hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ソフトナノコロイドの超高度分離操作の最適設計

ソフトナノコロイドの限外濾過で形成される濾過ケークの平均比抵抗と平均空隙率を同時にかつ正確に決定する画期的な手法を開発した。本手法では、圧力増大によりケークが圧縮され厚さが減少するという特性を利用して、濾過の途中で有効濾過面積が減少する濾過面積急縮小型濾過器を用いて濾過圧力をステップ状に上昇させて試験を行う。一度の濾過試験で得られる濾過速度の経時変化のデータのみから、高圧縮性ケークの平均濾過比抵抗と平均空隙率の圧力依存性を評価することができた。本手法は、様々なソフトナノコロイドに適用でき、ケークの圧縮特性に基づき分離操作の設計が可能である。本研究では、ナノゲル(ミクロゲル)、ナノエマルション、タンパク質のような生体高分子、ハードナノ粒子が緩く凝集したナノ粒子などのソフトナノコロイドの超高度分離操作の最適設計を実現するため、ソフトナノコロイドの特性評価法を確立し、それに基づき複雑な分離メカニズムを解明して、最適な分離手法、装置や操作の設計のための指針を得ることを目的とする。本年度は、ソフトナノコロイドの脱液挙動および圧縮変形挙動の評価を行うための手法の確立を試みた。ソフトナノコロイドとして代表的なタンパク質である牛血清アルブミン(BSA)を用い、コンピュータ制御式全自動濾過試験システムにて、濾過面積急縮小と変圧変速濾過を融合させた限外濾過試験法を検討した。本手法では、濾過速度の経時変化が得られ、データを解析することにより濾過性能の支配因子となる膜面上の濾過ケークの特性を評価することができる。濾過圧力が種々に変化することから、平均ケーク比抵抗の圧力依存性が明らかとなり、また濾過面積急縮小型の濾過器を用いることでケークの平均空隙率も同時に求めることが可能である。濾過圧力を適切に設定することで、2度の実験で広範な圧力範囲における濾過ケークの平均比抵抗および平均空隙率が得られ、データの妥当性も検証できた。特に、ナノコロイドが高濃度の場合には、平均ケーク比抵抗を正確に求めるために、空隙率の考慮が必須となり、本手法の有用性が確認できた。ソフトナノコロイドの効率的な分離のために重要となる圧力の影響を容易に評価できる手法として提案する。昨年度に引き続き、ソフトナノコロイドの脱液挙動および圧縮変形挙動の評価を行うための手法の確立を試みた。ソフトナノコロイドとして種々のタンパク質を用い、濾過面積急縮小効果を利用した圧力ステップ状限外濾過試験法を検討した。本手法では、濾過が進行してケークが成長し、濾過器内の急縮小面にケーク表面が達すると、ケーク表面積の減少により濾液流量が激減する。この現象を確認した後に、濾過圧力をステップ状に増加させると、ケークが圧縮されてケーク表面が急縮小面から下方に離れ、その後ケークが成長し、再び急縮小面に達する。これを繰り返すことで、種々の圧力における濾過速度の経時変化と急縮小面に達した時点の濾液量が得られ、濾過性能の支配因子となる濾過ケークの平均比抵抗と平均空隙率の圧力依存性を同時に求めることができる。一度の実験で広範な圧力範囲における濾過ケークの特性値が得られ、試料濃度や濾過圧力の異なる様々な条件での定圧濾過挙動や濾過の進行に伴い圧力が変化する変圧変速濾過挙動の推算に適用できることを確認し、データの妥当性を検証できた。特に、ナノコロイドが高濃度の場合には、濾過挙動の推算に空隙率の考慮が必須となり、ケークの平均比抵抗と平均空隙率の圧力依存性が同時に求まる本手法の有用性が確認できた。以上より、本手法によれば、ソフトナノコロイドの超高度分離操作の最適設計に直接繋がる基礎データを容易に得られることを明らかにした。昨年度に確立したソフトナノコロイドの脱液挙動および圧縮変形挙動の評価を行うための手法である、ケーク濾過の考え方に立脚した濾過面積急縮小効果を利用した圧力ステップ状限外濾過試験を、様々なソフトナノコロイドに適用し、濾過性能の支配因子となる濾過ケークの平均比抵抗と平均空隙率の圧力依存性を決定した。得られたデータの活用例として、濾過圧力と濾過速度が濾過期間中に様々に変化する変圧変速濾過挙動の推算と、データに基づいて設計した濾過圧力上昇のプログラムにより一定の濾過速度を保つ定速濾過の実現が可能であるかを検討した。変圧変速濾過挙動は、濾過圧力の変化により濾過速度が複雑に変化するが、本手法により精度良く推算でき、また濾過圧力の制御による定速濾過の実現も可能なことがわかった。

この際、ケーク空隙率を考慮することでデータを取得した条件と濃度が異なる場合の推算にも適用できることが明らかとなり、データの信頼性と本モデルの妥当性を検証できた。さらに、濾過試験で得たデータから粒子充填層の圧縮透過特性を推算する手法について検討を行った。圧縮透過特性が求まると、濾過ケークのみならず、圧搾における圧縮ケーク、沈降や遠心分離における沈積層、浮上分離におけるクリーミング層の動的挙動など、広範な固液分離操作の様々な特性を一挙に把握できるものと期待され、一例として、圧搾操作における脱水挙動の推算が可能であることを明らかにした。本年度の研究成果により、確立したソフトナノコロイドの特性評価法の有用性が確認でき、超高度分離操作の最適設計を実現するための指針が得られつつある。本研究では、ナノゲル(ミクロゲル)、ナノエマルション、タンパク質のような生体高分子、ハードナノ粒子が緩く凝集したナノ粒子などのソフトナノコロイドの超高度分離操作の最適設計を実現するため、ソフトナノコロイドの特性評価法を確立し、それに基づき複雑な分離メカニズムを解明して、最適な分離手法、装置や操作の設計のための指針を得ることを目的とする。昨年度に引き続いて、粒子充填層の圧縮透過特性を推算する手法について検討を行った。圧縮透過特性が求まると、膜濾過における濾過ケークのみならず、圧搾における圧縮ケーク、沈降や遠心分離における沈積層、浮上分離におけるクリーミング層の動的挙動など、広範な固液分離操作における様々な特性を一挙に把握できるものと期待される。O/Wエマルションの分離について、ケーク濾過と濃厚エマルションの遠心浮上との両者の現象にアナロジーが成立することに着目し、分析用遠心機を用いた遠心浮上挙動の観測結果に基づき、油滴堆積層の圧縮透過特性を求め、濾過挙動の推算に適用できることを示した。抵抗の大きな分離膜を用いたシングル定圧濾過と圧力ステップアップ状圧搾を組み合わせた新規試験法を開発し、一度の試験で得られるデータから粒子堆積層の圧縮透過特性を求め、様々な圧搾操作における脱液挙動の推算が可能となることを明らかにした。また、濾過圧の急変に伴うナノコロイドの膜濾過を検討し、圧縮圧の急変に伴うケーク構造の変化速度と最終状態の両者をパラメータに持つ濾過速度式により、膜透過流束の過渡特性を精度よくモデル化することができた。なお、本研究で得られたソフトナノコロイドの超高度分離に関する様々な成果については、論文発表を行うとともに、国内のみならず国際学会でも研究発表を行い、情報発信に努めた。ソフトナノコロイドの限外濾過で形成される濾過ケークの平均比抵抗と平均空隙率を同時にかつ正確に決定する画期的な手法を開発した。本手法では、圧力増大によりケークが圧縮され厚さが減少するという特性を利用して、濾過の途中で有効濾過面積が減少する濾過面積急縮小型濾過器を用いて濾過圧力をステップ状に上昇させて試験を行う。一度の濾過試験で得られる濾過速度の経時変化のデータのみから、高圧縮性ケークの平均濾過比抵抗と平均空隙率の圧力依存性を評価することができた。本手法は、様々なソフトナノコロイドに適用でき、ケークの圧縮特性に基づき分離操作の設計が可能である。本年度の研究成果によりソフトナノコロイドの特性評価法が確立され、超高度分離操作の最適設計を実現するための指針が得られつつある。本研究で得られたソフトナノコロイドの超高度分離に関する研究成果を国際および国内学会で発表するとともに、ソフトナノコロイドの脱液挙動や圧縮変形挙動に関する補足のデータを収集し、超高度分離操作の最適設計を実現する。28年度が最終年度であるため、記入しない。
スフィンゴシン１－リン酸代謝経路の解明とシェーグレン・ラルソン症候群の原因究明

