hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
複合的流入風条件下での水平軸風力タービンの空力学的特性解析

本研究は,極限風況(強風・ガスト)と通常風況(流入風の乱流特性・ウィンドシアetc.)の両者を併せた複合的流入風条件が,水平軸風力タービンの空力学的特性に及ぼす影響を数値解析により明らかにし,空力学的側面から風力発電システム(WTGS)の発電量ならびに寿命予測を行う手法の確立を目指すものである.平成18年度は,通常風況・極限風況に関する流入風モデル構築と水平軸風力タービンへの影響に関して以下の研究を実施した.・風況観測時系列データを基に,ガストに伴う風速変動の様相を統計学的手法に基づき抽出し,コヒーレントガストモデルに加えガストの空間的な拡がり(空間ガストモデル)について検証を行った.・上記空間ガストモデルを流入風とした際の水平軸風力タービン空力動特性を加速度ポテンシャル法に基づく数値解析により調べた.また,タービン翼弾性の影響に関して以下の研究を実施した.・タービン翼をマルチボディダイナミックスモデルにより表現し,水平軸風力タービンに対して斜め流入風を導入した場合につき,流体・振動連性解析を実施した.NREL風洞風車の実験結果と解析結果の比較検討を行い,翼のフラップ方向振動につき1次・2次固有振動に関して定量的な一致が得られた.・翼振動に伴う相対速度変化の影響により,翼に働くフラップ方向への変動流体力モーメントには減衰作用が存在することが明らかになった.さらに,屋外に設置した小型風力タービンを用いて,流入風条件が発電量特性,騒音特性に及ぼす影響を実験的に調べると共に.実機大型風力タービンの発電特性解析を実施した.これらの成果は,学会等で発表を行うと共に,成果報告書にまとめた.本研究は,極限風況(強風・ガスト)と通常風況(流入風の乱流特性・ウィンドシアetc.)の両者を併せた複合的流入風条件が,水平軸風力タービンの空力学的特性に及ぼす影響を数値解析により明らかにし,空力学的側面から風力発電システム(WTGS)の発電量ならびに寿命予測を行う手法の確立を目指すものである.平成18年度は,通常風況・極限風況に関する流入風モデル構築と水平軸風力タービンへの影響に関して以下の研究を実施した.・風況観測時系列データを基に,ガストに伴う風速変動の様相を統計学的手法に基づき抽出し,コヒーレントガストモデルに加えガストの空間的な拡がり(空間ガストモデル)について検証を行った.・上記空間ガストモデルを流入風とした際の水平軸風力タービン空力動特性を加速度ポテンシャル法に基づく数値解析により調べた.また,タービン翼弾性の影響に関して以下の研究を実施した.・タービン翼をマルチボディダイナミックスモデルにより表現し,水平軸風力タービンに対して斜め流入風を導入した場合につき,流体・振動連性解析を実施した.NREL風洞風車の実験結果と解析結果の比較検討を行い,翼のフラップ方向振動につき1次・2次固有振動に関して定量的な一致が得られた.・翼振動に伴う相対速度変化の影響により,翼に働くフラップ方向への変動流体力モーメントには減衰作用が存在することが明らかになった.さらに,屋外に設置した小型風力タービンを用いて,流入風条件が発電量特性,騒音特性に及ぼす影響を実験的に調べると共に.実機大型風力タービンの発電特性解析を実施した.これらの成果は,学会等で発表を行うと共に,成果報告書にまとめた.本研究は,極限風況(強風・ガスト・急激な風向変動etc.)と通常風況(流入風の乱流特性・ウィンドシアetc.)の両者を併せた複合的流入風条件が,水平軸風力タービンの空力学的特性に及ぼす影響を数値解析により明らかにし,空力学的側面から風力発電システム(WTGS)の発電量ならびに寿命予測を行う手法の確立を目指すものである.平成17年度は,通常風況・極限風況に関する流入風モデル構築と水平軸風力タービンへの影響に関して以下の研究を実施した.・風況観測時系列データを基に,ガストに伴う風速変動の様相を統計学的手法を用いて抽出し,従来のIECガストモデルならびに自己相関関数に基づくガストモデルと比較検証を行った.・上記2つのガストモデルを流入風とした際の水平軸風力タービン空力動特性を加速度ポテンシャル法に基づく数値解析により調べた.また,タービン翼弾性の影響,タービンマスト存在の影響に関して,通常流入風条件の影響と併せて以下の研究を実施した.・タービン翼の翼根に弾性を持たせた水平軸風力タービンに対して斜め流入風を導入し,翼固有振動数と回転周波数との関係が,翼に働く流体力に及ぼす影響をパネル法により解析した.・ロータとマスト間の距離,マスト直径等を変化させ,マストの存在がタービン翼に及ぼす空力学的影響を加速度ポテンシャル法に基づく数値解析により調べた.また,ウィンドシアの存在がマストの影響にどの様に付加されるかについても明らかにした.さらに,屋外に設置した小型風力タービンを用いて,流入風条件が発電量特性,騒音特性に及ぼす影響を実験的に調べた.これらの成果は,学会等で発表を行っている.本研究は,極限風況(強風・ガスト)と通常風況(流入風の乱流特性・ウィンドシアetc.)の両者を併せた複合的流入風条件が,水平軸風力タービンの空力学的特性に及ぼす影響を数値解析により明らかにし,空力学的側面から風力発電システム(WTGS)の発電量ならびに寿命予測を行う手法の確立を目指すものである.

平成18年度は,通常風況・極限風況に関する流入風モデル構築と水平軸風力タービンへの影響に関して以下の研究を実施した.・風況観測時系列データを基に,ガストに伴う風速変動の様相を統計学的手法に基づき抽出し,コヒーレントガストモデルに加えガストの空間的な拡がり(空間ガストモデル)について検証を行った.・上記空間ガストモデルを流入風とした際の水平軸風力タービン空力動特性を加速度ポテンシャル法に基づく数値解析により調べた.また,タービン翼弾性の影響に関して以下の研究を実施した.・タービン翼をマルチボディダイナミックスモデルにより表現し,水平軸風力タービンに対して斜め流入風を導入した場合につき,流体・振動連性解析を実施した.NREL風洞風車の実験結果と解析結果の比較検討を行い,翼のフラップ方向振動につき1次・2次固有振動に関して定量的な一致が得られた.・翼振動に伴う相対速度変化の影響により,翼に働くフラップ方向への変動流体力モーメントには減衰作用が存在することが明らかになった.さらに,屋外に設置した小型風力タービンを用いて,流入風条件が発電量特性,騒音特性に及ぼす影響を実験的に調べると共に.実機大型風力タービンの発電特性解析を実施した.これらの成果は,学会等で発表を行うと共に,成果報告書にまとめた.
能動型画像処理方式における最適荷重付け問題

