hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
キノン光センサー複合体の構造・機能解析と光シグナリング経路の解明

原生動物ブレファリスマ(Blepharisma japonicum)の光行動に関わるキノン光センサー複合体は、キノン色素類に属するブレファリスミンと200kDタンパク質が複合体を成した受容体であり、ロドプシンとは全く異なる新しいタイプの光センサーである。本研究の目的は、キノン光センサーを介した未知の光シグナル変換/伝達経路を解明することである。まず、ブレファリスミンと200kDタンパク質間で初期光シグナル変換が起きていることを確かめるために、ブレファリスミンと200kDタンパク質および他のタンパク質との相互作用を分光学的手法を用いて比較検討した。この結果、キノン色素は200kDタンパク質と結合した場合のみクエンチングを示した。この結果は、色素と他のタンパク質は非特異的結合をする傾向はあるが機能的複合体をなさないこと、およびブレファリスミン色素が吸収した光エネルギーが200kDタンパク質のコンフォメーション変化等に変換されることを示している。さらに、光シグナル伝達の最終段階では、ブレファリスミン分子近傍(オルガネラの膜間部)の光依存的プロトン濃度変化を解析・視覚化することによって、光受容オルガネラと細胞膜間のシグナル伝達がプロトンによって仲介されていることを示唆した(プロトン濃度上昇によって膜の脱分極が起きる)。このことを確かめるために、プロトノフォアを用いて細胞内プロトン濃度を変化させて光反応を解析した。この結果、光反応は細胞内プロトン濃度の影響を著しく受けることがわかった。この結果は、我々が提唱したプロトンシグナリング仮説を支持する有力な結果となった。200kDタンパク質の部分アミノ酸配列は決定できたが、再三のチャレンジにもかかわらずこの遺伝子をクローニングすることはできなかった。単細胞生物の光行動に関わるキノン光センサー複合体は、キノン色素類に属するブレファリスミンと200kDタンパク質が複合体を成した受容体であり、ロドプシンとは全く異なる新しいタイプの光センサーである。本研究は、キノン光センサーを介した未知の光シグナル変換/伝達経路を解明することである。まず、ブレファリスミン分子近傍(オルガネラの膜間部)の光依存的H^+濃度変化を解析・視覚化することによって、光受容オルガネラと細胞膜間のシグナル伝達がH^+によって仲介されていることを明らかにした(H^+濃度上昇によって膜の脱分極が起きる)。生化学的および分光学的解析の結果、キノン色素と200kDタンパク質が機能的複合体をなしていることがわかっている。しかし、なおも非特異的結合の可能性も完全には否定できない部分もあるため、本研究におい様々なアミノ酸やタンパク質との相互作用を分光学的手法を用いて解析した。この結果、キノン色素はいずれの場合も顕著な分光学的相互作用(クエンチング)を示すことはなかった。この結果から、200kDタンパク質は確かにキノン色素と機能的複合体をなしており、非特異的な結合ではありえないことが明らかになった。200kDタンパク質の構造と光シグナル変換機能の分子機構を解明するために、タンパク質をコードする遺伝子のクローニングを10年前から試みている。しかしながら、200kDタンパク質を部分消化し純度の高いペプチド断片を得ることが究めて困難でありこの障害を突破することが当面の課題となっていた。本研究において技術的な問題点をほぼ解決し、ついに43kDペプチド断片の部分アミノ酸配列を決定することができた。この配列はGTQPNPSPASPVNであった。現在、さらなるペプチド断片を得て部分アミノ酸配列を決定し遺伝子クローニングに着手する予定である。

本研究は、キノン光センサーを介した未知の光シグナル変換/伝達経路を解明することである。なお、最近、「ブレファリスミン色素がタンパク質と結合していない」とする論文が印刷されたことを受け、この問題に決着をつけるべく本年度はこれまでの研究を追試・再検討も行った。本研究において慎重な検討を行った結果、これまでの研究結果に間違いのないことが証明された。なお、ブレファリスミンと200kDタンパク質および他のタンパク質との相互作用を分光学的手法を用いて比較検討した。この結果、キノン色素は200kDタンパク質と結合した場合のみクエンチングを示し、その吸収スペクトルも顕著に変化した(色素と他のタンパク質は非特異的結合をする傾向はあるが機能的複合体をなさない)。この結果から、200kDタンパク質は確かにキノン色素と機能的複合体をなしており、非特異的な結合ではありえないことが明らかになった。電気泳動によって得た200kDタンパク質を含むバンド上にも色素蛍光を検出・視覚化した。この結果は現在論文とじで公表準備中である。これまでの研究において、ブレファリスミン分子近傍(オルガネラの膜間部)の光依存的プロトン濃度変化を解析・視覚化することによって、光受容オルガネラと細胞膜間のシグナル伝達がプロトンによって仲介されていることを明らかにした(プロトン濃度上昇によって膜の脱分極が起きる)。本年度の研究では、プロトノフォアを用いて細胞内プロトン濃度を変化させて光反応を解析した。この結果、光反応は細胞内プロトン濃度の影響を著しく受けることがわかった。これは、昨年度までの研究により提唱したプロトンシグナリング仮説を支持する結果となった。原生動物ブレファリスマ(Blepharisma japonicum)の光行動に関わるキノン光センサー複合体は、キノン色素類に属するブレファリスミンと200kDタンパク質が複合体を成した受容体であり、ロドプシンとは全く異なる新しいタイプの光センサーである。本年度の研究の目的は、キノン光センサーを介した未知の光シグナル変換/伝達経路を解明することである。これまでに、ブレファリスミン分子近傍(オルガネラの膜間部)の光依存的プロトン濃度変化を解析・視覚化によって、光受容オルガネラと細胞膜間のシグナル伝達がプロトンによって仲介されていることを示唆した(プロトン濃度上昇によって膜の脱分極が起きる)。このことを実証するために、プロトノフォアを用いて細胞内プロトン濃度を変化させて光反応を解析し、反応がプロトン依存的に変化するかどうかを検討した。すなわち、細胞内プロトン濃度を上昇させた場合、光反応が完全に抑制された。この結果は、我々が提唱したプロトンシグナリング仮説を支持する有力な結果となった。すなわち、細胞質のプロトン濃度を強制的に高く保持すると、色素小胞膜間部から細胞質に放出されれたプロトンによる濃度変化率が相対的に小さくなるため膜を脱分極させるための十分な大きさのシグナルに成り得ないものと考えられる。
遺伝学・ゲノム学と〈人々の形而上学〉との関係をめぐる概念分析の社会学

遺伝学・ゲノム学の成果が〈人々の形而上学〉にどのような影響を与えてきたか、また逆に、そもそも遺伝学・ゲノム学がいかなる〈人々の形而上学〉を土台として成立し、発展しえたのかを、各種素材・データの分析にもとづいて解明する。
チェルノブイリ小児甲状腺がんにおけるDNA修復関連遺伝子群の分子遺伝疫学研究

