hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
磁性酸化鉄表面認識ペプチドを用いた生体分子固定化技術の開発

昨年度までにスクリーニングされた酸化鉄表面認識能を持つペプチドを用いて、機能性タンパク質分子を磁性粒子表面に固定化する技術の開発を行った。機能性タンパク質と酸化鉄表面認識ペプチドを融合し、磁性粒子への機能性タンパク質の固定化を評価した。機能性タンパク質のモデルとしてglutathione・S-transferase(GST-)を融合したタンパク質を大腸菌の発現系を用いて大量調製した。GST単体では酸化鉄磁性粒子表面への吸着は認められないが、酸化鉄表面認識ペプチドを融合することによって、GSTを粒子表面に固定化することができた。さらに、酸化鉄表面認識ペプチドの結晶表面認識の詳細を解析するため、ビオチン標識した酸化鉄表面認識ペプチドを調製し、磁性粒子への固定化について検討を行った。金コロイド標識ストレプトアビジンを用いて、ビオチン標識酸化鉄表面認識ペプチドの粒子上での局在性について評価を行ったところ、切頂八面体の形態を持つ磁性ナノ粒子の頂点部分に金コロイドの吸着が確認され、ペプチドは酸化鉄結晶の特異的な面を認識していることが考えられた。次に、ペプチドの酸化鉄表面認識能を利用して、基板上への磁性粒子のアセンブリングについて検討を行った。ペプチドを疎水性単分子膜被覆基板上に固定化し、その上に磁性粒子を反応させた。その結果、ペプチドを修飾した領域にのみ粒子が特異的に固定化されることが確認され、本ペプチドを酸化鉄磁性粒子の二次元配列に利用できることが示された。機能性タンパク質分子を磁気微粒子表面に固定化する技術の開発を目的として、酸化鉄結晶認識ペプチドのスクリーニングを行い、これらの特異性、吸着における機構の解析を行った。1.酸化鉄結晶と高い親和性を持つペプチド配列のスクリーニング12残基のランダムペプチドをディスプレイしたファージを用い、各種酸化鉄磁気微粒子に特異的な相互作用を有するファージの選抜を行った。特に、応用において有効と考えられる磁気特性に優れるマグネタイト、マグヘマイト、バリウムフェライトに加え、常磁性の水酸化鉄に対する吸着特異性について検討を行った。ファージの磁気微粒子に対する吸着と増幅を6回繰り返し行い、特異性の高いペプチドを選択的に回収した。得られたファージのシークエンスを決定し、それぞれの磁気微粒子と親和性を持つペプチド配列を決定した。その結果、パニング操作5回目以降に特異的なペプチドが得られた。その特徴として、N末端にセリン、バリンの繰り返し配列を持ち、C末端にはプロリン、アルギニンを持つ塩基性のペプチドであった。マグネタイトとバリウムフェライトの磁気微粒子を用いた検討からは、ほぼ同一の配列を有するペプチドが得られた。2.得られたペプチドの酸化鉄結晶への吸着メカニズムの解析スクリーニングにより得られたシークエンスに基づいてペプチドを合成し、粒子状のマグネタイト結晶への吸着機構の解析を行った。ペプチドの吸着量は、タンパク質定量、及び蛍光ラベルによって定量的に評価した。その結果、末端領域の配列が吸着に重要な役割を果たすことが判明した。ソフトウェアによる構造予測から、これらのペプチドはランダムコイルを取ることが推定された。また、既に磁性細菌の基礎研究から得られているマグネタイトに強固に吸着するタンパク質Mms6との構造的な共通性は認められず、Mms6とは異なる吸着メカニズムを持つことが考えられた。
シリコンフォトニック結晶ナノ共振器の性能向上と非線形光学効果の増強

本研究課題では,第一に,次世代光デバイスとして期待されているシリコンフォトニック結晶ナノ共振器の重要な性能指数であるQ値を向上すること、共振波長のばらつきを低減することを目指し,第二に、ナノ共振器による非線形光学効果の増強を調べた.4年間におよぶ研究の結果,ナノ共振器のQ値を250万から900万まで向上して,共振波長のばらつきを1 nm強から0.2 nmまで低減することに成功した.さらに,この高Q値ナノ共振器を用いて,従来の1万分の1以下の閾値と素子サイズを持つ超低閾値,超小型シリコンラマンレーザーの開発に成功し,高Q値ナノ共振器における非線形効果の増強機構を明らかとした.本研究課題では,第一に,次世代光デバイスとして期待されているシリコンフォトニック結晶ナノ共振器の重要な性能指数であるQ値を向上すること、共振波長のばらつきを低減することを目指し,第二に、ナノ共振器による非線形光学効果の増強を調べた.4年間におよぶ研究の結果,ナノ共振器のQ値を250万から900万まで向上して,共振波長のばらつきを1 nm強から0.2 nmまで低減することに成功した.さらに,この高Q値ナノ共振器を用いて,従来の1万分の1以下の閾値と素子サイズを持つ超低閾値,超小型シリコンラマンレーザーの開発に成功し,高Q値ナノ共振器における非線形効果の増強機構を明らかとした.21世紀に入り急速に進展した2次元フォトニック結晶光ナノ共振器は、環境負荷や省エネルギーに配慮した革新的な光・電子デバイス創生のための有力な機能素子として強く期待されている。代表者はこのナノ共振器研究の根幹を支えるパラメータであるナノ共振器のQ値と波長制御の世界最高値を、卓越した微細加工プロセスと顕微分光技術を駆使して、更新してきた。本研究では現在の最高値の3倍に相当するQ値1千万、波長ばらつき100pmという一里塚を達成することを目標としている。同時に、このナノ共振器を用いて、既存技術の壁を打ち破る非線形光学現象の増強を見出ことを目指している。本年度の主な研究成果は、ナノ共振器のQ値を500万以上に更新したことが挙げられる。これは、常識に囚われない、妥協のない、プロセス改善と構造揺らぎに強いナノ共振器構造の検討によりもたらされた。一方で波長制御に関しては、大きな向上は現在までのところ得られておらず、これは両者の間の相関関係について重要な知見を与えた。ナノ共振における非線形光学効果の増強を革新的光デバイス創生につなげるためには、その基盤学問体系の構築が不可欠である。本年度はまず、これまでに研究実績のあるラマン散乱現象について主に共振器のQ値、共振波長、電磁界分布、構造の対称性、共鳴/非共鳴に対する散乱強度変化を顕微分光技術を用いて調べた。その結果、ラマン散乱の増強および誘導ラマン散乱の兆候を確認することに成功して、ナノ共振器における非線形光学現象の増強が可能であることを明瞭にした。さらに、バックイルミネート型CCD分光器を用いた短波長側の光現象として2倍高調波や3倍高調波の確認を行うための顕微分光測定系の構築を行った。これらの研究対象は、次年度以降、特に3年目に本格化させる予定である。なお、本研究の試料作製の一部は、京都大学野田進研究室の協力を得て行った。本研究課題の目的は、1次世代光デバイスとして期待されているシリコンフォトニック結晶ナノ共振器のQ値向上、共振波長ばらつき低減という2つの性能指数の向上と、2ナノ共振器による非線形光学効果の増強効果の理解の深化の2つである。前者では、Q値1000万、共振波長ばらつき100pm以下を明確な数値目標とし、後者では様々な非線形光学効果の定量的な観測を目標としてきた。これらの研究は、革新的な次世代光デバイス開発を支える基礎技術・学理と考えている。本年度は、ナノ共振器の測定を様々な雰囲気下で行えるように測定チャンバーを改良して測定を行った結果、ナノ共振器のQ値を低減している原因がシリコン表面の光吸収であることを突き止めた。それを除去することにより、ナノ共振器の世界最高Q値を900万まで高めることに成功した。研究人材がいないため、測定ができていないだけで、Q値1000万はいつでも確認できる状況であり、2年目にして、本研究課題の最重要テーマを達成した。次に、波長ばらつき低減であるが、これは数値的な向上が見られていないのが現状である。Q値が向上したのにもかかわらず、波長ばらつきが低減しないことは一見矛盾する結果であり、波長ばらつきの原因は、プロセス精度以外の所に原因があると分かってきた。大体は、見当が付いているが、研究人材がいないため、詳細な研究は今後の課題となっている。最後に、非線形効果の増強についてであるが、ナノ共振器における誘導ラマン散乱の増強メカニズムをほぼ解明した。その知見を下にサンプル作製を行い、とうとう、シリコンラマンレーザーの発振に成功した。発振閾値はインテルが発表しているデバイスの2万分の1という驚異的なものである。さらに、デバイスサイズは10万分の1程度、作製プロセスは圧倒的に簡便である。なお、本研究は、京都大学野田進研究室の協力を得て行った。