我々が提案する能動型画像処理方式やそのベースとなったモジュレーションスペクトロスコピーでは、変調に応じて画像や信号に対して数値型荷重付けや滞在時間型荷重付けによる荷重関数乗算の後、画像/信号の積分操作が行われる。この際最も良好なSN比を実現する両荷重付けの分担を求める事が能動型画像処理/モジュレーションスペクトロスコピーにおける最適荷重付け問題である。平成6年度の研究では最も単純な、信号中の雑音パワーが外部変調に依存しない場合の厳密解を得た。これによればいかなる数値荷重と滞在時間荷重の組み合わせよりも単純に滞在時間荷重のみを適用した方がより高いSN比を得る事が示される。引き続き、一般的に雑音パワーが外部変調に依存する場合のSN比を評価する目的でハードウェアー信号・雑音シミュレーターを試作する予定であったが、より自由度の高いシミュレーションを行う目的でワークステーションを用いたシミュレーションプログラム作成に変更した。平成7年度にはこのソフトウェアーシミュレーターを利用して様々な雑音パワーの依存関係に対するSN比の比較を試みた。同時にこれと平行して厳密解導出の試みを継続した結果、雑音パワーが外部変調に依存しない場合の解析の延長でSchwarzの不等式により、「数値荷重を適用後の雑音パワーが外部変調に依存しないように、まず数値荷重を定め、残りの荷重を滞在時間荷重で補う」事が最適解であると示された。この重要な結論は先にシミュレーションによっても確認されている。現在これらの成果を元に、実用的な応用として「透過型電子顕微鏡における最適化実時間球面収差除去」に関する研究を開始した。さらに画像ではないが時系列信号を対象とする「モジュレーションスペクトロスコピーにおける最適化変調/荷重付けシステム」の実現を目指した基礎的研究を行いつつある段階である。申請者が提案する能動型画像処理方式やそのベースとなったモジュレーションスペクトロスコピーでは、変調に応じて得られた画像や信号に対して数値型荷重付けや滞在時間型荷重付けによる荷重関数乗算が実行された後、画像/信号の積分操作が行われる。平成6年度当初の研究において、全信号観測時間一定の条件の下での信号/雑音比を与える基本方程式を求め、この種の最適化問題の定式化を確立した。さらに最適荷重付け問題のうち最も単純な場合、すなわち信号中の雑音パワーが外部変調に依存しない場合の厳密解を得た。この解によれば、いかなる数値型荷重と滞在時間型荷重の組み合わせよりも単純に滞在時間型荷重のみを適用した場合の方がより高いS/N比を得ることが結論として示される。さてこの厳密解導出の過程において、幸いにもこの最適化問題が高名な[Schwarzの不等式」に帰結する事が判明した。さらにより複雑な最適化問題、信号中の雑音パワーが外部変調に依存する場合の厳密解についても、本証明の延長で解を求めうるとの見通しが得られている。またこれに関連して、当初この様な厳密解導出の手段としてワークステーション上での数式処理システムの利用を予定していたが、数式処理システムに頼らずとも厳密解を求めうるとの見通しであり、ワークステーションは今後主として以下に述べる信号・雑音シミュレーター実験のデーター収集用として活用して行きたいと考えている。現在、このような能動型画像処理やモジュレーションスペクトロスコピーにおける最適化荷重付け方式を検証する目的で、変調に応じた信号と雑音の発生を模倣する信号・雑音シミュレーター装置を設計、試作しつつある段階である。平成7年度では本装置によって実際に荷重付け積分演算を実行し、そのS/N比を評価する予定である。

我々が提案する能動型画像処理方式やそのベースとなったモジュレーションペクトロスコピーでは、変調に応じて得られた画像や信号に対して数値型荷重付けや滞在時間型荷重付けによる荷重関数乗算が実行された後、画像/信号の積分操作が行われる。この際、最も良好なSN比を実現する両荷重付けの分担を求める事が能動型画像処理方式/モジュレーションスペクトロスコピーにおける最適荷重付け問題である。平成6年度の研究によって最も単純な場合、すなわち信号中の雑音パワーが外部変調に依存しないの厳密解を得た。この解によればいかなる数値荷重と滞在時間荷重の組み合わせよりも単純に滞在時間荷重のみを適用した場合の方がより高いSN比を得る事が示される。平成7年度においてはまず、一般的に雑音パワーが外部変調に依存する場合のSN比を評価すべくワークステーションを用いたソフトウェアーシミュレーションプログラムを作成した。これを利用して様々な雑音パワーの依存関係に対するSN比の比較を試みている。これと平行して厳密解導出の試みを継続した結果、雑音パワーが外部変調に依存しない場合の解析の延長でSchwarzの不等式により、「数値荷重を適用後の雑音パワーが外部変調に依存しないように、まず数値荷重を定め、残りの荷重を滞在時間荷重で補う」事が最適解であると示された。この重要な結論は先のシミュレーションによっても確認されている。現在これらの成果を元に、実用的な応用として「透過型電子顕微鏡における最適化実時間球面収差除去」に関する研究を開始した。さらに画像ではないが時系列信号を対象とする「モジュレーションスペクトロスコピーにおける最適化変調/荷重付けシステム」の実現を目指した基礎的研究を行いつつある段階である。
包括固定化動物細胞による物質生産系の開発

現在、ハイブリド-マによるモノクロ-ナル抗体の生産は別として、有用な糖蛋白質のほとんどが付着性細胞株を利用して生産されている。したがって付着性細胞株の高密度培養法の開発は大変重要である。付着面積を広げるためにマイクロキャリア-などが開発されているが、より高密度培養法の開発が望まれている。本研究においては、アルギン酸ゲル内への付着性細胞の固定化による高密度培養法を開発することを目的とする。各々の生物機能を持つ成熟血液細胞(赤血球など)には一定の寿命があり、生体は成熟細胞を補給し続けねばならない。この補給は、全ての血液細胞に共通の未分化な幹細胞の分化増殖により達成される。各々の細胞系列の分化増殖には、蛋白質の分化増殖因子が必要であり、各系列の成熟細胞の形成速度は、因子の濃度により支配去れる。赤血球の分化増殖過程にはエリスロポエチン(Ep)と呼ばれる糖蛋白質が必要であり、Epは赤血球の形成速度を支配する。Epは貧血の治療薬としての効果が期待されるので組換え型Epの生産は重要である。エリスロポエチン(Ep)を生産する三種類の付着性動物細胞をアルギン酸ゲル内に固定化し、細胞の増殖およびEp生産能を検討した。アルギン酸ゲル内に細胞を起点とした空隙が形成された時にのみ、細胞は空隙内に増殖した。またゲル化に必要な二価カチオンはカルシウムよりストロンチュウムの方が良好な結果を示した。BHK細胞では107細胞1g-gelにまで細胞は増殖し、40日以上にわたって細胞は増殖し、Epを生産し続けた。また固定化した細胞を無血清培地に移行するとEpの生産が急激に停止し、血清を与えると回復することを見出した。血清中のなんらかの因子が固定化細胞の蛋白質生産能に必要であることを示す結果であり、本物質の同定が必要である。現在、ハイブリドーマによるモノクローナル抗体の生産は別として、有用な糖蛋白質のほとんどが付着性細胞株を利用して生産されている。付着面積を広げるためにマイクロキャリアーなどが開発されているが、より高密度培養法の開発が望まれている。各々の細胞系列の分化増殖には、蛋白性の分化増殖因子が必要であり、各系列の成熟細胞の形成速度は因子の濃度により支配される。エリスロポエチン(Ep)を生産する3種類の付着性動物細胞をアルギン酸ゲル内に固定化し、細胞の増殖およびEp生産能を検討した。BHK細胞では10^7細胞/gーgelにまで細胞は増殖し、40日以上にわたって細胞は増殖し、Epを生産し続けた。

