hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高速通信ネットワークの実現に向けたマルチユーザ通信路符号化の基礎理論の構築

マルチユーザ通信システムにおいて,最適符号が達成できる符号化レートの解析と,符号化レートの理論限界に迫る符号化法の開発を目的とする.特に,理論上重要な多重アクセス通信路に対し,以下の3つの利点を有する符号の具体的構成法を与えた:(1)符号長Nの多項式の計算量で実行可能,(2)漸近的に符号化レートの限界値を達成可能,(3)復号誤り率がNの指数関数的に減少する.また,有限な符号長の最適符号の符号化レートを解析し,従来より厳密な上界式及び下界式を導出した.マルチユーザ通信システムにおいて,最適符号が達成できる符号化レートの解析と,符号化レートの理論限界に迫る符号化法の開発を目的とする.特に,理論上重要な多重アクセス通信路に対し,以下の3つの利点を有する符号の具体的構成法を与えた:(1)符号長Nの多項式の計算量で実行可能,(2)漸近的に符号化レートの限界値を達成可能,(3)復号誤り率がNの指数関数的に減少する.また,有限な符号長の最適符号の符号化レートを解析し,従来より厳密な上界式及び下界式を導出した.通信ネットワークの大規模化・多様化に伴い,複数のノード(送信機・受信機)から構成されるマルチユーザ通信システムの重要性が増している.本研究では,マルチユーザ通信システムにおける符号化レートの限界(通信路容量域)の解析と,その限界を達成する具体的な符号構成法を議論する.平成22年度の研究では,まず複数の送信機とひとつの受信機から構成される多重アクセス通信路に対して,連接符号化に基づき,符号長の多項式時間の符号化・復号化計算量で通信路容量域の任意のレートを達成できる符号化方法を提案した.連接符号化は,単一ユーザ通信路において外部符号に強力な構成的誤り訂正符号を用い,外部符号の各符号シンボルを内部符号の符号語に対応させる符号化方法である.構成した符号の誤り率を解析し,誤り率が符号長に対して指数関数的に0へ収束することを示した.提案した符号構成法により,効率性の理論限界を達成し,かつ低計算量で実用できる符号を構成的に与えた点に,本研究の有効性がある.また,無線通信システムの数理モデルとして注目されている干渉通信路において,シングルユーザ通信路における符号を多段に組み合わせて,符号化・復号化を逐次的に行うことにより,現在知られている最良のレート領域を達成する符号が構成できることを示した.この成果より,干渉通信路においても単一ユーザ通信路における連接符号化に基づき,多項式時間で符号化・復号化が実現できることが示唆される.本研究では,複数のノード(送信機・受信機)から構成されるマルチユーザ通信システムにおける符号化レートの限界(通信路容量域)の解析と,その限界を達成する具体的な符号構成法を議論する.また,マルチユーザ通信システムにおける符号化方法を情報セキュリティ分野に応用する.平成23年度の研究では,複数の送信機とひとつの受信機から構成される多重アクセス通信路に対して,前年度に開発した連接符号化法の改良を行った.連接符号化法では,外部符号と呼ばれる通信路符号の各符号シンボルを内部符号と呼ばれるシンボルサイズの小さい通信路符号の符号語に対応させて符号化操作を行う.本研究では,符号長に対して線形オーダの時間計算量で復号を実行できる誤り訂正符号を外部符号に採用することにより,連接符号の全体の復号計算量も符号長の線形時間で実行できることを示した.また,複数の受信機が通信ネットワーク上に存在するとき,各受信機が全ての送信メッセージを復号する場合(複合多重アクセス通信路)も,同様の性能が達成できることを示した.提案した符号構成法により,効率性の理論限界を達成し,かつ計算量をさらに低減できる符号を構成的に与えた点に,本研究の有効性がある.また,盗聴者が存在する通信システム(盗聴通信路)において,補助者が存在する時に達成できる符号化レートの領域を改善する方法を提案した.これはユーザ間協調通信の情報セキュリティへの応用とみることができ,協調者の存在により送信メッセージの秘匿性を保ったまま通信効率が改善できることを示している.さらに,多重アクセス通信路と類似したデジタル指紋符号化システムに対し,連接符号化とリスト復号法を組み合わせることにより,符号長に対して多項式時間の計算量で不正者が検出できるアルゴリズムを開発し,全ての不正者が正しく検出できる符号パラメータの十分条件を示した.本研究では,複数のノード(送信機・受信機)から構成されるマルチユーザ通信システムにおける符号化レートの限界の解析と,その限界を達成する具体的な符号構成法を議論した.平成24年度の研究では,マルチユーザ通信路において信頼性を確保しながら低計算量で情報レートの理論限界に迫る符号構成法の開発を行った.特に,平成23年度に開発した多重アクセス通信路における符号長Nの多項式オーダ時間で符号化・復号化が実現可能な符号の構成法をもとに,送信機から伝送される送信信号間に同期が取れない問題(非同期問題)に対して,同様の符号構成法の開発を行った.近年,単一ユーザ通信路において有限長の符号化を仮定した元で達成可能な情報レートと復号誤り率のトレードオフ関係を明らかにする研究(有限長レート解析)が注目されている.本研究では,多重アクセス通信路における符号化に対して,同様のアプローチにより,符号長が有限のときに達成できる情報レートがどのように変わるかを理論的に解析した.特に,従来よりも詳細な復号誤り確率の上界式と下界式を示した.こられは現在知られている誤り率の限界式の中で最も厳密であり,有限長符号に対する情報レートの理論限界を特徴づけた点に意義がある.これらの限界式より,複数の仮説からなる複合仮説

検定問題と多重アクセス通信路における復号問題の類似性が明らかになった.これにより,よりよい復号性能を持つ復号アルゴリズムの開発に繋がると期待している.また,マルチユーザ通信システムにおける符号化方法の情報セキュリティ分野への応用を検討した.特に,多重アクセス通信路における符号化と関係が深い,情報セキュリティ分野のデジタル指紋符号化システムにおいて,不正者によって検出される確率に差がでない(公平な)攻撃を仮定し,安全性を保証した元で達成できるユーザ数レートの上限を示した.複数の受信機が存在する通信路に対して,符号構成法の拡張を行った点は予定通りである.一方,複数の送信機から伝送される送信信号間の同期が取れない問題(非同期問題)に対して,解決案を出せていない点は今後の課題とである.24年度が最終年度であるため、記入しない。引き続き,ユーザ間の協調を許容するマルチユーザ通信路において,符号長の多項式オーダ時間で符号化・復号化が実現可能な符号の構成法を検討する.また,送信信号間の非同期問題に対しても,同様の目的の符号構成法の開発を行う予定である.24年度が最終年度であるため、記入しない。
大腸菌染色体複製開始における転写およびDnaA蛋白の機能

