hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ヨシに着目した化学汚染物質の吸収特性と水質浄化への応用

ヨシに着目し河川やため池における水質環境の改善に寄与することを目的とした研究である。まず、室内実験としてコンテナにヨシを栽培し、ため池の場合では流れなし、河川では流れありの条件の下でCu, KNO_3の人工汚染水について、これらの濃度は導電率計、根の吸収力はサクション計でそれぞれ1時間毎に計測した。その結果、根の吸収力はサクションの変化により、またCu、KNO_3濃度の著しい増加が見られた。つまり、土、水中に溶解した重金属、無機化合物を、ヨシが根元に集積していることが示された。これらの現象は、2次元FEM移流・拡散解析による濃度分布と流速ベクトルからも実証できた。有田川町清水における集落排水を導入した野外実験装置を利用した導電率の1年間における計測から、地域から流れ込んだ排水が木炭による吸着とヨシによる吸収効果により季節ごとに差はあるものの水質が浄化されることが確認できた。これまでの成果は、現在計画中である岩出市水栖大池(約200mx250m)の水質改善工法として採択され、ため池に循環型浄化水路を併設する手法を提案した。そして、このため池の浄化効果は、FEM移流・拡散解析から評価できた。(1)重金属および無機化合物の吸着実験・解析ヨシ生育地域の土壌を視野に入れるために、砂および粘土について、Cu、KNO_3の吸着特性を分析する目的でバッチおよびカラム実験を行った。砂に対する吸着量は、Langmuir型、粘土のそれはFreundlich型により推定されることが明らかになった。さらに、風化度の基準として強熱減量を採用すると、この値と吸着量が比例する関係を得た。つまり、吸着式と強熱減量の関係式を組み合わせると各種の土に対する吸着量が推定できる。(2)重金属および無機化合物の破過曲線の計測・解析炭を用いた砂層の水質浄化実験では、炭を砂に混合するよりも砂層の中に炭層として埋設しそこに水を浸透させた方の効果が高いことがわかったが、含有率との関係については、さらに追跡実験を実施中である。また、移流・分散解析に必要な分散係数は、Cuのカラム実験を試み破過曲線に対しCurve fitting法を適用する手法から決定することができた。とくに、土中のCu濃度は、反射型光ファイバーセンサにて精度よく計測することが可能となった。(3)ヨシによる栽培吸収実験コンテナにCu、KNO_3の0.1%濃度の砂層を作り、その中にヨシを栽培し吸収実験を行った。Cu,KNO_3の濃度は、導電率計によりヨシの根による吸収力はサクション計により計測した。Cu,KNO_3の濃度は、根の近傍では栽培時間の増加により急激にそれぞれの濃度の増加が観測できた。つまり、根が水分を吸収することにより、土、水中に溶解した重金属、無機化合物類に対してヨシによる集積が可能であることが示された。さらに、サクション値の昼と夜との著しい違いは、ヨシによる水の活発な吸収力を現すものである。そこで、このサクションを外力として、Cuの土中移動について2次元の移流・分散のFEM断面解析を試み、測定値と解析値とを比較した結果、ほぼfittingできたことから解析方針とパラメータの評価が正しいと判断できた。これに基づいて、栽培時間20、50(h)Cu濃度分布を検討したところ、栽培時間の増加と共に土中のCuがヨシめ根元に向かって集積していることが解析結果からも、裏付けることができた。(1)模型によるヨシと木炭の最適組み合わせの検討リサイクル吸着材(軽石、活性炭、木炭)に対するCu, KNO_3の吸着効果を分析する目的でカラム浸透実験を試みた。これらの材料の中で間伐材から製造した木炭が最も高い吸着効果を示した。そして、砂に対する混合割合は、4-6%が最大であり一つの目標値となる。また、Cu, KNO_3の吸着量は、Freundlichの式から推定できることが明らかになった。さらに、木炭とヨシとの組み合わせ材を想定した汚染水循環実験装置を製作しCu, KNO_3の0.01%溶液を水位差14cmの下で循環させ吸収実験を行った。Cu, KNO_3の濃度は、導電率計を上流、ヨシの根元、下流の3箇所に置き2時間毎に計測した。

その結果、ヨシの根元ではそれぞれの濃度が時間と共に増加し、また土層を浸透後の溶液の濃度が時間の経過と共に減少傾向を示すことが確認できた。つまり、このような基礎実験の成果から、地域の水環境の改善に対する工法開発の手がかりを得た。(2)河川又はため池を利用した野外浄化実験と汚染物質のデータ収集ヨシを木炭に栽培した大型浄化実験装置を清水町の有田川水系の河川敷に設置し地域集落排水を導入しH17年1月から計測を開始した。排水導入口とヨシ植栽部の2ヶ所に導電率センサーを設置し2時間毎に携帯電話によるデータ計測システムにより計測し継続中である。その結果、排水がヨシ原を通過すると導電率の低下が観測出来た。本年度は、ヨシの生育に伴う化学汚染物質の変化に対する分析をICPと水質分析計により詳細な検討を行いたい。(3)外部評価Univ. of Cambridge, UKにおいて重金属および無機化合物のヨシの根による吸収特性についてプレゼンテーションを行い検討した結果、土壌または水中のpHによる変化を指摘された。本年度は、pH計による計測を計画し検討したい。一方、和歌山県内の行政機関では、河川での水質浄化を備えた堰堤への設計に対する提案を求められた。(1)ヨシと木炭の組み合わせシステムの再検討汚染水循環実験装置を製作しCu, KNO_3の0.01,0.1%溶液をそれぞれ水位差14cmと水位無しの下で吸収実験を行った。Cu, KNO_3の濃度は、導電率計を上流、ヨシの根元、下流の3箇所に置き2時間毎に計測した。とくに、流れがある場合には木炭、無い場合では、ヨシの根による吸収効果の違いを計測することが出来た。これらの現象は、2次元FEM移流分散解析による濃度分布および流速ベクトル図からも評価が可能となった。(2)3次元FEM移流分散解析による浄化効果の評価ヨシを木炭に栽培した大型浄化実験装置を清水町の有田川水系の河川敷に設置し、地域集落排水を導入した観測をH17年1月から開始した。排水導入口とヨシ植栽部の2ヶ所に導電率センサーを設置し2時間毎に携帯電話によるデータ計測システムにより計測を試みた。その結果、排水がヨシ原を通過することにより導電率の低下が観測出来た。この傾向は、特にヨシが最も生育する6-8月において見られた。このような導電率の特性に関するデータを集積できたことは、今後のヨシによる浄化工法への展開戦略に極めて有益であることを強調したい。この実験に並行して排水導入口とヨシ植栽部の2ヶ所において水を採取し、ICPと水質分析計により分析した結果、重金属(Cu, Zn---)では余り変化は見られなかったが、無機物質(NO_3-, PO^3_4^----)では、時期により浄化効果が見られた。しかし、測定期間中に通信システムの故障もあり年間を通した観測が出来なかった。本年度は、改善した通信システムより再度計測を行いたい。今年度は、和歌山県内における河川又はため池での水質浄化を備えた堰堤への設計を提案し行政当局の評価を求める予定である。また、これに対する化学汚染物質の分布の変化を3次元FEM移流分散解析により検討する。(1)木炭とヨシの組み合わせ材による浄化工法の提案
教員の免許状更新講習における社会科系教科教育講習プログラム作成のための研究

