hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
海馬神経細胞におけるNMDA受容体サブユニットのソーティングに関する研究

海馬CA3錐体細胞にはNMDA受容体依存型の長期増強(LTP)を示す二つのシナプスが知られている。これらは、commissural/associational(C/A)-CA3シナプス、およびcommissural(Com)-CA3シナプスと呼ばれている。我々は、これら二つのシナプスにおいて機能しているNMDA受容体に対し、NMDA受容体εサブユニット遺伝子のノックアウト効果を比較解析した。その結果、海馬CA3錐体細胞ではNMDA受容体の2つのεサブユニット分子(ε1およびε2)が、入力特異的ないしは細胞の極性に基づいて特定のシナプスに分配・配置(ソーティング)されている可能性を示唆するデータを得た(J.physio1.,1997)。我々は、これらの観察を異なる方法で確認するために、正常なマウスから作製した海馬スライスに、サブユニット特異的なアンタゴニストを適用して薬理学的解析を行い、ノックアウトマウスを用いて得た結果を再確認した。次に、電気生理学的解析により、このソーティングが細胞の極性に基づくのではなく、入力特異的に行われていることを明らかにした(Neuropharmacol.,in press)。さらに、発生学的な検討の結果、入力特異的にεサブユニットがソーティングされ、かつε1サブユニットとε2サブユニットの発現時期が異なるために、可塑的性質の発現時期も、シナプスにより異なっていることが明らかになった(Neurosci.Res.,1998)。これらの事実は、シナプス後膜に発現される受容体のサブユニット構造およびシナプスの可塑性発現時期が、シナプス前線維とシナプス後細胞の相互作用により制御されていることを意味している。また、この様な制御を可能にするためには、シナプス前線維からのシグナルを受けて、受容体分子やそのサブユニットを入力特異的に分配、配置するソーティング機構がシナプス後細胞に存在することを強く示唆していた。平成9年度は研究基盤を確立する時期と考え下記の実験を行った。1)アンチセンス核酸を用いた再検討:ノックアウト法とは異なる方法で目的遺伝子の働きを抑制することにより、我々の観察を再確認するため、NMDA受容体ε1およびε2サブユニットに対するアンチセンスDNAをマウス側脳室に投与し、CA3錐体細胞のFim,C/A入力におけるLTPに対する抑制効果を比較した。その結果、ε2サブユニットに対するアンチセンスDNAは、Fim-CA3シナプスのLTPを特異的にに抑制し、一方ε1サブユニットに対するアンチセンスDNAは、C/A-CA3シナプスのLTPを特異的にに抑制した。2)薬理学的アプローチ:NMDA受容体に対する非拮抗的阻害剤として知られるifenprodilは、ε1型NMDA受容体およびε2型NMDA受容体に対して有効濃度が大きく異なることが報告されている。そこで、C/A-CA3シナプスおよびFim-CA3シナプスのNMDA受容体応答およびLTPに対するifenprodil感受性の違いが見られるかどうか検討した。その結果、ifenprodilはFim-CA3シナプスのNMDA受容体応答およびLTPを強く抑制した。上記1)、2)の結果は、我々がノックアウトマウスで得た結果を強く支持していた。3)ソーティングの部位特異性に関する検討:我々が海馬CA3錐体細胞で観察したεサブユニットノックアウト効果のシナプスによる差異が、他の海馬領域、たとえば海馬CA1錐体細胞においても同様に見られるかどうか検討した。その結果、海馬CA1錐体細胞では頂上突起および基底突起のシナプスでε1サブユニットのノックアウト効果が同程度に観察された。

平成9年度では、我々がノックアウトマウスを用いて観察した結果を、別な方法で確認するために、正常なマウスから作製した海馬スライスに、サブユニット特異的なアンタゴニストを適用して薬理学的解析を行い、ノックアウトマウスを用いて得た結果を再確認するとともに、正常なマウスにおいてもεサブユニットが単一細胞内でソーティングされていることを確認した。そこで、平成10年度においては、このソーティングが細胞の極性に基づいているのか、入力特異的に行われているのかを明らかにすることを目的に電気生理学的解析を行った。まづ、細胞の極性に基づいたソーティングである可能性を検討するために、海馬CA3錐体細胞からホールセル記録を行いながら、その頂上樹上突起または基底樹上突起にグルタミン酸を電気泳動的に投与し、記録されたNMDA受容体応答に対するNMDA受容体εサブユニットのノックアウト効果を比較した。その結果、両樹上突起において観察されるNMDA受容体応答はともにεサブユニットのノックアウトにより約半分にまで減少した。このことは、観察されたソーティングが細胞の極性に基づいているのではないことを示していた。次に、εサブユニットが入力特異的にソーティングされている可能性を検討するために、CA3錐体細胞の基底樹上突起の異なる2つの入力系をそれぞれ電気刺激したときに記録されるNMDA受容体応答に対するεサブユニットのノックアウト効果を比較した。その結果、これら2つの入力系はともに基底樹上突起にシナプス結合しているにも関わらず、εサブユニットのノックアウト効果に違いが見られた。これらの事実は、海馬CA3錐体細胞では入力特異的にεサブユニットがソーティングされている可能性を強く示唆していた。海馬CA3錐体細胞にはNMDA受容体依存型の長期増強(LTP)を示す二つのシナプスが知られている。これらは、commissural/associational(C/A)-CA3シナプス、およびcommissural(Com)-CA3シナプスと呼ばれている。我々は、これら二つのシナプスにおいて機能しているNMDA受容体に対し、NMDA受容体εサブユニット遺伝子のノックアウト効果を比較解析した。その結果、海馬CA3錐体細胞ではNMDA受容体の2つのεサブユニット分子(ε1およびε2)が、入力特異的ないしは細胞の極性に基づいて特定のシナプスに分配・配置(ソーティング)されている可能性を示唆するデータを得た(J.physiol.,1997)。我々は、これらの観察を異なる方法で確認するために、正常なマウスから作製した海馬スライスに、サブユニット特異的なアンタゴニストを適用して薬理学的解析を行い、ノックアウトマウスを用いて得た結果を再確認した。次に、電気生理学的解析により、このソーティングが細胞の極性に基づくのではなく、入力特異的に行われていることを明らかにした(Neuropharmacol.,in press)。
トカマクとステラレータの安定化に対する磁気シアーと速度シアーの複合効果の研究

