hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
咀嚼機能低下に起因する認知症発症の分子機構解明に関する先駆的研究

これまでの疫学的研究では,「歯の喪失」がアルツハイマー病発症のリスク因子としているだけであり、「認知機能が正常な人が歯を喪失すると,アルツハイマー病を発症しやすくなるのか,またアルツハイマー病患者が歯を喪失すると症状が増悪されるか否か」についてはまったく明らかにされていない。そこで、申請者らは、歯の欠損の影響としての咀嚼機能低下に着目し、咀嚼機能低下を「歯の欠損」と「液体食(リキッドダイエット)」の2つの側面で誘導し、その影響を検討することにした。加えて、口腔内環境の悪化として鼻閉の影響についても検討した。最初の2年間で、まずアルツハイマー病モデルマウス(APP-トランスジェニックマウス等)を用いて、(1)臼歯を抜歯し咬合接触がない状態を起こす、(2)リキッドダイエット食で飼育する、という条件下で飼育し、アミロイドカスケードを経由、あるいは経由せずにシナプス障害や神経細胞の脱落を惹起させるメカニズムを、アルツハイマー病の分子病態(Aβ沈着、シナプス脱落、細胞脱落、タウ蛋白質のリン酸化)および認知機能障害に標的を定めて解析した。本年度は、片側に鼻閉を惹起させ、認知機能、BDNFレベル、ストレス状態の解析を行った。その結果、片側鼻閉により動脈血中酸素飽和度の低下、認知機能の低下、脳内BDNFレベルの低下、海馬神経細胞数の減少が認められた。この変化には、コルチコステロンレベルの上昇が伴っていた。本研究によって得られた知見は、認知症患者に対するチーム医療において、歯科が担う領域の裾野を広げることになり、今後の歯科界の発展に大きな貢献ができるものと考えられる。近年、食事の欧米化や液体タイプの食事などが広がるにつれ、咀嚼の絶対量が低下する傾向にある。一方、歯の欠損あるいは咀嚼機能低下が、アルツハイマー病発症に関連することが疫学研究で報告されており、咀嚼機能低下と認知機能障害との関連が指摘されている。しかし、両者を結ぶ因果関係の分子基盤は不明である。本研究では、咀嚼機能低下を引き起こす2つの病態・原因として、歯の欠損ならびに粉末食・液状食(リキッドダイエット)を取り上げ、これらが記憶・学習機能へ及ぼす影響を分子メカニズムを含めて動物モデルを用いて明らかにした。咀嚼機能低下と認知機能との因果関係ならびに分子機構をモデルマウスを用いて解明する実験において、すでにモデルマウスを使用した実験がそれぞれうまく動いており、認知機能解析まで終了した。これは予定通りであり、今後、得られた脳の生化学的解析を行い、咀嚼機能低下が認知機能障害を引き起こす分子メカニズムの解析を進める。さらに、三叉神経系から海馬に至る経路を同定し、抜歯や粉末食が認知機能を誘導する経路を明らかにする。これにより、なざ咀嚼機能低下が認知症を引き起こすのかというメカニズムの1つが明らかにできる。本研究の成果は、社会に還元できる。咀嚼機能の維持が認知症予防や認知症進行抑止に有用であることを社会に示すことができれば、安価で安全な認知症予防法として社会に恩恵をもたらす。生化学マウス・ラットの購入費ならびに飼育費用が少なくてすんだため、次年度の購入費に当てる予定としたため。また、効率よくサンプル解析が進んだため、抗体購入費が予定より少なくてすんだため。アルツハイマー病のモデル動物を使用するに際しては、12年加齢させる必要があり、そのために一部のマウスの解析時期がずれ込んだため、翌年への繰り越しとなった。マウス・ラットの購入を次年度に回すことにした。また、抗体購入を予定より種類を多くして購入する予定にし、現象の全体像を解析できることになった。次年度に、いままで飼育してきたマウスの解析に加えて、現在飼育中のマウス解析を行う。これらのデータは統合してより確実性の高いデータとして論文発表ならびに学会発表する。
戦間期の細民生活と方面委員の活動

方面委員制度の道府県間の比較、市部郡部間の比較をすることで、大正中期昭和初期の都市化の時期における、貧困の分布状態、地域社会の再組織化の様態にみられる、都市,農村間の相違を明らかにした。今回の調査研究では1道3府26県分の比較可能な資料を得て、それらの分析から次の諸点を明らかにした。1.方面委員制度は、大都市での流入貧民に対処する地域組織化活動として発展した。そこで、大都市を抱える府県から、また同一道府県では市部から郡部へと普及していった。方面区域をみると市部では小学校区、町村部では行政区域とすることが多かった。2.農村県で比較的早く設置された岐阜県、石川県などでは社会局長知事が前任地大阪での経験を生かしている。3.方面委員の職業をみると、大都市では商工業主が多く、農村部では、農業、宗教家、医師などが多い。そして、後発県ほど、吏員・教師警察官比率が高く、官設的性格が強い。4.大都市部では、労働能力貧民が多く、カード種別では第一種が多い、そのため取扱も保健救療、金品給与の比率が相対的に高い。他方、農村部では労働不能窮民が多い。第二種が多い。そこで取扱も保護救済相談指導の比率が相対的に高い。このように大都市部の方面委員活動は、先住中産階級主導により来往貧民の定職化・家族安定・定住化を図るもので、新たな地域社会を形成する機能を果たしていたが、農村部では、既存の部落組織をベースに名望家を動員した官設的方面委員制度が町村単位で上塗りされていたことが分かる。しかも、農村部で実績をあげた県では、たとえば秋田の感恩講、静岡の報徳社、岡山の産業組合など既存の相互扶助組織の活動を発展させたものでああった。第二種が多い。
近代初期英国における放浪文学と社会的変動との関連性についての研究