ガス濃度を変化させ得る培養器を購入し、細胞増殖およびEp生産に及ぼすガス濃度の影響を調べた。現在、ハイブリド-マによるモノクロ-ナル抗体の生産は別として、有用な糖蛋白質のほとんどが付着性細胞株を利用して生産されている。したがって付着性細胞株の高密度培養法の開発は大変重要である。付着面積を広げるためにマイクロキャリア-などが開発されているが、より高密度培養法の開発が望まれている。本研究においては、アルギン酸ゲル内への付着性細胞の固定化による高密度培養法を開発することを目的とする。エリスロポエチン(Ep)を生産する三種類の付着性動物細胞をアルギン酸ゲル内に固定化し、細胞の増殖およびEp生産能を検討した。アルギン酸ゲル内に細胞を起点とした空隙が形成された時にのみ、細胞は空隙内に増殖した。またゲル化に必要な二価カチオンはカルシウムよりストロンチュウムの方が良好な結果を示した。BHK細胞では10^7細胞1g-gelにまで細胞は増殖し、40日以上にわたって細胞は増殖し、Epを生産し続けた。さらにあらかじめマイクロキャリア-上に付着させた細胞をアルギン酸ゲルで固定化した。その結果、細胞はマイクロキャリア-を起点として形成された空隙内によく増殖しEpを長期にわたって生産することが出来た。この方法はマイクロキャリア-上に生育した細胞を物理的力より保護することが可能であるのみならず、マイクロキャリア-を起点として形成される空隙が増殖の場として利用しうることに利点がある。アルギン酸ゲルに固定化した細胞を無血清培地に移したところ、Epの生産が急激に低下し、血清培地に帰すと再びEpを生産する。これは固定化細胞に特有の現象であり、血清中のなんらかの成分が関係している。この成分を同定するための実験を検討した。
歩行用田植機の姿勢制御システムに関する研究

現在一般に使用されている歩行用田植機は,苗載せ台に苗マットを搭載して,それを1株当たり数本ずつ植付ける機構を装備している.そのために苗を満載しているとき,補給寸前とでは機体のバランスが崩れることによって走行性能に影響し,植付精度をさらに低下させることにつながる.したがって,本研究は,苗載せ台苗の減少にも拘らず一定の作業姿勢を保って植付作業ができるよう,機体の姿勢を制御するシステムを構築させることが目的である.苗の減少による機体の姿勢を制御するために,本研究においては電気・機械系としてのバランスウエイト移動方式を採用した.すなわち,苗載せ台上の苗の減少を電気信号に置き換え,それによってモーターを駆動し,バランスウエイトを移動させる制御回路およびその装置を試作し,実際の田植機に組み込んだ.本研究と歩行用2条植を対象とし,試作した姿勢制御装置の性能を調べるため,苗の減少に伴う機体とフロート間の分担荷重の変動,機体の傾斜角の変動および植付部近傍の上下変動等を測定した.その性能実験は台上試験装置を用い,苗は苗マット1枚分に相当する板ゴムをそのモデルとして使用した.実験条件は耕盤るでの深さを想定して機体の初期姿勢および植付深さ等を種々変化させて性能試験を行った.その結果,姿勢制御の効果は各種実験において認められ,実用化の可能性があることがわかった.現在一般に使用されている歩行用田植機は,苗載せ台に苗マットを搭載して,それを1株当たり数本ずつ植付ける機構を装備している.そのために苗を満載しているとき,補給寸前とでは機体のバランスが崩れることによって走行性能に影響し,植付精度をさらに低下させることにつながる.したがって,本研究は,苗載せ台苗の減少にも拘らず一定の作業姿勢を保って植付作業ができるよう,機体の姿勢を制御するシステムを構築させることが目的である.苗の減少による機体の姿勢を制御するために,本研究においては電気・機械系としてのバランスウエイト移動方式を採用した.すなわち,苗載せ台上の苗の減少を電気信号に置き換え,それによってモーターを駆動し,バランスウエイトを移動させる制御回路およびその装置を試作し,実際の田植機に組み込んだ.本研究と歩行用2条植を対象とし,試作した姿勢制御装置の性能を調べるため,苗の減少に伴う機体とフロート間の分担荷重の変動,機体の傾斜角の変動および植付部近傍の上下変動等を測定した.その性能実験は台上試験装置を用い,苗は苗マット1枚分に相当する板ゴムをそのモデルとして使用した.実験条件は耕盤るでの深さを想定して機体の初期姿勢および植付深さ等を種々変化させて性能試験を行った.その結果,姿勢制御の効果は各種実験において認められ,実用化の可能性があることがわかった.現在一般に最も多く使用されている歩行用田植機は植付ける苗を機体上の苗載せ台に塔載し、それを1株当り数本ずつ圃場に植付けて行く。そのため苗を含めた機体重量は徐々に減少し、初期に設定した植付深さは次第に浅くなる。苗の重量は機体重量に比して2条植の場合で約20%であり、この重量変化が機体の姿勢のバランスを崩す原因となり、それによって植付深さが変化する。したがって、本研究は植付深さを一定にするため、苗の減少に比例した機体の姿勢を制御させることを目的としている。そのため本研究においては、ばね懸架式歩行用2条植田植機に関して重錘移動によって機体の重心位置を一定にする方式を採用した。苗の減少量を電気信号に変換するため、苗載せ台に片側8個のリミットスイッチを取り付け、それによって重錘の位置を制御する回路すなわち姿勢制御装置を製作し、本年度は主にその制御装置の性能試験を行った。苗はモデルとしてゴム板で代用し、その重量は一般に使用されている苗マットとほゞ同重量の2枚併せて15Kgとし、それぞれ8等分した。測定項目は機体の傾き、機体とフロートとの連結点における前・後部分担荷重、機体の植付部の上下変位である。植付深さは浅植えから深植えに至る4段階とし、また耕盤までの深さは3段階に設定して前述の測定項目とを組合せて実験しした。その結果、姿勢制御の効果は計画当初考えていた性能とほゞ一致し、実用化の可能性は確められたが、機体重量が増加する欠点を生じるため、重錘の代りに予備苗を利用することが機体重量を軽くし、実用的と考えられる。次年度は車輪上下自動制御式の歩行用田植機に関し、同式が装備している油圧装置と組合せて機体の姿勢制御すなわち電気・油圧サーボ系の制御システムを開発する準備を進めている。
島嶼社会における芸能伝承の課題―対話と発見の場としての映像を活用したアプローチ

