hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ATP合成酵素によるプロトン駆動力制御

3還元力の再分配を理解するため、酸化還元制御の鍵タンパク質であるチオレドキシンに注目し、複数のチオレドキシンアイソフォームへのフェレドキシンーチオレドキシン還元酵素からの還元力の供給経路、個々のチオレドキシンアイソフォームから標的タンパク質への還元力供給経路のそれぞれについて、速度論的解析を行った。1イネにおいて、シトクロムb6f複合体とATP合成酵素、PGR5タンパク質の発現抑制株とNH複合体の欠損体を選抜し、シロイヌナズナにおいては、PGR5タンパク質の過剰発現株を複数選抜することができた。また、変動光環境下における変異体スクリーニングによって、複数の候補株を得ることができた。2研究計画で記述したATP合成酵素のプロトン輸送経路の変異導入を実施するため、膜タンパク質複合体であるATP合成酵素の活性測定系の確立を進めた。その結果、シアノバクテリアを材料として、簡便に高純度のATP合成酵素複合体標品を得る手法を確立し、脂質再構成小胞に埋め込むことで活性測定も実現した。光合成生物のATP合成酵素γサブユニット特有の制御領域については結晶構造解析を進め、阻害サブユニットであるεサブユニットについては阻害の分子機構に関する生化学および1分子解析実験を行った。3還元力の再分配を理解するため、酸化還元制御の鍵タンパク質であるチオレドキシンに注目し、チオレドキシンへの還元力供給経路、チオレドキシンからの還元力供給経路のそれぞれについて、速度論的解析を行った。本研究計画班では、1プロトン駆動力形成の理解に基づく機能強化、2プロトン駆動力消費過程の理解に基づくATP合成能力の向上、3還元力の再分配を主眼として、プロトン駆動力制御による光合成の再最適化を最終目標として研究を行っている。本年度は、これについて、下記の通り、研究を進めた。1イネの形質転換体を用いた研究によって、サイクリック電子伝達を構成するNDH依存経路とPGR5依存経路は、変動光環境における光阻害を軽減する役割があること、また、ヒメツリガネゴケ由来Flavodiironタンパク質をイネへ導入することによって、変動光ストレスに対する耐性を付与することを示した。さらに、陸上植物の変動光による光化学系I光阻害の回避に遠赤色光の補光が効くことを新たに示した。2前年度に確立したシアノバクテリアATP合成酵素の簡易精製法によって得た複合体をリポソームに再構成し、プロトン勾配とATP合成活の関係を評価した。また、この酵素の制御の詳細を明らかにするために阻害サブユニットであるεサブユニットの構造と機能の関係を生化学および1分子回転観察法により調べた。さらに、光合成生物のATP合成酵素特有の制御機構を理解するため、γサブユニットとεサブユニット部分複合体の結晶構造解析を行い、この構造に基づく生化学的解析を行った。3光合成の機能制御に重要な還元力の伝達経路の機能を解析することを目的として、チオレドキシン還元酵素からチオレドキシンを解した還元力フローの速度論的解析を進めた。また、シアノバクテリアの酸化還元調節を受けている酵素の制御の分子機構を詳細に調べた。下記の三項目に関する本年度の進捗状況は下記の通りである。
迅速な裁判の保障との比較による公訴時効制度の存在理由の分析

修正6条の迅速な裁判の保障と出訴期限制度との関係に言及したアメリカ連邦最高裁判所の判例,及びDNAに基づく起訴等近時の出訴期限制度関連の法改正を巡る議論を分析した。そして,これによって,公訴時効制度を事件から起訴までの迅速な裁判の保障のひとつとして捉える新訴訟法説の意義,及び捜査・訴追の遅延への法的対応の在り方等の問題を検討するための視座を得た。初年度にあたる平成21年度は,迅速な裁判の保障と刑事出訴期限制度の関係について言及したアメリカ合衆国最高裁判所の判例を分析し,一般的に,迅速な裁判の保障と刑事出訴期限制度の関係がどのように理解されているか,という点について分析を試みた。初期の最高裁の判例においては,アメリカ合衆国憲法修正6条の迅速裁判条項の趣旨は,専ら(1)不当且つ威圧的な身柄拘束,並びに,(2)公的な告発に伴う不安と懸念から被告人を保護することにあると考えられていた。このように同条項の趣旨は,公判前の被告人に対する自由の制約と関連付けて理解されており,(3)時の経過による防御権侵害に対する保護は,同条項ではなく,適正手続条項又は出訴期限制度の問題であるとされていた。この時点では,迅速な裁判の保障と,出訴期限制度とは,目的の点で明確に区別されていたといえる。しかし,その後,最高裁は,(3)も同条項の趣旨に含まれる,との解釈を示し,更には,訴追の事実を認識していない--すなわち,(1)(2)の点が問題になり得ない--被告人に対しても,(3)の点を理由に同条項による保護を認めるに至っている。このような最高裁の立場に対しては,犯罪後迅速に裁判にかけられる権利を承認するものであり,従前の解釈を離れ,迅速裁判条項を憲法上の出訴期限制度に変容させるものであるとの批判がなされている。他方で,これを受けて,時の経過による防御権侵害に対する保護の点で,迅速裁判条項と,出訴期限制度とは,趣旨を同じくしていると捉え,迅速裁判条項の適用に係る判断枠組みで示された考慮要素を参照して,出訴期限制度を再構築する試みが見受けられる。そこでは,時の経過のみを基準として一律に訴追を制限する従来の形式から,考慮すべき要素を複数あげ,事案毎に訴追の許否を判断する形式への転換が図られている。本年度は,出訴期限制度と迅速裁判の保障とが一種の緊張関係に立つ,DNAに基づく起訴に関する議論を分析し,両者の関係を明らかにすることを目的として,研究を実施した。その結果,以下のことが明らかになった。DNAに基づく起訴の目的は,公判手続の実施ではなく,犯人を示すと考えられるDNA型情報が存在するにもかかわらず,犯罪後の時の経過によって出訴期限が満了してしまい,事後にそれに一致する者が判明しても起訴できないという事態を回避するために,出訴期限を停止させることにある。これによって,訴追機関は,一定の場合に,出訴期限という時間的制限を免れることができるが,運用次第では,起訴から公判まで相当期間が経過するという事態が生ずることになる。これに対して,被告人としては,迅速裁判条項違反を主張することが考えられる。これが認められるかは,遅延の程度等を総合的に考慮して判断されることになる。DNAに基づく起訴の場合,特に「遅延による不利益」の判断が問題になる。というのも,具体的人物の特定に欠けるDNAに基づく起訴の場合,<公判前の酷な身柄拘束>,<起訴に伴う精神的負担>は問題にならず,専ら<防御に対する不利益>に焦点が絞られるためである。この不利益に関しては,そもそも同条項の趣旨に含まれるのか,また,含まれるとして被告人による具体的な証明を要するか,議論がある。詳細については執筆中の論考で明らかにする予定であるが,この点,連邦最高裁は,近時(Doggett判決),これを最も深刻な不利益と位置付け,被告人による具体的な証明がなくとも,著しい遅延がある場合には,それによって防御に対する不利益が推認されるとの見解を示しているが,これに対しては,防御の不利益の問題を出訴期限制度と関連付けてきた従来の判例と整合しない,との批判がある。
光酸化反応を利用するメタシクロファン類の機能化に関する研究

