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タンパク質の分泌を駆動する反復モータの作動原理の解明

細菌のタンパク質膜透過は、膜透過チャネルSecYEGを挟んで存在する2つの反復モーターSecA ATPase, SecDFにより駆動される。これら2種の反復モーターとりわけSecDFによる膜透過促進の分子メカニズムの解明を目指して、以下の実験を行った。1)部位特異的in vivo光架橋実験により、SecD分子内の基質結合部位を同定すると共に、プロトン駆動力により生じるSecDの構造変化の実態を明らかにした。2)SecDFの新たな結晶構造を連携研究者の塚崎と共に決定しプロトン透過の経路を明らかにした。3)海洋性ビブリオ菌が持つ2種のSecDFパラログを生化学的に解析し、生理機能を解明した。引っ張る反復モータSecDFの作動機構の詳細を明らかにするために、昨年度に引き続いて大腸菌SecDFを対象とした部位特異的in vivo光架橋実験を進めた。SecD分子が持つ大きなペリプラズムドメイン内に分泌される基質タンパク質と特異的に相互作用する領域を新たに見い出した。また、このドメイン近くに機能発現に極めて重要なアミノ酸残基を同定した。イオン透過に直接関与するアミノ酸残基を除けば、1アミノ酸残基の置換で機能を大きく変化させる変異としては初めての発見であり、分子メカニズムの理解の上で興味深い。同時に、プロトン駆動力の有無により、SecD-SecFのペリプラズム領域間の相互作用が変化する事を示唆する結果も得ている。産総研佐藤研との共同研究として、高度好熱菌SecDFの電子顕微鏡観察を進め、SecDFが2つの主要な構造状態を取る事を見いだした。我々の作業仮説を支持する結果と考えている。ビブリオ属細菌では、2種類のSecDF分子が存在しており、一方はプロトン駆動型、他方はナトリウム駆動型として機能している事を見いだした。ビブリオ菌中でのこれらSecDFパラログの発現様式機構を解析し、プロトン駆動型のV.SecDF2は、細菌のタンパク質輸送能が低下した際に、特異的に発現されることを見いだした。細菌のタンパク質膜透過を媒介する2つの分子モーター(SecA ATPase, SecDF)の駆動メカニズムを解明するために、研究代表者らは部位特異的in vivo光架橋法を用いて解析を進めている。これは、生細胞中での一過的な相互作用を高い空間分解能で明らかにすることが出来る画期的な手法であり、これまでに、SecA ATPase-SecY間の近接部位の同定などに成果を上げてきた。本年は、この手法をPMFを利用して膜透過を促進するSecDF分子に適応し、基質タンパク質分子と相互作用する領域の同定に成功した。更には、SecD-SecF間の相互作用様式が、プロトンの細胞内流入と共役して変化する事を示唆するデータを得た。これらの成果は、我々が提唱しているSecDFによる膜透過昂進の作業仮説を支持する。加えて、SecD機能発現に重要な役割を持つアミノ酸残基の同定にも成功した。この部位の機能解析を進める事で、SecDFの駆動メカニズムの解明に繋がるものと期待される。本研究課題と密接に関連して、我々は、膜タンパク質の膜組み込み反応に関わる因子YidCの研究も進めている。本年は、YidCの基質結合部位に関して新たな知見を得た。奈良先端技術科学大学の塚崎智也博士らとの共同研究により、このタンパク質の立体構造を明らかにあすると共に、基質タンパク質との相互作用に関与すると考えられる親水性の溝の存在を見い出した。そこで、実際にこの部位が基質との相互作用に関わるかどうかを、上記手法を用いて確認し、実際にこの溝が基質膜タンパク質と近接している事を示す結果を得た。本成果は、Nature紙に掲載され国際的にも高い評価を得ている。細菌のタンパク質膜透過を駆動する2つの分子モーター(SecA ATPase, SecDF)の駆動メカニズムを解明するために、我々は部位特異的in vivo光架橋法を用いて解析を進めている。これは生細胞中での一過的なタンパク質間相互作用を高い空間分解能で明らかにすることができる画期的な手法であり、これまでにSecA-SecY間の近接部位の同定などに成果を上げてきた。本年は、PMFエネルギーを利用して膜透過を促進するSecDFにこの手法を適応し、1)SecDのP1ドメイン内で分子内架橋が形成されること、2)この架橋形成が、PMFに強く依存することを見出した。これらの結果は、本実験手法が、SecDの構造変化をモニターする分子ブローブとして利用できる可能性を示唆している。更に、得られた架橋が、我々が以前に構造決定した1つのコンフォメーション状態(I型と呼んでいる)で生じたものであることを確定させるために、I型の立体構造情報に基づいて周辺アミノ酸残基の系統的な架橋実験を進めた。その結果、予想通り近接部位でも同様の架橋が形成され、更にこれらの部位の架橋形成効率が、イオンフォアCCCP処理や、プロトン透過活性変異との組み合わせ実験により大きく低下する結果を得た。これらの結果は、上の作業仮説を強く支持する。現在、本内容を論文に取りまとめる作業を進めている。上記光架橋実験を、膜内切断プロテアーゼRseP、熱ショック応答転写因子シグマ32に適応した研究も並行して進め、得られた結果を、各々eLIFE誌、Scientific Reports誌に報告した。更には、ビブリオ属細菌由来のイオン選択性を異にする2種類のSecDFパラログの研究を進め、塩環境変化に適応するために、これらの発現を巧みに制御している機構を明らかにし、PNAS誌に報告した。SecDFの機能解析とエネルギー変換機構に関しては、ある程度の成果が出てきており、概ね順調に進んでいると考えられる。

