hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
聴覚刺激の弁別選択によるP300型脳波応用支援システムの構築

Bでは刺激2000Hzを標的刺激とし,各課題を10試行ずつランダムに行った.刺激後250から500 msに3か所で計測した最大陽性振幅値(μV)・潜時(ms)の平均値を標準化して独立変数に,選択した刺激音の種類を従属変数に設定し,二項ロジスティック回帰分析を用いてどちらの刺激音を選択したかを判別分析により解析した.また,各試行での判別精度について検討した.ヒトの受聴特性から2種の純音刺激間では高音の2000 Hzが強い音圧として受聴(HL)され,任意選択時により高い純音に注意が無意識に向けられる傾向にあったものと考えられた.特定の刺激音に注意が向くことを防ぐには,音圧レベル設定(dB SPL)や刺激音に音刺激特性を付加した音質(音色)を考慮するなどの検討が必要であると考えられた.複数コマンドを担保したP300型ヒューマン・インタフェース構築の可能性が示唆された.神経難病者(児)や高位頸髄損傷者の新たな生活支援技術として,ヒトの受聴特性に着目した事象関連電位P300応用による独自の支援技術提案と基礎的研究を推進した.実験推進は基本実験システムの整備と健常者データ収集を中心に進めた.H26・H27年度は気導刺激音と骨伝導刺激音の刺激条件の検討,気導・骨伝導聴覚刺激システムの構築と聴覚刺激音の調音・弁別刺激音の呈示条件の明確化を主眼に実施した.最終年度H28年度は,これまで聴覚刺激音の呈示条件をoddball taskとしたが,複数のコマンド信号を担保する上で,呈示頻度を同比率とした2種の純音刺激を用いた条件でも目的成分の安定導出が可能かを検討した.概ね初年度計画に沿った研究推進が可能であった.今回同意の得られた被験者26例(平均21.4歳)の健常者データを収集可能であったが若い層に限られているため,やや年齢的な分布を広げた被験者への実験参加を呼びかけ,より広い世代からの基礎データ収集を加えていきたいと考える.最終年度計画は以下の5項目を中心に健常者でフィードバック実験を実施し、本研究計画で提案した聴覚刺激によるP300型BCIシステムの有用性の検証と課題を明確とする。1:P300成分の安定導出に向けた最適な気導・骨導聴覚刺激条件の検討・明確化。2:骨伝導音刺激呈示に関わる振動ユニット位置の検討。3:仮想音源として調音する聴覚刺激について、健常被験者の識別(弁別)受聴精度の検討。4:操作精度の向上と特徴抽出アルゴリズム構築の推進。5:健常被験者からのデータ収集と分析・解析。本システムの有用性の検証。身体障害系作業療法学オフラインP300型BCI実験システムの構築,基礎データの収集と解析システムの整備を引き続き推進して気導音と骨導音での導出実験システムの構築を進める.また,より効率の良い特徴抽出アルゴリズムをさらに検討する考えである.次年度27年度は以下の8項目に主眼おいて刺激条件の検討と波形特徴抽出アルゴリズムの構築を進める.1.:本実験システムを用いた事象関連電位P300成分の安定導出に向けた刺激呈示条件の明確化.2:オフラインP300型BCI実験システムの構築,基礎データの収集と解析システムの整備.3:目的とするP300成分の波形特徴抽出アルゴリズムの検討.4:アクティブ電極による配置条件(国際10ー20法)の検討とモンタージュによる最適導出部位を特定.利用者の負担を軽減した導出電極配置数の検討.5:オフラインでの波形解析プログラムを整備し,波形情報を収集・分析.基本波形解析プログラムを整備.6:基本波形選択・トリガ抽出・各条件でのフィルタリング加工・加算平均・線形判別分析を基本とした波形処理方法の検討.7:独自の特徴抽出アルゴリズム構築し,基本的なフィードバック実験に向けたP300型BCIによるオンライン波形解析システムを構築
元素イメージングによるイネの穂への重金属元素移行メカニズムについての研究

前年度までの研究によって、イネの根から吸収されたCdは、30分以内に茎内において篩管へと移行しうることが示された。今年度は、Cdの篩管への移行を担う組織を特定することを目的に、ミクロオートラジオグラフィーを試みた。昨年度に試行した予備実験では、Cd-109を含む植物の凍結切片をスライドグラスにマウントし、それを原子核乳剤膜で覆って冷暗所で露光させるという方法であった。しかし、この方法によると、表面に凹凸のある植物組織では、それを覆う乳剤膜にも凹凸ができることになる。つまり、ミクロオートラジオグラフィーの利点である「焦点面を変化させて、同一切片での銀粒子と植物組織構造を顕微鏡で観察する」ことが非常に難しくなることが判明した。そこで、原子核乳剤を塗布したスライドグラスを準備し、そこに植物切片をマウントするという方法を試行した。その結果、Cd-109を数日間にわたって添加した茎内においては、Cd-109の局在が細胞単位で判別できた。この解像度はイメージングプレート(IP)の中で最も感度の高いIP-TRをはるかに上回るものであり、Cdがsink器官へ輸送される過程で通過する細胞を同定することを可能にする手法であることを示していた。Cdのイネ茎内分布に関しては、近年では放射光を用いて解析した報告がある。しかし、本研究で解析の対象としたのは、特定の期間に吸収されたCdの分布であり、Cdの輸送過程の解析に適していると言える。このような、Cdの実際の輸送経路の解析は、近年大きく進展した、Cdの輸送に関わる分子の具体的な作用の同定にもつながる、重要な知見を提供できるものと思われる。昨年度に試行したミクロオートラジオグラフィーの方法を改変することにより、植物の凍結切片における細胞単位でのCd-109の分布を可視化する方法を確立できた。本研究では、イネの可食部、すなわち白米への重金属元素の移行経路を明らかにすることを大きな目標にしている。そして、特別研究員としての2年間の研究期間においては、近年世界的に規制が強化されている有毒元素・カドミウム(Cd)を主に扱うことを計画し、1年目の実験を行った。年度の前半では、複数の無機元素のイネ体内輸送の特徴を個々に把握することを目的とし、<32>^P、<35>^S、<45>^Caと<109>^Cdをそれぞれ吸収させたイネのイメージング解析を行った。その結果、Cdは他の元素と異なり、処理後短時間(30分以内)の輸送方向と処理後48h後のそれとがほぼ同様であることが示された。また、イメージング解析においては、現在広く使用されているMS-IPを個体レベルでの解析に用いる一方、組織レベルでの解析を目指し、TR-IP-トリチウム検出用に開発された、表面保護層のないIP-を、30μm厚の凍結切片に対してコンタクトさせた。TR-IPのイメージング解析結果は予想よりも格段に良く、<109>^Cdの維管束への集積と、葉肉組織への拡散を、画像として見分けることができるレベルであった。凍結切片とTR-IPという組み合わせにより、当初計画していた蛍光色素によるCdの組織レベルでの分布解析と同等かそれ以上の結果が今後得られると考えている。また、イネ茎内のCdの移行経路を明らかにするために考案した「特定の冠根(R4)からのアイソトープの処理」という独自の手法も試行した。イメージング解析を可能にするには、既報に比べて高濃度のアイソトープを処理することが必要であることが分かった。そこで、200MBq/Lの<109>^Cdを30分間処理したところ、茎内のCdの移行経路を追跡することが可能となった。現在、1年目の研究結果をもとに投稿論文を準備中である。前年度までの研究によって、イネの根から吸収されたCdは、30分以内に茎内において節管へと移行しうることが示された。つまり、ミクロオートラジオグラフィーの利点である『焦点面を変化させて、同一切片での銀粒子と植物組織構造を顕微鏡で観察する」ことが非常に難しくなることが判明した。

