hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
タイヒミュラー空間論とその応用

代表者は、一変数関数体におけるモーデル予想(グラウエルト・マニンの定理)とシャハレヴイッチ予想(パルシン・アラケロフの定理)をタイヒミュラー空間の理論を用いて、解析的に証明した。(裏面の第1番目の論文参照、共同研究者:志賀啓成)これらの予想は代数幾何的に証明されていたが、タイヒミュラー空間論によって、ファイバーが(g,n)型のリーマン面の場合にも一般化することができた。すなわち与えられた有限型のリーマン面上のファイバーが(g,n)型の局所非自明なリーマン面の正則族は、同型を除いて高々有限個しかない。このことより、上記のような正則族の正則な切断は高々有限個しか存在しないというモーデル予想も容易に証明することができる。また同じアイデアによって、モーデル予想を直接証明することもできる。さらに、これらの方法をもとにすれば、次の場合も取り扱えることがわかった。有界領域Dの解析的自己同型群の離散的部分群Γで、Γは固定点をもたず、商空間N=D/Γはコンパクト複素多様体になるものとする。射影的代数多様体Mに対して、MからNへの正則写像全体のなすドアデイ空間をHol(M,N)とすれば、Hol(M,N)の構造を非常に詳しく考察することができる。
情動行動発現の神経的・化学的制御機構

情動行動発現に関与する神経回路における情報処理機構及びそれを駆動させる生理活性物質の機能について解析した。大村は視床下部を中心とする摂食調節神経回路を解析し、同機構において酸性線維芽細胞成長因子(aFGF)が満腹物質として作用していること、また脳虚血時のニュ-ロン修復や学習機能に関与していることを明らかにした。川村は神経移植による視床下部破壊動物の異常行動の正常化と神経回路再構築について調べた。小野は感覚刺激の生物学的意味の認知に扁桃体が、情動に基づく学習や空間認知に海馬が関与し、情動に関与する中枢神経情報伝達系を構成していることを示した。小野田は摂食関連情報の一つである嗅覚について、モノクロ-ナル抗体を用いて嗅細胞の発生分化、再生様式について解析した。生理活性物質の作用機序について、堀は視床下部温度感受性ニュ-ロンのペプチド、サイトカイン反応性と行動発現機構との関係を、山下は体温調節に関与する脳室周囲器官や視床下部神経細胞のBNPに対する感受性を解析した。新島は2-B40、ANP、IL-1Bなどの生理活性物質が自律神経活動変化を介して生体調節に関与することを明らかにした。摂食行動との関連では、中川が食質選択機構を解析し、グルカゴンは末梢性に蛋白摂取を促進し、CCKは中枢性に糖質摂取を抑制することを示した。また坂田は視床下部ヒスタミン神経系が摂食抑制機構及び体温調節行動に関与していることを明らかにした。生理活性物質の特性及び合成に関しては、木村が免疫組織科学法によりaFGFの脳内分布を明らかにし、矢内原はそのN端及びC端特異抗体を作成し研究応用の基礎を確立した。また脳内グルカゴン様ペプチドについて特異抗体による免疫組織学的検索を行った。酒井は摂食調節に関与する光学活性2-DTA、3-DPA及びその誘導体の立体選択的合成ル-トを確立した。情動に伴って視床下部および自律神経活動は変化する.今後は情動に関係ある内在性物質の脳室内や血中投与により視床下部や自律神経活がどのように変化するのかを比較検討した.川村は視床下部腹内側核両側破壊の後,過食状態を示した成体ラット脳内に胎仔VMHを含む視床下部組織を移殖し,摂食量の機能回復をみた.小野は学習行動下サル扁桃体から,単一ニューロン活動を記録し,感覚と快・不快情動の連合を推察した.堀はサルの視束前野から,温度ニューロンの単一活動を記録し,報酬獲得に伴う情動反応への体温の関連を示唆した.大村は免疫関連物質として知られているインターロイキンβ(ITLーβ)の脳室内投与により摂食抑制を起こすこと,この抑制は満腹中枢と摂食中枢のニューロン活動の変化によって起こることを発見した.新島はまたITLーβが脾臓神経や副腎神経活動への促進効果を観察した.小野田は視・聴覚の発達の悪い生後間もない幼若ラットをもちいて,情動行動発現に対して嗅覚入力がどのような役割を果たしているのかを単一ニューロンレベルで解析した.山下は視床下部の浸透圧ニューロンにインスリン,グルカゴン,バソプレシン, ANPを与えて作用機序を明らかにした.

中川はラットの第III脳室に種々のペプチドを投与し,情動行動の変化を観察した.矢内原と酒井は種々のペピチドやプロスタグランディン,有機酸などの組織内局在,生合成過程や検出機序について研究し,木村はこれら物質の内在性本能行動発現因子としての役割を明確にした.情動行動発現のための出力様式及び外界情報の入力系、末梢及び中枢受容器による体液性内部環境の情報処理、視床下部辺縁系による自律神経制御、本能行動を誘起する生理活性物質等の項目に渡って検討した。大村はサル視床下部外側野及び扁桃体のブドウ糖感受性ニューロンは非感受性のと異なり、味や匂い化学情報を統合していること、小野は特定方向からの呈示刺激に対し、サル海馬には選択的応答ニューロンが存在すること等を明らかにした。小野田はウサギ嗅上皮をモノクロナル抗体を用い染色し、胎生期に嗅細胞の軸索は脳へ接合すること、細胞体の嗅上皮深層への移行に伴い樹状突起が発達してくること等を確認した。山下はリューモルフィン、BNPが視床下部視索上核ニューロンを介し、体液の恒常性維持に直接作用することを同定した。木村は視床下部外側野破壊後、ラット腸上皮細胞に萎縮が生じるが、セロトニン分泌細胞の形態及び同含量は不変であることを見出した。川村は同腹内側核を破壊し胎令13-19日ラット腹内側核を移植した。β-エンドルフィン、サブスタンスP、セロトニン陽性線維やグルコース感受性ニューロンの存在を確認し、摂食量の減少を認めた。堀は脳オピオイド系はNK活性を制御し、IL_1、α-IFN、TNFが視床下部温度及びブドウ糖両感受性ニューロンに作用することを明らかにした。酒井は摂食調節物質ZB40の不斉合成に成功し、大量合成への道を開いた。新島は同物質が内臓交感神経活動を促進させ、肝・門派系迷走神経の求心性活動を抑制する等を明らかにした。矢内原はグルカゴン前駆体(37アミノ酸残基)のNまたはC末端を欠く7種類の関連ペプチドの合成に成功した。生理活性はアミノ酸残基〔7-35〕が最も高く、〔7-35〕〔7-37〕ペプチドがentero-insul in axisに関与する可能性を示した。中川は低グルカゴン血症の実験モデルで蛋白質摂取率が減ることから、グルカゴン性蛋白質摂取調節を提示した。情動行動発現の神経機構と生理活性物質との関連を解析した。大村は摂食時脳内に増加する酸性線維芽細胞成長因子(aFGF)が化学感受性ニュ-ロンを介して満腹感形成に関与していること、同物質が学習や脳虚血時のニュ-ロン修復などの生理作用を有していることを明らかにした。aFGFについて矢内原は合成aFGF(1-5)及びaFGF(114-140)を用い、そのN末端及びC末端を特異認識する2種類の抗体を作製し機能解析を可能にした。また木村は免疫組織化学を用い同因子の脳内分布を明らかにした。小野はサルの海馬ニュ-ロン活動の解析から、海馬が情動を含めた事象構成要素間連合の形成、維特及びそれに基づく学習や記憶形成に重要な役割を果たしていることを明らかにした。川村は視床下部腹内側核(VMH)破壊後の過食ラットの脳内に胎生VMHを移植し、過食の減少とグルコ-ス受容ニュ-ロンの存在を確認した。小野田はモノクロ-ナル抗体を用いて、嗅細胞の再生時の染色パタ-ンを調べ、それらが同細胞の発生分化過程の再演であることを確かめた。生理活性物質の作用機序について、堀は体温調節行動に関与する視床下部温度ニュ-ロンのアンギオテンシン及び免疫サイトカイン反応性を解析した。また山下は脳スライス標本を用い、脳性ナトリウム利尿ペプチドとエンドセリンに対する視床下部神経細胞の感受性を調べた。新島はIL-1βの門脈内投与がラット迷走神経肝臓枝の求心性活動を促進することを観察した。
10ピコ秒の時間分解能を有する重イオンTOF検出器の開発

