hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
マウス子宮における性ステロイドホルモンと成長因子による細胞機能制御機構の解析

EGF-Rの特異的な阻害剤であるRG-13022(10^<-5>M)を投与すると、各処理による細胞分裂率の増加は全て抑えられた.ノーザン解析によりEGF(4.7kb)とTGF-α(4.9kb)、EGF-R(8.4kb、6kb、2.8kb)のmRNAが検出された.E_2+Pの24時間処理でTGF-αmRNAは増加し、2.8kb EGF-R mRNAは減少した.6kb EGF-R mRNAはE_2の24時間処理で増加し、EGF mRNA量はホルモン処理では変化しなかった.以上の結果から、in vitro系において間質細胞の増殖はE_2とPが協同的に作用して高めること、ならびにこの増殖機構にはEGF-Rが関与することが分かった.子宮内膜は,単層の上皮細胞と多層の間質細胞で構成されている.この上皮細胞と間質細胞の相互作用を解析するために3次元培養系の構築をした.3週齢の雌マウス子宮より内膜上皮細胞と間質細胞をそれぞれ単離採取した.間質細胞をラット尾腱より調製したコラーゲンゲル中に播いた.さらにその上層に上皮細胞を播いた.培養は,dextran-coated charocoal処理した牛胎児血清(2%)を含むDulbecco'sのEagele改変培地とHamのF-12培地の1:1混合培地で行った.上皮細胞は,扁平な単層の上皮構造をとり,間質細胞は多層構造をとっていた.走査電顕観察により上皮細胞には微絨毛が観察され,透過電顕観察により上皮細胞間には接着複合体が観察された.なお,5日間の培養では基底膜様の構造の形成は認められなかった.Bromodeoxyuridine投与によりDNA合成を検出した.上皮細胞のDNA合成は,間質細胞との共培養において増加した.また,間質細胞のDNA合成は上皮細胞との共培養によらず,変化はなかった.Estradiol-17β投与により上皮細胞のDNA合成は,単独培養において増加したが,間質細胞との共培養においては顕著な効果が認められなかった.以上の結果より,間質細胞層は上皮細胞の増殖促進効果を持つことが示唆された.また,Estradiol-17βは上皮細胞に直接作用して細胞増殖を促進することが示された.間質細胞には,上皮成長因子,Transforming growth factor αやインスリン様成長因子Iが発現し,それぞれの受容体は上皮に発現していることをNorthern分析により明らかにした.間質細胞では,Estradiol-17βはTransforming growthfactor αやインスリン様成長因子Iの発現を促進したが,これらが生理的な増殖因子であるかは不明である.本研究において,3次元的なマウス子宮内膜の機能的再構築が可能となり,間質細胞による上皮細胞への作用の存在が示された.
エネルギーを自給する農山村とエネルギー・リローカル化の計画・設計手法の開発

第一に,農村地域の家庭の電力と熱の需要モデルを作成し,次に再エネ生産と建物別エネルギー需要推計に基づく需給バランス分布図作成を通して,農山村にエネルギー自給可能な領域が少なくないことを示した。農業生産に関してはバイオガス発電併設のエネルギー自給型畜舎の可能性を検討し,機器構成・運用方策を示した。また,アンケート調査によるDR受容率の推計,削減可能量の推計手法開発により,DRのピークカットの可能性と有効性を明らかにした。これらの成果により,農山村における「自給型のエネルギー需給」の可能性,再エネ利用型地域づくりおよびエネルギー・リローカル化の枠組み・方向を示した。エネルギー資源ポテンシャルは、選定地区を対象に既存資料収集・現地調査に基づく分析を行って、集落単位で太陽光発電(100kW)、太陽熱、バイオマス、小水力の開発が可能と判断した。これらの結果から,利用可能な基幹エネルギー資源を太陽エネルギー〈発電,熱利用〉,バイオマス,小水力とし,一定面積の水田がある農山村では10kW-20kWの小水力開発が可能であることを明らかにした上で,季別開発可能量推計の基礎データ整備を行った。エネルギー需要に関しては、時刻別の電力計測を行って,家庭の日電力消費(秋季)が最少1kWh最大40kWhまで大きく異なること,群(19戸)需要(平日)がベース7kW、ピーク18kWに平準化できることを示した。また,電力供給時の需要側協調の可能性を電力品質の低下を許容できるかを問う方法で予備的に調査し,需要抑制,受容水準などに関する調査・分析が必要であることを確認した。熱需要は聞き取りと伝票等収集に基づく分析・比較により推計し,対象地の家庭日平均熱需要(冬季)が暖房506kJ/m2,給湯399kJ/m2,厨房150kJ/m2になると見積もった。さらに,家屋分布から熱需要の空間分布を把握し,近隣から調達できる資源と需要のバランスを予備的に分析し,バイオマスと太陽熱で家庭の熱需要をまかなえる可能性が高いことを推計した上で,エネルギー自給の水準別分布図を作成するためのGIS手法を,予備分析手法を拡張する方向で検討した。海外事例調査は,スウェーデン,ダーラナ地方の集中熱供給,バイオマス利用,小水力利用などを対象として実施し,再生可能エネルギーに対するすべての層における認識と期待の高さの普及への寄与,コジェネや発電・燃料並産などの複合利用の重要性,エネルギー効率などに関する客観的指標の必要性,エネルギー事業における公共性と収益性の視点の重要性等を把握した。1「需要モデル」:聞き取り調査,伝票等の資料収集と中間期(5月6月上),夏季(7月中8月中)の家庭電力消費の計測を実施し,期別時間別の電力と熱の「需要モデル」を作成した。調査協力者に対し,「需要モデル」に関する説明のための「ワークショップ」を開催した。成果の一部を論文として公表した。2「ポテンシャル・需要評価」:太陽エネルギ,小水力,バイオマスを対象に,ポテンシャルの推計手法を確定し,さらに需要に対する過不足を分布として表現する手法を検討して,エネルギー自給の水準を分布図として表す手順を確立した。また,小水力開発における計画プロセスを確定し,必要な水利調整・コミュニティとしての合意形成の内容,関係者および手順を検討した。3「エネルギー需給マッチング用資源技術DB」:現地調査に基づいて抽出した電源技術(太陽光発電,小水力発電),熱源技術(太陽熱,バイオマス燃焼),エネルギー変換(低温バイナリ発電,ヒートポンプ,電熱など),蓄エネルギー技術(蓄電,貯湯など)について,基本仕様や単位量当たりのエネルギー・フローなどに関するデータ,情報を収集した。4「需給協調システム検討」:海外事例等を参考に,エネルギーの代替・抑制・融通等の可能性・受容性などに関する研究や調査をレビューし,アンケート調査等に基づいて,需要側制御(デマンドレスポンス)の可能性を分析して,導入可能な方策について考察した。成果を「Applied Energy」国際会議論文として投稿し,受理された。また,コミュニティレベルの地域エネルギー事業の運営体制や可能性を検討し,対象地については地縁組織の活用が有効であることを明らかにした。計画した研究内容に対して,以下のような成果を得た。1需要モデル作成:聞き取り調査,収集資料,計測結果などを参考に,冬期,中間期,夏期の農村地域の用途別家庭エネルギー需要モデル(調査対象地用)を作成した。ただし,モデルに対する専門家意見は聞けなかった。2ポテンシャル・需要評価:太陽光発電(PV)と小水力を電源,太陽熱と木質バイオマスを熱源とする開発シナリオの実現性が高いことを示し,エネルギー自立の成立可能範囲を再生可能エネルギーの供給可能量/需要量および両者のバランス(エネルギー需給充足)分布図を作成することで明らかにした。また,中山間地集落の小規模な農業用水路において、小水力開発に取り組む地域住民の合意プロセスに関する事例調査を実施し,地区活動を決定する組織と地区財産を管理する組織があり,開発の合意形成には地域の意志決定メカニズム確認の必要性が示された。3エネルギー需給マッチング技術:農業活動として家畜飼養を対象にバイオガス発電による電力自給・供給型畜舎の構築に取り組み,消費電力は機器の定格消費電力よりも,機器の使用時間の影響が大きく,使用時間を調整できる機器の運用見直しが,消費電力低減化に繋がることを明らかにした。また,バイオガス発電による電力供給が比較的容易であることを示し,搾乳時の機器運用が電力自給において重要であるとした。

