hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
流動層流動特性モデル化における基礎研究

本研究ではエクセルギー再生型石炭ガス化発電システムのための大型三塔式流動層ガス化炉について、この流動層の流動特性をモデル化し、一般化するための基礎研究を行った。以下の4つの研究項目について検討した。1流動層における流動特性の抽出、2電気回路特性と流動層流動特性の類似性検討、3流動層流動特性のモデル化と等価回路表記、4モデルのモジュール化と集積化の検討流動層流動特性の等価回路モデルによるモデル化を実験結果との比較により達成し、等価回路モデルによる流動制御の可能性を示した。本年度は、基礎研究として1流動層における流動特性の抽出、2電気回路特性と流動層流動特性の類似性検討を実施した。1流動層における流動特性の抽出として、循環流動層コールドモデルを用いてその流動特性を評価し、電気回路特性と比較しうる要素を抽出した。申請者は各パラメータの変動についても考慮することを目指しているため、Mass Solid Fluxなどの計測のための計測システムを設計した。計測システムは、局所的な流動特性の計測が必要なシステムであるが、本年度は、基本設計及びその動作確認の段階として時間・空間平均的な計測が行えるシステムを設計し製作を開始した。なお、測定対象としての物理量は、流体の圧力、粒子ホールドアップ、粒子の静電気量、粒子画像とした。2電気回路特性と流動層流動特性の類似性検討「1流動層における流動特性の抽出」の結果に対して、流動特性と電気回路特性の類似性・相似性の比較を行った。類似性・相似性の比較を行うために、電気回路の特性はSPICEモデルを用いて記述し、SPICE処理系にてシミュレーションを実施してその結果をもとに比較を行った。これらの比較から、循環流動層におけるダウナーおよびライザーの流動特性を電気回路の等価回路で記述することが可能となり等価回路によるモデルが得られた。このモデル化においては、流動層を定常運転している際の流動特性、さらにステップ応答に相当する非定常の運転条件での流動特性について実施している。本年度は、流動層流動特性のモデル化と等価回路化およびモジュール化、集積化として、流動層流動特性のモデル化と等価回路表記について検討を実施した。これらの等価回路モデル化を行うにあたり、本研究において基本となる循環流動層を構成している流動層3種(気泡流動層、ライザー、ダウナー)について、平成25年度に得られた結果、CFDによる計算結果、SPICEによる計算結果を比較検討した。流動特性を等価回路にて表現し(等価回路モデル化)、さらにその等価回路を用いてSPICE処理系により解析することで、循環流動層の流動特性を再現することを検討した。特に循環流動層のライザ部分、およびダウナ部分における粒子循環量と圧力、そして入力としての粒子循環量に変動を与えた時の粒子循環量の変動などの実験結果を再現することに重点をおいた等価回路モデルの構築を試みた。実験結果により得られた循環流動層の流動特性と等価回路モデルを用いた計算により得られた流動特性を比較した結果、粒子循環量と圧力差、入力にステップ変動を与えた時の応答においてよい一致を得た。これにより、循環流動層の流動特性を等価回路によりモデル化することの妥当性を示せたと考えている。流動層の形状変化、スケール変化、流動層流動特性の非線形的挙動を再現できるモデル化についても実施した。大型循環流動層及び小型の循環流動層の実験結果に基づく等価回路モデルを比較し、その差異をり表現するモデルであることを示した。また、トランジスタなどの能動素子を用いた等価回路モデルが循環流動層の一部部に適応できることを示し、これにより非線形的挙動を再現できることを明らかにした。H27年度は、流動層流動特性モデルのモジュール化と集積化の検討を実施した。昨年度までの等価回路モデル化により得られたモデルのモジュール化について、集積化、システムのスケールアップ、起動・停止の挙動解析を検討し、モデルによる再現を試みた。また、SPICEによる計算結果をもとに再現性を評価した。三塔式循環流動層型の反応器からなるエクセルギー再生型石炭ガス化炉システムについてモデルの構築を行い、流動特性の実験結果と比較を実施した。さらに、等価回路モデル化手法の計算量について評価した。循環流動層を構成している流動層についてそれぞれを等価回路モデル化(モジュール化)し、その結合により集積化できることを示した。また、この集積化により得た三塔式循環流動層の流動特性モデルを用いて、実験結果との比較からモデルの流動特性再現性が妥当であること、さらにこのモデルの起動・停止における解析を実施した。研究期間全体を通じては、流動層の流動特性を等価回路モデルとして記述できることを実験結果との比較を行い示した。得られたモデルを結合することでより複雑な特性を表現できること、さらに、動的特性も表現できることを示した。これらの等価回路モデルを解析するために用いたSPICE処理系では、演算時間においてCFDによる流動層の流動解析に比較して短時間であった。実験結果をもとにも三塔式循環流動層を等価回路モデルの集積化によりモデル化を実施し、その起動・停止を想定した動的な特性をSPICEによる計算結果より得た。その動的特性結果をもとに粒子循環量の制御方法としてパルス状のガス供給を用いる手法を提案した。1流動層における流動特性の抽出、2電気回路特性と流動層

流動特性の類似性検討、3流動層流動特性のモデル化と等価回路表記、4モデルのモジュール化と集積化の検討流動層流動特性の等価回路モデルによるモデル化を実験結果との比較により達成し、等価回路モデルによる流動制御の可能性を示した。本年度実施した流動層流動特性のモデル化と等価回路化およびモジュール化、集積化の検討においておおむね順調に進展している。理由として以下の点があげられる。流動層流動特性のモデル化と等価回路化およびモジュール化、集積化として流動層流動特性のモデル化と等価回路表記について検討を実施し、流動特性を等価回路にて表現し(等価回路モデル化)、SPICE処理系を用いて流動特性を再現した。特に粒子循環量、圧力や粒子循環量の変動などの再現に重点をおいたモデル構築のための検討を実施した。さらに、等価回路モデル化を行うにあたり、その中で基本となる流動層3種(気泡流動層、ライザー、ダウナー)について、平成25年度に得られた結果、CFDによる計算結果、SPICEによる計算結果を比較検討した。流動層の形状変化、スケール変化、流動層流動特性の非線形的挙動を再現できるモデル化および、CFDによる計算結果とモデルの比較の検討に更なる見当が必要な状況である。よって、おおむね順調な進展である。流動層モデルのモジュール化と集積化の検討等価回路モデル化により得られたモデルのモジュール化について次の項目を検討し、モデルによる再現を行う。これらの項目についてSPICEによる計算結果をもとに再現性を評価する。1、集積化(系の複雑化)2、システムのスケールアップ3、起動、停止の挙動解析また、三塔式循環流動層型の反応器からなるエクセルギー再生型石炭ガス化炉システムについてモデルの構築を行い、大型三塔式循環型流動層(図2)の流動特性実験結果と比較を行う。CFDを用いた場合の流動層流動特性についての計算結果をもとに、等価回路モデル化の計算量の削減量を評価する。本年度実施した1流動層における流動特性の抽出、2電気回路特性と流動層流動特性の類似性検討において、順調に進展している。理由として、以下の点があげられる。1の流動層における流動特性の抽出では、循環流動層コールドモデルを用いてその流動特性を評価し、電気回路特性と比較する要素を抽出できている。比較すべき流動特性のより詳細な特性評価に必要な計測対象の選定・選択と、その計測のためのシステム設計行い、計測システムの製作を開始している。本年度中に循環流動層コールドモデルでの計測結果を得るまで達しなかったが、おおむね順調に進展している。2の電気回路特性と流動層流動特性の類似性検討では、「1流動層における流動特性の抽出」により得られた結果に対して、流動特性と電気回路特性の類似性・相似性の比較を行い、類似性・相似性の比較から得られた等価回路としての電気回路についてその特性をSPICEモデルを用いて記述し、SPICE処理系にてシミュレーションを実施した。
工場や大型店の閉鎖・撤退を規制・誘導する方法について

