hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
生体内電気穿孔法を用いた視床下部ペプチド遺伝子発現調節とその生理的効果

特定の視床下部ペプチドの発現を遺伝子レベルでコントロールすることによって,その生理的な作用を解明する目的で,本研究では生体内電気穿孔法を用いてラットの視床下部神経核に外来性遺伝子が導入可能かどうかについて基礎的な検討を加えた。外来性遺伝子としては,β-galactosidase発現ベクター(pCMVβ)を用いた。方法は,ラットの側脳室内に同プラスミドを注入した後,視床下部弓状核周辺に双極電極を挿入し,遺伝子導入装置を用いてパルス電流を通電した。実験終了後にラットの脳を灌流固定して脳スライス標本を作製し,X-Galの発色反応を観察した。プラスミドの投与は,脳室内投与以外に頸動脈内投与或いは視床下部神経核周辺への局所投与についても試みた。また,電気穿孔法の際の通電条件も色々と変更してみた。X-Galの発色反応は,脳室内脈絡叢,視床下部室傍核,視束上核に認められた。プラスミドの投与方法や通電条件を変えても,これらの部位以外にはプラスミドの取り込みは観察されなかった。電極先端付近の視床下部弓状核の直上にプラスミドを局所注入したが,弓状核にはX-Galの発色反応は観察されなかった。以上の検討から,生体内電気穿孔法による視床下部神経核への外来性遺伝子導入はかなり限定されたものであると考えられる。予想に反して,プラスミドは電極の通電部位である電極先端部から距離的に離れた視床下部神経核に取り込まれ,これらの神経核への遺伝子の導入は,プラスミドを頸動脈内に投与しても全く同じように認められた。このことから,これらの神経核に遠隔的に遺伝子が取り込まれる何らかの機構が存在する可能性が示唆される。遺伝子が導入された神経細胞としては,視床下部室傍核と視束上核に豊富に存在するオキシトシンやバゾプレッシンニューロンの可能性が高い。プラスミドが下垂体後葉系や脳室周囲器官を経て逆行性軸索輸送によってこれらのニューロンに取り込まれる機構を考えている。今後,この点を明らかにし,遺伝子の逆行性軸索輸送を利用した新たな視床下部神経核への遺伝子導入法の確立をめざしたいと考えている。【目的】今年度は、生体内(脳内)電気穿孔法に関する基礎的な検討を行った。目的とする標的遺伝子は、我々がクローニングしたラットの成長ホルモン分泌促進ペプチド(GHRP)受容体の遺伝子とし、ラットの視床下部弓状核におけるGHRP受容体遺伝子の発現を調節することを目的とした。【アセチセンス遺伝子挿入ベクターの作成】我々が既にクローニングしたラットGHRP受容体cDNA配列を元に、転写開始点より上流の約300bpの塩基配列を決定し、転写開始点を含む領域をPCR法を用いて増幅した。プラスミッドベクター(pcDNA3.1)に増幅したPCR産物をT7の下流にアンチセンス方向に挿入し、大腸菌にトランスフォームした後、ベクターを回収した。【脳内電気穿孔法の基礎的検討】プラスミッドベクターの遺伝子導入効率を検討するために、β-galactosidase発現遺伝子を有するベクター(pCMVβ)を用いて行った。

ラットの側脳室内に同ベクター(200μg)をマイクロインジェクションし、1時間後にラットの視床下部弓状核を挟んで電極を挿入し、パルス電流を両方向に計16回通電した。電圧を200V以上に上げると視床下部の物理的損傷が顕著に発生することがわかった。現在、ベクターの投与量、投与時間、パルス通電の条件を色々と変えて、ベクターの視床下部弓状核への導入効率を上げるように検討を行っている。【考察】現在、ベクターの視床下部特定神経核への導入効率を上げるための基礎的な検討を行っており、条件が決まれば、GHRP受容体アンチセンス遺伝子を組み込んだベクターを用いて視床下部弓状核におけるGHRP受容体遺伝子の発現調節について研究を進められると考えている。【目的】今年度は,昨年度に引き続いて,生体内(脳内)電気穿孔法に関する基礎的な検討を実施した。【方法】β-galactosidase発現ベクター(pCMVβ)をラットの側脳室内に投与し,視床下部に留置した双極電極からパルス電流を通電した。通電の条件は,昨年度の検討結果より,電圧は50100Vとし,両方向に計16回のパルス電流を通電した。実験終了後に,ラットの脳を灌流固定し,脳内に取り込まれたプラスミドの分布をX-Galを基質にした発色反応によって観察した。【結果】X-Galの発色反応が認められたのは,脳室内脈絡叢,視床下部室傍核の大細胞領域,視束上核のみであった。電極の通電部位である先端部が挿入されている視床下部弓状核周辺にはプラスミドの取り込みは認められなかった。プラスミドを脳室内に挿入後,電流を通電しなかった場合には,脳内にプラスミドの取り込みは全くみられなかった。さらに,プラスミドを頸動脈に投与した場合にも,X-Gal染色性の脳内分布は変化がなかった。【考察】予想に反し,プラスミドの取り込みは電極先端部の視床下部弓状核にはみられず,電極の位置から距離的に離れた視床下部室傍核や視束上核に観察された。これはおそらく,神経核自体の性質というよりも,これらの神経核に何かプラスミドを取り込む機構があるのではないかと考えている。この一つの可能性としては,脳室内に投与されたプラスミドが,脳室周囲器官に存在する種々のニューロンを介して,逆行性に室傍核や視束上核に移送される機構が考えられる。この作業仮説は,動脈内に投与されたプラスミドが脳室内投与の場合と全く同じような分布を示したという結果からも有力であると考えられる。現在,室傍核や視束上核のどのニューロンにプラスミドの取り込みが認められるのかについてバゾプレッシンやオキシトシン等の免疫染色を実施中である。ニューロンが特定されれば,神経ペプチドの発現調節ベクターを用いてその生理効果を観察する予定である。
理系学生用オリジナル中国語教科書に即したアクティブラーニングの開発及び事例集作成