本研究課題の目的は、1次世代光デバイスとして期待されているシリコンフォトニック結晶ナノ共振器のQ値向上、共振波長ばらつき低減という2つの性能指数の向上と、2ナノ共振器による非線形光学効果の増強効果の理解の深化の2つである。前者では、Q値1000万、共振波長ばらつき100pm以下を明確な数値目標とし、後者では様々な非線形光学効果の定量的な観測を目標としてきた。本年度は、昨年度達成したナノ共振器の世界最高Q値900万に関する研究成果を論文にまとめた。この論文は、web of scienceにおいて高被引用論文に指定された(上位1%)。Q値1000万については、さまざまな検討を行ったが今のところ達成できていない。次に、共振波長の制御性向上に関しては、既存のデバイスと比べて1/50のサイズとなる100 GHzグリッド間隔で動作する世界最小サイズの32チャンネル波長フィルターについて論文発表した。しかし、波長ばらつき低減については、200pmからの数値的な向上が見られておらず、Q値との相関関係もみられない。原因究明が今後の課題である。非線形効果の増強については、昨年度達成したナノ共振器を用いたシリコンラマンレーザー発振に関する論文がネイチャー誌に掲載された。この論文もweb of scienceにおいて高被引用論文に指定された。発振閾値はインテルが発表しているデバイスの2万分の1、デバイスサイズも1万分の1以下という驚異的なもので、国内外の多くのメディアに取り上げられた。また、ナノ共振器におけるラマン散乱の増強メカニズムに関する論文もPhysical Review Bに掲載された。想像以上の高性能が得られたため、大きな反響が世界中からあり、ラマンレーザーの研究を優先的に進める必要が生じたため、研究期間を9ヶ月間繰り越すこととした。なお、本研究は、京都大学野田進研究室の協力を得て行った。Q値向上に関して、真空中での測定、表面状態の改良などを試みた。しかし、Q値900万からの向上は見られなかった。Q値を制限している要因を様々な分析手法で調べたが、明確な答えは得られなかった。ただし、表面の水が大きなカギを握っていることについて確信を深めることができた。Q値1000万の達成は将来に持ち越す。共振波長のばらつき低減は、200pmから依然として数値的な向上が見られていない。フォトニック結晶の格子定数や空気孔径を変えてみたが、明確な改善は得られなかった。おそらく、100pm以下の実現には、SOI基板の厚みばらつきを低減すること、または基板の歪みの除去が重要と思われるので、今後研究を継続する。非線形効果の増強については、ナノ共振器を用いたシリコンラマンレーザーの周波数差について重点的に調べた。超高精度でシリコンナノ共振器のラマンシフトを決定して、シリコンラマンレーザーの閾値をサブナノワットに低減することに成功した。また、わずかな圧縮歪みが加わりフォトニック結晶が歪んでいることを明らかとした。このひずみは、上で述べたQ値向上、波長ばらつき低減ともかかわっている可能性が高いと考えている。
チャネルー膜系構成的システムのボトムアップによる人工細胞膜の開発

本研究の目的は人工細胞膜をデザインし、組み立て、実際に稼働させることを通して、生体膜のシステムとしての成り立ち・機構を解明することである。そしてそのための新しい実験プラットフォームを確立することである。私達は従来の細胞膜に対する分析的アプローチとは逆の合成的アプローチを確立することを着想した。ここで言う人工細胞膜は、細胞膜の特定の機能に焦点をあて、その本質的な要素を抽出して再構成し、機能をもった人工細胞膜を作ることである。本研究では膜を取り扱う要素技術として私達が開発した新しい2つの方法(再構成膜法とin vitro膜蛋白質発現法)使って「膜を対象とした合成生物学」を目指す。
火山噴火予知のためのウラン・トリウム放射非平衡年代測定法の開発

