hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
結晶表面における単層カーボンナノチューブのエピタキシャル配向成長

単層カーボンナノチューブは、その優れた電子物性と規則的な一次元ナノ構造から将来のナノエレクトロニクスへの応用が期待されている。本研究では、我々が見出したサファイア単結晶基板上での水平配向成長を発展させることを目的として、配向メカニズム、ナノチューブの構造への影響、そしてデバイスの作製と評価を中心に検討を行った。その結果、サファイアの結晶面に依存した直径・カイラリティ分布の変化、一方向への配向成長といった基礎的に重要な知見を得るとともに、デバイス応用への有用性を実験的に示すことができた。単層カーボンナノチューブ(以下,SWNTと略す)は、ユニークかつ理想的な一次元電子系を与えることから大きな注目を集めている。さらに、SWNTの優れた電気的・機械的・熱的性質から多様な応用が提案されている。特に、ナノスケールの電界効果トランジスタ(FET)、フレキシブルFET、透明金属電極、NEMSのパーツといったナノエレクトロニクスへの応用が期待されている。しかしながら、SWNTはカイラリティによって電子構造が変化し、半導体的にも金属的にもなるという性質を有するため、上記のナノエレクトロニクスの応用を展開していくためにはSWNTの特性を制御して作り分ける、もしくは分離することが非常に重要であると考えられている。本研究では、これまでに我々が見出したサファイア単結晶表面でのSWNTの配向成長を発展させて、SWNTのエピタキシャル成長を実現し、立体構造や電子構造を高度に制御することを目的として研究を行っている。本年度は、SWNTの成長効率を高めるため、助触媒や水による触媒活性の向上を検討し、Mo助触媒がSWNTの成長密度を向上させることを明らかにした。また、偏光ラマン測定を通じて、サファイア上に配向成長しているのがSWNTであることを確認するとともに、その配向方向や純度、金属・半導体の特性に関する知見を得た。さらに、制御されたステップ・テラス構造をサファイア表面に作り出し、その配向への影響を調べたところ、単一原子ステップではサファイアの原子配列の方向に、二原子ステップ以上ではステップの方向に成長するという興味深い現象を見出すことに成功した。この現象を利用することで、SWNTからなる複雑かつ高度なネットワークが実現できる可能性を拓いたといえる。なお、現在は実際にFETを作製して、その電子輸送特性の評価も進めている。上記の知見は、SWNTの成長制御に関する重要な方向性を与え、今後のLSIのための超小型FETやフレキシブルFETなど将来の高機能な電子デバイスへの発展に大きな寄与をするものと期待される。単層カーボンナノチューブ(以下,SWNTと略す)は、リソグラフィ技術では実現できないほど微小な規則構造を有し、優れた電気的・機械的特性を示すことから、電界効果型トランジスタや透明電極、センサーといったエレクトロニクス分野での応用が期待されている。これらの応用のためにはSWNTの位置と方向の制御を通じた集積化、ならびにカイラリティや電子構造を制御した合成法の開発が必要である。本研究では、これまでに我々が見出したサファイア単結晶表面でのSWNTの配向成長を発展させ、SWNTのエピタキシャル成長を実現し、その構造を高度に制御することを目的として研究を行っている。本年度は、まずSWNTの配向成長のメカニズムを明らかにするために、炭素同位体(<12>^C,<13>^C)を利用した成長過程の可視化を試みた。今回、新たにウェット触媒のパターニング法を開発し、所定の位置からSWNTを配向成長させ、そのラマンマッピングを行うことに成功した。その結果、「根元成長」が多く起こっており、SWNTとサファイアとの相互作用が配向成長に重要であることを明らかにした。また、近赤外フォトルミネッセンスとラマン分光測定を通じて、結晶面に依存した直径分布などSWNTの構造に関して非常に興味深い結果を得ることが出来た。さらに、ステップ配向との関連性に関する一連の実験から、SWNTのさらなる構造制御を実現することにも成功した。この他にもSWNTを高収率で得るために、水分添加の影響を化学的な観点から検討し、水の促進効果と酸化メカニズムを明らかにすることもできた。単層カーボンナノチューブ(SWNT)は優れた電子物性と規則的な一次元ナノ構造を有することから将来の電子材料として大きな期待がもたれている。本研究では、SWNTのサファイア単結晶基板上での水平配向成長について、その配向メカニズムの解明とエピタキシャル的相互作用を通じたSWNTの構造制御を目的として研究を進めてきた。ラマン分光と近赤外フォトルミネッセンス分光測定により、水平方向に配向成長したSWNTのキャラクタリゼーションを詳細に行い、サファイア結晶面に依存して直径が変化することを見出した。これは、各結晶面の表面エネルギーの違いにより説明できる。カイラリティにも変化が見られ、サファイアr面上ではアームチェア寄りのSWNTからの発光が強く観察されたのに対して、a面ではジグザグ寄りの発光が強く観測された。

従来、合成方法によらずアームチェア寄りのSWNTからの発光が強く現れることが知られていることから、今回のa面でのジグザグ寄りの発光は非常に興味深く、今後のカイラリティ制御につながる可能性が期待できるものである。さらにSWNTの配向成長についても、ストライプ状の触媒パターンから片方向だけに配向成長する「一方向成長」を見出したことから、結晶面との強い相互作用が明らかとなった。また、エレクトロニクス応用において重要であるシリコン基板上での配向成長の可能性を提示することにも成功した。このように本年度は大きな課題であるナノチューブの集積化と構造制御についていくつかの重要な知見を得ることができた。
ポリケタイド構造修飾酵素の機能解析と新規骨格化合物創製への応用研究