現在、高エネルギー重イオン実験で実用化されているTOF検出器の時間分解能は100ピコ秒が限界である。この分解能を用いて質量数Aが200以上の重イオンに対してTOF測定を行った場合、質量分解能ΔA=0.7を得るには、測定器間の飛行距離を10m以上に設置しなければならず、実験施設そのものの大きさにまで制限を与えてしまう。従って、高い時間分解能を持つ重イオンTOF検出器の早急の開発が望まれている。本研究は、ストリークカメラの原理をはじめて重イオンTOF検出器に応用し、従来のTOF検出器と比較して「10倍の時間分解能である10ピコ秒の時間分解能を有する重イオンTOF検出器システムの実用化に向けた基礎開発」を目的として行った。本システムの主要部分であるストリークカメラの基礎動作試験は完了しており、ストリーク像を高い計数率で読み出すことができる二次元位置検出器の開発を目的に、平成13年度は二次元位置検出器であるマイクロチャンネルプレート(MCP)とウィッジ&アノードストリップ(W&Sアノード)の基礎特性試験を行った。具体的には、MCPとW&Sアノードを組み合わせた検出器を専用真空チェンバーに設置して、α線および水銀ランプの紫外線をMCPに入射させて位置の一様性および位置分解能について調べた。その結果、位置特性はストリークカメラの有効面積内直径20mmφで一様であり、位置分解能100μmを達成できた。以上の開発が終了したため、平成14年度は本検出器を実際にストリークカメラに組み込み理化学研究所サイクロトロン施設にあるE1Cビームラインで特性試験を行った。使用したビームはエネルギーが135MeV/Aの^<20>Neビームである。まず、ストリークカメラのターゲットにアルミニウムと金を使用して検出効率を調べた。その結果、ターゲットからの二次電子放出率が低く、検出効率は50%であった。そこで、ターゲットにCsIを用いてその厚みに対する検出効率の依存性を調べた。CsIの厚みを20μg/cm^2以上にすることによって、99%の検出効率を達成することができた。以上の研究により「時間分解能を有する重イオンTOF検出器システムの実用化」に一歩近づくことが出来た。従って、10ピコ秒の高い時間分解能を持つ重イオンTOF検出器の早急の開発が望まれている。本研究は、ストリークカメラの原理をはじめて重イオンTOF検出器に応用し、従来のTOF検出器と比較して「10倍の性能を持つ10ピコ秒の時間分解能を有する重イオンTOF検出器システムの実用化に向けた基礎開発」を目的として行っている。現在までに、本システムの主要部分であるストリークカメラの基礎動作試験は完了しており、ストリーク像を高い計数率で読み出すことができる二次元位置検出器の開発を目的に、本年度は二次元位置検出器であるマイクロチャンネルプレート(MCP)とウィッジ&アノードストリップ(W&Sアノード)の基礎特性試験を行った。以上の開発から、来年度は本検出器を実際にストリークカメラに組み込み理化学研究所でのRIビーム実験を行う。

使用したビームはエネルギーが135MeV/Aの^<20>Neビームである。まず、ストリークカメラのターゲットにアルミニウムと金を使用して検出効率を調べた。その結果、ターゲットからの二次電子放出率が低く、検出効率は50%であった。そこで、ターゲットにCsIを用いてその厚みに対する検出効率の依存性を調べた。CsIの厚みを20μg/cm^2以上にすることによって、99%の検出効率を達成することができた。以上の研究により「時間分解能を有する重イオンTOF検出器システムの実用化」に一歩近づくことが出来た。
塩生植物に存在する新しいタイプのATPaseの機能と挙動に関する研究

塩生植物オカヒジキ(Solsola komarovi)にはATPや分解活性をもつ酵素(ATPase)が膜結合型(ME)および遊離型(FE)として存在し,その存在比は4:96であった。このMEおよびFEをそれぞれ分離精製し,性質を比較した。すなわち,MEはショ糖密度勾配遠心および新しく開発したDEAE-ToyopearlカラムHPLCを用いて精製し,同時にMEが形質膜画分に存在することを明らかにした。また,FEはDEAE-ToyopearlカラムおよびTskgelカラムにより精製した。精製酵素について基質特異性を調べたところ,ME、FEともp-nitrophenylphosphateついでADP,ATPをよく分解した。また,両酵素は各種塩による活性促進のパターンが類似していたが,FEでは特にMgCl_2+KCl,MgCl_2+NaCl,CaCl_2による大きな活性促進が認められた。ME,FEの至適phはそれぞれ5.7,6.3で,互いにやや異なっていた。両酵素はともにmolybdate,ついでvanadateによって強く阻害されたが,特にFEはmolybdateによって完全に阻害された。また,両酵素は強い耐塩性を示し、MEの活性は高濃度のNaClの存在下むしろ上昇した。以上,本酵素は従来報告されているATPaseおよびacid phosphataseの両性質を共有しているが,どちらかと云えばacid phosphataseに近似した酵素であると云える。オカヒジキに存在するATP分解活性の約95%は本酵素に由来していた。他方,中生植物の大豆および塩感受性植物のキュウリについて調べ,何れも本酵素をもっていることが分った。しかし,塩抵抗性の弱い植物ほどその存在量が少なく,反対に従来型ATPaseが増加していた。次に、ME活性と膜脂質との関連をみるため,膜を脱脂し大豆リン脂質成分をリポソームとして添加し,活性回復を調べた。レシチンが最も高い活性回復を示し,これにイノシトールリン脂質を混合するとさらに高い活性回復が認められた。塩生植物オカヒジキ(Salsola komarovi)をホモゲナイズし,分画遠心によつてミクロソ-ム画分を調製した。ミクロソ-ム画分にzuittergentを加えて(終濃度,0.5%)可溶化し,得られた可溶化タンパク質をDEAEートヨパ-ルカラムによるHPLCで分離し,ATPase活性画分を得た。この活性画分をさらにTSKgelーG3000SWカラムでHPLC分離することにより,精製ATPase画分(膜結合型ATPase)を調製した。他方,100,000×g上清画分を硫安分画し活性画分どして40ー60%飽和硫安画分を集め,これを上記と同様にDEAEートヨパ-ルカラムおよびTSKgelーG3000SWカラムにかけ,遊離型ATPaseを精製した。膜結合型および遊離型ATPaseの存在比は4:96であった。両酵素はともにpーnitrophenylphosphate>pyrophosphate>ADP=ATPの順にリン酸エステルをよく分解した。また,K^+,Na^+,Rb^+,Ca^<2+>,Mg^<2+>の一価二価カチオンで活性が促進された。

