hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
バーチャルミュージアム「土の不思議館」の試作

本研究では、児童・学生および一般市民などの利用者を対象として、また、初等・中等教育現場や家庭などのさまざまな生活の場で、グローバルコモンズと地域環境資源を構成する重要な要素である「土」に関わるこれまでの知見を、平易かつ多面的に理解せしめることを通して、人と環境のあるべき姿を考える契機を与えるような環境教育補助ツールであるバーチャルミュージアム「土の不思議館」を試作することを目的とした。本年度は以下の研究を実施するとともに最終年度の取りまとめを行った。1)ペテルブルク大学土壌博物館と京都大学で協同してバーチャルミュージアム「土の不思議館」を製作した。2)海外の研究実施地域で追加資料の収集を行うとともに、国内の研究機関等で上記ソフトウエアの必要な改訂のための意見を聴取した。3)ペテルブルク大学および周辺の科学アカデミー研究機関においてソフトウエア試作版のデモンストレーションを行い、必要な改訂のための意見を聴取した。その後、ペテルブルク大学附属土壌博物館において、研究協力者Aparin館長ならびにAbakumov博士とともに、それまでに得られた評価に基づいてソフトウエアの改訂を行った。4)成果報告書を作成し提出するとともに、収集資料およびこれまでの現地調査で得られた成果を原著論文として公表した。本研究では、児童および一般市民などの利用者を対象として、また、初等・中等教育現場や家庭などのさまざまな生活の場で、グローバルコモンズと地域環境資源を構成する重要な要素である「土」に関わるこれまでの知見を、平易かつ多面的に理解せしめることを通して、人と環境のあるべき姿を考える契機を与えるような環境教育補助ツールであるバーチャルミュージアム「土の不思議館」を試作することを目的とする。本年度は以下の研究項目を実施した。1)資料収集:国立博物館筑波実験植物園、農業環境技術研究所、国際農林水産業研究センター、筑波大学、米国ワシントン・スミソニアン博物館、シカゴ・フィールド博物館において国内外の生態系を代表する土壌に関する資料を、また、ロシア科学アカデミー、国立サンクトペテルブルク大学、ドクチャエフ土壌博物館において、寒帯ならびに半乾燥乾燥温帯の異なる生態系を代表する土壌に関する標本、分析データ、写真、環境劣化に関する図、画像、土壌学史に関する情報などを収集した。さらに、各種の環境劣化(汚染、砂漠化)様式を明らかにするため分析に供する試料を選定・採取し、理化学性ならびに生物性について分析を開始した。2)ソフトウエア基本構造の確定:国立サンクトペテルブルク大学・ドクチャエフ土壌博物館Aparin館長とともにソフトウエア構築のためのシナリオを検討した。3)入力情報の各種変換処理:申請者の研究室をはじめ、他の諸研究機i関等で収集した各種情報(画像映像、分析・形態情報など)を、目的とするソフトウエアに入力可能な形式に変換する手法について検討した。
血糖変動(ゆらぎ)に着目した生体連続データに関する数値解析の応用

平成22年度は,以前から取り組んできた夕食を就寝直前に摂取することによる健常者の睡眠時エネルギー代謝,また1日の総エネルギー消費量に与える影響についての検討結果について,ようやく雑誌にアクセプトされたところである.関連する研究として,朝食を欠食することによる健常男性の血糖値やエネルギー代謝,覚醒度に与える影響についても実験を行っており,現在論文を作成中である.またそれ以外の研究についても,フィールド及び実験室レベルでの長距離走行中の血糖変動とレースパフォーマンスに関する検討,さらに血糖上昇閾値に関する検討結果について,具体的な形となって現われた年となった.しかし昨年に引き続き,自分自身の研究課題は思うような成果を挙げることができず,試練の年でもあった.昨年度から引き続き検討中の課題である,時系列の特徴であるフラクタル成分の性質をより正確に表すことのできるDFA(detrended fluctuation analysis)法を用いて得ることが可能な"血糖ゆらぎ"を表す指標と従来から臨床現場で用いられている指標(長期的な血糖状態を反映する指標;HbAlc,中期的な血糖状態を反映する指標;グリコアルブミン,短期的な血糖状態を反映する指標:1.5-AG,インスリン分泌能を反映する指標;尿中CPR)に関する論文は,データ数を大幅に増やして現在投稿準備中である.また,明らかに性質が異なると分類される1型糖尿病患者と2型糖尿病患者の欧米の糖尿病患者と比べ,日本人の糖尿病患者は連続性を持っているということは周知の事実であり,そのことに基づいた検討を行っているところである.これまで,我々が2006年に報告した論文に追従する論文は皆無であったが,2008年,2010年とスペインのグループが同様の解析を行い,生命予後の違いを検討している報告を行っている.我が国においても東京女子医大のグループが同様の解析を行っておられ,さまざまな症例数を揃えている我々も症例報告にとどまらないデータ解析を行い,糖尿病の発症に至るまでの血糖コントロールの経時的な変化として捉えた報告を早期に論文を雑誌に載せたいと考えている.平成20年度は,遺伝子改変マウスのグルコースクランプ実験における同位体分析や,酸素摂取と二酸化炭素産生の測定からエネルギー消費を推定する時間分解能に優れたアルゴリズムの検討,睡眠中の睡眠ステージ毎のエネルギー消費の検討など,これまで取り組んできた実験の成果が具体的な形となって現れた年となった.そのなかでも特に,通常の生活を送ることが可能な間接熱量測定室内の酸素・二酸化炭素の濃度変化を基に推定するエネルギー消費については,これまでよりもより短時間のエネルギー消費の変化を検出可能とするアルゴリズムを構築し,それを活かして24時間のうち,約1/34と大部分を占める睡眠中の睡眠ステージ毎のエネルギー消費の差を検出することができた.短眠者には肥満が多いという疫学調査の結果や睡眠時無呼吸障害を持つ人は糖尿病にもなりやすいといった報告があることから,詳細な睡眠中のエネルギー消費やエネルギーバランスを検討することは意義があると思われる.また,食事や睡眠,スポーツによる運動以外のエネルギー消費である非運動性エネルギー消費(nonexercise activity thermogenesis;NEAT)は,1日のエネルギー消費量の約1/3を占めると報告されており,このNEATを制限したときと通常の生活を送ったときの"血糖のゆらぎ"の違いについて,時系列の長期相関特性を特徴付ける指標を用いて比較検討した.その結果,NEATを制限した場合では,一度血糖値が上昇(下降)すると長く続くという状態(糖尿病患者と同様の傾向)を示しかことから.日常生活における活動量が血糖調節機構に大きく影響を与える可能性が示唆された.今後糖尿病の一次予防として,また軽度の耐糖能異常者の血糖コントロールを改善させる1つの方法として"NEATの効果"を検討していきたいと考えている.平成21年度は,長距離走行中の血糖変動とレースパフォーマンスに関する検討のフィールド及び実験室レベルでの測定結果が具体的な形となって現われた年となった.また,以前から共同研究として行ってきた遺伝子改変マウスのグルコースクランプ実験における同位体分析の結果(脂肪燃焼や血糖値低下を促すホルモン「アディポネクチン」に運動したときと同様の効果を体内で起こされる機能があることを報告)についても形となって現われた年となった。それ以外の研究についても,夕食を遅く食べることによるエネルギー代謝(特に睡眠中)に与える影響についての検討結果についても現在リバイス中であり,数ヶ月以内に掲載される見込みである.自分自身の研究課題については,時系列の特徴であるフラクタル成分の性質をより正確に表すことのできるDFA(detrended fluctuation analysis)法を用い,従来から長期的な血糖コントロール指標として用いられてきたHbA1cと,短期的有血糖状態を表すグリコアルブミンや1,5-AGと呼ばれる指標,さらにインスリン分泌能を示すCPRとDFA法によって求められる指標との関係について検討したところ,有意な相関関係が得られるという結果となった.これらの結果をまとめた"血糖ゆらぎ"と臨床指標に関する論文は,データ数を大幅に増やして現在投稿中である.以上のことから,従来の間欠的な血糖測定データに加え,連続血糖測定装置(CGM)で測定することにより血糖が持つゆらぎの特徴を明らかにすることができ,DFA法が連続データの解析法として有用であることが示唆された.血糖測定に使用しているCGM装置が欧米に遅れること約10年、我が国でも昨年末に認可が下りたため,様々な報告が増えてくるものと思われるので,早い段階でこの論文を雑誌に載せたいと考えている.

