hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
配信能力を拡張可能な自律分散型配信システムに関する研究

クラウドコンピューティングの普及により,計算機システムの処理能力を向上することが可能となった.しかし,クラウドコンピューティングを利用して向上可能なのは計算能力など局所的な処理能力のみであり,ネットワーク性能の向上は困難である.本研究では,複数のクラウドを組み合わせて利用可能な,サーバ広域分散配置システムを提案する.これによりネットワーク性能の向上を実現する.本研究では複数のクラウドにまたがるオートスケール機能を実現する.サーバの増設時期およびサーバの増設場所は,本研究で提案するクラウド選択ポリシーに基づき決定する.クラウドコンピューティングの普及により,計算機システムの処理能力を向上することが可能となった.しかし,クラウドコンピューティングを利用して向上可能なのは計算能力など局所的な処理能力のみであり,ネットワーク性能の向上は困難である.本研究では,複数のクラウドを組み合わせて利用可能な,サーバ広域分散配置システムを提案する.これによりネットワーク性能の向上を実現する.本研究では複数のクラウドにまたがるオートスケール機能を実現する.サーバの増設時期およびサーバの増設場所は,本研究で提案するクラウド選択ポリシーに基づき決定する.配信能力を拡張可能な自律分散型配信システムの構築を行うため、平成23年度は以下の3つの要素技術について研究開発を行なった。1.新規配信サーバの増設時期の決定手法新規配信サーバの増設には、配信サーバの追加やリクエスト誘導の切り替えなど事前の準備が必要である。これらの準備に必要な時間を考慮しサーバの増設時期を決定する。平成23年度は、どのような事前準備が必要となるかを調査した。また、既存のオートスケールの手法ではどのようなタイミングでサーバを増設しているかについて調査した。2.新規配信サーバの配置位置決定手法新規配信サーバの配置位置の決定には、配置位置を決めるためのポリシーと、配置位置を選択するためのリアルタイムなモニタリング、分析が必要となる。平成23年度は、配置位置を選択するためのポリシーについて考案した。また、ポリシーの1つである、サーバ・クライアント間のネットワーク的が近いものを選択するために必要なモニタリング手法について調査を行った。これらの成果内容については、学会発表を行った。3.動的に増設される配信サーバ間でのリクエスト誘導配信サーバが動的に増設される場合、増設された配信サーバにもリクエストが誘導されなければならない。平成23年度は、クライアントのリクエスト誘導先を動的に変更するリクエスト誘導方式について検討を行った。調査の結果、DNSを用いて動的にリクエスト誘導先の切り替えが可能なサーバ選択機構[1]を用いることで解決可能であることがわかった。このサーバ選択機構を利用して、リクエスト誘導を行うことにし、基本設計を行った。[1]"多様な選択ポリシーを利用可能なサーバ選択機構",下川俊彦,吉田紀彦,牛島和夫,電子情報通信学会論文誌,J84-D-1:9,2001クラウドコンピューティングの普及により,計算機システムの処理能力を向上することが可能となった.しかし,クラウドコンピューティングを利用して向上可能なのは局所的な処理能力であり,広域的な処理能力の向上は困難である.本論文では,複数のクラウドを組み合わせて広域分散型システムを構築可能なシステムについて提案する.本提案では複数のクラウドにまたがるオートスケール機能を実現する.サーバの増設時期およびサーバの増設場所は,本研究で提案するクラウド選択ポリシーに基づき決定する.本研究では複数のクラウド選択ポリシーを切り替え可能なプロトタイプシステムを実装した.これにより,複数クラウドでシームレスに仮想計算機の実行環境を準備することが可能となる.実データをもとに,評価実験を行い本提案の有効性を示した.平成23年度に計画していた全項目について、基本調査、方針設計は終了しているため、計画自体はおおむね順調に進展していると言える。一方、実装については、環境選択や環境構築に時間がかかったため、やや遅れている。環境選択は終了しており、環境構築も着々と進んでいるため、今後は速やかに設計、実装を行っていくことで、計画を遂行できるのではないかと考えている。24年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は、平成23年度に計画していたシステム全体の実装を行い、実験及び実地検証と総括を行う。平成23年度に実装が終わらなかったが、平成24年度に行う予定であったリクエスト誘導手法に関する検討も進んでおり、「リクエスト誘導手法」については既存のシステムを利用することにした分、実装期間の短縮が見込めるため、全体的には問題ないと考えている。
水溶性有機炭素の成分ごとの新たな多元素同位体測定と発生源の解明

微小粒子状物質(PM2.5)は人体への健康影響が懸念されており,これまで様々な環境対策が進められてきた.しかし,PM2.5の約3割を占める炭素成分の中でも水溶性有機炭素は,発生源が多く生成プロセスが複雑であるため未だに実態が解明されていない.そこで本研究では,水溶性有機炭素の成分ごとの安定同位体比を分析することで発生源を解明することを目的とする.成分ごとの分析に加えて,多元素の安定同位体比を使うことで,より一層明確な発生源の識別が可能になると考えられる.微小粒子状物質(PM2.5)は人体への健康影響が懸念されており,これまで様々な環境対策が進められてきた.しかし,PM2.5の約3割を占める炭素成分の中でも水溶性有機炭素は,発生源が多く生成プロセスが複雑であるため未だに実態が解明されていない.そこで本研究では,水溶性有機炭素の成分ごとの安定同位体比を分析することで発生源を解明することを目的とする.成分ごとの分析に加えて,多元素の安定同位体比を使うことで,より一層明確な発生源の識別が可能になると考えられる.
日本版米燃料化政策と地域実証事業の統合的研究-水田を油田にする制度構築に向けて-

