hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
細胞膜脂質代謝と脳βアミロイド沈着・神経細胞変性機構の検討

アルツハイマー病では、形質膜の一部分にβタンパクが異常集積して沈着を開始することから、この膜の特定部分と脂質ラフトとの関係を明らかにしたいと考え、免疫電顕で正常脳の脂質ラフトを形態学的に捉えることを目的に実験を行った。正常ラット(10週齢)を潅流潅流し、脳をVibratomeで薄切後、flotillin抗体を反応させ、(1)HRP標識第二抗体とDAB反応、または(2)金標識第二抗体で可視化した。膜コレステロールマーカーであるBCθ(限定分解後ビオチニル化により無毒化したコレステロール結合毒素)は、(1)アビジンHRP+DABまたは(2)アビジン金(ナノプローブ)+銀増感で可視化した。すると、flotillin抗体は、神経細胞などの細胞表面形質膜に沿って点状に陽性反応が散在した。この陽性反応の大きさは50-300nm程度であり、文献の脂質ラフトの大きさに一致した。BCθも類似の所見を示したが、膜がflotillinより多くの場所で染まる傾向があった。コレステロール濃度の高い部位に特異的に結合するBCθとflotillin抗体が同様な染色パターンを示すことから、flotillin陽性の点状構造物が脂質ラフトであることを示した。さらにTg2576トランスジェニックマウスを用いて、βタンパクとラフトとの関係を検索した。ApoEのアイソフォーム特異的作用を比較検討するため、HomozygousヒトapoE2(2/2),3(3/3),4(4/4)ノックイン(KI)マウスを用い、永久局所脳虚血負荷24時間後の神経学的症状・梗塞面積・体積を比較検討した。その結果、梗塞体積は4/4KIマウス(mean±SD,27.85±2.71mm3,p<0.001vs.2/2・3/3KIマウス)で有意に2/2(20.96±2.97mm3)・3/3(19.81±3.36mm3)KIマウスより増加していた。この梗塞体積の増加は、各遺伝子導入に伴って発現した解剖学的脳血管の走行、実験中の生理学的パラメーターあるいは虚血負荷後の局所脳血流量の違いによるものではなかった。以上の結果は、ヒトapoEのε4が、脳虚血に対する急性期脳損傷を増悪する実験的証拠を示唆している。さらに、ApoEノックインマウス脳の星形グリアを培養して得たApoE3とApoE4の作用を比較すると、ApoE3の方が細胞膜からコレステロールを抜き取る作用が強いことを示した。今年度は、ラットとモルモット脳のビブラトーム切片を用いて免疫電顕を行い、細胞内AβとAβの代謝に関わる酵素やタンパクの神経細胞内局在をraftとの関係から検討し、以下の結果を得た。

神経細胞内のAβ42の免疫反応は小型小胞、形質膜、細胞質などに認められた。2)3種類のBACE抗体は、いずれも、ERやGolgiに加え、形質膜に点状の反応を示し、flotillinを指標としたraftの染色パターンと良く一致した。3)Herpは、正常脳では神経細胞に存在しているが、アルツハイマー病脳では老人斑に出現するミクログリアで高濃度に発現していた。Herp抗体は神経細胞では形質膜raft様の点状反応を示した。4)GM1結合Aβもraft様の分布パターンを示した。5)以上より、βタンパク産生に関わるタンパクやGM1結合Aβがraftに存在する可能性を示した。ApoEノックインマウス脳の星形グリアを培養して得たApoE3とApoE4の作用を比較すると、ApoE3の方が細胞膜からコレステロールを抜き取る作用が強いことを示した。また、ApoEノックインマウスの飼育を開始し、高コレステロール食実験の準備を進めている。さらに、脳虚血に対するApoE3とApoE4ノックインマウスの反応の違いを検討し始めている。ApoEノックインマウスのバッククロスも順調に進んでいる。アルツハイマー病では、形質膜の一部分にβタンパクが異常集積して沈着を開始することから、この膜の特定部分と脂質ラフトとの関係を明らかにしたいと考え、まずは免疫電顕で正常脳の脂質ラフトを形態学的に捉えることを目的に実験を行った。また、βタンパクの代謝に関連するタンパクの局在も検討した。正常ラット(10週齢)を潅流潅流し、脳をVibratomeで40μmに薄切後、(1)flotillin抗体、(2)BACE抗体、(3)Herp抗体などを反応させ、(1)HRP標識第二抗体とDAB反応、または(2)金標識第二抗体(ナノプローブ)と銀増感で可視化した。岩下らの開発した膜コレステロールマーカーであるBCθ(限定分解後ビオチニル化により無毒化したコレステロール結合毒素)は、(1)アビジンHRP+DABまたは(2)アビジン金(ナノプローブ)+銀増感で可視化した。すると、flotillin抗体は、神経細胞などの細胞表面形質膜に沿って点状に陽性反応が散在した。この陽性反応の大きさは50-300nm程度であり、文献の脂質ラフトの大きさに一致した。BCθも類似の所見を示したが、膜がflotillinより多くの場所で染まる傾向があった。コレステロール濃度の高い部位に特異的に結合するBCθとflotillin抗体が同様な染色パターンを示すことから、flotillin陽性の点状構造物が脂質ラフトであることを示した。また、BACEやHerpは、細胞形質膜での分布がflotillinの染色パターンによく似ていた。これらも脂質ラフトに存在する可能性が高いと考えられる。ApoEのアイソフォーム特異的作用を比較検討するため、HomozygousヒトapoE2(2/2),3(3/3),4(4/4)ノックイン(KI)マウスを用い、永久局所脳虚血負荷24時間後の神経学的症状・梗塞面積・体積を比較検討した。その結果、梗塞体積は4/4KIマウス(mean±SD,27.85±2.71mm3,P<0.001vs.2/2・3/3KIマウス)で有意に2/2(20.96±2.97mm3)・3/3(19.81±3.36mm3)KIマウスより増加していた。この梗塞体積の増加は、各遺伝子導入に伴って発現した解剖学的脳血管の走行、実験中の生理学的パラメーターあるいは虚血負荷後の局所脳血流量の違いによるものではなかった。
DNAワクチンを応用した自己免疫性糖尿病の遺伝子治療

