hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
サメ由来一本鎖モノクローナル抗体の大量生産技術の開発と魚介類感染症治療への応用

サメ類は、重鎖ホモ2量体のユニークな構造の免疫グロブリンNew antigen receptor(IgNAR)をもつ。IgNAR遺伝子は他の脊椎動物の免疫グロブリンに比べ単純な構造であることから、魚介類病原微生物に特異的な人工モノクローナルIgNARの材料に適していると考えられた。そこで、ドチザメIgNARのcDNAクローニングを行い、本IgNAR可変領域を組み込んだファージディスプレイライブラリーを構築し、抗原特異的クローンの単離を試みたサメ類は、重鎖ホモ2量体のユニークな構造の免疫グロブリンNew antigen receptor(IgNAR)をもつ。そこで、ドチザメIgNARのcDNAクローニングを行い、本IgNAR可変領域を組み込んだファージディスプレイライブラリーを構築し、抗原特異的クローンの単離を試みたサメ類の持つ免疫グロブリンNew antigen receptor(IgNAR)は、ほ乳類の免疫グロブリンとは異なり重鎖ホモ2量体である。本研究では、このIgNARを利用し、魚介類病原微生物の迅速診断法および感染症の抗体治療法を確立することを目的とする。本研究では、日本近海に生息するドチザメを対象生物とした。まず、ドチザメが他のサメ類と同様、IgNARをもつかどうかを確認するとともに、このサメがもつ他のIg重鎖についても解析するため、cDNAクローニングを行った。その結果、ドチザメは他のサメ類と同様IgM、IgNARおよびIgWをもつことが明らかとなった。また、IgMおよびIgNARは抗体産生細胞が多くみられることが知られる脾臓のほか様々臓器で発現が確認されたが、IgWは膵臓で強く発現がみられた。さらに、次世代シークエンサを用いIgNARの可変領域の配列を解析することにより、その多様性を評価したところ、他のサメ類のIgNARと同様、ドチザメIgNARも3番目の相補性決定領域で特に配列の多様性がみられた。これらの成果については、現在論文を投稿中である。ドチザメIgNAR可変領域をコードするcDNA断片について、PCRで増幅しファージディスプレイ用発現ファージDNAに連結し、組換えファージライブラリを構築した。本ライブラリを用いて、10数種類の病原細菌を特異的に認識するクローンをスクリーニングした。しかしながら、用いた病原細菌を認識するファージクローンを得ることはできなかった。サメ類の持つ免疫グロブリンNew antigen receptor(IgNAR)は、ほ乳類の免疫グロブリンと比べ、より単純な重鎖のみのホモ2量体構造である。この特徴を利用したモノクローナル抗体作製法を確立することで従来の抗体作製に費やした時間と労力が軽減し、且つ、魚介類病原微生物の迅速診断へ応用することを目的として研究を行ってきた。しかし、前年度行なった非免疫個体から作製したファージディスプレイライブラリーを用いた方法では、病原微生物特異的なIgNARの単離は難しいと判断した。今年度は、まず卵白リゾチーム(HEL)と特異的に結合する既知のテンジクサメIgNARのCDR3領域をドチザメIgNAR可変領域へ挿入した組換えタンパク質を作製し、HELとの結合能についてELISA法で確認したところ、この組換えタンパク質はHELに対して特異的に結合した。これはIgNARのCDR3領域が、抗原特異性の決定に重要な役割を持つことを示した。この結果から、IgNARのCDR3領域を人為的にランダム化した遺伝子配列に置き換えることにより様々な抗原に結合しうる抗体を得ることが出来ると期待された。そこで、ドチザメIgNAR CDR3領域のランダム化ファージディスプレイライブラリーを構築した。この際、無作為に選んだファージクローンのCDR3領域が効果的にランダム化されていることを確認した。次いで、HELを抗原とし、バイオパンニング法によるHEL特異的に結合するファージクローンのスクリーニングを行った結果、陽性クローンが2個得られた。現在、陽性クローンにおけるCDR3領域の塩基配列について詳細な解析を行っている。これらの結果により、本ライブラリーを用いることで多様な抗原に対するIgNAR CDR3領域を得ることが出来ると推測された。サメ類の持つ免疫グロブリンNew antigen receptor (IgNAR)は、ほ乳類の免疫グロブリンと比べ、より単純な重鎖のみのホモ2量体構造である。この特徴を利用したモノクローナル抗体作製法を確立することで従来の抗体作製に費やした時間と労力が軽減し、且つ、魚介類病原微生物の迅速診断へ応用することが可能となるものと考えられた。今年度は、卵白リゾチーム(HEL)特異的なクローンのスクリーニングを継続した。ランダム化した相補性決定領域3(CDR3)をもつドチザメIgNAR可変領域を組み込んだファージベクターを用いて、新たに8つのクローンを得た。塩基配列解析の結果、これらのクローンは4種類の演繹アミノ酸配列に分類された。今回得られたクローンのCDR3領域の配列はNurse sharkで報告されているHELに特異的なIgNARのCDR3領域のものとは一致しなかった。さらに現在、ヒラメに感染するウイルス性出血性敗血症ウイルス(VHSV)と特異的に結合するファージクローンをスクリーニングし2クローンを得ている。これらは同一の塩基配列を持つことから、この配列を用いて大腸菌組換えタンパク質を作製し、VHSVに対する結合能を確認している。また、IgNARの抗原結合能はCDR3が重要であると考えられる。

そこで、ドチザメIgNARのCDR3をNurse sharkのHEL特異的なIgNARのものに置換したキメラ遺伝子を合成し組換えファージを調製した。本ファージのHELに対する結合能を確認したところ、キメラ遺伝子を発現するものはドチザメIgNAR遺伝子のものに比べHELに対する結合能が上昇する傾向が確認された。その他、IgNAR遺伝子の可変領域の多様性を調べるため、本領域をコードするゲノムDNA部分断片の塩基配列解析を行っている。
自然環境構造の顕在化をめざすランドスケープ計画・設計モデルの構築

