hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ウォーターミストによる消炎現象に関する基礎学理の体系化と展開

この結果には実験と矛盾する点があり今後検討を要すると思われる。また、実験で観察された重力の効果を調べるための対向流拡散火炎の消炎限界に与える計算コードが開発された。これらの研究によりウォーターミストによる火炎の消炎機構に関して多くの知見が得られ、その成果は平成27年度火災学会研究発表会(山形)、10thASPACC(Beijing)および第53回燃焼シンポジウム(つくば)で発表されている。本研究では拡散火炎に関しては対向流拡散火炎および同軸流拡散火炎を用い,また予混合火炎に関しては淀み流予混合火炎および容器内予混合火炎を用い,それぞれについてウォーターミストの火炎抑制効果を実験と数値計算により解明した.対向流拡散火炎では,消炎に有効なミスト粒径は40ミクロン以下であり,消炎を支配している要因がミストの質量分率であることが明らかにされた.また,火炎伸長率が消炎を促進することも明らかとなった.同軸流拡散火炎では,火炎の付着点付近の部分予混合火炎にウォーターミストが侵入することによって燃焼速度が低下するために消炎することが明らかになった.この部分にウォーターミストを導入すれば容易に消炎できることになる.予混合火炎の研究では,ミストの質量分率の増加に伴い,層流燃焼速度が低下するが,その効果は希薄側で顕著であり,ウォーターミストの爆発抑制効果は大きいことが明らかになった.燃料がプロパンの場合,ミストの質量分率が0.2以上では完全に消炎する.また,最小着火エネルギーはウォーターミストの添加量の増加に伴い増加することが明らかになった.数値計算では,対向流拡散火炎の消炎限界伸長率が実験結果とよく一致し,ミストの質量分率が消炎を支配することが確認され,層流燃焼速度の低減効果および最小着火エネルギーの増加傾向が定性的に実験結果と一致した.また予混合火炎の消炎では,ミストの冷却効果が大きく,化学反応の影響は小さいことが明らかになった.さらに従来用のガス系消火剤よりもウォーターミストの火炎抑制効果の方が大きいことも明らかになった.本研究ではウォーターミストによる拡散火炎および予混合火炎の消炎効果が定量的に明らかにされ,ミストを用いた消火設備の設計指針が得られた.その結果は日本火災学会に設置されたウォーターミストによる消火に関する学術専門委員会を通して,産業界に提供された.本研究では拡散火炎に関しては対向流拡散火炎と同軸流拡散火炎を用い、また予混合火炎に関しては淀み流予混合火炎および容器内予混合火炎を用い、それぞれについてウォーターミストの火炎抑制効果を実験と数値解析により解明した。対向流拡散火炎の消炎限界伸長率はミストの質量分率とともに低下し、ミストは予混合火炎の燃焼速度を低下させる。同軸流拡散火炎は基部にミストが侵入することにより燃焼速度が低下し消炎する。また最小着火エネルギーはミスト量の増加に伴い増加し、爆発抑制効果があることが示された。これらの実験結果は数値計算とも一致し,ウォーターミストの火災抑制効果が大きいことが示された。
歯周組織再生を制御する細胞外マトリックスと転写因子の発現調節機構

プロタミンは、ラットBSPの遺伝子プロモーターに存在するcAMP応答配列(CRE)、FGF2応答配列(FRE)およびホメオボックス応答配列(HOX)を介してBSPの転写を調節した。さらに、リン酸化CREB、c-Fos、c-Jun、JunD、Fra2、Dlx5、Msx2、Runx2およびSmadlは、プロタミンによるBSPの転写調節に関わる転写因子であると考えられた。UMR106骨芽細胞様細胞をフラボノイドであるKaempferol (0.05, 0.5, 5および50μM)で12時間刺激すると,骨シアロタンパク質(BSP)mRNA量は,5μMのKaempferol刺激で増加し,5μMのKaempferolで経時的(3,6,12,24時間)に刺激すると,BSP mRNAの発現は12時間後に最大に達した。Real-time PCRによる検索の結果,Runx2とOsterix mRNAの発現は刺激6および12時間後に上昇した。ラットBSP遺伝子プロモーターの長さを変化させたルシフェラーゼプラスミドをUMR106細胞に導入し,Kaempferol(5μM)で12時間刺激すると、PLUC3(-116+60塩基対)およびそれよりも長いプロモーター配列を含むコンストラクトで,Kaempferol刺激により転写活性が増加した。一方,pLUC1(-18+60塩基対)およびpLUC2(-43+60塩基対)では転写活性は変化しなかった。BSP遺伝子プロモーターの-116+43塩基対上流の間には,逆方向のCCAAT配列(-50-46塩基対上流),cAMP応答配列(CRE;-75-68塩基対上流),Runx2結合配列(-84-79塩基対上流),FGF2応答配列(FRE;-92-85塩基対上流)および下垂体特異的転写因子応答配列(Pit-1;-111-105塩基対上流)が存在する。逆方向のCCAAT, CREおよびFRE配列の13か所に2塩基対の変異を挿入したミューテーションプラスミドを用いてルシフェラーゼアッセイを行ったところ,上記の3配列がKaempferolに応答する配列であると考えられた。ルシフェラーゼアッセイの結果より,ラットBSPプロモーター中のKaempferolに応答すると考えられるCCAAT, CREおよびFRE配列とKaempferol (5μM)刺激したUMR106細胞からの核内タンパク質との結合を,ゲルシフトアッセイにて検索した結果,逆方向のCCAAT配列に結合する核内タンパク質の結合量は,Kaempferol刺激により変化しなかったが,CREおよびFRE配列に対する結合は,Kaempferol刺激後3時間に増加した。抗体を使用したゲルシフトアッセイの結果,ccAAT配列にはNFYAが,cRE配列にはリン酸化cREB, c-Fos, c-Jun, JunDおよびFra2が,FRE配列にはRunx2, Dlx5およびMsx2が結合することが明らかになった。骨芽細胞様細胞(ROSl7/2.8)を、0.01または0.1μg/mlのP.gingivalis(P.g.)およびA.actinomycetemcomitans(A.a.)LPSで刺激後、骨シアロタンパク質(BSP)のmRNA量の変化をノーザンプロットで検索した。0.01μg/mlのP.g.およびA.a.LPSはBSPmRNA量を経時的に増加させ、0.1μg/mlのP.g.およびA.αLPSはBSPmRNA量を減少させた。ルシフェラーゼアッセイにてBSPの転写に対する両LPSの影響を検索し、BSP遺伝子プロモーターと核内タンパク質との結合をゲルシフトアッセイで検索した。ルシフェラーゼアッセイの結果、0.01μg/mlのP.g.LPSは、pLUC3(-116+60)の転写活性のみを上昇させた。一方、0.01μ9/mlのA.a LPSは、pLUC3、pLUC4(-424+60)、pLUC5(-801+60塩基対)の転写活性を上昇させた。0.1μg/mlのP.g.およびA.a LPSは、pLUC3、pLUC4、pLUC5の転写活性を減少させた。0.01および0.1μg/mlのA.a LPSによるpLUC3の転写活性の上昇と減少は、チロシンリン酸化、ERK1/2、PI3キナーゼ、活性酸素阻害剤で抑制された。0.01および0.1μg/mlのP.g. LPSによるpLUC3の転写活性の上昇と減少は、チロシンリン酸化、ERK1/2および活性酸素阻害剤で抑制された。0.01と0.1μg/mlのP.g. LPSは、CREおよびFRE配列と核内タンパク質との結合を経時的に増加または減少させた。0.01と0.1μg/mlのA.a LPSは、CRE、FRE、HOX配列に対する核内タンパク質の結合を経時的に増加または減少させた。