平成20年度は最終年度として、これまでのまとめと今後の方策について検討しました。昨年度までの調査で工場などの閉鎖による地域への影響や、発生した跡地に住宅が建設され、工場と住宅の混在が起きていることが明らかになりました。また、フランスでの工場閉鎖の手順を明らかにし、その際に工場閉鎖による地域への影響の調査、予測を行っていることが分かりました。さらに平成20年度は、具体的な規制・誘導の方法としてドイツの郊外型集合住宅の縮小計画を調査しました。旧東ドイツ地域では東西統一後から急激な人口減少がおこりました。そのため、住宅戸数の削減が必要となりました。空き屋を放置しておくことは治安の悪化や地域の価値を下げる要因として、行政は郊外型集合住宅地をコントロールしようと対策を行っています。住宅の取り壊しには行政から1m^2あたり60ユーロの助成が行われています。おもな手法はこの助成金認可の有無により、行政が計画している方向へと誘導するものです。ある地区において住戸数を削減したいゾーン内の取り壊しには助成金を出すが、継続して住宅を維持したいゾーン内の取り壊しには助成金を出さない、というものです。しかし、現状では所有者が助成を受けずに住宅の取り壊し、改修などをすることは防ぐことはできず、計画通りに進めることは難しいようです。我が国においても土地の所有者の権利が大変強く、跡地の利用計画などに地域住民や行政の意向が反映されることは難しいです。これまでの調査で工場や大型店の閉鎖・撤退が地域に大きな影響を及ぼすことが明らかになりました。今後は工場・大型店を閉鎖する場合は事前届出制を設けることや、地域の再活性化を促せるような制度を設けることが必要になると思われます。本年度は、閉鎖・撤退に対する方向性を検討するために、国内での事例を整理し、海外調査を実施した。1)国内での閉鎖・撤退の事例を整理し、宇治市、葛飾区、諏訪市、尼崎市における取り組みと事例の把握を行った。2)EUにおける閉鎖・撤退の位置付けと取り組み、今後の方向性についてヒアリングを行った。EUでは2002年に「欧州リストラ協議文書」を発行し、EUレベルでの閉鎖・撤退を含むリストラの在り方を検討している。リストラの実施に当たっては「対外的責任」として企業の地域への責任も明確にすべきだという姿勢を示している。今後の取り組みついてはその影響を「ポジティブ」なものと「ネガティブ」なものの両面として捉え、それぞれについて対策を講じることを検討している。そして、その対策の資金として「ストラクチャー・ファンド」を設置している。ファンドの資金は、EU内でのリストラによる「ポジティブ」な影響に投資され、「ネガティブ」な影響を抑えることに使用される。3)フランスでの工場閉鎖の制度の把握と事例調査を行った。フランスでは企業が工場を閉鎖しようとする場合、3つの手順を踏まなくてはならない。(1)労働者との合意→(2)解雇者への支援に関する協定→(3)地域への支援に関する協定、である。特に(3)の地域への支援に関しては、企業と行政が主体となり、支援の内容を決定していく。支援の内容を検討するために、地域への影響調査が実施され、閉鎖が行われる地域に即した支援が計画される。支援の費用は企業負担である。本年度の調査より、閉鎖・撤退においてはi)情報を把握する、ii)調査を行う、iii)支援をする、といったことが必要であると考えられる。平成19年度は国内調査と海外調査を実施しました。国内調査では工場閉鎖により発生した跡地に住宅が建設される事例が多く、工場と住宅の混在がおきていることが明らかになりました。また、海外調査では平成18年度に引き続きフランスの工場閉鎖の事例を調査しました。平成18年度の調査より、フランスでは工場閉鎖には3段階の手続きが必要なことが明らかになりました。平成19年度ではこの制度を更に詳細に調査し、工場閉鎖の規模が非常に大きいとその地域のプレフェにより判断された場合は「サイト契約」という対応策がとられることを把握しました。この調査により、平成18年度実施の調査と合わせてそれぞれ異なる3つの事例を把握することが出来ました。まず一つ目は解雇者を出さずに工場を閉鎖した事例、二つ目は解雇者を出したため、地域経済再活性化プランを締結した事例、三つ目は閉鎖の規模が非常に大きく、サイト契約を締結した事例です。調査結果を踏まえ、フランスでの特徴と我が国の対策の参考となる点を述べます。・工場閉鎖の際の手順が明確です。各段階において、誰に対してどのような内容を協議するべきなのかが規定されているので、集中して議論することが可能です。また、それぞれ立場の意見をどの段階で働きかければいいのかも分かりやすく、効果的な活動が出来ると考えられます。・工場閉鎖の影響を調査、予測を行っています。工場閉鎖による影響は、その工場の業種や生産物により様々です。その事例ごとに必要な調査を行い、影響を把握することが必要となります。・地域に対し再活性化を支援しています。工場閉鎖に対しては、これらの規制が労働法で定められていることからも、雇用の維持が最も重要な課題とされていますが、雇用を生み出すための地域の存在も同様に重視されています。また工場閉鎖が地域の将来計画や都市計画にも影響を及ぼすことが認識され、企業に負担を課しています。