本研究では、都市開発や土地再生事業にあたって、当該地域が有する自然環境の基盤的構造を保全しつつ、その特性を土地利用と人為的干渉の結果であるランドスケープとして顕在化させるための計画・設計手法のモデルを検討した。丘陵地のニュータウンにおける緑地の体系化、沿岸部の低湿地帯における土地造成の手法、河川堤外地の植生管理、の3つの側面から検討し、多様な立地条件と空間スケールにおいて構築するための条件を確認した。初年度となる平成21年度は、対象となる地域における自然環境の基盤構造ありようを確認するために地形、水系、植生の図上復元を行ったうえで、開発による人為的な干渉がどのような改変をもたらしたかを把握し、そこから自然環境の構造を抽出した。具体的な対象として、丘陵地の大規模住宅開発地については千里ニュータウン(大阪府吹田市・豊中市)を、沖積低地については江東デルタ地帯(東京都墨田区・江東区)を、都市河川の流域と堤外地については石川河川公園(大阪府富田林市)を、それぞれ対象とした。丘陵地のニュータウンでは、開発以前の地形図の分析を通じて、かつて丘陵に形成されていた地形-水系システムを確認し、併せてニュータウンの造成計画、排水計画、緑地整備計画など自然環境への人為的な干渉の内容や程度を図面、文献資料から把握した。沖積低地では、古地図の分析を通じて、江戸から明治にかけて形成されていた低湿地帯の土地利用と水系システムを抽出し、併せて明治中期から昭和初期にかけての産業立地に伴う水路沿いの基盤整備の状況を地理情報と文献によって確認した。都市河川では、河川堤外地における継続的な植生調査に基づいて、河川の水位変動と植生の変化の関係を明らかにし、人為的な維持管理作業との組み合わせによる動態的なデザインの基礎的条件を明らかにした。平成22年度には、初年度の成果をうけて抽出された自然環境の構造を景観的、空間的に顕在化するための土地利用計画のモデルを提案し、その有効性を検証した。具体的には、3つの対象地域について、それぞれ以下の方法と計画によるものとした。(1)丘陵地のニュータウン・丘陵地ニュータウンの自然環境構造を、土地造成-土地利用の異なる住区・街区単位で抽出した。・空間単位ごとに建替や土地利用転換等の事例を想定し、具体的な土地利用パターンをモデルとして提案した。(2)沖積低地・水路に沿って形成される軸空間の中で、工業用地等の土地利用転換が想定される事例を選定し、具体的な土地利用パターンをモデルとして提案した。・提案された土地利用モデルに整合する空間構成について検討し、機能のゾーニングと空間構成を土地利用計画モデルとして提案した。(3)都市河川堤外地・大都市近郊の住宅地市街地と農地が混在する地域を流れる都市河川を対象として、堤外地の植生を経時的に調査し、フラッシングなどの撹乱と人為的な維持管理によって生じる植生の変動と土地利用の関係をモデル化した。平成23年度には、初年度ならびに2年目の成果をうけて抽出された自然環境の構造を景観的、空間的に顕在化するための土地利用計画のモデルを提案し、その有効性を検証するとともに、具体的なケーススタディを以下の2つの対象地域について実施した。(1)丘陵地のニュータウン・丘陵地ニュータウンの自然環境構造を、土地造成と土地利用の異なる住区・街区単位で抽出した。・自然環境構造の潜在的な活力の指標として、既存樹木の活性と土地造成・土地利用の関係を検討した。・単位ごとに建て替や土地利用の転換等の事例を想定し、具体的な土地利用のパターンをモデルとして提案した。・そのモデルに基づいた具体的な土地利用計画を立案した。(2)都市河川堤外地・大都市近郊の住宅地市街地と農地が混在する地域を流れる都市河川を対象として、堤外地の植生を経時的に調査し、ブラッシングなどの攪乱と人為的な維持管理によって生じる植生の変動を把握した。・植生の変化と堤外地の土地利用の関係をモデル化した。・このモデルをもとに、具体的な植生管理計画を立案した。また、今回の研究課題の成果を発展的に継承するために、新しい環境計画の概念であるLandscape Urbanismへの展開をはかり、より多様な立地と広範な地域を対象として都市計画や環境の計画設計に資するモデルの構築をすすめていくために、その理論的な枠組みを検討した。そのうえで京都(平安京)と奈良(平城京)の歴史的都市におけるケーススタディを実施し、歴史的環境の保全再生手法のひとつとして、自然環境構造を顕在化させる計画論の可能性を検証した。
バレット食道におけるバレット腺癌リスクマーカーの検討

これまでの臨床研究の成果でLSBEやEACとの関連性が認められたSERPINB7に注目し、SERPINB7の遺伝子を導入した強制発現株および対照株の樹立をバレット腺がんの細胞株OE19, OE33を使って試みたが、困難であった。そのため同様の傾向を示すPDZK1に注目して同様に発現株の作成を試みたところ、OE33で安定な発現株が得られた。これらの遺伝子の導入した細胞株を樹立し、遺伝子導入細胞株を用いて細胞形質および形態の変化や増殖・アポトーシス・細胞走化性について現在検討中であり、これらの遺伝子の役割について解明する。PDZK1過剰発現およびノックダウンプラスミドを構築し、バレット腺癌細胞株であるOE33細胞にトランスフェクトした。ウェスタンブロット分析では、それぞれの空ベクターでトランスフェクションしたB5細胞と比較して、P4細胞およびP5細胞株でPDZK1発現が効果的に過剰発現されることを確認した。EZ-TAXIScanTMによる細胞遊走能の評価を行ったところ、空ベクターを導入した33B5と比較し、PDZK1を発現させたOE33の細胞株B4、B5はそれぞれ細胞の移動距離、移動速度が向上した。またアネキシンによるアポトーシスの割合の変化をフローサイトメトリーで検討中である。引き続き実験条件を変更しながら検証を重ねていく予定としている。また並行して細胞の増殖能の測定を現在実施しており、結果を解析中である。これまでの臨床研究の成果で関連性が確認されたPDZK1のLSBEおよびEACの発生との関連性を確認するとともにその役割について基礎研究を行う。具体的には食道扁平上皮癌および腺癌の細胞株を用いてPDZK1の遺伝子を導入した強制発現株および対照株を樹立し、以下の比較を行う。さらに、マイクロアレイ解析による発現株と対照株における遺伝子発現の比較を行い、有意に発現が変化する遺伝子を抽出する。1細胞形質および集合形態2コロニー形成やMTT法による増殖の違い3フローサイトメトリーによるアポトーシスや細胞周期の比較およびウェスタンブロッティングによる関連因子発現量の変化これまでの臨床研究の成果で関連性が確認されたSERPINB7およびSCNN1BのLSBEおよびEACの発生との関連性を確認するとともにその役割について基礎研究を行う。具体的には食道扁平上皮癌および腺癌の細胞株を用いてSERPINB7の遺伝子を導入した強制発現株および対照株を樹立をバレット腺がんの細胞株OE19, OE33を使って試みたが、得られなかった。そのため、第2候補としてPDZK1に注目して同様に発現株の作成を試みたところ、こちらはOE33で安定な発現株が得られた。現在は細胞の集合状態や増殖や遊走を検討している。SERPINB7の強制発現株は得られなかった。おそらくタンパクがかなり不安定でRNAが発現してもタンパク合成後に分解されやすい可能性がある。実際に、この遺伝子は多方面で注目されてはいるが、タンパクレベルでの解析の報告がない。細胞の集合状態もOE33の対照株(ベクターのみ)と比べて異なっており、増殖や遊走を検討し、これに何か影響を受ける因子(転写因子やメッセンジャータンパクなど)を探索していく。1細胞形質および集合形態2コロニー形成やMTT法による増殖の違い3フローサイトメトリーによるアポトーシスや細胞周期の比較およびウェスタンブロッティングによる関連因子発現量の変化

