hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ヒト表皮角化細胞によるfractalkineとCXCL16の産生機構の解析

昨年度、われわれは、CXCL16がsheddingをうけて分泌型となり、抗菌活性を示すことを明らかにした。そこで、ヒト表皮角化細胞におけるCXCL16のsheddingに関わる蛋白を種々のinhibitorを用いて解析を行い、CXCL16蛋白の3カ所の異なる部位に対するポリクローナル抗体を作成し、western blotや免疫染色による検討を行った。これらの検討より、ヒト皮膚の表皮では、基底細胞層と有棘細胞層でCXCL16の産生とsheddingの受け方に違いがあることが示唆された。また、sheddingを抑制することの可能なinhibitorを確認した。fractalkineに関しては、皮膚疾患においての発現を免疫染色で確認し、fractalkineにより誘導されていると考えられる炎症細胞の種類を免疫染色により解析した。fractalkineのレセプターを発現する数種の炎症細胞は、いくつかの炎症性皮膚疾患において強く誘導されており、表皮には炎症細胞浸潤に一致したfractalkineの発現を認めた。これらの所見から、ある種の皮膚疾患の発症機序に、fractalkineが重要な役割を果たしていると考えられた。皮膚疾患において、fractalkineがchemokineとして作用するためには、sheddingを受けることが重要となる。そこで、fractalkineのsheddingについても、inhibitorを用いて解析を行ない、刺激下で産生されるfractalkineのsheddingを抑制しうるinhibitorを確認した。
永久磁石の表面磁場を有効に用いると、電磁石の場合に比べてコンパクトなプラズマ源の実現が期待できることから、永久磁石を用いた小型ECRプラズマ源の開発と、実際にそれを用いたダイヤモンド薄膜の作製を目的として研究を行った。表面磁場を利用する上で重要な要素は、磁石の配置、すなわち表面磁場の分布と、マイクロ波の供給方法である。磁場分布については、高エネルギー電子が効率よく閉じ込められるマルチリングカスプ型を用いた。この磁場分布では、磁石に沿って電子のドリフト運動が生じ、これにより円周方向のプラズマ密度の分布を均一化できることがわかっている。電子サイクロトロン共鳴(ECR)領域へ効率良くマイクロ波を供給る方法として、本年度は、多重同軸円筒型のアンテナを設計・製作し、実際にプラズマの発生と計測を行った。同軸円筒型アンテナは同軸スリット部分でのプラズマ発生を抑制し、強磁場領域側からのマイクロ波入射を実現できる。実際の結果、通常のECR放電を行う圧力範囲では、カットオフすることなくマイクロ波を入射できることが確認された。また、プローブ測定により得られたプラズマパラメーターは、中心付近の直径約100mmにわたって均一となるが、磁力線の空間分布の影響を大きく受けることがわかった。すなわち、アンテナ近傍を通過する磁力線に沿って、ECR領域で生成された高エネルギー電子が多く存在するため、電子温度の上昇と浮動電位の低下が顕著である。均一なプラズマを得るためには、この磁力線分布の最適化が重要となる。今後、この磁力線の設計をすすめるとともに、これまでに得られたプラズマに材料ガスを導入して、ダイヤモンド薄膜の作製を行う予定である。
パ-ソナルコンピュ-タを用いた外科的矯正治療のシュミレ-ション

本研究は、構造的下顎前突を有する患者のX線CT像フィルムをデ-タとして、パ-ソナルコンピュ-タを用いて下顎骨ならびに上下顎歯列弓を三次元的に診断し、下顎骨を任意に分割・移動し、同時に歯を移動することで術前矯正治療と手術方法の検討ならびに術後の予想のためのプログラムすなわち、外科的矯正治療のための三次元シミュレ-ションプログラムの開発を試み、その有効性について検討した。外科的矯正治療のための三次元シミュレ-ションプログラムの開発ならびにプログラムの実行に使用したシステムは、CPU(NEC、PC-9801 RL model2)、高解像度カラ-ディスプレイ(NEC、N5924U)、日本語ペ-ジプリンタ(NEC、PR-602R)、イメ-ジスキャナ(NEC、PC-IN506)、デジタイザ、マウスである。開発した外科的矯正治療のための三次元シミュレ-ションプログラムは4つの部分より構成している。1.デ-タの作成:X線CTフィルム像のトレ-スをコンピュ-タに入力し、構造物の輪郭線を三次元座標値にした輪郭線のファイルを作成する。2.三次元再構築:複数の構造物の輪郭線のファイルを集めた制御ファイルを作成する。3.シミュレ-ション:下顎骨の分割と移動を二次元投影面で設定し、ファイルの三次元再構築を行う。下顎骨の分割・移動の検討のために、正貎・側貎頭部X線規格写真上の計測点をデジタイザを用いてコンピュ-タに入力し、この三次元シミュレ-ションの結果と比較する。4.三次元グラフィック表示:三次元グラフィック表示は、陰線処理を行った三次元透視図と質感のある図の2種類である。下顎骨の非対象を有する下顎前突症に応用した。右側が下顎枝矢状分割法で、左側が下顎第一小臼歯部での骨体部骨切除短縮術を想定した三次元シミュレ-ションを行った。結果を三次元グラフィック表示することで、治療後の下顎骨の移動ならびに形態変化の様子を予想できた。
遷移金属触媒反応を活用した革新的ポルフィリン変換法の開発

