hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
弱い相互作用による超構造の設計と超機能化

シグマ共役高分子・パイ共役高分子の超階層構造化と革新機能化へ向け、(1)階層的高分子場による弱い相互作用の検出・増幅・固定、(2)特異なトポロジー構造制御と物性・機能相関解明、(3)弱い相互作用によって構築されたポリシランから発光性シリコンセラミック変換の可能性を明らかにすした。非古典的な弱い相互作用をシグマ共役・パイ共役高分子材料システム構築の設計概念に予めプログラムすると、高分子、金属、セラミクスそれぞれ単独では実現が困難であった、分子情報→分子情報変換(発生、転写、増幅、記録、反転、消去)、分子情報→電磁場変換(分子→光・電子・熱)、ケイ素高分子→セラミックス物質変換できる可能性を示した。具体的には、1.CH/π相互作用による発光性高分子複合体の設計と発光イメージング(薄膜・ファイバー化)、強誘電性非発光性高分子/蛍光分子、発光性高分子/蛍光分子、発光性高分子/発光性高分子などの複合膜を作製し、誘電率の温度変化と発光スペクトル挙動・発光分子構造・配向構造相関を解明し、感熱性多色発光機能薄膜、蛍光イメージング薄膜・多孔質電界紡糸ファイバーへ発展できた。2.弱いCH/Si間相互作用による発光性シリコン超階層構造体可溶性2次元有機ケイ素高分子(ポリシリン)のCH/Si相互作用とSi-C結合の熱解裂反応の精密制御により23次元的階層構造を持つ可視-近赤外域で発光する新規シリコン材料の創成に成功した。このように、弱い相互作用をキー概念として材料設計した高分子階層構造体が発光波長や強度変調などの機能を有することが明らかになった。これらの成果はACSのHeartCutとしての研究ハイライト、ElsevierのNanoTodayのトピックス紹介、Macromol. Rapid Commun.の表紙に掲載されるなどの対外的評価を得た。1.本研究では、(1)階層的な高分子場による弱い相互作用の検出・増幅・固定化、(2)特異な構造と物性、(3)革新機能の発現へ向け、弱い相互作用・構造・物性・機能の相関関係を明らかにする。我々はこれまでに非古典的な弱い分子内・分子間相互作用を高分子設計に取り入れることによって、高分子、金属、セラミクスでは実現不可能であった分子情報→分子情報変換(発生、転写、増幅、記録、反転、消去)、分子情報→電磁場変換(分子→光・電子・熱)、ケイ素高分子→セラミックス物質変換が可能になる。2.CH/π相互作用による発光性高分子・分子複合膜の精密配向制御と高精細発光イメージング常誘電-強誘電転移を起こす高分子/発光分子、発光性高分子/発光性分子、発光性高分子/発光性高分子などの複合体の配向膜を作製し、誘電率の温度変化と発光スペクトル・発光分子構造・配向構造などとの相関を解明を目指した。弱い相互作用を温度可変固体IR,誘電率変化により検出するとともに、感熱性多色発光機能薄膜およびイメージング薄膜へ展開した。ケイ素骨格からなる種々の2、2.5次元構造の可溶性有機ケイ素高分子を創成し、CH/Si間相互作用の制御とSi-C結合の解裂制御により可視-近赤外域で発光するシリコン薄膜を構築した。
製造現場の変容における企業経営への影響に関する実証的研究

本研究では、製造現場における変容を(1)人材構成と(2)技術の複合化の視点から調査・分析し、企業経営への影響に関する実証分析を実施した。持続可能な社会の実現にむけて、科学技術への期待も変化している。技術革新には、多様な場で活躍する人材、幅広い分野の知の結集を必要とする。研究機関からスピンアウトし新技術を発信する企業も増加傾向にある。製造現場の急速な変化は本研究当初から指摘してはきたが、世界中で未曾有の危機に直面し、我が国ものづくり展望にも変貌を迫られている。本研究では(1)製造現場の人材構成の混成部隊化(2)技術の高度化・複合化にともなう客観性や再現性の重視、の視点から、製造現場における変容を分析し、これにともなう企業経営への影響やその対応に関する実証的研究を行う。製造現場の人材の多様性・異質性や、今日までの成長の軌跡を離れた技術の桁違いの破壊的変化など、想定を超えた急激な変容は、生産システムにとどまらず、企業経営全般さらには地域システムや教育システム、我が国のグランドビジョンにも波及する重要課題である。こうした問題意識で、学際的な幅広い現地調査研究を続け、科学技術の相互の連関や俯瞰型人財育成にいたるまで、我が国製造業の今後の展望を考察する。本研究では、現場における人材構成の混成部隊化や、技術の高度化・複合化にともなう客観性や再現性の重視という2つの着眼点から、製造現場が変容していく影響を現場管理を中心とする議論にとどまらず、企業経営全般に波及する課題として実証的研究に取り組んでいる。当該年度においては、最先端の科学技術の粋を集めた製造現場や、外国人労働者や期間従業員のマネジメントに優れる現場、伝統芸能に属するモノづくりやその継承システム、伝統芸能で培われた技を革新へと活かす最新鋭の現場等、多岐にわたる現地調査を実施することができた。海外調査については、自費による研究となったが、国内外多数の現地調査を実施し、これを基に学会報告や論文に成果とすることができた。製造現場の状況が急速に変化していくことは本研究でも従来から指摘してはいたが、昨夏以降の逆方向への激変ぶりのスピードは想定を超えた勢いとなった。こうした危機的状況を、減産やコスト削減で耐え忍ぶだけでなく、危機後を見据えた新たなる技術革新や人材開発手法への対応策を講ずることは現在の日本経済において焦眉の急となっている。今後の日本の産業構造の転換や重点課題へとどう取り組むのか、科学技術創造立国としてどう舵取りを行っていくのか、既存の産業や既存技術の強みをどう捉えるのか、等、産業界の関係部署との意見交換などをも踏まえ、日本ならではの製造現場の強さと弱点、今後の企業経営のあるべき姿について、現場の実情を把握しながら分析を精緻化できたことは、社会的要請も高いと考えられ、時代の流れに即した有意義な研究となった。本年度は、低炭素社会に向けて、環境・新エネルギーを軸に、技術革新とこれを支える人財育成の重要性を中心に研究を進展させた。技術や市場の破壊的変化に曝され、従来までの日本の強いモノづくり競争基盤が否定されかねない状況となっている。地球環境問題、新興国の動き、原材料価格の乱高下、レアメタル確保、石油や石炭などの化石燃料の限界等に対処し、モノづくりのフロントランナーさらには科学技術創造立国日本としての今後の姿を考察することには重要な意義がある。最先端の工学系文献や先導的中核施設、たとえば、産総研(産業技術総合研究所)、NEDO(新エネルギー・産業技術総合開発機構)、JAXA(宇宙航空研究開発機構)、NIMS(物質・材料研究機構)等、技術革新に関わる試験研究開発・制御・解析・分析や横断型基幹科学技術についても注目した。自動車では、ナノに象徴される極端な価格破壊や新興国の成長、HVやEVへの技術変化、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池、さらにはポストリチウムイオンとして革新的電池の開発等が進んでいる。エネルギー全体の最適化を志向するエネルギーマネジメントシステムとしてのスマートグリッド関連技術に世界の関心が急速に高まっている。世界では、水を取り巻く状況が深刻化し、水ビジネスも脚光を浴びている。こうした現状において、単体の技術・製品では、例えば二次電池の電極や電解液、セパレータ等、最先端の材料技術分野において日本は高い国際競争力を誇る。水ビジネスにおいても、水処理膜、ポンプ、排水処理装置などではトップレベルとはいえ、より利益に結びつくプラント運営では欧州企業が先行するなど、今後は製品単体からシステム全体でのオールジャパンの総合力を考慮する必要性も議論されている。次世代二次電池やLED照明、スマートグリッド関連技術、微粒子や膜を利用する土壌・水質浄化などの環境負荷低減技術には、ナノレベルの技術が多岐にわたり駆使されるようになり、高度計測の分析・評価機能をより問われる。こうした現状を踏まえ、本年度は、国内外のモノづくり激変の動向、技術革新を中心に現場の変容と企業経営への影響について研究を深めた。

