hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
合成化学と構造生物学で解明するユニークなテルペン合成酵素の反応機構

以上の成果を「研究の目的」や交付申請書に記載した平成28年3月までの研究実施計画に照らし合わせて、おおむね順調に進展していると判断した。シクロオクタチン生合成のためのジテルペン環化酵素CotB2に関しては、基質アナログであるGGSPPとの共結晶の構造を解くことに成功し、基質GGPPの認識に関与するアミノ酸残基を特定した。この構造は、先に提唱したCotB2の詳細な反応機構を良く支持するものであった。2分子のジメチルアリル二リン酸(DMAPP)からシクロラバンデュリル二リン酸(CLPP)を生成するテルペン合成酵素CLDSの反応メカニズムの解明については、メチル基の水素原子をすべて重水素で置換したラベル化DMAPPを用いて、そのプロダクトの標識パターンを解析した。その結果、2分子のラベル化DMAPPに含まれる計12個の重水素が全てCLPPに残ることが判明した。この結果から、分子内プロトン転位を伴う反応機構であることが判明した。CLDSとDMAPPを含んだ結晶構造の解明に成功し、反応に関与すると考えられるアミノ酸残基を同定した。さらに、変異酵素の解析から、CLDSの8番目のプロリン残基が、2つのDMAPPの縮合反応に続く環化反応に重要な役割を果たしていることを明らかにした。カルキノスタチンの生合成研究に関しては、CarPTaseの破壊株を作製し、その破壊株が蓄積する生合成中間体を同定することに成功した。その構造は、カルキノスタチンの構造からプレニル基が欠失した構造であった。そこで、大腸菌で調製した組換えCarPTaseとこの生合成中間体をDMAPP存在下で反応させたところ、確かにカルキノスタチンが生成することが判明し、CarPTaseの生理的基質を同定することができた。Trichoderma atorovirideの生産するテルペン化合物の生合成研究に関しては、TaTC1は単環式ジテルペン化合物Cembrene Aを主生産物とするジテルペン合成酵素であり、TaTC3はモノテルペン化合物cis-Piperitolを主生産物とするモノテルペン合成酵素であることを明らかにした。放線菌の生産するジテルペン,サイクロオクタチンの生合成機構について明らかにした。特に環状骨格形成段階を担うジテルペン環化酵素CotB2の反応機構について,安定同位体で標識した基質を用いたin vivoとin vitro実験により反応機構の解析を行うとともに,量子化学計算を用いてカチオン中間体や遷移状態の知見を得ることで,環状骨格構造の変化を伴わない炭素ー炭素結合の組換えという特異な環化反応過程の詳細を明らかにした。また,CotB2の結晶構造についても基質の初期構造を含めて解明することに成功した。特異なテルペン合成酵素であるシクロラバンデュリル合成酵素も同定し生化学的性質を明らかにした。平成26年度には、主に<CotB2に関する研究>と<SCLAV_p0765に関する研究>の2つの研究を計画した。これらのうち<CotB2に関する研究
肝癌の発癌機構に関する比較研究

久留米大学,山口大学,金沢大学における113例の肝癌外科切除例とスペイン,バルセロナ地方における50例の肝癌切除例について臨床病理学的に比較検討を行なった。〔I年令・性〕外科切除例:日本症例は4274歳に分布し平均56.7歳,男女比は約6.5:1であるのに対し,スペイン例は2473歳に分布,平均60.3歳,男女比は7.3:1であった。〔II肝炎ウイルスマーカー〕HBs抗原は日本症例のうち9例(10.9%)が陽性,スペイン症例2例(4.0%)が陽性であった。一方,C型肝炎(HCV)抗体は日本症例では65例(79.2%)が陽性,スペイン症例では39例(78.0%)が陽性であった。なお,HBs抗原,HCV抗体いずれも陽性であった症例は,日本症例1例(3.6%),スペイン症例1例であった。〔III飲酒との関係〕エタノールに換算して1日80g,10年以上の飲酒歴のある症例は,日本例では17例(15.0%),スペイン症例では17例(34.0%)であった。なお,このうちHCV抗体陽性者は日本13例中10例,スペイン17例中11例(64.7%)といずれも高率にHCVとの関係性が見られた。〔IV病理形態学的検討〕日本およびスペイン症例とも肝癌の形態に関しては明らかな差は見られなかった。しかし,非癌部は大きく異なり日本症例のうち82例(72.5%)は大結節性の肝硬変(乙型肝硬変)を合併し,残りは慢性肝炎の像であり,大酒家とみなされた17例でもアルコールによると思われる小結節性の肝硬変は見られなかった。一方,スペイン症例では36例(72.0%)が肝硬変を合併しており,そのうち20例(55.5%)は大結節性肝硬変(乙型肝硬変)で16例はHCV抗体陽性であった。残り16例(44.4%)は小結節性肝硬変(アルコール性肝硬変)であり,そのうち11例(68.7%)はHCV陽性であった。〔V免疫疫学的動向〕バルセロナにおける肝癌の剖検頻度は1960年代ではわずか0.7%であったが,1980年代には7.8%と増加している。肝癌剖検例について1978年と1990年までの12年間におけるHBs抗原陽性頻度を久留米大学とバルセロナ大学で比較すると,久留米大学症例では29.2%であったものが1990年には12.3%と減少し,また,バルセロナ大学症例では25%であったものが10%と減少している。【まとめ】スペイン,日本両国は地理的に遠く離れ,かつ,人種・生活環境とも大きく異なる。厳密な疫学的情報が得られないために肝癌の発生頻度の比較は困難だが,剖検頻度から見るかぎりスペインでも肝癌は増加傾向にある。しかも日本同様,過去10余年間における著しいHBs抗原陽性頻度の低下,現在のHCV抗体の高陽性率などからスペインでも肝癌の増加にHCVの関与が強く示唆される。また,スペインと日本の肝癌の最も大きな違いは背景肝病変の形態であり,肝癌変の合併頻度には差はないものの,スペイン症例では約半数が小結節性肝硬変でその全てに大酒歴がありアルコール性肝硬変とみなされる。一方,日本症例では大酒家でも定型的なアルコール性肝硬変は見られず,合併肝硬変は恐らく肝炎後性と推察される大結節性(乙型)である。しかし,定型的なアルコール性肝硬変の像を示すスペイン症例においても,その64.7%にHCV抗体が陽性であることは興味深い所見である。

