hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
α-Syneminに結合するタンパク質の脳における検索

我々はDuchenne型筋ジストロフィーの責任タンパク質であるdystrophinに結合するタンパク質のひとつである「α-dystrobrevin」をおとりとして、それに結合するタンパク質をTwo-Hybrid法で探求した。その結果新規な中間径フィラメントを発見し、desmuslinと命名した。当初、このタンパク質はsyneminのヒトのorthologueではないと考えていたが、その後、αとβに分類され、desmuslinはβ-syneminと改名された。どちらも同じ遺伝子より翻訳されるが、αタイプは312個のアミノ酸分βタイプより大きなタンパク質となっている。ヒト骨格筋にはβタイプのみを認め、免疫組織学的検索では筋細胞膜の他、神経筋・筋腱接合部に多く存在していることを見出した。さらに共焦点解析ではcostamereに強いシグナルを認めた。また、ヒト脳においては両方のタイプが存在することを報告した。脳におけるsyneminの役割は不明だが、骨格筋と同様、細胞の形態保持、つまりニューロンやグリアの形態維持に関連した重要な投割を果たしているのではないかと考えている。我々はsyneminを取り巻く細胞構築を解明する目的で、α-syneminに結合する新規なタンパク質をヒト脳組織より見つけ出すことを目指している。昨年度は、α-syneminに特異的な312個のアミノ酸配列をおとりとして、それに結合する新規なタンパク質をMatchmaker Two-Hybrid System3(脳ライブラリー)を使用して、陽性クローンの探求を行った。数個のクローンを得たが、312個のアミノ酸との相互作用はin vitroで確認できなかった。今年度は培地の条件を変えて、再度実験を行い、30以上の陽性クローンを獲得した。数個がオーバーラップしていることが判明し、現在in vitroにおける結合の確認をしている。我々はDuchenne型筋ジストロフィーの責任タンパク質であるdystrophinに結合する「α-dystrobrevin」をおとりタンパク質として、それに結合するタンパク質をTwo-Hybrid法(クロンテック社)で探求した。その結果新規な中間径フィラメントを発見し、desmuslinと命名して報告した(Mizuno Y et al.,PNAS,2001;98:6156-6161)。その後、このタンパク質は二つのタイプ(αとβ)に分類されたsyneminの一つと同じであることが判明し、desmuslinはβ-syneminと改名された。ヒト骨格筋にはβタイプのみを認め、免疫組織学的検索では筋細胞膜の他、神経筋接合部や筋腱接合部に多く存在していることを見出した。また、ヒト脳においては両方のタイプが存在することを報告した(Mizuno Y et al.,Muscle Nerve,2004;30:337-346)。脳におけるsyneminの役割は不明だが、骨格筋と同様、細胞の形態保持、つまりニューロンやグリアの形態維持に関連した重要な役割を果たしているのではないかと考えている。初年度は、α-syneminに特異的な312個のアミノ酸配列をおとりとして、それに結合する新規なタンパク質を、クロンテック社のMatchmaker Two-Hybrid System 3(脳ライブラリー)を使用して、陽性クローンの探求を行った。数個のクローンを得たが、疑陽性である可能性は否定できないので、獲得した陽性クローンと312個のアミノ酸の相互作用をin vitroで確認した。

その結果新規な中間径フィラメントを発見し、desmuslinと命名した。当初、このタンパク質はsyneminのヒトのorthologueではないと考えていたが、その後、αとβに分類され、desmuslinはβ-syneminと改名された。どちらも同じ遺伝子より翻訳されるが、αタイプは312個のアミノ酸分βタイプより大きなタンパク質となっている。ヒト骨格筋にはβタイプのみを認め、免疫組織学的検索では筋細胞膜の他、神経筋・筋腱接合部に多く存在していることを見出した。さらに共焦点解析ではcostamereに強いシグナルを認めた。また、ヒト脳においては両方のタイプが存在することを報告した。脳におけるsyneminの役割は不明だが、骨格筋と同様、細胞の形態保持、つまりニューロンやグリアの形態維持に関連した重要な役割を果たしているのではないかと考えている。我々はsyneminを取り巻く細胞構築を解明する目的で、α-syneminに結合する新規なタンパク質をヒト脳組織より見つけ出すことを目指している。昨年度は、α-syneminに特異的な312個のアミノ酸配列をおとりとして、それに結合する新規なタンパク質をMatchmaker Two-Hybrid System 3(脳ライブラリー)を使用して、陽性クローンの探求を行った。数個のクローンを得たが、312個のアミノ酸との相互作用はin vitroで確認できなかった。今年度は培地の条件を変えて、再度実験を行い、30以上の陽性クローンを獲得した。数個がオーバーラップしていることが判明し、in vitroにおける結合の確認とfull-lengthのアミノ酸配列を探求している。
葉層構造の総合的研究

1.2次特性類の理論:もともとC^2級の余次元1葉層にたいし定義されていたゴドビヨン-ヴェイ類は最近C^<1+r>級の葉層に拡張された。我々はゴドビヨン-ヴェイ類は一番一般にはどのクラスの葉層に対し定義されるか?という問題を考え、これを解決した。すなわち、ゴドビヨン-ヴェイ類は、C^<L,vbeta>級(beta<2)という微分可能性を持つ葉層構造にまで定義が拡張されることがわかった。また、このクラスの葉層構造に対して、ゴドビヨン-ヴェイ類は葉層同境の言葉で特徴付けることができることが分かった。これは、他に2次特性類が存在しないことを強く示唆する結果である。同種の類(離散ゴドビオン-ヴェイ類という。)が区分的にC^<1+r>級の葉層に対し定義されるが、これについて、3-多様体上のPL葉層の離散ゴドビオン-ヴェイ類の値の取る範囲を考える問題があり、これについて特別の場合、剛性の結果が得られた。2.余次元1葉層の幾何学:余次元1の葉層は幾何的手法によりその定性的性質を調べることが出来る。又その結果をAnosov流等力学系の問題に応用することができる。3-多様体上のものは比較的よく調べられているが、高次元では未知の部分が多い。これについて多様体の位相が葉層の構造に及ぼす影響を調べるのが我々の目標の一つであった。我々は基本群が可解の多様体の上の閉葉を持たない葉層で、非自明なホロノミーが孤立固定点のみを許容するとき、その葉層は本質的にアフィンであるということを示した。これにより、余次元1 Anosov流についてのVerjovsky予想を完全に解決した。3.コンパクト葉の安定性:3-次元多様体上の余次元1葉層の、種数2以上のコンパクト葉のC^1級の不安定性を示すことに成功した。これは、Bonatti-Firmoの結果の改良である。
地球計測のための超高精度能動型光ファイバセンサの研究

