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光誘起電子移動Claisen転位の開発とその機構解明の研究

1基質合成2,5-ジフェニル-及び2,5-ビス(4-メトキシフェニル)-3-オキサ-1,5-ヘキサジエン(1a-b),その4位,6位の重水素化体(d_2(4)-, d_2(6)-1b),及び(1a-b)のClaisen転位を(2a-b)を別途に合成した.2熱反応及び定常光反応の解析熱Claisen転位の重水素速度同位体効果と,the More O'Ferral Jencks Diagramの解析から,1aの熱Claisen転位の遷移状態(TS)はやや2-オキサシクロヘキサ-1,4-ジイル(3)の性質を持つ事を明らかにした.この結果は,母体の3-オキサ-1,5-ヘキサジエンのTSがオキサアリルラジカル-アリルラジカル(4)の性質を持つ事と,対照的である.またCope転位系で指摘された,2,5-位にジフェニル置換するとTSは1,4-ジイルの性質を帯びるという性質の一般性も初めて確認された.次に9,10-ジシアノアントラセン光誘起電子移動(PET)反応を室温で行ない,1a-bから2a-bへのClaisen転位を初めて見いだした.このPET Claisen転位はほぼ定量的に進行し,1aのCH_2Cl_2中の反応で極限量子収率0.256を示した.またd_2(4)-,及びd_2(6)-1aの反応から,中間体として3^<・+>が介在している事が示唆された.3レーザー分光法の適用時間分解レーザー分光法を適用し中間体の観測を試みたところ,1b,2bからそれぞれ670nm,684nmに吸収極大を持つ過渡吸収が観測された.これらの帰属については現在検討中である.4今後の展望今後はPET Claisen転位がPET Cope転位と同様に「カチオンラジカル環化-ビラジカル開裂機構」で進行しているか否かを明らかにし,さらに有機合成化学への応用へと展開していかなくてはならない.これら残された問題ついては,来年度以降の研究課題としたい.1基質合成2,5-ジフェニル-及び2,5-ビス(4-メトキシフェニル)-3-オキサ-1,5-ヘキサジエン(1a-b),その4位,6位の重水素化体(d_2(4)-, d_2(6)-1b),及び(1a-b)のClaisen転位を(2a-b)を別途に合成した.2熱反応及び定常光反応の解析熱Claisen転位の重水素速度同位体効果と,the More O'Ferral Jencks Diagramの解析から,1aの熱Claisen転位の遷移状態(TS)はやや2-オキサシクロヘキサ-1,4-ジイル(3)の性質を持つ事を明らかにした.この結果は,母体の3-オキサ-1,5-ヘキサジエンのTSがオキサアリルラジカル-アリルラジカル(4)の性質を持つ事と,対照的である.またCope転位系で指摘された,2,5-位にジフェニル置換するとTSは1,4-ジイルの性質を帯びるという性質の一般性も初めて確認された.次に9,10-ジシアノアントラセン光誘起電子移動(PET)反応を室温で行ない,1a-bから2a-bへのClaisen転位を初めて見いだした.このPET Claisen転位はほぼ定量的に進行し,1aのCH_2Cl_2中の反応で極限量子収率0.256を示した.またd_2(4)-,及びd_2(6)-1aの反応から,中間体として3^<・+>が介在している事が示唆された.3レーザー分光法の適用時間分解レーザー分光法を適用し中間体の観測を試みたところ,1b,2bからそれぞれ670nm,684nmに吸収極大を持つ過渡吸収が観測された.これらの帰属については現在検討中である.4今後の展望今後はPET Claisen転位がPET Cope転位と同様に「カチオンラジカル環化-ビラジカル開裂機構」で進行しているか否かを明らかにし,さらに有機合成化学への応用へと展開していかなくてはならない.これら残された問題ついては,来年度以降の研究課題としたい.
磁場による散乱とアハラノフ・ボーム効果

本研究の目的は、複数個のδ-型磁場による2次元散乱を通してアハラノフ・ボーム効果(Aharonov-Bohm effect)と呼ばれる量子力学の根幹を担う量子効果を数学視点から究明することにある。2次元磁場による散乱を考える。一般に磁場とそれに対応するベクトルポテンシャルの台は一致しない。このため、磁場中を運動する粒子は磁場の台をはずれてもベクトルポテンシャルによる影響をうける。古典粒子の運動と著しく異なるこの量子効果は、アハラノフ・ボーム効果と呼ばれ、磁場による散乱理論を難しくかつおもしろくさせる一つの要因になっている。磁場が1点に局在しても、A_αの台は全平面に拡がり、無限遠での減衰も緩やかな長距離型摂動となる。その磁場による散乱振幅はすでに計算されている。この研究では、複数個のδ-型磁場による散乱に対して、磁場の中心問の距離を離したときの散乱振幅の漸近公式を導き、δ-磁場によって波動関数の位相がいかなる変化をうけるか、そして互い離れた個々の磁場による散乱が長距離型ポテンシャルを通していかなる相互関係をもつかを明らかにした。漸近公式は、具体的に計算されるひとつひとつのδ-型磁場による散乱振幅の和という単純な形をとらない。結果は、磁場の中心の位置関係,入射方向,散乱方向に深く関わる。とくに、磁場の中心が直線状に並び、入射方向がその方向と一致するとき、磁場による効果が強く現れ、漸近公式が隣接する磁場の中心間の距離の比に関係することが示された。そして、これらの成果を2編の論文として纏め上げた(Ann.Henri Poincare(2001),Asymptot.Anal.(2002))。証明は粒子の相空間での動きを追跡する準古典解析法に基づく。量子力学に従う粒子が直接磁場に触れていなくても,ベクトル・ポテンシャルからの影響をうけ,離れた場所の磁場を感じる現象はアハラノフ・ボーム(Aharonov-Bohm)効果として知られている.本研究の主要課題は,複数個の2次元デルタ型磁場(magnetic vortex)による散乱に現れるこの量子効果の数学的究明を目指したものである.具体的には,直線上に並んだデルタ型磁場の中心を大きく離したときの散乱振幅の漸近公式の導出,磁場ポテンシャルによって生じる位相差の解明を目的とする.1つの点に台をもつデルタ型磁場に対しては,その散乱振幅はすでに計算されている.2次元磁場散乱においては,例え磁場が1点に局在しても,対応するベクトルポテンシャルの台を全平面に拡がり,さらに無限遠では長距離型の緩やかな減衰になるのが著しい特徴である.得られた成果は,粒子の入射,散乱方向,各磁場のフラックスに加えて,隣接する磁場間の距離の比に関わる興味深いものである.磁場ポテンシャルを流れの速度ベクトル場,磁場を渦度に読み替えると,磁場散乱は渦による音波の散乱現象にも当てはまる.例えば,カルマン渦列による音波の散乱はその一例である.基礎方程式は,量子力学とは異なり,オイラー方程式を線形化して得られる双曲型方程式である.渦による散乱に対する散乱振幅の解析およびアハラノフ・ポーム効果との関わりについて,流体力学系の専門誌で最近しばしば目にするが,数学的な厳密さを欠くものである.数学的基礎付けを継続研究課題として研究中である.さらに,デルタ型磁場をもつディラック作用素のスペクトル・散乱理論の展開へと次年度に向けて現在研究対象を広げている.量子力学に従う粒子が直接磁場に触れていなくても,ベクトル・ポテンシャルからの影響をうけ,離れた場所の磁場を感じる現象はアハラノフ・ボ-ム(Aharonov-Bohm)効果として知られている.本研究の目的は、複数個のデルタ型磁場による2次元散乱を通して量子力学の根幹を担うこの量子効果を数学視点から究明することにある。

