hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
西太平洋海域における浮遊性有孔虫の生態と分子系統:海洋環境指標の再確立を目指して

広く海洋域で生息するプランクトン・浮遊性有孔虫は、海洋表層から亜表層水の水温や塩分等の水塊の性質にその生息分布を依存する。炭酸塩カルシウムの殻を形成し当時の海洋情報を記録して海底堆積物中に残るため、古海洋学の重要な指標ともなる。しかし、浮遊性有孔虫の生物学的研究は不明な点が多く、特に系統発生については遺伝子レベルの解析に基づく実績は数少ない。本年度では、これまでに採取した西太平洋・亜熱帯域の試料より得た浮遊性有孔虫10形態種50試料について、遺伝子の抽出からポリメラーゼ連鎖反応(PCR)による増幅し、クローニングの過程を経て、核のSmall Sub-Unit(SSU)rDNAの遺伝子配列を読み取った。本研究では、これらのデータと、すでに大西洋・地中海・東太平洋等の他の海域で得られている同種の配列を比較し、系統樹を構築したことにより、10形態種の各々で形成された単系統群から少なくとも16ハプロタイプ・グループが認められ、それらの大部分の生息範囲は地理的制約を受けていない事が示された。また、16ハプロタイプ・グループの分岐年代を推定し、約14Maと古い分岐年代をもつ3つのcryptic speciesほか、約56Maと2Maに8つのcryptic speciesが分岐する。こうした分岐年代は、地球史においてインドネシア多島海やパナマ地峡の形成といった地形変化のみならず、極域での氷床の発達といった現在の地球環境の基礎を構築した時代によく一致しており、浮遊性有孔虫の進化がそれに伴っていたと推測される。一方で、大部分のハプロタイプ・グループが大洋間をまたいだ生息分布を示すことにより、海洋熱塩大循環系に沿った、太平洋からインド洋を経由して大西洋へ流れる表層亜表層水の経路の裏付けになると考えられる。以上のように、海洋循環と生物進化双方の関連性が示唆され、分子系統学と地質学の総合的な成果が得られた。浮遊性有孔虫は全海洋域に生息する海洋プランクトンであり、海洋表層水の性質(水温・塩分等)に依存してその種の分布が決められている。そのため、海底堆積物を用いた古海洋環境の解析において、表層海水の情報を記録する浮遊性有孔虫は、堆積物中に残されたその殻の安定酸素同位体比が表層水温の変化を、また炭素同位体比や微量元素等が生物生産量の指標として、幅広く活用されている。しかし、生きている有孔虫の生態は不明確なことが多いため、過去の変動で解釈できない現象が数多く残されている。また、殻形態に基づく種分類では全海洋間で広範に同一種が認められるが、遺伝子レベルでは水塊による種分布の制約が見られるため、これらの遺伝的距離を知ることは、地質時代における海洋循環の発達の解明する必要がある。そのため、10月に東大海洋研究所所有の研究船淡青丸で琉球弧周辺海域の航海を行い、以下の手法を用いて研究を進めた。[1]MTDネット・ノルパックネット試料、海水試料、CTDデータを用いて;調査対象海域である琉球弧海域にて、計16地点で試料採取を行った。水深0・50・75・100・150・200mの層別プランクトンネット曳きで、生きている浮遊性有孔虫を採取し、種組成を調べることによってそれらの生態を明らかにする。また別途ノルパックネットで採取した試料を用いて遺伝子分析を行っており、11種のSSUrDNAの塩基配列を導き出しつつある。同時に、水柱に沿って水温・塩分・溶存酸素量等の測定も行っているため、季節による諸種の環境条件(黒潮下:東シナ海、非黒潮下:太平洋)との関連も可能である。さらに、北西太平洋から初めてのアプローチとなる遺伝情報と合せて、詳細な海洋環境情報を示す指標の確立を目指す。[2]マルチプルコア試料を用いて;[1]の結果を古海洋環境の研究に適用するため、水中と表層堆積物中の浮遊性有孔虫群集を比較する。堆積物は、時間スケールが全く異なり、続成作用等も受けるため、堆積物中に現生の情報がどのように保存されるか、同地点で水中試料と堆積物試料を採取し評価する。全海洋域で生息する浮遊性有孔虫は、海洋表層水の水温や塩分等の性質によって生息分布をもつ海洋プランクトンである。また、炭酸塩カルシウムによってできている殻は、海底堆積物中に残るため、古海洋環境の復元の指標としてよく使用される。しかし、意外にも浮遊性有孔虫の生態には不明な点が多く、過去の海洋変動で解釈できない現象も多い。本研究では、西太平洋・琉球弧海域で採取したプランクトンネット試料から産出した、生きている浮遊性有孔虫の試料を用い、群集の解析と、また遺伝子レベルの解析を行っている。本年度は、遺伝子解析の手法と技術の確立・取得を主に行った。東大海洋研究所にて、上記の試料からの遺伝子抽出、またポリメラーゼ連鎖反応(PCR)による増幅、そしてダイレクトシークエンスの一連の実験を行った。さらにカリフォルニア大学バークレー校にて、PCR産物を用いたクローニングを行い、SSUrDNAの完全な遺伝子配列を、10種から得る事ができ、現在データの解析中である。これらのデータと、すでに大西洋から得られている9種の既知の配列を比較し、海洋間での相違を検討する。さらに、大西洋では数少ない、熱帯域の特有種が本研究対象海域からは産出し、さらにその配列も読み取っている。この種の配列と、属レベルで異なる他種の配列が非常に類似しており、上述のデータで系統樹を作成していく必要性がある。

さらに、バークレー校にて、タヒチ周辺等、太平洋の別海域での試料も採取されており、より多くの太平洋産の浮遊性有孔虫の遺伝子配列を得て検証することが可能であり、現在推進中である。広く海洋域で生息するプランクトン・浮遊性有孔虫は、海洋表層から亜表層水の水温や塩分等の水塊の性質にその生息分布を依存する。炭酸塩カルシウムの殻を形成し当時の海洋情報を記録して海底堆積物中に残るため、古海洋学の重要な指標ともなる。しかし、浮遊性有孔虫の生物学的研究は不明な点が多く、特に系統発生については遺伝子レベルの解析に基づく実績は数少ない。本年度では、これまでに採取した西太平洋・亜熱帯域の試料より得た浮遊性有孔虫10形態種50試料について、遺伝子の抽出からポリメラーゼ連鎖反応(PCR)による増幅し、クローニングの過程を経て、核のSmall Sub-Unit(SSU)rDNAの遺伝子配列を読み取った。本研究では、これらのデータと、すでに大西洋・地中海・東太平洋等の他の海域で得られている同種の配列を比較し、系統樹を構築したことにより、10形態種の各々で形成された単系統群から少なくとも16ハプロタイプ・グループが認められ、それらの大部分の生息範囲は地理的制約を受けていない事が示された。また、16ハプロタイプ・グループの分岐年代を推定し、約14Maと古い分岐年代をもつ3つのcryptic speciesほか、約56Maと2Maに8つのcryptic speciesが分岐する。こうした分岐年代は、地球史においてインドネシア多島海やパナマ地峡の形成といった地形変化のみならず、極域での氷床の発達といった現在の地球環境の基礎を構築した時代によく一致しており、浮遊性有孔虫の進化がそれに伴っていたと推測される。一方で、大部分のハプロタイプ・グループが大洋間をまたいだ生息分布を示すことにより、海洋熱塩大循環系に沿った、太平洋からインド洋を経由して大西洋へ流れる表層亜表層水の経路の裏付けになると考えられる。以上のように、海洋循環と生物進化双方の関連性が示唆され、分子系統学と地質学の総合的な成果が得られた。
100PeVニュートリノ点源の最高感度探索

