hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
貝殻成長線と安定同位体の分析に基づく軟体動物の生活史形質の抽出の試み

1.現生貝類の微細成長縞の高時間精度クロノロジー軟体動物の貝殻内部に認められる成長縞は、個体発生を通じての生物の成長やそれを支配する環境要因を記録したアーカイブスとみなすことができる。瀬戸内海の干潟で採集した二枚貝カガミガイについて、生体染色を行った後に回収して各個体の貝殻微細成長縞を解析した結果、細い2本の成長線と幅広い2本の成長縞からなるセットは1朔望日(24時間50分)毎に形成されることがわかった。そこで、同じ場所で採集した各個体の微細成長縞の付加パターンに時間目盛りを入れるとともに、環境データとの比較を試みた。その結果、微細成長縞は、冬の低水温期には形成されず、その成長は水温が上昇する4月以降に開始することや、その成長には水温や塩濃度が大きく関与することがわかった。本研究の結果、カガミガイの現生・化石貝殻を用いて生息環境の変動に伴う成長の応答様式を日レベルで明らかにできる見通しが得られた。この成果は、国際誌へ投稿準備中である。2.安定同位体を用いた白亜紀後期の海洋構造と海生生物の生態に関する研究大気中の二酸化炭素濃度が高く全球的に温暖な気候が続いた中生代白亜紀は、将来の地球環境変動を予測するための基礎的情報を得るのに適した時代である。初生的な鉱物組成を残した保存のよい遊泳性・底生生物化石の酸素同位体比の分析結果から、白亜紀中期後期の北太平洋高緯度域の陸棚低層水温は11°C20°Cの範囲にあることがわかり、その変動は貝類の成長縞周期内で変化することから、当時の季節変化に起因する可能性が示唆された(Zakharov et al. 2005)。そのほか論文リストに示すような研究成果が得られた。1.現生カガミガイに関する研究成果瀬戸内海、東京湾の干潟および函館湾の潮下帯で採集され、長期成長追跡を行ったマルスダレガイ科二枚貝カガミガイの貝殻微細成長線の付加様式を詳細に調べ、貝殻の酸素同位体比分析結果および各地域での生息環境の経年変化データと比較検討した。その結果、1)微細成長線の付加パターンは潮汐サイクルを反映し、2本の成長線は1月齢日(24時間50分)ごとに形成されること、2)年間成長量および成長日数は年齢とともに減少し、同じ年齢で比較すると貝殻の年間を通じての成長期間は場所毎に異なり、高緯度の個体ほど成長期間が短くなる傾向にあること。3)成長が停止する水温、および最適成長水温は、瀬戸内海・東京湾・函館湾でほぼ一定で、それぞれ14.2-16.8°C、24.6-27.2°Cとなること、などが確かめられた。以上のことから、カガミガイの殻体微細成長線は、日周期の成長履歴とそれに影響を与える水温などの環境要素を記録していることがわかった。この成果は、平成14年6月の日本古生物学会年会でポスター発表、同年7月にオーストラリア、シドニー市で開催された第1回国際古生物会議において講演するとともに、Marine Biologyに公表した(Schone et al., 2003)。2.化石カガミガイに関する研究成果さらに、Schoneと棚部は、横須賀市博物館の蟹江康光博士と共同で同館収蔵の縄文時代および弥生時代遺跡から採集された化石カガミガイ標本を用いて、微細成長線の付加様式と貝殻の酸素同位体比の分析を行ない、現生試料から得られた成果と詳細に比較検討した。その結果、当時の冬期は現在より温暖で、冬から夏までの植物プランクトン量も豊富であったことや、夏期のモンスーンの影響は現在より弱く、比較的乾燥し冷温の環境下にあったことが示唆された。1.現生カガミガイに関する研究成果前年度の研究により、マルスダレガイ科二枚貝のカガミガイ(Phacosoma japonicum)は、1)冬の水温低下期間、微細成長線の付加が停止すること、2)微細成長線の付加開始時期および停止時期は、齢の増加に伴って開始時期が遅く、停止時期期が早まる傾向があること、3)暗色縞と明色縞からなる微細成長1セットは1朔望日で形成されること、などが明らかになっている。その結果、本種の微細成長線の付加様式を連続的に解析することにより、日スケールでの成長パターンを明らかにすることが可能となった。この成果を基礎として、代表者の棚部は大学院生の宮地鼓の協力を得て、東京湾西部に位置する横浜市野島海岸干潟において、2003年3月から1年間にわたり、を毎月採集し、現在、採集地点での海水の環境因子データ(水温、溶存酸素、塩濃度、クルロフィル濃度など)と微細成長線の付加様式の間の関係を統計的に解析し、環境因子の殻成長に及ぼす影響を定量的に明らかにすることを目指している。2.化石カガミガイに関する研究成果棚部と海外研究協力者のBernd Schone博士は、神奈川県横須賀市の古東京湾に堆積した約6000年前(完新統中期)の地層から採集された化石カガミガイ標本を用いて、微細成長線の付加様式と貝殻の酸素同位体比の分析を行ない、現生試料から得られた成果と詳細に比較検討した。この成果は国際誌Quaternary Science Reviewsに印刷中である。

1.現生貝類の微細成長縞の高時間精度クロノロジー軟体動物の貝殻内部に認められる成長縞は、個体発生を通じての生物の成長やそれを支配する環境要因を記録したアーカイブスとみなすことができる。瀬戸内海の干潟で採集した二枚貝カガミガイについて、生体染色を行った後に回収して各個体の貝殻微細成長縞を解析した結果、細い2本の成長線と幅広い2本の成長縞からなるセットは1朔望日(24時間50分)毎に形成されることがわかった。そこで、同じ場所で採集した各個体の微細成長縞の付加パターンに時間目盛りを入れるとともに、環境データとの比較を試みた。その結果、微細成長縞は、冬の低水温期には形成されず、その成長は水温が上昇する4月以降に開始することや、その成長には水温や塩濃度が大きく関与することがわかった。本研究の結果、カガミガイの現生・化石貝殻を用いて生息環境の変動に伴う成長の応答様式を日レベルで明らかにできる見通しが得られた。この成果は、国際誌へ投稿準備中である。2.安定同位体を用いた白亜紀後期の海洋構造と海生生物の生態に関する研究大気中の二酸化炭素濃度が高く全球的に温暖な気候が続いた中生代白亜紀は、将来の地球環境変動を予測するための基礎的情報を得るのに適した時代である。初生的な鉱物組成を残した保存のよい遊泳性・底生生物化石の酸素同位体比の分析結果から、白亜紀中期後期の北太平洋高緯度域の陸棚低層水温は11°C20°Cの範囲にあることがわかり、その変動は貝類の成長縞周期内で変化することから、当時の季節変化に起因する可能性が示唆された(Zakharov et al. 2005)。そのほか論文リストに示すような研究成果が得られた。
重症心身障害児における愛着形成に焦点をあてた在宅支援モデルの構築