しかし,非癌部は大きく異なり日本症例のうち82例(72.5%)は大結節性の肝硬変(乙型肝硬変)を合併し,残りは慢性肝炎の像であり,大酒家とみなされた17例でもアルコールによると思われる小結節性の肝硬変は見られなかった。一方,スペイン症例では36例(72.0%)が肝硬変を合併しており,そのうち20例(55.5%)は大結節性肝硬変(乙型肝硬変)で16例はHCV抗体陽性であった。残り16例(44.4%)は小結節性肝硬変(アルコール性肝硬変)であり,そのうち11例(68.7%)はHCV陽性であった。〔V免疫疫学的動向〕バルセロナにおける肝癌の剖検頻度は1960年代ではわずか0.7%であったが,1980年代には7.8%と増加している。肝癌剖検例について1978年と1990年までの12年間におけるHBs抗原陽性頻度を久留米大学とバルセロナ大学で比較すると,久留米大学症例では29.2%であったものが1990年には12.3%と減少し,また,バルセロナ大学症例では25%であったものが10%と減少している。【まとめ】スペイン,日本両国は地理的に遠く離れ,かつ,人種・生活環境とも大きく異なる。厳密な疫学的情報が得られないために肝癌の発生頻度の比較は困難だが,剖検頻度から見るかぎりスペインでも肝癌は増加傾向にある。しかも日本同様,過去10余年間における著しいHBs抗原陽性頻度の低下,現在のHCV抗体の高陽性率などからスペインでも肝癌の増加にHCVの関与が強く示唆される。また,スペインと日本の肝癌の最も大きな違いは背景肝病変の形態であり,肝癌変の合併頻度には差はないものの,スペイン症例では約半数が小結節性肝硬変でその全てに大酒歴がありアルコール性肝硬変とみなされる。一方,日本症例では大酒家でも定型的なアルコール性肝硬変は見られず,合併肝硬変は恐らく肝炎後性と推察される大結節性(乙型)である。しかし,定型的なアルコール性肝硬変の像を示すスペイン症例においても,その64.7%にHCV抗体が陽性であることは興味深い所見である。欧米では肝細胞癌(以下、肝癌と略す)の頻度が低く、その理由として肝癌の前癌病変ともいえる肝硬変の型が、日本を含めたアジアの肝癌多発地域では肝炎後性のものが大部分であるのに対し、欧米ではアルコ-ル性のものが多いためと解釈されていた。したがって欧米では肝癌にあまり大きな関心がはらわれなかったが、本研究の研究分担者のロ-デスらのC型肝炎ウィルス(HCV)との密接な関連性の存在が明らかにされて以来、病因としてのHCVの重要性が欧米でも大きな注目を集めるようになった。このような現況を踏まえ、肝癌発癌機構の地理病理学的差異についてスペイン・バルセロナ地方の肝癌と日本症例の比較検討を行い現在までに以下の結果を得た。1.臨床病理学的事項日本症例は日本側研究員の施設において最近2年間に肝炎ウィルスの検討がされた肝癌外科切除例113例、スペイン症例はバルセロナ大学の最近3年間の50例を対象にした。年令、性についてみると日本症例では、42才から74才に分布、平均60.3才、男女比は98:15(6.5:1)であり、一方、スペイン症例は、24才から78才に分布、平均60.3才、男女比は44:6(7.3:1)であった。平均年令には両者間に有意な差はなかった。飲酒歴では、スペイン症例の大部分が長年にわたるかなりの量のワイン飲酒歴があり、大酒家(エタノ-ル80g/日、10年以上)とみなされるものが32%を占めていた。一方、日本症例では大酒家は9.7%であった。2.病理形態学的事項腫瘍径別に比較すると円胞的、組識学的にも癌自体には両国症例間に特異な差は見られなかったが、合併している肝硬変に大きな差が見られた。肝硬変合併は日本症例113例中95例(84.0%)、その大部分は肝炎後性とみなされる比較的再生続布の大きなmacronodular cirrhosisであった。なお、純粋な型のアルコ-ル性肝硬変はみられず、macronodular cirrhosisにアルコ-ル多飲によると思われる種々の程度のmicronodular patternの重複が7例(7.3%)にみられた。
アミノグリコシド高度耐性遺伝子の検出方法の開発および日本における保有状況の調査

アミノグリコシド(AG)高度耐性を付与する16S rRNAメチラーゼ(メチラーゼ)は病原細菌において現在のところ4種類が知られており、これらすべての耐性遺伝子はいずれも日本の医療現場から分離された菌株から分離されている。この耐性遺伝子保有株の耐性パターンによるスクリーニング方法とPCR法による遺伝子型判定方法の開発を行った。メチラーゼ産生菌では耐性パターンが臨床で利用されているAGが属する4,6-disubstituted class aminoglycosideすべてに高度耐性を示し、特に最も一般的に病原細菌が保有するAG耐性機序であるAG修飾酵素では不活化されないアルベカシンに対しても高度耐性を示す。これらの特徴を利用し、スクリーニング方法を開発した。スクリーニングの第一段階として対象菌株をアルベカシン含有培地に接種しコロニーが形成された菌株を新しい培地全体に薄く接種し、カナマイシン、ゲンタマイシン、アミカシン、アルベカシン含有ディスクをそれぞれ5cm以上離して培地上に配置し培養する。培養後すべてのアミノグリコシド含有ディスクの周辺に阻止円の形成が全く認められない菌株がメチラーゼ産生株である可能性が高い。ただしこのスクリーニング法の対象となりうる菌株は腸内細菌科Pseudomonasaeruginosa, Acinetobacter属であり、その他のAG高度耐性グラム陰性菌は以下に述べるPCR法でもメチラーゼ遺伝子が確認できず別の耐性機序によるものと思われる。個々のメチラーゼ遺伝子についてはそれぞれ特異的プラーマーが設計されていたが、検査手順をできるだけ減らし、日常の検査で使用できるようmultiplex PCR法に用いることのできるそれぞれのメチラーゼに特異的なプライマーを設計した。これらの方法が大量の菌株のスクリーニングに用いることが可能かどうか実験室に保存してあるグラム陰性桿菌2877株を検査したところ15菌株からメチラーゼ遺伝子が検出され、大量の菌株に対しても応用可能なスクリーニング方法であることが確認できた。臨床現場で分離される病原細菌の多剤耐性化が進行しており大きな問題となっている。アミノグリコシドはグラム陰性桿菌感染症に主に用いられる抗菌薬の一つである。この薬剤に対する耐性機序はアミノグリコシド修飾酵素が最も有名であるが、近年アミノグリコシド産生放線菌が産生する16S rRNAメチラーゼと類縁の酵素を産生するグラム陰性桿菌の存在が明らかになった。この酵素は現在3種類(rmtA,rmtB,armA)が知られているが、どの程度日本の臨床現場に存在するのか明らかではない。そこで、これらの酵素の検出方法についてまず検討した。これらの3種類の酵素は臨床で用いられるほとんどのアミノグリコシドに高度耐性を示す特徴がある。そこでアミノグリコシド修飾酵素では不活化されにくいアミノグリコシドであるアルベカシンをスクリーニングに使用した。すなわちアルベカシンに高度耐性を示す菌株を16S rRNAメチラーゼ産生菌の候補とした。次に産生する酵素の型別を行うためにPCR法を用いた。煩雑さをさける目的で、multiplex PCR用PCRプライマーを設計した。
電荷移動反応を伴う電析による薄膜形成過程に関する研究

