hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
分布定数理論を用いたイミタンス変換形電力変換方式に関する研究

これを改善する手法として、線路長がわずかに異なる2つの分布定数線路を用いて動作周波数範囲を拡大する方法を試みた。すなわち、二つの分布定数線路それぞれの送電端は直列に、受電端は並列に接続する方式を考案し、そのイミタンス特性を計算および実験で評価した,その結果、動作可能な周波数範囲を従来方式に比べて約2倍まで拡大できることを明らかにした。3.イミタンス変換要素の小形化通常の同軸線路を分布定数線路として用いた場合、12MHz程度の周波数において1/4波長条件を満たす物理的な長さは2050m程度となり、実用的な大きさを超過してしまう。そこで、従来の同軸線路とは異なる構造と伝搬定数を持ち、物理長を短縮できる新しい分布定数線路の基礎検討を行った。今回は、高周波誘電体フィルムと薄銅フイルムを用いた平行平板型線路の試作、および特性定数と線路短縮効果の測定を行い,、イミタンス変換要素の小形化のための課題を抽出・整理した。なお、上記の研究成果は研究論文にまとめ、国内外の学会・研究会等に発表した。本研究は,電圧源を電流源に容易に変換できる,所謂イミタンス変換理論を高周波電力変換の技術分野に適用し,高周波電力の利用に新しい道を開くことを目的とする。本年度の研究は,昨年度の研究成果を反映させ,イミタンス変換要素の実用化に必要な問題点の整理とその解決のための基礎技術開発,およびイミタンス変換要素を用いたイミタンス変換形電力変換装置の開発を行った。研究成果は以下のように要約される。1.高周波誘電体フィルムと薄銅フィルムを使用した平行平板形線路の基礎特性の評価昨年度に製作した平行平板形線路を用いたイミタンス変換要素の基礎特性を評価し,実用に供するために必要な特性要因の抽出を行った。その結果,単位長辺りのインダクタンス成分と静電容量成分を相当量増加させる必要があることが明らかとなった。2.分布定数形変圧器の試作と特性評価当初想定した構造体(従来の変圧器構造の延長)では必要なインダクタンス成分を得られず,導体の周囲に高透磁率磁性膜を配した新しい構造であれば,初期の性能が達成できる見通しを得た。ただし,その構造体の製作には磁性膜の蒸着技術が必要となり,そのための技術開発の必要性が新たな課題として浮上してきた。一方,分布定数を模擬した集中定数形のイミタンス変換要素の検討を行った。本方式は,伝搬基本波と3次高調波成分を選択的にイミタンス変換できることに特徴がある。本方式は比較的低周波数で高い実用価値がある。3.イミタンス変換要素を用いたHIDランプ用イグナイタの開発放電始動時の高電圧印加と放電後の負性抵抗特性に伴う放電不安定現象を解決できる,分布定数線路を用いたイミタンス変換形HIDランプ点灯装置の開発を行った。また,2MHzで動作するインバータの3次高調波成分をイミタンス変換して6MHzの電流源を実現する回路方式を開発した。本方式でインバータの動作周波数を4.52MHzとすれば,スイッチング方式の13.56MHz交流電力発生装置が実現できる。さらに,集中定数形のイミタンス変換要素を用いた,新しい定圧大電流用DC-DCコンバータ,および電流源注入形の太陽光発電用インバータの検討を行った。
江戸期の往来物及び番付を中心とすることば遊び文献資料の研究

今年度は4年間にわたる研究期間の初年度に当たり、往来物及び見立番付資料の閲覧調査のため、9月に国文学研究資料館(東京都立川市緑町10ー3)及び東京都立中央図書館(東京都港区南麻布5丁目7ー13)を訪れた。国文学研究資料館ではマイクロフィルム資料によって上田市立図書館花月文庫所蔵『諸国名山往来』、飯田市立図書館堀家蔵書所蔵『児女長成往来』といった十返舎一九作の往来物を調査するとともに、国文学研究資料館所蔵『あほうとかしこの番附』『浮世かしこの番附』『あほうらしい番附』『おやまさんおきゃくさん穴づくし番付』などの見立番付資料を調査することができた。東京都立中央図書館では見立番付資料である『吾妻みやげ』(東京誌料所蔵)、『吾妻土産』(加賀文庫所蔵)、『江戸自慢』(特別買上文庫所蔵)を閲覧調査した。また、10月には徳川美術館、名古屋市蓬左文庫(名古屋市東区徳川町1017)を訪問した。その折、徳川美術館では秋季特別展「もじえもじー文字が絵になる、絵が文字になるー」を開催しており、文献資料や絵画資料のなかに文字と絵とが渾然一体として意匠された数多くの作品を閲覧した。それらは「葦手絵」「文字絵」「絵文字」「判じ絵」などとして絵画史に位置付けられるものであるが、同時に日本語のことば遊びの歴史においてもきわめて貴重な作例に位置付ける必要があるものと言える。さらに、3月には大阪市立中央図書館を訪ね、見立番付資料『浪花みやげ』の閲覧調査を行うことができた。一方、同一外題でも収録された見立番付の内容が異なる『那賑和美家藝(浪花みやげ)』『吾妻土産』『江戸自慢』『松の寿』を古書店から購入し、調査した。また、『隅田川往来』についても古書店から購入し、調査を開始したところである。初年度に実施する予定であった首都圏における文献資料の閲覧調査対象機関のうち、国文学研究資料館及び東京都立中央図書館については、かなり綿密な調査が実施できた。しかし、勤務等の都合により国立国会図書館、国立公文書館、東京大学総合図書館、東京大学史料編纂所等については調査を行うことができなかった。2年目にはそれらの機関の調査実施したい。また、2年目には中国地方、四国地方、九州地方にある機関の閲覧調査にも取り組んでいきたいと考える。一方、上田市立図書館や飯田市立図書館等が所蔵する文献資料が国文学研究資料館にマイクロ資料として所蔵されているところから、直接の訪問はできていないものの、文献の中身自体は把握でき、一定の成果があがっている。研究の2年目に当たる今年度は、昨年度に実施できなかった機関へ文献資料の閲覧調査に赴くことが必要である。具体的には東京にある国立国会図書館、国立公文書館、東京大学総合図書館、東京大学史料編纂所や中国地方の広島大学附属図書館及び島根大学附属図書館、四国地方の愛媛大学附属図書館、九州地方にある九州大学附属図書館などへの訪問を検討していきたい。

研究の2年目に当たる今年度は、昨年度に実施できなかった機関へ文献資料の閲覧調査に赴くことが必要である。具体的には東京にある国立国会図書館、国立公文書館、東京大学総合図書館、東京大学史料編纂所や中国地方の広島大学附属図書館及び島根大学附属図書館、四国地方の愛媛大学附属図書館、九州地方にある九州大学附属図書館などへの訪問を検討していきたい。研究代表者の本務校での勤務の都合により、文献資料の閲覧・調査予定であった機関へ訪問ができなかった。そのために旅費を中心に残額が生じた。初年度に実施できなかった機関への文献調査については、次年度に実施したい。
高齢終末期がん患者と家族の在宅ケア介入モデルの開発に関する研究

