hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
Krabbe病の脱髄の病因と治療に関する研究

1、Krabbe病の脱髄に関する研究ー(1)Krabbe病の動物モデルであるTwitcherマウスのDRGい、サイコシンがDRGに多く蓄積し、神経細胞のdigenerationを起こし、Krabbe病の脱髄のメカニズムの1つとして、密接に関与している事を明らかにした。(2)Twitcherマウス培養オリゴデンドログリア細胞を用い、サイコシンが、オリゴデンドログリア細胞に特異的に働き、ガラクト-ス、のセレブロサイド、サルファタイドへの取込を抑制する事を見いだし、サイコシンのKrabbe病中枢神経での病態への関与を具体的に証的に証明した。(3)生化学的および組織化学的手法を用い、Twitcherマウスでは細胞構築の崩壊がサイコシンによりなされ、さらにミトコンドリアの機能であるoxidative phos phorylationも障害されうる可能性を示した。2、Krabbe病の治療に関する研究ーKrabbe病の動物モデルであるTwitcherマウスを用い、マンノ-ス含有リポゾ-ムが脳血管関門を通過し、グリア細胞に取り込まれる事を示し、リポゾ-ム包埋βーgalactosidaseを用いた治療法の臨床応用への可能性を示した。3、ニ-マンピック病(NPD)マウスモデルの病因に関する研究ーヒトNPDマウスモデルを用い、各臓器における脂質の蓄積およびライソゾ-ム酵素活性を生化学的及び形態的に検討し、このマウスモデルがヒトNiemannーPick病に類似している事を示し、さらにNPDマウスの培養皮膚繊維芽細胞を用い、コレステロ-ルのエステル化障害を見いだした。Krabbe病は、garactosylceramidaseの欠損によって生じる脳変性疾患であり、その病因として基質の1つであるサイコシンが重要な役割を演じている。そこでpercoll濃度勾配法によって得られた、オリゴデンドロサイトを培養し、その培養液中にサイユシンを添加し、形態的変化、ミエリン脂質へのアイソトープのとり込みを検討した。サイコシンを3mg/ml以上の濃度で添加すると、オリゴデンドロサイトの突起の融解、変性が認められ、またミエリン脂質への^3H-ガラクトースのとり込みは低下した。しかし、^3H-サイコシンの培養オリゴデンドロサイトへのとり込みは35%にしかすぎず、このサイコシンの作用は主にオリゴデンドロサイト膜を介してのものと考えられた。サイコシンはミエリン脂質には影響を及ぼしていたが、ミエリン蛋白であるMBPやPLPの合成は抑制しなかった。さらに内因性にサイコシンが蓄積するTwitcherマウスからオリゴデンドロサイトを分離培養し、ミエリン特異マーカーであるガラクトセレブロシドのモノクローナル抗体で染色したところ、ミエリン形成に重要な働きをなすところの"tongue"部分が全く出現しないことから、krabbe病の脱髄はこの部分より生じ、次第に変性が細胞体に及び、オリゴデンドロサイトの死滅をきたすと考えられていた。この成因についてはサイコシンがコントロールの約70倍と著明な増加を示すことからkrabbe病の脱髄の成因にはサイコシンが重要な働きをしていることが明らかとなった。今後は以上のように分離したオリゴデンドロサイトをTwitcherマウス脳内に定位脳手術を用いて移植し、その生育状況を形態的にはガラクトセレブロシド抗体染色により、又生化学的にはgaeactosylceramidase活性、サイコシン濃度を測定することにより検討していく予定である。培養神経細胞を用いて、小児脳変性疾患の病態解析を試みた。1)Krabbe病の脱髄の病因として、サイコシンの影響が示唆されている。我々は、マウス神経細胞ならびに後根神経細胞にサイコシンを加えると、細胞膜の崩壊、ミトコンドリア膜の障害、細胞内構築構造の異常を生ずることを認めた。2)Krabbe病のマウスモデルであるTwitcherマウスのオリゴデンドログリア細胞を培養すると、細胞膜の発育が悪く膜の形成障害が存在する事を認めた。
二光子吸収により誘起される光化学反応を利用した液晶相構造の光制御

二光子吸収により光化学反応を誘起して液晶の相構造制御を行うため,本年度はまず二光子吸収により光異性化するアゾベンゼンを開発し,光異性化挙動を検討した。アゾベンゼンの光化学反応を二光子吸収によって誘起するため,二光子吸収性を示す化合物をアンテナ部位としてアゾベンゼンに導入した。本研究では,二光子吸収が効率よく起こることが報告されているローダミンBをアンテナ分子として用いた。ローダミンBを導入したアゾベンゼンのcis体に,1064nmのレーザーパルスを照射しアンテナ部位を二光子励起すると,アゾベンゼン部位がtrans体に異性化した。アゾベンゼンはtrans体,cis体のどちらも1064nmには吸収を示さないこと,およびローダミンBの蛍光がアゾベンゼンのcis体により消光されることからローダミンがアンテナとして機能しており,ローダミンを二光子励起するとその励起エネルギーがcis-アゾベンゼンに移動しcis-trans光異性化が誘起されることが明らかになった。次に,二光子吸収により誘起される光化学反応により,液晶の相構造変化を誘起できるか検討した。二光子吸収色素としてスチルベン誘導体を導入した低分子および高分子液晶を用い,レーザーパルス照射による液晶相状態の変化を偏光顕微鏡で観察した。その結果,色素が一光子吸収を全く示さない680nmのレーザーパルスを照射すると,照射部位のみで液晶相-等方相相転移が誘起されることが分かった。これは,二光子励起によりスチルベン誘導体の異性化・環化反応が誘起され,液晶の相構造が不安定化されたためである。本研究では,二光子励起により数ミクロン程度の微小領域でのみ光相転移を誘起できた。光学系を改良することで波長オーダー(数百nm)以下の領域でも光相転移を誘起できると考えることができ,超高密度光記録へ応用できる可能性がある。二光子吸収により光化学反応を誘起して液晶の相構造制御を行うため,本年度は二光子吸収により光異性化するアゾベンゼンを開発し,光異性化挙動を検討した。ローダミンBを導入したアゾベンゼンのcis体に,ローダミンの吸収極大である550nmの光を照射すると,スペクトルはほぼ完全にtrans体のスペクトルに変化した。一方,ローダミン部位を有しないアゾベンゼンを用いると,trans体,cis体のどちらも550nmには吸収を示さず,550nmの光を1時間以上照射してもスペクトル変化は観察されなかった。以上の結果から,550nmの光照射によりローダミンを励起することで,この波長に吸収のないアゾベンゼンのcis-trans光異性化が誘起されることが明らかになった。これは,ローダミンがアンテナ部位として機能しており,ローダミンを励起するとその励起エネルギーがcis-アゾベンゼンに移動しcis-trans光異性化が誘起されることを示唆している。蛍光スペクトルを測定した結果,アゾベンゼンがtrans体のときはローダミンの蛍光はほとんど消光されないが,cis体へ異性化すると効率よく消光されることがわかり,ローダミンの励起状態からcisアゾベンゼンへエネルギー移動が起こることが支持された。
環境調和型触媒を用いた不活性な炭素-炭素多重結合へのヘテロ原子導入反応

