hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
北東アジア植生変遷域における放牧活動が植生の退行および回復に与える影響

本研究では、放牧地生態系における種多様性および機能的多様性の維持かつ持続的土地利用を可能にする頑健な生態学的基準を提供するため、生態学の理論体系を放牧地管理に結び付け、その上で予測的価値を持った生態学的管理基準を抽出すること、を大きな目的とした。最終年度となる本年度では、まず、放牧傾度に沿った植物群集における種多様性と機能的多様性の関係を明らかにした。緩やかな環境条件下では、種数と機能的多様性の関係はS字型のロジステイック曲線で描かれた。これは、低い種数レベルにおける機能的冗長性から、徐々に種が増えるにつれて急激に機能的多様性が増加し、高い種数レベルでまた機能的多様性が飽和するという二段階の機能的冗長性を表している。逆に厳しい環境条件下では、種数と機能的多様性の関係は正の線形関係となり、機能的冗長性が低いことが示された。得られた二段階の機能的冗長性は、放牧などによる撹乱の結果、群集がある一定の種数を下回ると急激に機能的特性が失われ、限られた機能群しかもたない対照的な状態ヘシフトすることを示唆するものといえる。最後に、実践的な土地管理への応用として、先行研究から得られた生態学的閾値をベースラインとして予測的価値の高い生態学的基準を抽出することを試みた。各生態的特性群および各植物種の閾値近辺の挙動の解析を組み合わせることで、持続的土地管理に直接結びつく生態学的基準を明らかにした。得られた基準を軸として生態系管理論を構築し、独自の先行研究から得られた知見を持続的土地管理の観点から統合した。自然要因と家畜の放牧の影響の相互作用が植生の動態に与える影響を景観スケールで把握した論文(以下、基礎論文)を国際誌に発表した。今年末または来年初めに発表(公刊)される予定となっている。内容としては、これまであまり研究されてこなかった景観域ごとでの植生の放牧に対する応答を、立地特性を地形単位で把握するという景観生態学的な視点で明らかにし、その応答メカニズムの違いが土壌生成的要因によって規定されるという考察を行ったものである。共同研究者との連携により、基礎論文により得られた結果が生態系モデルによって再現されるかどうかを検証した。生態系モデルの算出結果はおおむねフィールドで得られた結果を再現できており、フィールドで得られた結果の普遍性をある程度高めることができたと考えられた。まだ、基礎論文で得られた結果をリモートセンシング技術により広域に適用する試みを、共同研究者との連携により行った。基礎論文により類型化された景観域から選んだ代表的な景観域の一つにおいて、植生の回復についての初期的な挙動の結果を報告した論文を国際誌に発表した。こちらについては、今年の夏に発表(公刊)される予定となっている。内容としては、禁牧柵を利用し、異なる放牧強度下におかれる状態からの回復実験により、各状態がもつ回復ポテンシャルを定量化したというものである。短期的な結果ではあるが、植生のresilienceを定量化する際の枠組みを提案することができたと思われる。平成18年度夏季に得られたデータを用いて、生態学的基準(ecological benchmark)を土地利用の持続性と関連づけて確立するという本研究課題の最終到達地点に迫るべく、放牧地生態系における放牧傾度に沿った植生の変化において生態学的閾値の存在を世界で初めて見出した。この内容は、国際誌(Journal of Ecology)に投稿し、その結果、受理となった。本年(平成20年)一月、発表された。具体的には、気候条件・景観位置・植生のタイプ・放牧家畜の種類がサイト間で異なるにもかかわらず、一貫して植生の変化に不連続性が見出され、半乾燥地における植生の放牧に対する応答が本質的に非線形であることが示唆されたというものである。平成19年度は、発表論文以外にも2編論文を執筆し、現在審査中である。うち一編では、乾燥・半乾燥の放牧地における降雨変動性の高さが長期間禁牧の植生への効果を改変しうることを示唆した。しかし、長期間禁牧の改変が禁牧の土地管理オプションとしての有用性を必ずしも否定するわけではなく、むしろ、降雨変動性が高い放牧地においては放牧と気候の相互作用の存在が研究者および土地管理者の両者に予期されるべきであると結論づけた。もう一編では、多様性と撹乱の関係は各景観位置における環境条件に依存すること、また、モンゴルの放牧地生態系における放牧による中規模撹乱は多様性維持の観点からだけでなく土地管理においても重要な役割を持つことを明示した。生態学理論において最も重要な理論の一つである中規模撹乱仮説の土地管理への適用性というテーマに取り組んだ研究は世界的にみても皆無である。

逆に厳しい環境条件下では、種数と機能的多様性の関係は正の線形関係となり、機能的冗長性が低いことが示された。得られた二段階の機能的冗長性は、放牧などによる撹乱の結果、群集がある一定の種数を下回ると急激に機能的特性が失われ、限られた機能群しかもたない対照的な状態ヘシフトすることを示唆するものといえる。最後に、実践的な土地管理への応用として、先行研究から得られた生態学的閾値をベースラインとして予測的価値の高い生態学的基準を抽出することを試みた。各生態的特性群および各植物種の閾値近辺の挙動の解析を組み合わせることで、持続的土地管理に直接結びつく生態学的基準を明らかにした。得られた基準を軸として生態系管理論を構築し、独自の先行研究から得られた知見を持続的土地管理の観点から統合した。
永続的なネットワーク動的変動のもとで有効に動作する分散アルゴリズムの実現

