hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
寄生植物の細胞壁分解酵素を導入した微生物による木質バイオマスの直接イソプレン変換

植物バイオマスの効率的変換に有用な細胞壁分解酵素の遺伝子資源を,宿主の細胞壁を分解し,自身の器官を侵入させることの出来る寄生植物に求めた.ヤセウツボのRNAseq解析により得られた配列情報をもとに,細胞壁多糖の分解に関わると想定されるβ-グルコシダーゼ様の酵素遺伝子の情報を取得し,このクローニングを行った.大腸菌で発現させた酵素はヤセウツボの種子の細胞壁多糖を基質とし,反応産物としてマンノースが得られたことから,細胞壁多糖を分解するエキソ型のβ-マンノシダーゼであることが明らかとなった.<具体的内容>寄生雑草ヤセウツボのEST発現解析によって絞り込んだβ-グルコシダーゼ相同遺伝子を大腸菌を用いて異種発現させ,糖に対する基質特異性を調べたところ,当該遺伝子がβ-マンノシダーゼをコードしていることが明らかとなった.さらに,この酵素の細胞内局在をYFPとの融合タンパク質のタバコBY-2細胞での一過性発現系を用いて解析したところ,この酵素はN末端のシグナル配列によって細胞壁に輸送されていることを明らかにした.さらに,当該酵素を白色腐朽菌等へ導入するために,エントリークローンを作成した.この際,植物で細胞壁に輸送されるためのN末端の配列をもつものと,これを欠損させたクローンを作成した.<意義>この酵素はヤセウツボの発芽種子で高発現していることから,幼根の伸張あるいは宿主への侵入過程での細胞壁成分の分解に関わることが予測された.<重要性>木質バイオマスの効率的な変換系を確立するためには,細胞壁成分を効率よく分解,変換する酵素が必須である.本研究によって,宿主の細胞壁を分解する能力を有する寄生雑草ヤセウツボより,細胞壁成分の代謝に関わると予測される酵素の取得に成功した.本酵素は,細胞壁成分であるヘミセルロース中のグルコマンナンなどの加水分解に関わっていることが予想されることから,この酵素の白色腐朽菌等への導入が,その細胞壁分解能の向上に寄与すると期待される.植物バイオマスの効率的な変換には難分解性の細胞壁を,微生物に利用されやすい形に変換する必要がある.これまで,細胞壁を効率的に分解可能な酵素の遺伝子資源として主に白色腐朽菌が注目されてきた.本研究課題では,植物の細胞壁の分解酵素の新たな遺伝子資源として,寄生植物に着目した.寄生植物は,宿主植物の細胞壁を分解し,吸器とよばれる特殊な器官を宿主に侵入させることによって自身の維管束を宿主のものに接続することから,効率のよい細胞壁分解系を有すると考えた.国内で入手および栽培が可能な帰化植物であるヤセウツボ(Orobanche minor)を実験材料として用いた.ヤセウツボのRNAseq解析で得られた配列情報より,細胞壁多糖の分解に関わると想定されるβ-グルコシダーゼ様の遺伝子配列をもつコンティグを抽出した.情報によりこの遺伝子の全長を取得し,その配列を解析したところ,得られた遺伝子はトマトの発芽時に細胞壁多糖の分解に関わることが予想されているβ-マンノシダーゼと高い配列相同性を有する酵素遺伝子であることが明らかとなった.そこで,この遺伝子を大腸菌で発現させたところ,β-マンノシド結合に高い特異性を有する糖質加水分解酵素であることが明らかとなった.さらに,ヤセウツボの種子より調製した細胞壁多糖を基質として用いたところ,反応産物としてマンノースが産生された.本結果は,植物由来のβ-マンノシダーゼが細胞壁多糖を分解することを直接的に示した最初の事例である.今後、この酵素を植物バイオマス変換微生物に導入することで,細胞壁多糖の効率的な変換系の確立に貢献できると期待される.植物バイオマスの効率的変換に有用な細胞壁分解酵素の遺伝子資源を,宿主の細胞壁を分解し,自身の器官を侵入させることの出来る寄生植物に求めた.ヤセウツボのRNAseq解析により得られた配列情報をもとに,細胞壁多糖の分解に関わると想定されるβ-グルコシダーゼ様の酵素遺伝子の情報を取得し,このクローニングを行った.大腸菌で発現させた酵素はヤセウツボの種子の細胞壁多糖を基質とし,反応産物としてマンノースが得られたことから,細胞壁多糖を分解するエキソ型のβ-マンノシダーゼであることが明らかとなった.本研究課題ではバイオマスの有効活用のため優れた細胞壁分解能をもつ寄生植物に着目した.寄生確立時の寄生植物より植物細胞壁分解酵素群のクローニングを行い,これを微生物に導入,さらに代謝改変を行なうことで木質バイオマスを直接イソプレンに変換することを目的とした.平成23年度は帰化植物であるヤセウツボを材料として,β-グルコシダーゼの単離精製と遺伝子のクローニングを試みた.ヤセウツボより抽出したタンパク質画分について,p-ニトロフェニル-β-D-グルコピラノシドをモデル基質としたアッセイ系を用いてβ-グルコシダーゼの精製を行ったところ,陽イオン交換カラムであるRESOURSE Sを用いたカラムクロマトグラフィーによって比活性がおよそ2倍に上昇した.また,この活性は細胞壁もしくは細胞膜結合型のタンパク質画分で顕著であったことから,当該酵素は分泌型のタンパク質であることが示唆され,この酵素が寄生の際に宿主の細胞壁を分解している可能性が示された.

また,並行してザイモグラフィーによる活性染色を行ったところ,160-200 kDaに泳動される位置に活性を有する酵素が存在していることが示されたが,CBB染色によってはその位置にバンドが観察できなかったことから,この酵素は極微量にしか存在していないことが明らかになった.同時にESTからの遺伝子クローニングを試みたところ,ヤセウツボの発芽時に高発現しているβ-グルコシダーゼ相同遺伝子の取得に成功した.当初の予定通り,寄生雑草ヤセウツボより植物の細胞壁分解に関わると想定される酵素遺伝子の取得,および,その遺伝子にコードされている酵素のキャラクタリゼーションに成功し,さらにこの酵素の細胞内での局在とこの局在のシグナルとなっているN末端の配列を決定した.この酵素を白色腐朽菌等の細胞壁分解能を有する微生物に導入するための基盤が確立出来た.当初の目的どおり,寄生植物由来の細胞壁分解酵素について単離精製,遺伝子のクローニングを達成している.これまでに取得した酵素の真の基質を寄生雑草ヤセウツボの細胞壁画分を用いて明らかにする.また,この酵素遺伝子を白色腐朽菌に導入し,これがその細胞壁分解能に与える影響を調べる.今後はこれまでに得られた寄生植物由来の遺伝子を順次Bacillus subtilisもしくはTrichodema reeseiに導入していく.得られた遺伝子組換え微生物に関し,代謝工学的手法を用いてイソプレンの生産性の向上を目指すとともに,培養工学的手法を用いて生産性の最適化を行う.酵素の解析に必要な試薬などに15万円,これまでの研究成果の論文の投稿料に10万円使用する.寄生植物の遺伝子クローニングが順調に進んだために,当初予算のうち酵素・試薬に係る費用が低減できた.次年度以降は,初年度に使用予定であった消耗品費をイソプレンの代謝工学研究用の酵素・試薬の購入費として使用する.これ以外については,交付申請書の計画の通り使用する.
フォルムアルデヒド曝露マウスに見られるアレルギー応答の修飾作用の解析

