hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
細胞周期依存的な核膜孔複合体構造変化による核移行制御機構とその生理的意義の解明

出芽酵母のフォスファターゼCdc14pは、細胞周期のM期後期におこるプロセスが適時に進行するように制御する。Cdc14pの核-細胞質間輸送の制御は細胞周期の正常な進行のために重要である。本研究では、出芽酵母の生育に必須のインポーティンKap121pとCdc14pの相互作用の構造機能解析を行い、Cdc14pのC末端領域にKap121p特異的な核移行シグナル(NLS)を同定した。他の輸送基質のNLSとの比較に基づき、Kap121p特異的NLSをIK-NLSと名付けた。核と細胞質の間の高分子輸送の厳密な制御は、細胞核機能を制御する重要な機構である。この輸送は核膜を貫通する核膜孔を通しておこる能動輸送であり、可溶性の輸送因子群によって担われている。出芽酵母の核内輸送受容体(importin)の一種であるKap121pは、出芽酵母の生育に必須の蛋白質であり、ヒストンやリボソーム蛋白質、さまざまな転写因子や細胞周期制御因子を細胞質から核に輸送する。Kap121pによる核内輸送は、M期特異的な核膜孔複合体構造変化によって制御される。これは細胞周期の正常な進行のために必要な機構であり、私たちはメカニズムの鍵を握るさまざまな蛋白質複合体の高分解能X線結晶解析により、その構造基盤の理解を深める成果を得た。Ste12pやPho4pという輸送基質とKap121pの複合体の結晶構造から、Kap121pが構造既知の核内輸送受容体にはみられない興味深い構造的特徴をもつことが明らかになり、Kap121pが特異的に認識する新規の核移行シグナルが見出された。さらに、Kap121pによって認識される核移行シグナルの一般性を確立するために、他のいくつかの輸送基質とKap121p複合体の結晶構造も解いた。また、Kap121p-RanGTP複合体の結晶構造解析と速度論解析を組合せ、核内でRanGTPが輸送基質の迅速な解離を引き起こす機構を明らかにした。これらの成果は、核膜孔を通過する多様な輸送パスウェイのうちのひとつが選択的に制御される機構の理解を深めるものである。Kap121pは、出芽酵母の生育に必須の核移行受容体である。Kap121pによる核移行経路は、細胞周期のM期特異的に阻害されるという興味深い特徴があるが、細胞周期依存的な核移行制御の生理的意義の理解はまだ不十分である。本年度は第一に、Kap121pの新規輸送基質の探索により、細胞周期制御において重要なフォスファターゼCdc14pがKap121pの基質であることを示唆する結果を得た。Cdc14pのC末端に塩基性アミノ酸残基に富む領域があり、我々はこの領域がKap121pに結合することを見出し、X線結晶解析により、複合体の結晶構造を高分解能で解いた。その結果、Cdc14pがもつKap121p結合配列を同定した。第二に、Kap121pやKap95p-Kap60pとの相互作用により核膜孔にターゲットされるといわれているSUMOプロテアーゼUlp1pとKap121pの複合体の結晶構造を解いた。その結果、Ulp1pがもつKap121p結合配列を同定した。また、Kap60pとUlp1pとの複合体の結晶構造も解き、Ulp1pがもつKap60p結合配列も同定した。これらの結果は、Ulp1pがRan非依存的にKap121pやKap95p-Kap60pと結合するという従来の説を覆すものである。さまざまな細胞内小器官を含む真核生物において、細胞内の生体物質(タンパク質やRNAなど)を正確に分配し輸送することは、生命活動を営むために必須である。中でも核-細胞質間輸送は多様な生理機能を調節する重要な機構である。本研究では、出芽酵母の生育に必須の核移行受容体Kap121pに着目し、細胞周期のM期特異的に阻害される核移行経路の構造機能解析に取り組み、細胞周期制御因子の新規核移行シグナルの同定などの成果をあげた。これまでに知られている核局在化シグナルである古典的核局在化シグナル(classical NLS)やPI-NLSとは異なる新規核局在化シグナルのアミノ酸配列モチーフとしてIK-NLSを提唱した。本研究により、核移行パスウェイの多様性やその生理的意義の理解を深めることができた。構造解析、機能解析ともに、順調に成果をあげている。構造生物学Cdc14pやUlp1pと核移行受容体の相互作用について機能解析を進める。

結晶構造に基づいて変異体を作製し、変異が溶液中での核移行受容体との結合へ及ぼす影響や、生細胞におけるさまざまな機能へ及ぼす影響を解析する。構造解析と機能解析の成果をとりまとめて論文を発表する。構造解析、機能解析ともに、順調に成果をあげている。当初予定したほど、物品などの購入に費用がかからなかったため。生化学的・細胞生物学的機能解析により、出芽酵母におけるKap121pによる核内輸送の制御機構のさらなる解析を進める。また、Kap121pによって担われる核内輸送機構の進化的保存性を検証するために、Kap121pのヒトホモログといわれているRanBP5(別名importin-5)についても構造解析と機能解析を行う。RanBP5は疾病に関連する蛋白質の核内輸送も担っているため、創薬のターゲットとしても興味深い。試薬・消耗品・旅費などに必要な額を使用する。当初想定したほど、物品などの購入に費用がかからなかったため。試薬・消耗品、旅費などに必要な額を使用する。
自律神経変動評価のための睡眠ポリグラフィの新規指標の開発

