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「家族による家族学習会」に参加する兄弟や子供の体験と精神障害者家族会に与える影響

本研究では、「家族による家族学習会」に参加するきょうだいや子どもの体験と精神障害者家族会に与える影響を検討した。きょうだいや子どもは親とは異なる経験や困難のあること、体験を共有できる同じ立場の家族同士の繋がりを求めていた。そこで、未だ開催されていなかった、子どもの立場の家族学習会を開催した。その結果、地域に精神障害者の親を持つ子どものグループが立ち上がった。子どものグループは全国組織の精神障害者家族会の中に位置づけることを検討中である。今後は、多様な立場の家族学習会を開催する事で、若い世代の家族が家族会に入会することを可能にし、家族会の活性化に繋がると考えられた。本研究の目的は、精神障害を持つ人のきょうだいや子どもの立場にある家族の「家族にとっての家族による家族学習会(以下、家族学習会)」の体験を明らかにすることである。また、「家族学習会」への参加をとおして、地域の家族会に入会した、きょうだいや子どもの立場にある家族が家族会に与える影響を明らかにし、日本の家族会活性化や新たな活動への可能性を検討することである。「家族学習会」とは、統合失調症の家族を対象に、同じ立場にある精神障害者家族会の会員が病気や障害についての正しい知識を提供し、家族自身の体験的知識を共有する、小グループで行う体系的なプログラムである。子どもの立場にある家族に関しては、「家族学習会」に参加経験のある方の紹介を得て、東京都内の少人数の子どもの立場の自主グループに参加し、参加観察を行った。また、了解を得て、3人の方にインタビューを行った。現在、子どもの立場にある家族の体験を分析中である。さらに、3人の方に協力を得て、平成27年5月に子どもの立場にある方を対象とした「家族学習会セミナー」の開催することを決定し、準備を進めている。平成27年度中に、「子どもの家族学習会」を実施する予定である。きょうだいの立場にある家族に関しては、26年度の「きょうだいの家族学習会」に、了解を得て参加観察した。また、平成24年度から3年間の担当者経験があり、中心的な役割をはたしているきょうだいの方に、これまでの経緯をインタビューしており、現在、分析中である。実施主体は精神障害者家族会であるため、参加者は親の立場の家族が中心である。きょうだいや子どもの立場にある家族へのインタビュー結果から、立場による経験やニーズの違いが明らかになり、それぞれの立場での開催への期待があった。そこで、これまで来開催されなかった、子どもの立場にある方を対象とした「家族学習会」を実施することとし、子どもにとっての「家族学習会」の意味や効果を分析することとした。今年度は、子どもの立場にある方を対象とした「家族学習会」を開催するにあたり、「子どもの立場の家族学習会セミナー」を5月に開催した。さらに、9月に「家族学習会セミナー」のフォローアップセミナーを開催して、「家族学習会」の担当者と参加者の希望を募った。10月には担当者6人に対して、「家族学習会担当者研修会」を行った。その際、子どもにあったオリジナルテキストを作成、5人の参加者を招いて、11月から2月にかけて「子どもの立場の家族学習会(5回連続講座)」を実施した。家族学習会の前後にアンケート調査を実施、また、終了後に担当者と参加者、それぞれに対してグループインタビューを行った。子どもにとっての「家族学習会」の意味や効果を分析しているところである。本研究の目的は、精神障害を持つ人のきょうだいや子どもの立場にある家族の「家族による家族学習会(以下、家族学習会)」の体験を明らかにすることである。家族学習会を経験したきょうだいの立場にある家族、未受診の親を持つ成人した子どもの立場の家族へのインタビューを実施し、きょうだいや子どもは親とは異なる経験や困難のあること、体験を共有できる同じ立場の家族同士の繋がりを求めていることが明らかになった。そこで、未だ開催されていない、子どもの立場にある家族学習会を開催する目的で、子どもの集いの場を持った。集いの参加者から協力者を募り、平成27・28年度に「子どもの立場の家族学習会(5回連続講座)」を開催した。

参加者は、仲間の共感の中で、自らを振り返り、自信を回復するとともに、病気の親との関係にも新たな発見や変化を見出していた。この成果は、平成27・28年度の「リカバリーフォーラム」の分科会(子ども支援)で報告した。また、これらの活動は、朝日新聞、毎日新聞の記事となった。きょうだいや子どもの立場の家族は地域で支援を受けることなく孤立している。今後は、多様な立場の家族学習会を精神障害者家族会が開催する事で、若い世代の家族が家族会に入会することを可能にし、高齢化した家族会の若返りや活性化に繋がると考えられた。本研究では、「家族による家族学習会」に参加するきょうだいや子どもの体験と精神障害者家族会に与える影響を検討した。きょうだいや子どもは親とは異なる経験や困難のあること、体験を共有できる同じ立場の家族同士の繋がりを求めていた。そこで、未だ開催されていなかった、子どもの立場の家族学習会を開催した。その結果、地域に精神障害者の親を持つ子どものグループが立ち上がった。子どものグループは全国組織の精神障害者家族会の中に位置づけることを検討中である。今後は、多様な立場の家族学習会を開催する事で、若い世代の家族が家族会に入会することを可能にし、家族会の活性化に繋がると考えられた。大学の倫理委員会の審査を受け、承認を得た。子どもの立場にある家族と関わる機会を得て、3人のインタビューを行った。インタビューデータから、子どもの体験を分析している。さらに、平成27年度に、子どもの立場にある方を対象とした「家族学習会セミナー」「子どもの家族学習会」を開催する予定で準備をすすめている。きょうだいの立場にある方に関しては、「きょうだいの家族学習会」に参加観察するとともに、担当者へのインタビューを1名行った。来年度も、子どもの立場にある方を対象とした「家族学習会セミナー(5月)」を開催して参加者を募り、「子どもの立場の家族学習会(5回連続講座)」を開催する予定である。担当者に関しては、昨年の担当者及び参加者から希望者を募る。また、8月に開催されるコンボ主催の「リカバリーフォーラム」の分科会を実施する予定である。その際、全国に広く呼び掛け、子どもの繋がる場とする。今後、「家族学習会」を経験した子どもたちを中心として、子どものグループを作ることを支援していく。また、「子どもの立場の家族学習会」の継続開催に向けた検討を行う。精神看護学来年度は、子どもの立場にある方を対象とした「家族学習会セミナー」「子どもの家族学習会」を開催する予定である。「家族学習会」を担当者として実施するためには、担当者研修会への参加が必要であり、継続的な関わりを持つと共に、支援をしていく予定である。きょうだいの立場にある方に関しては、担当者へのインタビューを継続して行う。きょうだいの体験と共に、きょうだいにとっての「家族学習会」の体験を分析する。さらに、きょうだいの「家族学習会」に開催を継続して支援することで、家族会やきょうだい会との関係を検討する。今年度と同様に、次年度も子どもの立ち場の家族学習会を実施予定である。活動の拡大に伴い、参加者が増えるため、今年度は1グループであったが、次年度は2グループの予定である。研究協力への謝金や会場費、調査費等が増える可能性があり、一部持ち越した。
核磁気共鳴法による硝子体ゲル液化変性過程の研究