これまでに、56例のチェルノブイリ放射線誘発小児甲状腺癌症例、55例のコントロール(癌症例と同様に汚染地域に住んでいた同年齢の人々、癌の発症なし)のゲノムDNAを用いたwhole exome sequencing、20例の甲状腺癌症例、10例のコントロールのwhole genome sequencingを行ってきた。本年度も引き続きこれらのシークエンスデータを用い、新しいアノテーションデータベースの利用、新しい構造異常検出ツールの利用を中心に行った。エクソン以外の部分におけるアノテーションは、これまで同様にannovarソフトウェアでの利用だが、whole exome sequencingデータはほぼ利用できず、whole genome sequencingを行った症例数が少ないため、明らかな責任ローカスを同定することは出来なかった。構造異常ツールは、whole exome sequencingデータではツールによる結果の差が大きく、信頼性は低いと思われた。これまでに行った研究からは、明らかな責任遺伝子群を同定できているとは言えない状況である。よって、ゲノムDNAと対応する腫瘍部分のサンプルを収集することとし(これは、BRCAのように、腫瘍部分ではDNA修復遺伝子がホモで欠損している可能性があるため)、20例程度を収集することが出来た。しかし、これらは全例ホルマリン固定試料であり、DNAはある程度断片化されているため、今後の使用には注意が必要である。また、以前に収集した症例のデータについて、事故当時の居住地など線量推定のための更新、アップデートを行った。以上より、本研究課題によってデータベースの充実、解析手法の改良、ある程度の規模のシークエンスデータセットが得られ、今後の研究基盤を確立することが出来た。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。H26年度は、32例のチェルノブイリ原発事故に関連した放射線誘発小児甲状腺がん症例のゲノムDNA、事故当時同汚染地域に居住し、同じように放射性ヨードを摂取したと思われるが、現在までにがんを発症していないコントロール31例のゲノムDNAに対し、アジレント・テクノロジー社のSureSelect Human All Exon V5キャプチャーキットを用いて標的領域を濃縮し、全エクソーム解析を次世代シークエンサーIllumina社HiSeq2000を用いて施行した。アライメントからindelとSNVコールはbwa-GATK、その後のアノテーションにはannovarソフトウエアを用いたパイプラインを構築し、変異データベースには、1000人ゲノム、6500エクソームデータ等、人種情報も含めたデータベースを導入し、出てきたSNVを評価できる解析系を立ち上げた。また、コールされた変異遺伝子リストに対し、DNA修復関連遺伝子だけを抽出し、その機能・経路別にグループ分けを行って、がん症例とコントロール例で差異を見るプログラムも作成した。以上の方法で解析を行ったところ、特定の機能に関連する遺伝子群において、がん症例に比較的多くの変異が集中して検出された。まだ解析した症例数が少なく、今後の検証作業や追加のデータ解析が必要であるが、これらの遺伝子群の機能低下が、放射線被曝後のがん発症に関与する可能性を示唆していると考えられる。本年度は、チェルノブイリ関連甲状腺癌症例24例、コントロール(同汚染地域に居住していたが、癌を発症しなかった人)24例の血液由来ゲノムDNAを用いたエクソーム解析を追加施行した。これで昨年度と併せ甲状腺癌症例56例、コントロール55例のエクソーム解析データが揃った。トータルの症例数が100例を越えたことより、データ解析の方法としてBroad Instituteが推奨するJoint genotype, variant quality score recalibration (VQSR)が使用できるようになったため、これまでのデータも全て新しい方法で再計算を行った。dbSNP等のパブリックデータベースを用い、Allele frequencyが高いvariant、そして上記VQSRで信頼性が低いものをフィルタリングし、昨年度に注目した遺伝子群で統計計算を行った。この遺伝子群のチェルノブイリ放射線誘発甲状腺癌における関連は、現時点で依然統計学的な有意差を保ってはいるものの、オッズ比は昨年度の結果より著明に低下した。さらに症例数を増加させるべく、上記遺伝子群に対するmultiplex PCRを行い、得られた多数のproductを次世代シークエンシングによって解析する実験系をセットアップした。ただし、サンプル間のデータ量のバラツキがまだ大きく、すべてのサンプルのすべての場所で信頼性のあるデータが得られてはいない。以上より、昨年度に注目した遺伝子群については、確かに関連が示唆されるものの、その重要性についてはさらに研究を継続していく必要性があると考えられた。また、上記遺伝子群以外も考慮した、より網羅的な検討を加える必要があると考えられた。当初の計画よりエクソーム解析数を増やすことができ、多くのデータを取得できた。ただし、そのために別の限定された領域に対する解析はあまり進めることができなかった。以上より、全体的な進捗状況はおおむね順調と判断した。本年度は、これまでに得られた候補遺伝子群にこだわらず、もう一度最初から網羅的な解析をやり直すこととした。昨年度までに得られた放射線被ばく甲状腺癌症例56例、コントロール(癌症例と同様に汚染地域に住んでいた同年齢の人々、癌の発症なし)55例のエクソーム解析データについて、近年様々な公開データベースが拡充されているので、それらを取り込む形で解析パイプラインの見直しと再解析を行った。具体的には、得られたvariantに機能的なアノテーションを行うため、多数のannovar用のフィルターを導入した。特にタンパク質のアミノ酸置換により、病的変異となるスコアを予測するSHIFTやPolyPhen等のデータベースを中心に用いた。さらにdbSNPの情報や他の健常人エクソームのデータも更新・追加し、全体的なアップデートを行った。

また、GATKのdepth of coverageを用いたxhmmによるcopy numbervariation (CNV)の計算も行った。CNV解析によって欠失がある部分も遺伝子を抽出し、SNVリストに加えた。再解析によって得られたvariantを使い、Gene Ontology Enrichment Analysisを施行したものの、明らかに変異が集積している機能群は得られなかった。近年の遺伝性疾患のエクソーム解析例でも、約2/3は変異が同定できないことより、全ゲノムシークエンスの必要性を考え、20例の放射線被ばく甲状腺がん症例、10例のコントロールサンプルを用い、全ゲノムシークエンスを行った。全ゲノムシークエンス用にパイプラインを改変し、今後詳細な解析を行う。同定された標的遺伝子群は、有意差はあるものの一部の症例にしか見つからず、解析手法の拡充によってもそれはあまり変わらなかった。よって、機能解析には移行せず、もう少し網羅的な解析を加えることとした。これまでに次世代シークエンシングを行った56例のチェルノブイリ甲状腺癌症例、55例のコントロール(癌症例と同様に汚染地域に住んでいた同年齢の人々、癌の発症なし)のエクソームデータ、20例の甲状腺癌症例、10例のコントロールの全ゲノムデータについての解析を引き続き行った。全ゲノム解析用のパイプラインは、エクソーム用を改変し、解析時間を短縮させるため、圧縮・解凍を一部行わないような設定としたが、基本的には同様のステップで行った。本年度は、網羅的な解析を、common variantとrarevariantに分けて行った。まず、12万のcommon variantについて解析を行ったが、これについては1000人ゲノムデータのヨーロッパ人をコントロールとして加えた。ロジスティック回帰解析で、deleterious mutation、p値が10E-5オーダー(最小9.3E-06)の変異を3つ同定できた。ただ、12万のvariantとはいえ、genome-wide significanceには到達できず、また得られた遺伝子について、機能的にも意味づけは難しそうである。次に、rare variantについては、deleterious mutationについて、遺伝子ごとに変異を集積し、遺伝子長などを考慮に入れる解析を行った。p値が10E-3オーダー以下(最小9.1E-04)の遺伝子が8個確認され、その中で症例群に多いものが4つあった。
大電流負水素イオンビーム照射による炭素薄膜の高温損傷(>2000°K)の研究

