hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ペロブスカイト型コバルト酸化物における高温強磁性の発現機構の解明

構造物性的見地から,酸素欠損型ペロブスカイト構造をとるコバルト酸化物Sr3YCo4O10.5の室温強磁性(フェリ磁性)の起源を理解するために,主に結晶・磁気構造解析を手法とし室温相の秩序構造を明らかにした。放射光X線回折からは,コバルト三価における軌道状態を示す構造変化を観測し,その結晶構造をもとに中性子回折から磁気構造の知見を得た。コバルト三価における軌道秩序と特異なスピン状態の秩序がフェリ磁性の起源であることが示唆された。本研究では,Aサイト秩序型ペロブスカイトSr3RCo4O10.5(R=Y,ランタニド)を対象として,室温強磁性(フェリ磁性)体の秩序構造を調べ,高い強磁性転移温度を持つこの物質の理解に繋げることが目的である。2013年度の研究では,単結晶法を用いた酸素欠損の秩序ー無秩序転移および強磁性転移の構造変化を捉えるため,放射光X線回折実験を実施した。電子秩序状態は,格子歪みや磁性に直結しており,特にCo酸素八面体はeg軌道秩序に伴うヤーンテラー歪みとスピン状態の違いを反映するため,その結晶構造を明らかにすることは電子状態を議論する上で重要である。これまでの研究から酸素欠損の無秩序相,酸素秩序相および強磁性相と考えられている温度に対応する700K,500K,室温での単結晶X線回折実験を行い,高温相では2a ×2 a ×4 a(aは立方晶ペロブスカイト構造をベースにした格子定数),中間相ではさらに2倍周期構造,強磁性相は高温相の4倍周期構造を反映する超格子反射を明瞭に観測し,周期構造はこれまでに得られている粉末回折の結果と一致することが明らかとなった。最終的な構造解析のためのデータ収集は行ったが,約0.1mm角の結晶でも双晶であることが確認され精密な反射強度の見積もりは,次年度の課題である。また,単結晶中性子回折実験の準備として,J-PARC/物質・生命科学実験施設(MLF)/BL-18(SENJU)での磁気散乱の検出可能な試料サイズの検証を行うともに,高温実験のための試験的ヒーターの導入に着手した。Co3+ (3d6)を含むペロブスカイト型酸化物には,high spin (spin S=2)状態とlow spin (S=0)状態が存在し,さらにintermediate spin (spin S=1)状態の出現が期待されている。本研究では,Aサイトがオーダーした酸素欠損型ペロブスカイトのコバルト酸化物Sr3RCo4O10.5(R=Y,ランタニド)について放射光X線回折および中性子回折実験を相補的に進め,結晶構造と磁気構造の精密決定を行い,Co3+のスピン状態の自由度がもたらす特異な秩序構造が,マクロ物性とどのように結びついているのかを知ることを目的としている。2014年度は,これまで測定した,X線および中性子粉末回折データの精査を行うともに単結晶X線回折データの解析を行った。単結晶X線回折データからは,単結晶の成長段階から発生する立方晶ペロブスカイトの基本格子によるドメインが確認されたが,粉末回折データと併せることで対称性等の構造情報の引き出しが可能になるものと考えられる。これらの解析から,結晶構造は,高温相の正方晶から室温相では三射晶になることが明らかとなった。また,この対称性を用いて,これまで提案されている磁気秩序モデルの構築を行った。粉末磁気構造解析からは,室温強磁性(フェリ磁性)相は,CoO6 layerにおいて,intermediate spin状態が反強磁性的に秩序化し,high spin状態とともに存在する磁気構造を得た。本研究では,酸素欠損型ペロブスカイトのコバルト酸化物Sr3RCo4O10.5(R=Y,ランタニド)において高い温度での強磁性(フェリ磁性)の起源を明らかにするために,結晶および磁気構造解析の観点から,放射光X線回折および中性子回折実験を相補的に行っている。粉末回折実験からは,対称性の議論と平均構造における最適化によって磁気構造モデルの構築を行ってきた。しかしながら,粉末回折実験では,原子の座標や占有サイト,磁気モーメントの大きさや向きなど構造パラメータが非常に多く初期モデルの任意性が避けられなかった。このため,より高いS/Nや3次元変調ベクトルの決定が出来る単結晶法での実験および解析に取り組んだ。単結晶構造解析では双晶の問題を解決する必要があり,X線回折実験で得られたデータに各ドメインからの強度を定量的に見積るため2次元検出器でのプロファイルフィッティングによる強度積分を導入することで解析精度を上げ,eg軌道秩序に伴うヤーンテラー歪みとスピン状態の違いを反映したCo酸素八面体の体積の違い観測することを試みている。一方,磁気構造を決めるために,高温相,中間相および室温相での単結晶中性子散乱実験を行うためのJ-PARC/MLF/BL18での高温試料環境の整備を進めてきた。室温相では,磁気散乱ピークと核散乱ピークが重なることが予想されるため,高温相および中間相とのデータ比較による情報の抽出を計画していたが,MLFの運転停止によって高温装置の特性試験が進まなかった。このため,室温フェリ磁性の複雑な磁気構造を決定するためにはX線回折から得られた信頼性の高い構造パラメータからの核散乱の強度の見積りも必要不可欠であることから,X線単結晶構造解析を優先的に行った。

