hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
大腸菌システムを計算機上に復元する仮想生命体シミュレーターの構築に関する基礎研究

本研究では、大腸菌システムを計算機上に復元するシミュレーターの構築に関する基礎研究を行った。とくに、大腸菌のリン代謝およびリン酸レギュロンに関する機能ルールに着目し、アナログ/デジタル大規模混載回路設計技法を用いて動作レベルで記述し、シミュレーションするためのプログラム設計を行った。具体的には、大腸菌のリン代謝の主要経路とリン酸レギュロン調節機構とをモデル記述し、最も単純な系を対象に定量的シミュレーションを行った。モデル記述にはアナログ/デジタル大規模混在回路設計技法を用い、細胞内におけるリン代謝と制御情報の流れを、電子回路に見立てる新しい試みを行った。また、モデル記述に先立ち主要なリン代謝経路だけを残して簡略化するととも、一連のまとまった経路については可能な限りモジュール化して纏めた。シミュレーションの結果、細胞外リン酸濃度を減少させると、細胞内リン酸濃度もほぼ比例して減少することが示された。細胞シミュレーション技術を開発しようとする動きは、国内外で盛んになってきている。しかしその一方で、細胞における物質の代謝や情報の流れをいきなり連立微分方程式に組込んで定量的なシミュレーションを実行しようとすると、深刻な未定パラメーター問題に直面することが認識されるようになってきた。本研究ではモジュール化などにより、厄介な未定パラメーター問題を回避する工夫を行い、当初に予想した成果をあげることができた。
東南アジアのメガシティにおけるアーバン・ボリュームと生態系サービスの変容

3年間における実証分析の成果を踏まえ,アーバン・ボリュームに関する理論的・定量的な検討を行い,東南アジアにおけるメガシティの事例研究を通じて指標としての有効性を検証した.インドネシアのスラバヤ市を事例とした研究では,構築した指標を用いてアーバン・ボリュームを算出するとともに,建物のボリュームと緑地のボリュームを分離する方法を提案した.さらに,その経年的変化を追尾し,アーバン・ボリュームがどのように変容するのかを空間可視化し,その要因を探った.近年のスラバヤでは,市当局の緑地政策が功をなし,緑地のボリュームが増加傾向に転じ,住民にとって快適な都市環境が醸成されつつあることが明らかになった.また,本年度は,データが整備されている地方都市をターゲットに,ビルトアップ・ボリュームの算定手法の精緻化を図った.建物のボリュームでは,床面積と高さを正確に測定することが重要であるが,ALOS衛星画像とデジタル住宅地図を併用することによって,精度をかなり高められることがわかった.この手法の有用性は,データの蓄積のある複数の地方都市で確認し,社会実装化できることを確かめた.さらに,本年度は,アーバン・ボリュームの増加とヒートアイランドの形成との関係に注目し,東南アジアの急成長都市群を対象にGIS/RS分析を実施した.アーバン・ボリュームと生態系(エコシステム)・サービスとの対応関係については,近年都市成長が著しい中国のメガシティを事例に,実証分析を行った.都市化が,周辺の森林や農業用地を減少させ,エコシステム・サービスの価値を低下させている実態が浮き彫りになった.シナリオ分析の結果,中国では,市当局による緑地環境保全の法整備が必要であり,実効性のある緑地計画が喫緊の課題となっていることが明らかになった.建造物や樹木の高さ・容積を高精細衛星画像から自動的に取得する手法を開発するとともに,それを用いてメガシティが有する「総合的都市力」を客観的に評価する方法を確立することを課題とした.本年度の前半は,従来の研究を系統的に渉猟しながら,リモートセンシングと地理情報システムを援用してアーバン・ボリュームを導出する手法の構築に努めた.農地転用や樹木の伐採といった緑地の減少は,アメニティ・生活魅力度の低下を招き,都市の活力を弱める遠因と考えられる.本年度の後半は,生態系サービスに関する従来の研究をサーベイし,その予測モデル構築の可能性を検討した.ついで,メガシティを対象に実証分析を行って,実際のアーバン・ボリュームを求めるとともに,エコシステムの変動を分析した.なお,土地利用の分類は,30m解像度のLANDSATデータにニューラルネットワークを用いた教師付分類を適用し導いた.小集落レベルにおいて,個々の建物や施設のボリュームを建物毎に測定するとともに,緑地のボリュームを測定することを目的に,ドローンを援用したフィールドワーク実験を実施した.その結果,建物や木々の高さが正確かつ効率的に測定できることがわかり,ミクロレベルにおける本手法の有用性を確認した.アーバン・ボリューム概念を導入することによって,「建造物の容積の変化で示される経済発展」と「樹木・草地の面積・容積の変化で示される自然環境の衰退」というトレードオフ関係を科学的に把握できることがわかった.東南アジアにおける都市化は著しく,景観的にも機能的にも大きく変化している.都市の水平的拡大,垂直的拡大を定量的に把握する手法を確立することを本年度の目標の一つに据えたが,地理情報科学やリモートセンシング,写真測量を援用した従来の研究を渉猟することにより,本研究のフレームワークを平成28年の秋には構築することができた.つぎに,JAXAの協力によってALOSデータを入手でき,2017年2月には,実験地域においてアーバンボリュームを算出し,この手法の有効性を確認できた.平成29年3月からは,東京,上海,マニラ,スラバヤなどを対象にアーバンボリュームの算出とその同定を行っている.これらの作業の一部は,平成29年度に予定していたものである.したがって,現在,当初の計画以上に進展している.平成28年度の研究で確立したアーバン・ボリュームの測定手法を6つのメガシティに適用し,実証研究を行った.対象とした都市は,東京,北京,上海,スラバヤ,つくば,ルサカである.利用データは,ALOS PRISM DSMである.実際の高層建築物における床面積および高さを測定しアーバン・ボリュームを導出するとともに,衛星画像から自動的に導いた高層建築物のアーバン・ボリュームとを比較し,そのずれを検証した.その結果,どの都市でも十分満足できる適合度を得ることができ,手法としての有効性を確認した.しかし,詳細に検討してみると,北京とルサカの適合度は他の4都市と比べて適合度が落ちることが回帰分析により判明した.緯度経度や都市構造,建物密度などが関係していることが示唆され,より科学的に検証が必要なことが明らかになった.この点に関しては,平成30年度の課題である.本年度の計画は,平成28年度の研究で確立したアーバン/ボリュームの測定手法を6つのメガシティに適用して,人口建造物と緑地の容量の変化を考察することであり,その所期の目的をおおむね達成することができた.3年間における実証分析の成果を踏まえ,アーバン・ボリュームに関する理論的・定量的な検討を行い,東南アジアにおけるメガシティの事例研究を通じて指標としての有効性を検証した.インドネシアのスラバヤ市を事例とした研究では,構築した指標を用いてアーバン・ボリュームを算出するとともに,建物のボリュームと緑地のボリュームを分離する方法を提案した.