本研究の目的は、国内の医療的なケアが必要な子どもとその家族の在宅療養への支援として、ストレングスモデルを基盤とし、医療ケア児とその家族の愛着形成に焦点をあてて、(1)在宅小児ケア児とその家族における支援ニーズの検証、(2)在宅支援状況の再検証、(3)在宅支援モデル構築であった。そのためH30年度は、質問紙調査実施の予備調査として、小児在宅看護を実践している訪問看護師にインタビュー調査を実施した。本研究は所属機関の倫理審査の承認後に実施した。研究方法は、訪問看護師を対象に愛着形成への支援として1今までの支援経過、2家族の方の期待や願望・能力・自信、3地域で活用されている社会資源、4親子の愛着形成における強み、5愛着形成の支援について目標や望まれる成果、6愛着形成についての支援の実際について半構成的面接を実施した。その際には、インタビューガイドを用いた。参加観察は、訪問看護師の家庭訪問に同行し、1重症心身障害児とその家族の関係性、2在宅における生活環境や暮らし、3愛着形成への支援の実際について観察した内容をフィールドノートに記録した。インタビューの内容から逐語録を作成し、データ分析はスーパーバイズを受けながら行う.次年度は、重症心身障害児を育てている経験を持つ家族が、親子の愛着形成の経験をどのように在宅生活の中に位置づけ意味づけようとして語るライフストーリーを捉えるため調査を行う予定である。H30年度は研究協力施設に的確な事例選定を行って頂き概ね計画通りに実施しているが、一部、インタビュー調査が次年度に行われることになった。2019年度計画:小児在宅ケアを行っている看護職を対象に、愛着形成に焦点をあてた支援状況を再検証する2020年度計画:医療的ケアが必要な子どもとその家族のニーズに基づく支援モデルを構築する本研究の目的は、国内の医療的なケアが必要な子どもとその家族の在宅療養への支援として、ストレングスモデルを基盤とし、医療ケア児とその家族の愛着形成に焦点をあてて、(1)在宅小児ケア児とその家族における支援ニーズの検証、(2)在宅支援状況の再検証、(3)在宅支援モデル構築であった。2019年度計画:小児在宅ケアを行っている看護職を対象に、愛着形成に焦点をあてた支援状況を再検証する2020年度計画:医療的ケアが必要な子どもとその家族のニーズに基づく支援モデルを構築するH30年度、質的研究のインタビュー調査が、研究協力施設との調整で2019年度にも一部実施する予定になりテープ起こしなどの予算執行について変更が必要となった。また、研究分析における謝金についても2019年度に予算執行予定である。
新世紀を担う子どもたちのための数学問題セットの開発

新世紀において幸せに生きるには、状況に応じて自らの生き方を選択できる能力を身に付ける必要がある。そこで、そのために必要な力として(1)論理的思考力、(2)創造的思考力、(3)プレゼンテーション能力等を挙げ、これらを中・高校生に習得させるために、情報共有・e-ラーニング基盤システムNet Commonsを使用して、平成14年6月に学習コミュニティ「e-教室」を開校した(http://www.e-kyoshitsu.org/)。科目「さんすうの作文」では、価値判断の入りにくい算数・数学において、問題に対する考えを他者に適切に伝えようと作文することを通して、上述の能力の向上を目ざしている。ここでは大学等に所属する数学の専門家や中・高等学校の教員等から構成されるグループが学習を支援している。このような教育は、特にこれからの社会を先導する子どもたちが学校で継続的に受けることが望ましいが、実現は困難である。その理由の一つとして、教師が適切な問題や問題の出し方がわからないという点が挙げられる。そこで本研究では、新世紀を担う子どもたちの育成に有効な数学の問題を授業に導入する際によりどころとなる数学問題セットを開発した。本セットは、「e-教室」他において数学の専門家が作成した問題を、SSH指定校を含む高等学校における「e-教室」を導入した授業、中学校における「日本語」の授業等で出題し、学習を展開した結果に基づいて行われた。問題とその解説や授業導入におけるヒントは、書籍「生き抜くための数学」他にまとめている(本報告書「図書」欄参照)。また、問題を授業に導入する上で利用できるワークシートを開発し、本研究で開発したNet Commonsのデータベースモジュールに蓄え、Web上で公開している「e-教室」の開設科目「さんすうの作文」において、平成14年17年度にかけて電子掲示板を利用して展開された学習を基盤に、中学校の数学教師が発展レベルの授業を行う上でよりどころとなる問題セットの一部を作成した。A.問題セットの構成本問題セットは(1)問題群と(2)教師用学習支援資料から成る。(1)問題群この問題は数学の専門家等によって作られ、以下のような特徴を持つ。「子どもたちが自ら発見する喜びや面白さを感じることができる」「高度な思考力を要す」「非定型的である」「複数の単元・教科にまたがる思考を要す」「解答・解決方法が複数考えられる」「既有の知識は小学校卒業程度にとどめ、どの学年の生徒にも取り組め、また学年に応じて学ぶ深さを調節できる」「子どもの現実認識に基づく、あるいは具体的に想定しやすい」(2)教師用学習支援資料問題群に挙げられた問題について、「さんすうの作文」において数学の専門家等の支援を受けながら進められた学習に基づき改良を加え、単元ごとに分類する。また、一部の問題については授業案とワークシートを付す。B.問題セットの開発(1)既存の問題の改良と分類平成16年度までに「さんすうの作文」で出された問題のうち中学校発展レベルに該当する問題を選択し、実際の学習展開(掲示板上のやりとり)に基づき改良し、単元ごとに分類した。(2)新規問題作成と分類平成17年度新たに問題を作成して「さんすうの作文」において学習を展開し、実際の学習展開に基づき改良して単元ごとに分類した。(3)授業案、ワークシートの作成問題を導入する授業案とワークシートを作成した。この一部についてスーパーサイエンスハイスクール2校で実践を行った。うち1校の実践については、出題された問題、授業展開をまとめ、数学の専門家および学習者自身による評価に基づく学習成果を明らかにした。(4)13の内容をWeb形式のデジタルコンテンツにし、これをWebサーバ上に蓄えている。また、問題を授業に導入する上で利用できるワークシートを開発し、本研究で開発したNet Commonsのデータベースモジュールに蓄え、Web上で公開している
スペクトラム拡散技術を用いた水中音響測位に関する研究

