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イットリウム鉄ガーネットにおける異常な電気磁気効果出現機構のNMRによる研究

本研究は,イットリウム鉄ガーネット(YIG)に於ける特異な電気磁気効果の解明を目的とした. YIGの300 K以下で観測されるDebye型の磁気緩和・誘電緩和は共に酸素欠損に伴うFe2+により生じること, 16aサイトでは4 Kに於いても電子移動によるFe2+とFe3+の交換のあることが判明した.本研究の結果は, YIGの特異な電気磁気効果が, 16aサイトを占めるFe2+による磁気異方性と電気分極の相関に起因することを示唆する.本研究は,イットリウム鉄ガーネット(YIG)に於ける特異な電気磁気効果の解明を目的とした. YIGの300 K以下で観測されるDebye型の磁気緩和・誘電緩和は共に酸素欠損に伴うFe2+により生じること, 16aサイトでは4 Kに於いても電子移動によるFe2+とFe3+の交換のあることが判明した.本研究の結果は, YIGの特異な電気磁気効果が, 16aサイトを占めるFe2+による磁気異方性と電気分極の相関に起因することを示唆する.イットリウム鉄ガーネット(YIG)は、空間反転対称性のある結晶構造であるにも拘らず、1次の電気磁気効果(ME効果)のあることが報告されている。その原因は酸素欠陥等の格子不純物に起因するという提案がなされているが、不純物が1次のME効果を出現させる機構については全く分かっていない。本研究では、YIG単結晶の電気磁気効果と^57Fe核磁気共鳴(NMR)の測定を行ない、YIGの電気磁気効果の詳細と発現機構を明らかにすることを目的としている。20年度の研究では、YIGのME効果に酸素欠損が寄与をしていることの実証を目指し、(1)YIG単結晶の作製と評価、(2)誘電特性測定、(3)^57Fe NMR装置の整備を行った。(1)では、赤外線集中加熱炉を用いたTravelling Solvent Floating Zone法によりYIG単結晶試料を作製した。その後,石英管に還元剤と共に封入する方法や、雰囲気調整によるポストアニールにより試料の酸素欠損量の制御を試みた。その結果,還元しすぎると容易に分解することが判明した。(2)では、誘電率と誘電損失の温度変化をLCRメータにより測定した。誘電損失の温度変化には、微小ではあるが周波数依存のある複数のピークが見られた。それらには試料依存性があり、誘電損失が酸素欠陥に関与していると考えられるが定量的議論には至らなかった。(3)では、電磁石とクライオスタットを整備する他,電子回路系のデザインを行い、次年度の測定準備を行った。イットリウム鉄ガーネット(YIG)は、空間反転対称性のある結晶構造をもつにも拘らず、1次の電気磁気効果(ME効果)を示すことが報告されている。この1次のME効果は酸素欠陥等の格子不純物に起因するという提案がなされているが、その機構については全く分かっていない。本研究では、YIG単結晶の電気磁気効果と^<57>Fe核磁気共鳴(NMR)の測定を行ない、YIGの電気磁気効果の詳細と発現機構を明らかにすることを目的としている。21年度の研究では、YIGのME効果に酸素欠損が寄与をしていることの実証を目指し、(1)YIG単結晶の作製と評価、(2)交流磁化と誘電特性の測定、(3)^<57>Fe NMR装置の整備を行った。(1)では、赤外線集中加熱炉を用いたTravelling Solvent Floating Zone法によりYIG単結晶試料の作製に成功した。当初、結晶成長は再現性に乏しく長い試料の作成が困難であったが、原料棒の熱処理、Solventの量の制御、温度勾配の急峻化により、ほぼ失敗無く目的とする試料を得る技術を確立した。(2)では、種々の雰囲気で熱処理した試料について交流磁化と誘電特性を測定し、窒素気流中で熱処理をした酸素欠陥の多い試料では磁化率と誘電率にDebye型の緩和が顕著に現れることを確認した。なお、還元剤による酸素欠陥の定量的制御を試みたが成功しなかった。(3)では、電磁石とクライオスタットの整備を行い,電子回路系を作成し、マグネタイトによる回路試験を行った。イットリウム鉄ガーネット(YIG)は、空間反転対称性のある結晶構造であるにも拘らず、1次の電気磁気効果(ME効果)を示すことが報告されている。22年度の研究では、YIGのME効果に酸素欠損が寄与をしていることの実証を目指し、(1)Ca-dope YIGの交流磁化と誘電特性の研究、(2)^<57>Fe NMRの研究を行った。(1)では、Y_<3-x>Ca_xFe_5O_<12>(0.005≦x≦0.1)で、Ca-dopeによるFe^<2+>濃度の減少及びFe^<4+>導入の効果を調べた。

その結果、x=0.005ではFe^<2+>に起因する、x>0.02ではFe^<4+>に起因するいずれもDebye型の緩和が観測され、x=0.01-0.02がFe^<2+>が補償されFe^<4+>が導入される境界であり、この濃度領域では、熱処理の雰囲気による鉄イオンの価数の変動が顕著であることが解った。これより、酸素欠損と正孔の競合が鉄イオンの価数を変化させ、それに因って誘電・磁気緩和特性が変化することが分かり、dopeをしていないYIGの誘電・磁気緩和の起源は酸素欠損に伴うFe^<2+>であるという結論が得られた。(2)では、YIG単結晶、多結晶によるNMR測定が始まり、Ce-dopeのYIGの研究が進行中である。
スピードスケート滑走時の筋の無酸素性および有酸素性代謝に関する研究