教員の許状更新講習「教科指導、生徒指導その他教育の充実に関する事項」における社会科系教科の講習プログラムを作成することを目的とし、講習プログラム集『免許状更新講習における社会科系教科教育講習プログラム』及びその内容・電子データ等を納めたCDを作成した。講習プログラム集では、「第1編自己診断チェックシート」には「授業力自己診断チェックシート」と「受講すべき講習を選択するための自己診断チェックシート」を用意し、「第2編講習プログラム」には7種類の講習を掲載した。本研究は、教員の免許状更新講習「教科指導、生徒指導その他教育の充実に関する事項」における社会科系教科の講習プラグラムを作成することを目的としている。そのために、研究初年度の平成21年度は、免許更新講習において社会科系講習を実施している全国の大学等に対してアンケート調査を実施した。このアンケートでは、全国における免許更新講習における社会科系講習の実施状況等を確認することができた。実施された社会科系講習では、(1)社会科教育学を専門とする教員単独での開講、(2)社会科教育学を専門とする複数教員での連携開講、(3)社会科教育学を専門とする複数教員での分担開講、(4)社会科教育学を専門とする教員と社会諸科学を専門とする教員の連携開講、(5)社会科教育学を専門とする教員と社会諸科学を専門とする教員の分担開講、(6)社会科教育学を専門とする教員と附属学校等の学校教育現場教員との連携開講、(7)社会科教育学を専門とする教員と附属学校等の学校教育現場教員との分担開講などのパターンがあることがわかった。また、講習は講義によるものが最も多く、次いでグループ討論、作業・体験型が多いこと、内容としては、具体的な教材の開発、子供の興味関心を高めるための教材開発・発問の工夫、学習指導要領の説明などが多いことが明らかとなった。さらに、講習の成果としては、主に授業を計画する力、授業を実践する力などの向上がみられたが、授業を評価する力、授業を改善・再構成する力の向上はあまりみられなかったことが確認できた。このアンケート結果及び平成1820年度の「社会科系教科における現職教員の授業力向上プログラム作成のための研究」を踏まえて、作成すべきプログラムの検討を開始した。本研究は、教員の免許状更新講習「教科指導、生徒指導その他教育の充実に関する事項」における社会科系教科の講習プログラムを作成することを目的としている。そのため、3年間の研究の2年次にあたる平成22年度は、主に免許更新講習における社会科系講習の具体的プランの作成を行った。まず、講習を受ける教員が受講前に自分自身で、(1)授業計画力、授業実践力、授業評価力、授業改善力・再構成力のうちのどこが優れているのか、(2)さらに伸ばしたい力はどれか、(3)伸ばすべき力はどれか、などを確認できる「自己評価票」を作成した。具体的な講習プランは、基本的に「自己評価→講義・演習等→評価」の流れとし、実際の講習において使用可能なように6時間をひとまとまりとすることとした。そして、講習の形態は、(ア)社会科教育学を専門とする教員が単独で開講できるもの、(イ)社会科教育学を専門とする複数教員で開講できるもの、(ウ)社会科教育学を専門とする教員と社会諸科学を専門とする教員が連携して開講できるものなどの開発を行った。作成した具体的プログラムは、探求型の授業構成を身に付けるためのプログラム、社会参加型授業構成習得のためのプログラム、社会科教育学によるコラボ型「社会的な思考力・判断力・表現力の育成」プログラム、社会科教育学と哲学・倫理学と法律学によるコラボ型「社会環境学習」プログラム、社会科教育学と東洋史学と日本史学によるコラボ型「東アジア海域学習」プログラム、社会科教育学と教科内容学のコラボ型プログラム、博物館等を活用した授業設計のためのプログラムなどである。また、研究最終年度の次年度の実験研修、そして講習プログラムの完成に向けて準備を行った。3年間の研究の最終年次にあたる平成23年度は、研究の成果として、講習プログラム集『免許状更新講習における社会科系教科教育講習プログラム』及びその内容・電子データ等を納めたCDを作成し、社会科系教科教育学教室のある大学、都道府県・政令都市の教育センター等に配布して、活用を依頼した。作成した講習プログラム集では、最初の「第1編自己診断チェックシート」に、自分の授業力を確認できる「授業力自己診断チェックシート」と第2編の講習プログラムの中から「受講すべき講習を選択するための自己診断チェックシート」を用意した。

「第2編講習プログラム」には、探求型の授業構成を身に付けるためのプログラム、社会参加型授業構成習得のためのプログラム、社会科教育学によるコラボ型「社会的な思考力・判断力・表現力の育成」プログラム、社会科教育学と哲学・倫理学と法律学によるコラボ型「社会環境学習」プログラム、社会科教育学と東洋史学と日本史学によるコラボ型「東アジア海域学習」プログラム、社会科教育学と教科内容学のコラボ型プログラム教師の教材開発・授業設計力の連続的向上をめざして、博物館等を活用した授業設計のためのプログラムの7講習を掲載した。CDには、各講習プログラムのマニュアル、ワークシート、プレゼンテーション用データ等が、電子データで入っている。そのため、電子データをそのまま利用して講習を実施することも可能であるし、また利用者が利用目的等に応じてアレンジして使用することも可能である。
ハーフメタル高品質ヘテロ構造の製作とスピントンネル制御デバイスの研究