光照射によって生じる一重項酸素は強い酸化作用を有することから、様々な分野で注目されている。そこで、我々は、種々のメタシクロファン類に対する一重項酸素の反応性を調べることにより、一重項酸素の環状付加をスイッチとする分子素子へと発展させることを計画した。本研究ではその基質となる種々のメタシクロファン類の合成とその化学的特性について研究し、それらの光照射による一重項酸素との反応について検討した。以下に研究実績を箇条書きにする。1.一重項酸素と反応する基質であるメタシクロファン類の合成を、tert-ブチル基を保護基として用いる硫黄法により検討し、種々の置換【2.2】メタシクロファン類を合成した。2.内部位にヒドロキシ基を有する【2.2】メタシクロファン類のOH-π相互作用について赤外吸収スペクトル、X線構造解析によりその存在を確認した。また内部位に二重結合を有する【2.2】メタシクロファン類についてその構造をX線構造解析により明らかにし、内部位二重結合への臭素化反応について検討した。3.ポリメチル【2.2】メタシクロファン類の光酸化反応について検討した結果、ペンタメチル【2.2】メタシクロファンが一重項酸素の付加したエンドパーオキサイドを形成し、酸素吸蔵機能を有することを見いだした。この構造をX線構造解析により明らかにし、また酸素の脱離速度を調べることにより、このエンドパーオキサイドが非常に安定であることを見いだした。
GPVデータを利用した海上風の時空間変化と風波・風成流の計算手法

深刻化している海浜消失を防ぐためには,波浪に対する海浜変形を精度良く予測することがまず必要である.しかし,一般にはその入力の波は海岸固有の代表波であり,周期と波高が固定された波である.したがって,台風などによる短期的な外力にともなう海浜変形や常時の波による海浜の復元過程のような海浜の動的な変化は基本的に予測不可能である.これを克服するためには,固定された外力(波)を動的に扱うことが必要不可欠である.本研究は,気象庁から有償で提供されるGPVデータを利用し,1)気圧変動の時空間変化から風場の時空間変化を推算する手法の構築2)求まった風場から風波および風成流を予測する手法の構築を行い、海浜変形のダイナミックな計算を現実的なものにすることを目的に開始された.また,併せて,現地海域にて計測された海上風と波浪の関係を詳細に考察することにより,風と波の相互関係にも検討を加えた.そして,GPVを使って風場の三次元の時空間変化予測モデルを提案し,その有効性を示した.さらに,現場海域の風と波の相関関係について,その時間的な変動特性の観点から新たな知見を見いだした.さらに,その成果を使って推算風速場から風波の予測手法を提案した.平成12年度は,GPVデータを初期値と境界値とした風場の時空間変化の計算手法の精緻化と実海域における風場と波浪場の相関の解明を重点的に考究した.まず,風場の数値計算については,計算対象領域の数倍の領域のGPVをラグランジュ補間したものから計算対象領域の小メッシュに対する初期値,境界値を作成し,SOLAスキームによって風場の時間発展を説くことによってかなり現実に近い風場の予測が可能であることを明らかにした.ただし,海上における観測点が陸上に比べて少ないことに起因すると考えられる誤差が海洋に台風場存在する場合の風場の予測に影響を及ぼしており,このような場合の高精度化が次年度以降の課題として明らかとなった.一方,実海域における波浪場と風場の関係より,実海域の波浪が直近の海域における海上風と洋上の気圧配置の二つの気象要因に起因する二重構造となっており,特に直近の海上風による風波の有義波高が平均風速と極めて高い相関を有することを見いだした.さらに,海上風のエネルギーが0.02Hz以下の低周波数帯に蓄えられること,さらにはそのエネルギーが0.40.6Hzの海面変動に伝達されることなどが明らかとなった.また,洋上に低気圧が存在する場合は0.1Hz前後のうねりが卓越し,局所的な風場が存在する場合には双方型のスペクトルとなることが判明した.深刻化している海浜消失を防ぐためには,波浪に対する海浜変形を精度良く予測することがまず必要である.しかし,一般にはその入力の波は海岸固有の代表波であり,周期と波高が固定された波である.したがって,台風などによる短期的な外力にともなう海浜変形や常時の波による海浜の復元過程のような海浜の動的な変化は基本的に予測不可能である.これを克服するためには,固定された外力(波)を動的に扱うことが必要不可欠である.本研究は,気象庁から有償で提供されるGPVデータを利用し,1)気圧変動の時空間変化から風場の時空間変化を推算する手法の構築2)求まった風場から風波および風成流を予測する手法の構築を行い、海浜変形のダイナミックな計算を現実的なものにすることを目的に開始された.また,併せて,現地海域にて計測された海上風と波浪の関係を詳細に考察することにより,風と波の相互関係にも検討を加えた.そして,GPVを使って風場の三次元の時空間変化予測モデルを提案し,その有効性を示した.さらに,現場海域の風と波の相関関係について,その時間的な変動特性の観点から新たな知見を見いだした.さらに,その成果を使って推算風速場から風波の予測手法を提案した.本研究は,波浪の主たる生成要因である海上風の推算を行い,それを基にした波浪推算手法について提案することを目的とするものである.まず,気象庁発行のGPVを計算対象領域の3倍程度の領域でLagrange補間した初期値,境界値に基づいて,運動方程式,連続式をSOLAスキームにしたがって解くことで,風場の時空間変化の推算を行った.これにより,台風が接近していない通常時の風場に関しては,周辺の地形の影響を反映した結果が得られ,さらに観測結果との比較により,その値も観測値とほぼ一致することが確認された.さらに,本計算により,風の鉛直分布も妥当に再現していることが確認された.これに対して,台風時に関しては入力値であるGPVそのものの精度に問題があり,結果として計算された風場の精度は必ずしも良くない.したがって,台風時のような空間的に差の激しい状況に対する推算精度の向上が今後の課題であることが明確になった.深刻化している海浜消失を防ぐためには,波浪に対する海浜変形を精度良く予測することがまず必要である.しかし,一般にはその入力の波は海岸固有の代表波であり,周期と波高が固定された波である.したがって,台風などによる短期的な外力にともなう海浜変形や常時の波による海浜の復元過程のような海浜の動的な変化は基本的に予測不可能である.これを克服するためには,固定された外力(波)を動的に扱うことが必要不可欠である.

