hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
資源・環境リスクに対応するマグネシウムシリサイド赤外センサの開発

課題2ではスパッタによる成膜のほか、安価な拡散プロセスによる高品質p型層の形成について取り組んだ。課題3では前年度に引き続きフォトダイオードの試作評価を行った。p型Mg2Si層の電子親和力を評価し、これを考慮することで従来より高い感度を持つリング状電極およびメッシュ状電極のフォトダイオードを試作できた。また、低温で分光感度やI-V特性を評価し、低温で高い比検出感度が得られることを明らかにした。さらにOCVD法による少数キャリアライフタイムの評価を行った。これらの評価の結果、結晶中の深い準位が分光感度や比検出感度に影響を与えていることが示唆された。2019度は、深い準位を含めた結晶欠陥の低減により、より高感度なフォトダイオードを試作するとともにイメージングアレイ化の要素研究を行う。概要で述べた主要課題の1【結晶成長】、2【薄膜】、3【デバイス】の各項目について、当初の計画に沿った実験を行うことができ、概要に述べたとおりの成果が得られている。このため、研究は概ね順調に進んでいると考える。平成30年度は課題1Mg2Si基板結晶中の欠陥(点欠陥、転位)の低減、課題2Mg2Si薄膜成長技術の開発を平成29年度に続いて行う。課題3Mg2Siフォトダイオードの開発では、平成29年度に整備した装置を用いて低温分光感度特性評価を行う。また、当初、フォトダイオードの試作では基板への熱拡散によるプロセスから薄膜を使ったフォトダイオードの開発プロセスへの移行に力点を置いていたが、企業研究者との議論から、安価な赤外センサの開発の観点では熱拡散で簡易に作製できることの優位性が高いとの指摘を受けたため、安易に薄膜プロセスへ移行することを優先せずに、熱拡散での高感度化に向けた基礎的事項について詳しく調べていく予定である。2019年度は課題1 Mg2Si高品質結晶の大型化、課題2熱拡散層でのpn接合特性の改善(底暗電流化)。課題3 Mg2Siフォトダイオードの開発では、イメージングアレイ化の要素研究を行う。基板の大型化では、結晶成長時のルツボからの応力を低減し、小傾角粒の発生を抑える技術開発に取り組む。また、深い準位を形成すると考えられる金属不純物元素の定量評価とその抑制に取り組む。また、キャリアライフタイムの改善や深い準位の低減によって、比検出感度を従来比で1桁以上向上させる。フォトリソグラフィープロセスによってイメージングアレイ化にも取り組む。
分泌型癌抑制microRNAを用いた消化器癌の抗癌剤感受性予測と核酸治療法の開発

網羅的データベース解析またはアレイ解析により、血中濃度による癌の悪性度や抗癌剤感受性診断が可能な分泌型の癌抑制microRNA候補を同定した。さらには分泌型の癌抑制型microRNAを用いた血液・体液を介した抗腫瘍効果や抗癌剤感受性回復効果を目的とした新たな癌核酸治療への応用の可能性をin vivoモデルを作成し世界に先駆けて検証した。この成果は、膵癌でmiR-107の有用性(Scientific Reports 2017)と胃癌でmiR-101の有用性(Oncotarget 2017)として英文誌に報告した。今回の解析結果を基盤に食道癌、胃癌、肝癌、膵癌の新たな核酸治療法の開発を進めている。本年度は、消化器癌における、microRNAマイクロアレイを用いた分泌型の癌抑制型のmiRNA候補群の網羅的探索を行った。我々は、これまで東レ3D Gene microRNAマイクロアレイを用いた血中miRNAの網羅的解析により、食道癌ではmiR-25(Komatsu S et al. Br J Cancer 2014)、胃癌ではmiR-451、miR-486(Konishi H, Ichikawa D, Komatsu S et al. Br J Cancer 2012)が、担癌患者血漿中で有意に血中濃度が高く、癌の存在診断、モニタリング診断に有用であることを明らかにした。これまでの血中miRNAアレイ解析手法を基盤にして、今回、食道癌、胃癌、膵癌、肝癌等の担患者血中で健常人より血中濃度が著しく低い癌抑制型miRNAの候補を網羅的に選出した。すなわち、癌化の初期に進展を抑制するために正常細胞から送達されていたと考えられる分泌型の癌抑制miRNAで、枯渇あるいは他の機序により正常細胞から分泌抑制された結果、癌の進行に影響したと考えられる癌抑制型のmiRNAを網羅的に選出することが目的である。我々は既に、癌組織で発現低下している癌抑制型miRNAに注目して、食道癌、膵癌では癌抑制型miR-375、胃癌では癌抑制型Let-7a、miR-451、miR-486で初期のステージの癌で、血中濃度が高く、癌の進行と共に血中濃度が低下することを明らかにして報告しており(Komatsu S, Tsujiura M, Konishi H, Kawaguchi T etal. Br J Cancer 2010, 2011, 2012, 2013)、今後新たな候補を選出し、診断、治療に応用していく予定である。食道癌、胃癌、膵癌、肝癌等の担患者血中で健常人より血中濃度が著しく低い癌抑制型miRNAの候補を網羅的に選出した。すなわち、癌化の初期に進展を抑制するために正常細胞から送達されていたと考えられる分泌型の癌抑制miRNAで、枯渇あるいは他の機序により正常細胞から分泌抑制された結果、癌の進行に影響したと考えられる癌抑制型のmiRNAの候補を網羅的に選出した。血中の癌関連microRNAとして過去に報告されていない多数の候補が同定されており、今後の研究の発展が大いに期待されるため。本研究は、網羅的データベース解析またはアレイ解析により血中の分泌型の癌抑制型miRNA濃度による癌の悪性度や抗癌剤感受性診断を行い、さらには分泌型の癌抑制型miRNAを用いた血液・体液を介した抗腫瘍効果や抗癌剤感受性回復効果を目的とした新たな癌治療への応用の可能性を世界に先駆けて検証するものである。解析予定は以下である。1.癌患者血中で著しく濃度低下のみられる癌抑制型のmiRNA候補群のmicroRNAアレイを用いた網羅的探索2.候補miRNA群のtest scale及び多数症例でvalidationstudyによる悪性度、予後への関与の評価3.細胞株での過剰発現により腫瘍増殖・遊走・浸潤抑制効果の極めて強いmiRNA候補の絞り込み4.癌抑制型miRNAを高濃度に血中・体液中で維持することによる抗腫瘍効果を目的とした癌治療への応用5.食道癌術前化学療法の抗癌剤耐性患者血中で著しく濃度低下のみられるmiRNA候補群の網羅的探索6.候補miRNA群のtest scale及び多数症例でvalidationstudyによる抗癌剤感受性への関与の評価7.候補miRNAを高濃度に血中・体液で維持することによる抗癌剤感受性回復を目的とした癌治療への応用8.尿中miRNAによる癌診断、悪性度・予後診断、抗腫瘍効果・抗癌剤感受性回復効果診断の可否の評価昨年度、膵癌、胃癌、食道癌において、網羅的データベース解析またはアレイ解析により血中で濃度低下している分泌型の癌抑制型miR候補群の選出が終了し、今年度では、test scale及び多数症例でvalidation studyによる悪性度、予後への関与の評価を行った。血中miRNAを用いた網羅的アレイ解析で選出された癌抑制型miRNA候補群に対して、各癌腫別にTaqMan assayによる定量的RT-PCRを行い、実際にtest-scale解析で健常人群より癌患者群の血中濃度が低くなる候補miRNAに絞り込んでいる。さらに、validation解析で多数例のサンプルで健常人群より癌患者群の候補miRNAの濃度が低く、候補miRNAの血中濃度が癌の悪性度・予後に逆相関する候補を絞り込んだ。今年度の解析で、膵癌のmiR-107他、胃癌のmiR-101他、食道癌のmiR-655他が選出された。

