hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
植物培養細胞における葉緑体分化制御因子の分子生物学的解析

緑色細胞から核タンパク質の混入のない葉緑体核様体(DNAータンパク質複合体)を単離する技術を完全に確立した。すなわち、緑色培養細胞を材料とし、液体窒素で粉砕後、超遠心密度勾配により葉緑体を高度に精製する。ついで、この精製葉緑体よりメトリズアミドを用いた密度勾配超遠心分離によりきわめて純度の高い葉緑体核様体を調製する。この核様体の純度は電子顕微鏡観察、サザンハイブリダイゼ-ション等により確認された。さらに葉緑体DNAをプロ-ブにしたサウスウエスタンハイブリダイゼ-ションにより、この核様体中にDNA結合性を有する41kDのタンパク質が存在すること、このタンパク質のDNA結合性は葉緑体DNA特異的であること、比較的穏和な条件で可溶化した場合の分子量は120kDであり、生体内では多量体として存在している可能性が推測された。さらに、cDNAクロ-ニングに必要な情報を得るために大量に核様体タンパク質を調製する方法(培養細胞粗葉緑体画分を直接2次元電気泳動し、サウスウエスタン法により同定する方法)を開発した。この方法により培養細胞の葉緑体からマイクロシ-クエンスするに十分な量のDNA結合性タンパク質を得、気相式プロテインシ-ケンサ-によりそのN末端アミノ酸を20残基決定した。その結果、41kDタンパク質は比較的塩基性アミノ酸に富むこと、核遺伝子にコ-ドされるタンパク質であることなどが分かった。しかし、決定されたN末端アミノ酸配列情報はcDNAをクロ-ニングするには不十分であり、限定分解したペプチド断片のアミノ酸配列情報をもとに緑色培養細胞のcDNAライブラリ-からのクロ-ニングを行っている。なお培養細胞から精製した核様体は転写活性を示すものの、DNA複製活性は示さないことも明らかになった。平成2年度の研究において緑葉および緑色培養細胞から葉緑体DNAータンパク質複合体(nucleoids)を単離する技術を完全に確立した。すなわち、超遠心密度勾配により高度に葉緑体を精製するとともに、この葉緑体よりDNAータンパク質複合体を分離し、さらにメトリズアミドを用いた密度勾配超遠心分離により高度精製した。このようにして得られた画分が確かにDNAータンパク質複合体であることを各種酵素処理した試料の電子顕微鏡観察により確認した。ついでこれらnucleoidsをSDSーPAGE、ならびにサウスウエスタンハイブリダイゼイションにより分析し、緑葉ならびに緑色培養細胞の葉緑体nucleoidsはDNA結合能をもつ異なるタンパク質より成ることを明らかにした。これらタンパク質の遺伝子をクロ-ニングするために必要な情報を得るためにこれらタンパク質のN末端アミノ酸のシ-クエンスを行ったところ約10残基程度の配列を決定することが出来た。その結果、いずれのDNA結合性を持つタンパク質も葉緑体DNAにコ-ドされるタンパク質ではないことが明らかとなった。従ってこれらのタンパク質は核にコ-ドされていると考えられ、その一次構造の解析にはcDNAのクロ-ニングが必要と考えられた。しかし、得られた配列はDNAクロ-ニングを行うには十分ではなく、現在、十分配列を得るため大量のタンパク質を調製すべく分離、精製を繰り返している。また、カリフラワ-モザイクウイルスの35Sプロモ-タにrbcS遺伝子を組み込んだ組替え遺伝子を構築し、植物細胞に形質転換を試みている。昨年度部分的に決定した葉緑体核様体に存在するDNA結合性タンパク質のN末端アミノ酸配列情報はcDNAクロ-ニングには不十分であったため、大量の葉緑体核様体の調製とそのDNA結合性タンパク質のアミノ酸配列の決定を試みた。この過程で緑葉より調製した葉緑体には核由来と考えられるDNA結合性タンパク質(ヒストン)の混入があることが判明した。そこで培養細胞、緑葉の葉緑体核様体への核タンパク質の混入を慎重に検討した結果、培養細胞からはきわめて純度の高い(核タンパク質の混入の少ない)

葉緑体が得られるものの、緑葉の場合には因難であることが判明し、以降培養細胞葉緑体を中心に研究を進めることとした。大量に核様体タンパク質を得るために培養細胞の粗葉緑体画分を直接2次元電気泳動し、サウスウエスタン法により同定するという方法を開発した。この方法により培養細胞の葉緑体からDNA結合能を持つ4lkDのタンパク質を直接的に検出するとともに、N末端アミノ酸配列を決定するに十分量のタンパク質を精製できた。この方法により精製したDNA結合性タンパク質をPVDF膜に転写し、気相式プロテインシ-ケンサ-によりそのN末端アミノ酸を20残基決定したところ、本タンパク質は比較的塩基性アミノ酸に富み、酵母の転写活性化タンパク質PDR4と約60%のホモロジ-を有することが分かった。しかし、決定された配列情報はcDNAをクロ-ニングするには不十分であったため、さらにキモトリプシンで限定分解しペプチド断片をえるとともにそのアミノ酸配列を決定し、培養細胞cDNAライブラリ-からのクロ-ニングを行っている。なお培養細胞から精製した核様体は転写活性を示すが、その一方DNA複製活性は示さないことが明らかになった。
主要型転写開始因子の構造機能相関と概日性リズムとの対応に関する研究

真正細菌の遺伝子のほとんどは、主要σ因子(大腸菌のσ^<70>)を含むRNAポリメラーゼ・ホロ酵素によってプロモーターが認識されることによって、転写が起る。先に申請者らは、ほとんどの真正細菌が複数個の主要型σ因子遺伝子をもつことを示すとともに、大腸菌には第二の主要σ因子として、定常期に特異的なσ^<38>(rpoS遺伝子産物)が存在することを明らかにした。本研究では、定常期に特異的な第二の主要σ因子(σ^<38>)によるプロモーターの認識についての解析を進めた。また、ラン藻(Synechococcus sp.PCC7942)のもつ4つのrpoD相同遺伝子の産物についてのσ因子活性の確認とプロモーター特異性の解析、さらにラン藻のもつサーカディアンリズム(概日性リズム)と転写装置との関連についての解析を進めた。これらの成果は次のようなものである。(1)大腸菌の主要型σ因子、σ^<38>によるプロモーター認識についての解析を行った結果、従来よりσ^<70>をもつホロ酵素で言われている-35領域の配列は、σ^<38>については必ずしも必須ではないことが示された。(2)ラン藻の4つのrpoD相同遺伝子の産物については、いずれも大腸菌の精製コア酵素に対して特異的な転写開示能を付与できることが示された。また、rpoD1rpoD4についての遺伝子破壊株の作成と解析を行った。(3)ラン藻のrpoD遺伝子の欠損によって、サーカディアンリズムに影響が出ることが示された。このことはラン藻におけるサーカディアンリズムの発生機構に転写装置が深く関わっていることを強く示唆している。
窒化リチウムを用いた機能性窒化物の合成と物性の研究

