hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
動物マイコプラズマの抗原遺伝子の構造と機能

本研究は(1)血清学的方法に基づいて分類・整理されている動物由来のマイコプラズマについて、その抗原決定基を指令する遺伝子を組換えDNA技術により、大腸菌にクローン化し、その遺伝子の構造を決定し、それを応用して遺伝子レベルでのマイコプラズマの系統的分類を行うこと、および(2)大腸菌もしくは哺乳動物培養細胞内で抗原遺伝子を発現させることにより、家畜のマイコプラズマ感染症に対するワクチンの開発への応用を計ることの2点を目的としている。初年度(昭和60年度)は、(1)マイコプラズマを大量培養し、その遠心沈渣から染色体DNAおよび菌体タンパク質を分離・抽出するとともに、組換えDNA用ベクターを大量に収集・精製し、(2)マイコプラズマの菌体タンパク質の電気泳動とイムノブロッティングにより抗原タンパク質を同定し、さらに(3)マイコプラズマの染色体DNAおよびプラスミド・ベクターを酵素的に切断・連結し、大腸菌に導入し、マイコプラズマの遺伝子ライブラリーを一種類作成した。しかし、得られたライブラリー中には、抗原物質産生クローンは検出できなかった。そこで次年度(昭和61年度)は(1)外来遺伝子の発現ベクターであるラムダgt11ファージを用いて、マイコプラズマ・パルモニスの遺伝子ライブラリーを作成し、(2)酵素抗体法により抗原物質産生クローン10株を得た。これらのクローンは抗原物質を産生するので、マイコプラズマ・パルモニス感染症に対するコンポーネント・ワクチンの開発のための好個の素材になると考えられる。今後、産生される抗原物質の中から、感染防御抗体の産生を促すものを選択し、ワクチンの開発への道を拓く予定である。また、抗原遺伝子の構造についても目下検討中であるが、その成果を応用してマイコプラズマの分類・同定のための核酸プローブの開発も計画している。
希土類－遷移金属複合錯体における単分子磁石挙動の系統的理解とその発展的改良

本研究では、究極的な分子サイズ磁気メモリの候補である「単分子磁石」について、新規な希土類ー遷移金属複合錯体を開発し、磁気結合力の解明を行った。三核錯体[DyMDy] (M = Pd, Cu, Ni)で、遷移金属イオンのスピン数が大きくなるにつれ単分子磁石性能が向上することを明らかにした。さらに、最も性能の良い[DyNiDy]錯体では、アキシャル配位子をメチルイミダゾールにした物質で単分子性能の向上が見られ、Dy周りの配位環境の違いによることを見出した。本研究課題では、究極的な分子サイズメモリの候補であり、量子効果の観点からも興味の持たれている「単分子磁石」について、引き続き系統的な化学修飾による化合物群の開発とその物性評価・化学的傾向の理解を進めている。これまでに、類似の構造を有する4f-3d系三核錯体[DyMDy] (M = Pd, Cu, Ni)で中心の遷移金属イオンのスピン数が大きくなるにつれ単分子磁石性能が向上することを明らかにしている。本年は、このシリーズで最も性能の良い[DyNiDy]錯体に着目して、ニッケル(II)イオンの磁気異方性を変化させた錯体を合成し、ランタノイドー遷移金属イオン間交換相互作用とゼロ磁場分裂定数D (およびE)を調査した。具体的にはNiのアキシャル配位子をピリジンからメチルイミダゾールに替えた物質の合成に成功し、その磁気挙動および高磁場高周波数電子スピン共鳴測定を行った。交換相互作用はほぼ0の値を取り、ゼロ磁場分裂定数はピリジン体より大きな値(+4.3 K)を取った。ゼロ磁場での磁化緩和はピリジン体よりも抑えられ、ブロッキング温度は3.0 Kと見積られた。詳細な結晶構造解析から、Dy周りの配位環境がバタフライ型に歪んだ捩れ四角柱構造を有していることが分かり、これが単分子磁石性能の向上につながったと考えられる。光異性化基の導入は途上であり、次年度で引き続き検討が必要である。本研究課題では、究極的な分子サイズメモリの候補であり、量子効果の観点からも興味の持たれている「単分子磁石」について、系統的な化学修飾による化合物群の開発とその物性評価・化学的傾向の理解を進めてきた。前年度同様に、希土類(4fスピン)ー遷移金属(3dスピン)錯体に関する磁気的相互作用(交換相互作用)を、高磁場・高周波数電子スピン共鳴測定法と各種磁気測定により明らかにしてきた。メチルイミダゾール配位した新規な[DyNiDy]型三核錯体は、その詳細な結晶構造の解析から、Dy配位環境がこれまでの類似化合物と比較して、八配位捩れ四角柱型配位構造から八配位十二面体型へと僅かに歪んでおり、この違いが性能向上に関係したと示唆される。また、[LnNiLn]型錯体(Ln = Gd, Tb, Dy, Ho)において、LnーNi間交換相互作用の化学的傾向を明らかにし、Dyの異常性について議論を試みた。結晶構造の詳細から、Dy錯体のみオキシム配位子周りの配位結合距離に有意な違いが見られ、その結果DyーNi間の超交換相互作用に違いが生じたと考えられる。これにより、今まで希土類ー遷移金属イオン間の相互作用は、3dスピンが空の5d軌道へ電子移動した励起状態を介したものとして説明されてきたが、3dー4f電子遷移の状態も軌道間の重なり次第では重要であることが明らかとなった。光応答性単分子磁石開発については、光異性化部位を導入したキレート配位子の一つについて合成に成功し、別の光異性化部位の導入は最終段階まで到達した。錯形成が今後の課題である。本研究課題では、究極的な分子サイズメモリとしての有力な候補であり、量子効果による物理学的視点からも興味の持たれている「単分子磁石」について、その系統的な性質の理解および外場応答性等を付随させる発展的改良を目指して研究を行っている。単分子磁石の中でも特に、希土類ー遷移金属複合錯体(4f-3d系)単分子磁石は、希土類の強い磁気異方性を利用しつつ、4f-3dスピン間の磁気的相互作用を介した性能のチューニングが出来る。これまでに、4f-3d系三核錯体[DyMDy] (M = Cu, Ni)について単分子磁石性を明らかにしてきたが、さらに、ブロッキング温度等の単分子磁石性能を理解することを目的とした。この目的に見合う化合物として、反磁性のM = Pdによる同様の錯体を合成し、結晶構造と磁性を調べた。この錯体では、基本的には両端の希土類イオンの「軸の揃った強い磁気異方性」に由来する遅い磁化緩和挙動が見られたが、銅(II)やニッケル(II)の誘導体よりもブロッキング温度が低い結果となった。これら一連の研究から、(1)希土類イオンの磁気異方軸を揃えること、