トカマクにおける負磁気シアー配位、あるいはステラレータにおける有限圧力の無電流平衡配位では、磁気シアーがゼロの面(ゼロシアー面)があり、その両側でゼロシアー面から離れるにつれて、磁気シアーが強くなっている。このような磁場配位にさらに速度シアーのあるプラズマ流が生成されて、閉じ込め性能が改善されることが多くの実験で示されている。この現象に対する理論的モデルの構築を試みた結果、磁気シアーと速度シアーの複合効果が重要な役割を果していることを見出した。得られた結果をまとめると次のようになる。(1)磁気シアーだけが存在する場合には、適当な磁気シアーを選べば、不安定性の成長率を抑制できる。例えばトカマクにおけるイオン温度勾配駆動型ドリフト波の場合には負磁気シアーの方が正磁気シアーより安定化効果が大きい。(2)トカマクプラズマでは、常に負磁気シアー配位が不安定性の抑制効果を持つとは限らない。例えば、抵抗性インターチェンジモードは、負磁気シアーでは不安定になるが正磁気シアーでは安定である。(3)ポロイダルシアー流は、抵抗性インターチェンジモードに対して安定化効果を持つ。ただし、シアー流がない場合の径方向モード幅(d)が速度シアーの特性長(L)より短く、回転周波数が成長率にL/dを掛けたものより大きい必要がある。(4)注意すべきことは、ポロイダル流の速度シアーが強くなり過ぎると、ケルビン・ヘルムホルツモードが不安定になることである。(5)ケルビン・ヘルムホルツモードは速度シアーで不安定になるが、磁気シアーにより安定化されることが重要である。そのため、負磁気シアートカマクにおいて、電子温度勾配駆動型ドリフト波乱流により形成される帯状流(zonal flow)は、適当な磁気シアーを持つ領域で維持されることが見出された。この機構は内部輸送障壁の形成に寄与すると考えられる。トカマクとステラレータに共通する現象として電子温度勾配ドリフト波乱流に着目し、ジャイロ粒子シミュレーションを行い、非線形飽和と帯状流(zonal flow)の形成に関する知見を得た。トカマクの負磁気シアー配位のように磁気シアーがゼロの面の両側に有限の磁気シアーの領域がある配位では、ゼロシアー面近傍に強い不安定性が成長する。この不安定性の非線形モード間結合により、磁気面内では逆カスケードが生じ長波長に揺動エネルギーが蓄積するが磁気面を横切る径方向には短波長モードに動揺エネルギーが流入し順カスケードが生じる。この結果、強い速度シアーを持つ帯状流が形成される。興味深いのは、このような帯状流は磁気シアーが有限の領域にのみ形成され、磁気シアーがゼロの面近傍には見られないことである。電子温度勾配ドリフト波は電子の熱輸送に異常性をもたらすことが知られている。本研究では、速度シアーによる安定化が期待される帯状流領域では、このドリフト波は抑制され、異常輸送のレベルは低い。一方、磁気シアーが弱い帯状流がない領域では、電子の異常輸送が顕著である。つまり、負磁気シアー配位では、ゼロ磁気シアー面の両側に異常輸送が抑制された輸送障壁が見られるはずであるが、板状モデルをトーラスモデルに拡張すると、外側領域ではトロイダルモードが不安定になると考えられるので、最終的にはゼロ磁気シアー面の内側に輸送障壁が形成されるだろう。これは実験結果と対応している。それでは、帯状流の安定性は何に依存するかを調べた結果、ケルビン・ヘルムホルツ不安定性が本質的であることが見出された。速度シアーが大きくなると、ケルビン・ヘルムホルツ不安定性が生じることはよく知られている。

一方、磁気シアーはケルビン・ヘルムホルツモードを安定化する効果がある。つまり帯状流領域では、速度シアーは大きくなるが磁気シアーによりケルビン・ヘルムホルツモードは安定化される。その結果速度シアーによるドリフト波乱流の抑制が可能になる。これが本研究で示された異常輸送の物理的描像である。トカマクにおける負磁気シアー配位、あるいはステラレータにおける有限圧力の無電流平衡配位では、磁気シアーがゼロの面(ゼロシアー面)があり、その両測でゼロシアー面から離れるにつれて、磁気シアーが強くなっている。本研究はこのような配位において不安定となるMHDモードとしてインターチェンジモード、およびドリフト波として温度勾配駆動型モードに注目して非線形発展を数値シミュレーションにより調べた。得られた結果を一般化してまとめると次のようになる。(1)初期には、ゼロシアー面を中心に不安定性が成長し、非線形モード間結合が問題となるようなレベルまで揺動が成長する。(2)揺動スペクトルの逆カスケードにより、ポロイダル方向には波数がゼロであり、径方向には波数が有限である揺動成分に揺動エネルギーが蓄積される。この成分は最近帯状流(zonal flow)と呼ばれている強い速度シアーを持つポロイダル流に対応する。(3)逆カスケードにより帯状流の揺動エネルギーが増大し、あるレベルに達すると、この帯状流によりケルビン・ヘルムホルツモードが不安定になる。(4)帯状流がケルビン・ヘルムホルツモードにより破壊されると、揺動レベルが再び増大し、揺動がより磁気シアーの強い両側の領域に伝搬する。(5)再び揺動スペクトルの逆力スケードにより帯状流が形成される。(3)と異なる点は、磁気シアーがより強い領域に帯状流が移動したことである。(6)ケルビン・ヘルムホルツモードは、磁気シアーにより安定化されることはあまり知られていないが、磁気シアーによる安定化は効果的である。磁気シアーがより強い領域では、帯状流が簡単に破壊されなくなり、維持されるようになる。(7)最終的には、帯状流が、ゼロシアー面から離れた有限の磁気シアーを持つ領域に形成され、同時に揺動レベルとそれによる異常輸送が抑制された状態に到達する。以上のような乱流輸送抑制機構が負磁気シアー配位における内部輸送障壁の形成に寄与すると考えられる。
多次元データ解析のための動的なグラフィックス・システムの開発

本研究では、対散布図(散布図行列)において動きを利用する「動的な対散布図」をワークステーションおよびパーソナルコンピュータ上で実現することを第一の目的とした。さらに、データ解析用システムであるXLISP-STATと本システムを結合させることにより、一層汎用性の高いシステムとすることを第二の目的とした。研究結果として、以下の3点が挙げられる。・「動的な対散布図」をプログラム言語Cにより作成し、ワークステーション上に実装した。・「動的な対散布図」をXLISP-STAT上に移植した。これにより、ワークステーションおよびパーソナルコンピュータで利用可能になった。・XLISP-STATにおける「動的な対散布図」にデータリンク機能を付加し、他のデータ解析手法との結合を容易にした。さらに、「動的な対散布図」を利用した射影追跡法の拡張についての可能性を検討した。従来、多次元データを2次元空間に射影することを想定して、射影追跡の多くの研究が発表されてきたが、「動的な対散布図」により3次元以上の空間への射影が利用できるようになった。この拡張により、多様なデータ構造を検出できるようになる。詳細な検討は今後の課題としたい。
アクトミオシンモーター分子のストレイン依存ヌクレオチド結合状態の寿命解析