15年度の研究成果。1.界面における電荷移動反応に関して(1)ナイキスト表示においてインダクティブループは,存在せず、反応は、多段階である。(2)Ni^<2+>イオンの結晶化は2段階反応で進行すると推定され,Ni^<2+>+e^-→Ni^+_<ads>が反応全体を律速する。(3)指数α及びβの値が0.5に近い値:界面での電子の交換は、電解液内のヘルムホルツ外面で行われる。2.界面反応の基礎的物性に関して界面反応の基礎物性として重要な電気二重層の電気容量、反応速度定数と拡散係数、電流交換密度を求めるためのマルチステップ法を提案し、解析方法を開発した。16年度の研究業績1.界面反応の基礎的物性に関して我々が開発したマルチステップ法が汎用性を持つことを示すためにAgの電析過程に適用し、界面反応の基礎物性として重要な電気二重層の電気容量、反応速度定数と拡散係数、電流交換密度を求めることができることを示した。解析のより得られた基礎物性量の結果は、交換電流密度:7.8±0.2mA/cm^2、電気2重相の容量:52.1±6.5μFcm^<-2>、反応速度と反応速度定数の比:_<k1>√<D>は、一定値である2.界面での核形成・成長過程に関してnsecの立ち上がりを持つ微小電流の印加に対する電極間のポテンシャル応答の測定と解析から(1)ポテンシャル応答は、3つの領域からなり、初期の領域は、2段階ステップによるニッケルイオンの原子化過程に対応し、第2の領域は、それら原子ニッケルが幾つかのステップに組み込まれる過程、第3は、多くのステップが活動し、原子を組み込む過程に対応していること。(2)第一の領域における反応の活性化エネルギーは、実験値と一致する。(3)第3の領域におけるニッケルイオンが原子化し、ステップに組み込まれるのに必要なエネルギーは、0.12から0.13eVであることを明らかにした。15年度の研究成果。本年度は、ニッケル単結晶を反応基板に用いて以下の結果を得た。1.界面における電荷移動反応に関して電気インピーダンス測定の解析から(1)50mHz100kHzでのナイキスト表示において,インダクティブループは,存在しない。従って反応は、多段階であり,反応速度係数間に大小関係が成立する。(3)電荷移動インピーダンスと角振動数の関係から指数α及びβの値が0.5に近い値をとることにより,スルファミン酸ニッケルにおける電荷移動反応は均一であると考えられる。以上の結果は、界面での電子の交換は、電極面上ではなく、電解液内のヘルムホルツ外面で行われ、2段階反応であることを明らかにした。これらの研究成果は、日本機械学会誌A編70巻690号246-249(2004)に掲載された。

(1)電気二重層は、ニッケルサルファメイト濃度0.93及び1.86M/lに対して夫々63.2±7.0、37.6±2.0μFである。(2)電流交換密度は、ニッケルサルファメイト濃度0.93及び1.86M/lに対して夫々2.0±0.05 and 1.1±0.2mA/cm^2である。(3)反応速度と反応速度定数の比:k/√<D>は、電流密度と比例関係にある。以上まとめると、本年度は、msecからsecに至る時間領域における界面での電荷移動反応に関してその基礎物性定数、反応形式、電荷移動の形式を明らかにした。本年度の研究業績は、以下の通りである。1.界面反応の基礎的物性に関して我々が開発したマルチステップ法が汎用性を持つことを示すためにAgの電析過程に適用し、界面反応の基礎物性として重要な電気二重層の電気容量、反応速度定数と拡散係数、電流交換密度を求めることができることを示した。解析のより得られた基礎物性量の結果は、(1)交換電流密度(2)電気2重相の容量(3)反応速度と反応速度定数の比:k/√<D>は、一定値である2.界面での核形成・成長過程に関してnsecの立ち上がりを持つ微小電流の印加に対する電極間のポテンシャル応答の測定と解析から以下のことが判明した。(1)ポテンシャル応答は、3つの領域からなり、初期の領域は、2段階ステップによるニッケルイオンの原子化過程に対応し、第2の領域は、それら原子ニッケルが幾つかのステップに組み込まれる過程、第3は、多くのステップが活動し、原子を組み込む過程に対応していること。(2)第一の領域における反応の活性化エネルギーは、実験値と一致する。(3)第3の領域におけるニッケルイオンが原子化し、ステップに組み込まれるのに必要なエネルギーは、0.12から0.13eVである
昆虫生理活性物質の代謝を担うチトクロムP450の同定とその発現調節機構の解明

