hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
「新しい貧困」の実態についてのジェンダー分析

本研究では、東京にある貧困者の支援団体であるNPO法人自立生活センター・もやいを、2004年2011年に相談に訪れた2305人のケース記録の分析を行い、現代的な貧困の特徴を明らかにしようとしたものである。3割を占める公的支援の受給を繰り返すリピーター層の特徴を明らかにできた点と、1割を占める女性の相談者の分析から、世帯のなかに隠れて見えにくい女性の貧困を示唆することができたのが、顕著な成果である。本研究の目的は、第一に、東京にある貧困者の支援団体、NPO法人「自立生活サポートセンター・もやい」の2004年度から現在までの相談記録を分析し、「新しい貧困」の特徴を把握することである。第二の目的は、貧困が形成されるメカニズムについて、ジェンダーに留意した把握を行うことである。第三の目的は、以上の実態把握にもとづいて、貧困の削減に寄与する政策について検討することである。平成24年度は「もやい」の相談記録のうち、当初から入力目標としていた2004年2011年度までの約2300件のデータ入力、およびクリーニングを完了した。そのデータの一部を集計し、昨年度に引き続いて、「もやい」の事業報告書に分析結果の報告を行った。これらの相談記録の半数以上が、野宿者やネットカフェ難民など、居住地をベースにした従来の調査の対象にならない不安定居住貧困層からのものであり、またこの類のデータには珍しく女性からの相談も1割あり、男性と女性とで異なる貧困の諸相や、最近になって深化してきた「新しい貧困」の特質をとらえる、重要な知見が得られている。その他、平成24年度の研究成果としては、杉本貴代栄編『フェミニズムと社会福祉政策』(ミネルヴァ書房)に、女性のホームレスが生み出される構造的背景について概説した「ホームレスと女性の貧困」という章を寄稿したほか、女性ホームレスの概要や生活の様子、関連する福祉制度などをまとめた単著『女性ホームレスとして生きるー貧困と排除の社会学』(世界思想社)を出版した。現代的貧困の諸相を明らかにすること、また貧困の現れ方がジェンダーによってどのように異なるのかを明らかにすることを目的として、東京において貧困支援をしているNPO法人自立生活サポートセンターもやいを、2004年から2011年まで相談に訪れた人の相談票2305件の分析を行った。最終年度にあたる今年度は、3年間のまとめとして、約320ページにわたる『もやい生活相談データ分析報告書』を作成した。もやい相談者は、野宿者が約4割を占めているが、それ以外のネットカフェ難民等の不安定居住者なども含んでおり、また若年層が3割、女性が1割と、この種の貧困関連調査にはない対象者の広がりを持つものであった。特徴的だったのは、若年層ほど家族間でのトラブルを抱えがちなこと、非正規雇用従事者が多いこと、精神状態が悪い、また女性は男性と比べて、精神状態が悪い人が多いこと、住居や所持金のあるうちに相談に来る傾向があること、相談後すぐに問題解決につながりにくいことなどがわかった。このことから、家庭のなかに隠れているという女性の貧困の特徴の一端を把握することにもなった。また、繰り返し公的支援につながっては切れているリピーター層が3割程度いること、その背景には施設での人間関係やトラブルが大きな要因としてあることも明らかになった。この分析にもとづく成果としては、報告書以外に、『とっちらかりの10年間』(岩波書店、2012年)やもやいHPにおいて、調査結果を公開している。本研究の目的は、第一には、東京にある貧困者の支援団体、NPO法人「自立生活サポートセンターもやい」の2004年度から現在までの相談記録約3000件を分析し、「新しい貧困」の特徴を把握することである。平成23年度は「もやい」の相談記録のうち、すでに前年度に入力を終えていたものとあわせて、2006年2010年度分約1800件のデータ入力を行った。そのデータの一部を用いて、『貧困待ったなし!』所収の「生活相談データから見えるもの」と、「もやい」HPに掲載されている「<もやい>生活相談データ分析調査」に、集計結果の報告を行った。その他、内外の貧困研究者とともに、貧困をいかにとらえるかという課題で行ったシンポジウムの報告「ジェンダーとエージェンシー」や、女性のホームレスの実態や政策を概観した「ホームレスと女性」などが、今年度の研究成果である。

平成24年度は「もやい」の相談記録のうち、残っていた500件分のデータ入力とデータのクリーニングを行い、2004年2011年度まで約2300件のデータ入力をすべて完了した。最新のデータとしては、2012年度のものもあるが、すでに量的分析に十分なデータ量が入力されていること、利用者の質そのものはここ数年あまり変化がないこと、分析のためにはいったんデータ入力を区切る必要があることから、2011年度分までで入力は完了とすることとした。その後、個人情報を含むデータの扱い方について、「もやい」と協議のうえ、データを扱うメンバーについては「もやい」側と契約を行った。また次年度の報告書作成に向けて、報告書案を定め、執筆メンバーを集め、定期的に研究会を持っているところである。昨年度に入力済みだったデータ約1800件分については、それをまとめて中間報告行っており、そこからは若年層と高齢層の貧困の特質の違い、および男性と女性の貧困の特質の違いをはじめ、有用な知見が得られている。以上のことから、次年度の最終年度に向けて、本研究は当初の計画にしたがっておおむね順調に進展していると自己評価している。平成23年度は「もやい」の相談記録のうち、すでに前年度に終えていたものを含めて20042010年度分約2200件のデータ入力を終える予定であったが、入力作業がやや遅れており、9割程度しか完了させられていない。その原因は、当初の予定になかった相談票の改定作業に時間をとられたためだが、今後より質の高いデータをとるために必要な作業だったと認識している。しかしこうした作業の過程で、実際に貧困者の相談に乗っているNPOのスタッフとデータ入力者、研究者の間の相互理解が深まっており、今後データの分析や望ましい政策の方向性を、現場とともに検討していくときの重要な基盤は形成されつつあると考える。また入力済みのデータ約800件をまとめた中間報告からは、若年層と高齢層の貧困の特質の違い、および男性と女性の貧困の特質の違いをはじめ、有用な知見が得られており、本研究は当初の計画にしたがっておおむね順調に進展していると自己評価している。平成25年度は、「もやい」の相談記録のうち、2004年2011年度分の約2300件のデータの分析を行い、報告書を作成する。この7年間の間にリーマンショックにともなう世界的不況と、若年層の非正規雇用の拡大をおもな原因とする従来のにない形の貧困が深化したため、7年分のデータの経年変化を分析することで、現代的な「新しい貧困」の諸相を理解できるのではないかと期待される。今年度は、「もやい」で貧困者の相談にあたっているスタッフ・データ入力者・研究者の三者で、データの分析・報告書を作成するための研究会を定期的に持ち、年度末には、「もやい」の7年間の相談活動の記録であると同時に、「新しい貧困」の特質を明らかにするような報告書を作成する。また、最近の貧困政策の動きをフォローしながら、必要な政策提言についても、議論を行う。平成24年度は「もやい」の相談記録のうち、2004年2006年度分および2011年度分の約500件のデータ入力を行う。ここまででデータ化が完了する相談記録は、2004年2011年の7年間の約2500件になる。
現代アメリカ・リベラリズムの変容と「少数派の権利」論の再編:「リベラリズム論争」の思想的・実践的帰結

