hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
技能要素を考慮した型枠技能者育成のための通信訓練カリキュラム構築に関する研究

近い将来、型枠技能者をはじめとする建設技能者は高齢化し、100万人規模の大量離職時代が到来すると推測されている。今後、安定的に人材の確保するためには、次世代の建設業の担い手である新規入職者の確保とその育成は喫緊の課題である。技能者不足は、今後も続くと予想されている。しかしながら、これらの技能を身に付ける教育・訓練施設は全国でも限られており、容易に修得できる環境にない。そこで本研究ではこれらの問題を解決すべく、インターネットを用いた遠隔訓練で型枠技能者の育成ができるカリキュラムとそれに用いる教材作成を目的としている。2年目は、初年度に得られた使用頻度の高い技能要素を習得するための教材作成を行った。作成された教材は、型枠技能者として必要な技能要素が集約されている門型フレーム教材である。遠隔教育を行う際、受講者が事前にわかりやすく全体像を把握できていることは学習効率の向上に寄与する。そこで、門型フレーム教材の解説書として、新規入職者向けの作業手順書教材と作業動画教材を作成した。作業手順書教材では、日本語が不住な外国人技能労働者でも活用できるよう文字を極力少なくし、各作業手順を図にて詳細に記載した。作業動画教材では、熟練型枠技能者に型枠施工作業を実施していただき、要素ごとに作業手順と作業のカン・コツを簡潔にまとめた。作成した教材は、職業能力開発総合大学校のRC造施工実習カリキュラムで平屋のRC造を施工したことのある学生25名を対象にアンケート調査を行った。調査した結果、作成された教材は、一定の評価を得た。2年目は、新規入職者向けの作業手順書教材と作業動画教材の作成を行った。作業動画教材の作成において、作業内容を簡潔に理解しやすいものとするため、数度の撮影、修正を行うこととなり、その作業に時間を費やした。そのため、当初予定していた試行訓練がおこなうことができなかったため。2年目に作成した教材を用い、試行的に通信訓練を行い、訓練効果の確認を行う。試行訓練の結果から、訓練カリキュラムの妥当性、訓練効果を評価、測定する。また、問題点が生じた場合は、修正・改善し訓練カリキュラムに反映させ、通信訓練教材の充実を図る。同時に各地の職業訓練施設で技術教育を行っている指導員または訓練生に対し研究成果を開示し、そのフィードバックを基にさらに教材の完成度高める予定である。最後に、研究成果を、研究者に幅広く伝達を行う。建設産業では、躯体技能者の高齢化と新規入職者の減少という構造的な問題により、型枠工事や鉄筋工事などの躯体技能者の人材が不足している。この状態は今後も続くと予想されている。しかも、これらの技能を身に付ける教育・訓練施設は全国でも限られており、容易に修得できる環境にない。そこで本研究ではこれらの問題を解決すべく、インターネットを用いた遠隔訓練で型枠技能者の育成ができるカリキュラムとその教材作成を目的としている。初年度は、短期間で効率的に型枠工事に必要な技能を修得するには、仕事に必要な順序で使用頻度の高い技能から修得することが理想的であるとの考えのもと、各技能の修得時期について調査を実施した。型枠技能者に必要な技能要素は、職業能力開発総合大学校の基盤整備センターが中心となって作成し、職業別の技能について整理された「職業能力開発体系図」の「型枠工事業」と型枠技能者の意見を参考に決定した。その後、型枠技能者に必要な技能要素の修得時期について、型枠工事業を営む経営者及び型枠技能者へのアンケート調査を実施し、集計した。初年度の取り組みの結果、得られた知見を以下に示す。1型枠技能者に必要な技能要素をアンケート調査により抽出することができた。2各技能要素の一般的な修得時期の目安が分かった。3指導を受けた技能者の多くは、おおよそ3年程度で本研究の対象である技能を修得できる可能性があることが判明した。現在、アンケート調査を実施し、型枠技能者に必要な技能要素及びその技能要素の修得時期、修得順序について一定の成果を得た。しかしながら、技能要素の集計に十分な検討を行った結果、それらを基に作成する予定であった遠隔教育に使用するビジュアル教材の作成について遅延が生じた。

作業動画教材では、熟練型枠技能者に型枠施工作業を実施していただき、要素ごとに作業手順と作業のカン・コツを簡潔にまとめた。作成した教材は、職業能力開発総合大学校のRC造施工実習カリキュラムで平屋のRC造を施工したことのある学生25名を対象にアンケート調査を行った。調査した結果、作成された教材は、一定の評価を得た。2年目は、新規入職者向けの作業手順書教材と作業動画教材の作成を行った。作業動画教材の作成において、作業内容を簡潔に理解しやすいものとするため、数度の撮影、修正を行うこととなり、その作業に時間を費やした。そのため、当初予定していた試行訓練がおこなうことができなかったため。今後は、初年度に決定した能力要素を基にビジュアル教材とWEB訓練用教材を作する。またそれらを用い、試行的に通信訓練を実施する。試行した結果を参考に、訓練カリキュラムの妥当性、訓練効果を明らかにし、問題点が生じた場合は、改善を行う。2年目に作成した教材を用い、試行的に通信訓練を行い、訓練効果の確認を行う。試行訓練の結果から、訓練カリキュラムの妥当性、訓練効果を評価、測定する。また、問題点が生じた場合は、修正・改善し訓練カリキュラムに反映させ、通信訓練教材の充実を図る。同時に各地の職業訓練施設で技術教育を行っている指導員または訓練生に対し研究成果を開示し、そのフィードバックを基にさらに教材の完成度高める予定である。最後に、研究成果を、研究者に幅広く伝達を行う。型枠技能者に必要な技能要素の集計を重点的に行い、時間を費やした。そのため、集計結果を基に実施する予定であった熟練技能者への各技能要素に関するヒアリング調査が十分に行うことができず、謝金の支払いが少ないものとなったため。遠隔訓練に使用する作業動画教材の作成において修正に時間を要したため、完成が遅れた。そのため、それらを利用した試行的訓練の実施が遅延し、遠隔訓練の際の打ち合わせに使用する旅費の執行がなかった。また、遠隔訓練の協力者への謝金の支払いが生じなかった。3年目は完成した教材を用いて、試行的訓練を実施するために旅費等を使用する計画である。
表記体系についての概念と読み書き能力の発達過程

