hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
仮説「血液凝固・IFNγ・PAI-1は肝線維化・発癌機構を制御する」の提唱と検証

*仮説「血液凝固・IFNγ・PAI-1は肝線維化・発癌機構を制御する」の提唱と検証を目的とし、研究を行った。平成24年度は慢性期の肝線維化を調べるべく観察期間を延長し、かつ前年度の実験で肝線維化にPAI-1、tPAが関わっている可能性が示唆されたため、BDL後3週間での野生型マウスとPAI-1欠損マウスにおける肝障害、肝線維化を調べた。すると、BDL後、肝障害に関しては野生型マウスに比べ、PAI-1欠損マウスで軽減される傾向があった。また、肝線維化の程度もSirius-Red染色をもとに数値化を行い、PAI-1欠損マウスで有意に抑制される事がわかった。この時の遺伝子発現に関してはPAI-1欠損マウスでt-PAの発現が有意に抑制されたが、IFNγの発現に関しては差を認めなかった。PAI-1欠損マウスのtPA発現量自体は偽手術を行ったものとBDLを行ったもので差を認めなかった。今回の実験結果をまとめると、BDL後3週間の時点で、野生型マウスでは肝線維化が起こったが、PAI-1欠損マウスは肝線維化が抑制された。この時PAI-1欠損マウスはtPAの発現が増加する事なく線維化が抑制され、IFNγの関与は少ないという事がわかった。そのメカニズムに関してはさらなる解析が必要である。平成23年度はまず研究計画書に記載した通り、マウスの胆管結紮(以下BDL;Bile Duct Ligation)によるマウス肝線維化モデルを用いて実験を行った。スクリーニングとして野生型マウス(C57BL/6J)の胆管を結紮し、3時間後、6時間後、24時間後、3日後、7日後の血清ビリルビン、ALT濃度を調べたところ、3日後をピークにいずれも上昇を認めた。また、RT-PCRによるmRNA解析において24時間後、3日後、7日後、3週間後のIFNγ、PAI-1、tPAの発現をみたところ、IFNγに関してはBDL群とコントロール群において差を認めなかったが、PAI-1、tPAに関しては7日後をピークにいずれも有意差をもってBDL群で遺伝子発現を認めた。肝臓の病理組織学的検討は、HE染色ではBDL群において肝壊死所見を認め、Sirius-Red染色ではBDL群において胆管周囲の線維化を認めた。以上の結果より、BDLによる肝線維化モデルではPAI-1、tPAが線維化に何らかの形で関わっているが、IFNγの関与は少ない可能性が示唆された。平成23年度は胆管結紮マウス肝線維化モデルにおいてIFN-γ、PAI-1、tPAの関与を確認しえた。今後は各種ノックアウトマウスを用いてさらなる検定を進める。TAK KOマウスとPAI-1との二重KOマウスを作製して肝線維化・肝癌発癌の有無につき検索する予定である。現在教室の石亦宏(現サンディエゴ大准教授)に二重KOマウスの作製を依頼しており、出来しだい輸入し上記実験を行う。本研究遂行にあたり、各種ノックアウトマウスの作製費、維持費および蛋白・遺伝子発現解析費、組織学的研究費として使用する。また、研究成果を国海外で発表、また最新の研究情報を収集。発表するための旅費として使用する。また、米国サンディエゴ大学・ボストン大学と連携して研究を進めるため、研究データ討議・ミニシンポジウム開催などを行いたい。
出芽酵母と分裂酵母をモデル系とした細胞極性の制御機構の解析

1.出芽酵母における細胞極性制御因子Rax1の解析を行った。各種の細胞極性制御因子の局在性を、GFP融合タンパク質として、蛍光顕微鏡にて観察した。その結果から、Rax1が、Bud8などのランドマークタンパク質を、正に制御していることが示唆された。2.分裂酵母における細胞極性制御因子の同定を行うため、分裂酵母のゲノムにランダムな遺伝子破壊を行うためのライブラリーを作成した。このライブラリーを用いて、遺伝子破壊を試みたが、ゲノム由来の断片に、複製起点となる配列が多数あるためか、予想以上の数の形質転換体が出現し、ゲノムに挿入されていないものが多数を占めていた。この結果から、分裂酵母におけるランダム遺伝子破壊株の単離には、出芽酵母で行われた方法をそのまま適用することが困難であると考えられた。3.分裂酵母の高発現cDNAライブラリーを用いた実験から、PB1 domainを持つ新規因子を同定した。この遺伝子を高発現すると細胞の増殖は、著しく阻害され、細胞形態は丸い形へと変化した。Two-hybrid解析の結果、Scd2のPB1domainと相互作用していた。遺伝子破壊は致死ではなかった。Mid2欠損変異株では、Old End側からしか細胞が伸長しないが、これにCK2のβサブユニットを過剰に発現させると、New End側からの細胞伸長が誘導されることを見いだした。野生型株に比べ、早い時期から、New End側からの伸長が起こっていることが明らかとなった。4.出芽酵母の擬菌糸形成時には、細胞が一方向へ伸長する特異的な極性成長を示す。過剰発現により、酵母細胞が培地の表層に拡大していく擬菌糸形成現象を強く誘導する因子Sfg1を見いだした。この因子の発現により非常に大きな擬菌糸コロニーが形成される。この因子のシグナル伝達経路上の位置付けについて検討を行い、Ras2の下流に位置することを明らかにした。Bud8やRax1などのGFP融合タンパク質を用いて、各種の細胞極性制御因子の局在性を蛍光顕微鏡にて観察した。ゲノムDNAを部分分解し、一旦、ゲノムライブラリーを作成した。その後、ゲノムからの回収を考えたoriginとマーカー(kanamicin耐性とhis3)を含むDNA断片を、このライブラリーのゲノム由来部分に挿入して、遺伝子破壊用ライブラリーを構築した。このライブラリーを用いて、遺伝子破壊を試みたところ、ゲノム由来の断片に、複製起点となる配列が多数あるためか、予想以上の数の形質転換体のコロニーが出現した。これらから、マーカーを指標にDNAを回収したところ、ゲノムに挿入されていないものが多数を占めていた。この結果から、分裂酵母におけるランダム遺伝子破壊株の単離には、出芽酵母で行われた方法をそのまま適用することが困難である事が判明した。PB1 domainは、分裂酵母Scd1(出芽酵母Cdc24)、Scd2(出芽酵母Bem1)にも見られる。同定した遺伝子は、高発現すると細胞の増殖を著しく阻害し、また細胞形態は、丸い形へと変化した。1.出芽酵母の窒素源飢餓時に見られる擬菌糸様の形態変化では、細胞が一方向へ伸長する特異的な極性成長を示す。

