hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
輝度が空間的に変動する領域内での明るさ処理メカニズムの検討

今年度の研究では、輝度が空間的に変動する領域(分節領域)内での明るさ処理メカニズムを、空間的体制化(複数の対象を知覚的にまとめ上げる働き)との関連から解明するという研究全体の目的達成に向けて、これまで得られた実験結果を総合的に考察・検討した。今年度の成果としては、空間的体制化の生じ方を操作することによって分節領域内での明るさ処理も影響を受けるという研究結果に基づき、網膜像からの物体の切り出し(網膜像内の異なる領域をまとめて単一の物体として捉える働き)と分節領域内での明るさ処理の関連性を指摘し、論文として国際誌に発表したことが挙げられる。具体的に、分節領域内での明るさ知覚は、単一の物体としてまとめられた領域の輝度から強く影響を受け、その他の領域の輝度からの影響をあまり受けない。この知見より、空間的に分節された領域の中においては、単一の物体内で明るさを決定する処理方略を視覚系がおこなっている可能性が示唆される。日常場面において、単一の物体を取り囲む領域は文脈によって大きく変化するため、こうした処理方略を用いることで視覚系が物体の安定した明るさの決定を維持していることを本研究成果は示唆している。また、論文では分節領域内での明るさ処理と既存の明るさ処理モデルとの関係についても議論した。それらに加えて、分節領域内での明るさ処理に関する代表的な仮説の適切性を検討した研究も国際誌に発表し、さらに、強度の異なる領域間に生じる輝度エッジの知覚処理に関する研究も国際学会で発表をおこなった。本研究では、分節領域内での明るさ知覚に影響を及ぼす空間要因を明らかにし、その処理メカニズムに関する理解を深めることを目的としている。昨年度までの研究では、テクスチャの類似性、運動方向・運動量の類似性、同期の要因を操作することによって、空間的体制化が分節領域内での明るさ知覚に影響することを示した。それらの実験結果を踏まえ、今年度は分節領域内での明るさ処理を物体の切り出しの働きと関連づけて考察した。これらの知見は日常場面での明るさ知覚を理解する上で重要な知見であり、本研究課題はおおむね順調に進展していると言える。本研究では、輝度が空間的に変動する領域(分節領域)内での明るさ知覚に関して検討している。分節領域内での明るさ処理は、空間的に一様な領域内でのものと異なることが知られている。このため、分節領域内における明るさ処理メカニズムを解明することは、口常場面(複数の物体が存在し、そのそれぞれが異なる輝度をもつ状況下)での明るさ知覚を理解する上で重要となる。本研究の目的は、分節領域内での明るさ知覚に影響を及ぼす空間要因を明らかにし、その処理メカニズムに関する理解を深めることにある。具体的に、分節領域内での明るさ知覚が空間的な近接性によってのみ規定されているのか、空間的体制化の影響も受けるのかを明らかにすることを検討課題とした。分節領域内では、ある領域の近傍には複数の領域が存在するため、それらの網膜上での近接性が明るさ知覚に影響を及ぼすと考えられる。しかし、複数の領域が存在することによって、それらの領域がどのようにまとまり、他と切り分けられるかという空間的体制化の影響も受ける可能性がある。本年度の研究では、空間的な近接性の影響をできるだけ一定に保ったまま、運動する検査刺激がその周辺刺激と連動するかどうかを操作することによって空間的体制化を操作し、それに対応して分節領域内での明るさ知覚が変化するかを検討した。実験では、検査刺激が周辺刺激とまとまって知覚される条件と切り分けられる条件を設けた、実験の結果、分節領域内での明るさ知覚に空間的体制化が影響を及ぼすことが示された。特に、検査刺激が周辺刺激とまとまりを持つ場合には周辺刺激の輝度から検査刺激の明るさへ及ぼす影響が強く、切り分けられる場合にはその影響が弱まった。以上の結果は、分節領域内における明るさは、網膜像上の空間的な輝度分布だけでなく、運動の同期によって網膜像上の要素が体制化された後の空間表象に基づいても処理されていることを示唆している。本研究課題では、輝度が空間的に変動する領域(分節領域)内での明るさ知覚に関して検討している。昨年度までの研究では、分節領域内での明るさ知覚に影響を及ぼす空間要因を明らかにするため、分節領域内の検査領域とその周辺に配置された複数の小領域との間の空間的な体制化のされ方を、テクスチャの類似性の要因、もしくは運動方向・運動量の類似性の要因によって操作し、その影響を検討した。その結果、検査領域と周辺領域との間のまとまり感が強い場合に、周辺領域からの影響が強くあらわれた。この結果は、分節領域内での明るさ知覚が空間的体制化によって影響を受けることを示唆しているが、検査領域と周辺領域が類似した刺激特徴を持つ場合に明るさ知覚が変化すると考えても説明できる。この二つの可能性に関して検討することを本年度の研究の目的とし、刺激変化の同期による空間的体制化が分節領域内での明るさ知覚に及ぼす影響を検討した。同期性の要因を用いると、運動方向と運動量が検査領域と周辺領域との間で異なっていても、刺激変化のタイミングを合わせるだけでまとまり感を引き起こすことができる。そのため、分節領域内での明るさ知覚に対する影響が、運動方向や運動量などの刺激特徴の類似性によるのか、空間的体制化の働きによるのかを検討することが可能になる。実験では、刺激変化の同期によって、検査領域が周辺領域とまとまって知覚される条件と切り分けられる条件を設けた。