(2)この希土類イオン間の磁気結合をより強くするために遷移金属イオンを利用すること、が性能向上に非常に有効であることを明らかにした。現在は、[DyNiDy]錯体のニッケル(II)イオンの磁気異方性を変化させた錯体を合成してきており、ゼロ磁場分裂定数D (およびE)の単分子磁石性能に与える影響を調査している。[DyMDy]以外にも、二核錯体[LnCu]および[LnV]、三核錯体[CuLnCu]、有中心五核錯体[Ln4Cu]、直線錯体[Ln2Cu2]nについて、Ln = GdErに対する4f-3d間磁気的相互作用の化学的傾向の知見を得ることができ、学術論文として報告するに至った。平成24年度は、4f-3d系錯体について希土類イオンー遷移金属イオン間の磁気的相互作用に関する化学的傾向を明らかにしてきた。特に、高磁場高周波数電子スピン共鳴による測定手法と磁気測定とを合わせて、銅(II)やバナジル(II)のS = 1/2の系だけでなくランタノイドーニッケル間相互作用についてまで拡張可能であることを示せた。光異性化部位を[DyPdDy]錯体に導入する研究は、現在進行中であり来年度も引き続き行う必要がある。一方で、[DyNiDy]錯体のアキシャル位をピリジンからメチルイミダゾールに変更した錯体の合成に成功し、その単分子磁石性能を明らかにした。ランタノイド周りの配位構造がバタフライ型の捩れ四角柱であることを示し、これが今後の単分子磁石性能向上を目指した検討すべき分子設計指針の一つであると提案するに至った。平成23年度は、当初の計画通りに[DyPdDy]の合成に成功し、3dスピン数が三核錯体の単分子磁石性能に与える影響を調べる系統的な研究を行うことができた。これにより3dスピン数が増えるにつれ、性能が向上することを明らかにした。また、多くの4f-3d系錯体について、普遍的な希土類イオンと遷移金属イオン間の磁気的相互作用に関する化学的傾向については、かなり進展し多くの事例を報告することができた。希土類イオンや遷移金属イオンの磁気異方性の変化が単分子磁石性能に与える影響を調べることについては、現在進行中である。[DyNiDy]錯体の単分子磁石性能は金属イオン間の交換相互作用の大きさよりも、ランタノイドイオン周りの特徴的構造が重要であることが分かってきた。今後は、Dy周りの末端配位子を様々に変えた物質開発へと展開することで、効率よく性能向上を目指せると期待される。また、光異性化部位を[DyPdDy]錯体へ導入することを検討していくが、別のアプローチとしてカウンターイオンとして導入する方策も考え、研究を推進していく。希土類イオンや遷移金属イオンの磁気異方性の変化が単分子磁石性能に与える影響を調べるべく、配位子を僅かに変えた[DyMDy] (M = Pd, Cu, Ni)の合成を、今後も続けて行っていく。ニッケル(II)のアキシャル軸配位子に、4-メチルピリジンを用いた錯体は合成に成功しているため、まずはこの磁性を明らかにしていく。該当なし合成に重点を置くため、ガラス器具・試薬等の消耗品を多く必要とする。また、ニッケル(II)錯体では、単分子磁石性能を明らかにするためにはゼロ磁場分裂定数を決定する必要があるが、これは極低温下での高周波・高磁場電子常磁性共鳴測定が非常に有効である。東北大学金属材料研究所(野尻研究室)での出張実験を行う際には、旅費が必要となる。その他には、学会発表・論文発表にかかる経費を計画している。
進化学的視野をもつ分子遺伝学的研究

遺伝子進化(遺伝子構造,構成の多様化)の要因として次の三点にテーマをしぼり研究を進行中である.1.動く遺伝子の研究:動く遺伝子による遺伝子の編成化と転移機構の研究を行っている.細菌の動く遺伝子IS(挿入と配列)を各種細菌から単離し,その構造の比較にもとづいて起源と進化の過程を,またトラニスポゾンによる代謝系遺伝子の再編成における働きを解析した.動物においてもショウジョウバエき動く遺伝子,コピア様因子, tom等の転移メカニズムの解析を行い, RNA合成と送転写を介した機構が明らかになりつつある.2.反復配列の研究:真核生物ゲノムの大きな部分を占める反復配列の構造解析をもとに,その遺伝子進化における役割の解明をめざしている.ニワトリ性染色体中に高度に反復する配列や植物rRNA遺伝子近傍にある反復配列の基本構造が明らかにされ,その機能についての推論がなされた.またtRNAを起源とする反復配列の魚類間での比較を行い,その進化と機能につき解析を行った.3.遺伝暗号の進化と分子適応の研究:遺伝暗号は基本的には全生物に共通であるが,マイコプラズマやせん毛虫で一部に変化があることが発見され,その要因についての解析が進み,変異圧の存在, tRNAの変化などが明らかになった.またナイロンオリゴマーを分解する新しい遺伝子の出現のメカニズムの概要が明らかになった.その他,突然変異による遺伝子多様化の様相をDNAとタンパク質レベルで解析する一連の研究も蓄積してきている.外来遺伝子を組込んだ細菌においてその遺伝子がどの様に進化,適応するかを継代培養により解析する系を確立し,そのDNAレベルでの変化を追究しつつある.遺伝子進化(遺伝子構造,構成の多様化)の要因として次の三点にテーマをしぼり研究を進行中である.1.動く遺伝子の研究:動く遺伝子による遺伝子の編成化と転移機構の研究を行っている.細菌の動く遺伝子IS(挿入と配列)を各種細菌から単離し,その構造の比較にもとづいて起源と進化の過程を,またトラニスポゾンによる代謝系遺伝子の再編成における働きを解析した.動物においてもショウジョウバエき動く遺伝子,コピア様因子, tom等の転移メカニズムの解析を行い, RNA合成と送転写を介した機構が明らかになりつつある.2.反復配列の研究:真核生物ゲノムの大きな部分を占める反復配列の構造解析をもとに,その遺伝子進化における役割の解明をめざしている.ニワトリ性染色体中に高度に反復する配列や植物rRNA遺伝子近傍にある反復配列の基本構造が明らかにされ,その機能についての推論がなされた.またtRNAを起源とする反復配列の魚類間での比較を行い,その進化と機能につき解析を行った.3.遺伝暗号の進化と分子適応の研究:遺伝暗号は基本的には全生物に共通であるが,マイコプラズマやせん毛虫で一部に変化があることが発見され,その要因についての解析が進み,変異圧の存在, tRNAの変化などが明らかになった.またナイロンオリゴマーを分解する新しい遺伝子の出現のメカニズムの概要が明らかになった.その他,突然変異による遺伝子多様化の様相をDNAとタンパク質レベルで解析する一連の研究も蓄積してきている.外来遺伝子を組込んだ細菌においてその遺伝子がどの様に進化,適応するかを継代培養により解析する系を確立し,そのDNAレベルでの変化を追究しつつある.
新奇抗癌剤開発を目指した低分子量Gタンパク質Arf6シグナル伝達機構の解明

