hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
色彩の進化生物学一マルチスペクトル画像とパターン認識工学を用いた革命的アプローチ

従来のデジタルカメラによる測色は、通常、可視光領域の波長情報をわずか3つの帯域に分けて記録するものにすぎないが、新手法は紫外光から可視光の領域を最大401バンドで記録することができる。この方法は生物の色彩進化の研究に革命的進展をもたらすと期待される。本研究は、リモートセンシングの技術を用いて撮影した鳥類のマルチスペクトル画像(デジタル画像の各ピクセルに通常のRGB値ではなく、分光スペクトル情報を割り当てたもの)に対し、パターン認識工学の手法を適用することで各種画像特性値を求め、それらの数値の種間比較を行うことによって鳥類の色彩進化の謎を解くこと目指している。平成24年度は、(1)「派手な鳥」と「地味な鳥」の出現率が地理的にどのように変化しているか、そのグローバルな地理的変異のパターンを解明すること、(2)発見されたパターンの解釈を試みることの2点を目標に研究を進めた。対象としたのは汎世界的に分布するスズメ目鳥類である。このグループついてマルチスペクトル画像の集積を進めるとともに、鳥の「派手さ」、「地味さ」を表す数値の導出を試みた。現在使用しているマルチスペクトル画像は紫外光・可視光の領域を21の区間に区切ってデータ化しているのだが、もしある一つの標本が合計n個のピクセルで表されるとするなら、その標本の色彩の多様性は21次元空間中のn個の点の空間的広がりによって表されると考えられる。そこでこれらの点についてその重心からのずれの総和を基本に「派手さ」指標の作成を進めた。なお、その際、鳥類の視細胞の特性にも注意を払った。また、解析から系統関係のノイズを取り除くために必要となる統計手法についても検討を進め、解析に必要とされるスズメ目鳥類の系統・生態・分布に関する情報についても整備を行った。本研究は、リモートセンシングの技術を使用して撮影した鳥類のマルチスペクトル画像(デジタル画像の各ピクセルに通常のRGB値ではなく、分光スペクトル情報を割り当てたもの)に対し、パターン認識工学の手法を適用することで各種画像特性値を求め、さらに近年高度な発達を遂げた系統比較法を用いることにより、類縁関係の影響を適切に取り除いた画像特性値の種間比較を実施、鳥類の色彩進化の謎を解明することを目指している。平成23年度はマルチスペクトル画像データの蓄積を進めるとともに、主にその解析手法の開発に取り組んだ。現在使用しているマルチスペクトル画像撮影装置は紫外光・可視光の領域を21の区間に区切って反射率を記録している。これにピクセルの位置情報(xy座標)を加えた23次元ベクトルの集合によって鳥類の色彩が表現されている。まず、任意のピクセル間の色彩の差を定量化するため、分光スペクトル情報(=21次元ベクトル)に基づき、ユークリッド距離、マンハッタン距離、マハラノビス距離などが求められ、色彩変異の解析を行うという観点からそれぞれの長所と短所の検討がなされた。また、鳥類やその他の動物の視物質特性を考慮して色彩距離の補正を行う手法も開発した。さらに、ピクセルのランダムサンプリングを組み合わせることによって、画像内(標本内)の色彩多様度、画像間(標本間)の色彩差を客観的に定量化することができるようになった。このほか、さらに有効な解析手法を開発するべく、上記の23次元ベクトルに対し、主成分分析、正準判別分析、クラスター分析等、各種多変量解析手法を適用し、結果の解釈を試みた。新開発したマルチスペクトル画像撮影装置に問題が生じ、その改善に時間を要したこと、問題解決以前に蓄積したデータの破棄を余儀なくされたことが計画実施の遅れの理由である。マルチスペクトル画像撮影装置の不備は平成23年度中に改善されたので、データ蓄積にマンパワーを投入してスピードの向上を図る。データ蓄積の任にあたる研究補助員の雇用に研究費の大半を割くとともに、撮影対象である鳥類標本の新規採集にも力を注ぐ。
二重量子井戸構造における電子波干渉効果

GaAs/AlGaAs系結合量子井戸構造における電子散乱が量子準位の共鳴によってどのように変化するかを明らかにするために、MBE法並びにMOVPE法により異なる井戸端の二つの量子井戸を有する非対称二重結合量子井戸構造を作製した。電子のトランスポートの評価にはn型並びにp型二重電子井戸構造を用意し、これらの液体ヘリウム温度における特性を測定した。n型試料では結合量子井戸をチャネルとするFET構造において準位の共鳴点近傍におけるコンダクタンスのゲート電圧依存性を測定し、コンダクタンス異常を見いだした。これは量子準位の共鳴にともなうコヒーレントトンネル効果によって電子の移動によるものであることを明らかにした。電子の流れは準位の反交差現象があるために単純でなく、、わずかにエネルギーの低い方に電子が流れやすいことがコンダクタンスの異常をもたらすことが分かった。量子井戸構造の近傍にベリリウムを変調ドープし、量子井戸にホールを供給したp型試料ではフェムト秒レーザを用いる飛行時間法によって、光注入された少数キャリアである電子のトランスポートを表面電界の関数として測定した。表面電界の制御は化学エッチングによる表面層の厚さを制御することによって実現した。表面電界の制御によって得られる二重量子井戸構造の電子準位の共鳴点近傍ではわずかな電界の変化が電子波動関数の局在・非局在を決定するが、準位の共鳴によって波動関数の非局在化がおこり、ヘテロ界面に存在する界面凸が電子に及ぼす散乱効果が低減されたことの結果として電子移動度が大きくなることを見いだした。
電鋳テレスコープの維持力発現機構の解明

