hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ER流体を用いた可制御型防振マウントに関する研究

本研究は,ER流体を振動制御用マウントに適用し,微小振幅から大振幅の振動まで,複数の振動モードを単一のマウントで制振することを目的とする.ER流体は,加える電場の強さで見かけ上の粘度を変化させることが可能な特殊機能性流体で,本研究はその応用研究の一つである.まずER効果の力学的相似則を明かにすることで本防振マウントが適用可能な対象物を明かにする.さらにニューラルネット制御系と組み合せて制振実験を行い,制振性能を確認する.以上の目的を踏まえて,ER流体を用いたマウントに関して振動振幅依存性を明らかにした.ER流体が外部電場の下で流体の降伏応力を変化させるメカニズムは,電極間に形成される流体中に分散されている粒子による鎖状のクラスタがせん断変形に対して抵抗を示すことであるので,電極間隔およびその振動振幅に依存する.マウントに適用した状態でその依存性の程度を明らかにした.さらにER流体を用いた防振マウントの特性を把握した上で,制御系の設計を行った.従来の研究から,本防振マウントは周波数,振動振幅温度等に関して非線形性が強く,また経時変化を伴うので,ニューラルネットワークを利用した.ニューラルネットワークは非線形写像を表現することが得意である上に学習能力があり,経時変化にも対応できる.本研究で用いるニューラルネットワークは制御機構のほかに同定機構も持っているので.いわゆる適応制御系である.欠点として学習に時間がかかること,および学習精度が悪いことなどが挙げられているので,その改善を目的として,新たな学習法の開発を行った.学習法としては疑似逆行列を用いた簡易学習法の開発,および最適化問題に対して大局的最適解を求めるために開発されたTabu探索法を用いた高精度でしかも高速な学習法を開発した.本研究は,ER流体を振動制御用マウントに適用し,微小振幅から大振幅の振動まで,複数の振動モードを単一のマウントで制振することを目的とする.ER流体は,加える電場の強さで見かけ上の粘度を変化させることが可能な特殊機能性流体で,本研究はその応用研究の一つである.まずER効果の力学的相似則を明かにすることで本防振マウントが適用可能な対象物を明かにする.さらにニューラルネット制御系と組み合せて制振実験を行い,制振性能を確認する.以上の目的を踏まえて,ER流体を用いたマウントに関して振動振幅依存性を明らかにした.ER流体が外部電場の下で流体の降伏応力を変化させるメカニズムは,電極間に形成される流体中に分散されている粒子による鎖状のクラスタがせん断変形に対して抵抗を示すことであるので,電極間隔およびその振動振幅に依存する.マウントに適用した状態でその依存性の程度を明らかにした.さらにER流体を用いた防振マウントの特性を把握した上で,制御系の設計を行った.従来の研究から,本防振マウントは周波数,振動振幅温度等に関して非線形性が強く,また経時変化を伴うので,ニューラルネットワークを利用した.ニューラルネットワークは非線形写像を表現することが得意である上に学習能力があり,経時変化にも対応できる.本研究で用いるニューラルネットワークは制御機構のほかに同定機構も持っているので.いわゆる適応制御系である.欠点として学習に時間がかかること,および学習精度が悪いことなどが挙げられているので,その改善を目的として,新たな学習法の開発を行った.学習法としては疑似逆行列を用いた簡易学習法の開発,および最適化問題に対して大局的最適解を求めるために開発されたTabu探索法を用いた高精度でしかも高速な学習法を開発した.ER流体を適用した防振マウント模型を用いて特性実験を行った。特に圧力流れを利用した防振マウントの電極設計の指針となるデータの収集を行った.防振マウントを設計・製作し,電極面積,電極間隔,流路の長さ等が異なる各種の部品を用いて実験結果を比較することで,それらが防振マウントの性能に及ぼす影響に関する考察を行った.また,振動振幅,振動数が防振マウントの特性に与える影響についても調査検討した.平成5年度に実施した実験の成果は現在日本機械学会に論文投稿するために準備中である.当初,圧力流れを利用したマウントとせん断流れを利用したマウントの2種類を対象として実験的検討をする予定であったが,最初の圧力流れを利用した形式のみでも特性が不明な点が多く,平成5年度1年間で1種類の検討しかできなかった.ただし,平成6年度の研究予定分を含めればシステムとしては完成するため,形式の異なるマウントでも同様の実験が可能となると考える.また平成5年度の研究成果の一部は新聞・雑誌等でも取り上げられ,企業における研究の推進役を果たしたと考えている.ER流体を用いたマウントに関して振動振幅依存性を明らかにした.ER流体が外部電場の下で流体の降伏応力を変化させるメカニズムは,電極間に形成される流体中に分散されている粒子による鎖状のクラスタがせん断変形に対して抵抗を示すことであるので,電極間隔およびその振動振幅に依存する.マウントに適用した状態でその依存性の程度を明らかにした.ER流体を用いた防振マウントの特性を把握した上で,制御系の設計を行った.従来の研究から,本防振マウントは周波数,振動振幅,温度等に関して非線形性が強く,また経時変化を伴うので,ニューラルネットワークを利用した.ニューラルネットワークは非線形写像を表現することが得意である上に学習能力があり,経時変化にも対応できる.本研究で用いるニューラルネットワークは制御機構のほかに同定機構も持っているので.

いわゆる適応制御系である.欠点として学習に時間がかかること,および学習精度がわるいことなどが挙げられているので,その改善を目的として,新たな学習法の開発を行った.学習法としては疑似逆行列を用いた簡易学習法の開発,および最適化問題に対して大局的最適解を求めるために開発されたTabu探索法を用いた高精度でしかも高速な学習法を開発した.以上を組み合わせることで,適応型の防振マウントの開発を行い,実験的にその有用性を明らかにした.
ハイパーカードによる感染症患者に対する補綴治療支援システムの開発

