hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
超高温(ホット)分子を多光子反応の中間体とした新規反応の探索

当該研究課題の成果について国内発表4件、国外発表1件を行った。アメリカ化学会発行の論文誌The Journal of Physical Chemistry Aに1件の論文を発表した。また日本化学会欧文誌のAccountsに原稿を依頼され、初年度の結果を含めて種々の分子に気相中、真空紫外レーザー光を照射して生じるホット分子の反応の多様性、その他の反応機構に関する結果が平成13年度4月号に掲載される予定である。本研究費補助金の最終年度においては初年度に得られた結果を基に主に多光子反応、即ち単一のレーザーパルスで誘起するホット分子反応に着目した。「レーザーによる多光子反応」の報告ではそのほとんどがイオン化である。特に真空紫外光を用いた場合は2光子で容易に分子のイオン化ポテンシャル以上のエネルギーとなるためイオン化が生じるが、ホット分子機構の場合、エネルギーは極めて高速に分子全体の振動エネルギーに分配されるため2光子目を吸収する場合においてもイオン化ポテンシャルを越すことは無い。そのため化学反応が生じることが大きな特徴である。これは溶液中での反応と全く異なっている。多光子吸収により反応速度の数桁に及ぶ飛躍的な増大が期待出来ること、中性ラジカルを生じること、通常の熱反応と異なり生成物は短時間で冷却されるため熱的には不安定である生成物が期待できることも大きな特徴である。試みた分子の多くは2光子過程で反応が生じたが、トリフェニルメタンでは3光子吸収により反応が進行する例を見いだした。従来光化学的に不活性だと考えられてきた分子も、ホット分子機構の特色を最大限生かした研究、特に多光子反応を進めることで新規反応を開拓することが出来ることを示した。当該研究課題の成果について国内発表4件、海外発表2回を行った。また、アメリカ化学会発行の論文誌The Journal of Physical Chemistry Aに二件の論文を発表した。初年度は真空紫外レーザー光によりホット状態(光励起直後に無輻射失活によって生じる超高温(高振動励起)状態)の生成があるかどうか、ホット状態生成が気相光化学反応においては支配的、普遍的であるかどうかの可能性をこれまでに試みられていない種々の分子において探索することを目的とした。このため、まず測定装置の改良、特に測定ノイズ低減の達成、試料設置部の改良を行い良好な実験データを得ることが出来た。対象とした有機分子は多岐にわたるが、アルキルアレン類、アルキン類、多環芳香族化合物、カルボニル化合物、アミン等で、常温では蒸気圧が小さくこれまでに実験が試みられていない分子である。カルボニル化合物では1光子反応ではあるが、有機合成化学的に重要な中間体であるベンザインの生成がホット状態からのものであることを示すことができた。さらにクマリンではホット状態を経由した2光子反応による新たな反応、脱一酸化炭素反応を見いだすことが出来た。これまで炭化水素化合物以外ではホット分子を経由した多光子反応は見いだされておらず、これが初めての例であり、従来光化学的に不活性だと考えられてきた分子も、ホット分子機構の特色を最大限生かした研究を進めることで新規反応を開拓することが出来ることを示した。
有機熔媒系を用いる酵素的ラジカル反応の制御に関する基礎的研究

木材腐朽作用を持つ担子菌、PhanerochaetechrysosporiumおよびBjerkandera adusta(やけいろたけ)の培養液からリグニン分解酵素であるリグニンペルオキシダーゼ(以下LiP)およびマンガン(II)ペルオキシダーゼ(以下MnP)を分離し、イオン交換クロマトグラフィーおよびHPLCにより精製した。先ず、LiPについて、2,3-ジメトキシンベンジジンを基質として各種の水混和性有機溶媒中での反応を行い、エチレングリコール中で水中よりも高い活性を認めた。また、他のグリコール類やアセトン中でも高い活性が保持されることを認めた。また、これらの溶媒中でグアイアコールなど、他の基質の酸化反応が起こることも確認された。有機溶媒中での反応は、基質のイオン化ポテンシャルや親媒性、溶媒の溶媒和などに影響を受けることが示された。一方、LiP蛋白の遊離のアミノ基を化学的にアセチル化、ベンジル化およびMPSS化して得た化学修飾LiPは、グリコール中では非修飾酵素よりも高い活性を示した。ついで、リグニンモデルポリマー(DHP)を合成し、LiPによるアセトン-メチルセルロソルブ中での分解を検討した。その結果シナピル型DHPは分解されず、むしろ高分子が生じが、シリンジル型DHPは低分子化され、特にアスコルビン酸などのラジカル消去剤の存在下では分解が促進されることが分かった。さらに、MnPについても有機溶媒中での反応を試み、LiP反応との相違を検討した。
地形と林分構造の複雑性が森林内風環境に及ぼす影響・施業シナリオへのＣＦＤの応用

