hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
学校外教育が学校選択および職業キャリアに及ぼす影響に関する実証分析

もう一つは、学校教育において、学校規模、学級サイズ、教員・生徒比率などといった質的側面を把握したうえで、それらの違いが学業成績にどのような効果を持ったかを統計的に検証した。前者の研究は,困難校といわれたある中学校に塾で行われている学習を導入し、学習姿勢や非認知能力の形成、さらには学業成績にいかなる効果を発揮しているのかを、検証したものである。研究の特徴は、準社会的実験環境を捉えてDifference in Differencesを応用した点と学業成績と生徒及び教員アンケートを突合したデータを作成したことにある。研究成果は、大阪大学国際公共政策研究科が発行するディスカッションペーパーとして公表した。後者の研究は、中学校教員の望ましい教育行動とはどのようなものかを、ある地方都市の全国的にも標準的な学力水準にある2つの公立中学校を対象に実証的に検討したものである。まず、それぞれの中学校の校長が優秀であると判断した教員につきインタビュー調査を実施して、教育行動を洗い出して項目化した。さらに、その結果を踏まえて授業の状況や教員の行動や工夫に関するアンケート調査を行い、生徒の学力試験の結果などのデータと照合して、それらの関係の定量的分析を試みた。結果、多くの教育行動項目に対する認知度と試験の成績には有意な正の相関が観察され、生徒の成果向上に資するような教員の行動特性(コンピテンシー)を抽出することができた。成果は、教育社会学会で報告された。「課題1:家計予算制約が学校該教育の受講に及ぼす影響」に関しては、予想外にデータの整備に時間を要している。「課題2:学校外教育が学業成績および進学に与える影響」は、複数年度にわたるパネルデータの作成を継続した。これまでの、過去のデータを分析した結果は、ディスカッションペーパーにまとめられた。また、計画以上のデータを入手し分析を進め、教員のコンピテンシーに研究の対象を広げた部分は、成果を学会で報告した。「課題3:学校教育の質的差異が職業キャリアに与える影響」は、学校卒業の追跡に関して引き続き関係機関との調整を続けることとなった。本研究では、多くの子供が塾や予備校などに通っているという現象に注目し、課程外学習の役割を検証することを目的とする。また、親の子供への干渉、さらにそれを引き起こすための学校から親へのアプローチや情報提供の効果も視野に入れて研究を進める。分析手法における重要な特徴の一つは、偶然に生じた準社会的実験環境を捉え、過程外教育が子供の学習態度や能力、さらには成績に与える影響を純粋に計測する点にある。また、他の要因をコントロールした上で親の子供への関わり方が子供の成績に与える影響も分析する。平成29年度は、「課題2:学校外教育が学業成績および進学に与える影響」に関する研究が進み、論文としてまとめることができた。具体的には、「公立中学校における公文式学習の効果ー何が学習姿勢を変えるのか?」(岡嶋裕子、柿澤寿信、妹尾渉、平尾智隆、松繁寿和、OSIPP Discussion Paper,DP-2017-J-001-Rev)として公表され、国内の学会で報告された。その後、海外の学会で報告するために英訳された。また、引き続き同一の学校にて調査を行い、パネルデーターの第3ウェーブを追加することとなった。
Er:YAGレーザーの歯科保存学への応用に関する基礎的研究

コンタクトチップを用いたEr:YAGレーザーによる歯牙硬組織切削について詳細な検討するために次のような実験を行った.ウシ下顎前歯の歯冠部エナメル質および象牙質にEr:YAGレーザーを照射し,照射面の形状の変化を形態学的に観察し以下の成果を得た.1.1パルスあたりのエネルギーの影響エネルギーが大きくなるに従い,蒸散の程度は大きくなり,同じエネルギーの場合,エナメル質よりも象牙質の方に大きな蒸散効果が認められた.2.パルス数の影響パルス数の増大により蒸散の程度が増大した.象牙質でエナメル質よりは深い欠損がみられ,わずかに褐色に色が変化した部分が認められたものもあった.3.距離の影響エナメル質,象牙質ともに距離を離すと蒸散の程度は明らかに減少した.4.角度の影響プローブと歯面の角度が90度の場合は変化はコンタクトチップの断面の形状と同様の正円の範囲に生じたが,角度が0度に近づくに従い影響を受ける部分は楕円形に変化し,蒸散の深さも減少した.角度が0度では象牙質で僅かに点状な欠損が認められるのみであった.5.注水の影響エナメル質では照射部に色の変化は見られなかった.象牙質で注水なしの場合は面積の半分くらいが褐色になり,一部炭化した部分が点状に散見された.Er:YAGレーザーによる歯質の蒸散効果は各種のパラメータにより影響されることが判明した.またコンタクトチップの接触部分の外周部が深く切削される傾向が認められ,エネルギー密度の分布が不均一であることがうかがわれた.コンタクトチップを用いたEr:YAGレーザーによる歯牙硬組織切削について詳細な検討するために次のような実験を行った.ウシ下顎前歯の歯冠部エナメル質および象牙質にEr:YAGレーザーを照射し,照射面の形状の変化を形態学的に観察し以下の成果を得た.1.1パルスあたりのエネルギーの影響エネルギーが大きくなるに従い,蒸散の程度は大きくなり,同じエネルギーの場合,エナメル質よりも象牙質の方に大きな蒸散効果が認められた.2.パルス数の影響パルス数の増大により蒸散の程度が増大した.象牙質でエナメル質よりは深い欠損がみられ,わずかに褐色に色が変化した部分が認められたものもあった.3.距離の影響エナメル質,象牙質ともに距離を離すと蒸散の程度は明らかに減少した.4.角度の影響プローブと歯面の角度が90度の場合は変化はコンタクトチップの断面の形状と同様の正円の範囲に生じたが,角度が0度に近づくに従い影響を受ける部分は楕円形に変化し,蒸散の深さも減少した.角度が0度では象牙質で僅かに点状な欠損が認められるのみであった.5.注水の影響エナメル質では照射部に色の変化は見られなかった.象牙質で注水なしの場合は面積の半分くらいが褐色になり,一部炭化した部分が点状に散見された.Er:YAGレーザーによる歯質の蒸散効果は各種のパラメータにより影響されることが判明した.またコンタクトチップの接触部分の外周部が深く切削される傾向が認められ,エネルギー密度の分布が不均一であることがうかがわれた.
半径・長さ可変型クランク装置の開発と運動のインピーダンスマッチングに関する研究