本研究は、網羅的データベース解析またはアレイ解析により血中の分泌型の癌抑制型miRNA濃度による癌の悪性度や抗癌剤感受性診断を行い、さらには分泌型の癌抑制型miRNAを用いた血液・体液を介した抗腫瘍効果や抗癌剤感受性回復効果を目的とした新たな癌治療への応用の可能性を世界に先駆けて検証するものである。解析した内容は以下である。1.癌患者血中で著しく濃度低下のみられる癌抑制型のmiRNA候補群のmicroRNAアレイを用いた網羅的探索2.候補miRNA群のtest scale及び多数症例でvalidationstudyによる悪性度、予後への関与の評価3.細胞株での過剰発現により腫瘍増殖・遊走・浸潤抑制効果の極めて強いmiRNA候補の絞り込み4.癌抑制型miRNAを高濃度に血中・体液中で維持することによる抗腫瘍効果を目的とした癌治療への応用5.食道癌術前化学療法の抗癌剤耐性患者血中で著しく濃度低下のみられるmiRNA候補群の網羅的探索6.候補miRNA群のtest scale及び多数症例でvalidationstudyによる抗癌剤感受性への関与の評価7.候補miRNAを高濃度に血中・体液で維持することによる抗癌剤感受性回復を目的とした癌治療への応用8.尿中miRNAによる癌診断、悪性度・予後診断、抗腫瘍効果・抗癌剤感受性回復効果診断の可否の評価網羅的データベース解析またはアレイ解析により、血中濃度による癌の悪性度や抗癌剤感受性診断が可能な分泌型の癌抑制microRNA候補を同定した。さらには分泌型の癌抑制型microRNAを用いた血液・体液を介した抗腫瘍効果や抗癌剤感受性回復効果を目的とした新たな癌核酸治療への応用の可能性をin vivoモデルを作成し世界に先駆けて検証した。この成果は、膵癌でmiR-107の有用性(Scientific Reports 2017)と胃癌でmiR-101の有用性(Oncotarget 2017)として英文誌に報告した。今回の解析結果を基盤に食道癌、胃癌、肝癌、膵癌の新たな核酸治療法の開発を進めている。血中miRNAを用いた網羅的アレイ解析で選出された癌抑制型miRNA候補群に対して、各癌腫別にTaqMan assayによる定量的RT-PCRを行い、実際にtest-scale解析で健常人群より癌患者群の血中濃度が低くなる候補miRNAに絞り込む予定である。さらに、validation解析で多数例のサンプルで健常人群より癌患者群の候補miRNAの濃度が低く、候補miRNAの血中濃度が癌の悪性度・予後に逆相関する候補に絞り込む予定である。1.<癌細胞株での過剰発現により腫瘍増殖・浸潤・転移抑制効果の極めて強いmiRNA候補への絞り込み>癌細胞株へ候補miRNAのmimic miRNA (mirVana, mimic miRNA, Life Technology)を過剰発現し、MTTアッセイ、Migration/invasionアッセイで細胞増殖・遊走・浸潤の抑制効果の確認を行う。In vivo解析を視野にいれて、特に抗腫瘍効果の著しいmiRNAに絞り込む。
コンホメーション制御による液晶性高分子の相構造制御

ブタジエンの側鎖に、スペーサーとしてアルキレン鎖、シロキサン鎖、および、ジエチレンオキシ鎖を用いてメソゲンを結合させたモノマーを合成し、ラジカル重合反応性、生成ポリマーの立体化学、および、生成ポリマーの熱挙動におよぼすメソゲン、スペーサーの効果について調べた。ポリマーはラジカル重合により得た。シロキサン鎖を持つモノマーのベンゼン中の重合では、ポリマーの収率、重合度ともに低かったが、バルク重合により改善された。また、アルキレンスペーサーを用いたモノマーの重合では、バルク条件では溶媒に不溶なポリマーしか得られず、ベンゼンを用いて重合することによってクロロホルムに可溶なポリマーが得られた。ポリジェン主鎖は、^1HNMR, ^3CNMRスペクトル、核オーバーハウザー効果測定によりE-1,4-、Z-1,4-、1,2-、3,4-、の4つの可能な構造異性のうち、ほぼ特異的にE-1,4-構造であると結論できた。アルキレン鎖をスペーサーとして場合には、得られたポリマーの主鎖構造は、1,4-と3,4-構造の約9:1の割合の混合物であり、イソプレンのラジカル重合の場合と類似であった。ポリイソプレンは1,4-構造のうち8割がZ-構造をとっているが、アルキレン鎖をスペーサーとする場合にも、ポリマー主鎖構造は、おもにZ-1,4-構造であった。モノマーはいずれも液晶性を示さない。いずれのポリマーにも、等方相一液晶相間の転移ピークが観察され、ほとんどの相転移がエナンチオトロピックであった。シロキサン結合を持つポリマーはアルキレン鎖のみをスペサーとして持つポリマーに比べて転移温度が低かった。偏光顕微鏡観察を行ったところ、扇状組織が観察されスメクチック相であると同定した。また、メソゲンを対称性の低いエステル型にすると、ネマチック液晶相を示すことがわかった。
下部側頭葉皮質IT野における階層神経細胞結合モデルと自己組織化学習