これまでの粉末回折実験データを詳細に解析することで,対称性の議論と平均構造による磁気構造モデルの最適化を行い,これらの成果は学術雑誌に発表した。一方,研究計画全体では,酸素欠損の秩序ー無秩序転移および強磁性転移における構造変化を明らかにするために,高温領域での単結晶中性子散乱測定をJ-PARC/MLF/BL-18で行うことを予定していたが,MLFの中性子源不具合による予定外の運転停止によりオンビームでの高温装置のコミッショニングの実施ができず,研究に欠かせない中性子散乱実験に遅れが生じている。酸素欠損型ペロブスカイトのコバルト酸化物Sr3RCo4O10.5(R=Y,ランタニド)における強磁性(フェリ磁性)の磁気構造を明らかにするために,単結晶中性子回折実験の実施と単結晶X線回折法による構造パラメータの決定を試みた。中性子散乱では,磁気反射と核反射は重なるため,磁気反射強度を見積もるためには精密な原子の座標や占有サイトパラメータが必要となる。また,粉末X線回折データからは得ることができなかった構造パラメータを決定することで,Co酸素八面体の体積から軌道秩序状態やスピン状態の知見を得ることができる。このように信頼性の高い構造パラメータを得ることは重要であるが,これまでの結果から室温強磁性(フェリ磁性)相は,高温相の4倍の長周期構造をもち,結晶学的に16のCoサイトが非等価になることが予想されている。さらに,立方晶ペロブスカイト構造を基本格子に持つ本研究物質の単結晶では,高温相でもa,bおよびc軸が混在したドメイン構造をもち,室温相では対称性の低下によるドメインを有する。これらの問題から単結晶構造解析では,各反射指数の同定を慎重に行い,重なり合ったピークからそれぞれのドメインからの強度を抽出する必要があった。積分強度の算出では二次元プロファイルフィッティングにより,主要なドメインからの反射強度を見積もり,最終的には双晶による構造解析を行った。得られた構造パラメータによる各CoサイトのCo-O距離から,室温相ではab面内にintermediate spin状態とhigh spin状態が変調構造をもつ軌道秩序状態であることが明らかとなった。構造物性的見地から,酸素欠損型ペロブスカイト構造をとるコバルト酸化物Sr3YCo4O10.5の室温強磁性(フェリ磁性)の起源を理解するために,主に結晶・磁気構造解析を手法とし室温相の秩序構造を明らかにした。放射光X線回折からは,コバルト三価における軌道状態を示す構造変化を観測し,その結晶構造をもとに中性子回折から磁気構造の知見を得た。コバルト三価における軌道秩序と特異なスピン状態の秩序がフェリ磁性の起源であることが示唆された。放射光X線および中性子粉末回折法と単結晶X線回折データの併用による,対称性の検証を行った。当初の目的だった中間相から室温相への転移における原子変位は十分に精度良く捉えることはできていないが,空間群を確定することで,磁気構造のモデルの構築が行えた。また,中性子実験に必要な試料環境を整えるために2013年度に導入した試験的高温炉での特性試験を行い,改良点等の洗い出しを実施した。全体としてはおおむね順調に進展しているものといえる。遅れが生じた分を,一年間の延長により計画に沿って研究を推進していく予定である。特に中性子用高温装置の特性試験を早目に実施し装置の最適化を行うとともに,高温相,中間相と室温相での単結晶中性子散乱実験を行う予定である。また,X線単結晶構造解析の信頼性を上げるためには,従来の強度積分の計算方法では十分な精度が得られず検討が必要となっている。
音響的視覚代行装置におけるセンサーフュージョンの効果

視覚障害者に対する感覚代行装置として、本研究では聴覚を用いた音響的視覚代行装置について、特にROLAND Rss-10三次元サウンドプロセッサーで作った三次元的な音を用いて、方向感及び形の認識についての実験を行った。これにより三次元サウンドプロセッサーで構築した音響提示装置の効果を、以下の3段階の実験により確認した。尚、このシステムでは、pcによって構築したノイズを音源として3次元サウンドプロセッサーを操作することにより3次元的音源に変換し、被験者はヘッドホンを利用してその音源の方位を判断する。(実験1)3次元空間内の音源定位能力について音源として、白色音と8kHzを中心としたバンド幅を持つピンクノイズを用い、固定した参照音源の呈示の効果についても実験的に考察した。白色音よりもピンクノイズの方が認識力が高く期待され、また参照音の効果はさほど期待出来ないことが認められた。また、空間内に音源の動きによって三角形、四角形、円形などの簡単な図形を表示し読み取り能力を確認した。(実験2)対象物体に対する接近実験仮想的な対象物体を想定し、上記の装置を装着して対象物体に対して接近する実験を行った。距離は35mで50cm以内に接近することを目標とした。カメラとしては、普通の視野角を持つものと、全周囲型のを用いた。音の呈示間隔の長すぎなどに問題を残したが、接近問題にたしてはかなり満足の得られる効果を発揮した。(実験3)対象物の把握実験50cm以内の接近した後の把握実験、および対象物が椅子と仮定して着席する実験を行った。前者においては、手を振り回して対象物を探り当てる効果を除くように配慮し、また後者においては机の存在の効果も考慮した。物体に接近した場合においては、カメラを対象物にターゲットさせることが難しくこの点の改良が今後の問題とはなったものの、所期の目的を達したといえる装置を開発出来た。視覚障害者用の補助装置である音響的視覚代行装置に適用することを目的として、画像の背景に対する動きの速度と位置情報を抽出する,wavelet変換を利用した空間フィルタを提案し,シュミレーションを行った.適用目的として考えている視覚代行装置は画像をオンラインで音響に変換し,主に音像定位を利用して位置認識するもので,汎用ハードウェアによって構築されている.そのため必要とされる処理手法には,「大まかな位置検出でよいが簡便なアルゴリズムを持つ」という性質が望まれる.提案する手法は空間フィルタ法による速度計測をベースにしたもので,周波数分解能と位置分解能を同時にもつwavelet変換の中でも高速演算が可能な正規直交系を空間フィルタとして利用することによって,目的とする機能を実現している.シミュレーションにおいては,正弦波信号及び実動画像に対する処理で提案手法の特性を確認した.視覚障害者に対する感覚代行装置として、本研究では聴覚を用いた音響的視覚代行装置について、特にROLAND Rss-10三次元サウンドプロセッサーで作った三次元的な音を用いて、方向感及び形の認識についての実験を行った。

また、空間内に音源の動きによって三角形、四角形、円形などの簡単な図形を表示し読み取り能力を確認した。(実験2)対象物体に対する接近実験仮想的な対象物体を想定し、上記の装置を装着して対象物体に対して接近する実験を行った。距離は35mで50cm以内に接近することを目標とした。カメラとしては、普通の視野角を持つものと、全周囲型のを用いた。音の呈示間隔の長すぎなどに問題を残したが、接近問題にたしてはかなり満足の得られる効果を発揮した。(実験3)対象物の把握実験50cm以内の接近した後の把握実験、および対象物が椅子と仮定して着席する実験を行った。前者においては、手を振り回して対象物を探り当てる効果を除くように配慮し、また後者においては机の存在の効果も考慮した。物体に接近した場合においては、カメラを対象物にターゲットさせることが難しくこの点の改良が今後の問題とはなったものの、所期の目的を達したといえる装置を開発出来た。
人工リン脂質2分子層膜法によるイオンチャンネルの解析

生体膜に存在する各種イオンチャンネルやイオンポンプなどの情報変換分子の作動機構を解析する上で、近年、脂質平面膜に再構成する方法が有効な手段の一つとして用いられるようになった。本研究では、その脂質平面膜再構成法のうち、リン脂質単分子層膜を2枚はり合わせてリン脂質2分子層膜にするという方法を用いて、いくつかのイオンチャンネルやイオンポンプを再構成し解析することを目的とした。2.【H^+】-チャンネルの再構成【H^+】-ATPaseの【F_0】部分は【H^+】を通過させるチャンネルであると考えられている。【TF_0】・【F_1】を含むプロテオリポソームを7M尿素処理をすることによって【TF_1】を除き、【TF_0】プロテオリポソームにした後、脂質平面膜に再構成したところ、pH4では5pS程度の膜コンダクタンスを与えた。3.タコ視細胞イオンチャンネルの可溶化と部分精製タコ視細胞外節微絨毛(MV)に存在するイオンチャンネルを単離する目的で、MVを1%オクチルグルコシドで可溶化し、TSKGel G3000SWを用いて分画を行った。各画分を脂質平面膜に与えることによって、チャンネル活性を測定したところ、分子量約40,000付近の画分に活性が検出された。
会議録を活用した希少がん診断支援情報システムの構築

