hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
核子と原子核内のパートン分布とハドロンの構造

このモーメントをxの分布に戻すために逆Mellin変換をするが、この部分にGauss-Legendre求積法を用いた。複素平面内の積分経路を工夫することにより、正確な数値解が求まることがわかった。特に、Brute-forceの数値解法と比較して数値解の精度を示した。Gauss-Legendre積分のポイント数N_<GL>としては50程度取れば十分良い精度となることが判明した。ただし、小さいxと大きいx領域で多少精度が落ちる問題があり、数値解法に関して更なる工夫が必要である。1.Q^2発展方程式の数値解Mellin変換を用いてQ^2発展方程式の数値解を研究し、この結果と他の解法であるLaguerre多項式法、Brute-force法による数値解との比較検討を行った。その結果、Laguerre多項式法は3つの数値解法の中で計算時間が一番短いが大きいxや小さいxで精度に問題があり、Brute-force法はxの全領域で精度は良いが計算に時間がかかることが判明した。Mellin変換法はBrute-force法より計算時間が短く、大きいxに注意すれば比較的精度良く計算できることが分かった。2.原子核内パートン分布原子核構造関数F_2とDrell-Yan過程の実験データを解析して原子核内パートン分布の決定をした。更に、原子核パートン分布の誤差を評価した結果、価クォーク分布は大きいxでF_2データより精度良く決定されていることがわかった。一方、反クォーク分布は小さいx領域で決定できたが、大きいxでの振舞いを特定することはできなかった。グルーオン分布は全領域で不定性が大きいことが示された。原子核内パートン分布を利用してNuTeVニュートリノ散乱実験におけるsin^2θ_w異常を研究した。u_vとd_vの原子核補正がsin^2θ_w異常にどの程度影響するか調べた結果、現段階ではNuTeV異常の全てを説明できるほどの量ではなかったが、その原子核補正は特定が困難であり将来的な実験研究が必要であることがわかった。1.偏極パートン分布の最適化レプトン・核子非弾性散乱のスピン非対称性A_1や偏極陽子・陽子散乱のπ中間子生成に関するスピン非対称性の実験結果から、最適縦偏極パートン分布を求める研究を進めた。今回の解析では最近のJLab, HERMES, COMPASSの実験結果とPHENIXのπ中間子生成のデータを含めて解析した点が新しい。この解析によって得られた偏極パートン分布に対する誤差解析をHessian法を用いて行った。その結果JLabのデータは大きいx領域の偏極価クォークの分布を、HERMESとCOMPASSのデータはx=0.1付近の偏極反クォーク分布を特定するために有用であることがわかった。さらに、PHENIXの実験は偏極グルーオンの分布の不定性を半分以下にすることに役立つことが判明した。2.原子核内パートン分布原子核構造関数F_2とDrell-Yan過程の実験データを解析して原子核内パートン分布の決定をする研究を推進した。これまで摂動最低次項を考慮して解析を進めてきたが、今回は摂動高次項の影響を入れて解析した。また、前回の解析では原子核の質量数依存性を単純な関数に仮定したため、解析で得られたχ^2が比較的大きい問題があった。
黒毛和種遺伝子発現のDNAマイクロアレーによる解析

家畜のゲノム研究は急速に発展し、ウシ全ゲノム配列が決定されようとしている。この段階に来て、家畜の経済的な形質に関連する全遺伝子を把握し、家畜の選抜や効率の良い生産を目指す学問が台頭してきた。それが、バイオインフォマティックスである。このバイオインフォマティックス研究にはマイクロアレーを利用した、網羅的・総合的な遺伝子解析が必要となる。我々は、オーストラリアのCooperative Research Center for Cattle and Beef Quality (CRCMQ)、CSIROと共同で、牛肉の肉質の改善に係わる遺伝子を発見するためのcDNAマイクロアレーの製作と、それを用いた分析に取り組んできた。実際には裾、神戸大学農学部附属農場にて、黒毛和種、ホルスタイン種、両者の一代雑種、夫々3頭を供試し、経時的にロース部分の筋肉(約1g)を生体より採取し、mRNAの分析、アミノ酸組成の分析、脂肪酸組成の分析等に取り組んだ。mRNAの分析ではこれらの経時的に採取したサンプルと屠殺時に採取したサンプルとを9、000種類の遺伝子を貼り付けたcDNAマイクロアレーによって分析した。マイクロアレーの作成と分析はオーストラリア側が行った。その結果、肥育開始直後の10ヶ月齢付近で、品種間で著しく異なる遺伝子が、多数発見された。そのうちの一つは、以前から見当をつけていた遺伝子、Stearoyl coAdesaturase (SCD)で、この遺伝子が、牛肉の品質の指標になる事が改めて確認された。また、その他多数の遺伝子が発見されているので、今後はSCD以外の個々の遺伝子一つずつについて、Real-time PCR法などによって経時的に分析に、複数の遺伝子の経時的な動態が黒毛和種の肉質の改善にどのように係わっているかを明らかにしてゆく。この研究によって、何時の時期にどの遺伝子を指標にして調べれば、屠殺時の肉質の指標となるか、肉質改善の目標として、どのような遺伝子を対象にすれば肉質の改善が図れるかが明らかになろうとしていて、極めて期待の大きい成果が得られている。次いで、8頭の黒毛和種を供試し、ビタミンA濃度の肉質に関する影響を分析中で、ビタミンAの肉質に関わる遺伝子に及ぼす影響の発現解析が可能になる。それが、バイオインフォマテイックスである。このバイオインフォマテイックス研究にはマイクロアレーを利用した、網羅的・総合的な遺伝子解析が必要となる。実際には、神戸大学農学部附属農場にて、黒毛和種、ホルスタイン種、両者の一代雑種夫々3頭を供試し経時的にロース部分の筋肉(約1g)を生体より採取し、mRNAの分析、アミノ酸組成の分析、脂肪酸組成の分析等に取り組んだ。1)mRNAの分析ではこれらの経時的に採取したサンプルと屠殺時に採取したサンプルとを9、000種類の遺伝子を貼り付けたcDNAマイクロアレーによって分析した。そのうちの一つは、以前から見当をつけていた遺伝子、Stearoyl CoA desaturaseで、この遺伝子が、牛肉の品質の指標になる事が改めて確認された。また、その他多数の遺伝子が発見されているので、今後は個々の遺伝子一つずつについて、Real-time PCR法などによって経時的に分析に、複数の遺伝子の経時的な動態が黒毛和種の肉質の改善にどのように係わっているかを明らかにしてゆく。この研究によって、何時の時期に殿遺伝子を指標にして調べれば、屠殺時の肉質の指標となるか、肉質改善の目標として、どのような遺伝子を対象にすれば肉質の改善が図れるかが明らかになろう。

