hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
再解析文の聴覚提示による統語的制約,韻律,作動記憶制約の相互作用の実験的検討

本研究は,発話理解の実時間モデルの構築を目標に,統語的情報,韻律,作動記憶制約の実時間相互作用を実験的に検討するものである。本研究の新知見は,(1)文内の依存関係決定処理において,韻律特性の一つとしての統語的休止(syntactic pause)は確かに効果を持っているが,統語的情報を覆すほど強くはないこと,また,(2)統語的休止の効果は処理負荷の低い文よりも高い文において顕著に現れること,(3)さらに作動記憶制約の影響は高負荷の文よりも低負荷の文について顕著に現れることである。本研究の知見は,統語的・音韻的制約の運用機序が,作動記憶容量を含む心的資源の大小によって変化することを示唆している。また,本研究は,作動記憶容量の大きな話者の方が小さな話者よりも言語処理効率が高いという通説に反し,大容量話者は低容量話者よりも文理解が正確だが,低容量話者よりも処理時間が長い傾向を見いだした。この知見は言語処理の効率性の議論に再考を促すものであり,作動記憶容量の大きな話者がより効率的な認知処理を実現するなら,なぜ作動記憶にこれほどの強い容量制限があるのかという理論的問題に進化心理学的解決の糸口を与えるものである。本研究は,発話理解の実態を明らかにすることを目標に,パラ言語的情報のうちで特に韻律に注目し,ひらがな表記では同一だが(東京方言では)アクセント核の有無と位置によって名詞と2項動詞に区別(1)a.山田さんが自宅にかえる(蛙)と金魚を買って帰った。(「文法的」が正解)b.*山田さんが自宅にかえる(帰る)と金魚を買って帰った。(「非文法的」が正解)(2)a.山田さんが自宅にかえる(帰る)と奥さんが留守だった。(「文法的」が正解)b.*山田さんが自宅にかえる(蛙)と奥さんが留守だった。(「非文法的」が正解)実験の結果,(1b)よりも(2b)の方が誤アクセントの検出が難しかった。このことは意味役割授受に関する統語的制約の「曖昧語」解釈への影響を示唆している。また,作動記憶容量の大きな話者は誤アクセントの検出率が低かった。作動記憶容量の大きな話者は,言語処理が「有能」だと評価されることが多いが,少なくとも本実験課題について大容量話者は有能と言えない。作動記憶容量と言語処理能力との相関は処理内容に応じて一様ではなく,さらなる実証が必要である。本年度は統語的休止(syntactic pause,以下"/"と示す)と統語的制約の相互作用を実験的に検討した。関係節を含む再解析文を(1),(2)のように2種類,各20文作成した。(1)では当初「決意した」の主語として解釈された「天野が」,(2)では「冷やした」の主語と目的語として解釈された「山田が」と「ミルクを」が主節の要素として再解析されるので,前者を「主語再解析文(SR)」,後者を「主語・目的語再解析文(SOR)」と呼ぶ。再解析が要請されるのは下線で示した関係節主辞名詞位置である。第1文節(P1)と第2文節(P2)の間,または第2文節と第3文節(P3)の間に統語的休止を挿入した合成音声を作成した。SRでは,P1とP2間の休止が解釈を促進し,P2とP3間の休止が解釈を阻害すると予測される。逆にSORでは,P1-P2間の休止が解釈阻害休止,P2-P3間の休止が解釈促進休止である。(1) a. SR,解釈促進休止:天野が/進学を決意した後輩に資料を渡した。b. SR,解釈阻害休止:天野が進学を/決意した後輩に資料を渡した。(2) a. SOR,解釈阻害休止:山田が/ミルクを冷やしたコーヒーに少し入れた。b. SOR,解釈促進休止:山田がミルクを/冷やしたコーヒーに少し入れた。(1),(2)の実験文を文単位で聴覚呈示し,再解析の成否を反映する質問文に対する正答率を解析した。

実験の結果,休止の効果は処理負荷の高いSORのみに現れ,相対的に処理負荷の小さいSRには現れなかった。また,作動記憶容量の効果は,SRのみに現れ,SORでは有意な水準に達しなか2た。この実験結果は,休止の統語的処理に与える影響が処理負荷によって変化する事,また,作動記憶容量の大小が処理精度とは直結しないことを示している。本研究は、発話理解の実時間モデルの構築を目標に、統語的情報、韻律、作動記億制約の実時間相互作用を実験的に〓するものである。昨年度までの実験で、(1)文内の依存関係決定処理において、韻律特性の一つとしての統語的休止(syntactic pause)は確かに効果を持っているが、統語的情報を覆すほど強くはないこと、また、(2)統語的休止の効果は処理負荷の低い文よりも高い文において顕著に現れること、さらに作動記憶制約の影響は高負荷の文よりも低負荷の文について顕著に現れることを示した。本研究の知見は、統語的・音韻的制約の運用機序が、作動記憶容量を含む心的資源の大小によって変化することを示唆している。また、本研究は、作動記憶容量の大きな話者の方が小さな話者よりも言語処理効率が高いという通説に反し、大容量話者は低容量話者よりも文理解が正確だが、低容量話者よりも処理時間が長い傾向を見いだしたが、今年度の実験についても、この傾向を再確認した、この知見は言語処理の効率性の議論に再考を促すものであり、作動記憶容量の大きな話者がより効率的な認知処理を実現するなら、なぜ作動記憶にこれほどの強い容量制限があるのかという理論的問題に進化心理学的解決の糸口を与えるものである。今年度は、これまでの行動実験による知見に、近年のブレインイメージングの知見を加味し、神経科学的基盤を持った文理解モデルの理論的考察を進めた。提案したモデルについては、2本の英文論文とし、現在、欧米の専門ジャーナルで審査中である。
19世紀藩社会の研究-長州藩・鳥取藩地域を素材として

本年度は、長州藩に関わる論稿二本と、鳥取藩に関わる研究ノートを成果として発表した。長州藩について言うと、藩祖顕彰を宗教・文化・儀礼にとどまることなく、積極的に政治史に関連させていくという課題を、方法的に堤示できたと考えている。内容的に近世中後期長州藩の藩祖顕彰の過程を明らかにしつつ、長州藩の宝暦改革から天保改革への流れを見通したものである。その結果、幕末維新期までを含めた藩祖顕彰の展開を方法的に明らかにできた。また、長州藩始祖阿保親王の顕彰過程を、近代の天皇陵の問題として考えようと試みたことも大きな成果である。これは、考古学・文献史学双方の研究者が集まっておもに文献史学を中心に執筆したものである。鳥取に関しては、招魂社を取り上げ、鳥取おける戦没者問題を検討した。鳥取藩では、藩祖顕彰というより東照宮との関係が密であり、それゆえ長州藩とは異なる方法的なアプローチが必要な面も多い。本年度は、その手がかりとして近代の招魂祭・招魂社を出発点に据えた。なぜなら、戊辰戦争の戦没者を祀る招魂杜が、東照宮祭祀場所と重なっでくることがわかってきたからである。それゆ近世の東照宮祭祀とともに近代も引き続き事実関係を明らかにしていく必要がある。このように本年度は両藩の祖先顕彰の実態をそれぞれ解明することに取り組んできたが、次年度は、もう少し両藩顕彰事業の事実関係を明らかにしていくとともに、両藩の比較にも取り組んでみたい。
双極性障害の疾患感受性遺伝子の解明