大腸菌染色体およびoriCプラスミドの複製開始は転写反応に依存している。oriCプラスミドの場合にはoriCの両隣のgidおよびmioCプロモーターが複製活性化に関与している。染色体の複製開始に関与するRNAもgidおよびmioCプロモーターからの転写産物か否かを検討するために両プロモーターを同時に欠失させた菌株を作成した。欠失株は変異や宿主菌株の違いによってとれる場合ととれない場合があり、とれた場合についても、mioCプロモーターからの転写が若干回復している例がみられた。今ののところ野生株に比べて変異株の表現型に顕著な変化は検出されていない。現在、得られた変異株の解析と新たな変異株の作成を行なっている。gidおよびmioCプロモーターからの転写はいずれも緊縮調節を受けていることが判明した。従ってこれらの転写は増殖速度によっても制御されていると予想される。一方、両プロモーターからの転写は細胞周期に依存して厳密に制御されていることが判明した。開始反応はmioC遺伝子の転写により阻害されるが、開始直前にDnaA蛋白によりこの転写が抑制され、開始可能な状態となる。従ってDnaA蛋白の活性の変動が開始時期決定に関与していると考えられる。DnaA結合配列はoriC以外にも多数存在し、転写抑制などに働いている。我々は小原ライブラリー中でDnaA蛋白が結合するクローンを多数同定し解析を行なっている。ald遺伝子のプロモーター領域にはコンセンサス配例とは全く異なるDnaA結合配列が存在する。また染色体地図95分付近には4つのDnaA結合配列が近接して存在し、未知の遺伝子の発現調節を行なっている。この領域は多コピープラスミドにクローン化できず、低コピープラスミドにクローン化した場合は、細胞がフィラメント化する。またこの遺伝子の破壊株では突然変異発生率が約10倍上昇する。
極微弱光観測による植物への放射線ホルミシス効果の検証

自然放射線のような低線量放射線が生物に対してどのような影響(効果)を及ぼしているのかを調べることは、放射線ホルミシス効果の解明に深く関連し有意義である。本研究では、植物を用いて自然放射線から遮蔽された環境等、種々の環境下において生育状況を精度よく観測することにより、自然放射線のような低線量放射線の生体へのホルミシス効果を検証した。昨年度の研究に引き続き、生育が比較的しやすく種子が入手しやすい植物としてカイワレを採用した。統計的に有意なデータを得るため、同一条件下での植物の生育状況ができるだけ均一化する生育方法を用いた。本研究では、植物実験において従来行なわれているような根長や重量の生長後計測のみならず、放射線が生長時に影響するごとを考慮した生長過程での直接観察として、植物の生長時に発生する極微弱光の観測を試みた。所有する恒温槽内に、鉛ブロックその他を利用して自然放射線を遮蔽できるような環境を構築し、生育・観測装置を設置した。生体発光を精度よく測定するための観測装置として、低雑音型光電子増倍管を使用した。実験では、製作した観測装置内にNaIシンチレータ及び半導体検出器を設置し、ガンマ線及びX線スペクトル測定を行ない、遮蔽により観測装置内が低バックグラウンド環境となることを確認した。植物の発芽期間やその後の生長期間ごとに発光量及びスペクトルを観測し、装置内に置かれた場合と自然放射線下での生育状況等を比較した。さらに、所有するガンマ線源や中性子源を植物の近くに設置し、線源を置いた場合における生育への影響・効果の有無を確認した。本研究では自然放射線のような低線量放射線が生物に対してどのような影響を及ぼしているのかを解明することを目的とした。植物を用いて自然放射線から遮蔽された環境等、種々の環境下において生育状況を精度よく観測することにより、自然放射線のような低線量放射線の生体へのホルミシス効果を検証する。生育が比較的しやすく種子が入手しやすい植物を検討した結果、本研究ではカイワレを採用した。実験では統計的に有意なデータを得るこ`とが重要であるので、同一条件下での植物の生育状況がほぼ均一化する生育方法の検討を行なった。植物実験において従来行なわれている、生長後に根長や重量の計測のみならず、本研究では放射線が生長時に影響することを考慮し生長過程での直接観察が有効と考え、植物の生長時に発生する極微弱光の観測を予定している。そのため所有する恒温槽内に、鉛ブロックその他を利用して自然放射線を遮蔽できるような環境を構築し、生育・観測装置の設計製作を行った。なお、生体発光を精度よく測定するための観測装置には、低雑音型光電子増倍管を使用する。植物の発芽期間やその後の生長期間ごとに発光量及びスペクトルを効率良く観測し、装置内に置かれた場合と自然放射線下での測定と比較検討するための条件を求めた。また、線源を植物の側に置いた場合における生育への影響・効果の有無を確認するため、所有するガンマ線源や中性子源を使用した場合に生育させる植物が線源から受ける線量の概算を行なった。
蛍光体プローブによるエアロゾルデポジション法における温度圧力測定

エアロゾルデポジション(AD)法は、従来熱による焼結で行われてきたセラミック加工成形プロセスとは全く異なる、新たな“焼かない"セラミックプロセスと言える。その機構について迫るべく、蛍光体を用いた温度圧力測定システムの構築を目指す。これにより、AD法におけるエネルギー転換、製膜機構の解明、製膜条件予測を可能とすると確信する。そして、従来作製が困難であった高圧相材料によるコーティングなど非平衡相材料プロセスとしての可能性も開けるはずである。
災害被災地における市民活動の受援経験に関する実証的研究

本研究では、災害被災地における市民活動団体の、外部からの支援を受ける経験(受援経験)が、団体活動に及ぼす影響を検討する。岩手県釜石市の市民活動団体複数を対象に調査を行う。東日本大震災の後、外部からの支援は被災地の市民活動団体にも重要な活動資源となった。ただし団体によって支援の受け方には違いがある。その違いが団体の活動の展開に与えた影響について、団体へのインタビュー等をもとに考察する。
キラリティの起源を探る：Achiralな分子の自己集合によるhelicesの創成

Achiralな三角形アゾベンゼン誘導体が(1)キラル添加剤の無い水溶液中で自己集合しヘリカルナノ構造体を形成する条件を確立するとともに、(2)分子レベルの内部構造解析と成長プロセスの解明を目指し、得た研究成果は以下の通りである。[1]光応答有機分子の設計・合成/ Achiralなアゾベンゼン誘導体からなるヘリカル構造体形成条件の確立:適切な立体障害を持つ数種類の三角性アゾベンゼン誘導体を設計・合成し、Ea(活性化エネルギー)を増加させるアイデアのもと、通常のシス体より寿命の長い(数時間から数日以上)シス体の生成に成功した。[2]ヘリカルナノ構造体の内部構造解析:ヘリカル構造体は結晶性が乏しいため、構造分析の専門家(韓国Chonnam National UnivのCho先生)と共同研究を通じて、理論計算、XRDデータ、Rietveld refinement分析結果を総合的に照り合わせ、集合体内部における分子配列を解明する段階である(投稿論文作成中)。[3]ヘリカル集合体への成長プロセスの探索:ヘリカル構造体はどの段階で形成されるのだろうか?について研究を進めており、化合物の分子構造によって以下の二つの成長過程を経由することが分かっている。(1)ナノサイズのrodsや板状の構造体が先に形成され、その後何らかの影響でネジレが生じる(投稿論文作成中)、(2)詳しい原因についてはまだ分かっていないが、何らかの影響でC3 symmetry breakingが生じ、ナノサイズのネジレ構造(seed)がゆっくりと成長し、長さ数十マイクロ以上のヘリカル構造体を形成する。
二枚貝の外套膜に注目したバイオミネラリゼーション機構の解明