フォルムアルデヒド(HCHO)曝露(500ppb、1日8時間、週6日、6週間)を行ったマウスに実験的に即時型および遅延型の両アレルギー応答を惹起させてアレルギー学的検索を行った。即時型アレルギー感作抗原として卵白アルブミン(OVA)あるいはトリメリト酸(TMA)を、遅延型アレルギー感作抗原としてオキザゾロン(OXZ)を用いた。HCHO曝露によるアレルギー応答に対する影響評価は感作段階および応答発現段階ごとに行った。感作段階への影響は、local lymph node assayを用いて、マウス耳介背面にTMAあるいはOXZを塗布感作した後に、頚部リンパ節の細胞数および増殖活性を測定して行った。TMA塗布により誘導されるリンパ節細胞数の増加とリンパ球増殖活性の亢進はHCHO曝露でさらに促進された。OXZにより誘導される応答にはHCHO曝露で変化が認められなかった。一方、即時型アレルギー応答発現段階でのHCHO曝露の影響をOVA反復投与後の血清中特異的IgE抗体価の測定で評価したところ、曝露群において腹腔内投与でやや増高し、鼻腔内投与で強く抑制され、感作経路の違いにより異なった。遅延型アレルギーの症状発現段階でのHCHO曝露の影響を観察したところ、OXZ感作マウスの再チャレンジによる耳介の腫脹のピークが、HCHO曝露によって早期に移行し腫脹の消退も速やかとなる結果を得た。曝露群の耳介は対照群に比べて細胞侵潤が少ないが非常に浮腫的な組織像をしめした。組織中mRNAの観察では、遅延型アレルギーに関与するサイトカインmRNAの発現が曝露群で抑制された。以上より、HCHO曝露が実験的に誘発したアレルギーに対して、感作および応答発現の両段階で即時型が遅延型よりも優位となることがわかった。これらの結果は、フォルムアルデヒド曝露がアトピー性疾患の増悪因子となることを示唆するものである。実験的にアレルギーを惹起することによりアレルギー学的検索を行なった。フォルムアルデヒド曝露マウスに誘発したIgE産生応答が、血清中OVA-DNB特異的IgE抗体量をELISA法にて測定することにより、フォルムアルデヒド50, 100, 500ppbの濃度範囲で濃度依存的に亢進されることがわかった。一方、遅延型アレルギーであるオキサゾロン感作マウスの耳介の再チャレンジによる腫脹のピークが、フォルムアルデヒド500ppb曝露によって早期に移行し腫脹の消退も速やかにとなる結果を得た。さらにHE染色による組織学的観察により、曝露群の耳介は対照群に比べて細胞浸潤が少ないが非常に浮腫的であり、フォルムアルデヒド曝露が遅延型アレルギーの発現に大きな変化を与えていることがわかった。遅延型アレルギーに関する結果は非常に興味あるものであり、最近問題となっている小児などのアトピー性皮膚炎患者が増加していることの一つの原因とも考えられよう。一方、即時的アレルギーの評価として特異的抗原の全身性投与によるIgE抗体産生を観察したが、フォルムアルデヒド曝露により抗体産生は亢進される結果が得られた。現在、社会問題となっている鼻アレルギーや喘息は呼吸器係で起こる局所的なアレルギー応答であるので、今後、より現実に近い形での実験的即時的アレルギー応答の方法を検討し、実施したいと考えている。フォルムアルデヒド曝露を行ったマウスに実験的にアレルギー応答を惹起させてアレルギー学的検索を行った。

抗原としての卵白アルブミンによる感作経路を昨年の腹腔内投与から現実に近い鼻腔内投与へと変更し、血清中の特異的IgE抗体価を測定し即時型アレルギーへのフォルムアルデヒド曝露の影響の検討を行った。腹腔内投与と異なり、フォルムアルデヒド曝露群で抗体産生が強く抑制された。今年度は、さらに感作段階へのフォルムアルデヒドの影響について検討を加え、local lymph node assayを用いて、マウス耳介背面に即時型アレルギー惹起物質であるトリメリト酸、遅延型アレルギー惹起物質であるオキサゾロンを塗布した5日後に、頚部リンパ節の細胞数および増殖活性を測定した。また、頚部リンパ節組織中のサイトカインmRNAの測定も行った。トリメリト酸塗布によるリンパ節細胞数の増加とリンパ球増殖活性の亢進はフォルムアルデヒド曝露によりさらに促進された。一方、オキサゾロンを塗布を施したマウスでは、フォルムアルデヒド曝露によるさらなる促進は認められなかった。サイトカインmRNAの発現からは即時型あるいは遅延型応答惹起のいずれかへの偏りを示す結果は得られなかった。以上より、昨年得られた結果と同様に、感作段階においてもフォルムアルデヒド曝露マウスで即時型アレルギーよりも遅延型アレルギーの成立が誘導されやすいことがわかった。しかし、即時型アレルギーの症状発現の評価法として血清中特異的IgE抗体価がかならずしも良い指標であったとは言えず、今後の課題とした。また、血清中特異的IgE抗体価が抗原投与経路の違いにより異なる結果が得られた理由についても今後の課題としたい。
小・中学校における栄養教諭が携わるカリキュラムの開発研究