さらに,その経年的変化を追尾し,アーバン・ボリュームがどのように変容するのかを空間可視化し,その要因を探った.近年のスラバヤでは,市当局の緑地政策が功をなし,緑地のボリュームが増加傾向に転じ,住民にとって快適な都市環境が醸成されつつあることが明らかになった.また,本年度は,データが整備されている地方都市をターゲットに,ビルトアップ・ボリュームの算定手法の精緻化を図った.建物のボリュームでは,床面積と高さを正確に測定することが重要であるが,ALOS衛星画像とデジタル住宅地図を併用することによって,精度をかなり高められることがわかった.この手法の有用性は,データの蓄積のある複数の地方都市で確認し,社会実装化できることを確かめた.さらに,本年度は,アーバン・ボリュームの増加とヒートアイランドの形成との関係に注目し,東南アジアの急成長都市群を対象にGIS/RS分析を実施した.アーバン・ボリュームと生態系(エコシステム)・サービスとの対応関係については,近年都市成長が著しい中国のメガシティを事例に,実証分析を行った.都市化が,周辺の森林や農業用地を減少させ,エコシステム・サービスの価値を低下させている実態が浮き彫りになった.シナリオ分析の結果,中国では,市当局による緑地環境保全の法整備が必要であり,実効性のある緑地計画が喫緊の課題となっていることが明らかになった.平成28年度に導出したメガシティのアーバンボリュームとその変容プロセスをもとに,現地調査やデータ解析を通して,その水平的,垂直的拡大をもたらした要因について定量的,定性的に明らかにする.分析結果を踏まえて,将来の垂直的・水平的都市化を予測する技法を構築するとともに,東南アジアのメガシティを対象にアーバンボリュームの実証分析を行う.さらに,メガシティにおけるエコシステムサービスの動向,および将来のアーバンボリュームを推定する手法の開発も行う.分析対象は,都市属性データの入手可能性を考慮し,アジアの34都市に絞る.シナリオ分析をいくつかのメガシティに適用し,持続的発展の程度について比較考察を行う.研究成果はWebGISを構築して公開する.また,2018年度は研究成果を国際学会で発表し,本指標の有効性について批判を仰ぐとともに,国際学術誌に論説として投稿する予定である.地理空間データの分析をおこなうために予定した短期雇用を確保できなかった.(理由)地理空間データの分析を行うために予定していた短期雇用を確保できなかった.(使用計画)地理空間データの分析を行うために,人件費/謝金に用いる.地理空間データの分析をおこなうために,人件費・謝金に用いる.
リグニンの化学的反応性を規定する立体化学的要因の解明

オゾン分解法スキームの改良により、リグニン中の最も主要な構造であるarylglycerol-β-aryl ether構造からのオゾン分解生成物であるerythronic acid、threonic acidの収量は安定して70%以上に達し、立体異性体比であるerythro/threo比を示すerythronic acid/threonic acidの比も極めて安定した。これにより、オゾン分解法を同構造について立体構造を含めた定量法として確立することができた。この手法を用いて、主要構造であるarylglycerol-β-aryl ether構造の立体異性体のうち、erythro体は光学的に不活性であることを証明し、threo体もほぼ光学不活性と考えられる証拠を得た。これはリグニンの光学活性という大問題に対するはじめての実証的アプローチである。木粉のアルカリ系脱リグニン反応の進行とともに残存リグニン中のarylglycerol-β-aryl ether構造の異性対比(erythro/threo比)は極めて小さくなる。これは、アルカリ脱リグニン反応が見かけ上、リグニン構造の立体化学に依存しており、極めて小さなerythro/threo比を有するリグニンがアルカリに対する反応性が低いために残存したことを示す。一方、亜塩素酸による酸化的脱リグニンでは、そのような現象が認められず、亜塩素酸の反応は同構造の立体化学に左右されないことが示された。他方、同じ酸化分解でも過マンガン酸カリ等を用いた場合は、erythro体の方がthreo体よりも早く分解することが分かった。芳香核の酸化分解が側鎖部分の立体構造に規定されている事は極めて興味深い。以上、リグニンの化学的反応性がその立体構造と密接に関係していることを実証した。現代化学においては、化学的反応性は化学構造上の特徴と関連づけられて定量的に議論されなければならない。この関連についての論究をQSAR論(Quantitative Structure-Activity Relationships、化学構造と反応性の定量的な関係)というが、リグニン化学においては、QSAR論は極めて不十分にしか展開されてこなかった。それは、リグニンの各部分構造の立体化学的構造に関する知見がほとんど得られていなかったからである。例えば、リグニン部分構造の中で最も重要なβ-O-4構造には、立体化学的にはエリトロ型(A)とトレオ型(B)という二つの異性体が存在し、これらは糖化学においてグルコースとマンノースが異なっているのと同じ意味で、異なった化学的反応性を持つ異なった構造と考えるべきである。他のリグニン構造についても同様である。しかし、各構造の立体化学的に見た異性体の量比、分布等に関する知見がほとんど得られていない状況では、立体構造の違いに対応したQSAR論は展開しようがなかったのである。筆者等の開発したオゾン分解法は、リグニンの立体構造を定量できる唯一のリグニン構造解析法である。本法を改良する事により、リグニン中のβ-O-4構造から、立体構造を保持した分解物-エリトロン酸、トレオン酸-を極めて高収率で得る事が可能になった。さらに、これらの光学活性を旋光度計で測定することによって、リグニン中のβ-O-4構造が、部分構造としてはラセミ体で存在する事を、初めて明らかにした。リグニン中の主要部分構造であるアリールグリセロール-β-アリールエーテル(β-O-4)結合はエリトロ、トレオという二つの立体異性体の混合物である。他の部分構造の多くも、立体異性体の混合物であると考えられている。立体構造が異なると、化学的反応性も異なるのが一般的であるが、リグニン化学においては、立体構造と化学的反応性の関連は、深くは追求されてこなかった。本年度は、上記のβ-O-4結合のエリトロ型、トレオ型ともに、光学的に不活性(ラセミ体)であることを、当研究室で開発した手法(リグニン側鎖構造の解明のためのオゾン分解法)を用いて、初めて実証した。

