hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
セルロース系バイオマスの省エネルギー処理に向けた疎水性高極性イオン液体の開発

本研究は、極性の発現と、水との親和性の制御を担うイオン構造を個々に設計することにより、高い水素結合受容性を示しつつ水と相分離し、更に水との相溶相分離挙動を温度で制御できる疎水性高極性イオン液体/水混合システムの開発を行った。側鎖に極性基を導入したホスホン酸誘導体アニオン、カルボン酸アニオンが従来系と比較して高い水素結合受容性を発現できることを明らかとした。これらのアニオンと疎水性のカチオンとを組み合わせ、水と相分離する疎水性高極性イオン液体を開発した。更に、カチオン構造の改変によって水との親和性を制御し、温度変化によって水と相溶相分離挙動を制御できる極性イオン液体を新規に開発した。本研究課題は、セルロースを溶解できるイオン液体/水混合系の構築を目標としている。平成26年度は、セルロースを溶解するために要求される高い水素結合能を発現できるイオン構造を基礎として、水存在下でも高い極性を発現し、セルロース溶解能を示すイオン液体の開発を行った。セルロースを溶解するイオン液体を作製するためには、高い水素結合受容性を発現できる構成イオンを基礎とした設計が重要である。既に、カルボン酸アニオンやリン酸誘導体アニオンが高い水素結合受容性に寄与することを明らかとしている。しかしながら従来系のイオン液体では、水存在下で水素結合受容性が低下し、セルロース溶解能が著しく低下する。そこで、上記のアニオン構造を基礎として、セルロースとの親和性の向上が期待できるエーテル結合や、アミノ基などの極性基を導入したイオン液体を作製し、極性基の導入がイオン液体の極性値やセルロース溶解能に及ぼす影響を検討した。側鎖に極性基を導入したイオン液体について極性評価を行った結果、既存の極性イオン液体と比較して高い水素結合能を示すことを明らかとした。更に、これらのイオン液体を用いてセルロースの溶解性を評価した結果、いずれもセルロースを溶解できることを明らかとした。次に、新規に作成したイオン液体に関して、水存在下での各種物性評価及びセルロース溶解能の評価を行った。検討の結果、アミノ基を有するカルボン酸アニオンとエーテル結合を有するホスホニウムカチオンとを組み合わせたイオン液体が含水状態でも高い水素結合能を示し、1水和の状態で5 wt%のセルロースを、2水和の場合でもセルロースを溶解できることを確認し、含水状態でもセルロースを溶解できるイオン液体の作製に成功した。本研究は、極性の発現と、水との親和性の制御を担うイオン構造を個々に設計することにより、高い水素結合受容性を示しつつ、水と相分離し、相溶相分離挙動を温度で制御できる疎水性高極性イオン液体/水混合システムの構築を行った。セルロース及びセルロース系バイオマスを効率良く処理できるイオン液体を設計するためには、高い水素結合受容性を示すために有効なイオン構造に関する知見の集積、整理が必要である。本研究では、高い水素結合受容性を示すカルボン酸アニオンやホスホン酸アニオンの側鎖構造に種々の極性基を導入したイオン液体を合成し、側鎖構造が各種物性、特に水素結合受容性に与える影響について検討を行った。ホスホン酸アニオンの側鎖にエーテル結合やベンゼン環を導入した極性イオン液体が、従来系と比較して高い水素結合能を示すことを明らかとした。これらのイオン液体はセルロースを温和な条件で溶解し、セルロース系バイオマスに対する溶解性を示すことを明らかとした。また、カルボン酸アニオンの側鎖にアミノ基を導入したイオン液体は、既存のカルボン酸系イオン液体と比較して高い水素結合受容性を示し、含水状態でもセルロース溶解能を示すことを明らかとした。これらのイオン液体のカチオン構造を改変し、水と相分離できる疎水性高極性イオン液体の作製を試みた、検討の結果、ホスホニウムカチオンとホスホン酸誘導体アニオンとを組み合わせたイオン液体が高い水素結合能を保持したまま、水添加後に相分離することを見出した。更に、ホスホニウムカチオンの側鎖構造を工夫することにより、温度変化によって相溶相分離挙動を制御できる疎水性高極性イオン液体の開発に至った。本研究課題の目標を達成する上で、水和状態においても高い極性、特に水素結合能を保持し、セルロース溶解能を示すための構造要件について明らかにすることが重要な課題である。平成26年度では、各種極性基を構成イオンに導入したイオン液体群を作製し、極性基の構造と極性、セルロース溶解能等の各種物性に及ぼす影響についての基礎知見を集積、整理できた。これらの基礎知見を元に、水添加後に、高い水素結合能を保持し、セルロースを溶解できるイオン液体の基本構造を明らかにできた。機能性イオン液体を基礎とするバイオリファイナリー平成26年度に実施した研究において、水存在下においてもセルロース溶解能を示すためのイオン構造を明らかとした。平成27年度は、水添加後に相分離し、セルロース溶解能を示すイオン液体/水混合系の構築を行う。

既にカチオン構造の疎水性部位と極性部位を設計することによって、水との親和性を制御できること、構成イオンの構造によって、水と相分離後のイオン液体層の含水率や極性が異なることを明らかとしている。平成26年度において、水和状態でも高い水素結合受容性を示し、セルロースを溶解すできることを見いだしたアニオン種を基礎として、疎水性の異なるカチオン構造を有するイオン液体を作製する。作製したイオン液体に水を添加した際の相挙動を観察し、相溶相分離挙動を示したものに関しては、水の添加量と相転移温度の関係を調べる。更に、相分離後のイオン液体層の含水率の変化と温度との関連性について検討を行い、構成イオンの基本構造及び側鎖構造、極性基、疎水基の導入と、相分離挙動との関連性について知見を集積、整理する。以上の検討を通し、高い水素結合受容性を示すアニオンを用いた際に、水と分離し、温度可変によって相溶相分離挙動を制御できるイオン液体を開発する。新規に作製するイオン液体のセルロース溶解能、リサイクル特性等を評価し、本研究で構築する系を用いたセルロース処理の有用性について評価する。
岩質・亀裂・風化を考慮した実岩盤斜面における凍上危険性の評価