我々が以前に発見した脳に多く発現する新しいタイプのカルシウムチャネルTRPM2/TRPC7は、機能的、位置的に有力な双極性障害の候補遺伝子であったが、最近、双極性障害患者由来のBリンパ芽球細胞株の一群でそのmRNA量の有意な低下が報告されたため、この遺伝子の転写調節領域の構造と双極性障害との関連を解析するために、遺伝子構造の正確な決定が必要となった。このため、脳のmRNAを用いた5' RACEを徹底的に行い、従来知られていた第1エキソンとは全く異なる位置に真の転写開始領域を発見した。さらに脳の線条体(被殻、尾状核)に特異的に発現する第2のプロモーターを遺伝子内に発見した。後者からのmRNAは、これまでに報告されていない線条体に特異的な短型蛋白をコードしており、この短型蛋白もカルシウムチャネルとして機能することを確かめた。さらに新しく発見した転写調節領域において多型の有無を検討し、これまでに報告のない多型を発見した。現在、双極性障害との関連を検討中である。これまでに複数の染色体領域に双極性障害の疾患感受性遺伝子の存在が示唆されてきたが、平成15年度には、22q12のGRK3 (G protein receptor kinase 3)遺伝子のプロモーター領域について北欧の双極性障害家系において疾患との関連が示唆される有力な多型が報告されたので、同遺伝子の多型と本邦における双極性障害の発症との関連を検討した。その結果、疾患との関連が示唆された多型は、本邦においては、患者群、正常対照群のいずれにおいても見いだされなかった。また、その他の多型についても、本邦における双極性障害の発症への関連は、見いだされなかった。
肝発癌を抑制する標的分子探索へ向けた肝幹細胞特異的なヒストン修飾制御因子の解析

胎生期の肝幹細胞と成熟肝細胞で、核内局在と総量が大きく変化するヒストン修飾を明らかにした。これらが集積する遺伝子を全ゲノム上で調べたところ、H3K27me3が集積する遺伝子は分化に伴って大部分が入れ替わり、特に代謝等の成体の機能性遺伝子は、胎生期特異的に抑制制御されていた。さらに初期発生や発癌に関与する遺伝子を含む肝幹細胞に特異的な転写活性化遺伝子リストを抽出した。本研究では、先ず胎生期の肝幹/前駆細胞と成体の肝細胞の間で、核内局在パターンと総量が大きく変化するヒストン修飾を明らかにした。成体肝細胞では抑制性修飾H3K27meやH3K9me2は核小体に、H3K9me3は構成的ヘテロクロマチンに優位な局在を示し、肝幹/前駆細胞ではこれらは全て核辺縁に優位な局在を示した。iPS細胞でも同様の核辺縁の局在パターンを示し、核辺縁部は未分化細胞に特徴的な遺伝子発現抑制の場である可能性が示唆された。また、多数の修飾ヒストンの定量解析で、H3K27me3とAcH3K9が肝分化に伴い顕著に増加することを見いだした。最終年度では、H3K27me3とAcH3K9が実際に集積する遺伝子を、ゲノムワイドなChIP-seq解析で明らかにした。特にH3K27me3が集積する遺伝子は分化成熟に伴い70%以上が相互に入れ替わっていた。成体肝細胞で高発現する代謝に関連するような機能性遺伝子は胎生期特異的にH3K27me3が集積していた。H3K27me3誘導酵素であるEzh2のKOマウスでは、これらの代謝関連遺伝子が脱抑制された。すなわち、成体肝細胞を特徴づける機能性遺伝子群が、肝幹/前駆細胞でH3K27me3を介しエピジェネティックに抑制制御されることが分かった。さらに、成体でH3K27me3のみが集積し、かつ胎生期でH3K27me3が集積せずにAcH3K9の集積を伴う、肝幹/前駆細胞に特異的な転写活性化遺伝子を抽出した。これらの過半数は確かに肝幹/前駆細胞で高発現し、発生や発癌に関与するCyclin-D1, B-Myb, Sox11等を含んでいた。これらの遺伝子群につき肝臓癌の臨床症例で発現解析を行った結果、未分化細胞ニッチと考えられている脈管周囲領域に限定局在するものを見いだしている。現在、これらの陽性細胞の幹細胞特性と薬剤耐性獲得の両面から解析中である。平成23年度は、肝幹細胞と成熟肝細胞との特徴的ヒストン修飾の核内局在と定量的解析の比較対比をさらに進めた。その結果、アセチル化ヒストンK9、ジメチル化ヒストンK9に加え、トリメチル化ヒストンK27の局在がジメチル化ヒストンK9同様に核辺縁部から核内部ドット状に劇的に変化し、かつ発現量はアセチル化ヒストンK9と同等の顕著さで増加することを新規知見としてみいだした。したがって、当初計画したジメチル化ヒストンK9よりも、局在的量的双方で顕著な相違がみられたため、今後の解析をトリメチル化ヒストンK27について行うこととした。さらに、これらの特徴のうち、未分化細胞にみられた特徴が、iPS細胞においても極めて類似したパターンが観察されることを新規知見としてみいだした。また、網羅的解析に使用しうる品質を確保するためのChIP産物の精製を行った。特に、近年のいわゆる次世代シーケンサー技術の高度化に伴う国内外の研究進展状況を鑑み、当初予定していたChIP on chip技術を用いた網羅的解析よりも、むしろChIP seqの優位性が年々明らかになってきており、この可能性につき検討を行った。その結果、十分にChIP seqの網羅的解析に耐えうる品質を確保出来た。また、肝細胞癌臨床検体の蓄積を一部既に開始し、順調に推移している。さらに、幹細胞癌組織を用いたヒストン修飾パターン解析と、より幼弱な癌細胞を同定のための未分化マーカーの主に抗体を用いた発現解析を既に初年度に進めた。これらのデータの蓄積は今後のマウス胎仔肝幹細胞と成体肝細胞との比較対比から抽出する幼弱な細胞に特異的なヒストン修飾に制御される遺伝子群の検証実験に必要不可欠な基礎データである。ChIP産物の集積部位解析の予備的検討で、コントロール遺伝子群検出不良が予想外の問題となり対策を要した。ChIP産物の基となる試料がマウス胎仔肝幹細胞であるために細胞数が十分な確保が困難であり、ChIP産物の精製純度の問題が最も疑われたため、増幅手法の条件について再度検討を行った。しかしながら、実際の問題点としては、解析側のハンドリングに大きく存在することが判明した。結果的には、次世代シーケンサーを用いた小規模な予備的検討でも十分なデータ蓄積量が得られることが明らかとなった。従って今後順調な研究の進展が期待出来る。