本研究では、(1)人材構成の混成部隊化、(2)技術の高度化・複合化、の視点から、製造現場における変容を分析し、企業経営への影響やその対応に関する実証的研究を進めてきた。当該年度においては、(2)ナノレベルでの研究開発、(2)巨大・複雑化システムによる科学技術の相互の連関、等の技術の桁違いの変化にともなう現場の課題、各々の領域が深く専門・細分化する問題と、こうした変容にともない幅広く技術の全体像を把握できる俯瞰型人財育成を中心に研究を進展させた。中間総括ともいうべき学会報告や学術雑誌等への投稿、寄稿依頼、産業界からの意見交換、政府関係委員会等での発言を求められる機会も増加した。従来までの技術は、経験を重視し現場での微調整・試行錯誤を繰り返し克服できた側面もあるが、ナノテクでの微細レベルでは、実験、計測、分析、評価等の先端研究施設や計測分析機器等の研究基盤を整備し科学的に解明し客観性や再現性が重視される。JAXA、NEDO、NIMS、産総研、理化学研究所、Spring-8、科学技術振興機構等の研究機関にも注目した。エネルギーの世界最先端分野についても調査研究を試み、東北での研究中に東日本大震災に遭遇し、ライフラインの停止や情報システムダウン、サプライチェーンの危機的状況を実感として研究を重ねた。宇宙開発をはじめ、スマートグリッドや水ビジネス、高速鉄道システムなどに示唆されるように、優れた要素技術・高品質な製品の単体での提供から、膨大な要素技術を融合する巨大複雑化システムへの対応の研究は、産官学の喫緊の課題であり重要な意義がある。地球環境問題や新興国の台頭、資源枯渇等の課題も山積している。今日までの成長の軌跡を離れたパラダイムシフトとこれにともなう支配力学や人財育成の変容を考察することは、日本の今後のあり方を考えるうえで社会的要請も高い。本研究では、製造現場における変容を分析し、企業経営への影響やその対応に関する実証的研究を進めてきた。そのさい、1.人材構成の混成部隊化、2.技術の高度化・複合化にともなう客観性や再現性の重視、の2点に着眼した。世界中において今日までの成長の軌跡を離れたパラダイム転換の局面を迎え、持続可能な社会と科学技術のあり方が問われるなか、本研究はこうした社会的要請のきわめて高い喫緊の課題につながり、研究の意義や広がりが増した。科学技術の相互の連関構造はますます巨大化・複雑化の様相を呈している。府瞰型人材育成やNEDO、NIMS、JAXA、産総研、理化研等、研究機関の動きにも注目した。新技術開発には巨額投資、幅広い異なる分野の叡智の結集を必要とするようになり、太陽光発電、水素エネルギー、超電導、次世代宇宙システム、水循環ソリューション等の共同研究開発事例でもみられるように「技術研究組合」等の体制を活用し多岐にわたる組織が参加する産官学連携への動きも加速化している。研究機関からスピンアウトし新技術・新製品を発信する若い企業も増加傾向にある。航空宇宙、水ビジネスやエネルギー、高速鉄道などにも見られるように、優れた要素技術、高品質な製品を単体での提供からトータルシステムを構築し運営する総合力が問われるいっぽうで、ミクロンからナノ、ピコ、フェムトの微細レベルへと計測・分析評価機能やシミュレーションが欠かせない桁違いの技術変化の潮流にある。
原子間力顕微鏡を用いた生体分子のナノメカニクス計測技術の開発

本研究では分子・細胞レベルにおける力の感受・制御機構の解明を目指した新たな生体分子ナノメカニクス計測技術の開発を目的とした.初年度は原子間力顕微鏡(Atomic Force Microscopy:AFM)を用いて、力学的因子の影響によるアクチンフィラメントとアクチン結合タンパク質の相互作用変化の測定を行い、アクチンフィラメントの曲率依存的なArp2/3との相互作用変化の測定に成功した.曲率を有するアクチンフィラメントを再現するため,フォトリソグラフィーにより波状基板を作製し、酸化グラフェンを介して、アクチンフィラメントを化学修飾した.この波状基板上のアクチンフィラメントに対して、Arp2/3固定化AFM探針によりフォーススペクトロスコピーを行うことで,曲率を有するアクチンフィラメントとArp2/3の結合破断力を計測した.同様の実験を平面基板上で行い,それぞれの結合破断力をヒストグラム化し,結合破断力の平均値を求めた.波状基板上のアクチンフィラメントの曲率と相互作用の変化を計測した結果、アクチンフィラメントの曲率によって、最大3倍くらい結合破断力の平均値が上昇することが分かった.曲率を有するアクチンフィラメントは,曲率を有さないアクチンフィラメントと比較し,Arp2/3との結合を破断させるのに,より大きい力を要することが明らかとなった.本研究結果により,アクチンフィラメントとArp2/3の相互作用は,アクチンフィラメントの曲率依存的に変化することを定量化することに成功した.AFMを用いた本測定手法は,力学的因子によるアクチンフィラメントとアクチン結合タンパク質の相互作用変化の測定に非常に有用であると考えられる.また,本測定手法は,様々な力学的因子、および生化学的因子による相互作用変化の測定に応用出来ると期待している.本研究では分子・細胞レベルにおける力の感受・制御機構の解明を目指した新たな生体分子ナノメカニクス計測技術の開発を目的とした.初年度は原子間力顕微鏡(Atomic Force Microscopy:AFM)を用いて、力学的因子の影響によるアクチンフィラメントとアクチン結合タンパク質の相互作用変化の測定を行い、アクチンフィラメントの曲率依存的なArp2/3との相互作用変化の測定に成功した.曲率を有するアクチンフィラメントを再現するため,フォトリソグラフィーにより波状基板を作製し、酸化グラフェンを介して、アクチンフィラメントを化学修飾した.この波状基板上のアクチンフィラメントに対して、Arp2/3固定化AFM探針によりフォーススペクトロスコピーを行うことで,曲率を有するアクチンフィラメントとArp2/3の結合破断力を計測した.同様の実験を平面基板上で行い,それぞれの結合破断力をヒストグラム化し,結合破断力の平均値を求めた.波状基板上のアクチンフィラメントの曲率と相互作用の変化を計測した結果、アクチンフィラメントの曲率によって、最大3倍くらい結合破断力の平均値が上昇することが分かった.曲率を有するアクチンフィラメントは,曲率を有さないアクチンフィラメントと比較し,Arp2/3との結合を破断させるのに,より大きい力を要することが明らかとなった.本研究結果により,アクチンフィラメントとArp2/3の相互作用は,アクチンフィラメントの曲率依存的に変化することを定量化することに成功した.AFMを用いた本測定手法は,力学的因子によるアクチンフィラメントとアクチン結合タンパク質の相互作用変化の測定に非常に有用であると考えられる.また,本測定手法は,様々な力学的因子、および生化学的因子による相互作用変化の測定に応用出来ると期待している.
公民館経営の方法に関する実証的研究:社会的役割の観点から

