hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
平滑筋細胞分化過程における分子生物学的解析

本研究は平滑筋及び非筋細胞に広範に分布するアクトミオシン系調節蛋白質であるカルデスモン(CaD)の平滑筋細胞の形質転換(分化・脱分化)に伴う高分子型(h-CaD)と低分子型(l-CaD)のアイソフォーム間での発現変換と発現量の変化を指標として、初代平滑筋細胞を用いた分化型形質維持システムを確立し、平滑筋細胞分化誘導のメカニズムを解析することを目的として行った。、まず我々は遺伝子レベルでCaDの発現を解析するため、CaD遺伝子構造を解析した。この結果、CaD遺伝子は全長約150kbのシングルコピー遺伝子で、h-及びl-CaDの発現はエクソン3内に存在する2ヵ所の5′-スプライス部位の選択様式に依存するというユニークなスプライシングによることを明かにした。さらに、プロモーター領域の同定も行った。また、初代平滑筋細胞の培養条件に検討を加えた結果、α1β1インテグリンを介した細胞内情1伝達系が平滑筋細胞の脱分化を抑制し、分化型形質を維持させることを見い出した。この培養条件下ではh-CaDのみならず高分子型トロポミオシン、及びメタビンキュリン等の分化型平滑筋細胞の分子指標となる蛋白質の発現が認められた。また、分化した平滑筋細胞の接着構造(デンスメンブレン)にα1β1インテグリンが局在することを見だし、これらの遺伝子群がα1β1インテグリンを介した細胞内情報伝達系のコントロール下で発現制御されている可能性が示唆された。さらに、この培養システムを用いて、平滑筋細胞におけるCaD遺伝子の転写調節機構の解析を行った。CaDプロモーターの転写活性平は分化型滑筋細胞において極めて高く、脱分化型平滑筋細胞では前者の7040%程度に低下した。また、骨格筋細胞由来のC2C12細胞及びHeLa細胞での転写活性は極低いものであった。これらの結果はそれぞれの細胞でのCaD蛋白質の発現量と一致しており、CaD組織特異的な発現は転写レベルで制御されていることが明らかになった。この平滑筋特異的な転写促進は転写開始部位の上流一309一300に位置するCArGbox様配列(CCAAAAAAGG)に依存しており、この配列と前後6bpを含む配列、CArG1と特異的に結合する核蛋白質が平滑筋細胞核抽出液中に存在することを見出した。以上の結果、このCArGbox様配列はCaDの平滑筋特異的な発現を制御している唯一のシス因子であることが明かになった。ニワトリ・カルデスモン(CaD)遺伝子は全長100-150kbpのsingle cory geneで17個のエクソンから構成される。砂嚢筋型CaDmRNAの5'-noncodingおよびアミノ末端領域はエクソン1a-1、1a-2および1a-3にコードされ、エクソン1a-3に翻訳開始コドンが存在する。

また脳型CaDmRNAの5'-noncoding領域および翻訳開始コドンはエクソン1bにコードされており、これらのエクソンは1a-1、1a-2、1a-3、そして1bの順序で配置されていることが判明した。ヒトCaD遺伝子と同様のユニークなエクソン3の構造がニワトリCaD遺伝子に認められた。エクソン3の中間部に5'-splice siteの共通配列が存在し、それを境界にして5側(エクソン3a)にはh-CaD及びl-CaDに共通のアミノ酸配列が、3側(エクソン3b)にはh-CaDに特異的な繰り返し配列がそれぞれコードされている。すなわち、h-CaDおよびl-CaDの発現変換はエクソン3に存在する2つの5'-splice siteの選択によるものである。従って、平滑筋細胞の形質転換に伴うh-CaDとびl-CaDの間での発現変換は種の違いを越えた普遍的な機構で制御されていることが明かになった。また、ニワトリ脳由来のl-CaDは508番目にアラニンの挿入が認められるが、これは、最後エクソン(エクソン14)とイントロンの間に隣接して2箇所3'-splice siteの共通配列が存在し、その選択の違いにより起こることが判明した。この現象は神経組織と平滑筋組織でのsplicing機構が異なることを示す興味深い例である。さらに、5'-上流域の解析を進めた結果、エクソン1a-1および1bの上流域はそれぞれ独立したプロモーター(砂嚢筋型と脳型)であることが明らかになった。CATアッセイおよび特異的プローブを用いたノーザンブロットにより砂嚢筋型プロモーターは強力な転写活性を元した。これに対し脳型プロモーターの転写活性は弱い。砂嚢筋型プロモーターの詳細な解析を行った結果、転写開始サイトから上流-217までがプロモーターの基本構造で、-372から-218が制御領域である。制御領域は抑制領域(-372から-346)と活性化領域(-315から-218)の2つのドメインから成る。また、この活性化領域は逆方向にしてもプロモーター活性は影響されないことからエンハンサーであると考えられる。本研究は平滑筋及び非筋細胞に広範に分布するアクトミオシン系調節蛋白質であるカルデスモン(CaD)の平滑筋細胞の形質転換(分化・脱分化)に伴う高分子型(h-CaD)と低分子型(l-CaD)のアイソフォーム間での発現変換と発現量の変化を指標として、初代平滑筋細胞を用いた分化型形質維持システムを確立し、平滑筋細胞分化誘導のメカニズムを解析することを目的として行った。初代平滑筋細胞の培養条件を種々の細胞接着因子を用いて検討を加えた結果、α1β1インテグリンを介した細胞内情報伝達系が平滑筋細胞の脱分化を抑制し、分化型形質を維持させることを見い出した。この培養条件下ではh-CaDのみならず高分子型トロポミオシン、及びメタビンキュリン等の分化型平滑筋細胞の分子指標となる蛋白質の発現も認められた。また、分化した平滑筋細胞の接着構造(デンスメンブレン)に、α1β1インテグリンが局在することを見い出し、これらの遺伝子群がα1β1インテグリンを介した細胞内情報伝達系の制御下で発現調節されている可能性が示唆された。さらに、この培養システムを用いて、平滑筋細胞におけるCaD遺伝子の転写調節機構の解析を行った。CaDプロモーターの転写活性は分化型平滑筋細胞において極めて高く、培養を重ねた脱分化型平滑筋細胞では前者の7040%程度に低下した。また、骨格筋細胞由来のC2C12細胞及びHeLa細胞での転写活性は極低いものであった。これらの結果はそれぞれの細胞でのCaD蛋白質の発現量と一致しており、CaDの組織
内耳血管条における糖輸送システムの解明~機能的上皮組織構築と膜輸送体の連携