本研究では、スピードスケート滑走中の筋代謝動態を明らかにし、スピードスケート滑走中の筋疲労のメカニズムについて、ローラースケート滑走時のそれと比較検討することを目的とした。その結果、以下のことが明らかにされた。1)最大下運動時の持久的能力の指標であるVO_2@6mMHLaは、ローラースケート滑走時に比較して低値を示した。2)ローラースケート滑走および氷上滑走は、心拍数の増加に伴う%deoxygenationの変化は認められず、両滑走法ともほぼ同様な値で推移した。3)ストローク頻度と%deoxygenationとの間に有意な負の相関関係(r=0.617,P<0.01)が認められた。また、ストローク頻度と滑走速度との間にも、有意(p<0.001)な正の相関関係が認められた。4)ノーマルローラー滑走に比較してスラップローラー滑走では、同一滑走速度での血中乳酸濃度が有意な低値を示した。以上の結果より、氷上滑走時の筋代謝動態がローラースケート滑走時のそれと類似性が高いことから、トレーニング法としてのローラースケート滑走の有効性が確認された。また、スピードスケート滑走時における局所活動筋内の酸素動態は、ストローク頻度による影響が極めて高いことが示唆された。さらには、スピードスケート競技成績を制限する因子として、活動筋内の酸素動態の影響は少なく、他の生理学的要因により制限されていることが示唆された。ジュニア・スピードスケート選手16名(男子9名,女子7名)を対象に、ローラースケート滑走および氷上滑走速度漸増時の筋代謝動態について明らかにし、スピードスケート競技成績を制限する因子について筋の代謝的側面より検討することを目的とした。その結果、滑走速度の漸増に伴い肺胞でのVO_2は直線的に、HLa濃度は指数関数的な増加を示した。一方、局所での筋内酸素濃度動態は、滑走速度の漸増に伴う変化は認められず、ほぼ一定の値で推移した。また、短距離-長距離選手あるいはローラースケート-氷上滑走の比較では、専門種目および滑走様式のいかんに関わらず両群ともほぼ同様な値で推移した。さらには、氷上滑走中の総ストローク頻度と%deoxygenationとの間に有意(p<0.01)な負の相関関係が認められた。以上の結果より、スピードスケート滑走時における局所活動筋内の酸素濃度レベルは、ストローク頻度(筋の収縮・弛緩のリズム)の影響を受けることが示唆された。また、ローラースケート滑走時の筋代謝動態が、氷上滑走時のそれと類似性が高いことから、トレーニング法としてのローラースケート滑走の有効性が確認された。さらには、%deoxygenationとスピードスケート競技成績との間に有意な相関関係が認められなかったことから、スピードスケート競技成績を制限する因子として、局所活動筋内の酸素濃度の影響は少なく、他の生理学的要因により制限されていることが示唆された。1)最大下運動時の持久的能力の指標であるVO_2@6mM HLaは、ローラースケート滑走時に比較して低値を示した。3)ストローク頻度と%deoxygenationとの間に有意(p<0.01)な負の相関関係が認められた。
植物と微生物における「アルキドシム-ニトリル経路」に関する研究

アルデヒドやケトンを基質として、エナンチオ選択的にシアンを付加する新規な(R)-ヒドロキシニトリラーゼ活性をPrunus mume(梅、family : Rosaceae)の種子の仁に見出した。本酵素は、他のバラ科のHNLと類似したFAD含有酵素である。多数の芳香族のアルデヒドやケトン基質(78種類)について、シアノヒドリンの標品を化学合成し、さらにそれぞれについて検量線を作成して、基質特異性を明らかにした。すなわち、ベンズアルデヒドのモノ置換誘導体22種類、二置換誘導体14種類、三置換誘導体7種類、ヘテロ芳香族アルデヒド10種類、脂肪族メチルケトン誘導1体15種類、脂肪族アルデヒド誘導体8種類について生成物のeeを分析した。そのうち、23種類の芳香族アルデヒドおよび13種類の脂肪族アルデヒドおよびケトンからシアノヒドリンを合成した。リンゴや亜麻のHNLもよく研究されているが、わずかな数のアルデヒドへの反応性しか研究されていない。アーモンドのHNLは大変よく研究された酵素であり、そのHNLと類似性もあるが、我々以上の基質の多様性についての研究は進んでいない。さらに、より多くの不飽和脂肪族基質(15種類)、また環状脂肪族アルデヒド(8種類)についても特異性を明らかにした。各種の植物由来の新しいヒドロキシニトリラーゼをHPLCを用いる活性検出法を用いて単離した。ヒドロキシニトリラーゼは、一般的には4種類の酵素を総合的に称する用語である(EC-Number: 4.1.2.10; 4.1.2.11; 4.1.2.37; 4.1.2.39)。本酵素はアルデヒドやケトンを基質として、エナンチオ選択的にシアンを付加する。我々は、まずアーモンド由来の既知のヒドロキシニトリラーゼを精製し、pH=4.0の条件でHPLCを用いる新しいヒドロキシニトリラーゼの活性検出法を開発した。本法を用いると、植物抽出物のような着色サンプルでも定量に影響を受けない。また生成物の光学活性が一度に検定でき極めて有効である。新しいHPLC法を用いて、新規な(R)-ヒドロキシニトリラーゼ活性をEribotrya japonica(びわ、family : Rosaceae)の種子、Passiflora edulis(パッションフルーツ、family : Passifloraceae)の葉および種子に見出した。また、(S)-ヒドロキシニトリラーゼをBaliospermum montanum (family : Euphorbiaceae)の葉に見出した。これらはいずれも新しい発見である。多数の脂肪族および芳香族のアルデヒドやケトン基質について、シアノヒドリンの標品を化学合成し、さらにそれぞれについて検量線を作成して、酵素反応の定量を可能にした。
電極反応による不活性位の官能化を利用する有機合成

1.陽極酸化によるステロイドの遠隔アセトアミド化-3α位にケトン基あるいはm-ヨードフェニル基を含む側鎖を有するステロイドを、アセトニトリル中+2.3+2.7V v.s Ag/AgNO_3の定電位で陽極酸化すると6α位にアセトアミド基が導入された生成物が726%の収率で得られ、不活性で遠隔位にアセトアミド化を達成することができた。生成物の構造は、コレステロールから9段階、全収率4.8%で合成した標品と比較して決定した。他の位置にアセトアミド基が置換した数種のステロイドも、化学的手法によって合成することができた。陽極アセトアミド化の反応過程は、サイクリックボルタンメトリーの結果等を用いて推定した。2.ステロイドの直接アセトアミド化-3α位に側鎖を有しないステロイドを陽極酸化することにより、6α-アセトアミドコレスタンおよびアンドロスタンを得ることができた。2-ブタノンを添加して陽極酸化すると、生成物の収率は36%まで増加することを見出した。3.ステロイド骨格への他の官能基の導入-塩素イオン依存下、3α位にm-ヨードフェニル基を有するステロイドエステルを陽極酸化すると、C-9位に塩素が置換したステロイドを得ることができた。また、Co(II)およびNaBr存在下ステロイドオレフィンを陽極酸化することにより、アリル位へアセトキシル基を導入することができた。4.ステロイドのアリル位酸化-NaOHあるいはN-Hydroxyphthalinide (NHPL) /NaOH存在下陽極酸化することにより、アリル位メチレンのカルボニル基への変換を達成することができた。5.脂肪族化合物の不活性位の塩素化-脂肪族アルコールのアリールエステルを塩化フルフリルと反応させることにより、遠隔にある不活性位を塩素化することができた。1.ステロイドの遠隔アセトアミド化を用いるアミノ化反応本研究では,電極反応によって発生せしめた活性種による不活性C-H結合の官能化を目的として基礎的検討を行い,本年度は以下の結果を得た.まず, 5α-コレスタンー3α-オールのC-3位側鎖として4-, 5-,あるいは6-オキソアルカン酸をエステル結合させ,そのステロイドをアセトニトリル中0.1M LiClO_4を支持塩として+2.3V+2.75V vs Ag/AgNO_3で陽極酸化を行ったところ,化学的に不活性な6α位にアセトアミド基が導入されたステロイドがそれぞれ22%, 26%, 14%の収率で得られることを見出した.他の活性種を有する側鎖についても検討を行い, m-ヨードフェニル基を有するステロイドエステルからは7%の収率で6α-アセトアミド体が得られたが,シクロヘキサノン基を有するステロイドからはアセトアミド体が全く生成されないことが判明した.C-3位鎖のメチレン鎖を長くした場合, 6α位だけではなくC環, D環がアセトアミド化されたと思われる生成物が得られたが,いくつかのモノアセトアミド体およびジアセトアミド体の混合物であった.反応過程については,側鎖にあるカルボニル基あるいはヨードフェニル基の陽極酸化によって発生するカチオンラジカルが分子内あるいは分子間で水素を引抜きC-6位のラジカルを生成し,アセトアミド化が進行したと推定している.しかしながら,ステロイド骨格の直接酸化からC-6位ラジカルが発生する可能性も否定することができず,目下検討中である.2.電極反応をキーステップとする官能化3α-位にm-ヨードフェニル基を有するステロイドをLiCL存在下陽極酸化すると9α-クロロステロイドが得られ,これから数段階で12-アセトアミドステロイドを容易に合成することができた.1.陽極酸化によるステロイドのアセトアミド化