本研究は、公民館経営に関する学術的・実践的知見を整理するとともに、複数の自治体を対象として、公民館活動や当該自治体における公民館の配置状況等に関する質量を伴ったデータを収集・分析することを通し、公民館が有する社会的役割に関して裏づけのある議論を展開することを目的としている。研究期間の最終年となる平成24年度は、調査票調査の対象となった秋田県北地域の公民館・公民館類似施設において、分館網が充実している館を対象にヒアリングを行った。その結果、公民館の活動の活性度は、館の対象区域の広狭(施設へのアクセス・アビリティ)よりも、学習活動を主導する地縁団体等の有無が重要な1つの鍵となっている場合があることを確認することができた。また、過年度において実施した調査票調査の対象地域にある教育委員会へもヒアリングを行い、中心地から離れた集落への学習支援、域内に存在する県立施設と公民館との役割分担や連携の実状・あり方について情報を得ることで、公民館整備体系を考察するうえで勘案すべき要因を補うことができた。政府統計や調査票調査での量的データとヒアリングで得られた知見を総括すると、公民館は役場機能や避難所機能などの役割を担う点においては狭域に配置されるべき施設であり、学習支援をも含めた意味での経営にあっては、地域住民のボランタリズムに大きく依拠し、かつ期待される施設であると考えられた。そのような観点から報告書をとりまとめる。社会教育の中心的施設である公民館が他の施設に比べて有する社会的な特徴を明らかにするために、公民館等を対象とした質問紙による数量調査、公民館が設置されていない自治体や公民館を転用した自治体等への聞き取り調査を実施した。その結果、地方の公民館は体育・レクリエーションに関する事業の実施率が高く、他の教育施設等が少ないなかで住民に学習する楽しみを与える役割などを果たしていることが示された。本研究は、公民館経営に関する学術的・実践的知見について整理するとともに、複数の自治体を対象として公民館活動や当該自治体における館の配置状況等に関する質量を伴ったデータを収集・分析することを通し、公民館が有する社会的役割に関する裏づけのある議論を展開することを目的としている。研究初年度である平成22年度は、公民館経営・(評価)に係る各種統計、文献等を収集・整理し、公民館の経営および社会的役割に関する論点整理を行った.また、調査票調査の実施対象である秋田県内の自治体における社会教育の歴史と現状について各種資料や施設見学を通して概要を把握するとともに、『社会教育調査報告書』をはじめとする公民館経営に関する各種先行調査の質問項目、調査結果を踏まえて質問紙を作成し、調査対象の公民館および市町村関連部局に調査への協力依頼を行った』研究の成果として、第1に公民館経営に関する資料として、論文16点、関係資料37点(自治体21点、団体16点)を収集・整理した(その他、図書、雑誌記事多数)。第2に、調査分析の過程において先行調査の知見との比較が可能となるよう質問項目・内容を合わせつつ、公民館の対象区域と施設の利用状況との相関や非常変災時の館の役割を知ることができるよう調査票を設計した。なお、調査の実施および調査結果の集計・分析は平成23年度に行う計画であり、調査票調査の結果・公民館の社会的役割への理解を補足するために、公民館非設置自治体などと比較できるように調査を進める予定である。研究期間の2年目となる平成23年度は、前年度に作成した調査票を基に秋田県北地域の公民館・公民館類似施設を対象として社会調査を実施し、過疎自治体の多い地域における公民館の対象区域や他の教育機関などの関連施設の存在状況について特徴的なデータが得られ、公民館の平均的な実態を捕捉するという本研究の目的の1つが達成された。また公民館(類似)施設の社会的な役割・機能と関わって、役場の支所・出張所として機能していること、館によって主催事業の実施状況の程度差が大きいことなどが明らかとなった。さらに公民館の社会的意義を浮き彫りにするため、公民館非設置自治体へのヒアリングを行い、当該自治体において公民館にかわる社会教育の拠点となる場の有無について質的データを得た。同ヒアリング調査では、学校や集会所を媒介とした社会教育活動の展開に関する知見を得るとともに、自治体内の主要産業の内容によって、学習活動を行う余暇時間の程度が変わり、ひいては教育機関の必要程度とも関連しうるという研究上の新たな視点が得られた。また、公民館を他種施設へと転用した事例についてもヒアリング調査を行い、財政合理化という側面に注目して「公民館」経営を考えるための情報が得られた。

また、過年度において実施した調査票調査の対象地域にある教育委員会へもヒアリングを行い、中心地から離れた集落への学習支援、域内に存在する県立施設と公民館との役割分担や連携の実状・あり方について情報を得ることで、公民館整備体系を考察するうえで勘案すべき要因を補うことができた。政府統計や調査票調査での量的データとヒアリングで得られた知見を総括すると、公民館は役場機能や避難所機能などの役割を担う点においては狭域に配置されるべき施設であり、学習支援をも含めた意味での経営にあっては、地域住民のボランタリズムに大きく依拠し、かつ期待される施設であると考えられた。そのような観点から報告書をとりまとめる。当初計画に記載した調査をとりまとめることができたため。調査票調査の実施対象へのヒアリングを行い、公民館経営の実態に関して質量を兼ね備えた資料が得られるように研究を進める。
唾石の石灰化に関する組織学的研究-細菌とリン脂質類との関連について-