硝子体有形成分の液化は病態と複雑な関連性を持っており,硝子体線維の収縮・牽引なしに硝子体を液化させる手法が見いだされれば,難治性眼底疾患の治療において有効な手段となる.我々はこれまで生体内水分子動態を捉えうるプロトンNMRを応用して硝子体水構造解析を行ってきており,本研究では硝子体の液化状態を非侵襲的に描出する手法を開発し,理想的液化法を見つけることが目的であった.平成9年度には硝子体は大量の自由水を含むこと,結合水は量的にかなり少なく動的に動きにくい状態となっていることを確認した.また周囲のイオン環境や膠質浸透圧を変化させることにより硝子体ゲルの相転移を試み,経時的な緩和時間・化学シフトの変化をみた結果,相転移は自由水よりも結合水成分により明らかな変化を与えるものと考えられた.平成10年度はin vivoイメージングを目標として実験を継続した.まず摘出豚眼を用い,グラジエントエコー法によるプロトン強調画像,スピンエコー法によるT1・T2強調画像によるイメージングを行った.部位差を描出するため視軸に対して水平・垂直・矢状の三方向で画像化を行った.また硝子体中心部を手術的に除去し,この部位に硝子体液化物質を注入して硝子体液化を試みた.その結果,豚眼硝子体は外見上明らかな粘性の低下を認め,液化進行が確認されたにも関わらず,得られた画像上では液化物質注入前と比べてさほど大きな変化は認められなかった.生体眼と摘出眼とでは条件が異なるため,次の段階として白色家兎を用いて生体眼によるin vivoイメージングを試みたが,結果は同様であった.すなわち現在用いられている磁気共鳴画像法では,豊富に存在する自由水の影響で結合水の変化を鋭敏にとらえることができないため,画像化に失敗したものと考えられた.画像化にあたって有意な変化が捉えられなかったため,今年度の結果は学会にて発表を行うことができなかった.種々の疾患での生体内水分子動態の変化について,これまでにプロトン核磁気共鳴法を応用した数多くの研究がなされている.一方,硝子体は種々の条件下で有形成分液化が進行し,病態と複雑な関連性を持っていることが知られている.これまで我々は核磁気共鳴法を応用して硝子体水構造解析を試み,硝子体内結合水が複数成分からなること,グルコース添加により結合水が増加し各成分の緩和時間が変化することなどの新知見を得た.本研究では硝子体液化の引き金を探り,硝子体線維の収縮・牽引を引き起こすことなくすべての硝子体を液化させる手法を見いだすことを目的とした.実験では新鮮な豚眼より可能な限り非侵襲的に摘出した硝子体をNMR資料管に封入した後,in vitroにて緩和時間ならびに化学シフトの測定を行った.次いでこの硝子体を液体窒素にて-80度に急速冷凍して自由水を完全凍結させ,不凍水(結合水)の緩和時間と化学シフトを同様の手法により測定した.その結果,豚硝子体は大量の自由水を含み,結合水成分は量的にかなり少ないこと,結合水成分の横緩和時間は自由水と比較してかなり長く(約10倍)動的に動きにくい状態となっていることを確認した.次に,有形硝子体周囲のイオン環境や膠質浸透圧を変化させることにより硝子体ゲルの相転移を試み,経時的な緩和時間ならびに化学シフトの変化の有無をみた.またこの際にも先ほどと同様に液体窒素により硝子体を急速に凍結させ,結合水の変化を検索した.硝子体の相転移を引き起こす物質として,界面活性剤,種々のイオン,グルコース,コンドロイチナーゼやコラゲナーゼといった硝子体線維の架橋結合を切る酵素類を用いた.これらの研究結果は過去の結果と合わせ,第101回日本眼科学会およびARVO総会にて発表を行った.現在,平成10年度in vivoイメージング実験に向けて,より有効な硝子体液化法を見つけるべく実験を継続中である.硝子体有形成分の液化は病態と複雑な関連性を持っており,硝子体線維の収縮・牽引なしに硝子体を液化させる手法が見いだされれば,難治性眼底疾患の治療において有効な手段となる.我々はこれまで生体内水分子動態を捉えうるプロトンNMRを応用して硝子体水構造解析を行ってきており,本研究では硝子体の液化状態を非侵襲的に描出する手法を開発し,理想的液化法を見つけることが目的であった.平成9年度には硝子体は大量の自由水を含むこと,結合水は量的にかなり少なく動的に動きにくい状態となっていることを確認した.また周囲のイオン環境や膠質浸透圧を変化させることにより硝子体ゲルの相転移を試み,経時的な緩和時間・化学シフトの変化をみた結果,相転移は自由水よりも結合水成分により明らかな変化を与えるものと考えられた.平成10年度はin vivoイメージングを目標として実験を継続した.まず摘出豚眼を用い,グラジエントエコー法によるプロトン強調画像,スピンエコー法によるT1・T2強調画像によるイメージングを行った.部位差を描出するため視軸に対して水平・垂直・矢状の三方向で画像化を行った.また硝子体中心部を手術的に除去し,この部位に硝子体液化物質を注入して硝子体液化を試みた.その結果,豚眼硝子体は外見上明らかな粘性の低下を認め,液化進行が確認されたにも関わらず,得られた画像上では液化物質注入前と比べてさほど大きな変化は認められなかった.

生体眼と摘出眼とでは条件が異なるため,次の段階として白色家兎を用いて生体眼によるin vivoイメージングを試みたが,結果は同様であった.すなわち現在用いられている磁気共鳴画像法では,豊富に存在する自由水の影響で結合水の変化を鋭敏にとらえることができないため,画像化に失敗したものと考えられた.画像化にあたって有意な変化が捉えられなかったため,今年度の結果は学会にて発表を行うことができなかった.
葛藤処理方略における文化的自己観構築のメカニズム：文化は子どもにどう伝達されるか