過剰発現により、窒素飢餓時の酵母細胞が寒天培地中へもぐり込むのではなく、培地の表層に拡大していく現象を強く誘導する因子Sfg1を見いだした。この因子の発現により非常に大きな擬菌糸コロニーが形成される。この因子のシグナル伝達経路上の位置付けについて検討を行い、Ras2の下流に位置することを明らかにした。2.過剰発現により、分裂酵母の細胞伸長方向に影響を及ぼす因子を探索した。PB1domainを含む新規因子は、Two-hybrid解析の結果、Scd2のPB1domainと相互作用し、Scd1のそれとは相互作用していなかった。この因子の遺伝子破壊は致死ではなく、また、細胞の極性等にも変化は見られなかった。分裂酵母のMid2欠損変異株では、Old End側からしか細胞が伸長しないが、これにCK2(旧名カゼインキナーゼII)のβサブユニットを過剰に発現させると、New End側からの細胞伸長が誘導されることを見いだした。細胞伸長時の観察から、野生型株に比べ、比較的早い時期から、New End側からの伸長が起こっていることが明らかとなった。CK2の機能は、多岐に渡ると予想されるが、分裂酵母では、まだ詳細な解析が進んでおらず、今回の極性制御に関与するという知見は非常に興味深い。また、この他にも、機能未知因子(SPBC21C3.14c)の過剰発現も、同様の効果をもたらした。
バントゥ諸語における動詞派生形の形態・統語論比較研究

本研究の目的は、膠着的特徴をもつバントゥ諸語の動詞派生形について、個別の動詞の記述を行い、動詞派生形の形態と意味、統語的な特徴を明らかにすることである。現地調査や文献資料などから得られた複数のバントゥ諸語のデータを比較・対照して、個々の派生形についての普遍的な特徴と、言語間に見られる相違を分析した。特に統語論的にも重要な「適用形」と「使役形」について、増項する統語的特徴と語彙的な意味の特徴の分析を行った。本年度の研究計画では、若手のバントゥ諸語研究者を中心に研究会をもち、これまで各自がおこなってきた現地調査のデータをもとに、バントゥ諸語の形態統語論における各自のテーマについて発表し合うことを目的にあげていた。具体的には、各自があげる文法事項においてバントゥ諸語間の類似性と相違性について共通理解をもち、あらたな問題を認識しあうことである。計画通り、2007年5月に長崎でアフリカ学会が行なわれたのを機会に会合をもち、これまでの研究内容と、今後の研究計画について話し合った。さらに、2008年2月に大阪で研究会をもち、研究代表者がこれまでの研究の成果を報告し、またバントゥ諸語の理論研究者として著名な森本雪子氏(ベルリンZAS研究所)にゲストとして発表していただき、特に、目的語の対称性と有生性についての知見を深めることができた。このような研究会の機会は、個別にばらばらな研究をしている状態の日本のバントゥ語研究者の交流を促し、研究成果をまとめていくことができる点で意義があり、さらに、これまで少なかった海外研究者との交流の促進という点においても大きな意義があったと考えられる。また、研究分担者の米田信子氏がタンザニアへ現地調査に行き、マテンゴ語の語順についての調査をおこなった。これまでSVOと思われていたバントゥ諸語の語順が、マテンゴ語においてはSやOの文法関係ではなく、主題や焦点といった情報構造が大きく関係しているということを明らかにし、その成果は今年度の論文で発表されている。これまでのバントゥ諸語の語順について考えられていたことに対して、まったく新しい知見を示すものであり、大変意義深い研究ができたといえる。本研究の目的は、バントゥ諸語の動詞の派生形の形態・統語論について、広く個別の言語の事象をみて比較検討し、バントゥ諸語の形態・統語論の概説をまとめることである。個別の研究者がそれぞれに言語調査を行い、個別の関心にそって言語記述をおこなうことを土台とするが、さらに若手バントゥ語研究者たちを研究協力者にむかえ、研究会をもってそれぞれの研究の進捗状況を発表し合う。そうすることによって、バントゥ語の形態・統語についての共通理解を促し、新たな問題を認識し、日本のバントゥ語研究全体の見識を高めることにつながると考える。さらに将来的には、日本語によるバントゥ語概説書の作成をめざす。バントゥ諸語については、アフリカでもっとも広域に話され、またその所属言語の数も多いことで知られており、アフリカの言語の中では世界的にも研究が進んでいる方ではあるが、日本での理解はまだまだその端緒についたばかりである。多くの若手研究者が輩出されている昨今、このような概説書を編むことは不可能ではなく、また後進の研究者にとっても必要な作業である。本年度は2009年1月10日に研究会をもち、若狭基道氏が「ウォライタ語の引用」と題して発表した。また、米田信子氏がナミビアに海外調査に行き、ヘレロ語の派生形と目的語、語順などについての調査をおこなった。米田氏はその成果を海外の学会などで発表し、本研究によって得られた成果の公表に努めている。また、研究代表者はバントゥ語の代表的言語であるスワヒリ語の入門書を著し、研究成果の社会的還元の一端とした。個別の研究者がそれぞれに言語調査を行い、個別の関心にそって言語記述をおこなうことを土台とするが、さらに若手バントゥ語研究者/アフリカ言語研究者を連携研究者・研究協力者にむかえ、研究会をもってそれぞれの研究の進捗状況を発表し合うことを目的としている。それは、バントゥ語の形態・統語についての共通理解を促し、新たな問題を認識し、日本のバントゥ語研究全体の見識を高めることにつながると考えるためである。本年度は、この研究費でもって連携研究者、研究協力者を招き、2009年5月9日に大阪市のキャンパスポート大阪(ルームF)にて研究会をもち、研究協力者である折田奈甫氏(神戸松蔭女学院大学大学院博士後期課程)が「エヴェ語のロゴフォリシティー(話者主体指示性)の統語的意味的性質について」と題してメインの研究発表をおこなった。

そして、連携研究者と研究協力者がそれぞれ調査・研究している言語についてデータを持ち寄って報告し合い、バントゥ諸語の動詞派生形について個別的な特徴と普遍性について考察、議論した。連携研究者、研究協力者はそれぞれの成果を海外の学会などで発表し、本研究によって得られた成果の公表に努めた。特に、本報告書11.にあげる連携研究者の竹村景子氏との共著論文や、同じく連携研究者の米田信子氏の2本の論文をその成果としてあげることができる。
ヘッドマウントディスプレイを活用した拡張現実型化学実験学習支援システム