DNAワクチンを応用した自己免疫性糖尿病の遺伝子治療に関連した成績の要約は以下の10項目である。(1)IL-12とIL-18はTh1型免疫反応を誘導しその結果自己免疫性膵島炎が発現した。(2)NZBxNZWF1マウスの下顎腺炎ではラミニンの発現が重要である事が明らかとなった。(3)C57BL/6マウスで、アレルギー性気管支炎が軽度であるのはTh2型免疫反応が抑制されている事による。(4)血清中のIFN-rがNZBxNZWF1マウスの活動期病変と関連することが示唆された。(5)レオウイルス2型(Reo-2)による膵島炎は自己免疫反応による事が明白になった。(6)IFN-r(Th1型サイトカイン)は遅発型アレルギー性気管支炎の発現を抑制した。(8)IFN-rはReo-2による自己免疫性糖尿病病態を悪化させた。(9)CpG-ODNはReo-2による自己免疫性糖尿病病態を悪化させた。(10)接着分子(ICAM-1、LFA-1)はTh1型のサイトカインの誘導に必要なIL-12やIL-18の産生とReo-2による自己免疫性膵島炎発現に重要であることが明らかとなった。DNAワクチンによる自己免疫性糖尿病の遺伝子治療を行うための基礎実験を行ない以下の成績を得、それぞれ論文として公表している。1レオウイルス2型糖尿病(耐糖能異常)マウスの自己免疫性膵島炎の発生には全身性のTh1型免疫反応が関与すること、さらにそれの誘導のためにはIL-12が必要でそれがキーサイトカインとなっていること、さらにIL-18の存在が必要であることが明らかとなった。2アレルギー性気管支炎を卵白アルブミンで作製した。この場合は全身性および局所性のTh2型の反応が生じていることが明らかとなった。このことから、インターフェロン・ガンマ(Th1サイトカイン)とIL-4(Th2サイトカイン)発現プラスミドを処置すると、それぞれ病態が軽減または増悪した。このことから、本病態のDNAワクチンによる遺伝子治療の可能性が示唆された。3全身性エリテマトーデスのモデルマウスであるNZBxNZWF1マウスの病態(特に糸球体腎炎)にはインターフェロン・ガンマが病態に関与すること、さらにその発現プラスミド処置により病態が悪化することが明らかとなった。また本マウスではシェーグレン症候群に類似する唾液腺炎がみられる。その病変の発現にはラミニン発現が重要であり、これらはTh1・Th2型のサイトカインよりもむしろ、腫瘍壊死因子やIL-1などの炎症性サイトカインが関与することが示唆された。DNAワクチンによる自己免疫性糖尿の遺伝子治療を行うための他の免疫疾患を含めた基礎実験を行ない、以下の成績を得、それぞれ論文とし公表または投稿中である。1ループスモデルマウスであるNZBxNZWF_1マウスの病態(糸球体腎炎、蛋白尿等)による死亡率は、本病態の活動期の前に腹腔内にIFN-γ発現プラスミドを処置したものは促進され、IL-4発現プラスミドを処置したものでは、非処置のものと差がなかった。このことは、IFN-γがループスの病態発現に重要であることが示唆された。2レオウイルス2型による自己免疫性糖尿病の病態はIFN-γ発現プラスミドにより増悪された。この知見をもとに、IL-4発現プラスミドを処置すると病態が抑制された(投稿中)。3レオウイルス2型自己免疫性糖尿病の病態は主にTh1型サイトカインを誘導するCpG oligodeoxynucleotidesで病態が悪化した。4レオウイルス2型自己免疫性糖尿病はTh1型サイトカインを誘導するIL-12とIL-18が関与し、これらのサイトカインが誘導されるためにはICAM-1/LFA-1が重要である事が示唆された。
国産および輸入食料の需要体系分析による国産食料志向の研究

戦後の日本における食生活の変化は、(1)「食生活の洋風化と外部化」として整理される。これらに加えて、所得の増加とともに(2)健康志向が強まることも事実である。食料自給率に関して、(1)は低下要因、(2)は増加要因とみなされているため、現状では全体でどうなのかよくわからないままである。このような疑問に答えるために、国産食料に対する消費者の志向が食料需要に与える影響について、需要体系分析から明らかにした。戦後の日本における食生活の変化は、1.食生活の洋風化(または高級化)、2.食の外部化、3.健康志向の、主に3つの要因から説明される。このうち1と2は食料自給率を低下させる方向に、3は逆の方向に作用してきたといわれるが、全体でどうなのかよくわからないままである。そこで、本研究の目的は次の2点である。1.日本の食料需要を国産品と輸入品とに分け、さらに、それぞれを生鮮品と非生鮮品に分けた揚合、4品目(国産生鮮食料、国産非生鮮食料、輸入生鮮食料、輸入非生鮮食料)の需要にどのような関係が観察されるかを明らかにすること。2.消費者の「嗜好」と、「健康」のように所得効果をともなう「志向」とを区別して計測することにより、日本の消費者は国産食料に対する潜在需要を有しているのかなど、国産食料志向の効果を明らかにすることである。平成19年度は以下の3点を実施した。1.食料需要体系分析の研究レビューと概念整理関連研究として、(1)家計消費の需要体系分析、(2)貿易フローの部分需要体系、(3)単一方程式による輸入需要関数などのアプローチを念頭に、文献の収集と整理ならびに研究レビューを行い、各アプローチの長所や問題点について概念を整理した。2.理論モデルの構築日本の食料需要を4品目(国産生鮮食料、国産非生鮮食料、輸入生鮮食料、輸入非生鮮食料)の関係から適切に捉えるための理論モデルを構築した。構築にあたり、(1)4品目の関係を正確に捉えるための伸縮性を有していること、(2)需要理論が要請する制約条件(収支均等制約、同次性制約、対称性制約)を満たすこと、(3)志向バイアスの導出が容易であることの3点に留意した。3.データの収集と集計上記1、2に基づいてデータを収集・集計した。ただし、4品目のデータを統計資料から完全に捕捉することは不可能であるため、いくつかの仮定に基づいた集計作業を実施した。戦後の日本における食生活の変化は、主に「食生活の洋風化・高級化」といわれる食事メニューの変化と、それにやや遅れて進展した「食の外部化」の2っに整理され、これら「食生活の洋風化・高級化」と「食の外部化」は、ともに食料自給率を低下させる要因であると考えられる。一方、「健康」は正常財であり、正の所得効果が期待されることから、所得の増加とともに健康志向が強まり、自給率を維持あるいは向上させる要因として、今後、さらに重要性を増していくとする見方がある。日本人の食生活と食料自給率との関係は、これら2つの拮抗する食生活の変化によって決まると考えられるが、現状では全体でどうなのかよくわからないままである。このような疑問に答えるために、国産食料に対する消費者の志向が食料需要に与える影響を明らかにすることが本研究の目的である。研究目的に沿って、最終年度である平成20年度は、以下の観点から研究成果をとりまとめた。1.「食生活の洋風化・高級化」「食の外部化」など、戦後の食生活の変化は家族形態の変化とともに進展してきた点を検討するため、食生活の変化に世帯属性(年齢と世帯規模)の変化がどの程度寄与しているのか、需要体系分析などから計量的に明らかにした。2.「健康食材」といわれる生鮮野菜や果物の家計購入量が減少傾向を示している点について、需要体系分析などからその要因を計量的に明らかにした。3.上記1と2をふまえて、消費者の健康志向と食料消費との関係について、需要体系分析などから両者の関係を計量的に捉えた。その際、次の点に本研究の独自性を指摘できる。(1)従来の「嗜好」の変化に所得効果を加えて、新たに「志向」の変化を定義した。これにより、従来の需要分析では捉え切れていない部分にも分析の光を当てた。(2)食料を国産食料と輸入食料の2つに分離して分析したことで、国産食料への志向を明確に捉えることができた。
炭素質コンドライト母天体の変成過程の解明

