hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
アソシエーションスキームの表現に関する研究

1.アソシエーションスキームの指標(1)アソシエーションスキームの指標と剰余スキームの指標の間の関係を調べた。これは有限置換群のヘッケ環に関する結果の一般化である。(平坂貢氏との共同研究)また特に正規閉部分集合による剰余スキームの指標は元のアソシエーションスキームの指標から自然に得られることを示した。(2)アソシエーションスキームの指標の核を調べ、それは常に閉部分集合になるが、一般に正規閉部分集合とは限らないことを示した。またある条件の下では核が閉部分集合になることを示した。この結果は有限群の指標の核が正規部分群であることの一般化となっている。2.アソシエーションスキームのモジュラー表現(1)アソシエーションスキームのレス積のモジュラー既約表現は、すべて元のアソシエーションスキームの既約表現から得られることを示した。(廣塚薫氏との共同研究)(2)アソシエーションスキームの標準表現を考え、そのブロック分解について研究した。特に指標表を適当な方法で正標数の体上で考えると、重複度に関ずる条件が得られることを示した。3.アソシエーションスキームの分類(1)計算機を用いて位数30,33のアソシエーションスキームを分類した。(宮本泉氏との共同研究)また位数32の場合も分類はほぼ完了している。これにより位数30までのすべてのアソシエーションスキームが分類されたことになる。1.位数30のアソシエーションスキームの同型類を計算機を用いて分類した。これによって位数30以下のアソシエーションスキームはすべて分類された。2.位数30以下のアソシエーションスキームの指標表をすべて計算した。指標表を求めるアルゴリズムは一般には知られていないが、この範囲ではいくつかの方法を試すことによってすべて求めることが出来た。分類、および指標表はホームページで公開している。3.pを素数とし、pべき位数のアソシエーションスキームの標数pの体上での隣接代数が常に局所環であることを示した。証明は指標理論を使い、べき等元が単位元以外に存在しないことを示すことによる。4.アソシエーションスキームの表現と閉部分集合による剰余スキームの表現との関係を調べた。結果は有限置換群で定義されるHecke環の理論とほぼ同じである。特に正規閉部分集合の場合には有限群の表現の場合と同じように、剰余スキームの表現を自然に元のアソシエーションスキームの表現と見なすことができる。これによってアソシエーションスキームの表現の研究に帰納的な議論が適用できるようになる。5.アソシエーションスキームの指標の核は常に閉部分集合ではあるが、必ずしも正規閉部分集合にはならないことを示した。また指標の核が常に正規閉部分集合となるようなアソシエーションスキームを組合せ論的に特徴付けた。この性質を持つアソシエーションスキームは色々とよい性質を持つものであり、逆に多くの問題はこの性質を持たないものを考えることが本質的であることが分かる。
メタン・アンモニア酸化関連微生物検出手法の開発と応用

近年その存在が明らかになってきた非メタン短鎖炭化水素資化性菌の膜結合型メタンモノオキシゲナーゼ(pMMO)類似の遺伝子について、新たな分離菌中にその存在を見出すとともに、分離株中の遺伝子の解析を行った。その解析結果を基にそれら遺伝子の検出手法を開発し、環境試料中よりそれら遺伝子の検出と解析を行った。それにより従来のpMMO遺伝子やエタン・エチレンのpMMO類似遺伝子の他に、新たな系統の遺伝子群も検出された。膜結合型メタンモノオキシゲナーゼ遺伝子(pmo)と短鎖炭化水素類酸化細菌との関係をあきらかにするため,海洋から分離したイソブタン資化性菌Rhodococcus sp. iB-TB08W株におけるpmoの検出を行った。本菌株はエタン・プロパン・ブタン・イソブタン・プロピレン・メタノールで生育が可能であったが、メタン・エチレンには生育しなかった。短鎖アルカン・アルケンを炭素源とする菌に多く見出されてきた可溶型メタンモノオキシゲナーゼ関連の遺伝子は確認されず、pmo型の遺伝子を持つことが分かった.そのシークエンス結果から、TB08W株はグラム陽性細菌であるにもかかわらず,グラム陰性細菌のpmo型遺伝子のアミノ酸配列との相同性が高い事が示された.実海域のメタン酸化細菌の検出のため、メタンの湧出の報告がある日本海の海水におけるpmoの分布とその系統に関して検討を行った。メタンハイドレートからのメタンの漏出が想定される2地点(st02, st03)については深度別、沿岸近くの5地点については表層のみの海水試料からDNAを抽出し、海水系pmo遺伝子のクローニング解析を行い、q-PCRを用いてその定量を行った。メタン濃度に関しては、ヘッドスペース法を用い、GC-FIDによって定量を行った。メタン濃度とpmoのコピー数の相関は必ずしもよくなかった。クローニング解析の結果では、表層試料と深層試料のpmoは系統が異なっており、それらは東海沖の非メタン湧出域の海底直上水のpmoの系統とも異なっており、深層試料のものはTavorminaらの報告の海水の主要な系統に近かった。現在、pmo検出用のプライマーの改良を進めており、これら試料についてさらに解析を粉って行く予定である。銅欠乏状態の菌体を用いたエタン酸化の実験により、銅の欠乏状態においては、エタンの酸化活性が低下することから、エタン資化性菌ET-HIRO株、ET-SHO株においては、銅を活性中心とするメタン酸化型酵素(Cu-MMO)がエタンの酸化に関与していることが推定された。両株は2つのCu-MMO遺伝子群(clusterI, II)を有するが、エタン、ピルビン酸,グルタミン酸,イソブタンを生育基質としたET-HIRO株において, clusterIの発現は認められず、cluster IIのみが構成的に発現していることが示された.また、両株のVOC分解試験により、VOCの分解能を有することが示された。遠州灘沖の海泥試料から新規のエチレン資化性細菌ETY-TS株を単離した。TS株はCu-MMO様の初発酸化酵素遺伝子を有しており、エチレンによって誘導的に発現していることから、エチレン分解に関与していることが示唆された。TS株は様々なVOC類を分解することができ、バイオレメディエーションへの応用の可能性が示唆された。上記を含む主要なメタン資化性菌・エタン資化性菌・エチレン資化性菌の分離保存株について、ドラフトゲノムの解析を行った。その解析から、エタン資化菌のiB-TB08W株が、3つのCu-MMO遺伝子群をもつことが、明らかになった。また、これらの情報を基に、非メタン系Cu-MMO遺伝子検出用プライマーを設計し、Nested-PCRを行うことで環境中の遺伝子の検出が可能となった。従来、アンモニア酸化細菌とメタン資化性菌にしか知られていなかったCu-MMO遺伝子について、先に見出していたエタン資化性菌2株、エチレン資化性菌2株にくわえ、あらたに各1株の菌について、それらの塩基配列と誘導発現を確認した。それらを用いて、環境中における非メタン系Cu-MMO遺伝子の検出を行った。今年度は、プライマーの改良と各種環境試料への適用を行った。数種類のプライマーについて、実際にPCRを行うことで最も増幅の良いものを選択した。これについては、同時にβ-プロテオバクテリアに属するアンモニア酸化細菌の遺伝子も増幅し、α-プロテオバクテリアのメタン酸化細菌のpmoA遺伝子についてもわずかに薄いバンドが確認されたが、従来のプライマーに比べメタン酸化細菌のpmoA遺伝子の増幅はごくわずかであった。しかし、実際の東京湾の海水・海泥や日本海の海水の試料についてのPCRの結果、やはり増幅は確認されなかった。そこで、さらにNested-PCRについても検討を行った。エタン資化性菌・エチレン資化性菌のpmoA前後の配列から設計したプライマーを最初に用いたPCRを、上記の環境試料に対して用いた後に上記のPCRを行うことにより、エチレン資化性細菌、エタン資化性細菌のpmoA遺伝子に近縁のクローンが多く検出された。同時に未知のpmoAグループやβ-プロテオバクテリアのamoA遺伝子に近縁なグループも検出され、こうした非メタン系Cu-MMO遺伝子が広く存在することが明らかとなった。。DGGEを用いた海水中のpmo遺伝子の検出についても検討を行った。