近代初期英国における放浪文学と当時の英国都市・農村の変動および民衆の心性の変化との密接な関連性を、近代初期英国の放浪文学と浮浪者取締法や救貧法との連関、デラシネ的主体が当時の社会に与えた不安、エンクロージャーや農民暴動に代表される社会的変動、悪漢文学と放浪文学との関連性、国王の行幸、宮廷仮面劇そして宮廷祝祭のパジャントリーにおける境界侵犯的要素、近代初期英国における漂泊する女性像などに焦点を合わせて、解明した。本年度の研究実績は、近代初期英国の文学における放浪のテーマと、当時の英国都市・農村の変動および民衆の心性の変化との関連性について以下の諸点を解明したことである。2.近代初期英国において、放浪は単に身体的移動を意味していたのではなく、共同体の中にあっても根無し草的生活を営む人びと(とくに若者)の不安を包括する概念であったことを踏まえ、そうしたデラシネ的主体がThe Taming of the Shrewをはじめとする当時の文学作品に表象されていること。3.ShakespeareのAs You Like(1598-1600)やKing Lear(1605-06)などのパストラルに属する放浪文学が、囲い込み(エンクロージャー)に代表される当時の社会的変動だけでなく、浮浪者取締法や救貧法、悪漢文学、そして国王の行幸(progresses)や宮廷仮面劇(court masques)などの宮廷祝祭のパジャント(pageants)の諸側面を吸収・表象していること。本年度の研究業績は、近代初期英国における放浪文学と社会的変動との関連性について、Shake-speareのKing Learなどの劇作品や、叙事詩を分析することによって、以下の諸点を解明したことである。1.King Learにおける王一行による荒野の彷徨がそうであるように、近代初期英国の放浪文学においては、放浪のパラダイムのひとつとして、同時代の国王による行幸(progress)が存在したこと、そして放浪文学において描かれる風景や人物は、行幸のさいに国王が通過する空間に配置されるスペクタクルがその原型になっていること。2.Patricia FumertonがUnsettled(2006)において再現してみせた、近代初期英国を漂泊していた女性たち(masterless women)が、All's Well That Ends Well(1604-05)やKing Lear(1605-06)あるいはThe Faerie Queene(1590、1596)などに描かれた女性像や女性化した男性像の原型となっていること。本年度の研究業績は、近代初期英国における放浪文学と社会的変動との関連性について、ShakespeareのCoriolanus (1608?)などの劇作品や悪漢文学を分析し、さらに前年度までの研究を総合することによって、以下の諸点を解明したことである。1.近代初期英国の放浪文学においては、CoriolanusにおけるMidlands地方の農民暴動(1607)の表象に具体化されているように、放浪を生み出すきっかけとなった経済的・政治的要因が、転移・歪曲される形で表象されること。Coriolanusの場合、農民暴動と結びついた放浪の影は、貧困にあえぐローマ市民ではなく、執政官候補者Coriolanusに投影されている。2.近代初期英国の放浪文学に属する劇作品においては、メタシアター的場面で当時の放浪者たちが弄した演劇的術策やジェスチュアーが援用されていること。Coriolanusの場合、主人公が執政官になるために「広場」で傷口を披露するという「見せ物」は、Thomas HarmanのA Caveat for Commmon Cursitors Vulgarly Called Vagabonds (1566)などの悪漢文学において暴かれる放浪者=トリックスターの手管と不可分の関係にある。3.近代初期英国の放浪文学において描かれる放浪と、当時の社会が抱いていた女性化に対する不安が結びついていること。King Lear(1605-06)やCoriolanusにおいては、演劇排撃論で提起される、女装が招来する女性化に対する不安と、演劇と放浪に共有される周縁性が共鳴し、放浪という現象と、性やジェンダーの不安定性と結びついている。
東アジアの積雪・結氷に関する水文気候学的研究

日本の冬の気候は,アジア大陸東部の影響を強く受けていることはいうまでもない。ところが,アジア大陸の地表面,水面などに関する情報は非常に不足しており,日本と大陸との水文気候の比較は充分にできない状況にある。これは,事情を異にする5か国が接するこの地域の特殊性を反影している。そこで,第一に日本・中国・韓国・ソ連の気候図より,最大積雪深,積雪期間の分布図を作成した。積雪時間は緯度と高度に支配されているが,最大積雪深は収束線の位置も関係するために、必ずしも緯度的な分布になるわけではない。隆雪域は「ひまわり」の赤外・可視画像の分析により推定し,上記の編集図の裏付けを行なった。河川の結氷は水面の熱収支より推定したほか,日平均最低最気温と実際の結氷分布とを対応させ、ともによい結果を得た。第二に水文気候の重要課題である融雪出水について,雪と河川水の水質分析により特性を把握した。融雪出水には直接融雪水が流出するのではなく,地中あるいは雪層中の古い水を押し出す,いわゆる押し出し型であることが分った。しかし,雪の化学成分から大陸諸国の工業活動などを推定する迄には至らなかった。水文気候の比較で特に注目されるのは、過去の記録である。日本,中国ともに古い記録があり,気候の復元が試みられている。本研究では19世紀を中心として気候の復元を行なった。その結果,小氷期においても温暖な期間を狭んでいたことが分った。しかし,中国との対応はまだ完全ではない。1.気象資料が得にくいアジア大陸の気候を分析するため、気象衛星ひまわりの受信装置を導入し、11月より毎日の画像を記録した。今冬は冬型の発達が悪かったが、雲分布の特徴が把握できた。この記録により、大陸の降雪域、熱収支の基礎資料をとりまとめる。2.中国の気候資料、気候変化に関する文献を集収した。中国には低位氷河説があるが、この説の真偽に関して〓山を中心として主に文献で調査した。さらに〓山への現地調査の記録をとり入れ検討した結果、低位氷河説は疑問であるとの結論に達した。したがって、日本においても過去の環境の復元には、低位氷河を考慮する必要がないとした。3.中部地方における小氷期の気温を、日記などから復元しつつある。現在作業中であるが、小氷期の寒さの内容、すなわち冬に寒かったのか夏に寒かったのか、を検討する手掛りが得られた。4.山陽、山陰においても小氷期の気温の復元を試みている。結果はまだ得られてない。5.結氷の条件に関する資料を集収した。来年度はこれにより、アジア大陸の氷の分布を計算で求め、ランドサット、ノアなどのリモートセンシングデータや、各国の気候図と対応させる予定である。6.来年度は、アジアの積雪分布図を編集する予定である。1.GMSの毎日の画像より、アジア大陸の冬の雲分布と地表面温度の分布図を作製した。華中の雨・雪は2月に集中していることが判った。2.GMS画像より大陸の日本海沿岸の地形が、季節風の雪雲の分布に関係していることがわかった。このことにより、100万分の1地形図より、水文気候に関係する特徴のみをとり出した主題図を作製した。3.中国の熱収支地図、農業気候図、気候図集、その他資料より、結氷・解氷・融雪の推定に必要な数値を読みとり、整理をした。すでに計算式は完成し、その精度についても中国太湖、日本諏訪湖で良好な結果を得ているので、次年度の早い時期に計算を行なう。なお、積雪分布図も作成中である。4.日本の歴史時代の気候変化について、1810年1820年の冬に季節風が強く、寒冷であったことが古記録よりわかった。この年代の雪分布については次年度検討する。

5.日本の小氷期の冬の気候は、年代によりかなり寒暖の差があることがわかり、今後の解析の指針が作られた。6.日本の26地域(市・町)での古日記、古記録による天気デ-タベ-スを作成した。デ-タの分析より、これらの史料が天気型に変換できるものであることがわかった。7.明治時代の冬の降水量について分析を行ない、小氷期の現在との間をつなぐ方法を検討中である。日本の冬の気候は,アジア大陸東部の影響を強く受けていることはいうまでもない。ところが、アジア大陸の地表面,水面などに関する情報は非常に不足しており,日本と大陸との水文気候の比較は充分にできない状況にある。これは,事情を異にする5か国が接するこの地域の特殊性を反影している。そこで,第一に日本・中国・韓国・ソ連の気候図より,最大積雪深,積雪期間の分布図を作成した。積雪期間は緯度と高度に支配されているが,最大積雪深は収東線の位置も関係するために,必ずしも緯度的な分布になるわけではない。降雪域は「ひまわり」の赤外・可視画像の分析により推定し,上記の編集図の裏付けを行なった。河川の結氷は水面の熱収支より推定したほか,日平均最低気温と実際の結氷分布とを対応させ,ともによい結果を得た。第二に水文気候の重要課題である融雪出水について,雪と河川水の水質分析により特性を把握した。融雪出水は直接融雪水が流出するのではなく,地中あるいは雪層中の古い水を押し出す,いわゆる押し出し型であることが分かった。しかし,雪の化学成分から大陸諸国の工業活動などを推定する迄には至らなかった。水文気候の比較で特に注目されるのは,過去の記録である。日本,中国ともに古い記録があり,気候の復元が試みられている。本研究では19世紀を中心として気候の復元を行なった。その結果,小氷期においても温暖な期間を狭んでいたことが分かった。しかし,中国との対応はまだ完全ではない。
転移性癌細胞検出システムの開発(シグナルネットワークに基づく評価法)