そのうちの一つは、以前から見当をつけていた遺伝子、Stearoyl coAdesaturase (SCD)で、この遺伝子が、牛肉の品質の指標になる事が改めて確認された。また、その他多数の遺伝子が発見されているので、今後はSCD以外の個々の遺伝子一つずつについて、Real-time PCR法などによって経時的に分析に、複数の遺伝子の経時的な動態が黒毛和種の肉質の改善にどのように係わっているかを明らかにしてゆく。この研究によって、何時の時期にどの遺伝子を指標にして調べれば、屠殺時の肉質の指標となるか、肉質改善の目標として、どのような遺伝子を対象にすれば肉質の改善が図れるかが明らかになろうとしていて、極めて期待の大きい成果が得られている。次いで、8頭の黒毛和種を供試し、ビタミンA濃度の肉質に関する影響を分析中で、ビタミンAの肉質に関わる遺伝子に及ぼす影響の発現解析が可能になる。
バルト語拡大アスペクト論:スラヴ語との機能的比較対照研究

1.国内及び現地の諸研究機関の協力を得て、主要な先行研究における文献資料の参照・分析を行い、スラヴ語との比較対照による対照言語学的観点を導入しつつ、研究史全体の適正な把握に努めた。2.資料収集・実地調査の為に、リトアニアに渡航した(5月13日29日)。帰国後、現地で収集した翻訳テクスト資料の分析を行い、上の論文に示した本研究の理論的枠組みを、経験的側面から実証・修正する作業に従事した。3.論文「リトアニア語の状況語的過去分詞と主動詞の組み合わせ-アスペクト性と他動性-」(角田三枝、佐々木冠、塩谷亨編『他動性の通言語的研究』、くろしお出版:東京、2007年11月26日発行)を発表した。4.本邦初のリトアニア語教科書となる『ニューエクスプレスリトアニア語』(白水社:東京、2007年12月30日発行)を執筆した。6.従来の研究の問題を解決する為の新たな理論的枠組みの提案として、「バルト語拡大アスペクト論序説」を執筆し、東京大学大学院人文社会系研究科言語動態学講座のセミナーで発表した(1月28日)。7.20年度に行う実地調査の準備として、調査計画の立案、チェックリスト及びアンケートの作成等を行った。また、現在、在日リトアニア人の協力を得て、予備調査を実施中である。
磁気トルクロス解析による強磁性/反強磁性積層膜の交換磁気異方性発現機構の解明

スピンバルブ型GMR薄膜に不可欠な界面物理事象の一つである、強磁性層/反強磁性層積層膜の交換磁気異方性は、その発現メカニズムが完全に理解されているとは言いがたい状況にある。1956年の現象の発見以来、定性的なモデルとして用いられてきたMeiklejohnのSingle spin model(SSM)による実験結果の説明は十分でなく、現象理解の大きな壁であった。本研究では、磁気トルクロス解析を中心として、積層膜の微細構造と交換磁気異方性との相関について詳細に検討を行い、交換磁気異方性発現のメカニズム解明を図ることを目的とした。超清浄雰囲気スパッタ法を用いて、反強磁性層厚を変化させたNi-Fe/Mn-Ir積層膜を作製し、その微細構造評価ならびに磁気トルク曲線の印加磁界に対する変化を測定した。X線回折法による構造解析の結果、積層膜構造が設計通りによく制御されていることが判った。積層膜断面像および平面像の電子顕微鏡観察結果からは、積層膜が多結晶構造を有し、膜面に対して強く(111)配向し、膜面内に対してはランダムな配向を有するシートテクスチャであることが判った。磁気トルク曲線の測定結果と、SSMによる計算結果とは、定性的に良く一致するものの、反強磁性層厚が臨界膜厚以下の場合には、高印加磁界下において、回転ヒステリシス損失が、印加磁界依存性を持たず、計算結果との不一致を示した。これは、SSMで仮定している反強磁性層膜全体にわたるマクロな一軸磁気異方性に起因しており、反強磁性粒子の結晶磁気異方性が膜面内にランダムな方向を向いて分散している状態を取り入れたSingle spin ensemble model(SSEM)によって説明が可能であることを明らかとした。SSEMに従えば、磁界中冷却による交換磁気異方性の可逆的方向制御のメカニズムが、薄膜微細構造の変化を伴わずに説明可能であり、経験的に良く知られた実験事実と相容れることが明らかとなった。1956年の現象の発見以来、定性的なモデルとして用いられてきたMeiklejohnのSingle spin modelによれば、実験で観測される高磁界下における一方向磁気異方性と、回転ヒステリシス損失の共存は説明されず、現象理解の大きな壁であった。本研究においては、磁気トルクロス解析を中心として、積層膜の微細構造と交換磁気異方性との相関について検討を行い、交換磁気異方性発現のメカニズム解明を図ることを目的としている。本年度は、超清浄雰囲気スパッタ法を用いて、反強磁性層厚を変化させたNi-Fe/Mn-Ir積層膜を作製し、その微細構造評価ならびに磁気トルク曲線の印加磁界に対する変化を測定した。X線回折法による構造解析の結果は、設計した積層膜構造から計算される回折プロファイルと良く一致しており、積層膜構造がよく制御されていることがわかった。積層膜断面像および平面像の電子顕微鏡観察結果からは、積層膜が多結晶構造を有し、膜面に対して強く(111)配向し、膜面内に対してはランダムな配向を有するシートテクスチャであることが判り、反強磁性層の膜厚には局所的に数原子層程度のばらつきがあることが明らかとなった。磁気トルク曲線の測定結果と、Single spin modelによる計算結果とは、定性的に良く一致し、特に反強磁性層膜が臨界膜厚以上の場合には、高印加磁界下において、回転ヒステリシス損失を持たない一方向磁気異方性が観測されることが判った。以上の結果から、従来理解が困難であった一方向異方性とトルクロスの共存は、反強磁性層の膜厚の局所的ばらつきに起因していることが明らかとなった。

これは、SSMで仮定している反強磁性層膜全体にわたるマクロな一軸磁気異方性に起因しており、反強磁性粒子の結晶磁気異方性が膜面内にランダムな方向を向いて分散している状態を取り入れたSingle spin ensemble model(SSEM)によって説明が可能であることを明らかとした。SSEMに従えば、磁界中冷却による交換磁気異方性の可逆的方向制御のメカニズムが、薄膜微細構造の変化を伴わずに説明可能であり、経験的に良く知られた実験事実と相容れることが明らかとなった。
超臨界流体中でのアルカンの官能基導入の為の遷移金属触媒反応