炭素-炭素多重結合の触媒的ヒドロヘテロ原子化反応は様々な環状化合物を効率良く合成できる有用な手法である。特に、複素環は様々な生理活性物質に含まれ、その合成価値は非常に高い。しかし、用いられる触媒は高価あるいは毒性の高い貴金属錯体に限られ、実用的な触媒システムの開発が待ち望まれていた。本年度、我々は環境調和型触媒である鉄およびそれと同様な調和性を有する金属種の特異な触媒活性を生かした直接炭素-炭素多重結合への新規ヘテロ原子導入反応を発見し、その有用性を検証した。1.Fe(OTf)_3触媒存在下、ヒドロキシオレフィンまたはカルボキシルオレフィンをジクロロエタン溶媒中、80°Cで処理したところ、テトラヒドロフランやラクトン誘導体がそれぞれ高選択的かつ高収率で生成することを見出した。本触媒は周知な他の遷移金属触媒と比べ、最も高い触媒活性を示した岳でなく、世界で初めて環境調和型触媒で複素環合成を行った例となった。2.これまで、鉄触媒の驚異的な触媒活性について研究を行ってきた。この特性は鉄触媒に限る物ではなく、HSAB則に従うボーダーライン酸に分類される金属種(Fe, Bi, Cu, Ni等)特有の効果である事が明らかになってきた。この知見を基に、本研究をさらに発展するビスマス種の驚異的な触媒能の発見に繋がった。つまり、鉄触媒ではヘテロ原子はオレフィンにしか効率的に導入されなかったが、ビスマス触1媒ではアルキン等への導入反応も可能である事が明らかになった。ビスマス種も鉄種と同様な人体や環境への高い安全性と調和性を有している金属である。本研究はまだ、研究途中であるが、現在でも多くの研究成果が得られている。その中の一つにアミノエンイン類の分子内環化反応がある。この反応では鉄触媒では適応不可能であったアルキン類を積極的に反応基質に使用することができ、本反応では非常に合成困難である、2環式環状アミンを簡便に合成できることが明らかになった。触媒的ヒドロアルコキシル化反応はエーテル化合物を効率良く合成できる有用な反応である。特に、環状エーテル骨格は様々な生理活性物質に含まれ、その合成価値は非常に高い。しかし、これらの合成に用いられる触媒は高価あるいは毒性の高い貴金属錯体が主に用いられ、これらは副反応(オレフィン異性化及び酸化的環化反応)を併発する。本年度は、我々が提唱している環境調和型触媒である鉄塩の特異な触媒活性を生かした分子間あるいは分子内でのヒドロキシル基及びカルボン酸の不活性オレフィンへの付加反応を検討し、以下のような結果を得た。(1)触媒量のFeCl_3存在下、ヒドロキシオレフィンまたはカルボキシルオレフィンをジクロロエタン溶媒中、80°Cで反応を行ったところ、テトラヒドロフラン誘導体とラクトンをそれぞれ高選択的かつ高収率で得られた。本触媒は代表的な他の遷移金属触媒と比べ短時間で反応が完結する。(2)FeCl_3にAgOTfを添加するとカチオン性鉄錯体が発生し、これはFeCl_3よりも遥かに高い触媒活性を示すことが明らかになった。詳細な反応機構については現在調査中であるが、HCIやTfOH等の酸触媒を用いた場合、脱水反応等の副反応が併発するのに対し、本反応では副生成物が一切観測されない事も明らかになった。(3)上述したカチオン性鉄錯体は分子間反応にも利用する事ができ、特に、環状オレフィンへのカルボン酸の付加反応に関しては、これまでに周知な錯体触媒の反応性を凌駕し、短時間かつ高収率で付加体を得る事ができた。このような得られたデータを踏まえ、最終年度となる来年度は鉄塩のπ酸としての性能を明らかにすると共に、本鉄触媒を用いた新規有機合成反応の開発についてさらに検討を進める。

その中の一つにアミノエンイン類の分子内環化反応がある。この反応では鉄触媒では適応不可能であったアルキン類を積極的に反応基質に使用することができ、本反応では非常に合成困難である、2環式環状アミンを簡便に合成できることが明らかになった。
構築と再利用の観点による西洋建築史学の再構築のための基礎研究