本研究は原発巣の検査にて、原発巣での転移性癌細胞の有無と転移成立を正確・低価格・簡便に検出するシステムの開発を目的とした。転移性癌細胞と非転移性癌細胞の原発巣での分布様式と転移成立の関係を明らかにするため、RFPを発現する非転移性癌細胞株とGFPを発現する高転移性癌細胞株のヘテロな癌細胞集団を同所性移植し、各癌細胞の原発巣での分布様式と転移成立との関係を検討した。移植初期では両癌細胞は同一部位に分布しているが、リンパ節転移成立初期では非転移性癌細胞が転移性癌細胞の外側に分布し、腫瘍の中心部で消失し始めた。その3日後には、腫瘍中心部での転移性癌細胞の独占的増殖と腫瘍の外側での転移性癌細胞と非転移性癌細胞の混在を認め、両癌細胞の分布様式と転移成立との関係の可能性が示唆された。次に原発巣における転移性癌細胞を検出する分子を同定するため、高転移性癌細胞と非転移性癌細胞の遺伝子とタンパク質の発現の相違をDNAチップ(54675遺伝子)と質量分析法(iTRAQ法・LC-MS/MS解析)にて解析後両データを融合させ分子ネットワーク解析を行い、亢進しているシグナルネットワークを検出した結果、転移性癌細胞検出候補分子として30分子を選定し、原発巣で転移性癌細胞に特異的に発現した分子はE-cadherin、TG2、cathepsinD、HIF1-α(核に染色)であった。同様の手法で非転移性癌細胞に特異的に発現する分子として、CK16、cathepsinE、desmocollin3を検出した。臨床検体の原発巣でのこれらの分子発現様式とリンパ節の転移の有無とを検討した結果、マウスモデルとほぼ同様の結果を75%の症例に認めたが、有意差には至らなかった。臨床の検体数が少ないこととマイクロメタを考慮すると数年の経過観察が必要なので、現在症例数を増やし、この検出システムの有用性を検討している。本研究は原発巣の検査にて、原発巣における転移性癌細胞の有無と転移成立か否かを正確・低価格・簡便に検出するシステムの開発を目的とする。まず、RFPでラベルした非転移性癌細胞株とGFPでラベルした高転移性癌細胞株のヘテロな癌細胞集団を同所性移植し、各癌細胞の発育様式を検討した。非転移性癌細胞は腫瘍の中心部より消失し最終的に腫瘍辺縁部に残存するのに対し、高転移性癌細胞は腫瘍の中心部での独占的増殖と頸部リンパ節転移を示すという発育様式を示し、RFPおよびGFPを検出することにより非転移性癌細胞と高転移性癌細胞の分布がわかる再現性のある動物実験モデルを確立した。次に原発巣における転移性癌細胞を検出する分子を同定するため、高転移性癌細胞と非転移性癌細胞の遺伝子とタンパク質の発現の相違をDNAチップ(54675遺伝子)・二次元電気泳動法・質量分析法(iTRAQ法・LC-MS/MS解析)にて解析後われわれが開発したアルゴリズムによって両データを融合させ分子ネットワーク解析を行い、亢進しているシグナルネットワークを検出した。解析の結果、MIFがインシュリンレセプターシグナル・AKTシグナルやMAPキナーゼを介しHIF(Hypoxia-inducible Factor)シグナル系に、ErbB2,IQGAPがRac,PI3Kを介してHIFシグナル系に、Nago,C9がc-Ablを介してHIFシグナル系につながり、またG2,HO-2,DnaPK,PGK1,Cytokeratin 8,18,19,Cathepsin D(HIFシグナルの下流分子)など多くのHIF関連分子が同定され、HIFにつながるシグナルネットワークが転移に関連する最重要シグナルネットワークである可能性を見出した。現在ヘテロな癌細胞の同所性移植モデルにおけるこれらの分子の転移性癌細胞での発現と転移のstageとの関係を検討している。

臨床検体の原発巣でのこれらの分子発現様式とリンパ節の転移の有無とを検討した結果、マウスモデルとほぼ同様の結果を75%の症例に認めたが、有意差には至らなかった。臨床の検体数が少ないこととマイクロメタを考慮すると数年の経過観察が必要なので、現在症例数を増やし、この検出システムの有用性を検討している。
理科教師の専門的力量の向上を目指した教師教育の改善に関する研究

本研究は,現職教師及び教員養成系学部に在学中の教師志望学生が保持する,理科授業に関する知識・思考・信念の実態を明らかにするとともに,教員養成カリキュラムや現職教師を対象とした研修が,理科授業に関する彼らの知識・.思考・信念の形成・変容に与える影響について考察し,理科教師の専門的力量の向上を目指した教師教育の改善のための示唆を得ることを目的とした。上記の目的の達成を目指し、本研究では、教師志望学生の理科授業の構想と実践にかかわる知識・思考・信念等に関する質問紙調査を追跡的に実施してその結果を分析し,彼らの理科授業観や理科教師観等の実態と変容について考察した。また,現職教師を対象とした,理科教育に関する初任者研修の内容や方法,理科授業の構想や実践にかかわる知識・思考・信念等に関するインタビュー調査,及び理科授業実践の観察を実施してその結果を分析し,理科教師の力量形成に関する初任期の実態と課題について考察した。その結果,教師志望学生については,理科の指導法に関する授業を受講する以前から彼らなりの理科授業観や理科教師観を保持している者がいる一方で,受講した授業を通して新たな視点や考えを獲得し,理科授業観や理科教師観を変容させていく学生も認められた。ただし,同じ授業を受講した場合でも,その変容には学生による多様性が認められた。また,初心期の教師の理科授業に関する力量形成については,小学校教師と中学校教師の両者に共通する実態や課題とともに,学校種による特徴や,個々の教師固有の理科授業観等に関連した課題も見出された。しかし,これらの課題の解決に対して,教員養成カリキュラムやフォーマルな初任者研修が十分に貢献しているとは言えなかった。今後は,教師のライフステージ全体を見通した力量形成の実態と課題を解明し,教員養成カリキュラムと現職研修の内容・方法の改善策について検討を進める予定である。本研究では、現職教師(とりわけ初任教師)及び教員養成系学部に在学中の教師志望学生が保持する、理科授業に関する知識・思考・信念の実態を明らかにするとともに、現職教師を対象とした研修や教員養成カリキュラムが、理科授業に関する彼らの知識・思考・信念の形成・変容に与える影響について考察することを通して、理科教師の専門的力量の向上を目指した教師教育の改善のための示唆を得ることを目的とした。本年度は4カ年計画の第1年次であり、小学校および中学校の初任教師8名(正規採用1年目2年目)の理科授業を観察し、その授業をビデオカメラなどで記録するとともに、教員養成課程在学時及び現時点での理科授業の構想と実践に関する初任教師の考えや、理科授業の専門的力量の向上に寄与した初任者研修や教員養成カリキュラムの内容等に関するインタビュー調査を行い、ミニディスクなどに記録した。また、教員養成課程に在学している学生を対象とした質問紙調査を実施するとともに、教育s実習における教壇実習を観察し、ビデオカメラなどを用いて記録した。そして、以上のインタビュー調査の記録の文字化や、質問紙調査の回答結果のコンピュータへの入力などを含めたデータ処理を行うなどして、初任教師及び教員養成課程で学ぶ学生を対象とした、理科教師としての専門的力量の向上に関する今後の追跡調査のための基礎データを得た。さらに、これらのデータの一次分析を行い、2年次以降の研究のための視点を整理し設定した。なお、教育実習期間における教師志望学生の理科授業イメージの変容や観察・実験観の様態に関する研究を、本研究の開始に先立って実施してきていたが、これらの研究は本研究の内容と密接に関連したものであると考え、本年度の研究内容の一部として追加的に位置づけ、その成果の一部を論文として発表した。

