赤﨑　勇氏の研究は、LED照明などで実用化されている全てのGaN系窒化物半導体材料及び素子の研究・開発の出発点となっています。研究を要約すると、(1)特殊な結晶成長技術の開拓により高品質GaN単結晶の作製、(2)その単結晶に異種元素を添加することでp-n接合青色発光ダイオード及び青色レーザ素子の実現、等です。

窒化ガリウム（GaN）半導体では、LED発光素子に必要な高品質結晶が作れませんでした。赤﨑氏は1973年この半導体結晶成長の研究に着手し、GaN結晶とサファイア基板結晶の間に低温で堆積する特殊な薄い層を設ける技術を開発することで、これまでの難題を克服、高品質GaN単結晶の作製に成功しました。もう一つのブレークスルーは、通常はｎ型になるGaN系窒化物半導体結晶にｐ型と呼ばれる電気特性をもたせる研究です。原理的に不可能と言われていたｐ型電気伝導は、マグネシウムを添加し、それを活性化することで実現しました。これらの世界に先駆ける研究が、青色LEDを用いた照明を始めとする今日のGaN系窒化物半導体産業の原点になっています。

【用語解説】

GaN系窒化物半導体

窒化ガリウム（GaN）は、エネルギーギャップが大きく、高効率発光が期待されることから、青色発光素子用材料として世界中で研究されてきましたが、高品質単結晶の作製が極めて困難であり、また、素子作製に必須のｐ型は出来ないとの理論も出されており、1970年代後半には多くの研究者が撤退して行きました。なお、実際の発光素子には、GaNをベースに、AlGaN、GalnN、AlGaInNなどが使われています。これらの総称が、GaN系窒化物半導体です。

ｐ型半導体

（荷電子の抜けた）正孔が伝導電子より多い（電気的にプラスの）半導体。

ｎ型半導体

伝導電子が正孔より多い（電気的にマイナスの）半導体。

寺西重郎氏は、近代日本の金融システムが経済発展に果たした役割を分析する研究において学界を終始リードしてきました。本書『戦前期日本の金融システム』（岩波書店、平成２３年１２月）は、第二次世界大戦前の企業金融のシステムが、戦後のような銀行を介する仲介型中心だったのか、それとも戦後とは異なる株式・社債などの資本市場経由の市場型中心だったのかという未解決の論争を、広い視野から見直して解決する試みです。寺西氏は、投資家がしばしば手持ちの株式を担保に銀行借入を行って新たな投資資金を調達しており、そこでは仲介型と市場型が対立するのでなく相互依存の関係にあったことを重視します。その上で、寺西氏は、戦後の金融システムへの移行が、財閥解体や農地改革などにおける富裕層の全面解体による個人投資家の没落の結果としてはじめて進んだのではなく、昭和恐慌時における地主・商工業者など旧中間層の大量解体からすでに個人投資家の没落が始まったという仮説を提示し、従来別々に研究されてきた銀行史と証券史、戦前史と戦後史を内在的に結び付けることに成功しました。

近藤孝男氏はタンパク質とATPのみで２４時間の安定なリズムを作ることに成功し、タンパク質が地球の一日を記憶し、「時計」として機能することを証明しました。人類も含め、地球上の生命は約２４時間周期の生物時計（概日時計）を備え、昼夜環境下で巧みに生活しています。この仕組みは時計遺伝子の発現によるものと考えられていましたが、近藤氏はシアノバクテリアで研究を進め、３つのKaiタンパク質とATPを試験管内で混ぜるだけで温度に影響されない２４時間振動が発生することを発見し、概日時計を初めて試験管内で再構成することに成功しました。

この発見はコペルニクス的転回であり、高等生物の時計研究にも大きなインパクトを与えました。また「時を刻む」というタンパク質の全く新しい機能の発見は化学・物理学分野の研究者にも大きな衝撃を与えました。同氏の研究は概日時計研究の最先端を切り開いたもので、その研究成果は我々の物質観、生命観にも影響を及ぼすインパクトをもっています。

【用語解説】

ＡＴＰ

アデノシン３リン酸。リン酸が分離することで、細胞内の化学反応にエネルギーを供給する物質で、すべての生命の活動を支える基本的な分子。

概日時計

ほとんどすべての生物に見られる約２４時間周期のリズムで、温度により周期が変わらないことや同調が可能なことから、生命が地球の環境に適応するために獲得した機能と考えられている。生物時計や体内時計とも呼ばれる。