本研究では,極狭線幅DBRファイバレーザを用いた新たな多重化能動型光ファイバ歪センサを提案し,0-100Hzの低周波数領域において,ナノストレインという超高精度の歪センシング技術の創成を実証した.この技術により,地球計測・地震研究分野に求められている多地点低コストで設置・維持可能な地殻変動観測の手段を提供することが期待できる.本研究の研究成果と関連して,英文学会誌査読付論文4件,国内外学会論文19件を発表した.本研究では,極狭線幅DBRファイバレーザを用いた新たな多重化能動型光ファイバ歪センサを提案し,0-100Hzの低周波数領域において,ナノストレインという超高精度の歪センシング技術の創成を実証した.この技術により,地球計測・地震研究分野に求められている多地点低コストで設置・維持可能な地殻変動観測の手段を提供することが期待できる.本研究の研究成果と関連して,英文学会誌査読付論文4件,国内外学会論文19件を発表した.本研究では、申請者グループが世界をリードし研究成果を蓄積してきた多点型・分布型光ファイバセンシング技術に基づいて、極狭線幅DBRファイバレーザを用いた新たな能動型光ファイバ歪センサを提案し、0-100Hzの低周波数領域において、1ナノストレインという今までにない超高精度の歪センシング技術の創成を実証する。この技術により、地球計測・地震研究分野に求められている多地点低コストで設置・維持可能な地殻変動観測の手段を提供することができ、地震観測研究、地下大規模空間のモニタリングなどの多分野にも大きく貢献することが期待できる。具体的に、本研究では、2偏波モー発振DBRファイバレーザを構成し、レーザの発振周波数とファイバの複屈折で決められる2偏波モード間のビート周波数との2つのパラメータにより、歪と温度を分離測定し、温度変動の影響を精密に補償する。よって、本研究の目的は、(1)新たな多点化能動型光ファイバ歪センサおよびその温度補償手法を提示する、(2)今まで実現できないナノストレイン歪精度にチャレンジする、(3)地球計測や地震研究に貢献する、ということにある。本年度は、(1)偏波維持型DBRファイバレーザの設計、作成と評価、(2)偏波維持型能動型センサにおける歪と温度の分離測定により、温度変動効果の精密補償、との2つの課題を設定し、シミュレーションならびに実験により実施した。まず、偏波維持型DBRファイバレーザにおける2偏波モード発振の条件を見出して、それぞれのモードに対して、歪感度(歪ー発振周波数シフト係数)と歪精度(歪分解能)対レーザ構造(長さ、FBG反射率、Er/Yb添加量)の関係をシミュレーションで確認し、レーザ構造の最適値を確定し、レーザの試作に成功した。また、DBRファイバレーザにおいて、シミュレーションと実験より、歪と温度の分離測定および温度影響の補償効果を確認した。本研究では、申請者グループが世界をリードし研究成果を蓄積してきた多点型・分布型光ファイバセンシング技術に基づいて、極狭線幅DBRファイバレーザを用いた新たな能動型光ファイバ歪センサを提案し、0-100Hzの低周波数領域において、1ナノストレインという今までにない超高精度の歪センシング技術の創成を実証する。本年度は、前年度に設計と作成した偏波維持型DBRファイバレーザにおいて、引続き歪と温度の分離測定および温度影響の補償効果を確認し、超高精度能動型多点化歪センサの構成と評価を行い、能動型多点化光ファイバ歪センサの構成およびその温度補償手法を確認した。また、光周波数領域リフレクトメトリ技術を用いて超高精度歪センサの多点化も検討し、システムの構成および信号処理の手法を確立した。さらに、位相シフトファイバグレーティングとファイバリングを用いた超高精度歪センサにおいて、サブナノストレインの超高歪感度を実現し、フィールドテストで潮汐および地震による地殻変動を記録することに成功した。本年度の研究成果と関連し、英文学会誌論文1篇、国際会議論文5篇(うち招待講演4篇)、国内学会発表3篇を発表している。本年度は、まず、偏波維持型DBRファイバレーザにおける2偏波モード発振の条件を見出して、それぞれのモードに対して、歪感度(歪ー発振周波数シフト係数)と歪精度(歪分解能)対レーザ構造(長さ、FBG反射率、Er/Yb添加量)の関係をシミュレーションで確認し、レーザ構造の最適値を確定した。ファイバレーザの製作は、海外共同研究者中国曁南大学(広州)のOupeng Guan教授の協力を得て実施し、成功している。また、2偏波モード発信できる偏波維持DBRファイバレーザを用いてセンサを構成する実験を行った。

この場合、2偏波モードの発振周波数の中心値(平均値)はFBGのブラッグ波長(と共振器の長さ)で決められるが、2偏波モード間のビート周波数はファイバの複屈折率で決められる。FBGのブラッグ波長とファイバの複屈折率は、それぞれ歪と温度の影響によって変動するが、それぞれ独立したパラメータである。よって、発振周波数とビート周波数から歪と温度を分離測定することができ、温度変動の影響を消去した純粋な歪を測定することができる。本研究では、DBRファイバレーザにおいて、シミュレーションと実験より、歪と温度の分離測定および温度影響の補償効果を確認した。本年度の研究成果と関連し、英文学会誌論文3篇、国際会議論文5篇、国内学会発表5篇を発表している。本研究では、極狭線幅のDFBファイバレーザないしはDBRファイバレーザを用いた新たな能動型の光ファイバ歪センサおよびその温度補償手法を提案し、0-100Hzの低周波数領域において、1ナノストレインという今までにない超高精度の多点化歪センシング技術の創成を実証する。この目的を達成するために、(1)偏波維持型DFBファイバレーザとDBRファイバレーザの設計、作成と評価、(2)偏波維持型能動型センサにおける歪と温度の分離測定により、温度変動効果の精密補償、(3)超高精度能動型多点化歪センサの構成と評価、の3つの課題を設定し、シミュレーションならびに実験により実施する。24年度は、主に課題(3)に集中して進める。(3)超高精度能動型多点化歪センサの構成と評価(何、徳永、劉(ポスドク研究員)で担当)センサの多点化を実証するために、3つの異なった発振波長を有する能動型センサを設ける。能動型センサからの光は、光可変フィルタを通して、発振波長によってセンサを特定する。選択されたセンサからの光を2分岐し、片方を偏光子を通過させ、直接光検出器で検出した後、2偏波モードのビート周波数を周波数カウンタで測定する。もう片方は、偏波スイッチで1偏波モードの光を選択し、波長計でその発振周波数を測定する。最後に、ビート周波数と発振周波数から、温度変動の影響を除去した歪を求める。このセンサシステムの性能を評価するために、熱膨張率が岩盤に近い石英材料を用いてセンサをパッケージングし、その後、精密な歪と温度制御装置を用いて、歪と温度の感度、精度、および温度変動の影響の除去効果を評価する。また、DBRタイプとDFBタイプの比較も行う。上記の3つの具体的な研究計画を実施し、予測している性能を実現することで、新たな能動型多点化光ファイバ歪センサの構成およびその温度補償手法が確認できる。消耗品費70万偏波維持ファイバ、偏波維持型Er/Yb共添加ファイバ、偏波維持型光学部品(光ファイバカプラ、光アイソレータ、ポラライザ等)旅費30万海外旅費、国内旅費謝金等20万研究補助業務謝金等その他10万研究成果投稿料
癌細胞の接着選択性を示す血液適合性材料の精密合成