海水試料からの直接の遺伝子の増幅は難しかったが、やはり、Nested-PCRを用いることや、PCR手法の改良により、海水試料中のpmo遺伝子の増幅を確認することが出来た。これにより、更に詳しい解析が可能となった。近年その存在が明らかになってきた非メタン短鎖炭化水素資化性菌の膜結合型メタンモノオキシゲナーゼ(pMMO)類似の遺伝子について、新たな分離菌中にその存在を見出すとともに、分離株中の遺伝子の解析を行った。その解析結果を基にそれら遺伝子の検出手法を開発し、環境試料中よりそれら遺伝子の検出と解析を行った。それにより従来のpMMO遺伝子やエタン・エチレンのpMMO類似遺伝子の他に、新たな系統の遺伝子群も検出された。当初の研究目的としては、1新規な短鎖炭化水素類酸化微生物の分離と性質の解明、2分離菌株の情報に基づいたメタン・アンモニア酸化細菌等検出用の新規プライマーの合成、3それら微生物の環境中における分布調査、を掲げてきた。全体の進行の速度自体はそれほど先に進んでいるわけではないが、当初、分離菌株の遺伝子については、個別にクローニング等により明らかにしていく予定であったところ、次世代シークエンサーの利用により、広い範囲でその遺伝的特性を明らかにすることができ、個々の微生物の特性をより広範囲に深く把握できるようになってきている。海洋微生物一応、検出用のプライマーの設計は終わったので、実海域の試料へその適応を図っていく。また、ドラフトゲノムの解析の終わった菌株について、その特異的遺伝子の解析を行っていくことにより、個々の微生物の特性をより明らかにしていき、さらに検出手法の改良を目指す。当初の研究目的としては、1新規な短鎖炭化水素類酸化微生物の分離と性質の解明、2分離菌株の情報に基づいたメタン・アンモニア酸化細菌等検出用の新規プライマーの合成、3それら微生物が環境中における分布調査、を掲げてきた。実績として、まだきちんとまとまってないためにここに明示してない部分もあるが、それぞれについて、遅速はあるものの、全体としては着実に進行している。3月中に電子顕微鏡写真の撮影予定があったため、そのために取っておいたが、3月中に発注が間に合わなかった。当初、個々の分離株のpmo類似の関連遺伝子については、PCR、クローニング等により塩基配列の決定を行っていく予定であったが、近年のシークエンサーの技術革新によって、ゲノムレベルでのシークエンスが可能になりつつあるので、少し予算的には厳しくなるが、本基盤研究においても、一部の分離株についてはゲノムレベルでのシークエンスを行い、含まれる類似のクラスターや、その前後の発現調節部位や関連代謝の遺伝子群についても情報を得ていくことにより、研究の進捗を進めたい。電子顕微鏡写真の撮影については、沈殿物の生成が問題となったので、その対処を検討し、使用する予定である。昨年度末の研究状況において、今年度の予算の使用予定が、当初予定よりも多くなる事が想定され、その後の昨年度末までに必要な予算に少し余裕が認められとことから、一部を今年度用として移動した。本年度は、分離菌の一部について、ゲノム解析を想定していることから、そのために使用していきたい。
微細多孔質構造の経時的気孔率変化と微細速度場の可視化