本研究では、人々の葛藤処理方略スキーマの次世代伝達や個人内変容について、東アジア諸国・地域(日本、中国、台湾、韓国)の国語教科書に描かれた葛藤処理方略に関する今までの研究知見をさらに発展させて研究を行った。第1に、4ヶ国・地域の大学生、保育者、小学校教師を対象にした質問紙調査の結果、東アジア内でも葛藤処理方略は同一ではなかった。第2に、教師の授業内での行動の中に文化伝達が行われている仕組みが存在していた。第3に、文化間移動者を取り巻く国際・外交関係が、個人の葛藤処理スキーマの変容に影響をしていた。以上の研究成果は、各国の実際の国際紛争解決や外交に活かしたり、相互理解教育に活用できるであろう。本研究は人々の葛藤処理方略に対する価値観がどう子どもたちに伝達されるかについて、東アジアの4ヶ国(日本・韓国・中国・台湾)の児童期・青年期・成人期の人を対象に行っているが、平成25年度では大きく分けて以下の2つの研究を行った。第1に、4ヶ国の青年期・成人期の教師を対象に行う葛藤処理方略に関する質問紙の作成である。まず、質問紙の項目作成を行うために、葛藤処理方略の理想像として子どもたちに伝達されている教科書の作品内容を分析し、各国の研究協力者と話し合いながら、作品の選択を行った。次に、作品の要約と質問項目の作成の翻訳作業を各国の研究協力者と共に行った。現在バックトランスレーション作業中である。第2に、日本の小学校において授業分析を行った。葛藤処理方略が次世代にどう伝達されるかについて、特に平成25年度は日本の小学校での道徳科の授業分析を行った。日本の関西のA小学校において5つの授業を観察し、ビデオ撮影した授業のプロトコル分析を行った。教師の語りのスタイルと子どもの発言から、教師がどのように自分たちの価値観を伝達しているかについて分析した。その結果、教師の意図に反した内容の子どもの発言については、板書をしなかったり、子どもの発言を繰り返さないなどの教師の行動が見られた。その一方で、教師の意図に添った子どもの発言には、板書をする際に色を変えて書いたり、子どもの発言をさらに強調したり賞賛したりしていた。また特に道徳科の授業では授業の最後に教師の訓話があり、教師の意図に添ったまとめがなされていた。日本では道徳科の授業は多様な子どもの意見を出させることによって価値観の多様性を学ばせる教科だと認識されているが、実際の授業では、子どもに多様な意見を言わせる一方で、教師は随所で細かな調整をしながら、教師の価値観の刷り込みを行っていた。本研究は人々の葛藤処理方略に対する価値観がどう子どもたちに伝達されるかについて、東アジア4ヶ国(日本・韓国・中国・台湾)の児童期・青年期・成人期の人を対象に行っているが、平成26年度では大きく分けて以下の2つの研究を行った。第1に、前年度作成した4ヶ国の大学生と保育者、教師を対象にした葛藤処理方略に関する質問紙調査を日本と韓国で行った。現在大学生のデータ分析を終了し、以下の結果が見いだされた。1葛藤処理方略の中でも、相手との葛藤を回避する際には、相手の悪意を真正面から取り上げず、わざと誤解をして無邪気に信頼し、天真爛漫に振る舞うことによって直接対決を回避する行動を、日本の大学生の方が韓国の大学生よりも高く評価をしていた。2韓国の大学生は、強者がたとえ反省の色を示しても、弱者が強者を許さず徹底的に攻撃するという葛藤処理方略を、日本の大学生よりも肯定的に評価していた。一方、日本の大学生は、そのような弱者の行動は「冷たい」とやや否定的に評価する者が韓国に比べて多かった。3日本の大学生は、強者が弱者の援助をしたにもかかわらず、弱者が強者を攻撃するという葛藤処理方略を「仕方がない」と評価する傾向が韓国より多かった。以上の結果は、日本発達心理学会第26回大会にて研究協力者とともに発表を行った。第2に、在日外国人と在外日本人に対する面接調査を行った。在日外国人については、中国籍、韓国籍の人々に対して、現在の日韓及び日中関係や領土問題について質問するとともに、彼らのライフヒストリーや家族・生活・教育等の身近な問題についての葛藤処理について尋ねた。同様に、在外日本人に対する面接調査を韓国と台湾で行った。いずれも女性を対象にしており、現在居住している国の違いや、自分のルーツの違いによって、家族関係や周囲の友人関係が異なり、異文化における自分の位置取りも異なることが明らかになった。本研究は、人々の葛藤処理方略に対する葛藤解決スキーマがどう子どもたちに伝達されるかについて、東アジア4ヶ国(日本・韓国・中国・台湾)の児童期・青年期・成人期の人を対象に行っている。平成27年度では大きく分けて以下の2つの研究を行った。第1に、前年度までに行ってきた4ヶ国の大学生と保育者、教師を対象にした葛藤処理方略に関する質問紙調査の分析を行った。韓国、台湾、日本の研究協力者と共に分析した結果は以下の通りである。1日本では状況に応じて自分の葛藤解決方略を変えるというスキーマが、他の3ヶ国・地域に比べて多く見られた。また他者の葛藤処理方略に対する評価と、自分が実際に行う葛藤処理方略との間にズレが見られた。2中国では強者と弱者とがはっきりと区別されており、状況よりも個人の特性に注目した葛藤解決スキーマが、日本に比べて多く見られた。

3台湾では、中国のように個人特性を重視した葛藤解決スキーマが基本的にはあるが、時には日本のような状況を考慮した葛藤解決スキーマを使っていた。4韓国では、日本と中国との間に挟まれて、時には状況要因を考慮し、時には相手の特性を考慮するといった葛藤解決スキーマの使い分けがなされていた。4ヶ国・地域ともそれぞれの外交状況が反映されていた。以上の結果は、研究論文として大学紀要に発表(印刷中)するとともに、日本発達心理学会第27回大会と日本保育学会第69回大会にて、研究協力者と共に発表を行う予定である。第2に、在日外国人と在外日本人に対する面接調査を行った。中国籍と台湾籍の人々に対して、現在の日中・台湾関係について質問するとともに、彼らの身近な問題についての葛藤処理方略について尋ねた。その結果、現在の自分をどう捉えているかによって、異文化における自分の位置取りも異なることが明らかになった。今後は異文化間能力との関係についても分析する予定である。質問紙調査の分析については、4ヶ国・地域すべてで調査を終了し、分析についても8割程度終了した。面接調査についても8割程度分析を終了したが、理論化・抽象化の作業が残っている。以上の理由からおおむね研究計画としてあげたものは8割程度遂行されているが、まだ少し残された課題があると考えている。本研究では、人々の葛藤処理方略に対する価値観が子どもたちにどう伝達され、さらに個人の価値観はどう変容していくかについて、東アジア(日本、中国、台湾、韓国)の国語教科書に描かれた葛藤処理方略に関する今までの研究知見をもとに、主として以下の3点について研究を行った。4年間の研究総括は以下の通りである。第1に、4ヶ国・社会の大学生、保育者、小学校教師を対象に、葛藤処理方略に関する質問紙を作成し比較分析を行った。その結果、東アジア地域においても葛藤処理方略は同一ではないことが明らかになった。特に日本と中国とは異なる葛藤処理方略を使用しており、台湾と韓国は葛藤内容や状況・立場の違いにより、時には日本、時には中国よりの方略を使用していた。第2に、教師から子どもたちに葛藤処理方略が伝達される過程について、特に日本の学校での国語や道徳の授業分析を行った。その結果、子どもたちの意見の取り上げ方や、授業終盤の教師のまとめによって、日本で特徴的に見られる共有知や価値観が刷り込まれていくことが明らかになった。また価値観変容は授業中ではなく、授業前の準備の中で行われていると推測された。第3に、各国に特徴的な葛藤処理方略が、他国に居住することによりどう変容していくかについて、青年期および成人期の在日外国人と在外日本人に対する面接調査を行った。その結果、出身国と現在の居住国との二ヶ国間の力関係が大きく影響をしていた。それと同時に自国と居住国との紛争に関する話題は、家族、親族、身近な友人との間では取り上げないなど、葛藤を回避する傾向が出身国に関係なく共通して見られた。以上の結果成果をもとに、各国の葛藤処理方略を実際の国際紛争解決や外交に活かしたり、相互理解のために教育・保育の場で活用することが重要であると思われる。
立体特異的アルキル化反応を用いるポリプロピオネート系天然物の全合成研究

