hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
簡便かつ安価な合成法を用いた新規Pb,Bi含有酸フッ化物の物質探索

平成30年度は本新学術領域内の共同研究により以下のような成果を得た。・Pbを含む酸フッ化物の可視光応答光触媒特性を調べた。パイロクロアPb2Ti2O5.4F1.2は2.4 eVのバンドギャップを持ち可視光を吸収する。精密構造解析と計算化学を組み合わせた結果、Pbの6s電子とO/Fの2p電子の間で起こるRevised Lone Pair(RLP)と呼ばれる効果が、バンドギャップの縮小に大きな役割を果たしていることがわかった。アニオンサイトを酸素とフッ素で複合化した結果、Pb周囲のアニオン配位状況が変化し、短いPb-O結合ができたことが大きな要因である。さらにパイロクロアPb2Ti2O5.4F1.2と同じくPbとTiを含む酸フッ化物Pb2Ti4O9F2の可視光応答光触媒特性を比較も行った。紫外可視分光で吸収端を見積もった結果、Pb2Ti4O9F2の方がよりバンドギャップが開いていることがわかった。つまりRLP効果が弱いと考えられる。精密構造解析の結果から、パイロクロアPb2Ti2O5.4F1.2とPb2Ti4O9F2を比較すると最も短いPb-O結合の長さは前者の方が短いことがわかった。以上のように、該当年度の研究でRLP効果を活かした可視光応答光触媒の物質設計指針に繋がる成果を得ることができた。・Pbを含むフッ化物パイロクロアについて、フッ化物イオン伝導特性を調べた。19F NMRを行うことにより、スペクトルの線幅の温度変化から、構造内でフッ化物イオンが動的な状態にあることがわかった。これはフッ化物イオン伝導が起こっているという決定的な証拠であり、今後研究をまとめる上で重要な成果を得ることができた。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成29年度は本新学術領域において、領域内の研究者と連携し酸フッ化物を対象とした共同研究を行った。以下にその実績概要をまとめる。1.パイロクロアPb2Ti2O5.4F1.2の光触媒特性...本研究では東京工業大学の前田准教授、京都大学陰山教授、北陸先端科学技術大学院大学本郷准教授、前園教授らのグループと共同研究を行い、可視光領域にバンドギャップを持つパイロクロアPb2Ti2O5.4F1.2が光触媒として機能することを発見した。従来、酸素よりも2pレベルの深いフッ素でアニオン複合化を行うことは、バンドギャップを広げると推測されるため、可視光応答光触媒の物質設計指針としては不適であると考えられていた。しかしながら、アニオン複合化による結晶構造そのものの変化という観点から、酸フッ化物の研究もまた可視光応答光触媒の設計指針として有用であることを示す事が出来た。2.層状ペロブスカイトPb3Fe2O5Fの物性研究...本研究では東北大学南部准教授、青山助教、大阪大学越智助教らのグループと共同研究を行った。中性子回折パターンの温度変化から、400K付近の構造相転移の前後においてFeのスピンの方向が面内から面直方向へと変化していることがわかった。これはスピンと格子が密接に結びついている系であることを示す結果であり、物性物理の研究対象として非常に興味深いものであることがわかった。現在、スピン転移に伴う磁性や電気特性の変化およびスピン方向の変化と結晶構造に関する理論的解釈について研究を行っている。一年目で光触媒の研究はJournal of the American Chemical Societyに論文投稿、掲載決定まで進めることが出来た。また、層状ペロブスカイトの研究についても、領域内の研究者と連携し、多角的に進めることが出来ている。

これはフッ化物イオン伝導が起こっているという決定的な証拠であり、今後研究をまとめる上で重要な成果を得ることができた。Pb3Fe2O5F2については、その物性変化の詳細を明らかにすべく、現在の研究を遂行する。また、酸フッ化物のイオンダイナミクスに着目した研究も今後領域内の研究者と連携して進めていく。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
地すべり対策と二次災害の危険防止に必要な残留強度に関する研究

地すべり土の大変位せん断挙動についての検討結果によると、(1)残留状態に到達するまでの最小せん変位量は土粒子の性質や垂直応力に依存する。(2)最小せん変位量は泥岩試料で4060cm、凝灰質れき質土では200300cmとなり大変位である。(3)残留強度測定は、三軸や直接せん断試験では無理であり、リングせん断試験が望ましいが、排水条件を満たす必要があるので、長時間を要する。残留強度パラメータφrと2μm以下粘土分CF、塑性指数Ipおよびスメクタイト量Smの関係についての検討結果によると、(1)φr-CF関係およびShear mode区分は、すべり面土と非すべり面土の違いや残留せん断面における鏡肌形成を推し量るのに有効である。(2)φrとIpの間にはφr=35.9・Ip^<-0.368>関係式が成り立つ。(3)φr=13.8-0.092・Sm関係式が成り立つ。(4)上記関係および関係式によっておよそそのφr推定が可能である。提案された安定度評価法は、残留係数、逆算法、実験強度パラメータおよびモール・クーロン式を組み合わせたすべり面の平均強度パラメータ算定式に、残留係数と平均強度の関係を加味し安全率を予測しようとするものである。新潟の地すべりを事例としたせん断強度と安定度評価についての検討結果によると、(1)すべり面の状態は一様ではなく、鏡肌面や脆弱な破砕岩が混在しているので、強度パラメータを明確にする必要がある。(2)破砕泥岩のピーク強度は内在亀裂によって大きく支配される。(3)残留強度はスメクタイト粒子に依存し大幅に低下する。(4)残留係数とすべり面の平均強度の間には一次関係が成立つので、残留係数の推定が可能である。(5)推定残留係数に基づく安定度評価法は、地すべりブロックが多数分布し、その中のいくつかが地すべりを起こしているような地区において、小康を保っている地すべりブロックの危険度を判定する場合に有効である。残留強度の測定には、大変位せん断の排水試験が必要とされ、長期間を要するため、地すべり現場からの緊急な要請に即応できないのが現状である。残留強度パラメ-タを迅速に求める方法として、等体積のリングせん断試験による直接的な方法と、残留強度パラメ-タ(φ_r)と物理・化学及び鉱物組成との関係から推定する方法がある。平成元年度は、φ_rと物理・化学及び鉱物組成との関係について調べ、φ_rの推定方法について考えてみた。試料として、沖縄・島尻層泥岩、新潟・椎谷層泥岩、長崎・佐世保層泥岩及び大阪・亀の瀬れき層土の代表的地すベり土と、比較のためのべントナイト及びカオリンを使用した。φ_rと粘土分CF、塑性指数I_p及び活性等度A=I_p/CFとの間には次のようなよい関係がみられた:(1)亀の瀬試料を除く地すべり土、ベントナイト及びカオリンは右下がりの帯状φ_r-CF関係を示した。(2)φ_r-I_p関係では、ほとんどがI_p=3070の範囲内に納まった。(3)泥岩試料とベントナイトからφ_r=43.7・I_p^<-0.389>の関係式が得られた。(4)φ_r-A関係では、亀の瀬試料も領域内に納まった。