現在さらにデータを増やして,糖尿病になる一歩手前の状態である耐糖能異常の患者から健常者までも含めたデータセットを用いて同様の検討を行っているところである。糖尿病の発症に至るまでの血糖コントロールの経時的な変化として,今後血糖ゆらぎについて連続的に捉えていこうと思う.平成22年度は,以前から取り組んできた夕食を就寝直前に摂取することによる健常者の睡眠時エネルギー代謝,また1日の総エネルギー消費量に与える影響についての検討結果について,ようやく雑誌にアクセプトされたところである.関連する研究として,朝食を欠食することによる健常男性の血糖値やエネルギー代謝,覚醒度に与える影響についても実験を行っており,現在論文を作成中である.またそれ以外の研究についても,フィールド及び実験室レベルでの長距離走行中の血糖変動とレースパフォーマンスに関する検討,さらに血糖上昇閾値に関する検討結果について,具体的な形となって現われた年となった.しかし昨年に引き続き,自分自身の研究課題は思うような成果を挙げることができず,試練の年でもあった.昨年度から引き続き検討中の課題である,時系列の特徴であるフラクタル成分の性質をより正確に表すことのできるDFA(detrended fluctuation analysis)法を用いて得ることが可能な"血糖ゆらぎ"を表す指標と従来から臨床現場で用いられている指標(長期的な血糖状態を反映する指標;HbAlc,中期的な血糖状態を反映する指標;グリコアルブミン,短期的な血糖状態を反映する指標:1.5-AG,インスリン分泌能を反映する指標;尿中CPR)に関する論文は,データ数を大幅に増やして現在投稿準備中である.また,明らかに性質が異なると分類される1型糖尿病患者と2型糖尿病患者の欧米の糖尿病患者と比べ,日本人の糖尿病患者は連続性を持っているということは周知の事実であり,そのことに基づいた検討を行っているところである.これまで,我々が2006年に報告した論文に追従する論文は皆無であったが,2008年,2010年とスペインのグループが同様の解析を行い,生命予後の違いを検討している報告を行っている.我が国においても東京女子医大のグループが同様の解析を行っておられ,さまざまな症例数を揃えている我々も症例報告にとどまらないデータ解析を行い,糖尿病の発症に至るまでの血糖コントロールの経時的な変化として捉えた報告を早期に論文を雑誌に載せたいと考えている.
光二量体化を用いた遺伝子発現と酵素活性の光制御

本研究では、オーレオクロームのC末側のアミノ酸配列を参考にして、新規タンパク質モジュール(PZ)を作成した。生体分子複合体を計測するシステムを改良して解析を行ったところ、PZは暗状態では単量体として存在するが、青色光により一過的に二量体化してDNAへの結合性を増す「光活性化bZIPモジュール」として機能することが明らかになった。さらに、PZの単量体と二量体の二状態安定化の分子機構を明らかした。また、蛍光タンパク質と連結したPZが、融合タンパク質中で光活性化bZIPモジュールとして機能することを示し、遺伝子発現や酵素活性の光制御に向けた分子基盤を構築した。研究計画に基づき、平成26年度は以下の研究を行った。(1)光ジッパーの機能メカニズムの解明AUREO1のbZIP-LOVドメイン参考に作製(部位特異的アミノ酸置換と発現に適したコドンの改変)した光ジッパーモジュール(PZ)に関して、DNAの結合する塩基性領域、ロイシンジッパー領域(ZIP)、リンカー領域を削除した変異タンパク質を作製し、単量体・二量体の解離平衡を光散乱法(DLS)やサイズ排除クロマトグラフィー(SEC)により調べた。その結果、ZIP領域を削除すると、暗状態での解離定数が100uMから30uM程度に低下した。このことから、暗状態ではZIP領域が単量体型の安定化に寄与していることが示された。また、各変異タンパク質のC末側にシステインを導入し、蛍光色素で標識した。蛍光共鳴エネルギー移動を測定して、明状態での二量体化の解離定数を見積もった結果、ZIP領域を削除すると、明状態での解離定数が0.15uMから0.6uMに増大すること、すなわち明状態ではZIP領域が二量体型を安定化していることが明らかになった。これらの研究から、ZIP領域の存在により、PZは二状態安定型の光スイッチとして機能していることが示唆された。(2)融合タンパク質を用いた光ジッパーの機能評価PZにYFPもしくはmCherry(mCh)を連結した融合タンパク質を作製し、青色光を照射した際に生じる変化を調べた。スペクトル解析より、融合タンパク質中で少なくとも60%以上のPZと蛍光タンパク質の活性が保たれていることが示された。また、DLSとSECの解析により、これらの融合タンパク質が光依存的に二量体化しDNAへの結合性を増すことが明らかになった。以上のことから、PZは融合タンパク質中で光スイッチモジュールとして機能することが確認された。研究計画に基づき、本年度は平成26年度に行った研究(1)「光ジッパー(PZ)タンパク質の二量体化に必須な部域の絞り込みと、二量体化を促進あるいは抑制するアミノ酸の同定」、(2)「蛍光タンパク質との融合によるPZの機能評価」のまとめとして、下記二報の学術論文を公表した。研究計画(4)の「酵素活性を光制御する系の作製」に関しては、BiFC法を用いて大腸菌中あるいはin vitroでのGFPとmCherryの形成を調べたが、測定した条件ではこれら蛍光タンパク質の形成が行われないことが明らかになった。引き続き、融合するタンパク質の精査と条件の検討を行う予定である。また、(5)cJunとPZの融合タンパク質を複数種作製したところ、そのうちの1種が光依存的に二量体化し、DNAへの結合性を増すことが示唆された。平成26年度に計画した(1)「二量体化に必須な部域の絞り込みと、二量体化を促進あるいは抑制するアミノ酸の同定」、(2)「蛍光タンパク質との融合によるPZの機能評価」に関しては、成果を学術論文として公表できた点は、プラスと評価したい。それらの研究により、PZおよびその変異体の機能解析がin vitroで可能となったことは、今後の解析を行う上での大きな成果である。また、(3)「酵母two-hybridシステムを用いた遺伝子発現の光制御」に関しては、緊急性が低下したため平成27年度は行わず、動物培養細胞を用いた解析を検討することとした。(5)cJun-PZ融合タンパク質については、設計した機能を持つ融合タンパク質が見つかり、当初の計画どおりに進行している。以上の結果を総合して、研究計画はおおむね順調に進展していると判断した。AUREO1のbZIP-LOVドメインは、還元的条件下で単量体として存在するが、青色光の照射により可逆的に二量体化して標的DNAへの結合性を増加させる。申請者は、このbZIP-LOVドメインを参考に光ジッパータンパク質(PZ)を作成し、平成26年度28年度に以下のような研究を行った。(1)DNAと結合する塩基性領域、ロイシンジッパー(ZIP)領域、リンカー領域を段階的に削除した変異タンパク質を作成して、光依存的な二量体化を解析した。その結果、ZIP領域を削除した変異体では暗状態では二量体型が、明状態では単量体型が増加したことから、暗状態では分子内のZIP-LOV相互作用が、明状態では分子間のZIP-ZIPおよびLOV-LOV相互作用が働いていることが示唆された。PZの優れたスイッチング特性は、これらの相互作用に由来することが示唆された。実際に、ZIP領域のアミノ酸を置換した変異体を作成し、明状態でZIP-ZIP間に塩橋が形成されていることを示した。(2)PZにYFPあるいはmCherryを連結した融合タンパク質が、青色光を照射した際にPZと同じスペクトル変化を生じることを示した。また、それらの融合タンパク質が光依存的に二量体化し、DNAへの結合性を増大させることを明らかにした。