高齢終末期がん患者の在宅介護を行った4名の家族員と在宅介護への移行支援や在宅療養支援の経験を持つ4名の看護師、ならびに研究者が一堂に会し、それぞれの経験を振り返り、自宅での看取りも視野に入れた療養生活を可能にするには、現行の支援の他にどのようなフォーマル・インフォーマルな支援が必要か、またその支援がどのような形で提供されれば有効な支援になるかを協議した。協議内容は許可を得て録音し、作成した逐語録をGiolgi:Aの分析手法を用いて質的に分析した。その結果、以下の結論を得た。1.語られた経験(意味単位)のテーマキー(本質)は、【在宅移行へのタイミングをのがさない】【在宅移行への安心を保証する】【ネットワークを強める】【在宅療養に価値をおく】【タイムリーに関わる】などの7つであり、それぞれの意味単位はテーマキーから15個のテーマ群に分類された。2.家族の経験からは【ネットワークを強める】のテーマ群である〔がん相談窓口を活性化させる〕や〔在宅ケアのために、がん診療連携拠点病院としての役割を果たす〕〔組織・職種間の風通しを良くする〕が抽出され、がん診療連携拠点病院が在宅療養推進に向けての役割を果たしていない現状が指摘された。今後は相談窓口を有効活用し、多様な療養の場や方法を患者・家族に積極的に提示するためのシステム作りに看護師が参画する重要性が確認された。また高齢終末期がん患者と家族ケアの基盤として、【在宅療養に価値をおく】という態度が一般市民だけでなく医療従事者にも求められており、在宅療養や看取りの価値を意図的に教えるとともに、〔在宅移行に向けて早期から医療機関に介入する〕役割を訪問看護師が担っていく必要性が指摘された。またインフォーマルな支援として、〔在宅終末期ケアの経験を持つ他の家族の力を借りる〕意義についても確認された。3.今後の課題は、3年間の研究成果である在宅ケア介入モデルの有用性を検証することである。7名の高齢終末期がん患者を在宅介護する配偶者が在宅介護の中で何を経験しているか、その生活世界を明らかにするために、被介護者の生前から死別後まで縦断的な半構成的面接調査を行った。研究方法として現象学的方法論を用い、Giolgi.Aの分析方法を参照して、配偶者の生活世界の共通性と差異、構造を明らかにした。その結果、以下のことが明らかになった。1.配偶者の生前の生活世界には、【がんという病・近づきつつある死への構え】、【介護を通して学習された知恵】、【夫婦として存在する意義】の他、13個のテーマキーを持つ生活世界があり、共通の生活世界とユニークな生活世界があった。【生活と介護のバランスがとれた】日常は、エピソードが生じる度に【生活のバランスがくずれ始める】非日常へと変化し、変化の度に非日常は拡大し、日常は縮小するという構造を持っていた。配偶者は日常と非日常の移り変わりを経験しながら、被介護者との死別という最終段階に向かっていた。2.7名の研究参加者全員の配偶者(夫)が研究期間中に死亡した。寡婦の生活世界には【時間だけが過ぎていく】、【急に頭の中が夫の事で占められ、コントロールできなくなる】の他、6個の生活世界があった。3.配偶者の生活世界には、日常の維持、非日常への移行に対して、肯定的に影響を及ぼす生活世界と、否定的に影響を及ぼす生活世界があった。4.配偶者の生活世界のうち、【夫婦としての関係性の評価】は、終末期がん患者と配偶者が在宅療養を継続していく上で重要な生活世界であることが明らかになった。5.高齢者の在宅介護継続にとって、日常の維持、非日常への緩やかな移行が重要であり、そのための看護援助の重要性が示唆された。6.高齢終末期がん患者・家族の在宅療養における日常の維持とそれを支える生活世界には、夫婦としての穏やかな関係や、他者との豊かな交流があり、それが高齢期の発達課題を達成する上で重要な役割を果たすことが示唆された。高齢終末期がん患者の在宅ケアへの移行支援の経験を持つ3ケ所の急性期病院に勤務する看護師5名を対象に、在宅移行が上手くいった経験、上手くいかなかった経験を、また在宅ケアの経験を持つ7名の訪問看護師(ホームヘルパー1名を含む)を対象に、在宅ケアの継続が上手くいった経験、上手くいかなかった経験を語ってもらった。研究方法には現象学的方法論を用い、Goolgi.Aの分析方法を参照して、それぞれの経験の共通性と構造を明らかにした。1.看護師の経験には、【在宅移行の可能性を見極める】【患者・家族の覚悟を支える】【介護負担を軽減する】【安心を保証する】【在宅移行に向け協働できる仲問を増やす】があり、その基盤には、高齢終末期がん患者と家族の療養場所として自宅が最良であるという【看護師自身の感性への信頼】があった。また在宅移行を上手く進めていくには、患者・家族に自宅療養を具体的にイメージさせる必要があり、そこでは在宅ケア支援チームを入院中から組織化し、その中に協働の重要な対象である医師や訪問看護師をどう巻き込んでいくかが鍵になっていた。2.訪問看護師の経験には、【家族の覚悟を支える】【家族の関係性を支える】【介護負担を軽減する】

【ネットワークを強化する】があり、終末期がん患者の在宅療養継続には【在宅療養の全容を見極める】ことが重要であり、そのために訪間看護師は《柔軟に対応》し《代替案を提供》しながら、療養継続が可能かどうか《在宅療養の限界を見極め》、時には医療機関での療養に切り替える支援も提供していた。さらに多くの訪問看護師は、在宅緩和ケア医の不足や在宅移行時の不適切な主治医の選択により、患者の苦痛がコントロールされず、家族の安心が保証されないことに苦慮しており、主治医にケア内容の検討を促したり、主治医の変更を家族に示唆するという経験をしているものいた。3.緩和ケア医の確保を初め、終末期がん患者と家族の在宅ケアをスムーズに進めるには、訪問看護師の役割拡大が期待され、その一つとして訪問看護師の急性期病院に対する在宅リエゾン看護の可能性が示唆された。高齢終末期がん患者の在宅介護を行った4名の家族員と在宅介護への移行支援や在宅療養支援の経験を持つ4名の看護師、ならびに研究者が一堂に会し、それぞれの経験を振り返り、自宅での看取りも視野に入れた療養生活を可能にするには、現行の支援の他にどのようなフォーマル・インフォーマルな支援が必要か、またその支援がどのような形で提供されれば有効な支援になるかを協議した。協議内容は許可を得て録音し、作成した逐語録をGiolgi:Aの分析手法を用いて質的に分析した。その結果、以下の結論を得た。1.語られた経験(意味単位)のテーマキー(本質)は、【在宅移行へのタイミングをのがさない】【在宅移行への安心を保証する】【ネットワークを強める】【在宅療養に価値をおく】【タイムリーに関わる】などの7つであり、それぞれの意味単位はテーマキーから15個のテーマ群に分類された。2.家族の経験からは【ネットワークを強める】のテーマ群である〔がん相談窓口を活性化させる〕や〔在宅ケアのために、がん診療連携拠点病院としての役割を果たす〕〔組織・職種間の風通しを良くする〕が抽出され、がん診療連携拠点病院が在宅療養推進に向けての役割を果たしていない現状が指摘された。今後は相談窓口を有効活用し、多様な療養の場や方法を患者・家族に積極的に提示するためのシステム作りに看護師が参画する重要性が確認された。また高齢終末期がん患者と家族ケアの基盤として、【在宅療養に価値をおく】という態度が一般市民だけでなく医療従事者にも求められており、在宅療養や看取りの価値を意図的に教えるとともに、〔在宅移行に向けて早期から医療機関に介入する〕役割を訪問看護師が担っていく必要性が指摘された。またインフォーマルな支援として、〔在宅終末期ケアの経験を持つ他の家族の力を借りる〕意義についても確認された。3.今後の課題は、3年間の研究成果である在宅ケア介入モデルの有用性を検証することである。
温度場・濃度場同時計測システムの開発と融液晶析に伴う二重拡散対流の解析