本研究は、SSBL方式水中音響測位においてスペクトラム拡散技術を用い、海中探査機等の測位対象と母船等の測位基準の間での情報伝送を行うことで、測位の高精度化、高機能化を実現することを目的としている。平成18年5月、及び平成19年2月末3月初に、海洋研究開発機構の研究船「かいよう」を用い、駿河湾にて実海域実験を行った。深度約1,000mの海底に送、受波器及び送受信装置を係留し、係留系と船底に装備されている送受波器の間で、音響信号の送受信を行った。音響信号の周波数帯域は12±3kHz、信号はコード長15,31,63のM系列コードを用いたDSSS信号である。係留系の真上から水平方向に半径1,000以内の範囲で船位を変えることにより、音波の伝搬路特性を変えて実験を行った。実験装置からの反射と思われる高レベルのマルチパス波よりも、海底反射と見られる長遅延のマルチパス波のシンボル間干渉が重大な影響をもたらしていることがわかった。このマルチパス波の遅延がシンボル周期の整数倍のに近い場合、直接波の2、3割程度のマルチパス波によって品質劣化が顕著になることを実験とシミュレーションにより確認した。2、3月の実験においては、係留系に対する測位の実証実験データを取得した。30bit分の情報を含んだ測位パルスを1秒毎に送信する方法と、数10秒の長い変調波を送信する方法のデータを得た。また、係留系側にも受波器アレイを構築し、係留系側での測位を想定したデータも取得した。実験結果とシミュレーションにより、水中探査機のINSやDVLデータなどの短時間の高精度な軌道データを測位パルスとともに送信して測位計算に利用することにより、数mのオーダーで測位できることを確認した。この結果から、前年度のデータで得た海中の音速プロファイルの計測誤差や空間的、時間的変動が無視できないオーダーとなる。本研究は、スペクトラム拡散技術を用いることによる、SSBL方式音響測位の精度向上、機能の拡充を目的としている。本年度は主に、シミュレーション及び水槽実験により、実海域においてスペクトラム拡散技術を用いて測位パルスとともに情報をやりとりできるための条件を検討し、実海域での実験で実証した。シミュレーションでは、ドップラーシフト等による周波数ずれ、マルチパスの影響及びノイズにより、測位パルスに歪みが生じる場合を考慮して、実海域において音波でのスペクトラム拡散技術による情報の授受が可能となる条件を検討し、M系列を拡散コードとした場合のコード長を31とするのが多くの場合において適切であることなどがわかった。また、必要となるS/N比や、測位パルスの受波角の計測精度など、基本事項の調査、検討も行った。また、海洋研究開発機構所有の研究船「かいよう」において実海域実験を行い、実証した。駿河湾内の海域において、深度約1,300mにトランスデューサを係留し、中心周波数12kHz及び14kHz、帯域幅3kHz及び4kHzに設定して実験を行った。直接拡散方式によるスペクトラム拡散を用いたQPSK、8PSKの変調方式による情報伝送を行い、0.51s程度のパルスにより50シンボル分の情報授受を行った。穏やかな海況での実験だったため、周波数ずれは小さかったが、海底反射による比較的大きなマルチパスの影響下での情報授受が可能であることが確認できた。今回作成した実験装置をベースにして、来年度も「かいよう」での実海域実験を行う予定である。今後は、測位パルスにどのような情報を持たせ、その情報によりどのように測位値を補正するか、またどのようなオペレーションに利用できるかの検討に重点をおき、研究を進める。本研究は、スペクトラム拡散技術を用いて海底海上間での情報のやり取りを行うことにより、深海探査機、線さ等のSSBL方式音響測位の精度向上、機能の拡充を達成することを目的としている。本年度は9月、12月に、海洋研究開発機構の研究船「かいよう」を用い、駿河湾にて実海域実験を行った。『深度約1,200mの海底に送、受波器及び送受信装置を係留し、海底、母船間の周波数帯域12±3kHzの信号の送受信を行った。9月の実験では、コード長15,31,63のDSSS信号について送波レベルを変化させた信号の海底の送波器から船底受波器への送受信を行った。海底反射と見られるマルチパスと直接波の近傍に低いレベルのマルチパスが見られたが、SNR58dB以上で1chの信号による確度の高い通信が可能であった。12月の実験では、DSSSとの比較のためにFHSS、QPSKおよびFSK変調信号の送受信も行った。DSSS以外の信号については解析中である。また、船底送波器より,海底の受波器への送受信も行った。海底での受信波で直接波近傍に高レベルのマルチパスが見られ、直接波の5割以上のレベルのマルチパスの存在下では通信確度が顕著に低下した。シミュレーションにより、遅延がチップレートの2倍以下であるマルチパスによって、相関ピークの位置や位相が大きくシフトすることを確認している。このような場合、通信、測位ともに影響が大きく、チャンネル等化が必要であると思われる。また、音速計を船より吊下し、海中の音速分布の水平方向の空間的、時間的変動を調べた。その結果数mの空間的あるいは時間的変動が観測され、特に表層から150mまでの範囲では35mの変動が観測された。

これをもとに、この変動がSSBL測位に与える影響をシミュレートしたところ、スラントレンジで1000mに対して数m(0.10.2%)の誤差が生じることがわかった。本研究は、SSBL方式水中音響測位においてスペクトラム拡散技術を用い、海中探査機等の測位対象と母船等の測位基準の間での情報伝送を行うことで、測位の高精度化、高機能化を実現することを目的としている。平成18年5月、及び平成19年2月末3月初に、海洋研究開発機構の研究船「かいよう」を用い、駿河湾にて実海域実験を行った。深度約1,000mの海底に送、受波器及び送受信装置を係留し、係留系と船底に装備されている送受波器の間で、音響信号の送受信を行った。音響信号の周波数帯域は12±3kHz、信号はコード長15,31,63のM系列コードを用いたDSSS信号である。係留系の真上から水平方向に半径1,000以内の範囲で船位を変えることにより、音波の伝搬路特性を変えて実験を行った。実験装置からの反射と思われる高レベルのマルチパス波よりも、海底反射と見られる長遅延のマルチパス波のシンボル間干渉が重大な影響をもたらしていることがわかった。このマルチパス波の遅延がシンボル周期の整数倍のに近い場合、直接波の2、3割程度のマルチパス波によって品質劣化が顕著になることを実験とシミュレーションにより確認した。2、3月の実験においては、係留系に対する測位の実証実験データを取得した。30bit分の情報を含んだ測位パルスを1秒毎に送信する方法と、数10秒の長い変調波を送信する方法のデータを得た。また、係留系側にも受波器アレイを構築し、係留系側での測位を想定したデータも取得した。実験結果とシミュレーションにより、水中探査機のINSやDVLデータなどの短時間の高精度な軌道データを測位パルスとともに送信して測位計算に利用することにより、数mのオーダーで測位できることを確認した。この結果から、前年度のデータで得た海中の音速プロファイルの計測誤差や空間的、時間的変動が無視できないオーダーとなる。
オージェ・光電子同時計数法による固体中内殻励起状態の緩和機構の研究