(5)φ_rは粒子配向に依存し、スメクタイト粒子がその支配因子となっている。(6)φ_rには粒子の再配列を促すコロイド-化学活性の影響も大である。以上の結果を基にすれば、簡単な物理試験からおおよそのφ_r値を出し、スメクタイト含量とコロイド-化学活性で修正して、φ_r値を推定できる。なお、せん断機構上急速測定が可能な等体積せん断試験についてその有効性を検討する予定であるが、購入した試験機本体は配分額の範囲で得られた装置であるので、現在、等体積の機能をコントロ-ルする周辺機器の整備に努めている。残留強度はすべり面が形成され,すべり面に沿って粘土粒子の再配列がおきている場合に発揮される強度であり,再活動地すべりや地質・構造的な弱面を潜在すべり面とする初生地すべりの安定解析の検討を行う際に利用される。残留強度パラメ-タ-φ_rの決定には,リングせん断試験機が使用され,大変位でかつ排水条件が必要とされるため,長期間を要する。そのため,地すべりや崩壊の二次災害防止のための緊急な要請に即応できないのが現状である。φ_rは2μm以下粘土分CF,塑性指数I_p,スメクタイト量S_m等の物理的,化学的および鉱物学的性質と関係していることが知られている。これらの関係が明確になれば,比較的短時間に行える分析試験によってφ_rを求め,斜面の安定度を評価できる。本年度は,初年度の研究を継続発展させ,φ_rと2μm以下粘土分CF,塑性指数I_pおよびスメクタイト量Smの関係に関して,以下の結果を得た。1)φ_rーCF関係とShear mode区分は,すべり面土と非すべり面土の違いや残留せん断面におけるスリッケンサイド(鏡肌)の形成を推し量るのに有効である。2)φ_rとI_pとの間には相関性があり,φ_r=35.9・I_<p^<-0.368>>関係式を得た。4)コロイドー化学活性は粒子の再配列を促しφ_rを低下させる。したがって,試料の物理的および鉱物学的性質とコロイドの化学活性が明らかになれば,上記関係および関係式を基にして,おおよそのφ_r推定が可能である。
ゲート生成p-n接合による遠赤外LEDの実現

半導体薄膜の一部分のみにゲートを作製し、ゲート直下をp-n反転させることでゲート生成p-n接合が形成される。材料が直接遷移型半導体であれば発光ダイオードとなる。半導体ヘテロ構造の中で、一方の材料の伝導帯ともう一方の材料の価電子帯のエネルギーが重複するものをtype-IIブロークンギャップ型と呼ぶ。このヘテロ構造は膜厚によりバンドギャップが可変であり、本研究ではゲート生成p-n接合をブロークンギャップ型半導体ヘテロ接合に適用し、簡易かつ高効率の遠赤外発光ダイオードの作製を目指す。
マウス神経芽腫細胞の糖鎖受容体の解析及びそのcDNAクローニング

神経芽腫細胞の中にはオリゴ糖鎖に反応して神経突起を伸展するものがある。この反応は特異的受容体により仲介されると推測されるが、その生化学的実体は不明である。本研究は、糖鎖受容体の生化学的な解析とcDNAクローニングを目的とした。GT1bガングリオシド由来のオリゴ糖鎖を多価で含むプローブの大量合成を行った。GT1bオリゴ糖鎖は、ウシ脳のGT1bガングリオシドよりオゾン分解-アルカリ処理法にて調製した。このオリゴ糖をストレプトアビジンと還元アミノ化法により結合した。1分子当たり13本の糖鎖の結合を確認した。合成されたGT1bストレプトアビジンの複数分子を架橋することにより“多価性糖鎖プローブ"を作製した。架橋分子としてはアルブミンに多数のビオチンを結合したものを使用した。11分子のGT1bストレプトアビジンが架橋され、140本の糖鎖を持つプローブが作製された。架橋反応に先立って、ビオチン化血清アルブミンを放射性ヨードでラベルしておきラベル化プローブを作製した。本プローブは糖鎖を多価で含有するので神経芽腫細胞へ高親和性で結合すると期待された。そこで本プローブを用いて受容体の検索を行った。その結果、神経芽腫NG108細胞は、このプローブに対してKd値=540 pMを示す受容体を持つことを見いだした。また、細胞外液にプローブを加えると細胞内のカルモジュリン依存性プロテインキナーゼII(CaMKII)が活性化されることを見いだした。したがって、NG108細胞はGT1bオリゴ糖鎖に対する受容体を持ち、受容体にGT1b糖鎖リガンドが結合すると細胞内CaMKIIが活性化されることがしめされた。神経芽腫細胞の中にはGM1オリゴ糖鎖に反応して神経突起を伸展するものがある。本研究は、この受容体の生化学的な解析とcDNAクローニングを目的とする。本年度は、GM1オリゴ糖鎖を多価で含むプローブの大量合成を行った。GM1オリゴ糖鎖は、ウシ脳のGM1ガングリオシドよりオゾン分解-アルカリ処理法にて調製した。1分子当たり15本の糖鎖の結合を確認した。合成されたGM1ストレプトアビジンの複数分子を架橋することにより"多価性糖鎖プローブ"を作製した。10分子のGM1ストレプトアビジンが架橋され、150本の糖鎖を持つプローブが作製された。本プローブは糖鎖を多価で含有するのでマウス神経芽腫細胞へ高親和性で結合すると期待された。事実、本プローブに対し結合性を示す神経芽腫細胞が同定された。来年度は、結合親和定数を決定し、その値に基づいてフォト・アフィニティーラベルを行う予定である。さらに、受容体がシングルペプチドからなる場合には発現クローニングを試みる。神経芽腫細胞のcDNAライブラリーを発現ベクターとともにCOS細胞にトランスフェクトする。受容体が陽性となったCOS細胞を放射性ヨードラベルされたGM1プローブを用いてスクリーニングする。受容体のメッセージ頻度は低いことが予想されるのでフィルム・エマルジョン法を用いた高感度の検出を行う。

この反応は特異的受容体により仲介されると推測されるが、その生化学的実体は不明である。本研究は、糖鎖受容体の生化学的な解析とcDNAクローニングを目的とした。GT1bガングリオシド由来のオリゴ糖鎖を多価で含むプローブの大量合成を行った。GT1bオリゴ糖鎖は、ウシ脳のGT1bガングリオシドよりオゾン分解-アルカリ処理法にて調製した。このオリゴ糖をストレプトアビジンと還元アミノ化法により結合した。1分子当たり13本の糖鎖の結合を確認した。合成されたGT1bストレプトアビジンの複数分子を架橋することにより"多価性糖鎖プローブ′′を作製した。架橋分子としてはアルブミンに多数のビオチンを結合したものを使用した。11分子のGT1bストレプトアビジンが架橋され、140本の糖鎖を持つプローブが作製された。架橋反応に先立って、ビオチン化血清アルブミンを放射性ヨードでラベルしておきラベル化プローブを作製した。本プローブは糖鎖を多価で含有するので神経芽腫細胞へ高親和性で結合すると期待された。そこで本プローブを用いて受容体の検索を行った。その結果、神経芽腫NG108細胞は、このプローブに対してKd値=540pMを示す受容体を持つことを見いだした。また、細胞外液にプローブを加えると細胞内のカルモジュリン依存性プロテインキナーゼII(CaMKII)が活性化されることを見いだした。したがって、NG108細胞はGT1bオリゴ糖鎖に対する受容体を持ち、この受容体にGT1b糖鎖リガンドが結合すると細胞内CaMKIIが活性化されることが明らかとなった。
M期終了を制御するスピンドルチェックポイントの研究