本研究は森林内の風況を周囲の地形条件や林冠形状に関連付けて、山岳地の森林施業シナリオが風環境に及ぼす影響を評価するシステムを構築することを目的とした。樹冠構造と風起因の抗力特性との関係を明らかにし、林冠構造とCFDモデルを統合した。スギとヒノキともに葉分布構造は抗力係数や流線化係数と関係が深いが、その影響の方法はスギとヒノキで大きく異なった。間伐シナリオごとの風況予測を行い、間伐ギャップを起因として乱流が多発すること、間伐率や間伐列の向きが被害率に影響を及ぼすことを明らかにした。さらに、垂直下降風の確率も計算でき、この下降風を無視した従来の計算は被害率を過小評価していることが指摘できた。林冠表面上を通過する風況予測LESモデルを開発し、間伐およびギャップの効果を予測することができるようになった。この結果、ギャップ創出後に突風率および渦強度が増加することを予測した。また山岳斜面においては樹冠への下降圧力が側方圧力より卓越するケースがあることを予測できた。樹冠の抗力係数をスギについて測定した。スギの抗力係数はヒノキよりやや小さかった。抗力係数の風速に伴う変化を流線化係数とすると、流線化係数が大きい個体は樹冠面積が変化しやすい個体であり側方からの葉面積密度が高い個体ほど流線化係数は小さかった。ある風速の時の抗力係数は抗力係数のポテンシャルと流線化の程度の二つのパラメータで示すことができるが、樹冠因子と強く結びついているのは流線化のしやすさであった。抗力は流線化を呈した側方から見た遮蔽面積と密接な関係にあったが、この関係はヒノキで個体差が大きく、スギで小さかった。このことはヒノキの樹冠の複雑な葉群配列に起因していることを示唆した。九州で生じたスギ林の風害イベント発生率を長期間の風況や森林構造と結び付けて解析して、年齢の高い森林が風害に脆弱であることを明らかにした。スギとヒノキの抗力特性についてモデルを構築した。抗力特性を風速10mのときの抗力係数と風速に伴う抗力係数の変化のしやすさを示す流線化係数の二つの要素に分けて考えることにして、抗力係数は樹冠のギャップフラクションで表現することができ、ヒノキの場合には側方葉面積指数が、スギの場合にはクランピングインデックスが大きく貢献した。流線化はヒノキの場合クランピングインデクスでスギの場合は側方葉面積指数で大きく貢献した。またヒノキの流線化係数は風に伴う面積の変化率とは有意な関係がなかった。複数の間伐デザインから予測される林冠トポグラフィ-とLESシミュレータとをリンクし根の転倒モーメント等をリンクしてシミュレーションしたところ、間伐率の増加に伴い被害率は増加し、風向きに垂直な列状ギャップを持つ森林で被害が大きくなることが予想された。風による撹乱は森林の動態にとって重要な役割を持つ。また風による花粉散布・種子散布は森林内の個体群維持に深くかかわっている。しかしながら林冠は凹凸の激しい表面を持ち風況の予測は難しい。くわえて日本の森林は複雑地形である山岳地に分布し風環境はきわめて複雑である。本研究は複雑な地形および林冠構造上を通過する風況を予測するシステムの開発することによって、森林の風害リスク軽減や風による生理ストレスの定量化など、風に関わる森林保全管理計画への応用技術を開発するものである。風が樹冠を通過するときの抗力係数をヒノキ成木の陽樹冠を対象に曳航風洞実験により解析し、3次元着葉密度分布構造をレーザースキャン法で解析し、両者の関係を求めた。抗力係数は樹冠体積あたりの葉密度と正の相関があったが、風通過距離あるいは側面積あたりの葉密度との相関は小さかった。さらに風速に伴う抗力係数の減少率は体積当たりの葉密度と弱い負の相関がみられた。すなわち流線化現象はオリジナルな樹冠構造に左右されることが示唆された。凹凸の激しい林冠表面に対応できるLESモデルを実行したところ、閉鎖林冠表面でも渦を再現することができた。また林冠ギャップに伴う渦の拡大も再現できた。台風による樹木の倒木メカニズムを解明するために、負荷の繰り返しおよび降水条件が根元の回転モーメントに及ぼす影響を解析した。回転モーメントを決定する要因は樹木サイズであり、散水処理や負荷繰り返しが回転モーメントに及ぼす影響は小さかった。林冠表面上を通過する風動態のLESモデルを開発できた。このことによって様々な林冠の分断構造に伴う風挙動を知ることができるために、様々な森林施業に伴う風害リスク評価を間伐シナリオごとに行うことができる。

また曳航風洞実験によってスギおよびヒノキ樹冠の抗力係数の変化やその特性を明らかにすることができた。曳航風洞実験による抗力係数、林冠表面用風速モデルの開発等、ほぼ当初の計画通りにすすんでいる。ただし、曳航風洞実験の一部について流線化精密計測を新たに追加するため、次年度に実行することとした。風害リスク評価のための根元回転モーメントに関するデータ蓄積がほぼ完了した。風に対する樹木の水分生理応答の計測に着手できた。測定した抗力係数とLESモデルのリンケージを行う必要がある。さらに流線化状態での林冠構造をモデル化する。林冠表面LESモデルの実際の風速データとの検証を行う。様々な地形条件でさまざまな間伐シナリオごとの風況予測を行う。この風況予測値と個体の風害耐性を組み合わせることで、森林施業ごとの風害リスクの継時変化を地形環境と組み合わせて予測する。当該年度では9個体の曳航風洞実験の結果から流線化がオリジナルの樹冠構造に依存することがわかったが、この定量的関係を把握するためには流線化の現象を三次元構造の時間的変化で解析する必要がある。このため当初計画した3個体分の曳航風洞実験を次年度に行うこととした。次年度は、流線化評価を目的とした曳航風洞実験、異なる林冠構造データを用いたCFDシミュレーション実験、CFDモデルの改良などを中心に取り組む。主としてモデル検証のための風速測定に必要な消耗物品の購入に使用する。また調査現地への移動や学会における発表のための旅費に用いる。1)強風時の流線化現象と樹冠構造の定量的関係に注目して実験を行う.曳航風洞実験中の樹冠の三次元形状を画像データおよび多点のヒズミゲージで計測し樹冠の流線化を定量的に計測する。さらにオリジナルの枝分岐構造、葉の三次元分布構造、枝ごとのヤング率を計測し、樹冠構造と流線化の停量的関係を解析する。2)試作した林冠表面風況CFDモデルを用いて、林冠構造の違いが森林の風圧の時空分布に及ぼす影響をシミュレーション実験する。とくにギャップ構造による渦発生パターンの計測を行う。一方でCFDモデルに曳航風洞実験で得られた抗力係数を組み込み、葉分布の粗密を反映したCFDモデルへの改良を目指す。3)複雑地形上の森林で定点観測している風速時系列パターンと実地形容に開発されたRIAMーCOMPACTの出力値を検証することで、各種パラメータを決定する。4)風に伴う枝内部でのキャビテーションの発生、放出エチレンの計測など、樹木生理に及ぼす影響を調べる。
キネシン・微小管結合様式の1分子顕微解析

細胞中の物質輸送を担っているキネシンやミオシンVは1分子でレールタンパク質である細胞骨格から解離することなく数μmの距離だけ移動することができる。しかし、その動作機構や動作原理はまだ完全に明らかになっていないのが現状である。そこで我々は1分子力学測定の技術を駆使してこれらを明らかにするのが研究目的である。昨年度までは光ピンセット法を用いてキネシン・微小管結合を破断させることにより、各ヌクレオチド状態での結合様式を特定した(Uemura, S.et al.Proc Natl Acad Sci USA.99,5977-5981.(2002))。また、ADP濃度を変化させることで単頭強結合・弱結合の割合変化を捉えることができ、負荷を加える方向によってADPの結合平衡が変化するという結果を得た(Uemura, S and Ishiwata, S.Nature Struct Biol.10,308-311.(2003))。今年度はキネシンと同様のメカニズムで運動すると考えられている1分子ミオシンVについて研究を行った。東北大学・学際科学センターの樋口秀男教授との協同研究のもとで高速運動測定が可能な斜光暗視野照明を用いた顕微鏡システムを用いてステップ運動を詳細に解析した。その結果、36nm運動ステップが12nm+24nmのサブステップに分解できる中間状態を持つことを明らかにした。中間状態は4msと非常に短いがATPase活性を抑制するBDM(2,3-butanedione monoxime)を加えると78倍長くなった。さらに、Yale大学のEnrique De La Cruzらグループとの協同研究により生化学的なデータを加えることができ、新しいサブステップを考慮したモデルを構築することができた(Uemura, S etal.Nature Struct & Mol Biol.11,877-883.(2004))。細胞中の物質輸送を担っているキネシンやミオシンVは1分子でレールタンパク質である細胞骨格から解離することなく数μmの距離だけ運動することができる。今年度我々はキネシンと同様な動作機構をもつと考えられるミオシンVについて重要な結果が得られた。まずミオシンVは1分子でレールタンパク質であるアクチンの線維の周りを回転しながら運動していることを突き止め、これを論文として報告した。(M.Y.Ali.,Uemura, S. et al. Nature Structural Biology.9,464-467(2002))また、東北大学・学際科学研究センターの樋口秀男助教授との協同研究のもとで以下の重要な実験結果を得た。1、世界最高の力・時間分解能を持つ光トラップナノ計測装置を用いてミオシンV1分子の36nmステップ中に11nmと25nmに分解できる中間状態を発見することができた。2、中間状態の待ち時間はヌクレオチド状態に依存しない結果から、中間状態がATP加水分解過程と対応することを初めて明らかにした。3、中間状態は負荷依存性をもつことを示し、より詳細な運動機構が明らかとなった。昨年度、我々は光ピンセット法を用いてキネシン・微小管結合を破断させることにより、各ヌクレオチド状態での結合様式を特定し、これを論文として発表した(Uemura, S. et al. Proc Natl Acad.Sci USA.99,5977-5981.(2002))。この結果はADP結合状態で単頭弱結合、ヌクレオチド非結合状態で単頭強結合であることを示したが、今年度はADP濃度を変化させることでこれらの結合平衡に伴う単頭強結合・弱結合の割合変化を捉えることができ、さらに負荷を加える方向によってADPの結合平衡が変化するという結果を得た。この結果は今年度論文として発表された(Uemura, S and Ishiwata, S. Nature Struct Biol. 10,308-311.(2003))。さらに、現在東北大学・学際科学センターの樋口秀男助教授との協同研究のもとで1分子ミオシンVの36nmステップが12nm+24nmに分解できる中間状態を持つことを明らかにし、化学状態も特定することで新しい運動モデルを構築することができた。現在この結果は論文として投稿中である(Uemura, S. et al. Nature Cell Biol.投稿中)。