生理学的研究により、第1次視覚野(V1野)には方位選択性細胞が存在し、下部側頭葉皮質IT野には単純な幾何学図形に選択的な特徴抽出細胞が存在する事が明らかになっている。しかしながら、V1野からIT野に至る神経結合や学習方式については未だ明らかになっていない。本研究では、階層構造の自己組織化神経結合モデルの学習によって、単純な幾何学図形に選択的に反応するIT野の神経結合モデルの構築とその学習が可能であることを明らかにした。ここでは、自己組織化学習方式実験により中程度に複雑な視覚パターンに対するIT野のコラム構造細胞の活性反応について詳しく検討した。その結果、階層構造を持つ神経結合モデルと自己組織化による学習により、V1野では方位選択性を持つ細胞、IT野では特定の単純な幾何学図形に選択的に反応する細胞を自己形成できる場合があることが分かった、単純な幾何学図形を用いた学習シミュレーションにより、幾何学図形に対して選択性のあるノードが競合層に形成されることを明らかにした。シミュレーション結果と生理学的知見との対比については、V1野モデルに関してはノードの応答特性およびノードに対する最適方位の競合層内における分布状態について、生理学的知見と定性的に一致した結果を得ることができた。V1野-IT野神経結合モデルについては、中程度に複雑な図形に対して選択的に反応するノードが、IT野に相当する第2競合層に自己形成されることは、生理学における実験報告と一致する。しかしながら、一つのノードが複数の図形に対して最大の反応を示し、異なる特徴を持つ図形に対して競合層における反応領域の住み分けが不完全であるなどの問題があることも分かった。提案した階層構造の神経結合モデルは、第1競合層の学習後に第2競合層の学習を行なう自己組織化プロセスを仮定した。これに対して、実際の生体では出生直後から成体に至るまで、網膜に入るパターンの複雑さや、脳自体の物理的な構造は変化することがなく、その学習プロセスは一貫している。これらのことを考慮したネットワークモデルとその学習アルゴリズムに関しては今後の課題である。近年、莫大な研究資金が脳研究に投入され様々な研究が盛んに行われるようになった。その結果、新らしい研究成果や知見が最近、多数報告されるようになった。本研究では、生理学的に明らかにされている知見に基づいて第1次視覚野から下部側頭葉皮質IT野における新しい神経細胞結合モデルを構築することを目標にしている。最近までの様々な生理学的、解剖学的研究により、脳の視覚野は階層構造を持つことが知られている。そこで、大脳皮質のフィードフォワード的階層構造に着目した階層神経細胞結合自己組織化学習方式について研究を行った。その結果、網膜から第1次視覚野に相当する入力層と競合層からなるv1野の2次元格子状に配置されてい神経細胞結合を考え、v1野からIT野への競合層を階層的に追加した階層神経細胞結合モデルを提案した。この階層構造モデル上においてフィードフォワード的自己組織化学習方式を構築した。更に、数多くの視覚認識の学習実験を行い、中程度に複雑な視覚パターンに対するIT野の活性反応を見だせることを明らかにした。これにより下部側頭葉皮質野におけるコラム構造形成の可能性について研究を推進している。
試験管内誘導人自己癌キラ-Tリンパ球の癌治療への応用

養子免疫療法の臨床応用に向けてまず自己癌に特異性の高いキラ-細胞を大量に準備する必要があるが,Haemoneties V50フレ-シスシステムを用いてLeukapheresisを行うことにより一度に大量の末梢血リンパ球を採取することが可能となった。末梢血リンパ球を自己あるいは同種癌細胞と混合培養し,次いでIL2を添加することにより,自己癌に対して特異性の高いATLAKあるいはAllo TLAK細胞を誘導しえた。一方,このキラ-細胞をいかにしてtargetである腫瘍組識に到達させるかが問題となるが,上顎癌症例をモデルにした検討で浅側頭動脈より逆行性に動注することにより腫瘍局所である上顎に十分なキラ-細胞を集積させることが可能であった。主に上顎癌,舌癌を対象として新鮮一次症例に対し動注法による養子免疫療法を施行したところ,16例中6例(37.5%)に50%以上の腫瘍縮小がみられた。養子免疫療法単独でも抗腫瘍効果の認められることが観察されたが癌を完全に制御することは困難であり,癌の集学的治療の一環として化学療法放射線療法との組合せを検討した。化学療法との併用は試験管内でキラ-細胞を誘導中に化学療法を先行させ,その後キラ-細胞を移入する方法(chemo immuno therapy)で5例中3例に50%以上の縦小を認めた。放射線照射との併用は,まず免疫療法を先行させその後放射線照射を追加すmmunoradiationtherapy)で5例全例に50%以上の縮小を認めた。また,頭頚部癌治療上の問題点の一つに肺転移があるが,キラ-細胞を静注するとまず肺に集積のみられることから,肺転移をきたした症例にキラ-細胞の静注を試みたところ,免疫療法単独3例中1例,chemo immuno therapy4例中2例に50%以上の縮小を認めた。肺転移が発見されて2年以上生存した症例も3例を数えている。一方,リンパ球の大量培養法についても,ソフトフラスコを利用することで簡便に無菌操作が可能となった。養子免疫療法の臨床応用に向けて、まず、自己癌に特異性の高いeffector細胞を大量に準備する必要がある。Haemoretics V50フェレーシスシステムを用いてLeukapheresisを行い大量の未梢血リンパ球を得ており、マイトマイシンC処理した自己癌と未梢血リンパ球を3日間混合培養し、その後rILー2を用いて自己癌に対して特異性の高いATIAK(autologous tumor and lymphokine activated killer)細胞を誘導している。もう一つの問題点は、このeffector細胞をいかにしてtargerである腫瘍組織に到達させるかである。上顎癌をモデルにしてIn-oxineで標識したeffector細胞を直接栄養動脈である浅側頭動脈に動注すると、腫瘍局所である上顎に十分のeffector細胞の集積が認められた。4例の新鮮上顎癌症例にATLAK細胞の動注療法を行ったところ、いずれの症例においても臨床的(視診、CT所見)および病理組織学的に著しい抗腫瘍効果を認めた。しかしながら、自己癌はすべての症例から常に充分量得られるとはかぎらずATLAK療法には限界がある。そこで、自己癌の代わりに同種培養癌細胞を用いる方法を検討した。Invitroにおけるデータで、同種培養癌細胞刺激によって誘導されるAllo-TLAK細胞は、ATLAK細胞よりやや弱いものの自己癌に対して十分killing activityが誘導されることが確認された。Allo-TLAK療法を9例に施行し5例にATLAK療法と同様な抗腫瘍効果を得た。