また、YFP-mCherry間のFRETが観察されたことから、ヘテロ二量体が形成されることも示された。さらに、c-Junの塩基性領域を持つ融合タンパク質(cJun-PZ)を作成して、それが光依存的に二量体化することを明らかにした。(3)VP-16の転写活性化ドメインとPZを融合させた遺伝子を作成するとともに、ルシフェラーゼ遺伝子を発現するレポータープラスミドとともに動物の培養細胞に導入して、明・暗条件下でのルシフェラーゼ活性を解析した。本研究では、オーレオクロームのC末側のアミノ酸配列を参考にして、新規タンパク質モジュール(PZ)を作成した。生体分子複合体を計測するシステムを改良して解析を行ったところ、PZは暗状態では単量体として存在するが、青色光により一過的に二量体化してDNAへの結合性を増す「光活性化bZIPモジュール」として機能することが明らかになった。さらに、PZの単量体と二量体の二状態安定化の分子機構を明らかした。また、蛍光タンパク質と連結したPZが、融合タンパク質中で光活性化bZIPモジュールとして機能することを示し、遺伝子発現や酵素活性の光制御に向けた分子基盤を構築した。計画で予定されていた平成26年度の研究は、以下の2項目を柱としている。(1)領域ごとに切除した組換えタンパク質を用いたPZの機能メカニズムの解明(2)蛍光タンパク質を用いた融合タンパク質中でのPZの機能評価これらのいずれも、ほぼ研究がまとまり、上記のように学術論文として投稿する段階まで進んだ。また、研究費の前倒し支払請求を行い、平成28年度に計画していたヘテロ二量体を優位に形成させるための研究、およびJunのbZIP領域を用いた融合タンパク質の研究にも着手できたので、「(1)当初の計画以上に進展している」と評価した。平成27年度までの研究成果を受け、本年度は、部位特異的変異体を作製してPZ二量体化とDNAへの結合性を定量化し、(6)「PZの作動機構」を解析する。DNA結合性の定量化には、EMSAに加えて蛍光偏光解消法も導入して、ターゲット配列以外の配列へのPZおよびその変異タンパク質の結合性を調べていく。さらに、QCM装置を用いることにより、DNAへの結合の平衡定数を求めるだけでなく、結合と解離の速度定数の測定も試みる。これらの解析は、PZの応用研究である(4)「酵素活性を光制御する系の作製」および(5)「cJun-PZ融合タンパク質」に対しても重要な知見となるので、これらの研究を同時に進めていく。生物物理学、光生物学前年度の研究(1)と(2)で得られる知見を元にPZの改良を行うとともに、以下の解析を行う。(3)GAL4タンパク質のDNA結合ドメインとアクチィベータードメインをPZと融合させた遺伝子を作成する。これらを酵母あるいは動物の培養細胞に導入し、青色光あるいは黄色光(対照実験)の存在下で培養して、レポーター遺伝子の発現量を解析する。(4)βガラクトシダーゼのα相同性など、タンパク質間もしくはドメイン間の相互作用により活性が調節される酵素に関して、各ドメインをPZと融合させた遺伝子を作成し、融合タンパク質を単離して、青色光による酵素活性の変化を調べる。また、(5)JunのbZIP領域とPZを融合させた組換え
POCT活用による医師と患者をつなぐ健康サポート薬局の展開とその役割拡大