腫瘍血管新生と癌細胞の浸潤・転移に関与する低分子Gタンパク質ARF6を特異的に抑制するペプチドの作製を目的に本研究を行った。初めにファージディスプレイ法を用いて、ARF6に結合するペプチドのスクリーニングを行った。ランダムな39アミノ酸からなるペプチドを発現させるファージライブラリーを用いて、スクリーニングを行った結果、71種類のARF6に結合するペプチドを同定した。また同定したペプチドのARF6結合能をELISAにより評価した。さらに同定したArf6結合ペプチドのArf6抑制能を、蛍光ヌクレオチド交換法により評価した結果、Arf6特異的な抑制能を持つペプチドの同定に成功した。平成28年度は、腫瘍血管新生と癌細胞の浸潤・転移を同時に阻害するARF6抑制ペプチドの創成のために、ARF6抑制ペプチドのスクリーニングと、ペプチドのARF6抑制能をin vitroで評価できる系の確立を行った。使用したファージライブラリーは、ランダムな48アミノ酸からなるペプチドを発現させるDNA配列を持つ。スクリーニングの結果、71種類のARF6に結合するペプチドのアミノ酸配列を同定した。次にスクリーニングにより同定した、ARF6結合能を持つペプチドのDNA配列を大腸菌発現用ベクターに組込み、大腸菌に発現させることでペプチドを作製した。また作製したペプチドが、ARF6特異的に結合するかを確認するためにELISAを行った。ELISAの結果、作製したペプチドはARF6に結合したが、ARF1とARF5には結合しなかったことから、ARF6特異的な結合能を持つことが判明した。次にペプチドのARF6抑制能をin vitroで評価するために、蛍光ヌクレオチド交換アッセイの確立を行った。蛍光ヌクレオチド交換アッセイでは、タンパク質に結合した時のみ蛍光発色する特殊な蛍光で標識されたGTP(GTP-BODIPY)を用いることで、タンパク質とGTPの結合を蛍光強度を測定することで評価できる。ARF6はGDP/GTP交換因子(GEF)によりGTPと結合し、活性化状態となるため、ARF6とGTPの結合を評価することで、ARF6の活性を測定できる。大腸菌で作製したARF6と、ARF6のGEFであるARNO、さらにGTP-BODIPYを反応させた結果、ARNOの濃度依存的に蛍光強度が増加しため、ARF6の活性化を蛍光ヌクレオチド交換アッセイで評価することに成功した。現在、平成28年度の研究計画として予定していた、腫瘍血管新生と癌細胞の浸潤・転移における、ARF6のGDP/GTP交換因子(ARF6 GEF)およびGTPase活性化タンパク質(ARF6 GAP)の同定には至っていない。またARF6とARF6 GEFおよびARF6 GAPの結合領域の解明も、ARF6 GEFおよびARF6 GAPの部位欠損変異体の作製に着手しているが遅れている状態である。一方で平成29年度に計画していたARF6抑制ペプチドを作製するために、ファージディスプレイを用いてARF6に結合するペプチドのスクリーニングを行い、71種類のARF6結合ペプチドを同定した。さらに同定したペプチドのDNA配列を大腸菌用発現ベクターに組み込み、大腸菌を用いてペプチドを作製した。さらにELISAにより、作製したペプチドがARF6特異的に結合することを確認した。また作製したペプチドのARF6抑制能をin vitroで評価するための蛍光ヌクレオチド交換アッセイの確立に成功している。さらに現在、同定したARF6に結合するペプチドのアミノ酸配列を解析し、ARF6に結合するための共通配列を同定することで、ARF6 GEFおよびARF6 GAPのARF6結合領域の同定を行っている。したがって現在は平成28年度の計画が遅延しているが、平成29年度に計画していたARF6抑制ペプチドの作製と、ARF6抑制能の評価系の確立が終了している状況である。ゆえに全体の進捗状況としては、少し実験計画が遅延しているが、余裕のできた平成29年度に平成28年度に計画した研究を進めることで、予定している全研究計画を達成できると確信している。平成29年度は、平成28年度にファージディスプレイにより同定したARF6抑制ペプチドが、他のARFファミリータンパク質の機能を抑制しないかをin vitroの系において評価した。ARFファミリーはARF1-6までの6種のアイソフォーム(ヒトでは5種)が存在しており、アミノ酸配列の相同性からクラスI(ARF1-3)、クラスII(ARF4、5)、クラスIII(ARF6)の3つのクラスに分類されている。その中でも腫瘍血管新生と癌細胞の浸潤・転移の両方に関与することが報告されているARF6のみを特異的に抑制するペプチドを作製することで、副作用の少ない新規抗がんペプチドの作製を目的とした。前年度確立した、in vitroでのARF6活性評価系である蛍光ヌクレオチド交換アッセイを用いて、同定したARF6抑制ペプチドがクラスIのARF1およびクラスIIのARF5を抑制しないかを評価した。その結果、同定したARF6抑制ペプチドは、グアニンヌクレオチド交換因子(GEF)による、ARF1およびARF5の活性化を抑制しないことが示唆された。さらに同定したペプチドの細胞内での機能を評価するために、細胞膜透過性を向上を目的として、39アミノ酸からなるARF6抑制ペプチドのN末ヘリックス領域の6つのアミノ酸をアルギニンに置換し、有機合成により作製した。また同定したペプチドはシステイン同士のジスルフィド結合により環状構造を形成していたが、ジスルフィド結合は還元条件に弱く、細胞内・生体内での安定性に不安がある。

そこで現在、研究協力者の大阪府立大学藤井郁夫教授とペプチド両端を、安定なチオエーテル結合により環状化し、細胞内およびマウス生体内でのペプチド機能の評価を行う準備を行っている。腫瘍血管新生と癌細胞の浸潤・転移に関与する低分子Gタンパク質ARF6を特異的に抑制するペプチドの作製を目的に本研究を行った。初めにファージディスプレイ法を用いて、ARF6に結合するペプチドのスクリーニングを行った。ランダムな39アミノ酸からなるペプチドを発現させるファージライブラリーを用いて、スクリーニングを行った結果、71種類のARF6に結合するペプチドを同定した。また同定したペプチドのARF6結合能をELISAにより評価した。さらに同定したArf6結合ペプチドのArf6抑制能を、蛍光ヌクレオチド交換法により評価した結果、Arf6特異的な抑制能を持つペプチドの同定に成功した。平成28年度において、ARF6に結合するペプチドの作製および、ペプチドのARF6抑制活性をin vitroにおいて評価する系の確立に成功した。よって平成29年度は初めに、作製したペプチドがARF6 GEFによるARF6の活性化を抑制するかを、確立した蛍光ヌクレオチド交換アッセイを用いて評価する。現在作製しているペプチドは50種類であるが、これらのペプチドがARF6抑制活性を示さない場合を考慮し、再度スクリーニングのデータからARF6結合能を持つペプチドを新たに作製する。次に蛍光ヌクレオチド交換アッセイにおいてARF6抑制活性が見られたペプチドに、膜透過性シグナルのTAT配列を付加し、細胞透過型ペプチドに改変する。作製した細胞透過型ARF6抑制ペプチドが細胞内でもin vitroと同様にARF6の活性化を抑制することを、細胞内のGTPが結合した活性化型Arf6のタンパク質量を定量することで評価する。活性型Arf6のタンパク質量は、細胞透過型ペプチドを投与した細胞を破壊した後に、Arf6のエフェクターであるJIP3のArf6との結合領域LZIIを用いた、活性型GTP-Arf6沈降法により解析する。またこの時同時に平成28年度で行う予定であった、血管新生と癌細胞の浸潤・転移に関するARF6 GEFおよびARF6 GAP同定を、ARF6 GEFおよびARF6 GAPのノックダウン細胞を用いた、活性型GTP-Arf6沈降法により評価する。さらに細胞透過型ペプチドがARF6依存的な血管新生と癌細胞の浸潤・転移を抑制するかについて、それぞれヒト臍帯静脈内皮細胞(HUBEC)とヒト乳腺癌細胞(MDA-MB-231)を用いて評価する。最終的には腫瘍を打ち込んだマウスを用いて、細胞透過型ペプチドが腫瘍血管新生と癌細胞の浸潤・転移を抑制するかをin vivoにおいて評価する。分子生物学
南部アフリカ人種関係史における「混血」と「クレオール」

