hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
空間データ重合における属性データ変換手法の評価

本研究では,GISにおける空間データの複合利用に対応する方法論構築を目的として,空間データ重合における属性データ変換手法の評価を行っている.平成11年度には,主に属性データ変換手法の評価理論構築を実施した.昨年度の研究を受け,本年度はまず,昨年度に構築した属性データ変換手法評価理論の実際的検証を行った.国勢調査データ,及び,人口分布を表現する場合に理論的に適当であると思われる分布形(一様分布,円錐分布,線形分布)を想定し,それらをGIS及びCプログラムによって操作できる空間データの形式に整えた.そして,昨年度までに理論的な検討を行った,1)面積按分法,2)代表点内包法,3)カーネル法,4)補助データ法の4つについて,変換精度の評価式を利用しながら,場合ごとの精度評価を行った.この結果,一様分布の場合には補助データ法が最適であり,次いで面積按分法,カーネル法,代表点内包法の順であった.一方,円錐分布の場合には,カーネル法,補助データ法が比較的優れており,面積按分法と代表点内包法の優劣は場合によって変化した.線形分布は,現実的にはよく見られるものであるが,属性データ変換という観点から見ると決して扱いやすい分布ではない.結果的には補助データ法が平均的に優れており,次いで面積按分法,カーネル法の順に劣り,代表点内包法は極めて悪い推定値を与えた.これらの結果をふまえ,また,現実の属性データ分布を考えると,補助データ法は広く良い推定値を与える方法として評価することができ,また面積按分法も,方法の簡便さを考えると比較的良い方法であると言える.反対に,代表点内包法は,ごく限られた場合にしか正しく動作せず,あまり推奨できる方法とは言えない.本研究では,GISにおける空間データの複合利用に対応する方法論構築を目的として,空間データ重合における属性データ変換手法の評価を行っている.平成11年度には,主に属性データ変換手法の評価理論構築を実施した.昨年度の研究を受け,本年度はまず,昨年度に構築した属性データ変換手法評価理論の実際的検証を行った.国勢調査データ,及び,人口分布を表現する場合に理論的に適当であると思われる分布形(一様分布,円錐分布,線形分布)を想定し,それらをGIS及びCプログラムによって操作できる空間データの形式に整えた.そして,昨年度までに理論的な検討を行った,1)面積按分法,2)代表点内包法,3)カーネル法,4)補助データ法の4つについて,変換精度の評価式を利用しながら,場合ごとの精度評価を行った.この結果,一様分布の場合には補助データ法が最適であり,次いで面積按分法,カーネル法,代表点内包法の順であった.一方,円錐分布の場合には,カーネル法,補助データ法が比較的優れており,面積按分法と代表点内包法の優劣は場合によって変化した.線形分布は,現実的にはよく見られるものであるが,属性データ変換という観点から見ると決して扱いやすい分布ではない.結果的には補助データ法が平均的に優れており,次いで面積按分法,カーネル法の順に劣り,代表点内包法は極めて悪い推定値を与えた.これらの結果をふまえ,また,現実の属性データ分布を考えると,補助データ法は広く良い推定値を与える方法として評価することができ,また面積按分法も,方法の簡便さを考えると比較的良い方法であると言える.反対に,代表点内包法は,ごく限られた場合にしか正しく動作せず,あまり推奨できる方法とは言えない.本研究では、GISにおける空間データの複合利用に対応する方法論構築を目的として,空間データ重合における属性データ変換手法の評価を行っている.平成11年度には,主に属性データ変換手法の評価理論構築を実施した.まず,本年度前半に既存研究成果のレビューを行った.属性データ変換手法としては,単純法と呼ばれる一連の簡便な手法と,補助データ法と呼ばれる,多様なデータを組み合わせて変換精度の向上を図る手法の2つが主に用いられており,それらの適用範囲は地理学,公衆衛生学,人口学,都市工学など多岐に渡っている.変換精度の評価はここ10年間の間に相当程度,行われているが,それらは主に実証分析に頼っている.理論面からの分析は,画像解析,計算幾何の各分野において多少行われているものの,それらの多くは非常に単純なモデルに基づいており,そのままGISのデータに適用することは困難である.続いて,空間統計と積分幾何を用い,属性データ変換手法の評価理論を構築した.ここでは,ポリゴン間の属性データ移転に焦点を当て,ポリゴンの持つ属性の値と,ポリゴン相互の位置関係がランダムに決定されるという前提のもと,属性データ変換時に発生する誤差の期待値と分散と導出するための手法を開発した.変換手法には,1)面積按分法,2)代表点内包法,3)カーネル法,4)補助データ法の4つを取りあげ,それぞれについて変換精度の評価式を導出している.これらの評価式は,いずれも計算に積分を含んでいるため,効率的な数値積分のためのアルゴリズムを併せて開発した.本研究では,GISにおける空間データの複合利用に対応する方法論構築を目的として,空間データ重合における属性データ変換手法の評価を行っている.平成11年度には,主に属性データ変換手法の評価理論構築を実施した.昨年度の研究を受け,本年度はまず,昨年度に構築した属性データ変換手法評価理論の実際的検証を行った.国勢調査データ,及び,人口分布を表現する場合に理論的に適当であると思われる分布形(一様分布,円錐分布,線形分布)を想定し,それらをGIS及びCプログラムによって操作できる空間データの形式に整えた.そして,昨年度までに理論的な検討を行った,

1)面積按分法,2)代表点内包法,3)カーネル法,4)補助データ法の4つについて,変換精度の評価式を利用しながら,場合ごとの精度評価を行った.この結果,一様分布の場合には補助データ法が最適であり,次いで面積按分法,カーネル法,代表点内包法の順であった.一方,円錐分布の場合には,カーネル法,補助データ法が比較的優れており,面積按分法と代表点内包法の優劣は場合によって変化した.線形分布は,現実的にはよく見られるものであるが,属性データ変換という観点から見ると決して扱いやすい分布ではない.結果的には補助データ法が平均的に優れており,次いで面積按分法,カーネル法の順に劣り,代表点内包法は極めて悪い推定値を与えた.これらの結果をふまえ,また,現実の属性データ分布を考えると,補助データ法は広く良い推定値を与える方法として評価することができ,また面積按分法も,方法の簡便さを考えると比較的良い方法であると言える.反対に,代表点内包法は,ごく限られた場合にしか正しく動作せず,あまり推奨できる方法とは言えない.
動画像圧縮における動き推定の低消費電力化に関する研究

