hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
シリコン拡張CPGによるMEMSデバイスの制御

神経細胞及びシナプスの電気生理学的性質を模倣した電子回路であるシリコンニューロン及びシリコンシナプス回路、さらにそれらを相互接続したシリコンCPGを設計した。この際、数理的手法を用いて従来に比べ大幅に単純な回路で神経の複雑なダイナミクスを実現することに成功した。これらを集積回路実装し特性評価を行うとともに、静電MEMSアクチュエータの制御用インターフェイス回路の設計及びアクチュエータからのフィードバック情報を得る手法を開発した。生体神経細胞やシナプスの機能を再現する電子回路をシリコンニューロン、シリコンシナプスと呼ぶ。本研究の目的は、研究代表者が提案した、神経細胞モデルに関する数理的知識を駆使した設計法により、従来の設計手法に比べて生体に近くコンパクトなシリコンニューロン、シリコンシナプスを実現し、生体内で運動パターンを生成しているCPGと呼ばれる比較的小規模な神経ネットワークに類したシリコン運動パターン発生器を実現することである。このような運動パターン発生器を構築するためにはバースト発火が可能なシリコンニューロンが必要であるため、方形波バーストと呼ばれるバースト発火を行うシリコンニューロン回路を設計した。これは、ホモクリニック分岐の一種に起因するヒステリシスを持った興奮性の系に、細胞内カルシウム濃度に依存したカリウム電流をモデルとする時定数の大きな負のフィードバック電流を導入した構造になっている。当初、以前の研究で開発したシリコンニューロン回路をベースに設計したが、これは積分器に電圧モードの回路を用いていたため、リーク電流の実装のために追加で電圧-電流変換回路が必要となり、数理的にも回路的にも複雑となっていた。そこで、新たに電流モードの積分器を用いた回路を設計し、電圧モードの回路と同時にVLSI試作を行った。試作の結果、動作の安定性と回路のシンプルさのバランスを考慮すると電流モードの積分器を用いた方が有利であるとの結論に達し、今後のシリコン運動パターン発生器には電流モードの回路を用いることとした。また、シリコンニューロン回路に与えるパラメータ電圧をVLSIに保持するアナログメモリについても他研究室で利用されている回路をチューニングして実装し、数十ミリ秒以上十分な制度でアナログ値を保持できる回路を実現した。本研究の目的は、神経細胞およびシナプスの電気生理学的機能を模倣する電子回路であるシリコンニューロンおよびシリコンシナプスを設計し、これらを接続してシリコン神経ネットワークを構築して生体内の運動パターンジェネレータと同等のMEMSデバイス制御に利用可能な電子回路システムを実現することである。これまでの成果を基にして、研究代表者が提案した数理的手法を用いた設計手法により、電流型積分器を用いたシリコンニューロン回路を設計した。同時に、差動対を基盤とした回路により、AMPA・GABAシナプスと同等のダイナミクスを持つシリコンシナプス回路を設計した。また、gradedシナプスと同等のダイナミクスを持つ回路も設計した。これらのシリコンニューロン回路1個に対してAMPA・GABAタイプのシリコンシナプス回路2個接続したユニット(以下シリコン神経ユニット)を設計した。シリコン神経ユニット2個を相互接続することによって、生体内の基本的な運動パターンジェネレータであるハーフセンターオシレータに相当するシステムを構築し、回路シミュレーションによって期待通りのパターン生成機能を確認した。また、MEMSデバイス制御に利用可能なハーフセンターオシレータ回路実装のための準備として、シリコン神経ユニットを2個内蔵したアナログVLSIをTSMC 0.35ミクロンプロセスを用いて試作した。複数のシリコンニューロン回路を1つのVLSIチップに収めて同時に動作させるためにはピン数の制限から、アナログメモリ等のピン数を減らす技術が必要となる。今回の試作チップには、回路の動作を調整するためのパラメータ電圧を外部から直接与えるタイプのものが1個、別途内蔵するアナログメモリを経由して与えるものが1個おさめられた。本年度は、これまでの成果を基に、神経細胞およびシナプスの電気生理学的機能を模倣する電子回路であるシリコンニューロン回路及びシリコンシナプス回路の設計を改良するとともに、シリコンシナプス回路を介してシリコンニューロン回路同士を接続したシリコン神経ネットワーク回路を構築可能なシリコンニューロンVLSIチップを実現した。これによって、生体内の運動パターンジェネレータと同等で、MEMSデバイスの制御に利用可能な電子回路システムを構築することができる。このようなシリコン神経ネットワークの設計においては、従来の研究では、低消費電力で回路規模が小さく、神経細胞やシナプスとの類似性の高い回路を実現することが難しかったが、研究代表者が提案している非線形力学系の解析手法を応用した回路モデル設計法を用いることにより、この問題の解決への道筋を示した。このような応用可能性の高いシリコンニューロンVLSIチップは、神経系の動作原理を模倣した高度な制御システム、情報処理システム実現のための基盤技術として非常に重要である。本VLSIチップには、シリコンニューロン回路にAMPA・GABAタイプのシリコンシナプス回路を2回路接続したユニットが2ユニット内蔵されている。前者は、Hindmarsh-Roseモデルと同等のダイナミクスをもつバースト発火可能な回路であり、昨年度までの回路に対して、バースト発火の安定性と低消費電力を両立するための改良を加えている。また、後者は回路規模の縮小を実現した。本VLSIチップ単体で、ハーフセンターオシレータを構築することができ、複数チップでより大規模なシリコン神経ネットワークを実現することも可能である。
塩濃度やpHに依らず優れた低ファウリング性を発現する膜の開発

