hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
人体生理学を対象とした高校生物教材の開発と実践

従来,一部の才能ある生徒や平均的学力生徒を対象とした方法論は探究されてきたが,多くの公立高等学校生徒(入試で「生物」を必要としない4年制大学や短期大学,専門学校に進学する生徒,就職する生徒等)を対象とした研究はほとんど行われてこなかった。こうした生徒のための学びの在り方を探る第一歩として,米国ハイスクール「生物学」の成立過程に着目した。当時の米国ではハイスクール大衆化に伴う変革が求められたためである。すなわち,本研究は歴史的視点から今後の日本の教育の在り方を展望することを目的とした。まず, 19世紀から20世紀初頭にかけての米国ハイスクールにおける生物学系教科の変遷を,特に人体に焦点を当て,歴史的に吟味した。当時の教科書や各種史料を用いて研究を行った結果,国内外問わず未解明なままとなっていた「生物学」成立プロセスが解明された。その変遷要因を多角的に考察したところ, 1学術動向, 2教育思潮, 3生徒を取り巻く生活や社会からのニーズ,4ハイスクール内部の要因, 5制度面の影響の5つにカテゴライズされた。これを元に今後の日本の教育の在り方を考察したところ, 1将来の科学者を育てる観点での才能教育, 2大学進学しない生徒や学習困難な生徒,文系大学に進学する生徒のための完成教育, 3大多数の生徒を対象とした一般普通教育の3つの枠組みで教育制度を見直した上で,従来とは異なる新たな概念によって今ある教科の枠組みを再編成することの必要性,さらに,人体に関する教材開発の論点として,根拠に基づきサイエンスとしてアプローチすることや,社会からのニーズを反映させた慢性疾患や感染症の扱い,ヒトの生殖等の学習内容の充実等が要検討項目として挙げられた。得られた結論を元にモジュールを作成し,公立高等学校で実践・検証した結果, 20世紀初頭の米国「生物学」の目的論,内容論に関しては日本の高等学校に適用可能であることが示唆された。
西アフリカの農耕民社会における性と生殖に関する研究ー不妊についての事例研究ー

1.研究目的アフリカの個別社会における不妊の実態をミクロな視点にたって個人的側面と社会的側面から具体的に示す。2.研究方法・実施概要コートジボワール共和国に住むアカン系のアニ社会を対象に1994年12月からのべ5月間にわたり聞き取り調査(男女43人を対象)を実施。本年度は録音テープの文字化等,調査資料の整理とその分析をした。また不妊治療中の日本人に聞き取り調査を実施。並行して国連や調査対象国発行の白書や統計資料また関連した文献を検討し,問題点の整理を行った。3.研究結果と今後の課題不妊治療中のアニ人(女4人)と日本人(女2人)に対する聞き取り調査の結果,明かになったアニ人と日本人の相違点として(1)欠落感・悲しみ・苦しみなど不妊を源とする個人の感情は,文化の違いを越えて共通する。(2)不妊治療の諸制度はどちらの社会にも存在する。それらは病院など西洋医学に基づく制度と民間療法や民間治療師などの制度の二つに分けられるが,どちらの制度を用いるかは個人の選択による。アニの場合,経済的理由からまず民間療法を試みて,その効果がないと判断した後に通院という経過をたどる。(3)不妊の人に対する社会的圧力は双方に見られる。以上のことから開発途上国には不妊問題はないとする先進国にみられる通念を是正しなければならいことが判明した。今後の展開として,当該社会における不妊の人の社会的位置づけと文化的価値づけに対する仮説の構築を試みるべく再度の現地調査を実施,また当該国の人口政策と家族計画普及の現状を知るための行政各方面に対する調査を行い,人口問題研究および「女性と健康」に関する研究の新たな展開につなげたい。
原子間力顕微鏡によるタンパク質高分解能イメージング技術の開発

タンパク質など生体分子の原子間力顕微鏡(AFM)観察には多くの困難がつきまとう。タンパク質は柔らかく、かつ基盤への固定が難しいことがその原因である。本研究では収束電子線を用いて作製した先鋭なカーボンティップ(スーパーティップ)を使用し、タンパク質2次元配列および1分子の高分解能イメージング法を開発した。水中AFMでは、キャピラリカの消失により表面摩擦が減少し、像分解能の向上が期待できる。気水界面を利用してフェリチンおよびカタラーゼの2次元結晶を作成しシリコンウエハに転写した後、スーパーティップAFMにより水中でイメージングした。大気中の像と比べて明らかに高分解能であり、配列と分子形状を明確に認識できた。さらに、AFMを実際のタンパク質研究で使うには、1分子のイメージングが重要と考えられる。まず、フェリチンおよびカタラーゼを種種の基盤に物理吸着させた。金属のスパッタ膜上に吸着した分子は安定であったが、走査中のティップによる横方向の力を受けて大きく変形した。そこで、横方向の力を低減し、さらに分子を安定化する目的で、フェリチンをカタラーゼの2次元配列に埋め込み、カタラーゼをストレプトアビジンの2次元配列に埋め込んだ試料を作成した。その結果、原子間力顕微鏡の走査パラメータの最適化を行えば、それぞれの1分子形状を水中でタッピングモードAFMイメージング可能であることを明らかにした。10ナノメータ程の分子形状が明瞭に認識できるので、この方法を用いてタンパク質をマイルドに固定し、分子同士の反応の追跡を生理的条件下で試みるときなどに役立つものと考えられる。タンパク質は柔らかく,かつ基板への固定が難しいことがその主原因である。本研究では収束電子線を用いて作製した先鋭なカーボンティップ(スーパーティップ)を使用し,タンパク質2次元配列および単一分子の高分解能イメージング法を開発する。水中AFMでは,キャピラリ力の消失により表面摩擦が減少し,像分解能の向上が期待できる。気水界面を利用してタンパク質の2次元結晶(集合体)を作成し,シリコンウエハに転写した。今年度は主として,水中スキャナおよびスーパーティップを使って,コンタクトモードでの水中AFMイメージングを試みた。スーパーティップAFMにより,フェリチンおよびカタラーゼの2次元結晶を水中で高分解能イメージングできた。大気中の像と比べて明らかに高分解能であり,配列と分子形状を明瞭に認識できた。水中イメージングにおいてもスーパーテイップが有効であることを確認した。スーパーティップ作製条件についても検討し,作製時に発生するカンチレバ-の反りを防ぐ方法を見いだした。スーパーティップAFMにより,水溶性タンパク質2次元配列の水中イメージングの可能性が明らかとなったが,AFMを実際のタンパク質研究で使うには,単一分子のイメージングが重要と考えられる。そこで,タンパク質2次元配列に対して,タッピングモード水中イメージングの試みを開始した。今のところ,コンタクトモードに比べると分解能ははるかに低いが,走査パラメタなどの検討により今後改善したい。本研究の目的はタンパク質などの柔らかい生体分子を水中で原子間力顕微鏡(AFM)観察するための技術を開発することである。すでにこれまでの研究において,収束電子線を使って成長させた先鋭なカーボンティップ(スーパーティップ)を用いて,水溶性タンパク質の2次元配列を高分解能でイメージング可能であることを示した。ところが,コンタクトモードの測定では走査中のティップが試料に与える横方向の力が大きく,1分子のイメージングは不可能であった。本年度はこの問題を解決すべく,水溶性タンパク質の水中タッピングAFMイメージングについて研究を行った。これまで水中タッピングモードでは,マイカ基板上のDNAやタンパク質との複合体の測定には,ばね定数が0.1N/m程度の比較的柔らかいカンチレバーを用い,10kHz程度の共振周波数で走査すると比較的良い結果が得られるとされてきた。