ハーフメタル特性に由来する潜在的に高いスピン偏極率を有するホイスラー合金薄膜は,スピントロニクスデバイスの強磁性電極材料として有望である.本研究では,ホイスラー合金薄膜のハーフメタル特性を十分に活用するための高品質ヘテロ構造を開発すると共に,優れたデバイス特性を実証した.さらに,ホイスラー合金薄膜を上部・下部両電極に用い,MgOバリアを用いるエピタキシャル強磁性トンネル接合デバイスのスピン依存トンネル抵抗が室温においてMgOバリア厚に対し顕著な振動的依存性を示すことを見出した.ハーフメタル特性に由来する潜在的に高いスピン偏極率を有するホイスラー合金薄膜は,スピントロニクスデバイスの強磁性電極材料として有望である.本研究では,ホイスラー合金薄膜のハーフメタル特性を十分に活用するための高品質ヘテロ構造を開発すると共に,優れたデバイス特性を実証した.さらに,ホイスラー合金薄膜を上部・下部両電極に用い,MgOバリアを用いるエピタキシャル強磁性トンネル接合デバイスのスピン依存トンネル抵抗が室温においてMgOバリア厚に対し顕著な振動的依存性を示すことを見出した.本研究では、ハーフメタル強磁性体と異種材料の高品質エピタキシャルヘテロ構造の実現を通して、これらの系に特徴的に現れる、1)ハーフメタル特性に伴う高いスピン偏極率と、2)コヒーレント輸送特性の両立を活用し、新しい概念のスピントンネル制御デバイスを創出することにある。今年度は,このような観点に基づき,ホイスラー合金の一つであるCo_2MnGe(CMG)とMgOバリアを用いた強磁性トンネル接合(MTJ)における, CMG/MgOヘテロ界面の状態に対するアニールの影響を,トンネルスペクトロスコピーを通して調べ,以下の知見を明らかにした.(1)上部CoFe電極堆積後のアニール温度(T_a)をパラメータとして作製した, CMGを下部電極に用いたCMG/MgO/CoFeMTJについて, T_aを475°Cから500°Cを増加することに伴い, TMR比が室温において92%(4.2Kにおいて244%)から160%(4.2Kで376%)まで,不連続,かつ,顕著に増加することがわかった.さらに, dI/dV(=G)vsV特性が同様に不連続,かつ,顕著に変化することがわかった.すなわち, (i)T_a=475°C以下の条件で作成されたMTJのG vs V特性が,特定のバイアス電圧の値について,ピーク構造を示すこと,一方, (ii)T_a=500°C以上の条件で作成されたMTJのG vs V特性において,このようなピーク構造が存在しないことがわかった.(2)参照用のMTJの特性との比較から,観測されたピーク構造は,下部CMG電極とMgOバリアとの界面におけるピーク型の界面状態密度の存在によるものとして説明できること,また, T_a=500°C以上のアニールによって,界面状態が変化し,結果として,スピン偏極率を増大させ, TMR比を上昇させるとして,説明できることがわかった.本研究の目的は,ハーフメタル系ホイスラー合金と異種材料の高品質エピタキシャルヘテロ構造を用いた,新しい概念のスピントンネル制御デバイスを創出することにある.今年度は,ホイスラー合金の代表的な物質であるCo_2MnSi(CMS)とMgOトンネルバリアからなるヘテロ接合におけるCMSの終端面の同定を行い,以下の知見を明らかにした.試料として,MgOバリアに接するCMS極薄膜を作製し,CoとMnのスピン磁気モーメント(m_<spin>)を,元素を特定して調べることのできるX線吸収スペクトル(XAS)およびX線磁気円二色法(XMCD)によって評価した.CMS薄膜としては,Co面の一層とMnSi面の一層からなるCMSの1 monolayer(ML)を単位として,バルクの厚みに相当する177MLから1MLの極限の極薄膜までを,Fe下地層の上に作製したこの結果,CoとMnのm_<spin>はCMSの膜厚(t_<CMS>)を減少させると共に増加することが分かった.一方,Fe下地層/CMS/MgOバリアからなるヘテロ構造のm_<spin>のt_<CMS>依存性を理論グループとの共同研究により,理論的にも調べ,実験と比較した.理論では,CMSとMgOの界面において,MnSi終端面の場合とCo終端面の2通りの場合について調べた.実験結果はMnSi終端面を仮定する理論結果と定性的に良く一致することが分かった.この結果より,MgOバリアに接するホイスラー合金の終端面を同定する上で,元素特定型のXAS/XMCDによるm_<spin>の測定評価と,理論解析との比較が非常に有効であることを明らかにした.本研究の目的はハーフメタル系ホイスラー合金と異種材料の高品質エピタキシャル構造を用いた,新しい概念のスピントンネル制御デバイスを創出することである.今年度は,ハーフメタル系ホイスラー合金Co_2MnSi(CMS)電極を高移動度半導体Geチャネルに対する高効率スピン源として活用するために,Co_2MhSi薄膜のGe(001)基板上へのMgOトンネルバリアを介してエピタキシャル成長を実証すると共に以下の知見を明らかにした.(1)Ge(001)基板上にMgO中間層(3nm)が(001)面内で45°回転した結晶学的な関係でエピタキシャル成長することを明らかにした.この関係はGe(001)とMgOとの格子ミスマッチの関係から予想される結果と一致している.

また,この関係は,GaAs(001)基板上のMgOおよびSi(001)基板上のMgOのエピタキシャル成長が,4:3の格子点の一致を伴ったcube-on-cubeの関係となることと対照的であることを明らかにした.さらに,Co_2MnSiはMgO中間層(3nm)の上に,(001)面内で45°回転した関係でエピタキシャル成長することを明らかにした.(2)Co_2MnSi/MgO/Ge(001)ヘテロ構造におけるCo_2MnSi薄膜の磁化の値が,Co_2MnSi薄膜堆積後のin-situでのアニール温度(T_a)の高くすると共に増加し,T_a=525°Cに対して,4.2Kにおける単位分子当たりの飽和磁化の値が,ハーフメタルのCo_2MnSiに対する理論値の98%の高い値が得られた.(3)以上の結果は,次世代MOSデバイスの半導体チャネルとして期待されている,高移動度を特徴とするGeに対する高効率スピン源として,Co_2MnSi/MgO/Ge(001)ヘテロ構造が有望であることを示している.
法律文解析のための知識の自動抽出

法的事実や法律の論理式による記述からの自然言語文生成について研究を行った.特に複数の事象群の中から時間的関係のある事象を日本語における複文の形式で生成する手法の研究と実現を行った.時間に関する情報を言語化するにあたって二つの事象の発生時区間関係,参照時区間と発話時点の関係,時間結合語,語彙アスペクトから得られる制約条件を元にして妥当なテンス・アスペクト組合せを計算する方法について研究した.これによって意味表現の内容を明確に表した時間に関する複文を生成することが可能になった.またテンスや参照地点について従来時点として捉えられてきたが時区間に拡張したことによってより精確な表現が可能となった.さらに、得られた成果に基づいて、本プロジェクトで用いられている複合論理表現からの文生成プログラムの試作を行った。
次期学習指導要領における小学生の情報活用能力向上を図るコアカリキュラムの開発