ポルフィリンは光合成中心やヘムなどの要素として天然に広く存在する色素である。また、光学材料や電子材料などへの応用も期待される。本研究では、遷移金属触媒反応を活用することによって、新規ポルフィリンを高効率に合成する手法を開発した。これにより、従来法では合成できなかったような斬新な構造をもつポルフィリン系分子を創成することに成功した。さらに、単に新しい分子を合成しただけでなく、その興味深い性質や機能性を明らかにした。1.meso-ブロモポルフィリンに対しパラジウム触媒存在下、アルキンを作用させると、一挙に二つの炭素-炭素結合が生成し、五員環が融着したポルフィリンが得られることを見いだした。この反応の反応条件の最適化、および適用範囲の拡大について検討した結果、本反応は様々なアルキンおよびポルフィリン基質に対して一般性よく効率的に進行することが明らかになった。生成物の単結晶X線構造解析にも成功した。この反応によりポルフィリンのπ系は拡張されるため、その吸収スペクトルはポルフィリンとは大幅に変化することも明らかにした。ポルフィリン外周部へのシクロペンテン環の融着によりHOMO-LUMOギャップが狭くなることと電気化学測定および分子軌道計算により示した。また、生成物の中心金属が亜鉛の時のみ、室内光により炭素-炭素二重結合が切断され、meso,β-ジアシルポルフィリンが得られることを見いだした。生成物の解析の結果、この現象は、光増感によって生成した一重項酸素によりポルフィリン外周部の炭素-炭素二重結合が切断された結果と考えられる。この変化は大きな色調の変化と蛍光の変化を伴うので、本反応により得られら新規ポルフィリンは一重項酸素センサーとして働く可能性があることが明らかとなった。2.meso-プロモポルフィリンに対して、塩化金を作用させると数分のうちにポルフィリンの直接的カップリングによる二量化が完了し、ジブロモ-meso-β,meso-β-二重縮環ポルフィリン二量体が収率よく得られることを見いだした。また、ジブロモ-meso-meso結合ポルフィリン二量体からは、ジブロモ三重縮環ポルフィリンが高収率で得られた。従来法では臭素化された縮環ポルフィリンを得ることは難しかったが、本方法により簡単に臭素化縮環ポルフィリンを合成できる。さらに、パラジウム触媒を用いて臭素を変換することで新規縮環ポルフィリン誘導体の合成に成功し、物性評価を行った。一方、ルテニウムやロジウム触媒による直接的カップリングはあまりうまく進行しなかった。既に、イリジウム触媒を用いるポルフィリンの高位置選択的な直接的ホウ素化反応を開発することに成功した。そこで、次にロジウム触媒を用いたホウ素化ポルフィリンの変換反応について検討したところ、アクリル酸エステル類と効率的に反応することを見いだした。β位にホウ素をもつポルフィリンの場合にはアクリル酸エステルとHecK反応型の付加-脱離によりポルフィリンに不飽和エステルが付加した生成物が収率よく得られるのに対して、メゾ位にホウ素をもつポルフィリンの場合には共役付加反応により飽和エステルが得られることが分かった。反応機構については密度汎関数法による分子軌道計算によりポルフィリン周辺部の立体的環境により大きく影響されることが明らかとなった。本反応によりポルフィリンに対して位置選択的に不飽和エステル基を導入することが可能となった。不飽和エステル基はポルフィリンと効果的に共役しており、その吸収および発光スペクトルに大きな影響を与えることを明らかにした。一方、メゾ位にアセチレンをもつポルフィリンに対して、4-アミノ-3-ヨードピリジンを作用させるとアセチレンに対して付加-環化反応が進行し、アザインドール部位をもつポルフィリンが収率よく合成できることを見いだした。このようなポルフィリンは従来の酸触媒による方法では合成が難しい。さらに得られたアザインドール亜鉛ポルフィリンの会合挙動について明らかにした。

一方、メゾ位にアセチレンをもつポルフィリンに対して、4-アミノ-3-ヨードピリジンを作用させるとアセチレンに対して付加-環化反応が進行し、アザインドール部位をもつポルフィリンが収率よく合成できることを見いだした。このようなポルフィリンは従来の酸触媒による方法では合成が難しい。さらに得られたアザインドール亜鉛ポルフィリンの会合挙動について明らかにした。
シグナル伝達分子Ltkの遺伝子多型によるB細胞異常活性化の分子機構の解析

全身性エリテマトーデス(SLE)は、自己抗体産生を病因とする代表的な自己免疫疾患で、その発症には複数の感受性遺伝子が関与している。我々は、SLEにおける自己反応性B細胞の異常活性化に係わる感受性遺伝子を明らかにする目的で、SLE自然発症系である(NZB x NZW)F1マウスを用いて自己反応性B1細胞の増殖に係わる遺伝要因のゲノムワイドな連鎖解析を行い、そのうちの一つがNZBマウスの第2染色体上にコードされるシグナル伝達分子Ltk(leukocyte tyrosine kinase)近傍に存在することを突き止めた。Ltk遺伝子解析を行った結果、NZBマウスでLtk kinase domainのp85結合領域近傍にアミノ酸置換を伴うSNPが存在した。このSNPを利用して連鎖解析の再検討を行ったところ、LODピークがLtk遺伝子に一致したため、Ltk遺伝子多型そのものが感受性遺伝子として作用していると考えられた。多型Ltk遺伝子導入細胞を用いたin vitroの解析から、NZB型Ltk遺伝子多型は、Ltk kinase活性の増強、ならびにp85結合能の亢進を介してPI3K経路を活性化し、結果的に細胞の増殖とアポトーシス阻止に働くgain-of-function型多型であることが示された。また、ヒトSLEにおいても正常対照に比較して、有意にLtk遺伝子のgain-of-function型多型の率が高く、多型を示すヒトのSLE相対危険度は約2.7倍であった。従って、Ltk遺伝子多型がSLEの一感受性遺伝子である可能性が示された。現在、B細胞に特異的にLtkを過剰発現するマウス系を作製し、そのB細胞機能の解析を進めている。自己免疫疾患は、特定の臓器に対するT細胞の自己反応性を基盤に発症する臓器特異的な疾患と、全身に広く分布する自己抗原に対するB細胞の自己反応性を基盤とした全身性の疾患に大別される。我々は、後者の代表的疾患である全身性エリテマトーデス(SLE)における自己反応性B細胞の異常活性化に係わる遺伝要因を明らかにする目的で、SLE自然発症系である(NZB xNZW)F1マウスを用いて自己反応性B1細胞の増殖に係わる遺伝要因のゲノムワイドな連鎖解析を行い、いくつかの染色体領域の関与を明らかにした。その中でも、第2染色体上にコードされるシグナル伝達分子Ltk(leukocyte tyrosine kinase)近傍に最も高度な連鎖が認められた。ヒトSLEについても同様の解析を行った結果、検索したヒトSLEの7.7%にやはりp85結合領域近傍にアミノ酸置換を伴うSNPが存在した。現在までのin vitroの解析から、NZB型およびヒトSLE型のLtk遺伝子多型は、Ltk kinase活性の増強、ならびにp85結合能の亢進を介してPI3K経路を活性化し、結果的に細胞の増殖とアポトーシス阻止に働くgain-of-function型多型であることを示唆する所見を得ている。Ltkは、insulin receptor familyに属する膜型protein tyrosine kinaseで、そのkinase domainのgain-of-function型多型が特定のSLE subsetにおける一感受性素因となる可能性が示唆された。今後、B細胞においてLtkを過剰発現するマウス系を作製し、SLEにおける役割をin vivoの系で解析する予定である。我々は、SLEにおける自己反応性B細胞の異常活性化に係わる感受性遺伝子を明らかにする目的で、SLE自然発症系である(NZB x NZW)F1

マウスを用いて自己反応性B1細胞の増殖に係わる遺伝要因のゲノムワイドな連鎖解析を行い、そのうちの一つがNZBマウスの第2染色体上にコードされるシグナル伝達分子Ltk(leukocyte tyrosine kinase)近傍に存在することを突き止めた。Ltk遺伝子解析を行った結果、NZBマウスでLtk kinase domainのp85結合領域近傍にアミノ酸置換を伴うSNPが存在した。このSNPを利用して連鎖解析の再検討を行ったところ、LODピークがLtk遺伝子に一致したため、Ltk遺伝子多型そのものが感受性遺伝子として作用していると考えられた。多型Ltk遺伝子導入細胞を用いたin vitroの解析から、NZB型Ltk遺伝子多型は、Ltk kinase活性の増強、ならびにp85結合能の亢進を介してPI3K経路を活性化し、結果的に細胞の増殖とアポトーシス阻止に働くgain-of-function型多型であることが示された。また、ヒトSLEにおいても正常対照に比較して、有意にLtk遺伝子のgain-of-function型多型の率が高く、多型を示すヒトのSLE相対危険度は約2.7倍であった。従って、Ltk遺伝子多型がSLEの一感受性遺伝子である可能性が示された。現在、B細胞に特異的にLtkを過剰発現するマウス系を作製し、そのB細胞機能の解析を進めている。
非対称国家間での政策競争について