1点に台をもつ磁場による散乱振幅はすでに計算されている.磁場が1点に局在しても、対応するポテンシャルの台は全平面に拡がり、無限遠での減衰も緩やかな長距離型摂動となる.この研究では、磁場の中心間の距離を離したときの散乱振幅の漸近公式を導き、デルタ型磁場によって波動関数の位相がいかなる変化をうけるか、そして互い離れた個々の磁場による散乱が長距離型ポテンシャルを通していかなる相互関係をもつかを明らかにした。漸近公式は、具体的に計算されるひとつひとつのデルタ型磁場による散乱振幅の和という単純な形をとらない。結果は、磁場の中心の位置関係,入射方向,散乱方向に深く関わる。とくに、磁場の中心が直線状に並び、入射方向がその方向と一致するとき、磁場による効果が強く現れ、漸近公式が隣接する磁場の中心間の距離の比に関係することが示された.証明は粒子の相空間での動きを追跡する準古典解析法に基づく.本研究を通して、継続して研究すべき多くの関連課題が明らかにされた。例えば、得られた漸近公式の第2項の計算、universal covering space法に基づく別の視点からのアプローチ、また、3次元散乱の典型的な問題として、トーラス内に閉じ込められた磁場による散乱問題の数学解析などがそれである.なお、covering space法を用いた研究は、物理系雑誌に公表された論文はあるが、数学的にはいささか厳密性に欠けるものである.その他に、金沢大学の一瀬孝教授が主催する指数積公式に関する研究グループの一員として参画し、一般的な条件の下で作用素ノルム収束を証明し、その誤差評価が最良のものであることを示した(Commun.Math.Phys.,(2001))。今後は、経路積分表示されるシュレディンガー半群の基本解を指数積公式(折れ線経路による積分表示)を用いて近似するとき、各点での収束およびその誤差評価を確立することが重要な応用課題となる。
スカーミオン格子相におけるトポロジカルマグノンの探索

近年、磁性体中に磁気スカーミオンと呼ばれるトポロジカルスピンテクスチャーが発見され精力的な研究が進められている。磁気スカーミオン構造はスピンが全立体角を覆い尽くす構造であり、自明な強磁性構造とはトポロジカルに異なる。現実の磁性体ではスカーミオンは三角格子を組むが、一方で構成する磁気モーメントの集団運動としてのマグノンも同時に存在する。スカーミオン格子構造中のマグノン分散はスカーミオン格子周期に対応するバンド構造を形成するが、各バンドは異なるトポロジカル数を有し、非自明なトポロジカルマグノン相を形成する。本研究の目的は中性子非弾性散乱法を小角低エネルギー領域に拡張することでトポロジカルマグノンバンドの存在を直接確認し、その分散関係を解明することにある。2018年度においては小角中性子非弾性散乱法を用いてMn(Si,Ge)単結晶の極低エネルギー非弾性散乱実験を実施するとともに、Mn(Si,Ge)物質系の常圧合成条件におけるGe固溶限の決定と、得られた情報に基づいた単結晶育成条件探索を行った。前者においてはGe 2%置換単結晶において磁気散乱成分を確認することができた。この結果はQ分解能の観点が多少不足しているためトポロジカルマグノン理論計算との比較に直接耐えうるものではないが、今後の研究に大きな参考となる結果である。後者においては800Cという低温アニールにおいてGe固溶限が15%程度まで増加するという興味深い結果が得られた。これは高Ge置換領域での中性子非弾性散乱実験を可能にする結果と言える。この結果に関してはほぼ論文執筆を終えたところである。加えて、現在Ge15%までの種々の試料を作成済みであり、最終的な中性子非弾性散乱実験を待っている状況である。2018年度は中性子散乱実験としてオーストラリア原子力研究所中性子センターのSIKA冷中性子三軸型分光器を用いたMnSi_(1-x)Ge_x (x0.02)単結晶試料の極低エネルギー小角非弾性散乱実験を実施した。スカーミオン格子に対応する逆格子空間のGamma点、M点およびその中点での非弾性散乱スペクトルをヘリカル相、スカーミオン相、並びに強制強磁性相で詳細に測定した。Q分解能が多少不足していたため分散関係を明らかにするには至らなかったが、Q依存する磁気励起スペクトルが観測され、最終実験に必要なQおよびエネルギー分解能の見積もりに重要な知見を与える結果となった。一方、物質探索としては初年度の結果から最も可能性が高いと判断されたMn(Si,Ge)系に的を絞り、Ge固溶限を常圧合成にて詳細に調べた。その結果低温アニールを行うことでGeが15%程度固溶することが明らかになった。また、バルク物性のGe濃度依存性を調べることにより、Tcの上昇が10%固溶程度で飽和することに対して強制強磁性相への転移磁場や強制強磁性相での飽和磁化は15%固溶まで線形に上昇するなど、興味深い対比が見られることが判明した。これらの結果はすでに日本物理学会で報告するとともに、ほぼ論文執筆を終了した段階である。ただし、2019年度中に行う予定であった最終小角非弾性散乱実験が米国オークリッジ国立研究所原子炉トラブルにより実施できなくなり、現在その再稼働を待っている状況である。その意味で、進捗状況を「やや遅れている」と判断した。一方、本研究に触発されより広い物質群でのトポロジカルな磁気構造・励起を研究した結果、トポロジカルトリプロン励起をBa2CuSi2O6において観測、奇妙な渦巻き磁気構造をAu-Al-Tb準結晶近似結晶で発見等の成果が得られている。2019年度に行うべき実験として冷中性子小角非弾性散乱を用いた極低エネルギー磁気励起測定の最終実験がある。この実験は米国オークリッジ国立研究所に設置されたCTAX分光器の使用を予定していたが、2018年11月に生じたオークリッジ国立研究所研究用原子炉トラブルにより実験実施が不可能となり、現在、研究用原子炉の再開を待っているところである。2018年に実施したSIKA実験で判明したことは、エネルギー分解能としては十分と考えられるがQ分解能が多少不足しているという事実である。CTAX分光器実験においてQ分解能を上げることは原理的には可能であるが、強度の問題が生じる。幸いなことにORNL再稼働まで時間の余裕ができたため、今後更に、サンプル体積を増加すること、およびスカーミオン格子間隔を狭めることでQ分解能条件を緩和することの両方を行い、最終実験を成功させる。なお、オークリッジ国立研究所原子炉再稼働には不確定要素もあるため、他の中性子施設への実験提案も同時に行うことで早急な研究推進を目指している。一方、実験データの解析は、当初は最終実験後に行う予定であったが、最終実験の遅れを鑑み、これまでSIKA分光器で得られている実験データをもとにマグノン解析コードを整備することで最終実験実施後すぐに解析を行えるように準備を進める方針に切り替えた。中性子非弾性散乱データの解析の目的には、通常の理論計算で行われる分散関係計算だけでなく散乱強度計算も必要になる。この機能を取り入れたマグノン解析コードを最終実験前に完成させ、実験データの解析にすぐに使用できる状況を達成する。