動画像は高い時間相関性を持ち、動画像符号化では符号化効率を高めるために、一般に動き推定を行いその時間相関を利用する。しかし、時間相関の利用は符号化効率を向上させる反面、動き推定に要する演算量が膨大なために符号化の処理負担を増大させてしまう。昨年にひきつづき、今年度も動き推定を用いない動画像符号化に関する研究を行った。動き推定を使用しないことで、動画像符号化に要する電力を低減することが可能となる。画像符号化には時間相関を使用しないフレーム内符号化と呼ばれる方式がある。各時刻の画像を独立に符号化するために、この方式は動き推定を必要とせず、符号化の処理負担が軽い。しかし、時間相関を利用しないため、符号化効率は一般に低い。本研究では、複数の時間の画像を合成し、時間相関を空間相関に置き換えて符号化効率を向上させることで、動き推定を使用せず時間相関を利用する符号化法を考察した.この研究によって、単純なフレーム内符号化に比べ符号化効率が高く,動き推定に基づく方式に比べ演算量の少ない動画像符号化が可能となる。また、符号化の際にフレーム内符号化として研究された多くの可逆符号化方式を適用可能であるため、特に動画像の可逆符号化において有効な方法であると考えている。提案法は、時間相関の高い動画像に対して有効であることが確認された。また、使用するフレーム数や合成手法に関する自由度に関する考察を行った。提案法の有効性は合成されたフレームの相関係数と関連があり、相関係数が高いほど符号化効率が向上する。したがって、相関係数を直接計算することで、使用する動画像の性質に応じて有効な合成手法、フレーム数を選択することが可能となる。
非遺伝子導入型ダイレクトリプログラミングによるヒト再生医療用細胞の誘導

本研究では、遺伝子の導入を避け、種々のシグナル伝達経路やヒストン修飾を制御する低分子化合物を同時に用いることによって、ヒト線維芽細胞から必要性の高い再生医療用細胞のダイレクトリプログラミングを目指す。初年度は、研究実施計画に則り、低分子化合物によるヒト線維芽細胞から各種細胞へのダイレクトリプログラミングを検討した。数種類のヒト線維芽細胞に対し、それぞれの細胞に特異的な低分子化合物の候補を複数組み合わせ、サイトカインを含む分化誘導培地へ添加し、濃度と培養時間を変化させながら、線維芽細胞を培養した。化合物の候補としては、我々の研究室から報告した線維芽細胞から神経細胞および褐色脂肪細胞への直接誘導を行う際に使用した化合物に加え、それぞれ神経幹細胞、心筋細胞、肝細胞などの機能および分化に重要であると報告されているもの、あるいはその可能性のあるものを使用した。これらはシグナル伝達経路の阻害剤および活性化剤、ヒストン修飾酵素の阻害剤などである。それぞれの化合物について上記のように数週間培養した細胞に対し、目的の細胞に特徴的な形態変化と特異的な遺伝子の発現についてそれぞれ解析した。その結果、神経幹細胞への誘導では、元の線維芽細胞と比べより小さな細胞体となっており、これは幹細胞に特徴的な形態の変化であることが示唆された。さらに、神経幹細胞に特異的な遺伝子であるSox2やNestinといった遺伝子の発現が活性化していることが判明した。免疫染色を行ったところ、Nestinの染色がはっきりと観察されており、神経幹細胞へ少なくとも部分的な誘導が進んでいると考えられた。初年度は実施計画の通り、低分子化合物によるダイレクトリプログラミングのプロトコールについて詳細に検討を行った。また、特定の細胞に分化誘導するための誘導培地についても複数検討を行った。計画していた、候補となる低分子化合物についてはほとんど全てを使用し、可能性のある化合物の組み合わせについても、その多くを試行することができた。その結果、神経幹細胞を含むいくつかの細胞腫において、特徴的な形態の変化や遺伝子の発現を確認し、部分的な誘導が生じていることが判明した。そのため、研究の進歩状況は概ね順調に進んでいると考えられる。初年度に行った低分子化合物によるダイレクトリプログラミングのプロトコールについての検討は、本研究において最も重要なステップであるため、次年度以降も引き続き低分子化合物の組み合わせ、培地組成、サイトカインなどについて種類や濃度の検討・最適化を行う。また、申請時、候補として上げたもの以外の化合物を検討し、ダイレクトリプログラミングに効果的な化合物の同定を試みる。また、実施計画にあるように、線維芽細胞以外の体細胞である脂肪組織由来および骨髄由来間葉系幹細胞を用いて同様な誘導を試みる。神経幹細胞などの部分的な誘導に成功した細胞について、化合物の組み合わせやプロトコールの最適化を行い、次の実験項目へ進むことが重要である。実施計画の通り、それぞれの細胞腫について種々の機能解析と詳細な遺伝子発現解析を行う予定である。同時にiPS細胞などから目的の細胞への分化誘導も検討し、上記の実験に対しコントロールとして用いる予定である。

また、申請時、候補として上げたもの以外の化合物を検討し、ダイレクトリプログラミングに効果的な化合物の同定を試みる。また、実施計画にあるように、線維芽細胞以外の体細胞である脂肪組織由来および骨髄由来間葉系幹細胞を用いて同様な誘導を試みる。神経幹細胞などの部分的な誘導に成功した細胞について、化合物の組み合わせやプロトコールの最適化を行い、次の実験項目へ進むことが重要である。実施計画の通り、それぞれの細胞腫について種々の機能解析と詳細な遺伝子発現解析を行う予定である。同時にiPS細胞などから目的の細胞への分化誘導も検討し、上記の実験に対しコントロールとして用いる予定である。
生体分子構造データのグラフによる統一の試み