スフィンゴシン1-リン酸(S1P)は脂質メディエーターとしての役割以外に,スフィンゴ脂質がグリセロリン脂質へ代謝される際の分岐点に位置する重要な代謝中間体という側面も持つ。我々は前年度までにS1P代謝経路における反応の全容を明らかにし,この経路に関わる新規因子としてアルデヒドデヒドロゲナーゼALDH3A2を同定している。本年度はさらに哺乳類アシルCoA合成酵素ACSL1-6, ACSVL4, ACSBG1がALDH3A2の下流でS1P代謝に関わることを明らかにした。また,ALDH3A2が欠損した細胞でもS1P代謝が一部残っていたことから,ALDH3A2以外のアルデヒドデヒドロゲナーゼの関与が考えられていた。我々は本年度にALDH3B1にそのような活性があることを明らかにした。ALDH3B1は中鎖から長鎖アルデヒドに活性を示し,C末端での脂質修飾を介して細胞膜に局在することも明らかにした。ALDH3A2遺伝子は,皮膚神経疾患であるシェーグレン・ラルソン症候群(SLS)の原因遺伝子として知られる。我々はALDH3A2のノックアウトマウスを作成し,SLSのモデルマウスとなりうるか検討した。しかし,ALDH3A2ノックアウトマウスは皮膚,神経系において明確な異常を示さなかった。皮膚におけるヘキサデセナール(S1P代謝産物)に対する活性は野生型と比べて顕著には低下していなかったことから,マウスではヒトと違い,他のアルデヒドデヒドロゲナーゼの関与が大きいことが示唆された。フィトスフィンゴシン1-リン酸(PHS1P)もS1Pと同様,長鎖塩基1-リン酸の1種である。我々はPHS1PがS1Pの代謝と殆ど同様の経路で代謝されるものの,最後の段階でアルファ酸化を受け,炭素数が1つ短い奇数鎖脂肪酸となるということを酵母での実験から明らかにした。24年度が最終年度であるため、記入しない。1.スフィンゴシン1-リン酸(SIP)の代謝経路の解明SIPはSIPリアーゼによりヘキサデセナール(アルデヒド)へ分解された後,パルミトイルCoAを経てグリセロリン脂質へ代謝されることが知られている。この過程には少なくともアルデヒドから脂肪酸への酸化,アシルCoAへの変換,二重結合の飽和(還元)の3反応が含まれているはずであるが,触媒酵素の同定とこれらの反応の順序は不明であった。我々は本研究課題が始まる以前に,ヘキサデセナールが脂肪族アルデヒドデヒドロゲナーゼALDH3A2によってヘキサデセン酸に変換されることを見出していた。本申請では酵母Faa1,Faa4,ヒトACSL1,3,5,6がSIP代謝過程に関与するアシルCoA合成酵素であることを明らかにした。また,酵母FAA1,FAA4遺伝子の二重欠損株を用いて放射標識されたスフィンゴシンのトレーサー実験を行なった結果,ヘキサデセン酸が代謝中間体であることも見出した。このことは,SIPの代謝がヘキサデセナール,ヘキサデセン酸,ヘキサデセノイルCoA,パルミトイルCoAと進行していることを表していた。ヘキサデセノイルCoAからパルミトイルCoAの変換にはトランスエノイルCoA還元酵素が関わると予測し,酵母TSC13の変異株を用いた解析を行なった。その結果,この変異株中でSIPのグリセロリン脂質への代謝が低下していることを見出した。2.Aldh3A2ノックアウトマウスの解析EMMAから入手したAldh3A2ノックアウトマウスはジーントラップによる遺伝子欠損であったため,遺伝子が完全に欠損されていない可能性があった。そこで,全身でCreリコンビナーゼを発現するマウスと掛け合わせ,完全欠損を試みた。現在ヘテロノックアウトマウスが完成し,近いうちにホモノックアウトマウスが産まれる予定である。

我々はPHS1PがS1Pの代謝と殆ど同様の経路で代謝されるものの,最後の段階でアルファ酸化を受け,炭素数が1つ短い奇数鎖脂肪酸となるということを酵母での実験から明らかにした。24年度が最終年度であるため、記入しない。1に関してSIP代謝経路に関わる酵母,ヒトのアシルCoAの同定に成功し,中間体検出により経路の同定にもつながっている。また,トランスエノイル還元酵素についても酵母Tsc13の同定に成功している。2に関してホモノックアウトマウスの作成までには到らなかったが,ヘテロノックアウトマウスは産まれているので1ヶ月以内にはホモノックアウトマウスが完成する予定である。これらのことからほぼ計画通りに進展している。スフィンゴシン1-リン酸の代謝経路の解明については動物細胞でのノックダウン,精製タンパク質を用いたin vitroの解析等を行ない,得られた結果を検証していく。ノックアウトマウスに関してはホモノックアウトマウスが完成すれば,その表現型を解析していく。概ね研究計画通りに進行しているので,変更点はない。また,研究を遂行する上での問題点も特に見当たらない。
低潮流域に適用可能な浮沈式潮流発電システムの実海域実験

