hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
マイクロビームセンサを用いた薄膜の面方向熱伝導率の測定法

本研究は,電子デバイスに用いられる薄膜の面方向熱伝導率を比較的簡便に測定する方法の開発を目的としたものである.この方法では,マイクロビームセンサと名付けた長さ約10ミクロン,厚さ約40nmの白金製の梁型薄帯センサを真空中で加熱して温度上昇を測定した後,センサ上面に試料薄膜を蒸着して再度加熱後の温度上昇を測定する.そして,センサの温度上昇の差から試料薄膜の面方向熱伝導率を算出する.本研究では,厚さ20nmの金蒸着膜を試料とした測定を行い,その熱伝導率がバルクの値の30%程度であること,そして,その熱伝導率が140°Cでの熱処理により7%増大することを明らかにして,本測定が可能であることを示した.本研究は,研究代表者が流体の熱伝導率測定法開発のために考案した梁状のマイクロビームMEMSセンサを用いて,薄膜の面方向熱伝導率を測定する新しい方法の開発を目指したものである.2年計画の最終年度の本年度は,金薄膜を試料とした測定を行い測定の実証を行った.まず,二次元電気伝導解析により電極パッド内の電位分布を考慮してセンサ部での電圧降下を精確に見積もる方法を考案した.そして,長さ9.2ミクロン,幅0.58ミクロン,厚さ40ナノメートルの白金センサを作製して真空チャンバー内で加熱してその電気的・熱的性質を測定した.次いで厚さ20ナノメートルの金薄膜を蒸着した後に同様にセンサ・金薄膜複合体の電気的特性と有効熱伝導率を測定した.得られた結果より二層膜の熱伝導モデルに基づいて金薄膜試料の面方向熱伝導率を求めた.220°Cで3時間アニーリングを行った白金センサの導電率は20°Cでは4100000(1/Ωm)でありバルクの白金の約40%,温度係数もバルクの40%程度であった.金薄膜を蒸着すると電気抵抗は約65%低下した.白金センサの熱伝導率は20°Cでは36W/(m・K)でありバルクの50%程度であった.一方,金薄膜試料の熱伝導率は,蒸着しただけの状態では112W/(m・K)であり,これを140°Cで2時間アニーリングすると約7%高くなった.これらの値は,それぞれバルクの金の36%および38%程度であり,ほぼ同じ膜厚さの試料の文献値(但し温度はー90°C)より1030%程度小さかった.上記のとおり,本研究助成によりマイクロビームセンサを用いた薄膜試料の面方向熱伝導率測定を実証した.薄膜の場合,成膜条件のわずかな差で熱伝導率が大きく異なる可能性があるため,比較的手軽に熱伝導率が測定できる本研究の方法は極めて有用である.本研究は,電子デバイスに用いられる薄膜の面方向熱伝導率を比較的簡便に測定する方法の開発を目的としたものである.この方法では,マイクロビームセンサと名付けた長さ約10ミクロン,厚さ約40nmの白金製の梁型薄帯センサを真空中で加熱して温度上昇を測定した後,センサ上面に試料薄膜を蒸着して再度加熱後の温度上昇を測定する.そして,センサの温度上昇の差から試料薄膜の面方向熱伝導率を算出する.本研究では,厚さ20nmの金蒸着膜を試料とした測定を行い,その熱伝導率がバルクの値の30%程度であること,そして,その熱伝導率が140°Cでの熱処理により7%増大することを明らかにして,本測定が可能であることを示した.本研究は,研究代表者が流体の熱伝導率測定法開発のために考案した梁状のMEMSセンサ(マイクロビームセンサ)を用いて,薄膜の面方向熱伝導率を測定する新しい方法の開発を目指したものである.本年度は,測定原理確立のための数値解析とセンサの試作を並行して行った.成果は以下のとおりである.1.数値解析による測定原理の確認:実際にMEMSセンサを作製した場合,ビーム状センサの根元部分に薄膜が突出したオーバーハングが形成される.そこで,オーバーハングを有するセンサを真空中で加熱した際の熱伝導数値解析を行い,温度上昇に及ぼすセンサの熱コンダクタンスおよびオーバーハング幅の影響を明らかにした.また,センサの上に形成した試料薄膜により熱コンダクタンスが増加し,結果としてセンサの温度上昇がどのくらい小さくなるかを定量的に明らかにした.その結果,オーバーハングが大きくなるほどセンサの温度上昇は大きくなるが,試料薄膜の形成前後のセンサ温度上昇比はオーバーハングに依存せず一定であることを見出した.したがって,オーバーハングの大きさにかかわらず,想定した測定対象の熱伝導率範囲に対して最適なセンサ寸法を決定できることが明らかになった.2.センサの試作:流体の熱伝導率測定用に開発したセンサを本研究の目的に使用する為,より幅の広いセンサの作製を試みた.すると,センサ根元に亀裂が生じたため,溝のエッチング方法やセンサのアニーリング工程の見直しを行って所望の寸法のセンサを作製することに成功した.交付申請書に記載していたとおり,数値解析による測定原理と方法の確認,およびセンサの作製法の確立がほぼ終了したため,計画どおりに研究が進行していると判断できる.

今後は,当初の計画どおり白金センサを作製し,それを用いた試料薄膜の熱伝導率測定を実証する予定である.寸法の概略が長さ10ミクロン,幅1ミクロン,厚さ40nmのセンサを作製し,十分にアニーリングを行って,その電気的・熱的特性が時間とともに変化しないことを最初に確認する.そして,センサ上に同じ白金薄膜を形成して,その横方向熱伝導率を測定する.試料の白金薄膜はアニーリングを行わない状態で測定すると,その熱伝導率は白金センサより小さくなり,アニーリングを行うとその差が小さくなると予想されるので,実験的にそれを確認する.さらに,測定結果に基づき,バルクの熱伝導率との違いや電気伝導率との関係について検討する.続いて,金薄膜を試料とした同様の測定を行う.当初の仕様予定額と実績の差の主たる要因は,資料収集用の外国出張旅費を支出しなかったことにあり,その分は次年度7月の外国出張で使用する予定である.また,計画調書の段階で申請していたクライオスタットが予算減額のため購入できず,予備実験では現有の他目的の装置を流用したが,次年度は本研究の目的に合った真空チャンバーを製作する予定にしている.
西田幾多郎の科学哲学:その理論的射程と現代的意義

