hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
血液・組織関門における物質輸送の分子細胞形態学的研究

6.低分子量G蛋白に対する抗体は,これらの蛋白の部分ペプチドを合成して抗原とし,ウサギとモルモットを免疫して作製中で,並行してその特性を検討中である.細胞膜の糖輸送体のなかで,GLUT1とGLUT5に注目し,その上皮細胞における局在機構を追求した.グルコース輸送体GLUT1は,腎臓尿細管上皮細胞では基底側壁部に局在した.一方で,フルクトース輸送体GLUT5は,小腸吸収上皮細胞の頂部細胞膜に局在した.異なるアイソフォームで輸送体が,このような極性を持った上皮細胞で異なるドメインに局在するのは,糖の吸収,利用のために不可欠である.この機構を分子形態学レベルで解明するために,これらのcDNAを培養上皮細胞で発現させ,その局在を蛍光抗体法と免疫電顕法により追跡した.ヒト大腸癌由来の上皮細胞のCaco-2細胞でGLUT1を発現させると,基底側壁部に局在した.一方でGLUT5を発現させると頂部細胞膜に局在した.この結果は,Caco-2細胞でのGLUT5とGLUT1の局在を規定する情報は,それぞれの分子自身が保持しているのを示している.そこで,これらの分子のなかのどの部位が,糖輸送体の頂部と基底側壁部へのターゲッティングを規定しているかを,GLUT1とGLUT5のキメラ遺伝子を作製し,それをCaco-2細胞で発現させてその局在をみることにより解析した.その結果6番目と7番目の細胞膜貫通部をつなぐ細胞質側の部位が重要なのが示された.そこでGLUT5のこの部位のみをGLUT1に置き換えたキメラについて検索したところ,このGLUT5/GLUT1/GLUT5キメラ蛋白は基底側壁部に局在した.したがって,この細胞質側の部位が糖輸送体の頂部と基底側壁部へのタ-テッタィングに重要な役割を果たしていると考えられる。血液-組織関門をなす上皮や内皮においては、糖輸送体GLUT1が多量に存在し糖の関門通過に関与する。二層の上皮が関門をなす場合は、さらにギャップ結合蛋白のコネキシン26や43が重要な役割を果たす。ラット胎盤関門においてはGLUT1に加えてGLUT3も発現していた。免疫染色によりGLUT3は関門をなす二層の合胞体細胞層の母体血側の細胞膜に局在した。GLUT1やコネキシン26の局在と総合すると、このようなGLUT3の局在様式は、糖の胎仔への安定供給に寄与していると推定された。次に血液-組織関門の構造的基盤をなす閉鎖帯の分子構築について蛍光抗体法ならびに免疫電顕法で検討を加えた。マウスの眼球においては、オクルジンは網膜色素上皮、網膜血管の内皮、毛様体のnon-pigmented epithelial cellsにおいて細胞間に陽性であった。GLUT1とこれらの蛋白との多重標識観察により、GLUT1の発現とオクルジンの局在がきわめて良く一致することが判明した。一方ゾヌラオクル-デンス-1(ZO-1)はこれらの部位に加えて、網膜の外境界膜が陽性であった。これはミュラー細胞のジャンクションと推定される。7H6抗原については現在染色条件等を検討中である。以上の結果から,GLUT1強陽性の上皮や内皮においてはオクルジンやZO-1が存在し、血液-組織関門における非特異的な物質の移動を妨げると同時に糖を選択的に通過させていのが判明した。これらの研究成果をまとめ「血液-組織関門」における糖輸送機構としてIntl Rev Cyto1誌上で選択的関門通過機構のモデルを提唱した。
PCR法を応用した水の安全性評価手法の開発

PCR法の定量的検出法としての開発を、その前処理を含めて検討を行い、さらに、紫外線消毒を例とした処理プロセスを経た水へのPCR法の適用を試みた。モデルウイルスとしては、RNAフア-ジQβを用いた。「PCR法の定量性に関する手法の改良」を行うために、逆転写酵素を用いた逆転写プロセスと、DNA複製酵素を用いたPCRサイクルの両プロセスにおける、緩衝液濃度の最適化、および、定量限界をできるだけ下げるための二重にPCRを行うネステッドPCRの開発研究を行った。その結果、希釈終点法によるQβの定量限界が1PFUであることが確認でき、さらに、n段階n本法における最確値をコンピュータープログラムを用いて求めることにより、PCR法の結果を定量的に扱える道筋を示した。また、「処理方式がPCR法に与える影響の調査」を実験的に検討した。すなわち、消毒手法の一例として紫外線消毒法を取り上げ、消毒効果の定量を従来法であるブラック法と多段希釈のPCR法とで比較を行った。その結果、紫外線照射によって不活化されたQβの多くをPCR法は検出してしまい、その程度が、Qβの全塩基対の長さと、PCRによる増幅の標的塩基対の長さの差に起因している可能性が示唆された。その結果、多段希釈PCR法によって紫外線消毒法の効果の監視を行うことは現段階では難しく、さらに検討を要することが明らかになった。遺伝子の直接検出法であるPCR法を、環境試料のための定量的な測定法として確立するため、様々な問題点を検討した。1.UV消毒法のPCR法による評価UV照射によって不活化されたRNAファージQβを、PCR法によって誤陽性としてしまう可能性について、実験的に検討した。Qβ高濃度液を紫外線吸光の少ない緩衝液に加え、UV照射を行い、プラック法と多段希釈PCR法の両法により検出を行った。その結果、プラック法で評価した場合に生存率を2log、4log、12log落とした場合でさえも、多段希釈PCR法による検出限界に差が見られなかった。すなわち、PCR法によってUV消毒法の効果の監視を行うことは、現段階では難しく、さらに検討を要することが明らかになった。2.RNAファージ検出法の最適化環境水にPCR法を適用して、定量的に安定した遺伝子の検出を行うためには、阻害物質の影響を含めた、PCRの反応条件の最適化が必要である。熱変成を行って核酸を抽出したRNAファージQβを段階的に希釈し逆転写反応を行った後、反応緩衝液中のTaq polymeraseおよびKCl濃度を様々に変化させて、PCR法による検出限界を調べた。Taq polymerase濃度を上げ、KCl濃度を下げたときに、検出限界が1000[Qβ粒子/反応液]になり、感度の増加が見られた。以上より、PCR法を環境試料に適用するにはさらに感度を高める必要があり、また、適用方法に関する検討も同時に必要であることがわかった。これらは来年度の課題である。平成5年度に行ったPCR法の定量的検出手法としての開発を、その前処理を含め検討を続けて行い、さらに、処理プロセスを経た水へのPCR法の適用を試みた。モデルウイルスとしては、昨年度と同様RNAファージQβを用いた。PCR法の定量性に関する手法の改良を行った。すなわち、逆転写酵素を用いた逆転写プロセスと、DNA複製酵素を用いたPCRサイクルの両プロセスにおける、緩衝液濃度の最適化である。さらに、定量限界をできるだけ下げるために、二重にPCRを行うネステッドPCRを行い、希釈終点法によるQβの定量限界が1PFUであることを確認した。そして、n段階n本法における最確値をコンピュータープログラムを用いて求め、PCR法の結果を定量的に扱える道筋を示した。また、処理方式がPCR法に与える影響の調査を実験的に行い、検討した。すなわち、消毒手法の一例として紫外線消毒法を取り上げ、消毒効果の定量を従来法であるプラック法とPCR法とで比較を行った。