シアノバクテリア

藍藻とも呼ばれる、光合成を行うバクテリア。生命進化の初期に水を分解する光合成を開発し、大量の酸素を発生させたと考えられている。植物の葉緑体の起源とも言われている。

Kaiタンパク質

シアノバクテリアで見つけられた時計タンパク質。KaiA, KaiB, KaiCの３つの蛋白質。Kai は回転から命名された。

首藤伸夫氏は、1960年チリ地震津波以降、津波の現象及び津波による災害について調査・研究を行い、自ら提唱した「津波工学」の確立に努めてきました。近年大規模な海底地震に伴う巨大津波が、国内外において頻発しており、津波災害に対する関心は著しく高まっています。2011年東北地方太平洋沖大津波は、その最たるものと言えます。

首藤氏の研究内容は、大きく二つに分けられます。第１は、人間活動の活発な陸域を含む沿岸域における津波の挙動を、実用に値する精度で求める数値解析手法を完成したことにあります。第２は、長年にわたり国内外で実施した、津波災害地での実測調査に基づいて、津波被害の実態を数量的に明らかにしたことにあります。

上記の津波に関する数値解析手法は、TIME計画として国内外に技術移転され、各国の津波災害軽減計画の作成に適用され、当然のことながら、2011年東北地方太平洋沖大津波復興計画の策定にも活かされています。

【用語解説】

チリ地震津波

代表的な遠地地震（日本から離れた場所が震源地になる地震）津波の一つ。三陸沿岸では津波が5–6mに達し、大きな被害が生じた。地震を身体に感じることなく津波が襲来する遠地地震津波について、認識を高めるきっかけとなった。

TIME計画(Tsunami Inundation Modeling Exchange 計画)

1990年代は国際防災の10年であった。これに呼応して、国際測地学地球物理学連合（IUGG）とユネスコ政府間海洋学委員会（IOC）が共同で始めた、津波数値計算技術の普及を図る計画のこと。この計画において、東北大学において首藤氏を中心として開発した数値計算手法が、ユネスコIOCの標準手法として採択された。この手法は無償で技術移転されることとなり、2013年3月の時点で海外24ヶ国、52機関に提供されており、各地における津波の防災計画の策定に役立てられている。
なお、この技術移転を行うにあたり、(1)非営利であること、(2)成果はTIME計画によることを明記すること、(3)計算時に問題が生じたときには、東北大学と相談して解決すること、の3条件を遵守することが求められている。

タンパク質、核酸、多糖類などの生体高分子は、一方向巻きのらせん構造を有しています。これらの生体高分子が示す高度な機能は、このらせん構造に大きく起因します。岡本佳男氏は、自らが見出した不斉重合に関する基礎研究の成果をもとに、世界に先駆けて一方向巻きのらせん高分子の選択的な合成に成功しました。また、このらせん高分子の構造と機能に関する詳細な研究を通じて、キラル識別におけるらせん構造の重要性を指摘し、高分子化学の発展に大きく貢献しました。さらに、これらのらせん高分子の機能を鏡像異性体の分離のためのカラム充填剤として実用化し、優れた性能を有する多糖系充填剤を開発しました。これらの充填剤は、今日、キラル化合物の分離と分析に世界中で最もよく使用されており、化学、薬学、医学などの基礎ならびに応用研究の進展に大きく寄与するとともに、キラルな医薬品の製造にも利用されています。

【用語解説】

らせん構造、鏡像異性体

らせんは右巻きと左巻きが存在し、互いに鏡像の関係にあり、重ね合わせられない異なる構造である。このように鏡像体が互いに異なる構造をとりうるとき、その形は「キラル」であると言う。このような異性体を鏡像異性体（光学異性体）と呼ぶ。L–グルタミン酸とD–グルタミン酸は互いに鏡像異性体であり、人はこれらを識別できるので味が異なる。

不斉重合

キラルな高分子の片方の鏡像体。（右巻き又は左巻き）を選択的に生成する重合。

キラル識別

キラルな構造（異性体）を識別することをキラル識別と言う。

カラム充填剤、多糖系充填剤

化学や薬学の研究では、化合物を分離、精製する手法としてシリカゲルをカラム充填剤に用いる液体クロマトグラフィーがよく利用される。この手法で分離を司るカラム充填剤に、光学活性な高分子であるセルロースやアミロースなどの多糖の誘導体からなる多糖系充填剤を用いると多くの鏡像異性体が分離できる。