昨年度までは光ピンセット法を用いてキネシン・微小管結合を破断させることにより、各ヌクレオチド状態での結合様式を特定した(Uemura, S.et al.Proc Natl Acad Sci USA.99,5977-5981.(2002))。また、ADP濃度を変化させることで単頭強結合・弱結合の割合変化を捉えることができ、負荷を加える方向によってADPの結合平衡が変化するという結果を得た(Uemura, S and Ishiwata, S.Nature Struct Biol.10,308-311.(2003))。今年度はキネシンと同様のメカニズムで運動すると考えられている1分子ミオシンVについて研究を行った。東北大学・学際科学センターの樋口秀男教授との協同研究のもとで高速運動測定が可能な斜光暗視野照明を用いた顕微鏡システムを用いてステップ運動を詳細に解析した。その結果、36nm運動ステップが12nm+24nmのサブステップに分解できる中間状態を持つことを明らかにした。中間状態は4msと非常に短いがATPase活性を抑制するBDM(2,3-butanedione monoxime)を加えると78倍長くなった。さらに、Yale大学のEnrique De La Cruzらグループとの協同研究により生化学的なデータを加えることができ、新しいサブステップを考慮したモデルを構築することができた(Uemura, S etal.Nature Struct & Mol Biol.11,877-883.(2004))。
新規転写因子GTL1による植物の細胞サイズ制御

高等植物の器官、組織を構成する多くの細胞は、発生過程で数回の分裂を繰り返した後、伸長生長を開始する。それぞれの植物細胞は通常特徴的な大きさに達した後伸長生長を終了させるが、細胞の最終的な大きさが決定される分子機構は未だ解明されていない。本研究では代表者らが最近単離したトライへリックス型転写因子GT2-LIKE1(GTL1)及びそのホモログDF1、GT2の機能解析を行い、植物には細胞伸長を積極的に停止させるメカニズムが存在することを明らかにした。植物細胞は通常成長の過程で数倍から数十倍にまで拡大するが、葉や花の分泌細胞などの特殊な細胞の中には数百倍から数千倍にまで達するものもある。植物細胞の伸長生長がどのようにして終了し、細胞の最終的な大きさがいかに決定されるかという課題は、基礎・応用研究の両面において重要であるが、これらの過程を司る分子機構の全貌は未だ解明されていない。本研究では申請者が最近同定した細胞伸長抑制因子GT2-LIKE1(GTL1)の機能解析を通して、高等植物における細胞サイズの分子制御ネットワークを明らかにすることを目的としている。本年度はまず、GTL1の遺伝子発現を空間的・時間的に制御するシス配列を決定するために、GTL1プロモーターのdeletion analysisを行った。まず申請者がこれまで解析に用いてきた2kbのプロモーター領域を段階的に短縮し、GUSマーカーやGTL1 : GFPに連結するコンストラクトを作成して、シロイナズナの野生型もしくはgtl1変異体に導入した。これらの形質転換体を用いて、トライコーム形成の最終段階でのGTL1遺伝子の発現を規定するシス配列、またgtl1変異体の表現型を相補するために必要なシス配列を同定した。さらにGTL1に依存して転写量が変化する下流標的遺伝子を同定するため、まずDEX誘導性のpGTL1 : GTL1 : GRコンストラクトをgtl1欠損変異体に導入し、DEX依存的にgtl1の表現型を相補する形質転換体を選抜した。次にこれらの植物体にDEX処理してからRNAを抽出し、Affymetrix社のマイクロアレイを用いて遺伝子発現の比較解析を行った。DEX処理後24時間で発現量の変化する遺伝子が確認できたため、現在より早いタイムポイントでの遺伝子発現解析を進めている。本研究では我々が最近同定した細胞伸長抑制因子GT2-LIKE1(GTL1)の機能解析を通して、高等植物における細胞サイズの分子制御ネットワークを明らかにすることを目的としている。GTL1はもともとトライコームと呼ばれる葉の毛細胞のサイズを制御する因子として単離されたが、トライコーム以外の細胞でも細胞生長が終了する時期に発現しているため、これらの細胞においてもトライコームと同様の機能をもつことが予測されていた。今年度はこの可能性を検証するために、細胞もしくは器官特異的に遺伝子発現を誘導することが知られるプロモーターにGTL1:GFPを連結したコンストラクトを作成し、形質転換体を作成した。これまでのところ、GL2プロモーター(根毛非形成細胞およびトライコーム特異的)、EXP7プロモーター(根毛非形成細胞特異的)、ATML1プロモーター(茎頂メリステムのL1層特異的)を用いてGTL1:GFPを細胞特異的に発現させることに成功し、これらの形質転換体ではGTL1:GFPが発現している細胞特異的に生長が抑制されることを見出した。またトライコーム以外の細胞ではGTL1のホモログであるDF1,GT2が冗長的に機能する可能性が高いため、gtl1,df1,gt2の多重変異体の作成を進めた。
超磁歪材料の制振装置への適用に関する研究

