hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
水没によって閉鎖された空間環境を探査する水中・非水中複合ロボットシステム

探検者や科学者が挑んできた洞窟や水中洞窟の無人探査を本研究は目的とする。洞窟は閉ざされた空間環境であり、水中洞窟は開放水面がない閉鎖水面環境である。ロボットの自己位置を推定するには、形状計測と環境地図作成が不可欠である。本研究では、ロボットに搭載したLRFやソナーの計測システムを実際の洞窟・水中洞窟に適用し、3次元モデルを作成して有効性を実証した。無人探査のメリットは安全性・効率性・精密性の向上だけに止まらない。月・火星の表面に数多く発見された縦孔の底部には地下空洞が、氷衛星のエウロパ・エンケラドスの表層下には閉鎖水面環境が確実視されている。将来、これらを無人探査するときの要素技術となり得る。水中洞窟・海底洞窟・沈没船内・水没した地下フロア等は上方を塞がれた暗黒の水中迷路であり、進入・脱出が困難な極限環境である。無人機による安全で効率の良い代替調査手段が切望されるが、海・川・湖沼などの広い開放水面を前提にした現在の水中ロボット技術では、機体の確実な往還・回収までの実用探査は実現できていない。さらに、このような閉鎖水面環境の向こう側に広がる空間は水中ロボットでは探査できない。本研究課題は、水没によって閉鎖された空間部の探査を行うため、水中と非水中の両環境に対応可能な小型ロボットを複合させた探索・探査システムの開発を目的とする。その第一段階として水中ロボットと非水中ロボットに必要となる研究を進めた。[水中ロボット]電子コンパス・傾斜センサー・深度センサーによる姿勢・方位計測システムと4方向ソナーによる横断面概形計測システムを構築した。佐世保工業高等専門学校や九州大学応用力学研究所の実験水槽において性能試験を実施し、深度や方位の値を設定した水中ロボットの自動制御潜航に成功した。また、熊本県球磨村「岩戸洞」洞外湧泉において計測実験を実施し、湧泉奥の水中洞窟の概形サーフェスモデルを作成することに成功した。[非水中ロボット]不整地走行制御システムとレーザー測域センサーによる壁面の形状計測システムを構築した。佐世保工業高等専門学校において屋内性能試験を実施し、ロボットの制御走行や壁面計測に成功した。また、福岡県平尾台「青龍窟」洞口ホールにおいて移動・計測実験を実施し、ロボットの洞床走行移動と飛行体による洞窟内高所・天井部撮影に成功した。水中洞窟・海底洞窟・水没した地下フロアのように上方を塞がれた閉鎖水面環境の実用的なロボット探査は、海・川・湖沼などの開放水面環境を前提にしている現在の水中ロボットでは困難である。閉鎖水面環境を突破した先に広がる空間部は水中ロボットでは探査できず、非水中ロボットの投入が必要になる。本研究課題は、閉鎖水面環境とその向こう側に続く非水中空間環境の効率的な探査を実現するために、水中・非水中の両環境に対応可能な探査システムの開発と性能実証を目的とする。平成26年度は、水中・非水中それぞれの環境に対応する概形計測システムの研究と実証を進めた。[水中ロボット]鹿児島県のアンキアライン洞窟水没部において、水中ロボットに搭載した姿勢・方位計測システムと横断面概形計測システム性能試験を実施した。水没部の低透明度に対応するため、ロボットに深度値・方位値設定の自律制御航行を行わせ、未知の水中洞窟を発見して撮影記録に成功した。また、4方向ソナーの計測によって水中洞窟の3次元概形サーフェスモデルを作成した。[非水中ロボット]福岡県の横穴洞窟において、地上ロボットの不整地走行制御システムとレーザー測域センサーによる横断面計測システムの性能試験を実施し、横穴洞窟の3次元ポイントクラウドモデルを作成した。また、平尾台の縦穴洞窟において、飛行ロボットのレーザー測域センサーによる横断面計測システムの性能試験を実施し、縦穴洞窟の3次元ポイントクラウドモデルを作成することに成功した。海・川・湖沼などの大きな水面を有する開放水面環境を前提にした水中ロボット探査方法では、水中洞窟・海底洞窟・水没した建造物内部や地下フロア・沈没船内部等のように上方を塞がれた閉鎖水面環境の実用的な探査は困難である。閉鎖水面環境を突破した先に広がる非水中空間部では水面周辺以外の領域は水中ロボット探査が不可能であり、水中を通過する性能を持った非水中ロボット(地上ロボット、飛行ロボット)の投入が必要になる。閉鎖水面環境とその向こう側に続く非水中空間環境の実用的かつ効率的な探査ミッションを実現するために、本研究課題は水中・非水中の両環境に対応可能な探査システムの開発と性能実証を目的としている。水中・非水中それぞれの環境に対応する探査システムの研究と実証を進め、水中通過仕様の非水中ロボットの性能試験を行った。[水中ロボット]福岡県北九州市平尾台カルストの「牡鹿洞水中洞窟」(過去の性能試験によって発見)と不動洞左洞湧泉「不動洞水中洞窟」においてシステム性能試験を実施した。不動洞湧泉では未知の水中洞窟を発見した。また、沖縄県宮古島市海岸部のアンキアライン湧泉「ピキャズ」においてシステム性能試験を実施し、未知の水中洞窟を発見した。[非水中ロボット]長崎県西海市七釜鍾乳洞「清水洞」において、地上ロボットと飛行ロボットのシステム性能試験を実施した。また、水中仕様の地上ロボットの開発を行い、実験水槽で性能試験を行った。本課題の研究は、水中ロボット、ローバー型ロボット(地上ロボット)、ドローン型ロボット(飛行ロボット)による横穴・縦穴の探査システムの開発と実証であり、研究項目は、1ロボットのナビゲーション2水中洞窟・非水中洞窟の3次元概形モデルのリアルタイム生成3ロボット間の無線通信4複数機のロボットの同時運用