近年,岩盤の凍上に起因する被害や災害が相次いで報告されており,土に比べて明らかに研究例の少ない岩盤,特に大災害に繋がる危険性が高い岩盤斜面の凍上について注目が集まっている.そこで本研究ではまず,実際の岩盤斜面において,凍結深さ及び凍上量の計測を,複数年に渡って行った.次に,実際の岩盤斜面で計測された凍結速度を用いた実験と,実際の岩盤斜面の亀裂を模擬した供試体を用いた実験の,2種類の凍上実験を実施した.これらの実験結果から,凍結速度と亀裂が岩石の凍上現象に影響を与えていることが明らかとなった.研究初年度である平成25年度は,実際の岩盤斜面の温度(凍結深,温度勾配),凍上量を詳細に計測することに取り組んだ.計測候補地点を北見市内で3地点に絞り込み,そのうち1地点,2箇所(2種類の層)において計測を開始した.計測地点の岩質は,軟質で岩屑状態の凝灰岩と砂質凝灰岩である.この岩盤斜面を1.5mボーリングし,凍上量計及び温度計をそれぞれ設置した.また,冬期間の岩盤斜面の様子を観察するため,インターバル撮影が可能なカメラも設置した.凍上量の計測結果から,凝灰岩の層では凍上が発生し,冬期間の計測で最大1.2mmの凍上量が計測された.一方,砂質凝灰岩の層では凍上による変位が計測されなかった.凍上量そのものは小さかったものの,岩質による凍上量の違いが明らかとなった.また,砂質の岩石で凍上性が小さくなるという傾向は,申請者がこれまでに明らかにしてきた岩石の凍上性に関する成果と良い一致を示した.温度の計測結果から,実際の岩盤斜面の温度勾配は最大で0.03°C/mmであり,これまで申請者が室内実験を行ってきた温度勾配0.14°C/mmの概ね1/5程度であることが明らかとなった.実際の岩盤斜面の凍上量が小さいのは,この温度勾配の小ささに起因すると考えられる.凍結深(地表面から凍結線までの深さ)は2箇所とも最大で50cm程度であり,凍結線の停滞時間は最大で200時間程度となった.さらに,カメラの撮影画像から,初冬と晩冬に,幾度もの岩石,岩屑の崩落,流動現象を確認することができた.これらの現象が,初冬の寒気の緩みや晩冬の融雪が原因で発生していることも明らかとなった.初年度の計測で,実際の岩盤斜面の凍上挙動,凍結深等の温度変化を明らかにできたことは大きな成果であり,次年度以降,これらの成果について順次公表していく予定である.平成25年度は北見市内の1地点で実際の岩盤斜面の温度,凍上量の計測を行った.計測地点の岩質は,軟質な凝灰岩と砂質凝灰岩である。2年目である平成26年度は,さらに1地点計測箇所の追加を行った.計測地点の岩質は硬質な玄武岩質の凝灰岩である.この岩盤に温度計および凍上量計を設置した.また,岩盤斜面の様子を観察するため,カメラも設置した.平成25年度は,冬期間を通して岩盤斜面の除雪を行い,計測を実施した.この年の軟質な凝灰岩の岩盤斜面の最大凍結深さは約55cmであった.平成26年度は敢えて除雪を行わずに計測を実施した.最大凍結深さは軟質な凝灰岩で約35cm,硬質な玄武岩質凝灰岩で約80cmであった.以上の計測結果から,積雪の断熱効果によって凍結深さが浅くなること,硬質な岩盤では高い熱伝導性によって凍結深さが深くなることが明らかとなった.しかしながら,平成26年度の北見市の積雪量が,近年の量を大きく上回るものであったため,その雪荷重が原因で凍上量を正確に計測することが困難であった.さらに,平成26年度は岩屑の凍上性を判定するための凍上実験装置の製作を行った.平成27年度は,過去2年間の実際の岩盤斜面の温度計測結果をもとにして,実際の岩盤の温度条件を再現した凍上実験を実施する予定である.これに先立って実施した大谷石を用いた凍上実験では,凍結線を1時間毎に1mm進行させて実験を行ったが,凍結線が移動しても凍上による上方変位が発生することが明らかとなった.これにより,軟質な岩石であれば,凍結線が停滞しなくても凍上が発生することが確認された.以上のように,2年間の計測で,実際の岩盤斜面の凍上挙動,凍結深さ等の温度変化を明らかにすることができた.これらの成果は,平成27年度に実施する室内実験を行う上で,非常に有用な成果である.また,成果については,随時,公表していく.平成27年度は,平成25年度から継続している実際の岩盤斜面の凍結深の推移および凍上量の野外計測と,実際の岩盤斜面の凍結速度を模擬した凍上実験や,亀裂およびその亀裂に岩屑が堆積した岩盤を模擬した凍上試験を実施した.さらに,当初計画に加えて,室内実験で岩石の凍上時に発生する吸水圧を計測することにも取り組んだ.野外計測を実施した岩盤斜面の岩質は,軟質な軽石質凝灰岩と凝灰質砂岩,硬質な玄武岩の3種類である.この岩盤斜面に温度計および凍上量計を設置し,冬期間,除雪を行いながら,凍結深の推移および凍上量の計測することに取り組んだ.