手術材料より得られた唾石についてタンニン酸グルタル-アルデヒド混合固定法を試行し、唾石の石灰化構造を超微形態について病理組織学的に観察を行ない以下の結果を得た。【実験方法】1.手術材料より得られた唾石6症例計8個(3mm×3mm18mm×21mm)を観察対象とした。2.摘出後、唾石の表層より細菌培養を行なった。3.唾石の表層を可及的に紛砕し、1%タンニン酸を含む2.5%グルータルアルデヒド(0.2Mカコジレート緩衝液pH=7.2)と含まないものの2群に分けて前固定を行ない、1%OSO_4にて後固定を行なった。以下通法に従い減圧下でエポン樹脂包理し、非脱灰標本のままダイヤモンドナイフで超薄切片を作製し観察用試料とした。4.リン脂質のコリン基との反応生成物である一定の周期幅を有する多層膜構造物(MLB)の局在を観察した。また一部試料は石灰化構造物について、エネルギー分散型分光器による分析電顕(EDS)で検鏡した。【実験結果】1.細菌の同定検査では、Streptcoccus sp.とKrebsiella sp.が検出されたが、抗菌剤を投与されていたこともあり、唾石の形成との有意な関連性を示した菌種は確認されなかった。しかしながら透過電顕において、石灰化層で観察された変性した細菌菌体内部に、電子密度の高い針状結晶構造物が認めらた。エネルギー分析電顕でその結晶物がCaとPからなることが確認され、細菌が唾石の石灰化に関与している可能性が強く示唆された。2.タンニン酸前処理をした群では、明暗の規則的な4-6nmの周期構造を有するMLBが観察された。3.MLBは唾石に含まれるリン脂質であり、石灰化結晶針状結晶構造物に連続してこのMLBが認められ、唾石の初期石灰化にリン脂質が関与していることが形態学的にも明かとなった。
放射線照射した有機固体中に生成する水素分子の核スピン分布の特異性

今年度に得られた研究実績は以下のとうりである。1.液体ヘリウム温度でガンマ線を約10時間連続して照射するための照射専用クライオスタットを製作した。このクライオスタットは内部容器がガラス製でできており液体ヘリウムが入る。外側の液体窒素の入る部分および外壁はステンレス筒からできている。実際の照射テストを行ったところ、2.5lの液体ヘリウムを8.5時間保持することができ、ほぼ予定の性能を満たしたものであった。今後は液体ヘリウム温度でのガンマ線照射が従来に増して効率良く行うことが可能になった。2.エタノールおよびd_1-,d_2-,d_3-,d_5-,d_6-エタノールを液体窒素温度でガンマ線照射し、H_2,HD,D_2を生成させそのラマン散乱を行った。重水素物の生成効率をもとに、オルト・パラ水素生成のメカニズムおよびオルト・パラ変換機構について重要な知見を得た。特に捕捉電子を光ブリーチする過程で生成する水素分子の核スピン分布は放射線照射中にトンネル反応で引抜く水素分子の生成における核スピン分布と異っているという新しい知見を得た。この核スピン分布の特異性について現在解析を進めている。
ドイツ語教育の到達目標としての通訳

プロの日独通訳者たちの協力を得て行なった定期的な通訳者養成ワーキンググループの活動をベースに、「よい通訳」とはいかなるものかを考察しつつ、通訳教授法や教材の開発、通訳論をめぐる理論的考察、実際に観察される「誤訳」をリストアップして誤りの原因を分析し、そこから得られる知見を誤訳データベースとしてたちあげた。また、そして実際に通訳者として活動する上で極めて大きな助けとなることが予想される専門用語データベースの作成を進めた。本研究は、1.「よい通訳」の条件となる「総合的テクスト能力」の理論的解明2.「誤訳」・「誤解」のデータベース作成により「よい通訳」の基準を作成。3.専門単語リスト・データベースの構築4.日独通訳者養成教育で開発されるさまざまな実践的教育方法の試み、をめざしている。平成17年度は、やや予定よりも歩みが遅かったのが残念ではあるが、これらすべての点について基礎的作業を進めてきた。具体的にはまず、ほぼ毎月一回のペースで通訳者養成コースでの実験授業や通訳シミュレーションを行い、それらを通じて失敗例や問題テクストの収集にあたった。さらに、膨大な専門単語リストのデータベース化を、試行錯誤しつつも、独自のサーバーの上に新たに構築し直す作業を進めているところである。ただし、収集単語の数だけは着実に増えつつあるが、(1)データの正確さを期す(2)巷間の通常の辞書とは異なる実践的な分野別データバンクの意義づけ(3)使いやすいインターフェースをたちあげる、(4)著作権をクリアーした形で公開する、といった作業に予想以上の時間がかかっており、昨年いったん公開したデータベースは現在は作業協力者内だけでのたたき台の形で限られたメンバー内でしか公開していない。これについては、継続的に平成18年度における再公開に向けて作業中である。そして、萌芽研究のときから積み重ねた研究成果は、研究協力者の支援も受けつつ、中間発表論文としてすでに原稿も集まりつつあり、平成18年度の早い時期に公刊できることを目指している。本年度も引き続き通訳シュミレーションによるデータ収集を行なうと同時に、ネット上での通訳関連単語リスト(辞書)データ公開に向けてのサーバー整備なども行なった。まず通訳シミュレーションは、若手およびプロの日独会議通訳志望者なども集めて毎月、および夏季休暇等に集中合宿の形で定期的に行っているものであるが、本年度も引き続き、例年以上に活発に行った。そこでは、かねてより本研究で注目している「失敗データベース」の観点から、さまざまな興味深いデータを収集することができた。これは、「どのようなときにどのような通訳者がどのような間違いを犯すか」というケースを収集し分析をすることによって、通訳上の過ちを避け、一層すぐれた通訳が可能となることが想定できるというものであるが、その観点からとりわけ英語教育分野で近年着目されているディスコースマーカー(談話標識)の重要性を認識するに至った。これは、つい逐次通訳におけるメモ取り技術において、いわば無意識のうちに、メモ帳左欄に記号化されて書かれてきた部分とほぼ一致するものでもあるが、ドイツ語関連の通訳やドイツ語教育への応用可能性が今後の課題として本研究の枠内でクローズアップされることとなった。単語リストについては、依然、いかなる辞書の形で公開するべきか、とりわけオープン・データ化した際のデータの信頼性確保やセキュリティ対策など、技術的課題からかさまざまな試みが模索される段階にとどまったのが残念であるが、データは着実に集まりつつあり、次年度における公開をめざしている。ドイツ語教育との関係では、これまでの研究をもとに、日独通訳関係のセミナーにおいて発表を行なった(於:上智大学。2006年11月18日)安易な通訳技術の初級語学教育への取り入れには弊害も大きく、なにより総合的言語能力を駆使して対処せざるを得ない通訳業務のごく一部の能力やトレーニング法(たとえばサイトラ、ノートテーキング)などを道具化して授業に導入する発想に伴う危険、あるいは、会議通訳等の経験のない教員が安易に通訳を語ることの危険は声を大にして指摘せざるを得なかったが、にもかかわらず、通訳を含めた職業教育の観点からは初級語学教育を見直す発想の重要性をある程度位置づけることもできたと思われる。来年度はさらに、以上の研究を進めることにより、失敗データベースや単語リストに関しては、具体的成果をあげてゆきたいと考えている。本年度も、通訳者養成の集中合宿セミナーを2度にわたって開催し、また毎月研修会を東京大学において催した。そのなかでは、現役の日独通訳者および実習生の方々に実際に通訳をしてもらうシミュレーションを重ねた。そこでは、特に以下の項目に重点を置いて活動を行なった。誤訳分析:現役通訳者および養成中の訓練生に参加を求めた通訳者養成セミナーを通して、誤訳実例の収集を行い、その分析と分類作業を行なった。どのような場合にどのような誤訳が出現しがちなのか、その原因や傾向を分析することにより、類似の誤訳を事前に防ぎ、また、危険箇所を事前に認識することにより、問題のある訳を防ごうとするものである。