解析を進めるヒストン修飾に関しても、さらに予備的検討を行い、前述の通り、より興味深いターゲットをみいだした。この点も当初の予定よりも時間がかかった原因となったが、結果的には次年度に研究を進める準備を進めたといえる。また、採択決定と同一時期の代表者の研究室異動に伴い、まず研究推進のための環境整備と、解析を行う肝細胞癌の試料の安定的供給経路の確立を行う必要があった。幸い、自施設の臨床部門である愛知県がんセンター中央病院からの新鮮切除サンプルの供与が可能となる共同研究体制の確立に成功した。当然、新たに、研究倫理指針に則っとった、本研究に必要な愛知県がんセンターにおける倫理審査委員会の審査を受け、承認を得た。この点も当初の予定よりも時間がかかった原因となったが、結果的にはむしろ当初の予定した研究環境と比較してもより恵まれた研究体制を構築することが出来たといえる。前述の理由により、大型の網羅的解析の施行時期がずれ込み、計画上必要な臨床検体の蓄積と予備的検討を開始出来る状況を整えたが、研究の推進方策としては全く不変である。マウス胎仔肝幹細胞と成体における終末分化した幹細胞との間にみられた大きなパターンの相違のみられた初年度の成果を基に、アセチル化ヒストンK9およびトリメチル化ヒストンK27につき集積部位の網羅的解析を行う。次いで初年度に蓄積を開始した肝細胞癌臨床検体を用いた解析を行い、肝細胞の癌化に伴い顕在化するヒストン修飾のうち、特に肝幹細胞でみられる特徴的なヒストン修飾との共通点を集中的に明らかにする。次いで発現アレイを用いて組織幹細胞関連遺伝子や成熟肝臓細胞機能遺伝子の発現と照らし合わせ、肝幹細胞特異的ヒストン修飾パターンと相関、合致するものを抽出する。それらの遺伝子のプロモーター上のヒストン修飾が集積していることをChIP assayにて確認する。最終的にヒストン修飾を制御する因子のうち、積極的な人為的発癌抑制のための新規ターゲット因子を抽出する。前述の通り、当初計画における初年度に使用予定であったヒストン修飾集積遺伝子群網羅的解析および網羅的発現解析を次年度に行う。この変更は実際の試料の調製に予想外の時間を要したための計画の修正であるが、研究の目的、推進方策、到達目標には全く変更はない。そのため、当初予定の通りの研究費使用計画である。
強力繊維素分解菌の汚泥処理への応用に関する研究

1.牛糞推肥から分離たグラム陰性のセルロース分解菌につき口紙平板培養、ろ過減菌したグルコースを用いる平板培養法等により更に純化を繰返した結果、分離株にmicrocystの存在することが明らかとなった。C、Nの資化性と生理試験を行い、分離株をSporocytophaga sp.と同定した。2.分離株は各種培地上で次のようなSporocytophaga特有の生育を示した。(1)グルコース寒天培地では、ガム状の隆起したコロニーを形成する(2)グルコース液体培地では、対数生育期の後期から培地中にpalymerを分泌して培養液の粘度が増加する(3)口紙を唯一の炭素源とする寒天培地、液体培地中で口紙は本菌により分解を受け茶色に変色後、約1ケ月後には完全に分解され透明となる。3.分離株の最適培養条件下(32°C、PH7.5)での生育活性化エネルギーは、13.9Keal/male、最大比生育速度2.01/日であった。4.セルロースを唯一の炭素源とする液体培養で生育した菌体からセルラーゼを抽出する場合、菌体がセルロース繊維と強固に結合しているため、従来の物理的抽出法以外に侵透圧ショック等の化学的方法と組合せなければならないことが判った。今後、実施計画で積残した分離株のセルラーゼ生産についての知見、分離株のセルラーゼの精製を行ってSporocytophaga sp.によるセルロース分解機作を明らかにし、汚泥処理への応用の手がかりにしたいと考えている。
マクロ・ミクロ統合解析による寒冷血管拡張反応の生理的多型性出現メカニズムの解明

環境変化に対する寒冷血管拡張反応の生理的多型性出現メカニズムをマクロ・ミクロ両アプローチから明らかにすることを最終目的とし,生理人類学分野における革新的方法論を構築する.従来までの血管拡張反応の成果に,1)一塩基多型(Single Nucleotide Polymorphism: SNP)による個体集団のDNA多型解析,2)細胞レベルでの一塩基置換による塩基配列と生理機能との結合を導入することで,従来まで不連続であった個体集団のマクロ解析と細胞・細胞内分子・塩基情報のミクロ解析を連続的に統合解析する方法論を構築し,上段目的の達成を目指す.平成30年度までに,寒冷血管拡張反応(CIVD)計測を主としておこなった.被験者は96名,25°Cの環境温とし,CIVD血流計測をおこなった.血流計測などの生理データ計測前に安静後,レーザードップラー血流計を用いて冷水暴露前の右手中指腹側の血流量を15分間計測した(コントロール).その後,中指を第二関節まで4°Cの冷水に30分間浸し中指腹側のCIVDを計測した.30分間の冷水暴露後に,設定環境温下で計測をおこなった.レーザードップラー血流波形からウェーブレット変換による5つの周波数帯に分類し,内皮細胞,神経由来,平滑筋由来の周波数成分の比較検討をおこなった.さらに,血流計測後に96名の被験者の唾液を採取し,DNA抽出後にジャポニカアレイシステムを用いてDNA解析をおこなった.現在までに,CIVD応答がある被験者において,CIVDの最初の血流立ち上がりと内皮細胞の非NO由来の血管拡張因子の特定SNPが強い相関があることがわかってきた.現在,引き続き他の関連因子を探索している.また,ミクロ研究においては,環境変化(化学,力学)における細胞内タンパク質の移動やリン酸化計測をおこない,環境変化に応じて細胞内の特定のタンパク質において,リン酸化が生じることが明らかとなった.CIVD応答がある被験者において,CIVDの最初の血流立ち上がりと内皮細胞の非NO由来の血管拡張因子の特定SNPが強い相関があることが確認された.環境変化(化学,力学)における細胞内タンパク質の移動やリン酸化計測をおこない,環境変化に応じて特定のタンパク質のリン酸化が生じることが明らかとなった.CIVDと強い相関があるSNPが抽出できたことから,培養細胞において遺伝子組み換えをおこない,相関があるSNPが生理的に意味があるかどうかを検討する予定である.また,同時に環境因子により細胞生理機能そのものが変化するかを引き続き検討する.環境変化に対する寒冷血管拡張反応の生理的多型性出現メカニズムをマクロ・ミクロ両アプローチから明らかにすることを最終目的とし,生理人類学分野における革新的方法論を構築する.従来までの血管拡張反応の成果に,1)一塩基多型(Single Nucleotide Polymorphism: SNP)による個体集団のDNA多型解析,2)細胞レベルでの一塩基置換による塩基配列と生理機能との結合を導入することで,従来まで不連続であった個体集団のマクロ解析と細胞・細胞内分子・塩基情報のミクロ解析を連続的に統合解析する方法論を構築し,上段目的の達成を目指す.平成28年度は,寒冷血管拡張反応(CIVD)および温熱血管収縮反応(HIVC)計測を主としておこなった.被験者は20名,20°C,25°Cの2条件を環境温とし,CIVDおよびHIVC血流計測をおこなった.血流計測などの生理データ計測前に安静後,レーザードップラー血流計を用いて冷水および温水暴露前の右手中指腹側の血流量を15分間計測した(コントロール).その後,中指を第二関節まで5°Cの冷水および42°Cに30分間浸し中指腹側のCIVDを計測した.30分間の冷水暴露後に,設定環境温下で計測をおこなった.レーザードップラー血流波形からウェーブレット変換による5つの周波数帯に分類し,内皮細胞,神経由来,平滑筋由来の周波数成分の比較検討をおこなった.CIVD開始時に内皮細胞に関連した0.0095-0.02Hz周波数帯の相対エネルギーに優位な増加が見られ,神経に関連した0.02-0.06 Hzの周波数帯の相対エネルギーに有意な減少が見られた.一方HIVCに関しては,反応開始時に内皮細胞に関連した0.0095-0.02Hz周波数帯の相対エネルギーに優位な減少が見られた.CIVDおよびHIVC計測は安定的に取得でき,解析もおおむね順調に進んでいる.CIVDおよびHIVC血流計測においては,現時点で被験者は20名であるが,DNA解析のためにH29年度までに50名を目指し計測をおこなう.また,平成30年度以降での細胞計測を予定しており,マイクロ加工により数100μm四方の領域内に生体内環境を模擬し同一環境で大量に細胞機能を計測できるシステムを現在までに構築しており,ほぼ完成に近づいた.環境変化に対する寒冷血管拡張反応の生理的多型性出現メカニズムをマクロ・ミクロ両アプローチから明らかにすることを最終目的とし,生理人類学分野における革新的方法論を構築する.従来までの血管拡張反応の成果に,1)一塩基多型(Single Nucleotide Polymorphism: SNP)による個体集団のDNA多型解析,2)細胞レベルでの一塩基置換による塩基配列と生理機能との結合を導入することで,従来まで不連続であった個体集団のマクロ解析と細胞・細胞内分子・塩基情報のミクロ解析を連続的に統合解析する方法論を構築し,上段目的の達成を目指す.平成29年度は,寒冷血管拡張反応(CIVD)計測を主としておこなった.

