hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
大気圧ヘリウムプラズマ照射を援用した光触媒反応向上による水素発生プロセスの開発

本研究では、環境に優しくクリーンかつ安定供給の持続が可能なエネルギー変換材料として注目を集めている半導体光触媒、特に酸化チタンに表面改質を施して高効率な可視光応答性光触媒が発現させる事を目的とする。高圧・高密度のヘリウムプラズマジェットを照射して酸化チタンに微細な表面構造を創製し、さらに水素プラズマを照射して表面改質を施す事で酸素欠損型光触媒が創製されると考えられる。本年度は、アーク放電式大気圧プラズマジェット照射装置に、反応ガス供給ポートとプラズマジェット照射直下を高温化するハロゲンランプ光源を追加設置して表面改質の環境を創製する計画だった。しかし、当該装置が入手困難なため、代替えとして既存のチャンバー方式大気圧プラズマ発生装置の活用に変更した。装置内プラズマ中で励起発生する中性ラジカル種を試料表面へ大量に引き寄せるためにバイアス電圧を試料台に印加するとともに、電気ヒータ加熱源を試料台に内蔵して中性ラジカル種の試料内部への熱拡散性を高める事で、当初計画と同等の表面改質効果が得られるように装置構成の設計・作製を検討した。その中で、酸化チタンに酸素欠損を起こす高圧・高密度のヘリウムプラズマを発生させるには、プラズマ発生電極は既設電極を取り外しガス流れ制御が容易な平行平板型電極を新規作製する。酸化チタン材料は絶縁物であるため、バイアス電圧を印加してプラズマ中の正イオンを引き寄せる必要があると結論づけた。ただし、通常の直流の負バイアスでは絶縁物のチャージアップにより効果がすぐに消滅してしまうので、高周波(13.56MHz)バイアスが適すると考えて印加できる機能を試料台に装備する事とした。本事業費内で目的を達成するため、アーク放電式大気圧プラズマジェット照射装置の代替えとして、既存のチャンバー方式大気圧プラズマ発生装置の活用に変更した。そのため、装置内プラズマ中で励起発生する中性ラジカル種を試料表面へ大量に引き寄せるバイアス電圧を試料台に印加するとともに、中性ラジカル種の試料内部への熱拡散性を高める電気ヒータ加熱源を試料台に内蔵する装置構成の設計・作製を検討する必要があった。考案した装置を活用すれば、酸化チタン表面に微細構造を創製し、さらに水素プラズマ処理による酸素欠損型光触媒の作製が可能になると考える。そこで、酸化チタンの表面改質条件に関する最適化を行って、可視光応答光触媒反応の発現を確認する。検討項目としては、酸化チタンの実験試料(金属チタンの酸化処理被膜の結晶性試料、アナターゼ型酸化チタン微粒子ゲル被膜の非結晶性試料)、プラズマの発生条件(高電圧値、パルス周波数、反応ガス種類、ガス流量、バイアス条件)、ガス供給方法を検討する。また、評価指標には、表面分析(XPS分析、XRD分析)、表面観察(SEM観察、TEM観察、AFM測定)の他、光触媒用光源を用いたメチレンブルー判定や揮発性有機化合物の除去量分析を行って光触媒作用の発現を確認する。

また、評価指標には、表面分析(XPS分析、XRD分析)、表面観察(SEM観察、TEM観察、AFM測定)の他、光触媒用光源を用いたメチレンブルー判定や揮発性有機化合物の除去量分析を行って光触媒作用の発現を確認する。本事業費内で目的を達成するため、アーク放電式大気圧プラズマジェット照射装置の代替えとして、既存のチャンバー方式大気圧プラズマ発生装置の活用に変更した。そのため、装置内プラズマ中で励起発生する中性ラジカル種を試料表面へ大量に引き寄せるバイアス電圧を試料台に印加するとともに、中性ラジカル種の試料内部への熱拡散性を高める電気ヒータ加熱源を試料台に内蔵する装置構成の設計・作製を検討する必要があった。考案した装置を活用すれば、酸化チタン表面に微細構造を創製し、さらに水素プラズマ処理による酸素欠損型光触媒の作製が可能になると考える。そこで、酸化チタンの表面改質条件に関する最適化を行って、可視光応答光触媒反応の発現を確認していく。
立体ラチス構造物の安定性と座屈後挙動を含む弾塑性性状に関する研究

1.ラチス柱の個材の曲げ座屈で定まる座屈荷重に及ぼす境界束材の剛性の効果を検討し、その剛性が柱の応力分比に応じたある値以上であれば、周期的座屈モードの有効強度を確保することを理論的に示し、実験と比較。2.二層剛節ラチスアーチの横面内弾性座屈について、その座屈荷重と座屈後挙動を荷重分布形状の効果を含めて理論的に検討し、各種解法の結果を比較した。非扁平の例では、対称荷重では個材の細長比とアーチの細長比の関係により、相対的に前者が小さいとき逆対称全体座屈が、逆のとき対称モードで個材座屈が生じ、荷重分布の非対称性が強いと個材座屈を生じる。片側載荷では座屈荷重は67割に低下する。連続体類似法は有効剛性と個材座屈で定まる有効強度を用いる方法で、個材座屈は連続体での強度破壊に当たる。連続体的解法は、全節点を未知数とする離散的取扱法に比べ計算量が少なく、特に摂動法は解析的方法であり繰返し法よりも速く、実用性がある。3.円筒形ラチスシェルの座屈解析近似モデルとして、部材の方向に弾性支持され弾性ヒンジ接合された曲がる部材からなる正多角形フレームを考え、均等外圧による座屈荷重が、剛部材を換算回転ばねで接続したフレームの式表示の座屈荷重と、両端ピンの個材座屈荷重の小さい方で近似され、接合弾性ヒンジが柔な場合にジグザグモードが現れ、個材座屈トジグザグ座屈を除き有効剛性を用いた円環で座屈荷重を近似できることを示した。円環では荷重の座屈後の作用方向の差、各種剛性の効果を含めて座屈荷重を式で表した。4.高層骨組を一端完全固定の異方性片持ちばりシャイベの集合であるチューブ構造として、巨視的性状を解析的に知る一方法を示した。6.ラチスドームの座屈現象を概観した。1.資料収集とまとめを進めている.2.(1)剛節ラチス柱の個材座屈に関して,弾性分岐座屈荷重を差分方程式の閉形解として示し,境界支持弾性がある値以上で繰返しモードの連続体類似理論で使う有効強度となり,未満であれば有効強度以下になることを示し,支持回転弾性の効果を実験的にも確かめた.(2)二層立体トラストの耐荷力に関して,四角錐から成るトラス平板の座屈後挙動を,部材の元たわみの影響を考慮した部材モデルによる弾塑性解析によって調べ,その耐力性状が実験結果とよく一致した.3.チューブ状の立体ラチス構造を,その面内有効剛性の内,軸直角方向の剛性を無視できる場合に,軸方向剛性と剪断剛性を用いて,軸直角方法に伸びない隔壁がある場合を含めての解析解を示し,ラーメン構造に適用した.4.剛節ラチスアーチの構面内弾性座屈荷重と座屈モードの研究(1)両端ピン支持の二層剛節ラチスアーチの構面内弾性座屈現象を,対称・逆対称を含む非対称荷重に対して,個材の曲げによる縮みで節点の有限変位を考慮した幾何学的非線形追跡法,具体的には弧長増分法で数値解析し,網目数と荷重の非対称率による,座屈荷重とモードの変化する性状を調べた.