本研究では2層の濃度成層を側方加熱冷却したときに発生する二重拡散対流における熱対流と溶質対流の相互関係を明らかにすべく,He-Neレーザによるレーザホログラフィー法(屈折率場可視化)とArレーザによるレーザ誘起蛍光法(LIF)(温度場可視化)を併用した液相内の「温度場・濃度場の同時計測システムの開発」に関する基礎研究を行った.特にLIFに関する液相内温度場計測法の開発に研究の力点がおかれた.まず単純な安定温度成層場に対してLIF蛍光(詳しくは,蛍光画像より抽出されるR輝度値)と系内温度の相関関係(水溶液濃度に依らずR輝度値は直線的な温度依存性をもつ)を得,その結果に基づいて一層系対流場,および温度勾配と濃度勾配が共存する二層系二重拡散対流場に対する温度場の計測を実施した.別途行った数値シュミレーション結果等との比較により,いずれの系の計測結果も妥当であると判断され,LIF蛍光画像中のR輝度値を示温量とする液相内温度場計測の有効性が確認された.これを受けて,比較的単純な安定温度,濃度成層場を対象にレーザホログラフィーとLIFの両計測を実施し,両可視化画像からの系内濃度場の算出が試みられた.まずホログラフィー像を屈折率場,LIF蛍光画像を温度場としてそれぞれ定量化され屈折率と温度,濃度の関係より,系内濃度場の算出がなされた.算出濃度場は現在のところ精度的な面でまだ問題が残るものの基本的には妥当であること,またLIFによる温度場計測の精度向上が算出濃度場の高精度化に直接的に寄与することが明らかとなった.ひとつの系に対して屈折率場が可視化可能な「He-Neレーザによるレーザホログラフィー法」,および温度場が可視化可能な「Arレーザによるレーザ誘起蛍光法(LIF)」を併用した,水溶液の「温度場・濃度場の同時計測システム」を開発すべく,基礎研究を実施している.ホログラフィー法において温度勾配と濃度勾配が共存する二重拡散対流場を対象とした場合,そこで得られる干渉縞は等屈折率線と一致し,また屈折率は温度と濃度によって決まるため,任意時間の局所濃度分布が干渉縞と実測された局所温度分布から算出可能である.干渉縞を定量化し算出された局所濃度分布について,別途行ったサンプリング法により求めた濃度と比較を行ったところ,両者の一致は非常に良好であり,本法による濃度計測の信頼性は高く,十分実用的であることが明らかとなった.ホログラフィー法において局所温度を用いて局所濃度の算出がなされたことより,温度が場として得られるとき濃度場の算出が可能となる.そこで,LIFにより液相内温度分布の可視化と定量化について検討を行った.デジタルビデオカメラにて撮影されたローダミンBのLIF蛍光画像における三刺激値(RGB値)を解析した結果,蛍光に対してR値が最も支配的であり,また,これに直線的な温度依存性が確認されたことから,LIF蛍光画像のR値を発光強度に関する示温量とできることが明らかとなった.また,これを利用して蛍光画像の定量化(温度場の算出)が可能となった.本研究では2層の濃度成層を側方加熱冷却したときに発生する二重拡散対流における熱対流と溶質対流の相互関係を明らかにすべく,He-Neレーザによるレーザホログラフィー法(屈折率場可視化)とArレーザによるレーザ誘起蛍光法(LIF)(温度場可視化)を併用した液相内の「温度場・濃度場の同時計測システムの開発」に関する基礎研究を行った.特にLIFに関する液相内温度場計測法の開発に研究の力点がおかれた.まず単純な安定温度成層場に対してLIF蛍光(詳しくは,蛍光画像より抽出されるR輝度値)と系内温度の相関関係(水溶液濃度に依らずR輝度値は直線的な温度依存性をもつ)を得,その結果に基づいて一層系対流場,および温度勾配と濃度勾配が共存する二層系二重拡散対流場に対する温度場の計測を実施した.別途行った数値シュミレーション結果等との比較により,いずれの系の計測結果も妥当であると判断され,LIF蛍光画像中のR輝度値を示温量とする液相内温度場計測の有効性が確認された.これを受けて,比較的単純な安定温度,濃度成層場を対象にレーザホログラフィーとLIFの両計測を実施し,両可視化画像からの系内濃度場の算出が試みられた.まずホログラフィー像を屈折率場,LIF蛍光画像を温度場としてそれぞれ定量化され屈折率と温度,濃度の関係より,系内濃度場の算出がなされた.算出濃度場は現在のところ精度的な面でまだ問題が残るものの基本的には妥当であること,またLIFによる温度場計測の精度向上が算出濃度場の高精度化に直接的に寄与することが明らかとなった.
連続体および格子上における場の理論と対称性の研究

