hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
量子群の量子指標と可積分模型

研究代表者は中井和香子氏と共同研究をおこない、はじめに、古典型量子アフィン代数の歪ヤング図に対応する表現のq指標のJacobi-Trudi型行列式による表示の予想を提出した。つぎに、この行列式のGessel-Viennot型パスおよびヤング盤による組み合わせ論的記述を与える問題を研究した。その結果、A、B型の場合は交点を持つパスの対に対する対合写像を用いた標準的方法によりヤング盤の規則が求められ、それらは水平則・垂直則というに簡明なものになるが、C、D型の場合は、この二則では不十分で、さらに複雑な付加則が必要なことが判明した。この差異は、母関数の形状の差異に起因するものである。そこで、この付加則を決定することが問題になるが、具体的な規則はヤング盤のサイズとともに増大し、無限個の種類があり、その統一的記述は難しいように見えた。しかし、研究をさらに進めた結果、この付加則が、対応するパスにおけるパスの形状に対する条件、すなわち、「パスが奇II型領域をもたない」という条件で与えられることを示し、この条件をヤング盤に対する条件に翻訳することで、付加則の統一的記述を与えることに成功した。これが、本研究期間における最も主要な結果である。なお、当初の予想は、A、B型の場合にHernandez(2006)により証明されており、C、D型の場合の証明が重要な課題として残されている。研究目的に従って今年度はアフィン量子群の有限次元表現の量子指標の明示的な公式を得ることを特にB, C, D型のアフィン量子群に対して研究を行った。研究計画に従って、大学院生の中井を共同研究者として研究を行った。得られた概要は以下の通りである。対称テンソル積表現または基本表現に対する量子指標の母関数を考える。一般の量子指標をこれらの量子指標によるJacobi-Trudi公式により与えられるという予想がたてられる。以下では、この予想のもとに量子指標のYoung tableau表示を考える。キーとなるのは、Gessel-ViennotによるSchur関数に対するJacobi-Trudi公式の「パスの組」による表示である。この方法をアフィン量子群に適用すると、A, B型の場合は、Schur多項式の場合と同様に、母関数から得られる規則によるtableau表示が得られることがわかる。一方、C, D型の場合は、状況がもっと複雑であるが、inclusion-exclusion原理により、母関数から得られる規則にさら条件を加えたtableau表示が可能であることがわかる。以上のことから、単にtableau表示が得られただけではなく、なぜA, B型に対して、C, D型のtableau規則が複雑になるのか、という理由について母関数に遡って理解をすることも可能となった。また、Jacobi-Trudi公式が量子群の量子指標に対して基本的な役割を果たすことも明らかになってきた。これらの結果を公表するための論文を現在作成中である。研究目的に従って、昨年度に引き続きアフィン量子群の有限次元表現の量子指標の明示的な公式を得ることを特にC型のアフィン量子群に対して研究を行った。得られた研究実績の概要は以下の通り。C型アフィン量子群の対称テンソル積表現および基本表現のJacobi-Trudi行列式を考える。これに対してGessel-Viennotのパスの手法を適用する。このとき、C型のバスの交点は通常交点と特殊交点の2つのクラスに分けられる。そして、Jacobi-Trudi行列式は通常交点をもたないパスの組による交代和として表示できる。さらに、交代和の中で、交点を解消する写像を考えることにより、これをパスの組による正和として表示できる。最後に、パスの組からYoung tableauへの自然な対応を考えることにより行列式のtableau表示が得られる。以上のことを、一般のskew Young図に対して実行するのは、とても複雑な組み合わせ論的問題になるが、行が3以下のskew Young図および列が2以下のskew Young図に対してはこれが可能であり、この場合のtableau表示を得ることができた。

また、一般の場合に、tableauの交点解消写像による特徴付けを予想として与え、C型の場合のtableauの条件の内在的な意味を明らかにした。以上の結果は論文としてまとめ、現在投稿中である。研究目的にしたがって、昨年度に引き続き、アフィン量子群の有限次元表現の量子指標の明示的な公式の研究を、研究計画に従って、大学院生の中井和香子を共同研究者として行った。得られた研究結果の概要は以下のとおりである。D型のアフィン量子群に対して、あるクラスの表現の量子指標がJacobi-Trudi型の行列式で与えられるという予想がわれわれの15年度の研究結果により得られている。このJacobi-Trudi型行列式に対するGessel-Viennotのパス表示を考える。これに対して、標準的な対合写像を適用すると、A型、B型とは異なり、行列式の正表示を得ることができない。16年度のC型の研究においては、この問題の部分的解決を与えた。この結果を拡張することにより、われわれは、第二の対合写像を、パスの展開重合変形を用いて定義することにより上の問題が解決されることを見いだした。さらに、それによって得られる行列式の正表示に対して、ふたたびバスの重合変形を行うことによって、最終的に行列式のタブロー表示の一般規則を与えることに成功した。また、同じ手法は、うまく改良を加えることによって、C型の場合についても適用可能であることを見いだした。これらにより、懸案であった、C型、D型の場合のJacobi-Trudi行列式のタブロー表示の問題は完全に解決した。D型に関する結果は論文としてまとめ、現在投稿中であり、C型に関する結果は現在論文を作成中である。平成17年度から引き続いて、C型の量子アフィン代数に付随するJacobi-Trudi型行列式のパスおよびヤング盤による組み合わせ論的記述の研究を行い、以下の諸結果を得た。前年度までの研究により、古典型(A、B、C、D型)においては、Gessel-viennot型パスによる行列式表示の性質は、母関数の形を反映して、A、B型の場合は水平則・垂直則による簡明な記述ができる一方、C、D型の場合は、上の2則に加え、さらに付加則が必要であることがわかっている。さらに、D型の場合に、この付加則がパスの形状に対する条件、すなわち、「パスが奇II型領域をもたない」という条件で与えられることを示した。この結果を対応するヤング盤に翻訳することでヤング盤による行列式の記述も得られる。C型の場合も、D型と同様の定理が成立するというのが主要結果であるが、D型と比較して2つの点で違い(複雑さ)を持っている。第1は、奇II型領域を定める際に用いられる双対パスの定義がC型のように単純な直線に対する折り返しにはならないこと。第2は、付加則をヤング盤に翻訳する際に、対称関数に対するパスから反対称に対するパスへの変換が必要となること。これらの差異は、いずC型とD型の生成関数の形状の差異判に起因するものである。
大深度掘削泉水を用いた高塩分熱水環境における天然放射性核種の挙動