本研究ではARおよびVRを活用したヘッドマウント型化学学習支援手法の開発を行った。ヘッドマウントディスプレイを活用することによりより臨場感のある体験に基づいた学習を実現できた。学習者が体験する環境としてARとVRを活用した大きく分けて二種類の方法を実現した。AR型ではカメラ映像に仮想的な実験器具などや提示情報などの環境を重ねて表示することで、学習者から見ると実世界で体験しているような環境を実現した。本年度は特に実装したプロトタイプシステムについて体験した被験者からのフィードバックを行い体験上の問題点の改善や学習に対する意見の導入などチューニングを繰り返した。そして、そのシステムを用いて評価実験を行い,従来に行ってきたAR型化学学習環境との比較を行い,手法の有用性を確認した.また,VR型では完全に学習環境を仮想的に作成できるため制約が少なく自由に環境を実装できる利点がある。一方で実際の空間が見えないため,AR型と比較して違和感が存在する可能性も高く,自身の手が見えないため操作性にも問題が残る.そのためこの二点について,より柔軟な手法としてVR空間に広大な実験環境を実装した手法とUIを工夫することでAR型では困難であった操作を実現する手法および,よりリアリティの高い実験器具や環境のCGの導入と自身の手先位置に対応するデバイスの位置表示を行うことによる操作性の向上を目指した.これらの実装および評価実験によりAR側では困難であった点の実現やAR型に近づく操作性の改良が可能であることを示した。当該年度は、実施研究計画上必要となるシステムのプロトタイプシステム開発を中心に行った。まずヘッドマウントディスプレイ(HMD)を用いた拡張現実(AR)型無機化学学習支援システムとしてスマートフォンを基本デバイスとして用いたプロトタイプシステムの実装を行った。このシステムでは実験器具や化学薬品などと一対一の対応を持つ机上のマーカを認識して、撮影した実際の映像に関連するCGを重畳表示できる。その重畳表示した映像はマーカ同士のインタラクションをもとに実験を進めることができる。さらにこのシステムの外装は頭からかぶるデバイスにスマートフォンを取り付けておりHMDとして用いることで、目の前に実際にCGが存在しているように実現できている。またスマートフォンの通信機能を活用し複数端末間でも仮想的な実験状況を共有できるアルゴリズム及びプロトタイプ機能の実装を行った。この結果により、高等学校などの化学実験では一般的となる複数人での実験も実現できた。次に、実際の実験器具をユーザーインタフェース(UI)として活用する可能性をさぐるため、実際の実験器具にマーカを取り付けた形で、マーカではなく実際の実験器具そのものを操作するインタフェースの実装を行った。この方法を実現するために、被験者によるCGと実際の実験器具間の対応関係の違和感などを実験的に評価し、大部分の被験者にとって適切と言える投影比率やCGの透過率を検証した。さらにプロトタイプシステムの実装を行い、本UIの利用可能性を評価実験を通じて確認した。また、バーチャルリアリティ(VR)技術を用いたHMD型無機化学学習支援手法のプロトタイプシステムの実装も行った。VR型のプロトタイプシステムの実現のため適切な操作が行えるデバイスとそれを用いた場合の仮想実験インタラクションの考案およびプロトタイプシステムの実装を行った。当初計画していた内容はほぼ実現できたため上記理由とする。また、今年度以降に行う予定だった研究計画も一部実現できいている。当該年度は、昨年度に開発したプロトタイプARシステムの拡張及び、VR型プロトタイプシステムの開発を中心に行った。まずAR型プロトタイプシステムの設問提示機能や誤った回答選択時のフィードバックなどのブラッシュアップを行い、検証実験可能なレベルでの設計を実現した。その改良機を用いて複数被験者による化学学習検証実験を行い、本申請前の先行研究システムとの比較を通じて有用性を確認した。次に、理論化学分野への適用可能性を検討するため、リトマス試験紙を用いた実験など簡易な理論化学実験可能なVR型プロトタイプシステムの設計実装を行った。その中で理論化学実験に必要な実験器具や試薬などの選択および器具操作が従来の手法では困難であったため、器具試薬操作へのメニュー選択機能実装やVR型の場合周辺の状況が見えないこともあり、危険性防止のためにも大きな操作を必要とせず小さな傾け量や手先移動量でも実験を行えるよう、傾きセンサおよび位置センサを内蔵したコントローラをインタフェースとして導入した。このコントローラとして複数ボタンおよびタッチパッドが設置されているものを用いることでより多様な実験器具試薬選択を直観的に多くの説明や練習なく使用できるVR型システム用ユーザーインタフェースを実現した。さらに、このVR型システムの適用可能性の検討として物理学習への応用可能性も検討しドップラー効果学習支援手法としてプロトタイプシステムを実現した。理論化学実験用仮想実験環境については完成までは至らなかったが、今年度前半中には完成すると思われる。一方で本来では平成30年度に実施予定だった学習評価実験を昨年度に実施でき当該研究成果の有用性を確認できたため、区分2と考えた。そして、そのシステムを用いて評価実験を行い,従来に行ってきたAR型化学学習環境との比較を行い,手法の有用性を確認した.

また,VR型では完全に学習環境を仮想的に作成できるため制約が少なく自由に環境を実装できる利点がある。一方で実際の空間が見えないため,AR型と比較して違和感が存在する可能性も高く,自身の手が見えないため操作性にも問題が残る.そのためこの二点について,より柔軟な手法としてVR空間に広大な実験環境を実装した手法とUIを工夫することでAR型では困難であった操作を実現する手法および,よりリアリティの高い実験器具や環境のCGの導入と自身の手先位置に対応するデバイスの位置表示を行うことによる操作性の向上を目指した.これらの実装および評価実験によりAR側では困難であった点の実現やAR型に近づく操作性の改良が可能であることを示した。当初の想定計画通りに今年度は、理論化学分野への適用可能性に関する研究と、関連するユーザーインタフェース(UI)の検証開発を実行していく。UIについては昨年度の研究において一部実現できている部分もあり、想定していた計画については特に問題なく行える可能性が高くなっている。また関連して当初は今年度に行う予定だった無機化学実験内容の拡張もいくつか行えているため前倒しで実現していく予定である。昨年度に研究を行っていた理論化学分野への適用可能性の実現及び、当初の想定計画である評価実験のうち、まだ行っていない法則性の発見や仮設の検証など、より複雑な学習を行った際のプロセスなどの検証を行っていく予定である。また第一項目が実現でき次第、VR型とAR型という実装方法による比較など、デバイス面での適用時の評価も行っていく予定である。想定していた性能購入においてリニューアルなどの理由により想定より工学となっていた反面、検証評価実験において当初想定していた有償実験を行う必要がなくなったため旅費について想定した開催場所よりも近郊で実施されたため。使用計画検証評価実験における謝金として利用し、統計評価をより有効に行える人数での評価実験を実施する予定である。研究計画として最終年度に想定していた検証評価実験を逐次実施していく予定であるため、必要となる記録保存デバイスなどの購入を実施する予定である。
Vogt-小柳-原田病発症に関わる責任抗原とそのT細胞エプトープの解析