(1)本研究ではまず、「少数派の権利」論自体の近年の変化やそれに対する批判等の理論的論点を多面的に検討した。その結果、女性や高齢者・障害者等、他の少数派集団からのアイデンティティー要求をもその中に広く包摂しようとするヤングらの少数派理論の台頭は、高齢者や障害者等に対しても文化同様の地位を認める、キムリカ理論の近年の変化にも影響を及ぼしつつある等の重要な知見が得られた。加えて本研究では、近年「少数派の権利」論に対して生じたフェミニズム等他の少数派集団からの諸批判については、多文化主義の権利基底的な言説の限界に着目する批判、その基本権侵害的側面に着目する批判、その資源配分上の不平等性に着目した批判に類型化することが有益である等の事実が確認された。更に、本研究では、近年の「少数派の権利」論は、社会統合への配慮の必要性から、討議民主主義やシティズンシップ論との融合化傾向を示していることも確認された。(2)更に本研究では、こうした現代アメリカの議論を他の地域や時代におけるりベラリズム論、とりわけその少数派文化観と比較し、その特質を把握することを試みた。その結果、本研究では、現代アメリカ・リベラリズムの動向は、同様に少数派文化問題が顕在化した、戦間期アメリカやイギリスのリベラリズム論との親近性を有していることが確認された。加えて、本研究では、こうした現代アメリカの議論を戦後日本のりベラリズム論と比較した場合、具体化された「少数派の権利」に関する提言は極めて希薄であるが、戦後啓蒙の諸論者が展開した政治的多元性・多様性の擁護の議論には、類似の関心が共有されていることが確認された。(1)本研究ではまず、「少数派の権利」論の枠内に、女性や高齢者・障害者等、他の少数派集団からのアイデンティティー要求を包摂しようとする、ヤング・ガットマンらの所説を、キムリカら既存の「少数派の権利」論の変化とも対応させながら分析した。同時に、本研究では、こうした「少数派の権利」論の多様化を承けて、第二世代リベラルに対してその外部から提起された理論的批判を、第一世代リベラル、共同体論、完全自由主義、ポストモダン、という四類型に整理し、その2000年代における変化や、リベラル第二世代からの各類型に対する反批判等と関連づけて分析した。その結果、1)ヤングらの少数派理論は、社会内の特定主体の意図に還元不可能な、きわめて構造化された社会的抑圧の所在を前提とし、その被抑圧対象すべてを集団理論に包摂する点に特色があること、2)その意味で、ヤングらの議論は、社会内の構造化された抑圧の所在に着目する、ポストモダンの批判との親近性を強く有していること、3)こうしたヤングらの諸批判に対抗して、キムリカ理論にも、近年の理論では、高齢者や障害者等に対して、文化集団と同様のアイデンティティーの所在を認めるという、重要な変化が生じつつあること、等の重要な知見が得られた。(3)さらに本研究では、現代アメリカ・リベラリズム論争の議論を、20世紀初頭以降のアメリカ・リベラリズムの歴史的展開や、現代アメリカの隣接諸科学の動向と対比し、論争の思想史的位置付けを検討した。その結果、1)現代アメリカ・リベラリズムの議論には、移民が急増し、文化集団のアイデンティティーが急速に動揺した、戦間期アメリカ・リベラリズムの議論に親近性を有していること、2)こうした現代アメリカ・リベラリズムの動向は、現代アメリカの隣接諸科学の議論とも、従来想像されていた以上に深い関連性を有していること、等の新たな知見が得られた。

(1)本年度はまず、「少数派の権利」論の実践的応用過程に関する研究の第一として、多文化主義が擁護する少数派民族の規範が、女性の教育機会制限や、一夫多妻制の容認等、自由抑圧的な内容を多く含むとするフェミニストの議論と、キムリカら多文化主義者との応酬を主たる素材として、「少数派の権利」概念が内包する両義性・緊張関係を考察した。その結果、本研究では、多文化主義に対するフェミニスト側の諸批判は、1)多文化主義が持つ権利基底的な言説の限界に着目する批判、2)多文化主義の持つ基本権侵害的側面に着目する批判、3)多文化主義の持つ資源配分上の不平等性に着目した批判、という諸類型に類別する必要があり、これら各類型の差異に注目する限り、各々多文化主義理論側からの反論の方法は異なってくること、等の知見を得た。(2)更に本年度は、「少数派の権利」論論争の政治思想史上の位置付けを明確化するため、現代アメリカ・リベラルの諸議論、とりわけその少数派アイデンティティー論・権利論を、20世紀ヨーロッパ・リベラリズムの史的展開と比較する作業を行った。その結果、本研究では、1)ヨーロッパにおける少数派権利論の発生は、第一次大戦後の少数民族の割拠状態を前に、現代アメリカと同様の集合的権利論が提起された、戦間期イギリスのリベラリズム論に遡れるが、その源流を成す議論は更に、イギリスのニュー・リベラリズムのアイデンティティー論の中にも見られること、2)これらヨーロッパのアイデンティティー論と類比的な議論を展開するものとして、アメリカ革新主義期のナショナリズム論に着目する必要があること、等の新たな知見を得た。(1)本年度はまず、「少数派の権利」論の実践的応用過程に関する研究の第二として、2000年代以降顕在化した、「少数派の権利」論とナショナルな社会統合との関係を巡る諸問題した。その結果、1)議論の中心地北米では、2000年代前半には、「少数派の権利」論が少数派集団相互の政治的対立を可視化し、ナショナルな社会統合を困難にするという立場と、逆にそれが政治的討議を活性化し、社会統合の基礎を提供するとする立場との、抽象的・哲学的な論争が展開された、2)2000年代後半には、かかる社会統合の可能性を、言語等の具体的政策過程に即して論じる議論が台頭し、その結果として、討議民主主義理論やシティズンシップ論などと「少数派の権利」論との融合・接近が進んだ、等の重要な知見が得られた。(2)更に本年度は、本研究の知見を日本社会に対して応用するための研究として、20世紀以降の日本におけるりベラリズムの史的発展、とりわけ、第二次大戦以降における議論の特質を検討した。その結果、1)戦後日本のりベラリズム論の諸系譜の中では、欧米の議論と同様の極めて具体化された「少数派の権利」に関する制度的提言は極めて希薄である、2)しかしながら、丸山真男・大塚久雄氏ら戦後啓蒙の諸論者の議論の中には、近年シティズンシップ論との融合化傾向が顕在化する中で、「少数派の権利」論者もそれを支持する、政治的多元性・多様性の擁護、とりわけ少数者保護を通じた多元性擁護への抽象的な関心・議論が多数散見されること、等の重要な知見が得られた。
水蒸気へのブラッグピーク領域の炭素線衝撃による高速電子異常放出解明とトラック解析.