昨年度までの調査で工場などの閉鎖による地域への影響や、発生した跡地に住宅が建設され、工場と住宅の混在が起きていることが明らかになりました。また、フランスでの工場閉鎖の手順を明らかにし、その際に工場閉鎖による地域への影響の調査、予測を行っていることが分かりました。さらに平成20年度は、具体的な規制・誘導の方法としてドイツの郊外型集合住宅の縮小計画を調査しました。旧東ドイツ地域では東西統一後から急激な人口減少がおこりました。そのため、住宅戸数の削減が必要となりました。空き屋を放置しておくことは治安の悪化や地域の価値を下げる要因として、行政は郊外型集合住宅地をコントロールしようと対策を行っています。住宅の取り壊しには行政から1m^2あたり60ユーロの助成が行われています。おもな手法はこの助成金認可の有無により、行政が計画している方向へと誘導するものです。ある地区において住戸数を削減したいゾーン内の取り壊しには助成金を出すが、継続して住宅を維持したいゾーン内の取り壊しには助成金を出さない、というものです。しかし、現状では所有者が助成を受けずに住宅の取り壊し、改修などをすることは防ぐことはできず、計画通りに進めることは難しいようです。我が国においても土地の所有者の権利が大変強く、跡地の利用計画などに地域住民や行政の意向が反映されることは難しいです。これまでの調査で工場や大型店の閉鎖・撤退が地域に大きな影響を及ぼすことが明らかになりました。今後は工場・大型店を閉鎖する場合は事前届出制を設けることや、地域の再活性化を促せるような制度を設けることが必要になると思われます。
ポーラス結晶のナノ空間に取り込まれたゲスト分子の構造転移と誘電異常

私達は一次元トンネル構造中に多数のH_2O分子が入ったiminodiacetate[IDA=NH(CH_2COO)_2]を架橋配位子とする結晶[Cu_2La_3(IDA)_6](H_2O)n(n^-11.0)では180Kと350K近傍に大きな誘電異常を見出し、350K近傍では反強誘電履歴曲線の観測などを報告してきた。格子定数の温度変化を調べ、一次元トンネル内の水分子は360K以上では(一次元)液体状態にあり、350K近傍で一次元液体状態から反強誘電固体状態に転移することを推定することが出来た。このような"液体-固体転移"はバルクな水とは異なるナノ集合体特有の振る舞いと考えられ非常に興味深い。このような特徴的な構造及び誘電率の温度変化が、一次元ナノ水分子集合体の特性であることを確認するために、今年度は昨年度に引き続き、LaをSm,Gdに交換した結晶を作りそれらの誘電特性、および[Cu_2Sm_3(IDA)_6](H_2O)_nの格子定数の温度変化を調べた。その結果[Cu_2Gd_3(IDA)_6](H_2O)_nでは300K以上で誘電率が温度とともに急激に上昇し、370K近傍では1000を超える異常に大きな値となることを観測し、現在、追試を行っている。水は例外的に大きな誘電率を持つ物質であるがそれでも100を超えることはない。恐らく、ナノ一次元水分子集団特有の物理化学的ふるまいであると考えられ非常に興味深い。また、アゼチジンカチオン(C_3H_8N^+)を内包し、三次元架橋格子を形成する金属錯体結晶[(CH_2)_3NH_2][Mn(HCOO)_3]については構造解析によって、アゼチジン骨格が室温で平面、低温で屈曲構造をしていることが確かめられた。また、類似構造をもつ[(CH_3)_2NH_2][M(HCOO)_3](M=Co^<2+>,Zn^<2+>)結晶を作成し、構造解析を行った。来年度はこのように架橋配位子と遷移金原子の組み合わせにより設計されたポーラス結晶のナノトンネル空間を用いて、ナノ分子集合体を閉じ込めて、その構造的、誘電的特性を解明するとともにバルクな状態では実現することが出来ない誘電特性を実現する予定である。私達は一次元トンネル構造中に多数のH_2O分子が入ったiminodiacetate(IDA=[NH(CH_2COO)_2]^<2->)を架橋配位子とする結晶[La_2Cu_3IDA_6]nH_2O(n=9)において180Kと350K近傍に大きな誘電異常を見出し、350K近傍では反強誘電履歴曲線の観測などを報告してきた。今年度は上述の[La_2Cu_3IDA_6]nH_2O(n=9)に引き続いて、一次元ナノ水分子集合体の特性を確認するために、LaをNd、Sm、Gd、Ho、Erに置換した一連の[Ln_2Cu_3IDA_6]nH_2O(n=9.0)の結晶を作り、それらの誘電特性および格子定数の温度変化を調べた。その結果、[Ln_2Cu_3IDA_6]nH_2Oでの水分子集合体は、チャネル方向に垂直な電場に対しては誘電率が小さく、特別な温度依存性を示さないが、チャネル方向に平行な電場に対しては、高温領域では温度とともに激しく増大し、特に、[Sm_2Cu_3IDA_6]nH_2Oの誘電率は400Kで1300という大きな値になることを見出した。一般に有極性有機分子の液体の誘電率が温度低下と共に増大するのは主に分子配向が電場によって揃えられる事を意味している(常誘電状態)。逆に、室温以上で温度上昇とともに急激に増大する誘電率はポーラス空間内の一次元水分子集合体が誘電的に秩序状態にあることを示唆している。事実、高温でLa、Sm、Gd系のいずれについても反強誘電的な履歴曲線を観測し、ゲスト水分子は反強誘電秩序状態にあることを確認した。また180K近傍の特徴ある誘電率変化は水分子の熱運動がこの温度以下で凍結すること、および比較的大きな径のトンネルをもっLa、Ndではより顕著な180Kの異常を示し、低温でも位置が秩序化しない水分子が比較的多く存在することを示唆しているものと思われる。この予想は分子動力学(MD)によるトンネル内の水分子の熱運動のシミュレーションの結果と良く対応している。本年度は、ポーラス構造を持つ遷移金属錯体結晶を合成し、ゲスト分子として、これまで調べてきた有極性分子(アセトン、メタノール、水分子など)に加えて、大きな振幅のリングパッカリング振動の自由度を持つ4員環分子を用い、ナノ分子空間内の分子の状態を、結晶構造、熱測定、誘電測定を通して研究することを目的とした。四員環分子は特徴的なリングパッカリング振動の凍結に伴う誘電異常の観測の可能性がある。今年度、私達は四員環骨格をもつアゼチジンカチオンを含みABX_3(A=アゼチジンカチオン、B=二価銅イオン、X=ギ酸アニオン)の組成比を持つ有機ペロブスカイト型金属錯体の結晶、[(CH_2)_3NH_2]