CV隕石中のさまざまなタイプの暗色包有物(DI)の分析電子顕微鏡(SEM)による詳細な観察・分析を行ってきた。その結果.すべてのDIから水質変成を受けた後,熱による脱水変成を受けたことを示す証拠およびデータを見い出した。いずれのDIもその母岩であるCV隕石が変成してできたものと考えれることから,CV隕石母天体にはかつて水と熱源が存在し,水質変成.熱変成作用が活発に起こったこと示唆している。このことは,CV隕石は原始星雲の集積物であり変成はほとんど受けていないというこれまでの定説を根底から覆えすものであり,炭素質隕石の新たな物質進化説を提出したことになる。2.ヴィガラノCV3隕石のDIの中に,地球の砂岩堆積層に見られる砂の流動化現象によって形成される組織(皿状構造)と類似のものを発見した。このことは,CV隕石母天体,すなわち初期微惑星において水の流動が起こったこと,またそれによって微粒子の流動化現象をともなう堆積作用があったことを示す最初の有力な証拠と言える。3.水質変成作用の過程・条件を定量的に知る目的で,熱水合成装置を用いてアエンデ隕石を人工的に変成させる実験を行った。その結果,これまで水質変成を受けたと思われる炭素質隕石に見られるのと同じ様な変成組織を再現することに成功した。実験生成物の詳細な研究によって,水質変成による鉱物の変化や元素移動の詳細が明らかになりつつある。4.炭素質隕石母天体の衝撃変成作用を解明する目的で,マ-チソンCM隕石およびヤマト791717CO隕石の衝撃回収実験を行い,両隕石の衝撃に対する影響をSEMを用いて詳細に調べた。その結果,コンドリュールの偏平が衝撃で起こることが始めて実験的に確かめられた。また,これまでほとんど知られていなかった2040GPaの高い衝撃圧力に対する炭素質隕石の鉱物学的,化学的変化の詳細が明らかになってきた。1.CVタイプのビガラノおよびアエンデ隕石中のDark inclusion(DI)のSEMによる観察,分析を行ない,その中に水質変成を受けた後,熱による脱水を受けたことを示す証拠およびデータを見出した。特筆すべきは,天体上で液体の水が関与したことを示す脈状組織が見出されたこと,および層状ケイ酸塩が熱変成により転移したと思われる繊維状のカンラン石が多量に存在することを確認したことである。このことは,DIの母天体では大規模な水質変成が起こり,コンドリュールやマトリックスが大部分層状ケイ酸塩と化し,その後,水の枯渇によって熱変成に転じ,層状ケイ酸塩が脱水・転移したことを示している。いずれのDIも,その母岩である隕石が変成したものと考えられることから,ビガラノやアエンデ隕石もその母天体で水と熱による変成作用が起こったことを示唆している。このことは,これまでの定説をくつがえす,全く新しい解釈と言える。2.3つのCOタイプ炭素質コンドライトのCAIを調べ,隕石ごとにCAI中のネフェリンの存在量が大きく異なることを見出した。そして,ネフェリンの存在量は,CO隕石の熱変成度と良い一致を示すことがわかった。これまで,CAI中のネフェリンは低温になった原始星雲ガスとの反応で形成されたと考えられてきた。今回の研究により,ネフェリンの形成は,隕石母天体集積後に起こった隕石の熱変成作用に関係している可能性が高いことを示唆している。

3.アエンデ炭素質コンドライトを衝撃波発生装置を用いて衝撃圧縮し,隕石組織の変化を調べた。その結果,コンドリュールが衝撃波を加えた方向に扁平する事実を発見した。これまで,コンドリュールの扁平が衝撃波によるものか,母天体集積時の圧密によるものか論争があったが,この実験により衝撃波によることがほぼ確定したと言える。1.アエンデ隕石中のさまざまなタイプの暗色包有物(DI)の,分析電子顕微鏡(SEM)による詳細な観察・分析を行ってきた。その結果,すべてのDIから水質変成を受けた後,熱による脱水熱変成を受けたことを示す証拠およびデータを見い出した。また,これまでDIの組織にはなぜ大きなバリエーションがあるのかは不明であったが,今回の研究によりそれは水質変成作用の程度に関係があることがわかってきた。いずれのDIも,その母岩であるアエンデ隕石が変成してできたものと考えられることから,アエンデ隕石の母天体にはかつて水と熱源が存在し,水質変成作用,熱変成作用がかなり活発に起こったものと解釈される。2.水質変成作用の過程および条件をもっと定量的に知る目的で,水質変成実験装置を用いてアエンデ隕石を人工的に変成させる実験を開始した。その結果,これまで水質変成を経験したと考えられているCI, CM, CV炭素質コンドライトに見られるのと同じ様な水質変成組織を再現することに成功した。実験生成物のSEMによる研究によって,水質変成による鉱物の変化や元素移動の詳細が明らかになりつつある。3.隕石母天体の衝撃変成作用を研究する目的で,マ-チソンCM炭素質コンドライトに衝撃波発生装置を用いて衝撃波(5,10,20Gpa)を与え,その影響をSEMを用いて詳細に調べた。その結果,10Gpaからコンドリュールの偏平がおこり,20Gpaにおいてショックベインが生成した。マ-チソン隕石の衝撃に対する影響は,非常に不均質で,局所的に高温が発生するなど,他の隕石とは非常に異なることがわかった。これは,多孔質のマトリックスの体積比が大きく,含水鉱物を多量に含み,揮発性元素に富むというマ-チソン隕石の特殊性に起因しているものと思われる。1.ヴィガラノCV3隕石の見い出された特異なDIに焦点を当てて研究を行った。このDIは,1990年にJohnson et al.によって見つけられたもので,湾曲した帯状の特異な組織を持つものであるが,その鉱物学的詳細は不明のままであった。我々は,このDIの組織が地球の砂岩堆積層にしばしば見られる皿状構造と類似していることを発見した。皿状構造は,砂の粒間を水が通り抜けるときにおこる流動化現象にともなって形成される組織である。このことは,すなわち,DIの母天体である初期微惑星において水の流動が起こったこと,またそれによって微粒子の流動化現象をともなう堆積作用があったことを示す最初の有力な証拠と言える。2.CV隕石母岩にもDIと同じような変成の影響が見られるかどうかを調べる目的で、ヴィガラノCV隕石のコンドリュール・リムの研究を始めた。コンドリュール・リム,はこれまで,原始星雲微粒子が集積してできた原始的なものだと考えられてきた。しかし,今回の研究の結果,リムの中にはコンドリュール自体を変代変成してできているもの,またコンドリュールの周りにあったマトリックスの残存物があることを発見した。3.隕石母天体の衝撃変成作用を研究する目的で,マ-チソンCM隕石およびヤマト791717CO隕石の衝撃回収実験を行なった。
酵素分子の揺らぎを考慮した新しい酵素反応機構の構築