本研究では、我が国でのコメによるバイオエタノール生産は、食糧生産と競合するものではないこと、エネルギー利用効率向上と事業収益性確保の視点から多収量米の多用途・多段階利用が不可欠であること、また農家がコメ1キロを25円で販売しても8万円/10a程度の助成金があれば収益性が確保できること、そのためにも欧米の先進事例のように農家や農協の主体的取組と石油流通販売業者の協力が極めて重要であることを示した。本研究では、世界の主要なバイオエタノール政策の調査と我が国における米からのバイオエタノール生産・普及の可能性の検討を主要な研究課題とする。まず、米国ミネソタ州では、新世代農協という組織をつくり、農民自身がプラントを建設してトウモロコシからバイオエタノールを生産している事例を調査した。このようなことが可能になった要因としては、政府の自動車排ガス規制、エネルギー自給戦略、地域振興に関する補助金等による政策的支援はもとより、農民自身による強い意志と経営管理能力が重要であることが明らかになった。中国調査では、河南省にある天冠グループのバイオエタノール工場を対象にした。小麦を中心にした原材料から年間約30万tのバイオエタノールを独自の無水化技術によって効率的に生産していた。中国におけるバイオエタノール政策の背景には、1990年代の過剰穀物対策と、国内石油業界の市場シェアーを巡る競争も、環境対策以外の大きな影響要因となっていることが明らかになった。福岡県では、築上町の農家がバイオ燃料用多収量米の栽培を行い、西海203号で玄米628キロの反収をあげたが、施肥管理によってさらなる反収の増加が期待できることが明らかになった。他方、福岡県の住民2000人を対象にE3燃料に対する支払意志額を仮想評価法によって推計したところ、平均でガソリン1リットル当たり3円まで値上げして支援してもよいという推計結果が得られた。また、選択実験の推計結果によると、ガソリン税からE3燃料への補助金を支払うのであれば、4.24円まで支払ってもよいことが明らかになった。この傾向が国民全体に当てはまると仮定するならば、ガソリン税から年間2544億円の助成額となるであろう。農業経営の現場では、バイオエタノール米の生産にシフトするか、あるいはそれを推進する有効な政策は何であるかという課題に答えるため、農業経営の線形モデルを利用して政策シミュレーション分析を行い、定量的な検証を試みた。飼料イネのデータを使用し、収量、助成金および必要労働力の水準を変化させて経営内におけるバイオエタノール原料米の作付面積の変化を推計した。その結果、バイオエタノール原料米は、その買取原価が低く設定されるため、通常の転作助成金を上回る生産助成金が交付されて初めて作付けられること、また、そのような条件が整ってこそ単収増大技術と省略化技術の開発支援政策が効果を発揮することが明らかになった。農産物の構造的過剰に悩むフランスは、農業界が穀物や油糧種子の新たな販路としてバイオ燃料の積極的推進に取り組んだ。1992年より耕地作物の直接支払の給付要件として設定された休耕義務に対して、耕作対象面積に非食用の作物作付け認められるようになり、これを機に菜種を中心としたバイオ燃料原料作物の生産が始まった。また、1997年からバイオ燃料に対して減税措置を講じ、その供給コストの大半を補填した。その後、穀物価格の高騰により2007年には義務的休耕は、燃料作物に対する助成制度とともに廃止が決まった。しかし、エタノール混合率はエネルギー換算でEUの水準を上回る独自の目標値を設定し、2005年にはバイオ燃料の混合率未達成の販売者には環境税が課され、E85は2007年1月から一般に販売できる体制が整えられるなど、バイオ燃料推進の姿勢は強力であり、ビートや穀物の共同組合グループを中心に巨額の投資による大規模プラントの建設も進んでいる。本研究では、我が国における米からのバイオエタノール生産・普及の可能性の検討と世界の主要なバイオエタノール政策の調査を主要な研究課題とする。最終年度として本研究の成果を、矢部光保・両角和夫編著『コメのバイオ燃料化と地域振興-エネルギー・食料・環境問題への挑戦-』筑波書房として出版した。本年度の研究成果は、これまでの成果を統合し、コメによるバイオエタノール生産の事業収益性を示した。すなわち、九州大学の収量試験から多収量品種「ミズホチカラ」(西海203号)の精玄米量は約1000キログラムと計算され、製造業者がコメを1キロ25円で買取ると原材料費は73.0円/lになる。この場合、年間3万klのプラントで20年間生産すると、ランニングコストを含む生産原価は100円/lとなる。この価格は、バイオマス・ニッポンで2015年に向けた国産バイオエタノール生産の原価目標であるが、これではエタノール製造業者は利益を生まない。しかし、副産物として家畜飼料を1キロ20円で販売すると、20年間で51億円の利益を生み、事業の採算性は確保される。

また、農家は、コメ1キロを25円で販売しても、2010年度導入のバイオ燃料米等助成金80,000円/10aが利用できれば、農家の収益性も確保でき、コメによる国産バイオエタノールの可能である。なお、この80,000円/10aは本研究で推計したバイオエタノール用米導入に必要な農家助成金額と同額である。さらに、機能食品等副産物の多段階利用は、事業の収益性の改善とともに、投入エネルギーが他の製品にも案分されるため、バイオエタノールに係わるコメ生産の投入エネルギーは小さくなり、エネルギー収支は改善される。そのため、単純なエネルギー収支の議論では十分でないことを示した。今後は、石油の精製・流通・販売をになう石油関連業界との利害調整や制度構築が不可避の課題となる。
骨細胞系譜への分化に寄与する因子の同定と骨再生への応用

本研究課題では、骨芽細胞分化に関する因子を血管誘導能の獲得という観点から解析した。血管網の構築が骨新生に重要であるという報告は多いが、骨芽細胞分化段階での血管誘導能獲得に対する詳細な解析はなされていない。本研究では、まず、間葉系幹細胞から骨芽細胞に分化する際、血管内皮細胞増殖因子(VEGF)の分泌が亢進することを、RT-PCR,Northern Blot,ELISAなどの手法を用いて証明した。その際、IsoformであるVEGF121の発現が、特に亢進していることを示した。更に、血管内皮細胞の増殖に最も効果を発揮しているであろうことを、ヒト臍帯静脈血管内皮細胞(HUVEC)を用いたIn vitro proliferation assayにより示した。VEGFの骨芽細胞への効果については、意見が分かれるところであるが、分化誘導細胞およびHUVECを用いたIn vitroの解析結果から、主に血管新生を誘導することにより、骨芽細胞自身の増殖・分化に有利な環境を構築しているものと考えられた。また、骨芽細胞分化に必須とされるDexamethasoneの影響は不可逆的であり、一度、骨芽細胞系譜へと分化した細胞は、脱分化能を失うものと考えられた。現在、In vivoでの骨芽細胞分化に対するVEGFの効果を解析するため、Nude mouseの皮下にヒト間葉系幹細胞とともに人工Scaffoldを埋没し、骨形成能および血管新生能の評価を行っている。Vascular endothelial growthfactor(VEGF)は血管新生および骨形成に重要な因子であるが、ヒト骨芽細胞分化誘導段階における役割については未だ不明な点が多い。今回、我々は、「hMSCが骨芽細胞へと分化していく過程でVEGF分泌量が増加し、血管新生を促すとともに骨基質を産生する」との仮定の下に実験を行った。Dexamethasone(Dex)による骨芽細胞への分化誘導過程で、VEGF発現量に変化を認めるかを検討し、同時に、骨芽細胞のマーカーであるAlkaline Phosphatase(ALP)・Osteocalcin(OC)の発現量を比較した。分化段階はRT-PCRによるOCの発現をもって判定した。RT-PCRでは4種類のVEGF isoformを検出したが、Northern blotによりVEGF_<121>・VEGF_<165>が主要なisoformであり、分化が進むにつれてその発現量が増加していることが明らかとなった。VEGF_<121>は塩基性Domainを持たず、VEGFR-2に対する結合力はVEGF_<165>より劣るが、重要な血管新生誘導因子である。そのレセプターであるVEGFR-1・VEGFR-2の発現については、RT-PCRでともに検出されなかった。Neuropilin-1は、VEGF_<165>とVEGFR-2の結合をcoreceptorとして増強し、シグナル伝達活性を促進するはたらきを有するが、Exon 7を持たないVEGF_<121>とは結合できないという報告もあり、分化誘導骨芽細胞におけるNeuropilin-1の役割と、VEGF_<121>の効果については、更なる研究が必要であろうと思われる。以上より、hMSCから骨芽細胞系譜へと分化誘導された細胞は、VEGFの発現が増加し、血管侵入に有利な環境をつくるものと考えられた。また、初期分化段階における骨芽細胞増殖には直接的に関与しないことを示した。また、骨芽細胞自身の分泌するVEGFは主に血管内皮細胞に作用することが示唆された。
高圧下におけるポリマー溶液物性推算のための修正SRKグループ寄与法の開発