バイオミネラリゼーションは、水中の金属イオンを鉱物塩として結晶化させる生物現象であるが、そのメカニズムについては不明な点が多い。貝類の外套膜は貝殻形成において中心的な役割を果たす他の動物にはない特異的な組織であり、バィオミネラリゼーション研究に最適のモデルである。本研究においては,マガキ貝殻の再生過程にある外套膜のサブトラクションライブラリーからクローン化した遺伝子群の機能解析により、バイオミネラリゼーションの過程を分子レベルで解明することを目的とした。得られたクローン約200個についてその塩基配列を調べた結果、貝殻形成に関わると推測されるタンパク質をコードする遺伝子が数クローン得られた。本研究ではその中から特にカルシウム輸送に関わると考えられる二価金属輸送体に注目し、その構造と機能を調べた。マガキの二価金属輸送体は、シロイヌナズナArabidopsis thalianaの金属トランスポーターと52.9%の相同性を示し、526アミノ酸からなるタンパク質をコードした。マガキの二価金属輸送体は様々な組織に発現することが確認された。その中でも、鰓、中腸腺、血球において強く発現していたことから、これらの組織において金属イオン吸収に特に重要な役割を果たしていると予想された。マガキの二価金属輸送体を発現させたアフリカツメガエル卵母細胞は弱酸性域(pH5.5)においてFe2+を取り込むことが確認された。しかし,この取り込み活性はpH7.5では認められなかったことから、oyDMTは他のDMTと同じく、金属輸送にプロトン勾配を利用していると考えられた。また、Fe2+取り込み活性は、Cu2+、Mg2+、Ca2+などによって競合阻害を受けたことから,oyDMTはFe2+の他にこのような金属イオンを取り込む可能性が示唆された。マガキの貝殻再生の様子を、光学顕微鏡により観察した.その結果,18時間後に殻体の外から1mm程の透明な薄い貝殻が作られ、貝殻の表面上に年輪のような模様も観察された。96時間後には,透明に近かった貝殻が灰色に色づいてきて、それまで再生貝殻の裏に透けて見えていた外套膜縁部や央部が見えづらくなってきた。6日後には,削った部分のうち、端の部分で再生した貝殻が接触するようになり、さらに7日後には左殻と右殻が中央部分で接触し、9日後にはほぼ全ての部分で左殻と右殻が接触し閉じた形となった.1ヶ月後には貝殻の色がさらに濃くなってきていることが観察された。カルシウム輸送に関わるトランスポーター遺伝子をホタテガイならびにマガキからクローニングした.いずれのトランスポーターも約500アミノ酸からなる12回膜貫通領域をもつタンパク質をコードしていた.また、mRNAの3'非翻訳領域に哺乳類の金属トランスポーターにおいて報告されているiron responsible elementを持たないことから、この金属トランスポーターの発現は、鉄イオン濃度により調節されていない可能性が示唆された.アフリカツメガエル卵母細胞を用いた発現実験において,ホタテガイ金属トランスポーターは,哺乳類のホモログタンパク質では阻害的に働くとされるカルシウムイオンに対して強い輸送活性を示した.特に,海水中のカルシウムイオン濃度に匹敵する10mMという高濃度においても輸送活性を示したことは特筆される.また、これらの輸送体は鰓,外套膜,小腸,中腸腺で強く発現していたことから、これらの組織において盛んにカルシウムが取り込まれていることが推測された,また,マガキではとくに血球において強く発現していたことから,血球が貝殻形成に関わっている可能性が示唆された.マガキから得られた二価金属イオン輸送体の構造と機能について検討した.マガキ金属輸送体は556アミノ酸からなる12回膜貫通型タンパク質であり,mRNAの3'非翻訳領域に哺乳類の相同タンパク質に認められる鉄応答エレメントは求められなかった.このことから,マガキの二価金属イオン輸送体は転写産物のレベルにおいて体内の鉄イオン濃度による量的制御は受けていないことが示唆された.シロイヌナズナやホタテガイのものと約50%のアミノ酸レベルで相同性を示した.アフリカツメガエルの卵母細胞を用いた発現系により機能解析を行ったところ,弱酸性域において鉄イオンの取り込みが検出された.競合実験の結果からは,銅,マグネシウム,カドミウムとの競合が認められたが,亜鉛とは競合しなかった.この結果から,マガキの二価金属イオン輸送体は幅広い金属に対して取り込みスペクトルを有することが明らかとなった.RT-PCR分析により発現部位を調べたところ鰓,中腸腺,血球において強い発現が認められた.放射標識されたカルシウムを用いて調べた結果,マガキ二価金属イオン輸送体遺伝子を発現させた卵母細胞は有意に高いカルシウム取り込み活性を示したことから,本輸送体はカルシウムに対しても輸送能を有することが明らかとなった.これまでに報告されている二価金属イオン輸送体は,昨年,我々が報告したホタテガイ由来のものを除き,哺乳類から線虫にいたるまでいずれの種由来のものもカルシウム輸送能を示さなかった.今回,ホタテガイに続き,マガキにおいてもカルシウム輸送能が認められたことから,二価金属イオン輸送体がカルシウム輸送能を示すのは二枚貝特有の機能と考えられる.二枚貝では貝殻を形成するバイオミネラリゼーション過程において大量のカルシウムを必要とするため,二価金属イオン輸送体がカルシウム輸送能を進化過程で獲得したものと推察される.バイオミネラリゼーションは、水中の金属イオンを鉱物塩として結晶化させる生物現象であるが、そのメカニズムについては不明な点が多い。