医薬品開発においては材料となる先導化合物の構造多様性の創出が鍵である。我々は、臨床使用される大半の抗生物質を生産する放線菌に注目し、構造多様性の鍵を握る生合成酵素の研究を行っている。本研究では放線菌Streptomyces coelicolor A3(2)株の生産する抗生物質アクロジン生成に関わる酸素添加酵素ActVA-5/ActVBの機能解析を行い、本酵素がキノン骨格形成活性に加えてキノン骨格をエポキシ体に変換する新機能をもつことを明らかにした。ベンゾイソクロマンキノン(BIQ)系抗生物質の基本骨格形成に関わる以下の検討を行った。BIQ系抗生物質アクチノロジン(ACT)生合成において8位の水酸化はActVA-5-ActVBの2成分系酵素が触媒すると考えられてきたが、ActVA5遺伝子破壊体から新規シャント化合物actinoperyloneが単離されたことで本系が6位酸素添加に関わる可能性が示唆されていた。本研究において、関連する遺伝子破壊体(VA-5破壊体、VB破壊体)の代謝プロフィールの精査、並びにActVA5-ActVB組替え精製タンパク系を利用したin vitro酵素反応により、本系には8位水酸化能の他に6位酸化(キノン形成)活性があることを明らかになった。6位酸化には従来からActVA-6の関与が示唆されていたのでActVA-6の組換え精製タンパクも使用してin vitro活性を比較したところ、三環性の化合物に対する酸化活性はActVA-5/ActVBの方がより高効率であることが示された。以上のことから、ACT生合成の6位酸化には2つの代替経路(ActVA-5/ActVB:主要経路、ActVA-6:副経路)が存在することが明らかとなった。ActVA-5は、その相同遺伝子が芳香族ポリケタイド生合成に関わるものしか存在せず、P450等の酸素添加酵素とは全く異なる新規クラスの酸素添加酵素に分類である。本研究が、今後の詳細な触媒機構解明において重要な知見である。研究成果は、国際学術誌に論文発表した。BIQ系抗生物質アクチノロジン(ACT)生合成において8位の水酸化はActVA-5-ActVBの2成分系酵素が触媒すると考えられてきたが、昨年までの研究において、関連する遺伝子破壊体(VA-5破壊体、VB破壊体)の代謝プロフィールの精査、並びにActVA5-ActVB組替え精製タンパク系を利用したin vitro酵素反応により、本系には8位水酸化能の他に6位酸化(キノン形成)活性があることを明らかになった。今年度は、ActVA5-ActVB酵素系のin vitroにおける酵素機能を更に解分したところ、ACT生合成中間体のdihydrokalafungin(DHK)に酸素添加する活性を有することが明らかになった。生成物の各種スペクトルデータからこの酸素添加はナフトキノン部分骨格の炭素-炭素二重結合をエポキシ化する活性であることが示唆された。ACT生合成ではみられない付加的な活性と思われるが、新規骨格形成を目指す観点からは極めて興味深い結果である。また、BIQ系抗生物質メダマイシン(MED)の生鮮菌放線菌Streptomyces sp.AM-7161の形質転換系条件の最適化を行い、実践的なプロトコールとして確立し論文報告した。MEDはC-配糖化結合を有し、非糖部分(アグリコン)の生合成には、ポリケタイド合成酵素による基本炭素骨格合成と修飾酵素群により一連の構造変換が含まれる。新規骨格形成のための酵素発現宿主として本菌株の活用が期待される。Streptomyces coelicolor A3(2)の生産する芳香族ポリケタイド抗生物質actinorhodin(ACT)は、22遺伝子で構成されるact生合成遺伝子クラスターによって生合成される。基本骨格が形成された後、構造多様性に直結する酸化還元・二量化・配糖化などの反応が生合成後期に進行する。後期修飾過程に関わる生合成酵素群の一つActVA-5は、ActVBと共に二成分系モノオキシゲナーゼとして機能し、6-deoxy-dihydrokalafunginの6位酸化・キノン形成を触媒する必須の酵素系であることを明らかにしている。本酵素系には、dihydorokalafungin(DHK)の末端カルボン酸がラクトン環化したkalafaunginを基質とする新たな酸素添加活性を見出しているが、本年度は、反応生成物である2種の化合物を大量に精製し、NMRをはじめとする各種スペクトルから両生成物の平面構造を5,14-epoxykalafungin(epoKAL)と決定することができた。なお、生成物2種は互いにジアステレオマーの関係にあり、基質であるkalafungin(KAL)がエポキシ化される際、酸素原子がKALの訂面re面どちらからでも導入し得ることが示唆された。また、DHKはアルカリ条件下で化学的にepoKAL2種のうち一方のみが生成するが、KALをpyridineに溶解してもエポキシ化反応は進行しなかった。

Pyridine溶液中ではDHKのラクトン化とエポキシ化反応が協奏的に進行すると考えられると同時に、酵素的なKALのエポキシ化とは反応機構が大きく異なると考えられた。現在、生成物2種生成物の絶対構浩を検討中である。
Ｌｙｓ６３型ポリユビキチン化修飾による細胞内シグナル伝達及び発癌機構の解明

ポリユビキチン化は、ユビキチンと呼ばれる低分子量タンパク質が標的タンパク質に鎖状に重合する現象である。ユビキチンの結合様式によって異なるパターンのポリユビキチン鎖が生じ、標的タンパク質に対して異なる生理作用を及す。本研究では、63番目のリジン残基を介して重合するポリユビキチン化(K63型ポリユビキチン化)されたタンパク質を、細胞抽出液から精製する手法を開発した。さらに、レトロウイルスHTLV-1感染が原因である成人T細胞白血病の発症に、K63型ポリユビキチン化が関与する可能性を見出した。K63型ポリユビキチン化は、ユビキチン化標的因子の活性を修飾することにより、様々な細胞内シグナル伝達の制御に関与する。近年、特に細菌及びウイルス感染に対する自然免疫応答、一部の発癌過程において、K63型ポリユビキチン化の重要性が示唆されているが、標的因子やその制御機構については不明な部分が多い。昨年度、研究代表者は、K63型ポリユビキチン鎖(K63鎖)に特異的に結合するTAB2由来K63鎖結合ドメイン(NZF)にGST-tagを融合させたアフィニティーカラムを作製し、細胞抽出液よりK63ポリユビキチン化因子を高濃度に濃縮することに成功した。本年度は、さらに精製の純度の向上、生成量の増大を目的とし、NZFペプチド結合アフィニティーカラムを用いたK63鎖因子精製用HPLCシステムを構築した。このシステムにより、より特異的かつ大量にK63ポリユビキチン化因子の精製が可能となり、これまで困難であった特定のポリユビキチン化タンパク質を精製する方法を初めて確立した。当システムは、ポリユビキチン鎖の結合ペプチドを替えることで、K63鎖以外の特定のポリユビキチン鎖の精製にも応用が可能であることから、ユビキチン化研究の進展に非常に有用なツールと考えられる。また、昨年度、成人T細胞白血病(ATL)ウイルスHTLV-1由来Taxタンパク質がK63型ポリユビキチン化を誘導すること、それがTaxによる転写因子NF-κB活性化に必要なことを見出したが、本年度は、Taxによって誘導されるK63鎖ユビキチン化因子の候補として、IKKα、IKKβを見出した。現在、NF-κB活性化におけるこれら因子のポリユビキチン化の役割について解析を進めている。これらのことは、ATL発症過程でのNF-κB恒常的活性化のメカニズムに対して新たな知見を与え、ATL治療法の開発における新規標的分子の発見に寄与すると考えられる。K63型ポリユビキチン化は、標的因子の活性修飾を介し、様々な細胞内シグナル伝達経路の制御に関与する。特に、自然免疫応答、発癌過程において、K63型ポリユビキチン化の重要性が示唆されているが、標的因子やその活性制御機構については不明な点が多い。昨年度まで、細胞抽出液からK63型ポリユビキチン化因子を精製するために、TAB2タンパク質由来K63ポリユビキチン鎖(K63鎖)結合領域(NZF)を用いたアフィニティーカラムを作製した。さらに、成人T細胞白血病の原因ウイルスHTLV-1由来タンパク質Taxによって誘導されるK63ポリユビキチン化が、転写因子NF-κBの活性化に必要であることを見出し、標的因子としてTax自身、NEMOに加え、新たにIKKα、IKKβを発見した。最終年度の本年度では、アフィニティーカラムを用いて細胞抽出液からK63鎖結合因子の精製、プロテオーム解析を試みたが、予想以上にK63型以外のポリユビキチン鎖の混入がみられた。原因はカラム中のNZFの構造変化にあることをみつけ、構造維持のため亜鉛イオン添加により、K63鎖をより特異的に精製することに成功した。また、本年度では、TaxによるNEMO、IKKα、IKKβのK63型ポリユビキチン化を脱ユビキチン化酵素CYLDによって阻害してもNF-κB活性化に変化はなく、Taxの自己ポリユビキチン化がNF-κBの活性化に重要である可能性を見出した。以上のことから、本研究において、細胞抽出液からのK63型ポリユビキチン化因子の精製法を確立するとともに、成人T細胞白血病発症にはウイルスタンパク質によるK63型ポリユビキチン鎖を介した細胞内シグナル伝達経路の修飾が重要であることが示された。よって、本研究成果は、K63型ポリユビキチン化の生理的役割や発癌等の病態の解明に有用なツールおよび知見を付与すると考えられる。K63型ポリユビキチン化は、標的因子をプロテアソーム分解には導かず、標的因子の活性制御を介して細胞内シグナル伝達の制御に関与する。