本研究の目的は、化学プロセス計算に広く用いられている3次型状熊方程式とグループ寄与法を組み合わせたポリマー溶液物性推算法の開発であり、状態式としてはSRK式に自由容積項を組み入れたSako-Wu-Prausnitz式を修正し、グループ寄与法としてはASOG-FVを採用している。この修正SRK式の特徴は溶媒に関するパラメータをSRK式のパラメータから直接求めることができる点である。初年度は修正SRKグループ寄与法による相平衡推算法を提案した。10種のポリマーの状態式パラメータa^*,b^*, c^*を決定し、ASOG-FVと組み合わせて2成分系ポリマー溶液の気液平衡推算を行った(Fluid Phase Equilibriaに投稿準備中)。本年度は新たに52種のポリマーの状態式パラメータと特性パラメータT^*, P^*, V^*を決定した(J.Chem.Eng.Japanに投稿準備中)。次に、特性パラメータのグループ加算に基づく推定法を提案する。さらに、ポリマー溶液の液液平衡を推算し、修正SRKグループ寄与法の適用性を明らかにする。後半の2つの研究はまとまり次第、Fluid Phase Equilibriaに投稿する。ポリマー溶液の物性推算に利用できる3定数3次型状態式であるSako-Wu-Prausnitz式中の一つのパラメータをセグメント数で置き換えることにより、溶媒についてはSRK式の一般化式が直接使用できる修正SRK式を提案した。ポリマー物性への適用として、先ず、文献検索で求めた10種のポリマーのPVTデータを相関し、比容が0.1%の精度で相関できることを確かめた。次に過剰自由エネルギー型混合則とASOGを状態式に組み込ませたグループ寄与法によりポリマーと溶剤からなる2成分系気液平衡を推算したところ、溶媒活量の実測値と推算値は平均5%で一致した。(栃木ら:化学工学会第32回秋季大会(平成11年9月)、栃木ら:第5回日韓合同分離技術シンポ(平成11年8月)で発表)更に、ZollerとWalshのデータ集に収録されている4種のPVTデータを相関し、比容が0.2%の精度で表現できること、また分子量の記載がないポリマーへの適用を考察し、14種のポリマーの3定数を新たに決定した。また、ポリマーの比容をグループ加算法で推算するモデルを開発するための基礎となる特性パラメータT^*、P^*、V^*を決定した。(栃木ら:化学工学会第65年会(平成12年3月)で発表)本研究の目的は、化学プロセス計算に広く用いられている3次型状態方程式とグループ寄与法を組み合わせたポリマー溶液物性推算法の開発であり、状態式としてはSRK式に自由容積項を組み入れたSako-Wu-Prausnitz式を修正し、グループ寄与法としてはASOG-FVを採用している。本年度はポリマーのPVT及び相平衡データのデータベース化を図るとともに、62種のポリマーのPVTを相関し、修正SRK式中のパラメータa^*、b^*、c^*を用いて、特性パラメータT^*,P^*,V^*を求めた。次に特性パラメータT^*,P^*,V^*をグループ加算で求める推算法を検討したところ、PVTの推算精度は約5%以上であり、推算精度を向上させるにはV^*の取り扱いを工夫する必要があろう。また、過剰自由エネルギー型混合則とグループ寄与法ASOG-FVを組み合わした修正SRKグループ寄与法を用いると、気液平衡を約7%の精度で推算できることを確かめた。更に、液液平衡の推算プログラムを作成し、現在、相平衡の計算を行っている。
都市内の駐車空間と建物空間の効率的配分に関する研究

平成11年度は、住宅地における駐車空間と建物空間の効率的配分を検討し、研究全体のまとめを行った。まず、ロスアンジェルス、ロンドンの住宅地における駐車空間消費の資料収集と分析を行い、各地域の住宅地における駐車空間消費の実態に関する研究資料の整理と分析を行った。これらの整理と分析から、住宅を対象とした駐車場付置義務制度やレジデントパミット(路上の車庫化)制度が必ずしも駐車空間と建物空間の効率的配分に貢献していない点、これらの制度により生じた駐車空間の社会的費用に与える影響が大きい点が明らかとなった。また、東京の住宅地における駐車空間(各住宅の車庫、民間月極駐車場)の実態を分析し、住宅地における駐車空間消費の現状を明らかにした。住宅地の駐車空間に実質的に生じている社会的費用の算定を行い、社会的費用からみた車庫法の制度や集合住宅を対象とした駐車場付置義務制度の影響を分析し、その他の制度(レジデントパミット制度など)との比較評価を行った。その結果、住宅地における駐車空間と建物空間の効率的配分を達成する上で車庫法の制度は有効であるが、その一方で、建物空間の密度、自動車保有率と分担率、道路利用に関する社会的なコンセンサス、違法駐車の取り締まり状況などが駐車空間の配置に大きく影響することが明らかとなった。最後に、ロスアンジェルス、ロンドン、東京の商業業務地・住宅地における駐車空間と建物空間の効率的配分に関して検討し、全体の研究成果を報告書にまとめている。平成10年度は、商業業務地における駐車空間と建物空間の効率的配分を検討した。1.まず、東京の商業業務地における駐車空間消費の制度的要因の検討を行った。東京都における駐車場整備制度、特に駐車場付置義務制度、小規模建築物の付置義務対象除外事項などをレビューした。また、駐車需要に影響があると考えられる通勤手当制度、パーキングメーター設置状況、路外駐車・路上駐車の現況に関しても調査した。2.次に、地理情報システム(GIS)、及び東京都土地利用データを準備し、東京の商業業務地における駐車空間消費状況を実証的に検討した。また、東京都の商業業務地の具体的研究対象地域として千代田区を選定し、駐車場利用状況を資料調査した。千代田区を含む東京都心部は駐車場付置義務制度の対象となる大規模建物が多く、建物更新も進んでいるため、建物空間(主にオフィス)と比較して駐車空間が大きいことが明らかとなった。現在、これらの調査結果をモデル化し、駐車空間に実質的に生じている社会的費用の算定を行っている。3.最後に、ロスアンジェルス、ロンドンの商業業務地における駐車空間消費の資料収集と分析を行った。東京における調査と同時に、ロスアンジェルス、ロンドンの商業業務地における駐車空間消費の実態に関する研究資料を整理した。東京とロンドンの都心部における駐車空間ストックはそれほど大きな隔たりは無いが、ロスアンジェルスのそれは低めに見積もっても東京の2.5倍であることが分かった。また、いずれの都市においても、(無料の)民間従業員用駐車空間の占める割合が非常に高いことが分かった。
近世イスパニア世界におけるカトリック的アイデンティティの拡大と美術

