hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ヌクレオシド修飾とwobble則の進化

コドン三字目のグアノシンとアンチコドン一字目の修飾ウリジンの水素結合様式を調べるため,mRNAに修飾グアノシンを導入することを検討した.まず,6-チオグアノシン5'-リン酸を酵素的に合成することができた,また,イノシンおよび6-チオグアノシンを転写反応でRNAの特異的な位置に導入することができることを示した。さらに,RNAを連結して,翻訳可能なmRNA分子を調製することを試みた.従来法のT4 DNAリガーゼやT4 RNAリガーゼを用いたRNA連結法では,収量や特異性の問題で,翻訳活性測定に用いるほど十分な量のmRNA分子を得るのが困難だった.最近報告されたT4 RNAリガーゼ2を用い,これで連結したRNAを無細胞タンパク質合成系に導入したが,これについては全く翻訳されないことがわかった.この酵素は,報告されていない活性をもっているものと考えられる.一方,コムギ胚芽RNAリガーゼを用いると,高収率でRNAを連結することができることがわかった.しかし,この方法では連結部位の2'位が水酸基でなくリン酸になる.水酸基に変換する反応が十分進行しているか確認する方法の確立が今後の課題となった.一方,研究期間中に,リボソーム上での修飾ウリジンとグアノシンとの塩基対の形を直接解析した結果が報告されたが,これは,本研究の作業仮説と一見矛盾するものの,十分両立するものであった.そこで,本研究の作業仮説の背景を論文にまとめ,発表した.コドン三字目のグアノシンとアンチコドン一字目の修飾ウリジンの水素結合様式を調べるため,mRNAに修飾グアノシンを導入することを検討した.まず,6-チオグアノシン5'-リン酸を酵素的に合成することができた,また,イノシンおよび6-チオグアノシンを転写反応でRNAの特異的な位置に導入することができることを示した。さらに,RNAを連結して,翻訳可能なmRNA分子を調製することを試みた.従来法のT4 DNAリガーゼやT4 RNAリガーゼを用いたRNA連結法では,収量や特異性の問題で,翻訳活性測定に用いるほど十分な量のmRNA分子を得るのが困難だった.最近報告されたT4 RNAリガーゼ2を用い,これで連結したRNAを無細胞タンパク質合成系に導入したが,これについては全く翻訳されないことがわかった.この酵素は,報告されていない活性をもっているものと考えられる.一方,コムギ胚芽RNAリガーゼを用いると,高収率でRNAを連結することができることがわかった.しかし,この方法では連結部位の2'位が水酸基でなくリン酸になる.水酸基に変換する反応が十分進行しているか確認する方法の確立が今後の課題となった.一方,研究期間中に,リボソーム上での修飾ウリジンとグアノシンとの塩基対の形を直接解析した結果が報告されたが,これは,本研究の作業仮説と一見矛盾するものの,十分両立するものであった.そこで,本研究の作業仮説の背景を論文にまとめ,発表した.tRNAアンチコドン一字目に見出される修飾ウリジンのうち,5-メチルウリジン誘導体については,真核生物型のものはコドン三字目のグアノシンと対合できず,原核生物型のものは対合できること,および,原核生物型での対合の際には当該修飾ウリジンがイオン化していることを,作業仮説として仮定し,これが正しいか検証するために,まず,グアノシン誘導体をmRNAの特異的な位置に導入する方法を確立した.まず,大腸菌の核酸代謝酵素を用いて,6-チオグアノシン5'-リン酸を調製することに成功した.これを踏まえて,転写法により,グアノシン誘導体をRNAの5'-末端に特異的に取り込まれるか検討したが,少なくともイノシンの場合は導入効率が低く,実用的でなかった.一方,化学合成でイノシンを導入したオリゴリボヌクレオチドを用いて,RNAリガーゼによるRNAの連結を試みた.反応効率を考慮し,従来の方法ではなく,RNA二重鎖を効率よく連結できることが平成16年春に報告されたT4 RNAリガーゼ2を用いて連結反応を試み,その方法を確立した.これについては,第27回日本分子生物学会年会で報告した.一方,転写法により,イノシンをRNAの特定部位に導入する方法を試み,問題なく導入できることを確認した.また,DNAzymeにより調製したRNAの末端を均一に揃えることが可能であることも確認した.以上の方法を組み合わせて調製したmRNAを大腸菌無細胞タンパク質合成系に添加して,mRNAの構造による活性の違いを比較するためには,mRNAを全く同じ方法で精製する必要があることがわかった.以上より,本研究の目的に関わる実験方法をほぼ確立した.平成16年度に引き続き,mRNAに修飾ヌクレオシドを導入したものを無細胞タンパク質合成系で翻訳することで,原核生物tRNAのアンチコドン一字目に見られる5位修飾ウリジンの3位が脱プロトン化しているか,調べる研究を遂行した.平成16年度に開発したT4 RNAリガーゼ2を用いたRNA連結法で実際にRNAを調製して,タンパク質合成を行ったところ,この酵素で連結したRNAが全く翻訳されないことを発見した.おそらく,連結されたRNAが,3'-5'ではなく,2'-5'結合でつながっているものと考えられ,そうだとすると,T4ファージにおける本酵素の役割についての重要な知見であると考えられた.しかし,この件については,本研究の主旨から離れるので,それ以上の追究は行わなかった.

一方,従来から,別の研究費で研究していたコムギ胚芽由来RNAリガーゼを用いて,効率よく正確にRNAを連結することが可能であることがわかったので,当該酵素をコムギ胚芽無細胞タンパク質合成系を用いて大量調製した.さらに,平成16年度のイノシンに続いて,6-チオグアノシンを特異的に効率よくRNAに導入することができることがわかった.6-チオグアノシンの導入はイノシンのそれよりも高効率であった.一方,キサントシンについては全く導入できないことがわかった.6-チオグアノシンについては,そのヌクレオシド三リン酸を酵素的に効率よく合成する方法を開発した.一方で,従来の作業仮説をさらに一般化した理論を構築し,第4回国際核酸化学シンポジウムで発表した.これについては,現在,Journal of Theoretical Biology誌に投稿中であり,修正稿の審査中である.
運転ストレスに基づく車両の個別調停および交通社会全体最適化手法の提案