遺伝情報を保持する核を娘細胞へ性格に伝達することは細胞分裂における重要な機構である。私は核分裂と細胞質分裂を共役させるのに必要だと考えられているTeml GTPaseの活性化因子(と考えられていた)Ltel蛋白質の制御について解析を行った。その結果、LtelはTemlとは結合せず、ヒト癌原遺伝子産物と相同なRasGTPaseとGTP依存的に結合することを明らかにした。RasとLtelの膜表層局在に必須で、Rasの欠損株はLtel欠損株と同様にM期終了に遅延がおこる。しかし、このM期遅延はLtelの大量発現で回避された。以上の結果から私は出芽酵母におけるRasの新しいシグナル伝達系を同定した。この結果については現在「The Journal of Cell Biology誌」に印刷中である。
外来移入種サキグロタマツメタの移入・アサリ食害実態の把握と防除・駆除方法の検討

輸入アサリに紛れて日本国内に移入した外来生物の巻貝、サキグロタマツメタ(以下、サキグロ)について水産学的生物学的検討を行った。サキグロとともにアサリに紛れて移入する生物は20種を超え、その量はここ20年間に1万トン以上と推定された。貝食性のサキグロはアサリや他の在来の貝類を20種以上捕食することから、アサリ生産と潮干狩りにダメージを与え、さらに干潟生態系の多様性に大きな影響を与えていることが示唆された。アサリを食害する外来移入種の巻貝、サキグロタマツメタ(以下、サキグロ)の(1)アサリの食害状況と被害の実態把握、(2)生物学的知見の集積、(3)国内繁殖個体の移入元(原産地)の特定、(4)アサリの輸入、国内流通の実態把握を行い(5)サキグロのアサリ養殖や干潟生態系に与える影響を検討し、サキグロの移入阻止と食害防除、駆除に向けた有効な方法を検討することを目的に平成20年度は下記の研究を行った。(1)アサリ種苗の流通について,サキグロの混入調査を予定していたが、カイヤドリウミグモのアサリへの寄生が発見され、宮城県への種苗の移動が停止されたことから本調査はできなかった。(2)アサリ、オキシジミ、イソシジミを用いサキグロの餌に対する嗜好性、捕食行動などを観察した。室内実験ではアサリを最も好む結果となったが、野外での実験ではオキシジミを捕食する割合が高い時期があり、時期的な違いがあることが示唆された。(3)サキグロの生活史と生息環境調査、環境耐性実験:月1回のコドラート調査によりサキグロの生息密度を調査した。またサキグロ採集場所の底質の粒度組成他の環境調査を行った。サキグロは細砂の多い環境を好み、逆にシルトや粗砂が多くなると減少する傾向があった。周年を通して、万石浦内で卵嚢の有無を調査した。卵塊は主に9月から11月に見られたが12月にも小数発見され、卵嚢内での幼生は4°Cでも発生し孵化することがわかった。(4)国内有数のアサリ生産地でサキグロ食害の有無を調査した。特に20年度は九州各地で移入ではないネイティブな個体群の発見に努めた。採集した個体は次年度以降の遺伝子解析に供する。(5)外国の干潟およびアサリ養殖場調査は今年度は見送り次年度以降とした。(1)サキグロ移入経路調査と新たな移入の阻止:中国からの輸入アサリについて,サキグロタマツメタの混入の有無を調査し、現在でも混入し国内に生きたまま移入していることを確認した。(2)アサリ食害調査と捕食行動の観察:サキグロと近縁種のツメタガイを材料として野外飼育実験、水槽飼育実験を行い、アサリ及びオキシジミの食害量,速度等を調べた。水槽実験の結果、ツメタガイの方が食害量が多いことがわかった。また、野外実験の結果、秋季から冬季にかけては食害量が減少し、さらに、この時期はアサリよりもオキシジミを捕食する傾向があった。(3)サキグロの生活史と生息環境調査、環境耐性実験:青森県で採集した卵塊からは4000個体弱の稚貝が発生した。底質と卵塊の粒度組成調査行い、サキグロは細砂を好むこと、卵塊形成時に砂の大きさを選別していることがわかった。1か月ごとに採集を行い個体群動態を検討した。(4)国内各地のアサリ養殖場調査と産地判別技術の開発の検討:国内有数のアサリ生産地でサキグロ食害の有無を調査した。新たに青森県にもサキグロが生息していることが明らかになった。移入ではないネイティブな個体群は発見できなかった。マイクロサテライト多型分析を行うためにDNA多型を検出する方法の検討を行った。(5)外国の干潟およびアサリ養殖場調査:韓国スンチョン湾でサキグロの生息を確認した。採集した個体は形態・遺伝子解析用に保存した。(6)成分分析:食材としての有用性の有無を確認するためにアミノ酸、グリコーゲン等の成分分析を行った。(1)サキグロ移入経路調査と新たな移入の阻止:国内有数のアサリ生産地でサキグロ食害の有無を調査した。輸入アサリや国内流通品について,サキグロの混入の有無を調査し、2010年現在でも外国からの移入が継続していることを明らかにした。(2)アサリ食害調査と捕食行動の観察:サキグロの食害量、捕食速度を調べ、同じタマガイ科のツメタガイと比較検討した。季節により捕食量の相違、ツメタガイの方が成長が速いことがわかった。(3)サキグロの生活史と生息環境調査、環境耐性、行動:サキグロの分布、生活史について調査を行なった。万石浦内のアサリ養殖場、未利用の干潟、放置漁場などにおいて場所別のサキグロの生息密度や卵塊を調査した。

同所で底質の粒度組成他の環境調査を行い、サキグロ生息や卵塊形成に好適な底質環境を検討した。場所により卵塊の大きさが異なることが明らかとなった。水槽中での産卵の観察に成功し、さらに砂のかわりにガラスビーズにより卵塊を形成させることにも成功し、卵塊形成時には粒子の大きさの選別を行っていることがはじめて明らかになった。(4)国内各地のアサリ養殖場調査と産地判別技術の開発の検討:国内各地でサキグロの生息と食害の有無を調査した。新たに岡山県などで生息を確認した。未確認のネイティブな個体群の発見に努めたが、明らかに在来個体と判別できた個体はなく、ほとんど死滅した可能性が示唆された。(5)外国の干潟およびアサリ養殖場調査:韓国沿岸の干潟におけるサキグロの生息や食害の有無の調査を行った。北部のインチョンから、朝鮮半島最南部のワンドまでサキグロの生息を確認し、韓国の西海岸では北部から南部までサキグロが生息していることを明らかにした。(6)本研究の結果をまとめ、単行本として出版した。
精製タンパク質を用いた染色体の再構成：凝縮メカニズムの包括的理解を目指して