超臨界二酸化炭素は極性の無い反応媒体であるが,反応基質,触媒,酸化剤を強力に反応系中に拡散せしめることによって反応の効率を高めることが期待できる.超臨界流体中(二酸化炭素)でのアルカンの官能基導入のための遷移金属触媒の開発を目的として,メタン分子への官能基導入反応の検討を行った.1)バナジウム含有ヘテロポリ酸触媒を用いるメタンの部分酸化反応:メタンをトリフルオロ酢酸溶媒中で触媒としてバナジウム含有ヘテロポリ酸触媒を用い,酸化するとトリフルオロ酢酸メチルが収率よく生成する反応を見出した.2)メタンの一酸化炭素によるカルボキシル化反応:超臨界二酸化炭素で反応を行う前にモデル実験として以下の反応を行った.メタン5気圧と一酸化炭素20気圧の混合ガスをトリフルオロ酢酸中で触媒量のバナジウムアセチルアセトナート[VO(acac)_2]及び酸化剤として過硫酸カリウム存在下に80°C,反応させるとメタン基準95%収率で酢酸が生成する反応を見出した.更に本反応を詳しく検討した結果,反応溶媒を多く用いることで,メタン基準の収率は向上するものの,その際の活性化エネルギーから反応は拡散律速となっていることが判明した.また反応溶媒を少なくして反応を行うと,メタン基準の収率は低下するものの,高い活性化エネルギー値を示し,またCH_4/CD_4の同位体効果(k_H/k_D=2.9)から触媒がメタンのC-H結合を活性化する段階が律速段階であることが明らかになった.また上記2反応の系中で触媒活性種としてVO(OCOCF_3)_3が生成していることを見出した.この錯体はトリフルオロ酢酸とVO(acac)_2を加熱撹拌するだけで合成することのできる新規な錯体である.そこでこの錯体を触媒として,反応媒体として超臨界二酸化炭素を反応媒体として用いてメタンの部分酸化及びメタンのCOによるカルボキシル化反応を行った.その結果VO(OCOCF_3)_3の超臨界二酸化炭素に対する溶解度が極めて低くいずれの反応も進行しないことが判明した.恐らく,トリフルオロ酢酸から単離したVO(OCOCF_3)_3はオリゴマー状として存在し,トリフルオロ酢酸でのみモノマー状になり高い触媒能を有するものと考えられた.今後オリゴマー状の錯体を如何にして超臨界二酸化炭素中で解離せしめるかの検討を行う必要があると考えられる.3)超臨界二酸化炭素中でアルカンのカルボキシル化反応を行う上で更に高い活性を示す触媒の探索をモデル実験としてトリフルオロ酢酸中で行った.その結果,酢酸コバルトが高い活性を示した.プロパンのカルボキシル化反応に関しては89.5%の高い収率が得られた.超臨界二酸化炭素は極性の無い反応媒体であるが,反応基質,触媒,酸化剤を強力に反応系中に拡散せしめることによって反応の効率を高めることが期待できる.超臨界流体中(二酸化炭素)でのアルカンの官能基導入のための遷移金属触媒の開発を目的として,メタン分子への官能基導入反応の検討を行った.1)バナジウム含有ヘテロポリ酸触媒を用いるメタンの部分酸化反応:メタンをトリフルオロ酢酸溶媒中で触媒としてバナジウム含有ヘテロポリ酸触媒を用い,酸化するとトリフルオロ酢酸メチルが収率よく生成する反応を見出した.2)メタンの一酸化炭素によるカルボキシル化反応:超臨界二酸化炭素で反応を行う前にモデル実験として以下の反応を行った.メタン5気圧と一酸化炭素20気圧の混合ガスをトリフルオロ酢酸中で触媒量のバナジウムアセチルアセトナート[VO(acac)_2]及び酸化剤として過硫酸カリウム存在下に80°C,反応させるとメタン基準95%収率で酢酸が生成する反応を見出した.更に本反応を詳しく検討した結果,反応溶媒を多く用いることで,メタン基準の収率は向上するものの,その際の活性化エネルギーから反応は拡散律速となっていることが判明した.また反応溶媒を少なくして反応を行うと,メタン基準の収率は低下するものの,高い活性化エネルギー値を示し,またCH_4/CD_4の同位体効果(k_H/k_D=2.9)から触媒がメタンのC-H結合を活性化する段階が律速段階であることが明らかになった.また上記2反応の系中で触媒活性種としてVO(OCOCF_3)_3が生成していることを見出した.この錯体はトリフルオロ酢酸とVO(acac)_2を加熱撹拌するだけで合成することのできる新規な錯体である.そこでこの錯体を触媒として,反応媒体として超臨界二酸化炭素を反応媒体として用いてメタンの部分酸化及びメタンのCOによるカルボキシル化反応を行った.その結果VO(OCOCF_3)_3の超臨界二酸化炭素に対する溶解度が極めて低くいずれの反応も進行しないことが判明した.恐らく,トリフルオロ酢酸から単離したVO(OCOCF_3)_3はオリゴマー状として存在し,トリフルオロ酢酸でのみモノマー状になり高い触媒能を有するものと考えられた.今後オリゴマー状の錯体を如何にして超臨界二酸化炭素中で解離せしめるかの検討を行う必要があると考えられる.3)超臨界二酸化炭素中でアルカンのカルボキシル化反応を行う上で更に高い活性を示す触媒の探索をモデル実験としてトリフルオロ酢酸中で行った.その結果,酢酸コバルトが高い活性を示した.プロパンのカルボキシル化反応に関しては89.5%の高い収率が得られた.