近年,車両の状態や周辺環境に関する様々なデータを,ネットワークを介して,車車間(V2V),路車間(V2I)などで共有する機能を搭載した車両も市販化され始めており,危険回避や追従走行などに利用されている.将来的には,道路交通に関するあらゆる情報は一元的に集約され,交通流の将来予測に活用されるだけでなく,最適な経路や走行速度などの情報を個々の車に提供することも可能となるであろう.究極としては,信号が無くても全ての自動車が魚の群れのように,衝突したり止まることなく移動することができ,渋滞も事故も起こらない世界の実現が望まれる.本研究では,コネクテッドカーから集められたリアルタイムの交通情報を元に,信号の無い交差点において,道路の優先関係を撤廃した条件下で,車両同士が協調して交通流を最適化するための,合流制御の効果分析を行った.セル・オートマトンによるミクロシミュレーションにより,現在の交通流の再現,コンフリクト発生の事前予測,およびコンフリクト回避のために各車両が取るべき最適制御方法を決定した.制御の影響は周辺車両にも及ぶため,合流前後における総旅行時間の総和が交通ネットワーク全体として最小となる場合を,最適解として選定した.シミュレーションの結果,より混雑した交通環境ほどコンフリクトの回数は増加し,それを回避するための制御パターンは多様化すると共に,合流制御の効果が高くなることが分かった.最適化の時間的・空間的範囲による影響を適切に設定することが今後の課題である.本研究課題は,研究代表者らが所属する名古屋COI拠点と連携して実施しており,概ね順調である.平成31年度からは,効果的な合流制御を実現するための,各種条件の検討を行う.コンフリクトはどれぐらい前から予測すればよいか,また制御によりどれぐらい先までの時間を,さらにはどれぐらいの広さのエリアの交通を最適にすればよいかに着目し,交通量や交差点形状による影響も検討する.そして,本手法を実際の交通ネットワークに適用する際の課題について考察する.これまで,カーナビゲーションシステムにおける経路探索では,距離や所要時間,移動費用など,効率性や経済性に関する指標が用いられてきた.しかし,高齢者ドライバ割合の増加や人口減少に伴う総交通量の減少が予想される現在では,単に早く・安く目的地に到着するだけでなく,ドライバの安全性や快適性の向上も期待されており,これら心理的要素の指標化が課題となっている.本研究では,運転中にドライバに派生するストレスを,安静時からの「心拍数」の変化により定義し,車両から得られるデータや周辺の道路環境などの「運転ストレス要因」から予測するモデルを構築した.過去に名古屋市内で実施した,学生3名高齢者3名,計6名の被験者による走行実験のデータを使用し,運転時の心拍数に影響を与えると思われる項目を,CANデータおよび動画データから1秒毎に抽出した.そして,個人の違いも考慮するため,被験者毎に心拍数推定モデルを作成した.一連の検討の結果,運転ストレス要因とした説明変数には交互作用(例えば,中央分離帯が無い時の方が速度の増加により心拍数が上がりやすいなど)があり,これを適切に考慮することで,運転時の心拍数を高い精度で予測できることが明らかになった.続いて,構築したモデルを用い,運転ストレスを探索コストとした経路探索を実施した.運転ストレス要因の定義には,道路の車線数や走行車線位置,車線変更など,レーンレベルの概念が必要であることから,レーンレベルの仮想道路ネットワークを作成し,個々のドライバにとって最もストレスが小さくなる経路をレーンレベルで探索した.さらに,走行実験により提案手法の有効性を検討した.本研究は,研究代表者らが所属する名古屋COI拠点と連携して実施しており,概ね順調である.近年,車両の状態や周辺環境に関する様々なデータを,ネットワークを介して,車車間(V2V),路車間(V2I)などで共有する機能を搭載した車両も市販化され始めており,危険回避や追従走行などに利用されている.将来的には,道路交通に関するあらゆる情報は一元的に集約され,交通流の将来予測に活用されるだけでなく,最適な経路や走行速度などの情報を個々の車に提供することも可能となるであろう.究極としては,信号が無くても全ての自動車が魚の群れのように,衝突したり止まることなく移動することができ,渋滞も事故も起こらない世界の実現が望まれる.本研究では,コネクテッドカーから集められたリアルタイムの交通情報を元に,信号の無い交差点において,道路の優先関係を撤廃した条件下で,車両同士が協調して交通流を最適化するための,合流制御の効果分析を行った.セル・オートマトンによるミクロシミュレーションにより,現在の交通流の再現,コンフリクト発生の事前予測,およびコンフリクト回避のために各車両が取るべき最適制御方法を決定した.制御の影響は周辺車両にも及ぶため,合流前後における総旅行時間の総和が交通ネットワーク全体として最小となる場合を,最適解として選定した.シミュレーションの結果,より混雑した交通環境ほどコンフリクトの回数は増加し,それを回避するための制御パターンは多様化すると共に,合流制御の効果が高くなることが分かった.最適化の時間的・空間的範囲による影響を適切に設定することが今後の課題である.本研究課題は,研究代表者らが所属する名古屋COI拠点と連携して実施しており,概ね順調である.

平成30年度からは,個別最適から全体最適への展開を行う.すなわち,全ての車両が,運転ストレスが少なくなるように探索された経路を走行しており,さらに個々の車の予定経路と現在位置が集約された条件下において,車両同士が協調して交通流を最適化するための調停アルゴリズムを検討する.より具体的には,信号の無い交差点を想定し,2台の車両の同時進入が予測された場合に,コンフリクト回避のために,各車両に加速・減速・車線変更・一時停止などの制御を行うことを考える.ミクロシミュレーションにより各車両の将来挙動を先読みし,交差点におけるコンフリクト発生を事前に予測した上で,全体が最適となるように,コンフリクト回避のために各車両が取るべき行動を決定する.最適化指標としては,まずは簡単のため旅行時間を用いることとし,合流調停前後において対象車両の旅行時間の総和が全体として最小となるように,コンフリクト回避方法を決定する.また,最適化の範囲としては,始めにコンフリクト対象となる2台の車両のみを対象とした後,周辺車両も含めた交通流全体の最適化についても検討する.また,車両台数や交差点形状によって,抽出される調停パターンにどのような影響があるかについても系統的に調べる.並行して,最適化指標への運転ストレスの検討も行う.平成31年度からは,効果的な合流制御を実現するための,各種条件の検討を行う.コンフリクトはどれぐらい前から予測すればよいか,また制御によりどれぐらい先までの時間を,さらにはどれぐらいの広さのエリアの交通を最適にすればよいかに着目し,交通量や交差点形状による影響も検討する.そして,本手法を実際の交通ネットワークに適用する際の課題について考察する.初年度は,過去に実施した実験データを利用してモデル構築を先行して実施したため,データ解析用の外注費等は次年度に使用することにした.研究は概ね順調に進行しており,当初の計画通り仕様予定である.合流制御では,ミクロシミュレーションの構築を先行して行ったため,データ解析用の外注費等は次年度に使用することにした.研究は概ね順調に進行しており,当初の計画通り使用予定である.
金属‐絶縁体転移を利用した光スイッチ機能の創出