我が国は四方を海に囲まれており、低流速海域においても有効な高効率潮流発電システムを開発するために、タービン面における流れを増速するディフューザー付き水車システムを適用し、タービンおよびディフューザーの最適形状を一体として求める手法を確立する。発電コストの低減化を実現するためにロープ係留による浮沈式潮流発電システムを提案する。このシステムは、流れが微速時には水面に浮上し、流速が大きい時には中層で流れに正対して発電するもので、装置の設置・回収に伴うメンテナンスコストが大幅に低減可能である。この小型実証装置を実海域に設置し、数か月間の実験によってその有効性を示す。
太古代前期の微生物マットの地球化学的研究

生命の起源と初期進化を明らかにすることは、人間の根源的な目標の一つである。生命の存在を示唆する最古の証拠は約40億年前の太古代初期にまでさかのぼるが、誕生後間もない生命がどのような代謝をもっていたのかはまだ明らかにされていない。本研究では、太古代前期(約35億年前)の微生物マットの地質学的及び地球化学的研究に基づき、このマットを形成した微生物の代謝経路を推定する。
がんの進展に関わるTGF・βの標的遺伝子に関する遺伝子改変マウスを用いた研究

消化管上皮と尿路上皮で特異的に導入遺伝子が発現されるephrin-A1のトランスジェニックマウスとApc^<min>マウスとの交配実験を行った。ephrin-A1(EFNA1)の発現亢進は、Apc^<min>マウスに発生する腺腫において、腺腫細胞の絨毛部から腺窩部への下方進展の促進と腫瘍間質の活性化作用があることが示された。また、ephrin-A1、優勢抑制型TGF-βII型受容体につづき、恒常活性型TGF-β1を消化管上皮に発現するトランスジェニックマウスも作製した。腫瘍の発生と進展に関与しうるTGF-βシグナルの関連分子として、新たにELAC2を同定した。ELAC2はN末端領域でSmadと結合し、SmadとSp1やFOXH1との結合性を増強することで、TGF-βシグナルによる標的遺伝子の転写を活性化する作用をもつことが判明した。遺伝子ノックダウン法を用いて、ELAC2の発現を抑制すると、TGF-βによるp21の発現亢進作用が低下し、増殖抑制作用も低下した。また、TMEPAI(PMEPA1)がTGF-βシグナルによって誘導され、R-Smadをトラップすることで、I-Smadと同様にTGF-βシグナルにネガティブフィードバック作用を示すことを明らかにした。現在、この分子のノックアウトマウスの作製を開始している。さらに、薬物代謝の第2相酵素群や第3相のチャンネル分子ならびに抗酸化分子等の発現誘導に中心的な役割を果たすNrf2もTGF-βシグナルの標的となっていることを発見した。現在、この作用機序の解析も進めている。
水銀光格子時計の開発

2014年度には(1)これまでに開発した水銀(Hg)光格子時計の系統不確かさの評価と、(2)Sr光格子時計との周波数比較による周波数比の測定を行った。(1)Hg光格子時計に系統不確かさを与えうる種々の要因についてそれぞれの不確かさを評価し、合計で17桁の不確かさに到達したことを示した。これにより、Hg光格子時計が、現在15桁程度の不確かさで運用されているSI秒の精度を大きく上回る性能であることを実験的に示した。これは先行研究と比較して2桁近い不確かさの低減を実現するとともに、Hg光格子時計が次世代時間標準の候補として有力な系であることを示したものである。(2)現行のSI秒の精度ではHg光格子時計の周波数をHg光格子時計の不確かさで記述することができない。このため、既に18桁の不確かさで系統不確かさが評価されたSr光格子時計の周波数を参照した、HgとSr光格子時計の周波数比の測定を行った。周波数比は3ヶ月の期間を置いた複数回の測定において17桁の不確かさの範囲内で一致し、2つの時計の極めて高い再現性を示した。また、本測定結果より2つの時計の周波数比を17桁の不確かさで決定した。これは、光格子時計の周波数(あるいは周波数比)を17桁の不確かさで測定した初めての結果である。今後は他の研究機関でも、現行のCs原子時計よりも不確かさが小さい光格子時計間の周波数比の測定による時計遷移周波数の再現性の検証や微細構造定数の恒常性の検証への応用が展開されることが期待されており、本研究はその端緒となるものと考えている。26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、水銀光格子時計を動作させるための課題であった時計遷移励起レーザーの開発を行ったうえで、水銀光格子時計の時計としての動作を行い、その不確かさの評価を行った。時計遷移励起レーザーは紫外でHzレベルという超狭線幅が要求される。本研究では、光周波数コムを介して波長の異なる超狭線幅レーザーに対して周波数安定化を行うことによりこれを実現した。また、このレーザーによる^<199>Hgの時計遷移の励起スペクトルは7.5Hzの半値全幅を達成し、時計遷移励起レーザーがHzレベルの超狭線幅であることを実証した。時計遷移励起レーザーが実現したことにより水銀光格子時計を動作させ、その精度の評価を行うことが可能となった。そこで、^<199>Hg光格子時計の精度を評価するために、^<87>r光格子時計を参照とした周波数比較実験を行った。周波数比較実験の結果、安定度にして2800秒の平均化時間で4×10^<-17>の不確かさに到達した。これは現在の時間標準である最高性能のCs原子時計を1ケタ以上上回る安定度であり、^<199>Hg光格子時計のCs原子時計に対する優位性を示すものである。また、本実験で得られた^<199>Hg光格子時計と^<87>Sr光格子時計の周波数比は先行研究と不確かさの範囲内で一致し、その再現性の高さは時計としての性能を示すうえで重要な結果であるといえる。また、^<199>Hgの魔法波長を先行研究より50倍程度良い不確かさで決定した。魔法波長は光格子時計の確度を決める重要なパラメータの1つであり、その不確かさを大きく向上させたことは確度の向上に直結する重要な成果であると考えている。以上の研究成果は、その精度と他機関での実験との再現性の高さから、次世代時間標準の有力な候補として位置づけられる「秒の二次表現」への^<199>Hg光格子時計の採択を強く後押しするものであり、近い将来に期待されている秒の再定義に向けて大きなインパクトがあるものと考えている。

今後は他の研究機関でも、現行のCs原子時計よりも不確かさが小さい光格子時計間の周波数比の測定による時計遷移周波数の再現性の検証や微細構造定数の恒常性の検証への応用が展開されることが期待されており、本研究はその端緒となるものと考えている。26年度が最終年度であるため、記入しない。当初の計画である2台の水銀光格子時計間の周波数比較を行う代わりに、低温動作ストロンチウム光格子時計と水銀光格子時計の周波数比較実験を行い、水銀光格子時計の不確かさの評価を行った。評価手法に変更はあったものの、水銀光格子時計が既存のセシウム原子時計の安定度を一桁以上上回ることを示し、その有用性を実証できたため、おおむね順調に進展していると判断した。水銀光格子時計の不確かさの主要因としては、光格子レーザーによるACシュタルクシフト、浮遊磁場によるゼーマンシフト、原子間相互作用によるシフトが挙げられる。これらの不確かさを、水銀光格子時計の自己参照周波数比較、またはストロンチウム光格子時計との周波数比較実験によって系統的な不確かさの検証を行う。今年度までの安定度評価と今後計画している種々の系統的な不確かさの検証をまとめ、現在の時間標準を超える精度での^<199>Hg光格子時計の性能評価に関する論文を投稿する予定である。
斑晶と石基から解き明かす火山爆発

