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非活動筋における代謝亢進を誘発する食事と運動の相乗効果

本研究では食後に運動を行うと,食事と運動を単独に行った場合に比べて非活動筋での酸素消費量がことなるか否かについて明らかにすることを目的とし,実験を行った.その結果,運動のみでは非活動筋代謝は増加しないが,食後に運動を行うと筋代謝の上昇が維持された.食事と運動の組合せが筋代謝上昇効果を維持する可能性が示唆された.本研究では食後に運動を行うと,食事と運動を単独に行った場合に比べて非活動筋での酸素消費量がことなるか否かについて明らかにすることを目的とし,実験を行った.その結果,運動のみでは非活動筋代謝は増加しないが,食後に運動を行うと筋代謝の上昇が維持された.食事と運動の組合せが筋代謝上昇効果を維持する可能性が示唆された.食事発性熱産生(Diet Induced Thermogenesis : DIT)は,食後に代謝が亢進し体温が上昇することであり,余分なエネルギーを消費する働きがある.骨格筋のDITがより高まるような食事摂取と運動のタイミングや,トレーニングの効果を明らかにすることは,メタボリックシンドロームの予防や改善のためのより効果的な運動プログラムの作成に貢献できるものと確信する.本研究では(1)食事摂取の前後で運動を行った場合の骨格筋代謝は,食事または運動を単独で行った時に比べて相乗効果が見られるか, (2)元々の骨格筋量の相違やトレーニングによる筋量や筋機能の変化が骨格筋のDITに影響を与えるかという2点について明らかにすることを目的としている.平成20年度は研究目的(1)の食事摂取と運動が骨格筋代謝に与える相乗効果についで実験を実施した.具体的には早朝空腹時に安静代謝を測定し,高炭水化物食(体重1kg当たり10Kcal)を摂取し前腕屈筋群における食後の骨格筋代謝を近赤外分光法装置(NIRS).にて測定した.その後,座位にて膝伸展運動を行い,前腕屈筋群における筋代謝の変化をモニターした.またコントロールとして食事摂取を行わないで運動を行った場合の骨格筋代謝についても,別日に同一被験者で検討した.研究代表者の所属変更等で当初の実験実施計画より遅延したが,現在6名の被験者において全てのデータを取り終え,結果の解析を行っている.これまでに運動時や運動後の非活動筋代謝を測定した研究はあるが,食事摂取の影響と合わせて検討した研究は報告されていない.食事も運動もどちらも非活動筋の代謝や血流配分等に影響を与えることから,その適切なタイミングを考える上で本研究の結果は重要な資料となると考えられる.食事誘発性熱産生(Diet Induced Thermogenesis: DIT)は,食後に代謝が亢進し体温が上昇することであり,余分なエネルギーを消費する働きがある.骨格筋のDITがより高まるような食事摂取と運動のタイミングや,トレーニングの効果を明らかにすることは,メタボリックシンドロームの予防や改善のためのより効果的な運動プログラムの作成に貢献できるものと確信する.本研究では食後に運動を行うと,食事と運動を単独に行った場合に比べて骨格筋での酸素消費量がことなるか否かについて明らかにすることを目的とした.健康成人女性6名を対象とし,近赤外分光法にて前腕屈筋の酸素化ヘモグロビンを測定し,一時的動脈阻血法により筋酸素消費量(VO2mus)を求めた.安静時代謝測定後,食事(体重1kg当たり10kcal)を摂取し,食事開始後30,45,55分のVO2musを測定した.食事開始60分後から静的膝伸展運動を行い運動後のVO2musの変化(食事開始から105,120,135,150,165,180分後)を測定した.運動のみを行う試行をコントロールとした.その結果VO2musはコントロールと比較して食事摂取の試行で30,45,60分後に高い値を示し,運動後も105,120,150分後で高かった.安静時に対しては食事摂取の試行でのみ60分後と135分後に有意な上昇がみられた.運動のみでは非活動筋代謝は増加しないが,食後に運動を行うと筋代謝の上昇が維持された.食事と運動の組合せが筋代謝上昇効果を維持する可能性が示唆された.これまでに運動時や運動後の非活動筋代謝を測定した研究はあるが、食事接種の影響と合わせて検討した研究は報告されていない.食事も運動もどちらも非活動筋の代謝や血流配分等に影響を与えることから,その適切なタイミングを考える上で本研究の結果は重要な資料となると考えられる.
分子間Diels-Alderaseの構造・機能解明