以上の結果、0.01Fg/mlのP.g. LPSとA.a. LPSは、BSPの遺伝子発現を増加させ、0.1μg/mlのP.g. LPSとA.a. LPSは、BSPの遺伝子発現を減少させた。また、両LPSの効果は同一ではなく、異なる細胞内情報伝達系を介してBSPの遺伝子発現を調節すると考えられた。骨シアロタンパク質(Bone Sialoprotein; BSP)は、石灰化結合組織特異的に発現し、初期の石灰化に関与するタンパク質である。プロタミンは、アルギニンを多く含む低分子量のタンパク質であり、精子形成の半数体細胞後期にヒストンと置換し、精子頭部の濃縮とDNAの安定化に関与する。さらに、造血、免疫反応、神経系および骨代謝に関与する。プロタミン(71.35 ng/ml)は、ROS17/2.8骨芽細胞様細胞のBSPmRNA量を6時間後に上昇させ、同細胞に導入したラットBSP遺伝子プロモーターコンストラクト(-116 to +60)のルシフェラーゼ活性を増加させた。ルシフェラーゼ活性の増加は、プロテインキナーゼA、チロシンキナーゼおよびERK1/2阻害剤の作用で抑制された。2塩基対の変異を導入したルシフェラーゼアッセイの結果、プロタミンの効果は、BSP遺伝子プロモーター中のCRE、FREおよびHOX結合配列を介していると考えられた。ゲルシフトアッセイの結果、プロタミン(71.35 ng/ml)は、CRE、FREおよびHOX配列へのROS17/2.8細胞核内タンパク質の結合量を増加させた。CRE結合タンパク質(CREB)、リン酸化CREB、c-Fos、c-Jun、JunDおよびFra2抗体は、CRE応答配列への転写因子の結合を阻害した。Dlx5、Msx2、Runx2およびSmad1抗体は、FRE応答配列とHOX応答配列への転写因子の結合を阻害した。以上の結果から、プロタミンはラットBSP遺伝子プロモーターに存在するCRE、FREおよびHOX結合配列を介してBSPの転写を促進すること、さらに、転写因子であるリン酸化CREB、c-Fos、c-Jun、JunD、Fra2、Dlx5、Msx2、Runx2およびSmadlは、プロタミンによるBSPの転写の調節に重要であると考えられた。石灰化組織特異的に発現する骨シアロタンパク質(BSP)に対するサイトカイン、成長因子および歯周病誘発因子(LPS等)の効果を検索し、良好な結果が得られており、下記に示す様な学会発表および論文の発表を行った。以上の結果は、歯周病による骨吸収およびその後の歯周組織再生にとって有用な情報源となると考えられることから、研究は"おおむね順調に進展している"と考えられる。24年度が最終年度であるため、記入しない。次年度が最終年度であるため、歯周組織再生を制御する細胞外マトリックスの中でBSPに焦点を絞り、骨芽細胞の分化に重要と考えられる転写因子との関係を検索したいと考える。研究は順調であり、問題は無いと考える。
癌組織内制御性T細胞を標的とした尿路上皮癌に対する新規免疫療法の開発

抗PD-1抗体治療は尿路上皮癌において既に臨床応用されているが、より治療効果の高く副作用の少ない新規免疫療法の開発が重要である。これまで、我々は抗PD-1抗体単剤治療の効果が乏しい症例の特徴として、癌組織内における制御性T細胞分画の上昇が関与していることを見出した。当研究では、尿路上皮癌に対する癌組織内制御性T細胞を標的とした治療薬の可能性を、1Xenograftモデル2自然発がんモデルで評価すると共に、外科切除標本を用いた免疫組織化学染色により癌組織内制御性T細胞発現の臨床的意義を検討し、尿路上皮癌に対する新たなる治療戦略の創生を行うことを目的とする。
PCR法を用いたDNA塩基配列レベルでのメダカ類の系統解析

アイソザイム多型とミトコンドリアDNA(mtDNA)の制限酵素断片多型からメダカ類の系統解析を行ってきた結果、メダカの種内には、著しく大きな遣伝的変異が存在することが明らかになった。これらの変異の分布や変異間の塩基配列の違いを詳しく調ベることによって、メダカ野生集団のさらに詳しい構造解析や地域集団の形成過程の推定が可能になると考え本研究を開始した。昨年度にひき続きmtDNAの塩基配列レベルの解析の基礎として、8種の制限酵素の切片多型を指標とした日本産野生メダカ集団の詳しい解析を行った。その結果、北日本集団から10の、南日本集団から89のハプロタイプが検出され、地域特異的なハプロタイプの分布も認められた。さらに、南北集団のハプロタイプ間の塩基配列の違いは約10.1%と推定された。本年度は北日本集団型のハプロタイプ(1)と南日本集団型(32)の全mtDNAのクローニングも行い、これらを用いて12srDNA、D-100p、cyt.b、ND4領域のシークエンジングを開始した。まだ解析途中だが、これら2つのハプロタイプ間のホモロジーは、12srDNAで96.1%(563/586)、cyt.bで88.4%(490/554)、ND4で90.1%(201/223)となり、領域によって値は異なるものの、約10%という制限酵素切断型の差異をもとにした推定値が概ね妥当であることが示された。今後は34kbの塩基配列の決定を行った後、その結果をもとに野生集団解析のためのPCRプライマーの作成を行い、PCRとダイレクトシークエンス法によるハプロタイプ間の系統関係、分岐年代の推定などを行っていく予定である。生物種間の系統関係や種内の集団構造の解析手段として、遺伝子レベルでの比較がきわめて重要であることは最近の多くの研究報告の示すところである。筆者はこれまでアイソザイム多型とミトコンドリアDNA(mtDNA)の制限酵素断片多型からメダカ類の系統解析を行ってきた。その結果種内のおおよその構造や近縁種の存在が明らかになったが、それらの系統関係については未だ不明な点が多い。本研究は、PCR法を用いてmtDNAの塩基配列を手がかりにメダカ類の種間および種内の系統の分岐の順序、分岐年代を推定するとともに、固定標本やすでに絶滅し標本の形でしか残っていないものとのDNAレベルでの比較のための基礎資料を作ることを目的として始まった。本年度は塩基配列レベルの解析の基礎として、制限酵素断片の多型からmtDNAを指標とした日本産野生メダカ集団の詳しい解析を行った。その結果、次のことが明らかとなった。(1)日本のメダカは大きく2つの集団に分かれる。すなわち、青森から日本海に沿づて丹後半島付近まで分布する集団(北日本集団)と、それ以外の地域の集団(南日本集団)である。(2)南日本集団のハプロタイプは東北から長野県に分布する2グル-プ、南関東から東海、瀬戸内、山陰西部にかけて広く分布するグル-プ、山陰東部のグル-プ、西九州から沖縄にかけてのグル-プなどに分けられる。(3)丹後、但馬地方のハイブリッド由来と思われる集団は、2つの異なるグル-プ、すなわち北日本集団型と南日本集団型からなっていた。アイソザイム多型とミトコンドリアDNA(mtDNA)の制限酵素断片多型からメダカ類の系統解析を行ってきた結果、メダカの種内には、著しく大きな遺伝的変異が存在することが明らかになった。これらの変異の分布や変異間の塩基配列の違いを詳しく調べることによって、メダカ野生集団のさらに詳しい構造解析や地域集団の形成過程の推定が可能になると考え本研究を開始した。