平成20年度は学校に栄養教諭が配置されて4年目となるが、導入時に比べてほとんどの都道府県で栄養教諭が配置されるようになった。そこで、本年度は、栄養教諭を導入している学校や地域と導入していない学校や地域での様々な食育の取組の違いについて検討した。文部科学省「学校給食実施状況調査」によると平成17年5月の時点で学校栄養職員数は12,221人だったのに対し、そのうち栄養教諭は16名、平成19年になると学校栄養職員の数は12,317人で内栄養教諭は1,016人と増加し、栄養教諭という職種が広く認知されるようになった。食育の取組においては、栄養教諭を導入している場合は、その職務上食育の取組がなされている。また、導入していない学校においても食育の取組をしている場合も多い。この場合、学校栄養職員が食育にかかわり、栄養教諭の役割を担っている。実際に学校栄養職員が、栄養教諭の免許を取得している場合が多く、学校全体の食育に対する意識が高くなってきている。さらに、各教科担当の教諭に関しても、平成17年度にはまだ栄養教諭の認知度が少なかったが、本年度になって栄養教諭の職務の重要性が広く認識されるようになった。特に、学校教育で食育を実施する場合は、食に関する指導計画を立てて教科教諭と栄養教諭が連携して食育に関する授業を進めているケースも多くなってきている。なお、食育に対する取組における小学校と中学校の比較では、小学校での取り組み例のほうが多くみられる。食育は、乳幼児のときから高齢者に至るあらゆる世代において継続する必要性があり、子どもから青年期における食育を学校、家庭、地域が連携して実施してゆくことが必要である。平成17年度より栄養教諭制度が発足した。しかしながら、小・中学校の現場においては、栄養教諭の職務内容等が理解されていないのが現状である。また、栄養教諭がどのように小・中学校のカリキュラムに携わるべきなのか、具体的にどの教科でどのような内容を中心に教育を進めていくべきなのか明確にされておらず、統一したカリキュラムも存在しない。そこで、本研究においては、小・中学校における栄養教諭が携わるカリキュラムの開発研究を行うことを目的とし、児童生徒の食に関する指導について調査を実施するとともに、小・中学校において食育活動を展開した。平成17年度に栄養教諭を採用している道府県は4件、1国立大学法人だったのに対し、18年度には25道府県、11国立大学法人と増加した。栄養教諭を採用していない学校については学校栄養職員が携わっている場合が多い。しかし、給食がセンター方式の場合栄養職員の採用もないことから、児童生徒の食に関する知識の低さが懸念される事項である。食育に対する学校教諭、栄養士や調理員等に対する調査においては、多くが食育の必要性を感じている。また、食育の中でもどのような教育が必要であるかという質問に対しては、「食に関する感謝の念をもつ」「食事のマナー」「食品についての知識」「残食を減らす」等であった。また、児童生徒の食育に関する問題点としては、家庭における食育をどのように行うかという点であり、家庭での食事が重要な課題であることが認識できた。なお、児童生徒のカリキュラムにおいて栄養教諭が携わるべき時間としては、給食の時間、家庭科、総合的な学習の時間が効果的であるものと考えられ、食育は食品、栄養、身体、衛生など幅広いだけに低学年から高学年まで統一性のある一貫した教育の必要性があるものと考えられた。児童生徒の栄養に関する問題として、肥満、偏食、孤食等が問題となっており、生活習慣病予備軍の増加が懸念されている。そこで、2005年より栄養教諭制度が創設され、国では2005年7月に食育基本法が施行し、2006年3月に食育推進基本計画が策定された。栄養教諭については、2008年度になりほとんどの都道府県で栄養教諭の導入を実施することになった。しかしながら、栄養教諭はすべての学校で導入されているわけではなく、各都道府県で数名の栄養教諭しか導入されていないのが実態である。本研究では、こういった状況の中、栄養教諭が教科内、教科外カリキュラムとどのようにかかわって行くべきか模索するとともに、学校給食のあり方で児童生徒ならびに、教諭の食に関する意識の違いについて検討した。また、積極的に小中学校の栄養教諭のかかわる食育関連の授業研究に参加し、その有効性を検討した。栄養教諭が関与できる教科においては、家庭科、総合的な学習の時間、保健、生活科、理科、社会など多岐にわたっている。特に本年度は、家庭科、総合的な学習の時間におけるカリキュラム開発をおこなった。なお、小中学校において、学校給食が自校式かそうでない学校かによって、児童生徒の食に関する意識に変化がなかったというデータが存在するものの、本研究においては学校給食の自校式とセンター方式、ならびに栄養士配置校か配置されていない学校かで児童生徒の食に関する意識が違っていると考えられた。また、教諭の意識も異なっていた。今後、学校給食のあり方に関わらず、栄養教諭がどのように児童生徒に対する食に関する指導を実践してゆくべきなのかを検討する必要性がある。

文部科学省「学校給食実施状況調査」によると平成17年5月の時点で学校栄養職員数は12,221人だったのに対し、そのうち栄養教諭は16名、平成19年になると学校栄養職員の数は12,317人で内栄養教諭は1,016人と増加し、栄養教諭という職種が広く認知されるようになった。食育の取組においては、栄養教諭を導入している場合は、その職務上食育の取組がなされている。また、導入していない学校においても食育の取組をしている場合も多い。この場合、学校栄養職員が食育にかかわり、栄養教諭の役割を担っている。実際に学校栄養職員が、栄養教諭の免許を取得している場合が多く、学校全体の食育に対する意識が高くなってきている。さらに、各教科担当の教諭に関しても、平成17年度にはまだ栄養教諭の認知度が少なかったが、本年度になって栄養教諭の職務の重要性が広く認識されるようになった。特に、学校教育で食育を実施する場合は、食に関する指導計画を立てて教科教諭と栄養教諭が連携して食育に関する授業を進めているケースも多くなってきている。なお、食育に対する取組における小学校と中学校の比較では、小学校での取り組み例のほうが多くみられる。食育は、乳幼児のときから高齢者に至るあらゆる世代において継続する必要性があり、子どもから青年期における食育を学校、家庭、地域が連携して実施してゆくことが必要である。
電子とイオンの垂直制御を目指した超柔軟炭素触媒場の創成

本研究の目的は、人類が抱えるエネルギー問題の解決に資する技術としての人工光合成における暗反応すなわち物質変換過程において、触媒構造-活性相関解明の観点からの超柔軟触媒場の構築を目指すことである。超柔軟かつ導電性の多孔質炭素材料を触媒場とし、その細孔径を機械変性によりナノメソの範囲で連続的に任意に制御することで、電子のみならずイオンの移動を能動的に制御した前例の無い触媒反応場の構築ならびに構造ー活性相関を得る。このようにして得られた知見は、新規触媒設計をナノメゾレベルで行う上で有能な指標になると期待する。
都道府県警察エリートによる政策立案策定の実態研究