その結果、紫外線照射によって不活化さされたQβの多くをPCR法は検出してしまい、その程度が、Qβの全塩基対の長さと、PCRによる増幅の標的塩基対の長さの差に起因している可能性が示唆された。それらの結果を受け、理論的考察を行い、PCR法の手法としての限界と有効性に関して考察を行い、総括を行った。
中古車貿易における移民企業家の多民族ネットワーク形成に関する社会学的研究

中古車貿易は移民企業家が積極的に参入してきたニッチ産業であり,特に日本を起点とする右ハンドル中古車貿易においては,パキスタン人移民企業家が市場を牽引してきたことが知られている.本研究課題では,パキスタン人移民企業家が世界各地に形成した貿易拠点においてしばしば見うけられる,移民企業家の多民族/多国籍ネットワークに注目した.エスニック・ビジネス研究において基本原理とされてきた同胞ネットワークの活用とは様々な点で異なる,多民族/多国籍の移民企業家が連携したビジネス・ネットワーク構築の仕組みを明らかにした.2年目(2013年度)は、1年目に実施できなかった海外調査を中心に据えて研究活動を行った。78月にはニュージーランドのオークランドで現地調査を実施した。ニュージーランドは、本研究課題における「第三国」に相当するが、イギリス連邦(British Commonwealth)加盟国かつ連邦王国でもあることから、英、米、カナダといった「最終目的国」に近い、もしくはそれらに準ずる拠点として位置づけられていることが明らかになった。またオークランドの中古車貿易市場に参入したパキスタン人移民企業家は、フィージー出身の印僑ムスリムの宗教的基盤を活用してきたことが確認された。さらに両者の集住地域は重なり、ビジネスの集積地域も隣接している。加えて従業員として、現地の事情に精通するサモア人を積極的に雇用する傾向も見られた。一方でかつては市場を席巻したパキスタン人移民企業家が、その後中国系移民企業家に取って代わられ、経済情勢の変化によって市場の勢力図が書き換えられつつあることも確認された。3月にはチリのサンティアゴとイキケで現地調査を行った。チリもまた本研究課題における「第三国」に相当し、欧米諸国へのステップアップのための拠点として位置づけられていた。中古車業者に注目すると、首都サンティアゴには、パキスタン人業者はほとんどおらず、チリ人の中古車販売業者が点在している。一方でイキケには自由貿易特区(フリーゾーン)があり、その中にパキスタン人中古車貿易業者が多数集積している。これはチリ政府の貿易規制による結果である。またフリーゾーンには、パキスタン人以外にも韓国人やチリ人の集積地域が形成されていた。さらに中古部品はペルー人やボリビア人の企業家が多く、中古衣料はトルコ人企業家が多いなど、同一市場内であっても財によって主要アクターの国籍・民族が異なり、かつ集積地域も緩やかに区分されていた。1年目(2012年度)は、妊娠・出産による研究活動の一時中断のため、計画当初に予定していた海外調査を実施できなかった。また産後休暇中および育児休暇中については、予算を使えないことが判明したため、書籍購入や謝金支払いを要する予備的調査等の研究活動を断念せざるをえなかった。そこで、出産前については学会活動に専念し、出産後については論文執筆を進めつつ、北陸地方での国内調査のみ実施することとした。まず46月においては、学会発表等の研究活動を積極的に行った。5月には、地域社会学会第37回大会において「日本海沿岸地域におけるパキスタン人企業家の集積」という題目で自由報告を行った。6月には、関東社会学会第60回大会において「不況下におけるパキスタン人移民企業家のビジネス戦略」という題目で自由報告を行った。どちらも、201011年度の科研費調査等の研究成果から着想を得たテーマであり、本研究課題の中心的な論点となるものである。両報告では、過去2年間の調査で得た実証データを中心に整理して、現段階の仮説となる分析枠組みを提示した。フロアから、本研究課題の独創性が他の研究蓄積と接合しうるのかという疑問が投げかけられ、新たな検証課題を得ることができた。710月においては、産後休暇および育児休暇中ということで、研究活動を一時中断した。休暇中はなるべく他分野の書籍を読むよう心がけ、視野を広げることに努めた。113月においては、複数の原稿執筆に時間を割いた。首都大学東京の報告書、アジア経済研究所の報告書にそれぞれ原稿を寄稿し、また201011年度の科研費調査および別の共同研究調査で得た成果について、千葉大学の報告書にまとめ上げた。さらに2月には、他の共同研究者と共に、富山県、石川県での国内調査を実施する事ができた。3年目(2014年度)も、海外調査を中心に据えて研究活動を行った。78月にはアメリカおよびカナダにて、2011年夏調査の追跡調査を行うとともに、新たな調査地点を追加した。アメリカのニューヨーク州では、2011年夏に実施した南アジア系コミュニティ(主にジャクソン・ハイツ地域)のエスニック・ビジネスに関する追跡調査を実施した。また東アジア系コミュニティ(主にフラッシング地域)のエスニック・ビジネス調査を追加し、両者の比較検討を目指した。またロスアンゼルスにて韓国系コミュニティをはじめとする、大規模な東アジア系コミュニティを視察した。カナダでは、2011年夏に実施したトロント周辺の南アジア系コミュニティに関する調査実績を元に、調査範囲を郊外へと拡大した。ミシサガ地域では、低層住宅中心の南アジア系コミュニティおよびムスリム・コミュニティを視察した。また南アジア系による中古車関連産業のヒアリング調査や地元の自動車解体業者の視察も実施した。パキスタン人企業家は自動車修理業者等の地元住民向けサービス業が中心で、予想通り日本とのつながりはほとんど見られなかった。一方、アフガニスタン人企業家は日本から中古部品輸入業者であり、これまで調査してきた移民ネットワークの一端であることが明らかになった。スカボロー地域では、高層団地中心の南アジア系ムスリム・コミュニティを視察した。幹線道路沿いに大きなモスクがあり、周辺にはムスリム向け商店が集積したショッピングモールが立地する。郊外型にも様々なバリエーションが見られた。