次いで、エリトロ型、トレオ型の化学的反応性が、アルカリ加水分解、酸化分解過程でどのように異なっているかを詳しく検討した。その結果、アルカリ加水分解過程では、エリトロ型の反応性がトレオ型のそれよりも高いという、モデル化合物について知られていることが、実際のリグニンについても当てはまる、と考えられる結果を得た。一方、亜塩素酸を用いた酸化分解過程では、エリトロ、トレオの反応性に顕著な差があることを示す結果は得られなかった。立体構造が異なると、化学的反応性も異なるのが一般的であるが、リグニン化学においては、立体構造と化学的反応性の関連は、深くは追求されてこなかった。リグニンの分解反応を考える際に最も主要な構造であるアリールグリセロール-β-アリールエーテル(β-O-4)結合はエリトロ、トレオという二つの立体異性体の混合物である。本年度は、β-O-4結合のエリトロ型、トレオ型の反応性が、酸化分解過程でどのように異なっているかを詳しく検討した。リグニン試料として摩砕リグニン(MWL)を用い酸化反応としては、リグニンの酸化分解法として代表的なものである、亜塩素酸酸化、過マンガン酸カリウム酸化を行った。酸化剤の量を段階的に変えてMWLを酸化し、それに伴う上記構造のエリトロ・トレオ比の変化を、オゾン分解法によって解析した。その結果、亜塩素酸による酸化分解過程では、エリトロ、トレオの反応性に顕著な差があることを示す結果は得られなかったが、過マンガン酸カリウムによる酸化過程ではエリトロ型に優先的な反応が進行していることが確認できた。前者の結果については、木粉を用いた実験においても、脱リグニンとともにエリトロ・トレオ比がほとんど変化しない、という結果によって裏付けることができた。通常、後者の反応は酸性下で行うと芳香核部分の酸化も進行することが知られているがそれにもかかわらず、反応性が側鎖部分の立体構造の影響を強く受けていることは、反応機構上極めて興味深い。また、アルカリ蒸解過程における非フェノール性とフェノール性のβ-O-4結合の反応性の差を利用してフェノール性β-O-4結合のエリトロ・トレオ体比についての知見を得た。
有機非線形光学材料としての光学活性パイ電子系化合物の分子設計

近年、オプトエレクトロニクスの分野で有機非線形光学材料の開発が急がれている。非線形光学材料はレ-ザ-光に対して第2次高調波発振(SHG)あるいは3次以上の応答を示すので素子としての応用が期待される。我々は2個以上の発色団を分子内にもつ光学活性励起子相互作用系の非線形効果を研究する目的で、光学活性パイ電子系スピロ化合物の分子設計、合成、光学分割、CDスペクトルによる絶対立体化学の決定を行ってきた。本研究ではさらに発展させて次の研究を行った。1.[6,6]ーvespireneは側鎖を架橋することによって光学活性となる特異な化合物である。我々は、その絶対立体化学を関連化合物にCD励起子カイラリティ-法を適用することによって非経験的に決定してきたが、今回[6,6]ーvespirol bis(p__ーbromobenzoate)のX線結晶解析を行い、発色団間のねじれ角を決定するとともに、絶対配置を決定した。得られた結果はCDスペクトル法によって決定したものと一致している。メチレン側鎖の部分にdisorderがあり、現在さらに解析を進めている。2.我々はchiral building blockとして対称性が良く、分子が小さく、bifunctionalな系として光学活性2,2′ーdimethylspiro[3.3]heptaneー2.2′ーdicarboxylic acidを分子設計および合成し、CDスペクトルによる絶対立体化学の決定を行ってきた。今回、我々はsultamとのアミド体のX線結晶解析を行い、絶対配置を硫黄の異常分散効果およびsultamの絶対配置から決定した。この結果はCDスペクトル法による結論と一致した。3.我々はいくつかの光学活性bis(p__ーdimethylaminobenzoate)化合物がSHG効果を示すことを見出した。これを指針に現在、発色団の選択と導入を検討している。
ＡｍｂｉｅｎｔかつＳｅａｍｌｅｓｓに環境が予習復習を働きかける学習連続体の構築