がんは日本人の死因の第一位であり、その割合は年々増加している。しかし、分子生物学の発展によるがんの個別化治療の飛躍的な進歩によって、進行したがんであっても治療の効果が期待できるようになってきた。ただし、症例数の少ない希少がんはこの限りではない。症例数の少ない疾患は情報が少なく、まず希少がんであるとの確定診断に至るまでに困難を要する。がんの適切な診断は適切な治療を実践するために必須であることから、本研究ではエビデンスに基づいた希少がんの診断支援情報提供による患者の利益向上への貢献を目指す。本年度は、まず病理診断時に希少がんである可能性を効率よく導く臨床意思決定支援システム(Clinical Decision Support System: CDSS)の構築について検討した。システムのデータ源として、エビデンスレベルが高いと考えられる本邦の診療ガイドライン、各種癌取扱い規約、腫瘍病理鑑別診断アトラス、また国際標準であるWHO (World Health Organization) Classificationを対象とした。システム構築に必要な項目を単語として抽出し、肺がん、大腸がん、骨腫瘍についてマスタを作成した。ブーリアン型アルゴリズムの作成を試み、シーケンシャルファイルへのアクセスによるWeb formでプロトタイプを作成した。肺がんのみのプロトタイプバージョンで、研究代表者の所属施設内の病理専門医、医学部学部生を対象としたデモテストと倫理的配慮に基づくアンケート調査を実施した。この結果、システム利用による病理診断ワークフローの効率化と、さらには教育的利用に対する有用性が期待できる評価が得られた。また、実用化への問題点、さらに求められる機能が明らかとなった。また、希少がん情報提供のためのデータ源として、日本病理学会総会会議録3年分計2,500件の単語情報を抽出した。本研究で構築を目指すシステムは、日常的に病理診断を行う病理専門医を対象としている。病理診断時の病理専門医への希少がん情報提供を可能にするためには、まず、典型がんを効率よく鑑別できることが必要と考えた。本年度内に、典型がんを効率よく診断し、希少がんの診断名を得るために必要となるCDSSを構築するためのアルゴリズムの検討が終了した。本システムのプロトタイプ作成とデモテスト、アンケート調査を実施できたことにより、データの蓄積ならびに解析と並行して、実用性の向上についての課題および目標が明らかとなった。本年度の目標は、1典型がんを効率よく診断するための病理診断支援システムの公開と、2希少がん情報提供部分の構築方法について検討することである。2018年度に作成したプロトタイプシステムの改良とマスタの癌種の追加を行ってベータ版を作成し、学術集会などでの発表を行って、国内の病理専門医を対象とした公開デモテストを実施する。今年度のアンケート調査による有用性と期待度に対する評価をプロトタイプ版とも比較し、改良版の評価を行う。システムの具体的な評価方法としては、施設の倫理委員会の承認を得て病理部門システムに収録されている診断報告書を用いた本CDSSの検出感度の検討を行う。これらの検討から本CDSSの有用性が評価される点と課題が指摘される点を精査して改良を行い、さらに実用化への取り組みを継続する。希少がん情報提供部分については、日本病理学会会議録からのデータ抽出を継続し、解析方法と表示方法の検討を行う。また、本CDSSから希少がん情報提供を実行するための医中誌APIとの連携方法について検討を行う予定である。

本年度の目標は、1典型がんを効率よく診断するための病理診断支援システムの公開と、2希少がん情報提供部分の構築方法について検討することである。2018年度に作成したプロトタイプシステムの改良とマスタの癌種の追加を行ってベータ版を作成し、学術集会などでの発表を行って、国内の病理専門医を対象とした公開デモテストを実施する。今年度のアンケート調査による有用性と期待度に対する評価をプロトタイプ版とも比較し、改良版の評価を行う。システムの具体的な評価方法としては、施設の倫理委員会の承認を得て病理部門システムに収録されている診断報告書を用いた本CDSSの検出感度の検討を行う。これらの検討から本CDSSの有用性が評価される点と課題が指摘される点を精査して改良を行い、さらに実用化への取り組みを継続する。希少がん情報提供部分については、日本病理学会会議録からのデータ抽出を継続し、解析方法と表示方法の検討を行う。また、本CDSSから希少がん情報提供を実行するための医中誌APIとの連携方法について検討を行う予定である。
ＥＧＦとＩＰＣによる小腸移植時における虚血再還流障害の抑制

平成23年度の実施計画では、まず最初にIschemic preconditioning (IPC)施行ラット同系異所性小腸移植モデルの作製を行うことであったが、移植モデルの作成ができない状況になったため、腸管のIschemic preconditioning(IPC)として、上腸間膜動脈の第1分枝を10分クランプしたあと30分再灌流した腸管の作成実験を施行した。また適切なEGF投与のタイミング、投与経路などについて種々の条件設定を試みたが再現可能なデータはまだ得られていない。平成24年度はラット同系異所性小腸移植モデルの作製を行うことができない状況になったため、腸管のIschemic preconditioning(IPC)として、上腸間膜動脈の第1分枝を10分クランプしたあと30分再灌流した腸管の作成実験を施行した。適切なEGF投与のタイミング、投与経路などについて種々の条件設定を試みたが再現可能なデータはまだ得られていない。平成24年度はラット同系異所性小腸移植モデルの作製を行うことができない状況になったため、平成25年度は腸管のIschemic preconditioning(IPC)として、上腸間膜動脈の第1分枝を10分クランプしたあと30分再灌流した腸管の作成実験を施行した。また、適切なEGF投与のタイミング、投与経路などについて種々の条件設定を試みたが再現可能なデータはまだ得られていない。今年度も人的な理由が最も研究の進行を妨げた。しかし25年度は実験できる体制をさらに充実させて下記のように研究を推進したい。今年度については人的な理由が最も研究の進行を妨げた。しかし24年度は実験できる体制をさらに充実させて下記のように研究を推進したい。今年度から枚方病院に研究室が完成し他の大学院生、研究員が移動することなく研究に従事できるようになったので、互いの協力のもとに研究を推進したい。今後も移植モデル作成が困難な状況が予想されるので、移植前の腸管に対するIschemic preconditioning(IPC)としては、上腸間膜動脈の第1分枝を10分クランプしたあと30分再灌流した腸管を研究対象に変更する。このIPCによる虚血再還流障害を受けた腸管にみられる変化が、EGFの添加の有無によってiNOS/NO産生誘導がどのように変化するかをみる。iNOS/NOの誘導は、IkB/NF-kB, iNOS mRNA, iNOS protein, NOについて検討し、ELISA, Western & Northern blots, RT-PCRにて測定する。またその誘導に必須なシグナル経路についても検討する。このような実験方法、手技は当教室では持続的に行われておりいつでも実施可能である。物品費はラットなどの実験動物、研究用試薬、器具に使用する。旅費は海外の研究者と実験計画、方法について助言を得るために、国際学会に参加するために使用したい。
高齢者を対象とした水中歩行の運動処方に関する縦断的研究

