hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ハイブリッド型ロードヒーティングシステムの開発

本研究では,温水パイプの耐久性と電熱シートの簡便性を兼ね備えたハイブリッドタイプのヒーティング装置の開発を行うとともに,ロードヒーティングへの適用性に関する検証実験を行うことを目的としている。平成22年度は,ヒーティングパイプ内に封入するガスの種類およびパイプの形状を変化させた加熱実験を通じたヒーティング装置の開発結果を受け,ガスの種類のうち最も良い効果を示した代替フロンガスHCFCを封入した銅製の多重ループ管(蛇行管)をコンクリート平板に埋設して室内での融雪実験を行った。このときの,温度条件は,妙高市の赤倉温泉郷にて測定した温泉排水温度が3040°C程度であったことから,融雪実験に際しては水温を1540°Cに設定し,融雪状況の確認を行った。また,加熱部の長さは,ヒーティング装置の加熱実験結果を受け,放熱部の510%程度になるようにした。その結果,室内融雪実験では,水温が15°C程度であっても十分に融雪効果が得られることが確認された。さらに,多重ループ管の間隔が融雪特性に及ぼす影響と屋外での融雪効果を確認するため,既往の文献を参考に間隔を10cm,16cmとした蛇行管を埋設した1m×1m程度の舗装用コンクリートと同等の熱的特性を有するモルタル平板を2枚作製し,冬季の長野県飯綱高原にて屋外での融雪実験を行った。その結果,パイプ間隔が10cmで,熱源温度が20°C程度であれば,1928mm/hr程度の降雪強度に対応できるロードヒーティングシステムが構築できることがわかった。平成20年度は,ヒーティング装置の検証実験を行う際にヒーティングによる融雪量と気象条件による融雪量とを把握する必要があるため,新潟県妙高市立姫川原小学校に設置したウェザーステーションの観測データから日射量・気温・風速および日照時間による融雪量と降雨による融雪量を取り入れた融雪モデルを提案(平成21年度農業農村工学会全国大会にて発表予定)した。また,ヒーティング装置の開発では,ヒーティングパイプ内に封入するガスの種類およびパイプの形状を変化させた加熱実験を行うとともに,大学内の大型冷凍施設においてヒーティングに伴う舗装体内の断熱層の影響を実験的・解析的に検討した。ガスの種類の検討では,代替フロンHCFC,ヘリウムガス,アルゴンガス,液化石油ガスの4種類を用い,パイプ形状の検討では,ストレート管,ループ管,多重ループ管を用いた。その結果,ガスの種類のうち最も良い効果を示したのが代替フロンガス,続いて液化石油ガスであったが,封入圧力によって温度上昇性能が著しく変化したことから,これについては平成21年度も引き続き検討を行うこととした。また,パイプ形状については,多重ループ管以外の温度上昇効果は小さく,また多重ループ管であっても加熱面積が放熱部の10%程度必要であることがわかった。さらにヒーティングパイプ埋設層下部に断熱層を設けることで融雪効率が上昇するとともに,非定常熱伝導解析により雪と接する舗装表面温度を予測可能であることがわかった。この他,舗装体内にヒーティングパイプを埋設したときの上載荷重に対する構造的安定性を検討するために,新潟県妙高市で採取した路床土の変形特性について検討した。その結果,アスファルト舗装にパイプを埋設した場合には,路床の永久変形に起因する"わだち掘れ"によるパイプ損傷が懸念されるため,コンクリート版内部にパイプを埋設するのが有効であることがわかった。平成21年度は,ヒーティング装置による融雪量と気象条件による融雪量とを把握するため,新潟県妙高市立姫川原小学校に設置したウェザーステーションの観測データから日射量・気温・風速および日照時間による融雪量と降雨による融雪量を取り入れた融雪モデルを提案するとともに,平成21年度農業農村工学会全国大会にて発表した。また,ヒーティング装置の開発では,平成20年度の検討結果を踏まえ,封入ガスを代替フロンHCFC,液化石油ガスの2種類に絞り込み,多重ループ管による昇温実験を行った。昇温実験の結果,代替フロンHCFCの成績が良かったことから,HCFCを封入した多重ループ管(間隔5cm)をコンクリート平板に埋設して室内での融雪実験を行った。また,妙高市の赤倉温泉郷にて測定した温泉排水温度が3040°C程度であったことから,融雪実験に際しては水温を1540°Cに設定し,融雪状況の確認を行った。その結果,15°C程度であっても十分に融雪効果が得られることが確認された。さらに,多重ループ管の間隔が融雪特性に及ぼす影響を確認するため,既往の文献を参考に間隔を10cm,16cmとした多重ループ管を埋設した1m×1mのコンクリート平板内を2枚作製し,長野県飯綱高原にて屋外融雪実験を行った。屋外実験では,実験期間内の気温は-2-6°Cで,水温を1520°Cとした。その結果,管の間隔が16cmであっても十分に融雪効果が得られることが確認された。

この他,舗装体内にヒーティングパイプを埋設したときの上載荷重に対する構造的安定性の検討結果(平成20年度に実施)をとりまとめ,土質材料が異なった場合の路床土の永久変形予測式を提案し,土木学会舗装工学論文集第14巻(平成21年12月)にて公表した。この成果は,土木学会舗装工学委員会による「舗装工学ライブラリ(平成22年発刊予定)」において,アスファルト舗装設計における"わだち掘れ量"照査方法の一つとして紹介されることになっている。本研究では,温水パイプの耐久性と電熱シートの簡便性を兼ね備えたハイブリッドタイプのヒーティング装置の開発を行うとともに,ロードヒーティングへの適用性に関する検証実験を行うことを目的としている。平成22年度は,ヒーティングパイプ内に封入するガスの種類およびパイプの形状を変化させた加熱実験を通じたヒーティング装置の開発結果を受け,ガスの種類のうち最も良い効果を示した代替フロンガスHCFCを封入した銅製の多重ループ管(蛇行管)をコンクリート平板に埋設して室内での融雪実験を行った。このときの,温度条件は,妙高市の赤倉温泉郷にて測定した温泉排水温度が3040°C程度であったことから,融雪実験に際しては水温を1540°Cに設定し,融雪状況の確認を行った。また,加熱部の長さは,ヒーティング装置の加熱実験結果を受け,放熱部の510%程度になるようにした。その結果,室内融雪実験では,水温が15°C程度であっても十分に融雪効果が得られることが確認された。さらに,多重ループ管の間隔が融雪特性に及ぼす影響と屋外での融雪効果を確認するため,既往の文献を参考に間隔を10cm,16cmとした蛇行管を埋設した1m×1m程度の舗装用コンクリートと同等の熱的特性を有するモルタル平板を2枚作製し,冬季の長野県飯綱高原にて屋外での融雪実験を行った。その結果,パイプ間隔が10cmで,熱源温度が20°C程度であれば,1928mm/hr程度の降雪強度に対応できるロードヒーティングシステムが構築できることがわかった。
小学校における英語教育活動の長期的な効果