藤川はまず非可換時空における場の理論の量子化とその一般的な性質を研究した。とくに、Yang-Feldman形式と呼ばれるものと経路積分形式の関係を明確にした。最近一部の人たちにより提案されていた修正した時間順序積に基づくユニタリー性の回復のメカニズムを考察し、このようなスキームでは必然的にエネルギーの正定値性がこわれることを示した。また、フェルミ粒子に関しては、ニュートリノの小さな質量についての一般的な考察を行った。とくに、ニュートリノの非常に小さい質量とフェルミ場のシフト対称性の関連を研究し、超対称性との関連も指摘した。ついで、藤川は出口と共同して、幾何学的な位相と呼ばれるものを場の理論的な手法を用いて定式化した。この手法は演算子形式でも経路積分の手法でも、両方の定式化で幾何学的な位相が明確に扱えることを示しており、今後の応用において有用と期待される。ここで指摘された隠れたゲージ対称性のより詳細な考察を藤川は行った。さらに藤川は、量子異常と幾何学的な位相の基本的な差異を解明し、過去における誤った認識を正した。幾何学的位相に現れるゲージ対称性の起源を追求し、非断熱的位相と呼ばれるものも隠れたゲージ対称性に付随したホロノミーとして定式化できることを示した。この定式化は、従来の定式化に比して量子力学の基礎原理である重ね合わせの原理との整合性がよく、より満足できる定式化になっている。さらに、混合状態の幾何学的位相の研究を進め、この幾何学的位相も隠れたゲージ対称性に伴うホロノミーとして定式化されることを示した。この定式化の特徴は、観測可能量は全て明白にゲージ不変であるということにある。過去においては、観測可能量のゲージ不変性は保障されていなかった。このようにして、幾何学的位相は第2量子化に現れる隠れたゲージ対称性に起源を持つという描像が確立された。分担者の出口は、Diracの磁気単極子に伴う電荷の量子化をアティアー・シンガーの指数定理の立場から解明した。また、出口は球面上のゲージ場理論の量子化の考察を行った。さらに、出口はこれまでのQCDの真空状態の考察を続け、安定なかっ非自明なQCDの存在に関する研究を行った。分担者の仲は、Q変形と非局所的な場の性質の解明を行った。次に、この経路積分形式を用いて、一般の非局所的な場の理論の量子化と繰り込み、およびユニタリー性を研究した。非可換性が空間座標にのみ現れる場合には、繰り込みの操作は少し複雑になるが、ユニタリー性に関しては基本的に問題がないことを示した。つぎに、時間と空間座標が非可換な場合を一般的に考察し、ユニタリー性の破れの基本的な機構を考察した。

とくに、最近一部の人たちにより提案されていた修正した時間順序積に基づくユニタリー性の回復のメカニズムを考察し、このようなスキームでは必然的にエネルギーの正定値性がこわれることを示した。また、フェルミ粒子に関しては、ニュートリノの小さな質量についての一般的な考察を行った。とくに、ニュートリノの非常に小さい質量とフェルミ場のシフト対称性の関連を研究し、超対称性との関連も指摘した。一方、仲は非可換時空におけるカイラル対称性に関する考察を続け、Goldstone粒子の性質に関して興味ある結果を得た。また動的なカシミール効果の考察も行った。出口は、これまでのQCDの真空状態の考察を続け、BRST対称性を指針として、安定なかつ非自明なQCDの存在に関する研究を行った。また、出口は藤川と共同して、幾何学的な位相と呼ばれるものを場の理論的な手法を用いて研究し、トポロジカルな性質に関して興味のある結果を得た。鈴木は、これまでの超弦理論の研究を進め、面白い結果を得た。この結果を発表すべく鋭意研究をまとめている。藤川はまずフェルミ粒子に関しては、ニュートリノの小さな質量についての一般的な考察を行った。ついで、藤川は出口と共同して、幾何学的な位相と呼ばれるものを場の理論的な手法を用いて定式化した。この手法は演算子形式でも経路積分の手法でも、両方の定式化で幾何学的な位相が明確に扱えることを示しており、今後の応用において有用と期待される。この定式化を用いて、幾何学的な位相のトポロジカルな性質に関して興味のある結果を得た。ここで指摘された隠れたゲージ対称性のより詳細な考察を藤川は行い、断熱的および非断熱的な幾何学的な位相に関する一般的な性質を解明した。さらに藤川は、量子異常と幾何学的な位相の基本的な差異を解明し、過去における誤った認識を正し、今後の研究の基礎を与えた。一方、仲は代数関係の変形の研究を続け量子ホール効果のこれまでの定式化とは異なる見方を提供し、実際の現象の記述への応用を議論した。出口は、これまでのQCDの真空状態の考察を続け、BRST対称性を指針として安定なかつ非自明なQCDの存在に関する研究を行った。また、出口はインドのボース研究所のBanerjee氏と共同で、球面上のゲージ場理論の量子化の考察を行い、興味ある結果を得て論文を公表した。一方、研究員の中島は、これまでの超弦理論との関連で非可換非アーベル的なゲージ場理論の研究を進め、グルーボールの質量に関する興味ある結果を得て、発表した。4次元時空のゲージ場の起源を考えるのは、興味のある問題である。ゲージ場のゲージ対称性と幾何学的位相に現れるゲージ対称性を関係付けるという考えも過去に提案されており、したがって幾何学的位相のゲージ対称性の起源を解明するのは重要なテーマである。幾何学的位相に現れるゲージ対称性の起源を追求し、その物理的意味をこの一年間研究した。まず、非断熱的位相と呼ばれるものも隠れたゲージ対称性に付随したホロノミーとして定式化できることを示した。この定式化は、従来の定式化に比して量子力学の基礎原理である重ね合わせの原理との整合性がよく、より満足できる定式化になっている。さらに、混合状態の幾何学的位相の研究を進め、この幾何学的位相も隠れたゲージ対称性に伴うホロノミーとするのが、最も満足な定式化を与えることを示した。
小腸ナトリウム依存性糖吸収におけるタイト結合の陽イオン選択性の意義