水処理プロセスやバイオセパレーションに膜を用いる場合,膜面および膜細孔内が除去対象の有機物により汚れ,膜性能が低下するファウリングが問題となっている.本研究は,塩濃度やpHが異なる多様な水源に対し,ファウリングを抑制できる膜の開発を行った.開発のポイントは,環境中の塩濃度やpHが変化しても膜面の水和構造が変化しない膜を作製することであり,カルボキシベタイン系ポリマーやある種のノニオン系ポリマーは上記のような性質をもつことを明らかにした.また実際に作製した膜を用いて塩濃度やpHを変化させて有機物を含んだ水溶液をろ過し,優れたファウリング抑制能を有することを実証した.今年度は当初の計画通り、ノニオン系のMEAポリマー、zwitterionic系のCMBポリマー、MPCポリマーの3種類の量子化学計算を行い、電子状態を明らかにした。これ以外にも、上記ポリマー構造を基本骨格とし、これに各種官能基を導入したいろいろなポリマーのモノマー構造を仮定し量子化学計算を行い、電子状態を評価した。これらのデータを系統的に解析することで低ファウリング性を示すポリマー特有の電子状態を見出すことを期待したが、現時点ではこの点を明らかにするまでには至っていない。引き続き検討を進める。また、低温DSC試験を行いポリマーの水和構造を評価する実験を行った。従来はポリマーの含水溶媒として純水を用いて低温DSC測定を行ったが、数種類の塩を様々な濃度で添加した塩水溶液をポリマーの含水溶媒として用いることで、塩がポリマー表面の水和構造に与える影響をDSCにより評価した。得られた結果より、これらのポリマーで膜を改質した場合には、塩の種類や濃度の影響を受けずに、低ファウリング性を発現する可能性が示唆された。さらにpHがポリマー表面の水和構造に与える影響の評価に着手した。含水溶媒のpHを変化させて低温DSC測定を行う場合には、ポリマーのみならずサンプル容器そのものも影響を受けることが明らかとなったため、この点を解決するために測定条件のチューニングを行った。この点に少し時間を要したが、最適な測定条件を見出すことができたため、平成26年度は引き続きpHの影響評価を行う。今年度はまず,昨年度課題として残った,pHを変化させたときのノニオン系MEAポリマーおよびzwitterionic系CMBポリマーの水和構造を評価することから研究をスタートした.低温DSC測定により水和構造を分類して評価したところ,pH4の酸性条件,pH10のアルカリ条件においても,純水を含水溶媒としたときと比較して,水和構造に有意な差は認められなかった.水和構造が低ファウリング性と相関があると仮定し研究を進めているが,この仮説に立つと,ノニオン系MEAポリマーおよびzwitterionic系CMBポリマーで表面を修飾した膜は,pH4から10の広い範囲で低ファウリング性を有することが予想される.平成27年度はこの点をさらに詳細に検討する予定である.また,ノニオン系MEAポリマーおよびzwitterionic系CMBポリマーで表面を修飾した膜をMembrane BioReactor(MBR)で用いることを想定し,汚泥の透過試験を行い,低ファウリング性を評価した.いずれのポリマーで修飾した膜も,未処理の膜と比べてフラックスの低下を抑制することができ,低ファウリング性を有することが分かった.ただし修飾膜もある程度ファウリングしており,今後,さらなる性能向上の必要がある.またフラックス低下を引き起こす主要な原因物質についても未だよく分かっていないため,平成27年度は,汚泥などの粒状物質を除去した水溶液でろ過試験を行うなど,工夫をしながら引き続き検討を進める予定である.平成27年度は,これまでの研究で最も有望と考えられるカルボベタイン系ポリマーをプラズマグラフト法で修飾した膜にフォーカスし,その膜性能を詳細に評価した.平成25,26年度の検討でカルボベタインポリマーの水和状態に,水溶液中に含まれる塩の種類や濃度,さらにはpHが与える影響は認められないことが明らかとなっており,これは我々の開発した膜の低ファウリング性は塩やpHに影響を受けないことを示唆していた.実際,カルボベタインポリマーを修飾していない未処理膜を用いてpH4.0からpH8.2まで溶液のpHを変化させながらタンパク水溶液の透過試験を行い,pHがファウリング性能に与える影響を評価したところ,タンパクの等電点付近のpHのときに最もファウリングしやすい傾向を明らかにした.このpH条件において,カルボベタインポリマーを修飾した低ファウリング膜でろ過試験を行ったところ,ファウリングは全くおこらなかった.すなわちカルボベタイン系ポリマーをプラズマグラフト法で修飾した膜は,原液のpHに依らず高いファウリング抑制能を発現することを実証することができた.また開発した膜はデキストランなどの糖ではほとんどファウリングしないことも明らかになった.膜性能の検討を進める中で,グラフトポリマーの透過抵抗が予想外に大きなことが新たな課題として生じた.これはグラフトポリマーの含水率が高く,細孔閉塞効果が大きなためであると考えられる.ファウリング抑制能の獲得に重点をおいて検討を進めてきたが,さらに膜の最適化を図るには,透過抵抗とのトレードオフを考えていく必要があることが分かった.水処理プロセスやバイオセパレーションに膜を用いる場合,膜面および膜細孔内が除去対象の有機物により汚れ,膜性能が低下するファウリングが問題となっている.本研究は,塩濃度やpHが異なる多様な水源に対し,ファウリングを抑制できる膜の開発を行った.

開発のポイントは,環境中の塩濃度やpHが変化しても膜面の水和構造が変化しない膜を作製することであり,カルボキシベタイン系ポリマーやある種のノニオン系ポリマーは上記のような性質をもつことを明らかにした.また実際に作製した膜を用いて塩濃度やpHを変化させて有機物を含んだ水溶液をろ過し,優れたファウリング抑制能を有することを実証した.交付申請書に記載の通り,研究を推進できている.化学工学引き続き,交付申請書に記載の通り,研究を推進する.交付申請書に記載の研究計画の通り、研究を推進できている。ただしpHを変化させたときのポリマー水和状態の測定については、一部必要な検討が未着手となっている。一部未着手の実験があるため,これらの実験に使用予定であった計上分が次年度使用額として生じた.引き続き、交付申請書に記載の研究計画の通り、研究を推進する。平成25年度に未着手であった実験については、技術的な障害はないため、平成26年度に問題なく進めることができる。この実験を実施するにあたり技術的障害はなく,すぐに実験を着手できる状態にあるため,平成27年度に使用する.前述のように、一部未着手の実験があるため、これに使用予定であった計上分が次年度使用額として生じた。この実験については技術的障害はなく、すぐに実験に着手できる状態にあるため、平成26年度に計画通り使用する。
脂質酸化依存的新規細胞死(リポキシトーシス)実行因子の細胞及び個体での機能解析