本研究では、南部アフリカにおいて今日なお社会の諸側面を深く規定している「人種」の観念をその形成史にさかのぼって考察するために、通常「人種」の交差するところに生じると考えられている「混血」と「クレオール」という現象に注目して分析をおこなった。南部アフリカにおけるクレオール現象の起源は、17世紀半ばにオランダ東インド会社(VOC)がケープに定住したことに求められるが、そのさい、植民者と先住民との二項的な対面関係のみならず、VOCがアジアから導入した奴隷を含む複雑で多層的な関係としてクレオール化が進行した点に特徴がある。しかも、その様相は、ケープ中心部、近郊農場地帯、しかし、19世紀に入りイギリス植民地統治が始まると、新旧の植民者間の競合関係の中で、それまでいわば「自然的に」進行していたクレオール化の過程を整序し、「混血」者を含む住民集団を「人種」化し、「白人」を自認する者が「アフリカーナー」になろうとし、それ以外の者を「カラード」として排除する動きが生じた。そのような動きは19世紀末から20世紀初頭には、社会全体を包み込む隔離の制度に帰結する。本研究では、ケープ中心部のほかに、ケープ周縁部のグリクワ、ナミビア南部のオルラム、レホボスなどの「混血」集団、およびナミビア中南部の先住民の「混血」をめぐる規制を検討し、実体としてのクレオール化とそれを排除する権力構造を具体的に分析した。そのさい、クレオール化そのものも、またそれに対する規制も、きわめてジェンダー化された過程であったことを明らかにした。今年度は、南部アフリカ人種関係史全般にかかわる文献・史料の収集を行い、とくに、初期ケープ植民地史におけるコイサン系先住民と入植者との関係、オランダ東インド会社治下の奴隷制の実態、「フロンティア」における先住民と「トレック・ブール」との関係、さらに奴隷解放後の先住民・元奴隷・植民者との関係、イギリス植民地支配下の「人種」体制の形成などについて、分析を行った。その結果、19世紀末までは、従来の南部アフリカ史が前提としてきたような「人種」概念は確乎としたものとはなっていなかったことが明らかになった。その歴史性を無視してこの地域における「人種関係」を論じることはできない。とくに、「混血」状況の展開とそれらの人々によるクレオール語の使用は、従来いわれていたようにケープタウン周辺および「フロンティア」のみに集中していたのではなく、北部ケープ、オレンジ川方面にも広がっており、このことは、ケープ植民地を中心として南アフリカ史を描くことの妥当性をも再検討させるものである。また、そのことは、別言すれば、入植者の末裔としての「ブール人」と「混血」者たちとの同質性をとらえることの重要性でもある。以上から、一次史料をさらに集め、フリクワ、レホボスなどについての具体的なケース・スタディを行なうことが次年度以降の課題となる。今年度は、昨年度に手がけていた初期ケープ植民史における先住民・奴隷・植民者の関係についての研究を発展させるとともに、ナミビアにおける人種関係史の実証研究を行なった。8、9月にナミビア国立文書館を中心に行なった海外調査では、(1)ドイツ統治時代の西南アフリカ・アンゴラ・ベチュアナランド・ローデシア境界領域における人種関係とアフリカ人エスニシティの形成との関連、(2)ナミビア中南部レホボスにおける「混血」社会の形成、の二つのテーマについて史料収集を行なった。(1)では、今日「カプリヴィ」と総称される社会において、19世紀末から20世紀初頭にかけて、「マスビア」「マフウェ」「マイイェ」「ムブクシュ」などの集団が形成されていく過程と隣接する「ロジ王国」との関係、さらにドイツ・イギリス・ポルトガルの国際関係との絡み合いを分析することを自的とした。主要な史料をほぼ入手することができ、その成果の一部はすでに発表した。今後、未使用の史料の分析を行ない、発展的な研究を発表する予定である。

(2)では、レホボス統治の体制にかんする史料を集めるとともに、先住の「ナマ」とドイツ人・ブール人との婚姻関係の個別事例を収集し、独自の「混血祉会」としての20世紀初頭レホボス社会の構造を分析することを目指した。これについては、必ずしも文献史料が十分ではなく、現時点で研究をまとめるにはなお不足がある。ただし、今回の現地調査で、今後のオーラル史料収集のための聞き取り調査の下準備を行なったので、実際の調査を次年度の課題としたい。本年度は、本研究の最終年度として、前年度までに収集した史・資料の分析を行い、下記のような暫定的結論を得た。(それらについては、現在、(1)ケープ初期植民における植民者・奴隷・先住民の関係史、(2)ナミビアの「レホボス」の成立史、(3)ナミビア植民地期の「混血」問題にかんする論文としてとりまとめ中である。)1.ケープの初期殖民において植民者、先住民(コイコイ人)、奴隷の社会経済的相互依存関係は従来考えられていたよりも深く、したがって、「人種」間の婚姻(および婚姻外の性関係)の頻度も高かった。19世紀に「カラード」と「アフリカーナー」という対立する人種カテゴリーに分離していく人々の間の差異は、従来考えられていたよりも小さかった。2.1.の点より、植民者、先住民、奴隷の相互依存関係は、通常考えられているように植民者を主体とした「クレオール化」過程としてとらえられるばかりでなく、先住民を主体としたクレオール過程としてもとらえられる。二つの側面を自覚的にとらえて民族集団となったのが北部ケープの「グリクワ」およびナミビアの「レホボス」だった。3.ケープにおける「人種」カテゴリーの形成過程と言語カテゴリーの形成との間には大きなズレがあった。従来の研究では、「アフリカーンス語」形成が「アフリカーナー」民族形成と過度に結びつけられたため、19世紀ケープ社会のクレオール的特色を十分にとらえていなかった。4.ナミビアのレホボスはケープにおいてすでに「クレオール化」した「オルラム」がさらに植民者と「クレオール化」する、という二重の「クレオール化」によって独自の集団と認識されるようになった。5.いわゆる「混血」集団の形成史としてとらえられていない、先住アフリカ人と植民者との間の関係においても、ナミビアのヘレロとドイツ人植民者の間のように、植民地体制を大きく左右する越境的「人種関係」が存在した。
ディスクリネーションの配列制御に関する動力学的研究