4需給協調システム検討:電力需給へのデマンドレスポンス(DR)導入可能性を停電受入と受入費用に関するアンケート調査から検討し,1世帯2万円を支払えば全世帯の50%がDR(30分*3回)に参加するなど,条件別の導入可能性を示した。さらに,東電管内の電力負荷曲線と発電コストの比較から、電力負荷の最も高い年間5時間ほどは発電単価の高いピーク電力供給を行うよりも、参加者へ停電受入費用を支払ってDRにより需要を減らす方が経済的の妥当であること示した。26年度までの研究成果を中心に,小林は国内外の事例調査結果をまとめ,地域における再生可能エネルギー生産の意義を検討し,分散型電力グリッドの導入と再生可能エネルギー利用の可能性を考察し,「地域電気事業と地域の持続性」としてまとめた。田村・小林は,需要管理(DSM)によって、逼迫する電力需給に対応し、余剰設備の稼働を減らす可能性を発電コストとの費用効果分析から検討した。なお,DR受け入れに関する分析に関しては,論文化にともなう作業を次年度に繰り越した。また,岩渕はバイオガス発電施設を併設するエネルギー自給・供給型畜舎の需要調整の詳細検討を起点に,地域エネルギー自給の可能性・課題と方策について考察し,畜舎におけるエネルギー需給調整と電力供給の可能性について取りまとめた。さらに,後藤は農業水利施設を利用した小水力発電導入の実態,実例や可能性を技術的観点から検討し,地域主導の開発プロセスや課題を具体例に基づいてまとめるとともに,地域における再生可能エネルギー開発やコミュニティ再生の可能性について考察した。また,これらの研究成果取りまとめにあたって,農業農村工学会年次大会企画セッション(農業用水を活かすエネルギーと地域)を主催し,とくに小水力発電を中心に,導入時・運営時の課題や地域づくりに対する効果,土地改良区の経営健全化/地域の農業や社会への貢献の可能性・方策について議論し,再生可能エネルギー開発が農業水利施設の維持管理や土地改良区の財政の改善に貢献できること,さらに人的ネットワークの活用や交流拡大,地域ブランドの醸成,市町村の環境政策の具体化に有効であることなどを確認した。分担別の研究課題に関しては,それぞれデータ収集,分析を行うことができ,地域再生と再生可能エネルギーの活用に関する考え方などについて,企画セッションなどを通して公にすることができた。しかし,論文等による研究成果の公表が十分とはいえず,次年度に論文化などの作業を積み残すことになった。前年度に課題終了予定であったが,学務多忙のためデータ分析とその取りまとめを28年度に実施した。分析対象のデータは,前々年度,前年度に実施した需給バランス管理のための需要側協調(DR:デマンドレスポンス)受容に関する2種類の選択型アンケート調査結果で,今年度は集計整理したデータについて,主にRandom Parameter Logit Modelによる分析を行いて,DRシナリオ別の平均削減額などを見積もること,DR受容率の推計モデルを作成することに取り組んだ。加えて,作成した推計モデルを用いて属性別の受容率を求め,本研究の調査で整備した実測の日需要データセットを用いて,受容属性の戸別日需要を繰り返しサンプリングすることで削減可能量分布を把握するという手法を検討してシナリオ別削減可能量を推計した。
スポ-ツ選手の心理的競技能力の診断とトレ-ニングに関する研究