内耳血管条機能の根幹を支える糖輸送機構を明らかにする目的で,それに関わる糖輸送分子の組織特異的な遺伝子発現およびタンパク質発現を明らかにした。その結果,糖輸送体分子の一つであるGLUT-1型が血管条構成細胞の中で基底細胞と血管構成細胞に発現していることや,新たに複数のGLUT型の輸送体の遺伝子発現を確認した。血管条では複数の促進拡散型糖輸送体が連携してその高いエネルギー代謝活性をを支えているものと考えられた。内耳血管条は内リンパ直流電位の生成および内リンパ産生に関わる重要な組織で,その機能異常は直ちに難聴をひきおこす.本研究代表者はこれまでに,血管条機能を明らかにする目的で,その構成細胞どうしの連携に着目した一連の細胞生理学的研究を行ってきた.その結果,「血管条のエネルギー代謝システムはそのユニークな組織構築と密接に関係している」という結論に達した.エネルギー代謝の根幹を担う細胞膜糖輸送体として,一般には,促進拡散型のグルコース単輸送体(GLUT)と細胞内外のNa+の電気化学的勾配により駆動されるNa+/グルコース共輸送体(SGLT)が知られている.研究代表者らは,血管条の単離辺縁細胞の生理学的実験から,この細胞の主なグルコース取り込み機構はGLUT型であることを既に報告している.初年度は,これまでに血管条でその発現が確認されているGLUT1の遺伝子とタンパク質発現について,RT-PCR法や免疫組織化学法による局在解析を行った.得られた主な結果を以下に示す.1.ラット・スナネズミ・モルモットを用いてGLUT1の局在を検討した.RT-PCR法により血管条においてGLUT1のmRNAの発現が確認された.血管条の全層標本の間接蛍光抗体法による免疫染色を行った.抗体は抗GLUT1抗体と中間細胞特異的な抗Kir4.1抗体を用いた.ラットについては基底細胞にGLUT1の強い陽性シグナルが観察され,中間細胞に発現しているKir4.1のシグナルとはその局在が重複していなかった.辺縁細胞は両抗体に対して陰性であった.モルモットの中間細胞におけるGLUT1の発現については結論を得られなかった.2.単離血管条細胞を用いたGLUT1の局在解析をおこなった.摘出した血管条をトリプシン処理した後,低融点アガロース内での機械的操作により,必要な血管条単離細胞を得た.これまでGLUT1発現の報告があったモルモットについて調べたところ,GLUT1に陽性な細胞は基底細胞と血管構成細胞であり,辺縁細胞については陰性であることがわかった.3.共焦点レーザー顕微鏡により,抗GLUT1抗体陽性部位の立体構造の解析を行った.基底細胞・血管内皮細胞が抗GLUT1抗体に対して陽性であった.3次元解析により,基底細胞から周期的に辺縁細胞に向かって突起が伸びていることが初めて確認された.これまでの報告から,基底細胞どうしはタイトジャンクションにより結合しており,基底細胞層自体が外リンパからの物質の透過を制限していると考えられている.今回の結果から,血管条内へのグルコースの流入経路として基底細胞層に発現しているGLUT1がその主要な役割を果たしていること.が示唆された.次年度は,血管条組織に対してGLUTファミリーを構成する遺伝子発現プロファイルを調べる.血管条の全層標本からmRNAを抽出し,GLUTファミリーを構成するアイソフォームの発現をRT-PCR法により網羅的に解析する.必要に応じて単一細胞RT-PCR法を適用する.血管条における糖輸送体に関しては,現在までにGLUT1の免疫活性が報告されているのみである.そこで,予備実験として,これまでに13のアイソフォームが登録されているGLUTファミリーのGLUT1GLUT9についての遺伝子発現解析を行った.その結果,血管条ではGLUT1以外に3つのアイソフォームが発現していることが確認された.辺縁細胞においてGLUT1以外のアイソフォームの発現の可能性が示唆された.内耳血管条は内リンパ直流電位の生成および内リンパ産生に関わる重要な組織で,その機能異常は直ちに難聴をひきおこす。本研究代表者はこれまでに,血管条機能を明らかにする目的で,その構成細胞どうしの連携に着目した一連の細胞生理学的研究を行ってきた。その結果,「血管条のエネルギー代謝システムはそのユニークな組織構築と密接に関係している」という結論に達した。エネルギー代謝の根幹を担う細胞膜糖輸送体として,一般には,促進拡散型のグルコース単輸送体(GLUT)と細胞内外のNa+の電気化学的勾配により駆動されるNa+/グルコース共輸送体(SGLT)が知られている。研究代表者らは,血管条の単離辺縁細胞の生理学的実験から,この細胞の主なグルコース取り込み機構はGLUT型であることを既に報告している。今年度は,血管条の全層標本からmRNAを抽出し,GLUT1以外のGLUT familyとSGLT familyを構成するアイソフォームの発現をRT-PCR法により網羅的に解析し,発現が確認された場合はそれぞれの特異的な抗体による免疫染色を行いその局在を明らかにすることを試みた。以下に主な結果を述べる。

これまでにGLUT familyを構成する分子として13のアイソフォーム,SGLTfamilyを構成する分子として4つのアイソフォームが報告されている。それぞれの塩基配列に従い特異的なプライマーをデザインし,血管条標本におけるmRNAサンプルからRT-PCRを行ったところ,GLUTfamilyについてはGLUT1以外に6つのアイソタイプの発現が確認され,SGLTについてはその発現が確認されなかった。発現が確認されたGLUTタイプの6つのアイソタイプのうち2つはGLUT1と同程度の発現量を示し,他の4つはその発現量が比較的少なかった。まず発現が確認されたGLUT4について抗ペプチド抗体を用いて免疫染色をおこなったところ,その陽性シグナルは基底細胞層に限局していた。ただし,GLUT1が基底細胞と血管に局在していたのに対して(初年度の結果),GLUT4は血管に対しては陰性であった。また,GLUT1は基底細胞の細胞膜に局在していたのに対して,GLUT4は細胞質にその陽性シグナルが局在しているように観察された。細胞膜か細胞質かの局在の最終的な判定については今後免疫電子顕微鏡的手法を用いて明らかにする予定である。本研究により,内耳血管条においてこれまで報告のなかった糖輸送体として新たに6つのGLUTアイソフォームの発現を確認した。一つの組織の中でGLUT1を含めて少なくとも7つのGLUTアイソフォームが機能していることになり,それぞれのアイソタイプの局在を明らかにしていく必要がある。また,本研究でその発現が確認されたいくつかの糖輸送体はインシュリンをはじめとしてなんらかの調節物質依存性を有していることから,内耳組織全体における糖輪送に関わる生理的調節の仕組みを明らかにする試みが今後必要となる。
高空間分解能フェイズドアレイ探触子と欠陥の詳細形状可視化手法の開発