分裂期における染色体構築は細胞増殖に不可欠なプロセスである。本研究では、染色体がいかにして構築されるかを理解するために、主要な染色体構成タンパク質(コアヒストン、トポイソメラーゼII、コンデンシンI)を精子クロマチンに適切に結合させることによって染色体構造へと変換させられるかを検討した。その結果、上記の因子に加えて3種類のヒストンシャペロン(ヌクレオプラズミン、Nap1、FACT)とATPが含まれるシンプルな組成の反応液を用いて、染色体構築プロセスを再現できることが判明した。今後、この新しい再構成系を用いた解析によって、各々の因子が染色体構築に果たす役割の詳細な解析が可能になると考えられる。分裂期における染色体構築は遺伝情報を正確に娘細胞に継承するために不可欠である。これまでに様々な実験手法を用いて研究が行われてきたが、いまだに「どのようにして一本のクロマチン繊維が染色体内に折り畳まれるのか。」あるいは「何種類のタンパク質が染色体構築に必要なのか。」といった本質的な疑問に答えることはできない。これらの積年の問題を解決するには、できるだけ少ない種類の精製因子を用いて試験管内に染色体を再構成できる方法の開発が有効であると考えられる。カエル卵抽出液中では、精子DNAをインキュベートすれば染色体を再構成できることが知られている。まず、卵抽出液の代わりに主要な染色体構成タンパク質であるコアヒストン、コンデンシンI、トポイソメラーゼIIの精製標品だけを用いて染色体を作ることができるかを調べたが、この試みはうまくいかなかった。しかし、興味深いことに、卵抽出液をポリエチレングリコール(PEG)で分画した際の4.5% PEG沈殿物(フラクションA)を上記の精製タンパク質混合液に加えるだけで、染色体を再構成できるようになった。これらの結果は、フラクションAの中に染色体構築に必須の未同定因子Xが存在することを示すものと言える。さらに、カラムクロマトグラフィーによって因子Xの候補を絞り込んだところ、因子Xはキナーゼではないことが判明した。すなわち、分裂期卵抽出液から精製した「予めリン酸化された」タンパク質を用いれば、染色体再構成には新たなリン酸化が必要ではないと考えられる。染色体凝縮は遺伝情報の正確な分配に必須のプロセスである。この20年の間、染色体凝縮に必要な因子が同定されるといった大きなブレイクスルーがあったが、どのようにして長大なゲノムDNAが染色体内に折り畳まれるのかという細胞生物学のおける往年の問題は依然として謎に包まれたままである。私は、この問題を解決するためには、より洗練された新規の実験系の構築が不可欠であると考え、可能な限り少ない種類の精製タンパク質を用いて試験管内に染色体を再構成する試みに着手した。これまでの研究から、主要な染色体構成タンパク質である、コアヒストン、II型DNAトポイソメラーゼ(トポII)とコンデンシンIをゲノムDNA上で正常に作用させることが、染色体再構成への第一歩になると考えた。まず、各々の精製標品を調製する方法を確立した。次に、それらの精製タンパク質をカエル精子由来のゲノムDNAと混和し、光学顕微鏡下で観察されるクロマチンの形態を指標に再構成の成否を検討した。様々な反応条件の検索を行った結果、上記の3つのタンパク質因子のみで「染色体様」構造を作り出せる条件を見出した。興味深いことに、もっとも有力な反応条件は、クロマチンに含まれるコアヒストンのテイル領域をプロテアーゼで切断することであった。コアヒストンのテイル領域は、ヌクレオソーム間の物理的相互作用に調節的な役割を持つことが知られているので、本研究の結果より、この相互作用が染色体凝縮に重要な役割を果たすという、これまで想定されていなかった仮説が提唱された。現在、この仮説を検討するために、様々なヒストンの変異体、バリアントの精製標品をを再構成系に導入する試みを行っており、いくらかの予備的な知見が得らつつある。分裂期における染色体構築は、姉妹染色分体が娘細胞へと分配が正確に行われるために重要である。ところが、これまでに分裂期染色体構築に不可欠な役割を果たす因子は、II型DNAトポイソメラーゼ(トポII)とコンデンシンIしか知られておらず、染色体が構築されるのに何種類のタンパク質が必要なのかは不明なままであった。この疑問を解くにあたり、可能な限り少ない種類のタンパク質を使って試験管内に染色体を再構成するという大胆な計画を立てた。まず、カエルの精子クロマチンをコアヒストンとヒストンシャペロン(ヌクレオプラズミン、Nap1)でインキュベートし、基質となるクロマチンを作成した。また、活性のあるトポIIとコンデンシンIの精製標品の調製にも成功した。しかしながら、これらの標品を混ぜただけでは、染色体構築過程を再現できないことがはっきりした。

一方で、カエル卵抽出液を生化学的に分画することによって、染色体構築に重要な未同定因子が存在するという結果も得られた。そこで、当初の計画を延長し、今年度は未同定因子の同定を試みた。具体的には、カエル卵抽出液を出発材料とした各々の分画を順次精製タンパク質で置き換え、染色体を再構成できるかを検定した。その結果、ヒストンシャペロンFACT(Spt16とSsrp1からなるヘテロ二量体)が必要であることが判明した。さらに、コアヒストン、ヌクレオプラズミン、Nap1、FACT、トポII、コンデンシンIの混合液で精子クロマチンをインキュベートすれば、染色体を再構成できることを証明した。これらの6種類の因子はひとつも欠くことができないことから、染色体構築に必要かつ十分な因子であり、それぞれが異なる役割を果たしていると考えられる。細胞生物学・生化学研究目的で最も重要なものは、染色体を再構成するのに何種類のタンパク質が必要なのかを決定するということであった。これまでの研究によってこの疑問に対して概ねの解答が得られたことが大きな成果といえる。すなわち、コアヒストン、トポII、コンデンシンIさらに、因子Xがあれば染色体凝縮に必要かつ十分な因子であることが強く示唆された。また、タンパク質に様々な精緻な実験操作を施すことができるという再構成系の最大の強みを活かす方法論も整いつつある。特筆すべきことに、染色体凝縮には、どの基質が、どのキナーゼでリン酸化されることが必要十分なのかという、従来の解析法では十分に検討できなかった疑問の解明につながる有力な証拠を得ることができた。研究開始当初、染色体を再構成する際の最大の懸念はいったい何種類のタンパク質が必要なのかということであった。昨年度の研究では、この疑問に対して概ねの解答が得られたことが大きな成果である。すなわち、ヒストン、トポII、コンデンシンIが染色体凝縮に必要かつ十分な因子であることが強く示唆された。また、タンパク質に様々な精緻な実験操作を施すことができるという再構成系の最大の強みを活かした結果も得られつつある。とくに、コアヒストンからテイル領域を欠失させることによって「染色体様」構造が再構成できたと言う事実から、ヌクレオソーム間の物理的相互作用が染色体凝縮に重要な役割を果たすという興味深い可能性が示唆された。この結果は、従来の解析法では十分に検討されてこなかったヒストンが染色体凝縮に果たす役割について、再構成系が有力な解析手法となることを示すものでもある。まず、因子Xを同定し、再構成系を完成させることに注力する。その後取り組むべき課題として、タンパク質リン酸化やコアヒストンが染色体凝縮に果たす役割の解明が挙げられる。さらに長期的目標として、クロマチンの染色体内での折り畳まれ方を理解するために、再構成染色体の構造解析法を検討することが重要となる。すでに精製タンパク質のみを使って「染色体様」構造を再構成することに成功しているので、この構造をより染色体に近づける試みを通じて、染色体凝縮の分子メカニズムを理解することを目指す。具体的には、分画した細胞抽出液やポリエチレングリコールなどを再構成系に添加することで、染色体凝縮に不可欠な物理的条件(イオン強度、分子混雑度)、さらに(もし未同定のものがあれば)
新技術による超軽量・廉価な望遠鏡架台の開発