浅間山火山の2004年噴火噴出物について、石基組織、石基ガラスの含水量などを測定した。その結果、噴火したマグマが火口地下に作っていたマグマ柱の長さは180m以上、マグマ柱(火道)の断面の直径は数m程度と算出された。美ヶ原の軽石堆積物についても石基の溶結構造と斑晶鉱物について検討して形成モデルを考察した。本年度の研究は以下の2点にしぼっておこなった。1)化学組成や構成鉱物が類似したマグマの活動でありながら火山爆発性の異なる火山岩の選択とその地質調査・試料採取。これは、美ヶ原火山群を構成するいわゆる塩嶺層群の中期更新世火山岩類の中に適切なもの(扉峠火砕岩と三城火砕岩)がみつかったので、その調査としておこなわれ、地質調査の成果は論文発表に至った。2)採取した一連の火山岩の岩石記載をおこなった。塩嶺層群の扉峠火山岩類と三城火砕岩類とは、ほぼ同様の組成のデイサイト質のマグマでありながら、岩石の発泡の程度が全く異なっており、(前者で小さく、後者で大きい)爆発の程度に相当の差があるので、両者の比較検討を行った。具体的にはマイクロライトの形成過程を比べることであったが、予想に反して、そのオーダーでの差異は認められなかった。そこでマイクロFTIR等を用いて石基ガラス中の含水率の測定を目指したが、機器の故障のために、本年度は、故障修理にかかりっきりで、それ以上の進展はなかった。ただし、肉眼で計測できる5mm程度以上の大型斑晶の量比に大きな差があることがわかり、考察を進めた。すなわち、扉峠火砕岩は、大型斑晶に富んでいる結果、マグマ上昇中に斑晶効果のために発泡が促進され、地下のある程度の深所において脱ガスが促進されたため、非爆発的なドーム形成が行われたと考えた。その機能の一部にはキャビテーションが働いた可能性がある。本年度の研究は以下のような内容で行った.爆発的噴火の一つの様式として,ヴルカニアン噴火が挙げられる.浅間山で2004年に発生した噴火はこの様式のものであり,実測値も多く,噴火の細部について検討可能である.この噴出物のうち,火口西側に分布するものは以前から回収されて保存されており,その化学組成,含水量,発泡度などを測定し,すでに公表した火口東側の試料と比べることによって,噴火の方向的な偏りなどを示すことができる.また,石基中の火山ガラスのマイクロライトを除去した部分の含水量をFT-IRを用いて計測することによって,噴火直前にマグマにかかっていた加重を算出することができる.それらの検討の結果,火口西側地域に達した噴出岩塊は,東側と比較して発泡度の高いものに乏しいことが判った.さらに含水量から推定された噴火直前のマグマ柱の長さは少なくとも180m程度であったと推定された.この値と噴出したマグマ物質の総量の公表値とから,マグマ柱の直径は数m程度と細かったことが推定された.このように,火山噴出物の石基に残された情報から爆発の実相を復元することが可能であることが示された.松本市東部の美ヶ原に分布する更新世の火山岩類のうち、唐沢川火山岩類の主要な構成メンバーである三城火山砕屑岩類について、地質学的および岩石学的な検討を行った。三城火山砕屑岩類の中に火砕流起源と見られる堆積物が挟在している。この堆積物は、弱溶結した軽石の集合物が10cmオーダーの破砕物をなして角礫状に産している。主要な露出は美ヶ原高原の西部の大門沢沿いと、美ヶ原高原東部のヤテイ倉沢沿いに見られた。大門沢とヤテイ倉沢の双方のそれぞれに2層準が分布しており、それぞれ上部層と下部層と呼ぶ。大門沢の上部層・下部層ともに、岩石学的には角閃石デイサイトであり、角閃石斑晶のサイズは0.25mm程度が最頻値を示しており、石基の部分は軽石の構造がつぶれたユータキシティック構造を持つ。それに対してヤテイ倉沢のものは、上部層で、斑晶鉱物種および角閃石の長径ともに、大門沢のものと酷似しているのがわかるが、下部層は斜方輝石・角閃石デイサイト質であり、角閃石斑晶も0.4mm程度が最頻値となっており、異なっている。したがって下部層は大門沢のものと異なるフロー起源であると判断できた。大門沢・ヤテイ倉沢ともに、湖沼成の泥質堆積物を挟在しており、水中堆積物である。一方、石基部分が弱溶結していることは陸域で一旦堆積して溶結した後に角礫状のブロックにわれて水域に対せ域したことを想定できる。かつては大門沢とヤテイ倉沢で2層あるものがそれぞれ対比できるものと想像されていたが、構成鉱物種の相違から、異なるフローが順次発生していると考えられる。

研究対象地域に設定していた美ヶ原地域の三城火山岩類の爆発的噴火により生じた軽石質岩石の構成岩石が予想以上に複雑な鉱物組合せからなることがわかり,単純な2成分のマグマ混合では説明できず,その解釈にとまどっている.24年度が最終年度であるため、記入しない。残された1年間で,美ヶ原の三城火砕岩類の層序と岩石組合せを再調査し,少なくとも3種類ある試料の分布と分類を調査する(前半).その上で,構成斑晶鉱物,マイクロライトなどのEPMA分析を行って,成果をまとめる.24年度が最終年度であるため、記入しない。
膜中ナノ構造形成による光・熱・電気エネルギー変換膜の創製