P2P環境やモバイル環境等の、ネットワーク動的変化(計算機の参加、離脱、および接続リンクの変化等)が絶え間なく生じる環境における分散アルゴリズムの設計法について、新しい理論モデルの探求等を通じて研究を行った。特に、近年注目を集める個体群モデルや自律分散ロボット等のアルゴリズム設計、またPeer-to-peer型のシステムにおける基盤技術であるオーバレイネットワークの設計手法等について新たな結果を得た。本年度は、研究計画で掲げた4テーマのうち、主に、「分散データ構造の動的変化耐性の解明」「自己安定個体群プロトコルモデルの計算能力解析」「自律分散ロボット群制御に対する分散アルゴリズム」の3課題を中心に研究を遂行した。具体的な研究成果を以下挙げていく。1.動的変化に対して適応的な分散データ構造の頑健化手法:分散データ構造の設計において、一部計算の故障に対して耐性を持つようにアルゴリズムをデザインすることは実用上重要である。本研究では、エキスパンダーグラフを用いた分散型木構造のロバスト化を実現する手法を提案した。提案した手法はシステムの動的変化に対して効率的に追従することが可能である。2.個体群プロトコルモデルにおけるリーダ選挙問題および計数問題の可解性について(下記論文(1)):リーダ選挙問題、計数問題は分散アルゴリズム分野における重要な基本問題である。本研究では、個体群プロトコルにおける同問題の可解性とメモリ複雑度の関係について結果を得た。3.自律分散ロボット群に対する分散アルゴリズム(下記論文(2),(3)):主に一転集合問題、拡散問題等について成果を得た。また、悪意を持ったロボット(ビザンチン故障ロボット)が混在する環境における問題の可解性について研究を行った。研究計画で掲げた4つのサブテーマ各々についての研究成果を以下に要約する1.永続的な動的変化の下での局所分散近似アルゴリズム:生成木問題等の基礎的な問題について,アルゴリズムの時間計算量向上等の可能性について検討を行った.また,一昨年度に得ていた結果である自己安定生成木構成アルゴリズムの通信量改善についての成果について,その発展および一般化についての検討を行った.2.分散データ構造の動的変化耐性の解明:昨年度に引き続き,動的環境におけるネットワークの分断耐性を持つ分散データ構造について研究を遂行した.昨年度の成果である,エキスパンダーグラフを用いた分散型木構造のロバスト化手法を国際会議論文として発表するとともに,その一般化(平衡2分木から一般の木構造への拡張)を行った.また,コンテンツ配信メカニズムの一種であるPub-subシステム向けのオーバレイネットワーク構成法について,そのアルゴリズム的側面について解析を行い,結果を得た.3.個体群プロトコルモデルの計算能力解析:昨年度の成果であるリーダ選挙問題、計数問題への新たなアルゴリズムを,論文にまとめ刊行した(一部は現在投稿準備中).4.自律分散ロボット群に対する分散アルゴリズム:主に一転集合問題、拡散問題等について得られていた成果を論文としてまとめ刊行した.また、悪意を持ったロボット(ビザンチン故障ロボット)が混在する環境における一点集合問題の可解性について,従来知られていたものよりもより強力な結果を得,国際会議論文として発表した.研究計画で掲げた4つのサブテーマ各々についての研究成果を以下に要約する1.永続的な動的変化の下での局所分散近似アルゴリズム:前年度に引き続き,生成木問題等の基礎的な問題について,制限された状況におけるアルゴリズムの時間計算量向上等の可能性について検討を行った.2.分散データ構造の動的変化耐性の解明:昨年度得られていた動的変化に頑健な分散型の二分木構造についての結果を,一般のk分木へと拡張し,論文として成果をまとめた(現在投稿準備中).また,コンテンツ配信メカニズムの一種であるPub-subシステム向けのオーバレイネットワーク構成アルゴリズムについて,その数理的側面をまとめた結果を論文として刊行した.3.個体群プロトコルモデルの計算能力解析:動的エージェント間のセキュア通信に関わる問題の一つである証明書分散問題について,制限された問題クラスに対する新しい結果を得,国際会議にて発表した.また,個体群プロトコルモデルにおける自己安定計数問題への新たなアルゴリズムを論文としてまとめるとともに(現在投稿中),同問題に対する確率的な手法について検討を行った.4.自律分散ロボット群に対する分散アルゴリズム:集合問題に対する乱択アルゴリズム,および弱い観測系における一点収束問題について,これまでの結果を拡張し,論文として刊行した.また,悪意のあるロボットを含む系における問題の可解性について,その結果の一般化を行い論文としてまとめた(現在投稿準備中).一部のテーマについては成果が未だ公表されていないものの,全体平均としてはコンスタントな論文発表が継続して行われており,一定の成果を得ているものと自認している.また,刊行されている論文の多くは,当該分野トップクラスのジャーナルに掲載されており,質的な面からも高い水準にある.24年度が最終年度であるため、記入しない。サブテーマ1に関しては,進捗が若干乏しい状況にあるため,今年度中の成果を目指し重点的な研究活動を行いたいと考えている.そのほかのテーマについては,研究成果の面では収穫期にあり,現在の成果,およびその発展をを論文誌等で刊行することを中心に活動を行っていく予定である.24年度が最終年度であるため、記入しない。
元朝による中国統治組織の地域比較研究―地方都市制度・監察制度を中心に―

従前の石刻研究による基礎データと『全元文』を主に利用し、元は宋・遼・西夏・金の制度をどのように継承したのか、南北に差はあるのか、そして、元の制度はどのように明に引き継がれ、また影響を与えたのか、というような、朝代を越えた制度の関係性を明らかにするために、元代の粛政廉訪司を初めとする監察機関といくつかの地方都市行政組織に注目して、その成立・変遷・解体の様相を明らかにする。
培養細胞のコラーゲン生成能を利用した機能性物質の探索と実用化

M細胞はビタミンCを添加して培養を継続すると、コラーゲン線維を形成する。この性質に注目して、機能性物質探索方法の実用化並びにそれを利用した機能性物質の天然よりの単離を目的とした。クマツヅラ科植物ヤエヤマハマクサギから各種クロマトグラフィーで精製を繰り返し、コラーゲン線維ネットワークを精密化する活性成分を薄層クロマトグラフィー上単一になるまで精製した。各種スペクトル解析の結果フェニルエタノイドであるアクテオシドであった。本物質は多くの薬理活性試験において活性を示し大変興味深い。活性構造相関を検討し、マルティノシドには活性のないこと、またアクテオシドの部分構造にも活性のないことが確認され、活性発現には二つのカテコール部位が必要であると結論された。ウリノキ科植物モミジウリノキの葉部の酢酸エチル可溶分画に強いコラーゲン線維形成阻害活性の有ることを見いだし、活性成分を単離した。スペクトルを解析した結果、フラボンににフェニルグリセロールが結合していた。結合位置は水素の核磁気共鳴スペクトルからC環であると結論されたが、結合の様式はHMBCスペクトルでも判断できなかった。そこで、NOEスペクトルで最終構造を確定した。本物質は濃度2μg/mlで十分な抑制活性を示した。数種のフラボンの活性を検討したところ、カテコール部位を有する化合物に阻害活性が見られた。しかし、本物質にはカテコール部位は存在するものの、それはフェニルグリセロールの2級ジオール部とエーテル結合して環を形成しており、今後この点に関して考察が待たれる。以上、コラーゲン産生細胞を用いて、その線維の細網化を行う化合物とその産生を阻害する物質を単離し、本方法が実用に耐えうるものと判断した。M細胞の特徴はビタミンCを添加して培養を継続すると、その分化機能であるコラーゲン線維を形成する事である。コラーゲン線維は細胞間隙を埋め、生体構成組織の補強や、癌の転移がコラーゲン層を浸潤する事により成立するなど多彩な生物機能を有している。肝臓において過度のコラーゲン蛋白質の生成は肝の萎縮、肝硬変への移行がおこり、傷創治癒に際しては速やかな生成が望まれる。本研究はこの様に多彩な機能を有するコラーゲンに注目して、その生成に機能する物質の天然よりの単離を目的とした。すでにクマツヅラ科植物ヤエヤマハマクサギの葉部メタノールエキスから各種クロマトグラフィーで精製を繰り返し、コラーゲン線維ネットウークを精密化する活性成分を薄層クロマトグラフィー上単一になるまで精製した。各種スペクトルにより構造解析行い、フェニルエタノイド誘導体であるアクテオサイドとその構造を決定した。アクテオサイドはフェノール性の化合物であり、近年多くの薬理活性試験において活性を示す大変興味深い物質である。本物質の活性構造相関を検討し、近縁物質であるマルティノサイドには活性のないこと、またアクテオサイドの部分構造にも活性のないことが確認され、活性発現にはアクテオサイドに存在する二つのカテコール部位が必要であると結論された。ついでウリノキ科植物モミジウリノキの葉部酢酸エチル可溶画分に強いコラーゲン線維合成抑制活性を見いだし、本活性を有す化合物の単離を試みた。本画分をシリカゲルカラムクロマトグラフィーを繰り返し、精製して活性成分を特定するに至っている。以上本方法はコラーゲン線維の合成を促進、抑制活性を有する物質の探索に有効であると思われる。平成10年度の報告において、M細胞を用いた肝の線維化阻害物質の探索方法が実用化され、実際に本法を用いたところ、予想に反して線維化阻害ではなく、線維の細網化を引き起こす物質の単離する結果となった。