我々は島弧マグマの発生から噴火に至るまでの諸プロセスを定量的に議論するためのツールとして、TIMSを用いた火山岩中のU・Th同位体の精密測定法の開発を行い、それを三宅島火山に適用することで、我々の分析法が定量的議論に対し十分実用可能であることを示した。本分析法は従来法の測定精度を上回るものであり、三宅島以外にも適用することで、さらに火山噴火予知にむけたマグマプロセスの定量的理解が進むことが期待される。しかしながら、以下のような問題点も残った。1)二宅島溶岩中の斑晶鉱物一(olivine, clinopyroxene, plagioclase)のU・Th含有量は全岩の1/100しかなく、これを用いて鉱物アイソクロンを描くことは不可能であった。2)全岩アイソクロンの年代値のエラーは、分析点数の多いStage2でも11.9±2.1kyrであり、当初の目標であった誤差0.1kyrには及ばなかった。1の問題は三宅島溶岩がもともと微量元素の少ないソレアイト質玄武岩であったことに起因している。一方2の問題は2っの原因が考えられる。まずは全岩アイソクロンであるがために、各溶岩間の不均一性が影響している可能性。これは鉱物アイソクロンを用いた結果と比較することで明らかになるはずである。次にアイソクロンの横軸であるU/Th比の変化幅が小さい点である。このような試料で高精度の年代値を出すためには単純にTIMSでのTh同位体比及びU・Th濃度の測定精度を現在より高めるしかない。現在我々が所有しているTIMSでは、本研究で達成した分析精度がほぼ機器の分析限界であり、次世代TIMS(Finnigan TRITON)を用いれば更に分析精度を向上させることが期待できる。これに加え、^<230>Thより更に半減期の短い核種である^<226>Ra(1600年)や^<228>Ra(5.76年)の非平衡を用いればタイムスケールの分解能を高めることができ、より詳細なマグマプロセスの解明につながるに違いない。(1)キレート樹脂U/TEVA・spec及びTEVA・specを用いた新しいウラン(U)とトリウム(Th)の分離法を開発し,マトリックス効果なしに,これまでより少量かつ低濃度の酸で迅速・高純度・高収率の単離に成功した.これを基に,火山岩斑晶鉱物(カンラン石,単斜輝石,斜方輝石,斜長石,磁鉄鉱等)からのU,Thの完全分離法を確立した.また,同一試料からLi,B,Rb,Sr,Sm,Nd,Pbの分離とそれらの同位体測定を可能にした.(2)従来法の表面電離型質量分析計(TIMS)によるUとThの同位体分析はイオン化効率の悪いメタルイオンで測定されるのに対し,よりイオン化効率の良い酸化物イオンで(3)測定する方法を新たに開発した.その結果,これまでより少ない試料量で高出力・高精度のデータを得ることできた.また,高精度のUとThの定量分析にはTIMSを用いた同位体希釈法が不可欠であり,スパイク用濃縮233Uと229Thを購入するために科学技術庁に核燃料物質使用許可願いを申請し許可された.これらの濃縮同位体の購入は購入時期が限られていたために,来年度に変更された.(4)伊豆諸島三宅島で,火山層序に基づいて詳細な試料採集を行った.

採集試料約200個について研磨薄片及び全岩粉砕試料の作成を行い,岩石学的顕微鏡記載と蛍光X分析装置による全岩主用元素及びICP-MSによる40の微量元素の定量分析を行った.その結果,古期と新期の噴火活動の間に明瞭な分化の異なるマグマが存在したことが明らかとなった.すなわち,三宅島火山ではまず液相濃集元素に乏しいマグマがマグマ溜に存在し,その後より液相濃集元素富んだマグマがマグマ溜に注入され,それぞれ独立して分化した.このようなマグマ分化プロセスは来年度からのU-Th同位体測定による年代測定とSIMS等による解析によってより具体的に理解されるものと期待される.我々がこれまでに得た成果は、分析技術の確立とその天然試料への適用から成る。まず分析面における大きな進歩は、表面電離型質量分析計を用いた新しいU・Th同位体測定法の開発により、従来法より少量の試料で高精度のデータが得られるようになった点である。特にU同位体比はイオン化効率のよい酸化物イオンで測定することで、5倍の精度での測定を可能とした。我々はこの結果を国際誌Chemical Geologyに投稿し、既に受理された(Yokoyama, Makishima and Nakamura, in press)。更に平成11年末、我々は科学技術庁(現文部科学省)から核燃料物質使用に関する許可を取得し、平成12年、^<233>U、^<235>U及び^<229>Thスパイクを購入した。これらを用いた同位体希釈法による高精度U・Th定量分析法も既に確立したため、U-Th放射非平衡を利用した年代測定を行う下地を整えることができたと言える。次に我々は、噴火予知に向けたマグマプロセスの理解を実際に行うため、平成11年当時に数年以内の再噴火が危惧されていた三宅島を対象として選択し、火山層序を元に200以上の試料を採取した(その後三宅島は平成12年7月に噴火)。これらの試料に対し、まず主要・微量元素組成、及びSr・Nd同位体比をXRF、ICP-MS及びTIMSを用いて測定し、岩石学的・地球化学的記載を行った。その結果、9世紀のカルデラ形成の前後で化学組成及び分化形式が大きく異なるため、ソースの異なる新しいマグマの注入が生じた可能性が示唆された。更にU・Th同位体比の測定を実際に行い、その結果、三宅島のマグマはウェッジマントルで発生後、3万5千年以内に上昇、噴火したことが判明し、マグマプロセスに時間軸を入れた議論が可能となりつつある。最終的に試薬と同程度の精度及び繰り返し再現性での分析を可能とし、三宅島におけるマグマプロセスを定量的に議論するに十分なU・Th同位体比測定を行うことに成功した。(2)三宅島溶岩のU・Th同位体測定とマグマプロセスの解明2000年度(1)に示した岩石学的・地球化学的記載を終えた試料ののうち、60サンプルに対してU・Th同位体比及びU・Th含有量をTIMSで測定した。その結果以下のことが明らかとなった。1)海岸付近で採取された試料の中には^<238>U-^<234>U非平衡であるものがあり、これは噴火後の海水による変質の影響であるため、以下のU・Th非平衡の議論から除いた。2)三宅島溶岩にはUに富む非平衡があり、これは沈み込むスラブから脱水される流体がマントルウェッジに付加することで生じた。3)脱水直後の流体中のU・Th量及び^<230>Th/^<232>Th比を計算により見積もることで脱水のタイミングを知ることができた。脱水から噴火まで至るプロセスは長くとも5万年程度である。
エピタキシャル成長その場マイクロＸ線回折による単一ナノ構造解析と均一性制御