50mMnitrate,1mM azideの阻害剤で全く影響を受けないが,100μMorthovanadateおよび100μM molybdateの阻害剤で強く阻害された。これらの結果は,既報のデ-タから判断すると,本酵素はATPaseおよびphosphataseの両性質をもっているATPaseであり,acid phosphataseにより近い酵素と云える。本酵素は強い耐塩性を示し,0.8MNaclおよび0.8Mkclの何れの塩にもほとんど活性に影響を受けなかった。強い耐塩性をもつ酵素の報告は,知る限りこれが最初である。本膜結合型ATPaseは,オカヒジキ・ミクロソ-ム画分に存在するphosphatase活性の約90%を占め,中生植物ではみられない特異な酵素分布を示した。前年度において,塩生植物オカヒジキ(Solsola komarovi)にはATP分解活性をもつ酵素(ATPase)が膜結合型(ME)および遊離型(FE)として存在し,その存在比は4:96であることを明らかにした。本年度は,このMEおよびFEをそれぞれ精製し,性質を比較した。すなわち,MEはショ糖密度勾配遠心および新しく開発したDEAE-ToyopearlカラムHPLCを用いて分離精製し,同時にMEが形質膜画分に存在することを明らかにした。また,FEはDEAE-ToyopearlカラムおよびTskgelカラムにより精製した。ME,FEともにP-nitrophenylphosphateついでADP、ATPをよく分解した。また,両酵素は,類似したパターンの塩による活性促進を示したが,特にFEではMgcl_2+KCl,MgCl_2+NACl,CaCl_2による大きな活性促進が認められた。ME,FEの至適pHはそれぞれ5.7,6.3で,互いにやや異なっていた。両酵素はともにmolybdateついでvanadateにより阻害されたが,特にFEはmolybdateで完全に阻害された。また,両酵素は強い耐塩性を示し,MEは高濃度のNaClの存在下活性はむしろ上昇した。以上,本酵素は従来報告されているATPaseおよびacid phosphataseの両性質を共有しているが,どちらかといえばacid phosphataseに近似した酵素であると云える。オカヒジキに存在するATP分解活性の約95%は本酵素に由来していた。他方,中性植物の大豆および塩感受性植物のキュウリについて調べ,何れも本酵素をもっているが,塩抵抗性の低い植物ほどその存在量が少なく,反対に従来型ATPaseが増加することが分った。次に,ME活性と膜脂質との関連をみるため,膜を脱脂し大豆リン脂質成分をリポソームとして添加して活性回復を調べた。レシチンが最も高い活性回復を示し,これにイノシトールリン脂質を混合するとさらに高い活性回復が認められた。
副甲状腺Ca感知におけるDAGリパーゼからリポキシゲナーゼへの情報伝達

副甲状腺(上皮小体)細胞の細胞膜にはCa^<2+>受容体(CaR)が発現しており血漿Ca^<2+>濃度変化を直接検出している。ウシガエル副甲状腺を摘出し,酵素処理により単離副甲状腺細胞を得た。細胞外液のCa^<2+>濃度を静止時の1.8 mMからそれ以上に増加させると,副甲状腺細胞はCa^<2+>濃度に依存した内向き電流を示した。この電流は,脱分極性ステップパルスにより時間に依存してゆっくりと活性化し,強い外向き整流性を示し,再分極により顕著なテール電流を発生し,Ca^<2+>活性化Cl-電流であることを示唆する。この細胞外高Ca^<2+>誘発電流及び細胞内Ca^<2+>灌流誘発電流は共にNiflumic acidで強く抑制され,その逆転電位はCl-の平衡電位と一致した。細胞外Ca^<2+>誘発電流は,U73122(phospholipase Cの抑制剤),tetrahydrolipstatin(DAG lipaseの抑制剤),MAFP(MAG lipaseの抑制剤)及びbaicalein(lipoxygenaseの抑制剤)によって有意に抑制された。IP3の細胞内灌流は何の応答も誘発しなかったが,2-AG,アラキドン酸及び12(S)-HPETEの細胞内灌流は細胞外Ca^<2+>誘発電流と同様な電流応答を誘発した。以上の結果より,細胞外Ca^<2+>は,phospholipase CからDAG lipaseを介してlipoxygenaseにより12(S)-HPETEを産生させて副甲状腺細胞の細胞内Ca^<2+>濃度を上昇させCa^<2+>活性化Cl^-電流を誘発すると結論される。哺乳類副甲状腺(上皮小体)細胞の細胞膜にはCa^<2+>受容体(CaR)が発現しており,この細胞は血漿Ca^<2+>濃度変化を直接検出しながら上皮小体ホルモン(PTH)分泌量を変化させる。カエル副甲状腺においても同様な機序が働いているかについて解析した。細胞外液のCa^<2+>濃度を静止時の1.8mMからそれ以上に増加させると,副甲状腺細胞はCa^<2+>濃度に依存した内向き電流を示す。この電流は,100μM niflumic acidによりほぼ完全に抑制され細胞内Ca^<2+>濃度上昇により活性化されるクロライド電流であると考えられる。細胞外液にジアシルグリセロール(DAG)リパーゼの特異的阻害剤である10mμMTetrahydrolipstatinを投与すると,細胞外Ca^<2+>誘発電流の大きさは対照値の10%に低下した。同様に,モノアシルグリセロール(MAG)リパーゼの阻害剤である1μM Methyl arachidonoyl fluorophosphonate(MAFP)も細胞外Ca^<2+>誘発電流を対照値の6%に低下させた。エポキシゲナーゼの阻害剤である20μM MS-PPOHやシクロオキシゲナーゼの阻害剤である20μM Dicrofenacは、細胞外Ca^<2+>誘発電流を全く抑制しなかった。一方,リポキシゲナーゼの阻害剤である20μMETYAと20μMBaicaleinは,細胞外Ca^<2+>誘発電流の大きさを有意に低下させた。