新しい高度軸軸受を開発し、従来の望遠鏡に対して1/10に近い軽量化に成功した。この新しい軸受構造は主鏡セルを裏側から直接支えることが出来、セルの強度を格段に向上させた。また、2.5mの主鏡を載せることを想定した実験的な鏡筒を開発した。鏡筒には軽量なトラス構造を用い、従来構造に較べて強度を維持しつつ、軽量化を達成した。また低コストなリニアテープエンコーダを円弧状の軸受に取り付けることで、高分解能(=0′′.0025/pls)な角度読取装置を実現した。超軽量望遠鏡架台の方位軸構造を開発した。新しい高度軸軸受構造により、巨大な方位回転テーブルが不要となり、さらに架台を軽量化できた。また、積極的に方位ベース構造を軽量かつ柔軟に設計することで、方位軸の水準面を支持点で調節可能とし、高精度な方位軸軸受を実現した。望遠鏡架台の新機軸部分の性能評価はほぼ完了しつつある。さらに、最近に行った屋外での試験では観測高度35度から85度の全天において指向精度3.4秒角、追尾精度0.4秒角/10分間追尾を達成した。この値は実用に十分耐えうるものである。しかも、この試験では棊礎の傾きなどの基本的な補正パラメータを導入したのみであり、さらに高い精度が期待できる。この架台の性能が実証され、本研究の重要な開発要素に達成の目処が付いた。新しい望遠鏡架台を設計した。この設計の新規性は以下の4点である。1)従来型では主鏡を保持する主鏡セルは両端で支持されるため、曲げ変形が起きやすい弱い構造であった。本架台では、主鏡セルは円弧状の高度軸軸受によって直接下から支持する。これにより、主鏡セルに曲げ変形が起きにくく、かたい構造となる。2)主鏡セルにトラス構造を採用し、主鏡セルを軽量化する。3)大重量になりがちであったセンタセクションを省略した。4)1)の改良に伴い、主鏡口径より狭いフォークスパンを実現し、軽量かつコンパクトな方位軸構造となる。この設計をもとに実際に軽量な望遠鏡架台を名古屋大学構内において試作した。これまでに主要な部分を完成させ、駆動試験、強度試験、振動試験を行った。駆動精度は0".07(rms速度2"/s15分間)で十分な精度を達成した。強度試験および振動試験でも必要十分な性能を達成したが、この構造の問題点も明らかになった。この問題点は今後改良を施す予定である。17年度の初頭に屋外に出して、小型望遠鏡を使った天体追尾試験を行う予定である。現時点で、インストロメントローテータなどのわずかな部品を取り付けるだけで、この架台を実用することができる。この架台は最大口径3mの主鏡を搭載でき、質量が約4.6トンである。従来のものに比べて1/3の軽量化に成功した。本研究の成果は、中口径から将来の超大型望遠鏡まで応用できる。
イオン液体を利用した環境調和型CO2吸収分離再生プロセスの開発