本研究は、固体のオージェ・光電子同時計数法を確立し、これを利用して固体の内殻励起状態の緩和過程等の解明に寄与することを目的として始められた。本実験では、軟X線照射により固体試料から放出されるオージェ電子及び光電子のエネルギーを分析すると同時に、これらの同時計数を行う必要がある。同時計数を行うためには、2台の電子エネルギー分析装置がそれぞれ見込む微少(1mm^2)な試料上の位置と、光源であるX線管が照射する試料上の位置とが相互に重なり合うことが必要である。本年度で三年計画の研究が終了するに当たり、実験遂行に当たって前年度までに生じた問題点の解決策を講じた。主に、高透磁率のμメタル板を用いた残留磁場除去の徹底、各電子エネルギー分析装置前段への電子レンズの設置、分析装置位置調整機構の新たな製作、及び同時計数測定制御用ソフトウェアの改良である。これらの対策の結果、同時計数測定装置の一応の完成をみた。装置各部の性能は本研究当初の予想を上回るものであり、完成の遅れはあったものの本格的な同時計測測定が可能となった。現在予備的ではあるが、Ce金属におけるCe3d光電子放出過程の終状態とCe M_<4,5>N_<4,5>N_<6,7>オージェ緩和過程の始状態の間の中間状態に異常な緩和過程の存在を示唆する結果が得られている。この過程にはCe4f準位が関与するものと予想され、このことは重い電子系に関連して極めて興味深い。当研究課題にて完成したオージェ・光電子同時計数装置を用いた研究により、今後上記の異常緩和過程を含めた興味ある新しい結果が得られ、当研究課題が固体の励起状態の緩和過程の解明に果たす寄与は大きいものと信じている。本研究は、固体のオージェ・光電子同時計数法を確立し、これを用いて固体の内殻励起状態の緩和過程等の解明に寄与することを目的として始められた。本実験では、軟X線照射により試料から放出されるオージェ電子及び光電子のエネルギーを分析すると同時に、これらのコインシデンスをとる必要がある。本年度は3年計画の初年度に当たり、本年度の主要な計画は装置の製作及び調整を行うことであった。本年度に得られた主な成果を以下に列挙する。1.オージェ電子及び光電子用の2台の電子エネルギー分析器の設計、製作及び調整を行った。高エネルギー分解能を保持するため材質としてチタンを採用した。通常分析器の材質としてアルミが用いられるが、その表面は不均一に酸化され分解能が低下する。これを防止するためカーボンで表面を被覆するが、表面が傷つき易いことが難点である。この難点を除去するために本研究ではチタン材を用いた。報告者らの知る範囲では国内に他の例はないが、国外でのいくつかの例と同様な優れた結果が得られつつある。2.エネルギー分析器を収納するために製作したステンレス製真空槽の真空度は、その槽の内面を表面処理した結果、10^<-11>Torr台に容易に到達できるようになった。3.同時計数回路を組立・調整した計数回路を制御用コンピューターと接続し、ソフトを開発中である。信号が微弱であるので、測定系に対するノイズ対策が重要である。4.測定法を確立するため、現在装置全体の組立調整と既設の実験室光源による予備実験を行いつつある。5.平成7年度は本年度にほぼ確立した測定法により、3d電子系を対象とし内殻光電子スペクトル線のサテライトの成因についての知見を得る計画である。

本実験では、軟X線照射により試料から放出されるオージェ電子及び光電子のエネルギーを分析すると同時に、これらの同時計数を行う必要がある。本年度は三年計画の二年目の年度に当たり、本年度の主要な計画は初年度に製作した装置の全体的な組立調整と既設の実験室光源による予備実験を行うことであった。同時計数を行うためには、2台の電子エネルギー分析器がそれぞれ見込む微小な(1mm^2)試料上の位置と光源であるX線管が照射する試料上の位置が相互に重なり合うことが必要である。この調整は極めて困難であり、期待されるほどの同時計数率は得られていない。現在この原因の追求と装置の一部改良を行っている。この原因の最大なものは試料付近の磁場の影響特にX線管からの漏洩磁場の存在と考えられ、現在これを除去するために装置全体を高透磁率のμメタル板を用いて地磁気で遮蔽した上で更にX線管を覆うμメタルの筒を設計製作中である。更に、位置の調整をたやすくするために電子レンズを各分析器の入射側に配置すべく、これの設計を進めている。総じて予期しない困難のため計画は遅れていると言わざるを得ない。この作業と平行して、同時計数測定制御用ソフトウェアの改良も進めている。平成8年度は本年度から継続して行う全体の調整を早急に終了し、3d電子系を対象とし内殻光電子スペクトル線のサテライトの成因についての知見を得たい。本研究は、固体のオージェ・光電子同時計数法を確立し、これを利用して固体の内殻励起状態の緩和過程等の解明に寄与することを目的として始められた。本実験では、軟X線照射により固体試料から放出されるオージェ電子及び光電子のエネルギーを分析すると同時に、これらの同時計数を行う必要がある。同時計数を行うためには、2台の電子エネルギー分析装置がそれぞれ見込む微少(1mm^2)な試料上の位置と、光源であるX線管が照射する試料上の位置とが相互に重なり合うことが必要である。本年度は三年計画の最終年度に当たり、昨年度に実験遂行に当たって生じた問題点の解決の対策を講じた。主に、高透磁率のμメタル板を用いた残留磁場除去の徹底、各電子エネルギー分析装置前段への電子レンズの設置、分析装置位置調整機構の新たな製作、及び同時計数測定制御用ソフトウェアの改良である。これらの対策の結果、同時計数測定装置の一応の完成をみた。装置各部の性能は本研究当初の予想を上回るものであり、完成の遅れはあったものの本格的な同時計測測定が可能となった。現在予備的ではあるが、Ce金属におけるCe3d光電子放出過程の終状態とCe M_<4.5>N_<4.5>N_<6.7>オージェ緩和過程の始状態の間の中間状態に異常な緩和過程の存在を示唆する結果が得られている。この過程にはCe4f準位が関与するものと予想され、このことは重い電子系に関連して極めて興味深い。当研究課題にて完成したオージェ・光電子同時計数装置を用いた研究により、今後上記の異常緩和過程を含めた興味ある新しい結果が得られ、当研究課題が固体の励起状態の緩和過程の解明に果たす寄与は大きいものと信じている。
皮膚、特に乾癖表皮細胞および外毛根鞘細胞におけるチロシンリン酸化酵素の発現

先に提出した科研費交付申請書の、本年度の実施計画の3項目のうち、2項目は達成し得た。すなわち、正常表皮角化細胞と外毛根鞘細胞を手術標本より分離、培養し、培養細胞よりmRNAを抽出しWilks Primerを用いてRT-PCRを行い、1回目のPCR産物の電気泳動のゲル上より帯状のバンドを切り出し、そこからQIAGENのキットを用いてDNAを抽出し、それを鋳型として、nested primerを用いて2回目のPCRを行った。もう一度その産物の電気泳動のゲルより産物のDNAを回収し、PCR vectorとligationを行った。更に今後ligationの産物を大腸菌にtransfectし、cloningしてinsertのtyrosine kinaseのsequencingを行う必要がある。RT-PCRの皮膚疾患への応用としては、他にアトピー性皮膚炎のダニ抗原誘発皮疹におけるTH_2系サイトカイン(IL4、IL5)およびTNFαのup-regalationを検出し、Journal of Allergy and Clinical Immunology誌にacceptされた。
マイナス鎖RNAウイルスの感染と病原性に関与する宿主因子の同定