本年度は、さらに一般的なスクリーニングからウリノキ科植物モミジウリノキの葉部の酢酸エチル可溶分画に強いコラーゲン線維形成阻害活性の有ることを見いだし、本物質の単離を試みた。各種クロマトグラフィーを繰り返し、活性成分を6mg単離した。質量分析、核磁気共鳴スペクトルを解析した結果、本物質はフラボンの誘導体であり、それにフェニルグリセロールが結合していると予想された。結合位置はフェノール性水酸基がビシナルな位置でなければならないので、水素の核磁気共鳴スペクトルからC環であると結論された。しかし、結合の様式には二通りの可能性が有り、遠隔結合を観測するする二次元核磁気共鳴スペクトルで検討したが判断できなかった。そこで、NOEスペクトルによって更に検討を重ね最終構造を確定した。本物質は濃度2μg/mlで充分な抑制活性を示した。その他、構造活性相関の立場から構造の類似した、数種のラボン類の活性を検討したところ、カテコール部分を有する化合物に阻害活性が見られた。しかし、本物質にはカテコール部位は存在するものの、それはフェニルグリセロールの2級ジオール部とエーテル結合して環を形成しており、今後この点に関しての考察が待たれる。以上、コラーゲン産生細胞を用いて、その産生を阻害する物質を単離した。前年度の報告を合わせ考慮すれば、開発した方法がM細胞のコラーゲン合成に影響を与える物質の探索に用いること出来る判断される。
岩手沿岸北部被災地復興における地域連携型のコンパクトな居住モデルの導出

本研究は,東日本大震災の津波被災地であり,研究メンバーが発災直後から支援調査活動を継続し「顔の見える関係」のある岩手県野田村を対象に、現地での復興シャレットワークショップ(CWS)の実施をとおして、復興空間パターンを抽出し、周辺他都市との機能連携でのコンパクトな居住復興モデルを実践的かつ理論的に導出しようとしたものである。3年の研究期間(プレスタディ期間を含めれば4年間)において、素朴で物的な計画を中心とした提案から、期間途中から民泊プログラム等を組み入れることにより、当地のなりわいを体験し被災地に寄りそう中で、より地域に密着した提案を考案していくプロセス構築がなされていった。平成25年度も当初より、八戸高専メンバーを中心として、現地・岩手県野田村の最新の動向把握に努めた。また5月には研究代表者が現地にて、復興状況および生業状況の予備調査を行った。農業関係者、漁業関係者、木工業者、村の総務課職員、基本計画策定を行っているコンサルタントに順次ヒアリングを行い、村内の生業活動を把握した。また、宿泊は、村内の民家を保存・修復した民宿で行い、観光業としての可能性を探った。以上から得られた情報をもとに、研究スタッフ全員で夏に行うべき活動のあり方を議論した。その結果、現地の生業を実際に体験する中で、復興の課題を考えていくことが重要であるとの結論に至った。並行して、5月ー7月にかけて、首都大学東京・工学院大学において教員とその研究室所属の大学院生により、事前ワークショップ(以下WS)を開催、課題の抽出と今年度の現地での生業体験及びシャレットワークショップ(以下CWS)に向けての目標設定を行った。以上を経て、上記の現地活動を8月11日ー14日に実施、本助成金事業関係の22名に京都大学・弘前大学メンバーを加えた約30名の参加者を、農業1、農業2、農業3、漁業、工房の5グループに分け、それぞれの生業をほぼ2日間にわたり体験した。最終日には現地にて、体験から得られたものとそれを通じて考出された提言の素案を発表する形でのCWSを行った。その後、現地での情報を各大学に持ち帰り、各グループが議論を重ねる中で、さらに提言を精査した。11月には東京にて首都大学東京・工学院大学の教員・学生及び八戸高専の教員がWSを行い、今年度としての最終提言をまとめた。2014年2月には、その提言の現地報告会という形でのCWSを行い、広く村民の方々を交え活発な議論が行われた。平成24年4月より八戸高専教員・学生メンバーを中心として、現地・岩手県野田村の最新の動向の把握に努めた。一方5月ー7月にかけて、首都大学東京・工学院大学において教員とその研究室所属の大学院生により、5回の事前ワークショップ(以下WS)を開催、課題の抽出と今年度の現地シャレットワークショップ(以下CWS)に向けての目標設定を行った。現地CWSは8月18日ー20日に実施、約50名の参加者を、堤防公園、モビリティ、高台住宅地、中心市街地、津波避難、なりわいの6つのグループに分け、現地調査と議論を経た上での提案を行った。成果は図を中心としたプレゼンによりまとめられているが、概要を短フレーズによって示すと以下の通りである。堤防公園:公園予定区域をメモリアルパーク、共同農地等に区分し、機能と利用プログラムを個々にデザインする。子供が遊びたい空間を村民参加でつくる。モビリティ:コミュニティバスと有償ボランティアバスのハイブリッドシステムとする。町民自らがモビリティ事業に参加する。高台住宅地:アクセス部に広場と共用施設を、また、共同で利用する花壇や菜園を配置する。住宅団地入り口部に「まちの駅」を設ける。中心市街地:地域のシンボルでもある神社の大鳥居を中心とした4つの軸線による空間構成とする。市街地内に共同作業・創作の場を確保する。津波避難:避難の空間を日常生活の空間に埋め込んでいく。集落対抗避難場所駅伝等のイベントと避難訓練をミックスさせる。なりわい:住農漁商が融合した新たな産直販売を起こす。村独自のライフスタイルの体験から新たななりわいにつなげる。上記提案の報告会には、野田村村長をはじめとする現地住民も参加し、活発な議論が行われた。CWS終了後も、現地の計画に係わるコンサルタントを交えた講評会を東京で開催、さらなる課題把握から平成25年度CWSに向けての議論を進めている。本研究の最終年度となる2014年度は,前年度試みた「なりわい体験」を継続実施する一方、建築・まちづくり・防災を主テーマとする研究室の取り組みのまとめとして「野田村のむらづくり・まちづくりを担う方々と一緒に考え」て「プランニングを通してできること」を提案していくことを目標とした。年度当初は、(1)なりわい拠点としての中心市街地、(2)民泊プログラム、