誤訳のパターンは非常に多様であるが、日独の言語的特性に起因する場合もあり、それらを分類することにより、翻訳の場合も含めて訳出言語の質が向上することが期待される。この作業は、誤訳のデータベース化の基礎資料となるものである。単語リスト:通訳において必要な日独専門用語リストのウェブ公開に向けて、本年度も単語の整備を進行した。今年はとりわけ、精神科学・法医学分野について、ICDのリストを入手し、その検討を行った。ただし、きわめて専門性が高い語彙集であり、また著作権との兼ね合いも問題となるので、今後も関係専門家と協議してゆく予定である。また、国立情報学研究所のウルリヒ・アーペル氏と連絡をとって、アーペル氏が作成した和独辞典との将来的なフォーマット統合について話し合った。本年度も、引き続き通訳シミュレーションによるデータ収集を行なうと同時に、通訳関連単語リスト(辞書)データ公開に向けての整備作業を行なった。通訳シミュレーションについては、プロ通訳者及び志望者、外務省やドイツ大使館職員らにお集まりいただいて東京大学駒場キャンパスのDESK(東京大学ドイツ・ヨーロッパ研究センター)の支援を得て毎月の月例会を、さらには産業技術総合研究所のご協力も得て2回の集中合宿を行なった。また、ヨーロッパ初の日本語を含めた通訳者養成コースを立ち上げようとしているハイデルベルク大学とも連携して、ネットで結んだ共同会議も行なったり、講師を招待したりした。専門用語データベース(http://germanistik.jp/woerterbuch/)や誤訳のデータベース(http://germanistik.jp/fdb/)のネット上での運用公開は、未だ試行毅階ではあるが、さまざまな試行錯誤を経て困難な点が分かってきたことを踏まえ、専門用語集の分野別整備と訳語の質的向上作業に着手した。これらについては残念ながら、本研究プロジェクト終了時にまとまった成果として完結するわけにはいかない状況であるが、その社会的ニーズに鑑み、今後も継続的に作業を行ってゆく。また実際に養成される質の高い日独通訳者たちは、本研究プロジェクトからすれば単なる「副産物」に過ぎないが、本研究が生み出す大きな社会的成果である。私はここ数年の活動を通じて日独両言語間の通訳者の平均レベルを確実に向上させて来られたと自負しており、今後も「すぐれた日独通訳者」という副産物を社会に還元してゆきたい。
新規三次元培養系を用いた肝再生基礎技術の確立

肝細胞の増殖を亢進させる増殖因子であるEpidermalgrowthfactor(EGF),EGF受容体のクローニングを行った。増殖因子の肝細胞増殖に与える影響について検討を行い、EGF受容体遺伝子の導入により細胞増殖能は1.5倍亢進し、ラット初代培養細胞の分裂寿命が、1:8で継代培養した場合、約2継代延長することが可能であった。EGF系の活性化以外にスフェロイド形成能力に影響を与える分子のスクリーニングを行い、癌抑制遺伝子RUNX3の細胞内導入が有効である可能性が高いことが判明した。そこでRUNX3の細胞内導入が有効である可能性が高いことが判明した。そこでRUNX3の発現の細胞凝集に与える影響についての検討を行った。クローニングしたRUNX3を細胞内に導入し、細胞形態の変化を確認したところ、細胞は相互に接着しスフェロイド様の細胞塊を形成した。この機構を解明するため、肝細胞癌cell lineであるHep3B,Huh7にRUNX3遺伝子を導入し、細胞形態の観察を行った。これら細胞においても、細胞-細胞間の接着は強固になっていた。マイクロアレイ解析で、変化の認められたE-cadherin,N-cadherinについて、免疫染色およびウエスタンブロットでも検討を行った。これら解析でも、E-cadherinの発現が亢進していることが確認された。通常のスフェロイドでもE-cadherinの発現は亢進していた。これら解析の結果より、RUNX3の発現を亢進させることによって、細胞はその機能を変化させ、細胞同士の接着を強固にし、スフェロイド形成能力を高める。その結果、臓器特異的な機能を高めることができる可能性がある。EGF受容体導入細胞などの遺伝子増殖能力の高い細胞を用い、細胞数を増やした上でRUNX3遺伝子の発現を高めることにより、肝臓の臓器再生モデルとしての3次元培養系の確立が可能であった。本年度は、遺伝子のクローニングを行い、細胞外マトリックスであるテネイシンのクローニングを終了した。クローニングしたテネイシンはシークエンスを確認した後、GFP, poly Histidineによるtaggingを行った。これら遺伝子はNIH3T3細胞内に導入し、その発現をウエスタンブロッティングで確認するとともに、蛍光顕微鏡により蛍光を確認した。その他、マウス肝臓をコラゲナーゼ潅流することにより肝細胞を分離し、スフェロイドの形成能を評価する手法を確立した。また、これら細胞の細胞機能の評価として、増殖能を[^3H]標識サイミジン取り込み能およびMTT assayにより評価する方法の確立。その他の増殖因子シグナリングはMAPkinase経路(elk-1, erk-MAPK, MEK, raf1),STAT経路(Jak1, STAT3),myc経路を中心にリン酸化蛋白特異抗体を用いたウエスタンブロッティングにより解析する手技の確立とその標準化を終了した。更に増殖シグナルはelk-1転写シグナルを遺伝子導入によるルシフェラーゼジーンレポーターアッセイにより検出する手法を確立した。従来はラットの肝細胞をコラゲナーゼで潅流してスフェロイド形成を行っていたが、より小さな動物であるマウスを用いてもコラゲナーゼ潅流により肝細胞を単離することが可能であり、更に三次元培養であるスフェロイド化が可能であることを確認した。本年度は、肝細胞の増殖を亢進させる増殖因子であり、本研究でマトリックスを改変することにより増殖を高める可能性の高い分子であるEGFのクローニングを行った。EGFは、human cDNAよりPCR法を用いてクローニングした。