被験者は96名,25°Cの環境温とし,CIVD血流計測をおこなった.血流計測などの生理データ計測前に安静にし,レーザードップラー血流計を用いて冷水および温水暴露前の右手中指腹側の血流量を15分間計測した(コントロール).その後,中指を第二関節まで4°Cの冷水に30分間浸し中指腹側のCIVDを計測した.30分間の冷水暴露後に,設定環境温下で計測をおこなった.レーザードップラー血流波形からウェーブレット変換による5つの周波数帯に分類し,内皮細胞,神経由来,平滑筋由来の周波数成分の比較検討をおこなった.さらに,血流計測後に96名の被験者の唾液を採取し,DNA抽出後にジャポニカアレイシステムを用いてDNA解析をおこなった.現時点では,DNA解析まで終了しており,生理データとSNPとの相関解析を進めている.96名分のCIVDデータの計測,および96名分の唾液からDNA解析まで終了しており,当初計画通りに進んでいる.環境変化に対する寒冷血管拡張反応の生理的多型性出現メカニズムをマクロ・ミクロ両アプローチから明らかにすることを最終目的とし,生理人類学分野における革新的方法論を構築する.従来までの血管拡張反応の成果に,1)一塩基多型(Single Nucleotide Polymorphism: SNP)による個体集団のDNA多型解析,2)細胞レベルでの一塩基置換による塩基配列と生理機能との結合を導入することで,従来まで不連続であった個体集団のマクロ解析と細胞・細胞内分子・塩基情報のミクロ解析を連続的に統合解析する方法論を構築し,上段目的の達成を目指す.平成30年度までに,寒冷血管拡張反応(CIVD)計測を主としておこなった.被験者は96名,25°Cの環境温とし,CIVD血流計測をおこなった.血流計測などの生理データ計測前に安静後,レーザードップラー血流計を用いて冷水暴露前の右手中指腹側の血流量を15分間計測した(コントロール).その後,中指を第二関節まで4°Cの冷水に30分間浸し中指腹側のCIVDを計測した.30分間の冷水暴露後に,設定環境温下で計測をおこなった.レーザードップラー血流波形からウェーブレット変換による5つの周波数帯に分類し,内皮細胞,神経由来,平滑筋由来の周波数成分の比較検討をおこなった.さらに,血流計測後に96名の被験者の唾液を採取し,DNA抽出後にジャポニカアレイシステムを用いてDNA解析をおこなった.現在までに,CIVD応答がある被験者において,CIVDの最初の血流立ち上がりと内皮細胞の非NO由来の血管拡張因子の特定SNPが強い相関があることがわかってきた.現在,引き続き他の関連因子を探索している.また,ミクロ研究においては,環境変化(化学,力学)における細胞内タンパク質の移動やリン酸化計測をおこない,環境変化に応じて細胞内の特定のタンパク質において,リン酸化が生じることが明らかとなった.CIVD応答がある被験者において,CIVDの最初の血流立ち上がりと内皮細胞の非NO由来の血管拡張因子の特定SNPが強い相関があることが確認された.環境変化(化学,力学)における細胞内タンパク質の移動やリン酸化計測をおこない,環境変化に応じて特定のタンパク質のリン酸化が生じることが明らかとなった.平成28年度と同様に血管調節に関与する末梢因子1,2,3の各周波数帯の強度変化を調べる.1:血管内皮細胞(0.0095-0.02 Hz)
量子スピン系の選択的磁気希釈に関する研究