そこで,同様の条件でスーパーティップを用いて,カタラーゼ2次元結晶のイメージングの可能性を探った。ところがこのように柔らかいカンチレバーを用いた場合,弱い力(小さな振幅)でイメージングを試みたとしても,2次元結晶すらも再現性よくイメージすることができなかった。これはカンチレバーが柔らかいために,熱振動によるティップ先端の不規則な運動が大きく影響したためと考えられる。そこで発想を転換し,柔らかい試料に対しても硬いレバーを用い,熱振動の影響を減らしてフィードバックの精度を上げることで問題解決を試みた。その結果,カタラーゼの2次元結晶に対しては,柔らかいレバーを用いてコンタクトモードで得られる最善の像とほぼ同等の画像を得ることができた。今後はさらに検討を加えながら,タッピングモードによる水溶性タンパク質1分子の形状解析の可能性を追求する。本研究の目的はタンパク質などの柔らかい生体分子を水中で原子間力顕微鏡(AFM)観察するための技術を開発することである。すでにこれまでの研究において、収束電子線を使って成長させた先鋭なカーボンティップ(スーパーティップ)を用い、柔らかいカンチレバーによるタンパク質2次元結晶の高分解イメージングについて報告した。本年度は、タッピングモードによる1分子イメージングを試みた。まず、フェリチンおよびカタラーゼを種種の基板に物理吸着させた。金属のスパッタ膜上に吸着した分子は安定であったが、走査中のティップによる横方向の力を受けて大きく変形した。そこで、横方向の力を低減し、さらに分子を安定化する目的で、フェリチンをカタラーゼの2次元配列に埋め込み、カタラーゼをストレプトアビジンの2次元配列に埋め込んだ試料を作成した。その結果、原子間力顕微鏡の走査パラメータの最適化を行えば、それぞれの1分子形状をタッピングモードAFMイメージング可能であることを明らかにした。10ナノメータ程の分子形状が明瞭に認識できるので、この方法を用いてタンパク質をマイルドに固定し、分子同士の反応の追跡を生理的条件下で試みるときなどに役立つものと考えられる。
エナンチオ選択的異性化を利用する光学活性炭素-窒素軸不斉アミンの合成

これまでほとんど報告されていなかった光学活性炭素-窒素軸不斉アミンを合成し,その構造特性を明らかにした.すなわち,炭素-窒素軸不斉環状アミンに対しプロトン酸を加えると,プロトン化アミンが生成し,不斉軸の回転速度が大きく向上する(回転障壁が顕著に低下する)ことを見いだした(プロトンアクセル).一方,プトロン酸を加えると,電子密度が変化し不斉軸の回転速度が低下する(不斉軸の回転障壁が向上する)軸不斉アミンも開発した(プロトンブレーキ).さらに,X線結晶構造解析やDFT計算を行なうことにより,プロトンアクセルならびにプロトンブレーが生じるメカニズムも解明した..平成26年度は,炭素-窒素軸不斉環状アミンの不斉軸の回転速度がプロトン酸の添加により加速される理由の解明と,キラルプロトン酸を用いるエナンチオ選択的異性化について検討した.まず,エナンチオ選択的異性化の前段階として,光学活性な炭素-窒素軸不斉環状アミンを用いて,種々のアキラルなプロトン酸の存在下,不斉軸の回転速度(ラセミ化速度)の変化を精査した.その結果,プロトン酸の添加量や酸性度の増加と共に回転速度が向上することを見いだした.また,プロトン酸による回転速度の向上はプロトン化アミンの生成に基づくことを明らかにした.さらに,DFT計算により不斉軸回転の遷移状態を考察したところ,プロトン化アミンでは,不斉軸がアキシアル配向(アミンの場合はエクアトリアル配向)をとることで立体反発が緩和され,回転速度が向上していると予想された.以上の知見を基に,キラルプロトン酸を用いるエナンチオ選択的異性化について検討した.すなわち,ラセミックな炭素-窒素軸不斉環状アミンの溶液に,1当量のカンファースルホン酸やビアリール型キラルリン酸を添加し,室温で数時間撹拌した.その結果,キラルリン酸を用いた場合,最大55%eeで軸不斉アミンが得られたものの,反応ごとに不斉収率が大きくばらつき(15-55%ee)再現性の面で問題を残した.この理由として,軸不斉アミンの回転障壁が低いことが考えられ(25.1 kcal/mol),精製の際に一部ラセミ化が生じるため,不斉収率がばらつくものと推定した.また,この研究の途上,炭素-窒素軸不斉ベンゾキノリノンの回転障壁が類似の構造を有する軸不斉キノリノンに比べ大きく低下していることを見いだし,回転障壁低下がベンゾキノリノンにおける不斉軸の反り上がり構造に起因することも明らかにした.平成26年度に報告した炭素-窒素軸不斉環状アミンは,常温でも徐々にラセミ化が進行する取り扱いにくい化合物であることが判明した.そこで,平成27年度は常温でもラセミ化しない安定な炭素-窒素軸不斉アミンの創製について検討を行なった.さらに,この知見を基に,プロトンブレーキと呼ぶべき当該アニリンの構造特性を見いだした.すなわち,上記パラアミノ体[N-methyl-N-(4-aminophenyl)-2-tert-butyl-6-methylaniline]は常温で徐々にラセミ化が進行する比較的回転障壁が低い化合物であるが,トリフルオロ酢酸を添加しアニリンのパラアミノ基をプロトン化すると,回転障壁が大きく向上することが判明した(正確な回転障壁は算出していないが常温で48時間放置してもエナンチオ過剰率の変化は全く認められなかった).平成26年度に報告したプロトン酸の添加により不斉軸の回転障壁が低下(不斉軸の回転速度が向上)するいわゆるプロトンアクセル型の炭素-窒素軸不斉化合物はこれまで知られていたが,プロトンブレーキ型の(不斉軸の回転速度が低下する)分子は今回が初めてであり,炭素-窒素軸不斉アミンの新たな構造特性として大きな興味が持たれる.本研究の当初の目的は,光学活性プロトン酸を用いるエナンチ選択的異性化を利用した炭素-窒素軸不斉アミンの不斉合成であり,この点では未だ明確な成果が得られていないため大きく遅れていると言わざるを得ない.一方で,常温でも全くラセミ化しない安定な炭素-窒素軸不斉アミンを見いだしたことは,今後エナンチオ選択的異性化を確立する上で大きな収穫であった.さらに,炭素-窒素軸不斉アミンの構造特性という面では予想以上の大きな進展を見せている.すなわち,平成26年度にプロトン酸の添加によって不斉軸の回転速度が大きく向上する分子(プロトンアクセル型分子)を報告したことに加え,平成27年度にプロトン酸の添加により不斉軸の回転速度が大きく低下する分子(プロトンブレーキ型分子)を見いだした.特に,プロトンブレーキ型分子は従来全く報告されておらず,炭素-窒素軸不斉アミンの新たな構造特性として注目される.また,このような外的要因によって単結合の回転速度が変化する分子はローター分子と呼ばれており,これらの軸不斉アミンは新たなタイプのローター分子を提供することになり,分子デバイスの観点から大変興味深い.このように,当初の目的とはやや異なるものの,構造化学的に新規かつ有用な知見が得られており,総合的に見てやや遅れていると判断した.平成28年度は,昨年度報告したプロトン酸の添加により回転障壁が向上する(不斉軸の回転速度が低下する)いわゆるプロトンブレーキ分子(軸不斉N-アリール-N-メチル-2-tert-ブチル-6-メチルアニリン)について,さらに詳細な研究を行なった.まず,窒素上に種々のパラ置換フェニル基を有する軸不斉アニリンの回転障壁を求め,パラ置換基の電子吸引性が強まるほど回転障壁が向上することを見いだした.