Diels-Alder反応はジエンおよびジエノフィルが上下から接近し,二重結合の電子軌道の重なりから協奏的にシクロヘキセン環を合成する付加反応である.本研究が行われるまでDiels-Alder反応を触媒する酵素の報告はなく,Diels-Alder反応触媒酵素が存在するかどうか,また,存在した場合にはどのようなメカニズムにより反応が進行するのかという命題に対して多分野からの興味が注がれていた.我々は平成15年度に報告したように,まずマクロフォミン酸合成酵素(MPS)の立体構造を解析した.立体構造情報から反応進行に重要だと考えられる残基に変異を施したミュータントを多種作製し,それぞれHPLCにより酵素活性を定量した.この結果,2-ピロンの2位カルボニル酸素および5位アシル酸素がそれぞれArg101グアニジル窒素,Tyr169フェノール酸素と水素結合を形成し,この水素結合がMPSの炭素・炭素結合反応において重要な働きをしていることがわかった.Diels-Alder反応はジエンのHOMOとジエノフィルのとの相互作用で進行するが,一般にジエノフィルに導入された電子吸引基や,ジエノフィルの反応溶液中のLewis酸との相互作用,水素結合の形成はLUMOエネルギーを低下させ,Diels-Alder反応を加速することが知られている.天然に存在するDiels-Alderaseの場合では,触媒である蛋白質と基質2-ピロンとの水素結合が形成され,より反応性が加速されることが明らかになった.また,天然型Diels-AlderaseはDiels-Alder反応の直前の反応をも触媒し,Diels-Alder反応が最も起こりやすい活性化された基質を効率的な方位で活性部位にトラップし,自発的なDiels-Alder反応の進行を促進するという見解を得るに至った.Diels-Alder反応はジエンおよびジエノフィルが上下から接近し,二重結合の電子軌道の重なりから協奏的にシクロヘキセン環を合成する付加反応である.本研究が行われるまでDiels-Alder反応を触媒する酵素の報告はなく,Diels-Alder反応触媒酵素が存在するかどうか,また,存在した場合にはどのようなメカニズムにより反応が進行するのかという命題に対して多分野からの興味が注がれていた.我々は平成15年度に報告したように,まずマクロフォミン酸合成酵素(MPS)の立体構造を解析した.立体構造情報から反応進行に重要だと考えられる残基に変異を施したミュータントを多種作製し,それぞれHPLCにより酵素活性を定量した.この結果,2-ピロンの2位カルボニル酸素および5位アシル酸素がそれぞれArg101グアニジル窒素,Tyr169フェノール酸素と水素結合を形成し,この水素結合がMPSの炭素・炭素結合反応において重要な働きをしていることがわかった.Diels-Alder反応はジエンのHOMOとジエノフィルのとの相互作用で進行するが,一般にジエノフィルに導入された電子吸引基や,ジエノフィルの反応溶液中のLewis酸との相互作用,水素結合の形成はLUMOエネルギーを低下させ,Diels-Alder反応を加速することが知られている.天然に存在するDiels-Alderaseの場合では,触媒である蛋白質と基質2-ピロンとの水素結合が形成され,より反応性が加速されることが明らかになった.また,天然型Diels-AlderaseはDiels-Alder反応の直前の反応をも触媒し,Diels-Alder反応が最も起こりやすい活性化された基質を効率的な方位で活性部位にトラップし,自発的なDiels-Alder反応の進行を促進するという見解を得るに至った.Diels-Alder反応は有機合成現場で日常的に利用される反応である。これまでDiels-Alder反応を触媒する酵素の報告はなく、僅か三種類の候補蛋白質が存在するのみであった。本研究により、MPSの立体構造を基質の一つであるピルビン酸との複合体の状態でX線結晶構造解析することに成功した。得られた立体構造情報および以前の実験データから、世界で初めて天然型Diels-Alderaseの触媒機構を解明することができた。Diels-Alderaseは長い間多くの生化学者、化学者が探し求めていたものである。これまで創製されていたDiels-Alderase触媒抗体に比べ、天然型Diels-Alderaseは精緻な工夫を随所に施し、格段に高速な反応効率を実現していることが明らかになった。Diels-Alderaseは複雑な化合物の生合成経路上に発見されることが多く、一見して合成経路や基質・化合物の形に共通性は無いように思える。しかし、MPSの構造を元にした反応機構の研究結果は、natural Diels-Alderaseの戦略が、ある共通した概念の上に乗っていることを示唆するものである。すなわち、全く別種の酵素反応と組み合わされたDiels-Alderase活性を保有している。今後微生物二次代謝経路上に次々に発見されるであろうDiels-Alderaseの反応機構が解明され、私たちの提出した概念が一般化されることを期待するところである。Diels-Alder反応はジエンおよびジエノフィルが上下から接近し,二重結合の電子軌道の重なりから協奏的にシクロヘキセン環を合成する付加反応である.本研究が行われるまでDiels-Alder反応を触媒する酵素の報告はなく,Diels-Alder反応触媒酵素が存在するかどうか,また,存在した場合にはどのようなメカニズムにより反応が進行するのかという命題に対して多分野からの興味が注がれていた.

我々は平成15年度に報告したように,まずマクロフォミン酸合成酵素(MPS)の立体構造を解析した.立体構造情報から反応進行に重要だと考えられる残基に変異を施したミュータントを多種作製し,それぞれHPLCにより酵素活性を定量した.この結果,2-ピロンの2位カルボニル酸素および5位アシル酸素がそれぞれArg101グアニジル窒素,Tyr169フェノール酸素と水素結合を形成し,この水素結合がMPSの炭素・炭素結合反応において重要な働きをしていることがわかった.Diels-Alder反応はジエンのHOMOとジエノフィルのとの相互作用で進行するが,一般にジエノフィルに導入された電子吸引基や,ジエノフィルの反応溶液中のLewis酸との相互作用,水素結合の形成はLUMOエネルギーを低下させ,Diels-Alder反応を加速することが知られている.天然に存在するDiels-Alderaseの場合では,触媒である蛋白質と基質2-ピロンとの水素結合が形成され,より反応性が加速されることが明らかになった.また,天然型Diels-AlderaseはDiels-Alder反応の直前の反応をも触媒し,Diels-Alder反応が最も起こりやすい活性化された基質を効率的な方位で活性部位にトラップし,自発的なDiels-Alder反応の進行を促進するという見解を得るに至った.
食肉・皮革産業従事者の生活史と被差別アイデンティティの変容についての社会学的研究

本報告書では、食肉産業、なかでも日常的には隠されている屠場労働者、さらに皮革産業では、原皮のなめし業従事者、革の加工のひとつである靴職人や太鼓職人などの生活史インタビューをとおして、かれらのライフストーリーを集積するとともに、それらの資料をもとに人びとのアイデンティティがどこにあるのか、今日の被差別観はどのような変化を見せているのかを、被差別部落内居住者、被差別部落出身だが部落外居住者、さらに非部落出身者など、部落差別と関連づけながら検討したものである。全体は二部構成になっている。第一部は、本書の問題意識と関連させて現在の被差別部落の様相と現状の課題を検討し、それぞれの産業従事者の生活史の具体的な様相と人びとがかかえる困難をあきらかにする論文から構成されている。第二部には、(1)屠場(食肉センター)労働者および屠畜関係者の生活史インタビュー・トランスクリプト(書き起こし)と解釈、(2)皮なめし業従業者の生活史インタビュー・トランスクリプトと解釈(3)靴職人の生活史インタビュー・トランスクリプトと解釈、を収録した。それぞれのライフストーリーに基づいた自己アイデンティティと被差別意識のとらえ方は、その方法論的な吟味とともに今後の課題でもあるが、さしあたり、本調査研究をとおしてこの業種に対して確認できたことは次の点である。ひとつは、食肉・皮革産業に対する忌避観を表象する言説は、かつての「ケガレ」意識や「環境問題」言説から、生命尊重や動物愛護に裏打ちされた「教育問題」言説へ移ってきていることである。この最近の変化は、長く食肉文化を謳歌してきた欧米においても動物愛護やベジタリアンの登場とあいまって静かな広がりをみせている。二つめは、「部落産業」と呼ばれるように部落差別の根拠とされていた産業が、被差別のまなざしを向けられる地域と離れることによって職業差別と結びついて発現されるように変化してきたことが、この産業に働く人びとの被差別意識の変化のなかに伺うことができる。本年度は、3年間にわたる研究期間の初年度にあたり、おもに食肉・皮革産業に関する文献資料の収集および皮革産業従事者の聞き取り調査を行い、同時に国際比較調査の準備を行った。わが国において屠畜・食肉・製靴・太鼓などの従事者へのライフストーリー・インタビューの実施は、その産業がおかれている状況のゆえに、きわめて難しい問題がある。そのなかで数名の屠畜業関係者、製靴業関係者のライフストーリー・インタビューを実施した。とくに製靴業の高齢の靴職人に弟子入りした若い女性職人は、これまでの靴職人がもっていた被差別アイデンティティを変換するほどの効果をもったことが特質される。この事情を、新しく靴職人の修業に入った若い女性職人と彼女らを教えている高齢職人のライフストーリー・インタビューを行い、さらに靴工場がある被差別地区の現状を調査した。この経緯について、3月に行われる日本解放社会学会のシンポジウムで報告した。製靴業が差別的なまなざしをむけられていることを必ずしも認識していなかった若者を無自覚なものとして、これまで批判的に見てきた研究者にとって、この若者がおよぼした影響力を考えたとき、はたして今後の差別問題を考えるときに必ずしも批判的にとらえるべきではなく、むしろ積極的に評価していく枠組みの構築こそが求められる。また、滋賀県の被差別部落に位置する屠場を中心に、屠場をとりまく差別的なまなざしを言説の変遷を通じて明らかにした英文論文を用意し、日本の現状を国際比較の観点から検討するための準備作業を行った。