大強度加速器に於ける炭素薄膜の短寿命を実現するために、炭素薄膜の高温度に於ける損傷を研究した。(1)大電流の負水素イオンビームを用いて、各種の炭素薄膜に照射する2500°K以上の高温状態を作り出すことが出来た。(2)2000°Kに於ける炭素薄膜の高温損傷(フォイルの変形、膜厚の減少、ピンホールの生成)を観測した。(3)200時間を越える安定なビーム照射による寿命試験を実施し、1500°K以上の高温度でも損傷の少ないハイブリッド型炭素薄膜を開発して、その長寿命性を実証した。(4)照射試験には(α)市販の電子ビーム蒸着型炭素薄膜(b)当機構に於いて新しく開発されたハイブリッド型炭素薄膜(c)米国SNS研究所で開発されたダイヤモンド薄膜(d)市販のダイヤモンド薄膜などの各種の炭素薄膜を使用し比較研究を行った。650KeVの負水素イオンビームでの照射試験中には、照射スポットの輝度温度を電子式光高温計により常時監視記録し、変形等の様子は写真撮影およびビデオ録画により詳細に観測された。パルスビーム照射による温度の時間構造、薄膜の照射後の膜厚減少測定およびラマン分光分析などは現在解析中である。さらに引き続き機関内経費処置により透過ビームの精密なエネルギー分析を実施する予定である。大強度加速器に於ける炭素薄膜の短寿命を解決し長寿命化を実現するために、炭素薄膜の高温度に於ける損傷を研究する。第一段階として負水素イオンビームの大電流・高密度化を実現する。次に、この大電流の負水素イオンビームを用いて、最近開発された長寿命炭素薄膜に照射することによりその特性評価試験を行い、1500°K以上の高温状態を作り尊炭素薄膜の高温損傷のメカニズム(例えば、フォイルの変形、膜厚の減少、ピンホールの生成)を解明する。これらの寿命測定を通して、第二段階としては、耐久性のある1500°K以上の高温度でも損傷の少ない炭素薄膜を開発実現することが目的である。平成18年度では、高密度(1mA/cm_2以上)でdc(直流)の負水素イオンビームを使用して照射を行うことが出来た。dcビーム照射に於いては、最高温度2500°Kを達成した。また、この様な極端条件下での負水素イオンビームの照射を行い、炭素薄膜の高温損傷の測定を実施した。照射には各種の炭素薄膜を使用し、高温損傷の試験を行い、それぞれの炭素薄膜について炭素薄膜の変形・損傷を観測した。これらの炭素薄膜との比較の為に他の材質各種についての照射試験を行い、照射スポットの輝度温度および変形等の様子を比較観察した。マルチカスプ表面生成型負水素イオン源によって、大電流の負水素イオンビームを高効率で生成できた。負水素イオンのdcビームは、dcアーク放電によって長期安定(200時間以上)に生成された。また、パルス化負水素イオンビームの生成には、定電流出力(先頭電流値)のアークパルス電源を用いることにより、安定な高電流パルス化イオンビームを生成できた。しかしながら、既設のアークパルス電源では、高温度の照射温度を得るのに充分な高デューティー運転をすることが出来なかった。アークパルス電源を高ヂューティー対応に置き換えた後に、パルス化負氷素イオンビームでの高温損傷試験を行う予定である。大強度加速器に於ける炭素薄膜の短寿命を解決し長寿命化を実現するために、炭素薄膜の高温度に於ける損傷を研究した。大電流の負水素イオンビームを用いて、各種の炭素薄膜に照射することによりその特性評価試験を行い、2000°K以上の高温状態を作り、炭素薄膜の高温損傷のメカニズム(フォイルの変形、膜厚の減少、ピンホールの生成)を観測した。これらの寿命測定を通して耐久性のある1500°K以上の高温度でも損傷の少ないハイブリッド型炭素薄膜を開発して、その長寿命性を実証した。照射試験には各種の炭素薄膜を使用し、(1)市販の電子ビーム蒸着型炭素薄膜

(2)当機構に於いて新しく開発されたハイブリッド型炭素薄膜(3)米国SNS研究所で開発されたダイヤモンド薄膜(4)市販のダイヤモンド薄膜などの各種の炭素薄膜に650KeVの負水素イオンビームを照射して高温損傷の試験を行い、それぞれの炭素薄膜について変形や損傷の様子を観測した。照射試験中には、照射スポットの輝度温度を電子式光高温計により常時監視記録し、変形等の様子は写真撮影およびビデオ録画により詳細に観測された。ボロン含有のハイブリッド型炭素薄膜(HBCフォイル)は、照射ビームスポット温度が2000°K以上の高温度であっても大きな高温耐性を示し、照射スポット温度1900°Kに於いて200時間以上の寿命を示した。ダイヤモンド薄膜では、1800°K以上の温度で大きな変形および黒褐色化し非常に脆くなる変質が観測された。パルスビーム照射による温度の時間構造、薄膜の照射後の膜厚減少測定およびラマン分光分析などは現在解析中である。さらに引き続き機関内経費処置により透過ビームの精密なエネルギー分析を実施する予定である。本研究の成果は、HBCフォイルの高温度耐性が大強度加速器用の荷電変換薄膜としての要求を満たしている事を示した事である。
英語教育における課題遂行支援型の間接学習に関する研究