本研究の目的は、次期学習指導要領において学習の基盤となる資質・能力と位置づけられた情報活用能力(情報モラルを含む。)を育成するためのコアカリキュラムを開発することである。公立小学校において広く活用できるように、「次期学習指導要領に適応した小学生の情報活用能力の指標の具体化」「効果的なプログラミング教育の授業研究とモデル化」「小学校における情報教育コアカリキュラムの開発」の三本柱で取り組んでいる。平成30年度は、先進校の視察を熊本市教育委員会や附属小学校の担当者と行い、その知見を参考にしながらカリキュラムの開発を行っていった。基本的には、国語科の単元を中核として、ブルームのタキソノミーテーブルを用いた学習過程の改善を目指す内容となっている。これは、従来の学習が、情報機器を使用することが目的となりがちだったことに対して、情報機器を使用することによって学習者の情報活用能力を育成することを単元レベルで明確に位置づけたものである。このことによって、学習者は「事実的知識」「概念的知識」の段階から「手続き的知識」および「メタ認知的知識」の段階まで深く学習できることを目指した。令和元年度から、熊本市の小中学校でタブレット型端末が導入されることになり、熊本市教育委員会と連携し「熊本市版ICT教育モデルカリキュラム」という名称で開発を進めている。現在は、すでに研究指定校やモデル校等で実証するための原案が完成しており、今後は実証段階に入る。「国語科における情報活用能力の育成」「タブレット型端末を用いた協働的な学習」「プログラミング的思考を育成する学習」「小学校・中学校が連携した情報モラル教育の推進」の4つの研究テーマで学校と連携した研究を行っていく予定である。令和2年度から新しい学習指導要領に準拠した教科書になるために、その単元に合わせたカリキュラムに改定していくことが大きな課題である。平成30年度は、熊本市教育委員会の指導主事及び附属小学校の担当者と連携し、先進校の視察を行っていった。主としてタブレット型端末を活用した授業実践の取組については、京都教育大学桃山小学校のメディア・コミュニケーション科の先行研究が熊本市の学習環境に近いこともあり、協働学習の知見を得ることができた。また、プログラミング教育に関しては、小金井市立前原小学校においては学年ごとのカリキュラムが開発されていることもあり、具体的な学習者の姿を観察することができた。こうした視察を元にして、様々な教科に一度に広げるのではなく、ベースとなる教科を絞り、その学習過程を明確にしたカリキュラムを開発する必要性があるという結論に至った。そこで、国語科の授業を中核として、学習者が情報の収集・編集・発信・評価の一連の学習過程を経験し、それを他教科に広げられるようなカリキュラムを考案していった。そのための理論的な知見をブルームの改訂版タキソノミーに求めた。これは、「事実的知識」「概念的知識」の段階から「手続き的知識」および「メタ認知的知識」の段階までの学習を設計するものであり、従来は「調べて発表」レベルで終わりがちになっていた学習から「情報の比較・分析」「表現の吟味」「方法論の獲得」「振り返りによる学びの言語化」といった学習への進化を狙うものである。そのことにより、情報機器を使用することが目的となりがちだった従来の学習に対して、情報機器を使用することによって学習者の情報活用能力を育成することを単元レベルで明確に位置づける内容となっていった。そして、単なる年間指導計画ではなく、学習の考え方や校内研修までを含めたコアカリキュラムの原案が完成した。このコアカリキュラムは、熊本市内の小学校の学習環境に合わせており、「熊本市版ICT教育モデルカリキュラム」という名称で、これから実証段階に入ることになる。熊本市は平成30年度10月に、熊本大学、熊本県立大学、NTTドコモと「熊本市教育情報化の推進に関する連携協定」を提携したこともあり、この四者が協働してICT教育を推進していくことになった。そのために、月に一回の定例会議を開催し、開発したカリキュラムに関しても様々な立場の意見を求めながら推進する体制が整っている。令和元年度からは、熊本市教育センターが研究校・モデル校として位置づけている4つの学校において、カリキュラムの実証作業を行っていく。具体的には、「国語科における情報活用能力の育成」「タブレット型端末を用いた協働的な学習」「プログラミング的思考を育成する学習」「小学校・中学校が連携した情報モラル教育の推進」の4つの研究テーマで学校と連携しながら、より具体的なカリキュラムにしていく予定である。進捗状況に関しては、日本教育メディア学会等でカリキュラムの内容や実証の具体を報告しながら、全国の状況を把握しながら研究を行っていくようにしている。現在、特に課題となっているのはプログラミング教育である。それは、カリキュラムだけの問題ではなく、機材とソフトウェアも必要であり、また、それを実現するための教員のスキルアップも必須の条件となるからである。実際に、全ての学校で無理のない形で推進するためのカリキュラムを開発していきたいと考えている。また、令和2年度からは、次期学習指導要領に準拠した教科書に改訂されるために、それに応じたカリキュラムの修正も行わなくてはならない。新教育課程に対応したものにして、年度末には熊本市内の全ての小学校に公開していく予定である。

平成30年度は、先進校の視察を熊本市教育委員会や附属小学校の担当者と行い、その知見を参考にしながらカリキュラムの開発を行っていった。基本的には、国語科の単元を中核として、ブルームのタキソノミーテーブルを用いた学習過程の改善を目指す内容となっている。これは、従来の学習が、情報機器を使用することが目的となりがちだったことに対して、情報機器を使用することによって学習者の情報活用能力を育成することを単元レベルで明確に位置づけたものである。このことによって、学習者は「事実的知識」「概念的知識」の段階から「手続き的知識」および「メタ認知的知識」の段階まで深く学習できることを目指した。令和元年度から、熊本市の小中学校でタブレット型端末が導入されることになり、熊本市教育委員会と連携し「熊本市版ICT教育モデルカリキュラム」という名称で開発を進めている。現在は、すでに研究指定校やモデル校等で実証するための原案が完成しており、今後は実証段階に入る。「国語科における情報活用能力の育成」「タブレット型端末を用いた協働的な学習」「プログラミング的思考を育成する学習」「小学校・中学校が連携した情報モラル教育の推進」の4つの研究テーマで学校と連携した研究を行っていく予定である。令和2年度から新しい学習指導要領に準拠した教科書になるために、その単元に合わせたカリキュラムに改定していくことが大きな課題である。平成30年度は、熊本市教育委員会の指導主事及び附属小学校の担当者と連携し、先進校の視察を行っていった。主としてタブレット型端末を活用した授業実践の取組については、京都教育大学桃山小学校のメディア・コミュニケーション科の先行研究が熊本市の学習環境に近いこともあり、協働学習の知見を得ることができた。また、プログラミング教育に関しては、小金井市立前原小学校においては学年ごとのカリキュラムが開発されていることもあり、具体的な学習者の姿を観察することができた。こうした視察を元にして、様々な教科に一度に広げるのではなく、ベースとなる教科を絞り、その学習過程を明確にしたカリキュラムを開発する必要性があるという結論に至った。そこで、国語科の授業を中核として、学習者が情報の収集・編集・発信・評価の一連の学習過程を経験し、それを他教科に広げられるようなカリキュラムを考案していった。そのための理論的な知見をブルームの改訂版タキソノミーに求めた。これは、「事実的知識」「概念的知識」の段階から「手続き的知識」および「メタ認知的知識」の段階までの学習を設計するものであり、従来は「調べて発表」レベルで終わりがちになっていた学習から「情報の比較・分析」「表現の吟味」「方法論の獲得」「振り返りによる学びの言語化」といった学習への進化を狙うものである。そのことにより、情報機器を使用することが目的となりがちだった従来の学習に対して、情報機器を使用することによって学習者の情報活用能力を育成することを単元レベルで明確に位置づける内容となっていった。
ヒトIL-2とヒトRNaseのリコンビナントタンパクによる新免疫抑制剤の開発