はじめにフェイズドアレイ探触子の空間分解能を音場解析で算出する手法を提案した。また、これを用いて高い空間分解能を有するフェイズドアレイ探触子の設計を行った。次に、設計したフェイズドアレイ探触子について、差分法による超音波伝播のシミュレーションを行って、有効性を明らかにした。この過程で、可視化結果に現れるノイズを除去し、欠陥を明瞭に可視化する手法を提案した。最後に実験を行い、有効性を確認した。本研究の目的は、原子力発電設備に生じた欠陥の種別が疲労き裂であるか応力腐食割れであるかを判別することである。疲労き裂は直線的に進展するが、原子力発電設備に生じる応力腐食割れは屈曲しながら進展するため、それらの形状の差異を可視化すれば種別を判別できると考えた。欠陥を可視化する手法のひとつに、超音波フェイズドアレイ法がある。しかしながら現状のフェイズドアレイシステムは、欠陥の詳細形状を可視化できるだけの空間分解能を有していない。そこで、欠陥の詳細な形状を可視化するために、高い空間分解能を有するフェイズドアレイ探触子の設計を行った。可視化画像の空間分解能は超音波ビームを収束させたときの幅に依存するため、超音波の音場を解析するプログラムを独自に開発し、これを用いて高空間分解能を有するフェイズドアレイ探触子を設計した。次に、音場解析結果と実験値がどの程度一致するかの調査を行った。上述した音場解析手法では、超音波源は点音源の集合であると仮定して計算を行っている。しかしながら実際には超音波自体が持つ指向性の影響があるため、計算値と実験値は異なる可能性があった。そこで音場解析結果と実際の超音波の音場を比較するために実験を行った。その結果、超音波振動子単体では音場解析結果と実験結果に差異が見られたが、振動子が集合してフェイズドアレイ探触子を構成した場合には、総合的な音場は解析結果と実験値でほとんど差異が無いことが明らかになった。疲労き裂や応力腐食割れの形状を模擬した欠陥をモデル中に導入し、設計したフェイズドアレイ探触子で仮想的に超音波を送受信して、受信した信号を元に可視化画像を構築した。その結果、設計した高空間分解能フェイズドアレイ探触子によって、モデル中の欠陥を明瞭に可視化できることが明らかになった。そこで、昨年度は欠陥の詳細な形状を可視化するために、高い空間分解能を有するフェイズドアレイ探触子の設計を行い、シミュレーションで有効性を確認した。本年度は、昨年度の結果を元に、実験を行って有効性を確認した。はじめにスリット状の人工きずを有するSUS304製の試験片について、設計したフェイズドアレイ探触子を重ね合わせの原理を用いて再現し、超音波探傷を行って可視化画像を得た。その結果、シミュレーション結果と比較してノイズが多くなり、画像が不鮮明になることが明らかになった。そこできずエコー以外のノイズを除去する技術を開発し、それを適用することで、きずを明瞭に確認できることを明らかにした。次に、間隔の異なる隣接したスリット状の人工きずを有するSUS304製の試験片を複数用意し、それぞれについて提案手法で実験を行い、きず可視化画像を得た。その結果、きず先端が4.0mm程度離れていれば、可視化画像でそれぞれの先端を分離して観察することが可能であることが明らかになった。
マクロ経済モデルを用いた金融システム安定化政策と政府債務の短期的影響に関する研究

本研究は、近年のマクロ経済政策分析において標準的ツールとなっている動学的一般均衡マクロ経済モデルを用いて政府部門の活動を包括的に評価する枠組みを提示することを目的とする。特に、リーマンショック後の世界的な金融危機を背景に(1)政府部門が金融システム安定化政策として行う資本注入等の政策手段や、(2)政府債務の増大が経済に与える短期的な影響に注目が集まっていることから、従来型の歳入・歳出に加えて(1)および(2)を定式化し、同モデルへの導入を試みる。平成26年度は、まず関連する理論・実証研究の文献サーベイを行った。特に、政府債務の短期的影響に関しては、財政政策運営の不確実性の高まりや将来の増税予測が家計や企業の行動に直接的に影響する経路のほか、ソブリンリスクの高まりが信用スプレッドの拡大を通じて企業の資金調達コストを高める経路(ソブリンリスクチャネル)等、その波及経路について様々な理論的立場の文献が存在することから、こうした経路の実証的妥当性を検討するため、確率的ボラティリティ(SV)を考慮した時系列分析による予備的考察を行った。また、金融システム安定化政策に関しては、既存の文献における定式化の比較検討を行った上で、同政策を導入したモデルの開発に着手した。26年度の半ばから後半にかけて、政府債務の短期的影響に関する予備的考察の結果に基づき、動学的一般均衡マクロ経済モデルにおいて同影響を記述するための定式化を検討するとともに、金融システム安定化政策を導入したモデルの推計と政策シミュレーションを行い、同政策と歳入・歳出面での政策対応との比較評価を試みる予定であった。しかしながら、平成26年7月31日に研究代表者が辞職し、科学研究費助成事業への応募資格を有しなくなったことから、本研究課題は廃止されることとなった。
塩基配列擬種分布の進化と共進化の理論…特に制限酵素認識配列の進化を中心に