大深度掘削NaCl型温鉱泉水でラジウムが高濃度になる成因解明を目指した。具体的には,日本海に面する石川県から北海道にいたる深部NaCl型地下熱水を採取し,試料の化学成分、水素・酸素同位体、U、Th、Ra同位体、さらに掘削コアー岩石試料の測定を行った。その結果、(1)Ra濃度と塩分との正の相関、(2)水相中へのRa供給は岩石表層の親核種のα壊変に伴うα反跳に支配されていること、更に(3)溶解したRaは塩分が高いと保存性として存在することを明らかにした。大深度掘削NaCl型温鉱泉水での天然放射性核種の挙動,特にラジウムが高濃度(先行研究で発見)になる成因解明とモデル構築を目指す。具体的には,深部NaCl型熱水を採取し,試料の化学成分、水素・酸素同位体分析,天然放射性核種(ウラン(U),トリウム(Th),ラジウム(Ra)同位体)測定,さらに掘削コアー岩石試料の測定行う.得られた成果は、U,Th,Raのホットアトム反跳化学、高塩分熱水と深層岩石との相互作用による物質循環、さらに高レベル放射性廃棄物地層処分の際に遭遇すると考えられる高塩分熱水中での放射性核種の長期挙動研究に役立てる。(1)今年度は、北海道の道南に点在する深層高塩分熱水を調査対象(20-30地点)として採水をおこなった。温鉱泉のラジウム向位体を中心とした放射能測定、化学成分,水素・酸素同位体を行い、高濃Raの存在普遍性を検討した。国内最高の5.7Bq/lの高濃度Ra-226の深層水を見出した。(2)更に,特にラジウムが高濃度になる成因解明を目指して,ラジウムの吸着実験を行った。その結果,塩分が高くなるに連れて,ラジウムが粘土鉱物(イライト,モンモリロナイト、ゲーサイト)に吸着しなくなることが明らかになった。高塩分地下水中では一端溶出したラジウムは地下水中に留まるが示唆された。具体的には,深部NaCl型熱水を採取し,試料の化学成分、水素・酸素同位体分析、天然放射性核種(ウラン(U),トリウム(Th),ラジウム(Ra)同位体)測定、さらに掘削コアー岩石試料の測定行う.得られた成果は、U,Th,Raのホットアトム反跳化学、高塩分熱水ど深層岩石との相互作用による物質循環、さらに高レベル放射性廃棄物地層処分の際に遭遇すると考えられる高塩分熱水中での放射性核種の長期挙動研究に役立てる。本年度は、北海道に点在する大深度掘削NaCl型温鉱泉水に注目して、昨年度(道南20-30地点)に引き続き道中央、道北に点在する大深度掘削NaCl型温鉱泉水25-30地点で採水をおこなった。温鉱泉のラジウム同位体を中心とした放射能測定、化学成分,水素・酸素同位体を行い、高濃Raの存在普遍性の検証とラジウムが高濃度になる成因解明を目指して、ラジウムの室内吸着実験に取り組んだ。その結果、今年度調査した温泉水の幾つかについても1Bq/kgを超える高いRa-226含有量を持つ大深度掘削NaCl型温鉱泉水の存在を明らかにした。同時に高濃度のRa-226を含む温泉沈殿物(スケール)も見出した。一方、粘土鉱物(イライト,モンモリロナイト、ゲーサイト)を用いたRa室内吸着実験から高塩分地下水中では一端溶出したラジウムは水中に留まるが示唆された。これらの成果は、高NaCl型温鉱泉水の存在下でのRaを中心とする放射性核種の挙動を推察する上で、意義ある知見である。大深度掘削NaCl型温鉱泉水での天然放射性核種の挙動,特にラジウムが高濃度(先行研究で発見)になる成因解明とモデル構築を目指した。具体的には,深部NaCl型熱水を採水し,化学成分、水素・酸素同位体分析、天然放射性核種(ウラン(U),トリウム(Th),ラジウム(Ra)同位体)測定、さらに掘削コアー岩石試料の測定行ない、高濃Raの存在普遍性の検証とラジウムが高濃度になる成因解明を目指して、ラジウムの室内吸着実験に取り組んだ。昨年度に続き北海道に点在する大深度掘削NaCl型温鉱泉水に注目して、上記の分析を行うと共に、掘削コアー岩石試料の化学的リーチング実験を実施した。1温泉水が湧出している領域深度の岩石について,0.1Mと1M HNO3抽出よび全分解を実施した。それぞれについてウラン,トリウム,ラジウム同位体を測定し、それらの放射能比を温泉水の結果と比較検討した.

これにより,ラジウムは岩石表面相(ラジウム等を高い濃度で含んでいると考えられるコーティング相)から主としてα反跳でRaが水中に移行していることが分かった。2今回の研究全体を通してみると,大部分の温泉は古い化石海水に由来し,コーティング相からのα反跳で水中に移行し、高塩分中ではラジウムは保存性元素として存在してことが分かった。3これらの成果は、高NaCl型温鉱泉水の存在下でのRaを中心とする放射性核種の挙動を推察する上で、意義ある知見である。得た成果は、U,Th,Raのホットアトム反跳化学、高塩分熱水と深層岩石との相互作用による物質循環、さらに高レベル放射性廃棄物地層処分の際に遭遇すると考えられる高塩分熱水中での放射性核種の長期挙動研究に役立つ。高塩分温泉水の採取は順調に進行しているが,挙動解析上必要な温泉水との対でのボーリングコアーの入手が現在1地点のみなので,出来れば3-4地点の入手が急務である。24年度が最終年度であるため、記入しない。今年度は,北海道の道東に点在する大深度掘削NaCl型温鉱泉水の分析を行いながら,ボーリングコアーについて、抽出実験などを精力的に行い,温泉成分,地質,α反跳などを絡めた高Ra温泉水の成因解明を目指し,纏める24年度が最終年度であるため、記入しない。
離散型生産システムにおける不確定操作遅延の上限評価のための数理的手法の開発