以上の結果を総合的に考察すると、細胞外Ca^<2+>受容体にCa^<2+>が結合すると,PLCにより膜PIP_2がIP_3とDAGに解離し,次いでDAGはDAGリパーゼの作用により2-AGとなり,さらにMAGリパーゼによりアラキドン酸とグリセリンに代謝される。アラキドン酸はさらにリポキシゲナーゼにより代謝され,それ以降の代謝産物がCa^<2+>流入を誘発すると考えられる。PLCは3量体Gタンパクにより活性化されるPLCβとチロシンリン酸化により活性化されるPLCγに分類される。次年度は,チロシンリン酸化-PLCγカスケードによるアラキドン酸代謝が進行する可能性を解析する予定である。哺乳類副甲状腺(上皮小体)細胞の細胞膜にはCa^<2+>受容体(CaR)が発現しており,この細胞は血漿Ca^<2+>濃度変化を直接検出しながら上皮小体ホルモン(PTH)分泌量を変化させる。カエル副甲状腺においても同様な機序が働いているかについて解析した。ウシガエル副甲状腺を摘出し,酵素処理により単離副甲状腺細胞を得た。細胞外液のCa^<2+>濃度を静止時の1.8mMからそれ以上に増加させると,副甲状腺細胞はCa^<2+>濃度に依存した内向き電流を示す。この電流は,脱分極性ステップパルスにより時間に依存してゆっくりと活性化し,強い外向き整流性を示し,再分極により顕著なテール電流を発生し,Ca^<2+>活性化Cl電流であることを示唆する。この細胞外Ca^<2+>誘発電流は100μM Niflumic acid,20,μM ETYA及び20μM Baicaleinによって有意に抑制される。今回は,電極内液に50μMアラキドン酸を加えて膜を破り全細胞記録により,誘発される電流応答を解析した。この方法で細胞内にアラキドン酸を灌流すると,数分間の潜時の後ゆっくりと増大する内向き電流が発生した。このアラキドン酸誘発電流は細胞外Ca^<2+>誘発電流と同様に,脱分極性ステップパルスにより時間に依存してゆっくりと活性化し,強い外向き整流性を示し,再分極により顕著なテール電流を発生し,Ca^<2+>活性化Cl電流であると考えられる。アラキドン酸誘発電流も100μMNiflumic acid,20μMETYA及び20μM Baicaleinによって有意に抑制された。以上の結果より細胞外Ca^<2+>は副甲状腺の細胞内でアラキドン酸を産生させ,アラキドン酸のリポキシゲナーゼによる代謝産物が細胞内Ca^<2+>濃度を上昇させると結論される。次年度はリポキシゲナーゼ代謝産物,例えば12(S)-HpETEや15(S)-HETEなどの細胞内灌流の効果を解析する。この電流は,脱分極性ステップパルスにより時間に依存してゆっくりと活性化し,強い外向き整流性を示し,再分極により顕著なテール電流を発生し,Ca^<2
中世日本語仮名表記システムの解明

平安期に発生した仮名による表記システムは、鎌倉期以降に実用性が付加されながら変化していく。本プロジェクトでは、仮名を用いて実用目的で書かれ、武家層の女性に読まれた文献ー例えば、仮名書き法華経などーを調査することで、中世日本における仮名表記システムの実用的変化の一端を見出すことを試みた。このプロジェクトで実施できたことは、(1)仮名書き法華経の研究用データの整備及びインターネットでの公開、(2)仮名表記システムに関わる検証・探索(位置による同音仮名の使い分けについての検証、異体仮名の字形選択条件についての検証、仮名文に定着しがちな漢字の条件についての探索)及び成果の公表である。平成25年度は、次のことを実施した。【1】本研究を推進するのに当たって基本となる資料のコーパスの整備として、中世の実用的な仮名表記資料について字母が分かる形で翻字し、データベースとして整備した。翻字を行った資料は、『足利本仮名書き法華経』第6ー8、及び、『妙一本仮名書き法華経』第6である。前者については、紙媒体の報告書(斎藤達哉編『足利本「仮名書き法華経」翻字と仮名字母の集計ー第六・七・八軸ー」、2014.3.28、pp.175)を作成した。【2】中世の実用的な仮名表記資料を用いた表記研究として、『足利本仮名書き法華経』第六八(全48,809文字)のデータを用いて、文字種ごとの出現頻度数調査を行った。仮名については、字母が同じで字形が異なる仮名についても分類を行った。これについては、紙媒体の報告書(上記)に掲載した。【3】中世の実用的な仮名表記資料での「語における使用仮名の固定」について研究する材料として、非実用的な仮名表記資料での「語における使用仮名の固定」(特に、ハ行転呼の混乱に関連する個所)の調査研究を行った。これについては、論文を執筆し、印刷中となっている。【4】中世の実用的な仮名表記資料(仮名書き法華経及びその類書)について、所在調査を実施した。その結果、未紹介資料1件が海外(米国)に存在するが判明した。平成26年度は、以下の調査・研究を行った。1.【表記情報付き本文データの作成】「妙一本仮名書き法華経」の6、7、8巻について、仮名字母等の表記情報付きの本文データを作成した。これにより、平成25年度作成の「足利本仮名書き法華経」(第6、7、8軸)による同様のデータとの比較対象調査が可能となった。2.【文献調査】(1)海外調査2014(平成26)年9月8日、9日に、ハーバード燕京図書館(ボストン)において、法華経の訓読仮名表記資料(『妙法蓮華経』、折本8帖(全8巻)、所蔵番号TJ/1819/3405.5、ペッオールド氏旧蔵)、および、音読総振り仮名資料(『妙法蓮華経』、折本1帖(5ー8巻)、所蔵番号TJ/1819/3405.2)の原本調査を行った。また、2014(平成26)年9月11日、12日に、米国議会図書館(ワシントンDC)において、仮名書き写本(『源氏物語』、写本54冊、LC control no.2008427768所蔵番号LC)の原本調査を行った。(2)国内調査2014(平成26)年7月から9月にかけて、国文学研究資料館のマイクロフィルム等によって、中世の仮名文字遣い意識に関する記述を有する歌書(悦目抄等30種)の調査を行った。3.【論文執筆】中世の仮名文字遣い意識(位置による仮名の使い分け意識)の変遷に関して、歌書(悦目抄等30種)の調査に基づいた論文(「悦目抄とその前後ー字形の誤認識と幼児意識の誤類推修正ー」、『専修人文論集』第96号、2015年3月、pp.183-208)を公表した。平成27年度は、次のことを行った。1.【表記情報付き本文データの作成】「足利本仮名書き法華経」の1、2、3、4、5軸について表記情報付きの本文データを作成した。平成25年に作成した6、7、8軸と合わせることにより、全軸の表記情報付き本文データがそろったことになり、軸ごとの表記差についての調査も可能となった。2.【論文執筆】足利本仮名書き法華経の異体仮名の使用傾向差に関する論文(「足利本仮名書き法華経の異体仮名ーハの異体仮名の書記傾向ー」『専修人文論集』第98号、pp.405-420、2016年3月)を執筆・公表した。次のことから、おおむね順調に進展していると判断した。【1】足利本の字母情報付きデータが完成したこと【2】足利本の異体仮名の使用傾向差に関して、研究成果を公表できたこと平成28年度は、次のことを行った。1.【国際学会での発表】足利本仮名書き法華経で使用されている漢字字種と、平安鎌倉期の仮名文で使用されている漢字字種とを比較することで、仮名文の中への漢字の定着過程について論じた研究発表(「漢字はどのような字種から日本語文に定着してきたのかー鎌倉期仮名書き法華経と平安期仮名文との漢字の比較からー」、第11回国際日本語教育・日本研究シンポシウム、香港・香港公開大学、2016年11月20日)を行った。