本年度は、角度決定精度に優れたAshra検出器を用いて、大気チェレンコフ法による超高エネルギー宇宙線加速源からのタウニュートリノ観測を高効率で行った。超高エネルギー宇宙線加速源候補天体からのニュートリノ検出は、加速メカニズム解明に決定的な役割を果たす。大気チェレンコフ法は、山・地殻をニュートリノ標的とて使用するユニークな検出方法で、10100PeVにて最高の点源感度を達成することができる(PeV=1015eV)。大気チェレンコフ法による超高エネルギー宇宙線加速源からのタウニュートリノ観測において、角度決定精度はバックグラウンド事象からのニュートリノ識別及び加速源特定のために非常に重要である。本年度は、到来方向の事象再構成方法を確立し、ニュートリノ事象に対する到来方向決定精度の系統的な評価を進めた。具体的には、Likelihood解析を用いた精細チェレンコフシャワーの事象再構成により、100PeV陽子に対する角度精度を、様々な条件に対して定量的に見積もった。この詳細な解析結果は、バックグラウンド事象や感度の見積及び系統誤差の評価と共にAstroparticle Physicsにて出版した。さらに、新たに雇用したプロジェクト研究員と共に前年度にインストールしたトリガー読み出し系を使用した定常観測を継続した。観測システムの安定化および自動化を目指して、プロジェクト研究員が中心となって、Run Control Systemの開発・実装を行った。その結果、高効率観測を1年間継続することができ、最大観測可能時間2006時間に対し、実観測時間1874時間を達成した。好天率は97%、稼働率は96%である。本補助金は、プロジェクト研究員雇用のための費用及び、調整、観測に必要な諸経費と、研究代表者、研究協力者の渡航、滞在費として使用した。本研究の目的は、角度決定精度に優れたAshra検出器を用いて、大気チェレンコフ法による超高エネルギー宇宙線加速源からのタウニュートリノ観測を高効率で行い、世界初の超高エネルギータウニュートリノ発見を目指すことである。本研究では、2008年-2009年に行われたコミッショニング観測結果を詳細に解析し理解した経験に基づき、大質量を有する山・地殻をニュートリノ標的として使用するユニークな検出方法で、10100PeVにて最高の点源感度達成を狙う。本年度は、共同研究者によって開発・製作された、本格的トリガー読み出し系のマウナケア向き集光器へのインストールを行った。トリガーピクセルの数は増加させられていないため、全視野を覆うことはできていないが、電子回路ノイズ低減、読み出し系の高速化等によって可能となった低トリガー閾値化が達成された。これにより、特に10PeV付近の低エネルギー側で、2008年-2009年に行ったコミッショニング観測と比較して10倍近い感度向上が見積られている。インストール後には本システムの調整を行い、2012年1月よりマウナケア向きの集光器で観測を開始した。このアップグレードに伴い、調整、モニター、観測時に必須であった視野監視用の高速モノクロCCDカメラを購入し現地にインストールした。また、インストールしたトリガー撮像系の調整・テストを実施し、観測を行うために必須であった現地レンタカー代、観測サイト電気代等に本補助金を使用した。トリガーピクセルの数が増加していないものの、計画していた測定器のアップグレードを行って感度を向上させ、観測を開始することができたため。観測及び装置較正、データ解析のためにプロジェクト研究員を雇用し、本研究課題を推進してゆく。
子育て期の母親に対する運動プログラムの開発

本研究によって、就学前の幼児をもつ母親(子育て期の母親)は、家族や周囲からの支援をやや得ながらも、自分自身に満足しておらず、周りに合わせて、自分の気持ちを抑えながら、がんばって子育てをしていることを明らかにした。このような現状から、A.S.E.の要素を取り入れた親子ふれあい運動あそびプログラムを開発し、そのストレスマネジメント効果を検証したところ、母親の自分自身に対する自信感が向上することを確認した。【研究目的】本研究の目的は、子育て中の母親(主に就学前の幼児をもつ母親)に対して、子育て中でも負担感が少なく、かつ、ストレスマネジメント効果の得られる運動プログラムを開発し、その効果を検討することである。本年度は、(研究1)大規模調査によって、対象者の心身の健康状態を把握し、効果的な支援策を摸索すること、そして、(研究2)運動に対する負担感を軽減できるプログラムの予備的試行を行うことを目的とした。【研究1の方法と成果】A市の保育園・幼稚園33園に通う幼児の養育者に対して、心身の健康に関する調査を行った(配布5,115票/回収2,758票(53.9%))。その結果、子育て中の母親は、自分自身にあまり良いイメージを持っておらず、メンタルヘルスも良好でないことが明らかとなった。また、仮説モデルを構築し、検証した結果、従来の周囲からの支援体制の拡充支援よりも、母親自身の自己イメージを向上させることが、母親自身のメンタルヘルスや子どもに対する良好な認知に、大きな影響力を持っていることが明らかとなった。したがって、子育て中の母親に対する運動プログラムを開発する際に、母親自身の自己イメージを向上させるような内容を加味して、構築していく必要があることが、考えられた。【研究2の方法と成果】A市にある保育園および公民館にて、3歳までの幼児とその母親の25組前後を対象に、運動プログラムを予備的に試行した。運動プログラムは、前橋らの考案した「親子ふれあい体操」とA.S.E.プログラムを融合させて、創作し、実施した。親子がともに参加できること、親同士のグループダイナミクスが活用できることなど、プログラム実施の効果が伺え、対象者の満足度もおおむね高く、継続的な実施が望まれた。しかしながら、情緒的支援ネットワークの拡充や自己イメージの変換に至る過程を追及するには、困難であったため、次年度の課題としたい。本年度は、昨年度に明らかにした、介入ポイントを意識した運動プログラムを実施し、その効果について検証することとした。【平成20年度研究概要】プログラムの実施期間は、週1回、計5回である。7月に予備実施を行い、プログラムを修正後、1011月に本実施を行った。対象は、研究ボランティアとして集められた母親とその子どもである。子どもの年齢は、1歳児から未就園児とした。プログラムの内容は、前橋らの考案した「親子ふれあい体操」とA.S.E.プログラムを融合させて、創作し、実施したものである。その結果、プログラム実施前後で、母親自身の自信感を測る自己価値感が有意に向上しており(6.63→8.00, Z=-3.47, p<0.001)、家族以外からの情緒的支援認知が有意傾向で向上していた(7.53→8.32, Z=-1.90, p<0.1)。昨年度に行われた大規模調査の回答者を対照群として比較しても、介入群プログラム実施後の自己価値感は、有意に高い値であった(統制群6.34,介入群プログラム実施後8.00, Z=-3.12, p<0.01)。このことから、今回実施されたプログラムは、母親の自信感を高めるプログラムとして、有効であると推察できた。ただし、プログラムにいくつかの改善点が残ること、自己価値感の結続効果が明確化できていないこと、プログラム以外の諸要因に対する影響要因の検討といった課題が残されており、このプログラムの有効性を今回の研究のみで判断することはできない。したがって、今後も継続してプログラムの効果について検証する必要がある。
クラスターDNA損傷生成解析における確率論の応用