[Cu(HCOO)_3]を合成し、結晶構造と誘電率を調べた。[(CH_2)_3NH_2][Cu(HCOO)_3]の単結晶X線構造解析の温度変化の実験により、アゼチジンカチオンのリングパッカリング運動の自由度の凍結、融解に伴った構造相転移が観測された。また、極めてゆっくりとした温度変化(2K/h)によって誘電率の温度依存性の測定を繰り返し行うことにより、広い温度範囲できわめて大きな誘電異常が観測され、280K付近では前例の無い程、巨大な誘電率(ε_110^6、1KHz)を示した。また、誘電率は非常に大きな周波数依存性を示す。この誘電異常は、280K以下の温度で微小な分極ドメインが緩やかな温度変化に伴い、結晶中に非平衡的に成長することによるのではないかと推測している。このような巨大な誘電異常はこれまでペロブスカイト構造を持つ金属酸化物(リラクサー、relaxor)でのみ知られていたが、おそらく四員環分子のリングパッカリング振動の凍結が微小な非平衡的なドメインの成長を誘発し、金属酸化物のリラクサーを上回るような大きな誘電異常が観測されたのではないかと考えている。
戦争の法則：シミュレーション技法による統計的法則性の再現と国際関係理論の転回

本研究計画は,第一に,経験的なデータセットの検討と,第二に,それを説明するモデル(特にシミュレーション・モデル)の提示を2つの柱としている.第一の柱については,戦争の(a)時間的な動態(データセットに見られる時間的な変動・傾向など)と(b)空間的な動態(紛争発生地点の分布など)の2つの側面について検討を進めた.平成26年度は,(a)経験的に観察される戦争規模の法則性(戦争規模のベキ乗分布)を巡る論文公刊と,(b)武力紛争,特に内戦・国内紛争における暴力・戦闘発生地点のデータセットの検討,およびその生起・効果の説明を焦点に研究を進めた.研究成果としては,(a)に対応するものとして(1)拡大と疲弊の相互作用が生む戦争規模の法則性」(論文集書籍,1章),および(2)(1)に関連するワーキング・ペーパー(査読無し論文)を公表した.上記(b)についても,(3)「2つの集計化と非集計化:内戦研究の微視的展開,その含意と課題」が査読を経て受理された.また,(4)「内戦における暴力行使とその帰結:空間計量経済/統計モデルによるアプローチ」として査読中の論文に関連する報告を,日本国際政治学会等で行なった(査読中).また,(5)“Modeling the Spatial Patterns of Insurgent Violence in Afghanistan"として投稿準備中の論文を,国際会議で報告した.加えて,(6)特に政治学を念頭に置いた,シミュレーション技法の実証分析への応用についての方法論的議論を報告した(査読中).これらの研究成果は,従来看過されてきた武力紛争を巡る経験的パターンを吟味した上で,その生成メカニズムを明らかにするものといえる.こうした議論は,武力紛争の理解・説明という学術的要請,武力紛争の防止・惨禍の縮減という社会的・政策的要請いずれにも応えるという意義を有する.26年度が最終年度であるため、記入しない。26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究計画は,(1)経験的なデータセットの検討(法則性の吟味)と(2)それを説明するモデル(特にコンピュータ・シミュレーション[マルチエージェント・シミュレーション]・モデル〉の提示およびその方法論的意義の検討を2つの柱としている.(1)については,武力紛争の(a)時間的な動態(データセットに見られる時間的な変動・傾向など)と(b)空間的な動態(紛争発生地点の分布など)の2つの側面について検討を進める.平成24年度は,上記(a)時間的な動態の検討と,経験的に看取される法則性とその変動を説明するシミュレーション・モデルの作成を中心に研究を進めた.「リチャードソンの法則再訪:戦争規模の法則性とその理論的含意」において(1)・(2)の初歩的成果を報告し,最終的な成果を2本の論文としてまとめた(本報告書執筆時点ではともに査読中).(1)については,国家間戦争の規模と頻度との間に,時代を問わず一定の関係性(ベキ乗分布)が看取されること,およびフランス革命前後に分布のパラメータに変化が生じたことを説明するモデルを作成した.この法則性とその変動は既存モデルでは十分説明できなかったことに加え,提示したモデルの振舞いは戦争の生起・拡大を巡る理論一般や,多くの計量分析が置く仮定の経験的妥当性にも示唆を与える.(2)コンピュータ・シミュレーションを用いたモデリングについても,国際関係論における研究の進展が一部の研究者にしか理解されておらずまたその方法論的意義がこれまで十分に検討されてこなかったことに着目し,こうした論点をカバーするレビュー論文を執筆した.本研究は, (1)経験的なデータセットの検討(法則性の吟味)と(2)それを説明するモデル(特にコンピュータ・シミュレーション[マルチエージェント・シミュレーション]・モデル)の提示およびその方論的意義の検討を2つの柱としている.具体的には,武力紛争の時空間,すなわち(a)時間的様相(データセットに見られる時間的な変動・傾向など)と(b)空間的様相(紛争発生地点の分布など)の2つの側面について,(1)・(2)両面から検討を進める.こうした作業を通して,武力紛争に観察される統計的法則性・特徴量を明らかにし,その起源・変動に対する説明を提示することで国際関係論に有益な含意を得ることに,本研究の主要な目的がある.前年度に引き続き,平成25年度は以下の通り研究を進めた.(a)時間的様相については,経験的に看取される法則性とその変動を説明するシミュレーション・モデルの作成を中心に研究を進めた.「拡大と疲弊の相互作用が生む戦争規模の法則性」・「『拡大と疲弊の相互作用が生む戦争規模の法則性』補遺」・「国際関係論におけるシミュレーション技法の展開」・の3論文(いずれも副題等略,下記参照)に,研究成果をまとめた.(b)空間的様相については,紛争・内戦,特に文民に対する暴力行使の発生地点に関するデータセットを主に用いて,研究を進めた.この点についての研究成果は平成25年度中に2論文を執筆,学術誌に投稿した.この2論文は,本報告書執筆段階ではともに査読中である.本研究計画は,第一に,経験的なデータセットの検討と,第二に,それを説明するモデル(特にシミュレーション・モデル)の提示を2つの柱としている.第一の柱については,戦争の(a)時間的な動態(データセットに見られる時間的な変動・傾向など)と(b)空間的な動態(紛争発生地点の分布など)の2つの側面について検討を進めた.