5機体間の結合/分離機構制御6高精度・高精細な3次元測量の6つである。12についてはすでにおおむね完了し、6は順調に進んでいる。345については、年度途中に生じた水中ロボットの故障により、実験スケジュールが遅れた。また、修理のための部品調達に時間がかかった影響により8月の完了見込みとなった。水中洞窟・海底洞窟のような上方を天井で塞がれた閉鎖水面環境は暗黒の水中迷路であり、川・海・湖沼などの広い開放水面を前提にした水中ロボット技術では実用探査が困難である。水中迷路の向こう側には、水中ロボットが探査不可能な閉鎖空間(未知の新洞窟)が広がっている。これらを精度良く安全に探査できれば、自然地理学・地形学・水文地質学・地下水文学・洞窟学など学術分野に貢献できる。また、水中ロボットは非水中環境では移動できないため、水面までの移動方法と水面から移動する方法の効率化・自動化が望まれる。本申請課題では機体の確実な往還・回収まで含めた連携ミッションを目的として、水中ロボット・非水中ロボット(陸上移動ロボット、飛行ドローンロボット)のデータリンクを前提とした洞窟・水中洞窟の探査システムの研究を実施した:(1)ロボット間の無線データ通信技術、非水中ロボットの画像撮影と機体制御、(2)水中ロボット・非水中ロボットの位置・姿勢の移動制御、(3)水中ロボットのソナーによる水中洞窟壁面の形状計測、非水中ロボットのカメラ・レーザー測域センサーによる洞窟壁面の形状計測現場における実証実験の過程で、鹿児島県「ウンブキ」(横穴型)、福岡県「不動洞」(横穴型)、沖縄県「ピキャズ」(斜洞・横穴型)では未知の水中洞窟を発見した。また、福岡県「青龍窟」(横穴型)、「牡鹿洞」(縦穴型)では測域センサーによる洞窟の3次元点群マップを作成した。探検者や科学者が挑んできた洞窟や水中洞窟の無人探査を本研究は目的とする。洞窟は閉ざされた空間環境であり、水中洞窟は開放水面がない閉鎖水面環境である。ロボットの自己位置を推定するには、形状計測と環境地図作成が不可欠である。本研究では、ロボットに搭載したLRFやソナーの計測システムを実際の洞窟・水中洞窟に適用し、3次元モデルを作成して有効性を実証した。無人探査のメリットは安全性・効率性・精密性の向上だけに止まらない。月・火星の表面に数多く発見された縦孔の底部には地下空洞が、氷衛星のエウロパ・エンケラドスの表層下には閉鎖水面環境が確実視されている。将来、これらを無人探査するときの要素技術となり得る。研究項目のうち、1ロボットのナビゲーション2水中洞窟や非水中洞窟の3次元概形モデルのリアルタイム生成3ロボット間の無線通信4複数機のロボットの同時運用5機体間の結合/分離機構制御であり、13については順調に進展している:[自律制御航行]
情報検索のためのコンパクトなデータ構造とその動的更新に関する研究

大量データ処理のための領域効率のよいアルゴリズムとデータ構造の開発を行った.まず,文字列の高速検索を行うデータ構造として,すでに圧縮接尾辞配列が提案されているが,それを構築する省メモリなアルゴリズムを開発した.このアルゴリズムは定数サイズアルファベット上の文字列に関しては時間・領域ともに最適であり,定数サイズではない場合にも従来手法より高速である.具体的には,アルファベットサイズをΣ,文字列長をnとしたとき,O(n log Σ)領域,O(n log n)時間である.また,このアルゴリズムよりも時間はかかるが,圧縮率の高い文字列についてはさらに省スペースなアルゴリズムも考案した.計算量は,O(n log n)時間である(HOは文字列の次数0のエントロピー).次に,複数の文字列の検索が可能なデータ構造を提案した.これは文字列の挿入・削除を高速に実行でき,検索も高速である.また,文字列だけでなく,一般の数列を表現するデータ構造についても考察した.このデータ構造は,数字の更新(増加),数列の和,検索を効率よく行え,必要な領域はほぼ最適である.さらに,圧縮接尾辞配列のデータ構造として二次記憶での実装や分散環境に適したものを提案した.これにより,より大量のデータに対する検索を高速に行えるようになった.大規模文書データベースのためのアルゴリズムとデータ構造の開発を行った.大量の文書からの検索を高速に行うには索引を用いる必要があるが,従来の索引はサイズが大きいため大量の文書には適用が難しかった.本研究では索引を圧縮することでサイズの問題を解決した.文書の長さをn,アルファベットサイズをkとすると,従来の索引のサイズはO(n log n)ビットであったが,これをO(n H)ビットに削減した(Hは文書の次数0のエントロピー).検索の計算量に関しても圧縮前とほぼ同じオーダである.索引のサイズは元の文書サイズよりも小さくすることができる.つまり,圧縮された文書データベースからの高速検索を実現したことになる.次に,索引を構築するための高速かつ省スペースなアルゴリズムを開発した.従来手法ではO(n log n)ビットのスペースが必要であったが,これをO(n log k)ビットに削減した.時間計算量に関しては,まずO(n log n)時間のものを開発し,次にO(n log log k)時間のものを開発した.後者は定数サイズアルファベットに対しては時間,領域ともに最適である.また,前者は時間は最適ではないが必要な領域が少ないという利点がある.次に,上記の索引を動的に更新するためのデータ構造として,動的に変化する数列の部分和を高速に計算するためのコンパクトなデータ構造を開発した.さらに,情報検索において広く用いられている問い合わせである文書列挙問い合わせに対し,高速な問い合わせのためのデータ構造の実際的な実装を行った.このデータ構造は従来法とは異なり任意のパタンに対する検索を行うことができ,データ構造のサイズもコンパクトである.大量データ処理のための領域効率のよいアルゴリズムとデータ構造の開発を行った.まず,文字列の高速検索を行うデータ構造として,すでに圧縮接尾辞配列が提案されているが,それを構築する省メモリなアルゴリズムを開発した.このアルゴリズムは定数サイズアルファベット上の文字列に関しては時間・領域ともに最適であり,定数サイズではない場合にも従来手法より高速である.具体的には,アルファベットサイズをΣ,文字列長をnとしたとき,O(n log Σ)領域,O(n log n)時間である.また,このアルゴリズムよりも時間はかかるが,圧縮率の高い文字列についてはさらに省スペースなアルゴリズムも考案した.計算量は,O(n log n)時間である(HOは文字列の次数0のエントロピー).次に,複数の文字列の検索が可能なデータ構造を提案した.これは文字列の挿入・削除を高速に実行でき,検索も高速である.また,文字列だけでなく,一般の数列を表現するデータ構造についても考察した.このデータ構造は,数字の更新(増加),数列の和,検索を効率よく行え,必要な領域はほぼ最適である.さらに,圧縮接尾辞配列のデータ構造として二次記憶での実装や分散環境に適したものを提案した.これにより,より大量のデータに対する検索を高速に行えるようになった.
植物のホウ素欠乏によって発現制御を受ける遺伝子の単離

本研究は、植物におけるホウ素の生理作用を遺伝子の面から明らかにすることを目的として行なわれた。植物を様々なホウ素栄養条件下におき発現量が増大、又は減少する遺伝子のDifferential Display法を用いての単離を試みた。シロイヌナズナ(Arabidopsis thaliana (L. )Heynh ecotype Colombia)を、様々なホウ素濃度の培地を用いて水耕栽培したところ、3μMのホウ素を含む培地では外見上正常な生育を示したが、0.3μMのホウ素を含む培地では根の伸長が阻害され、地上部にも欠乏症状が現れた。ホウ素欠乏に対する反応の初期段階に位置する遺伝子を得る目的で、ホウ素欠乏症状の顕著でない、13μM程度のホウ素を含む培地で育てたシロイヌナズナの地上部と30μMのホウ素を含む培地で育てた植物の地上部から、RNAを抽出し、Differential Display法によって、発現量の違うRNAに由来するバンドを24本同定し、これらのバンドを切り出し、PCRによってDNAを回収したところ、20本に相当するDNAが得られた。回収したDNAをプローブにノーザンハイブリダイゼーションによって、ホウ素栄養条件での発現の違いが見られるかどうかを検定したところ、20個のうち9個でハイブリダイゼーションシグナルが検出され、1個についてはホウ素欠乏条件でのRNAの蓄積量が少なかった。このクローンについて塩基配列を決定したところ、シロイヌナズナのExpressed Sequence Tag Databaseから同一のクローンが見つかった。このクローンの機能については現在のところ不明であるが、本研究で単離されたクローンはホウ素欠乏条件で発現量の変動する遺伝子としては世界で初めてのものである。
腫瘍の放射線治療におけるアポトーシスの誘発に関する研究