本年度は、3年間の研究期間の2年度にあたり、昨年に引き続き、食肉・皮革業で働く人びとの生活史の聞き取り調査を重点的におこない、同時に国際比較の観点からアメリカ合衆国、オーストラリア、スペインなどで日本の現状を報告する研究討議や食肉・皮革業についての現地視察をおこなった。皮革業では、製靴業に取り組みはじめた若い女性の経験と昔からの靴職人のライフストーリー・インタビュー調査をもとに、靴職人と若者の製靴業に対する考え方の齟齬と靴職人のアイデンティティの変化を論文にまとめ、また東京の墨田区を中心に戦前から行われている東京の皮革業の経験者のライフストーリー・インタビューをおこなった。語り手を探すには大きな困難を伴うが、数名の協力者を見つけることができ、かれらは戦後すぐの若い頃から今日の変化までを、自らの生活史をもとに語ってくれた。今日では、環境問題と廉価な海外製品におされ、皮革業の中心地であるこの地域一帯が大きな曲がり角に来ている。この産業に活路を見いだそうとする人と、産業に対する被差別感と後継者難から廃業をよぎなくされる二極分解の現状をうかがうことができる。屠場については、横浜屠場でライフストーリー。インタビューを開始している。この屠場の労働者は、自らの仕事に対してきわめて自覚的であり、誇りを持っている点が、ほかの屠場と大きく違う点だ。その点をさらに追究したい。国際比較という点では、食肉に関する限り、これまで肉食文化を主としてきた国であるために日本のようなまなざしにはだれもが否定的である。しかしながら、屠場で働く労働者の社会的地位が相対的に低位であることはいうまでもない。また、菜食主義や動物虐待の近代的な観念が、こうした屠場労働者に特有なまなざしをむけるようになる可能性も否定できない。これらの点は、今後、さらに追究していくテーマとなる。本年度は、3年間の研究期間の最終年度にあたり、これまでの聞きとり調査で不備な点を補う補充調査をおこないながら、とくにいままであまり内情が紹介されていない屠場のビデオ撮影など、啓発資料となりうる資料作りもおこなった。聞き取り調査は、個人の生活史を全体的に聞くインタビュー調査であるため、多くの個人情報が盛り込まれている。プライバシーの保護など個人情報保護法との関連もあり、それぞれの語り手の生活史をまとめるにあたってインタビュー対象者の承諾を得ることなどまとめ方についてあらためて語り手や関係者と交渉、確認する作業が必要となった。本年度は、報告書をまとめることが主眼であったが、まだまだ調査研究が不十分で、なお継続中のところもあり、残されている課題も多い。報告書の全体構成としては、まず第1部と第2部の二部構成とした。第1部では、調査研究の方法から食肉・皮革産業の変化の概要、従事者のライフストーリー(語り)の分析をおこなった。食肉産業に関連するものとしては、牧畜業から小売りの肉屋まで多様だが、とくに一般的に目に触れることがすくない屠畜解体業、すなわち屠場についてのまなざしとそこで働く労働者のライフストーリー・インタビューをもとに、かれらがどのような被差別感を持っているか、屠畜解体の仕事を選択した背景や仕事観などをとりあげた。
高分解能のまま時間短縮を実現する三次元形状・光反射特性の同時計測システム