本研究は、スポ-ツ選手に必要な「精神力」の内容を明らかにし、その診断法とトレ-ニング法を明らかにすることであった。3年間の研究成果は、次のとおりである。1「心理的競技能力診断検査」および「心理的パフォ-マンス診断検査」の作成スポ-ツ選手に必要な精神力の内容は、競技意欲を高める能力(忍耐力,闘争心,自己実現,勝利志向性),精神を安定・集中させる能力(自己コントロ-ル,リラックス,集中力),自信をもつ能力(自信,決断力),作戦能力(予測力,判断力)および協調性の5因子(12尺度)であることが明らかにされた。これらの結果、52の質問項目から構成される心理的競技能力診断検査と10項目から構成され、試合中の心理状態をみる心理的パフォ-マンス診断検査を作成した。いずれの調査も精神力の自己評価、実力発揮度の自己評価、競技成積などと高い相関が認められ、その有効性が証明された。また、2つの検査法には高い相関が認められ、心理的競技能力診断検査で高い得点を示す者ほど試合中に望ましい心理状態が作れることが予測された。今後、スポ-ツ選手の心理面のトレ-ニングに活用されるであろう。2心理的競技能力のトレ-ニング心理的競技能力診断検査の結果にもとづいて、それぞれの内容をトレ-ニングする方法をカセット・テ-プにまとめた。その一部は平成2年度国民体育大会福岡県選手に適用した。また、一般のスポ-ツ選手を対象としたメンタル・トレ-ニングの「手引き書」も作成した。3報告書の作成過去3年間の研究成果を報告書としてまとめた。初年度の昭和63年度は、心理的競技能力診断テスト作成の予備調査とメンタルトレーニングの試験的実施が行われ、次年度への課題が提示された。1.心理的競技能力診断テストの予備調査結果全国のスポーツ選手を対象に調査を実施した。その結果、心理的競技能力の因子として、(1)競技意欲を高める能力(チャレンジ精神、闘争心、勝利志向性、忍耐力の4尺度)、(2)精神を安定・集中させる能力(リラクセーションと集中力の2尺度)、(3)自信を高める能力、(4)作戦能力、(5)協調性の能力、が明らかにされた。しかも、これらの能力はスポーツの経験年数,スポーツ大会での実力発揮度、敗北への恥意識、勝利へのプレッシャーなどの自己評価と高い相関関係にあることが明確にされた。したがって、今回明らかにされた因子から、スポーツ選手の心理的競技能力を診断することの有効性が示唆された。2.心理的競技能力のトレーニング一方、心理的競技能力のトレーニングでは、試験的ではあるが、目標設定のプログラム、リラクセーション・トレーニング、集中力のトレーニング、そしてイメージ・トレーニングの内容を検討した。とくに、リラクセーション・トレーニングでは皮膚温や脳波のバイオフィードバックと自律訓練法を組み合わせた方法を用い、選手の強い興味をひいた。また、部分的にカセット・テープを作成した。これらの内容を水泳やボーリングの選手達に試験的に実施した。トレーニング前後の生理学的、心理学的評価やスポーツ大会での自己評価などから、その効用性が検討された。次年度以降は心理的競技能力の各因子を高めるトレーニング内容を作成し、スポーツ選手の心理的競技能力の診断とそのトレーニング法を考察したい。2年度の平成元年度は、心理的競技能力の一般的特性をみるテストと試合中の状態をみるテストの2つの方法を開発した。また、心理的競技能力のトレ-ニングは実験的研究を進め、次年度の最終年度に向け、その方法論を確立する。1.心理的競技能力診断テストの開発52項目の質問より構成され、5因子に分類される心理的競技能力診断テストを完成させた。今後、全国の対象について調査を実施し、標準化をはかる。

また、試合中の心理的競技能力を診断する10項目から構成されるテストを開発し、平成元年度の福岡県の国民体育大会参加者に実施した。その結果、競技成績、実力発揮度、精神力の自己評価などと顕著な関係があることが明らかにされた。これらの結果から、心理的競技能力の内容がほぼ明確にされ、その調査の方法を開発することができた。2.心理的競技能力のトレ-ニング心理的競技能力のトレ-ニングでは水泳選手、テニス選手、大学のスポ-ツ選手等を対象に実験的研究を試みた。その結果、目標設定、リラクセ-ション、集中力のトレ-ニング、そしてイメ-ジを用いた技術、作戦、心理面の課題をトレ-ニングする方法論をほぼ確立することができた。以上の結果、最終年度はそれぞれの方法論をさらに検討すると共に、一般化を試み、報告書としてまとめたい。最終年度の平成2年度は、スポ-ツ選手の「心理的競技能力診断検査」および試合中の心理状態をチェックする「心理的パフォ-マンス診断検査」を作成した。同時に、心理的競技能力をトレ-ニングする方法を作成し、報告書としてまとめた。1、心理的競技能力診断検査法の作成52の質問項目から構成される「心理的競技能力診断検査」を平成2年度全国高校野球地方大会決勝戦出場者や同年国民体育大会福岡県選手など数多くの対象者に実施した。その結果、優秀な選手ほど本検査の得点が高いことが示され、診断検査としての有効性が証明された。一方、試合中の心理状態をみる心理的パフォ-マンス診断検査でも、競技成績が秀れている者ほど、本検査の得点が高いことが証明された。また、これらの2つの診断検査には高い相関が認められた。つまり、心理的競技能力診断検査で高い得点を示す者ほど、試合中の心理でも望ましい状態を示すことが明らかにされた。2.心理的競技能力のトレ-ニング法これまで実験的に行ってきたトレ-ニング法をメンタル・トレ-ニングの「手引き書」としてまとめた。また、心理的競技能力診断検査の結果にもとづき、それぞれの内容をトレ-ニングする方法を60分のカセット・テ-プに収めた。これらのテ-プは平成2年度国民体育大会福岡県選手に一部使用した。3.最終年度としての報告書の作成これまでの研究成果を報告書としてまとめた。
仮想計算機モニタを用いた電子デ-タの操作履歴と法的証拠の改ざん検出を行うシステム