太陽光エネルギー利用を目指して、光・熱・電気エネルギー変換膜について研究を行った。研究は光・熱エネルギー変換膜、及び、熱・電気エネルギー変換膜の二つの要素に分けて、メゾスコピックスケールでの人為的膜構造制御による機能向上に重点を置きそれぞれ遂行した。Ag分散MgO膜及びW-N/A1N積層膜をスパッタ法にて作製した。Ag膜の厚さを変化させると、金属超微粒子分散形態から連続膜へ変化し光吸収特性は微粒子表面プラズモン吸収から伝導性吸収を経てバルクの反射へ変化した。これを踏まえ傾斜分散膜を作製し、地上太陽光の約87%の吸収率を達成した。W-N膜では膜厚変化に対して光学特性を評価し、これを基に傾斜膜厚W-N/A1N積層膜を作製した。得られた膜は波長選択吸収特性を示し、地上太陽光吸収93%が達成された。Fe-Si膜及びCとの積層膜、加えてCo-Sb膜をスパッタ法にて作製し、熱処理過程における構造変化と熱電特性評価を行った。FeSi_2組成の膜は最大の熱起電力及び電気抵抗率を示したが真空熱処理(853K×2h)中の電気抵抗率の変化から解き定数は約80時間と見積もられた。この不完全な熱処理に対して膜中には欠陥(変調)構造が新たに見出された。Cとの積層膜を形成し、電気抵抗率低減に成功した。しかし熱起電力も減少し結果として出力因子向上には結びつかなかった。Co-Sb膜ではCoSb_3よりもSb富組成領域において真空熱処理中におけるSbの昇華に起因すると思われるnmスケールのボイドが高密度で導入できる事が分かった。このナノボイド構造は熱伝導率のフォノン寄与分の低減に結びつくと予想され性能指数向上が期待される。光・熱エネルギー変換膜及び熱・電気エネルギー変換膜においてはメゾスコピック構造導入による機能向上の可能性が示された。今後はそれらの最適化が課題となる。本研究は光→熱変換と熱→電気変換の機能複合による新しい太陽光→熱→電気エネルギー変換機能膜の創製を目指している.この高次機能発現の鍵はメゾスコピック・スケールでの膜中ナノ構造形成・制御にある。先ず光→熱変換膜として、Ag,Au,Ni,Pt=Mを対象とし,MgO/M/Mg O積層膜をスパッタ条件(M膜厚:1数nm、ガス圧、基板温度)を変化させ成膜し、金属微粒子の分散構造、形態分布を調べた。更に可視光領域における反射率、透過率測定を行い、更にハロゲンランプ光照射による温度上昇試験を行いAgの微粒子分散膜が光熱変換特性に優れていることが分かった。此れを更に多層膜化することで光熱変換効率が40%を越えることが示された。熱→電気変換膜としてFe-Si二元系薄膜について系統的に調査を行った。SiとFeセクターの複合ターゲットによるアモルファススパッタ合金膜を作製し此れを真空中熱処理することで結晶化させ、その過程を電気抵抗率変化として捕らえた。ゼーベック係数の組成依存性を調べFeSi_2よりFe富組成にずれて極大値があることを確認した。その膜はβFeSi_2相にεFeSi相が混在した膜となっていた。更にCo、Crをドーピングすることでp型、n型半導体とすることができ、且つ、ゼーベック係数絶対値の最大値をより低温側に移動させることができることが分かった。また膜の結晶粒径制御の目的でBドーピングを行い結晶粒の微細化が可能であることを確認した。

この結果は熱電材料評価の目安である性能指数に含まれる熱伝導率のフォノン散乱分を増大させる効果があるものと期待される。太陽光エネルギー利用を目指して、光・熱・電気エネルギー変換膜について研究を行った。研究は(1)光・熱エネルギー変換膜、(2)熱・電気エネルギー変換膜の二つの要素に分けて、メゾスコピックレベルでの人為的膜構造制御に重点を置きそれぞれ遂行した。(1)Ag分散MgO膜及びW-N/AlN積層膜をスパッタ法にて作製した。Ag膜の厚さを変化させると、金属超微粒子分散形態から連続膜へ変化し光吸収特性は微粒子表面プラズモン吸収から伝導性吸収を経てバルクの反射へ変化した。これを踏まえ傾斜分散膜を作製し、地上太陽光88%の吸収率を達成した。W-N膜では膜厚変化に対して光学特性を評価し、これを基に傾斜膜厚W-N/AlN積層膜を作製した。得られた膜は波長選択吸収特性を示し、地上太陽光吸収93%を達成した。(2)Fe-Si膜及びCとの積層膜、加えてCo-Sb膜をスパッタ法にて作製し、熱処理過程における構造変化と熱電特性評価を行った。FeSi_2組成の膜は最大の熱起電力及び電気抵抗率を示したが真空熱処理(853K×2h)中の電気抵抗率の変化から時定数は約80時間と見積もられた。この不完全な熱処理に対応して膜中には欠陥(変調)構造が新たに見出された。Cとの積層膜を形成し、電気抵抗率低減に成功した。しかし熱起電力も減少し結果として出力因子向上には結びつかなかった。Co-Sb膜ではCoSb_3よりもSb富組成領域において真空熱処理中におけるSbの昇華に起因すると思われるnmスケールのボイドが高密度で導入される事が分かった。このナノボイド構造は熱伝導率のフォノン寄与分の低減に結びつくと予想され性能指数向上が期待される。光・熱エネルギー変換膜に置いては傾斜機能構造膜が有効である事が明らかとなった。熱・電気エネルギー変換膜においてはメゾスコピック構造導入による機能向上の可能性が示されたが最適化を含め今後の課題となる。
界面活性剤ミセル-ポリマー混合水溶液の相分離を用いる膜タンパク質の抽出・分離

種々のアルキルグルコシド系界面活性剤ミセル水溶液が水溶性ポリマーの添加によって界面活性剤を多く含む界面活性剤相と水溶性ポリマーを含む水相とに相分離した。界面活性剤としてはオクチクグルコシド、オクチルチオグルコシドおよびノニルググコシドが相分離系に最も適しており、また、水溶性ポリマーとしてはポリエチレングリコールやデキストランが相分離を引き起こすうえで最も有効であった。この相分離現象はポリマーの分子量や濃度が増大するにつれ、より促進された。また、タンパク質の安定化剤として用いられるグリセロールや塩なども相分離に大きく影響した。これらの相分離現象はタンパク質の変性を抑えながら取り扱うことのできる0°Cで引き起こされた。そこで、界面活性剤によって可溶化されたタンパク質を本相分離系を用いて抽出分離し、精製することの可能性を明らかにするために、相分離系における種々のタンパク質の抽出挙動を調べた。その結果、バクテリオロドプシンやチトクロムb_5などの疎水性膜タンパク質は界面活性剤相に抽出されたのに対し、ペルオキシダーゼやチトクロムcなどの親水性タンパク質は水相に残存した。また、0°Cにおける相分離後の界面活性剤相中におけるバクテリオロドプシンの安定性は、従来から検討されているトリトンX-114非イオン界面活性剤水溶液の加熱によって引き起こされる相分離系を用いたときの界面活性剤相中におけるバクテリオロドプシンの安定性よりも大きかった。以上のことから、本相分離系は膜タンパク質のための新しい抽出分離法として有用であると考えられる。
政治的イデオロギーの態様とその変容に関する実証的・国際比較研究