生産性の異なる国家が資本と税収の確保のための競争をする経済モデルにおいて、各国の資本所有の比率が租税競争における内生的手番決定に与える影響を考察した。また、政府が行政費用をかけて税務執行水準を内生的に決められるモデルを構築して非対称国家間での租税競争を分析し、税務執行に関する政策協調がより生じやすい条件を明らかにした。また、環境問題に関して各国の政策の相互依存を利用した戦略的委任を考察し、各国の環境政策の補完性が十分に高いと、各国でより環境重視の政策立案者が選ばれること、また、環境政策の代替性が十分に高いと、同質な国家間のゲームであるにもかかわらず、非対称な均衡が得られることの二点が示された。本研究は、非対称な国家間での、外国資本を誘致するための租税競争や公共投資競争の帰結を考察するものである。今年度進展させた諸論文においては、理論結果が「小国」をどのように特定化するかに依存するという既存の研究結果に加え、租税競争と公共投資競争における反応関数の形状の違いや、資本所有率が内生的手番に与える影響などを明らかにさせ、関連分野の知見を高める上で有用な貢献となった。研究成果は国際学会で報告されて高い評価を得て、また学術誌投稿において改訂要求/受理を果たしている。今年度新たに進展させ、コンファレンスで報告をした諸論文においては、理論結果が、大国・小国をどのように特定化するかに依存するという論点を、戦略的代表選出やそれに伴う経済厚生の評価などの点で示すことができた。得られた結果は関連分野の研究を補完し、また、グローバル化とその反動を示す経済・政治情勢を説明しうるものである。また、今年度改訂・公刊を果たした論文については、結果の頑健性や継続課題を見つけることができた。平成27年度からの継続として、文献調査・研究打ち合わせおよび理論分析を進める。平行して、Pierre Pestieau教授(CORE)との共著論文`Efficient Taxation with Differential Risks of Dependence and Mortality'(Economics Bulletin, Volume 36 (1), 52-57)の帰結を、線形所得税(linear income tax)のもとで再考察した研究を進める。また、租税競争の前にゲームのプレイヤーが別の政策変数を動かすケースとして、各国が国際課税に関する租税執行(tax enforcement)の度合いを決めるケースを考える。税務署の職員や司法関係者による査察など、より厳しい租税執行は、多国籍企業の節税行動を弱め、租税競争に有意な影響を与える一方、より高い行政費用がかかり、小国にとっては企業の節税行動からの税収を受け取れないことになる。このケースにおいては、租税競争の帰結や、租税政策決定手番が同時手番の場合と逐次手番の場合の比較など、多くの分析が可能である、資本税競争や環境政策における戦略的委任は、政策競争の前にゲームのプレイヤーが別の政策変数を動かすケースに相当し、産業組織論で企業が戦略的コミットメントをするケースにも対応している。そこで、平成28年に公刊された論文`Strategic Delegation When Public Inputs for a Global Good are Imperfect Substitutes'の継続を行い、戦略的委任が非対称均衡をもたらす要因を、既存研究と比較可能な形で明らかにする。また、戦略的委任の構造は、選挙における政策へのコミットメントと関連しているが、このことを指摘し、国際政策競争の観点で選挙における政策へのコミットメントの内生化を扱っている研究はない。今年度は、この点に関しても研究を進める予定である。公共経済学当初計画よりも進展があったため、平成28年度に予定していた、研究打ち合わせのための外国出張を平成27年度中に行う必要が出てきた。前倒し請求の際には、正確な見込みを立てるのが難しく、必要に応じた執行をしたため、当初の見込み額と執行額は異なった。研究を進めていく上で、必要に応じて研究費を執行したため、当初の見込み額と執行額は異なった。しかし、研究計画に変更はなく、前年度の研究費も含め、当初予定通りの計画を進めていく。研究活動に必要であるパソコン周辺機器および文房具の購入、および研究成果発表や資料収集のための、国内および海外出張、および英文論文校正などに用いる予定である。研究活動に必要と思われるパソコン周辺機器および文房具の購入、および研究成果発表や資料収集のための、国内および海外出張、および英文論文校正などに用いる予定である。
ハブ毒のフィブリノーゲン特異性プロテアーゼ類の一次構造の解析

1。奄美ハブ毒からのフラボキソビン(凝固酵素)のアミノ酸配列。奄美ハブ毒よりトロンビン様活性をもつ酵素を精製した(Shieh et al.,(1985)J.Biochem.98,713721)。この酵素は、フィブリノーゲンに作用し、フィブリノペプチドAのみを遊離して凝固させる。分子量約26,000の、ジイソプロピルフルオロ燐酸により阻害をうけるセリン型プロテアーゼであり、フラボキソビンと命名した。還元Sーピリジルエチル化タンパク質を調製し、これのエドマン分解により、N端約50残基の配列を決定した。ブロムシアン及びクロストリパインによる全配列タンパク質の消化により、ペプチド断片を得た。オーバーラッピングペプチドを得るために、必要に応じて、これらの断片をV8プロテアーゼ、アクロモバクタープロテアーゼI及びヒドロキシルアミンで消化した。これらの断片の配列を検討して236残基よりなるフラボキソビンのアミノ酸配列を決定した。2。奄美ハブ毒からの塩基性タンパク質I及びIIのアミノ酸配列。これらのタンパク質は、フィブリノーゲンのA_α鎖の中央部分を切断する酵素として精製された。ブロムシアン及びプロテアーゼ類による消化によって得られるペプチドのアミノ酸配列を検討することにより、塩基性タンパク質I及びIIのアミノ酸配列を決定した。しかし、これらの配列は、ホスホリパーゼA_2に類似するものであり、Lys-49ホスホリパーゼA_2といわれる過去に2例しか報告がない貴重な酵素であることが明らかとなった(活性は同じハブ毒中のAspー49ホスホリパーゼA_2の1ー2%)。結局、フィブリノーゲン分解活性は、このタンパク質標品中に含まれていた微量の金属プロテアーゼによることが明らかとなった。今後、微量ではあるが、この興味ある活性をもつ金属プロテアーゼの完全精製に取り組む予定である。1。2。1.ハブ(奄美)毒凝固酵素フラボキソビンの一次構造の決定ハブ毒より,フィブリノーゲンに作用し,フィブリノペプチドAを遊離し凝固させる凝固酵素を精製し,フラボキソビン(flavoxobin)と命名した. S-ピリジルエチル化フラボキソビンを化学的及び酵素的に断片化し,得られたペプチド類のアミノ酸配列を液相及び気相エドマン法により解析し, 236個のアミノ酸残基よりなるフラボキソビンの全アミノ酸配列を決定した.クロストリパインによる断片化がオーバーラッピングを検討するのに有効であった.Bothrops atroxからの凝固酵素であるバトロキソビンの配列とは69%の相同性を示したが,ウシトロンビン及びウシトリプシンのそれらとは30%程度の相同性を与えるに過ぎなかった.糖を含まず,活性セリン残基の周りの配列が,セリンプロテアーゼ類の共通配列とは異っていることがわかった.2.ハブ毒プロテアーゼF_1の分子的性質と一次構造の決定.プロテアーゼF_1は,フィブリノーゲンAα鎖を,特定の結合で切断し,分子量約58,000のフラグメントにする塩基性酵素として精製された.原子吸光分析により,亜鉛1原子を含むことがわかった. S-ピリジルエチル化プロテアーゼF_1を化学的及び酵素的に断片化して得られたペプチド類のアミノ酸配列を検討することにより, 122残基よりなるこの酵素の全アミノ酸配列を決定した.この一次構造は,先に一次構造を決定したホスホリパーゼA_2と残基数が同じで, 55%の相同性を示すことがわかった.この酵素のホスホリパーゼA_2活性は,ホスホリパーゼA_2の0.5%であった.