昨今,医科・歯科領域において院内感染はもっとも重要な問題の1つであり,様々な書籍や文献が数多く出されている.しかし,医療の現場においては,必ずしも十分な感染防止対策が行われているとは言い難い.本研究では,歯科補綴学領域における院内感染の知識を効率良く修得するための手段として,コンピュタ-上でマルチメディアソフトを用い,学習システムを作成した.本システムの構成はPC-9821As(NEC),WINDOWS Ver.3.1(MlCROSOFT),AUTH0RWARE,PR0FESSIONAL Ver.2(ASCII)である.AUTHORWAERの特徴は.プレゼンテーションソフトとして多彩な編集機能を持ち,ビデオ画像,音声データのコントロールとインタラクション処理が可能.さらにNEC版で作ったものをマッキントッシュ上で使用することも可能である.今回作成したソフトについて,歯科関係者を対象に学習の効果,システムの使用感について調査を行った.その結果,学習効果はすべてのグループで得点の上昇が認められた.コントロール群としてソフトではなく本を用いた場合は,効率的な学習という面では,差がでなかったがS.D.が大きく本を読む得手不得手が問題となることが考えらた.また使用感については操作感,画面構成,内容のわかりやすさ,おもしろさ,などについては良好な評価を得た.今回,マルチメディアソフトにて院内感染症対策の学習ソフトを作製した結果,音声,画像を有機的に結合させることによって学習効果を向上できることが示唆された.しかし,より完成度の高い学習支援システムとするためには,利用者の理解が不十分な部分をシステムがうまく導きだすようにシステムの構成を検討することが重要と考え,今後さらに研究を進めていくつもりである.昨今,医科・歯科領域において院内感染はもっとも重要な問題の1つであり,様々な書籍や文献が数多く出されている.しかし,医療の現場においては,必ずしも十分な感染防止対策が行われているとは言い難い.本研究では,歯科補綴学領域における院内感染の知識を効率良く修得するための手段として,コンピュタ-上でマルチメディアソフトを用い,学習システムを作成した.本システムの構成はPC-9821As(NEC),WINDOWS Ver.3.1(MlCROSOFT),AUTH0RWARE,PR0FESSIONAL Ver.2(ASCII)である.AUTHORWAERの特徴は.プレゼンテーションソフトとして多彩な編集機能を持ち,ビデオ画像,音声データのコントロールとインタラクション処理が可能.さらにNEC版で作ったものをマッキントッシュ上で使用することも可能である.今回作成したソフトについて,歯科関係者を対象に学習の効果,システムの使用感について調査を行った.その結果,学習効果はすべてのグループで得点の上昇が認められた.コントロール群としてソフトではなく本を用いた場合は,効率的な学習という面では,差がでなかったがS.D.が大きく本を読む得手不得手が問題となることが考えらた.また使用感については操作感,画面構成,内容のわかりやすさ,おもしろさ,などについては良好な評価を得た.今回,マルチメディアソフトにて院内感染症対策の学習ソフトを作製した結果,音声,画像を有機的に結合させることによって学習効果を向上できることが示唆された.しかし,より完成度の高い学習支援システムとするためには,利用者の理解が不十分な部分をシステムがうまく導きだすようにシステムの構成を検討することが重要と考え,今後さらに研究を進めていくつもりである.
自己組織化ナノ粒子複合材料における発光ダイナミクスの研究及び高効率発光の実現

自己組織化ナノ粒子薄膜中へ発光中心としての半導体ナノ粒子を分散させたナノ粒子複合薄膜を作製し、周りの金属ナノ粒子との相互作用による発光特性への影響に着目した。用いたナノ粒子は金ナノ粒子及び半導体ナノ粒子(CdSe/ZnSコアシェルナノ粒子)である。金属ナノ粒子とCdSe/ZnSコアシェルナノ粒子数の比は混合比により調整を行い、LB法を用いて石英基板上へ作製し、良質な単層複合薄膜を得ることが可能となった。複合薄膜の吸収スペクトルにおいては、ほぼ金属ナノ粒子の吸収スペクトルの形状を反映しており、600nm近傍に表面プラズモンの共鳴ピークが観測される。この表面プラズモン共鳴励起とバンド間励起を行い、発光測定を行った。発光は615nmにピークを持つCdSe/ZnSナノ粒子からの発光が観測される。トルエン溶液中のCdSe/ZnSナノ粒子における発光スペクトルと複合薄膜における発光スペクトルに差は見られなかった。しかしながら、発光強度に関しては、混合濃度比依存が観測された。また、エネルギー緩和に関する知見を得るために、発光の時間分解分光を行った。その結果、フェルスター機構によるものと考えられる緩和寿命の変化を観測した。
肝蛭は単一種か?:既存2種の交雑実験による証明

両種肝蛭(Fasciola hepaticaおよびF.gigantica)に感受性を持つ新たな実験小動物を発見するため、ラット、スナネズミ、キヌゲネズミにメタセルカリア210個を経口投与し、感染動物の健康状態・死亡の有無等を観察しながら感染後23ヶ月で殺処分し、肝臓・胆管内の虫体の有無、感染率、肝臓病変の程度、さらに回収虫体の圧扁固定・染色標本を作製して虫体の発育状態を観察した。その結果、F.hepaticaはこれらの3種の実験動物に感染したが、F.giganticaの感染性は殆ど認められなかったことから、ラット、スナネズミおよびキヌゲネズミは両種肝蛭の共通の実験的終宿主とはなり得ないことが明らかとなった。両性生殖型のFasciolahepatica (Fh)と単為生殖型2倍体(2n)または3倍体(3n)との混合感染を行い、そのF1を細胞遺伝学的に解析して両者の種としての独立性を検討した。1.キヌゲネズミにFhと2nのメタセルカリア(Mc)をそれぞれ1個ずつ投与し成虫を得た。回収した2n虫体から作出したF1成虫はFhと2nの雑種(異質3倍体)であったことから、EF.hepaticaと単為生殖型2倍体は別種であると考えられた。2.ラットにFhと3nのMcをそれぞれ10個づつ投与し成虫20虫体を回収した。3nであることが確認された虫体の第1卵母細胞を観察し、Fhの精子が侵入(受精)している虫体から虫卵を回収し、培養してミラシジウムを得た。それを貝に感染させて得たMcをラットに投与してF1成虫を回収した。染色体分析からF1は2n=40の4倍体であることが確認された。これらには10個の3価染色体と10個の1価染色体が観察され精子形成は著しく異常であった。以上から、F.hepaticaと単為生殖型3倍体は別種であり、今回作出した4倍体は1代雑種であると考えられた。本年度は両種肝蛭(Fasciola hepaticaおよびF. gogantica)に感受性を持つ新たな実験小動物の発見を検討した。すなわち、多くの寄生虫種に対して高い感受性を持つことが知られているラット、スナネズミ、キヌゲネズミを用いた感染実験で、両種肝蛭に感受性のある実験動物を特定し、実験感染の条件(最適メタセルカリア投与数、虫体成熟までの期間など)を明らかにすることを目的とした。(材料と方法)当研究室で実験室内維持している両種肝蛭から虫卵を採取し、それを培養して孵化させたミラシジウムをヒメモノアラガイへ感染させた。感染貝を約2ヵ月間飼育し、そこからメタセルカリアを作出した。各種動物1020匹にメタセルカリア210個を経口投与し、感染動物の健康状態・死亡の有無等を観察しながら感染後23ヶ月で殺処分し、肝臓・胆管内の虫体の有無、感染率、肝臓病変の程度、さらに回収虫体の圧扁固定・染色標本を作製して虫体の発育状態を観察した。(結果)F. hepaticaは3種の実験動物に感染することが明らかとなった。ラットでは投与したメタセルカリアの2030%が成虫となって胆管より回収され、死亡する動物も少なかった。