本研究は、新大陸植民地におけるキリスト教美術受容を系統的に明らかにするための基礎研究であった。昨年は研究の初年度として、ペルー、ボリビアのアンデス地域に出張し、資料の収集を図るとともに、その検討から、非支配者層(先住民・混血系住民ら)による、外来キリスト教的視覚イメージの「戦略的誤解」という概念を導き出した。本年は、その問題意識に基づきつつ、さらにメキシコの事例を視野に入れた調査を進めた。その際、注目したのはメキシコに数多く残される植民地時代初期、16世紀の修道院フレスコ壁画群である。しばしば先住民画家の手で制作されたそれらの画像は、キリスト教布教の初期段階における支配者(布教者)・非支配者(改宗者)間のイメージ理解、あるいはその[誤解]の相をきわめて象徴的に示している。特に、デューラーの黙示録版画を主たるモデルとして制作されたことの知られている、テカマチャルコ修道院聖堂(プエブラ州)のフレスコ装飾は、ヨーロッパ系のイメージ源泉を、先住民の画家がどのように解釈し、時に改変したしたのかを知る貴重な資料である。そこには太陽神のイメージ、あるいは、身近な宗教指導者たる修道士の姿を借りて表象された、キリスト教の神の像が、きわめて直截にあらわされている。このテカマチャルコ修道院フレスコ装飾については、現在研究論文を準備中である。以上のように、本研究では2年に渡り、アンデス地域およびメキシコについて、基本的な資料を収集するとともに、現地に出張して関係研究者との協力・連絡の体制を整えた。その成果に基づき、報告者は現在、ペルーおよび日本国内に関係する研究者を組織して、アンデス地域の植民地美術を主眼としたチームを編成し、より詳細な現地調査のための科学研究費(基盤研究B)を申請中である。本年度は研究計画の第一段階として、スペインの中南米植民地のうち、特にアンデス地域に関わる問題を中心に調査を進めた。アンデス地域はその地勢的、歴史的経緯から、中南米植民地のなかでも、キリスト教化、スペイン化の進行が比較的緩やかで、かつ伝統的土着文化との混交が活発に行われたとされる。この問題は美術史学においてもすでに注目されるところであるが、報告者は、聖母図像や特殊な天使像を手がかりに研究するなかで、そうした文化融合が、単純に視覚イメージの生成の場に生じただけでなく、むしろ本質的には、そのイメージの受容・伝達の場において重要な意味をもつものだったことに、着目するにいたった。たとえば太陽や月、あるいは蛇や人魚など、偶然にして西欧および植民地のそれぞれの文化に固有の出自をもつ象徴的モティーフは、優勢であった植民地支配層の美術表現の文脈で用いられたものにせよ、被支配層(=先住民ないし混血系住民ら)のなかば意識的な「曲解」により、しばしば土着文化の文脈に引きつけて解釈される。こうしたいわば「戦略的な誤解」は、植民地文化・美術を理解する上で重要な概念となりうると考えられ、現在、これについての裏付けとなる史料の収集と分析に務めている。しばしば多様な解釈を許す視覚表象を、どのように語り説明するかという問題は、しばしばその語り手のアイデンティティーに関わるものだが、それは一見客観的な記述の体系のかたちをとる、近代の美術史学の言説に対しても痛切な問題を提起する。美術史家は美術作品の意味を明確に確定しようとしがちだが、それは上に指摘したような多元的な解釈の場に存在した植民地美術の研究においては、外来者の独善となってしまう恐れがある。本研究は以上のような認識をまず初年度の成果として整理し、次年度(最終年)の研究の方向性を定めることにしたい。
電子波動関数の変化・応答特性に着目した超伝導転移温度の評価

超伝導物質探索の指針を得るためには、結晶構造の違いを越えた電子状態の特徴を見いだすことが重要であるが、有機化学反応の分野では、同じ機構で反応する分子がその構造の違いを越えて同型の軌道を作る傾向があることが指摘されている。本研究では、材料物性自身を固体凝縮系化学反応現象とみなし、ある結晶構造下での電子状態というよりも、むしろその結晶構造から積極的に原子を変位させたときの、電子状態の変化・応答特性を知ることに主眼を置いて超伝導転移温度を評価する。Ti、V、Zr、Nbで、超伝導転移温度が既知のB1型構造の窒化物、炭化物、酸化物を対象として、M_<14>A_<13>(M=Ti、V、Zr、Nb、A=C、N、O)クラスターモデルを設定し、モデル中心のA原子のみを変位させたときの分子軌道関数の変化の仕方をDV-Xα分子軌道法により解析し、それと超伝導転移温度との対応関係を調査した。原子変位に伴い、中心のA原子と周囲各M原子とのBond Overlap Population(BOP)は変化し、BOPに偏りが生じる。変位させる中心非金属原子と、変位方向にあり近づいていく金属原子とのBOP値を分子、それと反対方向の遠ざかっていく金属原子とのBOP値を分母として、BOPの比を算出すると、窒化物でBOPの比が大きく変化する原子変位量のときに、各化合物における超伝導転移温度の高低関係と算出したBOPの比の大小関係に対応関係が認められた。この結果は、超伝導という固体物性であっても、これが分子軌道と密接な関係にあり、固体物性そのものを固体凝縮系における一種の化学反応現象と捉える視点が重要であることを示唆している。物質探索に際しては、固体物性としての超伝導現象と、固体化学反応としての触媒現象の関連性に着目することが有効であると思われる。Ti、V、Zr、Nbで、超伝導転移温度が既知のNaCl型構造の窒化物、炭化物、酸化物、硼化物を対象として、M_<14>X_<13>クラスターモデル(M=Ti,V,Zr,Nb、X=N,C,O,B)を設定し、モデル中心のX原子のみを変位させたときの分子軌道関数の変化特性をDV-Xα分子軌道法により調査し、それと超伝導転移温度との対応関係を検討した。原子変位に伴い、中心のX原子と周囲各M原子とのBond Overlap Population(BOP)は変化する。原子変位によりBOPには偏りが生じるが、それを比で表すと、特に窒化物で、その比が大きく変化する原子変位のときに、超伝導転移温度値の大小関係とBOPの比の大小関係に対応関係が認められた。超伝導現象は、磁気的相転移や構造相転移を起こす境目でよく観察されており、この結果は、物質・物性の安定・不安定性と超伝導機能発現との密接な関係を反映したものであると考えられる。波動関数の変化・応答特性と物性との密接な関連性については、物質をどう捉えるかという物質観にも係わる問題である。