制限酵素による切断という選択圧のもとで、制限酵素の認識配列がどう進化するか、そしてこの選択圧がゲノムの部分配列出現頻度(ワード頻度)をどう改変するかについての包括的な数学理論を構築し、塩基配列データベースを用いた検証を行い、以下のテーマについて解明した。【1】特定の認識配列にかかる自然選択によって、ゲノム中のすべての部分配列頻度(ワード頻度)についての理論確率分布の導出。ワードの平衡頻度が認識配列の対称性とパタン、ゲノムサイズにどう依存するか。【2】この選択下で生存可能な配列がすべてのランダム配列に占める割合。それが認識配列の種類とゲノムサイズにどう依存するか。【3】選択圧下の平衡状態における突然変異過重【4】ランダム配列から何回の突然変異で生存可能配列に遷移できるか(ホストに新しい制限酵素が導入されたときの置換過重)【5】特定の制限酵素認識配列のもとでの部分配列擬種分布の適応的風景のトポロジー的な性質【6】逆問題。ゲノムデータベースから生成したワード分布から、1)の理論確率分布にもとづき、個々の制限酵素認識配列にかかる選択圧を最尤推定する【7】ファージの遺伝的過重および置換過重を最大にする、ホストにとって最適な認識配列成果はCambridge大学(UK)、Princeton高等研究所(NJ)での国際シンポジウム、Cornell大学(NY),Duke大学で講演発表し大きな反響を得た。論文は投稿審査中である。バクテリアの制限・修飾酵素系は、非自己の(=修飾されていない)DNAを特定の認識配列部位で切断することによりファージの感染を防ぐ生体防御システムである。このホスト生体防御系により、寄生者ゲノムの塩基配列には強い自然選択が働く。実際、ファージゲノム中にはホストの制限酵素によって認識される部分配列が極端に少ないことが知られており、restriction avoidanceと呼ばれている。本課題では、制限酵素による切断、DNA結合タンパク質の結合不良あるいは誤った部位への結合による遺伝子発現調節の乱れという選択圧のもとで、制限酵素およびDNA結合タンパク質の認識配列がどう進化するか、そしてこの選択圧がゲノムの部分配列出現頻度(ワード頻度)をどう改変するかについての包括的な数学理論を構築した。成果はケンブリッジ大学やプリンストン高等研究所での国際シンポジウムで発表した。論文は投稿中である。これにより、寄生者ゲノムの塩基配列には強い自然選択が働く。実際、ファージゲノムにはホスト制限酵素の認識配列は極端に少ない(restriction avoidance)。本課題では、制限酵素による切断、DNA結合タンパク質の結合不良あるいは誤結合による遺伝子発現調節の乱れという選択圧がゲノムの部分配列(ワード)出現頻度をどう改変するかについての集団遺伝学モデルを構築し、有限オートマトン理論を適用することにより平衡ワード分布を解析し、以下の結果を得た:(1)特定の、認識配列にかかる自然選択によって、ゲノム中のすべてのワードについての理論出現頻度を導出した。認識配列以外のワードもランダムな分布から大きく、しかも予測不可能な方向にずれる。(2)この選択圧下で生存可能な配列がすべてのランダム配列に占める割合は、ゲノムの長さnとともに指数的に減少する。したがって、この選択圧のもとで平衡状態における大きな突然変異過重がかかる。ランダム配列から何回の突然変異で生存可能配列に遷移できるか、つまり宿主が新しい制限酵素を導入したとき、ファージがその認識配列からエスケープするのに必要な置換数を求めた。今後、認識配列忌避のもとでの部分配列擬種分布の適応度風景や、ゲノムデータベースから生成したワード分布から個々の制限素認織配列にかかる選択圧の最尤推定(逆問題)、さらに、塩基配列データベースを用いた検証が今後の課題である。
先カンブリア〜カンブリア境界における同位体異常と堆積相、生物相の変遷に関する調査

当初、先カンブリア/カンブリア境界(P/C境界)事変の実態を明かにすることを目的として、イラン北部での海外学術調査を始めた。しかし、イラン側の共同研究者らと現地調査を進める過程で対象をP/C境界だけに限定せず古生界を通じての変動実態を明かにし、それらとの対比のなかでP/C境界事変の実態を解明する事とした。調査対象に選んだイラン北部および中部には先カンブリア紀末期から古生代の地層が連続的に好露出しているセクションがあり、アクセスが良くないそれらの連続セクションで、ごく一部だけを調査することは今後の研究の展開から考えても適当ではないと判断した。これまでの現地調査と試料の分析によってP/C境界から古生界の化学層序と環境変動について多くの新知見が明かになっ。要点は以下の通りである。1.P/C境界の直下で負の炭素同位体異常、直上(カンブリア爆発層準)で正の同位体異常、カンブリア紀後期に顕著な正の異常が認められた。始めの2つの異常はそれぞれ先カンブリア型生物の絶滅、古生代型生物の出現に対応するものである。デボン紀の後期に負の異常が認められた。これはファメニアン/フラニアン境界に対応する可能性がある。3、石炭紀、ペルム紀では数万年周期の炭素同位体変動が認められる。これは氷床の発達、氷期/間氷期周期に対応する可能性がある。4、希土類元素の分析を行い、セリウム異常を計算した。研究対象としたP/C境界から古生代にかけてセリウム異常はほとんど認められず、古生代を通じて還元的な海洋が卓越していたと推定されるが、カンブリア爆発のあったトモチアン階では顕著なセリウム負異常が認められた。生物の爆発的進化が地球表層の酸化レベルの一時的な上昇に依ることが強く示唆される。1、イラン地球科学研究所との学術交流協定の締結。国際学術研究としてイラン地質調査所および地球科学研究所との共同野外調査を始めるにあたって、東京大学と地球科学研究所との間の学術交流に関する包括的な協定を締結した。それぞれ、総長と研究所長が署名した。これにより、今後少なくとも5年間、人的交流をふくむ学術交流の基礎が出来た。なお、この協定に基づき96年1月にイラン側より文部省奨学生として交換学生が来日し、研究代表者(松本)のもとで研究をはじめている。2、エルブールズ地域の共同調査。95年9月-10月に上記学生もふくめ、標記地域で野外地質調査と分析用試料の採取を行った。今回は、特に最下部カンブリア系の精査とデボン石炭系の予備調査に焦点を絞った。デボン系からは著しく有機物に富む黒色頁岩とスコリア岩片を含む古土壌層が発見された。石炭系の層状石灰岩は1m未満および数10mの2つのオーダーの堆積周期を示し、後者は、炭素同位体組成変動と同調していることが分かった。黒色頁岩層準では著しい負の異常が確認された。これは、後期デボン紀におけるグローバル変動を記録するものかもしれない。3、ケルマン地域の調査。96年1月-2月に中部イランのケルマン地域において、先カンブリア系最上部と下部中部古生界を対象とした調査を行った。ここでは、エルブールズには分布しないエディアカラ動物群化石の採取、非石灰岩相シルル系デボン系の精査と試料採取を完了した。又、この地域に石灰系、ペルム系が良好に露出していることが分かったが、天候悪化のため調査を断念、これらは次年度以降の調査対象に加えることとした。