しかしスナネズミおよびキヌゲネズミは感受性が著しく高く、幼若虫が肝実質で発育する時期に感染動物の多くは死亡したため、成虫は得られなかった。一方、F. giganticaはこれらの動物への感染性は殆ど認められず、成虫は全く得られなかった。以上のことから、ラット、スナネズミおよびキヌゲネズミは両種肝蛭の共通の実験的終宿主とはなり得ないことが明らかとなった。従って、次年度はヤギを用いた感染実験を行うこととした。本年度は両性生殖型のFasciola hepatica(Fh)と単為生殖型2倍体(2n)または3倍体(3n)との混合感染を行い、そのF1を細胞遺伝学的に解析して両者の種としての独立性を検討した。1.キヌゲネズミにFhと2nのメタセルカリア(Mc)をそれぞれ1個づつ投与し成虫を得た。2n虫体の子宮から虫卵を回収し、それを培養して得たミラシジウムをヒメモノアラガイに感染させてMcを作出した。それをラットに経口投与しF1成虫を得た。F1成虫を酢酸エタノールで固定し、精子の状態および染色体について観察した結果、このF1成虫はFhと2nの雑種(3倍体)であり、また減数分裂中期における染色体の不対合が観察されたことから、異質3倍体であることが確認された。すなわち、F.hepaticaと単為生殖型2倍体は別種であり、今回作出した3倍体は1代雑種であると考えられた。2.ラット(Wistar雄6週齢)にFhと3nのMcをそれぞれ10個づつ投与し成虫20虫体を回収した。3nであることが確認された虫体の第1卵母細胞を観察し、Fhの精子が侵入(受精)している虫体から虫卵を回収し、培養してミラシジウムを得た。それを貝に感染させて得たMcをラットに投与してF1成虫を回収した。染色体分析からF1は2n=40の4倍体であることが確認された。これらには10個の3価染色体と10個の1価染色体が観察され精子形成は著しく異常であった。以上から、F.hepaticaと単為生殖型3倍体は別種であり、今回作出した4倍体は1代雑種であると考えられた。16年度はF.giganticaと単為生殖型2倍体または3倍体との混合感染、およびF.hepaticaとF.giganticaとの混合感染を実施し、F.hepatica、F.gigantica、さらに単為生殖型2倍体および3倍体の種としての独立性を検討する。本年度は両性生殖型のFasciola gigantica(Fg)と単為生殖型2倍体(2n)または3倍体(3n)との混合感染を行い、そのF1を細胞遺伝学的に解析して両者の種としての独立性を検討した。1.ヤギ(ザーネン種)にザンビア産Fgのメタセルカリア(Mc)50個を投与してから14日後に韓国産2nのMc30個を投与し、その172日後に剖検して成虫を得た。回収した2n虫体の子宮から虫卵を回収し、それを培養して得たミラシジウムをヒメモノアラガイに感染させてF1のMcを作出した。それをラットに経口投与し現在54日が経過し、F1成虫を得るべく実験継続中である。2.ヤギ(ザーネン種)にザンビア産FgのMc50個を投与してから14日後に日本(奈良)産3nのMc30個を投与し、その172日後に剖検して成虫を得た。それをヒメモノアラガイに感染させて得たMcをラットに経口投与し現在54日が経過し、F1成虫を得るべく実験継続中である。3.両性生殖型のFasciola giganticaのMc50個とFasciola hepaticaのMc30個をヤギに混合感染させた。
比較史的考察からみた中世西国の地域権力の特質と外交活動

本研究は、1516世紀における西国の地域権力について、彼らの外交活動への関わり方という独自の指標を導入し、西国の地域権力同士や室町幕府との比較史的考察をおこなうことで、従来とは異なる西国の地域権力の特質を総合的に明示することを目的とする。外交活動は、畿内や東国の地域権力にはない、西国の地域権力のみの独自性といえる。外交活動のありようを加味してこそ、西国の地域権力の総合的な特質を解明することが可能となる。
口腔内感覚が咀嚼嚥下の誘発におよぼす影響

命令嚥下は本人の意思により嚥下は開始されるが,通常の咀嚼嚥下は,随意的な要素は命令嚥下に比べ減少し,半自動的な咀嚼中に食物が十分に処理された時に嚥下が起こる.我々が以前行った実験により嚥下の口腔期前に,嚥下動作が開始されていることから口腔感覚が咀嚼嚥下の誘発に関与しているとの仮説を立てた.本実験は,その仮説を検証するために,口腔感覚を麻痺させて咀嚼嚥下させ,その時の嚥下動態を計測して,健常時と比較検討することによって,仮説を検証することを目的としている.さらに,仮説が立証できれば,麻痺部位を限定する実験に移行して,咀嚼嚥下が誘発される部位を特定する計画を立てている.そのため,実験計画では,被検者を健常有歯顎者とした上で,経口表面麻酔剤ならびに局所麻酔剤を用いて口腔感覚を麻痺させ,コンビーフを自由に咀嚼嚥下させた時の嚥下動態を計測する予定である.実験に関し,2018年4月に大学の倫理委員会に本計画を申請し承認を求めた.しかし,委員会において口腔外科抜歯時には患者に麻酔が覚めてから食事をする様に指導していることから,口腔感覚を麻痺させて咀嚼させるのは危険であるとの指摘を受けた.そこで,嚥下において水嚥下が最も困難であり,抜歯時に食品摂取を控えるとの指導はするが,飲水は禁止していないことを指摘し,かつ咬頬ならびに咬舌に関しては,十分に注意することと,発生時の対策を提示した.以後,5回,倫理委員会で協議した.その結果,口腔全体を麻痺させずに,半側のみを麻痺させて行うとの実験計画を変更し,2019年2月に承認を得た.許可番号:大歯医倫第111027号現在,文献検索を行うとともに,被検者を選定し,計測機器の準備を行い,実験開始した.倫理委員会の承認を得るのに,時間を要したため.被験者を集めて,実際に実験を行い始めている.実験にて得られたデータを分析する.実験計画が当初と変更になったため,その影響について,現在文献等検索を行い検討を行っている.命令嚥下は本人の意思により嚥下は開始されるが,通常の咀嚼嚥下は,随意的な要素は命令嚥下に比べ減少し,半自動的な咀嚼中に食物が十分に処理された時に嚥下が起こる.我々が以前行った実験により嚥下の口腔期前に,嚥下動作が開始されていることから口腔感覚が咀嚼嚥下の誘発に関与しているとの仮説を立てた.本実験は,その仮説を検証するために,口腔感覚を麻痺させて咀嚼嚥下させ,その時の嚥下動態を計測して,健常時と比較検討することによって,仮説を検証することを目的としている.さらに,仮説が立証できれば,麻痺部位を限定する実験に移行して,咀嚼嚥下が誘発される部位を特定する計画を立てている.そのため,実験計画では,被検者を健常有歯顎者とした上で,経口表面麻酔剤ならびに局所麻酔剤を用いて口腔感覚を麻痺させ,コンビーフを自由に咀嚼嚥下させた時の嚥下動態を計測する予定である.実験に関し,2018年4月に大学の倫理委員会に本計画を申請し承認を求めた.しかし,委員会において口腔外科抜歯時には患者に麻酔が覚めてから食事をする様に指導していることから,口腔感覚を麻痺させて咀嚼させるのは危険であるとの指摘を受けた.そこで,嚥下において水嚥下が最も困難であり,抜歯時に食品摂取を控えるとの指導はするが,飲水は禁止していないことを指摘し,かつ咬頬ならびに咬舌に関しては,十分に注意することと,発生時の対策を提示した.以後,5回,倫理委員会で協議した.その結果,口腔全体を麻痺させずに,半側のみを麻痺させて行うとの実験計画を変更し,2019年2月に承認を得た.許可番号:大歯医倫第111027号現在,文献検索を行うとともに,被検者を選定し,計測機器の準備を行い,実験開始した.倫理委員会の承認を得るのに,時間を要したため.被験者を集めて,実際に実験を行い始めている.実験にて得られたデータを分析する.実験計画が当初と変更になったため,その影響について,現在文献等検索を行い検討を行っている.倫理委員会の承認が遅れたため,実験が開始する事が遅延したため.まず,密度が均一で咀嚼による物性の変化が少ないコンビーフ16gにて実験を行い,結果を分析後,被験食品の量の影響について検討を行い,さらに食品性状を変化させて実験を行う予定である.
多次元的視覚刺激による顔認知研究