本研究は、当研究室で開発したY,δ一エポキシアクリル酸エステルとトリメチルアルミニウムを用いる立体特異的メチル化反応を基盤として、ポリプロピオネート系天然物である抗生物質のストレプトリジジン、及び新しい免疫抑制剤として現在非常に注目されているディスコデルモライドの全合成を行い、供給ルートを確立すると共に作用機構の解明を行い、医薬品の開発に資することを目的として行われたものである。本年度の成果の概要を以下に記す。(1)ディスコデルモライドの立体選択的合成今回は、5連続不斉中心を含むディスコデルモライドのC14C24セグメントの効率的に合成を行った。出発原料にmelhyl(S)-3-hydroxy-2-melhylpropionateを用い、8段階でY,&エポキシアクリレートを得た。これを10当量のトリメチルアルミニウムと6当量の水で処理すると100%の位置および立体選択性でメチル化反応が進行した。更にエポキシスルフィドへ変換し、再びメチル化を行い、必要な5連続不斉中心を全て構築した。(2)ストレプトリジジンの立体選択的合成ジオキサビシク口環部、及び4連続不斉中心を含む03C14位までのセグメントの合成を行った。まずY,δ-エポキシアクリレートを基質に用い、トリメチルアルミニウム-水系により立体特異的メチル化反応を2度繰り返し行い、4連続不斉中心の構築を行った。(3)Y-アルキル-Y,δ一エポキシアクリレートを用いる立体特異的不斉4級炭素構築法の開発γ位にアルキル鎖を有するY,δ一エポキシアクリレートをトリメチルアルミニウム-水系で処理すると、γ位からメチル化が位置及び立体選択的に進行することを見出した。この反応は立体特異的でhり、トランス及びシスのエポキシドからそれぞれ100%の立体選択性で立体化学の異なる不斉4級炭素を構築することが出来た。本研究は、当研究室で開発したγ,δ-エポキシアクリル酸エステルとトリメチルアルミニウムを用いる立体特異的メチル化反応を基盤として、ポリプロピオネート系天然物である抗生物質のストレプトリジジン、及び新しい免疫抑制剤として現在非常に注目されているディスコデルモライドの全合成を行い、供給ルートを確立すると共に作用機構の解明を行い、医薬品の開発に資することを目的として行われたものである。出発原料にmethyl(S)-3-hydroxy-2-methylpropionateを用い、8段階でγ,δ-エポキシアクリレートを得た。更に3段階を経て残りの不斉中心を導入し、必要な5連続不斉中心を全て構築した。またセレンを導入したWitting試薬を用いてC2124位のジエンの構築にも成功した。(2)ストレプトリジジンの立体選択的合成ジオキサビシクロ環部、及び4連続不斉中心を含むC3C14位までのセグメントの合成を行った。まずγ,δ-エポキシアクリレートを基質に用い、トリメチルアルミニウム-水系により立体特異的メチル化反応を2度繰り返し行い、4連続不斉中心の構築を行った。またアルドール縮合で3炭素増炭した後に分子内アセタール化し、ジオキサビシクロ環部を合成した。これによりストレプトリジジンの重要合成中間体と考えられるジオキサビシクロ環を含むC3C14セグメントの合成に成功した。
光反応における生体高分子の超分子構造変化のリアルタイム追跡

本申請研究の目的は光反応における生体高分子の超分子構造変化をリアルタイムに追跡することである。具体的にはDNAに相互作用した発光プローブの円偏光発光(CPL)を測定する。この円偏光発光は発光プローブがキラルな超分子構造(二重螺旋構造)を持つDNAに相互作用することにより誘起される。円偏光発光からは左右円偏光成分の発光強度差から与えられる物理量、g値を正確に求めることができる。g値は発光プローブの励起状態におけるキラリティーを明確に反映するため、DNAの超分子構造変化に対して極めて敏感である。このg値の経時変化を測定することでDNAの超分子構造変化をリアルタイムに追跡することができる。プローブ分子の発光が大きいg値を示すためには、発光分子が強い励起子相互作用を起こすことが鍵となる。本研究ではカルバゾールの3、6位にイミダゾールを導入したDNAプローブの開発を行った。このプローブは2つのイミダゾール基をメチル化しカチオン化することでDNAと相互作用することがわかった。またDNAとの相互作用によってプローブの吸収帯に円二色性が誘起されることを明らかにした。これらに関連して新規蛍光プローブを開発し論文として報告した(Angew.Chem.Int.Ed.Chem.Commun.を含む計6報)。本申請研究の目的は光反応におけるDNAの超分子構造変化をリアルタイムに追跡することである。そのためには2つの発光分子を近接した位置に導入する必要がある。本年度はカルバゾールの3、6位にイミダゾールを導入したDNAプローブの開発を行った。カルバゾール骨格の3、6位に三重結合を介してイミダゾリニウム基を導入した(1m^+)_2Czを合成した。本年度はこのlm_2CzはDNAとそれらの濃度変化に対応して、安定性の異なる2種類の複合体を可逆に形成することを見出し、この段階的自己集合のメカニズムを明らかにした。またこれに関連して、水溶性の発光プローブ分子の開発を行なった。その成果の一例として、1,2,4,5-テトラジンの3,6位にアミノピリジル基を導入したジアミノテオラジン(PyNH_2)_2Tzが水溶液中で亜鉛イオン(Zn^2+)と相互作用することで許容遷移であるπ-π*

発光に由来する強い発光を示すことを初めて見いだした。この(PyNH_2)_2Tzの発光応答はZn^2+に対して高い選択性を示すことを明らかにし、テトラジンの水溶性蛍光センサーとしての応用の可能性を見いだした(Chem.Commun.2011 in press)。
高密度・定常・高効率水素／重水素負イオン源を用いた負イオン挙動解明と能動制御