今後は、「要素自身の状態変化を伴わない相互作用は無い」、すなわち、「要素自身の状態変化を伴って、はじめて、その要素からみて相互作用(関係性)があると言える」を基本原理として、化学結合の意味や物性の意味を捉え直すことが重要である。超伝導物質探索の指針を得るためには、超伝導物質が共通に持っている電子状態の特徴を見出す必要がある。有機化学反応の分野では、同じ機構で反応する分子がその大きさや分子構造の違いを超えて同型の軌道を作る傾向があることが指摘されている。有機化学反応であろうとも、固体物性であろうとも、主役を演じているのは電子であり、化学反応では原子変位を伴うのが一般的である。そこで本研究では、ある結晶構造下での電子状態というよりも、むしろその構造から積極的に原子を変位させたときの、電子状態の変化・応答特性を知ることに主眼を置いて、Ti、Zr、Nb、V、FeのNaCl型構造の窒化物、炭化物、酸化物を対象に、その分子軌道特性と超伝導転移温度との関連性を調べた。中心原子を変位させたクラスターモデルを設定しDV-Xα分子軌道計算を実施した。クラスターの原子数や計算過程における電子移動量の変化の仕方を変えた場合の計算も行い、各化合物の波動関数特性を調べた。中心原子を変位させた場合、中心の非金属と周囲金属原子間の距離に偏りが生じるため、Bond Overlap Population (BOP)も変化する。変位させた非金属原子と、原子問距離が近づいた金属原子とのBOP、および、それと反対側の遠ざかった金属原子とのBOPを調べ、その変化特性をみると、これが各化合物間の超伝導転移温度の高低関係とよく似るようになる傾向が認められた。ここでの結果は、超伝導という固体物性であっても、これが分子軌道特性と密接な関係にあり、固体物性そのものを固体凝縮系における一種の化学反応現象と捉える視点が重要であることを示唆している。物質探索に際しては、固体物性としての超伝導現象と、固体化学反応としての触媒現象の関連性に着目することが有効であると思われる。
シリサイド半導体ひずみ超格子によるバンド構造の能動的制御

シリサイド半導体β-FeSi2は,近赤外の波長領域で受・発光機能を示す新規シリコン光エレクトロニクス材料である.本研究では,能動的にひずみを導入し,β-FeSi2のバンド構造を制御することを目的とした.その結果,β-FeSi2エピタキシャル膜のa軸方向へのひずみ導入が,間接遷移型から直接遷移型へのバンド構造制御に有効であることを見出した.また,その研究過程で,低残留キャリア濃度の高品質β-FeSi2エピタキシャル膜の作製にも成功した.シリサイド半導体β-FeSi2は,近赤外の波長領域で受・発光機能を示す新規シリコン光エレクトロニクス材料である.本研究では,能動的にひずみを導入し,β-FeSi2のバンド構造を制御することを目的とした.その結果,β-FeSi2エピタキシャル膜のa軸方向へのひずみ導入が,間接遷移型から直接遷移型へのバンド構造制御に有効であることを見出した.また,その研究過程で,低残留キャリア濃度の高品質β-FeSi2エピタキシャル膜の作製にも成功した.シリサイド半導体β-FeSi_2は、近赤外の波長領域で受・発光機能を示す新規シリコン光エレクトロニクス材料と位置づけられる。本研究では、ひずみによりβ-FeSi_2のバンド構造を制御することで、受・発光機能の高機能化を目的としている。今年度は実施計画の研究を遂行し、下記の研究成果を得た。1.Si基板上のGe添加β-FeSi_2エピタキシャル膜の作製と基礎物性評価本研究では、β-FeSi_2エピタキシャル膜へGeを添加し、Ge濃度によるひずみ制御を目指している。そこで、本年度は分子線エピタキシー(MBE)法を用いてGe添加β-FeSi_2成長条件の探索を行った。その結果、Siの供給量が実効的に少なくなる成長条件下で、Si基板上へのGe添加β-FeSi_2のエピタキシャル成長が可能であることを見出した。今後は、精密にGe濃度を制御することでβ-FeSi_2中のひずみが制御できると期待でき、実施計画通りに研究を遂行していく。2.低残留キャリア濃度β-FeSi_2エピタキシャル膜の作製と電気特性評価β-FeSi_2を光学素子として機能させるには、キャリア濃度の低いβ-FeSi_2エピタキシャル膜の作製が必要不可欠である。そこで、実施計画を追加し、キャリア濃度の支配因子の解明と、キャリア濃度の減少を目的とした研究を行った。その結果、室温における電子濃度(n_e)と電子移動度(μ_e)がそれぞれn_e=4-8×10^<16>cm^<-3>、μ_e=400-441cm^2/Vsを示すβ-FeSi_2の作製に成功した。この電子濃度は、従来の報告値より1-2桁も低減しており、Fe原料中の不純物であるP,Asを低減することで、更なる低キャリア濃度化が可能であることをはじめて明らかにした。シリサイド半導体β-FeSi_2は、近赤外の波長領域で受・発光機能を示す新規シリコン光エレクトロニクス材料と位置づけられる。本研究では、能動的にひずみを導入しβ-FeSi_2のバンド構造を制御することで、受・発光機能の高機能化を目的としている。研究の過程において、従来報告値より二桁残留キャリア濃度の低い高品質β-FeSi_2の作製に成功した。そこで、今年度は実施計画を追加し、下記の研究成果を得た。1.高品質β-FeSi_2/Si(111)エピタキシャル膜における伝導機構の解明本研究でSi(111)基板上に作製した高品質β-FeSi_2の伝導機構を調べた結果、高温領域(190K室温)ではバンド伝導、中温領域(80190K)では局在伝導、低温領域(80K以下)ではホッピング伝導が支配的であり、温度に依存して伝導機構が変化することが明らかとなった。本研究以前の報告では、β-FeSi2薄膜中には多量の結晶欠陥が導入されているため、欠陥バンドを介した伝導機構が全温度領域で支配的であるとされていた。それに対し、本研究で作製した高品質β-FeSi_2薄膜では欠陥密度が低いため、薄膜に真性の電気伝導がはじめた観測された。前年度の成果をふまえ、Siの供給量が実効的に少なくなる成長条件下でSi基板上へのGe添加β-FeSi_2の作製条件の最適化を行い、はじめてβ-Fe(Si_<1-x>Ge_x)_2のエピタキシャル成長に成功した。シリサイド半導体β-FeSi2は、近赤外の波長領域で受・発光機能を示す新規シリコン光エレクトロニクス材料と位置づけられる。本研究では、能動的にひずみを導入しβ-FeSi2のバンド構造を制御することで、受・発光機能の高機能化を目的としている。今年度の当初計画では、β-Fe(Si1-xGex)2/Siひずみ超格子を作製し、ひずみの能動的制御を目指した。その研究過程においてGe添加によるひずみ効果を検証するための新たな研究課題を見出し、下記の研究成果を得た。β-FeSi2/Siヘテロ界面で発生するひずみは、Si基板上のβ-FeSi2のエピタキシャル方位によって異なる。このひずみの成長方位依存性をラマンスペクトル測定および第一原理計算により検証した結果、SiGe(111)上のβ-FeSi2(110)(101)エピタキシャルにおいて最も異方性ひずみが導入でき、バンド構造のひずみ制御に適することを見出した。・β-FeSi2エピタキシャル膜における表面フェルミ準位の評価

