hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
わらべ唄・自由斉唱におけるピッチの統一化と運動ビートの同期化プロセスの研究

音楽教育への示唆:本研究では,自由斉唱としてのわらべ唄が,歌う過程で互いに譲り合いながら平均的なキーに統一点を見いだしているということを発見した。このことは,近年の幼稚園などで教えられている<わらべ唄>との決定的な違いである。わらべ唄を社会化という視点から見れば本来のわらべ唄にみられるキー決定のプロセスにこそより重要な意義が認められるべきであろう。平成12年度は,以下のように研究が進展した。1)ビートのタイミングをビート動作の解析によっておこなうこととした。2)そのためにイメージ情報科学研究所に開発依頼していたソフト「Atom8」が完成した。3)「Atom8」は,角度センサーによって,ビートの加速,減速,落下点,はね上げ点などを数量として計測できるようなシステムである。これを使って日本のわらべ唄と西洋のわらべ唄を唄う場合の手拍子の違いを実験的に検証した。4)この結果の一部は,昨年東京芸術大学音楽学部でおこなわれた日本音楽教育学会全国大会において発表した。われわれの仮説のとおり,日本のわらべ唄の手拍子は<タゴビート>と呼ばれるものであり,落下点を拍点としており,落下点から次のはね上げ点まで着地している時間をとっていることが,科学的に検証されたことになる。5)自由斉唱におけるピッチの統一化というもう一つの関連したテーマに関しては,試行錯誤しながら,マルチトラックレコーダーと特殊マイクを使用することとした。6)そのためのシステムを購入し,予備実験を大学生を対象としておこなった。幼児にこのシステムとりつけて実験するためにはいくつかの問題があるため,もうしばらく大人を対象に予備実験を繰り返し,来年度には本実験に入るようにしたい。7)動作解析システム「Atom8」の改定版ともいうべきものも完成し,これは音と動作のタイミングが同時にできるため,音楽に合わせた足のステップの動きを測定する研究にも着手した。これらは,この夏イギリスでおこなわれる国際音楽知覚・認知学会で発表を予定している。問題提起:わらべ唄などでは,歌い出しのキーや参照音が与えられているわけでも,またテンポが示されているわけでもない。しかし,それぞれがバラバラに歌いだしたにも関わらず,しだいに全体のキーに統一されてゆく。一見何でもないことのようだが考えてみると不思議な現象である。バラバラのキー,テンポであったはずの歌がいったいどのような原理,法則に基づいてキーが統一され,集団のピッチマッチが可能になるのであろう。我々が考えだした仮説は次の8点である。1)多数の人のキー,ビートに統一される。2)集団のリーダーの人に統一される。3)音楽的能力の高い人のキーに統一される。4)高い声の方に統一される。5)低いキーの人に統一される。6)早く歌いだした人のキーに統一される。7)声の大きい人のキーに統一される。8)平均的な高さのキーに統一される。研究の方法:マルチトラックレコーダーMD8(Yamaha)を使用し、わらべ唄を同時録音した。これを録音編集システム
海水流発電用小型高効率回転機に関する研究

自然エネルギーは密度が低いがどこにもある。海水は大気に比較して800倍以上も密度が高く、低い流速でも風力発電に比較すればかなりの程度小さなプロペラで有効なエネルギー供給を可能にする。この研究では、海洋、船舶(港湾)、鉄道(橋梁)、電気・機械、エネルギー材料等に関わる研究者が知見と設備を結集し、海潮流による発電に焦点を絞り、わが国を中心とする海洋沿岸・島嶼・内海域への設置環境に適したエネルギー回収システムの実証的研究を行うこととし、立地性、システム、タービンプロペラ等設計から要求される低設置コストの新しい海潮流発電用小型高効率回転機本体のバイタルパートの設計・試作と評価を行った。海潮流発電機に要求される設置条件・出力仕様、バルク超電導磁石の適用限界の研究と発電機の一次試設計を行った。【1】想定される狭水道、橋脚、海峡域等への立地性を検討して高効率エネルギー回収システムとして海水流発電用小型回転機本体の体格、タービンプロペラ直径、設置条件等を検討し、本研究における設計仕様を1MWとした。タービンと発電機の組み合わせを検討するために、発電システムのシミュレーションモデルを構築した。【2】高温超電導体の結晶の塊であるバルク磁石を30mmx30mmの寸法を磁石素片単位として界磁極とし、1MWの海水流発電用小型回転機本体の界磁-電機子構造を設計・検討した。また、界磁冷却システムの試設計を行う過程で、極低温冷媒をロータに効率よく閉サイクルで供給するとともに、周囲からの熱侵入を極小化して回転機効率の向上に寄与する低温用小型ロータリージョイントのシーズをもっていたが、実際にネオン冷媒を用いてその有効性を実証して海潮流発電機の有効な技術要素とした。【3】バルク磁石を界磁として最大発電効率を得るための、最適な磁石の寸法と発生最大磁束をパルス着磁法と磁化測定によって実証的に考究した。その過程で、界磁とするGd系バルク超電導磁石にピン止め材料として軟磁性材を添加することによつて、磁場中における臨界電流密度を最大30%向上させることに成功し、関係発表論文のうち1編(Xu他)は2009年の当該国際論文誌におけるハイライトに選定された。以上のように海潮流発電機の出力仕様、バルク超電導磁石の適用限界、発電機の一次試設計を完了した。回転機の二次試設計を行った。また、バルク超電導磁石の改質・改良と適合化、回転機発電構造の一次試作、立地性検討を21年度に継続して行った。1.小型で増速機の不要な1MW級の新しい発電用小型回転機本体の設計を行った(東京海洋大学グループ、牧、小柴、和泉他)。2.バルク磁石により最大発電効率を得るための、最適な磁石の寸法と発生最大磁束を評価して海水流発電用小型回転機本体への適合性と適用限界を考察した。これより回転機本体の試設計において、捕捉磁場の向上によってトルクを増大させる方法の検討を行った。(鉄道総合技術研究所)3.回転機本体のスケールモデルの試作を始める。スケールモデルにおける出力設計値は30kWとした。まず、必要なバルク超電導磁石の素材を決定するとともに、成型、改良・改質により本体ロータのスケールモデルに実装して冷却できるよう設計を完了し期待されるトルク値等を計算した。さらに、着磁をするための治具等を設計製作した。(東京海洋大学グループ、村上【連携】芝浦工業大学、井田【連携】広島商船高等専門学校)。4.想定される立地性等の観点を背景に、タービントルクをギアレスの回転機に伝達し、系統電力網に接続するためのシステムの基本検討を進めた。バルク磁石材料の高性能化を継続して行った。(海技研、鉄道総研、海洋大)。〔連携研究者〕芝浦工業大学・工学部村上雅人バルク超電導磁石の機械的強度及び国立高等専門学校機構・広島商船高等専門学校・電子制御工学科井田徹哉パルス着磁電源の研究、研究協力者牧直樹.1、バルク磁石により最大発電効率を得るための、最適な磁石の寸法と発生最大磁束を決定して海水流発電用小型回転機本体への適合性と適用限界を明らかにし回転機本体の試設計の改良と試作過程での検討を継続して行い、電機子端面領域で最大1.5-2.0テスラの着磁磁束の確保と磁石の保持温度を30Kとし、バルク界磁磁石の励磁方法と回転機本体の試設計とその改良を繰り返した(富田:鉄道総合技術研究所、和泉:東京海洋大学)2、回転機本体の試作を行った。同時に必要なバルク超電導磁石の捕捉磁束を増大安定化させるために添加する磁性酸化物粒子の選択とバルク材料の改良・改質を繰り返して行った。