(3)漁業と野田港周辺のプランニング、(4)(城内)高台団地のコミュニティづくりの4点をCWS2014で取り上げるべきテーマとし、5月のスタッフ(河村,玉川,野澤,市古)によるキックオフミーティングに始まり、6月8月の間、学生を中心とした3回にわたる事前WSによりテーマの掘り下げと絞り込みを行った。8月18日21日のCWS本番では、上記を経て再編された、(1)中心市街地、(2)農業・民泊、(3)漁業・漁港(番屋含む)の3つのグループごとに、民泊によるなりわい体験とそれを踏まえての提案を検討し、21日の午前中に村役場のスタッフを交え、簡単な報告を行った。帰京後フォローアップ作業を進め、11月28日に工学院大学にて中間発表会を催した後、2015年2月、現地にて最終発表会を行った。この中で村民の方々からは、交流を好意的に評価し、活動を継続してもらいたいという声が多く聞かれた。特に中心市街地に関しては、村民が望む方向に沿ったものになっているとの評価を受けた。その一方で、野田村でしかできない体験を大切にしつつ、さらに大胆なアイディアを聞かせて欲しいという意見も出された。以上、3年間の研究(プレスタディ期間を含めて4年間)において、素朴で物的な計画を中心とした提案から、当地のなりわいを体験し、被災地に寄り添う中でより地域に密着した提案を考案していくプロセスを構築できたことが、本研究の実績として評価できる点と考えられる。2015年2月12日付岩手日報記事「民泊体験生かし学生が活性化策野田で発表会」都市・地域計画平成25年度の研究は、この研究開始当初の計画からは若干方向が変化したが、平成24年度の実績をもとに、より現地の実態に寄り添う形での活動へと転じており、生業体験を踏まえたCWSの成果として一定のまとまりをみている。また、研究の中間報告的な論文発表や学会発表も、後述のとおり着実に行われている。特に、八戸高専メンバーの日常的活動や、首都大学東京・工学院大学を中心とした事前WSと現地CWS、特に今年度は、村民の方々と長時間密に接する生業体験を行ったことにより、参加者と地元住民の間で信頼関係が醸成されてきている。平成26年2月に現地報告会として行ったCWSの場でも、参加した村民からは活発な意見が出されていた。さらに、村の行政の動きと歩調を合わせる中で、平成26年度に向けての課題も示されつつあり、最終年度に向けほぼ順調な進展を見せている。平成24年度の研究は、ほぼ、年度当初の計画どおりに実行され、CWSの成果がまとめられている。特に、八戸高専メンバーの日常的活動や事前WSと現地CWSにより、参加者間、また参加者と地元住民の間で一定の信頼関係が醸成されてきている。一例として、上記「中心市街地」の発表会での提案に対し、地元からは、下記のような意見(村長の意見を含む)や質疑が示されている。鳥居を中心とした4つの道、という中心部のとらえ方はなるほどと思う。/ハードだけでは活きてこない。/6mの意味は?→鳥居が見える+軸がとれる。防災面を考えると最低6mは確保したい。/本町通りにおける祝祭性とは?→祭りの場としての再生を意味。
コンテキストに適応して活性化する省電力無線センサネットワークの研究

本研究では位置や時刻等のコンテキスト情報を利用した省電力無線センサネットワークの研究を行った.具体的には太陽電池で動作するセンサネットワークノード,および位置情報と時刻情報に基づいて省電力に実空間情報の収集が可能なプロトコルを設計・実装した.本研究では位置や時刻等のコンテキスト情報を利用した省電力無線センサネットワークの研究を行った.具体的には太陽電池で動作するセンサネットワークノード,および位置情報と時刻情報に基づいて省電力に実空間情報の収集が可能なプロトコルを設計・実装した.本年度はコンテキスト情報に応じて活性化するセンサネットワークに関し,オフィスや家庭環境での省エネをターゲットとした電カマネジメントサービスをターゲットアプリケーションとし,そのようなセンサネットワークのためのウェイクアップ機構,緊急性のモデル化,状況推定機構に関して検討を進めた.具体的には,タップ単位で消費電力のモニタリングが行えるセンサネットワークを設計・試作し,このようなセンサネットワークにおいて,コンテキスト情報に適応的な活性化手法を検討することとした.まず,ウェイクアップ機構については, ID空間の設計等を行うとともに,ウェイクアップが効果的に動作するネットワーク構成について検討を行った.緊急性のモデル化および状況推定機構については,消費電力情報に基づく家電機器の消し忘れ等を検出する方法について検討を行い,消し忘れ時にセンサネットワークを活性化させてユーザに通知する仕組について簡単な実装までを行った.本年度の研究により,センサネットワークの研究開発で特に重要となるアプリケーションの明確化と,それを実現するための基本的な要素技術の確立までを行うことができた.また,これに加え,センサネットワークを社会に具体的に普及させていくための戦略検討や,魅力的なサービスシナリオについてもいくつか有益な知見が得られており,初年度の研究成果としては十分なものが得られた.本年度は昨年度実施した電力モニタリングアプリケーションを対象とし、消費電力情報をイベントとするようなセンサノード間の通信機構およびウェイクアップ機構について研究を行った。具体的には、消費電力情報から家電等の状況推定を行う技術を開発し、ユーザによる家電の利用状況(コンテキスト)を推定するアルゴリズムを開発した.また、そのコンテキスト情報をトリガとして、確率的にデータ配送を行うシンプルな通信プロトコルを設計した。さらに、そのプロトコルの消費電力的な効率を改善する目的で、位置情報と時刻情報を利用しつつ消費電力的な観点から効率的にデータ配送を行う通信プロトコルを開発した。また、通信のさらなる低消費電力化を目指し、確率的データ構造を用いたウェイクアップ機構について検討を行い、その初期的な評価までをおこなった。これら研究成果によりコンテキスト情報に基づいて活性化するセンサネットワークシステムの基礎技術の確立を行うことができた。また、電力モニタリングアプリケーションにこれを適用することにより、開発した技術の有用性を具体的な形で示すことができた。
T細胞が認識する口腔扁平上皮癌関連抗原の同定