GPx4は生体膜に生じた酸化リン脂質であるリン脂質ヒドロペルオキシドをグルタチオン依存的に還元する酵素である。GPx4は抗がん剤であるエラスチンやRSL3によるがん細胞における鉄依存性の脂質酸化依存的細胞死フェロトーシスの制御因子として注目されているが、我々は様々な正常組織におけるGPx4欠損マウスを作成し、GPx4の発現が低下した細胞死にはフェロトーシス以外に、鉄非依存性の細胞死経路も存在することを見出し、リポキシトーシスと名付け、その実行因子の同定と細胞レベル、個体レベルでの機能解析を進めている。またGPx4欠損や酵素活性の低下による個体レベルでの疾患についても解析した。今回、網羅的shRNAライブラリーによるスクリーニングによりリポキシトーシスの実行因子として、Lipo1-5を同定したが、本年度はLipo-1, Lipo-2及びLipo-3のノックアウトマウスをゲノム編集等により作成し、さらに心臓特異的GPx4欠損マウスにおける17.5日での心筋細胞死を個体レベルでも抑制できるのかについて、それぞれのダブルノックアウトマウスを作成して検討した。その結果、まずLipo-13KOマウスは正常に生育できた。次に心臓特異的GPx4欠損マウスとのダブルノックアウトマウスでは、いずれも17.5日での胎児致死を抑制し、本来生まれてこない心臓特異的GPx4欠損マウスの胎児がLipo-1ダブルでは生存して生まれ、Lipo-2ダブル、Lipo-3ダブルでは死産ではあったが生まれた。このことは少なくとも個体レベルでも17.5日でのリポキシトーシスによる心筋細胞死を抑制できたことを示すことができた。また重度のCOPD患者の肺の上皮細胞ではGPx4の発現が低下し鉄の沈着を介したフェロトーシスが起きること、GPx4のトランスジェニックマウスではCOPDを抑制できることも見出した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。GPx4は生体膜に生じたリン脂質ヒドロペルオキシドをグルタチオン依存的に還元できる抗酸化酵素である。我々はこれまでにGPx4を欠損すると様々な細胞において脂質酸化依存的な新規細胞死を誘導することを報告してきた。抗がん剤エラスチンやRSL3はGPx4活性を制御して起きる鉄依存性の脂質酸化依存的新規細胞死フェロトーシスを誘導することが報告され、注目を集めているが、GPx4欠損細胞死では、鉄のキレーターで抑制できないこと、致死の時間が遅いことから異なる細胞死であることを見出している。そこでGPx4欠損新規細胞死をリポキシトーシスと名付け、リポキシトーシス実行因子を明らかにすることを目的に網羅的shRNAライブラリーのスクリーニングを行い、ノックダウンによりリポキシトーシスを抑制し、そのノックダウン細胞にcDNAを再導入することにより、細胞死が回復する遺伝子をこれまでに5個見出している。この遺伝子をLipo遺伝子1ー5と名付け、本研究ではこのLipo遺伝子の機能解析を進めると共に、Lipo-1及びLipo-2は新規タンパク質であり、ノックアウトマウスの作成を試みた。またLipo-3遺伝子では心臓特異的GPx4欠損マウスとのダブルノックアウトマウスの作成を行った。Lipo-1はGPx4欠損の際の脂質酸化の制御に関わることを見出した。またLipo-2-5は脂質の酸化の下流、ERKのリン酸化の上流で機能していることがわかった。またLipo5の相互作用タンパク質をプロテオミクス解析したところ、Lipo-2と相互作用する可能性があることが明らかとなった。Lipo-1及びLipo-2KOマウスの作成を行ったところ、Lipo-1KOマウスは極めて生まれにくいことが明らかとなった。Lipo-2KOマウスは正常にうまれ生育した。Lipo-1及びLipo-2KOマウスの作成、心臓特異的GPx4Lipo-3ダブルKOマウスの作成にも成功している。さらにダブルKOマウスの作成を試み、フェノタイプの解析を進めている。各lipo遺伝子の機能部位も明らかになり、Lipo-2とlipo-5が相互作用している可能性も見出したことから順調に進んでいると言える。次に心臓特異的GPx4欠損マウスとのダブルノックアウトマウスでは、いずれも17.5日での胎児致死を抑制し、本来生まれてこない心臓特異的GPx4欠損マウスの胎児がLipo-1ダブルでは生存して生まれ、Lipo-2ダブル、Lipo-

3ダブルでは死産ではあったが生まれた。このことは少なくとも個体レベルでも17.5日でのリポキシトーシスによる心筋細胞死を抑制できたことを示すことができた。また重度のCOPD患者の肺の上皮細胞ではGPx4の発現が低下し鉄の沈着を介したフェロトーシスが起きること、GPx4のトランスジェニックマウスではCOPDを抑制できることも見出した。Lipo-1,Lipo-2,およびLipo-3と心臓特異的GPx4欠損マウスとのダブルKOマウスを作成し、3つの遺伝子のリポキシトーシスにおける個体レベルでの機能解析を進める。Lipo-1,Lipo-2,およびLipo-3抗体についても作成及びワークする抗体を得ることに成功したので、蛋白レベルでの解析を進める。Lipo-5と共沈蛋白質のプロテオミクス解析からLipo-2が同定されたことから、本当に結合するのか、結合の部位や致死の際のみで結合するのかについて詳細な解析を試みる。Lipo-3については、変異体の作成に成功したので、変異体の細胞死実行における役割について細胞レベルでの機能解析を進める予定である。またリポキシトーシスに特徴的な遺伝子群に関してもリストアップはできたので、細胞死実行との関連についての解析を進める予定である。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
近世武士層とナショナリズム

近世武士層とナショナリズム(要旨)水戸学は、徳川光圀の修史事業に淵源し、19世紀に入って、藤田幽谷とその門人たちの著述活動によって流行の学問となった。幕末の武士層によって受容された水戸学は、明治維新後の歴史に多大な影響を与え、今なお我々の歴史意識を規定している。そこで、本研究では、江戸時代のナショナリズムの諸潮流のうち、特に水戸学を取り上げ、幕末の武士層によるその受容のあり方に焦点を絞ることにした。水戸学の影響を受けた武士の中で、吉田松陰と横井小楠は、その受容の仕方が対照的であり、維新後の日本の展開を考える上でも重要であるので、特に集中的な研究対象とした。まず、松蔭は「一姓歴々」の天皇家が存続していることに日本の独自性と優秀性を求める水戸学の国体論を継承する。彼は、儒教道徳が妥当するのは、君臣、父子、夫婦、長幼、朋友の関係についてであり、天皇を支配者に頂く国体には儒教道徳は及ばないと主張した。松陰によれば、天皇が誤った場合臣民は宮城前で泣くことによってその感悟を祈る他ない。こうして幽谷以来の水戸学に端を発する天皇の神秘化が一段と先鋭化された。これに対して、小楠は当初水戸学の影響を受けたが、水戸藩の君臣の政治行動に対する観察や西洋文明の集中的研究を通じて水戸学の呪縛から脱した。彼は水戸学と同様日本の独立維持を目指したが、天皇を神秘化することなく、むしろ儒教的な理想的君主に育成しようとした。小楠によれば、平和で豊かな民衆の生活を保障する国「華」であり、その意味で今や西洋諸国が「華」となり、日本や中国は「夷」に成り下がった。こう考えた時点で、日本を「華」と決めてかかる水戸学の自民族中心主義は克服されたといえる。小楠は平和で豊かな民衆の生活を保障するという原理を「三代の道」と呼び、日常生活、国家、国際社会のあらゆる領域に普遍的に妥当する理念としてこれを提唱した。本研究の課題は、近世ナショナリズムの形成過程を、その有力な担い手であった近世武士層の置かれた歴史的条件に着目して明らかにすることである。本年度は、近世武士層に関する文献、明治期のナショナリズムに関する文献、アジアやヨーロッパのナショナリズムに関する文献を収集しつつ、特に江戸時代末期における水戸藩、長州藩、熊本藩、中津藩に属する武士のナショナリズムを研究した。その際、古代以来、日本が中国伝来の儒教経典や律令から受容し、近世の武士も受け入れた「天」の思想と彼らのナショナリズムとの関連に注目した。具体的には、藤田幽谷、藤田東湖、会沢正志斎などの水戸学者、長州藩出身の吉田松陰、熊本藩出身の横井小楠、中津藩出身の福沢諭吉などが残したテキストを読み、彼らが受容した「天」の思想とナショナリズムの関係を考察した。その結果、武士が、中国の「天」の思想に含まれる二要素、すなわち先帝崇拝という民族主義的な要素と、民衆への最大限の配慮を権力の獲得と維持の根拠とする超民族主義的な要素のどちらを選ぶかということと、武士のナショナリズムが西洋文明に対して閉ざされたものになるか開かれたものになるかということとが対応することが明らかになった。今後は、近世武士団の構造的特質とそれが置かれた社会状況、特に水戸藩、長州藩、熊本藩、薩摩藩、福井藩などの武士団のそれを研究し、ナショナリズムとの関連を探求してゆきたい。