電鋳の技術を用いて製作した電鋳テレスコープの維持力の発現機序については詳細が明らかにされていない。そこで軸面と主軸との傾斜角度が0、2、4、6度の内冠に対して電鋳テレスコープの外冠を製作し、人工唾液としてグリセリン水溶液(0、20、40、60、80%)を介在させて、その内冠内面に設置した圧力センサーを用いて計測した内外冠の間に発生する陰圧と引張圧縮試験機で計測した維持力の解析を行った。1.最大維持力は、20%以上の濃度のグリセリン水溶液で非介在時に比べて有意に上昇した。最大陰圧は4度と6度では、濃度が高くなっても大きな上昇を示さなかったが、0度と2度では、60%、80%と濃度が高くなるにしたがってより大きな増加を示した。4度と6度の電鋳テレスコープの維持力は低すぎて適切でなく、0度の電鋳テレスコープも大きい維持力と長い発現時間から支台歯へ過度のストレスを与えることが推察され適切でないと考えられた。2.最大維持力は、2度では外冠に穴を開けた時には有意な上昇は見られなかったが、穴が開いていないときは溶液非介在時に比べて最大維持力の有意な増加が60%と80%で見られた。このことから、2度のテーパーの電鋳テレスコープにおいて唾液の粘性と内外冠の間に発現する陰圧が維持力を効果的に増加させることがわかった。3.維持力の発現距離が2度の内冠では約1.5mmであったので内冠の歯頸部より1.5mmを軸面傾斜角0度とし、その咬合面側を2度で製作した混合型の内冠に対して電鋳で外冠を製作し同様の解析を行った。その結果、最大維持力と最大陰圧も濃度が高くなるほど高くなり、混合型は2度のテーパーの電鋳テレスコープに比べて有意に大きかったが、0度とは有意差がなかった。維持力発現距離は、混合型は0度に比べて2度と同様に有意に短くなり、維持力を低下させることなく支台歯にかかるエネルギーを減少させ、支台歯保護に役立つことがわかった。電鋳テレスコープでは摩擦による維持力だけでなく人工唾液を介在させることにより、維持力がより増強されることを引張試験で得られる維持力波形を解析し明らかにしてきた。唾液介在時の内外冠の間に生じる陰圧や唾液の粘性等の要因が維持力の増強に関与しているといわれているが、その詳細解明のため陰圧を外冠の脱離時の維持力と同時記録するシステムを構築した。1.軸面と主軸との傾斜角度が0度、2度、4度、6度の内冠を製作し、それに対して電鋳テレスコープの外冠を5個ずつ製作した。内冠上面に小穴をあけ、その内面にマイクロプレッシャシステムSamba3200の圧力センサー部分が適合するように固定した。内冠をアクリルケースに固定し、それを引張圧縮試験機の台座部分に固定し外冠を引っ張った時の維持力とその内外冠の間に発生する陰圧を同時記録し解析を行った。

2.内冠と外冠の間に人工唾液を介在させない状態とグリセリンの0%、20%、40%、60%、80%水溶液を人工唾液として介在させた条件で、内外冠の間の陰圧と維持力の開始時点、最大値、消失時点を測定し解析を行った。各計測パラメータについて内冠の角度と内外冠の間の人工唾液の濃度を要因とする分散分析と多重比較を行った。3.最大維持力、最大陰圧ともに軸面傾斜角が2度、4度と大きくなるほど小さくなったが4度と6度には有意差は見られなかった。4.最大維持力は人工唾液非介在時より20%以上のグリセリン水溶液介在時の方が有意に大きくなり、最大陰圧は人工唾液が介在すると有意に増加し、濃度が高くなるにしたがって有意に大きくなった。5.最大維持力発現時間と最大陰圧発現時間の差は、角度に有意差は見られず、人工唾液非介在時より、80%グリセリン水溶液介在時の方が有意に大きくなった。以上のことから、電鋳テレスコープの維持力増強に唾液介在による内外冠の間に発生する陰圧と唾液の粘性の関与を確認できた。電鋳の技術を用いて製作した電鋳テレスコープの維持力の発現機序については詳細が明らかにされていない。そこで軸面と主軸との傾斜角度が0、2、4、6度の内冠に対して電鋳テレスコープの外冠を製作し、人工唾液としてグリセリン水溶液(0、20、40、60、80%)を介在させて、その内冠内面に設置した圧力センサーを用いて計測した内外冠の間に発生する陰圧と引張圧縮試験機で計測した維持力の解析を行った。1.最大維持力は、20%以上の濃度のグリセリン水溶液で非介在時に比べて有意に上昇した。最大陰圧は4度と6度では、濃度が高くなっても大きな上昇を示さなかったが、0度と2度では、60%、80%と濃度が高くなるにしたがってより大きな増加を示した。4度と6度の電鋳テレスコープの維持力は低すぎて適切でなく、0度の電鋳テレスコープも大きい維持力と長い発現時間から支台歯へ過度のストレスを与えることが推察され適切でないと考えられた。2.最大維持力は、2度では外冠に穴を開けた時には有意な上昇は見られなかったが、穴が開いていないときは溶液非介在時に比べて最大維持力の有意な増加が60%と80%で見られた。このことから、2度のテーパーの電鋳テレスコープにおいて唾液の粘性と内外冠の間に発現する陰圧が維持力を効果的に増加させることがわかった。3.維持力の発現距離が2度の内冠では約1.5mmであったので内冠の歯頚部より1.5mmを軸面傾斜角0度とし、その咬合面側を2度で製作した混合型の内冠に対して電鋳で外冠を製作し同様の解析を行った。その結果、最大維持力と最大陰圧も濃度が高くなるほど高くなり、混合型は2度のテーパーの電鋳テレスコープに比べて有意に大きかったが、0度とは有意差がなかった。維持力発現距離は、混合型は0度に比べて2度と同様に有意に短くなり、維持力を低下させることなく支台歯にかかるエネルギーを減少させ、支台歯保護に役立つことがわかった。
B中間子崩壊における対称性

B中間子の稀崩壊に対する新しい物理の影響について調べた。特にマルチHiggs2重項模型について詳しく調べた。具体的には、b→sγについての実験からの制限を考慮して、b→sll過程の分岐比および終状態のレプトンの前方後方非対称性を計算した。その結果、分岐比が標準模型の予言と比較して数倍大きくなり得ることを示した。また、前方後方非対称性が標準模型と全く異なり得ることも分った。これらの観測量を組み合わせることで、荷電Higgs粒子の混合行列に関係した複素結合定数を決定することが可能になる。さらに、b→sll過程におけるCP対称性を破る荷電非対称性、およびb→svv過程の分岐比についても調べた。その結果、b→sll過程におけるCP対称性を破る荷電非対称性は1%程度になり得ること、またb→svv過程の分岐比は標準模型の予言に比べて数倍大きくなり得ることが分った。B中間子の物理とフレーバーの物理という観点で関連の深いレプトンフレーバーの破れについても研究を行った。具体的には、リニアコライダーやミューオンコライダーといったレプトンコライダーでのレプトンフレーバーの破れについて調べた。特に、SU(5)超対称大統一模型でのスカラーレプトンの対生成および崩壊におけるレプトンフレーバーの破れについて詳しく調べた。その結果、μ→eγ、r→μγ、r→eγ等の現在の実験からの制限を考慮しても、レプトンフレーバーを破る過程の断面積がe^+e^-コロイダーで40fb、e^-e^-コライダーで280fbといった充分測定可能な大きさになり得ることを示した。
性販売女性の支援活動に関する日韓比較同時代史研究

韓国では買春処罰を規定した性売買防止法の制定(2004年)をきっかけに、性売買を性搾取ととらえて性販売女性(いわゆる売春に従事する女性やAV出演女性を本研究ではこのように呼ぶ)の非犯罪者化を目指す「性売買問題解決のための全国連帯」が結成され、各地における相談所・シェルター・自立支援センターの設置、政府による生活援助金の支出を実現した。さらに性販売経験当事者女性たち自身による反性売買運動が展開している。本研究は、脱性売買支援運動に関して、日韓で差異が生み出された歴史的背景の分析を行いつつ、世界の脱性売買支援活動にも視野を広げ、当事者視点に立つ脱性売買支援とはどうあるべきかを考察する。
小山正太郎および不同舎の資料的研究