一般に,変種変量生産が求められるバッチプラント生産系では,納期遵守や生産コスト最小化を目的とした最適スケジューリングが行われ,得られたスケジュール(目標スケジュール)に従って運用が行われる.しかし,時間駆動型の制御では,不確定な変動に対応できないという問題がある.よって,何らかのタイミングで計画の見直しが必要になってくる.このような目標スケジュールの遅延に対して何らかのタイミングで修正を行うリアクティブ・スケジューリングの手法に関しては多くの研究成果が報告されている.しかし,いつ再スケジューリングすべきかに関する研究報告はあまりない.このため,現状として,定期的な見直しや経験則に基づく対応がほとんどであり,客観的評価が難しいという状況である.本研究では,当初予定していた生産プラントのみならず,建築・土木等,プロジェクト全般を対象とし,与えられた目標スケジュールの破綻の可能性を原理的に可能な最も早い段階で検出すると共に,当該破綻を回避する上で短縮すべき実行パスの所在と短縮幅を特定する上で着目すべき「作業遅延の大きさを表すパラメータ」(遅延パラメータ)を抽出する方法を示した.本手法では,遅延パラメータを各工程に埋め込んだガントチャートから装置割り当てや作業手順に関する順序制約を網羅的に抽出し,これら制約条件の集まりに納期(工期)制約を加えたもの全体を計算機代数を用いて簡略化し,ガントチャートのコアな制約条件を得る.運用段階では,一遅延パラメータの最大化を目的関数とし,上述の“ガントチャートのコアな制約条件"を制約とする線形計画問題を,個々の遅延パラメータに関して解くことによりスケジュール破綻を検出する.スケジュール破綻の有無を検出するシステムを実装し,バッチ式化学プラントにおける生産工程及び,木造2階建て住宅の建築工程を適用例とした検証実験を行い,本提案手法の妥当性を示した.一般に,変種変量生産が求められるバッチプラント生産系では,納期遵守や生産コスト最小化を目的とした最適スケジューリングが行われ,得られたスケジュール(目標スケジュール)に従って運用が行われる.しかし,時間駆動型の制御では,不確定な変動に対応できないという問題がある.よって,何らかのタイミングで計画の見直しが必要になってくる.このような目標スケジュールの遅延に対して何らかのタイミングで修正を行うリアクティブ・スケジューリングの手法に関しては多くの研究成果が報告されている.しかし,いつ再スケジューリングすべきかに関する研究報告はあまりない.このため,現状として,定期的な見直しや経験則に基づく対応がほとんどであり,客観的評価が難しいという状況である.本研究では,当初予定していた生産プラントのみならず,建築・土木等,プロジェクト全般を対象とし,与えられた目標スケジュールの破綻の可能性を原理的に可能な最も早い段階で検出すると共に,当該破綻を回避する上で短縮すべき実行パスの所在と短縮幅を特定する上で着目すべき「作業遅延の大きさを表すパラメータ」(遅延パラメータ)を抽出する方法を示した.本手法では,遅延パラメータを各工程に埋め込んだガントチャートから装置割り当てや作業手順に関する順序制約を網羅的に抽出し,これら制約条件の集まりに納期(工期)制約を加えたもの全体を計算機代数を用いて簡略化し,ガントチャートのコアな制約条件を得る.運用段階では,一遅延パラメータの最大化を目的関数とし,上述の“ガントチャートのコアな制約条件"を制約とする線形計画問題を,個々の遅延パラメータに関して解くことによりスケジュール破綻を検出する.スケジュール破綻の有無を検出するシステムを実装し,バッチ式化学プラントにおける生産工程及び,木造2階建て住宅の建築工程を適用例とした検証実験を行い,本提案手法の妥当性を示した.・特許申請準備中
現代ムスリム社会における風紀・暴力・統治に関する地域横断的研究

ムスリム社会における風紀の通念と影響を考察するとの目的に沿って、初年度の平成30年度は、メンバー個々による資料読解と現地調査を実施するとともに、ムスリム社会の風紀のあり方と社会的影響についての最新の状況、また非ムスリム社会の同様の事例についての報告の機会を設けることで、メンバーの知識の拡充を図った。具体的な活動は、以下の通りである。(1)各メンバーが取り組むテーマ・方法について情報共有・意見交換するための打ち合わせを継続的に実施し、全体のテーマと各メンバーとの関心のつながり、および共同研究における各メンバーの役割分担をより明確にすることで、共同研究の能率化を図った。(2)7月28日に東京大学で、分担者による報告を中心とした研究会を実施した。また2019年1月19日には、筑波大学(東京校舎)でゲスト講師の報告を中心とした研究会を実施した。(3)メンバー個々がインドネシア、ウズベキスタン、トルコ、イランでフィールドワークや資料収集を進めた。(4)11月16日に京都大学で、京都大学イスラーム地域研究センターとの共催による研究会を実施した。また2019年3月18日には、北海学園大学(札幌市)で、北海道宗教研究会との共催による研究会を実施した。後者の研究会では、研究協力者1名が最新の研究成果を報告した。(5)メンバー個々が国内外の学会などで研究報告を行い、さらに和文英文での論文投稿・刊行を果たした。(6)科研全体の成果刊行に向けた打ち合わせを、代表者を含めたメンバー3名を編者とする体制で実施し、学術書としての論集刊行の作業手順を国内出版社と協議した。平成30年度に予定した、ムスリム社会の風紀の通念の影響についての状況、研究方法についての理解、非ムスリム社会の同様の事例についての把握、そして成果公表についての準備などを順調に進めることができた。具体的な進捗状況は、以下の通りである。(1)各メンバーが取り組む地域、テーマ、事例などを、研究会およびその前後に実施した打ち合わせを通して明確化し、さらにこれをメンバー間で共有することで、メンバー個々の研究がプロジェクトの中でどのように位置付けられるか、またどのような隣接分野、関連テーマに対する拡張性を持ちうるかについて検討する機会を設けた。これにより、2019年度以降、メンバー個々の研究テーマのプロジェクト全体への貢献度を高めることができると期待される。(2)研究会は3回を予定していたところ、2回の実施に終わったが、他プロジェクトとの共催の研究会を2回実施し、人脈の拡大を図るとともに、メンバー個々が自身の研究報告の機会などを通して有益なフィードバックを得た。これにより、2019年度以降、プロジェクト内の活動の充実化はもちろん、他プロジェクトとの協働による活動も各種容易になると予想される。(3)科研全体の成果については、計画した論集刊行に向けて出版社を確保し、綿密な協議を経て、論集の構成、価格・部数、刊行スケジュール、執筆要領などを確定した。各メンバーが遅滞なく原稿を提出する前提で、2020年度刊行の見通しが立った。2年目となる2019年度、現代ムスリム社会における生活規範やこれにかかわる制度についての調査を継続しつつ、結果報告を積極的に行い、さらにこれらと西洋・日本社会の事例との比較を進める。具体的な計画は以下の通りである。(1)現地調査に関して、メンバー個々がウズベキスタン、中国、ドイツなどで現地調査を実施する。なお調査に際しては、現地研究者と今後の共同研究の体制構築に向けた協力を取り付けるなどの働きかけを行う。(2)研究報告に関して、ゲスト講師・コメンテーターを交え、プロジェクト・メンバーが定期的に公開研究会で成果を公表する。ムスリム社会の事例に関しては、イラン、インドネシア、ウズベキスタン、エジプト、サウジアラビア、中国、トルコにおける、イスラーム的価値観に基づいた生活規範をめぐる現状を、前年度に行った調査結果を中心に報告する。また非ムスリム社会の事例に関しては、ドイツとアメリカにおけるユダヤ教徒コミュニティ、日本における仏教の戒律、日本やヨーロッパにおける宗教施設の観光地化をめぐる問題などについて報告する。(3)各種成果公表に関して、日本中東学会(5月)、日本宗教学会(9月)などでメンバー個々が研究報告を行う他、国内外の学術誌に論文を投稿する。また最終年度の成果公表に向けた準備として、2020年8月にダニーデン(ニュージーランド)で開催予定の国際宗教史学会(IAHR)にメンバーを中心としたパネルを申請する他、共著となる学術書の執筆に各メンバーが取り組み、これを2020年秋に刊行すべく準備を進める。