本研究では、現職教師及び教員養成系学部に在学中の教師志望学生が保持する、理科授業に関する知識・思考・信念の実態を明らかにするとともに、現職教師を対象とした研修や教員養成カリキュラムが、理科授業に関する彼らの知識・思考・信念の形成・変容に与える影響について考察することを通して、理科教師の専門的力量の向上を目指した教師教育の改善のための示唆を得ることを目的とした。本年度は4カ年計画の第2年次であり、まず第1に、日米の教員養成における理科教師の専門的力量向上の取り組みを比較検討するために、アメリカ合衆国で取り組まれている理科教師の専門的力量向上の方策について文献等により把握するとともに,理科の教員養成の実態、特徴、課題について米国で現地調査を行った。その結果、例えばミシガン州立大学では、5年制の教員養成プログラムが実施されており、大学と教育実習およびインターンシップの現場との恒常的な連携が教員養成プログラムにおいて実現され、理論と実践の往還を重視した理科教師の養成が目指されていること等が明らかになった。次に、第1年次に引き続き、小学校教師の理科授業を観察し、その授業をビデオカメラ等で記録するとともに、理科授業の構想と実践に関する考え等についてインタビュー調査を実施した。さらに、第1年次に調査を実施した教員養成課程の学生の一部を対象として、追跡的な質問紙調査を実施するとともに、教育実習における教壇実習を観察し、ビデオカメラなどを用いて記録した。そして、これらのインタビュー調査の記録の文字化や、質問紙調査の回答結果のコンピュータへの入力等を含めたデータ処理を行い、教師及び教員養成課程で学ぶ学生を対象とした、理科教師としての専門的力量の向上に関する基礎データを得た。その上で、これらのデータの分析を行い、3年次以降の研究のための視点を整理し設定した。本研究では,現職教師及び教員養成系学部に在学中の教師志望学生が保持する,理科授業に関する知識・思考・信念の実態を明らかにするとともに,現職教師を対象とした研修や教員養成カリキュラムが,理科授業に関する彼らの知識・思考・信念の形成・変容に与える影響について考察することを通して,理科教師の専門的力量の向上を目指した教師教育の改善のための示唆を得ることを目的とした。本年度は4カ年計画の第3年次であり,第1年次及び第2年次に引き続き,現職教師の理科授業を観察し,その授業をビデオカメラ等で記録するとともに,理科授業の構想と実践に関する考え等についてインタビュー調査を実施した。さらに初等教育教員養成課程の学生を対象として,追跡的な質問紙調査を実施するとともに,教育実習における教壇実習を観察し,ビデオカメラなどを用いて記録した。そして,これらのインタビュー調査の記録の文字化や,質問紙調査の回答結果のコンピュータへの入力等を含めたデータ処理を行い,現職教師及び初等教育教員養成課程で学ぶ学生を対象とした,理科教師としての専門的力量の向上に関する基礎データを得た。また,初等教育教員養成課程の学生を対象とした追跡調査の結果の一部を分析し,理科の授業観と教師観の様態とその変容について検討した。
可溶性フタロシアニンを用いた塗布型有機薄膜太陽電池の膜内結晶性制御による高効率化

可溶性亜鉛フタロシアニン(ZnPc-TB)をドナー材料に用いた太陽電池の作製条件の検討及び素子構造の設計指針を確立することを目的として研究を行った。ITOとZnPc-TB層の間にZnOを挿入層として挿入した逆構造型太陽電池では,従来型素子と比較してZnPc-TBの光電流生成への寄与が増加することがわかった。さらにエネルギー変換効率を向上させるためにZnPc-TB:PCBMバルクヘテロ接合型太陽電池(ITO/ZnO/ZnPc-TB:PCBM/MoO3/Ag)を作製した結果,4.5×10-2 %まで変換効率を増大させることができた。種々の有機溶媒を用いて,可溶性亜鉛フタロシアニン塗布膜の作製およびそれらを光吸収層に用いた太陽電池を作製し,以下の結果を得た。1.可溶性亜鉛フタロシアニン塗布膜の作製2.太陽電池の評価種々の有機溶媒を用いて塗布膜の作製を行い,結晶性薄膜を得ることに成功した。結晶性薄膜を光吸収層に用いた太陽電池では,分子がランダムに配向した薄膜を用いた太陽電池と比べて約28倍光電変換効率が向上した。1.フタロシアニン塗布膜とペリレン蒸着膜を用いた太陽電池のデバイス特性向上:H27年度に研究した可溶性亜鉛フタロシアニン(ZcPc-TB)塗布膜を用いた太陽電池(ITO/ZnPc-TB/PTCBI/In/Al)では,0.0043%のエネルギー変換効率しか得られなかった。今年度は,まず有機膜表面のAFM観察を行った。p型層であるZnPc-TB薄膜の表面粗さは0.2 nmであったのに対して,n型層であるPTCBI薄膜の表面粗さは1.6 nmであり,n型層の表面粗さがキャリア輸送に不利に働くことで変換効率が低い値に留まっていることが示唆された。そこで,PTCBIとよく似たペリレン系分子であるPTCDI-C8をn型層に用いたところ,0.020%の変換効率が得られ,PTCBIを用いた場合と比べて約4.6倍変換効率が向上した。2.亜鉛フタロシアニン二核錯体を用いた太陽電池の作製:共同研究者が合成した新規材料である亜鉛フタロシアニン二核錯体(ZnPc2)をp型層に用いた太陽電池の光電変換特性を調べた。ITO/ZnPc2/PTCBI/In/Alは0.00049%の変換効率しか得られなかったが,2種類のフタロシアニンをブレンドした太陽電池(ITO/ZnPc2:ZnPc-TB(20 wt%)/PTCBI/In/Al)では0.060%の変換効率を示し,大幅に効率が向上した。3. ZnPc-TBを用いた逆構造型太陽電池の作製:高耐久性と高い変換効率を併せ持つ太陽電池素子を実現するため,逆構造型バルクヘテロ接合型太陽電池を作製した。素子構造はITO/ZnO/ZnPc-TB:PCBM/MoO3/Agであり,0.01 %の変換効率が得られた。可溶性亜鉛フタロシアニン/ペリレンヘテロ接合型太陽電池では,n型のペリレン分子をPTCBIからPTCDI-C8に変更することで光電変換効率が大幅に向上することがわかった。また,亜鉛フタロシアニン二核錯体とZnPc-TBとのブレンド膜太陽電池では,単体の分子を用いた場合と比べて大きく変換効率が向上することを明らかにした。ドナー/アクセプター材料に可溶性分子を用いた逆構造型太陽電池では,ZnPc-TB/PTCBIへテロ接合型太陽電池よりも高い変換効率が得られた。可溶性亜鉛フタロシアニン(ZnPc-TB)をドナー材料に用いた逆構造型太陽電池の光電変換特性を調べ,以下の結果を得た。また,ZnPc-TB:PCBMを溶解させる溶媒をクロロホルム(CF),CF:クロロベンゼン(CB)(体積比3:1),ジクロロメタン(DM)に変えたときの光起電力特性への影響を調べた。その結果,CF,CFとCBの混合溶媒,DMを用いた場合での変換効率はそれぞれ,2.3×10^{-2}%,3.9×10^{-2}%,4.5×10^{-2}%となり,DMを用いて作製した素子が最も高い変換効率を与えることがわかった。今後,結晶性の制御と合わせて膜厚制御も行い,それらが太陽電池特性に与える影響を調べる予定である。また,種々の置換基を付加した単量体/2量体フタロシアニンの結晶性薄膜を用いて塗布膜太陽電池を作製し,結晶性の向上や光吸収波長領域の増大を通して光電変換効率の向上を試みる。