本研究は、申請者等が作成したオリジナルテキスト『理系のための中国語入門』を使ったアクティブ・ラーニング型中国語授業の開発を主目的とする。平成30年度は、(1)実践例の収拾、(2)海外研究協力者による講演及び模擬授業の実践、(3)実践例の報告等を行った。(1)は、高専生が台湾の協定校2校で実施する中国語の研修を取材し、ビデオ撮影及びその分析を行った。学習効果があると判断される教授法に関しては、分担者の勤務校で実践した。また、事前にトレーニングを受けた協定校の台湾学生を4高専で教育実習生として受け入れ、アクティブ・ラーニング型の国語を実践させ、その効果を検討した。(2)に関しては、9月21日に研究会を開催し、研究協力者の陳玉明氏を招聘して台湾の中国語教育の歴史と現状について報告をしてもらった。また、9月2224日、中国・四国地区高専生を対象にした中国語合宿を津山高専で開催し、陳氏に講師を担当してもらった。授業の様子はビデオ撮影し、終了後に参加者で授業方法等の検討を行った。(3)については、論文・発表を3件行った。すなわち、1陳玉明著、畑村学翻訳・解説「台湾における中国語教育の略史及びその現状」(宇部工業高等専門学校研究報告、第65号、2019)、2野田善弘「台湾国立聯合大学短期実習生と協働した授業実践ー新居浜工業高等専門学校のグローバル化に向けてー」(新居浜工業高等専門学校紀要、第55号、2018)、3畑村学「グローバル高専生育成を目的とした第4ブロック高専の連携事業ーテキスト出版・カンファレンス開催・第二外国語合宿ー」(日本高専学会第24回年会講演会、2018年9月1-2日、北九州高専)である。その他研究会の成果として、2冊のテキストを出版した。1理系のための中国語(発展編)(好文出版、2018年4月)、2理系のための中国語入門(第2刷)(好文出版、2019年1月)平成30年度に関しては、予定通り進んでいる。オリジナルテキストの解説書に関しては、これまでの実践を踏まえてパイロット版を完成させている。また、解説書の作成と同時にテキストの誤植などを修正し、2019年4月には第2刷を出版することができた。アクティブ・ラーニングの実践例作成に関しては、海外協定校で開催された2つの中国語研修の実施に関わり、授業のなかで多くのアクティブ・ラーニングを実施した。授業後には担当者と授業内容等に関してミーティングを実施し、授業の効果や次回への改善につなげた。また、協定校から受け入れた中国語教育実習生にも授業でアクティブ・ラーニングを実施させ、その効果を検証した。アクティブ・ラーニングで使用するアプリ(学習ソフト)の開発に関しては、まずは実際に使用されているアプリの調査を行った。その結果、すでに台湾ではKahoot、quizlet、Charades、plickersなどのアプリが外国人を対象にした中国語の授業の中で効果的に使用されており、そうしたアプリの機能や有効性を確認し、実際に授業の中で使ってみることが第一であるということがわかった。その上で、新しいアプリの開発につなげたい。途中段階ではあるが、成果はすでに出ており、今後も研究が計画通りに進むよう、メールやSNSだけでなく、海外研修や研究会で直接顔を合わせて議論することで情報交換を行っていく予定である。解説書の作成に関しては、これまでの各高専での取り組み状況をとりまとめる。その上で、解説書を完成させる。アクティブ・ラーニング実践例集の作成に関しては、今年度も海外協定校で開催される中国語の授業を取材する。授業は事前に担当者と打ち合わせを行い、実際にどのような授業を行うか、アクティブ・ラーニングをどのように取り入れるか、設計の段階から関わる。また、終了後はその教育効果について担当者とディスカッションを行い、受講した学生にはアンケート調査を行う。中国語の授業で使用するアプリに関しては、台湾の中国語授業で利用されている既存のアプリを活用する方法を検討するのと同時に、分担者(ゲーム理論の専門家)によるいアプリ開発も行う。以上の成果は、8月に開催される2019年度高専フォーラム(北九州高専)で畑村が報告予定であり、また、分担者の泊と野田は、9月5日に台湾国立聯合大学で開催される「第3回日台国際カンファレンス」にて口頭発表を行う予定である。

(3)については、論文・発表を3件行った。すなわち、1陳玉明著、畑村学翻訳・解説「台湾における中国語教育の略史及びその現状」(宇部工業高等専門学校研究報告、第65号、2019)、2野田善弘「台湾国立聯合大学短期実習生と協働した授業実践ー新居浜工業高等専門学校のグローバル化に向けてー」(新居浜工業高等専門学校紀要、第55号、2018)、3畑村学「グローバル高専生育成を目的とした第4ブロック高専の連携事業ーテキスト出版・カンファレンス開催・第二外国語合宿ー」(日本高専学会第24回年会講演会、2018年9月1-2日、北九州高専)である。その他研究会の成果として、2冊のテキストを出版した。1理系のための中国語(発展編)(好文出版、2018年4月)、2理系のための中国語入門(第2刷)(好文出版、2019年1月)平成30年度に関しては、予定通り進んでいる。オリジナルテキストの解説書に関しては、これまでの実践を踏まえてパイロット版を完成させている。また、解説書の作成と同時にテキストの誤植などを修正し、2019年4月には第2刷を出版することができた。アクティブ・ラーニングの実践例作成に関しては、海外協定校で開催された2つの中国語研修の実施に関わり、授業のなかで多くのアクティブ・ラーニングを実施した。授業後には担当者と授業内容等に関してミーティングを実施し、授業の効果や次回への改善につなげた。また、協定校から受け入れた中国語教育実習生にも授業でアクティブ・ラーニングを実施させ、その効果を検証した。アクティブ・ラーニングで使用するアプリ(学習ソフト)の開発に関しては、まずは実際に使用されているアプリの調査を行った。その結果、すでに台湾ではKahoot、quizlet、Charades、plickersなどのアプリが外国人を対象にした中国語の授業の中で効果的に使用されており、そうしたアプリの機能や有効性を確認し、実際に授業の中で使ってみることが第一であるということがわかった。その上で、新しいアプリの開発につなげたい。途中段階ではあるが、成果はすでに出ており、今後も研究が計画通りに進むよう、メールやSNSだけでなく、海外研修や研究会で直接顔を合わせて議論することで情報交換を行っていく予定である。解説書の作成に関しては、これまでの各高専での取り組み状況をとりまとめる。その上で、解説書を完成させる。アクティブ・ラーニング実践例集の作成に関しては、今年度も海外協定校で開催される中国語の授業を取材する。授業は事前に担当者と打ち合わせを行い、実際にどのような授業を行うか、アクティブ・ラーニングをどのように取り入れるか、設計の段階から関わる。また、終了後はその教育効果について担当者とディスカッションを行い、受講した学生にはアンケート調査を行う。中国語の授業で使用するアプリに関しては、台湾の中国語授業で利用されている既存のアプリを活用する方法を検討するのと同時に、分担者(ゲーム理論の専門家)によるいアプリ開発も行う。以上の成果は、8月に開催される2019年度高専フォーラム(北九州高専)で畑村が報告予定であり、また、分担者の泊と野田は、9月5日に台湾国立聯合大学で開催される「第3回日台国際カンファレンス」にて口頭発表を行う予定である。
肝炎ウイルスによるinflammatory cytokine誘導の分子機構の解明