2.【研究成果の公表】研究室ホームページ(http://mojilabo.com/)で、(1)足利本仮名書き法華経(全8巻)の字母付き翻字データ(「足利本仮名書き法華経」字母データ)、(2)仮名文の表記に関する研究文献目録(仮名文字研究文献一覧)を、2017年3月31日から公開した。平安期に発生した仮名による表記システムは、鎌倉期以降に実用性が付加されながら変化していく。本プロジェクトでは、仮名を用いて実用目的で書かれ、武家層の女性に読まれた文献ー例えば、仮名書き法華経などーを調査することで、中世日本における仮名表記システムの実用的変化の一端を見出すことを試みた。このプロジェクトで実施できたことは、(1)仮名書き法華経の研究用データの整備及びインターネットでの公開、(2)仮名表記システムに関わる検証・探索(位置による同音仮名の使い分けについての検証、異体仮名の字形選択条件についての検証、仮名文に定着しがちな漢字の条件についての探索)及び成果の公表である。次の点から、順調に進展していると判断した。【1】平成26年度の「足利本」に対応させる形で、「妙一本」の表記情報付きの本文データを整備し、研究に使用できる体制を整えることができたこと。【2】海外(北米)での原本調査が実施できたこと。【3】中世の仮名文字遣い意識(位置による仮名の使い分け意識)の変遷に関して、研究成果を公表できたこと。平成28年度は以下の調査・研究を行う予定である。【1】仮名書き法華経においての漢字混用の傾向について、調査研究する。【2】これまでの研究成果について、海外または国内での研究発表を目指す。日本語学平成27年度は、以下の調査・研究を行う予定である。【1】いわゆる位置による仮名字母の使い分けの実態の有無について、平成25、26年度に作成した仮名字母等の表記情報付きの本文データに基づき、統計的手法を用いて検証する。【2】漢字と仮名の混ぜ書きについて、事態を明らかにするとともに、原理について考察する。当初計画通りではないが、次の点で順調に進展していると判断した。【1】資料の翻字の「量」については、当初計画には達しなかったものの、文字調査に十分な量のデータを収集できた。なお、字母が同じで字形が異なる仮名についても分類を行ったことは、当初計画を上回る「質」のデータを収集できた。【2】当初計画では、国内所蔵の資料について実地調査を行う予定であったが、海外における未紹介資料の存在確認の方が緊急性が高いと判断し、海外の所蔵調査を行い、1件の所在を確認した(実地調査は次年度に予定している)。27年度中に人件費として使用予定であったが、研究補助者(アルバイタ)の病欠等によって残額が生じたものである。平成26年度中に人件費として使用予定であったが、研究補助者(アルバイタ)の欠勤(病気等)によって残額が生じたものである。28年度に人件費として使用する予定である。当初計画では、平成2526年度を《研究の第1段階》と位置付けている。平成26年度は、(1)平成25年度に実施した翻字の補充を行う、とともに、(2)新たに所在が判明した海外の未紹介資料について実地調査し、(3)発表を行う。平成27年度に人件費として使用する予定である。平成25年度中に人件費として使用予定であったが、アルバイタ(研究補助者)の欠勤(病気等)によって残額が生じたものである。平成26年度に人件費として使用する予定である。
GISを用いた小地域統計のジオ・デモグラフィックス

本年度は、全国を対象とした1975年・80年・85年、90年、95年の5年時点における国勢調査地域メッシュ統計(基準メッシュ)と、1995年国勢調査小地域集計の全データをArcViewで表示するシステムを構築した。また、それらのデータベースから様々な新しい変数(多くの国勢調査データは実数であり、管理的職業従事者比率などは独自に計算する必要がある)を作成するためのプログラムの構築を行った(なお、1995年国勢調査小地域集計の各都道府県のArcViewファイルは、東京大学空間情報科学研究センターを経由して、全国の研究者へ共同利用する予定)。全国の地域メッシュ統計に関しては、かかる5年時点に関して、従来の社会地区分析や因子生態研究で採用されてきた居住者特性に関する代表的な変数(高等教育修了者比率、管理的職業従事者比率、ブルーカラー比率、年少人口比率、女性就業者比率、持家比率、高齢者人口比率、外国人比率など)に関するデジタル社会地図を作成した(矢野(2001)、矢野・武田(2001)で発表済み)。その結果、年齢構成に関する変数は経年的な変化が大きいものの、社会・経済的属性に関する変数は安定していることが明らかになった。欧米におけるジオデモグラフィクスの展開に関しては、GIS研究の基本的なテーマとしての位置付けを行った(矢野、2000a、2000b、2001)。また日本で初めてのジオデモグラフィクスの構築に関しては、Newcastle大学地理学部のA.S.Fotheringham教授らとの意見交換のもとで、国勢調査小地域集計に含まれる3,064変数から、欧米で用いられてきた63変数を特定し、20万弱の地区から18の地区類型を行いその地図化を試みた(今後、発表予定)。その結果、全国の町丁目・字等に対して、同一の地区類型に基づく居住地域構造の解明を可能とした。本年度は、主に、成2年国勢調査の地域メッシュ統計と平成7年国勢調査の小地域集計のデジタル地図データをGIS(ArcView)に取り込み、ジオデモグラフィクス構築のための基礎的な作業を行った。その具体的な内容は、以下のようである。1.欧米諸国におけるジオデモグラフィクス研究のレビュー北米と英国において先進的に進められているジオデモグラフィクス研究の文献や資料を収集するとともに、インターネット上の商業的ジオデモグラフィクスの実態を調査した。2.全国の1km基準メッシュ・500m分割メッシュのGIS化平成2年国勢調査、平成3年事業所統計などの地域メッシュ統計から、全国のメッシュマップをArcView上で表示するシステムを構築した。3.全国の町丁目のGIS化平成7年国勢調査の小地域集計から、全国の町丁目単位のGIS化を試みた。属性データとしては、約3000項目のものを各都道府県ごとにdbfファイルに変換するプログラムを作成した。4.京都府と滋賀県を事例とした試験的ジオデモグラフィクスの構築京都府と滋賀県に関しては、2)のプログラムを用いて、国勢調査の3000変数をGIS上に表示することができるシステム開発を行った。また、現在、このデータを用いて、町丁目もクラスター分析を行い、地区類型の指標を構築している。来年度は、全国約20万以上の町丁目を対象にクラスター分析を行い、全国データに基づいたジオデモグラフィクスの構築を行う予定である。
強力集束超音波による非観血的低侵襲治療システムの構築