発現株の作成が遅れたため、次年度使用額が生じた。次年度使用額は30年度交付額と合わせ1細胞形質および集合形態2コロニー形成やMTT法による増殖の違い3フローサイトメトリーによるアポトーシスや細胞周期の比較およびウェスタンブロッティングによる関連因子発現量の変化4Wound-healing assayやInvasion-assayによる遊走(転移)・浸潤能の違いさらに、マイクロアレイ解析による発現株と対照株における遺伝子発現の比較を行い、有意に発現が変化する遺伝子を抽出することなどに使用する予定。遺伝子を導入した強制発現株および対照株の樹立が遅れたため、次年度使用額が生じた。次年度使用額は31年度交付額と合わせて樹立した発現株を用いて1細胞形質および集合形態2コロニー形成やMTT法による増殖の違い3フローサイトメトリーによるアポトーシスや細胞周期の比較およびウェスタンブロッティングによる関連因子発現量の変化4Wound-healing assayやInvasion-assayによる遊走(転移)・浸潤能の違い、さらに、マイクロアレイ解析による発現株と対照株における遺伝子発現の比較を行い、有意に発現が変化する遺伝子を抽出することやこれまでの研究成果の発表や論文投稿などに使用する予定である。
酸化ストレス応答における小Maf群因子を中心とした転写複合体の機能解析

bZIP型転写因子である小Maf群因子は,Nrf2と二量体となり,抗酸化剤応答配列(Antioxidant response element)に結合し,酸化ストレス応答・異物代謝系酵素群の遺伝子の転写を正に制御していると考えられている.しかしながら,小Maf群因子は,機能的に代償可能な3種類が報告されており,それぞれの小Maf群因子の単純な欠失マウスを用いた解析においては,同因子がNrf2の転写活性化のパートナー因子である事を遺伝学的には証明する事ができなかった.本研究では,今年度,小Maf群因子の三重欠失マウスを作製し,その証明を試みた.小Maf群因子三重欠失マウスは,胎生致死であった.胎仔線維芽細胞を樹立し,酸化剤に対しての抵抗性を調べたところ,三重欠失マウス由来の細胞は,酸化ストレスに対して脆弱である事が示された.また,遺伝子チップを用いた包括的な遺伝子発現解析を実施したところ,小Maf群因子三重欠失細胞では,Nrf2の活性化剤による,酸化ストレス応答・異物代謝系酵素群などの標的遺伝子の発現誘導が認められなかった.以上の研究により,小Maf群因子がNrf2と協調的に標的遺伝子を活性化し生体防御系を制御している事が,マウスの個体レベルで明らかになった(Molecular and Cellular Biology 2005).私は,酸化ストレス応答系における小Maf群因子の貢献を明らにする事を目的に研究を行なっているが,本年度は主に小Maf群因子欠失マウスとKeap1欠失マウスの交配実験による解析によって,いくつかの成果を出す事ができた.小Maf群因子は,Nrf2と二量体となって,転写を正に制御していると孝えられている.Nrf2は,通常Keap1によって細胞質に捕獲されており,酸化ストレス時にKeap1より離脱し核に移行して転写を活性化している.従って,Keap1の欠失マウスでは,Nrf2が核に恒常的に蓄積する為,標的遺伝子が恒常的に活性作される事が報告されている.このマウスは,食道,前胃のケラチン関連因子の異常な蓄積によって致死となる.このKeap1の欠失マウスは,Nrf2欠失マウスとの交配だけではなく,小Maf群因子の欠失マウスと交配させる事でも致死性を回避できる事を報告した(Proc.Natl.Acad.Sci.USA 2004印刷中).ケラチン関連因子の異常な発現は,Keap1と小Maf群因子の複合欠失マウスで減弱していた.この結果は,Nrf2-小Maf群因子の分子相互作用を,マウス個体レベル証明している.また,Keap1欠失マウスでは,異物代謝酵素群・酸化ストレス応答遺伝子の発現が亢進しているが,Keap1と小Mar群因子の複合欠失マウスでは,これらの遺伝子のうち一部で発現が減弱する事を明らかにした.この結果から,標的遺伝子の小Maf群因子に対する依存性は,遺伝子によって異なる事が明らかになった.この多様性は,各遺伝子の制御領域にあるMaf認識配列の多様性に基づくと予想される.この可能性を検証するため,様々なMaf認識配列に対する小Maf群因子ホモ二量体の親和性,Nrf2/小Maf群因子のヘテロ二量体に対する親和性の差を検討し,現在結果を集積している.私は,酸化ストレス応答系における小Maf群因子の貢献を明らにする事を目的に研究を行なっている.本年度は主に,小Maf群因子の一つであるmafG遺伝子の制御領域の解析によって,以下の事実を明らかにする事ができた.小Maf群因子は,Nrf2と二量体となって,酸化ストレス応答・異物代謝系酵素群の遺伝子の転写を正に制御していると考えられている.興味深い事に,mafG遺伝子自身が,酸化ストレスによって誘導される事は,古くから報告されていた.mafG遺伝子の制御領域を詳細に解析した結果,mafG遺伝子が,Nrf2と小Maf群因子によって制御されている事を明らかにした.本研究においては,mafG遺伝子の転写開始地点の近傍に,Nrf2/Mafの結合配列であるMaf認識配列が存在する事,クロマチン免疫沈降解析によって,実際に,Nrf2及び小Maf群因子が転写開始地点の近傍に結合している事が示された.また,Nrf2の遺伝子欠損細胞では,酸化ストレスによるmafG遺伝子の誘導が減弱している事を明らかにした.このmafG遺伝子の誘導の転写制御機構は,酸化ストレス応答におけるNrf2と小Maf群因子を介した転写制御機構において,重要なフィードバック機構として機能していると考えられた(Journal of Biological Chemistry 2005).また,本研究とは別に,小Maf群因子の複合欠失マウスを用いた解析で,小Maf群因子の酸化ストレス・異物代謝系酵素群遺伝子の転写活性化への寄与を,遺伝学的に証明する事を試みており,現在解析結果を集積している.bZIP型転写因子である小Maf群因子は,Nrf2と二量体となり,抗酸化剤応答配列(Antioxidant response element)に結合し,酸化ストレス応答・異物代謝系酵素群の遺伝子の転写を正に制御していると考えられている.しかしながら,小Maf群因子は,機能的に代償可能な3種類が報告されており,それぞれの小Maf群因子の単純な欠失マウスを用いた解析においては,同因子がNrf2の転写活性化のパートナー因子である事を遺伝学的には証明する事ができなかった.本研究では,今年度,小Maf群因子の三重欠失マウスを作製し,その証明を試みた.小Maf群因子三重欠失