2015年度2017年度の研究期間において、「再利用の観点による西洋建築史学の再構築」に関する研究は『時がつくる建築:リノベーションの西洋建築史』(東京大学出版会、2017年)の出版によって一通りの完結を見たので、最終年度となる2018年度においては、本研究課題のもう一つの柱であった「構築の観点による西洋建築史学の再構築」の研究をさらに発展させた。「構築」の観点に関する本研究成果は、もうひとつの「物質性(マテリアリティ)」の観点とともに、2018年4月より隔月連載論文というかたちで「10+1 website」にて発表してきた。本連載論文の全体のタイトルは「アーキテクトニックな建築論を目指して」というものであり、従来の観念的建築論ではなく構築術的(architectonic)な建築理論の構築を目指している。また連載論文全体を通じて着目しているのは、「素材と構築」の問題であり、この観点は連載第1回目の論文「素材と建築が紡ぐ建築史」に直接的に表れている。2018年度にはこの連載で全6編の論文を発表しており、2019年度にも引き続き6編の論文を発表する予定である。またこの「素材と構築」の問題は、現代の建築理論を歴史的に論じる上できわめて重要なテーマであることがあきらかになり、このことが次の研究テーマ「構築と物質性に基づく西洋建築史・建築意匠論の再構築のための方法論的研究」(科学研究費補助金・基盤研究B、2019-2022年度)へと発展した。また以上とは別に、2015年度2017年度の研究成果である「再利用と時間」の問題についても、9編の口頭発表、4編の論文を発表した。H27年度を通じて、建築の時間性に対する人々の価値観の変遷を、歴史的に整理することを試みた。これは本研究課題における建築の「再利用」の歴史と密接に関わるものである。そしてこの建築時間論は、(1)古代末期から19世紀まで続いた再利用的価値観、(2)16世紀から現代まで続く再開発的価値観、(3)19世紀から現代まで続く文化財的価値観、という3区分で論じることが可能であることが明らかになった。(1)再利用的価値観は、大きな社会変動とあわせて建築活動の前面に出てくるものであり、とくに古代末期、中世末期、革命期などの顕著な事例を整理することで、建築再利用の歴史をまとめることが可能であることが明らかになった。(2)再開発的価値観は、「長い16世紀」以降の「近代世界システム」の登場とともに顕著にあらわれ、ヨーロッパ人が地理的他者(非ヨーロッパ)、時間的他者(中世)をともに「野蛮」と見なしたことと、既存建物の破壊が結びついていたと論じることが可能であることが明らかになった。(3)文化財的価値観は、革命期の破壊行為(vandalisme)に対する反動として登場したものと、これまで伝統的に考えられてきた。しかし、じつはそこには再利用的な破壊と、再開発的な破壊という2つの側面があり、文化財的建築観は結果的に(1)と(2)のいずれの建築行為をも否定したことが明らかになった。以上のような観点から西洋の建築の歴史を通史的に見ることにより、これまでの歴史上の建築を竣工年でカタログ状に並べる「点の建築史」から、建設された後の時間のなかで変化していく建物の歴史としての「線の建築史」へと、建築史学の方法論を移行していく可能性を示すことができるものと思われる本研究課題の予定していた進捗では、西洋建築史における「構築」と「再利用」の2つの側面について、同時並行で少しずつ進めていく予定であったが、現在までの進捗状況は、大幅に「再利用」の側面に重心が傾くことになっている。その点では、まったく当初の予定通りというわけではないが、当初は4年の研究期間を経てまとめようとしていた2つの観点による成果のうちの1つが、最初の2年の研究期間(H27-28年度)でまとめられる目処がついたため、研究スケジュールを変更し、前半の2年間で「再利用」の観点について、後半の2年間で「構築」の観点について、研究を進めるというスケジュールでも、全体としては当初の予定通りの研究を進められるものと考えている。以上のことから、研究はおおむね順調に進展していると考えられる。本年度は、2017年4月に刊行された単著『時がつくる建築:リノベーションの西洋建築史』(東大出版会)の執筆が、主たる研究成果である。既存建物に対する人々の建築観を、「再利用的建築観(古代から19世紀まで)」「再開発的建築観(16世紀から現代まで)」「文化財的建築観(19世紀から現代まで)」として、3つに分類し、建築時間論の歴史として1冊にまとめた。「再利用的建築観」の時代として、古代末期から19世紀初頭までのあいだ、社会変動に応じてさまざまに起こった建築再利用という現象がいかなるものだったか明らかにした。ローマ帝国西方の消滅という大きな社会変動のなかで、円形闘技場のような古代の巨大構造物が軍事要塞化されたり、ローマの神々を祀った神殿がキリスト教の教会堂に転用された事例などが明らかになった。なた中世の成長時代と縮小時代における大聖堂建設の変化、16世紀における価値観の変化とネガティブな再利用、さらにフランス革命という大きな社会変動に応じて起こった建物の機能転用について明らかにした。「再開発的建築観」の時代としては、16世紀から現代までを扱った。

ここでは特に16世紀のヨーロッパ人が「野蛮」という概念を用いて、中世の建築を破壊して新たな建築に置き換えようとした「再開発」が、いかなる価値観のもとで、どのように実践されていったのかを明らかにした。ここでは「破壊」の理由となった「野蛮」の概念と、「新築」の導き手となった「形式主義」がきわめて重要なものだったことが明らかになった。「文化財的建築観」の時代としては、19世紀から現代までを扱った。上記の議論に基づいて、文化材における「修復」という行為が、なぜ建築の時間を巻き戻そうとしたのか、という点が「野蛮に対する干渉」という観点から明らかになった。また時間を止める「保存」という行為が、近代的な建築観と結びついていたことも明らかになった。本研究課題の2本柱である「構築」と「再利用」のうち、「再利用」についての研究は1冊の書籍にまとまり、本書の刊行によって一応の完結をみたといえる。当初の計画では、2つの柱を同時並行で進める計画であったが、2015年度中に「再利用」の研究が大幅に進んだため、昨年の実施状況報告書において、全4年の研究期間のうち前半2年間を「再利用」の研究にあて、後半2年間を「構築」の研究にあてるように、方針を転換することを報告した。本年度はその「再利用」の研究のまとめの年であったが、無事に書籍の刊行まで行き着いたため、ここまでは順調に進展しているといえる。来年度からの2年間で、いかに効率よく、もう1つの「構築」の研究を進めるかが、今後の課題となるだろう。本研究課題は「構築」と「再利用」の2側面から西洋建築史学の再構築しようとするものであるが、そのうち「再利用」の観点による西洋建築史学の新しい枠組みを示すことについては、2017年4月に出版した著書『時がつくる建築リノベーションの西洋建築史』(東京大学出版会、単著)によって、ひとつの完成を見た。本研究の重要な成果のひとつは、建築に対する態度を時間の観点から次のように3つに分けたことである。1再開発(時間をリセットする)2修復/保存(時間を巻き戻す/時間を止める)3再利用(時間を前に進める)この三分法は、20世紀の議論が「再開発vs保存」という二者択一の一辺倒だったことに対する応答である。「再開発(新築)」と「修復/保存(文化財)」に対して「再利用」というもうひとつの極を打ち立てたことによって、「建築デザイン」の歴史と「建築保存」の歴史、そして「建築再利用」の歴史を、一連の通史として論じることが可能になった。加えて、本研究におけるもうひとつの重要性は、上記の三分法に基づく「再利用的建築観」「再開発的建築観」「文化財的建築観」という3つの建築観を、歴史的な枠組みのなかに位置づけたことである。すなわち既存建物に対する3つの態度という観点を考えたとき、これらの態度はただ単に現代社会に表出した複数の態度であったばかりでなく、それぞれ異なる歴史的な段階のなかで登場してきた態度だったということを明らかにしたことが、本研究の真価のひとつである。本書は2017年度、サントリー学芸賞(芸術・文学部門)を受賞した。「研究実績の概要」に記したとおり、2017年度には、これまでの研究成果を1冊の書籍にまとめ、出版することができた。本書は、本研究課題における2側面の1つ「再利用」によって西洋建築史学を再構築したものであり、本書が完成したことは、本研究の重要な成果が完結したことを意味しており、2015年度から2016年度までの研究のまとめが完了したといえる。2017年度には本研究のもう一つの重要な側面である「構築」の観点から、西洋建築史学を再考する準備を進めてきた。
ウィンダム・ルイスのメディア論――アートとイデオロギーの交錯

20世紀初頭に英国唯一の前衛芸術運動ヴォーティシズムを先導したウィンダム・ルイスが1940年代にメディア論におけるグローバリズムの先駆的思想を提示した経緯を明らかにし、そのうえで、今日のグローバリズムならびにナショナリズムの潮流を美学的/感性論的な観点から再検証する。これまでの予備的な研究を通じて、ルイスにおいては、未来派への不信感、ナチズムへの共感、そしてマーシャル・マクルーハンの「グローバル・ヴィレッジ」概念にも通じる思想には、共通する思想背景があることが明らかとなりつつある。政治学的には両立不可能にも見える以上の態度がいかにしてルイス個人において矛盾なく共存できたのかを明らかにする。
個性と自然な字体の揺らぎを合わせ持つ手書き文字・毛筆文字の自動生成