夜間睡眠評価で重要な終夜ポリグラフィ(PSG)には夜間の交感神経変動を継時的かつ定量的評価が出来ない弱点がある。そのため夜間睡眠中の異常な交感神経活動の変動を検出し、簡便・継時的定量評価測定法のためのアルゴリズムの開発をすること、および、夜間睡眠中の自律神経活動評価の臨床的評価法として確立し、罹患者の多い睡眠呼吸障害の持続陽圧呼吸療法(CPAP)や、心不全治療での自律神経変動をリアルタイムに評価できる指標としてだけでなく、その他多くの疾病の夜間病態管理に応用可能な技術開発を目指して本研究に従事した。平成27年度では、PSG検査と並行して、振幅の低下が交感神経の活性指標として確立されている末梢脈波振幅(PWA:Pulse Wave Amplitude)をデジタル信号として導出・記録の方法を確立した。PWAの変動の臨床的に有意な検出閾値は、現在明確に特定されていないが、多くの先行論文では、PWA20%低下が目安とされている。本研究では、厳密な測定を通じて、明確な閾値や波形変動様態による厳密な自律神経変動の同定を目指すため、汎用のPSGデジタル解析ソフトウェア用いて記録したPWAを、デジタル時系列信号として出力し、専用のソフトウェアで解析可能であることを確認した。これにより、時系列信号として解析を行い、PWAの変動を解析し、indexとして時系列で評価可能な手法として確立させる準備が完了した。平成28年度においては、当初の計画に従い、睡眠中の異常な自律神経変動としてPWA変動閾値を探索・同定すること、有病率の多い睡眠時無呼吸症候群をモデル疾患とし、検査・治療の過程で、その信頼性と妥当性を検証し、臨床有用性の検討を進めた。今後も、上記の結果を活用し、引き続き、夜間睡眠中の異常な交感神経活動変動の検出、継時的定量評価測定法のアルゴリズムの開発、および、夜間睡眠中の自律神経活動評価の臨床的評価法の確立・発展を目指す予定である。夜間睡眠評価で重要な終夜ポリグラフィ(PSG)には、夜間の交感神経変動を継時的かつ定量的評価が出来ない弱点がある。今回の研究においては、夜間睡眠中の異常な交感神経活動の変動を検出し、簡便・継時的定量評価測定法のためのアルゴリズムの開発をすること、および、夜間睡眠中の自律神経活動評価の臨床的評価法として確立し、罹患者の多い睡眠呼吸障害の持続陽圧呼吸療法(CPAP)や、心不全治療での自律神経変動をリアルタイムに評価できる指標としてだけでなく、その他多くの疾病の夜間病態管理に応用可能な技術となることを目指して本研究に従事している。平成27年度においては、PSG検査と並行して、振幅の低下が交感神経の活性指標として確立されている末梢脈波振幅(PWA:Pulse Wave Amplitude)をデジタル信号として導出・記録する方法を確立した。PWAの変動の臨床的に有意な検出閾値は、現在明確に特定されていないが、多くの先行論文では(Delessert A et al.SLEEP 2010; 33:1687-1692など)、PWA20%低下が目安とされている。今回は、厳密な測定を通じて、明確な閾値や波形変動様態による厳密な自律神経変動の同定を目指すため、汎用のPSGデジタル解析ソフトウェア用いて記録したPWAを、デジタル時系列信号として出力し、専用のソフトウェアで解析可能であることを確認した。今後、当初の計画に従い、夜間睡眠中の異常な自律神経変動としてPWA変化の変動の閾値を探索・同定すること、有病率の多い睡眠時無呼吸症候群をモデル疾患とし、検査・治療の過程で、その信頼性と妥当性を検証し、臨床有用性を検討を進める予定である。平成27年度(初年度)においては、大阪大学医学部附属病院睡眠医療センターに保存されている既存PSGデータ、ならびに同年度中に同センターにて通常臨床において施行された患者PSGデータ(いずれのデータも、非連結匿名化したもの)をサンプルとし、探索的に末梢脈波振幅(PWA:Pulse Wave Amplitude)の解析を行った。加えて、PWAの厳密な測定を通じて、明確な閾値や波形変動様態による厳密な自律神経変動の同定を目指すため、汎用のPSGデジタル解析ソフトウェア用いて記録したPWAを、デジタル時系列信号として外部ファイルに出力し、そのデータを解析する専用のソフトウェアの有用性の確認が完了した。時系列データとしてPWA振幅データを可視化するとともに、振幅低下の程度と振幅低下持続時間、他の睡眠中のイベントとの関連付けが可能なであることも確認した。これにより、夜間睡眠中の異常な交感神経活動の変動を検出するため、末梢脈波振幅を用いた簡便・継時的定量評価測定法のための方法の開発は達成している。当初予定していた初年度の研究対象者のリクルート(先行研究も多く、また器質的な慢性不眠のモデル疾患で罹患率も高い睡眠時無呼吸症候群(SAS)を対象モデル疾患として選定)、ならびに、前向きのPSG検査体制や実施体制の確立、およびデータの信頼性・妥当性の確保については、平成27年度は、その調査・準備の段階まで達成した。一方、当初計画では平成28年度(2年目)以降において予定していたPWA導出のための末梢脈波波形のデジタル解析の確立が、予定よりも早く達成している。上記の平成27年度の研究進捗状況と当初の研究計画を踏まえ、総合的な進捗状況として、(区分)(2)と記載した。

夜間睡眠評価で重要な終夜ポリグラフィ(PSG)には夜間の交感神経変動を継時的かつ定量的評価が出来ない弱点がある。そのため夜間睡眠中の異常な交感神経活動の変動を検出し、簡便・継時的定量評価測定法のためのアルゴリズムの開発をすること、および、夜間睡眠中の自律神経活動評価の臨床的評価法として確立し、罹患者の多い睡眠呼吸障害の持続陽圧呼吸療法(CPAP)や、心不全治療での自律神経変動をリアルタイムに評価できる指標としてだけでなく、その他多くの疾病の夜間病態管理に応用可能な技術開発を目指して本研究に従事した。平成27年度では、PSG検査と並行して、振幅の低下が交感神経の活性指標として確立されている末梢脈波振幅(PWA:Pulse Wave Amplitude)をデジタル信号として導出・記録の方法を確立した。PWAの変動の臨床的に有意な検出閾値は、現在明確に特定されていないが、多くの先行論文では、PWA20%低下が目安とされている。本研究では、厳密な測定を通じて、明確な閾値や波形変動様態による厳密な自律神経変動の同定を目指すため、汎用のPSGデジタル解析ソフトウェア用いて記録したPWAを、デジタル時系列信号として出力し、専用のソフトウェアで解析可能であることを確認した。これにより、時系列信号として解析を行い、PWAの変動を解析し、indexとして時系列で評価可能な手法として確立させる準備が完了した。平成28年度においては、当初の計画に従い、睡眠中の異常な自律神経変動としてPWA変動閾値を探索・同定すること、有病率の多い睡眠時無呼吸症候群をモデル疾患とし、検査・治療の過程で、その信頼性と妥当性を検証し、臨床有用性の検討を進めた。今後も、上記の結果を活用し、引き続き、夜間睡眠中の異常な交感神経活動変動の検出、継時的定量評価測定法のアルゴリズムの開発、および、夜間睡眠中の自律神経活動評価の臨床的評価法の確立・発展を目指す予定である。当初の研究計画に基づき、平成27年度に開発した脈波変動評価法が、自律神経変動評価法として、睡眠障害などに臨床応用可能か検証する。そのため、終夜睡眠ポリグラフィを実施した患者・これから終夜睡眠ポリグラフィ検査を実施予定となる患者のリクルートを推進する(先行研究も多く、また器質的な慢性不眠のモデル疾患で罹患率も高い睡眠時無呼吸症候群(SAS)を対象モデル疾患として選定する)。また、末梢脈波変動による自律神経系変動の解析指標が実際の日中のパフォーマンス、精神・心理学的症候、及び身体症状を反映するものであるかどうかの関連性を調べ、信頼性と妥当性を統計学的に検証する。加えて、今回の研究計画においてモデル疾患と策定した睡眠呼吸障害の治療のアウトカムとして、上記の症状群の改善を反映する、臨床的に異常となる閾値の決定を行い、新たな検査手法として臨床的意義を確立させる。また、治療的介入への検査応用の検討と心身障害へのリスク評価法として確立を行う。本研究中に調査・検査を施行した対象者に対して、同様の調査・検査を施行して年単位で継時変化を見る。持続陽圧呼吸療法(CPAP:Continuous Positive Airway Pressure)、もしくは口腔装具療法(OA: Oral Appliance)などのSASへの標準的治療を受けた場合、今回開発する自律神経変動解析法で改善が評価できるかを検証する。
量子ビームによる高温超伝導体の電荷とスピンの異常励起の研究