種々の装置改造により、水蒸気へのブラッグピーク炭素線衝撃における二次電子生成二重微分断面積の高精度測定に成功した。その結果、MeV領域の重イオン入射ではFermi-Shuttle加速の寄与は予想より小さいことが分かった。続いて、得られた断面積を用いて水中へのブラッグピーク領域の炭素線入射におけるトラック構造をシミュレーションしたところ、動径線量分布とChatterjeeモデルとの比較において、入射イオン軸近傍のcore領域で不一致がみられ、モデル見直しを示唆するものとなった。本研究は水蒸気へのブラッグピーク領域の炭素線衝撃による二次電子生成二重微分断面積を測定し、イオン-原子分子衝突における新奇現象の1つであるFermi-Shuttle加速の解明を目的とする。さらに得られた断面積を用いて水中への炭素線入射におけるトラック構造をモンテカルロ法で解析しFermi-Shuttle加速のトラック構造への影響評価も行う。実験は放医研930AVFサイクロトロンにより加速された6.015.0MeV/u C^<6+>ビームを用い、初年度は(1)平行平板静電型電子線分析器の耐電圧向上、(2)散乱二次電子抑制の2つの装置改造と改造効果確認のための予備実験を行った。(1)Fermi-Shuttle加速は高エネルギー二次電子の高精度測定が必須であり、その際に問題となる分析器周辺の放電を抑えるため、極板間のセラミック絶縁を高電庄対応の碍子に替えて沿面放電を食い止め、極板に二次電子放出の少ないNi板(300μmt)を用い、スリット部(5x10mm^2)にエレクトロフォーミングでメッシュ加工し張り出しのない構造とし耐電圧を向上させた。(2)過去のHe^<2+>入射実験では高エネルギー二次電子が分析器の出口スリット等に当たって発生する散乱電子が含まれている可能性がある。そのため分析器-MCP間に設置してある銅製コリメータのカーボンマスク化とコリメータ最上段へのサプレッサ電圧印加の2つの改造を行い、この寄与を低減させた。改造後、マスフロー流量に対する二次電子計数の直線性を確認したところ、15sccm以下で直線性が確認でき、最終的に5keV以上の高エネルギー二次電子は直線性が保持された10sccmで測定すべきとの結論を得た。来年度は二次電子エネルギー1eV10KeV、放出角度20160°にわたる広範囲な二次電子生成二重微分断面積データの取得を目指す。実験は放医研930AVFサイクロトロンにより加速されたブラッグピーク領域のC6+ビームを用い、次年度は、(1)マイクロチャンネルプレート(MCP)検出効率測定、(2)二重微分断面積の系統的測定を行った。(1)については、チャンバ、電子銃、平行平板型電子線分析器、MCPからなる専用装置を開発しており、15keVまでの電子線については検出効率を測定済みである。この装置を用いてさらに高エネルギー電子に対して検出効率を求めた。(2)については、6.0MeV/u C6+入射にて、放出角度20160°まで10°刻み、二次電子エネルギー1eV最大13keV(ログスケールで2030点)の広範囲な二次電子生成二重微分断面積(d2σ/dEdΩ)を測定した。特に、低エネルギー領域(1eV<E<100eV)については、マスフロー流量を変えて二次電子計数の直線性(リニアリティ)を確認し、それを直線フィットすることで流量ゼロでの値(つまりY切片値)を求め、これをバックグラウンド計数と再評価し、より信頼性の高い断面積を得た。来年度は、断面積データを電子輸送モンテカルロコード(KURBUC)に組み込み、大型計算機センターの計算機を用いて水中へのブラッグピーク領域のHe2+、C6+入射におけるトラック構造及び動径線量分布をシミュレーションする予定である。去年度に引き続きC^<6+>入射にて二次電子生成二重微分断面積の系統的測定を行った。平行平板静電型電子線分析器の改造による耐電圧向上、分析器-MCP間へのサプレッサ付きカーボンコリメータの設置による散乱二次電子の抑制、マスフロー流量を変えて二次電子計数のリニアリティ確認によるバックグラウンド再評価等により、MeV領域の重イオン入射ではFermi-Shuttle加速の影響は当初の見積もりより小さいことが分かった。

さらに、CDW-EISによる理論計算値との比較では、110eVでは、1eVの前方(<40°)を除いて非常に良く一致した一方、20eV以上では、(特に)後方で不一致が観測された。また、微分断面積については、1100eVの低エネルギー領域でZ^2スケーリング値より最大で約20%減少し、高Zイオン入射では高速イオン入射の電離、励起におけるボルン近似が過大になることを示唆するものとなった。続いて、得られた断面積牽電子輸送モンテカルロコート(KURBUC)に組み込み、水中へのフ"ラック"ヒーク領域のHe^<2+>、C^<6+>入射におけるトラック構造及ひ動径線量分布をシミュレーションした。動径線量分布とChatterleeモデルとの比較では、入射イオン軸近傍の高線量領域(Core)で不一致がみられ、モデルの見直しを要請するものとなった。以上についての研究成果を日本物理学会、光電子原子衝突国際会議等て発表した。
Ｘ線動的回折顕微法の開拓