本研究は,気象庁から有償で提供されるGPVデータを利用し,1)気圧変動の時空間変化から風場の時空間変化を推算する手法の構築2)求まった風場から風波および風成流を予測する手法の構築を行い,海浜変形のダイナミックな計算を現実的なものにすることを目的に開始された.また,併せて,現地海域にて計測された海上風と波浪の関係を詳細に考察することにより,風と波の相互関係にも検討を加えた.そして,GPVを使って風場の三次元の時空間変化予測モデルを提案し,その有効性を示した.さらに,現場海域の風と波の相関関係について,その時間的な変動特性の観点から新たな知見を見いだした.さらに,その成果を使って推算風速場から風波の予測手法を提案した.
オフィスの立地移動と都市構造変化メカニズムに関する地理学的研究

1.研究地域は中規模中心都市の前橋・高崎地域(参考として名古屋市).2.ここ数年間のオフィス・スペース拡大は著しい.その理由は次の5点に集約できる. (1)機関投資家がオフィスビルを資金運用手段として利用.(2)地価高騰が地主や不動産業者に固定資産税対策などから遊休土地へのオフィスビル建設を促す.(3)ソフト化時代に対応した新業態オフィス機能の発生.(4)OA危機設置スペースの増大とソフト化時代に対応した設備をもつオフィススペース受容の増加.(5)新オフィスビル入居による企業イメージの向上.3.都心部では既存建物の新陳代謝・立体化でオフィススペース拡大が進み,郊外でも前橋・高崎両都市の中間地区の関越自動車道前橋I・C付近での郊外型オフィスビル建設が多い.4.関越道・上越新幹線の開通は,一面で東京へのおフィスかつどうの集中をうながしたが,他面で関東と信越との分岐点・結節点に位置することから新規立地をうながし,結果としてオフィス機能の新陳代謝が進んでいる.5.郊外立地オフィスは,域外からの新規立地と都心部からの移転立地がある.オフィスの郊外化の要因は,次の3点に集約できる.(1)系列企業のビルオーナーからの入居要請.(2)都心部の駐車場不測.自家用車普及率が全国一でバス等公共輸送機関の弱体化した地域では,この問題が都市構造を変化させている.(3)東京や近県との結節性から関越道I・C付近への立地移動.6.潜在的にはオフィスの都心部への立地指向は強い.しかし上記要因から郊外立地が進展している.特に前橋・高崎地域では,群馬銀行の郊外移転など中核企業の郊外立地が,かかる動向に拍車をかけている.このため郊外の発達に比べ,都心の業務街形成が,他の同規模都市に比べて弱い.7.オフィス機能の都心と郊外の差はほとんどみられないが,郊外の場合は単独でも立地しうる相対的に大きな企業が多い.8.一般性と特殊性の明確化が今後の課題.1.研究地域は中規模中心都市の前橋・高崎地域(参考として名古屋市).2.ここ数年間のオフィス・スペース拡大は著しい.その理由は次の5点に集約できる. (1)機関投資家がオフィスビルを資金運用手段として利用.(2)地価高騰が地主や不動産業者に固定資産税対策などから遊休土地へのオフィスビル建設を促す.(3)ソフト化時代に対応した新業態オフィス機能の発生.(4)OA危機設置スペースの増大とソフト化時代に対応した設備をもつオフィススペース受容の増加.(5)新オフィスビル入居による企業イメージの向上.3.都心部では既存建物の新陳代謝・立体化でオフィススペース拡大が進み,郊外でも前橋・高崎両都市の中間地区の関越自動車道前橋I・C付近での郊外型オフィスビル建設が多い.4.関越道・上越新幹線の開通は,一面で東京へのおフィスかつどうの集中をうながしたが,他面で関東と信越との分岐点・結節点に位置することから新規立地をうながし,結果としてオフィス機能の新陳代謝が進んでいる.5.郊外立地オフィスは,域外からの新規立地と都心部からの移転立地がある.オフィスの郊外化の要因は,次の3点に集約できる.(1)系列企業のビルオーナーからの入居要請.(2)都心部の駐車場不測.自家用車普及率が全国一でバス等公共輸送機関の弱体化した地域では,この問題が都市構造を変化させている.(3)東京や近県との結節性から関越道I・C付近への立地移動.6.潜在的にはオフィスの都心部への立地指向は強い.しかし上記要因から郊外立地が進展している.特に前橋・高崎地域では,群馬銀行の郊外移転など中核企業の郊外立地が,かかる動向に拍車をかけている.このため郊外の発達に比べ,都心の業務街形成が,他の同規模都市に比べて弱い.7.オフィス機能の都心と郊外の差はほとんどみられないが,郊外の場合は単独でも立地しうる相対的に大きな企業が多い.8.一般性と特殊性の明確化が今後の課題.
細胞膜チャネル分子からのアプローチによるリズム発振細胞における情報伝達機構

哺乳類概日時計の分子機構は一昨年の哺乳類時計遺伝子の単離(Per1,Pcr2)により、哺乳類においても、ショウジョウバエで知られている基本的機構が保存されている可能性が示唆されている。我々は、一次構造上PAS、CLDドメインがありショウジョウバエPerとも相同性を有するPeriodファミリーメンバーのーつであるmPer3をマウス脳より単離した。mPer3mRNAは、全身組織に分布するが、脳内では哺乳類リズムセンターである脳視床下部視交叉上核(SCN)に発現し、その発現は概日リズム(昼間高く夜間低い)を示した。mPer3mRNAはSCN以外の視床下部領域にも発現し、特に終板器官においてはSCN型のリズミックな発現が見られ、体温調節リズムやゴナドトロピンリズムとの関連が注目される。mPer3はいかなる時期における光刺激に対しても不応性であり、哺乳類における最初の光非依存性のperiod遺伝子であると結論した。さらに、in silicoスクリーニングにより、ショウジョウバエにおける第二の時計遺伝子timelessの哺乳類ホモログ断片を発見し、マウス脳よりmTim cDNAを単離した。mTim mRNAのSCNにおける発現には著明な概日リズムが見られず、光刺激による転写物の誘導もみられなかったが、網膜においては特に明暗条件下でその発現に概日リズムが見られた。また、mTIMはmPER1と結合することを生化学的に証明した。概日時計の分子機構、とりわけ時計遺伝子本体の研究は、これまでバクテリア、アカパンカビ、ショウジョウバエに限られていた。昨年初めて哺乳類においても時計遺伝子が単離された。我々は、ショウジョウバエPeriodの哺乳類ホモログが哺乳類のリズムセンターであるマウス脳の視交叉上核(SCN)に存在し、その発現が概日リズムを示すこと、さらに、光による発現誘導を受けることを明らかにした。今回単離したPeriod2は、一次構造上PAS、CLDドメインがありショウジョウバエPerとも相同性を有する新しいPeriodファミリーメンバーである。マウスPeriod2(mPer2)mRNAは、SCNに発現し、その発現は著明な概日リズム(昼間高く夜間低い)を示した。mPer2発現は、恒暗条件下でも主観的昼に強く、光刺激により著明な発現誘導が見られた。さらに、mPer2、mPer1はSCNニューロンに共発現した。以上のことから、哺乳類のPeriod遺伝子は、発振器として異なる性質を有するメンバーで構成される分子多様性を示し、哺乳類のより安定な概日時計を形成していると考えられる。一方、リズム発振のアウトプットとして単離した非選択的陽イオンチャネル(NSC)の脳内分布をin situ hybridization法で検討した結果、SCNのみならず、海馬及び小脳プルキンエ細胞に強いシグナルが見られた。現在、電気生理学的解析を行い、リズムとの関連を検討している。
用語の階層構造に基づいた聴覚障害学生向け物理教育法の基礎的研究