増殖因子の肝細胞増殖に与える影響について検討を行った。これまでの検討で、EGFR遺伝子の導入により細胞増殖能は1.5倍亢進し、ラット初代培養細胞の分裂寿命が、1:8で継代培養した場合、約2継代延長することが判明している。EGFRの活性化により活性化される細胞内シグナル伝達経路は、既に報告されているとおり、MEK, erk-MAPKの経路であった。昨年度設定した、Westernの系、ルシフェラーゼreporterassayなどが、働くことを再確認した。また、スフェロイド形成能力に影響を与える分子のスクリーニングを行っていく過程において、癌抑制遺伝子の一つであるRUNX 3の遺伝子のクローニングを行い、その細胞内導入により、細胞が凝集し、スフェロイド様の細胞凝集塊を形成することが判明した。今後その作用機序についても解明する予定であるが、RUNX3の遺伝子発現コントロールは、細胞のスフェロイド形成に寄与する可能性が高いと考えられる。現在は、EGFはFusion蛋白の作成を行っている。昨年までの研究成果より、癌抑制遺伝子の一つであるRUNX3遺伝子の発現制御により、細胞がスフェロイド形成をすることを確認した。そこで本年度は、RUNX3の発現の細胞凝集に与える影響についての検討を中心に行った。クローニングしたRUNX3を細胞内に導入し、細胞形態の変化を確認したところ、細胞は相互に接着しスフェロイド様の細胞塊を形成した。この機構を解明するため、肝細胞癌cell lineであるHep3B, Huh7にRUNX3遺伝子を導入し、細胞形態の観察を行った。これら細胞においても、細胞-細胞間の接着は強固になっていた。マイクロアレイ解析で、変化の認められたE-cadherin, N-cadherinについて、免疫染色およびウエスタンブロットでも検討を行った。これら解析でも、E-cadherinの発現が亢進していることが確認された。通常のスフェロイドでもE-cadherinの発現は亢進していた。これら解析の結果より、RUNX3の発現を亢進させることによって、細胞はその機能を変化させ、細胞同士の接着を強固にし、スフェロイド形成能力を高める。その結果、臓器特異的な機能を高めることができる可能性がある。増殖能力の高い細胞を用い、細胞数を増やした上でRUNX3遺伝子の発現を高めることにより、肝臓の臓器再生モデルとしての3次元培養系の確立が可能である。
トレニアのシュート再生系を用いた脱分化とシュート頂分裂組織新構築の解析

トレニアの全遺伝子に対して、遺伝子オントロジー(GO)に関するアノテーションを付与した。整備したアノテーションセットを用いて、トレニア茎断片培養系で取得した脱分化・シュート再生過程のRNA-seqデータについて、GO解析を行い、遺伝子発現の時間変動パターンに着目したクラスタリングと組み合わせて、遺伝子機能と発現変動の相関を検討した。その結果、各クラスターに特徴的な遺伝子機能を見出すことができた。とくに培養開始後1日以内に発現が大きく上昇し、その後緩やかに低下するクラスターでは、リボソーム生合成関連の遺伝子の濃縮が顕著であった。一方、核と核小体を蛍光染色により観察し、培養初期に核小体の急速な発達を伴う核の肥大とクロモセンターの分散が起きること、核小体の十分な発達にはサイトカイニンが必要であることを見出した。この培養系では細胞分裂の活性化やシュート再生がサイトカイニンの投与に依存している。このことを踏まえると、今回得られた結果から、サイトカイニンで刺激されたリボソームの生合成と核小体の発達が、脱分化に伴うシュート再生能の獲得の重要な鍵となっている可能性が考えられる。その他、傷害応答性遺伝子の培養初期の発現動態などについて、予備的な解析を行った。培養開始直後の発現上昇はサイトカイニンの有無にかかわらず見られたが、その発現の保持にサイトカイニンが関与することが示唆された。また、遺伝子発現の空間的パターンの解析では、レポーター遺伝子を用いる方法よりも、in situハイブリダイゼーションによる方法を優先することに方針を転換し、トレニアでin situハイブリダイゼーションを行うための検討を進め、準備を整えた。予定していた研究計画のうち、遺伝子発現の空間的パターンの解析は、方針を途中で転換したこともあって、準備に手間取り、まだ結果が出るには至っていない。この点では進行がやや遅れていると言わざるを得ない。しかし、GO解析により培養過程での発現変動と遺伝子機能の間にきわめて明瞭で特徴的な相関が見出され、細胞学的事象とも結びついたことは、大きな収穫であり、今後の研究に指針を与えるものと考えられる。全体としては、遅れている部分はあるものの、期待以上の成果もあり、概ね順調に進んでいると判断している。なお、シロイヌナズナの二段階培養によるシュート再生は、トレニア茎断片のシュート再生の参照として、本研究で副次的に扱う予定であったが、今年度から別の課題のもとで本格的に取り組むことになった。この課題では、これまでにシュート誘導培地移植後の野生型およびrgd3変異体の外植片を材料にRNA-seqデータを得ており、本研究でトレニアデータとの照合などに利用することも可能な状態となっている。トレニア茎断片の培養初期に起きる表皮細胞の脱分化に関しては、培養開始直後のRNA-seq解析を新たに行い、トランスクリプトームデータの充実を図った上で、リボソーム生合成の活性化と核小体の発達に着目して、これらの上流の制御因子を探索するとともに、傷害応答性遺伝子の発現動態の詳細を捉え、遺伝子ネットワークを推定する。核小体の発達とシュート再生にはサイトカイニンの投与が重要であることから、遺伝子発現のサイトカイニン依存性がこうした解析の手掛かりとなると考えている。シュート頂分裂組織(SAM)の新生に関しては、すでにSAM制御遺伝子群の時間的発現変動のプロファイルは得ているので、今後は脱分化した表皮細胞層における空間的発現パターンを明らかにしていく。これには主に、準備を整えたin situハイブリダイゼーションを用いる。遺伝子発現データはシロイヌナズナの二段階培養系のデータと適宜比較して、植物種や培養系に特有の分子ネットワークと、脱分化・シュート再生の共通基盤となる普遍的ネットワークとを区別して捉える。とくに興味深い遺伝子については、トレニアの形質転換システムを用いた逆遺伝学的解析を行う予定である。これと関連した方法論的な挑戦として、パーティクルガンによる遺伝子導入やCRISPR/Cas9によるゲノム編集を試みることも考えている。トレニアの茎断片培養系において、シュート再生に対するサイトカイニンと光の影響を調べ、その結果に基づいて、1 mg/lのベンジルアデニン(BA)を添加して連続明で培養する条件をシュート再生が安定して高頻度で起きる標準条件、BAを添加せずに連続明で培養する条件とBAを添加して暗所で培養する条件をシュート再生頻度がきわめて低い対照条件として設定した。各条件について、核の染色性に基づいて脱分化を評価するとともに、細胞分裂の開始から不定芽のシュート頂分裂組織(SAM)に至るまでの細胞分裂の様相を連続観察等により追跡した。その結果、脱分化は茎断片を切り出す操作それ自体によって誘起され、脱分化後の細胞分裂の活性化にサイトカイニンと光が関与すること、SAMの領域は細胞分裂がある程度進んでから決定されることなどが示唆された。トレニアの主要なSAM制御遺伝子ホモログを同定し、シュート再生過程におけるそれらの発現変動をRT-qPCR解析により検討した。さらにRNA-seqによりトランスクリプトームデータを取得し、クラスタリング等の解析を行って、遺伝子発現プロファイルを明らかにし、傷害応答経路がはたらいている可能性などを示した。トレニアの形質転換体を作出し、挿し木によって殖やした後に、茎断片を培養してシュート再生を誘導するモデル実験を成功させ、効率的な実験サイクルの確立に目処をつけた。シロイヌナズナを用いた解析では、変異原処理を行ったrgd3の後代を探索し、抑圧変異体候補を1株見出した。