高度情報化社会の進展により通信機器の消費電力が増加の一途を辿っており、今後もIT機器やネットワークシステムの消費電力量が大幅に増加することが懸念されている。この課題を解決するため、シリコン導波路型を始めとした光スイッチの研究開発が進んでいる。しかしながら、従来型の干渉計や共振器を用いた光スイッチでは、電気スイッチに匹敵するような高集積化を達成することは原理的に困難である。そこで本研究では、金属-絶縁体転移を示す二酸化バナジウムをシリコン導波路に組み込んだ超小型光デバイスを作製し、革新的な光スイッチ機能を創出する。当該年度では以下の項目について研究を行った。1.昨年度までに開発を行った二酸化バナジウムを組み込んだシリコン導波路型光スイッチの動作速度を検証した。任意波形発生器・オシロスコープ・市販の高速光スイッチを使用して測定を行った。光源には、ASE(自然放出光)のCバンド帯(1530ー1565 nm)を用いた。高強度の光を入射させることでクラッド層である二酸化バナジウムの金属ー絶縁体相転移を引き起こし、金属相に転移した二酸化バナジウムが光吸収を起こすことによりスイッチイグ機能を実現した。100mWの光を入射した場合に数十nsの光スイッチ動作を実証した。2.熱伝導シミュレーションにより光スイッチ動作原理について検討を行った。3次元の導波路構造をモデルとして使用することにより上記で観測した現象を再現することに成功した。本研究で開発したデバイス特性は、主に熱力学によって決定していることを明らかにした。また、シミュレーションにより光スイッチ機能を改善する指針を得ることができた。昨今の発電コストの急増・温室効果ガス排出削減の必要性といった国内外の情勢を踏まえると、ネットワーク機器の更なる省エネルギー化は喫緊の課題であると言える。しかしながら、従来型の光スイッチでは、電気スイッチに匹敵するような高集積化を達成することは原理的に困難である。そこで本研究では、金属-絶縁体転移を示す材料をシリコン導波路に組み込んだ光デバイスを作製し、革新的な光スイッチ機能を創出する。これにより光スイッチの小型化・省エネルギー化を目指す。1.SOI(Silicon on Insulator)ウェハから、フォトリソグラフィーと反応性イオンエッチングによりシリコンコア(幅: 400 nm、高さ: 220 nm)を形成した後、CVD(化学気相成長)法によりSiO2をクラッド層として堆積させ、シリコン導波路を作製した。2.ASE(自然放出光)光源を用いたCバンド帯(1530-1565 nm)での伝搬損失測定により、作製した光導波路が室温で良質な伝搬特性を示すことを確認した。3.BHF(バッファードフッ酸)を用いたウェットエッチングにより開口部のSiO2を除去し、金属ー絶縁体転移を示すVO2薄膜をPLD(パルスレーザー堆積)法により成長させ、新規光スイッチを作製した。目標とした光スイッチの作製に成功した。そこで本研究では、金属-絶縁体転移を示す材料をシリコン導波路に組み込んだ超小型光デバイスを作製し、革新的な光スイッチ機能を創出する。1. SOI(Silicon on Insulator)ウェハから、フォトリソグラフィーと反応性イオンエッチングによりシリコンコアを形成した後、CVD(化学気相成長)法によりSiO2をクラッド層として堆積させ、シリコン導波路を作製した。BHF(バッファードフッ酸)を用いたウェットエッチングにより開口部のSiO2を除去し、金属ー絶縁体転移を示すVO2薄膜をPLD(パルスレーザー堆積)法により成長させ、導波路型光スイッチを作製した。デバイスサイズは3-8umとした。2.作製した光スイッチの積層構造をFIB(集束イオンビーム)で加工した後、TEM(透過型電子顕微鏡)により断面観察した。設計通りの導波路構造になっていることを確認した。3. ASE(自然放出光)光源を用いたCバンド帯(1530ー1565 nm)での伝搬損失測定を行った。作製した光導波路が、良好な光スイッチ機能を示すことを実証した。消光比は30dBを上回ることを確認した。当初の目標である消光比20dB以上の光スイッチ機能の実証に成功した。

そこで本研究では、金属-絶縁体転移を示す二酸化バナジウムをシリコン導波路に組み込んだ超小型光デバイスを作製し、革新的な光スイッチ機能を創出する。当該年度では以下の項目について研究を行った。1.昨年度までに開発を行った二酸化バナジウムを組み込んだシリコン導波路型光スイッチの動作速度を検証した。任意波形発生器・オシロスコープ・市販の高速光スイッチを使用して測定を行った。光源には、ASE(自然放出光)のCバンド帯(1530ー1565 nm)を用いた。高強度の光を入射させることでクラッド層である二酸化バナジウムの金属ー絶縁体相転移を引き起こし、金属相に転移した二酸化バナジウムが光吸収を起こすことによりスイッチイグ機能を実現した。100mWの光を入射した場合に数十nsの光スイッチ動作を実証した。2.熱伝導シミュレーションにより光スイッチ動作原理について検討を行った。3次元の導波路構造をモデルとして使用することにより上記で観測した現象を再現することに成功した。本研究で開発したデバイス特性は、主に熱力学によって決定していることを明らかにした。また、シミュレーションにより光スイッチ機能を改善する指針を得ることができた。作製した光スイッチの評価を進め、消光比・動作速度などを検証する。また、得られた知見を基にしてデバイス構造の最適化を進める。作製した光スイッチの評価を進め、動作速度などを検証する。計画の一部に変更が生じたため。(理由)計画の一部に変更が生じたため。(使用計画)シリコン導波路の加工・評価費用に充てる予定である。シリコン導波路の加工費・フォトマスクの作成費に充てる予定である。
生体反応場の高特異性の解析と機能制御