窒化リチウムを反応物とした機能性窒化物の合成を次の3種類の反応で試みた。1。窒化インジウムの合成の試み:スルフオラン、プロピレンカーボネート等の有機溶媒中で窒化リチウムと塩化インジウムの反応を試みた。しかし有機溶媒には窒化リチウムが溶解しにくかった。溶解させるため有機溶媒の温度を上げると窒化リチウムと有機溶媒が反応し有機溶媒が分解した。このため窒化リチウムと塩化インジウムの直接反応を行った。反応は進行したが生成物を分析したところ酸化インジウムであった。2。窒化ガリウムの合成の試み:スルフォラン、プロピレンカーボネート等の有機溶媒中で窒化リチウムと塩化インジウムの反応を試みた。しかし有機溶媒には窒化リチウムが溶解しにくい。溶解させるため有機溶媒のの温度を上げると窒化リチウムと有機溶媒が反応し有機溶媒の分解が起こった。反応は進行したが生成物を分析したところ酸化ガリウムであった。また反応を効率よく進めるため窒化リチウムと塩化インジウムの直接反応を試みた。2物質を混合し加熱したところ急激な反応が起こり爆発した。この反応は危険が伴うことが分かったため窒化ガリウムの合成は中止せざるを得なかった。3。窒化アルミニウムの合成の試み:塩化アルミニウム溶融塩中で直接反応を試みた。この場合反応は進行し窒化アルミニウムが得られた。現在までに成功した反応は窒化アルミニウムの合成のみで論文にまとめることができた。窒化リチウムを反応物とした機能性窒化物の合成をめざし次の3種類の反応を試みた。1。窒化インジウムの合成の試み:スルフォラン、プロピレンカーボネート等の有機溶媒中で窒化リチウムと塩化インジウムの反応を試みた。2。2物質を混合し加熱したところ急激な反応がおこり爆発した。危険が伴うため中止せざるを得なかった。3。窒化アルミニウムの合成の試み:有機溶媒中での窒化リチウムと塩化アルミニウムの反応は上記の理由でうまく進まないので直接反応を試みた。直接反応は進行し白色粉末が得られた。この粉末をX線回析分析したところ窒化アルミニウムであることが分かった。XPS分析でもAlNであることが確認できた。現在成功した反応は窒化アルミニウムの合成のみである。現在、窒化リチウムと塩化アルミニウムの反応による窒化アルミニウムの合成について論文をまとめているところである。1。2。3。
RAP-PCR法を用いた腸管出血性大腸菌感染に対する腸管上皮細胞の発現遺伝子の解析

平成10年度は、腸管上皮細胞株を用いて腸管出血性大腸菌感染時に発現する遺伝子を解析した。その結果、使用した上皮細胞株いずれにおいても炎症性サイトカインであるIL-1β、IL-6及びTNF-αの遺伝子発現の増強が認められた。さらに、HGFのレセプターであるc-met遺伝子の発現が著しく抑制されることを明らかとした。さらに、平成11年度は、腸管出血性大腸菌の産生する志賀毒素の機能に注目し、これらの遺伝子のクローニングを行い、発現系を構築した。さ志賀毒素A,Bサブユニット各遺伝子をテトラサイクリン誘導プロモーター支配下で発現するほ乳細胞の発現系を構築し、細胞内でのこれらの毒素の機能の解析を行った。その結果、Aサブユニットをテトラサイクリン添加によって細胞内に発現させた細胞では急速な細胞の壊死が認められた。一方、Bサブユニットを発現させた細胞では細胞の自殺すなわちアポトーシスの顕著な誘導が認められた。Bサブユニットを発現させた細胞ではカスパーゼ1,3の発現誘導が顕著に認められ、炎症性サイトカインであるIL-1β、TNF-αの産生の増強が、ELISA法によって認められた。従来、志賀毒素の機能発現にはAサブユニットによるタンパク合成阻害作用が中心であり、Bサブユニットは細胞への結合にのみ働くと考えられてきたが、この研究によって細胞内に取り込まれたBサブユニットは細胞内でカスパーゼカスケードを活性化することによって細胞毒性を発揮する可能性があることが示唆された。腸管出血性大腸菌をヒト咽頭細胞株であるHEp-2細胞に感染させ、その細胞から経時的にRNAを抽出し、RAP-PCR法にて発現遺伝子の解析を行った.非感染時のコントロール細胞と比較して、感染後4時間の細胞のRNAを逆転写反応後、24種のプライマーを用いてRAP-PCRを行い、アガロースゲル電気泳動によって比較したところ感染時に有意に上昇していると考えられる12個のcDNA断片が得られた.このcDNA断片の塩基配列を決定し、データベースに対して比較したところ既存のシークエンスから2個、未知の遺伝子が4つ得られた.残りのcDNA断片に関しては、用いたヒトのデータベースとは相同性が認められなかった.未知の遺伝子断片に関してはノーザンブロットによってその発現量を確認したが、発現が認められなかったため、非特異的増幅産物であることが推察された.既存の2つのcDNA断片の発現を確認したところ、1つは軟骨細胞内でcAMPを特異的に上昇させたときに発現が上昇すると考えられているHLHタンパクの1つであるDEC1、もう一つは細胞表面の糖タンパクのひとつであるCD68であることが明らかとなった.DEC1は、核内転写因子の1つであることが推察されているが、その機能はほとんど解明されていないため、現在その発現が大腸菌感染時に上皮細胞系で特異的に発現が誘導されるものであるのかどうかあるいはテトラサイクリン発現制御因子を用いた組み替え細胞体を作製して、その機能を詳細に検討中である.平成10年度は、腸管上皮細胞株を用いて腸管出血性大腸菌感染時に発現する遺伝子を解析した。
近赤外面分光ユニットの開発と、それを用いた銀河形成・進化機構の解明