昨年度にひき続きmtDNAの塩基配列レベルの解析の基礎として、8種の制限酵素の片片多型を指標とした日本産野生メダカ集団の詳しい解析を行った。その結果、北日本集団から10の、南日本集団から89のハプロタイプが検出され、地域特異的なハプロタイプの分布も認められた。さらに、南北集団のハプロタイプ間の塩基配列の違いは約10.1%と推定された。本年度は北日本集団型のハプロタイプ(1)と南日本集団型(32)の全mtDNAのクローニングを行い、これらを用いて12srDNA、D-1oop、cyt.b、ND4領域のシークエンシングを開始した。まだ解析途中だが、これら2つのハプロタイプ間のホモロジーは、12srDNAで96.1%(563/586)、cyt.bで88.4%(490/554)、ND4で90.1%(201/223)となり、領域によって値は異なるものの、約10%という制限酵素切断型の差異をもとにした推定値が概ね妥当であることが示された。今後は34kbの塩基配列の決定を行った後、その結果をもとに野生集団解析のためのPCRプライマーの作成を行い、PCRとダイレクトシークエンス法によるハプロタイプ間の系統関係、分岐年代の推定などを行っていく予定である。
生体肝移植における管理体系の確立と免疫に関する研究

親子間の生体肝移植では、HLA遺伝子の関係から組織適合性が良好であることが予測され、移植後の免疫抑制剤の投与量および方法、さらに長期的免疫寛容に影響すると考えられた。そこで、HLAの血清学的・DNA学的分析を行い免疫抑制剤と術後感染症の発生との相関を求めた。免疫抑制剤として新しく開発されたプログラフ(FK506)とステロイドを基本とした。投与量と投与方法を3段階で改善した。すなわち投与量を初期投与の2/3、1/3と減量し拒絶反応の発生頻度とウイルス感染症の発生頻度を明らかにした。その結果プログラフは血中全血トラフ値を1020ng/dlに調節するようモニタリングしながら投与量を決定することが安全であることが判明した。ステロイドの副作用を考慮し移植後の肝機能安定期に中止できるか検討したところ36ケ月(移植後)頃に減量中止することが90%の症例で可能であることが判った。ウイルス感染症はサイトメガロウイルス感染、エズスタインバーウイルス感染症がおよそ15%あり、その早期診断、早期治療が成績向上のため重要であることが判った。さらに重要な新知見として、免疫寛容が脳死肝移植よりさらに数多く導入できる可能性があり、すでに95症例の中で4症例が免疫抑制剤投与なしで移植肝が生着できた。このことは、免疫寛容が親子間では成立し易い可能性が示唆された。生体肝移植は脳死肝移植と比べ、ドナ-肝のバイアビリティの良好なこと,組織適合性がよいことが予側され、それを科学的に証明するとともに、このことを踏まえて術後管理体系の確立の研究に入った。肝バイアビリティの評価は、肝ミトコンドリアのRe20×stateを評価することで行った。すなわち動脈血中ケトン体比を測定し評価し肝バイアビリティ-を分析した。これまで31例の生体肝移植を行った。ドナ-肝はすべて生着し一次的無機能肝はなく、このことは血中ケトン体比の上昇で証明できた。またこのレドックス理論に基づき術後管理を行ったところ、動脈血栓,肝静脈狭窄,門脈血栓,血腫による肝虚血を予知でき,外科的にあるいは保存的に全て治療でき移植肝を救いえた。免疫抑制剤は新しく開発されたFK506を使用したが、その使用法にも血中ケトン体比による肝バイアビリティ-の評価が役立ち、安全性を高めえた。ドナ-候補者とレシビエントとの間で血清学的HLA検査リンパ球混合培積試験,HLAーDNAタイピングを行い、術後の免疫抑制剤の投与量とその効果を検討し分析中である。これまでの結果では1例に明らかに拒絶反応を証明できたが、この症例はABO型incompatilbeの組み合わせであった。他に3例のcompatible組み合わせで拒絶反応を思わせる反応があったが、免疫抑制剤の増量やステロイドパルス療法で治療できた。脳死肝移植の拒絶反応の発生頻度の報告より明らかに少なく、またHLAーDNAタイピングの良好な程拒絶反応が少ないことがわかった。術後管理上問題となった大きな点は、ウイルス感染であり、中でもEウイルスの感染が多かった。このことは今後組織適合性試験に基づき免疫抑制剤の使用を変えることで、さらに一層の成績向上が期待できる。平成5年3月まで60例の親子間における小児生体部分肝移植を行った。年令は4カ月から17才までで,対象疾患は胆道閉鎮症を中心に,バッドキアリ症候群,劇症肝炎,代謝性肝疾患であった。8例死亡したが生存率は待機症例で90%を得た。世界における生体肝移植の応例数では,一施設での応例数は最も多くその成績は脳死肝移植と比較して,より良好な成績を残せた。生体肝移植の倫理的問題であるドナーの安全性は,手技の工夫,ドナーの術前評価,術後管理の工夫により一例の合併症もなく確立し得た。親子間移植では遺伝学的に組織適合性が良好であることが予測でき,このことが術後の免疫反応にどのように影響するか検討した。拒絶反応の頻度は約10%であり,例え起ってもその対策は容易であることが解った。