この酵素は二機能性酵素であることが明らかとなり,名稱の変更が必要となった.3.cDNAの塩基配列からのアミノ酸配列の決定.項目1及び2の研究のために,遅延しているが,ハブ毒腺組織20個を採取した. 63年度に実施する.1.奄美ハブ毒からのフラボキソビン(凝固酵素)のアミノ酸配列。奄美ハブ毒よりトロンビン様活性をもつ酵素を精製した(Shieh etal,(1985)J.Biochem98、713712)。この酵素は、フィブリノーゲンに作用し、フィブリノペプチドAのみを遊離して凝固させる。分子量約26,000のジイソプロピルフルオロ燐酸により阻害をうけるセリン型プロテアーゼであり、フラボキソビンと命名した。還元S-ピリジルエチル化タンパク質を調整し、これのエドマン分解により、N端約50残基の配列を決定した。ブロムシアン及びクロストリパインによる全配列タンパク質の消化により、ペプチド断片を得た。オーバーラッピングペプチドを得るために、必要に応じて、これらの断片をV8プロテアーゼ、アクロモバクタープロテアーゼI及びヒドロキシルアミンで消化した。これらの断片の配列を検討して236残基よりなるフラボキソビンのアミノ酸配列を決定した。2.奄美ハブ毒からの塩基性タンパク質I及びIIのアミノ酸配列。これらのタンパク質は、フィブリノーゲンのAα鎖の中央部分を切断する酵素として精製された。ブロムシアン及びプロテアーゼ類による消化によって得られるペプチドのアミノ酸配列を検討することにより、塩基性タンパク質I及びIIのアミノ酸配列を決定した。しかし、これらの配列は、ホスホリパーゼA_2に類似するものであり、Lys-49ホスホリパーゼA_2といわれる過去に2例しか報告がない貴重な酵素であることが明らかとなった(活性は同じハブ毒中のAsp-49ホスホリパーゼA_2の1+2%)。結局、フィブリノーゲン分解活性は、このタンパク質標品中に含まれていた微量の金属プロテアーゼによることが明らかとなった。今後、微量ではあるが、この興味ある活性をもつ金属プロテアーゼの完全精製に取り組む予定である。
動的連想記憶システムの構築に関する研究

本研究ではヒトに近い柔らかな連想記憶を実現する動的連想記憶システムの構築を目指している.本システムは,ウェーブレットネットワークを用いてシステムを構成するため,従来のニューラルネットワークを用いたシステムに比べ,システム構築の簡単化,記憶容量の増加,及び複雑な非線形ダイナミクスの実現が期待される.従って,複雑な想起特性(カオス的遍歴など)を示すよりヒトのように柔軟な動的連想記憶が実現される.同時に,本システムを用いた情報検索やカオス時系列予測などの工学的応用についても検討する.平成14年度はカオスニューラルネットワークの連想記憶性能について基本的な調査を行った.平成15年度はカオスニューラルネットワークにおけるニューロン間の結合様式が連想記憶性能に与える影響について調査を行った.その結果,ニューロン間の結合様式を通常の線形ではなく,非線形に変更することにより,想起性能の向上が確認された.また学習方式として,強化学習を用いたカオス時系列予測システムの構築を行った.平成16年度はベイズ学習理論を適用することにより,ウェーブレットネットワークの構造決定(モデル選択)と未知パラメータの学習を同時に行える手法の開発を行う予定った.更に,工学的な応用として,強化学習システムへの適用も行った.本研究の成果は電気学会論文誌(1篇),及び論文査読付き国際会議(3件)において公表を行った.また国際的な学術雑誌(Neurocomputing),及び査読付き国際会議(SICE2005)にて査読中の論文が3篇ほどある.本研究ではヒトに近い柔らかな連想記憶を実現する動的連想記憶システムの構築を目指している.本システムは,ウェーブレットネットワークを用いてシステムを構成するため,従来のニューラルネットワークを用いたシステムに比べ,システム構築の簡単化,記憶容量の大幅な増加と複雑なダイナミクスの実現が期待される.従って,複雑な想起動作(カオス的遍歴など)を示すよりヒトのように柔軟な動的連想記憶が実現できる.同時に,本システムを用いたカオス時系列予測などの工学的応用についても検討する.本年度は第一段階として,カオスニューラルネットワークの連想記憶性能について調査した.一般的に,カオスニューラルネットワークは記憶パターン数の増加と共に,偽記憶も増加してしまう.その結果,記憶パターンの想起に膨大な時間を要する場合や想起できないという問題点が明らかとなっている.本研究では,入力パターンに含まれる特徴を手掛かりパターンとして利用することにより,カオスニューラルネットワークの想起能力を制御できることを示した.その特徴パターンとしては,記憶パターンの形状的(外面的)な特徴を捉えた外部特徴,及び記憶パターンの抽象的(意味的)な特徴を捉えた内部特徴という2種類を用いている.これらの特徴パターンを用いることにより,記憶想起時において探索空間を制限することができ,従来のカオスニューラルネットワークに比して,高速な記憶探索,及び連想記憶が行うことが可能となった.本研究の成果は論文査読付き国際会議の論文として公表を行った.本研究ではヒトに近い柔らかな連想記憶を実現する動的連想記憶システムの構築を目指している.本システムは、ウェーブレットネットワークを用いてシステムを構成するため,従来のニューラルネットワークを用いたシステムに比べ,システム構築の簡単化,記憶容量の増加,及び複雑な非線形ダイナミクスの実現が期待される.従って,複雑な想起特性(カオス的遍歴など)を示すよりヒトのように柔軟な動的連想記憶が実現される.同時に,本システムを用いた情報検索やカオス時系列予測などの工学的応用についても検討する.前年度はカオスニューラルネットワークの連想記憶性能について基本的な調査を行った.本年度はカオスニューラルネットワークにおけるニューロン間の結合様式が連想記憶性能に与える影響について調査を行った.その結果,ニューロン間の結合様式を通常の線形ではなく,非線形に変更することにより,想起性能の向上が確認された.また学習方式として,強化学習を用いたカオス時系列予測システムの構築を行った.次年度はベイズ学習理論を適用することにより,ウェーブレットネットワークの構造決定(モデル選択)と未知パラメータの学習を同時に行える手法の開発を行う予定である.更に,連想記憶システムの工学的な応用についても検討を行う予定である.本研究の成果は電気学会論文誌、及び論文査読付き国際会議において公表を行った.また国際的な学術雑誌(Neurocomputing)にて査読中の論文もある.本研究ではヒトに近い柔らかな連想記憶を実現する動的連想記憶システムの構築を目指している.本システムは,ウェーブレットネットワークを用いてシステムを構成するため,従来のニューラルネットワークを用いたシステムに比べ,システム構築の簡単化,記憶容量の増加,及び複雑な非線形ダイナミクスの実現が期待される.従って,複雑な想起特性(カオス的遍歴など)を示すよりヒトのように柔軟な動的連想記憶が実現される.同時に,本システムを用いた情報検索やカオス時系列予測などの工学的応用についても検討する.平成14年度はカオスニューラルネットワークの連想記憶性能について基本的な調査を行った.平成15年度はカオスニューラルネットワークにおけるニューロン間の結合様式が連想記憶性能に与える影響について調査を行った.その結果,ニューロン間の結合様式を通常の線形ではなく,非線形に変更することにより,想起性能の向上が確認された.また学習方式として,強化学習を用いたカオス時系列予測システムの構築を行った.平成16年度はベイズ学習理論を適用することにより,ウェーブレットネットワークの構造決定(モデル選択)と未知パラメータの学習を同時に行える手法の開発を行う予定った.更に,工学的な応用として,強化学習システムへの適用も行った.本研究の成果は電気学会論文誌(1篇),及び論文査読付き国際会議(3件)において公表を行った.また国際的な学術雑誌(Neurocomputing),及び査読付き国際会議(SICE2005)にて査読中の論文が3篇ほどある.
ハイスラ語の記述文法