実験の結果、分節領域内での明るさ知覚に空間的体制化が影響を及ぼすことが示された。特に、検査領域が周辺領域とまとまりを持つ場合には周辺領域の輝度から検査領域の明るさへ及ぼす影響が強く、切り分けられる場合にはその影響が弱まった。以上の結果は、刺激特徴の類似性を持たない場合でも空間的体制化は分節領域内での明るさ知覚に影響を及ぼすことを示唆している。今年度の研究では、輝度が空間的に変動する領域(分節領域)内での明るさ処理メカニズムを、空間的体制化(複数の対象を知覚的にまとめ上げる働き)との関連から解明するという研究全体の目的達成に向けて、これまで得られた実験結果を総合的に考察・検討した。今年度の成果としては、空間的体制化の生じ方を操作することによって分節領域内での明るさ処理も影響を受けるという研究結果に基づき、網膜像からの物体の切り出し(網膜像内の異なる領域をまとめて単一の物体として捉える働き)と分節領域内での明るさ処理の関連性を指摘し、論文として国際誌に発表したことが挙げられる。具体的に、分節領域内での明るさ知覚は、単一の物体としてまとめられた領域の輝度から強く影響を受け、その他の領域の輝度からの影響をあまり受けない。この知見より、空間的に分節された領域の中においては、単一の物体内で明るさを決定する処理方略を視覚系がおこなっている可能性が示唆される。日常場面において、単一の物体を取り囲む領域は文脈によって大きく変化するため、こうした処理方略を用いることで視覚系が物体の安定した明るさの決定を維持していることを本研究成果は示唆している。また、論文では分節領域内での明るさ処理と既存の明るさ処理モデルとの関係についても議論した。それらに加えて、分節領域内での明るさ処理に関する代表的な仮説の適切性を検討した研究も国際誌に発表し、さらに、強度の異なる領域間に生じる輝度エッジの知覚処理に関する研究も国際学会で発表をおこなった。本研究課題の目的は、分節領域内での明るさ知覚に影響を及ぼす空間要因を明らかにし、その処理メカニズムに関する理解を深めることにある。昨年度の研究では、テクスチャの類似性の要因、運動方向・運動量の類似性の要因を操作することによって分節領域内での明るさ知覚に対する空間的体制化処理の影響を示したが、それらの結果は刺激特徴の類似性という別の観点から説明できる可能性があり、この二つの可能性を検討することが本年度の研究の目的であった。刺激変化の同期の要因を用いて行った本年度の検討は、空間的体制化が分節領域内での明るさ知覚に、刺激特徴の類似性とは無関連に影響を及ぼし得ることを示した。以上の研究成果より、本研究課題はおおむね順調に進展していると考えられる。本研究では、分節領域内での明るさ知覚に影響を及ぼす空間要因を明らかにし、その処理メカニズムに関する理解を深めることを目的としている。昨年度までの研究では、テクスチャの類似性、運動方向・運動量の類似性、同期の要因を操作することによって、空間的体制化が分節領域内での明るさ知覚に影響することを示した。それらの実験結果を踏まえ、今年度は分節領域内での明るさ処理を物体の切り出しの働きと関連づけて考察した。これらの知見は日常場面での明るさ知覚を理解する上で重要な知見であり、本研究課題はおおむね順調に進展していると言える。本年度までの研究では、テクスチャの類似性の要因、運動方向
閉殻配置をもつ金属イオンの錯体におけるd-π相互作用

閉殻電子構造をもつ金属イオン(たとえば2価の亜鉛)の錯体は、d電子のイオン化ポテンシャルが高いことからも理解できるようにd電子の寄与はほとんどないということが常識となっていた。しかし、近年、色のついた亜鉛の錯体が合成されたことから、亜鉛のd電子と配位子のπ電子とのd-π相互作用の可能性についての議論が高まってきた。本研究は、この問題を三重項スピン副準位の立場から研究したものである。大きく分けて2つの種類の錯体について研究し、以下に要約するような成果を得た。(1)亜鉛(II)の混合配位子錯体Zn(NN)(SS)という一般式で表わされる混合配位子錯体について研究した。ここで(NN)はビピリジンやフェナントロリンのような2つのN原子をもっている配位子であり、(SS)はチオール分子2個を示す。この種の錯体は、(NN)から(SS)への電荷移動状態が存在し、そのために黄色に着色している。このような電荷移動状態と(NN)局在の励起状態の両方について、三重項スピン副準位について研究した。いずれについても、中心金属イオンのd軌道の寄与はないことが明らかとなった。(2)亜鉛(II)のフェナントロリン-ハロゲン混合配位子錯体この種の錯体は上述したような電荷移動状態は存在しないので、フェナントロリン局在の励起状態について研究した。フェナントロリン局在といっても、三重項スピン副準位の性質はハロゲンのp軌道の寄与を大きく受け、また、亜鉛のd軌道の影響は全くないことが明らかとなった。また、カドニウム(II)の錯体についても同様の結論を得た。
新ゲノム解析オリゴアレイ法による遺伝性対側性色素異常症の病因遺伝子の解明

遺伝性対側性色素異常症の病因遺伝子を明らかにするために、まずその遺伝子の座位の特定を試み、連鎖解析により座位の特定に成功した。つぎに病因遺伝子の候補領域を数cMの距離にまで絞り込んだが、近傍の組み換え情報を得られるDNAマーカーの数が不足していたため、原因遺伝子の特定までは至らなかった。このためオリゴアレイによる遺伝子プロファイリングを用いて、別方向からの病因遺伝子の推定を計画した。しかし、本研究中にゲノムプロジェクトにより、95%の遺伝子のドラフト配列が明らかにされ、また詳細な物理地図も作成され、公開された物理地図やドラフト配列から、有用なDNAマーカーが得られ、オリゴアレイによる発現解析よりも直接的に病因遺伝子を特定する事が可能となった。そのため、まずDNAマーカーと物理地図を用いて病因遺伝子座位の詳細な解析をまず行い、病因遺伝子を特定した後にオリゴアレイによる発現解析を行うことにした。したがって、まず遺伝性対側性色素異常症の3家系の家系構成員83人のうち、これまでの連鎖解析とハプロタイプ解析から、候補領域を狭めるのに有効な組み換え情報が得られると考えられる17人を対象に、データベースから得られた配列に基づいてマーカーを作成し、疾患とマーカーとの組み替えの有無を調べた。その結果、数cMの候補領域は、物理的距離にして約12Mbに及ぶ事が解かった。その後さらにデータベースの配列から作製したマーカーおよび、患者家系の候補領域の遺伝子において、我々が発見したSNPを用いて、ハプロタイプ解析を行ったところ、候補領域を約3Mbに絞り込むことができた。現在、この候補領域で疾患と関連ありそうな遺伝子の変異を解析中である。
中世・近世フランスにおける同業組合(ギルド)制度の法制史的研究

1.基本資料であるパリ奉行エティエンヌ・ボアロー編「パリ同業組合規約集」に収録された組合規約の中から大工職,絹織物集(8職種),毛織物業(5職種),麻物業(4職種),石工職,服飾業(12職種)の続解,訳,注解をおこない、それを基礎として、中世パリにおける同業組合制度の法的・制度的構造を析出した。2.パリ高等法院の判決録,シャトレ裁判所の刑事裁判記録,諸主令などを資料として、中世パリにおける同業組合制度の動態を明らかにした。3.1351年勅令の分析によって、いわゆる封建的危機を画期として中世的制度から近世的制度へと構造転換をとげる同業組合制度の歴史的変容の基本的方向を明らかにした。
恐怖記憶の獲得・固定・想起・消去の基盤となる神経ダイナミクスの解明

恐怖記憶の形成や消去には、扁桃体、腹側海馬、前頭前野などが関わるが、どのような脳領域間・神経細胞間のネットワークダイナミクスが恐怖記憶の獲得・固定・想起・消去の一連の過程に関わるのかは不明である。本研究は多脳領域同時・大規模電気生理学計測を使って、恐怖記憶の形成前から消去後まで連続して扁桃体、腹側海馬、前頭前野からそれぞれ約100個の神経細胞の活動を記録し、恐怖記憶の獲得・固定・想起・消去の基盤となる神経ネットワークの時間的・空間的ダイナミクスの全貌を明らかにすることを目指す。
非アルキメデス的幾何の研究と代数多様体の算術への応用