β-FeSi2のバンド構造は鉄のd軌道が支配的であるため、SiやGaAsと比較して光学特性が表面に大きく依存すると考えられる。これまで作製したひずみ導入試料の光学特性も、β-FeSi2の表面状態に依存していた。しかし、β-FeSi2の表面フェルミ準位の報告例はなく、その評価は光学デバイスの開発に必要不可欠であった。そこで、変調分光法によりFranz-Keldysh Oscillationをβ-FeSi2ではじめて観測することに成功し、表面フェルミ準位の評価を行った。その結果、β-FeSi2の表面状態密度が極めて大きいことを明らかにした。シリサイド半導体β-FeSi_2は、近赤外の波長領域で受・発光機能を示す新規シリコン光エレクトロニクス材料と位置づけられる。本研究では、能動的にひずみを導入しβ-FeSi_2のバンド構造を制御することで、受・発光機能の高機能化を目的としている。今年度はひずみ導入層となるGe添加β-FeSi_2(β-Fe(Si_<1-x>Ge_x)_2)に対し実施計画を遂行し、下記の研究成果を得た。1.β-Fe(Si_<1-x>.Ge_x)_2のエピタキシャル成長と構造及びひずみの評価Si低供給比および基板温度500°Cの低温成長条件において、Si基板上のβ-Fe(Si_<1-x>Ge_x)_2エピタキシャル成長が可能であることを明らかにした。Ge濃度を変化させた結果、Ge濃度が約11%までエピタキシャル成長可能であることを確認した。XRDよりGe濃度に伴う格子定数の増大を確認し、またラマン分光測定ではGe添加量増加に伴うラマンシフトを確認した。これらの結果は、β-Fe(Si_<1-x>Ge_x)_2層がひずみ導入層として機能することを示しており、研究のねらい通りの成果が得られた。また、Ge添加量の増大に伴うバンドギャップのシフトも観測しており、β-Fe(Si_<1-x>Ge_x)_2はβ-FeSi_2の混晶材料として機能することをはじめた明らかにした。今後はβ-Fe(Sii_<1-x>Ge_2)2/Siひずみ超格子におけるひずみ評価を行い、研究目的の検証を行っている予定である。2.無添加β-FeSi_2における電気特性の伝導方位依存性の評価本研究で作製した高品質β-FeSi_2薄膜において、真性の電気特性が観測できるようになった。今年度はSi(001)およびSi(111)基板上に成長したβ-FeSi_2薄膜で電気伝導評価を行った。その結果、β-FeSi_2の伝導方位に依存して電気伝導機構が変化することを明らかにした。高品質β-FeSi2の作製に成功したことにより実施計画が追加されたが、当初計画のβ-Fe(Si_<1-x>Ge_x)_2のエピタキシャル成長を達成していることからおおむね順調に進展していると判断できる。25年度が最終年度であるため、記入しない。Ge添加β-FeSi_2のエピタキシャル成長に成功し、格子定数、ラマンシフト、バンドギャップ変化の検証からひずみ導入層として機能することを明らかにした。当初の研究計画通り遂行し、β-FeSi_2/Siひずみ超格子におけるひずみ導入量と光学特性の検証を行うことにより、目的が達成されると期待される。今後は申請時の実施計画に基づき研究を遂行することで、目的の達成を目指す。想定外の結果が得られたため実施計画が増えたが、申請時の実施計画に変更はない。
エリート、ガバナンス、政治社会的亀裂、価値

本研究は政治体制や支配の手法から構成される統治モデルを発展モデルの一部として、欧米各国と地域大国の統治モデルはどこがどう違うか、また各地域大国の統治モデルはどこがどう違うかを視野にいれ、政治経済体制の移行戦略、地方制度と国家の統合、支配政党の在り方、民族連邦制と地方自治、コミュニティのガバナンス、社会衝突解決のメカニズム、アイデンティティ政治(宗教・民族問題)などを取り上げ、各国の統治モデルが政治的求心力、ガバナンス能力、社会的安定性および国家近代化のプロセスに与える影響を分析し、経済発展と民主化との関連性から各国の将来性を展望した。本研究は中国、ロシア、インド、トルコが地域大国として発展する条件と戦略を比較研究する国際的にも先例のない試みである。具体的には、次の4つの課題について4国を比較する。(1)エリートの選抜方法の違い(競争選挙・複数政党制の普及度の違い)がエリートの選考や政治体制全般の性格にいかに影響しているか。(2)ガバナンスと民主化の要請をいかに折り合わせようとしているか。(3)開発優先の成長政策の中で深刻化する社会的亀裂をいかに統御しようとしているか。階級、地域、民族、宗教間の利益調整のメカニズムはいかなるものか。(4)一極世界的・普遍主義的言説にいかに抵抗しているか、あるいはしていないか。自国史において大帝国を建設した経験がこんにちの価値観や大国言説をいかに規定しているか。また、本研究は比較分析を行う際に、「民主化か独裁か」といった二項対立ではなく、地域大国の発展戦略の多様性を取り上げながらも、ダイナミックな変化にも着目し、政治理念とそれに基づく政治経済システムが互いに接近する可能性をも追求する。さらに、従来のアジア、旧ソ連圏といった近接地域内の比較とは異なり、規模のファクター(中・露・印の大国性)が政治に持つ意味に注目する。平成20年度は予備を含む計3回の研究会を開催し、第2班の研究目的を踏まえながら、今後の研究計画、班の運営および各自の分担について打ち合わせを行った。各地域大国が文明の復興、世界の中心国になろうとする共通点を持ちながら、異なる政治体制で経済社会的な開発を進めようとするといった点に着目し、当面の研究重点を「政治レジームと地域大国の発展モデル」に置くことに決めた。具体的に、地域大国を民主化先行モデルのインド・トルコ、開発独裁モデルの中国、半開発独裁のロシアに分け、以下のような共通の問題意識を持ちつつ、資料収集・解析の作業を行おうとした。1)各政治モデルは地域大国の近代化のプロセス、つまり経済発展、ガバナンスの能力、社会的な亀裂の解消、市民社会の形成などにいかなる影響を与えるか否か?2)評価の基準はどのように設定すべきか?3)プラス、マイナスに働く「影響」「結果」「効果」をどう論理的に説明するか?4)民主化先行モデルと権威主義モデルの違いを「価値」として捉えるか、または発展の経路、発展戦略として捉えるか?5)開発独裁モデルの「熔変」はなぜ、どのように可能となるか?各分担者はそれぞれ海外現地調査を実施するほか、政治エリートの研究は中国国内の研究者の協力を得て、データ・ベースの整備を試み、将来的に同じ項目で地域大国・政治エリートの比較研究を行予定である。なお、第2班は平成21年度冬の国際シンポジウムを主催する予定であり、それに向けて準備活動を始めた。平成21年度は計3回の研究会、3回の国際セミナー、新学術領域研究の第2回国際シンポジウムである「ユーラシア地域大国の政治比較」を主催・共催し、『比較地域大国論集』第2号を編集・出版した。分担者は各自の分担から比較研究の活動を展開するほか、政治班は全体として国際シンポジウムを中心に地域大国政治比較の方法論について、比較研究は何を目指すか、いかなる手法で比較研究を行うか、それぞれのフィールド、ディシプリンをもつ地域研究者が共同作業に当たっていかに連携を行うかといった方法論的・実践的問題について議論がなされた。また、個別の比較研究は以下のようなテーマを中心に展開された。第1に、体制移行に関する研究である。中国、ロシアの体制改革はどのように行われたか、インドの民主政モデルと中国の権威主義モデル、ロシアの半権威主義モデルはどこがどう違うか、その違いをどう評価するかを検討した。また、分析の視野を国レベルからリージョン、コミュニティレベルに広げ、村のガバナンス、自治と公共財に関する中露比較研究、土地収用問題を例に社会紛争の解決方法に関する中印の比較分析を行った。第2に、地域大国の経済格差がどのように形成されたか、国民は経済格差をどう受け止めているか、台頭しつつある中間層がいかなる政治意識を持つかを中心に、地域大国の社会的亀裂とその政治的なインパクトを比較した。第3に、価値と社会的亀裂との関連で、地域大国の宗教政治はどのように展開されているか、各国の宗教管理はどのように行われているかについて比較研究を試みた。