単一球形気泡の体積振動に関しては,「6th International Symposium on Cavitation」において気泡振動におけるrectified diffusionにつていの発表を行った.ここでは,昨年度に構築したモデルによる計算結果について従来の近似式によって求められる量との比較検討を行ったうえで,異なる2種類の周波数の超音波を重畳させた波形を用いた計算を行い,その波形,圧力振幅とrectified diffusionによるガスの輸送量について詳細な解析を行った.その結果として,周波数重畳波形がガスの輸送を促進させることのできる気泡の大きさについての知見を得た.気泡群の挙動については,昨年度に日本機械学会論文集に掲載されたものをさらに推し進め,波形や気泡のプロパティをパラメータとした計算を行い,それらの結果をまとめて「151^<st> Meeting Acoustic Society of America」において発表を行った.ここでは,マイクロサイズの微小気泡からなる球形気泡クラウドの周波数応答や,気泡クラウドが崩壊するときの気泡の挙動について,昨年度まででわかったことに加えて,波形や気泡のプロパティを変えることによる定量的な影響についての知見が得られるとともに,崩壊挙動の機序や周波数応答の性質については違いがないことがわかった.実験では,昨年度に行ったブタ膀胱内でのモデル結石の破砕実験の結果を踏まえて,動物実験において体内のキャビテーション発生,成長をモニタリングし,それによってそのときの実験における適切な超音波のパラメータを決定する手法を水槽実験において開発した.また,それまでの超音波結石破砕にかかる成果は「Ultrasound Medicine and Biology」誌に論文が掲載された.本年度の研究においては,強力集束超音波による非侵襲診断・治療システムに関わる現象としての微小気泡および微小気泡群の挙動について,数値計算によって調べた.個々の気泡に関しては,雑誌「超音波TECHNO」においてDNSの結果から次元縮約モデルによる結果までを示し,どのような現象がどのように微小気泡の挙動に影響するか,またそれを考慮した上での次元縮約モデルの有効性を述べた.本年度は医学系の雑誌からも執筆依頼があり,「医学のあゆみ」では次元縮約モデルを用いて超音波診断で用いられる微小気泡造影剤の非線形応答を調べ,微小気泡造影剤の非線形性を抽出して画像診断を行う手法の有効性について述べた.なお,「Experimental Thermal and fluid Science」に掲載されたものは当研究室の超音波研究グループのサマライズ的な論文であり,気泡群の周波数応答および微小気泡造影剤の振動による発熱作用の増強効果に関して貢献をしている.本年度の研究においては,強力集束超音波による非侵襲診断・治療システムに関わる現象としての微小気泡および微小気泡群の挙動について,数値計算によって調べた.単一球形気泡の体積振動に関しては,雑誌「ながれ」においてその非線形音響特性を発表し,「7th International Symposium on Ultrasound Contrast Imaging」では気泡振動におけるrectified diffusionにつていの発表を行った.気泡の非線形音響特性については,既存のモデルを組み合わせることによって,気泡界面における熱・物質輸送を詳細に取り扱うことの出来るモデルを用いて計算を行い,気泡から放出される高調波成分,分数調波成分について調べた.また,気泡の周囲圧力振幅が時間に対して線形に増加する場合の気泡振動のカオス的挙動についても調べた.Rectified diffusionについては,異なる2種類の周波数の超音波を重畳させた波形を用い,周波数の組み合わせ,それぞれの周波数成分の位相差をパラメータとして比較した.その結果,同じエネルギーを持つ超音波としては,異なる2種類の周波数の超音波を重畳させた場合,rectified diffusionの効果を増強させ,気泡の成長を促進させることが可能であることがわかった.気泡群の挙動については,日本機械学会論文集に投稿し,受理された.ここでは,気泡クラウドの周波数応答について調べ,線形解析結果との比較などから,その崩壊挙動の非線形性の特性について考察した.なお,本論文は現在印刷中であり,2006年3月に出版予定である.単一球形気泡の体積振動に関しては,「6th International Symposium on Cavitation」において気泡振動におけるrectified diffusionにつていの発表を行った.ここでは,昨年度に構築したモデルによる計算結果について従来の近似式によって求められる量との比較検討を行ったうえで,異なる2種類の周波数の超音波を重畳させた波形を用いた計算を行い,その波形,圧力振幅とrectified diffusionによるガスの輸送量について詳細な解析を行った.その結果として,周波数重畳波形がガスの輸送を促進させることのできる気泡の大きさについての知見を得た.気泡群の挙動については,昨年度に日本機械学会論文集に掲載されたものをさらに推し進め,波形や気泡のプロパティをパラメータとした計算を行い,それらの結果をまとめて「151^<st> Meeting Acoustic Society of America」において発表を行った.ここでは,マイクロサイズの微小気泡からなる球形気泡クラウドの周波数応答や,気泡クラウドが崩壊するときの気泡の挙動について,昨年度まででわかったことに加えて,波形や気泡のプロパティを変えることによる定量的な影響についての知見が得られるとともに,崩壊挙動の機序や周波数応答の性質については違いがないことがわかった.実験では,昨年度に行ったブタ膀胱内でのモデル結石の破砕実験の結果を踏まえて,動物実験において体内のキャビテーション発生,成長をモニタリングし,それによってそのときの実験における適切な超音波のパラメータを決定する手法を水槽実験において開発した.また,それまでの超音波結石破砕にかかる成果は「Ultrasound Medicine and Biology」誌に論文が掲載された.
Shear stressによる大動脈弁石灰化機序解明に関する研究

