hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
リップルトカマク/ヘリカル系プラズマにおける三次元MHD平衡とプラズマ電流の影響

本研究ではリップルトカマクやヘリカル系プラズマなどの非軸対称トーラスプラズマの三次元MHD平衡を自己無撞着に数値解析する手法を確立し、特にプラズマ電流のMHD平衡への影響を調べることを目的とした。その結果次のような成果を得た。(1)トカマクプラズマに対しては、MHD平衡計算、粒子軌道解析、新古典輸送解析がトロイダルリップルのような軸対称性の破れを考慮して行えるように計算コード群の整備を行った。また解析の第一段階としてこれらの解析コード群を用いて負磁気シアを持つ高ベータ低アスペクト比トカマクの解析を行った。更に高q円形断面リップルトカマクの高エネルギー粒子軌道解析を行った。(2)ヘリカル系プラズマに対してはステラレータ展開法と真空磁場解析コードを組み合わせ、磁力線追跡を行うことにより、L=2ヘリオトロン配位において有限プラズマ全電流が磁気島形成に及ぼす影響の予備検討を行った。また、ヘリカル磁気軸配位においてはステラレータ展開法を用いることはできないが、低磁気シアの場合には特に磁気島形成を調べることが重要である。このような配位の例としてL=1ヘリカル軸へリオトロン配位の解析をまず磁気島を考慮せず行い、その性質、特にMHD平衡と粒子軌道について調べた。これらの解析を自己無撞着に行うには、入れ子状の磁気面の存在を仮定しない三次元MHD平衡コードが必要となるため、PIESコードを導入しLHD装置のプラズマに対してテスト計算を行った。更にPIESコードの数値的性質の改良を検討しその見通しを得ている。以上のような成果をふまえて行う今後のより詳細な解析により更に新しい知見が得られると考えている。本研究では、リップルトカマクの三次元MHD平衡と、ヘリカル系プラズマのMHD平衡に対する正味のプラズマ電流の影響を調べることを目的としている。リップルトカマクの自由境界平衡計算では、ペロイダルコイル系だけでなくトロイダルコイル系による磁場計算を必要とする。ヘリカル系プラズマに対しては、我々が開発した真空磁場計算コードKMAGを使用しているが、トロイダルコイルは円形コイルしか取り扱えず、実際のトカマクに対する計算が限られている。そこで、実際にトカマクで用いられているような形状の有限サイズトロイダルコイルを扱えるようにKMAGコードの改良を行った。次年度はこれを用いた実際の計算を行う。有限プラズマ全電流が、ヘリカル系プラズマ平衡の磁気島形成に及ぼす影響は明らかでない。ここでは磁気面の存在を仮定しない三次元平衡コードPIESを用いて解析を行うことを目標にしているが、その予備検討として、KMAG-STEPコードによる解析を行った。これはステラレータ展開法による平衡解から得られるプラズマ平衡電流の作る磁場と反磁性磁場を真空磁場に重畳する方法であり、自己無撞着ではないが有限ベータによる磁気島の形成に対して多くの知見を与える。LHDタイプのL=2ヘリオトロンプラズマに対するプラズマ全電流がゼロの場合の解析の結果は核融合科学研究所のHINTコードによる結果と一致する。さらにプラズマ全電流が有限である場合の解析を行った結果、プラズマ全電流をプラズマ中心の回転変換を小さくする方向に流すとプラズマ平衡電流は大きくなり磁気軸の有限ベータシフトが大きくなるため、平衡のベータ限界は低くなるが、プラズマ周辺領域の磁気シアが非常に大きくなるため、磁気島の幅は狭くなりきれいな磁気面構造が得られることが分かった。これらの結果は今後のPIESコードの解析により検証する必要がある。本年度はリップルトカマクにおいて、トロイダルリップルがMHD平衡と粒子軌道及び新古典輸送現象、特にブートストラップ電流に与える影響を調べるために、解析計算コードの整備と開発を行った。これらを用いてまず負磁気シアを持つ高ベータ低アスペクト比トカマクの解析を行った。解析はリップルのない軸対称配位に対して行ったが、この解析はそのままリップルを考慮して行うことができ、リップルの影響を調べる比較対象となる。

ここではプラズマの楕円度と三角度が交換型不安定に及ぼす影響を明らかにするとともにブートストラップ電流をDKESコードを用いて大アスペクト比近似を行わずに評価した。一方リップルを考慮した三次MHD平衡計算を低ベータ高q円形断面リップルトカマクに対して行い、得られた平衡を用いて高エネルギーイオンの粒子軌道解析、特にリップル捕捉粒子の軌道損失と径電場の効果について調べた。このように本研究により、トカマクにおけるリップルの影響を調べる解析コードは整備できたので、今後より詳細な解析と自由境界平衡計算が必要だと考えられる。ヘリカル系プラズマにおいては有限ベータで磁気島が形成するおそれのある低磁気シアのヘリカル系磁気軸配位の平衡と粒子軌道のプラズマ電流依存性に興味があり、対象としてL=1ヘリカル軸ヘリオトロン配位の予備的な解析を行った。この研究を更に進め、有限プラズマ電流の影響を明らかにすることは今後の課題である。今年度はさらに入れ子状の磁気面の存在を仮定しない三次元MHD平衡コードPIESを導入し、LHD装置のプラズマに対してテスト計算を行い、動作を確認した。また、コードの改良に対する検討を行い、改善の見通しを得ることができた。今後PIESコードを実際に改良し、リップルトカマクとヘリカル系プラズマの自由境界平衡計算に用いる予定である。
モダニズム文学者は棄教の代償に何を構築したか-その過程と作品構成法の相関