現実の磁性体ではスカーミオンは三角格子を組むが、一方で構成する磁気モーメントの集団運動としてのマグノンも同時に存在する。スカーミオン格子構造中のマグノン分散はスカーミオン格子周期に対応するバンド構造を形成するが、各バンドは異なるトポロジカル数を有し、非自明なトポロジカルマグノン相を形成する。本研究の目的は中性子非弾性散乱法を小角低エネルギー領域に拡張することでトポロジカルマグノンバンドの存在を直接確認し、その分散関係を解明することにある。研究計画はA)小角低エネルギー領域の中性子非弾性散乱法の開発、B)小さなスカーミオン格子間隔を持つ物質の試料育成の2本柱で構成されている。研究計画初年度では、B)に関してはスカーミオン格子間隔の広い物質系を(Mn,Fe)Si, Mn(Si, Ge), (Mn, Fe)Ge等の物質系から探索した。この結果、MnSi1-xGexが最も可能性の高い系であることが明らかとなった。なお、この物質探索研究に必須な帯磁率計のプリアンプ不調が生じたためこれを更新した。一方、A)に関しては、上記物質探索研究で得られたMnSi1-xGex粉末試料(x 0.1)を用いた予備的中性子非弾性散乱を予定通り米国ORNL/CTAX分光器にて実施した。この結果既存の試料(磁場)環境で十分に実験が可能であること、一方で最小中性子エネルギーに対する制約から必要なエネルギー分解能を達成することが難しいことが明らかとなった。B)の成果に関しては現在論文発表を計画している一方で、A)の成果に関しては次年度の計画策定に役立つ有意義な結果であった。初年度の中性子散乱実験としては、MnSi_(1-x)Ge_xの予備実験をCTAX分光器で実施することができた。この実験では磁場温度相図中のスカーミオン相領域の確定、およびスカーミオン格子間隔のx依存性等を詳細に調べた。これらは物質探索研究にフィードバックすることができる重要な情報である。同時に次年度の本実験に向けた非弾性散乱開発実験を行い、粉末試料での磁場中磁気励起測定の可能性の検証、および最高エネルギー分解能の確認等、本研究の目標達成に必要な項目を確認した。その結果、磁場中実験は十分に可能であることが判明した一方で、CTAX分光器の現在の最低エネルギー(約3meV)では必要なエネルギー分解能を得ることが難しいことが判明した。これは事前に行なった数値的な見積もりとは矛盾する結果であり現在その原因を調査している。一方、物質探索に関しては(Mn,Fe)Si, (Mn,Fe)Ge, Mn(Si,Ge)の系に関して物質探索および基礎物性評価を行なった。Mn_(1-x)Fe_xSiに関してはx 0.1程度までの単結晶試料作成に成功したが、xが増加するにつれて磁気転移温度が急激に減少する。(Mn,Fe)Geに関しても材料科学的検討を行い粉末試料合成に成功したが、試料の質向上が難しく小角非弾性散乱研究には不適と判断した。Mn(Si,Ge)は種々の条件検討によりx0.1程度までは十分な質・量の粉末試料が得られることがわかった。この結果は単結晶育成への可能性を開くものであり本研究の進展に重要である。
肺胞上皮細胞の形質転換と遺伝子発現の制御

肺胞II型上皮細胞におけるヘパラン硫酸-N-硫酸転移酵素(NDSD)の発現の変化についてin vitroおよびin vivoで検討した。in vitroの培養では、NDSTmRNAの発現は細胞密度、基質に依存し、SP-AmRNAを発現するII型上皮からT1αが強く発現するI型様上皮への転換に伴って上昇し、細胞伸展とその発現が正相関した。この酵素に対する抗体は、妊娠16日目の胎生期の肺では上皮細胞が軽度の反応を示したが、それ以降の肺では、反応は認められなかった。成獣では肺胞II型上皮細胞が極く僅かであるが反応した。肺傷害においては、傷害後2日目には、病巣を直接被覆する多数の上皮細胞と間質内に侵入した上皮細胞は異形化を示し細胞増殖が顕著であった。これらの上皮にはMT2-MMPおよびMT1-MMPの発現が上昇した。7及び14日目の線維化の始まった病巣にも多数のII型上皮細胞が侵入していた。NDSTの発現は傷害2日目から傷害部を被覆する上皮に顕著にみられ、14日に至るまで新生肺胞上皮の一部に発現がみられた。in vitroでの解析から、ハービマイシンAが、顕著に本酵素の発現を誘導し、この作用はプロテアゾーム(PS)阻害剤で拮抗された。リチウムはNDSTの発現と細胞伸展を顕著に阻止した。細胞伸展はクロレートでも阻害された。伸展する細胞では、ベータカテニンのmRNAや蛋白レベルで細胞の不溶性分画に顕著な増加があり、細胞辺縁のアクチン束と同一部位、さらにその外側に局在した。以上の結果から、NDSTは胎児肺形成よりも肺傷害の治癒過程で発現し、II型肺胞上皮が遊走、増殖し、傷害部位に侵入して肺胞を新生し、II型細胞がI型上皮細胞に移行するときの細胞伸展に関与し、NDSTの誘導抑制因子はPS感受性で、かつリチウムにより誘導されることから、ベータカテニンもその一つである可能性が示唆された。肺胞II型細胞を異なった条件下で培養し、その過程でのII型上皮およびI型上皮のマーカー蛋白とヘパラン硫酸-N-硫酸転移酵素(NDST)とのmRNA発現の変化について検討した。プラスチック上での培養ではII型上皮細胞のマーカーであるSP-AmRNAは急速に消失し、I型細胞のマーカーであるT1αが強く発現した。EHSゲル上での培養ではT1aの発現はなく、SP-AmRNAの発現が保たれた。NDSTmRNAの発現はII型上皮から型様上皮への転換に伴って上昇したが、細胞密度に依存し細胞伸展が制限される高密度では発現が抑制された。高密度培養でのこの酵素の低発現が細胞間接着によるか否かを検討するため、Ca除去、オクタノール処理、calyculin処理など細胞間接着阻害を行ったが、本酵素は誘導されなかった。TPA,cyclicAMP,PKAおよびPKC阻害剤、チロシン燐酸化阻害剤genisteinは影響がなかったが、herbimycinA(HM)が、顕著に本酵素の発現を誘導した。この作用はプロテアゾーム(PS)阻害剤で拮抗され、PS感受性の誘導抑制因子が発現制御に関与すると推定された。一方、低密度培養で誘導されるNDSTの発現は、PS阻害剤では抑制されず、PS以外の機序でこの誘導阻害因子が除去されると推定された。