〈対象〉健康な男性12名であった(平均年齢68.1歳)。〈運動負荷条件〉水位は各被験者の剣状突起位に統一した。運動負荷の設定は,水温30,35°Cの水中歩行および陸上歩行の3条件とした。実験中は常時水温計のモニターを観察し,水温が一定に保たれるようにした。歩行速度は,予備実験で得た自覚的運動強度(RPE)で「ややきつい」と感じるレベル(レベル13)時の速度とした。〈結果・考察〉心拍数は,全条件とも運動開始10分前までに一過性に上昇し,10-20分は定常状態を示した。条件による有意差は認められなかった。運動開始後は,35°Cの水中歩行,31°Cの水中歩行,陸上歩行の順に高値を示した。酸素摂取量は,全条件とも運動開始10分前までに一過性に上昇し,10-20分は定常状態を示した。先行研究では,健常な女性高齢者(平均62.9歳)を対象とした水中トレッドミル歩行で,陸上歩行より剣上突起水位での水中歩行(水温33°C)が酸素摂取量において低値であったことを報告している。しかし,本実験では陸上歩行の方が低値を示したのは,歩行速度が以前がRPEレベル11(楽である)であるのに対し,本実験はRPEレベル13(ややきつい)に設定した違いであると考えられる。一般的に水中歩行は,同条件であるならば,陸上歩行より呼吸循環系の負担は小さいといわれてきたが,高齢者を対象とした本実験のように,運動強度を水中歩行でややきついと感じる速度で歩行させた場合,陸上歩行より水中歩行の方が,体温および呼吸循環系の両面で負担が大きいことが示唆された。また,同じ水中歩行条件では,水温35°Cの方が31°Cよりも負担が大きくなることが示唆された。<対象>福岡市シルバ-水中歩行実践者82名(男性10名,女性72名)<調査結果>調査対象の平均値は以下の通りであった。年齢57±l1歳,身長157±6.9cm,体重55.9±9.1kg,収縮期血圧128±16.3mmHg,拡張期血圧79±9.6mmHg,体脂肪率22.1±6.3%,脚筋力27.6±7.4kg,閉眼片足立25.4±29sec,長座体前屈12.0±8.7cm,酸素摂取量(エアロバイク)35±l0mi/min,骨密度0.6±0.1%であった。水中歩行の運動量(時間)により週300分以内およびそれ以上に分け,両群を比較したところ,体脂肪率では少運動群が23.9%・多運動群が22.5%,閉眼片足立では少運動群が15.9秒・多運動群が34.7%,長座体前屈では少運動群が9.9cm・多運動群が13.0cm,酸素摂取量では少運動群が32.3mi/min・多運動群が35.8mi/min,コレステロール(HDL)が少運動群が59.2mg/dl・多運動群が71.1mg/dl,骨密度が少運動群が97.6%・多運動群が99.3%であった。以上の結果から,水中歩行の運動量が多い人ほど体力・生理学的指標が優位である傾向が認められた。

本研究では,水中運動の習慣のある中高年女性を対象に,体力,血液指標および骨密度を検討することを目的とした。被験者は,福岡市内のあるスイミングクラブに通う4378歳の中高年女性61名であり,クラブには1週間に3.9±1.9回通い,20.±0.9種目の水中運動を1回当たり1.5±0.7時間,4.6±3.3年間実施していた。被験者は,形態測定,体力測定,血液検査および骨密度を測定した。その結果,形態測定では,年齢と身長の間に有意な連関が認められた。BMIは日本肥満学会による肥満の判定基準に当てはめると「やせ」は16.9%,「普通」は53.8%,「過体重」は15.4%,「肥満」は13.8%であった。体脂肪率は,インピーダンス法では適正が9.4%だけであったが,皮下脂肪法では89.1%が適正であった。体力測定では,脚筋力,閉眼片足立ち,長座体前屈は,年齢との間に有意な連関が認められた。血液指標では,グルコースは年齢との間に有意な連関が認められた。骨密度の測定では,骨密度と対YAM比は,年齢との間に有意な連関が認められた。
電子スピン共鳴による価数揺動物質の研究

準備の段階からの研究成果の概要を記す。1.不純物スピン共鳴:価数揺動物質の研究はこれまで、困難であった。その理由は、これらの物質のほとんどが金属的性質を示しスピン-格子緩和時間T_1が非常に短いからである。ところが、SmB_6とYbB_<12>は例外で、低温で絶縁体となり、T_1が長くなる。申請者等はこれに着目し、SmB_6に観測しやすいS-stateをとるGd、Euイオン添加して、不純物スピン共鳴の観測に成功した。[J.Magn.Magn.Mater.52(1985)271.]2.Disorder Siteスピン共鳴:大阪大学極限物質研究センタ-でGdB_6においてGdとB_6クラスタ-の置換によるdisorderが極くわずか存在することが発見された。これを手掛かりにして、GdB_6とおなじ結晶構造をもつSmB_6のdisorder siteをESRでつきとめた。[J.Phys.Soc.Jpn.55(1986)3737]3.値数揺動物質の強磁場ESR:価数揺動物質のバンドギャップが強磁場で消失することが知られている。これが電子スピン共鳴にどのように反映するかを調べるために、大阪大学極限物質研究センタ-と共同で、パルス強磁場を用いたESR測定装置を完成させた。手始めに、これを利用して、CuSO_45H_2OのESRの測定を試みた。その結果、この物質におけるexchange splittingの全貌を捉えることができた。[J.Phys.Soc.Jpn.57(1988)4366]4.GdB_6のESR:価数揺動系のESRと比較するために、このGdB_6のESRの研究を行った。これまで、多結晶の試料を用いた研究はあるが単結晶のESRの研究は今回が始めてである。その結果、常磁性領域でのESRシグナルとともに、非常にブロ-ドながら、反強磁性共鳴の観測に成功した。5.Nd_2CuO_4のESR:価数揺動と同様な強い電子相関をもつ物質の研究を拡げて、最近注目されている電子キャリア-型の高温超伝導物質のESRをX-バンドのマイクロ波を用いて行った。その結果、30K以下で非常にブロ-ドなスペクトルを発見した。これはNdスピンによるもので5Kの温度でg値が異常に減少する現象と異方性が現れることを見いだした。10K以上の温度では,gの値は一定(0.85)で等方的であった。この値は、Ndの自由イオンの値に近い。また10K以下のg-シフトはNdスピンの短距離秩序によるものであることを明らかにした。[J.Phys.Soc.Jpn.投稿中]準備の段階からの研究成果の概要を記す。

