hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
広域ヌクレオチド解析に基づくヒト疾患原因遺伝子の究明と新しいモデルマウスの開発

現在、乾癬患者、健常人あわせ500人を解析中である。またベーチェット病に関しては候補遺伝子3種のトランスジェニックマウスを作製し解析中であるが、これは次年度にゆずる。計画は順調に進んでいると言える。1)疾患感受性遺伝子の同定これまでHLA遺伝子領域の塩基配列情報から疾患原因遺伝子の検出に有効なマイクロサテライト(microsattelite)マーカーを多数設定し、これを用いて、相関解析、ハプロタイブ解析を行うことにより、尋常性乾癬及びリウマチの疾患感受性遺伝子の候補領域を絞って来た。尋常性乾癬ではHLA-C遺伝子座のテロメア側から89kb地点から143kb地点の間の約54kbに絞り込むことに成功し、ついにSEEK1(specific expression in epidermal keratinocyte)遺伝子を同定した。リウマチでは、HLA-DRB1以外の領域約100kbに第2の責任遺伝子(IkBLとATP6G遺伝子)が含まれる疾患感受性領域を同定した。なお、SEEK1遺伝子は、次のような特徴を持つ。既知遺伝子との相同性はなく(それ故に、特徴的なdomainはなく、タンパク質としての機能は未知)、skin keratinocyte及び子宮のみに発現、遺伝子構造としては、8個のexonから構成、9種のalternative splicing formがある。今後は、このformのどれが尋常性乾癬患者と相関性があるか、患者皮膚にSEEK1 mRNAあるいはタンパク質の合成増大があるかどうか、SEEK1遺伝子の8個のexon各々における多型性等を検討する予定。IkBLとATP6G遺伝子を含む領域については、更に、患者群、健常者詳のSNP(single nucleotide polymorphism)を調べ、連鎖不平衡を示すSNPsを同定し、最終的なリウマチ感受性対立遺伝子の同定に漕ぎ着ける予定。更に、上記遺伝子を導入されたトランスジェニックマウスまたはノックアウトマスを作製し、各遺伝子の機能を発生工学的手法により解明する予定。2)ベーチェット病(BD)モデルマウスの作製BDと相関性が高いMIC遺伝子ファミリー(MHC class I chain-related genes;第6染色体のHLA-B遺伝子座に局在)の内のA(MICAと呼ぶ)及びB(MICBと呼ぶ)遺伝子(cDNA)をマウスゲノムに挿入したトランスジェニックマウス(Tg)を作製した。MICAとMICBはお互いアミノ酸レベルで83%という高い相同性を有する蛋白であるが、MICB導入Tgでは、一過的な皮膚の異常(hyperkeratosis及び皮膚表面での鱗片の生成)、白血球の増生が見られたが、MICA導入Tgでは、そのような表現型は見られず、むしろ赤血球の増加、alopesiaの発生、免疫globulinの異常産生が見られた。BDに特有の表現型(口内アフタ、眼症状等)はいずれのTg系統では見られなかったが、どれも免疫系の異常が見出され、皮膚炎症も見られたことから、BDの一部の表現型はこれらマウスに反映されている可能性も考えられた。今後は解析を深め、BDとの関連性を詳細に解析する予定。
山岳地帯における土木構造物の耐風安全性向上のための新しい強風予測システムの構築

本研究では,まず台風の性質を表す基本パラメータ(台風の移動方向,移動速度,中心気圧の低下量,最大旋衡風速半径,年平均上陸数など)に関する新しいデータベースを構築し,日本における台風の確率モデルを作成した。具体的には,まず台風気圧場同定の際には天気図の等圧線情報と気圧の地上観測データとを融合利用する手法を開発し,気圧場同定の成功率を従来の13%から66%へ向上させた。これにより,日本を含む極東アジアをカバーできる台風データベースの作成に成功した。そして,このデータベースを基に,台風の統計的性質を表す新しい確率モデルを提案した。本モデルでは台風気圧場や台風移動速度に対する近似精度は大きく向上され,また従来の確率モデルにより求められた風速値の長い再現期間における過大評価も是正された。本研究で提案された確率モデルを基に作成された台風シミュレーションプログラムを用いて,日本を代表する6つの気象官署(那覇,宮崎,大阪,千葉,仙台,札幌)を対象に10000年分の台風を発生し,上空風の極値分布を求め,実台風データを基に算定された上空風と比較することにより,モデルの予測精度を検証した。