特に、細菌やウイルス感染における細胞応答、一部の発癌過程において、K63型ポリユビキチン化の重要性が示唆されているが、ポリユビキチン化標的因子及びその制御機構については未知の部分が多い。そこで、本年度は、K63型ポリユビキチン化タンパク質を特異的かつ簡便に調製する手法の開発を試みた。K63鎖特異的に結合するTAB2由来ユビキチン結合ドメインにGST-tagを結合させたK63鎖結合プローブ(GST-NZF)を、大腸菌タンパク質発現系を用いて調製し、さらにGST-NZFをグルタチオンレジンに結合させアフィニティーカラムを作製した。このGST-NZFカラムを用いて、マクロファージ系Raw274細胞の抽出液からK63型ポリユビキチン化タンパク質の精製を試みた。精製したタンパク質を、K48またはK63型ポリユビキチン鎖を特異的に認識する抗体を用いたwestern blottingにより解析したところ、K63型ポリユビキチン鎖のみが高度に濃縮・精製されていた。したがって、このことはGST-NZFカラムによりK63型ポリユビキチン化タンパク質を特異的に濃縮・調製することができることを示しており、K63鎖タンパク質の大量精製方法を確立することに初めて成功した。現在、LC/MSを用いたプロテオーム解析により、精製されたK63鎖タンパク質の同定を行っている。また、細胞抽出液を用いたセルフリー系で、成人T細胞白血病(ATL)原因ウイルスHTLV-1由来のタンパク質TaxによるK63型ユビキチン化の誘導に成功した。今後、Tax誘導K63鎖タンパク質の網羅的同定を進めいく予定である。本研究では、細胞内におけるK63型ポリユビキチン化因子を大量かつ高純度に精製し、網羅的に解析することにより、自然免疫応答や発癌過程におけるK63型ポリユビキチン化の役割、それによる細胞内シグナル伝達制御機構の解明を目指している。したがって、本研究において、細胞抽出液からK63型ポリユビキチン化タンパク質を特異的かつ高濃度に濃縮する技術の確立が必須であり、最大の目標である。昨年度は、GST-tagを用いたK63鎖タンパク質のアフィニティー精製法の確立を目指し、アフィニティーカラムの作製、細胞抽出液の調製方法、精製・濃縮における塩濃度、pHなどの条件設定を行った。本年度は、昨年度に確立した手法を用い、細胞抽出液からK63型ポリユビキチン化因子を大量に精製し、プロテオーム解析による網羅的解析を試みたが、大量精製の際、予想以上にK63鎖以外のポリユビキチン化タンパク質や他のタンパク質の混入が多く解析が困難であったため、さらに精製・濃縮方法の改良が必要になった。そこで、GST-tagを用いず、K63鎖結合ペプチドを直接カラムに結合させたアフィニティーカラムを新たに作製し、さらにHPLCを用いて、より高純度・高濃縮度でK63化タンパク質を精製するシステムを構築した。このシステムの開発には成功し、その成果を学術論文(PEPTIDE SCIENCE, 2012)として発表したが、システム構築に時間を要したため、本年度完了予定であったK63鎖ポリユビキチン化因子の網羅的解析が遅れることとなった。しかし、すでに現在プロテオーム解析を進めており、次年度には完全に終了する予定である。さらに、本年度はHTLV-1由来TaxによってIKKα、IKKβのK63型ユビキチン化が誘導されることを見出し、新たな研究展開が望まれる発見があった。以上のことから、本年度の研究達成度として、やや遅れていると判断した。
在朝鮮日本人社会における音楽文化受容の一側面ー当時のメディア情報を手がかりにー