本研究課題の目的は,研究代表者の提案する三次元形状・光反射特性同時計測システムにおいて,高精度かつ高安定な計測を実現することである.本システムは走査型LEDドーム照明と時間相関カメラにより構成される.本研究では新たな照明方式として,回転位相シフト正弦波PWM方式の実現を目指している.この方式では,ドーム照明の緯線上のLEDをすべて同時にPWMにより疑似的に正弦波で強度変調しつつ,経度ごとに位相シフトを与える.この照明下でドームの北極方向から時間相関カメラによって対象物体を撮影すると,表面上の各点における反射光強度波形のフーリエ係数が1フレーム画像として出力される.このフーリエ係数画像をすべての入射緯度のLED照明に対して取得することにより,対象表面上の各点における法線ベクトル,拡散反射係数,および鏡面反射特性のパラメータが,理論上は実質1フレーム時間で計測できる.一方昨年度までに,従来方式システムの性能向上と,新方式の実現可能性の検討を目的として,時間相関カメラをそれぞれ1台ずつ購入したため,残りの予算で従来方式システムを新方式に改造したり,新方式のLEDドーム照明を新規に製作したりすることは困難となった.この回転位相シフト正弦波PWM照明によって計測対象の光反射特性のフーリエ係数が実時間で検出できることを実証するため,本年度は同様の正弦波変調を分光イメージングに適用した.まず,分光分布が可変の光源を用いて,各波長成分が波長に線形な位相シフトを伴って正弦波で強度変調される照明を実現した.次に,この照明を撮影対象に照射して時間相関カメラで撮影することにより,対象表面上の各点における分光反射率の1・2次フーリエ係数が1フレーム出力画像として得られることを実験により示した.この成果は2件の国内学会および1件の国際学会において口頭発表した.本研究課題の目的は,短時間・高分解能でかつ高精度・高安定に物体の三次元形状および光反射特性を同時に計測するシステムを実現することである.本システムは時間相関カメラおよびLEDドーム照明によって構成され,三次元形状として法線方向,光反射特性としてBTF(双方向テクスチャ関数)のプロファイル(視線方向を固定し入射方向のみを変化させたときの断面分布)を計測対象とする.これまでの研究において,LEDドーム照明を製作し,それを用いた計測実験を行ってきたが,法線方向およびBTFパラメータの計測値に誤差が生じることが確かめられてきた.今年度は,計測誤差がLEDドーム照明の照度ムラおよび時間相関カメラの非線形性によって発生することを理論的に導くとともにそれを実験によって明らかにし,さらにその補償方法を考案することを目標とした.まず,LEDドーム照明の照度ムラおよび時間相関カメラの非線形性がカメラ出力に及ぼす影響を数理的にモデル化した.次に,このモデルを実験的に確かめるため,1280x1024画素と従来よりも高解像である時間相関カメラを新たに購入した.このカメラを用いて拡散反射性の平面物体,および鏡面反射性の半球物体を撮影したところ,理想的な条件では生じないはずの誤差成分がカメラ出力に発生し,それがLEDドーム照明の照度ムラおよびカメラの非線形性による誤差発生のモデルとよく一致することが確かめられた.この成果は2件の国内学会および1件の国際学会において発表した.今年度の当初の計画では,新たな計測方式を導入する目的で正弦波変調LEDドーム照明を製作する予定であった.これまでのLEDドーム照明では,ドーム緯線上の各LEDが順にパルス点灯しながら1周走査する方式を採っていた.この方式では,計測対象物体が鋭い鏡面反射光を生じる場合,時間相関カメラにおいて瞬間的に強い光電流が誘起され,それによりカメラ出力が非線形的に応答し誤差を生じる可能性のあることがこれまでに分かっている.一方,正弦波変調LEDドーム照明では,照明の正弦波変調により時間相関カメラが非線形応答を生じるのを回避することができ,さらに定常的な正弦波変調によって照明強度が上がりカメラ出力のSN比が向上するという利点も持つ.しかし,ドーム型のLED照明であるという点,したがってLEDの照度ムラが計測誤差につながりかねないという点ではこれまでの方式と共通している.そしてこれまでの実験により,照度ムラによるカメラ出力誤差は決して無視できる程度のものではなく,高精度・高安定の計測システムの実現を目指す上で解決が必須であることが明らかにされてきた.したがって,今年度はLEDドーム照明の照度ムラによる誤差発生のモデル化とその実験的検証を先に進めることにした.正弦波変調LEDドーム照明の製作という点では遅れが生じているが,今年度取り組んだLED照度ムラの補償も期間内に取り組まなければいけない課題である.その観点から今回の変更は課題の順番の入れ替えと捉えており,今後順調に正弦波変調LEDドーム照明の製作を進めていくことにより,当初の研究計画に復帰できるものと考えている.本研究課題の目的は,研究代表者の提案する三次元形状・光反射特性同時計測システムにおいて,高精度かつ高安定な計測を実現することである.本システムは時間相関カメラおよびLEDドーム照明によって構成され,三次元形状として法線方向,光反射特性としてBTF(双方向テクスチャ関数)を計測対象とする.これまでにLEDドーム照明を試作し計測実験を行ってきたが,誤差が生じることが確かめられた.昨年度は,LEDドーム照明の照度ムラおよび時間相関カメラの非線形応答がカメラ出力に及ぼす影響を数理的にモデル化し,それが実験結果とよく一致することを確かめた.今年度はまず,時間相関カメラ出力においてLEDドーム照明の照度ムラおよび時間相関カメラの非線形応答による影響を補償する理論を構築し,その妥当性を撮影実験を通して確認した.この成果は1件の国内学会において発表した.

また,LEDドーム照明の新たな駆動方式として回転位相正弦波PWM方式を検討した.従来方式では,カメラの1フレーム間に特定の緯線上でLEDを1個ずつ順にパルス点灯し1周走査するのに対し,新方式では,緯線上のすべてのLEDを同時に正弦波で強度変調しつつその位相を経度の分だけ順にずらして与える.新方式では物体からの反射光は常に正弦波で強度変調されるため,時間相関カメラの画素上で非線形応答が生じなくなる.この新方式が現行のLEDドーム照明の駆動回路基板上にパルス幅変調(PWM)形式で実装できるかを,FPGAボードを用いて検討した.この作業は従来方式の装置における実験と並行して進める必要があったため,昨年度と同型の1280x1024画素時間相関カメラを購入し,その制御信号をFPGAボードに入力して出力波形を観察した.その結果,シミュレーションレベルでは正弦波のPWM波形が正しく生成できたが,実装上はFPGAの回路規模が制約となることが判明した.今年度の成果のうち,LEDドーム照明の照度ムラおよび時間相関カメラの非線形応答の補償に関しては,当初は学術論文への投稿までを計画していたが,その段階には至っていない.誤差発生モデルやその補償法の実験的な検証には理想的な光反射特性を有する評価用物体を用いることが望ましい.しかしそのような光反射特性を実現することは困難であり,本研究課題が対象とする三次元物体においては一層困難を極める.今年度は,研究代表者の大学で所有する3Dプリンタを用いて評価用物体をいくつも作製し,それが評価に適した光反射特性を有するようになるまで試行錯誤を重ねた.三次元形状はほぼ設計通りに自動で加工できるが,光反射特性は研磨により手作業で調整する必要がある.これらの作業に長時間を要したのが研究の遅れにつながった.また,LEDドーム照明の回転位相正弦波PWM方式に関しては,当初はFPGAを用いたPWM制御回路の設計を完了させ,FPC(フレキシブル)基板によるLED駆動回路の設計と製作に着手する計画であったが,PWM制御回路のシミュレーションによる検討に留まっている.FPGAはディジタルICであり,アナログ波形を出力することができないので,本研究課題では正弦波を三角波と比較することによりPWMディジタル信号として出力する.一方,FPGAの設計にはハードウェア記述言語(HDL)を用いるが,標準的な設計では実数関数である正弦波を扱うことができない.今年度は,HDLにおいて実数関数を扱う方法を見出し,さらにこの方法で設計した回路をFPGA上に実装するには,数値演算プロセッサの回路構成をFPGA内に組み込む必要のあることが分かった.しかし,研究代表者の研究室においてFPGAを設計するのはLEDドーム照明を製作したときが初めてであり,知識と経験が少ないことから,これらの結論に至るまでに相当な時間を要した.本研究課題の目的は,研究代表者の提案する三次元形状・光反射特性同時計測システムにおいて,高精度かつ高安定な計測を実現することである.本システムは走査型LEDドーム照明と時間相関カメラにより構成される.本研究では新たな照明方式として,回転位相シフト正弦波PWM方式の実現を目指している.
メゾスコピック一次元電子相関