本研究は、個人の筆跡をモデル化した文字生成手法に関するものである。本研究チームは最近、個人ごとの特性にあたる(1)個人性と、個人の筆跡の揺らぎにあたる(2)変異性を持つ手書き文字を、人工的に生成することに成功した。これを踏まえ、本課題に関して3つの目標を設定した。第一に、より便利なシステムの実現を目指して、実際に人が書いたことがない文字もサンプルから合成できる手法((3)拡張性)を開発した。次に、生成された文字を活用して、オンライン筆者識別の性能を向上させた。最後に、先に挙げた3つの性質を備えた人工的な毛筆文字を合成し、毛筆文字の合成のためのモデル開発を実現した。初年度は、手書き文字生成の拡張性の実現を目標に研究を遂行した。現在までのモデルは、人が書いた文字と異なる文字種については適用できない。そのために、ストロークモデルと画間相互モデルの組合せで文字を生成する手法を採用することにより、拡張性を実現した。第一に、より便利なシステムの実現を目指して、実際に人が書いたことがない文字もサンプルから合成できる手法((3)拡張性)を開発すること。第二に、生成された文字を活用して、オンライン筆者識別の性能を向上させること。第三に、先に挙げた3つの性質を備えた人工的な毛筆文字を合成することである。人間が、自分自身の書いた文字を認識する認知能力は、漢字の場合、約77%であることが実験により分かった。言い換えれば合成した文字の認識率がこのレベルに到達すれば、完全に本物として認識できることになる。本研究チームは入力文字サンプルと同一文字種を生成する場合において、同等の認識率の達成に成功した。他の研究では認識率として個人性のみで概ね60%程度であったが、本研究では個人性と変異性を持ちながら、かつ拡張性まで実現し、アルゴリズムの開発し、以前の研究を超える結果を得た。本研究チームは変異性をもちかつ個人的な筆記体モデルの実現に成功した。しかし、人が書いた文字と異なる文字種を生成することはできていない。これを克服し、文字生成の拡張性を実現することを初年度の目標とした。日本のJIS第一水準の漢字2,965個の文字は32,398画(ストローク)で構成される。文字認識の場合、認識率の低下なしで、32,398ストロークを類似のパターン同士クラスタリングすることで455個のストローク(これを圧縮ストロークと呼ぶ)まで圧縮可能である。言い換えれば455個のストロークさえあればJIS第一水準の漢字全てを作ることができる。圧縮ストロークを土台に文字を合成する際には、文字のストロークモデル(Stroke Model, SMと呼ぶ)と画間相互モデル(Inter-stroke Model, IMと呼ぶ)を用いて文字を生成する。サンプルのない文字を生成することは難問であるが、まずSMでは書いた入力文字のストロークを標準文字の対応するクラスタの圧縮ストロークと入れ替える。出来た圧縮ストロークを再び組み合わせて文字を作る。位置と大きさの調整は後で行う。ブロックの種類と分類に関しては多くの計算量が必要であるため、事前にすべてのブロック単位を調査し、それらの相違度を計算し、ツリー状のデンドログラムを構成する。パラメータの調節により相違度の関係による探索を可能にし、合成に使うブロックを決める。SMとIMにより、人が多くの文字を書けば書くほど個人性を強く持つ文字が生成されるようになる。またSMとIMにおいて相違度を無視した場合には、すべての文字が生成されるようになる。研究目的(概要)※当該研究計画の目的について、簡潔にまとめて記述してください。実施する筆者識別と毛筆文字の合成は、拡張性の精度によって大きく影響されるため、精度確保を確実に行った。筆者識別は主にOff-lineの研究が多く、100名の対象で認識率は概ね90%程度である。On-lineの場合、95%(エラー率5%)の実績もあるが、条件として数単語から1つのパラグラフ(100単語)程度の多くのデータが必要である。本研究の目標として、5文字種の5回の手書きを訓練パターンとして使用した時、エラー率を3%水準に下げる。サンプルがある合成文字とサンプルがない合成文字を使って実験を遂行して結果を分析した。合成された文字を使用した筆者識別の性能向上を試みた。まず、合成された文字を使って筆者識別実験を実施して結果を分析した。

合成された文字は実際の訓練文字の代用として直ちに使うこともできるが、筆者識別の性能が予想した通りに向上しない可能性があることから、これに対する研究が必要である。実際、既存の訓練パターンだけを使った時に比べて、合成された文字を併用した場合の筆者識別の正確さの向上が見られた。合成文字が既存の訓練パターンに比べて多様性が低いため、その度合いが予想より低いものであると考えられる。どこまで未知の文字種の合成文字を使うべきかを検証するため次の3種類の手法を考案した。(1)既知の合成された文字の多様性を増加させる。(2)未知の合成文字を増やし、拡張性を増加させる。多様性と拡張性のどちらがどれほど効果があるのかを調べる。(3)筆者識別システムで訓練パターンを使う方式を改善する。合成文字と原本文字を別途管理し、両方の使い方について検討し、多様性と拡張性の最適化を行う。本研究は、個人の筆跡をモデル化した文字生成手法に関するものである。本研究チームは最近、個人ごとの特性にあたる(1)個人性と、個人の筆跡の揺らぎにあたる(2)変異性を持つ手書き文字を、人工的に生成することに成功した。これを踏まえ、本課題に関して3つの目標を設定した。第一に、より便利なシステムの実現を目指して、実際に人が書いたことがない文字もサンプルから合成できる手法((3)拡張性)を開発すること。第二に、生成された文字を活用して、オンライン筆者識別の性能を向上させること。第三に、先に挙げた3つの性質を備えた人工的な毛筆文字を合成することである。毛筆文字の合成のためのモデル開発を行った。まず、毛筆文字を書くことによって変化する画の幅と筆先の方向変化に対するモデルを開発した。次にこのモデルと1.で開発されたペン書きのモデルを統合して、異なる文字種の毛筆文字合成のためのシステムを構築した。20文字種のペン書き文字から1000文字種の毛筆文字を合成した。最後に人の目から見て歪な文字を分析し、自然な毛筆文字生成のためのアルゴリズム改良を行うとともに、続けストローク・かすれを持つ毛筆文字を実現した。これにより、PC・タブレット上で少ない手書き文字サンプルから膨大な手書き文字の生成ができ、個性的な手書き文書や毛筆の作品など、ユニークで感性豊かな表現が可能となる。さらに筆者識別システムの性能向上が期待できる。第一に、より便利なシステムの実現を目指して、実際に人が書いたことがない文字もサンプルから合成できる手法((3)拡張性)を開発した。次に、生成された文字を活用して、オンライン筆者識別の性能を向上させた。最後に、先に挙げた3つの性質を備えた人工的な毛筆文字を合成し、毛筆文字の合成のためのモデル開発を実現した。次年度に実施する筆者識別と毛筆文字の合成は、拡張性の精度によって大きく影響されるため、精度確保を確実に行う。
高品質シリコン薄膜の形成・新規評価技術の確立とそのディスプレイデバイスへの応用