臓器移植における急性拒絶反応では、活性化されたT細胞により生じる障害が病態悪化の主たる要因となっており、これらを制御できれば治療成績の向上も可能となる。そこで、活性化したT細胞に過剰に発現してくるIL-2受容体を分子標的としたミサイル療法を開発することにより新しい免疫抑制剤を開発することを目的とした。ヒトIL-2cDNAのN末端部分とヒトRNAasecDNAのC末端部分を結合させ、発現ベクター(pRSETT7)に組み込み、大腸菌に封入体の形でIL-2・RNaseの融合タンパクを産生させ、封入体を可溶化させたのち、精製とrefoldingを行い生物活性を復活させた。最終的に逆相HPLCで精製した融合タンパクのアミノ酸組成をWaters AccQ-Tagアミノ酸分析システム(Millipore Corp.,USA)で、N端側のアミノ酸配列はApplied Biosysytems Model 473Aで、決定した。アミノ酸組成およびN端側のアミノ酸配列は融合タンパクおよびヒトRNaseとして適合していた。リコンビナントIL-2・RNaseを、IL-2受容体を発現していないヒト白血病細胞MOLTIVとIL-2受容体を過剰発現しているHUT102にin vitroで投与し、その殺細胞効果をMTTassay法にて測定したところ、MOLTIVは融合タンパクにより増殖作用はなんら影響を受けなかったが、HUT102では明らかな増殖抑制効果が認められ、IL-2、RNase単独添加群や無添加群に比較して有意な細胞数の現象が認められた。さらに、悪性リューマチ患者から得られた関節の滑膜をex vivoで培養し、IL-2・RNase融合タンパクを添加すると著名な抗炎症作用が認められた。これらの結果は、本融合タンパクがIL-2受容体を介した殺細胞効果を有し、活性化したT細胞を特異的に死滅させることにより新しい治療薬に発展する可能性を示している。
セル成型苗における移植後の根系構造の改善

園芸生産場面において普及しているセル成型苗では,移植の遅れにより移植後生育が不良となりやすい.そこで本研究ではセル成型苗の移植後に形成される根系の構造を調べ,移植後の苗の生育を改善する方法を開発することを目的とした.まず,キャベツ種子をセル成型トレイに播種して人工気象器内で発芽・育苗を行い,生育にともなう根系の呼吸や出液の推移を調べ,移植遅れが根の活性におよぼす影響を明らかにした.次に,セル成型苗の移植直後の根系画像を解析する画像処理技術を確立し,キャベツの若苗および老化苗の移植後生育の様相を比較した.その結果,苗の老化が進むと移植後に根が分岐する傾向が強くなり,根系全体の根量は遜色ないものの,根の伸長力が抑えられて土壌中の深い部分への根系分布が困難となった.さらに,根鉢形成を抑えるためのセル成型トレイの改造が移植後生育におよぼす影響を調べた.その結果,根域制限用塗料を塗布したトレイの苗では移植後に発生する根量が若干少なくなったものの,根系構造が改善される傾向が認められた.また,セル壁にスリット状の穴(溝)を開けて水分滞留を抑えた場合には根鉢形成の抑制効果はみられたものの移植後生育への明確な効果は見出せなかった.ただし,潅水量の制御を工夫するなど検討の余地があることが示唆された.以上,本研究の成果を取りまとめると:(1)セル成型苗における根の活性を評価する方法,およびセル成型苗において移植直後に根鉢の周囲へ伸展する根の生育を簡便かつ迅速に評価する方法を確立した;(2)セル成型トレイの根域制限が苗の老化と移植後生育の不良(浅根性など)の主要因であることが示唆された;(3)根鉢形成を抑える処理について移植後生育促進への効果がある程度認められた.これらの成果はセル成型苗の品質を維持して移植後に速やかに根を広範囲に発達させる方法を確立する緒となるものである.園芸生産場面において普及しているセル成型苗では,移植の遅れにより移植後生育が不良となりやすい.そこで本研究ではセル成型苗の移植後に形成される根系の構造を調べ,移植後の苗の生育を改善する方法を開発することを目的とした.まず,キャベツ種子をセル成型トレイに播種して人工気象器内で発芽・育苗を行い,生育にともなう根系の呼吸や出液の推移を調べ,移植遅れが根の活性におよぼす影響を明らかにした.次に,セル成型苗の移植直後の根系画像を解析する画像処理技術を確立し,キャベツの若苗および老化苗の移植後生育の様相を比較した.その結果,苗の老化が進むと移植後に根が分岐する傾向が強くなり,根系全体の根量は遜色ないものの,根の伸長力が抑えられて土壌中の深い部分への根系分布が困難となった.さらに,根鉢形成を抑えるためのセル成型トレイの改造が移植後生育におよぼす影響を調べた.その結果,根域制限用塗料を塗布したトレイの苗では移植後に発生する根量が若干少なくなったものの,根系構造が改善される傾向が認められた.また,セル壁にスリット状の穴(溝)を開けて水分滞留を抑えた場合には根鉢形成の抑制効果はみられたものの移植後生育への明確な効果は見出せなかった.ただし,潅水量の制御を工夫するなど検討の余地があることが示唆された.以上,本研究の成果を取りまとめると:(1)セル成型苗における根の活性を評価する方法,およびセル成型苗において移植直後に根鉢の周囲へ伸展する根の生育を簡便かつ迅速に評価する方法を確立した;(2)セル成型トレイの根域制限が苗の老化と移植後生育の不良(浅根性など)の主要因であることが示唆された;(3)根鉢形成を抑える処理について移植後生育促進への効果がある程度認められた.これらの成果はセル成型苗の品質を維持して移植後に速やかに根を広範囲に発達させる方法を確立する緒となるものである.園芸生産場面において急速に普及しているセル成型苗では移植の遅れにより移植後の生育が不良となりやすい.そこで,本研究ではセル成型苗の移植後に形成される根系の構造を調べることで移植後の苗の生育を改善する方法を開発することを目的とし,本年度はその実験方法の確立について検討した.まず,植物材料としてキャベツを用いてセル成型トレイに播種して人工気象器で発芽・育苗を行い,生育にともなう根系の呼吸速度と出液速度の推移を調べた.その結果,根系呼吸速度が増加してゆく一方で,一定期間を過ぎると根系の出液速度の増加が停滞することを明らかにした.これによって,セル成型苗の生育にともなってセル内の根鉢の中で根量が増加し続けるが,移植適期を過ぎると根系の活性という面では発達がむしろ減衰する,いわゆる「苗の老化」の兆候を評価することができた.さらに同様の方法で育成したセル成型苗について,移植適期および移植遅れの苗を培土(砂)を詰めたポットに移植してファイトトロン・ガラス室内の制御環境下において短期間生育させた後に再び掘り出し,移植直後に伸長した根群をプレート上に広げて写真撮影し,この根系写真をデジタル画像としてパーソナルコンピュータに入力して根の伸長・分岐に着目した画像解析を行うことによって根系構造の解析する方法を確立することについて検討した.その結果,根系構造という観点からセル成型苗の老化と移植直後の根の生育の様相について調べることが可能となった.