予習復習支援とAmbient Intelligenceの融合に着目し,Digital Signage(DS)を基盤とする新しいe-Learningとして,適切な教材を配信する予習復習環境"学習連続体(Learning Continuum: LC)"を提案・開発した.LC(DSシステム)は,(1)RFIDにより教材に対する興味と友人関係の学生モデルを構築し,(2)学生モデルと教材配信戦略に基づいて教材を最初から最後まで視聴できるようにしたり,潜在的な友人関係を顕在化したりする教材配信を行い,(3)視覚的エフェクトを取り入れたインタラクティブなクイズ教材により予習復習意欲を向上させる.予習復習支援とAmbient Intelligenceの融合に着目し,Digital Signage(DS)を基盤とする新しいe-Learningとして,適切な教材を配信する予習復習環境"学習連続体(Learning Continuum: LC)"を提案・開発した.LC(DSシステム)は,(1)RFIDにより教材に対する興味と友人関係の学生モデルを構築し,(2)学生モデルと教材配信戦略に基づいて教材を最初から最後まで視聴できるようにしたり,潜在的な友人関係を顕在化したりする教材配信を行い,(3)視覚的エフェクトを取り入れたインタラクティブなクイズ教材により予習復習意欲を向上させる.本研究の目的は,デジタルサイネージ(Digital Signage : DS),テーブルトップインタフェイス(Table Top Interface : TTI),携帯情報端末(Mobile Device : MD)を系に取り入れたシームレスな予習復習環境"学習連続体"を統合システムとして実現することである.このシステムにより,大学生の予習復習時間を増加させ,授業内容の理解度を向上させることで,大学教育の質保証につながると期待される.平成24年度は,学習連続体システムの基本設計に取り組むとともに,高出力RFIDリーダにより視聴学生を特定する基本的機能を実装し動作検証した.これにより,大学キャンパス内のパブリックスペースにDSやTTIを通じて教材を配信する機能及びその拡張機能(ソーシャルメディア型適応的配信など)の本格的な実装に着手できる.さらに,DSと教材配信の親和性及び学生が興味を抱く教材形式(インタラクティブ教材)について考察し,教育用インタラクティブDSを開発した.このシステムは,DS(大画面液晶ディスプレイ)で配信中のスライド教材に対して,DS前にいる学生の映像を重畳表示(人物抽出,半透明,人物抽出+半透明)することで,学生に教材の存在を気付かせる.また,学生が自身の顔の位置を映像上で移動させることで,スライド教材内のクイズに解答できるようにしている.このようなインタラクティブ性は,ゲーミフィケーションという観点からも教材視聴を促進することから,学習連続体における必要性は高い.学習連続体め概念及び基本設計については,国際会議論文として発表した.教育用インタラクティブDSについては,英文ジャーナルのショートノートとして採録された.デジタルサイネージ(DS)を通じたAmbientな教材配信として,高出力RFIDリーダ(パッシブタグ利用)により学生個人を認識し,その学生の過去の教材視聴状況から円滑な視聴再開に適した教材を選定・配信するシステムを試作した.具体的な機能としては,学生のDS視聴可能領域への出入りとその時に配信されていた教材の再生時間を対データとして保存しておき,別のDS視聴可能領域に入った瞬間に,前回視聴していた教材の視聴終了時間から教材配信を再開する.その他,同じ教材を視聴した学生間に興味属性をもつリンクを張ることで,緩い関係ネットワークを構成し,DS視聴領域内にいる学生の興味に基づいて教材を選定・配信する.試作システムにより,DSを通じた教材配信の欠点である,1.“興味のない教材は視聴されない"という状況2.“教材が最後まで視聴されない"という状況を改善することができ,学習機会(時間)の増加と学習の成立が期待される.また,改善された教材配信により,複数の学生を実世界(DS視聴領域)で結びつけることにもつながり,教材を視聴するだけの学習から,学生間で教材内容について議論することが期待される.一方,複数台設置されるとはいえ,DSだけの教材配信では,システムの恩恵を受ける学生は多いとはいえない.そこで,教材視聴データに基づくオンデマンド教材配信システムも試作しており,自宅や帰宅途中などに携帯情報端末上で教材視聴を再開可能にしている.このような拡張により,さまざまな場所での連続的(円滑な)学習が可能となり,学習効果の一層の向上が期待できる.なお,平成25年度は,試作システムの実装に注力していたため,成果発表は1件にとどまっている.本研究では、e-LearningとAmbient Intelligenceの融合による予習復習時間の増加を目的として、デジタルサイネージ(DS)を通じたアダプティブな教材配信を実現した。具体的には、DSに接続されたRFID(Radio Frequency Identification)により学生の教材視聴行動を取得し、その行動データから学生個人またはグループにとって適切な教材を配信するシステムを開発した。適切な教材配信とは、1.学生個人が視聴途中であった教材を次回にその続き(視聴終了点)から視聴できる、2.DS付近にいる複数の学生が共通して興味をもつ教材を視聴できる、3.視聴行動データから学生の友人関係を推定し、潜在的友人(現在は友人ではないが、共通の興味を通じて友人になりうる)に対して学習コミュニティ(学習仲間)の形成を促す、といった教材配信である。教材視聴行動データは、配信中の教材に対して学生(RFIDタグを携行)がDS付近に滞在した時間を記録している。そして、滞在時間が閾値を超えると、学生と教材の間にリンクを張ることで、学生の興味モデルが形成される。このようにシンプルなモデリング手法ではあるが、無意識的な教材視聴行動から興味や友人関係を推定・形成し、教材配信に反映させる点はe-LearningとAmbient Intelligenceの新しい融合として意義がある。

現在、100名程度の学生を対象にした実証実験から教材視聴データを収集しており、データの正確さや教材配信の適切さ(学習効果)等について分析を進めている。今後は、分析結果に基づいてモデリング手法の洗練、教材配信機能の拡充、幅広い教育実践に取り組んでいく。26年度が最終年度であるため、記入しない。教育工学26年度が最終年度であるため、記入しない。平成24年度はシステムの要件整理・設計に予想以上の時間を要してしまい,デジタルサイネージ,テーブルトップインタフェイスの十分な開発には至らず,基本的機能の実装と動作検証にとどまってしまった.しかしながら,その中で,デジタルサイネージ(大型液晶ディスプレイ)に配信された教材の視聴状況に基づいて視聴学生間の関係を把握することの重要性を再認識し,ソーシャルメディア型適応的配信の設計・実装への準備を整えた.システム設計に変更が生じたこともあり,当初の計画と比べて試作システムの実装が遅れたものの,ほとんどの機能を実装できた.動作検証には着手できているものの,実験的評価には至っていないがその準備は整いつつある.26年度が最終年度であるため、記入しない。今後は,配信中の教材を視聴している学生の間に教材内容(興味)を属性としたリンクを結び,蓄積されたリンクデータに基づいて教材を切り替えるソーシャルメディア型適応的配信の設計・開発を加速させる.特に,休憩スペース等の教材配信場にいる多くの学生が教材を視聴し,そこから教材内容の議論に発展するような学習環境(学習者コミュニティの形成)を目指す.本年度はこの適応的配信の設計・実装も含め,遅れているデジタルサイネージ,テーブルトップインタフェイスの本格的な開発に取り組む.試作システムの動作検証を通じて見つかった課題(教材選定の精度と反応速度)の解決に取り組みながら,未実装の機能を統合システムに実装し,大学キャンパス内において中長期的な実験的評価(実践・運用)を実施する.実践・運用を通じてデータを収集・分析しながら,デジタルサイネージを通じた効果的な教材配信をモデルし,その研究成果を国内外問わずジャーナルや会議などで積極的に発表する.26年度が最終年度であるため、記入しない。(1)当該研究費が生じた状況平成24年度は,システムの要件整理・設計に予想以上の時間を要してしまい,デジタルサイネージ,テーブルトップインタフェイスの十分な開発には至らず,購入予定であったディスプレイ装置を購入しなかったことと,RFIDリーダの購入台数を減らして初期の動作検証を実施したことが大きな要因として挙げられる.(2)翌年度の研究費と合わせた使用計画平成24年度に購入できなかった装置を繰越費用で購入し,ソーシャルメディアとの連携機能も含めた統合システムを開発する.
COPD患者の身体活動と行動変容の改善に向けた外来呼吸リハビリテーション効果検証