西田幾何多郎が科学哲学の領域に本格的な形で足を踏み入れるのは、1930代半ばから始まる後期、すなわち晩年の10年間のことである。この時期、西田は「行為的直観」および「歴史的身体」の概念を基盤に、歴史的世界における身体的実践という観点から科学的認識の基礎づけを行うことに専念する。それは「科学の危機」に端を発する西欧の論争状況に対する、いわば西田哲学の立場からする応答と言うべきものであった。まず「数学の哲学」の分野において、西田は一連の数学基礎論論争を通覧しながら、ラッセルの論理主義を数学的な「直観」に対する洞察を欠いているという理由で、またヒルベルトの形式主義を相対主義への傾斜のゆえにいずれも退ける。ブラウア-の直観主義には一定の評価を与えているものの、西田はその「基礎的直観」を「行為的直観」で置き換えることを提案する。しかし、行為的直観はもともと身体を媒介とした技術的実践に基礎を置いた概念であり、それを数学的認識に適用することは必ずしも成功していない。それに対して「物理学の哲学」の分野では、物理学が実践的操作を通じて研究対象に働きかける学問であることから、行為的直観の概念がきわめて適切に機能する。西田はブリッジマンの操作主義の立場に依拠しながら、「身体的自己の作為を離れて、物理的世界というものはない」と主張し、この観点から量子力学の認識論的意味を探究するのである。そこから西田はマクスウェルの形態構成の概念を緩用して物理現象一般を「形から形へ」という形の変化として据え直すことを試み、基体概念を排却して「現象即実在」と表現される徹底的実証主義の立場へと到達する。この西田最晩年の科学哲学は斬新かつ独創的なものであり、「形の存在論」および「形の認識論」と名づけられてよい。その内実を解明することは今後の課題として残されている。これまでの西田哲学研究は、前期の「純粋経験」および中期の「場所の論理」を中心に、主として独自の東洋思想とし観点から論じられてきた。また後期西田哲学に関しても、宗教哲学の側面のみが強調されてきたきらいがある。しかし、1930年代半ば以降の西田哲学を論じる際に、科学哲学の領域を無視することはできない。そのことは『哲学論文集第六』の目次を見るだけでも明らかである。本研究は後期西田哲学の科学論に焦点を合わせ、これまで取り上げられることのほとんどなかった西田の科学哲学の現代的意義を探ることにある。本年度は特に、後期西田哲学の鍵概念である「行為的直観」の内実を解明し、それを基盤にした生命論を今日的視点から再構成することに力を注いだ。「行為的直観」の概念は「ポイエ-シス」とも言い換えられているように、人間の身体的実践を基盤にした認識であり、西田はその典型例を科学実験の中に見ている。その点からすれば、「行為的直観」は神秘的なものではなく、むしろライルの「遂行的知(knowing how)のポラニ-の「暗黙知(tacit knowledge)」と重なり合う概念であり、十分に現代の科学哲学の中にその位置を要求しうるものである。西田は未完に終わった論文「生命」において、ホールデーンの生物学に依拠しながら、機械論でも生気論でもない第三の道を探究した。それは、生命を環境から独立の「実体」としてではなく、内的環境と外的環境との間に成立する固有の「関係」として把握する道である。その関係を生命の自己組織化、すなわち「ゆらぎを通じての自己形成」として捉えるならば、西田の生命論は優れて現代的意味をもちうることになろう。

西田幾多郎が科学哲学の領域に本格的な形で足を踏み入れるのは、1930年代半ばから始まる後期、すなわち晩年の10年間のことである。この時期、西田は「行為的直観」および「歴史的身体」の概念を基盤に、歴史的世界における身体的実践という観点から科学的認識の基礎づけを行うことに専念する。それは「科学の危機」に端を発する西欧の論争状況に対する、いわば西田哲学の立場からする応答と言うべきものであった。まず「数学の哲学」の分野において、西田は一連の数学基礎論論争を通覧しながら、ラッセルの論理主義を数学的な「直観」に対する洞察を欠いているという理由で、またヒルベルトの形式主義を相対主義への傾斜のゆえにいずれも退ける。ブラウア-の直観主義には一定の評価を与えているものの、西田はその「基礎的直観」を「行為的直観」で置き換えることを提案する。しかし、行為的直観はもともと身体を媒介とした技術的実践に基礎を置いた概念であり、それを数学的認識に適用することには必ずしも成功していない。それに対して「物理学の哲学」の分野では、物理学が実験的操作を通じて研究対象に働きかける学問であることから、行為的直観の概念がきわめて適切に機能する。西田はブリッジマンの操作主義の立場に依拠しながら、「身体的自己の作為を離れて、物理的世界というものはない」と主張し、この観点から量子力学の認識論的意味を探究するのである。そこから西田はマクスウェルの形態構成の概念を援用して物理現象一般を「形から形へ」という形の変化として捉え直すことを試み、基体概念を排却して「現象即実在」と表現される徹底的実証主義の立場へと到達する。この西田最晩年の科学哲学は斬新かつ独創的なものであり、「形の存在論」および「形の認識論」と名づけられてよい。その内実を解明することは今後の課題として残されている。
蛍光標識脂質を用いた脂質膜の動的秩序解析