機械、構造物、配管系などの地震時における振動および常時振動(機械振動)を抑制するためには,振動状況に応じて減衰係数を変化させる準能動型制振装置、この準能動型と従来の受動型を併用したハイブリッド型制振装置および振動を減少させるような制御力を発生させる能動型制振装置が効果的である。本研究は、超磁歪アクチュエータのデバイス化の一環として、超磁歪アクチュエータを用いた機械・構造物・配管系用の準能動型、ハイブリッド型および能動型の制振装置を開発することを目的としている。平成4年度においては、ボールねじ、ブレーキ板(アルミニウム円板)、超磁歪アクチュエータ、拡大機構、ブレーキシューから成る準能動型制振装置およびこの準能動型制振装置に希土類磁石を加えたハイブリッド型制振装置を試作し、配管系モデルに取り付けて実地震波応答実験を行い、各制振装置の振動抑制効果を調べた。その結果、準能動型の場合は従来の配管用耐震装置(メカニカルスナッバ)の1/21/3の抵抗力で配管の変位を1/18程度に低減させることができ、ハイブリッド型の場合はメカニカルスナッバの1/51/8の抵抗力で配管の変位を1/70程度に低減させることができた。平成5年度においては、上記ハイブリッド型制振装置を3層免震建物モデルに取り付けて実地震波応答実験を行い、制振装置の振動抑制効果を調べた。その結果、3層の絶対加速度を非免震時の1/31/5に低減させることができた。また、超磁歪アクチュエータに4本の支柱を介して円板-集中質量系を取り付けたタイプの小型加振機を試作し、加振力のフィードバック制御実験を行った結果、30100Hzの振動数範囲でほぼ一定の加振力を得ることができた。これより、本加振機はアクティブマスダンパ(能動型制振装置)として使用可能であることが確かめられた。機械、構造物、配管系などの地震時における振動をより効果的に抑制するためには、振動状況に応じて能動的に振動を制御する制振装置が必要となる。本研究では、超磁歪材料のデバイス化の一環として、超磁歪アクチュエータを用いた機械・構造物・配管系用の準能動型制振装置を開発することを目的としている。本研究者らは、平成3年度より引き続いて、ボールねじ、ブレーキ板、超磁歪アクチュエータから成る準能動型制振装置の研究を行ってきた。この制振装置は、原子力プラントなどの高温環境中における配管用耐震装置として開発しているものであり、配管の熱膨張によるゆっくりとした変形に対しては抵抗力を与えることなく追従し、地震時には、配管の変形に応じた可変摩擦力により配管の変形を拘束するという特徴を持っている。試作した本制振装置を配管モデルに取り付けて地震応答実験を行った結果、従来の配管用耐震装置(メカニカルスナッバ)の1/21/3の抵抗力で、高い制振効果を得ることができた。平成4年度においては、準能動型制振装置の研究と並行して、この準能動型制振装置に希土類磁石を組み込んだハイブリッド型の制振装置についても研究を行った。このハイブリッド型制振装置は、ブレーキ板(アルミニウム円板)が希土類磁石の磁極間で回転することによって生じる受動型磁気減衰力と、超磁歪アクチュエータの伸びによって生じる可変摩擦力を併用したものである。ハイブリッド方式は、消費エネルギを節約でき、受動機構がフェイルセイフの機能を持つので、準能動型よりも優れていると思われる。

試作したハイブリッド制振装置を配管モデルに取り付けて地震応答実験を行った結果、メカニカルスナッパの1/51/8の抵抗力で、配管の変位を制振装置なしのときの1/70程度に低減させることができた。地震や機械振動による機械、構造物、配管系の振動を抑制するためには、振動状況に応じて減衰係数を変化させるセミアクティブ制振装置、振動を減少させるような制御力を発生するアクティブ制振装置およびパッシブ型とアクティブ型を併用したハイブリッド制振装置が有効である。本研究は、超磁歪材料のデバイス化の一環として、超磁歪アクチュエータを用いた機械・構造物・配管系用のセミアクティブ型、ハイブリッド型およびアクティブ型の制振装置を開発することを目的としている。本年度は、平成4年度より引き続いて、ボールねじ、ブレーキ板(アルミニウム円板)、希土類磁石、超磁歪アクチュエータ、拡大機構およびブレーキシューから成るハイブリッド型制振装置を試作し、その抵抗力特性を調べた。また、このハイブリッド制振装置で支持された3層免震建物の地震応答解析および試作した小規模実験モデルによる実地震波応答実験を行って、制振装置の制御方法と免震効果について検討した。その結果、3層の絶対加速度を非免震時の1/31/5に低減させることができた。この制振装置がより高い制振効果をもつためには、超磁歪アクチュエータの動特性を高める必要がある。そこで、3種類の超磁歪アクチュエータを試作し、その静特性および動特性を測定して、アクチュエータに加える予圧縮応力とバイアス磁界の望ましい値および効果的な電流の制御方法を求めた。さらに、この超磁歪アクチュエータに4本の支柱を介して円板-集中質量系を取り付けた構造の加振機を試作し、加振力のフィードバック制御実験を行った。その結果、30100Hzの振動数範囲でほぼ一定の加振力を得ることができた。これより、本加振機はアクティブ制振装置(アクティブマスダンパ)として使用可能であることが確かめられた。
19世紀フランス文学・音楽における自我と世界の表象