本研究は、島嶼社会において民俗芸能の伝承にかかわる人々の努力に焦点を合わせ、無形文化遺産概念の普及や文化財行政の変化等が、人々の実践に及ぼす影響を明らかにしようとしている。それらの課題に対する理解を深め、進むべき方向性を見いだすための対話と発見の場として、芸能の映像記録を活用した研究をおこなう。本年度は硫黄島と徳之島にて調査を進めた。1.硫黄島における調査鹿児島県三島村硫黄島の八朔太鼓踊りの撮影・調査を進めた。八朔太鼓踊りに登場するメンドンは、2017年に国の重要無形民俗文化財に指定され、2018年には甑島のトシドン、男鹿のナマハゲらの芸能とともに「来訪神:仮面・仮装の神々」を構成する10件の芸能の1つとしてユネスコの無形文化遺産代表一覧表に記載された。人口約120名の島において、島を挙げて芸能が維持されている様子を調査し映像で記録した。今後、映像の試写等を通して島における芸能の伝承について議論を深めていく。2.徳之島における調査鹿児島県徳之島では、国立民族学博物館が制作したフォーラム型情報ミュージアム「徳之島の唄と踊り」(徳之島の各集落の芸能の映像からなる双方向的なコンテンツ)を、集落に伝わる芸能の学習において活用するため、天城町の小学校と協議を進めた。人口減少が続く徳之島では小学校児童数が減る一方、鹿児島等から赴任する教師の子どもを始めとする集落外・島外出身の児童の割合が増えている。集落と校区が重なっている地域では、小学校が子どもたちに集落の芸能を伝える重要な場となっていることがわかってきた。集落の年長者らから子どもたちへの直接の伝承活動を阻害することなく、効果的に映像を活用するためのコンテンツの改修の方向性などを検討した。当初の計画では、初年度は硫黄島での調査に力を集中する予定であったが、現地関係者との調整の中で、徳之島においても初年度からできる限り情報収集を進めることとし、同時並行で調査を進めた。本研究では映像記録を活用して研究を進めることを目指しているが、硫黄島においては藤岡が中心となり島の日常生活や行事を撮影しつつ、八朔太鼓踊りの映像記録をおこなった。現在、映像の編集を進めており、次年度はこの映像を活用して島の関係者との対話を深める準備が整いつつある。当初は初年度から島での映像上映することも計画していたが、これは来年度以降実施することになる。徳之島においては天城町立西阿木名小中学校を訪問し、授業の中で映像記録を活用するための打ち合わせをおこない、フォーラム型情報ミュージアムのシステムの修正点などを検討した。その成果の1つとして、独立行政法人国際協力機構・横浜国際センターによる課題別研修「住民主体のコミュニティ開発」研修員(ネパール、タンザニア、シエラレオネ、フィリピン、ニジェール、コソボ、アルゼンチンの地方行政官やNPO職員10名)を迎えての交流学習会における「阿木名風土記を教えよう」において、フォーラム型情報ミュージアムが活用された。当初、2年度目を予定していた小学校での映像記録活用が初年度から実現した。以上を踏まえ、全体としてはほぼ計画通り研究が進んでいると評価した。硫黄島、徳之島の両島の芸能について、映像記録を活用した研究を進める準備がほぼ整ったため、次年度以降は、島内外において映像を上映・視聴する機会を積極的に作り、それを通じて島の関係者との対話を深めて研究を進めたい。硫黄島においては、2018年末、八朔太鼓踊りに登場するメンドンがユネスコの無形文化遺産代表一覧表に記載されたため、その影響を中心に、島における芸能の伝承についての島の関係者の実践と背後にある考え方を明らかにしたい。徳之島においては、小学校に加え、地域の関係者とフォーラム型情報ミュージアムの活用の可能性を探りながら、地域社会の維持における芸能の役割について関係者の考え方を明らかにしたい。また、両島における調査を通して、映像が異なる人々を結び付け対話を促進する可能性の検証と芸能の映像記録を伝承に生かす方法についての検討を実践的に進めていきたい。

集落と校区が重なっている地域では、小学校が子どもたちに集落の芸能を伝える重要な場となっていることがわかってきた。集落の年長者らから子どもたちへの直接の伝承活動を阻害することなく、効果的に映像を活用するためのコンテンツの改修の方向性などを検討した。当初の計画では、初年度は硫黄島での調査に力を集中する予定であったが、現地関係者との調整の中で、徳之島においても初年度からできる限り情報収集を進めることとし、同時並行で調査を進めた。本研究では映像記録を活用して研究を進めることを目指しているが、硫黄島においては藤岡が中心となり島の日常生活や行事を撮影しつつ、八朔太鼓踊りの映像記録をおこなった。現在、映像の編集を進めており、次年度はこの映像を活用して島の関係者との対話を深める準備が整いつつある。当初は初年度から島での映像上映することも計画していたが、これは来年度以降実施することになる。徳之島においては天城町立西阿木名小中学校を訪問し、授業の中で映像記録を活用するための打ち合わせをおこない、フォーラム型情報ミュージアムのシステムの修正点などを検討した。その成果の1つとして、独立行政法人国際協力機構・横浜国際センターによる課題別研修「住民主体のコミュニティ開発」研修員(ネパール、タンザニア、シエラレオネ、フィリピン、ニジェール、コソボ、アルゼンチンの地方行政官やNPO職員10名)を迎えての交流学習会における「阿木名風土記を教えよう」において、フォーラム型情報ミュージアムが活用された。当初、2年度目を予定していた小学校での映像記録活用が初年度から実現した。以上を踏まえ、全体としてはほぼ計画通り研究が進んでいると評価した。硫黄島、徳之島の両島の芸能について、映像記録を活用した研究を進める準備がほぼ整ったため、次年度以降は、島内外において映像を上映・視聴する機会を積極的に作り、それを通じて島の関係者との対話を深めて研究を進めたい。硫黄島においては、2018年末、八朔太鼓踊りに登場するメンドンがユネスコの無形文化遺産代表一覧表に記載されたため、その影響を中心に、島における芸能の伝承についての島の関係者の実践と背後にある考え方を明らかにしたい。徳之島においては、小学校に加え、地域の関係者とフォーラム型情報ミュージアムの活用の可能性を探りながら、地域社会の維持における芸能の役割について関係者の考え方を明らかにしたい。また、両島における調査を通して、映像が異なる人々を結び付け対話を促進する可能性の検証と芸能の映像記録を伝承に生かす方法についての検討を実践的に進めていきたい。本年度は、福岡・笹原は別用務(国立民族学博物館フォーラム型情報ミュージアムの教育プログラム開発)のために2度徳之島を訪問した。その際に本研究にかかわる簡単な打ち合わせと情報交換をおこない、次年度の調査に向けた準備をおこなった。また藤岡はサバティカル期間のための大学の研究費により数度にわたる硫黄島での調査をおこなったため、科研費による研究の割合が小さくなった。そのため今年度調査等に見込んでいた経費を次年度にまわせることになった。次年度はもともと予定していた調査に加えて、当初予定していなかった中間点での研究成果の確認と今後の研究および成果のとりまとめの方向を検討する研究会を大阪にて開催することとしたい。
グルコキナーゼ依存性・非依存性の膵β細胞量調節機構の解明