本研究は、核融合の定常炉実現に不可欠な高周波(RF)生成手法による大電流重水素負イオン源の実現に向け、定常運転可能な高密度かつ高効率な水素負イオン源の開発を行った。RFイオン源内に外部重畳磁場を印加することにより、10の13乗cc程度の高密度水素プラズマを生成できることを明らかにした。また、RF負イオン源内部における負イオンの生成、移流効果などの挙動をレーザーと分光器を用いて計測し、イオン源プラズマを定常動作させるために必要な、基礎物理値の収集を行った。本研究は、水素/重水素負イオンを用いた中性粒子入射(NBI)方式に不可欠な高周波(RF)生成手法による大電流負イオン源の実現に向け、定常運転可能な高密度かつ高効率な水素負イオン源の開発をすすることを目的として実験研究を遂行している。そのため、RF負イオン源内部における負イオンの生成、移流効果などの挙動をレーザー計測、分光計測を活用して明らかにし、多様な原子分子過程や表面相互作用が関与し時間的に変化するイオン源内の荷電粒子、及び中性粒子の挙動を観測し、負イオン生成とその挙動について、長時間定常動作時における能動制御手法を確立する。この目的のため、本年度はまずプラズマ源の高効率化と負イオン計測手法の研究を進めた。FETを利用した高効率高周波電源を活用し、電子密度が立方mあたり10の19乗を超える水素プラズマを生成し、磁気フィルターを利用した低電子温度の実現とセシウム添加による負イオン電流値の増加を確認した。また繰り返し運転を行うことで、セシウム添加後のプラズマパラメータの変化やセシウムからの発光量の変化を長時間観測し、時間的な振る舞いについて考察を行った。負イオン生成量の安定な維持のためには定常的な電極温度管理手法を確立する必要が有り、繰越制度を利用して検討を進め、長時間運転における検討項目の解決を順調に進めている。一方、レーザーを用いたRFイオン源内での負イオン計測も進めており、YAGレーザを用いた光脱離法およびCavity-ring-down spectroscopy (CRDS)法による絶対値計測を実施した。セシウム添加時における負イオン密度や分布、プラズマ電極付近での電子温度及び密度との相関を、YAGレーザによる光脱離法とCRDS法を用いた負イオン計測結果とプローブ計測法で観測された結果とを対比することで、生成割合を明らかにできた。最終年度である平成25年度には,永久磁石により軸方向磁場を重畳した高周波負イオン源を設計・製作し,そのプラズマ生成と負イオン生成評価,ビーム引出実験を実施し,これまでのソレノイドコイルを用いた負イオン源との比較・検討を行った.ここで負イオンの計測には,ラングミュアプローブと光脱離現象を組み合わせたレーザー光脱離法と,負イオンによるレーザーの吸収現象を利用したキャビティリングダウン法の両者の計測法を実施した.まず永久磁石を用いた際には,ソレノイドコイルを用いた場合に比べて生成部の高密度化が可能であり,これが磁力線形状の差異に起因していることを明らかにし,外部重畳磁場の重要性を示すことに成功した.また軸方向磁場を印加した場合にも,ビーム引出電極近傍に設置した磁気フィルタの効果を確認し,引出部近傍では1eV程度の低電子温度プラズマが実現できていることを示した.さらに永久磁石利用時には,負イオン密度の上昇とビーム引出電流の上昇を観測している.同時に高周波電磁場の計測を行ったところ,ヘリコン波の分散関係に一致を示す電磁場の伝搬が観測され,プラズマ生成部の高密度化とビーム引出電流の増大に寄与している可能性を示唆するデータが得られた.この知見は今後の高密度負イオン源開発にとって重要な知見であるといえる.またプラズマ生成部・ビーム引出部の大口径化を行い,実機モデルに近いサイズの高周波負イオン源の開発を行った.大型化に伴い,プラズマ生成部内壁へのプラズマ損失を抑制することができ,高効率の負イオン含有プラズマ生成が可能であることを実証した.上述の負イオン源へとセシウム蒸気を導入し,水素負イオンの生成効率が飛躍的に上昇することを観測し,同時にビーム引出電流の上昇,イオン源の高性能化が可能であることを示した.本研究は、水素/重水素負イオンを用いた中性粒子入射(NBI)方式に不可欠な高周波(RF)生成手法による大電流負イオン源の実現に向け、定常運転可能な高密度かつ高効率な水素負イオン源の開発をすすることを目的として実験研究を遂行している。平成24年度には,前年度までに構築したレーザー光脱離法,およびCavity-ring-down Spectroscopy法,およびラングミュアプローブ法を用いつつ,高効率イオン源の開発を進めた.ここでは,軸方向磁場を変化させてプラズマ生成を行ったところ,100Gauss以下の比較的低い磁場強度において高効率プラズマ生成が実現可能であることが,アルゴンを用いた基礎実験,および水素を用いた実験で明らかになった.

また生成部の高密度化が実現可能な状態では,負イオン密度も比較的高いことが示唆され,同時に負イオンビーム引出電流も改善されることが実験的に明らかになり,生成された負イオンの電荷を補正する十分な正イオンが必要であることが示唆された.すなわち,プラズマ生成部の高密度化は負イオン源開発にとって最重要課題であることを実験的に示したといえる.また,より高効率のプラズマ源の開発を目的として,ソレノイドコイルを永久磁石アレイで置き換える方式の検討を行った.ここでは有限要素法を用いた磁場解析を実施し,ソレノイドコイルでプラズマ生成効率が良かった70Gauss程度の磁場強度を実現可能な磁石配置を設計し,その製作に取り掛かった.また,実機モデルに近いサイズのプラズマ源開発を目的として,負イオン源の大型化を進め,その設計を行った.定常運転に向けて高周波回路系の整備やイオン源の改良を進め、高密度水素プラズマを生成してパラメータ計測ができたこと、また、生成された負イオン密度を測定するための計測手法としてレーザーを用いた光脱離法やCRDS法のシステムが動き、イオン源内での負イオン計測が順調に行われ、想定されるプラズマ密度条件下での負イオンと電子密度の比が同定できたことは大きな成果であり、順調に研究が進んでいると判断される。25年度が最終年度であるため、記入しない。2年目にあたる平成24年度には,軸方向磁場の効果を定性的に明らかにし,プラズマ源高密度化の効果の検証に成功した.また最終年度での目標達成に向けたイオン源への永久磁石設置や大型化の設計は完了しているため,おおむね順調に進展しているといえる.今後の研究計画は、負イオン源内におけるセシウムの挙動解明を進めるため分光計測を用いてイオン源内の水素原子やセシウム原子およびイオンの挙動を計測する。特に長時間運転時でのプラズマ諸量や負イオン量の変化との関係を観測する。またプラズマ生成の高効率化を目指してヘリコン波放電条件を検討し、大型化に対応できる指標を明らかにする。最終年度には,永久磁石を用いた高周波負イオン源の開発・高性能化を行い,さらに負イオン源の大型化に関しても実験を実施する.計測にはこれまでに確立した手法を駆使することで対応が可能である.また高周波波動の計測なども実施し,これまでに示唆されてきたヘリコン波の効果などに関しても明らかにすることで,体系的な実験的研究を行う.
韓国における才能教育担当教員の資質能力開発体制に関する研究