筆者らは先行研究を収集展望する中で文字、絵画両表記領域において慣習的な表記体系を獲得していくためには写像において3つの段階を経ることが必要であろうとのモデルを想定した。1)両表記領域の制約を分化し認識できるという表記領域の相違の認識、2)各領域で基本要素を獲得し遂行できるという表記領域の要素に関する基本的な知識とその使用の発達、3)各領域でのより高次の慣習的表記知識の獲得である。第1水準は、文字と描画表記領域の相違の理解、両領域の制約がどのように分化して認識されているか(何を写像するのかという要素と、写像における制約に関する知識理解)であり、第2水準は、両表記領域の表記を成立させる各要素の理解と使用の発達である。第3水準の習得は、第2水準よりも文化的に規定された慣習的で特殊な側面をより強く持ち、第2水準とは異なる新たな知識の獲得によって成立すると考えられる。この筆者らの想定するモデルにそって、本年度は昨年度収集した幼児計61名への描画・書字課題、3次元立体課題を再分析すると同時に、同一幼児に対して1年後の縦断研究として、3次元立体課題に関して、円柱課題に加えてあらたに直方本課題を加えてデータの収集を行った。その結果、3歳時点から幼児は各表記領域における写像すべき要素に関しての知識を有していること、ただし実際にこれらの知識によって自らの表記を統制していくことは描画においても4歳頃からであること、さらにより高次の文化的慣習的知識においては三次元立体描画と空間知識の発達、助詞の書字と統語知識の習得が双方向的に進行し手続き的な暗黙知識から明示的な原理の自覚へと要因相互が影響しあって発達することが示唆された。
GC含量の異なる2種メタン産生菌リボソ-ム蛋白遺伝子の比較解析

当研究室では継続的にリボソ-ムに関わる業績を上げてきているが、当研究室からのを含め、多くの遺伝子解析の知見に依ると、メタバクテリアのリボソ-ム蛋白遺伝子構成は原核生物のレベルに留まっているにも関らず、発現蛋白自体は蛋白進化の真核化への著しい飛躍を既に成し遂げている(Itoh et al.1988 B.B.A.949:110;Otaka et al.1989 J Mol Evol 29:246;Itoh 1990 Eur Biochem 186:213).即ち、三大生物群は共通祖先から出たものであるが、メタバクテリア群はより真核生物に近い一群であると考えられるので、Methanobacterium thermoautotrophicum及びMethanobrevibacter arboriphilus A2を取り上げて、真核化構築機構解明に多くの手掛かりを得ることを期待するものである。M.therm.のGC含量52%、M.arbor.A2のそれは29.6%が知られているが、極めて異なる値にも関らず、予備的解析に依れば発現リボソ-ム蛋白質は極めて近いと見られるので、両者を対比させて解析することによってコドンユ-セイジ、温度耐性の問題を含ませて、原核生物ー真核生物間を結ぶ新たな知見が得られるものと2種を対象とした。先ず、夫々のリボソ-ム抽出条件が設定され、リボソ-ム及び、リボソ-ムRNA、DNAの種々の条件によるTmの測定がなされた。例えばM.arbor.リボソ-ムでは75°Cに対してM.therm.では84°Cを示したが、既に前者はこの温度では白濁、測定不可能であって、菌種の特性を明示した。リボソ-ム蛋白種の2DーPAGE解析条件が種々検討された。蛋白種全体配置が一枚のゲルプレイトに展開される条件では、概ね2種菌間のパタ-ンの差は殆んど認められないと判定された。これを踏まえて部分的分離度の高い条件が検討されている。条件設定が出来しだい、近似移動度のスポットからの蛋白抽出、部分配列決定が行なわれる予定である。一方2種菌夫々のDNAライブラリ-作成が準備されている。
アレルギー性気道炎症における気道温度の測定とモニタリングの開発

気管支喘息に代表されるアレルギー性疾患は,アレルギー性炎症疾患として捉えられている.古典的な炎症の定義から考察するとアレルギー性炎症として「発熱」という現象に対する検討はまだされていない.そこで,気道炎症の「発熱」を呼気温度の測定にて捉え得るのではないかと着目し,基礎的検討を行った.フローボリウム測定と瞬時に温度変化を捉えられる高感度温度計を組み合わせ,はじめに安定した測定条件の検討を行った.最大吸気から呼出までの条件,最大呼気条件による呼気測定の温度センサーの位置をマウスピースの中央,マウスピースより咽頭側,鼻マスクで検討を行った.この結果最大吸気後ゆっくりとゆっくり呼出させる方法で,温度センサーをマウスピースを咽頭側で測定した際,最も安定した測定値が得られた.次に単位面積当たりの熱エネルギー量(W/cm^2)を表す呼気熱流速と呼気温度のピーク値の体温補正値(呼気温度測定値と体温の比で表したもの)を健常者の各条件で比較した.その結果,呼気熱流速は呼気温度に比べて温度変化に敏感な値を示した.さらに呼気温度のピーク値は性別や喫煙の有無で差が認められたが,熱流速には差を認めなかった.呼気温度と呼気熱流速の両方を用いることで気道炎症の新しい指標になりうると考えられた.気管支喘息をはじめアレルギー性疾患は,アレルギー性炎症疾患として捉えられている.しかし,炎症にとっての一つの特徴である発熱という現象に関しての検討は少ない.そこで,気道炎症の発熱を呼気温度にて検討し得るのではないかと着目し,健常人で最大吸気後に最大呼気操作を行い,呼気中温度の基礎的な検討を行った.今回は基礎的検討に重点を置き,対象を健常者とした.測定法には瞬時に温度変化を捉えられる温度センサーを用いた.はじめに被検者の体温を測定した.呼気測定の温度センサーの一は,(1)マウスピースの奥側(口と咽頭中間)(2)マウスピースの中央側で比較した.次いで,最大吸気後にゆっくり呼出させる方法と,急速に呼出させる方法と2通りで行った.また,(3)マウスピースの出口を半閉の状態でのマウスピースの奥の状態,(4)マウスピースの出口を半閉のマウスピースの中央の状態,(5)100mlのビニール袋に呼出させながらの温度測定例.(6)鼻マスクによる鼻呼気温度の測定である.(1)(6)において体温補正を行った.測定時の室温は一定で行った.最大呼気条件による測定値に及ぼす影響について検討した結果(1)と(3)は,口部での測定である(2)と(4)に比較し高値であった.鼻マスクはマウスピース法より低置であった.また,体温との日をとって補正したところ,ゆっくり呼出させた方が安定しており,(3)の方法が最も安定した値が得られた.また,いずれの方法でも体温より低値を示した.気管支喘息に代表されるアレルギー性疾患は,アレルギー性炎症疾患として捉えられている.古典的な炎症の定義から考察するとアレルギー性炎症として「発熱」という現象に対する検討はまだされていない.そこで,気道炎症の「発熱」を呼気温度の測定にて捉え得るのではないかと着目し,基礎的検討を行った.フローボリウム測定と瞬時に温度変化を捉えられる高感度温度計を組み合わせ,はじめに安定した測定条件の検討を行った.最大吸気から呼出までの条件,最大呼気条件による呼気測定の温度センサーの位置をマウスピースの中央,マウスピースより咽頭側,鼻マスクで検討を行った.この結果最大吸気後ゆっくりとゆっくり呼出させる方法で,温度センサーをマウスピースを咽頭側で測定した際,最も安定した測定値が得られた.次に単位面積当たりの熱エネルギー量(W/cm^2)を表す呼気熱流速と呼気温度のピーク値の体温補正値(呼気温度測定値と体温の比で表したもの)を健常者の各条件で比較した.その結果,呼気熱流速は呼気温度に比べて温度変化に敏感な値を示した.さらに呼気温度のピーク値は性別や喫煙の有無で差が認められたが,熱流速には差を認めなかった.呼気温度と呼気熱流速の両方を用いることで気道炎症の新しい指標になりうると考えられた.
応用逆問題の研究動向の調査と研究体制の整備