本研究は腫瘍の放射線治療時における腫瘍細胞のアポトーシス誘発感受性と種々の遺伝子異常との関連性を明らかにし、また、放射線治療時におけるアポトーシス誘発や正常組織障害の発生におけるサイトカインの役割を明らかにすることを目的として今年度は以下のような結果を得た。1.腫瘍の放射線治療効果ならびに副作用の発生の検討:イヌ、ネコの腫瘍における臨床例について放射線治療効果を検討すると共に副作用の発生状況について検討し、放射線単独または化学療法との併用時に約50%の治療例で腫瘍病変の完全反応あるいは部分反応が認められた。完全反応が見られた腫瘍はリンパ腫、鼻腔腺腫、唾液腺腺腫、脳腫瘍などであった。また、3040%の治療例において脱毛、皮膚の色素沈着、皮膚の発赤や炎症などの急性の副作用を認め、高線量を照射したイヌにおいて皮膚の潰瘍及び骨融解などの遅発性の副作用が見られた。2.イヌの放射線感受性解析法の開発:放射線感受性は個体毎に多様であり、正常組織における障害の程度は個体によって異なる。適切な治療方針や照射線量を決定するために放射線感受性を迅速かつ簡便に検討することが必要でそのためのイヌ血液を用いたコメット法の変法を開発した。3.血管新生抑制によるアポトーシス誘発の解析:移植腫瘍を用いて血管新生に必要と考えられている銅のキレート剤を投与することによって腫瘍細胞に高率にアポトーシスが誘発されることを示した。4.サイトカイン検出・定量法の検討:動物の主要なサイトカインを組換えタンパク質として発現させ、それらを用いて抗体を作成し、サンドイッチELISA測定系を確立した。これらの系を利用して炎症反応の病態や免疫活性化機序についてのサイトカインの影響の検討が可能となった。1)腫瘍の放射線治療効果の解析:放射線治療効果に対するアポトーシス誘発の影響を解析するために、イヌ、ネコの個々の腫瘍例における治療効果について検討した。放射線単独または化学療法との併用時にリンパ腫、鼻腔腺腫、脳腫瘍、唾液腺癌、未分化肉腫などで良好な治療成績を得られた。一方、肺などに転移のある末期悪性腫瘍で、軟骨肉腫、悪性黒色腫、線維肉腫、扁平上皮癌などで治療効果が小さかった。2)放射線治療時における副作用の検討:副作用におけるサイトカインの関与を検討するために、発生状況について検討した。線量が35Gyを越えると皮膚の発赤や炎症などの皮膚障害が認められる傾向にあり、犬で24%、猫で31%に脱毛、皮膚の色素沈着、皮膚の発赤や炎症などの急性の副作用を認めた。3)アポトーシス誘発経路の解析:リンパ腫で良好な治療効果が得られたことから、ラット胸腺細胞やヒトリンパ腫株化細胞におけるアポトーシスの誘発の機序について検討し、同じリンパ腫でもアポトーシス誘発経路に差があることを示した。4)サイトカイン検出・定量法の検討:炎症性サイトカインのIL-1_とIL-1_の生物活性を抑制する因子として重要な働きをするIL-1レセプターアンタゴニスト、可溶型IL-1レセプターのI型とII型を検出・定量するサンドイッチELISAを確立し、種々の炎症性疾患の病態を詳細に検討することが可能となった。

1)腫瘍の放射線治療効果ならびに副作用の発生の検討:イヌ、ネコの腫瘍における臨床例について放射線治療効果を検討すると共に副作用の発生状況について検討し、放射線単独または化学療法との併用時に約50%の治療例で腫瘍病変の完全反応あるいは部分反応が認められた。完全反応が見られた腫瘍はリンパ腫、鼻腔腺腫、唾液腺腺腫、脳腫瘍などであった。また、3040%の治療例において脱毛、皮膚の色素沈着、皮膚の発赤や炎症などの急性の副作用を認め、高線量を照射したイヌにおいて皮膚の潰瘍及び骨融解などの遅発性の副作用が見られた。2)イヌの放射線感受性解析法の開発:放射線感受性は個体毎に多様であり、正常組織における障害の程度は個体によって異なる。適切な治療方針や照射線量を決定するために放射線感受性を迅速かつ簡便に検討することが必要でそのためのイヌ血液を用いたコメット法の変法を開発した。3)血管新生抑制によるアポトーシス誘発の解析:移植腫瘍を用いて血管新生に必要と考えられている銅のキレート剤を投与することによって腫瘍細胞に高率にアポトーシスが誘発されることを示した。4)サイトカイン処理による生体反応の解析:放射線照射後における組織における発赤や炎症におけるサイトカインの影響を検討するため、サイトカイン処理後の生体反応を解析し、IL-1β、TNF-α、IFN-γなどのサイトカイン処理によりIL-2産生ならびにIL-2レセプターの発現が増加することを示した。本研究は腫瘍の放射線治療時における腫瘍細胞のアポトーシス誘発感受性と種々の遺伝子異常との関連性を明らかにし、また、放射線治療時におけるアポトーシス誘発や正常組織障害の発生におけるサイトカインの役割を明らかにすることを目的として今年度は以下のような結果を得た。1.腫瘍の放射線治療効果の解析:放射線治療効果に対するアポトーシス誘発の影響を解析するために、前年度に引き続き、イヌ、ネコの個々の腫瘍例における治療効果について検討した。放射線単独または化学療法との併用時にリンパ腫、鼻腔腺腫、脳腫瘍、唾液腺癌、未分化肉腫などで良好な治療成績を得られた。一方、肺などに転移のある末期悪性腫瘍で、軟骨肉腫、悪性黒色腫、線維肉腫、扁平上皮癌などで治療効果が小さいなどほぼ前年度と同一の結果が得られ、放射線治療の指針を確立するための知見が得られた。2.放射線治療時における副作用の検討:個々の個体の放射線の感受性、副作用を解析するためにコメット法を用い、定法ではイヌ血液に適用することが困難であることを示し、イヌ血液のための改良したコメット法を開発した。3.アポトーシス誘発経路の解析:腫瘍の放射線治療における温熱療法との併用効果を検討するため、温熱処理時におけるアポトーシス誘発におけるJNK/SAPKとp38mapkの寄与を検討し、通常はJNK経路が主として作用しているが、阻害剤でこの経路を阻害した場合、p38mapkの経路がアポトーシスの誘発を引き起こすことを示した。4.サイトカイン検出・定量法の検討:動物の主要なサイトカインを組換えタンパク質として発現させ、それらを用いて抗体を作成し、サンドイッチELISA測定系を確立した。これらの系を利用して炎症反応の病態や免疫活性化機序についてのサイトカインの影響の検討が可能となった。
定住民と遊牧民における埋葬体系の比較研究‐ヨルダン南部を例として‐