今年度は,イメージスライサー型近赤外面分光ユニットの開発項目のうちその心臓部であるスライスミラーアレイの加工パラメータの最適化と超精密切削加工による製作実証実験をおこなった.ニッケルリンめっきを載せたSi高含有アルミニウム合金に対して,超精密切削加工をおこなった結果,要求される表面精度(表面粗さ10 nm以下,形状誤差0.1 μm以下)で上記ミラーアレイが製作可能であることを実証した.ニッケルリンめっきを用いた赤外用スライスミラー加工は本研究が初となる.製作したスライスミラーアレイは幅500μmの反射面を25枚もっており,本番用で用いられるミラーとほぼ同じ仕様である.本実験では加工パラメータを最適化することにより,種々の形状誤差を取り除き,要求仕様を満たす鏡面精度を得ることに成功した.ニッケルリンめっきは研磨可能であることから,将来的には微小領域の研磨加工技術を応用することで,通常の金属切削加工では到達困難な鏡面精度(粗さ1nm)への可能性も開けた.更に将来の近赤外面分光観測に向けたケーススタディとして,すばる望遠鏡の赤外カメラIRCSと補償光学装置(AO188)を用いた近傍dusty LIRGの高空間分解撮像観測をおこなった.銀河内部の各領域をおよそ0.4kpcで分解した結果,銀河の各領域においてsSFR 0.5-2 yr-1という高い星形成活動を示すことが明らかになった.これはz 0のメインシークエンス銀河と比較すると,1ー2桁近く高いsSFRをもっていることになり,銀河内部の各領域においてスターバースト的な星形成をおこなっていることが示唆された.28年度が最終年度であるため、記入しない。28年度が最終年度であるため、記入しない。面分光ユニット(Integral Field Unit:IFU)を用いた観測は空間2次元、波長1次元の計3次元データを同時に取得でき、銀河形成進化の解明に新たな知見をもたらしつつある。本研究では、すばる望遠鏡で観測可能な近赤外イメージスライサー型IFUの開発を国内で先行しておこなっており、今年度は以下の成果を挙げた。[1]様々なアルミニウム材の加工試験と冷却時の形状歪み測定を独自に進め、低温下で最適な鏡材を見出した。本研究で開発を目指している近赤外線用IFUは低温(80K)で用いるため、冷却下で高い面精度を達成する必要がある。その際、問題になるのがミラー母材(e.g.アルミニウム合金)とめっきとの熱膨張係数の差異による低温下での形状歪みの発生であり、定量的な評価を行い最適な鏡材を見出すことが重要である。そこで低温形状歪み測定システムを構築し、さまざまなアルミニウム合金で系統的な調査を行った。その結果、Siを高濃度ドープした特殊アルミニウム合金において、大局的な歪みが抑制され、低温環境下で要求精度を満たすことを定量的に実証した。[2]超精密切削加工技術をイメージスライサー型IFUの光学素子製作に応用するための技術蓄積をおこない、その成果として25chスライスミラーアレイを製作した。IFUに必要な光学素子は複雑な形状を有したミラーアレイのため、これらを近赤外域で求められる精度(表面粗さ10 nm rms以下、形状誤差100 nm PV以下)で製作することは非常にチャレンジングな課題である。そこで今年度はすべての基礎となるスライスミラーの製作に重点を置き、そのための試作、評価と加工方法の最適化をおこなった。本研究による超精密加工技術の蓄積と加工パラメータの最適化は、本番用ミラーアレイ加工に用いられるレベルにほぼ達しており、最終的な成果として25chスライスミラーを得た。面分光(Integral Field Spectroscopy)とは2次元視野内の空間情報を保持したまま,各領域の波長情報を同時に得ることのできる観測手法である.近年,可視赤外天文学において急速に用いられるようになり,銀河の力学構造や金属量などの空間分布を知る上で重要な役割を果たしている.本研究では近赤外面分光の実現を目標として,イメージスライサー型近赤外面分光ユニット(IFU)の開発をおこなってきた.今年度は以下の項目で重要な進展があった.[A]複雑形状ミラーアレイの切削による一体加工可能性を検証するために,超精密切削加工技術をもちいた加工実験をおこなった.特に加工手法と工具形状が面精度の仕上がりに与える影響を考慮し,シェーパー加工とエンドミル加工のそれぞれの手法で検証した.その結果,エンドミル加工で近赤外波長での仕様を満たす表面粗さ(< 5nm)を達成した.また工具のアライメント精度による形状精度の悪化など技術課題もみつかったが,事前のテスト加工をおこないその結果を工具経路にフィードバックすることで解決できる見込みを得ている.[B]光学系を保持するための支持構造体の概念設計を行った.光学素子どうしのアラインメント調整を可能な限り減らすことを目標とし,構造体にも超精密切削技術を適用するというアイデアで検討をすすめた.その結果,(1)異なる光学素子どうしをひとつの母材から一体加工することで部品数を減らし,(2)それら光学素子群を位置決めピンでベースプレート上に配置する,という設計案を得た.またそのモデルをもとに,本番用ユニットと同じ外形をもつダミーIFUを製作し本番の運用を想定した耐久試験(100回連続交換)をおこなった.

その結果,SWIMSの多天体分光スリット交換機構で本設計のユニット(総重量約900 g)が交換できることを実証した.昨年度にSWIMS用イメージスライサー型面分光ユニット(IFU)光学系の光学素子を実際に製作するための加工技術を蓄積し,今年度は引き続き本番と同じ25枚の反射面をもつスライスミラーの製作に取り組んだ.特に近赤外波長で要求される面精度を達成できた点は大きな成果である.またSWIMS本体についてもIFUをモジュールとして組み込むための改造を加え,耐久試験をおこなうなど,本番の運用に向けて具体的に検討が進んている.これらの結果は2016年6月にひらかれる国際学会(SPIE)で口頭発表する予定であり,来年度内のIFU完成に向けて引き続き研究を進めていく.今年度は,イメージスライサー型近赤外面分光ユニットの開発項目のうちその心臓部であるスライスミラーアレイの加工パラメータの最適化と超精密切削加工による製作実証実験をおこなった.ニッケルリンめっきを載せたSi高含有アルミニウム合金に対して,超精密切削加工をおこなった結果,要求される表面精度(表面粗さ10 nm以下,形状誤差0.1 μm以下)で上記ミラーアレイが製作可能であることを実証した.ニッケルリンめっきを用いた赤外用スライスミラー加工は本研究が初となる.製作したスライスミラーアレイは幅500μmの反射面を25枚もっており,本番用で用いられるミラーとほぼ同じ仕様である.本実験では加工パラメータを最適化することにより,種々の形状誤差を取り除き,要求仕様を満たす鏡面精度を得ることに成功した.ニッケルリンめっきは研磨可能であることから,将来的には微小領域の研磨加工技術を応用することで,通常の金属切削加工では到達困難な鏡面精度(粗さ1nm)への可能性も開けた.更に将来の近赤外面分光観測に向けたケーススタディとして,すばる望遠鏡の赤外カメラIRCSと補償光学装置(AO188)を用いた近傍dusty LIRGの高空間分解撮像観測をおこなった.銀河内部の各領域をおよそ0.4kpcで分解した結果,銀河の各領域においてsSFR 0.5-2 yr-1という高い星形成活動を示すことが明らかになった.これはz 0のメインシークエンス銀河と比較すると,1ー2桁近く高いsSFRをもっていることになり,銀河内部の各領域においてスターバースト的な星形成をおこなっていることが示唆された.今年度は昨年度に光学設計を完成させた近赤外線用イメージスライサー型面分光ユニット(IFU)の光学素子を実際に製作するための、超精密切削加工技術の検討と、それを用いた試作を積極的に進めた。本研究のIFUはすばる望遠鏡で初の近赤外面分光観測を可能とするものであり、その光学設計解について国際研究会(SPIE)で報告をおこなった。海外の他グループとも情報交換をおこない、本研究の認知度を高めた。開発を目指している近赤外線用IFUは低温で用いるため、液体窒素温度まで冷却した時も高い面精度を達成する必要がある。そこで理化学研究所の超精密加工グループと密接に連携を取り、特注ダイヤモンドバイトを用いた様々な特殊アルミ材の加工試験と冷却変形試験を独自に進めた。その成果として、最終的にキーとなる光学素子3つのうちの一つである25面のスライスミラーの製作に成功した。これは、本研究の目指すIFUを実現するための大きな一歩である。理化学研究所の先端光学素子開発グループと密に連携をとり,残りのIFUミラーアレイの製作に着手する.
地方自治体の身体活動環境に対する取り組みの現状調査－都市計画の観点から－