園芸生産場面において急速に普及しているセル成型苗では移植の遅れにより移植後の生育が不良となりやすい.そこで,本研究ではセル成型苗の移植後に形成される根系の構造を調べ,移植後の苗の生育を改善する方法を開発することを目的とし,本年度は移植後に根鉢から周囲に伸展する根の分枝構造を観察した.まず,キャベツの種子をセル成型トレイに播種して人工気象器内で発芽・育苗を行い,移植適期苗および移植適期を逸した老化苗を培土を詰めたポットに移植して生育させ,一定期間の後に根を掘り出して根系構造を比較した.その結果,移植適期の苗では主根あるいは1次側根と思われる数本の根が著しく伸長する一方でこれらの根から2・3次側根と思われる細く短い根の発生がみられたのに対して,老化苗では根鉢から細く短い分岐根が大量に発生することがわかった.すなわち,苗の老化が進むと移植後に根が分岐する傾向が強くなり,根系全体の根量は遜色ないものの,根の伸長力が抑えられて土壌中の深い部分への根系分布が困難となった.セル成型苗が根鉢の中に多くの分岐根を持つことと移植後の分岐傾向が強いこととの関連をしらべるため老化苗の根鉢を部分的に切除することによって側根を少なくして移植した.その結果,移植直後の発根数は少ないものの長く伸長して細い分岐根を発達させた根が発生し,移植後の根系構造を改善する可能性が示された.しかし,このような乱暴な処理では植え傷みによる生育停滞が避けられない.したがってケミカルコントロールなどの安全かつ効果的な方法が必要となり,これを開発するために多様な育苗条件で大量の個体の根系解析をすることが必要となった.そこで,デジタルカメラ(購入設備備品)を用いて取得した根系画像を解析するための手法やソフトウェア設定等の処理技術について検討した.その結果,新たに多数のサンプルを迅速に解析することができるようになった.園芸生産場面において急速に普及しているセル成型苗では,移植の遅れにより移植後生育が不良となりやすい.そこで本研究ではセル成型苗の移植後に形成される根系の構造を調べ,移植後の苗の生育を改善する方法を開発することを目的とした.本年度は,昨年度に確立した多数の根系画像を速やかに解析する画像処理技術を用いて,セル成型トレイへの薬品処理や形状の改造が移植後生育におよぼす影響を調べた.まず,根の伸展を抑制する根域制限用塗料を塗布したトレイと無処理トレイを用いてキャベツセル成型苗における移植直後の根の生育を比較すると,塗布トレイの苗では移植後に発生する根量は若干少なくなったものの,大きく発達する数本の根がみられるようになり,根系構造が改善される傾向が認められた.次に,根鉢の形成がセル内の播種用土における水分の滞留によって生じるという仮定のもとに,セル壁にスリット状の穴(溝)を開けて排水を促したトレイを用いて育成した苗の移植後生育を調べた.その結果,セル内の水分滞留を抑えた場合,根鉢形成の抑制効果はみられたものの移植後生育への明確な効果は見出せなかったが,潅水量の制御を工夫するなど検討の余地があることが示唆された.以上,最終年度として本研究の成果を取りまとめると:(1)セル成型苗における根の活性を評価する方法,およびセル成型苗において移植直後に根鉢の周囲へ伸展する根の生育を簡便かつ迅速に評価する方法を確立した;(2)セル成型トレイの根域制限が苗の老化と移植後生育の不良(浅根性など)の主要因であることが示唆された;(3)根鉢形成を抑える目的で行われるいくつかの処理について移植後生育促進への効果が認められた.
非可逆系のカオス的現象の理論的研究

最近、非平衡メディアの格子モデルが力学系の理論の中で研究され始めている。非平衡メディアの運動のいくつかのタイプは、キンズブルグ-ランダウ方程式の時間と空間の変動を離散化して記述される。一成分で一次元のメディアの場合に、この方程式は発展方程式を導く。この発展方程式の安定性を調べるときに、重要な問題として残っている次の問題を解決する必要がある。"公理Aを満たし強横断的な非可逆微分写像は逆極限安定である"本研究ではこの問題を解決している。成果は学会誌に発表する予定である。研究を行うに際して必要とする資料、付随して得られる成果等は報告書に記入されている。非双曲型の系は、位相的方法によってその系の性質を明らかにすることは困難である。そこで、測度論を用いて系の性質を見い出す方法が取られている。測度論を用いるとき、空間の次元が高い場合扱いが複雑であることから、2次元の空間上の力学系を対象にして研究を進めている。双曲型の系には、安定多様体と不安定多様体から成る2種類の葉層構造がアトラクターに導入される。この構造により、双曲型測度の存在が明らかになる。アノソフ系の場合には双曲型測度はSBR測度を成し、それによって系の力学的な性質が明らかにされる。そこで、非双曲型の場合に双曲型測度が構成されるかが問題となる。本研究では、アノソフ系によって近似される非双曲型の系を扱っている。よって、その系に対してC^1-ベクトル場が構成され、その積分曲線をもって安定多様体を構成している。ところが、系は非双曲型であるから、不安定多様体による葉層構造をC^1-ベクトル場から構成することは不可能である。そこで、双曲型の系による近似である状況を利用して、接空間の特殊な分解を用いて局所的に不安定多様体に類似なC^1曲線族を見つけ、C^O-ベクトル場の一意的な積分曲線であることを確認して、不安定多様体に類似な葉層構造を導入している。その葉層構造から双曲型測度が構成される。「この測度がSBR測度になり得るか」を調べるために、構成された不安定方向の葉層構造は有限個の非双曲的な周期点、または有限個の周期的であって伸縮しない弧の存在、を見い出している。これらの状況から構成された双曲型測度は決してSBR測度になり得ないことを示している。研究を行うに際して必要とする資料附随して得られる成果等は報告書に記入されている。
「森の幼稚園」における幼児の体力・運動能力を向上させる要因