[研究目的]COPDは増悪を繰り返すことで呼吸機能の悪化や骨格筋量の減少が起こり,日常生活動作の制限や死亡率が増加する.近年,身体活動量は様々な検査の中で最も鋭敏に死亡率や再入院率と関連していることが報告されており,身体活動量の低下は抑うつ不安の増加や身体機能の悪化などを招くことが明らかとなっている.本研究では外来COPD患者に対する呼吸理学療法により日常生活における身体活動量と身体機能の改善効果を無作為化臨床試験で証明することを目的とした.[研究方法]本研究は選択基準を満たしたCOPD患者に初期評価を実施した.その後,介入群とコントロール群(CON群)の2群へと無作為に割り振りを行った.それぞれ, 8週間の介入とコントロール期間を完遂後に中間評価を実施した。中間評価が完遂できた対象者は1週間のウォッシュアウト期間後にクロスオーバーを行い,介入群であった対象者はCON群とし, CON群であった対象者は介入群へと割り振られ, 8週間のプログラム実施後に最終評価を実施した.介入群は週1回で全8回の筋力トレーニングとカウンセリングによる介入を受け, CON群は対象者の通常の日常生活を送るよう指示した.評価項目は身体活動量計を用いて測定した歩数,下肢筋力,抑うつ不安をHADS, 6分間歩行距離(6MWD)にて評価した.統計解析は介入前後を対応のあるt検定,介入群とCON群の比較を対応のないt検定で解析した.[研究成果]介入群9名とCON群9名が研究対象プロトコルを完遂し,研究脱落者はいなかった.歩数と下肢筋力は介入前後および介入後とCON群間で比較して有意な改善を認めた.不安はHADS-Aにて介入前後での有意な改善を認めた.その他の全ての項目で両群間および介入前後で統計学的有意差は認めなかった.本研究の結果から外来COPD患者に対する呼吸理学療法はCOPD患者の身体活動量と下肢筋力およびHADS-Aの改善に有効である可能性が示された.[研究目的]COPDは増悪を繰り返すことで呼吸機能の悪化や骨格筋量の減少が起こり,日常生活動作の制限や死亡率が増加する.近年,身体活動量は様々な検査の中で最も鋭敏に死亡率や再入院率と関連していることが報告されており,身体活動量の低下は抑うつ不安の増加や身体機能の悪化などを招くことが明らかとなっている.本研究では外来COPD患者に対する呼吸理学療法により日常生活における身体活動量と身体機能の改善効果を無作為化臨床試験で証明することを目的とした.[研究方法]本研究は選択基準を満たしたCOPD患者に初期評価を実施した.その後,介入群とコントロール群(CON群)の2群へと無作為に割り振りを行った.それぞれ, 8週間の介入とコントロール期間を完遂後に中間評価を実施した。中間評価が完遂できた対象者は1週間のウォッシュアウト期間後にクロスオーバーを行い,介入群であった対象者はCON群とし, CON群であった対象者は介入群へと割り振られ, 8週間のプログラム実施後に最終評価を実施した.介入群は週1回で全8回の筋力トレーニングとカウンセリングによる介入を受け, CON群は対象者の通常の日常生活を送るよう指示した.評価項目は身体活動量計を用いて測定した歩数,下肢筋力,抑うつ不安をHADS, 6分間歩行距離(6MWD)にて評価した.統計解析は介入前後を対応のあるt検定,介入群とCON群の比較を対応のないt検定で解析した.[研究成果]介入群9名とCON群9名が研究対象プロトコルを完遂し,研究脱落者はいなかった.歩数と下肢筋力は介入前後および介入後とCON群間で比較して有意な改善を認めた.不安はHADS-Aにて介入前後での有意な改善を認めた.その他の全ての項目で両群間および介入前後で統計学的有意差は認めなかった.本研究の結果から外来COPD患者に対する呼吸理学療法はCOPD患者の身体活動量と下肢筋力およびHADS-Aの改善に有効である可能性が示された.
児童・思春期の子どもの信頼関係ネットワークと学校適応との関連についての研究

青少年の問題行動と学校不適応の発達プロセスに関して、子どもの気質・性格および親・きょうだい・親友との信頼関係ネットワークの両者を影響要因とする観点から、3年間の短期縦断的研究を行った。2時点両方の調査に参加した小学4年から高校3年の双生児によるデータを横断的に検討したところ(N=1338)、CBCL尺度(02点)のExternalizingな問題行動(注意欠陥・多動性、攻撃性)の各学年の得点は、小4(3.65)から高3(1.81)にかけて徐々に減少し、Internalizingな問題行動(不安、抑うつ、心身症状)、学校での反社会的行動傾向(いじめ、授業妨害)、孤立傾向の得点は小4から高3まで安定する傾向を示した(Int:最大22で1.8、反社会:最大20で約6.1、孤立:最大28で約12.0)。次に、問題行動と学校不適応の2年間での得点変化と、信頼関係ネットワークへの信頼感の変化との関連を検討した。第1時点における小学高学年生・中学生・高校生をグループとして2要因分散分析を行ったところ、小学生グループにおいて、2年後に母親や父親との信頼感が高まった子どもが、他の子どもに比べて学校での反社会的行動傾向が有意に低まることがわかった。また、小学高学年生を対象に、家族に抱く信頼感、性格傾向である自己志向性、および反社会的行動傾向の3者間の因果関係について検討した。交差遅延効果分析(構造方程式モデリング)の結果、家族への信頼感や自己志向性が反社会的行動の高低に影響するという予想と異なり、家族への信頼感の高低に関わらず、先行時点での反社会的傾向の強さが2年後の自己志向性を低めるという因果が認められた。以上から、小学生における親との信頼感の高さは子どもの学校での問題行動傾向を低めるが、子どもの性格形成という観点からは、学校での子ども同士の体験(反社会的行動)の方が家族への信頼感に比べ影響力が強いことが示唆された。本研究は、児童・思春期の青少年を対象とし、子どもの学校適応に影響する要因の検討を目的としている。影響要因として注目しているのは、(1)子どもと周囲の親密な他者との信頼関係ネットワークを中心とする環境要因と、(2)精神疾患や問題行動との関連が認められてきている気質や性格といった子ども側の要因である。平成15年度は、次年度以降行う予定の追跡調査の初年度として、学校適応に影響する環境要因と子ども側要因をできるだけ網羅した基礎的データの収集を試みた。今回の縦断研究に登録された対象者は、双生児の子どもを持つ約420家庭(小学生360名、中学生261名、高校生以上228名)である。対象者の子どもが双生児となることで、子ども側要因としては気質や性格とともにその背景にある遺伝要因について検討することができるようになり、また学校適応に影響する環境要因である信頼関係ネットワークにきょうだい関係を含むことができるなど、子どもの学校適応への影響要因をより詳細に検討することが可能となった。初年度の研究から得られた結果から、子どもが学校に適応的であるか不適応的であるかには、従来の研究で認められている親や友人ばかりでなく、その他の他者との信頼関係ネットワークの良好さが影響することが示唆された。また、研究対象者が双生児であるという特徴を生かし、子どもの学校適応に対する環境要因と遺伝要因の双方からの影響について検討を行った。これらの研究成果については来年度の日本心理学会(第68回大会、平成16年9月1214日)、教育心理学会(第46回総会、平成16年10月911日)で発表予定である。本研究は、児童・思春期の子どもの学校適応に影響する要因について短期縦断的な視点から検討するものである。昨年度実施した調査では双生児の子どものいる420家庭から回答を得ることできた。そこで本年度は、このデータを用いた多変遺伝解析手法により、子どもが親に抱く信頼感、子どもの気質、親の養育態度に関する発達行動遺伝学的な検討を行った(日本心理学会第86回大会,関西大学)。その結果、児童・思春期の子どもが一般的な他者に抱く親和性気質と母親に抱く信頼感の形成には、同一の遺伝要因が関わるが環境要因はそれぞれ独自のものが関わっていること、また子どもが母親の養育をやさしくて温かいと感じることと母親に信頼感を抱くことには、同一の共有環境要因(双生児の両方に同じ影響を与えると仮定される環境)が関わっていることなどが示された。また、この時期の子どもの対人的信頼感や学校適応に関わる要因についてさらなる基礎的情報を得るため、学校に不適応な状態にあると予想される児童精神科外来に通う子どもとその親を対象に調査を行った。調査内容は、アメリカ精神医学会の診断マニュアル(DSM-IV)に対応した構造化面接(CAFAS : Child and Adolescent Functional Assessment Schedule)を改訂したものである。今年度に得られたデータを基に、子どもの問題行動の有無や問題行動の種類などの視点から、彼らの親子関係や友人関係学校適応についての検討を行った。これらの研究成果に関しては、来年度の性格心理学会(平成17年11月)等で発表予定である。