多孔質体内の微視的非定常速度場をPIV計測法により定量的計測した。また、LES(ラージエディーシミュレーション)による乱流場の直接数値計算を実施した。これら結果を詳細に検討し、純流体場に比べ複雑でより低レイノルズ数域で乱流へと遷移する多孔質体内流動場の様式遷移を明らかにした。これまで光学的計測手法の導入が定性的計測にとどまっていた多孔質体内流動場計測に対し平面の同時定量計測が可能なPIVを導入した。PIV計測に対し、適当な構造体寸法を設定することで非定常挙動を詳細に検討できる実験データの取得が可能となることを明らかにした。構造体には人工多孔質体に見られる二次元構造体を用いた。気孔率による影響については、LESシミュレーションによる検討を実施した。計測とシミュレーションはよい一致を示し、計測の妥当性と多孔質体流動場の特異な非定常現象を明らかにした。本研究の対象であり工学上で問題となる多孔質体の気孔率変化は緩やかであり、一連の可視化実験およびシミュレーション結果の検討結果より十分な巨視的速度場の予測が可能である。一方、本研究を進めていく過程で微視的流動場の非定常性が、巨視的圧力場には顕著に影響を及ぼさないのに比べ、温度場、特に流れに垂直方向の見かけの熱伝導率増加(熱分散)に大きく寄与することが明らかになった。熱交換器などに用いられる人工多孔質体に対する温度予測について新たな重要な知見が得られた。乱流混合に比し重要となるこの熱分散の効果については本研究で得られた実験およびシミュレーションデータの更なる検討が必要である。微細構造の経時的気孔率変化を伴なう多孔質体内の微視的速度場の計測の前段階として、二次元構造多孔質体内の微視的速度場の可しか実験システムを構築した。微細構造多孔質体内の微視的速度場の計測において、光源の強力化、高レイノルズ数流れ場計測を可能にすべく、計測システムの構築および改良を実施し、時間的に変化する微視的速度場の測定が可能となった。微細構造の経時変化を伴なう多孔質体として注目されるフィルター類はその製造過程において積層化あるいは圧縮が行われ大きな異方性を有している場合が多く、また経時的な構造変化による異方性の増加も無視し得ない。この様な場合の巨視的支配方程式の構築をめざし、透過率に関するScheideggerの提案のみならず他の多くの巨視的モデル定数の決定を微視的数値シミュレーションにより検討した。これにより、二次的構造体の及ぼす影響を含めより適切な統一的な形の巨視的モデル方程式及びそのモデル定数(透過率、慣性係数など)の相関式を決定した。また、物質移動および熱移動を記述する巨視的方程式に対してもその改良を試みた。対象となるPDFフィルタは、フィルター内に蓄積された未燃浮遊粒子を高温で燃焼することでその性能回復を行う。この際、流れ場は非定常となるため、この非定常性に起因する見かけの熱伝導率が大きく変化することを数値計算結果より明らかにした。この結果は、より一般的な多孔質体における見かけの熱伝導率の見積もりにおいても重要であり、さらに詳しい検討を実施中である。
公開鍵暗号と電子署名の証明可能安全性における双対性原理・変換不変量の解析と応用

(1)証明可能安全性素因数分解の困難性に基づく公開健鍵暗号とその安全性の検討を行った。ここで、M-Paillierと呼ばれる特殊な公開鍵パラメータを利用するPaillier暗号の変形版を取り上げた。第一の結果は、公開は公開鍵パラメータが公開法からのみ生成される場合、この方式の一方向性は(法の)素因数分解困難性と等価であること、をしめした。2番目に、公開鍵パラメータを生成できるためには、法の素因数分解を知っていることが必要であることを証明した、3番目にM-Paillierに対する選択暗号文攻撃を与えた。さらに、類似の暗号系に対する上記の結果の適用可能性を議論した。(2)物理的な新攻撃暗号系は、いわゆる従来の理想的環境下のアルゴリズム的なレベルでは数学的に理論的安全性明(provably secure)であることに注意する。特に、数学的な安全性を達成するために、最近の公開鍵暗号では、送信者が平分を知らずに、適当に送ってくる暗号文は、復号処理の際にエラーとして処理するように設計されている。このエラー処理が、この攻撃対象の暗号の場合、2つの解釈で行なわれ、この2つの解釈に、わずかではあるが、実装計測上無視できない差が生じるというものである。こうした処理時間を計測し降灰鍵暗号を解読する手法はRSA暗号などの代表的暗号系に対しても現在盛んに研究されている。しかし、今回の我々の攻撃対象となった暗号の場合、単なる暗号文の平文がわかってしまうというものではなく、暗号系の基礎となっている素因数分解情報が露呈するという致命的なものであるという点に特徴がある。この研究では、指摘した攻撃法を以下に防ぐか、その防衛実装法も提案している。
ヒト細胞におけるM期から複製開始にいたるまでの染色体構成因子のプロテオーム解析

M期から複製開始にいたるまでの時期は、分配された染色体が説凝縮し核膜が再構成されていくというダイナミックなプロセスが観察されるのみならず、次の細胞周期に進行するか否かのデシジョン、それに伴う複製開始複合体の形成など、細胞核の構造と機能に直結した課題が凝縮されている。本課題は、ヒト染色体の姉妹染色体の分配時期から複製開始にいたるまでの染色体構成因子の量的な変動を、質量分析をもちいたプロテオーム解析により網羅的に明らかすることを目的としている。これまでに、非イオン性界面活性剤処理、マイクロコッカルヌクレアーゼ処理、塩処理、超音波処理を順に施すことにより、ほとんどの成分を可溶化できることを見いだした。しかしながら、この方法ではヒストン以外のクロマチン結合蛋白質は失われることがあきらかとなった。この間題点を克服するための方法について検討したが、後述のように、質量分析、インフオマティックス技術が向上したため、精製度については意識せず、界面活性剤により得られるラフな分画を解析に用いるのがよいと判断した。質量分析器を用いたタンバク質の定量解析技術の改良を沖縄大学院大学先行事業の長尾博土と協力して進めている。あるタンパク質に帰属する同定ペプチドの数が、絶対量と相関があることを利用して、検索エンジンの同定結果をプロセスして定量情報を抽出する一連の流れをほぼ確立した。これを用いることにより、大きな(1桁以上の)量的な変化があるタンパク質を見いだすことが可能である。また、この技術を基盤として、染色体の機能的に非常に重要な領域であるヘテロクロマチン領域について解析を行い、細胞周期による構成因子の違い、サブタイプによる構成因子の違いなどが明らかとなり、染色体構成因子のプロテオームの解析に目途がついたと考えられる。本課題は、ヒト染色体の姉妹染色体の分配時期から複製開始にいたるまでの染色体構成因子の量的な変動を、質量分析をもちいたプロテオーム解析により網羅的に明らかにすることを目的とするものである。本年度は、可溶化した染色体タンパク質の調製法について検討した。非イオン性界面活性剤処理により不溶性のクロマチン画分を得た後、マイクロコッカルヌクレアーゼ処理、塩処理、超音波処理を純に施すことにより、ほとんどの成分を可溶化できることを見いだした。しかしながら、塩処理の過程で多くの成分がクロマチンから解離することが明らかとなった。これを克服するために、DSPによるクロスリンクの条件を検討し、至適条件を見いだした。現在、クロスリンクしたクロマチンを可溶化する条件を検討中である。また、質量分析器を用いたタンパク質の定量解析技術の汎用化を沖縄大学院大学先行事業の長尾博士と協力して進めている。1つは、安定同位体を用いて細胞内のタンパク質を標識し内部標準として用いるアプローチである。同位体アミノ酸を用いたヒト細胞の標識法、および、内部標準と視覚的に比較を行うためのビューワー(MSight)の改良を行った。しかしながら、多くのタンパク質について一度に定量解析することが困難であること、自動的にピークをピッキングする良好なインフォマティックスがないなどの問題点が浮かび上がった。もう一つは、あるタンパク質に帰属する同定ペプチドの数が、絶対量と相関があることを利用したアプローチである。これについては、検索エンジンの同定結果をプロセスして、定量情報を抽出する一連の流れをほぼ確立した。これを用いることにより、大きな(1桁以上の)量的な差異について検出することが可能となった。本年度の助成により、染色体構成因子のプロテオーム解析にチャレンジできる素地が整ってきたと考えている。
農業土木構造物に用いる混合セメントコンクリートの諸性状に関する研究