「人間に優しい機械・道具」とは,人間の身体の構造や特性にマッチングする機能・メカニズムを持つものと考えられる.したがって,我々は人間中心(主体)にものごとを考え,ものをデザインすべきである.本研究ではその具体例として,自転車のクランク漕ぎ動作を解析的に評価する方法を開発し,この方法に基づく自転車の設計における様々なパラメータやペダリング軌跡の最適値を決定できることを示した.この方法によれば,ライダーの個人差(体格,筋力特性など)を考慮した自転車の設計やトレーニングが可能と期待される.一方,半径/長さ可変型クランク装置を開発し,ペダリング軌跡を従来の円形から非円形にすることによって得られる運動特性の変化は,上記の解析的評価法によれば,数%の向上が期待できることが確認された.この可変型クランク装置は,運動効率の向上だけでなく医学的な下肢不同障害をもつ身障者のリハビリ運動機器,または移動手段の駆動力伝達装置としても有効である.今年は既存の関連研究資料の調査と関連研究開発機関の見学およびロボット工学の研究成果の適用可能性を主に検討した.文献調査等からわかったのは,『人間-自転車システム』におけるペダリング運動の機械力学的効率評価に関する研究が以外と少なく,本研究で行っているペダリング運動効率を最大にするメカニズムの設計論(術)に関しては皆無であることである.以下に今年行った研究実績についてまとめる.・人間の下肢を2リンクあるいは3リンクの回転関節システムとしてモデリングした上,運動学的観点から『可操作度,ω=√<|det(JJ^T)|>』を定義し,それに基づいたクランク軸の最適位置を導出した.・下肢を2リンクあるいは3リンクシステムとしてモデリングした場合,静力学的にγ=J^Tfの関係から『操作力楕円体』を定義し,足先における操作力楕円体から回転力に有効な成分を1周期分積分して得られた値を最大にするクランク軸の位置を導出した.・重力影響を考慮したモデルに上記の評価法を適用し,クランク軸位置の最適位置が決定できることを確認した.・動力学的パラメタを考慮した『動力学的可操作性』を定義し,最適クランク軸位置の決定のための解析を行った(現在,進行中)・半径/長さ可変型クランクの回転軌跡に対して上記の評価法を適用した理論的結果を実験によって検証するため,可変型クランクを設計し現在製作中である.・障害者(足の長さが異る人)のためのペダリング装置として,可変長さ+位相変換型クランク装置の設計,製作中.・下肢の筋肉の特性を考慮した評価のため,任意の姿勢における各関節の出力トルクの計測,データベース化.・筋電図を用いた筋肉の疲労特性計測.実験装置が完成されれば,実験結果と合わせて研究結果を発表する.「人間に優しい機械・道具」とは,人間の身体の構造や特性にマッチングする機能・メカニズムを持つものと考えられる.したがって,我々は人間中心(主体)にものごとを考え,ものをデザインすべきである.本研究ではその具体例として,自転車のクランク漕ぎ動作を解析的に評価する方法を開発し,この方法に基づく自転車の設計における様々なパラメータやペダリング軌跡の最適値を決定できることを示した.この方法によれば,ライダーの個人差(体格,筋力特性など)を考慮した自転車の設計やトレーニングが可能と期待される.一方,半径/長さ可変型クランク装置を開発し,ペダリング軌跡を従来の円形から非円形にすることによって得られる運動特性の変化は,上記の解析的評価法によれば,数%の向上が期待できることが確認された.この可変型クランク装置は,運動効率の向上だけでなく医学的な下肢不同障害をもつ身障者のリハビリ運動機器,または移動手段の駆動力伝達装置としても有効である.
角膜実質創傷治癒の調整による新規治療法の開発

課題1.フックス角膜内皮ジストロフィ(FECD)に関する研究FECD患者から提供された角膜内皮細胞にSV40/hTERT遺伝子を導入して樹立した不死化角膜内皮細胞株(iFCED)を用いて、FECDのin vitroモデルとしての有用性を検討した。iFECDでは、1型コラーゲンやフィブロネクチンなどの異常な細胞外基質(ECM)産生が亢進していることを遺伝子およびタンパクレベルで確認し、FCED患者の臨床的特徴である角膜内皮基底膜肥厚とguttae形成に関与すると考えられるEMT関連マーカーの発現がiFECDにおいて亢進していることを示した。TGF-β経路の各種阻害剤、あるいはsiRNAによるEMT関連遺伝子のノックダウンによりiFECDにおけるECM産生を抑制することを示し、TGF-βシグナル制御による角膜内皮治療薬開発の可能性を示唆する結果が得られた。課題2.角膜実質におけるケラタン硫酸糖鎖の合成とその生物学的機能に関する研究角膜実質の細胞外マトリックス構築に重要であると考えられるケラタン硫酸グリコサミノグリカン(KS-GAG)の生合成経路とその生物学的機能を解析する目的でKS-GAG合成に必須である酵素の遺伝子ノックアウトマウスを用いてKS-GAGの変化と角膜実質厚の変化を調べた。硫酸転移酵素遺伝子Chst5のノックアウトマウスは高硫酸化KS-GAGが消失して鎖長が短くなり、また角膜実質厚も薄くなっていたことからChst5の正常な発現はKS-GAGの伸長に必須であり、正常な角膜厚の維持に必要であることが分かった。一方で別の硫酸転移酵素遺伝子Chst1のノックアウトマウスでは高硫酸化KS-GAGは消失していたものの鎖長に変化はなく、角膜実質厚にも変化は見られなかった。Chst1とChst5のダブルノックアウトマウスの角膜はChst5ノックアウトマウスの角膜とほぼ同じであったことから、Chst1の発現の有無はKS-GAGの伸長には影響を与えないことが明らかとなった。本研究の成果により2件の特許出願(外国)を行ったことから、当初の計画以上に進展していると考える。本研究成果を元に、今後はフックス角膜内皮ジストロフィに対する薬物治療法の開発のための研究を進める。1.フックス角膜内皮ジストロフィに関する研究2.角膜実質におけるケラタン硫酸糖鎖の合成に関する研究ケラタン硫酸糖鎖の硫酸転移酵素であるChst1、Chst5の欠損マウス及びChst1/Chst5二重欠損マウスを作成し、角膜厚の変化を調べた。Chst1欠損マウスの角膜厚は野生型マウスと差が見られず、Chst1/Chst5二重欠損マウスでは減少していたものの、角膜が薄いことが既に知られているChst5欠損マウスとの差は見られなかったことから、Chst1によって触媒される硫酸化の有無は角膜厚に影響しないことがわかった。またこれらのマウスの角膜からタンパク質抽出液を調製し、その中に含まれるケラタン硫酸糖鎖の鎖長をイムノブロット法で調べたところ、Chst5欠損マウス及びChst1/Chst5二重欠損マウスの角膜では野生型のものよりも短くなっていた。この結果はケラタン硫酸糖鎖が角膜細胞外マトリックス中のコラーゲン線維間の距離を調節しているとする仮説を支持するものであり、糖鎖長の調節による角膜のリモデリングの可能性を示唆するものであった。研究成果を学会で発表し、現在、論文を投稿準備中であることから、おおむね順調に進展していると考える。