この値は、Ndの自由イオンの値に近い。また10K以下のg-シフトはNdスピンの短距離秩序によるものであることを明らかにした。[J.Phys.Soc.Jpn.投稿中]1.価数揺動物質GdB_6のESRGdB_6はCsCl型の結晶構造を持ち、ネール点が約16Kの反強磁性体として知られてる。ESRのそくてはFisk等が以前多結晶で行っている。我々は今回初めて単結晶による測定を行った。結果は以下の通りである。1)温度と線幅の関係:低温になるにしたがって線幅の増加が見られる。これは低温での短距離秩序が働いていると考えられる。2)共鳴点:多結晶試料による実験では低温で低磁場への遷移が報告されていたが、今回の測定では、温度による変化は全く見られなかった。3)非常にブロードではあるが反強磁性共鳴が見いだされた。GdB_6はRB_6シリーズの中でも、Gd^<3+>(J=7/2)がS-state ionであることから、比較的単純な物質と思われてきた。しかし、電気抵抗やトルクなどの測定から得られた、反強磁性領域での奇妙な相転移については、今まで原因が明らかでなかった。この原因を解明するうえで有用な結果を得た。これまで、申請者等は、SmB_6YbB_<12>を中心にした価数揺動物質のESRの研究を行ってきた。このRB_6(Rは希土類金属)型の物質は希土類イオンを換えると、その物性も様々に変化する。例えば、CeB_6では、高濃度近藤系、SmB_6は、価数揺動を示す。また、GdB_6は単純なハイゼンベルグ型の反強磁性体と考えられる。本年度は、価数揺動系のESRと比較するために、このGdB_6のESRの研究をまず行った。これまでこの物質については、多結晶の試料を用いた研究はあるが、単結晶のESRの研究は今回が初めてである。その結果、常磁性領域でのESRシグナルとともに、非常にブロ-ドながら、反強磁性共鳴の観測に成功した。(第44回日本物理学会講演予稿集〕価数揺動と同様な強い電子相関をもつ物質の研究を拡げて、最近注目されている電子キャリア-型の高温超伝導物質のNd_2CuO_4のESRをX-バンドのマイクロ波を用いて行った。その結果、30K以下で非常にブロ-ドなスペクトルを発見した。これは、Ndスピンによるもので5Kの温度でg値が異常に減少する現象と異方性が現れることを見いだした。10K以上の温度では、gの値は一定(0.85)で等方的であった。また10K以下のgの-シフトはNdスピンの短距離秩序によるものであることを明らかにした。〔関連事項はJ.Magn.Magn.Mater.投稿中である。速報は、J.Phys.Soc.Jpn.に投稿予定である。〕3.価数揺動物質の強磁場ESR大阪大学極限物質研究センタ-と共同で、パルス強磁場を用いたESR測定装置を完成させた。これを利用して、SmB_6、ybB_<12>等を中心とした価数揺動物質および重い電子系の強磁場ESRの観測を、現在開始している。
フッ素オイル磁性流体の開発

1.9種類のテトラキスフルオロアルキルチタネ-トおよび4種類のテトラキスフルオロアルキルシリケ-トを合成し、含フッ素有機金属化合物の基礎的知見を得ることができた。2.Rとして末端水素を有するフルオロアルキル基[H(CF_2CF_2)_2-、Hー(CF_2CF_2)_3-]、およびパ-フルオロアルキル基[C_8F_<17>-]を用いたチタンカップリング剤、(C_4H_9O)Ti(OCOR)_3、およびシランカップリング剤、(CH_3O)_2Si(OCOR)_2、を合成した。4.中心元素としてSiを有し、耐加水分解性のSiーC結合を有するカップリング剤(C_<10>F_<21>CH_2CH_2)(CH_3)Si(OCH_3)_2の合成に成功した。5.上記(14)で得られた化合物を用いてカップリング剤あるいは表面改質剤としての可能性を調べ、可能性のあるものについてマグネタイト表面を改質し、フッ素系オイルへの分散性を調べた。フッ素系チタンアシレ-トは僅かな加水分解性は認められたが、水中で長期保存してもオイル状態を保った。しかし、ケイ素アシレ-トは加水分解性が高かった。フッ素系チタンアシレ-トにより表面改質されたマグネタイトのフッ素オイルへの分散性は期待されたほど高くなく、磁性流体作成には至らなかった。また、フッ素系界面活性剤は、市販品に比べ少量で充分な表面改質効果が得られ、優れた表面改質剤になることが認められた。しかし、この界面活性剤で改質されたマグネタイトもフッ素系オイルへの分散性が低かった。(C_<10>F_<21>CH_2CH_2)(CH_3)Si(OCH_3)_2で改質されたマグネタイトをフッ素系オレフィン(C_<10>F_<21>CH=CH_2)に分散させたところ、高濃度で安定に分散し磁石に強く引き付けられる磁性流体を作成することに成功した。1.62年度は新しい分野を開拓するための基礎的な部分を解決しておく意味から,チタンを中心金属に有するフルオロアルコキシドを合成し,それらの性質(沸点,融点,会合度,加水分解性, IRおよびNMRスペクトルなど)を把握することを試みた.フルオロアルコール(RfOH)として, CF_3CH_2OH, CF_3CF_2-CH_2OH, CF_3(CH_3)CHOH, CF_3C(CH_3)_3OH, H(CF_2)_2CH_2OH, H(CF_2)_4CH_2OH, H(CF_2)_6CH_2OHをなど用い,数種の新化合物であるTi(ORf)_4を合成することに成功した.また,これら化合物の物性,化学的性質,スペクトルデータも得ることができた.これらの知見は,現在着手しているカップリング剤開発に対して生成物の解析のために必須である.