主な研究成果は二つある.一つは,幾何的ボゴモロフ予想に関するものであり,もう一つはベルコビッチ空間のトロピカル化に関するものである.幾何的ボゴモロフ予想とは,幾つかの多項式系の共通零点のうち「算術的複雑度」の低いものの分布に関する予想であり,1980年頃にボゴモロフによって提唱された.研究代表者は,この予想に関する重要な解答を与えた.ベルコビッチ空間のトロピカル化とは,幾つかのべき級数の共通零点の集合を線型不等式で近似的に記述することである.川口周氏との共同研究において,このような記述がもとの共通零点集合を十分良く近似するための非自明な十分条件を確立した.研究の目的の一つに、幾何的ボゴモロフ予想ついての考察が挙げられている。この予想は、関数体上定義されたアーベル多様体においてその閉部分多様体を考えて、もしそれが高さの小さい点(算術的な尺度で複雑さの小さい点)を稠密にもつならば、この閉部分多様体は「特殊部分多様体」である、という予想である。ここで特殊部分多様体とは、関数体の係数体上定義されるアーベル多様体の閉部分多様体の像と捩れ部分多様体の和で表される部分多様体のことである。幾何的ボゴモロフ予想の研究に関して、平成26年度の研究実施計画においては、関数体の基礎体上定義されたアーベル多様体の影響と、それ以外の部分から来る影響の切り分けを行い、特に前者について解明することを計画していた。この研究は計画通りに進展し、その結果、「基礎体上定義されたアーベル多様体の影響の無い非退化なアーベル多様体」について幾何的ボゴモロフ予想が解決すれば、一般の場合も解決することが明らかとなった。このことは、最終解決に向けて大きな前進である。また、この研究の成果として、多くのアーベル多様体に対しこの予想が成立することも証明できた。他に、トロピカル幾何の研究も目的に挙げており、平成26年度の研究計画では有限グラフまたは計量グラフ(単に「グラフ」という)の線形系の研究を計画していた。当該年度において、重みつきグラフの線形系の代数的階数と、重みつきグラフ上の線形系としての階数との関係を研究し、特に種数3の重みつきグラフについての成果を論文としてまとめた。代数曲線とグラフとの密接な関係を示す興味深い結果である。なお、その論文は出版されることが確定している。当該研究課題における重要な具体的問題の中に、幾何的ボゴモロフ予想というのがある.これは、函数体上定義されたアーベル多様体を考えたとき、その閉部分多様体であって高さの小さい点を稠密に持つようなものの特徴づけに関する予想で、このような閉部分多様体は特殊部分多様体であろうということが予想されている。この予想は未解決であるが、昨年度までの研究で重要な進展があり、興味深い部分的解決が得られている。幾何的ボゴモロフ予想と呼ばれるものの中に、「曲線に対する幾何的ボゴモロフ予想」という、やや特別な場合のみを扱ったものがある。これは、定数体上定義不可能な種数2以上の非特異射影曲線をそのヤコビ多様体の中に埋めん込んだとき、その曲線上には高さの小さい点は有限個しかないであろう、という予想である。今年度は、先に得られた幾何的ボゴモロフ予想の部分的結果を応用することにより「曲線に対する幾何的ボゴモロフ予想」が正しいことが証明し、それをプレプリントで公開した。また、その結果のいくつかの帰結もプレプリントにまとめてある。これらは当該年度における重要な研究実績である。当該研究課題におけるもう一つの主要な問題である非アルキメデス的幾何の研究においては、非アルキメデス的解析空間の重要な閉部分空間である「骨格」と、そのトロピカル化についての考察を今年度は行っている。主要な部分について結果は得られており当該年度において結果の一部は口頭発表している。ただ、現時点でプレプリントを公開するに至っていない。来年度は公開する予定である。本研究課題において、幾何的ボゴモロフ予想の解決が目標となっている。今年度は、曲線に対する幾何的ボゴモロフ予想が解決できたとするプレプリントを公開することができた。したがって、本研究課題の計画は非常に順調に進展していると判断できる。また、非アルキメデス的幾何に関する研究においても、その非アルキメデス的解析空間の骨格とそのトロピカル化の研究に着手し、その結果を講演等で発表するなど、順調に成果が得られている。当該年度においては、当該研究課題における主要な問題の一つである非アルキメデス的幾何の研究を中心に研究を進めた。非アルキメデス的解析空間(ベルコビッチ解析空間)の構造を理解する上では、その部分空間である「骨格」と呼ばれるものを理解することが重要である。その構造を明示的に記述するには、そのトロピカル化を通して理解するという方法は基本的である。トロピカル化によってでてくるトロピカル多様体は、ユークリッド空間に埋め込まれた多面体的構造をもった対象で、非常に明示的な方法で扱うことがしばしば可能であるからである。特に、忠実なトロピカル化、すなわち主要な幾何的構造を保ったトロピカル化(「忠実な」トロピカル化)をとることができると、トロピカル化を通した骨格の研究には、非常に役に立つ。

当該年度では,その前年度にから引き続いて,多様体の直線束の大域切断を使ってその骨格を「忠実に」トロピカル化できるための十分条件を考察した。その結果、一般次元において、どのような条件下でそれが可能であるかという問に対して、代数幾何における藤田予想との関連を論じた論文をアーカイブに公開した。一方、この結果はいわゆる多様体の「モデル」に依存する結果であったが、曲線の場合(一次元の場合)には、より強力なトロピカル化可能であるための十分条件を与えることに成功し、その成果をアーカイブで公開した。さらに当該年度の後半では、この曲線の場合の結果を応用して、Payneの極限トロピカル化に関する応用を考察した。本研究課題において、ベルコビッチ解析空間の研究は主要な目的の一つである。そのベルコビッチ解析空間において骨格は重要であるが、当該年度は、骨格の研究で重要な役割を果たすであろう忠実トロピカル化について、重要な知見が得られ論文を公開することができた。また、この研究は、極限トロピカル化の「次数」を抑える問題への応用も見出された。これらの成果は講演等でも発表することができた。したがって、順調に進展していると判断できる。昨年度に引き続き、当該研究課題における主要な問題の一つである非アルキメデス的幾何の研究を中心に研究を進めた。非アルキメデス的解析空間(ベルコビッチ解析空間)の構造を理解する上では、その「トロピカル化」が重要となる。トロピカル化写像とは、ベルコビッチ解析空間から、ユークリッド空間もしくはその部分的コンパクト化への連続写像で、ベルコビッチ解析空間の各点に対し、その点の座標の絶対値の対数をとって得られるもののことである。また、トロピカル化写像の像のことを、元のベルコビッチ解析空間のトロピカル化とか付随するトロピカル多様体と呼ぶ.トロピカル多様体は、ユークリッド空間に埋め込まれた多面体的構造をもった対象であることが知られており、非常に明示的な方法で扱うことがしばしば可能である。当該年度は、こうしたトロピカル化写像および付随するトロピカル多様体の構造のより詳細な研究を主に行った。具体的な実績として、前年度アーカイブで公開した「直線束に付随する忠実トロピカル化」に関する論文2編(川口周氏との共同研究)を投稿・改訂し、実際に掲載決定にまでこぎつけた。高次元版はIMRNから出版され、曲線版はMemoirs of the AMSから出版予定である。また、その改訂作業を通じて、翌年度以降の研究につながる見通しが得られたことも、研究上の重要な進展である。研究期間全体を通じて実施した研究の成果で上記以外のものとしては、幾何的ボゴモロフ予想における貢献、特に曲線に対する幾何的ボゴモロフ予想の解決は重要な結果であり、それはJournal of the AMSに掲載され公表された。主な研究成果は二つある.一つは,幾何的ボゴモロフ予想に関するものであり,もう一つはベルコビッチ空間のトロピカル化に関するものである.幾何的ボゴモロフ予想とは,幾つかの多項式系の共通零点のうち「算術的複雑度」の低いものの分布に関する予想であり,1980年頃にボゴモロフによって提唱された.研究代表者は,この予想に関する重要な解答を与えた.ベルコビッチ空間のトロピカル化とは,幾つかのべき級数の共通零点の集合を線型不等式で近似的に記述することである.川口周氏との共同研究において,このような記述がもとの共通零点集合を十分良く近似するための非自明な十分条件を確立した.
橋梁の維持管理に向けた超全視野三次元変形，ひずみ計測システムの開発