本申請の目的は、2003年に開催予定の国際会議「応用逆問題」の準備のために、国内研究者の研究連絡を緊密にし、さらに海外研究者の動向を調査することが目的であった。計画されている会議においては、最近特に数学解析ならびに数値解析が進展している応用逆問題の国際共同研究において、日本が中心的な役割を果たすことを目指した。応用逆問題は各種産業を支える技術に限らず、我々の日常生活と密接に関わり、研究はここ数年さらに一層の広がりをみせており、異分野において研究が独立に進められることも多い。そのため特に研究動向の調査が特に必要であり、このために研究者の招聘や専門的知識の提供を広く求めた。また、海外の研究動向を直接調査するため、分担者の西田、山本、斎藤がロシア・ドイツ・台湾などに10日程度の海外出張を行った。また工学などの既存の分野を越えた共同研究が我が国ではようやくは盛んになってきたものの、欧米諸国に較べるとまだ満足すべき体制にはないので、我が国における応用逆問題の共同研究体制の整備を目指して分野を横断する形で最新の話題に関して外国人の研究者を招聘してサーベイを行った。その結果、我が国において応用逆問題の研究者の体制を来るべき国際会議に向けて適切に更新し、整備できたと評価している。また、本研究計画での知見をいかして、代表者は逆問題の研究のあるべき姿を模索し結果を単行本の形で出版した(以下の欄を参照)。
ケースリー曲面上の自己同型に関する研究の曲線論への応用

本研究において代表者はNikurinによるK3曲面上の反シンプレクティックな対合の固定点集合の具体的記述を用いてK3曲面に含まれる曲線のクリフォード指数を計算する直線束の具体的記述及び、分類を与えた。また、平面曲線の二重被覆がK3曲面に乗るための条件を平面曲線の二重被覆の分岐点におけるWeierstrass半群を用いて特徴づけた。更に、研究期間の後半において代表者は正則曲面上の曲線のBrill-Noether理論の観点からK3曲面上の分解しない安定ベクトル束の興味深い例を構成した.今年度の研究は大きく分けて二つある。前半は曲線の二重被覆の分岐点におけるワイヤストラス半群についての研究である。ワイヤストラス点に関して、与えられた非特異曲線の二重被覆の分岐点がいつワイヤストラス点になるかという問題を考えた。本研究では平面曲線の二重被覆が射影平面の被約6次因子で分岐する二重被覆へ拡張する為の条件を二重被覆の分岐点におけるワイヤストラス半群を用いて特徴づけた。しかしながら、現時点では与えられた二重被覆型のワイヤストラス半群の情報が、曲線の二重被覆の拡張として得られる射影平面の二重被覆の特異点の情報をどの程度反映しているかまでは分かっていない。後半は三次元射影空間の非特異超曲面上の算術的コーエン・マコーレー(ACM)束の分類に関する研究である。一般に非特異超曲面上のベクトル束はいくつかのACM直線束の直和に分解すれば、ACM束である事がわかる.又、超平面に対してはその逆も正しい事がHorrocksにより知られている.しかしながら、次数が2以上の超曲面の場合には反例があり、2次、3次の超曲面上の分解しないACM束の分類に関する研究はそれぞれKnorrer、Casanellas及びHartshorneらにより行われてきた。本研究では4次以上の超曲面における高い階数の分解しないACM束を調べる為、手始めに4次曲面におけるACM直線束を分類した。また、それを用いて近年盛んに行われている代数曲面上の安定束のモジュライの研究に付随して、特に4次曲面が2次のデルペッゾ曲面の二重被覆として得られる場合にその上の半安定な単純ACM束の族を各階数に対して構成した。本年度は前年度に変更した研究計画に基づいて研究を遂行した。まず、K3曲面上の与えられた偏極に関するベクトル束の算術的コーエン・マコーレー(ACM)性とGieseker安定性及び、slope安定性の両立に関する研究を行った。本研究ではK3曲面上の因子として豊富な種数2曲線の3倍で定まる偏極に関するACM直線束のHilbert多項式による特徴づけを与えた。更に、それを用いてgenericな次数1 DelPezzo曲面の二重被覆として得られるK3曲面とDelPezzo曲面の反標準因子の引き戻しから同様にして決まる偏極に関して高い階数のGieseker半安定なACM束の族を各階数に対して構成した。一方、K3曲面上の因子として非常に豊富な非特異曲線とその上の基点を持たないペンシルから決まる階数2 Lazarsfeld-Mukai束(以下LM束と書く)の一次Chern類に関するslope安定性に関する研究も行った。本研究ではその様な階数2ベクトル束がその一次Chern類c_1に関してACMである事に着目して、半安定でない階数2のLM束のmaximal destabilizing sheafがc_1に関する(大域切断をもつ)ACM直線束を含む事を示し、階数2のLM束がc_1-slope半安定になる為の十分条件を与えた。本年度は前年度に予定していた研究計画に基づき、K3曲面上の因子として非常に豊富な非特異曲線とその上の基点を持たないペンシルから決まる階数2のLazarsfeld-Mukai束(以下LM束と書く)のslope半安定性及び、直線束への分解問題に関する研究を行った。これまでの研究から、一次Chern類c_1に関してslope半安定でない階数2のLM束の飽和部分層はc_1に関してACMであることを予想していたが、本研究ではslope半安定でないLM束が特に非特異曲線のゴナリティペンシルから決まる場合にはその飽和部分層は切断を持つ自明でないACM直線束になる事を示した。一般に、単純でない階数2のLM束は自明でない自己同型を用いて、階数1のねじれなし層の直線束による拡張として表され(Donagi-Morrion)その拡張の仕方は唯一通りであることがAproduとFarkasにより知られている。しかし、LM束が単純束(特に安定束)の場合にいつ階数1ねじれなし層の拡張として表されるかは知られていない。本研究では階数2のLM束がc_1に関してACMであることに着目し、特にLM束が二つの直線束の拡張で表されるための必要条件をACM直線束を用いて特徴づけた。また、それを用いて3次元射影空間の4次超曲面の超平面切断として得られる非特異4次曲線上のゴナリティペンシルから構成されるLM束でどんな直線束の拡張でも表せないものを構成することができた。