銅酸化物で起こる高温超伝導はスピンや電荷の協奏的な現象であり、それらの励起状態の理解が不可欠である。中性子散乱と共鳴X線非弾性散乱という量子ビーム研究手法を駆使し、銅酸化物高温超伝導体における電荷とスピンの励起を観測した。X線測定では金属的な組成領域に普遍的な電荷励起の存在を明らかにし、中性子散乱では金属的組成で見られる磁気相関に遍歴的な電子の寄与があることを明らかにした。銅酸化物高温超伝導体であるLa_<2-x>Sr_xCuO_4と関連物質であるニッケル酸化物La_<2-x>Sr_xNiO_4の単結晶育成を行った。La2.,Sr,CuO4については、共鳴非弾性X線散乱手法による予備的な実験を行い、電荷輸送ギャップ内にドーピング量に依存した新しい電荷励起を観測した。23年度にはこれらの詳細なドーピング依存性を調べ、超伝導への関連を調べる。銅酸化物高温超伝導体で過剰ドープ状態にあるBi2201に少量の鉄をドープした単結晶を用いて、磁化、抵抗測定と中性子散乱実験を行った。この物質では鉄の導入により、格子非整合な静的短距離磁気相関が観測されている。測定の結果から、この磁気相関の起源は伝導電子のスピンと鉄スピンによるRKKY相互作用であることが結論づけられた。興味深いことに、低ドープ領域でストライプ相関による格子非整合性と同様に、ホール濃度に比例した格子非整合性を持つ。このことは、超伝導試料でみられる砂時計型磁気励起に遍歴的な電子と局在的な電子の双方による寄与が混在する可能性を示唆する。今後、偏極中性子を用いた非弾性散乱実験からこの点を検証していく。平成23年度は震災の影響で研究用原子炉JRR-3が稼働しなかったため、予定していた偏極中性子散乱実験が行えなかった。しかしながら、今後の高エネルギー偏極中性子非弾性実験に必要な^3HeスピンフィルターとCuモノクロメータを、JRR-3炉室内に設置されている三軸型分光器TAS-1へ整備した。また偏極非弾性実験に必要な体La_<2-x>Sr_xCuO_4単結晶を育成した。これにより、平成24年度にJRR-3が再稼働した際に高エネルギー偏極中性子実験を行う準備を整えた。共鳴非弾性X線散乱を用いた電荷励起の研究では、ホールドープ系銅酸化物高温超伝導体La_<2-x>Sr_xCuO_4における1電子ボルト付近の電荷励起のホール濃度依存性を調べた。その結果、1電子ボルト付近の電荷励起はホール濃度の増加に伴い単調増加するバンド内励起であることを明らかにし、そのバンド内励起の強度がホールドープ系に特徴的にみられる電荷ストライプの周期に一致する運動量変化で大きくなることを発見した。今後、ストライプ構造の影響を明らかにするために、ストライプを持たない系との比較を行っていく。共鳴X線非弾性散乱を用いた銅酸化物高温超伝導体の電荷励起の研究を行った。モット絶縁体に電荷(電子またはホール)をドープすることでフェルミ面近傍に状態密度ができ、モットギャップ内に電子の運動を記述する電荷相関関数に相当する電荷励起が観測されることが理論的に予測されてきた。しかし、電子ドープ系ではこれが観測されているのに対し、電子ドープ系ではまだ観測されていなかった。今年度、ホール濃度組成の異なる試料について実験を行い、分散を持つバンド内電荷励起が普遍的にホールドープ系に存在することを確認した。また、理論計算との比較からこのバンド内電荷励起が、電荷相関関数に相当することを明らかにし、ホールドープ系と電子ドープ系の電荷相関関数が定性的に同じであることを明らかにした。銅酸化物高温超伝導体の高エネルギー磁気励起の研究では、軟X線共鳴非弾性散乱実験から、非常に高いエネルギー領域の分散関係が、超伝導になる前の母物質反強磁性体と超伝導を示す組成であまり変化しないことがヨーロッパの研究グループにより報告されていた。今年度、パルス中性子源を用いた、過剰ドープ領域の銅酸化物高温超伝導体の高エネルギー磁気励起の測定を行い、シグナルは弱いながらも、母物質のそれに近い分散関係を示すことが示唆される結果を得た。これにより中性子とX線の双方で同様の結果であることが確認され、高エネルギー磁気励起の全貌が明らかとなった。平成23年度に震災の影響のため、中性子非弾性散乱による実験が行えなかったことから、磁気励起の測定はやや遅れている。しかしながら、電荷励起の測定は概ね順調に進展している。24年度が最終年度であるため、記入しない。今後は、高エネルギー偏極中性子散乱実験を用いた、ホールドープ系の銅酸化物高温超伝導体に見られる砂時計型磁気励起の偏極性の研究を中心に行っていく。
肺移植における遺伝子治療の応用・再潅流障害抑制と免疫寛容導入