本研究では,橋梁全体の三次元挙動を計測することが可能な全視野計測システムの開発を目的とする.はじめに,カメラキャリブレーション手法を構築し,その妥当性を屋内の近距離計測で実施したところ,1mm程度の精度が得られることを確認した.次いで,二台のハイスピードカメラを用いた計測システムを構築し,溶接箱型試験体の圧縮試験時に適用した.その結果,鉛直方向と水平方向の変位量の誤差は約0.1 mmとなった.最後に,長距離計測については現状では課題が残る.しかし,本研究を通じて構築された全視野計測システムの屋内試験における適用性は十分に確認されており,長距離計測に向けた基盤が確立された意義は非常に大きい.本研究では,橋梁の維持管理に向けて,構造物全体の三次元挙動(変形,ひずみ)の計測を可能とする,非接触`超'全視野計測システムの開発を目的とする.これを実現するために,従来の全視野計測システムとは異なり,カメラの設置位置に任意性を持たせる.研究のチャレンジ性は,遠く離れた地点にカメラを配置することから,主として,カメラキャリブレーション手法の開発,カメラの同期計測方法の確立にある.本研究の成果によって,土木構造物のミクロ領域からマクロ領域までの三次元変形,ひずみ分布の計測が可能となる.さらに,ハイスピードカメラを用いることで,高速な動的現象の計測も可能となる.適用範囲も建築,航空,造船,機械,電子分野など多岐にわたり,工学分野への貢献は卓越したものとなる.今年度は,計測システムのコア部分となる,カメラキャリブレーション手法の構築を屋内試験による検証を通じて進めた.これについては,市販のソフトウェアもあるが,カスタマイズ性を重視し,ブラックボックス化を避けるために,これまでに研究代表者が進めた,レーザー振動計を用いた三次元振動計測システムの研究も参考にしながら,プログラムをコーディングした.具体的には,通常のステレオ写真測量と同様に,計測対象との距離を比較的近い状態にして,カメラキャリブレーション手法の構築を進め,二台のカメラで,三次元座標が既知である物体を撮影し,外部パラメータと内部パラメータを同定した.H27年度は,ハイスピードカメラを用いた計測システムの構築を進めた.はじめに,構築したシステムの動作性ならびに精度を検証するために,ハイトゲージの変位と構築したシステムによって計測,解析された変位を比較した.カメラのキャリブレーションは,平面内の二次元キャリブレーションとした.また,カメラレンズの補正も行った.その結果,ハイトゲージの変位量が30.000mmであるのに対して,構築したシステムによる変位量は29.977mmとなり,十分な精度が得られるとともに,構築したシステムの動作性を確認した.ここで生じた誤差の原因は,奥行き方向の影響と考える.次いで,鋼材から成る溶接箱型試験体の圧縮試験時に,構築した計測システムを適用して,変位量の評価を行った.ここで,使用したカメラの台数は二台である.カメラのキャリブレーションは,立体的な3次元キャリブレーションとし,カメラレンズの補正も行った.その結果,載荷荷重を24.5kNとしたとき,鉛直方向ならびに水平方向ともに構築した計測システムによる変位量の誤差は約0.1mmとなった.比較対象は,ひずみゲージから計測された変位量である.よって,構築した計測システムは,三次元計測でも,その動作性ならびに計測精度ともに問題がないことが確認された.最後に,長距離計測については,LED光源を用いたカメラの同期や光量調整など,いろいろと試したものの,課題が残る.しかし,本研究を通じて,構築を進める全視野計測システムの屋内試験における適用性は十分に確認されており,長距離計測に向けた基礎が確立された意義は非常に大きい.本研究では,橋梁全体の三次元挙動を計測することが可能な全視野計測システムの開発を目的とする.はじめに,カメラキャリブレーション手法を構築し,その妥当性を屋内の近距離計測で実施したところ,1mm程度の精度が得られることを確認した.次いで,二台のハイスピードカメラを用いた計測システムを構築し,溶接箱型試験体の圧縮試験時に適用した.その結果,鉛直方向と水平方向の変位量の誤差は約0.1 mmとなった.最後に,長距離計測については現状では課題が残る.しかし,本研究を通じて構築された全視野計測システムの屋内試験における適用性は十分に確認されており,長距離計測に向けた基盤が確立された意義は非常に大きい.平成26年度は,計測システムのコア部分となる,カメラキャリブレーション手法を構築したことから,研究はおおむね順調に進展しているものと判断する.ステレオ写真測量では,まず,ユーザーが対象空間に三次元全体座標系を設定し,その中に配置したカメラの位置と姿勢(回転)をあわせた六自由度を既知の座標値から同定する(外部キャリブレーション).同時に,三次元座標とカメラ画素平面の写像関係を表現するカメラモデルに含まれるパラメータも同定する(内部キャリブレーション).これらの作業を各カメラについて行う.手法自体は古くからあり,近年はロボットの自動走行などコンピュータビジョンの発達で洗練が進む.しかし,システム化を通じてブラックボックス化も進む.本研究では,広範囲の任意の場所にカメラの設置を許す.カスタマイズ性という観点から,カメラキャリブレーション手法のプログラムを作成する必要があった.作成したプログラムの妥当性を屋内の近距離計測で実施したところ,1mm程度の精度が得られている.維持管理工学平成27年度は,屋内で鋼板の一軸引張試験や鋼部材の座屈試験に構築した計測システムを適用するとともに,屋外での検証を実施する.ここでは,橋梁全体を広範囲に撮影することを考えると,二台のカメラ間距離は数百mから数kmに達する.