本研究の成果により2件の特許出願(外国)を行ったことから、当初の計画以上に進展していると考える。計画書の通りに研究を行う予定である。本研究成果を元に、今後はフックス角膜内皮ジストロフィに対する薬物治療法の開発のための研究を進める。
小脳プルキンエ細胞におけるシナプス伝達の長期抑圧に伴う遺伝子発現制御の解析

運動学習は小脳皮質に於いて行われていると考えられ、その基礎となる機構としては、プルキンエ細胞と平行線維間のシナプス伝達の可塑的変化、長期抑圧(LTD)が考えられている。今回の奨励研究においては、この小脳における運動学習の分子機構の解明を目指す一環として、長期抑圧に伴う遺伝子発現の制御機構の研究を行った。これまでの研究により、長期抑圧を引き起こす電気生理的な刺激はcGMPとAMPAによる薬理的な刺激に置き換えることが出来ること、さらにこの条件下では、プルキンエ細胞で最初期遺伝子のうちjunBおよびc-Fosが発現することが示されていた。そこで今回は、実際に単一のプルキンエ細胞でそれらが同時に発現しAP-1複合体を形勢して、新たな他の遺伝子の発現に結びついていることを明らかにするために、小脳スライスを用いin situでのDNA結合アッセイを行った。その結果、cGMPの刺激によってプルキンエ細胞に於いて特異的にAP-1結合活性が誘導され、AMPAとの共刺激によってそれが増幅されることが確認された。これは、これまでに観察されたjunBの発現パターンと良く一致している。また一方では、これらの最初期遺伝子によって発現が制御されている遺伝子を分離同定するために、プルキンエ細胞の初代培養系を確立し、上記のスライスを用いた実験と同様にcGMP-AMPAの共刺激下に於いてjunBが特異的に発現されることを観察した。現在、これらの研究を更に押し進め、AP-1結合活性の発現制御機構の解明及びされによって制御されている遺伝子のクローニングをめざし研究を進めている。
レーザー照射による固液界面でのプラズマ生成機構解明とエネルギー分野での工学的応用

本研究の目的は、固液界面へのレーザー照射を利用した液相レーザーアブレーションによる形成機構解明、および、生成量子ドットのエネルギー分野での応用である。形成機構解明は平成24年度に一定の成果を得たため、平成25年度は生成量子ドットのエネルギー分野での応用の研究を進めた。特に注力した内容はシリコン系量子ドット増感太陽電池に関する研究である。電解質としてヨウ素系と多硫化物系のものを用いてデバイスを作製し、太陽電池特性を測定したところ、短絡電流密度、開放電圧共に大きく増加し、可視光領域におけるシリコン量子ドットによる増感効果が確認された。通常のpn接合のシリコン太陽電池は1020%程度の変換効率であるが、量子ドット増感太陽電池は集光系では60%程度まで高められると期待されており、本研究においても増感効果が確認できたことは重要であると考えられる。ヨウ素系電解質の場合は、開放電圧と曲線因子はほぼ経時的に一定であったが、短絡電流密度が増加したため変換効率も経時的に増加した。デバイスの作製時に、シリコン量子ドットのエタノール溶液を直接酸化チタンペーストに混ぜると太陽電池特性が劣化したが、乾燥したシリコン量子ドットを用いると劣化は生じなかった。また、実際のデバイス化ではある程度の量のシリコンナノ粒子を必要とするため、量子ドット生成量の照射レーザーパワー依存性を調査した。レーザーの照射エネルギー密度を一定にして、照射パワーを増加させることにより生成量が増加することが確認され、生成量増加の指針が示された。併せて、近赤外領域の太陽光を利用することによって太陽電池の変換効率を向上させることができるとされているアップコンバージョンナノ粒子、および、照明等の省エネルギーを促進させる白色発光ダイオード用のYAG:Ce蛍光体等の検討を進めた。25年度が最終年度であるため、記入しない。固液界面にレーザー光を照射するとプラズマが発生してその内部でナノ粒子が作製できる。本研究では、この生成機構を解明し、これらのナノ粒子の工学的応用を検討することを目的とする。レーザープラズマを用いてナノ粒子化する材料としては、半導体材料等の無機材料を用い、生成ナノ粒子の分析により、生成機構の解明とエネルギー分野を中心とした工学的応用を検討する。これまでに、Si、Y2O3:Er,Yb、YAG:Ceのナノ粒子化に成功し、評価を進めている。Si、Y2O3:Er,Ybは太陽電池の効率を向上させ、YAG:Ceは白色発光ダイオードとして省エネルギー化が実現できるため、エネルギー分野での応用を目指してこれらの光学的特性を調査している。・半導体ナノ粒子(Si):レーザープラズマよるナノ粒子生成でのレーザー波長依存性を調査し、TEM観察、ラマン分光、蛍光スペクトル、吸収スペクトルのデータより、ターゲットの吸収係数が大きな532nmのレーザー光照射の方が1064nmに比べて、小さい粒径のナノ粒子が多く生成することを見出した。・アップコンバージョンナノ粒子(Y2O3:Er,Yb):レーザープラズマによるアップコンバージョンナノ粒子の生成を確認した。微細ナノ粒子(数10nm)と粗大ナノ粒子(数100nm)の混在を確認し、微細なものはプラズマによるターゲットからの生成、粗大なものはプラズマによる衝撃波での粉砕に起因する可能性を示した。ナノ粒子のアップコンバージョン発光は2光子過程と3光子過程の混在を示唆するデータを得た。バルクと同様にナノ粒子においても交差緩和を介してPhoton Avalanche効果を示すことを示した。・蛍光体ナノ粒子(YAG:Ce):レーザープラズマによるナノ粒子化においてはYAPやYAM等の準安定相は副生成物として生成しないことが分かった。平成24年度計画した「生成機構解明」に関しては大凡達成していると考えている。特に生成ナノ粒子を詳細に解析し、ナノ粒子生成に関する考察を進めた。