半導体ナノ構造の自己形成過程において、構造の不均一性を生じさせるメカニズムを明らかにするため、単結晶薄膜成長中のX線回折測定用の放射光ビームラインにおいて、径1ミクロンのX線集光を実現する光学系を製作した。本装置を用いて、半導体量子細線・パターン加工したシリコン基板上のガリウムヒ素マイクロ結晶・インジウムガリウム薄膜中の結晶欠陥などの微小構造の局所的な構造をその場X線回折測定し、半導体ナノ構造の制御につながる知見を得た。自己形成量子ドット・量子細線などナノ構造のエピタキシャル成長において、構造の均一化は重要な課題である。本研究は、同じ成長条件下にありながら、個々のナノ構造間にゆらぎが生じる原因を解明するため、単一の量子ドット・単一のナノワイヤのエピタキシャル成長条件下におけるその場X線回折をおこなうことを最終的な目的としている。そのために本年度は、研究の必須要素であるX線マイクロビーム装置を新規に設計・製作した。X線の理論的な集光性能とともに、現実的な製作の可能性および現有設備である分子線エピタキシー(MBE)/X線回折複合装置との組み合わせの可能性を検討した結果をふまえ、キノホルム型ゾーンプレートの製作をおこなった。同時に、集光光学系をX線回折計と同期して制御するためのソフトウェアを開発・整備した。また、仮想光源として用いるピンホールを製作し、ビームライン上に設置した。X線の集光性能の評価のために、分子線エピタキシー真空槽内の試料位置に設置できる治具を設計・製作した。X線集光システムの構築にあたり重要な振動対策として、X線集光光学系を設置するための光学定盤を新規に制作した。X線マイクロビーム装置の製作と並行して、試料となる半導体ナノ構造の成長の条件探索をおこなった。GaAs基板上で、金微粒子を触媒としたGaAs量子細線の成長をおこない、走査型電子顕微鏡によって、量子細線の成長を確認した。Si基板上でも、Inの自己触媒作用によるInAs量子細線の成長を確認した。放射光X線回折でInAs/GaAs量子ドットを、SK成長による自己形成法で作製し、その平均構造を放射光X線回折で評価した。その過程で、量子ドットを成長温度から急冷したときの三次元構造の変化を見出した。以上により、測定装置および試料作製の両面において、単一量子構造のその場X線回折を実施する環境がほぼ整備された。自己形成量子ドット・量子細線など半導体ナノ構造のエピタキシャル成長において、構造の均一化は重要な課題である。本研究は、同じ成長条件下にありながら、個々のナノ構造間にゆらぎが生じる原因を解明するため、単一の量子ドット・単一の量子細線のエピタキシャル成長条件下におけるその場X線回折をおこなうことを最終的な目的としている。本年度は第一に、昨年度製作したX線マイクロビーム装置の性能評価をおこなった。本装置は、分子線エピタキシャル成長装置内の試料位置に集光点が存在することが特徴である。直径0.2-0.5mmの金線を用いた測定治具を設計・製作し、超高真空内における集光サイズを評価した。その結果、ほぼ設計どおりの1.1μm(垂直方向)×1.4μm(水平方向)のX線ビームが得られていることがわかった。また、実験室や真空装置に由来する振動は、集光性能にほとんど影響していないことも確かめられた。第二に、金を触媒とした気相・液相・固相成長法(VLS成長法)によるガリウムヒ素量子細線の成長について、世界で初めてとなるその場X線測定をおこなった。量子細線に特有な現象として知られている閃亜鉛鉱構造とウルツ鉱構造の間の結晶構造変化の様子を精密に追跡することに成功した。第三に、自己触媒成長させたインジウムヒ素量子細線について、マイクロX線回折測定をおこなった。X線ビーム位置と、試料基板上でのナノ構造の位置とを一致させることを容易にするため、基板には、人工的なパターンを刻んだ酸化膜付きシリコン基板を用いた。その結果、単一量子細線からの回折に特徴的な干渉パターンを有するX線回折像を取得することに成功した。上記のように、本年度においては、X線マイクビームの作製・量子細線のその場X線回折・量子細線のマイクロX線回折という、本研究の遂行のために不可欠な要素技術を確立できた。半導体量子構造のエピタキシャル成長において、構造の均一化は重要な課題である。本研究は、単一の量子構造のエピタキシャル成長条件下におけるその場X線回折をおこなうことにより、同じ成長条件下にありながら、個々のナノ構造間にゆらぎが生じる原因を解明することをねらいとしている。本年度は、放射光ビームラインSPring-8・BL11XUに設置された、分子線エピタキシャル成長その場測定用X線回折計および同装置マイクロビーム光学系を用いて、以下の研究を実施した。第一に、ミクロンサイズのピラー状にエッチング加工したシリコン基板上でのガリウムヒ素成長をその場X線回折測定した。

ピラー上での成長に特有なひずみや結晶形の発展の様子を明らかにした。第二に、ガリウム基板上に成長させたインジウムヒ素・ガリウムヒ素混晶薄膜からのその場マイクロX線回折測定をおこない、膜中の単一の転位からのX線回折パターンを成長条件下で測定するとともに、その面内分布を明らかにした。第三に、シリコン基板上で触媒金属を用いずにインジウム量子細線構造が成長するメカニズムをその場放射光X線回折法により解明した。インジウムヒ素などIII-V族半導体の量子細線では、ウルツ鉱構造と閃亜鉛鉱構造が混在する構造多形が不均一性の原因になっている。成長初期には量子細線の先端にインジウム液滴が存在することをその場測定で明らかにし、インジウム液滴の存在と構造多形の関係を示すことができた。そのほか、量子細線のその場X線回折による金触媒/ガリウムヒ素基板界面の原子構造解析や、インジウムヒ素・ガリウムヒ素混晶量子細線のその場X線回折・小角散乱測定をおこない、構造多形による不均一性の起源を明らかにした。自己形成量子ドット・量子細線など半導体ナノ構造のエピタキシャル成長において、構造の均一化は重要な課題である。本研究は、同じ成長条件下にありながら、個々のナノ構造間にゆらぎが生じる原因を解明するため、単一の量子ドット・量子細線などのエピタキシャル成長条件下におけるその場X線回折をおこなうことを最終的な目的としている。本年度に測定対象としたのは、GaAsおよびInAs量子細線である。量子細線の成長方法としては、金微粒子を触媒とするVLS(Vapor-Liquid-Solid)成長法と、GaもしくはIn自身が触媒として作用する自己触媒成長法の両方を実施した。自己触媒InAs量子細線では、同一基板上で、特定の結晶構造を持った量子細線の分布をマッピングすることに成功した。リソグラフィーにより規則的に配列した開口部をもつマスク付きシリコン基板を用い、結晶成長その場X線回折装置内で自己触媒InAs量子細線を成長させた。量子細線に特有なウルツ鉱構造からのマイクロビームX線回折強度を測定しながら、試料基板をスキャンすることで、量子細線の配列に対応する強度分布のデータが取得された。これにより、マイクロビームX線回折を用いて、量子細線の構造ゆらぎをその場評価する手法が実証された。金触媒を用いたGaAs量子細線成長では、成長条件および成長段階による結晶構造の変化が熱力学的な核形成理論に基づいて理解できることを示した。また、成長中断中にウルツ鉱構造が閃亜鉛鉱構造に変化するという予想外の現象をその場X線回折により見出すことができた。これらは、量子細線の構造制御につながる知見である。本年度までに、X線マイクビームの作製・量子細線のその場X線回折・量子細線のマイクロX線回折という、本研究の遂行のために不可欠な要素技術を確立できた。今後、これらを組みあわせることによって、単一ナノ構造のエピタキシャル成長条件下におけるその場X線回折という研究目的を達成できる見込みが立っている。25年度が最終年度であるため、記入しない。本年度の研究を通じて、量子細線・量子ドットの構造ゆらぎの原因を解明し、構造制御につなげるその場X線回折測定の技術的基盤が蓄積された。
X線全反射法によるSiOx非晶質薄膜の定量構造解析