このため,カメラの同期計測手法,カメラキャリブレーションで必要となる既知点の設定方法,計測距離と計測精度の関係などが課題となる.河川を跨いで橋梁全体を撮影するような場合に,ステレオ写真測量を行うためには,二台のカメラのシャッターを同じタイミングで切る必要がある.これに向けては,市販のGPSモジュールから出力されるパルス信号を共通信号として各カメラで記録する,あるいはパルス信号をタイミング信号としてシャッターを切るなどの検討を進める.あわせて,計測精度と光量の関係性把握,カメラの高速連写機能を利用した動的計測に向けた検討も行う.また,カメラキャリブレーションで必要となる既知点の設定方法については,近距離のキャリブレーションでは,円形のドットを記した平板などを用いる手法が確立されているが,長距離の場合には確立された手法がない.図面をもとに構造上の特徴点にLEDライトを設置するなど,既知点の設定方法を検討する.上記の検討を通じて,橋梁全体の三次元挙動(変形,ひずみ)を計測することが可能な`超'全視野計測システムをまとめ上げる.
東アジアにおける再生産レジームの形成と再編：雇用と社会政策との関係性を中心に

最終年度に当たる2018年度には、主に以下の作業を中心に本研究に取り組んだ。1)『厚生(労働)白書』を材料に戦後日本の保育政策の展開、保育に対する政府の問題意識の変化をまとめた論文を刊行した。2)韓国育児政策研究所の国際比較研究プロジェクト(東アジアにおける少子化の争点と育成策の比較)の一員として、国際セミナーおよび1年目の報告書の執筆に参加した。3)再生産レジームのなかでも特に時間支援に注目し、福祉国家と時間政策(労働時間、ケア時間)との理論的関係を整理し、刊行した。4)2019年度から始まる放送大学の講義(「社会保障の国際動向と日本の課題」)の制作に参加し、本研究の研究成果を講義内容に反映した。5)国内外のセミナー、講演などにおいても積極的に本研究の内容を盛り込み、それぞれの報告を通じて問題意識や研究内容を刷新した。以上の研究活動を通じて、日本だけでなく東アジアひいては欧米の再生産レジーム(子どものケアを中心に)に関する理解を格段に深め、国際比較から多くの新しい視点を得ることができた。また、韓国、中国とも再生産の危機が日本以上に深刻化しつつあるなか、本研究をさらに発展させるための方向性、課題を明確化することもできた。初年度に当たる平成27年度には主として以下のような作業に取り組んだ。1.再生産レジーム、ポスト工業化時代の福祉国家の変遷、および東アジアの家族主義レジームなどに関する理論的な研究の成果を収集し、勉強した。2.研究対象地域(日本、中国、韓国、台湾)の雇用や社会政策、家族給付などに関する統計データを収集、整理した。3.戦後日本の労働市場(特に女性の労働市場)の変遷と保育政策の変化について、『厚生/厚生労働白書』を中心に歴史的考察を行った。4.東アジアにおける外国人労働者の増加が再生産レジームに与える影響を調べ、雑誌に寄稿した。5.中国の女性労働者保護政策と人口・家族政策の変遷について調べ、『世界の社会福祉2015年』に掲載した。現地調査では8月から9月にかけて中国と韓国をそれぞれ訪れ、資料を収集するとともに、現地の研究者たちと意見交流を行った。なお、複数の国際会議を通じて今後の研究協力などについて目途をつけることができた。ただ、台湾に関しては、予定の23月に日程を確保できず、調査を実施することができなかった。これらの作業を通じて、東アジアの再生産レジームの形成過程と現在の急激な再編について認識を深め、次年度以降の研究推進のための土台を作ることができた。研究の成果としては、後掲の論文・報告などのほかに、社会政策学会第131大会で共通論題(外国人労働者問題と社会政策)のコメンテータを務めた。基本的には計画どおり進んでいるが、統計データの収集と台湾での現地調査に関しては若干遅れている。その理由として、学会の仕事や報告、講演の依頼が予定より多く入ったからである。これらの非自発的な仕事に関してはできるだけ本研究課題とリンクさせる方向で行うよう努めた。そのため、当初の計画と前後することもあったが(例えば外国人ケア労働者問題など)、結果的には本研究に役に立っていると思う。2年目に当たる平成28年度には以下の作業を中心に研究に取り組んだ。1.平成27年度に引き続き、東アジアの福祉国家と再生産レジーム、労働市場などに関する先行研究の収集および整理を行った。東アジアの福祉国家・社会政策に関する比較研究において、「家族政策」とりわけチャイルド・ケアに関する政策が最も重要なキーワードとなっていることを確認した。特に日本と韓国を比較する研究が多い。それらの先行研究との差別化を意識しつつ、平成29年度は労働市場の歴史的変遷を中心に研究を進めていきたい。2.平成27年度に実施できなかった台湾での資料収集および現地調査を実施し、台湾における家族政策、雇用政策および外国人・移民政策について理解を深めることができた。現地調査を通じて、台湾でも女性の役割変化とケアをめぐる諸問題が尖鋭化していること、その矛盾を緩和するために、外国人ケア労働者の活用が中産層以上の家庭で幅広く行われていること、ケアについて世代間で認識の格差が大きいことを確認した。3.5月に、研究テーマの近い在英研究者を招き、東アジアの家族政策に関する研究会を開催した。4.平成27年度に引き続き、日本の保育政策の歴史変遷を整理し、国際会議で発表し、論文として刊行した。当該年度の研究を通じて、東アジアの再生産レジームの歴史変遷についての理解が大幅に深まったと同時に、保育政策や移民政策にみられる東アジア内部の共通性、相違性についてより明確な見識を得ることができた。平成29年度より勤務先が変わることになり、23月はそのための手続き、引っ越しなどのため、研究に集中することができなかった。また、初年度に実施できなかった台湾調査は実現できたが、中国や韓国の調査がやや手薄になった。3年目に当たる平成29年度には以下の作業を中心に研究に取り組んだ。1.前年度に引き続き、日本の保育政策の形成、発展、改革およびその特徴を、労働市場、人口・家族形態の変化との関連から考察した。今年度は、行政(厚生省、厚生労働省)の視点から戦後日本の社会保障のイシューを総括する研究グループとともにその成果を本にまとめた(2018年5月刊行)。2.韓国、中国の研究者たちと東アジアの少子化と子育て支援に関する国際共同研究プロジェクトの実施について協議し、問題意識の共有、今後の研究スケジュール、研究役割の分担などを決めた。3.国内外の学会、セミナー、シンポジウムなどを通じて、東アジアの労働市場、家族政策に関する最新の政策動向をフォローするとともに、自分の研究成果を紹介した。