本研究の目的は、放射線照射によって生成されるDNAのクラスター損傷とよばれる重篤な損傷の生成プロセスを、確率(数理)モデルを構築して解析し、放射線照射線量およびLET(「線エネルギー付与」,放射線がその飛跡周辺に電離を起こす密度を表現するパラメータ)に対するクラスター損傷数の依存性を予測することによって、高LET放射線の生物作用を理論的に裏付け、これらに合わせて出現する数学的問題を解決することにある。本年度は、分担者の伊藤氏とこれまでの結果を論文にまとめ、現在雑誌に投稿中である。この研究過程で2年前に発見した、G値とよばれる放射線の通過トラック上に作られる近接したspur間の距離によって、各suprで生成されるラジカルが互いに打ち消しあって減少する割合を数理的に表現してシミュレーションした結果と実験値と比較することによって説明する問題について分担者の伊藤氏らと研究を進めることができ、現在雑誌に投稿中である。またこれらのシミュレーションを行なうに当たり、分担者の畑上氏とも綿密に協議した。これらの問題に関する研究は今後さらに発展させる予定である。一方、本研究はこれらの現象を解析するなかで出現する数学的問題を解決することも目的にしている。昨年度、G値の問題が飛躍と飛躍の間隔の長さによって次回の飛躍を「延期」する非マルコフ過程と密接に関係していることに気づいたが、この点についても、昨年同様連携研究者の金川氏と連絡をとりながら調べているところである。クラスター損傷生成の、放射線量とLETに関する依存性を表現するために最適な確率モデルを構築する研究を進めて、この間に得られた結果を論文にまとめ、投稿することができた。G値に関する問題について分担者の伊藤氏らと議論を繰り返しながら研究を継続した。また、数学的な側面からもこの問題について研究を進めた。前年度に引き続いて研究協力者達の協力を受けながら、分担者との共同研究を行う。具体的には、投稿済み論文2編について、必要な場合は議論の上修正を加え、できるだけ速やかに出版されるように努力する。クラスター損傷生成の確率モデルに関しては、損傷の修復を考慮したり、損傷の度合いを変えた場合の研究に進む。G値に関する問題についても引き続き研究を継続する。さらにその過程で出現した数学的問題を解決する。これらを実行するために、分担者らと緊密な連絡をとり、得られた結果はさまざまな研究集会で発表する。本研究の目的は、放射線照射によって生成されるDNAのクラスター損傷とよばれる重篤な損傷の生成プロセスを、確率(数理)モデルを構築して解析し、放射線照射線量およびLET(「線エネルギー付与」.放射線がその飛跡周辺に電離を起こす密度を表現するパラメータ)に対するクラスター損傷数の依存性を予測することによって、高LET放射線の生物作用を理論的に裏付け、これらに合わせて出現する数学的問題を解決することにある。今年度は、分担者の伊藤氏と密接に議論を繰り返しながら、LETと線量が変化したときのクラスター線量の変化を表現する確率モデルを構築した。年度内にひとまず完成することができ、これから実際の実験値との適合を調べ、さらにモデルの精度をあげる予定である。一方で、本研究はこれらの現象を解析するなかで出現する数学的問題を解決することも目的にしている。本年度出現した、前回の飛躍との間隔の長さによって次回の飛躍を「延期」する確率過程のについて、連携研究者の金川氏と連絡をとりながら調べているところである。クラスター損傷生成の、放射線量とLETに関する依存性を表現するために最適な確率モデルを構築する研究を進めて、この間に得られた結果は国際会議を含む研究集会で紹介することができた。確率モデルはまず最初のものを構築することができた。この研究は分担者の伊藤氏と議論を繰り返しながらさらに現在継続しているところである。本年度は、分担者の伊藤氏と密接に議論を繰り返しながら、前年度に構築したLETと線量が変化したときのクラスター線量の変化を表現する確率モデルを実際の実験値との適合を調べ、モデルの精度をあげることができた。この研究過程で、G値とよばれる、放射線の通過トラック上に作られる近接したspur間の距離によって、各suprで生成されるラジカルが、互いに打ち消しあって減少する割合を数理的に表現して実験値と比較することによって説明する問題が浮上し、これについても現在研究を進めているところである。本年度出現したG値の問題が、飛躍と飛躍の間隔の長さによって次回の飛躍を「延期」する非マルコフ過程と密接に関係していることに気づき、この点についても、連携研究者の金川氏と連絡をとりながら調べているところである。クラスター損傷生成の、放射線量とLETに関する依存性を表現するために最適な確率モデルを構築する研究を進めて、この間に得られた結果を研究集会で紹介することができた。前年度までに構築した確率モデルを改良することができた。さらに付随する現象として、G値に関する問題を発見して研究を開始した。

本研究の目的は、放射線照射によって生成されるDNAのクラスター損傷とよばれる重篤な損傷の生成プロセスを、確率(数理)モデルを構築して解析し、放射線照射線量およびLET(「線エネルギー付与」,放射線がその飛跡周辺に電離を起こす密度を表現するパラメータ)に対するクラスター損傷数の依存性を予測することによって、高LET放射線の生物作用を理論的に裏付け、これらに合わせて出現する数学的問題を解決することにある。本年度は、前年度までと同様に、分担者の伊藤氏と密接に議論を繰り返しながらこれまでの結果を論文にまとめる作業を行なった。この研究過程で前年度に発見した、G値とよばれる、放射線の通過トラック上に作られる近接したspur間の距離によって、各suprで生成されるラジカルが、互いに打ち消しあって減少する割合を数理的に表現して実験値と比較することによって説明する問題についても研究を進めることができ、これまでの結果を放射線影響学会で発表することができた。この問題に関する研究は今後さらに発展させる予定である。一方、本研究はこれらの現象を解析するなかで出現する数学的問題を解決することも目的にしている。G値の問題が、飛躍と飛躍の間隔の長さによって次回の飛躍を「延期」する非マルコフ過程と密接に関係していることに気づき、この点についても、連携研究者の金川氏と連絡をとりながら調べているところである。クラスター損傷生成の、放射線量とLETに関する依存性を表現するために最適な確率モデルを構築する研究を進めて、この間に得られた結果を研究集会で紹介することができた。今までの結果を論文にまとめて発表の準備をすすめた。前年度までに発見したG値に関する問題について分担者の伊藤氏と議論を繰り返しながら研究を継続した。また、数学的な側面からもこの問題について研究を進めた。本年度は、分担者の伊藤氏とこれまでの結果を論文にまとめ、現在雑誌に投稿中である。この研究過程で2年前に発見した、G値とよばれる放射線の通過トラック上に作られる近接したspur間の距離によって、各suprで生成されるラジカルが互いに打ち消しあって減少する割合を数理的に表現してシミュレーションした結果と実験値と比較することによって説明する問題について分担者の伊藤氏らと研究を進めることができ、現在雑誌に投稿中である。またこれらのシミュレーションを行なうに当たり、分担者の畑上氏とも綿密に協議した。これらの問題に関する研究は今後さらに発展させる予定である。
赤外域半導体フォトリフラクティブ非線形光学材料の開発と光通信への応用