本研究はコヒーレントX線回折実験を用いて物質中のダイナミクスを可視化するための新しい測定・解析の方法論「X線動的回折顕微法」を提案することを目的として実施した。本研究では散乱像の時系列データに対して時間方向の情報冗長性を活用して、物質中のダイナミクスに関する前提知識なしにX線散乱実験で失われる位相情報を回復して実空間動画像の再構成に成功した。本格的な研究成果は今後の研究動向を待つ必要があるが、挑戦的萌芽研究として、時間方向の冗長性を活かした解析手法の可能性を先駆的に示すことができた。本研究はコヒーレントX線回折実験を用いて物質中のダイナミクスを可視化するための新しい測定・解析の方法論「X線動的回折顕微法」を提案・実証することを目的として実施してきた。X線回折像から実空間構造を再構成するためには、回折像を測定する過程で失われる位相情報を何らかの方法で復元する必要がある。これまでの研究では試料が孤立物体であったり、試料上でビームを走査する際に重なり合いをもたせるなど、空間情報に関する冗長性を活かした位相回復が実施されてきた。本研究ではそれらの方法が適用困難な構造が時間変化するような系に対して、時間方向の情報冗長性を活用して位相情報を回復する。本年度は時間方向の冗長性を利用した位相回復アルゴリズムの検討や、位相回復の対象として用いるコロイド分散系のシミュレーターの開発、および実験的に原理を検証するための可視光レーザーを用いた光学系の導入を実施した。位相回復アルゴリズムの検討からは、系のダイナミクスをモデル化した際の構造再構成に関しては定式化が進んだが、ダイナミクスをモデルに依存しないものとした場合には、計算量が極めて大きくなることが明らかになった。並行してスパース性を導入したアルゴリズムの検討を進め、上記の計算量を大幅に低減できる見通しが立った。そこで次年度はスパース性を導入した位相回復法の検討を進めるとともに、シミュレーション、実験の両面から妥当性の検証を進める。位相回復に利用するコロイド分散系のシミュレーションに関しては順調に進んでいる。一方で位相回復による実空間再構成に関しては、種々のアルゴリズムの妥当性の検証が進んでいるものの、最終的な実空間構造変化の可視化までには要求される計算量が莫大であるなどの理由により至っていない。これに対して、近年様々な分野で利用が進んでいるスパース性を導入した計算を導入することで解決する手段を見出した。次年度はこれをもとに位相回復法を発展させ、具体的に実空間再構成を実施する。本研究はコヒーレントX線回折実験を用いて物質中のダイナミクスを可視化するための新しい測定・解析の方法論「X線動的回折顕微法」を提案、実証することを目的として実施してきた。X線回折像から実空間構造を再構成するためには、回折像を測定する過程で失われる位相情報を復元する必要がある。これまでの研究では対象を孤立物体に限定、あるいは試料上でビームを走査する際に重なり合いをもたせるなど、空間情報に関する冗長性を活かした位相回復が実施されてきた。これまでに時間方向の冗長性を利用した位相回復アルゴリズムの検討や、位相回復の対象として用いるコロイド分散系の開発などを実施してきた。最終年度では、時間的に構造揺らぎを示すコロイド分散系を計算機上で作成し、コヒーレントなX線を入射して得られる回折像の動画を計算した。回折像の動画に時間方向の冗長性を組み合わせた位相回復アルゴリズムを適用することで、ダイナミクスや入射X線の波面に関するモデルを利用せずに実空間での動画を再構成することに成功した。また動画再構成の結果が、元の実空間構造の時間変化の度合いに依存することを確認した。また、入射X線が平面波であるか、球面波であるか等の条件にも動画再構成の結果が依存することが確認され、今後より広い対象に本手法を適用する上での課題も明らかになった。引き続き実験・数値計算の両面からアルゴリズムの妥当性、適用限界について検証するとともに、データ処理の高速化および解析法の拡張を進める。解析法に関しては特にスパース性を導入した解析法の検討を進めていく。現状で利用できるX線の輝度では、本手法が適用可能な時間、空間スケールに大きな制限がかかることが予想されるが、適用限界については数値計算と比較し、理論の妥当性を多方面から検証する。また前項で挙げられた課題を解決するために多量の回折像を処理するために高速なデータ処理環境を構築する。さらに将来の光源・光学系の発展に伴い、本手法を適用可能な時間空間領域の拡大が見込まれるため、必要な計算環境の構築や試料に課される条件などを明確化する。

X線回折物理平成27年度後半に当初予定していなかった国際会議への参加をするため、および当初計画よりも高性能なレーザーを購入するために、前倒し支払請求を実施したが、航空券の価格が予定よりも若干安くなったため、その分の額が次年度に繰り越された。引き続き実験・数値計算の両面から、提案する可視化アルゴリズムの妥当性・適用限界について検証するとともに、データ処理の高速化および解析法の拡張を進める。実験においてはコロイド分散系を対象として可視光レーザーを用いた実証実験を実施し、数値計算からもスパース性を活かしたアルゴリズムの妥当性検証および解析アルゴリズムを発展させる。
17世紀西欧における「生きてはたらく人体」理解の転換の研究

17世紀前半、ウィリアム・ハーヴィ(William Harvey,1578-1657)の『心臓と血液の運動De Motu Cordis,1628』における血液循環論の提唱、ルネ・デカルト(Rene Descartes,1596-1659)による機械論的人体像の提出によって西欧における「生きてはたらく人体」理解をめぐる概念構成は大きく変わった。このハーヴィ、デカルトがともに大きな影響を受けたアナトミアのテキストが、ガスパル・ボアン(Gaspard Bauhin,1560-1624)の『解剖学の劇場、Theatrum Anatomicum,1st.ed,1605,2nd ed,1621』である。このボアンの活動したスイス・バーセル大学に注目し、ボアンのアナトミアのテキスト、さらに、ボアンの師であったテオドール・ツヴィンゲリ(Theodor Zwingeli,1533-88)のフィジオロギアの問題構成と問題関心の推移をあとづけた。本研究の主な成果は次の2点から成る。1.1570年に、Tツヴィンゲリにより改正されたバーゼル大学医学部の「規定《Statuta》」の付表から当該時代のバーゼルの理論医学教育におけるフィジオロギアの位置付けを分析した。2.1590年から1621年までの間に出されたガスパル・ボアンの5冊のアナトミアのテキストと、T.ツヴィンゲリのフィジオロギアのテキストの構成を時代を追って分析することにより、16世紀後半から17世紀前半のバーゼルにおいてアナトミアとフィジオロギアの対象領域が重なりあっていく状況を明らかにした。17世紀前半、W.ハーヴィ(William Harvey,1578-1657)の"De Motu Cordis"における血液循環論の提唱、R.デカルト(Rene Descartes,1596-1650)による機械論的人体像の提出によって西欧における「生きてはたらく人体」理解をめぐる学問構成は大きく転換した。このハーヴィ、デカルトがともに影響を受けたのがG.ボーアン(Gaspard Bauhin,1560-1624)の"Theatrum Anatomicum"である。このボーアンの活動の舞台であったスイス・バーゼル大学に注目し、ボーアン、さらには、ボーアンの師であったF.プラッター(Felix Platter,1536-1614)のアナトミアのテキスト、さらにT.ツヴィンゲリ(Theodor Twingeli,1533-1588)のフィジオロギアのテキストの分析を通して、ハーヴィ、デカルトに直接先立つ時代のアナトミアとフィジオロギアの問題構成と問題関心の推移を、主として次の2点からあとづけ分析した。1.1570年にF.プラッター、T.ツヴィンゲリにより改正されたバーゼル大学『規約』の付表から、アナトミアとフィジオロギアの位置づけを分析した。2.1590年から1621年までに出版された、G.ボーアンのアナトミアの7冊のテキスト、さらに、ボーアンの師F.プラッターの1583年に出されたアナトミアのテキストの構成、序文を中心に継時的に分析し、16世紀後半から17世紀初頭のスイス・バーゼルのアナトミアにおける問題構成と問題関心の推移について分析した。
オオムギの幅広い種子休眠性自然変異の基となる主要なQTL遺伝子の解析