本研究は酵素が実際に反応している状況で酵素分子の揺らぎ働きを詳細に検討するというもので,反応媒体の粘度を変えることで酵素分子の動きを抑制して反応速度を測定し,詳細な反応機構を検討する.これまでにα-chymotrypsinに関して数々の知見を得ているので,その他の酵素に関して研究を行った.まずβ-trypsinおよびsubtilisin carlsbergに関して詳細な検討を行った.β-trypsinの場合は,α-chymotrypsinと同様に,さまざまな基質において速度定数κ2は,アニリド基質では反応系の粘度に依存せず一定で,エステル基質では粘度の増大にともなって単調に減少した.一方,subtilisin carlsbergの場合はこれら二つの酵素の挙動とは対照的に,アンリド基質においてもエステル基質においても,速度定数κ2は粘度の増大にともなって単調に減少した.また,その変化量は上記二つの酵素でのエステル基質における変化量より小さいものであった.これらの結果から,α-chymotrypsinとβ-trypsinの場合はκ2段階において四面体中間体が生成する段階で酵素分子の動きがより重要な役割を果たしており,subtilisin carlsbergの場合は四面体中間体が生成する段階と四面体中間体から生成物が脱離してアシル酵素(Acyl-E')が生成する両方の段階において酵素分子の動きが重要な役割を果たしていることが明らかになった.同じ触媒機構を有する三種のセリンプロテアーゼにおいて,それらの反応機構を考えたときに,酵素分子全体の揺らぎを加味することで異なる傾向が観測されたことは,酵素分子進化を考える上で非常に興味深い知見である.また,加水分解酵素以外の酵素反応に適用するために,酸化還元酵素について検討することにした.その第一段階として,酸化還元酵素の探索を行った.反応としては今までにあまり研究例のない炭素-炭素二重結合の還元を選び,ニトロアルゲンおよびα,β-不飽和ケトンを反応のプローブとして用いた還元酵素の探索を行い,新規酵素5種を単離精製することに成功した.本研究は酵素が実際に反応している状況で酵素分子の揺らぎ働きを詳細に検討するというもので,反応媒体の粘度を変えることで酵素分子の動きを抑制して反応速度を測定し,詳細な反応機構を検討する.これまでにα-chymotrypsinに関して数々の知見を得ているので,その他の酵素に関して研究を行った.まずβ-trypsinおよびsubtilisin carlsbergに関して詳細な検討を行った.β-trypsinの場合は,α-chymotrypsinと同様に,さまざまな基質において速度定数κ2は,アニリド基質では反応系の粘度に依存せず一定で,エステル基質では粘度の増大にともなって単調に減少した.一方,subtilisin carlsbergの場合はこれら二つの酵素の挙動とは対照的に,アンリド基質においてもエステル基質においても,速度定数κ2は粘度の増大にともなって単調に減少した.また,その変化量は上記二つの酵素でのエステル基質における変化量より小さいものであった.これらの結果から,α-chymotrypsinとβ-trypsinの場合はκ2段階において四面体中間体が生成する段階で酵素分子の動きがより重要な役割を果たしており,subtilisin carlsbergの場合は四面体中間体が生成する段階と四面体中間体から生成物が脱離してアシル酵素(Acyl-E')が生成する両方の段階において酵素分子の動きが重要な役割を果たしていることが明らかになった.同じ触媒機構を有する三種のセリンプロテアーゼにおいて,それらの反応機構を考えたときに,酵素分子全体の揺らぎを加味することで異なる傾向が観測されたことは,酵素分子進化を考える上で非常に興味深い知見である.また,加水分解酵素以外の酵素反応に適用するために,酸化還元酵素について検討することにした.その第一段階として,酸化還元酵素の探索を行った.反応としては今までにあまり研究例のない炭素-炭素二重結合の還元を選び,ニトロアルゲンおよびα,β-不飽和ケトンを反応のプローブとして用いた還元酵素の探索を行い,新規酵素5種を単離精製することに成功した.申請者が計画した研究は酵素が実際に反応している状況で,酵素分子の揺らぎや動きを詳細に検討するというもので,反応媒体の粘度を変えることで酵素分子の動きを制御して反応速度を測定し,詳細な反応機構を検討する.これまでにα-キモトリプシンの反応に関して数々の知見を得ているので,同じ手法を他の酵素に適用し,酵素分子の揺らぎを加味した全く新しい反応機構を構築する.今年度はそれぞれの酵素の基質特異性に合わせた基質の設計および合成を行い,それらを用いてパパイン,リパーゼ,γ-キモトリプシン,サブチリシン,β-トリプシンなど様々な加水分解酵素を用いて反応速度を測定した。そしてα-キモトリプシン,サブチリシン,β-トリプシンに関してアシル酵素生成段階(k2ステップ)における酵素分子の揺らぎの重要性を比較検討することができた.その結果k2ステップにおいて,α-キモトリプシンとβ-トリプシンでは四面体中間体生成段階で酵素分子の構造変化が重要な役割を担っており,サブチリシンでは四面体中間体生成段階および分解段階の両方で酵素分子の構造変化が触媒活性に重要であることを明らかにした.本研究は,酵素が実際に反応している状況で酵素分子の揺らぎや動きを詳細に検討するというもので,反応媒体の粘度を変えることで酵素分子の動きを制御して反応速度を測定し,詳細な反応機構を検討する.

これまでにα-chymotrypsinに関して数々の知見を得ているので,その他の酵素に関して研究を行った.今年度はまず,β-trypsinおよびsubtilisin carlsbergに関して詳細な検討を行った.β-trypsinの場合はα-chymotrypsinと同様に,さまざまな基質において速度定数k_2は,アニリド基質では反応系の粘度に依存せず一定で,エステル基質では粘度の増大にともなって単調に減少した.一方,subtilisin carlsbergの場合はこれら二つの酵素の挙動とは対照的に,アニリド基質においてもエステル基質においても,速度定数k_2は粘度の増大にともなって単調に減少した.また,その変化量は上記二つの酵素でのエステル基質における変化量より小さいものであった.これらの結果から,α-chymotrypsinとβ-trypsinの場合はk_2段階において四面体中間体が生成する段階で酵素分子の動きがより重要な役割を果たしており,subtilisin carlsbergの場合は四面体中間体が生成する段階と四面体中間体から生成物が脱離してアシル酵素(Acyl-E')が生成する両方の段階において酵素分子の動きが重要な役割を果たしていることが明らかになった.同じ触媒機構を有する三種のセリンプロテアーゼにおいて,それらの反応機構を考えたときに,酵素分子全体の揺らぎを加味することで異なる傾向が観測されたことは,酵素の分子進化を考える上で非常に興味深い知見である.また,加水分解酵素以外の酵素反応にも適用するために,酸化還元酵素について検討することにした.その第一段階として,酸化還元酵素の探索を行った.反応としては今までにあまり研究例のない炭素-炭素二重結合の還元を選び,ニトロアルケンおよびα,β-不飽和ケトンを反応のプローブとして用いて還元酵素の探索を行い,新規酵素5種を単離精製することに成功した.
乱流希薄混合気の局所層流燃焼速度の計測