本研究では小学校英語活動の開始年齢が、中学校における英語学習や情意面での発達にどのような影響を与えるかを調査した。2007学年度から2009学年度に得られたデータの分析によると、小学校英語活動の開始年齢が下がり、履修時間が増加すると、中1の英語力テスト成績がリスニングを中心に全体的に向上し、さらに中2のみで実施したスピーキングテストスコアも毎年大幅に向上した。しかしながら、情意面への影響はほとんど検出できなかった。小学校英語が中学校以降の英語学習にもたらす、スキル・情意面双方の長期的効果に関する研究報告はこれまで沢山あったが、半数以上が私学一貫校・国立付属校等の特別なケースを対象にしている点で、一般化可能性(generalizability)が低いと考えられる。本研究では、公立小学校英語教育の効果の検証を、それらの小学校の卒業生が入学する公立中学校で定点観測し、導入学年次と学習時間数による差が、中学校英語教育にどのような影響を及ぼすか検証しようとするものである。研究目的の1点目は、これまでの漠然とした、「小英経験者」、「小英未経験者」の比較にとどまらない、同一学校、同一テスト・アンケート利用による、客観的でユニークな知見を得ることである。2点目として、これまで情意アンケートの結果は順序尺度(ordinal scale)(例:5:強く同意する、4:同意する、3:どちらとも言えない、2:同意しない、1:強く同意しない)による回答を間隔尺度(interval scale)と見なし、スキルテスト結果(数値)との相関を調べるのが主流であった。本研究では、アンケート結果をラッシュ分析法(Rasch Analysis:順序尺度を間隔尺度に変換)を使い標準化した上で、質問項目信頼性(item reliability)、及び回答者信頼性(student reliability)、「天井効果」(ceiling effect)などをチェックしながら統計処理を行った。こうした心理統計学的(psychometric)な手法を用い、科学的に検証しようとするものである。3点目に、インタビューテスト結果も、3人のインタビュアーが付けた5段階のスコアを多相ラッシュ分析法(Multi-Facet Rasch Analysis)を用いて標準化し、上記の各種信頼性をチェックしたのち、3人の評価者の観点別評価基準の「厳しさ」度合い(rater severity)も補正した上で、統計処理を行い、「評価ゆれ」を極力防ぐ形で検証することである。本研究の目的は、小学校英語教育活動の取り組みが長期的にどのような影響を児童・生徒に与えるかを、英語能力テストを通じて調査するとともに、英語学習に取り組む姿勢の変化をアンケート等を通じて調べ、小学校英語教育活動の効果を客観的に分析することである。平成19年度の研究実施状況に関しては以下の通りである。1)3学期に、「英語特区」の寝屋川市立第六中学校で1年生約220名、2年生約200名、3年生約250名の計670名を対象に、リスニング、リーディング、語彙・文法に関するテスト(JACEテスト)を実施。同時に情意面を調べるアンケートを実施した。同中学校で今後4年間に渡り、小英開始学年が早まる中学生を対象に同じテストを行い、その効果の「定点観測」を実施する予定。また本年度は「小学校英語教育活動をほとんど受けていない」中学2年生の120名に対しても同時期にJACEテスト受験の協力が得られた。これは比較検討材料とする。スピーキングに関しては、個々に録画・録音するため時間が調整できず、インタビュー実施は、寝屋川市立第六中学校2年生1クラス(35名)にとどまった。2)本年度は研究初年度に当たるため、アンケート等の開発や実施校の選定、先生方との関係作りに力を入れた。特区発表会の研究授業を長期間指導し、授業参観や意見交換を通じて、現場の意識を高めることに精力を費やした。その結果、科研費研究の意義が理解され、手厚い協力体制ができたことから、2年度目以降の研究成果が楽しみである。また、本年度は台湾の早期英語教育の視察を行い、その結果は口頭発表、論文としてまとめた。早期英語の加熱が「社会格差」の拡がりや、早期の「英語嫌い」に繋がり、担任と英語教員との分断化を引き起こすなど、日本での「教科化」に向けての問題点が多く示唆されたと言える。各種テスト、アンケートの結果分析から次年度の計画へとつなげたい。研究開始初年度の平成19年度は、各テストの作成から始まり、テスト・アンケートの実施時期が各学年終了時の平成20年3月にならざるを得ないこともあり、「小学校英語教育の開始学年の低下の影響を同一ポイント(中学校)で定点観測する」という研究目的の、第1回目のデータ収集に事実上終わった。平成21年3月に2回目のテスト・アンケートを実施したため、比較分析を本年度から開始する。しかし幸いにも昨年度は「小学校英語教育活動をほとんど受けていない」別地区の中学1,2年生の70名に対しても、同時期にJACEテスト・アンケート・インタビューの協力が得られた。この学校(B校と以下表記)は保護者の社会経済的なバックグラウンドが、ほぼ本研究実施校の寝屋川六中と同程度と考えられ、英語活動はほとんど行っていない。

年数回の「国際理解活動」(地域の外国人と料理を作る)がメインの行事になっていて、非英語圏からのゲストがほとんどであるため、日本語でのやりとりで担任、JTE (Japanese teacher of English)が年間スケジュールを組んでいる。このB校との比較の結果、中1ではJACEテストの語彙・文法力、リスニング、リーディングスコアの比較に於いて英語特区寝屋川が全般的にB校を上回り、スピーキングはテストでは統計的に有意な大差で上回った。中2ではJACEテストの語彙・文法力、リスニング、リーディングスコアの比較に於いて寝屋川が全般的にB校を上回り、スピーキングさらにはリスニングにおいても統計的に有意な大差で上回った。しかし情意面では中1中2ともB校と有意差の検出できる項目は無かった。こうした結果は2008年7月の小学校英語教育学会(JES)の発表や2008年9月の日本リメディアル教育学会(JADE)の発表で詳細した。また、英文で調査内容の詳細をJADEの学会誌にて発刊の予定である。また海外の学会でも科研費研究の成果として発表させてもらった(米国、カンボジア)。本年度は、この3月に実施した2008学年度JACEテスト、インタビューテスト、情意アンケート結果を2007年度分と比較統計分析した。現在時点(2010年2月末)で明らかになっていることをまとめる。2008学年度N中生の小学校英語の履修時間数は、中3は35時間(前年度12時間)、中2は70時間(同35時間)、中1は70時間(同70時間)と中3で若干、中2で倍増している。研究仮説としては、2008年度中3生、特に中2生については小学校での履修時間が増えている分、英語スキルスコア、情意スコアが向上していると考えられる。中1生に関しては総履修時間数が同じで、差はないと考えられる。結果は英語スキルに関しては語彙・文法、リーディング、リスニングの3項目で、中2は3項目全てで2008年度生が2007年度生スコアを「有意に上回った」。中3、中1は3項目全てで「有意差なし」であった。また例年中2の1クラスのみを対象に実施しているスピーキングテストでは、2008年度生が2007年度生を「有意に上回った」。情意アンケートに関しては、中2,中3両学年とも5要因23項目で2008年度生、2007年度生間の有意差はなかった。ただし中1では「英語学習に対する考え方」(5項目)で2008年度生が2007年度生を統計的有意に下回った。さらに英語スキルと情意の相関は中1では皆無、中2で有意のものが少し出たが、中3では5要因中ひとつを除いて、3スキルとの間に全面的に相関関係が認められた。学年が上がるにつれて相関関係が増加する傾向が見られる。つまり中1ではスキルと情意の相関が全く見られず、スキルスコアの高い者が必ずしも英語学習の情意アンケートで肯定的に回答しているのではないことを示唆している。小学校と中学校のカリキュラムの連携が十分でないことが一因かもしれない。
ラフ集合にもとづく情報検索モデルの研究