『生物分子モーターの1方向性の運動はどのようにしておこるのか?』の問題に対して、いろいろな説明がなされている。生物分子モーターのひとつであるアクトミオシン系ではその説明のひとつは、『滑りの力を発生する正のストレインのところでアクチンとミオシンは解離しにくいが、ストレインが小さい、あるいは負のところで解離しやすいことを利用している』という考えである。この説を検証する目的で1997年にウサギ骨格筋速筋の筋原線維のATPターンオーバーを蛍光ATPとケージドATPを用いて、ATPターンオーバーがストレインに依存することを示し、上記の説のようなバイアスの存在を示唆した。その後、この実験測定の確度を調べる目的でウサギ骨格筋遅筋の筋原線維で同様の実験を行った。そして同じ結論に至り、この論文はBiophysical Joural誌2000年2月号に掲載された。現在はアクトミオシンモーター分子のレベルで検討する目的で、そのアクトミオシンに結合している蛍光ヌクレオチドの寿命がストレインに依存するかどうかの実験を行っている。アクトミオシンに結合している蛍光ヌクレオチドの寿命はPrismless TIRFMで観察するが、その寿命測定はアクトミオシンATPの反応が速いため通常のビデオイメージングでは時間分解能が1/30秒の限界がある。この時間分解能をあげる目的でTIRFMからの蛍光ヌクレオチドのスポット像をミラー(DUAL VIEW装置のヌクレオチドの蛍光像が通る光路にあるミラー)を振動させ、ビデオ画像上にそのスポットの軌跡として記録する装置を製作し、時間分解能を上げるビデオイメージングに成功した。現在、アクトミオシンにストレインがかかった状態での結合ヌクレオチドの寿命の測定を進めている。
非線形時系列モデルによる東アジア経済協力可能性の検証と金融市場の分析

本研究は東アジア諸国の債券市場にける価格変動(収益率変動)をEngle(2002)の多変量条件付き分散・共分散変動モデルを用いて分析する。2000年代に各国の債券発行残高は急速に拡大したが、発展段階は国により大きく異なる。債券市場発展度の低い国を除き、分析対象とした国の間でも、米国・日本の先進市場と相関が強い香港、シンガポールと中程度の国(韓国、マレーシア、タイ)及び相関の低い(インドネシア、フィリピン)に分類される。この事実は東アジア債券市場の協力・育成の方策に一定の示唆を与える。本研究の目的は、(1)東アジア経済に計量経済学モデルを適用し東アジア経済協力の可能性を検証し、(2)金融市場の価格形成メカニズムを数量的に分析することであり、その際に(3)歴史的・制度的研究成果を踏まえ、東アジアがすでに相当な市場経済化を遂げ基盤整備を整えた現状を確認することである。平成23年度は3年計画1年目であったが、東日本第震災のために年度内に計画通りの研究進行が困難であった。予算の一部を翌年度に繰り越し平成22年度に実施すべき研究を平成23年度に行った。平成22年度予算による研究実績は、以下とおりである。ただし、平成22年度と23年度予算による研究を完全に分離することは困難であり、本研究の性格上、研究成果は分離出来ない。(あ)関連文献の調査および実態調査の実施をした。特に、研究分担者日置は東アジア産業構造の制度的基盤を把握するために中国における実態調査を行い、その成果は2本の論文と2冊の著書として公表された。(い)研究代表者佃は非定常多変量時系列モデルの構築に取組み、特に、Vahid and Engle(1993)、Bai(20101)のモデルの東アジア経済への適用可能性を考察した。また佃の研究成果は、1本の論文が国際ジャーナルに、2本が著書の一部として公表された。(う)分担者千木良は研究計画の統計理論の側面に関し、著書の出版とディスカッション・ペーパーを執筆した。さらに、研究成果は内外の複数の学会で英語および日本語で発表された。3年計画2年目である平成23年度は、研究目的(1)、(2)、(3)を実施するため、以下の作業を行った。(う)分担者千木良は研究計画の統計理論の側面に関し、ディスカッション・ペーパーを執筆した。3年計画最終年度である平成24年度は、過去2年間の実績を踏まえ、以下の研究作業を実施した。(あ)1978年の改革開放政策以来、この30年間に中国が世界第二位のGDPを有する大国に成長した事実を経済成長モデルを用いて実証分析を行った。この成果はTsukuda(2012)で報告された。また、東アジア諸国は1997年-8年の金融危機を経て、2000年代に域内金融協力の必要性を認識し、様々な協力枠組みを構築したきた。中でも債券市場の育成に向けて、各国政府財務省を中心としたABMIや中央銀行を中心としたABF1-2が注目される。Tsukuda(2013)はアジア債権市場の域内統合および域外統合がどの程度進展したかを計量経済モデル・非線形時系列モデルを用いて分析した。その結果、アジア債権市場は市場規模でみるとこの10数年間で大きく成長したが、域内統合の面では十分ではなく、今後更に努力が必要であることが示された。(い)研究分担者日置は東アジア産業構造の制度的基盤を把握するために中国における実態調査を実施した。その成果は学会報告

日置・黄(2011)及び図書日置(2012a、b)に刊行された。(は)研究分担者千木良は共和分を持つ時系列モデルの理論的研究を行い、その成果はChigira(2012)に発表された。研究代表者および分担者は研究目的に沿ったそれぞれの分野で所与の成果を挙げ、また同一機関に所属する強みを生かし、密接な連携を図っている。東日本大震災のために、一時研究が中断されたが、その後建物が復旧し研究の遅れを取り戻した。24年度が最終年度であるため、記入しない。平成24年度は研究プロジェクトの最終年度であるので、これまでの研究成果を踏まえ、さらに研究を纏め、学会発表や論文により研究成果を公表する。
植物自身の遺伝子を利用した環境にやさしいウイルス抵抗性植物の作出