先カンブリア・カンブリア境界における地球環境の変動とそのメカニズムを解明することが本研究課題の最終ゴールであるが、他の時代にも見られる境界事変と比較することが、先カンブリア・カンブリア境界の特色を明らかにする上からも重要である。初年度の概査により、イラン北部エルブールズに古生代中期における生物絶滅事件境界や、古生代・中生代の境界が、良く露出していることが判明したので、2年目である今年は、アクセスの容易なそれらの地域での調査を行った。また、比較のため、中国南部、雲南省の昆明の有名な先カンブリア・カンブリア境界の概査を行った。1、イラン試料のうち、石灰岩、ドロマイトだけについて、放射化分析法により、希土類元素組成と分布パターンを調べた。この結果、還元的な海洋は海水面の高い時に起こりやすい事が判明した。炭素同位体についてみると、従来指摘されていた、先カンブリア・カンブリア境界直上の正の異常とともに、境界直下に負の異常が発見された。境界前に絶滅などが起きたのかもしれない。エルブールズの西部地域に露出する二畳紀・三畳紀境界では、密度の高い分析用試料の採取と化石用のサンプリングを行った。2、中国では、梅樹村のセクションで詳しい観察を行い、試料を採取した。中国では境界層付近に多量の燐酸塩が存在することが特徴的である。イランのように、境界直上で泥岩などの相対的に深い相に変わるということはない。1、フィールドワーク:平成9年度のフィールドワークでは古生代の中生代の境界を挟むセクションの調査を行った。古生代の中生代の境界(P/T境界)は生物の大量絶滅が起きており、生物の進化だけでなく、地球表層環境の変動と進化のメカニズムを検討する上から特に重要な研究対象である。イランにはP/T境界層が連続的に露出するセクションが数箇所で確認されているが、今回はイラン中央部のアバデ-付近のP/T境界層で調査を行った。調査ではこれまでの方式に従い岩相、堆積相、層厚の正確な記載と化学分析用の試料の採取を行った。昨年度調査した北部イランのジョルファのP/T境界層とは多くの点で異なっていることが分かった。2、希土類元素の分析:境界事変の原因と環境変動のメカニズムを知る上で、先カンブリア/カンブリア境界を含む古生界全体を通じての安定炭素同位体組成の変動(炭素同位体層序)を明かにすることをラボワークの最重点課題としてきた。今年度はこれに加えて、炭酸塩鉱物中に取り込まれる希土類元素の含有量の定量を行った。コンドライトや平均頁岩で規格化した含有量の変動パターン上で認められるセリウムの異常から炭酸塩生成時の海洋の酸化還元状態を復元することが可能である。これまでに得られたデータの解析から、カンブリア紀の初期に顕著な酸化の兆候が、それ以外の先カンブリア紀末期と前期古生代では概ね還元的海洋が卓越していること、石炭紀の後期に向かって再び酸化的傾向が強くなることが明かになった。
ダブルパルスインパルシブ共鳴ラマン励起による分子振動制御

化学反応のコヒーレント制御や、分子の電子・振動状態を量子ビットとして用いた量子コンピューティングなど、超短レーザーパルスを用いて原子・分子の波動関数を直接制御しようとする試みがなされている。これらの量子制御を実現するにあたって、原子分子の波動関数がどれだけ長い間コヒーレンス(可干渉性)を保持できるかが重要となる。量子制御を可能とする第一条件としてデコヒーレンスの抑制がある。そこで本研究ではデコヒーレンスの要因となる溶質ー溶媒間相互作用のゆらぎのメカニズムについて実験および計算化学的に追及した。近年、化学反応のコヒーレント制御(M. Dantus et al., Chem. Rev. 104, 1813 (2004))や、分子の電子・振動状態を量子ビットとして用いた量子コンピューティング(Y. Ohtsuki, Chem. Phys. Lett. 404, 126 (2005))など、超短レーザーパルスを用いて原子・分子の波動関数を直接制御しようとする試みがなされている。したがって、コヒーレンスが失われてゆく過程(デコヒーレンス(位相緩和))のダイナミクスの解明、さらにはその抑制が必要とされている。しかし気相に比べて凝縮系でのコヒーレント制御に関する実験的な研究はまだ数少ない。これは、凝縮系においては外界からの相互作用が多様であり、高速でデコヒーレンスが起こることが原因となっている。凝縮系でのデコヒーレンスメカニズムを明らかにする一環として、二硫化炭素とアルコールの二成分溶液系のRIKES測定をおこなった。二硫化炭素とアルカンの二成分溶液のRIKES信号については、過去に報告(Scondinu et al, J. Phys. Chem. B 107, 44 (2002))があり、アルカン中に生成される二硫化炭素二量体のlibration運動と関連つけた議論がなされている。今回の我々の研究ではアルコールのヒドロキシル基の運動がRIKES信号にもたらす影響について検討した。フェムト秒レーザーパルスを用いたラマン誘起光カー効果(RIKES)分光法において、ポンプ光をダブルパルス化し分子振動周期と同期させることで、分子振動モードの量子制御をすることが可能であり、四塩化炭素溶液等について報告がなされている。本研究では、このダブルパルスRIKES量子制御法の応用範囲をひろげることを目的として共鳴効果を用いることを着想した。希薄溶液中の各種色素分子(シアニン色素系、ポルフィリン系、ペリレン等)や色素蛋白(ヘム蛋白等)の量子制御を実現することを目的とする。24年度は単色ダブルパルス共鳴RIKES装置による、シアニン色素系の量子制御実験の実現を目指した。装置の時間分解能は約20fsである。この装置によって、非共鳴のダブルパルスRIKES実験は四塩化炭素やDMSO溶液等について成功した。しかしながら、シアニン系色素溶液についての共鳴RIKES測定ではいままでのところ良好なRIKES信号を得るに至っていない。共鳴実験においては更なる改良が必要であり、光学系の見直し(不要な散乱光の除去や、偏光子を消光比の高い高性能のものに変更する等)、光検出器系の検討(プリアンプの変更等)、熱レンズ効果対策としてサンプルを循環させるフローセルシステムの構築等をおこなった。RIKESシグナルの詳細な解析を目的として、縮約密度演算子法に基づいたマスター方程式(Redfield方程式)に非弾性散乱項を含めた理論考察をおこなった。近年、化学反応のコヒーレント制御など、超短レーザーパルスを用いて原子・分子の波動関数を直接制御しようとする試みがなされている。我々はこれまでに光学位相制御されたフェムト秒ダブルパルス励起による波束干渉法を開発してきた。この量子干渉測定システムを用いて、常温溶液中のペリレンなどに対して分子の電子状態のデコヒーレンス過程の観測に成功している。これらの観測結果より、溶液中での多原子分子のデコヒーレンスは非常に速く(数10 fs)、波動関数の量子制御のためにはデコヒーレンス時間の長い分子系の構築が必要であることが明らかとなった。そのための方策として「シクロデキストリン包接に電子位相緩和時間の抑制法の開発等に取り組むと同時に、電子状態と比較して位相緩和時間の長い分子振動の量子制御法の開発もおこなってきた。フェムト秒ラマン誘起光カー効果(RIKES)分光法において、ポンプ光をダブルパルス化し分子振動周期と同期させることで、分子振動モードの量子制御をすることが可能であり、四塩化炭素溶液等について報告がなされている。希薄溶液中の各種色素分子(シアニン色素系、ポルフィリン系、ペリレン等)や色素蛋白(ヘム蛋白等)の量子制御を実現することを目的とした。しかし研究代表者の研究環境の変化等の諸般の事情により研究内容を理論的研究へとシフトさせた。近年、化学反応のコヒーレント制御や、分子の電子・振動状態を量子ビットとして用いた量子コンピューティングなど、原子・分子の波動関数を直接制御しようとする試みがなされている。