本研究は、1990年代から2000年代にかけての新しい全国的サーヴェイ調査を用い、日本の有権者の保革イデオロギーの態様を、国際比較を交えながら、実証分析することが目的であった。主な分析結果は以下の通りで、新しい知見ばかりである。1.日本では、自民党一党優位体制崩壊後も、保革イデオロギーがわからない有権者は増えておらず、有権者は、各政党をイデオロギー尺度上に順序づけて捉えている。各党のイデオロギー距離は、1980年代から2000年代にかけてかなり縮まっていると認識されているが、各党の支持者や代議士のイデオロギー対立はまだ存在している。2.政治的争点に対する態度の一貫性は、有権者よりも代議士のほうが高く、代議士の争点態度は保革イデオロギーによって強く統合されている。しかし有権者の態度空間にも、弱いながらイデオロギーが基底にある。3.保革イデオロギーと支持政党や投票政党との相関は、1980年代から徐々に低下しているが、まだ高い。だがイデオロギーの投票行動への説明力は、自民党と野党第1党より、自民党と社民・共産両党のほうが高い。4.2005年衆院選は、党首効果が、政党支持や保革イデオロギーを超えて大きな影響力を持ち、それによって争点投票を導いた選挙であった。5.英などを除く欧州の多くや日・豪・加・比などの有権者は、イデオロギー軸上に自己を位置づけられる。各国のイデオロギーは、全体平均を基準にすると、欧州の多くや加・新西蘭は左側、アジア諸国、米・露・比・墨などは右側に位置する。蘭・瑞・仏・伊・新西蘭などが多峰分布、北欧の多くや米・西・韓が二峰分布、日・英・加・豪・葡・露・白・台・比が単峰分布である。6.国際的に見ると、日本は、有権者がイデオロギーを理解しているが、中央に偏在した分布でイデオロギー対立が弱い。本年度は、エリートと一般国民の保革イデオロギーの態様を比較分析した。エリートについては「2003年東京大学・朝日新聞社共同政治家調査」(東京大学法学部蒲島郁夫研究室及び朝日新聞社)の第1波(2003年7月衆議院議員調査)を、一般国民についてはJES II調査(蒲島郁夫東京大学教授・綿貫譲治創価大学教授・三宅一郎神戸大学名誉教授・小林良彰慶應義塾大学教授・池田謙一東京大学教授)の1996年衆議院選挙後調査、2003年の「東京大学・朝日新聞社共同世論調査」(21世紀COEプログラム「先進国における《政策システム》の創出」及び朝日新聞社、東京大学法学部蒲島郁夫研究室)を用いて分析した。まず有権者について、10点尺度で測られた保革イデオロギーの分布は、1996年から2003年にかけて、7から8にかけてのやや保守的な層が減り、中間から革新にかけて分布が増えている。ただ、1996年には78、2003年には3に小さな山があるが、いずれも最頻値が5で、中央の多い凸型の分布に近い。これに対して代議士の分布は、有権者のそれと異なっている。最頻値は8で、次に6に大きな山があり、全体として代議士は有権者よりも保守側に分布している。ただし革新の1や3にも小規模な山があり、保守優位ながら革新との激しい対立がいくらか存在している。このように代議士と有権者とでは、保革イデオロギーの分布に違いがあるが、さらに政治的争点に対する態度の一貫性についても、代議士と有権者とでは違いがあり、代議士の一貫性が高く、それは保革イデオロギーによって統合されていることがわかった。有権者の態度の一貫性は、代議士ほど高くはないが、しかし保革イデオロギーによって弱い統合は存在している。

以上の分析の中から、地方分権改革との関係に焦点を当てて論文として発表したのが、『地方自治』700号所載の論文「有権者と代議士の地方分権改革に対する政治意識」である。そのほかにも、投票行動とイデオロギーとの関係などについて分析を行っており、研究は、最終年度に向け、着々と進行している。本年度は,1990年代から2000年代にかけて,(1)イデオロギー対立はなくなったのか,(2)イデオロギーの争点に対する拘束力はなお低下を続けているのか,(3)イデオロギーの投票行動に対する規定力はなお保たれているのか,を長期的な観点から再検討した.また(4)2005年衆院選の投票行動の規定因が何であるのか,政党支持,保革イデオロギー,党首評価,争点(郵政民営化),組織加入の観点から分析した.自民党一党優位体制崩壊後も,イデオロギーがわからない有権者は増えていない.有権者は,各政党をイデオロギー尺度上に順序づけて捉えている,1980年代から2000年代にかけて各党のイデオロギー距離はかなり縮まっていると認識されているが,各党支持者のイデオロギーの平均値には違いがあり,有権者の間にイデオロギー対立がまったくなくなったわけではない.有権者の態度空間には,弱いながらも保革イデオロギーが基底にある.とくに安全保障に関する争点を中心に保革イデオロギーが争点態度に対する拘束力を持っている.有権者の態度構造は,安全保障,日本型システムへの賛否,小さな政府の三つの次元に分かれているが,2000年代になって多元化がさらに進んだとまではいえない.保革イデオロギーと支持政党や投票政党との相関は,1980年代から徐々に低下しているが,まだ高い.しかし自民党と野党第1党との投票行動について分析した結果,1993年衆院選を境に,保革イデオロギーの説明力は低下しており,イデオロギーの投票行動に対する規定力が低くなっている.保革イデオロギーは,自民党と野党第1党とを弁別するよりも,自民党と社民・共産両党とを弁別する度合いが強い.また2005年衆院選では,党首効果が,政党支持や保革イデオロギーを超えて大きな影響力を持ち,それによって争点投票を導いた選挙であったことを明らかにした.本年度は,1990年代から2000年代にかけて,(1)イデオロギー対立はなくなったのか,(2)イデオロギーの争点に対する拘束力はなお低下を続けているのか,(3)イデオロギーの投票行動に対する規定力はなお保たれているのか,を長期的な観点から再検討した結果にっいて、追加的な分析を行ったうえで論文にまとめ,公刊した.(1)有権者の間にイデオロギー対立がまったくなくなったわけではないこと,(2)有権者の態度構造は,安全保障,日本型システムへの賛否,小さな政府の三つの次元に分かれているが,2000年代になって多元化がさらに進んだとまではいえないこと,(3)保革イデオロギーと支持政党や投票政党との相関はまだ高いものの,保革イデオロギーは,自民党と野党第1党とを弁別するよりも,自民党と社民・共産両党とを弁別するものになっていることなどを明らかにしたものである.またイデオロギーの国際比較分析を行った.その研究成果については,投稿準備中であるが,(1)自分の位置をイデオロギー軸上に位置づけることができる有権者は世界的に比較的多く,日本の有権者も例外ではないこと,(2)有権者のイデオロギー分布が多峰性を示すのはヨーロッパ諸国に多いこと,(3)日本の有権者のイデオロギー分布は,ヨーロッパ諸国よりも中央に偏在する傾向があり,その意味ではイデオロギー対立がかなり弱まっていること,
機能モジュールライブラリーから構築した環境応答型合成プロモーターシステムの開発