また2019年3月18日には、北海学園大学(札幌市)で、北海道宗教研究会との共催による研究会を実施した。後者の研究会では、研究協力者1名が最新の研究成果を報告した。(5)メンバー個々が国内外の学会などで研究報告を行い、さらに和文英文での論文投稿・刊行を果たした。(6)科研全体の成果刊行に向けた打ち合わせを、代表者を含めたメンバー3名を編者とする体制で実施し、学術書としての論集刊行の作業手順を国内出版社と協議した。平成30年度に予定した、ムスリム社会の風紀の通念の影響についての状況、研究方法についての理解、非ムスリム社会の同様の事例についての把握、そして成果公表についての準備などを順調に進めることができた。具体的な進捗状況は、以下の通りである。(1)各メンバーが取り組む地域、テーマ、事例などを、研究会およびその前後に実施した打ち合わせを通して明確化し、さらにこれをメンバー間で共有することで、メンバー個々の研究がプロジェクトの中でどのように位置付けられるか、またどのような隣接分野、関連テーマに対する拡張性を持ちうるかについて検討する機会を設けた。これにより、2019年度以降、メンバー個々の研究テーマのプロジェクト全体への貢献度を高めることができると期待される。(2)研究会は3回を予定していたところ、2回の実施に終わったが、他プロジェクトとの共催の研究会を2回実施し、人脈の拡大を図るとともに、メンバー個々が自身の研究報告の機会などを通して有益なフィードバックを得た。これにより、2019年度以降、プロジェクト内の活動の充実化はもちろん、他プロジェクトとの協働による活動も各種容易になると予想される。(3)科研全体の成果については、計画した論集刊行に向けて出版社を確保し、綿密な協議を経て、論集の構成、価格・部数、刊行スケジュール、執筆要領などを確定した。各メンバーが遅滞なく原稿を提出する前提で、2020年度刊行の見通しが立った。2年目となる2019年度、現代ムスリム社会における生活規範やこれにかかわる制度についての調査を継続しつつ、結果報告を積極的に行い、さらにこれらと西洋・日本社会の事例との比較を進める。具体的な計画は以下の通りである。(1)現地調査に関して、メンバー個々がウズベキスタン、中国、ドイツなどで現地調査を実施する。なお調査に際しては、現地研究者と今後の共同研究の体制構築に向けた協力を取り付けるなどの働きかけを行う。(2)研究報告に関して、ゲスト講師・コメンテーターを交え、プロジェクト・メンバーが定期的に公開研究会で成果を公表する。ムスリム社会の事例に関しては、イラン、インドネシア、ウズベキスタン、エジプト、サウジアラビア、中国、トルコにおける、イスラーム的価値観に基づいた生活規範をめぐる現状を、前年度に行った調査結果を中心に報告する。また非ムスリム社会の事例に関しては、ドイツとアメリカにおけるユダヤ教徒コミュニティ、日本における仏教の戒律、日本やヨーロッパにおける宗教施設の観光地化をめぐる問題などについて報告する。
流域圏の自然共生度分析と地域再整備への適用

国土形成時代に入り,人口減少と地球環境変化を前提とする持続可能な地域再生が求められている.流域圏を枠組みとする地域構造が自然環境と社会経済活動がバランスした自然共生型社会であることに着目し,河川・道路のネットワーク構造の幾何学的相似性を算出して流域圏の自然共生度を分析した.提案したパラメータと自然・社会環境の各指標との関係が明らかとなり,流域圏の再生方策を検討に資する情報であることが示された.国土形成時代に入り,人口減少と地球環境変化を前提とする持続可能な地域再生が求められている.流域圏を枠組みとする地域構造が自然環境と社会経済活動がバランスした自然共生型社会であることに着目し,河川・道路のネットワーク構造の幾何学的相似性を算出して流域圏の自然共生度を分析した.提案したパラメータと自然・社会環境の各指標との関係が明らかとなり,流域圏の再生方策を検討に資する情報であることが示された.流域の環境容量を特徴づける説明変数として河川ネットワークの地形・地理情報に基づく位数・マグニチュードを利用する.一方,国土数値情報や国土数値地図から道路ネットワーク構造を抽出し,社会経済活動の特性を分析した.河川と道路のネットワーク間の幾何学的相似性を相関係数によって定量評価し,社会活動と流域の環境容量との整合・乖離性を「自然共生度」として分析した.東西方向数km四方の検索ウィンドウを設定してこれを四方位に移動させながら両ネットワークの相互相関係数を算出した.揖保川水系では地方道・町道までを含む道路の詳細情報を用いて,自然共生度の流域内分布を明らかにした.一方,全国の一級水系を対象に,国土数値情報から得られる情報の範囲内で自然共生度を求め,土地利用や人口との相関性について流域間で比較した.別途,水資源量を規定する集水面積則の理論的普遍化,地質・降水分布を考慮したリンク・マグニチュードによる河川流量あるいは物理的環境因子としての河川水温の推定モデルを定式化した.社会経済活動に関する一次因子の抽出は完了したが,当初予定していた生産高,資源・エネルギー消費量,水圏・気圏への環境負荷など社会経済活動の二次的因子の分析にまでは至っていない.本年度の検討を通して得られた成果と課題を整理し,次年度においては,試験流域を設定して流域圏における営為活動の可視化を図る.これにより,自然共生型流域圏を目標設定と再生戦略の概念を提示する.大都市圏への社会活動集中と地方都市・農山村の過疎化など国土構造の二極化とともに地球規模の気候変動が見込まれる今後,持続可能な自然共生型流域圏の構築が求められている.本研究では,自然営力が許容できる生産活動規模や水資源量が流域地形に依存していること,道路構造は社会経済活動を反映したインフラ体系であることに着目し,河川ネットワークと道路ネットワーク間の幾何学的相似性を定量評価する相関解析を実施した.これによって,流域単位毎の自然共生度を可視化し,目指すべき自然共生型流域圏の整備目標の定量化を図った.まず,国内一級水系と海外の主要流域を対象として,自然・社会構造解析を実施し,地域の自然共生度(人為負荷量)分布とそこに展開される社会経済活動との関係を明らかにした.具体的には,地理情報から河川・交通ネットワークの線・面情報に関するデータ・セットを全国の河川流域について整備し,二つのネットワーク構造間の幾何学的相似性を算出した.これは,GISや各種データベースを利用して地理情報から自然環境や社会経済活動さらに両者の共生度を計測するパラメータとなる.一方,こうした基礎研究成果を持続可能社会の実現に適用するためには,社会経済の縮減を前提として国土・地域の再生を政策に反映するための意見発信が必要である.地理情報解析から評価された自然共生度を地域再生に反映することを念頭におきながら,日本学術会議の国土と環境分科会での議論を進め,中長期的な視点と広域的ガバナンスに基づく国土軸のデザイン戦略に関する具体方策を総括した.今後の国土軸形成のためには,モノからヒト重視の政策へと転換する必要があり,安全・安心の地域づくりを担う人材育成と流域圏の視点を持つ技術者教育についても調査研究を実施した.
シクロプロパンの構造特性を活用した配座制御型分子設計による医薬分子の創製研究