導入遺伝子をPCMV-beta gal遺伝子として、遺伝子・カチオニックリピッド複合体の導入経路に関する検討をおこなった。同量の遺伝子量を、摘出肺の気道・肺動脈・肺静脈の3つの経路から投与し、移植後の肺機能と遺伝子発現量の検討をおこなった。まず、移植後の肺機能では100%酸素投与下において、動脈血酸素濃度は、気道投与群(B群)にて平均59.9mmHg、肺動脈投与群(A群)では269mmHg、肺静脈投与群(V群)では432mmHgであった。B群はA群、V群に比べ、有意に低値を示した。また、最高気道内圧は、B群で平均38mmHgであったのに対し、A群では27mmHg、V群では23mmHgと、B群は他の2群よりも有意に高値を示した。これらのことより、気道内投与は他の投与経路に比べ、肺グラフトの障害が強いことがわかった。一方で、移植されたグラフト内のLac-Z発現量をRT-PCRにて定量したところ、B群で22.1(Lac-Z/GAPDH)、A群で0.56、V群で0.53であった。B群では他の2群に比べ有意に高い導入効率を示した。以上のことより、導入効率の面から言えば気道内投与が最も効果的であるが、肺傷害の程度は強いことがわかった。このことから、現段階では、肺動脈または肺動脈からの投与が適切と考えられた。以上の要旨は、平成13年度の日本心肺移植研究会、日本外科学会にて発表する予定である。次に、保存温度と肺傷害/遺伝子導入効率についての検討をおこなっている。肺グラフトを摘出し遺伝子・カチオニックリピッド複合体を肺動脈から投与した後、4°Cで保存する群(4°C群)、10°C群、16°C群、23°C群の4群を作成した。100%酸素換気下での動脈血酸素分圧は、4°C群:514mmHg、10°C群:550mmHg、16°C群:466mmHg、23°C群:194mmHgであった。4°C群、10°C群は23°C群よりも有意に高値を示した。また、気道内圧は、4°C群:l5mmHg、10°C群:22mmHg、16°C群:26mmHg、23°C群:37mmHgであった。4°C群、10°C群は23°C群よりも有意に低値を示した。これらのことは、23°Cに比べ、4°C、10°Cといった保存温度は、移植後の肺機能の面から見ると他の2群よりも優れていると考えられる。一方、現在RT-PCRにて移植肺内の遺伝子発現量を測定中であるので、その結果との検討により、至適保存温度が得られるものと思われる。ラット肺移植に最低限必要な物品の購入が概ね終了した。移植肺へ外来遺伝子を導入するにあたり,その至適条件につき現在検討中である。導入遺伝子としてはレポーター遺伝子であるLac-Z遺伝子を、ベクターとしては現在のところ、感染性の全くないリポゾームを使用している。現在われわれが検討している至適条件とは,(1)遺伝子導入時の至適温度、(2)ベクターと遺伝子の至適濃度、(3)導入経路、の三つである。まず(1)であるが、移植臓器はドナーから摘出後は4°C程度に冷却しなくてはならないが、一方で遺伝子導入の点からみると、温度が高いほど導入効率があがるらしいことは判明している。従って、できるだけ臓器の保存温度を上げたほうが良いのだが、温度を上げすぎると臓器を傷害する恐れが出てくる。摘出臓器の障害を起こさず遺伝子の導入効率を最大にできる臓器保存温度を決定する。(2)についてであるが、比較的安全とされるリポゾームにも高濃度では細胞毒性があるとされている。十分な遺伝子導入を得るためには、一定以上の遺伝子/ベクターの濃度が必要であるが、ベクターの毒性とのバランスを考えて至適濃度を決定する必要がある。最後に(3)であるが、遺伝子の投与経路として、肺では1)肺動脈、2)肺静脈、3)気管支の三とおりが考えられるが、それぞれの投与経路により遺伝子の導入される細胞の分布、範囲などが違ってくる可能性がある。これについても検討を進めている。以上の基礎的研究が終了した時点で、至適濃度、至適温度、至適投与経路にてIL-10遺伝子の導入をおこない、再潅流障害軽減と急性拒絶反応抑制の研究をおこなう予定である。

また、最高気道内圧は、B群で平均38mmHgであったのに対し、A群では27mmHg、V群では23mmHgと、B群は他の2群よりも有意に高値を示した。これらのことより、気道内投与は他の投与経路に比べ、肺グラフトの障害が強いことがわかった。一方で、移植されたグラフト内のLac-Z発現量をRT-PCRにて定量したところ、B群で22.1(Lac-Z/GAPDH)、A群で0.56、V群で0.53であった。B群では他の2群に比べ有意に高い導入効率を示した。以上のことより、導入効率の面から言えば気道内投与が最も効果的であるが、肺傷害の程度は強いことがわかった。このことから、現段階では、肺動脈または肺動脈からの投与が適切と考えられた。以上の要旨は、平成13年度の日本心肺移植研究会、日本外科学会にて発表する予定である。次に、保存温度と肺傷害/遺伝子導入効率についての検討をおこなっている。肺グラフトを摘出し遺伝子・カチオニックリピッド複合体を肺動脈から投与した後、4°Cで保存する群(4°C群)、10°C群、16°C群、23°C群の4群を作成した。100%酸素換気下での動脈血酸素分圧は、4°C群:514mmHg、10°C群:550mmHg、16°C群:466mmHg、23°C群:194mmHgであった。4°C群、10°C群は23°C群よりも有意に高値を示した。また、気道内圧は、4°C群:l5mmHg、10°C群:22mmHg、16°C群:26mmHg、23°C群:37mmHgであった。4°C群、10°C群は23°C群よりも有意に低値を示した。これらのことは、23°Cに比べ、4°C、10°Cといった保存温度は、移植後の肺機能の面から見ると他の2群よりも優れていると考えられる。一方、現在RT-PCRにて移植肺内の遺伝子発現量を測定中であるので、その結果との検討により、至適保存温度が得られるものと思われる。
メダカ・アルビノ変異遺伝子導入系によるチロシナーゼ遺伝子の発現調節機構解析

メダカのチロシナーゼ遺伝子ゲノム構造の解析により全エクリンがチロシナーゼの全エクリンが4.7kbの中に存在し,これはマウスやヒトの約10分の1以下であることが判明した。イントロン部位が短い事がメダカゲノムの特徴である。またこの1次配列決定により,脊椎動物ではマウスやヒトに先かけて全ゲノムDNA1次配列の決定が終了した。さらに遺伝子の上流,下流領域の決定も終了し,全長約10kbにわたって構造が明らかとなった。さらにこのチロシナーゼ遺伝子を含むプラスミドをアルビノ・メダカの受精卵に導入し,その発現をみた。その結果,マウスやヒトで必要とされると提唱されているM-box調節領域ではメダカの場合必要ではなく,メラニン合成にとって必須の領域がサカナと哺乳類では大きく異なる事が明らかとなった。メダカのアルビノ変異株はそのチロシナーゼ遺伝子に挿入断片をもち、それが原因で体色の異常をおこしている。今回、この課題においてはアルビノ変異株のチロシナーゼ遺伝子を分離し、挿入断片と挿入位置の塩基配列を決定した。その結果、挿入断片は典型的なDNA型のトランスポゾンで、末端に逆位反復配列を持つ、長さ4.7KbのAc様因子と呼ばれるものであった。これは内部にトランスポゼ-スをコードしており脊椎動物で発見された最初の活性のある転移因子である。そこでこの転移因子をプローブとして、メダカのゲノムDNAに対するサザンハイブリダイゼーションを行った。この結果から、Ac様トランスポゾンはゲノム内に約20コピー存在することが判明した。トランスポゾンはその転移活性を利用して遺伝子改変系を構築することができる。これが可能となれば脊椎動物で最初の系となり、その有用性は大きい。そこで転移活性の有無の検討のためにトランスポゾンの両端にPCRプライマーを設定し、生体内でトランスポゾンが切り出されているか否かの検定をし、メダカ生体内で切り出しが行われていることが確認できた。メダカのチロシナーゼ遺伝子ゲノム構造の解析により全エクリンが4.7kbの中に存在し、これはマウスやヒトの約10分の1以下であることが判明した。またこの1次配列決定により、脊椎動物ではマウスやヒトに先かけて全ゲノムDNA一次配列の決定が終了した。さらに遺伝子の上流、下流領域の決定も終了し、全長約10kbにわたって構造が明らかとなった。さらにこのチロシナーゼ遺伝子を含むプラスシドをアルビノ・メダカの受精卵に導入しその発現をみた。その結果マウスやヒトで必要とされると提唱されているM-box調節領域はメダカの場合必要ではなく、メラニン合成にとって必須の領域がサカナと哺乳類では大きく異なる事が明らかとなった。
液胞プロセシング酵素による高等植物の細胞内分解の制御機構