「POCT活用による医師と患者をつなぐ健康サポート薬局の展開とその役割拡大」に関する研究を行うにあたって、1薬局POCTによる地域医療連携強化はどこまで可能か、2薬局POCTを用いた薬剤師の指導によって地域住民・患者にどのような成果をもたらすのか、3薬局POCTが担う薬局の健康サポート機能・役割はどのような疾患に適しているのかを明らかとしたい。12については本研究開始(平成24年9月)から継続しており、平成31年3月までに収集したサポート事例、受診勧奨事例等の解析を行っている(全709名)。平成30年度は次の4つのテーマで第79回九州山口薬学大会(2018.11、大分)にて、報告した。1「患者・地域住民に対する薬局での超音波骨密度測定とその有用性」(平成24年9月平成28年3月までのデータ)/2「薬局での歯周病原因菌検査実施と歯周病コントロールへの影響」(平成29年12月から平成30年4月までのデータ)/3「薬局でのインフルエンザチェックによる予防啓発・受診勧奨とその有用性」(平成29年11月から平成30年3月までのデータ)/「山間地域での定期的健康相談が糖尿病患者の血糖コントロール改善に寄与した1症例」薬局での歯周病原因菌検査、骨密度検査、インフルエンザチェックは、それぞれ医歯薬連携に絡み、地域医療に新たな可能性を見出すことができたこと、薬局機能が地域住民の疾病管理に有用であることが示唆された。また、POCT機器の機動性から、薬局だけではなく山間過疎地域でも有用であると考えられた。新たなPOCT機器として、クレアチニン測定機器を導入・データ収集を行い、薬局における地域住民医療サービスとして利用可能か検討中である。また胸痛・心筋マーカーモニタリング機器については70代女性患者2名に適用し、長期での薬物治療効果及び症状と測定数値とがパラレルに動くことを継続確認している。12については本研究開始(平成24年9月)から継続しており、平成29年3月までに収集したサポート事例、受診勧奨事例等の解析を行っており(全590名)、医療薬学フォーラム2017・第25回クリニカルファーマシーシンポジウム(2017.7、鹿児島)に発表予定である。加えて、平成27年3月までのデータに基づき、第26回日本医療薬学会年会(2016.9、京都)にて、「薬局におけるインフルエンザウイルス検出とその結果に基づく受診勧奨・予防啓発」として、インフルエンザ罹患・非罹患を問わず薬剤師が行う受診勧奨・予防啓発の客観的指標の一つとして有用性が高いこと、流行期における診療機能維持に向けた新たな薬局機能の可能性を報告した。なお、本内容について国際雑誌に論文投稿中である。3の目標達成に向け、新たなPOCT機器として胸痛・心筋マーカーモニタリング機器、歯周病検査キットを購入し、現在地域住民医療サービス導入前のシミュレーションを重ねている。宮崎県日向市の富高薬局Grandsone店薬局内検体検査室にて薬局POCTを毎週金曜日午後2時から5時までの実施し、データ数の追加増を試みている。薬局POCT実施は平成23年9月開始以降継続的に実施し、7年目となっている。登録管理している研究参加者は590名であり、リピーター数は増加している。本研究開始から平成29年3月までに収集したサポート事例、受診勧奨事例等を解析した結果を医療薬学フォーラム2017・第25回クリニカルファーマシーシンポジウム(2017.7、鹿児島)にて報告予定である。第26回日本医療薬学会年会(2016.9、京都)にて、「薬局におけるインフルエンザウイルス検出とその結果に基づく受診勧奨・予防啓発」として報告した。新たなPOCT機器として胸痛・心筋マーカーモニタリング機器、歯周病検査キットを購入し、現在地域住民医療サービス導入前のシミュレーションを重ねており、そのうち歯周病検査については数か月以内での臨床導入見込みと考えている。これらのことから、本研究はおおむね順調に進んでいると言える。12については本研究開始(平成24年9月)から継続しており、平成28年3月までに収集したサポート事例、受診勧奨事例等の解析を行い(全590名)、医療薬学フォーラム2017・第25回クリニカルファーマシーシンポジウム(2017.7、鹿児島)にて、「薬局におけるHbA1c測定の血糖コントロールへの影響」として発表した。加えて、平成29年3月までのデータに基づき、第50回日本薬剤師学会(2017.10、東京)にて、「薬局におけるインフルエンザウイルス検査による受診勧奨と予防啓発」として、インフルエンザ罹患・非罹患を問わず薬剤師が行う受診勧奨・予防啓発の客観的指標の一つとして有用性が高いこと、流行期における診療機能維持に向けた新たな薬局機能の可能性を報告した。

なお、2015-2016シーズンのデータに基づき、「The detection of influenza virus at the community pharmacy to improve the management of local residents with influenza or influenza-like disease」としてJ PharmHealth Care Sci.に論文掲載された。3の目標達成に向け、新たなPOCT機器として、歯周病検査キットを導入し、日向市歯科医師会の協力を得て、データ収集を行っており、薬局における地域住民医療サービスとして利用可能か検討中である。また胸痛・心筋マーカーモニタリング機器については70代女性患者1名に適用し、薬物治療効果及び症状と測定数値とがパラレルに動くことを確認している。宮崎県日向市の富高薬局Grandsone店薬局内検体検査室にて薬局POCTを毎週金曜日午後2時から5時までの実施し、データ数の追加増を試みている。薬局POCT実施は平成23年9月開始以降継続的に実施し、8年目となっている。登録管理している研究参加者は665名であり、リピーター数は増加している。本研究開始から平成28年3月までに収集したサポート事例、受診勧奨事例等を解析した結果を医療薬学フォーラム2017・第25回クリニカルファーマシーシンポジウム(2017.7、鹿児島)にて報告した。第50回日本薬剤師学会(2017.10、東京)にて、「薬局におけるインフルエンザウイルス検査による受診勧奨と予防啓発」として報告した。新たなPOCT機器として歯周病検査キットの導入を日向市歯科医師会の同意を得て、受診勧奨を含めた歯科医師との連携を構築しつつある。胸痛・心筋マーカーモニタリング機器の使用については、適応可能な症例を1名確保し、月1回フォローしている段階にある。これらのことから、本研究はおおむね順調に進んでいると言える。「POCT活用による医師と患者をつなぐ健康サポート薬局の展開とその役割拡大」に関する研究を行うにあたって、1薬局POCTによる地域医療連携強化はどこまで可能か、2薬局POCTを用いた薬剤師の指導によって地域住民・患者にどのような成果をもたらすのか、3薬局POCTが担う薬局の健康サポート機能・役割はどのような疾患に適しているのかを明らかとしたい。12については本研究開始(平成24年9月)から継続しており、平成31年3月までに収集したサポート事例、受診勧奨事例等の解析を行っている(全709名)。平成30年度は次の4つのテーマで第79回九州山口薬学大会(2018.11、大分)にて、報告した。1「患者・地域住民に対する薬局での超音波骨密度測定とその有用性」(平成24年9月平成28年3月までのデータ)/2「薬局での歯周病原因菌検査実施と歯周病コントロールへの影響」(平成29年12月から平成30年4月までのデータ)/3「薬局でのインフルエンザチェックによる予防啓発・受診勧奨とその有用性」(平成29年11月から平成30年3月までのデータ)/「山間地域での定期的健康相談が糖尿病患者の血糖コントロール改善に寄与した1症例」
自律分散システムにおける通信機能