本研究においては、調査票調査と面談調査という、量的および質的調査法を駆使することにより、従来の警察研究においてほぼ無視されてきた、組織運営と政策立案・策定をその職務の中心とする都道府県警察幹部警察官の存在を確認し、彼らのキャリアパス、研修内容、都道府県警察外への出向経験等と、それらの経験が日本警察運営とその政策策定、さらには地方自治体における行政、政治両部門における力関係にもたらす影響を詳らかにすることができた。本年度は、本研究計画の初年度にあたり、次年度以降の調査を有益かつ有効なものとするための予備的性格を有する調査をいくつか行った。まず、前年度に実施した、警察官職業文化に関する調査票調査結果を分析し、英米と同様に、日本警察組織においても、管理職警察官と一線警察官のあいだに、文化的差異が存在することを確認した。次に、警察エリート研究が数々行われている英国における資料収集、関連分野の研究者との議論を通して、英国における警察エリート育成方法、および、警察エリートが様々な政策立案・策定において、ポリシーネットワークの一員として果たす役割や与える影響について理解した。最後に、これらの分析を踏まえ、警察大学校に依頼し、警部および警視150名以上に対して、個人属性、経験部門、年数その他を明らかにするために調査票調査を実施した。同時にエリートによる政策立案・策定の具体的分野や関与の度合い等を計るために、35名ほどに対し個人面談を実施した。この面談実施により、警察エリートによる政策立案、策定、及び、それらへの関与が、当初仮定されたよりもはるかに広い行政分野にわたっていることが明らかとなった。平成22年度は、エリート警察官のキャリアパス、職務経験、教育内容などをより多角的に理解するために、対照性のある集団からの資料を収集することを目的とした。そこで、本年度は、前年度において収集した資料をより多角的に理解するために、(1)エリート警察官の警視集団においても「特別」なのか、(2)福岡県警察エリートから面談において聞き取ったキャリアパス、職務経験は、確かに特殊だと考えられるが、それは全都道府県警察において普遍的なのか、という二点の視座を中心に据えることとした。まず、(1)については、ある都道府県警察の警視全員に対する調査が必要であると考えられ、(2)については、福岡県警察とは対照的な、治安にそれほどの問題がない、比較的小規模の都道府県警察に対する調査が必要であると考えられた。幸いにも、二点の調査を可能にする福島県警察から調査に対する許可を得て、(1)警視全員に対する調査票調査、(2)エリートに対する面談調査、を実施することができた。これにより、都道府県警察エリートの果たす、管理者、政策策定者としての役割、そしてそれを可能にするキャリアパス、教育、職務経験の内容が多角的に明らかとなり、さらに、従来の理解における、都道府県警察と警察庁の関係性「現場」対「管理者」、「現場」対「政策策定者」といった構図から脱却した関係性を理解することができた。本年度は、最終年度のまとめとして、平成21年度から平成22年度の二年間に収集した調査票調査、および、面談調査の内容をデータベース化し、分析を行った。その結果、以下の五「点が明らかになった。(1)都道府県警察官の中には、明らかに政策策定、組織運営を中心に担うエリート層が存在していること、(2)彼らが一般警察官とは異なる特殊な職務経験、警察庁を中心とした中央官庁や都道府県知事部局への出向を中心に据えた一般行政官としての育成を受けており、その結果、他の警察官とは異なる意識を有する集団であること、(3)彼らの政策策定能力が、国政レベルでは成立し難い法的制度を地方条例等において成立させることを可能としていること、(4)刑事分野の立法においては、この警察庁エリートと都道府県警察エリートの連携による条例成立、そして地方条例が国政分野に及ぼす影響は、決して無視できないこと、したがって、(5)都道府県警察エリートの影響は、近年の政令指定都市への権限移譲による都道府県庁の権限縮小を背景とした治安問題への積極的な関与と相侯って、警察庁と都道府県警察の関係にとどまるものではないと考えられることである。この分析を受けて、警察庁官僚や他国の同分野の研究者との面談を実施し、海外学会でも発表したところ、このような傾向は決して日本に限定されたことではなく、英国などでも同様の傾向が観察され、いわばユニバーサルな潮流であることが確認されつつある。
TATAボックス結合因子TFIIDを中心とした真核細胞転写開始および調節機構の解析

TATAボックス結合因子TFIIDは真核細胞転写開始反応及び転写調節因子により転写活性化機構において中心的な役割を演ずる因子である。本年度においては、このTFIID因子の転写開始及び転写調節反応における機能と構造の関係を明らかにする目的で以下のことを明らかにした。(1)ヒトTFIIDサブユニットをコードするcDNAの単離とその解析ヒストン相同性を持つヒトTFIIDサブユニットをコードするcDNAを新たに2種単離した。それらのTFIIDサブユニットと他のTFIIDサブユニットや基本因子群との相互作用も解析した。(2)TFIID内におけるヒストンオクタマ-様構造モデルの提出ヒストンH2B様構造を持つTFIIDサブユニットをヒストンH4相同性を持つTFIIDサブユニットを利用して単離したが、その相互作用が互いのヒストンフォールドモティーフによることを示した。また、ヒストンH2A相同性を持つ因子も単離したことによりヒストンオクタマ-様構造モデルを提出した。(3)TFIIDサブユニットをコードするcDNAの様々な種からの単離構造・活性相関解析などの実験を考慮し、TFIIDサブユニットをコードするcDNAを様々な種から多数単離した。(4)分裂酵母TFIIDサブユニットの遺伝学的解析TFIIDサブユニットの機能解析を進める目的で、分裂酵母からTFIIDサブユニットの単離を行った。WD40リピート構造を持つTFIIDサブユニットは生存に必須であること、また出芽酵母とは機能的に置き換えられないことを示し、そのような活性をTAFが担うことを初めて示した。また、様々なハイブリッド遺伝子を作製して機能解析を進めたところ、核分裂および細胞質分裂を起こすが、細胞分離は起こさない温度感受性変異株を単離した。(5)TFIIDサブユニットと相互作用する様々な新しいタイプの因子群をコードするcDNAの単離とその解析TFIIDサブユニットの様々な構造ドメインをプローブとしてtwo-hybridスクリーニング法により相互作用する様々な因子群を単離した。現在それらの機能解析を無細胞転写系を用いて行っている。TATAボックス結合因子TFIIDは、真核細胞転写開始反応及び転写調節因子による転写活性化機構において中心的な役割を演ずる因子である。(4)分裂酵母TFIID

サブユニットの遺伝学的解析TFIIDサブユニットの機能解析を進める目的で、分裂酵母からTFIIDサブユニットの単離を行った。WD40リピート構造を持つTFIIDサブユニットは生存に必須であること、また出芽酵母とは機能的に置き換えられないことを示し、そのような活性をTAFが担うことを初めて示した。また、様々なハイブリッド遺伝子を作製して機能解析を進めたところ、核分裂および細胞質分裂を起こすが、細胞分離は起こさない温度感受性変異株を単離した。(5)TFIIDサブユニットと相互作用する様々な新しいタイプの因子群をコードするcDNAの単離とその解析TFIIDサブユニットの様々な構造ドメインをプローブとしてtwo-hybridスクリーニング法により相互作用する様々な因子群を単離した。現在それらの機能解析を無細胞転写系を用いて行っている。
低次元強相関ボーズ流体の超流動ダイナミクスと非線形応答