本研究では、微生物の嫌気呼吸酵素である一酸化窒素還元酵素を研究対象として、その構造を基盤に分子機能を理解する事に成功した。この酵素は、2つの鉄で構成された活性中心において、一酸化窒素NOを亜酸化窒素N2Oへと変換しているが、その際の、N-O結合の開裂とN-N結合の生成の機構を提案した。化学結合の開裂と生成は化学反応の本質であり、本研究の成果により、生体触媒である酵素に学び、鉄という地球上に多量に存在する金属を活用できる触媒開発への第一歩である。加えて、本研究からは、地球上の生物が、酸素を使わない呼吸から酸素を使う呼吸へと進化した際の、呼吸酵素の分子進化に関する構造化学的な情報が得られた。一酸化窒素NOを還元して亜酸化窒素N_2Oに変換する(2NO+2H^++2e^-→N_2O+H_2O)酵素(一酸化窒素還元酵素NOR)の結晶構造解析に成功し、その成果をScienceに報告した。この触媒反応は、N-O結合の開裂とN-N結合の生成を含む化学反応である。本酵素の酵素反応において、反応物NOが大気汚染気体NO_xの一種であり非常に細胞毒性が強いこと、生成物N_2Oが二酸化炭素CO_2の約310倍の温室効果があり、なおかつオゾン層を破壊する気体であることから、環境科学の側面からも注目されている酵素である。触媒反応場は、ヘムbと非ヘム鉄の2つと鉄からなる複核中心であり、非ヘム鉄には、3つのHisイミダゾールと1つのGluカルボン酸が配位子として配位していた。我々は、酵素の反応物NOを混合後に急速(1ミリ秒以内)に凍結し(急速凍結法)、その凍結試料のESRを測定し、その結果を基に、NORの短寿命反応中間体として、2つのNO分子がヘム鉄(Fe2+)と非ヘム鉄(Fe2+)それぞれに配位する構造を提案していた。しかし、結晶構造を見る限りは、触媒反応場には2分子のNOが入り込む空間はなかった。この事から、触媒反応時には、反応場において鉄(おそらく非ヘム鉄の方)の配位空間の構造変化は誘起される作業仮説を立てた。この作業仮説を証明するために、CN-、CO、N_<3->などの外部配位子が結合したNORの結晶化を開始した。結晶は得られたが、分解能が3Å以上であり、さらに高い質の結晶を得るように努力中である。昨年の緑膿菌Pseudomonas aeruginosaに引き続き、好熱性細菌(Geobacillus stearothermophilus)がもつ一酸化窒素還元酵素NORの構造解析に成功した。NORは、微生物の嫌気呼吸のキー酵素であり、一酸化窒素NOを還元して亜酸化窒素N_2Oに変換する(2NO+2H^++2e^-→N_2O+H_2O)。反応物NOが大気汚染気体NOxの一種であり非常に細胞毒性が強いこと、生成物N_2Oが二酸化炭素CO_2の約310倍の温室効果があり、なおかつオゾン層を破壊する気体であることから、環境科学の側面からも注目されている酵素である。病原菌もNORを有し、感染先のマクロファージが産生するNOを無毒化している。さらに、NORは好気呼吸の鍵酵素であるチトクロム酸化酵素と、共通の祖先を有していると考えられており、呼吸酵素の分子進化を考える上でも重要な酵素である。両NORの活性中心の構造を基盤に、NO還元触媒反応の分子機構を提案した。休止状態では、非ヘム鉄に配位していたグルタミン酸のカルボキシル基が、反応中には解離し、非ヘム鉄へのNOの配位スペースを空けると同時に、プロトンをシャトルして運ぶ機構である。この提案を作業仮説として、その検証を進めていく。グルタミン酸の解離は、今まで誰も考えていない機構であるが、CO結合型、NO結合型のcNORとqNORの振動スペクトル解析によって検証した。緑膿菌Pseudomonasaeruginosaの一酸化窒素還元酵素NOR(2NO + 2H+ + 2e- →N2O + H2O)の還元型、一酸化炭素結合型、アルドキシム結合型の結晶構造を論文として報告し、この酵素の反応場(ヘム鉄ー非ヘム鉄複核中心)の特徴を示した。このNORが、緑膿菌におけるNO産生酵素(亜硝酸還元酵素NiR:NO2- + 2H+ + e- →NO + H2O)と相互作用している事を示す実験結果を得た。その複合体の結晶化にも成功している。

構造解析に成功すれば、2つの酵素間でNiR反応の生成物であるNOが、NOR反応の基質としてNORに受け渡される「連続反応場」が細胞内に存在する事を可視化できる。大腸菌をホストとするNORの発現系を用いて、いくつかの組換え酵素(野生型と各種変異体)を調製し、反応場の構造機能制御を開始した。また、病原菌(髄膜炎菌)が感染先のマクロファージが産生する抗菌ガスNOを無毒化する為に有しているNORの発現精製に成功し、高活性で高純度の酵素を得た。この酵素を用いて、プロトン輸送に関する実験を行い、我々が先にに提案した反応機構が正しい事を示した。結晶化も開始した。ホストを大腸菌から緑膿菌に代える事により、今まで成功していなかった、一酸化窒素還元酵素NORの発現系作成に成功した。NOR遺伝子をノックアウトした緑膿菌は、脱窒条件下(硝酸イオン存在、嫌気条件)では生育しなかった。これは、亜硝酸還元酵素が産生するNOが消去される事無く細胞内に拡散するためと考えられる。そこに、NORをコードしたプラスミドを導入すると、緑膿菌は生育できるようになった。この発現系からの野生型酵素の生成にも成功しており、この発現系により、金属配位子の変換や金属自身の変換が可能となった。さらに、このin vivo分析系を用いて、従来とは異なる酵素活性を有するNOR変異体のハイスループットスクリーニングが可能となった。NORによる、N-O結合開裂とN-N結合生成の反応機構を明らかにするために、NORの酵素反応中に現れる短寿命(ミリ秒)反応中間体の電子構造、配位構造を明らかにすることのできる、時分割赤外分光測定器を完成させた。この分光器に、ナノ秒のレーザーを組み合わせ、光照射でNOを発生させるcagedNOを用いて、NORの反応中間体を生成する事にも成功している。さらに、不可逆な酵素反応中に現れる反応中間体のスペクトル測定を可能とするために、微量の試料を用いてスペクトル積算が可能な試料系の作成にも成功し、テスト実験をおこなった。今後は、SACLAを用いて、この反応中間体の結晶構造解析を行う。緑膿菌Pseudomonasaeruginosaの一酸化窒素還元酵素NORに関して、当初の酸化休止型に加えて、還元型、還元一酸化炭素結合型、還元シアン結合型、酸化アルドキシム結合型の結晶構造を明らかにした。これらの成功により、この酵素の反応場(ヘム鉄ー非ヘム鉄複核中心)の特徴を示す事ができた。さらに、反応場へのプロトン輸送の経路に関して、分子動力学シミュレーションを行った。以上の構造情報を基盤に、一酸化窒素還元触媒反応(2NO + 2H+ + 2e- →N2O + H2O)の分子機構を議論した。すでに、いくつかの理論研究者から、我々が先に提案した反応機構に対して支持と反論が出始めている。これらに対して、応える事が可能となった。反応場の構造機能制御を可能とするために、大腸菌をホストとする本酵素の発現系を構築する事に成功した。ただし、まだ組換え酵素の活性が安定しないので、その条件検討中であるが、近々変異体の調製を開始できる。変異部位に複核中心の配位子(ヒスチジンとグルタミン酸)を選択し、本申請研究の趣旨である機能変換を試みる予定である。また、病原菌が感染先のマクロファージが産生するNOを無毒化するために有している一酸化窒素還元酵素の研究も開始した。5種類の病原菌由来の一酸化窒素還元酵素の遺伝子を取得し、それらの発現系を成功した、その中で、髄膜炎菌の発現精製に成功し、高活性で高純度の酵素が得られた。酵素反応場に詳細な解析は極めて順調に進んでいる。発現系が構築できたので、機能制御を開始した。26年度が最終年度であるため、記入しない。
カルラクトンからストライゴラクトンに至る生合成経路の解明