二次元液晶系のディスクリネーションの質と数は境界条件で決まってしまう(保存則).また,エネルギー的に安定なディスクリネーションの配置はディスクリネーション間およびディスクリネーションと境界とのトポロジー的相互作用により決まる.このことからもディスクリネーションを制御するのに境界が重要な役割を果たしていることが理解できるが,この視点に立ちディスクリネーションを積極的に制御しようという試みは今まであまりない.その原因の一つにディスクリネーションのダイナミクスの理解が進んでいないことが挙げられる.本年度は実験的手法及びシミュレーションにより以下の研究を行った.1.高分子液晶系が,温度変化により等方相から異方相に転移する際に発生するディスクリネーションを,写真撮影装置,フォトモニター,スーパーインポーズユニットを取り付けた顕微鏡下で観察し,発生するディスクリネーションの強度と個数が,昇温速度によりどう変化するかを調べた.今回用いた系では初期に期待したような種類のディスクリネーションが生成しなかったが,フォトモニターにより相転移の進行を追跡することができ,それによれば進行の度合いはあまり昇温速度には依存せず,温度のみで決まってしまうことが分かった.2.実験指針を得るため,シミュレーションによりディスクリネーションの運動を解析した.二次元液晶系の格子モデルの基準振動解析を行ったところ,高周波モードは等方相への変化を誘起するのに対し,低周波モードはディスクリネーションの回転,並進を誘起することが分かった.二次元液晶系のディスクリネーションの質と数は境界条件で決まってしまう(保存則).また,エネルギー的に安定なディスクリネーションの配置はディスクリネーション間およびディスクリネーションと境界とのトポロジー的相互作用により決まる.このことからもディスクリネーションを制御するのに境界が重要な役割を果たしていることが理解できるが,この視点に立ちディスクリネーションを積極的に制御しようという試みは今まであまりない.その原因の一つにディスクリネーションのダイナミクスの理解が進んでいないことが挙げられる.本年度は実験的手法及びシミュレーションにより以下の研究を行った.1.高分子液晶系が,温度変化により等方相から異方相に転移する際に発生するディスクリネーションを,写真撮影装置,フォトモニター,スーパーインポーズユニットを取り付けた顕微鏡下で観察し,発生するディスクリネーションの強度と個数が,昇温速度によりどう変化するかを調べた.今回用いた系では初期に期待したような種類のディスクリネーションが生成しなかったが,フォトモニターにより相転移の進行を追跡することができ,それによれば進行の度合いはあまり昇温速度には依存せず,温度のみで決まってしまうことが分かった.2.実験指針を得るため,シミュレーションによりディスクリネーションの運動を解析した.二次元液晶系の格子モデルの基準振動解析を行ったところ,高周波モードは等方相への変化を誘起するのに対し,低周波モードはディスクリネーションの回転,並進を誘起することが分かった.
情報美学に基づく船の美の分析手法の確立とデザイン基礎論

情報美学の考え方の骨子となっている記号論的観点と情報理論的観点に基づく客観的・抽象美学を採用することとし、具体的には、数量的マクロ美学と数量的ミクロ美学を分析の道具として用いた。船の美の分析にあたり、日本で建造され日本近海で就航している多数の客船・フェリーを分析対象船として採用しシリーズ計算を実施して、面積分割法と船の美との関係について論考することを研究の目的とした。明らかにした項目は次の3点である。即ち、(I)美学の視点から、提示された分析手法の位置付けの明確化、(II)動的均斉論に基づく船の側面形状の面積分割法と船の美との関係の意味付け、(III)設計原理の概念と異なった観点から造形(デザイン)の指針の確立を図ることである。まず、数量的マクロ美学と数量的ミクロ美学に基づく数理解析を実施して、動的均斉論に基づく面積分割法の分析結果の評価を行い、その結果に基づき、一般の造形デザインに共通する基礎理論の論証を試みた。次に、数量的マクロ美学と数量的ミクロ美学に基づく数理解析を継続して実施し、動的均斉論に基づく面積分割法の分析結果の評価を行った。船の美の分析手法の確立とデザイン基礎論の検討において理論的な論証で一応の成果が得られたが、手法の汎用化促進の検討において、船舶設計簡易CADシステムと画像処理ソフト(フリーソフト)との連結が上手くいかず、いくつかの課題を残した。本研究で得られた成果を踏まえて、一般造形デザインに共通する基礎理論の論証研究を継続する必要がある。
新植物成長物質ブラシノステロイドによる低温ストレス軽減作用の解明

ブラシノライドよる低温ストレス軽減効果に関して,低温ストレスのシグナル伝達を司るマーカーを探索する材料として,キュウリ幼植物よりイネ幼植物が材料として優れていた。イネ幼植物の低温ストレスに対するブラシノライドの効果は根の成長に顕著に現れ、その軽減作用はストレス負荷前にブラシノライド処理したときに効果的現れた。ブラシノライド処理によって根の酸化力が急激に増加していることから,ブラシノライドは根の成長や養分吸収機能を促進させ,これによって低温ストレス応答のシグナル伝達機能が活性化され,軽減効果が生まれるものと考察できる。ストレス軽減効果は湿度の影響を受け易いことも明らかになった。一方,ストレス軽減効果に対するブラシノライドの持続時間が短いことが見いだされた。植物組織内でのブラシノライドの代謝回転が速いことが示唆されたのでキュウリ幼植物による代謝を調べた。吸収されたブラシノライドは速やかに異性化を受けた後に糖や脂肪酸と複合体を形成してしまうことが明らかされた。代謝の最初の段階で生成される異性体およびその後の複合体については,機器スペクトルデータの解析,標品化合物の合成やキュウリ培養細胞のブラシノライド代謝物とのスペクトルデータの比較や解析により構造決定を進めているが同定するまでに至っていない。安定なブラシノステロイド類のデザインについては,オーキシンと同定度の活性を有する数種の酸性ブラシノステロイドを合成した。これらの化合物の低温ストレス軽減効果とその活性の持続性に関して確認する必要がある。1.ブラシノライドによる低温軽減効果低温ストレスのシグナル伝達を司るマーカーを探索するために、低温感受性植物の選抜候補であるキュウリとイネを用いて、低温ストレスに対するブラシノライドの軽減効果について処理濃度、低温処理温度、生育段階などを検討した。キュウリよりイネが材料として優れていること、低温処理前薬剤処理が軽減効果が顕著であることが確認された。ここで確立した条件を用いて軽減作用の生理生化学的マーカーを検索しているところである。2.ブラシノライドの代謝キュウリ幼植物と培養細胞を用いてブラシノライドの代謝を行った。その結果、吸収されたブラシノライドは初めに異性化を受け、その後に複合体を形成する代謝経路が両者に共通して確認された。異性化した化合物の構造を明らかにするために、予想される全ての異性体を合成して、その機器(GC/MS)分析データの比較を行う方針をとっている。現在可能性として最後に残された化合物の合成を行っているところである。平行して複合体の精製を行い、機器分析に供試しうる段階までにほぼ到達することができた。3.持続性活性化合物のデザイン膜透過性が高く、ターゲットサイトへの到達量が多く、インドール酢酸並みの生物活性を有し、合成が容易で、安価で持続性の高い化合物をデザインするということを目的として約10種類の化合物を合成した。その中から二種類の有望な化合物について大量合成と生物活性について検討を行っている。1.ブラシノライドBLよる低温ストレス軽減効果イネ幻植物に低温ストレスがかかったときの生理的障害に対するブラシノライド(BL)の軽減効果を調べた。低温処理前にBL処理し,かつ低温湿度条件下に置いたときに良好な効果が現れた。特に、効果は根の成長に顕在化し、α-ナフチルアミン酸化力が著しく増加することでも確認された。低温ストレスによる根の成長機能低下、これによる養分吸収機能低下がBL処理によって抑制されているので、BLによる低温ストレス耐性や障害軽減の作用が現れることをこれらの結果は示している。2. BLの代謝キュウリ幼植物と培養細胞によるBLの代謝において、BLの異性化(BL異性体形成)、次いで、糖や脂肪酸との複合体形成を行うことが確認された。複合体の加水分解で得られたアグリコンは、最も可能性の高かった異性体(2-エピBL)と異なることが合成品との比較で明らかになった。最後に可能性として残された異性体の合成を前段階まで完了した。複合体については幻植物と培養細胞の代謝経路を比較しながら精製を進め、方法を確立した。構造解析のマーカーとなる複合体を合成、スペクトルデータの比較検討を行った。

