecatrienoic acidがc9,t11 CLAの生成に関与することが示唆された。この研究で得られた結果は、リノール酸の他に、牧草脂質に豊富なα-リノレン酸がc9,t11 CLAの潜在的前駆脂肪酸であることをはじめて示すものであった。共役リノール酸(Conjugated linoleic acid : CLA)は機能性脂肪酸として最も注目される食品成分の一つで、反芻家畜の第1胃(ルーメン)内微生物によってリノール酸から生成されることがよく知られている。食品の中では反芻家畜由来食品が、他食品に比較して、特に9cis,11trans CLA異性体を高濃度含有している。われわれはこれまで濃厚飼料(トウモロコシなど)多給反芻家畜に比較して粗飼料(牧草など)多給反芻家畜の組織に9cis,11trans CLAが高濃度含有されている事実を踏まえて、牧草の脂質に多いα-リノレン酸からの9cis,11transCLA生成の可能性を検討した.まずα-リノレン酸からの9cis,11trans CLA生成の可能性を明らかにする目的で、リノール酸高含有トウモロコシとα-リノレン酸高含有イタリアンライグラスをルーメン内容液に培養して、9cis,11trans CLA生成量を検討した結果はα-リノレン酸高含有イタリアンライグラスからの9cis,11trans CLA生成がリノール酸高含有トウモロコシに比較して優っていた。しかし、リノール酸塩とα-リノレン酸塩を同様にルーメン内容液に培養したところ、リノール酸塩からの9cis,11trans CLA生成がα-リノレン酸塩に比較して優っていた。

α-リノレン酸塩からの9cis,11trans CLA生成量は痕跡程度で、その生成にはルーメン内pHなどの要因が関わっていた。さらに、ルーメン内容液に培養したα-リノレン酸塩からは、3種類の未知の中間代謝脂肪酸が検出され、9cis,11trans,15cis Octadecatrienoic acid,11trans,15cis Octadecadienoic acid並びに9trans,11trans,15cis Octadecatrienoic acid(?)として同定された。共役リノール酸(Conjugated linoleicacid : CLA)は、リノール酸の位置・幾何異性体の総称である。このCLAは、食品の中では反芻家畜由来食品に他食品に比べて多く含有され、また最近、機能性脂肪酸として最も注目されている食品成分の一つである。反芻家畜の第1胃(ルーメン)内の嫌気性細菌によって主としてリノール酸を基質として生成されるCLAは,CLA異性体の中でもその生理作用が注目される9cis,11transCLAである。反芻家畜由来食品の総CLAの約80 90%は、9cis,11trans CLA異性体が占めている。9cis,11trans CLA量は、給餌飼料、ルーメン内微生物叢、ルーメンpHなど多くの要因の影響を受ける。さきにわれわれは、給餌飼料脂質の構成脂肪酸がルーメン内での9cis,11trans CLA生成量に関係し、その前駆脂肪酸として、これまで明らかにされているリノール酸の他に、牧草の脂質に高濃度含有されるα-リノレン酸から9cis,11trans CLAの生成経路が存在する可能性を示唆した。反芻家畜由来食品の共役リノール酸(CLA)の約8090%は、cis9,trans11 CLA異性体が占めている。牛乳・牛肉中のcis9、trans11 CLA量は、給餌飼料、ルーメン内微生物叢、ルーメンpHなどの多くの要因の影響を受けることを明らかにしてきた。そして、給餌飼料脂質の脂肪酸組成がルーメン内でのcis9,trans11 CLA生成量に関係し、その前駆脂肪酸として、これまで明らかにされているリノール酸の他に、牧草の脂質に高濃度含有されるα-リノレン酸からのcis9,transll CLA生成経路の存在を示唆した。
環境変化に対する細胞の適応応答の研究ー大腸菌リン酸レギュロンの調節機構ー

本研究は、大腸菌が培地中の無機リン酸の濃度を感知して,そのシグナルを細胞質中で伝達し、リン酸レギュロンという一連の遺伝子群の発現調節を行って,リン酸濃度に適応する機構を分子レベルで解明しようとするものである.リン酸レギュロン遺伝子群の発現はPhoBの機能に依存し,その機能はphoRあるいはphoM(phoR欠損株で)に依存している(正の調節機構).その機構を解析するためphoBおよびphoR遺伝子産物を精製してin vitroの実験を行い,PhoR蛋白質が自己リン酸化の機能をもち、PhoBをリン酸化し,リン酸化したPhoBがリン酸レギュロン遺伝子のプロモ-タ領域に共通の塩基配列(リン酸ボックス)と結合して,転写酵素による転写を活性化することを証明した.