得られた界磁磁石をkVAクラス試作回転機本体に実装してネオン熱サイフォンによる冷却と励磁・発電試験を行った結果、出力0.5kVまでの精密な発電機性能(回転数-出力特性等)の取得に成功した。バルク発電機として着磁時の安定的な機械的強度を確立した。ままた、この超電導発電機の適用限界として電機子構造など着磁と周辺技術のさらなる改良が必要であることが明らかになった。(和泉:東京海洋大学、村上【連携】):芝浦工業大学、井田【連携】:広島商船高等専門学校)。3、1MW級までの超電導発電機とタービンの試設計にもとづき、発生トルクと発電機負荷トルクがつりあう平衡状態を求めてタービン直径ごとの性能を検討した。サイトの定格流速は1.5m/sから2.5m/sを想定した。結果として30mのタービン直径が適当と結論した。加えて、周辺設備の検討を行うとともに、kVAクラス試作機の発電試験と性能の一次評価を行った。(全員)。これらの成果から、立地性、システム、タービンプロペラ等設計から要求される海潮流発電用小型高効率回転機本体のバイタルパートの試作電気・機械設計と要素技術の指針をまとめる準備が整った。新しいエネルギー回収システムを構成する海水流発電用小型回転機本体の発電機構と関連する成果のとりまとめを行う。具体的には以下の5つのタスクについて総括した。タスク1:わが国で想定される狭水道、橋脚、海峡域等への立地性から海潮流発電用小型回転機本体の体格、エネルギー回収システムの設置・評価技術を検討した。タスク2:1MW級までの新しい海水流発電用小型回転機本体の試設計を低速多極機として行った。タスク3:高い発電効率を得るための、最適な界磁磁石の寸法と捕捉磁束の最大化を超電導材料プロセスと電動機設計から検討し、海潮流発電用小型回転機本体への適合性と適用限界を検討し回転機本体の試設計を完成させた。タスク4:回転実証機本体の発電構造の試作を行った。必要な超電導磁石の改良・改質を行い本体に実装して発電出力特性、電機子電流が界磁の及ぼす影響、損失等の起源を明らかにした。タスク5:海洋大で設計された1MW級の発電機の設計データをもとに、発電機の負荷トルクとタービンが発生するトルクが釣り合う平衡状態を求めてタービン性能曲線を作成した。想定海域の流速分布、また波浪、動揺の影響によって負荷変動があることからロータに生じるトルク変動などの考察が今後の課題となる。超電導磁石を利用する要素技術は、バルク磁石の冷却、励磁、安定的界磁磁束の確保の観点で十分な成果をあげた。とくに機械的周辺設計は、実用に耐える段階に達したと言える。バルク材を利用した場合の捕捉磁束のさらなる増大(4テスラ以上)は効率向上にかかわる今後の課題である。また、kVAクラスの試作機とともにMWクラスの発電機の設計も行い、タービンシステムの準備的検討を行ったことは、今後の展望を十分に与えている。24年度が最終年度であるため、記入しない。24年度が最終年度であり、共同研究体として次のステップを俯瞰した成果のとりまとめと今後必要な研究要素の抽出、共著論文等の成果の発表をめざす。タービン側では、翼型、翼数を変えることで最大出力時の設計回転数を調整することができる。その効果の調査、さらに、発電機側でも負荷特性曲線を調整できるかどうかをkVA試作発電機の発電特性を検討し、回転数制御で負荷抵抗を変化させた場合の発電特性を推定する必要がある。
線虫遺伝子破壊による低分子量G蛋白質RABファミリーのゲノム機能解析

Rabは酵母からほ乳類まであらゆる真核細胞で保存されている低分子量G蛋白質でありさまざまな小胞輸送経路を制御することが知られている。しかしヒトやマウスでは60種以上もの異なるRab蛋白質が存在するためその生理機能は不明なものが多い。本研究課題では線虫Rabファミリーの体系的な逆遺伝学的解析により、Rab蛋白質の個体レベルでの生理機能を明らかにすることを目的としている。平成19年度は1.Rab遺伝子変異体の作成と株化、2.Rab遺伝子変異体の表現型解析、3.Rab遺伝子の発現解析を行った。線虫ゲノム上にはヒトRabの約半分に相当する29個のRab遺伝子が存在する。TMP/UV法で線虫ゲノム内にランダムに欠失変異を導入したmutant bankを各Rab遺伝子のプライマーでPCRスクリーニングし、欠失変異体を分離した。欠失部位のシークエンス解析を行い、エクソン配列を欠失していることを確認後、野生型線虫と数回戻し交配を行い、二次的な変異を取り除いた。当初計画通り、線虫全Rab遺伝子の欠失変異体を確立することができた。表現型解析の結果、酵母からヒトまで保存されているRab遺伝子変異体はほとんどが致死となり、ハウスキーピング遺伝子としての役割をもつと考えられた。一方、多細胞動物で獲得されたRab遺伝子の変異体はほとんどが生存可能であることがわかった。これらのRabは特定の組織や細胞における特殊な機能をもつ可能性や、サブファミリー間での機能相補の可能性が考えられる。また、GFP融合Rab遺伝子をもつトランスジェニック線虫を体系的に作製する方法を確立し、Rab遺伝子の発現解析を行った。Rab5やRab7などユビキタスな発現パターンを示すものや、Rab3やRab27など組織特異的な発現パターンを示すものがあり、現在各変異体表現型との対応付けを行っている。低分子量G蛋白質Rabファミリーは小胞輸送に関与する重要な分子であるが、多細胞動物の発生・分化や恒常性維持における生理的役割は不明なものが多い。線虫Caenorhabdiis elegansは多様な組織から構成され、ヒトと本質的には共通の生物学的特性を持った単純な多細胞動物である。本研究課題は線虫Rabファミリーおよびその関連遺伝子の体系的な遺伝子ノックアウト解析により、Rab蛋白質の個体レベルでの生理機能を明らかにすることを目的とする。平成18年度は生体におけるRabの作用機構を解析するための遺伝的リソースを作成した。欠失部位のシークエンス解析を行い、エクソン配列を欠失していることを確認した。得られた変異体は野生型線虫と数回戻し交配を行い、二次的な変異を取り除いた。酵母Rabと共通の線虫Rab遺伝子の変異体はほとんどが致死となり、線虫個休の生存に必須の役割をもつと考えられた。一方、酵母ゲノムには存在しない多細胞動物で獲得されたRab遺伝子の変異体は致死にならないものが多く、特定の組織や細胞における特異的輸送経路での機能が予測された。また、Rab遺伝子と関連するRabGAP、Rab effectorや、小胞輸送のドッキング/融合過程に関わるSNAREs、Sec1/Munc18(SM)などの変異体も作成した。これらの変異体の表現型を特定の輸送経路やオルガネラを可視化する蛍光マーカーで解析した。現在までにRab5の下流でRabenosyn-5とSMファミリー分子のVPS-45が協調して液相エンドサイトーシスおよび受容体を介したエンドサイトーシスの両過程に働くことを見出している。さらに変異体のレスキュー活性を指標とした機能アッセイや多重変異によるエピスタシス解析を行うことにより、各Rab蛋白質の生理的役割を明らかにしていく予定である。