トマトモザイクウイルス(ToMV)の移行蛋白質(MP)に結合する蛋白質(MP-interacting protein : MIP)のcDNAとして,2種の転写コアクチベーターに相当するMIP102(BcKELP)とMIP204(NtMBF1)および新規遺伝子に相当するAtMIP105およびMIP106を単離し、各々のMP結合領域を明らかにした。抗ウイルス蛋白質としての有用性を調べる目的で、各々のMP結合領域を発現するプラスミドを、緑色蛍光蛋白質(GFP)をレポーターとするToMVの感染性DNAクローンと共に、パーティクルガン法によりNicotiana benthamianaの葉に導入した。GFPの蛍光の拡がりを指標として、ToMVの細胞間移行の様子を解析した結果、BcKELPを用いた場合にのみ、ウイルスの細胞間移行が阻害された。そこで、BcKELP及びNtMBF1のMP結合領域を過剰発現する形質転換タバコの作出を試み、それぞれ133個体及び35個体の形質転換体を得た。BcKELPのMP結合領域を発現する一部の形質転換体においては、ToMV感染後にウイルス接種葉及び非接種上位葉での外被蛋白質の蓄積が検出されず、導入遺伝子の影響によりウイルスの移行が阻害されたと考えられた。しかし、その次世代植物においては、個体間で導入遺伝子の発現にばらつきがあり、安定したウイルス抵抗性は認められなかった。NtMBF1の場合は、内在性のNtMBF1遺伝子の発現量が多く、非形質転換体よりも過剰発現している個体は得られなかった。逆に、NtMBF1の蓄積量が減少している個体が見つかったが、ToMVの細胞間及び全身移行には差が見られなかった。BcKELPの例は、導入形質の安定性という点が将来の課題として残るが、植物自身の遺伝子を利用して新しいタイプのウイルス抵抗性植物を作出する可能性を示すものとして注目される。トマトモザイクウイルス(ToMV)の移行蛋白質(MP)に結合する蛋白質(MP-interacting protein : MIP)のcDNAとして,2種の転写コアクチベーターに相当するMIP102(KELP)とMIP204(MBF1)および新規遺伝子に相当するMIP105およびMIP106を得た。欠失変異体を用いた結合実験の結果、MIP102ではN末端側約半分の領域が、MIP105及びそのシロイヌナズナホモログAtMIP105ではC末端側約半分の領域が、MIP204では中央部又は全体の領域が、MPとの結合に必要であることがわかった。次に、抗ウイルス蛋白質として利用できるかどうかを調べる目的で、MIP102、AtMIP105及びMIP204のMP結合領域を発現するプラスミドを、緑色蛍光蛋白質(GFP)をレポーターとするToMVの感染性DNAクローンと共に、パーティクルガン法によりNicotiana benthamianaの葉に導入した。GFPの蛍光の拡がりを指標として、ToMVの細胞間移行の様子を解析した結果、MIP102を用いた場合にのみ、ウイルスの細胞間移行が阻害されることが明かとなった。そこで、アグロバクテリウム法により、MIP102及びMIP204のMP結合領域を過剰発現する形質転換タバコの作出を試み、それぞれ133個体及び35個体の形質転換体を得た。MIP102のMP結合領域を過剰発現する一部の形質転換体においては、ToMV感染後にウイルス接種葉及び非接種上位葉での外被蛋白質の蓄積が検出されず、導入遺伝子の影響によりウイルスの移行が阻害されたと考えられた。MIP204の場合は、内在性のMIP204遺伝子の発現量が多く、非形質転換体よりも過剰発現している個体は得られなかった。逆に、MIP204の蓄積量が減少している個体が見つかったが、ToMVの細胞間及び全身移行には差が見られなかった。MIP102の例は、従来のようにウイルス遺伝子自身を導入するのではなく、植物自身の遺伝子を利用して新しいタイプのウイルス抵抗性植物を作出する可能性を示すものとして注目される。

逆に、NtMBF1の蓄積量が減少している個体が見つかったが、ToMVの細胞間及び全身移行には差が見られなかった。BcKELPの例は、導入形質の安定性という点が将来の課題として残るが、植物自身の遺伝子を利用して新しいタイプのウイルス抵抗性植物を作出する可能性を示すものとして注目される。
選択的オルガネラ分解の分子機構解析とオルガネラ内での有用タンパク質生産への応用

本申請者は、メチロトロフ酵母Pichia pastorisに見られるペルオキシソーム特異的分解反応、ミクロペキソファジーに関する生化学、細胞生物学両面からの機能解明を試みた。本機構に必須な遺伝子を数多く取得したが、このうちPaz2、Paz3は、本申請者が初めて見出した、ミクロペキソファジー誘導時に形成される新規膜構造体、MIPA (Micropexophagy apparatus)に共局在することを以前報告した。ところで、それぞれのPazタンパク質に対して、たんぱく質へのユビキチン化に類似した反応機構が存在することが示唆されており、本申請者はこの反応機構の解明を試みるために、Paz3の修飾に関与すると考えられるPaz16を新規に同定した。本タンパク質に緑色蛍光タンパク質GFPを付加し、細胞内局在変化を追跡したところ、通常生育時には培地中の炭素源に依存した局在変化が見られ、メタノール培養時のみに、PAS(Pre-autophagosomal structure)への局在が観察された。現在までメタノール培養時にPASに局在するタンパク質は知られておらず、その挙動は興味深い。さらにミクロペキソファジーを誘導すると、以前報告したPaz2、Paz3と同様に、MIPAへの局在変化が観察された。つまりMIPA形成には、以前報告したPaz2に対する修飾反応に加え、Paz3-Paz16が関与する修飾反応が必要であることを示唆する結果を得た。これら結果に免疫沈降法等の生化学的解析を加えることで、タンパク質間相互作用を明らかとし、MIPA形成時に必要となるこれらPazタンパク質群の修飾反応経路が明らかになると考えられる。本申請者は、メタノール資化酵母であるPichia pastorisにおいて、ペルオキシソーム特異的分解機構であるミクロペキンファジーの分子機構の解明を試みた。新規な変異導入法により、ミクロペキソファジー不能変異株であるpaz変異株を100株以上取得し、14種類のPAZ遺伝子を同定した。このうちPAZ2、PAZ3の完全長の遺伝子配列を取得し、本遺伝子産物と蛍光タンパク質GFP、もしくはYFPとの融合タンパク質を構築し、生細胞内において蛍光顕微鏡により観察を行った。これにより、ミクロペキソファジー誘導時にPaz2、Paz3は同一部位への局在を示すことを明らかとした。さらに電子顕微鏡による観察により、ミクロペキソファジー誘導時に新規な膜構造体MIPA(micropexophagic apparatus)が形成されることを初めて明らかにし、Paz2及びPaz3タンパク質はこのMIPAに局在し、MIPAの形成に必須なタンパク質であることを見出した。また、ユビキチン様タンパク質であるPaz2タンパク質がPaz8、Paz12の関与する、ユビキチン化類似の修飾を受け、本修飾により親水性タンパク質であるpaz2は膜タンパク質様の性質を示すことを見いだし、本修飾作用がミクロペキソファジーの進行とMIPAの形成に必須であることを明らかにした。さらに、Paz2には、本修飾に非依存的な機能として、液胞膜形態の維持に関与すると考えられる機能を保持していることを明らかとした。
同位体分析法および物理化学的知見の統合による、火星マントル脱ガス史の推定