3月にはイギリスのサウザンプトンに立ち寄り、港湾産業や周辺地域のエスニック・ビジネスを視察した。初訪問であったが、観光産業における公的サービスが軒並み有料化され、商業地区は空き店舗が目立ち、都市の衰退が見て取れた。中古車貿易業者も発見したが、数はごく少数であった。4年目(2015年度)は、研究成果の総括を中心に調査研究を進めた。まず海外現地調査については、本研究課題における「出身国」に相当するパキスタンでの現地調査の実施の可能性を探ってきたが、海外安全情報がレベル2(不要不急の渡航をやめる)のままで、政情が安定化する見込みがなかったため、今年度中の現地調査を断念した。したがって調査地を本研究課題における「第三国」に相当するアラブ首長国連邦(危険情報なし)のみへと変更し、1011月に現地調査を実施した。アラブ首長国連邦については、2005年以降、断続的に現地調査を実施してきた。前回は2011年11月だったので、今回は4年ぶりの追跡調査となった。国内現地調査については、千葉県内でのフィールド・ワーク調査を継続しつつ、阪神港周辺のヒアリング調査と、東京都内のフィールド・ワーク調査(自動車解体業者、中古部品販売業者の集積地域)も実施しデータを収集した。研究成果の総括としては、第1に、学生との共同プロジェクトを通じて、エスニック・ビジネスに関する古典的な論文を和文翻訳し公刊した。移民研究においては、古典的論文の和訳があまり進んでいない傾向が見られる。今後はこうした地道な作業を継続・蓄積していく必要性を感じた。第2に、アラブ首長国連邦への出張に合わせて、ニューヨーク大学アブダビ校で開催された国際セミナーに参加し、本研究課題の研究成果を英語で報告した。またその要旨を英文の報告書に掲載した。第3に、本研究課題の研究成果を書籍(共著書の一部)として刊行するため、共同研究者とともにその出版準備を進めた。原稿(第1稿)は2015年910月に入稿を済ませた。その後も原稿検討会を重ね、各自で改稿を進めている。書籍については、2017年34月頃の刊行を目指している。中古車貿易は移民企業家が積極的に参入してきたニッチ産業であり,特に日本を起点とする右ハンドル中古車貿易においては,パキスタン人移民企業家が市場を牽引してきたことが知られている.本研究課題では,パキスタン人移民企業家が世界各地に形成した貿易拠点においてしばしば見うけられる,移民企業家の多民族/多国籍ネットワークに注目した.エスニック・ビジネス研究において基本原理とされてきた同胞ネットワークの活用とは様々な点で異なる,多民族/多国籍の移民企業家が連携したビジネス・ネットワーク構築の仕組みを明らかにした.3年目(2014年度)は、1年目の研究中断期間の遅れを取り戻すべく、2年目同様、積極的に研究活動を行った。特にアメリカ、カナダ、イギリスにおける海外現地調査を実施できたことは、本研究課題において重要な成果となった。
機構ブロック方式による新制御教材の開発とPBLによる制御教育カリキュラムの構築

PLC (Programmable Logic Controller)によるシーケンス制御技術の習得には、学生自らが実際に生産ラインやロボット等を製作するPBL (Project Based Learning)が有効と考えた。しかし本格的な生産ライン等を製作するには、専門的な知識や機械加工技術等が必要な上に、ラインが完成するまでに膨大な時間とコストが必要と言える。そこでレゴブロックのように工具等を一切使用することなく自在に組み合わせて、フレームやコンベア、ソレノイド、1軸ステージなどのブロックをワンタッチで連結させ様々な模擬ライン等を容易に構築できる機構ブロック方式のシーケンス制御教材を目指した。研究では機構ブロックそのものを新規に設計して製作することを目指していたが、製作には膨大な製作時間とコストが必要であり、また保守管理および今後の拡張性を考慮すると現実的ではなかった。そこでLEGO社製の体験型学習ツール『LEGO MINDSTORMS NXT』のNXT拡張セットを主な機構部材として採用した。更に生産ライン等を模擬するために必要なコンベアを再現するために、レゴブロックに組み込みが可能な汎用のコンベア用ベルトなどを追加した。こうして容易に入手できる一般に流通している既成品の部材を選定した。レゴブロックを主要部材に採用したことで、工具等を一切使用することなく、工作作業を苦手とする電気系の学生でも、機構部分の製作に時間を取られることなく、ブロックの組み合わせだけで、自分たちの発想を制御対象に自由に導入できる新しいタイプの教材となった。また身近なレゴブロックを取り入れることで、学生自らが興味を持って実験に集中して取り組めることから、PBLとして理解度が飛躍的に向上すること考えられた。更に実際にカリキュラムに導入した際に、組み立てと分解を繰り返して運用が可能となることで運用コストを限りなくゼロ近付けることが可能である。
ネットワーク接続型環境見守りシステムを題材とした組込み技術教育のための教材開発