【具体的内容】1.森の幼稚園の園児が,実質的にどれくらいの時間,運動しているかを明らかにするために,運動習慣測定器(ライフコーダー,万歩計様の測定機器)を用いて活動時間を測定した。その結果,歩行以上の強さの運動に費やされた時間が保育時間全体に占める割合は, 4歳児クラスの男児が23.8%,女児が18.2%, 5歳児クラスの男児が31.9%,女児が28.5%であった。さらに,歩行以上の強さの運動をしている時間において,速歩き以上の強さの運動をしている時間は,いずれの学年・性別においても30.0%以上であった。2.森の幼稚園の園児が,どれくらいの種類の運動パターンを経験しているかを明らかにするために行動観察を行った。タイムサンプリングで得られた3450のデータのうち, 87.6%で何らかの運動が観察された。これらの運動を54種類の基礎的運動パターンに分類すると, 38種類の運動パターンが少なくとも1回は出現していた。観察された運動パターン全体に占める割合が1%以上のものは17種類であった。【意義】先行研究により,森の幼稚園の卒園児は,小学校で行われる体力テストにおいて, 8種目中の半数以上で,全国平均よりも有意に高い成績を収めていることが明らかになっている。このことの一つの要因として,森の幼稚園での生活において幼児が経験する内容が考えられる。本研究はその経験内容の一側面を数値を以て明らかにしているという点において意義がある。【重要性】文部科学省の幼児期運動指針によれば,幼児期の運動は「様々な遊びを中心に,毎日,合計60分以上,楽しく体を動かす」べきである。本研究の結果は,森の幼稚園の保育内容が,この指針と同等かそれ以上の運動をすることを幼児に対して促していることを示唆している。
デング由来エンベロープ糖タンパク質におけるエピトープ領域の新規解析法の開発

現在のところワクチンもないデング熱は、東南アジアの広い地域で公衆衛生上の問題となっている。デングウイルスは、DEN14の4種類の型に大別され、それらのエピトープ領域とウイルス型に対する抗体の特異性を解明する事は重要な研究課題である。本計画では、抗体認識の特異性に直接関わる可能性が高いデングウイルスのエンベロープ糖タンパク質(以下、Eタンパク質)の第3ドメイン(以下、E3D;96残基)に注目し、その変異体解析を行い、抗体認識機構(及び部位)を分子レベルで解明する。平成23年度では、デングウイルス3型及び4型由来のE3Dを、pET発現系を用いて大腸菌で発現し、通常の精製法(ニッケルレジン、HPLC)で、高純度に精製した(培地1L当たり30mgの収量)。高純度に精製した3型E3D及び4型E3DのX線結晶構造をそれぞれ、1.8Åと2.2Åの分解能で決定し、座標をPDBに仮登録した。さらに、3型E3D、4型E3Dに対するポリクロナル抗体を作製した。また、3型E3D及び4型E3Dの抗体認識部位の数残基を互いに入れ替えた変異体(Epitope Grafted Mutant; EGM)を8種類構築し、大量発現し、精製した。現在、EGM変異体とE3Dを型特異的に識別する抗体の相互作用をElisa法で解析中である。これらの相互作用解析の結果を上記の高分解能X線結晶構造と比較することで、抗体のウイルス型特異性の物理化学的な解明が期待される。デング熱は、現在のところワクチンもないため東南アジアの広い地域で公衆衛生上の問題となっている。デングウイルスは、DEN14の4種類に大別され、それらのエピトープ領域とウイルス株に対する抗体の特異性を解明する事は重要な研究課題である。本計画では、抗体認識の特異性に直接関わる可能性が高いデングウイルスのエンベロープ糖タンパク質(以下、Eタンパク質)の第3ドメイン(以下、E3D)の構造解析が最近報告されたことに注目し、その変異体解析を行い、抗体認識機構(及び部位)を分子レベルで解明する。平成21年度では、E3Dの大量発現系を構築した。そのため、合成DNAを用いてE3Dの塩基配列を作製し、研究室で所有するpET発現系、pAED発現系にその遺伝子を導入した。培地種類、発現温度などの発現条件を最適化し、培地1L当たり30mgの収量で精製できる条件を求めた。組換えE3Dタンパク質は、通常の精製法(ニッケルレジン、HPLC)で、高純度に精製した。高純度に精製したE3Dの熱安定性や二次構造含量を、円二色性分光法で調べた結果、βシートとαヘリックスが含まれることを解明した。デングウイルスは、DEN14の4種類に大別され、それらのエピトープ領域とウイルス型に対する抗体の特異性を解明する事は重要な研究課題である。本計画では、抗体認識の特異性に直接関わる可能性が高いデングウイルスのエンベロープ糖タンパク質(以下、Eタンパク質)の第3ドメイン(以下、E3D;96残基)の構造解析が最近報告されたことに注目し、その変異体解析を行い、抗体認識機構(及び部位)を分子レベルで解明する。平成22年度では、デングウイルス3型及び4型由来の合計2種類のE3DをpET発現系で発現し、通常の精製法(ニッケルレジン、HPLC)で、高純度に精製した(培地1L当たり30mgの収量)。高純度に精製したE3Dの熱安定性や二次構造含量を、円二色性分光法で調べた結果、βシートとαヘリックスが含まれることと、熱安定性が60°C以上であることを解明した。さらに、3型E3D及び4型E3DのX線結晶構造をそれぞれ、1.6Åと2.3Åの分解能で決定し、座標をPDBに仮登録した。現在、3型E3D及び4型E3Dの抗体認識部位の数残基を互いに入れ替えた変異体を作製している。平成23年度には、3型E3D、4型E3D及びそれらの変異体を用いて、ウイルス型におけるE3Dの熱安定性及び抗体認識部位の構造、揺らぎが抗体結合力に及ぼす影響を詳細に解析する。

また、3型E3D及び4型E3Dの抗体認識部位の数残基を互いに入れ替えた変異体(Epitope Grafted Mutant; EGM)を8種類構築し、大量発現し、精製した。現在、EGM変異体とE3Dを型特異的に識別する抗体の相互作用をElisa法で解析中である。これらの相互作用解析の結果を上記の高分解能X線結晶構造と比較することで、抗体のウイルス型特異性の物理化学的な解明が期待される。
ミトコンドリア蛋白質の膜透過反応及び機能発現における分子シャペロンの役割