副作用としては発熱や未梢血中好酸球増多を認めたが、これは併用するrIL-2によるものと思われる。ATLAKあるいはAllo-TLAK細胞の動注法は養子免疫療法を行う上で一つの有用な方法であると思われる。頭頚部悪性腫瘍の治療上の問題点の一つに遠隔転移ことに肺転移がある。原発巣、頚部リンパ節転移は制御されたにもかかわらず肺転移をきたした症例に対しては現在のところ有効な治療法はないのが現状である。Interleukin-2(IL-2)を用いて活性化されたリンパ球(LAK細胞)を静脈内に投与すると、先ず肺に強い集積がみられ、肺・胸に移行することが観察されている。我々は、マイトマイシンC処理同種培養癌細胞にて感作後、rIL-2で活性化誘導されるAllo-TLAK(allogeneic tumor and lymphokine activated killer)細胞を肺転移をきたした5例(原発:下咽頭、顎下腺、中咽頭、喉頭、舌)に対して点滴静注法にて投与し、肺転移巣に対する効果を検討した。下咽頭原発症例では1.27×10^9個のAllo-TLAK細胞の移入にてPRの効果が得られたが、顎下腺原発症例では、2.46×10^9個の移入を行ったが効果は得られなかった(NC)。一方、中咽頭、喉頭、舌原発症例では、CDDP,PEPとの併用(chemo-immunotherapy)でそれぞれ1.21×10^9個、4.5×10^8個、1.35×10^9個のAllo-TLAK細胞を移入し、中咽頭、喉頭原発症例ではPR、舌原発症例ではMRの効果を認めた。化学療法との併用は、フエレ-シスシステムによりリンパ球を採取後、試験管内でキラ-細胞を誘導中に化学療法を先行させ、その後活性化したリンパ球を移入する方法(chemoーimmuno therapy)であり、現在までに新鮮癌一次症例4例(上顎3例,硬口蓋1例)と再発二次症例1例(中咽頭)であり、CR1例,PR2例,MR2例の効果を認めている。放射線照射との併用は、まず免疫療法を先行させ、その後放射線照射を追加する(immunoーradiation therapy)方法であり、現在までに新鮮癌一次症例5例(上顎2例,喉頭2例,下咽頭1例)に施行してCR3例,PR2例の効果を認めた。いずれも放射線単独療法と比較して少量のdoseで著しい抗腫瘍効果を認めており、リンパ球浸潤の多い腫瘍組織程、放射線照射療法の効果が大きいという臨床デ-タを裏付けする結果と考えられる。今後、臨床効果をより高める目的で、in vitroの系で至適薬剤濃度の検討を進めてゆきたいと考えている。化学療法と養子免疫療法を併用した臨床例について,通常調用量の1/31/2に減量した化学療法(Cisplatin+5FU)を先行させ,その後活性化キラ-細胞(主にAlloーTLAK細胞)を動注法にて移人することにより抗腫瘍効果を観察した。今回,腫瘍細胞をin vitroにて抗腫瘍剤で処理することにより,キラ-細胞に対する感受性がどのように変化するのか,LAK細胞を使用して基礎的に検討した。
廃棄碍子モルタルの塩分浸透抑制メカニズムの解明と強度特性の把握

電力や鉄道関連における絶縁材料であり,埋め立て廃棄されている碍子(がいし)の建設材料への有効利用と環境対応型碍子モルタルの開発を目的に,環境対応型碍子モルタルの強度特性と塩分浸透抵抗性に関する研究を実施した.まず,環境対応型碍子モルタルの圧縮強度と各種強度との関係を把握した.次に,濃度5%のNaCl溶液に48週および96週間浸漬した環境対応型碍子モルタルへの塩分浸透と細孔径分布を分析し,見かけの塩化物イオン拡散係数を導出するとともに,この拡散係数と累積細孔量には相関を有することを明らかにした.電力や鉄道関連から廃棄されている絶縁材料である碍子の建設用材料への有効利用を目的に研究を実施してきた.平成25年度から3ヵ年にわたり,碍子モルタルの塩分浸透抑制メカニズムの解明と環境対応型碍子モルタルの開発を実施する計画である.平成25年度は碍子モルタルの塩分浸透抑制メカニズムの解明を主として,モルタル中の碍子骨材および比較用の川砂の物理化学的な塩分抑制効果を検討するためのゼータ電位分析およびそれらを使用したモルタルの5%NaCl溶液浸漬後の全塩分量と可溶性塩分量を定量的に評価するための電位差滴定試験を実施した.ゼータ電位分析の結果,セメントペースト中の細孔溶液を模した高濃度のアルカリ溶液(NaOH)中における碍子と川砂のゼータ電位はマイナスに帯電しており,塩化物イオンと反発する性質のあることが明らかとなったが,碍子と川砂のゼータ電位に優位な差は見られなかった.この結果からは,碍子モルタルの塩分浸透抑制が川砂モルタルのそれよりも優れているというこれまでの試験結果およびそのメカニズムを説明するに至ることができなかった.次に,電位差滴定試験結果から,5%NaCl溶液浸漬後における碍子モルタルの全塩分量と可溶性塩分量は共に川砂モルタルよりも低いことが明らかとなった.しかし,全塩分量に対する可溶性塩分量の比は両者ともに同程度であったことから,碍子モルタルの塩分浸透抑制効果は化学的なメカニズムではなく,物理的なメカニズムによるところが大きいといえる.これを裏付ける結果として,碍子モルタルの細孔径分布が川砂モルタルのそれよりも小さいことにある.また,平成26年度および平成27年度に実施するセメントの一部を高炉スラグ微粉末で置換(0%,20%,40%)した環境対応型碍子モルタルの塩分濃度測定用試験体を作製し,5%NaCl溶液に浸漬しているところである.電力や鉄道関連から廃棄されている絶縁材料である碍子の建設材料への有効利用と環境対応型碍子モルタルの開発を目的に,環境対応型碍子モルタルの強度特性と塩分浸透抵抗性に関する研究を実施した.環境対応型碍子モルタルは,セメントの一部を高炉スラグ微粉末で置換(0%,20%,40%)したものである.強度特性に関する試験では,水セメント比を40%,50%,60%の3水準とした環境対応型碍子モルタルの圧縮強度,割裂引張強度およびヤング係数に関するデータを収集し,それぞれの強度特性について,養生期間7日,28日,91日における圧縮強度との関係を同定した.次に,環境対応型碍子モルタルを濃度5%のNaCl溶液に48週間浸漬した後のモルタル中の塩化物イオンの浸透深さをEPMAにより精緻に分析した.EPMA結果から,見かけの塩化物イオン拡散係数を算出し,高炉スラグ微粉末置換による塩分浸透抑制効果を比較し,その効果の高いことを明らかにした.さらに,EPMA試験体から取り出したモルタルのペースト中の細孔径分布を水銀圧入法により得た.水セメント比が小さいほど細孔量は低下した.また,高炉スラグ微粉末の置換量が20%と40%の間で細孔径分布の形状が大きくことなり,高炉スラグ微粉末の置換量が多いほど細孔径の小さい領域が増大することが分かった.そこで,見かけの塩化物イオン拡散係数と細孔径分布に大きな相違が生じる細孔径0.0070.2(micro-m)における平均細孔径との関係を調べた結果,指数関係を有しており,環境対応型碍子モルタルの塩分浸透抑制効果,すなわち見かけの塩化物イオン拡散係数はペースト中の細孔径分布から評価できる可能性を示唆した.平成27年度には96週間浸漬した後の試験体についてEPMAによる塩分浸透を調査する.電力や鉄道関連から廃棄されている絶縁材料である碍子の建設材料への有効利用と環境対応型碍子モルタルの開発を目的に,環境対応型碍子モルタルの強度特性と塩分浸透抵抗性に関する研究を実施した.環境対応型碍子モルタルは,セメントの一部を高炉スラグ微粉末で置換(0%,20%,40%)したものである.最終年度に実施した研究では,環境対応型碍子モルタルを濃度5%NaCl溶液に96週間浸漬した後の塩化物イオンの浸透深さとその濃度をEPMAにより分析するとともに,水銀圧入法による細孔径分布の特徴を調べ,平成26年度に実施した48週浸漬した後の結果と比較を行った.研究期間全体を通じて得られた研究成果は次の通りである.環境対応型碍子モルタルの強度特性に関する試験では,水セメント比を40%,50%,60%の3水準とした圧縮強度,割裂引張強度およびヤング係数について,圧縮強度と各種強度との関係を同定した.