平成13年度は、熊本藩の武士のナショナリズム、特に幕末に活躍した横井小楠のナショナリズムを中心に研究を進めた。小楠のナショナリズムの重要な特質は、当時の多くの武士が捉えられていた華夷思想すなわち日本を文明の中心とし西洋を野蛮とみなす思想から自由だった点にある。この特質は小楠の思想的柔軟性とともに朱子学の影響によるところが大きいと考えられる。小楠が朱子学から受けた影響を考察するには、朱子のテキストを通じての直接的影響のみならず、小楠が尊敬した17世紀熊本藩の二人の朱子学者すなわち大塚退野と平野深淵からの影響を考慮しなければならない。そこで本年度は、主にこの二人に関する文献の収集と、二人が残した文章の解読を行った。その結果、「理」は時間と場所を越えて妥当するという信念が退野と深淵に共通してみられ、小楠もこの信念を共有していることが明らかになった。小楠はこの「理」を「天地仁義之大道」などと言い換え、日本の国内政治においても対外政治においてもこの原理が妥当すると考えた。小楠によれば、この原理に従っている国が文明国であり、日本や中国であってもこの原理からはずれていれば野蛮国であった。小楠はこのように文明/野蛮の区別を相対化し、西洋諸国の情報に接して、現在の日本や中国は野蛮国に堕していると断定した。小楠はこの思想に基づいて幕府の反民衆的な制作を批判したが、天皇を頂点とする日本の政治体制の固有性と意義は認め、その体制を国際社会の中で守っていくことを主張している点ではナショナリストであったといえる。しかし、前述した華夷思想から自由な立場に立って、国際社会において「天地仁義之大道」の実現を目指すという新しい国家目標を構想した点ではインターナショナルな思想家であった。水戸学は近世武士層のナショナリズムの一源流である。特に藤田幽谷に始まる後期水戸学は近世末期の武士層に多大な影響を与えた。幽谷は、日本の国家としての独自性を、易姓革命が一度も行われずに皇統が続いてきたことに求め、天皇が国家の宗教的祭祀を主催し、将軍が大名を率いて王道政治を行うという役割を確定して、皇室、幕府、大名、その家臣という近世の政治秩序を正当化しようとした。しかし、武士層が水戸学を受容する仕方は様々で、幕末には尊攘派によって倒幕のイデオロギーに利用された。本年度は、特に長州藩の吉田松陰と熊本藩の横井小楠について、水戸学受容のあり方を探究した。まず、松蔭は、東北遊歴の際、水戸学者に接触して発憤し、『日本書紀』を始めとする六国史を学び、天皇を絶対化する方向に水戸学を押し進めて、天皇の政治的権威の回復を図り、日本の土地人民は天皇一人のものであると主張した。松蔭において幕府は天皇から征夷大将軍に任命されている限りで政治的権威をもつものとなる。松蔭は「征夷」の役割を果たしていないと、、決死の覚悟で将軍を諌めることに己の使命を見出した。次に、小楠は特に水戸学の藩政改革論に関心を寄せ、水戸学が早くから外国の脅威を警告し、日本の独立の維持を訴えていたことを高く評価していた。しかし、一部の水戸藩士や長州藩士に見られる、主君を飛び越えて直接天皇に忠誠を尽くそうとする傾向や、水戸学の日本中心的「華夷秩序」思想を批判した。小楠は、国の東西を問わず民衆本位の政治が行われている国が「華」であり行われていない国が「夷」であるとして、日本が欧米諸国の優れた文明を吸収して国力をつけ、世界に儒教的仁義を広めていくという日本の未来像を描いた。
先端技術を用いた中国内蒙古・新疆北部における漢魏都城・陵墓の総合的研究

本研究は4年間にわたり、対象調査地のフィールドを通して考古学、歴史学、地理情報システムや年代測定法などの学際的研究を展開していた。主な成果は下記3点にまとめられる。1.漢魏帝都と郡県城址の構造プランとその象徴性1)帝都建設における理念空間の完成:漢帝都長安の建設プランは、南山子午谷口から嵯峨郷五方基壇まで南北軸線全長75kmに及ぶ。それが渭水を中心として都城・陵墓との生・死空間が南北正方位に対置し、天と地・自然山川と記念的建造物の対象性をベースにおき、漢帝国支配の正統と神聖を表象したシンボルであり、東アジア古代都城の成立にも多大な影響を与えていた。2)郡県城址の調査と復元:華北、内蒙古における戦国・秦漢期の郡県城址が計26ヵ所を調査、測量した。GPS・GIS解析によって各遺跡の方位と構造プランを解明し、中央帝都建設に対して地方郡県都市の特色を初めて把握した。一辺500600四方の城郭都市がほとんどで、北方位を重視するが、真北からの偏角は1度7度あり、帝都建設ほどの精度がない。その偏角の大小は、中央勢力との関係緊密度に影響されるように見て取れる。城外には正方位重視の墳墓が造営されたことも判明し、帝都長安の都市計画を模倣したものと考える。3)北方国境線遺跡の探求:内蒙古の陰山南麓一帯の調査では、城塞、長城、烽火台の併存が発見した。一辺40-50四方の城塞は城門1つ、石積みの城壁が幅3-5、頑丈な防御施設で、それに長城と烽火台は近接に築かれ、戦国秦漢期の北方軍事施設として完備されたことが判明した。2.秦直道の調査と研究1)秦直道の真相究明:紀元前212年建造された秦帝国の南北幹線道路-秦直道は歴史上、深い謎に包まれ、長い間不明なままであった。近年、秦直道の発掘調査や日中連携調査によって、秦直道の真相がようやく解き明かされてきている。山岳高地の作道、版築土の舗装道路の道幅は平均30m、道の沿線に壮観な皇室の行宮や防御に備えた関所、駅舎施設が付設された。それは高度な土木技術と巨大な権力組織によって創り出された「帝国の道」である。2)古代ローマ道との比較:ローマ道は礫石や砂石の作道が主で、道幅4の石畳みの舗装道が特徴的である。帝国領域間の軍事、交通運輸道として発達し、商用道路の兼用を含む実用性の優れた古代ハイウェーである。3.チベット吐蕃王墓の調査と実測チベットの吐蕃王国を象徴する巨大墳墓の4大分布地点で実地調査とGPS測量を行った。その結果、時期の異なる巨大方墳・円墳を特徴とした吐蕃王室・貴族大墓の構造配置と分布を総合的に把握し、吐蕃大墓の立地方位と景観の特色などの検証が初めて実施した。漢魏時代は、中原国家と北方遊牧民・西方農耕民の社会との交渉が濃密となり、ユーラシア大陸の東西交流が著しく活発化した時期である。秦漢時代の王朝文化が開花、成熟する一方、内蒙古・新疆北部に活躍された遊牧民は、ヨーロッパ東のステップ地帯を原郷とする青銅器文化をもち、シルクロードを通じてオアシス都市国家が栄え、中国北部・朝鮮半島・日本列島にまで少なからぬ影響を及ぼしている。本研究は華北地域における漢魏時代の都城(市)・道路・陵墓に焦点をあて、対象地域の遺跡踏査とGPS測量を行い、帝国都城と地方郡県城址の造営プラン、都市と墳墓の方位・景観の特徴を把握しつつ、中国都市文明像を具体的に描きだすと共に、ユーラシア大陸の東西交流の様相やその推移を実証的に解き明かそうとする。