ラフ集合論にもとづく情報検索のモデルに関しては,先行研究が少ないため,基礎的な段階から方法論を考察していく必要があった.そこで,基本的なラフ情報検索モデルを開発し,ファジィ情報検索モデルとの関連を明らかにした.この際,メンバーシップ列の概念の重要性に考え至ったことから,ファジィマルチ集合との関連性の考察の必要性が生じてきた.このように,ラフ集合と情報検索を考究するに従って,マルチ集合の理論を確立させる必要が生じたため,マルチ集合とファジィマルチ集合の理論的基礎を確立し,ラフ情報検索との関連を論じた.とくに,関数と集合が与えられたとき,通常の集合の像ではなく,マルチ集合としての像を生じる写像を新規に提案した.この写像は,マルチ集合がどのようにして現れてくるかを示し,かつ,情報処理における単純な逐次処理とマルチ集合とが深くかかわっていることを明らかにしている.この写像の理論的な諸性質を証明すると同時に,応用として新しいラフ近似およびデータベースの問い合わせ言語を考察した.インターネット上の検索システムの多くは,ファジィマルチ集合を扱っているとみなすことができる.さらに,画像検索におけるファジィネスとラフ近似の利用についても成果を得た.この画像検索システムは,アイコンシソ-ラスと呼ばれるアイコン辞書を持ち,アイコンを索引と問い合わせに利用している.検索はファジィ情報検索の方法を用い,ラフ検索の可能性を示唆している.ただし,システム開発については時間などのリソースの制約があったため,プロトタイプ的なものにとどまった.本研究の主目的であるラフ集合による情報検索デモルにつき、まず、基本的なラフ近似検索モデルを定義した。これから派生的に生じるファジィ集合モデルとクラスタリングについて考察し、さらに、ファジィ集合モデルのラフ近似について議論した。これらの成果は、本研究の第一段階の基本的成果として、Journal of the American Society for Information Scienceに刊行される予定である。この基本的成果を発展させた理論的研究の一つとして、ファジィマルチ集合モデルとラフ集合モデルとの関係を考察した。ファジィマルチ集合モデルは、最近筆者らが新規に提案した演算体系によって、様々な応用が可能となるが、ここで示したのは、ラフ集合モデルへの応用である。この研究成果を、ラフ集合と機械発見への応用に関する国際会議において発表した。さらに、最初に挙げた研究のいま一つの方向を発展させることにより、情報検索のためのファジィクラスタリングに関する考察を行った。ラフ集合自体、カテゴリー化の働きをもつため、データ解析におけるクラスタリングと密接な関連をもっている。通常はクリスプ集合のクラスタリングが考察されるが、この発展形として、ファジィ集合のクラスタリングが考察されなければならない。また、情報検索におけるクラスタリングのための空間はユークリッド空間ではなく、L1空間が優ることが知られている。ここでは、L1空間にもとづくファジィクラスタリングの方法を開発した。この成果は、国際統計計算学会において発表された。ラフ集合論にもとづく情報検索のモデルに関しては,先行研究が少ないため,基礎的な段階から方法論を考察していく必要があった.そこで,基本的なラフ情報検索モデルを開発し,ファジィ情報検索モデルとの関連を明らかにした.この際,メンバーシップ列の概念の重要性に考え至ったことから,ファジィマルチ集合との関連性の考察の必要性が生じてきた.このように,ラフ集合と情報検索を考究するに従って,マルチ集合の理論を確立させる必要が生じたため,マルチ集合とファジィマルチ集合の理論的基礎を確立し,ラフ情報検索との関連を論じた.とくに,関数と集合が与えられたとき,通常の集合の像ではなく,マルチ集合としての像を生じる写像を新規に提案した.この写像は,マルチ集合がどのようにして現れてくるかを示し,かつ,情報処理における単純な逐次処理とマルチ集合とが深くかかわっていることを明らかにしている.この写像の理論的な諸性質を証明すると同時に,応用として新しいラフ近似およびデータベースの問い合わせ言語を考察した.インターネット上の検索システムの多くは,ファジィマルチ集合を扱っているとみなすことができる.さらに,画像検索におけるファジィネスとラフ近似の利用についても成果を得た.この画像検索システムは,アイコンシソ-ラスと呼ばれるアイコン辞書を持ち,アイコンを索引と問い合わせに利用している.検索はファジィ情報検索の方法を用い,ラフ検索の可能性を示唆している.ただし,システム開発については時間などのリソースの制約があったため,プロトタイプ的なものにとどまった.
ソマトメジン様因子(CDF)の作用発現におけるカルシウムイオンの関与

カルシウムイオンは細胞外シグナルの細胞内伝達物質として種々の細胞機能の調節に関与している。我々はウシ胎仔軟骨に存在するソマトメジン様成長因子(CDF)が軟骨細胞の増殖のみならず、プロテオグリカン合成をも促進することを見出した。そこでconfluentに達したウサギ肋軟骨培養細胞系にEGTA(2mM)を添加すると、そのプロテオグリカン合成は影響を受けないがDNA合成は有意に低下することが分かった。EGTA存在下にCDFを添加するとそのプロテオグリカン合成促進作用は完全に発現するが、DNA合成は促進されなかった。次にカルシウム拮抗剤であるニフェジピン(1μM)やヴェラパミル(10μM)の存在下にCDFを添加したところ、プロテオグリカン合成は促進されるもののDNA合成はやはり促進されなかった。逆にカルシウム・イオノフォアA23187はCDFのDNA合成促進作用を増強した。したがってCDFのDNA合成促進作用はプロテオグリカン合成の促進とは異なる機構で発現し、その際、細胞内カルシウムイオン濃度の上昇が関与することが示唆された。ソマトメジン様因子であるCDFをEGFあるいはFGFと同時に添加するとそのDNA合成が相乗的に促進される。CDFを最初の5時間だけ軟骨細胞に作用させ、洗浄し、以後はEGF(FGF)だけを作用させても協同作用が発現した。しかしEGF(FGF)を先に添加して、後からCDFを加えた場合にはEGF(FGF)単独の作用しか発現しなかった。したがってCDFは軟骨細胞の【G_1】期初期に作用して細胞が他の増殖刺激に応答しうるように活性化されることが分かった。またCDFのDNA合成促進作用は軟骨細胞の密度が低い時に強く発現する一方、CDFのプロテオグリカン合成促進作用は密度が高い時に強く発現するという合目的的な調節機構が作動していることも明らかとなった。
高次モーメントの相互依存関係に関する計量分析