顔がヒトにとって特別な刺激であるために特化した顔中枢ができたのか、それとも日常見慣れているために顔中枢ができたのかは結論が出ていない。H21-22年度の「顔認知」班で研究を進めてきた「両眼視野闘争とモルフィング技法を用いた顔への気付き」の成果をまとめると共に「顔と身体の多義図形に対する正と負のプライミング効果」および「人物情報による表情認知加速化現象」で顔の特殊性をさらに追求した。これらの実験課題を用いて識閾下から視覚的気付きに関連した顔認知の脳内基盤を検討した。解析には高密度脳波計(128ch EEG)と全頭型MEG(306ch MEG)を用い、時空間的な顔認知機構を研究した。1)両眼視野闘争:「ヒトの顔と家」、「ヒトの顔とサル」、「サルの顔と家」を呈示し、「ヒトの顔」、「サルの顔」、「家」の「見え」に気付いた時の反応特性の違いを誘発α振動で検討した。心理実験では「ヒトの顔」>「サルの顔」=「家」という「ヒトの顔」の特殊性が示された。誘発α振動の観察では、「ヒトの顔」に気付いた時に事象関連脱同期を認めた。現在、脳磁図計測により詳細な解析を行っている。2)モルフィング顔画像:「サル→ヒトの顔」へのモルフィング画像観察中に「ヒトの顔」の「見え」に気付いた時の脳波γ振動あるいは顔が見えた時点でのERP(N170)を用いて脳内プローブを検討した。N170振幅は、「ヒトの顔」>「モルフィング画像」>「サル」であり、顔の倒立効果は「サル」で認めなかった。以上より、「ヒトの顔」の特殊性が窺えた。3)マスク刺激による先行視覚刺激(識閾下、閾上)の効果:識閾下では、N170は出現しないが、後頭部のN150成分が顔<物体であり、倒立顔ではその効果が消失した。4)人物情報による表情認知加速化現象では、N170成分の変化を認めた。24年度が最終年度であるため、記入しない。ここ2年「顔認知」班で研究を進めてきた「両眼視野闘争とモルフィング技法を用いた顔への気付き」の成果をまとめると共に「顔と身体の多義図形に対する正と負のプライミング効果」および「人物情報による表情認知加速化現象」で顔の特殊性を追求する。これらの実験課題を用いてsubliminal(識閾下)からvisual awareness(視覚的気付き)に関連した顔認知の脳内基盤を明らかにする。3)マスク刺激による先行視覚刺激(識閾下、閾上)の効果:識閾下では、N170は出現しないが、後頭部のN150成分が顔く物体であり、倒立顔ではその効果が消失した。意識に上らなくても、顔認知をしている可能性が示唆され、論文にまとめて報告した。4)物情報による表情認知加速化現象では、N170成分の変化を認めたので、論文作成準備に取りかかっている。以上より、「ヒトの顔」の特殊性が示されたので、domain specificかどうか更に検討する。

1)両眼視野闘争:「ヒトの顔と家」、「ヒトの顔とサル」、「サルの顔と家」を呈示し、「ヒトの顔」、「サルの顔」、「家」の「見え」に気付いた時の反応特性の違いを誘発α振動で検討した。心理実験では「ヒトの顔」>「サルの顔」=「家」という「ヒトの顔」の特殊性が示された。誘発α振動の観察では、「ヒトの顔」に気付いた時に事象関連脱同期を認めた。現在、脳磁図計測により詳細な解析を行っている。2)モルフィング顔画像:「サル→ヒトの顔」へのモルフィング画像観察中に「ヒトの顔」の「見え」に気付いた時の脳波γ振動あるいは顔が見えた時点でのERP(N170)を用いて脳内プローブを検討した。N170振幅は、「ヒトの顔」>「モルフィング画像」>「サル」であり、顔の倒立効果は「サル」で認めなかった。以上より、「ヒトの顔」の特殊性が窺えた。3)マスク刺激による先行視覚刺激(識閾下、閾上)の効果:識閾下では、N170は出現しないが、後頭部のN150成分が顔<物体であり、倒立顔ではその効果が消失した。4)人物情報による表情認知加速化現象では、N170成分の変化を認めた。24年度が最終年度であるため、記入しない。実験課題のうち、マスク刺激による先行視覚刺激(識閾下、閾上)の効果はすでに、論文として発表した。人物情報による表情認知加速化現象は、データ収集が終わり、解析中である。近々、論文にまとめて投稿する予定である。両眼視野闘争時の「ヒトの顔」の特殊性も多チャンネル脳波計測のデータをもとに、脳磁図計測を開始、誘発振動がヒトの顔の気づきに関連しているデータが得られた。モルフィング画像による「ヒトの顔の特殊性」は種の同定に関わる後期陽性成分を見出し、学会発表した。以上、概ね順調である。・順調に研究が進展しているので、研究計画に変更はない。・学会発表(国内、国際)を行い、成果を論文にまとめる予定である。
黄色ブドウ球菌感染症の超早期発見・超早期治療を実現する新規診療法の基盤構築