B型肝炎ウイルス(HBV)蛋白6種,C型肝炎ウイルス(HCV)蛋白7種,デルタ型肝炎ウイルス(HDV)蛋白2種が宿主肝細胞に及ぼす影響,特にinflammatory cytokine誘導につき,分子機構を含め検討した.HCVコア蛋白はNF-κB, AP-1, MAPK経路,p53の細胞内シグナル伝達系を活性化した.また,コア蛋白は主にNF-κB活性化を介してinflammatory cytokineであるIL-1β,IL-8のプロモーターを,p53活性化を介してp21プロモーターを活性化した.コア蛋白はIKKβ, TRAFを介してNF-κBを活性化し,p53と結合しそのDNA結合能を増強,hTAF_<II>28と結合しp53の転写活性化能を増強することでp53を活性化した.ウイルス肝炎の機序としてアポトーシスの関与も示唆される.HCVコア蛋白発現細胞では,caspase 3の活性化が抑制されており,Bcl-x_Lの発現が増加してた.コア蛋白はSREすなわちMAPK経路の活性化を介してBcl-x_Lの発現を増強し,それによりFasによる肝細胞死のシグナルをミトコンドリアにおいて抑制していることが明らかになった.また,HCV NS4AおよびNS4B蛋白が,非特異的に翻訳過程を阻害する可能性が示され,HCVが宿主の蛋白合成を阻害するtranslational shutoff機構を有していることが明らかとなった.これら蛋白が宿主細胞の翻訳を抑制することにより,持続感染に有利な働きをしている可能性がある.また,HDV Iarge抗原がSRFを活性化すること,HBx蛋白と共同して相乗的にSREを活性化することを見出した.ウイルス蛋白は様々な細胞内シグナルに影響し,ひいてはin flammatory cytokine誘導につながり,それが肝炎ウイルス感染における肝炎発症機序の一つであると結論される.B型肝炎ウイルス(HBV)蛋白6種,C型肝炎ウイルス(HCV)蛋白7種,デルタ型肝炎ウイルス(HDV)蛋白2種が宿主肝細胞に及ぼす影響,特にinflammatory cytokine誘導につき,分子機構を含め検討した.HCVコア蛋白はNF-κB, AP-1, MAPK経路,p53の細胞内シグナル伝達系を活性化した.また,コア蛋白は主にNF-κB活性化を介してinflammatory cytokineであるIL-1β,IL-8のプロモーターを,p53活性化を介してp21プロモーターを活性化した.コア蛋白はIKKβ, TRAFを介してNF-κBを活性化し,p53と結合しそのDNA結合能を増強,hTAF_<II>28と結合しp53の転写活性化能を増強することでp53を活性化した.ウイルス肝炎の機序としてアポトーシスの関与も示唆される.HCVコア蛋白発現細胞では,caspase 3の活性化が抑制されており,Bcl-x_Lの発現が増加してた.コア蛋白はSREすなわちMAPK経路の活性化を介してBcl-x_Lの発現を増強し,それによりFasによる肝細胞死のシグナルをミトコンドリアにおいて抑制していることが明らかになった.また,HCV NS4AおよびNS4B蛋白が,非特異的に翻訳過程を阻害する可能性が示され,HCVが宿主の蛋白合成を阻害するtranslational shutoff機構を有していることが明らかとなった.これら蛋白が宿主細胞の翻訳を抑制することにより,持続感染に有利な働きをしている可能性がある.また,HDV Iarge抗原がSRFを活性化すること,HBx蛋白と共同して相乗的にSREを活性化することを見出した.ウイルス蛋白は様々な細胞内シグナルに影響し,ひいてはin flammatory cytokine誘導につながり,それが肝炎ウイルス感染における肝炎発症機序の一つであると結論される.B型,C型,およびデルタ型肝炎ウイルス(HBV, HCV, HDV)蛋白の宿主肝細胞に及ぼす影響を検討し, HCVコア蛋白が,主にTRAFを介してNF-κBを活性化、IL-1β, IL-8などinflammatory cytokineを誘導すること,また、p53の活性化を介して、p21プロモーターも活性化することを示した.ウイルス肝炎の炎症の機序には,アポトーシスの関与も示唆される.そこでHCV蛋白が肝細胞のアポトーシスをどのように制御しているかを検討した.HCVコア蛋白発現細胞では,caspase3の活性化は抑制されており、その機序として、Bcl-x_Lの発現が増加していることが明らかとなった.HCVコア蛋白がSREすなわちMAPK経路を活性化することを示したが,コア蛋白はMAPK経路を介してBcl-x_Lの発現を増強し、それによりFasによる肝細胞死のシグナルをミトコンドリアにおいて抑制していることが明らかになった.また,HCV NS4AおよびNS4B蛋白が,非特異的に翻訳過程を阻害する可能性が示され,bi-cistronic reporterを用いた実験によりHCVも他のウイルスと同様に宿主の蛋白合成を阻害するtranslational shutoff機構を有していることが明らかとなった.これら蛋白が宿主細胞の翻訳を抑制することにより,HCV持続感染に有利な働きをしている可能性がある.また,HDVラージ抗原は,HBx蛋白と共同して相乗的にSREを活性化することを見出した.その機序として,HDVラージ抗原がSREに結合するSRFを、HBx蛋白がSREに結合するElk-1を活性化するためと考えられた.ウイルス蛋白は様々な細胞内シグナルに影響し,ひいてはinflammatory cytokine誘導につながり,それが肝炎ウイルス感染における肝炎発症機序の一つであると結論された.
色素幹細胞の質的変化に着目した白髪の発症機序の解明

白髪は、最も目立つ老化現象であるが、そのメカニズムについては殆ど明らかではなかった。組織幹細胞や前駆細胞として知られる細胞集団において、加齢に伴ってみられる量的質的な変化が指摘されているが、その変化についてはよくは分っておらず、幹細胞の老化過程はこれまで視覚的に捉えられてはいなかった。我々は、マウスの色素幹細胞を毛包内バルジ領域に同定し、Dct-promoterを用いて可視化することに成功した(Nishimura, et. al. Nature 2002)ことで、成熟したメラノサイトで変化が始まるのか、あるいは未分化な色素幹細胞レベルで既に特異的な変化があるのか解析することが可能となった。これを生かして、加齢マウス、および異なる年齢層から採取したヒト毛包を用いて解析したところ、加齢に伴いニッチにおいて色素幹細胞が量的質的に変化し維持されなくなることが観察された。そこで加齢に伴いみられる色素幹細胞の質的な変化とはどういったものであるのか詳細に解析した。加齢に伴い、色素幹細胞はニッチにおいてしばしば異所性にメラニン顆粒をもった成熟した細胞形態をとること、またこの異所性の分化過程は、メラノサイトのマスター転写因子であるMitfの変異により促進されることが明らかになった。この過程には、正常の分化でみられるメラニン合成に関わる分子群の発現を伴って起こることが判明した。さらに、加齢に伴ういかなる変化が、色素幹細胞のニッチにおける分化を誘導するのか、明らかにするために、早期にみられる遺伝子発現パターンの変化について解析をすすめている。(本基盤研究Bは、平成19年度の若手研究Sへと移行することになったため、約半年間にて中止となった。)白髪は、最も目立つ老化現象であるが、そのメカニズムについては殆ど明らかではなかった。)
NMRを主体としたタンパク質構造推移解析のための複合手法の開発と応用