計測された最大凍結速度は軟質な岩盤斜面において0.40.5 mm/hour,硬質な岩盤斜面において2.43.6 mm/hourであった.次に,3種類の凍結速度で制御した凍上実験を実施した.実験の結果,凍結速度が大きくなるに従って,凍上速度も大きくなることが明らかとなった.加えて,人工的に作成した亀裂やその亀裂に岩屑堆積物を含んだ供試体を用いた凍上試験も実施した.実験の結果,亀裂部分では凍上が発生しやすく,さらにこの亀裂に岩屑堆積物が存在すると厚く発達したアイスレンズが形成されてしまうことが明らかとなった.以上の研究成果について検討を行った結果,地下水位が岩盤斜面の凍上に与える影響について把握しておくことが重要性であるとの判断に至った.このため,室内実験で岩石の凍上時に発生する吸水圧を計測することにも取り組んだ.この結果,凍上性の高い岩石において最大で水頭5 mに相当する負圧が計測された.一方,非凍上性岩石では全く負圧は発生しないことも明らかとなった.本研究から得られた様々な成果は,今後,岩質・亀裂・風化を考慮した実岩盤斜面における凍上危険性の評価を作成する際に,非常に有益である.近年,岩盤の凍上に起因する被害や災害が相次いで報告されており,土に比べて明らかに研究例の少ない岩盤,特に大災害に繋がる危険性が高い岩盤斜面の凍上について注目が集まっている.そこで本研究ではまず,実際の岩盤斜面において,凍結深さ及び凍上量の計測を,複数年に渡って行った.次に,実際の岩盤斜面で計測された凍結速度を用いた実験と,実際の岩盤斜面の亀裂を模擬した供試体を用いた実験の,2種類の凍上実験を実施した.これらの実験結果から,凍結速度と亀裂が岩石の凍上現象に影響を与えていることが明らかとなった.研究の2年目は,北見市内の計測地点を追加し,実際の岩盤斜面の温度(凍結深さ,温度勾配),凍上量の計測データを増やすことを中心に研究を進めた.この結果,初年度とは岩質の異なる計測地点を追加することに成功した.ただし,例年の量を大きく上回る予想外の降雪により,凍上量を正確に計測することには困難であった.今年度は除雪を行うことで,積雪による荷重や断熱効果を取り除きながら,計測を継続する予定ある.また,岩屑の凍上性を判定するための凍上実験装置の製作を行ったものの,実際の岩盤斜面から採取した岩屑で凍上実験を実施するには至らなかった.ただし,大谷石を用いた予備実験は成功しており,温度条件等についても検討済みである.今年度は,平成26年度に検討した温度条件で,実際に凍上実験を実施する.2年間でいくつかの研究成果が出始めており,本研究の当初の目的を達成することは十分に可能であると考えている.岩盤工学平成25年度から実施している実際の岩盤斜面における温度(凍結深さ,温度勾配),凍上量の計測は,計測箇所を2地点に増やして,引き続き実施する.平成27年度は,上記に加えて,計測を行っている2箇所の岩盤斜面から岩石,岩屑を採取し,室内凍上実験を開始する.これまで,固体の岩石については,十数種類の岩石で凍上実験を行い,その凍上性を明らかにしてきたが,岩屑堆積物の凍上実験は初めてであり,軟質な岩屑の凍上性を把握できていないのが現状である.そこで,今年度は平成26年度に製作した岩屑堆積物用の凍上実験装置を用いて,実際の岩盤斜面の計測から得られた温度条件(温度勾配,凍結線の停滞時間等)を再現した,凍上実験を行うことに取り組む.研究初年度は,実際の岩盤斜面の温度(凍結深,温度勾配),凍上量を詳細に計測することを中心に研究を進めた.計測に適した岩盤斜面を北見市内の3地点に絞り込むことができたが,市内のボーリング業者の都合が合わなかったため,ボーリングを行うことができず,実際に計測を開始できた岩盤斜面は1地点のみとなってしまった.当初,23地点で計測を行い,それらの地点の比較,評価を行う予定であったため,区分を(3)とした.
モニュメントの宗教学:一地方都市における「記憶と歴史」をめぐる基礎的調査研究

この研究は福岡市をフィールドとして、大社寺から小祠・お堂等の小さな宗教施設、さらには記念碑・市街アート等の世俗的オブジェをふくむモニュメント群の網羅的調査研究である。市制施行時(明治22年)の版図を対象地域に限定し、775件のデータを集積した。これをもとにモニュメントの類型化を図り、(1)宗教施設、(2)哀悼と厄災、(3)記念と顕彰、(4)分節と希望の結果を得た。(1)を宗教史の極に、(3)(4)を世俗史の極にそれぞれ配し、(2)は両域にまたがる構図である。本プロジェクトは「記憶」と「モニュメント」を両軸とし、地方都市・福岡の都市空間を対象とする。初年度は、(1)関連分野の専門家ゲストをふくむ3回の全体研究会と数度の研究連絡のほか、(2)研究協力者を含む数次のフィールド調査をおこなった。うち(1)においては、都市における集合記憶とモニュメント(關)、ストリートの人類学的可能性(ゲスト・関根)、都市的景観としてのモニュメント(研究協力者・内藤)等の討議をかさね、都会的な場とその場所的記憶の構築をめぐる研究展望の深化を図った。(2)においては、博多部を軸とする基礎的データ収集をこころがけた。記憶媒体としてのモニュメントの存在を地図化し、個々のモニュメントにかかわる出来事や人物をめぐる記憶をカード化する方法をとった。初年度は、まだ祀り手や担い手の深い聞き書きには到っておらず、調査項目を含めた資料化の方法的模索には継続すべき課題が多いのだが、大筋では次の知見を得た。1)理論的展望においては「記憶の集合性」に、調査資料の集積にあっては「モニュメント」という媒体そのものに比重が傾くこと。2)都会における「空間」の重層的複数性。うち1)は調査における記憶や心性をモノ媒体からいかに析出するかの方法的困難さにかかわり、これは次年度以降のより深い聞き書きと史料収集にたって研究の深化を図りたい。2)はモノ媒体の担い手・記憶・場所の重層性にかかわる。当初からの課題である都市空間の分節過程やモニュメントの孕む時間の三層構造等に加えて、担い手や場所の公/私あるいは集団/個人の斑もようの重なり具合が都市空間に独特な起伏を与えている。都市的な空間と時間がこうしたモニュメント群の配置を方向づけると同時に、逆にモノ媒体が都市性の生成装置として機能する面に注目すべきであろう。今年度は、(1)関連分野の専門家ゲストをふくむ2回の全体研究会と数度の研究連絡のほか、(2)研究協力者を含む数次のフィールド調査をおこなった。とくに(2)においては、博多部に加え福岡部を軸とする基礎的データ収集をこころがけた。初年度につづいて、(1)の理論的展望と(2)の資料化の二点で深化を図ったものの、両者の接合において試行段階である。(2)の成否が(1)との摺り合わせを左右する面が強く、モニュメント要素のうち、a)空間と場所(都市空間のアメーバ状の分節)、b)時間と歴史(三層に生きられる歴史感覚)、c)担い手たち(創出・管理・参与の濃淡)のいずれについても、500余の基礎的データの累積途上(約2/3)の段階である。よって最終目標のd)類型化未満ながら、散発的な聞き書きから得た知見をあげて最終年度へと橋渡ししたい。1)出自の判明しないモニュメント群:寺社・小祠周辺に蝟集する群小モニュメント、私的来歴と思われる単立モニュメント、たんに在るとしかみえないモニュメント。これはその存在自体が都会性の表出であるが、記録方法になお工夫が必要である。2)来歴の文字化されたモニュメント群:教育委員会や町おこし集団による解説(立札、ネット)と記憶表象とのかかわり。文字媒体による記憶の一局面の固定化とその帰結の課題として。3)類型化の再構築:i)史的、ii)記念と顕彰、iii)哀悼と厄災の三類型からこぼれおちるモニュメント群の意味づけの課題。上記1)の来歴不明のもの、町なかのオブジェ等。本プロジェクトは「記憶」と「モニュメント」を両軸とし、地方都市・福岡を対象とする。最終年度は、(1)専門家ゲストとの2度の研究連絡のほか、(2)研究協力者を含む数次のフィールド調査をおこなった。とぐに(2)においては、前年度の博多部および福岡部の基礎的データの確認と整理をおこなった。記憶媒体としてのモニュメントの地図化と、その出来事や人物をめぐる記憶のカード化をすすめた。また研究成果を2度の研究会と国際学会で発表した。