コンピュータシミュレーション技術を用いて、黄色ブドウ球菌の病原性発現過程を解析した。黄色ブドウ球菌の病原性遺伝子発現レベルが潜伏期間後期に顕著な揺らぎを示した。生物物理学の観点から、その揺らぎの増大は病原性発現の予兆と見なされた。そして、この揺らぎの増大の阻害は、黄色ブドウ球菌の病原性発現を抑制した。その阻害技術の構築は、黄色ブドウ球菌を静菌状態に維持する新しい治療方策の開発に貢献する可能性がある。致死的感染症の起因菌として黄色ブドウ球菌が特定されている。黄色ブドウ球菌は自らが分泌する細菌間シグナル伝達物質(AIP)の細胞外濃度の上昇に伴い病原性を発現する。そのAIP産生能はpositive feedback機構を実装するAGR systemにより調節される。故に、治療着手の遅れは感染症の難治化を招く。また、黄色ブドウ球菌の感染症治療では、薬剤耐性菌出現の観点から抗生物質の多用が禁忌とされ、これもまた、難治化および感染拡大の要因となる。このような背景の下、世界中の医療機関において、1)黄色ブドウ球菌病原性発現の予兆の逸早い捕捉、2)短期かつ低投与量の抗生物質治療による感染症の沈静化、の双方を実現する超早期発見・超早期治療の新しい診療システムの開発が求められている。本研究では、合成システム生物学的アプローチを用いて、これら2点の解決を目指す。平成28年度は、主に、数理解析法を用いて上記2点の課題に取り組んだ。まず、AGR systemの反応スキームに基づき数理モデルを構築した。そして、状態遷移中のシステム動態の理解に不可欠な確率性を考慮して数値シミュレーションを実践した。細胞増殖過程における黄色ブドウ球菌の病原性発現の確率的数理解析は、細胞増殖と病原性発現の関係の実験値を良好に再現し、病原性発現開始数時間前の細菌内化学種濃度に特徴的な振舞いを示した。システム生物学の観点から、この振舞いは黄色ブドウ球菌の病原性発現状態の『予兆』と考えられた。次に、数理モデルに含まれる生化学反応の速度定数の感度解析を実践し、生化学反応速度の変化が予兆の発生におよぼす影響を網羅的に探り、細菌内外に数点の『予兆発生を遅滞させる生化学反応』を特定した。数理解析により特定されたこれらの知見を次年度の実証実験の標的候補とした。【数理解析】Gustafsonの知見およびJabbariの知見に基づいて、黄色ブドウ球菌の病原性発現システム(AGR system)の反応スキームを構築し、一般質量作用則に従う常微分方程式系の数理モデルを構築した。また、ロジスティック方程式を用いて、細胞増殖過程を表現した。さらに、状態遷移中のシステム動態の理解に不可欠な確率性を考慮するため、Gillespie algorithmを用いて確率的数理解析を実践した。そして、黄色ブドウ球菌病原性発現の予兆とその予兆の発生を遅滞させる生化学反応を特定した。当初、数百細菌から構成されるシステムを対象にした数理解析を計画したが、黄色ブドウ球菌の病原性発現に集団化効果の影響が強く観られたため、数理解析の規模を拡張した。これに伴い、数理解析に要する時間(コンピュータの計算時間)が増大し、研究進捗速度が低下した。【Reporter systemの構築】黄色ブドウ球菌の病原性発現過程の動態を評価するために、数理解析で特定した予兆に関係するAGR systemの病原性遺伝子発現系の転写産物を蛍光タンパク質(yemGFP)に組換えたReporter system(大腸菌)の構築を進めている。ここで、蛍光値の変動を明瞭にするため、yemGFPに高速分解タグを付与し、また、AGR systemの遺伝子発現系をHigh copy plasmidに実装することで、病原性遺伝子発現レベルの観測精度を高めている。黄色ブドウ球菌は自らが分泌する細菌間シグナル伝達物質(AIP)の細菌外濃度の上昇に伴い病原性を発現する。本研究では、合成システム生物学的アプローチを用いて、これら2点の解決の実現可能性を検討した。まず、決定論的数理解析法を用いて黄色ブドウ球菌の増殖と病原性発現の関係を定量的に精査した。次に、確率的数理解析法を用いて、細菌数が増加する期間の細菌内AGR system構成因子の動態を定量的に評価した。そして、細菌数が10^3個/mLから10^4個/mLへ増加する期間において、細菌内のAIP前駆体濃度に顕著なゆらぎを特定した。このゆらぎのピーク時刻は細菌外液中病原性因子濃度の上昇発生時刻の約5時間前であり、このゆらぎは病原性発現(状態遷移)の予兆と見なされた。そして、このゆらぎの発生を抑制する方策は感染症の早期治療になり得ると考えられた。最後に、Agr systemと同様の動特性を有する遺伝子発現系を大腸菌に実装し、GFPタンパク質を用いてその遺伝子発現動態を観測した。そして、数理解析で得られたゆらぎと状態遷移の関係を確認した。