3.持続型活性化合物のデザイン膜透過性が高く、ターゲットサイトへの到達量が多く、インドール酢酸並みの生物活性を有し、合成が容易で、安価で持続性の高い化合物を数種類合成した。それらについて、生物活性を調べ、予想通りの生物活性をもった化合物を得た。
酸化ＬＤＬコレステロールと潜在性動脈硬化症、生活機能の関連についての地域疫学研究

LOX-1は、内皮細胞における変性LDLの受容体である。そこでApoB含有LOX-1リガンド(LAB)と潜在的な動脈硬化所見の関連をみた。40歳代男性では、米国集団ではLDLCを調整してもLABと頸動脈IMTに有意な正の関連を認めた。しかし日本人集団では関連を認めなかった。平均年齢67歳の日本人集団ではLABと頸動脈IMTに有意な関連を認めたが、LDLCを調整すると有意差は消失した。神戸市の男女515人では、LDLCを調整してもLABはCAVIと有意な正の関連を示した。通常、IMTよりCAVIのほうがより早期の動脈硬化の指標であるため、LABは日本人の動脈硬化の早期指標として意義がある。Lectin-like oxidized LDL Receptor(LOX-1)は、内皮細胞における酸化LDLなどの変性LDLの受容体として知られており、変性LDLによる血管内皮機能障害、催動脈硬化作用はLOX-1を介している。そこで血中可溶型LOX-1(sLOX-1)と共にApoB含有LOX-1リガンド(LAB)を測定することによって潜在的な動脈硬化所見や動脈硬化の進展可能性を評価できるという仮説をたてた。今年度はまずsLOX-1およびLABの測定系を構築してこれらを大量測定することが可能な体制を整備した。次に滋賀県草津市と米国ピッツバーグ市近郊の40歳代男性地域住民(日本人310人、米国人297人)のsLOX-1とLABを測定し、頸動脈内膜中膜複合体(IMT)との関連を検討した。血清sLOX-1の中央値は、米国人集団で520ng/L、日本人集団で328ng/L、LABの中央値は1321μg/Lと940μg/Lであり、それぞれ米国のほうが有意に高かった。LABとIMTの関連を重回帰分析(ステップワイズ法)で検討すると、米国集団ではLDLコレステロール(LDLC)を調整しても有意な正の関連を認め、LABの標準化回帰係数はLDLCよりも大きかった。一方、日本人集団ではLABとIMTに有意な関連を認めず、LABとIMTの関連に閾値のようなものが存在する可能性が示唆された。また先端医療振興財団先端医療センター疫学研究チーム(神戸市)で推進しているコホート研究「神戸トライアル」において、4074歳の神戸市民男女約600人のsLOX-1とLABを測定した。次年度以降、さらに例数を増やしてsLOX-1およびLABと脈波(Cardic Ankle Vascular Index)や血中N-3系脂肪酸、喫煙との関連を明らかにしていく予定であり、これにより酸化LDL系に影響を与える生活習慣について明らかにする。Lectin-like oxidized LDL Receptor (LOX-1)は、内皮細胞における酸化LDLなどの変性LDLの受容体として知られており、変性LDLによる血管内皮機能障害、催動脈硬化作用はLOX-1を介している。昨年度は滋賀県草津市と米国ピッツバーグ市近郊の40歳代男性地域住民(日本人310人、米国人297人)のsLOX-1とLABを測定し、米国集団ではLDLコレステロール(LDLC)を調整してもLABと頸動脈内膜中膜複合体(IMT)に有意な正の関連を認めた。しかし日本人集団ではLABとIMTに有意な関連を認めなかった。そこで今年度は、50歳以上を含む草津市男性981人(平均年齢67歳)でLABとIMTの関連を見た。LABをquartileに分けると、第1 quartileの総頸動脈の平均IMTは第2第4 quartileに比し有意に小さかった。この関連は糖尿病や高血圧を調整しても認められたがLDLコレステロールを調整すると消失した。一方、神戸市の男女540人(平均年齢62歳)でLABと脈波(Cardio Ankle Vascular Index, CAVI)の関連を検討した結果、LABの自然対数値はLDLコレステロールを含む交絡要因を調整したCAVIと有意な正の関連を示した。以上の結果からLABと潜在性動脈硬化の関連は日本人では米国人ほど明確ではなくむしろLDLコレステロールそのものの影響が大きい可能性が示された。しかしIMTよりCAVIのほうがより早期の動脈硬化の指標であるため、LABは日本人の動脈硬化の早期増悪指標としての意義があると考えられた。今後、縦断調査での解析を行って更に検証を進める予定である。