初年度はヨルダンでの発掘調査と初期遊牧民人骨の研究を中心に行った。Tal'at Abydahケルン墓群出土人骨は、いずれも二次葬で上肢の筋肉が発達している。一方、Wadi abu Tulayhaケルン墓出土人骨は、一次葬で上肢の筋肉が発達していることが確認できた。ジャフル盆地では遊牧を主としながらも、そのスタイルは一様ではなく、埋葬方法についても多様化している事が明らかになった。次年度はヨルダン南部、の定住民Bab edh-Dhra'遺跡出土人骨を観察し、EBI期の遊牧民人骨と比較した。ヨルダン南部のEBI期では定住民は頑丈型、遊牧民は華奢型と大別できる。遊牧民の中には、華奢型ながらも下肢の方が筋発達した体格で、定住民と同様の筋発達をしていることから、遊牧民は、埋葬方法だけでなく生活様式についても多様化していることが分かり、定住民と遊牧民には類似する生活スタイルがあった可能性が確認できた。本研究は初期遊牧民(前期青銅器時代)の人骨における形態学的な特徴を明らかにし,同時期における定住民の人骨との形態学的な差異を明らかにすること中心に,それぞれの埋葬体系に関する比較研究を目的に進めている。本年度は,特にこれまで出土が皆無であった初期遊牧民の人骨の基礎となる形態学的特徴について,2004年から継続している発掘調査で出土した資料を通して明らかにできたアプローチした。ヨルダン南部ジャフル盆地の初期遊牧民における墓域構成と出土人骨にっいてでは,第1に墓域の違う(丘陵上と砂漠地)同時期の墓制の比較研究をおこなった。眺望のよい揚所に位置するTal'at Abydah(タラート・アビーダ)ケルン群出土人骨は,埋葬方法は二次葬で,上肢に比べると下肢の筋肉の方がより発達した体格をしていることが確認できた。一方,砂漠地の平らな場所に位置するWadiabu Tulayha(ワディ・アブ・トゥレイハ)ケルン墓出土人骨は,一次葬である可能性が高く,下肢に比べると上肢の筋肉の方がより発達した体格をしていることが確認できた。下肢が発達している遊牧グループは,遊牧に特化した生活をすることで移動距離が長くなり,埋葬に関しても眺望の良い場所を選択した可能性が指摘できる。反対に上肢が発達している遊牧グループは遊牧生活を基本としながらも,季節的に農耕などの生活も取り入れていた可能性が考えられることが指摘できた。同時期の同地域で遊牧生活を送っていた遊牧民は,埋葬方法だけでなく生活スタイルも多様化していることを確認できた。本研究は初期遊牧民(前期青銅器時代)の人骨における形態学的な特徴を明らかにし、同時期における定住民の人骨との形態学的な差異を明らかにすることを目的に進めてきた。本年度はヨルダン南部に位置する前期青銅器時代の定住民Bab edh-Dhra'(バブエドゥラー)遺跡出土の人骨資料を観察し、これまでに調査した同時期の遊牧民の人骨資料と比較した。本遺跡出土の人骨は、ヨルダン以外の地域の人骨資料と比較しても骨質が厚く頑丈な集団であり、特に下肢骨につてはピラスターの形成が著しく、全身が頑丈ではあるが、その中でも特に下肢の筋肉の方がより発達した体格をしていることが確認できた。全身の骨格を遊牧民の資料と比較すると、定住民は頑丈型、遊牧民は華奢型と大別できる。遊牧民の中でも眺望のよい場所に位置するTal' at Abydahケルン群出土人骨は、華奢型ながらも上肢に比べると下肢の筋肉の方がより発達した体格という定住民と同じような筋肉の発達のし方をしていることが確認できた。これは、従来検討してきた下肢が発達している遊牧グループは、遊牧に特化した生活をしていた可能性が高いという考えを否定するものとなった。遊牧に特化する生活は風除け壁(石組み)などを作成するため、遠くから砂漠の中に石材を運びこむなどの必要から、特に上腕部から肘関節の運動量が増えることで上肢が発達した可能性が推測できる。つまり、Wadi abu Tulay haケルン墓群出土人骨の方が遊牧に特化した生活をしていたと考えざるを得ない。一方の眺望のよい場所に墓を造るタラート・ラビーダの生活スタイルについては、今後再検討をする必要がある。

同時期の同地域で遊牧生活を送っていた遊牧民は、埋葬方法だけでなく生活スタイルも多様化していることを確認できた。同時に、定住民と遊牧民には類似する生活スタイルがあった可能性が確認できた。
酸化物溶融塩の結合性と短中距離相関及びダイナミックス

イオン性液体おける結合性と構造及び動的性質の相関を調べる研究が急を要したため溶融塩混合系Ag(Cl_<1-X>I_X)の超音波音速吸収,EXAFS測定及び中性子回折実験を行った。溶融塩AgIの超音波吸収は融解後、温度の上昇と共に減少する大きな温度依存性を示すが、AgClの場合は超音波吸収の値はほとんど温度変化しない。これはAgClが主としてイオン性の結合であるのにたいし、AgIはイオン性に加えて共有結合性が強いため液体中でも四面体配位の局所構造を保つ事と、AgI間の結合性の強度の温度変化を反映しているためであると考えられる。このようにAgClとAgIは異なる結合性を示し、局所構造を自己主張し会う結果50mol%近傍で融点極小の、共晶点を有する相図となっている。この混合系の結合性の変化と局所構造、熱力学的性質、動的性質の関係について共晶組成を中心に研究を行った。音速測定から得られた断熱圧縮率の組成変化は理想的な組成依存性に比べて小さい値を示し、混合系では圧縮されにくくなる事も示している。超音波吸収の温度依存性は、混合系特に共晶組成では融解直後はAgIより小さい値を示すものの温度の上昇と共に600°C近傍で極大値を示し減少していく非常に興味ある温度依存性の結果を得た。音速や断熱圧縮率では見えない変化が、音波吸収のような動的性質にはこのような興味深い温度変化として観測された。Ag(Cl_<1-X>I_X)(X=0.1,0.57,0.8)溶融塩混合系の構造の組成変化及びAg(Cl_<57>I_<43>)の構造の温度変化を中性子回折装置を用いて測定した。溶融塩混合系Ag(Cl_<57>I_<43>)の構造因子は2.9A^<-1>の位置に大きな第一ピーク見られるが、その低Q側1.9A^<-1>に比較的鋭いプレピークが観測され、またさらに低Q側の裾には0.9A^<-1>に癌がみられ、中距離相関の存在を示唆している。これらの低温液体では0.9A^<-1>付近の癌及び1.9A^<-1>のプレピーク共に明瞭であるが、音波吸収が最大値を示す温度より高温領域ではそれらが広がり、2.9A^<-1>のピークとなだらかにつながるようになるなど構造が大きく変化してる。これらの二体分布関数は2.75Aに明瞭な第一ピークを有し、温度が変わっても位置は変化しないが、低温液体での4.3A付近にある広がった第二ピークが620°C以上の高温では温度の上昇と共に3.9A及び4.6A付近に分離し、大きく変化している。これは最近接のイオンの配位の様子は変化しないが第二近接のイオンの配位が温度の上昇と共に大きく変化していくことを示している。またEXAFS測定により得られた結果からこの混合系の部分構造の詳細に関しては現在解析検討中である。イオン性と共有結合性とが拮抗している場合はこの様な興味深い温度変化をすると考えられる。超音波吸収測定と平行して現在この混合系のずり粘性の温度依存性を回転振動法で測定中である。定性的にではあるが超音波吸収が極大を示す温度領域でずり粘性の増大が観測されており、これから混合系での体積粘性率及び結合性との関係を検討中である。