共同体の象徴を担ってきた音の中には、19世紀の文学作品と音楽作品において「音の印象」として解体されたものがある。また19世紀前半には、街路の音が登場人物と読者によって読み解かれるべき記号である例も多いが、外界の音を描写することにより、知覚と記憶の流れの関係を分析することの重要性が増していく。さらに、複製技術、間接的通信手段の発展が、芸術作品における読者や聴衆の位置を通信相手の延長上に置くという発想をもたらし、作品構造にも影響を与えたことを検証した。鐘の音と共同体の関わりについて、歴史的資料・研究書(フランス国立図書館所蔵の聴覚資料・19世紀刊行物、アラン・コルバン『音の風景』)等を通じて調査した。また19世紀フランス文学(特にヴィクトル・ユゴー、セナンクール、ピエール・ロチらの小説)、及び重要と考えられる音楽作品を対象に、鐘の音について分析を行った。音楽作品については、鐘の音に注目した作曲家であり、19世紀前半から後半にかけて複数の鐘にまつわる作品を書いている作曲家リストの作品、また鐘の音を革新的な方法で音楽作品に取り込んだベルリオーズの『幻想交響曲』、シューマンの『パピヨン』等を研究の中心に据えた。鐘の音が誕生、結婚、死などを告げ、人間の生活のリズムを刻み、共同体の人々の聴覚に密着し、感情的な絆を生み出していたことは歴史家に指摘されている。本研究は、そうした絆が危機を迎えた19世紀において、鐘へのノスタルジーが強まること、ロマン派的な想像力への信頼によって、想像の領域に鐘の響きを移し替える作業が行われたことを明らかにした。さらにロマン派は、グロテスクなものを称揚する中で、鐘の響きやそれが表す力をフィクションの領域に引用し、パロディー化して、聖なるものや日常と対峙する力(悪魔や異空間)と大胆に関連づけた。さらには、鐘の音が芸術作品の中で情動や風景描写と深く結びついていた時期から、鐘が単なるモチーフ、音の模様となり、さまざまな音の効果を探求するために用いられた時期への変化が読み取れることも注目に値する。19世紀後半から、鐘の音の象徴的な役割も強調されていく。鐘の音を通して、ロマン派的な感情の吐露や自我の風景への投影から、音の響きの「印象派的」な探求へ、さらに鐘をめぐる象徴の発達へという移行を読み取ることができる。まず、前年度から引き継いだフランス文学と音楽における鐘の役割についての研究を論文にまとめた。大革命以前は宗教的・社会的な役割を果たしていた鐘の音が、空間的・時間的神話を積み重ねながら、「音の印象」として解体され、記憶の濾過を経た表象の一要素となっていく経緯を解き明かした。また、ジェローム・グランジョン氏との研究交流、及びフランスにおけるドビュッシーと他芸術の交流に関する資料調査の中で、ドビュッシーにおける自然の音の表現について考察を深めた。象徴派や印象派からの影響を受けつつ、古代に遡る時間的想像を通して風景を描くドビュッシーの試みを分析した。他方、バルザック小説における自我と世界の関係について論じ、噂やメディアの雑音が自己像、他者像の形成においてもつ役割を分析し、日本バルザック研究会主催のシンポジウムにて発表した。さらに、研究計画に沿い、アルカンによるピアノ練習曲『鉄道Chemin de fer』などに見られる19世紀後半の新しい交通手段の音楽的表現、またネルヴァル『シルヴィー』からピエール・ロティ『ラムンチョ』、プルースト『失われた時を求めて』に展開される交通の音と想像力の関係について調査を進めた。この考察は、街路の音の表象研究と平行して行った。シャルパンティエのオペラ『ルイーズ』やプッチーニのオペラ『ボエーム』における街路の物音の表現も比較の対象とした。交通の音や街路の音風景の変化が、自己の意識を世界の広がりに結んだと同時に、個々の物語を「聞く」行為を内面化し、音を想像、発話、物語の中に取り込んで聞く態度を生み出したことを見た。社会の産業化や機械化が人間の想像力に与えた影響の一形態を明らかにし得たと考える。こうした外界の音についての研究成果は、平成24年度中に論文として発表する。本年度前半は、まずゴーチエとベルリオーズの作品に焦点を当て、ロマン派の音楽と文学が交錯する点において、声と語り、不在と幻想の問題を論じた。二人の芸術家による作品が、過去の神話を引き継ぎつつも、現実と幻想をつなぐ道筋に新しい表象を与えたことを明らかにした。続いて19世紀から20世紀にかけての文学・音楽作品における街路の音の表象について調査を行い、室内と街路の関係という近代小説における一つの重要な問題軸と関連づけて論じた。特に、19世紀までのヨーロッパ都市のサウンドスケープで、音風景の基調と特徴を作っていた馬車の音と物売りの声を分析した。

主にバルザック、プルーストの小説を対象とし、それと関連する中世の合唱曲からシャルパンティエによるオペラ『ルイーズ』までを参考資料として、街路の物音を考察し、成果を論文にまとめた。馬車の音や物売りの声が、読み解くべき記号としての機能をもつだけでなく、個人の思考において此所と別の場所、現にあるものと失われたものをつなぐプロセスを分析した。時空の広がりが個人の想像に投影され、音の知覚と記憶との連鎖において自己存在が把握される一つの特徴的なあり方が、この研究で浮き彫りにできたと考える。後半は、間接的通信手段の発展と音楽・文学作品の関係を探った。プルーストの小説における電話の役割、トゥシャトゥによる『忙しい人のための電話で語るゾラの小説<パリ>』、コクトーの『人間の声』などを対象に、電話と声、語り手と聞き手の位置を分析した。電話という発明が、自己と他者との関係に新たな距離をもたらし、身体と声の関係の意識化をうながしたと同時に、小説・音楽作品の構造においても、語り手と潜在的な聞き手/読者(聴衆)の関係に変化をもたらしたことを見た。通信技術の発展にともなう自我と世界の表象の変容が、芸術作品の枠そのものに影響を及ぼした例の一つを捉えることができた。予定していた一部の資料はフランス国立図書館の資料修繕中などの理由で参照できていないが、ほぼ計画通りに文学作品・音楽作品の分析を進め、関連資料をもとに成果を出しつつある。24年度が最終年度であるため、記入しない。すみやかに本年度の研究成果を論文として公表し、フランス国立図書館所蔵の必要な資料については、一部、データベース化を要請する。データベース化できない音資料については、現地で直接に調査を行う。現実社会における音風景と想像の働きの変化を総合的に論じるために、通史的な観点をもって資料調査と分析を行う。
アンリ・ルフェーヴルとシチュアシオニストを軸とした都市の無名性に関する研究

2018年9月から2019年2月まで、コロンビア大学のVisiting Scholarとしてニューヨークに滞在し、シチュアシオニスト・インターナショナルとコンスタントの関係に関する研究に従事した。コロンビア大学のマーク・ウィグリー教授は、建築史・建築論におけるコンスタントのニューバビロンに関する研究を牽引し、ベルナール・チュミ教授は、シチュアシオニストのノーテーションやカルトグラフィを発展継承した建築設計手法を展開し、エンリケ・ウォーカー准教授は、チュミ教授との対話の著作に加え、アトリエ・ワンやレム・コールハースに代表される建築家による都市のリサーチやマニフェストに関する著作を刊行してきた。コロンビア大学滞在中の研究では、シチュアシオニストによる「状況の構築」「漂流」「心理地理学」「転用」「統一的都市計画」という概念のうち、主に「統一的都市計画」を対象とし、コンスタントのシチュアシオニスト・インターナショナル脱退以後の動向や、現代の情報社会における展開可能性について考察した。またウィグリー教授らの建築論やニュー・スクールのマッケンジー・ワーク教授らによるシチュアシオニスト研究の成果を踏まえ、ギー・ドゥボールをはじめとするシチュアシオニストの他のメンバーとコンスタントの「統一的都市計画」をめぐる方向性の違いを整理した。2019年3月からはUCLバートレットのAffiliate Adademicとしてロンドンに拠点を移し、195060年代の建築を軸としたシチュアシオニストとルフェーヴルの都市論に関する歴史的研究を、現代都市をめぐる実践的研究へと接続する研究に着手しはじめた。先行研究においては、シチュアシオニストや1950-60年代の実験的建築として一括りにされがちであったコンスタントのニューバビロンについて、コンスタントがそれらとの間に保っていた「距離」に着目することによって、その独自性を明らかにすることができた。また「統一的都市計画」の概念にもとづくニューバビロンと、人びとの関与・参加を促し、都市の小さなスケールに介入する短期的・ボトムアップ型の「エンゲージド・アーバニズム」などの現代都市をめぐる諸実践との接点を見出すことができた。これらのことから、「(2)おおむね順調に進展している。」と評価した。2019年8月までは、UCLバートレットを拠点に、同研究機関の研究者たちとの連携を強化しながら、現代の都市・建築論におけるルフェーヴルおよびシチュアシオニストの思想の受容と展開を、具体的な事例に即して明らかにする。9月には日本に帰国し、美術史、社会学、メディア論を中心とした和書の文献収集と分析も進める。内定年度:20172018年9月から2019年2月まで、コロンビア大学のVisiting Scholarとしてニューヨークに滞在し、シチュアシオニスト・インターナショナルとコンスタントの関係に関する研究に従事した。」と評価した。
低気圧性降雪に起因する表層雪崩予測に向けた降雪のかさ密度変化過程に関する研究