半導体ナノ粒子に関しては、照射レーザー波長依存性が高いことが分かった。ターゲットの吸収係数が高い波長程、核生成を増加させ、粒径の低下が観察された。また、セラミックス焼結体のナノ粒子に関しては、粗大ナノ粒子(粒径:数100nm)と微細ナノ粒子(粒径:数10nm)のものが混在した。前者は焼結体がレーザープラズマやその衝撃波で粉砕されたことに起因し、後者はレーザープラズマプルーム中で生成したことを示唆する結果を得た。プラズマの発光解析等は濃厚プラズマからの発光のために困難であることが分かったが、平成25年度には共同研究等を進めて更に知見を得ていきたい。平成25年度に実施予定の「エネルギー分野での工学的応用」に関しては、既に予備実験が終了しており、本年度に量子ドット増感太陽電池を作製し特性を評価する。半導体ナノ粒子としてシリコンナノ粒子を作製した。デバイス作製のためにはある程度のシリコンナノ粒子が必要であり、平成24年度は生成量と実験パラメータの関係を調査した。一般に、長時間照射を行うと液中のナノ粒子が増加するため、それによる散乱や吸収で生成速度が低下する。本件研究ではいくつかの対策を講じたため、照射レーザーエネルギー密度やレーザー照射時間を増加させても生成量の飽和は観測されずに生成量を増やすことができることが分かった。また、このシリコンナノ粒子を用いてデバイス作製を行い、良好な結果を得た。これらを基に平成25年度はデバイス作製を更に進めていく。生成機構解明に関しては、プラズマ発光等の観点から更に深い考察を加えると同時に、プラズマと間接的に関連した衝撃波等に関する調査を行う。この際、上述の様に液中で発生するプラズマは濃厚なため黒体輻射と同様のスペクトルとなっており、気中と同じ活性種評価は困難なことが分かり、今後新しい手法を検討していく。エネルギー分野での工学的応用に関しては、量子ドット増感太陽電池を作製し、その評価を行う。シリコンナノ粒子は有望な材料であり、各種デバイスパラメータに関する調査を行い、特性改善を図る。シリコンナノ粒子の量子ドット増感太陽電池の電解質は多くの報告がないため、現在広く使用されているヨウ素系以外のものも検討していく。生成ナノ粒子に関しては、更なる光学的特性評価を進める。アップコンバージョンナノ粒子は既存の太陽電池と組み合わせることによりエネルギー変換効率を高めることができる。通常のシリコン太陽電池はバンドギャップである1マイクロメートル程度以上の波長の光を吸収することができないが、アップコンバージョンナノ粒子は、散乱損失等なく、それらの波長の光を可視光等に変換できるため、変換効率向上が期待されている。このためアップコンバージョンナノ粒子の光学特性等を調査する。25年度が最終年度であるため、記入しない。
卓上型高出力レーザー励起クラスターによる高効率keV X線レーザーの研究

軟X線の領域において今やX線レーザーは実現化されており、実用化に向けた研究が様々な研究組織において展開されているが、keV領域のX線レーザーに至っては未だに実現していない。これを行うためにはX線レーザー媒質の励起効率を飛躍的に向上する必要がある。本研究では多光子的内殻励起と相対論的レーザーチャンネリング現象を組み合わせた新型のX線レーザーを開発すべくその基礎過程であるkeV X線発生の励起波長依存性の解明と相対論的レーザーチャンネリング現象の観測を行った。KeV X線発生に関しては、ターゲットとしてXeのクラスタージェットを用い、M殻及びL殻遷移輻射を平板型結晶分光器及びフォン・ハーモス分光器を用いて測定した。励起には近赤外光であるチタンサファイアレーザーを用いた。M殻遷移、L殻遷移ともにスペクトル形状は紫外線レーザーを励起源とした場合と良く対応することが分かった。最も顕著な違いは励起源として紫外線(波長248nm)を用いた場合に比べM殻遷移でおよそ2桁、L殻遷移で3桁発生量が低くなることが分かった。このことはkeV X線発生に関して、強い励起波長依存性があり、紫外光を用いることが重要であるということを意味する。次にkeV X線レーザーの実現にあたり、レーザー媒質の長尺化を実現するために必要となるレーザーチャンネリング現象の観測を行った。相対論効果と電子キャビテーションがもたらすレーザーチャンネリングを引き起こすにはプラズマの電子密度に強く依存する臨界パワー以上のパワーを集光する必要がある。実測したターゲットガス密度と時間分解バックライト計測で得られた画像データからXeクラスタージェット中で相対論的レーザーチャンネリングが起こっている可能性があることが分かった。今年度は、1.5TWのチタンサファイアレーザー(近赤外)を用いたXeクラスターの励起実験であり、XeのM殻遷移(1keV)とXeのL殻遷移(4keV)の観測を行った。M殻遷移の観測には平面型のX線結晶分光器を用い、L殻遷移観測には集光型のvon Hamos型分光器を用いた。L殻遷移はM殻のそれに比べ信号が桁違いに弱いためである。また、研究代表者が所属していたイリノイ大学におけるKrFレーザー(紫外)の結果と照らし合わせてみることで、Xeクラスターの多光子的内殻励起の効率の波長依存性が明らかになる。この結果判明したことは、Xeクラスターの励起源として近赤外光を用いた場合、特にL殻輻射を励起する場合を考えた場合、紫外光励起に比べ極めて効率が悪くエネルギー変換率にしておよそ3桁近くなることがわかった。ここで得られた知見は、Xeクラスターの多光子的内殻励起を利用したX線レーザーを考えた場合、励起波長を紫外光にすることが極めて重要であるということである。今後は、TW級の紫外レーザーシステムの準備とチタンサファイアレーザーシステムのさらなる超短パルス化によるパワーアップとそれらを用いた実験を予定している。KeV X線レーザーの実現のためには、効率よくレーザー媒質を励起することだけでなく、レーザー媒質の長尺化をうまく実現する必要がある。前年度は主にレーザー媒質の高効率化に関する研究を実施したが、今年度は相対論的レーザーチャンネリングによるレーザー媒質の長尺化に関する研究を実施した。従来、レーザーチャネリングの観測には、1.X線ピンホール像、2.トムソン散乱像を撮ることにより可能とされていたが、本研究ではフェムト秒レーザーを用いたシャドウグラフ計測により、時間分解レーザーチャンネリング観測を行った。また、それと並行して、ターゲットとなるパルスガスジェットの密度計測を行った。パルスガスジェットの密度計測にはパルスレーザーを用いたフリンジシフト計測を行い、空間時間分解計測を行った。

パルスジェットの密度に関しては従来の計測結果と同じく、ジェットの密度が背圧に比例するなどが確認された。典型的な例として、ノズルの真下、先端から2mmの点で背圧7気圧の場合、原子密度は5x10^<18>cm^<-3>となった。レーザーチャンネリングに関してはターゲットガスとしてXeを用いた場合、背圧を十分高くとれば、レーザーが集光された後、広がらずに伝搬していく様子が捕らえられた。また、ターゲットガスをArやHeにした場合、レーザーチャンネリングは起こらないことが分かった。本研究により、前年度に得られた結果も含め、KeV X線レーザーの実現に関する極めて重要な知見が得られたと考えられる。
ナマコ生産・干ナマコ交易におけるエスノネットワーク形成史