本課題では仮想計算機モニタを用いて電子データの操作履歴を記録し,法的証拠となるデータを保護するシステムを実現するための研究開発を行った.本課題の2年間の開発成果は,(1)仮装計算機モニタXenで動作する,操作履歴を自動保存し紛争調査時に任意時刻への復元を行うシステムと,(2)仮装計算機モニタBitVisorへのロールベースアクセス制御システムの組み込みである.開発成果(1)はソースコードを公開した.本研究は仮想計算機モニタを拡張してComputer Forensics分野へ適用を試みる課題であった。本研究により組織内のコンピュータを効率的に管理することが可能となり、紛争時や犯罪発生時の電子的な証拠資料としての活用が期待できる。本研究は2年間にわたり実施した。まず、初年度の平成23年度はLinuxのファイルシステムであるext4のDigital Forensics解析手法について検討した。平成24年度(最終年度)は仮想計算機モニタにディジタルフォレンシックス機能を組み込んだ。開発を進めるうち、監視段階ではディスクへの入出力データをそのまま記録し、解析時に既存のフォレンシックスツールを用いるか、既存OSにマウントさせるほうが多くのファイルシステムに対応でき、応用性が高いことが判明した。加えて、近年のクラウドコンピューティングの広がりを受け、仮想計算機モニタとしてBitVisorではなくXenを採用することとした。ただし、開発したプログラムは、Xen依存の実装を避けているため、BitVisorへの移植が容易となる設計とした。最終年度に、仮想計算機モニタXenのBlkTapと呼ばれるディスク入出力を補足するデバイスドライバを拡張してディジタルフォレンシックスの機能を実装した。時系列で仮想計算機モニタで動作するゲストOSのすべてのディスク入出力を記録することができるようになった。記録したデータは解析段階でシステムに日時を指定することで、タイムマシンのように、指定したディスクの状態をリードオンリーの状態として再現(OS上にマウント)できるようになった。このシステムを用いて、複数の日時の状態を持つディスクを次々と再現(マウント)していき、ファイルの差分をとることで、アクセスログの改ざん日時を特定するシステムを開発し実証実験をおこなった。本課題では仮想計算機モニタを用いて電子データの操作履歴を記録し,法的証拠となるデータを保護するシステムを実現するための研究開発を行った.本課題の2年間の開発成果は,(1)仮装計算機モニタXenで動作する,操作履歴を自動保存し紛争調査時に任意時刻への復元を行うシステムと,(2)仮装計算機モニタBitVisorへのロールベースアクセス制御システムの組み込みである.開発成果(1)はソースコードを公開した.平成23年度は仮想計算機モニタでストレージ装置(ハードディスク、USBメモリ)の読み書きを監視、捕捉する機構の設計をおこない、初期プロトタイプの開発を進めた。全体システムの開発スケジュールを考慮して当初計画していたパラパススルー方式の仮想計算機モニタであるBitVisorへ実装する前に管理OSを用いる仮想計算機モニタXenへのプロトタイプ実装を進めることとした。平成23年度は具体的に以下の機能の開発を進めた。(1)仮想計算機モニタ上で動作するゲストOSのファイルシステムの操作履歴を監視する機能。本機能については仮想計算機モニタのバックエンドドライバーに相当するLinuxのデバイスドライバへの実装を進めた。(2)(1)で述べた操作履歴の監視機能によって得られたデータ(ファイル名、作成変更日時)を仮想計算機モニタであるBitVisorに受け渡す機能を実現する部分については、平成23年度は仮想計算機モニタであるXenへの実装を進めた。(3)(1)で述べた操作履歴を監視する機能が利用者あるいは攻撃者によって改ざん停止されていないことを仮想計算機モニタから監視する機能を実現するために、Intel社のCPUとチップセットの連携によって実現する遅延起動(Late launch)の動作検証を実施した。Intel社のTrusted Execution Technology (通称TXT)対応のハードウェアを購入しIntel社が開発しているtbootソフトウェアによる遅延起動とソフトウェア保護の機構の検証を進めた。この結果、Intel社のTrusted Execution Technology対応ハードウェアと仮想計算機モニタを用いたトラステッドコンピューティングのシステムがDigital Forensics機構の実現に利用可能であることを確認した。平成23年度の計画は仮想計算機モニタでストレージ装置の読み書きを監視、補足する機構の設計をおこない初期プロトタイプの開発を進めることであった。具体的には以下の3点の目標があった。(1)仮想計算機モニタで動作するゲストOSのファイルシステムの操作履歴を監視する機能の実現。(1)については仮想計算機モニタXenの持つバックエンドデバイスドライバへの実装を進めた。(2)仮想計算機モニタへ(1)の情報を受け渡す機能の開発については、BitVisorでの開発前にXenによる開発を先行させており、Xenの管理OSであるドメイン0でのデバイスドライバからの読み書きデータの補足の開発を進めた。(3)提案システム自体の防御機能についてはIntel社のTrusted ExecutionTechnologyハードウェアを購入し「遅延起動」機構の動作検証を実施した。これによりセキュリティ機構の改ざん検出ならびに第三者への監視システムの強制利用の実現可能生を検証できた。上記の知見に加えて、第三者に本研究で提案するような監視システムの利用を強制させるためには「遅延起動」のみでは不完全でありTPMのUnseal機能などの追加技術を組み合わせる必要があることを新たな知見として得ることができた。仮想計算機モニタを用いたComputer Forensicsシステムの実現に向けての開発を継続する。平成23年度に実施した仮想計算機モニタXenによる実装を完了させたうえで、平成24年度にはセキュリティ目的に特化した国産の仮想計算機モニタであるBitVisorでのDigital Forensics機構の実現に向けた開発を進める。

現在、本校専攻科の学生による開発を行っており、これまで得られなかったオペレーティングシステムレベルでの開発経験を得ている。本年度はハードウェアに近いレベルで動作する仮想計算機モニタBitVisorへDigital Forensics機能を組み込むことに挑戦していく計画である。平成23年度と平成24年度前半の研究成果を踏まえた国際会議での発表ならびに論文誌への投稿の研究経費の支出を計画している。対外発表では仮想計算機モニタBitVisorを利用した論文を発表することを目標に研究を進める。
シナプス形成における成長円錐における開口放出の分子機構の成熟過程とその役割

成長円錐からシナプス終末への変化に関する生化学的指標の解明を目標に本研究を行なっている。この2年間の研究で、Ca^<2+>センサー蛋白質の集積が1つの重要な指標になることがあわかった。このようなCa^<2+>依存性の蛋白質間相互作用を検索する過程で、カルモジュリン依存性蛋白質キナーゼII(CaMKII)がシンタキシンとCa^<2+>依存性に結合することを解明した。この結合はカルシウム濃度が神経細胞の静止時の10^<-7>Mから、興奮開始時の10^<-6>Mに上昇したときに急激に生じて、カルシウム濃度が低下すると可逆的に解離することがわかった。また結合は自己リン酸化というCaMMKIIの活性化を伴うことがわかった。この結合はシンタキシンの立体構造変化に対応するリンカードメインという部位で起こり、この結合が神経細胞や内分泌細胞の開口放出に必要なことを確認した。さらに、この結合がどのようなアミノ酸残基の支配を受けているかを検討して、R151,K146,S162,T159の少なくとも4つの残基を含む145-172の28残基が必要であることが明らかとなった。これらのうち、いくつかが変異しているシンタキシンの非神経細胞型アイソフォームの中には、CaMKII結合能がきわめて低いものが見出された。これらの結果は、神経細胞におけるシナプス前終末の機能確立に、CaMKIIの集積による開口放出の厳密なCa^<2+>依存性の確立が大きな意味を有することを示唆しており、現在、ノックインマウスや線虫、ショウジョウバエの変異体作成に着手して、より明確な検証を試みている。シナプスは神経回路における最も重要な素過程であり、この部分の分子機構の解明は神経科学の最重要課題の1つである。われわれはSNARE機構の中核分子syntaxinにCa/ATP依存性に結合する蛋白質を脳から検索して、新たに2種類の蛋白質がsyntaxinに結合することを見出した。そのうち、カルモジュリン依存性蛋白キナーゼII(CaMKII)とsyntaxinの相互作用について、詳細に解析した。この結合は、Ca^<2+>濃度が10^<-6>M以上になったときだけ生じ、CaMKIIが自己リン酸化したものだけが結合することを証明した。また脱リン酸化や、Ca^<2+>濃度減少で結合も減少することから、この結合は可逆的である。CaMKIIはsyntaxinのlinker domainと呼ばれるシンタキシンの構造変化に重要な部位に結合する事がわかった。CaMKIIの触媒能はこの結合の有無に無関係であった。SyntaxinはCaMKII, SNAP-25, synaptotagmin Iと内因性の複合体を形成していることがわかった。またCaMKIIはMunc-18と競合して、open formに結合するものと結論された。クロマフィン細胞で開口放出によるカテコールアミンの遊離をamperometry法で測定したところ、結合部位であるlinker domainは開口放出頻度を半減させた。また上頸神経節細胞では後細胞側のシナプス後電位(EPSP)を測定したところ、linker domain注入細胞ではEPSPの低下が見られた。以上の結果は、linker domainが内因性のCaMKIIとsyntaxinの相互作用を阻害した結果、生じたものと解釈される。従って、CaMKIIとsyntaxinのCa^<2+>/ATP依存性結合は開口放出の生理的調節に大いに寄与していることが証明された。
液体金属のレーザー誘起ブレークダウン分光と非線形光学的応用