脂質ラフトはコレステロールやスフィンゴ脂質に富んだ秩序性の高い領域で、近年その生理的重要性が認識されてきた。一方で、生成と崩壊を繰り返しつつ自己組織化しているため、特に生細胞膜におけるラフト形成の分子基盤は未解明のままである。我々は本新学術の第一期において時間分解能の高い蛍光寿命測定や共焦点蛍光顕微鏡を導入し、ラフト観察に成果を挙げてきた。本研究では、第一期において有用性が示された蛍光スフィンゴミエリン(SM)の設計脂質に基づいて、新たに各種脂質の蛍光標識体を開発し、蛍光観察による脂質膜動的秩序改正の高度化を図る。さらに、単純な人工膜ばかりでなく、脂質の外葉と内葉の組成の異なる非対称膜、さらには生細胞膜へと研究対象を拡大していくことを目指した。本研究では、すでにSM、およびSMのトランス二重結合を還元したジヒドロスフィンゴミエリンの蛍光標識体の調製に成功した。またアシル鎖長の異なるSM蛍光標識体も合成し、ラフトにおける挙動の解析を行ったところ、予想に反して長鎖のSMのラフト集積性が低くなる結果が得られた(論文準備中)。さらにセラミドに蛍光基を導入した蛍光セラミドの合成にも成功し、論文発表およびプレスリリースを行った(Langmuir 2019)。これらの標識体はいずれももとの脂質の性質をよく再現していた。さらにラフトの可視化を目指し、蛍光SM間のFRETによりラフトをより鮮明に可視化する技術の開発にも成功した(Chem Phys Lipids 2018)。これらの蛍光脂質はすでに生体膜にも導入し、ラフトの可視化および脂質の動的秩序の解明に成功した(Sci Rep.2017)。さらに非対称膜の作成にも成功し、外葉に形成された脂質ラフトが内葉に与える影響について蛍光脂質を用いて解析した。このように当初予定していた以上の研究成果を達成することができた。平成29年度が最終年度であるため、記入しない。一方で、生成と崩壊を繰り返しつつ自己組織化しているため、特に生細胞膜におけるラフト形成の分子基盤は未解明のまま残されている。申請者はこれまで安定同位体標識した脂質の化学合成とNMRを組み合わせる独自の手法で、脂質の動的挙動および分子間相互作用の解明に取り組んできた。また、本新学術の第一期では、時間分解能の高い蛍光寿命測定や共焦点蛍光顕微鏡を導入し、成果を挙げてきた。本申請では、第一期において有用性が明らかとなった蛍光スフィンゴミエリンの設計指針に基づいて、新たに各種脂質の蛍光体を開発し、蛍光観察による脂質膜動的秩序解析の高度化を図る。さらに、単純な人工膜でなく、より多成分系膜、特に脂質の外葉と内葉の組成の異なる非対称膜、さらには生細胞膜へと研究対象を拡大していくことを目指す。本年度は、まずラフト集積性を高めるために、スフィンゴミエリンの二重結合を還元して単結合にしたジヒドロスフィンゴミエリンに対して蛍光標識を行った。その結果、ラフト集積性がスフィンゴミエリンよりも2割ほど高まることが分かった。さらに生理活性脂質として知られるセラミドについても蛍光標識を導入し、セラミドの挙動を再現できることを明らかにした。現在、これらの蛍光脂質に関して人工膜でのデータ取得は終了し、生きた細胞膜での脂質の挙動解析を行っている。また、H29年度に実行予定であった非対称脂質膜の調製にも着手し、あらたな非対称膜調製方法の目途をつけることができた。本年度調製予定であった蛍光脂質のうち、いくつかの調製は終了した。また、H29年度に予定していた生細胞の脂質膜における蛍光脂質の挙動解析、および非対称脂質膜の調製を前倒しでH28年度から開始していることから、順調に研究が進捗している。

これらの蛍光脂質はすでに生体膜にも導入し、ラフトの可視化および脂質の動的秩序の解明に成功した(Sci Rep.2017)。さらに非対称膜の作成にも成功し、外葉に形成された脂質ラフトが内葉に与える影響について蛍光脂質を用いて解析した。このように当初予定していた以上の研究成果を達成することができた。引き続き蛍光脂質の調製とそれに続く生細胞や非対称膜での顕微鏡観察を行う。また、領域内での共同研究を進めるために、これらの蛍光脂質を提供していく。平成29年度が最終年度であるため、記入しない。
近代日本とスイスの比較法史研究

平成26年度の研究成果は以下の通りである。1)平成27年2月に、慶應義塾大学出版会より『大正期日本法学とスイス法』を出版した。近代日本におけるスイス法の影響というテーマのもと、「人物史研究」と「法解釈史研究」を交錯させるという方法を用いることで、近代日本の法継受研究に関する新たな見方を提示する事が出来た。また、今までほとんど研究がなされてこなかった穂積重遠の法学方法論に光を当てることで、大正期法学の独自性を描き出すことが出来、それについてのさらなる研究の必要性を強調することが出来た。なお、本書の出版に先立ち、平成26年6月には比較法学会学術総会(大陸法部会)にて、そして同9月には同志社大学日独法学交渉史研究会にて報告を行った。前者の報告では、スイス法の近代日本への影響について、これまでの研究と総括したかたちで行ったが、後者では、近代日本におけるスイスとの人的交流に注目し、スイス・日本両国の法学者たちによってスイス民法が日本法学界に紹介され、それが日本法学の自立を促す一助をなしたことに言及した。また、夏と冬の2度にわたり、スイス・ドイツにてスイス民法第1条および法律の欠缺補充に関する資料調査を行った。上記報告および資料調査で得た成果は本書に反映させた。2)平成26年9月には、チューリヒ大学主催「日本・スイス国交樹立150周年記念学術セミナー」に参加し、「日本・スイスの法学領域における学術交流」というタイトルで報告を行った。本報告では、法学領域における日本・スイス間の交流の端緒について紹介し、スイス法に関する現在と過去との研究傾向の比較を行い、今後の両国の研究者たちのなすべき課題について提案した。スイスの法学者たちとの対話を通し、両国のより積極的な共同研究の必要性を再確認することが出来た。26年度が最終年度であるため、記入しない。今年度は、大正・昭和戦前期の民法学史、民法史領域における「条理」論の考察を行なうにあたり、穂積重遠の条理論についての検証を行なった。その際、次の4つの作業をおこなった。第1に、「条理」について論じている彼の著書や論文等から、条理の定義、条理の法源性、裁判事務心得第3条のスイス民法第1条との関連における「言及」の仕方などを分析・整理した。第2に、彼の判例研究を通して、その「条理」解釈の方法を考察した。『判例民法』『判例民事法』に見られる穂積の判例研究のうち、条理裁判に言及したものを取り上げ、彼の条理条項の運用方法について分析を行ない、(1)「悪法」の「条理」による代替方式、(2)法の欠缺の補充としての「条理」、(3)非法律的な解決手段としての「条理」という3つの特徴があることを確認した。第3に、彼が幹事として参加した臨時法制審議会における、明治民法典親族相続両編の改正作業の際に議論された「家族法における自由解釈の必要性」をめぐる問題について、彼の発言を分析し、家族法における条理規定の必然性について実証した。第4に、彼が審核員(立法委員)として編纂に携わった満州国民法典の第1条において裁判事務心得第3条と同一の条文が立法化されたことに注目し、穂積にとって裁判事務心得乃至スイス民法典は理念上の法文であったことを確認した。以上の作業より、彼の考える条理裁判とは、社会状況の変化に対する応急処置的な解決策であることを実証した。また、裁判事務心得第3条とスイス民法第1条を同趣旨と見倣す彼の意図をあわせて考えてみると、いかにして社会事情と合致した裁判を行なえるかが彼にとっては唯一の重大な関心事であったからこそ、裁判官の法律補充能力を承認する規定を定めた東西二法令を、その理念において同一なるものと見做し、それらの歴史的、文化史相違を捨象する結果となったことを明らかにした。平成25年度の主な研究成果は以下の通りである。1、平成25年8月15日から27日まで、スイスにて、同民法第1条に関する資料調査を実施した。スイスのベルン大学(Universität Bern)及びベルン国立図書館(National Bibtionthek)では、起草者オイゲン・フーバーによって著されたスイス民法典の編纂理由書「解説」(Erläuterungen zum Vorentwurf)をはじめ、同民法典部分草案・第1草案・第2草案や同民法典専門委員会・連邦参事会・連邦議会における審議の記録などの調査を行い、当時の立法資料のコピーを入手した。また、スイス民法第1条第2項に認められる「法の欠缺」に対する起草者自身の考えを理解するため、フーバーの代表的な著書"System und Geschichte des Schweizerischen Privatrechtes"も購入した。そして、これらの史資料から同民法の立法趣旨の分析を試みた。その結果、現段階までに、スイス民法第1条第2項の「自己が立法者ならば法規として定めるであろうと考えるところ」は、一見、裁判事務心得第3条の「条理」に似ているが、同第3項「(裁判官は)確定した学説および先例に依拠(しつつ、法創造をすること)」としている点において、我が国の法令とは性質を異にするなど、日瑞二法令は異なる趣旨の法令であることが明らかになっている。二法令の比較作業は、次年度も引き続き継続してゆきたい。