組込み技術は我が国の基幹産業であるが、学術的に重視されておらず学校教育でも取り扱われていない。そのため、組込み技術者の育成が喫緊の課題である。特に学校教育において組込み技術に関する理解を深める必要がある。本研究課題では、ネットワーク接続型環境見守りシステムを題材とした組込み技術教育のための教材開発を目的とし、その研究成果として、高機能なマイコンを用いたネットワーク接続型組込みシステム並びに関連技術の開発に成功した。また、本システムを活用して最先端の組込み技術事例を体験的に学習させる授業構成やカリキュラムを検討した。本システムを活用することにより組込み技術教育への貢献に資することが期待される。組込み技術は我が国の基幹産業であるが、従来、学術的に重視されてきておらず、また、学校教育でもほとんど取り扱われていない。その結果、組込み技術を志す若者は少なく、我が国の産業界において組込み技術者は慢性的に不足しているため、その育成が喫緊の課題となっている。したがって、今後の学校教育において、組込み技術と現代社会との関係を適切に評価する態度を養いながら、組込み技術に関する理解を深める必要がある。そこで、本研究課題では、1極めて高機能な32ビットマイコンを活用したネットワーク接続型環境見守りシステムを題材とし、最先端の組込み技術事例について児童・生徒に体験的に学習させる教材を開発すること、2開発した教材を活用して、学習効果を高める授業構成やカリキュラムを構築することを目的とする。その結果、児童・生徒が組込み技術に積極的に関与する態度が期待されるとともに、我が国のものづくり産業に積極的に関与する人材の育成に寄与することができると期待される。平成25年度には、以下に示す各事項について実施した。1.児童・生徒の組込み技術に関する実態把握及び新学習指導要領における組込み技術教育に関する教育題材の検討として、組込み技術教育に関する学習指導で活用される学習教材等を調査するとともに、新学習指導要領において組込み技術教育が学習できる場面を抽出し、系統的な指導内容の検討を進めた。2.32ビットマイコンを活用した体験的学習のためのネットワーク接続型組込み技術教材の開発として、学校教育現場において製作可能なネットワーク接続型組込み技術教材について、組込み技術教材としての基礎的機能の実現並びに低コスト化を意識して開発を行った。具体的には、取り扱いが容易なDIP(Dual In-line Package)タイプパッケージの32ビットマイコン及び無線通信モジュールを用いて開発を行った。組込み技術関連産業は、我が国の国内総生産(名目GDP)の13.5%(平成19年)を占めており、組込み技術は我が国の基幹産業として、我が国の豊かさの源泉になっている。しかしながら、組込み技術は、従来、学術的に重視されておらず、また、学校教育でもほとんど取り扱われていない。その結果、組込み技術者は慢性的に不足しており、その育成が喫緊の課題となっている。特に今後の学校教育において、組込み技術と現代社会との関係を適切に評価する態度を養いながら、組込み技術に関する理解を深める必要がある。そこで、本研究課題では、1高機能な32ビットマイコンを活用したネットワーク接続型環境見守りシステムを題材とし、最先端の組込み技術事例について児童・生徒に体験的に学習させる教材を開発すること、2開発した教材を活用して、学習効果を高める授業構成やカリキュラムを構築すること、を目的とする。その結果、児童・生徒が組込み技術に積極的に関与する態度が期待できるとともに、我が国の組込み技術産業・ものづくり産業に積極的に関与する人材の育成に資することが期待される。平成26年度には、前年度に引き続き、以下に示す各事項について実施した。1.児童・生徒の実態把握及び新学習指導要領における組込み技術教育に関する教育題材の検討に努めるとともに、それらの結果に基づき、組込み技術教育に関する製作題材を含む、授業構成及びカリキュラムの構築並びに授業実践に関する検討に着手した。2.32ビットマイコンを活用した体験的学習のためのネットワーク接続型組込み技術教材の開発として、学校教育現場において製作可能な教材としての基礎的機能の実現を指向しながら、低コスト化を意識して開発を進めた。具体的には、センサ出力値が一定の閾値を超えたことを、インターネット(短文投稿サイトや電子メール)を通じて、遠隔地に居る人に通知可能なシステムを構築した。組込み技術は我が国の基幹産業である。組込み技術関連産業は我が国の国内総生産(名目GDP)の12.4%(平成22年)を占めており、組込み技術は我が国の豊かさの源泉となっている。組込み技術は、マイコンを含む電子回路等の組込みハードウェアと、マイコンに具体的な動作を指令する組込みソフトウェアから成る、高度な統合的技術であるが、マイコンや組込み技術の存在や働きは、従来、学術的に重視されてこなかった。特に、学校教育における取り扱いは、小学校・中学校・普通高校に関する学習指導要領において圧倒的に不足している。そのため、組込み技術を志す若者は少なく、組込み技術者は慢性的に不足しており、その育成が喫緊の課題となっている。そこで、本研究課題では、1極めて高機能な32ビットマイコンを活用したネットワーク接続型環境見守りシステムを題材とし、最先端の組込み技術事例について児童・生徒に体験的に学習させる教材を開発すること、2開発した教材を活用して、学習効果を高める授業構成やカリキュラムを構築することを目的とした。

その結果、児童・生徒が組込み技術に積極的に関与する態度が期待できるとともに、我が国のものづくり産業に積極的に関与する人材の育成に資することができると期待される。平成27年度には、前年度に引き続き、組込み技術教育に関する教育題材の検討を進めるとともに、32ビットマイコンを活用したネットワーク接続型環境見守りシステム並びに関連技術の発展的改良を進め、得られた研究成果の一部については国際学会及び国内学会で発表した。また、研究期間全体(平成25年度平成27年度)を通じて、組込み技術教育のためのネットワーク接続型組込みシステムの開発が大いに進捗したと考えられる。組込み技術は我が国の基幹産業であるが、学術的に重視されておらず学校教育でも取り扱われていない。そのため、組込み技術者の育成が喫緊の課題である。特に学校教育において組込み技術に関する理解を深める必要がある。本研究課題では、ネットワーク接続型環境見守りシステムを題材とした組込み技術教育のための教材開発を目的とし、その研究成果として、高機能なマイコンを用いたネットワーク接続型組込みシステム並びに関連技術の開発に成功した。また、本システムを活用して最先端の組込み技術事例を体験的に学習させる授業構成やカリキュラムを検討した。本システムを活用することにより組込み技術教育への貢献に資することが期待される。学校教育現場における製作及び活用を指向したネットワーク接続型組込み技術教材の開発については、取り扱いが容易なDIP(Dual In-line Package)タイプのICパッケージの32ビットマイコン、及び、ZigBee通信規格並びに無線LAN(WiFi)通信規格に準拠した無線通信モジュールを用いて、センサ出力値が一定の閾値を超えたことを、インターネット(短文投稿サイトや電子メール)を通じて、遠隔地に居る人に通知可能なシステムを構築することに成功している。また、新学習指導要領における組込み技術教育に関する教育題材、及び、授業構成並びにカリキュラムに関する検討については、従来から市販されている組込み技術教材や、近年新たに市販されるようになった組込み技術教材に関する調査を進め、それらの組込み技術教育への適用に関する教育場面や活用事例等の収集・検討に関して、知見が得られつつある。以上のことから、本研究課題はおおむね順調に進展していると考えられる。産業・技術教育学校教育現場における製作及び活用を指向したネットワーク接続型組込み技術教材の開発については、これまでに進捗している無線通信に加えて、有線通信によるネットワーク接続型組込み技術教材の開発を進める。また、これまでのネットワーク接続型組込み技術教材がクライアントとして機能していたのに対して、サーバとしても機能し、インターネットを通じた外部(ユーザ)からの要求にも応えられる、双方向性かつリアルタイム性を有するネットワーク接続型組込み技術教材の開発にも着手する。
ニンジン不定胚形成過程における細胞の機能分化

ニンジンの培養細胞を、無菌条件下で発芽した芽生えの下胚軸片から2,4ーDを含む栄養培地を用いて誘導し、液体培養によって継代維持した。数回の植え継ぎの後、培養細胞が胚を分化することを確認し、その保存培養の一部を凍結し液体窒素中に保存した。残りの細胞は植え継ぎを続け、auxinを含まない培地に移しても胚の分化が見られなくなった。時点で、凍結保存しておいた細胞を解凍し培養に移した。このようにして単一の組織片を起源とし、胚分化能が異なる細胞を調製することができた。次いで、これらの細胞から核を単離した。効率よく核を単離するために細胞をまず細胞壁分解酵素で短時間処理し、磨砕と濾過、非イオン界面活性剤による洗浄、分画遠心、Percoll密度勾配遠心などの操作を組み合わせることによって細胞質由来の夾雑物のほとんど無い純粋な核を得た。得られた核の塩基性蛋白を比較するために希硫酸可溶性の蛋白を抽出し、二次元ポリアクリルアミゲル電気泳動により展開した。電気泳動は一次元を酢酸ー尿素ーTriton Xー100、二次元をSDSとした。その結果、SDSの系から求められる分子量が39KDaと40KDaの二種の蛋白に著しい量的違いが認められた。これら39kDaと40kDa蛋白量の変動がニンジン細胞における一般的な現像であるか否かを検討したところ、継代期間の延長に伴い、みかけの分子量40kDaの蛋白が減少することが、複数のcell lineで共通に確認された。この蛋白は電気泳動による相対的移動度と5%PCAに可溶である性質に基づいて、histone H1あるいはそのvarianの一種であると推察された。二次元電気泳動像では40kDaの近傍に39kDaと量的に安定している別の蛋白が主要な成分として認められ、これらもhistone H1様の挙動を示した。しかし、これら二つの成分は5%PCAにほとんど不溶であり、40kDaとそれらの類緑関係について推定するに至っていない。
統合X線構造解析システムの構築とネマチック高分子の構造評価