マウスは,胎生致死であった.胎仔線維芽細胞を樹立し,酸化剤に対しての抵抗性を調べたところ,三重欠失マウス由来の細胞は,酸化ストレスに対して脆弱である事が示された.また,遺伝子チップを用いた包括的な遺伝子発現解析を実施したところ,小Maf群因子三重欠失細胞では,Nrf2の活性化剤による,酸化ストレス応答・異物代謝系酵素群などの標的遺伝子の発現誘導が認められなかった.以上の研究により,小Maf群因子がNrf2と協調的に標的遺伝子を活性化し生体防御系を制御している事が,マウスの個体レベルで明らかになった(Molecular and Cellular Biology 2005).
大気中六フッ化硫黄の高精度測定とその循環の研究

本研究では、SF_6濃度の分析システムを確立し、大気中SF_6濃度の空間的、時間的変動を地球規模で明らかにした。以下にその結果をまとめる。(1)航空機観測によって得られた日本上空、シベリア上空、南極上空のSF_6濃度はいずれも経年的に増加していることが明らかになった。2001年6月から12月までの期間について北半球と南半球の対流圏を比較すると、高度0kmから6kmまでの領域で平均したSF_6濃度は、日本上空で5.01pptv、シベリア上空で4.98pptv、南極上空で4.75pptvであり、濃度に明確な南北差があることがわかった。これは、SF_6の放出源が主に北半球の中高緯度の地表に位置しており、この影響が対流圏全体に伝わっているためである。(2)大気球による成層圏のSF_6濃度の観測から、三陸上空の成層圏下部では高度とともにSF_6濃度が低下し、高度25km以上で濃度がほぼ一定になることが明らかになった。これは、成層圏において熱帯域から極に向かって大気が輸送される際に、その速度は高度が低いほど速くなっているからである。成層圏におけるSF_6濃度は、どの高度帯をとっても年代が増すにつれて直線的に増加していることがわかった。このようなSF_6濃度の鉛直分布から対流圏起源の空気が成層圏に入ってからの経過時間(SF_6-age)を推定した結果、高度15km付近のSF_6-ageはおよそ0年から3年、高度35km付近のSF_6-ageはおよそ6年から8年であった。(3)太平洋上における船舶観測から、SF_6濃度は北半球の中緯度で濃度が高く、南下するに従って低下し、南半球では中緯度までほぼ一定の値を示していることが明らかになった。今年度には、大気中六フッ化硫黄濃度の高精度分析システムの開発に重点を置き、以下のことを実施した。第一に、汎用ガスクロマトグラフ(Agilent製HP6890)を、六フッ化硫黄分析用に改造し、最適な分離条件を見つけ出した。キャリアーガスには超高純度窒素を用い、さらにごくわずかのハイドロカーボン類も除去するようにトラップを用いた。汎用パーソナルコンピュータで動作する独自の波形処理プログラムを開発し、サンプル導入から、分離分析、波形処理、データ保存までを自動化することができた。分析の繰り返し精度は0.2pptv(1σ)であり、大気中の変動を捕らえるために十分な精度である。第二に、六フッ化硫黄濃度の正確な決定に不可欠な標準ガスを整備した。3150pptvまでの一次標準ガス7本と、17pptvの作業用標準ガス3本を整備し、独自の濃度スケールを確立した。同時に、重量法で製造された高濃度標準ガスと超高純度空気を、ダイナミックダイリューション法によって希釈混合し、ゼロから5pptまでの標準ガスの連続的な製造を可能にした。これを用いて、開発したガスクロマトグラフシステムの線形応答性を確認した。第三に、開発した測定システムと標準ガスを用いて、実際の大気サンプルの系統的な観測を開始した。航空機および船舶観測に実績のある東北大学理学部大気海洋センターと協力し、日本上空の対流圏内を高度別に、また太平洋上を南北両半球にわたって緯度別に、空気試料を採集し、その六フッ化硫黄濃度の定期的な観測を始めた。特に太平洋西岸を南緯40度から北緯30度まで緯度5度ごとに観測した結果からは、明瞭な濃度の南北勾配が見られ、南北両半球の濃度差はおよそ0.10.2pptv程度になることが分かった。
GISの標準コアカリキュラムと知識体系を踏まえた実習用オープン教材の開発