癌の簡便な早期診断手法の開発のためには、初期の癌組織から血液中に漏出される希少な癌細胞を選択的に補足できる血液適合性に優れた材料が必要である。本研究では、申請者が世界で初めて発見した血液適合性高分子の水和構造制御による癌細胞の選択的接着現象に着目した。高分子の化学構造と物性に変化による高分子鎖への水和状態と血液適合性・選択的癌細胞接着性との関係を調べた。新規に合成した血液適合性高分子の含水時に形成される中間水量に応じて、癌細胞がインテグリン依存および非依存的な接着機構で接着することが明らかになった。これらの血液適合性表面は、血中癌細胞の分離、薬剤スクリーニング技術に有益であると考えられる。本研究では、申請者が世界で初めて発見した血液適合性高分子の水和構造・運動性制御による癌細胞の選択的接着現象に着目し、高分子の主鎖や側鎖に導入する置換基の構造、導入位置、導入量、配列、が制御された新規高分子の精密合成による水和構造・運動性の制御を行うことを目的としている。本年度は、エチレングリコール構造を側鎖に導入した新規ポリマーを開環メタセシス重合法を用いて合成し、得られた高分子が発現する水和構造と血液適合性の相関性について検討した。エチレングリコール側鎖長を変更した高分子では、エチレングリコールユニット数の増加に伴う中間水量の増加が確認され、高分子の一次構造の制御によって中間水量の制御に成功した。血液適合性の発現に最も寄与している高分子物性を調べるために、血小板粘着数と高分子物性との相関性について検討した。ガラス転移温度や液滴法によって得られた接触角の値と血小板粘着数の関係を調べたが、高い相関は得られなかった。ポリマーの主鎖の分子運動性や材料表面の親水性だけではでは血液適合性の発現について説明できないことがわかった。次に、血小板粘着数と自由水、不凍水、中間水の関係について検討を行った。不凍水量や自由水量に対する血小板粘着数の関係を調べたところ、同じ不凍水量、自由水量を有するポリマーでも血小板粘着数に差が見られた。次に、中間水量と血小板粘着数の相関性について検討した。血小板粘着数と中間水量の相関性は他のポリマー特性よりも高く、中間水量の増加に伴った血小板粘着数の減少が見られた。中間水が存在しない材料表面では、最表面の不凍水によって吸着タンパク質の構造変化が多く生じ、血小板が多く粘着したと考えられる。本研究では、申請者が世界で初めて発見した血液適合性高分子の水和構造・運動性制御による癌細胞の選択的接着現象に着目し、新規高分子の精密合成による水和構造・運動性の制御を行う。時間分解能の高いin-situ ATR-IR測定を行い、PMEAと各水との相互作用を官能基レベルで解析したところ、PMEA側鎖のエステルカルボニル基と不凍水が相互作用し、側鎖末端のエーテル(メトキシ基)と中間水が相互作用していることが明らかとなった。この結果を踏まえ、本研究では、PMEA側鎖のエステル・エーテル間の炭素数を変更したとしてもPMEAと同様の水和構造を有する高分子が得られるのではないかと仮定した。そこで、エステル・エーテル間の炭素数を1ー6に増減したpoly(ω-methoxyalkyl acrylate)(PMCxA)類の合成を行い、水和構造の変化を調べるとともに、抗血栓性との相関性を検討した。炭素数を増加した高分子はPMEAと同様の血小板粘着数であることがわかった。アルブミン、フィブリノーゲンともにPMC3Aを境に吸着量が増加することがわかった。また、フィブリノーゲンの血小板粘着部位の露出量を測定したところ、炭素数を変更した高分子は、PMEAと同程度またはそれ以下の血小板粘着部位の露出量であることがわかった。以上の結果から、PMCxAは、炭素数の増加に伴いタンパク質の吸着量が増加するにも関わらず、フィブリノーゲンの構造変化を抑制する表面を構成していることが明らかとなった。これらの結果をもとに、高分子鎖への水和状態と血液適合性・選択的癌細胞接着性との関係を分子レベルで明らかにし、合成高分子と癌細胞との相互作用を予測できる評価方法を確立する予定である。細胞接着の上位因子となる中間水含量の異なる複数種の合成高分子に合成に成功し、細胞接着性との関係を明らかにし、論文化を行った。一部の材料に関しては、企業との共同研究が進行しており、将来の製品化に向け、合成条件の改良、大量合成方法の検討、分子量や分子量分布などの品質保証方法、滅菌方法の確立を進めている。また、基材へのコーティング方法やコーティング層の物性確認も進めている。また、動物実験レベルの評価に移行した材料もあり、従来型の合成高分子に対する優位性が下記らかになってきている。今後、機能発現のメカニズムの解明と安全性試験も進めていく予定である。これにより、革新的な初期癌診断用材料の分子設計技術を開発し、早期ヘルスケアイノベーションによる健康寿命の延長を実現を目指す。