前年度の日米集団でのLOX-1、LABの頸動脈超音波検査との関連の検討に引き続いて、今年度は、4074歳の神戸市民を対象として、がん・循環器疾患の既往歴なし、高血圧・糖尿病・高脂血症の服薬治療歴なしの条件を満たす1134人のLOX-1とLABの測定を行った。男性のLAB(μg/ml)は22.8、女性は23.1で性差はなく、sLOX-1(pg/ml)は118、125で女性のほうが高かった(それぞれ年齢調整幾何平均値)。LABは肥満群で高いが、sLOX-1は肥満と関連がなかった。男性では喫煙者でsLOX-1が高く、飲酒者で低い傾向を認めた。動脈硬化学会ガイドライン2012の絶対リスク分類別に見ると、LABはハイリスクグループで高くなる傾向を示したが、sLOX-1とは関連を認めなかった。性・年齢・BMIで調整した重回帰分析において、LOX-1、LAB、LOX-indexのいずれも腎機能の指標であるシスタチンCと有意な正の関連を認めた(LOX-1:p<0.01, LAB:p=0.01, LOX-index: Lox-1*LAB:p<0.001)。また新しい動脈硬化指標であるCAVI(cardio ankle vascular index)をアウトカム指標にすると、重回帰分析でLABの自然対数はCAVIと有意な正の関連を示した(標準化係数0.071、p=0.038、R2=0.417)。この結果は、LDLコレステロール値を調整しても同様であった。一方、LOX-1とCAVIとの関連は明らかではなかった。健康度の高い都市部一般住民において、LABが腎機能の低下やCAVIの上昇と関連する可能性が示唆された。また他の地域(群馬県や長野県、滋賀県、大阪府)においてのLOX-1とLABの測定に向けた準備を行い、検体を開始した。Lectin-like oxidized LDL Receptor (LOX-1)は、内皮細胞における酸化LDLなどの変性LDLの受容体として知られており、変性LDLによる血管内皮機能障害、動脈硬化促進作用はLOX-1を介している。そこでApoB含有LOX-1リガンド(LAB)と潜在的な動脈硬化所見の関連を検討した。滋賀県草津市と米国ピッツバーグ市近郊の40歳代男性地域住民(日本人310人、米国人297人)のLABと頸動脈内膜中膜複合体(IMT)の検討、神戸市の男女540人(平均年齢62歳)のLABと脈波(Cardio Ankle Vascular Index, CAVI)の検討に引き続き、50歳以上を含む地域住民男性992人(平均年齢64歳)でLABとIMTの関連を検討した。LABをquartileに分けると、総頸動脈の多変量調整平均IMTは、第1第4 quartileにかけて0.797、0.827、0.813、0.841mmであった(年齢、HDLC、トリグリセライド、BMI、高血圧、糖尿病、喫煙、飲酒を調整, P= 0.005)。しかしこの関連は総コレステロール値を調整すると消失した。対象者をLABの中央値と高コレステロール血症の有無で4分割すると、IMTは高LABかつ高コレステロール血症で高く(0.856mm)、特にスタチン等の脂質治療薬の非服薬者で顕著であった。高コレステロール血症群では、総コレステロール値を調整しても高LAB群のIMTは低LAB群より有意に高かった。日本人の高齢者の集団ではLABは高コレステロール血症者の動脈硬化をさらに増悪させる要因と考えられた(9th World StrokeCongress, Istanbulで発表、論文投稿中)。
歯周組織におけるCD44アイソフォーム発現の検討

我々は慢性辺縁性歯周炎炎症局所で見られるリンパ球浸潤を中心とした炎症病態解明に向けて、リンパ球とヒト歯肉線維芽細胞(HGF)との細胞間接着の解析を行い、ヒアルロン酸レセプターとして知られるCD44分子がこの細胞接着に関与していることを明らかにしている。一方、CD44分子は種々のアイソフォームを有し、糖鎖による修飾やmessengerRNA(mRNA)レベルでの修飾でその機能を変化させることが知られている。そこで今回歯周組織でのCD44分子及びそのアイソフォームの発現を蛋白及びmRNAレベルで検討した。歯肉組織片を抗-CD44抗体で染色したところ角化上皮を除く全ての構成細胞にその発現が検出された。詳細な解析のために歯肉線維芽胞(HGF)、歯根膜細胞(HPDL)、歯肉上皮細胞(HGEC)をin vitroに単離し、FACS,免疫沈降反応によりCD44蛋白を検出したところ、各細胞は同様に表面にCD44分子を発現していたがHGECは他の細胞が有する約90kDaの分子に加え、約130-150kDaのCD44分子を発現していた。ノーザンブロッティングによる解析ではHGECは高分子に偏位したCD44特異バンドを発現していた。更にCD44分子多様性を詳細に調べるためにCD44分子の細胞外ドメインに存在する可変エクソン挿入部位を囲むPCRプライマーを設定し、RT-PCR法によるアイソフォームの検出を行った。エチジウムブロマイドDNA染色では、HGF,HPDLは可変エクソンを含まないCD44mRNAを発現していたがHGECは800bp付近を中心に複数の産物を有していた。RT-PCR産物をサザンブロッティング法により検出した結果、HGECは10種類以上のアイソフォームを有することが明らかとなった。今後、CD44アイソフォームと歯周組織に於けるその機能の関係を解析する予定である。
エゾシカ個体群の爆発的増加に関する研究

爆発的増加後に大量死を経験した二つのエゾシカ個体群、すなわち冬季の気象が比較的穏やかで餌が乏しい洞爺湖中島と冬季の気象が厳しいが餌が豊富な知床のシカ個体群を対象に個体数の変動要因を調べたところ、冬季の積雪量が個体数の上限を決定し、夏季の餌の質が体サイズを決定していることが明らかになった。冬期のシカの餌として重要なササが枯渇し、低質な餌(落葉)に依存しながら、高密度状態が維持されている洞爺湖中島と、ササが利用可能で、爆発的増加と群の崩壊が繰り返されている知床岬において、エゾシカ個体群の爆発的増加と崩壊現象を解明するために、個体数のモニタリング、群れカウント(中島のみ)、生息地評価のためのプロット設定、採餌植物の栄養分析、捕獲個体調査(知床岬のみ)を実施した。【洞爺湖中島】20062007年冬期は暖冬で積雪が少なく雪解けが早かったために、自然死亡個体は生じなかった。落葉のみ依存していても、冬期気象が穏やかであれば個体数は維持されることが示唆された。個体数は2007年3月に154頭、2008年3月に246頭を数え、1.6倍の観察値となり、センサスの精度に問題はあるものの個体数増加が明らかになった。中島の中央草原における草本と落葉の栄養分析を行い、中島の草原の生産量は低いものの、栄養価は高いこと、落葉のタンパク含有量は低いものの、カロリーが高いことなどが明らかになった。【知床岬】知床岬においても、暖冬であったため、自然死亡が生じなかった。洞爺湖中島の結果とあわせ、冬期の気象状況が自然死亡に大きく影響することが明らかになった。イネ科草本とササ群落に移動ケージならびに固定プロットを設定し、餌植物の質量の評価を行った。夏季の草本現存量は極めて高いので、個体数制限要因とはなっていない。知床世界自然遺産地域のシカ管理計画に基づき、知床岬のシカの個体数調整が進行中であり、捕獲個体を対象に妊娠率調査と胃内容物などの試料の採集を行った。本年度は、昨年度(平成20年度)に引き続き、低質な餌(落葉)に依存しながら、高密度状態が維持されている洞爺湖中島と、ササが利用可能で、爆発的増加と群の崩壊が繰り返されている知床岬において、個体数のモニタリング、群れカウント(中島のみ)、生息地評価のためのプロット設定、採餌植物の栄養分析、捕獲個体調査(知床岬のみ)を実施した。洞爺湖中島のエゾシカの2009年3月の推定個体数は252頭(生息密度49頭/km2)であり、2008年3月の246頭(47頭/km2)とほぼ同様で、高密度状態が維持されていた。中島個体群は生息地の質的低下によって、体サイズの小型化と初産齢の上昇が生じているが、3歳以上の妊娠率は高い値を示している。餌資源制限は子の冬季死亡率に影響し,一冬に生残した子の数,すなわち春季子連れ率が個体群制御に強い影響を与えた。洞爺湖中島では,群の崩壊を生き延びた個体群が極度な餌資源制限下で代替餌を開拓し,成長を犠牲にして繁殖力を維持してきた。落葉は初夏までは高い栄養価をたもち、冬季にもカロリーが高い餌であり、冬季気象が穏やかであれば高密度個体群を維持することが可能である。一方、知床岬の個体群は体格が大きく、妊娠率が高い高質個体群として維持されている。夏季の大量にあるイネ科草本と冬季に栄養価の高いササを利用することによって、高密度が維持されているが、厳しい冬には積雪によって越冬数の上限が決定されるために群れの崩壊が生じる。以上から、生息地の餌の質と冬季の気象の相違が、対照的な個体群動態をもたらせたと考えられる。
量子力学系における通信路の可逆性と情報幾何