HMあるいは低密度培養で誘導されるNDSTは、共にリチウムにより阻害され、同時に細胞伸展が顕著に阻止された。低密度培養では、伸展する細胞周辺のアクチン束と同一部位あるいはさらにその外側の細胞辺縁にベータカテニンが存在し、mRNAの増加や蛋白レベルで細胞の不溶性分画に顕著な増加があり、またこの誘導阻害因子がPS感受性で、かつリチウムにより誘導される可能性のあることから、これが細胞伸展とNDST発現に関与していると推定された。本酵素のN末端のrecombinant蛋白に対する抗体では、invitroでの細胞伸展の阻害は見られなかったが、in vivoでは肺傷害を持つラット肺で、II型上皮細胞に一致して本酵素の発現上昇が認められた。肺胞型上皮細胞からI型上皮細胞への移行に伴いNDSTが発現することを試験官内実験で示した(昨年度)。本研究では、生体内でのNDSTの発現を調べるためこの酵素に対する抗体を作成し、ラットの胎生期、出生後の肺、および生後2ヶ月の雄ウイスターラツトに誘発した肺傷害の修復期における発現を免疫組織学的に比較倹討した。妊娠16日目の胎生期の肺では、上皮細胞が軽度の反応を示したが、それ以降の肺では、予測に反して反応は認められなかった。出生後でも生後一ヶ月の気管支上皮でクララ肺胞には強い反応が得られたが肺胞上皮には反応が認められなかった。これに対して成獣では肺胞II型上皮細胞が極く僅かであるが反応した。次いで、肺傷害における肺胞II型上皮細胞の動態とNDSTの発現を、細胞増殖、組織再構築にかかわる分子と共に検討した。傷害後2日目には、病巣を直接被覆する多数の上皮細胞と間質内に侵入した上皮細胞は異形化を示し、PCNA染色陽性であり細胞増殖が顕著であった。病巣近傍の非傷害部のII型上皮細胞の数は、対照に比べて約2倍に増加していた。上皮にはMT2-MMPの発現が傷害後2日目から強く認められ、次いでMT1-MMPの発現が上昇した。傷害後2日目から病巣を取り巻く異形細胞および病巣へ侵入する細胞にTNF-α変換酵素(TACE)の高発現が認められた。7及び14日目の線維化の始まった病巣にも多数のII型上皮細胞が単独あるいは小管腔を形成して侵入していた。NDSTの発現は傷害2日目から上皮に顕著にみられ、14日に至るまで新生肺胞上皮の一部に発現がみられた。傷害部には一過性にシンデカンー1が発現した。以上、肺傷害の自然治癒過程では、II型肺胞上皮は傷害部位に遊走、増殖し、Mt2-MMPやMT1-MMPを発現することによって傷害部位に侵入して肺胞を新生し、NDSTはこれに伴って発現することが示唆された。
フランス共和制体と憲法制定権力論

フランス・パリの法学部図書館であるクジャス図書館に出向き、日本では入手困難な資料を入手し、最近のフランスの共和制体についての議論について理解することができた。また、同時に、留学中の指導教授であったダヴィッド・カピタン教授をはじめとする現地の法学者との交流でき、大変有益な研究上の示唆を得ることができた。その上で、最近のフランスの議論を参考にしながら、最近の日本の判例についても比較検討の上考察した論稿を首都大学東京の紀要である法学会雑誌に寄稿することができた。また、来月には、これもまたフランスの最近の憲法学の議論を基にして、他の研究者たちと教書で書いた判例研究の書籍を出版予定である。昨年度は、12月にフランスにて資料収集を行い、日本国内では入手困難な最新のフランスの憲法制定権力と共和制に関する文献を入手することができた。また、その際に、フランス留学時代の指導教授をはじめとしてフランスの大学教授たちと交流することによって、フランスの最新の憲法をめぐる諸状況について知ることができたことは大変大きな収穫であった。さらに、ドイツ・ハイデルベルク大学において、フランスにおける憲法改正をめぐる議論と比較しながら、日本の憲法改正をめぐる諸状況について講演を行うことができ、また、ハイデルベルク大学での教授たちの交流によって、大変大きな刺激を受け、研究についても有益な示唆を得ることができた。今年度は、昨年度に行った研究をさらに進め、フランスが標榜する「共和政体」の内容についてさらに研究を進め、それと人民がもつ憲法制定権力の関係についてさらに研究を進めていきたい。そして、それが憲法改正の限界の指標となりうるのか否かについて考察し、そして昨今日本においても注目されている日本国憲法96条に定める憲法改正手続きを緩和することが憲法学的にいかなる意味を持つのか、そしてそれは果たして正当化されうるのか、日本における憲法改正の限界についても大きな示唆を与えうると思われる。上述の研究を進めるために、まずはじめに憲法の学会である憲法理論研究会において本研究の結果を報告し、それを基に憲法理論研究会の憲法理論叢書に論文を公表することを予定している。私は、大学院修士過程から、フランスおよびアメリカ合衆国の共和制について一貫して研究してきた。博士課程に進学した後は、フランス共和制体について研究し、とりわけ共和制体改正禁止条項であるフランス第5共和制憲法89条と、憲法制定権力について研究してきた。すなわち、国民主権に基づく国家においては、人民がよって憲法を制定したり、改正する権力を持つが、これらの権力は、89条にも有効であるのか、それとも、89条は法的拘束力を持ち、人民によっても改正可能なのかという問題が、フランスにおいては19世紀から論争の的となり続けているからである。したがって、最近のフランスの議論を学ぶために昨年度8月にドイツ・ベルリンに出張し、フランス留学時代の恩師であるダヴィッド・カピタン教授と面会し、学術上の交流をより深めることができた。また、8月はフランスの大学は図書館がバカンス中で閉館中であるため、ベルリン自由大学とフンボルト大学の図書館で資料収集し、研究上重要な資料を入手することができた。また、東北大学公法判例研究会において報告の機会を得、主に国内判例の評釈を行い、それを基にして首都大学東京の紀要である法学会雑誌に論文を機構することができた。上述の成果を東京大学名誉教授である樋口陽一先生の研究会において報告し、樋口陽一先生から重要な研究上の示唆を得ることが可能となった。これらの研究活動を基にして、他の憲法研究者たちと共著で書いた判例研究の本を出版予定である。26年度が最終年度であるため、記入しない。憲法学26年度が最終年度であるため、記入しない。概ね計画通りに研究が進んでいる理由は、ひとえに昨年度、フランスにて有用な資料を入手することができたという点による。また、夏期や冬期の長期の休暇のときに集中して執筆することが可能だったためである。上記の研究を論文として学会発表を行い、学会誌に論文を掲載する予定である。その際、夏期か冬期の授業期間外の時期に、またフランスに資料収集に行く予定である。
革新的光電デバイス応用に向けたカーボンナノチューブ量子多体効果の学理の開拓