更に、研究期間の後半において代表者は正則曲面上の曲線のBrill-Noether理論の観点からK3曲面上の分解しない安定ベクトル束の興味深い例を構成した.K3曲面上の安定ACM束の研究に関しては当初の予定よりも多くの成果及び、新しい知見が得られた。特に、ACMと(半)安定性を両立するベクトル束であってUlrichでない面白い例を構成できた事や、K3曲面上の非特異曲線のBrill-Noether理論の観点から階数2のLazarsfeld-Mukai束のslope安定性をACM直線束を用いて特徴づける事ができたことが大きい。しかしながら、Weierstrass半群の研究については曲線の二重被覆のWeierstrass半群を考える点に対応するbranch点における接線の条件が半群の計算に及ぼす影響が想像以上に複雑で思ったように成果が上がらなかった。代数幾何学これまでの研究において得られた知見から、交付内定時に予定していた研究計画を変更する。まず、K3曲面上のLM束のslope安定性に関する研究を行う。これまでの研究から、階数2のLM束は一次Chern類c_1に関してslope半安定でないならば、そのmaximal destabilizing sheafはc_1に関してACMである事が予想される。そこで、本研究ではこの事を検証したうえで、階数2のLM束のc_1-slope安定性を検証する。その後、それを踏まえたうえで、c_1に関してACMである高い階数のLM束のmaximal destabilizing sheafとして現れる階数2ベクトル束の特徴づけを行う事で、そのslope安定性についても議論する。また、これによりK3曲面上の非特異曲線のClifford指数に寄与する直線束のambient spaceであるK3曲面への拡張に関するDonagi-Morrisonの予想へのアプローチも考えてみたい。当初、本年度の計画はK3曲面のネロン・セべリ格子が2-elementaryである場合に、その様なK3曲面上の非特異曲線のクリフォード指数を計算する直線束を反シンプレクティックな対合の固定点集合を用いて分類する事であった。しかしながら、実際に行う事ができたのはK3曲面がデルペッゾ曲面の二重被覆として得られるごく一部の場合に過ぎなかった。これによりK3曲面上の直線束や曲線上の直線束、線形系の研究に関しては当初の予定を変更し、これまでに得られた結果と経験を元に2次のデルペッゾ曲面の二重被覆として得られる4次曲面としてのK3曲面に対し、その上の高い階数のベクトル束の研究への応用も視野に入れて研究を行った。一方、当該研究期間の中程から平成27年度に行う予定であったワイヤストラス半群の研究も並行して行った。予定していた消耗品の価格や旅費に若干の誤差が生じた為、わずかな差額が生じた。初年度の研究の進展状況に伴い、交付内定時に予定していた研究計画を変更する。ワイヤストラス半群の研究に関しては、これまでに行ってきた結果を元に平面曲線の二重被覆が二次の偏極K3曲面に伸びる為の条件を平面曲線の二重被覆の分岐点におけるワイヤストラス半群を用いて特徴づける。特に拡張として得られる射影平面の二重被覆における特異点へワイヤストラス半群が及ぼす影響について調べる。方針としては、手始めに自己同型の多い平面曲線の代表であるフェルマー型d次曲線の二重被覆として得られる曲線上の非ワイヤストラス点における半群と分岐因子の関係を調べるところから始める。
ルイス酸触媒を用いる効率的縮合反応の開発

昨年度までに筆者は、ルイス酸触媒およびρ-トリフルオロメチル安息香酸無水物の存在下、等モル量のカルボン酸シリルエステルとアルキルシリルエーテルを室温で反応させると対応するエステルがほぼ定量的に得られることを見いだした。本年度、これらの反応をさらに簡便かつ有用な手法とするため、カルボン酸とアルコールをケイ素誘導体に導くことなく一挙にエステルを得る触媒的反応の開発を検討したところ、系内にクロロトリメチルシランを共存させることにより、目的の反応が進行することを見い出した。すなわち、ルイス酸触媒、ρ-トリフルオロメチル安息香酸無水物およびクロロトリメチルシランの存在下、遊離のカルボン酸とアルコールから対応するエステルが、またω-ヒドロキシカルボン酸からマクロラクトンが高収率で得られた。特に、分子内に二重結合を有するためシス体からトランス体へ異性化しやすい13員環マクロライドであるリチノレイン酸ラクトンの合成において異性化およびラセミ化を全く生じることなく目的とする化合物のみを高収率で得ることができた。一方、ρ-トリフルオロメチル安息香酸無水物に代わる脱水剤を見い出すため種々検討を続けたところ、八員環状シロキサンが上記目的に有効であることが分かった。すなわち、ルイス酸触媒および二当量のオクタメチルシクロテトラシロキサンの存在下、当量の遊離のカルボン酸とアルコールの脱水縮合反応を行ったところ、ほぼ定量的に対応するエステルが得られた。反応機構の詳細な検討により、この反応は八員環状シロキサンがカルボン酸を活性化することにより進行することが明らかとなり、光学活性なアルコールを反応基質として用いた場合でもラセミ化を伴うことなく目的とするエステルが高収率で得られた。
テバトロンでのCP非保存の物理

米国フェルミ国立加速器研究所におけるテバトロン陽子・反陽子衝突器を用いて、CDF実験グループは1985年の初衝突以来,世界最大の重心系エネルギー1.8TeVでの陽子・反陽子衝突実験を国際協力で遂行してきた。1996年に物理実験I(Run I)を終了し,現在テバトロンとCDF検出器の増強・改良が完了し,2001年3月より次期物理実験(Run II)が始まる予定である。この実験ではB粒子系でのCP非保存の物理が重要な研究課題となる。B粒子系でのCP非保存の測定を行なうことによって小林・益川理論の正否を含め素粒子の標準模型の検証ができる。この研究で重要な役割を果たすTOFカウンターに用いる光電子増倍管の開発研究及び生産を浜松ホトニクスと共同で行なった。TOFカウンター全体の製作はフェルミ研究所,ペンシルバニア大学等の共同研究者と意見交換を行いながら進め,上記の企業,米国研究者とは連絡を密にして,問題点の検討を進めてきた。TOFカウンター用光電子増倍管の開発研究の為にKEKにある電磁石を用いて1999年6月より磁場内での光電子増倍管の動作テストを行ない,このテスト結果を参考にして1999年7月から光電子増倍管の生産を開始した。この生産時に企業と協力して品質管理を行なった。この光電子増倍管をフェルミ研究所に送り,TOFカウンターの組立てを開始した。配分を受けた研究費はほとんどこの光電子増倍管の製作・試験に用いられた。現在,TOFカウンターの製作は読み出しエレクトロニクスを残して完了した。これらに平行して事象再構成プログラムの製作,さらに物理の解析の為の検討を行なってきた。米国フェルミ国立加速器研究所におけるテバトロン陽子・反陽子衝突器を用いて、CDF実験グループは1985年の初衝突以来、世界最大の重心系エネルギー1.8TeVでの陽子・反陽子衝突実験を国際協力で遂行してきた。1996年物理ランI(Run-I)を終了し、現在テバトロンとCDF測定器の改良が進められており、2001年3月より次期物理実験ラン(Run-II)が始まる予定である。このランではBシステムでのCP非保存の物理が重要な研究課題となる。BシステムでのCP非保存の測定を行なうことによって小林・益川理論の正否を含め素粒子の標準模型の検証ができる。この研究で重要な役割を果たすTOFカウンタ-に用いる光電子増倍管の開発研究及び生産を浜松ホトニクスと共同で行なった。TOFカウンター全体の製作はフェルミ研究所、ペンシルバニア大学等の共同研究者と意見交換を行いながら進め、上記の企業、米国研究者とは連絡を密にして、問題点の検討を進めてきた。TOFカウンター用光電子増倍管の開発研究の為にKEKにある電磁石を用いて1999年6月より、磁場内での光電子増倍管の動作テストを行ない、このテスト結果を参考にして1999年7月から光電子増倍管をフェルミ研究所に送り、そこでTOFカウンターの組立てを開始した。これらに平行して事象再構成プログラムの完成を目指し、さらに物理の解析の為の検討を行なっている。米国フェルミ国立加速器研究所におけるテバトロン陽子・反陽子衝突器を用いて、CDF実験グループは1985年の初衝突以来,世界最大の重心系エネルギー1.8 TeVでの陽子・反陽子衝突実験を国際協力で遂行してきた。