超流動ダイナミクスを研究する強力な方法として機械的応答の周波数依存を測定することがあげられる。平成30年度は主に高周波・広帯域(20500MHz)における研究手法を確立するために、測定技術確立のベンチマークとしてバルク液体4He超流動の横ずれ音響インピーダンス研究を実施した。液体中の横ずれ水晶振動子の動作は、粒子の平均自由行程と粘性長の大小関係で決まっている。ラムダ温度以上では平均自由行程が十分に小さく(流体領域)、高周波粘性計として動作する。ラムダ温度以下になると平均自由行程が急激に大きくなるため、ある温度以下でバリスティック領域へとクロスオーバーする。この状況では振動子表面と準粒子(フォロン、ロトン)が直接運動量を交換し、超流動相中の準粒子を研究する上で極めて有効なプローブとなる。実験データ(20, 60, 100, 300, 500 MHz)より振動子のQ値の逆数の変化、周波数の変化より、それぞれ有効粘性1、有効粘性2が計算される。有効粘性1、2ともに明確な周波数依存を観測した。また過去に実施された振動ワイヤーを使った低周波実験(1.9kHz)と観測に大きな違いが生じた。有効粘性1については1.6K以下で顕著な周波数依存が観測された。一方で、有効粘性2についてはラムダ温度以下の温度領域全体で周波数依存が観測され、1.5K付近でデータが1点で交差する結果を得た。これらから、1高周波実験ではフォノンの有効粘性への寄与は小さくそのためロトンによる寄与が支配的であること、21K以下の有効粘性の急減な減少はバリスティックなロトンの寄与が原因であること、がわかった。また2つの理論モデル、1粘弾性モデル、2ロトンの平均自由行程-粘性長比を考慮したkineticモデル、と比較をしたところ、理論1では実験結果を説明できず、理論2で有効粘性の周波数依存の定性的な振る舞いが説明された。ナノ構造体により次元制御した低次元強相関ボーズ流体(ヘリウム4)をモデル系として、低次元超流動転移のダイナミクス(コスタリッツ-サウレス転移、朝永-ラッティンジャー流体、他)を研究する。振動振幅、周波数などの測定パラメータを大きく変化させることで、線形応答領域から理論的に取り扱い困難な非線形応答領域までを系統的に調べ、理論研究発展のための標準となる実験データを獲得することを目的としている。平成30年度は、主にベンチマークとしてバルク液体4He超流動の横ずれ音響インピーダンス研究を実施し、低次元強相関ボーズ流体の超流動ダイナミクスの研究に必要な高周波・広帯域の実験手法を確立した。一方で、世界的なヘリウム供給危機の影響により、下半期の実験が計画通りに進まなかったため、低次元超流動の実験データを得ることができなかった。以上より、次年度以降の研究に繋がる結果を得ている一方で遅れている部分もあり、総合的にみると進捗状況はやや遅れている。確立した高周波・広帯域の実験手法を具体的に次元制御したヘリウム4強相関ボーズ流体の研究に応用する。まず、線形応答領域における各種振動子(ねじれ振り子、水晶チューニングフォーク、水晶マイクロバランス(QCM)、表面弾性波デバイス(SAW))測定を実施する。さらに、いろいろな原子相関を持ったヘリウム4ボーズ流体に対して温度スイープ測定を実施する。原子相関制御は、ナノ構造上の粒子数を制御し密度(原子間距離)を変化することで行う。得られたデータから各パラメータ依存(温度、原子相関、周波数、振幅)を明らかにし、既存の理論と定量的な比較検討を実施する。振動子を大振幅でドライブし低次元超流動転移の非線形応答を研究する。また、基盤の他分子表面装飾による拡散長制御を組み合わせてKT超流動転移の理論が破綻する高周波極限を研究する。また、ヘリウムの供給危機が長引く事も考えられるため、液体ヘリウムの供給事情が良好な大学と共同研究を実施することも熟考する必要がある。本研究は低次元強相関ボーズ流体(ヘリウム4)をモデル系として、低次元超流動転移のダイナミクスを研究することを目的としている。平成29年度は、回転希釈冷凍機を使った水晶マイクロバランス(QCM)実験を実施した。動的KT転移の特徴がより顕著となるMHz高周波において金基板上ヘリウム4薄膜超流動転移の研究を実施してきた。今のところ高周波実験では、ねじれ振り子で観測された顕著な回転効果は観測されていない。電場中のクーロンガスとの対応関係より回転流による渦対の結合エネルギー低下の可能性について考察した。量子渦ペアについて、電場ゼロでは渦間距離が無限大まで引力を生じるが、有限の電場中ではある距離以上で斥力となり自由渦が生じる。この結果、回転流はある臨界速度以上になると非線形効果が起こり、エネルギー散逸の増大、ピーク温度の減少が引き起こされると考えられる。現在の実験状況(回転速度6.8 mm/s、20 MHz)は、臨界速度200 mm/sを下回っておりこの非線形効果の寄与はほとんど無いと考えられる。また、この臨界速度は周波数依存を持ち、高周波ではこの非線形効果が起こりにくい状況になっていると思われる。さらに予備実験として飽和蒸気圧下、超流動転移温度付近におけるバルクヘリウム4の横ずれ音響インピーダンス測定(20、100、300MHz)を実施した。すべての測定周波数において周波数変化およびQ値の逆数の変化は、ともに十分な測定感度があることがわかった。300MHz以上のマイクロ波帯においても水晶マイクロバランスを利用した超流動転移研究の可能性を示した。

ナノ構造体により次元制御した低次元強相関ボーズ流体(ヘリウム4)をモデル系として、低次元超流動転移のダイナミクス(コスタリッツ-サウレス転移、朝永-ラッティンジャー流体、他)を研究する。振動振幅、周波数などの測定パラメータを大きく変化させることで、線形応答領域から理論的に取り扱い困難な非線形応答領域までを系統的に調べ、理論研究発展のための標準となる実験データを獲得することを目的としている。平成29年度は、主にコスタリッツ-サウレス超流動転移に関して、1なぜ高周波で低周波実験で見られたような回転による非線形効果が見られないのかについて理論的な考察を実施し新たな知見を得た、2さらに予備的な横ずれ音響インピーダンス測定により300MHz以上のマイクロ波帯においても水晶マイクロバランスを利用した超流動転移研究の可能性を示した。以上より、次年度以降の研究に繋がる結果を得ており、研究はおおむね順調に進展している。超流動ダイナミクスを研究する強力な方法として機械的応答の周波数依存を測定することがあげられる。平成30年度は主に高周波・広帯域(20500MHz)における研究手法を確立するために、測定技術確立のベンチマークとしてバルク液体4He超流動の横ずれ音響インピーダンス研究を実施した。液体中の横ずれ水晶振動子の動作は、粒子の平均自由行程と粘性長の大小関係で決まっている。ラムダ温度以上では平均自由行程が十分に小さく(流体領域)、高周波粘性計として動作する。ラムダ温度以下になると平均自由行程が急激に大きくなるため、ある温度以下でバリスティック領域へとクロスオーバーする。この状況では振動子表面と準粒子(フォロン、ロトン)が直接運動量を交換し、超流動相中の準粒子を研究する上で極めて有効なプローブとなる。実験データ(20, 60, 100, 300, 500 MHz)より振動子のQ値の逆数の変化、周波数の変化より、それぞれ有効粘性1、有効粘性2が計算される。有効粘性1、2ともに明確な周波数依存を観測した。また過去に実施された振動ワイヤーを使った低周波実験(1.9kHz)と観測に大きな違いが生じた。有効粘性1については1.6K以下で顕著な周波数依存が観測された。一方で、有効粘性2についてはラムダ温度以下の温度領域全体で周波数依存が観測され、1.5K付近でデータが1点で交差する結果を得た。これらから、1高周波実験ではフォノンの有効粘性への寄与は小さくそのためロトンによる寄与が支配的であること、21K以下の有効粘性の急減な減少はバリスティックなロトンの寄与が原因であること、がわかった。また2つの理論モデル、1粘弾性モデル、2ロトンの平均自由行程-粘性長比を考慮したkineticモデル、と比較をしたところ、理論1では実験結果を説明できず、理論2で有効粘性の周波数依存の定性的な振る舞いが説明された。
福祉・環境・スピリチュアリティを包含したケアとコミュニティ空間の構築に関する研究