今後は得られた成果を取りまとめるべく努力する必要がある。最も主要なSecDF-SecYE間の近接部位の同定は未だ足踏み状態ではあるが、反応性の異なる他のアミノ酸アナログの利用や発現条件の改変により打開できるものと期待している。SecDFのイオン特異性を決める分子機構の解明も主要なテーマであり、努力を進めている。これに関連して、本年はビブリオ続最近が持つイオン選択性を異にする2つのSecDFパラログの生理的機能の解明で大きな進展があり、PNAS誌に報告することができた。極めてユニークな発現制御機構が明らかになり注目を集めていることも記しておく。細菌のタンパク質膜透過には、必須の駆動モーターSecA ATPase, SecYEGトランスロコンに加え、膜タンパク質複合体SecDFも重要な役割を果たす。SecDFは細胞質膜を挟んで形成されるプロトン駆動力(PMF)を用いて、輸送基質タンパク質を引っ張り出すとのモデルを提案しているが、基質タンパク質が結合する正確な部位と、PMFを用いてどのように膜透過が駆動されているかの詳細は不明である。上記問題を明らかにする目的で、SecDの非細胞質ドメイン(P1ドメイン)を対象とした部位特異的in vivo光架橋実験を行った。この手法は、変異型tRNA合成酵素と、変異型tRNAを発現する細胞を用いることで、任意の位置に導入したamberコドンの部位に光反応性アミノ酸アナログpBPAを導入することのできる実験システムを利用した物で、生きた細胞内の一過的相互作用変化を高い空間分解能で測定することができる画期的な方法である。この手法を用いて得られた結果と変異解析の結果から、P1 domainの内部に存在する保存領域がSecD機能に重要であり、基質タンパク質MBPに近接することから、この部位が膜透過途上の基質タンパク質結合部位として働く新たなモデルを提案した。この結果は、共同研究の結果得られたSecDFの立体構造解析の結果とも合致する。また、P1ドメインが持つ2つのサブドメイン(Head, base)の近接部位に導入したpBPAの架橋形成効率を指標とした解析から、PMFを消失させることで、P1 head-base間の相互作用が大きく変化することを見出した。PMFにより駆動される膜透過能昂進のメカニズム解明に向けて、大きな進展と期待している。細菌のタンパク質膜透過反応には、基質タンパク質分子の通り道を形成するSecYEGトランスロコンと必須のモータ因子SecA ATPase,膜タンパク質SecDFが主要な役割を示す。我々は、高度好熱菌由来のこれら全ての因子の高分解能の立体構造をX線結晶構造解析の手法により明らかにし、その構造に基づいた生化学的解析から、「SecA ATPase、SecDFは、各々ATP加水分解エネルギー、膜を挟んで形成される一価カチオン濃度勾配エネルギーを用いた構造変化を繰り返す事により、膜の両側から基質タンパク質分子を押し込む、あるいは引っ張る事により膜透過を駆動している。」とのモデルを提案している。
空間のランダム分割の研究

1.3次元双曲空間のランダム分割に関して、ポアソン・ボロノイ多面体の頂点数、辺の総長、および表面積等の幾何学的量の平均値を明示的に与える公式を発見した。これらの公式は、ユークリッド空間の場合の対応する公式と、空間の曲率とポアソン分布の点密度だけに依存する関数の積になっている。そめ結果、これらの幾何学的量に対するデータにもとづいて、空間の曲率を推定する可能性が拓かれた。(業績[1],[2])2.3次元ユークリッド空間において、正4角柱ロッドを直交座標軸のどれかと平行になるようにランダムパッキングする問題を、6次元のマルコフ連鎖の問題に帰着する方法を発見した。これを利用してシミュレーションを行なった結果、ロッドが統計的に等方的に配置されること、およびロッドのパッキング密度が3/4になることが見出された。(業績[3])3.1次元ユークリッド空間において、長さをある自己相似な確率分布Pにしたがって発生した開区間を、ランダムパッキングする。このとき、パックされた区間の長さの確率分布Qは、Pとは異なる自己相似分布になることを証明した。またPが一様分布である特別な場合に、どの区間によっても覆われない点の集合のハウスドルフ次元を精密に決定した。(業績[4])4.有名な13球問題に関して、球の配置に関して従来知られていなかった精密な情報を得ることに成功した。球帽の言葉で述べることにして、12個の球帽の中心が定めるデローネ分割のグラフについて考察し、正20面体グラフと菱形12面体グラフの2通りだけが可能であること証明した。さらに、それら2つのグラフの間で連続的変形が可能であることを示した。(業績[5])1.3次元双曲空間のランダム分割に関して、ポアソン・ボロノイ多面体の頂点数、辺の総長、および表面積等の幾何学的量の平均値を明示的に与える公式を発見した。(業績[5])双曲空間のランダム分割に関してはこれまで2編の論文を公表した(たとえば"Random tessenations in 3-dimensional hyperbolic spaces" Advances in Applied Probability(2000), Vol.32, 648-662を参照)。これらの論文ではもっぱら解析的な方法により研究を行ったが、昨年度(2001年)は解析的な手法では取り扱いが困難と思える問題、とくにPoisson-Voronoi分割によりできる多面体セルの頂点・辺・面の数の確率分布に関して、コンピューターシミュレーションを用いて研究を行ったくその際に利用したコンピューターは、今回の科学研究費により、購入したものである)。この結果は、昨年度12月にオーストラリアのパースで行われたthe 11-th international workshop of stereology, stochastic geometry and related fieldsにて発表し、また現在、論文のまとめているところである。ランダム分割に密接に関連したランダムパッキングに関する研究では、(1)3次元ユークリッド空間において、無限長の直方体をランダムパッキングする問題を研究した。その研究結果はFORMA誌に掲載される予定である。また(2)1次元ユークリッド空間において、長さがランダムに決められる区間をランダムパッキングする問題を研究を行った。この研究結果はランダムフラクタルと関係している.研究結果は論文にまとめて現在、投稿中である。さらに(3)統計数理研究所の共同研究の一環として、2次元ユークリッド空間のJohnson-Mehl分割と密接に関係した、円のランダムパッキングの問題を研究を行った。この研究結果もやはりランダムフラクタルと関係している。研究結果は現在、共同論文にまとめているところである。

その結果、これらの幾何学的量に対するデータにもとづいて、空間の曲率を推定する可能性が拓かれた。(業績[1],[2])2.3次元ユークリッド空間において、正4角柱ロッドを直交座標軸のどれかと平行になるようにランダムパッキングする問題を、6次元のマルコフ連鎖の問題に帰着する方法を発見した。これを利用してシミュレーションを行なった結果、ロッドが統計的に等方的に配置されること、およびロッドのパッキング密度が3/4になることが見出された。(業績[3])3.1次元ユークリッド空間において、長さをある自己相似な確率分布Pにしたがって発生した開区間を、ランダムパッキングする。このとき、パックされた区間の長さの確率分布Qは、Pとは異なる自己相似分布になることを証明した。またPが一様分布である特別な場合に、どの区間によっても覆われない点の集合のハウスドルフ次元を精密に決定した。(業績[4])4.2次元単位球面上に接触して、同じ大きさの12個の球を配置する、有名な13球問題に関して、球の配置に関して従来知られていなかった精密な情報を得ることに成功した。球帽の言葉で述べることにして、12個の球帽の中心が定めるデローネ分割としては正20面体グラフだけが可能であること、またそれら球帽の中心の間の距離の最大値はarccos 1/7より小さいことを証明した。(業績[5])
白血病細胞の増殖阻止を目的とした制癌剤とサイトカインの併用療法に関する研究