医薬分子を効率的・合理的に創出するためには、三次元的多様性を有する一連の配座制御型化合物群を設計・合成し、三次元的構造活性相関を検討することが有効と推論した。この方法は、標的分子にサブタイプが存在し、その中のあるサブタイプに選択的に作用するリガンドを見出す場合に特に有効と考えられる。これを実験的に検証する目的で、アルギニンを基質としてセカンドメッセンジャーである一酸化窒素(NO)を合成する酵素NOS(nitric oxide synthase)を標的とする創薬研究を企画した。そこで、配座制御素子として独自に開発したシクロプロパンユニットを用いて、三次元的多様性を特徴とする一連のNOSの基質であるアルギニンの配座制限誘導体を設計した。NOSには3つのサブタイプの存在が知られているが、この中で中枢に局在するnNOS阻害剤はアルツハイマー病等の神経疾患治療薬、一方、誘導型のiNosがリュウマチ等の炎症性疾患の治療薬になることが期待されており、これらの選択的阻害薬が見出されることを期待した。既に合成法を確立している光学活性cis-及びtrans-シクロプロパンユニットをシントンとして、目的物の合成を進めることにた。合成上の鍵はシクロプロパン側鎖上にα-アミノ酸構造を立体選択的に構築できるか否かであったが、光学活性なtert-ブタンスルフィナミドを不斉補助としてもちいるGrignard反応によりその構築に成功した。その後、側鎖の増炭、グナニジニル基の導入等を経て目的とする8種類のアルギニン配座制限誘導体を合成することに成功した。現在、これらの生物活性を検討中である。
微分作用素環とポアソン環の構造

1.Aは標数0の体k上有限生成である整域とし,gはAのk-自己同型とする。A.D.BellはAとsから歪微分作用素環D(A;g)を定義し,その基本的性質を明らかにした。gの位数が無限のときには或る程度,満足のいく結果を得ているが、gの位数が有限のときには,その構造はあまりわかっていなかった。そこでgの位数が有限の場合を考察し,もし,Aが,Aのgによる不変部分環A'上自由加群であればD(A;g)はD(A')上のm次の行列環に同型になることを示した。このことからGrothendieck's Generic Flatness Theoremにより,任意のAに対して,あるAの元cがあり,D(A[1/c];g)はA[1/c]のgによる不変部分環の微分作用素環上のm次の行列環に同型になることがわかった。応用としてAが体k上の多項式環またはローラン多項式環であり,gが対角化可能線形自己同型であるとき,D(A;g)の構造を決定した。3.環Rとその自己準同型fに対して歪多項式環R[x;f]を考える。まずR[x;f]が0と異なる零因子を持たないための必要十分条件を与えた。次にR[x;f]がBaer ring,quasi-Baer ring,principally quasi-Baer ringになるための条件を考察した。まず,いろいろな例について検討した。そしてR[x;f]がそれらの環になるための十分条件を与えた。4.BをAzumaya Z-algebraとし,DをBの微分とし,Z′をD(z)=0となるようなZの元zのなす部分環とする。このときZ/Z′が指数1の純非分離拡大であり,さらにいくつかの条件をみたすならば歪多項式環B[x;D]がAzumaya algebraになることを示した。次に,pを素数とし,Gをp-群,Bを環とする。B,G及びfactor set fによる接合積Δ(B,G,f)がB上分離的であるとき,pがBのJacobson根基に属するならば,Δ(B,G,f)がBのH-分離拡大になることを示した。5.一般化された高次微分の概念を導入し,それと通常の高次微分との間のいくつかの基本的関係を確立した。そして一般化された高次微分のカテゴリー論的性質を得た。更に,一般化された高次Jordan微分とLie微分について幾つかの結果を得た。1.(a)任意の単純左加群Mの入射包絡が長さ有限であるような環や(b)任意の単純左加群Mの入射包絡がアルチンであるような環を加群の言葉で特徴付けた。

上の2つの環のクラスは有限正規化拡大に関して閉じていることを示した。また,Rを(a)の環とし,Sをその部分環とするとき,RがSの有限正規化拡大であり,SがS-加群としてRでpureであればSも(a)を満たすことを示した。(b)の環を実際に見つけること試みた。有理整数環上のある種の歪多項式環は(b)の自明でない例になっていることを示した。2.δを環Rの導分とするとき,δの作用で閉じているイデアルをδ-イデアルという。Rの任意のイデアル(resp.δ-イデアル)の右零化イデアルがあるべき等元で生成されているときRはquasi-Baer環(resp.右δ-quasi-Baer環)であるという。Rをδ-半素環とし,A=R[x;δ]を歪多項式環とするとき,Rがδ-quasi-Baer環であることとAはqusai-Baer環であることが同値になることを示した。3.Aは標数0の体K上有限生成である整域とし,φはAのk-自己同型とする。A.D.BellはAとφから歪微分作用素環D(A;φ)を定義し,その基本的性質を明らかにした。φの位数が無限のときには或る程度満足のいく結果を得ているが、φの位数が有限のときにはその構造はあまりわかっていなかった。そこでφの位数が有限の場合を考察し,もし,Aが不変部分環A^φ上自由加群であればD(A;φ)は行列環M_m(D(A^φ))に同型になることを示した。このことからGrothendieck's Generic Flatness Theoremにより,任意のAに対して,ある元c∈Aがあり,D(A[c^<-1>];φ)=^^M_m(D(A[c^<-1>]^φ))となることがわかった。応用としてAが体k上の多項式環またはローラン多項式環でありφが対角化可能線形自己同型であるとき,D(A;φ)の構造を決定した。4.微分型歪多項式環におけるH-分離多項式の存在と,係数環が純非分離拡大であることとの関係について調べた。2.環Rとその自己準同型fに対して歪多項式環R[x;f]を考える。まずR[x;f]が0と異なる零因子を持たないための必要十分条件を与えた。次にR[x;f]がBaer ring,quasi-Baer ring,principally quasi-Baer ringになるための条件を考察した。まず,いろいろな例について検討した。そしてR[x;f]がそれらの環になるための十分条件を与えた。3.BをAzumaya Z-algebraとし,DをBの微分とし,Z'をD(z)=0となるようなZの元zのなす部分環とする。このときZ/Z'が指数1の純非分離拡大であり,さらにいくつかの条件をみたすならば歪多項式環B[x;D]がAzumaya algebraになることを示した。次に,pを素数とし,Gをp-群,Bを環とする。B,G及びfactor set fによる接合積Δ(B,G,f)がB上分離的であるとき,pがBのJacobson根基に属するならば,Δ(B,G,f)がBのH-分離拡大になることを示した。4.一般化された高次微分の概念を導入し,それと通常の高次微分との間のいくつかの基本的関係を調べた。そして一般化された高次微分のカテゴリー論的性質を調べた。特に,通常の微分の集合Der(A,M)と一般化された微分の集合gDer(A,M)の完全列に関する既知の結果を拡張した。また一般化されたJordan微分とLie微分の概念を導入し,それらのカテゴリー論的性質を調べた。素環上のJordan微分に関するHersteinの結果を一般化されたJordan微分に拡張した。更に,一般化された高次Jordan微分とLie微分について論じた。
複素代数多様体上の随伴束と基本群の関係についての研究