生体内における分子機械として機能するタンパク質,中でもマルチドメインタンパク質は柔軟に立体構造を変化させることによってその活性を制御しているが,その詳細な分子機構については理解が進んでいない.タンパク質のダイナミックな構造変化を総合的・定量的に解析する手法の開発が求められている.本研究では,申請者がこれまでに開発・応用を進めてきた常磁性ランタニドプローブ法を用いた溶液NMR法を主体とした複合的手法によってタンパク質の動的な立体構造変化を詳細かつ迅速に解析する手法の開発に取り組んでいる.常磁性ランタニドイオンを対象タンパク質に結合させることで,イオンを中心として約40A以内という広範囲においてpseudocontact shift (PCS)などの常磁性効果を観測し,そこからタンパク質中の観測核の位置情報を迅速に取得することができる.本研究では3つのドメイン(domain 1-3)から構成される大腸菌の47 kDaタンパク質MurDをモデルとして用い,ドメイン配向の変化を伴う大きな構造変化,特にdomain 3の配向変化を定量的に捉えることを試みる.まずdomain 2に2点固定ランタニド結合タグCLaNP-5によってランタニドイオンを固定し,domain 3由来のNMR信号からPCSを観測した結果,多数の信号から大きなPCSが観測された.MurDのリガンドであるUMAやATPのアナログを滴定した結果,リガンド結合に起因した大きなPCS変化が観測された.このPCS変化は,リガンドの結合に伴うdomain 3の配向変化を鋭敏に反映している.PCSの詳細な解析により,domain 3は結合するリガンドの種類によって3つの配向状態を取り得ることが明らかになった(Saio et al. 2015Sci Rep).本年度はモデルタンパク質として3つのドメインから構成される47kDaマルチドメインタンパク質MurDを用いた手法確立を計画していた.ここでは常磁性ランタニドプローブ法,特にPCSから得られる長距離間の定量的な立体構造情報(空間情報)と,NMR緩和解析から得られる構造変化の速度(時間情報)や存在比率を基盤に,高速AFMなどの他の手法を組み合わせることによってマルチドメインタンパク質の立体構造変化を空間・時間・存在比率の観点から総合的に解析する手法の確立を目指す.本年度までにMurDのNMR信号帰属とランタニドタグの付加,PCS解析を行った.MurDはNMRの対象としては高分子量であったため,我々は分割したドメインに対してNMR信号帰属を行い,それらを足がかりに全長MurDのほぼ全ての主鎖NMR信号を帰属した.さらに既知の結晶構造に基づいてCys変異体を設計し、ランタニド結合タグCLaNP-5を2箇所のCysとのジスルフィド結合を介して固定した.3つのドメインのうちドメイン2にランタニドイオンを固定し,PCSの定量解析から磁化率テンソルを決定した.テンソルの決定ののち,ドメイン3からのPCSを観測しながらATP, ADP, UMAなどの各種リガンドの滴定を行ったところ,リガンド結合に誘起されるドメイン3の配向変化をPCSによって検出することに成功した.さらにこれまでのX線結晶解析では明らかにされていなかった中間的な配向状態を発見し,この中間状態がMurDの酵素反応の制御に重要であることを発見した.本研究成果はScientific Reportに発表され(Saio et al. 2015Sci Rep),日本産業新聞や医療NEWSQLife Proなどでも紹介された.これまでのMurDをモデルとして用いた研究によって,常磁性ランタニドプローブ法を用いたNMRによってタンパク質の溶液中での大きな立体構造変化を迅速に,かつ高精度で解析できることが可能になった.今後は立体構造の変化をより詳細に明らかにする手法を確立するため,ダイナミクスに関する情報を取得することを試みる.特にPCSによりシフトした信号の線形解析や緩和解析によって,タンパク質のどのような構造変化(空間的変化)がどのような速さ(時間的変化)で起こっているのかを明らかにする.これによってリガンド結合・解離に伴うMurDの立体構造の空間・時間・存在比率における変化を総合的にとらえる.このようなNMRを主体とした手法に加え,今後は他の手法を組み合わせることによって多角度からタンパク質の動きを総合的にとらえる複合的な手法の確立を目指す.例えば,ランタニドプローブ法をX線小角散乱や電子スピン共鳴に応用することによって,特に空間的な構造変化の情報を補完することを目指す.上記のアプローチでは平衡状態での観測が前提となるが,タンパク質の動きをより深く理解するためには,一分子に対する連続的な観測が有効である.そこで今後高速AFMを応用を応用し,一連の構造変化を一分子・リアルタイムで観測することを計画している.さらに本年度はMurDにて確立される上記の手法を細胞内の鉄イオン濃度を感知して鉄貯蔵と取り込みに関わるタンパク質の転写を制御するマルチドメインタンパク質IRP-1の構造変化解析にも応用する.結晶構造解析による先行研究から,IRP-1は4つのドメインのうちdomain 1-2がコアとなり,domain 3とdomain 4がリガンドの結合によって大きくその配向を変化させることが明らかになっている.NMRや小角散乱,高速AFMを組み合わせることによってIRP-Iの構造変化の詳細を捉え,IRPによる細胞内鉄濃度の制御メカニズムの解明を目指す.生体内における分子機械として機能するタンパク質,中でもマルチドメインタンパク質は柔軟に立体構造を変化させることによってその活性を制御しているが,その詳細な分子機構については理解が進んでいない.タンパク質のダイナミックな構造変化を総合的・定量的に解析する手法の開発が求められている.

本研究では,申請者がこれまでに開発・応用を進めてきた常磁性ランタニドプローブ法を用いた溶液NMR法を主体とした複合的手法によってタンパク質の動的な立体構造変化を詳細かつ迅速に解析する手法の開発に取り組んでいる.常磁性ランタニドイオンを対象タンパク質に結合させることで,イオンを中心として約40A以内という広範囲においてpseudocontact shift (PCS)などの常磁性効果を観測し,そこからタンパク質中の観測核の位置情報を迅速に取得することができる.本研究では3つのドメイン(domain 1-3)から構成される大腸菌の47 kDaタンパク質MurDをモデルとして用い,ドメイン配向の変化を伴う大きな構造変化,特にdomain 3の配向変化を定量的に捉えることを試みる.まずdomain 2に2点固定ランタニド結合タグCLaNP-5によってランタニドイオンを固定し,domain 3由来のNMR信号からPCSを観測した結果,多数の信号から大きなPCSが観測された.MurDのリガンドであるUMAやATPのアナログを滴定した結果,リガンド結合に起因した大きなPCS変化が観測された.このPCS変化は,リガンドの結合に伴うdomain 3の配向変化を鋭敏に反映している.PCSの詳細な解析により,domain 3は結合するリガンドの種類によって3つの配向状態を取り得ることが明らかになった(Saio et al. 2015Sci Rep).本年度はモデルタンパク質として3つのドメインから構成される47kDaマルチドメインタンパク質MurDを用いた手法確立を計画していた.ここでは常磁性ランタニドプローブ法,特にPCSから得られる長距離間の定量的な立体構造情報(空間情報)と,NMR緩和解析から得られる構造変化の速度(時間情報)や存在比率を基盤に,高速AFMなどの他の手法を組み合わせることによってマルチドメインタンパク質の立体構造変化を空間・時間・存在比率の観点から総合的に解析する手法の確立を目指す.本年度までにMurDのNMR信号帰属とランタニドタグの付加,PCS解析を行った.MurDはNMRの対象としては高分子量であったため,我々は分割したドメインに対してNMR信号帰属を行い,それらを足がかりに全長MurDのほぼ全ての主鎖NMR信号を帰属した.さらに既知の結晶構造に基づいてCys変異体を設計し、ランタニド結合タグCLaNP-5を2箇所のCysとのジスルフィド結合を介して固定した.3つのドメインのうちドメイン2にランタニドイオンを固定し,PCSの定量解析から磁化率テンソルを決定した.テンソルの決定ののち,ドメイン3からのPCSを観測しながらATP, ADP, UMAなどの各種リガンドの滴定を行ったところ,リガンド結合に誘起されるドメイン3の配向変化をPCSによって検出することに成功した.さらにこれまでのX線結晶解析では明らかにされていなかった中間的な配向状態を発見し,この中間状態がMurDの酵素反応の制御に重要であることを発見した.本研究成果はScientific Reportに発表され(Saio et al. 2015Sci Rep),日本産業新聞や医療NEWS
狭衣物語諸本研究―三条西家本を軸にして―