多様な性状の高分子材料について、X線回折による構造評価を迅速かつ精密に行うためのアルゴリスムとその解析システムを構築した。粉末X線回折計のデータやイメージングプレート画像データをそれぞれの計測系から抽出し、解析系へ送るグラフィックインターフェースを作成した。表示機能では、複数のデータを同時に表示し比較検討ができるものとした。複雑な各種の補正を自動的に行い、回折線や回折スポットの位置、線幅、および、強度(構造因子)などのデータ、さらに、対2θ、ξ、ζ、β(方位角)などの特性解析のためのプロフィルを抽出できるようにした。これらのデータをもとに、単位格子のサーチができるようにした。また、結晶化度、結晶サイズ、格子歪み(乱れ)、配向度、等の解析をその場でできるようにした。結晶構造解析のプログラムに、一定の結合長・結合角のもとで回折曲線に最適化する、linked-atom Rietveld法を組み込み、これをさらに、カラムナー構造、分子鎖軸方向の並進位置にのみ乱れのある系、および、ネマチック液晶構造の3種のタイプの二次元秩序系に対する散乱曲線シミュレーションと組み合わせ、構造評価の対象をひろげた。さらに、求めた構造をポテンシャルエネルギーの計算により評価・検証できるものとした。簡便かつ迅速な解析技術を目指して、このシステムはPCノートパソコンのWindows95以降の全てのOSで動作するものとした。このシステムは、その構築と並行して、主に、導電性を目的として開発された機能性高分子材料の構造評価に適用した。多様な性状の高分子材料について、X線回折による構造評価を迅速かつ精密に行うことのできるシステムの構築を進めた。具体的に次のことを行った。1)計測システムから抽出した情報を解析系へ送るグラフィックインターフェースを作成した。2)回折計のデータやイメージングプレート画像データの各種補正を自動的に行い、回折の位置および構造因子データを抽出できるようにした。3)対2θ、対ξ、対ζ、対方位角などのプロフィルを抽出できるようにした。4)配向度の解析をその場解析できるようにした。5)ポテンシャルエネルギーの計算プログラムを組みこんだ。6)二次元秩序系ネマチック・カラムナー構造の散乱曲線シミュレーションのアルゴリズムを確立し、計算プログラムを構築した。以上のシステムを、新規に合成された幾つかの導電性共役高分子および高分子-CD複合体の構造解析に適用し構造評価を行った。また、カラムナー構造のXRDシミュレーションをポリテトラフルオロエチレン高温型構造のX線回折データに適用し、散漫散乱の実測強度分布が再現できるかどうか検証を行った。これまで、高分子のX線構造解析統合システムの構築を進めてきたが、今年度は、分子軸方向の位置乱れ、分子軸まわりの回転の位置乱れ、さらに、二次元的なパッキングの乱れをもつような、準秩序系構造についてのX線散乱曲線シミュレーションのアルゴリスムを確立し、統合プログラムシステムに組み込んだ。このシミュレーションプログラムは次の3つのタイプの二次元秩序系に対応できる。(1)分子鎖軸方向の並進位置にのみ乱れのある系(2)二次元的な分子鎖のパッキングにのみ秩序があるカラムナー構造(3)分子鎖のパッキングにも乱れがあるネマチック液晶構造このプログラムを用いて、(1)ポリテトラフルオロエチレン高温型、(2)αヘリックス形ポリグルタメート、(3)ポリチオフェン系CT型コポリマー、に適用して、実際に測定したX線散乱曲線とシミュレーション曲線との比較検討を行なった。この結果、散漫散乱の大部分が上記の系に本質的に付随しているものであり、散漫散乱を非晶領域に帰属させる従来の考え方は誤りであることが分かった。さらに、この結果をもとに、結晶化度を迅速に評価するための方法開発に取り組んでいる。高分子のX線構造解析統合システムの構築を推進する一方、実際の高分子系の構造解析に本システムを適用した。まず、統合プログラムに新規に組み付ける、小角X線散乱解析(SAXS)とlinked-atom最小二乗法(LALS)の2つのユニットの構築を試みた。

SAXSについては、生データを散乱パターンに変換後、スムージングやローレンツ補正、デコンボルーションによる真正化等の各種の補正を行い、ピーク位置、強度、線幅などの解析を行なう、SAXSユニットを完成させることができた。今後、これを統合システムに組み込む必要がある。一方、高分子系に有用な結晶構造解析用の非線形最小二乗法である、LALS法ユニットは、検討を続けたが正常な動作が得られず、その原因を明らかにすることができなかった。さらに今後改良を続ける必要がある。これらと並行して、すでに構築された部分を使って、実際の系の構造解析を行なった。第一に、「平滑な基板上に真空蒸着法により作成されたチオフェン-ピロール系のオリゴマー薄膜の構造・配向評価」を行なった。これは電気伝導性を目的として設計・製作された特殊な系で、通常のバルク系と取り扱い方法が全く異なる。動作確認されているlinked-atom Rietveld法ユニットによるX線回折シミュレーション技法により、基板上の薄膜における分子形態を解析し、さらに、配向様式が基板からの影響をうけている状況を評価した。次に、「ポリフェナンスレン分子を化学修飾し、かさ高い不斉炭素グループを導入したキラルポリマーの構造解析」を行なった。細い部分と太い部分がある、サイズにムラのある分子鎖で、分子間相互作用がどのようになるか明らかにする必要があった。解析の結果、2分子を1つの構造単位を形成するパッキング構造であることが分かった。高分子のX線構造解析統合システムの体系化とその精密化を推進し,いくつかの高分子系の構造解析に適用した。一軸配向以外の多様な高次構造のサンプルにも対応できるように,配向度の評価方法を改良した。結晶化度の評価方法においては,空気散乱の形を数学的に検証し,その寄与を適切に取り除く仕組みを実装した。さらに,結晶構造解析の過程では,原子間結合距離制限下のリートベルト最小自乗法を導入し,精密化された構造モデルについてその場でポテンシャルエネルギー計算によって構造の妥当性を検証できるようにした。この解析システムの具体的な適用事例としては,(1)π共役系高分子電子材料薄膜の構造評価の試みとして,平滑なシリコン基板上にポリフェニレン系オリゴマーとポリフェニレンビニレン系オリゴマーを真空蒸着しそのまま固相重合させた薄膜を作成し,X線回折線の帰属と結晶構造,試料の結晶性および配向様式などが蒸着重合条件にどのように依存するかを評価した。また,(2)結晶化核剤を用いて成型したアイソタクチックポリプロピレンについては,共存する2種類の結晶形(α,β)の存在比,それぞれの結晶領域の結晶性および配向性などが,試料作製条件にどのように依存しているかを評価した。さらに,(3)導電性を目的としてデザインされたπ共役高分子の1つとして,チオフェンーピロール交互共重合体を主鎖骨格とし,これに三重結合ユニットをもつアセチレン構造の側鎖を付加させた材料を作成し,主鎖および側鎖の配列構造を解析した。
整合、半整合界面における溶質元素の偏析拳動-FE-TEMによるアプローチ