癌に対する生体防御機構の一つとしてT細胞を中心とした免疫応答が重要な役割を担っていると考えられている。本研究の目的は、口腔扁平上皮癌に対する抗腫瘍T細胞のT細胞レセプター(TCRT cell receptor)およびその認識抗原を同定することであったが、今回は以下のような結果を得た。1)抗腫瘍T細胞のTCR遺伝子の同定:生検腫瘍組織内で強く発現されているTCRV領域の遺伝子ファミリーを検討したところ、一部のTCR Vβ遺伝子ファミリーが高頻度に発現されており、特定のTCR Vβ遺伝子ファミリーでクローナルに増殖したT細胞クロノタイプが検出できた。2)抗腫瘍T細胞のin vitroでの誘導:扁平上皮癌関連抗原であるSART-1ペプチドを加えて培養すると細胞傷害性T細胞が誘導できた。誘導されてくるT細胞のTCR Vβ遺伝子を解析したところ、前述の生検腫瘍組織内で強く発現されているTCR Vβ遺伝子と同一のものが含まれていた。さらに、担癌患者の末梢血単核球を自家癌で刺激しても細胞傷害性T細胞が誘導でき、発現するTCR Vβ遺伝子には同様のTCR Vβ遺伝子と同一のものが含まれていた。以上のことより、SART-1が□腔扁平上皮癌関連抗原の一つであることが示された。今後はSART-1を認識する抗腫瘍T細胞が発現するTCR遺伝子をクローニングし、SART-1を用いた抗腫瘍ワクチン療法の改良や効果判定に役立てる予定である。本研究の目的は、口腔扁平上皮癌に対する抗腫瘍T細胞のT細胞レセプター(TCR:T cell receptor)およびその認識抗原を同定することであり、現在までに以下のような実験結果を得た。1)抗腫瘍T細胞のTCR遺伝子の同定:生検腫瘍組織内で強く発現されているTCR V領域の遺伝子ファミリーをRT-PCR法により検討したところ、一部のTCR Vβ遺伝子ファミリーが高頻度に発現されていた。さらにSSCP法によりそのクローナリティーを検討したところ、特定のTCR Vβ遺伝子ファミリーでクローナルに増殖したT細胞クロノタイプが検出できた。また、これらのT細胞クロノタイプは所属リンパ節にも集積していることがわかった。現在、そのクローナルに増殖したT細胞クロノタイプのTCR Vβ遺伝子の塩基配列を決定している段階である。2)抗腫瘍T細胞のin vitroでの誘導:T細胞が認識する扁平上皮癌関連抗原としてSART-1が同定されているが、担癌患者の末梢血単核球にその抗原ペプチドを加えて培養すると細胞障害性T細胞が誘導できた。誘導されてくるT細胞のTCR Vβ遺伝子を解析したところ、前述の生検腫瘍組織内で強く発現されているTCR Vβ遺伝子と同一のものが含まれており、SART-1が口腔扁平上皮癌関連抗原の一つであることが示唆された。今後は抗腫瘍T細胞が発現するTCR遺伝子をクローニングすることにより、SART-1以外の腫瘍関連抗原を同定する予定である癌に対する生体防御機構の一つとしてT細胞を中心とした免疫応答が重要な役割を担っていると考えられている。本研究の目的は、口腔扁平上皮癌に対する抗腫瘍T細胞のT細胞レセプター(TCR : T cell receptor)およびその認識抗原を同定することであり、現在までに以下のような実験結果を得た。

2)抗腫瘍T細胞のin vitroでの誘導:T細胞が認識する扁平上皮癌関連抗原としてSART-1が同定されているが、担癌患者の末梢血単核球にSART-1の抗原ペプチドを加えて培養すると細胞障害性T細胞が誘導できた。誘導されてくるT細胞のTCR Vβ遺伝子を解析したところ、前述の生検腫瘍組織内で強く発現されているTCR Vβ遺伝子と同一のものが含まれており、SART-1が口腔扁平上皮癌関連抗原の一つであることが示唆された。今後は抗腫瘍T細胞が発現するTCR遺伝子をクローニングすることにより、SART-1を認識するTCR Vβ遺伝子を同定する予定である。さらに、SART-1以外の腫瘍関連抗原を同定する予定である癌に対する生体防御機構の一つとしてT細胞を中心とした免疫応答が重要な役割を担っていると考えられている。本研究の目的は、口腔扁平上皮癌に対する抗腫瘍T細胞のT細胞レセプター(TCR : Tcellreceptor)およびその認識抗原を同定することであり、現在までに以下のような結果を得た。1)抗腫瘍T細胞のTCR遺伝子の同定:生検腫瘍組織内で強く発現されているTCR V領域の遺伝子ファミリーをRT-PCR法により検討したところ、一部のTCR Vβ遺伝子ファミリーが高頻度に発現されていた。さらにSSCP法によりそのクローナリティーを検討したところ、特定のTCR Vβ遺伝子ファミリーでクローナルに増殖したT細胞クロノタイプが検出できた。また、これらのT細胞クロノタイプは所属リンパ節にも集積していることがわかった。現在、そのクローナルに増殖したT細胞クロノタイプのTCR Vβ遺伝子の塩基配列を決定している段階である。誘導されてくるT細胞のTCR Vβ遺伝子を解析したところ、前述の生検腫瘍組織内で強く発現されているTCR Vβ遺伝子と同一のものが含まれていた。さらに、担癌患者の末梢血単核球を自家癌で刺激しても細胞障害性T細胞が誘導でき、発現するTCR Vβ遺伝子には同様のTCR Vβ遺伝子と同一のものが含まれていたを解析しが含まれていた。以上のことより、SART-1が口腔扁平上皮癌関連抗原の一つであることが示された。今後はSART-1を認識する抗腫瘍T細胞が発現するTCR遺伝子をクローニングし、SART-1を用いた抗腫瘍ワクチン療法の改良や効果判定に役立てる予定である。さらに、他の抗腫瘍T細胞が発現するTCR Vβ遺伝子を同定することで、SART-1以外の新たな腫瘍関連抗原を同定する予定である
核医学的手法を用いた手術予定肺癌患者の術後肺機能の予測