生物学データは階層的であり、これにもっとも適したデータ形式はグラフである。この研究では生物学的グラフを比較する方法を研究開発し、低分子構造グラフによる構造-活性相関、タンパク質超分子複合体モデルのグラフベースの構築方法、系統樹(グラフ)の比較による直系群の同定方法などを開発した。タンパク質複合体モデルについては、ヒト複合体のモデリングにより新たな疾患関連変異をインターフェースに同定した。また、DNA複製系複合体について構築したモデルを、電子顕微鏡単粒子解析などで実験的に検証し、モデルが実験構造によく一致することを示すなど、グラフベースの方法論の有効性を示した。1)生理的複合体グラフ推定法の開発本年度は、分子間相互作用をグラフで表現し、2次データベース化するプログラムをSIRDシステムに実装する事を目的に研究を行った。まず、PDBフォーマットがmmCIFに移行した事を受けて、SIRDシステムのmmCIF対応と高速化を行った。開発したシステムは相互作用を分類し、等価なインタフェースを同一エッジとして観察する事ができる。また、低分子リガンドなどとの相互作用も表現可能である。さらにこの方法を応用して、結晶構造を自動的に生理的複合体に変換しグラフマッチにより分類データベース化する方法の開発を開始した。グラフマッチには、独自開発の高速グラフマッチ法を利用するが、本年度この特許が成立した(特許第5484946号平成26年2月28日)。2)複合体構造モデリングシステムと実験データによる検証本研究で開発するグラフデータベースを利用した未知複合体モデリング機能をテストする為に、主としてレプリソーム複合体のモデリングと実験的構造解析を平行して行った。グラフベースのモデリングシステムとして、複数のタンパク質やリガンド分子をクエリとして、SIRDシステムにより作成されたPDB2次データベースを検索し、複合体モデリングの参考になる既知構造と、それぞれの相互作用をグラフとして出力、表示するプログラムを開発した。これを用いて、ラギング鎖DNA合成を行うDNAポリメラーゼ-Fenヌクレアーゼ-DNAリガーゼ-PCNA-DNAの5者複合体構造、DNAミスマッチ部位切断酵素NucS-PCNA-DNA3者複合体などのモデリングを行った。さらに、検証のため、DNAポリメラーゼ-Fenヌクレアーゼ-PCNA-DNA複合体およびNucS-PCNA-DNA複合体の電子顕微鏡解析、NucS-DNA複合体のX線結晶解析を行った。後者は解析に成功し、論文を準備中である。1)代謝-構造相関のグラフデータベース化:平成26年度は天然生理活性分子(主に植物の産生する生薬)の構造分類に本研究で開発したグラフマッチの方法を応用し、Molecular Informatics誌2014 Best Paper Awardを受賞した。開発研究においては、生体分子複合体のグラフ表現と比較法の開発を行った。これは低分子やDNAなどのリガンドも含めた比較が可能なデータ形式であり、これまでに例のないものである。生体分子複合体グラフは公開中のSIRD(http://sird.nagahama-i-bio.ac.jp/sird/)から閲覧可能である。加えて、進化系統樹(木グラフ)のグラフ比較法の開発に着手し、グラフ表示ツールを作成した。この方法は、異なる遺伝子やタンパク質について作成された系統樹を重ね合わせる事ができる。これらを組み合わせることで、多様な階層の情報をグラフにより統一的に解析する当初の目的のための基盤が整うことになる。2)複合体モデル-実験データのグラフによる比較:平成26年度は、予想された複合体モデルと実験データの整合性を低分解能の密度マップと分子モデルの比較で行う事を目的として、グラフマッチによる複合体構造と密度マップの比較法の開発を継続した。暫定的な結果として、密度マップを形状に従ってグラフ化して、タンパク質複合体構造グラフと比較する方法には、現在のグラフマッチのパラメータ、特にエッジの定義の調整が必要であることが示唆された。3)実験的検証:実験的検証として複合体構造解析を行った。NucS-DNA複合体およびRecJ-GINS複合体の結晶化に成功し、X線結晶解析により構造モデルを構築した。また、NucS-PCNA-DNA複合体について電子顕微鏡解析により計算機モデリングの結果を支持するデータが得られ、論文作成中である。NucSについては九州大学、タカラバイオと共同で利用法特許を出願した。FEN-Lig-PCNA-DNA複合体においては暫定的な三次元再構成像が得られた。1)代謝-構造相関のグラフデータベース化:進化系統樹(木グラフ)のグラフ比較法の開発に着手し、グラフの比較アルゴリズムと表示ツールを作成した。この方法は、異なる遺伝子やタンパク質について作成された系統樹を重ね合わせるものであり、遺伝子重複や遺伝子配列解明数の爆発的増加により極めて複雑になった系統樹から直系群を抽出するために用いることができる。これらのグラフアプリケーションを組み合わせることで、多様な階層の情報をグラフにより統一的に解析する当初の目的のための基盤が整った。2)複合体モデル-実験データのグラフによる比較:予想された複合体モデルと実験データの整合性を電子顕微鏡単粒子解析などの低分解能の密度マップと分子モデルを比較する事を目的として、グラフマッチによる複合体構造と密度マップの比較法の開発を継続した。特にエッジ(分子間配置)の定義について、価数(結合数)を基準とした粗視化相対配置の効果を検討した。さらに超分子複合体構造を低分子リガンド等を含めてグラフにより比較・分類する方法を開発し、構造の解明されたタンパク質について分類を行った。EndoMS(NucSから新たに解明された機能に基づき改名。

この論文はNAR Breakthrough Articleに選定された)-PCNA-DNA複合体について電子顕微鏡解析により計算機モデリングの結果を支持するデータが得られ、論文を投稿中である。EndoMSについては本年度、PCRを利用した遺伝子診断に応用するため九州大学、タカラバイオと共同で特許をPCT出願した。さらに、FEN-Lig-PCNA-DNA複合体の電子顕微鏡解析が終了し、現在論文を作成中である。生物学データは階層的であり、これにもっとも適したデータ形式はグラフである。この研究では生物学的グラフを比較する方法を研究開発し、低分子構造グラフによる構造-活性相関、タンパク質超分子複合体モデルのグラフベースの構築方法、系統樹(グラフ)の比較による直系群の同定方法などを開発した。タンパク質複合体モデルについては、ヒト複合体のモデリングにより新たな疾患関連変異をインターフェースに同定した。また、DNA複製系複合体について構築したモデルを、電子顕微鏡単粒子解析などで実験的に検証し、モデルが実験構造によく一致することを示すなど、グラフベースの方法論の有効性を示した。1)生理的複合体グラフ推定法の開発分子間相互作用グラフ化および複合体グラフのグラフマッチについては、ほぼ予定通り達成できた。電子顕微鏡単粒子解析などで得られる低分解能の密度マップと分子モデルの比較をグラフマッチにより行う方法の開発では成果で述べたように、グラフマッチのパラメータ特にエッジの定義の調整が必要である事が判明した。この検討に時間を要したため、この項目に関して計画より大幅に遅れている。2)複合体構造モデリングシステムと実験データによる検証グラフベースのモデリングシステムとして、複合体モデリングの参考になるテンプレート構造を簡便にを検索できるシステムをDNAポリメラーゼ-Fenヌクレアーゼ-PCNA-DNA複合体およびNucS-PCNA-DNA複合体の電子顕微鏡解析、NucS-DNA複合体のX線結晶解析に応用して結果が得られた事から、ほぼ計画通りに進行していると思われる。27年度が最終年度であるため、記入しない。構造情報生物学1)代謝-構造相関のグラフデータベース化:平成26年度は、天然生理活性分子(生薬)の構造分類の報告は高い評価を受けた(Molecular Informatics誌2014 Best Paper Award)。そこで平成27年度は最終年度である事を考慮して、この方法を代謝物や医薬品にまで拡張して、代謝および代謝調整と構造相関の解析を行う。具体的には、代謝物分子の代謝過程、および医薬品や天然生理活性分子との構造類似性をエッジとしたグラフからグラフモチーフ(分子構造類似性と機能のパターン)を抽出する方法を開発する。
初期胚細胞の運命決定における転写を介した時間制御機構の解明