4.ケアに関する社会政策のなかでも近年重要性を増している「時間政策」(労働時間の規制や柔軟性の確保、ワーク・ライフ・バランスなど)について、先行研究の整理と日本における政策動向について研究した。(来年度中に公表予定)以上の研究活動を通じて、歴史的および社会政策的な視点から東アジアの再生産レジームを考察するという目標に大きく近づくことができ、労働市場やケアに関する東アジアの共通性と違いがより鮮明になってきた。さらに、本研究の次に向けて新たな研究テーマ、課題も発見することができた。勤務先が変わって1年目であったため、新しい教育・研究環境に慣れるのに多くの時間が取られ、以前の遅れを取り戻すほど研究の進度を速めることができなかった。そのため、研究期間の1年延長を申請し、許可された。最終年度に当たる2018年度には、主に以下の作業を中心に本研究に取り組んだ。1)『厚生(労働)白書』を材料に戦後日本の保育政策の展開、保育に対する政府の問題意識の変化をまとめた論文を刊行した。2)韓国育児政策研究所の国際比較研究プロジェクト(東アジアにおける少子化の争点と育成策の比較)の一員として、国際セミナーおよび1年目の報告書の執筆に参加した。3)再生産レジームのなかでも特に時間支援に注目し、福祉国家と時間政策(労働時間、ケア時間)との理論的関係を整理し、刊行した。4)2019年度から始まる放送大学の講義(「社会保障の国際動向と日本の課題」)の制作に参加し、本研究の研究成果を講義内容に反映した。5)国内外のセミナー、講演などにおいても積極的に本研究の内容を盛り込み、それぞれの報告を通じて問題意識や研究内容を刷新した。以上の研究活動を通じて、日本だけでなく東アジアひいては欧米の再生産レジーム(子どものケアを中心に)に関する理解を格段に深め、国際比較から多くの新しい視点を得ることができた。また、韓国、中国とも再生産の危機が日本以上に深刻化しつつあるなか、本研究をさらに発展させるための方向性、課題を明確化することもできた。平成28年度および平成29年度は、研究計画にしたがい、資料の収集・分析とともに研究成果の発信も進めていく予定である。平成28年度には、やや遅れていた統計データの収集と台湾調査を重点的に行いたい。研究報告に関しては、7月に中国社会政策国際論壇、9月に社会保障国際フォーラムで報告を予定している。日本、中国につづき、韓国と台湾の労働市場と再生産レジームについてまとめることを2年目の目標にしたい。なお、平成28年度5月にはイギリスから研究者を招き、日韓の家族政策とジェンダーに関する研究会を実施する予定である。平成29年度には、いままでの調査で収集した資料などに基づき、それぞれの社会における再生産レジーム(子どものケアを中心に)の変遷について整理を行う予定である。また、東アジアの家族政策に関する先行研究を踏まえつつ国際比較を具体的に進める予定である。再生産レジームをめぐる東アジアの状況は刻刻変化している(例えば中国の一人っ子政策の緩和、日本の外国人ケア労働者受け入れ政策など)。
表皮細胞由来エンドセリン1によるメラノサイト増殖とメラニン産生機構の解明

色素細胞に、ET-1受容体が多量に存在し、チロジナーゼ媒介性メラニン生成機構にET-1が関与していることが判明して以来、色素沈着機構とET-1の関係が研究されてきた。しかし、色素細胞に影響するET-1を産生する細胞に対しても不明な点が多い。lnoueらは、色素細胞に影響するET-1供給源を分化誘導時の表皮細胞に由来する可能性を報告しているが、色素細胞との相互作用に関しては報告されていない。そこで今回、前編で確立したチロジナーゼEIAシステムを用いて、ET-1による培養色素細胞のチロジナーゼ酵素発現調節機構の解明を試みた。その結果ET-1を培地中に共存させ、色素細胞を培養すると色素細胞の増殖は、培養4日目以降ET-1添加濃度に依存して亢進した。そこでコンフルエントな色素細胞に、色素細胞の増殖を明らかに亢進する1-100nMET-1含有培地と共に48時間培養し、色素細胞内のチロジナーゼ蛋白の発現を検討すると、ET-1濃度用量依存的にチロジナーゼ蛋白の発現の増強が認められた。しかしながらこの時、蛋白発現に依存したチロジナーゼ活性の亢進は認められず、ET-1はチロジナーゼ発現を増強しても活性化作用は無いものと思われる。従って、チロジナーゼの活性化機構が別に存在することが推察できた。次にこのチロジナーゼ蛋白のET-1による発現調節機構を検討するために、ET-1受容体特異拮抗薬BQ123とETb受容体特異拮抗薬RES701-1を色素細胞の培養倍地中に添加した際のチロジナーゼ蛋白誘導に及ぼす影響を検討した。その結果、いずれの拮抗薬もチロジナーゼ活性はに影響しなかった。しかし、チロジナーゼ蛋白発現はBQ123によって阻害されたが、RES701-1によっては阻害を受けなかった。以上の事から、ET-1による色素細胞内チロジナーゼ蛋白発現機構にはER-1受容体が深く関わっていることが明確になった。本年度において、エンドセリンの色素細胞由来チロジナーゼの活性化が、酵素の活性化に由来するかあるいは蛋白誘導によるかを検討するため、(1)チロジナーゼ蛋白質検出のためのELISAシステムの確立(2)本法の色素細胞への応用を目標とした。その結果、抗キノコ由来チロジナーゼヒツジ抗体を用いた競合分析LISAシステムによって、比較的高感度で安定したチロジナーゼ蛋白測定系が確立された(J.Immnol.Meth.投稿中)。本法は、ヒト培養色素細胞中のチロジナーゼ蛋白を何ら前処理なく測定できた。また、色素細胞数とチロジナーゼ蛋白量との関係は、良好な相関性が得られた。次に本法を用いて培養色素細胞のチロジナーゼに対するエンドセリンの影響を検討した。コンフルエントな色素細胞にエンドセリン-1を各種濃度で添加し、一定時間培養した後にチロジナーゼ蛋白の発現量とチロジナーゼ酵素活性を測定した。その結果エンドセリン-1により色素細胞のチロジナーゼ酵素の誘導が認められた。しかしながら、本検討ではYadaらが報告しているようなエンドセリン-1によるチロジナーゼ酵素活性の亢進は認められなかった。またこのエンドセリン-1によるチロジナーゼ蛋白誘導はETa受容体拮抗薬であるBQ123によって阻害され、ETb受容体拮抗薬であるRES701-1で影響されなかった。これらのことは、エンドセリン-1による色素細胞のチロジナーゼ蛋白の誘導にはETa受容体が関与していると思われた。次年度以降、この色素細胞のチロジナーゼ誘導が表皮細胞由来エンドセリン-1によってパラクリン的に如何なる調節を受けているか混合立体培養系を応用して検討する。次にこのチロジナーゼ蛋白のET-1による発現調節機構を検討するために、ET-1受容体特異拮抗薬BQ123とETb受容体特異拮抗薬RES701-1を色素細胞の培養倍

地中に添加した際のチロジナーゼ蛋白誘導に及ぼす影響を検討した。その結果、いずれの拮抗薬もチロジナーゼ活性はに影響しなかった。しかし、チロジナーゼ蛋白発現はBQ123によって阻害されたが、RES701-1によっては阻害を受けなかった。以上の事から、ET-1による色素細胞内チロジナーゼ蛋白発現機構にはER-1受容体が深く関わっていることが明確になった。
微小空間に閉じ込めた微粒子の成長観測と赤外吸収測定