白血病細胞の増殖を阻止しうる制癌剤とサイトカインの併用療法の確立を目的として、制癌剤とサイトカインの白血病性幹細胞に対する効果を検討した。白血病性幹細胞はメチルセルロース培地及び液体培養系で増殖する。これらの培養系での検討の結果、白血病性幹細胞には自己再生能と分裂増殖能があり、患者の予後を規定するのは白血病性幹細胞の自己再生能であることが確認された。このことから、白血病患者を治癒に導くには、白血病性幹細胞の自己再生能を阻止する治療法の確立が重要であることが分かった。そこで、白血病性幹細胞の自己再生能に対する制癌剤の効果を調べたところ、cytosine arabinosideなどが有意に白血病性幹細胞の自己再生能を抑制することが分かった。サイトカインについては、tumor necrosis factor、interferonγ、transfroming grtowth factorβなどが白血病性幹細胞の自己再生能抑制に有効であることが分かった。但しサイトカインの作用については、共存する他のサイトカインによっては複雑な作用を示すことも分かった。このため、制癌剤とサイトカインの併用療法については、より詳細な研究が必要と考えられた。心筋のカルシウム代謝に影響して心不全の治療に使用されているvesnarinoneの白血病性幹細胞に対する効果も検討した。同剤は白血病細胞の増殖を抑制するが、その機序としてアポトーシスの関与も想定された。
貝殻微細構造の解析による化石二枚貝類の成長履歴の推定

稜柱構造を持つ現生二枚貝8種について,殻表面における結晶のサイズ,結晶晶出部位の分布,結晶粒界の空間分割パターンに着目し,それらのパターンと結晶成長速度との関係を理論形態的手法を用いて解析した.まず,電子顕微鏡下で,結晶内部に見られる特徴的な成長輪パターンを"鍵層"のように用いて,一つの殻の中の複数の場所で結晶の相対的な成長速度を比較した.また,各部位において,一粒一粒の結晶の面積を計測し,結晶晶出サイトの分布を調べ,さらに各結晶の形状をボロノイ分割パターンと比較した.加えて,各部位における殻の相対的な付加成長量も見積もった.その結果,結晶の粒が小さくなるほど,概してその面積の分布は右に歪み,面積のばらつきも大きくなることがわかった.また,多くの個体で,結晶の面積と相対的な成長速度との間に正の相関が見られた.更に,結晶の粒が大きいほど,結晶晶出サイトは一様分布に近づき,結晶の形状はボロノイ分割に近くなることがわかった.次に,結晶の大きさや形状さらには核形成サイトの分布に見られる変異が結晶成長過程のどのような違いを反映しているかを明らかにするために,理論形態モデルを用いて結晶の生成と成長のシミュレーションを行い,実際の貝殻に見られるパターンと比較した.その結果,殻の成長縁での核形成頻度が既存の結晶密度に依存するモデルが実際のパターンを最もよく説明することがわかった.シミュレーションの結果から,核形成が起こる期間の長さが,結晶の大きさ,結晶の形状,核形成サイトの分布などをコントロールしているものと思われる.成長縁で核形成が起こる期間は,殻成長縁の前進速度,すなわち殻皮や殻の付加速度が速いほど短いと考えられることから,上記パターンの多様性が貝殻の成長速度と密接な関係にあることが示唆される.稜柱構造を持つ現生二枚貝8種について,殻表面における結晶のサイズ,結晶晶出部位の分布,結晶粒界の空間分割パターンに着目し,それらのパターンと結晶成長速度との関係を理論形態的手法を用いて解析した.まず,電子顕微鏡下で,結晶内部に見られる特徴的な成長輪パターンを"鍵層"のように用いて,一つの殻の中の複数の場所で結晶の相対的な成長速度を比較した.また,各部位において,一粒一粒の結晶の面積を計測し,結晶晶出サイトの分布を調べ,さらに各結晶の形状をボロノイ分割パターンと比較した.加えて,各部位における殻の相対的な付加成長量も見積もった.その結果,結晶の粒が小さくなるほど,概してその面積の分布は右に歪み,面積のばらつきも大きくなることがわかった.また,多くの個体で,結晶の面積と相対的な成長速度との間に正の相関が見られた.更に,結晶の粒が大きいほど,結晶晶出サイトは一様分布に近づき,結晶の形状はボロノイ分割に近くなることがわかった.次に,結晶の大きさや形状さらには核形成サイトの分布に見られる変異が結晶成長過程のどのような違いを反映しているかを明らかにするために,理論形態モデルを用いて結晶の生成と成長のシミュレーションを行い,実際の貝殻に見られるパターンと比較した.その結果,殻の成長縁での核形成頻度が既存の結晶密度に依存するモデルが実際のパターンを最もよく説明することがわかった.シミュレーションの結果から,核形成が起こる期間の長さが,結晶の大きさ,結晶の形状,核形成サイトの分布などをコントロールしているものと思われる.成長縁で核形成が起こる期間は,殻成長縁の前進速度,すなわち殻皮や殻の付加速度が速いほど短いと考えられることから,上記パターンの多様性が貝殻の成長速度と密接な関係にあることが示唆される.
バイオマス資源からの小規模メタノール変換法に関する研究

未利用バイオマス資源ならびに廃棄物中の有機分をメタノールに変換し運輸用燃料の基材などとして利用することは化石燃料の消費削減に有効であり、ひいては地球温暖化抑制にも資する。本研究では、それを可能にすることを目指して、バイオマス資源を原料とする小規模熱化学的メタノール変換システムを構築するための基礎研究を行なった。初年度はバイオマスの熱分解を行なわせ、水素と一酸化炭素の混合気を発生させるシステムについて化学平衡論的に検討を行なうとともに、触媒を封じた小型流動反応管に高圧の模擬ガスを流し、得られる生成物をガスクロマトグラフ装置などで分析し、メタノール合成の速度論的解析を試みた。本年度は、引続いて小型流動反応管を用いてメタノール合成の動力学的解析を行なうとともに、合成ガスからのメタノール合成を往復式内燃機関の原理でメタノール化反応の可能性を見極め、さらに得られた知見にもとづいてメタノール変換システムを概念設計した。今年度の結果を要約すれば次のようである。メタノール合成の動力学的解析の一環として、広く用いられているCu-Zn系の触媒を用い、反応管内の温度、圧力、原料気体と触媒の接触時間などの最適条件を定めた。その結果、触媒層の温度を変えると250°Cのときメタノールの収率が極大になることと圧力を高めるほど収率が高まることが示された。その結果、触媒内の滞留時間などの条件を整えればメタノールの収率を70%まで高められることが分かった。メタノール製造を往復式エンジンに近い構成で行なう方法について検討した結果、気体の圧縮と膨張とを分離して行って圧縮機から吐出する気体を触媒層に導き、触媒層では必要な時間だけ原料気体が滞留できるようにし、メタノールを含む気体を膨張機に導いて除圧と冷却を行なわせ発熱は仕事に変換する小形の合成システム方式を考案した。この原理にもとづくメタノール製造装置によってメタノール合成の可能性を示した。未利用バイオマス資源ならびに廃棄物中の有機分をメタノールに変換して運輸用燃料の基材などとして利用することは化石燃料の消費削減に有効である。本研究では、それを可能にすることを目指してバイオマス資源を原料とする小規模熱化学的メタノール変換システムを構築するための基礎研究を行なっている。本年度は(1)小形システムに適する合成ガス(水素と一酸化炭素の混合気)の発生方法について検討すること、(2)合成ガスからのメタノール合成を往復式内燃機関の原理でメタノール化反応の可能性を見極めること、および(3)得られる知見にもとづいてメタノール変換システムを計画・評価する。(1)の合成ガスの製造方法については、固形炭素の析出を考慮した多成分ガスの平衡組成を定める計算プログラムを確立するとともに、それを用いて無酸素供給方式、水性ガス反応方式および消化メタンガス添加方式について種々の圧力、温度で生成する混合気の水素一酸化炭素比ならびに組成を明らかにした。あわせて熱勘定にもとづいてエネルギー損失を評価した。(2)のメタノール製造エンジンの可能性については、まず触媒を封じた小型流動反応管に高圧の模擬ガスを流し、得られた生成物をガスクロマトグラフ装置で分析した結果、メタノールの生成を確認するとともに、種々の条件について反応時間に対し収率を測定した。その結果に則って往復式内燃機関の原理にもとづくメタノール製造装置によってメタノール合成の可能性があることを示すとともに、必要な反応時間を得るための具体的な作動方法を考案した。また、(3)については、(1)の結果にもとづいてエネルギー損失を最小にするためのシステムのあり方について予備的に検討を行なった。