亜鉛フタロシアニン二核錯体(ZnPc2)とZnPc-TBとのブレンド膜太陽電池において大幅に変換効率が向上した原因を調べるため,薄膜表面のAFM観察やX線回折測定を行う。さらに,ZnPc2に対するZnPc-TBのブレンド比を変えた太陽電池を作製し,ブレンド比がデバイスパラメーターに与える影響を明らかにする。また,ZnPc-TBを用いた逆構造型太陽電池については,各層の膜厚の最適化やバルクヘテロ層へ他の有機色素をブレンドすることにより,更なる光電変換効率向上を目指す。有機半導体デバイス
セリウム・ルテニウム2の磁場中超伝導相と希土類・ルテニウム2の電子状態

本研究に於いては、立方晶ラーベス相の結晶構造を持つCeRu_2超伝導相の研究として(1)圧力効果、(2)トンネル分光、(3)Ce_<1-×>R_×Ru_2(R=La,Gd)擬二元系の帯磁率などの基礎測定等を行い、(4)常伝導状態の物性測定として熱電能、磁化、電気抵抗、マグネトレジスタンスなどの測定を行った。試料は、CeおよびR化合物をプラズマ溶解により作成し残留抵抗比22程度の純良な多結晶試料を得た.(1)圧力効果は1.1メガパスカルまでの圧力領域、4.2Kから10Kまでの温度領域で、交流帯磁率の温度依存を測定することによって超伝導転移点の圧力依存を得た。(東北大学に出張、出張旅費)特筆すべき結果は、約0.5ギガパスカルを境として転移点は圧力増加に伴って直線的下降から突然直線的上昇へと転ずる事である。この振る舞いは圧力により超伝導状態が一次転移的に状態を変えることを示し、CeRu_2は磁場だけでなく圧力によっても超伝導状態を変化させる興味ある物質である事が判明した。(2)トンネル分光は広島大学浴野稔一博士の協力により行った。現在のところ、超伝導状態には転移点も高く、極めて強相関を示す部分と、BCS的普通の振る舞いをする部分とが発見され、興味深い結果を得ている。(3)擬二元系Ce_<1-×>R_×Ru_2では、特にGdを10%程度加えた試料では強磁性相関と超伝導相関が共存する結果を得ており、今後の研究が興味深い。(4)常伝導状態の物性測定として磁場中熱電能測定装置を完成させた。(購入したスーパーデジタルボルトメーターおよびナノボトルプリアンプはほとんどすべての測定に重用されたが、特に熱電能装置では威力を発揮した。)備品の購入等により精度を上げた実験が行われ、電子電子相関が支配的な温度領域は約40ケルビンまでであること。室温以下全温度範囲でマグネトレジスタンスは正であること。CeRu_2とLaRu_2のフェルミ面は全く異なり、CeRu_2がKondo状態にあることを示す。
琵琶湖における全循環欠損が生態-物質循環系に及ぼす影響に関する観測・理論的研究

地球温暖化の進行に伴い、琵琶湖周辺の気温は過去20年間に約1°C上昇した。これは地球全体の平均値より5倍大きい。このような急激な気温上昇は、結果として琵琶湖周辺の気候を単調かつ安定なものに変えつつある。それに伴って、琵琶湖の深水層でも変化が生じている。平均水温の上昇や、溶存酸素濃度の低下、pHの変化、硝酸態窒素の増加、イサザの漁獲量の低下、塩素イオン濃度の上昇などが挙げられる。このような変化の相互相関はまだ明らかではないが、何らかの有意な関係があることが示唆された。琵琶湖深水層における酸素消費速度を高精度ウィンクラー法によって計測した。それによると、酸素消費速度は冬期に最大となり、828μg/L程度で、夏期には減少した。この値は、見かけの酸素消費速度とほぼ同じであった。2001年2004年にわたって琵琶湖北湖の深水層で、自記式の酸素計を用いて溶存酸素濃度を計測してきた。2002年の冬は暖冬で、酸素濃度の回復が十分ではなかったので、その年の秋には、溶存酸素濃度が2mg/L以下になった。2003年の冬は寒く雪が多かったので、酸素濃度の回復が十分で、秋の酸素濃度の低下も小さく5mg/L以上であった。このように冬の気温が十分に低ければ、多くの量の酸素が供給されるので、酸素消費速度が著しく大きくならなければ低酸素にはならない。2004年の冬は暖冬で、全循環が2月までずれ込み、飽和酸素濃度も100%まで回復せず、あきらかな全循環欠損が発生した。このことは、秋に酸素濃度が低くなる可能性があるので注意深い観測が必要である。全循環による深水層の酸素供給のしくみを、琵琶湖および同程度のサイズの湖沼において比較検討を行なった。それによると、琵琶湖においては、冬期の冷たい河川水による酸素供給が大きな比重を占めているが、近年の地球温暖化によって、酸素供給量が減少していることがわかった。また、深水層における有機物の増加によって、酸素消費量も増加傾向にあり、今後、さらに注意深い調査研究が必要である。同程度の湖沼として、中国雲南省にある撫仙湖、スイスにあるレマン湖のデータを解析した。撫仙湖周辺では、1995年頃から冬期の気温が上昇し、冬の全循環が不完全となる、いわゆる全循環欠損が始まっている。これによって、深水屑の酸素濃度が冬期に回復しない状況が進行しており、冬でも深い場所(水深150m以深)では、酸素濃度が2mg/L以下であった。一方、レマン湖の場合はさらに深刻で、1970年頃より全循環欠損が進行してきており、年間平均酸素濃度が2mg/L以下の低酸素化状況が多発・長期化してきていることがわかった。最近では、13年間低酸素状態が継続したが、1999年に突如全循環が起こり、深水層の酸素濃度が回復した。このように、突然、全循環が活発化する要因については現在調査中であるが、琵琶湖の酸素濃度の将来変化を考察する上で、非常に興味深い結果であると思われる。さらに、雲南省・チベット高原・青海省にある高原湖沼の調査も実施した。このことから、中国高原地帯で、地球温暖化に伴う湖沼の急激な変化が確実に進行しつつあり、その影響が琵琶湖にも及んでいる可能性が確認できた。琵琶湖の場合は、温暖化の影響による酸素供給の阻害と、富栄養化による酸素消費の拡大という、二つの大きな問題を抱えているだけに、十分注意する必要性がある。研究成果については、現在、論文の形でまとめているが、初年度ということもありまだ公表はできていない。