貝類の外套膜は貝殻形成において中心的な役割を果たす他の動物にはない特異的な組織であり、バィオミネラリゼーション研究に最適のモデルである。本研究においては,マガキ貝殻の再生過程にある外套膜のサブトラクションライブラリーからクローン化した遺伝子群の機能解析により、バイオミネラリゼーションの過程を分子レベルで解明することを目的とした。得られたクローン約200個についてその塩基配列を調べた結果、貝殻形成に関わると推測されるタンパク質をコードする遺伝子が数クローン得られた。本研究ではその中から特にカルシウム輸送に関わると考えられる二価金属輸送体に注目し、その構造と機能を調べた。マガキの二価金属輸送体は、シロイヌナズナArabidopsis thalianaの金属トランスポーターと52.9%の相同性を示し、526アミノ酸からなるタンパク質をコードした。マガキの二価金属輸送体は様々な組織に発現することが確認された。その中でも、鰓、中腸腺、血球において強く発現していたことから、これらの組織において金属イオン吸収に特に重要な役割を果たしていると予想された。マガキの二価金属輸送体を発現させたアフリカツメガエル卵母細胞は弱酸性域(pH5.5)においてFe2+を取り込むことが確認された。しかし,この取り込み活性はpH7.5では認められなかったことから、oyDMTは他のDMTと同じく、金属輸送にプロトン勾配を利用していると考えられた。また、Fe2+取り込み活性は、Cu2+、Mg2+、Ca2+などによって競合阻害を受けたことから,oyDMTはFe2+の他にこのような金属イオンを取り込む可能性が示唆された。
韓国産ムツゴロウ・トビハゼ類の環境適応に関する生理生態学的研究

平成1517年度の研究によって、以下の点が明らかになった。1.日本・韓国・中国のムツゴロウのミトコンドリアDNA塩基配列の分析結果から,日本の個体群は地理的隔離を受けて大陸個体群から分断された大陸遺存種であることが示された.また,遺存種の多くが約1.5万年前の最終氷期に大陸から分岐したとされてきたが,塩基置換率から推定した日本のムツゴロウ個体群の分岐年代は24-265万年前と桁違いに古いことが明らかとなった.2.トビハゼの生息する可能性のある韓国沿岸の数地点低質について,その内分泌かく乱作用強度を測定したその結果,ソウル近郊に位置するShihwa湖(干拓池)とその海に面した外側の地点ではエストラジオールのリセプター結合が50%以上阻害された.一方,ムツゴロウなどが生息する韓国南部のYeosu市近郊のSanbong及びSangnimでは同結合阻害率が20%未満と小さく,わが国の有明海でも結合阻害率11%以下と低かった.Shihwa湖及びその周辺の観察結果から,人口密度が高く,工業化の進んだ地域からの汚水に含まれる女性ホルモン作用を有した物質によって,その沿岸域低質が著しく汚染されていることが明らかとなった.3.韓国南岸のYeosu近郊の河口干潟で採集した越冬直前のムツゴロウ若齢個体の肝重量指数および体脂肪率は,日本の個体の約2.5倍も高い値を示した.韓国南岸における本種の冬期非活動期間は日本よりも約2ヶ月間も長いため,冬期の消耗による死亡を避けるために,越冬前により多くのエネルギーを貯蓄していると考えられる.韓国のムツゴロウとトビハゼについて、日本産の同種個体と比較ながらさらに今後の研究を展開させていく必要がある。平成15年度は韓国酉岸および南酉岸の干潟について、生息状況の調査を広く行い、各研究者の調査地点を決定した。石松・竹田のグループは西岸のSaemangeun以北を中心として、越冬期調査のための温度ロガーを2箇所に設置するとともに、現地研究者との研究計画の実施打ち合わせを行った。夏苅は有明海・八代海・韓国、合計7地点44個体のムツゴロウを用いて、mtDNA調節領域5'側485bpの塩基配列を決定した。得られた系統樹では国内産と韓国産の間には明確な遺伝的差異があったが、国内の有明海と八代海との間には差異はほとんど認められなかった。しかし、有明海と八代海では共通のハプロタイプのほかに、それぞれに固有のハプロタイプが存在し、両海域のムツゴロウは遺伝的に多少異なる可能性も示唆された。竹垣・田北のグループは、2003年7/27-31に韓国西岸から南岸にかけてSaemangeun、Anmyeon、Hampyeong、Gangjin、SuncheonおよびYeosuの各フィールドを視察した。ムツゴロウが南岸に数多く生息することが確認され、Suncheonman湾奥部の河口干潟を主調査場所と決定した。2004年3/20-24にかけで、Pukyong国立大学の白根旭博士の協力を得て、同調査場所で越冬終期のムツゴロウ当歳魚を採集した。今後は、同時期に採集した日本のサンプルと魚体のコンディション(肝重量指数および体脂肪率)を比較し、より寒冷な韓国のムツゴロウ当歳魚の越冬生残戦略を解明していく。小山・征矢野は韓国で、化学物質による著しい汚染のしられているLake Shihwaの底質を数地点にわたって採取した。また、汚染の著しい地点と少ない地点のハゼの筋肉サンプルも採取した。今後は各試料に含まれる化学物質の種類とその濃度、さらにその内分泌撹乱作用について検討する。韓国産トビハゼ

2種Periophthalmus magnuspinnatusとP.modestusは、5月から10月までの6ヶ月しか活動しない。前者は、干潟の陸に近い干潟、後者は沖側の干潟が主な活動域であった。棲み分けを決める要素は、前者が冬眠に入る10月に後者が岸近くに生息域を変えたことから、岸側を前者が好み、後者を排除しているためと考えられた。前者の産卵行動も明らかになった。SanbongとSangnimでP.modestusとP.magnuspinnatusの巣孔調査を行った。前者は後者より潮間帯の上位に巣孔を形成していた。2種の巣孔は構造が似ており、出入口が14個、ほとんどの出入口に高さ15cmのチムニーがあり、巣孔の深さは1755cmであった。Sanbongの海水の塩分は巣孔水で2830‰、外洋水で2527‰、干潮時の川で23‰であった。Sangnimでは、巣孔水で912‰、外洋水で89‰、干潮時の溝で1011‰であった。日本・韓国・中国から得られた計131個体のムツゴロウのミトコンドリアDNA調節領域前半の塩基配列472bpを解析し、次の結論を得た。(1)全131個体から53のハプロタイプが検出されが、共通のハプロタイプはなく、各個体群は遺伝的に分化していた。(2)日本と韓国の個体群が中国の個体群の後に成立したことが示唆された。(3)中国個体群の遺伝的多様性は、日本・韓国のそれより大きく、両個体群はその成立過程でボトルネック効果を受けたと考えられる。韓国南岸のYeosu市近郊のSuncheonman湾奥部河口干潟で、越冬前のムツゴロウ当歳魚約80個体を採集した。また、同干潟に越冬期間中の泥温をモニタリングするための温度データロガーを設置した。現在、採集したサンプルの肝重量指数および体脂肪率の分析を進めている。韓国南岸のYeosu近郊の河口干潟で採集した越冬直前のムツゴロウ若齢個体の肝重量指数および体脂肪率は、日本の個体の約2.5倍も高い値を示した。韓国南岸における本種の冬期非活動期間は日本よりも約2ヶ月間も長いため、冬期の消耗による死亡を避けるために、越冬前により多くのエネルギーを貯蓄していると考えられる。韓国産トビハゼ2種Periophthalmus magnuspinnatusとP.modestus,日本産P.modestusを用いて室内で巣孔を形成させ,室内に外気を取り込み,季節的に変化する温度と行動の関係を調べた.水温が下がると,水中から出なくなった。この傾向は日本産と韓国産のP. modestusでは差がなかったが,P.magnuspinnatusは水面に浮かべた板に上がるのを好み,P.modestusより低い温度まで板に上がった。気温による摂餌抑制の度合は,P.magnuspinnatus,韓国産P.modestus,日本産P.modestusの順に強かった。日本・韓国・中国のムツゴロウのミトコンドリアDNA塩基配列の分析結果から、日本の個体群は地理的隔離を受けて大陸個体群から分断された大陸遺存種であることが示された。また、遺存種の多くが約1.5万年前の最終氷期に大陸から分岐したとされてきたが、塩基置換率から推定した日本のムツゴロウ個体群の分岐年代は24-265万年前と桁違いに古いことが明らかとなった。トビハゼの生息する可能性のある韓国沿岸の数地点低質について、その内分泌かく乱作用強度をエストロゲンリセプターバインディングアッセイによって測定した。
反応性イオンエッチングによる基板への三次元微細構造の増幅転写技術の開発