2、また本年度は、東京帝国大学法科大学スイス人教師ルイ・ブリデルが、彼の来日中の1900年から1912年までの間に、スイス民法典起草者オイゲン・フーバーに綴った15通の手書き書簡の、翻刻・翻訳作業も行なった。当書簡は、ブリデルがヨーロッパ最新の法典として編纂段階中にあったスイス民法典を非ヨーロッパ世界である日本にどのようにして紹介していったのかを実証しうる資料であると同時に、明治後期における日本法学界の状況や、スイス民法典の立法事情を窺い知ることが出来る貴重な資料である。同資料は、『法学研究』87巻4号(平成26年5月刊行予定)への掲載が予定されており、ゲラ校正は終了している。平成26年度の研究成果は以下の通りである。1)平成27年2月に、慶應義塾大学出版会より『大正期日本法学とスイス法』を出版した。近代日本におけるスイス法の影響というテーマのもと、「人物史研究」と「法解釈史研究」を交錯させるという方法を用いることで、近代日本の法継受研究に関する新たな見方を提示する事が出来た。また、今までほとんど研究がなされてこなかった穂積重遠の法学方法論に光を当てることで、大正期法学の独自性を描き出すことが出来、それについてのさらなる研究の必要性を強調することが出来た。なお、本書の出版に先立ち、平成26年6月には比較法学会学術総会(大陸法部会)にて、そして同9月には同志社大学日独法学交渉史研究会にて報告を行った。前者の報告では、スイス法の近代日本への影響について、これまでの研究と総括したかたちで行ったが、後者では、近代日本におけるスイスとの人的交流に注目し、スイス・日本両国の法学者たちによってスイス民法が日本法学界に紹介され、それが日本法学の自立を促す一助をなしたことに言及した。また、夏と冬の2度にわたり、スイス・ドイツにてスイス民法第1条および法律の欠缺補充に関する資料調査を行った。上記報告および資料調査で得た成果は本書に反映させた。2)平成26年9月には、チューリヒ大学主催「日本・スイス国交樹立150周年記念学術セミナー」に参加し、「日本・スイスの法学領域における学術交流」というタイトルで報告を行った。本報告では、法学領域における日本・スイス間の交流の端緒について紹介し、スイス法に関する現在と過去との研究傾向の比較を行い、今後の両国の研究者たちのなすべき課題について提案した。スイスの法学者たちとの対話を通し、両国のより積極的な共同研究の必要性を再確認することが出来た。26年度が最終年度であるため、記入しない。交付申請書に記した研究計画に忠実に従い、全ての項目について、成果を出すことができた。何よりも、穂積重遠が「条理」をどのようにとらえていたか、即ち、条理を、大正・昭和戦前期の社会と法の乖離を補充するものとして重視していた事実を明らかにできた点は意義深いと考える。今年度の研究成果は、出版予定の著書の中に反映させていく予定である。本年度は、平成24年12月に慶應義塾大学に提出した博士号請求論文「日瑞比較法史論考」(平成25年7月博士号取得)を出版するため、その再点検、加筆修正作業に従事した。また、それと並行して、上記9に示したように、スイスでの資料調査をはじめ、同国で発見した貴重史料の翻刻作業などを行なうなど、交付申請書に記載した通りの研究を遂行することも出来た。上記の通り、今年度は民法学領域における「条理」論について考察を試みた。
医療観察法に基づく精神医療情報のデータベース構築と効率的な情報共有モデルの開発

平成17年10月1日から平成19年9月30日までに医療観察法入院処遇の決定をうけ、当院に入院した53名を対象として基本情報として年齢、性別、主診断、副診断、対象行為種別、被害者、責任能力、遺伝負因過去の治療歴、過去の犯罪歴、教育歴、婚姻歴、職歴、治療中断、平均在院日数について個人情報を削除したうえで収集した。その結果、対象者は男性が女性の約三倍で年齢は20代から70代までと多彩であった。種診断は統合失調症が最も多いが精神遅滞、発達障害、人格障害などの合併例も認められた。対象行為は殺人、傷害、放火が多く9割以上の例で心身喪失あるいは心身耗弱と判断され約9割で不起訴となっていた。遺伝負因は25%の割合で認められ、過去の犯罪歴も25%の割合で認められた。教育歴は平均して12.2±2.5年、婚姻歴ありは32%だった。職歴については90%以上で職歴があるが対象行為時には15%程度しか就職していなかった。約90%で治療歴があるものの約65%で治療中断しており、対象行為時には約50%で治療を中断していた。平均在院日数は327±12日であった。多くの対象者が治療を受けている一方で中断率も高く、治療中断によって職を失うなどの社会的適応が悪化しており医療の担保の重要性を示唆する結果であった。また、発達障害や精神遅滞などが合併していることにより難治例となり入院期間が伸びている傾向が認められた。
リン化合物と遷移金属間に多様な結合様式をもつ金属錯体の合成,構造,および反応性