また,軸不斉アミンのX線結晶構造解析やDFT計算を行なうことにより,回転障壁は基底状態で生じている窒素非共有電子対の共鳴安定化効果に依存することを明らかにした.すなわち,遷移状態ではパラ置換フェニル基が大きくねじれ,共鳴安定化が消失するので,パラ置換基の電子吸引性が強いほど消失する共鳴安定化エネルギーが大きくなり,回転障壁が向上する.プロトンブレーキはパラアミノ基がプロトン化され,アンモニウム型の電子吸引基となって回転障壁の向上をもたらしたと考えられる.さらに,新たなプロトンブレーキ分子としてN-プロピル-N-(4-アミノフェニル)-ortho-iso-プロピルアニリンを見いだした.このアニリンにおいては,パラアミノ基への選択的なプロトン化を確認することができ(三級アミンへのプロトン化は生じていない),また,温度可変NMRを行なうことにより,ブレーキの大きさ(4 kcal/mol程度のブレーキ)も決定することができた.外的要因によって結合の回転速度が変化する分子は分子ローター(分子マシーンの一つ)と呼ばれており,昨今注目を集めている.平成26年度には,プロトン酸の添加により不斉軸の回転速度が向上するプロトンアクセル型の炭素-窒素軸不斉分子を報告しており,本年度のプロトンブレーキ型分子と併せて,炭素-窒素窒素軸不斉アミンの構造的特徴を利用した新たな分子ローターを創製したことになる.これまでほとんど報告されていなかった光学活性炭素-窒素軸不斉アミンを合成し,その構造特性を明らかにした.すなわち,炭素-窒素軸不斉環状アミンに対しプロトン酸を加えると,プロトン化アミンが生成し,不斉軸の回転速度が大きく向上する(回転障壁が顕著に低下する)ことを見いだした(プロトンアクセル).一方,プトロン酸を加えると,電子密度が変化し不斉軸の回転速度が低下する(不斉軸の回転障壁が向上する)軸不斉アミンも開発した(プロトンブレーキ).さらに,X線結晶構造解析やDFT計算を行なうことにより,プロトンアクセルならびにプロトンブレーが生じるメカニズムも解明した..我々は既に,光学活性な炭素-窒素軸不斉環状アミンに対し1当量のスルホン酸を添加すると,瞬時にラセミ化する(不斉軸の回転が瞬時に起こる)ことを見いだしている.このような現象は過去に報告されておらず,学術的にも大きな興味が持たれた.今回,プロトン酸による不斉軸の回転速度向上がプロトン化アミンの形成に基づくことを明らかにし,また,そのメカニズムについて解明できたことは,今後エナンチオ選択的異性化を考える上で有用な情報になり得るものである.さらに,不斉軸の回転速度が添加するプロトン酸の酸性度や当量数によって制御可能なことも見いだした.酸によって結合の回転速度が向上する分子は,プロトングリースと呼ばれるローター分子として知られいる.今回の結果は,新たなタイプのプロトングリース分子を提供するものであり,分子デバイスの分野からも注目される.
イオン/分子反応系の高度利用による有機化合物の分子量推定システムの研究

化学イオン化(CI)法における付加イオンを利用した分子量推定の適用範囲を拡大するために付加イオンを生成しやすい反応イオン系の開発と付加イオンの衝突活性化解離(CAD)を利用した分子量推定法の確立を目的として研究を行った。反応イオン系の検討では、メタン/アミン塩酸塩系の試薬ガスを用い、正イオンCI(PCI)でNH_4^+、負イオンCI(NCI)でCl^-を同時に生成させ、糖類、アルコールなど多くの化合物に対し(M+NH_4)^+、(M+Cl)^-の両者を生成させることができた。またメタン/水系の試薬ガスでは反応イオンとしてH_3O^+を生成させ、アルカンなど通常は付加イオンを生じない化合物にも(M+H_3O)^+を生成させることができた。CADを利用した分子量推定法の研究では、まず種々の付加イオンのCADによる娘イオンスペクトルを検討した。その結果、種々のCAD反応が起こることが判明したが、その中で(M+R)^+→R^++M{(M+R)^+:付加イオン、R^+:反応イオン、M:分子}及び(M+R)^+→MH^++(R-H)の利用が分子量推定に結びつくことを見い出した。付加イオンのCADを利用した分子量推定では(M+R)^+の同定が分子量を求めることに等しいことを利用したアプローチを行った。最初の方法はまず、既知の反応イオンR^+を生じる親イオンを親イオン走査モードで捜し、付加イオン候補を見い出した後、そのイオンの娘イオンスペクトルを測定し、MH^+とR^+相当のピークが出現していることを確認し、(M+R)^+の同定を行った。2番目の方法では前と同じ手順で付加イオン候補を見いだし、それが付加イオンであるか否かをニュートラルロス走査を行って分子Mに相当する中性種の脱離を確認することによって付加イオンの同定を行った。この手法を未知の有機合成化合物である実際試料に適用した結果、主成分の分子量を求めることができた。これらの手法は混合物や共存物が存在する系にも適用でき、CI法による分子量推定の適用範囲の大幅な拡大が図れた。タンデム型質量分析計(MS/MS)を用いた正イオン化学イオン化法において各種化合物から生じた付加イオン(M+R)^+の衝突活性化を行い、生じる娘イオンスペクトルを測定、検討した。その結果、メタン試薬ガスの系においてはアルキルベンゼンや多環芳香族炭化水素の(M+C_2H_5)^+は娘イオンとしてMH^+とC_2H_5^+を生成するが、(M+C_3H_5)^+のそれはC_3H_5^+は生じるものの一般にMH^+を生じず、(M+C_3H_5-C_2H_2)^+などを生じることが判った。フェノールやケトンも同様に(M+C_2H_5)^+からMH^+とC_2H_5^+を生じたが、エステル、カルボン酸、アミンなどでは(M+C_2H_5)^+の娘イオンとしてC_2H_5^+は生じるものの、MH^+は生じず、官能基や分子構造に特有の(M+C_2H_5-A)^+を生じること判った。