これらの低温液体では0.9A^<-1>付近の癌及び1.9A^<-1>のプレピーク共に明瞭であるが、音波吸収が最大値を示す温度より高温領域ではそれらが広がり、2.9A^<-1>のピークとなだらかにつながるようになるなど構造が大きく変化してる。これらの二体分布関数は2.75Aに明瞭な第一ピークを有し、温度が変わっても位置は変化しないが、低温液体での4.3A付近にある広がった第二ピークが620°C以上の高温では温度の上昇と共に3.9A及び4.6A付近に分離し、大きく変化している。これは最近接のイオンの配位の様子は変化しないが第二近接のイオンの配位が温度の上昇と共に大きく変化していくことを示している。またEXAFS測定により得られた結果からこの混合系の部分構造の詳細に関しては現在解析検討中である。イオン性と共有結合性とが拮抗している場合はこの様な興味深い温度変化をすると考えられる。超音波吸収測定と平行して現在この混合系のずり粘性の温度依存性を回転振動法で測定中である。定性的にではあるが超音波吸収が極大を示す温度領域でずり粘性の増大が観測されており、これから混合系での体積粘性率及び結合性との関係を検討中である。
代謝細胞モデルから冠循環動態までを統合した全心臓マルチスケール解析

本研究は細胞内の分子構造から心臓の臓器レベルまでマルチフィジックスな現象を統合的に解析することを目標とし,昨年度においては心筋の主要な細胞内器官の微細構造を精緻に再現した有限要素解析を実現した.本年度はそのモデルを用いて応用解析を行った.細胞内Ca勾配がミトコンドリアの代謝に与える影響,膜の陥没構造T管の欠損による収縮能への影響,ミトコンドリアの形態変化が代謝に及ぼす影響,に関する解析はそれぞれ論文として発表した.並行して更なるモデルの精緻化を試みた.昨年度構築した細胞モデルでは、計算コストやモデル化・実装の困難さを著しく増大させる流体運動と移流・電位勾配がイオンに及ぼす影響を無視した解析を行ったが,これらは微小な領域での精緻なモデル化においては必要であると考えられる.本年度はこれらを考慮した解析の実現手法として三相理論の定式化とその細胞モデルへの適用を行った.具体的には流体の速度と圧力・電位と電化を考慮したイオンの濃度の自由度を新たに加え,連成した平衡方程式を解いた.解析結果より,流体や電位勾配の影響は十分に小さく,細胞の一般的な電気生理現象に関しては従来のモデル化で十分に再現できることを確認し,正常な細胞全体の挙動の解析における昨年度のモデル化の妥当性の再評価がなされている.その上で,脱分極時に起こる微小な電位勾配の影響や、T管など微細構造内の流体現象が細胞挙動に及ぼす影響等,実験的な時間・空間解像度の限界を超えて現象を評価・考察することを可能とし,医学的に有用な知見を得た.【研究概要】心臓代謝システムは多くの要素が相互にフィードバックする複雑系である.各構成要素の詳細が解明されたとしても,その系全体への影響を演繹的に予測することは定性的にすら困難であり,これが医療への還元を妨げている.最新の知見を数値的に統合し応答を評価することは,医学的・薬学的に大きな意義を持つ.本研究では,細胞内の分子構造から,心臓の臓器レベルまでを,電気生理・遺伝子発現・代謝反応・力学現象を連成,統合して解析することのできるマルチスケール・マルチフィジクス心臓シミュレータを作成することを目的とする.【ミトコンドリアの空間配置が収縮に及ぼす影響の評価】心筋細胞内において、Caイオンの放出口は2μm毎に存在するが,ミトコンドリアはこのCa放出口から20-50nmの距離に隣接している.局所的に高いCaイオン濃度にさらされることが拍毎の変化に与える影響は示唆されるものの,それを評価する方法は存在しなかった.本研究では細胞内のCaの拡散場とミトコンドリアの空間配置を考慮した解析を行うことで,この評価を可能とした.Ca放出口とミトコンドリアの距離が50nmの正常なモデルと,200nm離れた形態変化モデルとの2つを用いることで,距離が細胞のエネルギー代謝と収縮能に与える影響を評価した.解析結果から,細胞内の大きなCa濃度勾配によりミトコンドリアの位置の影響が強く顕れ,ミトコンドリア内のCa濃度変化に大きな影響を与えることが示された.細胞のエネルギー状態に与える影響は高負荷時に増大し,距離200nmのモデルでは収縮力の低下をもたらす結果となった.これは,高負荷時にはCaの制御が亢進し濃度勾配が増幅された結果である.本モデルの結果は拍毎のCa変化を支持するものとなり,細胞内の空間分布が代謝を通して収縮力に与える影響を評価し,「形ある細胞」としてのモデル化の意義を示した.本成果を昨年9月の国際学会にて発表し,Young Investigator's Awardを受賞した.本研究は細胞内の分子構造から心臓の臓器レベルまでマルチフィジックスな現象を統合的に解析することを目標とし,昨年度においては心筋の主要な細胞内器官の微細構造を精緻に再現した有限要素解析を実現した.本年度はそのモデルを用いて応用解析を行った.細胞内Ca勾配がミトコンドリアの代謝に与える影響,膜の陥没構造T管の欠損による収縮能への影響,ミトコンドリアの形態変化が代謝に及ぼす影響,に関する解析はそれぞれ論文として発表した.並行して更なるモデルの精緻化を試みた.昨年度構築した細胞モデルでは、計算コストやモデル化・実装の困難さを著しく増大させる流体運動と移流・電位勾配がイオンに及ぼす影響を無視した解析を行ったが,これらは微小な領域での精緻なモデル化においては必要であると考えられる.本年度はこれらを考慮した解析の実現手法として三相理論の定式化とその細胞モデルへの適用を行った.具体的には流体の速度と圧力・電位と電化を考慮したイオンの濃度の自由度を新たに加え,連成した平衡方程式を解いた.解析結果より,流体や電位勾配の影響は十分に小さく,細胞の一般的な電気生理現象に関しては従来のモデル化で十分に再現できることを確認し,正常な細胞全体の挙動の解析における昨年度のモデル化の妥当性の再評価がなされている.その上で,脱分極時に起こる微小な電位勾配の影響や、T管など微細構造内の流体現象が細胞挙動に及ぼす影響等,実験的な時間・空間解像度の限界を超えて現象を評価・考察することを可能とし,医学的に有用な知見を得た.
シロイヌナズナの花序成形過程の遺伝解剖的研究