一辺40-50四方の城塞は城門1つ、石積みの城壁が幅3-5、頑丈な防御施設で、それに長城と烽火台は近接に築かれ、戦国秦漢期の北方軍事施設として完備されたことが判明した。2.秦直道の調査と研究1)秦直道の真相究明:紀元前212年建造された秦帝国の南北幹線道路-秦直道は歴史上、深い謎に包まれ、長い間不明なままであった。近年、秦直道の発掘調査や日中連携調査によって、秦直道の真相がようやく解き明かされてきている。山岳高地の作道、版築土の舗装道路の道幅は平均30m、道の沿線に壮観な皇室の行宮や防御に備えた関所、駅舎施設が付設された。それは高度な土木技術と巨大な権力組織によって創り出された「帝国の道」である。2)古代ローマ道との比較:ローマ道は礫石や砂石の作道が主で、道幅4の石畳みの舗装道が特徴的である。帝国領域間の軍事、交通運輸道として発達し、商用道路の兼用を含む実用性の優れた古代ハイウェーである。3.チベット吐蕃王墓の調査と実測チベットの吐蕃王国を象徴する巨大墳墓の4大分布地点で実地調査とGPS測量を行った。その結果、時期の異なる巨大方墳・円墳を特徴とした吐蕃王室・貴族大墓の構造配置と分布を総合的に把握し、吐蕃大墓の立地方位と景観の特色などの検証が初めて実施した。平成20年度の本研究は課題計画のとおり、まず、日中連携調査でGPS・GISを用いた秦直道遺跡の踏査、また、始皇帝の長男扶蘇、大将軍蒙恬墓、戦国漢魏時代の都市(内蒙古包頭麻池古城、オルドス市東勝城址、陝西省楡林白城子、大夏統万城)の遺跡調査を実施した。さらに、衛星画像の利用とGIS解析によって、長い間幻の秦直道の実態が判明しつつある。秦直道は2200年前、秦の始皇帝より創設された国家プロジェクトの1つ、秦漢皇帝の天下巡幸の御輿や随従の車列はみな直道を走行し、北方を脅かす匈奴との攻防戦を繰り広げた舞台として様々な車騎も直道を行き来したこと、司馬遷『史記』の記述によって理解ができるが、その実態は長い間、不明のままであった。本調査は従来の調査成果をもとに秦直道全ルートを通してGPS調査と現場検証を行った結果、現在の陝西省と内蒙古自治区にまたがる南北の幹線道路で全長約700キロに及ぶ。山の尾根線上に沿って造られた部分が多く、現代の高速道建設の発想と同じく、地理条件の許す限りまっすぐに、幅の広い道路(一般30m最大幅50m余り)を求めて大規模な車列を最短距離に進ませるように実用性とともに快適さと美観にも追求された。これら明らかにした新事実は長い間、幻だった秦直道を確実に甦らせるようになってきている。一方、比較研究の視点をもって秦直道の建設時とほぼ同時期のローマ古道のフィールド調査を実施し東、西洋の道路文化の異同を探索している。これまで、中国古代史、考古学分野には、古代道路の調査と研究はかなり遅れており、本研究における秦直道の調査は1つ未開拓の領域に踏み入って実証的研究を展開している。本調査の成果発表について、日本と中国にて歴史・考古学会での口頭発表、新聞公表(毎日新聞2009.4.1夕刊「文化」欄)のほか、学術論文の執筆にも励んでいる。本研究は、中国漢魏時代の北方都城(市)・道路・陵墓に焦点をあて、先端技術を用いるフィールド調査が行い、中原国家と北方郡県制との比較、漢と遊牧民の文化交流の仕組み、その推移を実証的に解き明かそうとする。それにしたがって、平成21年度の研究実績は、以下の3点にまとめられる。その1、対象地域の遺跡調査と発掘:1)内蒙古中部の都城(市)遺跡-(1)フフホト市郊外にある陶卜斉土城子(漢代の定襄郡安陶県城と推定)、(2)同市の塔布陀羅亥古城址と城外にある大型方墳、(3)托克托県の雲中古城と城北西にある墳墓群、(4)和林格爾県土城子(北魏盛楽都城を中心に漢、唐時代に建造された城壁ある)及び北魏盛楽金陵区。また、フフホト市郊外にある(5)戦国趙長城遺跡を含む各遺跡の実地踏査、GPS測量を実施し、各遺跡の城壁土サンプルを採集した。
全学的教育基盤システムとしてのＬＭＳの活用支援と普及過程モデルの分析