最終年度である本年は、地域環境主義と地球環境主義のイデオロギーの対立、ならびにその現状において、いかに沿岸資源であるナマコの資源管理が可能となるのかを主要な研究テーマとした。具体的には、申請者が2003年度に参加したふたつの国際会議、すなわち1)FAO(国連食料農業機構)によるWorkshop on Advances in Sea Cucumber Aquaculture and Management (ASCAM), Dalian, China, 14-18 October 2003ならびに2)CITES(ワシントン条約)によるTechnical workshop on the conservation of sea cucumbers in the families Holothuridaeand Stichopodidae (Decisions 12.60 and 12.61), Kuala Lumpur, Malaysia, 1-3 March 2004でおこなわれた議論の整理と分析をおこなった。そして、2005年2月に開催された、水産庁での「ナマコ対策会議」において、ナマコ資源管理のポリティカル・エコロジーについての問題点を報告した。また、上記議論をみずからの事例で深めていくため、北海道北部の利尻島と稚内市でナマコ資源管理について史的変遷と現状についての聴き取り調査をおこなった。道北地域のナマコは、香港市場でもっとも高く評価されており、市場圧力と資源管理との狭間で生産者は揺れている。日本の資源管理を展望するうえでも、北海道の事例は注意が必要であるが、それはそれぞれの漁村地域のコモンズをあらたに組み立てる作業である。とはいえ、香港市場も、持続的な資源利用をもとめており、製品の規格に大きさも設けようとする意見がでてきている。そのような動向が、いかに国内の加工業者や漁業者たちに伝わるのかの過程検証は、あらたなネットワークの機能をあきらかにするものであると同時にグローバル・コモンズとローカル・コモンズとを接合する契機となる。本研究の目的は、東南アジア、南太平洋、日本などの沿岸地域で生産され、中国食文化圏へ輸出される干ナマコをとりあげ、(1)生産技術がどのような変遷を経て現在に伝承されているのか、(2)製品はどのような流通過程(人的交流)を経て輸出されているのか、(3)生産地におけるナマコ資源の管理はどのようにおこなわれているのか、の3点について口承資料と文字史料の両方から跡づけ、「モノからみたアジア・太平洋地域史を再構築」することにある。この研究意義と期待される成果については、2002年6月にシンガポール大学で開催された「Foodscapes : The cultural politics of food in Asia」会議において発表し、好評・賛同をえた。上記研究課題のもと、本年度は、資料・文献収集とその整理に重点をおき、野外調査は予備調査をおこなうにとどまった。収集した資料・文献は、1)日本経済史、2)近代世界システム、3)資源管理、4)東南アジア地域研究、5)太平洋地域研究の5分野に大別できる。まず、これらの分野における該当資料を渉猟し、関連する雑誌論文は、国立民族学博物館や京都大学東南アジア研究センターなどの図書室で入手した。干ナマコ生産に関する野外調査は、瀬戸内海地方の沿岸部(とくに岡山県、広島県、山口県)においておこなった。収集した文献を整理し、a)沿岸資源管理の傾向と問題点、b)東南アジアにおける海洋資源管理について、それぞれ琵琶湖博物館でおこなった「コモンズ研究会」において発表した(2002年7月、2003年1月)。まだ、フィリピンにおけるナマコ資源の利用について、次頁にしるした2本の論文にまとめた。本年度は、2003年7月に北海道の利尻島でフィールドワークをおこなった。コンブやウニといった磯資源へ依存するなか、利尻島におけるナマコ桁網漁業の経済的重要性は低いものの、捕獲に関して130グラムの重量制限と50トンの総水揚制限を、漁民たちが自主的におこなうという、興味深いデータを入手することができた。また、漁期に関しても、漁業調整規則の変更も視野にいれ、資源保全につとめているという。来年度も維続して、調査していきたい。

また、上記議論をみずからの事例で深めていくため、北海道北部の利尻島と稚内市でナマコ資源管理について史的変遷と現状についての聴き取り調査をおこなった。道北地域のナマコは、香港市場でもっとも高く評価されており、市場圧力と資源管理との狭間で生産者は揺れている。日本の資源管理を展望するうえでも、北海道の事例は注意が必要であるが、それはそれぞれの漁村地域のコモンズをあらたに組み立てる作業である。とはいえ、香港市場も、持続的な資源利用をもとめており、製品の規格に大きさも設けようとする意見がでてきている。そのような動向が、いかに国内の加工業者や漁業者たちに伝わるのかの過程検証は、あらたなネットワークの機能をあきらかにするものであると同時にグローバル・コモンズとローカル・コモンズとを接合する契機となる。
付着性微粒子群の空隙流体圧を利用した微量供給システムの研究

[目的]微粒子群は粒子径が小さくなると,粒子-流体間相互作用(流体力など)や付着力などの影響により凝集するため流動性が悪くなることが知られている.このため,微粒子群は装置内部で様々なトラブルが生じる.特に,微小隙間からの微粒子群の供給では閉塞などが発生し,安定的な操作が困難になると考えられる.そこで,隙間からの微粒子群の微量安定供給方法を実現することを目的として,微粒子群を空気で流動化し,その際の層内部の空隙流体圧の上昇効果を利用して多方向から容器外へ微粒子群を噴出させる研究を実施した.[実験方法と条件]実験装置は微粒子群充てん部,空気供給部で構成する.ここで,微粒子群充てん部は内径50mm,高さ150mmと300mmのアクリル製円筒容器を用いた.また,均一空気量を流入するために容器上下にキャンバスを設置した.微粒子群の供給はキャンバス中央部と側面に設置した円形ノズルを通して行う.円形ノズル直径は1,2,4mmである.粉体層に流入させる空気流量は330L/minとした.実験は,粉体層に流入させる空気を,(1)上下から同時に,(2)上部からのみ,(3)底部からのみの3種類の方法で行った.本研究では,微粒子群の噴出量,粉体層上部と底部の空隙流体圧や層高さを測定した.使用粒子は,流体力などの影響を受ける平均粒子直径が約58μmのガラスビーズと付着力などの影響を受ける約70μmの小麦粉である.[まとめ]本研究では,微粒子群の流動化操作による容器底部と側面の隙間からの供給実験を行い,次の結果が得られた.(1)上下から同一の空気流量を流入させた場合に微粒子群の最も安定した供給が実現できた.(2)付着性微粒子群では空隙率が隙間からの安定供給に大きく影響することが分かった.(3)微粒子群の供給量は空隙流体圧,円形ノズル直径が大きく影響することが明らかとなった.[目的]近年、次世代の産業基盤として重要な微小領域内での物質のハンドリング、制御技術の研究開発が活発に行われている。しかしながら、微粒子群は粒子間相互作用力などの影響により凝集しやすいため流動性が悪く空間内で様々なトラブルが生じるため、その円滑なハンドリング技術を確立することは重要であるといえる。そこで、本研究では容器内の微粒子群の空気による流動化操作と層内部の空隙流体圧を利用して容器外へ隙間から微粒子群を微量供給するシステムを提案し、微粒子群の質量流量と空気流量やノズル直径との関係を実験的に調査した。[実験方法と条件]実験装置は微粒子群充てん部、空気供給部で構成する。ここで、微粒子群充てん部は内径50mm、高さ150mmのアクリル製円筒容器を用いた。また、均一空気量を流入するために円筒容器の上下に厚さ6mmのキャンバスを設置する。微粒子群の供給はキャンバス中央部に設置した円形ノズルを通して行う。空気源はコンプレッサーを使用し、発生した空気はフローメーターによって330L/minに調整できる。実験は円筒容器内に微粒子群を充てんし、容器上下に設置したキャンバスを通して空気を供給し粉体層を流動化した後に、円形ノズルから微粒子群を排出する。ここで、微粒子群の排出量はロードセルで粉体層底部の空隙流体圧は圧力センサで測定した。実験条件は円形ノズルの直径、上部と底部からの空気流量を変化させた。本実験では全ての条件で粉体層高さは一定とした。使用粒子は平均粒子直径が58μmのガラスビーズである。[まとめ]本研究では、微粒子群の空気圧による排出実験を行い、次の結果が得られた。(1)微粒子群のほぼ安定した排出が可能であることや、粉体層底部の空隙流体圧が空気流量の増加とともに増加することが明らかとなった。(2)空気流量や円形ノズル径の増加とともに質量流量が増加することが分かった。[目的]微粒子群は粒子径が小さくなると,粒子-流体間相互作用(流体力など)や付着力などの影響により凝集するため流動性が悪くなることが知られている.このため,微粒子群は装置内部で様々なトラブルが生じる.特に,微小隙間からの微粒子群の供給では閉塞などが発生し,安定的な操作が困難になると考えられる.そこで,隙間からの微粒子群の微量安定供給方法を実現することを目的として,微粒子群を空気で流動化し,その際の層内部の空隙流体圧の上昇効果を利用して多方向から容器外へ微粒子群を噴出させる研究を実施した.[実験方法と条件]実験装置は微粒子群充てん部,空気供給部で構成する.ここで,微粒子群充てん部は内径50mm,高さ150mmと300mmのアクリル製円筒容器を用いた.また,均一空気量を流入するために容器上下にキャンバスを設置した.微粒子群の供給はキャンバス中央部と側面に設置した円形ノズルを通して行う.円形ノズル直径は1,2,4mmである.粉体層に流入させる空気流量は330L/minとした.実験は,粉体層に流入させる空気を,(1)上下から同時に,(2)上部からのみ,(3)底部からのみの3種類の方法で行った.