本研究においては、まず初年度において、福祉・環境・スピリチュアリティを包含したケアないしコミュニティ空間形成に取り組んでいる事例収集に着手するとともに、研究会での検討を通じて、特に「コミュニティの中心」及び「コミュニティの単位」という基本概念を摘出し、今後の日本社会におけるコミュニティの中心の重要な候補として、1)神社・お寺、2)学校、3)商店街、4)自然関係(公園・農園等)を設定した。2年度目は、「コミュニティの中心」及び「コミュニティの単位」の各地域における実態や課題を把握すべく、全国の自治体に対して「地域コミュニティ政策に関するアンケート調査」を実施した(2007年5月。対象は全国市町村1834のうち無作為抽出917プラス政令市とその区・その他で計1110団体に送付し返信数603(回収率54.3%))。主な質問事項は、地域コミュニティの中心、地域コミュニティの単位、地域コミュニティづくりにおける課題・ハードル、地域コミュニティづくりの主体、地域コミュニティ政策において重要な点、その他複数の自由回答項目等からなるものである。本調査により、今後「コミュニティの中心」として特に重要な場所としては(1)学校、(2)福祉・医療関連施設、(3)自然関係、(4)商店街、(5)神社・お寺等が挙げられること、また「コミュニティの単位」としては「自治会・町内会」が群を抜いて多く小学校区がこれに次ぐ等が明らかになるとともに、クロス集計の結果市町村の規模や特性によって相当な多様性があることが示された。こうした調査結果とともに、コミュニティをめぐる理論的考察や概念的枠組みの整理、個別の事例収集とケーススタディ等を総合して調査研究報告書をまとめた。これらの考察から浮上してきた「福祉地理学」とも呼ぶべき新たなパラダイムや、福祉政策と都市政策、土地政策、環境政策等との統合を通じた望ましいコミュニティ政策のあり方についてさらに研究を展開していくこととしている。本年度は、2年計画の初年度目として、まず福祉・環境・スピリチュアリティを包含したケアないしコミュニティ空間形成に取り組んでいる事例収集に着手するとともに、研究会での検討を通じて、特に「コミュニティの中心」及び「コミュニティの単位」という基本概念を摘出し、今後の日本社会におけるコミュニティの中心の重要な候補として、1)神社・お寺、2)学校、3)商店街、4)自然関係(公園・農園等)を設定した。また、「コミュニティの中心」を吟味するにあたり、場所の性格及び活動内容(ケア、環境学習等)という座標軸を併せて検討した。こうした概念整理を踏まえて、日本の各地域における「コミュニティの中心」や「コミュニティの単位」をめぐる現状や今後の課題を把握するため、全国の自治体(市町村)に対するアンケート調査を実施することとし(半数を無作為抽出)、その項目の設定や準備作業を行った。以上のように(1)概念的枠組みの整理、(2)個別の事例収集とケーススタディ、(3)アンケート調査を通じた定量的把握を平行して進めてきたが、次年度はこれらの結果を集計・整理するとともに「コミュニティの中心」「コミュニティの単位」等についての吟味を深化させ、今後の望ましいコミュニティ政策やケアモデルの構築のあり方についてとりまとめていくこととしている。本年度は,2年計画の最終年度として,1年度の研究を通じて浮かび上がってきたキーコンセプトしての「コミュニティの中心」及び「コミュニティの単位」の各地域における実態や課題を把握すべく,まず全国の自治体に対して「地域コミュニティ政策に関するアンケート調査」を実施した(2007年5月。主な質問事項は,地域コミュニティの中心,地域コミュニティの単位,地域コミュニティづくりにおける課題・ハードル,地域コミュニティづくりの主体,地域コミュニティ政策において重要な点,その他複数の自由回答項目等からなるものである。

本調査により,今後「コミュニティの中心」として特に重要な場所としては(1)学校,(2)福祉・医療関連施設,(3)自然関係,(4)商店街,(5)神社・お寺等が挙げられること,また「コミュニティの単位」としては「自治会・町内会」が群を抜いて多く小学校区がこれに次ぐ等が明らかになるとともに,クロス集計の結果市町村の規模や特性によって相当な多様性があることが示された。こうした調査結果とともに,コミュニティをめぐる理論的考察や概念的枠組みの整理,個別の事例収集とケーススタディ等を総合して調査研究報告書をまとめたが,これらの考察から浮上してきた「福祉地理学」とも呼ぶべき新たなパラダイムや,福祉政策と都市政策,土地政策,環境政策等との統合を通じた望ましいコミュニティ政策のあり方についてさらに研究を展開していくこととしている。
哺乳類の冬眠耐性確立機構の解明

冬眠は、全身性の代謝抑制により低温・乾燥・飢餓といった極限環境下での長期生存を可能とする生存戦略である。恒温動物である哺乳類の中にも、10度以下まで体温を下げ冬眠する哺乳類がいる。通常の哺乳類は長時間の低体温下では臓器機能を保持できず死に至ることを鑑みると、冬眠動物の備える冬眠耐性は驚異的である。興味深いことに冬眠耐性は通年発揮されるのではなく、前冬眠期から冬眠期にかけて誘導されることがいくつかの先行研究により報告されている。しかし、これらの変化とその冬眠期特異的誘導の分子機構は殆ど不明である。そこで本研究では、冬眠可能な哺乳類であるシリアンハムスターを用いて、冬眠耐性の発現機構の解明を試みている。シリアンハムスターは、短日・寒冷環境に二ヶ月から三ヶ月以上の長期間曝露することで外界の季節に関わらず数ヶ月の冬眠を行う。本研究ではまず安定した冬眠誘導系を確立し、冬眠誘導には体重の閾値があること、および冬眠導入までの期間には体重と正の相関があることを明らかにしていた(Chayama, 2016)。さらに、冬眠期と非冬眠期の個体の間で全身臓器において発現する遺伝子のプロファイリングを次世代シーケンサーを用いて行い、冬眠個体において発現が亢進または減弱する遺伝子を多数同定した。さらに、シリアンハムスターの全冬眠期間における白色脂肪・骨格筋量の変動を、非侵襲的測定法により計測した。その結果、両者ともに冬眠誘導までの間に減少し、冬眠期間は一定に保たれることが明らかとなった。またこれに伴い、白色脂肪、骨格筋の両者において、組織リモデリングが生じることを明らかにした。特に白色脂肪においては、脂質同化と脂質異化の同時亢進に加え、白色脂肪細胞の褐色化が生じることを明らかにし、論文として報告した(Chayama, 2018)。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。わたしたちはまず安定した冬眠誘導系を確立し、冬眠誘導には体重の閾値があること、および冬眠導入までの期間には体重と正の相関があることを明らかにした(Chayama, 2016)。これらの成果を用いて、白色脂肪組織、褐色脂肪組織、肝臓、骨格筋等の組織における冬眠期特異的生体変化を明らかにしつつある。具体的には、白色脂肪組織で生じる脂質同化と脂質異化の同時亢進が、冬眠誘導前の前冬眠期に生じることを経時的サンプリングと遺伝子発現解析により明らかにした。H28年度は主に以下の成果が得られた。1)シリアンハムスターの安定した冬眠誘導系を確立した。この過程で、冬眠の誘導にはある体重の閾値を下回る必要があること、体重と冬眠誘導までの期間には正の相関があること、さらに冬眠誘導前には基礎体温値の低下が認められることを見出し、論文として報告することができた(Chayama, 2016)。2)冬眠時に複数の臓器で発現が亢進または減少する遺伝子を、冬眠にともなう低体温により誘導されるものなのか、それとも冬眠特異的なものなのかを、麻酔薬による強制低体温実験等により明らかにしつつある。これらの方針で研究を進めることで、冬眠耐性の分子機構に迫れると期待される。3)冬眠期に生じる白色脂肪組織、骨格筋、肝臓における臓器変化を解析した。また、白色脂肪組織で生じる脂質同化と脂質異化の同時亢進が、冬眠誘導前の前冬眠期に生じることを経時的サンプリングと遺伝子発現解析により明らかにした。