以上の成果は、AIP前駆体濃度のゆらぎを指標とした「黄色ブドウ球菌感染症の超早期発見と超早期治療」の実現可能性が高いことを示した。コンピュータシミュレーション技術を用いて、黄色ブドウ球菌の病原性発現過程を解析した。黄色ブドウ球菌の病原性遺伝子発現レベルが潜伏期間後期に顕著な揺らぎを示した。生物物理学の観点から、その揺らぎの増大は病原性発現の予兆と見なされた。そして、この揺らぎの増大の阻害は、黄色ブドウ球菌の病原性発現を抑制した。その阻害技術の構築は、黄色ブドウ球菌を静菌状態に維持する新しい治療方策の開発に貢献する可能性がある。【Reporter systemの構築と検証】黄色ブドウ球菌病原性発現のReporter system(大腸菌)を完成させる。そして、日本薬局方・微生物限度試験法に従い、黄色ブドウ球菌を最長48時間培養し、1時間間隔の培養廃液を収集する。構築したReporter systemをこれらの廃液で培養し、蛍光タンパク質(yemGFP)の蛍光強度の経時変化を測定する。そして、培養時間とyemGFPの蛍光値の関係を精査し、Reporter systemの観測精度を検証する。【黄色ブドウ球菌病原性発現の予兆の観測】マイクロ流体リアクター内で、日本薬局方・微生物限度試験法に従い、黄色ブドウ球菌とReporter systemを共培養し、共焦点顕微鏡を用いてyemGFP蛍光強度の経時変化を追跡する。yemGFP発現レベル上昇開始時のyemGFPの蛍光強度を解析し、黄色ブドウ球菌病原性発現の予兆を捉える。【創薬標的の探索】平成28年度に特定した『予兆の発生を遅滞させる生化学反応』に変異を与えた黄色ブドウ球菌を構築し、変異株の病原性発現動態を解析する。実験方法は、変異株とReporter systemを共培養し、1細菌のyemGFP蛍光強度の経時変化を追跡する。変異株のyemGFPの蛍光強度の上昇が鈍化し、病原性発現が遅滞すれば、変異点が創薬標的であると考えられる。【まとめ】「黄色ブドウ球菌病原性発現の予兆」、「不顕性状態下における黄色ブドウ球菌感染症の創薬標的の特定」などの研究成果を生物物理学、システム生物学、合成生物学、および人工臓器学などの観点から総括し、国内外に公表する。システム生物学、医用工学黄色ブドウ球菌病原性発現の『予兆』および『予兆発生を遅滞させる生化学反応』を特定する数理解析の規模を拡張したため、数理解析に要する時間(コンピュータの計算時間)が増大し、研究進捗速度が低下した。この数理解析で得た知見を基に、実証実験に着手した。その結果、平成28年度の実証実験計画を完了できなかった。この実験の物品費が未使用となった。平成29年度の早々に、平成28年度に実施予定であった実証実験を完了する。そして、引き続き、平成29年度計画予定の実証実験も実施および完了する。平成28年度の研究計画の遅れは、平成29年度の研究計画に大きく影響しない。これらの実証実験に、平成28年度の未使用金と平成29年度の研究経費を充てる。
DNAメチル化によるクロマチン制御機構の構造的基盤

本研究はCpGメチル化を介したクロマチン構造の制御機構を、関与する蛋白質因子の立体構造と分子間相互作用の構造的基盤を基に解明することを目的とした。具体的には、研究対象として、メチル化DNA結合蛋白質であるMBD1、さらにヒトHR23B-プロテアソームS5aサブユニットユビキチン相互作用モチーフ(ubiquitin-interacting motif : UIM)複合体、ユビキチンのリジン48リンクの2量体、4量体、リジン63リンクの2量体、4量体、酵母Saccharomyces cerevisae Dsk2pのユビキチン会合ドメイン(ubiquitin-associated : UBA)-ユビキチン複合体を取り上げた。MBD1については、MBD1 M1行い、それからUIM-ユビキチン相互作用を推察した。また酵母Dsk2pユビキチン会合(UBA)ドメイン-ユビキチン複合体の構造解析を行った。加えて。Lys48リンク、Lys63リンクの2量体、4量体ユビキチン鎖の構造的特徴を調べるためにサブユニット特異的な安定同位体ラベルを行い、サブユニット間の相互作用面を化学シフト摂動法(chemical shift perturbation)、交差飽和法(cross saturation)を使って調べた。加えて。メチル化依存的な転写リプレッサーMBD1のメチル化DNA結合ドメインとメチル化されたDNAの複合体の立体構造の決定について、論文発表した。MBD1のDNA結合ドメインは4本のストランドからなるβシートと一本のヘリックス、特徴的なループ構造からなるα-βsandwich foldであった。βシート部分が斜めにDNAの主溝に入り込む形でメチル化DNAと結合していた。この蛋白質-DNA複合体は以下の際立った特長を持つ。1)DNA上の2つのメチル基はメチル化DNA結合ドメインの5つの残基が作る疎水性コアによって不等価に認識されている、2)DNA塩基への蛋白質の接触は2塩基対に限られた。これは塩基配列特異的なDNA結合蛋白の認識する配列としては最小のものであろう、3)DNAの主溝のみが蛋白質に接触しており、副溝側には蛋白質部分が浸入していない。こういった特徴はこのドメインがヌクレオソームDNAにコアヒストンと立体障害無く結合するのに適している。そのため、この構造を基にヌクレオソームとの結合のモデルが作成できた。またMeCP2とDNAとの結合のモデルを作成し、Rett症候群で見つかっているMeCP2の幾つかの変異の解釈を行った。さらに平成13年度はMBD4のDNA結合ドメインの試料調整とNMRスペクトル測定を行った。またメチル化とミスマッチを含むDNA[5'CCATCMGGATAC3'/5'GTATCTGGATGG3',Mはメチル化シトシン]を加えた時の蛋白質のスペクトル変化を観察した。DNAを加えることによって蛋白質の^<15>N-^1H HSQCスペクトルに変化が見られた。今後はさらに解析に適した溶液条件などを検索し、蛋白質-DNA複合体の立体構造解析に取りかかる予定である。メチル化DNA結合たんぱく質の機能を構造学的に明らかにするために、主として2つの研究を進めた。一つはメチル化DNA結合たんぱく質MBD1のメチル化DNA結合ドメイン(MBD)とヒストンメチル化因子との相互作用解析である。MBD1 MBDはヒストンメチル化因子であるSuv39H1やHP1と相互作用することが熊本大学の中尾らによって報告されている(平成14年12月日本分子生物学会年会など)。これらの相互作用を構造学的に明らかにするために、MBD1 MBD、Suv39H1 preSETを含むフラグメント、HP1αを調整した。MBD1 MBDの^1H-^<15>NHSQCスペクトルを観察しながら、Suv39H1やHP1αを加えるタイトレーション実験を行った。しかし明確にMBD1 MBD上でのこれらの因子との結合部位を現すスペクトル変化を得ることが出来なかった。準備的なpull-downアッセイを行い、結合条件の至適化を進めつつある。またSuv39H1のフラグメントやHP