本研究では、これまでに精密合成に成功した中間水含量の異なる複数種の合成高分子の有機溶媒に対する溶解性を確認し、スピンコーティング法により薄膜を作製した。薄膜表面の乾燥時、含水時の物理化学物性と水和構造・運動性と血液中の血小板、白血球、赤血球の接着数、血漿タンパク質の吸着量、変性度との関係を調べるために、含水時に形成される特定の水和構造である中間水量の異なるポリ(2ーメトキシエチルアクリレート)(PMEA)類似体上での細胞の接着機構の違いを利用し、PMEA類似体を用いて多種の細胞の中から目的のがん細胞のみの分離を行った。モデル細胞として、ヒト線維肉腫細胞株HT-1080細胞とヒト胃がん細胞株MKN1細胞など10種類のがん細胞を用いてPMEA類似体基板への接着性の評価を行った。細胞培養の結果、中間水を有するPMEA類似体には、がんの種類やEPCAMの発現に関わらずがん細胞が接着することがわかった。血球細胞と癌細胞に対する接着性の異なる高分子表面に対して、癌細胞をスパイクした血液や血漿を接触させることで、接着選択性と培地組成、培養時間との関係を明らかにすることに成功した。PMEA類似体を用いることにより、インテグリン依存的、あるいは非依存的な細胞接着性の違いを利用することで、異なる細胞種が混合した系から細胞を分離あるいは濃縮できる可能性が示された。また、トラップしたがん細胞の増殖性や抗癌剤に対する反応を調べるためにクローズド系の血液チップを作製し、血液チップ内の形状、注入液量、血液注入ポートからの血液注入流量設定、がん細胞接着選択性に必要な条件を明らかにした。さらに、これらの結果をもとに、目的達成により適した中間水量を有する高分子合成の設計指針として、コーティング表面へのフィブロネクチン吸着分布構造などを検討し、表面設計のための新しい知見を得た。癌の簡便な早期診断手法の開発のためには、初期の癌組織から血液中に漏出される希少な癌細胞を選択的に補足できる血液適合性に優れた材料が必要である。本研究では、申請者が世界で初めて発見した血液適合性高分子の水和構造制御による癌細胞の選択的接着現象に着目した。高分子の化学構造と物性に変化による高分子鎖への水和状態と血液適合性・選択的癌細胞接着性との関係を調べた。新規に合成した血液適合性高分子の含水時に形成される中間水量に応じて、癌細胞がインテグリン依存および非依存的な接着機構で接着することが明らかになった。これらの血液適合性表面は、血中癌細胞の分離、薬剤スクリーニング技術に有益であると考えられる。血液適合性を有する細胞選択性接着材料の開発を進め、生体親和材料に関する多くの新知見を得るなど順調に研究が進んだ。本研究では、バイオ界面水に着目した生体親和性高分子のスクリーニングにつながる中間水コンセプトを見いだしている。中間水は、高分子鎖と特定の相互作用を示す分子運動性の高い水であり、生体親和性を示す合成高分子とタンパク質、核酸、糖類などの天然高分子に共通して観測されることを示した。また、中間水量を制御することにより、リガンドフリーの条件下で癌細胞を選択的に捕捉できることを明らかにした。医療用材料設計・合成に関する知的財産権の出願を行い、さらに企業との共同研究を推進している。この研究の成果は、個別化医療デバイスの開発へ繋がるものと期待できる。これまでに精密合成に成功した中間水含量の異なる複数種の合成高分子の有機溶媒に対する溶解性を確認し、スピンコーティング法により薄膜を作製する。
リター分解速度の定量的測定の教材化

中等教育の生物において、土壌生態系に関する実習は土壌生物の機能の定性実験に留まることが多く、植生や季節によるリター分解・供給速度の違いなどの定量調査は敬遠されやすい。調査準備時間の確保が困難であることや、簡便な実習教材が開発されていないことなどがその理由として挙げられる。そこで、植生や季節の違いと分解速度の関係の理解につながる教材開発を目指した。また、リターを網状袋に入れて土に埋設するリターバッグ法は準備に手間がかかるため、学校現場での実施が容易なリターバッグ代替材料の探索も目指した。照葉樹林とアカマツ林の落葉層にセルロースシート、ろ紙、ティーバッグ(緑茶とルイボス)、リターバッグ(照葉樹林ではアラカシ、アカマツ林ではアカマツのリターを用いた)を10, 11, 1, 2月下旬に埋設し、3ヶ月後に回収した。ほとんどの材料で植生による分解速度の違いを検出することができたため、リターバッグの代替材料となり得ることが明らかになった。照葉樹林では緑茶が、アカマツ林ではルイボスがリターバッグの分解速度に近い値を示したことから、自然界の分解速度を調査したい場合にはこれらのティーバッグが有用な代替材料になると考えられる。季節変化を検出したい場合もティーバッグが代替材料となり得ることが示された。実習目的に合わせて代替材料を選び、植生や季節によるリター分解・供給速度の違いを定量化する教材を開発した。敬遠されがちな生態学に関する実習の実施促進に貢献できる教材になると考えられる。
Ｂｒａｓｓｉｃａ　ｒａｐａにおける生殖的隔離遺伝子の同定

種間交雑では,しばしば胚乳発生異常など種子形成時の生殖的隔離が障害となる.ハクサイやカブ等を含むBrassica rapaとダイコンを含むRaphsnus sativusの種間交雑では,胚乳発生の異常が生じる.しかしながら,B. rapa品種の「聖護院カブ」を種子親として用い,R. sativusの花粉を交雑した場合には,例外的に低頻度ながらも種間の生殖的隔離が打破される.これまでに,雑種形成能力を有する「聖護院カブ」と雑種形成能力のない「チーフハクサイ」を用いた遺伝解析から、B. rapaの雑種形成能に関わる3つのQTLを同定し,その内、2つのQTL領域内に座乗するBrFIE及びBrMSI1の2つの遺伝子において,機能に影響を及ぼすと推定されるフレームシフト変異を見出している.BrFIEおよびBrMSI1は,ポリコーム複合体構成因子をコードしている.ポリコーム複合体は、MADS-box転写因子であるPHE1やAGL62の発現を抑制することで正常な胚乳発生を制御している.そこで,B. rapaのポリコーム複合体標的遺伝子と推定されるBrPHE1及びBrAGL62について,自殖種子及びR. sativusとの雑種種子での発現解析を行った.自殖・雑種種子に関わらず「聖護院カブ」由来のゲノムを持つ場合,標的遺伝子の発現レベルは「チーフハクサイ」のそれらより低い傾向にあった.このことから「聖護院カブ」では,恒常的にポリコーム複合体による標的遺伝子の制御が強く,それによって種間交雑でも胚乳発生に関わる遺伝子を正常に制御することができているため,生殖的隔離を打破している可能性が考えられた.ナチュラルバリエーションの中から,生殖的隔離を引き起こす因子としてポリコーム複合体の関与を示したのは初めての結果である.ポリコーム複合体の種内変異の重要性を示した例はこれまでになく,本研究成果から種間交雑で見られる生殖的隔離の分子機構に関与する重要な知見を得ることができた.26年度が最終年度であるため、記入しない。26年度が最終年度であるため、記入しない。これまでに、Brassica rapaとRaphanus sativusの属間交雑において、B. rapaの雑種胚崩壊性に関わる3つのQTLを同定している。B. rapaの雑種胚崩壊性に関わるQTLは、その遺伝子型組合せによって雑種形成率が大きく異なる。そこで、R. sativus以外の種との種間交雑においても同様の効果を有するのかを調査するため、B. rapaの近縁種であるB. nigra、B. oleracea、B. napusとの種間交雑を行った。その結果、B. oleraceaの花粉を交雑した場合では、雑種種子は得られなかったが、B. nigra及びB. napusの花粉を交雑した場合に、雑種種子が得られた。特に、R. sativusとの交雑で最も雑種形成率が高い遺伝子型組合せの系統において、非常に高い雑種形成能が見られた。この結果から、雑種胚崩壊性QTLの効果は、花粉親が特定の種に限定された効果ではない可能性が考えられる。また、B. napusとの雑種形成率に関与するという結果は、生殖的隔離機構の解明だけでなく、遺伝子組換え作物の組換え遺伝子拡散問題にも貢献できると考えられる。B. rapaとR. sativusとの属間交雑から得られた雑種種子の発達日数ごとのパラフィン切片を作成し、雑種種子の発達様式を組織学的に観察したところ、雑種種子では、胚発達の停止と共に胚乳発達の遅延が観察された。胚乳は、胚発達を補助する組織であるため、属間交雑による雑種胚崩壊性の原因は、雑種種子における胚乳の発達遅延にある可能性を示した。QTL領域内に座乗するBrFIE及びBrMSI1の2つの遺伝子は、共に胚乳発生において重要な働きをする遺伝子であると考えられるため、属間交雑における雑種形成能を決定する遺伝子の候補であると考えられる。そこで、BrFIE及びBrMSI1それぞれについて形質転換を試みた。しかし、形質転換体が得られず、雑種形成能との関連は調査できなかった。種間交雑では,しばしば胚乳発生異常など種子形成時の生殖的隔離が障害となる.ハクサイやカブ等を含むBrassica rapaとダイコンを含むRaphsnus sativusの種間交雑では,胚乳発生の異常が生じる.しかしながら,B. rapa品種の「聖護院カブ」を種子親として用い,R. sativusの花粉を交雑した場合には,例外的に低頻度ながらも種間の生殖的隔離が打破される.これまでに,雑種形成能力を有する「聖護院カブ」と雑種形成能力のない「チーフハクサイ」を用いた遺伝解析から、B. rapaの雑種形成能に関わる3つのQTLを同定し,その内、2つのQTL領域内に座乗するBrFIE及びBrMSI1の2つの遺伝子において,機能に影響を及ぼすと推定されるフレームシフト変異を見出している.BrFIEおよびBrMSI1は,ポリコーム複合体構成因子をコードしている.ポリコーム複合体は、MADS-box転写因子であるPHE1やAGL62の発現を抑制することで正常な胚乳発生を制御している.そこで,B. rapaのポリコーム複合体標的遺伝子と推定されるBrPHE1及びBrAGL62について,自殖種子及びR. sativusとの雑種種子での発現解析を行った.