(3)ラチスアーチを巨視的に連続体と見て,その有効剛性と有効強度を用い,変位モード仮定下での厳密解法を示し,(3)さらに対称あるいは逆対称荷重時を完全系と見て,荷重の非対称性を不完全性パラメータとしての摂動法による近似解法を示した.(4)以上で,全体座屈は有効剛性で定まり,個体座屈は有限変位を考えての断面力が有効強度に達した時に起ると結論した.5.円筒ラチスシェルの座屈解析の準備として,それが両端で支持され一様外圧を受ける場合を模した単純モデルとして,剛な材が材軸方向に弾性支持され弾性ヒンジで接合された正多角形環を考え,座屈荷重とモードを式の形で解き性状を検討した.1.ラチスアーチ構面内弾性座屈について二層剛節ラチスアーチの構面内弾性座屈について、その座屈荷重の座屈後挙動を荷重分布形状の効果を含めて理論的に検討し、各種解法の結果を比較した。非偏平の例では、対称荷重では個材の細長比とアーチの細長比の関係により、相対的に前者が小さいとき逆対称全体座屈が、逆のとき対称モードで個材座屈が生じ、荷重分布の非対称性が強いと個材座屈を生じる。片側載荷では座屈荷重は67割に低下する。連続体類似法は有効剛性と個材座屈で定まる有効強度を用いる方法で、個材座屈は連続体での強度破壊に当たる。連続体的解法は、全節点を未知数とする離散的取扱法に比べ計算量が少なく、特に摂動法は解析的方法であり、繰返し法よりも速く、実用性がある。2.円筒形ラチスシェルの座屈解析近似モデル円筒形ラチスシェルの座屈解析近似モデルとして、部材の方向に弾性支持され弾性ヒンジ接合された曲がる部材からなる正多角形フレームを考え、均等外圧による座屈荷重が、剛部材を換算回転ばねで接続したフレームの式表示の座屈荷重と、両端ピンの個材座屈荷重の小さい方で近似され、接合弾性ヒンジが柔な場合にジグザグモードが現れ、個材座屈とジグザグ座屈を除き有効剛性を用いた円環で座屈荷重を近似できることを示した。円環では荷重の座屈後の作用方向の差、各種剛性の効果を含めて座屈荷重を式で表した。3.高層骨組の巨視的性状の検討:高層骨組を立体ラチス構造と見て、その巨視的性状の解析的方法の検討を行った。4.ラチスドームの座屈現象の概観:ラチスドームの座屈現象の概観を、資料から、解析方法のまとめと今後の研究計画のために行った。
福祉・レスキュー分野への応用を意識した搭乗可能な不整地移動ロボットに関する研究

本研究では,積載物または搭乗者が乗る部位を水平に保ったまま,段差も含めた不整地を移動できる移動ロボットを開発した.本ロボットは,自動車のような4車輪型に,車輪以外の駆動軸数が最小の機構を付加したものであり,移動機能として,脚モードと車輪モードを持っている.コストも含めた実用性を念頭に置き,駆動軸数を最小とし,機構もシンプルなものとした.研究代表者が行ってきた脚車輪型ロボットの研究により,機構と内界センサの構成だけで,外界センサを使わずとも,屋外山林も含めた多くの不整地に対応できる移動技術が実現できた.ただし,従来研究で用いた脚機構主体型の脚車輪複合機構よりも,車輪機構を主体にして,対象不整地の移動を実現できる最低限の補助脚機構を備えた機構構成にすべきことが,安全性・実用性・簡易性などの面から分かった.また,特に以下の例のように,福祉工学やレスキュー分野において,搭乗可能な不整地移動ロボットが求められていることが,愛知万博に出展した「チャリべえ」の研究でも明らかになった.・障害者,高齢者などの歩行困難者が,車いすで屋外を自由に移動したいが,凹凸があり移動できない.・歩行困難者がQOLの向上につながる山林浴をしたいが,移動できない屋外自然地形が多い.・大規模災害時には瓦礫上を避難する必要があるが,車いすでは移動能力が不足し避難できない.そこで本研究では,車輪機構と簡易脚機能をもつ不整地移動ロボットを開発し,制御手法を構築することを目的とする.本研究を通じて,車輪主体型機構と内界センサの構成により実現できる不整地移動能力を探求することも目的である.本研究では,積載物または搭乗者が乗る部位を水平に保ったまま,段差も含めた不整地を移動できる移動ロボットを開発した.本ロボットは,自動車のような4車輪型に,車輪以外の駆動軸数が最小の機構を付加したものであり,移動機能として,脚モードと車輪モードを持っている.コストも含めた実用性を念頭に置き,駆動軸数を最小とし,機構もシンプルなものとした.地震などの被災地現場における移動や搬送(レスキュー分野),移動困難者の屋外での自律移動(福祉分野),林業や土木建設業など屋外現場での移動や搬送(産業分野)など,多くの分野において不整地移動ロボットの実現が強く望まれている.不整地移動ロボットの実用化のためには,経路計画および不整地移動能力の両方を総合的に議論する必要があるが,現時点では,それぞれの不整地移動能力は独自の機構と制御手法により達成している傾向があり,経路計画問題の検証用にも使えるようなシンプルな機構と制御手法で,かつ,十分な不整地移動能力をもつロボットの開発はあまり行われていない.そのため本研究では,経路計画問題などに取り組むプラットフォームにもなりうる実用的な不整地移動ロボットの実現を目指し,シンプルな機構で十分な不整地移動能力を備えた移動ロボットの検討と基礎的移動能力の確認を研究の第一段階として行う.検討の結果,「不整地移動能力と高速性という必要な機能は残しつつ,脚の自由度を極力減らした」機構の実現が,本研究で求めている実用性の高い不整地移動ロボットの一つとなりうることがわかった.具体的には,自動車のように4車輪型で,車輪が擢機構の先端に付き,脚の先のような機能も果たすことができる機構である.擢機構とは,ボートのオールのように,ある点を中心に3次元的に回転できるものである.提案する機構を用いてさまざまな不整地路面を移動するための移動戦略を議論したうえで,第一ステップとして3つの不整地路面に対して,移動能力をシミュレーションにより検証した.その結果,搭乗や積載するためのシート部を水平に保つたまま,3つの不整地を安定して移動可能であることがわかり,期待通りの効果が得られた.高齢者や移動困難者が屋外で自律的に移動できるような移動支援機械としての不整地移動ロボットの実現が望まれている。現在の不整地移動ロボットは、それぞれの不整地移動能力を独自の機構と制御手法により達成している傾向がある。そのため、対象とする移動路面に対して、十分な不整地移動能力を備えたシンプルな機構と高信頼度な移動制御手法を提案することが、多くの実用的なアプリケーションに結びつき、社会に貢献できると考えている。本研究では、都市環境程度の屋外不整地を対象路面とし、搭乗者または積載物が水平を保ちつつ、不整地路面を移動できる移動ロボットのハードウエアを開発した。これは、4つの能動車輪を持った車輪型であり、その他5軸の能動的な軸を持つことで、ステアリング機能や姿勢水平制御機能、簡易的な脚機能をもつものである。本年度の研究では、引き続き3つの代表的な不整地路面に対して水平姿勢制御をするように、ODEを用いてのシミュレーションと開発機を用いての実験を行い、その効果を検証した。その結果、車輪半径程度の連続的な不整地ではねらい通りの結果を得ることができた。その上で、より難しい不整地路面(具体的には車輪半径以上の段差地形)での移動戦略と移動制御手法を理論的に検討し、ODEを用いたシミュレーションと開発機での実験を始めた。まだ途中段階ではあるが、提案するシンプルな機構での段差上り制御手法の骨格ができつつある。研究を進めるにつれて、機構のシンプルさは、制御性、使用性、保守性、信頼性など多くの面から重要であることが再認識されたため、実施計画書記載の補助腕機構に関しては、必要な機能を持つより簡易的な機構か、制御手法の工夫による機能の実現で、その目的を達成する方向で理論的な検討を進めている。