モダニストの生育環境における宗教的要素がどう詩人・小説家の成長に関わったかを調べる作業を前年度より継続した。8月には、イェイツが少年期および青年期に住んだ住宅地ロンドンの複数箇所を訪れた。また、エリオットに関しては、生まれてから大学進学まで住んでいたアメリカのセントルイスに赴き、教会の宗派だけでなく、住民の構成(アングロ・サクソン、イタリア系移民、黒人、ユダヤ系住民など)の複雑さを認識した。さらに、1904年セントルイスで開かれた万国博覧会に高校生だったエリオットけ学校新聞の「記者」として派遣され記事を書いていることも判った。このセントルイス万国博では、フィリピンのある島から住民が連れてこられその生活が「展示」されていた。エリオットの異文化との本格的な出会いの一つがこの催しであったことは、後の『荒れ地』に現れるコンラッドの『闇の奥』の引用と照らし合わせると興味深い。また、近年、エリオットの祖父のWilliam Greenleaf Eliotの著作が次々と復刻されており、それらを入手して、エリオットの宗教観に与えた影響を考察した。祖父は、T.S.エリオットの生誕直前に亡くなっているが、祖父の言説は家庭内でまるで彼がまだ生きているかのように支配的なものだったと詩人自身が証言しているので、ユニテリアン教会の牧師でワシントン大学(セントルイス)の創設者だった祖父の宗教的著作を知ることは重要と考えられる。また、イェイツに関しては、彼の第2の故郷であるアイルランドのスライゴーでのサマースクールに出席し、メグ・ハーパーを初めとするイェイツ研究者と意見交換をした。ニューヨーク州のストーニーブルック大学で、イェイツの『ヴィジョン』に関する草稿のコピー(3000枚以上)を閲覧した。この草稿は手書き、およびタイプ稿の複写で、それを書籍版と照らし合わせながらチェックした。今年度は,2007年夏に,ジョイスの生まれ育ったダブリンおよびダブリン近郊で,ジョイスが生活した約20軒の家およびその周囲の衰境を実題調査した。また,イェイツの母方の故郷であり,子供のころしばしば夏を過ごしたスライゴーを訪れイェイツサマースクールに参加し,アイルランド,イギリスをはじめインドや日本の研究者と意見,情報を交換した.ジョイスが第一次世界大戦中過ごしたチューリッヒを訪れ,ジョイスの『ユリシーズ』のワークショップに参加し,アイルランド,アメリカ,スイスの研究者と意見,情報を交換した。その後,ジョイスが住んだポーラ,トリエステで町の宗教的環境を調査し,とりわけトリエステの多様な宗教性が特筆するベきもので,カトリックが数の上では支配的であるものの,ギリシア正教,ユダヤ教,プロテスタントが町の中心部に堂々と教会,シナゴーグを構えていることを確認した。そのような都市環境で暮らすユダヤ人が『ユリシーズ』のブルームのモデルになった必然性について考察を深めた。べルファーストを訪れ,イェイツやエリオットの影響を受けたマクニースの生育環境についても現地調査をした。こうした研究の成果の一部を,帰国後,Iasil Japan International Conferendeのシンポジウムでマクニースとイェイツ,ジョイス,エリオットとの比較をしつつ論じる形で発表した。また,ジョイスについては,そのトポグラフィカルな想像力についての論考を執筆中である。本年度は、ジェイムス・ジョイスとイタリアのユダヤ系作家イタロ・ズヴェーヴォの関係および、その二人の関係が、『ユリシーズ』の主人公ブルームに反映していることを、二人の生まれ育った宗教とそこからの離脱(ズヴェーヴォの場合はユダヤ教からカトリックへの改宗)という共通点に焦点をあてて考察した。また、リチャード・エルマン以降の伝記的叙述がエルマンに批判的になっており、その事情を斜酌して考察する必要を強く感じた。また、James Joyce Summer SchoolおよびIasil Conferenceに出席し、各国の研究者と意見を交換した。前者においては、ジョイス研究との関連領域で、アイルランドにおけるユダヤ人移民の研究についての知見を得た。また後者においては、Yeatsのポルトガル詩人のペソアへの影響や、アイルランドのモダニストThomas MacGreevyについても考察を進めるべきであることに気づかされた。ジョイスやエリオットをプロモートしたエズラ・パウンドについてシエナで活動していた時期があることが判明した。彼が従事していたのは文学だけでなく、音楽会をオーガナイズし、オペラを創作していたことが明らかになった。

祖父は、T.S.エリオットの生誕直前に亡くなっているが、祖父の言説は家庭内でまるで彼がまだ生きているかのように支配的なものだったと詩人自身が証言しているので、ユニテリアン教会の牧師でワシントン大学(セントルイス)の創設者だった祖父の宗教的著作を知ることは重要と考えられる。また、イェイツに関しては、彼の第2の故郷であるアイルランドのスライゴーでのサマースクールに出席し、メグ・ハーパーを初めとするイェイツ研究者と意見交換をした。ニューヨーク州のストーニーブルック大学で、イェイツの『ヴィジョン』に関する草稿のコピー(3000枚以上)を閲覧した。この草稿は手書き、およびタイプ稿の複写で、それを書籍版と照らし合わせながらチェックした。
概日時計による葉緑体遺伝子の転写制御

本年度は以下の研究を行った。1生物発光を利用した葉緑体psbA遺伝子のin vivo発現モニタリングpsbA遺伝子のプロモーターおよび5'-非翻訳領域の発現制御下においたホタル・ルシフェラーゼ遺伝子を導入した葉緑体形質転換タバコを用いて、in vivoにおける生物発光を指標とした非破壊的な遺伝子発現の測定を試みた。その結果、光合成組織特異的な発現パーターンや、概日リズムの測定に成功した。これらの結果は、高等植物の葉緑体遺伝子発現のレポーターとしての、ホタル・ルシフェラーゼの有用性を示唆している(投稿準備中)。さらに、葉緑体psbD遺伝子の光応答プロモーター(psbD LRP)の発現制御下でルシフェラーゼを発現させるカセットを導入した形質転換タバコを作製した。現在、生物発光を指標として、psbD LRP転写活性の光応答性や概日リズムについての非破壊的な測定を試みている。シロイヌナズナの核ゲノムにコードされたAtSIG6が、葉緑体発達過程の初期段階において重要な役割をもつシグマ因子であり、多くの光合成遺伝子の転写制御に関与することを分子遺伝学的な手法を用いて証明した(Ishizaki et al.,2005)。上記の研究成果に加え、高等植物の葉緑体転写制御に関する二篇の総説執筆の機会を得た(Toyoshima et al.,2005; Shiina et al.,2005)。1概日時計による制御を受ける葉緑体遺伝子の網羅的検索葉緑体における概日性転写リズムが広範に見られる現象であるか否かを検証するために、Run-on転写実験により概日リズムが見られる遺伝子の同定を試みた。当初はコムギを材料とする予定であったが、得られるデータを踏まえた研究の発展性を考慮すると、シロイヌナズナを用いる方が利点が多いと考え、シロイヌナズナでの解析系を準備した。現在までに、マクロアレイ用のプローブを準備し、シロイヌナズナからの無骨葉緑体の大量調製法を確立した。今後Run-on実験を行い、リズムの有無を検討していく予定である。2葉緑体遺伝子の発現レポータ系の開発生物発光レポータとして、4種類のルシフェラーゼ遺伝子を選択し、葉緑体内で高い発現レベルを誇るpsbAプロモータの制御下に置いたコンストラクトを作製した。これらを相同組み換えによりタバコ葉緑体に遺伝子導入した。現在、形質転換植物を解析中であるが、少なくともホタルルシフェラーゼが葉緑体内で発現し、発光活性を示すことが確認できた。今後は(1)導入されたルシフェラーゼ遺伝子のコピー数を増加させる(ホモプラズミック株の確立)、(2)ルシフェラーゼ遺伝子の転写および翻訳産物量と生物発光量の時間的対応の確認、(3)ルシフェラーゼ遺伝子のコドン使用頻度を葉緑体のものに合わせて最適化させるなどを行い、より実用性の高い遺伝子発現モニタ系を確立する。同時に、概日リズムの測定を試みる。3シアノバクテリア概日時計蛋白質KaiAの機能解析PCRエラーを利用してKaiA遺伝子にランダム突然変異処理を施し、得られた多数の変異株でのリズム表現型の解析からKajA蛋白質の機能を推定した(Nishimura et al.,2002)。論文では研究代表者は第二著者となっているが、本研究において第一著者と同等の貢献を果たした。1葉緑体遺伝子の発現レポーター系の開発psbA遺伝子のプロモーター領域および5'-非翻訳配列の発現制御下においたホタル・ルシフェラーゼ遺伝子をタバコ葉緑体に遺伝子導入した。この形質転換体では、ほぼ全ての葉緑体ゲノム中に目的遺伝子が挿入されており、予想サイズのルシフェラーゼ蛋白質の発現が確認された。さらに、形質転換体の芽生えや生葉において、ルシフェラーゼによる生物発光が確認され、in plantaにおける測定が可能であることが示された。現在、光環境や概日時計に依存した生物発光の量的変動を経時的に測定することを試みている。2核コードシグマ因子AtSig5による葉緑体psbD光応答プロモーターの転写制御シロイヌナズナの核にコードされたシグマ因子AtSig5が、葉緑体ゲノム上のpsbD光応答プロモーターの青色光依存的な転写活性化に必須のシグマ因子であることを、逆遺伝学的な解析などを通して示した(Tsunoyama et al.,2004)。現在、psbD光応答プロモーターの概日性転写リズムとSig5との関係についても解析を進めている。3シアノバクテリア時計蛋白質KaiCによるゲノムワイドな概日リズムの発振(1)シアノバクテリアの時計蛋白質KaiCを過剰発現させたところ、自己のプロモーターのみならず、ほぼ全てのプロモーター活性が抑制されたこと(2)大腸菌由来の非特異的なプロモーターによってkaiC遺伝子を発現させても、概日リズムが発振できること、等の実験結果から、シアノバクテリアの概日時計では、真核生物のような時計遺伝子の特異的な自己発現制御ではなく、時計蛋白質がゲノム全体の遺伝子発現を制御することによって、概日リズムが発振されることが示唆された(Nakahira et al.,2004)。1生物発光を利用した葉緑体psbA遺伝子のin vivo発現モニタリングpsbA