麻疹ウイルスが細胞表面の受容体とどのように結合するかを、X線を用いて解明した。それにより麻疹ウイルスの細胞侵入機構に関して新たな知見を得た。また、麻疹ウイルスがSLAM分子を受容体として免疫系の細胞に感染するだけでなく、未知の受容体を使って極性を持つ上皮細胞に感染できることを明らかにした。さらに、宿主細胞が麻疹ウイルスに対してインターフェロンを産生する機構、逆にウイルスがその産生を抑制する機構を明らかにした。感染症は宿主と病原体の相互作用の上に成り立つ。とりわけ、独自の代謝系を持たないウイルスの増殖には、様々な宿主因子が重要な役割を果たしていると考えられる。本研究では、様々なアプローチを用いて、マイナス鎖RNAウイルスに属する麻疹ウイルスの感染や病原性に関わる宿主因子を同定し、その作用機構を明らかにすることを目指す。それにより、ウイルスの感染や病原性を制御する方法の開発を目指す。1.麻疹ウイルスワクチン株はSLAMに加えてCD46を受容体として使うことができ、それには受容体結合蛋白であるH蛋白のN481Y変異が重要であると言われてきた。SLAMしか使えない麻疹ウイルス野生株のH蛋白にN481Y変異のみを導入した組換えウイルスを作製したところ、CD46を受容体として使えるようになるが、その効率は非常に悪いことが分かった。そこで、野生株H蛋白とワクチン株H蛋白間のキメラ分子や部位特異的変異を導入した野生株H蛋白分子を作製した。また、それら変異H蛋白を持つ組換えウイルスを作製した。これらを用いた解析により、CD46を効率よく受容体として使うためにはN481Y変異に加えて他に数個の変異が必要であることが明らかになった。2.H蛋白と受容体の相互作用の構造的基盤を明らかにするために可溶性のH蛋白を精製して結晶化し、X線解析によりその構造を明らかにした。H蛋白は6個のβシートの羽根を持つプロペラ状の構造をし、SLAMと相互作用するアミノ酸残基はβシート5に、CD46と相互作用するアミノ酸残基はβシート3、4、5に存在していた。3.非構造蛋白であるC蛋白を欠失した組換え麻疹ウイルスを作製したところ、ウイルスの侵入、転写には野生型ウイルスと差は認められなかったが、ウイルス蛋白合成やウイルス産生は減少した。また、感染細胞におけるI型インターフェロンの産生が増加した。これらの異常は、I型インターフェロン産生を抑える働きを持つインフルエンザウイルスNS1蛋白を細胞に発現させることによって消失した。以上の結果から、麻疹ウイルスのC蛋白は、インフルエンザウイルスNS1蛋白同様、宿主細胞のI型インターフェロン産生を抑制することによってウイルス増殖を助けていると考えられた。麻疹ウイルスは、免疫系細胞に発現しているsignaling lymphocyte activation molecule(SLAM、CD150)に加えて、極性上皮細胞上に存在する未知の受容体を用いて細胞に侵入できることを明らかにした。また、ワクチン株や実験室株は、受容体結合蛋白質であるH蛋白質のアミノ酸置換により、これらの受容体に加えCD46も受容体として使うことができるようになる。H蛋白質と受容体の相互作用を明らかにするために、H蛋白質を精製し、その結晶構造をX線解析により決定した。H蛋白質は二量体構造をとり、その受容体結合ドメインは六つの羽根(それぞれはベータ・シート構造からなる)をもつプロペラ状構造をしていた。また、分子の大部分はN結合型糖鎖で覆われていると考えられた。部位特異的変異体の機能解析から、SLAM、CD46、未知の上皮細胞受容体の3つの分子との相互作用に重要なH蛋白質上のアミノ酸残基が同定されている。これらの残基を解明されたH蛋白質立体構造上に当てはめてみると、糖鎖に覆われていない領域のそれぞれ異なる場所に位置していた。これらの予想される受容体結合部位は、単量体上では分子の側面に位置し,受容体との結合には不都合であるように見えた。しかし,二量体構造上では各単量体が互いに水平面方向に大きく傾くことによって、受容体結合部位が分子の頂点に近い部位に来る配向をとり、それぞれの受容体と結合しやすくなっていることが分かった。H蛋白質の立体構造の解明は、麻疹ウイルスの細胞侵入機構の理解や、ウイルス侵入を阻害する化合物の開発に有用な情報を提供した。麻疹ウイルスの主要な受容体は免疫細胞に発現するSLAM(CD150)である。麻疹ウイルス野生株は、一般にSLAM陽性培養細胞株以外には感染しない。多くの培養細胞を調べることにより、ヒト肺癌由来細胞株H-358および4種のヒト極性上皮細胞株が麻疹ウイルスに感受性を示すことがわかった。極性上皮細胞はtight junctionでapical側とbasolateral側に分けられるが、感染した極性上皮細胞からの麻疹ウイルスの放出はapical側にのみ起こった。受容体結合蛋白質であるH蛋白質の結晶構造に基づいて、モルビリウイルス属(麻疹ウイルスが属し、ほぼ共通のトロピズムや病態を示す)

H蛋白質間で保存されている分子表面アミノ残基に変異を導入することにより、上皮細胞受容体との結合に関与していると考えられる3アミノ酸残基を同定した。SLAM認識に重要な残基と上皮細胞受容体の認識に重要な残基は、H蛋白質の立体構造上の隣接する別の領域に存在していた。SLAM認識に重要な領域には酸性アミノ酸が数多く存在していた。類縁分子の構造に基づいて予測したSLAM構造にはリジンが集積した場所があり、これらのリジンに変異を導入する実験により、そのいくつかは実際にH蛋白質との結合に関わっていることが示された。従って、H蛋白質とSLAMの相互作用は酸性および塩基性アミノ酸間の静電気的相互作用が重要な役割を担っていると考えられる。一方、上皮細胞受容体の認識に重要な領域には芳香環を持つアミノ酸が認められた。従って、この受容体との相互作用には疎水性相互結合が関わっていると考えられる。現在、麻疹ウイルスと受容体の相互作用をさらに明らかにするために、上皮細胞受容体の同定およびH蛋白質/SLAM複合体の結晶構造の解明を進めている。(1)麻疹ウイルスの細胞侵入におけるウイルスと宿主細胞の相互作用を明らかにするために、麻疹ウイルスH蛋白質と受容体の複合体の結晶構造を決定した。その結果、H蛋白質と受容体の結合様式の詳細が明らかになるとともに、感染やワクチン接種により誘導された免疫応答から麻疹ウイルスが回避できない理由が示唆された。(2) yeast two hybrid systemを用いて、麻疹ウイルス増殖におけるウイルス蛋白質および宿主蛋白質間の相互作用を調べた。その結果、これまで知られていなかった麻疹ウイルスM蛋白質とN蛋白質間の相互作用を見出した。また、この相互作用がウイルスRNA合成やウイルス粒子形成の調節に重要な役割をしていることを組換えウイルスを作製することにより明らかにした。さらに、麻疹ウイルスC蛋白質と相互作用をする宿主蛋白質を多数同定し、それらのウイルス増殖における役割について現在解析を進めている。(3)麻疹ウイルス感染における宿主の自然免疫応答を解析し、麻疹ウイルス感染の認識には宿主細胞のセンサー分子であるRIG-IとMDA5の両者が働いていることを明らかにした。また、ミトコンドリア蛋白質であるmitofusin 2が自然免疫の調節に重要な役割をしていることを明らかにした。(4)麻疹ウイルスC蛋白質の機能解析を可能にする新しい組換え麻疹ウイルス作製法を開発し、ワクチン株のC蛋白質は弱毒化に寄与していないことを明らかにした。(5)麻疹ウイルスによる宿主の免疫抑制に関してマウスモデルを用いた解析を行い、リンパ球のアポトーシスおよびIL-10の産生増加が免疫抑制に関与していることを示した。1.上皮細胞に存在する麻疹ウイルス受容体の性質を明らかにするために、麻疹ウイルスに感受性のある極性上皮細胞に転写抑制因子Snailを導入して上皮間葉転換を誘導したところ、麻疹ウイルスが感染しなくなった。また、tight junctionを高度に形成した極性上皮細胞では麻疹ウイルスに対する感受性はむしろ低下したが、Caを含まない培養液で培養すると感受性を示すようになった。
ヘリックス形成能を持つ多糖を鋳型とする金属ナノワイヤの創製