本研究の目的は,星間空間における星間塵の成長過程、およびその光学特性を実験的に明らかにすることにある.最終的にはサブミクロンサイズ(0.11μm)の微粒子(鉱物、有機物、氷)を真空中の微小空間に長時間閉じ込め、それらが衝突付着により時間とともにどう成長するかをその場観察し、可能であれば赤外線吸収による分析を行う.本年度は研究遂行に必要な閉じ込め装置の開発を完了し,さらに有機物微粒子の付着力を見積った.具体的には以下のとおりである.本研究を進める上で,もっとも重要な「微粒子閉じ込め装置」である,RF型イオントラップ装置を高真空槽中に構築し,分子イオンの数時間に及ぶ閉じ込めに成功した.装置の特徴として,イオントラップ電極には内部の観測に必要な直径5mmの穴を4つあけ,下方電極にはイオン化に必要な電子銃を設置した.イオン分子による予備実験後,微粒子を閉じ込めるのに必要な実験条件を整えるべく,高周波電場のインピーダンス整合装置の開発を行い,イオントラップの電極を改良した.有機物微粒子の閉じ込め実験の前段階として,噴霧器を用いてエチレングリコール微粒子を作製し,200K付近における微粒子の付着力の測定を,流動法を用いて行った.その結果,鉱物微粒子のそれよりも数桁大きな値であることが分った.本研究の目的は,星間空間における星間塵の成長過程、およびその光学特性を実験的に明らかにすることにある.最終的にはサブミクロンサイズ(0.11μm)の微粒子(鉱物、有機物、氷)を真空中の微小空間に長時間閉じ込め、それらが衝突付着により時間とともにどう成長するかをその場観察し、可能であれば赤外線吸収による分析を行う.本年度は研究遂行に必要な閉じ込め装置の開発を完了し,さらに有機物微粒子の付着力を見積った.具体的には以下のとおりである.本研究を進める上で,もっとも重要な「微粒子閉じ込め装置」である,RF型イオントラップ装置を高真空槽中に構築し,分子イオンの数時間に及ぶ閉じ込めに成功した.装置の特徴として,イオントラップ電極には内部の観測に必要な直径5mmの穴を4つあけ,下方電極にはイオン化に必要な電子銃を設置した.イオン分子による予備実験後,微粒子を閉じ込めるのに必要な実験条件を整えるべく,高周波電場のインピーダンス整合装置の開発を行い,イオントラップの電極を改良した.有機物微粒子の閉じ込め実験の前段階として,噴霧器を用いてエチレングリコール微粒子を作製し,200K付近における微粒子の付着力の測定を,流動法を用いて行った.その結果,鉱物微粒子のそれよりも数桁大きな値であることが分った.本研究の主たる目的は,イオントラップ法を用いて,氷,有機物微粒子を微小空間に長時間閉じこめ,微粒子の成長をその場観測することである.本年度はその第一段階として次のことを行った.1.イオントラップ装置を作製し,その特性を調べた.超高真空中で分子イオンの閉じこめに成功し,閉じこめ時間は数時間に及んだ.さらにイオントラップに加える高周波電場の強度,周波数を変えることにより,閉じこめイオンのサイズを特定することが出来た.ミクロンサイズ微粒子を効率よく閉じこめることが出来るように,トラップ電極の形状をいくつか試作した.2.氷微粒子作製装置の試作.10Kに冷やした金属基板にN_2,COなどの揮発性ガス固体を作製し,その上にアモルファス氷薄膜を作り,昇温してガス固体を爆発させ,アモルファス氷微粒子を作製した.しかしながら,この方法では微粒子サイズが大きく,本研究に採用するにはさらなる開発が必要であることが分かった.上記作製法の他に,エレクトロンスプレー法による微粒子作製を試みている.本研究の目的は,星間空間における星間塵の成長過程,及びその光学的特性を実験的に明らかにすることである.そのためには,サブミクロンサイズ(0.11mm)の微粒子(鉱物,有機物,氷)を真空中の微小空間に長時間閉じこめ,それらが衝突付着により時間と共にどう成長するかを観察する必要がある.また同時に微粒子を赤外吸収により分析する必要がある.本年度は有機物微粒子に焦点をあて研究を行った.有機物微粒子の閉じこめ実験の前段階として,噴霧器を用いてエチレングリコール微粒子を作成し,200K付近における微粒子の付着力測定を流動法を用いて行った.その結果,有機物微粒子は鉱物微粒子の付着力より数桁大きな値を持つことが明らかになった.
インテリジェント材料・流体システムに関する国際会議の企画調査

第一回の企画調査は、日本機械学会年次大会(名古屋で8月25日開催)でのスマート材料・構造オーガナイズドセッションで、研究の方向を調査した。その直後本研究分担者が会合を持ち、本研究の今後の進め方を検討した。第二回は8月1820日仙台で形状記憶合金とその応用に関してシンポジウムを開催し、その際に意見の交換を行った。このシンポジウムには、ロシア、ドイツ、ウクライナ、ハンガリー、韓国、中国の研究者も参加した。新しい磁性形状記憶合金についての発表があり、将来の新しい方向が示された。第三回は11月に仙台で開催したNEDOの産学連携研究プロジェクトのワークショップの直後に本研究の企画調査の会議を行った。高性能な圧電アクチュエータや形状記憶合金アクチュエータ開発の可能性が明らかになり、2001年8月末に開催予定の本国際会議の成功が見えて来た。
蚕糸絹業の国際比較分析

本研究始まってから、今まで研究計画通り順調に進展してきた。平成16年度、主に以下の研究活動を行った。まず、7月に博多織物産地に行って、博多織業の現状と生産構造の推移について調査を行った,今回の調査は博多の伝統的地場産業である織業の生産構造の推移に着目し、産地の歴史、特徴と現状を考察した。また、9月に日本最大の絹織物白生地生産地である丹後産地ときものの重要産地である西陣産地において調査を行い、両産地の生産現状、産地特徴、直面している課題と今後の活性化方針を考察した。それから、日本国内調査を実施するとともに、海外調査の実施も行った。10月にインドの蚕糸絹業の現状と今後の動向を把握するために、調査に行ってきた。12月に、タイとベトナムに出かけ、タイとベトナムの蚕糸絹業の現状と今後の発展動向について調査を行った。以上の研究調査以外、以前の中国調査の成果を論文にまとめ、投稿した。(1)「WTO体制下における中国蚕糸業の展開と日本への対応」という論文では、WTO体制下における中国蚕糸業の展開及びWTO体制に対する政策対応、それから中国蚕糸業の日本への対応について分析を試みた。2004年度の日本農業市場学会で報告され、2004年12月の『日本農業市場研究』第60号に掲載された。(2)「WTO体制下における中国養蚕業の展開と対日戦略に関する研究」では、WTO加盟後における中国養蚕業の展開に着目し、中国の養蚕地帯分布と立地移動を把握するとともに、中国における伝統的繭主産地である浙江省の養蚕経営の政策対応についても考察した。また、中国養蚕業のWTO体制下における経営展開と日本への戦略対応についても検討した。『農林統計調査』2004年9月号に掲載された。ほかの調査成果については現在整理中である。
鉄硫黄クラスター生合成における反応中間体捕捉と触媒機構の解明