本研究では、カナダのブリティッシュ・コロンビア州で話されている原住民言語であるハイスラ語の文法を網羅的に記述することを目的としています。ハイスラ語は話者数が大変少なく、消滅に瀕している危機言語であるため、話者がいない死語にならないうちに記述するのが大事です。この目的は、ハイスラ語が話されている地域へ行き、母語話者をインタービューする形で実際の言語データを集め、それを分析することによって達成します。ハイスラ語は通言語的に珍しい文法現象が見られるので、ハイスラ語の文法を記述することによって、人間の言語の本質と人間の言語による表現の基となる発想法の限界などを理解することへ貢献することができます。
ナノ・ロッドZnOを核とした高効率ピエゾ発電素子の創製

本研究では、配向性の酸化亜鉛(ZnO)ナノ・ロッド群、カーボン・ナノ構造体を基本構造にしたピエゾ発電素子を着想し、研究を行ってきた。明確なZnOナノ・ロッドの正ピエゾ効果は確認されなかったが、ピエゾ抵抗効果は確認された。また配向性のカーボン系ナノ構造体として、配向性カーボン・ナノ・フレークを作製でき、その生成条件を見いだすことができた。電極用導電性高分子とZnOナノロッドの接合技術を新たに考案できた。本研究では、配向性酸化亜鉛(ZnO)ナノ・ロッド群と配向性カーボン・ナノ・チューブ(CNT)群を、それぞれ圧電体、スプリングとして用いたピエゾ発電素子の実現を目指す。本研究で産み出される技術、効果は、ピエゾ発電素子のみならず、高感度・触覚センサーへの応用はもとより、超小型の超音波発生器など、マイクロ電子機械システム(MEMS)から自動車部材などへの広範囲の応用が考えられる。本年度は、以下の研究成果を得ることができた。1.配向性ZnOナノ・ロッド作製技術とZnOナノ・ロッドへの電極形成プロセス技術の確立;水熱合成法により、100°C以下の低温で、安定的に配向性ZnOナノ・ロッド群の作製に成功した。さらに、赤外線ランプからなるスポット加熱装置を購入し、ZnOナノ・ロッドへの電極形成実験を行った。基体上に成長したZnOナノ・ロッド群にAl箔を密着させ、基板を100°Cに暖め、赤外線ランプからの赤外光を線上に集光してAl箔面を局部的に加熱し、基体を掃引して繰り返し線状加熱を行うことで、ピンセットによって剥がすことはできないほど強固にAl箔を溶着することができた。2.ZnOナノ・ロッドからのピエゾ発電効果の確認;誘電性の配向性ZnOナノ・ロッド群に対して、正ピエゾ効果は未だ得られてはいないが、ZnOナノ・ロッド形成中にドーピングを行う"その場(in-situ)"ドーピングに成功し、Gaがドープされた半導体性ZnOナノ・ロッド群について、印加フォースに対して、抵抗がリニアに変化するピエゾ抵抗効果を確認できた。本研究では、配向性酸化亜鉛(ZnO)ナノ・ロッド群と配向性ナノ構造カーボン群を、それぞれ圧電体、スプリングとして用いたピエゾ発電素子の実現を目指す。本研究で産み出される技術、効果は、本題のピエゾ発電素子のみならず、高感度センサーへの応用はもとより、超小型の超音波発生器やマイクロ電子機械システム(MEMS)から自動車部材などへの広範囲の応用が期待される。1)配向性ZnOナノ・ロッド作製の最適化;水熱合成法による配向性ZnOナノ・ロッド群について、印加フォースに対して、抵抗がリニアに変化するピエゾ抵抗効果を確認できた。正ピエゾ効果発現、さらには印加フォースに対するピエゾ抵抗変化の感度向上を目的に、ZnOナノ・ロッドの形状制御を試みた。ロッド径が反応温度に依存することを見いだし、水熱合成実験における反応温度を変化させることで、先端の先鋭化に成功した。さらに、Alをドーピングすることにより、ナノ・ロッド径を細くできることがわかった。また、印加フォースに対しAlドープZnOナノ・ロッド群がGaドープと同じピエゾ抵抗変化を示すこともわかった。2)ナノ構造スプリング形成に関する検討実験;本研究目的のピエゾ発電素子を構成するナノ構造スプリングとして、プラズマCVD法によりカーボン・ナノ・チューブ(CNT)、スパッタ法によりカーボン・ナノ・フレーク(CNF)の基板上への配向成長に成功した。しかしながら、いずれの構造も基板への付着力が弱いことが判明し、スプリング構造再検討の必要性があることがわかった。本研究の目的は、(1)素子作製プロセス技術の確立、(2)ピエゾ発電素子作製と原理実証実験にある。当該年度では、1)ナノ構造スプリング形成、2)ZnO-スプリング構造群集積構造作製の最適化を行った。実際の実験研究では、研究では、明確なZnOナノ・ロッドの正ピエゾ効果は確認されなかったが、電極用導電性高分子とZnOナノロッドの接合技術を新たに考案できた。具体的には、ZnOナノ・ロッドと電極の溶着として、上部電極材として、柔軟な形状を持つ導電性高分子を検討し、導電性高分子とナノ・ロッドの接合実験を行った。加熱接合、薬剤による溶融接合等を試したが、紫外線レーザー・パルス光を用いることで、強固に、しかも所望の箇所を接合できることがわかった。実験は、イオン性導電高分子として広く使われているデュポン社ナフィオン117を上部電極材として用いた。