イオン液体-二酸化炭素系における溶解メカニズムについて、構造が異なる様々なイオン液体を合成し、カチオンとアニオンがガス溶解度に及ぼす影響について明らかにした。イオン液体の輸送現象解明について、温度や組成の依存性を解明した。イオン液体に二酸化炭素が溶解した際の熱物性は、イオン液体の構造や圧力によって溶解エンタルピーが異なる一方、他の方法で実測した二酸化炭素溶解度データと一致した。また、NMR測定やMDシミュレーションにより、イオン液体と分子性液体混合物のミクロ構造を詳細に把握した。さらに、二酸化炭素物理吸収モデルを構築し評価した結果、温度を低下させることで吸収液流量を低減できることがわかった。イオン液体-二酸化炭素系におけるカチオンとアニオンの構造相違が溶解度に及ぼす影響について、振動管式密度計を備えた体積可変型溶解度測定装置や磁気浮遊天秤を用い検討した。例えば、カチオンのアルキル鎖や、アニオンのパーフルオロアルキル鎖の伸長に伴いCO2溶解度が増加することを明らかにした。さらに、流通式カロリーメーターにより、CO2が溶解した際の熱量データであるエンタルピーを測定した結果、エンタルピーとCO2溶解度には相互関係があることがわかった。イオン液体の輸送現象について、研究室で独自開発した高圧転落球式粘度計を用い、イオン液体-二酸化炭素系や分子性液体も含む系のデータ測定を進めた。本装置は、全体積が25mLと従来型の測定装置と異なりコンパクトであるにも関わらず、粘度だけでなく、密度、ガス溶解度を、高精度に同時測定可能である。現在、CO2溶解時におけるイオン液体の粘度データ報告は、極めて少ないことから、学術的な価値に留まらず、CO2吸収分離再生プロセス設計時など実用面での要望に応えるものである。イオン液体に分子性液体を混合した溶液について、NMR化学シフトや密度・粘度データからの解析を進めた。優れるCO2吸収特性を有するTFSAアニオンやBETAアニオンを含むイオン液体に、アルコールやエーテルを添加することにより、CO2吸収特性を著しく損なうことなく粘性を低下できることなどを明らかにした。さらに、PC-SAFT状態方程式を用いてイオン液体の物性推算を行った結果、イオン液体-二酸化炭素系の相平衡挙動を比較的精度よく推算できた。また、プロセスシミュレータにより、高圧条件下におけるイオン液体のCO2物理吸収プロセスについて検討を進め、ガス吸収塔のシミュレーションモデルを構築できた。イオン液体-二酸化炭素系の溶解メカニズム解明については、イミダゾリウム塩と複数のアニオンからなる混合イオン液体を調製し、常圧下における密度・粘度、二酸化炭素共存下におけるイオン液体のpVT、密度、溶解度などを測定し、各物性に及ぼす濃度や温度依存性について明らかにした。さらに、シアノ系やホスホニウム系など、カチオン構造の異なるイオン液体のガス吸収特性データが蓄積されつつあり、マクロ的なガス吸収量に及ぼす影響について考察した。また、ガス吸収時における過剰エンタルピーの圧力依存性などプロセス設計に必要となる熱力学的性質についても測定を進め、解明することができた。一連の研究成果について、MTMS'15や化学工学会第47回秋季大会などで発表した結果、ポスター賞や最優秀口頭発表賞を受賞している。これらの測定データに基づき、二酸化炭素吸収・再生時の粘度が、化学吸収法と同程度の低粘性、吸収特性を有したイオン液体の新規合成、プロセスシミュレーションや吸収分離再生試験も進んでいる。イオン液体と分子性液体からなる混合溶液については、ホスホニウム系に焦点を絞り、密度、粘度、熱物性について測定を進め、熱媒体への応用利用について検討を進めた。その結果、シリコンオイルなど既存の熱媒体には性能的に叶わなかったが、密度や相分離挙動については特異な性質を示すことがわかり、第38回溶液化学シンポジウムにて発表した結果、ポスター賞を受賞した。溶解度や密度・粘度などのマクロ物性とNMRやMD計算から得られるミクロ物性からイオン液体と二酸化炭素との相互作用も解明できつつあり、論文投稿の準備を進めている。学術論文が受理されるなど着実に研究成果が出始めており、国際ミニシンポジウムも開催できた。特に、磁気浮遊天秤を利用したイオン液体のCO2溶解度測定については、状態方程式などによりイオン液体の膨張体積を推算することで実験データの精度向上に繋がった。最終年度を迎えるに当たり、学術論文として投稿できる内容が複数あり、今後とも速やかな情報発信に努めていく。イオン液体-二酸化炭素系の溶解メカニズム解明については、カチオンのアシル鎖長が異なる酸-塩基型イオン液体を数種類合成し、常圧下における密度、粘度を測定するとともに、313.15Kにおける二酸化炭素溶解度を測定し、各物性に及ぼす影響について明らかにした。また、アニオンの異なるイミダゾリウム系イオン液体を様々な組成条件で混合調整し、常圧下における密度、粘度を測定するとともに、313.15Kにおける二酸化炭素溶解度を測定し、過剰量をはじめとする熱力学的な考察を加えた。耐熱性に優れるホスホニウムカチオンに注目し、二酸化炭素溶解度に及ぼすアニオンの依存性についても検討を進めた。さらに、プロセス設計・操作に必要不可欠となるイオン液体の二酸化炭素溶解エンタルピーの圧力依存性についても解明した。一連の研究成果について、PPEPPD2016、分離技術年会2016や化学工学会第48回秋季大会、化学工学会福島大会2016などで発表した結果、奨励賞や優秀口頭発表賞、銀賞を受賞している。これら物性データに基づき、シミュレータを用いて二酸化炭素分離・回収プロセスの構築について検討を進め、本研究の優位性を確認している。イオン液体のコスト低減については、既存イオン液体比で1/10程度になる深共融溶媒の調査研究に着手し、物性測定を進めた。

また、二酸化炭素の分離・回収に留まらず、天然ガスや石油採掘現場において回収できていなかった炭化水素の利用についても、本研究成果を応用できる可能性を見出した。イオン液体-二酸化炭素系における溶解メカニズムについて、構造が異なる様々なイオン液体を合成し、カチオンとアニオンがガス溶解度に及ぼす影響について明らかにした。イオン液体の輸送現象解明について、温度や組成の依存性を解明した。イオン液体に二酸化炭素が溶解した際の熱物性は、イオン液体の構造や圧力によって溶解エンタルピーが異なる一方、他の方法で実測した二酸化炭素溶解度データと一致した。また、NMR測定やMDシミュレーションにより、イオン液体と分子性液体混合物のミクロ構造を詳細に把握した。さらに、二酸化炭素物理吸収モデルを構築し評価した結果、温度を低下させることで吸収液流量を低減できることがわかった。現在まで概ね順調に研究が進んでいるだけでなく、当初の研究計画では予定していなかったCO2吸収時におけるイオン液体の熱量測定や磁気浮遊天秤を用いたイオン液体のカチオンとアニオンの構造相違がCO2溶解度に及ぼす影響などの知見を得ることができているため。(1)イオン液体-二酸化炭素系の溶解メカニズム解明:グライム類とリチウム塩との混合溶液だけでなく、プロトン性イオン液体や化学吸収能を付与したイオン液体などを対象に、二酸化炭素共存下におけるイオン液体のpVT、密度、溶解度などを測定する。ガス吸収特性データの蓄積を継続し、マクロ的なガス吸収効率について考察する。さらに、他の酸性ガスのイオン液体に対する溶解性や選択性についても比較検討する。(2)イオン液体の輸送現象解明:イオン液体の粘度データ蓄積を継続し、測定法の相違による偏差減少に努める。また、二酸化炭素共存下における粘性率変化から拡散係数など輸送物性を算出し、平衡物性と輸送物性との関連性について解明する。(3)イオン液体-二酸化炭素系の熱力学物性推算モデル構築:溶液構造の分子動力学計算、溶媒分子の量子化学計算により、ガス吸収量の評価を進め、平衡物性と輸送物性との関連性について考察する。推算モデルと実験データとの比較検討を行い、熱力学物性推算精度の向上を目指す。(4)イオン液体-二酸化炭素系のミクロ構造解析:イオン液体と分子性液体からなる混合溶液の構造をNMR化学シフトや密度及び粘度データから解析する。MDでの計算結果を照らし合わせながら、分子性液体の組成依存性や原子間結合の形成状態の検討を行い、イオン液体と二酸化炭素の相互作用の考察なども進める。(5)イオン液体-二酸化炭素系のプロセスシミュレーション・吸収分離再生試験:プロセスシミュレータにより、二酸化炭素物理吸収プロセスの評価を進める。また、ガス分離試験装置を利用し、ラボスケールの二酸化炭素吸収分離再生試験を実施する。
細菌鞭毛の生成及び運動の膜リン脂質依存性-その分子機序の解明