未利用バイオマス資源ならびに廃棄物中の有機分をメタノールに変換し運輸用燃料の基材などとして利用することは化石燃料の消費削減に有効であり、ひいては地球温暖化抑制にも資する。本研究では、それを可能にすることを目指して、バイオマス資源を原料とする小規模熱化学的メタノール変換システムを構築するための基礎研究を行なった。初年度はバイオマスの熱分解を行なわせ、水素と一酸化炭素の混合気を発生させるシステムについて化学平衡論的に検討を行なうとともに、触媒を封じた小型流動反応管に高圧の模擬ガスを流し、得られる生成物をガスクロマトグラフ装置などで分析し、メタノール合成の速度論的解析を試みた。本年度は、引続いて小型流動反応管を用いてメタノール合成の動力学的解析を行なうとともに、合成ガスからのメタノール合成を往復式内燃機関の原理でメタノール化反応の可能性を見極め、さらに得られた知見にもとづいてメタノール変換システムを概念設計した。今年度の結果を要約すれば次のようである。メタノール合成の動力学的解析の一環として、広く用いられているCu-Zn系の触媒を用い、反応管内の温度、圧力、原料気体と触媒の接触時間などの最適条件を定めた。その結果、触媒層の温度を変えると250°Cのときメタノールの収率が極大になることと圧力を高めるほど収率が高まることが示された。その結果、触媒内の滞留時間などの条件を整えればメタノールの収率を70%まで高められることが分かった。メタノール製造を往復式エンジンに近い構成で行なう方法について検討した結果、気体の圧縮と膨張とを分離して行って圧縮機から吐出する気体を触媒層に導き、触媒層では必要な時間だけ原料気体が滞留できるようにし、メタノールを含む気体を膨張機に導いて除圧と冷却を行なわせ発熱は仕事に変換する小形の合成システム方式を考案した。この原理にもとづくメタノール製造装置によってメタノール合成の可能性を示した。
染色体改変変異株によるバクテリア環状ゲノム構造の構築原理の解明

塩基配列が解読されたバクテリアゲノムを巧妙な遺伝学的手法を使い大規模に改変することが可能となった。このような染色体レベルでの変異株の体系的な解析により、細胞内でバクテリア染色体を構築するための機構を解き明かすことができると期待できる。まず染色体の一部を切り出しシス機能部位を失った染色体をもつ変異株の作成し、染色体分配おける核様体構造の変化について調べた。大腸菌染色体上oriCの近傍の84.7minから0.1minにわたる720kbの領域を切りだした染色体分断株では染色体分配に異常が認められた。蛍光核染色により核様体の局在を観察したところ、この染色体分断株は無核細胞を生じる事はないもののしばしば小さな核様体と大きな核様体に不均等に分かれた核様体をもつ細胞が観察された。また細胞内のoriCの局在性を蛍光in situハイブリダイジェーション法により解析した結果、核様体の異常が認められた染色体分断変異株では複製したoriCの両極方向への移動が阻害されていた。これらの結果より、染色体の84.7minから0.1minの範囲内にoriC領域の移動に関わるシス領域が存在するものと結論した。さらに、欠失変異株やプラスミドによる細胞内局在性の解析方法を組み合わせて、最終的に大腸菌の染色体分配においてDNA分配にシス位で機能している領域を25bpまで特定することができた。染色体を構築にどのような影響を知るためには、細胞内での染色体構造を知ることが必須である。この目的のため、生細胞での染色体の可視化を試み、これに成功しバクテリア生細胞での核様体の動的な構造変化を明らかにすることができた。この方法により、さきの25bp領域を欠失した変異株では確かに核様体が細胞周期を通じて卵型を保ち野生型のような動的な形態変化が失われていた。染色体上のシス領域により核様体構造が変化することを初めて明らかにした。
水和物溶融体中でのネプツニウムの溶存状態の分光分析研究