本研究は,対象昆虫種を初年度交付申請時よりアカイエカ種群蚊に変更し,対象生理活性物質を殺虫剤に限定して行った。1.アカイエカ種群3亜種の蚊で殺虫剤選抜により6つの高度ピレスロイド抵抗性系統を確立し,ネッタイイエカの62分子種シトクロムP450 cDNA配列を決定し,抵抗性終齢幼虫の感受性系統に対するP450遺伝子発現量比を「オリゴマイクロアレイ解析」した。抵抗性系統におけるP450遺伝子の転写レベルは,全比較ケースの19%が2倍以上(4%が1/2倍以下)で,従来の知見を超えて多数のP450分子種が過剰発現を介してピレスロイド抵抗性に寄与する可能性が初めて示された。この内,56つの抵抗性系統で共通して2倍以上の発現量比を示す2つの分子種,ネッタイイエカ抵抗性系統JPPで48倍の発現量比を示す分子種(仮称P32),内部標準のリボゾームタンパク質遺伝子に匹敵する基本発現量を有しかつ4つの抵抗性系統で2倍以上の発現量比を示す分子種等が,ピレスロイド抵抗性寄与する確度の高いP450分子種候補となった。2.4つの分子種について大腸菌とS2細胞をそれぞれ用いる異種細胞発現実験を行い「代謝機能」の証明を試みたが,非放射性標識ピレスロイド化合物を基質に用いては明瞭な活性は示せなかった。3.JPP系統のP32遺伝子座には6倍量の遺伝子増幅があり,発現量比は300倍に達する結果を定量PCRで得た。JPP系統蚊のP32遺伝子座を含む周辺領域13kbの配列は,ネッタイイエカYHB系統由来のゲノムプロジェクトドラフト配列とほぼ一致し,かつP32遺伝子配列の反復が認められなかったことから,増幅遺伝子の縦列配置を仮定の下でP32遺伝子を含むDNA増幅単位長は小さくとも13kb超と推定した。転写調節領域が増幅単位内に限定して存在する可能性もあり,コピーあたりに顕著な過剰発現性を示すP32遺伝子発現の変異体は今後の「P450遺伝子発現調節」研究に格好な材料となりえる。マイクロアレイ法による解析を研究の出発点とし,アカイエカ種群蚊の昆虫生理活性物質および殺虫剤の代謝を担うシトクロムP450分子種を明らかにする目的で,今年度はネッタイイエカ殺虫剤抵抗性系統JPal-perに由来するシトクロムP450 cDNA配列を決定するとともにピレスロイド系,有機リン系殺虫剤,皮膚形成阻害剤,幼若ホルモン類縁体の各種殺虫剤に抵抗性を示す系統を確立した。シトクロムP450遺伝子族に比較的保存されているP450還元酵素結合領域とヘム結合領域のアミノ酸配列に対応する縮重プライマーを使いP450 cDNAを増幅し,約1,200個のクローンを解析した結果,62個の異なるP450分子種をコードする配列を得た。この数は,全P450遺伝子数が明らかになったショウジョウバエとAnopheles gambiaeが保有する数に照らしても過半数を上回る数に相当する。キイロショウジョウバエとAn.gambiaeにもっとも数の多かったCYP6とCYP4の亜族に関しては,ネッタイイエカを用いても同様に豊富な数の分子種が存在することを示した。

キイロショウジョウバエになく,An.gambiaeにのみに存在するCYP325亜族に関しては,ネッタイイエカからは相同性の高い分子種の存在は確認できなかった。キイロショウジョウバエのエクダイソン合成経路で最近明らかになったケトトリオールをデオキシエクダイソンに変えるCYP302,エクダイソンを20-ヒドロキシエクダイソンに変えるCYP314に相同性の高い分子種も取得したクローンの中に含まれていた。アカイエカ種群蚊の昆虫生理活性物質および殺虫剤の代謝を担うシトクロムP450分子種を明らかにする目的で,ネッタイイエカの62のP450遺伝子,11の殺虫剤代謝に関連する酵素遺伝子,3つのハウスキーピング遺伝子,その他GenBank公開情報などに基づく125の遺伝子,およびAn.gambiaeの23のP450遺伝子の合わせて224の遺伝子を対象にして,2568種の60merオリゴDNAをプローブとするマイクロアレイを作製し,Cy3-Cy5標識競合法に基づき,アカイエカ種群3亜種に含まれる6つのエトフェンプロックス抵抗性系統(終齢幼虫の抵抗性比は概ね10^3)の蚊における遺伝子発現量を対応する同亜種の殺虫剤感受性系統蚊と対にして比較した。アカイエカ種群の62種P450遺伝子の6つの抵抗性系統における発現量比は,全372ケースのうち69が2倍以上で15が1/2以下であった。このうち,56つの抵抗性系統で共通して2倍以上の発現量比を示す2種のP450遺伝子,1つの抵抗性系統で48倍の発現量比を示す1つのP450遺伝子,感受性系統蚊で内部標準としたリボゾームタンパク質遺伝子(RPS3)に匹敵する大きな発現量がありかつ4つの抵抗性系統で2倍以上の発現量比を示す1つのP450遺伝子などが,過剰発現によりピレスロイド抵抗性に寄与する可能性のあるP450分子種として絞り込まれた。定量PCR法に基づき,ネッタイイエカ抵抗性系統の1つのP450遺伝子座には6倍の遺伝子増幅を生じていることを示した。一方,ミクロソームモノオキシゲナーゼ系に含まれP450に電子供与を行うシトクロムP450運元酵素,b5,b5還元酵素の各遺伝子の発現量には抵抗性系統における違いは認められなかった。ネッタイイエカの殺虫剤抵抗性JPP系統の蚊では,感受性系統に比べて,約6倍の遺伝子量をもつ1つのシトクロムP450分子種の遺伝子(P450#32)が幼虫期に約300倍のmRNAレベルを示す。この遺伝子に過剰発現をもたらす分子機構を解明するために,増幅単位の構造を解析した。2つの増幅単位が縦列する場合,それらの配置には継ぎ目を挟んで4通りの配置が考えられるので,それぞれの配置の有無を検出する目的で,P450#32特異的プライマーを用いてlong PCRを行い,1.7kbのP450#32コード領域の上流と下流にそれぞれ約3kbと8kbの増幅産物を得てクローニングと塩基配列決定を行った。上流域にはP450#32と同族だが互いに異なる2っのP450遺伝子様配列(P450XとP450Ψ)が逆向きに挿入されていた。その中の近位にあたるP450Ψ配列は遺伝子頭部のみを含む剪断された配列であった。下流域で配列決定を行った2kbの断片には既知遺伝子の相同配列は見出せなかった。これらJPP系統由来のP450#32を中央に含む併せて約8kbの一連のコンティグ配列を現在進行中のネッタイイエカ・ゲノムプロジェクトの公開ドラフト配列と比較したところ,JHB系統由来のBAC supercontig#24854中の一領域と高い一致性(>95%)を示し,隣接する増幅単位の継ぎ目があれば含まれているはずの正/逆向きの繰り返し配列にあたる区分は存在しなかった。
格子QCDによる核力・ハイペロン力((反)対称LS力と負パリティ相互作用)の研究