落下中の降雪粒子の物理量の変化を把握するために、新潟県長岡市の八方台(標高566m)と雪氷研露場(標高97m)の標高の異なる2箇所(水平距離は約3.8km)で降雪粒子の粒径と落下速度の測定を一冬季実施した。八方台サイトは本科研費で新規に設置したものである。雪水比と線積雪のバルク密度の関係式を作成するために、雪氷研露場で積雪深と降水量の観測も一冬季実施した。屋上開口式低温室に積もった新積雪のかさ密度の手動測定を数回実施した。過去の観測データを用いて降水粒子の落下速度変化の解析を行い、雪氷研究大会で研究発表を行った。降雪粒子の直接測定と並行して降雪粒子が落下する気象場などの環境を把握するために、多波長マイクロ波放射計、マイクロレインレーダー、Xバンドレーダーを用いて温湿度、鉛直流、及び降雪雲の鉛直分布測定を一冬季実施した。降雪のバルク密度に変化を及ぼす雲物理過程の寄与率解析に使用する一次元の詳細雲微物理モデル開発に向けて、連携研究者とボックスモデルのソースコードを見ながら一次元化に向けた検討を行った。本研究では、1観測値を用いた降雪粒子の物理量と降雪のかさ密度の相互関係の明確化、2地上リモセン観測で得られた温湿度や降雪の鉛直分布から降雪粒子の落下速度を変化させる雲物理過程を明確化、3一次元も詳細雲微物理モデルを開発し、観測時の落下中の降雪粒子に変化を及ぼす雲物理過程の寄与率の明確化を行う予定である。1に関しては、かさ密度、粒径、落下速度、積雪深、降水量の観測を冬季を通して観測を実施しており、降雪粒子物理量とかさ密度の相互関係を明確化するための基礎データが整った。2に関しても、温湿度や降雪雲の鉛直分布測定が冬季を通して実施できており、降雪粒子の落下速度を変化させる雲物理過程を分析するための基礎データが取得できた。3に関しては、一次元化に向けた作業の整理を行った。観測時例の蓄積を行うため、2018年度と同様の観測を継続する。2019年度の冬季観測が始まる前までに2018年度に取得したデータの解析を行い、降雪粒子物理量とかさ密度の相互関係把握、及び降雪粒子の落下速度が変化する温湿度環境や卓越する雲物理過程の調査・分析を行う。併せて、ボックスモデルの一次元化を行い、落下中の降雪粒子の変化シミュレーションを行えるようにする。新規に設置した八方台サイトの電気代と通信代を月ごとに支払っており、次年度請求分の通信費と電気代の支払いに充てるほか、2019年度も引き続き冬季観測を行うのでその経費として使用する。
皮膚摩擦力低下による褥瘡予防の基礎的研究

褥瘡は長時間加わる圧迫だけでも発生するが、これに摩擦・ずれ、湿潤が加わることにより褥瘡発生のリスクはさらに高くなる。先行研究により皮膚の摩擦力を測定した結果、個人によりばらつきがみられたことから、皮膚本来の水分量や皮脂量、皮膚のきめが摩擦力に影響しているのではないかと考え関連性を調査した。20歳代の男女を対象に、背部の皮膚の水分量、皮脂量、皮膚のきめ、摩擦力を測定した。その結果、水分量、皮膚のきめと摩擦力には関連性がみられなかったが、皮脂量と摩擦力には関連性がみられることが分かった。褥瘡発生の様々な要因のうち、摩擦力の軽減を図るケアを通して褥瘡予防の研究を行っている。先行研究「ポリウレタンフィルムを皮膚の貼付することによる摩擦への影響」(鈴村, 2006)の結果から皮膚への摩擦力は人によりばらつきが見られたことから、その要因を探究するために皮膚の摩擦力と皮脂、皮膚のきめの関係性を調査している。現在、摩擦力を測定するために、日本トムソンの精密位置決めテーブルを基に、モーターコード、ドライバー、パルスリミットコード、ティーチングボックスを組み合わせ、摩擦力測定装置を構築した。摩擦力測定装置にロードセルを固定し、センサーインターフェースを通してパソコンに接続し、摩擦力をグラフと数値で確認できるようにした。この摩擦力測定装置を使用し、分銅をナイロン糸でつなぎ、数値が正しく表示されるかどうか、器械の信頼性を確認するためにプレテストを行った。プレテストは、マット上で50g、100g、200gの3種類の分銅を使用し、可動可能であり、ロードセルの測定範囲内でアウトプットが得られる分銅の確認を行った。また、分銅とロードセルをつなぐナイロン糸が傾斜した場合、アウトプットがどのような影響を受けるのかを確認した。今後、温度、湿度が一定に保つことのできる部屋を使用し、対象者の背部を使用して摩擦力と皮脂、皮膚のきめを測定し、そのデータを分析していく予定である。褥瘡発生の様々な要因のうち、摩擦力の軽減を図るケアを通して褥瘡予防の研究を行った。先行研究「ポリウレタンフィルムを皮膚に貼付することによる摩擦への影響」(鈴村,2006)の結果により皮膚への摩擦力は人によりばらつきがみられたことから、その要因を探求するために皮膚の摩擦力と皮脂、皮膚の水分含有量、皮膚のきめの関係性を調査した。健康な成人(当大学の学生)23名(男性6名、女性17名)に依頼し、データ収集を行った。最初に対象者の背中を少し露出してもらい、肌スコープ(50倍レンズ)にて皮膚のきめのデータを収集したあと、油分・水分計を使用し、対象者の背部の皮脂量と水分量の測定を行った。その後、前年度に作成をした摩擦力を測定できる装置に微小荷重ロードセルを固定し、摩擦力の測定を行った。対象者の背部を露出し、水平部分に分銅(100g)をのせ水平方向からモーターで引き分銅が動き始めた時の力(静止最大摩擦力)を測定した。10回測定を行いデータの収集をした。測定した静止最大摩擦力と対象者のBMI、皮脂量、皮膚の水分含有量の分析を行った。分析方法は相関でみた。結果、対象者のBMIと静止最大摩擦力、皮膚の水分含有量と静止最大摩擦力には相関は見られなかったが、皮脂量と静止最大摩擦力との間には相関がみられた。今後、男女別での比較を行うこと、また皮膚のきめとの関連性を確認するために、対象者の皮膚のきめのデータと皮脂量、皮膚の水分含有量、静止最大摩擦力を詳しく見ていく予定である。
集積型可変波長半導体レーザの研究