配向成長したZnOナノ・ロッド群の上に、ナフィオン117フィルム(膜厚0.1mm)を敷き、ナフィオン側からNd:YAGレーザーの第三高調波・波長355nmのパルス光(パルス幅8ns、繰り返し周波数10Hz)を照射することで、接合することができた。ナフィオン117の光学的バンドギャップは7.29eV(換算波長170nnm)であり、波長355nnmの紫外光は透過する。一方、ZnO単結晶のそれは3.37eV(換算波長368nm)であるが、ナノ・ロッドの先端では、レーザー・パルス光の電界集中が起こり、ロッド先端が溶融することが確認された。この効果により、ナフィオンフィルムとロッドの界面で溶着、すなわちナノ・ロッド固有の現象を見いだすことができた。ZnOナノ・ロッドと高分子(イオン導電性のナフィオン)との接合は、従来、メッキ法により数10ミクロンの厚みの金属を使っていた電極形成法を、さらに薄く、高効率の高分子膜の電極形成法、セラミックスと高分子の接合法に発展することが可能であり、生体材料分野等への展開が期待される。
日本・韓国の公共政策・政策過程に関する体系的比較研究

本研究は、1990年代以降の、日韓の公共政策および政策過程の差異と共通性の摘出、その説明に関する各分野および一般モデルの提出、またその成果の公刊を目的とした。共同研究者による研究成果として、金融政策、マクロ経済政策、通貨政策、通商政策、言語政策、地方自治政策、外交・安全保障政策などについて、各自は比較および各国研究を発表した。他方、本研究成果の特徴として、こうした個別政策以外に、こうした政策過程を取り巻く社会構造をより包括的に分析し、その日韓比較を発表したことが挙げられる。他の研究資金にも依拠しつつ、日韓だけでなく米独、中国、ロシア、トルコといった各国における市民社会の基礎的な団体構造の把握を目指す団体調査とその分析も並行して行った。政策ネットワーク調査がいわば最も重要な政策アクターに着目するのに対して、団体基礎構造調査は、市民社会に存在するすべての団体、組合、クラブ、結社に着目する。この調査によって、こうした基礎団体レベルでの、各種組織の構成割合、リソース、行動様式、対他アクター関係、政治化の度合などが比較政治的に明らかになり、これはいわば政策過程や政策出力への説明変数となりうる。韓国側の協力者を含めた共同研究集団の3年に亘る本研究(およびそれ以前から継続した研究、およびそれに続く研究)によって、上記目的にそった実証調査が遂行され、その成果を500頁近い学術書の形で発表することができた(辻中豊・廉載鎬編著『現代韓国の市民社会・利益団体-日韓比較による体制移行の研究』木鐸社、2004年、490頁)。さらに、同期間に中国およびロシアでも同じ枠組みを用いて同種の調査を実施(他の研究資金を得た)したため、現時点では、それらと日本との比較を行いそのコードブックを資料として発表することとした。今年度は日韓の公共政策・政策過程の基礎研究に重点をおいた。共同研究者が各自担当分野について基礎研究を深め、福祉政策・環境政策(「福祉国家と環境問題」)、地球化・国際政策(グローバリゼーションと日本の政党の政策形成)、安全保障政策(Security Cooperation)、政治文化・言語(Election Poster)、スポーツ・文化政策(ワールドカップサッカー)について業績を上げた。日韓の政治学会を通じて、政策形成・公共政策分野での研究者を招いて、日韓両国で一度づづ、共同研究会を開催した。日本では、′′Comparing Japanese and Korean Viewpoints Concerning Multilateralism in East Asia′′と題して、3名の韓国人研究者から報告を得、韓国へは、政党研究者と行政学者を派遣した。日韓の公共政策・政策過程の基礎構造として、市民社会の構造についての研究を進め、『現代日本の市民社会・利益団体』を書物として公刊するとともに、『現代韓国の市民社会・利益団体』の公刊にむけ、草稿を完成させた。この韓国分析では、体制変動と市民社会組織ネットワーク、市民社会組織への政治的規制、市民社会・利益団体の形成、市民社会とニューガバナンス、与党のネットワークの日韓比較、影響力構造、団体間構造、政策構造、イデオロギー配置、市民運動の理念・行動様式、NGOの政策競争、女性運動、地方分権などを扱う諸論文が、韓国人研究者と日本人研究者の共同執筆されている。今年度は、日韓の公共政策・政策過程の市民社会的な基盤に関する体系的な研究書を日韓政治学者の共同作業によって上梓することができた(発行自体は次年度4月)。その内容は:第1部導入:政治・社会体制変動と市民社会。1章序論(辻中豊・廉載鎬)2章体制変動と市民社会のネットワーク(磯崎典世)3章市民社会団体のイデオロギー変化(辻中・崔宰栄)4章市民社会組織・利益団体形成と政治体制の変化(辻中・崔)5章社会空間(辻中・河正鳳)6章政治空間(辻中・河・足立研幾)

7章韓国の市民社会とニューガバナンス-民主化以後の市民団体の政治化-廉載鎬(川村祥生訳)第II部韓国の政治過程・構造と市民社会・利益団体8章与党ネットワーク(大西裕)9章市民社会と影響力構造(辻中・崔)10章団体の「自己影響力」を規定する諸要因(崔・辻中)11章アクター・団体間関係の構造(辻中・崔)12章団体から見た政策の構造(辻中・崔)第III部事例分析13章市民運動と市民団体の理念・組織・行為様式(ジョ・デブ)14章政府-非政府組織(NGO)間の政策競争と合意形成過程(洪性満)15章女性運動(金京姫)16章ほどほどの地方分権(大西)第IV部総合的な分析と結論17章市民社会の団体配置構造(辻中・崔)18章結論(辻中・廉)、である。各成員は共同研究の成果をそれぞれ、別記のように幾つかの論文や共著の章の形で発表した。それ以外に、日韓の共同研究のために多くの研究会や講演会、ワークショップを開催した。そうした成果を、短く纏めるのは困難であるが、上記の韓国での市民社会的な基礎に関して言えば、政治体制の変化が87年を大きな転換点として生じたこと、革命的転換というより漸進的な体制移行、急激ではあるが内容的に緩やかなものであり、市民社会組織の動向に反映していること、市民社会活性化は確実であるが、市民社会の先進性と政治社会の非先進性が共存する非同時性、システム間ギャップが生じていること、民主化過程で役割の大きかった政党とメディア、文化人・学者、一部市民団体の影響力が強く、理念・情報政治傾向が強いこと、他方、アドボカシー団体は、政治社会との関係を求めているが、地方自治の遅れもあり、政治社会の浸透はローカルまで達せず、市民社会自体もローカルな発展が遅れており、全体として中央集権・エリート性が残存していることが確認された。今年度は、日韓の公共政策・政策過程の市民社会的な基盤に関する体系的な研究書を日韓政治学者の共同作業によって公刊・発行することができた。その内容は:第I部導入:政治・社会体制変動と市民社会。1章序論(辻中豊・廉載鎬)2章体制変動と市民社会のネットワーク(磯崎典世)3章市民社会団体のイデオロギー変化(辻中・崔宰栄)4章市民社会組織・利益団体形成と政治体制の変化(辻中・崔)5章社会空間(辻中・河正鳳)6章政治空間(辻中・河・足立研幾)7章韓国の市民社会とニューガバナンス-民主化以後の市民団体の政治化-廉載鎬(川村祥生訳)第II部韓国の政治過程・構造と市民社会・利益団体8章与党ネットワーク(大西裕)9章市民社会と影響力構造(辻中・崔)10章団体の「自己影響力」を規定する諸要因(崔・辻中)11章アクター・団体間関係の構造(辻中・崔)12章団体から見た政策の構造(辻中・崔)第III部事例分析13章市民運動と市民団体の理念・組織・行為様式(ジョ・デブ)14章政府一非政府組織(NGO)間の政策競争と合意形成過程(洪性満)15章女性運動(金京姫)16章ほどほどの地方分権(大西)第IV部総合的な分析と結論17章市民社会の団体配置構造(辻中・崔)18章結論(辻中・廉)、である。
イオン液体に適する潤滑性向上剤の分子設計