逆に強い免疫抑制剤は感染症を合併した。このため脳死肝移植の海外の報告と比較して免疫抑制剤の減量を試みた。またABO型不適合間の移植は脳死肝移植では成績が適合間移植より劣るとされていたが,種々の管理上の工夫で拒絶反応は確実に抑制できた。移植における最も重要な点は,移植肝のバイアビリティーを良好に保持することである。この評価に肝ミトコンドリアのRedoxstateを反映する血中ケトン体比を用いた。これまでの実績から,血中ケトン体比に影響する諸因子を分析し、これら諸因子を総合的に評価して術後管理する体系(Rodox理論に基ずく術前術中術後体系)を確立した。この結果管理が安全になり合併症の治療も正確としえた。さらに,このことから手術手技が改善され,門脈再建におけるグラフトの利用や,門脈血流動態の改善,肝静脈吻合方法の改良等がなされた。今後は8例の死因を分析し,生体肝移植の適応時期,緊急症例の取扱い,免疫抑制剤の長期的問題等を検討しなければならないことが解った。親子間の生体肝移植では、HLA遺伝子の関係から組織適合性が良好であることが予測され、移植後の免疫抑制剤の投与量および方法,さらに長期的免疫寛容に影響すると考えられた。そこで、HLAの血清学的・DNA学的分析を行い免疫抑制剤と術後感染症の発生との相関を求めた。免疫抑制剤として新しく開発されたプログラフ(FK506)とステロイドを基本とした。投与量と投与方法を3段階で改善した。すなわち投与量を初期投与の2/3,1/3と減量し拒絶反応の発生頻度とウイルス感染症の発生頻度を明らかにした。その結果、ブログラフは血中全血トラフ値を1020ng/dlに調節するようモニタリングしながら投与量を決定することが安全であることが判明した。ステロイドの副作用を考慮し移植後の肝機能安定期に中止できるか検討したところ36カ月(移植後)頃に減量・中止することが90%の症例で可能であることが判った。ウイルス感染症はサイトメガロウイルス感染,エブスタインバーウイルス感染症がおよそ15%あり、その早期診断、早期治療が成績向上のため重要であることが判った。さらに重要な新知見として、免疫寛容が脳死肝移植よりさらに数多く導入できる可能性があり、すでに95症例の中で4症例が免疫抑制剤投与なして移植肝が生着できた。このことは免疫寛容が親子間では成立し易い可能性が示唆された。
近年の気圧配置型変化が関東平野の局地風系と気温分布に及ぼす影響の解明

関東地方平野部を対象に,約40年間に及ぶ長期間の高密度な地上気象観測資料を用いて局地風系の類型化および近年における変化の統計的検討を行う.その際に,観測点周辺の土地利用状況を用いた風速の高度補正や品質管理などを行い,観測値に含まれる局所的な影響を除いた均質な地上風のデータセットを作成する.これにより,気圧配置型の出現頻度の経年変化に伴う局地風系の変化を評価し,近年の気圧配置型変化が,局地風系を通じて関東平野の気温分布に及ぼす影響を明らかにする.関東地方平野部を対象に,約40年間に及ぶ長期間の高密度な地上気象観測資料を用いて局地風系の類型化および近年における変化の統計的検討を行う.その際に,観測点周辺の土地利用状況を用いた風速の高度補正や品質管理などを行い,観測値に含まれる局所的な影響を除いた均質な地上風のデータセットを作成する.これにより,気圧配置型の出現頻度の経年変化に伴う局地風系の変化を評価し,近年の気圧配置型変化が,局地風系を通じて関東平野の気温分布に及ぼす影響を明らかにする.
サブ0.1ミクロン薄膜SOI CMOS LSIデバイスの揺らぎに関する研究

薄膜SOI CMOS LSIデバイスは,将来のLSIデバイスとして注目を集めているが,デバイスサイズがサブ0.1ミクロンの領域に入ると,さまざまな揺らぎの問題がクローズアップされてくる.本研究の目的は,サブ0.1ミクロン薄膜SOI CMOS LSIデバイスの揺らぎの問題に焦点をあて,揺らぎの定量化及び揺らぎを補償する機構を回路・デバイス面から検討することにより,サブ0.1ミクロン薄膜SOI CMOS LSIデバイスを実現することである.実際に試作したサブ0.1ミクロン薄膜SOIデバイスの特性を詳細に評価するとともに,その特性ばらつきについて実測データとシミュレーションにより検討を行った.まず,完全空乏型SOI MOSデバイスにおけるSOI基板のSi膜厚ばらつきとデバイスのしきい値電圧の関係を詳細に検討し,Si膜厚揺らぎの周期に対してデバイスのチャネル幅が小さくなるほど,Si膜厚の揺らぎによりしきい値が大きく変動することを明らかにした.従って,デバイスの微細化が進むと将来薄膜SOIデバイスをDRAM等に応用するときに特性ばらつきが問題となることが予想される.次に,プロセス起因によるしきい値電圧等の特性ばらつきに関して検討を行い,特にSOI膜厚が揺らいだ場合,完全空乏型SOI MOSFETデバイスのしきい値電圧が大きく変動することが明らかにした.また,不純物数の統計的揺らぎによるしきい値電圧ばらつきについて検討した.この揺らぎは本質的な問題となりうるが,完全空乏型SOI MOSFETでは,チャネル不純物濃度を低く抑えたまま短チャネル効果等を抑制できるので,不純物数の統計的揺らぎによる特性揺らぎが,通常のバルクMOSFETに比べて格段に小さいことを明らかにした.薄膜SOI CMOS LSIデバイスは,将来のLSIデバイスとして注目を集めているが,デバイスサイズがサブ0.1ミクロンの領域に入ると,さまざまな揺らぎの問題がクローズアップされてくる.本研究の目的は,サブ0.1ミクロン薄膜SOI CMOS LSIデバイスの揺らぎの問題に焦点をあて,揺らぎの定量化及び揺らぎを補償する機構を回路・デバイス面から検討することにより,サブ0.1ミクロン薄膜SOI CMOS LSIデバイスを実現することである.実際に試作したサブ0.1ミクロン薄膜SOIデバイスの特性を詳細に評価するとともに,その特性ばらつきについて実測データとシミュレーションにより検討を行った.まず,完全空乏型SOI MOSデバイスにおけるSOI基板のSi膜厚ばらつきとデバイスのしきい値電圧の関係を詳細に検討し,Si膜厚揺らぎの周期に対してデバイスのチャネル幅が小さくなるほど,Si膜厚の揺らぎによりしきい値が大きく変動することを明らかにした.従って,デバイスの微細化が進むと将来薄膜SOIデバイスをDRAM等に応用するときに特性ばらつきが問題となることが予想される.次に,プロセス起因によるしきい値電圧等の特性ばらつきに関して検討を行い,特にSOI膜厚が揺らいだ場合,完全空乏型SOI MOSFETデバイスのしきい値電圧が大きく変動することが明らかにした.また,不純物数の統計的揺らぎによるしきい値電圧ばらつきについて検討した.この揺らぎは本質的な問題となりうるが,完全空乏型SOI MOSFETでは,チャネル不純物濃度を低く抑えたまま短チャネル効果等を抑制できるので,不純物数の統計的揺らぎによる特性揺らぎが,通常のバルクMOSFETに比べて格段に小さいことを明らかにした.薄膜SOI CMOS LSIデバイスは,将来のLSIデバイスとして注目を集めていが,デバイスサイズがサブ0.1ミクロンの領域に入ると,さまざまな揺らぎの問題がクローズアップされてくる.本研究の目的は,サブ0.1ミクロン薄膜SOI CMOS LSIデバイスの揺らぎの問題に焦点をあて,揺らぎの定量化及び揺らぎを補償する機構を回路・デバイス面から検討するにより,サブ0.1ミクロン薄膜SOI CMOSLSIデバイスを実現することである.本年度は,まず,サブ0.1ミクロン薄膜SOIデバイスのデバイス・プロセスシミュレーションを行い,ゲート長がサブ0.1ミクロン領域にまで微細化した場合の,最適化設計を行った.その結果,従来有望と考えられていた完全空乏型SOIデバイスでは,埋込酸化膜のスケーリングが難しいことからショートチャネル効果を抑えることが困難であることが明らかになった.一方,非完全空乏型SOIデバイスでは将来のプロセスの延長でサブ0.1ミクロンデバイスが達成でき,またSOI膜厚の揺らぎがデバイス特性揺らぎにあまり影響を与えないことがわかった.そこで,以上のシミュレーション結果に基づき非完全空乏型サブ0.1ミクロンSOIデバイスを実際に試作した.SOI基板には膜厚揺らぎの少ないSIMOX基板を用い,またゲート加工は電子腺リソグラフィとドライエッチングにより行った.評価の結果,ほぼシミュレーション通りの特性が得られていることを確認した.現在,さらに詳しい特性評価と,デバイス特性揺らぎに関して評価を進めている.薄膜SOI CMOS LSIデバイスは,将来のLSIデバイスとして注目を集めているが,デバイスサイズがサブ0.1ミクロンの領域に入ると,さまざまな揺らぎの問題がクローズアップされてくる.本研究の目的は,サブ0.1ミクロン薄膜SOI CMOS LSIデバイスの揺らぎの問題に焦点をあて,揺らぎの定量化及び揺らぎを補償する機構を回路・デバイス面から検討することにより,サブ0.1ミクロン薄膜SOI CMOS LSIデバイスを実現することである.本年度は,実際に試作したサブ0.1ミクロン薄膜SOIデバイスの特性を詳細に評価するとともに,その特性ばらつきについて定量的に検討を行った.特に,完全空乏型SOI MOSデバイスにおけるSOI基板のSi膜厚ばらつきとデバイスのしきい値電圧の関係を詳細に検討した.