これまでに、休眠性の非常に強い祖先型野生オオムギ系統「H602」と休眠性をほとんどもたない醸造用オオムギ品種「関東中生ゴールド」の組み換え近交系統を用いた種子休眠性のQTL解析より、2つの主要な種子休眠QTL Qsdw-5H及びQsd2-OKを見いだしている。本研究は、これらQTLの精密マッピングを進め、原因遺伝子の単離を目指すことを目的とする。本年度は、精密マッピングのために必要な組み換え個体の育成を進めた。Qsdw-5Hに関しては、F4世代で遺伝子型を調べ、組み換えが起きた個体を選抜、後代の種子を昨年秋に圃場に植えた。現在、育成したF5世代のQTL領域の遺伝子型の決定を進めている。今後、遺伝子型と発芽率の対応を調べ、後代検定によるマッピングを進める予定。Qsd2-OKに関しては、QTL領域の遺伝子型の違いにより表現型の差がよりはっきり区別できると予想された系統間で交配を行い、新たにF2集団を作出、昨年度から圃場で育成していた。本年度は、このF2集団(約480個体)から種子を収穫し、遺伝子型と発芽率の相関を調べた。当初の予想通りQTL領域の遺伝子型と発芽率の間にはっきりとした相関が検出できた。この結果から作出した集団は、Qsd2-OKの精密マッピングにより適した材料であることが明らかになった。さらに、QTL領域を絞り込むためF2世代の遺伝子型を調べ、QTL領域内で組み換えが起きた個体を選び、その後代を圃場で育成している。今後、種子を収穫、発芽試験を行い、遺伝子型と発芽率の分離の相関を調べQsd2-OK領域の絞り込みも進める予定。本年度は、精密マッピングのための材料の育成をほぼ計画通り進めることができた。さらにマーカー作出のための配列情報も拡充することができた。QTL領域の組み換え個体の大規模選抜は、QTL領域をより狭い領域に絞り込んでから始める予定とした。引き続き精密マッピングの材料育成を進める。また、両親間の多型を次世代シークエンサーで解析したゲノムDNAやRNAのデータに基づいて調べ、QTL近傍のマーカーを作出、精密マッピングに利用する予定。さらに、発現データに基づいた原因遺伝子の探索も検討している。
Nrf2の肺高血圧症進展に関わる機序の解明

肺高血圧症の病態形成や進展に,活性酸素種による酸化ストレスの関与が知られている.酸化ストレス反応を統一的に制御する転写因子Nrf2は,HO-1,NQO-1,GCLなどの酸化ストレス消去系蛋白質の発現量を調節する.近年,虚血再灌流障害を加えたHep3B細胞においてNrf2の発現量が低下していることが報告された.また,ユビキチンリガーゼSiah2がNrf2を制御していることが示唆された.Nrf2は肺平滑筋細胞においても活性酸素種による酸化ストレスの消去に寄与する可能性がある.本研究では,肺平滑筋細胞において低酸素負荷下で,酸化ストレス反応を統一的に制御する転写因子Nrf2の機能およびSiah2によるNrf2の制御機序を`Gain of function'と`Loss of function'の両面から検討することとした.まずNrf2が低酸素負荷下でのヒト肺平滑筋細胞において,活性酸素種に対しどのような機能を持っているかをin vitroで検討した.今後,Nrf2を制御することが示唆されているユビキチンリガーゼSiah2が肺平滑筋細胞においてどのような機序でNrf2を制御するのかを検討する.また,活性酸素種による細胞内シグナルに与える影響をNrf2とSiah2を過剰発現及びノックダウンし検討する.肺高血圧症の病態形成や進展に,活性酸素種による酸化ストレスの関与が知られている.酸化ストレス反応を統一的に制御する転写因子Nrf2は,HO-1,NQO-1,GCLなどの酸化ストレス消去系蛋白質の発現量を調節する.近年,虚血再灌流障害を加えたHep3B細胞においてNrf2の発現量が低下していることが報告された.また,ユビキチンリガーゼSiah2がNrf2を制御していることが示唆された.Nrf2は肺平滑筋細胞においても活性酸素種による酸化ストレスの消去に寄与する可能性がある.本研究では,肺平滑筋細胞において低酸素負荷下で,酸化ストレス反応を統一的に制御する転写因子Nrf2の機能およびSiah2によるNrf2の制御機序を`Gain of function'と`Loss of function'の両面から検討することとした.まずNrf2が低酸素負荷下でのヒト肺平滑筋細胞において,活性酸素種に対しどのような機能を持っているかをin vitroで検討した.今後,Nrf2を制御することが示唆されているユビキチンリガーゼSiah2が肺平滑筋細胞においてどのような機序でNrf2を制御するのかを検討する.また,活性酸素種による細胞内シグナルに与える影響をNrf2とSiah2を過剰発現及びノックダウンし検討する.
離散システムの構造および解析アルゴリズムに関する数学的研究

1.連続線形システムの2次形式評価関数のもとでの最適制御を計算機で実行する場合,連続線形システムには0次ホールドによる離散近似系を対応させるとしても,2次形式評価関数には何を対応させるかが問題になる。状態変数と制御入力を0次ホールドで近似した2次形式評価関数をとるとして,それを計算するための実用的なアルゴリズムをDunford積分と行列の一般固有空間への射影子を用いて導き,その関連問題を探求中である。2.上の研究の過程で二重Fourier級数の知識が関係してくるので、基礎として二重Norlund総和法について研究し,結果を実解析セミナーで発表した。連続システムを離散近似する場合,その結果の順序を並べ換えることが有用なことがあるので,並べ換えの方法,Generator,有限集合の順序構造の三者の関係を考察し,結果を第3回関数空間セミナーで発表した。1で述べた評価関数は,連続システムの場合状態変数と制御入力の2次形式の和の定積分で与えられ,近似系の離散システムではその変種になるなど積分論・測度論が関係する。その基礎として次のような結果を得た。(1)位相空間上のBorel測度と推移確率から複合確率測度を定義し,その収束性,相対コンパクト性および一様緊密性を調べ,雑誌の公表した。(2)直積空間上の測度の集合の相対コンパクト性の収束条件とその応用について,実解析セミナーで発表し,雑誌に公表した。(3)距離空間上で定義され,Suslin空間に値を取る可測関数は,連続関数列の概収束極限として表されることを示し,雑誌に掲載予定である。佐々木多様体上の離散システムの最適制御などの動的挙動を調べる基礎として,接触Bochner曲率テンソルが零である佐々木多様体においてスカラー曲率が定数であるための条件について調べ,雑誌に公表した。
分子認識機能電極のメゾスコピックパターンニング