本研究の目的は、太古の火星の脱ガスと環境進化を解明することである。地球や火星などの惑星の表層環境は、内部からの脱ガスと表層での散逸のバランスに大きく依存する。火星史を論じる上で、この脱ガスプロセスの理解は不可欠だが、初期火星の地質記録はほとんど残されておらず、解明が難しい。本研究では、火星由来の岩石試料(火星隕石)の地球化学分析に基づき、[A]火星の初期含水量と、[B]後の主要な火成活動における脱ガス量、を定量的に制約することを目的とする。[A]に関して、火星隕石の一部は40億年以前に形成しており、初期火星の手がかりとなる情報を提供する。報告者は、太古の火星隕石がもつ揮発性元素(水素や窒素など)の記録に着目し、局所同位体分析&化学種解析を行っている。隕石の揮発性元素研究においては、(i)母天体での熱/水/衝撃変成による二次的影響を適切に評価すること、(ii)実験プロセスでの地球由来の汚染を避ける(十分に低減する)ことが重要である。2018年度、報告者は2種類の太古の火星隕石を対象に、詳細な岩石鉱物記載を行い、(i)隕石が火星で受けた二次変成を評価した。さらに、分析試料の準備法を、従来の有機系樹脂を用いた手法から、新たにメタルテープを用いた手法に改良したことで、(ii)実験プロセスでの汚染を低減することに成功した。これまでの実験で得られた予備的データは、40億年以前の火星表層が、現在とは大幅に異なり湿潤/還元的であったことを示唆している。一連の研究成果は、2019年度前半に行う追加実験と合わせ、2019年度中に査読付き論文として国際学術誌へ報告する予定である。[B]に関して、主要な火成活動期を探るには[A]と異なるアプローチが必要となる。報告者は、隕石と火星探査データを利用/比較する研究計画を海外の研究協力機関と画策中で、来年度以降に大きな発展が見込まれる。2018年度中に、上記[A]火星の初期含水量の推定に関しては、2種類の火星隕石を用いた予備実験が完了している。具体的には、45-40億年前に形成した太古の火星隕石を対象に、詳細な岩石鉱物記載を行い、火星上での隕石の形成/変成プロセスを評価した。さらに、同位体分析と化学種解析に伴う試料準備法を従来法から改良することで、実験プロセスでの地球物質の混入を低減することに成功し、火星由来の揮発性物質の情報を得ることに成功した。これまでの予備実験データから、「湿潤かつ還元的な太古の火星の姿」が示唆される。これは、現在の乾燥寒冷かつ酸化的な火星表層とは大幅に異なり、かつての火星が環境大変遷を経験した可能性を提示する重要なデータと考えられる。本研究成果は、2019年度に行う追加実験と合わせ、2019年度中に査読付き国際学術論文として投稿する予定である。ただし、正確な同位体分析には同位体組成が均質かつ既知の標準鉱物試料が必要だが、2018年度は新たな鉱物種の同位体分析に取り組んだため、適切な標準試料が得られていない。次年度の課題として、適切な標準鉱物試料の選定と正確な同位体分析が求められる。一方、[B]主要な火成活動期の脱ガス史の解明に関しては、2018年度に具体的な進捗が得られなかった。火星の主要な火成活動期(40億年-20億年前)を記録する火星隕石は現状見つかっておらず、[A]と異なるアプローチが必要とされる。これは、隕石の地球化学情報と惑星探査データの適切な利用/比較により達成できると期待され、報告者は海外の研究協力機関と具体的な実験計画を相談中で、次年度前半に予備実験を行うことが決定している。残りの研究期間(約2年間)で、上記[A][B]から太古の火星の脱ガス史と環境進化プロセスを定量的に描くことが求められる。そのために、2019年度中には各研究課題について一定の成果を得て、それぞれ原著論文として投稿できることが望ましい。2019年度、[A]に関しては、局所同位体分析と局所化学種解析の追加実験を行う。さらに適切な標準鉱物試料の選定/作成を行い、正確な同位体分析を可能にすることで、「40億年以前の初期火星における揮発性元素の存在度と動態」について定量的かつ信頼性の高い化学分析データを取得する。一連の実験結果を踏まえ、2019年度中に初期火星の表層環境についての筆頭論文を査読付き国際学術誌に報告する。また、国際会議等で成果を世界に発信することに務める。[B]に関しては、隕石の分析のみでの達成は難しい。一方、JAXAが計画中の火星衛星サンプルリターン計画(MMX)が実現すれば、この時代の火星史記録が将来得られると期待される。将来の実試料分析に備え、現時点で火星衛星の鉱物組成/化学種/同位体組成などを定量的に予測し、火星史を正しく復元する為の解読スキームを確立することが重要である。報告者は、海外の研究協力機関と関連する研究を計画中で、2019年度前半に着手する。年度内に一定の成果を得て、主要な火成活動期の火星環境についての筆頭論文を国際学術誌に投稿することを目指す。最終年度は、2018、2019年度の成果を受けて、火星の初期から現在に至るまでの脱ガスと、それに応じた表層環境進化を議論する。

惑星探査データや従来の知見も踏まえ、火星の脱ガス進化モデルを提案し、査読付き筆頭論文として国際学術誌にて報告する。本研究の目的は、太古の火星の脱ガスと環境進化を解明することである。地球や火星などの惑星の表層環境は、内部からの脱ガスと表層での散逸のバランスに大きく依存する。火星史を論じる上で、この脱ガスプロセスの理解は不可欠だが、初期火星の地質記録はほとんど残されておらず、解明が難しい。本研究では、火星由来の岩石試料(火星隕石)の地球化学分析に基づき、[A]火星の初期含水量と、[B]後の主要な火成活動における脱ガス量、を定量的に制約することを目的とする。[A]に関して、火星隕石の一部は40億年以前に形成しており、初期火星の手がかりとなる情報を提供する。報告者は、太古の火星隕石がもつ揮発性元素(水素や窒素など)の記録に着目し、局所同位体分析&化学種解析を行っている。隕石の揮発性元素研究においては、(i)母天体での熱/水/衝撃変成による二次的影響を適切に評価すること、(ii)実験プロセスでの地球由来の汚染を避ける(十分に低減する)ことが重要である。2018年度、報告者は2種類の太古の火星隕石を対象に、詳細な岩石鉱物記載を行い、(i)隕石が火星で受けた二次変成を評価した。さらに、分析試料の準備法を、従来の有機系樹脂を用いた手法から、新たにメタルテープを用いた手法に改良したことで、(ii)実験プロセスでの汚染を低減することに成功した。これまでの実験で得られた予備的データは、40億年以前の火星表層が、現在とは大幅に異なり湿潤/還元的であったことを示唆している。一連の研究成果は、2019年度前半に行う追加実験と合わせ、2019年度中に査読付き論文として国際学術誌へ報告する予定である。[B]に関して、主要な火成活動期を探るには[A]と異なるアプローチが必要となる。報告者は、隕石と火星探査データを利用/比較する研究計画を海外の研究協力機関と画策中で、来年度以降に大きな発展が見込まれる。2018年度中に、上記[A]火星の初期含水量の推定に関しては、2種類の火星隕石を用いた予備実験が完了している。具体的には、45-40億年前に形成した太古の火星隕石を対象に、詳細な岩石鉱物記載を行い、火星上での隕石の形成/変成プロセスを評価した。さらに、同位体分析と化学種解析に伴う試料準備法を従来法から改良することで、実験プロセスでの地球物質の混入を低減することに成功し、火星由来の揮発性物質の情報を得ることに成功した。これまでの予備実験データから、「湿潤かつ還元的な太古の火星の姿」が示唆される。これは、現在の乾燥寒冷かつ酸化的な火星表層とは大幅に異なり、かつての火星が環境大変遷を経験した可能性を提示する重要なデータと考えられる。本研究成果は、2019年度に行う追加実験と合わせ、2019年度中に査読付き国際学術論文として投稿する予定である。ただし、正確な同位体分析には同位体組成が均質かつ既知の標準鉱物試料が必要だが、2018年度は新たな鉱物種の同位体分析に取り組んだため、適切な標準試料が得られていない。次年度の課題として、適切な標準鉱物試料の選定と正確な同位体分析が求められる。一方、[B]主要な火成活動期の脱ガス史の解明に関しては、2018年度に具体的な進捗が得られなかった。火星の主要な火成活動期(40億年-20億年前)を記録する火星隕石は現状見つかっておらず、[A]と異なるアプローチが必要とされる。
日本と韓国の住居の近代化過程に関する比較研究ー住様式の継承と変容ー