このような、Cdの実際の輸送経路の解析は、近年大きく進展した、Cdの輸送に関わる分子の具体的な作用の同定にもつながる、重要な知見を提供できるものと思われる。前年度までの研究によって、イネの根から吸収されたCdは、30分以内に茎内において篩管へと移行しうることが示された。今年度は、Cdの篩管への移行を担う組織を特定することを目的に、ミクロオートラジオグラフィーを試みた。昨年度に試行した予備実験では、Cd-109を含む植物の凍結切片をスライドグラスにマウントし、それを原子核乳剤膜で覆って冷暗所で露光させるという方法であった。しかし、この方法によると、表面に凹凸のある植物組織では、それを覆う乳剤膜にも凹凸ができることになる。つまり、ミクロオートラジオグラフィーの利点である「焦点面を変化させて、同一切片での銀粒子と植物組織構造を顕微鏡で観察する」ことが非常に難しくなることが判明した。そこで、原子核乳剤を塗布したスライドグラスを準備し、そこに植物切片をマウントするという方法を試行した。その結果、Cd-109を数日間にわたって添加した茎内においては、Cd-109の局在が細胞単位で判別できた。この解像度はイメージングプレート(IP)の中で最も感度の高いIP-TRをはるかに上回るものであり、Cdがsink器官へ輸送される過程で通過する細胞を同定することを可能にする手法であることを示していた。Cdのイネ茎内分布に関しては、近年では放射光を用いて解析した報告がある。しかし、本研究で解析の対象としたのは、特定の期間に吸収されたCdの分布であり、Cdの輸送過程の解析に適していると言える。昨年度に試行したミクロオートラジオグラフィーの方法を改変することにより、植物の凍結切片における細胞単位でのCd-109の分布を可視化する方法を確立できた。
光CT装置のための光周波数コム発生に関する研究

光CT装置に適した光周波数コム発生の検討を行った。それによると、深度方向の測定ダイナミックレンジを例えばLとすると、変調周波数の最適値はfm=光速度/2Lとなることがわかった。これより大きいとダイナミックレンジはL以下となり、これより小さいと、分解能一定の条件でSN比が劣化する。ところが、生体観測を行う場合Lの値は数mm程度であり、それに適するfmの値は20GHz以上が望まれる。しかしながら、従来の光周波数コム発生器の変調周波数は数GHzであり、適していなかった。そこで光CT装置に適した光周波数コム発生のために、光周波数コム発生器の変調周波数の高周波数化をおこなった。光周波数コム発生用の結晶の再設計をおこない、従来より断面積が半分の結晶を作成した。と同時に、新規設計のマイクロ波共振器を製作し、この結晶を搭載した。この結果、およそ30GHz程度まで、マイクロ波の共振モードを確認した。さらに、結晶内部を伝搬するマイクロ波と光の速度整合を得るために、マイクロ波共振器の空洞サイズを調整した。結果、20GHzで変調可能な光周波数コム発生器を作成した。これにより変調周波数が20GHzと高周波数でありながら、従来と同様な光コム発生に成功した。生体観測を行うに適した光コム発生のめどがついた。これからはスペクトル形状のフラット化、及び変換効率の向上をめざし、光コム発生器に光フィルタを搭載することの実現を目指す。光CTは非破壊で安全な光を用いて生体などの内部を観測し、三次元形状を計測するのに用いられる。従来の光CTでは干渉の位置を制御するのに機械的駆動を必要とする。ところが機械的駆動は動作速度に限界がある。そこで考え出されたのが光コムを用いた新しい光CTである。この光周波数コムを用いた新しい光CTには二台の変調周波数が可変の光周波数コム発生器が必要である。ところが従来の光周波数コム発生器では変調周波数が固定していた。このため二台の変調周波数を合わせる事が、事実上不可能であった。これはモノリシック構造による結晶長さが固定であったためである。また制御機構に問題があり、調整無しに長時間駆動が可能でなかった。そこでまず、今年度は変調周波数が可変の光周波数コム発生器を設計試作した。方式は新たに、セミモノリシック型を考案し、それを実行した。これにより共振器長さの調整が可能になり、任意の周波数で駆動が可能になった。また制御系に関しては、専用電子回路ボードを作成し、発振器他も一台の新規の設計の匡体におさめる方式とした。一台の匡体におさめる方式にするために温度安定化はペルチェと水冷を組み合わせた方式をペルチェと空冷を組み合わせた方式に変更した。この結果得られた光周波数コム発生器は調整無しで少なくとも1っヶ月以上安定動作する事を確認した。現在、この構成の光周波数コム発生器を光CTに必要な二台目を作製している。
マラリア原虫の寄生機構におけるカルシウム依存性蛋白質燐酸化酵素の役割の解明