2時点両方の調査に参加した小学4年から高校3年の双生児によるデータを横断的に検討したところ(N=1338)、CBCL尺度(02点)のExternalizingな問題行動(注意欠陥・多動性、攻撃性)の各学年の得点は、小4(3.65)から高3(1.81)にかけて徐々に減少し、Internalizingな問題行動(不安、抑うつ、心身症状)、学校での反社会的行動傾向(いじめ、授業妨害)、孤立傾向の得点は小4から高3まで安定する傾向を示した(Int:最大22で1.8、反社会:最大20で約6.1、孤立:最大28で約12.0)。次に、問題行動と学校不適応の2年間での得点変化と、信頼関係ネットワークへの信頼感の変化との関連を検討した。第1時点における小学高学年生・中学生・高校生をグループとして2要因分散分析を行ったところ、小学生グループにおいて、2年後に母親や父親との信頼感が高まった子どもが、他の子どもに比べて学校での反社会的行動傾向が有意に低まることがわかった。また、小学高学年生を対象に、家族に抱く信頼感、性格傾向である自己志向性、および反社会的行動傾向の3者間の因果関係について検討した。交差遅延効果分析(構造方程式モデリング)の結果、家族への信頼感や自己志向性が反社会的行動の高低に影響するという予想と異なり、家族への信頼感の高低に関わらず、先行時点での反社会的傾向の強さが2年後の自己志向性を低めるという因果が認められた。以上から、小学生における親との信頼感の高さは子どもの学校での問題行動傾向を低めるが、子どもの性格形成という観点からは、学校での子ども同士の体験(反社会的行動)の方が家族への信頼感に比べ影響力が強いことが示唆された。
広視野領域における運動立体視知覚のガイドライン

本研究は「人」の広視野領域における両眼立体視を、情報・通信・医療・教育などの分野に活用できるデータとして、検討・提案することが大きな目的である。これまでの広視野領域の両眼視差の提案では、その現象報告が主であり、拡張できる提案はされていない。本研究では、申請者がこれまで進めている両眼立体視に関するデータと人間の空間内行動の観点から、視野の中心部と周辺部が、それぞれ異なる知覚現象を持つ意義を解明し、運動対象観察時における、広視野領域の立体視知覚からのガイドラインを提案する。分析の視点として、両眼立体視は多様な要因や関係性によって影響を受けるが、広域視野内の奥行き知覚視点と運動知覚視点から分析する。そこで、中心視野と周辺視野において、異なる知覚現象が示される意義を踏まえ、運動対象物を観察する際の周辺視野領域の両眼立体視の特性を解明することを目的とした。特に、中心視野において、低速運動対象への両眼視差の時間変化(disparity change in time:DCT)を用いた奥行き運動知覚に特化したモデルの検証と、周辺視野において、高速運動対象への両眼間速度差(inter-ocular velocity difference:IOVD)を用いた奥行き運動知覚に特化したモデルの検証を行うことを目指している。本年度では、両眼視差の時間変化と両眼間速度差の条件を付加した刺激図形を用いて、運動視対象の速度の要因が、両眼性奥行き知覚に与える影響について、視野の方位と偏心度ごとに検討を行った結果、両眼視差の時間変化と両眼間速度差では、時間条件間に差異があることが示された。奥行き運動知覚において、両眼視差の時間変化と両眼間速度差の条件を用いて、物理的な移動距離と提示時間の関係から比較を行った。しかしながら、物体が運動する際の知覚量は物理量と異なることが報告されていることから、本研究では、運動対象観察時の知覚量も含めたモデル検討を予定していたが、本年度内に知覚された時間に関する効果を検討する実験が計測段階に至らなかったため。今後予定する時間知覚の実験を加えることで、運動対象観察時の奥行知覚に関する諸要因モデルについて検討が可能になる。そこで、周辺視野において視野の方位と偏心度ごとに、観察者に対して接近運動を行う視標の移動距離と提示時間を変化させ、視標が運動した際に知覚された時間の測定を行う計画である。本研究は、視野の中心部と周辺部がそれぞれ異なる知覚現象を示す意義を踏まえて、運動対象観察時の周辺視野領域の両眼立体視の特性を解明することが目的である。視野内の垂直水平傾斜(45度)軸上に両眼視差を付加した図形を提示し、奥行き方向判断の課題を行うことで、視野位置と偏心度による差異を検討する。その実験結果を参考に、各軸上の偏心度ごとに有効な運動速度を検討する。刺激に前後方向の運動視対象を使用するに当たり、まず視対象が運動情報を持つときの奥行き知覚への効果と、視野内の動的対象物を検出可能な範囲の検討を行った。前者の問題を検討するため、ランダムドットで充填された正方形の中央領域を、上下左右のいずれかと、全方向に流動的にドットが移動する刺激を観察させ、奥行きの前後方向を報告させる課題を行った。その結果、ドットが一方向に移動する領域は手前に知覚され、全方向に移動する領域は奥に知覚される傾向が強かった。また中央領域のドットを定位置で点滅させる刺激では、点滅速度が速い(40fps)ほど、奥に知覚された。次に、円形を扇形に区分した刺激で静止状態のドットと、点滅、運動条件のドットの奥行きを比較する実験を行った。その結果、静止領域に対して、点滅領域は奥に知覚され、また運動情報をもつドット領域は、点滅領域より奥に知覚される結果が得られた。後者の問題を検討するために、下視野のみではあるが、準暗室内にて直立時と歩行時に有効な視野範囲の計測を行った。下視野の偏心度50、60、70度の位置に、最小視角5度のアルファベット文字を提示し、読み上げ課題を行った。検出率と正答率を算出した結果、直立条件と比較して歩行条件は、対象を検出ならびに認識可能な視野が縮小することが示された。特に文字の読み上げには、形態認識のために細部情報が必要であるため、歩行によって高偏心度の認識を困難にさせることが示された。本研究は、運動刺激に対する奥行知覚量を測定し、視野位置における両眼立体視の解明を目指しているが、運動情報をもつ視標自体の奥行き手がかりの効果を無視できない。そのため当初予定していた偏心度60度までの周辺視野の立体視の測定よりも先に、運動対象物がもつ奥行き知覚への効果と、動的対象物を検出可能な視野範囲の検討を行った。まず、ランダムドットに運動情報として点滅条件と移動条件を付加した結果、スタティックなドット領域と比較して、ドットが一方向に移動する領域は手前に知覚され、全方向に移動する領域は奥に知覚される傾向が強かった。またドット位置を変化させず、定位置で点滅させる刺激では、点滅速度が速い(本実験では40fpsまで)ほど、静的領域より奥側に知覚された。次に図地効果の1つとして、囲まれた領域が図になりやすい傾向を持つため、円形を扇形に区分した刺激で実験を行った。その結果、静止状態のドット領域に対して、点滅させたドット領域は奥に知覚され、さらに特定の方向を持たない移動情報をもつドット領域は、点滅するドット領域より奥に知覚された。