本研究では、カーボンナノチューブや、量子ドットといった、量子閉じ込め効果が顕著に表れるメゾスコピック物質の量子伝導領域における物理現象を明らかにすることを目的としている。この目的のため、一電子状態および電子相関効果を理論的手法により研究している。量子伝導に係わるエネルギー領域におけるナノチューブの電子状態を正確に理解するためには、一電子状態の定量的な解析が欠かせない。これまでの研究で構築した有効一次元格子模型は微小ギャップやスピン軌道相互作用などの重要な微細構造の効果を取り込んでいる。この模型を詳しく解析することにより、アームチェア型と分類されるナノチューブ以外ではトポロジカルな端状態がエネルギーギャップ中に現れることを明らかとした。また、ナノチューブに近接した超伝導体によりナノチューブ中の電子系に超伝導相関が誘起される状況に対し、ナノチューブ表面曲率により誘起されるスピン軌道相互作用によるヘリカル状態が存在する状況において、端付近にマヨラナ粒子が現れることとその詳細を数値的及び解析的手法により示した。さらに、直列量子ドットに対して、これまでに開発した数値解析ソフトウェアを用いて電気伝導を詳しく解析することにより、温度上昇に伴いスピンブロッケードが誘起されることなどを、見いだした。一電子状態に対する詳しい解析を行うことにより、メゾスコピック系の電子相関効果の解析のための基礎的な知見を得ることが出来た。超伝導相関によるトポロジカル端状態や、パウリ排他律による電流閉塞現象といった電子相関効果を明らかとした。さらに、一次元格子模型に基づく数値計算プログラム開発をすすめており、これにより電子相関効果を計算することを可能としている。引き続き、従来見逃されてきた顕著な一電子現象であるトポロジカル端状態に着目し、系に内在する未開拓な物理現象の詳細を調べる。また、開発中のソフトウェアなどにより数値的および解析的な手法により、低エネルギーにおける電子相関効果の研究を推進する。本研究では、カーボンナノチューブや量子ポイントコンタクトといったメゾスコピック一次元物質において、量子伝導領域で起こる物理現象を明らかにすることを目的としている。この目的のため、電子の一粒子状態および電子相関効果を理論的手法により調べている。量子伝導領域におけるナノチューブの電子状態を正確に理解するためには、一粒子状態の定量的な解析が欠かせない。特に実際のナノチューブはマイクロメートル程度の長さであるが、このような有限長の効果はこれまであまり調べられてこなかった。そこで、有限長に閉じ込められた電子がどのような状態を取るのかについて数値的および解析的手法により調べた。従来は、谷と呼ばれるバンド自由度がよく分離しているものと考えられてきた。本研究では金属型ナノチューブの詳細な解析を行い、ナノチューブの螺旋構造や終端構造、長さに依存して、谷間の結合が起こることを明らかとした。谷が分離している場合には、スピン軌道相互作用による準位分裂が起こること、一方、谷結合によっても準位分裂が起こることを示した。全ての実験において谷分離を反映した4重縮退およびスピン軌道分裂が観測されているわけではなく、大きな軌道分裂が観測される場合もあったが、この理由が、本研究で明らかとした谷結合によるものである可能性を指摘した。また、特定の角運動量成分を抜き出すことにより様々な螺旋度の金属ナノチューブに対する一次元格子モデルを構築し、有限長における谷間結合の効果を調べた。当初計画の通り、研究の初期段階で、一粒子状態を明らかにすることができた。また、電子相関効果の研究のためには、従来の谷分離を出発点とした局所電子相関や朝永ラッティンジャー液体理論を超えた、より定量的に電子相関を議論する必要がある。谷結合の効果を含んだ一次元格子モデルは電子相関効果を詳細に調べる際のモデルにもなるが、これを導出することができた。よって、現在までの進捗状況はおおむね順調に進展していると判断できる。本研究では、ナノチューブなどのメゾスコピック一次元物質において、量子伝導領域で起こる物理現象を明らかにすることを目的としている。実際のナノチューブはマイクロメートル程度の長さであるため、量子閉じ込め効果が重要となる。閉じ込められた電子がどのような定在波を形成するのかに関し、従来の解析は、谷と呼ばれるバンド自由度が分離しているとの仮定に基づいていた。これに対し、本研究では、様々な螺旋構造のナノチューブの電子状態を、数値的及び解析的手法により理論的に調べた。この結果、多くのナノチューブでは谷が結合すること、境界条件によっては谷が強く結合する場合があることを示し、従来用いられる谷分離描像からの大きな修正が必要となることを示した。また、ナノチューブ端付近に現れる端状態をトポロジーの観点から解析し、バンド描像におけるトポロジカル不変量と端状態との間に一対一対応があること(バルク端対応)をあらわに示し、さらに、外部磁場によりトポロジカル相転移が引き起こされることなど、トポロジカル物質としてのナノチューブの性質を明らかにした。上記研究に際し、曲率によるエネルギーギャップやスピン軌道相互作用を取り込んだ有効一次元格子模型を構築した。さらに、典型的な電子相関の一つである超伝導相関がナノチューブに誘起される場合に、超伝導ギャップ中に端に局在した状態が生じる場合のあることを、トポロジーの観点から示した。電子相関効果の解析手法の出発点となる、微細構造を取り込んだ有効一次元格子模型を構築した。これにより、低エネルギーの電子相関効果を定量的に調べる事を可能にした。

さらに、この模型をもとに超伝導相関を調べ、曲率および超伝導により誘起された端状態を見いだすなど、系の示す電子相関効果が徐々に明らかとなってきた。本研究では、ナノチューブなどのメゾスコピック一次元物質において、量子伝導領域で起こる物理現象を明らかにすることを目的としている。この目的のため、電子の一粒子状態および電子相関効果を理論的手法により調べている。量子伝導領域におけるナノチューブの電子状態を正確に理解するためには、一粒子状態の定量的な解析が欠かせない。これまでの研究により、ナノチューブの電子状態に対し、有限長ナノチューブの一粒子状態を明らかにし、微小ギャップやスピン軌道相互作用などの微細構造の効果を取り込んだ有効一次元格子模型を構築した。本年度は、すでに構築した有効一次元格子模型をもとに、典型的な電子相関の一つである超伝導相関が、ナノチューブに近接した超伝導体により誘起される状況を解析的および数値的手法により調べた。同様の状況として、スピン軌道相互作用を有する半導体ナノワイヤを超伝導体に近接させた系が知られており、ナノワイヤ終端にマヨラナ粒子が出現すると期待されている。マヨラナ粒子の探求は、現在、国内外の実験グループにより精力的に行われている。一方、ナノチューブに関してはこれまであまり調べられてこなかった。ナノチューブはスピン軌道相互作用を有するため、半導体ナノワイヤと同様、マヨラナ粒子の舞台として適していると考えられる。我々は、半導体ナノチューブに着目し、有限磁場のもと端付近にマヨラナ粒子が現れることを示した。また、ナノチューブ表面の曲率効果と超伝導相関の共存によっても、トポロジカルな端状態が現れることを示した。前年度までの研究で明らかとなった一粒子状態に対する知見や有効一次元格子模型をもとに、典型的な電子相関効果の一つである超伝導相関の効果を調べ、メゾスコピック一次元系の示す電子相関効果の一つを明らかとした。本研究では、カーボンナノチューブや、量子ドットといった、量子閉じ込め効果が顕著に表れるメゾスコピック物質の量子伝導領域における物理現象を明らかにすることを目的としている。この目的のため、一電子状態および電子相関効果を理論的手法により研究している。量子伝導に係わるエネルギー領域におけるナノチューブの電子状態を正確に理解するためには、一電子状態の定量的な解析が欠かせない。これまでの研究で構築した有効一次元格子模型は微小ギャップやスピン軌道相互作用などの重要な微細構造の効果を取り込んでいる。この模型を詳しく解析することにより、アームチェア型と分類されるナノチューブ以外ではトポロジカルな端状態がエネルギーギャップ中に現れることを明らかとした。
宙吊りの視点だけに自己は宿るか？身体的自己意識研究の新潮流をつくる身体不在錯覚