遺伝子のプロモーターおよび5'-非翻訳領域の発現制御下においたホタル・ルシフェラーゼ遺伝子を導入した葉緑体形質転換タバコを用いて、in vivoにおける生物発光を指標とした非破壊的な遺伝子発現の測定を試みた。その結果、光合成組織特異的な発現パーターンや、概日リズムの測定に成功した。これらの結果は、高等植物の葉緑体遺伝子発現のレポーターとしての、ホタル・ルシフェラーゼの有用性を示唆している(投稿準備中)。さらに、葉緑体psbD遺伝子の光応答プロモーター(psbD LRP)の発現制御下でルシフェラーゼを発現させるカセットを導入した形質転換タバコを作製した。現在、生物発光を指標として、psbD LRP転写活性の光応答性や概日リズムについての非破壊的な測定を試みている。2核コード葉緑体シグマ因子(At SIG6)の機能解析シロイヌナズナの核ゲノムにコードされたAtSIG6が、葉緑体発達過程の初期段階において重要な役割をもつシグマ因子であり、多くの光合成遺伝子の転写制御に関与することを分子遺伝学的な手法を用いて証明した(Ishizaki et al.,2005)。上記の研究成果に加え、高等植物の葉緑体転写制御に関する二篇の総説執筆の機会を得た(Toyoshima et al.,2005; Shiina et al.,2005)。
新規な遮熱コーティングの開発と次世代型ガスタービンへの応用に関する材料科学的研究

本研究では、高温酸化および加熱時における、超合金/拡散バリア/Alリザバーの組成とミクロ組織に対するAlリザバー層のPtの効果を調査した。これら試験片を酸化実験(等温およびサイクル加熱)および真空熱処理したのち、FIBとEPMAで分析した。その結果、Ptが超合金側に拡散したとき、TMS-138が組織変化に対して最も敏感である。1000°Cでは、PtはRe基拡散バリアを通して基材側に拡散したが、Wの添加によりPtの拡散は顕著に抑制された。しかし、1150°Cでは、その効果は低減した。サイクル酸化試験の結果、α-アルミナがゆっくり成長し、剥離はほとんど観察されなかった。1100°Cで、400時間酸化の後、Al-リザバーのAl濃度は高く維持されていた。この酸化挙動はバルク合金のそれと類似している。Re基拡散バリアはPtの拡散を抑制し、超合金のミクロ組織の変化によるクリープ強度の低下を抑制することが推定された。Ni基超合金(TMS-82+)への新規な遮熱コーティングの形成を目的に、以下の項目について、基礎的研究を実施した。得られた結果は以下のように要約される。(1)Ptを含有するγ-(Ni,Pt)_3Alの形成を目的に、水溶液からPtを形成するプロセスを開発し、複雑形状の試験片に均一、連続して形成する事に成功した。厚さは210ミクロンである。(2)Ptめっき層と基材との密着性に及ぼす基材前処理の影響(#150,#400,#1200,バフ研磨、サンドブラスト)について調査した結果、いずれの試料でも密着性は良好であった。しかし、荒れた表面、特に、#150とブラスト処理では、ボイド等が残存していた。(3)PtをめっきしたNi基超合金を高温(7001000°C)で真空加熱した結果、Ptと合金の相互拡散が生じ、基材表面の組織が単結晶から多結晶に変態する、再結晶現象が認められた。(4)(3)で得られた試料について、GD-OES装置を用いて、各元素の深さ方向の濃度分布を測定した。その結果、Ptの拡散距離と再結晶領域の深さがほぼ一致した。また、この再結晶層の先端では、Ptの濃度に比例して、基材中のAl濃度が著しく変化することが明らかとなった。現在、この拡散現象について、多元系拡散の相互作用の観点から考察を進めている。(6)(5)で形成したコーティング(σ相/Pt)層にAl蒸気拡散処理した結果、目的とするコーティング(σ相/γ-(Ni,Pt)_3Al))の形成に成功した。(7)現在、(2)(6)で形成した皮膜のミクロ構造を観察するため、TEMの薄片試料の準備を進めている。
君主制・世俗化・国史の創出に関する比較政治思想史研究