ほ乳類小腸において、グルコースはじめ多くの栄養素の吸収がナトリウムイオン依存性能動輸送により起こることが知られている。本研究で得られた結果から、これらの能動輸送過程に必要なナトリウムイオンの大部分が、小腸上皮細胞間をシールしているタイト結合部を介して血液側から管腔内側に供給されていること、さらに、この供給ルートを担う主要なタンパク質はクロージン. 15であること、が示唆された。本研究は、小腸絨毛上皮におけるナトリウム依存性グルコース吸収において、タイト結合部タンパクのクロージン-15を介した血液側からのナトリウムの供給がおこり、それがグルコース吸収を支えていることを、クロージン-15欠損マウスを利用して明らかにすることである。マウスを用いた。まず、食事開始一定時間後に屠殺し、腸管各部位ごとの内容物を回収し内容物を調べたところ、コントロールマウスに比較しクロージン-15欠損マウスではグルコース吸収が低下していた。さらに小腸内のナトリウム濃度の低下とカリウム濃度の上昇が見られた。次に、小腸を還流してグルコース吸収に伴うNa^+吸収速度を測定したところ、クロージン-15欠損マウスでは正味のナトリウム吸収を伴っていたが、コントロールマウスではナトリウムの正味の吸収は見られなかった。以上のことから、タイト結合部クロージン-15を介したナトリウムイオンのリサイクリングが起こっており、それがグルコースの吸収と、恐らくカリウムイオンの吸収を支えていると考えられた。小腸におけるグルコース吸収におけるタイト結合透過性の役割を明らかにする目的で、ワイルドマウスとクロージン15欠損マウスに糖質として主にグルコースを含む餌を摂食させた。摂食開始3時間後に開腹し、小腸を口側から回腸末端まで順に1-6の部位に分け、部位ごとに内容物を回収し解析した。腸管内グルコース量に関しては、ワイルドでは小腸に沿って急速に低下し、3/6部位以下ではほとんど無視できる量になっているのに対し、クロージン15欠損マウスではグルコース量の低下は緩慢で、回腸末端でもある程度のグルコースが存在し、グルコース吸収の低下が示唆された。非吸収性マーカーのPEG(14-Cで標識)より求めた内容物の腸管移動速度は、(小腸口側半分は)クロージン15欠損マウスの方がワイルドマウスより遅かったことから、グルコース吸収の低下は移動速度が速いためではないと考えられた。内容物のNa濃度を見ると、ワイルドでは6080mMで小腸部位差はなかったが、クロージン15欠損マウスでは1/6の部位で18mMであったが、それ以下の部位ではさらに低濃度(510mM)になっていた。以上から、クロージン15欠損マウスにおいて小腸前半部でのグルコース吸収は実際低下しており、その主な原因は腸管内のNa濃度の低下によると考えられた。クロージン15により影響を受けるタイト結合を介したNaの管腔内への流入が管腔内Na濃度の維持に関わり、ひいてはグルコース吸収(およびその他のNa依存性の栄養素吸収)に大きな役割を果たしていることがさらに確認された。本研究の目的は、腸管においてタイト結合部を介する血液側からのNa+の供給が、Na+依存性栄養素吸収を支えていることを明らかにすることである。その為、タイト結合部タンパク質の一種、クロージン-15が欠損しているマウス(このマウスでは腸管の陽イオン透過性が低下していることが既に明らかになっている)を利用し、欠損マウスでの糖質消化吸収の動態を、in vivoの栄養実験で検討してきた。これまで、クロージン-15欠損マウスでは、大きな栄養障害はないものの、小腸が肥大(megaintestine)していること、管腔内のNa+濃度が低下していること、などが明らかになっている。今回は特に非吸収性マーカーの^<14>C-polyethylene glycolを餌と同時投与することにより、より詳細な検討を行った。さらに大腸におけるイオン・水吸収の変化の有無も検討した。その結果、クロージン-15欠損マウスでは野生型に比べ小腸前半部の内容物量が多く、また通過時間が遅くなっていた。さらに、小腸前半部に高濃度に存在することの知られている管腔内のグルコース濃度に関しては、その最大濃度は大きく変わらないものの、野生型に比べ高濃度の部位がやや肛門側まで広がっていた。大腸においては、クロージン-15欠損マウスで内容物のNa+濃度が低下していたが、遠位部結腸での水分含量の低下は野生型と比べて大きな差はなく、水分吸収は落ちていないことが示唆された。以上の結果より、クロージン-15欠損マウスでは、栄養吸収の効率の低下が組織の肥大で補われているのみならず、内容物の流れを緩やかにすることによっても補われていることが示唆された。又、大腸での水分吸収に関しても、大腸では肥大が観られないことから、管腔内Na+濃度低下から予想される効率低下が肥大とは別の何らかの機序で補われていることが示唆された。
幹細胞分化制御に関わるNotchシグナル伝達系分子群の溶液構造及び高次構造解析

Notch情報伝達系は、発生過程の多くのステージにおいて未分化の神経幹細胞の維持や分化を制御している。Notch情報伝達系でヘテロ三量体を形成する、細胞内ドメイン(NICD)、SuppressorofHairless(Su(H))、Mastermind(Mam)に着目し、このシグナル伝達・分化制御機構をタンパク質分子レベルで解明するために研究を遂行した。X-NICD、X-Su(H)、X-Mamの発現精製条件を検索した結果、大量発現には成功するものの物理化学的に均一な試料として精製する事はできなかった。X-NICD中の機能ドメインである、アンキリンリピート(X-ANK)およびRamドメインに関しては、X-ANKおよび二つのドメインが連続したX-mm-ANKを高純度に精製する事に成功した。X-ANKおよびX-RAM-ANKの溶液状態での会合状態を動的光散乱実験により解析した結果、X-ANKは単分散であるがX-RAM-ANKは非常に大きな多分散度が得られ、多様な会合状態として溶液中に存在している事が明らかになった。そして、CDスペクトルを用いて精製標品のα一ヘリックス含有量を計算したところ、X-RAM-ANKにおけるRAMドメインは二次構造を取っておらず、非天然構造である事が示唆され、濃縮時の非特異的な凝集は、mmメインの非天然構造部位間で相互作用を形成して生じている事が考えられた。さらに、X-ANKの構造学的知見を得るために、X線小角散乱法を用いた実験を行い、慣性半径、分子内最大長を算出し、さらにabinitio法を用いDummyAtomModelを求めた。その結果、X-ANKの二量体を形成しているR値0.13%のモデルを得る事ができた。分子の形状は、最大長105.5Å、幅が約40Å、突出部分の幅が約53Åの凸型が背中合わせで二量体を形成しており、ショウジョウバエ由来ANKモデルを問題なくフィッティングする事ができた。X-ANKの結晶化条件検索も進め、PEG400を沈澱剤として、結晶を得る事に成功した。また、これ分子の機能解析も進め、新たな知見を得ることに成功した。Notch情報伝達系は、発生過程の多くのステージにおいて極めて重要な機能を持ち、未分化の神経幹細胞の維持や分化を制御している。Notch分子自身は、分子量約300,000の1回膜貫通型のレセプター分子であり、細胞外、膜貫通および細胞内ドメインより構成される。Notchタンパク質が、隣接する細胞のリガンドタンパク質により活性化されると、その細胞内ドメイン(NICD)が切断され、MCDがシグナル分子として細胞質から核内へ移行し、Suppressor of Hairless(Su(H))、Mastermind(Mam)と複合体を形成し、この複合体が神経分化を制御する遺伝子の転写を開始する。このシグナル伝達・分化制御機構をタンパク質分子レベルで解明するために研究を遂行した。Xenopus由来のNICD、Su(H)、Mamの全長、機能ドメイン単位の発現系の構築、精製、結晶化実験を行った。その結果、NICDとMamの塩基性ドメインの可溶性画分への発現、NICD中の他の蛋白質との結合部位であると考えられているX-ANKドメインの発現精製に成功した。