その結果,本確率モデルにより求められた年最大風速の100年と1000年再現期待値は従来のモデルに比べ,それぞれ最大11%と19%を低下し,実台風の値とよく一致した結果を得た。次に,複雑地形と地表面粗度を有する山岳地帯における台風接近時の強風場の予測手法を提案した。具体的には,まず一様で平坦な地形を対象に流体力学の基礎式Navier-Stokes方程式に基づき,台風接近時の上空風の予測式を導出し,これにより,台風の移動に伴い,台風進路右側の風速の増大を表現することができた。そして,台風時の大気境界層を記述する基本パラメータを提案し,台風時の大気境界層の高さは風速の増大に伴い増大しない現象を説明することに成功した。地衡風時の大気境界層の性質は地球の自転による惑星渦度(コリオリパラメータ)により支配されているのに対して,台風時の大気境界層の性質は風の旋回により発生する渦度と惑星渦度との和になる絶対渦度により支配され,また台風時の大気境界層は上空風速と絶対渦度との比からなる長さスケールに対して相似であることを明らかにした。台風時の上空風速モデルと初年度に開発した局地強風予測モデルを用いることにより,台風接近時の局地強風の高精度な予測を実現した。最後に,平成14年10月1日に関東に上陸した台風21号を対象に台風シミュレーションを行い,台風21号による送電鉄塔被害が発生した水郷地区の強風特性並びに鉄塔倒壊現場周辺の強風分布を明らかにすると共に,現地観測から得られた強風データと比較することにより,台風接近時の本システムの予測精度を実証した。

社会基盤施設の建設が大量に行われてから30年以上が経過し,強風に起因する損傷や事故が顕在化しつつある.今後この傾向はますます顕著になると考えられる.土木構造物に及ぼす強風の影響は施設の維持管理と運用面から重要であり,特に台風時の強風は架空送電線鉄塔や橋梁などの社会基盤施設に及ぼす影響が重大であり,高精度の強風予測システムの開発は不可欠である.そこで,本研究ではまず3次元非圧縮体の質量保存式と運動量保存式に基づく局地強風予測モデルを作成した.このモデルは一般曲線座標に基づく有限体積法と非直交コロケート格子を用いることにより剥離を含む任意地形状の流れ場の解析を可能し,また数値解法としては数値的な振動が発生しない圧力加重補間法に基づくSIMPLE法を用いることにより非線形連立方程式の解を安定して求めることを可能した.次に実地形上の流れを解析するために,連綿と連なる地形の一部を取り出す際の境界処理手法を確立した.具体的に,側面の境界処理方法としては地形上の任意断面における流量が保存する手法を提案し,従来の境界処理による風速の過大または過小評価問題を解決し,実地形の全ての部分を用いて計算した速度場と一部を取り出して計算した速度場はほぼ一致するという結果を得た.また上流の境界では対象領域と同じ程度の大きさのバッファ領域を設置することを提案し,上流の地形の影響を正しく反映させ,かつ付加計算量を最小にする上流境界処理方法を実現した.最後に解析の高速化のために,大規模線形連立方程式における従来の解析法について詳細な比較検討を行い,短時間かつ安定に計算を収束させることのできる残差切除法を用いることを提案し,100万格子点での風速と乱れを1時間程度で求めることを可能にした.14年度は九州地域における風観測ネットワークから得られた強風データを用いて,新しい局地強風予測システムの精度検証を行う予定である.本研究では,まず台風の性質を表す基本パラメータ(台風の移動方向,移動速度,中心気圧の低下量,最大旋衡風速半径,年平均上陸数など)に関する新しいデータベースを構築し,日本における台風の確率モデルを作成した。具体的には,まず台風気圧場同定の際には天気図の等圧線情報と気圧の地上観測データとを融合利用する手法を開発し,気圧場同定の成功率を従来の13%から66%へ向上させた。これにより,日本を含む極東アジアをカバーできる台風データベースの作成に成功した。そして,このデータベースを基に,台風の統計的性質を表す新しい確率モデルを提案した。本モデルでは台風気圧場や台風移動速度に対する近似精度は大きく向上され,また従来の確率モデルにより求められた風速値の長い再現期間における過大評価も是正された。本研究で提案された確率モデルを基に作成された台風シミュレーションプログラムを用いて,日本を代表する6つの気象官署(那覇,宮崎,大阪,千葉,仙台,札幌)を対象に10000年分の台風を発生し,上空風の極値分布を求め,実台風データを基に算定された上空風と比較することにより,モデルの予測精度を検証した。その結果,本確率モデルにより求められた年最大風速の100年と1000年再現期待値は従来のモデルに比べ,それぞれ最大11%と19%を低下し,実台風の値とよく一致した結果を得た。次に,複雑地形と地表面粗度を有する山岳地帯における台風接近時の強風場の予測手法を提案した。