従来の薄膜法では不可能であった基板上に成長させたサブミクロン以下の厚さの非晶質薄膜の定量構造解析を、X線全反射現象を利用した方法により可能にした。この方法を、SiH_4、N_2O、He、N_2ガスを含む雰囲気中でプラズマCVD法により製膜した200nm厚さのSiO_2非晶質膜や反応性スパッタリング法によってガラス基板上に成長させた70nm厚さのSi_3N_4非晶質薄膜に適用して観測されたX線回折強度を定量解析することにより、これら非晶質薄膜のネットワーク構造を実験的に決定した。SiO_2非晶質膜では、基本構造単位は、SiO_4四面体を基本構造単位とし、四面体頂点の各酸素原子を介して隣接する四面体が連結したバルク状SiO_2非晶質の場合と同じネットワーク構造が観測された。また、Si_3N_4非晶質薄膜では、SiN_4四面体を基本構造単位とし、頂点の各窒素を介して2つの四面体が連結したネットワーク構造が観測された。ただし非晶質薄膜では、Si-Si原子間距離に、結晶では見られない非常に近い距離の相関が存在することが分かった。非晶質でのN-N配位数の減少などを考慮すると、これはN原子位置の一部が空孔になっていることによることが予想された。すなわち、2本の結合手を持つ酸素に比べ、3本の結合手を持つ窒素では空間的自由度が少なく、SiO_2に比べ非晶質になり難いSi_3N_4で、非晶質構造を形成するのは、このような窒素原子空孔が存在するためであると考えられた。従来の薄膜法では定量解析が不可能であった基板上に成長させた0.1μm厚さ以下の非晶質膜を定量構造解析を行うために、全反射X線回折法による方法を考案した。この方法を、SiH_4、N_2O、HeガスにN_2ガスを含む雰囲気と含まない雰囲気中でそれぞれプラズマCVD法により製膜した200nm厚さのSiO_<2-x>非晶質薄膜の定量構造解析に適用した。窒素ガスを含む雰囲気中で製膜したSiO_<2-x>非晶質薄膜では、SiO_44面体を基本構造単位として、4面体の頂点の酸素原子を共有し隣接する4面体と連結し、バルクのSiO_2ガラスで報告されているネットワーク構造と同様の構造であることが分かった。一方、窒素ガスを含まない雰囲気中で製膜したSiO_<2-x>非晶質薄膜では、基本的なネットワーク構造は窒素ガスを含む雰囲気中で製膜したSiO_<2-x>非晶質薄膜と同様であるが、Si-O最近接原子間距離が数%長く、Siの周りの酸素原子の数は約1割程度少なくなる。また最近接における酸素原子の周りの酸素原子の配位数も一割程度少なくなる。このことから、窒素ガスを含まない雰囲気中で製膜されたSiO_<2-x>非晶質薄膜では、窒素ガスを含む雰囲気中で製膜されたSiO_<2-x>非晶質薄膜と異なり、SiO_44面体を基本構造単位としてできあがったネットワーク構造中の酸素原子が欠損していることが予想される。このような酸素原子が欠損したネットワークの構造が、窒素ガスを含まない雰囲気中で製膜されたSiO_<2-x>非晶質薄膜で絶縁性が劣化する原因であると考えられる。この基板上に製膜したSiO_<2-x>非晶質薄膜の定量構造解析の結果から、X線全反射法によりサブミクロン以下の厚さの非晶質薄膜の定量構造解析が可能であることが明らかになった。

従来の薄膜法では不可能であった基板上に成長させたサブミクロン以下の厚さの非晶質薄膜の定量構造解析を、X線全反射現象を利用した方法により可能にした。この方法を、SiH_4、N_2O、He、N_2ガスを含む雰囲気中でプラズマCVD法により製膜した200nm厚さのSiO_2非晶質膜や反応性スパッタリング法によってガラス基板上に成長させた70nm厚さのSi_3N_4非晶質薄膜に適用して観測されたX線回折強度を定量解析することにより、これら非晶質薄膜のネットワーク構造を実験的に決定した。SiO_2非晶質膜では、基本構造単位は、SiO_4四面体を基本構造単位とし、四面体頂点の各酸素原子を介して隣接する四面体が連結したバルク状SiO_2非晶質の場合と同じネットワーク構造が観測された。また、Si_3N_4非晶質薄膜では、SiH_4四面体を基本構造単位とし、頂点の各窒素を介して2つの四面体が連結したネットワーク構造が観測された。ただし非晶質薄膜では、Si-Si原子間距離に、結晶では見られない非常に近い距離の相関が存在することが分かった。非晶質でのN-N配位数の減少などを考慮すると、これはN原子位置の一部が空孔になっていることによることが予想された。すなわち、2本の結合手を持つ酸素に比べ、3本の結合手を持つ窒素では空間的自由度が少なく、SiO_2に比べ非晶質になり難いSi_3N_4で、非晶質構造を形成するのは、このような窒素原子空孔が存在するためであると考えられた。
乱流中に形成される超希薄層状予混合火炎の消炎

乱流中に形成される超希薄予混合火炎の消炎特性を明らかにするために、希薄予混合火炎と可燃限界以下の非常に希薄な混合気を衝突させた場合に形成される火炎を対象に、消炎限界およびよどみ流線上の速度分布など測定し検討を加えた。主な成果を以下に示す。(1)消炎限界には、混合気の種類や乱れの特性が大きく現れる。ルイス数効果により希薄な条件で燃焼強度が強められることが期待できるメタン/空気火炎では、超希薄な混合気でも高温の燃焼ガスに衝突する事により火炎安定領域を増加させることが可能となる。すなわち、一方の燃料濃度を減少させても、他方の燃料濃度を増加させることにより、燃焼を維持することが可能である。この傾向は乱れ強さを増加させるとさらに顕著に現れる。これに対して、燃焼強度が弱められるプロパン/火炎の場合では、可燃限界濃度以下の超希薄混合気は発熱反応を起こすことがなく、火炎安定性はほとんど向上していない。なお、目視による観察では、消炎はいずれの場合も上下の火炎が同時に消炎する。(2) LDVを用いて消炎限界におけるよどみ流線上の速度分布を測定した結果、火炎帯近傍の速度勾配は、混合気の種類および濃度違いにより影響を受けることはほとんどないが、乱れの条件には、強く影響を受ける。乱れ強さが増加すると、勾配は緩やかになり、火炎帯は燃焼速度の増加によりノズル側に接近する。また、よどみ点の位置は上下の乱れの条件が同一の場合では、上下のノズルのほぼ中間にあり、燃料の種類や濃度に依存しない。しかしながら、乱れの条件が上下で異なる場合、すなわち片側が層流で他方が乱流の場合では、よどみ点は乱流側に大きくシフトする。乱流中に形成される超希薄予混合火炎の消炎特性を明らかにするために、希薄予混合火炎と可燃限界以下の非常に希薄な混合気を衝突させた場合に形成される火炎を対象に、火炎構造などを解析し、実験的に検討を加えた。本年度は、既存のバーナーの一部を改良することにより、上下2つの対向するノズル型燃焼装置を制作した。まず、層流火災の消炎特性について検討を加え、以下のような結論を得た。LDVを用いて消炎限界におけるよどみ流線上の速度分布を測定した結果、希薄側および超希薄側の火炎伸張率、よどみ点の位置に混合気の種類および濃度違いが影響を及ぼさないことを確認した。消炎限界、温度分布、PLIFにより測定したOHの発光強度分布などを調べた。その結果、ルイス数効果により希薄な条件で燃焼強度が強められることが期待できるメタン/空気火炎では、超希薄な混合気でも高の燃焼ガスに衝突する事により発熱反応を起こしていると考えられる。従って、メタン/空気火炎では、消炎限界以下の濃度の混合気を衝突させることにより、火炎安定領域を増加させることが可能となる。これに対して、プロパン/火炎の場合では、可燃限界濃度以下の超希薄混合気は発熱反応を起こすことがなく、火炎安定性の向上にほとんど寄与していないと考えられる。また、消炎限界付近の火炎面の挙動を検討するためのアルゴンイオンレーザーを光源とするPIVシステムを構築し、非燃焼時の瞬間速度ベクトルを得ることができた。次年度は、乱流発生装置を取り付けて同様の測定を行い、乱れが超希薄予混合火炎の消火炎機構に及ぼす影響について検討を加える。
統計モデルによるゲノムワイドな遺伝子転写カスケード解析法の開発