その結果,Si膜厚揺らぎに周期に対してデバイスのチャネル幅が小さくなるほど,Si膜厚の揺らぎによりしきい値が大きく変動することを明らかにした.通常,Si膜厚揺らぎの抑制には高温アニールが行われるが,その結果揺らぎの周期は大きくなる.従って,将来薄膜SOIデバイスをDRAM等に応用するときに特性ばらつきが問題となることが予想される.一方、完全空乏型SOI MOSデバイスの新しいスケーリング法を確立し,微細化してもチャネル不純物濃度を低く抑えることにより特性揺らぎの問題は回避されることも同時に明らかにした.また,不純物の統計的揺らぎによる特性ばらつきに関しても検討を行い,SOIデバイスでは,従来のバルクデバイスに比べてしきい値電圧ばらつきが格段に抑制できることを明らかにした.薄膜SOI CMOS LSIデバイスは,将来のLSIデバイスとして注目を集めているが,デバイスサイズがサブ0.1ミクロンの領域に入ると,さまざまな揺らぎの問題がクローズアップされてくる.本研究の目的は,サブ0.1ミクロン薄膜SOI CMOS LSIデバイスの揺らぎの問題に焦点をあて,揺らぎの定量化及び揺らぎを補償する機構を回路・デバイス面から検討することにより,サブ0.1ミクロン薄膜SOI CMOS LSIデバイスを実現することである.今年度は,実際に試作したサブ0.1ミクロン薄膜SOIデバイスの特性を詳細に評価するとともに,その特性ばらつきについて実測データとシミュレーションにより検討を行った.具体的には,昨年度に確立した完全空乏型SOI MOSデバイスの新しいスケーリングに基づいて,デバイス微細化した場合の特性揺らぎを定量的に議論した.まず,プロセス起因によるしきい値電圧等の特性ばらつきに関して検討を行い,特にSOI膜厚が揺らいだ場合,完全空乏型SOI MOSFETデバイスのしきい値電圧が大きく変動することが明らかとなった.しかし,SOI膜厚はプロセス技術の進歩により改善が可能であり,将来的にはプロセス起因のばらつきは本質的な問題でないことを示した.次に,不純物数の統計的揺らぎによるしきい値電圧ばらつきについて検討した.この揺らぎは本質的な問題となりうるが,完全空乏型SOI MOSFETでは,チャネル不純物濃度を低く抑えたまま短チャネル効果等を抑制できるので,不純物数の統計的揺らぎによる特性揺らぎが,通常のバルクMOSFETに比べて格段に小さいことを明らかにした.
芳香族アミノ酸代謝酵素の生体投与によるホメオスタシスの擾乱と矯正

酵素療法又は将来遺伝子の人体内導入が可能になったとして、では生体ホメオスタシス維持の機構がこれ等を許すか或いは如何に応答するかは、比等の問題の原点である。我々は、最も頻度が高く往々精薄を伴う先元性アミノ酸代謝異常に焦点をあて基礎研究を行っているが今回特に重要な芳香族アミノ酸,トリプトファン(Trp)チロシン(Tyr)フェニルアラニン(Phe)の血中レベル自身の生理的意義を探るためこれ等を外来酵素を生体(ラット)に導入して血中より選択的に除去しそれに対する生体の代謝/生理応答を調べるというアプローチを開始した。Trp除去には我々の発見になるトリプトファン側鎖酸化酵素【I】型(TSO【I】)を用い、Tyr/phe除去にはR.ghtinisのフェニルアラニンアンモニアリアーゼ(PAL)を用いて、それぞれを、ラット腹腔に導入すると、孰れも変收率で血中に転入し、活性を発現して、その伝半減期約半日で血中より消失する。TSO【I】を用いれば、用量依存的に血中Trpは除去され、最低値は正常の数百分の1となり、しかもこれが場合いよれば30時間も維持される事が判明した。PALを用いると、血中Tyr/Pheは数時間の経過で2-3%に下降した。以上の血中芳香族アミノ酸の除去は本質的に選択的でありかつ酵素の血中よりの消失に伴い正常値に復元した。この様な迅速かつ特異的なホメオスタシスの揚乱は、酵素療法に必発のものであるが、以上の場合特に脳は敏感に応答し、Trpの血中除去に脳内Trp低下が並行し、その上、Trpを前駆体とする神経伝達物質セロトニン(5-HT)脳内レベルも追従して低下した。カテコールアミン代謝は維持されていた。一方、PALによるPhe/Tyr血中低下は脳内Tyr/Phe低下をもたらしたがその程度はTrpの場合よりも温和で、カテコールアミン代謝への影響は少なかった。この事実はPhe/Tyrを対象とするPKUの酵素療法の原点を保証すると共に同じ芳香族アミノ酸Trpの場合は明確な生理機構の存在の考慮を必須なものとした。
部分光学活性化合物のアキラルな場における光学活性濃縮効果