また、2段階式シュート再生系において、カルス誘導段階のIAA生合成阻害がシュート再生能を高めることを発見し、内生IAAが再生能を負に制御していることを初めて示した。年度当初には、トレニアについては、形質転換、栄養繁殖、茎断片からのシュート再生を組み合わせ、シュート再生研究のための効率的な実験サイクルを確立すること、茎断片からのシュート再生過程について、クロマチン構造変化や細胞分裂、SAM制御遺伝子発現などの諸事象の時空間的進行を記載すること、RNA-seqによるトランスクリプトーム解析を行うことを、シロイヌナズナについては、2段階培養系において、シュート再生時のSAM新構築に関し顕著な温度感受性を示すrgd3変異体を用い、SAM新構築に焦点を当てたトランスクリプトーム解析を行うことと、変異原処理を施したrgd3後代のスクリーニングにより、rgd3抑圧変異体を単離することを、それぞれ計画した。これらのうち、シロイヌナズナのrgd3を用いたトランスクリプトーム解析以外は、ほぼ達成することができた。シロイヌナズナでは、IAA生合成阻害剤がカルスのシュート再生能を高めるという予期せぬ発見があったため、rgd3のトランスクリプトーム解析を延期して、再生能制御における内生IAAの役割を追究したが、それに値する興味深い結果が得られた。全体として見れば、本研究は概ね順調に進んでいると判断される。トレニアの全遺伝子に対して、遺伝子オントロジー(GO)に関するアノテーションを付与した。整備したアノテーションセットを用いて、トレニア茎断片培養系で取得した脱分化・シュート再生過程のRNA-seqデータについて、GO解析を行い、遺伝子発現の時間変動パターンに着目したクラスタリングと組み合わせて、遺伝子機能と発現変動の相関を検討した。その結果、各クラスターに特徴的な遺伝子機能を見出すことができた。とくに培養開始後1日以内に発現が大きく上昇し、その後緩やかに低下するクラスターでは、リボソーム生合成関連の遺伝子の濃縮が顕著であった。一方、核と核小体を蛍光染色により観察し、培養初期に核小体の急速な発達を伴う核の肥大とクロモセンターの分散が起きること、核小体の十分な発達にはサイトカイニンが必要であることを見出した。この培養系では細胞分裂の活性化やシュート再生がサイトカイニンの投与に依存している。このことを踏まえると、今回得られた結果から、サイトカイニンで刺激されたリボソームの生合成と核小体の発達が、脱分化に伴うシュート再生能の獲得の重要な鍵となっている可能性が考えられる。その他、傷害応答性遺伝子の培養初期の発現動態などについて、予備的な解析を行った。培養開始直後の発現上昇はサイトカイニンの有無にかかわらず見られたが、その発現の保持にサイトカイニンが関与することが示唆された。また、遺伝子発現の空間的パターンの解析では、レポーター遺伝子を用いる方法よりも、in situハイブリダイゼーションによる方法を優先することに方針を転換し、トレニアでin situハイブリダイゼーションを行うための検討を進め、準備を整えた。予定していた研究計画のうち、遺伝子発現の空間的パターンの解析は、方針を途中で転換したこともあって、準備に手間取り、まだ結果が出るには至っていない。
競争環境下における電力系統セキュリティ制御に関する基礎研究

本研究では,競争環境下における電力系統のセキュリティ確保に関する,新しい枠組みを創生するための基礎的な研究を行った。1.事故後の送電線過負荷を対象とした予防制御を想定し,IPP等の分散電源からの契約外電力の購入単価の決定手法を開発し,契約外電力の購入を考慮したことによる予防制御の効果や,全体のコストに与える影響について詳細に考察した。2.誘導価格は送電損失を考慮した系統増分費とセキュリティ制約に対する限界費用とから構成されており,それぞれの値は,スラック母線の位置によって変化する。そこで本研究では,仮想的なスラック母線を導入し,スラック母線の位置に依存することなく,公平に価格を決定できる手法を開発した。3.電気事業者側の意図と,分散電源側の実際の行動パターンの違いは,電力貯蔵装置あるいはFACTSなどの能動的な制御装置が導入されていることでかなり緩和できると考えられる。本研究では,そのための基礎検討としてまず,これらの機器が導入されていることで,過負荷制約の範囲内で系統から受電できる最大電力(到達可能電力と呼ぶ)が増加し,しかも各母線毎に差がないように潮流状態を制御できることを明らかにした。今後は,その効果が予防制御のための誘導価格へ適切に反映できるかどうかを検証することが課題である。4.制御対象として潮流過負荷だけでなく,電圧制約や無効電力制約についても考慮できるよう拡張を行った。同様のアプローチに従って進めることで,分散電源の無効電力に対する価値を算定することが可能となり,これを予防制御のための誘導価格の1つの目安とできるものと考えている。平成10年度は,競争入札環境下において電気事業者はIPPに対して誘導価格を提示し,IPPは各々最適に行動することによって予防制御が達成されるとの考え方に立ち,具体的な誘導価格の算定手法を開発した。得られた成果をまとめると以下のようになる。1.競争環境下における予防制御問題を定式化するに当たり,妥当と思われる以下の3つのルールを仮定した。(ルールl)電力会社は予防制御のためのIPPの契約外出力値の指令を出すことはできない。(ルール2)電力会社はIPPの契約出力と契約外出力と差分に対して,誘導価格なる買電価格を設定する。(ルール3)電力会社はIPPの燃料費特性を知ることはできない。2.上記の仮定の下で,IPPからの契約電力を一定に維持することを制約条件とし,電気事業者の総コストを最小化する予防制御問題を定式化した。本問題の最適条件において得られるIPPからの契約電力に対するラグランジェ乗数は,IPPの契約電力を微少量変化させることによる電力会社のコストの変化分を表すことになり,この値を予防制御のための誘導価格として与えることができることを理論的に導出した。3.潮流最適化手法を用いて,上記の誘導価格を算定する具体的なアルゴリズムを開発した。4.簡単なモデル系統を用いてシミュレーションを行った結果,IPPが接続されている地点(母線)によって予防制御の効果に差が生ずるが,それが購入単価に適切に反映されていることを確認した。
赤外パルスレーザによるバクテリオロドプシンプロトンポンプ機能の制御