-3α位に側鎖を有するステロイドの遠隔アセトアミド化については昨年度報告したが、3α位に側鎖をもたないコレスタンやアンドロスタンをアセトニトリル中陽極酸化することによって、6α-アセトアミド化生成物が1216%の収率で得られることを見出した。また、コレスタンに3当量の2-ブタノンを添加して陽極酸化することにより、6α-アセトアミド-5α-コレスタンの収率が36%まで増加することを見出し、反応過程についても考察を行った。2.ステロイドのアリル位アセトキシル化-Co(II)の陽極酸化によって発生させたCo(III)を用い、NaBr存在下酢酸コレステリルを陽極酸化すると、アリル位がアセトキシル化された生成物が69%の収率で得られることを見出した。Co(II)およびNaBr存在下ステロイドオレフィンを直接陽極酸化することによっても、5065%の収率でアリル位アセトキシル化生成物を得ることができた。3.ステロイドのアリル位酸化-アリル位メチレンのカルボニル基への変換反応について、電極反応を利用して検討を行った。NaOH存在下ジオキサン-水の混合溶媒中、各種ステロイドオレフィンを陽極酸化すると、アリル位が酸化された生成物であるα、β-不飽和ケトンが1650%の収率で得られることを見出した。また、N-Hydroxyphtalimide(NHPl)をメディエーターとする陽極酸化反応によっても、最高の77%の収率で同様のアリル位酸化生成物を得ることができた。4.脂肪族化合物の不活性位の塩素化-脂肪族アルコールのアリールエステルを過酸化ベンゾイル存在下塩化スルフリルと反応させることにより、遠隔にある不活性位を塩素化することができた。この反応は、生成物を脱塩化水素することによりテルベン化合物に誘導できるので、有機合成上興味深い。
ミラー対称性と三角圏

トーラス上の2部グラフから関係式付き箙を作るアルゴリズムが理論物理学者のHananyらによって4次元の超対称ゲージ理論の研究の過程で提案され、この関係式付き箙の次元ベクトルが(1,...,1)の表現のモジュライ空間が、一般の安定性に対してはもとの2部グラフのKasteleyn行列式のNewton多角形から定まる3次元のアファイントーリック多様体のクレパントな特異点解消になるということが期待されていたが、筆者は広島大学の石井亮氏と共同でこの問題に取り組み、もとの2部グラフがある弱い条件を満たせば、対応する関係付き箙のモジュライ空間が一般の安定性に対しては滑らかなトーリック多様体になり、その上にどこでも消えない正則体積形式が存在し、しかもその上のトーラス不変な因子ともとの2部グラフの完全マッチングが対応することを示すことによって、この問題に対する一定の解答を与えた。また、神戸大学の吉永正彦氏と共同で、射影空間上の因子に沿った対数的ベクトル場の研究も行った。特に射影平面内の滑らかな3次曲線に対しては、それに沿った対数的ベクトル場のなす層の跳躍直線の集合が、双対射影平面内のCayley曲線と呼ばれる古典的な対象と一致することを示し、この事実と対数的ベクトル場のなす層の他の3次曲線への制限に関する考察を組み合わせることによって、この場合にDolgachev-Kapranovの意味でのTorelli問題を完全に解決した。物理学者のDouglasらの仕事に触発されて、Bridgelandは2002年に三角圏上の安定性の概念を導入した.これは大雑把に言うと半安定な対象の集合と、任意の対象を半安定な対象の拡大の繰り返しに分解する手順の組である.彼はさらに安定性の集合に自然に複素多様体の構造が入ることを示し、これを三角圏の不変量として積極的に研究することを提案した.特に、射影的K3曲面の連接層の導来圏に対しては、安定性の空間が連結かつ単連結であると予想し、この予想を仮定すれば導来圏の三角圏としての自己同値群を決定できることを示した.この予想の類似として単純特異点の最小特異点解消(K3曲面の局所的なモデルと考えることができる)の上の連接層の導来圏の安定性の空間が連結かつ単連結であると予想されるが、筆者はこの予想をA_n特異点の場合に広島大学大学院理学研究科の石井亮氏、首都大学東京理工学研究科の上原北斗氏と共同で証明した。また、複素数体上の代数的トーラスの部分多様体の偏角写像による像がPassare-Tsikhにより導入され、コアメーバと呼ばれるが、筆者は東京大学大学院理学研究科の山崎雅人氏と共同で、物理学者のHanany-VeghやFeng-He-Kennaway-Vafaらの研究に基づき、このコアメーバを本質的に用いる手法によって、Kontsevichのホモロジー的ミラー予想を、トーリックdel Pezzo曲面をトーラスの有限部分群で割った軌道体(あるいは商スタック)に対して証明した。これによりホモロジー的ミラー対称性の成立する空間の新しい無限系列を得るとともに、その系としてStokes行列が計算できるGelfand-Kapranov-Zelevinsky型の超幾何級数の無限系列を得ることが出来た。
貯蔵タンパクの集積機構における葉のグルタミン合成酵素の役割