本研究の目的は部分光学活性化合物のアキラルな場における光学活性濃縮効果の一般性について検討するものであり,アキラルな場として非常にポピュラーなシリカゲルクロマトグラフィーを用いるものである。一般に有機化合物において右手系,左手系が50:50の混合物,ラセミ体ではその分離はアキラルな場においては困難である。しかし,この50:50の混合比が少しでも偏る(これを部分光学活性化合物と呼ぶ)と非常に興味ある現象を発現する。我々は初期においてこの部分光学活性化合物をアキラルなシリカゲルクロマトグラフィーで単離を試みていた際,純品であると思われたにもかかわらず二つのピークを観測した。これらは各々,一方の高純度の鏡像体とそのラセミ体であった。このような現象は非常に特殊な化合物において若干の事例はあったものの我々が試みた単純なシクロヘキサノール誘導体で見つかったことは意義深い。当該研究期間において以下の結果を得た。1.シクロヘキサノール誘導体において2位のベンジル、あるいはアリール置換体が最も光学活性濃縮効果を示した。2.上記1位と2位の立体関係は光学活性濃縮効果に影響を及ぼさない。また、他の位置の置換体がこの系に導入されていても光学活性濃縮効果に影響を及ぼさない。3.これら現象は該当分子の溶液中でのホモキラルおよびヘテロキラル分子間力の差異に基づくものと推測されるが、NMRでの観測においてそれらが検知出来ないほどの弱い差異が光学活性濃縮効果を引き出していると結論した。以上,過去の常識では考えられないこのような単純な系で弱い分子間相互作用がホモキラルとラセミ体との分離に成功した。ラセミ体がラセミ化合物を与えるような系においてこの現象の一般性は水酸基と芳香族を置換基とする環系があれば成り立つことも見出しており,これから徐々に他の系においても発見が期待される。本研究では部分光学活性化合物のアキラルな場であるシリカゲルカラムクロマトグラフィーによる光学活性濃縮効果についての一般性について検討する。この光学活性濃縮現象は現在の所、特殊な事例しか報告されていないが、溶液内でのかなり普遍的な現象であると考えられる。本研究課題年間にこの現象の一般性を明らかにし、どのような官能基が光学活性濃縮現象に必須であるかを明らかにすることを目的として本年度はシクロヘキサン誘導体における光学活性濃縮現象の一般性の検討を行った。試みたシクロヘキサン誘導体に関してはプロキラルなLiエノラートへの不斉プロトン化によって容易に得た。この反応に及ぼすシクロヘキサン環上の置換基効果については同様に不斉プロトン化により任意の置換基を有する化合物を調製した。このようにして調製した化合物を用いてアルコール誘導体へと還元した後、光学活性濃縮現象を調べた。α-位の置換基については芳香環を有する場合に最も効率良く分離されるが、アルコールとα-置換基のシス、トランスの立体に関係なく分離され一般性がある。更に6員環上の他の位置の置換基には影響されず、また、置換基の種類にも影響されない、など重要な結果を得た。これらの結果をまとめて投稿準備中である。
プロトン伝導性ペロブスカイトを電解質とした水蒸気電解に関する研究

地球温暖化や人間活動による地球へのインパクトの低減のためには、再生可能エネルギーの導入と普及が必要である。本研究は、燃料電池との組み合わせにより蓄エネルギー技術として働き、また、次世代のエネルギー媒体として期待される水素の製造法でもある水蒸気電解を扱う。600°C程度の中温領域で、効率よく水を電解できる手法としてプロトン伝導性酸化物を電解質とした水蒸気電解について検討した。電解質、アノード、カソードのそれぞれの要素について、水蒸気電解という用途に即した、材料選択やプロセッシング、構造を検討した。これらの知見を元に、薄膜電解質をカソードにサポートしたタイプの電解セルの試作と試験を行った。600°Cにおいて1. 4V程度を電解電圧と知る水蒸気電解を行うことが出来た。電解質材料の低温焼結法について検討を行い、バリウムジルコネート系、およびストロンチウムセレートージルコネート固溶系についてビーズミリング法による易焼結性粉体の調製に成功した。前者の材料は難焼結性で知られるが、通常に比べて300°C400°C程度低い温度での焼成により同程度の焼結密を得ることができた。粒径分布を測定した結果、ビーズミリングによってはシングルナノ粒子が調製できていることが判明し、高焼結性につながった物と考えられる。酸化物の二段階プロトン化による高プロトン伝導性の可能性について検討した。ペロブスカイト構造中で価数変化の起こる元素としてMn、W、Prをドーパントとして用いた場合について、還元雰囲気での導電率を測定し、ストロンチウムジルコネートのジルコニウムサイトをマンガンで置き換えた系について、還元雰囲気にさらすことにより材料をプロトン化することができることを確認した。本材料においてはプロトン化が可能であったのは約400500°Cの温度範囲であったが、価数変化による新しいプロトン化の手法を示せたものであり、今後、実際の電気化学セルにも適用可能な材料系でのプロトン化を検討する。ストロンチウムをドープしたサマリウムコバルト酸化物のアノード活性を検討し、この材料の電極活性や水蒸気電解の電流効率が、電極塗布厚さが50ミクロン程度まで厚さと共に向上することを確認した。この結果は、電極材料がプロトン-電子混合伝導性を有していることを示唆しており、そのような観点からさらに検討を行う予定である。一方、アノードについてはセリウム含有酸化物の薄膜が、プロトンを通す働きをもつと共にニッケル電極に対して活性を与える助触媒的効果があることがわかった。本研究は、プロトン伝導性酸化物を用いて安定的に水蒸気電解により水素製造を行える要素材料および電解セルを開発することを目的とする。本年度は、昨年度までに検討を行った電解質、アノード、カソードの各材料を用いて、電解質が薄膜の形態である電気化学セルについてその作成条件および電解特性について検討した。また、チューブセルの作製に必要な技術として基体管の試作を行った。薄膜電解質の調製法の検討では、アノード支持体としてNiOと電解質材料であるイットリウムドープストロンチウムジルコネート・セレート固溶体(以下SZCY)の混合焼結体を用い、その混合割合の最適化を行った。また、電解質材料としてSZCYスラリーをディスク状(直径約14mm)のアノード基板にスクリーンプリントした後の焼成温度の違いによる水蒸気電解時の過電圧特性について検討を行い、1400°C程度の焼成温度が最適と判明した。このとき、水蒸気電解試験における端子電圧は、600°C、0.1A/cm2において約1.4V程度であり、目標値まで0.1V程度と良好な結果を得た。チューブ状セルの試作についての検討では、NiOチューブ状基体管を作製し、還元特性を把握した。今後、上記のディスク状セルの知見を生かしてチューブ状セルを作製し、その電解特性試験を行う。以上の検討により、プロトン伝導性薄膜を用いた水蒸気電解セルの構築が出来た。また、チューブ状セルの作製に必要な知見を得ることが出来た。本研究では最終的に、1.3Vでの水蒸気電解セルの作動を目指しており、これに向けた検討を次年度に行いたい。本研究は、プロトン伝導性酸化物を電解質として用い、600°C程度の中温領域を作動温度とする水蒸気電解による水素製造の手法を検討している。適した電解質としてSr(Zr,Ce)O3系プロトン伝導体を選択し、アノードに(Sm,Sr)CoO3系酸化物、カソードにNiを用い、高効率に水蒸気電解を行えることをこれまでに示した。今年度は、まず、カソードに中間層としてセリア系酸化物を挿入し、電極性能を活性化できることを明らかにした。また、カソードの電極特性の酸素分圧が高いほど活性化することを明らかにした。