大学34年生を対象としたGISのオンライン実習のための教材を整備し、大学の授業や講習会等で試験運用した。教材の公開にあたっては、独自のドメイン(http://gis-oer.csis.u-tokyo.ac.jp/)を取得し、GitHubを通じて正式公開に向けた試験公開(第1段階の公開)を行った。また、教材の活用状況を評価するために、前年度に課題となった外部ツールの仕様変更に対応しているオープンソースのプラグインを新たに用いて、活用状況を評価するシステムを構築した。教材の主要な内容は、GISの基本に関する総括的な書籍である「GISスタンダード」に沿っており、地理系の学部や関連学科における実習授業と対応させるようにした。これとは別に、インターネットを通じてGISを利活用するためのWeb GISに関する教材と、地形データを3Dプリンターで可視化するための手法に関する教材も整備した。インターネットを通じたGIS利活用のための教材は、WebGISと関連するツールを利用して、地理情報を可視化する手法や配信する手法を解説した。地形データを用いた3Dプリントのための教材では、GISのデータを3Dデータに変換する手法や、3Dプリントの手順を解説した。前年度からの継続の実践として、「GISスタンダード」と対応した教材を東京大学地球惑星環境学科などの授業において実際に試用し、アンケートなどを通じて利用者からのフィードバックを得た。今年度の授業では、前年度の事例を踏まえて改良した教材を用いたため、課題であった実習の難易度が軽減されたことが確認できた。さらに、教材に将来的に応用できる可能性がある地理情報システムを用いた応用研究を、研究協力者の早川裕弌氏や瀬戸寿一氏らとともに進めた。本研究の主要なプロダクトであるGISスタンダードに沿ったGIS実習用の教材の開発と、GISのコアカリキュラムを補足するような新たな教材の開発が、雇用した特任研究員と教員との連携により進み、GISとその関連技術を含む体系的な実習用教材が整備できた。また、大学の実習授業での本教材の活用も進み、アンケート調査によって、GIS初学者が利用しやすい教材に改善されたことも示された。整備された教材を用いた実習授業の教育効果を調査し、GIS学習の効率化のための要因を、できるだけ詳細に検討する。また、使用しているソフトウエアのバージョンアップへの対応や、プログラミング言語を用いたGISの機能のカスタマイズに関する教材なども整備していく。大学34年生を対象としたGISの実習教材の整備を開始し、第一版の作成を8割方終えた。書籍「GISスタンダード」の主な章の内容に沿った教材を整備し、QGISなどのオープンソースのソフトウエアと無償のデータを活用した。また、ソフトウェア開発プロジェクトを目的とする共有ウェブサービスのGitHubを、本教材の作成と公開に導入した。さらに、名古屋大学大学院においてQGISを利用した実習の授業を実施した。この際には一般性の高い内容を扱う期間と専門性の高い内容を扱う期間を分け、設備面での困難さと受講生の多様性に対応した。以上の教材作成や実習に関する成果を、日本地理学会や地理情報システム学会で発表した。野外調査に関連した教材に関し、既存研究や機材に関するレビューを行うとともに、UAV(ドローン)の活用を紹介するビデオなどを整備した。また、野外調査用GISソフトの試作版を作成した。さらに、レーザスキャナ、スマートフォン、GPSロガー、タブレット等を用いたデータ取得の方法や、地形や人工物の三次元データを作成するための写真測量などについても検討を行った。GISのコアカリキュラムと知識体系を、情報工学の視点から教育するツールを開発するために、以前の科学研究費で開発したオープンソースのツールgittokを改良した。現在Adobe Air上で動作する当該システムをhtml5等のウェブブラウザベースのものに移植するために、処理系の実行環境を確保した。中央大学理工学部において、gittokを利用した学部4年生に対するGIS教育を実施した。さらに、GIS資格認定協会主催の地理空間情報技術講座でも、gittokを用いた教育講座を実施した。サンディエゴ州立大学などの米国機関の研究者を訪問し、米国での動向を調査するとともに、本プロジェクトの内容を紹介して議論を行い、今後の連携の可能性を模索した。本プロジェクトのコアとなるGISスタンダードに沿ったGIS実習の教材開発が、雇用した特任研究員と教員の連携により順調に進み、GitHubのような従来は地理系の教材ではほとんど使われていなかったシステムの活用なども行われた。また、野外調査に関連した教材の開発や、情報工学系の教材の改良も進んだ。ただし、教材の試用はまだ予察的にしか行われていないなど、今後の課題もいくつかあるが、初年度としてはおおむね順調な状況をみなされる。大学34年生を対象としたGISのオンライン実習のための教材を整備した。内容は書籍「GISスタンダード」の主な章に沿っており、構成は1)GIS入門、2)既存データの地図データと属性データ、3)空間データ、4)空間データの統合・修正、5)視覚的伝達、6)基本的な空間解析、7)ネットワーク分析、8)領域分析、9)点データの分析、10)空間データベース、11)ラスタデータの分析、12)空間補間、13)リモートセンシングとその解析、14)参加型GISと社会貢献、となった。ソフトウェアは様々な実習環境に対応できるQGISを主に用いたが、リモートセンシング、空間データベース、ネットワーク分析、空間統計学などの内容を含む教材ではGRASS GIS、PostGIS、CrimeStatなど複数のソフトウェアを組み合わせることにした。

教材で用いるデータは、国土数値情報やオープンデータなどとし、背景地図が必要な場合には地理院タイルを利用した。教材はPowerPointファイルと記述が容易なMarkdownファイルでまとめ、GitHubにアップロードしてWEBで試験公開した。GitHubの利用は、低コストでの教材管理と、教材編集に一般利用者が参加するために行った。教材にクリエイティブコモンズに基づいてCC BY-SA 4.0のライセンスを付与し、表示ー継承の条件下において幅広い用途での自由な利活用を認めた。整備した教材を、東京大学理学部地球惑星環境学科などの授業において実際に試用し、利用者からアンケートなどによるフィードバックを得た。その結果、教材が全体として初学者には難しいことが判明したため、これに対処する計画を立案した。米国サンディエゴ州立大学を訪問し、GISの教育用教材について議論を行った。同大学でのインターネットの先端技術を取り入れた試みを日本に応用する方法を検討した。本研究の主要なプロダクトであるGISスタンダードに沿ったGIS実習用の教材の開発が、雇用した特任研究員と教員の連携により進み、全体を一通りカバーできた。GitHubのような従来の地理系の教材ではほとんど使われていなかったシステムを有効に利用し、実際に大学の授業で教材を利用することもできた。ただし教材の難易度が全体的に高かったことが判明し、対処が必要となった。これに関しては、今年度に整備した教材は中級者向けのものとして引き続き活用し、初学者向けのものを再構築する形で対応する予定であるため、結果的に教材を充実させることにつながるものであり、遅延の類ではないと理解できる。大学34年生を対象としたGISのオンライン実習のための教材を整備し、大学の授業や講習会等で試験運用した。教材の公開にあたっては、独自のドメイン(http://gis-oer.csis.u-tokyo.ac.jp/)を取得し、GitHubを通じて正式公開に向けた試験公開(第1段階の公開)を行った。また、教材の活用状況を評価するために、前年度に課題となった外部ツールの仕様変更に対応しているオープンソースのプラグインを新たに用いて、活用状況を評価するシステムを構築した。教材の主要な内容は、GISの基本に関する総括的な書籍である「GISスタンダード」に沿っており、地理系の学部や関連学科における実習授業と対応させるようにした。これとは別に、インターネットを通じてGISを利活用するためのWeb GISに関する教材と、地形データを3Dプリンターで可視化するための手法に関する教材も整備した。インターネットを通じたGIS利活用のための教材は、WebGISと関連するツールを利用して、地理情報を可視化する手法や配信する手法を解説した。地形データを用いた3Dプリントのための教材では、GISのデータを3Dデータに変換する手法や、3Dプリントの手順を解説した。
天体起源のアクシオンの直接検出