今年度は、近接外部共振型波長可変半導体レーザの微小梁(外部共振ミラー)の変位拡大と波長可変範囲の拡大を目的とした。(2)波長可変範囲の拡大では、微小梁側の半導体レーザ端面に反射防止膜を付与し、レーザの発振メカニズムや波長を実験解析した。その結果、波長可変半導体レーザの動作条件として、i)外部共振器長を短く、ii)外部ミラー反射率を大きく、iii)I/Ith≧1.4の駆動電流などの強光帰還が有効であることを明かにした。(3)理論解析では、外部共振器の光結合効率、実効反射率などを各種の構成について計算した。今後は帰還光の、半導体レーザキャリア密度、利得スペクトル形状、屈折率などへ及ぼす影響を分析する予定である。本研究は、波長可変半導体レーザの簡略構成を目的に、従来の静電力ではなく、光ビームの熱作用により外部共振ミラー(微小梁)を変位させるもので、微小梁と半導体レーザを一体集積できる特徴がある。以下に、申請書記載計画に対応させ本年度の成果を要約する。1.発振波長の測定:まず、外部共振器長が極めて短い(数μm)場合の半導体レーザ(LD)の波長測定法を提案した。次に、波長を含むLDの発振メカニズムを解明するため、外部共振器長、外部ミラーの反射率、駆動電流などの影響を実験検討し、以下の諸点を明らかにした。(1)発振波長や複合共振出力は、外部共振器長λ/2(λ:波長)で周期的に変化する。(2)波長変化幅はI/Ith≧1.4で飽和し、戻り光強度により拡大する。(3)サイドモード抑圧比、スペクトル幅は、戻り光が合位相の場合、電流、戻り光強度により向上する。2.外部共振ミラーの設計:下記により微小梁への要求条件(λ/2以上の変位)を実現した。(1)熱膨張係数差が大きい金属と誘電体のバイモルフ膜を付与した3層膜の熱変位式を導出した。(2)数値解析により、GaAs系、InP系いずれの半導体レーザに集積した微小梁に対しても、100°Cの温度変化でλ/2以上の変位を実現し、最大変位を得る膜材料、厚みなど、設計の全体像を明らかにした。3.理論解析:これまで構築してきた半導体レーザの波長スイッチングや偏光スイッチングの理論を、本研究の外部共振器長が極めて短く、光帰還の高い半導体レーザの発振特性、周波数変位メカニズムの解明に適用すべく検討中である。
走査型電子顕微鏡内四探針原子間力顕微鏡による自己組織化膜の電気的異方性の計測

成果1)U字型をしたチューニングフォーク(以下TF)を電極パターンしたガラスエポキシ基板の上に固定し、突き出した腕の1つに探針となるタングステンワイヤーを導電性ペーストで接着し、検出部を作成した。検出部を電子顕微鏡の試料室に設置した四探針機構のアームで保持し、ピエゾ素子を用いて加振した。TFには10^9V/Aのゲインをもつ電流-電圧変換アンプを接続し、TFが振動することによって生じる電荷の移動を検出できるようにした。このときに生じた出力信号の振幅をロックイン検出することによって探針先端が感じる力の検出を試みた。共振周波数で加振し振幅をモニタしながら、探針を金属試料に接近させていった。振幅成分が減少した後加振を止めて、探針-試料間で電流-電圧特性を計測した結果、この手法により電気的接触が可能であることを明らかにした。成果2)カーボンナノチューブ(以下CNT)を用いて電気計測ができることを確認するために、化学エッチングしたタングステン探針の先端に多層CNTを取り付け、走査型電子顕微鏡内で四探針測定を実施した。その結果カーボンナノチューブ探針は、金属探針-CNT接合部分に数百kΩ数MΩにも及ぶ大きな接触抵抗が存在し、この接触抵抗が四探針法の要である微小電位差計測を困難にすることがわかった。この問題に対して電位計測にブリッジ回路と同様の原理に基づく零位法(null method)により、これを克服できることを明らかにし、電位計測区間を400nmとしても、CNT探針を用いることで金属薄膜上においても電位差計測を可能にした。
新しい格子ゲージ理論の利用法が切り開く超対称模型の精密検証

本研究は、「素粒子物理学における準備理論」の背後にあると目される「超対称模型」の精密検証を行うことを目的として遂行された。本研究の特色は、カイラル対称性を持つ格子QCD形式を用いて、その形式が持つ利点を最大限活用できる物理量に着目し、これまでにない精度の高い結果を導くことにあった。その結果、主なものとして以下のような成果挙げるに至った。1.中性K中間子の混合パラメーターの計算:一般に超対称模型は"CPの破れ"の源を多く含む。一方で標準理論では破れは小さい。従って、CPが破れているような物理プロセスを精密に調べることにより超対称模型の効果を検証することができる。その代表的な例が中性K中間子の崩壊であり、検証に必要な非摂動な混合パラメーターを8%の精度で決定した。Neutralinoをダークマターとして含む超対称模型は、神岡にあるような大型の水槽を使った観測を通して探索することができる。ここで、ダークマターと核子の相互作用の強さが重要な役割を果たすが、この強さを計算した。上記の何れの物理量もカイラル対称性を持たない格子形式で計算された結果を格段に改善し、超対称模型の探索に大きなインパクトを与えるものである。物理的体積が十分に大きいとは言えない点、3-フレーバーを2-フレーバーで近似している点から、まだ我々の結果は未だ最終結果とは言えないが、今後の同様の計算に対し道筋を与えた点で非常に大きな成果と言える。
エンドサイトーシス制御における低分子量G蛋白質Rab5結合蛋白質RIN3の機能解