希薄予混合乱流火炎中の局所層流燃焼速度を計測するため,次の実験研究を実施して,初歩的結果を得ている.実験方法実験に用いた燃焼装置は密閉容器で,向かい合う2面に直径80mmの観察窓,他の4面には直径100mmの多孔板を配置した内径120mmの直交相貫体となっている.中心点火により混合気を着火させ,火炎は中心より外側へとほぼ球形で伝播する.層流火炎の場合,球形火炎の直径が静電探針により計測され,これが60mmとなる時点を撮影した.また,乱流火炎の場合では,火炎形状が不規則となるため,撮影タイミングは層流火炎の場合と同じ圧力上昇の時点を撮影した.同じ混合気に対して撮影した火炎断層写真はパソナールコンピューターに取り込み,2色化を施した.等方乱れ場での燃焼のため,火炎の形状も等方性を持つものとして2次元曲線のフラクタル次元を計測して,フラクタルの理論により火炎の面積を算出し,さらに火炎面積を乱れ強さの関数として整理した.火炎断層写真撮影時に同時計測された火炎の質量燃焼速度を用いて,局所層流燃焼速度のアンサンブル平均値を算出した.初歩的結果及び問題点現時点では3種類の炭化水素燃料(メタン,エタンとプロパン)の希薄混合気(当量比を0.5より0.1刻みで1.0まで変化させたもの)について計測し,その計測値を従来圧力上昇曲線を用いた熱力学方法による計算結果との比較を行った.両者には多少の差が認められたものの,本実験方法による結果の方がばらつきが大きいことがわかった.その原因として,撮影時刻の制御方法(燃焼初期の圧力が小さくノイズや振動のようなものが相対的に大きい)や,写真の画像処理の際に解像度(現在640×400ピックセル)が不足していることなどが考えられ,今後,実験方法の再検討と画像処理法の改善を行う予定である.希薄予混合乱流火炎中の局所層流燃焼速度を計測するため,次の実験研究を実施して,初歩的結果を得ている.実験方法実験に用いた燃焼装置は密閉容器で,向かい合う2面に直径80mmの観察窓,他の4面には直径100mmの多孔板を配置した内径120mmの直交相貫体となっている.中心点火により混合気を着火させ,火炎は中心より外側へとほぼ球形で伝播する.層流火炎の場合,球形火炎の直径が静電探針により計測され,これが60mmとなる時点を撮影した.また,乱流火炎の場合では,火炎形状が不規則となるため,撮影タイミングは層流火炎の場合と同じ圧力上昇の時点を撮影した.同じ混合気に対して撮影した火炎断層写真はパソナールコンピューターに取り込み,2色化を施した.等方乱れ場での燃焼のため,火炎の形状も等方性を持つものとして2次元曲線のフラクタル次元を計測して,フラクタルの理論により火炎の面積を算出し,さらに火炎面積を乱れ強さの関数として整理した.火炎断層写真撮影時に同時計測された火炎の質量燃焼速度を用いて,局所層流燃焼速度のアンサンブル平均値を算出した.初歩的結果及び問題点現時点では3種類の炭化水素燃料(メタン,エタンとプロパン)の希薄混合気(当量比を0.5より0.1刻みで1.0まで変化させたもの)について計測し,その計測値を従来圧力上昇曲線を用いた熱力学方法による計算結果との比較を行った.両者には多少の差が認められたものの,本実験方法による結果の方がばらつきが大きいことがわかった.その原因として,撮影時刻の制御方法(燃焼初期の圧力が小さくノイズや振動のようなものが相対的に大きい)や,写真の画像処理の際に解像度(現在640×400ピックセル)が不足していることなどが考えられ,今後,実験方法の再検討と画像処理法の改善を行う予定である.
老人性痴呆解明のための基礎的研究・ニューロン破壊を防止するグルタミン酸遮断薬

加令に伴う脳神経細胞の変性脱落が、老年期痴呆の原因の一つとして考えられるに至っている。虚血による脳神経細胞の変性脱落を、グルタミン酸の遮断薬が予防することから、興奮性アミノ酸が脳神経細胞の変性脱落に関与していると予想されている。私どもは、脳神経細胞の変性をひき起す機序の解明から、まず研究をスタートさせ、ついでその予防薬の検索へと進めていく方法を採った。まずそのために、アクロメリン酸の作用の解析を通じて、神経細胞変性の機序を追った。アクロメリン酸は、カイニン酸と類似の構造をもつアミノ酸で、毒キノコのドクササコより抽出されたものである。これらはカイノイドと総称されているが、アクロメリン酸投与によって不可逆的な後肢のこむらがえりがラットに生じ、それらの症状はカイニン酸とアクロメリン酸とで決定的に異なる。両者をそれぞれ投与したラットの脳脊髄病理組織切片を作成し、光学顕微鏡による検索を行なってみると、カイニン酸投与後、大脳皮質や海馬CAIで用量依存性に神経細胞の変性が認められるが、アクロメリン酸投与ラットでは、脳には殆んど何の変化も認められなかった。しかし脊髄では下位にいくほど変性が著しくなり、特に脊髄後角におけるglyosisと運動神経細胞の肥大を認めた。脊髄抑制性介在ニューロンの特異的脱落を思わせるデータである。このように病変と症状との関係について現在研究が進められているが、興奮性アミノ酸による神経細胞障害の機序、カイニン酸タイプ受容体の分布と特性、カイニン酸タイプ受容体を更に細分割すべきか、中枢神経抑制系の発達の度合とカイニン酸タイプ受容体との関係など、興味ある知見が得られようとしている。こうした神経細胞の変性に対して、グルタミン酸遮断薬の効果や、立体配置を固定したグルタミン酸関連化合物の作用などもあわせ検討した。虚血によるニューロン破壊の機序の一つとして,グルタミン酸の関与の可能性が高まっている.グルタミン酸遮断薬を与えておくと,ニューロン破壊が阻止されること,グルタミン酸を伝達物質とする興奮性入力神経を切断しておくと,ニューロン破壊がおきないなどの実験的証明がある.そこで,今まで殆んど未知であったグルタミン酸遮断薬の薬理作用解明が,虚血によるニューロン破壊,ひいてはニュウーロン脱落による老人性痴呆の発現機序解明につながると考えた我々は,グルタミン酸の本格的遮断薬の検索を始めた.現在までのところ, NMDAタイプのグルタミン酸受容体遮断薬は,かなり強力なものが知られるようになったが,これ以外のタイプ,すなわちカイニン酸タイプ,キスカル酸タイプの遮断薬は,何一つ見つけられていない.我々は八升豆のモヤシ中から抽出されたスチゾロビン酸及びスチゾロビニン酸が,今まで提出されている興奮性アミノ酸ないしそのアンタゴーストに構造滴に類似していることを認め,これらの化合物のグルタミン酸応答に対する作用を調べた.スチゾロビン酸は,ザリガニ神経筋接合部では,キスカル酸及びグルタミン酸の応答を抑制し,その用量作用曲線の解析から,競合型のキスカル酸タイプ遮断薬であることが判明した.一方スチゾロビニン酸もほゞ同様な作用をもつが,効力はスチゾロビン酸に比してはるかに弱いものであった.こうした下等動物神経筋標本におけるグルタミン酸と遮断作用とは対照的に,新生ラット脊髄標本では,スチゾロビン酸はグルタミン酸と同程度ないしや>強力な興奮作用を示した.3位臭素置換体はより強力であった.3位及び5位ベンゼン置換