本研究では、全国の地方自治体の都市計画部門を対象として、身体活動環境に対する取り組みの現状を明らかにすることを目的とした。最終年度は、市区町村の都市計画部門を対象として、身体活動推進に関連する政策(行動計画)の有無とその実施について明らかにするための調査を行った。全国の市区町村を行政区画または人口によって(1)政令指定都市、(2)特別区、(3)人口2070万人の自治体、(4)人口520万人の自治体、(5)人口5万人未満の自治体、の5つに分類し、(1)と(2)については全ての自治体、(3)については全体の30%、(4)については全体の20%、(5)については全体の10%の計272の自治体に調査を依頼した。調査への回答はWebで行えるようにした。結果、およそ4割の自治体から回答が得られた。約半数が、「行動計画(地方計画)に、身体活動・運動、スポーツ、レクリエーション等の促進、あるいはそのための環境整備に関する項目が含まれている」と回答した。具体的な内容は、「公園・緑地の整備」、「公共交通機関の利用促進」、「歩道・自転車道の整備」、「スポーツ、レクリエーション施設の整備」、「歩いて暮らせるまちづくり」であった。計画策定の際に参考にした資料は「都市計画区域マスタープラン」が最も多く、「学識経験者の意見」と「住民アンケート」が続いた。「健康日本21」や「健康づくりのための身体活動基準2013」などのガイドラインを参考にした自治体はほとんどみられなかった。以上の結果から、市区町村の都市計画部門においても、余暇や移動における身体活動推進につながる行動計画が策定・実施されていることが明らかになった。しかし、身体活動分野の政策が認知されているとは言い難く、部門間連携を進める必要性が示唆された。近年、身体活動推進に関連する部門間の連携が国際的に推奨されており、都市計画分野は身体活動環境の整備の観点から大きな役割を果たすと考えられる。そこで本研究では、全国の地方自治体の都市計画部門を対象として、身体活動環境に対する取り組みの現状を明らかにすることを目的とした。本年度は、都道府県を対象として、身体活動推進に関連する政策(行動計画)の有無とその実施について明らかにするための調査を行った。全国47都道府県の都市計画部門に対して、「身体活動に関する国の政策を監査するためのツール(Health Enhancing Physical Activity - Policy Audit Tool: HEPA-PAT)」を地方自治体用に改変したものを用いて調査を行った。調査内容は、行動計画の策定及び実施に関する項目とした。結果、回答数(回答率)は47都道府県のうち40(85.1%)であった。都道府県レベルの都市計画部門の行動計画は身体活動推進を念頭に置いたものではない。それにもかかわらず、身体活動推進につながると考えられる計画は16(34.0%)でみられた。具体的な内容は、運動やスポーツ、レクリエーションのための公園や緑地の整備・保全、歩行や自転車利用を促進するまちづくり、自動車利用に代わる公共交通の利用などであった。都市計画部門の行動計画の策定における連携先は、学識経験者や交通部門が約4割と最も高く、連携先なし(単独で作成)も同程度みられた。しかし、保健部門やスポーツ部門と連携する例は極めて少なかった。本研究により、都道府県の都市計画部門では身体活動に好影響を及ぼすと考えられる緑地や公園の整備、歩行や自転車利用の促進などの取り組みが行われており、今後は保健部門やスポーツ部門との連携によって身体活動推進に対して有効な行動計画の策定・実施が促進される可能性が考えられた。本年度の研究を滞りなく進めることができ、次年度以降につながる成果が得られたため。近年、身体活動推進における多部門連携が国際的に推奨されている。都市計画部門の政策は身体活動環境の整備に大きな影響を及ぼすと考えられるが、日本ではこの点における研究が少ない。そこで本研究では、地方自治体の都市計画部門を対象として、身体活動環境に対する取り組みの現状を明らかにすることを目的とした。本年度は、全国の市区町村の都市計画部門を対象とした調査の準備作業を実施した。具体的には、調査項目の選定、インターネット上で質問に回答するためのWebページの作成ならびに対象自治体の抽出を行った。調査項目は、前年度までに実施した都道府県に対する調査や国内外の先行研究を参考にして、市区町村レベルの都市計画部門が行っている身体活動環境に対する取り組みを評価するための調査項目を選定した(公園・緑地の整備、スポーツ・レクリエーション施設の整備、歩道・自転車道の整備、公共交通機関の利用促進、歩いて暮らせるまちづくりなど)。具体的な内容は、現在の身体活動環境および身体活動促進と関連する新たな都市計画の策定・実施状況、健康やスポーツ、交通など他部門との連携状況とした。また、複数の地方自治体の担当者に対して調査内容と回答用Webページについての聞き取り調査(プレテスト)を行った。これにより調査項目を修正するとともに、自治体の規模に応じたアプローチ方法や調査時期など、市区町村に対する調査を進める上での有益な情報を得ることができた。市区町村に対する調査が次年度にずれこんだため本研究では、全国の地方自治体の都市計画部門を対象として、身体活動環境に対する取り組みの現状を明らかにすることを目的とした。