硝酸カルシウム水和物溶融体に溶存するネプツニウム化学種をラマン分光法と紫外可視近赤外吸光分光法を用いて分析した。主な化学種は6価NpのNpO_2^<2+>であり、少量の5価NpのNpO_2^+が溶存していることが分かった。異なる硝酸塩系において、NpO_2^<2+>のv1対称振動のラマンスペクトルにピークシフトが観測され、NpO_2^<2+>の配位環境に変化が生じたことが明らかになった。本研究は濃厚電解質溶液中のネプツニウムの溶存状態を分光分析法を用いて明らかにすることを目的とする。ネプツニウムイオンはNp(III)、Np(IV)、Np(V)、Np(VI)の原子価を有する。ネプツニウムイオンの吸光スペクトルは原子価ごとに特徴的な吸光スペクトルを示すため、その特徴に着目することにより、水和物溶融体中のネプツニウムイオンの原子価を決定する。また、吸光分光法を用いてスペクトルの時間変化を調査することにより、酸化還元反応の有無及びその反応速度に関する情報を明らかにする。まず、濃厚電解質溶液として水和物溶融体の選定を行った。文献調査を行い、硝酸カルシウムの含水塩が溶融した硝酸カルシウム水和物溶融体が最適であると判断した。京都大学原子炉実験所、ホットラボラトリにてネプツニウムを用いた試料調製を行った。ネプツニウム237の塩酸溶液を乾固し、硝酸を加えて再乾固することにより実験試料の化学形を硝酸系に調整した。その後に選定した硝酸カルシウム水和物溶融体に溶解した。調製した試料を用いて吸光分光分析を行った。硝酸ネプツニウムを含有する、1M硝酸溶液、硝酸カルシウム4水和物溶融体、硝酸カルシウム8水和物溶融体の吸光分光分析を行った。Np(V)およびNp(VI)の溶存を確認した。スペクトルの時間変化は観測されなかった。蛍光分光分析の基礎実験を行った。蛍光を発するユーロピウムとテルビウムの硝酸塩が硝酸カルシウム水和物溶融体に溶融した試料について、室温おにび液体窒素温度での吸光分光分析を行った。含水試料の液体窒素温度での測定は困難であったが、室温と液体窒素温度では、電気双極子遷移と磁気双極子遷移の蛍光強度の割合が変わることが確認できた。平成21年度はネプツニウムを含む試料の蛍光分光分析と水和物溶融体のラマン分光分析、及び、ウランとネプツニウム試料を含有する試料のラマン分光分析に関する基礎試験を行った。ネプツニウムを約0.01mol/L含む硝酸カルシウム水和物溶融体を蛍光分光分析用の石英セルに分取した。蛍光分光光度計は現有機器(日立製作所製、F-2500)を使用した。室温にて蛍光分光分析を行ったが、蛍光は検出限界未満であった。ネプツニルイオンのラマン分光分析のための基礎実験を行った。ラマン分光光度計は現有機器(日本分光製、NR-1100)を使用した。まずはネプツニウムを含まない、水和物溶融体自身のラマンスペクトルを測定した。硝酸カルシウム水和物溶融体を石英セルに分取した。波長514.5nmのアルゴンレーザーを試料に照射し、試料からのラマン光を測定した。測定により得られたラマンスペクトルを解析し、ラマンシフトの度合い及びラマン光強度を評価した。水和物溶融体中の硝酸イオンの分子振動を評価した。波数720cm^<-1>付近に水和している硝酸イオンの分子振動に対応するピークが観測され、波数740cm^<-1>付近にカチオン(カルシウムイオン)に配位している硝酸イオンの分子振動に対応するピークが観測された。水和物溶融体の含水量が減少するにつれ、波数740cm^<-1>付近のピーク強度が波数720cm^<-1>付近のピーク強度に比べて相対的に増加した。このことは、水和物溶融体を構成するカチオン-アニオン間の相互作用が増していることを示し、ラマン分光分析結果と水和物溶融体の含水量の関係が明らかになった。ウランとネプツニウム試料を含有する液体試料のラマン分光分析を試行し、O=U=O、O=Np=O、の分子振動を確認した。^<237>Npの硝酸塩を調製し、硝酸カルシウムの水和物を添加することにより、Np濃度約0.01Mの液体試料を調製した。

この液体試料に溶存した、ネプツニルイオン(NpO_2^+、NpO_2^<2+>)のラマン分光分析を行った。ラマン分光光度計は、現有機器(日本分光製、NR-1100)を使用した。硝酸カルシウム水和物溶融体試料を石英セルに分取し、励起波長514.5nmのアルゴンレーザーを試料に照射し、試料からのラマン散乱光を測定した。測定の波数幅は0.2cm^<-1>、スキャン速度は120cm^<-1>/分である。測定により得られたラマンスペクトルを解析し、ラマンシフトのエネルギーを評価した。ネプツニルイオンのO=Np=Oの全対称伸縮振動はラマン活性であり、Np(VI)とNp(V)に関するラマンシフトを確認した。Np(VI)のラマン振動について、ラマンピークのエネルギーは含水量に対して不感であった。しかしながら、1M硝酸溶液中におけるNp(VI)のラマンピークに対しては僅かながらエネルギーシフトが観測された。このことはネプツニルイオンの赤道面において、水和水と硝酸イオンの交換反応が起こったことを示唆する。ネプツニウムの比較対象として、ウラニルイオン(UO_2^<2+>)のラマン分光分析を行った。ウラニルイオンのO=U=Oの全対称伸縮振動についてラマンシフトのエネルギーを評価したところ、硝酸カルシウム水和物溶融体系と1M硝酸系とでは、ラマンシフトのエネルギーは同一であった。このことから、ウランよりもネプツニウムの方が、赤道面の水和水-硝酸イオンの配位子置換反応に対してラマンシフトのエネルギー変化が敏感である可能性が示唆された。
企業の環境保全活動と協働原則-自主規制の法的評価を中心として-

近年,循環型経済の実現に向けた企業の自主的取組みが活発化している。本研究の目的は,自主的取組みに積極的な企業と消極的な企業の公平性の確保,企業と他の主体(特に,行政やNPO)との協働形式に焦点を当てて,自主規制と法的規制の組み合わせが有効に行われるための条件を提示することであった。そのために,平成10年度は,自主的取組みの形式として自主規制を多用しているドイツとの比較検討を行った。その結果,ドイツでは(1)各業種ごとの業界団体およびその上部団体であるBDlの組織力が強いこと,(2)そのため,自主規制には,通常,関連分野の多数の企業が参加しており,フリーライダーが発生する可能性が相対的に低いこと,(3)自主規制といっても,所轄庁との間に綿密な事前調整が行われたり,所轄庁への自主規制文書の提出がその発効要件とされるなど,行政との関係が深いこと,(4)自主規制における行政の影響力は,より厳しい法規制の可能性により担保されていること,などの知見が得られた。これに対し,日本では,(1)廃棄物処理業界に見られるように,業界の組織率が必ずしも高くないこと,(2)ISO14001の認証取得や,ゼロエミッションへの取組みが広がってきてはいるものの,これらはなお,各企業の担当者の環境意識に依存するところが大きいこと,などの特徴が認められる。それ故,ドイツと異なり,日本では,自主規制のみでは悪質事業者の改善につながらないと考えられる。今後は,廃棄物,地球温暖化などの個別的な課題について,自主規制の有効性と限界を具体的に検討していきたいと考えている。本研究の目的は、循環型経済の実現に向けた企秦の現境保全活動こついて、公平性の確保、伝統的な法治主義の変容という視点から、特に自主規制に焦点を当てて法的評価を行うことであった。そのために、平成9年度は、ISO14001の導入をはじめとする企業の自主的取組みについて、国内外の文献収集を行うとともに、積極的に現境保全活動を行っている企業のヒアリングを行った。これまでの研究過程で、企業が自主的取組みを行う理由(企業自身の環境意識の高まり、国際的動向への対応、消費者へのPR等)、内容(ISO14001の認証取得、環境保全方針の策定、リサイクル・省エネ等の具体的現境負荷削減の推進、従業員の啓蒙等)、他の主体との協働形式(一社での取組み、工業団地での取組み、業界ごとの取組み、行政との協働等)を類型化することができた。また、企業ヒアリングでは、(1)自主的取組みに積極的な企業ほど、法的規制の強化や現境税の導入等にも肯定的であること、(2)自主的取組みの経済的なコストが必ずしも膨大とは限らないこ(逆にコストダウンになった例もある)、(3)行政に対しては、情報提供や他の地元企業とのネットワークづくりに関する需要が大きいこと、等の知見も得られた。そこで、来年度は、自主的取組みに積極的な企業と消極灼な企業の公平性の確保、企業と他の主体(特に、行政やNPO)との協働形式に焦点を当てて、自主規制と法的規制の組み合わせが有効に行われるための条件を提示したいと考えている。
培養細胞内の植物ホルモンの局在と再分化能に関する免疫組織化学的研究