本研究課題に関する最新の推定・検定方法を株式、債券、為替等の各種資産の収益率のデータに応用し、資産市場の間の相互依存関係に関する計量分析を行った。また、分析結果を海外の査読付き英文学術専門誌に投稿し、積極的に海外への情報発信を行った。その結果、海外の査読付き英文学術専門誌に合計14篇の研究論文を出版するという大きな研究成果を得ることができた。本研究分野は、欧米では精力的に研究が行われているが日本では相対的に研究蓄積薄い分野であったが、本研究プロジェクトにより、多少なりともそのギャップを埋めることができたと思われる。本研究課題「高次モーメントの相互依存関係に関する計量分析」に関する研究プロジェクトは、欧米においても現在精力的に研究が進められている分野であるが、日本国内においては必ずしも十分な研究の蓄積があるとはいえない。そこで、平成25年度は、本研究プロジェクトの初年度に当たり、「この計量分析手法について研究を進め、論文の執筆を行った。その結果、研究は当初の予定より速いペースで研究が進んでおり、初年度の研究成果として、3本の論文を海外の査読付き学術専門誌(Applied Financial Economics, Journal of Reviews on Global Economics, Transition Studies Review)から出版することができた。この研究成果から得られた新たな知見は以下のとおりである。(2)CCFアプローチを用いた分析により、為替市場、株式市場、商品市場の3市場の依存関係に関して、日本は比較的大きいが、韓国では比較的小さく、台湾ではほとんど見出されないこと、等が明らかとなった(Journal of Reviews on Global Economics)(3)ADCCモデルを用いた分析により、ドイツとCEEC3諸国の債券市場の間の依存関係は世界金融危機の時期に減少したこと、また、ドイツとCEEC3諸国の統合の程度は国によっても異なること、等が明らかとなった(Transition Studies Review)。平成26年度は、本研究プロジェクトの2年目に当たり、1年目の研究成果をベースに、この研究分析手法に関して一層の研究を進展させ、論文の執筆を行った。その結果、2年目の研究成果として6本の査読付論文を海外の学術専門誌から出版することができた。それらの研究成果から得られた新たな知見は、以下の通りである。(1)多変量ADCC-GARCHモデルを用い、米国ドル、英国ポンド、スイスフラン、ユーロの間の相互依存関係を分析した結果、「通貨価値が共に増価する時期の方が通貨価値が共に減価する時期よりも相関関係が高くなる」という非対称性が明らかとなった。(2)Copula-GARCHモデルを用いて、US EU及びUKの保険セクターのCDS指数に関する相互依存関係について分析を行い、「金融危機の時期に相互依存関係が有意に高まった」ことが明らかとなった。(3)Copula-GARCHモデルを用いてCEEC-3諸国とドイツの債券市場に関する相互依存関係について分析を行い、i)CEEC-3諸国とドイツとの統合の程度は金融危機の時期には程度が低下したこと、ii)CEEC-3諸国とドイツの債券市場の依存関係は対照的であること、が明らかとなった。(4)Copula-GARCHモデルを用いて、為替相場と金との相互依存関係について分析を行い、i)金融危機の時期の方が相互依存関係が弱いこと、ii)相互依存関係は非対称的であること、が明らかとなった。(5)DCCモデルを用いて、アジアの資産市場の相互依存会計について分析を行い、i)アジアの為替相場制度の伸縮性はアジアの通貨危機以降高まったこと。ii)アジアの株式市場は世界的にも地域的にも統合度が高まってきているが、債券市場は国ごとに分断されていること、が明らかとなった。平成27年度は、本研究プロジェクトの3年目に当たり、過去2年間の研究成果をベースに、このプロジェクトに関してさらに研究を深化させ、論文の執筆に取り組んだ。その結果、3年目の研究成果として、3本の論文を海外の査読付き学術専門誌から出版することができた。・ARMA-Realized GARCH (ARMA-RGARCH)モデルを用いて、ティックデータを用いて計算したユーロ円市場の短期金利の日中のボラティリティ・クラスタリング(volatility clustering)と平均回帰効果(mean preserving effect)の分析を行った。その結果、ARMA-RGARCHモデルは、単純なRGARCHモデルよりもデータへの当てはまりは向上するが、ボラティリティの予測力に関しては必ずしも向上しないことが明らかとなった。平成28年度は、本研究プロジェクトの最終年度に当たり、過去3年間の研究成果をベースに、このプロジェクトに関して、さらに研究を深化させ、論文の執筆に取り組んだ。その結果、4年目の研究成果として、2篇の論文を海外の査読付き学術専門誌から出版することができた。これらの研究成果から得られた新たな知見は、以下の通りである。・DCCーMGARCHモデルとDECOーMGARCHモデルに基づき、アメリカの株価と東アジアの8つの発展途上国の株価との間の相互依存関係について分析を行った。その結果、特に2008年の世界金融危機が発生した時期に、アメリカと東アジアの株価の相互依存関係が高まることが明らかとなった。また、いくつかの経済要素を加えるDCCX (DECOX)モデルとDCC (DECO)モデルと比較したところ、DCCX (DECOX)モデルを用いた場合の方が、モデルの精度に改善が見られることも明らかとなった。・外国為替、株式、債券、商品の各市場に対する金融ショックの波及効果について、SV構造を持つ時変パラメーター構造VARモデル(TV-SVAR-SVモデル)を用いて分析を行った。