1.IRパルス励起・観測系の整備(1)バクテリオロドプシンのフォトサイクル反応を開始するための,励起用YAGレーザ2倍波生成系を新しく設置した.ほんらい現有装置を使用する予定であったが,試行の結果,十分な時間分解能が得られないことが判ったので,この補助金を一部用いて新しく整備を行った.本補助金の交付時期が遅れたために平成12年度2月下旬の設置となった.またIRレーザーに関しては,何度かの故障を経て装置の本格的な改修を行い,現在ひきつづき観測を進めている.この系を用いて,バクテリオロドプシン試料中の水分子を励起後,熱反応を観測した初期的なデータを得た.2.可視吸収分光によるレチナール蛋白質のネットフロー的反応IRレーザパルス励起・観測系の整備と並行して,以下の関連する研究を行った.(1)バクテリオロドプシンと同様の光化学反応および立体構造を持つグループの蛋白質レチノクロムを用いた可視吸収による液体窒素温度領域における速度論的実験を行った.その結果から,反応速度がデルタ関数的ではなく,ガウス関数状に分布していることを見いだした.fittingしたガウス関数の形状(中心値、半値幅)は,それぞれの中間体に固有の値をとった.実験およびデータ解析の環境整備に,本補助金を使用した.(2)また,脊椎動物ロドプシンのルミ,メタI,メタII中間体の熱遷移に関しても,分布した速度定数の観測に成功した.この現象はレチナール蛋白に一般的に見られることが示唆された.(3)この現象は、従来ひとつの中間体と呼ばれたステートが,数多くの少しずつ構造・反応係数の異なる微細なステートの分布したものであるという示唆を与える.また、これらの分布した状態は,可視吸収スペクトルでは区別が付かないことから,発色団レチナールの構造ではなく,その周囲の蛋白質の構造が異なっているものと予想される.すなわち,これらの微細なステートをIRレーザーパルスによって選択的(ホールバーニング的)に励起できる可能性が出てきた.現在,この速度分布がIRレーザーパルス励起によって変化するか実験的に調査中である.(4)これらの速度定数の分布・蛋白質のゆらぎが,蛋白質の生理活性の高さに必須か否かを示すことが,今後重要である.平成12年度の実施結果1.赤外レーザパルス励起・観測系の整備バクテリオロドプシンのフォトサイクル反応を開始するための、励起用YAGレーザ2倍波生成系を新しく設置した。ほんらい現有装置を使用する予定であったが、試行の結果、十分な時間分解能が得られないことが判ったので、当補助金を一部用いて新しく整備を行った。交付時期が遅れたために平成12年度2月下旬の設置となり、現在ひきつづき観測系の確立を進めている。2.可視吸収分光によって得られた知見赤外レーザパルス励起系の整備と並行して、以下の研究を行った。バクテリオロドプシンと同様の反応および立体構造を持つレチナール蛋白質を用いた可視吸収による液体窒素温度領域における速度論的実験を行った。その結果から、反応速度がデルタ関数ではなく、ガウス関数状に分布していることを見いだした。それぞれのガウス関数の形状(中心値、半値幅)は、それぞれの中間体に固有の値をとった。実験およびデータ解析の環境整備に、本補助金を使用した。これらの分布した状態は、算出された中間体の可視吸収スペクトルでは測定精度内で区別が付かないことから、発色団レチナールの構造ではなく、中間体の遷移を制御する蛋白質の構造が異なっているものと推察される。この現象は、従来ひとつの中間体と呼ばれたステートが、数多くの少しずつ構造・反応係数の異なる微細なステートの分布したものであるという示唆を与える(ネットフロー的反応)。すなわち、これらの微細なステートを赤外レーザーパルスによって選択的に励起できる可能性が出てきた。バクテリオロドプシンにも同様の現象が起っていると考えられ、引き続き調査を行っている。本研究の成果は、日本生物物理学会(2000年9月16日東北大)、光化学討論会(2000年9月25日北大)にて発表された。1.IRパルス励起・観測系の整備(1)バクテリオロドプシンのフォトサイクル反応を開始するための,励起用YAGレーザ2倍波生成系を新しく設置した.ほんらい現有装置を使用する予定であったが,試行の結果,十分な時間分解能が得られないことが判ったので,この補助金を一部用いて新しく整備を行った.本補助金の交付時期が遅れたために平成12年度2月下旬の設置となった.またIRレーザーに関しては,何度かの故障を経て装置の本格的な改修を行い,現在ひきつづき観測を進めている.この系を用いて,バクテリオロドプシン試料中の水分子を励起後,熱反応を観測した初期的なデータを得た.2.可視吸収分光によるレチナール蛋白質のネットフロー的反応IRレーザパルス励起・観測系の整備と並行して,以下の関連する研究を行った.(1)バクテリオロドプシンと同様の光化学反応および立体構造を持つグループの蛋白質レチノクロムを用いた可視吸収による液体窒素温度領域における速度論的実験を行った.

その結果から,反応速度がデルタ関数的ではなく,ガウス関数状に分布していることを見いだした.fittingしたガウス関数の形状(中心値、半値幅)は,それぞれの中間体に固有の値をとった.実験およびデータ解析の環境整備に,本補助金を使用した.(2)また,脊椎動物ロドプシンのルミ,メタI,メタII中間体の熱遷移に関しても,分布した速度定数の観測に成功した.この現象はレチナール蛋白に一般的に見られることが示唆された.(3)この現象は、従来ひとつの中間体と呼ばれたステートが,数多くの少しずつ構造・反応係数の異なる微細なステートの分布したものであるという示唆を与える.また、これらの分布した状態は,可視吸収スペクトルでは区別が付かないことから,発色団レチナールの構造ではなく,その周囲の蛋白質の構造が異なっているものと予想される.すなわち,これらの微細なステートをIRレーザーパルスによって選択的(ホールバーニング的)に励起できる可能性が出てきた.現在,この速度分布がIRレーザーパルス励起によって変化するか実験的に調査中である.(4)これらの速度定数の分布・蛋白質のゆらぎが,蛋白質の生理活性の高さに必須か否かを示すことが,今後重要である.