自律分散システムの協調規約と通信規約の基本思想に基づき,さらに,社会構造的,ソフトウェア科学的,技術的調査を行い,自律分散思想の枠組みを修正した。仕様および動作の記述言語として,ペトリネットを主軸にすえ,そのクラスの定義,およびその性質を明らかにするとともに,その理論的解析を通してソフトウェア工学への応用可能性を示唆し,デバッギング環境としてのシミュレ-タなどのツ-ルの開発にあたった.集中管理を排除した分散システムでは,個の自律性ゆえに参入・退出は自由であり,変動する環境に対しては迅速なプロトコルの適応が求められる.プロトコルに適応性を付与するためには学習的,知識獲得的アプロ-チが有効があるため,その基礎研究として間題解決の各種アルゴリズムを提案した。現実的な課題しては,現存するコンピュ-タ・ネットワ-クの特性解析,新しく効率的なプロトコルの設計をそのアルゴリズム化,ネットワ-クのセキュリティの分散管理方法の設計などの急務が挙げられる.これらの各々テ-マに対して,アルゴリズムの定式化,プロトコル設計試作,プロトタイプのインプリメンテ-ション,シミュレ-ション実験による特性解析,次期システムのための仕様設計等を行った.さらに今後必要とされる機能(協調行動における情報の伝播と収集,因果関係の作用・反作用,競合解消戦略の基本方針の妥当性の裏付け等)について考察を行った.重点領域の全ての研究間での貢献を高めるための研究方針のあり方について,一つの方向を示した.自律分散システムの協調規約と通信規約の基本思想に基づき,さらに,社会構造的,ソフトウェア科学的,技術的調査を行い,自律分散思想の枠組みを修正した。現実的な課題しては,現存するコンピュ-タ・ネットワ-クの特性解析,新しく効率的なプロトコルの設計をそのアルゴリズム化,ネットワ-クのセキュリティの分散管理方法の設計などの急務が挙げられる.これらの各々テ-マに対して,アルゴリズムの定式化,プロトコル設計試作,プロトタイプのインプリメンテ-ション,シミュレ-ション実験による特性解析,次期システムのための仕様設計等を行った.さらに今後必要とされる機能(協調行動における情報の伝播と収集,因果関係の作用・反作用,競合解消戦略の基本方針の妥当性の裏付け等)について考察を行った.重点領域の全ての研究間での貢献を高めるための研究方針のあり方について,一つの方向を示した.
樹木の化学防御機構におけるオレウロペインの生物有機化学的研究

本研究は、樹木の化学防御機構を明らかにすることを目的にし、モクセイ科の常緑高木であるオリーブにおいて昆虫傷害および物理的傷害によって生合成が引き起こされるイリドイド-アミノ酸複合体の構造解析およびその生合成機構の解明を試みた。その結果、質量分析装置および核磁気共鳴装置などの分析測定により、イリドイド-アミノ酸複合体が含窒素六員環を有する新規化合物であることを明らかにした。また新規化合物の生合成には糖加水分解酵素が鍵酵素であることを明らかにした。近年、モクセイ科やリンドウ科などの植物にのみ存在するイリドイド化合物は植物の生体防御化合物であると提唱されているが、未だ分子レベルでの解明はなされていない。本研究ではイリドイド配糖体の一つであるオレウロペインを化学防御物質前駆体と考え、環境ストレス(本研究ではオリーブアナアキゾウムシの食害)に対する樹木の化学防御機構の解明を目的とした。オレウロペイン糖加水分解産物とタンパク質がシッフ塩基を形成して高分子架橋体を形成し、昆虫に対する栄養価の低下をもたらすことで植物化学防御機構の一役を担っていると推定されている。シッフ塩基を有するオレウロペイン糖加水分解産物を植物体内で不活性化して安定的に貯蔵するためには配糖体化することが重要である。そこで我々はオリーブよりオレウロペイン生合成に関与する配糖体化酵素を同定することを目的に実験を行った。オリーブ葉より植物配糖体化遺伝子と高い相同性を有する複数の遺伝子をクローニングし、次に大腸菌発現系を用いてこれら遺伝子を発現した。また基質となるオレウロペイン生合成中間体を得るために、オリーブ葉より当該化合物の抽出および精製を行った。現在、大腸菌発現系で調製した異種発現酵素とオリーブ葉より抽出精製した化合物を基質を用いて、酵素活性試験を行い、LC-MS/MSを用いて酵素反応代謝物の構造解析を行っている。またオレウロペインの化学防御活性化の一端を担うポリフェノールオキシダーゼのクローニングを進めている。Oleuropeinはモクセイ科植物に含まれるフェノール性イリドイド配糖体であり、食害昆虫に対する化学防御物質と考えられている。昆虫の食害により植物細胞が破壊されることで、別々の細胞小器官に局在していた糖加水分解酵素とoleuropeinが反応し、oleuropein糖加水分解物(oleuropein hydrolyzed metabolite: OHM)が生じる。OHMは2つのホルミル基を有するグルタルアルデヒド様構造を有しており、タンパク質中のアミノ酸残基Lysのε-アミノ基と反応し、シッフ塩基を形成することで高分子架橋体を形成し、高分子架橋体が昆虫に対して難消化性物質となり昆虫の成長を抑制することが示唆されている。これまで本研究課題の実施により、これまでにin vitro試験においてOHMのグルタルアルデヒド様構造がL-Lysのε-アミノ基とシッフ塩基を形成し、含窒素六員環を有するOHM-Lys複合体を生成することを見出した。そこで本年度は、OHM-アミノ酸複合体の植物体における内生の有無、物理的ストレスまたは食害ストレスを与えたオリーブ葉におけるOHM-アミノ複合体の探索および定量分析を行った。またオレウロペインの安定化に寄与する配糖体の生合成酵素である糖転移酵素遺伝子の探索を行った。本研究ではイリドイド化合物の一つであるオレウロペインを化学防御物質前駆体と考え、環境ストレス(本研究ではオリーブアナアキゾウムシの食害)に対する樹木の化学防御機構の解明を目的とした。しかし、高分子架橋体形成機構について分子レベルでの解明はなされていない。そこで高分子架橋体の形成メカニズムを明らかにするために、まずオレウロペイン糖加水分解産物とアミノ酸を反応させ、その反応代謝物のLC-MSで分析し、HPLCにより分取し、NMRおよび高分解能MSによりその構造解析を試みた。LC-MSを用いた分子量解析の結果、オレウロペイン糖加水分解産物に1分子のアミノ酸が結合した化合物が生成されていることが示唆された。そこで、HPLCを用いてオレウロペイン糖加水分解産物-アミノ酸複合体を分取し、その構造決定を1H-NMR, 13C-NMR、二次元NMR (HMQC, HMBC)により行った。アミノ酸として20種類のL-アミノ酸を用いた。その結果、オレウロペイン糖加水分解産物(OHM)とL-Lysのε-アミノ基が反応したOHM-Lys、OHMとL-Pheのα-アミノ基が反応したOHM-Pheの構造を同定した。両化合物とも含窒素六員環を有する新規化合物であることを明らかにした。オリーブよりオレウロペイン生合成に関与する配糖体化酵素を10種以上クローニングすることに成功しており、化学防御活性化物質オレウロペインの生合成経路の解明に向け、着実に進んでいる。