前年度に引き続き,コンパクトケーラー(または代数的)多様体に対して,その普遍被覆空間の幾何及び複素解析的性質と,もとの代数多様体自身のもつ幾何的,解析的性質の比較や関連付けに関する研究を行った.今年度の主な結果は次の定理とその一般化である.「Xを高々標準特異点しかもたない(複素)正規代数多様体とし,その反標準束-K_Xはnefかつbigとする.このときXは単連結である.」これはXが特異点をもたず,-K_Xがアンプルの場合には,微分幾何的な形で小林昭七の定理として知られていて,上の形では代数多様体の分類理論の立場から予想として提出されていた(Q-Fano多様体の単連結性).その証明には前年度の主要結果「LをX上のアンプル直線束で,F上の随伴束K_F+L|_Fは非自明な大域切断をもつものとする.このとき,X上の随伴束K_X+Lも非自明な大域切断をもつ.ここでf:X→SはXの所謂シャファレビッチ写像で,Fはその一般ファイバーである.」が本質的に用いられた.さらにはアテイヤのL^2指数定理,特異エルミート計量,乗数イデアル層に関係した小平型のL^2消滅定理等などの複素解析的な手法,道具が用いられ,これらが代数幾何の研究においても有用であることをアピールできた.射影的複素代数多様体に対して,その普遍被覆空間の幾何及び複素解析的性質と,もとの代数多様体自身のもつ幾何的,解析的性質の比較や関連付けに関する研究を行った.Kollar氏により射影的複素代数多様体はその基本群により,次のようなある種のファイバー構造をもつことが知られている(1995).「ある射影的複素代数多様体Sとそこへの全射有理写像f:X→Sの組で,その一般ファイバーFの基本群は有限で,かつf:X→Sはそのような写像のなかでSの次元が最大である.」これは所謂シャファレビッチ写像(のある種の一般化)である.つまりXからその基本群が小さい(有限)部分Fを取り出すことができるのである.そしてKollar氏は次のような予想をした.「LをX上のアンプル直線束で,F上の随伴束K_F+L|_Fは非自明な大域切断をもつものとする.このとき,X上の随伴束K_X+Lも非自明な大域切断をもつであろう.」本研究の平成11年度の主要実績は上記の予想の肯定的な解決である.これによる代数多様体の分類理論への幾つかの応用もあり,分類理論における基本群の役割の一つの有用性を示すものである.その証明にはXの普遍被覆空間X^^上の随伴束の理論(それを非コンパクトなX^^上で論じることは新しい),アティヤのL^2指数定理が用いられる.また特異エルミート計量,乗数イデアル層の概念,ネーデル消滅定理等が重要である.前年度に引き続き,コンパクトケーラー(または代数的)多様体に対して,その普遍被覆空間の幾何及び複素解析的性質と,もとの代数多様体自身のもつ幾何的,解析的性質の比較や関連付けに関する研究を行った.今年度の主な結果は次の定理とその一般化である.「Xを高々標準特異点しかもたない(複素)正規代数多様体とし,その反標準束-K_Xはnefかつbigとする.このときXは単連結である.」これはXが特異点をもたず,-K_Xがアンプルの場合には,微分幾何的な形で小林昭七の定理として知られていて,上の形では代数多様体の分類理論の立場から予想として提出されていた(Q-Fano多様体の単連結性).その証明には前年度の主要結果「LをX上のアンプル直線束で,F上の随伴束K_F+L|_Fは非自明な大域切断をもつものとする.このとき,X上の随伴束K_X+Lも非自明な大域切断をもつ.ここでf:X→SはXの所謂シャファレビッチ写像で,Fはその一般ファイバーである.」が本質的に用いられた.さらにはアテイヤのL^2指数定理,特異エルミート計量,乗数イデアル層に関係した小平型のL^2消滅定理等などの複素解析的な手法,道具が用いられ,これらが代数幾何の研究においても有用であることをアピールできた.
病態検査データベースの多施設共同構築と検査診断エビデンス動的生成システムの開発

エビデンスに基づく医療の必要性が広く唱えられ、治療効果に関するエビデンスが、無作為割付け臨床試験結果の総合評価から導かれつつある。しかし、検査診断のエビデンスは、患者・対照研究に依存せざるを得ず、疾患・非疾患群の偏りが常に問題となる。このため、文献的に複数の研究の統合を試みても、元データの入手なしに意味のあるエビデンスを導けない。そこで我々は、「汎用的な病態検査データベースの構築と動的な検査診断支援方式の考案」という研究テーマで、従来の方法論の問題を打開する、検査診断エビデンス生成方式を昨年度までに開発した。すなわち、初診・未治療時の症例を疾患別に厳選し、その臨床像と検査所見を詳細にデータベース化(42疾患、計2355例)、任意の臨床所見や検査値の組み合わせが指定されると、それがどの疾患群と類似しているかを、動的に判断する診断支援システムを開発した。しかしそれを多様な病態に適用するには、病型や重症度で症例を動的に絞り込む必要があり、現症例数では不十分で、同データベースの拡大が急務である。そこで本企画調査では、(1)症例収集依頼先の依頼法、(2)施設間バイアス調整法、(3)対象疾患の選定規準、(4)疫学調査データ収集の倫理面の問題を検討した。その結果、(1)症例収集の依頼には、まず既存症例情報を「検査診断マニュアル」の形で編纂し、それを全国の主要大学・病院に配布することで、データベース共同構築の意義を訴える必要があると判断した。すでに、複数の学会でシステムと同書の見本をデモしたところ、大きな反響を得た。(2)測定値の施設間差の調整には、大規模な外部精度管理調査結果を利用することが可能であると判断した。(3)対象疾患は協力施設の事情に会わせ選別、症例抽出規準は専門家と協議し疾患毎に決定する。(4)情報収集は個人を特定出来ない形で行うため、疫学調査に関する厚生労働省の倫理規定に照らし問題ないと判断した。
電子スピン共鳴走査型トンネル顕微鏡による単一スピン検出