高等植物の液胞プロセシング酵素(VPE;Vacuolar processing enzyme)は,様々な液胞タンパク質の成熟化に関与している酵素である.最近,栄養器官型のVPEが老化或いは退化していく組織に強く発現することが分かってきた.老化時には細胞内成分の分解のために様々な加水分解酵素が発現誘導されてくることが知られているが,中でも最も良く研究されているシステインプロテナーゼの場合,不活性な前駆体として合成された後,翻訳後のプロセシングにより活性化することが知られている.このプロセシング様式が,Asparagine残基のカルボキシル基側を特異的に切断するという本酵素の基質特異性に符号することから,VPEがこれらのシステインプロテイナーゼの活性化を伴う成熟化に関与していることが示唆された.一方,この細胞内分解機構の鍵酵素となるVPE自身も不活性型として生合成されることから,その活性化機構を解析するため,酵母細胞でVPE前駆体の野性型と変異型を発現させた.VPEは新規のプロテイナーゼであることから活性中心自体が不明であるので,保存領域のシステイン残基とヒスチジン残基に変異を入れたものを酵母で発現させ活性中心の同定を行った.その結果,活性中心を潰したVPE前駆体を発現させた場合のみ,不活性型VPEから活性型への変換が抑制されたことから,VPE分子の活性化は,自己触媒によるプロ領域の除去によるものであることが判明した.即ち,死に向かう細胞内で発現誘導されるVPEは自己限定分解によって活性型に変換し,この活性型VPEが液胞内加水分解酵素の活性発現を制御していることが明らかとなった.高等植物の液胞プロセシング酵素(VPE;Vacuolar processing enzyme)は,様々な液胞タンパク質の成熟化に関与している酵素である.最近,栄養器官型のVPEが老化或いは退化していく組織に強く発現することが分かってきた.老化時には細胞内成分の分解のために様々な加水分解酵素が発現誘導されてくることが知られているが,中でも最も良く研究されているシステインプロテナーゼの場合,不活性な前駆体として合成された後,翻訳後のプロセシングにより活性化することが知られている.このプロセシング様式が,Asparagine残基のカルボキシル基側を特異的に切断するという本酵素の基質特異性に符号することから,VPEがこれらのシステインプロテイナーゼの活性化を伴う成熟化に関与していることが示唆された.一方,この細胞内分解機構の鍵酵素となるVPE自身も不活性型として生合成されることから,その活性化機構を解析するため,酵母細胞でVPE前駆体の野性型と変異型を発現させた.VPEは新規のプロテイナーゼであることから活性中心自体が不明であるので,保存領域のシステイン残基とヒスチジン残基に変異を入れたものを酵母で発現させ活性中心の同定を行った.その結果,活性中心を潰したVPE前駆体を発現させた場合のみ,不活性型VPEから活性型への変換が抑制されたことから,VPE分子の活性化は,自己触媒によるプロ領域の除去によるものであることが判明した.即ち,死に向かう細胞内で発現誘導されるVPEは自己限定分解によって活性型に変換し,この活性型VPEが液胞内加水分解酵素の活性発現を制御していることが明らかとなった.
職業的懐疑心と否定的・黙示的命題の設定

監査上の懐疑を、懐疑の範囲(幅)と懐疑心の程度という二つの軸の枠組みでもって考える本研究において残された本質的な問題は、懐疑の範囲に関する監査命題の設定の在り方に関してである。財務諸表監査の立て付けからすれば、肯定的命題(positive proposition)を設定することは当然であるが、監査人が直面している監査状況によっては、否定的命題(negative propositions)を設定し、それを否定することをもって、反対に究極的立証命題(財務諸表の適正表示)を立証する場合もあり得るのではないか、との疑問も生じうる。今回の研究は、否定的命題の問題をもっぱら取り扱っている。言明の監査の立て付けは、言明の当事者がなす肯定的主張(財務諸表という言明に経営者が織り込んだ会計的主張)を監査人がまず受け入れたうえで、監査人がその主張が蓋然的な意味において成立することを証拠によって裏づける、という構造を有する。つまり、財務諸表監査において立証の対象として設定される監査命題は、その意味のうえで、究極的立証命題に対して肯定的な形で(affirmatively)設定されなければならない。つまり、否定的意味を有する監査命題を設定し、それを否定するという形式は言明の監査においては許容されない。監査人が肯定的命題の立証に従事するということは、財務諸表監査の認識活動は構造的に「確証バイアス」から免れることはできず、むしろそのことが監査人の懐疑心の程度を引き下げる(抑制する)効果を有する。監査人の「個人的特性」(trait)としではなく、財務諸表監査そのものが本質的に抱えている構造的特徴として認識することが必要である。これこそ、言明の監査における監査上の懐疑と行為の監査における監査上の懐疑とを明確に分ける境界であることを意味する。財務諸表監査における監査人の認識を正面から捉えれば、財務諸表の適正表示に関する経営者の主張を監査手続によって裏づけること(実証)である、と理解することができる。しかし、財務諸表監査には「確証傾向」が構造的に組み込まれているのでーすなわち、財務諸表監査の立てつけが監査人の側の確証傾向を制度的に許容しているのでー、監査人には、反対に、財務諸表の適正表示を疑ってかかる姿勢(反証)が求められるようになる。経営者が主張するところを監査認識上そのまま受け入れるのではなく、反対に、経営者の主張を否定するような監査認識のあり方を模索し、それらを財務諸表監査における懐疑の全体的な枠組みの中に位置づける、という方向が必要である。この方向を強めることは、監査人が財務諸表監査において状況によっては従事することになる否定的/黙示的認識の意味を考察することに結びつく。監査人が、心の中で「この財務諸表項目の表示は怪しい」との懐疑を一段と強め、経営者の主張を反対に否定すべく監査認識を行うのである。このような認識は、財務諸表監査の立てつけの場合を考えると、極めて異常な状況ではあるが、このような場合が現実に起こっているように思われる(オリンパス会計不正事件と2017年上期に起こった東芝の米国子会社WHの減損会計に関する経営者と監査人と監査人との間の摩擦)。監査人が経営者の主張に対して大きな疑義を抱いた場合の懐疑のあり方を、財務諸表監査における懐疑の枠組みに位置づける必要がある、と考えるようになり、そのための導入的な議論を2017年3月末出版の『財務諸表監査と懐疑』(国元書房)において展開した。2016年度の研究は、従来の枠組みに修正を加え、新たな財務諸表監査における懐疑の枠組み(disconfirmation)という視点を提示した。財務諸表監査における監査人の内的過程ーとりわけ財務諸表の適正表示に対して、監査人が黙示的に抱く否定的なアサーションが監査上の懐疑との関係において、どのような意味を持っているのかーを取り上げている。監査人が財務諸表上の項目について、重要な虚偽表示が含まれているのではないか、重要な虚偽表示が隠されているのではないか、背後に大きな不正のスキームがあるのではないか等、一連の疑念を抱くこと、また、かかる疑念を監査チームの全員が共有するまでの過程において、個々の監査担当者がどのように「黙示的な懐疑」を抱くのか、それを監査担当者以外の監査人がそれをどのように察知するのかを「研究実績の概要」において模索してきた。しかし、この問題をこの枠組みの中で解くことは難しいのではないか、あるいは現実的ではないのではないか、と考え始めている。財務諸表監査の枠組みの中に、「不正摘発型監査の思考」を積極的に取り入れる必要があるのではないか、という問題を考え始めている。この領域は、現時点では、手つかずなので、その意味で、この種の議論が有効であるのかどうか、また、どの程度、どの範囲で有効であるのかについての考察はなされていない。その意味で「やや遅れている」と評価した次第である。財務諸表監査の立て付けは、経営者と監査人のいずれもが財務諸表の適正表示に向けてお互いに協力し合うことを前提にして、監査人が経営者の作成した財務諸表を適正なものとして一応受け止め、それを独立の職業専門家として裏づけることである。しかし、経営者は、さまざまな事情により財務諸表を歪めて作成するインセンティブを有しており、したがって、監査人は職業的懐疑心を十分に働かせて経営者の会計上の主張を立証する必要がある。財務諸表監査の立てつけでは、立証の対象であるアサーションは財務諸表の適正表示を支持する形で(肯定的意味を内容とする形で)規定される必要がある。