これらのことからメタン試薬ガスの系で(M+C_2H_5)^+からMH^+とC_2H_5^+を生じるものは、まずMS/MSモードにおいてC_2H_5^+(m/z 29)を生じる親イオンスペクトルを測定し、得られたイオン種に対して娘イオンスペクトルを測定し(複数の場合は順次測定)し、そのイオンより質量数が28少ないイオン(MH^+に相当)とC_2H_5^+が生じていることが確認できれば分子量推定が可能になることが判った。また、(M+C_2H_5)^+のイオン強度が小さく判別しにくいものでも生成さえしていれば、この手法は適用できることも判った。なお、イソブタン試薬ガスの系でも付加イオン(M+C_4H_9)^+に対し同様の手法が適用可能であった。アルコールのようにメタン試薬ガスで付加イオンを生じない化合物やエステル、カルボン酸、アミンのように上記方法が適用できない化合物に対し、アンモニア試薬ガスの付加イオン(M+NH_4)について検討した。その結果、これらの(M+NH_4)からは娘イオンとしてMH^+とNH_4^+を生じることが判った。そして分子量推定のためにメタン試薬ガスの(M+C_2H_5)^+と同じ手法が(M+NH_4)^+に対して適用できることを確認した。これらのことから、現在まで検討した全ての化合物タイプに対し、この分子量推定法が適用可能であることが判った。反応イオン系について検討を行い、メタン/アミン塩酸塩系の試薬ガスを用い、正イオンCIでNH_4^+、負イオンCIでCI^-を同時に生成させ、糖類、アルコールなど多くの化合物に対し(M+NH_4)^+、(M+Cl)^-の両者を生成させることができた。またメタン/水系の試薬ガスでは反応イオンとしてH_3O^+を生成させ、アルカンなど通常は付加イオンを生じない化合物にも(M+H_3O)^+を生成させることができた。衝突活性化解離(CAD)を利用した分子量推定法の研究では、(M+R)^+の同定が分子量を求めることに等しいことに注目し、前年度に得られた結果から、(M+R)^+→R^++M{(M+R)^+:付加イオン、R^+:反応イオン、M:分子}及び(M+R)^+→MH^++(R-H)の利用について検討した。その結果、付加イオンのCADを利用した2つの分子量推定法を確立し、標準試料を用いてその検証を行った。最初の方法はまず、既知の反応イオンR^+を生じる親イオンを親イオン走査モードで捜し、付加イオン候補を見い出した後、そのイオンの娘イオンスペクトルを測定し、MH^+とR^+相当のピークが出現していることを確認し、(M+R)^+の同定を行った。2番目の方法では前と同じ手順で付加イオン候補を見いだし、それが付加イオンであるか否かをニュートラルロス走査を行って分子Mに相当する中性種の脱離を確認することによって付加イオンの同定を行った。また、この手法を未知の有機合成化合物である実際試料に適用した結果、主成分の分子量を求めることができた。これらの手法は混合物や共存物が存在する系にも適用でき、CI法による分子量推定の適用範囲の大幅な拡大を図れることができた。
古代黄河河道の変遷の歴史環境学的研究

初年度の研究では以下の4つの課題を進めた。(1)本研究の基本テキストである中国古代の三大水利書『尚書』●貢、『史記』河●書、『漢書』溝洫志の比較購読を行った。(2)ランドサット衛星写真を購入し、黄河最北流時の下流域や、黄河が東流から北流へ屈曲する箇所で、増水時と渇水時の水量など状況の差を比較した。(3)スキャナでの画像処理の試みたが、さらに画像処理ソフトを使ってどの程度整理分析できるのかを検討した。(4)漢代郡県地図を整理作成した。2年度の研究実績は以下の通りである。黄河下流域のランドサット衛星写真を分析して見ると、以下のような状況を確認できた。(1)黄河は黄土高原の丘陵を抜けると広大な平原を流れている。現在の黄河は開封の東で極端に流れを変え北流している。(2)前602年以前の黄河河道は伝説上の●の治水の時代のものと考えられる。ランドサットの画像ではこの付近に明らかに土壌の異なる黒い区域を確認できる。黄河の河水の遊水池であれば土砂が堆積し、水が無くなった後でも周辺の土壌とは異なった土壌を残しているはずである。●州北の黄河北岸にも、土壌に大きな渦の広がりが見られ、河流の痕跡であると思われる。(3)前602年以降の春秋戦国・秦・前漢の河道は、滑県北から●陽にかけて白い大きな広がりとして見える。●陽は前漢武帝期に決壊した箇所であり、河流は北上した。以上の確認した点は、ランドサット衛星のデジタルデータを白黒の濃淡に置き換え、地球表面の歪みを補正した写真から読みとった結果である。細部の分析は、さらにデジタルデータ自体を画像処理して行わなければならない。これは今後の作業として残された。今年度の研究は以下の4つの課題を進めた。1.本研究の基本テキストである中国古代の三大水利書『尚書』禹貢、『史記』河渠書、『漢書』溝洫志の比較講読を行った。これらは三つの黄河の河道に対応しており、禹貢は前602年の変動以前の旧黄河、河渠書は戦国・秦・前漢の旧黄河、溝洫志は前漢末・後漢の旧黄河の河道を記したものである。三書の記述の視点の違いに注意しながら整理し、関連地名は地図に落とした。2.ランドサット衛星写真の購入と分析。購入枚数は26枚、第1類は黄河下流域の6枚、黄河最北流時の下流域を考察した。第2類は黄河が東流から北流へ屈曲する黄河河道変遷のキ-ポイントで災害多発地の4地域であり、春秋各2枚ずつ計8枚購入し、増水時と渇水時の水量など状況の差を比較した。第3類は黄河南遷時の河道を見るために、淮水の流域8枚、第4類は災害と河川の関係を考察するために、1991年8月に水害に遭った寿春付近の淮水流域4枚を購入し、平時と洪水時とを比較した。3.スキャナでの画像処理の試み。備品としてスキャナ、データ容量に対応できるようにMOドライブとラムボードを設置し態勢を整える。衛星写真の読みとりを試みる。衛星写真を接合したり、画像解析度を高めたりしたが、今後別のソフトを使ってどの程度整理分析できるのかを検討する。4.漢代郡県地図の整理作成。