高齢者や移動困難者が屋外で自律的に移動できるような移動支援機械としての不整地移動ロボットの実現が望まれている。現在の不整地移動ロボットは、それぞれの不整地移動能力を独自の機構と制御手法により達成している傾向がある。そのため、対象とする移動路面に対して、十分な不整地移動能力を備えたシンプルな機構と高信頼度な移動制御手法を提案することが、多くの実用的なアプリケーションに結びつき、社会に貢献できると考えている。本研究では、都市環境程度の屋外不整地を対象路面とし、搭乗者または積載物が水平を保ちつつ、不整地路面を移動できる移動ロボットのハードウエアを開発した。これは、4つの能動車輪を持った車輪型であり、その他5軸の能動的な軸を持つことで、ステアリング機能や姿勢水平制御機能、簡易的な脚機能をもつものである。本年度の研究では、昨年度までのランダムな凹凸地形での移動制御方法に加えて,より難しい不整地路面(具体的には車輪半径以上の段差地形)での移動戦略と移動制御手法を理論的に検討し、ODEを用いたシミュレーションと開発機での実験を行い、成果を得ることができた。提案するシンプルな機構を用いての不整地移動制御法の骨格ができつつある.研究を進めるにつれて、機構のシンプルさは、制御性、使用性、保守性、信頼性など多くの面から重要であることが再認識されたため、実施計画書記載の補助腕機構は見直すこととし、制御手法の工夫による機能の実現と、より簡易的な脚の導入の両面から検討をしている.ロボットが屋内屋外ともに活躍するには移動能力は必須であり,特に不整地移動が可能になるとその活動範囲は飛躍的に広がる.本研究の目的は,福祉・レスキュー分野での応用までを意識した搭乗可能な不整地移動ロボットの機構を開発し,制御手法を構築することである.今年度は,この目的を達成するために,以下のことを行った.・本研究で提案した新しい機構を持つ実験機サイズのロボットを用い,移動手法について理論的,実験的に検証した.・外部からの研究資金を獲得した上で,搭乗可能な実物サイズの不整地移動可能なパーソナルモビリティビークルを開発した.・開発した実物サイズのロボットに関して,その基本的な移動動作を確認した.また,基本的な移動能力を搭乗状態で実現できることを理論的,実験的に検証した.上記の成果により,積載部・搭乗部を水平に保ったまま段差や溝などを越えることもできる,実用的な車輪型移動体が実現できることを実証できた.なお,安定性,エネルギ効率性などを考え,陸上輸送機械の覇者である自動車をベースに,最小の駆動軸数のシンプルな機構を付加することで,脚移動モードを実現した.4車輪移動機械に対する脚機能の付加を,最小の駆動軸数で可能にしたため,実用フェーズの搭乗用機械や運搬機械を開発する際にコスト面でメリットがあり,また,シンプルな機構であるため運用面や保守面においてもメリットがある.これらは,ロボットを実用機械にする上で非常に重要な要素である.
国語科におけるメディア教育の開発に関わる実証的研究

3カ年にわたる研究の成果は、以下の3点に整理できる。1)国語科におけるメディア教育実践の可能性と問題点を明らかにするため共同研究を進め、研究に基づいた試行的な実践として、39件にも及ぶ授業実践(小学校(17実践)、中学校(20実践)、高校(2実践))を行うとともに映像・文字データ化し、それぞれを対象として理論的な検討を研究者の分担のもとで進めた。その結果、学年層ごとの中核的な実践上の課題、取り扱い可能なメディアの条件、今後の取り組みが期待できる授業実践のあり方を含めた実践研究上の包括的枠組みをわが国で初めて解明することに成功した。2)授業実践にあたって、海外の先行研究を理論的に解析したうえで、カリキュラムのベースとなる「能力表」を提案し、1)の試行的実践に際してその適否を分析的観点から検討し、現時点でのメディア教育における指標としての有効性を確認した。なお、この「能力表」もわが国初の提案であり、従来、教師の思いつきで取り組まれ、評価の対象外に置かれがちであったメディア教育にとって、学力向上を検討するうえでの階梯を提供した。3)リテラシー研究の観点からメディア・リテラシーを概観すると、先進的実践を推進している国にあっても、言語中心のステータスが維持され、一方で視覚的メディアの扱いが適切とは言えず、付加的な位置に置かれる事例もあった。本研究では、言語能力を中心としたリテラシーの構造を中核として拡張されたカテゴリーとして視覚的メディアを置き、カリキュラム構造のバランスに配慮した仮説を導出した。この仮説によって、メディア教育の意義を多くの教師と共有することが可能となり、研究推進上も大変に貢献があった。国語科において、メディアとの関わりを取り上げた先行研究は限られている。そのため、関係諸学の先行研究に学ぶとともに、独自の仮説的な枠組みを構築し、小・中学校における試行的な実践をおこない、実践研究をとおして検証するアプローチをとることで研究を進めた。初年度は基礎研究という位置づけのもと、資料収集・情報交換を中心にして、研究課題に対するアウトラインを把握することを主とした研究に従事した。研究にあっては、次の問いに答えることを目標とした。・国語科教育とメディア教育との関係をどのように設定するか。・国語科教育でメディアを学習に取り入れる意義は何か。・どのような可能性があるか。・メディア教育としてどのような能力育成を目ざすべきか。・実際の授業としてはどのように展開されるか。初年度の研究成果としては、次の4点が挙げられる。1国語科におけるメディア教育の意義や位置づけを明確にすることができた。2国語科メディア教育としての仮説的な能力表を提案することができた。3 1・2にもとづいて教材開発を行い、小・中学校における試行的な実践に着手した。4試行的な実践をとおして、検証のための基礎的なデータを収集した。国語科におけるメディア教育の開発に関わって、本年度は、次のような研究を推進した。・国語科メディア授業研究会の実施(2003年6月14目大手町サンケイプラザ)当日は全国から85名にのぼる出席者があり、活発な議論が展開された。本研究会では1年目の研究成果について発表・報告するとともに、2・3年目研究内容・研究方向に関わった検討を行った。また、同会では、2・3年目研究方針に関わった検討として、シンポジウム「国語科メディア教育にとって次の課題は何か」を行った。コーディネーターは中村敦雄助教授(群馬大学)がつとめ、登壇者として、浜本純逸教授(早稲田大学)、岩永正史教授(山梨大学)、大内善一教授(茨城大学)、芳野菊子教授(産能大学)の4名が登壇した。今回の議論については、後日文字化し、科研費の成果報告書に掲載する予定である。・国語科メディア教育に関する研究会(2003年11月22目川崎市立高津市民館)