2.本年度の研究実施計画の2番目に記載したフッ素オイル・フッ素樹脂への無機物の安定分散を意識したカップリング剤の開発に関しては,当初考えていたRfCOONaとCH_3COClとの反応からは原料となるRfCOOCOCH_3を単離することが困難であった. RfCOOHとN, N'-Dicyclohexylcarbodiimidoとの反応によるRfCOOCORfの合成を試みたが,この合成法も目的物の単離,収率に問題があった.そこで次の方法を用いてカップリング剤合成を行うことにした.4.合成物の加水分解性を定性的に行った.一週間水中に保存したが,水酸化チタンの沈澱は僅かしか認められず良好であった.充填無機物へのカップリング能の検討も今年度中に着手できる見通しであり,研究は順調に進行していると思われる.1.本研究は新しい分野を開拓するものであり、基礎的な部分を解決しておく意味から、62年度はTiを中心金属とする種々のフルオロアルコキシドを合成し、されらの性質(沸点、融点、会合度、加水分解性、IRおよびNMRスペクトルなど)を把握した。本年度は、Siを中心元素に有するフルオロアルコキシドを合成しそれらの性質を把握した。2.すでに、Rとしてブチル基、R'として末端H型フルオロアルコキル基〔(H(CF_2CF_2)_2-、H(CF_2CF_2)_3-など〕を用いたチタンカップリング剤、(RO)Ti(OCOR')_3〕を合成したので、さらに末端CF_3型であるC_8F_<17>-CH_2-、C_8F_<17>-などの基を有するカップリング剤を合成中である。3.中心元素としてSiを有し、R'として上記フルオロアルコキル基を有するフッ素系シランカップリング剤(CH_3)_2Si(OCOR')_2の合成を試み、成功した。NMR測定結果からも目的物と固定された。4.上記(2,3)で得られた合成物の加水分解性し磁性粒子(Fe_3O_4など)へのカップリング性能評価は現在進行中である。5.カップリング剤の性能向上にはベースポリマーと相互作用を大きくする必要があり、フルオロアルコキル基として、よりバルキーな基を導入させる目的で、新しいフッ素系界面活性剤、RfOCOCH_2CH(SO_3Na)COORf、を合成した。本界面活性剤を用いてマグネタイトの表面処理をしたところ、市販のフッ素系アニオン界面活性剤に比べ、表面所得能力が高く、処理された表面は水の接触角が105°であり、また、ESCA測定の結果マグネタイト表面近傍ではFe_3O_4分子3個当り2個の本活性剤が吸着していた。6.炭化水素系チタンカップリング剤により処理されたマグネタイトは平均粒径60A^^0の超微粒子として溶媒中に安定分散することが判明した。7.得られたフッ素系カップリング剤ならびに新規合成されたフッ素系界面活性剤を用いて表面処理されたマグネタイトのフッ素系オイルへの分散性の検討は始まったところである。1.Rとしてブチル基、R ́として末端H型フルオロアルキル基[H(CF_2-CF_2)_2、H(CF_2CF_2)_3-]、およびパ-フルオロ型であるC_8F_<17>-を用いたチタンカップリング剤、(RO)Ti(OCOR ́)_3]を合成した。2.中心元素としてSiを有し、R ́として上記フルオロアルキル基を有するフッ素シランカップリング剤(CH_3)_2Si(OCOR ́)_2を合成した。4.中心元素としてSiを有し、耐加水分解性のSiーC結合を有するカップリング剤(C_<10>F_<21>CH_2CH_2)(CH_3)Si(OCH_3)_2の合成に成功した。5.上記(14)で得られた化合物を用いてカップリング剤あるいは表面改質剤としての可能性を調べ、可能性のあるものについてマグネタイト表面を改質し、フッ素系オイルへの分散性を調べた。フッ素系チタンアシレ-トは僅かな加水分解性はあるが、水中で長期保存してもオイル状態を保ちカップリング剤として使用できることがわかった。しかし、ケイ素アシレ-トは加水分解性が高いものであった。フッ素系チタンアシレ-トにより表面改質されたマグネタイトのフッ素オイルへの分散性は期待されたほど高くなく、磁性流体作成には至らなかった。
膠芽腫発育における宿主骨髄造血幹細胞関与の in vivo MR イメージング

MRIレポーター遺伝子であるMagA過剰発現トランスジェニックマウスを作成し、MRIで脳腫瘍発育中の骨髄由来細胞の動態を可視化する事を目的とした。MagAトランスジェニックマウスの作成に成功し、骨髄由来細胞では、細胞内の鉄の蓄積量がMagAマウスでは野生型のそれに比較して上昇していること、ならびにMRIでの観察で、白血球がMagAマウスでは野生型に比較してT2強調画像でより低信号に描出されることを確認した。本研究ではMRIレポーター遺伝子であるMagA過剰発現トランスジェニックマウスを作成し、同マウスを用いることでMRIで脳腫瘍発育中の骨髄由来細胞の動態を可視化する事を目的としている。前年度までにMagAトランスジェニックマウスの作成に成功しそのcharacterizationを行なっていた。今年度には前年度に引き続き、MagAマウスの解析を行った。MagAマウスより骨髄を採取し、骨髄由来単核球の単離を行った。その後、MRIならびに組織学的に骨髄由来単核球を解析した。MagAマウス由来の単核球では野生型マウスと比較してMRIでT2強調画像で低信号に描出され、組織学的にも鉄イオンの含有量が多いことが確認された。他に、肝臓、腎臓でMagAマウスは野生型マウスに比較して、組織内の鉄含有量が有意に上昇していることが確認され、これは組織学的のみならず、MRIでも画像的に確認された。脳組織においてはMagAマウスと野生型マウスでは組織内の鉄含有量に有意差を認めずなかった。次に、骨髄由来の単核球だけでなく同様の解析を末梢血白血球に対しても行った。その結果、末梢血の白血球においても骨髄由来細胞で得た知見同様、細胞内の鉄の蓄積量がMagAマウスでは野生型のそれに比較して上昇していることならびにMRIでの観察で同白血球がMagAマウスでは野生型に比較してT2強調画像でより低信号に描出されることを確認した。最後にMagAマウスから野生型マウスへ骨髄移植を行い、骨髄球の生着力を検証したが、同実験では正嫡力が極めて低く、骨髄移植の際に投与するMagAマウスからの骨髄細胞量を通常のGFPマウスからの骨髄移植に比較して大量に必要であることが示唆された。本研究ではMRIレポーター遺伝子であるMagAを過剰発現させたMagAトランスジェニックマウスを用いることにより、MagAトランスジェニックマウスと野生型マウスのキメラマウスを作成し、この実験系を用いることよって骨髄由来細胞をMagAでラベリングし、同細胞が膠芽腫モデルでどのように挙動するかをあきらかにすることを目的にしている。本年度の研究ではMagA過剰発現トランスジェニックマウスの作成を行った。pCAG-MagAベクターをC57BL6/JのES細胞に対してマイクロインジェクションを行い、一系統のMagAトランスジェニックマウスを得た。同マウスを同系統交配し、系統を維持を行った。この中で、メスのMagAトランスジェニックマウスは不妊であることを確認している。また、ES凍結胚も作成し、これを保存している。同マウスのジェノタイピングをPCR法ならびにサザンブロッティング法を用いて行い、確かにMagA陽性であることを確認した。MagAトランスジェニックマウスは野生型マウスに比べてやや成長が遅く、体重増加も緩徐であることを確認できた。当初より初年はトランスジェニックマウスの作成に割り当てるとしており、概ね順調に研究は進行していると考える。当初の研究計画通りに行う予定である。4月から6月にかけて得られたトランスジェニックのMRIや組織を用いての評価を行い、ついで脳腫瘍モデルを作成し、当初の目的であった、膠芽腫における骨髄由来細胞の挙動をMRIを用いてin vivoの状態で観察する予定である。次年度では研究費は学会発表などの渡航費用、動物実験に必要となる消耗費用、画像解析に必要なコンピューター関連の機材費用に当てられる予定である。
圧縮性回転流体中の流れのトポロジーに関する研究