X-ANKの精製試料を作製し、結晶化条件を検索した結果、ハンギングドロップ蒸気拡散法により、タンパク質濃度10mg/ml、沈殿剤15%PEG2000、添加剤1mM DTT、5mM CaCl_2、緩衝液50mM Tris-HCl(pH7.5)、温度20°Cの条件で、一辺約30μmの立方体の微結晶を得ることに成功した。しかし、本結晶は、X線回折実験を行うには小さいため、結晶を大きくするために条件を精密化する必要が残された。さらに溶液中のX-ANKの構造学的知見を得るために、X線小角散乱法を用いた実験を行い、慣性半径、分子内最大長を算出し、さらにab initio法を用いた方法によりDummy Atom Modelとよばれる分子外形モデルを求めた。その結果、X-ANKの二量体を形成しているR値0.13%のモデルを得る事ができた。分子の形状は、最大長105.5Å、幅が約40Å、突出部分の幅が約53Åの凸型が背中合わせで二量体を形成しており、ショウジョウバエ由来ANKモデルを問題なくフィッティングする事ができた。Notch情報伝達系は、発生過程の多くのステージにおいて極めて重要な機能を持ち、未分化の神経幹細胞の維持や分化を制御している。Notch分子自身は、分子量約300,000の1回膜貫通型のレセプター分子であり、細胞外、膜貫通および細胞内ドメインより構成される。Notchタンパク質が、隣接する細胞のリガンドタンパク質により活性化されると、その細胞内ドメイン(NICD)が切断され、NICDがシグナル分子として細胞質から核内へ移行し、Suppressor of Hairless (Su(H))、Mastermind (Mam)と複合体を形成し、この複合体が神経分化を制御する遺伝子の転写を開始する。このシグナル伝達・分化制御機構をタンパク質分子レベルで解明するために研究を遂行した。NICDに関しては、昨年度、シグナル分子であるNICDのアンキリンリピート部(ANK)の微結晶を得ていたが、今年度回折実験、結晶化条件の改良を試みたが、回折能が低く解析を断念した。そこで、新たに複合体形成に重要なRAMドメインを含むRAM-ANK部の発現系を構築し、RAM-ANKドメイン大量調製に成功した。この試料は、動的光散乱、Native-PAGEなどの物理化学的計測で結晶化に適する試料であるという結果が得られた。そこで、この精製試料を用い、結晶化条件の検索を行っている。RAM-ANKドメイン転写因子(Su(H))に関しては、XSu(H)-1、XSu(H)-2とも、昨年度までは結晶化するタンパク質試料を得る事ができなかったが、今年度シャペロニンとの共発現を行ったところ、XSu(H)-1は可溶性画分として得る事に成功した。しかし、発現量が少なく、現在大量調製の条件検索を行っている。転写調節因子Mamは大量発現に成功しているが、可溶性として得る事には成功していない。リフォールディングも分子量が大きく困難であり、全長としての調製は中止し、複合体形成に関与する塩基性ドメインの発現・精製条件を検索中である。Notch情報伝達系は、発生過程の多くのステージにおいて未分化の神経幹細胞の維持や分化を制御している。Notch分子自身は、分子量約30万の1回膜貫通型のレセプター分子であり、細胞外、膜貫通および細胞内ドメイン(NICD)より構成される。
遺伝統計学的手法によるカンキツ在来品種の類縁関係推定とゲノム伝達様式の評価

本研究では、国内で収集された多数のカンキツ品種、系統を中心に、それらの詳細な遺伝解析から来歴不明のカンキツ品種の親子関係を推定し、品種の系譜と来歴を明らかにすることでカンキツの多様性拡大の過程を理解し、育種や重要遺伝子の特定への利用を図ることを目的とする。小課題1では、農研機構でこれまでに収集し、維持されてきたカンキツ遺伝資源に加え、国内の複数箇所で収集したカンキツ遺伝資源を対象に高精度DNAマーカー解析を実施した。カンキツ遺伝資源の解析では、350点を対象にSSRマーカー分析を実施し、品種の同一性を確認するとともに親子関係の推定を試み、来歴が不明であった複数の品種間で親子関係を見出した。また、自生のものを含むタチバナ遺伝資源68点を日本国内の複数の地点で収集し、それらの解析からすでに見出してきた3種のタチバナとは異なる、新規なタチバナ系統を国内の複数地点で見出し、タチバナ-Dと仮称した。カンキツ類の遺伝的多様性の解析や系譜解明については本研究が大きく先行しており、タチバナ-D系統の発見も世界初の成果である。現時点でこの系統と親子関係が推定された品種は特定されていないが、これまでの結果から、国内に自生するタチバナが当初想定していたよりも幅広い遺伝的多様性を現在も維持していることが強く示唆された。小課題3では、親子関係の高精度な検証を目的に、SSRマーカー解析で遺伝的に重複のないことを確認したカンキツ主要品種150点を選定し、高速DNAシーケンサを利用するGRAS-Di法を利用して網羅的な多型解析を先行して実施した。予備的な解析から、1品種あたり10万前後の遺伝子型情報が得られており、多型が検出された座のゲノム内分布も一様であることが確認できた。今後、多型データを精査するとともに品種を追加することで、親子関係の推定とその妥当性の統計学的評価に供試する。小課題1では本年度350点の評価を完了した。分析用のDNA抽出に時間を要したため未評価のものが300点ほど残されているが、DNA抽出を完了次第、SSRマーカー分析を実施して遺伝的同一性を検証し、系譜推定に進む予定である。研究代表者はこれまでに、日本国内で発生した複数のカンキツ品種の親としてタチバナが重要な役割を果たしてきたことを先行研究で明らかにしてきたが、国内のタチバナ遺伝資源の包括的で詳細な遺伝解析はこれまで実施されていなかった。今年度、国内の主要な自生地や皇室等にゆかりのタチバナの分析用試料を入手する機会を得、タチバナ遺伝資源の収集と評価が大きく前進した。小課題2では、宮崎県内の複数の関係者の協力が得られ、本年度計画を一部前倒しして県内のヒュウガナツ発生地を現地調査して遺伝資源を予備的に収集し、SSRマーカー分析を実施した。2019年度に再度宮崎県を訪問し、あらためて遺伝資源の調査と試料収集を計画している。小課題3では、主要な品種を対象にGenotyping by Random Amplicon Sequencing-Direct(GRAS-Di)法による網羅的な多型解析法を先行して実施した。当初計画ではGenotyping-by-Sequencing(GBS)法の利用を予定していたが、予備的な評価から本法がGBS解析よりも信頼性が高く、コストも同程度以下であることが確認できたので、まず主要品種について先行してデータを取得して解析基盤構築に取りかかっている。分析およびデータ解析に関して大きな問題はなく、すでに分析済みのサンプルから順次データ解析を行い、親子関係の推定に供試する。このように、準備の整った研究項目から随時先行して取り組んでおり、関係者の協力も得られて順調に進捗している。「小課題1)固有の遺伝子型を持つ在来カンキツ品種の選抜」では、本研究の実施に必要となる材料の収集と評価に今年度取り組み、一部未完了のものがあるが2019年度の前半には完了予定である。分析結果が揃い次第、固有の遺伝子型を持つ品種・系統を選抜して小課題2に供試する。「小課題2)遺伝子型にもとづく在来品種間の親子関係の推定」では本年度一部を先行して実施し、新たなタチバナ系統を見出すなどの成果を得ている。宮崎県内のカンキツ遺伝資源調査では現地の一部が保護対象地域であるために手続きに時間を要する見込みであるが、関係者の協力を得て準備を進めており、計画通り今年度中の調査を予定している。また、「小課題3)親子品種間でのゲノム領域の伝達様式の評価」においても本年度すでに先行して主要品種の網羅的遺伝子型情報の取得を完了し、分析方法とデータ解析についてもおおむね問題のない結果が得られている。このように、小課題1と小課題2の解析から祖先品種やその後代品種が推定できたものについて、準備が完了したものから順次同様の解析に取り組む予定である。解析材料の収集と評価については大きな問題はなく、現地調査では必要な手続きを確実に履行して実施する。試料の分析やデータ解析についても、本研究の目標達成に向けて最新の手法を適宜反映させながら計画に沿って取り組む。小課題