本研究課題では(1)近赤外域で動作する半導体フォトリフラクティブ材料の開発、(2)二重位相共役鏡を用いた近赤外高出力半導体レーザーのビーム整形、および(3)3次元光導波路の作成を行った。(1)InGaAs/GaAs量子井戸構造を使った。1μm近傍に感度を持つフォトリフラクティブ素子の開発を行った。フォトリフラクティブ素子として機能させるためには半絶縁化が不可欠である。われわれは、陽子照射法および低温成長法の二通りの方法で試み、ともに、10^5Ωcm程度まで抵抗率を上げることに成功した。2光波混合法によりフォトリフラクティブ結合ゲインを測定し、波長930-940nmでΓ=40cm^<-1>程度の値を得た。これまで、AlGaAS系の素子がもっぱら研究されており、InGaAs系の930nmでは初めての成果である。(2)高出力半導体レーザーのビーム品質を向上させるため、従来型のフォトリフラクティブ材料であるチタン酸バリウムを用い、インジェクションロックの研究を行った。出力550mWにおいて単一縦モードで、空間コヒーレンスが80%を越える高品位ビームを得ることが出来た。(3)超高密度光インターコネクションの実現を目的に、3次元光導波路の作成実験を行った。これは、フォトリフラクティブ材料(ニオブ酸リチウム)中に高屈折率のドット列を書き込み光を導波する方式である。ドット方式は、導波路の書き換えが容易に行えるという利点がある。われわれはドット列が導波特性を有することを初めて実証し、1本の曲り導波路にドット列を書き加え、Y分岐に変換することに成功した。本年度は、赤外域フォトリフラクティブ材料の応用として、2重位相共役鏡を用いた1ワット級の高出力半導体レーザーのインジェクションロックの研究を行った。半導体レーザーの高出力化は目覚ましいものがあるが、1ワット級の半導体レーザーはマルチモード発振をするため、コヒーレンス等によって測られるビームクオリティは非常に悪く、収束性や指向性の点で単一モード発振レーザーに比べ格段に劣る。このため、高出力レーザーを単にアンプとして使う方法も考えられるが、端面に反射防止膜を形成する必要があり、またカップリング効率を上げるのも容易ではないなど問題点が多い。インジェクションロックの場合、やはりカップリング効率は重要なファクターであるが、カップリング効率のある程度変動しても、出力の変動はほとんどないなど、直接的な増幅に比べ安定性が高く、メリットは大きい。一般に、インジェクションロックにより、発振スペクトルは単一化が可能であるが、横モードについては必ずしも単一化は達成されない。ところが、高出力半導体レーザーでは、接合面に平行な方向に多数の横モードが発振し、このため空間的なコヒーレンスが非常に悪くなっている。われわれは、2重位相共役鏡を介して、マスターレーザーとスレーブレーザーを高効率に結合し、縦単一モード化を実現した。更に、マスターレーザーからの入力光を、高出力レーザーの高次の横モードに一致させることにより、横モードの十分制御された発振を実現した。こして、1ワット級の半導体レーザーから、ビームクオリティの良い、単色レーザー光を得ることに成功した。本研究課題では、(1)近赤外域で動作する半導体フォトリフラクティブ材料の開発、(2)二重位相共役鏡を用いた近赤外高出力半導体レーザーのビーム整形、および(3)3次元光導波路の作成を行った。(1)InGaAs/GaAs量子井戸構造を使った、1μm近傍に感度を持つフォトリフラクティブ素子の開発を行った。われわれは、陽子照射法および低温成長法のニ通りの方法で試み、ともに、10^5Ωcm程度まで抵抗率を上げることに成功した。

2光波混合法によりフォトリフラクティブ結合ゲインを測定し、波長930-940nmでG=10cm^<-1>程度の値を得た。これまで、AlGaAs系の素子がもっぱら研究されており、InGaAs系の930nmでは初めての成果である。(2)高出力半導体レーザーのビーム品質を向上させるため、従来型のフォトリフラクティブ材料であるチタン酸バリウムを用い、インジェクションロックの研究を行った。本年度はとくに2段階構成を採用し、レーザー出力の更なる高出力化を試み、出力850mWまで縦モードの単一化および横方向の空間コヒーレンスの向上を達成した。(3)超高密度光インターコネクションの実現を目的に、3次元光導波路の作成実験を行った。これは、フォトリフラクティブ材料(ニオブ酸リチウム)中に高屈折率のドット列を書き込み光を導波する方式である。ドット方式は、導波路の書き換えが容易に行えるという利点がある。われわれはドット列が導波特性を有することを初めて実証し、1本の曲り導波路にドット列を書き加え、Y分岐に変換することに成功した。
中国の大学カリキュラムの原型形成過程に関する研究

本研究は、中華人民共和国建国前後に実施された高等教育改革の一環として、中国の大学カリキュラムの原型が徐々に形成されていった過程を実証的に解明することを目指した。その過程では、国民党統治時代に開設された一連の旧い科目が除去され、やがて、きわめて細分化された専攻ごとに、個別科目の教育内容や教材に到るまで全面的な検討が行われ、最終的に全国的な統一カリキュラムが編成された。従来、こうした改革はソ連モデルの影響下に実施されたと一般的に理解されてきたが、詳細な検討はなされたことがなかった。そこで、本研究では、建国前に華北高等教育委員会が制定した「各大学専科学校文・法学院各系数育課程暫定規定」や、建国後の教育部が公布した「高等教育機関のカリキュラム改革実施に関する決定」ならびに「高等教育機関の文・法両学院各系のカリキュラム草案」など、関係法規の収集・翻訳し、数年間に見られるカリキュラム内容の変化を分析した。同時に『人民日報』『中華教育界』など当時の新聞・雑誌掲載の関連記事・論文、中国で翻訳・紹介されたソ連のカリキュラム案を網羅的に収集し、新しいカリキュラム制定の過程で生じた中央政府と地方および大学との葛藤や、ソ連モデルと土着モデルの影響関係を分析した。この結果、(1)カリキュラム改革では文科系が先行し、理工系の改革は時期的に遅れたこと、(2)教育系の事例から見ると、当局によるカリキュラムの一方的押しつけという一般的イメージと異なり、専門家・教職員・学生を含む幅広い層による検討が繰り返し行われたこと、(3)思想・政治教育関係の科目を中心に、解放区、つまり建国以前の中国共産党支配地域における中国独自の教育経験が相当に採用されていたこと、(4)ソ連モデルの影響は五二年以降であることなど、多くの新たな知見を獲得することができた。
非線形退化放物型をした偏微分方程式の「C^∞級の時間局所解の存在」に関する研究