(1)選択的磁気希釈と浸透理論種々の副格子構造を持つスピン系の選択的磁気希釈を新しい有効場理論(NEFT:相関等式の方法)で調べた。副格子AとBが、希釈比U=(1-p_B)/(1-p_A)を一定に保ちながら各々がランダムかつ選択的に非磁性イオンで希釈される場合の、全体の磁気相図T_c(p_A,p_B)を計算した。また、この選択的磁気希釈のT=OKの極限と関連して、選択的な浸透問題を実空間繰り込み群の方法で取り扱い、相関長に関する臨界指数や前駆的浸透クラスターのフラクタル次元と希釈比Uの関係を明らかにした。(2)異方的ハイゼンベルグ強磁性体の磁気希釈周囲のスピンをイジングスピンで置き換えることによって得られる2体近似のNEFTを用いて、異方的ハイゼンベルグ強磁性体の磁気希釈を議論した。その結果、キュリー温度T_cと臨界濃度の値は、交換相互作用の異方性を全く取り込めない1体近似にくらべて大幅に改善されることを示した。また、配位数や異方性が大きくなるほど、磁気希釈する際に生じるT_cの初期減少の割合が大きくなることを確認した。(3)双2次交換相互作用と軸性1イオン異方性項を含む系上記の計算を双2次交換相互作用J'と1イオン異方性項Dを含むスピンS=1の希釈量子スピン系へ拡張した。そして、転移温度T_cのJ'依存性にみられる異方的イジングから等方的なハイゼンベルグ型の振る舞いへのクロスオーバーが、このNEFTで半定量的に正しく記述出来ることを示した。また、Dがある値の範囲のとき磁性イオンの臨界濃度近傍に出現するspuriousなリエントラント現象について議論した。なお、この相関等式の方法とは別に、サイトの数が偶数個の有限格子に対して、D=0の場合、J'>J>0の領域では基底状態が一重項状態であることを厳密に示すことに成功した。なお、選択的磁気希釈に対する実空間繰り込み群の開発の課題については現在研究を進行中である。1.新しい有効場理論による希釈量子スピン系の研究われわれが開発した、スピンの相関関数に対するCallen-Suzukiの恒等式に基づくクラスター近似理論(以後、相関等式の方法と呼ぶ)を希釈量子スピン系へ拡張した。これは、クラスターを形成する2体の量子スピンの間の相互作用を厳密に扱い、クラスターに隣接する周囲のスピンについては対角項のみを取り込むもので、この方法ではスピンのkinematical relationが正しく考慮されている。今回は特にスピンS=1/2の異方的ハイゼンベルグ強磁性体を対象として、キュリー温度Tcの磁性イオン濃度依存性を詳細に調べた。幾つかの典型的な2次元および3次元格子において得られたキュリー温度や臨界濃度の値は、ハイゼンベルグ・XY・イジング等のモデル違いを区別できない1体近似に比べ、定性的にも定量的にも大幅に改良されることがわかった。また、Tcの異方性依存性や、希釈に伴うTcの初期減少勾配に関しても従来の予測を支持する結果が得られた。2.スピン量子数の拡張と高次のスピン間相互作用の取込みこの相関等式の方法は、一般化されたVan der Waerdenの演算子を用いてS≧1の(希釈)量子スピン系へ拡張することができる。

現在は、通常の双1次相互作用の他に双2次相互作用や1イオン型の1軸性異方性項を含むS=1の希釈量子スピン系を計算中で、最終的な結果については今年の8月に開かれる国際磁性会議(ICM97)で発表する準備を進めている(プレリミナリーな結果は、九大工学集報69(1996)733に発表)。なお来年度(平成9年度)は、副格子構造を持つ量子スピン系におけるより一般的な選択的磁気希釈の問題を相関等式の方法を含めた種々の方法で解析していく予定である。1.相関等式の方法によるS=1希釈量子スピン系の研究一般化されたVan der Waerden演算子による展開を通してスピンのkinematical relationが正しく取り込める2体近似の新しい有効場理論(NEFT:相関等式の方法)を、双2次交換相互作用J′と1イオン異方性項Dを含むスピンS=1の希釈量子スピン系へ拡張した。その結果、転移温度T_cのJ′依存性にみられる異方的イジングから等方的ハイゼンベルグへのクロスオーバーが半定量的に正しく記述出来ることを示すとともに、Dのある値の範囲で磁性イオンの臨界濃度近傍に出現するspuriousなリエントラント現象について議論した。また、この相関等式の方法とは別に、偶数サイトの有限格子に対して、D=0、J′>J>0の領域での基底一重項状態の存在を厳密に示すことに成功した。2.フェリ磁性体の選択的磁気希釈に関する研究フェリ磁性体を構成する各副格子上のスピンがが選択的に磁気希釈されることによって、補償点(各副格子の磁化がお互いに打ち消し合う結果として全休の磁化が消失する温度)の出現条件がどのような変化を受けるのかを、分子場近似・小口近似・相関等式の方法等を使って調べると共に、複数の補償点の存在の可能性を追求した。その結果、ある特定のスピン量子数や希釈条件のもとでは、従来のネ-ル理論には無い新しいタイプの磁化一温度曲線が出現するものの、分子場と小口近似の範囲では複数の補償点の存在は確認出来なかった。
森林土壌炭素蓄積量の推定精度向上に向けた日本の統一的土壌分類案の適用に関する研究

奥秩父に分布する土壌を対象に、鉱質土中の酸性シュウ酸塩可溶及びピロリン酸塩可溶のAl、Feなど、火山噴出物由来の特徴を示す構成成分の蓄積量と土壌炭素蓄積量との関係、及びその空間分布特性について調査・解析を行った。更に、土地分類基本調査による分類、林野土壌の分類、統一的土壌分類体系-第二次案、世界土壌資源照合基準(WRB)の4種の分類体系を用いて本地域に分布する土壌の分類比較を行った。そして、土壌炭素蓄積量の空間評価の際の各分類体系が持つ特徴の整理を行った。急峻な奥秩父では、AlやFeなどの土壌構成成分および土壌有機炭素の蓄積量が地点により大きく異なっていた。また、既往の報告同様、土壌炭素蓄積量はピロリン酸可溶Al蓄積量や酸性シュウ酸塩可溶Al蓄積量と高い相関関係を示し、火山噴出物由来の成分が土壌有機物の安定集積に重要であることが再確認された。また、これら土壌構成成分の蓄積量は地形や植生とも密接な関係を示し、山地斜面の形状や標高、土地利用形態・履歴などとの関係についてさらに知見を積み重ねていく必要がある。土壌分類体系間の比較検証では、前二者では地形との関連性を表現することに優れているが、一方、土壌理化学データを必要とする後二者については、互いに対応関係が良かったものの、山地での地形や土壌水分環境との関連性を表現することにおいては今後の課題と考えられた。土地分類基本調査による分類結果と統一的土壌分類体系-第二次案よる分類結果をもとに、土壌図を作成し、土壌断面および土壌理化学データから得られる統計値を用いて土壌有機炭素蓄積量の空間的見積を行ったところ、比較的緩斜面で構成される地域では両体系による積算結果に大きな違いはなかったが、急峻、且つ、乾性傾向の強い土壌が広く分布する地域では、積算値に開きがあり、火山灰由来の土壌構成成分を含む土壌間での境界区分の影響が表れたと考えられる。本研究は、地形、植生、表層地質、テフラ降灰量の異なる幾つかの森林地帯において、精度の高い土壌炭素蓄積量の推定法の確立と、既存の土壌分類体系を用いて推定する場合の精度評価や問題点、改良方法の発掘を目的としている。初年度は、荒川流域源流部の土壌調査を行うとともに、採取試料の理化学分析を行った。また、荒川流域森林地帯に関して、5万分の1土地分類基本調査図(土壌図、表層地質図)について、GISを用いた解析を行うためのデジタル情報化を行った。荒川流域源流部において、土壌有機炭素組成におよぼす火山灰母材と植生との複合的影響を検証した結果、最表層土では酸性シュウ酸塩抽出Al+1/2Feの増大に伴い、土壌全炭素に占める熱水可溶炭素割合が低下した。且つ、両者の関係は天然広葉樹林地と人工針葉樹林地で異なることを明らかにした。土地分類図上の褐色森林土亜群にっいて、今回の調査分析結果を代入した場合、表層下30cmの土壌炭素蓄積量は、入川流域で8.3(±2.8)kg m-2、大血川流域で10.5(±1.5)kg m-2、御岳山周辺では5.0(±1.5)kg m-2となった。この3区域での土壌炭素蓄積量の違いは乾性傾向の強い土壌の分布割合と符合し、広く分布する地域で低い値を示した。また、人工針葉樹林地への転換により減損する熱水可溶炭素成分の多くは糖質であった。