硫黄クラスターは、無機硫黄と鉄により構成される無機補因子であり、複雑な鉄硫黄クラスター生合成マシナリーによって細胞内で生合成される。現在までに3種類(NIF, ISC, SUF)の鉄硫黄クラスター生合成マシナリーが知られているが、我々は近年見つかったグラム陽性菌に見られる生合成マシナリーである「SUF-likeマシナリー」の鉄硫黄クラスター生合成機構に注目し、研究を進めてきた。SUF-likeマシナリーの構成成分の1つであり、SUF-likeマシナリーの硫黄供給経路を担うとされるSufUは、硫黄活性化酵素SufSから無機硫黄を受け取り、鉄硫黄クラスター生合成酵素複合体SufBCDへと硫黄を運ぶ役割を担うと考えられているが、その詳細な分子メカニズムは未だ明らかとされていない。そこで、SufUの生化学的解析、X線結晶構造解析により、SufUの硫黄運搬の分子メカニズムの解明を試みた。生化学解析では、システインから硫黄を活性化、抽出する酵素SufSと、SufU、および、基質L-システインを混合し、反応系における無機硫黄生成をメチレンブルー評価法によりモニターすることで活性測定をおこなった。またSufUの亜鉛周辺の変異型タンパク質についても、同様の実験を行い、SufUの構造-機能相関を調べた。X線結晶構造解析によっても、これら変異導入したアミノ酸のいくつかと、無機硫黄との特異的な相互作用を観測した。現在これらのデータを統合し、SufUが硫黄を運搬する際の詳細な分子メカニズムを検討中である。また並行して、遺伝学的解析によるSufU変異型のin vivo機能解析にも取り組む。今回の結果により、鉄硫黄クラスター生合成系SUF-likeマシナリーのうち、硫黄供給系の生合成系タンパク質の構造・機能解析は完了した。よって、今後は鉄供給系および鉄と硫黄を集積する系の中間体の解析に集中して取り組む予定である。鉄の供給系、および鉄硫黄クラスター合成の反応中間体のX線結晶構造解析には、その鍵となる酵素複合体の簡便な精製、結晶化を行う系の構築が急務である。現在、各種アフィニティークロマトグラフィーを利用した系を並行して構築中であり、どの発現系、精製系が、結晶化に適した質・量のタンパク質試料を得られるかを検討するとともに、結晶化条件の網羅的なスクリーニングを行う予定である。本年度は、鉄硫黄クラスター生合成系酵素のうち、鉄硫黄クラスターの材料となる無機硫黄を、硫黄含有アミノ酸であるシステインから取り出す酵素系の構造、機能解析を行った。枯草菌由来の鉄硫黄クラスター生合成系であるSUF-likeマシナリー(SufCDSUB)は、システインから硫黄を取り出すシステイン脱硫酵素SufSに加え、ユニークな亜鉛含有タンパク質であるSufUを有しており、SufS-SufUが複合体を形成したのち、基質システインからの硫黄取り出し反応を触媒することが鉄硫黄クラスターの生合成に重要である。その詳細な分子メカニズムの解明のため、SufS-SufU酵素複合体のX線結晶構造解析を行った。その結果、SufS-SufU複合体は、SufS二量体を中心とし、その両端にSufUがそれぞれ1分子ずつ結合した、(SufS)2-(SufU)2複合体の状態であることが明らかとなった。SufUの亜鉛結合部位が、SufSの活性中心であるピリドキサール-5'-リン酸(PLP)の方に向いた状態であり、さらに興味深いことに、SufUの亜鉛の配位子の1つである41番目のシステイン残基(Cys41)がSufS-SufU複合化によって亜鉛から外れていることがわかった。代わりに、SufSの分子表面にある保存された342番目のヒスチジン(His342)がSufUの亜鉛に結合しており、亜鉛の配位子のスイッチングが起きていることがわかった。この時、Cys41のチオール基がSufSから無機硫黄を受け取る状態であることが推測されたため、実際に硫黄を受け取る状態である酵素反応中間体のX線結晶構造解析も行った結果、基質のシステインがSufSのPLP上でアラニンに変換され、取り出された無機硫黄がSufSの361番目のシステイン(Cys361)を経由して、SufUのCys41へと渡ることが証明された。本研究内容は、化学分野で一流の国際誌であるJ. Am. Chem. Soc.に掲載された。本年度の研究内容は、化学分野で一流の国際誌であるJ. Am. Chem. Soc.に掲載され、また日本最大の化学のポータルサイトであるChem-Stationに記事が紹介された。また本年度、招待講演を含め幾つかの学会で発表する機会をすでに得ており、本内容は国内外から現在注目を集めている。

生化学解析では、システインから硫黄を活性化、抽出する酵素SufSと、SufU、および、基質L-システインを混合し、反応系における無機硫黄生成をメチレンブルー評価法によりモニターすることで活性測定をおこなった。またSufUの亜鉛周辺の変異型タンパク質についても、同様の実験を行い、SufUの構造-機能相関を調べた。X線結晶構造解析によっても、これら変異導入したアミノ酸のいくつかと、無機硫黄との特異的な相互作用を観測した。現在これらのデータを統合し、SufUが硫黄を運搬する際の詳細な分子メカニズムを検討中である。また並行して、遺伝学的解析によるSufU変異型のin vivo機能解析にも取り組む。今回の結果により、鉄硫黄クラスター生合成系SUF-likeマシナリーのうち、硫黄供給系の生合成系タンパク質の構造・機能解析は完了した。よって、今後は鉄供給系および鉄と硫黄を集積する系の中間体の解析に集中して取り組む予定である。硫黄転移反応のユニークな分子メカニズムの解析に当初の予想を上回る進度で成功したため、今後は鉄や、鉄と硫黄がどのようにして、鉄硫黄クラスターまで生合成されるかの分子メカニズムに迫る。それらの反応に関わると予想される生合成酵素を単離し、タンパク質X線結晶構造解析により反応過程を捉える。また分光学的手法による反応中間体の構造、電子状態の評価を行う系の確立を目指す。具体的には、結晶の顕微分光の光学系を、放射光施設の研究者と共同でセットアップするとともに、溶液系でも、鉄硫黄クラスター生合成反応中間体由来のユニークな電子状態をESRやRaman分光などで補足する。鉄の供給系、および鉄硫黄クラスター合成の反応中間体のX線結晶構造解析には、その鍵となる酵素複合体の簡便な精製、結晶化を行う系の構築が急務である。現在、各種アフィニティークロマトグラフィーを利用した系を並行して構築中であり、どの発現系、精製系が、結晶化に適した質・量のタンパク質試料を得られるかを検討するとともに、結晶化条件の網羅的なスクリーニングを行う予定である。初年度の研究計画が、当初の計画より効率良く進行し、当初必要としていた予算よりも少ない予算で、予定された分の研究を完了することができた。そのため、次年度使用額として残った予算を、翌年度分の予算に合わせて利用し、予定より多く使用できる金額分を用いて、翌年度分とさらに翌々年度分の実験計画をさらに進捗させる予定である。