当日は全国から30名にのぼる出席者があり、次のテーマについて、問題が明らかにされた。・メディア教育のカリキュラムフレームワーク・メディア教育における領域設定のあり方・メディア教育における授業方法論・メディア教育における学習材開発当日は、芳野菊子教授(産能大学)のグループを中心として、同グループが自主的に主催したオーストラリア連邦西オーストラリア州における研修にもとづく知見を踏まえた具体的成果を対象とした議論が行われた。・各分担グループによる各地区におけるメディア教育についての研究会研究分担者ごとに研究会を定期的に開催し、上記の問題の他に、次のテーマについて、問題が明らかになった。・国語科教育におけるメディア教育の位置・メディア教育における目標設定3カ年にわたる研究の成果は、以下の3点に整理できる。1)国語科におけるメディア教育実践の可能性と問題点を明らかにするため共同研究を進め、研究に基づいた試行的な実践として、39件にも及ぶ授業実践(小学校(17実践)、中学校(20実践)、高校(2実践))を行うとともに映像・文字データ化し、それぞれを対象として理論的な検討を研究者の分担のもとで進めた。その結果、学年層ごとの中核的な実践上の課題、取り扱い可能なメディアの条件、今後の取り組みが期待できる授業実践のあり方を含めた実践研究上の包括的枠組みをわが国で初めて解明することに成功した。2)授業実践にあたって、海外の先行研究を理論的に解析したうえで、カリキュラムのベースとなる「能力表」を提案し、1)の試行的実践に際してその適否を分析的観点から検討し、現時点でのメディア教育における指標としての有効性を確認した。なお、この「能力表」もわが国初の提案であり、従来、教師の思いつきで取り組まれ、評価の対象外に置かれがちであったメディア教育にとって、学力向上を検討するうえでの階梯を提供した。3)リテラシー研究の観点からメディア・リテラシーを概観すると、先準的実践を推進している国にあっても、言語中心のステータスが維持され、一方で視覚的メディアの扱いが適切とは言えず、付加的な位置に置かれる事例もあった。本研究では、言語能力を中心としたリテラシーの構造を中核として拡張されたカテゴリーとして視覚的メディアを置き、カリキュラム構造のバランスに配慮した仮説を導出した。この仮説によって、メディア教育の意義を多くの教師と共有することが可能となり、研究推進上も大変に貢献があった。
微生物の新規化合物分解・変換機能の高度化

芳香族炭化水素資化菌は原油による海洋汚染に対するバイオリメデイエーション,また新規有用化合物の生産の面からもきわめて重要で,近年国内外で研究が活発化している。本研究はロンドン大学,生化学研究との共同研究により環境中に広く分布しているビフェニル資化菌とベンゼン/トルエン資化菌を対象に分解代謝機能の解析を行い遺伝生化学的手法により微生物の高度化を図ることを目的とする。本年度の研究成果を以下に要約する。1.ビフェニル資化菌の代表菌株Pseudomomas Pseudoaligenes KF707のbphABCXD遺伝子クラスター(ビフェニルから安息香酸への代謝をコード)の構造と機能を明らかにした。bphAはビフェニルジオキシゲナーゼをコードしビフェニルをジヒドロジオールへ変換する酸素添加酵素である。本酵素は4つのサブユニットから構成され,大小2つのターミナルジオキシゲナーゼ(bphA1及びbphA2によりコード)フェレドキシン(bphA3)及びフェレドキシンレダクターゼ(bphA4)がNADHからの電子伝達系を構築し,ビフェニルに分子状酸素を導入する。bphBはジヒドロジオールデビドロナーゼ遺伝子,bphCは2,3-ジヒドロキシビフェニルジオキシゲナーゼをコードしビフェニルの環開裂を行う。bphDはヒドロラーゼ遺伝子で環開裂化合物から安息香酸と2-ヒドロキシペント2,4-ジエノイックアシッド(HPDA)を生成する。bphX領域には3つの読み枠が存在した。これら3つの酸素系はフェノール代謝遺伝子との類似性からHPDAからアセチルCoAへの代謝に関与するものと考えられる。2.ベンゼン/トルエン資化菌P.putida F1のtod遺伝子群はGibsonらによりクローン化され,その塩基配列が決定された。これをビフェニル資化KF707株のbph遺伝子と比べると非常に類似しており,todC1/bphA1,todC2/bphA2,todB/bphA3,todA/bphA4,todD/bphB,及びtodE/bphCの遺伝子産物のアミノ酸レベルでの相同性は53-65%の間にあった。ビフェニル資化菌KF707株はベンゼン/トルエンを全く分解できない。そこでtodC1C2BADE遺伝子群を含む組換えプラスミドpDTG351をKF707株に導入するとベンゼン/トルエン資化活性が現れた。更に興味あることにはtodC1C2のみの導入によっても上記活性が現れた。一方,トルエン資化菌F1株はビフェニルに増殖できない。そこでbphD(ヒドロラーゼ)を含む組換えプラスミドpMFB8を導入するとビフェニルに旺盛に増殖した。上記の結果からKF707株のbph遺伝子群とF1株のtod遺伝子群はターミナルジオキシゲナーゼとヒドロラーゼの違いにより,それぞれの基質に対する資化性の違いが生じることが明らかとなった。本実験ではビフェニル資化菌にトルエン代謝遺伝子を,逆にトルエン資化菌にビフェニル代謝遺伝子を導入することで,ビフェニル及びベンゼン/トルエンを同時に資化できる菌株の造成に成功した。3.ビフェニル資化菌KF707株は上記のごとくbphABCXD遺伝子群より構成されいてる。そこでKF707株染色体bph遺伝子上にトランスポゾンを部位特異的に導入した変異株を造成した。即ち,Tn5-B21(Tc^r)をbphA上にもつKF733株,bphB上にもつKF748株,bphC上にもつKF744株を取得した。bphA変異株はビフェニルを全くアッタクできず,bphB変異株はビフェニルからジヒドロジオールを,bphC変異株はジヒドロキシ化合物をそれぞれ蓄積した。また,bph変異株を用いる実験により,bph遺伝子にコードされている酵素系はビフェニルのもならず,PCBを含む多くのビフェニル誘導体,ビフェニルメタン,ジベンジル,ビフェニルエーテル,ベンザルアセトフェノンなどのビフェニル関連化合物に対しても広い基質特異性をもつことが明らかとなった。各種のトランスポゾン変異株を用いて上記化合物から中間代謝物を蓄積生産することが可能となった。