レーザーパルス光を物質に照射すると、しきい値以上で誘電破壊(ブレークダウン)が起こり、プラズマ放電が生じるため透過率がゼロ付近へ低下する。したがって、プラズマはしきい値以上の光を遮断するoptical limiterとして動作する。液体金属ではしきい値が低く、また損傷も短時間に回復すると期待できるので、保護材料として有望である。本研究では、液体金属のレーザー誘起ブレークダウンスペクトル(LIBS)を測定し、その非線形光学過程を解明するとともに、プラズマの光吸収を応用し、液体金属をoptical limiterとして実用化する可能性を追求することを目的とした。昨年度に引き続き、本年度はGa, Inなど低融点金属・合金並びに低融点導電性高分子(有機液体金属)のLIBS測定を行った。本補助金でスペクトログラフを購入し、大学に現有のナノ秒パルスYAGレーザー、窒素レーザー、色素レーザー並びに本補助金で昨年度購入した連続光・フラッシュキセノンランプ、CCDカメラ、フレームグラバーを組み合わせることにより、マルチチャンネル可視・近赤外時間分解LIBS測定装置並びに時間分解アブレーション顕微観察装置を構築した。この装置を用いて気相並びに液相-金属界面におけるLIBS発生とプラズマ発光のメカニズムを検討した。単純な熱拡散と黒体輻射のモデルに基づいて発光スペクトルと金属界面吸収率の定量的評価を試みた。(投稿中)今後の研究展開として、この装置を用いて更に各種無機・有機液体金属薄膜の時間分解LIBS測定とブレークダウン顕微観察を行い、液相ブレークダウン過程とoptical limitingのメカニズムを明らかにする計画である。レーザーパルス光を物質に照射すると、しきい値以上で誘電破壊(ブレークダウン)が起こりプラズマ放電が生じ、透過率がゼロ付近へ低下する。プラズマはしきい値以上の光を遮断するoptical limiterとして動作する。本研究では、液体金属のレーザー誘起ブレークダウンスペクトル(LIBS)を測定し、その非線形光学過程を解明するとともに、プラズマの光吸収を応用し、液体金属をoptical limiterとして実用化する可能性を追求することを目的としている。本年度は、主として分光系・計測装置の構築と最適化を行った。大学に現有のナノ秒パルスYAGレーザー、窒素レーザー、色素レーザーとともに、本補助金で購入した連続光・フラッシュキセノンランプ、CCDカメラ、フレームグラバーを用い、可視・近赤外時間分解LIBS測定装置並びに時間分解アブレーション顕微観察装置を構築した。この装置により、Ga-In合金液体のLIBSの予備的観測を行うとともに、試料薄膜化の手法を検討した。今後の研究展開として、この装置を用いて各種無機液体金属の時間分解LIBS測定とブレークダウン顕微観察を行い、液相ブレークダウン過程のメカニズムを明らかにする計画である。また、有機液体金属(導電性高分子)のLIBSを測定し、特に、1次元電子系や液晶性などの特性と、ブレークダウン過程の相関を検討する予定である。
陸面過程のパラメータ化とその検証に関する研究

いろいろな種類の陸面上の熱交換量を評価するために、陸面過程のパラメータ化の研究を行なった。主な結果は、次の通りである。(1)気象要素の日変化データを用いて、日中平均の顕熱交換係数と蒸発効率を算定するための線形熱収支モデルを開発した。(2)土壌内の水蒸気輸送と土壌間隙内での液体水の気化を考慮した土壌の多層モデルをつくった。このモデルによる地表面熱収支量と地温の計算値は、日本や中国各地で得られた観測値とよく一致した。(3)積雪の表面温度を簡単な熱収支モデルと、積雪内の物理過程を考慮した複雑な計算モデルの2つから計算する試みを行なった。両方法による積雪の表面温度を比較した結果、簡単なモデルでも、全積雪期間中の熱収支量は±10Wm^<-2>の精度で得られることが分かった。(4)中国北西部の積雪域について、熱収支・水収支計算モデルを用いて積雪の地表面熱収支に及ぼす影響を調べた。積雪の堆積・融雪過程がよくシュミレートでき、積雪深のルーチン観測結果とよく対応した。また、冬期の最大積雪水量と融雪期から初夏にかけての積算熱交換量との間には、かなり高い相関関係が見出された。(5)融雪期の大気加熱について、データ解析と数値実験によって調べた。積雪期の表面温度が0°C以下のときでも日中の気温は0°C以上に上昇することを示した。(6)新バケツモデルと熱収支モデルによって、流域の土壌水分、積雪水当量、河川水温の年変化を求める計算法を示した。この方法による計算値は観測値とよく一致した。各種地表面の熱収支・水収支のパラメータ化を行ない観測によって検証した。1.土壌間隙内部における水の気化を考慮した蒸発の多層モデルを開発した。このモデルにより、観測により得られた乾燥期間中の蒸発量、地温、含水率分布の時間変化をよく再現することができた。2.裸地面蒸発の季節変化を計算するモデルを考案した。このモデルでは、降水の浸透過程も含まれている。計算に必要な入力データは通常のルーチン気象データである。この計算モデルを用いて、1年間以上の長期にわたる熱収支、地表面温度、土壌含水率の季節変化が求められ、観測結果とよく対応した。3.上記のモデルを用いて、年間の裸地面蒸発量と降水量の関係が土壌の種類によって明瞭な差が生じることを示した。しかし降水量が非常に少ない乾燥気候では、年間蒸発量と降水量の関係は土壌の種類によらないことが分かった。4.積雪面温度を簡単な積雪熱収支モデルと、積雪内部の物理過程を考慮した精密なモデルで計算し比較した結果、簡単な熱収支モデルで全積雪期間の熱収支を10Wm^<-2>程度の精度で計算できることが分かった。5.積雪のある森林小領域における熱収支を評価した。融雪モデルと流出モデルを組み合わせ、融雪過程と流出過程を再現した。さらに熱収支の様子が、植被の有無によって変化することを示した。6.新たに開発した指数関数型タンクモデルを用いて日本各地の流域貯留水量の計算をし、短期水収支法によって蒸発散量の計算をした。また短期水収支法と熱収支法の蒸発散量の計算結果を比較したところ、日本では流域貯留水量の減少が原因で蒸発効率が下がるといことはないことが分かった。