我々は、核医学的手法(Tc-99mMAA肺血流SPECT)を用いて、肺切除を予定されている肺癌患者の術前データから術後肺機能を予測する方法を考案した。本法の臨床的有用性を証明することが本研究の目的である。52例の肺癌患者に本法を試み、術前に施行した肺血流SPECTから術後肺機能を予測し、術後1ヶ月および術後4ヶ月に実施した肺機能と比較検討した。また過去に報告されている方法として、肺血流PLANARや胸部CTを用いた予測法を同時に施行し、これらの方法と本法を比較した。得られたデータを解析した結果、得られたデータを解析した結果、肺血流SPECTを用いた術前予測値と術後実測値の間に良好な相関が証明できた。術前に予測した術後1秒量が0.8リットル以下の場合、術後低肺機能となり在宅酸素療法が必要になるケースが多発した。また、肺血流PLANARや胸部CTを用いた予測方法より肺血流SPECTを用いた方法がより正確に予測ができる傾向がみられた。肺血流SPECTは非侵襲的検査であり、肺の局所機能を比較的容易に反映できる検査法である。今回我々が考案した方法は、肺癌患者、特に高齢者や肺機能に障害を持つ患者の肺切除に際して切除範囲や手術方法を考えるうえで、あるいは術後低肺機能等の術後障害を予測するうえで有用な情報を提供できると考えられた。本研究の結果は現在投稿準備中である。
T細胞受容体トランスジェニックマウスを用いた抗原構造変換による免疫制御機構の解析

卵アレルゲンである卵白アルブミン(OVA)の323-339残基ペプチド(OVA323-339)特異的なT細胞抗原レセプター(TCR)遺伝子を導入したトランスジェニックマウス(TCR-Tgマウス)を用い、OVA323-339の一残基置換アナログによる免疫応答制御機構を解析した。昨年度、OVA323-339の一残基置換アナログの中には、T細胞に対して増殖・サイトカイン産生は誘導しないが抗体産生ヘルパー活性だけを誘導するものがあり、またOVA323-339でも5nMの濃度で加えた場合にのみ同様の現象が認められることを明らかにした。上記の刺激条件下で産生誘導された抗体はIgM、IgGともに認められた。IgGサブクラスはIgG1だけが産生され、IgG2a、IgG2bは産生されなかった。このときサイトカイン産生は観察されなかったが、抗インターロイキン(IL-)4抗体添加で抗体産生誘導が抑制されたことから、酵素免疫測定法で検出できない微量のIL-4が産生され、この抗体産生誘導に必須な働きをしていることが明らかとなった。しかし、抗原非存在下や高濃度のOVA323-339存在下でIL-4を加えても、抗体産生は誘導されないことから、IL-4に加えて他の因子も必要であることが判明した。また、TCR-Tgマウスに卵白飼料を長期間投与すると血清中にOVA特異IgE抗体が産生されることが明らかにされている。TCR-TgマウスT細胞の抗原応答を抑制するTCRアンタゴニスト活性をもつアナログペプチドA326Eを、卵白飼料摂取開始1週間前に一度だけアジュバントとともに腹腔内に投与したところ、特異IgE抗体の産生が著しく低下することを見いだした。しかし、A326Eを卵白飼料摂取開始1週間前から毎週一度アジュバントとともに腹腔内投与したところ、IgEの産生抑制は認められなかった。卵アレルゲンである卵白アルブミン(OVA)の323-339残基ペプチド(OVA323-339)特異的なT細胞レセプター(TCR)を発現するTCRトランスジェニックマウス(TCR-Tgマウス)を用い,抗原ペプチドアナログに対する免疫応答を解析した。OVA323-339の一残基置換アナログの中には,高濃度(5μM以上)で加えてもTCR-Tgマウス由来T細胞の増殖応答を誘起しないが,そのT細胞の存在下でB細胞の抗体産生を増強するものがあった.またOVA323-339でも5nMの濃度で加えた場合にのみ同様の現象が認められた.これらの刺激条件下でのT細胞表面のCD40Lの発現を抗CD40L抗体を用いたフローサイトメトリーで解析したところ,その発言は認められなかった.また,B細胞に作用し抗体産生増強活性をもつインターロイキン(IL)-4の産生をELISA法により調べたところ,その産生は認められなかった.したがってT細胞の増殖応答を伴わない,T細胞依存性のB細胞活性化はこれらの分子の発現増加では説明できなかった.また,これらの刺激条件下でTCR-Tgマウス由来抗原未感作T細胞を培養して1次刺激を行ったのち,2回目に様々な濃度のOVA323-339で刺激した場合,抗原非存在下で1次培養を行った場合と同様の結果が得られた。これより抗原未感作T細胞がIgG抗体産生誘導能を発揮するような抗原刺激は2次刺激後のサイトカイン産生パターンに影響を与えないことが示唆された。次に,TCR-Tgマウス由来T細胞の抗原応答を制御するTCRアンタゴニスト活性をもつOVA323-339アナログペプチドを,増殖応答,IL-2,4,5産生を指標として検索したところ,2つのペプチドがその活性をもつことが明らかとなった.これらを用いてin vivoにおけるTCRアンタゴニストの作用の解析が可能となった.卵アレルゲンである卵白アルブミン(OVA)の323-339残基ペプチド(OVA323-339)特異的なT細胞抗原レセプター(TCR)遺伝子を導入したトランスジェニックマウス(TCR-Tgマウス)を用い、OVA323-339の一残基置換アナログによる免疫応答制御機構を解析した。

また、TCR-Tgマウスに卵白飼料を長期間投与すると血清中にOVA特異IgE抗体が産生されることが明らかにされている。TCR-TgマウスT細胞の抗原応答を抑制するTCRアンタゴニスト活性をもつアナログペプチドA326Eを、卵白飼料摂取開始1週間前に一度だけアジュバントとともに腹腔内に投与したところ、特異IgE抗体の産生が著しく低下することを見いだした。しかし、A326Eを卵白飼料摂取開始1週間前から毎週一度アジュバントとともに腹腔内投与したところ、IgEの産生抑制は認められなかった。
神経関連ペプチドとその受容体の遺伝子解析と連鎖解析による自閉症病因遺伝子同定