昨年度は潤滑剤用途に適するイオン液体の分子構造トライボロジー特性の関係を調査し,疎水性アニオンから成るイオン液体が優れることを報告した.疎水性アニオンにはフッ素を含む物が多く,摩擦条件下では摩擦材とフッ素が反応して腐食摩耗の原因となる.今年度はフッ素を含まないイオン液体の評価を行い,あわせて摩擦特性を向上する添加剤を検討した.1,3-ジアルキルイミダゾリウムおよびN,N-ジアルキルピロリジニウムカチオンとテトラシアノホウ素アニオンから成るイオン液体を試料とし,ボールー平板式往復動試験機で試験中の摩擦係数と試験後の摩耗痕径を計測してトライボロジー特性を評価した.参照試料として特定領域標準試料である1-ブチル-3-メチルイミダゾリウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)アミドと比較して,上記ハロゲンを含まないイオン液体は腐食摩耗をほとんど示さなかった.特にピロリジニウム塩は原稿の実用油と比較して遜色のない耐摩耗性を示した.しかし摩擦係数が高いので改善が必要であった.テトラアルキルホスホニウムジアルキルリン酸塩はハロゲンを含まない物質であり,上記のテトラシアノホウ素誘導体のイオン液体によし溶解した.このリン酸塩を添加剤として加えるとテトラシアノホウ素イオン液体の摩擦特性が向上した.本研究では潤滑剤組成のトレンドである「脱ハロゲン化」に沿ってフッ素を含まないイオン液体を検討した.長時間試験による安定性評価や摩擦低減剤の最適化などの課題は残るものの非ハロゲンイオン液体が潤滑油基油として有力な候補であることを明示した.平成18-19年度の研究で疎水性アニオンであるビス(トリフルオロメチルスルホニル)アミド塩またはトリス(ペンタフルオロエチル)トリフルオロホスフェート塩が優れた潤滑剤となることを明らかにした.しかしこれらのアニオンはハロゲンを含むので過酷な摩擦条件下ではスチールと反応してフッ化鉄を生じ,腐食摩耗の原因となる.これを防ぐためにハロゲンを含まないイオン液体を種々検討した.なかでもジアルキルリン酸塩およびジアルキルジチオリン酸塩は上記の含フッ素アニオンよりも優れた潤滑特性を示し,腐食摩耗も起こりにくいことがわかった. X線光電子分析の結果,スチール上にリン酸鉄の薄膜を形成してこれが保護膜として作用して潤滑性を上げていることがわかった.テトラシアノボレート塩は上記含フッ素アニオンよりも劣るもののある程度の潤滑性を示した.この塩はスチール表面と反応して酸化ホウ素を与えることをX線光電子分析で明らかにした.これら非ハロゲンイオン液体の潤滑性はスチール表面上に与える保護膜の性質に依存していると考察した.これまではカチオンとして1, 3-ジアルキルイミダゾリウム塩を中心に評価を進めてきた.新たに熱安定性に優れるホスホニウム塩を評価し,イミダゾリウム塩に匹敵する潤滑性を示すイオン液体があることを見いだした.ホスホニウム塩もスチール表面上にリン酸鉄を与えることをX線光電子分析で明らかにし,アニオンだけでなくカチオンもトライボ化学反応に関与することを見いだした.昨年度は潤滑剤用途に適するイオン液体の分子構造トライボロジー特性の関係を調査し,疎水性アニオンから成るイオン液体が優れることを報告した.疎水性アニオンにはフッ素を含む物が多く,摩擦条件下では摩擦材とフッ素が反応して腐食摩耗の原因となる.今年度はフッ素を含まないイオン液体の評価を行い,あわせて摩擦特性を向上する添加剤を検討した.1,3-ジアルキルイミダゾリウムおよびN,N-ジアルキルピロリジニウムカチオンとテトラシアノホウ素アニオンから成るイオン液体を試料とし,ボールー平板式往復動試験機で試験中の摩擦係数と試験後の摩耗痕径を計測してトライボロジー特性を評価した.参照試料として特定領域標準試料である1-ブチル-3-メチルイミダゾリウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)アミドと比較して,上記ハロゲンを含まないイオン液体は腐食摩耗をほとんど示さなかった.特にピロリジニウム塩は原稿の実用油と比較して遜色のない耐摩耗性を示した.しかし摩擦係数が高いので改善が必要であった.テトラアルキルホスホニウムジアルキルリン酸塩はハロゲンを含まない物質であり,上記のテトラシアノホウ素誘導体のイオン液体によし溶解した.このリン酸塩を添加剤として加えるとテトラシアノホウ素イオン液体の摩擦特性が向上した.本研究では潤滑剤組成のトレンドである「脱ハロゲン化」に沿ってフッ素を含まないイオン液体を検討した.長時間試験による安定性評価や摩擦低減剤の最適化などの課題は残るものの非ハロゲンイオン液体が潤滑油基油として有力な候補であることを明示した.
修復酵素反応経路間の干渉による放射線ＤＮＡ損傷の非線形な修復応答