Strigolactone (SL)を生産する様々な植物によるcarlactone (CL)、carlactonoic acid (CLA)、5-deoxystrigol (5-DS)、4-deoxyorobanchol (4-DO)の変換を調べた。CLとCLAはSLの共通の前駆体であった。4-DOを経由せずにorobancholを生合成する植物が複数見出された。一方、strigolやsorgomolは5-DSを経由して生合成されることがほとんどであったが、コウモリカズラでは5-DSを経由せずにstrigolが生合成された。カルラクトンの有機合成を繰り返し試みたが、目的物を得ることは甚だ困難であった。そこで、Alder etal.(Science, 335, 1348-1351, 2012)によって報告された酵素合成を追試した。ソルガムのD27、CCD7、CCD8遺伝子を大腸菌で発現させ、粗酵素を用いてbeta-カロテンの変換を試みた。しかし、D27の活性が低くカルラクトンを得ることは困難であった。そこで、CCD7の基質である9-cis-beta-カロテンを市販のドナリエラ乾燥藻体より抽出・粗精製し、これを基質としてカルラクトンを酵素合成した。CDスペクトルを文献値(Seto et al., PNAS, 111, 1640-1645, 2014)と比較し、得られたカルラクトンの11位の立体を(R)と確認した。一方、トレーサー実験によって、ソルガムにおいて5-デオキシストライゴールがソルゴモールに変換されることを見出した。この変換は2-OGD阻害剤であるプロヘキサジオンによっては影響を受けないがP-450阻害剤のフルリドンによって阻害された。このことから、5-デオキシストライゴールのソルゴモールへの変換にはP-450が関与していると考えられた。カルラクトン(CL)の酵素合成系を利用して安定同位体標識を試みたが困難であることが判明した。一方、植物材料をフルリドン処理することで内生ストライゴラクトン(SL)量を無視し得る程度にまで抑制できる条件を明らかにできた。そのため、標識5-デオキシストライゴール(5-DS)と無標識CLを用いて投与実験を行った。この間、他の研究グループからイネではオロバンコールがCLから4-デオキシオロバンコール(4-DO)を経て生合成されることが報告されたが、5-DSとCLの投与実験の結果から、様々なSLの生合成が必ずしも5-DSあるいは4-DOを経るわけではないことを見出した。また、ソルガムにおいて5-DSをsorgomolに変換する遺伝子を探索した結果、培地をリン欠乏にした時に著しく発現量が増加する候補遺伝子を見出した。ストライゴラクトン(SL)は、C環の立体の違いにより、5ーデオキシストライゴール(5-DS)型と4ーデオキシオロバンコール(4-DO)型に大別できる。それぞれの型のSLを高生産するいくつかの植物に、カルラクトン(CL)およびカルラクトン酸(CLA)の投与実験を行った結果、いずれもSLに取り込まれた。一部の植物から調製したミクロソーム画分を用いて、この変換が再現された。さらにいくつかの植物のMAX1オーソログを大腸菌で発現させて、CLをCLAに変換する酵素活性を確認した。ソルガムにおいて5-DSがソルゴモールに変換されることを分子レベルで証明するために、SL生合成に関わることが既に知られているいくつかの遺伝子と同調して変動する酸化酵素遺伝子を探索した。いくつかの候補遺伝子を大腸菌で発現させて5-DSを基質として酵素アッセイした結果、そのうちの一つでソルゴモールが合成されることを確認した。様々な植物でカルラクトンがカルラクトン酸に変換されることを裏付ける知見を得ている。また、5-デオキシストライゴール(5-DS)がソルゴモールに変換されることも見出している。さらに、5-DSや4-デオキシオロバンコールを経ないストライゴラクトン生合成経路があることを示唆する知見も得ている。他の研究者の報告を含めて、カルラクトンを起点とするSL生合成の概要が明らかになりつつある。ストライゴラクトン(SL)は、C環の立体化学の違いにより、5ーデオキシストライゴール(5-DS)型と4ーデオキシオロバンコール(4-DO)型に大別できる。これまでに様々なSLを生産することを確認してきた8種類の植物に、酵素合成により調製したカルラクトン(CL)を投与し代謝させた結果、LC-MS/MS分析で合成カルラクトン酸(CLA)と一致する成分に変換されることを確認した。これらから、5-DS型、4-DO型に関わらずcanonical SLを生産する植物ではCLからCLAは共通の生合成経路であると考えられた。さらに、BC環を形成しないnon-canonical SLであるヘリオラクトンを生産する植物でもこの変換が確認された。CLあるいはCLAが様々なSLに変換されることを確認したが、4-DOあるいは5-DSが必ずしも変換されるわけではないことを見出し、CLA以降のSL生合成経路は必ずしもデオキシ型DSを経るわけではないことが判明した。これらデオキシ型SLを経由しない一部の植物で、質量分析の結果から生合成中間体と考えられる酸化を受けたCLと考えられる成分を確認したが、構造の特定には至らなかった。

一方、ソルゴモールを生産する植物から候補遺伝子を探索し、そのうちの一つを異種発現して得たタンパク質が5-DSの9位を酸化してソルゴモールへの変換を触媒することを見出した。これを、ソルゴモールを生産しない植物に形質転換することでソルゴモールの生産能を賦与できるかどうかの検証を進めた。現在、形質転換体を育成しているところであり、培養根あるいは個体が得られた次第、生産するSLの分析を行う。Strigolactone (SL)を生産する様々な植物によるcarlactone (CL)、carlactonoic acid (CLA)、5-deoxystrigol (5-DS)、4-deoxyorobanchol (4-DO)の変換を調べた。CLとCLAはSLの共通の前駆体であった。4-DOを経由せずにorobancholを生合成する植物が複数見出された。一方、strigolやsorgomolは5-DSを経由して生合成されることがほとんどであったが、コウモリカズラでは5-DSを経由せずにstrigolが生合成された。カルラクトンと5-デオキシストライゴール(5-DS)/4-デオキシオロバンコール(4-DO)の投与実験から、SLがCLを共通の前駆体として生合成されるが必ずしも5-DSや4-DOを経由しないことを見出しており、SL生合成の全貌を捉えつつある。ソルゴモール合成酵素に関する研究を完成させる。また、4ーデオキシオロバンコールがオロバンコールに変換されない系、および、5-デオキシストライゴールがストライゴールに変換されない系で、カルラクトンからオロバンコールおよびストライゴールに至る生合成中間体を探索する。28年度が最終年度であるため、記入しない。生物有機化学5-DSからソルゴモールへの変換に関わる知見を取りまとめることを最優先する。5-DSや4-DOを経ないSL生合成における中間体の特定にも注力する。さらに、異なるSLを生産する様々な植物からMAX1オーソログを単離し機能を明らかにする。カルラクトンの有機合成は困難であったが、組換え酵素により合成を達成した。酸素安定同位体の存在下で酸化反応を行うことで、標識したカルラクトンを調製することも期待できる。ソルガムで5-デオキシストライゴールがソルゴモールに変換されることを見出し、その生化学的知見を整備している。これらは本課題が目指すストライゴラクトン生合成の全貌解明の重要な一部を成す。平成27年度は分子生物学関連を中心に消耗品費がやや多めに必要となり当初配分額を上回る執行となったが、平成26年度より繰り越した額(1,276千円)が大きかったため、差額591千円を平成28年度に持ち越した。酵素法によるCL合成法を確立したので、反応系の酸素を18O2に置換して標識CLを調製することを計画していたが、N2環境下で反応が阻害されず、18O2標識が困難と予想された。一方、様々な植物をフルリドンで処理することでいずれにおいても内生のSLを無視できるレベルにまで低下させられることが判明した。そのため、標識をせずともCLの投与実験が成立した。これにより、標識CLを調製するために計上していた経費を必要としなくなった。また、別経費で追加配賦されたことから成果発表のための旅費を本経費から支出する必要がなくなった。
光や表面状態にて配向制御したリオトロピッグ液晶ナノ構造体のゾルゲル法による固定化