平成6年度は、数種の生物のプロテインキナーゼC、Ca^<2+>/カルモジュリン依存性キナーゼIIなどの共通アミノ酸配列部をもとに作製したオリゴヌクレオチドプライマーを用いて、マラリア原虫(Plasmodium yoelii)遺伝子のPCRを行ないPCR産物を得た。このPCR産物をプローブにしてPlasmodium yoelii遺伝子ライブラリーをスクリーニングして得られた遺伝子クローンについて遺伝子の全塩基配列を決定し、本遺伝子が蛋白質燐酸化酵素をコードする遺伝子であることを明かにした。平成7年度はこの蛋白質の一次構造を種々の蛋白質燐酸化酵素の一次構造と比較し、本蛋白質がCAMP依存性蛋白質燐酸化酵素であることを明かにした。さらにカルシウム依存性蛋白質燐酸化酵素を含む種々の燐酸化酵素のマラリア原虫寄生ステージ別発現について、ゲル内自己燐酸化法を用いて解析した。その結果少なくとも8種類存在するマラリア原虫(P. yoelii)の燐酸化酵素のうち、カルシウム依存性蛋白質燐酸化酵素は後期栄養体期から分裂体期に反応が増強することがわかった。一方、EGTA存在下で自己燐酸化が増強する燐酸化酵素は分裂体期から早期栄養体期に反応が増強することを明らかにした。また、マラリア原虫(P. faruciparum)のin vitroの培養系において、各種蛋白質燐酸化酵素阻害剤、活性化剤のマラリア原虫増殖におよぼす影響を調べたところ、おもに、カルシウム依存性蛋白質燐酸化酵素(プロテインキナーゼC、Ca^<2+>/カルモジュリン依存性キナーゼII)の阻害剤がマラリア原虫増強に阻害効果を発揮することを明らかにした。数種の生物のプロテインキナーゼC、Ca/カルモジュリン依存性キナーゼなどの共通アミノ酸配列部をもとに作製したオリゴヌクレオチドプライマーを用いて、マラリア原虫(Plasmodium yoelii)遺伝子のPCRを行ないPCR産物を得た。このPCR産物をプローブにしてPlasmodium yoelii遺伝子ライブラリーをスクリーニングして得られた遺伝子クローンについて遺伝子の全塩基配列を決定した。さらに本遺伝子のコードする蛋白質の一次構造を推定し、他種生物の種々の蛋白質燐酸化酵素との一次構造の差異を比較検討した。その結果本遺伝子はcAMP、およびcGMP依存性蛋白質燐酸化酵素、プロテインキナーゼC、Ca/カルモジュリン依存性キナーゼなどと非常によく似た一次構造を有する蛋白質をコードしていることが明かになったが、なかでもcAMP依存性蛋白質燐酸化酵素に最も類似していることが明かとなった。しかしその一次構造を哺乳類のcAMP依存性蛋白質燐酸化酵素の一次構造と比較したところ、本蛋白質燐酸化酵素は哺乳類のcAMP依存性蛋白質燐酸化酵素とはいくつかの重要なアミノ酸で置換が起こっていることがわかった。すなわち本蛋白質燐酸化酵素は哺乳類cAMP依存性蛋白質燐酸化酵素とは異なった性質を有している可能性が示唆された。そこでこの遺伝子の塩基配列をもとに2種類のプライマーを作製し、マラリア原虫のcDNAのPCRを行ない、本遺伝子のcDNAを増幅した。このcDNAを蛋白質発現ベクターに組み込み、大腸菌で本蛋白質を発現させた。現在発現した蛋白質につき、その酵素学的性質を、特に本蛋白質燐酸化酵素の活性化因子、阻害剤の効果を中心に検討中である。数種の生物プロテインキナーゼC、Ca_+/カルモジュリン依存性キナーゼIIなどの共通アミノ酸配列部をもとに作製したオリゴヌクレオチドプライマーを用い、Plasmodium yoelii遺伝子ライブラリーをスクリーニングして得られた遺伝子クローンについて、遺伝子の全塩基配列を決定し、蛋白質の一次構造を推定他の生物種の種々の蛋白質燐酸化酵素の一次構造と比較検討した結果、本遺伝子がcAMP依存性蛋白質燐酸化酵素をコードしていることを明かにした。

そこで本遺伝子のcDNAをPCR法にて増幅し、このcDNAを蛋白質発現ベクターに組み込み、大腸菌などのベクターで本蛋白質を発現させたが、活性のある状態で本蛋白質を得るにはさらに検討が必要である。一方、カルシウム依存性蛋白質燐酸化酵素を含む種々の燐酸化酵素のマラリア原虫寄生ステージ別発現について、ゲル内自己燐酸化法を用いて解析した。少なくとも8種類存在するマラリア原虫(P. yoelii)の燐酸化酵素のうち、カルシウム依存性蛋白質燐酸化酵素は後期栄養体期から分裂体期に反応が増強することがわかった。一方、EGTA存在下で自己燐酸化が増強する燐酸化酵素は分裂体期から早期栄養体期に反応が増強することを明らかにした。さらに、マラリア原虫(P, faruciparum)のin vitroの培養系において各種蛋白質燐酸化酵素阻害剤、活性化剤のマラリア原虫増殖におよぼす影響を調べたところ、おもに、カルシウム依存性蛋白質燐酸化酵素(プロテインキナーゼC、Ca^<2+>/カルモジュリン依存性キナーゼII)の阻害剤がマラリア原虫増殖に阻害効果を発揮することがわかった。またカルシウム依存性蛋白質燐酸化酵素の基質蛋白質の分子レベルでの解析については今後さらに検討を必要としている。
固相反応に対する触媒の添加効果:反応経路変換の詳細とその有効利用

本研究では、固相反応に対する触媒の添加効果を速度論的に検討し、有用な生成物が得られる系については最適触媒の探索を行う他、環境問題の解決に向けた応用も試みること等を目的としている。特に注目したCaCO_3-CaO固相変換を利用する対向反応の系では、既に金属触媒の存在下で進行することを確認している以下正反応と呼ぶCaCO_3+4H_2→CaO+2H_2O+CH_4についてさらに詳しく検討するとともに、水素の生成をもたらす逆反応についても進行の可能性と最適触媒の探索を行った。又、QMSとGCを備えた流通系反応装置を作成し、これを用いた実験も行った。実験は既設の静止系反応装置を用いて開始し、逆反応(CaO+2H_2O+CH_4→CaCO_3+4H_2)がVIII族金属の添加によって進行することを確認した後、次の様な多くの知見を得た。(1)正逆両反応の経路は本質的に異なる。即ち、正反応は金属表面で解離した水素原子がCaCO_3を直接攻撃する典型的な接触反応であるのに対して、逆反応は金属上でのメタン水蒸気改質とそれに続く生成CO_2の吸収過程から成る二段階反応である。(2)塩素の阻害効果が正反応になく逆反応で顕著に現れるという相違は、この反応機構の相違に基づいている。(3)金属の活性序列はRh, Ir>Pt, Pd>Niの順である。一方、流通系反応装置は初年度後半に完成したが、上記固相変換を仲介するCO_2が高温(>600°C)での反応中どのように振る舞うかを追跡する実験には適さなかった。そのため、パルス型の装置に改良して若干の実験を行った他、Pt担持硝酸カルシウムの昇温分解実験を行って環境問題への応用も試みた。予備的な実験は完了しており、今後も引き続き詳細な研究を系統的に進めて行く予定である。初年度の計画には、(i)流通系反応装置や(ii)in-situ IRセルの作成など、重点目標とした研究環境の整備に加え、既に予備実験を終えている触媒存在下での固相反応(酸化カルシウム+メタン+水蒸気)に関する(iii)速度論的な研究と(iv)最適触媒の探索を盛り込んでいた。これらのうち、(i)については、流量調節器(科研費購入品)とガスクロマトグラフ(既設備品)を組み込んだ反応装置を完成させ、既に触媒の活性試験に利用している。しかし、当初計画していた質量分析計(既設備品)による気相分析には成功していない。これは、流通系から極少量の試料を分析部に導入するオリフィスの口径や高真空排気装置(科研費購入品)による差動排気の最適条件を見出せていないためである。解析の時間分解能を向上させるには質量分析計が不可欠であり、できるだけ早く完成させるよう努力する。一方、(ii)については、透過型セルの作成を終えている。又、(iii)と(iv)に記した酸化カルシウム-メタン・水蒸気系の反応に関する研究は、従来から使用している静止系反応装置を用いて行い、目標を上回る成果を上げることができた。即ち、触媒として貴金属が好適で特にRhとIrが高活性であること、同じVIII族金属でもNiは、担体の役割をしている固体反応物(酸化カルシウム)との強い相互作用のために酸化され易く、低温での反応には適さないことが判明した。その他、RhとIrを触媒とする反応について活性化エネルギーや反応次数等の基本的な速度論的データを収集し、その成果を研究発表欄に記載の学術論文に発表するとともに口頭でも報告した。