自殖・雑種種子に関わらず「聖護院カブ」由来のゲノムを持つ場合,標的遺伝子の発現レベルは「チーフハクサイ」のそれらより低い傾向にあった.このことから「聖護院カブ」では,恒常的にポリコーム複合体による標的遺伝子の制御が強く,それによって種間交雑でも胚乳発生に関わる遺伝子を正常に制御することができているため,生殖的隔離を打破している可能性が考えられた.ナチュラルバリエーションの中から,生殖的隔離を引き起こす因子としてポリコーム複合体の関与を示したのは初めての結果である.ポリコーム複合体の種内変異の重要性を示した例はこれまでになく,本研究成果から種間交雑で見られる生殖的隔離の分子機構に関与する重要な知見を得ることができた.26年度が最終年度であるため、記入しない。26年度が最終年度であるため、記入しない。雑種胚崩壊性の原因が、胚乳である証拠を示すことができ、その有力な候補遺伝子を挙げることができたが、形質転換による候補遺伝子の証明ができなかったために、原因遺伝子を同定することができなかった。これは、B. rapaの再分化効率が極めて低いことが原因と考えられる。形質転換による証明は、残り期間では困難であるため、候補遺伝子に制御される下流遺伝子の解析を行うことによって、候補遺伝子が雑種胚崩壊性への関連の有無を考察する。また、胚乳発生に関わる遺伝子群の解析を行うことで、B. rapaの雑種胚崩壊性の分子機構を推定する。
転倒パタンを類型化する手法の考案

転倒挙動から転倒パタンの類型化を試みたが,疑似的な挙動ではデータの信頼性や危険を伴う等の限界があった。そこで転倒状況を的確に可視化するチェックシートを考案することにした。実際に転倒した28件を対象に信頼性等を確認したが,概ね可視化ツールとして有効であったが,いくつかの問題があったため最終版にて改良した。今後は具体的な対策や負傷部位に対応したプロテクター等の開発に発展させることが重要と考えている。平成17年から転倒は労働災害のワーストワンとなり,平成20年までの4年間も同様の結果となっている。このような中,50歳以上の高年齢労働者が増加しており,同時に転倒事故が増加しており,その対策は急務になっている。転倒リスクに関する研究は多方面から進められているが,現場での対策立案のもとになる詳細な被災状況,例えば,どの方向に転倒した?,踵を引っかけた?,つまずいた?,尻もち?,膝打ち?等の転倒パタンの報告は皆無であるため,発生状況を反映しない転倒リスクで予防策に結び付けざるを得ないのが実情である。そこで本研究は,転倒災害の発生状況を反映した予防策が提案できるようにするために,転倒した.しそうになった時の身体挙動にもとづいて転倒パタンを的確に類型化する手法の考案を目的とした。方法としては,床面と同一平面上のマットに異なる方向,滑り,踵の引っかけ,つまずき,尻もち,膝打ち等の転倒について若年男性を被験者として模擬的に再現し,3軸加速度センサー等を用いて様々な転倒がもたらす特徴的な身体挙動をもとに類型化を検討した。なお,新たに宅配業・ビルメンテナンス業からの協力を得ることができることになったため,前述事業者の安全担当者と議論を重ね,現場レベルで記入することで類型可能なチェックシートを作成した。現在は実験・チェックシート共にデータ収集に努めている。これまでの成果は日本産業衛生学会関東地方会第251回例会にて発表した。平成17年から転倒は労働災害のワーストワンとなり,平成23年現在も変わっていない。この背景の一因として50歳以上の高年齢労働者の増加があり,65歳以上の高齢者よりも比較的加齢変化が少ない50歳代についても転倒災害防止について検討する必要性が高くなった。このように転倒災害は多くなり,転倒リスクについての検討がされているものの,詳細な発生状況(転倒型,転倒方向等)に関する報告は皆無であるため,転倒防止策が実情と結び付いていない可能性がある。本研究は,転倒災害の発生状況を反映した予防策が提案できるようにするために,転倒した・しそうになった時の身体挙動にもとづいて転倒パタンを的確に類型化する手法の考案を目的とし,平成22年度に作成した現場レベルで記入することで類型可能なチェックシートを用い,主にビルメンテナンス業従事者を対象に,チェックシートの集計結果から転倒防止策に必要な情報を取得できるか等について検討した。その結果,チェックシートを用いた被災者ヒアリングによって転倒状況の大枠を把握できることが確認された。ただし現場との議論で評定者間の解釈の差異が生じる可能性についての指摘があったため,記入データの信頼性を高めるために記入事例を含む評定者用マニュアルを作成した。また全体の特徴として,1)転倒は前・後方向であった2)どのように転倒したかをよく覚えていないのが半数程度であった3)転倒時に手をついても抑えきれずに他の部位を負傷したのが数例あった等が確認された。チェックシートの結果は類似災害防止の啓蒙資料とすることや,作業着にプロテクター機能を内蔵させる等の対策に結びつける根拠として活用できるものと考えられた。なお,当初予定していた転倒挙動を抽出する被験者実験は疑似的動作であること等による結果の信頼性に問題があったため,有益な成果を得ることができなかった。
ヘルペスウイルスをベクターとした動物の原虫病に対する組換えワクチンの開発に関する基礎研究