次年度につづいて、(1)の理論的展望と(2)の資料化の二点で深化を図り、両者の接合をこころみた。収集データは総数775.件(博多区479、中央区206、東区90)である。(2)の成否が(1)との摺り合わせを左右する面が強く、モニュメント要素のうち、a)空間と場所(都市空間のアメーバ状の分節)、b)時間と歴史(三層に生きられる歴史感覚)、c)担い手たち(創出・管理・参与の濃淡)のいずれについても、さらに件数をしぼった500件弱についてデータ整理を図った。しぼり方は明治22年の福岡市制施行当時の博多部と福岡部という地域的限定である。このためその後の市の波状的な拡大にともなうモニュメントの生成と移動の主題は縮小を余儀なくされたが、以下については網羅的にデータ化しえた。1)都会性の表出としての出自不明のモニュメント群(寺社・小祠周辺に蝟集する群小モニュメント、私的来歴と思われる単立モニュメント等)。2)文字媒体による記憶の一局面の固定化としての来歴の文字化されたモニュメント群(教育委員会や町おこし集団による解説と記憶表象)。これによって、3)類型化の再構築が可能になった。すなわち予想した三類型(史的、記念と顕彰、哀悼と厄災)に加えて、都市の「装飾」と「場所性の構築Jの二機能を考慮せねばならない。
自走する蛋白質マイクロチューブの創製とウイルス・バクテリア捕集

内孔壁に酸素バブル噴射能を持った自走型蛋白質マイクロチューブを合成し、それが水中で大腸菌を効率よく捕集できるユニークなマイクロシリンダーとして機能することを明らかにした。さらに、選択的分子捕捉能を有するマイクロチューブ、インフルエンザウイルスを捕捉するナノチューブ、酵素活性を有するマイクロチューブリアクターの合成にも成功し、階層構造と機能の相関を解明した。自走するマイクロチューブは、英国化学会のニュース(Chemistry World)でも紹介され、注目を集めている。近年、有機系ナノチューブの開発に注目が集まっている。研究代表者らは多孔性ポリカーボネート(PC)膜を用いた独自の鋳型内交互積層法により、中空シリンダー構造の蛋白質ナノチューブを合成し、その内孔空間を利用した様々な機能発現(分子捕捉など)に成功している。本研究は、これまでに蓄積してきた知見を大きく発展させ、“水中で自走する蛋白質マイクロチューブ"の創製に挑戦する。従来の発想を転換し「内孔に酸素バブル噴射能を持たせた自走型チューブ」を合成する。さらに、これまで未着手であった外表面を利用して「動きながらウイルスやバクテリアを捕集できるマイクロシリンダー」として完成する。1白金ナノ粒子を最内層に有する蛋白質マイクロチューブの合成と構造解析:多孔性PC膜(孔径1.0μm)をテンプレートとした鋳型内交互積層法により蛋白質マイクロチューブを合成した。ポリ-L-アルギニン(PLA)水溶液とヒト血清アルブミン(HSA)水溶液を交互に通過させた後(計8.5回)、最内壁に白金ナノ粒子(PtNP、粒径5nm)を吸着させ(合計18層構造)、得られた複合膜をDMF溶液に浸漬することで、Layer-by-Layer構造の蛋白質マイクロチューブを単離した。中空管の外径/内径/管壁厚/長さを走査電子顕微鏡(FE-SEM)、透過電子顕微鏡(TEM)観察により測定した。2過酸化水素不均化反応による酸素バブル噴射と自走現象の動的解析:得られたマイクロチューブの水溶液に過酸化水素水を添加すると、最内層のPtNP粒子表面で過酸化水素の不均化反応が起こり、内孔空間に酸素のマイクロバブルが発生した。小さな気泡は末端開口部から噴射されるため、マイクロチューブは一方向に前進した。チューブが自走する様子をハイスピードカメラ装着倒立型リサーチ顕微鏡(設備備品で購入)で観察。前進速度(100400μm/s)が過酸化水素濃度(110%)に依存することを明らかにした。計画に従い実験を遂行し、本年度の目標を達成することができた。当初の予想通り、発生する酸素の気泡がマイクロバブルにならないとチューブが滑らかに進まないことがわかった。そこで、界面活性剤を添加してみると、表面張力の低下により、小さな気泡が連続的に噴射されることが明らかとなった。この自己推進に適切な条件を絞り込む過程に多くの時間を費やした。最終的にはドデシル硫酸ナトリウムやTrironX100が有効であり、臨界ミセル濃度以上でマイクロチューブの速度が一定になることも見出した。・白金ナノ粒子(PtNP)と酸化鉄ナノ粒子(Fe3O4NP)を有する蛋白質マイクロチューブの合成と自走方向の制御:最内層にPtNP、階層成分にFe3O4NPを導入した蛋白質マイクロチューブを合成した。その中空管構造を走査型電子顕微鏡、透過型電子顕微鏡により観察。チューブが過酸化水素水溶液中で自走する様子、磁石によって進行方向を自由に調節できる様子をハイスピードカメラ装着倒立型光学顕微鏡で観察した。・グルコースオキシダーゼ(GOD)を有する蛋白質マイクロチューブの合成と酵素活性:階層成分にGODを導入した蛋白質マイクロチューブを合成し、その構造と酵素活性の相関を明らかにした。GODを最内層に有するチューブが高い酵素活性を示すことがわかった。・インフルエンザウイルスを捕捉できる蛋白質ナノチューブの合成:最内層にフェチュイン(シアル酸含有糖蛋白質)を導入した蛋白質ナノチューブを合成し、それがインフルエンザウイルス(H1N1型)を効率よく捕集できることを明らかにした。計画に従い実験を遂行し、2016年度の目標であった「磁力による自走方向の制御」および「グルコースオキシダーゼを有するナノチューブの合成と酵素活性の解明」を達成することができた。さらに、当初3年次に予定していたインフルエンザウイルスの捕捉にも成功した。ナノチューブの最内層にフェチュイン(シアル酸含有糖蛋白質)を配置すると、ウイルス表面のスパイク蛋白質であるヘマグルチニンが糖鎖末端シアル酸に結合するため、ウイルス粒子がチューブの内孔空間にトラップされた。本成果をまとめた論文は、日本化学会速報誌Chem. Lett.に掲載され、Editor's Choiceに選ばれた。