古代の天皇号は中世に用いられなくなったが、江戸時代に復活した。その源泉の一つが当時の歴史書であった。水戸学『大日本史』よりも以前、林家の『本朝通鑑』に遡って称号の復活を考えることができる。このことは、同時に進行した、儒学的教養にもとづく仏教批判といわば「早熟な」世俗化に関わる。王権を宗教でなく歴史によって説明し始めたのである。それは徳川体制の当初の想定を超えていた。ここでいう世俗化は西洋思想史におけるそれと同義ではない。それにもかかわらずあえて比較すれば、英国のように世俗化以前に革命で王権が制限された政治と、世俗化以後にあえて天皇大権を確立させようとした日本との対照が見てとれる。本務校の長期研修で、平成26年9月からカリフォルニア州バークリーに滞在中である(平成27年8月まで)。1)加州は米国でも内陸部と異なり、宗教の影響力が大きいわけではない。その世俗化した市民社会においてなお宗教・教会がどのような役割を担っているのか、実地に見聞を広めた。一言でいえば、非営利団体の一種として、市場経済で充足されない諸々の(必ずしも精神的でない)目的をもって営まれている。地域社会の結節点として、例えば選挙の投票所になったり、趣味・お稽古事の教室になったり、保育園を経営したり、貧困者の救済にあたったりする。加州で特徴的なことに、多民族・多文化社会を反映して各エスニシティの結節点となっていることも大事であろう。メキシコ系の集まるカトリック教会、韓国系の買収した教会(地域の反感を招くこともあるらしい)など。その他も移民する前の祖国に応じておよそ教会を異にしたようであるが、世代の更新によって混ざり合っている。世俗的な日系人社会が、もう三世には拡散しているのも興味深かった。ここにいたロバート・ベラーの問題関心の前提をささやかながら理解できたように思われた。しかし、科学的知識の普及した社会(バークリーは世界的な大学町)で、宗教の進化で道徳を語れるだろうか。2)世俗化の進んだ社会において規範は、結局のところ様々な価値観のすりあわされた政治的合意(妥協の産物)に拠らざるを得ない。実際は多様であるだけに統合の象徴(例えば君主)も必要になる。説明のつかないそれをあえて説明しようとするから、近代国家にも神話が求められることになる。粗々そんな概念図を脳裏に描いているところである。アメリカで生活していると、アメリカと諸州の国家象徴が気になる。こちらでも国旗掲揚の問題があるようである。日本の国家象徴である「天皇」については、その称号の歴史をたどり、ほぼ原稿にできた。本務校から2年目の在外研修の許可を得て、本年度は米国カリフォルニア・バークリーの一年間が終了後、9月からただちに英国オックスフォードに転じた(こちらも一年間の滞在予定)。同じ英語圏でありながら、両国の政治文化の様々な差異に驚かされる日々であった。本課題との関連にしぼっていえば、英国の君主制との対比で、米国のような共和制において国家統合がいかに理念を(そして社会が多様であればあるほど、強い理念・イデオロギーを)必要とするかを理解した。このことを宗教史から裏打ちさせる見通しを得た。近世の英国が国教会という正統の確立によって旧教も新教も抑えこみ宗教対立の問題を封印してしまったのに対して、アメリカでは信教の自由を掲げて諸派の共存が図られた(共存というより、むしろ離散して互いに干渉しないのに足りる十分な空間があった)。この国家と宗教のあり方の差異が、やがて両国の世俗化の仕方にも反映されるだろう(おそらく仏国、独国にもそれぞれの歴史的特性があるのだろう。比較したい)。もちろん、その構図が一筋縄でいかないことは、いくつもの宗派の教会が基礎となって大学街を形成しているオックスフォードにいると実感される。王家それ自身の宗旨が(国教会でなく例えばカトリックに近づくと)政治的問題化したことも学んだ。強烈な理念とともに建国された共和制国家の歴史が、あたかも建国の理念だけでおおかた説明できるかのような錯覚を与えるのに対して、そのような理念をもたない君主国はそうはいかない。英国の場合、複雑な制度の来歴をたどるとすぐに数百年も遡ってしまう。そのことを、近世日本の由緒来歴を重んじる武家体制、また近代日本の国体論のように神話まで遡及させながら理念も後付けさせようとする議論の仕方と対照させながら考えた。予定された7月の学会報告は無事にこなしたものの、海外での研究に支障がつきまとった。一番の誤算だったのは、この一年間、実質実効為替レートで過度の円安にふれたことだった(30年ぶりの円安水準という)。英国では物価が日本で生活するほぼ2倍の水準で、率直に言っていかに生き抜くかに労力を費やしてしまった。不動産価格の高騰は、カリフォルニア州ベイエリアも、オックスフォードも同様で、これはどうにもならない。オックスフォードでは大学の授業を聴講して、広く(薄く)学んだものの、それも間接的な研究活動にとどまる。本務校から与えられた2年間の在外研修制度を利用して、2年目は英国オックスフォード大学ニッサン日本研究所に滞在した。この研究の最終年度の前半が、それにあたる。「天皇」号の歴史的変遷についてほぼ完成原稿ができたので、それをもとに、研修先にて英語で発表する機会を得たことは幸いであった(2016年5月)。日本語版は9月に公刊された。

なお、この課題は実は「上皇」号の問題とも関連するため、追加的論考の必要があるが、突如として今日の天皇の生前退位をめぐる議論がわきおこったので、その推移を見届けてからまとめることにする。ウェストミンスターやカンタベリー、ケンブリッジなどを訪れ、英国国教会の歴史について学んだ。日英両国の世俗化の問題について、近世主権国家の成立と国家的宗教の組織や儀礼の構築、異端者の反発(そして異端者の末路)、宗教戦争と体制転換、宗教界の腐敗・堕落、宗教的寛容の確立というような指標で比較すると、興味深い異同がみえてきた。英国と異なる過程ながら確かに世俗化していった日本は、それにもかかわらず1920世紀、いわゆる国家神道にむけた動きをみせる。機能しなくなった宗教を再び基礎として近代国家を築くという著しい奇妙さがわかる。宗教史ではなく、脱宗教の思想史を描く手がかりが、比較によって得られた。君主制が維持される場合、過去の革命をどう語るか、(米国・仏国のような明瞭な近代的理念と異なるため)解釈の幅が大きいように思われた。また、歴史の断絶を強調するか、継続を強調するか、の差異もある(英国の国会議事堂の障壁画と明治神宮外苑の絵画館を見比べると一目瞭然)。史論の中に政治思想を見出す方法を追究するうえで、多くの着想の種を得た。なお、2年前に台湾師範大学で報告した近世武士に関する試論が、同大学から中国語の論文集として公刊された。古代の天皇号は中世に用いられなくなったが、江戸時代に復活した。その源泉の一つが当時の歴史書であった。水戸学『大日本史』よりも以前、林家の『本朝通鑑』に遡って称号の復活を考えることができる。このことは、同時に進行した、儒学的教養にもとづく仏教批判といわば「早熟な」世俗化に関わる。王権を宗教でなく歴史によって説明し始めたのである。それは徳川体制の当初の想定を超えていた。ここでいう世俗化は西洋思想史におけるそれと同義ではない。それにもかかわらずあえて比較すれば、英国のように世俗化以前に革命で王権が制限された政治と、世俗化以後にあえて天皇大権を確立させようとした日本との対照が見てとれる。すでに先人から指摘されていたことであるが、ここバークリーを含むサンフランシスコ・ベイエリアは、近年いくつかの要因が重なり、住居の供給が不足して、家賃が暴騰している。何とか住まいを見つけて研究環境を整えるまで、随分時間を費やしてしまった。そういうわけで、当初見込んだように旅費・交通費として科研費を使用することも進まなかった。他方、貴重な機会であるので、バークリー校の政治思想史(政治学科)や歴史学の授業をいくつか参観し、こちらの大学教育の実際を知るように努めた。これはこの科研費の研究目的に直接資することではなく、むしろ研究時間をとってしまったものの、将来的にきわめて有益なことであった。平成28年度はこの研究計画の最終年度であり、長期在外研修から夏に帰国する予定である。帰国後は、海外で調査できなかった文献にあたり、また海外から持ち帰った文献を読み進めて、新たな原稿に着手する。日本政治思想史ここバークリーにおける在外研修は平成27年8月までで、その後もう一年の長期研修の予定である。
都市内高架橋鋼製脚の超低サイクル疲労挙動の究明と補強法の提案