超臨界二酸化炭素は極性の無い反応媒体であるが,反応基質,触媒,酸化剤を強力に反応系中に拡散せしめることによって反応の効率を高めることが期待できる.超臨界流体中(二酸化炭素)でのアルカンの官能基導入のための遷移金属触媒の開発を目的として,本年度はまずモデル反応としてトリフルオロ酢酸溶媒中でのメタンの直接的なカルボキシル化反応から酢酸合成の検討を行った.1)トリフルオロ酢酸溶媒中でのメタンの一酸化炭素によるカルボキシル化反応:メタン5気圧と一酸化炭素20気圧の混合ガスをトリフルオロ酢酸中で触媒量のバナジウムアセチルアセトナート[VO(acac)_2]及び酸化剤として過硫酸カリウム存在下に80°C,20時間反応させるとメタン基準95%収率で酢酸が生成する反応を見出した.更に本反応を詳しく検討した結果,反応溶媒を多く用いることで,メタン基準の収率は向上するものの,その際の活性化エネルギーから反応は拡散律速となっていることが判明した.また反応溶媒を少なくして反応を行うと,メタン基準の収率は低化するものの,高い活性化エネルギー値を示し,またCH_4/CD_4の同位体効果(k_H/k_D:2.9)から触媒がメタンのC-H結合を活性化する段階が律速段階であることが明らかになった.これらのことから,反応媒体として超臨界二酸化炭素を反応媒体として用いた場合,大きな効果が期待できる.更に,反応中間体に関して反応系中で触媒活性種としてVO(0C0CF_3)_3が生成していることを見出した.この錯体はトリフルオロ酢酸とVO(acac)_2を加熱撹拌するだけで合成することのできる新規な錯体である.従ってこの錯体を触媒として用いれば,溶媒としてトリフルオロ酢酸を用いること無く超臨界流体中でメタンの官能基導入反応を行うことができると期待できる.2)一酸化炭素を用いないメタンからの酢酸合成:上記1)の反応の検討を行った際,有毒な一酸化炭素をカルボニル源として用いること無く,メタン2分子からも酢酸が合成できることを見出した.本反応は上記反応よりも収率は低いが,^<13>CH_4を用いて反応を行うと,^<13>CH_3^<13>COOHが生成しカルボニル炭素までラベルされることが判明した.反応機構の詳細な検討を行った結果,反応ガス中に生成する一酸化炭素ガスの93%が^<13>COであることをGC-MS分析で明らかにした.またエタンの生成が確認できなかったことから,一旦メタンが反応系中で一酸化炭素に部分酸化された後,上記1)の反応で酢酸が生成したものであることを見出した.来年度はこの触媒[VO(OCOCF_3)_3]を用い,超臨界流体として二酸化炭素を用いて研究を行う予定である.超臨界二酸化炭素は極性の無い反応媒体であるが,反応基質,触媒,酸化剤を強力に反応系中に拡散せしめることによって反応の効率を高めることが期待できる.超臨界流体中(二酸化炭素)でのアルカンの官能基導入のための遷移金属触媒の開発を目的として,メタン分子への官能基導入反応の検討を行った.1)バナジウム含有ヘテロポリ酸触媒を用いるメタンの部分酸化反応:メタンをトリフルオロ酢酸溶媒中で触媒としてバナジウム含有ヘテロポリ酸触媒を用い,酸化するとトリフルオロ酢酸メチルが収率よく生成する反応を見出した.2)メタンの一酸化炭素によるカルボキシル化反応:超臨界二酸化炭素で反応を行う前にモデル実験として以下の反応を行った.
水素ガス吸引によって虚血再灌流障害を複合的に軽減する作用機作の総合的解明

水素ガス吸引によって、脳梗塞後の虚血再灌流障害を軽減することを2007年に動物実験で示し(Nat Med. 2007;13(6):688-694.)、心肺停止蘇生患者と脳梗塞患者に水素ガスを吸引することによって症状が軽減することを臨床試験によって示した(Circ J. 2016;80(8):1870-1873;J Stroke Cerebrovasc Dis. 2017;26(11):2587-2594)。動物実験のみならず、臨床試験においても、水素ガス吸引効果をしめすことができたので、実際の医療に適用できる可能性が高くなった。その改善効果を示すメカニズムを解明するために、再灌流時の処理前、処理中、処理後において水素ガスを吸引させ、その効果をマウスの筋肉の虚血再灌流において判定した。すると、再灌流後に水素ガスを吸わせると、水素ガスの効果は少なくなることから、再灌流時に起きる酸化ストレスを軽減することが重要であることがわかった。一方、虚血再灌流後の血中の炎症性サイトカインを調べると、再灌流2時間後にIL-6の増加を抑制することがわかった。また、再灌流後に水素ガス吸引を始めても、水素の効果は認められることも判明した。そのため、再灌流時に水素ガスを吸引させる効果は大きいものの、脳梗塞や心肺停止蘇生後のように再灌流時に水素ガスを吸引させることができない場合にも、有効であることが示唆された。本研究は、水素ガス吸引によって虚血再灌流障害が複合的に軽減される分子機構を総合的に解明することである。そのためには、水素ガス吸入によって、病態が改善させる事を臨床試験で確認する必要がある。本年度は、臨床試験の結果をまとめることに力を注いだ。西島病院と共同研究で、脳梗塞患者に水素ガスを吸引させて、その効果を調べた。水素ガスを吸入させた患者を50人、対象を50人とした。血液検査では、水素によって変動するパラメーターはなく、少なくとも副作用はないことが明らかにされた。MRIの効果、NIHSS(NIHによる脳卒中重症度評価スケール)、リハビリテーションの効果を水素ガス吸入効果の指標とした。いずれの指標でも水素ガスを吸入させた患者グループでは有意に改善効果を示し、水素ガスの吸入効果があることが臨床試験で明らかにされた。水素ガスが将来的に、医薬品、医療器具の保険適用として認可されるには、臨床効果のみならず、分子メカニズムの解明が必要である。水素の虚血再灌流障害への複合的作用のメカニズムを明らかにする事で、その基盤を構築できる。メカニズムについては、脂質フリーラジカル連鎖反応に介入し、脂質メディエーターを改変し、細胞内シグナル伝達機構を制御して、転写因子NFATの活性を低下させることを明らかにした。NFATは、炎症性サイトカインの転写因子だけでなく、エンドセリンやCOX-IIの遺伝子など多数の遺伝子を転写するので、NFATの転写抑制によって、水素の多様な複合的効果が導かれる可能性を示唆した。臨床試験と基礎研究の双方で、大きな進歩が見られた。臨床試験では、虚血再灌流障害の代表的疾患である脳梗塞患者で、水素ガス吸入効果が認められ、論文を発表の予定である。基礎研究では、水素ガスが間接的に転写因子NFATの活性低下を引き起こす事を明らかにした。この転写因子に注目する事によって、水素の多彩な機能を説明しうる。申請者らは、水素ガス(H2、以下「水素」という)が生体内で虚血再灌流時において顕著な抗酸化作用を示すことを発見し(Net Med.2007;13:688-694)、様々な疾患の治療と生活習慣病の予防に有効であることを示唆した。さらに水素には抗酸化作用だけでなく、様々な機能を持つことが報告された。現在は水素ガス吸入による虚血再灌流障害への臨床研究が進められている。しかし、このような多様で複合的な作用を発揮することは、従来の科学の知見では説明しえないものである。従来の常識にチャレンジし、基礎研究によって、水素ガス吸入によって虚血再灌流障害が複合的に軽減される分子機構を総合的に解明する。さらに、臨床試験によって、実際の医療に応用できることを示す。同時に、虚血再灌流障害のように急性疾患のみならず、軽度認知障害のような慢性疾患との比較によって、水素の作用機作を明らかにする。本年度は、臨床試験によって、臨床症状的にもMRIによる病理解析でも、水素ガスを吸引させた脳梗塞患者では有意に改善効果を示した。また、リハビリテーションの改善効果にも有効であった。心筋梗塞患者に対する水素ガスの吸入効果も有効であることを示した。基礎研究では、マウスの下肢の虚血再灌流障害を作製し、水素ガスの吸引効果を調べた。炎症以前の水素の効果を示したので、再灌流時に水素による直接的な効果と炎症を抑制することによる間接的な効果があることが明らかになった。この論文は、発表学術誌から、コメントが出されたように注目を浴びた。また、軽度認知障害に対する水素水の飲料効果を動物実験と臨床試験によって明らかにした。この場合は、長期にわたる摂取が必要なので、間接的な効果が大きな役割を果たすと推定できた。脳梗塞患者に対しての水素ガスの吸入効果を発表でき、モデル動物の基礎研究についても論文を発表することができた。また、慢性疾患の軽度認知障害に対する研究論文も発表できたので、論文発表としては、概ね順調に進展していると言える。