平成4年度より理工系学生に最低限要求される初等力学分野に焦点をあて、実験報告書の考察文章中で使用した用語の階層性を学生本人が調べて既習の知識体系を視覚的に把握・検討することのできる、聴覚障害学生のための新しい物理教育法の研究を行ってきた。平成6年度まで、用語の階層性に着目させると実験報告書等の考察文書に変化がみられ、視覚教材を取り入れたドライラボを組み込むことで用語の定着が促進され、用語間の関係も文章中でかなり適切に表現されることが示された。平成7年度実績の概要は以下のとおりであった。1)初等力学・電磁気で用いられる専門用語に関する模範的階層性の調査教育情報データベースのシソ-ラス(ERICT)においては、従来と大きな変化はない。しかし、来年度以降本学へ入学してくる学生は、新学習指導要領によった中等教育を受けているため、従来とは異なった教科選択を行っている。来年度以降は、そのための対策と調査が必要と考えられる。2)映像情報の提示時間と講義後の用語保持状態との関連性講義中の映像提示については、短時間(10秒1分程度)の映像を用語解説に提示することを毎回の講義毎に繰り返し行うことを平成7年度も試みた。その結果、聴覚障害学生の日常的コミュニケーション手段である手話の表現力を、短時間の映像提示が促すことが認められた。文字情報とともに、イメージ化を促進する手話表現が高まったことは、内言語の拡充が行われていることの一つの現れとも見られる。しかし、今年度はまだ、学生実験報告書に示される文章中の用語関連図と模範的用語関連図との客観的比較・検討を行うことができなかった。平成8年度以降、確実な用語が獲得される中間レベルの状態を把握する目的からも、文字になる以前の段階、つまり実験報告書におけるグラフ化過程の調査へと内容を絞っていく計画である。また、学生が記述した文章を客観的に評価するための手段として、消費者テストなどで広く用いられているBradley-Terryモデルを、教育評価に適用することを試みる計画である。
ポリマー複合粒子合成のためのクリーンプロセスの創生

粒径が均一な(単分散な)有機ポリマー粒子の合成法として知られる重合が、ポリマー複合粒子を合成するための重合としても利用できることを、種々の無機ナノ粒子を粒子内に均一に取り込んだポリマー複合粒子を単分散な状態で合成することにより実証した。表面電荷を制御した成長中のポリマー粒子に、無機成分となるナノ粒子を連続的に添加することで、単分散なポリマー複合粒子が得られることを示した。弱電解質性の重合開始剤を用いたソープフリー乳化重合において重合pHを制御することで、ポリマー単独粒子を生成することなく、単分散な磁性ポリマー複合粒子を合成することに成功した。本重合系には、重合性シランカップリング剤で表面修飾したマグネタイトナノ粒子を導入し、無機粒子であるマグネタイトと有機ポリマー間の重合反応を促進させた。本系において重合pHを検討したところ、重合pHの相違が生成複合粒子の形態に大きな影響を及ぼすことを示した。すなわち、中性付近のpHでは生成複合粒子の分散安定性が維持されず複合粒子の凝集体が発生する一方で、塩基性pHではマグネタイトナノ粒子がポリマー粒子に内包されず、ポリマー単独粒子が多数発生することを明らかにした。以上の検討から、溶液pHを制御した水相析出重合は単分散な複合粒子の合成に適用可能であることを実証した。さらに、複合粒子の凝集体あるいはポリマー単独粒子が発生しない中間のpH領域において、重合系内へのマグネタイトナノ粒子の導入速度を調整したところ、その導入速度の精密制御により複合粒子中のマグネタイト含有率を大幅に高められること示した。マグネタイトナノ粒子の導入開始時間は生成ポリマー粒子が重合系で安定化する直後が適切であり、これにより生成ポリマー粒子の単分散性を損なうことなく、マグネタイトナノ粒子をポリマー粒子と複合化できることを示唆した。合成した磁性ポリマー複合粒子は単分散性が高く、自己組織化によりコロイド結晶を形成した。機能成分として磁性ナノ粒子(マグネタイト)をポリマーと複合化した磁性ポリマー複合粒子を、ソープフリー乳化重合により合成した。重合過程では、弱電解質の重合開始剤によりポリマーの荷電状態を制御し、そのポリマーと磁性ナノ粒子を複合化した。一方、磁性ナノ粒子は、ポリマーとの親和性を高めるため、重合性官能基を有したシランカップリング剤で予め表面修飾しておいた。安定なポリマー粒子が生成した後に、磁性ナノ粒子の懸濁液を重合系へ連続的に滴下したところ、重合開始前に磁性ナノ粒子を系内に共存させた場合よりも、単分散性の高い複合粒子が得られた。ポリマー粒子と磁性ナノ粒子の複合化過程を検討するため、重合中の複合粒子の表面電位(ゼータ電位)も測定した。その結果、粒子生成過程にあるポリマー粒子の表面電位を低下させることなく、添加した磁性ナノ粒子がポリマー粒子に取り込まれることを実証した。添加した磁性ナノ粒子が重合系内で均一になるように、反応器に邪魔板を設置した条件で磁性ポリマー複合粒子を合成する実験も行った。邪魔板設置条件での重合実験では、添加した磁性ナノ粒子がポリマー粒子に均一に取り込まれ、個々の複合粒子に含まれる磁性ナノ粒子含有率のばらつきが大幅に低減した。さらに、もう一つの機能成分として蛍光色素(ピレン)を磁性ポリマー粒子に取り込ませる実験も行った。蛍光色素をモノマーに溶解した重合系に、磁性ナノ粒子を連続滴下しながら重合を進めたところ、磁性と蛍光の両特性を併せ持つ単分散なポリマー複合粒子が得られた。昨年度に引き続き、ソープフリー乳化重合を基盤技術として、無機成分の含有量や粒径が均一なポリマー複合粒子を合成するためのプロセスを検討した。無機成分としては、高誘電率や高屈折率充填剤としても知られるチタニアを選定し、チタニアナノ粒子を内包するポリマー複合粒子を合成することを試みた。その結果、昨年度検討した磁性ナノ粒子(マグネタイト)と同様に、チタニアナノ粒子を重合系に投入する時期が複合粒子の均一性に大きな影響を及ぼすことがわかった。具体的には、生成したポリマー粒子が分散安定に到達した後、チタニアナノ粒子の懸濁液を連続的に添加することで、単分散性の高いチタニア-ポリマー複合粒子を合成できることを明らかにした。ここで得られた知見の拡張として、分散安定な球状チタニア粒子をコアとする異方性複合粒子の合成も検討した。同複合粒子は、重合性シランカップリング剤共存下でのソープフリー乳化重合を利用した2段階重合で合成した。一段目の重合で、チタニア球を架橋ポリマーで均一に被覆し、二段目の重合で架橋ポリマーシェルから異種ポリマーを突出させた。二段目の重合で投入するモノマー量で、ポリマー突出の度合が変化し、ダンベル型複合粒子と雪だるま型複合粒子を作り分けることができた。ダンベル型複合粒子に対して、1kHz数MHz程度の幅広い周波数帯域の交流電場を作用させたところ、ダンベル型複合粒子は高い周波数帯域で電場と平行にPerl-Chain構造を形成する一方で、低周波数では電場と垂直な状態で複合粒子が集積することがわかった。
ハニカム構造体の高速衝撃現象及び非線形振動現象に関する研究