これらの量子制御を実現するにあたって、原子分子の波動関数がどれだけ長い間コヒーレンス(可干渉性)を保持できるかが重要となる。したがって、コヒーレンスが失われてゆく過程(デコヒーレンス(位相緩和))のダイナミクスの解明、さらにはその抑制が必要とされている。我々はこれまでに、分子の波動関数のコヒーレンスを最もシンプルに測定・制御する手段として、光学位相が制御されたフェムト秒ダブルパルス励起による波束干渉法を開発してきた(S. Sato et al., J. Phys. Chem. A 107, 10019-10025 (2003))。コヒーレントな量子制御において重要な研究課題である溶質ー溶媒間の相互作用に基づくデコヒーレンス過程の計算化学的研究を前年度より継続しておこなった。溶質ー溶媒間の相互作用の揺らぎを調べる計算ツールとして分子動力学法を用いた。分子動力学法を習熟するために特殊構造を有する幾つかの熱応答性高分子(トリエチレンオキシド側鎖を有するポリイソシアネート、星型・環状ポリイソプロピルアクリルアミド、星型ポリエチレングリコール)水溶液の脱水和過程の研究に取り組んだ。これらの研究成果についてPacifichem2015を含む幾つかの国際学会・シンポジウムで報告をおこなった。化学反応のコヒーレント制御や、分子の電子・振動状態を量子ビットとして用いた量子コンピューティングなど、超短レーザーパルスを用いて原子・分子の波動関数を直接制御しようとする試みがなされている。量子制御を可能とする第一条件としてデコヒーレンスの抑制がある。そこで本研究ではデコヒーレンスの要因となる溶質ー溶媒間相互作用のゆらぎのメカニズムについて実験および計算化学的に追及した。研究代表者の研究環境の変化(所属研究室の異動等)により実験的研究の遂行が困難になり、理論・計算化学研究(本研究課題の研究背景である凝縮相での電子位相緩和の抑制環境の探索)に移行したため。分子動力学計算環境を整え(GPUワークステーションの導入等)、AMBER運用のノウハウの蓄積を主としておこなった。物理化学電子位相緩和の見積もりをするための計算化学環境の整備が整い、古典力学的なMD計算のノウハウも十分蓄積した。次の段階としてQMMD(量子ー古典の複合MD)について、ノウハウを蓄積し、溶質溶媒相互作用による電子エネルギーのゆらぎを計算化学により見積もる方向で研究をおこなう予定である。25年度の研究目的の達成度としては60%程度である。理由としては、人的不足(レーザー実験補助のできる大学院生がいないこと)があげられる。24年度計画の研究目的の達成度としては60%程度である。理由としては8fsレーザー光源の不調(不要サイドバンドの発生等)と、人的不足(レーザー実験の補助ができる大学院生がいないこと)があげられる。
ナノスケールMOS素子の量子効果を考慮した電流雑音の研究

本研究は、ナノスケールMOS素子について、量子力学的な枠組みの中で電流雑音の評価を行い、雑音を通じて、MOS素子の本質的な性能を予測し、MOS素子の微細化の限界を探求することを目的とした課題である。1.量子補正を取り入れたモンテカルロ法(MC法)による電流雑音解析ナノスケールMOSデバイスのドレイン電流揺らぎの時間変化、自己相関、雑音スペクトルについて、それらのゲート長依存性、デバイス幅依存性、温度依存性を解析し、ナノスケールにおける電流揺らぎの本質的な要因を明らかにする研究を行った。MOSFETのチャネル長がナノスケールにまで微細化されると、平均電流の大きさに比べて電流揺らぎが相対的に大きくなることがシミュレーションの結果明らかになった。電流揺らぎの自己相関を決めているのは、主に電子の走行時間と散乱時間(散乱確率の逆数)の2つである。ゲート長が短くなると、チャネル内の電子走行時間が短くなるだけでなく、チャネル内電子の高エネルギー化に伴い単位時間当たりの散乱確率が上昇するため散乱時間も短くなり、電流揺らぎの自己相関時間が短くなる。この結果、雑音電力スペクトルが高周波数側に広がり、電流揺らぎが平均電流に比べて相対的に大きくなる結果が得られた。2.非平衡グリーン関数法(NEG法)による電流雑音解析本研究では、強束縛近似モデルと非平衡グリーン関数法を組み合わせて、ナノスケールMOS素の2次元輸送特性および電流雑音解析に適用した。デカナノスケールMOSFETのサイズは、量子効果デバイスのサイズに近付いており、さらに電極の3次元電子は、チャネルの反転層に注入されて2次元電子としてチャネル内を伝わるから、MOSFETの電子輸送は全くランダムに行われるのではなく、電子間に強く相関が働くと考えられる。この予想のもとに、バリスティック輸送におけるドレイン電流雑音のシミュレーションを行ったが、現在のところ、Fanoファクター(雑音スペクトル密度とフルショット雑音の比)が1以下になるショット雑音の低減効果は観測されていない。本年度は、まず量子力学的枠組みの中でデバイスの電流雑音を解析するための基礎となる量子輸送モデルについて研究を行った。特に、ナノスケールMOS素子を念頭において、量子補正モンテカルロ法および非平衡グリーン関数法を現実的な半導体デバイスに適用可能な量子輸送モデルに発展させる研究を行った。1.モンテカルロ法については、以下の4点について研究を行った。(1)シリコン伝導帯の有効質量異方性(2重縮退、4重縮退)をシミュレーションに取り入れる。(2)超粒子を用いる従来の簡易モンテカルロシミュレーションから、すべての電子の3次元運動を追跡するシミュレーションに変更する。(3)ポアソン方程式との自己無撞着計算を行い、空間電荷効果が雑音に与える影響を考慮する。(4)量子力学効果を量子補正ポテンシャルとして取り入れる新しい手法を開発する。本年は、ナノスケールMOSFETについて、古典的なモンテカルロシミュレーションではあるが、ドレイン電流揺らぎと、雑音電力スペクトルの計算手法を確立した。ナノスケールMOSFETでは、チャネル内の電子数が少ないため、電流の揺らぎが電流平均値に比べて相対的に極めて大きくなること、雑音電力スペクトルの高周波部分にプラズマ振動の影響が現れ、しかも有効質量の異方性を反映して2つのピークが現れること、低温になるとスペクトルの上限が低周波に移動することなどを明らかにした。来年度は、量子力学的効果をモンテカルロ計算に取り入れる研究に取り組む。2.非平衡グリーン関数法については、次の2点について研究を行った。(1)有効質量近似の範囲で材料のバンド構造を反映させる。(2)デバイスの2次元構造を取り扱えるモデルに発展させる。ナノスケールMOSFETでは、電極の3次元電子は反転層に流入して2次元電子ガスとなり、反転層中をバリスティック伝導すると考えられる。