量子通信路における通信路分解能(resolvability)について,定常無記憶性などの制限を一切仮定しない一般的な設定で,情報スペクトルに基づく一般公式を与えた.この結果を古典-量子盗聴通信路符号化,量子-量子通信路符号化に適用し,情報スペクトルに基づく一般的な設定で符号化定理を与えた.また,古典および古典-量子通信路において,定常無記憶通信路を含むクラスで通信路が未知の場合でも適用可能な通信路分解能符号化定理を証明することで,ユニバーサルな盗聴通信路符号化定理を与えた.量子通信路における通信路分解能(resolvability)について,定常無記憶性などの制限を一切仮定しない一般的な設定で,情報スペクトルに基づく一般公式を与えた.この結果を古典-量子盗聴通信路符号化,量子-量子通信路符号化に適用し,情報スペクトルに基づく一般的な設定で符号化定理を与えた.また,古典および古典-量子通信路において,定常無記憶通信路を含むクラスで通信路が未知の場合でも適用可能な通信路分解能符号化定理を証明することで,ユニバーサルな盗聴通信路符号化定理を与えた.1.ユニバーサル盗聴通信路符号化定理を構築するためのステップとして,古典通信路および量子通信路に対して,ユニバーサル通信路分解能符号化定理(universal channel resolvability coding theorem)を証明した.盗聴通信路符号化は,二者間通信で盗聴者が介在したときに,正規通信路と盗聴通信路のノイズ差を利用することで,メッセージを安全に正規の受信者に送信する暗号通信方式である.盗聴通信路符号化は,通信路符号化と通信路分解能符号化を組み合わせることで得られるが,正規通信路と盗聴通信路の特性をあらかじめ知っている必要がある.本研究では通信路が未知の場合でも適用可能な通信路分解能符号化定理を証明した.2.確率分布族および量子状態族の遷移可能性について,予備的な計算機実験を行った.量子状態族をベクトルの組であるとみなし,一方から他方へ移す線型写像が存在するかを判定した後,Choi同型を用いて,その線型写像が量子通信路に対応するかを判定する方法を用いた.量子状態族に対応するベクトルの組によっては,数値解析的に悪条件になることが分かった.1.盗聴通信路符号化は,正規受信者と盗聴者が使用する通信路のノイズ差を利用することで,盗聴者にメッセージに関する情報を一切与えない符号化方法である.これまでの符号化方法では正規受信者と盗聴者への通信路が既知である必要があったが,一つの符号化方法で多くの通信路に適用可能なユニバーサルな符号構成が望ましい.盗聴通信路符号化における符号構成では,正規受信者にメッセージを伝送するための通信路符号化と,盗聴者に対してメッセージを秘匿するための通信路分解能符号化(channel resolvability coding)に分けられることが知られている.21年度に古典および量子通信路に対してユニバーサルな通信路分解能符号化定理を証明した.22年度ではこの結果を発展させて古典通信路におけるユニバーサル盗聴通信路符号化定理を示した.2.ビットコミットメントは将棋の封じ手を立会人なしで行う暗号プロトコルとして知られている.ビットコミットメントはノイズのある通信路と盗聴通信路符号化を利用することで構成できることが知られている.本研究では未知なノイズを利用したユニバーサルなビットコミットメントプロトコルについて検討を行った.さらにノイズを利用したビットコミットメントプロトコルをBCH符号に基づいて実装するアルゴリズムを作成した.3.量子秘密分散法における一般化アクセス構造について,Smithによる具体的な符号構成方法が知られているが,符号化効率の点で改善の余地がある.本研究では参加者の部分集合に対して,量子状態の復元が不可能なこととHolevo量子相互情報量がゼロになることが同等であることを示した.これを利用してHolevo量子相互情報量を最急降下法を用いて最小化するアルゴリズムを作成し,計算機実験により単純なしきい値法ではないアクセス構造を構成した.1.古典通信路を用いた漸近的なビットコミットメントプロトコルをBCH誤り訂正符号により計算機上で実装した.ビットコミットメント容量に近い性能を持ち,soundness,binding,concealing条件を満足する符号を,現実的な符号長(1024bit)と計算量で構成した.現在のビットコミットメントプロトコルは計算量的安全性に基づいており,将来の計算機性能の向上やアルゴリズムの発展によっては,安全性が十分に保証されていない.本研究で構成したビットコミットメントプロトコルは情報理論的安全性に基づいており,ノイズが利用できるという条件のもとで,参加者の能力を仮定しない無条件安全性が保証されている.また,本研究のビットコミットメントプロトコルでは,誤り訂正符号の符号化アルゴリズムのみを利用しており,復号アルゴリズムを必要としない(安全性の確認では復号アルゴリズムを用いた).そのため,提案プロトコルの計算量は少なく,非力な計算機でも現実的なスピードで実行可能である.また,今後,古典-量子通信路で同様のプロトコルを構成することが可能である.2.古典的な二つの通信路V,Wについて,「(*)VはWにさらにノイズを加えた通信路である」という条件から前順序(pre-order)が定まる.本研究では,量子通信路のための予備実験として,この順序を判定するアルゴリズムを計算機上で実装した.Blackwell-Sherman-Steinの判定条件が知られているが,この判定条件により実際に(*)を確かめるのは計算量的に困難である.このため本研究では,(*)の条件からどれだけ離れているかを表すコスト関数を設定して,最急降下法により順序判定を実装した.