高炉セメントおよびフライアッシュセメントなどの混合セメントを用いたコンクリートの諸性状につき、普通ポルトランドセメントコンクリートのそれと対比しながら実験研究し、以下のような成果を得た。(1).季節の違いを含めた養生条件の違いによる強度特性の変化につき研究し、さらに積算温度の影響も調べて、冬期における強度増加割合は水中養生期間が長い程大きく、自然養生のものが最も小さいこと、5,10,15°Cの養生に対して6,5,5,4日で脱型が可能であることなどを示した。(2).各種混合セメントコンクリートの強度特性を明らかにすると共に、引張りに対する変形特性について実験研究し、それ等の引張りヤング係数を推定した。(3).温度増加によるひび割れ発生を防止する観点から、初期材令におけるクリープおよび応力緩和特性ならびに断熱温度特性を明らかにし、混合セメントコンクリートの温度応力算定に役立つ資料を提供した。(4).鋼繊維補強コンクリートの力学特性を検討し、混合セメント使用による長所と鋼繊維補強による長所が共に発輝されることを明らかにし、引張強度の増加率に関する基礎資料を得た。(5).細骨材としてマサを用いたフライアッシュセメントコンクリートの合理的配合に関する基礎資料を提供し、単位セメント量を減じても、材令91日において普通セメントコンクリートと同程度の圧縮強度が得られることを明らかにした。(6)ポリマーコンクリートのポリマー混入量は、ポリマーセメント比で10%以下が適当であること、流動性が著しく増し、スランプはスランプ制御因子により決まると考えられることなどを明らかにした。(7)高炉セメントコンクリートの乾燥収縮による長さの変化についての測定値を基にして、ファームポンド壁体に生じたひび割れについて有限要素解析を行ない、ひび割れ防止対策につき提案した。
リポ蛋白質受容体ファミリー分子が担う発生・分化制御シグナル伝達の構造生物学的解明

医学的・生物学的にインパクトの高い3つのリポ蛋白質受容体(LR)ファミリー分子について、X線結晶構造解析と電子顕微鏡イメージングという解像度の異なる2つの構造生物学的手法と生化学的手法を組み合わせ、シグナル伝達機構の分子基盤を解明する研究を行った。我々の脳を形作るのに必要なリーリンシグナルや、骨の形成やがんに関わるWntシグナル授受のしくみの理解がすすみ、さらにはアルツハイマー病の病因に深く関係するあらたな相互作用を見いだすなどの発見をすることができた。これまで「物質の取り込み」という側面だけが強調されていたリポ蛋白質受容体(LR)ファミリー分子が、じつは細胞や組織、個体にとって根源的なシグナル伝達に関わり、脂質代謝とは関係のない様々な疾患にも本質的に関わっていることが明らかになりつつある。このクラスの受容体は、複数のドメインからなるモジュール構造を巧みに使い、リガンド認識という最初のステップに引き続いてドラスティックな構造変化によってシグナルをイニシエーションするという仮説を持っている。本研究では、とくに医学的・生物学的にインパクトの高い3つのLRファミリー分子について構造生物学的手法と細胞生物学的手法を組み合わせて上記の仮説を検証しその詳細を明らかにすることを目的とする。研究1(reelin受容体系):reelinの受容体結合活性断片(R56)と、受容体であるApoER2の細胞外領域全長(約800残基)の複合体を結晶化し、その構造決定をほぼ終了した。研究2(LRP6系):現在までにLRP6細胞外領域の組み換え蛋白質のネガティブ染色試料を使って電子顕微鏡イメージングで分解能およそ20Åの二次元平均化像の取得に成功しているが、同じ試料を用いてランダムコニカルチルト法によって3D構造を導くことに成功した。またリガンドであるDkk1についてこれまで不可能であったバクテリアの発現系での発現・精製に成功した。研究3(LR11系):LR11のVps10pドメインを動物細胞で発現・精製し、その酸性条件での結晶化に成功し、構造解析を終了した。さらに、中性pHでのリガンドペプチドとの複合体の結晶化とその構造決定にも成功した。これまで「物質の取り込み」という側面だけが強調されていたリボ蛋白質受容体(LR)ファミリー分子が、じつは細胞や組織、個体にとって根源的なシグナル伝達に関わり、脂質代謝とは関係のない様々な疾患にも本質的に関わっていることが明らかになりつつある。研究1(reelin受容体系):reelinの受容体結合活性断片(R56)と、受容体であるApoER2の細胞外領域全長(約800残基)の複合体の結晶構造解析を終え、その情報を元に変異体を作製してリガンド結合とリリースに関するメカニズムの解析を行った。またreelinのホモダイマー化にかかわるシステイン残基を決定し、論文として報告した。班究2(LRP6系):LRP6細胞外領域の組み換え蛋白質と、リガンドであるDkk1との複合体についてネガティブ染色試料を用いた電子顕微鏡イメージングでその構造(二次元平均化画像)をえることに成功した。また結晶化へ向けて、上記の受容体とリガンドを共発現する安定細胞株の樹立に成功した。研究3(LR11系):LR11のVps10pドメインについて中性pHでのリガンドペプチドとの複合体の3.3A分解能での構造決定に成功した。また、蛍光偏光法を用いて様々なペプチドリガンドとの相互作用を測定する系を確立し、新たなリガンドの発見およびLR11のVps10pドメインに結合するペプチドの配列モチーフを同定することに成功した。これまで「物質の取り込み」という側面だけが強調されていたリポ蛋白質受容体(LR)ファミリー分子は、細胞や組織、個体にとって根源的なシグナル伝達に関わり、脂質代謝とは関係のない様々な疾患にも本質的に関わっている。本研究では、とくに医学的・生物学的にインパクトの高い3つのLRファミリー分子について構造生物学的手法と細胞生物学的手法を組み合わせ、リガンド認識から生理作用に至る構造メカニズムを明らかにすることを目的とする。研究1(reelin受容体系):reelinの受容体結合活性断片と、受容体であるApoER2の細胞外領域全長(約800残基)の複合体の結晶構造解析を終え、論文執筆中である。また、未だに構造が不明であったreelinのN末端領域の結晶化と構造解析に成功し、この領域に存在する機能阻害抗体CR50のエピトープを決定するための実験系の構築を終了した。