本年度は、昨年度試作を行った高安定性、高剛性、高周波対応、低温超高真空対応を満たすSTMユニットを完成させることを目指した。また、電子スピン共鳴走査型トンネル顕微鏡(ESR-STM)をシステムとして完成させるために、低温プローブの設計と製作を行った。ユニットに関しては、STMの心臓部ともいえる粗動機構の安定化に目処が立ち、液体ヘリウム温度以下の低温でも動作し、機械的共振周波数が5kHzを超える高い剛性を有するSTMユニットを完成させた。現在、本ユニットに同軸ケーブルを組み込むための部品製作を終え、最終的なESR-STMユニットとして組み立てを行っている。一方、上記ユニットを設置するための低温プローブの設計製作も行った。高周波信号の減衰や、反射による寄生信号の発生を迎えるため、全長が約650mmという、極短い低温超高真空容器を設計した。本プローブは室温部とSTMユニットを繋ぐパイプを備えており、将来、トランスファーロッドを追加することで、超高真空を破らずに試料や探針を搬送することができるような設計となっている。さらに、電子スピン共鳴を誘起するための外部磁場の印加には、プローブと一体化させた、最高磁場0.1Tの小さな超伝導磁石を使用するという新しいデザインを考案し、採用した。超伝導磁石を永久電流モードで運転することによって、系統的な磁場依存性の測定が可能になる。現在、STMユニット、低温プローブともに組み立て途上であり、年度内に実際のシステム運用にはいたらなかったが、各要素技術は完成されたものとなっており、本装置が、完成すればこれまでに無い高性能ESR-STMとなることは確実である。今後、本装置を利用して、単一スピン検出に役立てたい。本年度は、電子スピン共鳴走査型トンネル顕微鏡法(ESR-STM)による単一スピン検出必要な性能、すなわち高安定性、高剛性、高周波対応、低温超高真空対応を満たすSTMユニットの設計と試作を行うと共に、現有の低温STMの性能向上を図り、ESR-STMと相補的手段であるゼーマン分裂の直接測定によるスピン検出の可能性を探った。ESR-STMの試作では、STMユニットの剛性をなるべく高く保ったまま、STM探針の粗動を可能にするため、シェアピエゾスタックを順次変形させてピエゾスキャナーケースを移動させる、いわゆるPan typeのユニットを試作したが、これまで用いられているような設計では、粗動の信頼性がピエゾスタックとスキャナーケースの工作精度に著しく依存することがわかった。そこで、シェアピエゾの摺動面を球面として工作精度に因らないような工夫を行い、さらに、剛性と熱的均一性を高めるため、窒化アルミニウムと炭化珪素を構造体に用いた新しいユニットを現在製作中である。本ユニットではセミリジッドケーブルを探針極近傍に接続できるような工夫も行っており、まもなく、安定したESR-STMが遂行できるようになると考えている。ゼーマン分裂を用いたスピン検出は、磁場によるゼーマンエネルギー以下の温度まで試料を冷却し、局所状態密度スペクトルの磁場依存性からスピンに関する情報を得る手段である。このような冷却手法の確立は安定したESR-STMの実現に有用である。本年度は^3He冷凍機と既存のSTMユニットを組み合わせ、430mKまでの低温でのトンネル分光に成功した。この温度は約0.6Tでのゼーマンエネルギーに相当し、現有の11Tの超伝導磁石によって十分な精度で磁場効果が検討できると考えている。来年度は双方の手法を組み合わせ、当初の目標である単一スピン検出を行う。
生体擬似ストレス環境下におけるオリジナル3次元担体の骨再生を促す力学刺激量の同定

本研究は,生体内のストレス環境を模倣した培養システム(メカニカルスティミュレータ)の開発と規則的構造体を有する3次元エラストマー成担体の開発を通して,力学刺激量とそれに対する細胞の増殖・分化誘導条件の最適化を目指した.未分化骨芽細胞を用いた培養の結果,圧縮ひずみ下においてCol1およびOPNの遺伝子発現が抑制されることがわかった.このことからメカニカルストレスによる分化調節・分化維持の可能性が示唆される.本研究は,生体内のストレス環境を模倣した培養システム(メカニカルスティミュレータ)の開発と規則的構造体を有する3次元エラストマー成担体の開発を通して,力学刺激量とそれに対する細胞の増殖・分化誘導条件の最適化を目指した.未分化骨芽細胞を用いた培養の結果,圧縮ひずみ下においてCol1およびOPNの遺伝子発現が抑制されることがわかった.このことからメカニカルストレスによる分化調節・分化維持の可能性が示唆される.本研究は,in vivoのメカニカルストレス環境を模倣した培養システムの開発,および規則的構造体を有するエラストマー担体を用いた細胞培養による力学刺激量の最適化を目的としている.本年度は,メカニカルストレス培養装置(メカニカルスティミュレータ)に用いる規則的構造体を有する3次元担体の設計・開発を行った.設計・開発指針として「(物理的情報が入手しやすい)規格化された構造」,「顕微鏡観察に有効な透明性」,「外部刺激を与えやすい弾力性」を挙げた結果,規則的構造体を有するポリジメチルシロキサン(PDMS)製3次元担体の作成を達成した.作成したPDMS担体は有効な多孔性・孔率を備えおり,担体内部への細胞接着・増殖が蛍光顕微鏡観察により伺えた.また,PDMS3次元担体を用いたメカニカルストレス培養を想定して有限要素解析を行った結果,担体内部の力学情報およびその場細胞へのひずみ量を同定することができた.しかしながら,担体のポアサイズは500ミクロンと大きく,次年度以降の検討課題の1つである.19年度に作成したPDMS3次元担体,およびそれから得られた生物学的情報・力学情報は,in vivoのメカニカルストレス環境を模倣した培養システムを構築していくうえでの重要な基礎データをもたらした.20年度はこれら力学情報と細胞の生物学的評価を相対的に比較・検討し,細胞分化誘導を促す力学刺激量を最適化していく予定である.本研究では,生体内のストレス環境を模倣した培養システム(メカニカルスティミュレータ)の開発と規則的構造体を有する3次元エラストマー成担体の開発を通して,力学刺激量とそれに対する細胞の増殖・分化誘導条件の最適化を目指している.本年度は, 3次元PDMS担体に播種した未分化骨芽細胞MC3T3-E1のメカニカルストレス培養を行い,ストレス値と細胞応答を検討した.一定期間の培養後,全RNAを抽出してRT-PCRによりRNAの発現量を調べた結果,コントロール群と比較して圧縮ひずみ6.5%にてタイプ1コラーゲン・ALPの発現が低下し,分化抑制の傾向があった.一方,引張ひずみ6.5%における分化抑制効果は得られなかった.これまでに我々は,未分化軟骨細胞が圧縮ひずみで分化促進・引張ひずみで分化抑制を示すことを示しており,細胞種により異なるストレス応答を示すことがわかった.これはメカニカルストレスにおける分化誘導の可能性を示唆する.また,インテグリンの関連分子でもあるCD47の遺伝子発現がストレス負荷群のいずれにおいても上昇していることが明らかになった.CD47は膜たんぱく質SHPS-1と結合し,細胞間シグナル伝達を作成することが報告されていることから, CD47-SHPS-1のシグナル伝達経路がメカニカルストレス感知の1つである可能性を示唆する.
枯草菌ＡＴＰ合成酵素の活性調節の包括的理解