また,本研究の範囲における環境対応型碍子モルタルは実用に供するに十分な強度を有することが明らかになった.次に,環境対応型碍子モルタルを濃度5%のNaCl溶液に48週および96週浸漬した後の見かけの塩化物イオン拡散係数と細孔径分布の結果から,この拡散係数と細孔径0.0070.1(micro-m)における累積細孔量には相関関係を有することが明らかになった.また,本研究の目的のひとつである,碍子モルタルの塩分浸透抑制メカニズムの解明として,セメントペースト中の細孔溶液を模擬した高アルカリ溶液(NaOH)中における碍子骨材および川砂表面のゼータ電位を測定したが,両者に違いが見られなかった.このことから,碍子モルタルの塩分浸透抑制効果は,電気化学的作用によるものではなく,碍子骨材自体に吸水性がほとんどないことが細孔径分布の違いに影響を及ぼし,塩分浸透抵抗性が高くなったものと考えられる.電力や鉄道関連における絶縁材料であり,埋め立て廃棄されている碍子(がいし)の建設材料への有効利用と環境対応型碍子モルタルの開発を目的に,環境対応型碍子モルタルの強度特性と塩分浸透抵抗性に関する研究を実施した.まず,環境対応型碍子モルタルの圧縮強度と各種強度との関係を把握した.次に,濃度5%のNaCl溶液に48週および96週間浸漬した環境対応型碍子モルタルへの塩分浸透と細孔径分布を分析し,見かけの塩化物イオン拡散係数を導出するとともに,この拡散係数と累積細孔量には相関を有することを明らかにした.今年度は,当初の計画通り,環境対応型碍子モルタルの強度特性を把握することができた.また,濃度5%のNaCl溶液に48週間浸漬した環境対応型碍子モルタルの塩分浸透をEPMAにより定量分析し,高炉微粉末置換による塩分浸透抑制効果を比較することができた.よって,達成度としては,研究が順調に進展していると評価している.複合構造・材料平成27年度は96週間浸漬した後の試験体についてEPMAによる塩分浸透を分析することにより,塩化物イオンの浸透深さや拡散係数を評価する.これにより,浸漬期間の経過年による環境対応型碍子モルタルの塩分浸透抑制効果を比較することができる.これらのデータを基に,環境対応型碍子モルタルの実用化と製品化に向けた進展が期待される.ゆえに,当初の計画通りに今後の研究を推進していくこととする.碍子のゼータ電位が川砂のそれよりもマイナスに帯電しているという計画当初の想定とは異なった結果ではあったが,当初の計画通り,ゼータ電位分析および電位差滴定試験を実施し,モルタル中における碍子の塩分浸透抑制メカニズムが物理的なものであることを明らかにすることができた.よって,これらの結果は今後2ヵ年の研究に大いに役立つものであり,達成度としては,順調に進展していると評価している.研究成果を取りまとめ次第,ホームページに公開していく予定である.平成25年度の研究成果から,碍子モルタルの塩分浸透抑制効果が物理的なメカニズムであることが明らかとなったことから,平成26年度および平成27年度に計画している高炉スラグ微粉末によるセメント置換した環境対応型碍子モルタルでは,さらなる塩分抑制効果が期待できる.よって,当初の計画通りに今後の研究を推進していくこととする.
電子書籍システムのための高機能暗号技術の研究