電子線リソグラフィでレジスト膜に形成した多段階の凹凸パターンを、反応性イオンエッチングの基板/マスクのエッチング選択比を利用して、凹凸を増幅して基板に転写し、マイクロ光学素子などの作製に必要な三次元微細構造を形成する技術の開発を目的としている。本年度、以下の結果を得た。1.多段凹凸構造をレジスト膜に形成する電子線描画の条件最適化のため、近接効果を考慮した電子線露光シミュレーションとレジスト残膜シミュレーションを行なった。これにより、ラスター走査及び多重描画方式の電子線描画で、テラス幅1μmの微細パターンでも、ほぼ設計に近い階段形状が得られることが確認できた。2.反応性イオンエッチングにおけるエッチング異方性やマスクパターンの開口サイズによるエッチング遅れが、転写形状にどう影響するかを形状シミュレータを用いて検討し、微細なパターンの形状転写における問題点について知見を得た。3.SF_6(10%)とCHF_3(90%)混合ガスを用いた反応性イオンエッチングにより、ガス組成とRFバイアス電圧を変えることでレジスト階段形状の段差を15倍に増幅して、Si基板に増幅転写できることを示した。転写の増幅度が2程度の小さい場合には、テラス幅1μmの微細パターンでも階段形状の転写ができるとの結果を得た。しかし、転写の増幅度を上げると転写形状に歪みが生じてしまい、等方的エッチングのために微細パターンの転写はできないとの問題点が残った。本研究は、電子線リソグラフィでレジスト膜に形成した多段階の凹凸パターンを、反応性イオンエッチングによりシリコン基板またはガラス基板に凹凸を増幅して転写し、基板表面に三次元微細構造を形成する技術の開発を目的としている。本年度、以下の三点について検討をした。(1)ラスタ走査方式による電子線描画において、レジスト膜に電子線ドーズ量の二次元的分布を与えるには、多重描画を行なう必要がある。この際の図形の重ね合わせ精度をどれだけ取れるかを調べた。本研究で使用した描画装置では、0.3μm以内の精度で図形の多重重ね合わせが可能との結果を得た。(2)レジスト膜に所期の多段階の凹凸構造を形成するには、基板からの電子線の後方散乱による近接効果やレジストの感度特性を考慮して設計を行なう必要がある。このための電子線露光シミュレーションを行ない、実測のレジスト残膜厚-感度特性と比較した。描画図形のサイズに依存するこの感度特性は、シミュレーション結果からよく説明でき、レジスト膜への三次元形状形成の設計指針を得た。(3)反応性イオンエッチングによる基板への三次元形状の転写において、レジストマスクの多段階凹凸パターンを凹凸を増幅して転写するには、マスクと基板とのエッチング選択比やエッチング異方性をコントロールする必要がある。CF_4、SF_6エッチングガスについて、これらの基本的エッチング特性の評価を行なった。エッチング選択比は0.5から80程度までとれるが、異方性についてはマスク下に3040%のアンダーカットを生じるとの結果を得た。

3.SF_6とCHF_3の混合ガスを用いた反応性イオンエッチングにより、ガス組成とRFバイアス電圧を変えることでレジスト階段形状の段差を15倍に増幅して、Si基板に増幅転写できることを示した。転写の増幅度が2程度の小さい場合には、テラス幅1μmの微細パターンでも階段形状の転写ができるとの結果を得た。しかし、転写の増幅度を上げると転写形状に歪みが生じてしまい、等方的エッチングのために微細パターンの転写はできないとの問題点が残った。
膨大な運動データの抽象化・構造化に基づく運動言語の獲得