マウスの大動脈弁をワイヤーで傷害することにより、ヒト大動脈弁狭窄症を擬似した動物モデルの作成に成功した。弁傷害にてヒト大動脈弁狭窄症と同様の左室表現型を呈し、心不全の器質となることが観察された。弁狭窄から弁尖肥厚へ至る過程、すなわち、炎症の惹起から骨石灰化形成へ至る一連の病態が証明できた。ヒトASをこれほど擬似しえたモデル動物の報告は過去になく、病態解明と創薬への貢献が期待される。AS研究の限界は適切な疾患モデルが確立していない点である。ASの病態が弁の異常修復である可能性を考慮し、AS疾患モデルとしてマウスの大動脈弁ワイヤー傷害モデルの作成を試みた(当初バルーンでの弁傷害を予定していたが、傷害に適した径のバルーンが用意できず(バルーンがマウスには大きすぎる)、ワイヤーによる方法へ変更した)。野生型マウスを麻酔人工呼吸管理下に、頚部を正中切開し内頸動脈を露出しcut down法にて0.014inchの冠動脈形成術用ガイドワイヤーを逆行性に左室内に挿入し、数回ワイヤーにて大動脈弁を擦り付けることで弁を傷害した。この際心臓超音波にてワイヤー先端が左室内腔にあることを十分確認して行なった。術後14日において、心臓超音波にて大動脈弁の最大流速、弁口面積(連続の式にて算出)をシャム手術例と比較検討した。弁の最大流速は、シャム例1.05m/sに対し、傷害例で2.56m/sと増加しており、弁口面積もシャム例1.53mm^2に対し、傷害例で0.9mm^2と低下していることが確認された。病理組織学的に線維芽細胞の増殖と細胞外マトリックスが増加し、弁尖が肥厚していることが確認された。今後骨形成細胞の発現の有無とCa2+沈着の有無を確認している。同様の操作をApoE欠損マウスやMafBノックダウンマウスに行い弁尖肥厚の程度と石灰化の程度を検討し、ヒトAS病態に類似したマウスモデルの確立を目指す。大動脈弁狭窄症(Aortic stenosis;AS)は、無症候性に大動脈弁の開放制限が進行する原因不明の疾患で、進行後の余命は25年未満と予後不良の疾患である。人口の高齢化に伴いAS患者数は増加している。開胸による大動脈弁置換術が唯一確立した治療法であり、ASは高齢者に多い疾患であり、ASの進行を抑制しうる薬剤の開発は世界的重要課題である。ASの進行機序は十分に解明されておらず、有効な薬物療法も存在しない。脂質代謝との関連が示唆されたが、最近の臨床試験ではAS病態への脂質代謝の関連は否定された。これまで、脂質代謝異常によるASモデルは多数報告されているが、これらがヒトAS病態の解明に寄与するか疑問である。病態の鍵は弁の石灰化であり、弁の石灰化の程度は、ASの重症度と相関すると共に、進行予測因子である。石灰化機序の解明は病態の解明と有効な薬物療法開発の鍵である。疾患の解明にはヒトAS病態に類似した動物モデルの存在が必須である。今回我々はマウスの大動脈弁をワイヤーで傷害することにより、ヒトASの特徴を有する動物モデルの作成に成功した。弁傷害1週以降弁口面積が有意に低下し、4週以降左室肥大の成立が確認された。心エコーによる左室短縮率は傷害後12週まで低下は認められず、16週にて有意な低下が認められた。生存率では、シャム群に比べ傷害群で低く、心不全が死亡原因であると推測された。傷害群弁口面積低下は弁尖の肥厚が原因で、傷害後の弁尖組織においてマクロファージなどの炎症性細胞浸潤と線維芽細胞の幼若化、骨形成細胞の発現、及び石灰化が病理学的ならびに分子生物学的に証明できた。以上のような一連の過程を経て弁狭窄を来たす、極めてヒトASに類似したモデルの報告はこれまでにない。このモデルは、弁狭窄並びに石灰化進行機序解明、さらには、ASの進行を抑制する新しい薬剤の創薬に貢献することが期待される。
単語分散表現の学習における構成性とその解釈

本研究は、自然言語処理における単語分散表現の学習において、意味の構成性がどのように実現されていて文の意味表現を計算できるのかについて、情報理論的観点から研究する。意味を構成する最小の単位は形態素と言われているが、文の意味の計算に必要な構成要素が何であるかは明らかではない。そこで、本研究は形態素より小さい単位で意味を構成する要素の探求と、それらを用いて文の意味を計算する技術の確立を目指す。
アルコールによる膵障害発生の宿主側要因CEL多型と発生機序

CEL多型解析方法をJ Hum Genet (2002)に準じて(GenBank AF072711.1)セットアップした。PCR混合物は、トータル20μlでDNA20ng、67mM Tris-HCI (pH8.8)、16.6mM (NH_4)_2SO_4、5mMのMgCl_2、6.7μM EDTA、10mMα-メルカプトエタノール、1.5mMデオキシリボヌクレオシド三リン酸、2μlのジメチルスルホキシド、10pmolプライマーセット(forward : 5'-ACCAGGAGGCCACCCCTG-3' and reverse : 5'-TCCTGCAGCTTAGCCTTGGG-3')、そして、1unitのEx-Taq DNAポリメラーゼを含んでいる。PCRのサイクル条件は、94°C15分、続いて、94°C30秒、66°C30秒、72°C1分間を35サイクル行い、最後に72°C4分間をGene Amp PCR 9700 System用いて行った。PCR生成物は、12.5%のポリアクリルアミドゲルを用いて電気泳動して分離した。PCR産物がCEL geneであることを確認するため、クローニングし、確認した。結果は、CEL多型をNN(野生型)、NL,NS, SS,LL,SLの6種に分類できた。A.健常人、B.アルコール依存症とは診断をうけていないが、アルコールに起因する慢性膵炎と診断されている症例、C.アルコール依存症で膵障害を伴う症例、D.アルコール依存症で膵障害を伴わない症例、E.アルコールに起因しないと判断された慢性膵炎(家族性、胆石膵炎も含む)、F.膵障害を伴わない高脂血症6群で末梢血白血球よりDNAを抽出し、解析した。アルコール性慢性膵炎では、Lを持つ個体が他のすべてよりも高頻度にみとめられ、アルコールによる膵障害にCELの機能が関与する可能性を示す結果となった。PCR混合物は、トータル20μlでDNA20ng、67mM Tris-HCI(pH8.8)、16.6mM(NH4)_2SO_4、5mMのMgCl_2、6.7μM EDTA、10mMα-メルカプトエタノール、1.5mMデオキシリボヌクレオシド三リン酸、2μlのジメチルスルホキシド、10pmolプライマーセット(forward : 5'-ACCAGGAGGCCACCCCTG-3' and reverse : 5'-TCCTGCAGCTTAGCCTTGGG-3')、そして、1unitのEx-Taq DNAポリメラーゼを含んでいる。A.健常人、B.アルコール依存症とは診断をうけていないが、アルコールに起因する慢性膵炎と診断されている症例、C.アルコール依存症で膵障害を伴う症例、D.アルコール依存症で膵障害を伴わない症例、E.アルコールに起因しないと判断された慢性膵炎(家族性、胆石膵炎も含む)の5群で末梢血白血球よりDNAを抽出し、解析した。アルコール依存症はDSM-IVに基づき、膵炎の臨床診断は、日本膵臓学会の診断基準による。結果は、CEL多型をNN(野生型)、NL,NS,SS,LL,SLの6種に分類した。すると、アルコール性慢性膵炎では、Lを持つ個体が他のすべてよりも高頻度にみとめられた。