別の対象を主体的に学習した結果として、間接的にある対象を学ぶことになることを間接学習と呼び、英語教育において間接学習を実践する情報技術の確立を目指した。本研究では、タブレット型デバイスと大型ディスプレイを利用する間接学習システムを導入した。本システムを用いた間接学習の具体例として、多読教材を利用した英語教育における課題遂行型の間接学習を実践し、映像記録と学習記録から学習行動を分析した。本システムは、直接学習と比較すると英語学習の面で十分に機能したとは言えないが、英語に触れる機会を増やし、英語で学んだ対象について議論や発表を行う学習者間のコミュニケーションの満足度が高いことが分かった。本研究では、別の対象を主体的に学習した結果として、間接的にある対象を学ぶことになることを間接学習と呼び、英語教育において間接学習を実践するために必要な情報技術の確立を目指した。平成26年度は、システムの有効性評価とファシリテーションの分析を実施した。既存の情報技術の間接学習における有効性、および学習者のコミュニケーションへの関与を、システム利用の有無で比較したところ、学習の記録行為に大きな差は見られなかったが、情報提示の点で約2.9倍効率的であるとの結果が得られた。これにより、ポスター製作に要する時間も約52%短縮され、結果として、議論などのコミュニケーションにより多くの時間が割かれることが分かった。また、間接学習時のファシリテータの必要性を分析した結果、間接学習映像からもアンケート調査からも、調整役・可視化としてのファシリテータが重要な役割を果たしていることが分かった。しかし、役割の一部を機械的に置き換えることの可能性については十分な知見が得られなかった。また、間接学習履歴データと学習過程の映像コンテンツを共有・閲覧するビューワを開発した。他グループの学習過程を見ることにより、自グループの問題点の発見に役立つことが分かった。英語教育における間接学習の役割として、直接的な英語学習とは異なる視点を与えることで学習者に興味を持たせる効果が挙げられるが、学習サイクルの継続性までを捉えるには至らなかった。短期的な記憶に関して英語力の向上を分析した結果、システムを用いた方が低い評価となった。一方で、プレゼンテーションの明瞭さとディスカッションの満足度の点でシステムを用いた方が高い評価が得られたことから、課題遂行型の間接学習システムは、英語学習においては十分に機能したとは言えないが、英語に触れる機会を増やし、議論や発表などの学習者間のコミュニケーションの増大には有効であると言える。本研究では、別の対象を主体的に学習した結果として、間接的にある対象を学ぶことになることを間接学習と呼び、英語教育において間接学習を実践するために必要な情報技術の確立を目指している。平成24年度は、まず、既存ツールであるTMBとiStickyを活用した間接学習支援システムを構築した。英語を題材とした課題を遂行する間接学習過程において、個人で行う間接学習(調査,思考,整理)とグループ内で行われる間接学習(ブレインストーミング,整理)の双方の支援を行うものである。次に、英語の多読教材の読み進め方を調査するために、被験者10名の紙面への書き込みと映像データを収集・分析し、間接学習実験を実施するために必要な実験条件を決定した。最後に、間接学習過程の映像記録を行った。「好きな学問のテーマを1つ決めて、歴史と現状と展望を分かりやすく伝えるポスターを製作する」ことを間接学習の課題として与え、課題遂行の際に参考にすべき資料として、英語の多読教材である、オックスフォード大学出版の“A Very Short Introduction"シリーズ(1冊約150頁,約300冊)を提供した。課題遂行を、(i)テーマ選定と役割分担、(ii)調査報告、(iii)ポスターデザイン、(iv)プレゼンテーション、(v)反省会、の5つのフェーズに分け、各フェーズでの議論や共同作業に間接学習支援システムを使用した。間接学習過程の映像を最大4台のビデオカメラを用いて記録・分析した。学部2年生45名からなる2グループを構成し、システムを利用しない間接学習とシステムを利用する間接学習の両方を行い、間接学習効果を定性的に評価する手法を検討した。学生同士の相互評価やアンケートにより、適切な評価項目を調査した。映像データ量が膨大であるため、非言語情報の分析に時間が掛かっており、その結果として、平成24年度に予定していた間接学習効果を定量的に評価する手法の検討が不十分であるが、その他はおおむね順調に進んでおり問題はない。間接学習データの分析に十分な時間を割くために、システムの改善や分析ツールの開発は極力抑えて、既存ツールをうまく活用する。たとえば、映像データに対する非言語情報分析のためのツールとしては、マックスプランク心理言語学研究所が開発したELANが存在するため、こちらを使用するなどの工夫を行い効率的に研究を推進する。

予備実験の結果、特定の学部・学科に偏った学生から構成されるグループよりも、多様な学生を集めた方が分析対象データとして好ましいとの結論が得られたため、当初計画していた、特定の授業を受講している学生を対象とした間接学習実験だけでなく、公募により集めた学生を対象とした間接学習実験を行うことにした。そのため、謝金の支払額が計画よりも拡大しており、次年度に行う実験をふまえた結果、今年度は旅費その他の使用を抑え、その残額を次年度の研究費(主に被験者への謝金)に充てることにした。
高エネルギーイオン線による地球内部流体分析法の開発

本研究では、地球内部流体による元素運搬を解明するため、高エネルギー陽子線を用いたPIXE法による流体包有物の組成分析法の開発を行った。この研究では、1)定量分析を行うための計算手法の開発、2)その計算手法の妥当性を検討するアナログ流体包有物の開発とPIXE分析、3)天然の流体包有物を分析する際の誤差の推定、4)熱水石英脈中の流体包有物の分析を実施した。流体包有物の定量法は、Ryan et al.(1993)とCampbell(1995)の手法を組み合わせて開発した。この方法は、X線検出器の実質的感度因子とX線発生の形状補正を用いており、数値積分が工夫されているため、充分な計算精度が期待できる。この計算法に基づいて新たに作成したアナログ流体包有物をPIXEで定量した結果、理想状態では流体包有物中の微量元素を±7%の相対平均誤差で定量できることが分かった。アナログ流体包有物は石英ガラスの気泡に多元素標準溶液を注入することで作成した。天然の流体包有物分析では、包有物の埋没深度を光学顕微鏡で決定するという制約から、その誤差にさらに深度決定に起因する誤差が加わる。筑波大学の測定条件では、石英中の半径30mm、埋没深度20mmの流体包有物を分析する場合、Caを±40%で、Feを±16%で、Znを±13%で、Srを±12%、BrとRbを±11%の総合誤差で定量できることが分かった。これ以外の誤差の要因としては、楕円体による包有物形状の近似による誤差、塩水である天然流体をH_2Oとして近似した誤差、NaCl娘結晶の存在による影響が考えられるが、これらは小さな影響しかないことが分かった。また、石英中の埋没深度20μm、半径30μmの流体包有物を4MeVのプロトン、1.0μCの積算電荷の条件で測定した場合、遷移金属元素の検出限界は446ppmで、天然の流体包有物分析には充分な検出能力であることが分かった。開発した定量法によって長野県川上村川端下の花崗岩起源の熱水石英脈の流体包有物を分析した結果、花崗岩起源の熱水流体には0.2-9wt%のCaとFe,300-8000ppmのMnとZn、40-3000ppmのCu、100-4000ppmのBr,Rb,Sr,Pb,そして100ppm以下のGeが含まれていた。本研究は、地球内部流体による元素運搬を解明するため、高エネルギーイオン線(PIXE法)による流体包有物の組成分析法を開発することを目的としている。本年度は当初の計画通り、PIXEによる包有物中の元素定量に必要なアルゴリズムの開発と、そのアルゴリズムによる定量精度の決定に、必要なアナログ流体包有物の作成を行った。