生体膜のリン脂質の遺伝子発現に及ぼす影響を,大腸菌について解析し,大要以下の結果を得た。1.ホスファチジルグリセロリン酸シンターゼの構造遺伝子の塩基配列を確定し,欠損変異pgsA3の変異点を明らかにして酸性リン脂質合成能との関係を解析した。2.pgsA3変異による鞭毛生成の低下及び運動性の消失が,鞭毛及び走化性に関わる約40の遺伝子群の階層的制御の頂点にある鞭毛マスターオペロンflhD-flhCの転写抑制によること,この抑制にはflhDコード領域上流の特定のDNA領域が関わることを見出した。3.pgsA3変異は外膜のOmpF蛋白量も低下させることを見出し,この低下が構造遺伝子ompFの転写でなく翻訳の低下によること,micF遺伝子の転写がflhD-flhCとは逆に上昇することを発見した。4.ホスファチジルエタノールアミンを消失させ,膜のリン脂質を酸性リン脂質のみとするホスファチジルセリンシンターゼの完全欠損変異株を構築し,これがpgsA3以上に強くflhDの転写を抑制するとともに,micF遺伝子の転写を昂進させることを示した。5.細胞の諸機能には,個々のリン脂質種ではなく,適切な酸性リン脂質と両性リン脂質のバランスが重要であり,変異によるその乱れがリン脂質に特異的なストレスのシグナルを発生させ,環境変化に対応した制御を受ける遺伝子が,それぞれの制御機構に基づいた制御を受けるものと結論した。大腸菌の鞭毛生成及び運動性に関わるレギュロンのマスターオペロン(flhD-flhC)の発現制御機構と膜リン脂質の関連について解析し、以下の成果を得た。1.大腸菌の鞭毛生成及び細胞運動性が、酸性リン脂質欠損変異pgsA3により著しく阻害されることを見出した。2.この理由として、鞭毛マスターオペロンの転写発現が、PgsA3変異により著しく抑制されることを、flhD-lacZ融合株のβ-ガラクトシダーゼの活性測定によって明らかにした。3.塩基配列既知の上流領域について、一連の異なる長さの断片を調整し、オペロン融合プラスミドを作成して保持株のβ-ガラクトシダーゼ活性を測定し、pgsA3変異による発現抑制が配列既知領域に最上流部分に依存すること、この領域はプロモーター活性を有せず、下流からのカタボライト抑制感受性転写を促進する新規な制御領域であることを明らかにした。4.既発表の上流領域よりさらに0.3kb上流の領域のクローニングに成功し、flhD発現に必要でpgsA3変異による抑制に関わる新規機能領域がこの部分にも及ぶことを示した。5.2成分制御系の一つompBオペロンが鞭毛マスターオペロンの制御に関わることを、ompB欠損変異の使用により発見した。約1年間で上記のような進展をみたので、当初の予定をはるかに上回る成果であると考えている。これによって、鞭毛マスターオペロンの発現制御の本質に始めて触れうる段階に至った。大腸菌の鞭毛及び運動に関わる40以上の遺伝子は、その発現が階層的に制御されている。この階層の頂点に位置するマスターオペロン(flhD-flhC)の転写発現は、酸性リン脂質合成欠損変異pgsA3により著しく制御された。このマスターオペロンの発現制御機構ならびに発現と膜リン脂質との関連について解析し、以下の知見を得た。1.マスターオペロン上流の機能領域:塩基配列既知の上流領域について一連の異なる長さの断片を調製し、プラスミド上及び溶原化λファージ中でlacZ遺伝子とのオペロン融合を構築して保持株のβ-ガラクドシダーゼ活性を測定した。マスターオペロンの十分な発現には、コード領域上流の約35bpの領域が必要であること、これがカタボライド抑制にも係わるので配列からcAMP受容蛋白の結合部位と推定されること、pgsA3変異による発現抑制にもこの領域が必要であるがカタボライト抑制とは別個の制御であることなどが明らかとなった。

2.酸性リン脂質の役割:酸性リン脂質の欠損がマスターオペロンの転写を顕著に抑制することは間違いないが、酸性リン脂質の組成比が上昇するホスファチジルセリン合成酵素欠損変異株でも異常が観察された。軽い変異のpssA1変異では鞭毛は生成されるのにも係わらず運動性が消失し、完全欠損変異株ではflhDの発現が抑制された。このことは、個々のリン脂質種が発現に係わるのではなく、脂質極性のバランスないしは膜の脂質・蛋白比が重要であることを示唆しており、この点の早急な解明が必要である。3.EnvZ-OmpR制御系の関与機構:マスターオペロンの上記機能領域よりさらに上流の既知のOmpR結合配列と相同性が高い部位が欠失すると発現が顕著に上昇した。また、pgsA3変異株におけるflhDの転写は、OmpR及びEnvZ欠損変異の導入で上昇した。このことから、鞭毛の生成がこの二成分系の制御を受けると結論した。
時空間分析手法としての地理情報システム

本年度は、主要研究項目として、地理情報システムの利用と教育と、未来型の地理情報システムの概念と設計、に関して研究を行なった。地理情報システムの利用として、リモートセンシングと地理情報システムの結合に関する研究を行なった。宇都宮は主として生態に関する研究を雲仙で行ない、安仁屋は出作りに関する歴史的研究を白山で行なった。この結果、GISとリモートセンシングの結合パターンとして、リモートセンシングから得られたデータをGISで処理するものと、逆にGISデータを用いて、リモートセンシングのグランドツルースとする両者があり、ともに有効であることが判明した。GIS教育に関しては、碓井が各国のGISカリキュラムの比較を行なった。また、アメリカの国立地理情報・分析センターが作成したGISコアカリキュラムの日本語化を行なった。未来型のGISとしては、3次元地理情報システムを用いて、両角が視界と景観に関する基礎的な研究を行なった。データ取得方法に関しては、久保がGPSを利用した観測システムに関する研究を行なった。また、マルチメディアGISに関しては、重点領域全体の報告書をCD-ROMで作成中である。このための技術開発を行なった。将来のGISのデータベース構造として興味が持たれているオブジェクト型データベースに関して、碓井が基礎的な検討を行なったほか、久保がその言語構造などに関して検討を行なった。
介護者の気づき補完を意識した兆候検知システムによる介護サービスの品質向上