貯蔵タンパクの合成に必要なアミノ酸の窒素の大部分は、根から吸収された無機の窒素に直接由来するものではなく、いったん、葉などの栄養組織の細胞を構成するタンパク質に組み込まれていたものが、その組織の老化の過程で分解され、貯蔵組織に転流されて再利用される。このとき分解されたタンパク質に由来する窒素は、グルタミンやアスパラギンのようなアミドの形態に変換された後、転流される。窒素の転流形態であるアミドの主要な部分はグルタミンが占めているが、緑葉細胞におけるグルタミンの代謝の中枢に位置するグルタミン合成酵素には、細胞質に局在するイソ型GS1と、葉緑体に局在するものGS2があることが知られている。以前の研究によってハツカダイコン子葉が老化を開始すると後者の遺伝子の発現が止まって、前者の遺伝子がその後期に強く発現するようになり、その酵素タンパク質の含量が増加することを見いだしていた。子葉の老化に伴うGS1の遺伝子の発現調節機構を明らかにするために、そのcDNAをクロ-ン化した。その結果、3種類のクロ-ンが得られ、そのうち二つは子葉の老化に伴って発現が誘導される遺伝子に対応するものであり、残りの一つは老化に関係なく常に発現している遺伝子に対応するものであることが明らかとなった。また、これらのcDNAにコ-ドされるポリペプチドと子葉細胞中に存在するものとを比較した結果、子葉で発現しているGS1遺伝子はこれらの三つだけであることが明らかとなった。さらに、これらのcDNAをプロ-ブとして用いて、老化に伴って発現する遺伝子をクロ-ン化することに成功した。その構造解析の結果、すでに知られているアルファルファの遺伝子に比べてイントロンの数が4個も少なく、その長さも小さいコンパクトな遺伝子であることが明らかとなった。
新教育運動における職業観・勤労観　―今日の移行問題の視点から―

「職業観育成」および「勤労観育成」にみられる主観的側面の強調が、文化的要因を超えたものに依存していることが確認された。また、子どもへのまなざしと社会へのまなざしという新教育運動に特徴的なふたつのまなざしが、その受容の過程においてどのように乖離・変貌していくかというメカニズムを解明することが、現代における移行問題の検討において大きな意味をもつということが明らかとなった。「新教育運動における職業観・勤労観ー今日の移行問題の視点からー」という研究テーマのもと、職業観・勤労観に関わる教育構想・教育実践・教育成果を分析するために必要な第一次史料をドイツのオーデンヴァルト学校で収集した。また、新教育運動における職業観・勤労観が形成される背景を検討するための第一次史料をドイツの教育史研究図書館で収集した。本研究の現段階における意義としては、新教育運動家の学校は裕福な家庭の子女を対象としていることから生徒の卒業後の収入源を想定した仕事をカリキュラムに導入する必然性が希薄であったにもかかわらず、職業観・勤労観の形成が強く意識されていたことが確認できたことである。子ども中心主義を意識しつつ、同時に学校から社会への移行を意識していた新教育運動。この後者の側面がなぜ継承の対象として軽視されるに至ったのか。新教育運動における職業観・勤労観の実態の解明とともに、一面的受容のメカニズムを解明することは、現代における移行問題を検討するに際して大きな重要性をもつ。21世紀への世紀転換期以来、「学校から職場への移行」は重要な教育課題として認知されている。本研究は、20世紀への世紀転換期に展開された新教育運動における「学校から職場への移行」の取り組みを比較・分析することにより、21世紀への世紀転換期以来の重要な教育課題の一端をなす「学校から職場への移行」について、効果的な取り組みのあり方を考察することを目的としている。平成27年度は、5月にオーデンヴァルト学校(ドイツ・ヘッペンハイム)、6月に玉川学園(東京)、1月に成城学園(東京)、2月に教育史研究図書館(ドイツ・ベルリン)でそれぞれ資料収集を行った。平成27年度の研究実施計画にそって、玉川学園とオーデンヴァルト学校の教育構想・教育実践・教育成果にみられる「職業観育成」および「勤労観育成」について比較・分析を行った。玉川学園とオーデンヴァルト学校の教育構想・教育実践・教育成果にみられる「職業観育成」および「勤労観育成」について比較・分析した成果については、9月にドイツ教育学会・教育史部門が開催した会議「教育史問題としての教育改革」(オーストリア・ウィーン)において、「労働界への準備としての学校改革?ドイツ田園教育舎とその日本受容の比較から」と題して口頭発表した。さらに、玉川学園における教育構想・教育実践・教育成果にみられる「職業観育成」および「勤労観育成」については、さらに掘り下げ、「<職業観・勤労観の育成>へのまなざし」と題した紀要論文としてまとめた。「職業観育成」および「勤労観育成」にみられる主観的側面の強調については、洋の東西を問わず確認されることが明らかにされた。この事実は同時に、「職業観育成」および「勤労観育成」の成果が文化的要因を超えたものに依存していることを示唆している。新教育運動の教育構想・教育実践・教育成果にみられる「職業観育成」および「勤労観育成」の比較・分析は順調に進展している。現代の職業教育のプログラムについての調査についても並行して進めていくことが望まれる。「職業観育成」および「勤労観育成」を目指した教育実践の成果についてドイツの新教育学校の事例と日本の新教育学校の事例を比較することで、成果の大きさは生徒の出身階層の構成および生徒にとっての教員像のいかんによって左右されることが明らかとなった。すなわち、この2つの要因によって、教員による教育の企図と生徒による教育の受容がどの程度の温度差を生み出すかが変化していることが判明した。子どもへのまなざしと社会へのまなざしという新教育運動に特徴的なふたつのまなざしが、その受容の過程においてどのように乖離・変貌していくかというメカニズムを解明することが、現代における「職業観育成」および「勤労観育成」に傾斜した移行問題の検討するに際して大きな意味をもつということが明らかとなった。「職業観育成」および「勤労観育成」という観点から日本の「キャリア教育」および他国における広義の「職業教育」を精査すると、現代という文脈においても文化的相違を超えてエンプロイアビリティの理解における主観主義重視の傾向がみられることを浮き彫りにすることができた。日本の新教育運動における職業観・勤労観に関する第一次史料の収集についてはまだ着手できていない状態であるが、ドイツの新教育運動における職業観・勤労観に関する第一次史料の収集については期待以上の成果があった。平成28年度は、最終年度でありまとめの年度となる。20世紀への世紀転換期の新教育運動における教育構想・教育実践・教育成果と21世紀への世紀転換期に深刻化した「移行問題」を架橋する取り組みを提案するような発表を実現したい。教育思想平成26年度にドイツのオーデンヴァルト学校で収集した第一次史料をもとに、職業観・勤労観に関わる教育構想・教育実践・教育成果を分析する。

さらに、平成26年度にドイツの教育史研究図書館で収集した第一次史料をもとに、新教育運動における職業観・勤労観が形成される背景を検討する。平成26年度に実施できなかった、日本の新教育運動における職業観・勤労観に関する第一次史料の収集を行う。
複合材料中における強化繊維の3次元的配向分布の定量評価に関する研究