また,PhoMも自己リン酸化し,PhoMーOrf2とPhoBをリン酸化すること(phoMからphoBへのcross talkの機構)も証明した.(PhoRはPhoMーOrf2のリン酸化しない).以上は,原核細胞でのtow component regulatorysystemと,ヒスチジンのリン酸化によるシグナル伝達機構とが世界的に認められる因となった.リン酸レギュロンはphoR,pstSCABおよびphoUによって負の調節を受けている.pstSCAB遺伝子産物は無機リン酸能動輸送(PST)系を構成しており,PST系が培地中の無機リン酸の高濃度を感知してPhoUを介してそのシグナルをPhoRへの伝達し,PhoRのホスファタ-ゼ活性(PhoBの脱リン酸化)を活性化することが負の調節機構であると考えられる.さらに,ugpBAECQオペロン(snーグリセロ-ル3ーリン酸能動輸送系)の発現がPhoR/PhoBだけでなくcAMP/CRP複合体による二重の調節を受けることも証明した.また,phnオペロンは大腸菌B株では機能があるがKー12株では機能がない.phnオペロンの全塩基配列を解析し,Kー12株で機能がない原因がphnE遺伝子の中の8塩基対の繰り返し配列の回数に因ることを証明した.本研究は、大腸菌が培地中の無機リン酸の濃度を感知して,そのシグナルを細胞質中で伝達し、リン酸レギュロンという一連の遺伝子群の発現調節を行って,リン酸濃度に適応する機構を分子レベルで解明しようとするものである.リン酸レギュロン遺伝子群の発現はPhoBの機能に依存し,その機能はphoRあるいはphoM(phoR欠損株で)に依存している(正の調節機構).その機構を解析するためphoBおよびphoR遺伝子産物を精製してin vitroの実験を行い,PhoR蛋白質が自己リン酸化の機能をもち、PhoBをリン酸化し,リン酸化したPhoBがリン酸レギュロン遺伝子のプロモ-タ領域に共通の塩基配列(リン酸ボックス)と結合して,転写酵素による転写を活性化することを証明した.また,PhoMも自己リン酸化し,PhoMーOrf2とPhoBをリン酸化すること(phoMからphoBへのcross talkの機構)も証明した.(PhoRはPhoMーOrf2のリン酸化しない).以上は,原核細胞でのtow component regulatorysystemと,ヒスチジンのリン酸化によるシグナル伝達機構とが世界的に認められる因となった.リン酸レギュロンはphoR,pstSCABおよびphoUによって負の調節を受けている.pstSCAB遺伝子産物は無機リン酸能動輸送(PST)系を構成しており,PST系が培地中の無機リン酸の高濃度を感知してPhoUを介してそのシグナルをPhoRへの伝達し,PhoRのホスファタ-ゼ活性(PhoBの脱リン酸化)を活性化することが負の調節機構であると考えられる.さらに,ugpBAECQオペロン(snーグリセロ-ル3ーリン酸能動輸送系)の発現がPhoR/PhoBだけでなくcAMP/CRP複合体による二重の調節を受けることも証明した.また,phnオペロンは大腸菌B株では機能があるがKー12株では機能がない.phnオペロンの全塩基配列を解析し,Kー12株で機能がない原因がphnE遺伝子の中の8塩基対の繰り返し配列の回数に因ることを証明した.(1)リン酸レギュロン遺伝子のプロモーター構造と遺伝子発現調節、リン酸レギュロン遺伝子のプロモーター領域(の-35に相当する領域)に相同性の高い塩基配列が存在し、リン酸ボックスと名付けた。これは遺伝子発現促進に重要な役割をもつと考えられる。pstS遺伝子の転写酵素による転写がPhoB蛋白質によって活性化されることを調べるため、まず、in vivoでの転写始点を決定した。次いで、抗PhoB抗体を用いてPhoB蛋白質を同定しながら精製した。pstオペロンのプロモーター領域を鋳型として、転写ホロ酵素によるin vitroでの転写実験を行ない、PhoBを加えた時だけin vivoでの転写と同じ開始点からの転写が起こることを証明した。PhoBがリン酸ボックスを含む領域に結合することも証明した。すなわち、PhoBは転写のアクチベーターで、DNA上のリン酸ボックスを認識して転写ホロ酵素による転写開始をアクチベートすると結論した。in vivoでのリン酸ボックスの重要性を確認するため、pstSのプロモータ領域(リン酸ボックスが2個連続して存在)を含むDNA断片を上流と下流からの各種失断片を作成してプロモーター活性を調べた。リン酸による発現調節には下流側の1個と-10領域とが必要で、上流側の1個が加わると高い発現が見られることを明らかにした。(2)PhoR蛋白質によるPhoB蛋白質の活性化。