本研究の目的は,電子書籍における著作権保護や貸借管理を実現する軽量計算の暗号技術を研究することである.平成30年度はシステムの開発,暗号の軽量化,Me演算の性質の調査,他の暗号との相対的安全性の向上,を行った.(1)システムの開発:本研究では,楕円曲線とペアリング演算で構成される代理人暗号を用いて柔軟性のあるDRMのシステムの開発と評価および拡張性の検討を行なった.開発したシステムは,AESを用いたデータの暗号化と,代理人暗号によるAES鍵の再暗号化を行うことが可能なファイルデータの暗号化システムである.(2)暗号の軽量化:暗号コストを乗算回数で評価することが多いが、暗号処理の乗算回数を削減できる楕円曲線を構成した.638y^2=x^3+10x^2+x,p=2^256ー58097が一例である.この曲線と近年信望のあるCurve25519との比較も行った.(3)Me演算の性質の調査:Me演算はペアリングと類似の性質を持つが,Me演算への単なる置き換えではペアリングを用いた暗号の安全性が得られないことが平成29年度までに判明していたが,Me演算版離散対数問題(DLP)が楕円曲線DLPより困難であることが判明し,Me演算を用いるとより安全な暗号を構成できる可能性がある.(4)他の暗号との相対的安全性の向上:無視できる確率であるが簡単に素因数分解できてしまう素数があることを示した.素因数分解の困難性を安全性の根拠とするRSA暗号は楕円曲線暗号より一般的な公開鍵暗号であるが,鍵生成に注意が必要かもしれない.,本研究の目的は,電子書籍における著作権保護や貸借管理,および古本流通システムを実現する軽量計算の暗号技術を研究することである.電子書籍は,著者や出版社,販売者の立場では電子ファイルの複製の容易さによる著作権侵害への不安が発生し,購入者の立場では一時的な貸借が困難で古本流通ができないといった不便さが生じることが問題である.2000年以降開発されてきた高機能暗号技術は暗号技術のみでアクセス制御を可能としており,高機能暗号技術(特に楕円曲線ペアリング写像に基づくもの)の応用により電子書籍の不安材料や不便さを解消できる暗号技術を研究していく.申請書作成時点では,ペアリング写像の使用で実現できる,一斉配信に適した放送型暗号,時間指定暗号,アクセス制御可能な属性ベース暗号,代理人暗号や,準同型暗号を応用した暗号技術の開発を考えていたが,平成28年度は,代理人暗号を用いた電子書籍の貸借システムを考案し,実験的実装により動作確認を行った.このシステムは電子書籍貸借時にサーバアクセスが不要であり,各ユーザの端末がBluetoothなどで接続されていれば貸借が可能であり,貸借で必要な管理を暗号技術のみで可能としている.また,現在最も普及している公開鍵暗号であるRSA暗号が安全に電子書籍システムに応用できるかどうかを判断するために,RSA暗号の安全性に関する研究行った.その結果極一部であるが安全でない鍵が存在することが判明したため,本研究では不採用とした.実際に電子書籍のためのサーバアクセス不要な貸借システムを考案でき,この成果をまとめた論文が国際会議に採録されており,おおむね順調な進捗状況である.但し,高速実装の研究が未着手である.本研究の目的は,電子書籍における著作権保護や貸借管理,および古本流通システムを実現する軽量計算の暗号技術を研究することである.電子書籍は,著者や出版社,販売者の立場では電子ファイルの複製の容易さによる著作権侵害への不安が発生し,購入者の立場では一時的な貸借が困難で古本流通ができないといった不便さが生じることが問題である.高機能暗号技術は暗号技術のみでアクセス制御を可能としており,高機能暗号技術の応用により電子書籍の不安材料や不便さを解消できる暗号技術を研究していく.平成28年度に,代理人暗号を用いた電子書籍の貸借システムを考案し,実験的実装により動作確認を行ったが,ペアリング演算を用いる必要があるため,適切なpairing friendly曲線の構成という手間取る作業が必要であり,また計算時間も楕円曲線暗号より多くなるという短所が存在する.平成29年度は,高機能暗号の計算コストの削減のために,平成26年に由良文孝氏によって提案されたM演算を楕円曲線上に拡張したMe演算を使用することを検討した.その結果,以下が判明した.1)Me演算をP*Qで表すとすると,Me演算はべき等律P*P=Pを持つためつため,*の繰り返しは意味はなさいが,補助元Zを用いることで,Meスカラー倍PnZを定義できること.2)Meスカラー倍のコストは楕円曲線スカラー倍とほぼ同じであること.3)Meスカラー倍は,楕円曲線暗号で必要な性質に類似な性質,(PnZ)mZ=(PmZ)nZを満たすこと.4)Meスカラー倍は,ペアリングに類似した性質PnZ+Q=P+QnZが成り立つこと.5)4)の性質を利用して,Meスカラー倍を用いる代理人暗号を実現できること.6)Meスカラー倍を用いた電子署名を実現できること.電子書籍のためのサーバアクセス不要な貸借システムの高速実装を目的とした,Me演算の有効性をまとめた論文が国際会議に採録されており,おおむね順調な進捗状況である.但し,Meスカラー倍の採用により,Meスカラー倍を利用する暗号の安全性評価という新しい課題が生じた.本研究の目的は,電子書籍における著作権保護や貸借管理を実現する軽量計算の暗号技術を研究することである.

平成30年度はシステムの開発,暗号の軽量化,Me演算の性質の調査,他の暗号との相対的安全性の向上,を行った.(1)システムの開発:本研究では,楕円曲線とペアリング演算で構成される代理人暗号を用いて柔軟性のあるDRMのシステムの開発と評価および拡張性の検討を行なった.開発したシステムは,AESを用いたデータの暗号化と,代理人暗号によるAES鍵の再暗号化を行うことが可能なファイルデータの暗号化システムである.(2)暗号の軽量化:暗号コストを乗算回数で評価することが多いが、暗号処理の乗算回数を削減できる楕円曲線を構成した.638y^2=x^3+10x^2+x,p=2^256ー58097が一例である.この曲線と近年信望のあるCurve25519との比較も行った.(3)Me演算の性質の調査:Me演算はペアリングと類似の性質を持つが,Me演算への単なる置き換えではペアリングを用いた暗号の安全性が得られないことが平成29年度までに判明していたが,Me演算版離散対数問題(DLP)が楕円曲線DLPより困難であることが判明し,Me演算を用いるとより安全な暗号を構成できる可能性がある.(4)他の暗号との相対的安全性の向上:無視できる確率であるが簡単に素因数分解できてしまう素数があることを示した.素因数分解の困難性を安全性の根拠とするRSA暗号は楕円曲線暗号より一般的な公開鍵暗号であるが,鍵生成に注意が必要かもしれない.,平成28年度は代理人暗号を応用した電子書籍のための貸借システムを考案したが,平成29年度以降は,時間指定暗号,属性ベース暗号,準同型暗号を応用した電子書籍のための著作権保護や古本流通システムを考案していく.また,これらのシステムの処理の高速化にはペアリング演算の高速化が必須であるが,本研究では楕円曲線y^2=x^3ー3x+1の使用を考察する.楕円曲線y^2=x^3ー3x+bが高速実装に適していることは良く知られているが,研究担当者はy^2=x^3+ax+1が高速実装に適していることを示しており,y^2=x^3ー3x+1は両方の特徴を兼ね備えているため,より高速実装に適していると考えられる.平成30年度は,Meスカラー倍を用いた電子書籍の貸借システムを実装しその性能評価を行う.また,Meスカラー倍を用いた暗号の安全性評価も行なう.安全性評価は実験に頼らず,楕円曲線暗号の安全性≦Meスカラー倍を用いる暗号の安全性....(1)を理論的に示したい.(1)の証明はほぼ完成しており,平成30年度の電子情報通信学会情報セキュリティ研究会で発表したが,不備があることが指摘された.そのため,この不備を解消し(1)の証明を完成させたい.悪天候による交通障害のため,2018年暗号と情報セキュリティシンポジウムへの参加日数が短縮されたため.該当助成金は,現在投稿中の国際会議の出張費に充てる予定である.
イメージの記憶とアナクロニスムをめぐる歴史人類学的研究