本研究において、大きな成果は三条西家本『狭衣物語』がどのような特徴を持つのか、本文と物語内容の両面から明らかにしたことである。原本調査及び他本との校合により、中世に特徴的な用語の使用、独自の解釈による漢詩引用といった独自性が明確になった。また、室町時代以降における書写活動を見渡すことを目的とした蓮空本の調査では昭和期にまで至る写本作成の流れと、三条西家・甘露寺家といった公家における『狭衣物語』書写活動の一端を明らかにすることができた。平成27年度は、実施計画通りに本研究を進めるに当たって必要な資料調査を中心に行った。具体的な成果として、三条西家本『狭衣物語』及び、学習院本『さころも』(下記、四高本を昭和初期に臨模したもの)の書誌調査と翻刻が完了、天理大学図書館所蔵蓮空本『狭衣物語』の現物調査及び翻刻が完了、金沢大学図書館蔵四高本『狭衣物語』(上記、蓮空本を江戸期に書写したもの)の翻刻が完了した。その結果まず、三条西家本の正確な翻刻及びそれをもとにした校訂本文を作成した。これにより、三条西家本の持つ特徴を正確を把握することにつながり、内容読解へと進むことができるようになった。次に、蓮空本『狭衣物語』(巻一・二のみ)、四高本『狭衣物語』(全四巻)、学習院本『さころも』(全四巻)を使用し、異同調査を開始することができた。調査は完了していないが、学習院本『さころも』は四高本『狭衣物語』を書写する際に、四高本『狭衣物語』において補入記号によって示された本文を通行の本文の中に組み入れるなどの作業を行っている。さらに朱の書き入れがあるが、これは四高本を用いての書写の際に起きた間違いを修正するために書き入れられたものと考えられる。蓮空本・四高本・学習院本は同系統の本文ではあるものの、それぞれの書写姿勢は異なっており、蓮空本・学習院本をもって作成された古典文庫96『狭衣物語蓮空本巻一・二』、同97『狭衣物語蓮空本巻三』、同100『狭衣物語蓮空本巻四』を修正する必要があるとの結果を得た。また、三条西家本と蓮空本はともに室町末期から戦国時代に書写された本であり、この時代における公家の古典作品書写活動の一端を示すものでもある。独自の本文をもつ三条西家本の特徴と蓮空本の書写の特徴を比較検討し、『狭衣物語』の享受の様相の一端を明らかにすることも今後の計画の一つとしたい。当初の計画通り、諸本を比較検討するための準備として、三条西家本『狭衣物語』、学習院本『さころも』、天理大学図書館所蔵蓮空本『狭衣物語』、金沢大学図書館所蔵四高本『狭衣物語』の翻刻を完了した。翻刻結果のデータ化も終了している。三条西家本『狭衣物語』については、『校本狭衣物語』(中田剛直著、おうふう、1976年)を用いて、他本との異同確認が終了し、特徴的な本文についての検討に入った。加えて、校訂本文が作成されたことにより、内容面の読解が進展した。これまで指摘されていなかった漢詩引用と思われる箇所の発見や、特徴的な本文によって、この本が何を描写したかったのかについて考察を進めているところである。一方、学習院本『さころも』、天理大学図書館所蔵蓮空本『狭衣物語』、金沢大学図書館所蔵四高本『狭衣物語』については、三本の異同調査を可能とするための準備がほぼ整い、一部、異同調査を開始している状況である。蓮空本の特徴に関しては、まだはっきりとした考察が行われていないが、そのための準備は整えた状況である。平成28年度は平成27年度の実績をふまえ、まず三条西家本がどのような本文内容を持つのかについて読解を進めることが出来た。平成27年度に作成した校訂本文をもとに本文読解を精査することが可能となり、三条西家本に特有の表現についての検討を開始し、現在およそ三分の二程度まで終了した。現在、『狭衣物語』の写本群は大きく三系統に分類されるが、三条西家本が存在することにより巻一のみは四系統に分類されている。その中において三条西家本は第三系統と分類されるが、その第三系統の本文を中心とする写本の中でも四季本・宝玲本・文禄本の三本と共通する箇所を持つことが多いことが調査状況から明らかとなった。しかしながら、巻一全ての検討が終了していない時点での状況であっても上記三本と全く重ならない独自の表現も散見されている。そのため、今後は特に書写年代の近い四季本(室町時代中期頃写)との関係について精査する必要があると考えている。また、室町時代以降における『狭衣物語』の写本活動を見通すために、三条西家本と蓮空本の特徴についての調査・考察についても着手した。蓮空本はすでに第三系統の本文が加わった形であることが指摘されているが、より詳細な調査を完了することが出来るよう作業を進め、平成28年度はおよそ半分程度まで進めることが出来た。一方、学習院大学文学部日本語日本文学科に所蔵されている伝中院通躬筆『狭衣物語』の調査を進め、翻刻及びおおまかな書誌調査を行った。