リオトロピック液晶相を鋳型とした垂直配向ポーラス構造を調製するにあたって、ポーラス構造への機能基修飾や分離膜としての応用を考えた場合、低分子液晶相よりも大きな周期構造が望ましい。ブロック共重合体は、数十ナノスケールの周期構造を自己集合的に形成するため、やや大きめの周期構造構築の際の鋳型として有用である。しかし、従来までの汎用的なリオトロピック液晶性ブロック共重合体を鋳型として用いたプロセスでは、垂直配向膜の調製が困難であった。本研究では、リオトロピック液晶性ブロック共重合体の分子設計の見直しを行い、「垂直配向能」を有する官能基であるアゾベンゼン誘導体(Az)を有する新規リオトロピック液晶p(MEO-b-Az)を合成した。p(MEO-b-Az)単独でのミクロ相分離構造の発現ならびに水中におけるリオトロピック液晶性の発現をX線回折測定にて確認した。p(MEO-b-Az)とシリカ前駆体との混合溶液からスピンコート法にて石英基板上にp(MEO-b-Az)/シリカ複合膜を調製した。この複合膜の原子間力顕微鏡観察および斜入射小角X線散乱測定の結果から、ミクロ相分離構造が基板に対して垂直配向していることが明らかとなり、垂直配向構造の新規調製法の開発に成功した。また、この有機/無機複合の垂直配向膜からは、有機物のみを選択的に除去可能であることも見出し、得られた無機膜は垂直配向の凹凸構造を有していた。このような垂直配向凹凸構造は、燃料電池・太陽電池の電極や分離膜などのほか、触媒担体およびナノフラスコなど幅広い産業分野での応用が望まれており、今回開発した垂直配向膜の調製法はこれら応用へとステップアップするための重要な手法である。1.液晶性化合物/シリカハイブリッド薄膜の配向挙動の詳細解析これまで、リオトロピック液晶性を示すトリフェニレン誘導体とシリカからなるハイブリッド薄膜において、基板-分子間の相互作用にて液晶が垂直配向することを見出していた。今回、この液晶の垂直配向に関して、様々な反応条件(温度・時間)ならびに様々な基板(濡れ性・表面形状・素材)を用いてメカニズム解析を行った。その結果、垂直配向の達成のためには、従来知見の基板と分子間の相互作用だけではなく、排除体積効果も必要であることが新たに明らかとなった。今後は、この新たな知見をもとに、ユニバーサルな基板上でも垂直配向を達成できるような材料プロセッシングを発見していく予定である。2.両親媒性円盤状分子の新規水面膜とその応用新規両親媒性円盤状分子の合成手法を確立し、この分子からなる水面膜が安定なアメンボ状のコンフォメーションを形成することを見出した。また、この水面膜を転写した汎用基板上に上述のハイブリッド薄膜を調製したところ、従来は特異基板上でのみ得られていた液晶の垂直配向が、ユニバーサルな汎用基板上でも得られる兆候を得た。液晶の垂直配向構造を鋳型としたハイブリッド薄膜がユニバーサルな基板上にて得られれば、太陽電池・燃料電池・選択分離膜のような用途に向けた新たな材料プロセッシングの提案が可能と考えており、今後は、この水面膜のさらなる応用を目指した研究を遂行していく。
ブドウ球菌エンテロトキシンの催吐分子メカニズムと細胞レセプターの究明