bphDはヒドロラーゼ遺伝子で環開裂化合物から安息香酸と2-ヒドロキシペント2,4-ジエノイックアシッド(HPDA)を生成する。bphX領域には3つの読み枠が存在した。これら3つの酸素系はフェノール代謝遺伝子との類似性からHPDAからアセチルCoAへの代謝に関与するものと考えられる。2.ベンゼン/トルエン資化菌P.putida F1のtod遺伝子群はGibsonらによりクローン化され,その塩基配列が決定された。これをビフェニル資化KF707株のbph遺伝子と比べると非常に類似しており,todC1/bphA1,todC2/bphA2,todB/bphA3,todA/bphA4,todD/bphB,及びtodE/bphCの遺伝子産物のアミノ酸レベルでの相同性は53-65%の間にあった。ビフェニル資化菌KF707株はベンゼン/トルエンを全く分解できない。そこでtodC1C2BADE遺伝子群を含む組換えプラスミドpDTG351をKF707株に導入するとベンゼン/トルエン資化活性が現れた。更に興味あることにはtodC1C2のみの導入によっても上記活性が現れた。一方,トルエン資化菌F1株はビフェニルに増殖できない。そこでbphD(ヒドロラーゼ)を含む組換えプラスミドpMFB8を導入するとビフェニルに旺盛に増殖した。上記の結果からKF707株のbph遺伝子群とF1株のtod遺伝子群はターミナルジオキシゲナーゼとヒドロラーゼの違いにより,それぞれの基質に対する資化性の違いが生じることが明らかとなった。本実験ではビフェニル資化菌にトルエン代謝遺伝子を,逆にトルエン資化菌にビフェニル代謝遺伝子を導入することで,ビフェニル及びベンゼン/トルエンを同時に資化できる菌株の造成に成功した。3.ビフェニル資化菌KF707株は上記のごとくbphABCXD遺伝子群より構成されいてる。そこでKF707株染色体bph遺伝子上にトランスポゾンを部位特異的に導入した変異株を造成した。即ち,Tn5-B21(Tc^r)をbphA上にもつKF733株,bphB上にもつKF748株,bphC上にもつKF744株を取得した。bphA変異株はビフェニルを全くアッタクできず,bphB変異株はビフェニルからジヒドロジオールを,bphC変異株はジヒドロキシ化合物をそれぞれ蓄積した。また,bph変異株を用いる実験により,bph遺伝子にコードされている酵素系はビフェニルのもならず,PCBを含む多くのビフェニル誘導体,ビフェニルメタン,ジベンジル,ビフェニルエーテル,ベンザルアセトフェノンなどのビフェニル関連化合物に対しても広い基質特異性をもつことが明らかとなった。各種のトランスポゾン変異株を用いて上記化合物から中間代謝物を蓄積生産することが可能となった。
フォトアフィニティーラベル法による細胞内輸送に関わる糖認識分子の解析

著者らは最近MDCK細胞の輸送小胞などに存在する膜タンパク質VIP36が高マンノース型糖鎖を認識することにより糖タンパク質の細胞内輸送に関わっていることを明らかにした(Hara-Kuge et al.,Glycobiology,9,833-839,1999)。さらに、新しい糖鎖の機能とそれに関連する糖鎖認識分子を明らかにする手段として、3種の反応基を有する架橋試薬Sulfo-SBEDに糖鎖を結合させ、光反応によりレクチン様分子をビオチン化することができるフォトアフィニティーラベル法を開発した。次に、目標とする機能を有するであろう糖鎖を検索するため、MDCK細胞のN-結合糖鎖の局在による構造的差異を解析した。その結果、頂端面側あるいは側底面側による差異は認められず、どちらも主要糖鎖は高マンノース型とH型およびバイセクティングGlcNAcを持つ2本鎖であった。しかし、両面とも共通に膜タンパク質には存在しないLacdiNAc構造(GalNAcβ1→4GlcNAcβ→)を有する糖鎖が分泌タンパク質に結合していることが明らかになった。さらに、LacdiNAc残基はバイセクティングGlcNAcや硫酸基とは同一糖鎖内で共存することは無く、種々の糖および硫酸転移酵素の厳密な特異性のもとに生合成されていることを示している。したがって、この糖鎖がMDCK細胞における分泌機構に何らかの役割を果たしていることが示唆された。そこで現在、LacdiNAc糖鎖を結合させたフォトアフィニティープローブを作製し、レクチン様分子を探索中である。著者らは最近MDCK細胞の頂端側輸送小胞の構成成分であるVIP36が厳密にMan_<7-9>GlcNac_2NAc-Asnを認識していることを明らかにした(Kuge et al.,Glycobiology,9,833-9,839,1999)。ところが、極性化させた培養MDCK細胞において頂端面側と側底面側から分泌される糖タンパク質やそれぞれに局在する膜糖タンパク質は、高マンノース型糖鎖ばかりでなくα-ガラクトース結合やフコースα1→2結合糖鎖についても各面の割合が大きく異なっていた。これらの結果は極性輸送においてVIP36による高マンノース型糖鎖以外にも複数の糖鎖による選別が行われていることを強く示唆している。そこで、まずソーティングシグナルとして可能性のある糖鎖を探るため、極性化したMDCK細胞を[^3H]-グルコサミン標識し、両面の分泌及び細胞表面糖タンパク質N-結合糖鎖の解析を行った。頂端面及び側底面N-結合糖鎖は高マンノース型、及びシアル酸、硫酸の結合した二本鎖、三本鎖であった。一方、分泌された糖タンパク質糖鎖には上記糖鎖に加えてβ-GalNAc残基の結合した糖鎖が含まれており、この糖鎖が分泌機構に関係するか、特定の分泌糖タンパク質にのみ結合している可能性が示された。予測されたフコースα1→2結合やα-ガラクトース結合糖鎖がこれら糖タンパク質のN-結合糖鎖には認められないことから、O-結合糖鎖の重要性が示唆された。現在N-結合型及びO-結合型糖鎖の構造をさらに解析中である。またソーティングシグナル糖鎖を認識するレクチン様分子を検出するためのアフィニティーラベルに用いる基質を作製中である。

次に、目標とする機能を有するであろう糖鎖を検索するため、MDCK細胞のN-結合糖鎖の局在による構造的差異を解析した。その結果、頂端面側あるいは側底面側による差異は認められず、どちらも主要糖鎖は高マンノース型とH型およびバイセクティングGlcNAcを持つ2本鎖であった。しかし、両面とも共通に膜タンパク質には存在しないLacdiNAc構造(GalNAcβ1→4GlcNAcβ→)を有する糖鎖が分泌タンパク質に結合していることが明らかになった。さらに、LacdiNAc残基はバイセクティングGlcNAcや硫酸基とは同一糖鎖内で共存することは無く、種々の糖および硫酸転移酵素の厳密な特異性のもとに生合成されていることを示している。したがって、この糖鎖がMDCK細胞における分泌機構に何らかの役割を果たしていることが示唆された。そこで現在、LacdiNAc糖鎖を結合させたフォトアフィニティープローブを作製し、レクチン様分子を探索中である。
飢餓の歴史より見た地球環境問題に対する意識の国際比較