全国の市区町村を行政区画または人口によって(1)政令指定都市、(2)特別区、(3)人口2070万人の自治体、(4)人口520万人の自治体、(5)人口5万人未満の自治体、の5つに分類し、(1)と(2)については全ての自治体、(3)については全体の30%、(4)については全体の20%、(5)については全体の10%の計272の自治体に調査を依頼した。調査への回答はWebで行えるようにした。結果、およそ4割の自治体から回答が得られた。約半数が、「行動計画(地方計画)に、身体活動・運動、スポーツ、レクリエーション等の促進、あるいはそのための環境整備に関する項目が含まれている」と回答した。具体的な内容は、「公園・緑地の整備」、「公共交通機関の利用促進」、「歩道・自転車道の整備」、「スポーツ、レクリエーション施設の整備」、「歩いて暮らせるまちづくり」であった。計画策定の際に参考にした資料は「都市計画区域マスタープラン」が最も多く、「学識経験者の意見」と「住民アンケート」が続いた。「健康日本21」や「健康づくりのための身体活動基準2013」などのガイドラインを参考にした自治体はほとんどみられなかった。以上の結果から、市区町村の都市計画部門においても、余暇や移動における身体活動推進につながる行動計画が策定・実施されていることが明らかになった。しかし、身体活動分野の政策が認知されているとは言い難く、部門間連携を進める必要性が示唆された。次年度より、市町村の都市計画部門を対象として身体活動環境に対する取り組みに関する調査を実施する。最終年度は、研究計画に基づいて市区町村に対する調査を遂行し、成果を学会および学術論文に発表する。国際学会発表及び研究打ち合わせ・情報収集について、当初の予定よりも費用が安く抑えられたため。人件費・謝金について、当初の予定よりも費用が安く抑えられたため次年度以降の調査をスムーズに進めるために、設備備品、消耗品の購入費用及び調査補助の謝金として用いることを検討している。
ゲノム解析に伴う大量知識情報処理の研究

本領域は全体を1つの計画研究班とし、(1)ゲノム解析がもたらす大量かつ多様なデータのデータベースの問題と、(2)実験によるゲノム解析の最終産物である配列データの生物的意味解釈の問題とに新しい方法を確立する研究を行ってきた。今年度は5カ年計画の最終年度であり、これまでの研究成果のとりまとめと実用化を行った。(1)についてはこれまでのLocus-In、ContigMaker、Genomaticaに加え、データベース統合的利用環境Gidre、枯草菌ゲノムデータベースBSORF、大腸菌ゲノムデータベースE.coliDatabankを開発し提供した。(2)に関しては分子間相互作用を単位とした機能情報の体系化を行い、代謝系データベースKEGG、シグナル伝達データベースSPADを開発した。また酵素に関する知識を集約した酵素反応化合物データベースLIGANDと代謝系パスウェイとの関連づけを行った。さらに、配列モチーフに関する並列知識発見システムBONSAIGardenの実用化も行った。一方、基礎研究の成果は国際的な学術誌と本領域が主催するゲノム情報ワークショップのProceedingsとして公表されている。なお、班員による5年間の基礎研究成果は来年度に成果とりまとめを行い、本領域研究の研究成果報告書として出版する予定である。これまでに実用化されたシステムはゲノムネットデータベースサービスの一貫として国内外の研究者に提供されており、その普及に関する活動は総括班で行われた。研究班会議は本領域の2つの主要な公開行事であるチュートリアルとワークショップの場で7月6日と12月11日に行った。本領域は全体を1つの計画研究班としているが、大きく3つの研究内容に分けられる。(1)配列解析と立体構造解析における並列処理と知識処理技術の開発に関する研究、(2)生物学の広範な専門的知識をゲノム解析で利用できる形に体系化する研究、(3)ゲノム研究の現場と密接に関連したデータベース等の環境を構築する研究の3つの項目である。(1)としては、大量データの高次検索処理を高速に行う並列アルゴリズムと、大量データからの知識獲得のための学習アルゴリズムの研究を行った。また、並列オブジェクト指向言語の設計と実装を行い、ゲノム情報解析に適用した。遺伝的アルゴリズムやニューラルネットワークによる方法の研究も開始した。(2)としては、タンパク質や核酸の配列データと生物機能の関連を、モチーフ辞書、プロファイルライブラリー、ルールベース、その他の知識ベースに体系化している。とくにタンパク質のアミノ酸配列モチーフについては、データベースから自動的に抽出するアルゴリズムを開発し、辞書化が進んだ。特定分野の知識ベースとして、酵素反応、膜タンパク質の機能、RNAスプライシングなどについて詳細な検討を行った。(3)としては、ヒトゲノム統合化データベースとヒト遺伝子地図データベースの構築を行った。また、ゲノム関連データの表現のため、演繹データベースやオブジェクト指向データベースの適用を試み、ソフトウェア科学の最先端の技術を用いたユーザーインターフェースの研究を行った。本研究の成果としてのデータベースやソフトウェアは、早括班で構築している広域コンピュータネットワーク「ゲノムネット」を通して、ゲノム研究の現場への普及を図っている。本領域は全体を1つの計画研究班としているが、その研究内容は大きく3つに分けられる。今年度は(1)としては、配列データからの知識獲得のための学習アルゴリズムの研究と立体構造のパターンマッチングアルゴリズムの研究を中心に、10編(邦文を除く、以下同じ)の論文発表を行った。(2)としては、タンパク質や核酸の配列データと生物機能の関連を示すモチーフ辞書の自動抽出法、プロファイルライブラリー作成のためのマルチプルアライメント法、酵素反応のリガンド化合物に関する知識ベースなどの研究が進み、16編の論文発表を行った。(3)としては、ゲノム情報解析のための演繹オブジェクト指向データベース技術の開発、ヒトゲノム統合化データベースの構築などを中心に、10編の論文発表を行った。また、本研究の成果としてのデータべースやソフトウェアはゲノム情報ワークショップや国際ヒトゲノム会議でデモンストレーションを行い、完成したものから順次、総括班で構築している広域コンピュータネットワーク「ゲノムネット」を通したサービスとして、ゲノム研究の現場への普及を図っている。なお、研究班会議は本領域の2つの主要な公開行事であるチュートリアルとワークショップの場で(7月7日と12月14日に)行い、公開の研究成果発表会をチュートリアルに続けて7月89日に開催した。今年度から5カ年計画の後期2年間に入り、これまでの研究成果の実用化に重点を置いている。(1)についてはマッピング支援システムLocus-inとContigMaker、シーケンシング支援システムGenomaticaを開発し提供した。また既存の分子生物学関連データベースのエントリ-間にリングづけを行い、統合して検索できるシステムWebDBgetとHyperGenomeを開発し提供した。(2)に関しては配列グループの特徴を自動的に見いだす機械学習アルゴリズムを開発し、とくにタンパク質の配列モチーフ検索・解析システムSMARTを開発し提供した。また酵素に関する知識を集約した酵素反応化合物データベースLIGANDを構築し提供した。他にも大量データの中から生物学の知識を体系化し、知識を利用する技術の開発に関する様々な基礎研究を行った。