カルスの再分化能と植物ホルモンの分布との関係を明らかにする前提として、オオムギ種子根由来カルスからの不定根分化と不定芽分化との制御糸、およびイネ胚盤由来培養細胞からの不定芽分化と不定胚分化の制御系の確立を目指すとともに、培養細胞における植物ホルモンの免疫組織学的検出について検討した。オオムギ11品種を用いて種子根カルスから不定芽分化を誘導する条件を検討した。カルス誘導培地と再分化培地の各種ホルモンの種類、組み合わせ、濃度、浸透圧等を検討したが、不定芽分化には至らなかった。イネ胚盤由来培養細胞において、再分化培地に添加する各種ホルモンの種類や濃度を検討した結果、通常用いられるプリン核をもつkinetinの代わりにサイトカイニン作用の強いジフェニルウレア型サイトカイニンの一種4ーPUーCl(1ー(2ーchloroー4pyridy1)ー3ーphenylurea)を高濃度で用いると高率で不定芽分化が誘導されること、低濃度のkinetinとABAを組み合わせて培地に添加すると高率で不定胚分化が誘導されることがわかり、再分化培地のホルモン組成を制御することにより分化経路の選択が可能であることが明らかとなった。NAAは分化率を向上させ、褐変を抑制したが、分化経路に及ぼす影響はあまりはっきりしなかった。組織学的な観察結果から、不定芽分化と不定胚分化とは全く異なる発生を行っていることも明らかとなった。上記イネ培養系へ免疫組織化学的手法を適用し、IAAとABAの検出を試みたところ、用いた市販の抗IAAおよび抗ABAモノクロ-ナル抗体によってはIAAもABAも検出できなかった。これは抗原のエピト-プ部位が細胞の固定処理によって変性をうけやすいためと考えられた。今後はこのような変性を受けにくい部位を認識する抗体の使用が望まれる。オオムギ種子根の根端組織由来カルスの培養系において、免疫組織化学的手法を用いて多細胞レベルでの植物ホルモンの分布と再分化能との関係を明らかにする前提として、本年度は、電子顕微鏡用切片の作製法の検討、種子根カルスにおける植物ホルモンの定量、及び、種子根カルスからshootを形成させうる培地の検討を行った。1.電子顕微鏡用切片の作製法の検討細胞内の物質の分布を乱さないような切片の作製法ということで、低温でのパラホルムアルデヒドによる固定、及び-20°Cでの脱水と低温重合剤(Lowicryl-K4M)への置換、浸潤、及び重合を適用したところ、薄切可能な樹脂ブロックを作成できることがわかった。2.種子根カルスにおける植物ホルモンの定量(1)ジベレリンについては、溶媒分画、HPLC、及びラジオイムノアッセイを行うことによりGA_1、GA_3、GA_4、GA_7、GA_<20>を定量することができた。その結果、カルスにはGA_1とGA_3が相当量含まれていた。(2)サイトカイニンについては、陽イオン交換クロマトグラフィー、HPLC、及びエンザイムイムノアッセイを行うことにより、Zeatin、Zeatin riboside i^6Ade、i^6Adoを定量することができたが、カルスではほとんど検出されなかった。3.種子根カルスにおけるshoot形成用培地の検討オオムギ11品種を用いて、種子根カルスからshootを再分化させうるような培地の検討を行った。カルス誘導培地や再分化培地において、オーキシンの種類と濃度、サイトカイニンやジベレリンやエチレン放出物質の添加、カゼイン加水分解やイースト抽出物の添加、浸透圧の検討等、様々な試みを行ったが、shootを形成させることきできなかった。

前年度までにオオムギ種子根の根端由来カルスにおいて、不定根だけでなく不定芽の分化能をコントロ-ルできる系を確立するため、shoot形成用培地を各種検討したにもかかわらず、shoot形成能をもつカルスを形成させることはできなかった。そこで、本年度は材料をイネに変え、成熟種子(胚盤)由来のカルスを材料として、免疫組織化学的手法を適用するのにふさわしい不定芽分化の系を確立することを目指すとともに、不定根分化の系において前年度に引き続き電子顕微鏡用切片の作製法を検討した。1.イネ種子胚由来カルスからの再分化系の確立できる限り小さいカルスからの100%近い再分化率の実現を目指した。(1)培養系の確立品種日本晴と亀の尾を材料として、2種の継代間隔(3日と7日)と2種の培地(N_6とR_2)について検討したところ、増殖率やその後の再分化率の結果からR_2培地で3日毎に継代を行う液体振とう培養でカルスを育成するのが最もよいことがわかった。(2)再分化法の検討再分化の効率を上げるため、培地、培養法について検討した。液体培地でも固形培地でもサイトカイニンは4PUの方がkinetinにより不定芽分化に効果があった。固形培地では培地の凝固剤の濃度を高め、シャ-レのふたのシ-ルを一部開けて水分が徐々に蒸発する条件にするとカルスが乾燥して再分化率が高くなった。固形培地と異なり、液体培地では500μm以下の小さな細胞塊でもよく再分化することがわかった。2.電子顕微鏡用切片の作製法の検討Lowicryl樹脂が軟弱なため切片上にチャタリング(縞模様)が入りやすい。そこで、重合の強さやガラスナイフ作製法について検討中である。前年度までにイネ胚盤由来の培養細胞から高率で再分化する培養系を確立した。そこで、本年度は再分化培地を制御することにより不定芽分化と不定胚分化という二つの分化経路を自由に選択できるような再分化系の確立を目指すとともに、イネ培養細胞へ免疫組織化学的手法を適用して植物ホルモンの検出を目指した。再分化培地に添加する各種ホルモンの種類や濃度を検討した結果、通常用いられるプリン核をもつkinetinの代わりにサイトカイニン作用の強いジフェニルウレア型サイトカイニンの一種4ーPUーCl(1ー(2ーchloroー4pyridyl)ー3ーphenylurea)を高濃度で用いると高率で不定芽分化が誘導されること、低濃度のkinetinとABAを組み合わせて培地に添加すると高率で不定胚分化が誘導されることがわかり、再分化培地のホルモン組成を制御することにより分化経路の選択が可能であることが明らかとなった。NAAは分化率を向上させ、褐変を抑制したが、分化経路に及ぼす影響はあまりはっきりしなかった。ただし、4ーPUーCl,ABAとともに用いると不定芽分化を抑制して不定胚分化を促進した。組織学的な観察結果から、不定芽分化と不定胚分化とは全く異なる発生を行っていることも明らかとなった。上記培養系への免疫組織化学的手法を適用し、IAAとABAの検出を試みたところ、用いた市販の抗IAAおよび抗ABAモノクロ-ナル抗体によってはIAAもABAも検出できなかった。これは抗原のエピト-プ部位が細胞の固定処理によって変性をうけやすいためと考えられた。
極端紫外線領域の偏光変調器の開発