1.本年度中に実施した調査分析は主に下記の2点である.(1).韓国における住宅の近代化の実態を把握することを目的に,近代化型住宅の典型例として,都市部における最近の建売住宅と農村部のセマウル住宅を対象に,住様式の実態を把握.(2).韓国側共同研究者によって実施された都市型韓屋の調査資料を,近代化による変容という視点から分析.2.これまでの文献調査および実態調査(伝統的都市韓屋・都市独立住宅・集合住宅・農漁村民家・セマウル住宅)を基に,韓国住宅の近代化過程における住様式の継承と変容について考察・整理した.(1).継承されている点は,床暖房方式およびユカ坐の起居様式,主要な二つのオンドル部屋を板の間(マル)でつなぐ室配列構成,夫婦の居室(アンバン)のもつ家の中心としての性格,独自の食文化を背景とする充実した炊事作業空間,等である.(2).変容しつつある点は,暖房や建設経費および住宅内動線の合理化を目的とする住宅のコンパクト化,内庭型の構成から外庭型の構成への変化と日常生活空間としての庭の役割の減少,住宅内部とくに台所と庭との関係の希薄化,玄関の設置,暖房・設備方式の改良,浴室・便所の室内化,台所の床上化とダイニングキッチン形式の普及および欧米式のリビングルーム(コシル)概念の導入による生活の機能分化,等である.3.以上の近代化過程を日本と比較して考察すると,日常生活の機能的合理化や充足に関わる部分は変容し易い反面,住宅の対社会性に関わる部分では,共有された社会的慣習や文化を背景に,住宅の基本的構成(韓国のアンバンーマルの連鎖や日本の続き間)は根強く継承されているといえる.1.今年度研究の成果当初の研究計画通り、今年度は日韓それぞれの伝統的居住形態の存続する農漁村住居の実態調査とその分析を行った。特に、8月末から2週間にわたり実施した、韓国固有の伝統を持続させる離島農漁村の日韓共同調査では、近代化により変動する以前の住居や住様式の特徴を捉えることができた。具体的には、当研究グループがすでに明らかにしているソウル近郊の同族村落との関係で捉えることのできる霊興島の農村,儒教精神の残存する西南部離島(飛禽島)の半農半漁村,南海岸離島新樹島の漁村などの調査である。さらに9月、ソウル大学李光魯教授と日韓の住居,住様式比較に関する討論の機会を得、日韓住居の近代化過程の差異についても討議した。なお、当研究グループでは、日韓の住居がともに床座であり、オンドルと畳を特徴とし、また食事や接客の形式が類似するなど、類似点と差異点に関する実態を把握し報告している。現在の研究展開は、さらにこれらの調査で得た実態把握を基礎に、伝統的形態の崩壊過程の分析と近代化過程の分析を並行し行っており、課題とする「相対的視点での住居形態の変容・発展の構造」の抽出に向け比較分析を推めている。2.今後の研究の展開に関する計画(調査について)来年度は、過去の研究で不十分な箇所(1)都市の戸建て住宅における近代化過程(2)70年代セマウル運動で計画された新農村の住居形式と住み方を把握するための日韓共同調査を6月に予定している。なお、韓国居住文化の深層を理解するために、同族村落,徳峯里における儀礼空間の調査,韓国住居の構成要素である「内房」「大庁」などの呼称の意味の変容に関する調査についても検討中である。さらに、日本の都市住居,農漁村住居について、日韓共同調査も計画中である。1.本年度中に実施した調査分析は主に下記の2点である.(1).韓国における住宅の近代化の実態を把握することを目的に,近代化型住宅の典型例として,都市部における最近の建売住宅と農村部のセマウル住宅を対象に,住様式の実態を把握.(2).韓国側共同研究者によって実施された都市型韓屋の調査資料を,近代化による変容という視点から分析.2.これまでの文献調査および実態調査(伝統的都市韓屋・都市独立住宅・集合住宅・農漁村民家・セマウル住宅)を基に,韓国住宅の近代化過程における住様式の継承と変容について考察・整理した.(1).継承されている点は,床暖房方式およびユカ坐の起居様式,主要な二つのオンドル部屋を板の間(マル)でつなぐ室配列構成,夫婦の居室(アンバン)のもつ家の中心としての性格,独自の食文化を背景とする充実した炊事作業空間,等である.(2).変容しつつある点は,暖房や建設経費および住宅内動線の合理化を目的とする住宅のコンパクト化,内庭型の構成から外庭型の構成への変化と日常生活空間としての庭の役割の減少,住宅内部とくに台所と庭との関係の希薄化,玄関の設置,暖房・設備方式の改良,浴室・便所の室内化,台所の床上化とダイニングキッチン形式の普及および欧米式のリビングルーム(コシル)概念の導入による生活の機能分化,等である.3.以上の近代化過程を日本と比較して考察すると,日常生活の機能的合理化や充足に関わる部分は変容し易い反面,住宅の対社会性に関わる部分では,共有された社会的慣習や文化を背景に,住宅の基本的構成(韓国のアンバンーマルの連鎖や日本の続き間)は根強く継承されているといえる.
未分化性が高く均一なヒトｉＰＳ細胞を取得するための新規培養法の開発