本研究の目的は、分子レベルで構造が制御された分子認識表面を有し、かつ、サブミクロンからサブミリメーターにわたるメゾスコピック領域において規則的なパターンを有するミクロ電極を作製し、パターンに特徴的な電気化学特性を発現することにある。本申請者は、様々な高分子の希薄溶液を電極などの固体基板上にキャストして得られるフィルム中で、数百ナノメーターから致百ミクロンにわたるいわゆるメゾスコビック領域において、規則的に二次元配列したドットやライン、ハニカム状のネットワークなど様々な構造が形成されることを見いだした。また、核酸塩基を親水部に有する両親媒性化合物から形成される単分子膜が、DNA中と同様に相補的な塩基対を形成し、きわめて高い分子認識能を有することを見いだしている。そこで、核酸塩基や多糖類を有する自己組織性高分子膜によって電極表面を構造的に修飾したミクロ電極を作り、核酸や蛋白質との特異的な相互作用を電気化学的な手法によって検出するシステムを構築する。すでに前年度の研究において、キャスト過程で自発的に形成される高分子のハニカムパターンを鋳型として金のマイクロアレーの作製に成功した。本年度は種々のチオール化合物による金マイクロアレー表面の選択的な修飾と化学力顕微鏡による観察を行った。アクリル酸とドデシルアクリルアミドのラジカル共重合によって得た両親媒性高分子の希薄なクロロフォルム溶液を高湿度下でITO上にキャストしてハニカム構造を作製した。高分子パターン上に金をコーティングしたのちクロロフォルム中で超音波洗浄、さらに界面活性剤で洗浄してポリマーを除去することで、ヘキサゴナル配列した直径約2ミクロンの金ドットのアレーを作製した。ポリマーを完全に除去せずに絶縁層として残し、金コートしたカンチレバーを用いてコンタクトモードによるAFM測定で導電性の二次元マッピングに成功した。核酸塩基を有する長鎖チオール誘導体を合成し、電気化学的還元脱着反応から金電極表面への吸着量を見積もったところ、ほぼ単分子層でSAMを形成することがわかった。
レーザ照射による新しい炭素体の調製とその機能

従来、炭素材料は主に電気炉等で熱処理を施すことによって調製され、その物性について広く研究が展開されてきた。レーザ照射による炭素体の調製は、急速炭化という点で従来の熱分解プロセスと大きく異なり、新物質探索の上で極めて興味深いものである。すなわち本研究ではレーザ加熱の方法で新炭素体の調製を目的とし、従来の方法である熱処理方法と比較検討しながら、その基礎物性の評価とその応用の可能性を提案することである。前駆体としてはポリイミドフィルムを用い、大気雰囲気中・窒素雰囲気中において照射時間を変化させ、新規の炭素体を調製してその炭素化における相違点を検討した。初めにFE-SEMを用いレーザ照射面を観察すると、急速炭化のためと思われる特徴的なペブル構造が確認された。またXMA、Raman分析、ρ-T特性を求めることにより更に詳しい構造解析を行った。その結果、通常加熱では2000°C程度に相当する熱履歴を受けて炭化が瞬時に達成されるという新たな知見が得られた。応用としては導電路の生成を行った。生成方としてはレーザをスリットに通すことによって細線化を行い炭化路を生成した。更に炭化路上にニッケルメッキを施した。これにより高導電路形成やそこへのハンダ付けにも応用が見込まれ,広範な用途が期待できる有望な方法と判断された。以上のように、本研究によって基礎科学と応用の両分野で顕著な成果を得ることができた。すなわち本研究ではレーザ加熱の方法で新炭素体の調製を目的とし、従来の方法である熱処理法と比較検討しながら、その基礎物性の評価とその応用の可能性を提案することである。前駆体として各種高分子フィルムを用い、それぞれに異なるパワーのレーザを照射し、また照射時間を変化することによって新規の炭素体を調製した。このプロセスによると大気中での炭化が可能である。照射部分の雰囲気を大気中のみならず不活性ガスについても同様な実験を行い、その炭素化における相違点を検討した。主にポリイミドを前駆体とした炭素体について、その物性を明らかにするべく研究を進めている。FE-SEMを用いレーザ照射面を観察すると、急速炭化のためと思われる特徴的な構造が確認され、またX線回折やXMA、ρ-T特性などを用いてその基礎物性を詳しく解析しているところである。来年度はレーザを照射したポリイミドの物性の解明を引き続き進めるとともに、これらによって調製した炭素体により、電気二重層キャパシタ用電極材料への応用を目指す方針である。ポリイミドフィルムへのレーザ照射によって、炭素フィルムが調製できることが知られた。この炭素体は実用上も回路構成等に高い可能性を有することが確認できた。炭素体のFE-SEM、TE観察により、窒素雰囲気中及び大気雰囲気中でのレーザ照射サンプルにそれぞれ特徴的な構造が見出された。室温電気抵抗率およびその温度依存性は、低結晶性炭素と同様の特性を示した。また、定性元素分析により、窒素雰囲気中では照射時間と共に炭化が進み、大気雰囲気中では炭化と同時に酸化反応が起きているために炭化層の厚さが成長しないことが確認された。カプトンフィルムにレーザ照射する炭化プロセスが有効であり、精細炭化パターンも期待できると判断された。さらに、炭化路上へのニッケルメッキも容易かつ良好に形成され、抵抗率も格段に低くなり高導電路の形成にも応用が期待でき、高分子フィルム上への回路形成に有望であると判断された。

高エネルギーレーザビームの照射による炭化プロセスの経時変化、また得られた炭素体上への各種金属メッキによって高導電性を賦与する方法、詳細な物性とセンサとしての可能性、基材フィルムと炭化路間の浮遊容量等の検討については次年度の課題としたい。従来、炭素材料は主に電気炉等で熱処理を施すことによって調整され、その物性について広く研究が展開されてきた。レーザ照射による炭素体の調整は、急速炭化という点で従来の熱分解プロセスと大きく異なり、新物質探索の上で極めて興味深いものである。すなわち本研究ではレーザ加熱の方法で新炭素体の調製を目的とし、従来の方法である熱処理方法と比較検討しながら、その基礎物性の評価とその応用の可能性を提案することである。前駆体としてはポリイミドフィルムを用い、大気雰囲気中・窒素雰囲気中において照射時間を変化させ、新規の炭素体を調整してその炭素化における相違点を検討した。初めにFE-SEMを用いレーザ照射面を観察すると、急速炭化のためと思われる特徴的なペブル構造が確認された。また、XMA、Raman分析、ρ-T特性を求めることにより更に詳しい構造解析を行った。その結果、通常過熱では2000°C程度に相当する熱履歴を受けて炭化が瞬時に達成されるという新たな知見が得られた。応用としては導電路の生成を行った。生成方としてはレーザをスリットに通すことによって細線化を行い炭化路を生成した。更に炭化路上にニッケルメッキを施した。これにより高導電路形成やそこへのハンダ付けにも応用が見込まれ、広範な用途が期待できる有望な方法と判断された。以上のように、本研究によって基礎科学と応用の両分野で顕著な成果を得ることができた。
自律月面ローバの研究