岐阜大学では,2004年から全学的な教育基盤となることを志向したAIMS-Gifuを開発し,運用を開始した.これまでに8年間のアクセスログ及びコース情報を蓄積しており,本研究ではそのデータの詳細な分析を行った.その結果,利用人数・割合,身分,所属,機能別の利用状況,教員の利用コース状況,学生の利用コース状況,利用時間による利用状況を明らかにし,教員の利用の推移や活用タイプから利用の伸びが止まっている原因を推察し,普及方策を立案するための基礎的知見を得ることができた.平成24年度は、(1)平成18年度から平成23年度までの6年間の利用推移の分析と要因の検討を行う。ロジャーズの普及過程モデルへの適合性を検討し,採用の意思決定に関係する要因を抽出する。(2)活用タイプと採用の意思決定の関係を明らかにする。授業場面における積極的なシステム採用者の活用方法を分析し,活用タイプをアクセスログから検討するための基礎的指標を抽出する。(3)採用の意思決定過程に影響する普及支援方策の手がかりを得る。利用状況の分析より大学の施策等をはじめLMSの利用の可否に関する要因を検証し、今後の利用支援の手がかりを得ることである。平成23年度に構築した学習履歴分析システムを用いて、分析の基礎的指標となる1AIMS利用率、2コース/コミュニティ別アクセス,3利用コース,4利用時間帯について平成18年度から23年度までの6年間の蓄積されたアクセスログから身分別、所属別、月別、機能別に詳細な処理を行い、普及方策の検討資料を作成し、大学の組織であるAIMS-Gifu活用ワーキングへ提供した。また、学生、教員を対象にAIMSについてのアンケート及び聞き取り調査を行い、利用状況を調査した。さらに、授業で利用している人数(利用規模)別に利用率、機能の分析を行い、利用しやすい授業規模、機能についての検討を行った。また、教員が授業で利用する機能別に詳細な分析を行った。個人別では、初心者とアクセス数の多い利用者(ヘビーユーザ)で、利用している機能について分析を行い、利用の状況を明らかにした。平成25年度は、AIMSワーキングによって、教員のAIMS利用に対するさまざまな啓蒙活動が行われてきた。また、情報漏洩を防止する目的で、成績提出を工学部、教育学部で義務付ける等、AIMSの利用を促進する対策が行われた。さらに平成25年前期からは、ポータル画面の変更を行い、簡易なデザインとするなど、教員がAIMSを利用するための施策が行われてきた。その結果、利用教員数は徐々にではあるが、増加していることが明らかになった。これまでの活用履歴の分析から、普及の初期ではアクセス数は急激に伸びてきていることが示された。しかし、利用した教員割合は4割程度でとどまり、利用者数が伸びていないことが明らかになっている。ジェフリー・A・ムーアのキャズム理論によれば、イノベーターとアーリーアダプターをあわせた16%とアーリーマジョリティの間にはキャズムと呼ばれる「深く大きな溝」があるとしているが、AIMSの場合は40%の普及の後に大きなキャズムがあるといえる。この40%をさらに伸ばすために、大学として様々な活動を行ってきているが、その効果が数に表れていないのが現状である。アンケート結果からも、48.5%が学生の連絡や指導に役立った、57.0%が授業に関連した指導に役立ったと回答している。学習指導に役立った内容では、予習や復習、学生の課題の遂行状態や結果の把握に役立ったとあるが、その反面学生相互のコミュニケーションの利用はあまりされていない。役立った機能では、連絡事項、講義資料の配布、メールが挙げられている。利用している教員には、AIMSが役立つという実感があるにも関わらず全体の利用が進まない現状から、教員の利用を伸ばすには、なぜAIMSを使うのか、どんな学習をさせたいのかということを考えることで、学習の方法そのものを教員が見直すことが必要であると考える。岐阜大学では,2004年から全学的な教育基盤となることを志向したAIMS-Gifuを開発し,運用を開始した.これまでに8年間のアクセスログ及びコース情報を蓄積しており,本研究ではそのデータの詳細な分析を行った.その結果,利用人数・割合,身分,所属,機能別の利用状況,教員の利用コース状況,学生の利用コース状況,利用時間による利用状況を明らかにし,教員の利用の推移や活用タイプから利用の伸びが止まっている原因を推察し,普及方策を立案するための基礎的知見を得ることができた.平成23年度の実施計画は、普及過程,採用の意思決定,活用タイプの基礎的分析指標を明らかにするために、(1)全学的教育基盤システムの普及離陸期頃までの普及過程の分析、(2)採用の意思決定過程及びその影響の基礎調査と分析、(3)教育活用タイプの基礎調査と普及支援方策の検討を行うことである。まず全学的教育基盤システムの利用状況を分析するために、取得したアクセスログから任意のデータを取り出すための学習履歴分析システムを構築した。蓄積している学習履歴は、2006年(平成18年度)後半から2011年(平成23年度)まで6年間を対象に行う予定であるが、アクセスログの総数が1億データを超えるため、年度単位で処理を行うこととした。今年度は、以下の内容を実施した。(1)結果の検証を行うために、平成23年度のデータを対象とし学習履歴分析システムの構築を行った。(2)LMSを利用している人数及び割合を教員、事務、学生の身分、所属、月別に分析し、その利用割合の実態を明らかにした。

(3)アクセス数を身分、所属、月、機能別に分析し、LMSの教育活用のタイプを明らかにした。(4)コースの種類によるアクセス数を身分、所属、月、機能別に利用分析を行った。(5)教員が使用しているコース(アクティブコース)を対象に身分、コース所属、月、機能別に分析し、開講コースにおける活用状況を明らかにし、同時に学生がアクセスしたコースを教員と同様に分析し、教員の利用したコースとの差異を明らかにし、学生と教員の利用の実態を明らかにした。(6)利用した時間帯を分析し、身分別の特徴を明らかにした。以上、これまではアクセス数、コース利用数という全体の利用状況しか得られなかったが、この学習履歴分析システムの構築により、任意の期間、条件における分析を可能にし、今年度行った手法を過去のデータに適用することで利用普及状況を明らかにすることが可能になることが分かった。平成26年度は、前年度に引き続き教員のアクセス状況、とくに授業の規模及び形態(タイプ)による特徴、または教員の利用年数による特徴を分析し、傾向及び問題点を指摘した。授業の規模では、多人数クラスの方が連絡事項、教材、テスト等の機能の利用があること、授業形態では講義形式の方が教材、掲示板、成績表の利用があるが、メールについては演習形式で利用されていることが明らかとなった。教員の利用歴では、継続的に利用しているエキスパートが連絡事項,メール,教材の機能を授業に有効に利用しているが、掲示板,成績表,テストでは利用年数には影響がないことが明らかになった。掲示板機能は時間外のディスカッションの場ともなることやテスト機能は毎時間の確認テスト等も設定でき、今後エキスパートの利用が期待される機能であると考える。エキスパートが使用する機能が連絡事項,メール,教材に固定されつつあることが危惧される.また、AIMSワーキングが主催した教員の事例紹介(H25年3月)及び聞き取り調査によると、すべての機能を使うというものではなく、講義の内容により、利用する機能を選択して効果を上げているという報告がある。また、年度により授業の内容をこれまで使っていた掲示板からグループワークの形式を採用し、直接意見を交換する形式に変えているという報告もあり、そのAIMSの利用には教員の授業方針によるところが大きいと考える。以上これまでの普及過程,活用タイプ別の分析結果をもとに、それらに対する普及の支援方策の成果を分析して全学的教育基盤システムとしてのAIMS-Gifuの普及過程を総括し,大学教員・学生・事務職員の採用の意思決定過程に影響する要因を明らかにし,具体的な普及支援の方策の提案を行った。教育情報(1)2003年から2012年までの10年間の利用推移の分析や蓄積されたアクセスログの分析により,ロジャーズの普及過程モデルへの適合性を検討し,普及過程モデルを明らかにするために、平成23年度に構築した学習履歴分析システムを用いて平成18年度後期から23年度前期までの学習履歴を、基礎的指標をもとに年度ごとに分析を行い、利用の推移を明らかにした。
賃金制度の今日的展開-年功・職務・成果主義およびジェンダーをめぐる総合的研究