研究環境の整備に重点を置いた初年度に続いて、平成14年度でもさらにその充実を図るべく、(i)流通系反応装置への質量分析機の接続を行ってデータ取得の効率化を計ること、またそれを利用して(ii)高温でのメタン水蒸気改質反応に対する固体反応物CaOの関与の詳細を検討すること、さらに(iii)硝酸塩の分解・還元反応に対する触媒の添加効果に関する検討を行うことなどを計画した。これらの計画のうち、(i)については、当初目標としたガスクロと質量分析計を備えた流通系反応装置の組立を完了させることができた。しかしながら、年度途中で行われた学舎の改修に伴う研究室の移動により、(ii)に関するデータは僅かしか収集できなかった。年度末の3月に至ってようやく装置の復旧が完了し、本格稼働が可能となっている。それ故、本計画の終了後もこれを利用して、当初目指した詳細なデータの収集を行う予定である。一方、(iii)については硝酸カルシウムを取り上げて検討した。触媒にはVIII族金属を用い、硝酸塩粉末の表面に担持させ、ヘリウム気流中での分解過程を追跡した。その結果、分解によって一酸化窒素と一酸化二窒素の他、窒素も生成すること、また触媒の添加は窒素への分解の選択性を僅かではあるが向上させることが分かった。それ故、ヘリウム中での分解経路は触媒の添加によって変換されるものでなく、単に金属との接触面の増加によって選択性が向上したものと結論した。一方、水素を用いた還元過程への添加効果については、検討する時間的余裕がなかった。触媒添加による反応経路の変換は、むしろ還元反応で起きる可能性の方が高く、今後も検討する予定である。この他、CaOの固相反応を利用したメタン水蒸気改質について、詳細な速度論的検討を行い、その機構の概略を明らかにすることにも成功している。
複雑社会系における仮想金融市場シミュレーションサーバの開発

本年度は,作成したシミュレーションサーバを実際に使用し,いくつかのタイプの人工市場についてモデル化と実験を行った.具体的に,本研究によるシミュレーションサーバを用いて,以下のテーマを取り扱うことが可能となった.・電力自由化における仮想電力市場モデルと制度設計に関する研究・強化学習に基づく学習エージェントの構築と均衡価格への収束に関する研究・多数・多種のエージェントに基づく人工国際貿易モデルの構築とそのダイナミクスの研究これらの研究では,本補助金によって作成したサーバを使用し,効率のよいシミュレーションシステムの開発が行えた.特に,エージェントのテンプレートを用意しているので,それを改造することで複雑なモデルが簡単に構築できることを確かめられた.それぞれのモデルは,人工市場研究において重要なテーマであり,この分町の研究の発展に寄与することができた.また,本補助金によって作成したシステムは,オープンソースとしてインターネット上で公開し,この分野の研究者に広く使ってもらうための準備を行った.実際にいくつかの研究グループよりコンタクトがあり,試験的に使用してもらい,システムの汎用性や拡張性を確認した.これらの研究成果について,いくつかの論文を発表し,国内外に広く成果を公表した.2年間という短い期間ではあったが,当初の目標以上の成果をあげることができた.本研究では複雑社会系における仮想金融市場シミュレーションサーバの開発を目的としている.平成13年度における研究成果として,当初の計画通りシミュレーションサーバのプロトタイプ製作を行った.プロトタイプ製作に当たって,サーバ・クライアントの各システムをJAVA言語を用いて実装し,システム間のコミュニケーションには,XMLベースの通信プロトコルを設計し,実装した.これらのシステムを用いることで,比較的簡易に複数のエージェントプログラムを用いた仮想的な金融商品取引のシミュレーションが可能となった.また,本システムを用いて,いくつかの人工市場研究を行った.そのひとつは,「人工市場における外部情報の解釈と市場の振る舞いに与える影響」という研究であり,そこでは従来の経済学では考慮されてこなかった情報の解釈の揺らぎが市場の振る舞いに対してどのような影響を与えるのかを,シミュレーションを通して明らかにした.もうひとつの研究として,「人工市場における分散投資と市場の振る舞いに関する研究」を行った.そこでは,ポートフォリオ選択理論に基づく分散投資エージェントを開発し,複数銘柄の金融商品を想定した人工市場を構築して,分散投資の影響力をシミュレーション上で検証した.これらのシステム開発とシミュレーション研究を通して,従来人工市場・仮想金融市場研究で取り上げられてこなかったテーマに関して,重要な知見が得られた.本年度は,作成したシミュレーションサーバを実際に使用し,いくつかのタイプの人工市場についてモデル化と実験を行った.具体的に,本研究によるシミュレーションサーバを用いて,以下のテーマを取り扱うことが可能となった.・電力自由化における仮想電力市場モデルと制度設計に関する研究・強化学習に基づく学習エージェントの構築と均衡価格への収束に関する研究・多数・多種のエージェントに基づく人工国際貿易モデルの構築とそのダイナミクスの研究これらの研究では,本補助金によって作成したサーバを使用し,効率のよいシミュレーションシステムの開発が行えた.特に,エージェントのテンプレートを用意しているので,それを改造することで複雑なモデルが簡単に構築できることを確かめられた.それぞれのモデルは,人工市場研究において重要なテーマであり,この分町の研究の発展に寄与することができた.また,本補助金によって作成したシステムは,オープンソースとしてインターネット上で公開し,この分野の研究者に広く使ってもらうための準備を行った.実際にいくつかの研究グループよりコンタクトがあり,試験的に使用してもらい,システムの汎用性や拡張性を確認した.これらの研究成果について,いくつかの論文を発表し,国内外に広く成果を公表した.2年間という短い期間ではあったが,当初の目標以上の成果をあげることができた.
サルモネラ鞭毛レギュロンのRpoSによる負の転写制御機構