平成26年度は,(a)経験的に観察される戦争規模の法則性(戦争規模のベキ乗分布)を巡る論文公刊と,(b)武力紛争,特に内戦・国内紛争における暴力・戦闘発生地点のデータセットの検討,およびその生起・効果の説明を焦点に研究を進めた.研究成果としては,(a)に対応するものとして(1)拡大と疲弊の相互作用が生む戦争規模の法則性」(論文集書籍,1章),および(2)(1)に関連するワーキング・ペーパー(査読無し論文)を公表した.上記(b)についても,(3)「2つの集計化と非集計化:内戦研究の微視的展開,その含意と課題」が査読を経て受理された.また,(4)「内戦における暴力行使とその帰結:空間計量経済/統計モデルによるアプローチ」として査読中の論文に関連する報告を,日本国際政治学会等で行なった(査読中).また,(5)“Modeling the Spatial Patterns of Insurgent Violence in Afghanistan"として投稿準備中の論文を,国際会議で報告した.加えて,(6)特に政治学を念頭に置いた,シミュレーション技法の実証分析への応用についての方法論的議論を報告した(査読中).これらの研究成果は,従来看過されてきた武力紛争を巡る経験的パターンを吟味した上で,その生成メカニズムを明らかにするものといえる.こうした議論は,武力紛争の理解・説明という学術的要請,武力紛争の防止・惨禍の縮減という社会的・政策的要請いずれにも応えるという意義を有する.26年度が最終年度であるため、記入しない。26年度が最終年度であるため、記入しない。平成24年度には,上述の通り研究計画全体の半分程度の作業を完了することができた.武力紛争の統計的法則性と方法論(シミュレーション技法)についての2論文が年度内の刊行に間に合わなかったことが課題だが,こうした成果を具体的な論文としてまとめることができたことから,研究はおおむね順調に進展していると考える.平成25年度には,平成24年度からの研究成果を論文等の形で公刊でき,研究計画を進めることができた.本報告書提出時点では平成25年度に執筆した2論文が未だ査読中と,年度内の成果発表に間に合わなかったことが課題として残るものの,研究計画自体はおおむね順調に進展している.平成25年度以降は,24年度中に発表が間に合わなかった国家間の交戦関係の法則性についての成果の発表し,武力紛争の《時間的動態》についての作業を完了することに加え,これまで研究対象とできていないデータセット(戦争・内戦・戦闘等の空間的分布)の検討とそれに基づくシミュレーション・モデルを提示し,武力紛争の《空間的動態》についての研究を進める.また,こうした作業から得た知見を最終的な成果として統合する.平成26年度は,平成25年度中には間に合わなかった2論文の公刊に向けた作業を引き続き進めるとともに,武力紛争の空間的様相についての研究を進める.特に,計量分析およびシミュレーション・モデルによる,現実の武力紛争に観察される空間的特徴(発生地点等の空間分布とその変動)の説明を中心に研究を進めたい.また,当初の研究計画にはなかった作業だが,経験的に観察されるデータを説明できるモデルを用いた,将来予測にも踏み込みたい.
第一原理分子動力学法による界面のシミュレーション

第一原理計算の計算コストは高いが、モデルの任意性が少なく、従来の古典力場による取り扱いが難しい系に対しても計算を行うことが可能である。第一原理トラジェクトリから和周波発生(SFG)分光シグナルを計算するための速度・速度相関関数を本公募研究期間中に開発した[1]が、本年度はそれを溶液界面・固液界面に適用して微視的な界面の構造の探索を行った。はじめに、浸透圧調整物質として知られるトリメチルアミンオキサイド(TMAO)の水溶液と空気の界面について第一原理計算分子動力学シミュレーションを行った。得られたSFGスペクトルは実験とよく一致し、メチル基の対称伸縮振動に由来する強い負のピークが見られた。TMAOのメチル基は空気側に、酸素は水側に存在し、このような小さい分子でも疎水部・親水部の違いが現れることが明らかになった[2]。また、光触媒として知られる酸化チタン表面に紫外線照射したとき、OH基が界面に存在するかどうかが議論されている。我々はOH基がある場合とない場合での酸化チタン・水界面の和周波発生分光スペクトルを第一原理分子動力学シミュレーションから計算し、水素結合の強度が大きく変化することを示唆した。[3]。29年度が最終年度であるため、記入しない。今年度に挙げた主に3つの実績について概要を示す。1.TMAO水溶液・空気界面のシミュレーション:浸透圧調整物質として知られるトリメチルアミンオキサイド(TMAO)の水溶液と空気の界面について第一原理計算分子動力学シミュレーションを行った。TMAOのメチル基は空気側に、酸素は水側に存在し、このような小さい分子でも疎水部・親水部の違いが現れることが明らかになった。2.イオン液体・空気界面のシミュレーション:空気に接した室温のイオン液体(RTIL)は、界面から10Å程度のスケールでアニオンとカチオンの密度が交互に極大を持つような層状の構造を持つことが知られているが、この層状構造の起源については決着がついていない。今回、古典力場を用いたMDに加えて第一原理MDを行うことで、電子反発よりはカチオンのπ+ーπ+相互作用が層状構造に大きな影響を与えることを明らかにした。3.分子ワイヤの移動度の計算:A03寺尾グループとの共同研究として、被覆型有機金属ワイヤのホール移動度を求めることに取り組み、計算の幅を広げることができた。被覆型有機分子ワイヤーは、被覆する前に比べてワイヤー間の相互作用が制限されるため、高い移動度を示す。そこに金属を導入することで新たな光物性や還元特性の発現が期待されるが、金属の挿入がキャリアの移動度について与える影響については明らかになっていなかった。有機分子ワイヤに金属を導入することで、移動度を下げる、あるいは保つ機構を明らかにした。トリメチルアミンオキサイド(TMAO)・水/空気界面においてCH伸縮振動のSFGスペクトルを計算し、TMAOの配向を決定することは当初の計画に含まれていたが、それを計画通り達成した。加えて、TMAOに関するperspective記事を一本出版することができた。領域内共同研究に関する論文も一本出版できており、総合的には順調に進展していると言える。[3]。計画書に記したグラフェン・水界面のシミュレーションを引き続き進め、解析を行う。また、今年度の領域会議をきっかけにA01班内での共同研究が発足した。これについても、最終年度内の論文投稿を目指す。
砕波帯内における長周期波の発生の定量的評価

本研究では,様々な斜面勾配において長周期波の測定を行い,長周期波および砕波点の移動より発生しられる長周期波の位相関係をまとめた.まず,2次元波動水槽内で不規則波により砕波帯内で発生するについて容量式波高計で水位変動を記録すると同時に岸沖流速変動をレーザ流速計で測定した.得られ動と岸沖方向の流速変動のデータから発生する長周期波の大きさ,入射してくる長周期波との位相関係まとめ,Mizuguchi(1995)との比較も示した.また,surface rollerの運動量交換による砕波減衰を取Boussinesq型の非線形波動方程式を用いた波浪変形モデルにより,砕波帯内で発生する長周期波の数行い,以下の結論を得た.1)砕波帯内での長周期波は,砕波により発生する長周期波の影響で位相遅れが生じ,その大きさは汀0.4π程度である.また,発生長周期波の位相差は,汀線付近でほぼπとなる.2)砕波帯内で発生した長周期波は,砕波点の移動による運動量変化により砕波点付近で長周期波が発生したMizuguchi(1995)のモデルで,振幅・位相の双方についてほぼ説明が可能である.3)surface rollerによる砕波減衰を考慮したBoussinesq型の波動モデルにより,砕波帯内での長周発生および伝播を実用的なレベルで定量的に評価することが可能である。
理想荷電性高分子ゲルの創成とその新たな応用展開