本研究では,膨大な人間の運動データから運動に潜む記号構造・言語構造を抽出することによって,運動データを情報圧縮された記号として効率的に蓄積した運動データベースの構築,および記号化された運動と言語との関係を手掛かりとした運動データの検索およびその再利用可能な情報処理技術の確立を目的とする.本年度の研究成果を以下にまとめる.(1)人間の運動パターン抽出運動データから自動的に運動パターンを抽出する運動パターンの分節化手法を開発した.開発した分節化手法は,同じ運動パターンに属する運動データは同じデータ分布構造から生まれるとする仮定に基づき,統計モデルを用いて運動データの分布構造が変化する時点を検出する.また,光学式モーションキャプチャにて計測された人間の行動データを用いた実験により本分節化手法の有効性を確認した.(2)運動パターン記号の階層構造化全身運動パターンの逐次分類および運動パターンの記号を通じた運動知識階層構造化手法を開発した.階層構造化には,運動パターン記号間の距離情報に基づいたクラスター解析を用いた.運動パターン記号の集合が階層構造を作り上げることによって必要な運動の検索時間の低減や検索精度・分類の向上が期待できる.(3)道具使用に関わる運動の表現手法の確立およびその記号化道具軌道と手先運動の記号モデルと全身運動の記号モデルを用いて道具軌道から手先運動を介した全身運動の推定および全身から道具軌道の連想を行う道具と全身の双方向連想計算法を確立した.「袈裟切り運動」時の道具軌道から全身の運動が想起されることを実験によって確認した.1.運動パターンの抽象化・低次元化大量の運動データを抽象化・低次元化して大規模な運動データベースを構築した.このデータベースを用いて,与えられたポーズや運動パターンに類似した運動の検索,それらの間の類似度の計算などが可能である.また,データベースは階層的になっており,任意の粒度での検索が可能であるという特徴を持つ.データベースの応用の一例として,ユーザが作成したポーズから次のポーズを予測するCGアニメーション制作支援ツールを実装した.2.運動パターンとラベルからの主観的知識抽出上記の方法で運動パターンを抽象化して得られた原始シンボルと,人間が付与した言語ラベルとを対応付ける確率的なモデルを抽出する手法を開発した.これにより人間の主観的な知識を含む言語ラベル空間を構成することを可能とした.人間の主観的知識を導入することで,パターンとしては類似した運動を明確に区別することができるようになることを示した.このデータベースを用いて,例えば言語ラベルから運動を検索するといったことが可能となる.3.筋張力を含むデータベースの構築と体性感覚推定への応用運動データだけでなく,筋電データと動力学計算により得られた筋張力データを含むデータベースを構築した.このデータベースを用いて,新たに計測された運動と類似した運動とそのときの筋張力比を検索し,それに基づいて筋張力を推定する手法を開発した.この手法により,非侵襲に計測可能な運動データのみで生理的に妥当な筋張力を初めとする体性感覚を推定することが可能となり,体性感覚推定のロボット・健康モニタリング等への応用が開ける.本研究では,膨大な人間の運動データから運動に潜む記号構造・言語構造を抽出することによって,運動データを情報圧縮された記号として効率的に蓄積した運動データベースの構築,および記号化された運動と言語との関係を手掛かりとした運動データの検索およびその再利用可能な情報処理技術の確立を目的とする.本年度の研究成果を以下にまとめる.(1)人間の運動パターン抽出運動データから自動的に運動パターンを抽出する運動パターンの分節化手法を開発した.開発した分節化手法は,同じ運動パターンに属する運動データは同じデータ分布構造から生まれるとする仮定に基づき,統計モデルを用いて運動データの分布構造が変化する時点を検出する.また,光学式モーションキャプチャにて計測された人間の行動データを用いた実験により本分節化手法の有効性を確認した.(2)運動パターン記号の階層構造化全身運動パターンの逐次分類および運動パターンの記号を通じた運動知識階層構造化手法を開発した.階層構造化には,運動パターン記号間の距離情報に基づいたクラスター解析を用いた.運動パターン記号の集合が階層構造を作り上げることによって必要な運動の検索時間の低減や検索精度・分類の向上が期待できる.(3)道具使用に関わる運動の表現手法の確立およびその記号化道具軌道と手先運動の記号モデルと全身運動の記号モデルを用いて道具軌道から手先運動を介した全身運動の推定および全身から道具軌道の連想を行う道具と全身の双方向連想計算法を確立した.「袈裟切り運動」時の道具軌道から全身の運動が想起されることを実験によって確認した.
Splendid傾斜複体の構成とブルエ予想の研究

有限群のモジュラー表現論・ブロック理論における現在の中心的課題のひとつであるブルエ予想について、Splendid傾斜複体の構成理論の整備を行い、予想解決に応用する研究に取り組んだ。得られた研究成果について以下に報告する。1.局所構造を共有する2つの有限群の主ブロック間の導来同値性の解明に、Rickard, Rouquierらにより導入されたSplendid傾斜複体の概念・理論が有効である。相対射影被覆の理論と関連づけることにより、その構成方法が豊かになることを解明してきたが、本研究課題において、特に、階数の低い有限Chevalley群にこの理論を適用し、群Sp(4,q)につづいて、G_2型の有限Chevalley群の主ブロックについてブルエ予想を解決した。2.この考察において、群PSU(3,q^2)での考察が重要な役割を果たした。Rouquierによるp-中心的拡大にSplendid傾斜複体が持ち上がるための十分条件を与え、群SU(3,q^2)主3-ブロックがその,Brauer対応子に導来同値であることを証明した。群GU(3,q^2)の主3-ブロックについても、同様の結果を得た。3.研究の過程で、関連する分野の結果も得られた。p-中心的拡大におけるブロックの分裂、群のコホモロジー環の同型とp-元の融合性の関係についてなどである。ひきつづき、2^F_4型のブルエ予想に取りくんでいる。有限群のモジュラー表現論・ブロック理論における近年の中心的課題のひとつであるブルエ予想について、Splendid傾斜複体の構成理論の整備を行い、予想解決に応用する研究に取り組んでいる。研究機関2年の1年目の取り組みについて、研究目的・実施計画にそってその実績を以下に報告する。1.局所構造を共有する、2つの有限群の主ブロック間の導来同値性の解明に、Rickard、RouquierらによるSplendid傾斜複体の概念、理論が有効である。有限群GL(3,q)と有限群GU(3,q^2)は、q+1を割る奇素数について局所構造を共有する。素数3に関してこれらの群の主ブロック間における導来同値性を証明することができた。これらは、非可換Sylow 3群をもっており、興味深い位置付けにある群の属である。2.G_2型の有限Chevalley群G_2(q)は、群U(3,q^2)と密接な関連をもつ。U(3,q^2)についての上記1の考察を応用し、群G_2(q)のq+1を割る5以上の素数に関する主ブロックについてのブルエ予想を考察した。興味深い複体を構成することができたが、その幾何的背景の解明は不充分で最終解決には至っていない。課題として引き続き取り組む。3.GL(3,q)とGU(3,q^2)について、導来同値性の考察を指標理論のレベルで、Glaubermann型設定とも密接に関わるいわゆる新谷ディセントの視点から解釈することは興味深い。具体的にSplendid複体を構成し、既約指標間の対応を確認できた。有限群のモジュラー表現論・ブロック理論における近年の中心課題のひとつであるブルエ予想について、Splendid傾斜複体の構成理論の整備を行い、予想解決に応用する研究に取り組んでいる。研究期間2年の2年目の取り組みについて、研究目的・実施計画にそって以下に報告する。1.局所構造を共有する2つの有限群の主ブロック間の導来同値性の解明に、Rickard、RouquierらによるSplendid傾斜複体の概念、理論が有効である。中心的p-部分群による剰余群、指数p冪の正規部分群にこの概念が有効に遺伝するかの一般論を考察した。この考察の応用として、1年目の研究成果として証明した有限群GL(3,q)とGU(3,q^2)の主3ブロック間の導来同値性と、既知のSL(3,q)とSU(3,q^2)、PGL(3,q)とPGU(3,q^2)の主3ブロック間の導来同値性との関わりを考察した。

2.1年目に考察したG_2型の有限Chevalley群につづき、^2F_4型の有限Chevalley群における導来同値性を考察し、^2F_4(2)の主5ブロックの既約加群のGreen対応子の構造を決定した。Sylow 5-部分群の正規化群の主ブロックとは安定的な森田同値であるが、その構造が複雑で傾斜複体の構成に至らなかった。課題として引きつづき取り組みたい。3.導来同値性の考察に指標理論のレベルで整備されているGlaubermann対応の理論、および、新谷ディセントの理論を応用する課題にも取り組んだ。上述の群での現象は一定解明できたが一般論の構築には至っていない。
「昔の遊び(鬼ごっこなど)」が現代の幼児・子どもの運動能力の形成に果たす役割