この研究で重要な役割を果たすTOFカウンターに用いる光電子増倍管の開発研究及び生産を浜松ホトニクスと共同で行なった。TOFカウンター全体の製作はフェルミ研究所,ペンシルバニア大学等の共同研究者と意見交換を行いながら進め,上記の企業,米国研究者とは連絡を密にして,問題点の検討を進めてきた。TOFカウンター用光電子増倍管の開発研究の為にKEKにある電磁石を用いて1999年6月より磁場内での光電子増倍管の動作テストを行ない,このテスト結果を参考にして1999年7月から光電子増倍管の生産を開始した。この生産時に企業と協力して品質管理を行なった。この光電子増倍管をフェルミ研究所に送り,TOFカウンターの組立てを開始した。配分を受けた研究費はほとんどこの光電子増倍管の製作・試験に用いられた。現在,TOFカウンターの製作は読み出しエレクトロニクスを残して完了した。これらに平行して事象再構成プログラムの製作,さらに物理の解析の為の検討を行なってきた。
視覚系、運動感覚系及び前庭系の統合と精密手肢動作制御技能の分析

自己受容感覚と総称される身体感覚,運動感覚等を実験的に操作する方法の開発し、それらが外受容感覚系の知覚や空間定位への影響と精密手指動作への影響を、実験的に検討してきた。前庭系への刺激として負の回転加速度刺激を、自己受容感覚信号生成法として、首の項部の筋への振動を採用した。刺激後に生じる外受容感覚に及ぼす効果と手による身体部位のポインティングと身体正面前方のポインティングのズレについて調べた。その結果、視覚対象の見かけの運動は、allocentricな定位と同じ仕組みと考えられること、それに対し、自己中心的な定位では、自己の身体を含む基準枠が関係しており、前庭系刺激の効果の消失過程はallocentricな定位とは異なることが判明した。聴覚では、allocentricな定位への影響はないが、自己中心的な定位への影響は視覚と同じであった。首の頚筋への振動は、前庭刺激と同じ効果をもつと結論できる結果を得た。また、どちらの刺激でも、精密手指動作である身体界面部位のポインティングは余り影響を受けず、身体から少しはなれた手の届く空間では、ポインティングのズレを生んだ。その意味で、身体周囲の空間は身体界面とは異なる定位メカニズムである。それは、先の外部対象把握における自己中心的定位機構と共通の性質を持っていると思われる。高速コンピューターや様々なセンサー技術により、人の周囲の視覚空間、聴覚空間、触空間を出来るだけ臨場感、没入感のある形で構成する技術はほぼ実現可能になっている。しかしながら臨場感、没入感にあふれた人工的に作られた空間に入り込んだ「人」には乗り越えるべき問題が生じることは、上記の研究から明らかである。没入感のある形で世界を構成するためには、それらの問題を解決する視聴覚刺激、自己受容感覚刺激の与え方の解明に研究の重点を移す必要があることが示された。本研究の目的は、視覚系,前庭系,筋運動感覚系の情報の統合による身体イメージの成立と対象の空間定位の解明と,それらが習熟した手肢動作の蓮勤の制御にどのように組み込まれているかを明らかにすることである.環境世界の中に、自己とその身体を確固として定位していることが,認知と行動には不可欠であるが,外界を検知する系と自己の身体各部の姿勢や運動を検知する系との統合過程を明らかにすることが,まず,必要である.そこで,視覚系,前庭系,筋運動感覚系の情報の統合による身体イメージの成立と対象の空面定位についての文献的研究を行った.その成果は,「神戸大学文学部50周年記念論集」に「知覚-運動の機構とその身体的基盤」というタイトルで掲載される予定である.本年度行った実験的研究は以下のとうりである.平衡機能検査の一つとして耳鼻科で用いられている回転刺激のような前庭系からの信号は,視対象の見かけの運動を生んだり、空間定位を誤らせたりするが,回転刺激の効果がどの程度持続し,どのような経過で収束していくかを実験的に確認し,両者の関係について時系列的分析法を用いて解析した.その結果,見かけの運動と空間定位の誤の収束の仕方が異なることが明らかになった.この結果は日本心理学会第62回大会にて発表した.前庭系への刺激の視覚へ及ぼす効果が,全て眼球振盪のためでないことを確認するために,バッテリー駆動可能なコンピューターと眼球振盪計測装置を購入し,システムに組み込みを行った.現在,動作テストを実行中である.回転刺激や筋肉への振動刺激がそれぞれ独立に、視覚や聴覚のような自己の周囲の世界を感知する系に与える影響については、以下の点が明らかになった。

1.回転刺激による光点の見かけの動きは、回転刺激の停止直後から加速度的に減衰し、ほぼ20-30秒間の間に消失すること.一方、自己の正面を基準にした光点の見かけの位置の偏移は、最初、ほぼゼロ、それから急速に位置ずれが大きくなり、20-30秒に最大に、その後、徐々に減少し、50-60秒後に消失した.2.回転刺激の呈示から、見かけの動きや見かけの偏移の計測開始までに、時間遅れを挿入すると、見かけの運動では時間遅れなしで得られた回転停止後の同一経過時間の結果と同じ値が得られた.一方、時間遅れを挿入した後の初回は自己の正面に、その後、20-30秒間、偏移が増加しその後減少するということがわかった.3.上記二つの結果は、基本的に見かけの動きの大きさと(速さ)と見かけの位置ずれの関係は、ニュートン物理学が予測するような関係とは異なる.これは、対象定位と見かけの運動を引き起こす機構のさらなる解明が必要なことを示唆している.4.光刺激の場合と異なり聴覚的な刺激では、音源が動いて聞こえないこと、音源位置の偏移は、視覚と同様に見られることが明らかになった.5.頚筋への振動刺激は回転刺激と同様、光点の見かけの運動と位置ずれを生むが、その刺激の効果は少し異なり、時定数が短いことが明らかになった.今後、多くに資料を集め、その差異を詳細に明らかにする必要がある.6.自己の身体の定位に関係する自己受容感覚が視覚や聴覚のような外受容感覚からの情報の処理にかなり大きな影響を与えていることが確認された.これは、外界の把握において自己の身体性、身体的基盤が強く関連していることの表れと考えられる.自己受容感覚と総称される身体感覚.運動感覚等を実験的に操作する方法の開発し、それらが外受容感覚系の知覚や空間定位への影響と精密手指動作への影響を、実験的に検討してきた。前庭系への刺激として負の回転加速度刺激を、自己受容感覚信号生成法として、首の項部の筋への振動を採用した。刺激後に生じる外受容感覚に及ぼす効果と手による身体部位のポインティングと身体正面前方のポインティングのズレについて調べた。その結果、視覚対象の見かけの運動は、allocentricな定位と同じ仕組みと考えられること、それに対し、自己中心的な定位では、自己の身体を含む基準枠が関係しており、前庭系刺激の効果の消失過程はallocentricな定位とは異なることが判明した。聴覚では、allocentricな定位への影響はないが、自己中心的な定位への影響は視覚と同じであった。首の頚筋への振動は、前庭刺激と同じ効果をもつと結論できる結果を得た。また、どちらの刺激でも、精密手指動作である身体界面部位のポインティングは余り影響を受けず、身体から少しはなれた手の届く空間では、ポインティングのズレを生んだ。その意味で、身体周囲の空間は身体界面とは異なる定位メカニズムである。それは、先の外部対象把握における自己中心的定位機構と共通の性質を持っていると思われる。高速コンピューターや様々なセンサー技術により、人の周囲の視覚空間、聴覚空間、触空間を出来るだけ臨場感、没入感のある形で構成する技術はほぼ実現可能になっている。しかしながら臨場感、没入感にあふれた人工的に作られた空間に入り込んだ「人」には乗り越えるべき問題が生じることは、上記の研究から明らかである。
脂質・タンパク質ラジカルの選択的検出・同定手法の開発