flavor SU(3)極限において、負パリティ・セクタのハイペロン相互作用をflavor既約表現27、10、10*、8について生成する事に、小さい空間体積・重いクォーク質量のゲージ配位を使った計算で成功した。中心力の近距離の振る舞いはクォーク模型のものとconsistentであった。つまり、27、10*表現については、斥力芯が存在し、10、8表現については存在しなかった。8表現においては強い反対称LS力が得られた。その強さは、27表現(NNセクタ)のLS力とほぼ同じサイズであった。これらの線形結合をとる事によって、ΛN-ΣN結合チャンネルの相互作用を生成した。ΛNセクタのLS力は、ほぼNNセクタのLS力と同じ(90%)であるのに対して、反対称LS力はフレーバSU(3)のクレブシュゴルダン係数の為に非常に小さい物であった。反対称LS力はΣNセクタがΛNセクタの3倍の大きさを持つ。そこでΣNセクタをintegrate outした有効ΛNポテンシャルを作ってみると、こちらは反対称LS力が大幅に成長した。こうして、現象論的に期待されるように、対称LS力と反対称LS力がほぼcancelするような状況となった。格子QCDモンテカルロ第一原理計算を使用した核力・ハイペロン力の研究を進めている。NNセクタにおいてCP-PACS生成の2フレーバーQCDゲージ配位を利用した負パリティセクタの核力・LS力の最初の論文が、Physics Letters Bから出版された。CP-PACS/JLQCD生成の2+1フレーバーQCDゲージ配位を利用したフレーバーSU(3)極限での負パリティセクタのハイペロン力、特に対称LS力と反対称LS力のキャンセレーションの研究において、ハイパー核物理の一般的な需要を考慮して、負パリティセクタのハイペロン相互作用の結果を、ΛNーΣN結合チャンネルの相互作用に変換して書き直した。この格子QCD計算のハイペロン力の結果と、flavor SU(3)極限のハイペロンポテンシャルの一般形に関する論文を現在執筆中である。このゲージ配位を使った計算では、正パリティセクタの対称LS力と反対称LS力を、フレーバーSU(3)既約表現10star, 10, 8について行う事が原理的に可能であるが、三つともLS力を取り込んだ時点で結果がおかしくなる。反対称LS力については、スピン1重項からスピン3重項への遷移成分はノイズを抑えて正しく出てきているようなので、スピン3重項セクタには微分展開の2次に寄与の大きな項が存在する可能性を考えている。HPCI戦略分野5課題1で生成された巨大体積上(L=9fm)の物理クォーク質量を採用したゲージ配位を利用した核力・ハイペロン力直接計算の準備のために多くの時間が必要とされた。このため、負パリティセクタの核力・ハイペロン力に特化した物理的成果が少なくなった。来年度はこの状況を打開する。HPCI戦略分野5課題1では、計算資源の制限から物理点ゲージ配位を用いた負パリティ核力・ハイペロン力と対称・反対称LS力の生成は次期のポスト京へ延期された。ポスト京の仕様が次第に明らかになってきていて、これに向けたアルゴリズムやコード開発を進めている。平成27年度は、HPCIの最終年度であり、物理点における核力・ハイペロン力生成(正パリティの中心力・テンソル力)に重点が置かれたため、負パリティセクタの計算が遅れてしまっている。一方で、ほぼ解析的に扱える模型を用いて学生とやっている微分展開を高次まで足し上げた際のHAL QCDポテンシャルの収束性の研究において、位相差の収束性は非常に速くなり得る事が明らかになった。ここで導入した一般化微分展開は、将来実際の格子QCDモンテカルロ計算によって高次の核力・ハイペロン力を決定する際にも有効である。HAL QCDの方法において、current matrix elementを計算するアルゴリズムを別の学生と開発中である。HAL QCD法では、interpolating fieldが違えば、Nambu-Bethe-Salpeter(NBS)波動関数の形や、ポテンシャルの形が変化するが、それでも位相差は元のQCDの物が得られる事が保証されている。しかしながら、NBS波動関数の形が変化してしまう場合、素朴な方法で確率密度や重陽子の形状因子等を計算すると、結果はintepolating fieldの選び方に依存してしまって、QCDが予言する正しい値を与えない。これを、昔、Bethe-Salpeter方程式で使った外場の方法を用いて打開する。一度にQCDで定式化するのは難しいため、非相対論的な模型で進めている。HPCI戦略分野5課題1で生成された巨大空間体積上で物理的クォーク質量を採用したゲージ配位を用いた現実的核力・ハイペロン力の計算に多くの労力が費やされた。そのため、正パリティの核力・ハイペロン力(中心力とテンソル力)は次第に結果が出始めているが、負パリティセクタの核力・ハイペロン力及びLS力に特化した研究が遅れてしまっている。格子QCDモンテカルロ計算を使用した核力・ハイペロン力の研究を進めている。

HPCI戦略分野5課題1の課題であった物理点における核力・ハイペロン力生成(正パリティの中心力・テンソル力)の生成が長引いていて(負パリティ核力・ハイペロン力と対称・反対称LS力の生成は次期のポスト京に延期された)、負パリティセクタの計算を十分に進める事が来ていない。一方で学生と進めている研究に進展がある。ほぼ解析的に扱える模型を用いて、HALQCD法で求めた非局所ポテンシャルの(一般化)微分展開を高次まで足し上げた時の収束性に関する研究の論文が最近Physical Review Dから出版された。また、別の学生と、HAL QCDポテンシャルで定義される有効量子力学において保存カレントの行列要素の計算法を開発している。HAL QCD法では、interpolating fieldが違っても散乱位相差は同じ物が得られる事が保証されている。しかしながら、interpolating fieldが違うとNBS波動関数の形が変わるため、素朴な公式で確率密度や重陽子の形状因子等の保存カレントの行列要素はinterpolatingfieldの選び方によってしまう。この問題は核力の理論に古くから存在するexchange currentの問題が深く、2体のカレント演算子を導入する事によって解決が可能になる。ここでは第一歩として、非相対論的2チャンネル結合模型において、外場の方法を用いて、この2体カレントを求める公式を導出した。実際の格子QCDに適用するためには、ローレンツ共変な系への拡張とを行う必要があるが、非相対論の枠組みをまとめた論文を現在執筆中である。HPCI戦略分野5課題1で生成された巨大体積上での物理点ゲージ配位を用いた正パリティの核力・ハイペロン力(中心力とテンソル力)の計算が長引いているため、労力をそちらに取られて負パリティセクタに特化した研究が遅れてしまっている。格子QCDの第一原理モンテカルロ計算を用いた核力・ハイペロン力の研究を進めている。HPCI戦略分野5課題1の課題であった物理点ゲージ配位を使用した核力・ハイペロン力(正パリティセクタの中心力とテンソル力)の生成はようやく最終段階に至った。しかしながら、これが長引いたため、負パリティセクタの核力・ハイペロン力(スピン・軌道力含む)の計算を進める事が出来なかった。一方で学生と進めている研究に進展があった。Manchester大教授のM.Birse氏の疑問に答えるため、時間依存型HAL QCD法とオリジナルのHAL QCD法で作った2つのポテンシャルの等価性について解析的な考察を行い、ほぼ解析的に取り扱える模型による高精度数値計算によって、時間依存型HAL QCD法でポテンシャルの時間依存性が消える領域において2つが実際に等価になる事を確認した。また、別の学生と、HAL QCDポテンシャルで定義される有効量子力学において保存カレントの行列要素を計算する方法を開発している。第一段階の結果である、ほとんど解析的に非相対論的結合チャンネル模型において定式化した結果(1体のquarkカレントと2体の"exchangeカレント"の和になる)をPTEPから出版した。これは今後格子QCDでの使用に向けて拡張を重ねる必要がある。さらに別の学生と、新エキゾチックバリオンのPc(4450)の理解を目指して、チャーモニウムー核子間ポテンシャルを計算している。
新しい関節リウマチ動物モデルにおける顎関節の病態と疾患感受性遺伝子の解析