1.自閉性障害患者において、連鎖が報告されている染色体7qに局在する候補遺伝子および機能的候補遺伝子の変異の有無を解析した。方法は、患者DNAにおいて、候補遺伝子の各エクソンをPCR増幅し、WAVEを用いたDHPL法にてスクリーニング、heteroduplex法が検出された部位をシークエンスし、変異を確認。その変異のコントロールでの有無を確認し、疾患との関連を検討した。自閉性障害と連鎖がある7qに局在するいくつかの候補遺伝子を解析した中で、読字障害の病因遺伝子であるFOXP2において、疾患と連鎖するSNPが検出された。また、機能的候補遺伝子解析にて、遺伝子不活化関連遺伝子であるメチル化部位結合遺伝子のひとつであるMBD1に、自閉性障害患者65例中1例に、R269Cのアミノ酸変異を来すC805Tの塩基置換がヘテロで検出された。コントロール151例では検出されず、疾患との関連が示唆された。2.セクレチン受容体ノックアウト(Sctr KO)マウス解析RT-PCRによる解析の結果、Sctrは、正常マウスにおいて、大脳、小脳、胃、膵臓、腎臓に発現していた。脳では、海馬、扁桃体、大脳皮質深層、視床下部、小脳に発現し、セクレチンが脳内で作用を有している可能性が示唆された。Sctr KOマウスの行動解析では、社会行動の指標となる、tube testおよびpartition testで、社会性の認知が低いという結果が出た。よって、セクレチンが社会行動に影響することが示され、Sctr KOマウスは自閉性障害のモデルマウスとなると考えられた。また、海馬CA1領域のシナプス電位の検討では、シナプス伝達の低下と、長期増強電位の低下を示した。さらにSctrの脳内での作用と自閉性障害との関連の解析が重要である。(1)自閉症候補遺伝子の解析自閉症の病因遺伝子解明のため、DHPLC法にて神経ペプチドとその受容体、遺伝子不活化関連遺伝子など種々の候補遺伝子の変異解析を行なった。それらの中で、MBD1遺伝子で自閉性障害患者65例中1例に、R269Cのアミノ酸変異を来すC805Tの塩基置換がヘテロで検出された。この変異は、コントロール151例では検出されず、病因との関連が示唆された。他の遺伝子では、現在有意な変異は検出されていない。(2)セクレチン(Sct)およぴセクレチン受容体(Sctr)ノックアウトマウス解析RT-PCRによる解析の結果、ホモのSctrノックアウトマウスでは、Sctrの発現は検出されず、ノックアウトが有効であることが確認された。Sctrは、正常マウスにおいて、大脳、小脳、胃、膵臓、腎臓に発現していた。Sctrをβ-galactosidaseで置換してあるため、X-gal染色でSctrの発現が確認されるが、組織を検討中した結果、これらの組織における発現が確認された。脳では、海馬、扁桃体、大脳皮質深層、視床下部に強く発現し、小脳に軽度発現していた。また、病理学的解析の結果、脳内に明らかな構造異常はなかった。Sctノックアウトマウスでも同様に、RT-PCRでホモのノックアウトマウスでSctの発現はなく、ノックアウトが有効であった。Sctは小腸で高度に発現しており、脳、腎臓、脾臓で軽度発現していた。SctおよびSctrが脳で発現していることが確認され、またSctrの発現部位は自閉症の病理との相関で興味ある部位であり、セクレチンが脳内で作用を有している可能性、自閉症との関連も示唆され、行動解析を含めた今後の解析が重要である。

(1)自閉症候補遺伝子の解析自閉症の病因遺伝子解明のため、DHPLC法および直接シークエンス法にて、セクレチン受容体遺伝子、自閉症との連鎖が示されている染色体7qに局在する神経ペプチドとその受容体、およびFMR1、FMR2遺伝子など種々の候補遺伝子の変異解析を行なった。セクレチン受容体遺伝子の変異解析では、自閉性障害患者65例中6か所の塩基置換を検出したが、いずれも、コントロールにも検出され、病因に結びつく変異は検出されなかった。FMR1、FMR2でも、病因に関連する変異は検出されなかった。7qに局在する神経ペプチド受容体の遺伝子に、コントロールで検出されない変異が検出され、詳細に解析中である。(2)セクレチン(Sct)およびセクレチン受容体(Sctr)ノックアウトマウス解析Sctrノックアウトマウス脳において、セクレチンあるいは自閉症との関連が推定される、tyrosine hydroxylase、tryptophan hydroxylase、serotonin transporter、serotonin、neurofilamentの発現を免疫組織学的に解析したが、各々、wild typeとホモのノックアウトマウスでの発現の差はなく、セクレチンの脳内での作用との関連は示されなかった。SctおよびSctrノックアウトマウスの行動解析を行なった結果、両者とも、社会性のテストで異常が見られ、特にSctrノックアウトマウスで顕著であった。この結果は、自閉性障害との関連で興味ある所見であり、さらに詳細に解析予定である。(1)自閉症候補遺伝子の解析自閉症の病因遺伝子解明のため、DHPLC法および直接シークエンス法にて、自閉症との連鎖が示されている染色体7qに局在する神経ペプチドとそのG蛋白結合型受容体の変異解析を行なった。GPR8、GPR37およびGPR65について自閉性障害患者65例中各遺伝子に数個の塩基置換を検出したが、いずれも、コントロールにも検出され、病因に結びつく変異は検出されなかった。(2)セクレチン受容体ノックアウト(Sctr KO)マウス解析Sctr KOマウスの行動解析では、体重がやや重く、open-field testで動くスピードが速く、rotarod testでバランスが悪いという結果を示した。また、社会行動の指標となる、tube testおよびpartition testで異常行動を示した。Tube testは、細いtubeに両側からマウスを入れ、どちらの方向に出て来るかを見るもので、通常50%ずつ出て来るが、Sct KOマウスは81%勝って出て来た。Partition testは、透明な隔壁で区切った向こう側にマウスを入れた時の行動を見るテストで、通常、既知のマウスに比し、未知のマウスが入った時は、隔壁に近寄る行動が増えるが、Sctr KOマウスでは、既知と未知の間で変化がなかった。これらの結果より、Sctr KOマウスは、社会性の認知が低いと考えられた。よって、セクレチンが社会行動に影響することが示され、Sctr KOマウスは自閉性障害のモデルマウスとなると考えられた。また、海馬CA1領域のシナプス電位の検討では、シナプス伝達の低下と、長期増強電位の低下を示した。このシナプス伝達の異常を示す電気生理学的結果と、Sctrの発現部位、行動異常の関連解明が重要である。
有機フッ素化合物の微生物酵素変換:精密反応機構解析と物質生産・環境浄化への応用