平成24年度は,低温での高品質多結晶シリコン薄膜トランジスタの作製に主眼を置き,「水中レーザーアニール」による多結晶シリコン薄膜の低温結晶化検討を行った.薄膜トランジスタのチャネル材料には様々なものがあるが,中でも多結晶シリコン薄膜は他種材料と比べて格段に高い移動度(酸化物半導体の10100倍)と優れた信頼性をもつ.その一方で作製温度が最高500°C程度と高いことから,プラスチック基板上への作製が行えない.この技術課題を解決できれば,プラスチック基板上へ高画質・多機能ディスプレイを作製することが可能となる.多結晶シリコン薄膜トランジスタの作製プロセスにおいて,結晶化・ドーパント活性化・欠陥不活性化の3プロセスは非常に高温の熱処理工程であり,基板温度は300500°Cにもなる.本研究では,「水中レーザーアニール」という熱処理プロセスを提案する.本手法は,流水中に試料を設置した状態で試料上面からレーザー光照射を行うものである.そこで本年度は,多結晶シリコン薄膜トランジスタの作製温度をプラスチックのガラス転移温度(約150°C)以下に低温化し,水中レーザーアニールを多結晶シリコン薄膜トランジスタ作製技術へ導入することを可能とすることを目的とした.上記検討の結果,図1に示すように,水中レーザーアニールにより結晶化した多結晶シリコン薄膜を用いてトランジスタを作製し,素子駆動に成功した.これらの結果は国内学会1件および国際学会3件にて発表し,高い反響を得ることができた.また,これらの成果を学術論文2報にまとめた.平成22年度は,低温での高品質多結晶シリコン薄膜トランジスタの作製技術に主眼を置き,「水中レーザーアニール」による多結晶シリコン薄膜トランジスタの低温での欠陥不活性化検討を行った.薄膜トランジスタの材料には様々なものがあるが,中でも多結晶シリコン薄膜トランジスタは多種薄膜トランジスタと比べて非常に高い電気特性・信頼性をもつ.その一方で作製温度が高いことから,プラスチック基板上への作製が行えない.これが実現できれば,プラスチック基板上へ高画質のディスプレイを作製することが可能となる.そこで本年度のテーマは,多結晶シリコン薄膜トランジスタの作製温度を低温化し,プラスチック基板上への作製を可能とすることを目的とした.「水中レーザーアニール」という手法は本研究室および共同研究先である高知工業高等専門学校池上研究室が提案する独自の手法であり,流水中にサンプルを設置した状態で,サンプル上面からレーザー光を照射する.本手法を用いた検討は全て申請者本人が実験・評価を行った.上記検討の結果,多結晶シリコン薄膜トランジスタの欠陥不活性化が可能であることが示された.また,水中レーザーアニールではレーザー光の熱により水が蒸発するのだが,欠陥不活性化には水蒸気が非常に重要な役割を果たしていることが明らかになった.これらの結果は国内学会2件および国際学会1件にて発表し,高い反響を得ることができた.現在,これらの結果をまとめた学術論文を作成している.平成23年度は,低温での高品質多結晶シリコン薄膜トランジスタの作製技術に主眼を置き,「水中レーザーアニール」による多結晶シリコン薄膜の低温結晶化検討を行った.薄膜トランジスタのチャネル材料には様々なものがあるが,中でも多結晶シリコン薄膜は他種材料と比べて格段に高い移動度(酸化物半導体の10100倍)と優れた信頼性をもつ.その一方で作製温度が最高500°C程度と高いことから,プラスチック基板上への作製が行えない.この技術課題を解決できれば,プラスチック基板上へ高画質・多機能ディスプレイを作製することが可能となる.そこで本年度のテーマは,多結晶シリコン薄膜トランジスタの作製温度をプラスチックのガラス転移温度(約150°C)以下に低温化し,プラスチック基板上への作製を可能とすることを目的とした.多結晶シリコン薄膜トランジスタの作製プロセスにおいて,結晶化・ドーパント活性化・欠陥不活性化の3プロセスは非常に高温の熱処理工程であり,基板温度は300500°Cにもなる.本研究では,「水中レーザーアニール」という熱処理プロセスを提案する.本手法は,流水中に試料を設置した状態で試料上面からレーザー光照射を行うものである.上記検討の結果,水中レーザーアニールにより,プラスチック基板上で多結晶シリコン薄膜トランジスタの結晶化が可能であることが示された.また,プラスチック基板はガラス転移温度70°C,150°Cの基板が使用可能であることが明らかになった.さらに,水中レーザーアニールにより結晶化した多結晶シリコン薄膜を用いてトランジスタを作製し,素子駆動に成功した.これらの結果は国内学会1件および国際学会2件にて発表し,高い反響を得ることができた.現在,これらの結果をまとめた学術論文を作成し,5月初旬に投稿予定である.平成24年度は,低温での高品質多結晶シリコン薄膜トランジスタの作製に主眼を置き,「水中レーザーアニール」による多結晶シリコン薄膜の低温結晶化検討を行った.薄膜トランジスタのチャネル材料には様々なものがあるが,中でも多結晶シリコン薄膜は他種材料と比べて格段に高い移動度(酸化物半導体の10100倍)と優れた信頼性をもつ.その一方で作製温度が最高500°C程度と高いことから,プラスチック基板上への作製が行えない.この技術課題を解決できれば,プラスチック基板上へ高画質・多機能ディスプレイを作製することが可能となる.多結晶シリコン薄膜トランジスタの作製プロセスにおいて,結晶化・ドーパント活性化・欠陥不活性化の3プロセスは非常に高温の熱処理工程であり,基板温度は300500°Cにもなる.本研究では,「水中レーザーアニール」という熱処理プロセスを提案する.本手法は,流水中に試料を設置した状態で試料上面からレーザー光照射を行うものである.