発症頻度が高い関節炎モデルを開発するためMRL/lpr X(MRL/lpr X C3H/lpr)F1マウスを作出した。この世代のマウスの中から肉眼的に明からな関節腫脹を示す重篤な関節炎を発症したマウスを選択し、交配を続け、F54世代からリコンビナントコンジェニックマウスMcH/lpr/lpr(McH/lpr-RA1)として系統樹立した。McH/lpr-RA1にみられる関節炎は、MRL/lprマウスに比較し、早期にしかも高頻度で発症し、顕微的には関節強直に至る重篤な骨破壊病変を示した。また、McH/lpr-RA1の顎関節にはosteophyteの形成が認められた。これらの所見は、ゲノムの組み換えが、関節炎の病理学的な発現型の改変を誘発することを示している。さらに、最近、我々は、MRL/lprの突然変異マウスであるMRL/rplとC3H/lprのF1に関節症が自然発症することを見出した。この関節症モデルの組織学的な病態と特徴的な遺伝様式を明らかにするため、MRL/rpl、C3H/lpr、(MRL/rpl X C3H/lpr)(MC)F1、(C3H/lpr X MRL/rpl)(CM)F1、およびMCF2を作出し解析した。MCF1の雄と雌の顕微的な関節症の発症頻度は、それぞれ100%および19.4%であったが、MRL/rpl、C3R/lprおよびCMF1には発症しなかった。MCF1の関節症は主に足関節に認められ、病理組織学的には、軟骨への分化と骨化を伴った著明な靭帯付着部の腫脹が特徴であり、この病変の発症に関連する遺伝子座はMRL/rpl由来のD7Mit68(60cM)の遠位に存在した。このMCF1マウスは、雄の足関節において、高頻度に関節強直症を自然発症し、この特徴的な遺伝様式は常染色体優性遺伝子座とY染色体関連遺伝子座との相互作用により成立するものと思われた。本研究の目的は,現在,マウス-ヒト相同染色体領域からのヒト相同遺伝子の同定が可能であること,関節炎の発症を規定する遺伝子群が存在すること,膠原病病変発症の臓器特異性を規定する遺伝子座が存在すること,膠原病の病理組織学的な病像を規定する遺伝子群が存在する可能性があることなどのこれまで明らかとなった研究結果を基に,我々が作出した新しい関節リウマチ(RA)モデルマウスを用いて,RAの顎関節における病態および疾患感受性遺伝子の解析を試み,RAの顎関節病変の早期診断,予後の判定,治療法の開発,予防法の開発などに寄与することである.これまで我々は,膠原病好発系MRL/lprと嫌発系C3H/lprマウスを交配したMRL/lprx(MRL/lpr x C3H/lpr)F1マウスに足関節の腫脹を示す個体を見出し,このN2マウスを始祖とする兄妹交配系のF44世代から10世代以上にわたり顕著に足関節腫脹を示す個体を選択的に交配させ,早期に関節強直を自然発症する近交系マウスMcH-lpr/lpr-RA1を樹立した.

平成15年度においては,このマウスの関節炎の病態解析を行った.その結果,2か月齢(M)の雄(n=17)雌(n=17)の全ての膝関節において骨改造を伴った関節炎を発症し,5Mの雄(n=43)の60%以上に足関節腫脹を,病理組織学的には雄の90%以上,雌(n=20)の40%以上の足関節に関節強直を示した.この系統は,C3H/lprゲノムの導入により,親系統のMRL/lprでは見られない,早期に,かつ高頻度に関節強直を発症する新たな関節炎モデルで,特に骨破壊機序の解析,治療実験に有用であると考える.本研究の目的は,現在,マウス-ヒト相同染色体領域からのヒト相同遺伝子の同定が可能であること,関節炎の発症を規定する遺伝子群が存在すること,膠原病病変発症の臓器特異性を規定する遺伝子座が存在すること,膠原病の病理組織学的な病像を規定する遺伝子群が存在する可能性があることなどのこれまで明らかとなった研究結果を基に,我々が作出した新しい関節リウマチ(RA)モデルマウスを用いて,RAの顎関節における病態および疾患感受性遺伝子の解析を試み,RAの顎関節病変の早期診断,予後判定,治療法の開発などに寄与することである.これまで我々は,膠原病好発系MRL/1prと嫌発系C3H/1prマウスを交配したMRL/1pr x (MRL/1prx C3H/1pr)F1マウスに足関節の腫脹を示す個体を見出し,このN2マウスを始祖とする兄妹交配系のF44世代から10世代以上にわたり顕著に足関節腫脹を示す個体を選択的に交配させ,早期に関節強直を自然発症する近交系マウスMcH-1pr/1pr-RA1を樹立した.さらに最近,MRL系マウスとC3H系マウスのF1に関節強直を誘発する突然変異を見出したが,平成16年度においては,これらのマウスのF2およびN2N4マウスを約450匹作出し,DNAサンプル,血清,病理組織標本等を採取し,これらのマウスの病変とゲノムとの関連を調べるためマイクロサテライトマーカーを用いた連鎖解析を行なった.その結果,いくつかの疾患感受性候補遺伝子座が明らかとなり,現在,候補遺伝子座に存在する遺伝子の同定を試みているところである.本研究の目的は,現在,マウス-ヒト相同染色体領域からのヒト相同遺伝子の同定が可能であること,関節炎の発症を規定する遺伝子群が存在すること,膠原病病変発症の臓器特異性を規定する遺伝子座が存在すること,膠原病の病理組織学的な病像を規定する遺伝子群が存在する可能性があることなどのこれまで明らかとなった研究結果を基に,我々が作出した新しい関節リウマチ(RA)モデルマウスを用いて,RAの顎関節における病態および疾患感受性遺伝子の解析を試み,RAの顎関節病変の早期診断,予後判定,治療法の開発などに寄与することである.これまで我々は,膠原病好発系MRL/lprと嫌発系C3H/lprマウスを交配したMRL/lpr x(MRL/lpr x C3H/lpr)F1マウスに足関節の腫脹を示す個体を見出し,このN2マウスを始祖とする兄妹交配系のF44世代から10世代以上にわたり顕著に足関節腫脹を示す個体を選択的に交配させ,早期に関節強直を自然発症する近交系マウスMcH-lpr/lpr-RA1を樹立した.このマウスの顎関節に置いては,osteophyteの形成が認められ、顎関節疾患の新たなモデルとして期待できる.さらに最近,MRL/1prマウスのリンパ節腫脹を抑制する突然変異を見出し,その遺伝子を同定したが,このマウスとC3H系マウスのF1に関節強直が誘発されることが明らかとなった.平成17年度においては,これらのマウスの関節病変の病態解析をおこなったが,この関節病変は,肉眼的に高度の腫脹,変形を呈し,顕微鏡所見では,関節周囲の腱組織や関節腔内に,著明な軟骨増生および骨化を認め,また,この関節症に特徴的な遺様式は,両親系統に一つずつ存在する2個の常染色体優性感受性遺伝子座によることが示唆された.
複雑述語の処理メカニズム--理論言語学と言語脳科学の協働による実証的研究