複合材料が持つ種々の性質は、第2相の分布に強く依存する。特に、繊維強化材料においては、繊維が占める体積分率とともに繊維の配向性が重要な因子となる。体積分率は、材料の切断面上で測定される面積分率から評価できる。しかし、3次元的に分布する繊維の配向性については、現状では直接的な測定法はない。それゆえ、本研究では、材料の切断面上における情報をもとに繊維の3次元的な配向性分布を計算する手法を開発した。以下に、本評価法の基本概念について略述する。対象とする繊維強化材料として、簡単のため、円形および正多角形の断面を持つ棒状繊維が分布するものを想定した。例えば、SiC短繊維強化アルミ合金などが、これに該当する。これらの棒状の立体を数学的に記述して、計算機内において発生させた多数の任意平面でこの立体を切断し、断面と棒の長軸のなす角と棒の断面積の間の関係を求めた。この関係により、材料の任意切断面上で測定される繊維の断面積分布から繊維の長軸と観察断面のなす角(θ)の分布が求められる。また、繊維断面の長軸と観察断面上の任意方向のなす角(α)の分布を測定することにより、θとαから3次元空間における繊維の配向の分布が評価できる。以上の基本概念に基づき、測定、統計処理、配向分布計算などを連続的に行うプログラムを開発した。現在、このプログラムにより繊維の配向分布が正しく評価されるかどうかを検討するための、模型実験を進めている。さらに、実用材料に対してこの評価法を適用し、繊維の配向性と材料性質(主として強度)の関係を調査する予定である。
有機超伝導体におけるペアリング対称性間の競合に関する理論的研究

1.擬一次元有機導体(TMTSF)_2Xにおいてはスピン・トリプレット超伝導の可能性が実験的に指摘されているが、我々はそのペアリング機構として、スピン揺らぎと電荷揺らぎの共存に基づくスピン・トリプレットf波超伝導機構を提唱してきた。昨年度に引き続き、微視的な模型に基づいてf波超伝導の実現可能性を調べた。鎖内の第三隣接サイト間までの相互作用、および鎖間の第二隣接サイトまでの相互作用を考慮した拡張型ハバード模型を考え、乱雑位相近似によりトリプレット、およびシングレット超伝導のギャップ方程式を解いた。さらに磁気異方性についても考慮した。その結果、鎖間の第二隣接相互作用の効果、および磁気異方性の効果ともにトリプレットf波超伝導に有利にはたらき、現実的なパラメータ領域においてシングレットd波超伝導に勝つことがわかった。これは現実のTMTSF系においてf波超伝導が実現している可能性を強く示唆する結果といえる。2.θ-(BEDT-TTF)_2MM'(SCN)_4 (M=Rb,Cs,M'=Co,Zn)においては、金属状態において特徴的な電荷構造が実験的に観測され、このことがこの物質において観測される非線形伝導と関係がある可能性が指摘されている。今年度はこの起源について調べた。物質のバンド構造を考慮し、遠距離までの相互作用を考慮した模型において、乱雑位相近似によって電荷感受率を計算したところ、実験と整合する波数において電荷感受率がピークを持つためには、第二隣接までの斥力相互作用とフェルミ面のネスティングの両方が重要であることがわかった。(I)擬一次元有機導体(TMTSF)_2Xにおいてはスピン・トリプレット超伝導の可能性が実験的に指摘されているが、我々はそのペアリング機構として、スピン揺らぎと電荷揺らぎの共存に基づくスピン・トリプレットf波超伝導機構を提唱してきた。従来は現象論的な議論にとどまっていたが、今年度、本研究課題において微視的な模型に基づいてf波超伝導の実現可能性を調べた。鎖内の第三隣接サイト間までの相互作用、および鎖間最隣接相互作用を考慮した拡張型ハバード模型を考え、乱雑位相近似によりトリプレット、およびシングレット超伝導のギャップ方程式を解いた。その結果、第二隣接サイト間相互作用V'と鎖間相互作用V_⊥の和がオンサイト相互作用Uの半分程度あれば、f波超伝導がシングレットd波超伝導に勝つことがわかった。この条件は十分現実的であり、f波超伝導が実現している可能性を強く示唆する結果といえる。(II)β'-(BEDT-TTF)_2Xは超高圧下で超伝導になり、電荷移動型有機錯体として、現在最高のTcを持つ物質である。これまでに木野らにより、ダイマー化が強い極限をとったシングルバンド模型に対するFLEX近似により、超伝導相図が得られているが、我々はダイマー極限をとらない2バンド模型に基づいたFLEX解析を行った。その結果、単一バンドの場合と同様の圧力領域に、現実的な値の超伝導臨界温度を得た。2バンドにすると1/4フィリングになるにも関わらず、比較的高い臨界温度が得られることは、フェルミ準位近傍にvan Hove特異点があることと関係があると考えられ、このことが現実の物質において最高のTcを有することと関係している可能性がある。
表皮自己抗原を発現する新規リンパ球系細胞の役割

我々はケラチン5を発現する新規リンパ球系細胞を解析することでその特徴を明らかにした。この細胞は、骨髄でのB細胞の分化過程であるCommon lymphoid precursorの段階で、一過性にケラチン5を発現し、末梢のリンパ組織では発現していないことがわかった。またこの細胞を単離したものを用いて、抗原提示能を検討したところ、形質細胞様樹状細胞に匹敵する高い抗原提示能力を持っていることがわかった。我々は表皮自己抗原をリンパ組織で発現している細胞を見つけ、これまで報告のない新規のリンパ球系細胞分画であるととから、現在その細胞の特徴と役割について解析を進めている.K5xGFPマウスのリンパ組織におけるGFP陽性細胞の細胞表面抗原の発現を多種の抗体で染色した結果、この新規のリンパ球系細胞分画、IgD陰性B220陽性mPDCA-1陰性であることがわかった。このことから、この表皮自己抗原を発現する新規リンパ球系細胞は、Plasmacytoid Denderitic Cell(pDC)と似た大変興味深い細胞分画である考え、その昨日について解析を始めている。この特徴を利用して、磁気ビーズにより細胞分画を濃縮し、cell sorter (FACSVantage SE)を用いて精製することで、表皮自己抗原を発現する新規リンパ球系細胞を95%以上の純度で単離する方法を確立した。この方法を用いて、新規のリンパ球系細胞と従来のB細胞との遺伝子発現の違いをマイクロアレイで比較し、現在その結果の解釈を検討中である。また、この新規のリンパ球系細胞とpDCを単離し、OVAペプチドを加えてCD8あるいはCD4陽性T細胞と共培養したところ、新規のリンパ球系細胞はpDCと似た抗原提示能を持つことがわかった。K5xGFPとK5-mOVAのトリプルトランスジェニックマウスを作成できたため、現在、OT-I細胞を移入する実験を行っている。申請時に平成21年度に予定していた研究計画の多くを予定通り、施行することができたと考えている。今年度末よりFACS Aria IIを用いて、高速により大量の新規のリンパ球系細胞を単離することで、来年度のin vivo, in vitroでの研究計画をより確実に遂行する準備を行っている。我々は表皮自己抗原を発現する、これまで報告のない新規のリンパ球系細胞分画を見つけ、その細胞の特徴と役割について解析を進めた.K5xGFPマウスのリンパ組織におけるGFP陽性細胞は、IgD陰性、IgM陽性、B220陽性、mPDCA-1陰性で未熟B細胞に似た新規リンパ球系細胞分画であることがわかり、この細胞と従来のB細胞との遺伝子発現の違いをマイクロアレイで比較したところ、未熟B細胞に近い遺伝子発現であることが確認できた。しかし、従来の未熟B細胞とは異なりCD93陰性であることから、上皮系細胞に特徴的なタンパクを発現するのみならず、これまで知られているB細胞の段階のいずれにも該当しない新規分画であることが明らかとなった。この新規のリンパ球系細胞に、in vitroでOVAタンパク質を加えてCD8あるいはCD4陽性T細胞と共培養して抗原提示能をところ、この細胞はPlasmacytoid Denderitic Cell (pDC)に匹敵する高いcross-presentationをすることがわった。K5xGFPとK5-mOVAのトリプルトランスジェニックマウスより単離した、リンパ節や脾臓の新規リンパ球系細胞は意外にも、OVA抗原を発現あるいは抗原提示していなかった。さらなる検討で、この細胞は骨髄でのBリンパ球系の分化段階であるcommon lymphoid precursorの段階で、一時的にケラチン5を発現することがわかった。
運動量分散を制御した高速３次元レーザー冷却によるクリスタルビームの生成