本研究の仮説は「昔の遊び(鬼ごっこなど)」を多く行う子どもたちは、それをあまり行わない子どもたちよりも、運動能力がより高くなるというものであった。しかし実際の保育園や幼稚園では、その2種類の園が存在するわけではない。そこで、より鬼ごっこなどが行いやすい園庭の広い保育園とその条件の整いにくい園庭の狭い保育園での比較を試みた。絵を用いた運動動作の認識調査については、大きな差は見られなかった。しかし面接調査の結果では、子どもの行う鬼ごっこの種類や、追う・逃げるなどの動きについての認識に差が見られた。本研究は、いわゆる「昔の遊び(特に鬼ごっこ等の運動遊び)」を日頃からよく行っている子どもたちとそうでない子どもたちの間に、「運動能力」「からだの認識」「運動に関わる言葉」に違いがあるのかどうかを明らかにしようとしている。まず日頃から、いわゆる「昔の遊び」をよく行っている幼稚園・保育園を探すことが必要であるが、もちろんそれだけを行っている園はないわけで、よりその時間を多く取っている園をさらに探したいと考えている。さらに、上記の「運動能力」「からだの認識」「運動に関わる言葉」の3点について、これらの調査方法を開発することが必要である。(1)「運動能力」については、先行研究にある「7つの運動能力テスト」を用いるが、"平衡感覚"に関する調査等を追加する必要があると思われる。(2)「からだの認識」については、子どもたちに"運動場面の絵"を示し、正しい動き、正しい姿勢などを選択させる方法を考えている。さらに有効な方法も考えたい。(3)「運動に関わる言葉」については、例えば上記2群の子どもたちに少人数(3、4名)での「木登り・竹馬・コマ回し」などのまだやったことのない遊びの教え合いの場面を設定し、上記2群のどちらの子どもたちの『教え合いの言葉』が豊かであるか、その質や量を計測し、その違いを明らかにする。映像と音声の記録、課題の選択などまだ検討が必要である。さらに(4)として、われわれ研究メンバーの目の前にいる大学生について、運動能力の高い学生と運動能力の低い学生について、彼ら彼女らの子どもの頃の運動遊びの様子を質問紙等で調査し、その違いを明らかにするという課題を新たに設定した。すでに成長し、運動能力を獲得した大学生の子どもの頃の運動経験を調べることは、今回の研究の資料となると考えた。本研究は、いわゆる「昔の遊び(鬼ごっこ等の運動遊び)」を日頃からよく行っている子どもたちとそうでない子どもたちの間に、(1)「運動能力」(2)「からだの認識」(3)「運動に関わる言葉の豊かさ」等に違いがあるのかどうかを探るものである。日頃から、いわゆる「昔の遊び」をよく行っている幼稚園・保育園を探すことが必要であるが、当然それだけを行っている園はないわけで、よりその時間を多く取っていると思われる園をさらに見つけたいと考えている。上記3点について、これらの調査方法を開発することが必要である。(1)「運動能力」については、とりあえず先行研究にある「7つの運動能力テスト」を用いるつもりであった。しかし、今年度はこの点について検討を要するのではないかという新たな課題を得た。すなわち、従来の"25m走(走力)""立幅跳び(瞬発力)"等を計測することによって、子どもたちが『昔の遊び(鬼ごっこ等)で得た能力』を計測することができるのかという問題である。この問題はさらに、子どもたちがいわゆる「昔の遊び」で獲得する能力とはどのようなものなのか、ある程度その仮説を示す必要性を示しているということでもある。同様に(2)「からだの認識」については、子どもたちに"運動場面の絵"を示し、正しい動き、正しい姿勢などを選択させる方法も考えているが、これについても検討が必要である。(3)「運動に関わる言葉」については、例えば上記2群の子どもたちに少人数(3、4名)での「木登り・竹馬・コマ回し」など、まだやったことのない遊びの教え合いの場面を設定し、上記2群のどちらの子どもたちの『教え合いの言葉』が豊かであるか、その質や量を計測し、その違いを明らかにしたいと考えているが、また検討が必要である。さらに(4)として、大人(大学生)について、運動能力の高い学生と低い学生について、彼らの子どもの頃の運動遊びの経験についても探ってみたい。鬼ごっこ等の昔の遊びをよく行っている保育園・幼稚園とあまり行っていない園との比較を試みたいと考えてきた。しかし、実際には鬼ごっこ等を行っていない園を探すことはかなり難しい。本研究では、鬼ごっこ等を行いやすい園庭の広い保育園と、逆に鬼ごっこ等が行いにくい狭い園庭の保育園の幼児らに同じ調査を行い、その結果を比較した。調査は2つの方法を用いた。1つは、絵を用いた調査を行った。

例えば、「(子どもが)うまく走っている絵」と「あまりうまく走っていない絵」を幼児に見せ、「2つの絵(動き)のどちらがうまく走っていると思うか?」という"2択の質問"を行った。"絵を用いた調査"は「走る」の他、「投げる」「蹴る」等の10種類の動作の絵を"質問"に用いた。さらに同じ10種類の動作で、上記の2つの絵に1つの絵を加え"3択の質問"をつくり「3つの絵のうちで、どれが一番うまく○○していると思う?」という問いをした。幼児らは、1人20題の問いに答えた。結果は、広い園庭の保育園の年長児(22名)、年中児(28名)の正答率がそれぞれ、70%と64.5%。狭い園庭の保育園の年長児(23名)、年中児(20名)の正答率がそれぞれ、71%と56%。年長児はほぼ同じ正答率であったが、年中児は広い園庭の保育園の幼児の方がやや正答率が高かった。2つめの調査は、上記の両方の保育園の年長児に対し、面接(インタビュー)調査を行った。面接の内容は、(1)「鬼ごっこは好きか?どんな鬼ごっこが好きか?」、(2)「自分が鬼の時どうやって逃げている子を捕まえるか、逆に自分が逃げる時はどうやって逃げるのか」、(3)「(上記の)絵を用いた調査で、"2択の質問"10問について、なぜそれを選んだのかその理由を聞いた」。例えば、(1)の質問では、狭い園庭の保育園の幼児らは、狭い空間でアスレチックを用いて行う「高鬼をよくする」という回答が多かった。(2)の質問では、広い園庭の保育園の子どもからは、空間を広く使う「先回り」や「挟みうち」等のような回答が数名あった。
プロスタグランジンＤ2による脳機能と炎症反応の相互作用機構の解明