シリアンハムスターは、短日・寒冷環境に二ヶ月から三ヶ月以上の長期間曝露することで外界の季節に関わらず数ヶ月の冬眠を行う。わたしたちはまず安定した冬眠誘導系を確立し、冬眠誘導には体重の閾値があること、および冬眠導入までの期間には体重と正の相関があることを明らかにした(Chayama, 2016)。さらに、冬眠期と非冬眠期の個体の間で全身臓器において発現する遺伝子のプロファイリングを次世代シーケンサーを用いて行い、冬眠個体において発現が亢進または減弱する遺伝子を多数同定した。これらの成果を用いて、白色脂肪組織、褐色脂肪組織、肝臓、骨格筋等の組織における冬眠期特異的生体変化を明らかにしつつある。具体的には、白色脂肪組織で生じる脂質同化と脂質異化の同時亢進、白色脂肪細胞の褐色化、骨格筋の筋繊維タイプシフト、が、冬眠誘導前の前冬眠期に生じることを経時的サンプリングと遺伝子発現解析により明らかにした。さらに非侵襲的手法を用いて同一個体における白色脂肪・骨格筋量の測定を全冬眠期間を通じて行い、白色脂肪および骨格筋量が冬眠期間は一定に保たれることも明らかにした。H29年度はH28年度に引き続き以下の成果が得られた。1)シリアンハムスターの全冬眠期間における白色脂肪・骨格筋量の変動を、非侵襲的測定法により計測した。その結果、両者ともに冬眠誘導までの間に減少し、冬眠期間は一定に保たれることが明らかとなった。2)冬眠時に発現変動する遺伝子が、冬眠にともなう低体温により誘導されるものなのか、それとも冬眠特異的なものなのかを、麻酔薬による強制低体温実験等により明らかにした。3)冬眠期に生じる白色脂肪組織、骨格筋、肝臓における臓器変化を解析した。昨年度明らかにした白色脂肪組織で生じる脂質同化と脂質異化の同時亢進に加え、白色脂肪組織の褐色化、全身性に生じる骨格筋の筋繊維タイプシフトを明らかにした。冬眠は、全身性の代謝抑制により低温・乾燥・飢餓といった極限環境下での長期生存を可能とする生存戦略である。恒温動物である哺乳類の中にも、10度以下まで体温を下げ冬眠する哺乳類がいる。通常の哺乳類は長時間の低体温下では臓器機能を保持できず死に至ることを鑑みると、冬眠動物の備える冬眠耐性は驚異的である。興味深いことに冬眠耐性は通年発揮されるのではなく、前冬眠期から冬眠期にかけて誘導されることがいくつかの先行研究により報告されている。しかし、これらの変化とその冬眠期特異的誘導の分子機構は殆ど不明である。そこで本研究では、冬眠可能な哺乳類であるシリアンハムスターを用いて、冬眠耐性の発現機構の解明を試みている。本研究ではまず安定した冬眠誘導系を確立し、冬眠誘導には体重の閾値があること、および冬眠導入までの期間には体重と正の相関があることを明らかにしていた(Chayama, 2016)。さらに、シリアンハムスターの全冬眠期間における白色脂肪・骨格筋量の変動を、非侵襲的測定法により計測した。またこれに伴い、白色脂肪、骨格筋の両者において、組織リモデリングが生じることを明らかにした。
量子不変量と数論的不変量及び保型形式との関連の研究とその応用

これまでに得られていた2橋結び目のcolored Jones polynomialの公式にR.LawrenceとO.Ronによって与えられた,結び目のcolored Jones polynomialの公式からその結び目に関するデーン手術によって得られるホモロジー球面のSU(2)WRT不変量をえる方法を適用することにより,ホモロジー球面については、SU(2)WRT不変量を決定することが知られている大槻不変量の数論的性質を予想し、実際に、葉広氏による結果を利用することにより、その性質が成り立つことを示した。更に、樋上によってえられていたザイフェルト多様体の大槻不変量のデータをもとに、LMO不変量のとりうる値を研究し、代表者によって得られていたザイフェルト多様体のデータを利用することにより整ホモロジー球面に対する、次数6までのLMO不変量の集合を決定し、応用として、整ホモロジー球面に対する、次数6までの大槻不変量の関係式を完全に決定した。LawrenceとZagierは、ポアンカレ・ホモロジー球のSU(2)WRT不変量が保型形式と密接な関係があること、すなわち、半整数重みを持つ保型形式のアイヒラー積分の極限値がWRT不変量と一致することを発見した。樋上は整ホモロジー球ではないある種のザイフェルト多様体についてWRT不変量を詳細に解析し、やはり保型形式のアイヒラー積分を用いてWRT不変量が書き表せることを示した。さらに、保型性をもちいることによりWRT不変量の厳密な漸近展開を得、大槻級数、Chern-Simons不変量などの位相不変量の数論的な解釈を与えた。また、ここで現れる保型形式も多様体の基本群と密接な関係があることを明らかにした。これまでに得られていた2橋結び目のcolored Jones polynomialの公式にR.LawrenceとO.Ronによって与えられた,結び目のcolored Jones polynomialの公式からその結び目に関するデーン手術によって得られるホモロジー球面のSU(2)WRT不変量をえる方法を適用することにより,計算機ソフトにより具体的計算を行った。その結果を検証することにより、ホモロジー球面については、SU(2)WRT不変量を決定することが知られている大槻不変量の数論的性質を予想し、実際に、葉広氏による結果を利用することにより、その性質が成り立つことを示した。樋上は、sphericalタイプのザイフェルト多様体のSU(2)WRT不変量を詳細に研究した。その結果、まず半整数重みを持つ保型形式のアイヒラー積分の極限値をもちいてWRT不変量が書き表せることを明らかにした。この事実によりWRT不変量の漸近展開を厳密に計算することに成功した。さらにその漸近展開から、sphericalタイプのザイフェルト多様体のいくつかの大槻不変量の公式を得た。さて、こうした多様体のWRT不変量の表示形式としてはいろいろ存在することが知られているが、ラマヌジャンのモック・テータ函数を用いても書き表せることを明らかにした。この対応関係から新しいモックテータ函数を定義し、その保型性について議論した。葉広氏によって与えられた、大槻不変量のcyclotomic expansionを利用することにより、結び目のsurgeryによって得られる整ホモロジー球面に対する、次数3までの大槻不変量の公式を与えた。応用として、大槻不変量の関係式を与え、大槻不変量がある無限個のザイフェルト多様体ではない整ホモロジー球面を区別することを示した。更に、樋上によってえられていたザイフェルト多様体の大槻不変量のデータをもとに、LMO不変量のとりうる値を研究し、代表者によって得られていたザイフェルト多様体のデータを利用することにより整ホモロジー球面に対する、次数6までのLM0不変量の集合を決定し、応用として、整ホモロジー球面に対する、次数6までの大槻不変量の関係式を完全に決定した。つまり、昨年度得られていた結び目のsurgeryによって得られる整ホモロジー球面に対する大槻不変量に対して証明されていた関係式をすべての整ホモロジー球面に対して拡張することができた。