ヨーロッパにおいて越境大気汚染である酸性雨の防止のための排出削減の合意が成功した背景に、東西冷戦構造とデタントという要因があったと考えられている。1980年以降アジア、特に中国においても酸性雨による被害が明らかとなり、実態解明や対策・防止技術に関する調査研究が、中国独自、あるいは日本や欧米の先進国と共同で進められ、二酸化硫黄の排出量も近年減少の傾向にある。本研究では1970年代から現在までの、酸性雨に関する日中の認識や中国政府の対応の変遷、国際的な環境問題の趨勢、わが国の酸性雨対策や中国への働きかけおよび日中の政治的な関係などを歴史的に調査し、中国の酸性雨問題へ対する姿勢の変化の要因を考察した。中国では1970年代から現在まで、(1)問題発見・模索の時期(-1983)、(2)科学的解明の時期(1984-1989年)、(3)地球環境問題化の時期(1990-1994)を経て、(4)対策強化の時期(1995以降)へ至った。中国は1970年代から自国の酸性雨問題を認識し、その実態解明のための調査などを行ってきたが、経済発展が優先され、1990年半ばまでは実効性のある対策がとられなかった。1990年に入り地球環境問題への国際的な関心の高まりの中で、わが国は対中国への環境協力を推進するとともに、中国からの越境汚染を懸念し圧力を強めた。1990年代に戦争責任問題や人権問題など環境問題以外の政治問題によって日中関係が、また米中関係も悪化する中、中国は環境問題で他国との対立を避けることが必要であり、また「汚染大国」のイメージに危機感を抱いた。これらが、1990年半ば以降中国が酸性雨対策に積極的になった要因であると推察された。中国からの酸性雨原因物質の日本への越境汚染が間題となっている。本研究では、中国、日本における酸性雨実態の歴史と、研究の歴史を追った。これより、日本は国内の環境間題として、酸性雨問題に対処したが、中国においては国内の環境問題というよりも、越境汚染が周辺諸国で問題視されることが、対策の原動力になったと考えられることを明らかにした。この検討をすすめるなかで、本来、政治とはなんのつながりもないはずの純粋な科学研究が、各国の利害を明確に反映していることが明らかとなった。通常、科学研究者は、自然界の真理について研究し、その結果を公表していると考えられているが、酸性雨の越境汚染問題の場合、日本と中国の研究者の研究結果は、移入拡散という物理現象についても、全く異なった研究結果を報告していることが明らかになった。本研究は、各国の基本的な自然認識が、各国の環境意識にどのような影響を与えているかと言う点を原点に、検討を進めたが、その結果、環境科学と国益と言う、新たな切り口を見つけ出すことに成功した。
聴衆モデリングに基づいた情報伝達ノウハウ習得支援システムの開発

本研究課題ではプレゼンテーションの構成要素を診断し,不適切な箇所を指摘して修正を促すことで基本的な情報伝達ノウハウの習得を支援するシステムの構築を目的としている.スライド口頭発表のそれぞれに関する情報伝達ノウハウの獲得を支援するため,スライドと口頭説明それぞれから聴衆が理解するだろう内容を聴衆モデルとしてモデル化し,聴衆モデルをもとに発表の不適切箇所を発表者にフィードバックを生成するシステムを構築した.発表者が発表内容・意図を論理的な形式で表出化できるための,コンテンツの生成・整理環境も構築した.本研究課題の目的は,プレゼンテーションの構成要素を診断し,不適切な箇所を指摘して修正を促すことで基本的な情報伝達ノウハウの習得を支援するシステムを構築し,その効果を明らかにすることである.平成25年度は,スライドに記述された内容の伝達に焦点をあて,スライド間の関係に着目した補足発言生成支援機能を開発した.補足発言が必要な箇所は,作成者が意図したスライド間の関係が聴衆者に適切に伝わっていない箇所である.そこで,聴衆者がスライドから判断するスライド間関係を推定し,可視化することで,補足発言の生成を支援するシステムを構築した.聴衆者は前後のスライドからスライド間の関係を判断する.まず可能な前後のスライド間の関係を話題構造に基づいて分析した.その結果,詳細化,話題の展開,サブ話題の展開,上位サブ話題の展開の4種類があることが明らかになった.次に,実際のスライドを用いて聴衆者がこれらの関係を特定する要素を分析した.スライドの内容はスライドのタイトルで表現されているため,タイトルに含まれる語句と,タイトルの語句とスライドの他の語句との関係を用いて判断されていることがわかった.そこで,スライド中の語句に基づいてスライド間関係を自動的に推測する機能を考案した.また,特定したスライド間関係を直感的に把握可能な可視化手法を提案した.Microsoft社のPowerPointで作成されたファイルを入力とし,スライド間関係を解析して可視化するシステムを構築した.スライド作成の経験が浅い大学生を被験者として評価実験を行った結果,システムの判定したスライド間関係は,ある程度聴衆者の思考を反映していることが明らかになった.また,スライド間関係を可視化することは,適切な補足発言を生成するのに有効であるというアンケート結果を得ることができた.本研究課題の目的は,プレゼンテーションという文脈において基本的な情報伝達ノウハウの習得を支援するシステムを構築し,その効果を明らかにすることである.平成26年度は,口頭説明に焦点をあてた.口頭説明は発言とジェスチャで構成されるため,それぞれの側面からの支援システムを構築した.効果的なプレゼンテーションでは,単にスライドの内容を読むだけでなく,スライド中の強調したい内容がより伝わるような話し方をする.聴衆者は声が大きかったり,話す前に間があったりする個所を強調箇所と認識する.そこで,本研究ではスライド中のレイアウト・効果と,発表の音声情報からそれぞれ強調していると推測される個所を抽出し,可視化するシステムを構築した.本システムでは,スライドと話し方の強調意図を比較することで,発表者自身で不適切な話し方をしている個所に気づき,スライドの強調箇所を強調できるよう話し方を改善することを促している.一方,ジェスチャは聴衆者に特定の意図を伝えるための身振り手振りのことである.伝えたい意図がある大切な箇所に対してその意図を反映するようなジェスチャを用いて表現することは,理解を促進する.そこで,まずプレゼンテーションで良く用いられるジェスチャとその意図について調査した.その結果,強調と時間的な流れを表すジェスチャが頻繁に見られることが明らかになった.また,それらの意図は,スライドではアニメーションとして表現されることが多いことが明らかになった.そこで,ジェスチャでアニメーションを開始することができるプレゼンテーションシステムを構築した.本システムではKinectを用いて発表者のモーションを取得し,発表者が意図を表すジェスチャをしなければアニメーションが開始できないような機能を設けることで,内容に応じたジェスチャを含んだプレゼンテーションの実現を促進している.本研究課題ではこれまで,効果的なプレゼンテーションを実現するために,スライド構成や話し方・ジェスチャから聴衆者の感じる発表者の意図を明らかにするとともに,推測された聴衆者の意図の可視化によるプレゼンテーション作成支援機能を構築してきた.平成27年度では,まず,開発した各機能を統合したシステムを構築した.このシステムは可視化された各々のデータを見て発表者自身が不適切な箇所について修正を加えることを意図している.このようなシステムに加えて,システムが発表者の意図を把握できるようになれば,不適切な箇所・およびその修正方法をシステム自身が教えることが可能となる.平成27年度では,聴衆者の感じる意図と発表者の意図との差分から,より積極的なプレゼンテーション支援システムへと今後研究を発展させていくことを目的として,発表者のプレゼンテーション・コンテンツの生成支援システムも構築した.本システムは,話題者の頭の中にある話題を表出化させるとともに,論理的に整合性がとれた形式で整理できるようにすることを目的としている.本研究では科学技術の分野における研究発表を対象として,まず論理的なプレゼンテーションを構成するために必要なコンテンツとそれらの関係を明らかにし,論理モデルとして定義した.また,論理的な関係にあるコンテンツの導出・整理を促進するために,論理モデルに沿ってコンテンツ間の関係を表現するコンテンツ・マップと,論理的に欠落しているコンテンツの導出を促進するための機能を持った支援システムを構築した.本学の学部生・院生を対象に評価実験を行った結果,本システムは,論理的に整合性のとれたコンテンツの生成・整理に貢献できることが示唆された.