1.海外での口頭発表・海外研究出張(i)これまでの研究の成果を発表するため、5月28日(Taiwan)に以下の国際シンポジウムに参加し研究発表を行った.(ii)以下の研究集会(Florida USA)に出席し研究発表を行い研究課題の研究上重要な知見を得た.2.国内での口頭発表今年度は国内で計14回の講演を行った。本研究課題の中の特に「chemotaxis現象を記述する退化放物型のsystem」に精通しているProf.T.Nagaiを始めとする著名な研究者らから,多くのdiscusstionとsuggestionを受けた.その結果,前年度に得られていた定理が非常にbrush upされた.また,より詳しく解の構造を理解することができた.[4]準線型退化放物型をしたKeller-Segel系の時間大域解の存在と漸近挙動について2005 3 5熊本大学応用解析セミナー[8]準線形退化放物型をしたKeller-Segel系の解の存在と漸近挙動,2005 1 7第4回偏微分方程式ワークショップ[10]準線形退化放物型をしたKeller-Segel系の解の存在と漸近挙動について2004 12 10広島大学数理解析セミナー[11]Keller-Segel系に関係する方程式系の解の爆発について2004 11 30京都大学数理解析研究所我々の研究では,Porous Medium方程式(u_t=(u^m)_<xx>、m=1の時は熱方程式となる)を解析し,この分野の専門家の間では予想されていたものの,長い間未解決問題として残されてきた次の問題:「問題1:C^∞級の時間局所解が存在するか」と,「問題2:解u(x, t)のinterface:ζ(t)=sup{x, u(x, t)>0}が増加し始める時刻」を明らかにしていくことを基本的目的としている。既にこれまでの我々の研究において,空間1次元の場合,Porous Medium方程式やPorous Medium方程式を一般化したGeneralized Porous Medium方程式(u_t=(g(u))_<xx>),更に非線形性を強めたdoubly nonlinear方程式(u_t=(g(u, u_x))_x+f(u, u_x))には,問題1の答えとして「C^∞級の時間局所解が存在する」ことが証明され,問題2についても,ζ(t)が増加し始める時刻の下界の一つが与えられている。そこで,今回の研究期間に置いては空間1次元に限られている我々の研究を空間多次元に拡張しようという試みた。これには膨大な計算を伴うが,3次元空間で生きている我々の実社会での応用を可能とするために,空間多次元への拡張は意義のあるものである。また,空間1次元の場合の証明の中で我々が開発した「L^∞エネルギー評価法」は空間多次元の場合にも有効であることを確認することも意義のあることである。以上の理由で「L^∞エネルギー評価法」を用いて,空間多次元の場合に「C^∞級の時間局所解の存在を示す」という研究に取り組んだ結果,(i)問題1を空間1次元の場合の証明の中で我々が開発した「L^∞エネルギー評価法」を用いて問題1を空間多次元の場合に証明した。1.海外での口頭発表・海外研究出張(i)これまでの研究の成果を発表するため、7月(Australia)に以下の国際シンポジウムに参加し研究発表を行った.Equadiff 2003では、更に、本研究課題の中の特に「chemotaxis現象を記述する退化放物型のsystem」に精通しているProf.Dirk Horstmannに会い、今後の研究の方向に影響を与える貴重なアドバイスをもらった.(iii)本研究課題に関連して以下の研究集会に出席した.この研究集会では前述のProf.Dirk Horstmannの共同研究者であるProf.Angela Stevensと面識を持った.Prof.Angela Stevensは「chemotaxis現象を記述する退化放物型のsystem」を導出する研究を行っている.彼女とのディスカッションは大変貴重なものであった.2.国内での口頭発表(i)東北大学で3月2日にProf.H.Amann(Zurich大学),小薗英雄先生(東北大学),柴田良弘先生(早稲田大学)がオーガナイズされた研究集会が開催された.ここで「chemotaxis現象を記述する退化放物型のsystem」に関して今年度に研究してきた成果を発表した.(ii)日本大学で2月25日に開かれた談話会において、今年度の研究成果を含むこれまでの研究成果について口頭発表を行った.1.海外での口頭発表・海外研究出張(i)これまでの研究の成果を発表するため、5月28日(Taiwan)に以下の国際シンポジウムに参加し研究発表を行った.(ii)以下の研究集会(Florida USA)に出席し研究発表を行い研究課題の研究上重要な知見を得た.2.国内での口頭発表今年度は国内で計14回の講演を行った。本研究課題の中の特に「chemotaxis現象を記述する退化放物型のsystem」に精通しているProf.T.Nagaiを始めとする著名な研究者らから,多くのdiscusstionとsuggestionを受けた.その結果,前年度に得られていた定理が非常にbrush upされた.また,より詳しく解の構造を理解することができた.

[4]準線型退化放物型をしたKeller-Segel系の時間大域解の存在と漸近挙動について2005 3 5熊本大学応用解析セミナー[8]準線形退化放物型をしたKeller-Segel系の解の存在と漸近挙動,2005 1 7第4回偏微分方程式ワークショップ[10]準線形退化放物型をしたKeller-Segel系の解の存在と漸近挙動について2004 12 10広島大学数理解析セミナー[11]Keller-Segel系に関係する方程式系の解の爆発について2004 11 30京都大学数理解析研究所
聴覚的要因の影響を含む床振動の評価方法の確立