前年度までに開発した熱ショック誘導型の遺伝子大量発現システムがガンの温熱遺伝子治療に有効であるか検討することを目的として、担ガンマウスを使った動物実験を行った。磁性粒子は交番磁場中で発熱するため、磁場照射をスイッチとした遺伝子発現システムとして使用することとした。磁性粒子を担ガンマウスのガン組織に注入したのち、本研究により開発した温熱誘導治療遺伝子発現ベクターをガン組織に導入し、磁場照射によってガン組織を43°C、30分加温した。加温による温熱効果により、加温をしなかったものに比べて腫瘍の増大がある程度抑えられたものの、腫瘍組織の増大が認められたのに対し、本研究で開発した温熱誘導型遺伝子発現システムで発現遺伝子をTNF-αとしたプラスミドを導入した腫瘍組織では腫瘍の増大が完全に抑えられた。腫瘍組織で発現されたTNF-α量を測定したところ、磁場照射なしでは全く発現されておらず、加温によって生産量が増していることがわかった。以上より、本システムの遺伝子治療における有効性が確認された。また、環境応答型遺伝子発現ユニット作製の他の例についても検討を行った。ティッシュエンジニアリング分野における利用を考慮して、細胞ダメージ応答や酸素濃度応答の遺伝子発現ユニットを新たに構築し、細胞センサーとしての利用を検討した。細胞ダメージを検出するための遺伝子発現ユニット構築では、p53遺伝子のプロモーター領域を利用して、発現感度を増幅するための転写増幅ユニットを組み込んだ合成プロモーターシステムを構築し、酸素濃度応答遺伝子発現ユニットの構築では、酸素応答性が報告されているRTP801プロモーターと高酸素濃度で分解されるタンパク質ドメインとして知られているODD領域を組み合わせて利用することで、転写レベルおよびタンパク質レベルでの低酸素を検出可能な遺伝子発現システムを開発した。25年度が最終年度であるため、記入しない。遺伝子機能単位を組み合わせることによって細胞内で機能する遺伝子回路を作製し、確実に細胞ゲノム上で機能する遺伝子発現ユニットを構築していくための技術開発に取り組み、応用することを目的としている。本年度は、時間的、空間的、量的な遺伝子発現制御を可能とする実用的なシステムの構築を行った。まず、環境応答遺伝子発現システムとして、温度誘導型大量発現システムの開発を試みた。HSP70B'プロモーターから熱ショック応答に関わるHSE領域を取出し、トランスアクチベーターを用いる人工プロモーターによる大量発現システムを組込んだハイブリッドプロモーターを設計し、熱ショックをスイッチとする大量発現システムを開発した。このシステムの有効性について、目的遺伝子としてガン殺傷効果があるサイトカインTNF-α遺伝子あるいはHSV TK遺伝子にすることでガンに対する温熱遺伝子治療法を提案し、培養細胞レベルで温熱誘導的に目的遺伝子発現を制御することが可能であり、導入遺伝子発現によって細胞死を誘導できることがわかった。また、遺伝子発現ユニットを確実に細胞ゲノムに組込むための技術開発についても検討を行い、酵素的な遺伝子組換えシステムであるCre-loxPによる配列特異的な遺伝子導入反応をレトロウイルスベクター内に組込んだハイブリッドウイルスベクターの作製に成功した。このウイルスベクターを用いてあらかじめ細胞ゲノムに組込みターゲットサイトを有するCHO細胞に遺伝子導入を行ったところ、スクリーニングされた全ての細胞で標的ゲノム部位に導入遺伝子が組み込まれていることがわかった。これらの方法の開発によって、人工的に設計した遺伝子発現ユニットや遺伝子回路を細胞ゲノムのあらかじめ指定した場所に組込むための有用なツールが開発できたものと考えている。合成生物学における構成的な手法により、温熱誘導型の遺伝子大量発現システムの開発を行い、システムが機能することを確認した。このシステムの実用性を示すために、ガンの温熱遺伝子治療への適用を考え、目的遺伝子として細胞死を誘導する治療用遺伝子にしたところ、培養細胞レベルで熱ショックを引き金とした遺伝子発現誘導により細胞が死滅することがわかった。また、配列特異的な遺伝子導入を可能とするために、組換え酵素依存的な遺伝子組込みを可能とするウイルスベクターの作製に成功した。

これらのことより、おおむね順調に研究目的を達成していると考えている。開発した温熱誘導型の遺伝子大量発現システムがガンの温熱遺伝子治療に有効であるかについてさらに検討をすすめることを目的として、担ガンマウスを使った動物実験により検証する。磁性粒子は交番磁場中で発熱するため、磁場照射をスイッチとした遺伝子発現システムとして使用する。磁性粒子を担ガンマウスのガン組織に注入したのち、温熱誘導型治療遺伝子発現ベクターをガン組織に導入し、磁場照射によって組織の加温を行うとともに温度を制御する。ガン組織に対して治療用遺伝子発現の効果があるかについて検討する予定である。さらに、他の環境応答型遺伝子発現ユニット作製についても検討を行う。ティッシュエンジニアリング分野における利用を考慮して、細胞ダメージ応答や酸素濃度応答の遺伝子発現ユニットを新たに構築し、遺伝子発現システムとしての有効性を評価する。25年度が最終年度であるため、記入しない。
超好熱菌の環境応答における遺伝子発現制御の機構解明

超好熱始原菌は少ない遺伝子数にもかかわらず外的環境の変化に自律的に適応できる生物であり、その極限的な環境の変化に応答する機構は興味深い。本研究では超好熱始原菌Thermococcus kodakarensisの環境適応における遺伝子発現制御機構の解析を行った。DNA結合因子依存型の発現制御としてNikRによるNi^<2+>輸送レギュロン、Phrによる熱ショック応答レギュロンを同定した。またDNA結合因子非依存型の発現制御として本菌のキチン代謝遺伝子群の発現を抑制するPINドメインタンパク質とその上流にコードされる機能未知タンパク質に着目し、これらによる制御が他の多数の遺伝子におよぶこと、および両タンパク質が相互作用して複合体を形成することを見出した。また推定プロテインキナーゼの遺伝子破壊により発現量が変動するタンパク質スポットが多数同定され、タンパク質リン酸化ネットワークによる発現制御系が超好熱始原菌にも存在することが示唆された。超好熱始原菌Thermococcus kodakaraensisはNi含有酵素であるヒドロゲナーゼを有している。本菌には大腸菌におけるNi輸送体オペロンの転写制御因子NikRのホモログ遺伝子(TK1439)が存在するにもかかわらず、Ni輸送体のホモログが見いだされないことから、本菌には新規なNi^<2+>濃度制御機構が存在する可能性が考えられる。本年度ではTK1439遺伝子の破壊を試みたところ、その単離に成功したことから、本遺伝子がT.kodakaraensisの生育に必須ではないことを明らかにした。天然培地を用いて破壊株の生育測定を行った結果、野生株とほぼ同程度の増殖を示した。また、T.kodakaraensisキチン代謝遺伝子クラスターの発現においては、機能未知遺伝子TK1763(Pが単独で、あるいは同じく機能未知遺伝子であるTK1762との複合体として転写後のmRNAのプロセッシングにより制御されているのではないかと推測している。本年度ではTK1762、TK1763、およびTK1762-TK1763の遺伝子破壊による脱抑制が、自律複製ベクターによる遺伝子導入で相補されることを確認した。一方、細胞が外的環境の変化に対応するためには、その変化を検知して遺伝子発現制御系ヘシグナルを伝達しなければならないが、超好熱始原菌のシグナル伝達に関しては知見がほとんどない。本年度はT.kodakaraensisにおけるタンパク質リン酸化/脱リン酸化に着目し、ゲノム中に見出された3個の推定プロテインキナーゼ(TK0679、TK0801、TK2250)について遺伝子破壊を行った。TK0801、TK2250については単独および二重遺伝子破壊株を単離した。TK0679については単離条件を変えた数回の試みにもかかわらず、破壊株は単離できなかったことから、TK0679は必須遺伝子であることが推測された。90°C以上で生育可能な超好熱菌は小さなゲノムにもかかわらず外的環境の変化に自律的に適応できる生物であり、その極限環境の変化に応答する機構は興味深い。本研究では超好熱始原菌Thermococcus kodakarensisの環境適応における遺伝子発現制御やシグナル伝達に着目し、その機構解明を目的とした。前年度に作製したNikRホモログ(TK1439)の遺伝子破壊株を用いてマイクロアレイ解析を行った結果、本破壊株において2種類のABCトランスポーター遺伝子群の転写量増加が観察され、これらトランスポーターが本菌におけるNi輸送に関与することが強く示唆された。またDNA結合型転写調節因子Phrにより制御される熱ショック応答レギュロンを同定した。本菌のキチン代謝遺伝子クラスターの発現においては、機能未知タンパク質であるTK1763およびTK1762がDNA結合因子非依存型の発現制御に関わることを見いだしている。本年度では自律複製ベクターを用いた欠損相補を継続し、TK1763とTK1762の両方が発現抑制に必要であることを明らかにした。またマイクロアレイ解析により、tk1762-tk1763過剰発現株において転写量が顕著に増加した機能未知遺伝子のクラスターを同定した。一方、外的環境の変化に応答したシグナル伝達として本菌におけるタンパク質リン酸化/脱リン酸化に着目した。本菌ゲノムに見出された推定プロテインキナーゼ(TK0679,TK0801,TK2250)について、遺伝子破壊株のプロテオーム解析の手法確立および組換え型酵素の調整を行った。また酸素耐性に機能すると推定されたNADHオキシダーゼホモログの1つTK1481は予想とは逆に酸素感受性に関わっていることを見いだした。しかしながら、培地中溶存酸素の有無によってtk1481の発現には変化がなかった。