本研究では、実際に地震によって亀裂を生じた鋼製橋脚の柱基部と梁柱隅角部を対象として、比較的大きな地震力を想定した数回から十回程度の繰返しで破壊が生じるような超低サイクル領域を狙った繰返し載荷実験、および鋼材の繰返し応力ひずみ関係を用いた3次元弾塑性有限要素解析を行い、鋼製橋脚の超低サイクル疲労挙動および補強方法について検討した。本年度の主な研究実績は以下のとおりである。1.平成7年1月の兵庫県南部地震の際に実際に亀裂が発生した鋼製橋脚の基部および梁柱隅角部をモデル化した試験体を製作した。従来用いられてきた鋼製橋脚の試験体は、断面のプロポーションを実物と合わせるために板厚を極端に小さくしたものが多い。そのような試験体では、亀裂を生じる溶接継手部のディテ-ルが実物とは全く異なるために、実構造物の破壊挙動を再現することは不可能である。本研究では、鋼製橋脚の基部および隅角部の超低サイクル疲労挙動を再現できるように、亀裂が生じる継手部をできるだけ実物に忠実にモデル化した試験体を製作した。2.上述の試験体を用いて一定振幅の繰返し載荷実験を行い、数回十回程度で破壊が生じるような超低サイクル領域について、その基本的な疲労破壊挙動を把握した。載荷実験には、本学所有の動的容量400kNおよび600kNの2台の疲労試験機を使用した。3.上述の載荷実験に対して鋼材の繰返し応力-ひずみ関係を用いた弾塑性3次元有限要素解析を行い、試験体の応答特性や変形挙動の予測、および亀裂発生や破断までの寿命評価を実施した。
糖質加水分解酵素における多糖分岐構造の多様な認識メカニズム

本研究では、分岐構造を含む多糖であるβ-1,3/1,6グルカン、キシログルカンをそれぞれ基質とするβ-1,3グルカナーゼ、キシログルカナーゼを研究対象とし、その基質特異性、分解特性を詳細に分析することを目的とした。昨年度までに、GHファミリー55に属するβ-1,3/1,6グルカナーゼ、GHファミリー74に属するキシログルカナーゼの機能解析、X線結晶構造解析をおこなってきた。本年度は、特別研究員海外派遣事業の一環として、スウェーデン農業科学大学への半年間の研究派遣を行い、GHファミリー16に属するβ-1,3/1,6グルカナーゼLam16Aの変異体酵素を用いたX線結晶構造解析を主に行った。β-1,3結合のみを含むラミナリペンタオースおよび、β-1,3結合とβ-1,6結合を含むリガンドP4との複合体構造においては、サブサイト-1と+1を占めるグルコース残基間のグリコシド結合がβ-1,3結合であるのに対し、β-1,3結合とβ-1,4結合を含むリガンドであるP3との複合体では同じ部位の結合がβ-1,4結合であった。また、サブサイト+1に結合したグルコース残基はサブサイト-1/+1間の結合がβ-1,3結合とβ-1,4結合の場合とではグルコースの六員環の向き(裏表)が異なることがわかった。本酵素はサブサイト-2/-1間において!-1,3結合したグルコース残基のみを厳密に認識する事が知られていることから、活性中心に異なるタイプのグリコシド結合を受け入れられることは本酵素の加水分解特性に大きく影響していると考えられる。また、異なるグリコシド結合を活性中心に受け入れた構造の例は、基質の末端特異的に働く糖質加水分解酵では複数知られているが、多糖に対してランダムに加水分解を行なうエンド型の糖質加水分解酵素においては、Lam16Aが初めての例となる。自然界には様々な多糖が存在する多くの多糖は何らかの分岐構造を有している。分岐の頻度・長さ・含まれる糖の種類はその多糖を生産する生物種や存在する場所などにより異なり、分岐構造の違いによって多糖の機能も多様である。一方で生物は、自身や他の生物が生産した糖質を分解するために糖質加水分解酵素を生産する。GHファミリー55および74に属する酵素は、ファミリー内の全ての酵素が同種の分岐多糖に対して高い特異性を示すという点で特徴的なファミリーである。本研究では、GHファミリー55および74に属する酵素が、それぞれの基質の分岐構造を認識する機構を解明することを目的とした。昨年までに、GHファミリー55に属するβ-1,3-グルカナーゼLam55AのX線構造解析を行い本酵素がβヘリックスと呼ばれるタンパク質の折りたたみ構造を一分子内に二つ有する新規な構造をしていることを明らかにした。本年度は、その成果を投稿論文にまとめるとともに、GHファミリー74に属するキシログルカナーゼXgh74Bの結晶構造解析を行った。本酵素は同ファミリーに属する構造既知の他の酵素と同じく、七枚羽のβ-プロペラ構造二つによる二枚貝のような構造をしていた。今回明らかとなった結晶構造、および既に報告している本酵素のアミノ酸配列と加水分解特性を同ファミリーの他の酵素と比較したところ、基質を結合する部位における少数のアミノ酸残基の違いによって、PcXgh74Bが示す特徴的な分解パターンが生じていることが示された。
蛋白質脱リン酸化酵素による表皮細胞の増殖,分化の調節

表皮ケラチノサイトは低カルシウム培地(0.1mM)で培養すると分化を示さず、カルシウム濃度を上げると(1.8mM)分化が誘導される。この変化は細胞内カルシウム濃度の上昇による細胞内蛋白質のリン酸化の状態変化によるものと考えられる。今回の研究では、カリクリンAなどの脱リン酸化酵素阻害剤がケラチノサイトの分化に与える影響を検討した。分化の示標としては細胞質蛋白質であり、分化が進むと発現されるインボルクリンを、その抗体を用いたフローサイトメトリーにて検討した。カリクリンAはケラチノサイトの増殖を著しく抑制した。この濃度にて培養を行い、細胞を固定後インボルクリンの抗体で染色、フローサイトメトリーにてインボルクリン陽性細胞の割合を調べたところ、経時的に増加していた。蛍光抗体法による培養ケラチノサイトの染色像では、カリクリンAで細胞質におけるインボルクリン量が著しく増加していることを確認した。この傾向は同じく脱リン酸化酵素阻害剤であるオカダ酸でも同様の結果を得た。しかしながら、この条件下でもデスモゾームは形成されなかったため、細胞内カルシウム濃度の上昇によるものでは無いと考えられた。これらの結果から細胞内蛋白質の脱リン酸化の制御系がケラチノサイトの分化に深く関与していることが示唆された。
多機能酵素---プロスタグランジF合成酵素---の構造と機能の解明