研究の初年度として郡県地図の画像をどのようにスキャナで取り込み、郡県別のデータをどのように整理できるのかを検討し、次年度の本格的な作業の準備とした。県別に地図から検索するために、漢代13州の地図から郡を検索、郡からさらに所属県を引けるように検索用地図を作成する基礎資料を作成した。また郡県の地名を画像入力しやすいように『漢書』地理志の郡県名を台紙に張り付けて整理した。次年度では、県単位の資料を入力し、黄河下流域の都市の状況を把握できるようにする。黄河下流域の河道付近のランドサット衛星写真を分析して見ると、以下のような状況を確認できた。1.黄河は黄土高原の丘陵を抜けると広大な平原を流れている。河南省洛陽市(西周・後漢・北魏・唐都城)と鄭州市、開封市(戦国魏大梁城、北宋都城)の地形の差違、つまり黄土高原と平原は明確である。黄河北岸も焦作市(山陽市)の西辺は黄土高原の丘陵地帯である。黄河は焦作北と鄭州南の丘陵に挟まれた地点から開封付近の平原を流れていく。そして現在の黄河は開封の東で極端に流れを変え北流している。2.前602年以前の黄河河道は伝説上の禹の治水の時代のものと考えられる。萬貢に見える大陸沢は戦国以降の巨鹿沢であり、戦国趙国の沙丘苑の場所、秦始皇帝が最後の巡行で死去した場所でもある。ランドサットの画像ではこの付近に明らかに土壌の異なる黒い区域を確認できる。黄河の河水の遊水池であれば土砂が堆積し、水が無くなった後でも周辺の土壌とは異なった土壌を残しているはずである。鄭州北の黄河北岸にも、土壌に大きな渦の広がりが見られ、もっとも古い黄河の河道の痕跡であると思われる。3.前602年以降の春秋戦国・秦・前漢の河道は、滑県北から濮陽にかけて白い大きな広がりとして見える。濮陽は前漢武帝期に決壊した箇所であり、河流は北上した。これらの痕跡と考えられる。以上の確認した点は、ランドサット衛星のデジタルデータを白黒の濃淡に置き換え、地球表面の歪みを補正した写真から読みとった結果である。細部の分析は、さらにデジタルデータ自体を画像処理して行わなければならない。日本で打ち上げた地表観測衛星JERS-1(ふよう1号)はランドサットの解像度約30メートルよりも高く、約17メートルまで分析可能であるので、より詳細な黄河下流地域の河道変遷を追っていく必要がある。
決済における無権限取引と損失の分配

本年度の研究は、以下のように進めた。(1)決済における無権限取引についてわが国の学説・判例の検証無権限取引に関連する日本の文献・判例を、網羅的かつ総合的に検証するという視点から整理し、現在のわが国の学説・判例の到達点を明らかにしようと試みた。以前よりすでに進めていた手形に関する部分について判例・学説の整理および検討を行い、昨年度は「手形の偽造と損失の分配-UCCにおける法的処理を中心として-」(法学新報108巻11・12号125-147頁)において、その結果を論文の形でまとめることができた。本年度は昨年度に引続き、振込、電子決済あるいは電子マネーに関する部分について、その法的性格をめぐる議論に関し調査・検討を行った。これについては、比較法的視点も加えた上でまとめることを予定しており、引続きわが国における立法動向の調査も行う予定である。(2)比較法的視点からの研究本年度も昨年度に引続き、アメリカ法、ヨーロッパ諸国の各国法、EU法および国連国際商取引法委員会において作成されている各種条約等に関する資料収集を適宜行っており、その分析も段階的に行っている。このうち、手形に関する部分については、アメリカ法の調査・分析および判例の検討を行い、前述の論文の中でその成果の一部を発表することができた。また、電子的資金移動に関しては、資料を入手できたアメリカ法(特にUCC第4A編)を中心に分析を行っている。なお、アメリカ法に関しては、本研究に関連する部分につき、改正作業が進められておりその動向は流動的であるため調査が難航している。また新たにCheck21と称される法案の検討も進められているようであり、決済におけるチェックトランケーション法制の改正も予定されているようである。この法案の進捗状況によっては、これまでの法制に大きな変更がある可能性もあり、その動向を注意深く見守っている。本年度の研究は、当初の計画に沿って以下のように進めた。今年度は、昨年度よりすでに進めていた手形に関する部分について判例・学説の整理および検討を行い、「手形の偽造と損失の分配--UCCにおける法的処理を中心として--」(法学新報108巻11・12号125-147頁)において、その結果を論文の形でまとめることができた。振込、電子決済あるいは電子マネーに関する部分については、その法的性格をめぐる議論を調査・検討を行った。(2)比較法的視点からの研究本年度より、アメリカ法、ヨーロッパ諸国の各国法、EU法および国連国際商取引法委員会において作成されている各種条約等に関する資料収集を適宜行っており、その分析も段階的に行っている。この他についても、引続き資料収集およびその分析を行っていく予定である。
フレイル重層化の早期予防を目的とした多面的支援システムの構築と効果検証