その結果、翻刻等が未だ紹介されていない写本であるため、巻一の前半についての翻刻を発表することが出来た。昨年度に計画したもののうち、三条西家本の本文的特徴と物語内容的特徴を明らかにする点について、現在全体の三分の二程度まで終了した。いずれも今年度中には全て終了する見込みである。物語内容的特徴については、室町時代から戦国時代にかけての『狭衣物語』享受及び、三条西家や甘露寺家における書写活動との関わりが考えられる。この点についても調査を進める予定であったが、三条西家本そのものの調査と考察に時間がかかり、今年度は甘露寺親長(蓮空)の日記記述から見える曇華院について先行研究の確認を行うことまでしか進めることができなかった。今後、今年度の調査を基盤としてさらに発展させていきたい。次に、翻刻およびそのデータ化が終了した学習院本『さころも』、天理大学図書館所蔵蓮空本『狭衣物語』、金沢大学図書館蔵四高本『狭衣物語』については、現在データの整理を行いながら異同調査を進めている。最終的に異同箇所が明確となるようなデータ資料となるよう作業を行っている。一方、伝中院通躬筆『狭衣物語』の調査については、計画通り翻刻と書誌調査に着手することができ、巻一の半分を公表することができた。今年度中に巻一については他本との異同調査を完了することができるように進めて行くとともに、残りの半分の翻刻を完了させて発表する予定である。本研究は三条西家本(三条西家旧蔵、現学習院大学蔵本)という貴重な知的財産を活用し、諸本研究の新たな道筋を示すことで『狭衣物語』研究に寄与することを目的としたものであった。そのために、三条西家本、学習院本「さころも」、伝中院通躬筆『狭衣物語』を対象に調査・研究を行った。三条西家本は書誌調査、翻刻および校訂本文作成を行った。この校訂本文をもとに内容読解を精査し、三条西家本に特有の表現を中心として考察を進めることができた。先行研究において三条西家本は第三系統と分類され、四季本・宝玲本・文禄本と近接することが指摘されており、本研究においてもその特徴は確認できた。だが、これら三本と重ならない表現もあり、特に書写期である中世語の使用が確認できたことは大きな成果のひとつである。本文の特徴の指摘のみならず物語的意味を導き出す必要があると考え、校訂本文をもとに丁寧な注釈作業を行った。その成果は平成31年2月に書籍として刊行し世に問う予定である。三条西家本固有の問題だけでなく、室町時代以降における『狭衣物語』の書写活動も広く見渡す必要があると考え、第三系統本文が加わっているとされる蓮空本(天理大学図書館蔵)、蓮空本を江戸期に書写したとされる四高本(金沢大学図書館蔵)、それを昭和期に写した学習院本「さころも」の三本の書誌調査および翻刻・異同調査を行った。同系統ではあるが三本の書写姿勢が異なることが明らかとなり、蓮空本・学習院本を底本とする古典文庫の修正が必要であるとの結論に達した。その成果として、巻一の補訂表を作成し発表した。さらに、伝中院通躬筆『狭衣物語』は巻一の翻刻を終え、その成果を発表することができた。翻刻作業中に口頭発表も行い、書写者は中院通躬とは考えられないということを確認した。これは近世の写本であるが、版本と近似しつつも異なる表現を持つものであることが明らかとなった。本研究において、大きな成果は三条西家本『狭衣物語』がどのような特徴を持つのか、本文と物語内容の両面から明らかにしたことである。原本調査及び他本との校合により、中世に特徴的な用語の使用、独自の解釈による漢詩引用といった独自性が明確になった。また、室町時代以降における書写活動を見渡すことを目的とした蓮空本の調査では昭和期にまで至る写本作成の流れと、三条西家・甘露寺家といった公家における『狭衣物語』書写活動の一端を明らかにすることができた。
格子量子色力学によるエキゾチックハドロンの数値的研究

本研究の目的は、格子量子色力学シミュレーションを用いたエキゾチックハドロン候補状態の性質解明である。エキゾチックハドロンとは、クォーク二体から成る中間子、クォーク三体から成る重粒子に該当しない新形態粒子である。現在までに、幾つかのエキゾチックハドロン候補が理論的および実験的に挙げられている。ただし、エキゾチックハドロンの存在が全て確立したとは言い難い。本研究では、エキゾチックハドロン候補状態の性質を定量的に明らかにし、真にエキゾチックハドロンか判定する。研究目的達成のため、Ds中間子系における質量スペクトル計算を行った。Ds中間子は、チャームクォークおよびストレンジクォークから構成される粒子である。このDs中間子系のスカラー状態DsO*(2317)および軸性ベクトル状態Ds1(2460)の質量は、標準的なポテンシャル模型から予想される値とは一致しない。このため、両者をエキゾチックハドロンとする様々な模型が提案されている。本研究では、DsO*(2317)およびDs1(2460)を通常のクォーク二体から成る中間子と捉え、両者のスペクトルを計算した。この計算を行う際、精度向上のため、相対論的重クォーク作用を用いて、重クォークに起因する離散化誤差を削減した。また、物理点直上でシミュレーションを実行し、クォーク質量の外挿による誤差を消滅させた。本計算により、最終的にそれぞれの質量値として、DsO*(2317)=2335(35)(10)MeV、Ds1(2460)=2451(28)(11)MeVを得た。最初の括弧内数値が統計誤差であり、次の数値が系統誤差である。2体クォーク演算子を用いた我々のシミュレーション結果は、12%の精度で実験値を再現している。本研究により、DsO*(2317)およびDs1(2460)はエキゾチックハドロンではなく、クォーク二体からなる中間子である事が示された。エキゾチックハドロンとは、従来良く知られている中間子及び重粒子に該当しない新形態粒子である。現在までに、幾つかのエキゾチックハドロン候補が、理論的及び実験的に挙げられている。ただし、未だにエキゾチックハドロンの存在が確立したとは言い難い。本研究では、エキゾチックハドロン候補状態の性質を格子量子色力学計算により定量的に明らかにし、真にエキゾチックハドロンかどうか判定する。研究目的達成のため、本年度は、Ds中間子系の質量スペクトル計算を行った。Ds中間子は、チャームクォーク及びストレンジクォークから構成される粒子である。このDs中間子系のスカラー状態Ds0(2317)及び軸性ベクトル状態Ds1(2460)の質量は、標準的なポテンシャル模型から予想される値とは一致しない。本研究では、Ds0(2317)及びDs1(2460)を通常の2クォークから成る中間子として捉え、これらの質量を計算した。その結果、我々の計算結果は実験値を再現した。即ち、Ds0(2317)及びDs1(2460)はエキゾチックハドロンではなく、2クォークから成る中間子である事を示した。この成果を踏まえ、平成23年度には、X(3872)状態等に対する研究を進める。

2体クォーク演算子を用いた我々のシミュレーション結果は、12%の精度で実験値を再現している。本研究により、DsO*(2317)およびDs1(2460)はエキゾチックハドロンではなく、クォーク二体からなる中間子である事が示された。
高等動物における半数体培養細胞株の樹立とその利用