(1)枯草菌ATP合成酵素の部分複合体であるF1-ATPase(BF1)の生化学的な解析を行い、BF1は非常に強いADP阻害を受けること、F1-ATPaseの阻害因子として知られるεサブユニットがBF1では活性化因子として働くことを明らかにした。(2)BF1の非常に強いADP阻害は非触媒部位へのATP結合が弱い事が原因ではないことを明らかにした。(3)枯草菌ATP合成酵素の大量発現系を構築し、詳細な機能解析を可能とした。(4)枯草菌にATP濃度センサータンパク質であるATeamを組み込んだ株を構築した。(5)枯草菌ATP合成酵素の活性調節が機能する生理的な条件を明らかにした。本年度は、昨年度までの研究から明らかになった枯草菌F1-ATPase(BF1)の強いADP阻害の原因として、非触媒部位へのATP結合の強さについて検討した。他の生物由来のF1-ATPaseでは、αサブユニットにある非触媒部位へのATP結合によって、ADP阻害が解除されることが知られている。BF1では、非触媒部位へのATP結合が弱くそのために強いADP阻害が見られるという可能性を検討した。非触媒部位近傍にTrpを導入し蛍光の消光によってATP、ADPの結合を測定したところ、その結合は十分強かった。さらに、非触媒部位がヌクレオチド結合能を持たないようにした変異体を作製し、そのADP阻害の様子を調べたが、野生型と大きな違いは見られなかった。これらの結果から、BF1では非触媒部位へのヌクレオチド結合の影響が触媒部位でのADP阻害には及んでいないことが明らかとなった。これは全く新しい知見であり、ATP合成酵素の調節を理解する上で重要な知見である。この成果は現在投稿準備中である。一方、枯草菌細胞膜を用いたATP合成酵素の機能解析では、εサブユニットの構造及び、ATP結合の状態の違いによって、F1での反応とFoでのH+輸送の共役状態が変化する事がわかったが、その様子はこれまでに調べた好熱菌由来のATP合成酵素の場合とは異なる複雑なものであった。現在その詳細を調べている。この他、枯草菌細胞内のATP濃度を測定するために、ATPセンサータンパク質であるATeamを枯草菌ゲノムに組み込むことに成功した。これにより様々な生育条件下での細胞内ATP濃度を測定することが可能となった。ATP合成酵素の変異体と組み合わせることで、ATP合成酵素の細胞内ATP濃度への影響を調べる実験を行う予定である。バクテリアATP合成酵素の活性調節機構として、εサブユニットによる調節とADP阻害による調節が知られてる。これらの調節機構の間には相互作用が見られる。本研究では、枯草菌ATP合成酵素(BFoF1)の活性調節機構を明らかにすることを目指しており、これら2つの調節機構について調べている。今年度はこのうち、昨年度報告した枯草菌F1-ATPase(BF1)の強いADP阻害の原因について、結果を再検討した。その結果、以下のことが明らかになった。1 BF1でも、他のF1-ATPaseと同様にαサブユニットにある非触媒部位へのATP結合によって、ADP阻害が軽減される。2しかしながら、他のF1-ATPaseで見られる様な、ADP阻害からの完全な回復は見られず、BF1の強いADP阻害の原因は、触媒部位間の相互作用など、ほかの部分にあると考えられる。非触媒部位へのヌクレオチド結合によって完全に回復しない強いADP阻害は、他種由来のATP合成酵素では見られない、特異なものである。以上の結果を現在投稿中である。昨年度までは、枯草菌細胞膜を用いてATP合成酵素のホロ酵素(BFoF1)の性質を検討していたが、枯草菌細胞膜に含まれるBFoF1の量は少なく、生化学的な解析が困難であると考えられたため、今年度は大腸菌を宿主としたBFoF1の大量発現系の構築を試みた。枯草菌ゲノムDNAやBF1発現プラスミドからのクローニングを行っているが、現在までにBFoF1オペロン全長を含むクローンは得られていない。この他、BF1の基本的な生化学的解析を行った結果を論文にまとめ、公表した。本年度は、枯草菌F1-ATPase(BF1)の基本的な性質を明らかにすることができた。εサブユニットを含まない状態のBF1は、定常状態での活性が好熱菌F1(TF1)の30分の1程度と極めて低かった。ADP阻害状態を解除するとされる界面活性剤LDAOを添加すると、200倍程度まで活性化されたことから、BF1ではADP阻害が非常に強力である事がわかった。また、基質であるATPの濃度を下げたほうが活性が上がるという現象が見られた。低濃度ATPでは、ADP阻害に陥るBF1の割合が低下することが原因であると考えられた。BF1にεサブユニットを加えると、εサブユニットによる阻害は見られず、低濃度ATPにおいて活性が上昇する様子が観察された。これは、εサブユニットによってADP阻害が軽減されたためと考えられた。以上のようなBF1におけるADP阻害とε阻害の排他的な関係は、我々のこれまでの主張と合致するものであった。ADP阻害とεサブユニットの関係を更に詳細に調べるために、εサブユニットをいわゆる阻害型の構造に固定できる変異体を作製した。この変異体でεサブユニットを阻害型に固定してみたところ、BF1の活性が上昇する様子が観察された。