近い将来、我が国が実施を目指している月面の科学探査に備えて、月面ローバの研究・開発を行った。月面全体をおおう、レゴリスと呼ばれる粉状の細かい粒子に対応するために接地面積を大きくする弾性車輪を提案し、また点在する障害物を乗り越えながら急な斜面を登攀するサスペンション機構を開発した。ローバおよび搭載マニピュレータを地球から遠隔操作するに当たり、運用者の負担を軽減し、かつ効率的な運用を確保するために、新たにセミ自律方式を提案した。実験的に機能を確認するためのローバ・モデルとして、LUBOTシリーズを1号機から3号機まで試作し、さまざまな環境で走行実験を繰り返して性能を確認した。地上ロボットでは世界のトップ技術を有する日本であるが、月・惑星探査ロボットの研究開発は欧米に遅れをとっている。本研究では、月面を探査するローバの基礎技術を開発し、世界トップクラスの技術の開発を目標とする。しかし、単なる学術研究に留まらず、JAXAと協力して実際に月探査ミッションに用いるローバを目指し、そのために必要な基礎技術を確立することとした。本年度は4年計画の初年度にあたり、月面ローバの概念設計を実施し、走行系、制御系だけでなく、熱制御系・通信系・電力系・運用系・構造系などを含む総合的なローバシステムの検討を行った。また一部、BBM試作による検討を進めた。その結果、月面クレーターの中央にある2000m級の山に登り頂上で岩石などの資料を採取して着陸船に戻ってくることを可能とするローバー(LUBOT : LUnar roBOT)の設計を完了した。傾斜角25度の急峻な不整地を障害物を避けながら走行し、かつ昼間は120°C、夜は-20°Cという過酷な環境に耐える設計とした。この設計は、JAXAとの共同研究に発展し、将来の打ち上げを想定したより実践的な観点からの検討も実施することができた。走行系としては前進、後進に対して対称となるロッカーボギー方式とし、2輪x4の8輪方式を採用した。重量および機動性に難点がある履帯に代えて弾性車輪方式を提案した。ただし、通常の車輪では、レゴリスで覆われた急峻な傾斜地を走行する際にスタックし易く、履帯に比して不利である。そのため、車輪が変形して設地面積を大きくとることができる、弾性車輪方式を採用した。走行制御系としては地球局とローバの通信回線容量が限られることを考慮してセミ自律方式を提案し、試作を進め、良好な中間結果を得た。また、月面の岩石などの資料を採取するマニピュレータは構造が簡単で操作も容易な方式を比較検討し、スカラタイプのものを提案し、試作を進めた。欧米を中心に、月・惑星探査計画が進展し、火星ではすでにローバによる直接探査が進んでいる。また宇宙後進国である、中国やインドも月面探査を強力に進めている。本研究では、月面を探査するローバの基礎技術を開発し、上記の外国の情勢に遅れをとらないために、世界トップクラスの技術の開発を目標とする。また、宇宙航空研究開発機構(JAXA)と協力して実際に月探査ミッションに用いるローバを目指し、そのために必要な基礎技術を確立することを目標とした。本年度は4年計画の2年度にあたり、月面ローバの基本設計を終了し、走行系、制御系マニピュレータ系などのBBM(機能モデル)の第1次試作を完成させた。その結果、月面クレーターの中央にある2000m級の山に登り頂上で岩石などの資料を採取して着陸船に戻ってくることを可能とするローバ(LUBOT-1)のBBM試作を完了した。傾斜角25度の急峻な不整地を障害物を避けながら走行する設計とした。この研究は、JAXAとの共同研究に発展し、将来の月ミッションの探査機打ち上げを想定したより実践的な観点から、両者が共同して検討を実施した。上記BBMを用いたさまざまな条件下での走行実験を繰り返し実施し、問題点を洗い出して改良を進めた。フィールドテストとしては、大学周辺の傾斜地形および砂浜での走行実験の後、月面のレゴリス環境に類似した、静岡県中田島砂丘における総合実験を2回、実施した。走行制御系としては地球局とローバの通信回線容量が限られることを考慮してセミ自律方式を提案し、BBMを用いた上記試験を通して良好な結果を得た。また、月面の岩石などの資料を採取するマニピュレータは構造が簡単で操作も容易な方式を比較検討し、スカラタイプのものを試作し、試験を行った。これらの試作・試験の結果を総合的に評価し、改良モデルLUBOT-2の設計を進めた。昨年度までに試作した、3種類の月面ローバのプロトタイプモデルの走行試験を実施した。その中で、特に走行・サスペンション系に関しては次のような検討を行った。

(1)今まで試作した、月面ローバの、パンタグラフ方式とクロスボギー方式のサスペンション方式の比較検討を試作モデルを用いて実施した。(2)上記、2方式に関しては、月面のレゴリスに似た砂を有する砂丘(静岡県中田島砂丘)で走行実験を行い、機能・性能の確認を行った。(3)走行系に加えて、走行制御系に関しても、地球からの遠隔制御を前提にセミ・自律方式(地球からマクロ命令を与えてそれをローバが自律的に達成するような自律性)の性能を確認した。また、ローバに搭載して、表面の資料を採取するためのマニピュレータの方式検討を実施した。その結果に基づいてプロトタイプモデルの試作を行った。具体的には以下のように開発を進めた。(1)有力な候補は多関節タイプのマニピュレータであるが、6自由度を前提にすると機構が複雑となり重量が大きくなる恐れがある。そのため、機構の簡素化、自由度の制限などをとおして軽量化を図ることとし、スカラタイプを採用することとした。(2)平成22年度に試作した、スカラタイプのマニピュレータは、砂丘におけるフィールドテストの結果、1重量および質量バランスの改良、2多数の、一部分がむき出しのハーネス配線の収納、3駆動モータのトルク向上、などの課題が残り、今回はそれを解決する方式を開発した。(3)マニピュレータは地球局からの遠隔制御を前提とする。そのため、グリッパーの目標位置を地球局から指定して、マニピュレータは自律的に目標物を把持するような、セミ・自律方式を確立した。上述のように、ローバモデル、マニピュレータモデルおよびそれを遠隔にて制御する擬似地球局を統合して全体システムとして齟齬なく機能しかつ所期の性能を発揮することを確認した。NASA(米国)ではすでに火星ローバ(Curiosity)を用いた本格的な火星探査が進行中である。中国も月探査計画を精力的に進めている。わが国では、「はやぶさ」による小惑星の探査、「かぐや」による月探査を実施し、世界水準を超える成果を得ているが、月・惑星に着陸した後に重要な役割を担う、移動を伴う探査手段(ローバ)技術はまだ確立していない。本年度は4年計画の研究の3年目にあたり、目標は、昨年度までに試作、走行実験をした月面ローバモデル(LUBOT-2)を評価して、サスペンション機構を洗練させることにあった。前年度試作したLUBOT-2のパンタグラフ・サスペンションは、フィールドテストの結果は良好であり、十分実用に耐えることが実証された。かつ地球上での民生応用の可能性が実証されたため、特許申請を行った。しかし、繰り返し行った走行テストの結果、サスペンションの動作範囲に改良の余地があることが判明した。その解析結果に基づき、サスペンション機構を見直し、改良型としてダブル・ボギー方式の8輪月面ローバを提案し、そのモデル(LUBOT-3)の設計、解析、試作を行った。本方式は、片側4輪を対称な2組のボギーで支持し、中央の車輪が側面図では、平面では重なって見える位置に配置した。これにより、前進、後進が両ボギーに関して対称でありながら、独立に傾斜するため、不整地での走行特性がすぐれている。約30度の傾斜をもち、凹凸に富み、かつ大変滑りやすい土壌で走行試験を実施し、その性能を確認することができた。
酵素触媒機構の理論化学的解明とコバラミン酵素の進化工学的改変並びにコンポジット化