本課題では、マウス胚盤胞期において、栄養外胚葉、内部細胞塊、原始内胚葉、エピブラストへの運命決定に転写が、発生進行の時間を追ってどのように制御されているのか解明することを目的に研究を進めている。現在までに、アセチル化ヒストンと結合するBETファミリータンパク質(BET; Brd2, Brd3, Brd4, Brdtからなる)の機能をJQ1薬剤で阻害した場合、内部細胞塊からエピブラストにいたる過程で多能性幹細胞系譜特異的に発現するNanogなどの遺伝子が転写レベルで低下すること、その一方で、胚盤胞全体でユビキタスに発現する遺伝子が発現上昇することを見いだしている。本年度は、下記の内容を明らかにした。1BETの化学阻害剤で失われた転写機能がBrd2とBrd4のどちらの分子に依存しているのか、Brd2及びBrd4遺伝子欠損マウス胚を用いて標的遺伝子の発現をwhole mount in situ hybridization法にて解析した。その結果、Brd2ではなく、主にBrd4が標的遺伝子の転写活性化・抑制化に関与していることを明らかにした。2Brd4欠損胚において細胞運命がどのように影響を受けているか免疫染色法で解析したところ、エピブラスト以外の栄養外胚葉や原子内胚葉系譜では大きな影響は見られないことが分かった。3IPAからBETの機能阻害によって発現低下した遺伝子群が関連すると示唆されたJAK-STAT3経路について、BETがどのように関わっているか解析を進めた。具体的には、JAK-STAT3経路の活性化剤・阻害剤とBETの阻害剤を組み合わせて、下流マーカーの挙動を解析した。その結果、BETはSTAT3が核内で安定に存在して転写を活性化する過程に必要であることが示唆された。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本課題では、マウス胚盤胞期において、栄養外胚葉、内部細胞塊、原始内胚葉、エピブラストへの運命決定過程における転写が時間的にどのように制御されているのか解明することを目的に研究を進めている。現在までに、アセチル化ヒストンと結合するBETファミリータンパク質(BET; Brd2, Brd3, Brd4, Brdtからなる)の機能をJQ1薬剤で阻害した場合、Nanogの発現(内部細胞塊及びエピブラスで発現する)が失われること、その一方で、Oct4, Gata6, Cdx2の発現は影響を受けないことを見いだしている。上述の4種類の細胞系譜で特異的に発現する遺伝子について、新生RNAの転写が核内で影響をうけているか、イントロンを含む蛍光プローブを用いて超解像レベルで可視化した。結果、BETの機能を薬剤で阻害した場合には、Nanog遺伝子座における新生RNA転写は、顕著に低下していたが、Oct4, Gata6, Cdx2の遺伝子座からの新生RNA転写は影響を受けていなかった。つまり、BETは、タンパク質の産生・安定性やmRNAの安定性などには影響を与えず、主に新生RNAの転写レベルでNanogの活性化に働くことが示された。実際、胚盤胞内では、Brd2及びBrd4のタンパク質が核内に特異的に分布していた。また、BETの機能阻害で変動した遺伝子群について、whole mount in situ法を用いて発現解析を行った。結果、低下した遺伝子の多くは内部細胞塊特異的に発現していたが、上昇した遺伝子の多くは、胚盤胞全体でユビキタスに発現していることが分かった。更に、これらの発現変動した遺伝子群がどのようなシグナル経路に関連しているのかIPA解析を行ったところ、胚性幹細胞の維持などいくつかの特定のシグナル経路との関連性が示めされた。核内特定遺伝子座における新生RNAの転写状態を解析するために必要な技術である蛍光プローブを用いたin situ hybridization法については、再現性の高い実験系を確立することに成功した。免疫染色と新生RNA発現を同時に解析する技術については、平成30年度も継続して条件検討をおこなう。また、BETの機能を阻害した場合に、発現低下した遺伝子群だけでなく、発現上昇した遺伝子群についても解析対象とすることで未報告の新規な知見を得ることができた。特に、IPA解析を行うことで、BET機能に関わる未報告のシグナル経路候補を複数同定することに成功した。更に、Brd4変異マウスを海外の公的機関から導入し、Cre及びFlpe過剰発現マウスと交配することで、既にBrd4ホモ変異胚の解析を開始できる段階にまで至った。

その結果、Brd2ではなく、主にBrd4が標的遺伝子の転写活性化・抑制化に関与していることを明らかにした。2Brd4欠損胚において細胞運命がどのように影響を受けているか免疫染色法で解析したところ、エピブラスト以外の栄養外胚葉や原子内胚葉系譜では大きな影響は見られないことが分かった。3IPAからBETの機能阻害によって発現低下した遺伝子群が関連すると示唆されたJAK-STAT3経路について、BETがどのように関わっているか解析を進めた。具体的には、JAK-STAT3経路の活性化剤・阻害剤とBETの阻害剤を組み合わせて、下流マーカーの挙動を解析した。その結果、BETはSTAT3が核内で安定に存在して転写を活性化する過程に必要であることが示唆された。今後、Brd2及びBrd4欠損マウス胚を解析することで、BETの機能阻害で観察された転写機構の異常がBrd4とBrd2のどちらの分子の機能に依存しているのか、更には、それぞれの分子がどのような転写制御機能を担っているのか明らかにする。また、IPA解析から得られたBETと関連する候補シグナル経路の活性化や遮断によって、BETの標的遺伝子の転写がどのような影響を受けるのか解析することで、BETの分子経路とその機能を解析する。これらの解析から、発生過程における時間制御機構を解明する。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
プラズマCVD法による銅薄膜の選択形成に関する研究

本研究では,高品質銅薄膜形成法の開発を目的として,プラズマCVD法による銅薄膜形成を調べ,以下のような結果を得た.(1)有機金属材料のH_2希釈率を70から88%以上に増加すると膜質が良くなり,膜中の銅濃度とグレインサイズが各々70から99%以上,10から100nm以上になり,これに伴い抵抗率も9から2μΩcmへと低下する.(2)高品質膜が得られるH_2希釈率が高い場合にはプラズマ中のH原子の発光が強く,Hが膜の不純物除去に重要であることが示唆された.(3)光吸収法により測定したプラズマ中の銅原子の密度は10^9cm^<-3>程度であり,得られた成膜速度5nm/minを説明するのに必要な密度より2桁低い.(4)質量分析器を用いて有機金属材料Cu(hfa)_2の解離イオン化断面積の予備的な結果を得た.本研究では,高品質銅薄膜形成法の開発を目的として,プラズマCVD法による銅薄膜形成を調べ,以下のような結果を得た.(1)有機金属材料のH_2希釈率を70から88%以上に増加すると膜質が良くなり,膜中の銅濃度とグレインサイズが各々70から99%以上,10から100nm以上になり,これに伴い抵抗率も9から2μΩcmへと低下する.(2)高品質膜が得られるH_2希釈率が高い場合にはプラズマ中のH原子の発光が強く,Hが膜の不純物除去に重要であることが示唆された.(3)光吸収法により測定したプラズマ中の銅原子の密度は10^9cm^<-3>程度であり,得られた成膜速度5nm/minを説明するのに必要な密度より2桁低い.(4)質量分析器を用いて有機金属材料Cu(hfa)_2の解離イオン化断面積の予備的な結果を得た.
ため池生態系の保全と復元のための高精度調査に基づく淡水魚の「保全単位マップ」作成