そこで本年度は,多結晶シリコン薄膜トランジスタの作製温度をプラスチックのガラス転移温度(約150°C)以下に低温化し,水中レーザーアニールを多結晶シリコン薄膜トランジスタ作製技術へ導入することを可能とすることを目的とした.上記検討の結果,図1に示すように,水中レーザーアニールにより結晶化した多結晶シリコン薄膜を用いてトランジスタを作製し,素子駆動に成功した.これらの結果は国内学会1件および国際学会3件にて発表し,高い反響を得ることができた.また,これらの成果を学術論文2報にまとめた.平成23年度は,主に,「水中レーザーアニール」による多結晶シリコン薄膜の低温での結晶化検討を行った.この検討の目的は将来的に多結晶シリコン薄膜トランジスタの作製温度を低温化し,プラスチック基板上への作製を可能とすることである.上記検討の結果,多結晶シリコン薄膜のプラスチック基板上での結晶化に成功した.また,水中レーザーアニールにより結晶化した多結晶シリコン薄膜を用いてトランジスタを作製し,素子駆動に成功しており,来年度はさらなる低温化・高性能化を目指す.平成24年度は,プラスチック基板上への多結晶シリコン薄膜トランジスタの作製を行う予定である.また,本テーマと併せて,作製した多結晶シリコン或いは多結晶シリコン薄膜トランジスタの電気特性評価を行う.特に多結晶シリコン薄膜の電気特性評価には,走査型プローブ顕微鏡技術を用いて評価を行っていく.
ラジオトレーサー法による樹木細胞壁多糖の分布および化学反応におけるその挙動の解明

1.完成した樹木細胞壁中におけるキシランの選択的放射標識鉢植えのコブシにmyo-イノシトール-[2-^3H]を投与し、植物を約5カ月間生育させた。ある種の多糖は一度堆積したのちに低分子化・分解され再び代謝されることが知られており、この細胞壁多糖の転換は、本実験においては放射標識の選択性の低下を引き起こすことになる。標識木粉のニトロベンゼン酸化分解物(バニリン、シリンガアルデヒド)および硫酸加水分解物(キシロース、グルコース)の放射能を測定した結果、バニリン、シリンガアルデヒドおよびグルコースにも僅かな放射能が検出されたが、キシロースに高い放射能が認められた。したがって、一度細胞壁に堆積したキシランは、5カ月の代謝期間に再び他の細胞壁成分に転換しないことが分かり、myo-イノシトール-[2-^3H]を投与したのち、植物を長期間生育させることによって、完成した細胞壁中のキシランをほぼ選択的に放射標識することができた。2.ラジオトレーサー法によるクラフトパルプ化中のキシランの挙動の解明上の標識木粉をクラフト法で処理し、パルプ化の各段階で得られるパルプおよび蒸解液の放射能を測定した。その結果、パルプ化開始30分後では全キシランの約40%が溶出していることが示された。1時間後では、約70%のキシランが溶出し、この割合は1.5時間後においても変わらなかった。したがって、クラフト蒸解においてキシランの溶出は、蒸解の比較的初期においてほぼ完了することが示された。開始後2、2.5、3.5、4.5および5.5時間後では、蒸解液の放射能が減少し、キシランのパルプ繊維上への再吸着が示唆された。吸着は蒸解開始後比較的速やかに起こることが示され、一度溶出したキシランの約1割がパルプ繊維上に再吸着し、最終的にパルプに存在するキシランの約1/4が再吸着したものであると評価された。
樹木の葉リグニンの構造検証とその役割の解明

樹木の葉に含まれるリグニンについて、その構造と量に関してDFRC法を用いた分析を行った。針葉樹の葉にはグアイアシル構造から成るリグニンが、また広葉樹の葉にはグアイアシルとシリンギルの両構造を合わせて持つリグニンが存在したことから、葉のリグニンは材リグニンと同様の基本構成単位を有していることが明らかとなった。針葉樹・広葉樹いずれの場合も、葉に含まれるリグニンの量は樹種によって0.01%以下1%前後と違いが大きいことが示された。樹木の葉はバイオマス資源の中でも未利用の割合が特に高い。その有効活用のための化学分析を行う上で、樹葉中のリグニンの存在が常に問題となっている。一般的なクラーソン法を用いた樹葉のリグニン分析は過大な値を与えることが知られており、樹葉中のリグニンに関して厳密な検証を行った例はきわめて少ない。本研究では、リグニン固有のβ-アリルエーテル結合のみから分解生成物を得ることのできるDFRC法を用いて樹葉の分解処理を行い、樹葉リグニンの存在の確認、ならびにその分布と木部リグニンとの差異の検証を行うことで、葉の中に多種多様に存在するフェノール類の中で高分子リグニンが果たす役割を明らかにすることを目的とする。研究初年度である21年度は試料にスギ葉を用い、DFRC法の適用の有効性と分析を行う上で重要である前処理についての検討を行った。スギ葉から木部と同様にリグニンのグアイアシル核由来の分解生成物が得られ、この手法での葉からのリグニン検出が行えることが判明した。分解生成物量を木部試料の値と比較した結果、スギ葉中のリグニン含量は約1%程度であると推定された。前処理に関しては、葉は木部とは異なる様々な夾雑物を含むが、分析前にまず熱ヘキサンで抽出して葉表面のワックス成分を除去し、ミルを用いた組織の粉砕の後にさらにエタノール・ベンゼン混液での抽出を行うことで低分子の抽出成分類を除去し、DFRC分析を行う上で問題のない試料を調製することができた。22年度は日本産の様々な針葉樹の葉に含まれるリグニンについてその分布を詳細に検討した。前年度に確認したスギに加え、アカマツの葉に対絶乾重量で10%程度と特に多くのリグニン分解生成物を検出した。これに対してヒノキやイチョウでは痕跡量の検出に留まり、針葉樹の葉の間でもリグニン量には大きな差が存在することが明らかとなった。その原因としては葉の中の通道組織の存在とその発達の度合いが鍵となると予想される。この結果では一般的なニトロベンゼン酸化分解法よりも樹種による差異がはっきりと出ており、リグニンのみから分解生成物を与えるDFRC法の特徴がよく現れたものであると考えられた。また、数種の広葉樹の葉についてもDFRC分析を行い、グアイアシル型に加えてシリンギル型の分解生成物を得られたことから、葉においてもリグニンは木部と同様の構造を有することが確認できた。23年度は広葉樹の葉に含まれるリグニンの樹種による量の違いと構造について詳細に検討を行った。日本産の9種類の広葉樹の葉に含まれるリグニンをDFRC法で分析した結果,10%近いリグニン含量を示すマテバシイ葉からほとんどリグニンの含まれないソメイヨシノ・カキの葉に至るまで、樹種によって含量に大きな差があることが判明した。

また、分析によって得られる生成物の量比より、リグニン構成単位のS/G比は木材の値と比較して大幅に小さいことが明らかとなった。材のリグニンの中でも維管束組織に沈着するリグニンのS/G比は比較的小さいことが知られていること、また前年度に判明した針葉樹葉リグニンの維管束組織への局在を合わせて考えると、葉のリグニンの役割としては葉全体の構造的な強化よりは、水分通道を確実に行うための通道組織の疎水性向上が主であることが示唆された。
エレクトロスプレーイオン化質量分析を用いた極長鎖脂肪酸の高感度定量分析法の開発