リンパ球浸潤と非壊死性肉芽腫性炎症が葡萄膜に起こるという病理学的所見,眼底検査所見およびHLA-DR4と強い相関があることなどの共通性よりVogt-小柳-原田病(以下、原田病)と交感性眼炎は両疾患ともメラノサイトを標的とした自己免疫反応が発症に関与していると考えられている.今回,メラノサイト特異的抗原であるTyrosinaseのT細胞エピトープならびに血清中の自己抗体の有無を両疾患の間で比較検討し責任抗原部位を同定することを目的とした。Tyrosinaseオーバーラッピングペプチドに対する末梢血リンパ球およびT細胞ラインの増殖反応により抗原性を検討した.原田病患者3名,交感性眼炎患者2名の末梢血由来リンパ球を用いたアミノ酸21残基長からなるオーバーラッピングペプチドに対する増殖反応はいくつかの候補エピトープは存在するものの共通するものはみられなかった.しかし交感性眼炎患者の2人に特定のペプチド(p111-131)に強い増殖反応がみられた.患者の一人より特異的T細胞株を樹立したところ、このエピトープは両疾患に相関のみられるHLA-DRB1^*0405に拘束性がみられた.急性期患者血清中のTyrosinaseに対する自己抗体についてWestern Blot法により検討した.原田病患者2名の血清では、Tyrosinaseに対する自己抗体の存在が示唆されたが交感性眼炎患者2名については認められなかった。結果として交感性眼炎患者間ではTyrosinase内のp111-131のペプチドで共通して反応性がみられ、この部分がHLA-DR4拘束性T細胞の活性化に重要な役割を果たし、発症に関わるエピトープである可能性が示唆された。しかし、原田病では反応がみられず、共通抗原性は示されなかった。逆にTyrosinaseに対する自己抗体については原田病患者ではTyrosinaseにその存在が示唆されるものの、交感性眼炎患者では確認できなかった。これらは原田病と交感性眼炎の発症には抗原性の認識について何らかの違いがみられるものと推定された。1.Vogt-小柳-原田病発症における責任抗原蛋白のスクリーニングVogt-小柳-原田病患者の急性期の血清を用いて抗原蛋白をスクリーニングを行った.数種類のメラノーマ細胞株より可溶性蛋白をSDS-PAGEにより展開し,Western blottingにて患者血清中抗体に反応する蛋白を検出した.細胞株の種類によって数個の候補蛋白分子が見い出された.特に,患者群(4名)と対照健常者(5名)との比較によりその抗原蛋白の1つがTyrosinaseである可能性が示唆された。また患者血清を用いた免疫沈降法により,急性期患者(2名)血清中には抗Tyrosinase抗体価が高いことが判明した.2.抗原内のT細胞エピトープの同定Tyrosinaseの全アミノ酸配列をもとに22アミノ酸残基長のペプチドを11残基ずつオーバーラップさせた44個のペプチドを合成し、これらのペプチドを抗原として、患者末梢血リンパ球の増殖反応により抗原性を検討した。Vogt-小柳-原田病患者末梢血4名のT細胞の増殖反応はそれぞれ45個の候補ペプチドはみられるものの全員に共通するエピトープはみられなかった.しかし,交感性眼炎患者の1名は特定の1つのペプチドに強い増殖反応がみられ,このペプチドに反応するT細胞株を樹立したところ,それはVogt-小柳-原田病,交感性眼炎に疾患感受性のみられるHLA-DRB1^*0405に拘束性がみられることが判明した。
遡上津波と構造物の相互作用評価のためのマルチスケール数値実験