荷電性高分子ゲルは非常に高い浸透圧を持ち、吸水剤や保水剤として様々な分野で利用されているが、既存の荷電性高分子ゲルは主にラジカル重合法で作製され、形成される網目構造は不均一で制御性が乏しい。本研究ではテトラ型モジュールポリマーを用いた高い均一性・制御性を誇るゲル作製システムを用いて、未だに実現されていない理想網目構造を有する荷電性高分子ゲルを創造し、荷電性高分子ゲルの物性の理解、及び理想網目を利用した応用展開を目指した研究をおこなった。平成30年度においては、t-ブチルアクリレート(Tetra-tBA)を骨格とするテトラ-tBAゲルを合成し、そのメタノール膨潤ゲルおよび、tBAを脱保護して得られるテトラポリアクリル酸ハイドロゲル(テトラPAAゲル)の物性測定および中性子散乱実験をおこなった。その結果、テトラPAAゲルの散乱関数には、荷電高分子溶液や荷電ゲルに特徴的な散乱ピークが存在したことから、荷電基の導入に成功していること、架橋の導入により不均一性が大きくなっていることを確認し、論文発表を行った(アメリカ化学会誌Macromolecules, 2018)。一方、DNAを架橋点とするテトラPEGゲルの合成方法を詳細に検討し、DNA導入率の高いテトラPEGゲルの合成に成功した。このゲルを用いて中性子散乱実験を行い、現在、構造解析を行っている。DNA架橋テトラPEGゲルの場合、高温でゾル、低温でゲルとなる物理架橋ゲルであること、またDNAが強く荷電しているので、新規タイプの荷電性高分子ゲルということができる。さらに、テトラPAAゲルについては、調製時のゲルと平衡膨潤ゲルとの間の構造の違いについて詳細に検討している。また、東京大学薬学部との共同研究でマウスの大脳に対して小角X線散乱解析を行い、高分子電解質ゲルとしての特性を観測することに成功した(論文投稿中)。理想荷電性高分子網目の合成とその構造解析・物性探索を目的とする研究を行っている。最初に、均一な網目構造をもつテトラポリアクリル鎖ゲルの合成を目指し、直接法(4分岐ポリアクリル酸の直接末端交差反応)と間接法(4分岐t-ブチルアクリレート(tBA)の合成と、そのゲル化、それにつづくtBAの脱保護)の両方を検討した。中性子散乱実験からは、荷電性高分子に特徴的な構造が観察されたことから、分子構造と電荷による高次構造との関係、および添加塩効果に関する研究を着手した。平成28年度においては、欠陥をもたない均一ゲルの実現には至らなかったので、平成29年度においては、合成手法を根本から見直し、より均一性の高いゲルの調製に挑戦し、均一性に優れるゲルの合成に成功した。平成30年度においては、新たな方法で調製したテトラポリアクリル鎖ゲルの構造解析を行い、論文発表した。一方で、DNAを枝分かれ高分子鎖に導入したDNAを架橋点とするテトラPEGゲルの調製に成功した。このゲルは温度可逆的にゾルーゲル転移すること、ならびにDNA由来の強電解質ゲルの性質をもつことから、構造・物性的に非常に興味ある系である。現在、ゾルーゲル転移挙動や構造解析をほぼ済ませ、論文化を進めている。また、これらの研究を通して、ゲルの空間不均一性の要因を特定し、それによって空間不均一性が全く存在しないゲルの合成に成功した(論文投稿中)。荷電性高分子ゲルの作製システムにさらに検討を加え、より均一性が高く、反応収率が高いゲル作成システムの構築を行うとともに、網目構造・電荷がゲルの物性に及ぼす影響の評価を行う。荷電性高分子ゲルの基礎物性を調べる上での変数として、従来は電荷密度と静電遮蔽距離が主に用いられてきたが、申請者が提案する理想荷電性高分子ゲルによって新たにポリマー体積分率と架橋点間重合度を独立した変数として用いることが可能であるため、pH、塩濃度、ポリマー体積分率、および架橋点間重合度という、4つの変数を任意に調整して荷電性ゲルを作製し、散乱実験から得られる構造情報を基軸に、レオロジー・力学・膨潤・物質拡散の4つの物性試験を行うことで、荷電性ゲルの系統的な物性ライブラリーを構築していく。一方で、我々のグループで新規に開発したDNA架橋テトラPEGゲルに関して、より収率や反応率の高いゲルの創製を試みるとともに、不均一性の低減による理想網目の実現を目指す。さらには、DNA架橋テトラPEGゲルの力学物性や物質透過・分離特性などといった応用展開を視野にいれた研究を展開する。そのため、荷電性高分子ゲルの物性理解は殆ど荷電基の種類や濃度の面から行われ、網目構造の観点からの議論は殆どなされていない。平成28年度においては、t-ブチルアクリレート(Tetra-tBA)を骨格とするテトラ-tBAゲルを合成し、そのメタノール膨潤ゲルおよび、tBAを脱保護して得られるテトラポリアクリル酸ハイドロゲル(テトラPAAゲル)の物性測定および中性子散乱実験をおこなった。その結果、解離していないテトラ-tBAゲルは、これまで得られている非荷電ゲルとほぼ同様の構造をもち、架橋により不均一性が発現することがわかった。