本課題では、西洋キリスト文化においてイメージが時代を超えて宿す記憶とアナクロニスムの問題を三つの事例において考察した。1アルプス周辺に点在する「主日のキリスト」に着目し、既存の多様な図像伝統がいかに混淆しつつ周縁的で逸脱的な図像を生成したのか、さらにこの像が新たな聖女を生み出し、他の聖人と混淆していく経緯を後づけ、その転生の論理を分析した。2ルネサンスに新たに流行したキリストの側面観肖像が、初期キリスト教時代の肖像や偽文書と結び付けられ、「古代性」「真正性」を事後的に付与される経緯を解明した。3聖像行列や聖像と聖遺物の演出のパラダイムを模倣することにより神性空間が増殖される現象を考察した。本研究は、西洋キリスト教文化において、時代を超えてイメージが宿す記憶とアナクロニスムの問題を、ふたつの視点から歴史人類学的に考察することを目的としている。第一は、西洋でも都市部ではなく、アルプス山間の周縁文化の図像に目を向け、宗教改革で破壊されたり対抗宗教改革の流れで検閲されるなどして「正統」な美術からは姿を消した特異な図像記憶の残存を追うものである。今回、科研費による海外調査を実施することはできなかったが、主に文献史料の調査から、これまで考察を重ねてきた「主日のキリスト」について、特異な受容様態を発見することができた。申請者はかつて、この像がさまざまな田園の聖女像やアイデンティティ不詳の両性具有像に変容することを確認してきたが、南仏ニースを中心とする山間部では、農作業道具により傷を負うキリストの身体との類似性からか、異教徒の矢に射られるペストの守護聖人セバスティアヌスと混淆する受容様態が認められ、しかも主日の労働の禁止を教えるという従来の意味を逸脱し、農作業を守護するという新たな役割を担っていたことが明らかとなった。この混淆は、この地方独自の現象と考えるべきかもしれないが、ヒスパニック系入植者によってアメリカ大陸にもたらされたキリスト教の受難劇などにもみられるもので、より広い視野から人類学的に調査する必要性へと開かれた。第二の、ルネサンス期の古代理解におけるアナクロニスムの問題については、この時期に事後的に「古代性」と「真正性」の権威を付与されたキリストのプロフィール肖像を例に共著書および単著に公表した。本研究は、西洋キリスト教文化において、時代を超えて図像に宿る記憶とそのアナクロニスム的な現われを、ふたつの視点を軸に歴史人類学的に考察することを目的としている。一つは、西洋でも文化的に発展した都市部ではなく、アルプス山間の小村や古びた街道沿いに佇む礼拝堂等に描かれた図像の特異性に注目し、宗教改革や対抗宗教改革において「異端」「逸脱」とされ破壊対象となりつつも残存してきた希少な作例に、時代をさかのぼる、時には別の宗教ともかかわる図像の記憶が残存する現象を探求するという視点である。今回、海外調査を実施することができず、収集した文献を中心とする研究にとどまったが、比較例としてニューメキシコのヒスパニック系入植者のもとに見られる類似する現象に関するC・セヴェーリの著作『Il Percorso e la Voce』の翻訳作業は、訳自体はほぼ終えることができた。遅れている現地調査については、2015年度の主要課題としたい。もう一つの視点は、ルネサンス期の古代理解におけるアナクロニスムを問うものである。これについては、トスカーナ地方で当時、格別の崇敬をうけていたインプルネータの聖母やフィレンツェのサンティッシマ・アヌンツィアータ聖堂《受胎告知の聖母》等を中心に、像を演出するタベルナクルムやマンテッリーニなどのパラテクスト装置から形成される空間が、権威ある既存の礼拝像を演出した空間構造や場を模倣するトポミメーシス的性格を有していたこと、またその際、古代にまで遡る建築的配置が意図された可能性を探り、地中海学会大会シンポジウムで発表するとともに、論文として公表した。本研究は、西洋キリスト文化において、時代を超えてイメージが宿す記憶とアナクロニスムの問題を、二つの視点から歴史人類学的に考察することを目的とした。1第一の視点は、16世紀の対抗宗教改革において検閲対象とされた図像に着目し、既存の多種多様な図像伝統がいかに混淆しつつ周縁的で逸脱的な図像を生みだしたのか、また初期キリスト教時代にまで遡る呪術的形象の記憶がいかに残存してきたかを考察するものである。今年度は、ルッカのヴォルト・サントと呼ばれる木製彫像が国際的に普及する中で、聖像譚と図像の記憶がいかに複雑な変容を遂げるかを調査した。特に図像面では、のちに抑圧の対象とされた有髭聖女ウィルゲフォルティスへと性差の敷居を超えて転生していった経緯を明らかにした。さらに、ヴォルト・サントを派生源の一つとする特異な図像「主日のキリスト」に至る広範な図像のミッシング・リンクをたどり、文化的葛藤の中で周縁的な図像がいかに変容しながら死後生を展開させるかを一考し、その成果をもとに、論文を執筆した。2ルネサンスの古代理解におけるアナクロニズムの問題については、トスカーナ地方の礼拝像をめぐる伝承と儀礼について、9月に現地で作品調査と資料収集を行った。今後、さらに事例を増やし、包括的な調査を行い、書籍としてまとめる予定である。

1アルプス周辺に点在する「主日のキリスト」に着目し、既存の多様な図像伝統がいかに混淆しつつ周縁的で逸脱的な図像を生成したのか、さらにこの像が新たな聖女を生み出し、他の聖人と混淆していく経緯を後づけ、その転生の論理を分析した。2ルネサンスに新たに流行したキリストの側面観肖像が、初期キリスト教時代の肖像や偽文書と結び付けられ、「古代性」「真正性」を事後的に付与される経緯を解明した。3聖像行列や聖像と聖遺物の演出のパラダイムを模倣することにより神性空間が増殖される現象を考察した。アルプス周辺地域のキリスト教礼拝堂の壁画調査、およびアメリカ大陸におけるヒスパニック系入植者のキリスト教美術や受難劇の調査、いずれについても、大学業務の繁忙(とくに学科長業務)や、自身の体調の問題、さらに所属大学の異動(2015)にまつわる諸手続きにより、思うように進めることができなかった。一方で、平成26年度の研究計画としても挙げた、キリスト教の表象をめぐる根源的問題である「キリストの顔」については、単著『キリストの顔ーイメージ人類学序説』を出版した。美術史今年度、実現できなかったアルプス山間部の壁画調査を行うとともに、関連文献の徹底的な分析から「主日のキリスト」についての研究成果の一部を論文の形でまとめたい。また、それとの関係で比較対象としたいニューメキシコの図像記憶の問題をめぐるカルロ・セヴェーリの著作の翻訳出版を進める予定である。さらに、ルネサンス期における初期キリスト教リヴァイヴァルやアナクロニスムの問題については、とくにトスカーナ地方の礼拝像にみられるキリスト教古代の建築的要素や演出の空間性を模倣するトポミメーシスという問題をさらに掘り下げたい。この問題については、国内外のシンポジウムにて発表する予定である。アルプス周辺地域のキリスト教聖堂の壁画研究については、今年度は、大学業務の繁忙と自身の著書執筆作業が重なり、海外調査の機会を得ることができなかった。本研究は、対象とすべき地域が複数の国を含む広範囲にわたり、いずれも辺境地にあるため、網羅的調査には本課題の補助期間を超える時間を要するとはいえ、次年度以降、地方を限定して、精力的に調査を行う必要性を強く感じている。また、平成26年度の研究計画として挙げた課題については、キリストのプロフィール肖像をめぐって現段階での研究成果を共著書、さらに新たな知見を加えて単著の一部に公表することができた。平成26年度は、大学にて芸術学科長を務めることとなり、予定以上に業務が繁忙となった。さらに著書の執筆・出版、年度末には所属大学の異動、さらに体調不良等により、思いのほかまとまった時間を確保することができず、予定していた海外調査の機会を逸し、旅費を執行することができなかった。アルプス山間の壁画調査を行うとともに、西洋では教義上、否定されるなどしてすでに姿を消した図像の残存を理解する一助として、アメリカ大陸におけるヒスパニック系入植者のキリスト教美術や聖史劇を視野に入れ、比較を試みる。そのために、ニューメキシコ、アリゾナを中心に現地調査を予定している。加えて、この方面で示唆深いカルロ・セヴェーリの人類学的研究の邦訳を出版を見据えて進めていく。さらに、ルネサンス期における古代理解を中心とするイメージのアナクロニスムの問題については、新たなテーマとして、聖像を用いた宗教行列や、権威を認められたイメージとそれを演出するパラテクスト的装置から形成される空間を模倣する「トポミメーシス」ないし「神聖空間の複製」の問題を、古代異教の像儀礼や配置の問題まで視野に入れつつ考察する。
超高分解能X線結晶構造解析に基づくエンドポリガラクツロナーゼの反応機構の解明