カーボンナノチューブにおける量子多体相互作用の解明のため、単一架橋カーボンナノチューブの光励起・キャリアドープ条件下でのレイリー散乱分光を実現した。その結果、電界キャリアドープ条件下において、励起子共鳴エネルギーの大幅なシフトと線幅の大幅なブロードニングを観測した。これらの結果は、僅かなキャリアドープによって可視光領域の光学スペクトルを著しく変調できることを示すもので、基礎的な意義とともに、光・電子デバイス応用の新たな可能性を示すものである。さらに、ナノチューブ上の励起子次元性と光物性の相関について研究し、励起子次元性変換による著しい発光増強を見いだし、そのメカニズム解明を行った。平成24年度は、長い単一ナノチューブをスリットと電極のついた基板上に架橋合成し、顕微光学測定を行うことで幾何構造を同定する一連のシーケンスを確立した。また、暗視野光散乱イメージングにより単一ナノチューブの位置を特定し、ブロードバンド白色光源からの光を分光することで単色化して単一ナノチューブに照射し、透過光をフォトダイオードでモニタする光学系についても作製した。上記光学系を用いて励起光波長を変えながらナノチューブからの直接散乱光を観測したところ、ナノチューブの電子構造に応じて散乱光強度が変化することを確認できた。光吸収測定については、偏光変調を用いる方法を試みたところ、現状では、チューブを架橋しているスリットの幅が狭く、スリット端からの光散乱の影響が大きいことがわかった。今後は、スリット幅の大きい基板を用いることでスリット端光散乱の影響を減らすとともに、他の変調手法についても試みる。また、上記共焦点光学系を用いて化学的手法によりホールドープした単層カーボンナノチューブにおける光学非線形性の測定を行ったところ、キャリアドープ下ではキャリアと励起子間の多体相互作用に起因した励起子緩和ダイナミクスの変調により光学非線形性が大きく変化することが明らかとなった。今年度に立ち上げた実験装置及び得られた一連の知見は、今後予定している波長を変えながらの単一ナノチューブにおける光電流測定や、光吸収測定実現への基礎となるものである。平成25年度は、前年度に引き続き、単一カーボンナノチューブの極限的光学測定手法の開発に取り組んだ。まず、前年度までの課題であった、単一ナノチューブを架橋しているスリット端の光散乱の影響を回避するため、幅の広いスリットに架橋したナノチューブを用いた測定を試みた。その結果、幅広スリットを用いた場合でも以前として変調信号に比較的大きなランダム揺らぎが残ることが分かった。その原因としては励起光源の安定性が考えられる。この点について克服するため、平成26年度は、白色光の入射光と直交直線偏光子を用いる方法やバランス検出の手法を新たに取り入れる予定である。平成25年度後半には、極低温における単一ナノチューブイメージング分光実験と、発光寿命測定を同一ナノチューブに対して行えるように実験系を拡張した。低温における輸送特性測定のための実験系についても、上記の光学実験系との融合に向けて立ち上げに着手した。平成26年度は、完成された実験系により、複合極限条件下での光学測定を行う。ナノチューブのアンサンブル試料を用いた基礎・応用物性研究については、平成25年度に複数の重要な成果が得られた。基礎物性としては、ナノチューブのカイラリティごとの電子準位の決定、また、ナノチューブの光機能に関しては、量子光機能応用実現に繋がると期待される励起子の次元性変換による新たな発光増強メカニズムを見いだした。光電変換学理に関しては、ナノチューブ-シリコンヘテロ太陽電池において、ナノチューブへのキャリアドープによる変換効率上昇メカニズムに関する基礎的な知見が得られた。平成25年度に得られたこれらの成果は、次年度に予定している単一ナノチューブを用いた量子相互作用プロセスの解明とその応用研究に向けた重要な基礎的知見を与えるものである。平成26年度の前半は、研究代表者の所属機関異動に伴い、単一カーボンナノチューブ試料作製及び光学測定を行うための実験環境の整備を行い、その後、前年度にこれまでの課題を克服する解決策としてあげた白色光と直交直線偏光子ペアを利用した方法により、単一カーボンナノチューブの光吸収コントラストを直接観測できることを確認した。この手法の有効性を確認できたことは、目標である複合極限条件下での単一ナノチューブ光吸収直接測定実現への突破口となるものと考えられる。また、単一の二層ナノチューブの広帯域光散乱分光により、層間量子相互作用の顕著な影響を示唆する励起子共鳴エネルギーのシフトが生じることを観測した。ナノチューブのアンサンブル試料を用いた研究においては、当初計画では予想していなかった新奇な光エネルギー上方変換現象を発見しており、今後の単一ナノチューブ実験による詳細なメカニズム検討を計画している。また、ナノチューブ-Siヘテロ光電変換デバイスの構造最適化による光電変換効率の大幅な向上も見いだされている。本研究では、理想的な擬1次元量子ナノ構造といえる単層カーボンナノチューブの光物性・光機能を単一ナノチューブの根源的レベルから理解すること、特に、基礎科学・応用の両面から重要な擬1次元量子多体効果の解明を主目的として研究を行った。27年度は、単層カーボンナノチューブの電界キャリアドープ条件下における広帯域レイリー散乱スペクトル測定の結果を理論計算と比較することで、光学スペクトルの変化と量子多体効果の変調の関係を明らかにし、一連の成果を纏めた原著論文を発表した。