脂質・タンパク質ラジカルの選択的検出・同定手法の開発のため、本年度は、これまでに明らかとした蛍光原子団とニトロキシドとの相互作用を基盤原理として、各ラジカル種を高感度に検出可能な蛍光プローブの開発に着手した。脂質ラジカル検出プローブに関しては、環境応答性蛍光原子団NBD基を蛍光原子団に選択し、脂質ラジカルと鋭敏に反応する蛍光検出プローブを開発した。本プローブは活性酸素種とはほとんど反応せず、脂質ラジカルに対して選択的な蛍光応答性を示した。さらに本プローブを、培養細胞を用いた生細胞イメージングに応用したところ、ニトロソアミン(DEN)添加によって生じる脂質ラジカル種を検出可能であることが示された。そこで続いて、生体内脂質ラジカルの検出に着手した。DENを投与した疾患モデル動物の血漿中・肝臓切片中において有意な蛍光強度の上昇を観測した。また、本プローブはそのラジカル捕捉能より、抗酸化物質としても機能することが考えられた。そこでDEN投与後一時間後にプローブ蛍光団部位を取り除いたニトロキシド化合物を腹腔より単回投与したところ、後の癌形成を抑制することが明らかとなった。以上の結果より、脂質ラジカルはDEN誘発肝癌発症モデルにおいて極めて重要な働きを担っていることが明らかとなった。これらの研究成果は著名な学術雑誌に掲載予定である(Nat. Chem. Biol. accepted)。またタンパク質ラジカルの解析に向けては水溶性蛍光原子団であるフルオレセインとニトロキシド化合物を結合させた新規蛍光プローブの合成を行った。本プローブは血漿中に豊富に含まれるアルブミン中に発生したラジカル種を捕捉することで蛍光標識することが可能であった。これらの研究より、「ラジカル」を捕捉することで蛍光を発する新たなプローブ設計における基盤原理、並びにその応用を進めることに成功した。27年度が最終年度であるため、記入しない。脂質・タンパク質ラジカルの選択的検出・同定手法の開発のため、本年度は、蛍光原子団とニトロキシドとの相互作用の解析を行った。まず蛍光原子団であるNile-Blue, Silicon Phthalocyanineにニトロキシドを結合させた新規蛍光ニトロキシド(Nile-Blue-TEMPO, SiPc-TEMPO)を合成し、その光物性を測定した。ニトロキシドの付加によって蛍光原子団の吸収・蛍光波長に変化は見られないのに対し、その蛍光量子収率は大幅に低下した。さらに、ニトロキシドによる蛍光原子団の消光過程における光誘起電子移動の関与を検討するため、化合物の酸化還元電位を測定した。その結果、蛍光原子団のHOMO, LUMOに由来する電位間にニトロキシドのSOMOに由来する電位が得られ、光照射後の励起状態においてニトロキシドから蛍光原子団への光誘起電子移動が生じ得ることが示唆された。その一方、ニトロキシド部位の常磁性が失われた化合物においてはニトロキシド部位の酸化電位が大きくPositive shiftし、この場合においては光照射後の励起状態において電子移動が生じ得ないことも同様に示している。さらに時間分解分光法を用い、消光過程における中間体の検出を行ったところ、いずれの蛍光ニトロキシドにおいても自身の蛍光原子団部位に由来する一重項励起状態の寿命がニトロキシドを結合させていない化合物に比べて極めて短くなることが分かった。またNile-Blue・TEMPOにおいて、その中間体として電子移動によって生じる電荷分離状態に由来する吸収スペクトルは観測されなかった。これは電子移動後に生じる逆電子移動が電子移動よりも速く生じるためであると考えられた。その一方、SiPc-TEMPOにおいては蛍光原子団部位の三重項励起状態に由来する吸収スペクトルが観測された。これは電荷分離状態から逆電子移動により三重項励起状態が生じたためと考えられた。以上の結果より、ニトロキシドによる蛍光原子団の消光機構が光誘起電子移動によるものであることが示唆された。本年度は、前年度までに明らかとした蛍光ニトロキシドの消光機構を基盤原理とし、脂肪酸由来ラジカル種の新たな蛍光検出プローブの論理的な設計・開発に成功している。この度開発した蛍光プローブは、通常状態ではほとんど蛍光発光を示さないが、脂肪酸由来のラジカル種とラジカルーラジカルカップリング反応により共有結合を形成することで蛍光発光を示す。また反応生成物の質量分析の結果より、それらラジカル種の構造推定が可能となることから、本プローブは生体内で発生する脂質由来のラジカル種の解析に極めて有用であると言える。来年度は、これら新たに開発した蛍光検出プローブを用い、様々な病態モデル動物において生成する生体内ラジカル種の解析に着手する。