CTCFは、クロマチン相互作用のアンカーでForward-reverseの向きで多くDNAに結合する。またエンハンサーの働きをクロマチンループ内の遺伝子に制限するインシュレータとして働く。本研究では公共データベースの実験データを用い、転写因子のDNA結合配列を様々なデータベースや論文から収集し、遺伝子の転写発現量に影響するDNA結合配列を探索した。遺伝子の上流および下流にForward-reverseやReverse-forwardの向きで多く存在し、遺伝子の転写発現に影響する転写因子のDNA結合配列を調べた。その結果、ヒトの単球やT細胞において、CTCFと共にクロマチン相互作用に関わるコヒーシン(RAD21, SMC3)のDNA結合配列も向きの偏りを示し、他のクロマチン相互作用に関わる転写因子も向きの偏りを示した。T細胞でトランスポゾンのDNA配列も向きの偏りを示し、これらの配列がインシュレータやエンハンサーに関わることが報告されている。約200の転写因子が向きの偏りを示し、転写発現量に影響することが示唆された。また向きの偏りを示す転写因子のDNA結合配列の共局在を調べた結果、CTCFとコヒーシンのペアを含む様々な配列の組み合わせが有意に多く観察された。研究内容を論文にまとめて、先にプレプリントサーバ(bioRxiv)で発表した。昨年度に発表した論文内容について、情報処理学会バイオ情報学研究会と同じく情報処理学会から合わせて二つの賞をいただいた。また本論文発表の1週間後に、ドイツの大学の研究者から論文内容にとても興味をもった(highly impressed)とメールがあり、アルツハイマー病に関わるSNP、エピゲノム、転写因子のDNA結合配列の関係について共同研究を行い、疾患に関わる新しい知見を得ることができ、他の疾患も同様に解析できると考えられる。エンハンサーとプロモーターの相互作用に関わり、遺伝子の発現に影響する転写因子(DNA結合タンパク質)の解析について、論文にまとめてプレプリントサーバ(bioRxiv)で公開した。解析の追加や修正を行い、論文を更新している。実験による検証を行うために共同研究を進める可能性がある。国内外の学会で研究発表を行い、とても興味深い研究であることが確認できた。予想以上に多くの転写因子が見つかったため、解析条件を検討し、他の実験データで検証を進めている。昨年度に私が出版した論文にとても興味を持った海外の研究者と始めた、アルツハイマー病に関するSNP、エピゲノム、転写因子のDNA結合配列の関係を調べた共同研究も、疾患と関連する新しい知見を得ることができ、論文にまとめて投稿した。エンハンサーとプロモーターの相互作用に関わり、遺伝子の発現に影響する転写因子(DNA結合タンパク質)の解析について、論文の改訂や修正を終えて、投稿できるようにする。プレプリントサーバ(bioRxiv)で先に論文を公開している。生物実験研究者と共同研究の可能性について相談する。国内外で研究発表を行い、他の研究者と意見交換を行う。本研究結果に基づき、転写カスケードを予測するための統合解析を進める。クロマチン相互作用の実験データ等と比較して、予測結果の正しさを検証する。これらの研究により、転写因子のDNA結合配列や転写カスケードの解析に必要な基礎的な解析方法や条件について、色々と検討し、今後の研究に活用できる。既知の転写因子のDNA結合配列だけでなく、転写因子の複合体も含めた、新規のDNA結合配列を見つけるために、k-mer法を用いた解析を始める。昨年度に私が出版した論文にとても興味を持った海外の研究者と始めた、アルツハイマー病に関するSNP、エピゲノム、転写因子のDNA結合配列の関係を調べた共同研究の結果を論文として発表する(論文投稿中)。アルツハイマー病の新しい治療標的となるか、新しい治療方法の開発も含めて他の研究者と相談したい。他の疾患について、同様の解析を進めるための準備を進める。ヒトのオープンクロマチン領域と転写因子のDNA結合配列から転写標的遺伝子予測を行った。公共データベースや公開されている論文から、3種類の免疫細胞とES、iPS細胞の実験データを取得し解析を行った。遺伝子プロモーターの転写因子のDNA結合配列から転写標的遺伝子を予測し、10種類の遺伝子機能データベースを用いた機能エンリッチメント解析を行い、予測された転写標的遺伝子には多くの機能エンリッチメントが観察されることがわかった。機能エンリッチメントの数を転写標的遺伝子の数で割り、標準化したところ、転写標的遺伝子の一部をランダムに選んだ遺伝子に置き換えた場合と比べて、元の転写標的遺伝子が最も多くの機能エンリッチメントを含んでいた。偽陽性の遺伝子が含まれていてもこの傾向は変わらないことが示唆された。転写因子のChIP-seqデータも同様の傾向を示した。各免疫細胞に特徴的な機能のエンリッチメントも確認された。さらにエンハンサーとプロモーターの相互作用を考慮するために、相互作用の基準を4種類に変化させて、転写標的遺伝子を予測し、機能エンリッチメントを調べた。また、エンハンサーとプロモーターの相互作用に関わるクロマチン相互作用に見られるCTCFのゲノムDNAへの結合位置と向きを考慮して、転写標的遺伝子を予測し、機能エンリッチメントを調べた。エンハンサーを考慮した方がより多くの機能エンリッチメントが観察され、CTCFの結合の向きによる変化も確認でき、機能エンリッチメントがエンハンサーとプロモーターの相互作用の基準を調べるための指標となることが示唆された。これらの傾向と相互作用の基準は、予測された転写標的遺伝子の発現量と相関があることが分かった。エンハンサーとプロモーターの相互作用に関わる因子(DNA結合タンパク質やDNA配列)の探索と機械学習による統合解析を進めている。研究計画書(研究実績の概要)の予定通りに進んでいる。