グルコキナーゼ活性化薬(GKA)はCREBのリン酸化を介してIRS-2の発現を上昇させ、膵β細胞を増殖させた。また、酸化ストレスはGKAによる膵β細胞機能・増殖関連遺伝子変化に影響を与えた。GKAには小胞体ストレスに関連した膵β細胞アポトーシスを抑制する作用があり、その機序としてIRS-2依存的経路と非依存的経路の存在を同定した。一方、妊娠中・出産後の膵β細胞量増加、膵部分切除後の膵β細胞量増加はグルコキナーゼやIRS-2に依存しない。以上、グルコキナーゼ依存性・非依存性の膵β細胞量調節機構について研究した。グルコキナーゼ活性化薬(GKA)による糖尿病治療の可能性に注目が集まっている中、われわれはGKAが糖代謝を改善するのに加え、膵β細胞増殖作用も有していることを明らかにした。そこでGKAの膵β細胞増殖作用におけるIRs-2の役割について検討した。INS1細胞に低グルコース下でGKAを加えたところ、GKA投与により濃度依存性にBrdU取り込み率が増加し、BrdU取り込み率と並行にIRS-2発現量も増加した。野生型マウスの単離膵島においても、GKA投与によりCREBのリン酸化、IRS-2発現、さらにはPDK1、PDX-1, Cyclin D familyの有意な発現上昇を認めた。次にIRS-2欠損マウスに高脂肪食または高脂肪食にGKAを混合させた特別食を負荷したところ、高脂肪食にGKAを混合させた特別食群は高脂肪食群に対し、投与開始後すぐに随時血糖の有意な低下を認め、負荷後20週の段階でも随時血糖の有意な低下が持続した。一方、体重、肝内中性脂肪含量、肝内グリコーゲン量には差を認めなかった。OGTTにおいてもGKA特別食群で耐糖能が改善しており、その際のインスリン血糖比もGKA特別食群で有意に高値であった。さらにIRS-2欠損マウス膵島において、GKA投与群で有意にグルコース応答性インスリン分泌能が増強した。膵β細胞量は高脂肪食群とGKA特別食群で差を認めなかったが、高脂肪食負荷後のGKA短期投与ではIRS-2欠損マウスの膵β細胞で明らかな増殖能は認められなかった。GKAはCREBのリン酸化を介してIRS-2の発現を上昇させ、細胞周期制御因子に作用して膵β細胞を増殖させることが示唆された。1.高脂肪食誘導性・妊娠誘導性の膵β細胞過形成の分子機構の解明グルコキナーゼ(GcK)ヘテロ欠損マウス、IRS-2欠損マウスの妊娠中・出産後の膵β細胞量変化を評価し、膵β細胞過形成には糖代謝依存性の経路と非依存性の経路が存在することを明らかにした。非妊娠時、妊娠17日の野生型マウス・Gckヘテロ欠損マウスより膵島を単離、RNA調製、DNAチップで遺伝子発現変化を解析した。妊娠時の膵β細胞においてGckおよびIRS-2シグナル非依存的に発現上昇している新規ペプチドを同定。妊娠周期における免疫組織染色でこのペプチドは妊娠10-12日をピークとした発現上昇を認めた。MIN6細胞にて、プロラクチン、エストラジオール、デキサメサゾンによりmRNA発現上昇を認め、INS-1細胞にて、このペプチド過剰発現により細胞増殖能が亢進した。2.膵切除マウスの膵β細胞増殖におけるグルコキナーゼの役割の検討膵部分切除後の代償性β細胞増殖におけるGckの役割を検討した。雄8週令の野生型マウス、Gckヘテロ欠損マウスに60%膵部分切除あるいはSham opeを行い、糖代謝、β細胞増殖について検討した。野生型マウスの糖代謝はSham ope群、膵切除群間で有意差を認めなかった。Gckヘテロ欠損マウスでは膵切除群でSham ope群に比べ随時血糖の上昇がみられた。膵切除6日後のβ細胞増殖能は野生型群、Gckヘテロ欠損群でほぼ同等に増加傾向を示し、18日後のβ細胞量でもGckヘテロ欠損群での低下は認めなかった。以上の成績より、膵切除後の代償性β細胞増殖はGckに依存しないことを明らかにした。1.高脂肪食誘導性インスリン抵抗性下での膵β細胞過形成の分子機構の解明高脂肪食負荷IRS-1欠損マウス雄雌における耐糖能の性差を明らかにするとともに、膵β細胞機能・量の変化とIRS-2の関与を検討した。2.グルコキナーゼ活性化を介した膵β細胞量の検討SU薬あるいはグルコキナーゼ活性化薬(GKA)、DPP-IV阻害薬やGLP-1受容体作動薬などのインクレチン関連薬とGKAの組み合わせ効果を、高脂肪食負荷グルコキナーゼ欠損マウス、GK ratやdb/dbマウスで検証した。野生型マウス及びIRS-2欠損マウス単離膵島においてGKA投与で有意にグルコース応答性インスリン分泌能とPDX-

1発現が上昇したが、IRS-2欠損マウスではGKA短期投与による膵β細胞増殖能の増加を認めなかった。過酸化水素投与による酸化ストレス下ではIRS-2、PDX-1発現増加は抑制されたが、抗酸化剤の投与によりこれらの発現増加は回復した。GKAはIRS-2の発現上昇を介して膵β細胞を増殖させること、IRS-2非依存的に膵β細胞機能亢進作用を有することが示唆された。また酸化ストレスがGKAによる膵β細胞機能・増殖関連遺伝子変化に影響を与える可能性が考えられた。また、膵β細胞の細胞増殖作用に加え、GKAによる抗アポトーシス作用も証明し、その機序としてIRS-2依存的経路と非依存的経路の存在を明らかにした。3.妊娠誘導性の膵β細胞代償性過形成の分子機構の解明膵β細胞増殖過程におけるTFF2の役割を明らかにした。高脂肪食下では発現が全く変化しないものの、妊娠にて発現が上昇あるいは低下する遺伝子群について、病態生理学的な役割を検討した。
超雄・超雌作製と早期性判別を実現するための性連鎖ＤＮＡ配列段階的同定法の確立