これらは国際的な学術誌と本領域が主催するゲノム情報ワークショップのProceedingsとして公表されている。実用化されたシステムはゲノムネットデータベースサービスの一貫として国内外の研究者に提供されており、その普及に関する活動は総括班で行われた。研究班会議は本領域の2つの主要な公開行事であるチュートリアルとワークショップの場で(7月9日と12月19日に)行い、公開の研究成果発表会をチュートリアルと同時に7月78日に開催した。本領域は全体を1つの計画研究班とし、(1)ゲノム解析がもたらす大量かつ多様なデータのデータベースの問題と、(2)実験によるゲノム解析の最終産物である配列データの生物的意味解釈の問題とに新しい方法を確立する研究を行ってきた。今年度は5カ年計画の最終年度であり、これまでの研究成果のとりまとめと実用化を行った。(1)についてはこれまでのLocus-In、ContigMaker、Genomaticaに加え、データベース統合的利用環境Gidre、枯草菌ゲノムデータベースBSORF、大腸菌ゲノムデータベースE.coliDatabankを開発し提供した。(2)に関しては分子間相互作用を単位とした機能情報の体系化を行い、代謝系データベースKEGG、シグナル伝達データベースSPADを開発した。また酵素に関する知識を集約した酵素反応化合物データベースLIGANDと代謝系パスウェイとの関連づけを行った。さらに、配列モチーフに関する並列知識発見システムBONSAIGardenの実用化も行った。一方、基礎研究の成果は国際的な学術誌と本領域が主催するゲノム情報ワークショップのProceedingsとして公表されている。なお、班員による5年間の基礎研究成果は来年度に成果とりまとめを行い、本領域研究の研究成果報告書として出版する予定である。これまでに実用化されたシステムはゲノムネットデータベースサービスの一貫として国内外の研究者に提供されており、その普及に関する活動は総括班で行われた。研究班会議は本領域の2つの主要な公開行事であるチュートリアルとワークショップの場で7月6日と12月11日に行った。
技能別及び総合的英語能力を推定する語彙テストの開発:サイズ、構成、認知速度の融合

この研究は,語彙知識をサイズ,語彙構成,認知速度という3つの側面から測定し,それから英語習熟度や英語技能を推定しようとするものである。語彙サイズテストとしては,JACET8000のうちの5000語までの単語を扱い,日本語を提示して,それに相当する英語を選択する形式を用いた(J8VST)。語彙構成テストとしては,3つの英単語を提示し,そのうち最も強く結びついている2語を選択させる形式のテストを用いた(LOT)。認知速度テストとしては,無作為の文字列の中から埋め込まれている単語を見つけ出すまでの反応時間を計測するテスト(LEXATT Part1)と単語が認知できたらクリックを離すという課題でその時間を計測するテスト(LEXATT Part 2)を用いた。これら3種類の語彙テストとTOEICテストの結果から語彙知識と英語習熟度の関係を求めた。3つの語彙テストの結果から,TOEICの総合得点を予測する重回帰分析による回帰式は次のようになる。この回帰式にJ8VST,LOT,LEXATTの平均値をそれぞれ代入すると,TOEIC得点430が予測できる。しかしながら,95%の信頼区間は,-94から954と,TOEICの得点範囲をほぼすべて網羅するもので,正確な予測がなされているとは言い難い。共分散構造分析のひとつである構造方程式モデリングによる分析では,TOEIC得点を説明する最適に適合したモデルを採用した。このモデルでは,語彙構成のテストLOTは信頼性係数αが.31と低いために,分析に加えていない。このモデルでは,語彙サイズとアクセス速度の間には,-.42という中程度の負の関係が見られ、語彙サイズが大きい学習者は、アクセス速度が速いという傾向が中程度あるという結果が得られた。しかしながら,アクセス速度はTOEICリスニング・リーデイングのいずれとも関係を持たず,語彙サイズのみがTOEIC得点を説明する語彙の側面となった。これは,語彙構成テスト,アクセス速度テストの妥当性・信頼性に問題があるためと考えられる。今後は,これらのテストの改良が課題となる。3つのテストは,http://mochvocab.sakura.ne.jp/で公開している。平成19年度は,技能別及び総合的英語能力を推定する語彙テストの開発の準備段階として,語彙サイズテスト,語彙構成テスト,認知速度テストの妥当性検証を行なった.第1回プロジェクト会議(5月東京)で,3つの語彙テストグループを形成し,それぞれが開発すべきテストとそれと関連するテストを実施する計画を立てた.第2回プロジェクト会議(9月広島)では,テスト実施の進行状況を報告した.第3回プロジェクト会議(11月京都)では,テストの進行状況報告及び先行研究の要約報告を行なった.12月1日には,イギリスのスウオンジー大学より語彙研究の第1人者であるポール・ミーラ博士をお招きし,"What vocabulary tests are intended to measureand what they actually measure"という題目で講演とプロジェクトの目的,進行状況を報告する語彙テストフォーラムを麗澤大学東京研究センターで開催した.これには60名を越える参加者があった.平成19年度の成果としては,語彙サイズテストとして開発中のj8vtは概ね語彙サイズを測定するのに妥当であるという結果が得られている.同様に,語彙構成テストとして開発中のLOTは,WATとは高い相関は得られないものの,語彙構成を測るに妥当なテストであることを示唆する結果が得られた.認知速度のテストとして開発中のWRECTはさらなる改善が必要であることが判明した.

平成20年度は,技能別及び総合的英語能力を推定する語彙テストの開発のデータ収集段階として,語彙サイズテスト,語彙構成テスト,認知速度テストとコミュニケーション能力テストとされるTOEICとの比較を行なった。会議は5月(東京),12月(京都),2月(長崎)と3回開催した.成果の発表は2回行った.9月に第47回大学英語教育学会全国大会(早稲田大学)のシンポジウム「語彙測定の3次元的アプローチとその問題点」を開催した,12月には,語彙研究フォーラム2008という大学英語教育学会リーディング研究会・英語語彙研究会の合同研究大会を関西学院大学で実施し,石川,望月,磯,小泉の4名がMochizuki Kaken Project Report(1)-(4)として,科研プロジェクトの成果について発表した.さらに,語彙研究フォーラム2008では,特別講演としてイギリスのスウオンジー大学よりテス・フィッツパタリック博士を招き, "Using word association responses to explore the nature of vocabulary knowledge"という題目で講演していただいた.平成20年度の成果としては,語彙サイズテストとTOEIC得点には.72という高い相関があること,語彙構成テストのLOTは.55という中程度の相関があること,アクセス速度テストのLEXATTはタスク1・2ともに英語熟達度が上がるにつれてアクセス速度が速まることが明らかになった.しかしながら,LOTでは分散が小さい,LEXATTでは熟達度の差が小さい被験者グループは弁別できないという課題も明らかになった.これらは今後の課題となる.平成21年度は,主として前年度までに収集したデータの分析を行い,その解釈を検討し,3つの側面から語彙力を測定し,英語力を推定した。3つの語彙テストの結果から,TOEICの総合得点を予測する重回帰分析による回帰式は次のようになる。この回帰式にJ8VST,LOT,LEXATTの平均値をそれぞれ代入すると,TOEIC得点430.20が予測できる。しかしながら,95%の信頼区間は,-93.58から953.99と,TOEICの得点範囲をほぼすべて網羅するもので,正確な予測がなされているとは言い難い。共分散構造分析のひとつである構造方程式モデリングによる分析では,TOEIC得点を説明する最適に適合したモデルを採用した。このモデルでは,語彙構成のテストLOTは信頼性係数αが.31と低いために,分析に加えていない。このモデルでは,語彙サイズとアクセス速度の問には,-.42という中程度の負の関係が見られ、語彙サイズが大きい学習者は、アクセス速度が速いという傾向が中程度あるという結果が得られた。しかしながら,アクセス速度はTOEICリスニング・リーディングのいずれとも関係を持たず,語彙サイズのみがTOEIC得点を説明する語彙の側面となった。
閉経後骨粗鬆症発症におけるIGF-IGFBPの関与について