その結果、1価格ショックは2から3日で吸収されること、2若干の平均回帰とオーバーシューティングが観察されること、が明らかとなった。また、ボラティリティの波及効果については、1ボラティリティショックの効果はゆっくりと伝搬しピークに達するには5日から10日かかること、2ボラティリティ波及の動学は時間と共に変化し、大きなイベントに対して反応すること、が明らかとなった。本研究課題に関する最新の推定・検定方法を株式、債券、為替等の各種資産の収益率のデータに応用し、資産市場の間の相互依存関係に関する計量分析を行った。また、分析結果を海外の査読付き英文学術専門誌に投稿し、積極的に海外への情報発信を行った。その結果、海外の査読付き英文学術専門誌に合計14篇の研究論文を出版するという大きな研究成果を得ることができた。本研究分野は、欧米では精力的に研究が行われているが日本では相対的に研究蓄積薄い分野であったが、本研究プロジェクトにより、多少なりともそのギャップを埋めることができたと思われる。経済統計平成27年度以降においては、平成25年度、平成26年度に行った研究蓄積もとに、さらに計量分析を進め、海外への積極的な情報発信を目指して研究成果を英文論文としてまとめたのち、海外の査読付き学術専門誌に投稿することを予定している。その際に心がけることは、単に新しい統計手法の応用という段階にとどまらず、できるだけ得られた結果が実体経済に対して持つ政策的含意に関して十分に注意を払うようにしたいと考えている。構想段階では、研究遂行の1年目は全体の準備期間として位置づけられており、具体的な成果を出すことは難しいと想定されていた。しかし、当初の予想以上に研究が進展し、1年目から3編の論文を海外の査読付き学術専門誌に発表することできた。このことから、1年目終了時点での研究プロジェクトの達成度は当初の計画以上に進んでいると判断できる。平成26年度以降においては、平成25年度の行った研究蓄積をもとに、さらに計量分析を進め、海外への積極的な情報発信を目指して、研究成果を英文論文としてまとめた後、海外の査読付き学術専門誌に投稿することを予定している。その際に、心がけることは、単に新しい統計手法の応用という段階にとどまらず、できるだけ得られた結果が実体経済に対して持つ政策的含意について十分に注意を払うように配慮したいと考えている。
地域資源の持続的管理を支える諸資本間の関係に関する地理学的研究

平成30年度は、調査対象地域の位置づけを明確にするための予備的資料収集と、いくつかの地域での現地調査を行った。資料収集では、総務省統計図書館および国立国会図書館において、国勢調査調査区別集計のデータと関連資料を収集した。また、1970年農業集落カードなどのデータ項目を確認し、現在の農村部の社会的状況をとらえるための基礎資料として活用する可能性を検討した。さらに、国勢調査小地域統計と農業集落カードの調査結果の関連付けによって両者の比較分析を行うための準備を進めた。現地調査では、熊本県および福岡県の山間部において、地域資源を活用した地域活性化活動を行っている集落での活動の観察および聞き取りを行った。観察と聞き取りでは、地域内における諸資本(人的資本、経済資本、社会関係資本など)の間の関係性をとらえるために、地域資源管理において重要な役割を果たしている社会関係の把握に努めた。具体的には、地域活動の中心を担う団体のメンバーへの聞き取りや土地利用の観察、地域資源の管理主体の把握などを進めた。また、地域の活動において参加型観察を行い、活動内での役割分担を地域の文脈の中で把握する作業を行った。研究成果の公表では、9月に福岡で行われた世界社会科学フォーラムにおいて、中山間地域の地域資源を活用した活性化活動の展開を事例とした研究成果の一部を報告し、human security(人間の安全保障)との関連から議論を行った。さらに、他の研究者と今後の研究の深化のための意見交換を行った。現地調査を行う地域に関する小地域統計の収集を進めることで、今後の具体的調査を位置づけるための基盤を整えることができた。また、いくつかの地域で聞き取りを行うことで、翌年度以降のさらに詳細な調査のための準備を進めることができた。今後は、今年度に現地調査を行った地域を中心に、具体的な個別農家への聞き取りや土地利用の変遷の把握、地域活動の実施における現状と課題の把握を進める予定である。予備的資料収集などに予定以上に時間を割いたことや、研究用機材の購入を見送ったため、次年度使用額が生じた。2019年度には現地調査とデータ分析を本格化させるため、調査用機材やデータ整理のための物品などの購入が生じる予定であり、調査用の旅費の支出も増える可能性がある。今回生じた次年度使用額については2019年度の当初の予定分とあわせて執行を進めていく予定である。
マンガンおよび鉄触媒を用いる合成反応の開発

前年度まで、マンガン触媒を用いるβ-ケトエステルなどの1,3-ジカルボニル化合物とアルキンの新規反応を見いだしてきた。平成23年度は、種々のマンガン、鉄錯体を触媒に用いて1,3-ジカルボニル化合物とは異なるタイプの基質での反応を探索した。その結果、研究の目的であるマンガンおよび鉄触媒の新規反応ではないが、マンガンと同族のレニウム触媒を用いる原子効率の高い新規な反応を見いだした。1.レニウム触媒による炭素-炭素単結合へのアルキンの挿入によるδ-ケトスルホンの合成触媒量のレニウムデカカルボニル錯体存在下、β-ケトスルホンと末端アルキンをトルエン溶媒中135°Cで反応させると、β,γ-不飽和δ-ケトスルホンが得られた。本反応では、一般に不活性である炭素-炭素単結合の切断、およびアルキンの挿入反応が進行した。また本反応は挿入反応であり廃棄物のない原子効率の高い反応である。さらに、以前われわれの研究室で報告したレニウム触媒によるβ-ケトエステルの炭素-炭素単結合へのアルキンの挿入反応では、生成物はオレフィンの位置および立体異性体の混合物として得られたのに対し、本反応では異性体の生成なしに単一の生成物が得られた。これらの点から本反応は興味深いと考え論文として報告した(Org.Lett.2011,13.2959)。2.レニウム触媒を用いるβ-ケトスルフィドの炭素-硫黄結合の切断とアルキンの挿入反応活性メチレン化合物とは異なるタイプの基質をアルキンと反応させることで、マンガンやレニウム触媒の新たな反応性が見いだせるのではないかと考え、β-ケトスルフィドの反応を検討した。マンガン触媒存在下、低収率ながらβ-ケトスルフィドの炭素-硫黄結合へアルキンが挿入しその後オレフィン部位が異性化した生成物が得られた。触媒をレニウム錯体にかえたところほぼ定量的に反応が進行した。これまでに炭素-硫黄結合へのアルキンの挿入反応はいくつか報告されているが、本反応のようなケトンのα位炭素-硫黄結合にアルキンが挿入した例はこれまでにない。また本反応は位置および立体選択的に進行し、単一の生成物が得られることから有用であると考え、学会にて発表した(日本化学会第92春季年会,2L2-38)平成22年度、マンガンおよび鉄錯体を触媒に用いる新規な合成反応の開発を目的に研究した。また既知の反応であっても、安価な鉄触媒を用いて高効率に反応が進行すればより有用な合成反応となりうると考え、種々のマンガン、鉄錯体を用いて反応を探索した。1.鉄触媒による炭素-窒素結合の切断を伴うアミノ酸誘導体の合成触媒量(20mol%)の塩化鉄(III)存在下、N,N-ジメチルアニリンとジアゾ酢酸エチルをエタノール中反応させると、アミノ酸誘導体が得られることを見いだした。本反応では、N,N-ジメチルアニリンのメチル基炭素-窒素原子間の結合が切断され、ジアゾ酢酸エチルから発生したカルベン炭素との間に新たな炭素-窒素結合を形成する。臭化マンガン(II)でも同様に進行した。一般に炭素-窒素結合は不活性であり、遷移金属触媒を用いて切断している報告例は少ない。従来ロジウム触媒を用いて、窒素原子に隣接した炭素-水素結合へのカルベンの挿入反応が進行することが知られているが、本反応では鉄およびマンガン触媒がロジウム触媒とは異なる反応性を示したことから、興味深いと考え論文として報告した(Chem.Commun.2010, 8860.)。また本反応では安価で入手容易な塩化鉄を用いており、添加剤なども必要ないことから有用であると考えている。2.レニウム触媒を用いる1,3-ジエステルと末端アルキンからの位置選択的なフェノール誘導体の合成マンガン触媒を用いて1,3-ジエステルと末端アルキンの反応を探索していたところ、マンガンと同族のレニウムのカルボニル錯体を用いると、位置選択的にフェノール誘導体が得られることを見いだした。研究の目的であるマンガン触媒の新規反応ではないが、これまでにないフェノール骨格の構築法として興味深いと考え論文として報告した(Chem.Lett.2010, 39, 894.)。