1985年以降、琵琶湖と同じ程度のスケールを有する湖沼で、全循環欠損が顕著になってきている。例えば、スイスとフランスの間に位置するレマン湖や、中国雲南省にある撫仙湖などである。レマン湖では、1970年頃より低酸素化状態が恒常的に発生し、長期化する様相を見せている。撫仙湖では、1995年頃より急激に低酸素化が進行し、冬期であるにもかかわらず無酸素状態が観測された。さらに大きな湖沼であるアフリカのタンガニーカ湖でも無酸素化層が拡大してきており、漁獲量に影響が出ている。琵琶湖においても同様な傾向が見られ、冬期の全循環が抑制されつつあることがわかった。このような湖沼における全循環欠損は、深水層における低酸素化をもたらし、湖内の栄養バランスをくずし、結果的に生態系に大きな影響を及ぼす。酸素濃度が減少すると、湖底から窒素やリンなどの栄養塩だけでなく、硫化物なども溶出してくる。また、琵琶湖の水深40m以深に生息するイサザという魚の急激な減少も、低酸素化状態が影響している可能性が高いようである。地球温暖化の影響は、湖の滞留時問にも影響をあたえてきおり、流入負荷の増大とも関連して、湖内の塩素イオンや全窒素、COD、シリカなどが上昇してきている。我々は、流体に関する3次元数値シミュレーションや生態系モデルの開発も行なってきており、詳細な調査とも補完しながら、全体としての琵琶湖環境を記述したいと考えている。平成15年度は、以下の研究を実施した。(1)3次元数値シミュレーションモデルの開発琵琶湖北湖における3次元数値シミュレーションモデルを開発し、成層期と循環期の異なった状況での流動場の予測を行った。特に、全循環が発生する過程と、河川水の流入について詳細な検討を行ったところ、冬期における姉川の水は密度流となって湖底に沿って北周りで広く湖底に広がるのに対し、安曇川の水は直接的に最深部へ流入することがわかった。このことは、琵琶湖深水層における冬期の酸素回復過程を予測する上で重要な知見である。(2)湖底酸素濃度の回復過程の解明と現状湖底に自記式の酸素計を設置して、平成13年から平成16年にかけて、冬期における酸素濃度の変化を計測した。また、自律型潜水ロボット「淡探」を用いて、湖底に生息する生物の個体数密度を計数した。これによると、平成13年から14年にかけての冬は暖冬で、酸素の供給が十分でなく、その年の10月には湖底付近の酸素濃度は2mg/L以下となった。平成14年から15年の冬は比較的寒く、湖底には十分に酸素が供給され、その年の12月でも酸素濃度は4mg/L以上あった。両年の12月に淡探を用いて調べたヨコエビの個体数密度は、平成15年12月のほうが平成14年12月の約10倍であった。この違いは、酸素濃度の違いによるものと思われる。一方、平成15年なら16年にかけての冬は、近年にない暖冬で、16年2月の平均気温は過去最高であった。湖底付近の酸素濃度の回復時期は遅く、また、平成14年-15年に100%まで回復した飽和酸素濃度も、平成16年には80%程度しか回復しなかった。このことは、平成16年秋の年最低酸素濃度が従来にないくらい下がる可能性を示唆しており、注意深い監視が必要であることがわかった。
古代都城造営における造瓦体制の復元的研究