本研究は、成果主義と能力主義との異同、および年功賃金から職務給への賃金制度改革が、労働者と労使関係にとって有する意義について、90年代末から2000年代にかけて成果主義的人事・賃金制度の導入が顕著に進展した産業・企業の実態調査を通じて明らかにすることを目的とするものである。本研究の結果、これまで「能力主義」から「成果主義」へという賃金制度の転換は人事労務管理史上画期的な質的変化と見なされてきたが、そうした命題は事実に反しており、「成果主義」と「能力主義」とは基本的に同質であること、また、これまで年功賃金は本質的に性差別的な賃金体系であるという学説も有力であったが、年功賃金そのものに性差別的な要素を見出すことはできないこと等が明らかとなった。賃金制度の今日的展開における焦点である,年功賃金,職務給,成果主義賃金の動向を明らかにするために,国内外の文献の検討を行うとともに,労働組合からの聞き取りを行った。職務給が主流を占めるとされるアメリカにおいては,労働者の確保,モチヴェーションを高めるために,キャリアラダー・プログラムが積極的に導入される場合がある。キャリアラダーとは,日本における査定幅の小さな年功賃金と同様の賃金カーブを描こうとするものである点,示唆的であった。日本国内においては,成果主義賃金が導入されている場合は,制度が導入されていても従前の年功賃金と結果が変らぬように運用されているケースが多く見受けられ,そうでないケースでは,多くの場合に職場のチームワークの悪化等がもたらされている場合が多い。とりわけ,医療においては,チーム単位の労働が重視されるために,個々人のパフォーマンスを評価しようとする成果主義は多くの困難を抱えていると考えられる。また,成果主義賃金が導入されようとしても,労働組合がそれを防げ得た場合には,査定の少ない年功賃金のもつ平等的規範が労働者間に受容,支持されていることが強く推測された。さらにしばしば指摘される年功賃金のもつ性差別的性格は,歴史的には,女性に年功賃金が適用されなくなることによってもたらされたもので, ILOが1992年に100号条約の男女同一賃金かかわって日本政府に勧告したように,女性への年功賃金あるいはseniority creditsの適用により,ジェンダーフリーの年功賃金が実現可能であり,労働者の生活安定の面でも示唆的であると考えられた。平成21年度は、医療・福祉産業における賃金制度の「成果主義」的改革の動向とそれに対する労働者・労働組合の対応に関する実態調査を進めた。これまでの調査・分析によって明らかになりつつある知見は、90年代2000年代に医療・福祉職場において「成果主義1を掲げ進められた賃金改革は、職能資格制および多分に恣意的・曖昧な考課指標の混入や処遇差別を回避しえない人事査定制度の導入によるものであり、「職務」ないしは「仕事」基準による透明・公正な賃金決定と言い難いものであった。そして、経営側からの自律性を維持する労働組合や労働者は、勤続昇給を基本とする従来的な公務員型の制度をこそ公正な賃金制度とみなす立場からこうした賃金および人事労務管理制度改革に対して抵抗している。このことは、「成果主義」と旧来的な「能力主義」との異質性を強調する、最近約10年間における労働社会学・社会政策学分野における賃金制度をめぐる有力な学説に対する重大な異論を提起しうる根拠となる可能性をもつと考えられる。また、連携研究者と行っている研究会(関東社会労働問題研究会)においては、範囲職務給制度をとる米国の賃金制度においても、労働組合は歴史的にseniorityによる昇給を主張し、査定昇給を主張する経営側との間で重要な争点となってきたこと、専門的ホワイトカラー職たる教員の賃金制度は経験年数と学歴を基準として賃金水準が決定されるものであるといった知見を得ることができた。これらもまた、米国型職務給と「年功」原理の異質性を強調する最近の研究動向にあって、重要な批判的問題提起をなしうる可能性を提供するものと思われる。第三年度においては、第二年度までの文献研究および実態調査の結果をふまえつつ、連携研究者とさらに文献研究会や個別調査の検討会を重ね、さらに長野県の病院・福祉施設における成果主義的人事・賃金制度改革の状況について聞き取り・資料調査を行った。これまでの文献研究・理論的歴史的考察の成果をふまえて、この第三年度の調査を中心にこれまでの実態調査結果を分析した結果、次のような知見を得ることができた。

成果主義賃金制度は「能力開発主義」を実現するものという触れ込みで導入されたにも関わらず、実際にはそうしたものとなってはいないこと、人事考課の恣意性は強固に人件費抑制という目的のために導入されるものではないと唱えられてきたにもかかわらず、現実には人件費抑制効果が現れていること、現実の成果主義賃金制度が処遇の安定性や評価の納得性を依然として欠如していること、などである。こうした分析から浮かび上がってきたものは、まさに漂流し続ける成果主義的賃金制度の姿であり、またかつて能力主義から成果主義への転換が日本の人事労務管理史上画期的な質的転換と言われることもあったにも関わらず、実は成果主義と能力主義との距離がさほど遠いものではなかったという事実である。その結果として現実の成果主義は度重なる手直しを余儀なくされているわけであるが、その行き着く先は、人事考課における成績考課を重視した職能給の見直しあたりに落ち着くのではないかと考えられる。成果主義的賃金制度の導入プロセスが示唆するのは、日本の労働者の「フェアネス」に対する感覚を無視して賃金制度を改編ことの困難さであると言えよう。
機械学習によるタンパク質翻訳後修飾の予測と天然変性領域の機能の解明