才能教育とは「特定の分野・領域で優れた能力を示す子どもを対象として、その能力を最大限に伸長するためにおこなわれる特別な教育的措置の総称」を指す。韓国では約2万5,000名の教員が公的な才能教育機関で勤務し実際の教育業務を担当しているが、その大半は一般学校の教員の兼務である。そこで本研究では、才能教育担当教員に求められる資質能力の内容と、それらを向上させるためのプロセスを支える体制の全体像を探る。
小学生の自己学習を促すインタラクティブコンテンツの内製と共有に関する研究

教育の情報化では、ICTの特長を効果的に活用して分かりやすく深まる授業の実現が目指されている。その一つとして、各教科の自己学習が促され、個々の能力・特性に応じた学びの実現も期待されている。パッケージ教材とともに、児童自らが端末を操作して学習を進める場面も今後増加することが予想される一方で、地域性のある教材やよりきめ細かく対応するような教材は不足することが考えられる。そこで本研究では、小学校の各教科における様々な学習テーマに対し学習コンテンツを教師らが内製・利用・共有できる学習支援システムについて研究する。またコンテンツはインタラクティブ性を高め学習動機・学習頻度が向上することを検証する。
任意の空間分解能と時間分解能で連成解析を行うための切削加工シミュレータの開発

加工現象をモデル化して予測することは,加工効率や加工精度の改善,さらには加工トラブルの回避に非常に有効である。このため本研究課題では多目的・多用途に利用可能なエンドミル加工の切削力シミュレータを開発している。この切削力シミュレータは被削材をボクセルモデルで表現する点に特徴があり,解析する空間分解能と時間分解能を任意に変更することで,切削力シミュレータが多目的・多用途に使用できるようにしている。1多様な工具切れ刃形状に対応できるの静的切削力シミュレーションの研究では,前年度の研究成果に基づいて工具の弾性変形および工具把持部の変形を考慮した切削力シミュレーションを実現した。単に切削力によって弾性変形が決まるのではなく,弾性変形の大小によって切削力が増減するため,そのバランスを考慮する必要があるが,加工面創成シミュレーション結果は実験結果をよく一致した。2工具振動の影響を考慮した動的切削力シミュレーションの研究では,解析の時間分解能と空間分解能を小さくしていくと長い計算時間と膨大なメモリを要するという問題に対して,計算の並列処理やメモリの管理を工夫して解決策を検討したが,抜本的な解決策は得られなかった。3動的切削力シミュレーションに基づく加工面創成シミュレーションの研究は,2の解決策が得られずシミュレーションの途中で計算機が異常停止する。このため,1の加工面創成シミュレーション結果を用いて加工誤差を補正する研究を新たに実施して,5軸加工により工具の位置と姿勢を修正してシミュレーションで予測される加工誤差が補正できることを確認した。4動的切削力と工作機械動特性との連成シミュレーションの研究では,工作機械の動特性シミュレータと静的切削力シミュレータを統合した連成シミュレーションを実現できた。この研究成果をまとめた学術論文が日本機械学会の論文賞に選ばれた。本研究課題では4つの到達目標を設定して研究実施計画を立案していた。目標1の多様な工具切れ刃形状に対応できるの静的切削力シミュレーションでは,前年度の研究成果に基づき工具の弾性変形および工具把持部の変形を考慮した切削力シミュレーションを実現することを目標としていた。単に切削力によって弾性変形が決まるのではなく,弾性変形の大小によって切削力が増減するため,そのバランスを考慮する必要があるが,目標は計画どおりに達成され加工面創成のシミュレーション結果は実験結果をよく一致した。目標2の工具振動の影響を考慮した動的切削力シミュレーションでは,長い計算時間と膨大なメモリを要するという問題に対して,計算の並列処理やメモリの管理を工夫して解決策を引き続き検討したが,抜本的な解決策は得られなかった。目標3の動的切削力シミュレーションに基づく加工面創成シミュレーションは,目標2が解決せず動的切削力シミュレーションが実現していない。代わりに1静的切削力シミュレーションに基づく加工面創成シミュレーション結果を用いて加工誤差を補正する研究を新たに実施して,5軸加工により工具の位置と姿勢を修正してシミュレーションで予測される加工誤差が補正できることを確認した。目標4の動的切削力と工作機械動特性との連成シミュレーションでは,工作機械の動特性シミュレータと静的切削力シミュレータを統合して連成シミュレーションを実施した。また,工具と工作物の接触時と非接触時とでは剛性が変化することから,接触時と非接触時の工作機械全体の動特性を新たに調査した。さらに,工作機械の案内面とボールねじの非線形摩擦特性を動特性シミュレータのモデルに組込み,振動特性の変化をシミュレーションで表現できることを確認して目標は計画どおりに達成された。以上のことから,本研究課題は当初の実施計画に対して「おおむね順調に推移している」と判断した。本研究課題は当初の実施計画に対して「おおむね順調に推移している」ことから,次年度以降も実施計画に沿って研究を実施していく。目標1では工具の弾性変形および工具把持部の変形を考慮した静的切削力シミュレーションと加工面創成シミュレーションが実現できたので,工具の振れ回りの影響を静的切削力シミュレーションと加工面創成シミュレーションに反映させる。これにより工具の振れ回りに起因する加工面のうねりをシミュレーションで再現することを目指す。目標2では長い計算時間と膨大なメモリを要するという問題の抜本的な解決策が得られていないが,工具と工作物の接触剛性の非線形特性をモデルに組み込む。具体的には工具が工作物へ近づく方向に運動する場合は剛性を大きく,工具が工作物から離れる方向に運動する場合は剛性を小さくする。目標3では目標2の抜本的な解決策が得られないことから,静的切削力シミュレーションの範囲で加工面創成シミュレーションを行う。静的切削力シミュレーションでも100Hz程度の現象であれば解析可能で,既に工具の振れ回りの影響を考慮した加工面創成シミュレーションは実現している。目標4では工作機械の動特性シミュレータの高度化に注力する。工作機械の案内面とボールねじの非線形摩擦特性を動特性シミュレータのモデルに組込むことに成功しており,今後は加工中に工作機械のテーブル駆動系のサーボモータにトルク外乱を加えるという全く新しい加振実験を行い,得られる加工中の接触剛性の変化に合わせた動特性シミュレーションを実施する。これにより工具と工作物間の接触剛性の非線形特性を表現できるようにする。