アサーションには、1財務諸表の適正表示をそのまま直接的に支持する形で規定されるものと、2二重否定を伴う形でアサーションを規定されるものの二つがある。後者の場合には、監査人は財務諸表の適正表示を否定する「重要な虚偽表示」が検出できなかったことをもって、間接的に財務諸表の適正表示を立証することになる。上記1と2の場合は、あくまでも、監査人が財務諸表の適正表示を受け入れようとする姿勢が維持されている場合であるが、3財務諸表に重要な虚偽表示が含まれている可能性を現実的に大きなリスクとして強く認識する場合に、監査人はどのような立証に従事すべきであるかを考察する必要が出てきた。これが黙示的/否定的立証命題の問題である。換言すれば。財務諸表の適正表示に正面から反するような「否定的命題」を監査人の内的過程において"観念する"状況をどう取り上げるかである。明示的/肯定的アサーションの立証を通じた推論(explicit/positive reasoning)が通常であるが、非日常的な状況では否定的命題を黙示的に意識した認識活動を通じた推論(implicit/negative reasoning)が監査人の内的過程において生ずる可能性が強い。2018年夏に、イリノイ大学に研究出張し、考え方について現地の先生からコメントを受け、最終作業に入る予定であったが、現地に到着後ほとんどすぐに、母の状況について連絡が入り、至急帰国することとなった。その後も、なかなか研究に時間を投入できる状況になく、全体としてやや遅れる結果となった。研究課題の中心は、否定的/黙示的命題を、財務諸表監査における立証プロセスにおいてどのように位置づけるかにある。財務諸表監査において監査人が扱う監査命題はすべて明示的なものであるとは限らず、監査基準において言及されている「監査要点」にかかる命題はもちろん明示的に設定されることになるが、黙示的に監査人の意識の中で捉えられ、それについて証拠が確かめられることはあり得る。監査命題の内容が財務諸表の適正表示に対して肯定的である限り、(監査責任との関係は別にして)、明示的/黙示的であるかは監査認識の上では大きな問題ではない。しかし、監査命題の内容が否定的である場合には、元来、経営者の主張は肯定的なのででー実際には虚偽の場合もあるのだがー、そうした否定的命題を財務諸表監査において認識の対象に置くことが許されるのか、という本質的な問題が起こる。それゆえ、監査人は否定的内容をもつ監査命題は明示せず、監査人の意識の中で「観念する」ことになる。これがnegative/implicitという特性をもつ監査命題である。この議論の展開が第2年目の研究目的に関係していたが、この部分が、冒頭の理由により、遅れることになった。概念研究を模索する本研究においては、次の問題が生ずる。財務諸表監査において、監査人はnegative/implicitの世界にかかわることが監査認識上の問題として許されるのか。もし許される場合において、財務諸表監査と不正検出型監査(forensic audit)との境界をどのように考えるのか。監査上の懐疑を、懐疑の範囲(幅)と懐疑心の程度という二つの軸の枠組みでもって考える本研究において残された本質的な問題は、懐疑の範囲に関する監査命題の設定の在り方に関してである。
遺伝コードの進化・拡張と配列制御鋳型重合への応用