本年度は、1keV領域の多層膜偏光素子開発手法の改良に取り組んだ。多層膜素子による直線偏光フィルターは、直交する偏光の反射率の違いを利用する。このために、高精度偏光測定を実現するためには、二つの偏光の反射率の比(消光比)と同時に、取り出す偏光成分の反射率を高める必要がある。前者は製作する薄膜の物質定数のパラメータサーチにより最適化が可能である。他方、偏光フィルターとしての反射率そのものを高めるためには、数Å周期で生成される薄膜構造の各境界面での粗さを抑える技術が必要とされる。そこで1keV領域で反射率1%を安定して実現することを目指して、高反射率化の技術開発を実施した。製作した素子の構造解析により、安定な周期構造が形成されていることを確認した。製作された素子は、今後、大型放射光施設Spring8にて使用される。素子開発と平行して、偏光スペクトル観測データからプラズマの特性を導き出す手法を開発するために、太陽プラズマの偏光現象について、国内の太陽プラズマ研究者、およびフランスおよびスペインの研究機関の研究者と、意見の交換を実施した。特に、可視光領域の偏光スペクトルから太陽磁場構造を導出する研究において顕著な業績をあげているスペインの研究グループと太陽表面で観測される偏光スペクトルと、その上空でのプラズマ温度分布に関する研究を実施した。その結果、太陽表面上で計測された偏光スペクトルのゆがみの具合と、その上空領域でのプラズマの加熱率に関係があることを見出した。これは、太陽上空のプラズマ加熱には、その直下の乱流運動の度合いが関係することを示唆している。この高精度偏光測定からプラズマの性質を導き出す手法は、極端紫外線領域に適用することで、加熱現象の素過程の探査が期待される。本年度は、極端紫外線領域の太陽プラズマの偏光観測の実現に向け、1keV輝線の多層膜偏光子の基本設計と開発を実施した。極端紫外線から軟X線領域の輝線の偏光観測による太陽プラズマ診断は、プラズマの非熱的状態を直接計測する有力な手段であり、太陽フレアにおける高エネルギー粒子生成機構を探るための観測手段と考えられてきている。従来の研究では、結晶素子を偏光計測素子として使用してきているが、素子の光学特性により観測可能なエネルギー帯域は3keV以上に限られる。このために、1KeV以下の低エネルギーの領域での偏光観測は実施できていない。また、このエネルギー領域での偏光特性診断はプラズマ加熱現象の解明にも寄与すると考えられる。結晶素子に比較して、多層膜素子は観測帯域を自由に設定できる利点をもち、かつ結晶では観測ができないより低エネルギー帯域の観測も可能となる。そこで、本研究では基礎開発として1keV近辺での観測を念頭に起いた高精度多層膜偏光子の設計および製作を実施した。パラメーターサーチにより、目標エネルギー近辺で直線偏光子としての機能を示す多層膜偏光子の物質として、スカンジウム・クロムを選択し、実際にシリコン基板上蒸着した(NTTアドバンストテクノロジーにより製作)。製作と平行して、偏光素子の評価方法について、大規模放射光実験施設Spring-8を用いる評価試験方法を、同施設の研究者とともに実施し、現状施設において当該素子の偏光性能検定が可能であることを確認した。性能評価試験は17年度に実施予定である。また、観測データからプラズマの特性を導き出す手法を開発するために、太陽プラズマの偏光現象について、国内の太陽プラズマ研究者、およびフランスおよびスペインの研究機関の研究者と、意見の交換を実施した。特に輝線プロファイルの偏光依存性から、プラズマのパラメーターを導出する手法についての検討を実施した。
第二言語の読みにおける下位スキルの発達が理解度に与える影響

単語認知スキルの向上に伴って理解度も向上するとする自動化理論のシナリオは第二言語の読み手に当てはまるかどうかは明らかではない。英語上級レベルの学習者を対象とした最新の研究(Taguchi et al., 2012)では自動化理論が当てはまるには一定レベルの理解度が読み手に求められるのではないかという仮説が提起され、その検証が求められている。本研究プロジェクトの目的は第二言語における読みにおいて単語認知等の読みの下位スキルの発達が理解に関わる上位スキルとどのような関係にあるかを解明することであった。2011年度は本プロジェクトの最終年度にあたり、これまでの研究成果を公表すること、および、本プロジェクトの結果に基づき、まだ、解明されていない下位スキルと上位スキルとの関わりについてさらに、研究を進める。具体的には、読みの流暢さ(reading fluency)が第二言語による読みにおいてどのような役割を果たすのかを調査するために、web上で行うRRの教材開発の準備を進め、教材の質や手順の均一化などを図る。これにより、より信頼度の高い量的研究を行うことが可能になる。今後は国内・海外との共同研究・協力を進める予定である。平成20年8月に開催された第15回国際応用言語学会世界大会(AILA 2008)において第二言語運用能力の高い読み手にRepeated Reading (RR)がどのような影響を与えるかについて発表した。高度な読解能力を持ち、読みに関する認知、メタ認知ストラテジーを効果的に使用することができる第二言語の学習者を協力者にしたdiary studyを行い、量的データである黙読速度と質的データであるRRの取り組みのプロセスを記した記録データにより、RRは自然な形で読みの流暢さ(reading fluency)を育む有効な方法であることを示した。高度な読解能力を持った読み手においても、黙読速度に表われる第二言語による読みの流暢さは未発達であり、RRは自然な形でその発達を促す方法であることを明らかにすることができた。理論、そして実践の面からも読みの流暢さの発達を促す方法としては多読(extensive reading)が普及しつつあるが、第二言語、そして外国語による読みにおいては1回のみの読みではテキスト情報の処理がうまく行かず、理解度が低く、テキスト中の細部にわたる理解には至らず、テキスト中の問題箇所も把握できないことが多い。これは選択的注意の容量の多くを単語認知などの下位プロセスに割かざるを得ないからである。RRが多読を補完し、常に高いレベルのテキストの理解度を保ちながら、読み手の語彙知識や文法知識を最大限に引き出し、読みのスキルを向上させるのに有効な方法であることを本研究で実証的に示したい。平成20年度は研究責任者が自分の所属する学科主任を務め、多忙であったため、本研究の実験準備に少し遅れが出てしまった。平成21年度は既に選定したRR教材に基づき、RRの効果測定のためのテスト、及び文法テストの開発を行う予定である。また、予備実験を行い、問題点を洗い出し、想定外の問題が生じるのを回避する。第二言語による読みの研究において、学習者の読みの流暢さ(reading fluency)の発達を促すことは重要な研究課題となりつつあるが、現在までに具体的な方法を取り上げ、その効果を検証した研究は大変少ない(Grabe, 2010)。その中でTaguchiとその研究グループ(Taguchi, 1997; Taguchi & Gorsuch, 2002; Taguchi, Takayasu-Maass, & Gorsuch, 2004; Gorsuch & Taguchi, 2008)は1997年以来、Samuels (1979)が提唱したRepeated Readingという方法の効果検証を行い、読みの流暢さの発達と理解度の向上が連動して進むことを示唆して来ているが、まだ、断定的にその関係を示すことができていない。彼らの最新のdiary studyの手法を用いた上級レベルの英語学習者を対象とした研究では両者の相互作用が具体的に示されており、理解度の高い学習者にとってはSamuelsが提唱する自動化理論が当てはまる可能性が高いことがわかる。今後はこのdiary studyを多様な学習者層に一般化できるかどうかを検証するために、量的アプローチを中心とした被験者数の多い研究に発展させる必要があり、また同時に、カセットテープやCDを使う従来型の教材配給の方法では均一の質の教材を、利用しやすい形で被験者に配給できないために、ウェブ型の反復読みの教材を開発する必要がある。本研究の目的は、第二言語による読みにおいて単語認知などの下位スキルがメタ認知スキル等を含む、読みの理解に関わる上位スキルとどのように関係しているのかをRepeated Reading(RR)の効果を検証することによって明らかにすることである。第15回国際応用言語学会