これらの点から本反応は興味深いと考え論文として報告した(Org.Lett.2011,13.2959)。2.レニウム触媒を用いるβ-ケトスルフィドの炭素-硫黄結合の切断とアルキンの挿入反応活性メチレン化合物とは異なるタイプの基質をアルキンと反応させることで、マンガンやレニウム触媒の新たな反応性が見いだせるのではないかと考え、β-ケトスルフィドの反応を検討した。マンガン触媒存在下、低収率ながらβ-ケトスルフィドの炭素-硫黄結合へアルキンが挿入しその後オレフィン部位が異性化した生成物が得られた。触媒をレニウム錯体にかえたところほぼ定量的に反応が進行した。これまでに炭素-硫黄結合へのアルキンの挿入反応はいくつか報告されているが、本反応のようなケトンのα位炭素-硫黄結合にアルキンが挿入した例はこれまでにない。また本反応は位置および立体選択的に進行し、単一の生成物が得られることから有用であると考え、学会にて発表した(日本化学会第92春季年会,2L2-38)
胆汁酸生合成のメカニズムに関する研究

代表的な胆汁酸であるコ-ル酸はコレステロ-ルから生合成されるが、その中、βー酸化類似機構による炭素一炭素結合切断反応の重要な中間体は3,7,12,24ーテトラヒドロキシコプロスタン酸である。このものをインキュベ-ション生成物から収率よく抽出・精製しトリメチルシリルエ-テルメチルエステルとしてガスクロマトグラフ分析を行う手法を確立した。また4種の立体異性体を分離定量するためにはpーブロモフェナシルエステルとし高速液体クロマトグラフを行う必要があるが、使用する溶媒及び試薬を極微量にすることによって夾雑物に妨害されることなく確実に分析できるようになった。一方これまで唯一、化学的合成が達成されていなかった中間体である3,7,12ートリヒドロキシー24ーオキソコプロスタン酸をメチルマロン酸半エステルのマグネシュウム塩とコ-ル酸誘導体のイミダゾリドとの反応を経て好収率で合成できるようになり、インキュベ-ション実験の準備が整った。また3,7,12ートリヒドロキシー24ーコプロステン酸のアレンおよびアセチレン同族体の合成も前年度迄に異性体の混合物として得ることに成功していたが、高速分取液体クロマトグラフを使うことにより2種のアレン立体異性体(BおよびC)をアセチレン体(A)より分離することができた。ここに得られたA,B,Cをラット肝ミトコンドリアとインキュベ-ションしたところ予期に反しBは好収率でコ-ル酸へ変換された。ついで本来の基質である3,7,12ートリヒドロキシコプロスタン酸のインキュベ-ション混液にCを共存させたが、Cはコ-ル酸変換反応に対する阻害効果を示さなかった。コ-ル酸を代表とする胆汁酸類は肝においてコレステロ-ルから生合成される。この生合成過程の中、特に側鎖部分のC-24,25の炭素-炭素結合切断反応の機構の解明を目的に研究を行った。まずコ-ル酸生合成中間体と考えられている3,7,12-トリヒドロキシコプロスタン酸(I)、3,7,12-トリヒドロキシ-24-コプロステン酸(II)、3,7,12,24-テトラヒドロキシコプロスタン酸(III)のすべての立体異性体を化学的に合成した。3,7,12-トリヒドロキシ-24-オキソコプロスタン酸ナトリウム塩の合成にも最近成功した。IIIの4種の立体異性体をNAD存在下ラット肝ミトコンドリア分画とインキュベ-トするといずれもコ-ル酸に変換された。またIをNADの非存在下にインキュベ-トするとIIIの4種の立体異性体がいずれも生成した。以上の結果はIIIの4種の立体異性体のいずれもがコ-ル酸生合成の中間体であることを示唆しており、長鎖脂肪酸のβ-酸化の中間体が3S-ヒドロキシ体のみであるのと対照的である。この差異はα位メチル基の存在の有無によるのではないかと考え、α位メチル基のないI,II及びIIIの26-ノル同族体を合成し、そのインキュベ-ション実験を行った。その結果この場合にも24-水酸化体のいずれの立位異性体も収率よくコ-ル酸に変換し、またいずれも26-ノルトリヒドロキシコプロスタン酸から生成されることがわかった。この実験はペルオキシゾ-ム分画またはさらに精製した酵素標品を使って再確認する必要がある。一方化合物IIの構造類似体であるアレンおよびアセチレン同族体はコ-ル酸生合成の特異的阻害剤となる可能性があるので、その化学的合成を試み、いずれも立体異性体の混合物として得ることができた。
脂肪定量MRIによるNASHスクリーニング：R2*を用いた至適カットオフ値の検討