また本研究課題の項目である化学防御活性化酵素の一つであるポリフェノールオキシダーゼのクローニングも進めることができた。オレウロペイン糖加水分解産物(OHM)とL-Lysのε-アミノ基が反応したOHM-Lys、OHMとL-Pheのα-アミノ基が反応したOHM-Pheの構造を同定することに成功し、タンパク質変性物質(防御活性化物質)とタンパク質との高分子架橋変性体の形成メカニズムの一端を明らかにすることができた。今後の研究の推進方策として、本課題の目標である防御活性化酵素または生合成酵素の酵素学的解析をすすめ、オレウロペイン生合成および防御活性化機構を明らかにしていく。今後の研究の推進方策として、本課題の目標である防御活性化酵素または生合成酵素をオリーブより抽出・精製して、その酵素学的機能を明らかにする。また高分子架橋体の構造解析を行う。オリーブ実からポリフェノールオキシダーゼやグルコシルトランスフェラーゼの発現を試み、その酵素活性機構を明らかにする。そのため酵素発現用試薬の購入や酵素反応代謝物の構造解析のための分析試薬を購入する。第48回植物化学調節学会、日本農芸化学会2014年度大会に参加し、口頭発表を行うための旅費を執行する予定である。オリーブ実からポリフェノールオキシダーゼやグルコシルトランスフェラーゼの精製を試みる。そのため酵素精製用生化学試薬の購入やLC-MS/MSによるペプチド解析試薬の購入を行う。第47回植物化学調節学会、日本農芸化学会2013年度大会に参加し、口頭発表を行うための旅費を執行する予定である。
有価証券報告書における定性情報に関する研究

本研究の目的は有価証券報告書に記載される定性情報を分析対象とし,その開示実態や経済効果を実証的に検証することであった。分析対象は東証一部上場企業とし,分析期間は2004年3月期から2014年12月期までとした。分析に用いた定性情報は有価証券報告書の事業の状況に記載される「財政状態,経営成績およびキャッシュフローの分析(MD&A)」である。分析の結果,日本企業の開示しているMD&A情報は開示量は平均値でみた場合には大きく変化していないが,最大値は2012年をピークに低下する傾向にあるということが明らかになった。またMD&A情報を用いたスコアと業績予想などとの関連が明らかになった。本研究における今年度の目標は,有価証券報告書に記載される定性情報のデータベース化であった。有価証券報告書そのものは企業のホームページやその他データベースにより閲覧可能であるが,財務数値等の定量データ以外の部分をカバーしたデータベースは存在しない。プロネクサス社の提供するeolにより内容検索等は行うことができるが,定性情報の文字数や文章数については自身で情報収集を行う必要がある。本研究では有価証券報告書に記載される定性情報のなかでも「経営成績,財政状態およびキャッシュフローの分析(MD&A)」の部分について,現時点で2004年3月期から2014年12月期までの東証一部上場企業(全18,503サンプル)のデータベース化を行った。そしてこのデータを用い,MD&A情報のボイラープレート化を定量的に判断することを目的としたMeasuring Boilerplate Disclosure Level in MD&A in Japanese Firmsを執筆中である。現在の分析結果では,MD&Aが制度化された2004年3月期以降,金融危機のあった2009年度(2008年4月2009年3月)についてはボイラープレート化する傾向がみられたが,それ以外の時期においてはボイラープレート化する傾向はみられなかった。また,ボイラープレート化の判断指標としているMD&Aの修正度の決定要因についても分析を行っているが,現在のところ積極的な業績予想を行う企業はMD&Aも積極的に修正をする傾向にあることが明らかになっている。また,MD&Aの文字数が多い企業は積極的には修正はせず,SEC基準を採用している企業は積極的に修正をする可能性が示唆された。本研究における今年度の目標は2014年度に構築したデータベースを元に論文執筆を行い,その成果を発表することであった。まだ執筆中であるが,2015年8月に米国シカゴで開催されたAmerican Accounting Association AnnualMeeting inChicagoにおいてポスター発表,2015年9月に神戸大学にて開催された日本会計研究学会第74回大会の自由論題報告,また2015年11月に豪州ゴールドコーストにて開催された27th Asian-Pacific Conference on International Accounting IssuesのResearch Forumにて口頭発表を行った。いずれも参加者からの質問を受け,新たなアイデアを得ることができた。また,本研究に関連した論文である「SEC基準採用企業のMD&A情報と株式市場の反応」を日本ディスクロージャー研究学会の学会誌である『年報経営ディスクロージャー研究』へ投稿中である。初年度に構築したデータベースを用いた論文を現在執筆中であり,学会報告なども行いながら加筆・修正を行っているため進捗はおおよそ予定通りである。なお,予定ではさらなるデータの収集を行う予定であったが,現在手元にあるデータ以上のデータを分析することは難しいと判断したため,追加のデータ収集は行わないこととした。そしてこのデータを用い,MD&A情報のボイラープレート化を定量的に測定することを目的としたBoilerplate MD&A Disclosure Levels and Firm Characteristicsを執筆中である。引き続き執筆中であるが,2016年8月に米国ニューヨークで開催されたAmerican Accounting Association AnnualMeeting in New Yorkにおいて口頭発表を行った。コンカレントセッションにて発表し,ディスカッサントから有意義なコメントをいただくことができた。また本研究に関連した研究である『継続企業の前提に関する注記の情報量と株主資本コスト』について,2016年9月に静岡県静岡市にて開催された日本会計研究学会第75回大会の自由論題報告にて口頭発表を行った。同論文では,継続企業の前提に関する注記の情報量が株主資本コストに与える影響を実証的に分析した。これについても参加者からの質問を受け,新たなアイデアを得ることができた。また,