睡眠調節や炎症の進展と終息に関与する脂溶性メディエーターであるプロスタグランジン(PG)D2の産生を司るリポカリン型(L型)と造血器型(H型)の合成酵素、及び、その情報伝達を行うDPとCRTH2の2種類の受容体の遺伝子欠損マウスを用いて、様々な生理機能における各合成酵素と受容体の関与を明らかにした。最終年度は、睡眠調節に関わる脳のL型酵素が分布するクモ膜、脈絡叢、オリゴデンドログリア、それぞれの細胞特異的L型酵素欠損マウスを作製して、L型酵素阻害剤SeCl4による睡眠抑制効果を調べた。その結果、クモ膜特異的欠損マウスだけがSeCl4による睡眠抑制を消失し、クモ膜のL型酵素が睡眠調節に重要であることを証明した。L型酵素は癌組織の血管内皮細胞で誘導され、癌増殖はL型酵素欠損で亢進しDP受容体作動薬投与で抑制したことから、PGD2が癌増殖のネガティブレギュレーターとして機能することを証明した。L型酵素とCRTH2受容体は線維芽細胞から脂肪細胞への分化で誘導され、PGD2は脂肪細胞分化に関与することを明らかにした。そこで、未分化脂肪細胞で発現するaP2遺伝子と成熟脂肪細胞で発現するAdipoQ遺伝子の2種類のプロモーターを用いて、脂肪細胞特異的L型酵素欠損マウスを作製して高脂肪食負荷試験を行った。その結果、未分化脂肪細胞からL型酵素を欠損させた場合のみ、体重増加が低下してインスリン抵抗性が改善した。この結果は新たな肥満予防の標的を示した。国内製薬企業と開発したH型酵素阻害薬TAS205を用いたデュシェンヌ型筋ジストロフィー患者を対象とした探索的第II層臨床試験の結果がまとまった。その結果、24週間の投薬前後で下肢筋肉容積の減少が有意差を持って抑制されたが、運動機能の保護効果は認められなかった。新規H型酵素阻害薬の開発に有効な阻害薬結合部位の詳細なX線結晶構造を決定した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。睡眠や炎症の調節に関与する脂溶性生理活性物質であるプロスタグランジン(PG)D2に関する研究を行なっている。PGD2の産生を司るリポカリン型と造血器型の2種類の合成酵素について、酵素・阻害剤複合体のNMR溶液構造とX線結晶構造に基いた新規阻害剤の開発や酵素反応機構の解析を進めている。国内製薬企業と共同開発した造血器型酵素阻害薬TAS205は、現在も治療法の無い難病であるデュシェンヌ型筋ジストロフィーの患者を対象とした探索的薬効評価試験が終了して、現在、解析作業が進んでいる。国際宇宙ステーションを利用した無重力環境でのヒト造血器型酵素とTAS205複合体の高品質結晶化実験を行い、大型放射光施設SPring-8での高分解能X線結晶回折データを収集して、最高分解能の構造座標の決定を進めている。この構造座標を利用して、TAS-205と同程度の薬効が期待できる阻害剤を理論的に安価に設計できる。細胞質に存在する造血器型酵素が、PGD2産生時には小胞体に移動し、膜蛋白質カベオリンと結合して本酵素の基質を産生するシクロオキシゲナーゼと共役する可能性を見出した。現在、その機能性複合体の証明を行なっている。PGD2受容体について、Gs共役型受容体のDP受容体とGi/Gq共役型受容体のCRTH

2受容体の遺伝子欠損マウス(Balb/c系)を免疫して、マウスDP、マウスとヒトCRTH2それぞれに対するモノクローナル抗体を作製した。さらに、CRISPER/Cas-9遺伝子編集法を用いて、DP受容体のN末端にFlag-tagを挿入したTGマウスと、同C末端側にIRES-EGFPを挿入したTGマウスを作製した。これらモノクローナル抗体と、TGマウスでのFlag抗体染色や蛍光蛋白質の発現解析により両受容体の細胞局在の解析を進めている。動物睡眠測定系を用いて様々な睡眠成分を見出し、一部は商品化された。本年度も国際宇宙ステーションを利用した無重力環境でのヒト造血器型酵素とTAS205複合体の高品質結晶化実験を行い、SPring-8大型放射光施設での高分解能X線結晶回折データの収集を終了して、現在、最高分解能での構造座標の精密化作業を進めている。さらに本酵素の水素原子の座標決定のために中性子線結晶構造解析プロジェクトを米国の研究者と開始した。本酵素とカベオリンとの結合にはカベオリンのスカフォールド・ドメイン内の10数残基の配列が重要であることを突き止めた。本配列は疎水性が高く非特異的結合が高いので親水性配列との融合ペプチドを用いた実験を継続している。リポカリン型酵素が基質(PGH2)や生成物(PGD2)以外にも様々なPG類をリガンドとして結合することを、示差熱的定法により証明した。現在、解離定数や化学量論的な解析を進め、結果をまとめている。PGD2の情報伝達を担うDP受容体とCRTH2受容体の細胞分布を知ることは、PGD2の生理・病理機能の理解に不可欠だが、各受容体に特異的な抗体がない。そこで、各受容体の遺伝子欠損マウス(Balb/c系)を免疫して、マウスDP、マウスCRTH2、ヒトCRTH2それぞれに対するモノクローナル抗体を作製した。特に、マウスCRTH2に対する抗体は、当該受容体の細胞外ループを認識し、同受容体に対するアンタゴニスト活性を示した。CRISPER/Cas-9法を用いて、DP受容体のN末端にFlag-tagを挿入したTGマウスと、C末端側にIRES-EGFPを挿入したTGマウスを作製した。これらのマウスを用いたFlag抗体染色と蛍光蛋白質の発現解析を開始した。睡眠調節や炎症の進展と終息に関与する脂溶性メディエーターであるプロスタグランジン(PG)D2の産生と情報伝達系に関する研究を継続している。PGD2の産生をつかさどるリポカリン型と造血器型の2種類のPGD合成酵素について、それぞれの酵素のX線結晶構造解析と阻害剤開発を進めた。特に、造血器型PGD合成酵素の阻害剤については、国内製薬企業と共同開発した阻害剤TAS-205が、デュシェンヌ型筋ジストロフィー患者を対象とした第1相臨床試験(安全性試験)を無事終了して、第2相臨床治験(探索的薬効評価試験)が始まった。国際宇宙ステーションにある日本宇宙実験棟の微小重力環境を利用した宇宙実験により、ヒト酵素とTAS-205の酵素・阻害剤複合体の高品質単結晶の作製に成功し、大型放射光施設での高品質結晶を用いたX線結晶回折データを収集して、過去最高の分解能(約1.5Å)の構造座標の決定に成功した。この構造座標を精密化することで、TAS-205と同程度の薬効が期待できる阻害剤を理論的に安価に設計できる。PGD2の産生時には、細胞質に存在する造血器型PGD合成酵素が小胞体へと移動する。