カソード支持型のチューブセルを作製し、その作動を確かめた。チューブセルの材質としてはNiOとSr(Zr,Ce)O3を体積比で1:1で混合したときが一番性能が高かった。アノードに用いている(Sm,Sr)CoO3に関して、構成元素のコモン化を検討したが、コバルトに比べて豊富な鉄やマンガンを電極に含ませた場合には、電解質と反応することで電解質側のプロトン伝導性が著しく減少することが示唆された。この傾向はコバルトの場合には小さく、したがってコバルトは電極構成元素としては必須であるという結論になった。一方、今後の実用化を考える上で、プロトン伝導体の高い焼成温度(現状は16001700度)が問題となっていたがビーズミル法により、プロトン伝導性ペロブスカイトの微細化に成功した。焼成温度の著しい低減が期待できる。以上、本研究ではプロトン伝導体を用いた中温水蒸気電解について検討し、その実用化を見通せる技術的な知見が得られたと考えられる。
可積分系とミドルコンボルーション

ホインの微分方程式の特別な場合として、特異点の一つがみかけの特異点となるときにミドルコンボルーションを施すと多項式的な解をもつ場合に対応することがわかり、この場合において解の積分表示を得ることができた。そして、一般超幾何微分方程式との関連についても研究をすすめた。他に、多添字直交多項式についてや超離散パンルヴェ方程式について成果を得た。複素変数の線形微分方程式において、ミドルコンボルーションと呼ばれる変換(オイラー積分変換とそれに伴う微分方程式の変換)を主な道具として研究を行った。ホインの微分方程式とは、リーマン球面上4点に確定特異点をもつ二階線形常微分方程式の標準形である。3点の場合は超幾何微分方程式に対応しており、解の大域的な性質などさまざまな研究が昔からなされてきた。ホインの微分方程式におけるミドルコンボルーション自体は既に知られていたが、報告者はホインの微分方程式においてミドルコンボルーションによって解の性質がどのように変化するかを研究した。線形微分方程式の確定特異点がみかけの特異点であるとは、その特異点の近傍での解はすべて正則か高々極をもつ(非整数冪や対数項が出てこない)ことである。報告者は、ホインの微分方程式で特異点の一つがみかけの特異点であるものをミドルコンボルーションによって変換すると、多項式かこれと類する(多項式的な)関数を解にもつホインの微分方程式が導出されることを発見し、証明した。そして、特異点の一つがみかけの特異点であるホインの微分方程式に対して、対応する多項式的な解を用いて、もとの解の積分表示を導出した。また、第六パンルヴェ方程式をモノドロミー保存変形で生み出す2階線形常微分方程式に対しても同様の結果を得た。不確定特異点を含む場合のミドルコンボルーションについても研究をすすめた。不確定特異点を含む場合のミドルコンボルーションの定義を与え、いくつかの基本的性質を導き、例として合流型超幾何関数の場合でうまくいっていることを確かめた。利点として、比較的計算がしやすいということがある。この結果の一部については研究成果欄での論文にて発表した。ガウスの超幾何微分方程式は、複素平面に無限遠点を付加したリーマン球面上で3点に確定特異点をもつ2階の線型微分方程式の標準系であるが、数学のさまざまな対象のみならず物理学の幾多もの模型に関連しており、非常に重要な対象である。これの一般化として、一つは特異点の数を4つに増やしたホインの微分方程式というものが考えられ、他には微分の階数を上げた一般超幾何微分方程式が考えられる。ホインの微分方程式はリジッド(局所構造が全体を決定する)でないが階数は2であり、一般超幾何微分方程式はリジッドであるが高階である。2011年度は、ホインの微分方程式と一般超幾何微分方程式の双方にわたる成果を上げることができた。その背景にはミドルコンボルーションを生じさせる積分変換に関する結果がある。微分方程式の確定特異点にはみかけの特異点(apparent singularity)と呼ばれる特別な状況がある。これは、その特異点において解は分岐をもたないということで特徴付けがなされる。ホインの微分方程式において、4つの特異点のうち1つがみかけの特異点である状況を考えると、一般超幾何微分方程式の特別な可約な場合において因子分解したときの右因子としてこのホイン型の微分作用素が現れることがいくつかの場合に観察された。研究発表の欄に記した論文において、この観察を予想として定式化し、いくつかの場合にはこの予想が正しいことを示した。また、例外ヤコビ多項式と呼ばれる直交多項式系に対してホインの微分方程式の研究を応用し、これと一般超幾何関数との関係を明示した。また、ストックホルムのEdwin Langmann氏と量子可積分系と積分変換に関する共同研究をすすめ、ホインの微分方程式での結果を一般化するような成果が得られつつある。パンルヴェ方程式は2階の非線形常微分方程式であるが、動く特異点は極しかもたないという性質で特徴付けられており、一型から六型まで名前がついている。一方、パンルヴェ方程式の差分方程式版(離散版)も考えられており、対称性を中心として研究されている。さらに、差分パンルヴェ方程式から超離散化を考えることができ、超離散方程式はセルラーオートマトンとみなすことができる。この超離散パンルヴェ方程式について、成果を得ることができた。報告者は筒井氏とともに差分パンルヴェ第六方程式の符号付き超離散化を行い、超幾何型の解(リッカチ解)との関連を研究してきた。そして一般的な解の漸近挙動についての予想を立て、いくつかの場合に数値的にその予想が妥当なことを示した。また、多添字直交多項式についても研究をすすめた。古典的な直交多項式としてヤコビ多項式やラゲール多項式があるが、これらを固有関数としてもつ量子力学の模型は20世紀前半から考えられてきた。これらにDarboux-Crum変換を適用することで新たな模型を導入することができ、固有関数として得られる多添字ヤコビ多項式や多添字ラゲール多項式が多添字直交多項式の主要な例である。