本研究に関連した論文である「SEC基準採用企業のMD&A情報と株式市場の反応」が日本ディスクロージャー研究学会の学会誌である『年報経営ディスクロージャー研究』へ掲載された。同論文ではMD&A情報を分析対象に、文字数・文章数および株式市場からの反応について分析を行った。本研究の目的は有価証券報告書に記載される定性情報を分析対象とし,その開示実態や経済効果を実証的に検証することであった。分析対象は東証一部上場企業とし,分析期間は2004年3月期から2014年12月期までとした。分析に用いた定性情報は有価証券報告書の事業の状況に記載される「財政状態,経営成績およびキャッシュフローの分析(MD&A)」である。分析の結果,日本企業の開示しているMD&A情報は開示量は平均値でみた場合には大きく変化していないが,最大値は2012年をピークに低下する傾向にあるということが明らかになった。またMD&A情報を用いたスコアと業績予想などとの関連が明らかになった。初年度の目標であったデータベース構築はおおよそ予定通りである。ただし,現時点までに収集したデータに加えて東証マザーズやJASDAQといった新興市場のデータ収集も行う予定である。会計学物品費におけるPC購入が予定より価格を抑えることができたため,また,人件費・謝金について追加作業を行わなかったため。物品費はノートPC購入のためであったが,想定していた金額よりも安価に取得することができたために差額が発生している。また,人件費に関しては実際の学生アルバイトの都合等で予定していた時間を消費することができなかったため,差額が発生した。次年度は最終年度にあたるため,物品費および人件費・謝金としては使わずに成果報告のための旅費として使用する。2016年度は5月に英国で開催されるセミナー,8月に米国で開催される国際学会等への参加を予定している。物品費は分析に際して現在所有しているものよりもスペックが高いPCが必要であるため,その購入にあてる予定である。旅費は現在投稿中ではあるが海外学会への渡航費用とする予定である。またデータベース構築の作業もまだ行う必要があるため,その際には謝金・人件費を活用する。また,その他は学会への参加費用および英文の校正費用とする予定である。
慢性関節リウマチの軟骨破壊の機序とその予防に対する研究

慢性関節リウマチ(RA)における関節破壊の機序として、炎症細胞由来の過酸化水素による軟骨細胞障害が重要であることが明らかにされている。近年、ナイトリックオキサイド(NO)について世界的に注目されているが、関節軟骨におけるNOの産生系およびその生理機能について不明な点が多い。NOの生理機能の一つとして活性酸素の合成阻害による組織障害の抑制効果があげられる。そこで、軟骨細胞のNO産生に関する解析を行い、多核白血球による軟骨細胞障害に対する軟骨細胞由来のNOの作用を検討した。NO産生はGrisse法を用いて測定した。軟骨細胞をインターロイキン-1α(IL-1α)で刺激するとNOの産生が経時的に増強された。NOはNOシンターゼ(NOS)の作用によりL-アルギニンから合成されるが、このNOの産生促進が、軟骨細胞内での誘導型NOS(iNOS)の遺伝子レベルでの発現調節を受けているかどうかをラットiNOSのprimerを用いたRT-PCR法により検討した。非刺激の軟骨細胞ではこのiNOSのmRNAの発現は認められなかったが、IL-1αで刺激した軟骨細胞内には明らかにiNOSのmRNAの発現が認められた。以上より、IL-1αによる軟骨細胞のNO産生にはiNOSの誘導を介して行われていることが明らかとなった。また、活性化多核白血球を軟骨細胞に添加すると軟骨細胞の障害が起こるが、この多核白血球を軟骨細胞由来のNOで前処理すると非前処置群と比較して細胞障害性が抑制された。一方、培養液に拮抗阻害剤であるN-メチル-L-アルギニンを添加するとNOによる細胞障害の抑制効果は失われた。これらの事実より、軟骨細胞は炎症下で自ら産生するNOの作用を介して活性酸素系を介した細胞障害に対して防御的に働く可能性が大きく、特に関節軟骨破壊の予防的観点から軟骨細胞のNO産生が重要であることが明らかにできた。慢性関節リウマチにおける関節軟骨の障害は、この疾患における関節破壊の最も重要な要因の一つである。これまで活性化された多核白血球の産生する過酸化水素により軟骨細胞が壊死に陥ることが報告され、炎症下における軟骨細胞の障害が関節軟骨破壊の機序として重要であることが明らかにされている。一方、近年種々の細胞が産生するナイトリックオキサイド(NO)の生理機能について世界的に注目されており、血小板、血管内皮細胞、平滑筋細胞、マイクロファージなどでの報告が多数見られる。しかし、関節軟骨におけるNOの産生系およびその生理機能について不明な点が多い。そこで軟骨細胞のNO産生に関する解析を行ない、軟骨細胞が自ら産生するNOの活性酸素系を介した細胞障害に対する影響を検討するために、多核白血球の産生する過酸化水素による軟骨細胞壊死に対するNOの作用を検討した。NOの産生はGriss法を用いて測定した。軟骨細胞をインターロイキン-1αで刺激するとNOの産生が経時的に増強された。また、NOはNOシンターゼの作用によりアルギニンから合成されるが、培溶液からアルギニンを除去することによりこのNOの産生は抑制された。一方、多核白血球を活性化したのちに軟骨細胞に添加すると軟骨細胞の障害が起こるが、この多核白血球を軟骨細胞由来のNOで前処置すると非前処置群と比較して軟骨細胞に対する細胞障害性が抑制された。

これらの事実より、軟骨細胞は炎症下の刺激により自ら産生するNOの作用を介して活性酸素系を介した細胞障害に対して防御的に働く可能性が大きく、特に関節軟骨破壊の予防的観点から軟骨細胞のNO産生が関節軟骨破壊機序に重要であることが明らかにできた。関節軟骨の代謝調節には種々の因子が報告されているが、種々の細胞が産生するナイトリックオキサイド(NO)がガスメディエーターとしてこの軟骨細胞の代謝に重要な役割を演じていることが報告されている。しかし関節軟骨におけるNOの産生系およびその生理機能について不明な点が多い。平成6年度の研究から培養関節軟骨細胞はインターロイキン-1αによりNO産生が経時的に増強され、軟骨細胞は炎症下の刺激により自ら産生するNOの作用を介して活性酸素系を介した細胞障害に対して防御的に働く可能性が大きく、特に関節軟骨破壊の予防的観点から軟骨細胞のNO産生が関節軟骨破壊機序の重要であることが明らかとなったが、その詳細なメカニズムについては不明であった。そこで、分子生物学的手法を用いて軟骨細胞のNO産生に関する解析を行った。また、その他の炎症性サイトカインのNO産生に対する効果についても検討した。その結果、関節軟骨細胞は腫瘍壊死因子-αの刺激でも濃度依存性にNOを産生したが、インターロイキン-1β単独では観察されなかった。NOはNOシンターゼ(NOS)の作用によりL-アルギニンから合成されるが、このNOの産生促進が、軟骨細胞内での誘導型NOS(iNOS)の遺伝子レベルでの発現調節を受けているかどうかをラットiNOSのprimerを用いたRT-PCR法により検討した。ラットとウシのiNOSの遺伝子の塩基配列の相同性に検討の余地があるが、インターロイキン-1αで刺激した軟骨細胞内には明らかにiNOSのmRNAの発現が認められた。一方、非刺激の軟骨細胞ではこのiNOSのmRNAの発現は認められなかった。以上より、インターロイキン-1αによる軟骨細胞のNO産生はiNOSの誘導を介して行われていることが明らかとなった。
単一高分子鎖の折り畳み構造相転移とそのダイナミクス