黄色ブドウ球菌の産生するエンテロトキシン(SE)は菌体外タンパク毒素で嘔吐誘導活性を示す一方,スーパー抗原活性を有することが知られている.しかし,SEによる食中毒のメカニズムはまだ明らかにされていない.本研究では,小型嘔吐動物モデル・スンクスを用いSEAの催吐メカニズム及び細胞レセプターを検討した.これらの結果により,小腸の5-HTの産生と放出,迷走神経求心性ニューロンの5-HT3レセプターはSEAによる嘔吐反応に重要であり,またCB1レセプターは5-HTの産生と放出を抑制することによりSEAによる嘔吐反応を制御することが示唆された黄色ブドウ球菌の産生するエンテロトキシン(SE)は菌体外タンパク毒素で嘔吐誘導活性を示す一方,スーパー抗原活性を有することが知られている.しかし,SEによる食中毒のメカニズムはまだ明らかにされていない.本研究では,小型嘔吐動物モデル・スンクスを用いSEAの催吐メカニズム及び細胞レセプターを検討した.これらの結果により,小腸の5-HTの産生と放出,迷走神経求心性ニューロンの5-HT3レセプターはSEAによる嘔吐反応に重要であり,またCB1レセプターは5-HTの産生と放出を抑制することによりSEAによる嘔吐反応を制御することが示唆されたブドウ球菌エンテロトキシンA(SEA)は黄色ブドウ球菌の産生する菌体外タンパク質で嘔吐誘導活性を示す一方、スーパー抗原活性を有することが知られている。しかし、SEAによる食中毒のメカニズムはまだ明らかにされていない。本年度の研究では:13種のmSEAsを作製した.これらのmSEAとSEAのヒト末梢血リンパ球(PBL)及びスンクス脾細胞に対するスーパー抗原活性について比較検討した.さらに,SEAと各mSEAをそれぞれスンクスに投与し,嘔吐誘導活性を比較検討した.作製したmSEAはいずれも抗SEA抗体と反応した.ヒトPBLに対し,mSEAのN25G,F47G,C96G,C106A,H187A,H225AとD227Aの細胞増殖活性及びIL-2,IFN-γとTNF-αの産生誘導活性が顕著に低下し,スーパー抗原活性が明らかに欠損した.スンクスの脾細胞に対し,F47G,F47S,C90G,C106A,V174G及びD227Aの細胞増殖活性はSEAと比べ有意に減少した.スンクス嘔吐実験において,F47G,F47S,H61D,H187A,H225A及びD227Aは明らかに嘔吐誘導活性が減少した.これらの結果により,SEA分子上のF47とD227はスンクスにおけるスーパー抗原活性と嘔吐誘導活性の両方に重要であり,H61,H187とH225はスンクスの嘔吐誘導活性のみに重要であると考えられ,この二つの活性部位は同一ではないことが示唆された.また,現在,SEAと腸管上皮細胞,神経細胞との結合活性を検討している.黄色ブドウ球菌の産生するエンテロトキシンA(SEA)は菌体外タンパク質で嘔吐誘導活性を示す一方、スーパー抗原活性を有することが知られている。本年度の研究ではこれまで作製したmSEAの抗原性,スーパー抗原活性及び嘔吐活性について詳細な検討を行った.作製したmSEAはいずれも抗SEA抗体とび反応した.ヒトPBLに対し, mSEAのN25G, F47G, C96G, C106A, H187A, H225AとD227Aの細胞増殖活性及びIL-2, IFN-γとTNF-αの産生誘導活性が顕著に低下し,スーパー抗原活性が明らかに欠損した.スンクス嘔吐実験において, F47G, F47S, H61D, H187A, H225A及びD227Aは明らかに嘔吐誘導活性が減少した.また, SEAD227AをAlumアジュペントとともにスンクスに皮下免疫し,血中抗体の産生及びSEA投与による嘔吐に対する抑制効果を調べた.さらに, SEAの嘔吐活性とスーパー抗原活性に対する血中抗体の中和活性を検討した.SEAD227Aで免疫したスンクスでは,抗SEA特異抗体が上昇していた.また,免疫したスンクスはSEAの経口または腹腔内投与による嘔吐反応に対し,顕著な抑制効果を示した.さらに, SEAD227A免疫血清はin vitroでSEAによるリンパ細胞の増殖誘導に対し明らかに中秘活性を示し, in vivoでもSEAによる嘔吐反応を有意に抑制した.これらの結果から, SEAD227Aの免疫はSEAによる嘔吐に対する予防効果を誘導することが示唆された.また,抗SEA抗体は本毒素による食中毒に対する治療効果があると考えられる.
20世紀前半の在外ロシア文化研究

20世紀前半の在外ロシア文化について、研究の蓄積が豊かなヨーロッパ地域に加えて、極東地域も視野に入れた。両地域の文学・学術・音楽・演劇・映画・絵画など多くのジャンルの創作家や文化事象を取り上げることによって、在外ロシア文化研究の枠組みを地域・ジャンルの両面において拡大した。特に「在外ロシアの東方の枝」と呼ばれる中国・日本におけるロシア系ディアスポラについて、その成立と発展の状況をより詳細に明らかにした。亡命文学に関する緻密な創作研究と亡命者の事跡に関する歴史的・実証的研究の両者の成果を生かして重層的な研究方法をとり、20世紀前半の在外ロシア文化をより包括的に把握することができた。1917年の十月革命とその後の内戦をきっかけとして1920年代に世界各地に形成された亡命ロシア人社会の文化状況について、研究史の長いヨーロッパ地域に加えて、ロシア極東地域や中国・日本をも視野に入れて、広く研究した。特に、アジア地域の在外ロシア社会の中心であった中国東北部の都市ハルビンにおける20世紀前半のロシア文化について、文学・出版状況を中心に詳細に調査して、25年7月の研究フォーラム(於:北海道大学)で報告を行った。このフォーラムで確認した3年間の共同研究の構想に従って、国内や国外(ロシア、ブルガリア)のシンポジウム等で行った報告と各自が発表した論文では、ネフスキー(東洋学・民俗学)、ヴェルチンスキー(音楽)、ブーニン(文学)、ネスメーロフ(文学)など、専門のジャンルもロシア出国後の居住地も異なる多彩な人物たちの創作や人生をテーマとしてを取り上げた。両大戦間期の複雑な世界情勢の中で祖国と切り離された亡命者たちが置かれた政治的・社会的環境と、彼らの文化的活動の実態に関して、ヨーロッパからアジアまでの広範な地域と多様なジャンルを対象として研究を行った。研究分担者が長年の研究成果をまとめた2冊の単著(諫早勇一『ロシア人たちのベルリン革命と大量亡命の時代』、沢田和彦『日露交流都市物語』)と、研究代表者(望月恒子)が監修役をつとめる翻訳集『ブーニン作品集』(全5巻、群像社、26年3月に第1巻が刊行され、これで3巻が刊行済みとなった)が25年度に相次いで刊行されたことは、日本における在外ロシア文化研究の発展を示している。また、研究代表者・分担者はロシア、ポーランド、ブルガリアで行われた国際シンポジウムに参加して、世界的に盛んになっている亡命ロシア文化研究の成果発表の場に日本から参加して、国外の研究者との関係をさらに緊密にした。1917年の十月革命とその後の内戦期にロシアから出国した人々が世界各地で創出した在外ロシア文化の諸相が本研究の対象であるが、2年目の平成26年度には、日本を含むアジア極東地域での亡命者の活動も研究対象として組み入れた。澤田和彦による日本の白系ロシア人研究(文化史、交流史)と、望月恒子によるハルビンの在外ロシア文学研究が行われた。その結果、望月、諫早勇一、イリーナ・メリニコワが研究してきたヨーロッパ地域での亡命者の文化活動との比較分析が可能になった。現在、亡命ロシア文化研究は世界的に盛んになっており、欧米のみならず中国でも研究がはじまり、日本での研究者も増えているが、本研究は、科研参加メンバー以外の研究者を招待して研究報告会を開催する一方、科研参加者が国内外の各種研究会に参加して、この分野の研究の裾野を広げている。それらを通じて、在外ロシア人の文化・芸術活動の軌跡がより広範に明らかになった。さらに在外芸術家にとってロシア性はどんな意味を持ったかという問題や、国民性・民族性と芸術との関係に関する考察へと研究が進展している。平成26年度は、1)論文発表と共著図書発行によって、研究成果を公表した。文学研究のみならず、民族学、音楽、映画等のジャンルの研究も進められた。2)ヨーロッパ地域(パリ、ベルリン、プラハ)の亡命文化とナボコフの研究者を招待して、研究会を開催した。3)ロシア(モスクワ、ペテルブルグ、ウラジオストク)、ポーランド等に海外出張して、現地研究機関で調査を進めるとともに、学会発表を行った。20世紀前半の在外ロシア文化について、地域と分野を限定せずに比較的・総合的研究を行うという本課題の目的に従って、ヨーロッパおよび極東アジアの文学、美術、ファッションなど多様なジャンルにわたって研究した。平成27年度は、1920年代前半に共に外国にいながら亡命を選んだ者とソ連への帰国者の創作の比較研究や、在外ロシアの芸術家の作品に読み取れる<ロシア性>と<非ロシア性>の研究を通じて、在外ロシア文化に対する、より包括的な視点を提示できたことが、成果として挙げられる。本研究の最終年度となったので、研究成果の公表をより積極的に行った。平成27年8月に千葉市で開催された国際中欧・東欧研究協議会(ICCEES)第9回世界大会は、50か国から1300名以上の研究者が集う大規模な国際学会であったが、本科研の代表者・分担者は、ラウンドテーブルに参加して報告を行って、諸外国の研究者と討議を行った。各国の若手研究者のパネルの司会者も務めた。11月に埼玉大学で開催された日本ロシア文学会研究発表会では、パネル「在外ロシア文化と同時代の世界」を企画して、本科研参加者全員が報告を行った。美術・映画・学問・文学など幅広い分野の在外ロシアの芸術家や知識人の運命と創作活動を具体的に提示し、亡命文化や越境という現象についての報告を行った。パネルには多数の参加者があり、在外ロシア研究が日本で定着してきたことを実証できた。