都市部在住65歳以上の高齢女性6,366名を住民基本台帳より無作為で抽出し、包括的健診案内書を郵送したところ、1,837名が健診参加を希望した。希望者に調査案内を郵送し、平成29年9月24日26日、9月29日10月3日に包括的調査を行い、1,035名のデータを収集した。調査前に研究の目的、調査内容、個人情報の保護、データ活用について個別的に説明し自筆同意を得たうえで調査を実施した。調査項目は、形態及び体力測定(身長・体重・体脂肪率・下腿三頭筋周径囲・握力・歩行速度)、聞き取り調査(既往歴・介護保険申請状況・運動習慣・入院歴・ADL・GDS・MMSE)を行った。身体的フレイルを判定するための診断項目毎の割合を求めたところ、16ヶ月間で2-3kg体重減少者132名(12.8%)、2疲れを感じる者238名(23.0%)、3身体活動量減少者135名(13.1%)、4握力18.0kg未満者(14.0%)、5通常歩行速度1.0m/s未満者98名(9.5%)であった。3項目以上該当者を身体的フレイル(50名、4.9%)、1-2項目該当者をプレフレイル(452名、44.3%)、該当する項目がない方をロバスト(519名、50.8%)と定義した。一方、MMSE22-26点を軽度認知機能低下(145名、14.3%)、GDS5点以上を打つ傾向(146名、14.1%)、週1回未満の外出(41名、4.0%)と昨年度に比べて外出頻度減少(206名、19.9%)を閉じこもりと操作的に定義した。身体的フレイル+軽度認知機能低下者を認知的フレイル(17名、1.7%)と定義した。認知的フレイル高齢者は、高血圧、糖尿病、呼吸器疾患、膠原病の既往の割合及び過去1年間の転倒率は有意に高かった。また、認知的フレイル高齢者は、体脂肪率は高く、HDLコレステロール値とアルブミン値は有意な低値を示した。さらに身体的+社会的、身体的+オーラルフレイル高齢者を抽出し、平成30年度の介入研究の準備を行った。平成29年度研究計画は、地域在住高齢者を対象に包括的健診を行い、重複フレイル高齢者を選定し、その特徴を分析することである。平成29年度研究計画を実現するために、都市部在住65歳以上の高齢女性6,366名を住民基本台帳より無作為で抽出し、包括的健診案内を郵送し、健診参加1,035名のデータを収集した。身体的フレイルを判定するための診断項目は、16ヶ月間で2-3kg体重減少有無、2(ここ2週間)わけもなく疲れを感じるかの有無、3身体活動量減少有無、4握力低下有無、5通常歩行速度低下有無である。5項目中、3項目以上該当者を身体的フレイル、1-2項目該当者をプレフレイル、該当項目なしの場合をロバストと分類した。一方、MMSE22-26点を軽度認知機能低下、GDS5点以上をうつ傾向、週1回未満の外出と昨年と比べて外出頻度減少を閉じこもり、残存歯数4本以下・咀嚼力低下・RSST3回以下をオーラルフレイルと操作的に定義した。認知的フレイル高齢者の特徴を検討したところ、高血圧、糖尿病、呼吸器疾患、膠原病の既往の割合は高く、過去1年間の転倒率は認知的フレイル29.4%、正常群13.0%と認知的フレイル高齢者が有意に高いことを究明した。さらに身体的+軽度認知機能低下、身体的+社会的、身体的+オーラルフレイル高齢者を抽出することが出来、平成29年度計画は、達成できる段階まで進んでいる。平成30年度には、地域在住高齢者における重層フレイル改善を目的とした多面的支援プログラムを開発し、その短期効果を検証するために、3カ月間のRCT介入研究を行う。この研究目標を達するための研究手順は下記の通りである。1.介入準備:1介入対象者の最終選定(11月上旬):150名。211月中旬:説明会の開催、介入参加に対する同意取得。312月上旬:介入参加者最終確認、事前調査。412月下旬:RCTによるグループ分け→群分けの結果を対象者に通知。2.指導計画1)群分け→1対照群:38名、2身体的+精神的フレイル群:37名、3身体的+社会的フレイル群:38名、4身体的+オーラルフレイル群:37名。2)介入の概要→1介入期間:3カ月(2月4月)、2介入頻度:週2回、3介入時間:1回当たり60分。3.指導内容(包括的介入):1身体的フレイル改善指導→a.運動指導:○基本運動・整理運動(ストレッチング中心)。○主運動:自重体操、バンド体操、椅子体操、油圧式マシン運動など、b.栄養・食事指導。2精神的フレイル改善指導:○基本運動・整理運動.○主運動:

a.有酸素運動(自転車エルゴメーター運動等、ウォーキング(1段階:1,000歩増、2段階:2,000歩増、活動計の装着による歩数とエネルギー消費量のモニタリング)、b.コグニサイズ(ステップ運動、ラダー運動)。3社会的フレイル改善指導:a.有酸素運動、b.社会活動促進プログラム(PC教室、囲碁教室、読書・創作教室、輪投げ教室の開催)、4オーラルフレイル改善指導:○主運動(唇運動、舌の運動、飲み込み運動、嚥下体操、咬筋・側頭筋強化体操等々を指導)。○補助運動(自重体操、バンド体操、椅子体操、油圧式マシン運動など)。4.事後評価:事前調査と同一の聞き取り項目、身体機能、認知機能、うつ、採血等々。5.データ分析:主分析(重層フレイルの解消率)、副次分析(身体機能、認知機能、社会活動、口腔機能)。6.結果説明会および返却。都市部在住65歳以上の高齢女性6,366名を住民基本台帳より無作為で抽出し、包括的健診案内書を郵送したところ、1,837名が健診参加を希望した。希望者に調査案内を郵送し、平成29年9月24日26日、9月29日10月3日に包括的調査を行い、1,035名のデータを収集した。調査前に研究の目的、調査内容、個人情報の保護、データ活用について個別的に説明し自筆同意を得たうえで調査を実施した。調査項目は、形態及び体力測定(身長・体重・体脂肪率・下腿三頭筋周径囲・握力・歩行速度)、聞き取り調査(既往歴・介護保険申請状況・運動習慣・入院歴・ADL・GDS・MMSE)を行った。身体的フレイルを判定するための診断項目毎の割合を求めたところ、16ヶ月間で2-3kg体重減少者132名(12.8%)、2疲れを感じる者238名(23.0%)、3身体活動量減少者135名(13.1%)、4握力18.0kg未満者(14.0%)、5通常歩行速度1.0m/s未満者98名(9.5%)であった。3項目以上該当者を身体的フレイル(50名、4.9%)、1-2項目該当者をプレフレイル(452名、44.3%)、該当する項目がない方をロバスト(519名、50.8%)と定義した。一方、MMSE22-26点を軽度認知機能低下(145名、14.3%)、GDS5点以上を打つ傾向(146名、14.1%)、週1回未満の外出(41名、4.0%)と昨年度に比べて外出頻度減少(206名、19.9%)を閉じこもりと操作的に定義した。身体的フレイル+軽度認知機能低下者を認知的フレイル(17名、1.7%)と定義した。認知的フレイル高齢者は、高血圧、糖尿病、呼吸器疾患、膠原病の既往の割合及び過去1年間の転倒率は有意に高かった。また、認知的フレイル高齢者は、体脂肪率は高く、HDLコレステロール値とアルブミン値は有意な低値を示した。さらに身体的+社会的、身体的+オーラルフレイル高齢者を抽出し、平成30年度の介入研究の準備を行った。平成29年度研究計画は、地域在住高齢者を対象に包括的健診を行い、重複フレイル高齢者を選定し、その特徴を分析することである。平成29年度研究計画を実現するために、都市部在住65歳以上の高齢女性6,366名を住民基本台帳より無作為で抽出し、包括的健診案内を郵送し、健診参加1,035名のデータを収集した。身体的フレイルを判定するための診断項目は、16ヶ月間で2-3kg体重減少有無、2(ここ2週間)わけもなく疲れを感じるかの有無、3身体活動量減少有無、4握力低下有無、5通常歩行速度低下有無である。5項目中、3項目以上該当者を身体的フレイル、1-2項目該当者をプレフレイル、該当項目なしの場合をロバストと分類した。一方、MMSE22-26点を軽度認知機能低下、GDS5点以上をうつ傾向、週1回未満の外出と昨年と比べて外出頻度減少を閉じこもり、残存歯数4本以下・咀嚼力低下・RSST3回以下をオーラルフレイルと操作的に定義した。
活性酸素産生機構における脂質シグナルのダイナミックイメージング解析