ため池生態系の保全と復元において,埋土種子からの発芽や周辺地域からの飛来が期待できない在来淡水魚は,移殖放流によって生息地の拡大を図る必要がしばしばある.そこで,岐阜県美濃地方のウシモツゴ,トウカイヨシノボリ,デメモロコをモデルケースとして,近代以前の個体群構造を高精度に復元し,保全のための放流可能範囲を明確にすることを試みた.その結果,濃尾平野周辺の丘陵地のため池や湿地に生息する魚類の個体群は同一水系であっても丘陵地ごとに分化していることが本来の状態であり,ため池生態系の復元における放流可能範囲は極力狭く設定する必要があることが明らかになった.今年度は,ウシモツゴ以外の希少魚種として主にデメモロコ(環境省レッドリスト絶滅危惧II類,岐阜県レッドリスト絶滅危惧I類)とトウカイヨシノボリ(環境省及び岐阜県レッドリスト準絶滅危惧)の分布と遺伝的集団構造,生活史と河川内での移動行動についての研究を行った.デメモロコについては,岐阜市内の河川を中心に分布調査を行い,岐阜市では一部地域にのみ生息することが明らかとなった.本種は琵琶湖水系の個体群との間に遺伝的分化が見られるが,今年度の調査で岐阜県岐阜市,養老町,南濃町,愛知県三河地方の4地域で採集した199個体のmtDNA部分塩基配列(ND5遺伝子約1kbp)を比較した結果,同じハプロタイプが全ての地域に分布しており,遺伝的分化が見られなかった.また,岐阜市の生息地で毎月採集を行い,生活史を調査した結果,河川の深場で越冬し,春から夏に水路に遡上して産卵することが明らかになった.岐阜市内全域で約300地点の魚類調査をおこなっているが,デメモロコの分布が確認できる範囲は長良川支流の一部(約2km×2kmの範囲)に限られているため,その範囲内で生活史が完結していると考えられた.トウカイヨシノボリについては,分布域全体(岐阜県・三重県・愛知県)での遺伝的集団構造を調査した.29地点134個体のmtDNAの部分塩基配列(ND5遺伝子約1kbp)を解析した結果,地理的な3つのクレードに分けることができた.本種はウシモツゴと同様に濃尾平野周辺の丘陵地のため池に分布しており,mtDNAの部分塩基配列の系統地理的パターンも似ていたことから,同様の地理的集団構造を持つことが示唆された.他の希少魚種として,イチモンジタナゴとシロヒレタビラの分布調査とmtDNAの解析もおこなったが,この2種は琵琶湖由来の外来個体群か,あるいは外来個体による遺伝的撹乱を受けた個体群しか見つからなかった.本研究課題の最終年度において,絶滅危惧種ウシモツゴのミトコンドリアDNA(mtDNA)全塩基配列を複数の個体群について決定,比較した.既存の研究(部分塩基配列約700bpを解析,もしくは調節領域のRFLP)では,伊勢湾周辺のウシモツゴは「濃尾平野」「名古屋東部丘陵」「三河・伊勢」の3系統に分かれることが明らかにされていたが,mtDNAの全塩基配列(16611bp)の解析の結果,「濃尾平野」系統は,さらに「美濃・関盆地」と「それ以外の平野部」に分かれることが示された.現在の地形および近代以前の河川流路とウシモツゴの遺伝的分化のパターンを検討した結果,ウシモツゴのmtDNAの系統は水系の連続性とは関係なく,更新世段丘の分布に対応していた.現在の伊勢湾周辺の水系は最終氷期最盛期(LGM,約2万年前)には伊勢湾全体が陸化していたためにほとんどが連結しており,近世までは木曽三川(木曽川・長良川・揖斐川)の下流域が網目状の流路で連結していたが,更新世段丘上のウシモツゴの遺伝的集団構造が維持されてきたのは,丘陵地のウシモツゴ個体群から下流への流下は容易に生じるが,逆の移住は生じにくいために丘陵地間の遺伝的交流がなかったためと考えられる.現在では低標高地域におけるウシモツゴ個体群は人為的影響によって絶滅しており,平野部のウシモツゴ個体群がどのような遺伝的特徴を持っていたかは不明だが,更新世以降の気候変動による海水準の変動は平野部への海進などによって低標高地域のウシモツゴ個体群をしばしば絶滅させ,段丘上のレフュージアからの流下によって個体群の再生がなされてきたことも考えられる.また,ウシモツゴ以外の希少淡水魚として,トウカイヨシノボリとデメモロコについてもmtDNAの部分塩基配列の解析をおこない,ウシモツゴの地理的分化のパターンと比較することで,それぞれの種の保全単位の検討を行った.ため池生態系の保全と復元において,埋土種子からの発芽や周辺地域からの飛来が期待できない在来淡水魚は,移殖放流によって生息地の拡大を図る必要がしばしばある.そこで,岐阜県美濃地方のウシモツゴ,トウカイヨシノボリ,デメモロコをモデルケースとして,近代以前の個体群構造を高精度に復元し,保全のための放流可能範囲を明確にすることを試みた.その結果,濃尾平野周辺の丘陵地のため池や湿地に生息する魚類の個体群は同一水系であっても丘陵地ごとに分化していることが本来の状態であり,ため池生態系の復元における放流可能範囲は極力狭く設定する必要があることが明らかになった.今年度は,絶滅危惧種であるウシモツゴの地域集団間の高精度な系統地理解析のために,ミトコンドリアDNAの全塩基配列決定を行った.これまでに関市と犬山市産から一個体ずつ決定し,いずれも16611塩基対であった.既知の文献で用いられた730塩基対の部分