水素ガス吸引によって、脳梗塞後の虚血再灌流障害を軽減することを2007年に動物実験で示し(Nat Med. 2007;13(6):688-694.)、心肺停止蘇生患者と脳梗塞患者に水素ガスを吸引することによって症状が軽減することを臨床試験によって示した(Circ J. 2016;80(8):1870-1873;J Stroke Cerebrovasc Dis. 2017;26(11):2587-2594)。動物実験のみならず、臨床試験においても、水素ガス吸引効果をしめすことができたので、実際の医療に適用できる可能性が高くなった。その改善効果を示すメカニズムを解明するために、再灌流時の処理前、処理中、処理後において水素ガスを吸引させ、その効果をマウスの筋肉の虚血再灌流において判定した。すると、再灌流後に水素ガスを吸わせると、水素ガスの効果は少なくなることから、再灌流時に起きる酸化ストレスを軽減することが重要であることがわかった。一方、虚血再灌流後の血中の炎症性サイトカインを調べると、再灌流2時間後にIL-6の増加を抑制することがわかった。また、再灌流後に水素ガス吸引を始めても、水素の効果は認められることも判明した。そのため、再灌流時に水素ガスを吸引させる効果は大きいものの、脳梗塞や心肺停止蘇生後のように再灌流時に水素ガスを吸引させることができない場合にも、有効であることが示唆された。臨床試験の結果を詳細に検討したい。また、基礎研究としても転写因子NFATの役割に注目したい。さらに、運度によって虚血状態が引き起こされるので、水素の効果として、運動への効果も注目したい。最大酸素摂取量を測定する場合には、虚血状態になる。その最大酸素摂取量をボランティアに対して、測定することによって、水素の多彩な効果を明らかにする。水素ガスの吸入効果は、動物実験のみならず、臨床試験においても有効であることが明らかにされた。実際の臨床応用に向かって進展している。水素ガスの吸入効果の分子機作については、まだまだ解明されていない。虚血再灌流障害の改善効果について、多くの論文が発表されているが、統一的な説明はできていない状況である。様々な仮説を設定して、それらの仮説を文献的に考察することが必要な段階である。間接的な効果と直接的な効果を分離し考察し、水素の効果の分子機構を解明することが必要である。そのためには、虚血再灌流障害のみならず、運動への効果など別の観点も踏まえて、総合的に考察することが必要である。例えば、運動直前に水素を摂取させ、その後の運動機能や疲労度への効果について解析することによって、虚血再灌流障害を軽減する水素の分子機構に迫ることが可能である。初年度は、臨床試験を中心に研究をすすめたので、基礎研究としては、予定よりも少ない金額でまかなうことができました。二年度目は、所属が移動するので、実験に使う費用が多めにかかることが予想されます。そのため、二年度へ使用できる金額を移しました。本年度は、研究施設を移動したため、利用できる備品等を把握することが難しかったので計画的に経費を十分使用することが困難であった。来年度は、繰越資金を実験がスムーズに遂行できるように使用する。来年度は、研究成果を国内外に発表のため、海外および国内の学会への出席のための旅費と宿泊費に使用する。また、論文発表の経費としても使用する。
水素生成と炭素固定を両立するエタノール熱分解法の開発

エタノールを原料として,二酸化炭素の副生無しに水素を生成し,同時に炭素を固定する技術の開発を目指して,以下の成果を得た。1.化学反応シミュレーションによる水素生成量の見積触媒無しでのエタノールの熱分解反応のシミュレーションをCHEMKINにより行い,エタノールが反応炉に滞在する間(9秒)に,気相熱分解により生成される水素の量は温度950Kにおいて導入したエタノールの1.5%になることが分かった。2.熱分解条件と水素生成量コバルト(Co)を触媒とするエタノール熱分解を700°C, 750°C, 800°Cにおいて行い,生成ガスを四重極質量分析計(QMS)により分析した。QMS分析により検出される水素には、触媒表面での炭素固定で生じた水素以外にも,触媒の関らない気相での熱分解によるものやイオン化過程で生じる水素が加わるが,触媒を使用しない熱分解実験などとの比較により,由来の異なる水素を区別した。700°Cでは、触媒使用時の水素生成量は,単なる気相熱分解に比べて約20%増加した。前項のシミュレーション結果を用いると,導入したエタノールの1.8%が水素を生成することが分かった。触媒の効果は約850秒持続し,炭素はカーボンナノチューブ(CNT)として固定された。750°Cでは、CNT成長量が少なく、触媒支援による水素の生成量は700°Cほど大きくなかったが,水素生成量は700°Cに比べ多かった。800°Cでは、CNTの成長が観察されず、基板への固定炭素の量も少なく,水素生成量は750°Cの場合とほぼ同じであった。3.触媒金属の化学状態と形状Co触媒微粒子は基板への蒸着後は酸化していたが,エタノール熱分解過程で還元され金属状態となった。熱分解後のCo微粒子は,表面がグラファイト層で被覆されることにより,大気にさらされても酸化しなかった。エタノールを原料として,二酸化炭素の副生無しに水素を生成し,同時に炭素を固定する技術の開発を目指して,本年度は以下の成果を得た。1.熱分解反応/ガス分析システムの構築エタノール熱分解は管状電気炉に挿入した石英管反応炉で行い,反応生成ガスの分析には四重極質量分析計(QMS)を用いる実験システムを作製した。エタノールが導入される反応管の圧力は1kPa以上であるのに対して,QMSの稼働には10^<-4>Paオーダーの真空が要求される。この圧力差を維持し,反応生成ガスをQMS分析室に導入するために,反応炉とQMSの間に2段の差動排気系を設けた。2.触媒金属微粒子のSi基板への作製酸化ケイ素(SiO_2)でコーティングしSi基板の表面にアルミニウム(Al)とコバルト(Co)をこの順で真空蒸着し,Coをエタノール分解用の触媒とした。SiO_2, AlおよびCoの典型的な膜厚はそれぞれ膜厚100nm,2nmと0.3nmである。3.エタノール熱分解による水素生成および炭素固定の検証触媒金属付き基板を設置した石英反応炉ヘエタノールガスを導入し,エタノールの分解によって発生した水素および他の生成ガス種をQMSにより分析し,水素発生を確認した。さらに,炭素がナノチューブ状の固体として析出することを走査電子顕微鏡と透過電子顕微鏡により確認した。触媒金属による水素生成の効果を明らかにするため,触媒無しで熱分解した結果と比較したところ,反応の初期には,触媒により水素の生成速度はおよそ1.5倍高くなる事がわかった。しかし,その触媒効果も徐々に低下し,20分後には失われる事が分かった。
核磁気共鳴法を用いたＭＡ含有酸化物における自己照射損傷プロセスの微視的研究