サルモネラ鞭毛レギュロンは,RpoSによって定常期特異的に負に制御されている。本研究は,この制御系の機構と生物学的意義を解明することを目的として行われた。1.抑圧突然変異体の単離と突然変異遺伝子の決定まず,対数増殖期でもRpoSの効果を充分検出できる条件を検討し,最少培地での培養によってそれが達成されることを見出した。野生型RpoS存在下では,鞭毛遺伝子fliAとlacZの融合体をもつ菌株はラクトース最少培地での増殖能が低いことを確認した。これを親株として用いてトランスポゾンTn5による突然変異誘発を行い,ラクトース最少培地での増殖能が増大する突然変異体を多数単離した。それらについて,ラクトース利用能がTn5と100%連鎖しているものをスクリーニングし,RpoS効果の抑圧突然変異体として1株の候補株を得た。Tn5挿入点近傍のDNAを逆PCR法により増幅して塩基配列を解析し,挿入点がnlpC遺伝子内であることを決定した。この遺伝子のプロモーターはRpoS依存性であることが明らかになったので,RpoSはnlpC遺伝子を正に制御することを介して鞭毛レギュロンを負に制御しているものと考えられる。2.チミン飢餓で誘導されるプログラム細胞死とRpoS制御チミン飢餓で誘導されるプログラム細胞死が,鞭毛遺伝子の発現と関係していることを見出した。プログラム細胞死はRpoSで制御されている場合が多い。そこで,RpoS依存的プロモーターのコンセンサス配列をサーチすると,鞭毛遺伝子の1つであるflgJの上流に見出された。FlgJは,我々の以前の研究により,ペプチドグリカン分解活性があることが示されている。したがって,チミン飢餓時には,RpoSにより鞭毛レギュロンの負の制御により鞭毛形成は抑制される一方で,鞭毛蛋白質の1つであるFlgJだけは誘導合成され,細胞溶解を促進するものと推定される。サルモネラ鞭毛レギュロンはRpoSによって定常期特異的に負に制御されている。本研究は、この制御系に関与する因子を同定することを目的として行われた。1.突然変異体単離のための条件の検討本研究では、突然変異体を単離することによって関与因子の遺伝子を同定する方法をとる。RpoSの作用は定常期特異的であるため、通常の培養ではその表現型を検出しにくく、突然変異体の単離は困難である。そこで、対数増殖期でもRpoSの効果を充分検出できる条件を検討し、最少培地での培養によってそれが達成されることを見出した。2.突然変異体の単離野生型RpoS存在下では、鞭毛遺伝子fliAとlacZの融合体をもつ菌株はラクトース最少培地での増殖能が低いことを確認した。これを親株として用いてトランスポゾンTn5による突然変異誘発を行い、ラクトース最少培地での増殖能が増大する突然変異体を多数単離した。それらについて、ラクトース利用能がTn5と100%連鎖しているものをスクリーニングし、RpoS効果の抑圧突然変異体として1株の候補株を得た。3.突然変異遺伝子の決定上記の突然変異体から染色体DNAを抽出し、Tn5挿入点近傍のDNAを逆PCR法により増幅した。この増幅産物について塩基配列を解析し、挿入点がnlpC遺伝子内であることを決定した。

周辺領域の構造から推定すれば、nlpC遺伝子はその下流の遺伝子とオペロンを作っているとは考えられないので、nlpC遺伝子自身の欠損がRpoS効果を抑圧しているものと結論される。4.今後の予定nlpC遺伝子はリポプロテインをコードしていると推定されるので、これが直接遺伝子発現制御に関わっているとは考えにくい。したがって、これとRpoS制御との間にはさらに未同定の因子が存在するものと推定される。今後は、これらの因子をすべて同定し、この制御系の全体像を解明する予定である。サルモネラ鞭毛レギュロンの転写は,RpoSによって定常期特異的に負に制御されている。昨年度の研究により,この制御の直接的な調節因子はnlpC遺伝子産物であることが明らかになった。今年度は,鞭毛レギュロンのNlpC制御の機構とチミン飢餓で誘導されるプログラム細胞死とRpoS制御の関係について解析した。1.nlpC遺伝子のRpoS制御nlpC遺伝子自身の発現制御機構を解析した。その結果,この遺伝子のプロモーターはRpoS依存性であることが明らかになった。したがって,RpoSはnlpC遺伝子を正に制御することを介して鞭毛レギュロンを負に制御しているものと考えられる。2.RpoS制御におけるNlpC制御の貢献度nlpC突然変異体における鞭毛レギュロンの活性上昇率はrpoS突然変異体の場合の約半分程度であり,RpoSの下流にはnlpC遺伝子以外にも鞭毛レギュロンを負に制御する遺伝子が存在するものと推定される。しかし,現在までのところ,nlpC突然変異以外にRpoS依存的に鞭毛レギュロンの活性化をひきおこす突然変異は見つかっていない。3.チミン飢餓で誘導されるプログラム細胞死とRpoS制御チミン飢餓で誘導されるプログラム細胞死が,鞭毛遺伝子の発現と関係していることを見出した。プログラム細胞死はRpoSで制御されている場合が多い。そこで,RpoS依存的プロモーターのコンセンサス配列をサーチすると,鞭毛遺伝子の1つであるflgJの上流に見出された。FlgJは,我々の以前の研究により,ペプチドグリカン分解活性があることが示されている。したがって,チミン飢餓時には,RpoSにより鞭毛レギュロンの負の制御により鞭毛形成は抑制される一方で,鞭毛蛋白質の1つであるFlgJだけは誘導合成され,細胞溶解を促進するものと推定される。
「横断的・総合的な学習」の実施に関する理論的・実証的研究