具体的には、単一カーボンナノチューブ上の電荷密度の増加とともに、レイリー散乱スペクトルにおける励起子共鳴ピークが顕著なブロードニングとピークシフトを示すことが明らかとなり、理論計算結果との比較から、それが擬1次元系に特有の、長さスケール依存の電子相関スクリーニング効果を色濃く反映したものであることを突き止めた。また、並行して進めた溶液中に分散された単一カーボンナノチューブの研究においては、特異な励起子エネルギーの上方変換現象が、励起子・フォノン相互作用を介して生じることを見いだした。前者の成果は、今後、さらに極限的な条件下で擬1次元系における量子多体効果をより深く追求していく上での確かなプラットフォームとなるものであり、後者の成果は、励起子とフォノンの多体効果が応用上重要な新たな光機能を生み出すことを見いだしたという点で、カーボンナノチューブの光応用学理の確立に向けて重要な意義を持つものである。カーボンナノチューブにおける量子多体相互作用の解明のため、単一架橋カーボンナノチューブの光励起・キャリアドープ条件下でのレイリー散乱分光を実現した。その結果、電界キャリアドープ条件下において、励起子共鳴エネルギーの大幅なシフトと線幅の大幅なブロードニングを観測した。これらの結果は、僅かなキャリアドープによって可視光領域の光学スペクトルを著しく変調できることを示すもので、基礎的な意義とともに、光・電子デバイス応用の新たな可能性を示すものである。さらに、ナノチューブ上の励起子次元性と光物性の相関について研究し、励起子次元性変換による著しい発光増強を見いだし、そのメカニズム解明を行った。平成26年度には、研究代表者の2度の所属機関の異動があり、その度ごとの研究環境再整備の必要により多少の遅れが生じていることを考慮して、上記の達成度区分とした。研究期間を27年度まで延長したことで、この遅れ分を取り戻せると考えている。27年度が最終年度であるため、記入しない。ナノ物質科学26年度に単一カーボンナノチューブの光吸収コントラストの直接観測まで可能となっており、今後はまず常温での光吸収スペクトル測定技術を確立し、さらに複合極限条件下での測定実現に向けて順次ステップアップしていく予定である。また、研究計画上予期していなかった、カーボンナノチューブにおける新奇な光・電子エネルギーの上方変換現象を見いだしたため、そのメカニズムの検討についても進める予定である。単一ナノチューブの各種光学測定の基礎となる光学系をおおむね立ち上げることができたため。単一ナノチューブの光学測定については、これまでに光散乱と発光の測定系が順調に立ち上がっている。光吸収測定系についてはさらにノイズレベルを下げる必要があることが判明したが、当初想定の範囲内であり、次年度の対応策で解決できると考えている。一方、アンサンブル試料を用いた研究により、ナノチューブ量子多体効果に関する当初の予想以上の多くの知見が得られている。上記のように、若干遅れている部分と予想以上に進んでいる部分があるが、総合的にはおおむね順調に進展していると考えている。
中等5年「美術」において、科学的な視点に根ざした作品分析と鑑賞教育の教材の開発

本研究では、数学・物理分野と美術の彫刻分野を融合させた、科学的な視点に根ざした鑑賞教育の教材開発を目指した。現在の中等教育の美術における色彩の導入では、可視光の吸収や放出により物体が持つ色を前提とした、光の三原色をはじめとする従来の指導が行われている。この教材開発では、蝶の羽の色の仕組みとして知られるジャイロイドなどの微細な立体構造が、光の干渉や回折、散乱によって色彩を持つ構造色をテーマとして、中等5年(高2)数学の関数や物理の光の性質とあわせて、色彩について考察する授業を行った。研究内容について授業での生徒の活動に合わせて述べる。まずはじめに、3Dプリンターで印刷する立体構造には、生徒がすでに学習した三角関数を用いた近似方程式sinx cosy+siny cosz+sinz cosx=0で表すことができ、またインターネットからデータが容易に入手できるジャイロイドを選定した。ジャイロイドは、三方向に無限に広がる構造を持つ周期極小曲面であるが、生徒に立体模型を手にとって観察させることで、数式が持つ立体空間の具体的なイメージを持たせることができた。次に、構造色についての先行研究について調査し、貝や虫などの具体的な生物を題材にした提示教材を作成した。それらを使って生徒に、蝶の羽の電子顕微鏡写真に見られるジャイロイドや棚構造などを確認させ、それらが光の波長以下の微細な立体構造を持ち、光の性質によって色彩を持つ構造色の仕組みについて理解させた。最後に、構造色の特性として紫外線などの影響を受けず退化しにくい構造色塗料や構造色シートなどの製品について紹介し、今後、活用できる建築分野などについて考察させた。本研究によって、中等の色彩教育における新しい分野である構造色について、導入教材を開発することができた。成果の発表については、平成29年度高校美術研究紀要(奈良県高等学校教科等研究会美術・工芸部会)に掲載する予定である。
半導体表面赤外分光を用いた細胞の動的過程の解明と細胞チップへの応用

本研究では,多重内部反射型赤外分光法を利用して、細胞の動的過程のリアルタイムモニタリング法の開発を目指した。具体的には、(1)細胞成長過程のその場観察のための装置の開発や(2)細胞死の過程の非標識その場観察法の開発と細胞アッセイ系への展開を行い、さらに細胞内生体分子反応のモニタリングとして、(3)抗原抗体反応の非標識検出や(4)溶液中及びシリコン基板上でのDNAハイブリダイゼーションの非標識検出を行なった。細胞の動的過程のモニタリング法の開発のため、本研究では、赤外分光試料室内に細胞培養環境を構築することから開始した。試料室内をヒータで暖め、高湿度のCO_2混合ガスを細胞測定用セル内に通気することにより、セル内温度を37±0.5°C、湿度を80%以上に保ち、試料室内での長時間培養を可能にした。この装置を用いることのより、界面活性剤によって引き起こされる細胞死のその場観測に成功した。さらに、アポトーシスによる細胞死の進行過程の観測も行った。この他、細胞内の反応過程の追跡法として、抗原抗体反応の非標識検出を行い、プロテインチップの開発現場で問題となっている非特異的吸着と特異的結合との識別に、赤外分光法によるタンパク質の二次構造解析を用いるアプローチが有効であることを示した。また、最も汎用されているバイオチップのDNAチップに関しても検討を行い、溶液中やシリコン表面でのDNAハイブリダイゼーションを、赤外分光法を用いて非標識検出した。また、ポーラスシリコンを基板に用いることにより、微小スポットにおけるDNAハイブリダイゼーションを感度よく検出できることを示した。以上のように、赤外分光法を用いて、細胞総体の変化および細胞内の個々の反応について、非標識検出に成功し、高機能細胞チップに向けての基礎を築いた。これまで、多重内部反射型赤外吸収分光法(MIR-IRAS)によって溶液中のDNA分子の赤外吸収スペクトル計測を試み、1,5001,800cm^<-1>の領域にハイブリダイゼーション特有のスペクトル形状の変化の観測に成功しており、この手法で実際にDNAハイブリダイゼーションが検出できることを示してきた。本年度は、この変化についてさらに考察するため,二本鎖DNAの熱変性と,それに続くハイブリダイゼーションのその場観察を試みた。熱変性では二本鎖が一本鎖に、ハイブリダイゼーションでは相補的な2つの一本鎖が二本鎖になるため、これらの構造変化を赤外分光で時系列的に測定すれば、ハイブリダイゼーションによるスペクトル変化についてのより詳細な情報が得られると考えられる。30塩基長の合成DNAの熱変性の測定では、これまで注目していた1690cm^<-1>のピークの他に1,670cm^<-1>と1,640cm^<-1>付近にもDNAハイブリダイゼーションによるスペクトル変化が現れることを見出した。さらに、DNA塩基配列が部分的に非相補的である場合についても熱変性の様子をその場観察した。塩基配列に非相補的塩基対が含まれる場合には二本鎖構造の熱的な安定性が低下し,完全に相補的な場合と比べて,より低い温度で一本鎖構造への解離(熱変性)が起きる。赤外吸収スペクトルの変化からも,この現象をはっきりと確認できた。また、このようなハイブリダイゼーションによる赤外吸収スペクトルの変化を説明するために第一原理計算による振動数シミュレーションを行った。その結果、ハイブリダイゼーションにより塩基部に相補対形成に特有のC=0伸縮振動モードが生ずることや、一本鎖DNAの場合に,塩基部の振動モードが周囲の水分子の影響を受け易いことがわかった。これは、一本鎖DNAの塩基がむき出しになっているのためであると考えられる。