高等動物における半数体細胞を樹立するために、以下のような各種のアプロ-チを試みた。1.マウス半数体テラトカルシノ-マ細胞作成の試み:マウス未受精卵を人為的に活性化した半数体単為発生胚と正常受精卵由来の胚を雄マウス精巣に移植し、テラトカルシノ-マの発生率を調べた。受精卵からは高率に(7080%)発生が見られたが、半数体単為発生卵からは100以上の移植にもかかわらず全く発生は見られなかった。2.半数体胚性幹細胞作成の試み:半数体単為発生胚をin vitroでフィ-ダ-細胞上で培養し胚性幹細胞の分離を行なったが、2倍体の胚と比べて内部細胞塊の細胞の生育が悪く、また培養中に2倍体化してしまうことが判った。半数体細胞の生育促進のためビタミン類・生長ホルモン類の効果を見たが目的にかなうものは見つからなかった。また細胞の倍数化を防ぐため、クロラムフェニコ-ル・5ーアザシチジン等の影響をみたが効果はなかった。3.キメラマウスからの半数体細胞株の分離:半数体単為発生卵を8細胞期で同時期の受精卵とキメラを形成させ子宮に戻し、胎児期・成体期での半数体細胞由来の細胞の発生運命を調べた。胎児期では高率に単為発生胚由来の細胞が見られるが、成体においては単為発生胚由来の細胞は脳・目・毛にのみ存在した。キメラ形成を行なった場合、半数体の2倍体化は胎児期のごく初期に起こると考えられた。4.発ガン遺伝子導入による半数体細胞の株化の試み:半数体単為発生卵にcーmyc・largeT等の遺伝子をマイクロインジェクション法で導入した。初期胚で発現するようにエンハンサ-・プロモ-タ-を変えることにより半数体細胞の生長促進がみられた。各種ガン遺伝子の発現調節域を改変することにより、半数体細胞の株化の可能性が示唆された。当該年度の研究実施計画に従い以下の結果を得た。(1)マウス半数体テラトカルシノ-マ細胞作成の試み:半数体単為発生卵をin vitroで胞胚期まで培養し、これを雄マウスの精巣に移植してテラトカルシノ-マの発生を調べた。対照として受精卵を同様に処理した胚の移植からは高率に(7080%)テラト-マ又はテラトカルシノ-マの発生がみられたが、半数体胚からは100以上の移植にもかかわらずテラトカルシノ-マの発生はみられなかった。原因は半数体胚が胞胚期以降の発生が悪いことにあると考えられる。(2)半数体胚性幹細胞作成の試み:受精卵由来の胚性幹細胞分離と同様の方法で扶養細胞上で半数体胚を培養した。半数体細胞は胞胚期から血清培地で培養するが、この条件下で3日目からゲノムの倍数化が起こりはじめ、これ以降増殖してくるものはすべて2倍体の細胞であった。そのため現在この倍数化を抑制する方法を試みている。(3)キメラマウスからの半数体細胞株の分離:マウス半数体単為発生卵をin vitroで8細胞期まで培養し、受精卵由来の8細胞期胚とキメラを形成して子宮移植を行う。出生したキメラマウス及び910日胚のキメラ胚を分析した。36の移植胚から2匹のキメラマウスが得られた。

目・皮フ・脳に半数体細胞由来の細胞が寄与していたが、DNA量を測定した結果は、細胞当り2Nのゲノムを持つことがわかり、発生の途中でゲノムが2倍化したことを示した。そこで910日胚で半数体細胞由来の細胞の寄与率と倍数性を調べたところ、この時期では半数体細胞由来の細胞の胚への寄与率が高く、ほぼすべてが半数体由来の細胞から成っている胚も存在した。しかしゲノムはすでに2倍化していた。以上の研究により半数体細胞は7.59日の間に倍数化することが明らかになり、この時期以前に株化することを現在試みている。平成元年度に引き続き以下の研究を実施した.1.半数体胚性幹細胞作成の試みマウス未受精卵をin vitroで単為発生処理し、半数体の細胞分裂を開始させ、培養液中で34日発生させる.これをフィ-ダ-細胞の上に移して培養を続ける.前年度の結果からこの後3日目あたりから細胞の2培化が起こることが示唆されたので、この時期にミトコンドリアの蛋白質合成阻害剤であるクロラムフェニコ-ル処理・DNAの脱メチル化剤である5ーアザシチジン処理などを試みた。また各種ビタミン・ホルモン類(アスコルピン酸・リンフォイド阻害因子等)の影響を調べた。これらのいずれの処理においても半数体細胞自体の細胞分裂能を高めることはできなかった.また胞胚期の細胞ではなく、8細胞期桑実胚期の胚をプロテア-ゼ処理し細胞を解離させ各種の条件で培養を試みたが、得られたものはすべて2倍体細胞であった2.発ガン遺伝子cーmyc・largeTの導入による半数体細胞不死化の試み半数体単為発生卵にcーmyc・largeT等の発ガン遺伝子をマイクロインジェクション法で導入し培養を試みた.cーmyc・largeTともにその遺伝子のみを導入した場合には、細胞の生育促進効果はみられなかった.そこでこれらの遺伝子産物が初期胚の時期に発現されるように初期胚で発現するエンハンサ-・プロモ-タ-とcーmyc・largeTの構造遺伝子部を接続したDNAを合成し実験を行なったところ、予想通りcーmyc遺伝子の場合に半数体細胞の生育促進が認められた.現在のところ細胞株化までは至っていないが各種ガン遺伝子と初期胚で機能するエンハンサ-・プロモ-タ-の組み合せによって、近い将来半数体細胞株を樹立することが可能になったと考える.
フォトンミキシングによるデジタルイメージ変換の研究

本研究では,非線形光学効果であるフォトンミキシング(和周波発生)により赤外テラヘルツ(THz)波領域のイメージ変換技術を確立することを目的としている。赤外・可視波長変換では,LiNbO_3結晶における位相整合特性を明らかにし,また光波・THz波間の波長変換ではGaP結晶における位相整合特性を解明しTHz波発生実験により確認した。1)フォトンミキシングによる赤外→可視イメージ変換特性の解明LiNbO_3,MgOドープLiNbO_3およびドメイン反転したLiNbO_3結晶における位相整合特性を解明することにより,励起光波長と赤外→可視波長変換の関係を明らかにした。結晶の温度とドメイン反転周期の制御により1.55μmの赤外光を0.8μm以下に波長変換し,Si-CCDにより可視イメージ化が可能となることを見出した。また,イメージ変換において画素を空間的に分割するデジタル波長変換方式を提案し,その具体的デバイス構造の検討を行った。2)フォトンミキシングによる光波・THz波波長変換特性の解明和周波発生および差周波発生によりTHz波と光波の波長変換を行うために,非線形光学材料におけるコリニア位相整合条件と励起波長の関係を明らかにした。非線形光学効果の大きな半導体GaP結晶における光波とTHz波の位相整合特性を解明することにより光波・THz波変換実験を行った結果,励起波長0.98μm域でコリニア位相整合可能であり,0.52.2THz域ではGaP結晶がフォトンミキシングデバイスとして優れた特性を有していることを明らかにした。本研究は,非線形光学効果である和周波発生(SFG)によるフォトンミキシングを用いて,赤外イメージを可視イメージに効率よく波長変換することを目的としている。本年度は,イメージ変換に必要な励起光源である赤外THz波の波長可変赤外光源に関する研究と,イメージ変換における位相整合条件の理論検討を行った。波長可変赤外光の発生に関しては,ドメイン反転LiNbO_3結晶(PPLN)を用いて擬似位相整合による光パラメトリック発振器(OPO)の開発を行った結果,1.36.6μmの波長可変赤外光の発生に成功した。PPLNによる6.6μmの発生は世界でもっとも長波長のOPOであり,従来困難と考えられていた6μm域においてもPPLNが利用可能なことを実証したものである。SFGによる16μm域の赤外→可視波長変換では,PPLN,MgO:LiNbO_3,KTP,プロトン交換LiNbO_3光導波路におけるSFG位相整合の解析を行い最適条件を明らかにした。また,THz波域→可視変換では,GaP,有機DAST結晶における位相整合の検討を行った結果,励起光として各々0.91.0μm,1.41.5μmの波長可変光源を用いることにより,100μm1mmのTHz波長域においてコリニア位相整合が可能であり高効率なイメージ変換が可能となることを見出した。本研究では,非線形光学効果であるフォトンミキシング(和周波発生)により赤外テラヘルツ(THz)波域のイメージ変換技術を確立することを目的としており,本年度では,赤外→可視イメージ変換用のドメイン反転LiNbO_3(PPLN)の作製技術の開発とその評価と,THz波域におけるフォトンミキシングによるイメージ変換技術の基礎検討を行った。1)フォトンミキシングによる赤外→可視イメージ変換の研究(谷内哲夫)PPLNを用いると位相整合特性を自在に設計できるために,高効率なフォトンミキシングにより赤外→可視変換が可能である。電界印加法を用いたPPLNの作製プロセスの改良を行い,周期10μm,6.5μmの赤外→可視変換用のPPLNの作製を行った。