魚類では雄と雌の間で経済価値が大きく異なる魚種は少なくない。対象種の性連鎖DNA配列が解れば、単一の性を増養殖することが可能になる。本研究では、ナイルティラピアをモデルに、次世代シーケンサーを活用した性連鎖DNA配列の同定法を確立した。その結果、ティラピア遺伝的雄の9割を判別できる性連鎖DNA配列を同定した。これによって、今後、経済的価値の高い全雄生産が極めて容易になる。今後、本研究で確立された方法によってチョウザメ類においても高率で遺伝的性を検定できる性連鎖DNA配列が同定されれば、経済的価値の高い雌優先的な養殖を行うことが可能になると期待される。本研究では、魚類の性連鎖DNA配列を同定する方法の確立を目指し、ゲノムサイズが比較的小さいナイルティラピアで技術的検討を行っている。この研究分野では、この2年間で大きな進展があった。まず、トラフグの性はDNAの1塩基多型によって決定されるという報告があり、また、ニジマス遺伝的雄(XY)と雌(XX)の未分化生殖腺のRNA-seq(発現RNAの包括的解析)の比較によって性連鎖DNA配列を特定したという報告があった。対象魚種が1塩基多型のような微小なDNAの雌雄差による性決定機構であった場合、ゲノムサブトラクションからの性連鎖DNA特定は技術的に不可能である。従って、平行してニジマスで実施された未分化生殖腺のRNA-seqからの同定法も試行している。ゲノムサブトラクション法の検討については、サブトラクション後のAFLP解析からは親世代から子世代に亘って組換えを生じない性連鎖DNA配列は特定できなかったため、次世代シーケンサー(NGS)による解析を試行している。未分化生殖腺のRNA-seq解析に関しては、用いるサンプルの検討を行った。これまで未分化生殖腺において、濾胞刺激ホルモン受容体(Fshr)遺伝子が孵化後6日目から性的2型性発現を示すことが解った。このことから、孵化後4および5日目のXXまたはXYの未分化生殖腺からRNAを抽出し、Illumina社のHiSeq2000によってシーケンスした。その結果、XXからは平均97bで45,758,757リード数、XYからは平均97bで44,172,448リード数、合わせて8,695Mbの塩基配列が得られた。これらをアセンブルし、N50長400bの446,533コンティグが構築され、151Mbの総塩基配列が得られた。コンティグに対しそれぞれのサンプル由来のリード数カウントを行い、約10万のXY特異的発現配列が選抜された。昨年度、遺伝的雄(XY)または雌(XX)それぞれの孵化後4及び5日目の未分化生殖腺混合サンプルを材料にHiseq2000によるRNAシーケンスを行い、約10万のXY特異的cDNA配列を選抜した。しかし、それ以上に候補配列を絞り込む手段がなく、さらに解析サンプルを増やす必要があると考えた。今年度は、未分化生殖腺における性分化関連遺伝子の発現量差を精査し、孵化後4日目には既に遺伝的雌雄間で分子的性分化が生じることを明らかにした。このことから、孵化後4日目の未分化生殖腺のみを用いてシーケンスを行うことで、分子的性分化を決定づけるより上流遺伝子の候補を絞り込むことができると考えた。XXまたはXY仔魚から孵化後4日目の未分化生殖腺を極力他組織の混入のないように摘出し、それらからtotal RNAを抽出した。抽出したRNAはオリゴdTプライマーを用いてcDNAに転換し、増幅した後にIonPGMにてシーケンスを行った。その結果、XXおよびXY未分化生殖腺からそれぞれ、240万および310万リードのリードが得られた。昨年度のHiseq2000で得られたリードと供に混合アッセンブリーを行い、それぞれのコンティグにリードマッピングを行った。先ず、これまでに得られている全てのXX未分化生殖腺由来のリードにマッピングされたコンティグを排除した。残ったコンティグに対して孵化後4日目および5日目のXXまたはXY未分化生殖腺由来のリードをマッピングし、XY由来のリードに特異的にマッピングされるコンティグとして2328のcDNA配列が選抜された。以上、孵化後4日目の未分化生殖腺の新規シーケンスと、新たに考案したコンティグ選抜方法により、遺伝的雄特異的発現cDNA配列として昨年度の約10万から2328コンティグへと、候補配列を大幅に絞り込むことができた。本研究では、魚類の性連鎖DNA配列を同定する方法の確立を目指し、ゲノムサイズが比較的小さいナイルティラピアで技術的検討を行う。先ず、ゲノムDNAサブトラクション法を利用して段階的に性特異的配列を同定する新たな方法を試行する。

同時に、性連鎖DNA領域に存在し、性決定期に発現することで生殖腺の性を決定する遺伝子の探索を行う。得られた候補配列の性連鎖を調べる。これまでにゲノムサブトラクションとAFLP法を組み合わせた段階的性連鎖DNA配列同定法において特定した候補配列について、子世代の検定を行った。その結果、子世代では候補配列の有無と表現型性が一致しない例が出現することが明らかとなり、AFLP法で特定した候補配列は組換えを生ずると考えられた。今回の検定でAFLP法による候補配列同定の試行は終了し、今後、ゲノムサブトラクションライブラリーの解析は次世代シーケンサーのみで行うこととする。メダカでみられるような性決定期の生殖腺で性特異的に発現する性連鎖DNA配列の探索を行う上で、ティラピアの性決定期を厳密に検証する必要がある。これまで調べてきた性分化関連遺伝子群の性特異的発現のタイミングをより厳密に調べ、また、人為的に性転換を誘導した場合の上記性分化関連遺伝子の発現変動を調べた。加えて、新たに性特異的発現変化を示す遺伝子としてfshr発現のタイミングも厳密に調べた。さらに、生殖腺の性特異的遺伝子発現が脳下垂体ホルモンの性特異的発現によって誘導されている可能性も勘案し、脳下垂体ホルモン発現のタイミングの性差を厳密に調べた。その結果、脳下垂体ホルモン発現の性差は生殖腺よりも遅れること、生殖腺における遺伝子発現の性差は孵化後45日目から生じることが解った。よって、この時期の未分化生殖腺を検定サンプルとして用いることが適当であると判断された。昨年度までに、ティラピアを用いて分子的性分化開始時の孵化後4ー5日目の遺伝的雌(XX)および遺伝的雄(XY)の未分化生殖腺における発現遺伝子を、次世代シークエンサーHiseq2000およびIonPGMを用いて包括的にシークエンスを行った。混合アセンブリから447,503個のコンティグが作製され、戻しマッピングによって2,328個の孵化後4日目XY未分化生殖腺特異的発現コンティグを選抜した。今年度は、これらコンティグのうち、遺伝的雌ゲノムと相同性が高いコンティグ、ミトコンドリア、リボゾーム由来のコンティグを除外し、さらに103個のコンティグに絞り込んだ。これらのコンティグに対し、XX(n=3)、超雄(YY; n=3)個体から調整したゲノムを用いてPCRスクリーニングを行った。その結果、6つのコンティグがYYゲノムでのみ増幅が認められた。さらに、検定数を増やし、XX(n=28)およびXY(n=30)個体から調整したゲノムを用いたPCRスクリーニングを行った。その結果、4個のコンティグで30個体のXYゲノム中それぞれ、12、16、13、13個体で増幅が認められた。4個のコンティグ増幅のうちいずれも増幅が認められなかったのは3個体のみであった。また、これら4個のコンティグはXXゲノムでは全く増幅が認められなかった。以上の結果から、選抜された4個のコンティグのPCRスクリーニングを行うことによって、遺伝的XY個体のうち9割を特定できることが示された。100%判定には至らなかったものの、高い確率で遺伝的性を判定することができることから実用性は高い。手法的には単純作業であり、どのような魚種でも用いることができる。
萎縮筋の機能的・形態的回復過程の検討