DENを投与した疾患モデル動物の血漿中・肝臓切片中において有意な蛍光強度の上昇を観測した。また、本プローブはそのラジカル捕捉能より、抗酸化物質としても機能することが考えられた。そこでDEN投与後一時間後にプローブ蛍光団部位を取り除いたニトロキシド化合物を腹腔より単回投与したところ、後の癌形成を抑制することが明らかとなった。以上の結果より、脂質ラジカルはDEN誘発肝癌発症モデルにおいて極めて重要な働きを担っていることが明らかとなった。これらの研究成果は著名な学術雑誌に掲載予定である(Nat. Chem. Biol. accepted)。またタンパク質ラジカルの解析に向けては水溶性蛍光原子団であるフルオレセインとニトロキシド化合物を結合させた新規蛍光プローブの合成を行った。本プローブは血漿中に豊富に含まれるアルブミン中に発生したラジカル種を捕捉することで蛍光標識することが可能であった。これらの研究より、「ラジカル」を捕捉することで蛍光を発する新たなプローブ設計における基盤原理、並びにその応用を進めることに成功した。本年度は、これまでに明らかとしたニトロキシド化合物の蛍光消光機構を基に生体内ラジカル種を高感度に検出可能な蛍光検出プローブの開発に成功している。本知見は生体内ラジカル種と様々な疾患の関与を検討していく上でに極めて有用な検出試薬であり、当初の研究目的をおおむね達成していると言える。27年度が最終年度であるため、記入しない。来年度は、本年度に新たに開発した蛍光検出プローブを用い、様々な病態モデル動物において生成する生体内ラジカル種の検出、さらには構造解析を行うことにより、生体内で生じるラジカル種が疾患の発症や進展にどのように関与しているかを明らかにする。本年度は、種々の蛍光原子団とニトロキシドを結合させた蛍光ニトロキシドを合成し、その酸化還元電位、過渡吸収の測定結果よりニトロキシドによる蛍光抑制メカニズムが光誘起電子移動であることを示した。本知見は蛍光ニトロキシドプローブの論理的設計において極めて有用であり、当初の研究目的を十分に達成していると言える。来年度は、消光機構として本年度に示した光誘起電子移動に着目し、適切な蛍光原子団をニトロキシドに結合させることにより蛍光ニトロキシドの論理的なプローブ設計を行う。さらに合成したプローブを用い、試験管・細胞レベルでの脂質・タンパク質ラジカルの検出・同定に着手する。
有機電解合成におけるメディエーター反応の機構の解明

I金属イオンメディエータによるアルキルベンゼン類の酸化反応の速度論的解析セリウムイオン(Ce(IV))によるアルキルベンゼン類から芳香族アルデヒド類への酸化反応を検討した。アルデヒドが高収率で得られる場合(p-メチルアニソール/H_2SO_4,p-メチルフェネトール/H_2SO_4),Ce(IV)と基質の酸化還元電位の差に最適値があることが判った。また,アルデヒド生成の見かけの二次反応速度定数は,電子移動が吸熱的に起こる範囲では外圏型電子移動反応のMarcus理論に従うことが見いだされた。II有機溶液中におけるアルコールの電気化学的酸化反応へのフラビン類縁体メディエーターの適用有機溶媒に可能なフラビン類縁体であるリボフラビンテトラアセテート(Fl)を光励起してFlを適用することを検討した。その結果アセトニトリル中過塩素酸存在下,Flを光励起することによりこれがメディエーターとして作用し,ベンジルアルコールからベンズアルデヒドへの電気化学的酸化反応が選択的に進行した。III主鎖中にレドックス官能基を付与したポリマーメディエーターの開発キノン型レドックスサイトを持つポリマーの簡便な合成法を探索し,得られたポリマーの酸化還元特性と,メディエーターとしての利用の可能性を検討した。すなわち,2,5-ジメトキシアニリンの電解酸化重合と酸性溶液中での加水分解により得たポリ(2,5-ジヒドロキシアニリン)は主鎖中にキノン型レドックスサイトを有しており,電極上でキノン型のレドックス応答を示すことが判った。さらにこの電極を用いてCo(III)錯体のレドックス応答を測定したところ,ポリ(2,5-ジヒドロキシアニリン)中のレドックスサイトがメディエーターとして作用することが見いだされた。
オピオイドの呼吸抑制作用における延髄呼吸リズム形成中枢ニューロンの役割

【延髄呼吸関連ニューロンよりの細胞内電位記録とMu-オピオイド受容体の有無の検討】3日齢のラットより新生ラット延髄脊髄標本を作成した。水温27.5度,pH7.4に保った潅流槽内に標本を固定し,、ブラインドパッチ法による延髄呼吸関連ニューロンからの細胞内電位記録を試み、延髄呼吸関連ニューロンより細胎内電位記録法を確立した。Type1,2,3 inspiratory neurone, pre inspiratory neuroneから細胞内電位が記録された。上記細胎内電位記録においてニューロビオチンを含む電極液を使用し、延髄呼吸関連ニューロンを標識した(標本固定後、ABC法により可視化した)。その後、Mu-オピオイド受容体抗体を用い免疫組織化学による二重染色を行った。標識された呼吸関連ニューロンには、Mu-オピオイド受容体を証明することができなかった。【Nociceptinの延髄呼吸中枢に対する作用の新生ラット脳幹脊髄標本による検討】古典的Mu-,Delta-,Kappa-オピオイド受容体桔抗薬ナロキソン10μMまたは選択的NOP受容体桔抗薬Comp B10μMで前処置後、Nociceptin 10 nMと桔抗薬を同時投与し、桔抗薬のNociceptinの呼吸回数減少作用に及ぼす影響を調べた。Nociceptinは濃度依存性に呼吸回数を減少させた。ナロキソンは、Nociceptinの作用を桔抗できなかった。Compound Bは、単独投与では呼吸回数に影響を与えなかったがNociceptinの作用を桔抗した。したがって、延髄呼吸リズム形成中枢において,Nociceptinは抑制性の神経修飾物質としての役割をにない、その作用はNOP受容体を介することが明らかとなった。【1】Nociceptinの延髄呼吸中枢に対する作用が、古典的オピオイド受容体を介するのか、ORL1受容体を介するのかを新生ラット脳幹脊髄標本により検討した。(結果)Nociceptinは濃度依存性に呼吸回数を減少させた。ナロキソンは、Nociceptinの作用を拮抗することはできなかった。Compound Bは、単独投与では呼吸回数に影響を与えなかったがNociceptinの作用を拮抗した。(結論)延髄の呼吸リズム形成中枢において,Nociccptinは抑制性の神経修飾物質としての役割をにない、その作用は古典的なオピオイド受容体ではなく、ORL1受容体を介することが明らかとなった。【2】オピオイドの呼吸抑制の主たる作用部位が延髄の化学受容体であるかを調べるため、免疫組織染色の手法により、延髄二酸化炭素感受性細胞がMuオピオイド受容体を持つかを検討した。(方法と結果)ラットを10%CO_2,21%O_2に2時間暴露後、麻酔下に灌流固定、脳幹を摘出し、c-FosとMu-オピオイド受容体を免疫組織染色法により2重染色した。CO_2暴露により、延髄腹側部にc-Fosが発現した。一方C-Fos発現細胞には、Mu-オピオイド受容体は確認できなかった。(結論)延髄腹側部に存在する二酸化炭素感受性細胞は、Mu-オピオイド受容体は持たなかった。この結果により、Mu受容体作動薬の呼吸抑制の主たる作用部位は延髄の化学受容体でない事が明らかとなった。平成14年度は、(1)延髄呼吸関連ニューロンよりの細胞内電位記録法の確立と(2)延髄呼吸関連ニューロンにおけるMu-オピオイド受容体は存在の有無について検討した。(1)延髄呼吸関連ニューロンよりの細胞内電位記録法の確立3日齢のラットより新生ラット延髄脊髄標本を作成した。水温27.5度,pH7.4に保った潅流槽内に標本を固定し,呼吸活動をC4より吸引電極により記録した。