身体と自己の関係に関する研究は哲学的探求のみならず、神経疾患や精神疾患に伴う身体感覚変容の病理解明や療法応用のためにも発展が望まれる領域である。最近では身体的自己意識研究が加速しており、特に代替物を自身の身体だと感じさせる錯覚実験が主に行われている。しかし、従来の実験はその手続き上の制約により、錯覚の生起過程を検証できず、錯覚強度も弱いという問題がある。本研究ではこの問題に対するひとつの解決策を提案するために、宙吊りの視点だけに自己を感じる『身体不在』体験を生み出す新規実験系を開発し、身体不在のまま体験者が歩行することで生じる感覚を心理・生理・行動の側面から検証・分析する。
小児後天性骨髄不全症候群におけるエピジェネティック情報に基づく新規分類の開発

再生不良性貧血(AA)と低形成骨髄異形性症候群(MDS)の鑑別、特にAAとrefractory cytopenia of childhood(RCC)の鑑別は困難である。我々はレーザーマイクロダイゼクションを用いて、TP53陽性細胞を切り出したところ、RCCでは9例中6例でTP53遺伝子変異がみられたが、AAでは変異はみられなかった。また5例中2例のRCCでp16遺伝子のプロモーター領域の高メチル化がみられたが、AAからMDSに移行がみられた4例においては、MDS/AML移行後にEvi-1やGATA2、AML1/RUNX1の発現の増加はみられ, 2例においては、AML1/RUNX1の遺伝子変異が確認された。小児後天性骨髄不全症候群には、再生不良性貧血(AA)や低形成骨髄異形性症候群(MDS)が含まれるが両疾患の鑑別は容易ではない。これまで、両疾患の鑑別は、骨髄塗抹標本や生検標本の形態学に基づいた診断を基本に、染色体分析等の結果を踏まえて行われてきたが、血液専門医間でも診断の一致率は低い。低形成MDS患者においては、一部の遺伝子プロモーター領域のメチル化が観察され、脱メチル化薬の有効性が報告されている。本研究の目的は、最近開発されたメチル化アレイ法を用いて、AAと低形成MDSとの鑑別に有用な遺伝子群の候補を同定することにある。本研究は既存の方法では鑑別困難であった両疾患について、遺伝子のプロモーター領域のメチル化をマーカーに再分類を試みるものであり、さらに脱メチル化薬やHDAC阻害剤による新規治療法が有効な患者群の同定も期待しうる。平成22年度中に、我々は末梢血・骨髄塗抹標本および病理標本の形態診断によりAAおよびMDSと判断された症例約50例のgenomic DNAを抽出し、バイサルファイト処理およびwhole genonle DNA増幅を行った。現在までに、10種類以上の遺伝子プロモーター領域において、パイロシークエンス法によるメチル化解析を終了した。次年度は、症例数および解析する遺伝子プロモーター領域数を増やし、遺伝子発現レベル・臨床情報との関連についても併せて統計解析を行う計画である。また、当初の目標であるAAとMDSの分子学的手法を用いた客観的な鑑別診断の実現に向けて、免疫染色、マイクロダイセクション、遺伝子シークエンスを組み合わせた手法を用い、小児AA・MDS症例の微小なmalignant cloneの存在の有無による鑑別方法を並行して現在開発中である。再生不良性貧血(AA)と低形成骨髄異形性症候群(MDS)の鑑別は容易ではない。特に小児MDSの50%以上を占めるrefractory cytopenia of childhood(RCC)とAAの鑑別は、これまで骨髄塗抹標本や生検標本の形態や染色体分析の結果に基づいておこなわれてきたが、専門医の間でもその一致度は高いものではなかった。また両者の病態の違いについても国際的に結論が出ていない。両疾患の違いについて、RCCではTP53染色陽性細胞の増加や、micromegakaryocyteの増加がみられるなどの病理学的特徴が得られた。TP53遺伝子変異についてレザーマイクロダイセクションで免疫染色陽性細胞のみを切り出し、サンガー法で遺伝子解析を行ったところ、RCCでは9例中6例で変異がみられたが、AAではTP53陽性細胞は皆無で、変異もみられなかった。これはAAとRCCの分子病態の違いを示す代表的な変化と考えられ、今後多数例での検討を行う予定である。またパイロシークエンス法で代表的なp16遺伝子のプロモーター領域のメチル化異常について検討したところ、5例中2例のRCCで高メチル化がみられたが、AAではみられなかった。またAAで発現低下のみられるGATA2遺伝子についてそのプロモーター領域の解析を行ったところ、正常骨髄に比して、AAでは高メチル化がみられた。AAとRCCの鑑別は従来、血液専門医や病理医により形態診断されてきたが、TP53遺伝子異常の検出やp16遺伝子のプロモーター領域のメチル化を検討することで、両疾患を客観的に鑑別できる可能性が示された。
星間分子雲における低温イオン－極性分子反応の系統的測定と量子効果の観測