スチゾロビン酸は,グルタミン酸応答を抑制し,その作用機序は未だ不明であるが,今後の研究に大きな期待がもてる段階に入った.加令に伴う脳神経細胞の変性脱落が、老年期痴呆の原因の一つとして考えられるに至っている。虚血による脳神経細胞の変性脱落を、グルタミン酸の遮断薬が予防することから、興奮性アミノ酸が脳神経細胞の変性脱落に関与していると予想されている。私どもは、脳神経細胞の変性をひき起す機序の解明から、まず研究をスタートさせ、ついでその予防薬の検索へと進めていく方法を採った。まずそのために、アクロメリン酸の作用の解析を通じて、神経細胞変性の機序を追った。アクロメリン酸は、カイニン酸と類似構造をもつアミノ酸で、毒キノコのドクササコより抽出されたものである。これらはカイノイドと総称されているが、アクロメリン酸投与によって、不可逆的な後肢のこむらがえりがラットに生じ、それらの症状はカイニン酸とアクロメリン酸とで決定的に異なる。両者をそれぞれ投与したラットの脳脊髄病理組織切片を作成し、光学顕微鏡による検索を行なってみると、カイニン酸投与後、大脳皮質や海馬CALで用量依存性に神経細胞の変性が認められるが、アクロメリン酸投与ラットでは、脳には殆ど何の変化も認められなかった。しかし脊髄では下位にいくほど変性が著しくなり、特に脊髄後角におけるglyosisと運動神経細胞の肥大を認めた。脊髄抑制性介在ニューロンの特異的脱落を思わせるデータである。このように病変と症状との関係について、現在研究が進められているが、興奮性アミノ酸による神経細胞障害の機序、カイニン酸タイプ受容体の分布と特性、カイニン酸タイプ受容体を更に細分割すべきか、中枢神経抑制系の発達の度合とカイニン酸タイプ受容体との関係など、興味ある知見が得られようとしている。こうした神経細胞の変性に対して、グルタミン酸遮断薬の効果や、立体配置を固定したグルタミン酸関連化合物の作用などもあわせ検討した。
蛋白質の折りたたみ反応の階層的モデルの検証

昨年度に引き続き、α-ラクトアルブミン(α-LA)のフォールディング反応における遷移状態の構造特徴づけを、Φ値解析法を用いて行った。今年度は特に、α-LAのβドメインやCヘリックス周辺に変異を導入した一アミノ酸置換体を多数作成し、α-LAの遷移状態の構造解析を行った。平衡条件下でのアンフォールディング測定の結果、変異体はどれも野生型より不安定化しており、Φ値解析に有効な試料であった。次に、ストップトフロー円二色性スペクトル法を用いてこれらの変異体の巻き戻り反応とアンフォールディング反応を測定し、Φ値を計算した結果、I89A, I89V, I55VについてはΦ=0.40.6程度であったが、W60A, K93A, L96Aについては、Φ0となった。これらの結果は、I89, I55の周りは遷移状態において側鎖の密なパッキングが部分的に形成されているが、W60,K93,L96周辺は、遷移状態では側鎖の秩序化はまだ起きていないことを示している。この2年間の研究結果を総合すると、α-LAの遷移状態の構造について次のような知見が得られた。(1)αドメイン内の側鎖は、天然状態様の密なパッキングをまだ形成していないが、(2)αドメインとβドメインの間、および、カルシウム結合部位近傍では、側鎖の密なパッキングが部分的に形成されている。ここで、モルテン・グロビュール(MG)状態においては、2つのドメイン間にあるCヘリックスが比較的安定なヘリックス構造を形成していることを考慮に入れると、α-LAのフォールディング反応は、MG中間体で形成され始めた構造が遷移状態に進むにつれて更に構造化していくという階層的な反応で記述できると結論づけることができる。一般に、蛋白質は折りたたみ反応の初期にモルテン・グロビュール状態を形成し、モルテン・グロビュール状態で二次構造を形成している領域(領域I)がその後の反応の遷移状態においてさらに構造化(側鎖の密なパッキングの獲得)をして天然状態へと折りたたんでいくという「階層的モデル」に従うと考えられている。このモデルを検証することを目的として、ヤギα-ラクトアルブミンに部位特異的アミノ酸置換を導入し、その変異体の安定性と折りたたみ反応速度を測定し、φ値解析を行った。その結果、モルテン・グロビュール状態で構造がほとんど形成されていない領域(領域II)に変異を導入した変異体(V271、W118F)については、巻き戻り速度は野生型と同じであるが変性速度は野生型よりも速くなっており、φ値はほぼゼロであった。このことは、遷移状態において側鎖の密なパッキングはまだ形成されていないことを示している。一方、領域Iに変異を導入した変異体(195V)については、巻き戻り速度が野生型よりも遅くなっており、中程度のφ値が得られた。このことは、遷移状態において一部分、側鎖の密なパッキングが形成されていることを示している。また、領域IのA92に変異を導入したA92Gの場合には、野生型と同じ安定性とフォールディング速度を示したため、φ値解析はできなかった。以上の結果は、「モルテン・グロビュール状態で形成されている部分が遷移状態においてさらに構造化されて進行していく」という階層的モデルによってα-ラクトアルブミンのフォールディング反応を記述できることを示唆している。
意味的特徴の分析技術に焦点化した日本語教師の日本語分析力養成とその教材開発