得られた主な研究成果は以下のとおりである。1)動物ヘルペスウイルスのベクター化ネコヘルペスウイルス1型(FHV-1)、イヌヘルペスウイルス(CHV)、ウシヘルペスウイルス1型(BHV-1)、ウマヘルペスウイルス4型(EHV-4)、マレック病ウイルス2型(MDV-2)などベクター化候補ウイルスについて幅広い遺伝子検索を行い、TK、gE、gIなど外来遺伝子挿入可能な候補遺伝子を同定した。これらの遺伝子は、ウイルス増殖には必ずしも必要としないため簡単に欠損させることができ、また、これらの遺伝子を欠損させたウイルスは動物に接種した場合その病原性が野生型と比べ著しく低下することを確認した。2)原虫抗原遺伝子のクローニングトキソプラズマ、ネオスボラ、バベシア、クリプトスポリジュウム及びトリバノソーマなど主要動物病原原虫のcDNAライブラリーを作製し、イムノスクリーニング法によりそれぞれの主要抗原遺伝子を同定・クローニングし、その性状解析を行った。新しく同定或いは性状解析した抗原遺伝子としてB.equiのP30、P34、P82;B.caballiのP18、P48、P104;B.gibsoniのP29、P50、P130;N.caninumのP36、P43;T.gondiiのP22、P30、P43、P54などが挙げられる。3)原虫抗原を発現する組換えヘルペスウイルスの構築N.caniumのP36とP43を発現する組換えCHV、T.gondii P22、P30、P54を発現するFHV-1、C.ParvumのP23を発現するBHV-1などの構築に成功した。ヘルペスウイルスにより発現された多くの組換え原虫抗原は虫体由来の天然型抗原に類似した抗原性を有していることが確認された。4)試作組換えワクチンの感染防御効果N.caniumのP43(NcSRS2)を発現する組換えCHV(CHV/NcSRS2)を鼻内接種したイヌでは、虫体由来の天然型NcSRS2抗原に特異的な液性免疫が有効に誘導されることが、また、T.gondii P54(ROP2)を発現するFHV-1(FHV-1/TgROP2)を鼻・口内接種したネコでは、トキソプラズマ原虫感染に対する部分的感染防御効果が認められた。一方、C.parvumのP23を発現するBHV-1(BHV-1/CpP23)をウサギに接種して得られた抗血清にはクリプトスポリジウム原虫の増殖抑制活性が認められた。本研究はヘルペスウイルスをベクターとした動物の原虫感染症に対する組換えワクチンを開発することを最終目的とし、以下の基本手順により実施される。1)各種病原性原虫のcDNAライブラリーを作製する。2)主要抗原遺伝子を検索し、クローニングする。3)それぞれに対応するヘルペスウイルスベクターに挿入し、種々組換えウイルスを構築する。

4)組換えウイルスにより発現された各原虫タンパク質の抗原性と免疫原性が虫体由来のそのものと一致するか調べる。5)自然宿主における各種原虫感染症に対する組換えワクチンの感染・発症防御効果を総合的に検討する。本年度までに得られた主な成績は以下の通りである。1)トキソプラズマ原虫:T.gondiiの主要表面抗原P22、P24、P30、P43、P54、SUS1遺伝子をクローニングし、大腸菌発現ベクターを用いて大量に発現し、その発現産物をマウスに免疫してそれぞれの抗血清を得た。2)ネオスポラ原虫:N.caninumの主要免疫原性タンパク質P36とP43遺伝子をクローニングし、組換えワクシニアウイルスを作製した。組換えウイルスをマウスに免疫した後にネオスポラ原虫で攻撃したところ、有意な感染防御効果が認められた。3)クリプトスポリジウム原虫:C.parvumの主要免疫原性抗原P15、P23遺伝子をクローニングし、組換えワクシニアウイルスを作製した。4)バベシア原虫:B.caballiの主要抗原P48とB.equiの主要抗原P30、P34遺伝子をクローニングした。5)トリパノソーマ原虫:T.congolenseの主要抗原P37遺伝子をクローニングした。本研究はヘルペスウイルスをベクターとした動物の原虫感染症に対する組換えワクチンを開発することを最終目的とし、以下の基本手順により実施される。1)各種病原性原虫のcDNAライブラリーを作製する。2)主要抗原遺伝子を検索し、クローニングする。3)それぞれに対応するヘルペスウイルスベクターに挿入し、種々組換えウイルスを構築する。1)トキソプラズマ原虫:T.gondiiの病原性株と弱毒株の主要抗原(SAG1、SAG2、SAG3、GRA1、GRA2、GRA3、GRA4)遺伝子の全塩基配列の比較検討を行った。2)ネオスポラ原虫:N.caninumの主要免疫原性タンパク質P36とP43遺伝子をイヌヘルペスウイルスベクターに挿入し、その発現産物の抗原性を確認した。3)クリプトスポリジウム原虫:C.parvumの主要免疫原性抗原P15とP23遺伝子を発現する組換えワクシニアウイルスを接種したマウスで特異的抗体の産生を確認した。4)バベシア原虫;B.equiの主要抗原P30、P34遺伝子をバキュロウイルスベクターに挿入し、その発現産物の抗原性を確認した。1)トキソプラズマ
ミトコンドリアDNA・タンパク質巨大複合体構成成分の同定