研究2(LRP6系):LRP6細胞外領域の組み換え蛋白質と、リガンドであるDkk1との複合体についてネガティブ染色試料を用いた電子顕微鏡イメージングでその二次元平均化画像取得していたが、さらにランダムコニカルチルト法により3次元構造の決定に成功した。さらに、LRP6の糖鎖に相当する密度の可視化に成功し、糖鎖がLRP6のコンフォーメーションと機能に影響を与えている可能性を示唆する結果をえた。現在論文執筆中である。また、同複合体の結晶化に成功し、低分解能ながら回折データの取得もおこなった。研究3(LR11系):LR11のVps10pドメインがアミロイドβ(Aβ)ペプチドに結合することを生化学的に明らかにし、海外研究者との共同研究でLR11が細胞内のAβのクリアランスに関わってることを明らかにした。この結果は現在論文投稿中である。さらに、AβペプチドとVps10pドメインの複合体の3.1Å分解能での構造決定にも成功した。研究1については全長受容体とリガンドの巨大複合体の構造解析について、その最終精密化が遅れているものの、高次構造を左右するアミノ酸残基レベルの生化学的同定が予想以上にすすんだ。研究2についてもLRP6とDkk1の複合体の結晶化については遅れているが、電子顕微鏡イメージングによる構造決定は終了した。研究3については分解能の向上と最終構造精密化が終わっただけでなく、当初は予想していなかった重要な生理的リガンドペプチドを発見するなど、大きな進展があった。よって総合的には「おおむね順調に進展している」と自己評価する。24年度が最終年度であるため、記入しない。研究1についての遅れは、主には担当していた研究分担者が転出したためであり、現在後任の教員のもと遅れを取り戻すべく努力しており、とくに計画を変更する必要は無い。研究2については、年度途中に競合するグループから構造決定の報告が複数あり、戦略の立て直しを迫られた。そして、今後は全長LRP6の構造情報取得とDkk1リガンド複合体の構造解析に絞って行うこととした。研究3は予想外に生理的・病理的メカニズムに迫る研究になってきたため、純粋な構造解析としての研究計画は多少変更し、細胞やマウスを用いた実験を海外の研究者と共同で行うことにした。
二重K2NiF4型酸化物におけるカチオンオーダーと物性

結晶において、ある1つのサイトに2種類の異なるイオンが占めた際にこれらが規則的に配列(オーダーという)することがある。オーダーの有無によって、その物質が示す磁性や電気特性などの物性は大きく変化する。本研究では、銅系高温超伝導体の母構造と同じK2NiF4型構造における、遷移金属イオンのオーダーと物性に注目した研究を行う。具体的には今までに合成が報告されていない、(La1/2Sr1/2)4MnNiO8やLa1/2Sr1/2)4MnNiO8が示す二次元的な強磁性や、Sr4CoNbO8やSr4CoTaO8、Sr4MnNbO8やSr4MnTaO8における特異な電子状態についての詳細を明らかにする。
局在電磁波による高速信号伝送を利用した単一磁束量子高速フーリエ変換回路の研究