宇宙からくるaxionの点源を探索するために、Axion Helioscopeを真南に固定し、地球の動きにまかせて天球のスキャンを行った。また、銀河中心、さそり座X-1、帆座X-1およびかに星雲に対して各2日間の追尾測定を行った。この結果、まず、天球面のスキャンから、質量が0.03eVよりも軽いアクシオンに対してその地上での流束に対して上限値を与えた。次に、天体追尾では、スキャンよりも2桁ほど良い制限を対象天体からのアクシオン流束に対してつける事ができた。通常の中性子星に比べて約2桁磁場の大きな軟ガンマ線リピーターSGR 1900+14を対象としたアクシオン探索実験を行なった。前項の太陽以外の天体からのアクシオン観測実験に比べて、約一桁低いアクシオン光度の制限を付けることができた。これは太陽以外の天体の直接観測によって得られたものとしては、アクシオンに対する最も厳しい制限を与えるものである。10日間にわたり1日に一度Axion Helioscopeの仰角を変化させることにより、天球上の約10%の領域を観測した。この測定では、天球上の各点での測定の積分時間は約60秒となる。測定に際しては、約6時間または12時間ごとに追尾測定とバックグラウンド測定を交互に行い、それぞれの差をとった。測定対象を追尾したため、この測定の積分時間は非常に長く、58000秒から80000秒程度である。これらの測定の結果、アクシオンの飛来を確認できる信号は見つからなかった。しかしながら、この測定によって天体から飛来するアクシオンの地上での流束に対して制限をつけることができる。まず、天球面のスキャンから、質量が0.03eVよりも軽いアクシオンに対してその地上での流束に対して上限値を与えた。また、追尾対象のうち、帆座X-1とかに星雲に対しては中性子星の核からの制動放射を、さそり座X-1に対しては降着円盤からの黒体輻射を仮定する事により、それらの天体のアクシオン光度に対して制限をつける事ができた。軟ガンマ線リピーターSGR 1900+14をアクシオン線源としたアクシオン探索実験を行なった。バースト時のアクシオン光度は太陽のアクシオン光度に比べて約8桁大きなものと考えられる。また、SGR 1900+14は通常の中性子星に比べて約2桁磁場の大きな天体(magnetar)と考えられているので、バーストを起こさなくても、通常の中性子星に比べてPrimakoff変換による定常的なアクシオン放射が大きくなると期待できる。今回の観測では約80日に渡りSGR 1900+14を観測したが、この間にガンマ線バーストは起こらなかった。しかし、前回の太陽以外の天体からのアクシオン観測実験に比べて、約一桁低いアクシオン光度の制限を付けることができた。
稀有3'ーピロリン酸型ヌクレオチド合成酵素とその遺伝子

放線菌由来の3'ーピロリン酸ヌクレオチド合成酵素を用いてジアデノシン5',5'ーポリリン酸を分解し、pAの他に(p)pA>pを得た事から、本酵素が既知の5'ーβ,γーピロリン酸→3'ーOH転移作用の他に、2',3'ー環状リン酸化作用をも触媒する事を認めた。3'ーピロリン酸ヌクレオチド合成酵素遺伝子を生産菌Streptomyces morookaensisの全DNAからS.lividans TK24/pIJ699にShotgunクロ-ニングし、抗酵素抗体によって形質転換コロニ-およびプラスミドの分離を行ない。ついで挿入フラグメントを2.8Kbまで短縮して制限断片化し、塩基配列を決定した。この結果はさきに決定したNー末端アミノ酸30残基の配列とも完全に一致した。GC含量は71.7%で、シグナルペプチドが40残基と長いのが特徴であり、そのうち疎水性アミノ酸が24残基、60%を占めていた。大腸菌のstringent factorとの関連が興味深いところであるが、アミノ酸レベルでの相同性は殆ど見られなかった。今後この遺伝子の発現制御機構を解明し、またこれを異種菌類、高等生物類に導入してその影響をしらべることにより、本酵素・遺伝子の細胞生理的意義解明と応用を目指したい。現在未だ予備的実験段階ではあるが、この遺伝子含有プラスミドを大腸菌ならび窒素固定菌に導入することに成功している。
持続農業をめざした農畜産廃棄物の再資源化

持続農業を推進するため本研究は農畜産廃棄物(家畜排泄物+作物残渣)の再資源化の技術開発に挑戦した。最初に、豚の尿汚水から簡易曝気法により作出した豚尿液肥に注目、これを連作長ネギ畑に散布したところ肥培効果および連作障害防止効果が認められた。これは同液肥の主成分であるカリウムによる根肥(ねごえ)効果が主因と推定した。次に牛、豚などの家畜糞に稲ワラなどの粗飼料を添加した家畜糞菌床を利用したキノコ(ヒラタケ)栽培に成功した。最後に、野菜の残渣処理が問題となるナガイモに注目、この残渣を粉末化し豚の飼料に添加したとろ、その肉質が向上した。以上より、農畜産廃棄物の再資源化技術を駆使すれば、地域農業の資源循環システムが構築でき、持続農業の実現に寄与することがわかった。本研究は、畜産を核とした稲作・畑作との資源連携による土壌生態系や食の安全性を重視した「持続農業」の実現をねらいとし、農畜産廃棄物(家畜排泄物+作物残渣)の再資源化の技術開発に挑戦するものである。初年度は「家畜液肥による畑作物の栽培実験とその連作障害防止効果の解明」を目的に次ぎの2課題を調査した。(1)豚尿液肥散布による連作長ネギの肥培・病害防止効果の解明:青森県十和田市の5年以上の連作長ネギ畑を対象に養豚農場で作出された豚尿液肥を長ネギ定植前に500L/10a散布、化学肥料同一条件のもと、液肥の散布区と無散布区とで長ネギの肥培効果と病害防止効果とを調べた。無散布区では規格Lの本数が60%80%を占めたのに対し、散布区では2Lが70%を占め重量でも散布区は無散布区に比し20%上回った。収穫時の長ネギの病害調査の結果、最も警戒する萎凋病の罹患率は散布区で0.1%、無散布区では0.2%となり散布区で半減した。これらより豚尿液肥散布による長ネギの肥培効果と病害防止効果とが認められ、その理由として豚尿液肥に多量に含まれるカリウムによる効果が推定された。(2)連作障害に関わる微生物群集および土壌動物の探索:連作長ネギ畑において真性細菌および糸状菌の各16SrRNA・18SrRNAに相当するDNAを抽出し、PCR法とアガロースゲル電気泳動法とを用いてそれらの存在量を調べた。病害の発生している長ネギ畑でも真性細菌は豊富に存在した。糸状菌は真正細菌に比べ土壌中の絶対量が少ないため抽出が難しかった。土壌動物として線虫に注目し、連作ニンニク畑で線虫の種類と密度とを調査した。その結果、イモグサレセンチュウ1種類のみが検出され、その密度は被害が少ない箇所で土壌10g当たり14頭、被害が多いところで69頭となり、イモグサレセンチュウおよびその密度がニンニクの連作障害に関わることが示唆された。本研究は、畜産を核とした稲作・畑作との資源連携による土壌生態系や食の安全性を重視した「持続農業」の実現をねらいとし農畜産廃棄物(家畜排泄物+作物残渣)の再資源化の技術開発に挑戦するものである。2年目として次ぎの2課題を実施した。(1)家畜液肥による畑作物の栽培実験とその連作障害防止効果の解明(2年目):十和田市内の養豚農場で作出されたN(窒素)が少なくK(カリウム)に富む豚尿液肥を、昨年に引続き、同市内の畑作農家の長ネギ畑に散布、その肥培効果および病害抑制効果を調査した。なお長ネギ畑は昨年までゴボウ畑であり連作畑ではなく輪作畑である。供試畑には慣行区(10a)と散布区(10a)それぞれ2区、計4区を設定した。両区ともに例年通りの堆肥・化学肥料・農薬を散布した。加えて散布区では豚尿液肥を200L/10a散布した。長ネギの収量は茎径の大きさを評価基準として、散布区で3Lが100%、慣行区では2Lが6070%をそれぞれ占めた。豚尿液肥による肥大効果が再確認できた。その要因として豚尿液肥のKの効能が示唆された。なお萎凋病などの病害は両区とも認められなかった。またその原因である糸状菌(Fusarium)も両区の土壌から検出されなかった。病害抑制効果は豚尿液肥や農薬より輪作の影響が大きい。