低分子量G蛋白質であるRab5は細胞膜から初期エンドソームに向けての膜小胞輸送であるエンドサイトーシスの制御において中心的役割を担う非常に重要な因子である。当研究室ではこれまでに新規Rab5結合因子RIN3を同定し、RIN3がRab5を活性化することを明らかにしてきたが、その詳細な制御機構は不明である。私はRIN3がその分子内にリン酸化チロシンと結合するSH2ドメインを持つことに着目し、細胞内のチロシンリン酸化シグナルとの関係を探索した。まず、チロシンリン酸化依存的にRIN3に結合する制御因子の存在が考えられたため、チロシンキナーゼの基質であり、かつ小胞輸送に関与していることが報告されている因子を過去の知見から探し、293T細胞に過剰発現させて非特異的チロシンホスファターゼ阻害剤処理時のRIN3との結合を免疫沈降により検討した。その結果、癌原遺伝子c-Srcの基質であり、アクチン制御蛋白質であるCortactinがRIN3と結合した。また、Cortactinと結合することが知られているアクチン関連蛋白質CD2APもまたRIN3と結合することが見出された。CortactinおよびCD2APに関する知見から、RIN3はがん細胞の移動に関与している可能性があると考え、ヒト線維肉腫細胞株であるHT1080を用いてRIN3の局在を観察したところ、RIN3とCortactinは膜ラッフル部から内在化する小胞に、RIN3とCD2APは内在化した小胞においてそれぞれ共局在した。本研究は膜小胞輸送と細胞骨格制御を結び付ける基礎的な知見のみならず癌の浸潤機構の解明などにつながる可能性があり、大変意義深いものと考えられる。チロシンリン酸化シグナルは成長因子受容体や免疫応答、アクチン細胞骨格制御など極めて重要な経路を制御している。これらの経路は細胞増殖、癌や免疫細胞の遊走・浸潤、神経突起の伸長など多彩な現象を引き起こすため、チロシンリン酸化経路の解析は基礎的な生理現象だけでなく疾患のメカニズムを解明する上でも非常に意義深いと考えられる。Coratactinに関する知見から、RIN3はがん細胞の浸潤に関与している可能性があると考え、ヒト線維肉腫細胞株であるHT1080を用いて細胞外基質に対する浸潤能を測定した。その結果、RIN3をRNAiにより発現抑制した細胞では浸潤能が低下していることが見出された。本研究は膜小胞輸送と細胞骨格制御を結び付ける基礎的な知見のみならず癌の浸潤機構の解明につながる可能性があり、大変意義深いものと考えられる。
ホモポリアミノ領域の性質・機能と構造の解析

ヒトのタンパク質において20残基以下のポリアラニン領域は数多く存在するが、その領域が伸長することにより引き起こされる疾患が9つ知られている。本年度の本研究では、前年度において明らかにされた約30残基のポリアラニン同士の相互作用について、より詳細な解析を行った。ポリアラニン領域同士の相互作用をより詳細に解析するため、735残基の長さのポリアラニンをそれぞれ融合させたYFP融合タンパク質を細胞で発現させ、GST融合ポリアラニン35残基に対してGSTプルダウンアッセイを行った。その結果、723残基ではGSTポリアラニン35残基と相互作用が見られなかったが、2935残基では相互作用が見られた。また、上記7種類(735残基)の長さのポリアラニンを融合させたGSTタンパク質とYFPタンパク質をそれぞれ非変性条件下でアクリルアミド電気泳動を行ってみた結果、いずれも23残基を境として泳動パターンに変化が現れ、23残基を超えるポリアラニンはダイマーもしくはオリゴマーを形成することが示唆された。さらに、この変化はSDS-PAGEでは見られなかったことから、これらのダイマー・オリゴマーはSDS非耐性であることが明らかとなった。また、YFP融合ポリアラニンを動物細胞で発現させ蛍光顕微鏡で観察してみると、23残基を境に細胞全体から細胞質のみという局在へ変化することから、23残基以上に伸長したポリアラニンはSDS非耐性の相互作用能を獲得し、細胞内局在に影響を与えることが示唆された。ゆえに、一連のポリアラニン伸長疾患の原因タンパク質においても、一定以上の残基数に伸長したポリアラニン領域が異常なダイマー・オリゴマー形成を促し、タンパク質の正常機能が阻害されている可能性が考えられた。ホモポリアミノ酸領域の機能・性質をより明らかにするために、私は酵母2ハイブリッドシステムを用いて、約30残基の長さにおける20種類のホモポリアミノ酸領域同士の相互作用を解析した。その結果、ポリイソロイシン、ポリロイシン、ポリフェニルアラニンなど、培養細胞内で凝集体を形成する種類のホモポリアミノ酸同士において強い相互作用が見られ、ホモポリアミノ酸領域同士の自己凝集が凝集体形成の核となっている可能性が示された。また、ポリイソロイシンとポリロイシン、ポリロイシンとポリバリンなど、凝集を起こしやすい幾つかの異種の疎水性ホモポリアミノ酸の間においても相互作用が見られたことから、凝集体の形成には疎水性相互作用自体も大きく関与していることが明らかとなった。また、ポリアラニン(29残基)同士においての比較的強い相互作用が見られたので、さらにいくつかの長さ(6、18、29残基)で試してみたところ、ポリアラニンの長さ依存的な相互作用が見られた。18残基同士では相互作用は見られなかった一方で、29残基と18残基の間では相互作用が見られたことから、一定の長さを超えた(生理的に存在しない長さの)ポリアラニン鎖がそれ以下の(生理的に存在する)長さのポリアラニン鎖と異常な相互作用を引き起こす可能性が示唆された。このことは、いくつかのポリアラニン伸長疾患で見られるドミナントネガティブの効果が、長いアラニン鎖が正常長のポリアラニンに対して作用している結果であることを示唆している可能性がある。現在、7、10、15、23、30、35残基のポリアラニンを持つコンストラクトを作製し、それらを用いて、ポリアラニンの長さ依存的な構造変化・相互作用について、さらに詳細な解析を行っている。
機能融合デバイス構築に向けたSn系Ⅳ族半導体薄膜の材料設計

本研究では、新世代の省電力デバイスであるトンネルFETや光電融合多機能デバイスに向けたGeSn系IV族混晶の結晶成長技術、エネルギーバンド構造の解明と制御技術開発を行った。また、混晶の基礎的な材料物性および絶縁膜または金属と混晶との界面物性の制御を目指した。これまでに我々が先駆的に研究を推進してきたGeSn結晶成長技術やプロセス技術をGeSiSn、GeCSn等の2元および3元系IV族混晶薄膜にまで発展させ、これら新規材料におけるエネルギーバンド構造、結晶歪、欠陥構造、キャリア物性、光電相互作用などを包括的に解明し、Si系ナノエレクトロニクスへの融合技術に資するSn系IV族半導体材料の物性制御技術を構築することを目的とした。Sn系IV族半導体材料のナノエレクトロニクス応用に向けて、主に以下の項目に関して研究を準備し、推進した。(1)Sn系IV族混晶結晶成長技術の構築:MBE法あるいはCVD法による結晶成長技術を用いて、成長中の原子状水素照射によって表面マイグレーションを制御し、高温成長時のSn析出抑制した低欠陥GeSn層の成長技術を検証するための試料作製を準備した。(2)Sn系IV族半導体材料の結晶欠陥および歪構造解明:透過電子顕微鏡やマイクロ回折などの結晶構造分析技術を駆使して、Sn系エピタキシャル層の局所歪構造や原子尺度の欠陥構造同定をおこなうための試料を準備した。また、SPring-8の高輝度放射光施設のマイクロビーム回折や広域X線吸収微細構造(EXAFS)測定等による局所歪や原子結合構造の詳細分析による結晶物性の解明のための試料を準備した。(3)Sn系IV族半導体材料の電子・光物性の解明:高Sn組成GeSn層の電子・光物性の解明を進めた。作製したGeSnおよびSiGeSn層のキャリア物性、光吸収特性、発光特性等の分析評価を行い、GeSn層の光電子物性制御に向けた基礎的知見の獲得を目指した。26年度が最終年度であるため、記入しない。