本研究の目的は、藤原宮・平城宮造営に伴う物資の生産・供給の実態を、瓦生産を通して解明することである。藤原宮・平城宮や瓦窯出土瓦から瓦の製作技法を把握し、都城の瓦生産を支えた各造瓦所の技法的特徴や生産年代を明らかにした。また、藤原宮の瓦生産は、それぞれの瓦窯が大量生産や良質な瓦を生産するといった役割をもち、計画的に生産されていたことを指摘した。本研究によって、都城の造瓦体制がこれまで想定されていた以上に、大量生産を見据えた強固なものであったことを明らかにした。研究初年度となる本年度の研究計画は、藤原宮所用瓦窯および藤原宮出土瓦のデータ収集から着手する予定であったが、奈良文化財研究所では、2014年12月にかけて平城宮所用瓦窯のなかでは最大規模の瓦窯と考えられている中山瓦窯を発掘する機会をえた。この発掘成果を受けて、当初の予定を変更し、2年目に予定していた平城宮所用瓦窯のデータ収集に先に着手し、発掘調査で出土した瓦や以前に奈良文化財研究所において調査した中山瓦窯出土瓦に関して、胎土の観察や製作技法に関する分析を進めた。そのなかで、中山瓦窯のなかでも、製作技法は多くのバリエーションがあることが把握できた。とりわけ、平瓦は粘土板桶巻き作りと、一枚作りの両方の製作技法が中山瓦窯でおこなわれていたことは、奈良時代の瓦製作技法の変遷をさぐるうえでも重要である。また、中山瓦窯のほかに、平城宮の瓦窯として、主に奈良時代前期の瓦窯を対象とし、歌姫西瓦窯、瀬後谷瓦窯の瓦を実見し、製作技法や胎土に関する観察、データ収集をおこなった。平城宮所用瓦窯や、平城宮から出土した瓦は膨大な量であり、今後も継続してデータ収集をおこなう必要がある。さらに、東大寺仏餉屋出土の平城宮式軒瓦を整理する機会を得たことで、平成28年度以降に着手予定であった寺院との比較研究についても一部着手することができた。2年目となる2015年度は、1平城宮所用瓦窯である中山瓦窯における瓦生産の実態の把握、2藤原宮における遠隔地の瓦窯の生産様相の把握、3藤原宮から平城宮にいたる瓦生産の共通性と違いという主に3つの視点を中心に研究を進めた。1に関しては、奈良文化財研究所による1972年の中山瓦窯の発掘調査出土瓦磚、および採集瓦について、軒瓦の型式照合や製作技法等の再検討を行った。その結果、中山瓦窯では多様な軒瓦が生産され、かつ製作技法に関してもバラエティーがあることを再確認した。この成果に関しては、2016年6月刊行予定の『奈良文化財研究所紀要』で報告する。2に関しては、主に淡路島、徳島県、香川県に分布する7世紀の瓦窯の現地踏査をおこない、また、藤原宮所用瓦を生産した兵庫県洲本市土生寺瓦窯、香川県三豊市宗吉瓦窯では出土瓦の調査をおこなった。特に宗吉瓦窯については、藤原宮所用軒瓦と在地の寺院所用である山田寺式軒瓦や川原寺式軒瓦との間には製作技法には共通点があるものの、焼成や色調に違いがある可能性があることが確認できた。2に関しては、2016年度も継続して調査を行いたい。3に関しては、藤原宮の瓦工人が平城宮の瓦生産に関与したかという問題に関わる。そこで、平城宮出土の藤原宮式軒瓦の再検討をおこない、分布状況から現時点では藤原宮の瓦窯から平城宮へ直接瓦を供給した様相は確認できないことがわかった。そのうえで、2013年度の中山瓦窯の発掘調査では藤原宮所用瓦6281Bが出土しており藤原宮の瓦窯から平城宮の瓦窯への瓦笵の移動があること、製作技法の共通性から、大和郡山市内山・西田中瓦窯の瓦工人が中山瓦窯での瓦生産に関与している可能性を指摘した。この成果は、奈良文化財研究所主催の第117回公開講演会や、第360回帝塚山大学市民講座等で広く一般に公開した。藤原宮から平城宮にいたる瓦作りの移り変わりを広くみることができたことは2015年度の成果である。藤原宮の瓦工人が、平城宮の瓦造営にどう関わったのかということを生産地である瓦窯からと、供給地である藤原宮・平城宮内両方から検討を行うことができた。また、本研究の成果の一部を、公開講演会や市民講座等で一般に公開することもできた。これに加え、奈良時代前半を中心とする平城宮の一大生産地である中山瓦窯出土瓦磚の再検討をし、その成果を公表した。このことによって、奈良時代の瓦研究の進展に資することができたと考えている。藤原宮の瓦に関しては、2015年度は遠隔地の瓦窯を中心に調査をすることを予定していた。四国、淡路島については調査を行ったものの、近江、和泉に関しては調査をすることができなかった。このことに関しては今年度に調査を実施する予定をしている。本研究は、古代都城造営における物資の生産・供給に関するシステムの一端を、瓦を通して解明するものである。3年目となる2016年度は、藤原宮の瓦について、主に以下の3点に着目して研究を進めた。1.藤原宮の各瓦窯の製作技法の特徴を明らかにすること。軒瓦の製作技法を手がかりに、丸・平瓦にまで対象を広げて各瓦窯の製作技法の把握につとめた。

丸・平瓦については膨大な量にのぼるため、大垣外濠等、出土状況が良好な遺構に絞って調査を進めている。これらについては今年度も継続し、各瓦窯の藤原宮への瓦供給の実態についてさらに検討を進める。2.藤原宮の各瓦窯の生産量に関わるデータを収集すること。データは軒瓦をもとに収集したが、藤原宮出土のほかにも藤原宮の瓦は平城宮にも運ばれ再利用されているため、平城宮出土藤原宮式軒瓦についてもデータを収集した。その結果、藤原宮所用瓦における遠隔地の瓦窯の製品の割合が予想以上に少なく、藤原宮は一貫して大和の瓦窯が生産の主力を担っていた可能性が高いことが判明した。これらの成果については、1の成果の一部ともあわせ、2017年刊行予定の早稲田大学考古学会誌『古代』特集号において公表する。3.藤原宮の瓦生産と瓦窯構造の変化について検討すること。瓦窯構造の変遷において、藤原宮の瓦窯は画期のひとつである。特に藤原宮の日高山瓦窯1号・4号窯は、奈良時代後半以降普及する平窯の初現であり、効率よく大量生産をおこなうために瓦窯も改良されたと考えられる。今年度は藤原宮の各瓦窯の規模や形態等の分析をおこない、消費地からみた瓦窯構造の変化について検討をおこなった。これについても公表する準備を進めている。今年度は、藤原宮の瓦窯について集中的に検討をおこない、製作技法や生産量の把握など、都城の造瓦体制に関わる成果をあげることができた。ただし、藤原宮の瓦に関するデータ収集に時間がかかり、平城宮の出土瓦の製作技法等については、平城宮出土藤原宮式以外は検討することができなかった。この点でやや遅れていると判断した。本研究は、古代都城造営における物資の生産・供給に関するシステムの一端を、瓦を通して解明するものである。これまで藤原宮と平城宮の造瓦体制について、瓦の製作技法を中心にデータを収集し、それをもとに研究をおこなってきた。最終年度である2017年度は、これらの成果を生かしつつ、藤原宮から平城宮へと造瓦技術や生産体制がどのように移行したのかという視点で研究を進めた。その結果、以下の知見をえることができた。ひとつめは、藤原宮の瓦窯は、平城宮には直接瓦を供給していないことが、平城宮における藤原宮式の分布状況からほぼ確実となったことである。したがって、藤原宮の造営終了とともに、藤原宮の瓦窯も操業を停止し、平城宮の瓦はすべて平城宮造営にともなって新設された奈良山瓦窯群で生産されたものとおもわれる。次に、平城宮の瓦生産初期段階の瓦窯である奈良市中山瓦窯の瓦は、製作技法の特徴から大和郡山市西田中・内山瓦窯の瓦工人の関与が認められ、従来から指摘されていたように、藤原宮の瓦工人の一部が平城宮の瓦生産にたずされっていた可能性が高い。また、中山瓦窯の瓦窯構造に関しては、西田中・内山瓦窯よりも、むしろ橿原市日高山瓦窯や高台・峰寺瓦窯と共通性があり、これらの瓦窯の瓦工人が関与した可能性も考えられる。このように、藤原宮から平城宮への移行を、具体的な瓦製作技法や瓦窯構造から、その系譜を明らかにできたことは大きな成果と考えている。また、都城の瓦生産を考えるには、瓦だけでなく瓦を焼成した瓦窯からの視点も不可欠であることを痛感した。本研究により、今後の自身の都城の瓦生産という研究課題を展開させるうえでひとつの方向性を得ることができた。なお、これらの成果については、第14回窯跡研究会にて報告し、論文として公表した。本研究の目的は、藤原宮・平城宮造営に伴う物資の生産・供給の実態を、瓦生産を通して解明することである。藤原宮・平城宮や瓦窯出土瓦から瓦の製作技法を把握し、都城の瓦生産を支えた各造瓦所の技法的特徴や生産年代を明らかにした。
枯草菌蛋白質分泌過程におけるSPR・SPR受容体系とSec分泌系との相互作用