ミトコンドリア(Mt)内膜に文歩津蛋白質前駆体をマトリックス側から膜間区画側に膜透過させる活性が存在し、Mt自身が合成する蛋白質の膜透過反応及び膜間区画酵素の仕分け反応に重要な役割をしていることが示唆されていた。そこで、ラット肝Mtより調製した逆転内膜小胞を用いた試験管内輪輸送反応系を開発し、実際にそのような膜透過活性が存在するかどうかを調べたところ、すでに報告しているように、その存在を確認することができた。そこで我々の開発したこの輸送反応系及び基質としてプレプロラクチン八pPL)用いることにより、膜透過反応に関与する可溶性印紙の同定を試みた。基質pPLの量は一定のまま、無機イオンの濃度は同じ条件になるように緩衝易で輸送反応液を希釈し、反応を行ったところ、膜透過反応は著しく阻害された。しかしながら、Mtマトリックス画分を添加することにより、阻害の回復が観察された。また、マトリックス画分の添加量の増加により膜透過反応がさらに促進されることが明らかになった。このことはマトリクス画分に膜透過反応を促進する可溶性因子が存在することを強く示唆している。そこでMt型hsp70に対する抗体であらかじめ処理し、Mt型hsp70を除いたマトリックス画分を用いて、その単価効果を調べたところ、膜透過反応阻害の回復、及び促進効果は全く見られなかった。以上のことより、Mt内膜を介した分泌蛋白質前駆体の膜透過反応にも細胞質で合成されたMt蛋白質前駆体の輸入反応の場合と同じようにMt型HSP70が重要な役割を担っていると考えられる。
腫瘍組織内免疫の正/負因子の細分画化とがん種を越えた絶対評価の試み

腫瘍組織内浸潤免疫担当細胞側の効果側・抑制側の各因子の強度を多方面から解析し、個人間・がん種間の絶対的評価を決定する。このため、新鮮腫瘍組織よりの抽出生細胞を主に用い、二つの因子のフローサイトメーター解析、機能解析、さらなる亜分画化、遺伝子的・組織学的解析、臨床データとの比較、を実施する。多くのがん種・症例を横並びに解析していく事で、絶対的な評価を行うことを第一とする。最終的に両側因子、さらには亜分画化各因子を包括する総合的免疫状態のための評価方法の確立を試み、がん種ごと、症例ごとの絶対的評価につなげる。
LIM蛋白ファミリーによる自然免疫反応調節機構の解明

PDLIM2(PDZ and LIM protein-2)は、転写因子STAT4に対するユビキチンリガーゼとして申請者によって単離された核内蛋白である。本申請研究においては、このPDLIM2がNF-kBのp65サブユニットに対してもユビキチンリガーゼとしてはたらいていることが明らかになった(Tanaka T, Nat Immunol, 8,584,2007)。PDLIM2はC末端部のLIMドメインを介してp65をユビキチン化するとともに、N末端部のPDZドメインを介してp65をnuclear bodyへ核内輸送する。ユビキチン化されたp65は最終的にnuclear bodyにおいてプロテアーソームによって分解されることにより不活性化される。さらに、PDLIM2欠損マウス由来の樹状細胞においては、LPS刺激による炎症性サイトカインの産生が、正常マウスにくらべて著明に増加していた。また、PDLIM2欠損マウス由来の樹状細胞においては、LPS刺激時のp65のユビキチン化が正常マウス由来細胞と比較して著明に低下しており、同時に核内のp65の蛋白量も増加していた。これらのことから、PDLIM2によるp65の核内輸送とユビキチン依存性分解というNF-kBシグナルの新たな不活性化経路の存在が明らかになった。さらに、PDLIM2がI型インターフェロンの産生に必須の転写因子であるIRF3およびIRF7の転写活性を抑制することも明らかになった。また、LIM蛋白ファミリーの中でPDLIM2と相同性が特に高いRil(PDLIM4), Elfin(PDLIM1), ALP(PDLIM3)は、PDLIM2と同様にNF-kBの転写活性を抑制することも明らかになった。以上より、LIM蛋白ファミリーは、免疫反応を負に制御するシグナル伝達調節因子の新たなファミリーであることが示唆された。蛋白ユビキチン化は、細胞内シグナル伝達系を制御する新たな蛋白質翻訳後修飾として最近注目されている。自然免疫を担う樹状細胞は、病原微生物の侵入に対し、Toll様受容体を介して核内転写調節因子NF-κBを活性化し、炎症反応を惹起して病原菌の排除にあたるが、最近、このNF-κBの活性を負に制御する機構として、NF-κB自身のユビキチン化・分解が重要であることが明らかになってきた。しかしながら、NF-κBに結合してこれをユビキチン化するユビキチンリガーゼは不明であった。SLIMは申請者らによって単離されたLIM蛋白ファミリーに属する核内蛋白で、LIMおよびPDZの両ドメインを有する。申請者は、これまでの研究において、LIMドメインがユビキチンリガーゼ活性を有する新たなモチーフであることを報告したが、本申請研究においては、申請者は、SLIMがNF-κBのp65サブユニットに対してユビキチンリガーゼとして作用することを明らかにした。すなわち、SLIMは活性化に伴って核内に移行してきたp65と結合しLIMドメイン依存性にこれをユビキチン化する。さらに、SLIMが、PDZドメインを介してp65をPML nuclear bodyという核内の隔離された分画に輸送し、この分画においてユビキチン化されたp65がプロテアソーム依存性に分解されることも明らかになった。また、SLIM欠損マウス由来樹状細胞においては、p65のユビキチン化の傷害および核内のp65の蛋白量の増加が認められ、これにともなって、炎症性サイトカインの産生が正常マウス由来樹状細胞に比べて著明に亢進していた。

以上より、SLIMは、基質蛋白の^Lユビキチン化と核内でのプロテアソームへの輸送という2つの機能を併せ持つユニークなユビキチンリガーゼであり、この活性により、NF-κBの活性化および炎症反応を負に調節していることが明らかになった。PDLIM2(RDZ and LIM domain protein-2)/SLIM(STAT-interacting LIM protein)は、申請者らが単離したLIM蛋白ファミリPDLIM2が転写因子NF-κBに対する核内ユビキチンリガーゼであることが明らかになった。すなわち、PDLIM2は、刺激によって核内に移行してきたNF-κBのp65サブユニットと結合して、これを核内でLIMドメイン依存性にユビキチン化・分解することにより、細胞レベルおよび個体レベルでの炎症反応を負に制御するようにはたらいていた(Nat.Immunol.8,584-591,2007)。また、PDLIM2と同じLIM蛋白ファミリーに属するRil(PDLIM4),ALP(PDLIM3)およびElfin(PDLIM1)も、PDLIM2と同様にNF-κBの転写活性を負に制御することも明らかになった。中でもRilは、マクロファージや樹状細胞などの自然免疫細胞に強く発現しており、マクロファージの細胞株にRilを強制発現させると、LPSで刺激による炎症性サイトカインの産生を著明に抑制した。現在、RilがNF-κBを負に調節する分子メカニズムを解析するとともに、Rilの個体レベルでの機能を明らかにするために、Rilノックアウトマウスを作製中である。さらに本申請研究により、PDLIM2がインターフェロン-α/β遺伝子のIRF7やIRF3による転写活性化も負に制御することが明らかになった。以上のことから、PDLIM2および類似のLIMタンパク質群は、自然免疫担当細胞の機能を広く負に制御していると考えられる。