物質内部の状態を微視的に探ることができる核磁気共鳴(NMR)法を用いて、マイナーアクチニド(ネプツニウム、アメリシウム等)を含む酸化物における自己照射損傷プロセスの研究を行った。研究のため新たに243AmO2粉末試料を準備し、酸素核のNMR測定を行った。熱的アニール効果が小さい低温(1.5K)を利用することで、約一ヶ月という短い時間スケールで結晶の局所的な対称性が低下し、電子状態が不均一かつ急激に変化していく様子を観測することができた。またAmO2の低温の磁気状態が、Am元素の磁気モーメントがランダムに配列して固まった状態(スピングラス状態)にあることも明らかになった。本研究の目的は、物質内部を微視的に探ることができる核磁気共鳴(NMR)法を用いて、マイナーアクチニド(MA)含有酸化物燃料における自己照射効果に伴う欠陥の形成と蓄積のプロセスを明らかにすることにある。本研究は固体物理における長年の問題であるAmO_2の電子基底状態の解明にも繋がっている。初年度である平成23年度は、まず研究に必要な無冷媒冷凍機付クライオスタッドとNMR測定システムの購入と立ち上げを行った。クライオスタッドは既存のNMR用無冷媒マグネットに組み込める仕様とした。またNMR測定システムの評価のため酸化銅のCu核のNMR信号の観測を行い、十分な測定感度が得られていることを確認した。次にプルトニウム含有試料における自己照射損傷効果の評価のため、合成後、約4年間室温保管された^<239>PuO_2試料を用いて^<17>O核のNMRスペクトル測定を行った、その結果、スペクトルの線幅が合成直後のものと比較して約3倍広がり、さらに形状がガウス型からわずかに非対称を持ったローレシツ型へと変化していることが明らかになった。さらに磁場依存性から、この線幅の広がりは主にナイトシフトの分布を起源としたものであることが確認された。これらの結果は、^<239>Puのα崩壊に伴う自己照射損傷が試料内に蓄積され、その結果、酸素サイトの微視的環境の違いが生じたことを示している。今後、^<242>PuO_2試料との比較を行うことにより、自己照射損傷効果のより定量的な評価を行って行く。本研究の目的は、物質内部を微視的に探ることができる重要な測定手法である核磁気共鳴(NMR)法を用いて、マイナーアクチニド含有酸化物燃料における自己照射効果に伴う欠陥の形成と蓄積のプロセスを明らかにすることである。平成24年度に行ったAmO2試料におけるNMR測定では、低温で線幅の狭いスペクトルと極端に幅の拡がったスペクトルの2種類が同時に観測された。さらに同じ試料を1ヶ月低温に保管した後に測定すると、今度は極端に幅の拡がったスペクトルのみが観測された。この結果は、合成直後の試料においては内部磁場を持たない酸素サイトと不均一な内部磁場を持った酸素サイトがミクロに混在していること、さらにそれが時間の経過とともに不均一な内部磁場を持った酸素サイトのみになることを示している。この興味深い現象の起源を明らかにするために、平成25年度は同じ蛍石型の結晶構造を持つウラン-ネプツニウム混晶酸化物(Np0.85U0.15O2)を準備し、結晶中に人為的に乱れ(ランダムネス)を生じさせた場合にどのような電子状態が実現するかをNMRにより調べた。その結果、AmO2と同様の極端に幅の拡がったスペクトルが観測された。このことはAmO2におけるスペクトルの急激な経時変化が、自己損傷効果により生じた結晶中の乱れ(欠損、歪み)を起源にしていることを強く示唆している。また低温では熱的なアニールの効果が小さくなるため、結晶の乱れが急激に蓄積され、それが電子状態に非常に強い影響を与えていると考えられる。本年度はさらにAmO2のNMR緩和時間の温度依存性の解析も行い、電子状態の不均一な分離が40K程度の温度領域からすでに始まっていることも明らかにした。本研究は固体物理における長年の問題であるAmO2の電子基底状態の解明にも繋がっている。平成24年度は、自己照射効果の具体的な評価を行うため、昨年度整備したNMR測定システムを用いて、243AmO2試料について酸素核NMRの測定を実施した。本研究のため、17O酸素を約90%濃縮した243AmO2粉末試料(約5mg)を準備し、それを10日前後で東北大大洗施設に移送しNMR測定を実施した。

これにより自己照射効果がほぼ存在しない場合の電子状態を微視的に確認することができた。また同試料を極低温状態に一ヶ月保管することで、自己損傷効果が急激に進み、それによって微視的な電子状態が変化していく様子も観測できた。通常、室温ではα崩壊により生じた欠陥は、その大部分が格子の熱的な励起により短期間に回復するが、低温ではこのアニール効果が効かないため、回復効果が急激に抑えられ、短時間で損傷効果が蓄積されたものと考えられる。一連の研究により初期の自己損傷効果について基礎的な電子状態の評価を行うことができた。当初の計画通り、無冷媒冷凍機付クライオスタッドとNMR測定システムの購入と立ち上げを行うことができた。また^<239>PuO_2試料において^<17>O-NMR測定を行い、実際に自己損傷効果による酸素スペクトルの広がりを確認することができた。25年度が最終年度であるため、記入しない。当初の計画の通り243AmO2試料について酸素核NMRの測定を実施することができた。その結果、初期自己損傷効果について基礎的な電子状態の評価することができた。また極低温保管での実験も計画通り行うことが出来た。東日本大震災の影響で、NMR用試料の準備に必要な一部施設が閉鎖されたため、平成23年度に予定していたAmO_2におけるNMR測定は持ち越しとなった。本実験は当該施設の利用が可能となる平成24年度秋に実施する予定である。平成24年度には243AmO2試料について酸素核NMRの測定を実施し、初期の自己損傷効果について評価することができた。最終年度となる平成25年度は現在室温保管されている同じ243AmO2試料について再度のNMR測定を行う。同じ条件下でNMRスペクトルの経時変化を調べることにより、中、長期保管に関する自己照射損傷効果の評価を行い、初期自己損傷効果との違いも明らかにする。また新たにNp含有UO2試料のNMR実験も実施する。Np含有に伴うUO2の電子状態の変化を微視的に明らかにするとともに、Am含有酸化物との比較も行う。またこれまでの研究成果の取りまとめを行い、国際会議等での成果発表を積極的に行っていく。
エピジェネティクス制御からみた小児性てんかんの病態解明