奥秩父森林地帯において、土壌の乾性傾向は表層地質構造やそれらと関連した斜面上での土壌崩壊パターンなどと密接な関連性があるものと予想されるが、このような特徴が火山灰土の堆積安定性に加えて炭素蓄積量やその組成にも影響していると考えられる。本研究は、地形、植生、表層地質、テフラ降灰量の異なる幾つかの森林地帯において、精度の高い土壌炭素蓄積量の推定法の確立と、既存の土壌分類体系を用いて推定する場合の精度評価や問題点、改良方法の発掘を目的としている。前年度までに調査解析を進めた荒川源流奥秩父山地帯に加え、新たに大井川流域の山地帯について土壌調査を開始し、現在その採取試料の理化学性分析を行っている。主に、火山灰母材の評価に用いる選択溶解実験と土壌炭素・窒素蓄積量の分析を中心に行っている。これまで調査および試料分析を行ってきた奥秩父山地帯については、5万分の1土地分類基本調査図(土壌図、表層地質図)のデジタル化を行った。そして、標高メッシュデータなどと組み合わせ、火山灰母材の土壌(黒ボク土、黒ぼく土、黒色土)の空間中での分布パターンやその頻度についての解析を行っている。一方、調査・分析結果をもとに、各種土壌分類体系を用いて土壌分類を行い、各分類体系の持つ特徴について考察を行った。また、奥秩父山地帯の酸性シュウ酸塩可溶のAl+1/2Fe含量は炭素蓄積量と密接な関係にあったことを昨年報告したが、さらに地理的条件よりかつて人間活動が盛んであったと推測される場所では腐植の吸光特性(メラニックインデックス)が低くなる傾向が認められ、これまでの多くの推論よりそれは草本植生履歴によりもたらされているのではないかと推察された。本研究は、森林土壌における精度の高い土壌有機炭素蓄積量の推定法の確立をめざすとともに、既存の土壌分類体系を用いてその蓄積量を推定する場合のそれぞれの精度評価や問題点、改良方法等の発掘を目的とした。これまでに荒川源流奥秩父山地帯を中心に調査を行い、火山灰を母材とするAl成分(低結晶性鉱物態、有機錯体態)の蓄積量が土壌有機炭素蓄積量と密接な関係をもつことなどを明らかにした。つまり、精度の高い土壌有機炭素蓄積量の空間推定を行うには、これらAl成分の土壌中蓄積量を精度よく推定することやその生成論的背景を詳細に理解することが重要と考えられた。そこで本年度は調査地域の一部について調査密度を高めて上記の関係を地形、植生などの因子もまじえながら詳細に検証を行った。その結果、傾斜角が大きく、且つ、標高の低い地域の人工林ほどシュウ酸可溶Al、Fe成分(Alo、Feo)の深さ30cmまでの蓄積量が低くなることを見いだした。詳細な原因は検証中だが、傾斜角の大きさが土壌侵食を促しやすいという一般原則に加え、人工林のように人為負荷が強くかかるところほど更に土壌侵食が起きやすいことを示しているのかもしれない。このような結果を踏まえると土壌炭素蓄積量の空間評価を行う際、Al、Fe成分を詳細に評価しうるという観点からは世界土壌照合基準(WRB)やUSDA Soil Taxonomy、日本の統一的土壌分類体系第2次案などを用いた分類・評価が有効な一手段とも思われるが、そもそもAl、Fe成分の空間分布を正確に推定するためには、それら蓄積量の規定要因をさらに詳細整理することが重要と考えられた。
ディスク状分子を有するブロック共重合体の精密構造制御と光電変換デバイスへの応用

有機薄膜太陽電池に応用できる高分子薄膜の開発を目的として、有機半導体分子であるフタロシアニン分子(Pc)を含むブロックコポリマーを新規にデザインし、原子移動ラジカル重合とクリックケミストリーを用いて精密合成した。2種類の高分子が繋がった構造を持つブロックコポリマー薄膜は、自己集合してナノサイズのシリンダー状構造を形成し、電荷を運ぶための道となるPc分子のπ電子空間をシリンダー内に構築することを明らかにした。本研究は、有機半導体ディスク状分子を柔軟で加工性に優れる高分子薄膜中で三次元的に集積化させ、光電変換デバイス材料へと応用することを目的とする。初年度、設計・合成したフタロシアニンを末端に有するブロックコポリマー、フタロシアニンー(ポリメチルメタクリレート-b-ポリスチレン)(Pc-PMMA-b-PS)について、溶液中および薄膜中での集合体挙動を精査し、デバイス応用への可能性を探索した。Pc-PMMA-b-PSのトルエン溶液からスピンコートにより得られた高分子薄膜中で、ブロックコポリマーはミクロ相分離し、ドメイン間隔2040nm程度のシリンダー構造を形成した。一方で、ポリマー中のフタロシアニン分子はπ-π相互作用により凝集化することを明らかにした。得られた高分子薄膜自体の電気伝導度は非常に小さいことが分かったため、より簡便に高分子薄膜中での有機半導体分子の集積化を達成するための新たな分子デザインとして、フタロシアニンをコアに持つスターポリマーを設計・合成した。この高分子薄膜を用いてキャリアの移動度評価を検討したところ、長寿命のキャリア生成が確認でき、新たな材料としての可能性を示した。本研究は、有機半導体ディスク状分子を柔軟で加工性に優れる高分子薄膜中で三次元的に集積化させ、エレクトロニクス材料へと応用することを目的とする。本年度、フタロシアニンをコアに持つスターポリマーを設計・合成した。フタロニトリルを末端に有するポリブチルアクリレート、ポリスチレンを合成し、塩化銅を用いて環化反応させることで銅フタロシアニンを中心に持つ星形ポリマーを合成した。得られた星形ポリマー薄膜を用いてキャリアの移動度評価を検討したところ、アームの数、長さに依存した長寿命のキャリア生成が確認できた。アモルファスポリマーの中に半導体分子が埋まっているフタロシアニン星形ポリマーは、メモリ材料など新たな材料としての可能性を持つ。広いπ平面を持つディスク状分子であるフタロシアニンは、n型半導体として広く知られており、光・熱に安定であることから有機エレクトロニクスへの応用が数多く研究されている。本研究では、フタロシアニン分子を高分子薄膜中で三次元的に集積化させ、光電変換デバイス材料へと応用する事を目的とする。光電変換効率の向上のためには、電荷分離と電子及びホール輸送を効率よく行うことのできる有機薄膜の形成が材料設計の鍵となる。そこで理想的な薄膜構造の達成を目指し、汎用性ブロックコポリマーの自己集合を利用する新しい分子デザインを提示した。具体的には、末端にフタロシアニンを有するブロックコポリマーを、原子移動ラジカル重合(ATRP)並びにクリックケミストリーを用いて合成した。フタロシアニン分子は高分子薄膜中でπ-π相互作用により自己集合しカラム状の集合体を形成する。同時に、ブロックコポリマー薄膜はヘキサゴナルシリンダー構造を形成することを各種測定により明らかにした。シリンダーのドメイン間隔はブロックコポリマーの分子量により調節でき、2540 nmのドメイン間距離を有するミクロ相分離構造を作成した。これらの結果は、スピンコートで得られる高分子薄膜中に有機半導体分子を集積化し並べることのできるため、有機トランジスタや有機薄膜太陽電池用高分子材料の新しい材料設計指針となる。本年度は研究計画に沿って、昨年度に設計・合成したフタロシアニン含有ブロックコポリマーについて、デバイスとしての有用性の評価を行った。石英基板上に高分子薄膜を作成し、時間分解マイクロ派電気伝導度法(TRMC)による移動度評価を試みた。しかし得られた電気伝導度は非常に低く、アモルファスの高分子に覆われた有機半導体内でのキャリアの生成・移動が円滑に行われていないことが示唆された。そこで、新しい分子のデザインとして、フタロシアニンをコアに持つスターポリマーを設計・合成した。ポリブチルアクリレートを側鎖に有するフタロシアニンスターポリマー、Pc-(PBA2)4において、TRMCによる移動度評価を検討し、新規物質によるデバイスへの有用性を評価した。本年度は、研究計画に沿って、有機半導体分子であるフタロシアニンを含むブロックコポリマーの合成を行い、分子量の異なるポリマーライブラリーを作成した。ブロックコポリマーの合成は、リビングラジカル重合の代表例である、原子移動ラジカル重合(ATRP)を用いて検討し、ジブロックコポリマーPMMA-b-PSを合成した。ジブロックコポリマーとプロパルギル基を有するフタロシアニンとの1,3-双極子付加環化反応を行い、フタロシアニンを末端に持つ分子量の異なるポリマーの合成に成功した。