森　敏・西澤直子両氏は共同して、イネ科植物の鉄獲得機構に関わるムギネ酸類の前駆体メチオニンを同定し、それに続く６段階の生合成経路のそれぞれに関わる全ての酵素の遺伝子を単離し、全生合成経路を完全に証明しました。また、ムギネ酸類分泌輸送体TOM1の遺伝子を単離し、「ムギネ酸類・鉄」吸収輸送体OsYSLの遺伝子を同定しました。このようにして、ムギネ酸類の合成・分泌・輸送に関わる全ての分子機構を解明しました。以上の鉄欠乏誘導性遺伝子の上流に特徴的な２つのシス制御配列と、これらに特異的に結合する２つの転写因子を見出し、鉄欠乏のシグナルに応答して次々に遺伝子が発現するカスケード状の鉄欠乏情報伝達機構を解明しました。さらに、世界の石灰質土壌での食糧増産に貢献する「鉄欠乏耐性イネ」と発展途上国の米食民族の健康増進等に貢献する「高鉄含有コメ」を創製しました。これらの分子基礎から農業応用に至る一連の体系的かつ独創的な研究は世界で高く評価されています。

【用語解説】

ムギネ酸類

イネ科植物が土壌の難溶態の鉄を溶かして吸収するために、根から分泌する天然の鉄溶解物質の総称。1978年高城成一氏による発見が契機となった。

６段階の生合成経路

メチオニン→Ｓ-アデノシルメチオニン→ニコチアナミン→オキシ酸→デオキシムギネ酸→ムギネ酸→エピハイドロキシムギネ酸。

２つのシス制御配列

IDE1と命名した塩基配列「CATGC」とIDE2と命名した塩基配列「CAAGTTT」。植物の鉄欠乏誘導性遺伝子は、その上流にこの２つの制御配列のいずれか、または両者を複数個もっている。

２つの転写因子

IDE1と結合するタンパク質IDEF1、IDE2と結合するタンパク質IDEF2のこと。

鉄欠乏耐性イネ

石灰質土壌でも生育できるイネ。世界の陸地の３割を占める石灰質土壌は、アルカリ性のために鉄が溶けにくく、それを溶解吸収する機構を持たない植物は生育できない。イネは世界の主要穀物であるが、鉄溶解物質であるデオキシムギネ酸の分泌力が低いので石灰質土壌では生育できない。

高鉄含有コメ

白米部分の鉄含有量が高いコメ。世界保健機関によれば、世界の半分の人口が潜在的な貧血症であるといわれている。特にコメを主食とする民族は、白米の鉄含量が非常に低いので食事からの鉄の摂取量が不足する。

田中紘一氏は、脳死移植が困難なわが国で、肝臓の臓器特異性に着目して基礎研究を行い、生体肝移植がヒトに応用できる可能性を示しました。その上で、生体肝移植を肝疾患末期患者の根本的治療として展開してきました。手術手技の開発と周術期管理の工夫により、新生児から成人への適応を可能とし、移植肝の生着に影響する諸因子およびドナー安全性に関する諸因子を分析して課題を克服し、良好な成績を示しました。この間、新しい免疫抑制剤の臨床応用、移植後の免疫寛容の発現、Ｂ型肝炎ウィルス既感染ドナーからの移植後に肝炎が発生することとそのメカニズムの解明、ＡＢＯ不適合移植の病態解明とその対策、家族性アミロイドニューロパティ患者の肝臓を用いるドミノ肝移植、肝癌に対する移植適応の拡大等の臨床研究を通して移植免疫学と肝臓病学に新たなる道を拓きました。田中氏は、わが国のみならず、９か国で生体肝移植の導入に協力し、本法の普及と定着に努めています。