面積優位である4ビットのAND/RCAを用いた乗算器を製作し、動作を確認した。RCAはビット数増加で速度は劣化するため、4ビットのCLA加算回路を製作し30GHzまでの高速測定を行い完全動作を確認した後、4ビットのAND/CLAを用いた乗算器を製作し、並列完全動作を確認した。これを用いた4ビット乗算器を設計製作し動作を確認した。これにより4ビット2点FFT回路を設計し、シミュレーションで20GHzを越える動作を確認した。単一磁束量子を情報担体とした理論回路はサブテラヘルツ領域でのゲート動作周波数を有し、システムレベルで100GHzを超える回路を提供する有望な回路である。これまでは、信号伝送をジョセフソン伝送線路(JTL)により行っているが、長距離の高速伝送が難しくシステム高速化のボトルネックとなっている。そこで、導波路配線中の局在電磁波を信号伝送に用いたシステム構築を目指し、信号処理プロセッサの応用として最もインテンシブな動作が要求される2次元高速フーリエ変換(FFT)処理を取り上げる。近年のマルチメディア情報の信号処理においてFFTは有用な基本アルゴリズムであり、特に認証・照合などのセキュリティ分野などの画像解析分野において高速・高精度のFFT演算は今後ますます重要な処理になるものと考えられる。また、X線回折による分子構造解析などの分析処理においては、高速・高精度のFFT演算は常に要求される需要がある。そこで我々は、SFQ回路によるFFT回路に局在電磁波信号伝送を適用し、高速な信号処理回路の構成を行う。三次元の分子構造シミューレーションのような分野では高速フーリエ変換(Fast Fourier Transform : FFT)がインテンシブに必要とされる。このような場合にはハードウエアによる実行が高速性に優れるため、FFTシステムの集積回路が望まれている。本研究の目的は、集積化技術として超伝導体技術を用いて、開発済みのセルライブラリを導入して、超伝導回路の特徴を生かした高速フーリエ変換システムを構築することである。FFTアルゴリズムではN点の離散時間フーリエ変換(Discrete Fourier Transform : DFT)を点のDFTに帰着することによって高速に計算でき、これは乗算器、加算器と減算器で構成されるバタフライ回路によって計算される。乗算回路の比較より、4ビットの場合にはAND/RCAを用いた乗算器が接合数、サイズ、遅延の全てのパラメータで優位性を持つことがわかった。加算器としてリップル・キャリー・アッダーを用いた。これは上記の乗算器の一部で実現可能である。また、加算回路を用いて減算回路も実現できる。ジョセフソン接合のパラメータには、NEC(株)の2.5kA/cm^2 Nb/AlO_x/Nb標準プロセスを想定した値を用いた。ディジタルシミュレーションはVerilog-XLを用いて行った。これにより4ビット2点FFT回路を設計しレイアウトを得、動作シミュレーションを行った。現在の製造プロセスによる接合のスイッチング時間は2.6ps程度であり、これをさらに短縮するには、臨界電流密度を上げ、接合容量を小さくする必要がある。この乗算回路を用いたバタフライを1.35GHzのクロック周波数で動作させたときに、計算時間が4.5nsオーダーとなった。乗算回路計算時間は890psであった。一方、半導体回路では、遅延が652psの32ビットの90nmCMOS乗算回路が発表されている。ビット数の違いはあるが、この二つの回路の性能は同程度である。しかし、90nmに対してジョセフソン接合サイズが2.0umであり、集積化には余裕がある。さらに、既に実現可能なプロセスの向上を考慮すれば、本回路構成でも半導体回路の性能を上回ると見積もることができる。FFTアルゴリズムではN点の離散時間フーリエ変換(Discrete Fourier Transform: DFT)を2点のDFTに帰着することによって高速に計算でき、これは乗算器、加算器と減算器で構成されるバタフライ回路によって計算される。前年度の乗算回路の比較より、4ビットの場合にはAND/RCAを用いた乗算器が接合数、サイズ、遅延の全てのパラメータで優位性を持つことが分かったためこれを19年度チップ化した。加算器としてリップル・キャリー・アダーを用いており、これは上記の乗算器の一部で実現可能である。また、加算回路を用いて必要な減算回路も実現できる。昨年度のディジタルシミュレーションはVerilog-XLを用いており、これにより4ビット2点FFT回路を設計しレイアウトを得、動作シミュレーションを行っており、これを継続中である。また製作した4ビットの乗算器のチップは、測定によりその動作が期待通りであることを確認した。これは低速の測定であるため今後高速測定へと移行の予定である。また8ビット化へのグレードアップを検討中であり、乗算器に関しては設計を完了してチップ化へと移行する予定である。

現在の製造プロセスによる接合のスイッチング時間は2.6ps程度であり、これをさらに短縮するには、臨界電流密度を上げ、接合容量を小さくする必要がある。この乗算回路を用いたバタフライを1.35 GHzのクロック周波数で動作させたときに、計算時間が4.5nsオーダーとなった。乗算回路計算時間は890psであった。8ビットシステムではこれらの改善を図りより高速化を行い、実測する予定である。FFTアルゴリズムではN点の離散時間フーリエ変換(Discrete Fourier Transform : DFT)を2点のDFTに帰着することによって高速に計算でき、これは乗算器、加算器と減算器で構成されるバタフライ回路によって計算される。前年度は、4ビットのAND/RCAを用いた乗算器を製作し、その乗算器のチップは、測定によりその動作が期待通りであることを確認した。この回路は加算器としてリップル・キャリー・アダーを用いており、回路面積は優位であるがビット数を上げた場合の速度は劣化するため、今年度は4ビットのAND/CLAを用いた乗算器を製作し、並列動作を行わせた。これに先立ち4ビットのCLA加算回路を製作し低速の測定に成功、さらに高速測定を行い完全動作を確認した。これを基に4ビットのAND/CLAを用いた乗算器を製作し、低速の測定に成功した。高速測定は現在進行中である。ディジタルシミュレーションのジョセフソン接合のパラメータには、SRLの2.5kANcm^2Nb/AIO_x/Nb標準プロセスを想定した値を使いVbriog-XLを用いている。これにより4ビット2点FFT回路を設計しCLAバージョンのレイアウトを得、動作シミュレーションを行っており、これを継続中である。またCLAバージョンでの8ビット化へのグレードアップを検討中である。今年度中に臨界電流密度を上げ、接合容量を小さくした接合によるシステムの検討を行い、高速化と消費電力の観点から半導体回路に対する優位性を確立する予定である。19年度は、4ビットのAND/RCAを用いた乗算器を製作し、その乗算器のチップは、測定によりその動作が期待通りであることを確認した。この回路は加算器としてリップル・キャリー・アダーを用いており、回路面積は優位であるがビット数を上げた場合の速度は劣化するため、20年度は4ビットのAND/CLAを用いた乗算器を製作し、並列動作を行わせた。
明治期におけるわが国鉄道橋梁発達過程の技術史的研究

明治期における鉄道橋梁の発達過程を、技術史的に考察し、併せて、桁の使用状況と現状を明らかにし、歴史的橋梁の評価・保全・活用などの施策に資する目的で次の研究をおこなった。1)外国技術の受容と技術的自立の過程に関する考察当時の日本人技術者たちが外国の技術をどう学び、何を考え、何をしたかを人物、組織、設計法、作品などから考察した。その中で、特に、原口要原設計の105ft上路トラス桁、磐越西線長谷川橋梁100ft上路トラス桁、関西鉄道設計の木津川橋梁などについて、その構造的特徴を考察した。また、中央本線の小石川橋梁のトラス桁について、構造的に、特異なものであるので、寸法測定を含む詳細な現地調査を行った。その結果、前後の下路プレ-トガ-ダ-と同じく、ドイツのハ-コ-ト社の製品であることが明らかとなった。鉄道院設計のトラス桁の代表例として、設計活荷重E45の94ft桁(桂川,茨木川)、E40の200ft桁(犀川)、94ft桁(上神崎川)などの、やや詳細な現橋調査を行い、すでに調査済みの英国系・米国系・ドイツ系の桁と比較し、輸入から脱却して技術的自立を果たした力強い証しであることを確認した。2)明治時代に設計された橋桁の製作・架設・撤去・転用・現存の状況に関する調査輸入トラス桁に関しては、既発表の一覧表の訂補と、現存のものについてのデ-タベ-ス化を行った。国産のトラス桁についての調査を行い、デ-タベ-ス化した。プレ-トガ-ダ-については形式、支間ごとに現用・現存の桁をリストアップしたが、桁の同定は予想外に困難で、リストの充実にはなお相当の作業が必要である。これらの成果は土木学会「土木史研究」ほかに順次発表するほか、「総覧」をまとめたいと考えている。
『イソップ寓話』の受容を視座とする明清寓言の思想史的研究