論文発表に時間がかかっていたため、先にプレプリントサーバで公開し、論文の修正と投稿を進めている。エンハンサーとプロモーターの相互作用を予測するための基準として、クロマチン相互作用のループの形成に関わるCTCFやコヒーシンのDNA結合配列の向きを考慮し、ゲノム上の配列の位置を調べ、その内側でエンハンサーとプロモーターの相互作用と転写標的遺伝子を予測すると、転写標的遺伝子に似た機能の遺伝子が有意に多く含まれることを見出した。しかし、この性質を用いて、他のすべての転写因子のDNA結合配列を網羅的に調べるためには、転写標的遺伝子の機能エンリッチメント解析に時間がかかり、解析方法を改善する必要があった。そのため、転写標的遺伝子の別の特徴として、mRNAの発現量の違いを用いた。転写因子により、プロモーター領域のDNA結合配列から予測された転写標的遺伝子と、エンハンサーとプロモーターの相互作用も考慮して予測した転写標的遺伝子の発現量が有意に異なることがあり、転写因子のエンハンサーとしての機能が影響している可能性がある。エンハンサーとプロモーターの相互作用予測の基準により、転写標的遺伝子の発現量の違いが変化し、転写標的遺伝子の機能エンリッチメントの違いと相関することを見出した。本方法を用いて、エンハンサーとプロモーターの相互作用に影響する転写因子のDNA結合配列やリピート配列について向きを考慮し調べたところ、Forward-reverseの向きのCTCFやコヒーシンが発現量に大きく影響することが確認され、エンハンサーとプロモーターの相互作用に関わるYY1やZNF143も見つかった。ヒトの単球やCD4 T cell等で複数のサンプルを用いて調べたところ、約300の転写因子のDNA結合配列がForward-reverseやReverse-forwardの向きで、発現量に有意に影響することが示唆された。解析方法を途中で変えて時間がかかったが、期待した結果を得ることができた。新しい解析のため、方法や条件検討を行い試行錯誤し進めているが、発見や興味深い結果が得られている。CTCFは、クロマチン相互作用のアンカーでForward-reverseの向きで多くDNAに結合する。またエンハンサーの働きをクロマチンループ内の遺伝子に制限するインシュレータとして働く。本研究では公共データベースの実験データを用い、転写因子のDNA結合配列を様々なデータベースや論文から収集し、遺伝子の転写発現量に影響するDNA結合配列を探索した。遺伝子の上流および下流にForward-reverseやReverse-forwardの向きで多く存在し、遺伝子の転写発現に影響する転写因子のDNA結合配列を調べた。
海洋性微生物群を用いた低濃度窒素除去のための基礎的研究

本年度は昨年度に引き続き、海洋性アナモックス細菌の生理学的特性について詳細な知見を得ることを目的として研究を進めた。対象とする項目は、鉄、マンガン、硫酸などであり、アナモックスプロセスとは異なる代謝の確認及びそのポテンシャルの把握である。これらの項目について明らかにすることは、アナモックスプロセスに必要なアンモニウム及び亜硝酸性窒素が不足する海洋環境中で何をエネルギー源として生息しているかが明らかになり、地球規模での窒素循環に関して必須であると思われるパラメータの一つを具体的に示すことが可能となると考える。まず、海洋性アナモックス細菌のマンガン酸化プロセスは今回の試験においては確認できなかった。この点については、試験条件の検討が必要と考えられ、最適な環境下での試験を行う必要がある。次に、マンガン還元プロセスであるが、他の細菌とオーダーレベルでは同程度であることが明らかとなったが、用いたバイオマスのアナモックス細菌優占度が低いために過小評価になった可能性がある。また、試験条件の最適化も必要と考えられる。鉄の還元速度は他のアナモックス細菌と比較しても非常に小さく、海洋環境で生存戦略としている可能性は低いと考えられた。一方で、硫酸還元はこれらのプロセスより速度が大きく、今回の試験項目においては一番可能性の高いプロセスであることが示唆された。今後の展開としては、デンマーク王国オルポー大学に出張中に得た技術であるHeterotorphic MAR-FISHを用いてこれらのプロセス進行中にアナモックス細菌が増殖出来るかを明らかにすることで、自然環境中の存在量や活性と今回得られた結果をリンクすることが可能になると考える。(抄録なし)海洋環境中には海洋性アナモックス細菌のような環境浄化に有用な微生物や遺伝子が存在することがわかっているが,ごく一部に限られている.しかしながら、海洋性アナモックス細菌をはじめ、多くの微生物に関する情報は非常に限られており、不明瞭な点が多い。申請者はこれまでの研究において海洋性アナモックス細菌の集積培養に成功している。また、この海洋性アナモックス細菌を利用した塩分含有排水や低濃度窒素を含む排水中からの窒素除去が可能と考えている。本研究の最終的な目的は、低濃度窒素除去システムの構築であり、その内研究期間内では海洋性微生物群に関する基礎的な知見を収集するとともに、低濃度窒素除去の可能性を明らかにすることを目的としている。当該年度においては、海洋性アナモックス細菌の集積度を上昇させ、さらには固液分離膜を用いたリアクター運転によって浮遊状バイオマスの獲得に成功した。このバイオマスを用いて増殖温度範囲、塩分濃度範囲、pH範囲、増殖速度、基質親和性などの海洋性アナモックス細菌の生理学的特性を明らかにした。以上のように得られた結果は、海洋性アナモックス細菌の生態を理解する上で非常に重要であり、海洋環境中の窒素循環に対する理解に大きく貢献することを確信できるものである。さらに、廃水処理においては、海洋性アナモックス細菌の窒素除去能力が高いことを証明することができ、窒素除去に有効な微生物であることを明らかにした。また、予備試験の段階ではあるが、リアクターに酸素を供給することで亜硝酸型硝化反応の確認もできており、この点については今後明らかにする予定である。海洋性アナモックス細菌の生理学的特性を明らかにする際に、当初予定していた項目よりも多くの項目を追加したために、当初の研究計画よりやや遅れている。当初の予定ではゲノム解析やプロテオーム解析を行う予定であったが、他の研究グループの成果によって必要性が少なくなったこと、さらに我々の研究グループでしか明らかにできないような、生理学的特性の一部である増殖速度が遅いことの要因を明らかにすることがさらなる課題となったため、遺伝子解析よりも回分試験やリアクター化を優先させる予定である。低濃度アンモニアの亜硝酸型硝化については、今後リアクターを運転し、溶存酸素濃度や水理学的滞留時間の検討を行う予定である。(抄録なし)
「情報化」の進展に伴う家族の「個別化」と新しい関係の契機に関する実証研究