岡田は昨年度完成させた温度可変シュタルク分子速度フィルターに,曲率半径1000 mm,偏向角5°をもつ偏向部を新たに製作し,低速分子線の並進温度可変範囲を調べた。その結果,ND3, CH3CNの並進温度範囲をそれぞれ662 K, 9110 Kに拡大することに成功した.一方で様々な低速極性分子(アセトン,エタノール,メタノール,重水)の生成に成功した.並進温度は概ね数K数10 Kであり,反応速度測定を行なうための十分な数密度が得られた。その後,温度可変冷却イオントラップを動作させ,Ca+とアセトンまたはアセトニトリルとの低温イオン極性分子反応の並進温度依存性を測定した.その結果,極低温Ca+と各極性分子の反応性は十分に低く(反応速度は10^-5 s-1程度以下), Ca+が分子イオンの冷媒として十分に機能することを確認した.また,反応分岐比の測定に向けて,新たに飛行時間型質量分析計を導入した.テスト実験の結果は第73回日本物理学会年次大会にて発表した.一方,宇宙研の崎本は自らが開発したPerturbed Rotational State(PRS)理論を用いてイオン-極性分子間(CH3CN及びND3とイオン)の捕獲断面積の計算を行った.この結果を用いて,岡田が測定した低温イオン極性分子反応CH3CN + Ne+ →productsの反応速度定数と比較した.計算方法は以下の通りである.まず,PRS理論によって計算された捕獲断面積を,実験によって求めた低速極性分子の並進速度分布によってコンボリューションし,回転量子準位ごとの捕獲速度定数を求める.その後,シミュレーションで求めた低速分子の回転準位分布によって平均捕獲速度定数を計算した.得られた結果を実験結果と比較したところ,PRS理論は実験結果を概ね再現することが明らかとなった.29年度が最終年度であるため、記入しない。29年度が最終年度であるため、記入しない。岡田は当初の計画にしたがって,温度可変シュタルク分子速度フィルターのモンテカルロシミュレーション,設計,及び実機の製作を行った.3種の極性分子(ND_3,CH_3CN,及びCH_3F)に対してシミュレーションを行い,フィルター偏向部の曲率半径を501000 mm,偏向角530度の範囲で変化させることにより,凡そ3100 K程度の範囲で極性分子の並進温度を変化させることが可能であることを確かめた.シミュレーション結果に基づく設計を行い,温度可変シュタルク分子速度フィルターを完成させた.また,既存の実験装置を利用して以下の実験を実施した.1)低速アセトニトリル分子線とNe+の反応速度測定を行った.また,入射ガスノズルの温度を210 Kまで低下させることにより,CH_3CN + Ne+, CH_3CN + N_2H+の各反応において,反応速度定数を決定し,ノズル温度が295 K(室温)の場合と比較した.その結果,並進温度よりもむしろCH_3CNの有効回転温度が反応速度定数を支配していることを示唆する結果を得た.2)新たな分子イオンの生成法として共鳴多光子イオン化法を導入し,Ca+クーロン結晶中においてO_2+を生成することに成功した.また,生成したO_2+に低速アセトニトリル分子を衝突させ,反応速度を測定した.一方,宇宙研の崎本はイオン分子反応に関する理論的研究を行った.具体的には,WKB近似をベースにして,イオン分子衝突反応への形状共鳴の影響を包括的かつ普遍的に理解する新しい方法を開発した.従来から知られている衝突による形状共鳴については、そのほとんどは弾性散乱についてであり、衝突反応の場合については意外と分からないことが多かったが,本研究により見通しのよい理論が初めて得られた.開発した理論は低温イオン分子反応での共鳴過程の実験的観測の可能性を探る上で非常に有用である.当初の計画通り,温度可変シュタルク分子速度フィルターの詳細な数値シミュレーションと,実機の設計・製作を完了した.また,実際に動作させるための備品等も購入済みであり,現在は装置を動作させる段階まできている.しかし,最初に装置の製作を依頼した業者との交渉が長引いた上,交渉がまとまらず,12月に再度別の業者へ製作を依頼しなければならなかったため,実際に装置を動作させるまでには至らなかったことが上記区分の理由である.岡田は製作した温度可変シュタルク分子速度フィルターを動作させ、シミュレーション通りの性能を有するかどうか原理実証実験を行った。製作した2種類の曲率半径R,偏向角θをもつ偏向部電極(R, θ) = (50 mm, 30°), (600 mm, 10°)を用いてシュタルク分子速度フィルターを動作させ,低速分子線の並進温度可変範囲を調べた。また、極成分子として、ND3、及びCH3CNを用いた。具体的に行なった実験は以下の通りである。シュタルク分子速度フィルターの出口から約30 mm離れた位置に四重極質量分析計(QMS)のイオン源を設置し、低速分子線の飛行時間信号を測定した。得られた信号をゴンペルツ関数によって解析し、速度分布関数を決定した。実験結果とシミュレーションによって得られる速度分布を比較し、低速分子線の並進温度を決定したところ、これら2種類の電極で得られるND3、及びCH3CNの並進温度範囲はそれぞれ6-29 K, 9-37 Kであることが確認された。

曲率半径Rと偏向角θの大きく異なる電極を交換することによって、分子線の出射位置を変化させることなく、並進温度を大きく変更できることを実証できた。さらに,低速分子線の強度を知るために、極高真空計とQMSによる低速分子線の信号強度との相関測定を行い,QMSイオン源領域での低速分子線の数密度を決定した。その結果、反応速度測定を行なうための十分な数密度が得られることを確認した。また、分子イオンの回転温度冷却のための温度可変・冷却イオントラップの製作を行なった.一方、宇宙研の崎本は衝突反応における形状共鳴を包括的かつ普遍的に理解する手段を開発した.弾性散乱の場合には形状共鳴について解説した教科書はいくらでもあるが,衝突反応に対してはほとんど見当たらない.本研究は量子現象である形状共鳴を理解する上で、重要な役割を果たすと考えられる.当初の計画通り,製作した温度可変シュタルク分子速度フィルターの性能評価を行なうことができた。本研究の目的を達成するためのキーデバイスであり,その点においては順調に研究が進んでいるものと評価している.実際,実験で得た成果を日本物理学会,及び原子衝突学会で計3回講演し,一定の評価が得られている.また,得られた結果をまとめた論文を既に投稿した(英文ジャーナルReview of Scientific Instruments).一方、冷却ガスセルを用いた低速極性分子の生成実験を行い、約100 K程度まで内部温度が冷却された低速分子線の生成を確認することができた.また,年度末には冷却イオントラップの設計・製作が完了し、冷凍機を作動させ,イオントラップ内の環境温度を約12 Kまで低下させることに成功し,イオントラップ装置を動作させる段階にまできた.以上が上記区分の理由である.岡田は昨年度完成させた温度可変シュタルク分子速度フィルターに,曲率半径1000 mm,偏向角5°をもつ偏向部を新たに製作し,低速分子線の並進温度可変範囲を調べた。その結果,ND3, CH3CNの並進温度範囲をそれぞれ662 K, 9110 Kに拡大することに成功した.一方で様々な低速極性分子(アセトン,エタノール,メタノール,重水)の生成に成功した.並進温度は概ね数K数10 Kであり,反応速度測定を行なうための十分な数密度が得られた。その後,温度可変冷却イオントラップを動作させ,Ca+とアセトンまたはアセトニトリルとの低温イオン極性分子反応の並進温度依存性を測定した.その結果,極低温Ca+と各極性分子の反応性は十分に低く(反応速度は10^-5 s-1程度以下), Ca+が分子イオンの冷媒として十分に機能することを確認した.また,反応分岐比の測定に向けて,新たに飛行時間型質量分析計を導入した.テスト実験の結果は第73回日本物理学会年次大会にて発表した.一方,宇宙研の崎本は自らが開発したPerturbed Rotational State(PRS)理論を用いてイオン-極性分子間(CH3CN及びND3とイオン)の捕獲断面積の計算を行った.この結果を用いて,岡田が測定した低温イオン極性分子反応CH3CN + Ne+ →productsの反応速度定数と比較した.計算方法は以下の通りである.
日腔連鎖球菌の嫌気的糖代謝系酵素の量的調節機構の研究