従って、電子はソース・ドレイン間を全くランダムに伝わるのではなく、電子間に相関が強く働くと予想される。本年の2次元モデルでは、電子間の相関によるショット雑音の抑制効果を見ることができなかった。来年度は、電極の3次元電子が反転層に流入して2次元電子となる過程を適切にモデル化する研究に取り組む。前年度に引き続いて、量子力学的枠組みの中で電流雑音を解析するための基礎となる非平衡量子輸送モデルについて研究を行った。特に、MOS素子を念頭において、量子補正モンテカルロ法および非平衡グリーン関数法を多次元解析が可能な量子輸送モデルに発展させる研究を行い、ナノスケールMOS素子の電流揺らぎの評価を行った。1.量子補正を取り入れたモンテカルロ法(MC法)による電流雑音解析解析法としては、できるだけ現実に近いモデルとなるように、(1)シリコン伝導帯の回転楕円体・多谷バンド構造、(2)超粒子を用いない3次元MC計算、(3)ポアソン方程式との自己無撞着計算、(4)量子補正ポテンシャルによる量子効果を考慮したMC計算を取り入れたモデルを開発した。ナノスケールMOSデバイスを対象として、ドレイン電流揺らぎの時間変化、自己相関、雑音スペクトルについて、それらのゲート長依存性、デバイス幅依存性、温度依存性を解析し、ナノスケールにおける電流揺らぎの本質的な要因を明らかにする研究を行った。またバルク構造のMOS素子だけでなく、新構造のMOS素子である薄膜SOI-MOS素子やダブルゲートMOS素子についても電流雑音の観点から素子の評価を行った。MOSFETのチャネル長がナノスケールにまで微細化されると、チャネル内電子の高エネルギー化に伴い単位時間当たりの散乱確率が上昇し、ドレイン電流雑音が増大することが示され、MOS構造の微細化における雑音評価の重要性を明らかにした。2.非平衡グリーン関数法(NEG法)による電流雑音解析量子輸送モデルとしては、材料のバンド構造を反映させ、デバイスの2次元構造を取り入れるモデルについて研究を行った。デカナノスケールMOSFETのサイズは、量子効果デバイスのサイズに近付いており、さらに電極の3次元電子は、チャネルの反転層に注入されて2次元電子としてチャネル内を伝わるから、MOSFETの電子輸送は全くランダムに行われるのではなく、電子間に強く相関が強く働く。2次元NEG法により、バリスティック輸送におけるドレイン電流雑音シミュレーションを行ったが、Fanoファクターが1以下になるショット雑音の低減効果は現在のところ観測されていない。
接触変換とシュワルツ微分に関わる幾何構造の研究

本研究の主目標である接触変換に対するシュワルツ微分の概念の確立に関し,十分な成果を上げることができましたが,具体的には次のものです:(1)接触変換を構成するための偏微分方程式系(基本方程式系)を得た,(2)基本方程式系が可積分であるための必要十分条件を得た,(3)基本方程式系の係数が接触変換のシュワルツ微分として種々の性質を持つことを確かめた.上記(2)の解決の為に用いた方法と,更に(1)の方程式系の解空間が幾何構造を持つことなどが共形変換の場合にも適用できることがわかり,それにより共形構造に関するシュワルツ微分と基本方程式の導出も可能となった.また,この場合の可積分条件に共形曲率が現れることがMaurer-Cartan形式を用いることにより容易に確かめられるようになった.無限小接触変換に対するシュワルツ微分に関して,基本方程式,可積分条件,解空間の幾何構造等の考察を,上記と類似の結果を得ることができた.また,無限小変換全体のなすリー環に対して,シュワルツ微分があらわすコホモロジーの元についても考察を行った.上記リー環の中にあるハイゼンベルグ部分環の働きについても考察を行い,その結果として接触構造の上部構造であるCR-構造にもこれらのことが応用できる可能性の示唆と,理論の枠組みに対する予想が得られたが,それらの確立は今後の研究課題としたい.本研究の主目標である接触変換に対するシュワルツ微分の概念の確立に関し,十分な成果を上げることができましたが,具体的には次のものです:(1)接触変換を構成するための偏微分方程式系(基本方程式系)を得た,(2)基本方程式系が可積分であるための必要十分条件を得た,(3)基本方程式系の係数が接触変換のシュワルツ微分として種々の性質を持つことを確かめた.上記(2)の解決の為に用いた方法と,更に(1)の方程式系の解空間が幾何構造を持つことなどが共形変換の場合にも適用できることがわかり,それにより共形構造に関するシュワルツ微分と基本方程式の導出も可能となった.また,この場合の可積分条件に共形曲率が現れることがMaurer-Cartan形式を用いることにより容易に確かめられるようになった.無限小接触変換に対するシュワルツ微分に関して,基本方程式,可積分条件,解空間の幾何構造等の考察を,上記と類似の結果を得ることができた.また,無限小変換全体のなすリー環に対して,シュワルツ微分があらわすコホモロジーの元についても考察を行った.上記リー環の中にあるハイゼンベルグ部分環の働きについても考察を行い,その結果として接触構造の上部構造であるCR-構造にもこれらのことが応用できる可能性の示唆と,理論の枠組みに対する予想が得られたが,それらの確立は今後の研究課題としたい.本研究の主目的のうち、次の2項目に関し満足のいく成果が得られたと思う:1.接触変換に対するシュワルツ微分の概念を定式化すること、2.それを係数に持つ偏微分方程式の具体的な形を求めること。特に1については、シュワルツ微分が満たすべき公理的性質を確認することができた。また、2については、方程式の可積分条件を幾何学的に検討することを試みたが、それについては十分な成果はまだ得られていない。これらの結果は福岡大学ででの研究会(主催者:陶山芳彦,2000年12月69日)において報告した。また論文"Contact transformationsand their Schwarzian derivatives"(共著者:佐藤肇氏名古屋大学多元数理)にまとめ発表する予定である。更に、3.無限小接触変換のなすLie代数の構造の研究について、基本的な2つの部分代数(平面の一般の微分同相及び面積保存微分同相の延長)によりこのLie代数が生成されるかどうかと言う問題を検討し、形式べき級数のレベルにおいてはこれが正しいことが確認されたが、閉じた接触多様体に対する大域的な場合にはまだ結論が得られていない。また、接触変換に関連し共形変換についても同様の問題を考察した。この点については現在実験的計算を実行中である。本研究費で購入した計算機及び計算ソフトはこれらの計算に対しても有効に使用された。本研究に関する本年度の主な成果を次の3点にまとめ報告する:(1)共形幾何学の基本方程式をシュワルツ微分の立場から確立した,(2)基本方程式の可積分条件を求めた,(3)基本方程式の解空間上に自然な内積構造が入ることを示した.(1)について,基本方程式は2階の線型偏微分方程式で,独立変数の個数がnのときその階数はn+2である.(局所)計量構造を与えるごとに1つの基本方程式が対応し,それぞれが共形同変に変換し合う.また,2次の係数は共形ラプラシアンを,1次の係数はLevi-Civita接続係数を,0次の係数はscaler曲率を含むものである.(2)について,基本方程式の可積分条件が,方程式のもとにある計量の共形平坦性に関係していることは容易に予想されるところであったが,実際方程式に付随するMarter-Cartan形式の成分を調べることにより,それらがすべて共形Weyl tensorおよびCotton tensor等の微分多項式で表されることが分かった.(3)について,解空間に自然な内積構造が入ることは理論からの当然の要請でもあるが,実際それを明示的な形で表現することができた.更にその内積構造が共形同相写像を逆構成するためにも重要な働きをすることも明らかになった.2001年8月に行われた第48回日本数学会幾何学シンポジウムにおいてこれらの成果の一部を発表した.