放射線照射により細胞内のDNAに様々な塩基損傷など複数の損傷が局在化して生じた際に(クラスター損傷)、これらに対して異なる修復系が作用ことによる修復経路間の干渉がが予測される。本研究では、クラスターDNA損傷に対する異なる塩基除去修復酵素の作用機序の違いが酵素の活性に影響するか否か明らかにすることを目的とした。X線を照射したDNAに、NthとFpgの2種類の酵素の処理の順番を変え酵素活性に差があるかどうかについて調べた。得られた結果は、予想に反し各酵素の活性は作用順序に依存しない事を示した。これはクラスターを構成する各損傷は十分に離れており、修復系相互の干渉は生じないことを示している。クラスターDNA損傷に対する塩基除去修復酵素の作用機序の違いがクラスターDNA損傷の難修復特性にどのように関わるかを明らかにすることを目的とし、これまでにC6+イオンビーム及びX線の照射によりプラスミドDNA(pUC18)に生じたクラスター損傷に対する塩基除去修復酵素(Nth及びFpg)の作用させる順序を変えた時のニッキング活性にどのような差が見られるのかについて調べてきた。その結果、いずれの照射によっても最初に処理した酵素によるクラスター損傷を構成する要素の立体配置の変化は、二番目の酵素の活性に大きな影響を与えないことを示唆する結果を得た。この結果は、クラスター損傷を構成するほとんどの塩基損傷が、塩基除去修復酵素により鎖切断に変換され、それらのうちのあるものは生細胞中では2本鎖切断になることを示している。そこで新たに照射DNAを1本鎖に変性させた後に損傷のない正常な1本鎖DNAと再結合(アニール)させることで、損傷のクラスター状態を解いた上で塩基除去修復酵素処理を行う新しいアッセイ方法の開発を試みた。この方法により最初の酵素により生じた中間生成物によらず、クラスター損傷の構造についてより詳細な情報が得られると期待される。DNA変性に関して様々な条件をテストした結果、照射したプラスミドDNAを50%ホルムアミドを加え5分間60度まで加熱する条件が最適であることを見出した。クラスター化した複数のDNA塩基損傷に対する塩基除去酵素の作用機序の違いが、その後の修復プロセスにどのような影響を与えるかを解明することを最終目的とし、様々な線質の放射線を照射したプラスミドDNAに対してNthとFpgの二つの塩基除去酵素を同時にあるいは逐次的に作用させた時の塩基損傷除去活性を調べた。クラスター中の損傷塩基のうちのひとつが最初に働く酵素の作用でSSBへ変換されると、数塩基対以内にある別の塩基損傷をプロセスする2番目に働く酵素の活性が強く阻害されることが予測されてきた。しかし得られた結果は、最初の酵素プロセスは次の酵素の活性には影響しないことを示した。このことから、従来の予想を覆し高LET放射線であってもクラスター内の塩基損傷は数塩基対以上離れて生成し、塩基除去修復過程でこれらは速やかに2本鎖切断に変換される可能性が示唆された。これらの成果を国際会議(HITSRS2013,千葉)で発表し、2報のProceedingsとして刊行した。またクラスター損傷を有する2本鎖DNAを1本鎖DNAに変性させた後に、再び無傷のDNAと再結合(アニール)することでクラスターを解消した上で、塩基除去修復酵素との反応を調た。変性やアニールの条件(反応温度や試料に添加するホルムアミドの濃度など)の検討を進め、今後この条件で実際に照射したDNA試料に対する分析を行って行く見通しを得た。本年は、クラスターDNA損傷に対する塩基除去修復酵素の作用機序の違いがクラスターDNA損傷の難修復特性にどのように関わるかを明らかにすることを目的とし、以下の研究を実施した。C6+イオンビーム(13及び60 keV/micrometer)及びX線の照射によりプラスミドDNA(pUC18)に生じたクラスター損傷に対した後、プリン損傷及びピリミジン損傷を主に認識除去する大腸菌由来の塩基除去修復酵素(それぞれFpg、Nth)を作用させ、その修復産物であるプラスミドDNAの分子量・コンフォメーション変化を電気泳動法などにより観察した。この際、2種類の酵素の処理の順番を様々に変えた時に、ニッキング活性にどのような差が見られるのかについて調べた。その結果、C6+イオンビームを照射した場合はFpgを先に処理したものの方が、同時処理やNthを先に処理したものより損傷を持たない閉環型分子の線量当たりの残存量が約5%小さい傾向にあった。これらの結果は、最初に処理した酵素によるクラスター損傷を構成する要素の立体配置の変化は、二番目の酵素の活性に大きな影響を与えないことを示唆している。C6+イオン照射により生じるクラスター損傷を構成するほとんどの塩基損傷は、塩基除去修復酵素により鎖切断に変換され、それらのうちのあるものは生細胞中では2本鎖切断になると考えられる。

これらの2本鎖切断は、放射線で直接生じた2本鎖切断と同様、細胞に対して致死作用があると推測される。放射線照射したDNA試料に対して、作用させる塩基除去修復酵素の処理の順序を変えても結果が大きく変わらなかった。このことから、当初の予想とは異なりクラスター損傷を構成するほとんどの塩基損傷は塩基除去修復酵素により鎖切断に変換され得る可能性を示すことができたた。これらの実験的知見が得られたことにより、当初の研究計画の約70%は達成できたと考えられる。クラスターを構成する個々の損傷の配置の詳細をさらに調べるため、DNA変性・アニールを利用した新しいアッセイ方法の開発を同時に行ってきたが、実験室建屋の老朽化に伴う耐震補強工事のため、H25年1月H25年3月までの3カ月間実験室の使用停止を余儀なくされた。この影響により、開発したアッセイ方法を実際の照射DNA試料に適用した実験結果がまだ得られていない。またこれらの未達成の実験の成果も、H25年度には学会等で発表して行く必要がある。昨年の3月11日の大震災により実験室が大きく被災したため、研究に遅れがあった。現在は被災した実験施設は復旧し、順調に研究は進展している。未達成であるDNA変性・アニールを利用したアッセイ方法を、実際に照射DNA試料に適用し、クラスターDNA損傷を構成する個々の損傷の配置に関する情報を得る予定である。またこれらの情報を加え、これまでに得られている修復酵素の作用機序に関する知見と合わせ、5月に千葉で行われる国際会議(Heavy Ion Therapy and Space Radiation Symposium (HITSRS 2013))で発表するとともに、専門分野の研究者と討議を行う。その討議を踏まえ、必要な追加データを得た後に専門誌(Radiation Research)に成果を発表する予定である。高LETイオンビーム照射によりDNA分子中に生じたクラスター損傷に対して、塩基除去修復酵素の反応順序の入替えに対する効果は予想よりも小さいことが明らかになった。これは、実際の照射により生じるクラスターの構造が従来予測されているような塩基損傷の組み合わせではないことを示している。次年度はさらにDNA変性を利用する新しいアッセイ法により、クラスターを構成する個々の損傷を突き止めると同時に、それに対する修復酵素を選び反応経路間の干渉が起こるか否かを調べる。H25年の4月から6月までの間に、実験で必要となる試薬や酵素類の消耗品の購入に充てる。また得られた成果を発表するため、5月に千葉で行われる国際会議に参加する。そのための出張費にも充当する予定である。次年度についても、生化学的実験を行うための試薬等の消耗品を、本研究費により購入して実験を継続する。また初年度に得られた成果を国際会議(放射線DNA損傷に関する国際ワークショップ、プラハ、チェコ)で発表するための旅費として使用する予定である。