PIXEによる流体包有物の定量では,鉱物マトリックス中でのビームエネルギー減衰量,包有物全体から発生する特性X線の総量,鉱物マトリックスによるX線吸収量,の3つを正確に計算するアルゴリズムが必要である.そこで今回は、Campbell(1993)とRyan et al.(1993)の計算手法を組み合わせたアルゴリズムを開発した。この方法では、X線検出器の実質的感度因子とX線発生の形状補正因子を用いており、形状補正因子の計算では数値積分に工夫を重ねているため、充分な計算精度が期待できる。アナログ包有物は、石英ガラスの表面に開口部を持つ直径約100ミクロンの気泡に多元素標準溶液を注入し,その上からカバーガラスを被せて密封する事で作成した。標準溶液として、Cr, Ni, Fc, Zn, Ga, Go, Sr, Mo, Ag, Cd, In, Baが10,50,100,500,1000ppmの濃度で含まれているものを準備し、その注入には、マイクロインジェクターを用いた。標準溶液の封入のため、カバーガラスをシアノアクリレート系接着剤で接着し、そのことにより真空試料室内でプロトンビームを照射しても破裂・漏出が生じないアナログ包有物が作成できた。来年度にこのアナログ流体包有物をPIXEで実際に測定し,その定量値と既知濃度(標準試料の濃度)を比較することで、アルゴリズムの定量妥当性と定量精度を決定する予定である.本研究は、地球内部流体による元素運搬を解明するため、高エネルギーイオン線(PIXE法)による流体包有物の組成分析法を開発することを目的としている。本年度は当初の計画通り、石英ガラスの気泡に多元素標準溶液を注入して作成したアナログ流体包有物をPIXE法で定量し,その定量値と既知濃度(標準試料の濃度)を比較することで、定量アルゴリズムの妥当性と定量精度を決定した。定量アルゴリズムは、Ryan et al.(1993)の定量モデルにCampbell(1995)の手法を組み合わせることで開発した。アナログ流体包有物をこの方法で定量した結果、理想状態では流体包有物中の微量元素を±7%の相対平均誤差で定量できることが分かった。この正確度は、これまでの流体包有物分析では最も高いもので、開発した定量計算法が妥当なものであることを示している。但し、天然の流体包有物分析では、包有物の埋没深度を光学顕微鏡で決定するという制約から、その誤差にさらに深度決定に起因する誤差が加わる。筑波大学の測定条件では、石英中の半径30μm、埋没深度20μmの流体包有物を分析する場合、Caを±40%で、Feを±16%で、Znを±13%で、Srを±12%、BrとRbを±11%の総合誤差で定量できる。これ以外の誤差の要因としては、楕円体による包有物形状の近似による誤差、塩水である天然流体をH_2Oとして近似した誤差、NaCl娘結晶の存在による影響が考えられるが、これらは小さな影響しかないことが分かった。また、石英中の埋没深度20μm、半径30μmの流体包有物を4MeVのプロトン、1.0μCの積算電荷の条件で測定した場合、遷移金属元素の検出限界は4-46ppmで、天然の流体包有物分析には充分な検出能力であることが分かった。本研究は、地球内部流体による元素運搬を解明するため、高エネルギーイオン線(PIXE法)による流体包有物の組成分析法を開発することを目的としている。本年度は当初の計画通り、甲府花崗岩体北縁部の長野県川上村川端下の熱水石英脈中の流体包有物の定量分析を実施した。この熱水脈の近傍には熱水性の銅-鉄鉱床が存在することから、熱水流体による遷移金属の運搬を検討する上で適切な試料である。定量の結果、流体包有物中には0.2-9wt%のCaとFe,300-8000ppmのMnとZn、40-3000ppmのCu、100-4000ppmのBr, Rb, Sr, Pb,そして100ppm以下のGeが含まれていた。
高精度の補償光学技術に基づくリモートセンシングにおける合成開口望遠鏡の研究