プロスタグランジン(PG)F合成酵素は、322個のアミノ酸からなる分子量36,517の単一鎖の単純蛋白質で、NADPH存在下に一つの活性部位でPGH_2からPGF_<2α>を、他の活性部位でPGD_2から9α,11β-PGF_2を生成するいわゆるdual function enzymeであり、肺血管の攣縮や子宮筋の収縮など多彩な生理活性を惹起するPGF_2の合成に関与する酵素である。本酵素の多機能性は本酵素と一次構造上高い相似性を示したアルド・ケト還元酵素群の酵素を持つこと、また肺PGF合成酵素のアイソザイムが肝臓に存在しそのアイソザイムも多機能性を示すことから、多機能酵素は生体内の様々な臓器に広く存在し、臓器により異なる生理的役割を担うことが考えられる。このような多機能酵素の構造や機能を解明するため、PGF合成酵素を酵素学的、蛋白化学的、免疫化学的に研究し、平成5年度から7年度の研究期間で以下のことを明らかにした。1.PGF合成酵素の構造の解明(a)部位特異的変異(i)H48L変異体本来の酵素とは異なり酵素反応中、急速に失活する(i)C末端側7残基の削除PGD還元活性は80%低下し、PGH還元活性は20%しか低下しなかった。(ii)C末端側15残基の削除PGD還元活性、PGH還元活性ともに約95%失活した。55TyrはPGD及びPGHの触媒中心と考えられ、117HisもPGDの触媒中心近傍に存在すると考えられる。48Hisは活性部位に関与すると思われる。また、H117N変異体及びC末端側7残基の削除の結果からPGDとPGHの結合部位は異なることが示唆され、C末端側アミノ酸残基は両活性部位の構造保持に重要な役割を果たしていると考えられる。2.PGF合成酵素の機能の解明PGF合成酵素はラットを用いて全身臓器分布を調べた結果、肺に最も高い活性を示した。本酵素は肺において免疫組織学的研究より細胞中隔および非線毛気道上皮細胞に存在することが明らかになった。今回更に細胞中隔細胞が間質細胞のひとつで、線維芽細胞と筋細胞の両方の形態を有する収縮性間質細胞contractile interstitial cells(CICs)であることを免疫蛍光染色および免疫電顕により証明した。共同研究者の福井基成博士等(京都大学)はこの細胞の分離培養に成功した。本細胞をコラーゲンゲル中で培養し、低酸素状態にしたときゲルが急速に収縮することから、PGFはこの状態時の収縮に関与していると考えられ、本酵素が肺におけるPGF合成を司る酵素と思われる。PGFは黄体の性周期の後期に子宮内膜において多く生成され、性周期の調節や妊娠に関与すると考えられている。伊藤誠二教授(関西医科大学)との共同研究により妊娠後期および性周期の後期の子宮においてPGF合成酵素の抗体と交差する36KDaの蛋白質が増加し、それと呼応してPGF_<2α>も増加することを見いだした。この結果よりPGFが性周期の調節や妊娠時に重要な生理的役割を果たし、PGF合成酵素もその生成に関与していると思われる。

今回更に細胞中隔細胞が間質細胞のひとつで、線維芽細胞と筋細胞の両方の形態を有する収縮性間質細胞contractile interstitial cells(CICs)であることを免疫蛍光染色および免疫電顕により証明した。共同研究者の福井基成博士等(京都大学)はこの細胞の分離培養に成功した。本細胞をコラーゲンゲル中で培養し、低酸素状態にしたときゲルが急速に収縮することから、PGFはこの状態時の収縮に関与していると考えられ、本酵素が肺におけるPGF合成を司る酵素と思われる。PGFは黄体の性周期の後期に子宮内膜において多く生成され、性周期の調節や妊娠に関与すると考えられている。伊藤誠二教授(関西医科大学)との共同研究により妊娠後期および性周期の後期の子宮においてPGF合成酵素の抗体と交差する36KDaの蛋白質が増加し、それと呼応してPGF_<2α>も増加することを見いだした。この結果よりPGFが性周期の調節や妊娠時に重要な生理的役割を果たし、PGF合成酵素もその生成に関与していると思われる。PGF合成酵素は322個のアミノ酸からなる分子量36,517の単一鎖の単純蛋白質で、NADPH存在下に一つの活性部位でPGH_2からPGF_<2alpha>を、他の活性部位でPGD_2から9alpha, 11beta-PGF_2を生成するいわゆるdual function enzymeで、肺血管の攀縮や子宮筋の収縮など多彩な生理活性を惹起するPGF_2の合成に関与する酵素である。本酵素の多機能性は本酵素と一次構造上高い相似性を示したアルド・ケト還元酵素群の酵素も持つこと、また、肺PGF合成酵素のアイソザイムが肝臓に存在し、そのアイソザイムも多機能性を示すことから多機能酵素は生体内の様々な臓器に広く存在し、臓器により異なる生理的役割を担う事が考えられる。本年度は、光親和性ラベルにより判明した活性部位に関与するいくつかのアミノ酸の部位特異的変異を行ない、その変異体の酵素的性質を調べた。その結果、^<48>HisをLeuに変異したものは本来の酵素とは異なり酵素反応中、急速に失活することがわかった。また、他にもいくつかのアミノ酸の変異体を作製し、本来の酵素とは異なる酵素的性質をもつものも明らかになった。さらにPGF合成酵素の反応産物であるPGF_<2alpha>や9alpha,11beta-PGF_2は気管支や血管平滑筋の収縮作用など喘息やアレルギー疾患等との関係が示唆されている。我々は免疫学的手法によりPGF合成酵素が肺の間質細胞に存在することを明らかにした。さらに肺の間質細胞の分離培養に成功しており、本年度はこの培養細胞でPGD_2から9alpha,11beta-PGF_2の生成やアラキドン酸からの生成を見ており、今後、サイトカインや化学伝達物質等の本酵素の発現調節に対する影響を調べ、本酵素の肺での活性調節並びに作用機序を明らかにするとともに多機能酵素の機能を解明する。PGF合成酵素は分子量約37,000の単一鎖の単純蛋白質で広い基質特異性を示し、NADPH存在下にケト基を有するPGD_2やカルボニル化合物を還元するだけでなく、エンドパーオキサイド基を有するPGH_2をも還元すること、さらにその一次などを申請者らは明らかにしてきた。本酵素の活性部位を明らかにするために本年度は、C末端側のペプチドの役割を明らかにし、また55Tyr、117Hisの役割を明らかにした。
マメ科作物における莢実の形態形成と外的および内的要因との関係