また、GFP融合Rab遺伝子をもつトランスジェニック線虫を体系的に作製する方法を確立し、Rab遺伝子の発現解析を行った。Rab5やRab7などユビキタスな発現パターンを示すものや、Rab3やRab27など組織特異的な発現パターンを示すものがあり、現在各変異体表現型との対応付けを行っている。
乳児期初期における睡眠時脳活動と覚醒時自発運動の連関

本研究では生後23ヵ月の乳児を対象に,覚醒時自発運動と睡眠時脳波をそれぞれ計測し,その特性の連関を検討した.自発運動データから,運動の平均速度,分布,滑らかさ,四肢間の相関,複雑性などの指標を算出し,乳児期初期の自発運動特性を把握することができた.特に,曲率・捩率を応用した四肢の回転運動指標は,fidgety movementsの特徴をよく捉えるものであった.睡眠時脳波からは,静睡眠と動睡眠の状態(出現頻度,持続時間,割合など)を同定し,それらと自発運動特性との関係を検討した.両者の関係に明確な結論を得るには,さらなるデータ数が必要であることが明らかとなり,今後も継続した検討が必要である.本研究では生後23ヵ月の乳児を対象に,覚醒時自発運動と睡眠時脳波をそれぞれ計測し,その特性の連関を検討した.自発運動データから,運動の平均速度,分布,滑らかさ,四肢間の相関,複雑性などの指標を算出し,乳児期初期の自発運動特性を把握することができた.特に,曲率・捩率を応用した四肢の回転運動指標は,fidgety movementsの特徴をよく捉えるものであった.睡眠時脳波からは,静睡眠と動睡眠の状態(出現頻度,持続時間,割合など)を同定し,それらと自発運動特性との関係を検討した.両者の関係に明確な結論を得るには,さらなるデータ数が必要であることが明らかとなり,今後も継続した検討が必要である.乳児期初期における脳の自発的な活動はどのように営まれ,その脳の自発活動がヒトの“状態"をどのように作り出しているのか.また,それらはどのように発達・変化していくのか.このような問いを通して発達のメカニズムを解明し,発達障害の理解につなげることが本取り組みの目的である.本取り組みでは生後23ヵ月の乳児を対象として,三次元動作解析装置と脳波計を用いて自発運動と睡眠時脳波をそれぞれ計測し,その特性の連関を検討するべく,25年度は被検児のリクルート,実験(データ計測)手法およびデータ解析手法の検討,データ計測(予備実験)に主に取り組んだ.約20例の児および保護者に協力を仰ぎデータ計測を実施した結果,一定時間(40分以上)の睡眠状態を安定して得ること,適正な覚醒状態で10分間の自発運動を計測することは容易でないことが理解でき,また,得られたデータの分散の大きさから,定型発達児における発達の差異を認識することができた.この結果より,覚醒時自発運動と睡眠時脳波をより安定して計測するため,当初の計画を延長して方法論の見直し(計測条件や計測環境の検討)に取り組んだ.また,ヒトの正常発達に関する事前調査についても延長して実施し,乳児の多様な個体差についての理解を深めた.26年度は新たに50名ほどの乳児をリクルートし,より安定性のある自発運動および睡眠脳波データを計測し,得られたデータの具体的な解析に取り組む.また,その結果を国内外での学会発表および学術誌への論文投稿を通して公表していく予定である.乳児期初期における脳の自発的な活動はどのように営まれ,その脳の自発活動がヒトの“状態"をどのように作り出しているのか.また,それらはどのように発達・変化していくのか.このような問い対し,本取り組みでは生後23ヵ月の乳児を対象として,三次元動作解析装置と脳波計を用いて自発運動と睡眠時脳波をそれぞれ計測し,その特性の連関を検討した.新生児期乳児期初期にかけた自発運動の発達的変化は,全身性のもがくような運動(writhing movements)から,身体各部位において細かく揺れるような運動(fidgety movements)への変化がよく知られている.また,睡眠時脳波の発達的変化においては,睡眠状態(動睡眠と静睡眠)の変化が注目されている.本取り組みでは,特にこれらに着目して指標化を試みた.26年度は,生後23ヵ月の乳児約60名に協力を仰ぎ,自発運動データと睡眠時脳波を取得し,データ解析に取り組んだ.自発運動データの解析から,運動の平均速度,分布,滑らかさ,四肢間の相関,複雑性など多くの指標を作成することができ,それぞれの結果から乳児期初期の自発運動特性を把握することができた.なかでも,曲率・捩率を応用した四肢の回転運動に関する指標は,fidgety movementsの特徴をよく捉えるものであった.睡眠時脳波の解析では,静睡眠と動睡眠の状態(出現頻度,持続時間,割合など)を検討し,脳成熟度指標の開発に取り組んだ.自発運動指標と脳成熟度指標の関連については,いくらか相関を示す指標を見出せそうであったが,十分な結果を得るには至らなかった.本取り組みの最終的な目標は,自発運動,睡眠時脳波の両側面から見た脳成熟度指標を開発することであり,今後も検討を続けていきたい.脳の状態を定量的に捉え,その成熟および発達のメカニズムを解明することが,延いては発達障害の理解につながる.26年度が最終年度であるため、記入しない。平成25年度12月,乳児における睡眠時脳波および覚醒時自発運動の計測法を確立するための予備実験の過程で,対象とする生後23ヵ月時の乳児が多様な個体差をもつため,条件の設定が予想外に困難であることが判明した.結果,ヒトの正常発達に関する事前調査と計測条件検討を延長することとなった.小児発達系理学療法学計測条件等の再検討により,安定したデータを計測できるようになった.