半月板や前十字靱帯の損傷による手術に伴い,大腿部では筋萎縮や機能低下が起こる.筋萎縮については"内側広筋"が著しい萎縮を起こすと言われている。ところが身体不活動や加齢による筋萎縮では,大腿四頭筋において内側広筋が特異的に萎縮する事実は報告されていない(Akimaら1999,2000,Trappeら2001).そこで,本研究では膝関節手術後の大腿部の筋萎縮および筋構能について調べ,萎縮したヒト骨格筋の機能と形態について検討することを目的とした.被検者は半月板損傷により膝関節手術を受けた患者のべ33名であった.被検者の患側および健側の大腱部における11枚のMR画像から大腿四頭筋,ハムストリング,内転筋群の筋体積を算出した.等尺性膝伸展筋力(MVC)を測定した.また,MVCの30%の負荷に対する等張性の膝伸展運動(10回^*5セット,セット間1分休息)を行わせ,運動中には表面筋電図を得た.健側と比較して患側の筋体積は大腿四頭筋のみ有意に低値を示し,ハムストリングおよび内転筋群には筋萎縮は全く認められなかった.大腿四頭筋の各筋毎の比較では,内側広筋が大腿直筋と比較して有意に筋体積の低下率が大きかったものの,他の筋間での比較では統計的な差は認められなかった.患側と健側のMVCはそれぞれ374±194N,512±205Nで統計的な差が認められた.しかしながら,相対的に同一負荷(つまりMVCの30%の負荷)で運動を行った時の筋電図放電量には患側と健側の統計的な差は認められなかった.以上の結果から,半月板損傷の患者では大腿四頭筋のみに筋萎縮が起こり,各筋はほぼ均等に萎縮し,また筋機能の減退は最大筋力の低下と一致していた。半月板や前十字靭帯の損傷による手術に伴い,大腿部では筋萎縮や機能低下が起こる.筋萎縮については"内側広筋"が著しい萎縮を起こすと言われている.ところが身体不活動や加齢による筋萎縮では,大腿四頭筋において内側広筋が特異的に萎縮する事実は報告されていない(Akimaら1999,2000,Trappeら2001).そこで,本研究では膝関節手術後の大腿部の筋萎縮および筋機能について調べ,萎縮したビト骨格筋の機能と形態について検討することを目的とした.被検者は半月板損傷により膝関節手術を受けた患者のべ32名であった.被検者の患側および健側の大腿部における11枚のMR画像から大腿四頭筋ハムストリング,内転筋群の筋体積を算出した.等尺性膝伸展筋力(MVC)を測定した.また,MVCの30%の負荷に対する等張性の膝伸展運動(10回*5セット,セット間1分休息)を行わせ,運動中には表面筋電図を得た.健側と比較して患側の筋体積は大腿四頭筋のみ有意に低値を示し,ハムストリングおよび内転筋群には筋萎縮は全く認められなかった.大腿四頭筋の各筋毎の比較では,内側広筋が大腿直筋と比較して有意に筋体積の低下率が大きかったものの,他の筋間での比較では統計的な差は認められなかった.患側と健側のMVCはそれぞれ374±34N,511±36Nで統計的な差が認められた.しかしながら,相対的に同一負荷(つまりMVCの30%の負荷)で運動を行った時の筋電図放電量には患側と健側の統計的な差は認められなかった.以上の結果から,半月板損傷の患者では大腿四頭筋のみに筋萎縮が起こり,各筋はほぼ均等に萎縮し,また最大筋力の低下とパラレルに神経筋系の減退が起こることが分かった.半月板や前十字靱帯の損傷による手術に伴い,大腿部では筋萎縮や機能低下が起こる.筋萎縮については"内側広筋"が著しい萎縮を起こすと言われている。ところが身体不活動や加齢による筋萎縮では,大腿四頭筋において内側広筋が特異的に萎縮する事実は報告されていない(Akimaら1999,2000,Trappeら2001).そこで,本研究では膝関節手術後の大腿部の筋萎縮および筋構能について調べ,萎縮したヒト骨格筋の機能と形態について検討することを目的とした.被検者は半月板損傷により膝関節手術を受けた患者のべ33名であった.被検者の患側および健側の大腱部における11枚のMR画像から大腿四頭筋,ハムストリング,内転筋群の筋体積を算出した.等尺性膝伸展筋力(MVC)を測定した.

また,MVCの30%の負荷に対する等張性の膝伸展運動(10回^*5セット,セット間1分休息)を行わせ,運動中には表面筋電図を得た.健側と比較して患側の筋体積は大腿四頭筋のみ有意に低値を示し,ハムストリングおよび内転筋群には筋萎縮は全く認められなかった.大腿四頭筋の各筋毎の比較では,内側広筋が大腿直筋と比較して有意に筋体積の低下率が大きかったものの,他の筋間での比較では統計的な差は認められなかった.患側と健側のMVCはそれぞれ374±194N,512±205Nで統計的な差が認められた.しかしながら,相対的に同一負荷(つまりMVCの30%の負荷)で運動を行った時の筋電図放電量には患側と健側の統計的な差は認められなかった.以上の結果から,半月板損傷の患者では大腿四頭筋のみに筋萎縮が起こり,各筋はほぼ均等に萎縮し,また筋機能の減退は最大筋力の低下と一致していた。
病原性細菌特異的ファージの宿主認識と収縮性ファージ尾繊維構成蛋白質の構造生物学