カードランの側鎖にカルボキシル基とアミノ基を導入した半人工β-1, 3-グルカン誘導体を合成した。置換基の導入率により、カチオン捕捉能の制御に成功した。NTA導入シゾフィランを鋳型とする事で多糖の不斉が伝搬した新しい光化学特性を有する無機ナノ材料の創製に成功した。直径が異なる2種の量子ドットにカチオン性の分子認識部を導入する事で、トリニトロトルエンセンサーとなり得る分子システムを創製した。平成22年度は、種々の多糖や種々の調製法を駆使した金属ナノワイヤを作るための基盤と、知見を得るために、様々な金属捕捉部位を導入した種々のβ-1, 3-グルカン誘導体の開発とその物性の評価、及び分子認識部位を導入した無機微粒子の自己組織化に関する検討を行った。良好な金属配位子として知られる、イミノ二酢酸やEDTAと同様の金属配位能の発現を期待して、カードランの側鎖にカルボキシル基とアミノ基を導入した半人工β-1, 3-グルカン誘導体を合成した。この合成では、アミノ基の前駆体となるアジド基を6位に導入した後、残りの6位水酸基をTEMPO触媒による酸化反応によりカルボキシル基に変換する行程を経ることで、アミノ基とカルボキシル基の導入量を任意に制御することに成功した。興味深いことに高い導入率を持つカードラン誘導体はカチオン捕捉能が予想よりも低下するが、導入率を適度に低下させることで、期待通りのカチオン捕捉能が回復されることが確認された。以上の結果は、カードラン誘導体による金属の一次元配列に実現するために極めて重要な知見である。直径が異なる2種の量子ドットにカチオン性の分子認識部を導入した。これらは爆発性の分子であるトリニトロトルエン共存下で効率よく複合化し、FRETに基づく劇的な蛍光色調変化を誘起出来ることが明らかとなった。この結果は、爆発物センサーとしてだけでなく、ナノサイズの無機微粒子を意図的に組織化するために重要な知見である。前年度までに側鎖に金属配位部位を導入した種々のβ-1,3-グルカン誘導体の開発とその物性の評価、及び分子認識部位を導入した無機微粒子の自己組織化に関する検討を行った。その結果、β-1,3-グルカンによる無機分子の一次元配列と、その構造特異性に基づく機能発現を分子検出能として評価するこどに成功している。これらの知見を元に、最終年度に当たる今年度は、NTA導入シゾフィラン(NTA-SPG)を鋳型とする事で多糖の不斉が伝搬した新しい光化学特性を有する無機ナノ材料の創製を検討した。硝酸銀水溶液にNTA-SPGと光増感剤となる疎水性蛍光色素(ANS)とを共存させ、365nmの励起光を照射したところ、銀ナノ粒子が示すプラズモン吸収に特徴的な赤色の溶液が生成した。NTA-SPG不在下での同様の処理では、銀ナノ粒子の形成は確認できなかったことから、NTA-SPGのNTA配位子部による銀イオンの集積とSPGの螺旋構造の内部の一次元的疎水空間によるANSの取り込みによる効果が協同的に働くことで、銀ナノ粒子の形成に成功したと結論づけられた。NTA-SPGに光増感剤であるダンシルを共有結合的に導入したDs-NTA-SPGを用いたところ、同様に銀ナノ粒子の形成が確認された。得られたナノ粒子は特有のプラズモン吸収を350-650nm領域に示した。さらに、この吸収帯において円二色性吸収(CD)の発現が確認された。以上より、Ds-NTA-SPGを鋳型として得られる銀ナノ粒子には、SPGが有するキラリティーが転写されており、特異な光学活性を有する無機材料であることが確認された。
心臓における細胞間接着分子nectin-2の機能解析

本研究では、初めて細胞間接着分子nectin-2が心筋細胞の介在板に存在し、心不全発症機序に関与していることを示した。nectin-2 KOマウスの心臓は正常発育し、生理的条件下では正常心機能を呈する。しかし、大動脈縮窄による左室圧負荷モデルにおいて、心肥大の程度に差はなかったが、nectin-2 KOマウスでは野生型に比し著明な心収縮能の低下、肺うっ血(うっ血性心不全)、また、心筋内のびまん性線維化、心筋細胞のアポトーシスの増加などの異常が認められた。電子顕微鏡を用いた検討において、圧負荷下のnectin-2 KOマウスの心臓では、早期から介在板構造の異常(介在板の組み手構造が深くなり、mpofibrilの配列が乱れ間隙が生じる)が認められ、それはヒトの拡張型心筋症の組織に類似していた。同モデルの心臓組織を用いたウエスタンブロッティングで、Akt、MAPK(p38MAPK、JNK、ERK)など、心不全、心肥大において重要な細胞内シグナル伝達系を検討したところ、MAPKのリン酸化はnectin-2 KOマウスにおいて術後に有意に増加しており、心臓におけるストレス増大を反映していると考えた。他の細胞間接着分子の発現は、N-cadherin、β-catenin、α-catenin、integrinβ1、desmogleinなど、adherensjunctionとdesmosomeに関連する分子は手術前後で不変であった。gap junctionに存在するconnexin43はnectin-2 KOマウスの術後で減少傾向にあり、心不全期における同分子の発現に関する従来の報告と合致した。本研究により、nectin-2が心肥大から心不全への移行に重要な分子であることが示唆された。細胞接着分子nectin-2のノックアウトマウスを用い、以下の条件での心機能変化における役割について検討した。大動脈縮窄モデルの作成圧負荷肥大心のモデルである大動脈縮窄マウスを作成し、nectin-2ノックアウトマウスと野生型マウスとの比較を行った。4週間後に心機能、心臓組織の変化について検討したところ、手術群で心肥大(心エコー、心重量、組織による評価)は同程度であったが、野生型に比しnectin-2ノックアウトマウスにおいて以下の特徴が認められた。(1)著明な心収縮能低下、肺重量の増加を認め、左心不全を呈していた。(2)光学顕微鏡では心臓内の著明な間質繊維化を、電子顕微鏡にて介在板の拡張型心筋症様変化と、そこに連なる筋原繊維の構造破壊を認めた。(3)心臓組織を用いたウエスタンブロッティングにより、シグナル伝達の異常が認められた。すなわち、MAPK(p38、ERK)の圧負荷に対するリン酸化亢進反応が低下していた。(4)real time PCR法を用いたmRNA定量でTGF-βは明らかな変化を認めなかったが、collagen1が著明増加していた。以上の実験結果より、nectin-2が左室圧負荷下での介在板の機能構造保持、線維化抑制、細胞内シグナル伝達に重要な役割を担い、心機能保持に必須な分子であることが示唆された。MLPとのダブルノックアウトマウスの作成拡張型心筋症類似の心不全を呈するMLPノックアウトマウスにnectin-2ノックアウトマウスを交配し、ダブルノックアウトを作成中である。MLP(-/-)・nectin-2(+/-)同士で交配し、数匹の子を得たが、MLP(-/-)・nectin-2(-/-)は誕生しておらず、さらなる検討が必要であるが、MLP(-/-)・nectin-2(-/-)の胎生致死の可能性がある。その場合、胎生期での心臓発育の評価を行う予定である。
糖鎖不全IgAに対する新規受容体の同定と解析によるIgA腎症発症機序の解明