極長鎖脂肪酸(VLCFA)は、炭素数22以上の脂肪酸で,脳白質や副腎皮質では、コレステロールエステル、糖脂質、スフィンゴ脂質などに含まれ,ペルオキシソーム病などの診断の指標となっている。本研究は、ヒト血清を用いてエレクトロスプレーイオン化質量分析により、VLCFAの大部分が含まれるスフィンゴ脂質分子種、とりわけスフィンゴミエリン(SM)分子種(異なる脂肪酸側鎖から構成される分子)の精度の高い臨床検査法の構築を目的として実施した。今回の研究では、未精製では分析困難であった血清SMについて、脂質分解酵素による前処理を行うことで簡易的に試料を調整することができた。これまでのマトリックス支援レーザー脱離イオン化質量分析(MALDI-TOF MS)による測定結果と比較して、ESI MSを用いたSM分子種分析法では、健常者血清SM分子種組成比についてほとんど同様の結果を得た。また、今回の研究で構築した分析法では、血清必要量25μLと微量化することができ、すべてのSM分子種(16分子種)において同時再現性が、CV=1.514.7%、アッセイ間再現性が、CV=4.015.0%とMALDI-TOF MSよりも良好な精度を得た。さらに、1検体あたりの全工程に要する時間は、1時間30分未満となり、臨床検査に応用できる可能性を示した。健常者血清SMプロファイルを作成し、健常者では炭素数23(C23)以上をもつSM分子種を5分子同定し、組成比と濃度を算出することができた。現在、臨床との共同研究により疾患別のプロファイルを作成しており、健常者プロファイルから疾患特異的なVLCFAの変動の解析を検討している。
一酸化炭素センサーとして機能する転写調節因子CooAの構造と機能

本研究では、申請者らが新たに見い出した、好熱性一酸化炭素酸化細菌Carboxydothermus hydrogenoformans由来のCooAホモログの発現系を構築を行い、その精製条件の確立を行った。精製したCooAホモログの性質を検討するため、電子吸収スペクトル、共鳴ラマンスペクトル、NMRスペクトルの測定を行った。その結果、本CooAホモログ中に含まれるヘムは、酸化型、還元型、CO結合型のいずれの状態においても6配位、低スピン構造を取ることが分かった。また、酸化型、および還元型ではアミノ末端のアミノ基とHis82がヘムに軸配位していることを明らかにした。COが結合する際には、アミノ末端のアミノ基がヘムから解離し、かわりにCOがヘムに配位することも分かった。さらに電気化学的酸化還元滴定によりCooAホモログの酸化還元電位の測定を行った。その結果、本CooAホモログはこれまでのCooAと比べた場合、約500mVも正にシフトした酸化還元電位を示すことを明らかにした。この違いは、ヘムの配位構造の違いに起因していると考えられる。酸素センサータンパク質HemATにより、エフェクター分子である酸素が選択的にセンシングされる分子機構を明らかにするため、部位特異的変異導入法を用い各種アミノ酸変異を導入した変異体を作成し、それらの共鳴ラマンスペクトルを測定した。その結果、ヘムの遠位側ポケットに存在するThr95ならびにTyr70が酸素の選択的センシング、ならびに酸素に対する親和性制御に重要な役割を果たしていることを明らかにした。CooA中に含まれる還元型ヘムにPro2が、軸配位していることが明かとなった。COがヘムに配位する際に、ヘムに配位していたPro2がヘム鉄から解離し、CooA分子のN末端領域のコンフォメーション変化が誘起されることが、COによるCooA活性化の引き金になっているものと推定される。そこで、N末端領域のコンフォメーション変化とCOによるCooA活性化の関係を明らかにするため、N末端の4残基(Pro2-Pro-Arg-Phe5)を削除した変異体CooA DN5を作成し、その性質を検討した。調製したCooA DN5の電子吸収スペクトルを測定したところ、酸化型においては高スピン型ヘムと低スピン型ヘムが混在していると考えられるスペクトルが得られた。これは、野生型においてヘム軸配位子として機能しているPro2が本変異体では欠損しているため、高スピン型ヘムが生成したものと考えられる。しかしながら、還元型およびCO結合型においては、本変異体は、軸配位子であるPro2を欠失しているにも関らず、野生型とほぼ同様なスペクトル、すなわち6配位、低スピン型ヘムに特徴的な電子吸収スペクトルを示した。さらに本変異体は、野生型と同様、COに依存した転写活性化因子とし機能し、その活性も野生型の場合とほぼ同様であった。本変異体が、構造的にも、機能的にも野生型と同様な性質を示すことから、本変異体では、Pro2のかわりにN末端アミノ基がヘムに配位しており、CO結合に際しては、このアミノ基がヘム鉄から解離することにより、野生型の場合と同様な構造変化が誘起されるものと推定される。転写調節因子CooAは、その分子中にCOセンサーとして機能するプロトヘムを有している。本研究では、EXAFS(Extended X-ray Absorption Fine Structure)法により、CooA中に含まれるヘムの配位構造の決定を行ない、鉄配位子間の結合距離を精密に決定した。部位特異的変異導入の結果も総合し、酸化型ヘムではPro2とCys75が、還元型ヘムではPro2とHis77が、CO結合型ヘムではHis77とCOが、それぞれヘムに軸配位していることを明らかにした。ヘムの酸化状態変化に伴う、Cys75とHis77との軸配位子交換反応が進行するため、CooAは特異な電気化学的挙動を示す。すなわち、電気化学的酸化還元滴定において、酸化滴定曲線と還元滴定曲線に約60mVのヒステリシスが存在する。還元電位は-320mV、酸化電位は-260mVと決定された。本研究ではさらに、NMR法により、COによるCooA活性化機構について検討した。その結果、COがヘムに配位する際に、還元型ヘムに配位していたPro2と置換し、Pro2がヘムから解離することが、活性化の引き金になっていることを明らかにした。さらに、His77をチロシンに置換したH77Y変異体においては、COがPro2のトランス位に配位し、CO結合型においてもPro2がヘムに軸配位したままであることも見出した。H77Y変異体は、野生型CooAの場合とは異なり、COによる活性を受けない。これは、本変異体ではCOの配位する位置が野生型とは異なるため、COがヘムに配位した際に、活性化に必要な構造変化が起こらないためであると考えられる。紅色非硫黄光合成細菌Rhodospirillumrubrum中に含まれる転写調節因子CooAは、一酸化炭素を生理的なエフェクターとする、これまでに全く例のない、新規な転写調節因子である。その分子中には、一酸化炭素センサーの本体として機能するプロトヘムが含まれている。本研究では、各種分光学的な測定と、遺伝子工学、および分子生物学的な実験手法を駆使することにより、CooAの構造と機能の解明を目的として研究を行った。