本研究課題では、小型衛星において、複数の望遠鏡を組み合わせて、仮想的な大口径望遠鏡を構築し、高い光学性能を実現することを目的として、合成開口望遠鏡の数学モデルの構築、デフォーマブルミラーのモデル化および制御手法、観測画像を用いた拡張Phase diversity法による波面推定、波面推定における人工衛星の軌道運動補整、合成開口望遠鏡に向けた補償光学実験システムの構築を行った。今後はこの研究の成果を、人工衛星搭載センサの開発に活用する予定である。前年度に引き続き,デフォーマブルミラーを用いた波面制御技術の研究を行った.本研究では観測画像を用いて,高速で画像の推定と光学収差およびミスアライメントによる波面の歪みを補整するための波面制御をおこなう.画像処理による推定を行う際に,デフォーマブルミラーの特性を高い精度で再現する数学モデルを構築し,このモデルを用いて制御アルゴリズムを構築した。このとき、光学収差を表現する基底関数を検討し,Zernike多項式を用いた手法を採用した.実験室における特性評価実験では,波面センサを用いてデフォーマブルミラーの応答性、回折効率、波面の空間分解能など、補償光学の性能にかかわる基本性能の評価を行った。次に,合成開口望遠鏡システムの構築に向けた光学系の設計を行った.Rockheed Martin社のテストモデルSTAR-9に代表される合成開口望遠鏡は、複数のカセグレン望遠鏡の像を1つに集めることで仮想的な大口径望遠鏡の像を得る。この課題の実現のために,問題を2つのステップに分割した。まず、すべての小望遠鏡の光路と結像位置を大まかに合わせる粗動ステップ、ここでの調整のために、小望遠鏡の主鏡以降の複雑な光学系が必要となる。次に、主鏡瞳座標系における収差の推定と補正である。ハードウェア上の複雑さが要求されるのは第1ステップであるが、本研究で焦点を絞って取り組む対象は第2ステップである。そこで、コヒーレント光と干渉観測を利用して、主鏡位置での光波の直接測定を利用し、測定データをデジタル処理で合成することにより、光学系による合成に伴うシステムの複雑化を避け、波面推定と補正のみを評価する実験系を構築する必要がある。今年度はこの光学系の実現に向けて,光学設計ソフトウェアを用いた,光学設計を進めた.最終年度は,合成開口望遠鏡の実現において,個々の望遠鏡の位相調整に不可欠な補償光学系について,補償光学実験システムを構築し,人工衛星によるリモートセンシングにおける補償光学技術の実証実験を行い,総合的な実現性を検証した.具体的には,2つの項目について研究を行った.まず,人工衛星の観測において,軌道運動により観測対象が常に変化していく中で,観測画像から波面収差を推定する手法の研究を行った.前年度までに研究を行った拡張Phasediversity法では,デフォーマブルミラーを用いて,様々なZernikeモードの波面収差を光学系に与えることで,特定の収差モードの推定精度の向上をさせたが,今年度は,画像の移動量を波面の傾きとしてモデル化し,さらに波面収差と同時に移動量を補整する手法とした修正を行った.これによって,軌道運動を伴う人工衛星においても,拡張Phase diversity法の利用を可能とした.次に,補償光学実験システムの設計と構築を行い,研究成果の実証実験を行った.前年度までに取り組んだ,合成開口望遠鏡の数学モデルとデフォーマブルミラーのモデル化と制御手法を活用して,光学ベンチ上に2次元の観測ターゲットを用意し,波面の歪みを与え,拡張Phase diversity法を利用した波面推定を行った.その結果を用いて,デフォーマブルミラーの制御により収差を補整し,取得した画像の画質により総合評価を行い,画質の向上を確認した.この研究を通して,合成開口望遠鏡の数学モデルの構築,デフォーマブルミラーのモデル化および制御手法,観測画像を用いた拡張Phase diversity法による波面推定,波面推定における人工衛星の軌道運動補整,合成開口望遠鏡に向けた補償光学実験システムの構築を行った.今後はこの研究の成果を,人工衛星搭載センサの開発に活用する予定である.本研究課題では、小型衛星において、複数の望遠鏡を組み合わせて、仮想的な大口径望遠鏡を構築し、高い光学性能を実現することを目的として、合成開口望遠鏡の数学モデルの構築、デフォーマブルミラーのモデル化および制御手法、観測画像を用いた拡張Phase diversity法による波面推定、波面推定における人工衛星の軌道運動補整、合成開口望遠鏡に向けた補償光学実験システムの構築を行った。今年度は、観測画像から光の波面収差を推定するための機械学習手法の研究と、波面収差を補正するためのデフォーマブルミラーの制御手法の研究とを実施した。観測画像に基づく波面収差推定のための機械学習手法の研究では、具体的に、次の内容を実施した。研究の対象とする合成開口望遠鏡システムについて、波長依存性と視野依存性を無視したフーリエ光学理論を拡張した数学モデルを構築した。波面センサで波面を直接測定するかわりに、Phase diversity法に基づく画像ベースの収差推定手法を導入し、デフォーマブルミラーを想定した波面制御によって、光学系に既知の収差をアプリオリ情報として与えた画像を複数枚取得することにより、画像から収差を推定する問題を適切(well-posed)な逆問題に帰着させる手法を考案した。このとき、観測画像には波面収差のほかに観測対象の影響が含まれる。空間周波数領域で複数の画像を用いて処理することにより、観測対象によらないロバストな収差情報の抽出手法を研究した。デフォーマブルミラーを用いた波面制御技術は、本研究課題の基礎となるものであり、具体的に、次の内容を実施した。

高速で画像の推定と波面制御をおこなうために、デフォーマブルミラーの特性を高い精度でモデル化した。このとき、光学収差に一般的な基底関数を用いる方法、アクチュエータごとの感度関数を用いる手法を検討した。以上の成果を元に、汎用的な数値シミュレータを構築し、機械学習手法に用いた画像ベースの収差推定手法と、デフォーマブルミラーの制御手法との妥当性を検証した。当初の計画では1年目に機械学習手法に基づくデフォーマブルミラーの制御手法の研究を行い,2年目に合成開口望遠鏡を用いた実験システムを構築し,実証実験を行う予定であった.1年目の機械学習手法の研究はほぼ計画通り進んだが,2年目の実験システムの構築の段階で,実験システムの設計,特に光学系設計と電子系設計に時間がかかり当初予定した期間内に研究を完了することができず,実験のための光学系設計までを光学設計ソフトウェアを用いて行った.研究の推進が遅れた要因の一つは,平成24年度に大学を移籍したため,研究環境の整備に時間を要したことである.しかしながら,実験計画に大幅な見直しはなく,現在までに実験装置の設計も進んでおり,研究環境も整ったため,平成25年度には当初の計画に沿って,光学系,センサモジュール等,合成開口望遠鏡システムの構築に必要な物品を購入して実証実験を行う.さらに,研究成果をまとめて国際学会での発表,論文発表を行う予定である.当初の計画では、今年度に観測画像に基づく波面収差推定のための機械学習手法の研究と、デフォーマブルミラーを用いた補面制御技術の研究を実施することを挙げた。まず、前者の研究テーマに関しては、ほぼ計画通りに、機械学習手法を確立し、数値シミュレータの検証までを実施した。その過程で、学習時間の短縮と、観測画像に対するロバスト性の確保のために学習手法の改善の余地があることが明らかになり、引き続き改良を行っている。後者の研究テーマに関しては、デフォーマブルミラーのモデル化、制御手法の研究は、ほぼ計画通りに進んでいる。研究費の減額により、当初計画していたデフォーマブルミラーが購入できなかったが、その後、より低コストのデフォーマブルミラーが市場に出てきたため、平成24年度の購入を検討している。デフォーマブルミラーの動作原理は共通のため、今年度のモデル化と制御手法の研究はそのまま他のデフォーマブルミラーにも利用できるため、この変更が全体のスケジュールに与える影響は小さい。今後は,まず,光学設計ソフトウェアを用いた実験系の光学系の設計を完了させる.その上で,補償光学技術を導入した合成開口望遠鏡システム実験を行う.研究室に既存の浜松ホトニクス社製液晶空間光変調器(Liquid Crystal on Silicon-Spatial Light Modulator、LCOS-SLM)を用いて収差を発生させる。LCOS-SLMは離散的な波面制御が可能であることを利用し、合成開口望遠鏡における,それぞれの望遠鏡に異なる波面収差を発生させる。LCOS-
幕臣の「御雇」任用制に関する研究-近代雇用システムへの展望として-