1.ホスフェニウム錯体の研究ジアミノ置換ホスファイトと6族遷移金属との錯体とルイス酸との反応により、ホスフェニウム錯体を合成するルートを開発した。この錯体の幾何異性化、各種スペクトルデータ、置換基が安定性に及ぼす影響、配位子置換反応、X線構造解析などの結果から、ホスフェニウムのリンと遷移金属間の二重結合性を評価した。8族の鉄錯体とルイス酸との反応でもホスフェニウム錯体が生成するが、この場合鉄上に存在する14族元素配位子(ER_3)の種類によって反応性が異なる。ER_3がアルキル基のときはアルキル基がすぐにPに転移し、ER_3がシリルやゲルミルであるときは生成するホスフェニウム錯体が安定に存在し、単離も可能である。一方、ER_3がスタニルの場合ではスズ上のアルキル基がPに転移し、鉄-スズ間に二重結合をもつスタニレン錯体が生成する。2.ホスホラン錯体の研究トリフェニルホスファイトが配位した鉄錯体にルイス塩基を反応させると、リンの原子価が拡張され、鉄ホスホラン錯体が生成することを見出した。X線構造解析並びに各種スペクトルデータから鉄フラグメントがリン原子に対してπ電子供与体として作用していることがわかった。さらにこれらの鉄ホスホラン錯体の反応性についても検討した。3.ホスファマクロサイクル錯体の研究14および16員環ホスファマクロサイクルを配位子とするPdおよびPt錯体をテンプレート反応を利用して合成した。X線構造解析により、14員環のホスファマクロサイクルのホールサイズは錯体生成には小さく、16員環のほうが歪みが少ない錯体を生成することを明らかにした。1.ホスホネート錯体における、リン配位子部分のシクロペンタジエニル環への転位反応についての機構的考察。(1)ラベル錯体との混合系で転位反応を行った結果、クロスカップリング生成物が見られなかったことからこの反応が分子内反応であることが確認された。(2)リンおよび遷移金属がキラルである光学活性ホスホネート錯体をそれぞれ吐酒石を用いたカラムクロマトグラフィーによって光学分割し、その転位反応を検討した。その結果反応の前後でリン原子周りの立体は保持され、遷移金属周りはラセミ化することがわかった。このことからこの転位反応が協奏的に進行しており、ホスホネート配位子部分が転位した後の遷移金属原子は平面型アニオンとなっていることが明らかとなった。以上の結果から当初予想されていた反応機構がほぼ確かめられた。2.ホスホラン錯体の反応性に関する検討。リン上にカテコールまたはアミノフェノール誘導体を置換基として持つホスホラン錯体とLewis酸との反応を検討した。その結果リン上のNまたはO原子へのLewis酸の求電子攻撃が進行し、P-NまたはP-O結合の解離を伴ってリンが4配位となったカチオン錯体が生成した。この生成物は解離した原子とリンとの間に渡環相互作用を持つ興味深い錯体であることが強く示唆された。またリン原子上に2つのN-メチル-o-アミノフェノールを置換基として持つホスホラン錯体に対し、過剰量のカテコールを反応させると5配位リン原子上での置換反応が進行することがわかった。この反応は上記カチオン錯体を経由すると考えられ、今後新規なホスホラン錯体の合成の可能性を広げる意味で興味深い。1.ホスフェニウム配位子の、遷移金属-14族元素間共有結合へのMigratory insertion反応(1)アルキル(R)基をもつ鉄-ホスファイト錯体にLewis酸を反応させると中間体として鉄-りん間に二重結合をもつホスフェニウム錯体が生成し、その後Fe-C結合へのホスフェニウム配位子のMigratory insertion反応が進行する。

今年度はアルキルと同族のシリル(SiR_3)、ゲルミル(GeR_3)、およびスタニル(SnR_3)基を持つ錯体について系統的に比較検討した。その結果、アルキル錯体においてはすばやいMigratory insertion反応が観測されるのに対し、周期表を下がるに従って遷移金属-14族元素間共有結合が強くなるためこの反応が起こりにくくなり、シリルやゲルミル錯体においてはホスフェニウム錯体が単離できることがわかった。またスタニル錯体の場合はSn-C結合が弱いために、スタニル基自身ではなくSn上のアルキル基がホスフェニウムへ転位してスタニレン錯体が生成することが明らかとなった。さらに、これらの反応によって単離されたホスフェニウム錯体およびスタニレン錯体について、X線構造解析やNMR測定によってそのFe=PおよびFe=Sn二重結合性についても評価した。(2)6族遷移金属(Mo、W)-ホスフェニウム錯体についても上記と同様な検討を行った。その結果、中心遷移金属が異なっても基本的には同様な反応が進行することが明らかとなり、この反応を鉄以外の遷移金属錯体に拡張することができた。2.メタラホスホランの構造に関する検討前年度までに明らかとなっているメタラホスホラン(L_nMPR_5)のスペクトル的性質をふまえ、今年度はX線構造解析によって構造面からのアプローチを行った。中心金属にFeおよび同族のRuを有する数種類のメタラホスホランの構造解析を行った結果、このhypervalentなリン配位子がその3c-4e結合の反結合性軌道を用いて強いπ-acceptorとして働くことが明らかとなった。1.ホスフェニウム配位子の遷移金属-遷移金属間結合へのmigratory insertion反応遷移金属-ER_3結合(E=C,i,Ge,Sn)をもつFe,Mo,またはW-ホ-スファイト錯体にルイス酸を反応させると、ホスフェニウム錯体が一旦生成し、その後、14族元素Eと金属との結合の強さによってa)ER_3基のホスフェニウムへの転位(E=C)、b)ホスフェニウムへの転位が抑制(E=Si,Ge)、c)ER_3基上のRのみ転位(E=Sn)などのように、反応様式が変化する。そこで、ER_3基を遷移金属フラグメントに変えた場合にどのような反応が起こるかということには、興味が持たれる。実験の結果、Fe-Fe結合およびMo-Mo結合をもつ錯体では、上記a)のタイプの反応様式をとることが伴った。このことは、転位した金属フラグメントが、SiR_3,GeR_3,SnR_3などの後周期典型金属フラグメントよりもむしろCR_3に近い反応性を示したという点で非常に興味深い結果である。2.ホスホラン配位子の鉄からシクロペンタジエニル基への転位反応Cp(CO)_2Feフラグメントに結合したホスホラン化合物の新規合成法を確立し、Fe-ホスホラン結合の性質を明らかにした。そこで、これを踏まえて、Fe-ホスホラン錯体の反応性についても種々の検討を行った。特に、LiN(i-Pr)_2との反応では、ホスホランフラグメントが鉄からシクロペンタジエニル基に転位することを見いだした。3.アザマクロサイクルに比べて研究の立ち遅れているホスファマクロサイクルのうちで、14員環ホスファマクロサイクルを配位子とするPdおよびPt錯体をテンプレート反応を利用して合成した。
アスコルビン酸オキシダーゼのタンパク質工学的改良と臨床診断・食品保蔵への応用