小児性てんかん患者が遺伝子変異ではなく発現調節異常によるものと想定し、研究をスタートさせた。てんかんと関係がある神経栄養因子や、DNAメチル化調節試薬による標的分子発現変化を検討した。DNAの遺伝子調節を検討するため、DNAメチル化結合蛋白質のノックアウトマウスにおける標的分子の発現変化を確認した。本研究ではてんかんの症状に神経栄養因子が関わっている点、またDNAメチル化結合蛋白と標的分子の発現変化はてんかんとの新たな関連性も示唆した。今後クロマチン免疫沈降法等でさらに詳細なデータを収集する予定である。てんかんモデルマウスにおける神経回路形成関連蛋白遺伝子のエピジェネティクス調節異常の証明てんかんモデルにはよくカイニン酸の投与が使用されるが、本研究ではエピジェネティカルなDNAの遺伝子調節を検討するため、DNAメチル化結合蛋白質の一つであるMeCP2ノックアウトマウスとバルプロ酸(VPA)投与マウスを用い抑制性に関与するKCC2の発現を確認した。MeCP2は小児性神経疾患のレット症候群の責任遺伝子で標的遺伝子にBDNFが上げられる。これまでに、レット患者が引き起こすてんかんのメカニズムについては不明であった。我々はレット患者やノックアウトマウスのBDNF量が高い事に着目し、BDNFによるKCC2の発現抑制に関連するレット症候群のてんかんのメカニズムついて検討を行なった。その結果、ノックアウトマウスのKCC2の発現は減少傾向であった。また、VPA投与マウスは自閉症のモデルマウスとして使用されているが自閉症にはてんかんを併発する事が多く、その頻度は通常のてんかんの発生頻度の倍以上となっている。今回VPA投与のモデルマウスにおいてもKCC2の発現の減少が認められた。他のメチル化試薬であるメチオニンによるKCC2の発現変動を検討した所、特に変化は見られなかった。今後標的遺伝子のメチル化やヒストン蛋白の修飾などを検討する事が必要となった。本研究では抑制性の性質の獲得には神経活動の活性化が重要である事が示唆された。特にてんかんの症状にBDNFが関わっているという事、またVPAやMeCP2等のDNAメチル化調節蛋白と発現の調節は自閉症とてんかんとの新たな関連性も示唆している。特にVPAは分化や細胞成熟、増殖に作用する事が近年報告されている事から未熟な神経細胞への効果が考えられ、非常に興味深い結果となった。今後ChIP法等でさらに詳細なデータとしてまとめる予定である。
ナノスケール不均一電子状態による銅酸化物超伝導体の異常物性

Bi_2Sr_2CaCu_20_<8+δ>(BSCCO)における最近のSTM実験において,大/小ギャップを持つ2種類の領域がパッチ構造をなす,ナノスケール不均一状態が見出された.不均一状態の主な特徴は,(i)大ギャップ領域において擬ギャップ的なスペクトルを示す,(ii)ギャップ内のスペクトルは大/小ギャップ領域ともに一様,(i)一次元的な方向性を持つ長距離電荷秩序の発現である.銅酸化物超伝導体に不可避的に混入される面外不純物は,この不均一性やギャップ構造の原因であると考えられている.不均一性それ自体も高温超伝導の物理に多大な興味をもたらすが,さらに不均一性の考察により,「均一モデル」では定性的な理論的理解すら得られていない当該分野の未解決問題を解明するための鍵が見出されることも期待される.したがって,不均一性を,とくに大ギャップの素性に注目して研究することが重要になる.以上の背景に基づき,我々は空間的に変調するd波超伝導状態を2次元t-t'-t''-Jモデルを用いて,拡張Gutzwiller近似に基づくBogoliubov-de Gennes理論の範囲で調べた.ホール濃度12.5%における完全にセルフコンシステントな解として,4倍周期で超伝導対振幅Δがゼロになるドメイン構造を見出した.一方でホール濃度15%附近では,5倍周期になることが分かった.このとき,隣接するドメイン間の超伝導は位相反転型,すなわち位相差がπである.Δ=0のドメイン壁付近ではホール密度が局所的に増加する.これは超伝導凝縮エネルギーの損失によるものである.さらに位相反転型超伝導ドメイン構造における局所状態密度を見ると,超伝導コヒーレンスピークが強く抑制されていることが分かった.Bi_2Sr_2CaCu_20_<8+δ>(BSCCO)における最近のSTM実験において,大/小ギャップを持つ2種類の領域がパッチ構造をなす,ナノスケール不均一状態が見出された.不均一状態の主な特徴は,(i)大ギャップ領域において擬ギャップ的なスペクトルを示す,(ii)ギャップ内のスペクトルは大/小ギャップ領域ともに一様,(i)一次元的な方向性を持つ長距離電荷秩序の発現である.銅酸化物超伝導体に不可避的に混入される面外不純物は,この不均一性やギャップ構造の原因であると考えられている.不均一性それ自体も高温超伝導の物理に多大な興味をもたらすが,さらに不均一性の考察により,「均一モデル」では定性的な理論的理解すら得られていない当該分野の未解決問題を解明するための鍵が見出されることも期待される.したがって,不均一性を,とくに大ギャップの素性に注目して研究することが重要になる.以上の背景に基づき,我々は空間的に変調するd波超伝導状態を2次元t-t'-t''-Jモデルを用いて,拡張Gutzwiller近似に基づくBogoliubov-de Gennes理論の範囲で調べた.ホール濃度12.5%における完全にセルフコンシステントな解として,4倍周期で超伝導対振幅Δがゼロになるドメイン構造を見出した.一方でホール濃度15%附近では,5倍周期になることが分かった.このとき,隣接するドメイン間の超伝導は位相反転型,すなわち位相差がπである.Δ=0のドメイン壁付近ではホール密度が局所的に増加する.これは超伝導凝縮エネルギーの損失によるものである.さらに位相反転型超伝導ドメイン構造における局所状態密度を見ると,超伝導コヒーレンスピークが強く抑制されていることが分かった.本研究の目的は,銅酸化物超伝導体(以下では「銅酸化物」と記す)に内在するナノスケールの化学的不均一性が銅・酸素面の電子状態等に及ぼす影響を数値的に明らかにし,これまでに「異常」だと見なされてきた「銅酸化物」の諸物性のうち真に「異常」であるものと不均一性起源の「見かけの異常」であるものを弁別することである.今年度は以下の3項目に関して研究を行った.1.不均一超伝導状態を再現するモデルの選択:t-Jモデルをもとにして,STM/S実験で見られる不均一なスペクトルをよく再現する微視的モデルを模索・構築した.銅・酸素面外に存在する化学的乱れの効果は,超交換相互作用,あるいは次近接サイト間のキャリア遷移振幅の空間的変調として表されることを見出した.2.不均一超伝導状態における磁束芯の電子状態:上記のモデルを用いて,不均一超伝導状態に磁場が印加された状況を計算した.特に磁束芯が超伝導ギャップの大きな領域にトラップされた場合,最適ドープ付近でもd-density-wave (DDW)状態が容易に誘起されることが分かった.DDW状態が生じると,磁束芯における準粒子スペクトルは磁場のない状況でのd波超伝導状態によく似たものとなる.したがって,磁束芯で観測された奇妙なSTSスペクトルを理解するうえで,不均一超伝導状態は無視し得ないことが明らかになった.3.長周期電荷秩序状態実現の可能性:最近STM/S実験で見出された,4×4型と呼ばれる長周期電荷秩序状態が実現する可能性を調べた.ここでは長距離のキャリア遷移振幅を持つ拡張型t-Jモデルを用い,電荷秩序,反強磁性秩序,DDW,そして超伝導の4種のオーダーパラメーターの競合する状況で計算を実行した.乱れも磁場もない状況では,4×4型電荷秩序状態は現われず,その原因が4×4状態の電荷分布がもたらすエネルギー損失のためであることを明らかにした.