さらに、日本経済新聞(2017年2月15日版)でも紹介された。近年、有機系ナノチューブの開発に注目が集まっている。研究代表者らは多孔性ポリカーボネート(PC)膜を用いた独自の鋳型内交互積層法により、中空シリンダー構造の蛋白質ナノチューブを合成し、その内孔空間を利用した様々な機能発現(分子捕捉など)に成功している。本研究は、これまでに蓄積してきた知見を大きく発展させ、“水中で自走する蛋白質マイクロチューブ"の創製に挑戦する。従来の発想を転換し「内孔に酸素バブル噴射能を持たせた自走型チューブ」を合成する。さらに、これまで未着手であった外表面を利用して「動きながらウイルスやバクテリアを捕集できるマイクロシリンダー」として完成する。・自走するマイクロチューブのバクテリア捕集:本研究で調製している蛋白質マイクロチューブの最外層(外表面)はポリ-L-アルギニンからなるため、大腸菌などのバクテリアが静電吸着する。2016年度に合成した自走方向を制御できる蛋白質マイクロチューブ(白金ナノ粒子を最内層、Fe3O4粒子を中間層に有する構造)の水分散液に、蛍光蛋白質を発現する大腸菌を加え、チューブ外表面に大腸菌が捕捉される様子を蛍光スペクトル測定で観測した。自走しないマイクロチューブに比べ、自走するマイクロチューブが大腸菌を効率よく捕集できることを定量的に明らかにした。・マイクロチューブの表面修飾と機能拡張:マイクロチューブの最外層は正電荷成分からなるため、負電荷を持った蛋白質などが静電吸着する。上述のマイクロチューブの外表面にまずアビジンを吸着させ、そこにビオチン化合物を選択的に固定できることを明らかにした。強固なアビジン-ビオチン結合を利用して、マイクロチューブ外表面にのみ所望の機能を持たせることを可能とした。3年間で得られた成果を取りまとめ、「自走する蛋白質マイクロチューブの合成と機能利用に関する基礎化学」を確立できた。内孔壁に酸素バブル噴射能を持った自走型蛋白質マイクロチューブを合成し、それが水中で大腸菌を効率よく捕集できるユニークなマイクロシリンダーとして機能することを明らかにした。さらに、選択的分子捕捉能を有するマイクロチューブ、インフルエンザウイルスを捕捉するナノチューブ、酵素活性を有するマイクロチューブリアクターの合成にも成功し、階層構造と機能の相関を解明した。自走するマイクロチューブは、英国化学会のニュース(Chemistry World)でも紹介され、注目を集めている。マイクロチューブを自走させることに成功したが、それを詳細に解析していく中で、進行方向の制御がきわめて難しいことがわかってきた。応用展開を目指す場合、自走方向のコントロールは大変重要である。そこで、2年次は「自走方向の制御」を計画に加え、研究推進することとした。3白金ナノ粒子と酸化鉄ナノ粒子を有する蛋白質マイクロチューブの合成と自走方向の制御:マイクロチューブの自走方向を磁石で制御するため、最内層にPtNP、階層成分に酸化鉄ナノ粒子を導入する。前進するチューブの進行方向が磁石によって制御できる様子をハイスピードカメラ装着倒立型リサーチ顕微鏡で観察する。
超音波を用いた聞こえない誘導鈴による視覚障がい者の移動支援システム

視覚障がい者の移動支援と,晴眼者の不快感の低減を,できるだけ単純なシステムで両立させるために,超音波を用いた音響案内を考案した。このシステムでは,既存の音声・音響案内と同様に移動目的地点から音を放射するが,可聴域より高い周波数の「聴こえない」超音波を放射し,視覚障がい者の左右の耳付近でその超音波を受信する。受信した超音波の強度と両耳間差を反映させた可聴音を逐次生成し,例えば耳を塞ぐ必要が無い骨導ヘッドホンで提示することで,視覚障がい者に移動目的地点までの方向と距離の手がかりを提供する。22年度は,音響案内の設置が想定される場所,具体的には,役所(2か所),鉄道駅(7駅),横断歩道(2か所),踏切(3か所)を調査対象として,超音波の実態調査を行い,超音波による音響案内の可能性について検討した。その結果以下を明らかにした.(1)超音波は主に突発的な可聴音と同期して発生し,その継続時間は短い。(2)30kHz以上の超音波の音圧レベルは測定限界以下であり,非常に低い音圧レベルで音響案内は機能すると考えられる。(3)安全側の設計として,超音波のピーク値を考慮した場合でも,音響案内の音圧レベルを50dB程度確保すれば,場所や周波数を問わず機能すると考えられる。また,このシステムでは超音波の両耳間差が重要であるため,ダミーヘッドを用いて超音波の両耳間差を詳細に測定した.本研究は,超音波が持つ,超指向性,直進性,音としては聞こえないといった物理的な特徴を生かし,ラウドネスと両耳間差のみを視覚障碍者に伝えることにより,必要としない人には「聞こえない」誘導鈴を実現しようとするものである。平成21年度は,その基礎的検討として,誘導鈴が必要とされる空間における超音波領域の環境音の物理特性について実測調査を行った。東京駅構内及び周辺の7つの測定点で,サンプリング周波数を96kHzとして環境音を録音し,その物理特性について分析した。その結果,以下を明らかにした。(1)環境音の超音波領域における周波数特性は,ある特定のピークを持つことが多く,定常的な広帯域超音波はみられない。(2)36kHz以上の周波数では,卓越したピークはほとんどみられない。(3)スペクトログラムから判断すると,超音波領域の音は継続時間が短く,10秒程度続く場合もあるが,多くの場合1秒以下である。(4)ホームや道路交差点では,他の測定点と比較して,様々な周波数で超音波が観測された。時間軸上では,超音波成分の発生と自動車や電車のブレーキ音やスキール音の発生が同期している。(5)切符売り場前では,超音波領域において,いくつかの卓越した周波数ピークがみられるが,時間軸上では,切符自販機の小銭のお釣りの音や金属製ゲートの開閉音と同期しており,それらの音の継続時間は非常に短い。(6)地下街のように,特定の卓越した超音波がみられない場所もある。また,このシステムでは超音波の両耳間差が重要であるため,ダミーヘッドを用いて超音波の両耳間差を詳細に測定した.
音楽体験を拡張するための基盤技術とインタラクションデザイン