以上のことから、運動視対象のもつ奥行き知覚への効果は、運動の方位と時間周波数の特性を持つことが示された。次に、直立時と歩行時に有効な下視野の範囲の計測を行い、検出率と正答率を算出した。その結果、直立条件は、検出率が偏心度70度までほぼ100%であるのに対し、認識率が50度で75%、70度でほぼ50%となった。一方の歩行条件は、検出率が60度までは100%であったが、70度では50%まで低下し、認識率は50度で75%、70度でほぼ0%となった。動的対象物を検出可能な視野範囲は直立条件では下視野偏心度70度の対象物は検出可能であるが、能動的に運動している歩行条件の場合、同位置の検出率はほぼ半分に低下することが示された。本研究では、中心視野と周辺視野のそれぞれの知覚現象を示す意義を踏まえ、運動対象物を観察する際の、周辺視野領域の両眼立体視の特性を解明することが目的である。本年度では、中心視となる偏心度0度を基準とし、垂直軸、水平軸と、その中間45度の傾斜軸上に、両眼視差を付加させた刺激視標を提示し、視標の奥行きの前後方向を判断する課題を行うことで、視野の方位と偏心度による差異を検討した。その結果を踏まえて、各軸上の偏心度ごとに有効な運動速度を検討する。しかし、運動視対象を観察するにあたり、視対象が含む運動情報の要因が奥行き知覚へ与える効果も検討しなければならない。この問題を検討するために、ニ種類の実験を行った。第一は、直立時と歩行時における視標図形の検出ならびに形態知覚の比較実験であった。視野の直径が偏心度10度となる狭窄ゴーグルを装着し、床面の固視点周辺に提示された視標図形を読み上げる課題を行った。その結果、歩行時は直立時と比較し、検出ならびに形態知覚が低下することが示された。さらに残存視野が偏心度10度前後の視野狭窄者に、同様の実験を行ったところ、個人差は見られたが、高偏心度ほど視標の検出ならびに形態知覚が低下することが示された。第二は、認知負荷による有効視野の減少を検討する実験であった。歩行中にスマートフォンを用いて計算課題を実施し、床面の固視点周辺に提示された視標図形を読み上げる課題を行った。その結果、計算課題による認知負荷条件下では、検出ならびに形態知覚が低下することが示された。以上より、観察者自身の移動運動や、認知負荷により周辺視野の視標検出ならびに形態知覚は低下することが示された。本研究は、運動刺激に対する奥行知覚量を測定し、視野位置における両眼立体視の解明を目指している。そこで、両眼視差を付加した視標図形を、中心視となる偏心度0を基準に、垂直軸の上下2方向と、水平軸の左右2方向、また傾斜軸に4方向(垂直上方向を0度として、45度、135度、225度、315度)の偏心度20度までに、各軸5度間隔の測定点に視標を提示した。参加者は、偏心度0度の固視点の視標図形に対して、周辺視野に提示された視標図形の奥行きの前後方向を応答した。その結果、偏心度5度と比較して偏心度10度以上は、ほぼ全ての方位において奥行知覚の閾値が上昇した。特に垂直軸はの上視野では、物理的な前額面上の刺激を手前に知覚しており、下視野では奥に知覚する異方性が示された。この結果を踏まえ、各軸上の偏心度ごとに有効な運動速度を検討予定であったが、視標に含まれる運動情報の奥行き手がかりの効果を検討する必要が生じた。
クラスリン依存性エンドサイトーシスにおけるクラスリン重合進行機構の構造的基盤