本研究課題ではプレゼンテーションの構成要素を診断し,不適切な箇所を指摘して修正を促すことで基本的な情報伝達ノウハウの習得を支援するシステムの構築を目的としている.スライド口頭発表のそれぞれに関する情報伝達ノウハウの獲得を支援するため,スライドと口頭説明それぞれから聴衆が理解するだろう内容を聴衆モデルとしてモデル化し,聴衆モデルをもとに発表の不適切箇所を発表者にフィードバックを生成するシステムを構築した.発表者が発表内容・意図を論理的な形式で表出化できるための,コンテンツの生成・整理環境も構築した.計画書では,26年度には口頭説明の支援を行うこととなっている.予定通り,26年度には発言とジェスチャに焦点をあて,対象とする意図は限定的ではあるが(発言は強調意図のみ,ジェスチャは強調意図と時間の流れ),意図を表現できるようになるための支援システムを構築できた.教育工学27年度の計画は,これまで構築したシステムを統合して一つのシステムとすることとなっている.評価実験をとおして得られたシステムの課題に対処しつつ,統合システムの設計を考えることを予定している.25年度,26年度を通して,スライド・発言・ジェスチャをそれぞれ対象とした支援システムを構築してきた.このうち,スライド・発言を支援するシステムはオフライン(発表中以外)に利用することを想定している.しかし,現在のジェスチャ支援システムはオンライン(発表中)のジェスチャの制御を通してジェスチャを体で覚えさせるというアプローチとなっている.これは,ジェスチャをいわゆる運動スキルとみなしており,後から振り返るよりも体で覚える方が効果があるだろうという仮定からなっている.しかし,もちろん発表全体をとおして自身のジェスチャを後から振りかえることにも一定の効果があることが考えられる.そこで,統合システムを構築する際は,まずオフラインの用途に焦点をあてた統合を目的とする.同時に,これまで構築したジェスチャ支援システム中のモーションキャプチャデータを用いたジェスチャのオフライン支援も実現し,組み込んでいきたい.今年度実施した研究は,スライドの内容を伝達しやすくするための補足発言の生成支援である.実際に構築したシステムを用いることで,ユーザが内容の伝達を促進することのできる補足発言を生成できることが明らかになった.スライド間関係を推定するのに用いている語句の多様性への対処など多少の課題は残っているものの,平成25年度の研究課題であるスライドの内容の伝達支援は大筋実現できていると言える.26年度は発言およびジェスチャを対象としたシステムを構築したのだが,2つのシステムを同時に構築したため,大規模な実験をする時間がとれなかった.そのため,実験で使用する予定であった物品の購入ができなかったり,実験で被験者に支払う予定であった謝金や,実験補助者の人件費を支払うことができなかったのが主な原因である.
細胞外シャペロンによる細胞外蛋白質品質管理機構

C反応性蛋白質(CRP)と血清アミロイドP成分(SAP)は、古典的なペントラキシンで自然免疫系を制御する分子であるが、そのシャペロン活性については未だに良く分かっていない。申請者は、CRPとSAPが、アミロイドβ(1-40)とD76N β2ミクログロブリンアミロイド線維形成を抑制することを明らかにした。興味深いことに、カルシウム存在下では、SAPは、反応初期はD76N β2ミクログロブリン線維形成を抑制し、反応後期では線維形成を促進することが明らかになった。これらの結果から、CRPとSAPは、生体内で細胞外シャペロンとして機能していることが示唆される。近年、細胞外における蛋白質の品質管理機構が注目されている。本研究では、細胞外の恒常性維持の一翼を担う細胞外シャペロンによる細胞外蛋白質品質管理機構の包括的解明を目指すべく、新規細胞外シャペロンの機能解析、in vivoでの細胞外シャペロンによる異常蛋白質のリソソーム輸送、α2マクログロブリンによる蛋白質品質管理の分子機構解明の3つの研究計画を予定している。本年度は、新規細胞外シャペロンの機能解析を中心に研究を進めてきた。既知細胞外シャペロンといくつかの類似の特徴を持つC反応性蛋白質と血清アミロイドP成分は、カルシウム依存的な構造変化やリガンドとの結合が知られている。カルシウム存在下・非存在下の両条件で、これら蛋白質の構造状態をゲルろ過クロマトグラフィーにより明らかにした。さらに、カルシウム存在下・非存在下での各種アミロイド線維形成に対する影響をチオフラビンT蛍光により評価した。アミロイドβとD76N β2ミクログロブリンアミロイド線維形成にC反応性蛋白質ならびに血清アミロイドP成分を添加すると、すべての条件で両蛋白質ともに濃度依存的かつsubstoichiometricにアミロイド線維形成を抑制することを明らかにした。等温滴定型熱量計ではC反応性蛋白質および血清アミロイドP成分とアミロイドβおよびD76N β2ミクログロブリンの相互作用の反応熱が検出され、ドットブロット法とELISA法からアミロイドβとD76N β2ミクログロブリンのモノマーやアミロイド線維との相互作用が見られた。以上の結果から、C反応性蛋白質と血清アミロイドP成分はカルシウム非依存的に生体内で細胞外シャペロンとして機能していることが示唆される。C反応性蛋白質(CRP)と血清アミロイドP成分(SAP)は、環状5量体構造を持つペントラキシンファミリーに属し、自然免疫系において重要な役割を果たす。一方、CRPは、アルツハイマー病患者の老人斑周辺に検出され、SAPは、様々なアミロイド線維と共局在する。このことから、両蛋白質ともにアミロイド線維の形成に関与している可能性が示唆される。本研究では、まず初めにCRPとSAPが、アルツハイマー病に関連するアミロイドβ(Aβ)のアミロイド線維形成や遺伝性全身性アミロイドーシスに関連するD76N β2ミクログロブリン(β2-m)のアミロイド線維形成を、濃度依存的かつsubstoichiometricに抑制することを明らかにした。この線維形成抑制は、カルシウム非依存的に起き、AβやD76N β2-mのモノマーやオリゴマーとの相互作用によりアミロイド線維形成を抑制することが示唆された。また、SAPは、線維形成のみならずグルタチオン-S-トランスフェラーゼの不定形凝集体の形成も抑制することが分かり、幅広い蛋白質凝集抑制活性が示された。さらに興味深いことに、カルシウム存在下におけるD76Nβ2-m線維形成において、SAPは反応初期では線維形成を抑制し、反応後期では線維形成を促進することが明らかになった。SAPの線維形成に対する抑制と促進の2面性を、1つの実験系から捉えることに成功した。また、SAPのこの線維形成促進効果は、EDTA存在下で消失することがわかった。以上の結果から、CRPとSAPはともに細胞外でシャペロンとして機能し、蛋白質の異常凝集を抑制する一方、一度アミロイド線維が形成するとSAPは線維と結合し、線維を安定化することで線維形成を促進するという多面性があると考えられる。本年度の研究計画では、新規細胞外シャペロンの機能解析およびin vivoでの細胞外シャペロンによる異常蛋白質のリソソーム輸送を予定していた。新規細胞外シャペロンの機能解析については、順調に進展しており現在論文としてまとめ投稿準備を進めている。一方、新規細胞外シャペロンの機能解析に時間を費やしたため、in vivoでの細胞外シャペロンによる異常蛋白質のリソソーム輸送については研究が遅延している。そのため27年度のα2マクログロブリンによる蛋白質品質管理の分子機構解明と平行して研究を進めていく。