ピルビン酸ギ酸リア-ゼ(PFL)と乳酸脱水素酵素(LDH)は連鎖球菌球菌の嫌気的糖代謝・酸産生系で中心的な役割を担う。PFLには微量の酸素によって失活する活性型(A型)のほかに酸素に耐性な可逆的不活性型(R型)が存在する。R型PFLは酸素に触れてもその後嫌気条件下において還元型メチルビオロゲン(MV)、活性メチオニン、Fe^<2+>、ビルビン酸などとインキュベ-トすることによって、A型に変換する。S. mutansではNADPHやNADHがとくにMVよりも効果的にPFLを活性化し、A型に維持する傾向にある。これに対し、S sanguisではNADPHなどの効果が低いので、糖制限条件などではPELはR型へと変換し、その後糖代謝時にA型PFLへと活性化されるので、糖代謝・酸産生様式は酸素による障害を受けにくいことなどがわかった。活性化酸素の精製を試みたところ、活性化変換によは活性化酸素の関与があることがわかった。この酸素は著しく不安定であったが、FEDやFMNによって活性が回復し、おそらくフラビン酸素と考えられる。また、PFLはS. mutanやS. sanguisの他にもアクチノミセスやラクトバチルスなど種々の口腔細菌に広く分布していることも判明した。一方、LDHは4次構造上の変換により、活性型である安定な4量体と失活しやすい不安定な2量体の間に相互変換する。この変換には他の酸素などの関与を必要としない。フラクト-ス1,6ー二リン酸(FBP)と無機リン酸が4量体への変換を行うが、無機リン酸で4量体になってもFBPがないと活性を発揮できないので、単に4量体になるだけでは活性化しないことがわかった。FBPも無機リン酸も存在しないとき、LDHは2量体になり、この2量体は失活しやすいことが判明した。しかし、NADHが存在すると、2量体の失活が防げることがわかった。NADPHにはそのような作用はなかった。このようにPFLとLDHはそれぞれ特異的な機構によって酸素量が調節され、歯垢細菌の糖代謝をコントロ-ルしていると考えられる。酵素感受性の高いピルビン酸ギ酸リアーゼ(PFL)はStreptccoccusmutansやStreptccoccussanguisの嫌気糖代謝におけるギ酸、酢酸糖の産生に必須である。S.sanguisのPFL.は糖欠乏条件において酸素耐性な可逆的不活性型に変換するのに対し、S.mutansでは糖が欠乏しても酸素に感受性な活性型を維持していることがわかった。そこで各種の糖発酵性口腔細菌を嫌気条件下で培養して検討したところ、PFLは限られた特定な細菌にのみ存在する特殊な酵素ではなく、広く多くの細菌に分布していることが明らかとなった。また、PFLの性質により以下に示す大きな2つのグループに分けられた。(1)S.mutams Streptococcus salivarus,Actinomyces viscosus,Actinomyces naeslundiiは糖の欠乏した条件においてもPFLを活性型に保つのに対し、(2)S.sanguis,Streptococcus mitior,Streptococcus lactis,Streptococcus

diacetyl actis,Lactobacillus caseiなどでは糖けつぞう条件ではPFLを可逆的な不活性型に変換すること。そして(1)のグループのPFL活性は(2)のグループに比べて510倍も高いことなどが明らかとなった。また、S.mutamsと同様、Actinomycesでも酸素存在下ではギ酸や酢酸の産生がほとんどみられなくなり、PFLはActinomycesの糖代謝においても重要な役割を担っていることがわかった。一方、streptococciのPFLの各コンポーネント並びに活性化酵素、X因子(PFLを不可逆的に失活させる因子)の分離・精製も進行中である。PFL活性化酵素はかなり不安定な性質を持つが、硫安沈澱と脱塩操作により、回収率を高く保つことが可能となり、PFLに比べて分子量が小さいこと、疎水的性質をもつことがわかってきた。今後は精製をさらにすすめてそれぞれの性質を調べ、上記の2つの口腔細菌のグループにおけるPFLの働きと調整機構をさらに詳細に検討したい。Streptococcus mutansの嫌気的糖代謝で重要なピルビン酸ギ酸リア-ゼ(PFL)には酸素感受性な活性型(A型)と酸素耐性な可逆的不活性型(R型)がある。無細胞抽出液での検討により、R型はピルビン酸、活性メチオニン、二価鉄そして還元型メチルビオロゲンにより活性化されてA型PFLに変換することがわかっている。今回、生体物質であるNADPHがこれまで意義不明のまま使用していたメチルビオロゲンに較べてはるかに効率よく活性化を促進し、そして活性化には分子量約4万5千の活性化酵素が関与するけことなどか判明した。ところで、これまでA型PFLからR型への変換は無細胞抽出液中ではみられたが、バッチ培養後のS.mutans生菌では認められなかった。しかし、生菌をメチレンブル-などとインキュベ-トしてNADPHなどの還元型ピリジンヌクレオチドを酸化すると、容易にR型PFLに変換することがわかった。また、嫌気・糖制限条件下で連続培養して得られた、菌体内多糖のほとんどないS.mutansでは容易にR型へ変換することもわかった。そこで、バッチが培養菌では、スタ-ブ中でも菌体内多糖を代謝することによりNADPHが生成され、R型からA型PFLへの変換が起きていると考えられる。PFLの活性化(A型への変換)の至適pHは6.8であるのに対し、R型への変換はアルカリ側で起こりやすいこともわかった。以上の結果、利用し得る糖がほとんどなく、菌体内のpHも上昇する食間時などでは、S.mutansはPFLを酸素耐性な不活性型へと変換することができ、糖欠乏により好気性菌の酸素消費活性が低下して歯垢内部に酸素が侵入しても、その障害を回避できると考えられる。一方、大量の糖が歯垢内に浸透する食事時などには、糖代謝が高まり、歯垢内は同時に酸性で嫌気適な環境になるので、S.mutansはPFLを活性化し、大量の有機酸を産生することにより、ウ蝕発症に大きく関与していることが推定される。連鎖球菌の嫌気糖代謝で中心的な役割を担うピルビン酸ギ酸リア-ゼ(PFL)は酸素感受性な活性型(A型)と酸素に耐性な可逆的不活性型(R型)との間で相互に変換する。R型PFLは酸素と接触しても酸素障害を回避して、その後に嫌気条件下でA型PFL活性化してギ酸、酢酸などの産生性を取り戻す。