非天然基質のタンパク質への導入に関し、リボソームを利用した主鎖伸張型(高)分子合成について検討し、タンパク質のリボソーム合成において適用できる非天然基質としてβ-ヒドロキシ酸が有効な基質になりえることを明らかにした。また、基質についての選択性がEF-Tuとの相互作用の強さにあることを解明した。非天然基礎質のタンパク質への導入手法については化学的ミスアシル化AMP法を開発し、非天然タンパク質の酵素合成に道を拓いた。ヒドロキシカルボン酸やb-アミノ酸など非天然アミノ酸のタンパク質への導入はリボソームの基質許容度を推し量る上で有用あるのみならず、蛍光性タンパクやペプチダーゼ耐性タンパクなどの機能性人工タンパクを得る手段としても興味深い。今年度の研究を通じ、b-ヒドロキシカルボン酸がタンパク質に導入可能であることを見出し、適当な位置のアルキル基(メチル基)が導入効率を飛躍的に高めることも明らかにした。また、メカニズムとして、選択性を決めている重要因子が運搬因子であるEF-Tuとの相互作用の程度であることを共同研究により解明するとともに、導入可能な基質の設計指針を提案した。さらに、ヒドロキシカルボン酸などの非天然基質のAMP誘導体を用いるとアミノアシル-tRNA合成酵素によってtRNAと結合し、酵素的に基質をタンパク質へ導入できることも明らかになった。これにより、細胞内での非天然ペプチド/タンパクの合成に重要な一歩を築いた。b-ヒドロキシカルボン酸が容易に導入できることはb-アミノ酸がほとんど導入できないことと著しい対比をなすものである。その原因は後者がカチオン性であるのに対し前者が中性であり、EF-Tuとの相互作用が大きいことに由良するが、F置換などの修飾によりpKaを変化させればb-アミノ酸であっても導入できることを強く示唆するものである。このように、今年度の研究を通じ広範囲の非天然基質を含むペプチドライブラリーを構築する手法を確立した。平成19年度の成果は以下のとおりである。1.アンバーコドンサプレッション法を用いたタンパク質への非天然アミノ酸の導入においてβ-アミノ酸は良い基質ではないが、ベーターヒドロキシ酸(β-ヒドロキシプロピオン酸)は良い基質であり、効率よく導入可能であること、メチル置換体は置換位置によって更に導入効率を高めること、などが明らかとなった(発表済み)。2.アンバーコドンに強く結合するアプタマーの選択に成功した。これを用いることにより、アンバーコドンサプレション法による非天然アミノ酸類のタンパク質への導入効率を飛躍的に高めること、他の終止コドンには影響しないこと(すなわち直交性を有すること)、などができるようになった(発表済み)。3.アミノ酸のN-メチル化体のAMP体はアシルtRNA合成酵素の基質となりえることが明かとなり、これにより、天然のアミノアシル合成酵素を用いるN-メチルアミノ酸のタンパク質への導入が可能となった(投稿準備中)。4.アミノアシルtRNA合成酵素の小分子阻害剤を用いアミノアシルtRNAの合成を阻害することにより、センスコドンにコードされた以外のアミノ酸を導入することが可能となった(投稿準備中)。5.批点縁基質のタンパク質への導入効率を決める重要な因子が伸張因子(EF-Tu)との相互作用の強さにあることを明らかにした(投稿準備中)。研究の最終年である今年度は“化学的ミスアシル化AMP"法に焦点を当てた研究を展開した。遺伝コードを非天然アミノ酸に拡張する際に鍵となる反応は人工基質のtRNAへの結合段階である。これを酵素反応より進行させることは通常困難であり、いたしかたなく合成化学的にアシル化tRNA結合を調整(化学的ミスアシル化法)したものを用いているが、もとより酵素的ではないので反応は化学量論的に留まり、したがって収率も低く、改善すべき大きな問題となっている。tRNAの酵素的アシル化は2段階から成り立っており、第1段階は基質とATPの反応に基づくアシル化AMPの生成であり、第2段階はアシル化AMPとtRNAの反応によるアシル化tRNAの生成である。我々は、アシルtRNA合成酵素の高い基質選択性は第1段階にあると考え、アシルtRNAを化学的に作っておけば、第2段階は酵素的に進行するのではないかと考え、実行したところ、まさにその通りであることを確認した。すなわち、不安定な非天然基質そのものではなく、そのAMP体を基質として用いれば酵素(天然のアシルTRNA合成酵素)を用いて非天然アミノ酸をタンパク質に導入できることを見出した。我々は特にN-メチルアミノ酸に焦点を当てた研究を展開したが、本知見は多様な非天然アミノ酸をタンパク質に効率よく導入する極めて有力な手法になりえるものである。また、関連した研究を通じ、非天然アミノ酸導入の選択性(効率)を決めている支配因子がアシルtRNAをリボソームに運搬する因子であるEF-Tuとアシル体の結合力に基づくことも明らかにできた。
市場構造・技術選択とFTAの形成を通じた貿易の自由化

本研究課題の目的は、急増する自由貿易協定(Free Trade Agreement; FTA)に関して、非対称的な2国によるFTAが非常に多いという今日的特徴に着目して、非対称的な2国間でのFTAが世界全体の貿易自由化を促進するか否かを理論的に検討することである。平成30年度は「企業の技術選択がFTAの形成ならびに多国間での貿易自由化(Multilateral Free Trade; MFT)の促進に与える影響」を主たる研究課題とし、3国3市場モデル(対称的な市場)に内生的な技術選択(費用削減的なR&D投資活動)を導入することで、企業の技術選択とFTA形成の関係について考察した。平成30年度の取り組みによって、以下の3つの主たる結論を得た。1つ目は、2国間FTAの形成は、FTA加盟国企業による新技術の採用(R&D投資活動)を促進する傾向があることである。2つ目は、2国間FTAの形成は、非加盟国企業の新技術の採用を阻害し、新技術の採用企業数(R&D投資企業数)を減少させる場合があることである。3つ目は、2国間FTAの形成は、FTA加盟国企業の新技術の採用を阻害する一方で、非加盟国企業の新技術の採用を促進する場合があることである。以上の分析結果は、FTAの形成によって特定国間の貿易の自由化を促進することが、域内企業の技術的優位性を作り出す傾向を有するものの、場合によって域内企業の技術的優位性の形成を阻害しうることを示唆している。こうした結果は、各企業が費用削減的なR&D投資活動を行うことが、FTAの形成を阻害する可能性を示すものであり、各国の通商政策・産業政策の在り方や、WTOの役割等を検討するうえで意義のあるものと考えられる。平成30年度は、「企業の技術選択がFTAの形成ならびにMFTの促進に与える影響」を主たる研究課題とし、年度内に関連する海外査読誌に投稿することを目標としていた。「研究実績の概要」に記した通り、上記研究課題に関して一定の結果を得たが、経済厚生に関する明瞭な結果を年度内に得られておらず、その結果、年度内に海外査読誌に投稿するには至らなかった。したがって、(3)の状況に相当すると判断した。平成31年度の前半において、昨年度の研究成果を論文として完成させ、関連する海外査読誌に投稿する。そのうえで、研究計画に基づいて「企業の技術選択がFTAの形成ならびにMFTの促進に与える影響」という研究課題に取り組む。その際、モデルが非常に複雑になることが予想されるため、はじめに市場規模が対称的なケースに限定して取り組み、年度内に研究会/学会で報告し、関連する海外査読誌に投稿することを目標とする。研究が順調に進展すれば、市場の非対称性を導入したケースに発展させていく。平成29年度は「市場構造の在り方がFTAの形成ならびに多国間での貿易自由化(Multilateral Free Trade; MFT)の促進に与える影響」を研究課題とし、市場規模の異なりうる3国3市場モデルを用いて、寡占企業の競争形態の違いがFTAやMFTの実現にどのような影響を及ぼすかを検討した。平成29年度の取り組みによって、クールノー競争が行われる場合と比較すると、シュッタケルベルク競争が行われる場合には、各国市場において自国企業がリーダーであるとき、2国間FTAならびに多国間協定(Multilateral Trade Agreement; MTA)締結の実現可能性は低下するものの、各国の市場規模が大きく異なる状況においては、多国間協定ではMFTは実現できない状況において、2国間FTAの逐次的な締結によってMFTが実現しうることが明らかになった。こうした結果は、市場規模や市場構造の違い次第では、多国間での貿易自由化が進展しない状況において、2国間FTAの逐次的な締結によって世界全体の貿易自由化が実現しうることを示しており、各国の通商政策の在り方およびWTOの役割等を検討するうえで意義のあるものと考える。平成29年度は、「市場構造の在り方がFTAの形成ならびにMFTの促進に与える影響」を研究課題とし、年度内に関連する海外査読誌に投稿することを目標としていた。「研究実績の概要」に記した通り、上記研究課題に関して一定の結果を得たが、年度内に海外査読誌に投稿するには至らなかった。