1.コバラミン酵素の科学と進化工学的改変(1)組換え体グリセロールデヒドラターゼを精製し,その酵素化学的性質を明らかにするとともに、X線結晶解析により立体構造を初めて解明した。(2)ジオールデヒドラターゼ・アデニニルペンチルコバラミン複合体の結晶に可視光を照射し、アデニン部固定ラジカルの生成を結晶学的に示した。(3)基質フリー型ジオールデヒドラターゼの立体構造を解明した結果、基質はある程度歪みのかかったCo-C結合にさらに歪みを加えてホモリシスの引き金を引いていることが強く示唆された。(4)B_<12>補酵素の下方配位子の塩基を置換したアナログの補酵素活性は塩基部のかさ高さと良く相関しており、また、ヌクレオチド部は中間体ラジカルを安定化することが示唆された。(5)ジオールデヒドラターゼとB12およびR体、S体基質との複合体の構造を解析し、各対掌体が生成物に変換される過程の詳細な立体化学経路を解明した。(6)本研究で得られた研究成果を中心に、総説を化学分野で最も権威のあるChemical Reviews誌に発表した。2.酵素触媒機構の理論化学的解明(1)タンパク質を含まない単純モデルを用いた密度汎関数法理論計算により、ジオールデヒドラターゼ反応の各過程がエネルギー的に十分起こり得ることを示した。(2)ジオールデヒドラターゼの全原子を含めたQM/MM法による理論計算を行い、水酸基移動における活性部位アミノ酸残基の寄与の重要性を明確に示した。3.コバラミン酵素のコンポジット化(1)合成ペプチド脂質、二分子膜、及び無機高分子マトリックス等のアポ蛋白モデルとB_<12>とを組み合わせたコンポジット生体触媒を構築し、炭素骨格組み替え反応及び脱ハロゲン化反応等におけるこれらの高反応性を確認した。(2)酵素モデルとして、B_<12>とクラウン化合物とを連結した分子を合成し、そのK^+結合性を確認した。1.コバラミン酵素の科学と進化工学的改変ジオールデヒドラターゼはグリセロールにより自殺不活性化を受ける。合理的デザインによりグリセロールによる不活性化を受けにくい酵素に改変することを目指す第1歩として、グリセロール結合型ジオールデヒドラターゼ・シアノコバラミン複合体の結晶構造解析を行い、分離能2.13Åまで精密化を進めた。プロパンジオール結合型とグリセロール結合型で、全体及び各サブユニット毎の構造上の違いは見られなかったが、基質の3位水酸基と水素結合しうる2つのアミノ酸残基を特定できたので、今後は変異型酵素の作成を行う。ジオールデヒドラターゼ・アデニニルペンチルコバラミン複合体を暗所および光照射条件で結晶構造解析を行った。可視光照射により補酵素アナログのCo-C結合が開裂し、生じた上方配位子由来のアデニニルペンチルラジカルはアミノ酸残基との間の水素結合によって酵素に固定されていることが示された。2.コバラミン酵素のコンポジット化合成ペプチド脂質、二分子膜、及び無機高分子マトリックスの3種類のアポ蛋白モデルと、天然型ビタミンB_<12>及び疎水性ビタミンB12類とを組み合わせ、コンポジット生体触媒によるB_<12>酵素類似反応の検討を行った。炭素骨格組み替え反応及び脱ハロゲン化反応などにおいて、従来よりも効率の良い反応系を構築できた。

3.酵素触媒機構の理論化学的解明タンパク質を含まない単純化したモデルを用いて、ジオールデヒドラターゼ反応の各ステップのエネルギーを密度汎関数計算により求めた。反応の必須ステップである水素引き抜きおよび再結合は活性化エネルギーが9.0および15.1kcal/molと、基質の結合エネルギーでまかなえる程度の値であったことから、十分に起こり得る反応であることが示された。1.組換え体グリセロールデヒドラターゼを精製し,その酵素化学的性質を明らかにするとともに、結晶構造解析を行った。1,2-プロパンジオールの反応速度はR体がS体よりも2.5倍速かったのに対して、親和性は同程度であった。酵素がαβγヘテロトリマーの2量体構造をとったり,αとβサブユニットの界面に補酵素が"base-on"構造で結合し,活性中心がαサブユニットの(α/β)_8バレル構造の中に存在し,そこで基質とK^+が複合体を形成しているなど,ジオールデヒドラターゼと高い類似性が見られたが,酵素に結合していたプロパンジオールがR体であるという点では異なっていた。両酵素のグリセロール脱水触媒中の不活性化のされ易さの差異がこの基質結合の特異性により説明可能であることも指摘した。2.B_<12>補酵素関与酵素には一般に基質がきたときに初めてCo-C結合が開裂するという引き金機構が存在する。この引き金機構を立体構造に基づいて解析した。基質フリー型酵素では、基質の2つの水酸基が占めていた位置に2分子の水がK^+に配位して結合していた。モデリングにより、基質はある程度歪みのかかったCo-C結合にさらに歪みを加えることで、そのホモリシスの引き金を引いていることが強く示唆された。基質結合による局所的コンホメーション変化は決して大きくはないが、コバラミンとβサブユニットとを回転させる結果、増幅されてCo-C結合の歪みを増加させ開裂させると結論された。3.補酵素B_<12>の下方配位子塩基を置換したアナログを用いてジオールデヒドラターゼ及びエタノールアミンアンモニアリアーゼでの補酵素活性を調べたところ、トリメチレンアナログの結果と同様に塩基の大きさと良く相関しており、また、塩基部のかさ高さが増す程不活性化が起こりにくかった。これらは同じ塩基をもつトリメチレンアナログよりも補酵素活性が高く不活性化も起こりにくかった。ヌクレオチドループの塩基部およびリボース部は反応中間体ラジカルを安定化することに寄与していると考えられる。1.B12補酵素(アデノシルコバラミン:AdoCbl)関与ジオールデヒドラターゼは、R体、S体いずれの1,2-プロパンジオールにも作用するので、一見立体特異性がないように見える。しかし実際には、両エナンチオマーが異なる立体化学経路で立体特異的に反応することが標識実験によって示唆されていた。本研究では、酵素の精密な立体構造に基づいてこの立体化学経路を明らかにするために、R体、S体それぞれの基質と酵素、シアノコバラミンの複合体を結晶化し、結晶構造解析とそれに基づくモデリングを行った。その結果および量子化学的考察により、両エナンチオマーが生成物に変換される過程の詳細な立体化学経路を解明することができた。2.AdoCbl関与エタノールアミンアンモニアリアーゼの再活性化因子の遺伝子を初めて同定した。この遺伝子を酵素遺伝子と共発現させることにより、その産物が再活性化因子として機能することを確認できた(論文投稿中)。