小山正太郎および小山の画塾不同舎の門人資料を写真撮影等によって収集し,それを整理分析することによって次のような諸点を明らかにしようとした。すなわち小山の洋画推進と美術教育における論理と行動,小山の素描の様式の根源とその変化,不同舎の教育における小山から門人への様式の転移,指導内容の変化等である。収集したのは文書資料が小山正太郎自筆文書を中心に約七十種,約一千五百頁分である。絵画資料は小山正太郎と門人吉田博の素描を中心に約一千点を撮影収集した。その他に小山旧蔵の写真,書簡,印章,雑誌掲載論文等を撮影収集した。最初の予想よりかなり多い量の資料を発見できた。ただそのため大枠的な整理と一部の資料の分析は終了したが,全資料のていねいな整理分析作業は未だ終了していない。収集資料の整理分析から得られた主な知見を挙げる。まず明治十二,三年の筆記帳に小山の画家観が記されていた。それは心身強健,国家有用の画家という,明治後期からのいわゆる芸術家的画家像とは対照的なものであった。この一節は近代日本の画家意識の発生と変遷を検討する上で重要な資料になると思われる。また小山正太郎の素描は最初期のフォンタネ-ジ様式,明治十年代後半の太い描線を用いた様式,二十年代以降の繊細な描線の様式へと変化していることが確認された。さらに今回の調査で明治十年代の俳句集が発見されたことから,従来指摘された漢詩と小山の作画意識との関連の他に,俳句との関連も検討されるべき課題であることがわかった。門人資料からも多くの知見が得られた。小山と門人たちの素描は不同舎様式といって酷似しているが,実際に比較してみると個性の違いが明確にあることがわかった。また門人たちの題画資料や図案資料によって不同舎における教育の特徴ある一端を確認できた。平成元年度は小山正太郎の遺族所蔵資料の撮影収集と整理分析の作業をした。資料は素描を中心とする絵画類、文書・書簡類、写真等より成る。その大部分を撮影収集した。撮影資料の整理分析作業は、未だ終了していないが、これまでの作業からでも既に多くの新知見を得ることができた。そのうち主なものをいくつか挙げる。小山正太郎の筆と思われる素描作品のうち大半の177点に年記が入っていて、年月順に作風の変化を確認できた。最初期はフォンタネ-ジ風の大きな明暗のマッスで表現する様式、明治十年代後半は太い描線を取入れた様式、それ以後は徐々に繊細な描線の様式へと変化していくことがわかった。この知見をもとに無年期の作品も、おおよその作画時期を推定することができることになる。小山正太郎の文書資料に自作の俳句集二冊がある。明治十年代前半の作で、写実的な句風である。小山の作画意識と漢詩との関連は既に指摘されているが、この資料の発見により作画意識と俳句との関連も検討すべき課題であることがわかった。文書資料には明治十年代の日記や旅行記がいくつか含まれていて、これまで曖昧であった、明治十二、三年頃の小山の行動を詳しく跡づけることができた。これによって多くの新たな事実を明らかにできた。小山正太郎以外の筆になる作品、多くは無記名であるが、資料中に含まれている。

その中で点数の多いのが不同舎門人の題画作品である。これは不同舎での課題による戯画風の小品である。従来、実物で確認できなかったものである。本多錦吉郎の彰技堂でも、この題画教育が行われている。彰技堂、不同舎出身者にさし絵や漫画を描く画家が何人か出ていることの背景に、これらの塾での題画教育にあると推定される。この題画教育は、彰技堂および不同舎の教育の特色の一つであると言える。平成二年度は小山正太郎の画塾不同舎の門人であった吉田博,吉田ふじをの遺族所蔵資料の撮影収集と整理分析の作業をした。資料は博とふじを両人の素描374点,水彩画186点,油絵3点,そして博・ふじをの友人・関係者たちの素描22点と水彩画31点,作者不明の素描20点と水彩画26点,その他外国人の作品数点である。以上のように大部分は吉田博とふじをの素描と水彩画である。文書資料は博の「九州旅行(絵日記)」1点だけであった。上記資料の大部分を撮影収集した。ただ、ふじをの水彩画に明らかに大正・昭和期の作品と思われるものがあり、それの目録は作ったが、撮影はしなかった。吉田博の素描53点,水彩画20点と、吉田ふじをの素描80点,水彩画24点とには年記が入っていて、不同舎時代の作品が否か、様式の時間的な変化が確認できた。年記の他に写生地名が記されている作品もあり,より具体的に制作の状況を知ることができた。また,ふじをの明治32年の年記のある素描にカッサ-ニュの手本の模写があったので,不同舎でも初歩としてカッサ-ニュの手本を使ったことが明らかとなった。資料の中の鹿子木孟郎や満谷国四郎など不同舎時代の博・ふじをの友人の素描,水彩画が47点含まれている。修業時代の作品であるが質のよい作品が多い。また,従来名前のみで作品が知られていなかった人,たとえば吉澤儀造の素描もあり,貴重な資料群である。そして、小山正太郎や不同舎門人たちの素描は互いに似たようなものだと思われがちであるが,具体的に並べて比較してみりと,それぞれに個性の違いがあることがわかった。以上のように平成二年度の調査においては,吉田博・ふじをの作品を中心にした具体的資料によって,不同舎での修業内容,写生地,門人間の様式の差異などが確認できた。平成三年度は前年度に引き続き小山正太郎および不同舎門人の資料収集を行った。さらに本年度までに収集した資料の整理分析も行った。本年度収集した資料で最も重要と思われるのは,不同舎門人である生出亀之進の明治二十三年の日誌である。そこには生出が不同舎に入門した経緯や入門後の学習項目が記されている。それによって不同舎では図案会や題画会が定期的に行われていたことが具体的な日付の裏づけをもって確認できた。その他に本年度は雑誌掲載論文や図版を収集した。本年度までに収集した資料の整理分析の成果として主なものは,小山正太郎旧蔵の「学校規則」(草稿),「国府台夜遊記」のそれである。「学校規則」を収集した時点では十一会研究所の学則か不同舎の学則かはっきりしなかったのであるが,「衆議」といった複数指導体制を思わせる言葉や,一週三回生,褒賞,助教といった小山らが工部美術学校で経験した制度が取り入れられているので,十一会研究所の学則草稿の可能性が高いように推定される。「国府台夜遊記」(明治十二年)の冒頭には小山正太郎の画家観が記されている。柔弱でへつらって生活している従来の画家ではなく,心身強健,国家有用の画家というきわめて武士的な画家の像がそこで提起されている。明治後期には社会から疎外されていることが芸術家としての自立を保証するという孤独な画家像が出現する。
宇宙で用いる人工重力の共同研究