(目的)ヒトmtDNAの維持におけるヌクレオイド構造の役割を明らかにするため、まずヌクレオイド構成成分の同定を目的とした。ヒトmtDNAヌクレオイドの精製には、その主要構成成分であるミドコンドリア転写因子A(TFAM)に対する抗体で免疫沈降するというアプローチを取った。特にヌクレオイドのコアな構成成分を明らかにする目的で、架橋剤を用い、mtDNAにクロスリンクされるタンパク質の同定を試みた。(成果)1)ヒトmtDNAに結合クンパク質ホルムアルデヒドによる架橋反応後、mtDNA -タンパク質複合体を抗TFAM抗体で免疫沈降し、1次元SDS-PAGEに展開後、ゲル全体を40に細切し、トリプシン消化後LC/MS/MSにてすべての切片に含まれるタンパク質を同定した。HeLaおよびJurkat細胞を用いてそれぞれ2回計4回のすべての実験において、架橋剤プラス時のみに見出されるタンパク質はわずか5分類に集約できた。(4)TCAサイクル関連(5)脂肪酸β酸化系このように、非常に限られたグループに分類できることはこのクロスリンク免疫沈降系の特異性の高さを示している。また、mtDNAがTCAサイクルと脂肪酸β酸化系代謝経路の効率的な進行のための足場となっている可能性と両代謝経路タンパク質のいくつかは、ヌクレオイドの維持にも働くbifunctinalなタンパク質である可能性を示唆している。(2)ヌクレオイドのmtDNA維持における役割TFAM過剰発現細胞株の作製とRNAiノックダウンにより、TFAMが主要なmtDNAコピー数の制御因子であり、ヌクレオイド構造がmtDNA安定性に必須であることを明らかにした。非常に強い酸化ストレス下にあって、おそらく多くのミトコンドリアゲノムは修復しきれない酸化傷害を受け、そのようなDNAは選択的に分解されることでむしろ変異の蓄積を防いでいることが示唆される。継続的な複製は失われたDNAを補っていると考えられる。つまり、ミトコンドリアゲノムでは、DNA複製は変異の発生防御の役割も担っていると申請者は考えている。このシステムがミトコンドリアゲノムにおいては主要な役割を果たしている遺伝情報維持機構ではないかとの仮説を立てている。そして遺伝情報維持のために、修復、複製、分解に関する酵素群は有機的に連係して大きなDNA-蛋白質複合体(ミトコンドリアゲノムヌクレオイド構造)を作り、ミトコンドリアゲノムを維持していると考えている。ミトコンドリアゲノムの維持に中心的役割を果たしているmitochondrial transcription factor A (TFAM)はHMGファミリー蛋白質の一員であるが、申請者らはこのTFAMがミトコンドリアDNAの全周をくまなく覆っているミトコンドリアゲノムヌクレオド構造の主要な構造蛋白質であるとのデータを得ている。その、強いDNA結合能と豊富に存在する性質を利用して、このTFAMに対する抗体でヌクレオイド構造体そのものを免疫沈降する系を確立した。現在、免疫沈降されたミトコンドリアDNA蛋白質複合体構成蛋白質群を同定する工程へ入り、約20の主要バンドの蛋白質の同定を終えている(理研、瀧尾研究室と共同研究)。引き続き、マイナーバンドの蛋白質の同定をさらに進めている。平行して、同定を終えたすべて蛋白質のcDNAクローニングし、発現精製し、抗体を産生する予定であり、すでに、複数の蛋白質関して、抗体作製のための免疫作業に入っている。(目的)ヒトmtDNAの維持におけるヌクレオイド構造の役割を明らかにするため、ますヌクレオイド構成成分の同定を目的とした。ヒトmtDNAヌクレオイドの精製には、その主要構成成分であるミトコンドリア転写因子A(TFAM)に対する抗体で免疫沈降するというアプローチを取った。(成果)

1)ヒトmtDNAに結合タンパク質ホルムアルデヒドによる架橋反応後、mtDNA-タンパク質複合体を抗TFAM抗体で免疫沈降し、1次元SDS-PAGEに展開後、ゲル全体を40に細切し、トリプシン消化後LC/MS/MSにすべての切片に含まれるタンパク質を同定した。HeLaおよびJurkat細胞を用いてそれぞれ2回計4回のすべての実験において、架橋剤プラス時のみに見出されるタンパク質はわずか5分類に集約できた。(4)TCAサイクル関連(5)脂肪酸β酸化系このように、非常に限られたグループに分類できることはこのクロスリンク免疫沈降系の特異性の高さを示している。また、mtDNAがTCAサイクルと脂肪酸β酸化系代謝経路の効率的な進行のための足場となっている可能性と両代謝経路タンパク質のいくつかは、ヌクレオイドの維持にも働くbifunctinalなタンパク質である可能性を示唆している。2)ヌクレオイドmtDNA維持における役割TFAM過剰発現細胞株の作製とRNAiノックダウンにより、TFAMが主要なmtDNAコピー数の制御因子であり、ヌクレオイド構造がmtDNA安定性に必須であることを明らかにした
細胞周期G2からM期への進行制御

出芽酵母G2よりM期への移行にはユビキチンリガーゼであるAnaphase promoting complex(APC)がCdc20依存的にM期インヒビターPds1や、S期サイクリンClb5をユビキチン化し、分解へと導く。温度感受性cdc20の抑圧変異を単離したところ、低温感受性pdr13とzuol、ベノミル感受性cdc55変異が単離された。フォスファターゼ2AのBサブユニットであるCdc55は核内微小管が動原体に結合したかをモニターするスピンドルチェックポイントコントロール経路に関与している。本研究では温度感受性cdc20の復帰変異株の解析を切り口に、APCの活性化・不活性化、スピンドルチェックポイントコントロールなど、G2よりM期への移行における細胞周期制御を分子レベルで解明することを目的とする。cdc55株をベノミル存在下で同調培養し、経時的にM期インヒビターPds1やS期サイクリンClb5の蛋白量を検出したところ、Pds1,Clb5は分解したが、M期サイクリンClb2の分解は起こらなかった。FACSによりDNA含量を調べたところ、DNA再複製は起こらなかった。また、CDKを負に制御するSwe1キナーゼとは関係がないことを明らかにした。従って、Mad2経路とは異なる経路で、Cdc20依存的APCを制御していることが明らかとなった。フォスファターゼの標的因子を同定するため、野生型とdc55株でのAPC構成因子や、Cdc20活性化因子のリン酸化、複合体の安定性を比較している。
新規な超イオン伝導ガラスの創製とキャラクタリゼーション

本研究は、Li_2S-SiS_2系をベースとするLi_2S-SiS_2-Li_4SiO_4系オキシスルフィド系ガラスのイオン伝導度および熱的安定性における混合アニオン効果に着目し、このガラスの構造解析を行うことによりこの効果の本質的理解を深めながら応用展開することを目的としている。ここでは、このような系のガラスの高いイオン伝導性および優れた熱的安定性とガラス構造の関係について明らかにした。本年度得られた成果は以下の通りである。1)^<29>Si MAS-NMR測定の結果から、ベースガラスに少量のLi_4SiO_4を添加すると、硫黄と酸素の両方の配位したケイ素がガラス中に多量に存在することがわかった。一方、多量のLi_4SiO_4を添加すると、このようなケイ素は減少した。2)X線光電子スペクトルの結果から、少量のLi_4SiO_4を添加したガラス中では、硫黄は非架橋状態、酸素は架橋状態で主に存在し、多量に添加するとS^<2->や非架橋酸素が多く存在することが明らかになった。3)5mol%のLi_4SiO_4を添加したガラス中には非架橋硫黄、架橋酸素が主に存在し、これらはリチウムイオンをトラップしにくいために、このガラスは高い伝導性を示すものと考えられる。さらに添加するとリチウムイオンをより強くトラップすると考えられるS^<2->や非架橋酸素の割合が増加するため、ガラスの伝導性は低下すると解釈することができる。4)5mol%のLi_4SiO_4を添加したガラスは広い電位領域において高い電気化学的安定性を示すが、これは、このガラス中ではアニオン種の酸化反応の速度が非常に遅く、実際に酸化されるまでに大きな過電圧が生じるためと考えられる。20mol%のLi_4SiO_4を添加したガラス中では、S^<2->が多く存在し、これが電気化学的に酸化されることにより、ガラスの電気化学的安定性が低下するものと考えられる。
超多重並行処理アーキテクチャと宣言型ソフトウェア方式実用化の研究