本研究では、ライブやフェスなどの音楽の現場とネットメディアへと移行していく音楽体験を取り巻く環境の変化とメディア技術の進化に対応した新しい音楽体験のインタラクションを実現し音楽会場への適用を行った。高可聴域音を用いた音声IDでは音楽会場への簡便な適用を生かした観客参加型の音楽作品の実現と演奏、音楽会場の外部への拡張として360度VRネット中継とIoT技術を用いたセンサー環境に注目し、アーティスト・会場・ネット上の観客を繋ぐシステムを実現した。本研究の前提となっている研究である高可聴域音による音声ID(以下USCと呼ぶ)を利用した観客が音楽に参加可能な音楽パフォーマンス作品について、6月にアメリカのルイジアナで開催されたNew Interface for Musical Expression (NIME) 2015においてポスター発表を行い、今後の研究に繋がる意見や調査を行うことができた。また、10月に岐阜県大垣市にて「ビジネス・テクノロジー・ミュージック」をテーマとしシンポジウムと音楽フェスが同時に開催されるPOSTFESというイベントの音楽フェスにおいて、比較的大きなホールにおいてUSCを利用した映像と会場内の照明システムを同時に制御する実験および実演を行った。この時のシステムを含めた照明制御システムに関しては、IPSJインタラクション2016においてインタラクティブ発表を行った。USCを使った新規のシステムおよび作品として「Sense of Space」のバージョン2.0を開発しApple AppStoreにて公開した。音楽パフォーマンスとしての実演は既に実施し、さらにサウンドインスタレーションとしての展示に向けた準備を行っている。本年度の最終成果発表として、上記の「Sense of Space」バージョン2.0の発表と、音楽体験を拡張するようなプログラミングやダイナミックな処理を特色とした音楽イベントを3月に東京・恵比寿のKATAにて実施した。このイベントでは、Sense of Space 2.0においては観客が音楽パフォーマンスに参加できるだけではなく、観客のもつスマートフォン同士が会場の音楽をトリガーとして相互作用を起こしていくことにより、観客同士の関係性をも音楽パフォーマンスに取り入れることで音楽空間の実現と音楽体験の向上を狙った実演を行った。高可聴域音を利用したシステムについては、10月の音楽フェスティバルおよび3月の東京での音楽イベント等における実演を含めた新規の開発は概ねスケジュール通りに進展している。さらに、音楽会場におけるパフォーマンスや、インスタレーションとしての展示を踏まえたシステムの開発と調整を行ない、いくつかの予定が決まりつつある。また、これらの成果を論文や作品としてまとめて投稿等を行っているが、現状では大きな結果は得られていない。技術的な開発面においては、android対応などのプラットフォームの拡充は進んでいるが、開発環境の変化に対応した書き直しが必要とされる部分もあるため対応を考慮している。音楽体験を拡張するためのツールとしての、各種デバイスの利用に向けてBLEを使ったシステムへの適用を順次行っており、音楽体験を拡張させるインタラクションデザインとしてイベント等を通して実験を行い次年度向けた開発の基盤となる開発を行っている。アンケート調査によるアーティスト・パフォーマー等の出演者と観客との相互の意識調査については、予備的なアンケートや意見聴取を内部で実施して、現況についての大枠を捉えてきているが、さらに項目の精査し来年度中に実施する必要がある。本研究の進め方であるシステム・作品の研究開発とイベント等による実証というサイクルにおいては計画は概ね順調に進んでいる。高可聴域音ID(USC)を使った参加型音楽作品については、大阪の結音茶舗でのインスタレーションに近い形での実演とID音をステレオに分けることで演奏上の不要音を抑え音楽性を高めたバージョンを渋谷CircusにおけるNxPC.Liveにて演奏した。ネットワーク環境への音楽体験の拡張に関しては、ここ2年で急速に発展した全天周カメラによるネット中継を音楽会場に適用することで、会場空間の拡張と、ネットワーク上の観客とのインタラクションを行う実験を3回のイベントにて実施した。株式会社GOCCO.株式会社リコーらが中心となって実施した音楽イベントclub360では、本会場である大垣市とサテライト会場である東京をVR中継で繋ぐことで会場空間の拡張と中継映像へのVJ映像の重畳を行なっている。Ogaki Mini Maker FaireにおけるVR中継では、VR中継を見ている観客からの反応をVR中継への重畳映像として観客が共有することで体験を高める実験を行なった。3月に渋谷のCircus Tokyoで実施した音楽イベント「NxPC.Live vol.27」でもVR配信を行なっている。昨年度から進めていたセンサーデバイスやスマートウォッチなどによる音楽会場におけるアーティストの動きや環境情報の取得に関してもNxPC.Live.vol.27においてシステムの制作と実験を行なった。複数のBLEセンサーデバイスやスマートウォッチをアーティストや観客に装着してもらい、また会場にも配置することで、それらのデータをIoTプロトコルであるMQTTによってネットワーク上で集積し、データベースへの格納と同時にデータによる可視化を会場映像として提示した。これらのデータは会場情報として解析し、会場内インタラクションに応用していくことになる。昨年度は、従来からの研究内容に加えて、会場の臨場感をネットワークを介して伝えるのに適した360度カメラを用いたVR中継システムと、センサーデバイス及びIoTプラットフォームを音楽会場への適用することによるアーティストや観客などの情報取得に注目した活動を行なった。高可聴域音ID(USC)に関しては、音声IDの2chへの振り分けによる不要音の発生の低減とIDへの応答性と応答範囲を調整しつつシステムの改良を行なっている。改良の上、音楽会場での実演と、同時に本システムの展示会場での音声に合わせた案内表示などの応用に向けての企画が進んでいる。

急速に普及したVR環境及び360度全周配信システムをいち早く音楽体験を拡張するための利用を試みも進んでおり、club360,Ogaki Mini Maker Faireにおける実演において、VR配信やVR制作環境・VR視聴環境を映像の重畳によりつないだことで、ネットワークを介した会場の拡張と観客の相互インタラクションの実現に可能性を見出すことができた。これらについては順次、学会等で発表していく予定である。また、センサーデバイスによる音楽会場におけるアーティストの動作情報、会場環境情報などの取得はIoTベースのシステムを応用することで実験が進んでおり、音楽会場における問題点を洗い出し安定したデータ取得が可能になりつつある。これらのデータを利用した可視化や分析をさらに進めたい。音楽会場におけるインタラクションに関してのインタビューも注目するイベンターやアーティストに対して行なっており、annostudio深町昭記氏、BRDG代表の福沢恭氏,アーティストのkezzardrixこと神田竜氏に意見を伺うことができている。本年度は、引き続き高可聴域音による音声ID(USC)を利用した参加型音楽作品の展開、各種のセンサー類を用いた演奏者らの情報取得による表現の試み、360度VRネット配信による音楽体験の拡張についての研究を行った。USCによる音楽作品としては研究協力者のkafukaとの作品Sense of Spaceの新作の演奏を2回とインスタレーション型作品の制作と展示を「Kaleidoscape of Time」展にて行った。さらに、USCを用いた体験型音楽作品をオランダの作家であるDave Hagenとともに制作し同展覧会に展示した。センサを用いたシステムとしては、センサデバイスsenstickを用いて汎用IoTプロトコルを基盤とする情報取得環境を開発し、イベントでは演奏者にセンサを装着してもらいデータの取得とデータの可視化を継続的に実施した。また、これらのデータを映像表現として360度VR配信にも重畳することで、ネット視聴者に対して会場の状況を伝え臨場感を共有するための手法としても利用するシステムを開発した。また、音楽会場におけるテクノロジの導入に関するインタビューとアンケート調査を行い、音楽の現場にいかに広げていく方法について調査を行った。本研究全体を通しては、USCによって「観客が音で音楽に参加する」仕組みを基盤として、各種の会場や体験手法を試みながら研究を行なった。その展開としてインスタレーション作品としての展示なども実施した。研究の後半では、音楽会場における体験を拡張する手法としてセンサによる音楽会場での情報取得環境の構築、360度VRネット配信を核としたネット上での音楽体験の拡張の2点に注目した研究を行ってきた。
肺癌のおけるp16遺伝子のpromoterのmethylationの検索