塩基配列では,両ハプロタイプ間で2カ所のSNPsしか見られなかったが,mtDNA全塩基配列で比較すると64カ所のSNPsが見られたため,遺伝子系図の推定に十分な情報量であることが明らかになった.ウシモツゴ以外の魚種については,カワバタモロコ,デメモロコ,トウカイヨシノボリについて標本を収集し,ミトコンドリアDNAの部分塩基配列による予備的な集団構造の解析をおこなった.ウシモツゴは中山間地域において各ため池の集団間でハプロタイプが異なるが,他の魚種においても濃尾平野の集団は比較的均一である傾向にあるものの,中山間地で集団間のハプロタイプが異なる傾向にあった.このことは,中山間地のため池における集団間のハプロタイプの異同が,メタ個体群の近年の人為的断片化によるものではなく,中山間地で本来生じていた集団分化によるものであるという可能性を示している.各魚種の分布調査は,岐阜市を中心におこなった.岐阜市内のため池台帳に記載されているため池47地点中40地点の魚類相を調査し,周辺市町村においても任意に地点を選定して調査した.その結果,市街化が進みつつある岐阜市におけるこれらの魚種の生息地は極めて限られており,各生息地の保全を早急に検討する必要があることがあらためて示された.水系内の移動行動や生活史については,デメモロコについて調査を開始した.関市のウシモツゴについてもNPO法人ふるさと自然再生研究会による人工水路での移動行動の実験と協働を開始した.ウシモツゴの遺伝的解析の進展は遅れているものの,比較のための他魚種の分布調査,遺伝的解析,生態調査は当初の計画通り順調に進行している.また,成果の公表も適宜おこなうことができた.主な対象種であるウシモツゴのミトコンドリアDNA全塩基配列の解析を開始し,他の希少種を含めた野外での分布調査,生態調査についても予定通り開始することができた.ウシモツゴのミトコンドリアDNA全塩基配列の解析を進める.トウカイヨシノボリとデメモロコの解析結果は論文としてとりまとめる.これらの希少魚種の分布情報,遺伝的集団構造をもとに,過去の地形変化や土地利用の変遷の情報と合わせた比較を行うことで,これらの希少魚種の本来の移動可能範囲と集団構造を推定し,保全単位の空間配置を記した「保全単位マップ」を作成する.ウシモツゴのミトコンドリアDNA全塩基配列の解析を進める.他の希少魚種についても,ミトコンドリアDNAの解析をもとに集団構造を推定し,それぞれの分布調査と野外での移動生態の調査をおこなう.遺伝子解析と野外調査の補足をおこなうために調査機材や消耗品の購入にあてる.また,調査補助などの謝金,成果公表のための印刷費や旅費にも使用する.初年度に行った予備的な調査や実験の結果をもとに,多くのサンプルを対象にした遺伝子解析と,野外調査をおこなうため,必要な調査機材や消耗品などの購入に充てる.
高温面上での固液接触発生時のぬれ開始条件

液体による高温面の非定常沸騰冷却中の高温面上のぬれ状態の回復は,高温面の急速冷却開始を決定づける重要な因子である.本研究では,沸点を大きく超える高温金属表面へ液滴を滴下したとき、高々10msの短時間内で生じる非定常沸騰に対応可能な高速応答性に優れた熱伝達測定法を確立した.そして,高速ビデオによる沸騰観察との同期測定によって,固液接触後の急速加熱による蒸気膜形成でぬれ状態の維持が阻害されるまでの非定常伝熱の素過程についての測定データを得た.液体による高温面の非定常沸騰冷却中の高温面上のぬれ状態の回復は,高温面の急速冷却開始を決定づける重要な因子である.本研究では,沸点を大きく超える高温金属表面へ液滴を滴下したとき、高々10msの短時間内で生じる非定常沸騰に対応可能な高速応答性に優れた熱伝達測定法を確立した.そして,高速ビデオによる沸騰観察との同期測定によって,固液接触後の急速加熱による蒸気膜形成でぬれ状態の維持が阻害されるまでの非定常伝熱の素過程についての測定データを得た.高温面のぬれ回復条件の定式化は,遷移沸騰領域での素過程の解明のみならず,高温面の沸騰冷却を利用する工業的応用面から非常に重要である.本年度は,固体側の非定常熱伝導と連成した非定常沸騰の観点に基づいたぬれ回復条件の解明に必要となる高温面上の二相界面或いは三相境界線上の温度・熱流束の非定常測定に用いる表面温度センサーの試作と性能評価を実施した.まず,固液接触中に生じる表面温度変化測定に要求される1kHz以上の応答周波数を実現するための表面温度センサーの構造と材料,測定誤差を数値計算に基づき検討した.そして,放電孔加工と無電解メッキを用いて,厚さ5mmのNi円板上に3μmのNi薄膜とφ0.3mmのクロメル細線端面との接合点を複数形成した表面熱電対を低コストで簡単に作成する方法を実証した.試作伝熱面は,熱放射ヒーターとともに非定常沸騰観察装置に組み込み,エタノール単一液滴衝突時の非定常沸騰過程と固液界面の温度変化の同時測定を実施して,表面温度センサーの耐久性と時間応答性を検証した.試作した薄膜センサーは,50回を超える液滴滴下による沸騰に対しても破壊されることなく機能し続け,次年度実施予定の非定常沸騰実験に必要な耐久性を確認した.高温面上への液滴衝突時の熱起電力変化と高速ビデオカメラによる非定常沸騰状況観察との対応関係から表面温度センサーとしての動作確認を行い,研究目的を達成する上で重要なセンサーの製作方法は確立できた.しかし,急冷時の温度変化に基づくセンサー時定数は5ms程度で,予測性能の約100倍と大きかった.原因として,検証方法の誤謬或いは細線の絶縁膜形成不良による伝熱面内部での測温点形成のいずれかと考えており,現在測定方法の確認と絶縁方法の改善を行っているところである.時間応答性を再度確認した上で,次年度の研究計画を実施する予定である高温面のぬれ回復機構の定式化は,遷移沸騰の素過程の理解に不可欠なだけでなく高温面の沸騰冷却を利用する工業的応用面からも重要である.本研究の目的は,高温面上の固液接触面に形成される二相界面或いは三相境界線上の局所の温度・熱流束変化測定と高速度同期撮影を行い,固体側の非定常熱伝導と連成した非定常沸騰の観点に基づいて,固液界面のぬれ状態が乾き状態への移行に必要な固体側の熱的条件を明らかにすることである.本年度は,Ni円板表面上の薄膜熱電対の形成プロセスを改良して固体表面直下3μmの測温点でのステップ応答時間を200μsまで改善し、熱伝導逆問題解析プログラムを開発した。非沸騰条件で固液接触開始後の表面温度と表面熱流束の測定値は、非定常熱伝導の解析解とよく一致していた.沸騰実験での表面温度・表面熱流束変化は、測温点近傍での10kHz程度のぬれや乾き状態の変化に十分追随しており、研究遂行に必要な計測性能達成を確認した.液滴衝突速度と高温面初期温度をパラメータとする最大230°Cまで加熱したNi円板の測温点上へのエタノール単一液滴の滴下実験を実施し,固液接触後の非定常沸騰状況に対応した表面温度・表面熱流束変化に注目した解析を行った.その結果、初期温度がエタノールの自発核生成温度(約190°C)付近を境に固液接触直後のぬれ状態から乾き状態への遷移時間と到達熱流束に大きな相違を見出した.高温域と低温域での乾き面へ遷移時間は、それぞれ1ms以下と数ms数十msであった.高温域では高密度で微細気泡の急速成長・合体で生じる薄液膜の形成と消耗,低温域での通常の核沸騰が発達する状況下での液膜破断が各温度域での乾き面が出現のトリガーとなっていた。前者の液膜消失直前での熱流東は10MW/m^2にi到達したが、後者では高々1MW/m^2であった.各温度域の境界とぬれ状態が維持可能な固体側の熱的条件について,局所の積算熱流束値を用いた定式化を検討しているところである.サブクール度33K53K,衝突速度1.22.0m/s,直径4mmの単一エタノール液滴を衝突させたときの高温面上での非定常沸騰実験を行った.