【用語解説】

臓器特異性

肝臓は再生する臓器である特性と血管走行によって区域に分かれている解剖学的特徴。

生体肝移植

健常な人の肝臓から摘出した部分肝を、患者の肝臓を全部摘出して患者に移植する方法。

免疫寛容

特定抗原に対する特異的免疫反応の欠如あるいは抑制状態。

家族性アミロイドニューロパティ

遺伝病で、肝臓から算出されたアミロイド蛋白が全身諸臓器に沈着してさまざまに機能障害を起こす疾患。

ドミノ肝移植

家族性アミロイドニューロパティ患者から摘出した肝臓を、他の患者に移植する方法。

山本雅之氏は、酸化ストレスや環境中の毒性化学物質に由来するストレスに対する生体防御を司るKeap1–Nrf2制御系を発見しました。山本氏は、私たちの体には、これらのストレスを感知するセンサー分子Keap1と、その指令を受けて生体防御系の遺伝子群を誘導発現する転写因子Nrf2が存在して、このようなストレスから生体機能を守っていることを明らかにしました。

次いで、このようなストレスの感知と遺伝子群の誘導発現制御が、Keap1分子中のシステイン残基修飾反応と、それを介したNrf2分子の分解抑制を基盤としていることを解明して、基礎生命科学に大きな影響をもたらしました。

さらに、Keap1–Nrf2制御系の破綻が様々な疾患の分子基盤を形成していることを突止め、その改善が疾患の予防と治療に貢献することを明らかにしました。今後、創薬や予防医学の側面においても、同氏の研究成果が貢献することが期待されます。

【用語解説】

酸化ストレス

酸素は生体にとって必須の成分であるが、一方、鉄を錆びさせるように私たちの体に障害を与える。化学的に活性になった酸素を活性酸素と呼ぶ。活性酸素は、生体のタンパク質や脂質、核酸等を攻撃し、種々の毒性を示すことがあり、そのことを酸化ストレスと呼ぶ。

毒性化学物質

環境に存在する化学物質の中で、特に電子を受け取る性質を持った（親電子性）分子は、生体内でDNAやタンパク質と結合して発がんや生体機能傷害を誘導するため、毒物となる。

転写因子

遺伝子DNAからmRNAを読み取る過程を制御するタンパク質の総称。

システイン残基修飾反応

タンパク質中のアミノ酸の一つであるシステインは、分子中にSH基を持っており、この基は反応性が高いので様々な修飾反応を受けやすい。システイン残基の修飾が引き金となって、遺伝子発現の変化が引き起こされることをシステインコードと呼ぶ。

駒形和男氏は、自然界に広く分布する多様な微生物について幅広い分類学的研究を行い、さまざまな環境から多数の新しい種を発見するとともに、微生物種の膨大な多様性を把握するための土台となる、微生物の系統分類学を確立する上で大きな貢献をしました。特に我が国で生まれた独創的なアミノ酸醗酵技術の核となった新しい細菌の分類学的位置を、客観性の高い化学分類学的手法を用いて明らかにした成果は、国際的に高く評価されています。一方で、微生物分類学と車の両輪をなし、基礎から産業応用にまで及ぶ微生物の研究に不可欠な、微生物株の収集・保存・分譲を行う微生物株保存事業において、我が国の主要な公的保存機関の設立・整備に早い時期から中心的な役割を果たすとともに、世界の微生物株保存機関を束ねる世界微生物株保存連盟の運営に長く関わり、多様な微生物資源の保全と利用の基盤となる国際的なネットワークの構築とその人材養成に多年にわたって貢献しました。

【用語解説】

系統分類学

生物の進化上の関係を現す系統樹に対応して種を区別、体系化しようとする研究分野。主にリボソーム遺伝子など広い種に共通する遺伝子の塩基配列、さらには全ゲノム配列の比較をもとに進められるが、表現型を客観的に現す化学分類学的手法は、それを補完する手法として重要な役割を今も果たしている。

化学分類学

細胞壁、膜脂質、タンパク質、核酸（DNA 塩基組成）など細胞を構成する重要な化学的成分を指標として利用する分類学。とくに細菌では、形態から得られる情報は乏しいが、細胞成分には多様性が見られるので、有効な分類指標とされる。

微生物株保存事業

微生物学の基礎研究ならびに産業利用の材料となる多数の微生物株を、微生物遺伝資源として生きたまま長期間、安定に保存、維持管理、提供する事業で、理化学研究所バイオリソースセンター (JCM) と製品評価技術基盤機構バイオテクノロジーセンター (NBRC) は、そのためのわが国を代表する保存機関である。両者を含む世界微生物株保存連盟に参加している約650の機関が、国際的な協力体制をとって事業を進めている。