本研究は、日本語教師養成講座の被養成者と日本人大学生が類義語分析で行う、言語特徴分析の方法について問題点を探った。被養成者の類義語分析では、正用例文からの情報が意味特徴へ十分に抽象化されにくい。また、対比により意味特徴を探る際に、その基準が類義語対に等しく適切ではなく、分析の妥当性が低くなりうる。さらに、被養成者と大学生は意味特徴の説明で日常レベルの基本的な語や表現を多用し、弁別性を的確かつ簡潔に示す抽象的な語は使わない。以上の成果を基に、言語特徴分析を支えるストラテジーについてトレーニング教材を作成した。本年度は、日本語教師養成課程で学ぶ被養成者(日本語母語話者)に焦点を当て、彼らが行う類義語分析における、例文分析行動と言語特徴分析について特徴と問題点を探った。2012年度に長野県内の民間日本語学校が実施した日本語教師養成講座において研究代表者が一部講座を担当し、前年度より作成を進めている類義語分析ストラテジートレーニングとその教材を使用した。そして、ワークシートに記述された被養成者のアウトプットをデータに用い、類義語分析行動を観察し、トレーニングと教材の有用性と修正点を把握した。例文分析行動については「映像化ストラテジー」による正用例文分析に着目し、例文から得られる情報の質的な特徴や問題点を探った。これは、被養成者が言及する類義語の言語的特徴と、例文から得ている情報の関係性を探り、意味特徴の分析内容の精査を目的としたものである。また、言語特徴分析については、被養成者が類義語の特徴や相違点として指摘する事象の整理を試みた。類義語分析ストラテジーの意識化と熟達度の不十分な被養成者は、用法や使用場面、評価性など意味特徴以外の特徴への言及が多く、意味特徴がまったく言及されないケースも見られた。また、用法と意味特徴とが未分化の状態で言語特徴が説明される傾向も把握できた。以上の成果と、養成講座の被養成者からのフィードバックを手がかりに、類義語分析技術の習熟と向上を目的とした、類義語分析ストラテジーのトレーニング教材(紙媒体)の修正と改善を進めた。特に、例文分析ストラテジーと、意味特徴に焦点化した言語特徴分析ストラテジーに関する解説と練習部分の充実化を図った。本年度は、日本語教師養成講座で学ぶ日本語母語話者(被養成者)と、日本語教育経験のない日本人大学生(非教師)に同一の類義語分析課題を課し、両者による言語特徴分析と特徴説明について相違点と問題点を探った。被養成者については、これまでに収集したデータに加え、2013年に本研究者が一部担当した日本語教師養成講座でも新たにデータを得て分析対象とした。そして、分析手続きが意識化されていない状態での、無意識的な類義語分析に焦点を当て、そこでの意味特徴分析の観点と内容、手続き、そして説明で使用される言語表現に関して検討した。第一に、言語特徴分析で採られる分析観点と手続きについて、特に被養成者の類義語分析から傾向と問題点を探った。その結果、意味特徴を中心に類義語の弁別的特徴を探る傾向と、対比によって弁別的特徴を明らかにする傾向の強さが観察できた。さらに、対比を利用した場合には、同一基準での対比がかえって妥当性の低い特徴説明を生じさせる可能性も指摘した。第二に、類義語の弁別的特徴の説明に用いられる言語表現に着目し、被養成者と大学生のアウトプットに見られる傾向や特徴を探った。テキストマイニングの手法を用い、類義語分析課題でワークシートに記述された類義動詞「なまける/さぼる」と類義副詞「ひそかに/こっそり」の言語特徴の説明を対象とした。その結果、特徴説明では基本的語彙を使用して弁別的特徴を示そうとする傾向が見られた。一方で、類義語同士の弁別性を如実かつ端的に示す語句の使用は少ない傾向にあることがわかった。以上の成果を基に、類義語分析技術の習熟と向上を目的とした、類義語分析ストラテジーのトレーニング教材の修正と改善を進めた。特に、言語特徴分析のストラテジーに関する解説と練習課題について加筆修正を進め、教材の妥当性を高める作業を進めた。本年度は、類義語分析技術の熟達度が異なる日本語母語話者について、類義語分析での意味分析行動と、類義語の意味特徴説明における特徴や問題点を探った。このうち熟達度の低い日本語母語話者については、日本語教師養成講座で研究代表者が実施した類義語分析ストラテジートレーニングを通じて、受講者(非日本語教師)の類義語分析と意味分析行動を観察した。具体的には、トレーニング内で提示した類義語分析課題に対して受講者がワークシートに記述したアウトプットをデータとし、受講者の意味分析行動に見られる特徴を調べた。

その結果、意味特徴の説明に関しては、意味特徴と用法の混同した説明や、例文内容と意味特徴とが未分化なままの説明が見られた。また、意味特徴説明に用いられるメタ言語が抽象的で、指示内容が不明瞭になる傾向も指摘できる。以上のような結果と傾向は、日本語教育経験のある、日本語分析の熟達度が高い日本語母語話者にも見られた。一方、熟達度の高い日本語母語話者については、日本語教育学を専門とする大学院生(日本語教育経験者)を対象に個別調査を実施した。具体的には、日本語教師養成講座で用いたものと同じ類義語分析課題を提示して、被調査者がそれを分析している過程を文字化したプロトコルから意味分析行動を観察した。特に、例文分析との内容的な関係性を中心に、意味分析行動や意味特徴説明の特徴を探った。その結果、類義語の意味特徴を示唆する度合いが例文分析内容によって様々で、それが意味分析内容の具体性や的確さに関わりうることが明らかになった。以上の成果をふまえて、類義語分析ストラテジーのトレーニング用教材(試作版)の修正と改善を進め、特に意味分析ストラテジーに関する解説と練習部分の充実化を図った。2012年度も、日本語教師養成講座において類義語分析ストラテジートレーニングを実施する機会を利用し、類義語分析技術の意識化と熟達度が不十分な被養成者(初心者教師)への試作版教材の使用を試みた。そして、類義語分析における被養成者の意味特徴分析行動を観察できるデータを得て、意味分析ストラテジーを中心に、紙媒体でのトレーニング教材の改善点や有用性が把握できた。また、トレーニングで用いたワークシートから、被養成者が言及する類義語の意味特徴や、意味分析手続きを、作成された例文と関連づけつつ検討できた。日本語教師養成講座において類義語分析ストラテジートレーニングを実施し、そこでの類義語分析課題と使用資料から、受講者が行った類義語分析と意味分析についてのデータを得た。また、日本語教育経験者に個別調査を行い、類義語分析過程と同時に意味分析の手順と内容についてのデータを得た。以上のデータから、日本語分析技術の熟達度が異なる日本語母語話者の類義語分析行動と、そこでの意味分析行動の特徴を探ることができた。類義語分析技術の意識化と熟達度の不十分な日本語母語話者(非教師)を中心に継続的に調査を行い、類義語分析において彼らが意味特徴分析の観点や手続きについて特徴と問題点を探る。特に、意味説明の際に用いられる言語表現に着目し、より正確で的確な意味特徴説明に求められるストラテジーを明らかにする。また、日本語教師養成での類義語分析ストラテジートレーニングの実施と教材試用から、意味分析ストラテジーの習熟を促す、トレーニングおよび教材の内容と手順を検討する。熟達度の高い日本語母語話者(日本語教育経験者)と低い母語話者(非教師)に対し継続的に調査を行い、類義語分析において両者が行う意味特徴説明の特徴を探る。特に説明の観点と言語表現に着目し、意味特徴の説明で焦点化されやすい事象や項目を明らかにする。また、日本語教師養成での類義語分析ストラテジートレーニングの実施と教材試用から、意味分析ストラテジーの習熟過程を探り、トレーニング及び教材の効果的な内容と手順を検討する。教師養成課程で学ぶ初心者教師や、日本語教育経験のない日本語母語話者への調査を行い、調査実施とその後のデータ整理に必要な情報機器や消耗品に物品費を用いる。また、二次的データ作成にあたってアルバイトを雇用するほか、データ分析にあたって専門知識の提供を受けるために謝金を用いる。
擬微分作用素理論のFeynman経路積分への応用