また、樋上は、SU(2)Witten--Reshetikhin--Turaev(WRT)不変量と保型形式との関係を詳細に調べた。この関係はLawrence--Zagierらにより1999年にポアンカレ・ホモロジー球面について初めて指摘された。ここでは、整ホモロジー球面でないザイフェルト多様体についてWRT不変量を具体的に計算し、やはり保型形式と関係があることを明らかにした。すなわち、重み3/2のベクトル保型形式のEichler積分のある種の極限値とWRT不変量が一致するのである。ここで用いられる保型形式も3次元多様体の基本群と密接に関連したものであることを示した。
ヒッグスボソンの精密測定と精密理論計算の指紋照合による新物理究明

素粒子標準理論は、電弱スケール(100GeV程度)の物理を記述する優れた理論として確立している。しかし、その一方で、そのヒッグスボソンの振る舞いを記述する部分であるヒッグスセクターの構造は依然として解明されていない。標準理論はヒッグス2重項場一つからなる最小形が仮定されているが、複数のヒッグス場から構成される様な拡張されたヒッグスセクターの可能性は排除されていない。その上、その様な拡張ヒッグスセクターは、標準理論の枠組みでは記述されない諸現象(ニュートリノ振動、暗黒物質の存在、宇宙のバリオン数非対称性等)を説明できる新しい物理模型にしばしば導入される。故に、ヒッグスセクターの構造を解明することは標準理論の背後にある新物理理論を探求する上で極めて重要である。ヒッグスセクターの構造解明に対する指針を与える為に、我々は代表的な拡張ヒッグス模型(ヒッグス2重項場を二つ含む模型、ヒッグス2重項場に1重項場が加わる模型等)を包括的に扱った。そして、模型ごとにヒッグスボソンに対する崩壊率や崩壊分岐比、生成断面積に対する理論予言を摂動の高次効果を含めて評価した。拡張ヒッグス模型におけるこれら物理量に対する理論予言は模型に含まれる新粒子の寄与により標準理論の予言からずれる為、そのズレのパターンを模型ごとに包括的に解析することで模型間の識別可能性を調査できる。崩壊率や崩壊分岐比に対する標準理論からのズレの解析により、我々は本研究で取り扱ったすべての模型が実際に将来加速器実験における精密測定データと各模型のズレのパターンを比較することで、識別可能であることを明らかにした。また、将来の国際線系加速器(ILC)実験で実現される光子とヒッグスボソンが同時に生成される過程を解析し、電荷2をもつ新スカラー粒子を含む模型においては、その生成断面積が標準理論予言の凡そ6-8倍増強される得ることを示した。本研究の最終目標は上述した様な代表的な拡張ヒッグス模型におけるヒッグスボソンの信号強度を摂動の高次効果を全て取り入れて評価し、全モードに対する信号強度の標準理論からの可能なズレを模型ごとに見積もることである。ヒッグス信号強度はヒッグスボソンの崩壊分岐比と生成断面積の積で定義される物理量である。本年度の研究により、各拡張ヒッグス模型に対するヒッグス崩壊分岐比の評価が完了している。故に、大型ハドロン衝突型加速器(LHC)実験やILC実験で起こり得るヒッグスボソンの生成断面積を評価することで、信号強度を見積もることができる為、本研究は概ね順調に進展していると言える。現在、THDM(ヒッグス2重項場2個の模型)、HSM(ヒッグス2重項場に1重項場が加わる模型)、IDM(ヒッグス2重項場にスカラー2重項場を含む模型)におけるヒッグス崩壊率と崩壊分岐比を摂動の高次補正を含めて精密評価する数値計算プログラム(H-COUP2.0)を構築しており、まずその数値計算プログラムを完成させ一般に公開する。その後、H-COUPプログラムを利用して、LHC実験やILC実験におけるヒッグスボソンの生成断面積の精密評価を行う。そして、最終的にこれらのヒッグス崩壊分岐比と生成断面積に対する精密計算の結果を集約し、ヒッグスボソン信号強度に対する理論予言を上述の全ての拡張ヒッグス模型について評価する。

ヒッグス信号強度はヒッグスボソンの崩壊分岐比と生成断面積の積で定義される物理量である。本年度の研究により、各拡張ヒッグス模型に対するヒッグス崩壊分岐比の評価が完了している。故に、大型ハドロン衝突型加速器(LHC)実験やILC実験で起こり得るヒッグスボソンの生成断面積を評価することで、信号強度を見積もることができる為、本研究は概ね順調に進展していると言える。現在、THDM(ヒッグス2重項場2個の模型)、HSM(ヒッグス2重項場に1重項場が加わる模型)、IDM(ヒッグス2重項場にスカラー2重項場を含む模型)におけるヒッグス崩壊率と崩壊分岐比を摂動の高次補正を含めて精密評価する数値計算プログラム(H-COUP2.0)を構築しており、まずその数値計算プログラムを完成させ一般に公開する。その後、H-COUPプログラムを利用して、LHC実験やILC実験におけるヒッグスボソンの生成断面積の精密評価を行う。そして、最終的にこれらのヒッグス崩壊分岐比と生成断面積に対する精密計算の結果を集約し、ヒッグスボソン信号強度に対する理論予言を上述の全ての拡張ヒッグス模型について評価する。