本研究では,語レベルの言語処理にかかわる心内・脳内メカニズムを明らかにすることを目的として,事象関連電位(ERP)計測の手法を用いた実験を行った。具体的には,複文の特徴を示す複雑述語(サセ使役)および,動詞の屈折を取り上げ,いずれの場合にも規則による演算処理と,レキシコン内のネットワーク的記憶という,質の異なる処理メカニズムが働いていることを示唆する結果を得た。(1)本研究は、語の認知処理に関わる心内・脳内メカニズムの実証的な解明と、それに基づく文法理論への貢献を第一の目的とする。具体的には、使役述語等の複雑述語とその項関係の認知処理に焦点をあて、語の産出や理解にどのような心内・脳内メカニズムが関与しているのかを,事象関連電位(ERP)計測の手法を用いた実験を行うことによって明らかにする。(2)本研究の第二の目的として,日本語処理に関するERPの基礎データ蓄積をめざす。日本における言語処理のERP研究は欧米に比して遅れており,日本語を対象とする基本的なデータの蓄積が急務である。具体的には,複文構造の処理に関わる違反や,屈折の違反などについてどのようなERP成分が誘発されるかを実験によって明らかにする。本研究は,同一メンバーによる平成17-20年度基盤研究(C)『語形成の脳内メカニズム--理論言語学と言語脳科学の協働による実証的研究』の継続として,(i)複雑述語を中心とする日本語動詞とその項関係の認知処理に焦点をあて、語の産出や理解にどのような心内・脳内メカニズムが関与しているのかを,事象関連電位(ERP)計測の手法を用いた実証研究によって明らかにすること,(ii)日本語処理に関するERPの基礎データを蓄積すること,の2点を目的としている。本年度は,(i)については,19年度までに投稿していた使役文の処理に関する論文について,査読者のコメントを念頭に抜本的な改訂を行い,国際学術誌に再投稿を行った。現在,査読結果を待っている状態である。同時に,新たな実験実施の準備として,受身・可能形等の言語学的考察を行っている。(ii)については,複文構造(埋め込み構造)の処理負荷に関わる事象関連電位のデータを収集した。上述の使役文の処理に関する研究は,接辞付加による複雑述語形成に伴う埋め込み構造(複文構造)の処理が鍵となっている。ところが,埋め込み構造処理については,日本語のみならず,多くの事象関連電位研究が行われている英語・独語についても,先行研究がほとんど存在しない。そこで,使役文に関わる結果と対比考察するために,二つの独立した述語による埋め込み構造処理における事象関連電位のデータを収集した。具体的には,複文構造において主文主語を指す「自分」を含む文(e.g.,「受験生が,試験官が自分の受験票を確認したと言った」)の処理を,埋め込み主語を指す場合(e.g.,「試験官が,受験生が自分の受験票を確認したと言った」)の処理と比較することによって,埋め込み構造の処理負荷がどのように顕れるかを検討する。実験は終了し,データの解析は21年度に行う予定である。本研究は、(i)複雑述語を中心とする日本語動詞とその項関係の認知処理に焦点をあて、語の産出や理解にどのような心内・脳内メカニズムが関与しているのかを、事象関連電位(ERP)計測の手法を用いた実証研究によって明らかにすること、(ii)日本語処理に関するERPの基礎データを蓄積すること、の2点を目的としている。本年度は、(i)については、実験が終了している使役文(サセ使役と語彙使役の比較)に関する結果の再検討を行うと同時に、新たな実験実施の準備として、受身・可能形等の言語学的考察を行った。(ii)については、昨年度末に実験を行った複文構造(埋め込み構造)の処理負荷に関わる事象関連電位のデータ解析・結果の検討を行った。具体的には、複文構造において主文主語を指す「自分」を含む文(e.g.「受験生が、試験官が自分の受験票を確認したと言った」)の処理と、埋め込み主語を指す文(e.g.「試験官が、受験生が自分の受験票を確認したと言った」)の処理との比較を行った結果、先行詞が判明する時点(「受験票を」の処理時)において前者にN400が観察された。これは、「自分」の先行詞として埋め込み文内での処理が優先されていること、すなわち埋め込み境界を越えに処理により大きな負荷がかかっていることの反映と捉えられる。さらに、最初の2名詞句までで、複文構造を持つと判断できるパターン(e.g.「父親が母親が...」)、複文構造と単文構造の曖昧性をもつパターン(e.g.,「父親が母親に...」)および単文構造を持つと判断できるパターン(e.g.「父親が母親と...」)の3種類のパターンの処理を比較検討する実験を行った。現在、結果の解析中である。本研究は,「語」の認知処理に関わる心内・脳内メカニズムを,複雑述語の処理に焦点をあて,事象関連電位(ERP)計測の技術を用いて解明することを第一の目的とする。