ラッカセイは地上で開花し地下で結実する特性を有する.よって,莢実形成に対する土壌環境の影響は,莢実に直接に作用する過程と,根の養水分吸収を通して地上部の生育あるいは莢実に間接に作用する過程とが考えられる.そこで,莢実が形成される結莢圏と,根が分析する根圏とを区分して,それぞれの部位の環境ストレスが莢実形成におよぼす影響について検討した.1.中間型品種ナカテユタカを供試して,結実期間を対象に,根圏環境として標肥と多肥の施肥処理および乾燥と多湿の水分処理,結莢圏環境として乾燥と多湿の水分処理を組合せ解析した.その結果,根圏での乾燥ストレスは,いずれの条件下でも乾物生産が大きく抑えられ,莢実形成が阻害された.一方,結莢圏での乾燥ストレスは,標肥条件下で乾物生産,莢実形成が向上し,逆に多肥条件下でそれぞれが抑制される傾向がみられたが,根圏での乾燥ストレスに比べてその影響は小さかった.根圏での養分ストレス(多肥障害)は,いずれの水分条件下でも乾物生産が抑えられ,莢実形成が阻害されたが,その場合,乾燥条件下より多湿条件下で影響が大きくあらわれた.2.着花・分枝習性の異なる3品種を供試して,結実期間を対象に,根圏環境として乾燥と多湿の水分処理,結莢圏環境として無肥と多肥の施肥処理を組合せ解析した.その結果,根圏での乾燥ストレスは, 1の結果と同様乾物生産および莢実形成が大きく抑えられた.しかし,結莢圏施肥処理の影響は,乾物生産にはあまりみられず,莢実形成への影響も比較的小さかった.品種間では,乾燥ストレスはテカテユタカが受けにくく,また養分ストレスは千葉43号が受けにくく,白油7-3が受けやすい傾向が認められた.以上の結果から,莢実形成におよぼす土壌環境の作用様式は,結莢圏土壌より根圏土壌の影響の方がより大きく発現することがわかった.今後生理的機能との関連から検討の予定である.ラッカセイは地上で開花し地下で結実する特性を有する.よって,莢実形成に対する土壌環境の影響は,莢実に直接に作用する過程と,根の養水分吸収を通して地上部の生育あるいは莢実に間接に作用する過程とが考えられる.そこで,莢実が形成される結莢圏と,根が分析する根圏とを区分して,それぞれの部位の環境ストレスが莢実形成におよぼす影響について検討した.1.中間型品種ナカテユタカを供試して,結実期間を対象に,根圏環境として標肥と多肥の施肥処理および乾燥と多湿の水分処理,結莢圏環境として乾燥と多湿の水分処理を組合せ解析した.その結果,根圏での乾燥ストレスは,いずれの条件下でも乾物生産が大きく抑えられ,莢実形成が阻害された.一方,結莢圏での乾燥ストレスは,標肥条件下で乾物生産,莢実形成が向上し,逆に多肥条件下でそれぞれが抑制される傾向がみられたが,根圏での乾燥ストレスに比べてその影響は小さかった.根圏での養分ストレス(多肥障害)は,いずれの水分条件下でも乾物生産が抑えられ,莢実形成が阻害されたが,その場合,乾燥条件下より多湿条件下で影響が大きくあらわれた.2.着花・分枝習性の異なる3品種を供試して,結実期間を対象に,根圏環境として乾燥と多湿の水分処理,結莢圏環境として無肥と多肥の施肥処理を組合せ解析した.その結果,根圏での乾燥ストレスは, 1の結果と同様乾物生産および莢実形成が大きく抑えられた.しかし,結莢圏施肥処理の影響は,乾物生産にはあまりみられず,莢実形成への影響も比較的小さかった.品種間では,乾燥ストレスはテカテユタカが受けにくく,また養分ストレスは千葉43号が受けにくく,白油7-3が受けやすい傾向が認められた.以上の結果から,莢実形成におよぼす土壌環境の作用様式は,結莢圏土壌より根圏土壌の影響の方がより大きく発現することがわかった.今後生理的機能との関連から検討の予定である.
藍藻及び原始植物葉緑体の表層膜安定化機構の解明とその進化的関連性の解析

葉緑体の起源は原始真核細胞に細胞内共生した藍藻(酸素発生型光合成を行うグラム陰性細菌)である。葉緑体へと変換する過程で藍藻の細胞表層機能の改変は不可避であるが、その具体的過程は全く不明であった。本研究では、最も原始的な植物の一つとされる灰色藻の葉緑体の外膜に多量に存在する新奇外膜チャネル蛋白質CppS/Fを発見した。アミノ酸配列解析から、これらは藍藻とは異なる細菌系統Planctomycetes門に由来することが示唆された。藍藻の外膜蛋白質は植物系統内に保存されていなかった。本成果は、藍藻が葉緑体へ変換する過程で藍藻の主要外膜蛋白質が消失し、CppS/Fと入れ替わったことを示唆している。[1]具体的内容:外膜の安定的維持には、細胞壁ペプチドグリカン(PG)接着性の外膜蛋白質が必須である。H27年度中に、藍藻Synechocystis sp. PCC6803(以下Synechocystis)および灰色藻Cyanophora paradoxaの葉緑体(以下cyanelle)から外膜ーPG間接着蛋白質を単離・同定した。Synechocystisは3つの相同蛋白質Slr0042, Slr1841, Slr1908を接着蛋白質として保持しており、予想通りこれら全てはSelenomonas ruminantiumの外膜ーPG間接着蛋白質Mep45と類似のドメイン構造(N末端側のPG結合ドメインとC末端側の外膜貫通領域)を有していた。精製PGとの結合解析を行い、これらはN末端領域とPG結合型糖鎖との相互作用を介してPGに結合することを証明した。一方cyanelleでは二つの相同かつ外膜に最も多量に存在する蛋白質( PapC1, 2と命名)が外膜ーPG間接着蛋白質として機能していた。papC1, 2遺伝子を同定し系統解析を行ったが、これらはどちらも藍藻蛋白質とは全く相同性を示さず、驚くことに藍藻とは全く類縁関係の無いPlanctomycetes門細菌の表層蛋白質と相同性を有していた。PapC1, 2を可溶化・精製し、人工リポソームに再構成して機能解析した結果、これらは分子量約1,000以下の化合物を非特異的に通過させる拡散チャネルを形成することがわかった。[2]意義・重要性:藍藻から原始葉緑体(cyanelle)への進化的変換には、1藍藻の外膜透過障壁性の解消、2外膜の安定的維持のための、外膜ーPG間接着蛋白質(藍藻を含むグラム陰性細菌では、例外なく一細胞あたり10^6分子程度存在する)の保持が必須である。PapC1, 2は上記1、2を満たす機能をもつことから、藍藻から葉緑体への進化過程における外膜機能変換に深く関与する蛋白質であると推察した。一方で驚くことにその起源は非藍藻系統にあると考えられ、葉緑体成立過程における外来因子の関与が強く示唆された。従来の計画通り、Synechocystisおよびcyanelleから外膜ーPG間接着蛋白質を単離・同定した。藍藻由来の外膜ーPG間接着蛋白質がcyanelleにおいても保存されていると予想していたが、cyanelleの外膜ーPG接着蛋白質PapC1, 2は藍藻ではなくPlanctomycetes門細菌の表層蛋白質と相同性を示した。当初の仮説は外れたが、藍藻から葉緑体への進化過程における外膜機能変換に、非藍藻系統由来の因子が関与したことが強く示唆され、結果として予想よりも興味深い研究展開が可能になった。[1]具体的内容:外膜の安定的維持に必須の細胞壁ペプチドグリカン(PG)接着性の蛋白質としてH27年度に単離した藍藻Synechocystis sp. PCC6803 (以下Synechocystis)のSlr0042/1841/1908及び灰色藻Cyanophora paradoxaの葉緑体(以下cyanelle)の二つの主要外膜蛋白質(CppS/Fと命名)の機能解析を、昨年度に引き続き行った。Slr0042/1841/1908はC末端側の膜貫通領域で、無機イオン等の分子量の小さな物質を非特異的に透過する拡散チャネルを形成していることを明らかにした。一方、サイズの比較的大きい炭水化物などの有機化合物は本チャネルを通過しなかった。藍藻は独立栄養性であるため、必ずしも外から有機化合物を取り入れる必要がない。従って本チャネルは藍藻の栄養生理によく適合した性質を持つと言える。CppS/Fに関しては昨年度得た成果をまとめて論文を作成した。本成果はJ. Biol. Chem.に掲載された。[2]意義・重要性:1藍藻から原始的葉緑体(cyanelle)への進化的変換過程で、非藍藻系統(恐らく、グラム陰性細菌Planctomycetes門由来と思われる)由来の外膜蛋白質が藍藻由来の外膜蛋白質と入れ替わったことが初めて明らかになった。本成果は、葉緑体の成り立ちにおける非藍藻系統由来因子の関与を示した初めての例である。2藍藻の外膜についてのこれまでの知見は断片的であったが、本研究で、外膜チャネルの性質と外膜透過性についての情報がはっきりと得られた。本成果は、藍藻から葉緑体への進化過程における外膜の性質変換を考察するうえで貴重な知見となる。