T4ファージの近位尾繊維蛋白質gp34のC末端564残基を可溶性3量体として発現し精製・結晶化を行った。結晶構造解析により、gp34のC末端744-1289の立体構造を決定した。その構造は、全長18nmの繊維状であった。細部は、3本鎖β-へリックスやβ-プリズム構造などを含めファージ尾部蛋白質共通のドメイン構造であり、ファージの尾部構造蛋白質の進化はパーツとなるドメインの組み合わせにより、感染に必要な機能を獲得していることが示唆された。PP01ファージのレセプター結合蛋白質gp38に関しては、gp37のC末端と共発現することで、可溶性のgp37C-gp38複合体として精製することに成功した。1.T4ファージgp34C末端ドメインの結晶構造解析申請時に得られていたgp34C末端ドメインの結晶の結晶化条件を検討し、回折データ収集可能な品質の結晶を得ることができた。この結晶を用いて、放射光施設で回折データを収集し、分子置換法により1.9Å分解能の結晶構造を得ることができた。その結果、配列からは不明であったファージ尾繊維蛋白質に共通の構造モチーフが存在することが分かった。2.PP01ファージgp37, gp38複合体の発現系の構築PP01ファージのgp37C末端断片, gp38,尾繊維シャペロンgp57Aの3つの蛋白質を大腸菌で共発現する系を構築した。その結果、gp37C末端断片, gp38は共に可溶性画分に発現し、発現したgp37C末端断片はC末端から約120残基付近で、プロセシングを受けることが分かった。また、切り離されるC末端120残基はK1FファージendoNF蛋白質と同様のメカニズムで、分子内シャペロンとして働いていることが示唆された。3.PP01ファージgp37, gp38複合体の精製・結晶化上記、発現系を用いて大量発現したgp37C*-gp38複合体を精製し、各種クロマトグラフィーを用いて精製を行った。その結果、この複合体はgp37C*:gp38が3:1の化学量論をもつ(gp37C*)3-(gp38)1であることが分かった。精製した複合体の結晶化スクリーニングも行い、微小な結晶を得ることができた。1.ファージ尾繊維に共通の構造モチーフと配列の相関の検討...T4ファージgp34C末端ドメインの結晶構造解析より配列からは不明であったT4ファージ尾繊維蛋白質に共通の構造モチーフの存在が判明した。そこで、BLASTサーチを用いて、配列検索を行ったところ、ファージ尾繊維には同様のモチーフが検出されることが示された。2.PP01ファージ(gp37C*)3-(gp38)1複合体の結晶化...gp37C*-gp38複合体が3:1の各量論をもつ(gp37C*)3-(gp38)1であることが分かり、単一な蛋白質として精製できることが分かった。そこで、複合体の結晶化スクリーニングも行い、結晶を得ることができた。しかし、構造解析に適した結晶は得られていない。3.T4ファージgp34N末端ドメインの発現系の構築...gp34C末端ドメインの結晶構造解析より明らかになった構造モチーフの一つがT4ファージgp34N末端付近に存在することが分かった。そこで、構造モチーフ部分の配列をもとに構造予測を用いてT4ファージフォールドンドメインとの融合蛋白質として、T4ファージgp34N末端ドメインの発現系を構築した。1.T4ファージgp34C末端ドメインの結晶構造前年度までに得られていたアミノ酸残基780番目からC末端までのドメインの構造に加え、さらに726番目からC末端までのドメインの結晶回折データから745番目からC末端までの結晶構造を決定した。新たに決定した部分の構造は、gp34該当部分以外に、尾繊維蛋白質gp12N末端付近, gp34 N末端付近, gp37 N末端付近に相同性の高い領域があり、いずれも構造未知なため。ぞれぞれのN末端ドメインの発現系作成とそれに続く構造解析に非常に重要な知見が得られた。前年度までに尾繊維蛋白質gp37C末端ドメインと共発現することにより得られた可溶性の(gp37)3(gp38)1を酵素消化することでgp38C末端ドメインが単独で可溶化することが分かった。今後は、この可溶化断片を構造解析に用いる方向で研究を進める。T4ファージ尾繊維蛋白質に関しては、gp34Cの構造より相同性の高い領域の同定に成功したgp34N末端, gp37N末端の発現系作成に着手したが、今のところ、構造解析に適した試料が得られていない。また、PP01ファージRBPに関しては、予定していたレセプター大腸菌OmpCとの共結晶構造解析が進んでいない。1.T4ファージgp34C末端ドメインの結晶構造解析:(全体)T4ファージ近位尾繊維蛋白質gp34C末端ドメインの様々な長さの発現系を作成し、726番目からC末端までの構造、に続きgp34のC末端ドメイン745番目からC末端までの構造を結晶構造解析により決定した。(最終年度)決定したT4

ファージgp34のC末端ドメイン745番目からC末端までの結晶構造の精密化を行い、726番目からC末端までの構造と合わせてPDBに登録し、論文投稿した。2.その他T4ファージ尾繊維蛋白質:(全体)gp34以外の尾繊維蛋白質については、配列類似蛋白質を利用して尾繊維のヒンジ部分のみの発現系作成を試みたが、いまのところ期待された複合体は得られていない。3.PP01ファージレセプター結合蛋白質(RBP)gp38:(全体)gp38の単独発現系を作成したところ、不溶性となったため、gp37C末端ドメインならびに尾繊維シャペロンgp57Aと共発現したところ、可溶性蛋白質複合体として得ることができた。このgp37-gp38複合体を精製後、結晶化を試みたところ微結晶が得られたが、構造解析には至っていない。そこで、この複合体の酵素消化を試み、可溶化したフラグメントgp38C末端ドメインを得ることができた。(最終年度)このC末端レセプター結合ドメイン(gp38C)の発現系を構築した。結合能評価のためにそのN末端に緑色蛍光蛋白質を融合したGFP-gp38Cの発現系も合わせて作成した。この発現系を用いて大量発現したgp38CならびにGFP-gp38Cを各種クロマトグラフィーを用いて精製を行い、電気泳動で単一バンドになる精製標品を得た。このgp38Cの結晶化スクリーニングを行ったが、構造解析に適した結晶は得られていない。T4ファージの近位尾繊維蛋白質gp34のC末端564残基を可溶性3量体として発現し精製・結晶化を行った。結晶構造解析により、gp34のC末端744-1289の立体構造を決定した。その構造は、全長18nmの繊維状であった。細部は、3本鎖β-へリックスやβ-プリズム構造などを含めファージ尾部蛋白質共通のドメイン構造であり、ファージの尾部構造蛋白質の進化はパーツとなるドメインの組み合わせにより、感染に必要な機能を獲得していることが示唆された。PP01ファージのレセプター結合蛋白質gp38に関しては、gp37のC末端と共発現することで、可溶性のgp37C-gp38複合体として精製することに成功した。予定していた、PP01ファージ(gp37C*)3-(gp38)1複合体の結晶構造解析が進んでいないこと。また、gp34N末端ドメインの発現系も可溶性の蛋白質が得られていないこと。T4ファージ尾繊維蛋白質に関しては、引き続きgp34N末端, gp37N末端の構造解析を進める。新たにgp37N末端に関してはgp35, gp36との複合体の調整も試みる。gp34N末端に関しては、gp9との複合体の調整も試みる。PP01ファージRBPに関しては、引き続きOmpC蛋白質との共結晶化を進める。構造生物学引き続きPP01ファージ(gp37C*)3-(gp38)1複合体の結晶構造解析を行う。回折実験より、分解能が悪いので結晶化条件をさらに検討する。また、gp34N末端ドメインの発現系については、融合蛋白質の融合部位などを再検討し可溶性蛋白質の精製を目指す。予定していたT4ファージgp34C末端ドメインの結晶構造解析に成功し、1.9Å分解能の3量体の結晶構造を得ることができた。PP01ファージ(gp37C*)3-(gp38)1複合体の大量発現系を作成し、精製標品を得ることに成功し多。この複合体の化学量論を決定し、結晶化を試み結晶化に成功した。