得られたフタロシアニンポリマーの薄膜の構造は、微小角入射小角X線散乱測定(GISAXS)、透過型電子顕微鏡(TEM)観察、原子間力顕微鏡(AFM)の観察により、シリンダー状のミクロドメインを有することを確認した。ドメイン間距離を計算すると、分子量を変えることによりドメイン間隔を2540 nm程度、調節できることが分かった。初年度の目的であった、目的物質合成と同定、さらに薄膜構造のコントロールを達成した。新規に得られたフタロシアニンスターポリマーを用いて、有機デバイスへの有用性を探索する。様々なポリマーを側鎖に持つスターポリマーを用意し、それぞれの集合体挙動を精査し、最適な集合体構造を持つ高分子薄膜を作成する。さらに、フタロシアニン含有ブロックコポリマーにアクセプター分子を導入する。薄膜形成後にアクセプター性分子を浸透させる、あるいは第二のブロック部位に共有結合で導入する方法を検討する。得られるブロックコポリマーを用いて、有機薄膜太陽電池デバイスとしての評価を行う。まず、得られたブロックコポリマー薄膜の導電性材料としてのの評価を行う。キャリア移動度を見積もるため、電界効果トランジスタ(FET)を作成し、新規デバイスとしての有用性を評価する。また、時間分解マイクロ派電気伝導度法(TRMC)による移動度評価も検討する。有機デバイスの評価に重点を置き、石英基板やITO電極などの消耗物品を購入する。得られる薄膜の微視的観察のために、顕微鏡(走査型電子顕微鏡や原子間力顕微鏡)観察用の消耗物品(TEMグリッドやAFMのカンチレバー)が随時必要となる。さらに、得られた研究成果の配信のため、論文投稿に関わる研究費の使用を予定している。初年度、国際学会への参加を行わなかったため、その分を次年度の研究費に加えて使用する。次年度は新規材料の迅速な作成のため、研究員への謝金を予定している。また、有機薄膜太陽電池デバイスの評価に重点を置き、ITO電極などの消耗物品を購入する。さらに、研究成果の配信、最新研究動向の調査を兼ねて、国内・国際学会への参加を計画している。
RBR型E3ユビキチンリガーゼの活性化メカニズムの解析

ヒトゲノムに13種類コードされているRBR型E3酵素の一つで,損傷ミトコンドリアの除去に重要であるParkinの機能解析を通じて, in cellでその活性化をモニターする実験系を開発した.この方法を用いて,ヒトゲノムにおよそ40種類コードされているE2酵素の内,活性化Parkinと相互作用するE2酵素の同定に成功した.さらにこの方法を用いて,ある機能未知RBR型E3酵素は,核内で複数のリング状構造を形成すること,また別のRBR型E3酵素は脂肪滴に局在することを明らかにした.ユビキチンを基質に付加するE3リガーゼ群のうち、RBR型リガーゼは普段はその活性がオフに制御すると考えられているため、これまでその分子本体が十分に理解されていなかった。我々はRBR型リガーゼの一つであり、損傷ミトコンドリアの除去に重要であるParkinの機能解析を通じて、RBR型リガーゼの活性をモニターする実験系を開発した。具体的にはRBR型リガーゼの活性中心であるシステイン残基をアラニン残基に置換し、N末端にホモ2量体を形成するAshタグを融合させたプラスミドを作成した。そしてホモ4量体の形成能を有するアザミグリーンを融合したE2酵素とともに培養細胞に発現させた。RBR型リガーゼが活性化するとE2酵素と相互作用するため、両者の相互作用を介してアザミグリーンのオリゴマー化が促進される。つまり顕微鏡観察で、E2酵素に付加したアザミグリーンのオリゴマー化を指標にして、RBR型リガーゼがどのような条件で、細胞内のどの区画で活性化しているかを知ることができる実験系を開発した。実際にParkinをRBR型リガーゼとして使用した場合、通常の培養条件下ではE2酵素(UbcH7)に付加したアザミグリーンはサイトゾルに局在するが、バリノマイシン添加によってミトコンドリアの膜電位を消失させ、Parkinを活性化させると、アザミグリーンはミトコンドリア膜上でオリゴマー化し、蛍光強度の局所的な増加が観察された。さらにこの実験系を機能未知のRBR型リガーゼに応用した結果、核内で活性し、複数のリング状の構造を形成するリガーゼがあることがわかった。Parkinはミトコンドリア膜電位の消失で不良ミトコンドリアへと移行し、不良ミトコンドリアのユビキチン化を促進することが知られている。そこでParkinを活性化の指標に用いて、RBR型リガーゼ全般の活性化モニターに応用可能な実験系を構築した。RBR型リガーゼ全般に共通する特徴は、ユビキチン分子を受け取るシステイン残基を持つこと、活性化するとE2酵素と相互作用することである。これらの特徴をうまく利用し、細胞内でRBR型リガーゼとE2酵素との相互作用を顕微鏡観察できる手法を開発した。まず、RBR型リガーゼと安定に相互作用するE2酵素の選別を行ない、UbcH7を選抜した。Parkinの野生型をそのまま使用するとユビキチン分子が即座に基質に受け渡されるため、UbcH7との安定な相互作用が観察できないことからRBR型リガーゼの活性中心であるシステイン残基をアラニン残基に置換した。その結果、ミトコンドリア膜電位消失時に特異的にParkinとE2が相互作用することを顕微鏡で観察することに成功した。さらにこの方法を他のRBR型リガーゼに応用することで、核内のある特定の領域でリング状の構造を形成するリガーゼがあることがわかった。このリング状の構造にはE2酵素が集積すること、内在性のユビキチンが集積することを明らかにした。遺伝性潜性パーキンソン病の原因遺伝子産物であるParkinはRBR型に分類されるE3酵素であるが、普段はその活性が自己抑制のためにオフに制御されている。代表者を含む複数の研究グループから、リン酸化ユビキチンがParkinのE3活性の活性化因子であることが報告され、Parkinの活性化制御機構の理解が飛躍的に進んだ。しかし、Parkin以外の残り13種類のRBR型E3酵素のほとんどは上述の自己抑制のため、その機能や分解基質は未だに全く不明である。本研究では、代表者がParkin分野の研究で培った知識と技術をさらに発展させると同時に、未だ不明であるRBR型E3酵素の活性化メカニズムを解明することを目的とした。Parkinは活性型となると、膜電位の消失した損傷ミトコンドリアにリクルートし、その外膜タンパク質を分解基質とすることがわかっている。そこで損傷ミトコンドリア上で、Parkinにユビキチン分子を付与するE2酵素を、Fluoopiと呼ばれる細胞内でタンパク質間相互作用を検出できる技術を改変し、用いることで、同定した。さらにこの技術を、免疫応答に重要であるLUBAC複合体のサブユニットHOIPに応用したところ、TNF-alphaの刺激依存的にHOIPがE2酵素の一つであるUbcH7と相互作用することがわかり、この技術がRBR型E3酵素とE2酵素との相互作用を調べる上で有用な技術であることを示すことができた。さらにこの技術を適応することで、あるRBR型E3酵素は、核内で活性化し、複数のリング状の構造を形成することを見出し、また別のRBR型E3酵素は、脂肪滴に局在することがわかった。ヒトゲノムに13種類コードされているRBR型E3酵素の一つで,損傷ミトコンドリアの除去に重要であるParkinの機能解析を通じて, in cellでその活性化をモニターする実験系を開発した.