2相TiAl(γ)合金のラメラ組織には,α_2/γ異相境界のほかに整合な現則双晶境界と半整合な擬双晶境界,120°回転境界の3種のγ/γ界面が存在する.半整合界面はγ相の正方晶歪のために生じるものである.我々は最近,これら3種のγ/γ界面のFE-TEM解析で,Crなどの第3元素が半整合な2種のγ/γ界面にのみ強く偏析することをつきとめている.本研究では,いかなる第3元素がこのような偏析を起こすのか,また,界面からの距離の関数としてどのような偏析挙動を示すのかを調べ,溶質元素の界面での偏析挙動とmisfit歪の弾性的な嬢和機構の関係を検証することを目的とする.5種類の異なる第3元素を添加した2相TiAlのEDS分析の結果,二元系,三元系いずれでも,エネルギーの低い現則双晶境界ではいかなる元素の偏析も観察されない.これに対し,擬双晶境界,120°回転境界の2種の高エネルギー境界では,添加元素によって特異な偏析挙動が観察された.すなわち,二元系ならびにMn,Nb添加材ではTi原子のみの偏析が見られ,Cr,Mo,Ta添加材ではTi原子のみならず当該第3元素の偏析が見られた.二元系,三元系いずれでも,高エネルギー境界直上の化学組成はそのα_2相の化学組成と類似している.このことは,高エネルギー境界近傍のγ相はα_2相に近い組成をとり,そのc/a比を1に近づけることによって界面でのミスフィット歪を緩和しているということを示唆している.このことをさらに深く調べるために,界面からの距離の関数としての分析をCr、添加材と同様の偏析挙動が観察されたSn添加材で行ったところ,界面直上で強いSnのピークに加え,界面から25nm離れた領域にもSnのサブピークが見られた.これから,界面でのmisfit歪の弾性的な緩和は,溶質元素の複雑な偏析挙動を伴なって界面から数nmの長範囲で起こることを示唆している.2相TiAl(γ)合金のラメラ組織には,α_2/γ異相境界のほかに整合な現則双晶境界と半整合な擬双晶境界,120°回転境界の3種のγ/γ界面が存在する.半整合界面はγ相の正方晶歪のために生じるものである.我々は最近,これら3種のγ/γ界面のFE-TEM解析で,Crなどの第3元素が半整合な2種のγ/γ界面にのみ強く偏析することをつきとめている.本研究では,いかなる第3元素がこのような偏析を起こすのか,また,界面からの距離の関数としてどのような偏析挙動を示すのかを調べ,溶質元素の界面での偏析挙動とmisfit歪の弾性的な嬢和機構の関係を検証することを目的とする.5種類の異なる第3元素を添加した2相TiAlのEDS分析の結果,二元系,三元系いずれでも,エネルギーの低い現則双晶境界ではいかなる元素の偏析も観察されない.これに対し,擬双晶境界,120°回転境界の2種の高エネルギー境界では,添加元素によって特異な偏析挙動が観察された.すなわち,二元系ならびにMn,Nb添加材ではTi原子のみの偏析が見られ,Cr,Mo,Ta添加材ではTi原子のみならず当該第3元素の偏析が見られた.二元系,三元系いずれでも,高エネルギー境界直上の化学組成はそのα_2相の化学組成と類似している.このことは,高エネルギー境界近傍のγ相はα_2相に近い組成をとり,そのc/a比を1に近づけることによって界面でのミスフィット歪を緩和しているということを示唆している.このことをさらに深く調べるために,界面からの距離の関数としての分析をCr、添加材と同様の偏析挙動が観察されたSn添加材で行ったところ,界面直上で強いSnのピークに加え,界面から25nm離れた領域にもSnのサブピークが見られた.これから,界面でのmisfit歪の弾性的な緩和は,溶質元素の複雑な偏析挙動を伴なって界面から数nmの長範囲で起こることを示唆している.
熱輻射研究にみる実験的ならびに理論的手法の歴史的検討

60年度は、国内所蔵一次文献の調査と複写依頼および国内末蔵一次文献を入手した。研究成果は、(a)実験的側面に関して、ふく射現象の解明に実験的な手法の整備や実験手段の改良が大きく関わり合っていること、(b)理論的側面では、ふく射平衡への熱力学の適用、ふく射のメカニズムの探求、熱力学適用の限界性の認識と分子運動論的抽像、統計的視点、そして包括的理論の要請というふく射論の発展の概観を捉えた。61年度は前年度に引き続いて、国内外の文献資料を収集し、研究協力者の援助をも得て研究を進めた。そのさい、熱ふく射研究にみられる包括理論への指向、実験技術の現代の萌芽、物理学における諸概念・認識方法の変容といった基礎的視点をおさえ、以下のような知見、成果を得ることができた。(1)熱ふく射研究全般に関して、理論的側面では、作用量子の次元解析による導出、実験的側面では、実験手段の体系の分類から実験的研究の展開の諸特徴を明らかにした。(2)個別研究-(a)キリヒホッフの熱ふく射研究の起源と黒体概念を導くに至った方法的特徴を検討し、(b)ティンダルの精巧な実験データの運動論的説明が原子・分子のふるまいを想定した特徴を持っていることを明らかにし、(c)オングストロームの太陽スペクトルの波長分布測定のためにおこなった電気スペクトルの実験の役割から、彼の初期の光学研究を特徴づけ、(d)ヴィーンの変位則・分布則の理論的導出や黒体条件に関する研究が、帝国物理工学研究所における温度・光度標準の研究に対応していること、変位則導出における彼の熱力学的方法の特徴を見た。なお、当初の計画にはなかった、ふく射研究の前提となる熱学・電磁気学理論の展開、18世紀末から19世紀前半の熱ふく射の前史も検討する必要がある。61年度は前年度に引き続いて、国内の桑木文庫等の文献資料および国外の入手できる一次・二次文献を収集し、それをもとに研究協力者の援助を得て研究を進めた。そして熱ふく射研究にみられる包括理論への指向,実験技術の現代的展開の萌芽,物理学における諸概念・認識方法の変容といった基礎的視点をおさえ、各分担テーマに即と、以下のような知見,成果を得ることができた。(1)熱ふく射研究全般に関して-理論的側面では、プランクの普遍定数がキルヒホッフのふく射関数から直接求められることを次元解析によって導出できることを示した。実験的側面では、19世紀全般にわたる実験手段の体系を装置・測定・制御の各系に分類し、その系のつながりの中から実験的研究の展開の諸特徴を明らかにした。(2)個別研究-1.キルヒホッフの熱ふく射研究に関連して、フラウンホーファ線と輝線スペクトルとの対応関係の研究が果たした役割、、および黒体概念を導くに至った方法的特徴を検討した。2.ティンダルについて、キルヒホッフのようにふく射理論の一般化には至らなかったものの、その精巧な実験によるデータの熱の運動論的説明が原子・分子のふるまいを想定した特徴を持っていることを明らかにした。3.オングストロームが太陽スペクトルの体系的な波長分布測定のためにおこなった電気スペクトルの実験の役割を検討し、初期オングストームの光学研究を特徴づけた。4.ヴィーンの変位則・分布則の理論的導出や黒体条件に関する研究が、帝国物理工学研究所における温度・光度標準の研究に対応して取り組まれたこと、さらには変位則導出において見られるヴィーンの熱力学的方法などの特徴を見た。現在、これらの知見・成果を検討し、報告書としてまとめる作業を進めている。
性暴力被害者に対する急性期ケアの実践モデルの開発の研究