A.健常人、B.アルコール依存症とは診断をうけていないが、アルコールに起因する慢性膵炎と診断されている症例、C.アルコール依存症で膵障害を伴う症例、D.アルコール依存症で膵障害を伴わない症例、E.アルコールに起因しないと判断された慢性膵炎(家族性、胆石膵炎も含む)、F.膵障害を伴わない高脂血症6群で末梢血白血球よりDNAを抽出し、解析した。アルコール性慢性膵炎では、Lを持つ個体が他のすべてよりも高頻度にみとめられ、アルコールによる膵障害にCELの機能が関与する可能性を示す結果となった。
タンパク質結晶をナノ反応場とした三次元金クラスター構造体形成過程のその場観察

タンパク質結晶は配列したnmサイズの細孔を持つ、一種のナノポーラス材料である。また溶媒チャンネルを通じ溶液から分子をとりこむことが可能であり、新規ナノ反応容器としての展開が期待される。本研究ではモデルタンパク質としてニワトリ卵白由来リゾチームを使用し、結晶内での金ナノ物質の作製を試みた。予め調製したリゾチーム結晶内に四塩化金酸を導入することで、結晶内での金ナノ粒子と発光性の金ナノクラスター形成を確認した。これはタンパク質結晶が多孔質材料かつ反応容器であると明示している。更に、リゾチーム結晶への蛍光分子導入の過程も調べ、結晶内部の電荷が結晶の多孔質材料としての重要な性質であることを見出した。我々がこれまで行ってきたタンパク質包接金クラスターを調製する方法を発展させ、タンパク質結晶を多孔質材料と捉え反応場として結晶内に発光性金クラスターを三次元分布した構造を調製するべく、ニワトリ卵白由来リゾチーム結晶を多孔質材料として内部に金イオンを浸透させた後に還元反応を起こすことを試みた。リゾチーム結晶の周辺に金イオンの溶液を導入すると元の無色透明から全体的に赤色を呈してゆき、吸収分光測定からその赤色が数10 nmの金ナノ粒子の局在プラズモン共鳴に由来するものとわかった。すなわち、リゾチーム結晶内に金イオンが浸透し還元反応が起きることを実証したものであり、タンパク質結晶が多孔質材料として機能することを示した。また、内部に金ナノ粒子の生成したリゾチーム結晶に405 nmのレーザー光を照射すると、700 nm近傍の発光を示すことを確認した。これは、結晶内部に数10 nmの金ナノ粒子のみならずそれよりもより小さな12 nm程度の発光性金クラスターが形成したことを示唆する。このナノ粒子とクラスターという結晶内における金ナノ構造のサイズの分布は、結晶内の細孔のサイズ分布および結晶の柔軟性に起因すると考える。柔軟性の低いタンパク質結晶であれば、よりサイズ分布の狭い、均一な金ナノ構造を調製できるものと考えられる。想定を越えた発見として、上記の内部に金ナノ粒子の生成したリゾチーム結晶に405 nmのレーザー光を照射することで、結晶の呈している赤色が濃くなり最終的に結晶が割れること、および580 nmに発光バンドが現れることを確認した。これはレーザー光により金イオンの還元が促進されることを意味している。この理由としてリゾチームのもつアミノ酸に405 nmを吸収するものがあり、それが光励起によって電子励起状態となることで還元能が高くなると考えており、今後より詳しく調べる必要がある。タンパク質結晶内に金イオンを浸透させ還元反応を起こすことで結晶内に三次元に分布した金ナノ構造をつくる、という初年度の目的は達成しておりおおむね順調であるといえる。また、次年度の研究に向けて現在保有するワイドフィールド蛍光顕微分光イメージング装置に高感度sCMOSカメラを組み込み、単一分子イメージングも可能なように準備しており、その動作確認も行っている。前年度にタンパク質結晶を多孔質材料・反応場として結晶内に三次元分布した金ナノ構造の調製を試みた。ニワトリ卵白由来リゾチーム結晶内部に金イオンを浸透させ10日ほど静置することで、結晶内部に数10 nmの金ナノ粒子と12 nmの発光性金ナノクラスターが一様に形成することを実証した。この二種の金ナノ構造体の形成は、顕微鏡下での吸収・発光分光により明らかにした。本年度はこの成果を更に発展させ、柔軟性の低いタンパク質結晶を用いてサイズ分布の狭い、均一な金ナノ構造を調製できるものと考え実験を行った。具体的には、リゾチーム結晶をグルタルアルデヒドで架橋することで結晶を固定化し、同様の実験を行った。結果、ネイティブな結晶よりもはるかに早く1日以内での金ナノ構造の形成を認めた。これは架橋により結晶が強固となることで金イオンの不均化反応が生じやすくなったためと考えており、タンパク質を反応容器として用いる際の重要な知見と位置づけている。また、タンパク質結晶の反応容器としての側面のみならず多孔質材料としての側面を検討するため、結晶へ蛍光分子を導入し、その過程および結晶と分子の相互作用を顕微蛍光分光により調べた。例えばローダミン6GやエオシンYなどの蛍光分子を含む溶液を結晶周辺溶液と置換したところ、結晶内部に分子が導入されていく様子を蛍光イメージングにより示すことができた。つまり結晶は溶媒チャンネルを通して外部から分子を取り込むことができる、多孔質材料として機能することを明らかにした。一方、結晶内部に導入されたカチオン性分子の蛍光は溶液と比べ長波長へとシフトしており、チャンネルの電荷と分子の電荷との間での反発が示唆される結果を得た。今後は分子の大きさも変数として同様の実験を行い、分子選択性などタンパク質結晶が多孔質材料特有の性質を示しうるか、調べてゆく予定である。

確立したリゾチーム結晶を多孔質材料・反応容器とした三次元金ナノ構造の調製を光学顕微鏡下で行い、金イオンが結晶に浸透し金ナノ構造が内部で成長し三次元構造を形成してゆく過程をリアルタイムイメージングする。タンパク質の形状は自家蛍光で確認でき、成長する金クラスターは発光波長が青緑赤と変化してゆく様子からモニターできる。現在保有するワイドフィールド蛍光分光イメージング装置であれば、共焦点顕微鏡による観察とは異なり結晶全体を同時に観察できるため、金クラスターの局在や結晶内部と結晶周縁部での反応のタイムラグなしにリアルタイムに可視化できる。sCMOSカメラの感度により単一クラスターレベルでの観察が可能と考える。金イオンに代わり水溶性色素分子を結晶に浸透させ、その浸透過程や結晶内における分子の分布や配向を知ることも行いたい。また、タンパク質結晶の多孔質材料としての多様性を調べるためにも、他のタンパク質や架橋リゾチーム結晶を用いて同様の実験を行いたいと考えている。物理化学5009円ほどの残額であり、ほぼ計画通りに経費を使用したと考えている。次年度はほぼ消耗品の購入のみを計画しており、次年度使用額もやはり消耗品に使用すると考えている。