セル構造体とは,セルの陵および面を構成する緻密固体(母材)の支柱またはセル壁を相互に結合したネットワークからなる固体であるが,母材とは大きく異なる性質を有する興味ある物質である.本研究は,代表的なセル構造体であるアルミニウムハニカムの動的特性を広範かつ詳細に研究し,その工学的特性を把握するとともに,更に高性能な構造体設計の指針を得ることを目的とし,2年間の研究課題としたものである.平成18年19年度において,アルミニウムハニカムの面内負荷特性を対象として,特性静的圧縮変形ならびに衝撃圧縮変形について実験的研究と数値シミュレーションを実施した.実験においては,新しく製作した圧縮実験装置,高速度ビデオカメラならびにこの経費で購入したレーザー速度計測装置等を用いた.また,解析的には,セルスケールとマクロスケールと呼ぶ2つのスケールを新しく導入し,個々のセルのひずみ変形とハニカム全体のひずみ変形との関係を詳細に調べ,多くの興味ある結果を得た.また,アルミニウムハニカムの面内変形が軽負荷で大きなひずみを許容することを利用して緩やかな緩衝特性を持つソフトバンパーへの応用を目的として衝撃圧縮時のエネルギー吸収特性を調べた.さらに,ハニカムの弾塑性効果と非線形効果を調べるために強制振動現象を調べ,1次元連続体近似による解析と対比して興味ある結果を得た.セル構造体とは,セルの陵および面を構成する緻密固体(母材)の支柱またはセル壁を相互に結合したネットワークからなる固体であるが,母材とは大きく異なる性質を有する興味ある物質である.本研究は,代表的なセル構造体であるアルミニウムハニカムの動的特性を広範かつ詳細に研究し,その工学的特性を把握するとともに,更に高性能な構造体設計の指針を得ることを目的とし,2年間の研究課題としたものである.平成18年19年度において,アルミニウムハニカムの面内負荷特性を対象として,特性静的圧縮変形ならびに衝撃圧縮変形について実験的研究と数値シミュレーションを実施した.実験においては,新しく製作した圧縮実験装置,高速度ビデオカメラならびにこの経費で購入したレーザー速度計測装置等を用いた.また,解析的には,セルスケールとマクロスケールと呼ぶ2つのスケールを新しく導入し,個々のセルのひずみ変形とハニカム全体のひずみ変形との関係を詳細に調べ,多くの興味ある結果を得た.また,アルミニウムハニカムの面内変形が軽負荷で大きなひずみを許容することを利用して緩やかな緩衝特性を持つソフトバンパーへの応用を目的として衝撃圧縮時のエネルギー吸収特性を調べた.さらに,ハニカムの弾塑性効果と非線形効果を調べるために強制振動現象を調べ,1次元連続体近似による解析と対比して興味ある結果を得た.セル構造体とは,セルの陵および面を構成する緻密固体(母材)の支柱またはセル壁を相互に結合したネットワークからなる固体である.セル構造体は多角形のセルからなる2次元構造体であるハニカム構造と多面体セルが不規則に配列されたフォーム構造に分類できる.いずれも母材とは大きく異なる性質を有する興味ある物質である.本研究は,代表的なセル構造体であるアルミニウムハニカムの動的特性を広範かつ詳細に研究し,その工学的特性を把握するとともに,更に高性能な構造体設計の指針を得ることを目的とし,2年間の研究課題としたものである.平成18年度においては,アルミニウムハニカムの静的圧縮挙動ならびに衝撃圧縮挙動について実験的研究と数値シミュレーションを実施した.実験においては,新しく製作した圧縮実験装置,高速度ビデオカメラならびにこの経費で購入したレーザー速度計測装置等を用いた.また,解析的には,セルスケールとマクロスケールと呼ぶ2つのスケールを新しく導入し,個々のセルのひずみ変形とハニカム全体のひずみ変形との関係を詳細に調べ,多くの興味ある結果を得た.その研究成果は「平成18年度衝撃波シンポジウム(九州大学,2007年3月)」において講演発表するとともに,日本機械学科論文集(A編)に投稿した.また,関連する内容を2007年7月に開催される国際会議"26th International Symposium on Shock Waves"(Germany)において講演発表する予定である.薄いセル壁が一定のセル形状(例えば6角形)を保って連続的に配列されているハニカム構造体は。極めて空隙率が高い構造のために,母材とは著しく異なる力学的特性を有している。本研究では,アルミニウム合金および紙または高分子材料を母材とするハニカムを対象とし,特に面内特性に着目して実験及び数値シミュレーションによってその変形挙動,破壊挙動,振動特性など動力学的特性について詳しく研究することを目的とする。本研究期間において,ハニカムのサイズ及びそれに含まれるセルのサイズが異なる数種のアルミニウムハニカムについて,(1)静的荷重及び飛しょう体による衝撃荷重が作用する際のセル変形挙動と局所崩壊挙動,(2)飛しょう体による衝撃荷重が作用する際の衝撃吸収特性,及び(3)定常振動における固有振動及び振動モードに関する研究を行った。(1)については,特にセル変形におけるマクロスケールひずみとセルスケールひずみの概念を提唱してひずみ速度との関連を詳しく研究した。(2)については,比較的低速の衝突時における損傷軽減を目的として,セルの局所崩壊挙動とエネルギー散逸との関係を調べた。(1)(2)いずれの場合も,ひずみゲージ,レーザー速度計,高速度カメラ等を併用して興味ある結果を得た。また,(3)では,ハニカム構造体の非線形特性の基礎として,定常加振した際の固有振動数と振動モードについて調べ,一次元連続体モデルとしての検討を加え,興味ある現象を見出したが,非線形解析については研究継続中である。
硬質多孔性炭素材料RBセラミックスの開発とそのトライボロジー特性の評価