本研究は、兆候検知システムによる兆候検知機能を用いて介護者の気づきを補完することで介護サービスの高品質化を目指したものである。具体的には、兆候検知の対象を被介護者の睡眠障害と転倒危険として、睡眠障害兆候検知システムと転倒危険兆候検知システムの開発を目的とするものである。ここで、睡眠障害兆候検知システムは、マット状圧力センサをベッドに敷き、被介護者の夜間就寝時の臥床、離床、座位などのデータを取得し、覚醒・睡眠周期の急激な乱れなどを睡眠障害の兆候として検知するものである。また、転倒危険兆候検知システムは、床に敷くシート状圧力センサを使用して、歩行動作の測定により被介護者の転倒危険の兆候を検知するものである。本年度の研究実績は、ベッドに敷くマット状圧力センサを使用して、被介護者の睡眠障害の兆候を検知する睡眠障害兆候検知システムの開発および改善を行ったことである。これらの開発・改善を通して、マット状圧力センサを用いて入眠・起床の時間、頻繁な起床や睡眠過多等を測定できることを確認した。これらのことは、覚醒・睡眠周期の急激な乱れなどを睡眠障害の兆候として検知することを可能とし、将来的には、深刻な事態を招く前に脳波や筋電図測定による睡眠の精密検査を促すなどの医療的対応をとることが期待されるものである。以上の睡眠障害兆候検知システムについての成果については、国際ジャーナル1編として発表し、また国際会議において報告した。「睡眠障害兆候検知システムの開発」研究においては、ほぼ計画どおりの開発進捗である。一方、「転倒危険兆候検知システムの開発」研究においては、既存の設備備品であるシロク社製の圧力分布シートセンサを使用して、麻痺や疾患、筋力低下などを原因とした歩幅や歩行バランスの変化検知実験を繰り返しているところであり、現時点では成果をまとめるまでの精度には到達していない状況である。「睡眠障害兆候検知システムの開発」研究においては、現在の検知対象がうつ状態の危険因子としての睡眠障害(不眠)が主であるため、これを見直す予定である。また、「転倒危険兆候検知システムの開発」研究においては、これまでに開発した「軽度うつによる運動機能障害検知」や「通過人物属性識別」を実現した電磁誘導方式による圧力分布シートセンサ(製品未定)を用いる予定である。すでに「体重/足の大きさ/足の形/足の向き/歩幅/歩速」等を測定できるため、これらのデータにより麻痺や疾患、筋力低下などを原因とした歩幅や歩行バランスの変化を検知できるように実験を繰り返す予定である。次年度使用が生じた理由は、既存備品の圧力分布測定装置BodiTrakを「睡眠障害兆候検知システム」に用いたことで、新規設備備品の購入が不要となったことによる。使用計画については、「睡眠障害兆候検知システム」と「転倒危険兆候検知システム」の精度をより向上させるために必要な圧力分布測定装置、および圧力分布シートセンサを購入する予定である(製品未定)。
視覚から深める国語科の「フレームリーディング」の学習-教材文や子どものノートを提示

文章を場面で区切らず,文章全体に関わる学習課題を意図的に提示し,文章の内容や構造を全体とらえる力を育てる「フレームリーディング」の実践を蓄積してきた。ICT機器を効果的に活用し,子どもたちの読み取りを言葉だけではなく視覚からも伝え合うことを可能にすることで,長い文章であっても子どもが思いや考えを進んで表現できる学習環境をつくることを研究の目的とした。『大造じいさんとがん(東京書籍6年)』『やまなし(光村図書6年)』で教材文の全文を転記したプリントをノートに添付し、これに学習課題に関わる自分の考えを書き込むようにしてきた。子どもは,液晶モニターで拡大掲示された自分のノートを使って読み取りを説明した。また教師は,黒板に教材文をプロジェクターでマグネットスクリーン上に投影し,子どもの発言のポイントを書き込んだ。「なぜ大造じいさんは残雪を撃たなかったのか」「『やまなし』の作品にはどんな色があるか」のような文章全体を読み取って考える学習課題についてICT機器を活用しながら実践した。「色」の提示はモニターがなければ実践はできなかった。子どもたちは「色」を示しながら熱心に伝え合っていた。ICT機器の活用は言葉だけの伝え合いに苦手意識をもっている子どもに特に学習効果があった。文章を指し示すだけで自分の読み取りが説明でき,友達の読み取りを聴覚と視覚で理解することができる。伝え合う場面が活性化された。また,自分のノートをそのまま使うことができるので,自分の考えを伝えやすいと感じた子どもも多かった。この研究を通して, ICT機器を活用することで伝え合う学習場面で大きな効果があることがわかった。今後は,さらに機器の効果的な活用の仕方や,学習課題のあり方について検討していきたい。
日本語の名詞句の指示性に関する研究と定・不定推定システムの作成

1データの収集・整理(1)小説・シナリオを素材として、指示詞を中心に約二千枚のカードを取り、語別に整理した。(2)新問3紙一カ月分の論説を計算機に入力、必要な語彙を検索可能な形式に整理した。2記述装置の研究・開発記述装置としてG.フォコニエの提唱しているメンタル・スペースの枠組を採用、日本語への適用について研究した。その結果、「コソア」や「彼、彼女,彼ら」等の指示詞・代名詞の記述にとってメンタル・スペース理論が大変すぐれた能力を持っていることがわかった。またそのためにはオリジナルの理論に「話し手・聞き手」のモデルを組み込む形で拡張をほどこす必要があることがわかった。以上の成果については、口頭発表を三回行い、また報告論集としてまとめた。3その他上記の作業を円滑に進め、また分坦者間の連絡を密にするため、数会の会合を持った。また研究報告論集『日本語の名詞句の研究』を編集・印刷し、関係者に配布した。4システム開発計算機上での意味解釈のシミュレーションを行うため、計算機用基本ソフトウェアを購入、基礎研究を行ったが、具体的なシステム構築までは、本年度は至らなかった。
プリオン病における異常型プリオン蛋白質の蓄積および細胞機能障害に関する研究

本年度(平成15年度、研究実施期間:平成15年4月-9月)はプリオン病発症過程におけるマウス脳のタンパク質組成の変動をプロテオーム解析を用いて検討した[方法]病原体を接種したマウス脳を経時的(投与後32日、70日、116日、152日、PrPscの蓄積は116日以降に認められた)に摘出し、抽出液(可溶性画分)、膜(ミクロソーム)画分及びその1% Triton X-100不溶性画分(raft)を調製し、プロテオーム解析を行った。試料は2次元電気泳動またはSDS-PAGE後、量的変動を解析した。[結果]可溶性画分の解析ではCBB染色で検出される約250個のスポットのうち約85%には量的な変動は認められなかった。変動が認められた30個のスポットのうち、分子量46kD、pI5のスポットはPrP^<sc>の増加に伴い顕著な増加が観察された。このタンパク質はPMF法によりアストロサイトのマーカーであるGlial fibrillary acidic protein(GFAP)と同定された。このPrP^<sc>の増加にともなうGFAPの増加は、プリオン病において神経細胞の脱落とそれ同定された。vATPaseは細胞内の分泌顆粒、エンドソームやリソソーム等の内腔を酸性に保つために必須のプロトンポンプで、多数のサブユニットから構成されいてる。Aサブユニットは膜表在性のサブコンプレックス(V1、触媒ドメイン)の構成成分であり、その構成成分であるE、Gサブユニットでも発現量の減少が認められたが、興味深いことに膜内在性のサブコンプレックス(VO、H^+輸送ドメイン)の構成成分であるaサブユニットにはそのような量的な変化は認められず、全期間を通じて一定量が存在していた。PrP^<sc>は細胞表面のraftで変換された後、エンドソームやリソソームに蓄積されると考えられているが、以上の結果からvATPase V1サブコンプレックスの減少によりもたらされると推定されるvATPase活性の低下が、各種の小胞に存在するプロテアーゼ類の活生低下をもたらし、その結果、PrP^<sc>が細胞から排除されず蓄積される原因となっている可能性があると考えられた。