平成27年度に行ったGd-EOB-DTPA造影剤を含有させて濃度を調整した水溶液の実験用ファントムの撮像で得られた結果を基にして,R2*値およびR1値を測定するためにMRシーケンスプロトコールを作成して引き続き臨床症例の撮像を行った.研究実施計画では,NASH患者における造影剤取り込みを定量する予定であったが,想像以上にNASH患者数が少なく(合計8名),NASH患者を含めた慢性肝障害患者および非慢性肝障害患者のMRI撮像を行った.平成30年度では合計14名の患者にMRI撮像を実施し,平成29年度までにMRI撮像を行った77名と併せて全体で91名の患者に対して目的のMRI撮像を実施することができた。このうち全症例においてDIXON quantより得られるR2*mapおよびR1 mapを撮像することが可能であった.DIXONquant法で撮像されたMRI画像から得られた計測値から算出した造影前後でのR2*値の変化率(ΔR2*値)および造影前後でのR1値の変化率(ΔR1値)と肝機能の指標であるMELDscoreおよびICG 15分停滞率との相関を調べたところ,ともに強い負の相関(Spearman's rho=0.523-0.639)が見られた.一方で、R2*mapにおいてはSusceptibility effectによる画質低下が見られ、特に肝左葉では肝右葉と比較して数値計測に信頼性が乏しいことが分かった。また、背景肝実質への過剰な鉄沈着をきたしている患者においては造影剤投与前よりも造影剤投与後で数値の低下が見られ、造影剤取り込みの定量についての信頼性が著しく低下する症例が確認された(計3例)。これらはR2*mapに特有の事象と考えられ、R2*値を肝機能定量に利用する上での限界と考えられた。本研究の目的は,MRIによる肝の脂肪定量の際に同時に得られるR2*値を利用してGd-EOB-DTPA造影剤の取り込みを定量・数値化し,NASHの簡便・正確で効率的なスクリーニングのための非侵襲的検査法を確立することである.当初の計画通り,第一段階としてR2*値によるGd-EOB-DTPA造影剤の定量・数値化についての検証を行った.具体的にはGd-EOB-DTPA造影剤を含有させて濃度を調整した水溶液の実験用ファントムを作成し,高磁場MRI装置(Philips社製,Ingenia 3.0T)の既存シークエンス(DIXON quant)にて撮像した.Gd-EOB-DTPAはT2*短縮効果よりもT1短縮効果の方が強いため,R2*値とともにT1 mappingを用いてT1値も同時に計測した.平成27年度の目標であった,1R2*値によるGd-EOB-DTPA造影剤の定量・数値化の再検証,に関しては実施したものの,もう一つの目標である2単純性脂肪肝とNASH患者における造影剤取り込み値の定量測定,に関しては施行できておらず,進捗状況は当初の計画よりやや遅れていると判断している.前年度に行った,Gd-EOB-DTPA造影剤を含有させて濃度を調整した水溶液の実験用ファントムの撮像で得られた結果を基にして,R2*値およびR1値を測定するためにMRシーケンスプロトコールを作成して臨床症例の撮像を行うこととした.研究実施計画では,NASH患者における造影剤取り込みを定量する予定であったが,想像以上にNASH患者数が少ないことが判明したため,予定を変更してNASH患者を含めた慢性肝障害患者および非慢性肝障害患者のMRI撮像を行うこととした.平成28年度では合計32名の患者にMRI撮像を実施し,全症例においてDIXON quantより得られるR2*mapおよびR1 mapを撮像することができた.得られた計測値から算出した造影前後でのR2*値の変化率(ΔR2*値)および造影前後でのR1値の変化率(ΔR1値)と肝機能の指標であるMELDscoreおよびICG 15分停滞率との相関を調べた所,ともに強い負の相関が見られた.この結果をまとめ,平成29年4月に開催された国際MR学会にて発表を行った.当初の目標は,NASH患者に対してのMRI撮像であったが,NASH患者の症例集積は予想以上に悪く1年間で4例の撮像に留まったため,進捗状況はやや遅れていると判断している.しかしながら,対象を慢性肝障害患者に広げてからは症例集積は順調である.平成27年度に行ったGd-EOB-DTPA造影剤を含有させて濃度を調整した水溶液の実験用ファントムの撮像で得られた結果を基にして,R2*値およびR1値を測定するためにMRシーケンスプロトコールを作成して引き続き臨床症例の撮像を行った.研究実施計画では,NASH患者における造影剤取り込みを定量する予定であったが,想像以上にNASH患者数が少ないことが判明したため,NASH患者を含めた慢性肝障害患者および非慢性肝障害患者のMRI撮像を行っている.平成29年度では合計45名の患者にMRI撮像を実施し,平成28年度にMRI撮像を行った32名と併せて全体で77名の患者に対して目的のMRI撮像を実施することができた。このうち全症例においてDIXON quantより得られるR2*mapおよびR1 mapを撮像することができている.得られた計測値から算出した造影前後でのR2

*値の変化率(ΔR2*値)および造影前後でのR1値の変化率(ΔR1値)と肝機能の指標であるMELDscoreおよびICG 15分停滞率との相関を調べた所,ともに強い負の相関が見られた.一方で、R2*mapにおいては画質の安定性が悪く肝左葉では数値計測に信頼性が乏しいこと、背景肝実質への過剰鉄沈着例(2例)においては、造影剤投与前と投与後で取り込みの定量が全くできず、R2*mapにおけるLimitationと考えられた。現在、合計77名にMRI撮像を実施し、測定値と肝機能に良好な相関が得られているが、予定以上の症例数蓄積が得られたためMRIでの計測値に影響を及ぼす因子を多変量解析で検討している。その成果を次年度の国際学会にて発表した後に英語論文作成を行う予定である。平成27年度に行ったGd-EOB-DTPA造影剤を含有させて濃度を調整した水溶液の実験用ファントムの撮像で得られた結果を基にして,R2*値およびR1値を測定するためにMRシーケンスプロトコールを作成して引き続き臨床症例の撮像を行った.研究実施計画では,NASH患者における造影剤取り込みを定量する予定であったが,想像以上にNASH患者数が少なく(合計8名),NASH患者を含めた慢性肝障害患者および非慢性肝障害患者のMRI撮像を行った.平成30年度では合計14名の患者にMRI撮像を実施し,平成29年度までにMRI撮像を行った77名と併せて全体で91名の患者に対して目的のMRI撮像を実施することができた。このうち全症例においてDIXON quantより得られるR2*mapおよびR1 mapを撮像することが可能であった.DIXONquant法で撮像されたMRI画像から得られた計測値から算出した造影前後でのR2*値の変化率(ΔR2*値)および造影前後でのR1値の変化率(ΔR1値)と肝機能の指標であるMELDscoreおよびICG 15分停滞率との相関を調べたところ,ともに強い負の相関(Spearman's rho=0.523-0.639)が見られた.一方で、R2*mapにおいてはSusceptibility effectによる画質低下が見られ、特に肝左葉では肝右葉と比較して数値計測に信頼性が乏しいことが分かった。また、背景肝実質への過剰な鉄沈着をきたしている患者においては造影剤投与前よりも造影剤投与後で数値の低下が見られ、造影剤取り込みの定量についての信頼性が著しく低下する症例が確認された(計3例)。これらはR2*mapに特有の事象と考えられ、R2*値を肝機能定量に利用する上での限界と考えられた。ファントム実験において,R2*値よりもT1値の方が低濃度のGd-EOB-DTPAを定量可能であることが判明したため,今後の臨床症例ではR2*値だけではなくT1値の測定も行い,肝臓へのGd-EOB-DTPAの取り込みにおける定量性についての検討を行う予定である.当初の研究から対象を広げて,慢性肝障害患者に対する症例集積を続ける予定である.MRI撮像を続けながら,データ解析ならびに学会発表および論文作成を進めていく予定としている.現在、対象症例へのMRI撮像はほぼ完了しており、得られたデータの検討を行いその成果を次年度の国際学会発表や英語論文作成を行う段階であり、研究の推進に問題ないと考えられる。
葉緑体ATP合成酵素CF_oCF_1の活性化状態の変化と高次構造変化の解析