1では、農研機構でこれまでに収集し、維持されてきたカンキツ遺伝資源に加え、国内の複数箇所で収集したカンキツ遺伝資源を対象に高精度DNAマーカー解析を実施した。カンキツ遺伝資源の解析では、350点を対象にSSRマーカー分析を実施し、品種の同一性を確認するとともに親子関係の推定を試み、来歴が不明であった複数の品種間で親子関係を見出した。また、自生のものを含むタチバナ遺伝資源68点を日本国内の複数の地点で収集し、それらの解析からすでに見出してきた3種のタチバナとは異なる、新規なタチバナ系統を国内の複数地点で見出し、タチバナ-Dと仮称した。カンキツ類の遺伝的多様性の解析や系譜解明については本研究が大きく先行しており、タチバナ-D系統の発見も世界初の成果である。現時点でこの系統と親子関係が推定された品種は特定されていないが、これまでの結果から、国内に自生するタチバナが当初想定していたよりも幅広い遺伝的多様性を現在も維持していることが強く示唆された。小課題3では、親子関係の高精度な検証を目的に、SSRマーカー解析で遺伝的に重複のないことを確認したカンキツ主要品種150点を選定し、高速DNAシーケンサを利用するGRAS-Di法を利用して網羅的な多型解析を先行して実施した。予備的な解析から、1品種あたり10万前後の遺伝子型情報が得られており、多型が検出された座のゲノム内分布も一様であることが確認できた。今後、多型データを精査するとともに品種を追加することで、親子関係の推定とその妥当性の統計学的評価に供試する。小課題1では本年度350点の評価を完了した。分析用のDNA抽出に時間を要したため未評価のものが300点ほど残されているが、DNA抽出を完了次第、SSRマーカー分析を実施して遺伝的同一性を検証し、系譜推定に進む予定である。研究代表者はこれまでに、日本国内で発生した複数のカンキツ品種の親としてタチバナが重要な役割を果たしてきたことを先行研究で明らかにしてきたが、国内のタチバナ遺伝資源の包括的で詳細な遺伝解析はこれまで実施されていなかった。今年度、国内の主要な自生地や皇室等にゆかりのタチバナの分析用試料を入手する機会を得、タチバナ遺伝資源の収集と評価が大きく前進した。小課題2では、宮崎県内の複数の関係者の協力が得られ、本年度計画を一部前倒しして県内のヒュウガナツ発生地を現地調査して遺伝資源を予備的に収集し、SSRマーカー分析を実施した。2019年度に再度宮崎県を訪問し、あらためて遺伝資源の調査と試料収集を計画している。小課題3では、主要な品種を対象にGenotyping by Random Amplicon Sequencing-Direct(GRAS-Di)法による網羅的な多型解析法を先行して実施した。当初計画ではGenotyping-by-Sequencing(GBS)法の利用を予定していたが、予備的な評価から本法がGBS解析よりも信頼性が高く、コストも同程度以下であることが確認できたので、まず主要品種について先行してデータを取得して解析基盤構築に取りかかっている。分析およびデータ解析に関して大きな問題はなく、すでに分析済みのサンプルから順次データ解析を行い、親子関係の推定に供試する。このように、準備の整った研究項目から随時先行して取り組んでおり、関係者の協力も得られて順調に進捗している。「小課題
ムスカリン性アセチルコリン受容体の構造と機能及び機能調節

精製ムスカリン受容体と精製G蛋白質の試験管内再構成系を主な材料として以下の結果を得た〓(1)受容体の構造とリガント結合:(a)エンドグリコシダ-ゼF処理で糖鎖を除去しても(分子量が7から5万に減少)ムスカリン性リガント及びG蛋白質との相互作用には影響がない。(b)不可逆的標識試薬[^3H]PrBCM(Propylbenzylcholine mustard)結合部位はN末端より数えて2番目と3番目の細胞膜貫通部分を含む部分に、蛋白質キナ-ゼCによるリン酸化部位はC末端側の分子量12-14kDaのペプチド鎖上にある。(c)N末端側から2番目と3番目の細胞外ル-プ間(Cys98-Cys178)にS-S結合がある。また、受容体のCYS残基の酸化・還元でリガントに対する親和性が変る。(d)ピレンゼピンに対するサブタイプ特異的親和性の発現にはムスカリン受容体と特定の脂質の相互作用が必要である。(2)ムスカリン受容体とG蛋白質の相互作用:ブタ大脳(主としてmlサブタイプ)あるいは心房(m2サブタイプ)いずれから精製した受容体も3種のG蛋白質(Gi(α_<41>βγ)、Go(α_<39>βγ)、Gn(α_<40>βγ)とリン脂質中で相互作用する。この相互作用はアゴニスト・受容体・G蛋白質3量体の生成、GTPあるいはGDPによる3量体の解離を仮定して説明できる。(3)ムスカリン受容体のリン酸化:大脳受容体は蛋白質キナ-ゼCで、心房受容体は蛋白質キナ-ゼAでよくリン酸化される。アゴニスト依存性にムスカリン受容体をリン酸化する酵素(受容体キナ-ゼ)を部分精製した。大脳、心房いずれから精製した受容体もリン酸化される。受容体をG蛋白質と再構成させてから受容体キナ-ゼと反応させるとリン酸化が阻害されるが、GTPあるいはGDPを加えるとリン酸化が再び見られる。これらの結果は、先の3量体仮説を支持し、受容体のリン酸化部位とG蛋白質結合部位が近接していることを示唆する。リン酸化による機能調節の可能性を検討中である。1.受容体とG蛋白質(Gi,Go)の再構成標品は, [^3H]GTPと[^3H]GDPを可逆的に結合した.結合の時間経過および平衡定数は,アセテルコリン添加による影響が見られなかったが,遊位の時間経過はアセチルコリン添加により速められた.アセチルコリン添加により解離が速められた[^3H]GTPまたは[^3H]