1先行研究のレビューをおこなった。研究代表者および、研究分担者の私事化、個別化に間する研究を振り返り、あわせて関連分野の先行研究のレビューを行った。2これまでの成果をふまえて、調査を計画した。親密な関係を、real nameでの関係、nicknameでの関係、anonymousでの関係という概念から捉えるという試みに関して、その意味と可能性を検討した他、いくつかの概念について、概念規定、指標下をおこなった。3下記の要領で調査を実施した。方法:自計式質問紙法回収数(率):1190(49.0%)4調査結果から以下の点を確認した。*コンピュータがかなり浸透していること。*但し、その浸透度には、なお、年齢、性別、学歴、職業等による差があること*私事化・個別化の進行がみられること*但し、その進行にも、年齢、性別等による差があること5調査結果およびその考察を報告書にまとめた。1主として研究代表者、研究分担者が行ったこれまでの家族の「私事化」「個別化」に関する研究を振り返るとともに、関連分野の先行研究のレビューを行った。これらのレビューを通して、以下の2点を確認した。(1)「私事化」「個別化」の概念の再整理を行い、再調査へ向けて、これまでの調査、とりわけ概念の指標化にはいくつかの反省点があること。(2)本研究の問題意識に照らして、「私事化」「個別化」傾向と、家族外に親密な関係をもちうる可能性との関連が重要であること。2情報化の現状の理解に向けて、Web上の掲示板などを通して、いくつかの事例にアプローチした。電子メールやWebを用いてのコミュニケーションの普及、Webの応用の広がり等に関して、情報を収集した。3調査方法の検討のため、試験的に、コンピュータ・ネット上で調査を行い、その結果と、質問紙による調査結果の比較を通してサンプルバイアスからくると思われる差について分析した。その結果、ネット上で得たサンプルと、質問紙の配布回収を通して得たサンプルには差が認められた。Webをもちいて調査する際には、このサンプル差に留意しなければならない点を確認した。4 1.で取り上げた家族外の親密な関係を、real nameでの関係、nicknameでの関係、anonymousでの関係という概念から捉えるという試みに関して、その意味と可能性を検討した。2.でみられたサンプル差は、同時に、ネット上に特有の人格や人間関係の存在の可能性を示しており、分析概念としての有効性を示唆するものである。1研究テーマに沿って、関連領域の文献研究を行った。とくに、その一環として、コンピュータネットワーク上の公共性について再考すべく、ハーバーマスの「公共性の構造転換」をテキストとして、研究会を開いた。その成果として、ハーバーマスの理論への理解を深めるとともに、以下の点に着目する契機を得た。(1)公共性の成立における公私の分離の重要性について(2)公共性における公権力に対する批判能力という観点について(3)私的領域における、個人の確立と、公共性の成立の関係について(4)私的親密領域の成立基盤について(5)個の確立と、文字コミュニケーションのもつ意味について2昨年度に引き続き、情報化の現状の理解に向けて、Web上の掲示板などを通して、いくつかの事例にアプローチした。コンピュータネットワークを用いてのコミュニケーションの普及、応用の広がり等に関して、情報を収集した。3調査方法の検討及び尺度構成に向けて、統計の基礎と、多変量解析の研究会を開いた。4 1.で取り上げた文字コミュニケーションのもつ意味をめぐっては、特に、家族外の親密な関係を、real nameでの関係、nicknameでの関係、anonymousでの関係という概念から捉えるという試みに照らして考察し、モデル構築を試みた。5上記の点を踏まえて、概念枠組みを作り、を調査票を作成した。1これまでの成果を踏まえて、下記の要領で調査を実施した。方法:自計式質問紙法配布回収:郵送回収数(率):1190(49.0%)2調査結果から以下の点を確認した。*但し、その浸透度には、なお、年齢、性別、学歴、職業等による差があること*文字コミュニケーションは、コンピュータによって促進される要素を持つものの、もともとそうした素地のあるところのことであり、コンピュータの普及によって生まれるものではないこと。*私事化・個別化の進行がみられること*但し、その進行にも、年齢、性別等による差があること*私事化・個別化と文字コミュニケーションの関係が一部に見られること。3調査結果およびその考察を報告書にまとめた。
魚類死後軟化を抑制する組織メタロプロテアーゼ阻害剤の発現調節機構の解析

魚肉の品質を決定する重要な要因である硬さ(歯ごたえ)は魚肉に含まれるコラーゲン量により決まると考えられている。このコラーゲン量は、魚肉中に存在するマトリックスメタロプロテアーゼ群(MMPs)とその特異的阻害剤である組織メタロプロテアーゼ阻害剤(Tissue Ihibitor of Metalloproteinase ; TIMP)とのバランスにより調節されていると予測されている。そこで申請者らは、生体に存在するTIMP量を人為的に増やせば、魚体の死後も硬い肉質が保てるのではないかと考えた。そして本研究では、ヒラメを実験材料としてヒラメTIMP2b遺伝子をクローニングし、その発現調節領域を解析し、そこに存在するエレメントの特性を生かして、ヒラメTIMP2b量を人為的に増加させる事を目的とした。発現調節領域約3.5kbpの解析の結果、種々のストレスに応答することが知られているCRE-BP1結合配列を発見した。5'側から削り込んだ種々の長さの発現調節領域にレポーターとしてルシフェラーゼ遺伝子を連結したベクターを構築して、各種外部刺激によりその領域が発現誘導をもたらすか否かを検討した。その結果、熱刺激、UV刺激に対しては応答しなかったが、高浸透圧刺激により発現量の増加が見られた。しかしながら、CRE-BP1結合配列を削り取っても、この応答性は保持された。このことは、今回解析できていないわずかの領域に、CRE-BP1結合配列以外の浸透圧応答配列が存在することを示唆しており、今後のより詳細な研究によって人為的にヒラメTIMP2b量を増加させることが可能であることを示唆した。魚肉の品質を決定する重要な要因である、硬さ(歯ごたえ)は魚肉に含まれるコラーゲン量により決定される。このコラーゲン量は、魚肉中に存在するメタロプロテアーゼ群、特にマトリックスメタロプロテアーゼ(MMP)とその特異的阻害剤である組織メタロプロテアーゼ阻害剤(Tissue Inhibitor of Metalloproteinase;TIMP)のバランスにより調節されている。そこで、申請者らは、この生体に存在するTIMPの発現を人為的に調節することができれば、魚肉の死後軟化、つまり肉質の劣化を制御できるようになるのではないかと考えた。刺身の歯ごたえが重要視されるヒラメを実験材料に用いた。公開されているヒラメESTデータから得られた情報と逆転写PCR法から2種のTIMPcDNAをクローニングし、それぞれTIMPaおよびTIMPbと命名した。発現を逆転写PCR法で検討した結果、両TIMP間で大きな違いは見られなかった。そこで、まず、TIMPbcDNAからプローブを作製し、クローンヒラメBACライブラリーをスクリーニングした。得られたBACクローンと独立して調製したクローンヒラメゲノムDNAをテンプレートとし、インバースPCR法により5'上流約2kbpの塩基配列を決定した。その結果、この領域には、転写調節エレメントであるCREBP1結合エレメントと高い相関性を示す配列が見られた。CREBP1は、ストレスに応答する情報伝達系の一部であることから、ヒラメTIMPb遺伝子の発現は、何らかのストレスによっても誘導される可能性が示された。申請者らのこれまでの研究により、死後の魚肉の軟化現象には、マトリックスメタロプロテアーゼとその阻害剤である組織メタロプロテアーゼ阻害剤(Tissue Inhibitor of Metalloproteinase ; TIMP)の筋肉タンパク質代謝におけるバランスの崩壊が関与している事を示唆した。そこで、本研究では、人為的操作により、内因性のTIMP量を死後筋肉中で増加させる方法を検討するために、TIMP2b遺伝子の発現調節領域の解析を行った。前年度に得たヒラメTIMP2b遺伝子を含むBACクローンのから、その発現調節領域(ATGより上流約2kbp)を単離し、ルシフェラーゼ遺伝子を含むプロモーター解析用ベクターに連結した。