まず、RBおよびp53遺伝子を中心とした細胞周期調節蛋白質の発現を、肺扁平上皮癌50症例について、免疫組織学的に検索した。pRBとp16蛋白の異常発現がそれぞれ16%、78%の症例で認められ、互いに逆相関の関係にあった。つまり、ほとんどの肺扁平上皮癌でRB pathwayの異常を有していることになる。一方、p53 pathwayでは、60%の症例ではp53の過剰発現がみとめられ、p53の分解中和に関与するp14ARF、MDM2の発現は約半数の症例でみとめられたが、p53の過剰発現との有意な相関はなかった。p14ARFの発現はp16の発現と有意に相関していた。すなわち、p14陰性例26例中、24例がp16も陰性となり、p14陽性24例中、9例がp16陽性であった。methylation specific polymerase chain reactionにより、p14ARF、p16のpromoter領域のmethylationを検索したところ、p14ARFのプロモーター領域のmethylationは認められず、免疫組織学的にp14陽性、p16陰性のうち検索可能な9例中、5例と高い頻度でp16遺伝子のプロモーターのmethylationが検出された。p14ARF遺伝子は、p16遺伝子の上流位置し、p16遺伝子と共通のexon2と、別個のプロモーターとexon1βを持ち、alternative splicingにより異なる蛋白質をコードしているが、p14の発現低下はpromotorのmethylationによらないこと、p14とp16の両方発現低下が約半数の症例でみられることから、これらは9p染色体のhomozygous deletionによって生じている可能性が考えられたが、現在のところそれを直接的に証明するに至らず、今後の検討課題である。これまで、肺癌を中心に、p16蛋白の発見、p16遺伝子のプロモーター領域のmethylationを検討してきたが、近年、p14^<ARF>遺伝子が、p16遺伝子の上流近傍に別個のpromoterとexon 1βを持ち、exon 2をp16と共有し、alternative splicingによりp16蛋白と異なる蛋白質を生産していることが明らかとなった。p14^<ARF>の発現は、p16非依存性にG1,G2cell arrestを惹起し、細胞増殖調節に重要な機能を担うと考えられている。更にp14はMDM2に結合し、MDM2を介したp53の分解を中和していることが明らかにされた。翻ると、p14の発現低下はp53の機能消失を促進することになり、p14^<ARF>が癌抑制遺伝子としてp53遺伝子の異常のない癌化の過程に関与している可能性が取り沙汰されている。しかしながら,p14蛋白の腫瘍における発現、発現低下の機序については殆ど知られていない。一方、ルゴール染色法の普及により、早期食道扁平上皮癌が発見されるようになり、その発生機序の分子生物学的解明が期待される。従って、p16,p14の異常が食道早期扁平上皮癌の癌化にどの程度関与を調べる為、先ずp16,p14遺伝子のpromoter領域のmethylationの有無をmethylation specific polymerase chain reaction(MSP)で検索した。(方法)早期食道扁平上皮癌症例31例について、上皮内癌部分、或いは上皮内進展部の腫瘍細胞をmicrodissectionし、DNA抽出後、sodium bisulfiteで化学修飾し、MSPを行った。(結果)病理組織標本を用いてのMSP法が可能であることが実証された。p14遺伝子のpromoterに関しては,methyaltionは見出されず、早期食道癌ではp14遺伝子のmethylationは関与していないと考えられた、またp16遺伝子methylation陽性も1/13と低頻度であった。次年度は、p16,p14蛋白、mRNAの発現を、免疫組織学的或いはin situ hybridization法により検索し、Rb蛋白質の発見、p53遺伝子の異常との関連について検討する。また、癌の進展とp16,p14遺伝子のmethylationの関連を肺癌、食道癌をはじめ種種のヒト癌で調査する予定である。

p14ARF遺伝子は、p16遺伝子の上流位置し、p16遺伝子と共通のexon2と、別個のプロモーターとexon1βを持ち、alternative splicingにより異なる蛋白質をコードしているが、p14の発現低下はpromotorのmethylationによらないこと、p14とp16の両方発現低下が約半数の症例でみられることから、これらは9p染色体のhomozygous deletionによって生じている可能性が考えられたが、現在のところそれを直接的に証明するに至らず、今後の検討課題である。
リボソームGTPaseセンター構成タンパク質の機能的分子機構の解明