その結果、CooA中のヘムは、下記(1)(3)に示すような、従来のヘムタンパク質では見られない、特異な性質を有していることが明らかとなった。(1)酸化型、還元型ヘムには、N末端のプロリン残基が軸配位子として配位している。(2)酸化型ヘムにはCys75が、還元型ヘムにはHis77が軸配位しており、ヘムの酸化状態変化にともない、Cys75とHis77との間で軸配位子交換反応が進行する。(3)還元型ヘムは、配位飽和な6配位構造を有しているにも関わらず、一酸化炭素と容易に反応し、CO結合型ヘムを生成する。その際、還元型ヘムに配位していたProとCOとの間で軸配位子交換反応が進行する。上記の特異な性質は、CooAの機能発現に密接に関与している。Cys75とHis77との間の軸配位子交換反応は、CooA中のヘムの酸化還元電位を精密に制御することにより、CooAの活性化、不活性化に関与していると考えられる。CooAは、CO結合型においてのみ転写活性化因子としての活性を示す。これは、COとProとの間で軸配位子交換反応が進行することで、CooA分子の構造変化が誘起されるためであると考えられる。当研究室では、紅色非硫黄光合成細菌Phodospirillum rubrum中に含まれる転写調節因子CooAが、一酸化炭素を生理的なエフェクターとする、これまでに全く例のない、新規な転写調節因子であることを見い出し、その性質の解明に関する研究を進めてきた。CooA分子中には、一酸化炭素センサーの本体として機能するプロトヘムが含まれている。本研究では、紅色非硫黄光合成細菌Rhodospirillum rubrum由来以外のCooAホモログの探索を行い、新たなCooAホモログを見い出した。さらに、本CooAホモログを対象とし、各種分光学的な測定と、遺伝子工学、および分子生物学的な実験手法を駆使することにより、CooAの構造と機能の解明を目的として研究を行った。本研究では、申請者らが新たに見い出した、好熱性一酸化炭素酸化細菌Carboxydothermus hydrogenoformans由来のCooAホモログの発現系を構築を行い、その精製条件の確立を行った。精製したCooAホモログの性質を検討するため、電子吸収スペクトル、共鳴ラマンスペクトル、NMRスペクトルの測定を行った。その結果、本CooAホモログ中に含まれるヘムは、酸化型、還元型、CO結合型のいずれの状態においても6配位、低スピン構造を取ることが分かった。また、酸化型、および還元型ではアミノ末端のアミノ基とHis82がヘムに軸配位していることを明らかにした。COが結合する際には、アミノ末端のアミノ基がヘムから解離し、かわりにCOがヘムに配位することも分かった。さらに電気化学的酸化還元滴定によりCooAホモログの酸化還元電位の測定を行った。その結果、本CooAホモログはこれまでのCooAと比べた場合、約500mVも正にシフトした酸化還元電位を示すことを明らかにした。この違いは、ヘムの配位構造の違いに起因していると考えられる。酸素センサータンパク質HemATにより、エフェクター分子である酸素が選択的にセンシングされる分子機構を明らかにするため、部位特異的変異導入法を用い各種アミノ酸変異を導入した変異体を作成し、それらの共鳴ラマンスペクトルを測定した。その結果、ヘムの遠位側ポケットに存在するThr95
高等植物における物質集積機能とその発現の分子機構

本重点領域研究は、植物細胞による代謝産物の集積過程を研究対象として、シンク器官における特定の大量物質集積機構とシンク・ソース両機能の相互転換機構を分子的レベルで解明することを目標とした。シンク機能発現と物質変換では、(1)シンク機能発現に伴う遺伝子発現の調節と(2)シンク機能と物質変換の調節因子の2つの小領域を分担するグループに分け、相互の連絡をはかりながら研究をすすめた。シンク機能に基づく物質集積では、(1)シンク細胞における有用物質の大量集積という形質あるいは機能に直接または間接に関与している遺伝子を同定し、その遺伝子構造を解析し、さらにその発現を制御しているシス因子とトランス因子を解明すること、(2)有用物質の構造と大量集積の関係を明らかにすること、(2)有用物質が大量に集積する細胞オルガネラの構造、機能および構築機構を明らかにすることを目標とした。形質転換と大量集積では、(1)シンク細胞で発現する貯蔵タンパク質や2次代謝の酵素の遺伝子を植物に導入し、その発現様式を形質転換植物を利用して解析すること、(2)有用物質を大量生産している培養細胞が組織を酵素レベル・遺伝子レベルで解析し、物質生産の鍵となっている遺伝子の同定と単離を行うことを目標とした。本重点領域研究の実施された3年間にわたり、総括班(高等植物における物質集積とその発現の分子機構)では、合同班会議、公開シンポジウム、公開ワークショップの開催、ニューズレターの発刊を実施し、全体の研究体制を把握し、本重点領域研究の目標を達成することに尽力した。本重点領域研究の成果を成果報告集としてとりまとめた。一定の生長段階にある高等植物の個体は、生命維持に必要な物質を吸収または生産して他の器官に供給する機能(ソース機能)を営む器官群、他の器官群から供給される物質を集積する機能(シンク機能)を営む器官群に大別することができる。しかも、個体の生育段階に対応して、同一細胞が、ある時期にはシンク機能を、他の時期にはソース機能を発揮するといったダイナミズムに支配されている。本研究は、植物細胞におけるシンク器官細胞の特定物質の大量集積能、シンク・ソース両機能の相互転換・可変性の分子機構を解析することを主要な目的としている。本総括班は、本重点領域研究の最終年度に当り、これまでの計画班の研究成果ならびに公募研究の成果を正しく評価し、物質集積の分子・遺伝子レベルでの機構解明に向けて適宜助言、指導を与え、計画班間ならびに班員間の連絡を緊密にして、さらなる研究成果の相乗効果が得られる研究体制・環境を整えることを目的とする。本年度の研究成果を効率的に評価するため、総括班は三つの小研究領域班合同の研究成果発表会を開催した。そして、各研究者の研究企画、進行状況が物質集積機構の解明に向けて進展しているかを評価した。また、シンク機能発現と物質大量集積の分子機構解明という目的達成に努力するように的確に指示を与えた。シンク・ソース両機能の相互転換の分子機構の解析も達成できるよう各小研究領域班の交流に務めさせた。研究代表者および班研究連絡調整委員は、総括班会議を随時開き、班員、班間の研究状況を把握し、研究成果を評価した。各班の個別班会議を開催し、最終的な研究成果の報告、討論を行い、班別の研究成果のまとめた。さらに、総括班はニュースレターを随時刊行し、班員間の研究情報、ならびに国内外のこの分野の研究情報を伝えるように努力した。その他、物質集積の分子機構をテーマにした公開シンポジウムを1回開催した。