本年度中の研究成果は主に2つの項目が挙げられる1.回転一様せん断乱流一定角速度で回転する系における一様せん断乱流中の渦のダイナミックスを数値実験を基にして研究した。以前の研究成果から、回転一様せん断乱流中で発生する秩序渦は、発生時は一様せん断流の渦度と同じ方向の渦度を持っていることが示された。本研究では、時間発展に伴う秩序渦のダイナミックスを研究した。秩序渦は時間の経過と共に引き伸ばされ、向きを変え、最後に粘性散逸によって消滅する。問題となるのはその過程で向きを変えることである。その原動力は3通りの理由が想定される。一つはヘアピン渦の端部の反対方向を向いた渦管同士の相互作用である。互いの誘導速度によって渦管はその向きを変え、次第に一様回転に伴う渦度の方向へと変化していく。次に、交互に並んだ同じ方向の渦度を持つ渦管同士の相互作用である。同じく互いの誘導速度によって一様回転方向へと向きを変える。最後に単独の秩序渦であってもその端部の渦度場の構造によって事故誘導が発生し、やはり一様回転方向へと転換させられる。このようにして渦管の全ての相互作用は渦管を一様回転方向へと導くことが示された。さらに、時間の経過と共に渦管はその断面を円形から楕円形へと変形させる。そのため、強い粘性散逸を受けることなり、秩序渦管で構成される乱流場は減衰効果を受ける。このようにして回転一様せん断乱流では一様せん断からの注入されたエネルギーを渦管の変形によって散逸させるという自己調節機能が働いていることが示された。さらに、楕円形断面の渦管はKida Vortexの実例として大変興味深く、本研究対象が流体力学の基礎的な問題に対する解答を与えることができる点が非常に重要と考えられる。2.閉領域内の回転流閉領域において回転する円盤があって、それに一様下降流が存在する系は、半導体洗浄装置などで実際に用いられていることを含め、流体力学的にも基本的に重要な流れであって、本課題では一様回転が流れに及ぼす影響の詳細な研究を行った。解析には市販の流体数値解析ソフトを2種類(FLUENT、Star-CD)用いて、さらに実験とに比較も行った。回転の影響でまず注目すべき点は、円盤の形状が軸対称な形でなくても回転させることによって、流れ場は軸対称に非常によく接近するという点である。実際円盤には3個の穴が120度間隔で開いていて、もし円盤が回転しなければ流れは複雑な振る舞いを示す。ところが円盤を回転させると、流れ場は特に円盤から離れた位置では急激に軸対称に近づくことが示された。これはコリオリ力と遠心力の共同作業が原因と考えられ一様回転が流れ場を平滑化することは実用的な装置の設計にも大変重要な示唆を与えるものであると考えられる。さらに一様回転は渦度場にも大きな影響を与える。円盤が回転しないとき、円盤の上下に大変複雑な渦構造が発生し、それによる気流で流体中の微小液滴は様々な方向に飛散し、装置に悪い影響を与えることがわかっていた。ところが回転を加えると特に遠心力の影響によって渦構造が大変単純となり、微小液滴の不適切な飛散が抑制されることが示された。この結果は実験的にもある程度支持されていて、満足すべきものである。今後はこれらの結果を基にしてさらに円盤に付着する液膜の力学、流体中の微小液滴のドリフトの状況、さらに円盤を偏芯回転させた場合の流れ場を調べる予定である。

さらに、楕円形断面の渦管はKida Vortexの実例として大変興味深く、本研究対象が流体力学の基礎的な問題に対する解答を与えることができる点が非常に重要と考えられる。2.閉領域内の回転流閉領域において回転する円盤があって、それに一様下降流が存在する系は、半導体洗浄装置などで実際に用いられていることを含め、流体力学的にも基本的に重要な流れであって、本課題では一様回転が流れに及ぼす影響の詳細な研究を行った。解析には市販の流体数値解析ソフトを2種類(FLUENT、Star-CD)用いて、さらに実験とに比較も行った。回転の影響でまず注目すべき点は、円盤の形状が軸対称な形でなくても回転させることによって、流れ場は軸対称に非常によく接近するという点である。実際円盤には3個の穴が120度間隔で開いていて、もし円盤が回転しなければ流れは複雑な振る舞いを示す。ところが円盤を回転させると、流れ場は特に円盤から離れた位置では急激に軸対称に近づくことが示された。これはコリオリ力と遠心力の共同作業が原因と考えられ一様回転が流れ場を平滑化することは実用的な装置の設計にも大変重要な示唆を与えるものであると考えられる。さらに一様回転は渦度場にも大きな影響を与える。円盤が回転しないとき、円盤の上下に大変複雑な渦構造が発生し、それによる気流で流体中の微小液滴は様々な方向に飛散し、装置に悪い影響を与えることがわかっていた。ところが回転を加えると特に遠心力の影響によって渦構造が大変単純となり、微小液滴の不適切な飛散が抑制されることが示された。この結果は実験的にもある程度支持されていて、満足すべきものである。今後はこれらの結果を基にしてさらに円盤に付着する液膜の力学、流体中の微小液滴のドリフトの状況、さらに円盤を偏芯回転させた場合の流れ場を調べる予定である。圧縮性回転流体を計算するための基本的な研究準備と海外の研究動向の調査を行った。まず、回転流体の基礎方程式から平板間中の流れを計算するために課すべき適当な圧力勾配を求めた。回転流体中では中心から急激に増加する遠心力が働くため、これを適当な圧力場によって抑制しなければ周期的な場が得られない。そこで、やや人為的であるが、流れ方向に圧力勾配を加えることにより、周期的な流れ場を実現することが可能となった。また、圧縮性流体の基礎方程式をスペクトル法で解くためのコードを作成した。それを用いてテスト計算を行い、線形安定性の計算結果と比較して良好な一致を見た。非圧縮性流体では、渦構造は圧力場のラプラシアンを計算することによって表示されるが、圧縮性流体での対応は検討中である。現在特に注目しているのは、渦構造と密度変化の対応であって、通常低圧力となる渦中心での密度の変化、また回転場においてのその特徴などを解析中である。一方、海外での動向調査は、ノルウェー、ロシア、アメリカ合衆国の3力国で行い、多大な成果を挙げた。ノルウェーでは乱流国際会議で成果を発表し、専門家と意見交換を行った。ロシアでは、ワークショップに参加し、多くの知識を得ることができた。また、米国ではAPS/DFDに参加して、世界的な流体力学の潮流を肌で感じるとることができた。以上の成果は今後の研究の発展に大きく寄与すると思われる。特に、米国の学会では多くの研究者に自分自身の研究成果を知らせることができ、帰国後も研究上の交流が発生している。圧縮性回転流体中の遷移状態および乱流を計算するための計算コードを作成した。並列計算を行うための最適化を工夫した。特にFFTを実行する部分の高速化を図った。
光遺伝学による大脳皮質の情報処理機構の解明