葉緑体へと変換する過程で藍藻の細胞表層機能の改変は不可避であるが、その具体的過程は全く不明であった。本研究では、最も原始的な植物の一つとされる灰色藻の葉緑体の外膜に多量に存在する新奇外膜チャネル蛋白質CppS/Fを発見した。アミノ酸配列解析から、これらは藍藻とは異なる細菌系統Planctomycetes門に由来することが示唆された。藍藻の外膜蛋白質は植物系統内に保存されていなかった。本成果は、藍藻が葉緑体へ変換する過程で藍藻の主要外膜蛋白質が消失し、CppS/Fと入れ替わったことを示唆している。Cyanelleの外膜ーPG接着蛋白質PapC1, 2がPlanctomycetes門細菌由来であるという結果を受けて、当初の予定を若干軌道修正し今後は以下の研究を遂行する。1Planctomycetes門細菌の外膜蛋白質を詳細解析し、cyanelle外膜との類似性を確認・検証する。2PapC1, 2とPGとの結合作用を詳細解明する。PapC1, 2は既知PG結合ドメインを持たないため、蛋白質ーPG間相互作用における新規発見が予想される。3CyanelleのPGは一般的な細菌では見られないN-acetylputrescine ( putrescineはポリアミンの一種)の共有結合による修飾を受けている。本分子の生理機能を、主にポリアミン合成系の阻害剤を使用して解析する。細菌および葉緑体の膜生化学藻類培養用の人工気象器を購入予定であったが、本学の植物培養室のスペースを借りることができ、大型フラスコとエアポンプを用いる大量培養法を確立できたため人工気象器が必要なくなった。その分、研究支援者を雇用し研究推進の加速化を図った。差引額として約30万円の繰越が生じたが、不慮の支出(機器の故障など)に備えて残しておいた。研究支援者の謝金1か月分と、残りは物品費(研究用消耗品)に充てる予定である。
くし型電極による超流動ヘリウム3薄膜の臨界流密度の研究

^3Heは1mK程度の超低温で超流動状態になり、異方的なp波クーパー対に起因する多彩な性質を示し、我々がフェルミ粒子対凝縮の普遍的性質を理解する上で欠くことのできない研究対象である。特に、薄膜や壁近傍など、境界の効果の無視できなくなる領域では、秩序変数の抑制効果による新しい超流動相の安定化や、秩序変数の対称性を反映した表面束縛状態の形成などが予想されている。これらの現象は、秩序変数の異方的性質を境界効果により新たに顕在化させたものととらえることができ、バルクの実験では見ることのできない新たな切り口から、異方的超流動の本質を探る研究と言える。しかし、バルクと比べ、極めて限られたサンプル量、サンプル空間での現象であるために、従来の実験方法での進展は困難であった。くし型電極という微細な構造のデバイスの導入により、膜厚1μm以下の薄膜のこれまでにない高度な制御・測定を可能にした。その結果、臨界流密度の膜厚依存性の測定から、流れの散逸機構に秩序変数の抑制が強く関与していることが分かった。また、くし型電極を圧電基板上に配置した弾性表面波素子や、水晶振動子などのずれ振動素子を用いた、数十MHzの周波数でのよこ波音響インピーダンスの測定を行った。この測定は、平行に振動する境界面とそれに接する超流動^3Heとの間の運動量輸送を調べることに相当し、境界近傍に形成される準粒子状態密度の大きな寄与が予想される。その結果、音響インピーダンスの温度依存性は表面束縛状態の寄与を示した理論的予測の特徴を再現しており、超流動^3Heで初めて表面束縛状態を確認した実験となった。バルク超流動^3Heの性質は、これまでに理論、実験とも盛んに研究され、p波超流動の様々な性質が明らかになり、固体内電子の振舞いを理解する上でも重要な概念を我々にもたらした。バルクの^3He超流動相は、エネルギー・ギャップが等方的なB相と、ノードを持った異方的なA相が高温高圧側に存在することがよく知られている。一方、超流動^3Heをコヒーレンス長程度の狭い隙間に閉じ込めると、境界の秩序変数への影響が顕著になり、バルクとは異なる性質が現れる(サイズ効果)。このような系では、壁面での準粒子の散乱のため、等方的なB相より、異方的なA相の方が安定に存在でき、0barでもA相の出現が予想されている。本研究では、電子線描画装置に代表される微細加工技術を用いて作成した、くし型電極という微細な構造を持った装置を、1mK以下の超低温環境下での実験に導入することで超流動^3He薄膜の実験を行った。また、0.590.26μmの範囲の膜厚についてくし型電極を用いて超流動臨界流の測定を行った。この測定により、超流動^3He薄膜において、駆動させる流量に依存した振舞いとして、非散逸的流れと散逸的流れの境界の膜厚と温度に依存した振舞いを実験的に示した初めての例となった。その結果をスラブ中でのペア・ブレイキング(対破壊)による臨界流の理論と比較すると、温度依存性の一致は見られるものの、臨界流の大きさは、理論予測の2030%にとどまるなど、一致は見られず、渦による位相スリップなどペア・ブレイキング以外の散逸機構が働いていることが考えられる。^3Heは約1mK以下の超低温下で超流動状態となり、異方的なP波クーパー対のもたらす内部自由度に起因し、多彩な性質を示す。特に、厚さ1μm程度以下の薄膜の超流動状態では、境界の影響が強まるために、バルクと異なる性質の顕在化が予想されている。また、制限された空間内での異方的クーパー対としての観点から、超流動^3He薄膜は、p波超伝導体や高温超伝導体(d波)など、電子系での対凝縮現象の理解にも共通する普遍的な知見を我々にもたらす研究対象である。昨今の微細加工技術の発展により、くし型電極という微細構造装置の開発が可能となり、1mK以下の超低温環境下での膜厚1μm以下の微小量サンプルの精密な制御・測定が可能となり、これまで困難とされてきた、超流動^3He薄膜の振舞いを系統的かつ精密に測定する実験が可能となった。実験の結果、流れの駆動速度を徐々に早めたとき、超流動特有の散逸の無い流れから、散逸的流れへの転移として臨界流を捉えることができ、0.60.25μmの薄膜についての臨界流密度J_cの温度依存性を、初めて測定することができた。その結果、0.4μmより膜厚の薄い領域ではJ_cがコヒーレンス長と膜厚の比で記述され、これより厚い領域ではそれと異なる傾向が明らかとなった。この結果は、エネルギー・ギャップに依存した散逸から、他の散逸構造への変化によるものと考えられ、散逸の有無という超流動状態を最も端的に表す性質において、空間サイズの及ぼす影響に関する新しい知見を得ることができた。