本年度は(1)赤外分光法による(1)無洗抗原抗体反応検出技術の開発、(2)マイクロ流路内の生体材料(DNA)の挙動解析及び(3)細胞の赤外分光その場観察装置の開発を行なった。通常、抗原抗体反応を検出するためには、抗体または抗原への蛍光色素の修飾と洗浄は必須の工程である。本研究では、多重内部反射赤外分光法によってアミドI、アミドII由来の赤外吸収ピークを測定することにより抗原抗体反応の検出を行なった。本手法は、抗体または抗原をその固有の赤外吸収ピークにより検出するため、蛍光色素を一切必要としない。また、溶媒中において多重内部反射配置で測定しているため、半導体(ガリウム砒素)プリズム表面近傍にその感度が集中し、浮遊しているものには感度がなく、抗原抗体反応によりプリズム表面に吸着した抗体または抗原のみを高感度に検出することができる。このため、洗浄することなしに抗原抗体反応を検出することが可能となる。実際に、本年度において抗原抗体反応を蛍光色素を使用せず、また、洗浄なしで抗原抗体反応を検出することに成功した。また、競合実験においてもその優位性が示された。つまり、赤外分光法は、タンパク質の検出において、蛍光色素の吸着や洗浄といった工程を減らすことができ、高速な検出手法である上、その場観察が可能な技術であることを示している。タンパク質のその場観察技術は、細胞の生命活動において放出されるタンパク質の検出等、細胞観察技術へも応用可能である。赤外分光法を用いたマイクロ流路内の生体材料の挙動解析では、半導体微細加工技術を駆使し、深さ2μm、幅200μmの流路をシリコンプリズム上に作製し、その流路内のDNA分子の挙動を解析した。その結果、電気浸透流ではDNA分子と共に不純物や水和物が泳動するがわかった。つまり、電気浸透流による生体材料の分離にその水和物や不純物が影響を与える可能性があることを示しており、これは、生体材料分離技術の再現性を向上させる上で重要な知見である。この結果は、蛍光色素を用いたような手法ではDNAのみの泳動位置を検出しているので判定できないものであり、赤外分光法を用いることによって明らかになった。また、電気泳動法によりそれらを分離できることも示された。細胞の赤外分光その場観察装置の開発では、赤外分光器の試料室内で細胞を観察するために、その試料室内を温度37°C、湿度95%以上に維持しながら赤外分光を可能にするための技術開発に着手した。現在、12時間程度、試料室内で生きた細胞を観察することができるようになり、アポトーシス中における細胞のその場観察を行なっている。本年度は,赤外分光法による(1)細胞成長のその場観察装置の開発、(2)細胞死過程の非標識その場観察、(3)抗原抗体反応の非標識検出法の開発、(4)シリコン基板上DNAハイブリダイゼーションの非標識検出を行なった。細胞の薬剤応答を赤外分光法を用いてモニタリングするためには、赤外分光試料室内に、細胞培養環境を構築する必要がある。細胞測定用セル内に、高湿度のCO_2混合ガスを流すことにより湿度と培養液のpHを制御し、またセル内温度を37±0.5°Cに保つことにより、試料室内での長時間培養を可能にした。
「人間地球系」-人類生存のための地球本位型社会の実現手法-地球本位型社会の境界条件と実現手法に関する研究

各研究分担者の研究課題については、各人の記述を参照されたい。ここでは、E40班全体としての研究活動について記述する。1.最終報告書の検討最終的な報告書の形態の検討を始めているが、現時点では、次のような形態を考えている。まず、当プロジェクト全体の結論を非常に分かりやすい形にまとめた一般図書を2冊発行する。1冊目は、新書として発行し、両方の図書ができるだけ多くの発行部数が期待できる形にしたい。この図書を目次として、さらに詳しく学術的にも厳密に記述された図書を何冊か発行するために、その企画を計画班の班長と共に検討した。2.共通データベースの構築E40全体としては、一般向けの報告書だけではなく、共通して利用できるデータベースの構築とその一般への公開を目指している。取り敢えず、なるべく多くのデータをコンピュータ可読の形にしておき、CD-ROMなどによるデータ提供を行う予定。3.電子的な手段による情報交換手法の活用E40内部の連絡は、できるだけe-mailなどの電子的な手法によって情報の交換を行い、その際に残った記録を上記データベースに活用できるような可能性を高めた。4.ビジュアルな方法論による結果の表示一般社会に結果をアピールするためには、最終的な結果が比較的短時間にしかもビジュアルなイメージとして受け入れられることが必要である。そのためには、WWW上で用いられる各種手法を検討しながら、最適な方法論を検討した。5.合宿形式による意思の統一本研究班は、以上のような日常的な情報交換によって結論への道のりを探るが、平成10年1月6日から7日に、豊橋ホリディインクラウンプラザにて合宿を行い、最終結論に向けての意見交換会をおこなった。本研究班は、環境問題と世代間の調停問題として取り上げ、未来世代の生存に対して現世代がどのような危機を与えているか、可能な限り多様な側面から検討すると同時に、未来世代の危機を最小化するための社会システムの構築方法について検討をしている。今年度の検討課題として取り上げたものおよびその成果は以下の通り。資源・エネルギー消費の地球へのインパクトの評価方法を再検討し、持続可能に対する評価を入れた方式を開発したこと。人工の配置、特に、農業・林業への適性配置について検討を行い、現在のようなコスト優先型の配置は望ましくないとの結論したこと。エネルギー供給限界と二酸化炭素吸収資源について検討を行ったこと。特に、バイオマスが本当に使う価値のあるエネルギー源であるかどうか、その利用によって二酸化炭素放出を減少できるかをコンピュータモデルによって検討した。食糧供給限界と全球レベルでの土地利用のモデルとを複合的に取り扱う方法論を検討したこと。特に、食糧供給限界については、NGOと国連機関とでは、見解に大きな違いがあることをどのように解釈するかについての検討を行った。環境中の化学物質による人類生存のリスクがどのようなものが有るかについて、定量的な解析を行い、水道水あるいは大気中にもかなり多数の高リスク物質が存在することを明らかにし、その対策を考察したこと。経済モデルを構築して、炭素税などの実施によってどのような経済的な影響が出るかを検討した。法律的な枠組みを最終的に議論した。重点領域「人間地球系」の最終結論を導くことを使命とするE40では、班員がそれぞれの専門領域に関する研究を進めながら、お互いに情報交換を行うことによって、研究を進めた。まず、食糧生産に関しては、中国が食糧のブラックホールになるかどうか、を視点とする研究を進め、早ければ2010年に、遅くとも2050年には、食糧危機の原因になる可能性を示した。エネルギー供給と二酸化炭素放出については、2050年までに、かなりの二酸化炭素の処分が必須となる状況であること、原子力を増加させる必要があることなどの結論が得られた。一方、技術の評価としては、二酸化炭素の処分による対策技術は、後悔する技術である可能性が高く、省エネルギーと自然エネルギー、さらには、二酸化炭素の植林などによる吸収方式を採用すべきとの結果になった。