1多様な工具切れ刃形状に対応できるの静的切削力シミュレーションの研究では,切れ刃形状を数式によらず点群で表現するようにした。スクエアエンドミルやボールエンドミルだけではなく,ラジアスエンドミルやテーパエンドミルのような多様な工具切れ刃形状が定義できるようになった。これで工具の弾性変形および工具把持部の変形を考慮する切削力シミュレーションを行う準備が整った。2工具振動の影響を考慮した動的切削力シミュレーションの研究では,解析の時間分解能と空間分解能を小さくしていくと,被削材の形状をミクロンサイズのボクセルで表現しなければならず,長い計算時間と膨大なメモリを要することが分かっている。この問題に対して計算の並列処理やメモリの管理を工夫して解決策を検討した。3動的切削力シミュレーションに基づく加工面創成シミュレーションの研究は,1と2の成果を統合して次年度以降に実施する計画である。4動的切削力と工作機械動特性との連成シミュレーションの研究では,工作機械の動特性シミュレータと静的切削力シミュレータの統合が終わりアルゴリズムの妥当性を検証した。まだ,動的切削シミュレータの代わりに静的切削力シミュレータを使用しているために,加工条件によっては実加工とシミュレーションで予測した切削力波形が異なる場合もあるが,加工中に生じるびびり振動を連成シミュレーションで表現できることが確認できた。本研究課題では4つの到達目標を設定して研究実施計画を立案していた。目標1の多様な工具切れ刃形状に対応できるの静的切削力シミュレーションでは,既存のシミュレータが被削材をボクセルモデルで表現する特徴を活かして,切れ刃形状を数式によらず点群で表現することを目標としていた。目標は計画どおりに達成され,スクエアエンドミルやボールエンドミルだけではなく,ラジアスエンドミルやテーパエンドミルのような多様な工具切れ刃形状が定義できるようになった。目標2の工具振動の影響を考慮した動的切削力シミュレーションでは,工作機械の主軸および工具系の加振実験を行って動特性を明らかにすることと,ボクセルサイズ(空間分解能)と繰り返し計算の適切な時間間隔(時間分解能)を検討することを目標としていた。工作機械の主軸および工具系の加振実験から解析に必要なパラメータを取得するとともに,長い計算時間と膨大なメモリを要するという問題に対して,計算の並列処理やメモリの管理を工夫して解決策を検討した。目標2もほぼ計画通りに達成された。目標3の動的切削力シミュレーションに基づく加工面創成シミュレーションは,目標1と目標2の成果を統合して実施する計画で,次年度以降に着手する。目標4の動的切削力と工作機械動特性との連成シミュレーションでは,工作機械の動特性シミュレータと静的切削力シミュレータを統合して連成シミュレーションのアルゴリズムの妥当性を検証することを目標としていた。
EGF-STAT1 pathwayの生理的意義とその分子間相互作用

多くの細胞に対して強力な増殖因子として働くEGF(上皮増殖因子)は、限られた種類の細胞株でSTAT1(Signal Transducer and Activator of Transcription 1)を活性化し、増殖抑制やアポトーシスを誘導することが示されていた。本研究で我々はまずEGFが食道扁平上皮癌細胞株30株中3株において増殖抑制を誘導することを見いだした。EGFはこの3種の細胞株ではSTAT1を活性化したが、他の細胞株では活性化しなかった。さらにEGFは初代培養正常食道扁平上皮細胞においてもSTAT1を活性化した。また、我々はウシ食道上皮基底層の細胞は恒常的にSTAT1が活性化された状態にあることをも見いだした。このSTAT1の活性化は唾液中に含まれるEGFによるものである可能性が考えられる。さらに興味深いことに、上記のEGF/STAT1 pathwayが陽性である3種の食道扁平上皮癌細胞株が由来した患者は、他の患者に比べその予後が劇的に良好であった。以上から、EGF/STAT1 pathwayは食道扁平上皮細胞に本来備わっているものであり、食道扁平上皮癌の多くで失われていると考えられた。さらにこのEGF/STAT1 pathwayの欠失は臨床的予後を悪化させる重要な因子であると考えられた。これらの知見は食道癌進展の重要なステップを指摘するとともに有用な臨床的応用の開発を導く可能性を有している。以上の研究は京都大学大学院医学研究科遺伝医学講座腫瘍外科学の渡辺剛博士、今村正之教授らとの共同研究である。
生活支援に関する基礎的研究-身体活動が自律神経活動の生体リズムに与える影響-

自律神経活動は1日中一定の緊張を維持するわけではなく、サーカディアンリズムを有し、昼間は交感神経優位で夜間は副交感神経優位と両者は相反的に変動することが知られている。このリズムは、行動に伴う自律神経活動の変化の積み重ねによって形成され、食事、睡眠、運動などの修飾因子の影響を強く受ける。このため、自律神経活動を24時間にわたって観察することは生理的、病態的な意義が大きいといわれている。本研究は、歩数運動強度、運動量などの身体活動に焦点をあて、健常な成人において目々の身体活動が自律神経活動の生体リズムにどのように影響を与えるかを明らかにすることを目的としている。本年度は、7名の成人の被験者を対象に心拍変動と身体活動量の測定を8日間実施した。その間、被験者は自由行動下で通常の生活をして過ごした。測定の結果、心拍変動には睡眠と身体活動のリズムに同期した、おおよそ24時間と12時間の周期が存在し、身体活動が大きな修飾因子となっていた。また、おおよそ8時間の周期や30時間を越える周期も存在することから、身体活動の影響が比較的長時間に及んでいる可能性も示唆された。さらに、通常、夕方から深夜にかけては身体活動量・心拍数ともに減少し副交感神経活動優位の状態となるが、夕方から深夜にかけてアルバイト等により身体活動量が多い事例では、心拍数も多く、睡眠中の副交感神経活動の明確な高まりも観察できなかった。今後は得られたデータを基に、食事、飲酒、喫煙の影響についても検討を加えたいと考えている。自律神経活動は1日中一定の緊張を維持するわけではなく、サーカディアンリズムを有し,昼間は交感神経優位で夜間は副交感神経優位と両者は相反的に変動することが知られている。本研究は、歩数、運動強度、運動量などの身体活動に焦点をあて、健常な成人において日々の身体活動が自律神経活動の生体リズムにどのように影響を与えるかを明らかにすることを目的としている。本年度は,予備テストとして,4名の被験者を対象に心拍変動と身体活動量の測定を7日間実施した。測定の結果,心拍変動には睡眠と身体活動のリズムに同期した,おおよそ24時間と12時間の周期が存在し,身体活動が大きな修飾因子となっていた。さらに,おおよそ8時間の周期や30時間を越える周期も存在することから,身体活動の影響が比較的長時間に及んでいる可能性も示唆された。これまでの結果より,身体活動の自律神経活動に対する影響の,大まかな傾向とテクニックの信頼性が確認できたので,今後は事例数を増やし詳細な検討を加えたいと考えている。
膜内プロテアーゼS2Pによるエキソサイト認識を構造生物学的手法で証明する