平成22年度は計3回の研究会、2回の国際セミナー、経済班との合同研究会を開催し、多くの分担者は相互乗り入れの形でロシア、中国、インドとトルコで現地調査を実施した。共同研究の作業は、各地域大国の統治モデルが政治的求心力、ガバナンス能力、社会的安定性および国家近代化のプロセスに与える影響を検討し、最終成果の出版に向けて計画をまとめた。実証分析では、「国家統合のモデル」に関する比較分析を行った。インドは終始連邦制を採用しているが、ロシアは民主化の初期において地方分権を拡大したが、近年中央の求心力を重視し、再び中央集権化の方向へと動いた。中国は改革初期において地方の活性化を重視し、財政、経済分野を中心に地方分権を進めたが、政治の面で人事権、政策の決定権と情報・思想の統制を担保に中央集権体制を温存している。「価値の変容と体制移行」に関する比較研究は主として中国とロシアの政治改革を中心に行った。ロシアは急進的な民主化に踏み切ったが、エリートと国民の意識、制度の変革とガバナンス能力は新しい政治体制に適応しなかったために、長期にわたって混乱を経験した。近年、安定志向が強まり、権威主義的な政治運営が目立っている。中国は旧ソ連の崩壊、ロシアの混乱を反面教師として、政治安定、経済発展を強調している。中国の政治改革は主としてガバナンスの向上、民主的な手法の部分的な取り入れであり、民主化を先送りしようとしている。「政治エリートの特質」は主としてデータベースのサンプル数を増やし、選挙制と任命制がエリートの育成、政策指向とガバナンスの能力にいかなる影響を与えるかについて初歩的な分析を開始した。「社会的亀裂と分配政治」は、競争的な選挙制度の有無との関連性を調べた。競争選挙が行われる国では、利益誘導の傾向が強い。権威主義国家では、抗議活動、社会問題は政治的圧力となり、政府の分配政策に影響を与えている。平成23年度は合同研究会、国際セミナーを開催し、相互乗り入れの形でロシア、中国、インドとトルコで現地調査を実施した。共同研究の作業は、国家統合、ガバナンス、体制移行の比較を中心に行い、各分担者はそれぞれ中間成果を提出した。「国家統合のモデル」に関する比較分析は、政権党はどうやって地方のトップ人事(人事任免権、人事異動、選出の方法)によって地方に対する統制力を維持していくか、どのように財政・税制制度の改革(地方分権化か中央集権化か)によって経済の活性化と求心力の維持とのバランスを図ろうとしているか、いかなる民族領域連邦制によって多民族国家の統合を行おうとしているかを中心に行われた。「ガバナンス」に関する比較研究はコミュニティの公共サビースをめぐる住民、政府、企業の三者はいかなる関係にあるか、経済開発の推進に伴い、土地収用をめぐる社会衝突、出稼ぎ労働者の問題はどのように発生し、中印はそれぞれどのように対応しようとするかを中心に行われた。「体制移行」に関する比較研究は、自由化、民主化への政治移行、統制経済から民営経済への経済移行に関し、中ソ・露はそれぞれいかなるアプローチを採用し、政治経済体制の移行がどこまで進展し、いかなる問題と課題を残しているか、民主主義体制を導入したインド・トルコは宗教問題に絡む市民権の保障についていかなる取り組みを行っているかを中心に行われた。
メンブレンモルフォテクノロジー(膜形態工学)-ひだ状人工膜の構築を目指して

細胞内には固有の形態を持つ様々なオルガネラがあり、その形態は細胞の種類、外的環境、細胞周期などの条件により大きく変化する。本研究では、実際にオルガネラの形態を決める要因(管状、球状、ひだ状)の一つであるひだ状膜構造を人工膜上に再構成することで、その膜環境で働くタンパク質の機能をより生理的な条件下で解析し、また生体膜の物性を詳細に検討することを目指した。これらの成果により、オルガネラ形態の機能的意味の手掛かりを得たいと考えた。ミトコンドリア内膜が陥入し折りたたまれた膜構造(クリステ構造)に必須なタンパク質LETM1を用い、人工膜リボソーム上に折りたたみ構造の再構成を試み、球状のリボソーム膜が多重に内側に落ち込んだ構造体を再構成することに成功した。1)ミトコンドリアのクリステ構造を構成している因子の同定ひだ状膜構造の代表例としてクリステ構造に着目し、その構造を作り出している因子を検索・同定する。HeLa細胞を用いたミトコンドリアタンパク質の網羅的ノックダウンの手法で、個々の遺伝子を発現抑制することでLETM1ノックダウンと同じく膨張したミトコンドリア形態を誘導する遺伝子を検索する予定である。平成20年度は、実質的な期間が短いことから、LETM1ノックダウン細胞や過剰発現細胞でのミトコンドリアのクリステ構造や内在性LETM1のミトコンドリアでの局在を免疫電子顕微鏡を用い、検討した。LETM1はクリステ構造上に局在しており、特にクリステ膜同士が近接する部位に多くみられた。2)折り畳み膜構造の再構築リボソームで折り畳み膜構造を再構成するために、LETM1複合体の精製を行う。私達はLETM1はクリステ構造の構成因子と考えており、その複合体中のタンパク質も同じ役割を担うことが推測される。すでに、LETM1が300kDa程度の複合体を作ることを確認しており、この複合体を精製し結合因子を同定する。現在、バキュロウイルスを用いた系で、ヒトLETM1の大量発現系の構築を進めている。得られたリコンビナントタンパク質を用いて、相互作用因子の同定にも繋げたい。1) LETM1蛋白質の構造解析クリステ構造の形成・維持に重要であるとして私達が見出したLETM1は、幾つかの構造的に特徴のあるドメイン(EFハンド、ロイシンジッパー、LETMホモロジードメイン)を有している。このドメインの役割を解析するため、それぞれを欠損したヒトLETM1変異体を作成後、酵母のLETMI相同遺伝子MDM38の欠損株に導入し、非発酵性炭素源のみに培地での生育を指標に相補能を解析した。その結果、ロイシンジッパーとLETMホモロジードメインが相補能にとって不可欠であり、EFハンドは必要ないことが明らかとなった。免疫電子顕微鏡の解析により、ヒトLETM1のHeLa細胞での過剰発現はクリステ膜同士が部分的に張り付き、ハニカム構造を作ることが判った。今後は、LETM1変異体を用いた同様の実験により、動物細胞でもロイシンジッパーやLETMホモロジードメインが必要なのかを検討する。2)折りたたみ膜構造の再構築カイコで発現したLETM1を精製後、人工リポソームに埋め込み折り畳み膜構造を再構成する際に、これまでは電子顕微鏡を用いたネガティブ染色法を検討してきた。しかし、ネガティブ染色法では100nm程度の小さなリポソームしか観察できず、物理的に膜の折り曲げを観察するのに不利だった。そこで、急速凍結置換法により電子顕微鏡解析を試みた。その際、有機溶媒処理によりリボソーム消失を防ぐため、BSAやリゾチームなどの蛋白質を緩衝剤として溶液に加え実験を行った。現在、リゾチームを加えたサンプルで明らかな膜の陥入をもつリボソームを観察している。今後は、連続切片法などによりより詳細な構造を解析する。1)LETM1蛋白質の構造解析クリステ構造の形成・維持に重要であるとして私達が見出したLETM1は、幾つかの構造的に特徴のあるドメイン(EFハンド、ロイシンジッパー、LETMホモロジードメイン)を有している。平成21年度までの酵母のLETM1相同遺伝子MDM38欠損株の相補能テストにより、膜間通領域を含むLETMホモロジードメイン(LETM1 HD)が不可欠であり、EFハンドとロイシンジッパーは必要ないことを明らかにした。最終年度は、このLETM1 HDの中で、酵母からヒトまでに保存されているアミノ酸残基を3カ所をアラニンに置換した変異体が相補能を失っていることを見出し、LETM1の機能に必須な残基を同定した。LETM