本研究の目的は,脱脂した米ぬかにフェノール樹脂を混ぜ成形・加工した後,無酸素雰囲気中で炭化焼成するという方法によって,新しい硬質多孔性炭素材料「RBセラミックス」を開発し,基本的トライボロジー特性を体系的に解明することにより,RBセラミックスの摺動部材としての応用の可能性を明らかにすることである.平成10年度は,大気中無潤滑,水中,油含浸の環境下,幅広い荷重・速度条件下でRBセラミックスの摩擦実験を行い,)焼成温度500°C以上のRBセラミックスは大気中無潤滑,水中,油含浸のいづれの環境下においても,摩擦係数0.10.15の極めて低い良好な値を示すこと,焼成温度800°C以上のRBセラミックスは幅広い摩擦条件下で比摩耗量10^<-8>mm^2/N以下の極めて低い値を示し耐摩耗性に優れていること,などを明らかにした.平成11年度は,RBセラミックスをスライダーの摺動体に用いて,世界初の完全無潤滑タイプの直動すべり軸受を開発し,低摩擦,低騒音の優れた特性を有することを明らかにした.平成12年度は,RBセラミックスをクラッチに応用することにより,低騒音,高耐摩耗性など優れた特性を有することを明らかにした.本研究の目的は,脱脂した米ぬかにフェノール樹脂を混ぜ成形・加工した後,無酸素雰囲気中で炭化焼成するという方法によって,新しい硬質多孔性炭素材料「RBセラミックス」を開発し,基本的トライボロジー特性を体系的に解明することにより,RBセラミックスの摺動部材としての応用の可能性を明らかにすることである.平成10年度は,大気中無潤滑,水中,油含浸の環境下,幅広い荷重・速度条件下でRBセラミックスの摩擦実験を行い,)焼成温度500°C以上のRBセラミックスは大気中無潤滑,水中,油含浸のいづれの環境下においても,摩擦係数0.10.15の極めて低い良好な値を示すこと,焼成温度800°C以上のRBセラミックスは幅広い摩擦条件下で比摩耗量10^<-8>mm^2/N以下の極めて低い値を示し耐摩耗性に優れていること,などを明らかにした.平成11年度は,RBセラミックスをスライダーの摺動体に用いて,世界初の完全無潤滑タイプの直動すべり軸受を開発し,低摩擦,低騒音の優れた特性を有することを明らかにした.平成12年度は,RBセラミックスをクラッチに応用することにより,低騒音,高耐摩耗性など優れた特性を有することを明らかにした.本研究の目的は,脱脂した米ぬかにフェノール樹脂を混ぜ成形・加工した後,無酸素雰囲気中で炭化焼成するという方法によって,新しい硬質多孔性炭素材料「RBセラミックス」を開発し,基本的トライボロジー特性を体系的に解明することにより,RBセラミックスの摺動部材としての応用の可能性を明らかにすることである.平成10年度は,大気中無潤滑,水中,油含浸の環境下,幅広い荷重・速度条件下でRBセラミックスの摩擦実験を行い,摩擦係数,比摩耗量等のトライボロジー特性を体系的に解明した.得られた主な結果は,以下の通りである.(1) RBセラミックスの密度は,いずれの製造条件においても,1.01.3g/cm^3と極めて低く,工業材料として画期的な軽量材料である.(2)焼成温度800°C以上のRBセラミックスは,平均ビッカース硬さが,300600kgf/mm^2と,焼入鋼並の高い値を示す.(3)焼成温度500°C以上のRBセラミックスは,大気中無潤滑,水中,油含浸のいづれの環境下においても,摩擦係数0.10.15の極めて低い良好な値を示す.(4)焼成温度800°C以上のRBセラミックスは,幅広い摩擦条件下で,比摩耗量10^<-8>mm^2/N以下の極めて低い値を示し,耐摩耗性に優れている.研究の目的本研究の目的は,脱脂した米ぬかにフェノール樹脂を混ぜ成形・加工した後,無酸素雰囲気中で炭化焼成するという方法によって,新しい硬質多孔性炭素材料「RBセラミックス」を開発し,基本的トライボロジー特性を体系的に解明することにより,RBセラミックスの摺動部材としての応用の可能性を明らかにすることである.平成11年度は,軸受への応用の可能性を探るために大気中無潤滑及び水中の環境下,幅広い荷重・速度条件下でRBセラミックスの摩擦実験を行い,摩擦係数,比摩耗量等のトライボロジー特性を体系的に解明した.得られた主な結果は,以下の通りである.(1)焼成温度900°CのRBセラミックスは,大気中無潤滑,水中いづれの環境下においても,摩擦係数0.10.15の極めて低い良好な値を示す.(2)焼成温度900°CのRBセラミックスは,幅広い摩擦条件下で,比摩耗量10^<-8>mm^2/N以下の極めて低い値を示し,耐摩耗性に優れている.(3)RBセラミックスをスライダーの摺動体に用いて,世界初の完全無潤滑タイプの直動すべり軸受を開発し,低摩擦,低騒音の優れた特性を有することを明らかにした.本研究の目的は,脱脂した米ぬかにフェノール樹脂を混ぜ成形・加工した後,無酸素雰囲気中で炭化焼成するという方法によって,新しい硬質多孔性炭素材料「RBセラミックス」を開発し,基本的トライボロジー特性を体系的に解明することにより,RBセラミックスの摺動部材としての応用の可能性を明らかにすることである.