大気圧下のエタノールの自発核生成温度197°Cを含む160°C250°Cの範囲で,高温面の初期温度を5Kおきに設定して実験した.沸騰観察と温度計測に基づき,固液接触開始後液滴が高温面上に滞在する高々数十msの時間内での沸騰過程は,三つの様式に分類された.1)高温面のぬれ状態が保たれ,核沸騰が維持可能な領域.2)核沸騰で生じた一次気泡の合体により固液接触界面上で蒸気膜が成長し,ついには蒸気膜で覆われた十分発達した膜沸騰状態(乾き面)への遷移が生じる領域.3)固液接触開始と同時に固液界面全体に蒸気膜が形成され,乾き状態への遷移が直ちに生じる領域.が出現した.各領域が出現する液滴速度,サブクール度,高温面初期温度範囲をマッピングした.領域3)では,ビデオ撮影コマ間隔44μsで核沸騰の存在は確認できなかったため,自発核生成過程により非ぬれ状態の膜沸騰領域に移行すると判断した.領域1)における高温面のぬれ状態が維持可能な上限温度は,液過熱限界温度とほぼ同じ185°C以上の領域に存在し,液滴速度とサブクール度の増加と伴に高温側にシフトした.一方,自発核生成を伴う領域3)は,液過熱限界温度よりも50K程度高温側に存在することが分かった.一方,領域2)では,初期高温度の上昇と伴に膜沸騰状態への遷移に要する遅れ時間が小さくなり,領域3)の44μs以下に漸近する傾向を示した.さらに,高温面でのぬれ状態が持続可能な条件として,高速温度測定より評価した固液接触中の固体側から液体側への積算熱流束による評価を行った.非定常沸騰過程におけるこの遅れ時間の存在がスプレー冷却などの現実の冷却におけるぬれ開始温度が液体の過熱限界温度を超えた高温領域に存在できる知見を得た.初年度に研究目的の達成に必要となる固液接触時の高速応答性を有する非定常熱伝達計測システムの性能未達のため若干遅れていた。しかし、当該年度に仕様を満足するシステムを構築し、当初の計画通り高温面上への単一液滴衝突実験を実施した。現在,得られた実験結果に基づき、単一液滴衝突後の固液接触面がぬれ状態を維持可能な限界条件についての定式化を着手しており,おおむね順調に進展していると判断した.24年度が最終年度であるため、記入しない。前年度に得られた単一液滴衝突実験データに基づき、固液接触面のぬれ開始条件の特性の定式化を検討する。さらに、遷移沸騰域の素過程を模擬した周期的に液滴が衝突する状況での実験を実施し、ぬれ開始条件に及ぼす固体側非定常熱伝導の復熱の影響を明らかにし、単一液滴衝突時のぬれ開始条件の拡張適用について検討する.研究期間の最終年度を迎えるため、本研究課題で開発した高い時間応答性を有する表面熱伝達計測法、液滴衝突時の非定常沸騰過程の伝熱特性、および固液接触面のぬれ開始条件についての知見を国際沸騰・凝縮伝熱会議で発表すると同時にジャーナルへの論文投稿により,研究成果の公表を行う.24年度が最終年度であるため、記入しない。
ナノサイズで新規な構造を有するナノ電池の創製と原理検証

本研究では,コアの金属ナノ粒子をシリカで被覆し,シリカ被覆層中にカーボンナノチューブ(CNT)を貫通させた後に,シリカ外表面に第2金属を固定化した複合ナノ粒子を創製し,そのナノ粒子が電池としての特性を示すかどうかの検証を行った.つまり,二種類の金属が絶縁物質であるシリカで隔離されつつも,CNTを介して電気的に導通するかどうかを調べた.再現性に問題があったものの,想定していた複合ナノ粒子を得ることに成功し,シリカ層の内外が電気的に導通している可能性が認められた.しかし,CNTを介して電気的に導通しているとは考えにくく,電池として機能するとまでは証明することができなかった.H26年度は,白金を代表とする金属ナノ粒子(コア)をシリカ(シェル)で被覆したコアシェルナノ粒子を調製し,そのコアシェルナノ粒子からカーボンナノチューブ(CNT)を生成させて,半電池として機能するかどうかを調べた.まず白金ナノ粒子をシリカで被覆したコアシェルナノ粒子を調製した.次に,この粒子の構造制御を行う予定であったが,初期の構造制御よりもCNT生成後の構造維持の方が重要であることがわかってきた.そこで,CNTを生成しやすいと考えられる,鉄コアーシリカシェルナノ粒子も調製し,次の検討に進んだ.これらのコアシェルナノ粒子に700°Cでエチレンあるいはエチレンー水素混合ガスを供給することでCNTを生成させた.鉄コアの試料ではエチレンのみを供給することでCNTが生成したが,CNT生成後にはシリカシェル構造が壊れていた.白金コアの粒子に対しては,エチレンー水素混合ガスを供給し,水素分圧を調整することでCNTを生成させることができた.しかし,この試料でもシリカシェルが破壊されているように観察された.そこで,鉄コアーシリカシェルのナノ粒子を取りあげて,シリカ層の厚さを20100nmの範囲で制御し,CNTを生成させる検討を行った.しかし,いずれの試料でもCNT生成時にシリカシェルが破壊された.シリカ構造が破壊された試料の半電池としての電気化学的評価を行ったところ,鉄コアの電気的な酸化還元挙動を観測することができた.しかし,鉄が露出している可能性が高く,シリカシェルで覆われた目的の構造を構築できたとは言えなかった.そこで,本研究着想の発端となったニッケルコアーシリカシェルナノ粒子を調製しCNTを生成させた.その結果,研究着想時と同様に,径の揃った均一なCNTが生成し,シリカシェルの破壊も認められなかった.H27年度は,このコアシェルナノ粒子を用いて検討を進める.H27年度は,ニッケルコアーシリカシェルナノ粒子および鉄コアーシリカシェルナノ粒子からのカーボンナノチューブ(CNT)生成および,その試料の半電池としての電気化学的評価について検討した.ニッケルコアーシリカシェルナノ粒子からは,研究着想時と同様に,シリカ層を破壊することなくCNTの生成を観察することができた.その試料のシリカ層厚さは約50nmであった.しかし,シリカ層の形成条件を変化させると,CNT生成時にシリカ層が壊れる試料も多かった.また,シリカ被覆構造を保ったままCNTが生成する条件が,シリカ層厚さとは無関係であり,その鍵となっている条件を特定することができなかった.一方,昨年度までCNT生成時にシリカ層が破壊されていた鉄コアーシリカシェルナノ粒子においても,シリカ被覆構造を保ったままCNT生成できる条件を見出すことができた.その試料のシリカ層厚さは10nmと薄かったが,この厚さなら必ず安定にCNTが生成するわけではなかった.いずれの試料もシリカ被覆後にサイクリックボルタムグラム(CV)を測定したところ,コア金属の酸化還元挙動は認められず,完全被覆されていることを確認できた.次に,CNT生成後の試料のCVを測定したところ,ニッケルコアの試料ではニッケルの酸化還元ピークがほとんど確認できなかったのに対して,鉄コアの試料では,CNT生成後に鉄の酸化還元ピークを観測できた.両者の違いはシリカ層厚さであるが,TEMで観察しても両者の決定的な違いはわからなかった.結果的にシリカ層の薄い試料でのみCNTを介してコアである金属の電気的導通が得られたと言えるが,系統的に性状を変化させた試料でCV測定を行えなかったため(CNT生成によるシリカ層の破壊により),CNTを介してシリカ層の内外の電気的導通が得られたかどうかを結論づけることはできなかった.本研究では,コアの金属ナノ粒子をシリカで被覆し,シリカ被覆層中にカーボンナノチューブ(CNT)を貫通させた後に,シリカ外表面に第2金属を固定化した複合ナノ粒子を創製し,そのナノ粒子が電池としての特性を示すかどうかの検証を行った.つまり,二種類の金属が絶縁物質であるシリカで隔離されつつも,CNTを介して電気的に導通するかどうかを調べた.再現性に問題があったものの,想定していた複合ナノ粒子を得ることに成功し,シリカ層の内外が電気的に導通している可能性が認められた.しかし,CNTを介して電気的に導通しているとは考えにくく,電池として機能するとまでは証明することができなかった.この研究を着想するきっかけは,ニッケルコアーシリカシェルナノ粒子からシリカシェル構造を破壊することなくカーボンナノチューブが生成することを見出したことであった.