人間の動作時に発生する床振動は、居住性の観点から重要な性能のひとつである。研究代表者らは、これまでに、床振動を居住者が足部,臀部などでの触覚を介して直接感じる場合を対象とした研究を行い、妥当な評価方法を確立した。さらに、確立した評価方法を実在住宅床に適用し、床振動と苦情発生の有無との関係に関するデータを蓄積したが、その結果、床振動は十分小さいにもかかわらず、人間の動作時に発生する建具,家具,食器などのがたつき音なとが床振動を認知するきっかけとなり、振動に対する意識が高まり苦情につながった事例が多数見受けられた。すなわち、聴覚的要因が床振動の評価に大きく関与しており、かつ触覚のみの場合より小さなレベルの振動制御が要求されることが示唆された。本研究は、このような背景から、建具,家具,食器なとのがたつき音の影響を含む床振動の評価指標を提示したものである。本研究の成果をまとめると、以下の通りである。・床振動に対する判断には、がたつき音の有無,大きさが影響する。がたつき音の影響は、床振動が小さい範囲で大きいことから、実際の日常生活では、閾値に近い床振動の認知などにがたつき音が大きく影響し、苦情なとのきっかけとなる可能性が高いことが想定できる。・床振動の感覚上の大きさや、床振動に対する評価を表す物理量として、研究代表者らが開発した床振動測定装置を用いて測定,算出されるVI(1), VI(2)を設定し、妥当性を確認した。・がたつき音の感覚上の大きさや、がたつき音に対する評価を表す物理量として、人間の動作時に発生するがたつき音のオールパスでの音圧レベル(周波数特性:A,動特性:FAST)の最大値Lmaxを設定し、妥当性を確認した。・VI(2), VI(2)とLmaxdを用いた、がたつき音の影響を含む床振動の評価指・標を提示した。平成14年度は、聴覚的要因として代表的な建具,家具,食器などのがたつき音の影響を含む床振動の評価指標を究明する。(1)種々の実在建築物で、人間の動作時に発生する床振動や、建具,食器などのがたつき音の実体を測定,調査し、がたつき音の性状および発生機構や、床振動の振動数,振幅,減衰とがたつき音の関係などを検討した。(2)(1)の結果を参考に、実在建築物で発生する多様な床振動およびがたつき音を具現できる、実験装置を製作した。(3)(2)で製作した実験装置と、延べ60名程度の被験者を用い、様々な条件で、歩行など人間の動作時に発生する試料床の振動およびがたつき音の感覚上の大きさや、評価に関する官能検査を実施し、心理学的尺度を構成した。(4)研究代表者らがこれまでに研究開発した、人間の動作時に発生する床振動を再現できる床振動測定装置を用いて、(3)で官能検査に用いた試料床の振動を測定し、官能検査時と同一の条件で、被験者の動作時に発生するがたつき音を測定した。(5)(3)で構成した心理学的尺度と、(4)で測定した床振動,がたつき音の関係を種々検討し、床振動,がたつき音の感覚上の大きさを表示する物理量を設定した。また、物理量と床振動,がたつき音の評価との関係から、がたつき音の影響を含む床振動の評価指標を提示した。

研究代表者らは、これまでに、床振動を居住者が足部,臀部などでの触覚を介して直接感じる場合を対象とした研究を行い、妥当な評価方法を確立した。さらに、確立した評価方法を実在住宅床に適用し、床振動と苦情発生の有無との関係に関するデータを蓄積したが、その結果、床振動は十分小さいにもかかわらず、人間の動作時に発生する建具,家具,食器などのがたつき音などが床振動を認知するきっかけとなり、振動に対する意識が高まり苦情につながった事例が多数見受けられた。すなわち、聴覚的要因が床振動の評価に大きく関与しており、かつ触覚のみの場合より小さなレベルの振動制御が要求されることが示唆された。本研究は、このような背景から、建具,家具,食器などのがたつき音の影響を含む床振動の評価指標を提示したものである。本研究の成果をまとめると、以下の通りである。・床振動に対する判断には、がたつき音の有無,大きさが影響する。がたつき音の影響は、床振動が小さい範囲で大きいことから、実際の日常生活では、閾値に近い床振動の認知などにがたつき音が大きく影響し、苦情などのきっかけとなる可能性が高いことが想定できる。・床振動の感覚上の大きさや、床振動に対する評価を表す物理量として、研究代表者らが開発した床振動測定装置を用いて測定,算出されるVI(1),VI(2)を設定し、妥当性を確認した。・がたつき音の感覚上の大きさや、がたつき音に対する評価を表す物理量として、人間の動作時に発生するがたつき音のオールパスでの音圧レベル(周波数特性:A,動特性:FAST)の最大値Lmaxを設定し、妥当性を確認した。・VI(1),VI(2)とLmax用いた、がたつき音の影響を含む床振動の評価指・標を提示した。
大脳高次視覚領における運動促進機構についての研究

本研究では脳機能イメージングと動物実験を行い,輻輳運動に関わる脳内機構を分析した.視覚刺激(HMD)・眼球運動測定(赤外線リンバストラッカー)を同時に行うコンパクトな実験システムを開発、酸素15水によるPET脳機能イメージングを行った.両眼視差による視標接近を視覚刺激とした.被験者(計14人)は接近視標を注視する輻輳課題,これを無視する無視課題(遠点を固視)の他,固視,サッカード,パシュート課題を行った.各課題によるPET画像間の差を検定した.(輻輳課題一無視課題)で輻輳運動関連,(無視課題一固視課題)で視覚関連の脳活動分布が得られた.輻輳課題では大脳後頭葉(V5,外後頭回),側頭葉(紡錘回),頭頂葉(頭頂小葉)が賦活された.サッカード,パシュート課題では後頭葉の鳥距溝周囲の一次視覚領域が強く賦活された.第5次視覚領(V5)は輻輳・無視・パシュー課題で,外後頭回尾側部は輻輳,サッカード・パシュート課題で賦活された.課題毎の局所脳血流変化の検討から,V5が視覚情報処理,輻輳運動の各々に関わることが示唆された.V5・頭頂葉活動は動物実験から想定された神経回路と一致した.紡錘回は輻輳課題で強く賦活され,背景存在下での視標選択との関係が示唆された.小脳は輻輳・サッカード・パシュート課題で賦活されたが,無視課題では賦活されなかった.動物(ネコ5匹)を予告信号に続く視標接近に対して輻輳眼球運動を行うよう訓練した.視標接近に応答する88個の高次視覚領(LS皮質)ニューロンのうち,13個は予告信号のみで条件反射的に誘発される輻輳運動に先行活動した.うち,7個はさらに視標接近中の輻輳運動にも相関し活動した.この結果はLS皮質が輻輳運動に役割を果たすことを示す.本研究では脳機能イメージングと動物実験を行い,輻輳運動に関わる脳内機構を分析した.視覚刺激(HMD)・眼球運動測定(赤外線リンバストラッカー)を同時に行うコンパクトな実験システムを開発、酸素15水によるPET脳機能イメージングを行った.両眼視差による視標接近を視覚刺激とした.被験者(計14人)は接近視標を注視する輻輳課題,これを無視する無視課題(遠点を固視)の他,固視,サッカード,パシュート課題を行った.各課題によるPET画像間の差を検定した.(輻輳課題一無視課題)で輻輳運動関連,(無視課題一固視課題)で視覚関連の脳活動分布が得られた.輻輳課題では大脳後頭葉(V5,外後頭回),側頭葉(紡錘回),頭頂葉(頭頂小葉)が賦活された.サッカード,パシュート課題では後頭葉の鳥距溝周囲の一次視覚領域が強く賦活された.第5次視覚領(V5)は輻輳・無視・パシュー課題で,外後頭回尾側部は輻輳,サッカード・パシュート課題で賦活された.課題毎の局所脳血流変化の検討から,V5が視覚情報処理,輻輳運動の各々に関わることが示唆された.V5・頭頂葉活動は動物実験から想定された神経回路と一致した.紡錘回は輻輳課題で強く賦活され,背景存在下での視標選択との関係が示唆された.小脳は輻輳・サッカード・パシュート課題で賦活されたが,無視課題では賦活されなかった.動物(ネコ5匹)を予告信号に続く視標接近に対して輻輳眼球運動を行うよう訓練した.視標接近に応答する88個の高次視覚領(LS皮質)ニューロンのうち,13個は予告信号のみで条件反射的に誘発される輻輳運動に先行活動した.うち,7個はさらに視標接近中の輻輳運動にも相関し活動した.この結果はLS皮質が輻輳運動に役割を果たすことを示す.
新規肺炎球菌ワクチンのNKT細胞を介する抗体産生誘導及び感染防御の持続機構の解明