本研究では、膜内配列切断という特殊なタンパク質加水分解反応において、いかにして基質認識が制御されているかを明らかにすべく、大腸菌由来のS2PホモログであるRsePを取り上げ、立体構造解析及び機能解析に取り組んだ。RsePのオルソログの有するペイプラズム側に存在する可溶性ドメインについては結晶構造の決定に成功し、また、この領域が基質取り込みに関与することを示した。本研究では、膜蛋白質であるS2Pの結晶化能の向上を目指して、S2Pの細胞外領域に結合するモノクローナル抗体を作製しており、本年度の研究では、複数得られた抗体の中から、結晶化に適した高親和性抗体を選別するための実験を進めた。結晶化に適した抗体は、結合後の解離が遅いものであり、そのような抗体は抗原と安定な複合体を形成すると考えられる。そこで、抗体と抗原の解離速度定数や解離定数を算出できる表面プラズモン共鳴法を用いて抗体の評価を行った。具体的な実験手法としては、センサーチップ上に各抗体を固定化し、抗原であるS2Pの細胞外領域断片をインジェクトすることで、結合と解離のセンサーグラムを測定した。その結果、いずれの抗体も解離は非常に遅く、解離定数は10^<-9>Mオーダーであることが明らかになった。親和性の評価の後、これらの抗体を結晶化に用いるため、パパインによって切断しFab断片化した。Fab断片は最終的には膜蛋白質である全長のS2Pと結合させ、結晶化に用いる予定であるが、その前にまず細胞外領域断片との共結晶化を行うことで、精製度や構造安定性の観点から結晶化に利用可能であるかどうかの評価を行った。その結果、細胞外領域のC末端領域に結合する抗体について、構造解析可能な、複合体の結晶が得られた。シンクロトロン放射光を用いた回折実験により、2.2Å分解能の回折データが得られ、分子置換法を適用することで位相決定にも成功した。この結晶の空間群はP1であり、非対称単位中に、S2P細胞外領域とFab断片の複合体が2組存在することが分かった。また、この抗体は細胞外領域のC末端側に存在するループ領域を特異的に認識していることも構造解析から明らかになった。本年度の研究では、RsePのペリプラズム領域に関する構造機能解析を重点的に行なった。RsePのペリプラズム領域には、PDZドメインがタンデムに2つ存在しており、本研究ではすでに、このPDZタンデムを可溶性断片として精製することで、結晶化に成功していた。そして、このPDZタンデムに対するモノクローナル抗体を取得し、PDZタンデムとFab断片の複合体の結晶も作製していた、本年度の研究では、これら2つの晶型の結晶構造解析を進め、いずれについても構造精密化を完了させた。PDZタンデム単独については、2.8Å分解能の構造を決定し,結晶学的R値は25.5%、FreeR値は29.5%まで収束した。一方、Fabとの複合体については、2.2Å分解能の構造を決定し、結晶学的R値は22.4%、FreeR値は27.2%まで収束した。いずれの晶型においてもPDZタンデムを構成する2つのPDZドメイン個々の構造については大きな変化は見られなかったが、2つのドメインの配向は大きく異なっており、ドメイン間の角度にして60度の違いが見られた。そこで、いずれの配向が溶液中で安定かを検証するため、所属研究室の佐藤衛教授の協力のもと、X線小角散乱法による溶液構造の解析も行った。また、以前から行っているキメラタンパク質を用いた機能解析に関しても、本年度の研究で大きな進展が見られた。研究代表者は、これまでの研究から上述のPDZタンデムの配列をホモログの配列と置き換えることで、RsePの基質特異性に変化が見られるという知見を得ていた。そして、本年度は、京都大学ウイルス研究所の秋山芳展教授の協力のもと、大腸菌変異株を用いることで、基質特異性の変化に関して詳細な解析を進めた。この機能解析の成果は、上述のPDZタンデムの構造解析の成果とともに、論文発表を行う予定で有り、現在投稿準備を進めている。本年度の研究では、引き続き、膜内切断プロテアーゼRsePのペリプラズム領域に関する構造機能解析を重点的に進めた。本研究では、超好熱菌由来のRsePホモログについて、ペリプラズム領域に存在するPDZドメインがタンデムに2つ繋がった部分(PDZタンデム)の結晶構造をすでに決定していた。PDZタンデムの結晶構造は、単独状態と抗体Fab断片複合体の状態で決定されているが、2つの状態の間で、PDZドメイン同士の配向は大きく異なっていた。単独状態のPDZタンデムは、2つのドメインが大きく開き「open型」のコンフォーメションをとる一方で、複合体状態のPDZタンデムは、ドメイン同士が接近して「semi-open型」のコンフォーメションをとっていた。2つの状態の構造を重ね合わせると、ドメイン間の角度は60度もずれており、その違いは顕著であった。

そこで、いずれの配向が溶液中で安定かを検証するため、X線小角散乱法による溶液構造の解析を進めた。その結果、溶液状態のPDZタンデムは、構造の揺らぎは見られるものの、複合体状態の「semi-open型」の構造に近いことが示唆された。また、超好熱菌由来のホモログの結晶構造を参照データとすることで、すでにX線小角散乱のデータ収集を行っていた大腸菌由来のRsePのPDZタンデム断片についてもデータの再検証を行った。その結果、大腸菌由来のPDZタンデムも、超好熱菌由来ホモログの複合体状態と同じく、「semi-open型」のコンフォーメーションをとっている可能性が高いことが示唆された。これらの構造科学的データと、研究協力者である京都大学ウイルス研究所の秋山芳展教授による生化学的データを元に、RsePによる新規の基質認識モデルを提唱する論文を執筆した。この論文については、現在学術誌に投稿中であり、査読を受けているところである。本研究の最終目標は、膜内配列切断を触媒する特殊なプロテアーゼであるRsePの基質認識機構を解明することである。本年度の研究では、ペリプラズム領域に存在するPDZタンデムが基質認識に影響を及ぼしていることを示すデータを得ることができ、さらにそのPDZタンデムの立体構造を決定することにも成功した。これらの成果により、上述の目標達成に大きく近づいたと言える。24年度が最終年度であるため、記入しない。RsePによる基質認識の分子機構の全貌を解明するためには、やはりRsePの全長構造が必要であると考えられる。本研究では、すでにRsePに対する抗体を取得済みであるので、抗体Fab断片を全長タンパク質との共結晶化に用いることで、結晶化の成功率を向上させたいと考えている。また、近年膜タンパク質の構造解析の分野において注目を集めている脂質液晶相を用いた結晶化にも取り組むことを計画している。また、すでに成果の上がっているPDZタンデムの構造機能解析に関しては、できる限り早く学術誌に論文を投稿し、成果の公表を行う。