本研究では,微粒子群の噴出量,粉体層上部と底部の空隙流体圧や層高さを測定した.使用粒子は,流体力などの影響を受ける平均粒子直径が約58μmのガラスビーズと付着力などの影響を受ける約70μmの小麦粉である.[まとめ]本研究では,微粒子群の流動化操作による容器底部と側面の隙間からの供給実験を行い,次の結果が得られた.(1)上下から同一の空気流量を流入させた場合に微粒子群の最も安定した供給が実現できた.(2)付着性微粒子群では空隙率が隙間からの安定供給に大きく影響することが分かった.(3)微粒子群の供給量は空隙流体圧,円形ノズル直径が大きく影響することが明らかとなった.
カロテノイド関連遺伝子の発現抑制による黄花トルコキキョウの作出

トルコギキョウの白色および淡黄色花弁におけるカロテノイドの生合成および分解に関与する酵素遺伝子の発現を定量RT-PCR法により解析した。その結果、白色花弁も淡黄色花弁も発達の初期には全ての酵素遺伝子が一定量発現していたが、発達が進むにつれて発現量が低下し、発達後期にはほとんど発現していなかった。また、カロテノイド生合成の鍵酵素であるフィトエン合成酵素遺伝子(PSY)の発現が淡黄色花弁において白色花弁よりも顕著に高い傾向にあった。花弁におけるカロテノイドの蓄積に重要な役割を果たすβ-環水酸化酵素遺伝子(CHYB)の発現は花弁のカロテノイド量との相関は認められなかった。一方、カロテノイドの分解に関与するカロテノイド酸化開裂酵素遺伝子(CCD4)の発現は、花弁の発達後期において白色花弁の方が淡黄色花弁よりも高くなる傾向が認められた。これらの結果から、トルコギキョウ花弁のカロテノイド量は合成と分解のバランスにより決定し、淡黄色花弁において、開花時にもわずかにカロテノイドが蓄積しているのは、発達初期に合成されたカロテノイドが分解しきれずに残っているためと考えられた。ゲラニルゲラニルピロリン酸からゼアキサンチンを合成する際に必要な5種類の酵素をコードする遺伝子を花弁特異的なプロモーターに繋いだコンストラクトを構築した。これを白花および淡黄花のトルコギキョウ品種にアグロバクテリウム法により導入し、形質転換体を多数獲得した。これらの形質転換体は、低温処理後、鉢上げし、現在閉鎖系温室において栽培中である。トルコギキョウは、導入から開花するまで約9ヶ月を要するため、Dr.Liuが遺伝子を導入した形質転換体は未だ開花に至っていない。今後、受け入れ研究者が研究を引き継ぎ、表現型の解析を行っていく予定である。本研究では、カロテノイドの合成と分解の両側面から、関連する酵素遺伝子の発現を解析することで、トルコギキョウ花弁にカロテノイドが蓄積しない要因を特定する。さらに、遺伝子組換えにより、その主要因となる遺伝子を白花トルコギキョウに導入することで黄花トルコギキョウの作出を目指す。21年度は、トルコギキョウ花弁において発現しているカロテノイドの生合成関連酵素遺伝子および分解関連酵素遺伝子の部分配列をクローニングし、塩基配列を決定した。得られた塩基配列情報をもとに、リアルタイム用のプライマーを設計し、発現解析の条件検討を開始した。また、複数のトルコギキョウ品種を材料に、マーカー遺伝子を導入し、現在、形質転換効率の調査を行っているところである。さらに、白色、淡黄色、淡緑色を呈するトルコギキョウ品種の花弁から、カロテノイド及びクロロフィルを抽出・精製し、高速液体クロマトグラフにより、色素組成を解析した。その結果、つぼみの時期にはどの品種もクロロフィルおよび葉と同じ組成のカロテノイドを蓄積していることを見いだした。開花後、白色花弁ではカロテノイドが消失したが、淡黄色や淡緑色の花弁では、葉と同じ組成のカロテノイドが蓄積していることから、クロロフィルと共存しているカロテノイドが分解されずに残っているものと考えられた。このことから、トルコギキョウの淡黄色花弁では、発達過程で積極的にカロテノイドを合成しているのではなく、つぼみの時期のカロテノイドが分解しきれずに残存しているものと考えられた。
硝酸の三酸素同位体組成を指標に解析する東アジア域の大気光化学過程の現状と変化