肺炎は日本人の主な死因の1つであり、その原因として最も多い細菌が肺炎球菌である。肺炎球菌は、小児および成人の髄膜炎や中耳炎の原因菌としても重要である。肺炎球菌は種類(血清型)が多いことから、現在使用しているワクチンでは対応できない血清型が増加している。そのため、幅広い感染防御効果のあるワクチンの開発が求められている。本研究では、新しいワクチンによる免疫応答および感染防御効果を明らかにすることを目的とし、私達が見出した特徴的なリンパ球による抗体産生誘導機構の解析を行う。本研究の成果をもとに、効果の持続性に優れ、幅広い感染防御効果をもたらすワクチンの開発に繋げたい。
「更生保護基本法」制定に向けての立法学的研究

平成11年度は、第一に、わが国における更生保護関係諸法改正にあたって論点となる事項につき検討を行った。その概要は、「更生保護への期待」(更生保護第50巻1号、1999年1月)にまとめている。刑事法における社会防衛重視の傾向が世界的に見られるなか、更生保護領域においても「福祉的援助」よりも「コントロール」重視に基づく施策が制定あるいは検討されている。そこで、新しい論点として、対象者の法的地位、更生保護施設の処遇施設化(中間施設化)、更生保護と被害者援助の関係などが生まれていることを指摘した。第二に、社会内処遇の比較研究として、ドイツにおける最近の動向について紹介し、わが国が教訓とすべき論点について検討した。その成果は、「世界の刑事思潮から見た更生保護の将来-ドイツにおける最近の動向を中心として-」(『更生保護の課題と展望-更生保護制度施行50周年記念論文集-』1999年12月)に掲載されている。「電子監視による在宅拘禁」「加害者被害者和解」「損害回復」「公益労働(社会奉仕命令)」などが施設内処遇に代わる代替策としてのみならず、独自の社会内制裁として位置づけらようとしていることをドイツの最近の立法や実務の動きの中から折出した。立法上の論点として、社会内制裁を「第三の制裁」と構成することの可否、社会内処遇の担い手における役割衝突の先鋭化・顕在化、社会内処遇対象者の法的地位、社会内処遇の組織的統合及び協力体制の強化、社会内処遇における被害者の観点について検討した。結論として、将来の更生保護のあるべき方向は、社会内制裁の方向ではなく、対象者の社会復帰のための福祉的任務の強化並びに民間の自助組織やボランティア団体などとの相互協力の促進にあることを指摘した。本年度は、科学研究費の追加承認ということもあり、十分な時間的余裕がなかった。そのため、特に備品の整備及び資料の収集に時間を費やすことになった。その概要は以下のとおりである。(1)パソコンによるネットワークを利用し、外国情報を入手する体制を整えた。インターネットを駆使して特にアメリカにおける犯罪状況及び刑の執行状況に関する情報を入手しはじめたところである。(2)更生保護関係の資料を入手した。(1)保護月報、更生保護など研究テーマに直接関わる図書をある程度収集することができた。しかし、まだ国内資料の一部にすぎず、外国資料については次年度以降に収集しなければならない。(2)法務図書館等において、更生保護関係の立法資料を収集中である。特に、戦後改革の中での立法経過について情報が集まりつつある。(3)法務省保護局における聞き取り調査及び資料収集を実施した。特に、これまで刑法改正作業、少年法改正作業、監獄法改正作業等と関連して、更生保護法関係法の改正案が検討されたが、その際の検討事項につき聞き取り調査をした。また、最近の更生保護事業法の立法資料及び現在上程中の保護司法に関する立法資料の提供を受けた。今後も引き続き資料の収集に努めると共に、その分析検討を始める予定である。本研究では、我が国の更正保護法規を抜本的に見直し、更生保護の基本構造を理論的に体系化し、更生保護基本法の骨子を策定することを目的とする。平成10年度は、以下の作業を予定していたが、基礎資料が整い検討が進みつつある。(1)更生保護関係立法に関して、保護局内部で行われてきた準備作業、そよびそこで討議されてきた内容に関する資料の収集と整理を行うことにしていたが、この点は、法務省保護局および法務図書館に出向き、一定の資料の収集を行うことができた。(2)国際基準の制定過程資料およびその後の基準運用マニュアルの収集については、まだ十分な収集ができていないが、グロニンゲンルール、および東京ルールのコンメンタールを入手し、検討中である。(3)諸外国の更生保護法制に関する資料の収集は、特にドイツ語圏を中心に行っている。英米、フランス、北欧、オーストラリアについては、保護局においても精力的に収集紹介および検討がなされており、翻訳資料も公刊されつつあるが、これらも収集した。(4)インターネットを利用した諸外国の更生保護機関との情報交換は、未だ実現できていないが、98年8月-9月に開催された国際犯罪学会に出席し、情報交換ができたことは研究遂行上大きな刺激になった。なお、我が国の更生保護実務関係者からの実務体験の聴取を行うことができたのも、有益であった。98年12月に論説「更生保護への期待」(更生保護99年1月号)を発表したが、この秋には、世界の更生保護思想に関する論文を更生保護50周年記念論文集に掲載の予定である。

「電子監視による在宅拘禁」「加害者被害者和解」「損害回復」「公益労働(社会奉仕命令)」などが施設内処遇に代わる代替策としてのみならず、独自の社会内制裁として位置づけらようとしていることをドイツの最近の立法や実務の動きの中から折出した。立法上の論点として、社会内制裁を「第三の制裁」と構成することの可否、社会内処遇の担い手における役割衝突の先鋭化・顕在化、社会内処遇対象者の法的地位、社会内処遇の組織的統合及び協力体制の強化、社会内処遇における被害者の観点について検討した。結論として、将来の更生保護のあるべき方向は、社会内制裁の方向ではなく、対象者の社会復帰のための福祉的任務の強化並びに民間の自助組織やボランティア団体などとの相互協力の促進にあることを指摘した。
統合失調症の顔認知障害に関連したγ帯域活動の検討