生物学細胞外シャペロンがどのようなサイズの異常蛋白質までをリソソームに輸送できるか明らかにするため、蛍光色素ラベルしたアミロイド原性蛋白質のモノマー・オリゴマー・アミロイド線維を作製し、マクロファージあるいは肝細胞培養系に細胞外シャペロンとそれぞれの構造を持つアミロイド原性蛋白質を添加、リソソームに輸送され除去される機構を蛍光顕微鏡を用いて観察する。α2マクログロブリンの各ドメインのシャペロン活性・リフォールディング活性領域の同定をチオフラビンTによる分光蛍光定量法およびルシフェラーゼの酵素活性測定から評価する。また、核磁気共鳴測定から分子レベルでのα2マクログロブリンの異常蛋白質認識機構およびリフォールディング機構の知見を得る。以上の結果から、細胞外シャペロンによる蛋白質品質管理機構の詳細に迫る。研究が行き詰まった場合には、研究の最適条件をこれまでの実験データを基に検討し、新たな実験システムを構築するなどトラブルには柔軟に対応する。申請者は大阪大学蛋白質研究所蛋白質構造形成研究室の共同研究員となっているため、研究設備の利用も可能であり適宜助言を受けながら研究を進めていく。新規細胞外シャペロンの機能解析研究の中心となるC反応性蛋白質と血清アミロイドP成分はこれまで一般的な試薬メーカーから購入していたが、今回新たに共同研究先の研究室が精製したC反応性蛋白質と血清アミロイドP成分を譲り受けたため、試薬購入費を抑えることができ使用残高が生じた。研究費は主に、計画した試験管内実験の研究試薬やガラス・プラスチック器具などの消耗費に使用する予定である。また一部は、日本生化学会大会の旅費、研究成果を論文として発表するための論文投稿料や論文校閲にも使用する予定である。
擬一次元伝導面を有するプラセオ系銅酸化物の新しい超伝導に関する基礎的研究

我々は、Pr2Ba4Cu7015-δ(Pr247)酸化物において酸素還元処理を施すことにより超伝導が出現することを発見した。これは従来のCuO_2二次元面による超伝導とは異なり一次元CuOダブルチェーンによる超伝導であると考えられる。これを解明するためには、良質な試料の合成、特に単結晶の育成、電気抵抗、ホール効果、低温比熱、NQR等の基礎的物性測定、特に超伝導の圧力効果の測定、朝永-Luttinger理論を基礎にしたt-Jモデルを用いた理論的解析が必要となる。本研究では上記の研究を系統的に行うことにより、この超伝導の機構を解明することを目的としている。その結果以下のような結果が得られた。1.Pr247酸化物の良質試料合成と還元条件の確立を行った。その結果酸素還元量と超伝導遷移温度にベルカーブ的相関があることを明らかにした。またそのときの最高の超伝導遷移温度は24Kであり超伝導の体積分率は70%を超えることが明らかとなった。2.Pr247酸化物の超伝導の圧力効果を調べるため改良型ブリッジマンアンビルセルの開発を行い、10GPaまでの高圧力下での物性測定が可能となった。3.Pr247酸化物の圧力下での電子輸送特性を測定した。その結果、加圧に伴い超伝導は消失し、その消失する圧力が酸素還元量に依存することを明らかにした。またいずれの試料も8GPa以上では半導体的振る舞いをすることを発見した。4.Pr247の結晶構造解析データを基にバンド計算を行い、これによりダブルチェーンにおける朝永-Luttinger理論を基礎にした解析を行った。その結果今回のPr247の超伝導に関する実験結果を良く説明できることを示した。我々は、極最近Pr_2Ba_4Cu_7O_<15-δ(Pr247)酸化物(において酸素還元処理を施すことにより超伝導が出現することを発見した。この超伝導の発見は銅系酸化物超伝導体における全く新しいタイプの超伝導の出現となるばかりでなく、その結晶構造から、一次元伝導機構による初めての超伝導物質であると考えられる。これを解明するためには、(1)良質な試料の合成、特に単結晶の育成(2)電気抵抗、ホール効果、低温比熱、NMRの異方性&圧力効果等の基礎的物性測定(3)d-pモデルを基礎にしたt-Jモデルを用いた理論的解析が必要となる。本年度は以下のような成果が得られた。1.Pr247酸化物の良質試料合成の確立と還元条件の確立を試みた。その結果真空中400°Cにおける還元状態において最も超伝導性の良い試料がられることが明らかとなった。さらに還元条件を変化させその際の酸素量調べその超伝導遷移温度を調べたところベルカーブ的相関があることを明らかにした。2.Pr247酸化物の電子輸送特性・磁気特性の評価を試みた。その結果、特にNQRの測定により超伝導を起こす試料で、CuO_2面のCuは285K以下で反強磁性にオーダーしており伝導に寄与しておらず、CuOダブルチェーンで超伝導が起こっていることが確認できた。またホール効果測定よりキャリアーは電子であることが示された。3.単結晶合成に向けて純酸素圧10気圧中1100°C以上の温度を出せる電気炉の作成に成功した。これにより単結晶育成を試み始めている。