(2)家畜糞を菌床に用いたキノコ栽培の実用化:家畜糞(牛・豚・鶏・馬・ヤギ)を菌床に用いた食用キノコの栽培を試みた。新鮮な家畜糞を滅菌、乾燥、粉末にしたものに乾燥・裁断した牧草を重量比10%加え混合した菌床を作製した。これに種菌(ヒラタケ・シイタケ)を添加、菌床の水分・温度・湿度を調節して培養したところ鶏糞を除く家畜糞からヒラタケの子実体を得た。しかしシイタケは鶏糞を除き菌糸の発達が認められたものの子実体を得ることができなかった。鶏糞の失敗は糞中の尿素(アンモニア)残留が原因と推定した。本研究は、畜産を核とした稲作・畑作との資源連携による土壌生態系や食の安全性を重視した「持続農業」の実現をねらいとし農畜産廃棄物(家畜排泄物+作物残渣)の再資源化の技術開発に挑戦するものである。最終年(3年目)として次ぎの4課題を実施した。(1)家畜液肥による畑作物の栽培実験とその連作障害防止効果の解明(3年目):連作長ネギ畑に豚尿液肥を散布した結果、無散布に比しその肥培効果および病害抑制効果を再確認できた。これは豚尿液肥の主成分であるカリウムによる「根肥え効果」が発現したためと推察される。また長ネギ萎凋病の主因となる糸状菌(Fusarium)をPCR法とFISH法とにより探索したところ、散布土壌と無散布土壌とで糸状菌の密度差はなく、さらに林地土壌に比べ長ネギ土壌のほうがその密度は僅少であった。農薬が糸状菌の密度に大きな影響を与えていることわかった。(2)野菜残渣の家畜飼料化:青森県の野菜残渣処理で問題となっているナガイモ残渣を粉末化し、これを豚の飼料に重量比5%区分で015%添加したところ、添加により肉質がやわらかく旨みが著しく増大、5%添加区が最適であることがわかった。(3)地域農業における現存および潜在農畜産廃棄物の再資源化システムの構築:青森県上十三地域において、豚尿汚水から作出された液肥を農地還元できれば、同地域で飼養される成豚(約250万頭/年)から排出される豚尿汚水の約70%を農地に有効利用できることがわかった。また同地域のナガイモ残渣(約3千t/年)を粉末化し、その全量を豚の飼料に添加できうることも判明した。これより豚尿汚水から作出する「液肥」を核として養豚農家と畑作農家との循環型農業の実現の可能性がでてきた。(4)成果のまとめ:3年間の成果をまとめ、この一部を国際会議で発表した。さらに、報告書を作成し、成果を学術雑誌やインターネット上などで公開する。
プラズマ-表面相互作用の制御

本研究の目的は、プラズマ/固体表面の相互作用を制御することによって、固体表面の選択的なエッチングや選択的な膜形成を行う方法を明らかにすることである。プラズマと固体表面の相互作用は、ラジカル/表面反応及びイオン/表面反応、UVフォトン/表面反応の複合システムととらえることができる。そこで本研究では、まずラジカル/表面、イオン/表面反応を調べるため、SiH_4のDCグロー放電プラズマ中で発生したラジカルのみを-40°Cに冷却したSi基板上に輸送し、SiH_x吸着層を形成した後、H_2ガスの電子サイクロトロン共鳴放電によって生成した水素ラジカルまたは水素イオンビームをこれに照射し、表面反応成物を4重極質量分析計で検出した。その結果、SiH_4及びH_2の生成・脱離が観測された。これらの分子は、SiH_3(ad)+H^*or H^+ →SiH_4及びSiH_x(ad)^+H^*or H^+ →SiH_<-1>+H_2のような、原子状水素が関与する表面反応で生ずる揮発性反応生成物と考えられる。これにより、SiH_x吸着層表面においてエッチング過程と膜形成過程が同時進行していることが示唆された。またフォトン/表面反応の過程を調べるために、基板表面に吸着した有機金属ガスのレーザ誘起光化学応を調べた。具体的には、トリメチルガリウム(TMGa)のレーザ光分解の機構について、光電子分光法(XPS)を用いて調べた。77K及び室温でNd:YAGレーザの第三高調波(355nm)をTMGa吸着層に照射した場合には、Gaの信号強度の減少が観測されることより、TMGa物理吸着層の一部がレーザ照射により脱離することが分かった。第四高調波(266nm)を室温で照射した場合には、強度の減少とともにピーク位置の低エネルギシフトが観測されることから、TMGaの光化学分解によりGa(CH_3)_2または、GaCH_3の生成が示唆された。この場合、C(1S)信号には化学シフトが観測されないことより、TMGaのレーザ光分解では、CH_3基は光分解されず、炭素の結合状態は変化しないことが示された。
超分子高精度X線結晶構造解析法