本研究の目的は、IgA腎症の病因に直結していると考えられているヒンジ部糖鎖不全IgA1分子が、全身循環血中に存在するにもかかわらず、糸球体メサンギウム細胞に特異的に沈着する機序を明らかにすることである。糖鎖不全IgA1プローブは、精製IgAをNeuraminidase処理による脱シアル化とβ-galactosidase処理による脱ガラクトシル化を行い、蛍光標識ラベルしてプローブとした。この蛍光標識プローブを培養ヒトメサンギウム細胞に結合させる実験系を確立し、メサンギウム細胞表面に発現するIgA1受容体(親和性)をDNAアレイなどを用いて同定した。結果、糖鎖不全IgA1がcollagen IVと複合体を形成し、α2/β1インテグリンを介してメサンギウム細胞に結合し、その結果細胞増殖刺激を惹起していることが分かった。(1)本研究の目的は、IgA腎症の病因に直結していると考えられているヒンジ部糖鎖不全IgA1分子が、全身循環血中に存在するにもかかわらず、糸球体メサンギウム細胞に特異的に沈着する機序を明らかにすることである。(2)私共は、糖鎖不全IgAに親和性を有するリガンドがメサンギウム細胞に発現することを予備実験において観察しており、この新規受容体の同定と発現調節機構の解析を行うことを計画した。(3)糖鎖不全IgA1プローブは正常血清からIgAを精製し、Neuraminidase処理による脱シアル化とβ-galactosidase処理による脱ガラクトシル化を行い、さらに蛍光標識ラベルしてプローブとした。本研究の目的は、IgA腎症の病因に直結していると考えられているヒンジ部糖鎖不全IgA1分子が全身血中に存在するにもかかわらず、何故糸球体メサンギウム細胞にのみ特異的に沈着するのかを明らかにすることである。申請者らは、糖鎖不全lgAに親和性を有する新規受容体がメサンギウム細胞に発現することを観察している。そこで、この新規受容体の同定とその発現調節機構の解析をおこない、臨床的意義を明らかにする。糖鎖不全IgA1プローブは正常血清からIgAを精製し、Neuraminidase処理にて脱シアル化を行い、続いてβ-galactosidase処理にて脱ガラクトシル化を行う。酵素処理の有効性は、末端Galβ1-3 N-acetylgalactosamine(GalNAc)残基および末端GalNAc残基にそれぞれ特異的に結合するbiotin標識peanut agglutinin lectinおよびVicia Vilosa lectinを用いたlectinblottingにより確認した。ヒトメサンギウム細胞を様々な条件下で培養し、上記の糖鎖不全IgA1に特異性を示す受容体が発現する条件を決定した。さらに他のサイトカイン、成長因子、血管作動性因子などの影響も検討し、最もスクリーニングに適した培養条件を検索した。次に糖鎖不全IgA1に親和性を示すメサンギウム細胞をCell sortingにて濃縮し、決定された至適培養条件下で得られたメサンギウム細胞を、細胞表面をbiotin化した後にNP-40を用いて可溶化し、セファロースビーズに共有結合で結合させた糖鎖不全IgA1とともに反応させ、糖鎖不全IgA1と結合する可溶成分を吸収した。得られたIgAと可溶成分の複合体をSDS-PAGEにて展開し、PVDF膜に転写した後、HPR標識抗biotin抗体を用いて、糖鎖不全IgA1と結合したメサンギウム細胞膜蛋白を同定する。得られた蛋白質のアミノ酸シークエンスを行い、一部のアミノ酸配列を決定した。申請者らは、糖鎖不全IgAに親和性を有する新規受容体がメサンギウム細胞に発現することを観察し、この新規受容体の同定とその発現調節機構の解析をおこない、臨床的意義を明らかにすることを目指す。酵素処理の有効性は、末端Galβ1-3 N-acetylgalactosamine(GalNAc)残基および末端GalNAc残基にそれぞれ特異的に結合するbiotin標識peanut agglutinin lectinおよびVicia Vilosa lectinを用いたlectin blottingにより確認した。

ヒトメサンギウム細胞を様々な条件下で培養し、上記の糖鎖不全IgA1に特異性を示す受容体が発現する条件を決定した。さらに他のサイトカイン、成長因子、血管作動性因子などの影響も検討し、最もスクリーニングに適した培養条件決定した。次に糖鎖不全IgA1に親和性を示すメサンギウム細胞をCell sortingにて濃縮し、決定された至適培養条件下で得られたメサンギウム細胞を、細胞表面をbiotin化した後にNP-40を用いて可溶化し、セファロースビーズに共有結合で結合させた糖鎖不全IgA1とともに反応させ、糖鎖不全IgA1と結合する可溶成分を吸収した。得られたIgAと可溶成分の複合体をSDS-PAGEにて展開し、PVDF膜に転写した後、HPR標識抗biotin抗体を用いて、糖鎖不全IgA1と結合したメサンギウム細胞膜蛋白を同定する。得られた蛋白質のアミノ酸シークエンスを行い、一部のアミノ酸配列を決定した。この新規受容体の一部は、βインテグリン鎖と一致していた。本研究の目的は、IgA腎症の病因に直結していると考えられているヒンジ部糖鎖不全IgA1分子が、全身循環血中に存在するにもかかわらず、糸球体メサンギウム細胞に特異的に沈着する機序を明らかにすることである。申請者らは、糖鎖不全IgAに親和性を有する結合性がメサンギウム細胞に発現することを観察し、この新規受容体の同定とその発現調節機構の解析をおこなった。糖鎖不全IgA1プローブは正常血清からIgAを精製し、Neuraminidase処理による脱シアル化とβ-galactosidase処理による脱ガラクトシル化を行い、さらに蛍光標識ラベルしてプローブとした。ヒトメサンギウム細胞は、TGF-β,TNF-α,アンジオテンシンなどで刺激を加えると、糖鎖不全IgA1に対する親和性が亢進した。ヒトIgA腎症の腎生検検体では、α2/β1インテグリンの発現がIgA沈着と一致していた。また、IgA1をcollagen IVと混和すると著しくメサンギウム細胞に対する親和性が上昇した。以上の結果から、糖鎖不全IgA1がcollagen IVと複合体を形成し、α2/β1インテグリンを介してメサンギウム細胞に結合し、その結果細胞増殖刺激を惹起していると考えられた。
一方向のプロトン輸送をもたらすバクテリオロドプシン内の疎水結合と水素結合