その後、ブラインドパッチ法による延髄呼吸関連ニューロンからの細胞内電位記録を試みた。先端1μm(抵抗5MΩ)の微小ガラス電極を20mmHgの陽圧をかけながら、呼吸リズム形成部位と推定されているPre-Botzinger complex付近に刺入しサウンドモニターにより呼吸関連ニューロンを探した。目的のニューロンが見つかったら100mmHg程度の陰圧をかけギガオームシールを達成し細胞内電位を記録に成功し、延髄呼吸関連ニューロンより細胞内電位記録法を確立した。(2)延髄呼吸関連ニューロンにおけるMu-オピオイド受容体は存在の有無上記細胞内電位記録においてニューロビオチンを含む電極液を使用し、延髄呼吸関連ニューロンを標識した(標本固定後ABC法により可視化した)。その後、Mu-オピオイド受容体抗体を用い免疫組織化学による二重染色を行った。その結果、Mu-オピオイド受容体密度は、疑核に特に高かったが、呼吸関連ニューロンは、この部位とは一致しなかった(呼吸関連ニューロンは、疑核のMu-オピオイド受容体密度の高い部位の尾腹側に存在した)。また、標識された呼吸関連ニューロンには、Mu-オピオイド受容体を証明することができなかった。
δ-アミルブリン酸合成酵素の発現調節と病態

造血組織で合成されたヘムの殆どはヘモグロビンの補欠分子族として利用されている。このような造血組織のヘム合成は造血系の転写因子により調節されており、その律速酵素が赤血球型δ-アミノレブリン酸合成酵素(ALAS-E)である。我々は、本酵素の先天異常であるX染色体性鉄芽球性貧血(XLSA)の一症例を解析した。本症例において見い出されたアミノ酸異常は酵素の活性異常を伴わなかったが、ミトコンドリア輸送後の成熟酵素の分子量に異常が認められた。本先天異常は酵素蛋白のプロセシング部位よりはるかに下流に存在しており、ミトコンドリア膜透過とプロセシングが同時に起きると考えればこのような減少は有りえない。従って、本酵素においては膜透過の後に(蛋白構造の形成に伴って)プロセシングが起きていると考えられる。(Furuyama et al.,1997)。また、我々は本酵素を介して合成されるヘムが赤血球系転写因子のNF-E2を介して赤血球分化に影響を与える可能性を報告しているが、最近、この転写活性化にはRas-Raf-MAPキナーゼが関与すること、NF-E2(p45)のN末側に活性化ドメインが、MafK(p18)のロイシンジッパー領域に抑制ドメインが存在することを明らかにした。(Nagai et al.,1998)。一方、一般型δ-アミノレブリン酸合成酵素(ALAS-N)遺伝子においてはNFkB認識配列が負の調節に関与していること、また赤血球系転写因子の存在しない組織において造血ホルモンであるエリスロポエチンがALAS-Nを介してヘモグロビン合成を行い得ること(従って転写を制御することによってXLSAの治療に応用できる可能性があること)を見い出した。我々は、ヘム代謝の調査機構を明らかにするために以下のような研究を行い、報告した。1)ヒト鉄芽性貧血の一症例において、赤血球型ヘム合成の律速酵素であるδ-アミノレブリン酸合成酵素に点変異が認められた。この患者では赤血球中の本酵素活性の低下が認められたが、本酵素蛋白も同程度に減少していたが、点変異を有する酵素蛋白を発現させたところ比活性そのものは正常と全く関わらず、症例と良く一致した。さらに本変異ではミトコンドリア移行後の成熟酵素の分子量が正常より大きなことが明らかになり、膜透過機構に関連する点変異であり異常なサイズの成熟酵素となることにより蛋白寿命が短縮することが示唆された。2)コプロボルフィリンオキシダーゼの先天異常を解析し、種を超えて保存されているGly-Gly-Gly配列の一個のアミノ酸がSerに置き換わり、そのために酵素活性が失われることを明らかにした。このことはGly-Gly-Gly配列は酵素の構造上非常に重要であることを示している。3)異所性のヘモグロビン合成を解析した結果、エリスロポエチンのシグナル伝達によりグロン遺伝子と非赤血球型δ-アミノレブリン酸合成酵素遺伝子が協調的に調節されていた。4)ラットのハーダー氏腺では、非赤血球型δ-アミノレブリン酸合成酵素遺伝子だけでなくフェロキラターゼを除く全てのヘム合成酵素遺伝子が強く発現していること、フェロキラターゼの発現は抑制されていること、終末代謝産物による非赤血球型δ-アミノレブリン酸合成酵素遺伝子の発現調整は存在しないことが明らかになった。更に、ヘム合成量が低いにもかかわらず分解系の律速酵素であるヘムオキシゲナーゼが誘導されていた。一般に、体内で合成されるヘムの3/4は造血組織におけるヘモグロビンの補欠分子族としての利用されていると考えられている。

このような造血組織におけるヘム合成調節は、造血系の転写因子により調節されており、その律速酵素が赤血球型δ-アミノレブリン酸合成酵素(ALAS-E)である。本酵素の先天異常はX染色体性鉄芽球性貧血(XLSA)と呼ばれている。我々は、XLSAの一症例を解析しその先天異常を明らかにした。本症例において見い出されたアミノ酸異常は酵素の活性異常を伴わなかったが、ミトコンドリア輸送後の成熟酵素の分子量に異常が認められた。本先天異常は酵素蛋白のプロセシング部位よりはるかに下流に存在しており、ミトコンドリア膜透過とプロセシングが同時に起きると考えればこのような現象は有りえない。従って、本酵素においては膜透過の後に(あるいは蛋白構造の形成に伴って)プロセシングが起きていると考えられる(Furuyama et al.,1997)。また、我々は本酵素を介して合成されるヘムが赤血球系転写因子の一つであるNF-E2を介して赤血球分化に影響を与えているという現象を既に報告しているが、最近、その詳細な機構を解析し、この転写活性化にはRasーRst-MAPキナーゼが関与していること、NF-E2(p45)のN末側に活性化ドメインが存在し、MAfK(p18)のロイシンジッパー領域に仰制ドメインが存在することを明らかにした(Nagai et al.,1998)。一方に、一般的δーアミノレブリン酸合成酵素(ALAS-N)遺伝子においてはNFkB確認配列が負の調節に関与していることを見い出している。
キイロショウジョウバエ を用いた精子貯蔵器官数を決定する分子機構の解明

昆虫の雌は、雄から受け取った精子を受精時まで貯蔵する受精嚢と呼ばれる内部生殖器官を持つ。興味深いことに、受精嚢数は種によって様々であり、受精嚢数の決定機構、受精嚢数と生殖能力の関連には不明な点が多い。本研究では、外分泌腺の発生解明や不妊治療等への応用へと展開するための研究基盤を確立するために、ショウジョウバエを用いて受精嚢形成における平面内細胞極性とシグナル伝達経路に重要な因子の機能解析を通じ、受精嚢数の決定機構とその分子基盤の解明、受精嚢数と妊性との関係を明らかにする。