一方、テトラPAAゲルの散乱関数には、荷電高分子溶液や荷電ゲルに特徴的な散乱ピークが存在したことから、荷電基の導入に成功していること、架橋の導入により不均一性が大きくなっていることが確認された。現在、この不均一性を低減できるゲルの調製法の検討をおこなっている。さらに、関連研究として、非荷電テトラPEGゲルを用いた臨界クラスターの構造・物性研究、ヘテロ分子を導入した両親媒性テトラPEGゲルの合成および構造・物性研究をおこなった。均一な網目構造をもつテトラポリアクリル鎖ゲルの合成を目指し、直接法(4分岐ポリアクリル酸の直接末端交差反応)と間接法(4分岐t-ブチルアクリレート(tBA)の合成と、そのゲル化、それにつづくtBAの脱保護)の両方を検討した。シドニー郊外にあるオーストラリア原子力科学技術機構(ANSTO)にて行った中性子散乱実験からは、荷電性高分子に特徴的な構造が観察されたことから、分子構造と電荷による高次構造との関係、および添加塩効果に関する研究を着手した。しかし、一方で、中性子小角散乱で構造を調べる限り、いずれの手法で調製したゲルにおいても欠陥をもたない均一ゲルの実現には至らなかった。この原因の追及と合成法の改良を検討している。一方で、非荷電テトラペグゲルにおいては、臨界クラスターの研究、金粒子によるゲル網目中のプローブ動的光散乱研究など、研究に顕著な進展がみられた。荷電性高分子ゲルは非常に高い浸透圧を持ち、吸水剤や保水剤として様々な分野で利用されているが、既存の荷電性高分子ゲルは主にラジカル重合法で作製され、形成される網目構造は不均一で制御性が乏しい。そのため、荷電性高分子ゲルの物性理解は殆ど荷電基の種類や濃度の面から行われ、網目構造の観点からの議論は殆どなされていない。本研究ではテトラ型モジュールポリマーを用いた高い均一性・制御性を誇るゲル作製システムを用いて、未だに実現されていない理想網目構造を有する荷電性高分子ゲルを創造し、荷電性高分子ゲルの物性の理解、及び理想網目を利用した応用展開を目指した研究を行った。平成29年度においては、t-ブチルアクリレート(テトラtBA)を骨格とするテトラ-tBAゲルを合成し、そのメタノール膨潤ゲルおよび、tBAを脱保護して得られるテトラポリアクリル酸ハイドロゲル(テトラPAAゲル)の物性測定および中性子散乱実験を行った。その結果、解離していないテトラtBAゲルは、これまで得られている非荷電ゲルとほぼ同様の構造をもち、架橋により不均一性が発現することがわかった。一方、テトラPAAゲルの散乱関数には、荷電高分子溶液や荷電ゲルに特徴的な散乱ピークが存在したことから、荷電基の導入に成功していること、架橋の導入により不均一性が大きくなっていることを確認し、論文発表を行った(投稿中)。一方、DNAを架橋点とするテトラPEGゲルの合成に成功し、中性子散乱による構造解析を行った。DNA架橋テトラPEGゲルの場合、高温でゾル、低温でゲルとなる物理架橋ゲルであること、またDNAが強く荷電しているので、新規タイプの荷電性高分子ゲルということができる。現在、この構造やゾルーゲル転移、塩濃度依存性などについて詳しく研究を進めている。理想荷電性高分子網目の合成とその構造解析・物性探索を目的とする研究を行っている。
白亜紀の小型植物化石に基づく被子植物基幹群の初期進化の解明

本研究で、福島県双葉層群の8900万年前の地層から、初めて花の化石の新種を発見し、Futabanthus asamigawaensisと命名した。この花化石は、非常に小さく、花柄があり、放射相称の両性花である。花托は、デスク状に平坦であり2輪の花被が周囲に存在している。花の中央方向に曲がっている90-100本の雄蘂をもち、雌蘂は100-120本の心皮から構成されている。これらの特徴は、この花化石がバンレイシ科に属していることを示唆している。この花化石は、世界最古のバンレイシ科の花化石であり、後期白亜紀にユーラーシア東部でバンレイシ科が存在していたことを示す貴重な発見である。(1)近年、植物化石の新発見や分岐分類学の発展および分子系統学の研究成果により、被子植物の起源と進化に関する研究は、急速に展開しつつある。被子植物は、約1億3千万年前に出現し、後期白亜紀における初期進化により、主要な分類群が分化したと推定されている。この研究によって、白亜紀に初期進化をした被子植物始原群の果実、種子、花などが、保存性の良い植物化石となって残っていることがわかってきた。(2)これらの植物化石を単離し、走査型電子顕微鏡を用いた観察によって、3次元的な微細構造の解明が可能である。日本での炭化植物化石の研究は、未開発の分野であったが、申請者らの最近の研究によって、良好な保存状態で花化石などの炭化化石を多量に含んでいる白亜紀の地層が、日本国内に存在していることが明らかになった。本研究においては、約1億3000万年前から6500万年前の白亜紀の地層から、被子植物始原群の「花」「果実」「種子」の化石をとりだし、被子植物の初期進化を解明することを目的としている。花化石は、いくつかの堆積条件が積み上げられた特殊な地層に保存されており,申請者は、これまでに、日本の各地で、炭化した花化石を含んでいる白亜紀の地層を探した。その結果、保存性の良い被子植物の化石を豊富に含んでいる白亜紀の地層が福島県の双葉層に含まれていることを明らかにしてきた。これからの地層について、今後の集中的な研究の取り組みによって、質的に高い植物化石が発見されて、白亜紀の被子植物の初期進化群を具体的に明らかにし、白亜紀における原始的被子植物の地理的拡大の過程を、解明していくことを目的とし,下記のようなことを行った。これまでに、炭化化石が発見された双葉層の異なる複数の層順からのサンプリングをやる。双葉層は、全体的には、コニアシアン期からサントニアン期に到る地質年代を含んでいる。異なる層順での多量の堆積岩のサンプリングに努める。この中で、新たな被子植物の炭化化石を含んでいる層順を双葉層群から発見した。さらに,岩手県の久慈層群からの小型植物化石の発見に努めたが,残念ながら,今回の調査では,可能性のある新たな層順は発見されなかった。双葉層群からサンプリングした堆積岩を化学処理し,小型化石の探索を行った結果,新たに0.7mmの非常に小さい3数性の器官からなる花化石を発見し,詳しく,検討した結果,単子葉植物の古いタイプのものであること分かつた。また,約3mmの複数の花被片に包まれ,多数の雄しべがラセン状に配列し,その内側には離生した多くの心皮がやはり,ラセン状に配列している花化石を発見した。これらの花化石の内部構造を非破壊的に解明するために,マイクロCTの適用を検討し,かなり有効な手段となりえることを明らかにした。現在,マイクロCTの性能がどこまであるのかを見極めている。近年、植物化石の新発見や分岐分類学の発展および分子系統学の研究成果により、被子植物の起源と進化に関する研究は、急速に展開しつつある。これらの植物化石を単離し、走査型電子顕微鏡を用いた観察によって、3次元的な微細構造の解明が可能である。

19年度の研究プロジェクトでは、約8900万年前の双葉層群の最下部の地層からから、新たに原始的被子植物群に属する花化石を発見した。この花化石は、2.8mmと言う小さなもので、多くの雄蕊と雌蕊からなり、白亜紀における多心皮植物群の一員であることが明らにされた。さらに、この化石をマイクロX線CTにて断層撮影を行い、内部の3次元構造を解明し、その復元図を完成させた。その結果、この花化石は、バンレイシ科の最古の花化石であることが明らかになった。この研究は、被子植物の初期進化群を明らかにした画期的研究であり、広く、新聞報道にも取り上げられた。近年、植物化石の新発見や分岐分類学の発展および分子系統学の研究成果により、被子植物の起源と進化に関する研究は、急速に展開しつつある。被子植物は、約1億3千万年前に出現し、後期白亜紀における初期進化により、主要な分類群が分化したと推定されている。この研究によって、白亜紀に初期進化をした被子植物始原群の果実、種子、花などが、保存性の良い植物化石となって残っていることがわかってきた。これらの植物化石を単離し、走査型電子顕微鏡を用いた観察によって、3次元的な微細構造の解明が可能である。日本での炭化植物化石の研究は、未開発の分野であったが、申請者らの最近の研究によって、良好な保存状態で花化石などの炭化化石を多量に含んでいる白亜紀の地層が、日本国内に存在していることが明らかになった。20年度の研究プロジェクトでは、約8900万年前の双葉層群の最下部の地層からからバンレイシ科の花化石を発見し、これを大型加速器SPring-8によるマイクロX線CT撮影を行い、内部の3次元構造を解明し、その復元図を完成させた。さらに、新たな花化石も発見しており、現在、検討中である。タイやモンゴルでの前期白亜紀の植物化石の調査研究の準備を始めた。
蛋白質間相互作用解析のための新しい解析法の開発