本研究の目的は、植民地朝鮮(19101945)における日本人社会の音楽文化受容の一側面について『京城日報』音楽関連記事・広告と、京城放送局(JODK)の音楽プログラムなどの史料を手掛かりに明らかにするものである。このような研究目的の基、前年度に引き続き平成30年度も京城放送局(JODK)音楽プログラムのデータ(19251945年)を求め、抽出作業を進めた。これら両年度の作業を合わせると、全体のデータ入力の半数以上の作業が進められている状況である。今年度の大きな研究実績としては、6年前から準備を進めてきた『京城日報』の音楽関連記事・広告の目録集が韓国で出版されたことである(金志善編『京城日報音楽関連記事・広告目録集』民俗苑、2019年3月)。これにより、当時の音楽状況の実態把握においてより手軽く接近できる環境を作り上げたことで、日韓近代音楽文化・音楽教育関連研究において大きな役割を果たしたと言えよう。次の実績としては、高麗大学校グローバル日本研究院在朝日本人情報事典編纂委員会編『開化期日帝強占期(18761945)在朝日本人情報事典』(ボゴサ、2018年9月)において在朝日本人音楽家、邦楽家、音楽教員、音楽学者など42名に対する執筆を行い、出版されたことである。本事典は、1876年1945年まで朝鮮で活動行った官僚・財経・言論・教育・文化関連の日本人人事約1000名を網羅したもので、そのうち音楽関連人事の多くを執筆したのである。さらに、論文の実績としては、植民地朝鮮の総力戦と歌舞伎に焦点を当て研究を行った論文(査読付き)1本が刊行されており、日本人の朝鮮民謡調査に関する論文は令和元年5月に刊行される予定である。1。本研究の重要資料の一つである京城放送局の音楽プログラムの抽出作業が計画とおりに進んでいることで進展が見えた。2。本研究の一部の成果として『京城日報音楽関連記事・目録集』(民俗苑、2019年3月、734頁)を出版した。3。音楽家、邦楽家、音楽教員、音楽学者など、朝鮮で音楽活動を行なっていた日本人について執筆し、高麗大学校グローバル日本研究院在朝日本人情報事典編纂委員会編『開化期日帝強占期(18761945)在朝日本人情報事典』(ボゴサ、2018年9月、共著:42名担当)が出版された。4。植民地朝鮮で行われていた歌舞伎公演の中、戦時期の総力戦において歌舞伎公演が果たした意義について考察した論文「植民地朝鮮の総力戦と歌舞伎ー中村吉右衛門と市川猿之助の慰問巡業を中心にー」(『翰林日本学』第32集、翰林大学校、203230頁、2018年5月、査読付)が刊行された。5。植民地朝鮮において日本人音楽学者の兼常清佐と作曲家の石川義一の朝鮮民謡関連調査内容を精密に検討し、彼らは朝鮮民謡についてどのような認識を持っていたのかを明らかにし、その調査が持つ意義について考察した論文「植民地朝鮮における朝鮮民謡の音楽的試論ー兼常清佐と石川義一の民謡調査を中心にー」(『韓国朝鮮文化研究』第17号、東京大学大学院、印刷中、2019年5月、査読付)を執筆し、令和元年5月に刊行予定をしている。1。平成2930年度の抽出作業と同様の手順で分析作業を継続。2。研究成果の一部である『京城日報音楽関連記事・広告目録集』のうち、レコード関連広告を『資料集』として出版するために整理作業に取り込む。3。研究目的に示した課題解明に取り込む→1メディア情報から浮かび上がった音楽の特徴解明2植民地朝鮮で活動を行った音楽家の活動実態解明3各音楽種類ごとの演奏の場の特徴を明らかに4「日本人社会」と「音楽」の関係性究明。4。これまでの成果を音楽関連学会や韓国朝鮮史関連研究会等において研究発表、論文執筆。本研究の目的は、植民地朝鮮(19101945)における日本人社会の音楽文化受容の一側面について『京城日報』音楽関連記事・広告と、京城放送局の音楽プログラムを手掛かりに明らかにするものである。当時、在朝鮮日本人社会ではどのような音楽が、どのような方法で伝わり、どのような音楽が好まれていたのか。また、その音楽は彼らにとってどのようなものであったのかについて当時のメディア情報を分析し、音楽文化受容過程の一部を解明するものである。このような研究目的の基、平成29年度は京城放送局(JODK)音楽プログラムのデータ(19251945年)を求め、抽出作業を進めている。それは、申請者が行った既存の研究成果である『京城日報』音楽関連記事・広告を基に、京城放送局(JODK)の音楽プログラムに調査・分析を加え、在朝鮮日本人社会における音楽文化受容の一側面について日韓近代音楽史の観点から明らかにしようとするものである。現在は、京城放送局音楽プログラムのうち、20年代の抽出作業が終わり、30年代を進めているところである。また、これら抽出作業と同時に研究も進めており、平成29年度は、植民地朝鮮における歌舞伎公演の実態に焦点を当て研究を行った。その実績として、中国上海音楽学院で開かれた国際会議での研究発表1件、東洋音楽学会と韓国朝鮮文化研究会の国内研究例会発表2件で、計3件の口頭発表を行った。

これらの口頭発表を基に、査読付きの論文が2本刊行されており、1本の論文は査読結果待ちである。まず、本研究の重要資料の一つである京城放送局の音楽プログラムの抽出作業が計画とおりに進んでいることで進展が見えた。また、植民地朝鮮における歌舞伎公演の実態に関する研究が、3件の口頭発表と2本の論文掲載、1本の査読結果待ちという成果を出しており、課題研究がおおむね順調に進んでいると評価できる。以上の研究を通じて、在朝鮮日本人の歌舞伎に対する関心は高く、内地日本から多くの大歌舞伎巡業が来鮮していたことが明らかになった。歌舞伎の興行内容は日本と変わらず、現在は姿を消した女歌舞伎も日本と同様で、近代日本に存在した種々の歌舞伎公演が朝鮮においても同じく行われて、定着していた。また、歌舞伎のような日本人の文化は、時には土着民である朝鮮人の新たな文化の一つである新劇(新派)の誕生に刺激を与えた部分もあり、近代韓国文化史において示唆するところがある。歌舞伎公演は、植民地朝鮮において朝鮮の伝統芸能と交わることなく平行線をたどっていたが、当時朝鮮で行われた新劇のような新しい試みが日本の伝統文化おも模範対象としていた点は、政治的・社会的従属関係とは別に新しい文化を切り開こうとする一面が読み取れた。また、朝鮮の戦時期においては、中村吉右衛門と市川猿之助のような大物歌舞伎俳優による慰問巡業も行われており、在朝鮮日本人朝鮮軍およびその遺家族や関係者の慰安になるだけではなく、その公演収益は国防献金として納められ、慰安・慰問事業を統括していた朝鮮軍事後援連盟の運営にも役立てられていたこともわかった。当時、朝鮮総督府は、総力戦に向けた植民政策の一つである「内鮮一体」を掲げ、朝鮮人に志願兵制度や徴兵制を施行することで同化政策を行なっていたが、吉右衛門の京城青年団発団式への出席や猿之助の半島徴兵令発布記念公演は、朝鮮総督府の政策を賛同する形になりその政策の役割の一部を担っていたことが把握できた。本研究の目的は、植民地朝鮮(19101945)における日本人社会の音楽文化受容の一側面について『京城日報』音楽関連記事・広告と、京城放送局(JODK)の音楽プログラムなどの史料を手掛かりに明らかにするものである。このような研究目的の基、前年度に引き続き平成30年度も京城放送局(JODK)音楽プログラムのデータ(19251945年)を求め、抽出作業を進めた。これら両年度の作業を合わせると、全体のデータ入力の半数以上の作業が進められている状況である。今年度の大きな研究実績としては、6年前から準備を進めてきた『京城日報』の音楽関連記事・広告の目録集が韓国で出版されたことである(金志善編『京城日報音楽関連記事・広告目録集』民俗苑、2019年3月)。これにより、当時の音楽状況の実態把握においてより手軽く接近できる環境を作り上げたことで、日韓近代音楽文化・音楽教育関連研究において大きな役割を果たしたと言えよう。次の実績としては、高麗大学校グローバル日本研究院在朝日本人情報事典編纂委員会編『開化期日帝強占期(18761945)在朝日本人情報事典』(ボゴサ、2018年9月)において在朝日本人音楽家、邦楽家、音楽教員、音楽学者など42名に対する執筆を行い、出版されたことである。本事典は、1876年1945年まで朝鮮で活動行った官僚・財経・言論・教育・文化関連の日本人人事約1000名を網羅したもので、そのうち音楽関連人事の多くを執筆したのである。
筋細胞の4Dプリンティング技術の確立