“クリスタルビーム"と呼ばれる、指向性や単色性が極めて高い超高品質のビームを実現するため、自主開発した分子動力学シミュレーションコードを駆使して、イオンビームのレーザー冷却に関する研究を実施した。運動量分散を介して3次元レーザー冷却を高速化する蓄積リングの運転条件を明らかにするとともに、イオンビームの3次元レーザー冷却過程や冷却ビームの特性を詳細に調べた。冷却により3次元の秩序化構造を有するビームが形成されることを見出した。運動量分散を介したテーパーレーザー冷却による24Mg+イオンビームの高速3次元冷却のため、開発した分子動力学(MD)シミュレーションコードを用いて、蓄積リング及びレーザーの設定条件を調整した。系統的なシミュレーションを行うため、本助成金によりハイパフォーマンスコンピュータ等を購入し計算環境を整備した。まずはクーロン結晶化の可能性の高い、低いビーム強度を対象とした。前年度の研究で検討したテーパー化レーザーにより、レーザーの周波数を高速にスキャンすることで、進行方向については、0.1%程度の運動量ばらつきを持つ連続ビームを数10ミリ秒以下の超短時間で0.0001%まで冷却できることが分かった。横方向については、スキャン完了後に冷却が起こり、冷却時間はリングの運動量分散とレーザーの離調に強く依存することが分かった。運動量分散を大きくかつ離調を小さくすることで、0.1秒程度の短時間で3次元冷却が可能で、クーロン結晶化できることが分かった。低い強度ではあるが、連続ビームにおいてもクーロン結晶を効率的に生成する手法を明らかにしたという点で意義がある。また、MDシミュレーションの課題である長計算時間に対する解決策の一つとして、MDコードを改良してマクロ粒子の概念を導入し、計算結果の正当性を確かめた。数100数1000個の粒子数で検証したところ、極低温下で形成されるクーロン結晶状態の構造やビームサイズはN/M(N:実粒子数、M:マクロ粒子数)が大きくなるほど実粒子での計算からずれる傾向があった。しかし、N/Mが10程度以下であれば誤差は許容でき、効率的なMD計算の可能性が見出された。大きなN/Mでの計算を可能にするため、マクロ粒子を点電荷と見なさず、ある大きさを持たせる等の計算手法の改良を今後の検討課題としたい。運動量分散を制御した高速3次元レーザー冷却による高強度ビームの極低エミッタンス化及びクーロン結晶化のため、系統的な分子動力学シミュレーションを行った。京都大学の小型蓄積リングS-LSRの正確な電磁石の配置を想定して、前年までの成果を基に、連続ビームの直線状クリスタルビームが形成された線密度(数千個/m)よりも1桁程度高い密度において、40keV 24Mg+イオンのレーザー冷却過程や冷却後のビーム特性を調べた。この線密度では、レーザー冷却により0.1秒程度で1e-12m・radオーダーの極低エミッタンスビームが生成されたが、冷却後の平衡状態において水平方向位置に依存した進行方向運動量をイオンに持たせることができなかったため、結晶化はできなかった。しかし、十分な集光強度を持つ2本のレーザーの周波数変調や照射軸の変位量を調整することで、3次元的に規則的に粒子が配置する秩序化構造が形成されることを見出した。この秩序化ビームの構造を詳細に調べたところ、既知のクーロン結晶状態とは異なり、個々のイオンが相対的な位置関係をほぼ維持したまま、らせん状に回転しながらリングを周回していることを明らかにした。また、S-LSRの入射ビーム特性、リングの運転条件及び現有レーザーの性能を考慮して、到達可能なエミッタンスやクーロン結晶化の可能性を調べた。レーザーの出力は低く、周波数は固定であるにも関わらず、比較的長い3秒間の冷却により、入射イオンの約70%を3次元的に冷却することができた。リング内の全粒子数が1万個程度の強度では、到達エミッタンスは1e-11m・radオーダーであった。これはS-LSRでの観測結果とよく一致しており、本シミュレーションにより実験で達成されたビームの状態を再現することができた。一桁低い強度では直線状クリスタルビームの形成が示唆され、これを実現するための今後の実験の指針(ビームの低強度化及びその観測手法の開発)を明らかにした。3次元的なレーザー冷却により超低エミッタンスイオンビームを生成するための蓄積リングのビーム光学条件を探索した。ラティスパラメータの探索においては、ビーム冷却過程の空間電荷効果を正確に計算できる分子動力学(MD)シミュレーションを実施した。系統的なシミュレーションのため、本助成金によりハイパフォーマンスコンピュータ等を購入し計算環境を整備した。蓄積リングとしてクリスタルビームの生成・安定性条件を満たす仮想的なリングを想定し、通常の偏向電磁石からなる運動量分散のある光学系、および、電場と磁場を組み合わせた偏向要素を用いて実現できる無分散光学系の2種類を検討した。まず、レーザー冷却力を簡略化した理想的な冷却力を、リングを周回する40keVの24Mg+イオンの連続ビームに作用させ、様々な強度において結晶化できることを確認した。