自然災害のなかで、土石流や洪水、津波などは、流体と構造物の混在する複雑な多重物理現象であるために、予測しがたい被害の甚大化・複合化を伴うことがあるが、この予測の困難さは、それらの相互作用のメカニズムが未解明であることに起因する。本研究では、津波被害に焦点をあてて、遡上津波と構造物との相互作用の機構解明を可能とする「マルチスケール数値実験法」を構築する。具体的には、現象を空間的に階層化したうえで、相対的に小さい空間スケールでの現象に対して無用な近似を極力排除した流体・構造連成解析を行い、広域(より大きな空間スケール)での災害時物理現象の特徴づけと構造物被害予測のための方法論を提示する。本年度は,構造・流体連成解析のためのプログラムをレベルにおけるスケールでの数値実験・物理現象把握に適用できりょうにカスタマイズとマルチスケールモデリングの理論構築し検討を行った.具体的には,寺田・樫山が提案・開発してきた,計算効率とロバスト性に優れた安定化有限被覆法の流体解析手法を,寺田・森口・車谷が協働し,固体を剛体と仮定し構造物の並進・回転移動・接触を考慮可能な構造・流体連成解析のためのプロトタイプとなる計算プログラムの作成を行った.これによりレベル1,2スケールにおける砂や礫混じりの流れや木材や鉄骨などの部材レベルの固体が流体中を浮遊する現象の解析が可能となる.現在,開発コードの精度検証を行っている段階である.また,レベル3,4のスケールにおける木造および鉄筋コンクリート構造物など1棟ごとの局所スケールでの破壊現象を考慮した3次元流れとの連成挙動を解析するため,破壊現象のシミュレーション手法の構築を車谷・森口が行い,また,解析精度を向上させるためには,詳細な解析モデルの作成が必要不可欠になるため,大規模な解析を行う必要があり,高効率な解析を行うための大規模並列計算解析手法の構築を樫山・加藤・浅井が協働し,4000コアを超える超大規模並列計算が可能な解析手法の構築を行った.これにより,各レベルでの局所スケールにおける物理現象の把握のために必要な解析規模のモデル化が可能となった.また,レベル1からレベル4までの解析結果によって得られる平均的は特性(抵抗係数や粗度など)をそれより上のスケールへ特性を渡す理論を寺田・加藤・樫山により理論の構築を行った.個々のレベルフェーズでの計算プログラムのプロトタイプの開発が完成できたことは26年度の主な成果であり,次年度でのレベル5の解析へのマルチスケール解析へスムーズな移行が可能となっている.本年度は,防潮林による津波減衰効果を評価するためのマルチスケール数値実験,地域・都市スケールの津波の遡上解析を行った.具体的には,防潮林を周期的なミクロ構造を有する巨視的な構造体と考え,枝木のスケールであるミクロスケール,樹木のスケールであるメゾスケール,防潮林のスケールであるマクロスケールの3つのスケールに分け,寺田・加藤・浅井により構築した各スケールにおいてマルチスケール数値実験手法を用い,各スケールでの平均特性値を計算し,その値を上位スケールへと受け渡し,防潮林の津波に対する減衰効果の検証を行った.減衰効果の検証には,防潮林の後方に構造物を設置し,寺田・車谷によって構築した流体から固体への一方向連成解析手法を用い,構造物にかかる流体力を用いて構造解析を行い,応力値による構造物の倒壊判定を行った.この解析により,レベル1からレベル4へのボトムアップ型のマルチスケール解析が可能であることを確認した.また,津波伝搬(レベル5スケール)から沿岸部および陸域(レベル4スケール)を一体的に再現し解析を行うために,沖合での波の伝播には基礎方程式として2次元の浅水長波方程式を用い,遡上津波の基礎方程式には,3次元のNavier-Stokes方程式を用いて一連の津波遡上解析が可能となる2D-3Dハイブリット手法の構築を寺田・森口が行い,精度検証を行った.これらの提案する解析手法を用いた解析による検証が行えたことが本年度の主な成果である.本年度は,マルチスケール数値実験および津波解析から得られる情報を効率的に利用して確率論的津波ハザード評価を達成する手法を提案した.この手法は,地盤構造物の信頼性解析のために提案された枠組みを基礎としており,数値解析の結果から応答曲面を作成するという特徴を有する.本研究においては,津波解析の結果に基づいて評価対象の応答曲面を作成した.さらに,津波解析に関する不確実性を定量化する.これにより,高度な津波解析の結果に基づいてモンテカルロシミュレーションを実施可能な環境が達成される.適用例として,東北地方太平洋沖地震によって発生した最大津波高さの確率論的評価を実施した.断層パラメータの一部と津波解析手法のモデル化誤差の不確実性を考慮して評価を実施し,仙台・石巻・釜石における最大津波高さの確率密度分布を評価した.その結果,提案する手法が津波ハザードの確率論的評価に対して有効であることを確認した.また,流体力による構造物の接触挙動および破壊挙動まで含めた構造物と流体の相互連成作用が考慮可能な安定化有限被覆法に基づく連成解析手法を提案した.具体的には,構造物は複数の剛体要素を結合することでモデル化する.剛体要素は,Cohesive modelを導入した個別要素法を用いることで構造物の接触挙動および破壊挙動を表現する.流体解析では,Phase-field法を用いて界面位置の計算を行い,また,安定化有限被覆法を用い,構造物と流体の接触界面位置を正確に表現し,構造物と流体の相互連成の計算を行った.本論文では,数値解析例を通して,本手法の解析精度や適用性について検討を行った.

自然災害のなかで、土石流や洪水、津波などは、流体と構造物の混在する複雑な多重物理現象であるために、予測しがたい被害の甚大化・複合化を伴うことがあるが、この予測の困難さは、それらの相互作用のメカニズムが未解明であることに起因する。本研究では、津波被害に焦点をあてて、遡上津波と構造物との相互作用の機構解明を可能とする「マルチスケール数値実験法」を構築する。具体的には、現象を空間的に階層化したうえで、相対的に小さい空間スケールでの現象に対して無用な近似を極力排除した流体・構造連成解析を行い、広域(より大きな空間スケール)での災害時物理現象の特徴づけと構造物被害予測のための方法論を提示する。各レベルでの理論構築,計算手法の開発や定式化が順調に進展したため,H26年度は,これらの手法を用いてマルチスケール数値実験による検証解析を行うことができたため,順調に研究が進められている.27年度が最終年度であるため、記入しない。計算力学【レベル1解析・レベル2解析】レベル1については,砂や礫混じりの局所的な流体領域をモデル化した数値粘度計について,H26年度に開発済みの固体・流体連成解析手法を用いて検証を行い,実用レベルまで精度を高める.レベル2についても,細長い木々や鉄骨などを浮遊物として,レベル1と同様の数値粘度計に関する検証を行う.これらはいずれも固体を剛体と見なして3次元流れとの連成解析となるが,均質化法に基づく数値材料試験の考え方を適用しており,今年度は巨視スケールの平均特性(平均密度,粘性,粗度,分散性など)の経時変化の評価が可能とする.【レベル3解析】局所スケールの現象として,レベル1で算定した流体特性を有する遡上津波による木造および鉄筋コンクリート構造物など1棟ごとの流体力の算定および破壊解析を目的として構造・流体連成解析を行う.流体力を受ける際の応力計算や破壊判定につちえは構造物を変形体として扱うが,流体中に浮遊する破壊後の固体は剛体とみなして解析する.特に,H26年度の連成解析では,流体から固体への一方向連成しか考慮できなかったが,本年度は,有限被覆法を拡張した自由表面追跡手法を適用して,固体・流体の2方向強連成解析を可能とする.【レベル4解析・レベル5解析】H26年度に開発した2D-3Dハイブリット流体解析手法も適用して,沖合の2次元的な津波伝搬(レベル5)から沿岸部および陸域(レベル4)における3次元的な流れを一体的に再現し,これをレベル3の流体・構造連成解析につなぎ,建物被害推定を試みる.GISのSHAPEファイルとCADデータを用いて(a)防潮堤と津波の個液複合領域,(b)防潮林と津波の個液複合領域,(c)街区の建物群と遡上津波の個液複合領域の3つの具体的な局所スケール解析領域を対象として数値実験を行う.理論構築自体は、机上の成果として比較的早期に完成したが、計算手法の開発は定式化の後に実装作業があり、その過程で計画よりやや遅れている。この実装が遅れると実際に数値実験を行う過程も遅れるため、全体としてもやや遅れ気味と自己評価した。また、手法開発と並行して取得する計画であった、検証データが不足しており、解析結果の検証が滞っている。
波長分解ポンプ・プローブ法によるコヒーレントフォノン場中の電子・格子ダイナミクス