ヒト骨芽細胞様性状を維持しているヒト骨肉腫由来である樹立培養細胞のSaOS-2を用いて、エストロジェン、副甲状腺ホルモン(PTH)、IGF-IおよびIGFBP-4の骨芽細胞機能におよぼす影響について調べ、閉経後骨粗鬆症発症のメカニズム解明を試みた。その結果、エストロジェンはPTHによるIGFBP-4結合活性の上昇を抑制することにより骨芽細胞機能低下を抑制している。すなわち、閉経後は血中エストロジェンが減少し骨芽細胞でのIGF-Iの生合成が低下するとともに、それまでエストロジェンにより抑制されていたPTHによるIGFBP-4結合活性の上昇が増加し、骨芽細胞機能が抑制されることが閉経後骨粗鬆症の発症に関与している可能性が示唆された。さらに、人工閉経後は自然閉経後において血中IGF-IとIGFBP-4の動態を解析し、それぞれと骨密度との関係を調べた結果、IGF-Iは自然閉経後のほうが減少しており、骨密度の低下と有意に相関を示したが、人工閉経後では明らかな相関は認められなかった。いっぽう、IGFBP-4の結合活性は人工閉経後で上昇しており、骨密度との間に強い相関が認められた。すなわち、自然閉経後ではIGF-Iの低下、人工閉経後はIGFBP-4の結合活性の上昇に依存して骨密度が低下しており、この違いによりそれぞれの閉経後で骨密度の低下に差が生じる可能性が示唆された。
高次脳機能のシステム的理解

脳の高次機能解明には、多面的なアプローチが必要である。この研究プロジェクトにおいては、生物を対象とした実験研究よって脳の高次機能の発現と制御の実態を明らかにしする研究グループと、脳の動作原理とシステム的な動作様式を理論的に解明する研究グループの研究協力によって、統合的な脳機能理解を目指すことを目的とした.そのために、実験的神経科学者、計算論的神経科学者、非襲侵的脳機能イメージングによる研究者から成る研究グループを組織し、それぞれの研究者が専門領域の研究を進めるだけではなく、ワークショップ・シンポジューム・研究会を数多く行って他領域の理解を進め、さらに学際的な共同研究を含めた研究協力を行なった。ニュースレター「高次脳機能のシステム的理解」を定期的に発行して研究者相互の研究理解促進をはかるとともに、コンピューターネットワークを形成し、独自のホームページを作成して、研究情報の迅速な連絡を行った。研究は全体的に順調に進捗し、具体的な成果が次々と得られるに至った。得られた研究成果は、脳機能の多くの側面に及んでいるが、なかでも運動の学習機構の解明、随意的行動選択における前頭連合野の機能解明、小脳細胞の動作原理に関する理論の実験的裏付け、側頭葉におけるメモリー依存的運動誘導機能の発見、海馬と海馬周辺皮質を流れる情報の実時間的イメージング、前頭葉ニューロンにおける報酬予測的活動の発見などが特に顕著な研究成果として挙げられる。これらはいずれも国際学会で発表し、国際的な学術専門誌に論文として掲載されるに至った.このことについて、別紙のとおり出版する。本研究は高次機能を脳が行う実態を実験的に明らかにし、その動作原理とシステム的な動作様式を理論的に解明することを統合的なアプローチによって目指すことを目的とした.そのために、実験的神経科学者、計算論的神経科学者、非襲侵的脳機能イメージングによる研究者から成る研究グループを組織し、それぞれの研究者が専門領域の研究をすすめるだけではなく、ワークショップ・シンポジューム・研究会を数多く行って、多面的なアプローチによる研究および共同研究をめざした。研究は全体的に順調に進捗し、見るべき成果が得られはじめている。すでに得られた研究成果は、脳機能の多くの側面に及んでいるが、なかでも(1)運動の順序制御に関与する大脳運動関連領野の細胞活動の解明、(2)固体識別における大脳側頭葉の機能的イメージング、(3)側頭葉におけるメモリー依存的運動誘導機能の発見、(4)海馬と海馬周辺皮質を流れる情報の実時間的イメージング、前頭葉ニューロンにおける報酬予測的活動の発見などが特に顕著な研究成果として挙げられる。これらはいずれも学会発表のみならず、国際的な科学雑誌に発表されるに至っている。脳が高次機能を行う実態を実験的に明らかにし、その動作原理とシステム的な動作様式を理論的に解明することを統合的なアプローチによって目指すことを目的とした.そのために、実験的神経科学者、計算論的神経科学者、非襲侵的脳機能イメージングによる研究者から成る研究グループを組織し、それぞれの研究者が専門領域の研究をすすめるだけではなく、ワークショップ・シンポジューム・研究会を数多く行って、多面的なアプローチによる研究をめざした。ニュースレター「高次脳機能のシステム的理解」を定期的に発行して研究者相互の研究理解促進をはかるとともに、コンピュータネットワークを形成し、独自のホームページを作成して、研究情報の迅速な連絡を行った。研究は全体的に順調に進捗し、具体的な成果が次々と得られはじめている。