運動量分散のあるリングの場合、約2mの運動量分散を有する冷却セクションにおいてテーパー化した冷却力でビームの縦方向自由度を直接冷却することにより、水平方向自由度を間接的に冷却することができた。さらに、現実的な磁場強度でスキュー電磁石を励磁することにより鉛直方向自由度にも冷却効果が拡張され、冷却力が3次元化されることが分かった。一般的な冷却用レーザーにより、様々なクリスタルビームを形成するには不十分であるが、0.01オーダーのテーパー係数が実現できることも分かった。このことは、既存の加速器およびレーザー冷却の技術を用いることで連続ビームを高速に3次元冷却できる可能性を示している。また、京都大学の蓄積リング"S-LSR"にて行われているレーザー実験グループに加わり、効率的な実験条件を分MDシミュレーションによって探索している他、グループの協力を得てより実際的な実験条件を考慮したシミュレーション研究を進める準備をしている。目的であったイオンビームの3次元冷却について、リングとレーザーのパラメータ依存性を明らかにし、クリスタルビームが生成可能であることを理論実証できたこと、及びマクロ粒子を用いたMD計算の可能性を示すことができたことから、ほぼ予定通り進展していると考えている。イオンビームの3次元冷却に必要となる蓄積リングのビーム光学条件を決定することができており、予定通り進展していると考えている。これまでの成果を発展させ、レーザー冷却によるより強度が高いビームの超低エミッタンス化とクーロン結晶化や秩序化の可能性について検討する予定である。また、イオンビームのレーザー冷却実験を行っている蓄積リング"S-LSR"(京都大学)の実条件下でのビーム結晶化の可能性を明らかにしたい。イオンビームのテーパーレーザー冷却過程のシミュレーションを行う予定である。高速3次元冷却を行えるようレーザーの諸条件を最適化するため、トータルパワー、スポットサイズ、周波数といった具体的なレーザーパラメータを考慮し光子の吸収・放出を模擬したモンテカルロ計算に基づくMDシミュレーションを実施する予定である。また、運動量分散を制御した3次元冷却を行うための軌道シケインを有するリングの設計をさらに進め、MDシミュレーションによる原理検証に着手する。MDシミュレーションの課題である長計算時間に対するひとつの解決策として、より大強度のイオンビームを想定できるシミュレーション手法の開発に向けて、マクロ粒子をMDシミュレーションに導入し計算方法の正当性を確かめる予定である。関係する機器等を購入し、高速計算環境を整えていく計画である。また、研究成果の発表や連携する研究者との議論のため、国内外の出張を予定している。平成24年度もハイパフォーマンスコンピュータや関係するOA機器等を購入し、高速計算環境を整えていく計画である。また、最新の研究結果の発表や研究協力者との議論のため、国内外の出張を予定している。
時系列計像による動物行動の高精度解析手法の開発

動物(ヒドラ、アリ、マウス)の行動(10-160分程度)をディジタルビデオカメラで撮影して、パソコンに取り込み、30枚/秒の連続画像ファイルとして書き出す。こうして得られた画像フレームから、自動的に動物を高精度に抽出し、その重心の位置や高次モーメントを高速に算出するCプログラムglanaを作った。本年度はglanaからバグを出来る限り除去して、時々生じていた目標物を見失ってしまう不具合をなくすことが出来た。こうして得られた重心の33ミリ秒ごとの時系列データを解析する方法を検討した。各時刻での重心の座標のデータからその移動のダイナミックスを解析することを試みた。120分以上の長時間のデータから大量の移動データを集め、統計的誤差が小さくなるようにして解析してみた。動物が各時刻で移動した距離を調べると、実際には、時刻ごとに大きく変動していた。それで、あるしきい値を設定し、その各時刻での移動距離がしきい値より小さい状態(slows state)、大きい状態(move state)に分けて、それらの持続時間を調べてみた。すると、slow stateは持続時間の対数と持続時間の累積頻度の対数とが直線関係を示し、この分布はスケールフリーであったが、一方、move stateの方は持続時間と累積頻度の対数が直線関係を示し、分布はポワッソン分布であった。このことから、moveの制御系は時間に関して指数関数的な分布を示す単純な速度過程であり、制御しているシステムには、特性時間(速度定数の逆数)がある。slowを制御しているシステムにはそのような時間が存在しないことを示している。この関係はアリでも、マウスでも同じように観察された。これは大変面白い結果であり、ロコモーションの制御系の適切なモデルを利用すれば、このシステムの性質を探ることに利用できる可能性がある。本年度は、主に必要なソフトの開発を行った。動物の行動をディジタルビデオで撮影し、それをIEEE1394(商品名ファイアワイアー、iLink)パソコンに取り込む。取り込んだビデオ映像をビデオレートの30 frames/secのシークエンシャル画像に変換する。ここまではパソコン添付のソフト(iMovieアップル社製パソコン)や市販のソフト(Premiere、Windowsパソコンで行う場合)で可能であるが、かなり負荷をかけ、また出力量も膨大な作業なので、高速のコンピュータが必要である。こうして得られたシークエンシャル画像を1枚1枚解析して、目的画像に関する情報を自動的に数値化する。これは市販のソフトでは適当なものはないので、開発した。花井は以前よりLinux上で動かすヒドラの行動解析のためのソフトglana (v 1.0.3)をC言語で開発していたので、これをさらに改良してアリの行動解析にも使えるようにした。ヒドラ画像の場合は、黒い背景に白いヒドラがの画像で、そこからヒドラ部分のみを効率よく抽出するアルゴリズムは開発済みであった。アリの場合は、ディッシュの中でテストするので、白い背景の中のディッシュの中で黒いアリが動き回る。アリのみの画像に関する数値データを取るためには、背景の中のディッシュ画像を自動的に効率よく消去する必要がある。これらの目的のために、これまでのglanaを基盤にして開発することを試み、入力画像は白黒反転させる、アリは動き回るが、背景は動かないことを利用して背景のディッシュ画像を消去するアルゴリズムを考案し、プログラム化した。この結果、まだ幾分か問題は残るが、おおむね目的を達することが出来るもの(v 1.0.8)を作成できた。これを利用して、アリが同巣や異巣の環境を動き回るときの様子を調べてみた。すると、アリの動きをフラクタル解析すると、これらの環境によって歩行の様子が変化することを示すことが出来た。