この方法を用いて,ヒトゲノムにおよそ40種類コードされているE2酵素の内,活性化Parkinと相互作用するE2酵素の同定に成功した.さらにこの方法を用いて,ある機能未知RBR型E3酵素は,核内で複数のリング状構造を形成すること,また別のRBR型E3酵素は脂肪滴に局在することを明らかにした.E2酵素はヒトゲノムにおよそ40種類コードされている。そこで本研究で構築した実験系を応用し、Parkinの活性化に必要となるE2酵素の特定を行なう。これまで、E2酵素とE3リガーゼの相互作用は主にin vitroで解析されてきたが、本研究で構築した実験系はその相互作用をin cellで検出することができると期待される。その他のRBR型リガーゼについても上記の実験を行ない、E2酵素に付加したアザミグリーンがオリゴマー化する(つまり目的RBR型リガーゼが活性化する)細胞内局在とその条件を網羅的に調べる。また、機能未知のRBR型リガーゼが核内でリング状の構造を形成し、そこで活性化することがわかった。そこで、この条件でこれと相互作用する因子、あるいはその近傍に局在しているタンパク質を質量分析を用いて調べる。特に、RBR型リガーゼの活性化にはユビキチンやユビキチン様タンパク質が必要であると考えられるため、これに注視する。また、CRISPR/Cas法でノックアウト細胞を作成し、質量分析で同定された相互作用因子がそのRBR型リガーゼの基質であるかを調べる。ユビキチンプロジェクトHP分子細胞生物学
十二指腸潰瘍穿孔機序の解明

投与後72時間後に約1/3が潰瘍穿孔を起こす、十二指腸潰瘍穿孔の動物実験モデルであるCysteamine潰瘍にて実験した。Cysteamine-HCI 31mg/kgをWistar系雄性ラットに胃内投与し、Candida albicans10^8を前投与、12時間後、24時間後投与の3回経口投与し、Candida albicans投与群と生食投与群の、穿孔率、潰瘍の深さ、潰瘍面積、生存率を比較検討した。H&E.染色、PAS染色、Grocott染色、Luna染色を行い、病理組織学的に検討した。また、抗secretary asparatyl protease2 (SAP2)抗体を用いて免疫染色を行い、Candidaの組織傷害因子であるSAP2の分布を検討し、ELISAで蛋白量も検討した。十二指腸潰瘍の穿孔は生食投与群の26.7%(4/15)に対し、Candida投与群では94.1%(16/17)と有意に多く認められ、潰瘍面積(16.53V.S.40.89mm^2)、生存率においても有意差が認められた。病理組織学的検討においてCandida投与群の潰瘍底にCandidaが菌糸を伸ばしており、周囲に顆粒球の浸潤が観察され、PAS染色・Grocott染色にてCandida菌糸のみならずCandida酵母も識別が可能であった。低倍率の観察で、Candidaが菌糸を伸ばしている部位で潰瘍が特に深くなっていることが観察された。Luna染色による検討では、Candida投与群の潰瘍表面に好酸球浸潤を有意に多く認めた。Candida投与群の病理組織学的検討では、潰瘍部にSAP2の分布を認め、ELISAでSAP2の蛋白量も有意に高値であった。
複数の太陽光発電システムと商用電源との連係システムの研究

太陽光強度が変化しても太陽電池から最大電力を取り出し、蓄電池に充電するシステムを製作し、所期の目的をほぼ達成できた。本システムの特長である最大電力追尾方式は、太陽電池の出力電圧や電流の計測や、これらを用いた電力の演算を必要とせず、広く用いられている安価なDC-DCコンバータ用の制御ICのみで構成できる点である。通常のDC-DCコンバータでは入力電圧や負荷電流が変化しても出力電圧が一定になるよう制御されて、定電圧電源を構成している。本システムでは、この制御ICを使ってDC-DCコンバータの入力電圧すなわち太陽電池の出力電圧を一定になるよう制御している。太陽電池の出力電流・電圧特性(内部抵抗)を制御ループに取込んでいる。太陽電池の出力電圧が一定に保たれた状態では、太陽光強度が変化してもその時点での最大出力の97100%が得られることが実験を通して確認された。ただし、年間4回程度(春夏秋冬の四季ごと)の電圧設定が必要である。実験装置の製作に手間取ったため、年間を通した十分なフィールドテストができなかったが、冬の時点では、先に述べたように最大出力の97100%が得られている。つづいて、太陽電池の出力電流と出力電圧を取込んで正確な最大電力追尾方式を行ったシステムと、本システムの年間の総エネルギー量の比較を実施したい。正確な最大電力追尾方式は、この追行(電圧・電流の計測と最大電力の計算等)にエネルギーを消費するので、小電力の太陽電池システムでは、本方式の方が適していると思われる。なお、本システムは太陽電池が複数台の場合にも応用できる。この場合、太陽電池ごとに本システムを設け、すべての出力を負荷に並列接続すれば良いので、複数の太陽電池の利用にも拡張が容易である。このようにして合計された直流電力は、PLL自動連係インバータで商用交流電源に連係されるが、この実験はまだしていないので、引続き実施したい。