すでに得られた研究成果は、脳機能の多くの側面に及んでいるが、なかでも(1)運動の順序制御に関与する大脳運動関連領野の細胞活動の解明、(2)固体識別における大脳側頭葉の機能的イメージング、(3)側頭葉におけるメモリー依存的運動誘導機能の発見、(4)海馬と海馬周辺皮質を流れる情報の実時間的イメージング、前頭葉ニューロンにおける報酬予測的活動の発見などが特に顕著な研究成果として挙げられる。これらはいずれも学会発表のみならず、国際的な科学雑誌に発表されるに至っている。この研究プロジェクトにおいては、生物を対象とした実験研究によって脳の高次機能の発現と制御の実態を明らかにし、その動作原理とシステム的な動作様式を理論的に解明することを統合的なアプローチによって目指すことを目的とした.そのために、実験的神経科学者、計算論的神経科学者、非襲侵的脳機能イメージングによる研究者から成る研究グループを組織し、それぞれの研究者が専門領域の研究をすすめるだけではなく、ワークショップ・シンポジューム・研究会を数多く行って、多面的なアプローチによる研究をめざした。ニュースレター「高次脳機能のシステム的理解」を定期的に発行して研究者相互の研究理解促進をはかるとともに、コンピューターネットワークを形成し、独自のホームページを作成して、研究情報の迅速な連絡を行った。研究は全体的に順調に進捗し、具体的な成果が次々と得られはじめている。すでに得られた研究成果は、脳機能の多くの側面に及んでいるが、なかでも(1)運動の随意的選択機構における前頭連合野の機能解明、(2)小脳細胞の動作原理に関する理論の実験的裏付け、(3)側頭葉におけるメモリー依存的運動誘導機能の発見、(4)海馬と海馬周辺皮質を流れる情報の実時間的イメージング、前頭葉ニューロンにおける報酬予測的活動の発見などが特に顕著な研究成果として挙げられる。これらはいずれも学会発表のみならず、国際的な科学雑誌に発表されるに至った。脳の高次機能解明には、多面的なアプローチが必要である。この研究プロジェクトにおいては、生物を対象とした実験研究によって脳の高次機能の発現と制御の実態を明らかにしする研究グループと、脳の動作原理とシステム的な動作様式を理論的に解明する研究グループの研究協力によって、総合的な脳機能理解を目指すことを目的とした.そのために、実験的神経科学者、計算論的神経科学者、非襲侵的脳機能イメージングによる研究者から成る研究グループを組織し、それぞれの研究者が専門領域の研究を進めるだけではなく、ワークショップ・シンポジューム・研究会を数多く行って他領域の理解を進め、さらに学際的な共同研究を含めた研究協力を行なった。ニュースレター「高次脳機能のシステム的理解」を定期的に発行して研究者相互の研究理解促進をはかるとともに、コンピュータネットワークを形成し、独自のホームページを作成して、研究情報の迅速な連絡を行った。研究は全体的に順調に進捗し、具体的な成果が次々と得られるに至った。得られた研究成果は、脳機能の多くの側面に及んでいるが、なかでも運動の学習機構の解明、随意的行動選択における前頭連合野の機能解明、小脳細胞の動作原理に関する理論の実験的裏付け、側頭葉におけるメモリー依存的運動誘導機能の発見、海馬と海馬周辺皮質を流れる情報の実時間的イメージング、前頭葉ニューロンにおける報酬予測的活動の発見などが特に顕著な研究成果として挙げられる。これらはいずれも国際学会で発表し、国際的な学術専門誌に論文として掲載されるに至った。
ケンブリッジ構造データベースを標準とする分子間相互作用

分子間相互作用の本性および記述に関する研究は、分子生物学の根本課題「たんぱく質、糖質、DNAが関与する生体化学反応に関する分子レベルにおける理解」に資するために、有機分子結晶のケンブリッジ構造データベース(CSD)を用いて、ポテンシャル関数形およびパラメータの非経験的導出を試みた。研究の展開と結果を時系列的且つ段階的に述べる。(1)方法論の予備検討。本研究が拠って立つ手法は確立密度反転法で、これによってデータベースから得られる特定構造要素の出現頻度を相対エネルギーに変換して、相互作用ポテンシャル関数表現に結びつける。この方法論のテストを行うために、これまで最も困難とされた水素結合をモデルケースとし、その中でもデータ数の多いC=O...HO型に限定した。用いたCSDは5.16版、収録結晶構造数は19万件である。このうちから631個の良質な関連構造フラグメントを抽出し、データ解析アルゴリズムの創出、適切な構造変数の選択および関数形の探索を行った。結合伸縮、面内および面外変角の3振動モードに対応した3次元構造表現を採用し、適当な内部座標を選んだ。(2)水素結合関数の決定。約10種類の既知関数に対して適合性をチェックし、結合伸縮モードに関してはLippincott-Schroder関数に独特の改良を加えたものが最も高いパーフオマンスを示した。面外変角はガウス関数、面内は2個のガウス関数の一次結合とした。(3)エネルギー表面の構築。このようにして決定した関数郡は、カルボニル酸素の非結合電子対の方向に浅く広いエネルギー極小領域をもつ、従来の常識と一致するエネルギー表面を与えた。このようにして本研究課題は最初の関門を無事に通過した。以後は他の既知分子間相互作用タイプに応じて同じ手法でポテンシャル関数およびパラメータを決定することができる。ケンブリッジ構造データベースを用いる分子間相互作用ポテンシャルの決定法に関する基礎的な検討。本年度は遺伝子アルゴリズムを用いるパラメータ最適化プログラムの作成し、ケンブリッジ構造データベースに収録されている炭化水素結晶データの内から選んだデータセットを用いて同上プログラムのテストを行った。その結果、最適化アルゴリズムはほぼ予想通りに機能したが、炭化水素分子間相互作用ポテンシャルの定式化はかなり困難な問題であることを再認識した。まず、静電相互作用を除外して、exp-6型ファンデルワールス式のみを用い、CおよびHの環境に応じてC/C、C/H、H/H相互作用のパラメータを多様に変化させることとし、全部で8種類を考慮した。最適化の結果、フィットネスは34までしか低下しなかった(目標は5以下)。そこで、計画調書に述べたように静電相互作用を導入してみた。これにはab initio計算によって求めた原子電荷を用いたが、結果は不満足であった。原因を良くしらべたところ、結晶データそのものに不備な点が多いことが解ったので、標準化合物数をこれまでに用いていた208からR値5%以下のものに限定するなどの制限を加えて100とした。また、結晶データでは水素原子核の位置に関する不確定性が大きく、そのため最適化サイクルの初期入力としては不適であることも解った。結局、水素の位置はMM計算によって精密化をはかることとした。現在水素原子核まわりの電荷分布不均一による位置補正係数(MM3では0.915)の最適化を行いつつある。平成11年度は前年に引き続いて遺伝子アルゴリズムを用いて、ケンブリッジ構造データベースから切り出した炭化水素結晶構造を標準とする分子力学ポテンシャルパラメータの設定を行ったが、アルゴリズム自体の改良は進んだものの、収斂が悪く既知の分子間相互作用ポテンシャルの再検討を要すると考えられた。