動物(ヒドラ、アリ、マウス)の行動(10-80分程度)をディジタルビデオカメラで撮影して、パソコンに取り込み、30枚/秒の連続画像ファイルとして書き出す。こうして得られた画像フレームから、自動的に動物を高精度に抽出し、その重心の位置や高次モーメントを高速に算出するCプログラムglanaを作った。glanaでは、暗い背景に白い動物、白い背景に黒い動物、両方に対応でき、行動テストの際の容器などの背景画像を入力画像列から自動的に算出、除去して、動物画像のみを抽出する。こうして得られた重心の33ミリ秒ごとの時系列データを解析する方法を検討した。まず、動物の動いた軌跡の幾何学的なフラクタル次元を算出して解析してみた。アリやマウスはテスト容器の壁際を移動することが多いが、壁際を移動するときと、容器の中央部分を移動するときでは、軌跡のフラクタル次元が有意に異なっていた。壁際より中央部分を移動するときの方がフラクタル次元は小さい値を示した。また、各時刻での重心の座標のデータが得られるので、その移動のダイナミックスを解析することもできる。動物が移動する様子をぼんやり眺めていると動物は動くときにはほぼ同じ速度で動いているように見えるが、各時刻で移動した距離を調べると、実際には、時刻ごとに大きく変動していた。それで、あるしきい値を設定し、その各時刻での移動距離がしきい値より小さい状態(slow state)、大きい状態(move state)に分けて、それらの持続時間を調べてみた。すると、これらの量は持続時間が短いほど頻度が高い分布を示し、この頻度分布から、slow stateやmove stateの持続時間は典型的な時間フラクタルを示すことがわかった。このときのフラクタル次元はいろいろな条件で敏感に変化する。move stateでの移動速度を調べてみると、かなりランダムに変動はするが、その変動域はそれほど大きくはなく、動物をぼんやり眺めているとほぼ一定の速度で動き回る印象と一致する結果であった。動物(ヒドラ、アリ、マウス)の行動(10-160分程度)をディジタルビデオカメラで撮影して、パソコンに取り込み、30枚/秒の連続画像ファイルとして書き出す。本年度はglanaからバグを出来る限り除去して、時々生じていた目標物を見失ってしまう不具合をなくすことが出来た。各時刻での重心の座標のデータからその移動のダイナミックスを解析することを試みた。120分以上の長時間のデータから大量の移動データを集め、統計的誤差が小さくなるようにして解析してみた。動物が各時刻で移動した距離を調べると、実際には、時刻ごとに大きく変動していた。
歯周病細菌の増殖や病原因子に影響を及ぼす口腔常在菌の探索と原因成分の解明

歯周病細菌が口腔内に定着するためには、口腔常在菌との相互作用が重要な役割を果たしている。本研究で、口腔常在菌であるStreptococcus oralisと歯周病細菌であるPorphyromonas gingivalisを共培養すると、S. oralisは増殖するが、P. gingivalisの増殖は阻害されることがわかった。これは、S. oralisが産生した酸により培地中のpHが酸性になったため、P. gingivalisが増殖できなくなったと考えられた。そこで、培地中のpHに影響をほとんど与えない程度のS. oralisの培養上清を培地に添加し、P. gingivalisの増殖に及ぼす影響を検討したところ、P. gingivalisの増殖は抑制される傾向が認められた。これは、S. oralis培養上清成分がP. gingivalisの増殖に関与するタンパク質の発現に影響を与えていることを示唆している。そこで、P. gingivalis線毛と結合するS. oralisのglyceraldehyde-3-phyosphate dehydrogenaseのリコンビナントタンパク質(rGAPDH)を作製し、rGAPDH存在下におけるP. gingivalisの種々の成分の遺伝子発現を調べたところ、P. gingivalis線毛をコードする遺伝子fimAの発現量は変わらなかったが、バイオフィルム形成に関与するluxSの発現量が増加することがわかった。また、rGAPDHとインキュベートすることにより、バイオフィルム形成に関与する種々のP. gingivalis遺伝子(ragA4, abfD, gdh, mdhなど)の発現が影響を受けることがわかった。本研究により、口腔常在菌成分がP. gingivalisの増殖やバイオフィルム形成に影響を与えていることが示唆された。歯周病細菌が口腔内に定着し、病原性を発揮するためには、口腔常在菌との相互作用が重要な役割を果たしている。我々は、これまでに、有力な歯周病細菌の一つであるPorphyromonas gingivalisは線毛を介して種々の口腔レンサ球菌菌体表層に存在するglyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase (GAPDH)と結合することによりバイオフィルムを形成することを明らかにした。本研究では、まず、P. gingivalisと口腔レンサ球菌とのバイオフィルム形成に影響を及ぼす菌体表層成分を探索した。その結果、P. gingivalis菌体表層に存在するTonB-dependent receptor protein (RagA4)やmalate dehydrogenase (MDH)などいくつかの成分が同定された。そこで同定したタンパク質のアミノ酸配列を基にリコンビナントタンパク質を作製し、P. gingivalisと口腔レンサ球菌とのバイオフィルム形成に及ぼす影響を調べたところ、RagA4はバイオフィルム形成を促進し、MDHは逆に抑制することが明らかとなった。また、Streptococcus oralisのリコンビナントGAPDHを添加した培地でP. gingivalisを培養すると、RagA4やMDHの遺伝子発現が影響を受けることがわかった。さらに、RagA4やMDHを添加した培地でP. gingivalisを培養すると、P. gingivalisのluxSの発現量に影響を及ぼすことも明らかとなった。以上の結果より、本研究は、P. gingivalisのバイオフィルム形成において新たな知見を加えるものである。本研究の目的は、口腔常在菌と歯周病細菌の相互作用について、歯周病細菌の増殖やバイオフィルム形成に影響を及ぼす成分を同定することである。上記のように、有力な歯周病細菌の一つであるP. gingivalisのバイオフィルム形成に及ぼす成分を探索したところ、rag4、MDH、NAD-dependent glutamate dehydrogenase (GDH)などがバイオフィルム形成に影響を及ぼすことがわかった。また、同定した成分には、バイオフィルム形成を抑制するものだけではなく、促進するものも含まれていた。さらに、これらの成分はお互いに発現を調整している可能性が示された。以上のことから、本研究はおおむね順調に進展していると考えている。今後は、今年度に同定した菌体表層成分の働きをさらに詳しく検討したい。今年度はバイオフィルム形成に及ぼす影響を主に検討したが、次年度は、歯周病細菌の病原因子に及ぼす影響などについても検討したい。さらに、口腔レンサ球菌以外の口腔常在菌の働きについても検討したい。以上のことを明らかにすることにより、歯周病細菌の定着に及ぼす口腔常在菌の働きを解明し、将来的には、歯周病細菌の定着阻害剤の開発へと研究を発展させたい。次年度の研究費は、主に、さらに研究を推進するための試薬や器具の購入費、研究成果を社会に発信するために、国内外の学会に参加し発表するための費用、また、研究成果を論文にするために必要な経費に使用したいと考えている。次年度に使用する予定の研究費はない。また、研究計画の変更や研究を遂行する上での課題もない。