Acremonium sp.HI-25に由来するアスコルビン酸オキシダーゼ(ASOM)cDNAをAspergillusoryzaeのタカアミラーゼAプロモターを使用してA.nidulansを宿主に発現させることに成功した。この発現系を利用して、酵素生産性の増大、蛋白工学的至適pHの中性化、三次構造の解析、臨床診断・食品保蔵における新しい利用法の開発を目指した。#1.タカアミラーゼA遺伝子の発現量を5倍程度増加させることの知られている転写促進因子Hap complexはHapB,HapC,HapEの3種類のサブユニットで構成されている。転写量増大へ向けて、それぞれのサブユニットの最小単位を探索した。それぞれのサブユニット遺伝子の様々な欠損遺伝子を構築し、大腸菌内で発現させ、それぞれのタンパク質を精製してDNA結合活性の有無からサブユニットの特性を詳細に解析した。#2.Random mutagenesisにより至適pHが変化した変異株を1株分離することに成功した。この株のASOM遺伝子の塩基配列を決定した結果、Substrate Binding Region I(SBRI)に存在するValine 193がProlineへ変換されていた。本変異酵素ASOMは至適pHを大きく変化させており、中性側に1unitシフトしていた。そこで、SBRI領域中で植物酵素のアミノ酸と異なる残基を植物タイプへ部位特異的に変異させ、至適pHの変化した酵素を検索した結果、V193PとP190Iは耐熱性やアザイド耐性度などに変化なくpHのみが中性側に変化していた。その他の変異導入では至適pHの変化のみならず、耐熱性なども変化してしまった。#3.コンピューターグラフィックスで植物酵素から推測したASOMの構造中ではGlu192はArg309とイオンペアーを形成してる。Val193をProlineへ変化させるとGlu192とArg309のイオンペアーが破壊される結果、Arg309とAsp459との間に新しいイオンペアーが形成される。基質認識部位でこのような構造変化が酵素の至適pHに影響を与えたと推測した。Acremonium sp.HI-25より分離したアスコルビン酸オキシダーゼcDNAをタカアミラーゼA遺伝子プロモーターの利用によりAspergillus nidulans宿主にして発現させることに成功しているが、より効率的に発現する系の確率を目的に、転写促進因子AnCPの改善を試みた。一方、アルコルビン酸オキシダーゼのタンパク質工学的改良については特に至適pHの中性化を試みた。コンピューター・シュミレイションから類推した立体構造に基づいて、酸性アミノ酸残基を中性またはアルカリ性アミノ酸残基に変換させた酵素や、各種アルコルビン酸オキシダーゼに関するモジュールを解析し、至適pHに関与すると類推される残基を種々に変異させた酵素を作製し、それらの酵素特性を解析した。その結果、V193P変異酵素はその至適pH中性側へシフトしていることを発見した。また、本酵素の3次元構造の決定を目的に結晶化条件を種々検討し、有望な結晶化条件を見いだすことができた。#1.タカアミラーゼ

A遺伝子の発現量を5倍程度増加させることの知られている転写促進因子Hap complexはHapB,HapC,HapEの3種類のサブユニットで構成されている。転写量増大へ向けて、それぞれのサブユニットの最小単位を検索した。それぞれのサブユニット遺伝子の様々な欠損遺伝子を構築し、大腸菌内で発現させ、それぞれのタンパク質を精製してDNA結合活性の有無からサブユニットの特性を詳細に解析した。#2.Random mutagenesisにより至適pHが変化した変異株を1株分離することに成功した。この株のASOM遺伝子の塩基配列を決定した結果、Substrate Binding Region I(SBRI)に存在するValine193がProlineへ変換されていた。本変異酵素ASOMは至適pHを大きく変化させており、中性側に1unitシフトしていた。そこで、SBRI領域中で植物酵素のアミノ酸と異なる残基を植物タイプへ部位特異的に変異させ、至適pHの変化した酵素を検索した結果、V193PとP190Iは耐熱性やアザイド耐性度などに変化なくpHのみが中性側に変化していた。その他の変異導入では至適pHの変化のみならず、耐熱性なども変化してしまった#3.コンピューターグラフィックスで植物酵素から推測したASOMの構造中ではGlu192はArg309とイオンペアーを形成している。Va1193をProlineへ変化させるとGlu192とArg309のイオンペアーが破壊される結果、Arg309とAsp459との間に新しいイオンペアーが形成される。基質認識部位でのこのような構造変化が酵素の至適pHに影響を与えたと推測した。
寝たきり状態(ベッドレスト)が引き起こす骨量減少機構の解明とその予防法の開発

不動状態(寝たきり状態)や微小重力環境への暴露は著しい骨量減少を起こす。高齢化社会を迎え、寝たきり状態の患者は増えており、再び日常に復帰することは困難であり、著しい医療費・介護要員の増加をもたらす。その骨量減少メカニズムの解析は、その減少を阻止、予防することになり、緊急性は高い。この骨量減少機構は破骨細胞機能の充進と骨芽細胞機能の抑制即ちアンカップリングにより生ずると言われている。我々の予備的ベッドレスト実験では、その機構は存在しないことを見いだした。そこで20日間にわたり、排便のみストレッチャーで移動させる以外ベッド上安静を負荷するベッドレスト負荷を20代男性に行った。骨量の変化、骨代謝回転、末梢血単球のサイトカイン遺伝子発現、カルシウム調節ホルモンの推移などを検討した。その結果、カップリングした高代謝回転を示す群と骨細胞の活性化による骨細胞性骨吸収を起こす群〔骨減少量が多くハイリスク群といえる〕により骨量が減少していた。骨細胞性骨吸収現象は理論的には存在する可能性は指摘されてきたが、臨床的直接証明は今まではなかった。末梢血単球からは、骨吸収性サイトカインTNFα、IL-1,IL-6,GM-CSFなどの遺伝子発現が亢進(ベッドレスト負荷14日には約2.5倍の増加を見た)していた。更に血中イオン化Caに対するCa-sensing receptorの遺伝子発現も亢進していた。この結果不動状態の20日前後という短期間での骨量減少には従来より言われている破骨細胞、骨芽細胞機能のアンカップリング現象は出現せず、更に骨髄環境を反映している末梢血単球ではサイトカイン系の変化があり、これが骨量減少に関与する可能性が示唆される結果を得た。長期の不動状態(20日間のベッドレスト)を健常な若年男性に負荷することにより興味ある骨代謝の生ずることを見出した。即ち安静臥床により著しく骨量が減少することが従来から知られてきたが、この減少には2型の存在する可能性が明らかにしたことである。骨代謝マーカーの2型の発現様式、被加重骨をpQCTで分析して皮質骨・海面骨の骨量減少様式に2型の存在すること、更にマーカーと骨量変化は統一的に説明できることなどを見出したのである。従来ベッドレスト及びスペースフライトでのヒト実験での問題点は、個人間にばらつきが大きく、人体実験であるためその実験の厳格性が一定していないとの疑問点が常に言われてきた。我々はこの実験を数回にわたり行うことで習熟したこととに加え、国立健康・栄養研究所の研究官による厳格な栄養管理により精度の高い結果を売ることが可能となった。その分析成果から、その個人差は遺伝子で規定されている可能性を示唆する結果を得た。即ち不動性骨量減少には、破骨細胞及び骨芽細胞の活性化による高代謝回転型骨減少と、骨表面でなく骨細胞そのものの活性化による骨細胞性骨鰍少の2型が存在することを見出したのである。その結果、先行研究及び我々の過去の成果は、全てこの2型で説明できることが示された。即ち有人実験でのデータの不統一性を明確に理論付ける成果を得たのである。更にかつては骨細胞性骨量減少機構の存在が想定されていたのが、現在では存在しないとのコンセンサスが得られている。しかし我々の系ではその存在を考えざるを得ない成果であり、骨代謝学でも新しい知見を得たと思われる。この視点から、それを規定する因子は何であるかを更に詳しくデータ分析を行うことで解析を進める予定である。