今後は新たに50名ほどの乳児をリクルートし,より安定性のある自発運動および睡眠脳波データを計測し,得られたデータの具体的な解析に取り組む予定である.また,その結果を国内外での学会発表および学術誌への論文投稿を通して公表していく予定である.26年度が最終年度であるため、記入しない。
斜面災害軽減のための地すべりシナリオの構築と弾性波を用いたモニタリングの高度化

本研究は、地すべりの発生が危惧される斜面において、斜面下を透過する弾性波の波形記録を解析することにより、その斜面の状態をモニターできるようにすることを目指して実施されている。平成30年度は前年度までに終了した高感度加速度計アレイ観測による収録記録の解析を実施した。本システムでは斜面に影響を及ぼさない程度の低強度の送信をおこなうため、受信信号の信号強度は低く、送信タイミングをそろえて受信信号を重合させてから解析に使用した。重合後の記録を用いてスペクトログラムを作成すると、スイープ送信に対応する受信状況は確認することができたが、スペクトログラムの実質的な時間分解能は、アレイサイズに対して十分ではなく、アレイ内の伝播の状況までは把握することはできなかった。要素試験として実施した未固結な土層を媒質とした弾性波計測試験については、加振器周囲の媒質を防水する手法を開発するなど、前年度の加振器と媒質のカップリングに関する課題を解決させた。また、カップリングの課題に影響を受けない伝播速度について、これまでに収録した記録を解析した結果、媒質の乾燥過程において水頭の減少にともなう伝播速度の増加がみられること、またこの変化は低周波側から先行してみられることが明らかにされた。このことは、本研究で実施したような広帯域の弾性波モニタリングが媒質の湿潤状況の時空間分布の把握に有効であることを示唆するものである。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は、地すべりの発生が危惧される斜面において、斜面下を透過する弾性波の波形記録を解析することにより、その斜面の状態(含水量や水圧)をモニターできるようにすることを目指して実施されている。平成27年度においては、モニタリング対象サイトの選定、サイトの詳細把握、観測レイアウトの作成と、モニタリングシステムの構築、さらに対象サイトから採取された岩石供試体を用いた力学試験の実施が予定されていた。しかしながら、前半期に適切な対象サイトが見つかり、サイトの特性上、モニタリングシステムの整備を早急におこなうことが要求された。そのため、平成28年度の計画を一部前倒しし、福岡県福岡市の斜面現場において、弾性波走信用の加振器をボアホール内に埋設し、下方に加速度計アレイを敷設した。モニタリングシステムの構築も完了し、ともに埋設された土中水分計、傾斜計の記録とともに加速度記録の集録が始まった。現場の制約により、加速度計アレイのレイアウトの変更があったり、ネットワーク接続とシステムに短期的な不具合があったりしたため、記録は完全に連続的にはそろっていないが、解析を開始できる程度には、データが蓄積された。現場観測故に消費電力を高めることができないため、加振器によって放射された信号はまだ検出には至っていないが、加振器の改良、送信信号の再検討などを通じて、モニタリングシステムの改善を試みる予定である。なお、現場モニタリングの開始を優先し、前倒し実施したため、現場から採取された岩石供試体を用いた力学試験の実施は平成28年度におこなうこととした。研究実績の概要にも記したとおり、現場モニタリングについては平成28年度計画を前倒し実施するに至ったが、力学試験を平成28年度に回したため、平成28年度計画と一部入れ替える形になりながらも順調に進展している。平成28年度は、前年度に敷設された加振器と加速度計アレイによるモニタリングシステムの高度化をおこなった。平成28年度において、ランジュバン型の振動子を加振器として埋設し、1g/V程度の高感度の加速度計にての受信を試みたが、波形解析を実施した結果、加振器からの信号を明瞭に検知することはできず、想定以上に散乱などの影響による波の減衰が強いことが判明した。そのため、加振器の更新やアンプの検討、設置位置の変更、低ノイズレベルでより高感度の加速度計への更新などを実施し、常時埋設には向かないスポット的な加振器において当初目標とした30m測線での受信に成功した。また、定常モニタリング可能な加振器では8m測線での受信に成功した。なお、集録については、停電やネットワークトラブルによる欠測はあるものの、安定稼働が実現されている。波形解析については、送信信号の工夫(周波数を変調させるスイープ送信など)を踏まえた周波数領域における解析を検討中であり、降雨時などにおける弾性波速度変化を抽出できるようにするべく、プログラムの構築や解析の準備を進めている。また、滋賀県内のテストサイトで得られた波形記録を用いて地震波干渉法解析を実施し、降雨と関連する可能性がある地震波速度変化が検出された。モデル地盤を用いた弾性波検出に関する取り組みでは、弾性波センサの開発と地下水位変化にともなう弾性波の伝達特性変化の検出を実施した。平成28年度は、現場の使用年限等の事情もあり、現場モニタリングに比重を置く形になったため、要素試験は平成29年度以降の実施となった。斜面現場における弾性波モニタリングに関し、散乱等による減衰が強いため、10m以上の基線長での透過実績がなかった状態からのスタートであったが、加振器、受信用の加速度計、送信信号について、更新しながら試行錯誤を繰り返した。1か月に1回程度の現場メンテナンスを実施し、計測の維持管理、調整を実施した結果、平成28年度に8m基線での弾性波透過に成功するなど、弾性波モニタリングが実現できる目途がたつにいたった。