巨大な超分子のX線結晶構造解析における解析精度の限界と分子量の限界を克服する方法を確立することを目的にして実施した。SPring-8の生体超分子構造解析ビームラインにおいて回折強度データの質の向上を達成した。チトクロム酸化酵素の完全酸化型結晶中の活性中心にある化学種が過酸化物であることを確定した。ギャップ結合チャネル及びExportin-5:RanGTP:pre-miRNA複合体の構造決定にも適用して成功した。分子量1000万を越える巨大なボルトの構造解析に成功した。数10万から1億Daを超える分子量の超分子のX線結晶構造解析を行う上で問題になることは、大きく分けて初期位相の決定と、構造の精密化に分けることができる。初期位相の決定では、重原子同型置換法を踏襲して行う。分子量が大きい結晶になればなるほど、重原子位置の決定には強度の弱い反射を高い精度で決めることが重要になってくる。SPring-8ビームラインBL44XUにおいて弱い反射の回折強度測定の精度を上げるため,X線パスをヘリウム置換して低バックグランド化を行った。球状ウイルスは例外なく正20面体対称を有する.この対称性を利用したab initio構造解析法を開発した.この方法では生結晶のX線回折強度データが得られれば,直ちに構造決定が出来るようになった.このためのプログラムをどこででも使用できる様式に仕上げ,その内容を論文にして現在投稿中である.超分子複合体の構造を水素原子の位置を決めることのできる精度まで精密化することは、重要な課題である。原理的には1.61.7Å分解能でも水素原子の電子密度を求めることは可能である。ただ、水素原子の電子密度を求めるためには、非水素原子の正確なパラメータを求めておくことが不可欠である。このことが未だ不十分であるために、1.51.6Å分解能では水素原子の位置を決めることができていない。これを克服する精密化法をチトクロムP450結晶の1.5Å分解能のデータを使って開発している。Vaultは核膜周辺に局在し,3種の蛋白質サブユニットと1種のRNAからなる分子量1300万に達する巨大な蛋白質核酸複合体である.この生体超分子をラットの肝臓から精製して結晶化に成功した.空間群はP1で,a=440.9・b=600.5・b=635.7・a=67.1°,b;77.7°,g=70.0°で,現在8・/font>分解能の回折強度データ収集を完了したところである.ウシ心筋のチトクロム酸化酵素では,絶対構造を決める新しい方法を開発して活性中心であるヘムaの絶対構造の決定に成功した.現在論文を投稿中である.この研究の目標は、「1.6Å分解能で分子量が42万のウシ心筋のチトクロム酸化酵素の結晶中の水素原子位置を決定できる方法を確立する。」ことと「分子量1300万の蛋白質、核酸複合体であるボルトの3Å分解能X線結晶構造解析によって非水素原子の座標を決定する。」ことである。いずれの課題においても、良質の結晶の調製法、精度の高い回折実験法、構造解析法の開発が求められている。良質の結晶の「調製法」ではアニーリング法、「精度の高い回折実験法」ではヘリウムパスによる低バックグラウンド化、「構造解析法」では巨大な球状ウイルスのab initio構造解析法(1)と蛋白質結晶中の補欠分子の絶対構造決定法(2)を確立した。前者の要旨は以下の通りである。蛋白質結晶構造解析は重原子同型置換法か分子置換法によって行われる。これらとは全く異なる方法によって球状ウイルスの構造を決定する方法を確立した。この方法では、最初にウイルスを球として仮定して初期位相を決定する。ウイルスの対称性を利用した平均法によって電子密度を精密化すると共に、順次高分解能の反射の位相を決定する。この方法は従来、結晶構造が対称中心を持つ場合には適用できないとされていて、圧倒的多数のウイルス結晶の構造決定に適用不可能であった。本研究では、こうした対称中心を持つ場合においても有効な方法を確立した。もう一つは、精密構造解析法の論文(2)である。チトクロム酸化酵素は活性中心として2分子のヘムA(ヘムa、ヘムa3)を持っている。ヘムAには長いヒドロキシファルネシル基が結合している。そのヒドロキル基は不斉炭素に結合しており、その絶対構造を1.8A分解能の回折データを使って、不斉炭素原子の周りの結合角に基づいて決定した。さらに、この方法では炭素原子の絶対構造決定が困難と思われていた2.8A分解能でも適用可能であることを示した。巨大な超分子のX線結晶構造解析における解析精度の限界と分子量の限界を克服する方法を確立することを目指している。

具体的には、第1は「1.6Å分解能で分子量が42万のウシ心筋のチトクロム酸化酵素の結晶中の水素原子位置を決定できる方法を確立する。」ことと、第2は「分子量1300万の蛋白質、核酸複合体であるボルトの3Å分解能X線結晶構造解析によって非水素原子の座標を決定する。」ことである。いずれの課題においても、良質の結晶の調製法、精度の高い回折実験法、構造解析法の開発が求められている。これまでにチトクロム酸化酵素の良質の結晶を調製するために、アニーリング法を適用して、1.5Å分解能の回折像を得た。精度の高い回折実験を行うために回折計にヘリウムパスを導入して低バックグラウンド化を行った。また、巨大な球状ウイルスのab initio構造解析法と蛋白質結晶中の補欠分子の絶対構造決定法を確立した。ボルトの結晶構造解析では、5Å超える分解能の結晶を得た。ボルトは厳密には6回回転軸があり、少しずつ崩れの大きい12回、24回回転軸がある。現在、ab initio法で活用した非結晶学的対称性を活用した平均法による構造解析を進めている所である。チトクロム酸化酵素の高分解能構造解析では、ヘムaのヒドロキル基の絶対構造を1.8Å分解能の回折データを使って決定した。さらに、この方法では炭素原子の絶対構造決定が困難と思われていた2.8Å分解能でも適用可能であることを示した。本酵素には多くの脂質が結合しており、それらの全構造を決定した。以前より提唱しているプロトンポンプ機構の説では新しい証拠を明らかにした。また、プロトンを取り込む新しい仕組みも明らかにすることが出来た。巨大な超分子のX線結晶構造解析における解析精度の限界と分子量の限界を克服する方法を確立することを目指している。」ことである。精度の高い回折実験を行うためにSPring-8BL44XUの回折計にヘリウムパスを導入して低バックグラウンド化を行った。このビームラインで1.6Å分解能のデータ収集に成功して、現在構造解析を進めている。ボルトの結晶構造解析では、3.5Å超える分解能の回折強度データを得た。ボルトはこれまで48回回転軸があると考えられていた。我々はこの度、ボルトは薄い殻を持ち、大きな空洞がある特殊な構造をしている。このような構造では、回転関数は必ずしも粒子の正しい対象を与えないことを明らかにした。新たに、粒子の対象を決める手順を考案して、ボルトが珍しい39回対称を持っていることを明らかにした。さらに、その構造を3.5Å分解能で構築し、構造の精密化を行っているところである。