90°C以上で生育可能な超好熱菌は小さなゲノムにもかかわらず外的環境の変化に自律的に適応できる生物であり、その極限環境の変化に応答する機構は興味深い。本研究では超好熱始原菌Thermococcus kodakarensisの環境適応における遺伝子発現制御やシグナル伝達ネットワーク等に着目し、その機構解明を目的とした。DNA結合型転写調節因子であるArsRファミリーはT.kodakarensisの推定転写調節因子において最も多く存在する。この中から、4つの推定転写調節因子(TK1041,TK1261,TK1883,TK2190)を選択し、これらの遺伝子破壊株作製とマイクロアレイ解析を行った。その結果、TK1O41が自身の転写を抑制すること、TK1261が金属イオン含有タンパク質をコードする遺伝子群の転写を抑制すること、およびTK1883とTK2190が共に鞭毛に関わる遺伝子群の転写を抑制することが判明した。本菌のキチン代謝遺伝子クラスターの発現においては、機能未知タンパク質であるTK1763およびTK1762がDNA結合因子非依存型の発現制御に関わることを見いだしている。本年度ではTK1763およびTK1762が複合体を形成することを免疫沈降およびネイティブPAGEによって示した。環境変化に応答したシグナル伝達であるタンパク質リン酸化/脱リン酸化への関わりが推定される3つのプロテインキナーゼについて組換え型酵素を用いた解析を行い、すべての酵素が高温でカゼインリン酸化活性を示すことを確認した。TKO679に関しては、自己リン酸化とみられるバンドも観察された。また二次元電気泳動によるプロテオーム解析を行い、推定プロテインキナーゼ遺伝子破壊株で細胞内存在量が変動したタンパク質を多数同定した。
インターネットの経路学習用シミュレータ教材の開発・評価

本研究は,インターネットの基本機能の一つである経路の選択の仕組みを効果的に学習させることを目的に,初心者向けのシミュレーション型ソフトウェア教材を作成し,その学習効果を定量的・定性的に検証することを目的とする。そのため,1年目は,主に教材の作成を行った。そして,本年(2年目)は,作成した教材の学習効果を定量的・定性的に検証するために,次の研究を実施した。1.本研究で作成した教材の効果を検証するために,この教材を用いた学習指導システムの作成と実験授業を行った。その結果,本教材を用いた指導は,ネットワークに関する基本用語の意味を記述する問題や,ルーティングテーブルの経路情報表を記述する問題等において学習効果が向上するとの知見を得た。さらに,情意面では,ルータ内のデータの流れ,パケットの持つ情報,ルーティングテーブルの役割,ルータの役割等を把握できたとの意識を持つとの知見を得た。このことについて,下記にとりまとめて報告した。川島芳昭,他:ルータによる経路選択の学習指導用教材の開発と評価,日本産業技術教育学会誌第43号巻1号,2001年3月,pp.27-36.2.本研究で作成した教材と実際のネットワークの仕組みとの関連を学習者に概括的に把握させることを目的に,CGを用いた導入指導用の教材を作成した。この導入指導用の教材は,学習者が逐次操作を通して能動的に学習でき,かつ両者の関連を初心者に把握させるために,パケットが転送される過程やルータ内の処理の手順を動的なアニメーションとして学習者に提示するものである。この教材の機能,特徴,さらに試用した結果について,下記にとりまとめて発表した。川島芳昭,他:ネットワークの経路選択の学習指導用導入教材の開発(2),教育工学関連学協会連合第6回全国大会講演論文集,2000年10月,pp.819-820.インターネットの基本機能の一つである経路の選択の仕組みを効果的に学習させることを目的に,初心者向けのシミュレーション型ソフトウェア教材を作成した。この教材は,パケットを任意のコンピュータに転送する過程や,ルーティングテーブルの経路情報,パケットの情報等を学習者が観察・設定する実習を支援する。さらに,パケットを次のルータに転送するための処理を具体的に把握させるため,学習者自身がルータ内のゲートを手動で開閉操作できる機能で構成した。この教材の各部の機能は以下の通りである。1.シミュレータ部:ルータ内でのパケットの処理の仕組みを模式的に表示する。2.ルート表示部:パケットが通った経路の軌跡を表示する。3.実行制御部:パケットの転送を「開始」するルータや,「目的地」となるルータを任意に設定できる。また,シミュレータの「実行」を制御する。4.データ表示部:シミュレータ部で提示されたネットワークを介して転送されたデータを表示する。この教材を次年度の評価実験に先立って試行した結果,以下のことが分かった。1.本教材を使用することで,ネットワークの基本用語やその意味を学習者に把握させる効果があること。2.本教材を用いた実習は,ルーティングテーブルやルータ内の処理の手順を学習者に具体的に把握させる効果があること。今後は,多数の被験者を対象に教材の効果を定量的・定性的に検証し,それに基づいてシミュレータの改善を行う予定である。川島芳昭,他:ネットワークの経路選択の学習指導用導入教材の開発(2),教育工学関連学協会連合第6回全国大会講演論文集,2000年10月,pp.819-820.