また、地震波干渉法解析についてもテスタサイトでの記録を用いた解析が進められており、モニタリングサイトの記録で解析を実施できる準備が整いつつある。弾性波モニタリングを優先的に実施したため、要素試験の実施が遅れているが、試験機の導入は完了している。また、弾性波モニタリングの進捗が当初の予定に比して充分であるため、おおむね順調に進展していると言える。本研究は、地すべりの発生が危惧される斜面において、斜面下を透過する弾性波の波形記録を解析することにより、その斜面の状態をモニターできるようにすることを目指して実施されている。平成29年度は防水加工済みの加振器を埋設し、1000mg/V程度の高感度加速度計のアレイを展開した。1辺が約1.5mのほぼ正三角形の頂点と重心、および重心と1頂点を含む直線上に分布させた9台の加速度計でアレイを構成した。集録については、リモートで動作状況を確認できるように設計することで、システム稼働状況の把握をおこなった。停電やネットワークトラブルによる欠測を含んだものの、都度メンテナンスを実施し、継続的に稼働させることに成功した。なお、現場の制約により平成30年2月に計測を終了した。連続波形記録の解析に関しては、スイープ送信を考慮し、スペクトログラムを利用した検出アルゴリズムの開発をおこなった。本システムでは斜面に影響を及ぼさない程度の低強度の送信をおこなうため、受信信号の信号強度は低い。そこで、送信タイミングをそろえて受信信号を重合させ、弾性波信号の伝達特性の時間変化をとらえるための解析プログラムの作成をおこなった。予備解析から本計測で検知された弾性波の伝播速度は大気音速以下の低速であると推定されたため、要素試験として未固結な土層を媒質とした弾性波計測試験も実施した。波長と測線長のスケーリングが現場と大きく相違しないように媒質の大きさは50cm程度、送振波の振動数を10kHz程度に設定した。水の浸透により加振器と媒質のカップリングに変化が現れてしまうことが明らかになり、改善方法について検討を進めた。斜面現場における弾性波モニタリングについて、現場の制約により平成30年2月に計測を終了したが、加振器と加速度計アレイを用いた計測システムを2年半程度にわたり稼働させることに成功した。これにより、斜面現場における弾性波の送受信システムの開発は実用レベルにおいて完了したと言える。このアレイで計測された連続波形記録の解析に関し、弾性波信号の伝達特性の時間変化をとらえるためのアルゴリズムの開発を進め、関連する解析プログラムの作成をおこなった。波長と測線長のスケーリングが現場と大きく相違しないように媒質の大きさと送振波の振動数を設定した。加振器の設置方法などの検討に時間を要しているが、要素試験の準備としては着実に進められている。
播種前契約の最適設計に関する計量分析 ~情報の不確実性と非対称性の視点から~

(1)播種前契約取引が継続するためには、契約後の取引相手の機会主義的行動の有無、取引を改善していく意思・取り組みが重要な要素となり、それらの情報は取引において不完備なため、取引の継続性をかく乱する原因となっている。(2)播種前契約取引をモデル化するにあたり、代替チャネルである卸売市場を明示的に、かつ簡易に考慮することが可能である。(3)計量分析のための利得関数の定式化については、解決すべき課題が残された。本研究は、青果物・米における播種前契約取引について、取引に内在するコンフリクト、リスクの大きさ、契約内容の適切な妥協点などを分析するため、取引モデルの構築とその定量分析法の開発を目的とする。初年度は、広範な事例に対するヒアリングを行い、契約に対する考え方、評価基準を抽出した。併せて、手法上の問題を検討した。1.重要な評価基準は、以下の通りであった。第1に、栽培・生育状況や市況状況の変化に対する事後的調整における、機会主義的行動の如何である。これは、取引当事者相互の取引方針と許容度の関係の中で相対的に判断される項目である。定量化する上で、この相対的関係を組み込むことが重要である。第2に、栽培・品質基準、取引量・時期の遵守等そのものよりも、それらの項目を改善していく意思・取り組みが取引継続の評価基準となっている。第3に、大手小売店、農協などでは、担当者の異動が起こった際など、当該取引相手に対する取引の方針が大きく変更されることがある。これにより、直接的あるいは間接的に取引が縮小・中断されていくことがある。2.取引モデルとしてゲームモデルを用いることとし、特定の取引におけるゲームの定量分析を行うために、利得関数の導出にAHP (Analytical Hierarchy Process)を援用する。この援用について、AHPの評価項目とゲームにおける戦略の組み合わせとの対応、辞書式選好が見られる場合、及び、利得の似通った戦略の組み合わせが計測された場合について分析方法を検討した。その際、契約関係が継続的に成立していくために重要と考えられている点は、契約後の取引相手の機会主義的行動の有無、取引を改善していく意思・取り組み、などであった。すなわち、契約が双方にとって利益が高いという点は、継続的な契約取引の成立に必ずしも重要でないという仮説に至った。そこで、本年度は、播種前契約取引の継続性について理論的に考察した。まず、取引当事者の性質として、契約内容の履行能力・態度を仮定し、この性質が不完備情報となっている場合の継続的取引ゲームを分析した。分析結果から、1.メリットの追求とは異なる理由、すなわち、取引相手がもつ契約内容の履行能力・態度に関するリスクの存在によって取引が継続する可能性があること、2.売り手と買い手の双方にとって本来望ましい取引相手であっても、取引が継続しないという隘路が存在すること、逆に、3.最良の取引相手でなくても継続的取引が発生する可能性を明らかにした。次に、取引が継続する中で、取引相手の履行能力・態度が確率的に開示されていく場合、そうした結果を受けて取引相手に対する信頼をどのように改善していくかを、ベイズ更新を利用してモデル化し、この数量化をいかに行うべきか検討した。そして、初期分布の設定によって、取引当事者の様々な態度の変遷を適切に数量化できること、逆に、そうした態度の変遷から初期分布の設定も可能であること例示した。2年度は、播種前契約取引の継続性について、取引相手がもつ契約履行能力、態度について情報が不完備な場合、契約取引による利潤の増加を期待できない取引相手との継続的な契約が成立することを明らかにした。2年度は、播種前契約を行うことを与件として、その後の展開を扱ったが、本年度は、そもそも播種前契約を行うか否かについての意思決定を明示的に考察できるようモデル化を試みた。その際、代替的な選択肢となる卸売市場取引等について、我が国では、純粋競争を仮定しにくいため、売り手(産地)や買い手(小売等)が、卸売市場等において影響力をもったモデルとした。これは、(代替的取引先を選んだ場合に得られる利得である)留保利得が通常、固定値として分析されていた従来の契約理論では十分に考慮されてこなかった要素である。

理論分析の結果、卸売市場等での影響力を明示的に考慮したモデルは、卸売市場等の経由率にかかわらず、より簡易なモデルに帰着できることを明らかにした。これは、卸売市場と市場外取引が併存するわが国農産物流通のモデル化を容易にするだけでなく、定量的分析のためのモデルや調査票を簡易化する上でも重要な知見となる。なお、2年度および本年度のモデルを統合することで、契約に対する売り手、買い手の取引先・取引方法の評価式を導き、定量的な計測を試みる予定であるが、これは今後の研究課題とする。
環境因子および二次代謝産物の反応経路予測法の開発