単一セミフレキシブル高分子鎖は、DNA等の生体高分子のモデルとしてその物理化学的性質が議論されてきている。その中で、興味深い物性の一つとして折り畳み相転移が注目されている。この転移において、DNAは、良溶媒から貧溶媒環境への変化に伴い核形成・成長過程により折り畳まれ、一方再び良溶媒環境に戻すと今度は徐々にほどけていく過程が見られる。生体高分子でこのような構造転移がその機能と深く関わっており非常に重要である。しかし、その理解は未だ発展段階である。特に、ナノメートルからマイクロメートルスケールの中間的な大きさの系の振る舞いは、揺らぎが非常に重要な役割を果たすことからその取り扱いは非常に困難であり、その理解があまり進んでいない。本研究では、自由エネルギー変化と散逸のバランスから粗視変数に対する運動方程式を求め、その時間発展を理論的に議論した。その結果、凝縮過程においては等速の速度過程が、また脱凝縮過程においては、初期の速い過程の後に二つの動的スケーリング指数を持つ過程が得られた。さらに、シミュレーションを行い理論から予想されるスケーリング指数との比較を行ったところ良い一致が得られた。また、本研究では一分子内に不均一性をもつ高分子の折り畳み相転移についても調べた。生体高分子の多くは多種のモノマーから構成されていて、その配列が分子全体の構造と強い相関を持つことが知られている。ここでは、特定の高分子の特定の配列に注目するのではなく、統計的に特徴付けられた配列やそれに伴う不均一性が分子全体の構造に及ぼす影響について調べた。これは、多種多様な生体高分子を普遍的に理解するための重要なステップであると考えられる。具体的には本研究では、親水性と疎水性の二状態をとり得るモノマーからなる高分子の折り畳まれた構造について調べた。二状態間は確率的に遷移するため配列は時々刻々と変化する。しかしながら、全体の構造は、疎水状態のモノマーが内側にあり親水状態のモノマーが外側にあるいわゆるコア・シェル状となることが明らかなった。また、このとき配列にべき的な相関が見られることを明らかにした。生体高分子の高次構造についての研究は,生体機能との関わりにおいてのみならず物理学的にも興味深い.特に,最近の直接観察法の発達により,揺らぎの大きな単一分子スケールの構造を議論することが可能になってきている.このような研究の中で,光ピンセットや原子間力顕微鏡を用いた高分子の引き伸ばしの実験が最近注目されている.この系では,高分子鎖を伸縮する際の張力を測定することで,力学応答や系になされた仕事を観測することができる.そのため非平衡系の物理学という視点からこの系を議論することは非常に興味深いものである.そこで本研究では,弾性を持つ単一セミフレキシブル高分子鎖の引き伸ばしのシミュレーションを行い,伸縮に伴う構造転移のダイナミクスとその時の力学応答を調べた.その結果,伸長,収縮過程での力学応答は凝縮部の構造に強く依存しており,伸張過程では,torous状の折り畳み構造から来るのこぎり型の力学応答(stick and release pattern)が,収縮過程ではrod状の折り畳み構造から来る張力一定状態(force plateau)が確認できた.これは最近のDNAを用いた実験でも観測されている現象である.また上記の結果は,セミフレキシブル高分子鎖において伸長過程と収縮過程が異なる構造変化の経路をたどっていることを示している。その結果,張力応答は伸縮のサイクルにおいて大きな履歴を示すことが明らかとなった。この履歴について詳細に調べることによって,セミフレキシブル高分子では,操作速度が凝縮転移にかかる時間スケールに比べて十分遅いのにもかかわらず履歴を示すことが分かった.また,弾性を持たないフレキシブル高分子では,履歴は,操作速度の減少に伴ってすみやかに消失していくことが明らかになった.平衡状態における一分子の高分子鎖の構造はこれまで数多く議論されてきている一方で、平衡から遠く離れた所での高分子鎖の振舞いは、重要な問題であるにもかかわらずあまり議論されていない。最近の実験技術の進歩により一分子レベルでの速度過程が議論されるようになってきているが、それらの理論的理解は未開拓な問題である。そこで、本研究では、単一セミフレキシブル高分子鎖の折り畳み過程の速度論について現象論的な理論からの理解を試みた。その中で、興味深い物性の一つとして凝縮・脱凝縮転移が注目されている。この転移において、DNAは、良溶媒から貧溶媒環境への変化に伴い核形成・成長過程により折り畳まれ、一方再び良溶媒環境に戻すと今度は徐々にほどけていく過程が見られることが実験的に明らかになっている。本研究の特徴は、物理学的重要性にとどまらず、セミフレキシブル高分子がDNAのモデルとなっていることからも明らかなように、生物学的な意義も兼ね備えていることであり、また実験、理論、シミュレーションの比較が可能であることも重要な点の一つである。本研究では、自由エネルギー変化と散逸のバランスからマクロな変数に対する運動方程式を求め、その時間発展を議論した。その結果、凝縮過程においては等速の速度過程が、また脱凝縮過程においては初期の速い過程の後に次のような動的スケーリング指数を持つ過程が得られた。これらは、定性的には実験結果とよく合っており、今後の課題として定量的な比較を検討しているところである。

この転移において、DNAは、良溶媒から貧溶媒環境への変化に伴い核形成・成長過程により折り畳まれ、一方再び良溶媒環境に戻すと今度は徐々にほどけていく過程が見られる。生体高分子でこのような構造転移がその機能と深く関わっており非常に重要である。しかし、その理解は未だ発展段階である。特に、ナノメートルからマイクロメートルスケールの中間的な大きさの系の振る舞いは、揺らぎが非常に重要な役割を果たすことからその取り扱いは非常に困難であり、その理解があまり進んでいない。本研究では、自由エネルギー変化と散逸のバランスから粗視変数に対する運動方程式を求め、その時間発展を理論的に議論した。その結果、凝縮過程においては等速の速度過程が、また脱凝縮過程においては、初期の速い過程の後に二つの動的スケーリング指数を持つ過程が得られた。さらに、シミュレーションを行い理論から予想されるスケーリング指数との比較を行ったところ良い一致が得られた。また、本研究では一分子内に不均一性をもつ高分子の折り畳み相転移についても調べた。生体高分子の多くは多種のモノマーから構成されていて、その配列が分子全体の構造と強い相関を持つことが知られている。ここでは、特定の高分子の特定の配列に注目するのではなく、統計的に特徴付けられた配列やそれに伴う不均一性が分子全体の構造に及ぼす影響について調べた。これは、多種多様な生体高分子を普遍的に理解するための重要なステップであると考えられる。具体的には本研究では、親水性と疎水性の二状態をとり得るモノマーからなる高分子の折り畳まれた構造について調べた。二状態間は確率的に遷移するため配列は時々刻々と変化する。しかしながら、全体の構造は、疎水状態のモノマーが内側にあり親水状態のモノマーが外側にあるいわゆるコア・シェル状となることが明らかなった。また、このとき配列にべき的な相関が見られることを明らかにした。