また,Nd:YAGレーザ(波長1.064μm)およびそのSHG光(0.532μm)を励起光として,PPLNの波長変換特性の評価を行い,3-6μmの赤外を可視光に変換可能であることを実験的に確認した。2)フォトンミキシングによるTHz波→可視光波変換の研究(谷内哲夫,伊藤弘昌)波長が100300μmのTHzをフォトンミキシングにより可視化するためには,位相整合の関係から非線形光学材料と励起波長の最適化が不可欠である。材料としては,LiNbO_3結晶以外に有機DAST結晶,半導体GaP,CdTe,ZnTe結晶等のTHz波域の誘導特性,位相整合特性,変換効率等の基礎特性の理論的解明を行い,THz波のフォトンミキシングデバイスとしての可能性を明らかにした。本研究では,非線形光学効果であるフォトンミキシング(和周波発生)により赤外テラヘルツ(THz)波域のイメージ変換技術を確立することを目的としている。平成12年度では,フォトンミキシングによる波長変換に関する基礎特性と光導波路特性の解明に重点をおき,赤外THz波→可視イメージ変換の実験的検討を行った。1)フォトンミキシングによる赤外→可視イメージ変換の実験的検討(谷内哲夫)赤外→可視変換特性を明らかにするために,MgOドープLiNbO_3結晶,ドメイン反転したLiNbO_3,LiTaO_3,KTP結晶等を用いてフォトンミキシングの実験的検討を行った。光導波路は可視域において光ダメージに強いプロトン交換法を用いて作製した。励起光としてNd:YAGレーザ(波長1.064μm)および光パラメトリック発振器(波長0.81.0μm)を用いて,1.5μm3μm域の赤外イメージを0.5μm-0.6μmの可視化変換に必要なドメイン反転周期と光導波路パラメータの条件を求めた。また,イメージ変換における空間的分解能の比較を行い,デジタル方式の利点を明らかにした。2)フォトンミキシングによるTHz波→可視光波変換の実験的検討(谷内哲夫,伊藤弘昌)波長が100300μmのTHz波をフォトンミキシングにより効率良く可視化するためには,コリニア位相整合をとるための非線形光学材料と励起波長の最適化が不可欠である。非線形光学効果の大きな有機DAST結晶と半導体GaP結晶における光波とTHz波の位相整合特性を明らかにするために,差周波発生により光波・THz波変換実験を行った結果,DASTでは1.1μm,GaPでは0.98μm域でコリニア位相整合可能であり,1THz以下ではDAST,12THz域ではGaP結晶がフォトンミキシングデバイスとして優れた特性を有していることを明らかにした。
特異点論とその応用

平成15年9月年実施される第12回日本数学会国際研究集会「特異点論とその応用」に関して,国内外の関連する各分野の研究の進行状況の調査を行い,会議の発表者の選定やプログラム内容の決定の参考にすることが本研究の目的であった.研究代表者は,平成14年6月に中国・長沙電力学院の李勉教授,9月には,ポーランド・ワルシャワ工科大学のJaneczko教授,さらに11月にはスペイン・バレンシア大学のRomero Fuster教授をそれぞれ訪問し,特異点論とその応用について討論を行った.その結果,この3人を招待講演者として招聘することを,組織委員会へ上申することとした.また,7月の全日本トポロジーシンポジウム(琉球大学),12月の実及び複素異点論研究集会(鹿児島大学),平成15年1月の接触幾何学・特異点論研究集会(呉高専),2月の北海道大学特異点論研究集会において、分担者や代表者が主として若手研究者の研究発表を調査し,それらの機会を利用し,会合を行いまたその後電子メールなどを通しての議論により,若手日本人研究者の後援者決定の参考となるリストを作成した.これらの研究打ち合わせや会合を通して,国際研究集会における中心的話題として,「モチビック不変量」,「トム多項式」「特異点を持つ集合の特性類」「微分幾何学への応用」「映像理論への応用」「宇宙物理学への応用」「特異点解消理論のその後の発展」などが,適当であろうことを組織委員会へ提言することをもってして,当研究の成果とするものである.平成15年9月年実施される第12回日本数学会国際研究集会「特異点論とその応用」に関して,国内外の関連する各分野の研究の進行状況の調査を行い,会議の発表者の選定やプログラム内容の決定の参考にすることが本研究の目的であった.研究代表者は,平成14年6月に中国・長沙電力学院の李勉教授,9月には,ポーランド・ワルシャワ工科大学のJaneczko教授,さらに11月にはスペイン・バレンシア大学のRomero Fuster教授をそれぞれ訪問し,特異点論とその応用について討論を行った.その結果,この3人を招待講演者として招聘することを,組織委員会へ上申することとした.また,7月の全日本トポロジーシンポジウム(琉球大学),12月の実及び複素異点論研究集会(鹿児島大学),平成15年1月の接触幾何学・特異点論研究集会(呉高専),2月の北海道大学特異点論研究集会において、分担者や代表者が主として若手研究者の研究発表を調査し,それらの機会を利用し,会合を行いまたその後電子メールなどを通しての議論により,若手日本人研究者の後援者決定の参考となるリストを作成した.これらの研究打ち合わせや会合を通して,国際研究集会における中心的話題として,「モチビック不変量」,「トム多項式」「特異点を持つ集合の特性類」「微分幾何学への応用」「映像理論への応用」「宇宙物理学への応用」「特異点解消理論のその後の発展」などが,適当であろうことを組織委員会へ提言することをもってして,当研究の成果とするものである.