近年の3Dプリンティング技術は,自由な立体構造物の作製を可能とし,既存のロボット開発に大きく貢献した。しかしその構造物は想定される環境に合わせて静的に設計・製作されていることから,未知環境への柔軟性がないことが弱点であった。一方で,生物は,目まぐるしく変化する自然界の中で様々な刺激を受容し,瞬時に判断することでその刺激に対応している。これは,生物を構成する細胞自体が環境に対応・適応していくために性質を変化させる柔軟性,動的性質を持つためだ。そこで申請者は,従来の3Dプリンティングに動的要素という軸を加えるという着想を得た。本研究ではこのシステムを4Dプリンティングと定義し,その開発に着手する。
社会的養護における健康教育を基盤とした自立支援方法の開発

全国里親大会に参加した両親を対象とした質問紙調査により、里親に養育される子どもの多くが深刻な行動・情緒的問題を抱えており、両親のSRS-18(心理的ストレス反応尺度)合計得点には正の相関が認められた(r=.44,p<.05)。また、児童養護施設における健康教育プログラムの事前調査として、女子中学生に対する月経教育を2回実施し、効果を明らかにした。さらに、施設職員、里親、行政職を対象とした研修会を8回開催し、自立支援のあり方を討議した。これらからリービングケアに焦点を当て、児童養護施設の児童指導員・保育士および看護師を対象とした全国調査を実施し、「健康の自律」を目指した支援の課題を明らかにした。「要保護児童の家庭養護における親役割獲得と支援に関する研究」の分析を行った。全国里親大会に参加した両親295組を対象とし、2012年10月に質問紙調査を行い、回収は父親40名、母親38名(回収率:13.6%、12.9%)、そのうちペアは24組(8.1%)であった。本調査は回収率が低く、家庭養護における総合的な実態を明らかにはできなかったが、里親委託を推進するうえで支援が必要な課題が示された。里親志望の動機として「社会的意義」が3割を超え、里親は社会的養護の1つとしての認識が広がりつつあり、実子をもつ親への啓蒙も重要である。ペアで動機をみると、24組中11組が不妊であり、治療を断念して、あるいは治療を選択せず里親を志望した理由が一致していた。不妊治療断念への支援とともに、特別養子縁組か養育里親を望むかのニーズを明確にし、乳幼児期早期の委託が望まれる。委託後の「試し行動」が「大変だった」もの父親43.3%、母親54.8%であり、「試し行動」の意味と対応への支援が個々の家族状況に合わせて必要であり、実子への配慮も重要と示された。「親である」と感じられたのは、母親が「すぐ」11年、父親は「委託前」6年と幅があり、実感したエピソードも多様であった。関係性がつくられていないとする親も8名であった。里子に発達上の問題があると回答したものは父親34.5%、母親53.6%であり、里親に養育される子どもの多くが深刻な行動・情緒的問題を抱えていることが示された。里親役割の自己評価は概ね高い評価であったが、SRS-18(心理的ストレス反応尺度)が高いものには、里子に健康上の問題や問題行動を抱えていることが明らかであった。両親のSRS-18合計得点には中等度の正の相関が認められた(r=.44,p<.05)。25カ国が参加したIFCO 2013大阪世界大会で得た知見は、今後の研究に活かしたい。【1】「要保護児童の家庭養護における親役割獲得と支援に関する研究」の分析を進め、平成27年2月14日に開催された「第1回日本フォスターケア研究会」(主催:日本フォスターケア研究会・公益財団法人全国里親会)において、「里親家庭における親子関係と親の心理的ストレス反応に関する研究」として発表した。【2】児童養護施設における社会的自立への支援となる施設内ケアの在り方と健康教育プログラムを検討する事前調査として、A児童養護施設において、女子中学生に対する月経の健康教育を2回実施した。施設長に対し、倫理的配慮を明記した説明書と依頼書で説明し、同意書に署名を頂き、対象者はポスターで呼びかけ自主参加とした。実施前後での質問紙調査は無記名とし、名簿管理は施設看護師に依頼した。2回ともに健康教育に参加し、質問紙調査に回答した5名について、参加観察と質問紙調査の結果から、月経に関する知識理解の向上、月経に対する否定的イメージの低下、参加者の自由な発言と交流が認められた。家庭の代替機能をもつ児童養護施設においては、施設職員が日常生活の関わりの中で月経教育を行う必要性と、その土壌を培うための職員と子ども達を対象とした健康教育のあり方が示唆され、今後の研究推進の方向性を見出した。【3】社会的養護の研修会を2回開催(10月4日、2月28日)した。社会的養護を実践する立場からの座談会、社会的養護を経験した立場による座談会を企画・運営し、自立支援における課題の明確化を図った。この研修会は、児童養護施設関係者、里親、本研究代表者・分担者からなる「こどもの夢ネットワーク」の活動である。さらに、本ネットワークでは、「児童養護施設退所者における社会的自立の支援に関する調査研究」の結果を基に、自立支援を実践する拠点として、平成27年3月22日に「夢歩(ゆめっぽ)」を開所した(2015.3.28河北新報記事)。【1】平成27年2月14日に開催された「第1回日本フォスターケア研究会」(主催:日本フォスターケア研究会・公益財団法人全国里親会)において、発表した「里親家庭における親子関係と親の心理的ストレス反応に関する研究」について、報告書への掲載原稿を投稿したが、現時点(平成28年4月末に確認)で未発行である。【2】児童養護施設における社会的自立の中でも、「性の自立」への支援として、思春期・青年期にある男性・女性への健康教育を実施する際のテキストとして、「思春期におけるSEXUALITYの健康」(B5版、19頁)を作成した。【3】社会的養護における自立支援の研修会(テーマ:

「こどもの夢をみつめてここから一歩」を2回開催した。1回目(9月19日)は、児童養護施設退所者と施設で当時職員として関わった2組について座談会を実施し、2回目(3月5日)は、NPO法人自立援助ホームに現在入所中の成人1名とホーム長との座談会を行い、当事者と支援者の関係性・認識から、自立支援の在り方を探った。この研修会は、児童養護施設関係者、里親、本研究代表者・分担者からなる「こどもの夢ネットワーク」の活動である。本ネットワークでは、自立支援を実践する拠点として、平成27年3月22日に「夢歩(ゆめっぽ)」を開所し、運営が軌道に乗りつつある(朝日新聞:平成27年7月6日「仙台の『夢歩』活用を呼びかけ」)。【4】全国の児童養護施設における職員を対象として、子どもの自立支援を意図した取り組みの実態を把握する質問紙調査を準備している。社会的養護における子どもの自立を意図した取り組みの実態を明らかにする目的で、児童養護施設における職員を対象とした質問紙調査あるいはインタビュー調査を計画し、事前調査として児童指導員に施設内の実態と調査方法への意見を伺った。また、文献検討から「Leaving Care」に焦点を当て、全国の児童養護施設を対象とした質問紙調査を実施することとした。しかし、研究代表者および分担者の領域に欠員・病気休暇が生じ、教育業務への比重が増したことから調査が遅延し、補助事業期間を1年度延長する申請をして承認いただいた。【1】「児童養護施設のリービングケアにおける『健康の自律』支援の全国実態調査」児童養護施設のインケアと巣立った後のアフターケアの重要性とともに、若者が養護を離れるための準備を整える「リービングケア」に焦点を当て、なかでも筆者らの専門領域から、思春期・青年期にある若者が自らの「健康の自律」に向けて、現状にどのような課題があり、どのような支援が望まれているかを検討する目的で全国の児童養護施設における実態調査を実施した。所属大学の研究倫理専門委員会の承認を得て調査に着手した。全国児童養護施設協議会の協力を得て、全国の児童養護施設603施設の施設長に対し、郵送法によって子どもの養育を担当する児童指導員・保育士を対象とした調査票3,514部、看護師(実質139名)を対象とした調査票の配布を依頼し、対象者個々の封書によって郵送で回収した。児童指導員・保育士の576部(回収率16.4%)、看護師の38部(回収率27.3%)について、データ入力を終了し、分析を開始している。【2】社会的養護における自立支援の研修会の開催児童養護施設関係者、里親、行政、本研究代表者・分担者からなる「こどもの夢ネットワーク」の活動の一環として、平成28年度に研修会を2回開催した。1回目(9月17日)は、児童養護施設の前施設長の基調講演に続き、分散会で具体的な自立支援のあり方を探った。2回目(3月4日)は、1月に開所した「みやぎ里親支援センターけやき」との共同研修会として「子どもの発達段階に応じた対応と課題」をテーマとして開催し、児童相談所の児童福祉司による基調講演、パネルディスカッション(筆者が「思春期における性の健康」について、平成27年度に作成したテキストを使用して講演した)、分科会・相談会を実施した。今後、里親支援センター主催による中・高校生とその保護者を対象とした性の健康教育に継続する予定である。全国里親大会に参加した両親を対象とした質問紙調査により、里親に養育される子どもの多くが深刻な行動・情緒的問題を抱えており、両親のSRS-18(心理的ストレス反応尺度)合計得点には正の相関が認められた(r=.44,p<.05)。
カニ類における人工受精技術の開発および卵の一斉孵化メカニズムに関する基礎研究

1)抱卵してから孵化まで雌ガニの腹部の扇動の変化:この観察実験は合計3匹の抱卵雌を用いて行われた。卵は水温20°Cで孵化まで約23日雌ガニの腹部に抱卵された。この間に雌ガニの腹部は頻繁に上下の扇動を行った。時間当りの扇動回数は初日の50-100回から日数の増加とともに徐々に増えていき、約16日目に最高の1200-1500回まで達してその後孵化直前までそのまま維持された。ここまでの扇動は抱卵扇動と呼ばれた。この抱卵扇動は少なくとも卵への酸素供給と洗浄の意味を有すると考えている。孵化直前3時間前から3匹の雌ガニ共に腹部の扇動回数の変化が同様の特異的なパターンを示した。この扇動は孵化扇動と呼ばれた。孵化扇動パターンの後半は抱卵扇動より3倍以上の激しさで扇動し、それと共にゾエアが大量に孵化した。2)孵化扇動の意味:5個体の自然抱卵雌における卵の孵化時間は平均で3.5時間であった。それに対し、孵化扇動の影響をなくして孵化扇動の意味を知るため、5個体の抱卵雌において孵化予定日より一日前に腹肢と一緒に摘出した卵塊を緩い水流の中で人工培養した結果、平均孵化時間は6時間であった。両者の間では有為差があったが、大差ではかった。つまり孵化扇動はそれほど孵化の時間を集中させる要因ではないとわかった。簡単にいえば孵化扇動は一斉孵化をもたらした要因ではないと考えた。ここで、孵化扇動の意味は孵化したゾエアを母体から離すことではないかと考えた。一斉孵化の要因は孵化時の特異な孵化扇動ではなく孵化前の抱卵期間にあると推測した。つまり、抱卵期間に卵に対する“均一的な保護・培養"が問題だと考えられる。3)孵化扇動を誘発する因子:孵化予定日の相違のある2匹の抱卵ガニを同じ水槽に収容し、一方の雌の卵が先に孵化する時に、片方の雌の腹部の扇動状態を観察した結果(このような実験が2回行われた)、その雌は同時に孵化扇動を行った。また、孵化直前の自然抱卵ガニから卵塊を摘出し、500c.c.の滅菌海水に収容して孵化させた。その孵化海水を抱卵中の雌ガニが収容された水槽に流し込み、雌ガニ腹部の反応を観察した結果、やはり孵化扇動が行われた。それらのことから孵化扇動を誘発する因子は卵にあると示唆した。
メダカ精巣における放射線誘発性精巣卵の形成メカニズムの解析

低線量放射線に慢性被ばくした際のp53変異精巣における精巣卵の誘導について検証するため、京都大学放射線生物研究センターにおいて、合計線量100 mGyの低線量ガンマ線(線量率; 9.99 microGy /min)を7日間かけてp53変異メダカ成魚に照射した。放射線照射終了7日後の精巣組織中に精巣卵が誘導され、p53変異精巣においては低線量の慢性的な放射線被ばくによっても精原細胞の異常分化が生じることが示唆された。一方で、放射線照射による精巣卵形成の分子メカニズムは不明のままである。本研究では、高線量ガンマ線(合計線量5 Gy,線量率7.5 Gy/min)を単回もしくは分割的に全身被ばくさせ、放射線照射終了後3日のp53変異成魚由来の精巣について、RNAシーケンスによるトランスクリプトーム解析を行った。その結果、分割的な放射線照射3日後のp53変異精巣では単回照射と比較し、卵膜形成関連遺伝子群(ZP遺伝子)の発現上昇が強く促進されることを確認した。放射線被ばくによって初期の段階から雌性遺伝子が誘導されることが示唆された。また、精原細胞で生じる精巣卵への異常分化の分子機構解明のため、一細胞レベルでの遺伝子発現解析を細胞種別に行うことを試みた。本研究では、非照射のp53変異メダカ精巣を酵素処理によって分散し、パーコール法(密度勾配遠心法)により精原細胞を多く含む分画を抽出する手法を確立させ、シングルセルRNAシーケンス解析した。精原細胞特異的遺伝子(PCNA, dmc1, dazl)や精母細胞特異的遺伝子(SYCP1, SYCP3)等に着目することで、各分化段階の遺伝子発現を一細胞レベルで評価できることが明らかとなった。今後、放射線照射した精原細胞について解析を行い、精巣卵誘導の詳細を検討したい。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。低線量放射線に慢性被ばくした際のp53変異精巣における精巣卵の誘導について検証するため、合計線量100 mGyの低線量ガンマ線(線量率; 9.99 microGy /min)を7日間かけてp53変異メダカ成魚に照射した。さらに500 mGyの低線量ガンマ線の分割照射1ヶ月後、p53変異精巣内に精巣卵が残存することを確認し、長期的に組織影響がもたらされることが示唆された。その結果、放射線照射3日後のp53変異精巣では卵膜形成関連遺伝子群(ZP遺伝子)の発現上昇を確認し、放射線被ばくによって初期の段階から雌性遺伝子が誘導されることが示唆された。