平成12年度は,クラッチへの応用の可能性を探るために大気中無潤滑及び水中の環境下,幅広い荷重・速度条件下でRBセラミックスの摩擦実験を行い,摩擦係数,比摩耗量等のトライボロジー特性を体系的に解明した.得られた主な結果は,以下の通りである.(1)焼成温度900°CのRBセラミックスは,摩擦係数が0.15程度の安定した値を示す.(2)焼成温度900°CのRBセラミックスの摩擦係数は,滑り速度に対して緩やかに増加する正の速度依存性を示し,そのため摩擦振動が極めて少なく静粛性に優れている.(3)焼成温度900°CのRBセラミックスは,幅広い摩擦条件下で,比摩耗量10^<-8>mm^2/N以下の極めて低い値を示し,極めて耐摩耗性に優れている.(4)RBセラミックスをクラッチに応用することにより,低摩擦,低騒音の優れた特性を有することを明らかにした.
一般交換の心理的基盤と社会・文化的適応分析

直接の返報が期待できない状況での他者への資源提供は、動物社会では見られない人間社会の特徴である。一般交換とはこのような行動により成立するマクロパターンであり、それは間接互恵性(資源提供者に対する第三者による返報)により成立することが、近年の社会科学及び生物学における研究の急速な発展の中で明らかにされてきた。本研究は、いかなる仕組みが間接互恵性を成立させるのかを、数理モデルとシミュレーションを用いた理論面と質問紙調査及び実験による実証面から明らかにしようとしたものである。本研究は、いかなる仕組みが間接互恵性を成立させるのかを、数理モデルとシミュレーションを用いた理論面と質問紙調査及び実験による実証面から明らかにしようとするものである。18年度は、まず理論研究として数理解析とシミュレーションを行った。これまでの研究で、一般交換成立のためには評判が「bad」な行為者に提供する行為者をも「bad」とみなす倫理基準が必要であることが示唆されているが、それをより厳密に検討し、(1)評判が「good」な行為者に提供する行為者は「good」、(2)「good」な行為者に提供しない行為者は「bad」、(3)「bad」に提供する行為者はbadとみなす、という3つの選別基準を備える戦略のみが適応的になることを明らかにした。更に18年度は、実際に人々が一般交換状況でどのように他者を選別するのかを検討する実験室実験を行った。これまでに行われてきたいくつかの実証研究には様々な問題点があり、結果が一貫していない。そこで本研究では、資源を提供する相手の評判を統制して個人実験を行った。その結果、これまでの理論研究で主に想定されてきたランダムマッチング状況(毎回資源の送り手と受け手がランダムに組み合わされる)では人々の行動パターンははっきりしないが、より自然な選択的プレイ状況(資源の送り手が自分の好きな受け手を選択できる)では、上記の理論研究による結論と一貫する行動パターンを示すことが明らかにされた。実験状況の違いがなぜ異なる結果を生み出すのかの検討は次年度に持ち越された。一般交換とはこのような行動により成立するアクロパターンであり、それは間接互恵性(資源提供者に対する第三者による返報)により成立することが、近年の社会科学及び生物学における研究の急速な発展の中で明らかにされてきた。本年度は、18年度の理論研究に基づき、実際に人々が一般交換状況でどのように他者を選別するのかをより詳細に検討する実験室実験を行った。その結果、これまでの理論研究で主に想定されてきたランダムマッチング状況(毎回資源の送り手と受け手がランダムに組み合わされる)では人々の行動パターンは一方的TFTに近いこと(提供者には提供、非提供者には非提供)、より現実生活で妥当な選択的プレイ状況(資源の送り手が自分の好きな受け手を選択できる)では、上記の理論研究による結論と一貫する行動パターン(goodへの提供者には提供、goodへの非提供者には非提供、badへの提供者には非提供)を示すこどが明らかにされた。更に、人々はこのような厳しい選別戦略(badへの提供者をも排除する)を意識的にとっているわけではなく、goodへの提供者に対する提供行動の意図せざる結果であることが明らかにされた。更に、一般交換と社会的ジレンマの連結に関するモデル研究を行った。これまでに、一般交換における資源の提供相手を社会的ジレンマでの協力者に限定するという選別戦略が提唱されてきたが、シミュレーションの結果、このような連結戦略は非連結戦略により淘汰されてしまうことが明らかとなり、連結が適応的となるためには何らかの別なメカニズムが必要であることが示唆された。最終年度(21年度を含む)は以下の研究を行った。(1)人々が実際にどのようなドメインの間で行動を連結させるのかを探る質問紙調査を行った。

その結果、社会的ジレンマドメイン(SD)と囚人のジレンマドメイン、及び一般交換ドメインとの問では連結が存在することが明らかにされた。ただし、連結はSDでの非協力者を意図的な排除という動機には基づいていないことも示唆された。(2) 19年度までに行った理論研究と先行研究との間の整合性の検討を行った。これまでは、資源を与える相手を行為者自身が選択可能な選択的プレイ状況を想定し、SDと一般交換を連結させる戦略が適応的となるかどうかを検討しており、連結戦略が適応的となるためには、非協力者のみならず、協力的な非連結戦略にも資源を与えないという特徴が必要であることが明らかとなっていた。しかし、数理生物学等で通常用いられるランダムマッチング状況(毎回資源の送り手と受け手がランダムに組み合わされる)を想定すると、上記の性質を備えている連結戦略でさえ適応的とはならないことが明らかとなった。
腫瘍抽出RNAを導入した樹状細胞による抗腫瘍免疫療法の確立

我々は現在までtumorlysateを用いた樹状細胞の抗原感作を行いその有効性を研究してきたが、臨床応用を考慮すると実際の治療適応患者では腫瘍が量的に十分確保できない場合も多い。そこでこの欠点を補う方法として腫瘍よりDNAないしRNAを抽出して樹状細胞に導入・抗原提示をはかる方法が考えられる。今回の検討でヒト大腸癌細胞株HT-29、SW480、Colo201より抽出したmRNAをヒト樹状細胞に導入し、in vitroにてTリンパ球と共培養することによって細胞障害性Tリンパ球を樹立することができた。このCTLはRNA抽出の元になった細胞株だけを、すなわち腫瘍特異的な細胞障害性を有することが示された。またLiposomeを用いた場合と用いなかった場合とでCTLの誘導効率を比較したところ若干Liposomeを用いた方が効率が良いように評価されたが有意差は認められなかった。ヒト外科切除標本からのRNA回収を検討したが、予測された通り標本の固定状況(固定まで要した時間、固定液、固定後の保存期間)に収量は大きく左右され、RNAも全体的に断片化していた。このため当方法にて切除後固定標本より得たRNAを樹状細胞に導入することは手技的にも困難と思われた。これに対し、凍結標本より得たRNAは収量も多く、断片化も少ないため、本法に用いる材料としては適していると考えられた。今回の検討から、外科切除標本などの大きな組織からのみならず、バイオプシー片などの小さな標本からもRNAを抽出することにより、患者の腫瘍に特異的な腫瘍抗原を提示した樹状細胞ワクチンが作成しうることが示され、樹状細胞療法のさらなる適応拡大を示唆するものと考えられた。我々は樹状細胞を用いた新たな免疫療法の確立を目指している。しかるに腫瘍特異的抗原が明らかとなっている腫瘍は少なく、一部の腫瘍(悪性リンパ腫、悪性黒色腫、前立腺癌など)以外は、ほとんどの腫瘍は腫瘍拒絶を誘導しうる抗原が特定されていない。そこで腫瘍より抽出したRNAを用い、これをRT-PCRにて一旦cDNAとして増やした後、in vitroにてRNAに転写する技術を確立した。現在までこのRNAをLiposomeを用いて樹状細胞に導入することを行っており、その効率を検討中である。また、樹状細胞にある種の糖脂質(glycosylceramide)が提示され、NKT細胞を刺激することが明らかとなってきたが、我々はどのような糖脂質が最も効率良く抗腫瘍免疫を誘導しうるかを検討中である。また、ヒトの肝におけるNKT細胞の特徴や抗腫瘍活性も、樹状細胞の糖脂質による活性化との関連で検討中である(文献2)。