2つ目は、2国間FTAの形成は、非加盟国企業の新技術の採用を阻害し、新技術の採用企業数(R&D投資企業数)を減少させる場合があることである。3つ目は、2国間FTAの形成は、FTA加盟国企業の新技術の採用を阻害する一方で、非加盟国企業の新技術の採用を促進する場合があることである。以上の分析結果は、FTAの形成によって特定国間の貿易の自由化を促進することが、域内企業の技術的優位性を作り出す傾向を有するものの、場合によって域内企業の技術的優位性の形成を阻害しうることを示唆している。こうした結果は、各企業が費用削減的なR&D投資活動を行うことが、FTAの形成を阻害する可能性を示すものであり、各国の通商政策・産業政策の在り方や、WTOの役割等を検討するうえで意義のあるものと考えられる。平成30年度は、「企業の技術選択がFTAの形成ならびにMFTの促進に与える影響」を主たる研究課題とし、年度内に関連する海外査読誌に投稿することを目標としていた。「研究実績の概要」に記した通り、上記研究課題に関して一定の結果を得たが、経済厚生に関する明瞭な結果を年度内に得られておらず、その結果、年度内に海外査読誌に投稿するには至らなかった。したがって、(3)の状況に相当すると判断した。平成30年度の前半において、昨年度の研究成果を論文として完成させ、関連する海外査読誌に投稿する。そのうえで、研究計画に基づいて「企業の技術選択がFTAの形成ならびにMFTの促進に与える影響」という研究課題に取り組む。その際、FTAの形成と企業の技術選択を同時に内生化することでモデルが非常に複雑になることが予想されるため、平成30年度は市場規模が対称的なケースに限定して取り組み、年度内に研究会/学会で報告し、Discussion Paperを作成することを目標とする。平成31年度の前半において、昨年度の研究成果を論文として完成させ、関連する海外査読誌に投稿する。その際、モデルが非常に複雑になることが予想されるため、はじめに市場規模が対称的なケースに限定して取り組み、年度内に研究会/学会で報告し、関連する海外査読誌に投稿することを目標とする。研究が順調に進展すれば、市場の非対称性を導入したケースに発展させていく。
新規窒化物半導体共振器構造による光制御に関する研究

昨年度に引き続き新規の面方位であるN極性(000-1)(-c面)InGaNの発光素子開発を進めた。まず、前年に作製した-c面InGaN発光ダイオード(LED)の微視的な構造・光学特性を測定し、その結果を基に、素子特性の改善を試みた。結果として、前年度に他機関に先駆けて発表した可視光波長全域での発光を有する-c面InGaN LEDにおいて、自己形成量子ドット的な発光中心からの狭線幅励起子分子発光を発見、その特異な発光機構を明らかにした。この狭線幅発光は、高スペクトル純度な量子光源として期待される。また、素子特性の向上を目的として-c面p型GaNの品質向上を行った。この結果、原料供給Mg/Ga比、原料供給V/III比、成長温度を最適化することで、正孔濃度を向上させることができることを明らかにした。加えて、InGaN/GaN量子井戸構造の組成および膜厚均一性を向上させるための下地GaN層の平坦化も行った。基板の微傾斜角の方向を90度変化させることでステップバンチングが抑制し、-c面GaNの表面平坦化ができることを示した。この際の表面の原子ステップの形状はステップ端の形成エネルギーで説明することができる。この平坦な-c面GaNテンプレート上に成長したInGaN/GaN量子井戸構造の微視的構造・光学特性を調べた。結果、微視的構造の均一性が向上していることが放射光施設でのマイクロビームX線回折測定より明らかになった。また、光学特性としてフォトルミネッセンス測定より発光スペクトルの半値全幅が狭くなっており光学的な均一性が向上していることが示唆された。以上は、可視光波長全域での発光を有する-c面InGaN発光素子の高品質化に有用な知見である。27年度が最終年度であるため、記入しない。窒化物半導体は、(i)全可視光域をカバーするバンドギャップエネルギー、(ii)室温でも安定な励起子の二つの特性を有する。本研究の大目的である集積化が可能な窒化物半導体の新規共振器構造を用いて量子光学的事象発現の実証を達成するためには、上記の両方を活かす結晶成長技術と素子構造作製技術が必須である。本年度は、主に(i)の特性を発揮する結晶成長技術の確立を行った。具体的には、有機金属気相エピタキシャル法(MOVPE法)を用いて、窒化ガリウム(GaN)と窒化インジウム(InN)の混晶である窒化インジウムガリウム(InGaN)の結晶成長を行った。この際、結晶成長の面方位として、無極性面(m面)と、N極性面(-c面)を選択し、1m面InGaNのIn組成分布観察による相分離の解明、2MOVPE成長-c面InGaN成長におけるc面サファイア基板微傾斜角のIn組成への影響の解明、3MOVPE成長による-c面InGaN/GaN多重量子井戸(MQW)構造の表面平坦化を行った。この結果、1よりInGaNの(i)の特性を活かすには、非平衡な成長方法で成長表面を平坦に保つ結晶成長手法を確立すればよいということがわかった。これをもとに、2において、MOVPE法を用いて-c面InGaN成長を行った結果、基板の微傾斜角の増加により表面のステップ端の密度が増加してステップ端におけるln取り込みが増加し、lnGaNのln組成が増加することがわかった。これは、基板微傾斜角の増加が(i)の特性を活かす高In組成化に有利であることを示している。しかし一方で、(ii)の特性を活かすためには、ステップ端における局所的なIn取り込みは組成むらを引き起こし、発光波長の狭線幅化を阻む問題となることも分かった。また、3を行い、目的とした原子層レベルで平坦な表面を有する-c面InGaN/GaN MQW構造の成長に成功した。本年度は、主に(i)の特性を発揮する結晶成長技術の確立と(i)の特性を活かしたデバイス実証を行った。この際、結晶成長の面方位としてN極性(000-1)(-c面)を選択し、1.MOVPE成長-c面InGaN/GaN多重量子井戸(MQW)構造の成長条件最適化、および2.-c面InGaN/GaN MQW発光ダイオード(LED)の動作実証を行った。具体的には前年度の研究結果を元に1.では、InGaN/GaN MQW構造成長のGaNバリア層への水素ガスの導入に加えて、意図的にInGaN井戸層とGaNバリア層それぞれに異なるアンモニア流量を設定することで異なるV/III比を設定した。この結果、前年度の問題となった準安定相の混在を実現しつつ比較的平坦かつ高InNモル分率のInGaN/GaN MQWs構造の成長を実現した。