このモデルによる地表面熱収支量と地温の計算値は、日本や中国各地で得られた観測値とよく一致した。(3)積雪の表面温度を簡単な熱収支モデルと、積雪内の物理過程を考慮した複雑な計算モデルの2つから計算する試みを行なった。両方法による積雪の表面温度を比較した結果、簡単なモデルでも、全積雪期間中の熱収支量は±10Wm^<-2>の精度で得られることが分かった。(4)中国北西部の積雪域について、熱収支・水収支計算モデルを用いて積雪の地表面熱収支に及ぼす影響を調べた。積雪の堆積・融雪過程がよくシュミレートでき、積雪深のルーチン観測結果とよく対応した。また、冬期の最大積雪水量と融雪期から初夏にかけての積算熱交換量との間には、かなり高い相関関係が見出された。(5)融雪期の大気加熱について、データ解析と数値実験によって調べた。積雪期の表面温度が0°C以下のときでも日中の気温は0°C以上に上昇することを示した。(6)新バケツモデルと熱収支モデルによって、流域の土壌水分、積雪水当量、河川水温の年変化を求める計算法を示した。この方法による計算値は観測値とよく一致した。
CT画像に基づいた新しいリンパ節区分の臨床応用

この研究では、Peter M Som.らが提唱したCT画像における新しいリンパ節区分を超音波診断に応用し、臨床的に有用か否かの判定を行うことをその目的とした。したがって、初年度に行った超音波を使った転移リンパ節の診断基準にもとづき、次年度は初診時の段階で頚部に転移リンパ節を認めなかった(NO患者)を用いたプロスペクテイブな研究を目標に研究を行った。[方法]上記の目的に従って、初診時に頚部リンパ節転移が認められず、原発巣の外科的処置のみが行われた頭頚部偏平上皮癌患者58名の頭頚部癌患者において、(1)大きさ(短径)(2)異常血管の有無(3)内部壊死の有無を判定基準としてCT、USにて2年間以上の期間follow-upを行った。なお検討したすべてのリンパ節は超音波検査と同時に行ったCT検査により得られた画像を基に、I、II、ならびにIII、IVのレベルに分類した。[結果]1.2年以内に、患者の29%に転移リンパ節を認めた。2.2年以内に、転移リンパ節を93%認めた。3.CTでは、リンパ節の短径を測定したり、中央部の壊死の有無により転移リンパ節か否かがかなり正確に診断可能であった。一方、USでは、ドプラ法によりリンパ節内の血流異常を捉えることで、転移の診断精度を有為に改善することができた。[結論]以上の結果より、USとCTを組み合わせることにより、各々単独で行うよりも高い診断精度が得られNO患者のリンパ節転移の有無に対する診断精度の向上が示唆された。したがって、初年度はまず、超音波を使った転移リンパ節の診断基準を策定することを目標に研究を行った。[方法]上記の目的に従って、73名の頭頚部癌患者において、病理学的に転移あるいは非転移が確認された、それぞれ108個ならびに230個のリンパ節(合計338個)を用い、(1)大きさ(短径)(2)異常血管の有無を判定基準として診断精度を検討した。なお検討したすべてのリンパ節は超音波検査と同時に行ったCT検査により得られた画像を基に、I、II、ならびにIII+IVのレベルに分類した。[結果]1)大きさのみの診断基準に比べ、血管情報を加味することによって超音波によるリンパ節転移の診断精度を有為に改善することができた。その結果、より小さい大きさの段階で転移リンパ節を正確に診断することが可能になった。2)解析の結果得られた超音波によるリンパ節転移の診断基準は、(1)レベルIにおいては、短径6mm(2)レベルIIにおいては、短径7mm(3)レベルIII+IVにおいては、短径5mm以上あれば89%以上のsensitivity、94%以上のspecificityで転移リンパ節と診断できると考える。[結論]血管情報がリンパ節転移の診断に有用であることが示唆された。この結果をもとに、次年度は初診時の段階で頚部に転移リンパ節を認めなかった(NO患者)を用いてプロスペクティブな研究に進む予定である。
出芽酵母を用いた生理活性脂質の受容体遺伝子単離法の開発

今年度は、研究計画に沿って実験を行い、以下の結果を得た。1.酵母のGalphaタンパク質(GPA1)欠損株(名古屋大学理学部・松本邦弘教授より供与)にラットGsalphaタンパク質と、モルモットGi2alphaタンパク質を、酵母発現ベクターに組み込み、導入したところ、Gsalphaでは機能相補が認められたが、Gi2alphaでは、相補できなかった.発現量を、増やすために、5'非翻訳領域をほぼ完全に取り除き、多コピー型で強力なプロモーターを持つベクターを使用しても、やはり、機能相補は認められなかった.2.そこでGi2alpha蛋白質を酵母内で機能させるために、三量体G蛋白質の他のサブユニットを哺乳動物由来のものに置き換えることを目的として、酵母Gbeta(STE4)欠損株にウシGbetaを、酵母Ggamma(STE18)欠損株に、ウシGgammaを、それぞれ導入したが、機能相補は認められなかった.3.上述の酵母GPA1をラットGsalphaに置き換えたものに、beta-アドレナリン受容体を導入したところ、この受容体のアゴニストであるイソプロテレノールの添加に反応して、酵母の接合ホルモン受容体からのシグナル伝達系が活性化された.このことは、酵母の形態変化と、接合ホルモン誘導性遺伝子(FUS1)の転写誘導により確認された.以上の結果、現段階でこの発現系は、Gsalpha共役受容体のクローニングには使用可能だが、目的とするGialpha共役受容体のクローニングには使用できず、さらに改変が必要と考えられ、現在、さらに改変を進行中で、今年度は本研究内容の公表には至らなかった.今年度は、研究計画に沿って実験を行い、以下の結果を得た。1.酵母のGalphaタンパク質(GPA1)欠損株(名古屋大学理学部・松本邦弘教授より供与)にラットGsalphaタンパク質と、モルモットGi2alphaタンパク質を、酵母発現ベクターに組み込み、導入したところ、Gsalphaでは機能相補が認められたが、Gi2alphaでは、相補できなかった.発現量を、増やすために、5'非翻訳領域をほぼ完全に取り除き、多コピー型で強力なプロモーターを持つベクターを使用しても、やはり、機能相補は認められなかった.2.そこでGi2alpha蛋白質を酵母内で機能させるために、三量体G蛋白質の他のサブユニットを哺乳動物由来のものに置き換えることを目的として、酵母Gbeta(STE4)欠損株にウシGbetaを、酵母Ggamma(STE18)欠損株に、ウシGgammaを、それぞれ導入したが、機能相補は認められなかった.3.上述の酵母GPA1をラットGsalphaに置き換えたものに、beta-アドレナリン受容体を導入したところ、この受容体のアゴニストであるイソプロテレノールの添加に反応して、酵母の接合ホルモン受容体からのシグナル伝達系が活性化された.このことは、酵母の形態変化と、接合ホルモン誘導性遺伝子(FUS1)の転写誘導により確認された.以上の結果、現段階でこの発現系は、Gsalpha共役受容体のクローニングには使用可能だが、目的とするGialpha共役受容体のクローニングには使用できず、さらに改変が必要と考えられ、現在、さらに改変を進行中で、今年度は本研究内容の公表には至らなかった.
金属－半導体周期構造によるプラズモン誘起電荷分離と光機能デバイスへの応用