その結果から,コア金属を電池に適した金属種に変えることで,ナノ電池を開発できるのではないかと考えた.しかし,H26年度に実験を始めたところ,コア金属をニッケルから白金あるいは鉄に変更すると,カーボンナノチューブの生成によってシリカシェルが破壊されるという課題があることがわかった.これは研究開始時には予想できなかったことで,そのために研究の進展が遅れることとなった.化学工学H27年度には今,H26年度末に確認したようにニッケルコアーシリカシェルのナノ粒子からカーボンナノチューブを調製し,半電池としての機能を評価する.また,CNT生成時間を調整することで,生成するCNTの長さを制御することを試みる.この制御に成功できなくても電池としての機能に支障はないが,CNTの長さが短い方が,ナノ電池としての評価を行いやすくなるという利点がある.ニッケルコアーシリカシェルのナノ粒子で電池機能が認められた場合には,半電池試料の外表面に白金ナノ粒子(当初予定では鉄)を固定化して,ナノ電池を構築する.白金ナノ粒子の固定化には含浸法を用いる.さらに,できるだけ多くのナノ電池を調製して,非常に高い密度で硫酸中に分散させ,炭素の局所酸化による試料の微小重量変化を熱重量測定計と組み合わせて計測し,ナノ電池としての可能性を評価する.
分裂酵母RNAポリメラーゼIIのサブユニット間及び他の転写因子との相互作用の解析

RNAポリメラーゼIIは、10個以上のサブユニットからなる蛋白質複合体であり、転写の中心となる酵素である。ところが、そのサブユニットの集合様式、サブユニットの空間的配置、あるいは個々のサブユニットの機能などについてはほとんどわかっていない。これらの問題に答えるために、分裂酵母のRNAポリメラーゼIIを材料として解析をおこなった。まず、同定されている12個のサブユニットのうちサブユニット集合の核としての役割が示唆されている第3サブユニットに着目し、その遺伝子rpb3の条件致死性変異の単離を試みた。PCR法を用いて変異を導入し、9個の高温感受性変異と3個の低温感受性変異を単離し変異部位を同定した。いずれの変異株でも制限温度下ではサブユニット3の量が減少していることがウェスタン法により明らかになった。変異サブユニットの性質を野生型と比較するために、サブユニット3にヒスチジンタグを付けRNAポリメラーゼIIをアフィニティー精製した。担体に固定した酵素を、蛋白質変性剤で処理しサブユニットの部分解離を調べたところ、変異サブユニットは他のサブユニットとの相互作用が野生型に比べ弱くなっていた。次に、第3サブユニットと相互作用している他のサブユニットあるいは転写因子を遺伝学的に同定するため、温度感受性変異の抑圧変異を単離を試みた。得られた抑圧変異を相補する遺伝子をゲノムライブラリーから回収したところ、ユビキチンに依存した蛋白質分解に関与するプロテアゾームの構成要素の遺伝子だった。(以上の結果は、現在投稿中。)RNAポリメラーゼIIは、10個以上のサブユニットからなる蛋白質複合体であり、転写の中心となる酵素である。そのサブユニットの集合様式、個々のサブユニットの空間的配置、あるいは個々のサブユニットの機能などについてはほとんどわかっていない。これらの問題に答えるために分裂酵母のRNAポリメラーゼIIを材料として解析をおこなった。まず、同定されている10個のサブユニットのうちサブユニット集合の核としての役割が示唆されている第3サブユニットに着目し、その遺伝子rpb3の温度感受性変異とその抑圧変異を単離することによって、第3サブユニットと相互作用している他のサブユニットあるいは転写因子の同定を試みた。rpb3遺伝子の5'側欠失断片と3'側欠失断片に、PCR法を用いてランダムな変異を導入したライブラリーをそれぞれ作成した後、分裂酵母の野生型株を形質転換し、相同的組み換えによってゲノム中に完全長のrpb3遺伝子と不完全なrpb3遺伝子断片をもつようになった株を選択した。その中から高温感受性(37°Cで増殖不能)あるいは低温感受性(16°Cで増殖不能)を示すものをレプリカ法を用いてスクリーニングし、塩基配列を決定した。現在までに9個の温度感受性変異および5個の低温感受性変異を同定した。そのうちのひとつの温度感受性変異株から低温感受性を示す復帰変異株を単離し、その低温感受性を相補するクローンを分裂酵母ゲノムDNAライブラリーから単離した。また、変異株からRNAポリメラーゼIIを精製しその性質を野生型からの酵素と比較している。)