コヒーレントフォノン場中の電子・格子ダイナミクスを明らかにするため,波長分解ポンプ・プローブ法を用いて,コヒーレントフォノンの特性を調べた。CdTeに対して透明領域の励起において,コヒーレントフォノン振幅の検出エネルギー依存性は,プローブ光の中心波長からフォノン振動数だけシフトした位置でピークを有し,不透明領域励起では,2倍のフォノン振動数だけシフトした位置でピークを持つことがわかった。この検出エネルギー依存性について,構築した動的誘電応答理論を基に議論を行った結果,検出エネルギー依存性は,コヒーレントフォノン場によって変調された電子遷移の複素誘電率を考慮することで説明できることがわかった。コヒーレントフォノン場中での電子・格子系のダイナミクスを明らかにするために,波長分解ポンプ・プローブ法を用いて,CdTe中に生成されるコヒーレントフォノンのポンプ光の偏光依存性を各検出波長で調べた。その結果,CdTe中のコヒーレントフォノンのポンプ光偏光依存性は,検出波長によって大きく変化することがわかった。CdTeに対して透明領域の検出波長においては,コヒーレントフォノンの振幅がポンプ光の偏光角に対して角度依存性を示すが,共鳴領域ではコヒーレントフォノンの振幅は偏光角に対して殆ど変化しないことが明らかになった。さらに,バンドギャップより十分高い検出波長では,コヒーレントフォノンの振幅は偏光角に対して依存する成分の上に,偏光角に依存しない成分が重畳していることがわかった。上記のコヒーレントフォノンのポンプ光偏光依存性が検出波長に依存する原因として,通常の誘導ラマン散乱過程に加えて,誘導共鳴ラマン散乱過程が関与しているものと考えられる。本研究の目的は,コヒーレントフォノン場中での電子・格子結合系の動的応答を時間分解ポンプ・プローブ法により精密測定し、振動励起状態でのダイナミクスを解明する新たな分光手法を切り拓くことである。そのために、時間分解かつ波長分解された反射スペクトル測定手法の開発と応用,および,物質系のミクロなモデルに基づく非平衡応答理論の構築を行うことを目的とした。上記のコヒーレントフォノン場中での電子・格子系のダイナミクスを明らかにするため、初年度においては、広帯域かつ高速で検出周波数依存性が測定できる波長分解ポンプ・プローブ分光装置を開発し,この広帯域の波長分解ポンプ・プローブ法を用いて、CdTe単結晶におけるコヒーレントフォノンの検出周波数依存性を調べた。その結果,透明領域における検出エネルギー依存性から,ポンプレーザーの中心エネルギーからLOフォノンのエネルギーだけシフトしたところでピークを持つことが分かった。一方,不透明領域における検出エネルギー依存性においては,LOフォノンの2倍のエネルギーでピークを持つことが分かった。特に、吸収端近傍においては、コヒーレントフォノン場により励起子が大きく変調され、励起子共鳴近傍における時間分解反射率変化が増強されて観測されることを見出した。コヒーレントフォノンの検出機構について,2バンドモデルを用いた理論計算から上記のコヒーレントフォノンの振動ダイナミクスを再現できることを見出した。特に,透明領域の検出エネルギー依存性で,高エネルギー側に観測される振動と低エネルギー側に観測される振動の位相が逆位相であること,また,不透明領域においては,高エネルギー側と低エネルギー側での振動が同位相で振動することを,理論的に示すことができた。さらに,励起子共鳴付近で振動振幅が増強されることを再現することができた。初年度の目標通り,広帯域かつ高速で検出周波数依存性が測定できる波長分解ポンプ・プローブ分光装置の開発に成功した。また,この広帯域の波長分解ポンプ・プローブ法を用いて、CdTe単結晶におけるコヒーレントフォノンの検出周波数依存性を調べ,得意的な検出周波数依存性を発見し,その結果に対して新たな知見を得ることができた。本研究が概ね計画通りに進んでいることから,申請時における次年度の研究計画の内容をすすめる。すなわち,今後は,種々の測定条件下におけるコヒーレントフォノンの検出周波数依存性の測定結果から提唱されるコヒーレントフォノンの生成・検出機構の統一モデルについて、そのモデルの検証を行うために、主に下記の検証実験および理論検証を行う。1.ポンプ光の偏光依存性とプローブ光の偏光依存性2.コヒーレントフォノンの生成・検出機構の理論検証上記の研究計画を進めるために,一部の費用を実験に必要な物品の購入費に用いる。また,一部の費用を,今までの研究成果,また,今後得られる研究成果を報告するための海外出張旅費および国内出張旅費のために用いる。
視覚認識に関わる神経回路網形成機構の解析

キイロショウジョウバエの複眼は約800個の個眼から構成され、その中には8種類の光受容細胞(R1-R8)が存在している。これらは受容する光波長の違いや形態的な特徴から次の2つに大別できる。(1)外側光受容細胞(R1-R6)はRhodopsin1(Rh1)を発現することで物体のイメージ形成に必要な波長の光を受容し、神経軸索を脳薄層(ラミナ;lamina)に投射する。(2)内側光受容細胞(R7,R8)は主に色覚情報を与えるとされ、yellow typeはRh4/Rh6(in R7/R8)、pale typeはRh3/Rh5(in R7/R8)を発現し、軸索を脳髄層(メダラ;medulla)に投射する。defective proventriculus(dve)遺伝子は、視覚認識行動異常の原因遺伝子として同定されたホメオドメイン転写因子である。まず、ショウジョウバエ視覚神経系発生の初期(3齢幼虫蛹初期)のラミナと、後期(蛹中期成虫)の複眼においてDveを発現する細胞を確認した。前者はラミナニューロンの前駆細胞由来でありながら神経細胞には分化せず、また既知のグリア細胞とも一致しないため、これらの細胞群をDPL(Dve-positive cells in lamina)と呼ぶことにした。蛹初期にDPLを除去した成虫個体では成虫ラミナニューロンの数が減少し、DPLが存在するラミナ表層においてBrdUの取り込み活性を蛹期に検出することができた。また、DPLはラディアルグリアと類似の突起を有し、細胞系譜追跡実験により、娘細胞がニューロンに分化している可能性を示唆する結果を得た。これらの結果から、DPLは神経前駆細胞の性格を保持し、新規ニューロンの産出によって蛹発生中にラミナ神経系を構築する神経幹細胞であるという可能性が示唆された。複眼におけるdve遺伝子発現はR1-R7で検出されたが、dve変異複眼では外側光受容細胞に関する異常は確認できなかった。一方、内側光受容細胞では、全てのR7がRh3を、R8がRh6を発現していた。つまり、ロドプシン発現パターンの初期状態はRh3/Rh6(in R7/R8)であり、Dveを介した誘導シグナルによって内側光受容細胞の機能的分化が制御されていることが明らかとなった。(1)外側光受容細胞(R1-R6)はRhodopsin 1(Rh1)を発現することで物体のイメージ形成に必要な波長の光を受容し、神経軸索を脳薄層(ラミナ;lamina)に投射する。(2)内側光受容細胞(R7,R8)は主に色覚情報を与えるとされ、yellow typeはRh4を発現するR7(Rh4-R7)とRh6-R8によって、pale typeはRh3-R7とRh5-R8によって構成され、軸索を脳髄層(メダラ;medulla)に投射する。前者はラミナニューロンの前駆細胞由来でありながら神経細胞には分化せず、また既知のグリア細胞とも一致しないため、これらの細胞群をDPL(Dve-positive cell in lamina)と呼ぶことにした。蛹初期にDPLを除去した成虫個体ではラミナニューロンの数が減少したことから、DPLは神経前駆細胞の性格を保持し、蛹発生中にラミナ神経系を構築する(新規ニューロンの産出、あるいは既存ニューロンの生存を制御する)未知の細胞群である可能性が示唆された。これは、dve変異によりyellow、type、pale typeのロドプシン発現パターンに異常が生じたことを示している。以上の結果から、Dveは外側光受容細胞が受容したイメージ情報を中継するラミナの神経系を構築するDPLにおいて何らかの機能を果たすとともに、内側光受容細胞の機能的分化を制御する因子であることが明らかとなった。