平成28年2月に本科研の報告集を発行し、論文6本を収録した。20世紀前半の在外ロシア文化について、研究の蓄積が豊かなヨーロッパ地域に加えて、極東地域も視野に入れた。両地域の文学・学術・音楽・演劇・映画・絵画など多くのジャンルの創作家や文化事象を取り上げることによって、在外ロシア文化研究の枠組みを地域・ジャンルの両面において拡大した。特に「在外ロシアの東方の枝」と呼ばれる中国・日本におけるロシア系ディアスポラについて、その成立と発展の状況をより詳細に明らかにした。亡命文学に関する緻密な創作研究と亡命者の事跡に関する歴史的・実証的研究の両者の成果を生かして重層的な研究方法をとり、20世紀前半の在外ロシア文化をより包括的に把握することができた。20世紀前半のヨーロッパとアジアにおけるロシア系ディアスポラの社会的・文化的環境について、ヨーロッパ地域の研究(プラハ、ベルリン、パリを中心とする)と、アジア地域の研究(旧満州、日本を中心とする)が、どちらも進展した。20世紀前半、特に1920-30年代の両世界大戦間期は、ヨーロッパでもアジアでも政治・社旗情勢が極めて複雑であったが、そうした中でロシア系ディアスポラにおいてロシア性、ロシア文化の伝統や特性はどんな意味を持ったのかという最終的な研究目的に関して、対象地域および対象ジャンルの拡張がなされた。論文、共著図書、学会報告によって、亡命ロシア社会の全体像の構成に役立つ調査と考察が進んでいる。27年度が最終年度であるため、記入しない。人文学最終年度は各人の研究をさらに推進しつつ、それらを総合的なものとするために、研究成果の公表を積極的に行い、本研究のまとめとする。8月に幕張メッセで開催される大規模な国際学会ー国際中欧・東欧研究協議会(ICCEES)第9回世界大会に、本科研参加者は報告者および司会者としてラウンドテーブル、パネル等に参加する。11月に埼玉大学で開催される日本ロシア文学会研究発表会で、本研究のテーマでパネルを組み、亡命ロシア文化研究をさらに日本の学界に浸透させる。研究期間3年間の初年度にあたり、20世紀前半の在外ロシア文化の成立と発展について、極東・中国・日本を重点領域として調査を行った。研究代表者・分担者が全員参加した25年7月の研究フォーラムで共同研究の基本構想を確認した。著書、訳書、研究論文、研究発表などにより、成果発信を十分に行った。研究分担者による著書2冊は、各人の長年の研究成果に基づき、1920年代のベルリンの亡命ロシア社会、および江戸時代から昭和前半という長いスパンで見た日露交流史をまとめたものである。各人の研究論文も、著書や翻訳書と同様に、在外ロシア研究の領域を従来より広範にする成果があった。また、近年世界的に学界で関心の高い在外ロシア文化について、外国語による論文や研究報告を通じて、日本における研究の蓄積を示すことができた。革命後のロシアからヨーロッパへの亡命者に加えて、アジア、特に極東への亡命者や移住者をも視野に入れて、地域と文化領域の両面でより広い範囲を対象として、在外ロシア文化を総合的に研究するという目的は、以上のように、おおむね順調に進展している。購入した物品の中で見積額より低かったものがあり、15919円を使用できなかった。
イオン工学的手法を利用する酸化物半導体薄膜・単結晶の光触媒特性の制御

酸化チタン光触媒は環境調和型触媒として水中の微量有機有害物質の分解除去や大気中のNOx除去などの環境浄化用触媒として注目されているが、大規模な光触媒プロセスの実用化には利用に適した形態の光触媒の構築と光触媒のさらなる高活性化が望まれる。本研究では、ドライなプロセスとしてのクラスターイオンビーム(ICB)法を用いて多孔性ガラス(PVG)基板上に、高活性かつ透明な薄膜酸化チタン光触媒を調製することを検討し、さらに、イオン注入法の適用により可視光を吸収し可視光照射下で高効率に機能する薄膜状の酸化チタン光触媒の調製を目指した。また、調製した光触媒のNOの直接分解反応における光触媒活性の評価を行った。ICB法を用いることによりPVG上に膜厚を任意に制御して均一かつ透明な薄膜状の酸化チタン光触媒を調製することに成功した。薄膜酸化チタン光触媒のUV-VISおよびXAFS測定により、膜厚が300nm以下の極めて薄い試料でさえも結晶性の良い均一なアナタース型の酸化チタン層が形成されていることがわかった。NO存在下で薄膜酸化チタンを紫外光(λ>270nm)照射するとNOの光触媒分解反応が進行し、N_2とO_2およびN_2Oが生成した。また、イオン注入法により薄膜状酸化チタン光触媒にCrイオンを注入すると、Crイオンの注入量に依存して薄膜状酸化チタンの吸収全体が長波長側にシフトし可視光化が出来ることを見いだした。さらに、NO存在下Crイオンを注入した薄膜酸化チタンを可視光(λ>450nm)で照射するとNOの光触媒分解反応が進行し、光照射時間に比例してN_2とO_2およびN_2Oが生成した。これらの研究結果より、ICB法やイオン注入法などイオン工学的手法を触媒調製段階に用いることで実用に適した形態を有し、可視光を吸収し可視光で機能する薄膜状の酸化チタン光触媒の調製が可能であることを明らかにした。これらの成果は、可視光で機能する薄膜状酸化チタンの大規模実用化への道を拓くものであるといえる。