本研究の主目標である接触変換に対するシュワルツ微分の概念の確立に関し,十分な成果を上げることができたが,具体的には次のものである:(1)接触変換を構成するための偏微分方程式系(基本方程式系)を得た,(2)基本方程式系が可積分であるための必要十分条件を得た,(3)基本方程式系の係数が接触変換のシュワルツ微分として種々の性質を持つことを確かめた.上記(2)の解決の為に用いた方法と,更に(1)の基本方程式系の解空間が幾何構造を持つことなどが共形変換の場合にも適用できることがわかり,それにより共形構造に関するシュワルツ微分と基本方程式系の導出も可能となった.また,この場合の可積分条件に共形曲率が現れることがMaurer-Cartan形式を用いることにより容易に確かめられるようになった.無限小接触変換に対するシュワルツ微分に関して,基本方程式系,可積分条件,解空間の幾何構造等の考察を,上記と類似の結果を得ることができた.また,無限小変換全体のなすリー環に対して,シュワルツ微分があらわすコホモロジーの元についても考察を行った.上記リー環の中にあるハイゼンベルグ部分環の働きについても考察を行い,その結果として接触構造の上部構造であるCR-構造にもこれらのことが応用できる可能性の示唆と,理論の枠組みに対する予想が得られたが,それらの確立は今後の研究課題としたい.
蛋白質複合体形成によって誘起されるユニット機能の大幅な増幅機構の解明

「生物マシーナリー」の特性を解明するために、独自の触媒能を持つサブユニットが複合体形成に伴い大幅な活性増幅を示すトリプトファン合成酵素を取り上げる。同酵素は、一連のトリプトファン合成経路の連続した最終反応を触媒するアロステリック酵素である。バクテリアの同酵素はαサブユニットとβサブユニットからなるα2β2四量体である。両サブユニットはそれぞれ独自の連続した触媒作用(α反応、β反応)を有している。α2β2複合体を形成したとき、それぞれのサブユニット独自の触媒反応は2桁高くなる。そこで、本研究課題では、超好熱菌、P.furiosus,由来のトリプトファン合成酵素複合体とその構成成分αとβサブユニットのX線結晶構造解析を行う。そして、構造変化を伴う複合体形成による活性増幅機構を明らかにする。本年度は、まずαサブユニットのX線結晶構造解析を試みた。測定は筑波の高エネルギー加速器研究機構のPFで行い、天然型について分解能2.0Aのデータを収集した。結晶の空間群はC2221であった。位相決定は水銀と白金の誘導体を用いて重原子同型置換法で行った。構造はモデリング、リファインメントを進め最終的には分解能トリプトファン合成酵素αサブユニット単独での2.0A分解能での構造解析に成功した。その結果は、J.Biol.Chem.に投稿し、現在印刷中である。更に、β2サブユニットの結晶に関しては、Spring8で、分解能2.3Aのデータを収集した。空間群はP212121であった。位相決定は既に報告されているS.typhimurium由来のα2β2複合体のβ2サブユニットをモデルに同型置換法で求めた。現在、構造のリファイメント中である。α2β2複合体については3.2A分解能でのデータを収集したが、更に高い分解能でのデータを収集するためによりよい結晶と凍結剤の検索中である。「生物マシーナリー」の特性を解明するために、独自の触媒能を持つサブユニットが複合体形成に伴い大幅な活性増幅を示すトリプトファン合成酵素を取り上げた。具体的には、超好熱菌、Pyrococcus furiosus,由来のトリプトファン合成酵素複合体とその構成成分δとβサブユニットのX線結品構造解析を行う。超好熱菌αサブユニットは大腸菌にクローニングして、大腸菌を培養、精製することによって純品を得た。Crystal Screen(II)(Hampton Research社)のNo22を用いて、蒸気拡散法で数日後に良好なαサブユニットの結晶を得ることがでた。αサブユニットの濃度は10-15mg/ml(20mM Acetate buffer,pH4.6)であった。測定は筑波のPFで、分解能2.0Å以上のデータを得てた。結晶の空間群はC2221であり、格子定数は73.093,78.972,170.907であった。位相決定は水銀と白金の誘導体を用いて重原子同型置換法で行い、構造はモデリング、リファインメントを進め最終的には分解能2.0A^^○の解析に成功した。フリーR因子は28.0%,R因子は20.0%であった。構造解析の結果、多くの塩結合の存在が碓認された。塩結合の存在は、多くの超好熱菌由来蛋白質の特微で、αサブユニットも塩結合によって熱安定化を獲得していることを示唆した。更にDSCによる熱測定の結果、本蛋白質はエンタルピー項によって高い熱安定化を獲得していることが分かった。この構造と熱力学的データを基に高い熱安定化のメカニズムの解明が期待できる。トリプトファン合成酵素βサブユニット及び同複合体の精製法を確立し現在結晶化が進められている。