本試験研究によって得られた成果は、主に、1.超多重並行処理アーキテクチャの設計と評価、2.宣言型言語の設計とその処理系開発の二つに分けられる。1.超多重並行処理アーキテクチャに関しては、Datarolマシンとよぶ、データ依存に沿うマルチスレッド・コントロールフロー・プログラムを効率的に実行するプロセッサの設計を行ない、そのLSI設計データとレジスタ転送レベルのソフトウェアシミュレータを作成した。これらの設計試作によって、関数型プログラムの高並列実行性能など、方式の評価を行ないDatarolアーキテクチャ実用化可能性をを明らかにした。また、超並列マシンで問題となる資源管理・負荷制御の問題を解決する実行制御方式をDatarolマシン上で具体化し、その有効性を明らかにした。さらに、これらの研究を通して、Datarolアーキテクチャの特徴である並列実行の効率性を落さずに既存の商用プロセッサLSIチップを利用してハードウェアコスト低く押えることのできるDatarol-IIプロセッサ方式を発案した。Datarol-IIについては今後引続き研究を進め、より実用性の高い超多重並行処理アーキテクチャを基礎とする超並列マシンの開発を進めて行く。2.宣言型言語と処理系開発に関しては、関数型言語Validを設計し、その処理系として、データフロー解析に基づくコンパイル方式を具体化した。このコンパイラは関数型言語ValidからDatarolマシンコードを抽出する。Datarolマシンコードは1.に述べたDatarolマシンで直接実行できるが、一方、本手法の応用として、関数型言語の商用並列計算機上へのコンパイラ構成方式を開発した。本方式は、データフロー解析によって抽出したDatarolコードを商用並列計算機の機械語に変換し実行させるものである。関数型プログラムでの関数本体コードを逐次化し、関数呼び出しを並行プロセスとして起動し実行する。並行処理を効率化するためのプロセス管理機構も合わせて開発した。いくつかのベンチマークプログラムによって評価を行ない、関数型プログラムを本方式によってコンパイル・実行したときの性能が、同一問題を手続き型言語(C言語)で記述し実行させたときのものと比肩できることを明らかにした。本研究では、並列処理に適した新しいソフトウェアおよび計算機方式を開発することを目的として、関数型言語や論理型言語などの宣言型言語を高並列処理によって高速に実行する計算機方式の実用化を目指す。具体的には、関数型プログラム方式と論理型プログラム方式を集合概念で統一して処理する新しい宣言型プログラミング言語の設計、宣言型プログラムからデ-タ依存解析によって並列実行コ-ド(Datarol)を抽出・生成する実用的コンパイラの構成方法、そのDatarolコ-ドをデ-タフロ-原理によって高並列に実行することのできるDatarolプロセッサの実用的構成技術を確立する。具体的には、宣言型プログラム言語とデ-タ依存解析法に基づくコンパイラを試作し、既存のマルチプロセッサ型並列コンピュ-タ上で方式のフィ-ジビリティを行なうと共に、16個のDatarolプロセッサからなる並列計算機のプロトタイプ試作を行なう。本年度は以下の項目について重点的に研究を進めた。(1)宣言型プログラム言語の使用設計:関数型記述、述語論理型記述、集合記述、拘束条件記述、パタン照合による関数・述語起動機能、非決定性記述、等の機能を含む。(2)宣言型プログラム・コンパイラの設計:デ-タ依存解析アルゴリズムの設計(多条演算系列の抽出、最適メモリ割り付けを含む)、Datarolコ-ドの生成、コンパイラ第1版作成、逐次型機械コ-ドへの変換・並列プロセス抽出、及び既存並列コンピュ-タ上での方式評価。(3)超多重並行処理マシンの設計:Datarol実行メカニズム、遅延評価機構、高階関数実行機構、構造デ-タ処理機構、Datarol機械語命令セットの使用決定。本研究は関数型プログラムや論理型プログラムなどの宣言型プログラムを高並列処理によって高速に実行する計算機方式の実用化を目指す。関数型プログラム方式と論理型プログラム方式を集合概念で統一して処理する新しい宣言型プログラム言語を設計し、宣言型プログラムからデ-タ依存解析によって並列実行コ-ドを抽出・生成する実用的コンパイラの構成法、得られる並列実行コ-ドをデ-タフロ-原理によって高並列に実行することのできる計算機の実用的構成技術を確立する。具体的には、宣言型プログラム言語とデ-タ依存解析法に基づくコンパイラを試作し、既存のマルチプロセッサ型並列計算機上で方式のフィ-ジビリティを評価するとともに、16個のDatarolプロセッサからなる並列計算機のプロトタイプの試作をおこなう。1.宣言型プログラムコンパイラの設計・Datarolコ-ド生成:並列実行制御支援用コ-ド生成・既存並列計算機上での方式評価:逐次型機械コ-ドへの変換、並列プロセス抽出、実行スケジュ-リング2.超多重並行処理マシンの設計・Datarolマシンにおける高階関数実行、遅延評価機構・Datarolマシンの並列実行制御、メモリ仮想化方式本試験研究によって得られた成果は、主に、1.超多重並行処理アーキテクチャの設計と評価、2.宣言型言語の設計とその処理系開発の二つに分けられる。

Datarol-IIについては今後引続き研究を進め、より実用性の高い超多重並行処理アーキテクチャを基礎とする超並列マシンの開発を進めて行く。2.宣言型言語と処理系開発に関しては、関数型言語Validを設計し、その処理系として、データフロー解析に基づくコンパイル方式を具体化した。このコンパイラは関数型言語ValidからDatarolマシンコードを抽出する。Datarolマシンコードは1.に述べたDatarolマシンで直接実行できるが、一方、本手法の応用として、関数型言語の商用並列計算機上へのコンパイラ構成方式を開発した。本方式は、データフロー解析によって抽出したDatarolコードを商用並列計算機の機械語に変換し実行させるものである。関数型プログラムでの関数本体コードを逐次化し、関数呼び出しを並行プロセスとして起動し実行する。並行処理を効率化するためのプロセス管理機構も合わせて開発した。いくつかのベンチマークプログラムによって評価を行ない、関数型プログラムを本方式によってコンパイル・実行したときの性能が、同一問題を手続き型言語(C言語)で記述し実行させたときのものと比肩できることを明らかにした。