本研究では、未分化性が高く均一なヒトiPS細胞を取得するために、同調培養法によって細胞周期を揃える試みと、低酸素環境がヒトiPS細胞の未分化性に及ぼす影響を検討した。有糸分裂期で細胞周期を停止させるNocodazoleでヒトiPS細胞を処理した。その結果、Nocodazole濃度400 ng/mlで8時間の処理を行うと細胞集団の約80%がG2/M期に同調することがわかった。しかし、Nocodazoleは未分化関連遺伝子の発現量には影響しなかった。低酸素環境下で培養した時の細胞の挙動より、酸素要求性の高い分化細胞が除去され、細胞集団における未分化ヒトiPS細胞の割合が高まる可能性が示された。本研究は、未分化性の高い均一なヒトiPS細胞を得るため、同調培養と低酸素培養を応用した新規な培養法の開発を目指すものである。平成26年度研究計画は、1)ノコダゾール処理によって細胞周期とエピゲノム状態が揃うことを確認する、2)低酸素環境が未分化維持に有効であることを確認する、であった。1,「ノコダゾールによる細胞同調」に関する検討の結果、ヒトiPS細胞の細胞周期を同調させるには、フィーダー細胞を用いない系で、細胞にノコダゾールを作用させる必要があることがわかった。無フィーダー系でヒトiPS細胞をノコダゾール処理することにより、細胞周期がM期の細胞の割合が高まることが明らかとなった。ノコダゾール処理の濃度は400 ng/mlが、処理時間は8時間が適当であった。ノコダゾール処理は、細胞周期の観点からは細胞の均一性を高めたが、処理前後における未分化関連遺伝子の発現量には大きな差異は見られなかった。よって、ノコダゾール処理が細胞の未分化性を高めたか否かについては明確にできなかった。しかし、ノコダゾール処理により、脱未分化細胞が死滅する兆候が見られた。2,「低酸素環境」に関する検討の結果、今回の低酸素条件(5%O2)は、ヒトiPS細胞の未分化性及び増殖性遺伝子に影響を与えないことが明らかとなった。細胞収量及びコロニー細胞密度に関しては、むしろ低酸素濃度より通常酸素濃度で培養した方が良好であった。しかし、生体内で幹細胞が存在するといわれる環境(ニッチ)は、低酸素環境であるとされていることから、酸素はヒトiPS細胞の質に影響を及ぼす環境因子であることは間違いない。今後は、さらに低酸素環境(1%O2)下での検討を行うなど、さらに詳細に低酸素環境下におけるヒトiPS細胞の挙動を調べる予定である。ヒトiPS細胞の品質を安定化させ、分化誘導の再現性と効率を高めるには、iPS細胞の品質を均一化する必要がある。本研究では、細胞の品質を揃える試みとして、微小管形成阻害剤である低分子化合物Nocodazoleを用いてヒトiPS細胞の細胞周期同調を行った。さらに、低酸素環境下における培養によりヒトiPS細胞の未分化性へどのような影響があるのかについて検討した。ヒトiPS細胞(201B7, RIKEN BRC)をOn-feederおよびFeeder-free条件下で培養して得たiPS細胞コロニーをNocodazoleで処理した。Nocodazole処理後に細胞を回収し、PI染色による細胞同調度合の確認と関連遺伝子の発現量解析を行った。また、ヒトiPS細胞を酸素濃度(1%、2%、18%)環境下で生育させ、生育状況と関連遺伝子の発現量解析を行った。Feeder-free条件下で24時間のNocodazole処理(濃度200-800 ng/mL)を行うと、濃度依存的にコロニー形態の異常が見られ、Nocodazoleの細胞毒性が確認された。G2/M期で同調した細胞の割合は、Nocodazole濃度400-800 ng/mLで処理した場合に最大化した。Nocodazoleが細胞毒性を示すことを考慮して、細胞同調に必要なNocodazole濃度を同調効果が得られた低濃度側の400 ng/mLと決定した。また、細胞周期同調の再現性と細胞収量を考慮して、Nocodazoleの処理時間を8時間とした。低酸素環境下で培養すると、初期分化関連遺伝子や低酸素関連遺伝子の遺伝子発現量が高くなることがわかった。このことはiPS細胞が低酸素環境によるシグナルを受けて応答していることを示している。しかし、当初期待した低酸素による未分化性維持効果は確認できず、むしろ低酸素環境に分化誘導現象がみられた。今後は、分化誘導シグナルとしての低酸素環境に注目し、低酸素環境下でヒトiPS細胞がどのような分化傾向を示すのかを確認していきたいと考えている。平成27年度は同調培養と低酸素培養の条件を個々に最適化することを目指した。当初の達成目標は、同調培養によって細胞周期とエピゲノム状態が揃った細胞を取得すること。低酸素培養によって、未分化性を維持しつつ、良好な細胞増殖を可能にすること、であった。平成27年度の検討によって、Nocodazoleによる細胞同調の最適条件はおおよそ決めることができた。しかし、そこに至る過程でfeeder細胞がNocodazoleの効果を減殺するという予想外の問題が生じ、これを解決するための検討を追加実施する必要があった。無feeder下でのヒトiPS細胞の培養条件を確立し、Nocodazole処理によるヒトiPS細胞の同調には成功したが、細胞同調処理後の細胞の品質評価を実施することができず、目標の達成は不十分であった。低酸素環境下でのヒト

iPS細胞の培養法は確立したが、当初考えていた低酸素条件(5%O2)では、未分化性維持効果は得られなかった。そこで、さらなる低酸素環境(2%O2)を含む種々の低酸素条件を試みたが、適切な条件を決めることができなかった。しかし、低酸素環境下で培養すると、初期分化関連遺伝子や低酸素関連遺伝子の遺伝子発現量が高くなるという知見は得られた。これまでの研究成果により、微小管形成阻害剤であるノコダゾール処理によってヒトiPS細胞(hiPSC)の細胞周期同調が可能であることが明らかになったが、ヒトES細胞(hESC)においては、ノコダゾール処理により多能性関連遺伝子の発現量が減少することが報告されている(Kallas, A., et al., PLoSOne. 2011,6(4):e19114)。このことから、我々はノコダゾール処理によって、細胞の均一性を高めるのと同時に分化誘導を促進できると考えた。本研究では、hiPSCの心筋細胞分化に及ぼすノコダゾール処理の影響について検討した単層培養したhiPSC(201B7)を分散して、4日間の浮遊培養を行い胚様体(EB)を形成した後、心筋分化誘導を行った。ノコダゾール処理は、EB形成の前段階で1日間処理(前処理群)、EB形成の全期間中(4日間)処理(全処理群)、EB形成期間の後期で1日間処理(後処理群)の3条件で行った。いずれの群もノコダゾール濃度は200ng/mLとした。hESCの場合とは異なり、hiPSCでは、ノコダゾール処理しても多能性関連遺伝子(OCT3/4, NANOG)の発現量は低下しなかった。全処理群では、むしろNANOGの発現量が顕著に増加した。このためか、全処理群では心筋細胞分化が他の処理群よりも遅れる傾向がみられ、心筋関連遺伝子(GATA4, TNNT2, αMHC, MLC2a)の発現量も他の処理群に比べて低かった。心筋の拍動率は分化誘導したEBの60%程度にとどまった。一方、前処理群においては、心筋の拍動が始まる時期が他の処理群よりも早くなり、心筋分化誘導を行ったEBのすべてで拍動が確認された(拍動率100%)。以上より、ノコダゾール処理の時期・時間により、hiPSCの心筋分化に異なる影響が現れることが示唆された。本研究では、未分化性が高く均一なヒトiPS細胞を取得するために、同調培養法によって細胞周期を揃える試みと、低酸素環境がヒトiPS細胞の未分化性に及ぼす影響を検討した。有糸分裂期で細胞周期を停止させるNocodazoleでヒトiPS細胞を処理した。その結果、Nocodazole濃度400 ng/mlで8時間の処理を行うと細胞集団の約80%がG2/M期に同調することがわかった。しかし、Nocodazoleは未分化関連遺伝子の発現量には影響しなかった。低酸素環境下で培養した時の細胞の挙動より、酸素要求性の高い分化細胞が除去され、細胞集団における未分化ヒトiPS細胞の割合が高まる可能性が示された。「ノコダゾールによる細胞同調」無フィーダー系でヒトiPS細胞をノコダゾール処理することにより、細胞周期がM期の細胞の割合が高まることが確認できたことは、重要な成果である。細胞同調率が最も高くなるノコダゾール処理条件(400 ng/ml、8時間)も決定することができたことから、ほぼ計画通りに研究が進展したといえる。
最適制御の逆問題を応用したPID型分散制御に基づく真の分散制御実現を目指した研究