本研究では、花序形態形成の関わる突然変異erecta,acaulis5突然変異を解析した。ER遺伝子の発現調節の解析:前年までに部位特異的発現に必要なcis領域を同定し、レポーター遺伝子作成・トランスジェニック植物作成した。酵母の実験系を用いてこの領域に相互作用するtrans因子の候補遺伝子を幾つか単離した。そのcDNAを解析し、1クローンは、転写因子であることを推定した。この遺伝子産物は,in vitroでシスDNA配列と相互作用する事を確認した。また、この遺伝子の発現そのものも同様に調節されていることを見いだした。acaulis5変異体の解析・遺伝子単離の試み:この変異体は、生殖成長期に入ってからの表現型の出現が顕著で、花茎伸長欠損・普通葉展開の停止などを示す。前年までの研究結果は、ACAULIS5遺伝子は液胞の増大・細胞壁の進展に関わる調節因子の遺伝子である可能性を示唆している。遺伝子地図情報を基に、遺伝子単離を目指した。5番染色体に存在するので、周辺の組換え植物体を多数収集した。その個体群のDNA解析により、詳細な物理地図を作成した。絶対的な細胞系譜が存在しないと考えられる植物の発生分化は、細胞の位置情報が重要なはずでそれは近隣細胞と識別・連絡しあうことで達成されると推定される。CRM,ACL遺伝子単離、ER遺伝子の機能と相互作用する遺伝子群の解明、ER遺伝子と相同性を持ったプロテインキナーゼ遺伝子群の発現調節・機能解析により、花序形成におけるこれらの遺伝子機能の役割を解明する。1)ER遺伝子の発現調節を解析した。a)器官単位での発現調節b)発生過程における発現調節を解析するために、i)Northern解析、ii)外来レポーター遺伝子の導入・観察、iii)in situハイブリド法による解析、を行った。その結果、a)シュート頂を中心として発現し、しかもb)生殖成長にともない大量に発現してくることを見出した。2)続いて、ER遺伝子と相同性を持ったプロテインキナーゼ遺伝子群を多数同定した。3)corymbosa変異体の形態的解析を行い、細胞伸長の欠損であることを発見した。4)ACAULIS2遺伝子の単離に向けて、遺伝子歩行を続けた。P1ファージのライブラリーを用いて、一続きのDNA断片を得た。それぞれに対応するcDNAを多数同定した。5)acaulis5変異体の分子生理学的解析を行った。この変異体も一時的な欠損は細胞伸長できないことを確認した。細胞伸長には、細胞壁の伸展性と膨圧の調整が必要であるので、遺伝子プローブを用いて発現解析した。その結果、水の流入口遺伝子の発現が抑制されていることを発現した。本研究では、花序形態形成に関わる突然変異のうち、特にerecta, acaulis5突然変異を解析した。acaulis5変異体の解析:この変異体は、生殖成長期に入ってからの表現型の出現が顕著で、花茎伸長欠損・普通葉展開の停止などを示す。花茎伸長停止期あたりの細胞切片は、髄の部分の分化が不完全であることを示した。茎の伸長には、髄の部分が必須であると植物解剖学で教えられるとおりである。マイクロチュブルを、蛍光顕微鏡観察すると、伸長欠損の典型的な像が得られた。伸長欠損の分子的基礎を明らかにするために、細胞伸長に関連した遺伝子群の発現をNorthernハイブリド法を用いて解析した。多種のTubulin遺伝子は、発現に変化がなかった。tonoplast intrinsic protein遺伝子とendoxyloglucantransferase A1遺伝子は、変異体で発現が大きく低下していることを見いだした。前者は、液胞の水チャンネルタンパク質と考えられ、後者は、細胞壁伸長のための繋ぎ換えに必須である。一方、細胞膜の水チャンネルタンパク質のRD28遺伝子は発現が野性型と変わらないことを見いだした。この結果は、ACAULIS5遺伝子は液胞の増大・細胞壁の進展に関わる調節因子の遺伝子である可能性を示唆している。ER遺伝子の発現調節領域をレポーター遺伝子作成・トランスジェニック植物作成、という方法で解析し、部位特異的発現に必要なcis領域を同定した。酵母などの実験系を用いてこの領域に相互作用するtrans因子の候補遺伝子を幾つか単離した。本研究では、花序形態形成に関わる突然変異erecta,acaulis5突然変異を解析した。

ER遺伝子の発現調節の解析:前年までに部位特異的発現に必要なcis領域を同定し、レポーター遺伝子作成・トランスジェニック植物作成した。酵母の実験系を用いてこの領域に相互作用するtrans因子の候補遺伝子を幾つか単離した。そのcDNAを解析し、1クローンは、転写因子であることを推定した。この遺伝子産物は,in vitroでシスDNA配列と相互作用する事を確認した。また、この遺伝子の発現そのものも同様に調節されていることを見いだした。acaulis5変異体の解析・遺伝子単離の試み:この変異体は、生殖成長期に入ってからの表現型の出現が顕著で、花茎伸長欠損・普通葉展開の停止などを示す。前年までの研究結果は、ACAULIS5遺伝子は液胞の増大・細胞壁の進展に関わる調節因子の遺伝子である可能性を示唆している。遺伝子地図情報を基に、遺伝子単離を目指した。5番染色体に存在するので、周辺の組換え植物体を多数収集した。その個体群のDNA解析により、詳細な物理地図を作成した。
越境的な補助金規制の多面的分析