1があオリゴマーを形成することと考え合わせると、これらの残基は膜間通領域付近での会合に重要であることが推測される。2)折りたたみ膜構造の再構築カイコで発現したLETM1を精製後、人工リポソームに埋め込み折り畳み膜構造を再構成する方法として、急速凍結置換法による電子顕微鏡観察を用いていたが、安定して500nm以上の大きなリポソームが観察できなかった。これまでは、界面活性剤存在下での希釈によるリポソーム形成法では、大きなリポソームは出来難いと言われていたが、私達は溶液にリゾチームなどの蛋白質を緩衝剤として加え、希釈後すぐに凍結することで、数は少ないが十分観察できる数のリポソームを再構成できるようになった。この方法で再構成したLETM1では、一部核の陥入が見られた。本研究で、これまで難しいと考えられていた膜蛋白質の巨大リポソームへの再構成への道が開けた。この手法を今後さらに発展させていきたいと考えている。
プロテオグリカン型チロシンホスファターゼPTPζの細胞情報伝達機構

PTPζは、神経突起の成長円錐や移動中の神経細胞のラメリポジウム等に多く存在する。これらの領域では、srcファミリーキナーゼがアクチン細胞骨格の調節に重要な役割を果たしていることが知られている。そこで我々は、srcファミリーキナーゼによりリン酸化される蛋白質がPTPζの基質なのではないかと考え、酵母two-hybrid法を基盤にしたスクリーニング法(酵母substrate-trapping法)を開発することにより、PTPζの基質分子を同定することを試みた。我々は本法によりラット脳cDNAライブラリーをスクリーニングし、GIT1を基質分子として同定した。GIT1は、Pakキナーゼ(p21-activated kinase)の活性調節によって、アクチン細胞骨格を制御していると考えられている。PTPζはPak情報伝達経路を介して神経細胞の運動性を調節している可能性が考えられる。発達期小脳において、PTPζとそのリガンドであるPTNはプルキンエ細胞の細胞表層に多量に沈着している。そこで、プルキンエ細胞の形態形成にPTPζおよびPTNが寄与している可能性を検証した。小脳スライス培養系にPTPζに対する機能阻害抗体やPTN、あるいは、コンドロイチナーゼABCや各種コンドロイチン硫酸標品を添加したところ、数本の一次樹状突起を有するもの、あるいは、異常な方向に樹状突起が伸長しているものなど、プルキンエ細胞の形態形成異常が誘導された。これらのことは、コンドロイチン硫酸鎖を介したPTPζとPTNとの相互作用によって、プルキンエ細胞の樹状突起形成が制御されていることを示している。受容体型チロシンホスファターゼPTPζは、コンドロイチン硫酸プロテオグリカンとして生合成される受容体であり、中枢神経系に特異的に発現する。私は既に、本受容体のリガンドとして、ヘパリン結合性成長因子であるプレイオトロフィンとミッドカインを同定している。PTPζとこれらのリガンドとの結合は、神経突起伸長や神経細胞移動に寄与することが明らかにされている。本年度は、PTPζの細胞内情報伝達機構を明らかにする目的で、酵母two-hybrid systemを基盤にした新しいスクリーニング法(酵母substrate-trapping system)を開発し、本受容体の細胞内基質の同定を試みた。本法は、PTPζのSubstrate-trap mutantをベイトとして用い、V-srcによるチロシンリン酸化に依存して、ベイトに結合する蛋白質をスクリーニングするものである、本法によりラット脳cDNAライブラリーをスクリーニングし、GITl/Cat-1を基質候補として同定した。チロシンリン酸化GITlは、PTPζにより非常によく脱リン酸化され、また、v-srcでtransformした3Y1繊維芽細胞において、PTPζのsubstrate-trap mutantと安定な複合体を形成する。さらに、B103神経芽細胞腫細胞を、プレイオトロフィンで刺激するとGITlのチロシンリン酸化が亢進することが見い出された。GITlとPTPζは、成長円錐等、運動性の高い領域で共存するのが観察され、プレイオトロフィン依存性の神経突起伸長等において、細胞骨格系の制御に関与していることが示唆される。私は既に、in vitro結合実験によって、PTPζとPTN/MKとの結合が、PTPζ上のコンドロイチン硫酸鎖に依存することを明らかにしている。また、この結合がコンドロイチン硫酸DやEの添加により顕著に阻害されるのに対し、コンドロイチン硫酸Aでは阻害されないことを見い出し、PTPζ-PTN/MK問の結合は、コンドロイチン硫酸の糖鎖構造に依存することを明らかにした。本年度は、小脳スライス培養系を用いて、組織レベルでのPTPζ情報伝達系の機能解析を試みた。発達期小脳において、PTPζとPTNはプルキンエ細胞の細胞表層に多量に沈着している。