世界大会において第二言語運用能力の高い読み手にRepeated Reading(RR)がどのような影響を与えるかについて発表し、それを論文にまとめた原稿を、2010年8月29日に外国語によるリーディングの学術専門誌であるReading in a Foreign Language誌に投稿した(Taguchi, E., Gorsuch, G.J., Takayasu-Maass, M., & Snipp, K.(2010).Assisted repeated reading withan advanced-level JapaneseEFLreader: Alongitudinaldiary study. Manuscript submitted for publication.)。その審査結果が2011年1月27日に編集者より示され、修正の後、再投稿を求められ、目下、修正原稿を準備中である。本論文はダイアリー・スタディーという質的アプローチを中心にしながらも、量的アプローチも融合させて、読みの下位スキルと上位スキルの相互作用を多角的に調査しようとする試みである。本研究の結果、高い理解度が保証される高度なリーディング・スキルを持った読み手については自動化理論(LaBerge & Samuels, 1974; Samuels, 1994)が当てはまる可能性を示唆する結果となった。従来のアナログ形式の教材を用いたRRでは教材の質や手順の均一化が難しく、次の研究ステップとして、本研究の結果をもとに、教材の質を保証し、手順を均一化できるweb上で行うRRの教材開発を進める予定である。2000年のNational Reading Panel(2000)の報告書でreading fluencyは母語としての英語教育において重要な研究テーマの一つに挙げられ、以来研究が加速度的に進んでいる。第二言語の読みにおいてもその重要性はさまざまな研究者により示唆されてきた。自動化理論(La Berge & Samuels, 1974 ; Samuels, 1994)が提唱するように単語認知スキルの向上に伴って理解度も向上するとするシナリオは、英語母語話者には一般に当てはまるが、第二言語や外国語の読み手にとっても当てはまるかどうかはまだ、明らかではない。Taguchi et al.(in press)の英語上級レベルの学習者を対象としたdiarystudyでは理解度が高く、メタ認知スキルに優れた読み手にとっては自動化理論が当てはまる可能性が示唆された。この結果を受けて、異なる母語背景を持ち、また多様な運用レベルの第二言語学習者を対象に、同一教材をe-Learningで共有し、100名を超える規模の継続研究を計画し、この問題を検証するべく準備を進めている。本年(2011年)度は世界応用言語学会(中国、北京外国語大学)で上記のdiary studyについて発表をし、また、韓国の学会ALAK(The Applied Linguistics Association of Korea)の年次大会で招待講演者として第二言語におけるreading fluencyの重要性、及び第二言語のリーディングの分野におけるreading fluencyのこれまでの研究の概観を行い、今後の研究の方向性について検討を行った。なお、2008年度より続いてきた本研究の成果として上記のdiary studyがReading in a Foreign Languageの2012年4月号に掲載される運びとなった。
焼結タングステンの粒界破壊に関する研究

1.試料準備最も一般的な製造方法によって作製された直径0.13mmの添加(ドープ)タングステン線材500mを購入した。2500°Cで完全2次再結晶化させた後、2次再結晶粒方位の測定と引張り試験に供した。同品質のφ15mmの純タングステン棒から歪み焼鈍法によって双結晶を育成させ、試料軸に対して直角にかつ試料の中心に粒界が位置するように2mm×2mm×30mmの曲げ試験片20本を放電加工によって切り出した。2.2次再結晶粒の軸方位分布と3次元的形状の測定2次再結晶粒の軸方位分布をエッチピットの形状によって測定した。また、3次元的形状を画像解析装置によって構築して、形状因子などのパラメーターを測定した。3.機械試験の実施16002500°Cの温度における単純引張りおよびクリープ試験を実施した。また曲げ試験は液体窒素温度のみで行い、粒界破断強度を測定した。4.研究成果とその公表再結晶粒の3次元的形状と高温クリープとの関係については以下のような知見を得た。焼結タングステン線材において成長する2次再結晶粒の形状は3次元的に明らかにし、粒の形状を特徴付ける2、3のパラメーターを定義した。昇温速度の増加と焼鈍温度の低下につれて、2次再結晶粒の形状の変化が激しくなった。これらのパラメーターを通して、粒界面積の変化が小さい場合に限ってクリープ速度を抑制する粒の形状の効果を確認することができた。これらは日本金属学会(1992年10月概要集p.311)において口頭発表し、本報告書に示す雑誌で公表した。なお研究課題の主目的である粒界破壊に付いては現在データ整理および実験が進行中であり、曲げ試験片の不足分(200本)の購入も合わせて平成5年度に引き継ぐ予定である。
骨格筋の繰り返し損傷による慢性化した炎症病態の解明

骨格筋は繰り返し損傷を受け続けるとその運動機能が進行性に低下する危険性がある。本研究の大目的はその進行性機能低下の予防手段を確立することである。その目的を果たすために繰り返し損傷時における慢性化した炎症病態に着目した。単回の損傷では通常、炎症は時間・空間的に複雑に制御され、筋機能は回復に向かう。しかし繰り返し損傷時にはこの炎症制御機構が破綻し、進行性の機能低下が生じるものと考えられる。本研究では、その破綻した炎症制御機構をバイオイメージングや組織・生化学等の手法を用いて明らかにする。