本年は、EUが締結した自由貿易協定(FTA)の補助金規律の内容をより適切に把握するために、EU域内の国家援助規制の実態や、バルカン諸国や東方諸国との間で締結した連合協定ないし安定・連合協定における国家援助規律の動向についての分析を進めた。特に後者は、WTOにおける従来型の補助金規律を維持させつつも、EU法における国家援助規律との調和を求め、かつ、国内制度をそれに揃えることを要請する二重規律構造を有している点に特徴がある。かかる構造は、WTO型の国際的な補助金規律と、競争法/国家援助を基礎とする国内規律の相互補完的な運用を検討する上での重要な検討題材を提供していると言え、その研究を進めた。また、本年は、米国・メキシコ・カナダ協定(USMCA)の締結に伴い、米国のFTAにおける補助金規律に部分的な進展が見られたことから、その点についての分析も試みた。より具体的には、非商業的援助がTPPと同様に導入された一方で、「禁止される非商業的援助」の概念も導入され、規律内容に拡大があることを把捉した。興味深いことに、新設の「禁止される非商業的援助」は、EUのFTAにおける禁止補助金と類似するものであることから、米欧間で補助金概念が部分的に収斂する傾向が確認されることを発見することができた。なお、これら以外についても、伝統的な補助金規律やサービス関連補助金についてのFTAにおける展開を追った。これら本年度の研究の成果は、これまでの他国のFTAにおける補助金規律の動向に関する分析と併せて、総合的な分析成果として、『フィナンシャル・レビュー』に掲載する予定である(脱稿済み、2019年秋刊行予定)。EUが締結した自由貿易協定(FTA)における補助金規律を、EU域内の国家援助規制や、他国における非商業的援助(USMCA)と比較分析し、その発展状況と意義について検討した研究成果を2019年中にフィナンシャル・レビューに公表する(脱稿済み)方向で研究を進めることができた。今回の研究成果をさらに洗練させ、英文化することで国外に発信したく考えている。本研究の初年度においては、台湾のAcademia Sinicaにおける国際シンポジウムで報告した研究成果があるため、それを本年度の日本語での研究成果を踏まえる形で統合・更新する予定である。また、日米欧三国貿易大臣会合など、新規の補助金規律に関する議論が様々な場面で展開されているため、これらも随時踏まえて研究分析を深め、成果を公表していく予定である。本年度は、自由貿易協定(FTA)における補助金関連規定の分析を行い、それについて研究成報告を行うことができた。具体的には、台湾のAcademia Sinicaにおいて開催された国際シンポジウム"Rethinking Free Trade: Liberal International Economic Order in the Wake of Brexit and Trump"において研究報告を行った。当該報告では、日本のFTA政策の動向を概観したうえで、日本が締結した協定において補助金規律がどのように展開されているかについて分析し、さらに、EU韓国FTA及びEUシンガポールFTAとの比較検討を行った。分析の結果、EUの2つの協定においては、競争法との接点に注目する規定が設けられており、それが今後の新しい補助金規律を示唆するものと考えられる一方で、そのような規定は日EU経済連携協定においては導入される可能性は低く、依然として今後の展開が見通せないことが確認された。なお、本シンポジウムでは、多くの外国人研究者から、日本のFTA政策が2017年から18年あたりにかけて方針転換が見られるのではないかとの指摘を受けた。たしかに、環太平洋パートナーシップ(TPP)から米国が離脱したことは我が国のFTA政策において大きな意味を有するといえ、それがどのように今後の政策に影響を与えるかは注視する必要がある。かかる論点の分析は、本プロジェクトの残りの期間でさらに精緻化することが必要と感じた次第である。その意味で、国外で報告を行ったことの意義は大きかったと言える。本シンポジウムの成果は書籍として公表することが試みられたが、残念ながら実現されなかったため、報告時のペーパーについては、更新して何らかの形で公表する方法を探っている段階にある。【研究実績の概要】欄に記載した研究報告では、日本のFTA政策の分析を主眼点としつつ、EUが締結したFTAとの比較検討を行った。まず、日本のFTA政策については、既存の協定の締結状況との基礎的な情報分析から、その内容の細部(内容の瑕疵)の把握まで行った。日本のFTAに対しては、数は豊富でありながら、内容が一様であり(特に補助金規律については)、時代などに合わせた変化に乏しいことを指摘した。そして、EUのFTAとの比較分析においては、とりわけEU・韓国FTA第11.9条やEU・シンガポールFTA第12.8条に見られるような補助金と競争法との関係を規定する条項の分析を行った。また、本報告においては、環太平洋パートナーシップ(TPP)協定の国有企業章に創設された非商業的援助の概念も含めて検討を加えたため、日米欧の三極が関与したFTAにおける補助金規律ないしそれに類する規律の分析を完了することができた。研究の初年度においては、主要国のFTAにおける補助金規律の更なる分析のための礎が構築できたと言え、計画としては順調と評価できるであろう。なお、当初計画では、EUの国家援助についての研究を初年度の研究とする予定であったが、シンポジウムの報告との兼ね合いで、三極のFTAの比較分析を優先した。

本年は、EUが締結した自由貿易協定(FTA)の補助金規律の内容をより適切に把握するために、EU域内の国家援助規制の実態や、バルカン諸国や東方諸国との間で締結した連合協定ないし安定・連合協定における国家援助規律の動向についての分析を進めた。特に後者は、WTOにおける従来型の補助金規律を維持させつつも、EU法における国家援助規律との調和を求め、かつ、国内制度をそれに揃えることを要請する二重規律構造を有している点に特徴がある。かかる構造は、WTO型の国際的な補助金規律と、競争法/国家援助を基礎とする国内規律の相互補完的な運用を検討する上での重要な検討題材を提供していると言え、その研究を進めた。また、本年は、米国・メキシコ・カナダ協定(USMCA)の締結に伴い、米国のFTAにおける補助金規律に部分的な進展が見られたことから、その点についての分析も試みた。より具体的には、非商業的援助がTPPと同様に導入された一方で、「禁止される非商業的援助」の概念も導入され、規律内容に拡大があることを把捉した。興味深いことに、新設の「禁止される非商業的援助」は、EUのFTAにおける禁止補助金と類似するものであることから、米欧間で補助金概念が部分的に収斂する傾向が確認されることを発見することができた。なお、これら以外についても、伝統的な補助金規律やサービス関連補助金についてのFTAにおける展開を追った。これら本年度の研究の成果は、これまでの他国のFTAにおける補助金規律の動向に関する分析と併せて、総合的な分析成果として、『フィナンシャル・レビュー』に掲載する予定である(脱稿済み、2019年秋刊行予定)。EUが締結した自由貿易協定(FTA)における補助金規律を、EU域内の国家援助規制や、他国における非商業的援助(USMCA)と比較分析し、その発展状況と意義について検討した研究成果を2019年中にフィナンシャル・レビューに公表する(脱稿済み)方向で研究を進めることができた。初年度の研究においては、日米欧の三極が関与しているFTAにおける補助金規律の概要について把握することができた。2年目以降は、これらの細部をさらに分析していく過程に入りつつ、本来初年度に実施する予定であったEUの国家援助についての研究を行っていく予定である。幸い、2年目以降も、研究成果を公表する機会が予定されているため(種々の研究プロジェクトへの参加が決定済み)、このペースで取り組み、持続的に研究成果を公表したい。今回の研究成果をさらに洗練させ、英文化することで国外に発信したく考えている。本研究の初年度においては、台湾のAcademia Sinicaにおける国際シンポジウムで報告した研究成果があるため、それを本年度の日本語での研究成果を踏まえる形で統合・更新する予定である。また、日米欧三国貿易大臣会合など、新規の補助金規律に関する議論が様々な場面で展開されているため、これらも随時踏まえて研究分析を深め、成果を公表していく予定である。旅費及びその他については予定どおりの利用額となった。相違が生じたのは物品費である。これは、購入書籍が予定よりも少ない量にとどまったことに起因する。初年度に予定していた研究ではなく、2年目に予定していた研究を先行させたため、書籍代がよりかかると予想される研究は2年目に遂行予定である。
Probing THz Evanescent Waves of Non-equilibrium Dynamics