平成11年度は『東方伊朔(イソップ)』に対する研究を深めると同時に、『東方伊朔』と表裏一体の関係にある陳春生の別著『伊朔訳評』についての基礎的考察を行った。同書は、わが国では天理図書館に蔵されているが、その表紙には「上海美華書館発行、宣統元年十一月再版」とあり、再版本であることが明確である。しかし、『伊朔訳評』に言及する戈宝権論文では、同書は宣統元年に上海協和書局から刊行されたことになっている。戈氏が初版・再版の別を明らかにしていないので確言することはできないが、氏が『東方伊朔』と『伊朔訳評』の緊密性を説く際に引用する文章は、天理図書館本の末尾に見える「新書広告」中の「五版東方伊朔」と「再版伊朔訳評」の宣伝文と一致している。従って、戈氏が見た『伊朔訳評』も再版本である可能性が高く、関西大学図書館に蔵されている『東方伊朔』の初版本(光緒32年)が実は上海美華書館の発行であることを考慮に入れれば、『伊朔訳評』を上海協和書局の発行とする戈氏の記述には問題があろう。その問題は同書が『東方伊朔』同様、キリスト教的性格を帯びている、という内容的な問題にも深く関わっているので、「陳春生『東方伊朔』研究序説」(『日本アジア言語文化研究』第6号)と題する拙稿の続篇として、近く公表を予定している。なお、本年度はさらに『イソップ寓話』やラ・フォンテーヌの『寓話』を断片的に紹介する『中西聞見録』に対しても基礎的研究を行った。『中西聞見録』所収寓言については、すでに中村忠行「清末の寓話-『海国妙喩』をめぐって」(『天理大学学報』86輯)が興味深い考察を行っているが、氏が言及していない記事の中にも寓言文学史と思想史の境界線上で取り上げるべき記事が多いように思う。例えば、艾約瑟の手になる本格的なアリストテレス伝、すなわち「亜里斯多得里伝」(『中西聞見録』32号)等には注目すべきであろう。平成10年度は、主として明清時代における中国人の「イソップ寓話」受容の代表的な事例として、光緒32年(1906)に上海美華書館から刊行された『東方伊朔』に対する基礎的考察を行った。同書については、すでに戈宝権氏が「羅伯〓編訳的(意拾喩言)及其他ー清代中訳伊索寓言史話」(『中国比較文学』1992年第1期、上海外語教育出版社)と題する論文の中で言及しているが、わずか数行の紹介に止まっており、『イソップ寓話』受容史上における同書の位置については考察されていない。しかし、私見によれば同書はいくつかの点で、中国における『イソップ寓話』受容の典型とも言うべき重要な性格を備えている。詳細は『日本アジア言語文化研究』第6号(大阪教育大学日本アジア言語文化学会)に発表予定の拙稿「陳春生『東方伊朔』考」に譲るが、『東方伊朔』は先秦以米の伝統を有する中国の歴代寓言を『イソップ寓話』と結合させようとする編著であって、その特色は「知白子日」と始まる編者・陳春生の按語にこそ存している。陳春生は『イソップ寓話』に匹敵する中国寓言を多数紹介しつつ、各話に当時の世相を諷刺する評語を付しているのである。その中には、マテオ・リッチによる紹介以後、明清時代における『イソップ寓話』が絶えずキリスト教布教活動と密接な関連を持っていたことをうかがわせる注目すべき事例もある。例えば、『韓非子』和氏篇に見える有名な「和氏の璧」の話を紹介した後、陳春生は和氏の璧を「耶蘇教」に、和氏を「伝道的人」に見立て、キリスト教布教活動に対する当時の不当な迫害を批判している。なお、戈氏によれば、陳春生にはこの『東方伊朔』と表裏をなす『イソップ寓話』の訳書すなわち『伊朔訳評』もあるというが、現在のところ未見であり、両者の関係については平成11年度の課題としたい。

従って、戈氏が見た『伊朔訳評』も再版本である可能性が高く、関西大学図書館に蔵されている『東方伊朔』の初版本(光緒32年)が実は上海美華書館の発行であることを考慮に入れれば、『伊朔訳評』を上海協和書局の発行とする戈氏の記述には問題があろう。その問題は同書が『東方伊朔』同様、キリスト教的性格を帯びている、という内容的な問題にも深く関わっているので、「陳春生『東方伊朔』研究序説」(『日本アジア言語文化研究』第6号)と題する拙稿の続篇として、近く公表を予定している。なお、本年度はさらに『イソップ寓話』やラ・フォンテーヌの『寓話』を断片的に紹介する『中西聞見録』に対しても基礎的研究を行った。『中西聞見録』所収寓言については、すでに中村忠行「清末の寓話-『海国妙喩』をめぐって」(『天理大学学報』86輯)が興味深い考察を行っているが、氏が言及していない記事の中にも寓言文学史と思想史の境界線上で取り上げるべき記事が多いように思う。例えば、艾約瑟の手になる本格的なアリストテレス伝、すなわち「亜里斯多得里伝」(『中西聞見録』32号)等には注目すべきであろう。
ＰＡＳドメインタンパク質の相互作用多様化機構の解析