本研究では、平成14年度より小・中学校において「総合的な学習の時間」(以下、「総合的な学習」という語を用いる)が完全実施されることを鑑み、総合的な学習の学習方法・学習内容を理論的・実証的に明らかにした。理論的研究では、総合的な学習に関する理論書・実践書の分析、さらには教科書の分析を通して、総合的な学習の問題点及び可能性を探った。具体的には、第一に、総合的な学習に関する研究は、実践が先導する形で進められているが、もう一度原点に立ち返って、理論的基盤をしっかりと固めることが必要であることを指摘した。第二に、教科書の分析より、教科の統合の可能性を検討した。報告書では、理科と国語の統合の可能性を探り、国語教材の中に理科内容が多く含まれていることを明らかにした。第三に、総合的な学習は体験的活動を中心に進められるべきであることを提案した。従来より学校教育おいて展開されていた「飼育活動」などはその例としては最適であり、そのためにも学習環境の整備が緊急の課題となる。実証的研究では、平成9年9月から平成10年2月までの6ケ月間に、839人の現場教師を対象に行った調査を分析し、総合的な学習の導入に関して、現場では好意的な受け止め方をしている教師が多いことを明らかにした。しかしながら、その一方で、先生方が学習環境の整備に関して不安を抱いていることも明らかとなった。学校内の条件としての「多目的スペースの整備」「教材・教具の整備」、学校外の条件としての「社会諸施設との連携強化」「地域人材バンクの設立」などの整備を早急に進めることが、総合的な学習を成功させるためには不可欠の作業となるであろう。それは、静岡県内に勤務する教員への面接調査の結果からも明らかとなった。(1)日本の総合学習に関する基本文献・先行研究・実践報告書の収集、データベース化「設備備品費」を利用して、日本の総合学習に関する基本文献を収集した。約50件程の基本文献を分析して明らかになったことは、総合学習には「横断的な学習型」「総合的な学習型」「総合学習型」の三種類があることである。総合学習に関するデーターベースは、来年度刊行する報告書で明らかにする。(2)教科書の収集・分析「設備備品費」を利用して、小学校を中心に、全教科・全社の教科書を収集した。(中学校では、「社会」と「理科」の教科書のみ収集した。)教科書を分析を通して明らかになったことは、総合学習は教科をクロスして実践できる可能性が非常に高いということである。(3)静岡県内の総合学習先進校への参与観察静岡大学教育学部付属浜松小学校の「統合」の参与観察を中心に研究を進めた。また、県外における総合学習先進校である、長野県伊那市立伊那小学校・新潟県上越市立大手町小学校にも訪問し、授業を観察するとともに、関係者へのインタビューを行なった。(4)面接調査と質問紙調査の実施・分析静岡県総合教育センターで実施されている5年研修・10年研修を利用して、合計で839名の教師から、質問紙調査の回答を得た。それらの結果の分析を通して明らかになったことは、教師の総合学習に関する意識は高いのに対して、教育内容の厳選や教育環境の整備など多くの課題の解決を望んでいることである。本年度は、大きく次の二つの研究を行った。第一に、前年度収集した全教科・全社の教科書の中から、特に小学校・中学校の国語と理科に焦点を絞り、教科統合の可能性を探った。第二に、前年度実施したアンケート結果を踏まえて、静岡県内の総合的な学習先進校への参与観察および総合的な学習に関する出版物の分析を行い、総合的な学習を実践していく上で克服すべき課題を明確にした。

第一に関しては、国語教材の中に、理科的な内容を含む教材が数多く存在することが明らかとなった。一般には、理科と算数、社会と国語という結びつきを教師に限らず多くの人々が行なう。しかしながら、国語教材の内容分析を進めると、そこには、意外なほどに理科的な内容が多い。具体的には、約1015%の国語教材が理科的な内容であることがわかった。このようなデータから、国際理解教育・環境教育・福祉教育などを総合的な学習の中で実践する際には、国語の教材からスタートさせるのも一つの有効な方法であることがわかる。第二に関しては、昨年度現場教師を対象に行った調査から得たデータの信憑性を、現場教師へのインタビュー調査を通して検証した。その結果、多くの教師は、総合的な学習の導入に際して、学習環境の整備の点で不安を抱いていることが明らかとなった。学校内の条件としての「多目的スペースの整備」「教材・教具の整備」、学校外の条件としての「社会諸施設との連携強化」「地域人材バンクの設立」などの整備を早急に進めることが、総合的な学習を成功させるためには不可欠の作業となるであろう。また、インタビュー調査より、総合的な学習に関する研究をすでに学校ぐるみで始めているところとそうでないところでは、教師の意識の上で非常に大きな違いがあることも明らかとなった。
シリカ分散エラストマーの二軸伸長による歪エネルギー密度解析

エラストマーの力学的特性を評価する上でひずみエネルギー密度関数を明らかにすることは重要であるが、実験的な困難さがあって研究例は少ない。数年前から研究を行ってきた、ゾルーゲル反応によりゴムマトリックス中でその場(in situ)生成させたシリカが、エラストマーの補強性に優れていることが明らかになった。そこで、そのメカニズムを明らかにする目的で二軸伸長挙動の研究を行った。従来の混練り法および、in-situ法でシリカ充填した天然ゴムの一軸拘束二軸伸長試験を行った。混練り法で充填した試料では、伸長軸方向と拘束軸方向の両応力は、初期伸長領域において、ひずみの増加とともに急激に増加した。両軸方向の応力は、それに続くひずみの領域でひずみに依存しなくなり、その後、大変形領域で急激に増加した。一方、加硫前のゴムマトリックス中にシリカをin-situで生成させた試料では、そのような挙動は見られなかった。透過型顕微鏡観察の結果、従来のシリカ充填法で作製した試料ではシリカ粒子が高度に成長した擬似網目状構造を形成しているが、in-situ法で作製した試料では単なる凝集が起こっているだけであることがわかった。小変形領域における両試料の応力-ひずみ挙動の差は、主としてゴムマトリックス中に分散したシリカの凝集構造に起因すると考えられる。また、両試料の中変形および大変形領域におけるひずみエネルギー密度関数(W)の関数形が、ひずみテンソルの普遍量I_1およびI_2を関数として、W=C_<10>(I_1-3)+C_<01>(I_2-3)+C_<20>(I_1-3)^2で表されることを見出した。さらに得られたWを用いて、中、大変形領域の実験値を精度良く計算できることを確かめた。見積もったWにおける3項の寄与の程度は、シリカ含有量を変化させたときに、両試料で異なった挙動を示した。二軸伸長試験のデーター解析において、データーの再現性は試験機の精度に、また解析手法の正当性は基準となるコトロール試料の選択に依存する。そこで、本研究はまずコントロール試料として末端架橋法によりより合成されたポリジメチルシロキサンエラストマーを用いることとした。分子量分布のそろったテレキーリックポリジメチルシロキサンをプレポリマーとして架橋剤との反応によりエラストマーを合成した。得られたエラストマーは透明出均一な試料とみなせる。現有の二軸引張試験機での測定において、シリコーンエラストマー特有の柔らかさと低引裂き強度のために、チャックによる試料のつかみ方に多大の工夫を必要とした。トライアルを重ねて測定条件をほぼ確立することができた。しかし、測定結果は伸びが極めて小さく、100%を越えることは無かった。さらに比較試料として、天然ゴム(NBR)およびスチレンブタジエンゴム(SBR)のフィラーを含まない架橋体および市販されているシリカ充てん架橋体がある。フィラーをフィラー含まない系(500%以上)、エラストマーとして優秀といえるが、大変形領域ではチャックから脱落する。このためにやはり試料のつかみ方に時間を費した。市販シリカおよびin situシリカ充てん系について測定の準備が整った。
翻訳後修飾によるNotchシグナル活性調節機構の解明