高齢化社会を迎え、寝たきり状態の患者は増えており、再び日常に復帰することは困難であり、著しい医療費・介護要員の増加をもたらす。その骨量減少メカニズムの解析は、その減少を阻止、予防することになり、緊急性は高い。この骨量減少機構は破骨細胞機能の充進と骨芽細胞機能の抑制即ちアンカップリングにより生ずると言われている。我々の予備的ベッドレスト実験では、その機構は存在しないことを見いだした。そこで20日間にわたり、排便のみストレッチャーで移動させる以外ベッド上安静を負荷するベッドレスト負荷を20代男性に行った。骨量の変化、骨代謝回転、末梢血単球のサイトカイン遺伝子発現、カルシウム調節ホルモンの推移などを検討した。その結果、カップリングした高代謝回転を示す群と骨細胞の活性化による骨細胞性骨吸収を起こす群〔骨減少量が多くハイリスク群といえる〕により骨量が減少していた。骨細胞性骨吸収現象は理論的には存在する可能性は指摘されてきたが、臨床的直接証明は今まではなかった。末梢血単球からは、骨吸収性サイトカインTNFα、IL-1,IL-6,GM-CSFなどの遺伝子発現が亢進(ベッドレスト負荷14日には約2.5倍の増加を見た)していた。更に血中イオン化Caに対するCa-sensing receptorの遺伝子発現も亢進していた。この結果不動状態の20日前後という短期間での骨量減少には従来より言われている破骨細胞、骨芽細胞機能のアンカップリング現象は出現せず、更に骨髄環境を反映している末梢血単球ではサイトカイン系の変化があり、これが骨量減少に関与する可能性が示唆される結果を得た。
加速器によるナイトレート生成率の測定

本年度の前半では、分光計(相馬光学・ポリクロメータS-2200)とCCD検出器を本科研費により購入し、既存のパソコンにるデータ収集プログラムの開発を行なった。その結果波長の分っている光に対して波長を弁別することに成功した。これによりナイトレートに電子ビームを当てた場合に出てくる光の波長分布から電子ビームをナイトレートに当てた場合の影響を評価する基礎プログラムを作った。同時にナイト-トと酸素、光との反応についての基礎的な検討から加速器で電子ビームを当てるために必要なガスタンク槽、データの較正に必要な装置の設計を行なった。本年度の後半に装置の設計が完了し、必要な部品等の購入を行ない、太陽地球環境研究所で組み立てた。電子ビームとしては東大電子核研究所の電子シンクロトロンで放出される電子ビームを想定し、ビーム実験の時間を要求していた。東大原子核研究所では10^9電子/秒の出力が得られるが、本装置のデザインではこれにより毎秒10^<11>のN_2Oの解離が期待される。残念ながら、希望した時期にビームタイムを得ることができず、次年度に再度プロポーザルを提出することとなった。当初計画の80%しか実現することはできなかったが、本科研費により必要なハードウェアと実験方法は確立されたので、ビーム時間を得ることができれば本科研費の最終目的である、“太陽フレア粒子の地球大気上層部"に与える影響を実験室で調べ、今だかつてない重要な結果が得られることが期待される。
CpGに誘導された樹状細胞(DC1)による鼻アレルギーの新しい治療法の開発

CpGはIL-12、IFN-gamma、IgG2a、Th1を誘導する強いアジュバンド作用を持っている。また逆にIgE、Th2サイトカイン、好酸球浸潤、気道過敏性を抑制する作用がありアレルギー性疾患の治療法として注目されている。しかし、CpGには急性炎症、自己免疫疾患等の誘導、増悪を引き起こす生体毒性作用も報告されている。CpGによる生体毒性作用を減弱する1つの方法はCpGに誘導された樹状細胞(DC1)を用いることである。そしてもう1つは直接アレルギー炎症の誘導される局所への直接投与である。以上のことをふまえ、平成16年度は、CpGに誘導された樹状細胞(DC1)による鼻アレルギーの新しい治療法の開発を目的に、CpGの治療効果について詳細に研究した。最初に、鼻アレルギーモデルマウスにCpGを点鼻治療した場合の抗体産生、鼻粘膜好酸球浸潤、鼻粘膜リンパ球や脾臓からのサイトカイン産生を検討した。その結果、CpG点鼻がIgEと好酸球浸潤を抑制すること、鼻粘膜リンパ球からIL-5サイトカインの産生を低下させることが判明した。また興味深いことにCpG点鼻のアレルギー抑制効果はCpGの皮下投与よりもより効果的であった。次に、マウス系統の違いにおけるCpGの効果が異なるかどうかを調査した。具体的にはBalb/cとC57BL6マウスを用いてCpGの効果を調べたが、CpG効果の程度がマウス系統の違いにて異なってくることを証明した。CpG治療効果を調べるこれらの研究成果は、将来のCpG治療に応用できるものである。平成17年以降はCpGに誘導された樹状細胞(DC1)による鼻アレルギーの新しい治療法の開発を目的に、より詳細な解析をしていく予定である。
所得格差の要因分析のための基礎的研究