A03班はタンパク質間相互作用解析のための新しい方法論の開発で大きな成果を上げた。1)大きなタンパク質の構造解析を目指して、インテインを用いたタンパク質の区分標識法を開発した。これは2本と3本の断片に分けて行うことが可能であることが示された。構造既知のRNA polymerase αsub unit C-domain, Maltose binding protein, ATP合成酵素βサブユニットに適用して成功した。特に、ATP合成酵素βサブユニットのように50kDa以上のタンパク質に対して有効であることを世界で初めて示した意義は大きい。さらに、スペクトルを簡単化する方法として、ほぼ全てのアミノ酸について必要最小限のプロトン以外を重水素科したアミノ酸の合成法を確立し、それらを用いて無細胞的にタンパク質合成する方法を確立した。これは我が国独自の独創的方法である。2)溶液NMRやX線結晶構造解析で研究することが困難な情報伝達タンパク質の構造と相互作用を明らかにすることを目的として、マジック角試料回転(MAS)下での固体多次元NMR法の開発を進めた。可能な限り多くの情報を得るために安定同位体均一標識試料を用いることを目標とした。情報変換で重要なGタンパク質を活性化する機能があるマストパランXを主な対象として、シグナルの配列帰属法のための様々なパルス系列を開発し、タンパク質のシグナル配列帰属法を確立した。コンスタントタイム回転共鳴による距離決定法を開発して、これをマストパランXと脂質の相互作用の解析に適用した。3)非結晶学的対称Ab initio法に基づくウイルスのX線結晶構造解析法の開発を行った。この方法を用いて直径70nm、質量70000kDaのイネ萎縮病ウイルスの構造を3.5Åの分解能で決定した。この中で、同じタンパク質サブユニットが異なる構造と相互作用を取りうることが示された。これは巨大タンパク質複合体を解析する上でのブレークスルーとなる重要な成果である。4)タンパク質間相互作用解析に必要な試料のために、チオエステルによるシステイン含有タンパク質の合成、リン酸化ポリペプチド化学合成、発現タンパク質をC末端セグメントとして用いる長鎖ペプチド合成等の合成法を開発し、本特定領域研究全体の研究者に様々な試料を提供した。また、膜貫通ドメインを2箇所有するATP合成酵素サブユニットcの合成と精製に成功した。大きなタンパク質の一部分のみを同位体標識するための方法論開発に進展が見られた。最も重要な方法はインテインを用いたタンパク質のセグメント標識である。インテインは下等生物に希に見いだされるタンパク質遺伝子に割り込んだ配列で、宿主タンパク質と同時に翻訳された後ペプチド鎖のスプライシングを行い、自分は切り離される。これを標識したいタンパク質の配列の中に組み込み、インテインの中間に切れ目を入れた形の2本のペプチド鎖として発現させる。この2本を巻き戻しにより元の構造を作らせ、インテインでスプライシングを行うと元のタンパク質を作ることが出来る。この際、例えばN末側のペプチドだけを同位体標識しておくと、N末側のセグメントだけが標識されたタンパク質をつくることができる。これは3つの断片に分けて行うことも可能であることが示された。世界に先駆けた画期的な方法である。固体NMRによる構造解析法ではCP/MAS3次元NMRにより均一標識アミノ酸の2面角を正確に決定できる方法が開発された。

この方法は2面角ばかりでなく、結合角や結合距離も決定できる。巨大分子複合体のX線結晶構造解析をAbinitio法により解析することが可能であることが示され、イネ萎縮病ウィスルの構造解析に使えることが示された。これは巨大タンパク質複合体を解析する上でのブレークスルーとなる重要な成果である。RNA結合タンパク質hnRNPDOの構造決定も行われ、核酸との相互作用の解析を行った。アミドプロトンを用いたタンパク質のダイナミックスの解析においても新しい進展が見られた。インテインを用いたタンパク質のセグメント標識法の開発が進み、3本の断片に分けて行うことも可能であることが示された。Maltose binding proteinを100番目、240番目のアミノ酸で区切り、アミノ末端の100残基を^<15>Nで標識したもの、100-240の中央部分を^<15>Nで標識したもの、さらに240からカルボキシル末端までを^<15>Nで標識した3種類の試料をつくり、NMRシグナルの測定に成功した。さらに、タンパク質のNMRシグナルの線幅を、強度を下げることなく減少させ、スペクトルを簡単化することを目指して、立体・位置特異的に同位体標識したアミノ酸を合成し、そのタンパク質への導入を行った。^<13>Cや^<15>Nで均一標識した固体試料では、共有結合で結ばれた核間の強い双極子相互作用のためコンフォメーションを決める長い距離の測定は一般に難しい。そこで、マジック角回転(MAS)下で、注目するスピン対の共鳴周波数差を利用した選択的測定などのエ夫をすることにより、0.4nm程度の距離でもかなり正確に測定できることを均一標識アデノシンのC8とC5'の間の距離を決定することにより示した。中性子溶液散乱法は大きな構造物の研究に力を発揮するが、本年度はさまざまな重水/軽水比での散乱スペクトルを解析することにより、カイコ細胞質多角体ウイルスの構造解析に成功した。タンパク質間相互作用解析に必要な試料の調製法の開発においてはリン酸化ポリペプチド化学合成法を開発し、cAMP response elementの合成を行った。また、上記インテインを用いたペプチド鎖の結合に対応するものとして、発現タンパク質をC末端セグメントとして用いる長鎖ペプチドの合成法の開発を行った。(1)本特定で開発した部分セグメント標識法をICAD(331アミノ酸)およびH^+-ATP合成酵素のβサブユニット(473アミノ酸)のような大きなタンパク質に適用し、主鎖の帰属に有用であることが明らかになった。選択的安定同位体標識法については必要なプロトン情報感度を損なうことなく、シグナルの線幅を減少させるために、立体・位置特異的に重水素を導入する手法の検討が進み、その有用性を示すことができた。