ヒトタンパク質のリン酸化に対して、修飾部位の機械学習による予測を通して、天然変性領域(IDR)とドメインでの差に着目し,特に天然変性領域がもつ機能的役割を検討した。進化的保存性が低い領域ながら重要な翻訳後修飾も担うIDRは、部位ごとに保存性が異なり、特に機能性が確認されている修飾部位では保存性が高いことが確認できた。領域保存性を前提にできないIDRでも合理性をもつ部位特異的保存度として、複数種のオーソログを用いた定義を提案し、定量的解析を実現した。同時に、リン酸化部位も機能性の有無で分類すると、保存度に差が見られた。保存度情報も用いた機能性リン酸化部位予測は、IDRで精度82.1%を実現した。本初年度は、ヒトタンパク質の天然変性領域(IDR)における機能性リン酸化部位の予測に特化して、サポートベクターマシンによる修飾部位の予測を行った。その理由は、進化的な配列保存性が高いドメイン領域に対しては、アミノ酸配列情報のみで十分な予測精度が得られることを既に確認している一方で、IDRにおいては保存度が部位により異なり、リン酸化部位、その中でも機能が明らかなリン酸化部位の保存度がより高いことを確認したためである。なおリン酸化機構の共通性から、チロシンを除き、セリンとトレオニンをまとめて扱った。部位ごとの保存度の定量化には、ヒトとの進化的距離が異なる複数の脊椎動物種におけるオルソログに着目し、アミノ酸の置換割合を用いた。従来から部位特異的保存度として用いられるposition-specific scoring matrix(PSSM)は配列保存性に依拠しているため、ドメイン領域に対しては有効で予測にも用いられてきたが、IDRに対する有効性は必ずしも期待できない。そこで双方の部位特異的保存度を用いてIDRにおける機能性リン酸化部位を予測した結果、提案法がPSSMより2%高い精度を得た。また自然置換を考慮するために両者にスコア化を行うと、いずれも精度が2-3%向上した。さらに配列情報も合わせて予測した結果、80%を超える精度となった。いずれにおいても入力する配列長は対象部位周辺15部位程度までが予測に有効であり、ドメインにおける予測と比べて半分程度の近傍域がリン酸化に寄与すると思われる。リン酸化部位近傍に位置特異的に存在するアミノ酸を調べた結果、P+1などドメインと共通のものも多く見られたが、IDRに特有と思われるものも見出された。配列に対して独立成分分析(ICA)を行った結果、それらのアミノ酸はいずれも独立に出現しており、モチーフ様のものはなかった。2年目となる本年度は引き続き、ヒトタンパク質の天然変性領域(IDR)における機能性リン酸化部位を対象とした。前年度に得られた結果として、配列の進化的保存度が低いとされてきたIDRにおいても、アミノ酸部位ごとに進化的保存度が異なり、高い保存度を持つ部位もあることが分かった。そして、機能性リン酸化部位のような生物学的に重要な修飾部位では保存度が高いこと、さらにそれを利用して、部位毎の進化的保存度が適切に定義できる場合には、保存度を用いて機能性リン酸化部位の予測精度を向上できることを示した。それを受けて本年度は、配列エントロピーの計測を行った。ドメインとIDRでは、領域全体の配列エントロピーが異なることは既知であり、アミノ酸組成比の偏りも反映してIDRでは低い値となる。今回は、部位ごとに周辺配列に対するエントロピーを求めた。ドメインとIDRに分けて対象部位周辺のエントロピーの分布をみると、単峰分布のピークや平均値がいずれも後者で低くなっていた。また、セリンとトレオニンに限定して、非リン酸化部位と機能性リン酸化部位に分けたエントロピー分布では、単峰分布のピークや平均値がいずれも後者で低くなっていた。保存性や位置特異的なアミノ酸の存在を総合的に定量化する簡単な指標として、エントロピーを用いることが考えられる。しかしながら、サポートベクターマシンを用いたリン酸化部位予測により比較すると、配列のみ、配列とエントロピー、配列と進化的保存度では、昇順に精度が高い結果となった。即ち、エントロピーに含まれる情報は、進化的保存度を超えるものではなかった。ただ、IDRにおける部位毎の進化的保存度として前年度に提案したものは、複数のオルソログの存在を前提としており、それが得られない多くのヒトタンパク質に対する利用が有効だと思われる。ヒトタンパク質の天然変性領域(IDR)における機能性リン酸化部位のサポートベクターマシンによる予測に対して、計画をほぼ達成した。初年度の部位特異的保存度、それが得られない場合には本年度の部位周辺エントロピーを入力情報として用いることで、IDRの特徴を利用した機能性修飾部位予測の枠組みを提案し、計算機実験により検証した。結果を論文として投稿するために準備中であり、作業を急ぐ。最終年度である本年度は、天然変性領域(IDR)におけるリン酸化についての成果をまとめた。リン酸化が実験的に新たに確認されるアミノ酸部位は近年になって増加しているが、その機能的役割も含めて確認されるものは多くない。リン酸化自体が機能であるとする従来の見方に対して、リン酸化にも機能を担うものと、そうではなく単に化学量論的な反応の結果として生じるものがあるという仮説を立てた。そこで、個別タンパク質のリン酸化部位ごとに機能の解明が実験的に進められているヒトタンパク質に対して、UniProtデータベースにおけるアノテーションを精査し、リン酸化部位ごとに、機能性の有無で分類した。機能が確認されているリン酸化部位は、構造的に不安定とされるIDRにも多く見られる。

配列情報を用いたサポートベクターマシンによるリン酸化部位予測の観点からは、ドメインに比べて、IDRにおけるリン酸化の予測精度は低いが、機能的リン酸化部位に限定すると予測精度は向上する。さらに、予測対象とするヒトタンパク質のアミノ酸配列のみでなく、哺乳類の異なる複数の生物種でのそのオルソログタンパク質の配列情報を加えることで、更に予測精度が向上する。一般にIDRにおける進化的保存度は平均的には低いが、オルソログ間の比較から得られる保存度は局所的に不均一で、保存度が高い部位に機能的リン酸化が生じ、配列情報からの予測も精度が高い。対して、保存度が低い部位でのリン酸化は、機能が未確認のものが多く、予測精度も下がる。以上のように進化的保存度の観点から、リン酸化の機能性や予測可能性を考察した。これはIDRに特有であり、ドメインに対しては、配列情報に基づく予測で十分だと思われる。なお、複数種のオルソログが得られていない天然変性タンパク質(IDP)に対しては、予測対象部位周辺の配列に対するエントロピーの利用も提案した。ヒトタンパク質のリン酸化に対して、修飾部位の機械学習による予測を通して、天然変性領域(IDR)とドメインでの差に着目し,特に天然変性領域がもつ機能的役割を検討した。進化的保存性が低い領域ながら重要な翻訳後修飾も担うIDRは、部位ごとに保存性が異なり、特に機能性が確認されている修飾部位では保存性が高いことが確認できた。領域保存性を前提にできないIDRでも合理性をもつ部位特異的保存度として、複数種のオーソログを用いた定義を提案し、定量的解析を実現した。同時に、リン酸化部位も機能性の有無で分類すると、保存度に差が見られた。保存度情報も用いた機能性リン酸化部位予測は、IDRで精度82.1%を実現した。初年度の計画はほぼ達成した。さらに、ドメインに対してもデータを新たに取得した上で、IDRと同様に部位特異的保存度に基づく予測を行い、比較した。IDRにおけるリン酸化部位のデータを再度最新のUniProtから取得し、タンパク質の相同性に閾値を設けて近いものは排除した上で、IDR上のセリンとスレオニンにおける機能性リン酸化部位を収集した。その中で指定した脊椎動物4種におけるオルソログが揃うものに限定した。部位特異的保存度情報としてオルソログタンパク質5本のマルチプルアラインメント(MA)を予測に用いた。比較としてPSSMも求めた。スコア化の有効性、配列情報を用いた予測との比較や組合せの有効性を確認した。また統計解析として、リン酸化部位周辺に高頻度で出現する部位特異的アミノ酸を調べた。同時に、その出現の独立性もICAにより調べた。さらにドメイン領域に対しても同じ方法でリン酸化部位を予測し、配列情報を用いた予測との比較、IDRにおける予測と比較した。上記の結果から、IDRにおける修飾部位予測に、部位特異的保存性が有効であることが分かり、ドメインとは異なる修飾機構が示唆された。各部位におけるキナーゼの比較などは今後の課題である。