本研究は、看護師が性暴力被害者に急性期看護ケアを提供する「実践モデル」を開発することを目的とした。郵送にて、200名の性暴力被害者支援看護師(SANE)に研究参加の可否尋ねた。その結果、SANEたちはSANE研修を肯定的にとらえ、様々な被害者支援の活動を行っているが、急性期対応の機会は少なかった。SANE同士のネットワークの強化、組織化、他職種との協働を築く必要がある。実態に基づく実践モデルが示唆された。性暴力被害に取り組む東京都内の病院の協力を得て、SARTモデルを想定した会を立ち上げ、SANE看護師のための活動マニュアルを構築していく準備を行った。具体的には以下である。1.SARTに関する情報収集と役割遂行の実際に関する情報収集および現場視察を行った。(1)アメリカ合衆国オレゴン州マルトナマ郡ゲートエウイセンター等:性暴力被害対応チームとして、ワンストップセンターを運営している施設にて、SANEの働きと多職種連携の実際について視察した。(2)スイス連邦ジュネーブ市にある世界保健機構および世界人口基金研究者に会い、国際的な取組としてプロジェクトモデルの作成および地域への普及について情報を収集した。(3)アメリカ合衆国ミシガン州ユーティカ市の非営利民間団体ターニング・ポイントおよびテキサス州ヒューストン市ハーマン記念病院における、暴力被害者支援看護プログラムの実際と関連機関との連携について視察した。2.実践モデル地域における情報の収集およびヒアリング協力病院の地域および東京都を中心に、SANE、SARTの具体的な活動および役割範囲について情報収集を行い、関係者からヒアリングを行なった。3.資料作成および国内状況の把握文献をもとに、SANE、SART活動プログラム内容の検討および翻訳を行った。4.性被害支援看護職養成研修内容の評価・検討SANE研修参加者(190名)に協力を依頼し、現場地域での実践内容、評価および支援を行う際に生じた新たな問題、疑問、課題を明らかにするためのアンケート用紙の検討を行った。5.SANE活動マニュアルの試案作成1-4を基に、医療施設でのSANE活動マニュアルの試案を作成する。6.成果報告会および意見交換会を行う。〔研究協力者〕まつしま病院佐々木静子、小竹久美子:実践モデル地域における情報の収集およびヒアリング五の橋産婦人科三田村博子:実践モデル地域における情報の収集およびヒアリング杏林大学付属病院山本潤:実践モデル地域における情報の収集およびヒアリング本研究は、性暴力被害者に対して、看護師ができるだけ早期に適切かつ配慮ある看護ケアを提供するための「実践モデル」を開発することを目的とした。主な実施内容としては、第1に、2011年5月末にアメリカ合衆国、オースティンで開催された第9回SARTカンファレンスに出席し最新のSARTの情報収集および海外の実践家、研究者から意見を聞き、これらと、昨年の資料とも合わせてSART実践マニュアルを作成した。第2に、「実践モデル」開発のために、アメリカ合衆国イリノイ州、ウイシコンシン州のSANEコーディネーターを8月末に訪問し、SANE研修修了生の実習方法の実際を視察した。また、イリノイ州立大学看護学大学院法看護学コースの中でのカリキュラム運営、内容、州法とSANEの実践との関係について視察し、かつ資料を得た。昨年の資料および以上を基に日本の現状にあったSANE (Sexual Assault Nurse Examiner)の役割を明確化し活動マニュアルを作成する。作成したマニュアルについては、SANE関連の経験者にフィードバックを得て、モデル化の材料とする準備を行った。また、NPOのSANEコース修了者に現状および今後の課題についてアンケート調査票、実践上で直面している課題を明らかにする面接調査、SANEが活動するためのアクションリサーチの研究計画を立てた。これらの研究計画について、NPO女性の安全と健康のための支援教育センター代表理事の承認および茨城県立医療大学倫理員会にて承認を得られたため、次年度早々に計画を実施する予定である。日本における性暴力被害者に対して、看護師ができるだけ早期にかつ適切な配慮ある看護ケアを提供するための「実践モデル」を開発することを目的として、下記について実施した。「NPO女性の安全と支援教育センター」を通じて、過去11年間のSANE研修会修了生に本研究参加を依頼した。当該センターでフォローアップ可能な194名中、78名が研究参加に応じた。その中でアンケートの返信のあった者は68名、SANEよよび関係者の12名が面接に参加し、1名がアクションリサーチに参加した。研修修了生は,自分の持ち場で教育・啓発,施設でのチームとしての対応や電話相談などの直接支援活動など様々な活動をしていた。専門的な知識をもった看護職が確実に増えているということは,対応の改善や社会変革へ少なからずよい影響を及ぼしていると考えられる。面接参加者においては、民間、行政機関での前例のない急性期のみならず慢性期も含めた被害者支援のモデルつくり、運営、相談員としての参加している者、身近な地域や関連組織の中で、自分なりにSANEとして活動を広げたり、性暴力被害者支援センターの設置、直接支援に関わっている者などが多かった。