defective proventriculus(dve)遺伝子は、視覚認識行動異常の原因遺伝子として同定されたホメオドメイン転写因子である。まず、ショウジョウバエ視覚神経系発生の初期(3齢幼虫蛹初期)のラミナと、後期(蛹中期成虫)の複眼においてDveを発現する細胞を確認した。前者はラミナニューロンの前駆細胞由来でありながら神経細胞には分化せず、また既知のグリア細胞とも一致しないため、これらの細胞群をDPL(Dve-positive cells in lamina)と呼ぶことにした。蛹初期にDPLを除去した成虫個体では成虫ラミナニューロンの数が減少し、DPLが存在するラミナ表層においてBrdUの取り込み活性を蛹期に検出することができた。また、DPLはラディアルグリアと類似の突起を有し、細胞系譜追跡実験により、娘細胞がニューロンに分化している可能性を示唆する結果を得た。これらの結果から、DPLは神経前駆細胞の性格を保持し、新規ニューロンの産出によって蛹発生中にラミナ神経系を構築する神経幹細胞であるという可能性が示唆された。複眼におけるdve遺伝子発現はR1-R7で検出されたが、dve変異複眼では外側光受容細胞に関する異常は確認できなかった。一方、内側光受容細胞では、全てのR7がRh3を、R8がRh6を発現していた。つまり、ロドプシン発現パターンの初期状態はRh3/Rh6(in R7/R8)であり、Dveを介した誘導シグナルによって内側光受容細胞の機能的分化が制御されていることが明らかとなった。
プログラムの自己進化機構とその実現法に関する研究

本研究は、プログラム自体が実行環境に応じて進化してゆく機構を追求することである。通常の計算機プログラムが、問題領域を構成する要素をモデル化して表現したデータを扱って結果を得ることを目的としているが、本研究では、このような計算を行なうプログラム自体を進化させ、改良してゆく機構を考察することが目的である。昨年度には、関数プログラムの完全遅延評価機構が自己最適化の効果をもっていることを発見し、それに基づいた部分計算機構の実現と実験による検証を行なったが、本年度は、統一的な視点から、プログラムの最適化の方法を追求し、構成的アルゴリズムに基づくHylomorphismによるプログラムの変換手法を確立した。そこでは、データ型と再帰構造に着目して、発見的手法によらないプログラムの変換システムを構築し、有効性を確認している。従来のプログラム変換が再帰や繰返しの構造に基づいて考えられていたものに対して、データ構造とそれを扱うプログラムの構造を一体として捉えるところにその特徴がある。この成果は、プログラム自体が環境に適応して進化するためのプログラム構造を捉える上で重要なものと考えられる。以上の成果は、自己進化機構の基礎となる研究として主として、国際学会で発表している。これらをもとに、来年度より発足予定の重点領域研究「ソフトウェアの発展機構の研究」でさらに発展させる予定である。通常の計算機プログラムは、問題領域を構成する要素をモデル化して表現したデータを扱って結果を得ることを目的としているが、このような計算を行なうプログラム自体も、同時に「進化」して改良されてゆく機構が考えられる。プログラムの実行機構に関係する研究として、これまでに、関数プログラムの遅延評価機構における自己最適化(self-optimization)や、完全遅延評価機構を利用した部分計算(partial computation)、遅延メモ化機構(lazy memoization)などの研究を進めてきており、これらの成果をもとにして、統一的な視点から、プログラムの自己進化機構を追究しようと試みている。今年度は特に構成的アルゴリズム論(プログラムの代数的変換)の研究、関数プログラムの並列実行方式に関する研究などを行なってきた。また、プログラム変換・自己反映計算・部分計算法などに対して自己進化機構という視点から検討を加え、これをもとにして自己進化機構を定式化し、実験的な処理システムを実現してその有効性を確認する準備を行なってきた。来年度は本研究の目的であるプログラムの改良・最適化の方法論という観点から、効率的に実現可能な機構の定式化を行なうために、自己進化機構の定式化とその実現に関しては並行して進める必要があると考えている。プログラムの自己進化機構を実現するにあたっては、従来の研究を発展させるかたちで、関数プログラミングシステムの上に構築する予定である。
生産職場管理中間層の管理行動とローカライゼーションに関する国際比較研究