リボソームのストークタンパク質が複数コピー存在する生物学的意義として、ストークタンパク質のリボソームへの効率的な会合とGTPase翻訳因子との相互作用に起因するタンパク質合成速度の向上にあることを明らかにした。また、リボソームとGTPase翻訳因子の生物界特異的な相互作用において、ストークタンパク質のC末端ドメインが決定的な構造的要素であるとともに、L11 (eL12)の協調的な作用も重要であることを明らかにした。大腸菌リボソームのGTPaseセンター構成タンパク質であり、リボソーム特有の突起構造(ストーク)を形成するL7/L12 (L7はL12のアセチル化体)に注目して解析を行った。L7/L12はリボソーム中に複数コピー(2組のダイマー)存在し、かつRNAとではなくタンパク質(L10)を介してリボソーム会合する唯一のタンパク質成分である。これまでのin vitro再構成実験より、L10のC末端から10アミノ酸領域を削除したL10ΔC10はL7/L12ダイマー結合数が1組となることが分かっている。そこで染色体上のL10遺伝子をL10ΔC10に組換えた大腸菌変異株(L10ΔC10株)を作製し、L7/L12が複数コピー存在する生物学的・機能的意義の解明に取り組んだ。L10ΔC10株の倍加時間は野生株よりも7分程度遅く、発現ベクターを用いた大腸菌内タンパク質合成量(in vivo翻訳機能)も野生株の78割に低下していた。細胞内におけるL7/L12存在量はL10ΔC10株と野生株で同程度であったことから、L10ΔC10株の細胞内リボソームが1組のL7/L12ダイマーとなったことによる影響だと考えられた。一方、リボソームを抽出した後、L7/L12の存在量を電気泳動およびEF-G依存GTPase活性(in vitro翻訳機能)より分析したところ、L10ΔC10リボソーム中のL7/L12ダイマー結合数は1組よりも減少しているという興味深い結果が得られ、さらに、L10ΔC10株ではリボソーム抽出時の高塩濃度下における超遠心操作段階においてL7/L12が過剰に遊離していることが判明した。以上の結果より、L7/L12は複数コピー(2ダイマー)存在する方がリボソーム機能(特に翻訳速度)およびL10を介したリボソーム会合安定性において有利であることを明らかにすることができた。リボソームとGTPase翻訳因子の相互作用には生物界特異性が見られ、リボソームのストークタンパク質が直接関与する。真正細菌ではL7/L12ホモダイマー(L7はL12のN末端アセチル化体であるため以後L12とする)、真核生物ではP1-P2ヘテロダイマー(P1とP2はアミノ酸配列が類似した異なる遺伝子産物)がストークタンパク質であり、1N末端ドメイン(NTD)がダイマー形成とL10(真正細菌)あるいはP0(真核生物)を介したリボソーム会合に関与、2C末端ドメイン(CTD)がGTPase翻訳因子との相互作用に関与、3NTDとCTDが構造的柔軟性に富むヒンジ領域で連結、といった共通の特徴がある。一方、L12とP1-P2のアミノ酸配列相同性は低く、これに起因する構造的差異によって同一生物界のGTPase翻訳因子だけを識別すると考えられるが、正確に理解できていない。そこで、大腸菌L12のCTD、あるいはヒンジ領域からCTDをカイコP1またはP2のものに置換した4種のドメイン置換キメラ体(L12NC-P1C、L12N-P1HC、L12NC-P2C、L12N-P2HC)を作製し、ストークタンパク質によるGTPase翻訳因子の識別機構の解明に取り組んだ。アライメント解析からカイコP1とP2のヒンジ領域とCTDを推定した後、4種のキメラ体の発現系を構築、大腸菌内発現、数段階のクロマトグラフィーによる精製を行った。得られた全てのキメラ体が大腸菌L10との複合体形成能を示し、リボソーム会合にはヒンジ領域とCTDは関与しないことを明確にした。また、各キメラ複合体を大腸菌リボソームにin vitro再構成したハイブリッドリボソームは、大腸菌ではなくカイコのGTPase翻訳伸長因子とのみ受容性を示し、この相互作用の大半はストークのCTDだけで生じ、P1とP2による差は小さいことが明らかとなった。リボソームとGTPase翻訳因子の相互作用は、両者が同一生物界のときに限られる。この特異的識別に対して中心的な役割を担うのがストークタンパク質であり、特にそのC末端ドメインが寄与することを昨年度明らかにした。リボソームタンパク質L11はストークタンパク質と共にGTPase翻訳伸長因子と相互作用することが共構造解析より明らかにされており、このことは、L11もGTPase翻訳因子に対する生物界特異的な相互作用に関連することを示唆している。この仮説を実証するため、L11を欠損した大腸菌変異株(ΔL11株)の細胞内において、真正細菌の大腸菌L11 (Ec_L11)、古細菌のP. horikoshii aL11 (Ph_aL11)、真核生物のカイコeL12 (Bm_eL12)をプラスミドにて補填する実験系を構築し、各補填株の生育解析、および単離したリボソームの機能解析を行った(便宜上L11-likeと総称する)。

ΔL11株の生育速度は野生株の1/5程度であるが、同一生物界のEc_L11補填では野生株と同程度まで生育が回復した。一方、異種生物界由来のPh_aL11とBm_eL12補填では僅かに生育の回復は認められるものの、その程度はかなり低いものであった。各補填株から調製したリボソームに対してタンパク質成分の解析を行なったところ、いずれのL11-likeタンパク質も大腸菌リボソームに取り込まれていることが示された。つまり、L11-likeは生物界に依存せずにリボソーム会合することができるが、生育に対する互換性は低いことが判明した。この要因を探るため、リボソームのin vitro翻訳伸長機能解析を行なった。結果、L11-likeの補填が同一生物界のときと比較して、異種生物界の場合では、GTPase翻訳伸長因子との受容性が著しく低下しており、この影響が生育挙動に反映されたものと考えられた。リボソームのストークタンパク質が複数コピー存在する生物学的意義として、ストークタンパク質のリボソームへの効率的な会合とGTPase翻訳因子との相互作用に起因するタンパク質合成速度の向上にあることを明らかにした。また、リボソームとGTPase翻訳因子の生物界特異的な相互作用において、ストークタンパク質のC末端ドメインが決定的な構造的要素であるとともに、L11 (eL12)の協調的な作用も重要であることを明らかにした。研究計画当初は、平成26年度にGTPaseセンター構成タンパク質の一つL11に注目して解析を進める予定であったが、平成27年度に計画していたストークタンパク質の解析が予想以上に順調に進んだため、平成26年度に繰り上げて解析を進めた。結果、真核生物ストークタンパク質P1あるいはP2による真核生物由来GTPase翻訳伸長因子の特異的受容性はPタンパク質に見られる共通配列を含むC末端ドメインだけで十分であることを明らかにすることができた。また、P1とP2による差は小さいものの、P1のCTD配列を含むキメラストークタンパク質を導入した大腸菌ハイブリッドリボソームの方が常に活性が高くなることも明らかにすることができた。この理由については、まだ正確に理解できていないが、真核生物のストークタンパク質が真正細菌のものとは異なりヘテロである理由を解く鍵になることが示唆された。分子生物学交付申請書に記載した研究計画のうち、当初平成26年度に予定していたL11の機能解析を平成27年度に遂行する。平成26年度までに各生物界のL11相同体(L11-like)、すなわち、真正細菌のE.coli (Ec_L11)とT. thermophilus (Tt_L11)、古細菌のP.horikoshii (Ph_aL11)、真核生物B.mori (Bm_eL12)のL11-like遺伝子を大腸菌L11のプロモーター制御下で発現誘導するプラスミドを構築することに成功している。平成27年度は、これらプラスミドを染色体上のL11遺伝子を破壊した大腸菌ΔL11株に導入し、それらのin vivoにおける生化学的特性を比較解析するとともに、各補填株からリボソームを抽出し、そのin vitro機能解析を進めることでGTPase翻訳因子受容に関わるL11の機能的分子機構を解明する。L7/L12のコピー数と翻訳速度の関連性を明らかにするため、大腸菌内リボソーム中のL7/L12ダイマー数が1組と推測されるL10ΔC10株の機能解析を行った。