(1)短腕の遠心力発生装置を用いた遠心G負荷実験の成果前年度までの遠心G負荷実験により,短腕の遠心力発生装置で,遠心力を座位の人間の頭部から腰部に向かう垂直方向に負荷を与えた場合,通常はコリオリ刺激による前庭神経失調,つまり「乗物酔い」を併発することが分かった。そこで前庭神経症状の発生を助長する微小振動等の機械的問題を排除し,また被験者の精神的緊張を和らげるため,事前説明,遠心負荷の短時間体験などを配慮し,実施した。そこで初めて遠心実験を開始し,まず1,2Gで40分間,日をおいて1,4Gで40分間,さらに日をおいて1,8Gで40分間と,次第に慣らすことによって,20から30歳代の健康男子について各5例前後のデータを取得した。遠心負荷の前後に各種パフォーマンス,重心動揺などを測定し,遠心負荷中の被験者からは,連続で心電図,心拍数,呼吸曲線,眼球運動,瞳孔情報,酸素飽和度,間欠的に血圧(1分毎)を測定した。被験者の様子はビデオカメラを通じて常時監視し,被験者と検者とは常時通話状態においた。さらに負荷を発展させて2G,40分に挑戦した所,1名が2回目の挑戦でクリアしたほかは,ほとんど全員が回転途中で極度の下快感を訴え,血圧低下などの他覚症状が出現したため,負荷を中止した。改めて今度は負荷時間を60分に廷長し,負荷にも慣れて,次第に訓練効果が上がるように,最初は1,4Gから始めて,クリアしたら次に1,7Gに上げ,クリアしなかったら又1,4Gに戻り,最後は2Gで60分ということにした。これまでの実験状況から考えて,2Gで60分が一つの限界と判断され,2G以上,60分以上の負荷は行なわないことにした。このようにして現在までに,1,4Gで60分をクリアしたのが9人,クリア出来なかったのが4人,1,7Gで60分をクリアしたのが6人,出来なかったのが5人,2Gで60分をクリアしたのが3人,出来なかったのが3人,という状況である。クリア出来ないケースは,冷汗,心悸亢進,頭重,その他自律神経の緊張所見が多く,自覚的にもう耐えられないといえ訴えがほとんどであった。過大Gによる循環系の失調として考えられる血圧低下,脳貧血というケースはこの被験者群では観察されなかった。迷走神経緊張による心拍数の低下も観察されなかった。負荷をクリアした被験者のパフォーマンスは,2時間ほどでほとんどが元のレベルに戻った。(2)この成果の国際学会での発表と情報交換3月に日本(名古屋),5月に米国(マイアミ),89月に米国(ワシントンおよびハワイ),10月に日本(東京)で,それぞれ国際会議が開かれ,我々の研究グループおよび研究協力者達が手分けをして,それぞれにこの遠心負荷に関する演題をいくつか発表した。遠心負荷中の脳血流の検討は,特に新しい知見を含み,従来の予想とは異なる興味ある結果が出て,各国の脳血流に興味を持つ研究者に大きな刺激を与えた。またNASAの生命科学を統括する医学関係者達は,前にも報告したが,人工重力の負荷の形態に係わる研究として以前から注目しており,研究者の情報交換において,いろいろな面で配慮してもらっている。この4月に,国際宇宙航行アカデミー主催のマン・イン・スペースが研究代表者が日本の世話役になって東京で開かれるが,そこで今までの研究の集大成として人工重力のセッションを設けた。このような大きな学会で人工重力が独立したセッションを構成するのは初めてである。日本から5題(内,我々のグループが4題),米国から3題,ロシアから1題の計9題がここで発表される。米国の宇宙計画がクリントン政権になって見通しがあまり良くなく,世界の宇宙計画全体への影響が懸念される。そのためか,最初の会合をした人工重力研究の国際組識もNASAの坦当の動きが鈍く,組識が出来でもうまく機能していない。ここでも国際協力が難しいという一面を描き出していると思われる。

さらに負荷を発展させて2G,40分に挑戦した所,1名が2回目の挑戦でクリアしたほかは,ほとんど全員が回転途中で極度の下快感を訴え,血圧低下などの他覚症状が出現したため,負荷を中止した。改めて今度は負荷時間を60分に廷長し,負荷にも慣れて,次第に訓練効果が上がるように,最初は1,4Gから始めて,クリアしたら次に1,7Gに上げ,クリアしなかったら又1,4Gに戻り,最後は2Gで60分ということにした。これまでの実験状況から考えて,2Gで60分が一つの限界と判断され,2G以上,60分以上の負荷は行なわないことにした。このようにして現在までに,1,4Gで60分をクリアしたのが9人,クリア出来なかったのが4人,1,7Gで60分をクリアしたのが6人,出来なかったのが5人,2Gで60分をクリアしたのが3人,出来なかったのが3人,という状況である。クリア出来ないケースは,冷汗,心悸亢進,頭重,その他自律神経の緊張所見が多く,自覚的にもう耐えられないといえ訴えがほとんどであった。過大Gによる循環系の失調として考えられる血圧低下,脳貧血というケースはこの被験者群では観察されなかった。迷走神経緊張による心拍数の低下も観察されなかった。負荷をクリアした被験者のパフォーマンスは,2時間ほどでほとんどが元のレベルに戻った。(2)この成果の国際学会での発表と情報交換3月に日本(名古屋),5月に米国(マイアミ),89月に米国(ワシントンおよびハワイ),10月に日本(東京)で,それぞれ国際会議が開かれ,我々の研究グループおよび研究協力者達が手分けをして,それぞれにこの遠心負荷に関する演題をいくつか発表した。遠心負荷中の脳血流の検討は,特に新しい知見を含み,従来の予想とは異なる興味ある結果が出て,各国の脳血流に興味を持つ研究者に大きな刺激を与えた。またNASAの生命科学を統括する医学関係者達は,前にも報告したが,人工重力の負荷の形態に係わる研究として以前から注目しており,研究者の情報交換において,いろいろな面で配慮してもらっている。この4月に,国際宇宙航行アカデミー主催のマン・イン・スペースが研究代表者が日本の世話役になって東京で開かれるが,そこで今までの研究の集大成として人工重力のセッションを設けた。このような大きな学会で人工重力が独立したセッションを構成するのは初めてである。日本から5題(内,我々のグループが4題),米国から3題,ロシアから1題の計9題がここで発表される。米国の宇宙計画がクリントン政権になって見通しがあまり良くなく,世界の宇宙計画全体への影響が懸念される。そのためか,最初の会合をした人工重力研究の国際組識もNASAの坦当の動きが鈍く,組識が出来でもうまく機能していない。ここでも国際協力が難しいという一面を描き出していると思われる。1、人間用の小型遠心加速度負荷装置の改良既存の遠心加速度負荷装置を改良し、ア-ムの長さが約1.8mの人間用の小型遠心力発生装置を整備した。改良の主な点は、人間の乗るキャビン部分の作り直し、内部と外部のデ-タの送受に関する接続ボックスの設置、スリップリング等の改良、ア-ムの延長と補強、などであった。内部に設置する赤外線瞳孔カメラを平成3年度に整備することにし、改良・整備を終了した。2、第一回人工重力国際研究予備会議への参加平成2年9月に研究代表者がNASAのエイムスリサ-チセンタ-に急遽呼び出され、人工重力国際研究の予備会議が開かれた。その時点ですでにNASAの人工重力関係の予算が当分見込めないことが判明しており、我々の研究グル-プで今回改良・整備した小型遠心力発生装置が、長時間負荷に耐え得る特性で、人工重力研究用に設計された世界初の貴重な実験装置となった。NASA、米空軍航空宇宙医学校、ベイラ-大学を始めとする米国グル-プ、およびドイツ航空宇宙研究所から参加したメンバ-が、
CGH法による肺癌細胞の放射線照射に対する感受性判定