本研究では、日本企業の海外進出によって重要となる生産のローカライゼーションの成否の要因を探るために、作業の管理プロセスを生産職場の分業の視点から検討した。調査の結果、日本企業が生産技術者-製造技術者-チームリーダーによる3層での管理を取っている。だが、この日本的管理タイプ(Jタイプ)も海外進出とローカライゼーションが進む中で、徐々に製造技術の管理を中心とした新たな日本的管理へと転換してきていることが明らかになった。本研究では、日本の製造企業が海外進出し生産活動を現地化するために、製造職場の中間層がどのような役割を果たすのか。日本企業の製造現場中間層の独自の役割を国際的な視点から明らかにすることを課題としている。そこで今年度は、調査対象国であるスウェーデンで工場調査と労使関係などについて調査を行った。調査では、スウェーデン企業を買収した日系A社を訪問し、ヒアリングを行った。それによると、日本側から提起された製造ラインの直線ラインへの切り替えについてはスウェーデン側も多くの利点があることを指摘していた。また、日本的生産管理の手法であるアンドン、作業開始時及びシフト間での打ち合わせ会、問題解析手法としての5wなどの導入についても導入のメリットを認めており、日本的製造ノウハウの導入には好意的であった。A社の現地化で特徴的な点は、製造ラインの変更、日本的管理手法の導入に際して、日本、スウェーデン両サイドともきわめて慎重に検討を行い、導入を進めたことである。これは日本側の管理スタッフの姿勢とスタンスが大きく影響している。また、受け入れ側であるスウェーデン側班長、職長=製造職場中間層のチーム方式やこれまでの経験が、日本的生産管理方式の導入にプラスに作用している点である。現地化の進展は、進出先の管理者にどのような管理上の情報が蓄積されているのか、この点が新たな管理方式を受容できるかどうかの点では大きな影響を及ぼす、という印象をもった。来年度は、日本的管理方式を実際に導入・活用する際、どのような新たな知識や要素が必要なのか、より詳細な検討を行いたい。本年度は、研究の2年度を迎え製造職場の中間層がどのような役割を果たすのか、海外進出している日系スウェーデンへの現地調査を本格化させた。現地調査では、スウェーデンの車輌製造企業を買収した日系A社を訪問し、現地への日本的管理手法の導入の状況をヒアリングした。また、スウェーデンの量産自動車製造企業への聞き取りなども行い、日本以外の地域で日本的生産管理手法がどのように理解され、その導入が図られようとしているのか、あわせてヒアリングを進めた。ヒアリングを通じて、カイゼン、品質管理、スモールミーティングなどの日本的生産管理の導入にあたっては、生産職場中間マネジメントを担う職長、チームリーダークラスの日本的管理手法への理解がきわめて重要である。また、チームに参加しているメンバー個々の日本的なきめ細やかな管理について理解が不可欠であると言う印象を深めた。また、日本の生産管理の実施にあたっては多くの日系企業がトップダウンで導入を進めるかどうか、判断に迷うところだが、周到な導入によって導入先であるスウェーデン側の日本的手法への理解が広がる時間が与え、結果として導入による混乱を回避させたA社の方針は示唆的であった。日系側のマネジメントのローカル化についての経営判断と現地社会の理解は導入にあたって重要なポイントであり、今後とも現地化研究にとって一つのテーマである。研究成果の一部は2009年度の社会政策学会の全国大会で公表した(報告タイトル「スウェーデンの作業研究と作業研究者」)。(1)研究課題:本研究のねらいは、日本企業が国際展開を行う上で欠かせない生産職場における管理分業とローカライゼーションがどのように進んでいくのかを日系企業の進出先でのヒアリング調査をもとにして、そこで生じている問題点、課題を明らかにすることである。比較の精度を上げるために、ヒアリングでは現地で活動する自動車関連の日系企業と進出先ローカルメーカを訪問し、日系メーカーとの比較分析ができるよう心がけた。ヒアリングでは、工場現場の生産関係の技術者、およびマネージャークラスにヒアリングを行い、それぞれの工場での役割分担を明らかにすることを念頭に各工場、および関連研究機関への訪問要請を行った。(2)研究の成果と意義:今回の調査でもっとも注目された点は、日本企業の製造現場組織が備えている独自の組織機能、「中間調整機能」の検出であった。「中間調整機能」とは、生産職場に存在する作業管理、生産管理をすすめるために生じる職域、職務間で生じる分業の調整機能を指す。海外日系企業での調査では、日本本国に見られるような中間調整力は充分に発揮されているとはいえない。それは、中間調整に必要なオペレーター側からの協力、日本エンジニアの負担など、さまざまな要因が想定される。(3)とくに、製造象技術職の役割は、生産上での技術情報と作業情報とを結びつける上で重要な位置を占める。この製造技術は、日本独特の職種であり、海外進出は彼らの役割に依存していることが多いことを明らかにしたことも、本研究の大きな意義である。

今後の課題としては、日本人技術者の育成とその海外への人材移転の流れをいっそう見極め、日本のもの作りの基盤がどのように海外へと移転されるのか、鋭意調査を進めたい。
生体膜におけるエネルギー変換の分子機構

[序論]F_1-ATPaseのヌクレオチド結合部位数は、昨年のAbrahamsらによるX線構造解析の結果から、6個であることが確認されている。これらのうち、3個は直接ATPの加水分解反応に関与する触媒部位、残る3個はATP加水分解を行わない非触媒部位である。現在までのところ、3個の触媒部位は、ATP加水分解に際し協同的に働くことが知られている。しかし、これら複数の触媒部位間の相互作用の実態に関しては、依然不明のままである。我々は、これに関して新たな知見を得るために、触媒部位がそれぞれ3(野生型),2,1,0個のα_3β_3γ複合体を精製し、そのATP加水分解反応の性質を調べた。[方法]複合体でのATPase活性が見られない変異βサブユニット^<3)>のC末端にグルタミン酸10個(Glu・Tag)を接続したβサブユニットを作製し、これを用いてα_3β_3γ複合体を得た後に野生型複合体と等量ずつ混合した。これを8M尿素で変性させ、透析により再構成させた。この操作によりサブユニットの組換えが起こり、活性のある触媒部位数が、3,2,1,0個となった4種類の複合体が得られる。これら4種の複合体は、Glu-Tagに由来する負電荷を利用して陰イオン交換HPLCで分離精製することが可能である。得られたピークを再度HPLCで精製し、以後の測定に使用した。Glu・Tagを接続したβサブユニットは、その分子量がおよそ1.4kDa増加しているため、SDS-PAGEにおける移動度が、野生型βサブユニットより減少する。この性質を利用して、分離精製した各複合体内のGlu・Tag結合βサブユニットの存在比を確認した。[結果](1)定常状態のATPase活性...III型複合体以外の3種の複合体では検出されなかった。また、F_1-ATPaseを活性化する中性界面活性剤LDAO(Lauryl Dimethylamine Oxyde)の添加によってもIII型複合体以外では、顕著な活性化が見られなかった。(2)TNP-ATPのunisite水解活性...活性のある触媒部位が残っているIII型,II型,I型の各複合体には観察されたが、0型複合体では認められなかった。[考察]定常状態のATPase活性がIII型複合体にのみ検出されたことから、定常状態でのATPase活性は、3つの基質結合部位が協同的に作用し合って働くことが必要であると結論づけられる。これは、共有結合を形成するF_1-ATPaseの阻害剤の多くが、複合体あたり1分子結合して失活させる、という結果^<4),5)>と良く一致している。Unisite条件下のATPase活性の測定では、II型複合体にはChase promotionが見られるが、I型及び0型複合体では検出されなかった。したがって、1個目の結合ATPの加水分解を促進するためには、2個目の触媒部位にATPが結合し、さらに加水分解されることが必要である。Chase promotionに使用するヌクレオチドをATPからADPに置き換えると、III型複合体でもChase promotionが観察されなくなることから、2個目の触媒部位における加水分解がChase promotionの必要な条件であることが示唆される。