葉緑体チラコイド膜を光照射すると膜内外の△μH^^^+の形成にともなってCF_0CF_1は活性化されATP合成およびATP加水分解活性を示すようになる。ここでは光照射にともなうCF_0CF_1の高次構造の変化を解析することによりこの活性化のプロセスの全体像を明らかにすることができた。筆者は先にCF_0CF_1のエネルギー化にともないCF_1のεサブユニットのリシン109の反応性が大きく変化することを見出したが、ここでは高次構造変化の目安としてこのε-Lys-109の反応性の変化を利用した。チラコイド膜を光照射すると膜電位△4の形成にともないCF_0CF_1は直ちにε-Lys-109が低い反応性しか示さないE_L状態からε-Lys-109が中間の反応性を示すE_M状態を経てε-Lys-109が高い反応性を示すE_H状態へと変化する。△PH(あるいはチラコイド膜内部の酸性化)にともないCF_0CF_1の高次構造はE_HからE_Hへ変わる。光を消すと△4の消失にともないE_HはただちにE_Mに変化しさらに△PHの低下とともにE_Lへ戻る。E_M(E_M-ADP),E_H(E_H-ADP)はATP合成的に活性であり、基質ADPに対し高い親和性を示す。E_HはATP合成的に低い活性しか示さず、ADPに対する親和性も低い。E_H,E_M,E_LはADPを触媒部位に結合していないとき、ATP加水分解的に活性である。E_LはADPが近づきにくい構造をとっている。ATP合成に対しては△4と△PHは等価に働きいづれか一方が存在すればよいが、ATP加水分解反応のためには△4と△PHとは等価でなく両方が必要であることがごく最近報告されているが、この事実は筆者が明らかにしたATP合成的に活性なE_M形成のためには△4,△PHいづれでもよいが、ATP加水分解活性を得るために必ず通過しなければならないE_H状態を形成するためには△4と△PHの両者を必要とするという事実とよく一致する。ATP合成的に活性な状態とATP加水分解的に活性な状態とは同一であるとするモデルでは上記の結果を説明することはできない。筆者は先にCF_0CF_1のエネルギ-化に伴いピリドキサ-ルリン酸との反応性が変化するリシン残基がCF_1上に存在すること、それはεサブユニットのLysー109であることを明らかにした。このことはCF_0CF_1のエネルギ-化に伴いεサブユニットのLysー109の廻りで大きく高次構造が変化していることを示している。チラコイド膜への光照射を停止するとCF_0CF_1の脱エネルギ-化が起こるがこのときεーLysー109の反応性が二相性を示しながら元のレベルにまで低下することが本年度の研究により明かとなった。速い低下は1秒以内で完結しそれに続いて半減期が10数秒程度の比較的ゆっくりした低下が起こる。後者の低下速度は脱共役割の添加により著しく促進される。この結果はCF_0CF_1がエネルギ-状態に応じて三つの異なった高次構造E_H、E_M、E_Lをとっていることを示している。消光後の暗所ではCF_0CF_1の不活性化が起こっているがこの不活性化に対するADPおよび脱共役剤の影響を調べることによりE_H,E_M,E_L状態に対応してCF_0CF_1のADPに対する親和性が変化していることが明かとなった。高いエネルギ-状態にあるCF_0CF_1(E_H)はADPに対し低い親和性しか示さない。中程度のエネルギ-状態にあるCF_0CF_1(E_M)はADPに対し高い親和性を示す。基低状態にあるCF_0CF_1(E_L)ではADPが結合部位に近付きにくい構造となっている。E_MおよびE_LはATP加水分解的に高い活性を示すが、ADPと結合した状態E_MーADPはATP加水分解的には低い活性しか示さず、またCatalytic loopertivityを示さない。しかしE_MーADPあるいは複数の部分にADPと結合したE_MーADP_nはATP合成的に非常に高い活性を示す。E_LーADPはATP加水分解的にもATP合成的にも不活性である。

△PH(あるいはチラコイド膜内部の酸性化)にともないCF_0CF_1の高次構造はE_HからE_Hへ変わる。光を消すと△4の消失にともないE_HはただちにE_Mに変化しさらに△PHの低下とともにE_Lへ戻る。E_M(E_M-ADP),E_H(E_H-ADP)はATP合成的に活性であり、基質ADPに対し高い親和性を示す。E_HはATP合成的に低い活性しか示さず、ADPに対する親和性も低い。E_H,E_M,E_LはADPを触媒部位に結合していないとき、ATP加水分解的に活性である。E_LはADPが近づきにくい構造をとっている。ATP合成に対しては△4と△PHは等価に働きいづれか一方が存在すればよいが、ATP加水分解反応のためには△4と△PHとは等価でなく両方が必要であることがごく最近報告されているが、この事実は筆者が明らかにしたATP合成的に活性なE_M形成のためには△4,△PHいづれでもよいが、ATP加水分解活性を得るために必ず通過しなければならないE_H状態を形成するためには△4と△PHの両者を必要とするという事実とよく一致する。ATP合成的に活性な状態とATP加水分解的に活性な状態とは同一であるとするモデルでは上記の結果を説明することはできない。葉緑体チラコイド膜を光照射すると膜上のATP合成酵素CF_0CF_1のEサブユニットのリシン-109の反応性が著しく増大すること、消光後の暗所ではE-Lys-109の反応性は二相性を示しながら元のレベルにまで戻ること、これらの結果はCF_0CF_1がエネルギー状態に依存して少なくとも三つの異なった高次構造E_H,E_M,E_Lをとっていることを示唆していることを筆者は昨年度までに明らかにしてきた。本年度はE-Lgs-109の反応性の光照射下での挙動、ATP合成活性およびATP加水分解活性とE-Lys-109の反応性とのかかわり、CF_0CF_1のADPに対する親和性とE-Lys-109の反応性との対応等を詳細に検討することにより筆者は以下の点を明らかにした。CF_0CF_1はエネルギー状態に応じて4つの異なった高次構造E_H^*,E_H,E_M,E_Lをとっている。E_H^*形成のためには高い膜電位△Ψが必要であり、E_H形成のためには△Ψとプロトン濃度匂配で△PH(あるいはチラコイド膜内部の酸性化)の両方の条件が必要であり、E_M形成のためには△Ψ、△PHいづれでもよい。E_Lの形成、保持のためにはエネルギーを必要としない。E^H^*、E_MはともにADPに対する親和性が高くATP合成的に高い活性を示す。E_HはADPに対し低い親和性しか示さず、ATP合成的にも低い活性しか示さない。ELはATP合成的に不活性である。ATP加水分解的に活性な状態は、ATP合成的に活性な状態とは同一ではない。CF_0CF_1のrサブユニットが還元された状態にあり、かつ触媒部位にADPが結合していない条件のもとではCF_0CF_1はその高次構造にかかわりなく、E_H^*、E_H、E_M、E_Lいづれの状態にあっても高い活性を示す。