本研究では所得格差の要因を分析するために,所得分布の推定や特性に関する研究を行った。具体的には,Singh-Maddala分布やDagum分布に関する特性を分析し,マルコフ連鎖モンテカルロ法を用いた一般化ベータ分布の推定方法を検討した。併せて,所得格差の要因分析を行うために,対数正規分布を仮定した確率的ボラティリティモデルと,空間計量経済モデルの構築を行った。分析結果から,所得格差の要因分析をするための留意点と,更なる問題が明らかになった。初年度である今年度は所得格差の要因分析をはじめるにあたって,グループデータからの所得分布の推定に取り組んだ。特に,所得分布として当てはまりがよいとされているDagum分布やSingh-Maddala分布の性質について分析を行った。この結果は"Simulation Studies Comparing Dagum and Singh-Maddala Income Distributions"としてまとめられ,日本応用経済学会春季大会において報告された。現在は,投稿に向けて準備が進められている。あわせて,所得分布を推定するための分布として,柔軟な分布である一般化ベータ分布(generalizedbetadistribution)の推定方法に関しても取り組んだ。最尤法などによる標準的な方法では推定が不安定な上,既存のマルコフ連鎖モンテカルロ法による推定でも効率的なサンプリングができないので,Tailored-randomized block Metropolis-Hastingsアルゴリズムによるサンプリングを提案した。この結果サンプリングの効率性にも改善が見られた。この結果は"Bayesian Estimation of Beta-Type Distribution Parameters Based on Grouped Data"としてまとめられ,ISBA 2014 World Meetingにおいて報告された。現在は投稿に向けて準備が進められている。これらの研究のうち,(1)と(2)は所得格差の要因分析の基礎となる,一般化ベータ分布に関する論文であり,(3)は景気循環から見た格差の要因分析の論文である。特に,(1)と(2)は所得格差を分析する際に用いるジニ係数を計算する際,所得分布のパラメータを直接推定した方がよいのか,あるいは,ローレンツ曲線のパラメータを推定した方がよいのかを検討した重要な結果であると考えている。これらの論文は現在までのところ,雑誌に掲載するまでには至っていないが,掲載に向けての準備を進めているところである。(4)は道路利用から見た格差の要因分析であり,(5)は所得分布の要因分析に対するモデリングを考えた論文であり,(6)は(1)や(2)の基礎となる所得分布に関する研究である。従って,所得格差の要因を分析するための基礎的な部分については,一定の成果があったと考えている。"Simulation Studies Comparing Dagum and Singh-Maddala Income Distributions"と"Bayesian Estimation of Beta-Type Distribution Parameters Based on Grouped Data"と言う2編の論文にまとめられて投稿に向けて準備が進められているので,順調に進んでいると考えている。また,次年度に向けての準備も順調に進んでいると考えている。これまでに進められてきた論文を掲載に向けて進展させるために,国内外を問わず学会や研究集会で報告し,広く意見を求めていき,順次投稿していく。具体的にはISBA2016や日本応用経済学会,統計関連学会連合大会などにおいて,研究報告することを計画している。ベイズ統計学次年度は今年度の成果を発展させた結果を国内外を問わず学会や研究集会で発表して,広く意見を求めていく。具体的には経済格差を計測するためのジニ係数の推定についての研究を進め,日本応用経済学会,日本統計学会,Joint Statistical Meetingなどにおいて,研究報告することを計画している。
セルロース分解細菌におけるセルラーゼ遺伝子の発現制御機構の解明

セルロース分解細菌Clostridium cellulovoranasより、ヘリックス-ターン-ヘリックスモチーフを有するカタボライト調節蛋白質(CcpA)の遺伝子をPCRとコロニーハイブリダイゼーション法によりクローニングした。この遺伝子にBacillus subtilisのプロモータを融合した遺伝子を作成し、B.subtilisのccpA欠損株について相補試験をした。相補試験は、グルコン酸カイネースの活性を測定することによって行った。しかしながら、C.cellulovoranasのccpA遺伝子は、B.subtilisの欠損を相補しなかった。大腸菌で発現した本CcpA蛋白質をNi-NTAカラム、ResourceQカラムで精製した。この蛋白質を用いて、C.cellulovoranasのセルロソーム骨格蛋白質のプロモータ領域の配列、あるいは、B.subtilisのamyE配列を用いてゲルシフトアッセイを行った。しかしながら、バンドシフトは観察されず、CcpA単独では機能しない可能性が示唆された。また、CcpA蛋白質の配列は似ているものの、B.subtilisとは若干異なることを示している。一方、カタボライト調節のセンサーとして機能するホスホエノールピルビン酸依存性リン酸転移酵素システム(PTS)の遺伝子のクローニングを試みた。その結果、PTS Enzyme Iの遺伝子とEnzyme II Glcの遺伝子のクローニングに成功した。これらの遺伝子の存在は、セルロース分解菌において、PTSを介したカタボライト調節が機能している可能性を示唆している。また、キチン分解細菌Clostridium paraputrifiucmより同様にCcpA遺伝子をクローニングした。本年度は、いくつかのセルラーゼ、キシラナーゼのプロモータ領域を用いたアフィニティクロマトグラフィを試みたが目的とするようなDNA結合蛋白質を精製するに至らなかった。キシラナーゼのプロモータ配列を得る目的で、Clostridiumのキシラナーゼ遺伝子をクローニングした。一方、Bacillus属などで見つかっているカタボライト調節蛋白質(CcpA)の配列をもとにプライマー設計をして、PCR法による遺伝子の増幅を試みた。この結果、嫌気性Clostridiumの染色体DNAを鋳型とした時に増幅する断片を得ることができた。これらの塩基配列を決定したところ、CcpAのホモローグをコードしている遺伝子の一部であることが判明した。これらをもとにサザンハイブリダイゼーションとコロニーハイブリゼーションにより、遺伝子全体を含むDNA断片をクローン化した。これらは、そのアミノ酸配列の相同性から、Bacillus属のCcpAのホモローグであり、ヘリックスーターン-へリックスのDNA結合モチーフを含むレギュレータであると推定した。この遺伝子にBacillus属のCcpA遺伝子のプロモータを連結し、CcpA陰性のB.subtilisに形質転換した。しかしこの遺伝子はCcpAを相補しなかった。このことは、このCcpAのホモローグが、B.subtilisのCcpAとは機能的に異なることを示唆している。この蛋白質とヒスチジンタグとの融合蛋白質を発現するベクターを構築し、大腸菌での大量発現を試み、Ni-NTAクロマトグラフィとResource-Qイオン交換クロマトグラフィにより、大量に精製することができた。今後は、この精製蛋白質をつかってDNAの結合領域の特定を急ぎたい。本年度購入した「低圧クロマトグラフィーシステム」は、大腸菌で発現した蛋白質の精製に使用し、十分な威力を発揮した。本年度は、昨年度精製したカタボライト調節蛋白質CcpAの特性について検討を行った。Bacillus subtilis由来のカタボライト調節シスエレメントであるamyEや、セルロソームの骨格蛋白質のプロモータ領域を用いたゲルシフトアッセイを行った。しかしながら、シフトシグナルを確認することができず、本CcpAがトランス因子であるかどうかを確認することができなかった。CcpA蛋白質が単独で機能しない可能性もあり今後の課題である。

一方、カタボライト調節のセンサー的な役割をすると考えられるホスホエノールピルビン酸依存性リン酸転位システム(PTS)の酵素遺伝子のクローニングを試みたところ、ホスホエノールピルビン酸のリン酸転位酵素であるPTS酵素I、ならびに、グルコースの取り込みに関与するPTS酵素IIの遺伝子をクローニングできた。このことは、嫌気性セルロース分解細菌においてPTSが存在していることを示している。また、嫌気性キチン分解菌からも同様な方法でクローニングを試みた結果、同様にCcpA遺伝子が存在しており、キチナーゼの発現においても同様な制御系が存在していることを示唆した。