本研究では、代謝反応パスウェイのうち未解明のまま残されている部分、すなわち、薬物や環境因子などの細胞にとって通常外来物質と見られる化合物の代謝反応経路、および、植物の二次代謝産物の生合成経路などについて、代謝反応に関するケミカル情報を的確に表現する手法の開発、それら新しい知識をデータベースとして体系化する作業とデータの計算機的利用法の開発、酵素反応データに基づいた代謝経路の予測法の開発を行った。本研究は、代謝反応パスウェイのうち未解明のまま残されている部分、すなわち、薬物や環境因子などの細胞にとって通常外来物質と見られる化合物の代謝反応経路、および、植物の二次代謝産物の生合成経路などについて、代謝反応に関するケミカル情報を的確に表現する手法の開発、それら新しい知識をデータベースとして体系化する作業とデータの計算機的利用法の開発、酵素反応データに基づいた代謝経路の予測法の開発を行うことを目的とする。平成18年度は、KEGG LIGANDデータベースの一部として構築した酵素反応前後における化合物構造の原子変換パターンのデータベースRPAIRに関連して、これらの情報を計算機的に自動抽出するための新規アルゴリズムの開発を行い、RPAIRデータベースそのものの改善を行った。また、これらの結果をKEGGテータベースの一部として公開した。次に、開発したアルゴリズムを用いて、酵素反応における基本的な反応知識ルールを抽出し、これらのルールを代謝パスウェイ全体に渡って統計を取るなどの処理によって、生体内において生物がより好んで用いる酵素反応のセットを見出した。一方、RPAIRデータベースに蓄積された代謝反応ルールを用いて、薬物の生分解経路の予測システムを開発した。このシステムでは、クエリとして与えられた化合物構浩に対してデータベース中の酵系反応ルールのうち適合可能なものを適用し、新たな化合物構造を生成していくため、通常の操作では予測される反応経路は爆発的に増えていくことになる。本研究では、クエリ化合物の全体構造とデータベース中の化合物構造の構造類似性に着目し、一定の類似がないものを省くことによって、この爆発を抑えることに成功した。本手法の有効性については、既知薬物の構造をクエリとして、それら既知の反応経路が予測できるかどうかで検証しており、一定の効果があることを示した。平成19年度は、昨年度開発したアルゴリズムを用いて、酵素反応における基本的な反応知識ルールとして抽出した原子変換パターンのデータをサーバー上でライブラリ化(データベース化)するとともに、代謝パスウェイ全体に渡って統計を取るなどの処理によって、生体内において生物がより好んで用いる酵素反応セットの導出に関する解析を引き続き行った。また、酵素反応ルールとしてライブラリ化しておいた情報を、互いに組み合わせることによって、生体内パスウェイを再構成するためのアルゴリズム開発を行った。これは、酵素反応ステップを計算機的に模倣することによって実現可能であり、具体的には、与えられたクエリ化合物構造(特に外来化合物や二次代謝産物)に対して、前述の酵素反応ルール(原子変換パターン)を逐次適用し、次の候補化合物構造を得る一連のプロセスを自動化する。これには膨大なグラフ計算を必要とするが、一般にこのようなグラフの計算は組み合わせ的に解空間が広がることが分かっており、サーバーの増強だけでは十分に対応できるものではない。そこで、同時にこの問題特有のヒューリスティクスの探索を行い、計算量の減少を可能にする手法として、既知の代謝パスウェイに似たパスウェイを候補パスウェイとしてなるべく採用するためのスコアリング関数の開発を行った。平成20年度は、本研究課題で開発した酵素反応メカニズムの抽出アルゴリズムを用いて、酵素反応における原子変換パターンのデータをサーバー上でライブラリ化(データベース化)すること、およびそのデータベースの整備を引き続き行った。また、データベースに登録されたデータのエラー(生化学的な不整合)を修正するにあたって、蓄積されるであろうヒューリスティクスをアルゴリズム自体の改善へフィードバックし、酵素反応メカニズム抽出システムの精度改善を行った。このように導出された反応に関する知識は、連続する酵素反応の反応知識ルールとしても再びライブラリ化することができるので、こちらの情報を解析しパスウェイ予測システムの精度向上へとつなげていくフレームワークを構築した。具体的には、酵素反応ルールとしてライブラリ化した情報を組み合わせることによって、生体内パスウェイを再構成するためのアルゴリズム開発を行った。特に、予測におけるスコア関数について重み付きスコアを導入し、また反応パターンの比較条件を緩和する手法を導入することで、予測のカバー率と予測精度を同時に向上させることに成功した。
内耳虚血からみた内耳障害の細胞・遺伝子医学

モルモット内耳蝸牛に対する一酸化窒素(NO)の影響をNO供与剤を用いてin vivoで検討したところ、蝸牛外有毛細胞は濃度依存性に障害を受け、その細胞死はアポトーシスであることが判明した。この実験デザインでは内有毛細胞の障害は認められなかった。内耳蝸牛の基底回転側に存在するベッチャー細胞に関してはその存在は認めるものの機能に関しては全くの不明であったが、細胞基底部に内皮型一酸化窒素合成酵素(eNOS)が存在することが判明した。ここより生ずるNOのターゲットやNOSの刺激要因に関しては不明であるが、ガスとしてのNOの存在様式を考えると恒常的に蝸牛において機能していると考えられた。前庭半規管の血管走行を検討したところ、eNOSの存在は認めたが、蝸牛とは違ってバイパス系とも考えられる副血行路は認められなかった。このことは蝸牛管にみられるような部位における機能局在示す構造物は前庭半規管系には存在しないことを示唆するものと考えられた。蝸牛血管条におけるtissue factorおよびtissue factor pathwayの分布を検討したところ前者は血管条毛細血管内皮下、後者は毛細血管内皮上に存在することが判明した。蝸牛における血小板活性化をGP IIb/IIIa、およびp-セクレチンを指標にLPSを正円窓に留置する負荷実験で検討したところ、血小板活性化はらせん靱帯の血管で著明であることが判明した。このことより、蝸牛では血管由来でない外部病原因子はらせん靱帯経由である可能性が臨床に鑑みて考えられた。以上の上記結果から内耳は局所で血流を制御するシステムは存在するが、逆にこれらシステムに破綻をきたす状態が生じたら容易に局所虚血に陥る可能性があることが判明した。興奮性神経伝達物質であるグルタメートを介して神経節後細胞内から遊離するとされる一酸化窒素(NO)が神経細胞死に関与することが報告されているが、モルモット蝸牛正円窓にNO供与体であるNOC-5を留置し、経時的に蝸牛の変化を検討した。投与12時間後では内耳蝸牛には著明な変化は認められなかったが、投与28時間後には36±6.6%の感覚細胞(外有毛細胞)死を認め、投与72時間後では4.9±1.2%に減少していた。微細形態学的にはこれら細胞死はアポトーシスの様相を呈していた。細胞死に至る時間経過、および形態学的所見より、NOにより内耳蝸牛外有毛細胞がアポトーシスに陥ること、および、グルタメートによる内耳蝸牛障害はNOにより惹起される可能性が示唆された。種々刺激によるグルタメートの過多遊離から生じる内耳障害にNOの抑制が有用であるか否かは次の検討課題である。内耳蝸牛の基底回転側のコルチ器に存在するベッチャー細胞に関してはその機能が不明であった。我々はラット内耳蝸牛の検討から、ベッチャー細胞に一酸化窒素合成酵素(NOS)の存在を認めた。微細形態学的にはNOSは同細胞の側縁の微絨毛に多く存在した。この事実は同部でのNOの動態を示唆するものであるが、内耳における機能的意義に関しては不明である。ただ内耳蝸牛基底回転における内外リンパ液の界面にNOを介するシステムの存在が示唆されたことは蝸牛の音受容と内耳液恒常性維持の面から今後検討する必要がある。末梢循環の恒常性の維持には局所その場での即時反応を行う調節機構が存在することが想定される。