1.Burkholderia sp.FA1由来フルオロ酢酸デハロゲナーゼはフルオロ酢酸の加水分解的脱フッ素反応を触媒しグリコール酸をあたえる。本酵素反応ではD104の側鎖カルボキシル基が基質のα-炭素を求核攻撃し、フッ化物イオンが脱離するとともに、酵素と基質がエステル結合した中間体が生成する。エステル中間体のD104のカルボキシル基の炭素原子を、H271によって活性化された水分子が求核攻撃して、グリコール酸が遊離するとともにD104が再生する。野生型酵素、D104N変異型酵素とフルオロ酢酸の複合体(Michaelis複合体)、H271Aとクロロ酢酸の複合体(エステル中間体)のX線結晶構造解析により、この反応スキームの妥当性が示された。基質カルボキシル基は、H149、W150、Y212、R105、R108によって認識され、フッ素原子はR108に結合していた。W150F変異型酵素では、クロロ酢酸に対する活性は野生型酵素と同等であるのに対して、フルオロ酢酸に対する活性は完全に消失した。W150はフルオロ酢酸の脱フッ素に特異的に必要とされる残基であることが示された。2.1,1,1-トリクロロ-2,2,2-トリフルオロエタン(Freon113a)を電子受容体とした集積培養によりSulfurospirillum属の嫌気性細菌を得た。テトラクロロエチレンを電子受容体とした集積培養により、16S rRNAの配列がuncultured bacteriumの16S rRNAの配列と98%の相同性を示す嫌気性細菌を得た。3.2-クロロアクリル酸資化性菌Burkholderia sp.WS由来の2-ハロアクリル酸レダクターゼとNADPH再生系として機能するグルコースデヒドロゲナーゼを共発現する組換え大腸菌を作製した。この組み換え大腸菌を用い、2-クロロアクリル酸を基質として、除草剤原料として有用な(S)-2-クロロプロピオン酸の生産を行った。従来法(光学分割法)を上回る収率で生成物を得ることに成功した。1)フルオロ酢酸の炭素-フッ素結合を切断するフルオロ酢酸デハロゲナーゼの反応機構を解析した。種々の酵素-基質複合体の精密立体構造を解析し、活性部位のアミノ酸残基を同定するとともに、これらの残基と基質の相互作用を明らかにした。基質のカルボキシル基を認識するTrP150をAlaに改変した変異型酵素W150Aでは、クロロ酢酸に対する活性は保持されるが、フルオロ酢酸に対する活性が完全に消失した。W150Aによってクロロ酢酸を分解する反応系に高濃度のフルオロ酢酸を加えたが、フルオロ酢酸による拮抗阻害はみられず、Trp150の改変によって、フルオロ酢酸に対する酵素の親和性が著しく低下したことが示された。2)嫌気的環境下に生息する細菌の中には、嫌気呼吸の最終電子受容体としてテトラクロロエチレンなどの有機塩素化合物を利用し、これらを還元的に脱ハロゲンするものが存在する。この脱ハロゲン反応を触媒する酵素は、コリノイドと鉄-硫黄クラスターを有し、反応過程でラジカルを生成する。ラジカルの高い反応性を考慮すると、このファミリーの酵素に、強固な炭素-フッ素結合の切断を触媒するものが存在することが期待される。

そこで、脱フッ素反応を触媒する新しい還元的脱ハロゲン酵素を得ることを目的として、フロンなど、種々の有機フッ素化合物を電子受容体として、嫌気性細菌のスクリーニングを行った。電子供与体として乳酸を用いた系で、特定フロンCFC-113(1,1,1-Trichloro-2,2,2-trifuoroethane)を電子受容体とする微生物を取得することができた。1.Burkholderia sp.FA1由来フルオロ酢酸デハロゲナーゼはフルオロ酢酸の加水分解的脱フッ素反応を触媒しグリコール酸をあたえる。本酵素反応ではD104の側鎖カルボキシル基が基質のα-炭素を求核攻撃し、フッ化物イオンが脱離するとともに、酵素と基質がエステル結合した中間体が生成する。続いて、基質とエステル結合を形成したD104のカルボキシル基の炭素原子を、H271によって活性化された水分子が求核攻撃して、グリコール酸が遊離するとともにD104が再生する。野生型フルオロ酢酸デハロゲナーゼ、D104N変異型酵素とフルオロ酢酸の複合体(Michaelis複合体)、H271Aとクロロ酢酸の複合体(エステル中間体)のX線結晶構造解析を行った。その結果、上述の反応スキームの妥当性が示された。また、基質の結合に伴って活性部位の入り口付近のループがコンフォメーション変化を起こし、open型からclosed型へ構造変化することが示された。基質カルボキシル基はH149、W150、Y212、R105、R108によって認識され、フッ素原子はR108によって認識されることが示された。一方、活性部位近傍のアミノ酸残基を部位特異的変異法で改変した結果、W150をA、F、Q、K、Y、Rに改変した変異型酔素では、クロロ酢酸に対する活性は保持されるものの、フルオロ酢酸に対する活性はほぼ完全に消失することが示され、W150がフルオロ酢酸を基質とする反応において重要な役割を担っていることが示された。2.種々の有機ハロゲン化合物を電子受容体として生育する嫌気性菌のスクリーニングを行った。その結果、1,1,1-トリクロロ-2,2,2-トリフルオロエタン(Freon 113a)を電子受容体とした集積培養によってSulfurospirillum属の細菌が得られた。一方、テトラクロロエチレンを電子受容体とした集積培養では、16S rRNAの配列がuncultured bacteriumの16S rRNAの配列と98%の相同性を示す細菌が得られた。1.フルオロ酢酸資化性菌Burkholderia sp. FA1が生産するフルオロ酢酸デハロゲナーゼはハロ酢酸の加水分解的脱ハロゲン反応を触媒しグリコール酸を生成する。基質特異性の改変や脱フッ素に必須の活性部位残基の同定を目的として活性部位残基を改変し変異型酵素の機能解析を行った。その結果、W150F変異型酵素では、クロロ酢酸に対する脱塩素活性は野生型酵素と同等であるのに対して、フルオロ酢酸に対する脱フッ素活性は完全に消失することが明らかとなった。W150はフルオロ酢酸の脱フッ素に特異的に必要とされる残基であることが示された。Wl50と基質の相互作用を解析するため、野生型酵素およびWl50F変異型酵素に基質を添加し、トリプトファン残基に由来する蛍光への影響を分析した。フルオロ酢酸を添加した場合、野生型酵素の蛍光強度は減少したのに対し、W150F変異型酵素の蛍光強度は減少しなかった。一方、クロロ酢酸を添加した場合、野生型酵素とW150F変異型酵素の蛍光強度は、ほぼ同程度、減少した。