本研究は,弱結合のような分散制御系特有の条件を緩和した真の分散制御の実現を目指した研究である.主な研究成果はつぎの通りである.任意の制御器構造を有する分散型PID制御系について安定性とLQ最適性を実現するための必要十分条件を導出した.多くの場合で分散制御系の安定化を実現する具体的な設計アルゴリズムを与えた.上記2つは弱結合の代わりに相対次数に関する制約があったが,並列フィードフォワード補償器を用いてこの相対次数制約を緩和し,一般的な条件下における分散制御系の設計法を提案した.平成25年度における研究実績の概要は以下のとおりである.1)これまで分散型PID制御系において十分条件のみ与えられていたLQ最適性について,最適制御の逆問題の結果を用いて必要十分条件を与えることができた.2)これまで相対次数2以下の制御対象のみ適用可能だった分散型PID制御を拡張し,並列フィードフォワード補償器を用いて相対次数制約のない分散制御手法を提案した.これは並列フィードフォワード補償器による拡大系に対して分散型PID制御を適用することで,閉ループ系全体の安定化を図った手法である.特に,並列フィードフォワード補償器を設計する際,これまでの結果を効率的に使用して相対次数制約の緩和を実現した.また,最終的に得られる制御器自体はPID制御器ではなくなるが,分散構造が保持できる手法を提案した.3)パラメータの不確かさを有する制御対象に対しても分散型PID制御によってロバスト安定化できる手法を提案した.まだ十分な結果とは言えないが,これによってロバスト安定化を実現できる可能性が示せた.4)これまで対角形制御器を持つ分散型PID制御系のみを扱ってきたが,任意の制御器構造を持つ分散型PID制御系にも対応できるように拡張した.これによって様々な構造の分散型PID制御器を設計することが可能となった.特に,三角構造を持つ制御器についてはLU分解にもとづく手法によって,LQ最適性の実現が容易であることを示した.平成26年度における研究実績の概要は以下のとおりである.1)ノルム有界型の不確かさを有するシステムに対して対角構造とは限らない任意の制御器構造を有する分散型PID制御を提案し,ロバスト安定化を実現する設計手法を与えた.特に,ノルム有界型の不確かさを有する非干渉化行列が制御系全体のロバスト安定性に大きく関わっていることを示し,非干渉化行列に関する条件を満たした設計を行ったのちに,ゲインを大きくすることで制御系全体をロバスト安定化できることを示した.2)分散型PI制御器と並列フィードフォワード補償器を用いて相対次数制約のない分散制御手法を提案した.特に,不安定零点を持たないシステムに対しては,安定系・不安定系問わず適用可能な設計法を提案した.また,これまで適用が難しかった不安定零点を有する系に対して,一部の安定系に限り並列フィードフォワード補償器と分散型PI制御器によって,安定化可能であることを示した.3)分散型PI制御器と並列フィードフォワード補償器の導入によって得られた高次相対次数に対するこれまでの成果を,1入出力系に限定して再考察することで,高次相対次数に対するPID類似型制御として設計法を提案した.特に,閉ループ系が安定となるための制御器のパラメータ数や次数について,相対次数と関係があること示した.加えて,これまで分散制御系では得られていなかった制御理論的な解釈を得ることができたほか,モデルフリー制御への可能性を示した.平成27年度における研究実績の概要は以下のとおりである.1)これまで分散型PID制御系の安定化を実現する設計法は特定の条件を満たす場合においてのみ与えられていたが,制約のない一般的な場合でも分散型PID制御系の安定化を実現し得る設計アルゴリズムを与えた.2)分散型PI制御器と並列フィードフォワード補償器による分散型制御系の安定化は,これまで一部の安定な非最小位相系に限り実現されていたが,これを一般の非最小位相系に適用できるように拡張した.さらに同様の手法を使って,むだ時間を有する安定系にも適用し,定置入力に対してオフセットが生じない安定化制御器の構成法を示した.3)これまで得られた分散型PID制御系の成果を応用し,特定の条件を満たすシステムに対して,広い意味でのロバスト制御でもあるセンサ故障に対する耐故障性を実現する設計手法を与えた.本研究は,弱結合のような分散制御系特有の条件を緩和した真の分散制御の実現を目指した研究である.主な研究成果はつぎの通りである.任意の制御器構造を有する分散型PID制御系について安定性とLQ最適性を実現するための必要十分条件を導出した.多くの場合で分散制御系の安定化を実現する具体的な設計アルゴリズムを与えた.上記2つは弱結合の代わりに相対次数に関する制約があったが,並列フィードフォワード補償器を用いてこの相対次数制約を緩和し,一般的な条件下における分散制御系の設計法を提案した.以下の進捗状況から,研究はおおむね順調に進展していると考えている.1)ノルム有界型不確かさを有するシステムに対してロバスト安定化を実現する設計法を与えることができた.2)分散型PI制御器と並列フィードフォワード補償器を用いる分散制御手法について,不安定系だけでなく,これまで考慮されていなかった不安定零点を有するシステムに対しても一部の安定なシステムに対して安定化を実現できる手法を示した.3)任意の制御器構造を持つ分散制御系について,ノルム有界型を有するシステムに対して,安定化およびロバスト安定化が実現できる設計法を与えた.制御工学平成27年度では,以下の研究を中心に推進していく予定である.