1目的統合失調症ではγ帯域活動の異常があることが報告されている。これまでの研究では知覚や注意に関連したγ帯域活動について調べられてきたが、患者の日常生活により関連した社会的認知についても検討が必要である。視線は他者との交流に重要な役割を果たし、統合失調症では視線認知に異常があることが報告されているが、その神経生理学的異常についてはまだ明らかにされていない。そこで本研究では統合失調症の視線認知におけるγ帯域活動を調べた。2方法これまでに慢性期統合失調症患者14名(男11名、女3名)と健常者23名(男18名、女5名)が本研究に参加した。本研究は東京大学医学部倫理委員会の承認を得ており、被験者には研究の内容を説明して文書にて同意を得た。統合失調症患者は陽性・陰性症状評価尺度を用いて症状を評価された。統合失調症患者と健常者との間で性、年齢、利き手の有意差はなかった,被験者には視線をそらした顔と視線をまっすぐに向けた顔とを提示し、視線に応じてボタンを押すように教示した。課題中に脳波を測定し、時間周波数解析を行い、γ帯域活動を計測した。統計解析には分散分析を用いた。γ帯域活動と臨床症状との関連を見るためにスピアマンの相関係数を求めた。3結果健常者では右側頭部のγ帯域活動で視線の効果を認めた(F=9.59,p=0.005)。統合失調症では視線の効果を認めなかった(F=0.149,p=0.71)。γ帯域活動は陽性症状と正の相関(rho=0.639,p=0.014)、解体症状と負の相関(rho=-0.557,p=0.039)を示した。4考察本研究の結果から、統合失調症では視線認知に関連したγ帯域活動の異常があることが示された。γ帯域活動はGABA系抑制性インターニューロンが関与するとの報告もあり、視線認知異常の背景にある生物学的異常の解明に役立つかもしれない。
工業的応用を視野に入れた生物の極限乾燥耐性におけるＬＥＡタンパク質の機能解明

LEAタンパク質の繰返し配列部分をモデル化したペプチド(A K D G T K E K A G Eの2回繰返し配列)が、天然のLEAタンパク質と同様に(場合によってはより高機能に)、不安定タンパク質に対する凝集抑制効果、細胞の凝集・融合に対する抑制効果をもつことを物理化学実験と計算機シミュレーションにより実証した。これにより、生物の乾燥耐性メカニズムの一端を明らかにするとともに、このペプチドの産業的応用への道を切り開いた。本研究では、LEAタンパク質の示すタンパク質凝集抑制機構、細胞の凝集・融合に対する抑制効果及びシャペロン機能、さらにはトレハロースとの相乗効果を物理化学実験とin silicoシミュレーションより解明し、生物の耐性生物のメカニズムを明らかにするとともに、産業的応用も目指す。平成24年度は、LEAタンパク質の繰返し配列部分をモデルしたペプチド(AKDGTKEKAGEの2回繰返しペプチド)を用いて、等電点の異なるタンパク質(リゾチームpI=9.1、HybD pI=4.6)に対して乾燥凝集抑制効果を光散乱法により調べた。その結果、LEAペプチドはいずれのタンパク質に対しても凝集抑制効果を示すことが判明した。次に、LEAペプチドとこれらパートナータンパク質との結合定数を水晶発振子マイクロバランス法により調べ、10-5M程度の値を得た。さらにこれらの実験結果を原子レベルで解釈するため、分子動力学シミュレーションを実行した。その結果より、LEA22モデルはタンパク質表面のどの残基にどのような相互作用(静電相互作用、水素結合、疏水結合)で結合しているかを明らかにした。以上を総合して、LEAタンパク質は"分子シールディング"機構を通してシャペロンとして働くことを実証した。さらに、巨大リボソームやsmall unilamellar vesicleを用いて、LEAペプチドの細胞膜に対する凝集抑制効果についても光散乱実験から実証した。本研究では、LEAタンパク質の示すタンパク質や細胞に対する凝集・融合抑制効果及びシャペロン機能を物理化学実験とin silicoシミュレーションより解明し、生物の乾燥耐性のメカニズムを明らかにするとともに、産業的応用も目指す。平成25年度は、LEAタンパク質の繰返し配列部分をモデル化したペプチド(A K D G T K E K A G Eの2回繰返しペプチド、以下PvLEA22)がリポソームに対して乾燥保護機能を示すかどうかを調べた。リン脂質POPCからなるリポソームの乾燥水和後の凝集・融合の程度は濁度や粒径分布を乾燥前と比較することにより見積もった。その結果、PvLEA22は濃度依存的にリポソームの凝集や融合を抑制し、特にPOPCに対しモル比で0.7程度添加すると、乾燥後もほぼ完全にオリジナルの粒径分布が再現される、すなわちほぼ完全に保護されることが判明した。比較のため用いたアミノ酸組成が同一で配列を乱したコントロールペプチドについても同様の結果が得られたことから、このような保護能にはアミノ酸組成が重要であることがわかった。さらに、poly-L-Lysやpoly-L-Gluではこのような保護機能を示さなかったことから、全体が電気的中性であることが重要な因子でることも推測された。FTIR測定の結果より、PvLEA22は水溶液中では無構造(disorder)であるが、乾燥状態で膜に結合するとβシート構造をとることが判明した。すなわち、パートナーに結合し機能を発現するときはじめて構造化するという意味で、PvLEA22は典型的なIDPの性質を持つことが判明した。PvLEA22とタンパク質(リゾチーム)との相互作用に関しては、昨年度に引き続き分子動力学シミュレーションを実行した。その結果より、LEA22モデルはタンパク質表面のArg残基にまず結合しそのあと構造を変えながら、タンパク質表面を“シールディング"することが判明した。ネムリユスリカの幼虫は、体内の完全脱水により無代謝状態となっても生存し再水和により代謝を再開できる。この能力にはG3LEAタンパク質が重要な因子の一つとして関与しており、体内の様々なタンパク質の乾燥誘導凝集を防いでいると考えられている。従来研究において、われわれはネムリユスリカ由来のG3LEAの11残基のアミノ酸モチーフに着目し、これを2回繰り返したG3LEAペプチドを開発してきた。本研究では、PvLEA-22ペプチドが哺乳類細胞内でのアミロイド凝集を抑制できるかどうかを調べた。PvLEA-22を哺乳類細胞に遺伝子導入し、LEAを恒常的に発現する細胞株を樹立した。LEA発現細胞株に、細胞内でアミロイド凝集を形成するEGFP-polyglutamine融合タンパク質を一過発現させた。蛍光顕微鏡でこの細胞を撮像し、EGFP-polyglutamine融合タンパク質(EGFP-pQ)の凝集形成細胞の個数を計測した。その結果、EGFP-pQ遺伝子導入後72h経過すると明確な蛋白質凝集抑制が現れた。以上の結果から、G3LEAの細胞内凝集抑制能には、11-mer LEA motifが重要であることが判明した。PvLEA-22の乾燥状態における酵素機能保護能を調べるため、in vitroにおいてラクトースデヒロゲナーゼに対して乾燥、再水和後の酵素活性を測定した。