本研究は、江戸時代中期にはすでに深刻な人員不足におちいった幕府が、自ら血縁・世襲制度といった近世的身分秩序の枠組みを崩し、江戸時代後期には"公儀御雇"制度という血縁にとらわれない人材主義・賃金制にもとづく幕臣採用の制度を取り入れていた実態について解明した。さらには、近代日本型雇用制度の基として、この公儀御雇制度の存在が果たした意義についても一考した。平成20年度は、幕臣の任用動向が判明する履歴史料の収集・調査を中心に作業した。とくに国立公文書館内閣文庫所蔵(多聞櫓旧蔵)「(幕臣)由緒書」をマイクロフィルムにて撮影し紙焼きをおこない、これをもとに幕臣の履歴データベース作成を進めた。当該史料群は幕臣約800家歴代の履歴史料であり、幕府役人個々人の任用(就任・退任、転任、兼任など)動向が把握できる貴重なものである。平成20年度はこのデータベースの作成に重点をおいて作業をおこない、次年も継続して作業を進める。また、上記史料群のような幕臣個人としての"由緒書"以外にも、幕府における各役職ごとの変遷が判明する"由緒書"についても収集・調査をおこなった。とくに国立公文書館・国立国会図書館・江戸東京博物館を中心に、資料の収集を進め、目下分析中である。この作業によって、役職そのものの設置・廃止・改組の理由を検討し、幕府任用制の変化の概要を組織の面から明らかにする。平成21年度は、平成20年度にひき続き、第1課題(幕臣履歴史料を用いた御譜代.一代抱・御雇といった任用形式変化の数量的考察)に関連して幕臣履歴史料の収集・調査およびデータベース化を進めた。とくに幕臣履歴史料を多数所蔵する国立公文書館内閣文庫および江戸東京博物館において作業を進めた。また、東京都(江戸)以外の史料保存機関を訪問し、幕臣履歴史料の調査・研究をおこなった。とくに一昨年度に新発見された龍野歴史文化資料館蔵「(上級旗本)若狭野浅野家資料」から多数の上級旗本(寄合席)に関する履歴資料(寄合肝煎関連資料)を確認し、現在検討中である。さらに、前年度までに蓄積・発表してきた、第2課題(幕臣任用形式の変化にともなう近世人事制度の意識変化)に関する成果物を総括し、研究会などで発表した。前年度までに収集した幕臣の履歴史料、中でも人事異動の度ごとに幕臣から江戸幕府に正式に提出された「由緒書」(先祖から本人まで代々の当主の履歴をまとめたもの)や「明細短冊」(本人のみの履歴書)を用いて、第1課題(幕臣履歴史料を用いた任用形式変化の数量的考察)のためのデータ整理・分析作業をおこなった。すなわち、これら履歴史料から各幕臣が世代交代によって任用された際、あるいは新規に任用された際、どのような名目(譜代=代々任用・一代抱=一世代任用・仮抱=員数外任用・御雇=臨時任用など)で任用されたか、その形式を抽出して分類・数量化し、時代別の動向をまとめた。これによって、これまで漠然と世襲的任用(譜代)が主流とされてきた幕府の人員には、実は非世襲的任用(一代抱・仮抱・御雇)による人員が多数ふくまれ、これら非世襲的に任用された人員を次第に拡充することで、幕府は社会経済の変化に対応してきていた点を分析した。また、前年度までに収集してきた第2課題(幕臣任用形式の変化と近世人事制度の意識変化)に関する史料を総括して、近代雇用システムへの展望について発表などをおこなった。とくに、時代を経るにしたがって仮抱=員数外任用や御雇=臨時任用が拡充されていったことに対して、譜代=代々任用の幕臣たちがどのような意識を抱いていたかについて分析した.そして、かれら代々任用の幕臣たちこそむしろ、人員不足・業務過多の中、仮抱や御雇を歓迎し、幕府に非世襲的任用に基づく人員の拡充を要請してきた様子を明らかにした。
老母親を在宅介護する統合失調症者の地域生活継続のための支援方法の開発

本研の目的は、老親を在宅介護する統合失調症者と介護を受ける母親とのサポートの授受に着目して、統合失調症者が安定して地域生活を継続するための支援方法を開発することである。研究計画では、障害者サービスを利用する子供を入り口にして対象者親子を選定するとしていたが、ケース数が少ないため、介護保険サービスを利用する母親を入り口にする方法も追加して対象者選定を行っている。親子双方に面接して、現在のサポート授受の実態と過去の子育て・生育時・発症時の状況等を聞き取り、症状の落ち着いた壮年期の統合失調症者が地域生活を継続するための支援内容を導く計画である。親子双方に面接できるケースが少なく、ケースを増やすことが課題である。また、ケースの許可を得て追加の面接を行い、面接精度を上げることも課題である。面接できた数例では、親の介護状況、および子供の症状の重さが異なり、サポート授受の様相は異なっていたが、母親は子供の症状や心的状態を見極めて対応する、できることを依頼するなどのサポートを授けており、子供は身体機能の衰えた母親を気遣う、できることをする、頼るなどのサポートを授けていた。また母親は子供から身体的サポート、家事などのサポート、一緒にいる安心感などのサポートをうけ、子供は母親から生活方法の教えを受ける、安心感をもらうなどのサポートを受けていた。これらのサポートが統合失調症者の地域生活の安定に貢献していることが推察される。本研究は、親の介護をしながら在宅で生活する統合失調症者その親を対象にした研究である。対象選定には、障害者サービスを利用する子どもを入り口にした方法をとっていたが、対象者選定に苦慮したため、介護サービスを利用する親を入り口にした方法も追加している。該当する親子双方に面接できた例が少なく、また面接内容が充実していない。ケースの発掘を進めるとともに、面接できた対象には追加面接を行っているところである。研究開始時に対象者選定を依頼した事業所から引き続き情報収集するとともに、面接できたケースの面接精度を上げて分析データを確保することにより、研究を推進する。本研究の目的は、老親を在宅介護する統合失調症者と介護を受ける母親とのサポートの授受に着目して、統合失調症者が安定して地域生活を継続するための支援方法を開発することである。先行研究では、統合失調症者を介護する親、特に母親の苦悩や孤独感、健康問題などが多数報告されている。ところで、超高齢社会では、統合失調症者が親の介護を担う介護役割の逆転が起こっている。親の介護を行っている統合失調症者は、介護上の問題や自身の就労訓練中断、精神症状悪化がありながらも親の介護を肯定的にとらえていたことが報告されている(関口、2005)。また一方では、介護役割の逆転が、男性統合失調症者の自分らしい生活の意識のきっかけとなっていることも報告されている(石飛、2013)。発症により家族や社会での役割を果たせずに壮年期に至った統合失調症者にとって老親介護の経験は、エリクソンの言う「世話をする」基本的強さを獲得する重要な体験となっていることが考えられる。山口(2012)は、「介護を受ける母親と介護を行う息子の間でのサポート授受」で、母親と息子は相互にサポートを授け・受けながら、地域生活を継続していたと報告していた。融通のきかなさや段取りの悪さ等の「生活障害」を抱えているが故にサポートを受けてきた統合失調症者が、老親の介護を担い共に地域生活を継続するためには、子の生活障害を熟知している親、特に母親との上手なサポートの授受は重要な要素であると考える。以上のことから、母親を介護して地域生活を継続している統合失調症者と介護を受ける母親のサポート授受の実態を把握し、統合失調症者が介護をうける母親と安定して地域生活を継続するために看護者として必要な支援内容を検討し、支援方法を開発することには意義があると考える。県Hpで確認できた障害者総合支援法に基づく相談支援事業所31箇所、および離島市町村の福祉等相談窓口15箇所に、電話で研究の趣旨を説明し、在宅の統合失調症者が母親を介護しているケースの有無を確認した。その結果、統合失調症者本人および母親に面接可能なケースは5例であった。そのうち面接出来たケースが3例、近日中の面接予定が1例、本人が安定する時期を待っているケースが1例である。精神障害者家族会数カ所に直接又は電話で同様に確認を行ったが、現在までの所該当のケースは確認できていない。当初計画した10例には到達していない。面接を終えた3例では、母親の日常生活状況は異なっていたが、統合失調症である子どもは高齢となった母親を助けていた。母親は統合失調症である子どもの病状に配慮しながら、子どもの出来る事を依頼していた。