Notchシグナルは、多様な組織の器官発生に関与しており、その異常により疾患を引き起こすことが知られている。従って、その活性調節の仕組みを詳細に知ることは、再生医療、疾患病態の改善、治療に貢献する可能性を持つ。本研究では、Notchシグナルを調節する翻訳後修飾であるユビキチン化とリン酸化に焦点をあて、未解明調節分子機構を明らかにすることを目的とする。本年度は、、1)Notchシグナル受容細胞でのMibユビキチンリガーゼによるNotchシグナル活性化機構について、Mib1の新たなユビキチン化ターゲットを発見した。新たなユビキチン化ターゲットにより、より効率的なNotchシグナル伝達が行われることが示唆された。2)Notchシグナル活性を制御するキナーゼの探索を行い、これまでにNotchシグナル制御に関与することが知られていないキナーゼの同定した。3)細胞移動におけるMib1の機能制御について、Notchシグナルとは独立した機構の存在とそのメカニズム解析を行った。26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、1) Notchシグナルを調節する翻訳後修飾であるユビキチン化とリン酸化に焦点をあて、未解明調節分子機構を明らかにする。また、2)Notchシグナル伝達因子のユビキチン化、リン酸化修飾状態を時空間レベルで検出する方法を開発し、Notchシグナルの活性化状態と相関解析する。そして、1)、2)を統合的に解析し、Notchシグナルの翻訳後修飾調節機構の分子基盤を多元的に解明する。本年度は、1)Notchシグナル受容細胞でのMibユビキチンリガーゼによるNotchシグナル活性化機構1-a) Notchリガンドによるcis inhibitionの解除:Notch受容体発現細胞での、Mib発現抑制下では、Notchリガンドの発現量に変化は見られなかった。他方、Mibの強制発現での、Notchリガンド発現量は減少した。3) Notchシグナル活性とシグナル因子の翻訳後修飾の時空間相関解析:3-a)リガンド発現細胞とNotch受容体発現細胞の共培養によるNotch応答性レポータ下流に配置したLuciferase活性の経時解析の予備的実験を行い、精製リガンドタンパク質添加刺激後のNotch受容体発現細胞のシグナル活性経時解析方法を確立した。3-b)リガンドユビキチン化動的解析を行い、リガンドユビキチン化が受容体との結合で変化することを明らかにしたNotchシグナルは、多様な組織の器官発生に関与しており、その異常により疾患を引き起こすことが知られている。研究材料の確保が計画通りには進まなかったため、計画実験の遂行がやや遅れている1) Notchシグナルを調節する翻訳後修飾であるユビキチン化とリン酸化:Notch刺激依存的なNotchリガンド、Notch受容体の翻訳後修飾のメカニズムと機能の解明を行う。2)Notchシグナル伝達因子のユビキチン化、リン酸化修飾状態を時空間レベルで検出する方法を開発:蛍光や発光方による翻訳後修飾Notch、Notchリガンド検出法を検討する。
食嗜好と評価を目指した感性情報処理と複数センサの融合による味覚計測システムの構築

食嗜好と評価を行うセンサシステムの開発が非常に遅れていることを踏まえ,味を呈する溶液に対して,複数の最先端センシングデバイスから溶液の物理化学的物性値を取得した。得られた多種多様な物性値データに多変量解析などの感性情報処理を実施した。その後,食品の評価に向けた味覚センシング技術の開発を検討し,さまざまな種類の味溶液や市販嗜好飲料に対して,高感度でかつ選択性を有するセンサシステムの開発が確立できた。本研究は,食嗜好と評価を行うセンサシステムの開発が非常に遅れていることを踏まえ,以下に示す研究内容の達成を目標とし、本年度はシステム開発とそのための基礎的データ解析実験を行った。1.【目標】:味を呈する溶液に対して,複数の最先端センシングデバイスから溶液の物理化学的物性値を取得し,その後得られた物性値データから,食嗜好と評価に向けた味覚センシング技術の開発を検討すること。2.【システム開発ならびに実験(味覚測定システムの構築と基本特性評価)】:微量の味や匂い物質を高感度で検知できる味覚測定システムの開発に向けて、食品のデータベースを活用して、ターゲットとなる多種類の物質から味覚センシングが可能か否かを検討した。その結果、多変量解析の一種である判別分析により牛肉や食塩を簡易に識別する可能性が得られた。次に測定システムの開発として、味および匂い物質を有する分子の供給系を構築することを念頭にして、開発準備を進めた。この供給系からはシステムへ味や匂い分子が送られる。システムは,計測しようとする味・匂い分子を認識する膜を有するSPRセンサ、新たに購入したQCMセンサおよびセンサの出力を解析するデスクトップパーソナルコンピュータからなる(平成22年度設備費により購入)。初年度は,現有の味覚センサシステムと組み合わせたセンサ系を用いて,基本的な実験を行った。最終的には,さまざまな種類の味・匂い分子に対して,高感度でかつ選択性を有するセンサシステム開発の第一段階が確立できた。次に測定システムの闇発として、味および匂い物質を有する分子の供給系を構築することを念頭にして、開発準備を進めた。システムは,計測しようとする味・匂い分子を認識する膜を有するSPRセンサ、新たに購入したQCMセンサおよびセンサの出力を解析するデスクトップパーソナルコンピュータからなる(平成23年度設備費により購入)。味覚センサの研究は,近年精力的に進められている。当該研究による味覚センサシステムは従来の手法とは異なり,極力メンテナンスフリーとなる物理化学分析機器を採用して,味覚センシングシステムの開発を目指している。この研究を推進することにより、脂質を含有した人工膜による味認識装置とデータを比較しつつ、より簡易なシステム開発への展望が拓ける。採用した分析機器は、再現性がよく,高感度かつリアルタイムな測定を行える。また,測定原理の異なる機器からの同時に計測されたデータを融合,すなわちセンサフュージョンを行うことで,単一のセンサからは得られない高度な味の認識判断機能を工学的に再現できる可能性があり,味測定技術への新たな提案となる。以下に本年度邁進した研究を記載する。前年度の研究を継続した。(1)センサをアレイ化し集積に向けた検討→前年度得られた成果をもとに,味覚測定システムのターゲット食品を絞り,それに必要な分析機器の集積を行った。(2)測定された多種センサの応答パターンによる識別の検討→上記(1)で得られたセンサデータの解析方法,具体的には多変量解析・自己組織化ニューラルネットワークといった様々なパターン認識法によるセンサ出力の解析方法を検討した。(3)食品産業に向けたシステム応用の可能性について→味センサの開発には,感性工学的な情報処理手法が大変有用である。(1),(2)から得られたデータに対して,人の官能検査によるデータとのマッチングを行い,種々の食品・飲料の製造工程管理および品質管理に有効なセンサシステムの検討を行った。本年度は前年度の研究を踏襲し以下の実験を行った。(1)センサアレイ集積化の検討