(1)枯草菌におけるα-アミラーゼ、プロテアーゼ、セルラーゼなどの有用酵素類を大量に分泌生産する過程でSRP様粒子がどのような働きをしているかを分子生物学的に明らかにするためにSRPの構造と機能を解析した。シグナル認識粒子は主にヒトやイヌの細胞で研究されてきた。ヒトSRPの構成成分であるSRP 7S RNA、SRP54蛋白質の枯草菌での相同物質としてscRNA(small cytoplasmic RNA)、およびFfhが枯草菌の蛋白質分泌に必須であることを明らかにし、scRNAのドメインIV部分でFfhが結合していることが明らかになったので、さらにscRNAドメインI、II部分にはDNA結合蛋白質HBsuが結合しており、HBsuもまた蛋白質分泌に必須の因子であることが分かった。(2)枯草菌における蛋白質分泌カスケードを解析するためにSRP様粒子、SRP様粒子構成成分Ffh、およびSecA蛋白質による分泌蛋白質前駆体の認識をin vitroで解析した。枯草菌FfhおよびsecA蛋白質はそのC末端に6xHisタグを導入して、発現・純化する。また分泌蛋白質融合体(5種類の異なる分泌蛋白質シグナルペプチド部分とβ-ラクタマーゼ完成型酵素部分との融合体)は大腸菌SecAts変異株と宿主として利用し、42°Cで発現させ、純化した。これらをin vitroで反応させた後、SRP、Ffh、SecAと分泌蛋白質前駆体とが複合体を形成していることを免疫沈降法および化学架橋剤EDACによる方法で解析した。さらに分泌蛋白質前躯体の細胞膜へのtargetingと膜通過におけるFfh、SRP受容体、SecAの働きを解析し、分泌カスケードは前駆体はまずFfhと結合し、SecA・Ffh前駆体蛋白質の三者複合体を作って、膜を通過すると予想した。これらの結果を基礎に枯草菌における高い蛋白質分泌系がSRP-SRP受容体系とSec蛋白質系の共同作業によっていることを明らかにした。枯草菌はα-アミラーゼやプロテアーゼなどの有用酵素を大量に分泌生産する能力を持っている。工業的に大量生産され、社会的に利用されているデンプン糖化用α-アミラーゼや洗剤用プロテアーゼ、セルラーゼは本菌および類縁菌によっている。これらの高い蛋白質分泌能を利用して、ヒト・インターフェロン、血清アルブミン、ワクチン等の分泌生産が可能と考えられた。しかしこれらのものは合成・分泌過程で分解され、培地中に蓄積されなかった。そこで枯草菌における蛋白質の分泌過程を解析し、分泌過程をヒト細胞等における系に改変することを最終目的として研究している。ヒトすい臓細胞など高等真核生物の蛋白質分泌過程では新たにリボソーム上で合成された分泌蛋白質前駆体のシグナルペプチドを認識.運搬にはSRP・SRP受容体系が主要な働きをして居り、ER膜の通過にはSec61蛋白質群が関係する。一方これまでに最も良く研究されている大腸菌ではSec蛋白質群が翻訳を完了した分泌蛋白質前駆体を認識.運搬・膜通過されることが示されてきた。枯草菌ではSec蛋白質群のうち、SecA、SecY、SecEが解析されている。また最近明らかになった枯草菌ゲノムの解析からSecD、SecFもその存在が推定された。しかしSecGはまだ明かではない。枯草菌における高い蛋白質分泌がSRP・SRP受容体系とSec蛋白質群の共同作業のよることを明らかにすることができた。(2)大腸菌β-ラクターゼ、OnpA、枯草菌分泌蛋白質

アルカリ性プロアーゼ、BPB5、好アルカリ性Bacillus由来CGTaseのシグナルペプチドと完成型β-ラクターゼとの融合蛋白質をコードする遺伝子を作成して、分泌融合蛋白質前駆体を調整して解析したところ、Ffhは単独でこれらの前駆体と結合できること、またSecAも前駆体と結合できるか、Ffhを加えるとSecAの結合能が増大することを明らかにした。枯草菌に見られるα-アミラーゼやプロテアーゼなど有用酵素の高い蛋白質分泌能はSRP・SRP受容体系とSec蛋白質分泌系の共同作業によって初めて可能になると考えられる。新たに合成された分泌蛋白質前駆体はそのN末端に存在するシグナルペプチド部分でSRPを構成するFfh蛋白質によって認識され、SRP受容体と結合し細胞膜へ運搬され、Sec蛋白質群から構成される細胞膜上の蛋白質分泌装置によって膜を通過し、培地中へ分泌されると予想される。このカスケードを解明するために、基質である前駆体蛋白質をコードする遺伝子を組み換え技術で構築した。シグナル配列部分は大腸菌β-ラクタマーゼ(Bla)、外膜蛋白質OmpA、枯草菌分泌蛋白質アルカリ性プロテアーゼ(AprE)、枯草菌胞子形成蛋白質ペニシリン結合蛋白質5゚(PBP5゚)、好アルカリ性バチルスBacillus sp.#1011サイクロデキストリン合成酵素(CGTase)を用いた。次に完成型酵素部分はβ-ラクタマーゼを使用し、C末端にはNi-NTA力ラムによって簡単に純化できるようにHig・Taqを導入した。得られた融合遺伝子をBlaH6、OmpA-BlaH6、AprE・BlaH6、PBP5゚・BlaH6、CGT-BlaH6とした。これらの融合遺伝子を大腸菌SecA条件変異株に導入し、IPTGによって遺伝子を誘導発現させた。その結果、許容条件では完成型酵素を、また非許容条件では前駆体蛋白質を生産するので、これらをNi-NTAカラムで純化し、95%以上の純度の標品を得た。一方枯草菌SecAおよびFfhを純化し、精製した。得られた標品を用いたin vitro系で、SecA、Ffhは5種類の全ての融合蛋白質前駆体とは複合体を形成するが完成型蛋白質とは複合体を形成しないことを明らかにした。またSecA・前駆体の複合体の形成をFfhが促進されることがわかった。そこで、前駆体はまずFfhと複合体を形成し、前駆体はSecAに引き渡されるというカスケードが考えられた。(1)枯草菌におけるα・アミラーゼ、プロテアーゼ、セルラーゼなどの有用酵素類を大量に分泌生産する過程でSRP様粒子がどのような働きをしているかを分子生物学的に明らかにするためにSRPの構造と機能を解析した。シグナル認識粒子は主にヒトやイヌの細胞で研究されてきた。ヒトSRPの構成成分であるSRP7SRNA、SRP54蛋白質の枯草菌での相同物質としてscRNA(small cytoplasmic RNA)、およびFfhが枯草菌の蛋白質分泌に必須であることを明らかにし、scRNAのドメインIV部分でFfhが結合していることが明らかになったので、さらにscRNAドメインI、II部分にはDNA結合蛋白質HBsuが結合しており、HBsuもまた蛋白質分泌に必須の因子であることが分かった。