本研究の目的は,銅酸化物超伝導体(以下では「銅酸化物」と記す)に内在するナノスケールの化学的不均一性が銅・酸素面の電子状態等に及ぼす影響を数値的に明らかにし,これまでに「異常」だと見なされてきた「銅酸化物」の諸物性のうち真に「異常」であるものと不均一性起源の「見かけの異常」であるものを弁別することである.今年度の研究実績は以下の通りである.1.反強磁性を伴わない,位相反転型d波超伝導ストライプ状態の発見現実の銅酸化物で見られるフェルミ面を再現するよう拡張したt-J型モデルを用いて,空間的な長周期変調を伴う超伝導状態の可能性を調べたところ,「位相反転型d波超伝導ストライプ」と言える状態が安定な解として存在することを見出した.この新しい状態の主な特徴は,(1)従来のストライプと異なり反強磁性を伴わないこと,(2)ホール密度の増大している「ホールストライプ」上では超伝導秩序が消失すること,(3)ホールストライプの両側では超伝導秩序の位相が反転していること,(4)状態密度におけるd波超伝導のコヒーレンスピークが大幅に縮小すること,である.この状態は最近の高精度STM実験で見出されたナノストライプ状態と密接に関係している可能性がある.2.位相反転型d波超伝導チェッカーボード状態の発見上記の位相反転型ストライプよりややエネルギーの高い準安定状態として,「位相反転型d波超伝導チェッカーボード」と言える状態も見出した.これは位相反転型ストライプが縦横に重なったものであり,同じくナノストライプ状態との関連が期待できるものである.
バクテリア最小ゲノムシステムの構築

(1)染色体大規模欠失株の作製大腸菌染色体大規模欠失株の作製を進めるのに、これまでの欠失変異作製システムがうまく機能しなかったため、新しいシステムを構築し、残っていたプロファージ領域を欠失させた菌株の作製に成功した。(2)機能未知必須遺伝子yqgFの解析大腸菌の機能未知必須遺伝子の一つであるyqgFが遺伝子は、RuvCやRNaseHと立体構造において相同なタンパク質をコードしている。RuvCの活性中心に対応するアミノ酸残基およびRuvCとは異なるドメイン内のアミノ酸残基について突然変異株を作製することにより、どちらもが機能に必須であることがわかった。yqgF遺伝子の高温感受性変異株にrhoまたはnusA遺伝子をクローニングした多コピープラスミドを導入すると、生育がさらに惡くなることから転写終結に関与することが示唆され、qRT-PCRにより種々の遺伝子の発現について調べた結果、遺伝子内または上流にRho依存性転写終結配列が存在するlac, tna, rho遺伝子の発現が変異株では低下することがわかった。Rhoタンパク質の阻害剤であるBicyclomycinを作用させると発現が回復することから、変異株ではRho依存性の転写終結が過剰に起こっていることがわかった。これらの結果よりYqgFタンパク質は遺伝子内または上流に存在するRho依存性転写終結配列を乗り越えて転写を起こさせるのに働いていることが明らかになった。またin vitro転写系を用いて調べたところ、精製したYqgFタンパク質により転写が促進されることがわかったので、YqgFタンパク質はRhoタンパク質を直接抑制しているのではなく転写自体に関与していることがわかった。(1)染色体大規模欠失株の作製大腸菌染色体大規模欠失株の作製を進める中で、野生株では欠失できた領域が大規模欠失株では欠失株が単離できないケースが出てきたので、これらの領域を解析するために新しい実験系を構築した。(2)生育に必須な過程に関与する遺伝子群の機能解析(ア)機能未知必須遺伝子の解析: DNaseをコードすると予想される機能未知必須遣伝子yagFについて、高温感受性変異株から調製したプラスミドでは超らせん構造が変化していることを見出した。またYqgFタンパク質を精製して調べた結果、endonuclease活性が検出された。また遺伝学的解析により、転写に関与することが示唆され、DNAの正常な構造を維持することにより転写を正常に進ませる新規なメカニズムの可能性が考えられた。機能的に関連している三つの機能未知必須遺伝子yeaZ, ygjD, yieEについて、YgjDとYeaZが複合体を作ることを見出した。YgjD-YeaZ複合体を部分精製して調べた結果、種々のDNAを基質にした時に興味深いDNase活性が検出された。近年古細菌のホモログがAP endonucleaseであるとの報告があったが、遺伝学的解析からは支持する結果が得られず、これも転写に関与することが示唆された。(イ)バイパスが存在する必須過程に関与する遺伝子群の同定、機能解析染色体の約30%を欠失させた大規模欠失株の定常期における生存率が著しく低下している事を見出し、この性質が複数の遺伝子が欠損したことによることを明らかにしていたが、その原因遺伝子の一つとしてdpsを同定した。また増殖期の生菌率が低下していることもわかり、これも複数の遺伝子の欠損によるもので、やはりdps遺伝子の欠損が原因の一つであることがわかった。