東アジア域では、大気への揮発性化合物の放出が顕著に増加しつつあり、これが大気中で進行する光化学反応過程を変質させている可能性がある。しかしこれまでは、大気中で進行する光化学反応過程を実測することは出来なかった。そこで本研究は、窒素酸化物の光化学反応過程を反映して変化することが明らかになった硝酸の三酸素同位体組成の連続観測を、利尻、佐渡関岬、南鳥島をはじめとした国内の三カ所以上の観測点で実現した。そして湿性沈着する硝酸の三酸素同位体組成を指標に用いることで、東アジア域の広域的な大気光化学環境の現状と、その時間変化を理解することに挑戦し、これに成功した。従来申請代表者らが連続観測を行ってきた利尻に加えて、佐渡関岬、南鳥島を合わせた計3地点において、東アジア域の広域的な大気光化学環境の時系列観測を開始した。まず各観測点の担当者と角皆の間で観測準備と打ち合わせを行い、試料採取・濃度分析・試料保存・移送方法・スケジュールなどに関して詳細を決定し、予定通り平成23年10月までに、全観測点において連続観測を開始した。回収した湿性沈着試料はただちにpHと電気伝導率を測定し、孔径0.2μmメンブレンフィルターで濾過した上で濃度定量用と同位体定量用に分割し、いずれも冷蔵状態で保存しつつ、濃度定量用は各担当研究機関、同位体定量用試料は北海道大学まで輸送し、採取から3ヶ月以内に分析した。また一部項目は谷本が分析を分担した。各観測点から移送された同位体定量用の湿性沈着試料は、申請代表者やその研究室に所属する大学院生を中心に北海道大学の実験室で同位体組成を定量した。主要項目である硝酸の三酸素同位体組成に加えて、硝酸の窒素安定同位体組成や酸素安定同位体組成、さらに硝酸を溶存させている水の酸素同位体組成も同時に定量した。備品として計上した水同位体アナライザーは、従来多大な時間のかかっていたこの水の酸素同位体組成定量に利用し、質量分析計を硝酸の同位体分析に集中的に利用した。研究補助員を謝金で雇用して単純作業を分担してもらい、協力して同位体分析を推進した。谷本を中心に三次元化学物質輸送モデル(GEOS-Chem)を元に、各観測点毎に沈着する硝酸量、および各生成反応過程別の相対寄与率を求めた。そしてこれにMorin et al.(2009)から導出される各生成過程毎の三酸素同位体組成を乗じることで、沈着する硝酸の三酸素同位体組成を算出可能とする体制を年度内に整備した。また年度内の研究成果をまとめ、国内の学会で発表した。しかし既存の研究手法では、大気中で進行する光化学反応過程を実測することは出来なかった。そこで本研究は、大気から沈着する硝酸の三酸素同位体組成が、窒素酸化物の光化学反応過程を反映して変化することに着目して、利尻(北海道)、南鳥島、佐渡関(新潟)、那覇(沖縄)、石垣島の計5カ所の観測点において、大気から沈着する硝酸の三酸素同位体組成の連続観測を実現した。本研究の結果、各観測点に湿性沈着する硝酸について、三酸素同位体組成の年平均値を求めることに成功した。さらに、全観測点で三酸素同位体組成の季節変化が存在することを明らかにした。しかしながら、その変化の傾向や絶対値は、利尻や佐渡関といった中緯度の観測点と、南鳥島や那覇、石垣島と言った低緯度の観測点で大きく異なることも判明した。関連パラメータ(窒素沈着量・ガス状一酸化窒素濃度やオゾン濃度など)のデータや三次元大気化学輸送モデルから導出される予想三酸素同位体組成と比較検討した結果、これは窒素酸化物の起源や、その沈着に至る光化学反応過程が、中緯度の観測点と低緯度の観測点で大きく異なることを反映していることが明らかになった。また5年間の観測では、有意な経年変動は観測されなかった。研究成果をまとめて国内外の学会で発表したほか、欧文誌に成果を投稿した。そこで本研究は、NOxの光化学反応過程を反映して変化することが明らかになった硝酸の三酸素同位体組成(Δ17O値)の連続観測を国内の三カ所以上の観測点で実現し、これを指標に用いることで、東アジア域の広域的な大気光化学環境の現状と、その時間変化を理解することを目指している。

今年度は前年度に引き続いて利尻、佐渡関岬、南鳥島における時系列観測を継続し、全測点で2年以上の連続観測を実現した。Tsungoai et al. (2010)で得られたような季節変化が存在することや、観測点毎に差異が存在することを見いだした。特に南鳥島と他の観測点の違いは顕著であった。またデータ解析に必要となる関連パラメータ(沈着量・ガス状NOX濃度やO3濃度など)のデータを取得した。さらに同時に、札幌(北海道)において集中観測を実行し、地理的広がりの不足を補間した。申請書の計画と比較すると、辺戸(沖縄県)における集中観測のみが実現出来なかったが、試料採取や分析、成果発表、モデル計算等は順調に推移しており、すべて交付申請書の計画通りに研究が遂行出来ているため。25年度が最終年度であるため、記入しない。当初予定通り利尻、佐渡関岬、南鳥島における時系列観測を継続している他、佐渡関岬のデータを補完するため、新たに富山県内に連続観測点を設定する目処が立ち、測定を開始した。当初24年度中に観測予定があった辺戸(沖縄県)における集中観測は年度内には達成出来なかったが、平成25年度中には達成の目処が立った。前年度に軌道に乗った観測を継続し、時間変化を含めた議論を行う。集中観測(二週間程度)は次年度中に実現し、これによって地理的広がりの不足を補間するとともに、湿性沈着試料と乾性沈着試料の間の同位体組成の異同について検証する。平成25年度は最終年度にあたり、データの測定と解析を中心に執り行う。
ヒトリボヌクレアーゼＨ２の遺伝性変異がゲノム安定性に及ぼす影響の解析