貪食細胞での微生物の殺菌は、Noxの細胞膜成分(cytochromeb558)と4つ細胞質成分(p47phox,p67phox,p40phox,Rac)により構成されるNADPHoxidase(Nox)に由来する活性酸素種により行われる。本研究は、この厳密に制御された活性酸素産生の分子機構を、機能蛋白質特にPKCおよびRacに焦点を当て、リアルタイムで可視化することにより解明することを目的とした。【今年度の成果】(1)Rac分子種の貪食IgGビーズへの集積度に違いがあることを見出した(Rac1>Rac3>Rac2)。この違いは、C末側の塩基性配列(PB)の違いに依存することを、イメージング解析により示した。また、protein-lipid overlay assayにより、この領域に脂質結合特異性があることを示した。さらに、Rac分子種のPBを入れ替えたキメラ蛋白を用いることにより、各分子種のPBの活性酸素産生に果たす重要性を明らかにした。また、Rac2の活性型変異体(Rac(Q61L))の集積を観察すると、小胞体などの細胞内器官の膜に局在し、貪食時にそれらの小器官膜が線状に貪胞膜へ癒合するのが観察された。(2)GFP融合PKCを貪食細胞に発現させIgGビーズを貧食させると、7種のPKC分子種の中beta I-PKCとepsilon-PKCのみが食胞に集積する。その結果、貧食時のepsilon-PKCの集積は、そのC1BドメインにPLC-gamma1経由で形成されるdiacylglycerol(DAG)が結合することにより起こることを明らかにした。【考察】(1)Rac1は貪食時にPBの高い正電荷とその脂質結合能を利用し食胞膜に集積する。Rac2はPBの正電荷を利用した弱い集積機序の他に、まず細胞内器官膜にターゲットし、この膜が貪胞膜に融合することを利用した、PBの正電荷に依存しない集積機序を持つことがわかった。これらのことから、3種すべてのRac分子種が活性酸素産生に関与する能力を有するが、マクロファージではRac1が、白血球ではRac2が優位に関与することが推察された。(2)同じC1BドメインをもつPKC分子種の中でも、特にepsilon-PKCが、貪食時食胞に強く集積することは、C1Bの脂質結合性の違いがPKCの分子種特異的シグナリングに重要な役割を果たしていることが推察された。貪食細胞での微生物の殺菌は、NADPHoxidase(Nox)に由来する活性酸素種により行われる。活性酸素産生には、Noxの細胞膜成分(cytochrome b_<558>)と4つ細胞質成分(p47^<phox>,p67^<phox>,p40^<phox>,Rac)による活性化型機能的複合体形成が必要である。本研究は、この厳密に制御された活性酸素産生の分子機構を、貪食作用から始まる一連のカスケードとして捕らえ、機能蛋白質特にPKCおよびRacに焦点を当て、脂質との時・空間的相互作用の観点から、リアルタイムで可視化することにより解明することを目的とした。【成果】(1)ファゴサイトーシスにおけるPKCとDGK分子種のライブイメージングと機能解析GFP融合PKCを貪食細胞に発現させIgGビーズを貪食させると、7種のPKC分子種の中でβI PKC、εPKCのみがDGKではDGKβが食胞に集積した。βI PKCは食胞に集積したp47^<phox>をリン酸化し、貪食時の細胞外への活性酸素産生に必須であること、また、活性酸素産生は細胞内小胞膜上ではなく、食胞膜上で開始されることを明らかにした。(2)ファゴサイトーシスにおけるRacの脂質結合とサブタイプ別機能Rac分子種の貪食IgGビーズへの集積度の違いが異なることを見出した。この違いは、C末側の塩基性ドメインの違いに依存することを、このドメインのイメージング解析を行うことにより示した。生細胞内での動態観察を行い、それぞれのRacC末塩基性領域が異なる集積を示すことを示した。また、PLO(protein-lipid overlay)assayにより、この領域に脂質結合特異性があることを示した。さらに、Rac分子種のC末側の塩基性配列を各分子種間で入れ替えたキメラ蛋白を用いることにより、各分子種の活性酸素産生能と塩基性領域の活性酸素産生に果たす重要性を明らかにした。以上の結果より、βI PKCが活性酸素産生に重要であり、その活性酸素産生はphagosomal cup/phagosomeで起こることが明らかになった。同時にDGKβも活性酸素産生の制御に関与することを示唆した。また、Rac1はC末端の塩基性ドメインを介してphagosomeに集積し、その集積にはリン脂質への結合が関与することが示唆された。さらに、Rac2は同じ塩基性ドメインを介してエンドメンブランに集積する機構を持つことが示された。

本研究は、この厳密に制御された活性酸素産生の分子機構を、機能蛋白質特にPKCおよびRacに焦点を当て、リアルタイムで可視化することにより解明することを目的とした。【今年度の成果】(1)Rac分子種の貪食IgGビーズへの集積度に違いがあることを見出した(Rac1>Rac3>Rac2)。この違いは、C末側の塩基性配列(PB)の違いに依存することを、イメージング解析により示した。また、protein-lipid overlay assayにより、この領域に脂質結合特異性があることを示した。さらに、Rac分子種のPBを入れ替えたキメラ蛋白を用いることにより、各分子種のPBの活性酸素産生に果たす重要性を明らかにした。また、Rac2の活性型変異体(Rac(Q61L))の集積を観察すると、小胞体などの細胞内器官の膜に局在し、貪食時にそれらの小器官膜が線状に貪胞膜へ癒合するのが観察された。(2)GFP融合PKCを貪食細胞に発現させIgGビーズを貧食させると、7種のPKC分子種の中beta I-PKCとepsilon-PKCのみが食胞に集積する。その結果、貧食時のepsilon-PKCの集積は、そのC1BドメインにPLC-gamma1経由で形成されるdiacylglycerol(DAG)が結合することにより起こることを明らかにした。【考察】(1)Rac1は貪食時にPBの高い正電荷とその脂質結合能を利用し食胞膜に集積する。Rac2はPBの正電荷を利用した弱い集積機序の他に、まず細胞内器官膜にターゲットし、この膜が貪胞膜に融合することを利用した、PBの正電荷に依存しない集積機序を持つことがわかった。これらのことから、3種すべてのRac分子種が活性酸素産生に関与する能力を有するが、マクロファージではRac1が、白血球ではRac2が優位に関与することが推察された。(2)同じC1BドメインをもつPKC分子種の中でも、特にepsilon-PKCが、貪食時食胞に強く集積することは、C1Bの脂質結合性の違いがPKCの分子種特異的シグナリングに重要な役割を果たしていることが推察された。
大腸菌ゲノムのシステマティック・シーケンシング