これまでに申請者は、共同研究者らと共に細胞が獲得する耐性能に関与する遺伝子を検索するために肺癌細胞株、卵巣癌シスプラチン耐性株、白血病抗生物質耐性株、印環細胞癌株を用いてcomparative genomic hybridization(CGH)法を実施してきた。また、同時に放射線照射に対し扁平上皮癌よりも耐性能の高いといわれる肺腺癌の特徴を知る目的で、血管新生の機序について分子病理学的に検索した。CGH法を実施する目的で肺腺癌細胞株(A549,HLC-1,LC-2/ad,PC-14)合計4種類を用いそれぞれの染色体における特徴を検討した結果、正常ヒトのリンパ球の染色体と比べA549細胞株では合計7染色体(4、6,11,13,18)に欠損を、15,19の短腕に増幅を示した。残りのHLC-1とLC-2/adでそれぞれ合計13、10染色体に変化を認め、PC-14では合計18染色体に異常を示した。PC-14が最も多くの異常があることはこの細胞株が最も低分化であることと矛盾しない。印環細胞癌では染色体増加は2q,5p,7q,14q,20qで、欠損は,6p,17p,6q,21p,3p,8p,8qで高頻度であった。特に6pにおける欠損は通常の胃癌では見られない事実を考慮すると印環癌に特異性が高い可能性が指摘できた。一方、薬剤耐性獲得に関与する遺伝子を検索すると、シスプラチン抵抗性を獲得した株A2780CPはその親株A2780と比較して1P361-363,19p131-133,19p12-131に欠損を示し、さらに、一方で3q-21に明らかな増幅を示した。これらの領域におけるDNAコピー数の変化がシスプラチン抵抗性の獲得に深く関与することを明確にした。また、これらの遺伝子に含まれるAtaxia遺伝子の欠損が深く関与する可能性を検討しつつある。一方、血管新生の基本的機序を電子顕微鏡的に確認し、さらに内皮細胞成長因子VEGFとその受容体が深く関わるのみならず、protease-activated receptorが血管新生に相乗効果を示す事実を把握することが出来た。これまでに、共同研究者らは癌細胞株や卵巣癌のシスプラチン耐性株、さらに白血病の抗生物質耐性株を用いてcomparative genomic hybridization(CGH)法で耐性能の獲得にどのような遺伝子群が関与しているか、肺腺癌の血管系における病態像など総合的に検討してきた。申請者はその主要な一部を担当し肺の扁平上皮癌における課題の解析を推進してきた。扁平上皮癌と腺癌とはその薬剤や放射線感受性が異なる。その理由は、それぞれの癌細胞の発生母細胞が異なり、前者は気道上皮とくに基底細胞の可能性が指摘され、後者は非基底細胞というべき気道の腺細胞、クララ細胞、立方上皮細胞、肺胞上皮細胞などが想定されている。臨床的な現実問題としては、正常よりも発育の速い癌細胞であるゆえ放射線照射はどちらにもある程度は有効であると見なせる。しかし、経験上前者に放射線療法が多用されるが、後者には技術的問題も含め充分な有効性を得られないと認識されている。この腫瘍の薬剤や放射線治療に対する感受性をcomparative genomic hybridization法で検索してきた結果、われわれの研究グループは次のような新知見を見出すことが出来た。シスプラチン抵抗性を獲得した株A2780CPは、その親株A2780と比較して1P361-363, 19p131-133, 19p12-131に欠損を示し、さらに、一方で3q-21に明らかな増幅を示した。このデータを対照としつつ、当研究の材料である肺組織由来の扁平上皮癌について検索すると、肺扁平上皮癌組織には、不規則な壊死病巣が頻発すること、しかもその発生部位が高分化角化病巣に限らず低分化病巣でも発生している現象を明らかにしつつある。これは腺癌と異なり、扁平上皮癌自身とその腫瘍血管である肺胞毛細血管の内皮細胞に特異的変化をもたらすに違いないとの仮説が生まれた。この点に留意し、アポトーシス関連遺伝子の消長との関係で感受性反応を検討しつつある。

印環細胞癌では染色体増加は2q,5p,7q,14q,20qで、欠損は,6p,17p,6q,21p,3p,8p,8qで高頻度であった。特に6pにおける欠損は通常の胃癌では見られない事実を考慮すると印環癌に特異性が高い可能性が指摘できた。一方、薬剤耐性獲得に関与する遺伝子を検索すると、シスプラチン抵抗性を獲得した株A2780CPはその親株A2780と比較して1P361-363,19p131-133,19p12-131に欠損を示し、さらに、一方で3q-21に明らかな増幅を示した。これらの領域におけるDNAコピー数の変化がシスプラチン抵抗性の獲得に深く関与することを明確にした。また、これらの遺伝子に含まれるAtaxia遺伝子の欠損が深く関与する可能性を検討しつつある。一方、血管新生の基本的機序を電子顕微鏡的に確認し、さらに内皮細胞成長因子VEGFとその受容体が深く関わるのみならず、protease-activated receptorが血管新生に相乗効果を示す事実を把握することが出来た。
三次元空間把握能力を涵養する実習教材と教育評価システム