ナノデバイスにおける電荷キャリアの非平衡ダイナミクスを検出することは、何十年もの間依然として課題である。この問題を解決するため、本研究ではパッシブTHz散乱型近接場顕微鏡を用いて観測の実現を目指した。グラフェン試料では、過剰ノイズによる表面付近の電磁エバネッセント波をイメージングした。金属試料では、電流による熱励起エバネッセント波を得た。GaAs半導体試料では、非線形領域において狭窄領域から伸びる近接場信号が検出されており、ホットエレクトロンのエネルギー散逸に起因すると考えられる。以上から,開発したTHz近接場顕微鏡が、デバイス産業および新規材料研究へ応用することが期待できる。
早老症疾患ヘリカーゼによる染色体交差解消機構の構造研究

本研究では,早老症疾患の原因となるゲノム維持タンパク質や,細胞内へのシグナル伝達で重要な働きをするタンパク質複合体を対象として,構造生物学の研究を行った。ウェルナー症候群WRNヘリカーゼのRQCドメインと二本鎖DNAの複合体,ブルーム症候群BLMヘリカーゼのHRDCドメイン,三量体Gタンパク質とその特異的阻害剤YM-254890の複合体など,生物学的かつ医学的に重要な立体構造を決定することが出来た。早老症のひとつウェルナー症候群では,WRN(Werner syndrome protein)とよばれるDNAヘリカーゼに変異が生じることで,若くして全身の老化が急速に進む。今回,WRNヘリカーゼに特徴的な領域,RQC(RecQ C-terminal)ドメインに着目した研究を行った。クロマトグラフィーで精製したヒトWRNRQCドメインに,合成した二本鎖DNAを加えることによって,複合体の結晶を作成することができた。結晶を大型放射光施設SPring-8に持ち込み,X線回折データの測定を行った。この結果,ヒトWRN RQCドメインとDNAの複合体構造を,1.9オングストロームという高分解能で決定することができた。これはRecQファミリー初のDNA複合体構造であるだけでなく,Winged-HelixドメインがDNA巻き戻しに使われていることを示した世界初の構造である。本研究成果は米国の科学雑誌に論文発表した(Kitano et al., 2010, Structure)。早老症の病気であるウェルナー症候群では,RecQファミリーに属するDNAヘリカーゼ,WRN(Werner syndrome protein)というタンパク質に変異が生じることで,全身の老化が急速に進む。本研究では,WRNヘリカーゼに特徴的な領域として知られる,RQC(RecQ C-terminal)ドメインに着目した研究を行った。前年度に決定したヒトWRNRQCドメインとDNAの複合体立体構造(Kitano et al., 2010, Structure)を使って,WRNが二本鎖DNAをほどく仕組みの解析を進めた。同研究成果は,国内や海外の研究会で発表した。さらに,細胞内シグナル伝達に重要な働きをする三量体Gタンパク質と,その特異的阻害剤として知られる環状ペプチド誘導体YM-254890との複合体X線構造を,分解能2.9Åで決定することに成功した。YM-254890がまるで"くさび"のようにタンパク質のドメイン間に挟まって,その運動を阻害するという,新しい阻害剤作用の仕組みを明らかにすることができた。同研究成果は国際科学雑誌に論文発表するとともに(Nishimura, A.^*, Kitano, K.^*, et al., 2010, Proc,Natl. Acad. Sci. U.S.A. ; ^*Equallycontributed.),国内の研究会などで発表した。
アヒルB型肝炎ウィルスを用いた肝炎ウィルス増殖機構と感染成立機構の解明

アヒルB型肝炎ウイルス(DHBV:duck hepatitis B virus)をモデルとしてB型肝炎ウイルスの感染成立機序の研究および増殖機序の解析を進めてきた。我々はDHBVの外被(envelope)蛋白と結合する糖蛋白gp180の精製およびcDNAクローニングに成功したが、この蛋白はcarboxypeptidase Dという新規の酵素であることがわかった。ドイツおよび米国の研究グループもgp180についての解析を行い、DHBVの感染成立に不可欠の高親和性受容体と世界的に認知されてきた。しかしgp180のみでは感染成立は起こらず別の機能分子の存在が想定されている。我々はアヒルgp180(CPD)を用いてマウス、ヒトのgp180もクローニングした。CPDは大きくA,B,Cと呼ばれる3つの機能ドメインに分かれるが、酵素活性はドメインAおよびBに、ウイルス結合性はドメインCに局在することが判明した。我々はさらにDHBV preSとの結合性のないニワトリのCPDをクローニングしてドメインCの中のわずか2つのアミノ酸置換がDHBVとの結合性を規定していることを見いだした。また我々はgp180のDHBV preS領域への結合部位の解析およびサギB型肝炎ウイルス(HHBV)とDHBVとのキメラウイルスの解析からgp180以外の機能分子が結合すると考えられるウイルス側の部位を同定してきた。その結果DHBVpreS内の第22-37アミノ酸の領域に存在することがわかった。さらにこの領域の中でHHBVとDHBVの間でアミノ酸変異がみられる部位にそれぞれ変異を導入したキメラウイルスを用いて、ウイルスの増殖および感染実験をおこなった。その結果この領域の変異が感染成立に大きな影響を及ぼすことが判明した。我々はB型肝炎ウイルスの受容体をクローニングする目的でアヒルB型肝炎ウイルス(DHBV)の外被(envelope)蛋白と結合する分子量180万の糖蛋白(gp180)をアヒル肝細胞から同定した(J Biol Chem 270:15022,1995)。gp180はこれまでに報告のなかった新規酵素でカルボキシペプチダーゼD(carboxypeptidase D:CPD)と考えられている(J Biol Chem 270:25077,1995)。実際、我々もマウスおよびヒトのgp180のホモローグをクローニングし、これらの遺伝子を培養細胞に発現したところ、酵素活性が証明され、報告した(Gene 215:361,1998)。最近ドイツのShcallerらのグループはgp180がDHBVの受容体の一部として機能しているだけでなく(Urban S.et al J Virol 72:8089,1998)、トランスゴルジに局在し、サイクリングしている蛋白であることを示した(J Virol72:8098,1998)。gp180はDHBVの受容体の一部を構成する重要な蛋白であることが解明され,HIVにおけるCD4に相当する蛋白である可能性が高い。また我々はDHBVと近縁なサギB型肝炎ウイルス(HHBV:heron hepatitis B virus)を用いて、両者のキメラを作成し、アヒル初代肝細胞培養系への感染実験を行った結果、B型肝炎ウイルスのpreS領域に感染の種特異性を決定する領域があることを直接証明した(PNAS 92:6259,1995)が、この領域はその後の実験によりpreS内のgp180結合領域よりはN末端側に位置していることがわかった。この実験結果はUrbanらの実験結果と非常に相関性を示し、B型肝炎ウイルスにおいてもHIVと同様にco-receptorのような他の分子の関与が想定されている。我々はgp180のstableなtransfectantのcell lineを確立しており、この系を用いて、感染成立に重要な機能をするaccesory moleculeの同定を試みている。