1αなどが、結合実験に使った条件では安定な立体構造を持たない可能性があるため、フラグメント化における領域の検討なども行おうと考えている。もう一つはMBD4 MBDとミスマッチDNAとの相互作用である。MBD4 MBDはメチル化CpG以外にもTpG/メチル化CpGミスマッチを持つDNAと結合しうることがエジンバラ大学のBirdらによって明らかにされている。我々の以前の構造解析によりMBD1 MBDとメチル化CpGの相互作用については構造学的知見があるが、MBD4 MBDとミスマッチDNAとの相互作用は不明である。そのため本課題に取り組んだ。現在、NMRによる相互作用解析に向けて、MBD4 MBDの安定同位体ラベル体の試料を調整しつつある。メチル化DNA結合蛋白質MBD1のメチル化DNA結合ドメイン(MBD)について、メチル化されたDNAとの結合の動的挙動の解析を集中的に行った。以前に行った実験結果の解析から、MBDはメチル化DNAに対して180°異なる2つの方向で結合しうその方向はランダムに変わりうることを示した。これは実験に使ったメチル化DNAは2回対称軸を持つ分子であるのに対して、MBDは非対称的な単量体として結合するからである。今年度はこの動的構造の問題をより掘り下げて解析した。まず以前のデータから、MBDのDNAに対する方向を変える頻度を25°Cで7s^<-1>程度と見積もっていた。その頻度の温度依存性から(これも以前のデータ)、その際の活性化自由エネルギーΔG^<++>は16.18Kcal/molと見積もった。さらに今年度行ったMBD-メチル化DNA相互作用における等温カロリメトリー実験の結果などから、結合によるエンタルピー変化量ΔHは-13.5kcal/mol、自由エネルギー変化量ΔGは-10.1kcal/mol、エントロピー変化量ΔSは-11.2kcal/mol程度であると求められた。
多様な障害物を考慮した閉鎖空間における複雑気流場の実用的換気解析モデルの開発

本研究は、応用気象学分野で用いられるビルが林立する都市部における実用的な気流場予測手法に用いられるMASCONモデルを、車両等の物体が密集する船舶の車両区域を例にして、閉囲された空間の複雑気流場予測手法に応用するための研究を行う。その際、本手法の根幹である流体の運動量保存式を補完する物体周りの速度場代数モデルについて、上記の都市部のモデルに無い様々なアスペクト比の物体に関する代数モデルを、風洞模型を用いた実験により開発する。並行して開発する気流場解析コードに、拡張した代数モデルを組み込み、風洞実験や、車両区域の気流場実計測結果と比較し、本気流場予測モデルの妥当性を検証・改善する。
通信衛星によるリフレッシュ教育の在り方と指導形態に関する研究

本研究では、通信衛星による遠隔教育システムを実験的に行い、技術者向けの教育プログラムを企業等に配信し、受講生の評価を行うことを目的とした。平成5年度は、米国ハーバード大学ビジネススクールで日常的に行われている、デ-ベート形式の授業について実験と検討を行なった。平成6年度は、前年度に実施した国際間通信衛星実験の評価を継続すると共に、リフレッシュ教育に関する情報提供システムの検討を行ない、以下の結論が得られた。(1)実際のデベート形式の授業を分析するため、ハーバード大学ビジネススクールのJames Heskett教授に、ボストンから東京工業大学の受講者に対して、国際間通信衛星を使用して授業をして頂き、国際間の交流の可能性を確認した。(2)国際間通信や国内の衛星通信において、音声や画像の圧縮伝送や遅れが、画質や音質にどの様な影響を与えるかを調べるために、新たに測定手法を開発した。伝送の前後で、個別に絶対時間を付けて集録し、品質の評価を行なった。(3)実際のデベート形式の授業を問題点明らかにするため、授業の評価分析を行なった結果、評価因子として5因子を抽出し、その評価点を分析した。また、好ましい授業形態として63%もの受講者が、ディベート型授業を挙げた。(4)ディベート型授業の評価を行なうために、討論者の発話推移を基にした、評価分析手法を開発した。これは、コンピュータによって参加者の発話状態を自動的・時系列的に記録することで、評価分析が行なえることを確認した。(5)リフレッシュ教育の情報提供の1つの方法として、インターネットを利用した情報サービスがある。そこで、データベースのアクセスを簡便化するシステムと、データベース側から各ユーザに情報を配布するシステムの2つのシステムを試作、構築し、その操作性を検討した。本研究では、通信衛星による遠隔教育システムを実験的に行い、技術者向けの教育プログラムを企業等に配信し、受講生の評価を行うことを目的としている。本年度は、米国ハーバード大学ビジネススクールで日常的に行なわれている、デーベート形式の授業について、以下の様な実験と検討を行なった。(1)実際のデベート形式の授業を分析するため、ハーバード大学ビジネススクールのJames Heskett教授に、ボストンから東京工業大学の受講者に対して、授業をして頂いた。(2)授業は、米国内は光ファイバーで、国際間は国際通信衛星のインテルサットを経由して、ボストン-東京工業大学間を総方向通信で接続し、行なった。授業等の国際間の交流の可能性を確認した。(3)ボストン-東京工業大学間で行なっている授業の様子を、国内の通信衛星を使って、国内7ヵ所の公開会場へ配信し、質問をFaxで受け付ける形式によって、全国から授業に参加できる形態の検討を行なった。その結果、多くの質問が寄せられ、ボストンから回答を得ることもでき、授業の形態として可能であることを確認した。(4)国際間衛星、および国内衛星を経由するために、映像や音声の遅れが生じる。この遅れ時間が、教師-学習者間のコミュニケーションに与える影響を調べるため、教師と学習者の映像と音声を個別に絶対時間を付けて集録し、時間遅れによる影響を検討した。(5)国際間通信や国内の衛星通信において、音声や画像の圧縮伝送や遅れが、画質や音質にどの様な影響を与えるかを調べるために、あらたに測定手法を開発した。本年度は、昨年度に実施した国際間通信衛星実験の評価を継続すると共に、リフレッシュ教育に関する情報提供システムの検討、さらに、今年度が本研究の最終年度にあたるので、今までに得られた知見をまとめた。(1)実際のデベート形式の授業を問題点

明らかにするため、昨年度に行なったボストン-東京工業大学間の、国際間総方向通信による授業の評価分析を行なった。まず、受講者989名のアンケート結果からは、評価因子として5因子を抽出し、その評価点を分析した。また、好ましい授業形態として63%もの受講者が、ディベート型授業を挙げたことなどを明らかにした。(2)ディベート型授業の評価を行なうために、討論者の発話推移を基にした、評価分析手法を開発した。これは、討論者に小型マイクロフォンをつけ、コンピュータによって参加者の発話状態を自動的・時系列的に記録することによって、実現した。小集団の討論で実験を行ない、記録分析が行なえることを確認した。(3)国際間をはじめとする遠隔地への動画像伝送に用いられる、動画像符号化・復号化装置の性能を評価する手法を開発し、昨年度の実験で、実際に伝送した画像を用いて、画像解像度の時間応答曲線から装置の性能を評価した。(4)リフレッシュ教育の情報提供の1つの方法として、インターネットを利用した情報サービスがある。従来型のデータベースの場合、操作や利便性を考慮すると、迅速・効果的に情報提供ができない。そこで、データベースのアクセスを簡便化するシステムと、データベース側から各ユーザに情報を配布するシステムの2つのシステムを試作、構築し、その操作性を検討した。
リジン生合成およびその制御機構の解明に向けた構造生物学的研究