apple社より公開されているiOS11の正式版とAR(Augmented Reality)アプリの開発をサポートする「ARKit」フレームワークのサンプル集「ARKit-Sampler」を用いて.ARKitは,現実の映像へのオブジェクトの重ね合わせにより水平な面を検出し,映像内の距離計算などの機能を提供するものである.ARとは,デバイスのカメラからのライブビューに2Dまたは3Dの要素を追加し,それらの要素があたかも現実の世界に存在するかのようなユーザーエクスペリエンスを提供できるものである.ARKitはデバイスのモーショントラッキング,カメラでのシーンキャプチャ,高度なシーン処理を行う機能を含み,AR体験を容易にユーザに提供することができるようにするものである.今回発表されたフレームワークの特徴には以下のようなものがある.1)デバイスのモーショントラッキング,向きだけではなく平行移動も追跡できる,いわゆるポジショントラッキングを扱える.2)カメラ画像からの特徴点の抽出と,ジャイロほかセンサー値を用いて,デバイスの現実空間上の位置や向きを現実世界のスケールにあった形で把握することが可能.3)対応機種であれば,機種毎のカメラ・レンズ・センサーの事前チューニングは必要ない.4)現実空間上の特徴点の座標群である,ポイントクラウドの情報が取得できる.5)周囲の明るさを推定することができ,バーチャル空間上のライティングに反映させることができる.今回はこのARKitを用いて,本研究で製作した歯形彫刻実習の到達目標となる3Dモデルを実際の製作物上に3次元的に重畳表示させるアプリを開発した.現在開発したアプリの要件は「アプリを立ち上げるとカメラが起動する」「カメラ越しの床上にオブジェクトを配置する」「3Dオブジェクトをタップすると回転する」である.完成したアプリはアップル社が運営している音楽や動画配信およびアプリケーション提供などを行うコンテンツ配信サービス「iTunes Store」上で無料公開した.平成30年度末に,今後の開発内容について研究協力者との会議打ち合わせを実施し,以下の内容を考慮して引き続きアプリの開発を継続することを確認した.1.実習成果物の形態分析アプリとしてブラッシュアップする:実習成果物の画像を加工して輪郭線を自動抽出後,見本と照合し特徴量を計算して自動評価するまでを設計する.2.完成までの各段階をモーフィングにより仮想空間上で確認できるバーチャルシミュレーション動画を製作,これを開発したアプリに実装する.3. MCTを基に,歯牙を用いた独自の修正空間認識力テストを作り,これをを2D表示した場合と本アプリケーションにより3Dで表示したものを比較することで,このアプリによる学習支援手法の有効性を検証する.apple社より公開されているiOS11の正式版とAR(Augmented Reality)アプリの開発をサポートする「ARKit」フレームワークのサンプル集「ARKit-Sampler」を用いて.ARKitは,現実の映像へのオブジェクトの重ね合わせにより水平な面を検出し,映像内の距離計算などの機能を提供するものである.ARとは,デバイスのカメラからのライブビューに2Dまたは3Dの要素を追加し,それらの要素があたかも現実の世界に存在するかのようなユーザーエクスペリエンスを提供できるものである.ARKitはデバイスのモーショントラッキング,カメラでのシーンキャプチャ,高度なシーン処理を行う機能を含み,AR体験を容易にユーザに提供することができるようにするものである.今回発表されたフレームワークの特徴には以下のようなものがある.1)デバイスのモーショントラッキング,向きだけではなく平行移動も追跡できる,いわゆるポジショントラッキングを扱える.2)カメラ画像からの特徴点の抽出と,ジャイロほかセンサー値を用いて,デバイスの現実空間上の位置や向きを現実世界のスケールにあった形で把握することが可能.3)対応機種であれば,機種毎のカメラ・レンズ・センサーの事前チューニングは必要ない.4)現実空間上の特徴点の座標群である,ポイントクラウドの情報が取得できる.5)周囲の明るさを推定することができ,バーチャル空間上のライティングに反映させることができる.今回はこのARKitを用いて,本研究で製作した歯形彫刻実習の到達目標となる3Dモデルを実際の製作物上に3次元的に重畳表示させるアプリを開発した.現在開発したアプリの要件は「アプリを立ち上げるとカメラが起動する」「カメラ越しの床上にオブジェクトを配置する」「3Dオブジェクトをタップすると回転する」である.完成したアプリはアップル社が運営している音楽や動画配信およびアプリケーション提供などを行うコンテンツ配信サービス「iTunes Store」上で無料公開した.平成30年度末に,今後の開発内容について研究協力者との会議打ち合わせを実施し,以下の内容を考慮して引き続きアプリの開発を継続することを確認した.1.実習成果物の形態分析アプリとしてブラッシュアップする:実習成果物の画像を加工して輪郭線を自動抽出後,見本と照合し特徴量を計算して自動評価するまでを設計する.2.完成までの各段階をモーフィングにより仮想空間上で確認できるバーチャルシミュレーション動画を製作,これを開発したアプリに実装する.3. MCTを基に,歯牙を用いた独自の修正空間認識力テストを作り,これをを2D表示した場合と本アプリケーションにより3Dで表示したものを比較することで,このアプリによる学習支援手法の有効性を検証する.アプリ開発に必要な実機の購入が必要となったため.
安定同位体追跡と分離培養で読み解く地下圏の炭素・エネルギー循環を担う微生物動態

本研究は地下圏における「結晶性酸化鉄を還元する新規微生物」を対象とし、これまで解明が困難であった嫌気環境中の炭素・エネルギーフラックスの中核を担う未知微生物群の実体を、研究代表者の独自技術で解明しようというものである。〔課題1〕結晶性酸化鉄を還元する微生物の細胞外への電子伝達メカニズムの解明において、今年度は研究代表者がすでに分離培養に成功していた、新規な結晶性酸化鉄を還元する微生物6種を対象として、それらのドラフトゲノム配列の取得とアッセンブル解析を行った。〔課題2〕地下圏で主要な嫌気酢酸代謝を担う未知微生物群の網羅的な同定において、今年度は研究代表者が5年以上にわたり集積培養を続けていた地下圏サンプルにおいて、酢酸の安定同位体を用いた高感度SIP(stable isotope probing)実験に供するため、鉄還元の有無や集積微生物を16S rRNA遺伝子を対象とした次世代シークエンサー解析による培養系の選定を行なった。およそ400の集積培養系を対象とし、そこから5の培養系を絞り込んだ。〔課題3〕地下圏において嫌気酢酸代謝を担う中核微生物群の高度集積化と分離培養において、今年度は研究代表者が5年以上にわたり集積培養を続けていた培養系からの新しい鉄還元菌の分離培養を試みた。新規な鉄還元菌が集積されている培養系を対象として、限界希釈培養および結晶性鉄から溶解性鉄へ培養基質の置換を行い、分離培養を試みた。〔課題1〕Deltaproteobacteria綱の新規なクレードに分類される、6種の鉄還元菌を対象にペアドエンドとメイトペアの両メソッドでライブラリを構築し、ドラフトゲノム配列データを取得、アッセンブルを実施した。そのうち1種はライブラリ調整不調でクオリティの高いデータが取得できてなかったため、再度データ取得を試みる予定である。〔課題3〕結晶性酸化鉄と酢酸で集積培養を継続していた約100の培養系を対象に、微生物16S rRNA遺伝子を対象として次世代シークエンサー解析を実施した。その結果、Firmicutes門細菌が高度に集積されている培養系をいくつか見出すことができた。それらの高度集積系を対象として、限界希釈培養および結晶性鉄から溶解性鉄へ培養基質の置換を行い、純粋培養系の構築を試みたところ、集積培養系で高度に集積されていたFirmicutes門に属する2種の純粋培養に成功した。〔課題1〕〔課題3〕分離菌を用いた結晶性酸化鉄還元試験、ゲノム解析および比較ゲノム解析〔課題2〕集積培養系を用いた13C酢酸と結晶性酸化鉄による高感度SIP解析地下圏における「結晶性酸化鉄を還元する新規微生物」の実体を明らかにするため、取得した新規な微生物を用いた純菌ベースによる結晶性酸化鉄の還元試験とゲノム解析で得られたデータに基づいた比較ゲノム解析を並行して行う予定である。また新規微生物が高度に集積した培養系を用いて高感度SIP解析を実施し、地下圏の「結晶性酸化鉄を還元する新規微生物」を網羅的に同定する予定である。〔課題1〕〔課題3〕分離菌を用いた結晶性酸化鉄還元試験、ゲノム解析および比較ゲノム解析〔課題2〕集積培養系を用いた13C酢酸と結晶性酸化鉄による高感度