大脳の情報処理を考える上で視覚系はモデル系として研究されてきたが、複雑な物体に対する選択性がどのような回路で作られていくのかその理解は進んでいない。これは、高次視覚野の神経細胞の受容野が非線形的であるため系統的に調べる方法がないことと、個々の神経細胞に入力する情報と出力する情報を同時に調べる方法がないことによる。この問題を解明するため、個々の神経細胞に入力するシナプスの機能マッピングを行う方法を開発し、深層学習を用いた高次視覚野の神経細胞の非線形で複雑な受容野を系統的に調べる方法を開発する。これらの最新技術を駆使して脳の情報処理の素過程を解明し、脳の情報処理の原理を解明する。大脳皮質の高次視覚野における情報処理機構は神経科学における重要な研究課題であり、本研究課題では、この神経科学の根本的な問題の解明を目指して、高次視覚野の個々の神経細胞が情報入力後に、それらを組み合わせて複雑な情報を出力するかどうかを、独自の研究手法で、解明を目指すものである。抑制性の光遺伝学と組み合わせることや、シナプス前部から放出されるグルタミン酸を検出することで解析を進める。また、深層学習の応用は将来的にも非常に期待される技術である。代表者が計画した方法が実現可能となれば、複雑な神経回路研究の新たな手法として神経科学の発展に貢献すると考えられる。
DNA組換えと組換え修復の普遍的機構

DNA組換えと組換え修復の普遍的機構を解明するために、大腸菌、古細菌、酵母、動物などを研究材料として遺伝学的・細胞学的・生化学的手法を駆使して研究した。本年度の主要な成果として:1.品川らは組換え中間体Holliday構造に作用して、交叉点移動を行わせるモータータンパク質RuvBのWalkerモチーフAのミュータントを作成して、このモチーフがATP結合、ATP分解、DNAとの結合、RuvAとの相互作用、6量体形成に重要な役割を果たしていることを明らかにした。古細菌にHolliday構造を特異的に切断して解離する酵素Hjcを同定し、この酵素をコードする遺伝子hjcをクローニングして解析した。この結果古細菌における組換え反応もHolliday構造の形成と解離という機構で起ることを明らかにした。2.堀内らは大腸菌においてプラスミドDNAの複製が複製の終結因子Tusの発現によって阻害されるとSOS反応が誘導され、SOS誘導はrecAとlexA遺伝子によって支配されていることを証明した。3.森田らはマウスの減数分裂期組換えに重要なタンパク質RAD51とDMC1が精原細胞の第1減数分裂前期で複合体を形成して染色体に結合していることを、それらに対する特異的抗体を利用して細胞学的方法で明らかにした。これらは染色体のコアタンパク質であるCOR1とも結合していることも明らかにした。4.武田らは相同的組換えの前期過程と非相同的エンドジョイニングで重要な役割を果たすMRE11タンパク質がニワトリ細胞において生存に必須であり、MRE11の欠損は染色体の切断をもたらすことを明らかにした。5.小林は相同組換えの頻度は2分子DNA間のホモロジーの長さに依存することを組換え中間対の交叉点移動によるランダムウォーキングのモデルで説明した。今回は実験的に、ミスマッチ修復系が働いている場合は2分子のDNA間のホモロジーが減少すると急激に組換え頻度が低下するが、更にホモロジーが減少すると低下はゆるやかになり、更にDNA配列の差異が大きくなると反比例することを明らかにした。このことは交叉点がミスマッチの領域にかかるとミスマッチ修復系の活性レベルに依存して、組換え中間体が破壊されると仮定すると説明できた。相同的DNA組換えと組換え修復の機構をバクテリアから酵母、哺乳動物に至る種々の主要なモデル実験生物を研究材料に用いて研究した。本年度の主要な研究成果は、1.二重鎖切断と組換え修復システム制限修復系をもつプラスミドの利己的安定化の機構として、制限酵素による二重鎖DNA切断による宿主殺しの機構を小林は提唱してきたが、宿主側の組換えの機構がこの利己的機構への対抗手段であることを支持する実験的証拠を提示した。2.組換えの初期過程の機構減数分裂期の組換えは二重鎖切断によって開始されると考えられているが、城石はマウスMHC領域内に存在する組換えのホットスポットであるpb遺伝子座近傍の切断点の分子マッピングを行い、多くの切断点が2.4kbの特定のDNA断片上にあることを示した。榎本はブルーム症候群やワーナー症候群の原因遺伝子のホモログであるRecQホモログを酵母より単離して、この遺伝子の破壊株を作成して、表現型を解析した。3.DNA組換えと複製の接点品川は組換え中間体であるHolliday構造の分岐的移動に働くDNAヘリケースであるRecGがRループを解消させるRNAヘリケース活性をもっていることを証明し、複製開始を調節する機能をもっていることを証明した。堀内はDNA複製の終結点にTer結合タンパク質が結合すると複製フォークの進行を止めて組換えのホットスポットになることを明らかにしてきたが、本年は、Terタンパク質とTer配列の複合体の三次元構造をX線結晶解析によって解明し、フォーク進行の阻止機構を提唱した。相同的DNA組換えと組換え修復の機構を解明するために、大腸菌、酵母、植物、哺乳動物など種々のモデル実験生物を研究材料に用いて研究した。本年度の主要な研究成果は、1.品川らは相同組換えの中間体Holliday構造に特異的に結合して、組換え中間体の解離に働くタンパク質RuvAの結晶解析とミュータント作成によって三次元構造とドメイン構造の役割を解明した。2.篠原らは真核生物の相同組換えの中間過程に働き相同なDNA鎖同士の対合とDNA鎖の交換反応を行うタンパク質Rad51,Rad52,PRAの各々の機能が試験管内での組換え再構成実験によって明らかにした。3.森田らは減数分裂期特異的組換えに関与するrecA/Rad51ホモログであるDmc1遺伝子をマウスから単離し、ノックアウトマウスを作成した。Dmc1のノックアウトマウスは減数分裂前期において相同な染色体の対合に欠陥をもち、精子および卵子の形成ができず不稔であった。Dmc1はマウスの成長には必要ないが減数分裂期組換えには必須であることを証明した。4.榎本は若手で種々の癌が多発するブルーム症候群(BLM)や早老症の原因遺伝子WRNおよびそれらのマウスホモログのcDNAをクローニングして、種々の臓器でのmRNAの発現を解析した結果これらは、精巣で特に高く発現し、組換えとの関連が示唆された。5.小林らは相同相互作用に依存する非相同組換えを解析し、ホモロジーの端でおきる非相同組換えを選択的に検出した。6.城石はマウスのMHC領域内の組換え体に多数の自然突然変異が生ずることを発見し、これらをRim(Recombination inducedmutants)と命名した。