構造の類似した相同なタンパク質の一群が、生体中で多様な機能を実現している分子基盤の解明をめざし、PASドメインタンパク質の中で機能の異なる、2つPYP分子をモデルにして、その機能の違いを生む分子機構を検証した。その結果、1未解明であった、PYP分子の相互作用タンパク質の溶液中での構造を決定した。さらに、相互作用時の複合体構造の溶液構造の決定も行った。複合体は、溶液中で特徴的な環状ヘテロ八量体を形成していた。2相互作用に関わるPYP上の残基を同定して、相互作用という機能の多様化を生み出す部位を決定した。さらに、3結晶構造解析を行い、この結合部位の周辺が相互作用時に構造変化を示す可能性を見出した。本研究では、PASドメインタンパク質PYPと相互作用タンパク質の結合部位の解明と、相互作用に必要なタンパク質構造変化を抽出してPASドメイン全般における情報伝達機構の検討を行う。そこで本研究では、1PYPー相互作用蛋白質の結合に関わる直接的なインターフェース部位の抽出と、2相互作用を引き起こすPYPのタンパク質構造変化様式を明らかにする。さらに、3相互作用分子の結合領域の特異性を明らかにする。これらのことから、PASドメインにみられる、多様な性質が共通の構造変化様式の上に階層的に形成されているのか、全く異なる構造変化様式の上に成り立っているのかを明らかにしていく。多様な性質を生む機構が情報伝達過程のどの階層で実現されているかを議論する。24年度は、前年度に明らかになった光依存的PYP複合体構造の形成要因をPYP分子内の残基レベルで明らかにして、相互作用のON/OFFを決定する構造変化の素過程が議論していく。この目的のため、23年度に続きキメラPYPを用いた、相互作用条件を満たす構造や構造変化様式を相互作用に伴う吸収スペクトル変化や二次構造変化の解析から検討した。さらに、より詳細な議論を進めていくために、部位特異的な変異体解析を行った。また、構造不安定性のため結晶化が困難であったRcPYPの結晶化についても、前年度、決定した晶出条件をさらに検討して、X線構造解析への準備を進めた。前年度までに明らかにできたPYPの相互作用部位は、PASドメイン構造の中において、補欠分子の選択性や、相互作用部位としての報告例もある部位であり、この領域とその構造変化様式が、PASドメインの多様な機能を生む領域であると考えられた。そこで本年度は、相互作用を示すPYPにおいて相互作用のON/OFFを誘起する構造変化が、PASドメイン中で共通に駆動するのかを検証するため、X線結晶構造解析を行った。その結果、結晶の晶出に用いた添加剤が、PYP分子に結合した状態の結晶構造を得ることに成功した。結晶分光や、X線溶液散乱測定などの結果から、この構造は、反応中間体の構造を模しているものと考えられた。この結晶構造からは、前年度に決定した相互作用残基の近傍の分子表面に溝が新たに形成されており、この部位に相互作用のON/OFFを誘起している機構が考えられた。このような相互作用部位は、PASドメインの補欠分子の結合で、多く実現されているものと考えられ、PASドメインの共通の作用機構であると考えられる。さらに、PYPの構造変化に関するキメラ変異体の解析の結果から、構造変化を制御している要因の一部が、分子内部の活性部位から離れた、分子表面の荷電残基であることも明らかにできた。このような、表面電荷の配置などを制御することで、PASドメインタンパク質が多様性を獲得していることが考えられる。そこで本研究では、(1)PYPー相互作用蛋白質の結合に関わる直接的なインターフェース部位の抽出と、(2)相互作用を引き起こすPYPのタンパク質構造変化様式を明らかにする。さらに、(3)相互作用分子の結合領域の特異性を明らかにする。23年度は、(1)相互作用タンパク質の溶液中での会合状態とその形状を、X線小角散乱測定を用いて決定した。その結果、PYP相互作用タンパク質は溶液中で異方的な2量体を形成していることが明らかになった。さらに、PYPとの光依存的に形成される複合体の溶液構造を測定し、多様な複合体構造中、最大になる複合体にリング状構造を見出した。この結果は、PYPにおける相互作用の状態を初めて示したものである。また、

(2)PYPに対するキメラタンパク質の相互作用能の検証から、N,C末端を保持したキメラに一定の相互作用能が維持されることを見いだし、両末端に依存した構造変化が相互作用に必須であることが示唆された。さらに、構造不安定性のため結晶化が困難であったRcPYPの結晶化についても、微細結晶が晶出する条件を見出した。本年度の計画は、1複合体形成を生む相互作用領域の決定と、残基レベルでの相互作用部位の同定を通じた、相互作用のON/OFFを決定する構造変化の素過程の議論と、2相互作用モデルの分子機構の議論に必須な、RcPYPの結晶構造解析の遂行であった。1の計画については、当初予定していた、キメラPYPを用いた、相互作用領域の探索を行い、その相互作用部位が発色団近傍領域に存在することを見出した。さらに、残基レベルでの変異体解析から、この領域に存在するリシン残基が相互作用の中心的役割を担っていることを明らかにした。そこから、相互作用を駆動する分子間認識に対するモデルを考察した。また、キメラを用いた解析により、相互作用部位の単純な置換は、相互作用能の移植を生まないこと、それらキメラPYPの光反応の二次構造変化の解析から、相互作用の維持に必要な構造の維持が、RcPYPの全配列に依存して存在していること等を明らかにでき、当初計画を十分に達成されていると考えられる。2の結晶構造解析については、得られた結晶のX線損傷が大きく有効な回折結果を得られておらず、系の最適化等も含めて、次年度以降にも解析が必要である。本年度の計画は、(1)相互作用タンパク質の溶液構造の決定と複合体形成時の溶液構造の決定、(2)複合体形成を生む相互作用領域の決定であった。(1)の計画については、当初想定していた結果に加えて、複合体の特異な形状に依存した構造モデルの構築にまで至り、十分に達成されていると考えられる。(2)の計画については、キメラPYPを用いた解析から相互作用に関与するタンパク質の領域を示唆できたが、各種のキメラタンパク質の解析から、PYPの相互作用が一部のタンパク質領域のみで単純にON/OFFされているものでないことが明らかになった。キメラタンパク質の相互作用能のみに依存した解析に加えて、より詳細な物理化学的な物性の検討を必要としている点で、次年度以降にも解析が必要である。また、当初計画に加え、現在まで結晶化できていなかったRcPYPの晶出に成功した。構造解析への道筋を開いたと考えている。前年度までに明らかになった光依存的PYP複合体構造の形成を決定する構造変化の素過程が議論していく。前年度までに明らかにでき相互作用部位は、PASドメイン構造の中において、補欠分子の選択性や、相互作用部位としての報告例もある部位であり、この領域とその構造変化様式が、PASドメインの多様な機能を生む領域であると考えられる。相互作用のON/OFFを誘起する構造変化が、PASドメイン中で共通に駆動するのかを検証する目的ため、引き続きキメラPYPや、部位特異的な変異体を用いて、相互作用条件を満たす構造や構造変化様式を二次構造、溶液構造解析から明らかにしていく。また、相互作用タンパク質についても、相互作用部位の決定を目指した、変異体解析を進めていく。