SIP解析地下圏における「結晶性酸化鉄を還元する新規微生物」の実体を明らかにするため、取得した新規な微生物を用いた純菌ベースによる結晶性酸化鉄の還元試験とゲノム解析で得られたデータに基づいた比較ゲノム解析を並行して行う予定である。また新規微生物が高度に集積した培養系を用いて高感度SIP解析を実施し、地下圏の「結晶性酸化鉄を還元する新規微生物」を網羅的に同定する予定である。系統解析用のUnixパソコンを計上していたが、目的のグレードの最新版Unixパソコンを年度内に購入できなかったため、その分を次年度へ持ち越した。研究の加速化のため、次年度への持ち越しと次年度予算を用いて、数ヶ月でも研究サポート員を雇う予定である。
分子内電子移動によるスイッチング機能を目指した非対称金属二核錯体の分子設計

金属二核あるいは多核錯体の架橋配位子内に外部信号(光あるいはpH変化など)に応答できる置換基を持たせることで、錯体に分子素子構成単位としての機能正を付与することを目的としている。架橋配位子として、プロトン移動が可能なイミノNーH基を有するビスー(2ーピリジル)ジベンズイミダゾ-ル(1)およびビスー(2ーピリジル)ジベンゾイミダゾ-ル(2)を用い、ルテニウムあるいはロジウムを含む対称あるいは非対称二核錯体[M(bpy)_2(L)M′(phen or bpy)_2]^+(I)(M,M"=Ru,Rh;bpy=2,2'ービピリジン;phen=1,10=フェナントロリン)を新規に合成した。錯体(I)は450ー500nm付近にRuから配位子(bpyまたはphen)への電荷移動(MLCT)吸収帯を示す。吸収スペクトルのpH変化から錯体(I)は二段階の酸解離平衡を示すことがわかった。金属間の距離が近い架橋配位子(2)を有する錯体では、二つのpKaの差は大きくなっており、金属間の相互作用が大きくなっていることがわかる。電気化学的測定から得られた酸化過程はプロトン移動が電子移動と共役した形で起きており、脱プロトン化により金属間の相互作用が大きくなることが、M=M'=Ruの場合について第一および第二酸化電位の差からも推定できた。また、混合原子価錯体における原子価間(IT)遷移の強度が脱プロトン体のほうが5倍程大きいことからも脱プロトン体内での相互作用が大きいことを裏付けすることができた。すなわち、架橋配位子を通しての電子移動がプロトンの解離により大きく変化することがわかり、プロトン解離によるスイッチ素子の可能性を示唆する結果を与えた。錯体(I)は、このMLCT帯に相当する発光がM=Ru、M'=RhおよびM=M'=Ruでともに16400cm^<-1>に観測された。ただ、発光強度は前者のRuーRh混合金属錯体の方がRuーRu二核錯体に比べ強度は小さくなっていることがわかった。過度吸収スペクトルの測定から、二個のRu(bpy)_2部分が励起されるような条件でも吸収強度は単核錯体の場合の約半分になっており、励起状態間の三重項ー三重項消滅が架橋配位子を通して起こっていることがわかった。異核RuーRh錯体の場合には、RuからRhへの分子内電子移動が10^7s^<-1>の速度で起こる。この分子内電子移動の速度は架橋配位子のプロトン化の状態より変化し、速度論的にもスイッチ機能を持つことが明らかになった。今後は、これらの錯体を電極上に固定化し、分子素子として機能化を図っていきたいと考えている。

この分子内電子移動の速度は架橋配位子のプロトン化の状態より変化し、速度論的にもスイッチ機能を持つことが明らかになった。今後は、これらの錯体を電極上に固定化し、分子素子として機能化を図っていきたいと考えている。
遺伝子制御蛋白質によるRNAポリメラーゼ活性化の分子機構

Escherichia coilにおいてtugor-pressureの調節機構に関わるレギュレーター蛋白質KdpEが認識するプロモーターに結合する,3つのOmpR変異体(G164C/E193V,G164C/E198G,E193K/S195F)が得られている.変異部分はいずれもDNA結合ドメインに見受けられたが,これまでに数多く行われていた生化学的実験により予想されたDNA認識ヘリックス上ではなかった.既に得られているOmpR-Cの立体構造を元に,これら変異部位の位置を確認したところ,変異部位はα1ヘリックス上流(G164)及びα2-α3ループ(E193,S195,E198)に存在し,それらが非常に近い位置に存在した.この事から,これらアミノ酸残基の変異による立体配置の変化がプロモーター認識に影響を及ぼしていることが予想されOmpRファミリーが分子の広い部分でもってDNA配列の認識を行っていることが示唆された.よって,これら変異体のDNA結合ドメインの立体構造を解明し,既に得られているOmpR-Cの立体構造と比較検討する事により,OmpRファミリーによる複雑なプロモーター配列認識機構について,構造学的側面から知見が得られると考えられた.そこで,これら変異体の立体構造解明に向けて,目的蛋白質の精製・結晶化,並びにX線回折データーの収集を行った.Kdpプロモーター認識OmpR変異体DNA結合ドメインの遺伝子を組み込んだ大腸菌から,高純度の目的蛋白質を精製した.このサンプルを限外濾過法により濃縮,結晶化を行ったところ,蛋白質濃18mg/ml,0.1M Tris pH8.0,10% PEG8K 20% Glycerol,18°Cの条件において,結晶を得ることに成功した.この結晶を用いてのX線回折データー収集は,高エネルギー加速器研究機構放射光施設Photon Factoryにおいて行った.Escherichia coilにおいてtugor-pressureの調節機構に関わるレギュレーター蛋白質KdpEが認識するプロモーターに結合する,3つのOmpR変異体(G164C/E193V,G164C/E198G,E193K/S195F)が得られている.変異部分はいずれもDNA結合ドメインに見受けられたが,これまでに数多く行われていた生化学的実験により予想されたDNA認識ヘリックス上ではなかった.既に得られているOmpR-Cの立体構造を元に,これら変異部位の位置を確認したところ,変異部位はα1ヘリックス上流(G164)及びα2-α3ループ(E193,S195,E198)に存在し,それらが非常に近い位置に存在した.この事から,これらアミノ酸残基の変異による立体配置の変化がプロモーター認識に影響を及ぼしていることが予想されOmpRファミリーが分子の広い部分でもってDNA配列の認識を行っていることが示唆された.よって,これら変異体のDNA結合ドメインの立体構造を解明し,既に得られているOmpR-Cの立体構造と比較検討する事により,OmpRファミリーによる複雑なプロモーター配列認識機構について,構造学的側面から知見が得られると考えられた.そこで,これら変異体の立体構造解明に向けて,目的蛋白質の精製・結晶化,並びにX線回折データーの収集を行った.Kdpプロモーター認識OmpR変異体DNA結合ドメインの遺伝子を組み込んだ大腸菌から,高純度の目的蛋白質を精製した.このサンプルを限外濾過法により濃縮,結晶化を行ったところ,蛋白質濃18mg/ml,0.1M Tris pH8.0,10% PEG8K 20% Glycerol,18°Cの条件において,結晶を得ることに成功した.この結晶を用いてのX線回折データー収集は,高エネルギー加速器研究機構放射光施設Photon Factoryにおいて行った.原核生物は,PH,温度,浸透圧など絶えず変化している環境におかれており,生存のためには,外界の変化に敏感に対応しなければならない.このために,外界の変化を感知するセンサー蛋白質を細胞膜上に持ち,センサー蛋白質からのシグナルをリン酸化などの形で伝達し,最終的には生体の運動や蛋白質合成の制御に至るシグナル伝達システムを備えている.このシグナル伝達システムの最終ラインに位置し,蛋白質の発現を転写の段階で制御している一群の遺伝子制御蛋白質がある.大腸菌外膜蛋白質の発現の制御に関与しているOmpRは,その代表的なものである。本研究では,OmpRファミリーに属する遺伝子制御蛋白質のRNAポリメラーゼ活性化の分子機構をX線結晶構造解析により解明することを目的とした.平成9年度には,次の研究を行なった.ファミリー蛋白質のうちで,特に興味深いKdpEの全長,遺伝子制御ドメインそれぞれの大量発現系の構築と精製,結晶化を試みた.また,OmpRについても全長の結晶化を試みた。さらに,単独で転写活性を持っていることがわかっているOmpRのG227Cミュータントの大量発現系の構築と精製,結晶化を行なった.RNAポリメラーゼαサブユニットについては,蛋白質研究所の京極より試料提供を受け,結晶化を行なった.現在のところまだ,X線構造解析に供することのできる結晶は得られていない.しかしながら,サンプルの溶解度,安定性などについては,さまざまな実験の結果,改善されてきており,近い将来何らかの結果が得られるであろう。原核生物は,PH,温度,浸透圧など絶えず変化している環境におかれており,生存のためには,外界の変化に敏感に対応しなければならない.