本研究では、非照射のp53変異メダカ精巣を酵素処理によって分散し、パーコール法(密度勾配遠心法)により精原細胞を多く含む分画を抽出する手法を確立させ、シングルセルRNAシーケンス解析した。精原細胞特異的遺伝子(PCNA, dmc1, dazl)や精母細胞特異的遺伝子(SYCP1, SYCP3)等に着目することで、各分化段階の遺伝子発現を一細胞レベルで評価できることが明らかとなった。今後、放射線照射した精原細胞について解析を行い、精巣卵誘導の詳細を検討したい。本研究課題においては、マイクロビーム照射技術を利用し精原細胞から精巣卵が誘導されることや、低線量放射線照射施設を駆使し、精巣卵誘導に必要な線量を検討した。また、組織レベルでのRNAシーケンス解析の結果、放射線照射によってp53変異精巣においては雌性遺伝子の発現上昇が確認できた。より分子レベル・細胞レベルでの精巣卵誘導の評価を行うため、シングルセルRNAシーケンスの技術等を利用し、放射線被ばく後の精原細胞の異常分化機構の解明を目指してきた。しかし、本研究の課題においては非照射精巣のシングルセル解析のみにとどまり、放射線照射したp53変異精巣由来の精原細胞のシングルセル解析に取り組むことができなかった。本研究課題においては、おおむね順調に研究が進行したが、今後は放射線照射したメダカ精原細胞の解析を行うことで、p53変異精巣における精巣卵誘導の詳細な分子メカニズムが解明できることが予想される。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。これまでに、50 mGyの低線量ガンマ線がp53変異精巣に精巣卵を誘導し、非常に低い線量でも異常分化を生じさせることが明らかとなった。さらに500 mGyの低線量ガンマ線の分割照射1ヶ月後、p53変異精巣内に精巣卵が残存することを確認し、長期的に組織影響がもたらされることが示唆された。より詳細な検討をするため、慢性的な放射線照射後に長期的な飼育(放射線照射3ヶ月後)を行なったのち、p53変異メダカ精巣の組織状態を確認し精子形成が正常に進行することや、精巣卵の誘導程度を確認したい。また、p53変異精巣においてマイクロビーム照射によって被ばくした精原細胞のみが精巣卵に分化転換することが示唆された。そこで、これまでに確立させたシングルセルRNAシーケンス技術を用い、放射線照射したp53変異精巣の精原細胞および精巣卵の一細胞レベルでの遺伝子発現解析を行うことが必要である。放射線照射によって、p53変異精巣で雌性遺伝子の発現が組織レベルのRNAシーケンスで確認されたことから、これまでに得ている非照射精巣のシングルセルRNAシーケンスの結果と比較し、雌性遺伝子、DNA損傷修復関連遺伝子、酸化ストレス応答関連遺伝子等に着目し、精巣卵誘導に必須となる遺伝子を検討すべきである。さらに、この技術を用いることで、野生型メダカの各精子形成細胞の遺伝子発現の評価に応用できると考える。そこで、野生型メダカ精巣(Hd-rR系統)由来の精原細胞の一細胞レベルシーケンスを行い、正常な精子形成に必要な遺伝子発現について検討すべきである。
多様なGPCRのシグナル伝達機構の構造生物学的解明

前年度までにCXCR4のメチオニンを選択的に安定同位体標識し、核磁気共鳴(NMR)法で解析する条件を確立したが、CXCR4の膜貫通領域のメチオニンは3残基と少なく、分子全体の構造変化を解析するには不十分である。そこで、CXCR4の活性化に関わる構造変化を解析するために、膜貫通領域の様々な部位にメチオニン残基を導入した変異体を多数構築した。これらの変異体のうち、十分な収量で得られ、かつ、リガンド依存的なシグナル伝達活性が確認できたものについて、メチオニンを選択的に安定同位体標識した試料を作成し、NMRスペクトルを測定した。その結果、様々な部位のメチオニン残基由来のシグナルが、低分子量アンタゴニストが結合した状態と、アゴニストであるケモカインCXCL12が結合した状態で、異なる化学シフトを示した。以上のことから、CXCL12の結合により、CXCR4の膜貫通領域の広い範囲にわたって、その構造が変化することで、CXCR4が活性化し、シグナルが細胞内へと伝達されると考察した。さらに、同じGPCRに属するが、リガンドの性質が大きく異なるCXCR4とオピオイド受容体で、構造上対応する部位のメチオニン残基について、リガンド依存的な化学シフト変化を比較した。その結果、薬効度依存的な化学シフト変化の方向が両者で一致していた。このことは、少なくともこのメチオニン残基の周辺領域について、活性化にともなう構造変化が、GPCR一般に共通していることを示唆するものである。当初の計画では、平成30年度は、様々な部位のメチオニン残基のNMRシグナルを観測することで、同じGPCRに属するが、リガンドの性質が大きく異なるケモカイン受容体とオピオイド受容体の活性化機構の共通点や差異を見出すことを目指していた。解析の結果、両者で同様の化学シフト変化が観測され、共通の活性化機構が明らかになったことから、当初の計画通り順調に進展していると判断した。これまでの研究結果から、リガンドの性質が大きく異なるGPCRである、ケモカイン受容体とオピオイド受容体で、膜貫通領域の構造変化に共通の特徴があることが明らかになった。一方で、オピオイド受容体は膜貫通領域のみでリガンドと結合するのに対し、ケモカイン受容体は細胞外領域と膜貫通領域の2箇所でリガンドと相互作用する。このようなリガンドの特徴の違いが、どのように共通の膜貫通領域の構造変化に収れんされるかは不明である。そこで、ケモカイン受容体の細胞外領域と膜貫通領域の役割に着目し、その活性化機構を詳細に解明することを目指す。また、これまでに明らかにしたGPCRの構造変化が、どのようにGタンパク質の活性化に関わるかについても不明である。そこで、Gタンパク質またはその模倣分子が結合した状態のGPCRの構造解析についても進める。Gタンパク質共役型受容体の一種であるが、細胞外領域で高分子量のリガンドと結合するという点で特徴的な、ケモカイン受容体CXCR4について、以下の解析をおこなった。まず、精製時の界面活性剤および結合させるリガンドを最適化することにより、シグナル伝達アッセイや核磁気共鳴(NMR)法を用いた構造解析に十分な収量・精製度・活性割合にて、CXCR4を調製する方法を確立した。CXCR4依存的なGタンパク質への[35S]-GTPγSの結合量を解析することで、様々なリガンドが結合したCXCR4のシグナル伝達活性を解析した結果、ケモカインCXCL12がシグナル伝達を誘起する一方で、低分子量アンタゴニストおよびCXCL12のN末端欠失体がシグナル伝達を誘起しないことがわかった。CXCR4のメチオニンメチル基を選択的に安定同位体標識した上で、様々なリガンドが結合した状態のNMRスペクトルを測定した。その結果、CXCR4のメチオニンメチル基に由来するNMRシグナルを観測することに成功した。観測されたNMRシグナルの化学シフトが、低分子量アンタゴニスト結合時とCXCL12結合時で顕著に異なることから、リガンド依存的にCXCR4の膜貫通領域の構造が変化することが明らかとなった。また、Gタンパク質共役型受容体のリン酸化依存的なシグナル伝達メカニズムを解明した。β2アドレナリン受容体を、ナノディスクの脂質二重膜に再構成し、Gタンパク質共役型受容体キナーゼによるリン酸化をおこなった上で、NMR法により解析した。その結果、β2アドレナリン受容体のC末端領域がリン酸化されると、膜貫通領域と相互作用することで、膜貫通領域をアレスチンの結合に適した構造に変化させることがわかった(Shiraishi et al., Nat Commun, 2018)。当初の計画では、平成29年度は、ケモカイン受容体CXCR4の試料調製法の確立、シグナル伝達アッセイ、およびNMR解析をおこなうこととしており、これは予定通りの進捗となっている。一方で、当初の予定にはなかった、別のGタンパク質共役型受容体であるβ2アドレナリン受容体について、リン酸化依存的なシグナル伝達の機構を解明し、これを投稿論文として発表することができた(Shiraishi et al., Nat Commun, 2018)。このことから、本研究は当初の計画以上に進展していると判断した。