生体高分子はその階層構造を活かし、巧みな時空間制御によって機能を作り出すことができる。本研究では、バクテリオロドプシンの赤外分光によって、プロトンポンプ過程における蛋白質の構造変化を解析することを計画した。特に、疎水結合を形成する細胞質側の領域がプロトンの輸送のためどのように水素結合の道筋をつくるのか、そしてそれがベクトル的な輸送とどのように関わるのかを同位体標識蛋白質および変異蛋白質を駆使した実験によって明らかにすることを目指した結果、本年度は以下の研究成果が得られた。スレオニン側鎖を^<18>Oで標識した試料の系統的な測定を行い、スイッチ部分を構成するThr89の水酸基はAsp85の側鎖と水素結合を形成すること、レチナールの異性化に伴って水素結合がさらに強くなることがわかった。さらに異性化後の後続する中間体においてもAsp85とThr89との強い水素結合は緩和せず、驚くべきことにプロトン移動によってAsp85の負電荷がなくなったM中間体(スイッチングによって方向性が変わった状態の中間体)においても相互作用は保たれていた。従って、Asp85-Thr89の領域が「スイッチ」を構成しないと結論した。古細菌の光センサーであるフォボロドプシンは、バクテリオロドプシンと異なって光を情報へと変換するが、伝達蛋白質が存在しないと低い効率でプロトンをポンプすることが知られている。そこで低温赤外分光を用いたフォボロドプシンとバクテリオロドプシンの比較研究を開始し、類似のレチナール発色団構造や特異な水分子の水素結合構造などを明らかにした。
長期滞在型キャンプ(30泊31日)が小中学生の生体リズムに及ぼす生化学的影響

本研究の目的は,長期滞在型キャンプの開始,終了に伴う唾液メラトニン濃度の変化を明らかにするとともに,身体活動量と唾液メラトニン濃度との関連についても検討することであった.分析対象は,9.12歳の健康な男女11名であった.すべての調査は,2010年7.9月(キャンプは,2010年7月23日.8月22日に実施)の期間に実施された.その結果,子どもの夜の唾液メラトニン濃度は,長期キャンプの開始に伴って急増し,終了に伴って比較的早い時期に元の水準に復する様子が示された.また,身体活動量と夜の唾液メラトニン濃度との間には正の相関関係が窺えた.本研究の目的は,長期滞在型キャンプの開始,終了に伴う唾液メラトニン濃度の変化を明らかにするとともに,身体活動量と唾液メラトニン濃度との関連についても検討することであった.分析対象は,9.12歳の健康な男女11名であった.すべての調査は,2010年7.9月(キャンプは,2010年7月23日.8月22日に実施)の期間に実施された.その結果,子どもの夜の唾液メラトニン濃度は,長期キャンプの開始に伴って急増し,終了に伴って比較的早い時期に元の水準に復する様子が示された.また,身体活動量と夜の唾液メラトニン濃度との間には正の相関関係が窺えた.本研究は,長期滞在型キャンプ(30泊31日)が小中学生の生体リズムに及ぼす生化学的影響を明らかにすることを最終的な目的としている.平成21年度は,一部の研究計画を変更して実施した.その理由は,「平成21年度科学研究費補助金交付申請書」の提出後に,長期滞在型キャンプは児童生徒の唾液メラトニン・リズムを有意に改善するとの前年度の研究成果が明らかになったためである.そのため,メラトニン代謝がキャンプに伴って,どのくらいの期間で改善し,どのくらいの期間で元に戻ってしまうのかという点を明らかにすることを平成21年度の検討課題とした.対象は,長期滞在型キャンプ(平成21年7月24日8月23日実施)に参加した小学4年生から中学2年生の児童生徒21名であった.調査では,唾液メラトニン測定,歩数測定,生活習慣調査,キャンプ・プログラムの記録を実施した.唾液は,キャンプ開始前(5日前1日前).開始直後(1日目4日目),終了直前(2日前,1日前),終了後(2日後,り日後,16日後,23日後)の21:30前後に採取された.以上の測定結果を基に,キャンプによるメラトニン代謝への影響について分析してみたところ,各期間における対象者の唾液メラトニン量の平均値±標準偏差は,開始前19.8±13.4pg/ml,開始直後21.8±15.3pg/ml,終了直前24.0±12.7pg/ml,終了後17.4±12.8pg/mlと,開始前,終了後に比べて,開始直後,終了直前のメラトニン量が高値を示したものの,その差は僅かであった.これには,先行研究と比較して,開始前,終了後のメラトニン量が大きいことが影響しているものと考えられた.したがって,平成22年度は,より早い期間から遅い期間までの唾液を採取して検討することが必要であると考えられた.本研究は,長期滞在型キャンプ(30泊31日)が小中学生の生体リズムに及ぼす生化学的影響を明らかにすること,中でも,キャンプの開始,終了に伴って,どのくらいの期間で改善し,どのくらいの期間で元に戻ってしまうのかという点を明らかにすることを最終的な目的としている.平成22年度は,平成21年度に行われたパイロット調査の結果も踏まえて,唾液メラトニン濃度,尿中セロトニン濃度,歩数の各測定と睡眠状況調査を実施した.対象は,モビリティランド・ハローウッズが主宰する長期キャンプ(2010年7月23日8月22日実施)に参加した小中学生21名(但し,唾液メラトニン濃度の測定は16名)であった.唾液はキャンプ開始10・8・6・4・2日前,期間中1・2・3・15・29日目,終了14・28日後のいずれも21:30に,尿はキャンプ1・4・15・29日目の20:30とキャンプ3・5・16・30日目の6:00に,それぞれ採取された.一方,歩数測定ならびに睡眠状況調査はキャンプ開始10日前から終了28日後の期間に実施された.本研究の結果,対象者の唾液メラトニン濃度は,キャンプ開始後に漸増し,3日目にはキャンプ開始前の値よりも有意に高値を示す様子,ならびに,キャンプ終了後は14日以内にキャンプ前の水準を示す様子が確認された.