ヒト外科切除標本からのRNA回収を検討したが、予測された通り標本の固定状況(固定まで要した時間、固定液、固定後の保存期間)に収量は大きく左右され、RNAも全体的に断片化していた。このため当方法にて切除後固定標本より得たRNAを樹状細胞に導入することは手技的にも困難と思われた。これに対し、凍結標本より得たRNAは収量も多く、断片化も少ないため、本法に用いる材料としては適していると考えられた。今回の検討から、外科切除標本などの大きな組織からのみならず、バイオプシー片などの小さな標本からもRNAを抽出することにより、患者の腫瘍に特異的な腫瘍抗原を提示した樹状細胞ワクチンが作成しうることが示され、樹状細胞療法のさらなる適応拡大を示唆するものと考えられた。
タンパク質構造形成における重要部位探索とその進化における選択要因解明

生命活動に不可欠なタンパク質は、そのアミノ酸配列に起因して特異的な立体構造を形成し機能を発揮する。また、タンパク質は生物進化の過程でアミノ酸変異を繰り返し・蓄積しており、相同タンパク質で知られるように、同じ機能のタンパク質は類似のアミノ酸配列と構造を有する。この相同タンパク質のアミノ酸配列アライメントでは、部位によりアミノ酸の保存度が異なる。一般に、保存度の高い部位は機能・構造に重要で、保存度の低い部位はアミノ酸置換が可能であると考えられる。しかし、保存度の低い部位でも安定性低下を引き起こす致命的変異があること、重要でない部位でも進化の過程で変異が生じずに保存されていることが先行研究から分かった。つまり、配列アライメントから機能・構造に重要な部位を特定することは困難で、実験による検証を通して重要部位の探索・同定をする必要がある。本研究では、本研究室で進めている分子進化研究を応用し、新たなタンパク質の立体構造形成における重要部位探索法の構築を行った。モデルとして、好熱性タンパク質であるTk-subとSto-Est、Aac-Estなどを用いて、ランダム変異を導入する進化実験を行い、不活性変異体の同定や変異体ライブラリー・相同タンパク質配列アライメントの比較から、重要部位の同定が可能か実証するとともに変異部位と配列アライメントとの関係を調査した。その結果、検証した変異体の多くにおいて、高保存部位への変異では活性を低下させ、低保存部位への変異では活性を維持した。しかし、高保存部位への変異で活性維持を、低保存部位への変異で活性低下を引き起こす変異体も少数得られた。これらの結果は、配列アライメントの保存度から各部位の機能・構造に及ぼす影響を完全に予想できないことを示し、さらに、自然進化とランダム変異に何らかの相違がある可能性を示唆している。現在までに、いくつかのモデルタンパク質について、多くの変異体の作製・解析が進められ、変異可能部位、あるいは、変異不可能部位(致命的部位)のデータがそろってきた。また、多数の変異が導入されながらまだ活性を有する変異体も得られている。今後は、さらに実験を進めるとともに、これらの実験結果を取りまとめ、構造構築メカニズムや進化に関する新たな知見を見出す。引き続き、変異体の作製と解析を進めつつ、構造構築メカニズムや進化に関する新たな知見を見出すとともに、得られた知見の普遍性を検証する。そして、タンパク質進化の理解やタンパク質工学における新たな戦略の構築に繋げる。本年度は、Sulfolobus tokodaii由来エステラーゼ(Sto-Est)に関して、エラープローンPCRによる変異導入と特性評価による選択を繰り返し、多重変異体を作製し、変異体の配列アライメントなどからタンパク質の立体構造形成における重要部位(残基)を同定する実験系の構築と、それらの結果を得ることを行った。まず、エラープローンPCRにより、エステラーゼ遺伝子にアミノ酸置換を35個程度導入し、それらの変異体の活性と安定性評価を、プレートによる新たな手法を導入して、簡便に行う系を立ち上げた。活性や安定性に致命的な変異体は、脱落変異体として、配列を決定し、置換部位を致命的部位の候補とした。活性・安定性を維持した変異体は、さらにエラープローンPCRを繰り返し、変異導入を進めた。現在までに、脱落変異体から幾つかの致命的部位候補を同定することができた。これらの候補については、別途、部位特異的変異法により、そのブイの特性を実際に評価する予定である。また、変異導入を進めている系では、まだまだ変異が導入可能で、まだ配列アライメントを用いた致命的部位候補の同定には至っていない。今後は、さらなる変異導入を繰り返す予定である。さらに、当初の予定には入っていなかったが、好熱性のプロテアーゼであるサチライシンにおいても、同様の実験系を立ち上げ、実験を進めている。エステラーゼだけでなく、サチライシンでも実験を行うことで、得られた知見の普遍性を検証できると期待される。エステラーゼを用いた変異部位を蓄積させる系では、まだまだ変異が導入可能で、まだ配列アライメントを用いた致命的部位候補の同定には至っていないので、少し遅れているが、サチライシンの系を立ち上げ、普遍性の検証に役立てられるため、総合的には、順調に進展している。

しかし、高保存部位への変異で活性維持を、低保存部位への変異で活性低下を引き起こす変異体も少数得られた。これらの結果は、配列アライメントの保存度から各部位の機能・構造に及ぼす影響を完全に予想できないことを示し、さらに、自然進化とランダム変異に何らかの相違がある可能性を示唆している。現在までに、いくつかのモデルタンパク質について、多くの変異体の作製・解析が進められ、変異可能部位、あるいは、変異不可能部位(致命的部位)のデータがそろってきた。また、多数の変異が導入されながらまだ活性を有する変異体も得られている。今後は、さらに実験を進めるとともに、これらの実験結果を取りまとめ、構造構築メカニズムや進化に関する新たな知見を見出す。エステラーゼについては、当初の予定通り、Thermococcus kodakarensis由来エステラーゼ(Tk-Est)や、Alicyclobacillus acidocaldarius由来エステラーゼ(Aac-Est)を用いた実験も展開していく。引き続き、変異体の作製と解析を進めつつ、構造構築メカニズムや進化に関する新たな知見を見出すとともに、得られた知見の普遍性を検証する。そして、タンパク質進化の理解やタンパク質工学における新たな戦略の構築に繋げる。