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
代数幾何・学習理論・生物数学に現れる超離散的現象の分野横断的研究

(1) 14個のユニモダル例外型超曲面特異点に対し,K3曲面の導来圏に代数的輪体を構成し,それらの圏論的交点数からDynkin図形が復元できることを示した.(2)有名な95個の重み付き超曲面K3特異点族は実は本質的に75種類であることを,具体的対応を構成して示した.(3)工程計画問題に初めて幾何学的視点を導入し,クリティカルパスの変化がトロピカル超曲面で起こることを見出し,パスの遷移を可視化する全く新しい方法を開発した.(4)楕円曲線のトロピカル版の位相分類を行った.(5)神経系による機能獲得の代数幾何的手法について議論した.(1) 14個のユニモダル例外型超曲面特異点に対し,K3曲面の導来圏に代数的輪体を構成し,それらの圏論的交点数からDynkin図形が復元できることを示した.(2)有名な95個の重み付き超曲面K3特異点族は実は本質的に75種類であることを,具体的対応を構成して示した.(3)工程計画問題に初めて幾何学的視点を導入し,クリティカルパスの変化がトロピカル超曲面で起こることを見出し,パスの遷移を可視化する全く新しい方法を開発した.(4)楕円曲線のトロピカル版の位相分類を行った.(5)神経系による機能獲得の代数幾何的手法について議論した.代数的手法とトロピカル幾何学を基礎としながら,応用分野の解析を進めた.1,基礎付値環等に関る代数幾何的手法の開発に関しては,複素多様体からZアフィン多様体への運動量写像について考察した.代数幾何的内容について集中して情報収集するため,7月25日から29日まで東京大学玉原国際セミナーハウスにおいて,Zアフィン幾何によるミラー構成に関する研究集会を共催した.そこでSYZ予想に基づくトーラスファイブレーションを構成するコンツェビッチ・ソイベルマン理論についての発表を行った.また,大学院生の真瀬真紀子氏と共同研究を行ない,95個の単純K3特異点に対して,ピカール束が同型な族は,すべてある意味で同型なK3の族からなることを証明した.これは,運動量写像と可換な複素トーラスの同型により引き起こされる超曲面の間の新しい種類の同一視を与えるもので,特に例外因子となるK3曲面のアメーバを変えない.論文は現在投稿中である.トロピカル3次曲線の分類についての木原氏との共著論文も準備中である.圏論的側面の研究において重要になると思われる非可換代数幾何について数理解析研究所の研究集会において情報収集を行った.2,応用生命現象への代数幾何の枠組みの応用についての数理研講究録を執筆した.また,超離散力学系に関する研究集会(鹿児島・京都)に出席し,積極的に情報収集を行った.代数的手法とトロピカル幾何学を基礎としながら,応用分野の解析を進めた研究発表としては,研究実施計画通り,8月にハイデラバード(インド)において国際数学者会議のShort Communicationで,95個の重み付きK3曲面に対しピカール格子が計量同型な族は本質的に同じであるという内容の共同発表を行った.3月にデジョン(韓国)の国家数理科学研究所で同様の内容の研究発表を行った.これらの論文はなお投稿中である.情報収集としては,1月に英国ロンドン帝国大学において幾何の新手法に関する勉強会に出席し,Spin(7)多様体やG2多様体の幾何,巡回コホモロジーの手法等に関する知見を深めた.また,7月に東京大学玉原国際セミナーハウスにおいて,導来圏とK3曲面をテーマとした勉強会を共催し,情報収集を行った1月の仙台での研究集会では,トロピカル曲線と結晶群との関係についてのテーマを議論し研究を継続している.Z-アフィン幾何について主に2次元における貼り合わせにより興味深い多様体が構成できないかという基礎的考察を深め,研究を継続している.神経システムにおける機能実現が圏の言葉でモデルが作れるのではないかという数理研講究録の論文が出版され,その詳細についても考察を進めている.内閣府の「流通と理学」研究においてパネラー等として参加し,報告書を執筆した.その過程で,PERTとトロピカル代数の関連にも気付き,考察した結果を述べた.今後発展させる予定である代数的手法とトロピカル幾何学を基礎としながら,応用分野の解析を進めた.5月から大阪大学の植田一石氏らとの共同研究として,14個の例外型ユニモダル特異点に対応するK3曲面の導来圏の研究を開始した.その結果,特異点解消に対応してミルナーファイバーのコンパクト化に現れる無限遠重み付き射影直線(これは比較的単純な対象である)から自然に誘導される球面的対象系を構成し,標準的に構成されるコクセター・ディンキン図形が幾何的に代数的サイクルから構成されるものと同じになることを示すことができた.この内容は,研究実施計画通り,3月にダラット(ベトナム)における日越特異点研究集会で発表し,すでに論文として出版されている(現在のところオンラインであり何れ冊子体で刊行される).真瀬真樹子氏との重み付き射影超曲面と双有理になる95個のK3曲面族の類別の論文については,論文掲載受理の報告を受けた.トロピカル幾何を工程計画問題に応用して,クリティカルパスの遷移を可視化するという,全く新しい手法を,首都大学東京の小田切真輔氏との共同研究で開発した.この内容については,12月にカストロ・ウルディアレス(スペイン)におけるトロピカル幾何の研究集会で,ポスター発表を行った.