このために,外界の変化を感知するセンサー蛋白質を細胞膜上に持ち,センサー蛋白質からのシグナルをリン酸化などの形で伝達し,最終的には生体の運動や蛋白質合成の制御に至るシグナル伝達システムを備えている.このシグナル伝達システムの最終ラインに位置し,蛋白質の発現を転写の段階で制御している一群の遺伝子制御蛋白質がある.大腸菌外膜蛋白質の発現の制御に関与しているOmpRは,その代表的なものである.本研究では,OmpRファミリーに属する遺伝子制御蛋白質のRNAポリメラーゼ活性化の分子機構をX線結晶構造解析により解明することを目的とした.平成10年度には,平成9年度に引き続いて,ファミリー蛋白質のうちで,特に興味深いKdpEの全長,遺伝子制御ドメインそれぞれの大量発現系の構築と精製,結晶化を試みた.また,OmpRについても全長の結晶化を試みた.さらに,単独で転写活性を持っていることがわかっているOmpRのG227Cミュータント,KdpE活性を持つようになったOmpR変異体G164C/E193V,G164C/E198G,E193K/S195Fについても精製を行い,結晶化を行なった.Escherichia coliにおいてturgor-pressureの調節機構に関わるレギュレーター蛋白質KdpEが認識するプロモーターに結合する,3つのOmpR変異体(G164C/E193V,G164C/E198G,E193K/S195F)が得られている.変異部分はいずれもDNA結合ドメインに見受けられたが,これまでに数多く行われていた生化学的実験により予想されたDNA認識ヘリックス上ではなかった.既に得られているOmpR-Cの立体構造を元に,これら変異部位の位置を確認したところ,変異部位はα1ヘリックス上流(G164)及びα2-α3ループ(E193,S195,E198)に存在し,それらが非常に近い位置に存在した.この事から,これらアミノ酸残基の変異による立体配置の変化がプロモーター認識に影響を及ぼしていることが予想され,OmpRファミリーが分子の広い部分でもってDNA配列の認識を行っていることが示唆された.よって,これら変異体のDNA結合ドメインの立体構造を解明し,既に得られているOmpR-Cの立体構造と比較検討する事により,OmpRファミリーによる複雑なプロモーター配列認識機構について,構造学的側面から知見が得られると考えられた.そこで,これら変異体の立体構造解明に向けて,目的蛋白質の精製・結晶化,並びにX線回折データーの収集を行った.kdpプロモーター認識OmpR変異体DNA結合ドメインの遺伝子を組み込んだ大腸菌から,高純度の目的蛋白質を精製した.このサンプルを限外濾過法により濃縮,結晶化を行ったところ,蛋白質濃18mg/ml,0.1M Tris pH8.0, 10% PEG8K 20% Glycerol, 18°Cの条件において,結晶を得ることに成功した.この結晶を用いてのX線回折データー収集を,高エネルギー加速器研究機構放射光施設Photon Factoryにおいて行った.
成分間反応により生成するハプテン様食餌アレルゲに関する化学的研究

われわれは、大豆アレルゲンの探索中に、たまたま酸化大豆油と大豆蛋白質の反応物が、大豆アレルギー患者血清中に存在するIgE抗体と強く反応することを見出した。本年度の研究においては、この点をさらに詳細に究明するために、大豆蛋白質の代りに卵白アルブミンやβーラクトグロブリンなどの食品蛋白質を用いて実験を行ったが、大豆蛋白質の場合と同様に、酸化大豆油との反応生成物が高いアレルゲン活性を示すことを見出した。さらに、大豆油の代わりに、なたね油やピーナッツ油を用いても、食品蛋白質との反応物は高いアレルゲン活性を示したが、その値は大豆油の場合に比べてやや低かった。大豆油は他の食用油と比べて、不飽和脂肪酸の含量が高く、酸化され易い。このことは、油脂の酸化によって生じた二次生成物が蛋白質と反応してアレルゲン活性を高めている可能性を示すものと思われる。この点を確かめるために、リノール酸リノレイン酸などの不飽和脂肪酸について実験を行ってみると、二重結合の多い脂肪酸ほど蛋白質と反応した場合のアレルゲン活性の増加割合は大きかった。また、油脂の酸化生成物の一つとしてしられているマロンジアルデヒドを卵白アルブミンと反応させると、大豆アレルゲン患者血清中のIgE抗体と強く反応することが確かめられた。この場合、マロンジアルデヒドの反応により、卵白アルブミンの遊離アミノ基が減少することから、アレルゲン活性の増加は、アミノカルボニル反応によるものと思われた。以上の知見は、大豆アレルギーの原因物質が油脂の酸化生成物と蛋白質の間の反応で生成するハプテン様物質による可能性を強く示唆するものである。現状の食品加工のさいに、大豆油は非常に広範囲に使用されていることを考えると、ここにえられた知見は、食品加工の実際面においても極めて興味深いものと思われる。