本研究課題の目的は物理学で用いられている経路積分に数学的定義を与えることであり,具体的には主に以下の研究を行うことであった。(1)位相空間上の経路積分の数学的定義を与える。(2)量子力学及び自由場について,source Jを持つ母関数Z(J)及び相関関数の経路積分表示の数学的定義を与える。熊ノ郷は,フーリエ積分作用素理論を用いた経路積分の研究,及びフーリエ積分作用素理論自体の整理,拡張を分担した。研究成果としては,自由場の研究を除いて概ね研究課題を達成することができた。以下具体的に述べる。論文1では,配位空間上の経路積分の収束の研究を行い,1997年度Comm.Math.Phys.に発表した論文の結果の拡張し,経路積分の収束が電磁場ポテンシャルの取り方に依らない(ゲージ不変性)ことを示した。この研究から量子力学での母関数Z(J)の経路積分表示が導かれる。論文2では,物理学で用いられている位相空間上の経路積分を修正した新しい定義を与え,そのゲージ不変性,収束,更にこの位相空間上の経路積分が配位空間上の経路積分と一致することを示した。論文3では相関関数の経路積分表示の研究を行った。従来物理学では位置作用素についての相関関数の経路積分表示のみが知られていたが,論文2で得た位相空間上の経路積分を用いることにより,運動量作用素を含む一般的な相関関数の経路積分表示を与えることが出来た。更に,この結果から量子力学で最も基本的な正準交換関係の経路積分表示も与えることが出来た。この結果の完全な論文は現在投稿中である。熊ノ郷は経路積分の核(kernel)の収束の研究を主に行った。論文4,5でフーリエ積分作用素理論を整理することにより,古典軌道を用いた経路積分の核の収束証明の簡略化を行い,論文6ではこの研究を折れ線を用いた経路積分の核の研究に適用し,その収束証明の簡略化を行った。以下具体的に述べる。平成10年度の研究計画は、(1)配位空間上の経路積分の収束の研究(一ノ瀬、熊ノ郷)、(2)位相空間上の経路積分の収束の研究(一ノ瀬)、(3)source項を持っSchrodinger方程式の初期値問題についての研究(千原)であった。研究実施は概ね成功したが、いくつかの点で未完成の部分もあった。以下に具体的に示す。一ノ瀬は(1)について折れ線を用いた経路積分の研究を行い、1997年度に発表した論文(一ノ瀬Comm.Math.Phys.)の結果を拡張することに成功した。この結果から、経路積分の収束がポテンシャルの取り方に依らない(ゲージ不変性を持つ)ことが示された(Rev.Math.Phys.に発表予定)。更に(2)の位相空間上の経路積分の収束の研究を行い、従来得られていた結果(Gawedzki 1974)を大幅に拡張することが出来た。これらの結果は作用素論シンポジウム、松本偏微分方程式研究集会、微分方程式・数理物理国際研究集会(アメリカ合衆国バーミングハム)で発表された。現在位相空間上の経路積分については論文準備中である。尚経路が折れ線でない経路積分の研究については、幾つかの準備的結果が得られているが未だ完成していない。次年度の早い時期に完成する予定である。熊ノ郷は(1)について研究した。フーリエ積分作用素理論を整理することにより、古典軌道を用いた経路積分の収束の直接的証明を簡略化する可能性を与えた(Osaka J.Math.に発表1998)。

この結果は偏微分方程式研究集会(ドイツ国ポツダム)で発表された。平成11年度の研究計画は、以下の通りであった。(1)平成10年度に大方得られていた「配位空間上の経路積分の収束の研究」を論文にまとめて発表すること(一ノ瀬)。(2)ゲージ不変性をもつ位相空間上の経路積分を新たに提案しその収束の研究を行う(一ノ瀬)。(3) source Jを母関数としてもつ経路積分に数学的意味を与える(一ノ瀬)。(4)フーリエ積分作用素理論を用いた経路積分の収束の研究(熊ノ郷)。(5) source JをもつSchrodinger方程式の初期値問題の研究(千原)一ノ瀬は(1)について論文をまとめ上げ、現在Ann.Henri Poincare,J.Math.Phys.に投稿中である。(2)については、従来物理学で用いられていた経路積分を変更することによりゲージ不変性をもつ位相空間上の経路積分を新たに提案することに成功し、又一般的な条件のもとでその経路積分の収束を示した。この結果は、現在Comm.Math.Phys.に投稿中であり、ポツダム大学(ドイツ)での国際偏微分方程式研究集会(7月)、大阪大学偏微分方程式研究集会(8月)、作用素論シンポジウム(9月,函館)、東京都立大学偏微分方程式研究集会(1月)で発表された。(3)については(2)についての研究が予想外に進んだため時間がなく残念ながら着手できなかった。熊ノ郷は(4)について研究した。フーリエ積分作用素理論を用いて「折れ線を用いた配位空間上の経路積分の収束」を示した。この結果を工学院大学研究報告で公表し、又大阪大学偏微分方程式研究集会(8月)、数理研研究集会(11月)で発表した。千原は(5)に関連してSchrodinger型非線形方程式の初期値問題の研究を行った(Math.Ann.1999)。ここで用いられた手法はsource項を持つSchrodinger方程式の初期値問題についての研究に応用されると期待される。平成12年度の研究計画は、以下の通りであった。(1)平成10年度, 11年度の研究で数学的に定義した配位空間上及び位相空間上の経路積分を用いて,source Jを持つ量子力学及び自由場の母関数の経路積分に数学的定義を与える(一ノ瀬)。(2)配位空間上の経路積分の結果をより一般化する研究を、Fourier積分作用素理論又はこれを新たに拡張する研究を行う(熊ノ郷)。一ノ瀬は(1)について,量子力学の母関数の経路積分の数学的定義を与え,更に量子力学における相関関数(correlation functions)の経路積分表示の数学的定義を与えることに成功した。従来物理学では位置作用素についての相関関数のみが知られていたが,11年度の研究で得た位相空間上の経路積分を用いることにより,運動量作用素を含む一般的な相関関数の経路積分表示を与えることが出来た。更に,この結果から量子力学で最も基本的な正準交換関係の経路積分表示も与えることが出来た。この研究は数理研講究録,論文(現在投稿中)で発表される。