これは現在論文を投稿中である.また,7月に東京大学玉原国際セミナーハウスにおいて,代数多様体の極小モデル理論の解析的手法と代数的手法の対比をテーマとした勉強会を共催し,情報収集を行った.付値や順序加群に付随した代数幾何の基礎付けに関する着想を得て,研究に着手した.制御理論,特に工程計画問題の分野に初めて幾何学的視点を導入し,クリティカルパスの変化がトロピカル超曲面で起こることを見出し,クリティカルパスの遷移を幾何的に表し可視化する全く新しい手法を開発していた.前年度の結果を更に拡充し,さらに,複雑なネットワークをクリティカルパスの構造の情報を失わずに簡略化する手法も見出した.これらの研究は小田切真輔氏(首都大学東京)との共同研究として,計測自動制御学会での招待講演と,審査付き学会発表を行った.これは数学と工学の新たな交流の始まりであり,極めて意義深い.また,北海道大学・埼玉大学・高知大学等の数学の研究集会でも研究発表を行った.トロピカル平面曲線,特に楕円曲線のトロピカル版の位相分類を行った.通常の複素代数多様体では楕円曲線の位相同型類はトーラスただ一つであるが,トロピカル多様体においては,100種類以上の位相同型類が存在することがわかった.その中には,平面3次曲線としては実現不可能なものも存在し,トロピカル多様体の双有理幾何への問題を拓いている.6月に東京大学玉原国際セミナーハウスにおいて,分類理論における正標数の手法のテーマに勉強会を共催した(参加者は約20名).このテーマはその後急速に発展し,平成25年度も同じテーマで最新の知見を得るための勉強会を行うことになっている.その他,日本数学会の代数学分科会シンポジウム・城崎代数幾何シンポジウム等にも出席して,情報収集に努めた.付値や順序加群に付随した代数幾何の基礎付けに関しては着想段階である一方で,流通の研究から派生したトロピカル幾何の工学への応用が見出されるという当初思いもよらなかった研究ができたことは特筆に値するであろう.また,K3曲面と特異点に関する論文がいくつか出版され,研究全体としては順調に推移しているものと思われる.24年度が最終年度であるため、記入しない。付値や順序加群に付随した代数幾何の基礎付けに関しては,さらに研究を進め,著作の出版を準備する.工程計画問題に対するトロピカル幾何の応用については,工学系の学会における研究発表や議論を行い,さらに大きく発展させる計画である.K3曲面についての共同研究も引き続き進める計画である.24年度が最終年度であるため、記入しない。
SecYEGチャンネルによる膜透過活性発現機構のアミノ酸残基レベルでの解析

大腸菌における前駆体タンパク質の細胞質からペリプラズム空間への膜透過には、SecYEG膜透過チャンネルと、膜透過の駆動力を供給するSecA ATPaseが中心的な役割を担っている。我々は、種々のSecY変異体を用いたin vivo, in vitro解析より、SecA ATPase活性は、SecYの細胞質領域C5, C6との相互作用を介して厳密に制御されていることを示した。更にC5領域の徹底的な変異解析から、SecYの機能発現に必須のアミノ酸残基R357を同定した(Mori and Ito,(2001)PNAS(2001)98, 5128)。本年度は、C6領域の重要性をアミノ酸残基レベルで検討する為に、SecYのC末端領域を順次欠失させた変異体を系統的に作製し、C末から6番目のLeu残基の重要性を明らかにした(Chiba et al.,(2001)J. Bacteriol. in press)。SecYEG複合体は、基質タンパク質が膜透過するためのチャネルを形成していると考えられているが、その実体は不明なままである。SecY分子内のSecE, SecG相互作用部位の同定は、チャネル構造の分子レベルでの理解において重要である。Sec因子間の近接部位の同定を目指してSecY分子内にCys残基を1つだけ持つ変異体を系統的に作製し、システイン特異的な化学架橋剤と組み合わせることで、近接部位をアミノ酸残基レベルで検討した。その結果、SecYのC2, C3領域がSecGと近接している事を明らかにした。C3領域内の3ecY変異体が示す生育分泌阻害を特異的に相補するsecG変異体の分離にも成功した。これらの結果は、C2, C3領域がSecGとの相互作用領域である事を強く示唆している(Satoh et al., manuscript in preparation)。大腸菌における前駆体タンパク質の細胞質からペリプラズム空間への膜透過には、SecYEGからなる膜透過チャンネルと、膜透過の駆動力を供給するSecA ATPaseが中心的な役割を担っている。我々は、種々の変異体を用いたin vivo,in vitro解析より、SecA ATPascの活性発現は、SecYの細胞質領域C5,C6との相互作用を介して厳密に制御されていることを明らかにしてきた。本研究においては、SecAの活性化に重要な部位をアミノ酸残基レベルで明らかにするために、SecYのC5領域内の徹底的な変異解析を行い、膜透過活性発現に必須のアミノ酸残基R357を同定した(Mori and Ito,PNAS in press)。この残基は、膜透過反応にSecAを利用しない真核生物のSecYホモログにおいても完全に保存されている事から、シグナルペプチドとの相互作用や、SecYEGチャンネルの開閉といった膜透過の普遍的な過程に関与している可能性が示唆された。さらに、この部位の変異であるsecY39(R357H)変異株を材料として、この変異株が示す低温感受性を相補するサプレッサーsecY931,secE191を分離・同定した。これらのサプレッサー変異は、secY39変異により引き起こされる分泌欠損を野生型に近いレベルまで相補した。このうち、secE191変異はsecY39変異だけではなく、他のsecY変異により生じる欠損をも相補出来るsuperactiveな性質を持つと同時に、SecY-SecE相互作用が低下している事を、明らかにした。これらの結果は、膜透過活性発現には、SecYE間の相互作用が極めて重要であり、チャンネルをより開かせるような構造の変化がSecAの活性化を引き起こす可能性を示唆する。平行して、seY39変異のサプレッサーSecAを用いた解析から、SecAのATPase活性は、独立した2重の負の制御を受けており、膜透過に共役した効率的なエネルギー利用の系を持つことを明らかにした(Nakatogawa et al.,(2000)JBC275,33209)。

C3領域内の3ecY変異体が示す生育分泌阻害を特異的に相補するsecG変異体の分離にも成功した。これらの結果は、C2, C3領域がSecGとの相互作用領域である事を強く示唆している(Satoh et al., manuscript in preparation)。