そこで、CXCR4の活性化に関わる構造変化を解析するために、膜貫通領域の様々な部位にメチオニン残基を導入した変異体を多数構築した。これらの変異体のうち、十分な収量で得られ、かつ、リガンド依存的なシグナル伝達活性が確認できたものについて、メチオニンを選択的に安定同位体標識した試料を作成し、NMRスペクトルを測定した。その結果、様々な部位のメチオニン残基由来のシグナルが、低分子量アンタゴニストが結合した状態と、アゴニストであるケモカインCXCL12が結合した状態で、異なる化学シフトを示した。以上のことから、CXCL12の結合により、CXCR4の膜貫通領域の広い範囲にわたって、その構造が変化することで、CXCR4が活性化し、シグナルが細胞内へと伝達されると考察した。さらに、同じGPCRに属するが、リガンドの性質が大きく異なるCXCR4とオピオイド受容体で、構造上対応する部位のメチオニン残基について、リガンド依存的な化学シフト変化を比較した。その結果、薬効度依存的な化学シフト変化の方向が両者で一致していた。このことは、少なくともこのメチオニン残基の周辺領域について、活性化にともなう構造変化が、GPCR一般に共通していることを示唆するものである。当初の計画では、平成30年度は、様々な部位のメチオニン残基のNMRシグナルを観測することで、同じGPCRに属するが、リガンドの性質が大きく異なるケモカイン受容体とオピオイド受容体の活性化機構の共通点や差異を見出すことを目指していた。解析の結果、両者で同様の化学シフト変化が観測され、共通の活性化機構が明らかになったことから、当初の計画通り順調に進展していると判断した。平成29年度は、ケモカイン受容体CXCR4のNMR解析をおこない、リガンド依存的な構造変化を解析することに成功した。ケモカイン受容体は、細胞外領域で比較的高分子量のリガンドを結合するという点で、Gタンパク質共役型受容体の中でも特徴的である。そこで、膜貫通領域で低分子量リガンドを結合するGタンパク質共役型受容体と、その構造変化様式の違いを比較することを考えている。比較対象としては、同じクラスA、γサブファミリーに属し、Giタンパク質を活性化する、μオピオイド受容体を選択し、対応する位置にメチオニン残基をプローブとして変異導入することで、両者の比較をおこなうことを計画している。これまでの研究結果から、リガンドの性質が大きく異なるGPCRである、ケモカイン受容体とオピオイド受容体で、膜貫通領域の構造変化に共通の特徴があることが明らかになった。一方で、オピオイド受容体は膜貫通領域のみでリガンドと結合するのに対し、ケモカイン受容体は細胞外領域と膜貫通領域の2箇所でリガンドと相互作用する。このようなリガンドの特徴の違いが、どのように共通の膜貫通領域の構造変化に収れんされるかは不明である。そこで、ケモカイン受容体の細胞外領域と膜貫通領域の役割に着目し、その活性化機構を詳細に解明することを目指す。また、これまでに明らかにしたGPCRの構造変化が、どのようにGタンパク質の活性化に関わるかについても不明である。そこで、Gタンパク質またはその模倣分子が結合した状態のGPCRの構造解析についても進める。
断層および岩石破壊実験による割れ目のフラクタル性

断層のサイズ(変位量)分布と空間分布のフラクタル性については,房総半島と宮崎県青島で1次元測線を設定して調査した.断層総数は房総半島で412本,青島で170本であった.その結果,以下のことが判明した.1.サイズ分布のフラクタル次元は,青島の場合は0.81,房総半島では1.19であった.2.断層には最小サイズがあるらしく,青島では約10cm,房総半島では約1cmであった.この最小サイズ以下では,サイズ分布のフラクタル性は失われる.3.変位量を考慮した空間分布のフラクタル情報次元は,青島で0.48,房総半島で0.75であった.4.サイズ分布と空間分布のフラクタル次元は媒質の脆性度と注入エネルギーに依存して減少すると考えられる.脆性度は青島が大きく,注入エネルギーは房総半島の方が大きい.上の測定結果は,脆性度の方がフラクタル次元をより強く制御する因子であることを示唆している.過去の熱水の通路であった鉱脈の形態を総括し,以下の知見を得た.1.熱水の主通路は地下浅部では雁行配列する伸張節理,深部では雁行配列する剪断破壊面の結合部である.この変化は有効封圧の増加に依存したものである.2.中間深度では両者が共存し,サイモイドループとよばれる最も良好な通路となる.3.これらの通路の空間分布と形態はすべて破壊力学によって説明できる.断層のサイズ(変位量)分布と空間分布のフラクタル性については,房総半島と宮崎県青島で1次元測線を設定して調査した.断層総数は房総半島で412本,青島で170本であった.その結果,以下のことが判明した.1.サイズ分布のフラクタル次元は,青島の場合は0.81,房総半島では1.19であった.2.断層には最小サイズがあるらしく,青島では約10cm,房総半島では約1cmであった.この最小サイズ以下では,サイズ分布のフラクタル性は失われる.3.変位量を考慮した空間分布のフラクタル情報次元は,青島で0.48,房総半島で0.75であった.4.サイズ分布と空間分布のフラクタル次元は媒質の脆性度と注入エネルギーに依存して減少すると考えられる.脆性度は青島が大きく,注入エネルギーは房総半島の方が大きい.上の測定結果は,脆性度の方がフラクタル次元をより強く制御する因子であることを示唆している.過去の熱水の通路であった鉱脈の形態を総括し,以下の知見を得た.1.熱水の主通路は地下浅部では雁行配列する伸張節理,深部では雁行配列する剪断破壊面の結合部である.この変化は有効封圧の増加に依存したものである.2.中間深度では両者が共存し,サイモイドループとよばれる最も良好な通路となる.3.これらの通路の空間分布と形態はすべて破壊力学によって説明できる.