前年度得られた成果をもとに,味覚測定システムの応用ターゲットを絞り,それに必要な測定原理の異なるセンサを購入した。いくつかのセンサの集積化・アレイ化を図ったが、それぞれの特性を上手く活かし調整することまでは到達できなかった。(2)センサアレイの応答パターン認識法の確立上記(1)で得られた集積アレイ化したセンサの出力の解析方法,具体的には多変量解析・自己組織化ニューラルネットワーク・ファジィによるパターン認識法によるセンサ出力の解析方法を検討したが、最適な識別解析手法を見出すには至らなかった。これらのことを踏まえて、学会発表を行った。計画通り研究を進めており、若干当初の計画以上進んでいる個所もある。その成果を査読付き論文4件、口頭発表を多数行っている。また、公開講座や出前授業を積極的に数多く行い、研究の成果を子供から大人まで社会へ還元している。さらに、特許取得に向けて邁進している。25年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は前年度の研究を踏襲し、以下の実験を行ったが、進捗状況として多少遅れが生じている。前年度得られた成果をもとに味覚測定システムの応用ターゲットを絞りこむための研究協力員が,若干不足していたことが理由として挙げられる。また、センサの集積化・アレイ化の調整に多少時間を要したことも遅れの要因として考えられる。(2)センサアレイの応答パターン認識法の確立上記(1)で得られた集積アレイ化したセンサの出力の解析方法,具体的には多変量解析・自己組織化ニューラルネットワーク・ファジィによるパターン認識法によるセンサ出力の解析方法を検討したが、最適な識別解析手法を見出すには至らなかった理由として、時間の制約があったことも一因である。計測システムの構築がおおむね完成したので、今後は食品サンプルを数多く測定しデータベース化を進める。本年度は前年度の研究を踏襲し以下の実験を行う予定である。(1)センサアレイ集積化の検討前年度に引き続き、得られた成果をもとに味覚測定システムの応用ターゲットを絞り,いくつかのセンサの集積化・アレイ化を図り、これまでの遅れを挽回する。(2)センサアレイの応答パターン認識法の確立上記(1)で得られた集積アレイ化したセンサの出力の解析方法,具体的には多変量解析・自己組織化ニューラルネットワーク・ファジィによるパターン認識法によるセンサ出力の解析方法を検討し、最適な識別解析手法を見出すため、研究協力者のサポートを仰ぐことにする。
新しい創薬を目指したアラキドン酸代謝系酵素の構造解析

シクロオキシゲナーゼ(COX)はプロスタグランジン(PG)産生の律速酵素で、非ステロイド性抗炎症薬の標的分子として広く認められている。COXにはCOX-1とCOX-2の2種類のアイソザイムが存在する。COX-2の発現は様々な場面で種々の調節を受けることから、炎症以外の作用も明らかになってきた。それはCOX-2選択的阻害剤によっても副作用が生じることに対応している。そこで、新しい創薬の標的としてPG産生に関わる膜蛋白質群、核内受容体の構造を解明し、創薬開発の基盤情報取得を目指している。膜結合型PGE合成酵素(mPGES)、5-リポキシゲナーゼ活性化蛋白質(FLAP)については、大腸菌の発現系を用いて活性のあるたんぱく質の大量発現及び精製に成功したが、現在のところ、X線立体構造解析に適した結晶は得られていない。ただし、新しく開発されたlipidic cubic phase法によって構造解析に適した結晶が得られる可能性がある。一方、核内受容体PPARαは赤ワインに含まれるポリフェノール・レスベラトロールによって活性化し、脳保護効果があることを見出した。この核内受容体には上記で示したmPGES及びFLAPの阻害剤であるMK-886が結合し、アンタゴニストとして作用することが報告されている。一方で、レスベラトロールはCOX-2活性阻害、発現抑制効果を持つことを我々は以前に報告してきた。そこで、既に報告されているPPARαのリガンド結合ドメインの立体構造を元に、コンピューターシュミレーションを行った。その結果、種々のポリフェノール類のいくつかについても、レスベラトロールと同様のPPARアゴニスト活性を見出すとともに、これらの情報をもとにシュミレーションを行ったところ、レスベラトロールの4位の水酸基がPPAR活性化に必須である可能性を見出した。シクロオキシゲナーゼ(COX)はプロスタグランジン産生の律速酵素で、アスピリンをはじめとする非ステロイド性抗炎症薬の標的分子として広く認められている。COXにはCOX-1とCOX-2の2種類のアイソザイムが存在するが、COX-2に選択的な阻害剤が開発され、COX-1活性阻害に由来する副作用の少ない新しい抗炎症薬として欧米で広く処方されている。我々はCOX-2にも生理学的役割があることを明らかにしたが、実際COX-2選択的阻害剤によっても副作用があることがわかってきた。そこで、新しい創薬の標的としてPG産生に関わる膜蛋白質群を考え、それらの結晶構造を解明し、新しい創薬開発の基盤を作ることを目的とする。1.膜結合型PGE合成酵素(mPGES):pET系発現ベクターを種々検討したところ、N末にHis-tagを持つpET14bにより大量発現できることがわかった。この場合は膜タンパク質に対するプロテアーゼ欠損の大腸菌を用いて、最も効率の良く発現できた。さらに1)このタンパク質がPGE産生活性を有する活性型のタンパクであること、2)アミノ酸分析の結果、予想されるタンパク質の配列を有することがわかった。2.FLAP:C末にHis-tagを持つpET21aを用いることで大量発現できることがわかった。さらに1)このタンパク質が脂肪酸に対する結合活性を持つこと、2)アミノ酸分析の結果、予想されるタンパク質の配列を有することがわかった。3.核内受容体PPARα:上記、mPGESおよびFLAP両方の標準的な阻害剤としてMK-886が同定されているが、このMK-886は同時に核内受容体PPARαのアンタゴニストであることが報告された。そこでmPGES,FLAP,PPARαそれぞれに選択的阻害剤を開発するためにはそれぞれの立体構造を明らかにする必要がでてきた。