大腸菌ゲノムは470万塩基対(4,700kb)から成る一個の環状DNA分子であり、そこには約4,000遺伝子が存在すると推定されている。これまで1,500余りの遺伝子が同定され、断片的にゲノムの約50%に相当する延べ2,300kbの塩基配列が明らかにされている。しかしながら、連続する長大な塩基配列の解析となると、染色体領域06.2、81.592.5分にそれぞれ対応する274、500kbが解析されたに過ぎない。本研究では、(1)大腸菌整列クローン(小原クローン))#130161を用いて6.212分に対応する領域(約274kb)の解析を行い、新たに149,188塩基対の配列を決定した。この配列にこれまで明らかにされていた配列(77kb)を加えるとこの領域の82.5%に対応する塩基配列を決定することができた。新たに決定した塩基配列において、他に遺伝子産物のアミノ酸配列と類似性を示す86のオープン・リーディング・フレーム(ORF)を同定することができ、さらに、この領域には少なくとも5つの挿入配列と93塩基が3または5回繰り返した2種のユニークな繰り返し配列を見いだすことができた。次いで、(2)GenBankに登録されたこれまでの塩基配列データ(Release78)を基にして遺伝子地図と小原クローンとを対応させ、さらに小原クローンの物理地図と塩基配列を対応させることにより現在のゲノム解析状況が一目でわかるデータベース(GenoBase1.1)を作成し、塩基配列から予測されるORFの機能検索データの整理も行った。これらの結果は今後の大腸菌ゲノムの組織的な解析に指針と方策を与えるとともに、大腸菌以外のゲノム解析にも有用な情報を提供することが期待される。大腸菌ゲノムは470万塩基対(4700kb,分子量3x10^9)からなる環状DNAであり、そこには3000から4000の遺伝子が存在すると推定されている。これまで、約1400余りの遺伝子が検出され、そのうち800遺伝子の塩基配列が個々別に解析されてきた。その結果、断片的ではあるが延べ1800kb(全体の38-40%)に相当する部分が明らかにされている。しかし、連続する長大な塩基配列となると、大腸菌染色体0-6.2分と84.5-86.5分にそれぞれ対応する300kbと91kbがわが国と米国の研究グループによって解析されたにすぎない。本研究は6.2-13分領域に対応する300kbの塩基配列を決定することをめざして実施されている。本年度はまず、この領域に対応する大腸菌ゲノム整列クローン(小原クローン)#130-160を用いて、正確な物理地図を作成し、それをすでに塩基配列の決定されているDNA断片を対応させることにより、未だに解析されていない領域のマップを作成した。次いで、かくクローンから塩基配列解析のために必要な多数のサブクローンを作製してその一部については塩基配列の解析に着手した。一方、ゲノム解析のためには長大なシーケンスを迅速に解析できる手法の開発が必須である。このため、ミニトランスポゾンTn5とPCRを併用し、サブクローニングすることなしに直接小原クローンをシーケンスする方法の開発に成功した。また、これとは別に、ショットガン法によるランダムシーケンシング法の検討も行った。さらに、大腸菌ゲノムデータベースの構築のため、解析シフトの整備を行い、得られたデータを集中的に解析・管理する方策についても検討を行った。

これまで1,500余りの遺伝子が同定され、断片的にゲノムの約50%に相当する延べ2,300kbの塩基配列が明らかにされている。しかしながら、連続する長大な塩基配列の解析となると、染色体領域で06.2、81.592.5分にそれぞれ対応する274、500kbが解析されたに過ぎない。本研究は、(1)大腸菌整列クローン(小原クローン)#130161を用いて6.212分に対応する300kbの連続する塩基配列を決定すること、(2)これまでの解析結果を基にしてゲノム解析データベースを作成すること、そして、これらの結果から、将来大腸菌ゲノム解析を組織的に実施するための方策を確立することを目的とした。本年度の成果は以下の通りである。(1)解析した32クローンのうち2クローンを除いて約324kbに対応する領域の解析がほぼ完了した。ギャップについては現在早期に解析を終わらせ、最終的に600kbの連続したものを完成するよう努めている。(2)ゲノム解析データベースの作成についてはGenBankに登録された塩基配列データ(Release78)を基にして遺伝子地図と小原クローンとを対応させ、次いで小原クローンの物理地図と塩基配列を対応させることにより現在のゲノム解析状況が一目でわかるデータベースを作成した。また、塩基配列から予測されるORFの機能の検索も行った。これらの結果は今後の解析に指針を与えるとともに、新たなデータベース作成の基礎となるものである。これらの結果から将来如何なる方策が最も効率よく大腸菌ゲノム解析を可能にするかの検討も行った。大腸菌ゲノムの解析は現在の技術で解析可能であるが、得られたデータの質を組織的に検討できる体制を整えることが最も重要である。
超伝導・磁性体多層膜の理論的研究

異方的超伝導体と遍歴磁性体からなる多層膜系について、理論的研究を行なった。超伝導と磁性をそれぞれ引力、斥力相互作用をもつタイトバインディングモデルに対して平均場近似を行なうことで表現し、両者のオーダーパラメタの空間的変化を表すBogoliubov de Gennes(BdG)方程式を導いた。BdG方程式を大容量メモリーを搭載し、高速計算が可能なワークステーションを用いて数値的に解くことにより、以下の結果を得た。(1)近接効果により磁性体(超伝導体)中に超伝導(磁性)のオーダーパラメタが侵入し、両秩序が共存した表面状態が実現する。(2)単一のオーダーパラメタをもつ通常の超伝導体に対しても、界面近傍では異なった対称性をもった超伝導オーダーパラメタが誘起される。とくにバルクでスピン一重項の超伝導体に対しても、界面近傍ではスピン三重項のオーダーパラメタが出現しうる。また、理論で得られた結果を実験と比較するためには、現実の物質では必ず存在する不純物、の影響を調べておく必要がある。上記の研究で考えた異方的超伝導体に対する不純物効果についても研究を行ない、以下の結果を得た。(3)異方的な超伝導対中に存在する不純物の周りでは、バルクと異なる対称性もった超伝導成分が誘起される。とくに磁性不純物の周りでは磁化やスピン三重項成分が誘起される。(4)スピン軌道相互作用をもつ磁性不純物の周りではスピンカレントが自発的に発生する場合がある。本研究では、近年盛んに研究されている超伝導多層膜および磁性体多層膜について、とくに後者に焦点をあてて理論的考察を行った。超伝導と磁気秩序という相反する性質を持つ物質から成る系では、従来主として調べられてきた超伝導・通常金属(または絶縁体)、磁性体・通常金属という組み合わせから成る系にはない、新しい物性が存在することが予想されるのがその理由である。具体的には、超伝導と磁性に対するオーダーパラメタの空間変化を記述するBogoliubovde Gennes方程式を自己無撞着に数値的に解いた。得られた結果のうち主なものは以下の通りである。超伝導体がバルクでスピン一重項的である場合でも、磁性体との間の近接効果によってスピン三重項成分が現れうることを示した。また、超伝導状態の対称性、および磁性体が強磁性か反強磁性であるかにより、近接効果の及ぶ範囲は全く異なる。dー波超伝導と反強磁性という組み合わせの場合が最も効果が大きく、これは高温超伝導の理論として提唱されているSO(5)理論と矛盾しない。さらに局所状態密度は磁性体と超伝導体の界面近傍でスムースに変化することも見出した。また、理論で得られた結果を実験と比較するためには、現実の物質では必ず存在する不純物の影響を調べておく必要がある。

(3)異方的な超伝導対中に存在する不純物の周りでは、バルクと異なる対称性もった超伝導成分が誘起される。とくに磁性不純物の周りでは磁化やスピン三重項成分が誘起される。(4)スピン軌道相互作用をもつ磁性不純物の周りではスピンカレントが自発的に発生する場合がある。