○pH2.5でのX線結晶構造解析による一般塩基触媒の決定生成物との複合体結晶解析から当初Asp174とAsp153が一般塩基触媒候補と考えられていた。そこでpKa1の4.35よりはるかに低いpH2.5では、一般塩基触媒はプロトン化しているはずである。pH2.5でのX線結晶構造解析の結果、Asp153のみがプロトン化しているのが観察された。この結果からAsp153が一般塩基触媒である可能性が極めて高いことがわかった。○変異体酵素の作成とその解析エンドポリガラクツロナーゼに保存されていると考えられるAsp153,156,173,174の変異体酵素をQuikChangeIIシステムを用いた部位特異的変異導入法により作成した。用いたベクターはpET11b、宿主大腸菌はOrigamiによった。作成された4種類の変異体酵素には全くPG活性はみとめられなかった。したがって、一般酸触媒のAsp173、一般塩基触媒のAsp153は当然であるが、Asp156はAsp153とLow-Barrier-Hydrogen-Bondを形成しており、Asp153と密接な関係があるものとおもわれる。また、基質認識にはサブサイト+1のカルボキシル基の認識に3つの塩基性アミノ酸が重要であり、これらの静電作用が+1の親和力の強さを反映していると考えられる。○変異体酵素(D173N)の複合体結晶のX線結晶構造解析一般酸触媒のAsp173については変異体酵素(D173N)と6GalAの共結晶により複合体を作成し、X線結晶構造解析を行った。その結果サブサイトは+1から-4まで5つあることが明らかにされた。また、サブサイト-1のGalAの歪みが予想より小さかったが、これはD173Nの影響と考えられる。○結晶化に用いる精製EndoPG Iの調製とEndoPG Iの一般酸・塩基触媒残基のpKaの決定Stereum purpureumの培養濾液からエンドポリガラクツロナーゼ(EndoPG)をCM52とゲル濾過による方法でSDS-PAGE的に均一に精製した。この標品を用いてEndoPG Iの反応機構の解明に必要な一般酸・塩基触媒残基のpKaをDixon Plot法で測定した。その結果pKa1は4.35、pKa2は5.4と測定された。このことから一般酸触媒残基と考えられるAsp173はpH5.4で解離しており、一般塩基触媒候補のAsp153とAsp174のいずれかはpH4.35で解離していることが明らかになった。○3つの異なるpHでの結晶の作成決定されたpKaから、二つの活性残基の水素が、両方とも解離する状態、塩基触媒のみ解離する状態、両方とも解離しない状態、の3つの結晶を作成した。すなわち一般酸触媒残基のpKaより上、一般酸触媒残基と一般塩基触媒のpKaの中間、一般塩基触媒残基のpKaより下、の3つの緩衝液に結晶を浸漬し各pHの結晶を調製した。これらを用いて各結晶の原子分解能回折強度データをSPring 8において収集し、水素を含む構造解析を行った。これまでEndoPG Iを手に入れるためにStereum purpureumを培養し、この培養濾液から精製する方法を取ってきた。これに代わる方法としてEndoPG I cDNAを発現用プラスミド大腸菌:pET11bにライゲーションし、大腸菌DH5αとOrigamiに形質転換した。

その結果、1mM IPTGで誘導をかけたOrigamiにのみEndoPGが菌体中に生産されたのを確認した。この菌体から超音波破砕により酵素を抽出し、CM52の一段階によりリコンビナントEndoPG IをSDS-PAGE的に均一に精製することに成功した。リコンビナントEndoPG IはN-末端アミノ酸配列、ESI-MSによる分子質量すべて脱糖鎖したWild EndoPG Iと一致した。しかし熱安定性、pH安定性の点で糖鎖がついたWild EndoPG Iに比べかなりの低下が認められた。○pH2.5でのEndoPG IのX線結晶構造解析による一般塩基触媒の推測生成物との複合体結晶解析から当初Asp174とAsp153が一般塩基触媒候補と考えられていた。そこでpΚalの4.35よりはるかに低いpH2.5では、一般塩基触媒はプロトン化しているはずである。pH2.5でのX線結晶構造解析の結果、Asp153のみがプロトン化しているのが観察された。この結果からAsp153が一般塩基触媒である可能性が極めて高いことがわかった。○変異体酵素の作成とその解析エンドポリガラクツロナーゼに保存されていると考えられるAsp153,156,173,174の変異体酵素をQuikChangeIIシステムを用いた部位特異的変異導入法により作成した。用いたベクターはpE T11b、宿主大腸菌はOrigamiによった。作成された4種類の変異体酵素には全くPG活性はみとめられなかった。したがって、一般酸触媒のAsp173、一般塩基触媒のAsp153は当然であるが、Asp156はAsp153とLow-Barrier-Hydrogen-Bondを形成しており、Asp153と密接な関係があることによるとおもわれる。また、基質認識にはサブサイト+1のカルボキシル基の認識に3つの塩基性アミノ酸が重要であり、これらの静電作用が+1の親和力の強さを反映していると考えられる。○変異体酵素(D173N)の複合体結晶のX線結晶構造解析一般酸触媒のAsp173については変異体酵素(D173N)と6Ga1Aの共結晶により複合体を作成し、X線結晶構造解析を行った。その結果サブサイトは+1から-4まで5つあることが明らかにされた。また、サブサイト-1のGa1Aの歪みが予想より小さかったが、これはD173Nの影響と考えられる。