リジン生合成経路には大きく2つのタイプが存在する。本研究により、それぞれの生合成経路における鍵酵素の活性調節機構を初めて明らかにすることに成功した。また、αアミノアジピン酸を経るリジン生合成経路の後半においては、LysWと名付けたタンパク質が基質のアミノ基の保護基となるだけでなく、生合成酵素のキャリアタンパク質としても機能することを明らかにした。a)CgAKをThrだけ含む活性化状態、ThrとLysを結合した不活性化状態で結晶化に成功し、X練結晶構造解析により立体構造を決定した。また、CgAKのSer301Phe(βサブユニットではSer52Phe)変異体はLysアナログであるAECに耐性を示し、Lys、Thrの両方のエフェクターを結合しても阻害を示さない。そこで、同変異体についても結晶構造の決定を行った。その結果、触媒サブユニットドメインの開閉、及び2つのサブユニットの相互作用の違いに基づく微細な活性中心付近の動きが明らかとなり、フィードバック阻害の全体像が明らかになったb)Thr感受性TtAKの制御ドメインの構造決定に成功し、CgAKと構造比較を行った。c)HCSおよびフィードバック阻害耐性変異型酵素を精製し、結晶化条件のスクリーニングを行い、2-オキソグルタル酸、ホモクエン酸、リジンを含む各複合体の結晶構造を決定し、触媒機構、阻害機構を明らかにした。d)LysKは、生合成系の最終段階に関わり、AAAからキャリアタンパク質LysWを外してLysを切り出す酵素である。In vitro再構成系からLysKを除くと、LysWの分子量がLysの分子量分大きいものが得られ、MALDI-TOF-MS、およびMS/MSを用いてAAAのアミノ基とLysWのC末端のカルボキシル基がペプチド結合によりつながっていることが明らかとなっている。しかし、Gluは側鎖にもγカルボキシル基を持つため、α、γのどちらのカルボキシル基に結合しているかが不明であった。LysWのC末端領域のアミノ酸配列に加えて、C末端のGluのα、γのカルボキシル基にLysを結合した合成ペプチドを調製し、それを基質としてLysKの反応を行った結果、LysKがC末端のGluのγカルボキシル基に結合したLysを特異的に切り離す活性を持つことを明らかにした。e)LysWのC末端のGluのγカルボキシル基にAAA結合したLysW-γ-AAA単体、およびそれとLysZ複合体の結晶化に成功した。現在データから構造の精密化を行っている。Thermus thermophilusのホモクエン酸合成酵素(HCS)の基質結合複合体、反応産物複合体、フィードバック阻害型複合体の結晶構造を決定すると共に、それらの結合に関わるアミノ酸残基の改変を通じて、反応機構と共にダイナミックな構造変化を解析した。その結果、基質の2-オキソグルタル酸とは化学構造の異なるリジンを基質結合部位の側鎖の再配置することで基質結合部位にほぼ同じように結合していることが分かった。また触媒ドメインに続くC末ドメインは大きく構造を変え、そこから提供する活性中心残基を遠ざけて配置することが明らかになった。LysWタンパク質は、T.thermophilusのリジン生合成において、中間体の修飾、および生合成の効率的に促進させるための特異的な足場形成という2つの主要な機能を持つ。LysXはATP依存的にαアミノアジピン酸(AAA)のアミノ基にLysWタンパク質C末端のグルタミン酸側鎖との縮合を触媒する。AAAの代わりにグルタミン酸を用いて反応を行ったところ、ほとんど縮合は認められなかったことから、LysXはAAAに高い特異性を示すことが明らかとなった。昨年度、LysZ/LysW-AAA複合体の結晶化に成功しており、本年度はデータの精密化を行った。LysWの球状ドメインとLysZが静電相互作用により相互作用することが明らかとなった。この結晶構造では、LysWのC端ドメインおよびAAAは活性中心とは離れた位置に存在しており、結晶からは基質認識機構の詳細は分からなかった。そこで、モデリングにより両タンパク質の相互作用を予想した。LysZの改変体を作製し、それとLysWとの反応性を調べたところ、モデリングの結果を支持する結果が得られている。Corynebacterium glutamicumのリジン生合成の鍵酵素CgAKについては、その結晶構造解析、および改変体の機能解析から、複数ステップによるフィードバック阻害機構のほぼ全容を明らかにすることに成功した。リジン生合成およびロイシン生合成の初発酵素HCSおよびLeuAはフィードバック阻害を受け、C末端の領域が阻害に関わることが知られている。超好熱性古細菌Sulfolobusacidocaldariusのゲノムを解析したところ、3つのHCSホモログが見出された。Saci_0940はC末端にドメインが付加していない構造、Saci_1304は低分子を結合する可能性があるRAMドメインをC末端に、Saci_2325はLeuAのC末ドメインと類似したドメインをやはりC末にもっていた。Saci_0940はロイシン生合成初発反応を触媒することを確認した。

Saci_1304は全長での発現ができなかったが、C末端ドメインを欠失したものはリジンの生合成初発反応を行うことができた。現在、Saci_2325の活性の検出を行っている。一方、S.acidocaldariusのゲノム上には、T.thermophilusのリジン生合成遺伝子クラスターと類似のクラスターが見出される。その一方でアルギニン生合成だけに関わると思われる遺伝子が他に存在しないことから、この遺伝子クラスターの多くはリジンとアルギニン(オルニチン)の両方の生合成に関わっていると考えられた。さらにもう1つのLysXホモログ遺伝子がオルニチンからアルギニンへの生合成に関わる酵素遺伝子クラスターに存在する。よって、2つのLysXホモログ(Saci_0754およびSaci_1621)が機能分化をし、リジン生合成とアルギニン生合成に関わり、LysWホモログは両方の生合成に関わっていると考えられた。予想通り、Saci_0754はAAAを基質とし、Saci_1621はグルタミン酸を基質とすることが明らかとなった。実際に、これらの3つの遺伝子を破壊したS.acidocaldariusを作製し、その栄養要求性を調べたところ、Saci_0754の破壊がリジン要求性に、Saci_1621がアルギニン要求性を、LysWホモログ(Saci_0753)の破壊はリジンおよびアルギニン要求性を示した。現在、Saci_1621とSaci_0753の両オルソログの複合体の結晶化に成功し、回折データをもとに構造の精密化を行っている。