海外のSANEの活動と比較すると、多職種の中での役割の確立や活動の広がりについては問題意識を持っていた。これらのSANEの実践例から被害者支援の看護実践モデルとして提示できる可能性がある。諸外国の資料と実践報告との比較も加え、日本における支援システム作りと看護職として被害者支援を社会的への啓発、実践者同志の相互のネットワーク作りや経験の共有の場の創設する必要性などの課題が明らかになった。性暴力被害者支援の現場での実践モデル作成について、当初では被害者対応場面での研修をメインに計画していたが、研究を行う上での倫理的配慮が難しく再検討を行わざるを得なかった。そのため、性暴力被害者支援を行っている施設を拠点にした活動にSANEナースが参加していく過程の記述をメインに行う計画への変更にて倫理委員会の承認を得られた。24年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は準備が整ったので順調な進捗が期待される。また、これまでの成果を10月に一般向けに公表するために報告会、シンポジウムを計画している。また、SANE養成に関するハンドブック等の出版も検討中である。
液-液相分離関連分子SAMD9/SAMD9Lの機能・構造・病態解析

細胞の内部は「均一なスープ」ではなく、局所ごとに異なる分子が集まり、様々な反応を効率良く行うと考えられてきた。オルガネラと呼ばれる脂質二重膜で区分された空間がこれまで主な研究対象であったが、近年、細胞内の不均一性を説明するメカニズムとして大きな着目を集めるようになったのが「液-液相分離」である。本研究は、液-液相分離に関わると想定される新タイプの分子に対し集中的な構造・機能解析を行う。本研究を通じて液-液相分離の制御機構を分子レベルで明らかにするとともに、液-液相分離とヒト疾患との関わりを明らかにしたい。
タンパク質合成反応サイクルにおけるリボソームの構造変化メカニズム解析

X線結晶解析により高分解能で解かれたリボソーム-mRNA-tRNA-EFG複合体をタンパク質合成反応(tRNA転位反応)前後の電子顕微鏡像にあてはめることで、その反応過程における構造変化メカニズムを解析した。その結果、リボソームのねじれ様運動、ヘッド回転運動、およびP/E-gateの開閉がtRNA転位の自由エネルギー変化に重要な役割を果たしていることが明らかになった。さらには、EF-Gタンパク質の外部運動および蝶つがい様(内部)運動がtRNA転位反応を促進していることもわかった。X線結晶解析により高分解能で解かれたリボソームおよびmRNA、tRNA、伸長因子などの因子分子の立体構造を、反応開始から終了までの状態のリボソームの電子顕微鏡像に当てはめ、それぞれの状態に対応するリボソーム-因子分子複合体の詳細な立体構造を構築し、反応サイクルにおける構造変化メカニズムを原子レベルで明らかにすることを目指す。本年度は、リボソームおよびタンパク質合成反応に関わる因子分子(mRNA,tRNA、伸長因子)の、柔らかさを考慮した電子顕微鏡像への当てはめによる精密な立体構造構築をした。用いたデータは、リボソームに伸長因子EFGタンパク質が結合したX線結晶構造(post-translocational状態)と電子顕微鏡像(pre-translocational状態とtranslocatioal状態)の3つである。原子レベルで尤もらしい立体構造を構築するために、電子顕微鏡像かつ立体化学に基づいた水中における分子動力学シミュレーションを実行した。あてはめは、post-translocational状態⇒tranlocational状態⇒pre-translocational状態の順番に実行した。その結果、伸長因子EFGタンパク質がtRNAの転位運動を引き起こす際におこると考えられているリボソームの大きなサブユニットと小さなサブユニットのラチェット様運動を観測することができた。今後は、tRNA転位運動のダイナミクスを分子レベルで解析する。X線結晶解析により高分解能で解かれたリボソームおよびmRNA、tRNA、伸長因子などの因子分子の立体構造を、様々な反応状態のリボソームの電子顕微鏡像に当てはめ、それぞれの状態に対応するリボソーム-因子分子複合体の詳細な立体構造を構築し、反応過程における構造変化メカニズムを原子レベルで明らかにすることを目指す。本年度は、リボソームおよびタンパク質合成反応に関わる伸長因子EFGタンパク質が結合したX線結晶構造(post-translocational状態)と電子顕微鏡像(pre-translocational状態とtranslocatioal状態)において、分子シミュレーションを用いてpost-translocational状態⇒tranlocational状態→pre-translocational状態へと連続的に立体構造変化をおこし、この反応過程におけるtRNA転位反応遷移状態の構造を大量にサンプリングすることに成功した。これらのサンプリング構造から自由エネルギー変化を解析したところ、tRNA転位反応の自由エネルギー変化にはリボソームのねじれ様運動が重要な役割を果たしていることが示唆された。特に自由エネルギー地形を解析することにより、リボソームのAサイトとPサイトの中間に位置するリボソームタンパク質のループ部分、リボソームのPサイトとEサイトの中間に位置するリボソーム核酸のループ部分が、tRNA転位運動の自由エネルギーに寄与していることが示唆された。これらのループはtRNA転位の際、構造を局所的に大きく変動させていた。このことから、これらのループ部分がtRNA転位運動におけるゲート、開閉の役割を果たしていることと推察された。X線結晶解析により高分解能で解かれたリボソームおよびmRNA、tRNA、伸長因子などの因子分子の立体構造を、様々な反応状態のリボソームの電子顕微鏡像に当てはめ、それぞれの状態に対応するリボソーム-因子分子複合体の詳細な立体構造を構築し、反応過程における構造変化メカニズムを原子レベルで明らかにすることを目指した。本年度は、リボソームおよびタンパク質合成反応に関わる伸長因子EFGタンパク質が結合したX線結晶構造(post-translocational状態)と電子顕微鏡像(pre-translocational状態とtranslocatioal状態)において、分子シミュレーションを用いてpost-translocational状態⇒tranlocational状態⇒pre-translocational状態へと連続的に立体構造変化をおこし、tRNA転位反応遷移状態におけるリボソーム構造変化の自由エネルギー変化を解析した結果、tRNA転位反応の自由エネルギー変化にはリボソームのねじれ様運動とヘッド回転運動が重要な役割を果たしていることが明らかになった。特にリボソームのPサイトとEサイトの中間に位置するリボソーム核酸のループ部分が、ヘッド回転運動とtRNA転位運動を制御していることがわかった。さらには、EFGタンパク質のヒンジ様運動がtRNA転位運動を促進していることもわかった。実施計画にもとづき、リボソームの分子動力学シミュレーションによる、タンパク質合成過程の自由エネルギー変化の一過程を解析することができた。24年度が最終年度であるため、記入しない。今後は、タンパク質合成過程における、リボソームおよび伸長因子EFGの構造変化をより詳細に解析する予定である。そのために、申請者らが開発した生体超分子構造変化解析プログラムDynDom3Dを用いる。

以上を実施することにより、タンパク質合成過程におけるtRNA転位ダイナミクスと自由エネルギー変化の対応関係を原子レベルの解像度で理解する。24年度が最終年度であるため、記入しない。