リボヌクレアーゼH 2(RNase H2)は、RNA/DNAハイブリッドのRNA鎖(基質A)と二本鎖DNAに埋め込まれた1塩基のリボヌクレオチド(基質B)を分解する。RNase H2はゲノム修復に関与しており、ヒトではRNase H2の遺伝性変異が疾患に関連する。本研究の目的は、RNase H2の遺伝性変異が「酵素化学的性質」および「ゲノム修復効果」に与える影響を解析し、本酵素の構造と機能の関係を明らかにすることである。そのために、1ゲノムプロフィリング法による変異原アッセイ(GPMA)法によるRNaseH2のゲノム修復効果の評価、2遺伝性変異を有するヒトRNase H2の酵素化学的性質の解析、3ヒトRNase H2の基質特異性の改変に取り組むことを研究目的とした。研究目的1については、マウスNIH3T3株に対し、ゲノム編集技術によりRNase H2遺伝子欠損株を樹立した。続いて、欠損株のRNase H活性およびゲノムに蓄積されたリボヌクレオチド量を解析した。さらに、欠損株を変異原物質存在下で培養し、その培養細胞から抽出したゲノムを用いて変異の受けやすさをGPMA法により評価した。研究目的2については、遺伝性疾患患者が有すると報告されているヒトRNase H2の遺伝性変異を6種類選抜し、これらが導入された組換えヒトRNase H2を大腸菌を宿主として調製し、活性と安定性を評価した。研究目的3については、基質B分解活性を保持したまま、基質A分解活性を消失した変異体の取得を試みた。RNase H2のX線結晶構造解析から基質の切断される結合の5'側ヌクレオチドの糖の部分にVal143が近接していた。基質Aと立体障害により、基質A分解活性が消失すると考え、Val143を他の19種類のアミノ酸に置換した変異体を大腸菌を宿主として調製し、活性を測定した。研究目的1については、当初の目的であるマウスNIH3T3株のRNase H2遺伝子欠損株(KO)を樹立し、性状解析を行った。野生株(WT)とKOのRNase H活性およびゲノムに蓄積されたリボヌクレオチド量を解析した結果、KOではRNase H2に特異的な活性である、基質B分解活性が消失していた。また、WTに比べてKOで、ゲノム中に顕著なリボヌクレオチドの蓄積が確認された。さらに、WTとKOを変異原物質であるベンゼンあるいは硫酸ジエチル存在下で培養し、変異の受けやすさをGPMA法により評価した。その結果、KOはWTに比べて、低い変異原性を示した。これは、RNase H2がノックアウトされたことによって起こると考えられている修復経路が働いたためと推察した。研究目的2については、ヒトRNase H2のA、B、Cサブユニットにまたがる6種類の遺伝性変異を選抜し、大腸菌を宿主として組換え体を調製した。AサブユニットのG37S(A-G37S)の基質A、基質B分解活性はそれぞれ、WTの0.3、1%であり、著しく低下した。一方、他の変異体の活性はWTの50120%で、WTと同程度であった。この結果から、A-G37Sは酵素活性を低下させるが、他の変異は低下させないことが明らかとなった。研究目的3については、V143Wの基質A分解活性はWTの5%であり顕著に低下したが、基質B分解活性は26%であった。このことから、V143WはWTに比べて基質Aより基質Bを好むように基質特異性が変化したと考えられた。今後は以下二点の研究を推進する。研究目的1遺伝性変異を有する組換えヒトRNase H2の酵素化学的性質およびゲノム修復効果の解析、2ヒトRNase H2の基質特異性の改変である。研究目的1の酵素化学的性質の解析においては、昨年度に調製した6種類の遺伝性変異を導入した組換えヒトRNase H2を用いて、蛍光基質およびRI標識基質を用いた活性測定、一定時間の熱処理による不可逆的熱失活の測定、円偏光二色性スペクトルによる二次構造の測定、ゲルろ過による四次構造の測定を行う。また、ゲノム修復効果の解析においては、昨年度に樹立したRNase H2遺伝子欠損NIH3T3株で、遺伝性変異を導入したRNase H2を一過的に発現させ、RNase H活性およびゲノムDNAに蓄積されたリボヌクレオチド量を測定する。さらに、自己免疫応答やDNA損傷応答に関与する遺伝子の発現量を解析する。続いて、これらの細胞株を変異原物質存在下で培養し、その培養細胞から抽出したゲノムを用いて変異原物質による変異の受けやすさをGPMA法により評価する。研究目的2については、昨年度創製した基質B分解活性が基質A分解活性より高い変異体であるV143W等について、酵素化学的解析を行う。そのために、1ゲノムプロフィリング法による変異原アッセイ(GPMA)法によるRNaseH2のゲノム修復効果の評価、2遺伝性変異を有するヒト

RNase H2の酵素化学的性質の解析、3ヒトRNase H2の基質特異性の改変に取り組むことを研究目的とした。研究目的1については、マウスNIH3T3株に対し、ゲノム編集技術によりRNase H2遺伝子欠損株を樹立した。続いて、欠損株のRNase H活性およびゲノムに蓄積されたリボヌクレオチド量を解析した。さらに、欠損株を変異原物質存在下で培養し、その培養細胞から抽出したゲノムを用いて変異の受けやすさをGPMA法により評価した。研究目的2については、遺伝性疾患患者が有すると報告されているヒトRNase H2の遺伝性変異を6種類選抜し、これらが導入された組換えヒトRNase H2を大腸菌を宿主として調製し、活性と安定性を評価した。研究目的3については、基質B分解活性を保持したまま、基質A分解活性を消失した変異体の取得を試みた。RNase H2のX線結晶構造解析から基質の切断される結合の5'側ヌクレオチドの糖の部分にVal143が近接していた。基質Aと立体障害により、基質A分解活性が消失すると考え、Val143を他の19種類のアミノ酸に置換した変異体を大腸菌を宿主として調製し、活性を測定した。研究目的1については、当初の目的であるマウスNIH3T3株のRNase H2遺伝子欠損株(KO)を樹立し、性状解析を行った。野生株(WT)とKOのRNase H活性およびゲノムに蓄積されたリボヌクレオチド量を解析した結果、KOではRNase H2に特異的な活性である、基質B分解活性が消失していた。また、WTに比べてKOで、ゲノム中に顕著なリボヌクレオチドの蓄積が確認された。さらに、WTとKOを変異原物質であるベンゼンあるいは硫酸ジエチル存在下で培養し、変異の受けやすさをGPMA法により評価した。その結果、KOはWTに比べて、低い変異原性を示した。これは、RNase H2がノックアウトされたことによって起こると考えられている修復経路が働いたためと推察した。研究目的2については、ヒトRNase H2のA、B、Cサブユニットにまたがる6種類の遺伝性変異を選抜し、大腸菌を宿主として組換え体を調製した。AサブユニットのG37S(A-G37S)の基質A、基質B分解活性はそれぞれ、WTの0.3、1%であり、著しく低下した。一方、他の変異体の活性はWTの50120%で、WTと同程度であった。この結果から、A-G37Sは酵素活性を低下させるが、他の変異は低下させないことが明らかとなった。研究目的3については、V143Wの基質A分解活性はWTの5%であり顕著に低下したが、基質B分解活性は26%であった。このことから、V143WはWTに比べて基質Aより基質Bを好むように基質特異性が変化したと考えられた。今後は以下二点の研究を推進する。研究目的1遺伝性変異を有する組換えヒトRNase H2の酵素化学的性質およびゲノム修復効果の解析、2ヒトRNase H2の基質特異性の改変である。研究目的1の酵素化学的性質の解析においては、昨年度に調製した6種類の遺伝性変異を導入した組換えヒトRNase H2を用いて、蛍光基質およびRI標識基質を用いた活性測定、一定時間の熱処理による不可逆的熱失活の測定、円偏光二色性スペクトルによる二次構造の測定、ゲルろ過による四次構造の測定を行う。