廃棄物の観点から言えば、処分地の不足は、現在日本のもっとも差し迫った危機であり、埋めないこと、適正物以外の焼却を止めるといった報告へ社会を転換する必要があることが示された。その他、土地利用の最適化、人口配置と林業の関係、東アジアの経済モデル、経済的インセンティブとしての炭素税、法的な規制のあり方などの検討も行われた。環境インパクト全体を対象としたとき、異なるカテゴリ間にどのようなウェイトを考えるべきであるかに関し、時間を抽象軸として採用する新たな提案を行った。本研究の成果は、報告書としてまとめられる他に、丸善から一般図書として出版される予定である。また、平成10年度に発表会を行う。
Rab G タンパク質による TOR キナーゼ複合体 TORC2 の制御

タンパク質リン酸化酵素複合体TOR complex 2 (TORC2)はガン遺伝子産物Aktの活性化因子として、哺乳類の初期発生やガンなどの細胞増殖、またインスリンが筋肉・脂肪細胞を刺激してグルコースの取り込みを誘導する過程において重要な役割を担う。TORC2が保存されている分裂酵母をモデルとして解析を行い、低分子量GTP結合蛋白質がTORC2の活性化に関わる結果を得たのに加え、遺伝学的スクリーニングによって、TORC2の新奇活性化因子の候補を同定した。本研究課題の目標1では、Gタンパク質であるRyh1がTOR complex 2(TORC2)を活性化する分子機構を解明する。予備実験からTORC2サブユニットの一つであるBit61とRyh1の新規エフェクター分子であるSec21の関与が示唆されていた。Bit61の遺伝子を破壊した分裂酵母株でRyh1とTORC2との結合を検討したところ、Ryh1はBit61に非依存的にTORC2に含まれるTor1キナーゼと相互作用できることが明らかになった。また、GTP結合型のRyh1の組み替えタンパク質と分裂酵母破砕液中のBit61との間には強い結合が検出されなかった。これらの結果から、Bit61はRyh1のいわゆるエフェクター分子とは異なるが、Ryh1はBit61を含む複数のTORC2サブユニットと相互作用している可能性が考えられた。一方、Sec21がTORC2制御に関わっている可能性を検討するために、sec21の温度感受性変異株の作成に取り組んだ。PCRによるランダムな突然変異誘発とゲノムへの組み込みによって、4つの変異株が単離でき、その内の二つ(sec21-3、sec21-4)は36°Cではっきりした生育阻害を示すため、それらを使って今後TORC2活性化への影響を検討する。本研究課題の目標2では、Ryh1以外のRabファミリータンパク質がTORC2の活性化に働く可能性を検討する。Rabファミリーに属するYpt1、Ypt2、Ypt4、Ypt5、Ypt7、Ypt71について、恒常的にGTPを結合した活性型変異を導入し、分裂酵母での発現したところ、活性型Ypt4によってTORC2依存的なGad8のリン酸化の上昇が見られた。また、発現したYpt4を分裂酵母からアフィニティー精製したところ、Tor1キナーゼの共沈が観察され、Ypt4とTORC2が物理的に相互作用することが示唆された。本研究課題の目標1では、Gタンパク質であるRyh1がTOR complex 2 (TORC2)を活性化する分子機構を解明する。予備実験からRyh1の新規エフェクター分子であるSec21の関与が示唆されていた。TORC2の活性化におけるSec21の役割を調べるため、前年度に単離したsec21-3およびsec21-4変異株でTORC2依存的なGad8キナーゼのリン酸化を測定したところ、顕著な低下は見られず、Ryh1がSec21と独立にTORC2を活性化していることが示された。目標2においては、Ryh1以外の新しいTORC2活性化因子の探索を行った。前年度の結果から、Rabファミリー低分子量Gタンパク質の一つであるYpt4の関与が示唆されたため、引き続きその解析を行った。ypt4遺伝子破壊株を作成して、TORC2依存的なGad8キナーゼのリン酸化を測定したところ、野生株と顕著な差は見られなかった。しかしながら、ryh1とypt4の二重遺伝子破壊株を作成したところ、Gad8のリン酸化がryh1一重変異株よりもさらに低下しており、Ypt4がRyh1と共にTORC2の活性化に貢献していることが明らかになった。加えて、分裂酵母遺伝子破壊株ライブラリー(Bioneer社)の新規スクリニーングにより、TORC2欠損株と同様のストレス超感受性・不稔性を示す株を複数同定することができ、TORC2活性化に関わる遺伝子候補と考えられる。これらの株でTORC2依存的なGad8のリン酸化の減少が確認できれば、TORC2活性化におけるそれら遺伝子の役割が確認できる。今年度に予定していた実験はおおむね実施することができた。特に、sec21遺伝子の温度感受性変異の単離に成功したこと、また、Ryh1に加えてYpt4が新たなTORC2活性化因子の候補として同定できたことは大きな進展である。24年度が最終年度であるため、記入しない。申請書に記載した計画に沿って今後の研究を推進するが、特に、Ypt4が新たなTORC2活性化因子である可能性について重点的に検証する。Ypt4は出芽酵母には明らかな相同遺伝子が存在しないが、ヒトを含む高等生物では保存されている。今後、ytp4遺伝子破壊株およびytp4 ryh1二重変異株でのTORC2依存的なGad8のリン酸化を定量する他、顕微鏡観察によりYpt4の細胞内局在を調べてTORC2と共局在するかを検討する。