GDPの量は受容体の量の5ー10倍で,受容体1分子が複数個のG蛋白質分子に触媒的に作用していることを示し,従来の定性的モデルと一致した.しかし実験結果を定量的に説明する理論式を得る試みはまだ成功していない.2.ムスカリン受容体のアミノ酸配列中の部分ペプチドを合成し,ヘモシアニンと結合させたものを坑原として,サブタイプ特異的な抗体の調整を試みた.現在の所,脳ムスカリン受容体と反応するが心臓ムスカリン受容体とは反応しない抗体し種を得ている.3.大脳から精製したムスカリン受容体は,蛋白質キナーゼCによりリン酸化された.1分子あたり当モル以上のリン酸が入り,セリンとスレオニンがリン酸化された.しかし,両者の相互作用はGTP依存性高親和性アゴニスト結合で見る限り,受容体およびG蛋白質の蛋白質キナーゼCによるリン酸化によって影響されなかった.4.ブタ大脳よりGi,Goと異なる新しいG蛋白質Gnを調整した.Gnーαの分子量はGiーαとGoーαの中間で, GiーyとGoーyは蛋白質キナーゼCによってリン酸化されるが, Gnーrはリン酸化されなかった.再構成実験の結果は,精製ムスカリン受容体がGi,Go,Gnいずれともほぼ等しい親和性で相互作用することを示し,ムスカリン受容体が3種のG蛋白質を活性化できることを示唆した.1.ブタ大脳より精製したムスカリン受容体(主としてm1サブタイプ)は、蛋白質キナーゼCによってリン酸化され、受容体1分子あたり約5分子のリン酸が入った。ところがブタ心房より精製した受容体(m2サブタイプ)は蛋白質キナーゼCによってリン酸化されなかった。この結果は3種の異なる蛋白質キナーゼCを用いても変わらなかった。一方、心房ムスカリン受容体はcAMP依存性蛋白質キナーゼによってリン酸化された。大脳受容体もcAMP依存性蛋白質キナーゼによってリン酸化されたが、蛋白質キナーゼCによるリン酸化に比べその程度は少なかった。G蛋白質(Gi、Go、Gn)のβサブユニットがcAMP依存性蛋白質キナーゼによってリン酸化された。cAMP依存性蛋白質キナーゼによるムスカリン受容体とG蛋白質のリン酸化は、両者のIn vitroでの相互作用に影響しなかった。βアドレナリン受容体キナーゼによるムスカリン受容体リン酸化の試みは成功しなかった。64年度に継続して研究すると共に、ロドプシンキナーゼによるリン酸化、ムスカリン受容体特異的キナーゼの存在する可能性についても検討する。培養細胞を用いてのリン酸化は63年度に研究を開始したが、主要な研究計画は平成元年度に継続する。2.ムスカリン受容体m1及びm2サブタイプの部分ペプチドに対する抗体を調製した。それを用いて、受容体のリガント結合部位及びリン酸化部位の同定を試みた。不可逆的標識化合物PrBCMの結合部位はN末から数えて2番目から4番目までの細胞膜貫通部位にあること、蛋白質キナーゼCによってリン酸化される部位の大部分はC末と細胞内ループIIIのC末側1/3の間にあること、細胞膜の外側にS-S結合があること(2番目と3番目のループの間)などが推測された。このS-S結合は受容体のリガントに対する親和性に影響することが示唆された。(1)アゴニスト依存性にムスカリン受容体をリン酸化する酵素(以後受容体キナ-ゼ)を部分精製した。大脳、心房いずれから精製したムスカリン受容体もカルバミルコリン存在下にリン酸化された。ムスカリン受容体をG蛋白質(GO)と再構成させてから受容体キナ-ゼと反応させると、アゴニストの有無にかかわらずムスカリン受容体のリン酸化は見られなかった。そこにGTPγS(あるいはGTPかGDP)を加えると、またアゴニスト依存性にリン酸化が見られるようになった。ムスカリン受容体へのアゴニスト結合によりリン酸化部位が露出されるが、アゴニスト・ムスカリン受容体・G蛋白質複合体の形成により隠され、GTPあるいはGDPの添加で複合体が解離すると再度現れると、解釈される。
遺伝子発現・軟骨再生を画像化するX線イメージング法の開発

ヒト疾患を分子レベルで解析するには、疾患モデル動物の詳細な表現型解析が有力な手段となる。表現型は元々3次元(3D)である。非破壊的に詳細3Dデータが取得可能なX線CTイメージング法は、その解析に大きな威力を発揮する。これまでに我々はX線CTを用いて、X線では画像化が困難であったマウス胎仔等軟組織のイメージング法の開発に成功してきた。この手法は、一度データを取得すれば任意の位置、任意の角度で再構築可能であり極めて有用な解析法ある。一方で、CTイメージングには大きな期待を寄せられつつも画像化できていない領域が存在する。それが軟骨と遺伝子発現のイメージングである。本研究課題では、この2つのイメージング法開発に挑戦している。研究開始年度である今年度は、軟骨イメージングに関しては、特異的造影剤の有機合成を進めるとともに、複数種類の自主開発造影剤のスクリーニングとその軟骨組織造影効果の検討を行った。その結果、自主開発造影剤に関して、シグナル・ノイズ比がまだ満足できるレベルには達していないものの数種類の軟骨造影効果のある新規造影剤候補を見出す事ができた。X線による遺伝子発現イメージング法の開発に関しては、X線で検出可能と考えられるレポーターコンストラクトの構築、それを用いたトランスジェニックマウスの作製に着手した。また、レポーターに作用させる造影剤に関して、その浸透性や検出感度や得られるシグナル・ノイズ比の予備実験を行い、数種類の候補を選抜できた。軟骨X線CTイメージング:研究開始年度である本年度計画の内、軟骨特異的造影剤の有機合成に関しては合成に困難なステップが見出されたため、その回避法の開発に時間を要した為に計画に若干の遅れが生じたものの、計画全体としては自主開発造影剤、造影方法の開発が予想を上回る成果を上げることができたので、ほぼ予定通りの計画遂行ができた。遺伝子発現X線CTイメージング:X線による遺伝子発現イメージング法の開発に関しては、レポーターコンストラクトの構築、トランスジェニックマウスの作製、レポーターに作用させる造影剤の開発等、ほぼ計画通りに開発が進んでいる。軟骨X線CTイメージング:研究1年目に引き続き有機合成系造影剤の合成を行い、その軟骨造影効果の検証を行う。また、自主開発造影剤のスクリーニングで見出した数種類の軟骨造影効果を持つ新規造影剤に関してはシグナル・ノイズ比の向上を図り、軟骨イメージング法の完成を目指す。遺伝子発現X線CTイメージング:本年度作製したX線で検出可能と予想されるコンストラクトを用いて作製したトランスジェニックマウスのライン化を進める。また、X線で検出レポーターに関して開発開始後に候補と成り得るものが見出されたので、それについてもトランスジェニックマウスの作製を行う。これらの遺伝子改変マウスと今年度見出した造影剤候補を用いてEx vivo遺伝子発現X線CTイメージング法の完成を目指す。

また、X線で検出レポーターに関して開発開始後に候補と成り得るものが見出されたので、それについてもトランスジェニックマウスの作製を行う。これらの遺伝子改変マウスと今年度見出した造影剤候補を用いてEx vivo遺伝子発現X線CTイメージング法の完成を目指す。開発研究初年度で開発・合成予定であった新規有機合成系造影剤の合成経路に非常に難しいステップが見出され、その解決策の検討を行った。そのために新規有機合成系造影剤合成費を次年度に繰り越すことととなった。繰り越しを行った予算に関しては、予定通り有機合成系造影剤合成費として使用する。
ナノ構造電子源を用いた超高分解能マイクロフォーカスエックス線源に関する研究

均一性に優れた先鋭なμmからnmサイズの微細構造作製が容易なマイクロエレクトロメカニカルシステム技術の一種、独自の転写モールド法を用いることで、電子放出面積の可変や電子放出点などを可変で、エックス線ビームフォーカスが決める、極微小電子放射源を用い超高精細・高分解能のエックス線発生源を開発する。低仕事関数・高化学安定性のあるアモルファスカーボン等をエミッタ材料とし、フォーカス電極付き電流電圧特性計測システムを用いてエックス線出力安定性・均一性等との関係を究明し、焦点サイズが数μmレベルの半導体検査や医療診断分野用次世代高分解能マイクロフォーカスエックス線源の基礎研究の礎石を築く。