クラスリン依存性エンドサイトーシスは真核生物が細胞内に物質を取り込む仕組みであり、クラスリンと呼ばれるタンパク質が細胞膜上で格子状に重合するクラスリン重合過程から開始される。本研究は構造生物学的手法と相互作用解析手法を組み合わせて、クラスリン重合過程の進行を担う鍵となるタンパク質群の相互作用の構造的基盤を確立し、クラスリン重合機構を解明することを目的とする。前年度までにAP-2複合体のα-adaptin appendageドメイン(α-appendageドメイン)とEps15の約60残基の領域の複合体の結晶構造を決定し、等温滴定熱測定を用いた変異体解析により個々の相互作用部位の結合への寄与の程度を解明した。これによりクラスリン重合に伴いEps15がクラスリン格子の辺縁部に局在し、そこでクラスリン重合を促進する機構についての新規モデルを構築した。当該年度はさらにEps15やFCHo1、SGIP1などのクラスリン重合因子が膜上でどのように会合しているかを検討するために脂質単分子膜を直接電子顕微鏡用グリッドに張り、その上でのタンパク質の会合を直接観察する系の構築を試みた。既に電子顕微鏡用グリッドに直接張った脂質単分子膜上における、コントロールの膜結合タンパク質の会合の様子を電子顕微鏡による負染色像として直接観察することに成功している。現在Eps15、FCHo1、SGIP1の全長タンパク質試料を調製中であり、これらが調製出来次第、これらのタンパク質の膜上での会合状態の観察を行う予定である。また結晶構造や等温滴定熱測定で示唆された個々の相互作用部位の細胞内での意義を検討するための細胞生物学的実験と、これまでとは異なるフラグメントによる、さらなる相互作用解析実験のための試料調製を進めた。前年度までにAP-2複合体のα-appendageドメインとEps15の約60残基の領域の複合体の結晶構造を決定し、等温滴定熱測定を用いた変異体解析により、結晶構造解析によって判明した相互作用部位の結合への寄与の程度を解明した。またこれらの構造機能解析の結果に基づき、クラスリン重合に伴いEps15がクラスリン格子の中央部のAP-2複合体から解離し、クラスリン格子の辺縁部に移動し、辺縁部でさらにクラスリン重合を促進する機構についてのモデルを構築した。当該年度はこれらの結果をまとめ、論文投稿を行ったが不採択となった。その後再投稿を目指すため、査読コメントに対応できる細胞生物学実験をドイツの共同研究者と計画し、細胞内におけるEps15とAP2-複合体の各結合部位の相互作用の細胞内での意義を検討するための複数のコンストラクトを作成した。また別の査読コメントに対応するため、さらなる相互作用解析に向けたタンパク質試料調製を進めた。またEps15、FCHo1、SGIP1などのクラスリン重合因子の膜上における会合状態を検討するため、電子顕微鏡用グリッドに直接張った脂質単分子膜上でのタンパク質の会合を電子顕微鏡により直接観察する系を確立した。現在Eps15、FCHo1、SGIP1の全長タンパク質試料の調製を進めている。以上のように当該年度は論文再投稿に向けての実験と、将来発展の見込めるクラスリン重合過程の電子顕微鏡による直接観察の実験準備を着実に進めたため、達成度を概ね順調に進展しているとした。今後はまずEps15、FCHo1、SGIP1の全長タンパク質を調製し、クラスリン重合において最初に膜上で形成されるEps15とFCHo1あるいはSGIP1の会合体の膜上における電子顕微鏡による直接観察を目指す。さらに形成される会合体がサブトモグラム平均化や単粒子解析などの手法により高分解能の構造解析が見込める場合は適切な手法を用いてこれらの会合体の分解能の向上を目指す。さらにα-appendageドメインやAP-2複合体、クラスリン等をこの系に加え、試験管内でのクラスリン重合過程の再構成とその電子顕微鏡による直接観察のための基盤作りも進める。またこれと並行してこれらのタンパク質の溶液中における会合状態の電子顕微鏡による観察も試み、高分解能での構造解析が目指せる場合にはそれを目指す。さらにドイツの研究者との国際共同研究による細胞生物学的実験により、Eps15とAP-2複合体の結合における各結合部位の細胞内での意義について検討するとともに、モデルを補強するためのさらなる相互作用解析実験を行う。クラスリン依存性エンドサイトーシスは真核生物が細胞内に物質を取り込む仕組みであり、中心となるタンパク質であるクラスリンが細胞膜上で格子状に重合するクラスリン重合過程から開始される。クラスリン重合を担うタンパク質には、クラスリン格子の形成初期に機能するタンパク質、重合中のクラスリン格子の中央部あるいは辺縁部で機能するタンパク質などが存在し、複雑なネットワークを形成してこの過程を進行させる。本研究は構造生物学的手法と相互作用解析手法を組み合わせて、クラスリン重合過程の進行を担う鍵となる分子であるEps15やAP-2複合体等の分子の相互作用の構造的基盤を確立し、クラスリン重合進行機構の一端を原子分解能レベルで解明することを目的とする。これまでにAP-2複合体のα-adaptin appendageドメイン(α-appendageドメイン)とEps15の約60残基の領域の複合体の結晶構造解析を進め、PDB登録を行った。Eps15には同じ配列が繰り返されている領域がある。結晶構造中、ほぼその繰り返し配列のみを含む1カ所の領域については複数の構造生物学的手法で検討したが、2つの繰り返し配列のうちどちらに対応する電子密度か特定できなかった。

しかし等温滴定熱測定を用いた変異体解析により、これらの2つの領域がどちらもα-appendageドメインの同じ部位に同程度の寄与で結合することが示唆され、これ以上の検討の必要性が低くなった。そのためここで一旦構造解析を完了することにした。その他の変異体解析の結果は結晶構造と概ね一致しており、個々の相互作用部位の結合への寄与の程度も解明した。以上の結果と過去の文献に基づき、クラスリン重合に伴いEps15がクラスリン格子の辺縁部に局在し、そこでクラスリン重合を促進する機構についての新規モデルを構築した。これまでにAP-2複合体のα-appendageドメインとEps15の約60残基の領域の複合体の結晶構造解析を完了し、PDB登録を行った。Eps15には同じ配列が繰り返されている領域があり、結晶構造中ほぼその繰り返し配列だけを含むような1カ所の領域の電子密度については、複数の構造生物学的手法で検討を行ったが、2カ所のうちどちらの繰り返し領域に対応するか特定できなかった。しかし構造解析と並行して行った等温滴定熱測定を用いた変異体解析により、候補となる2つの繰り返し配列はどちらもα-appendageドメインの同じ結合部位に同程度の寄与で結合することが示唆された。そのため構造解析を完了することにしてPDB登録を行った。その他の変異体解析の結果は概ね結晶構造解析によって判明した相互作用部位が実際に結合に寄与していることを支持していた。またそれぞれの相互作用部位の結合への寄与の程度も解明した。以上の構造機能解析の結果を過去の文献の結果と比較し、クラスリン重合に伴いEps15がクラスリン格子の中央部のAP-2複合体から解離し、クラスリン格子の辺縁部に移動し、辺縁部でさらにクラスリン重合を促進する機構についてのモデルを構築した(論文投稿準備中)。このようにこれまでに初年度に予定していた研究計画の大部分を完了し、次年度以降に予定していたクラスリン重合におけるこれらのタンパク質の役割についてのモデル構築および論文投稿準備を大幅に進めた。そのため達成度を概ね順調に進展しているとした。クラスリン依存性エンドサイトーシスは真核生物が細胞内に物質を取り込む仕組みであり、クラスリンと呼ばれるタンパク質が細胞膜上で格子状に重合するクラスリン重合過程から開始される。本研究は構造生物学的手法と相互作用解析手法を組み合わせて、クラスリン重合過程の進行を担う鍵となるタンパク質群の相互作用の構造的基盤を確立し、クラスリン重合機構を解明することを目的とする。前年度までにAP-2複合体のα-adaptin appendageドメイン(α-appendageドメイン)とEps15の約60残基の領域の複合体の結晶構造を決定し、等温滴定熱測定を用いた変異体解析により個々の相互作用部位の結合への寄与の程度を解明した。これによりクラスリン重合に伴いEps15がクラスリン格子の辺縁部に局在し、そこでクラスリン重合を促進する機構についての新規モデルを構築した。