蝸牛血管条の血流は特に緩徐であり、同部での循環維持には局所その場で特殊な調節機構が存在することが想定される。実験動物に線溶促進因子であるプラスミノーゲンアクティベーター(PA)の分布を検討したところ、血管条血管の内皮細胞に存在することが確認された。細菌内毒素であるリポポリサッカライド(LPS)を内耳正円窓に留置したところ、経時的にその量が増大し、その後、低下していった。GP IIb/IIIaは血小板膜面に存在し、活性化されると血小板同士がフィビリノーゲンを介して凝集することが知られている。前記と同じくLPSを動物内耳正円窓に留置し、血小板のマーカーとしてGP IIb/IIIaを用い、血小板の動態を検討した。GP IIb/IIIaは血管条、らせん靱帯の両方の血管に認められた。血小板の血管条での活性化状態をp-セレクチンを指標として観察したところ、p-セレクチンは血管条の毛細血管に認められたが、らせん靱帯の血管には認められなかった。このことはLPSが血管条血流に影響を与える可能性を示すとともに、蝸牛管外側壁血管にも受傷性の差が存在することを示している物である。間接的には、内耳の虚血状態にも内耳各部位により、その程度が大きく違うことが示唆された。蝸牛管外側壁においてtissue plasminogen activator (tPA),urokinasae plas minogen acyivator (uPA),urokinasae、plasminogen acyivator receptor (uPAR)についての正常時の分布とlipopolysaGoharide (LPS)負荷後の発現の変化を観察し循環障害および組織障害への影響につい免疫組織学的手法にて光学顕微鏡,透過型電子顕微鏡による観察を行った検討を行った。一方LPS負荷として、正円窓膜上にLPS5mg/mLを留置し、3時間、6時間、12時間、24時聞、48時間後に同様に切片を染色して、tPA, uPAおよびuPARの発現の変化を観察した。その結果は以下の如くであった。tPA, uPAは正常内耳およびコントロール群では明らかな発現は観察されなかった。LPS負荷後は血管条血管内腔、らせん靭帯に発現を認めたが、LPS負荷に伴う血栓形成に関してはuPAよりtPAの活性が優位であった。uPARは正常内耳では、血管条の血管内腔面に豊富な発現を認めたが、LPS負荷後は血管条とらせん靭帯の組織障害とともに発現の低下を認めた。以上により正常状態では、血管条血管内腔面に豊富な発現を認めるuPARが、らせん靭帯と比べて、血管条の血栓形成に対して防御的役割を果たしている可能性があると考えられた。血栓形成時では、tPAがuPAと比べ血管内線溶の童要な役割を果たしていると考えられ、一方uPA/uPARは、蝸牛管外側壁における組織線溶にも関与している可能性が考えられた。
伸展刺激によるがん転移ー浸潤制御機構の解明：ＴＲＰＶ２のストレッチシグナル伝達

機械刺激によりTRPV2チャネルが機械刺激の局所に集積することを新規に見いだした。このことは「細胞膜上に固定されているカルシウムチャネルが、機械刺激にともなって開口しCa2+の流入が生じる」とする従来のモデルとは全く異なる機構であり、チャネル分子自体が機械刺激で細胞表面にトランスロケーションするという、『新規の細胞内カルシウム調節によるメカノトランスダクション制御機構である』。がん細胞において機械刺激を負荷する、(1)TRPV2が伸展刺激を受けた部位に集まる、(2)その刺激・集積部位を起点として細胞全体に波及するTRPV2依存性のカルシウムの細胞内の濃度勾配が形成されることを明らかにした。細胞膜直下の細胞内カルシウム動態を測定する高感度Ca2+センサーとしてYC-nano-pmプローブを作製した。さらに細胞接着部位を可視化するために、アクチン、ザイキシンに蛍光標識したプローブも作製した。これらを用いて、がん細胞伸展による接着構造の形態変化と細胞内Ca2+変動との相関を時間・空間的に明らかにしつつある。TRPV2チャネルは細胞伸展刺激に伴いPI3-キナーゼ依存性、アクチンの重合に依存して、細胞伸展部位にトランスロケーションすることがわかった。そこで、さらに、アクチンと相互して接着斑を構成する分子、インテグリン、ビンキュリン、パキシリン、FAK、ザイキシン等の分子群に蛍光たんぱくを付加し可視化して接着構造の変化を検討している。ビンキュリンは、細胞接着の主要分子であり、アクチン、テイリン、PIP2などの分子と相互作用して、細胞運動・接着変化に伴い立体変化を起こす。そこで、ビンキュリン分子に蛍光ラベルして細胞運動・接着に生じるビンキュリン立体構造変化をモニターして、接着斑のダイナミックな変化を観察し、さらに、細胞伸展センサーのプローブを作製した(ビンキュリン・コンフォメーションプローブとビンキュリン・テンションセンサープローブ)。コンフォメーションプローブも細胞伸展部位で活性化されるのを見いだしている。ビンキュリン・テンションセンサープローブでさらに検討を加えている。これらのセンサーを併用して、細胞のどこにどの程度の伸展刺激が加わると、どこでどのようなカルシウムシグナルが産生されるかとくにTRPV2の動態と関連させて伸展刺激によるTRPV2チャネルの制御機構、それらとCa2+産生の動態を総合的に解析し、TRPV2によるストレッチシグナルを解析している。また、併行してTRPV2ノックアウト・マウスを作製し、動物モデルでもTRPV2の機能も解析している。1)細胞膜直下の細胞内カルシウム動態を測定する高感度カルシウムセンサー・プローブ、細胞接着・細胞伸展を可視化するプローブを作製した。これらを用いて、ヒト癌細胞肉腫細胞におけるがん細胞伸展による細胞内カルシウムの時間的・空間的に細胞内カルシウムの変動を徐々に解明しつつある。ガラスキャピラリーを用いて細胞局所に物理的刺激を付加するとそこからカルシウムウェーブが生じることやその部位にTRPV2チャネル分子がPI-3キナーゼ依存性にトランスロケーションすることを明らかにした。さらにTRPV2チャネルをノックダウンするとカルシウムウェーブが消失することより細胞伸展におけるカルシウム制御機構にTRPV2が主要な働きを担っているものと考えられる。さらに、TRPV2チャネルのPI-3キナーゼの阻害剤で細胞表面へのトランスロケーションを止め、ダイナミンミュータントでエンドサイトーシスを止めて機械的刺激を付加しても、細胞内カルシウムの上昇を認めないことがわかった。これは、従来考えられていたようなチャネル分子が機械刺激に伴い、チャネル分子自体の開閉が機械的な刺激で直接に制御されるのではなく、チャネル分子のトランスロケーション機構が機械刺激によるカルシウム上昇に重要であることを示唆する新規の知見であると考えられる。2)ノックアウト・マウスの作製:Cre-LoxPシステムを利用したTRPV2 flox/floxマウスとCMV-Creマウスを交配させ、全身でTRPV2がノックアウトされたマウスを作製した。ノックアウトマウスは致死でなく、生存して、大きな表現的な異常を認めていない。さらにノックアウトマウス同士を交配して個体数を増やして実験・検討を進めている。細胞膜直下の細胞内カルシウム動態を測定する高感度Ca2+センサー・プローブとしてYC-nano-pmプローブを作製した。このプローブをヒトがん肉腫細胞に発現させて、ガラス管で局所に物理的な刺激すると、刺激部位を起点とする細胞内Ca2+の増加を認めることがわかった。さらに、この物理的刺激により、細胞伸展・細胞接着変化が生じるかを可視化するために、アクチン、ザイキシンに蛍光標識したプローブを作製して検討を行い、がん細胞伸展による接着構造の形態変化と細胞内Ca2+変動との相関を時間・空間的に関連性が明らかになりつつある。この局所的な物理刺激によるCa2+の増加は、アクチンの重合阻害剤、PI3-キナーゼ阻害剤で抑制されること。TRPV2のノック・ダウンにより抑制することが判明した。そこで、さらに、アクチンと相互して接着斑を構成する分子、インテグリン、ビンキュリン、パキシリン、FAK、ザイキシン等の分子群に蛍光たんぱくを付加し可視化して接着構造の変化を追加検討している。特にビンキュリンは細胞接着の主要分子であり、アクチン、テイリン、カテニン、PIP2などの分子と相互作用して、細胞運動・接着変化に伴い立体変化を起こす。そこで、ビンキュリン分子に蛍光ラベルして細胞運動・接着に生じるビンキュリン立体構造変化を可視化する伸展センサーのプローブを作製して検討すると、細胞伸展部位で活性化されるのを見いだしている。