また、ケースの許可を得て追加の面接を行い、面接精度を上げることも課題である。面接できた数例では、親の介護状況、および子供の症状の重さが異なり、サポート授受の様相は異なっていたが、母親は子供の症状や心的状態を見極めて対応する、できることを依頼するなどのサポートを授けており、子供は身体機能の衰えた母親を気遣う、できることをする、頼るなどのサポートを授けていた。また母親は子供から身体的サポート、家事などのサポート、一緒にいる安心感などのサポートをうけ、子供は母親から生活方法の教えを受ける、安心感をもらうなどのサポートを受けていた。これらのサポートが統合失調症者の地域生活の安定に貢献していることが推察される。本研究は、親の介護をしながら在宅で生活する統合失調症者その親を対象にした研究である。対象選定には、障害者サービスを利用する子どもを入り口にした方法をとっていたが、対象者選定に苦慮したため、介護サービスを利用する親を入り口にした方法も追加している。該当する親子双方に面接できた例が少なく、また面接内容が充実していない。ケースの発掘を進めるとともに、面接できた対象には追加面接を行っているところである。面接の終了したケースについては、今後面接内容を整理して詳しく分析し、サポートの授受の実態を把握する予定である。ケース数の目標は10例であるので、回答保留の相談支援事業所等から情報収集を続けながら、県内の全精神障害者家族会からの情報収集も行う予定である。研究開始時に対象者選定を依頼した事業所から引き続き情報収集するとともに、面接できたケースの面接精度を上げて分析データを確保することにより、研究を推進する。関連学会での成果報告のための学会参加費。高齢者在宅看護および精神障害者地域支援の実践者、専門家による会議開催時の会議費。会議録のテープ起こし。報告書作成、印刷費用など。対象者の選定が進まず、面接ケースが伸びていないため、データ分析が遅れている。そのため、学会発表など研究成果の公表ができていない。また、支出のあった対象者面接のための旅費、面接音声の文字起こし代金、参考文献に書類の不備などがあり、予算執行登録を行っていないものがあるため、年度をまたいで執行する。次年度は、面接旅費、専門家会議開催関連費、学会発表旅費、学会費などの執行を予定している。
In-cell NMRによる真核細胞内蛋白質の立体構造解析法の開発

最近,細胞内のMolecular Crowdingが蛋白質動態に及ぼす影響が議論され始めており,蛋白質の機能を理解するためには,生細胞中での詳細な「その場観察」が必須であると考えられるようになって来た.その手段としてin-cell NMRが注目されている.本研究では,進化しつつあるin-cell NMR測定技術の次の大きな目標として,「真核細胞」における蛋白質の立体構造解析を可能にする方法論的研究・開発を行う.蛋白質が実際に機能している場である生きた真核細胞における世界初の蛋白質分子の立体構造決定を目指し,in-cell NMRを用いた新しい解析手法の開発研究を行うことを目的とする.H22年度の研究実績は以下の通りである.分裂酵母のin-cell NMRについては,分裂酵母内在の蛋白質Hsp9について,予備的なin-cell NMR測定とin vivoでのNMR解析を行った.培養昆虫細胞Sf9のin-cell NMRについては,連鎖球菌protein G B1ドメイン(GB1)と高度好熱菌TTHA1718の発現系を作成し,Sf9における良好な蛋白質発現を達成した.このうちGB1については,in-cell NMRを用いて良好な^1H-^<15>NHSQCスペクトルを得ることに成功した.真核細胞内で発現させた蛋白質のin-cell NMR測定例としては世界初となる.HeLa細胞の系では,TTHA1718を用いて,細胞内蛋白質の詳細な解析のために必要な3D triple- resonance NMR測定のための予備的なin-cell NMR測定を行い,良好な結果を得た.本研究は,蛋白質が実際に機能している場である生きた真核細胞における世界初の蛋白質分子の立体構造決定を目指し,in-cell NMRを用いた新しい解析手法の開発研究を行うことを目的とする.細胞内のMolecular Crowdingが蛋白質動態に及ぼす影響を加味した蛋白質の機能の正確な記述のためには生細胞中でのその場観察が必須である.その手段としてin-cell NMRが注目されており,様々な細胞内現象を原子分解能で解析可能であると期待されている.研究代表者らは昨年,in-cell NMRによる大腸菌内蛋白質の高次構造解析に世界で初めて成功したが,真核細胞のin-cell NMRも,われわれの医療や創薬に直結する様々な生命現象が解析可能という点で非常に注目されている.進化しつつあるin-cell NMR測定技術の次の大きな目標として,「真核細胞」における蛋白質の立体構造解析を可能にする方法論的研究・開発を行う.最近,細胞内のMolecular Crowdingが蛋白質動態に及ぼす影響が議論され始めており,蛋白質の機能を理解するためには,生細胞中での詳細な「その場観察」が必須であると考えられるようになって来た.その手段としてin-cell NMRが注目されている.本研究では,進化しつつあるin-cell NMR測定技術の次の大きな目標として,「真核細胞」における蛋白質の立体構造解析を可能にする方法論的研究・開発を行う.蛋白質が実際に機能している場である生きた真核細胞における世界初の蛋白質分子の立体構造決定を目指し,in-cell NMRを用いた新しい解析手法の開発研究を行うことを目的とする.H22年度の研究実績は以下の通りである.分裂酵母のin-cell NMRについては,分裂酵母内在の蛋白質Hsp9について,予備的なin-cell NMR測定とin vivoでのNMR解析を行った.培養昆虫細胞Sf9のin-cell NMRについては,連鎖球菌protein G B1ドメイン(GB1)と高度好熱菌TTHA1718の発現系を作成し,Sf9における良好な蛋白質発現を達成した.このうちGB1については,in-cell NMRを用いて良好な^1H-^<15>NHSQCスペクトルを得ることに成功した.真核細胞内で発現させた蛋白質のin-cell NMR測定例としては世界初となる.HeLa細胞の系では,TTHA1718を用いて,細胞内蛋白質の詳細な解析のために必要な3D triple- resonance NMR測定のための予備的なin-cell NMR測定を行い,良好な結果を得た.