同時に,日本語の処理に関わるERPの基礎データを蓄積することを第二の目的としている。2010年度は,以下に示すように,2つの実験の実施および1つの実験案の策定を行った。実験1,2は第二の目的に,実験1,3は第一の目的に関連する。〈実験1〉埋め込み構造の処理に関わるERF反応の計測を行うために,日本語の「自分」が長距離束縛を許すという性質を利用した実験を行った。単文構造を想定していた読み手が複文構造であることを認識した時点で,前頭陰性波(AN)成分が観察されることが示された。この結果は,2011年3月の国際学会(TCP 2011)にて口頭発表を行った。〈実験2〉日本語の処理に関わるERPの基礎データを蓄積する目的で,動詞の屈折違反の実験を行った。英独語を中心とする先行研究では,屈折や格照合の違反にLANと呼ばれる統語違反に特有のERP成分観察がされているが,日本語では格違反にN400が観察され,典型的な統語違反応としてのLANは観察されていない。動詞の活用形の違反についてのERP反応を計測することによって,日本語の統語違反に英独語と同じ成分が得られるか否かを検証する予定である。2011年2月-3月に実験を行う予定であったが,震災のため一部延期され,2011年度に継続して行う予定である。結果の解析は2011年度中に行う予定。〈実験3〉埋め込み構造を含み,規則的な接辞付加を用いる可能形(「流せる」)の処理を,単文構造でレキシコンに記憶されていると考えられる目動詞形(「流れる」)の処理と比較検討するERP実験案を策定し,刺激文の検討を行った。2012年度中に実験を実施し,2013年度中に結果の解析を行う予定である。本研究は,「語」の認知処理に関わる心内・脳内メカニズムを,事象関連電位(ERP)計測の技術を用いて解明することを目的としている。具体的には、演算と記憶という質の異なる複数のメカニズムが「語」の処理に関与することを示す根拠を蓄積することを目指している。2011年度は、まず2010年度に行った埋め込み構造処理に関わる実験結果を論文としてまとめる作業を行ない、研究発表欄のOkabe etal. 2011として論文集に掲載された。また、2011年6,月に韓国英語学会の招聘を受け、この実験の結果を含む内容について招待講演を行った。単文構造を想定していた読み手が複文構造であることを認識した時点で,前頭陰性波(AN)成分が観察されることを論じた。この結果は、本研究グループによる使役動詞に関わる研究結果と整合するものである。また、昨年度、震災の影響で一部延期された日本語動詞の屈折に関わる実験を終了し、その結果の解析を行った。この実験では、子音動詞(五段活用動詞)の否定接辞(「-ない」)に接続する形が完全に規則的で予測可能であるのに対し、過去接辞(「-た」)に接続する形が音便変化を含み、例外を持つことに着目し、否定形の形態違反(「読みない、読むない」)と過去形の形態違反(「読みた」)を読んだ際のERP反応を、それぞれの正しい形との比較において計測した。結果としては、「連用形+ない」にはP600、「終止形+ない」にはLANに似た成分とP600、「連用形+た」にはN400とP600が観察された。陰性成分の相違は、違反検知に用いられる処理過程の性質の差を反映していると考えられ、例外のない否定形の処理には演算規則が、例外を含む音便形の処理には記憶が関与していることが示された。この結果は7月に国際会議で口頭発表を行う予定である。
高校生のグローバルシティズンシップ育成のための指標開発に関する研究

○本研究の目的は、高校生のグローバルシティズンシップ育成のための指標開発によって、実体の捉えにくいグローバル教育のアセスメントの観点を明らかにし、カリキュラム設計・評価に役立てようとするものであった。まず、グローバル教育で育みたい資質とアセスメント概念を先行研究から整理した。そして暫定的なアセスメント指標を抽出し、関係者へのインタビューや学会発表を通して意見を収集し、改訂を加え、最終的に30項目の指標を作成した。その内容的妥当性を測るために実践者(高校教師)を対象にアンケート調査を実施し、包括的な考察をおこなった。○主な成果は、(1)グローバル教育の特徴を照査し、アセスメントの概念を整理したこと、(2)グローバル教育における設計・評価項目の具体的観点・指標を提示したこと、(3)グローバル教育に携わる教師へのアンケート調査から、グローバル教育のコンピテンシーに対する教師の認識と指標の妥当性を数値化したこと、である。生徒の学力進歩や理解度を測るインタラクティブな学習活動「形成的アセスメント」は、学びのプロセスと学習者の変容が重要視される点でグローバル教育と共通した特徴を有する。したがって、グローバル教育の評価では、主体的で多層的な形成的アセスメントの援用が適切である。指標についてのアンケート調査では、全国のグローバル教育実践教師に5件法で指標を評価してもらい、113名から回答を得た(回収率約55%)。その結果、30項目全ての指標で重要性が認識された。しかし、項目によって重要度に若干の差があり、グローバル教育実践上の課題が提起された。以上を踏まえ、高校カリキュラムにおけるグローバル教育の継続的実践のためには、形成的アセスメントによって平素から自己/ピアアセスメント等を含む生徒中心の評価活動を展開し、重層的多層的な評価をおこなうことが肝要である。開発した30指標は、授業の枠組み構築(設計)と軌道修正(評価)の際に利用可能である。今後、実践の場でそれを応用し、さらに研究を進めていきたい。
海洋深層における微量必須元素の挙動に関する研究

1.セレン海水等天然水中のセレンの約50%を有機態セレンが占め、さらに琵琶湖においては有機態セレンの高濃度帯にクロロフィルaの高濃度帯が出現し、その鉛直分布の特徴から生物による影響を強く受けていることが示唆された。そこでこのような結果が全海洋的に普遍的なものであるかを調査する目的で、太平洋のロイヒ海山周辺、アラスカ湾およびベーリング海においてセレン(IV)、セレン(VI)有機態セレンの鉛直分布を調査した。その結果、セレン(IV)は明らかに生物制限元素型の鉛直分布を示し、PO_4-PやNO_3-Nなどの栄養塩と極めて類似した鉛直分布を示すのに対し、他のセレン種ではそのような特徴は見出せなかった。さらに有機態セレンについては特にアミノ酸態セレン化合物の分画分析法を確立し、上記の試料に適用した結果ベーリング海の深層においてアミノ酸態セレンの増加傾向が認められた。2.モリブデン海水中のモリブデンについては比較的多く研究が行われているが、その溶存種のほとんとが酸素酸アニオンであるとされている。しかし極微量ながらそれ以外の分子種の存在が指摘されており、このことを確かめるため、より簡便で正確な定量法(ニトロベンゼン抽出-ICP発光分析法)の確立を行った。このとき試料を硫硝酸により加熱処理した場合と、しない場合との分析値の間に分析誤差を越えた差が生じる。この原因としては海水中に存在する過酸化水素による過モリブデン酸の生成が考えられた。この過モリブデン酸の鉛直分布は有光層下限までて消滅し、過酸化水素の存在領域に一致することが明らかとなり、モリブデンは微生物との直接的な影響以外、生物等を起源とする有機化合物の光分解の過程で生成する物質にも影響されることがわかった。3.その他カドミウム、希土類元素の原子スペクトル分析法およびリン酸態リンのICP発光分析法の確立も行なった。