これらのセンサーを併用して、細胞のどこにどの程度の伸展刺激が加わると、どこでどのようなカルシウムシグナルが産生されるかとくにTRPV2の動態と関連させて伸展刺激によるTRPV2チャネルの制御機構、それらとカルシウムシグナル産生の動態を総合的に解析し、TRPV2によるストレッチシグナルを解析している。TRPV2ノックアウト・マウスを作製して、動物モデルでもTRPV2の機能を解析している。細胞膜直下の細胞内カルシウム動態を測定する高感度Ca2+センサー・プローブ(YC-nano-pm/FRET)を作製した。このプローブをヒトがん肉腫細胞(HT-1080細胞)に発現させてガラス管で局所に物理的な刺激付加するとその刺激部位を起点とする局所的な細胞内Ca2+の上昇とその細胞内Ca2+の増加が起点となり物理的刺激部位の反対側に細胞内をCa2+の増加が伝播する。そして、このような細胞内カルシウム伝播がある間隔を保って生じること。さらに、その一連の反応が繰り返しながら減衰していくことがわかった。そこで、この物理的刺激が細胞に伝わって起きているか確認するために、細胞が物理刺激で反応すると報告されているザイキシンに蛍光標識したプローブを作製して検討を行い、細胞への物理的刺激による細胞内Ca2+変動と物理刺激との相関を検討をおこない、物理的刺激と細胞内Ca2+の増加が時間・空間的に相関性があることがわかった。また、このような物理的刺激による細胞内Ca2+の増加によりストレスファーバーの消失を認め、細胞接着構造のターンオーバーが生じていることもわかった。さらに、この局所的な物理刺激によるCa2+の増加は、アクチンの重合阻害剤、PI3-キナーゼ阻害剤で抑制されること。TRPV2のノック・ダウンにより抑制することが判明した。またTRPVファミリーの他のチャネルも検討するために、各々チャネルを可視化するプローブを作製して検討した。TRPV2以外にTRPV4も物理的刺激部位に集積することがわかった。機械受容チャネルとしてTRPV2チャネルが機能していること、さらにチャネル自体の開閉による機構ではなく、チャネル自体の細胞表面へのトランスロケーション機構自体が機械受容カルシウム流入機構に重要であることがわかった。機械刺激によりTRPV2チャネルが機械刺激の局所に集積することを新規に見いだした。このことは「細胞膜上に固定されているカルシウムチャネルが、機械刺激にともなって開口しCa2+の流入が生じる」とする従来のモデルとは全く異なる機構であり、チャネル分子自体が機械刺激で細胞表面にトランスロケーションするという、『新規の細胞内カルシウム調節によるメカノトランスダクション制御機構である』。がん細胞において機械刺激を負荷する、(1)TRPV2が伸展刺激を受けた部位に集まる、
溶液X線散乱シミュレーションによる非天然状態蛋白質の構造解析

蛋白質の立体構造構築原理,特にその構造安定化機構を解明する上で,天然(N)状態だけでなく変性(D)状態の構造情報が不可欠である。分光学的手法とは相補的に,非天然状態にある蛋白質の大局構造の情報を与える溶液X線散乱法は有力であるが,それだけでは構造を特定できない。本研究では,この弱点を補完するためのシミュレーション法を開発し,これを用いて非天然状態の構造解析を行った。具体的には,(1)N状態と同じ構造の部分とU状態と同様の構造をもつ部分からなるとする,多部(MP)構造モデルによる非天然状態のコンホメーションを,計算機上に高速に生成させる方法を開発した。(2)実測のX線散乱プロフィルとの定量比較を行うために必要な,蛋白質構成原子の有効半径を決定する方法を開発した。(3)溶媒水連続媒質とする近似の下で,その寄与を取り込んでX線散乱プロフィルを予測する高速計算アルゴリズム-表面積分法-を考案し,これに基づく溶液X線散乱シミュレーションプログラムを開発した。(4)(3)を数種のU状態ポリペプチド鎖と天然蛋白質に適用し,手法の有効性を確かめると共に,溶媒水の取り込みの重要性を明らかにした。(5)シトクロムcの変性中間状態はMPモデルでよく説明できる一方,α-ラクトアルブミンとミオグロビンでは実測と予測に有意の差が存在することを見い出し,MPモデルの問題点を明らかにした。