多添字ヤコビ多項式の間には、添え字やパラメーターが異なっていても多項式として一致する例がいくつもあり、佐々木隆氏とC.-L. Ho氏との共著論文にて発表したものもある。この方向で研究をさらに突き進め、多添字ヤコビ多項式の間の組織的な等式を導出した。従来、数学と物理はともに互いに影響を与えながら発展してきた。例えば、ガウスの超幾何微分方程式は量子力学での模型において非常に重要な関数であり、数学的には複素平面に無限遠点を付加したリーマン球面上で3点に確定特異点をもつ2階の線型微分方程式の標準系であって様々な研究がなされてきた。確定特異点を4つに増やした2階の線型微分方程式の標準系はホインの微分方程式と呼ばれるものであるが、ガウスの超幾何微分方程式と違ってリジッド(局所構造が全体を決定する)ではなく、解の解析もはるかに難しくなる。複素平面におけるフックス型微分方程式系において、ミドルコンボルーションと呼ばれる操作があり、これはオイラー変換という積分変換として捉えることができる。報告者は、不確定特異点をもつ線形微分方程式系においてのミドルコンボルーションについて、そして、Edwin Langmann氏との共同研究にてホインの微分方程式におけるミドルコンボルーションの多変数化について、結果を得ることができた。ところで、ガウスの超幾何微分方程式はPoschl-Tellerポテンシャルをもつ量子力学系にも現れ、この模型の固有関数としてヤコビ多項式という直交多項式が現れる。これらにDarboux-Crum変換をうまく適用することによって新たな量子系を得ることができ、その固有関数の主要部としてmulti-indexedヤコビ多項式やmulti-indexedラゲール多項式が得られる。これらには、見かけの特異点が付加されている。佐々木隆氏とHo Choon-Lin氏と共同に、これらの見かけの特異点の合流について研究を行った。とくに、合流が起こるときのパターンを調べ、具体例をいくつも計算し、ホインの微分方程式の解となるものについても得ることができた。ホインの微分方程式に対して、ミドルコンボルーションとの関係を念頭におくことで研究が想定以上に進展したが、不確定特異点を含む場合のミドルコンボルーションに関しては、当初の予定ほどには研究がすすんではいない。25年度が最終年度であるため、記入しない。確定特異点のみの線形微分方程式系におけるDettweiler氏とReiter氏によるミドルコンボルーションの理論の拡張として、報告者は不確定特異点をもつ線形微分方程式系においてもミドルコンボルーションを構成しており、とくにオイラー変換と直接関連する部分において、ポーランドのBanach center刊行の雑誌に発表した。また、ホインの微分方程式には楕円関数を用いた表示があり、これはBCn型Inozemtsev系というn変数の量子可積分系において1変数の場合に対応しているが、Edwin Langmann氏との共同研究において、BCn型Inozemtsev系での核関数とこれに関する積分変換について、更なる一般化を含めて結果を得た。1変数であって周期についての微分項がない場合はホインの微分方程式のミドルコンボルーションに対応するものである。発表論文においても、2012年度に採択されたものが多かった。
植物防御機構に関わる有用な二次代謝産物生合成遺伝子群の解析

本研究は、植物防御機構に関わる有用な二次代謝産物(フェニルプロパノイドやベンツオキサジノンなど)の生合成遺伝子群について、1)フェニルプロパノイド生合成経路、CHS(カルコン合成酵素)・DFR(ジヒドロフラボノール4-還元酵素)両遺伝子に注目し、2)ベンツオキサジノン生合成経路では、トリプトファン合成酵素α、チトクロームP-450依存性モノオキシゲナーゼなどの遺伝子群(bx1からbx5)に注目して、それぞれの生合成に関わる酵素群の遺伝子構造や生化学的機能、遺伝子発現様式について解析することを主たる研究の目的とする。1)昨年度では、DFR-A、-B、-C、と3つタンデムに並ぶアサガオ及びマルバアサガオのアントシアニン生合成経路遺伝子DFRについて遺伝子構造解析を行ったところ、これらDFR遺伝子はアサガオとマルバアサガオの種分化が起る以前に非相同的組換えにより3コピーのDFR遺伝子がタンデムに並んだ構造となり、その後挿入や欠失を含む多様化が起ったことを示唆していた。本年度では、マルバアサガオCHS遺伝子群(CHS-D、CHS-E)について大腸菌内において発現を試み、生化学的な解析を行った。その結果、CHS-D、CHS-Eの両遺伝子産物共に、ナリンゲニンカルコンを作り出す活性を保持していた。2)つぎに、栽培種イネ12種及び野性種イネ25種類について発芽時でのベンツオキサジノン産生の有無をFeC13をもちいた青色呈色反応により検討を試みた。その結果、これらのうちの2種類(O. officinalis, O. alta)において、呈色反応陽性を示すものがあった。しかしこれらについてHPLC分析を試みたところ、どちらの野性種イネにおいても、HIBOA,DIBOA,DIMBOAと考えられるようなピークは検出されなかった。現在、トウモロコシのbx遺伝子群のイネヘの導入を目指し、RT-PCRを用いてトウモロコシbx遺伝子群(bx1からbx5)のクローニングを試みている。本研究は、植物防御機構に関わる有用な二次代謝産物(フェニルプロパメイドやペンツオキサジノンなど)の生合成遺伝子群について、特に1)フェニルプロパノイド生合成経路、CHS(カルコン合成酵素)・DFR(ジヒドロフラボノール4-還元酵素)両遺伝子に注目し、2)ベンツオキサジノン生合成経路では、トリプトファン合成酵素α、チトクロームP-450依存性モノオキシゲナーゼなどの遺伝子群に注目して、それぞれの生合成に関わる酵素群の遺伝子構造や生化学的機能、遺伝子発現様式について解析することを主たる研究の目的とする。本年度では、DFR-A、-B、-C、と3つタンデムに並ぶアサガオ及びマルバアサガオのアントシアニン生合成経路遺伝子DFRについて、両者それぞれの17kbにわたるDFR遺伝子領域の遺伝子構造解析を行ったところ、3つの遺伝子のいずれもが6つのエキソンより構成され、プロモーターやターミネーターと考えられる配列が存在した。このデータから進化系統樹を作成したところ、これらDFR遺伝子はアサガオとマルバアサガオの種分化が起る以前に非相同的組換えにより3コピーのDFR遺伝子がタンデムに並んだ構造となり、その後挿入や欠失を含む多様化を起ったことを示唆していた。次に、DFR-B遺伝子が、花弁や茎、葉でアントシアニン生合成に関わるDFR遺伝子と分かっていることから、DFR-A、およひDFR-C遺伝子の機能を探る第一歩として、我々はsemi-quantitative RT-PCRによりそれら遺伝子の発現について解析した。その結果、ごく微量ではあるがDFR-AやDFR-Cが、花やその他の組織においてもDFRmRNAを発現しているとの知見を得た。次年度では、マルバアサガオCHS遺伝子群(CHSA、CHSD、CHSE)について生化学的な解析(その遺伝子産生物についての基質特異性の検討)を行う。さらに、ベンツオキサジノン(DIBOA、DIMBOAなど)の生合成経路遺伝子群;トリプトファン合成酵素α、チトクロームP-450依存性モノオキシゲナーゼなどについてもその解析を行う。

その結果、これらのうちの2種類(O. officinalis, O. alta)において、呈色反応陽性を示すものがあった。しかしこれらについてHPLC分析を試みたところ、どちらの野性種イネにおいても、HIBOA,DIBOA,DIMBOAと考えられるようなピークは検出されなかった。現在、トウモロコシのbx遺伝子群のイネヘの導入を目指し、RT-PCRを用いてトウモロコシbx遺伝子群(bx1からbx5)のクローニングを試みている。