関東大震災で大きな被害をもたらした巨大火災旋風の現代の市街地での発生可能性

(1)地震発生の季節・時間帯の影響を考慮するための出火確率モデルの改良アンケート調査に基づき構築した地震火災データベースを利用した分析を進め,1995年から2017年までに国内で発生した複数の地震における火災種別,出火,火災延焼,消防活動,防火関連設備の揺れによる作動障害に関する比較分析を行った.また,出火データを用いることで,市区町村単位の出火件数を,揺れの強さや地域特性を踏まえて評価可能な統計モデルを構築した.(2)大規模市街地に対応するための市街地火災延焼性状予測モデルの改良火災風洞実験により,市街地風を模擬した横風が加えられた火源(正方形)の風下側温度場の計測を行い,並行して開発を進めている簡易流体解析モデルの検証用データを収集した.また,温度場に関する相似則を構築し,これを火災風洞実験により得られた風下側温度場のデータを用いて検証した.これにより市街地火災における風下側の温度上昇を,より簡便な手続きにより確認することが可能になった.(3)火災風洞実験に基づく火災旋風発生条件の分析火災風洞実験を行い,火源の規模や流入風の風速といった条件が,火災旋風の発生頻度に及ぼす影響について調べた.過去に実施した小規模実験における発生頻度と比較をしたところ,規模が小さい火源を用いた方が,火災旋風の発生頻度が高くなる傾向があることが確認できた.ただし,統計的に意味のある結論を得るには,計測時間の長さが依然として不十分であることから,今後も検討を継続する必要があることを確認した.(1)地震発生の季節・時間帯の影響を考慮するための出火確率モデルの改良当初の計画通り進捗している.(2)大規模市街地に対応するための市街地火災延焼性状予測モデルの改良当初の計画に加え,火源の風下側温度上昇の簡易計算モデルを構築した.(3)火災風洞実験に基づく火災旋風発生条件の分析おおむね計画通りに進捗しているが,検証用データを拡充する必要がある.基本的には当初の研究計画からの変更はない.ただし,課題(3)「火災風洞実験に基づく火災旋風発生条件の分析」については,検証用データを拡充するために火災風洞実験を継続的に実施する.(1)地震発生の季節・時間帯の影響を考慮するための出火確率モデルの改良:従来の地震火災に関する調査は,比較的火災件数の大きな地震が中心となっていたが,対象となる地震が限定されるため,季節や時間帯といった条件が出火に及ぼす影響を分析することができなかった.そこで,2001年芸予地震や2004年新潟県中越地震など,1995年以降の主要な地震で発生した火災の概要について,火災が発生した自治体を管轄する消防本部を対象としたアンケート調査を実施した.さらに,本調査で明らかになった火災情報を,これまで1995年兵庫県南部地震や2011年東北地方太平洋沖地震での火災情報を基に整備してきたGISデータベースに追加した.(2)大規模市街地に対応するための市街地火災延焼性状予測モデルの改良:これまでに開発した市街地火災延焼モデルを数十万棟規模の市街地に適用できるようにすることを目標として,i)外部ファイルの活用(従来,メモリー上に保存していたデータを,建物,壁,ノード等のクラスに分類し,計算コードからアクセス可能な外部ファイルに保存する),ii)動的なメモリー割り当て・解放(火災拡大に応じて,必要な建物のデータのみ外部ファイルからメモリー上に割り当て,計算終了時にはメモリーを解放する),といった改良を加えた.(3)火災風洞実験に基づく火災旋風発生条件の分析:従来行われてきた実験では,比較的小規模な火源が使用されることが多く,限定的な条件の下でしか実験を行うことができなかった.そこで,0.4m角の正方形拡散バーナーを36台(風向方向に6台ずつ,風向とは直角方向に6台ずつ)組み合わせた,最大2.4m角の拡散バーナーを製作し,市街地風を模擬した気流を加えることで,火源の規模や流入風の風速といった条件が,火災旋風の発生頻度に及ぼす影響を系統的に検討できるようにした.昨年度実施した研究は,(1)地震発生の季節・時間帯の影響を考慮するための出火確率モデルの改良,(2)大規模市街地に対応するための市街地火災延焼性状予測モデルの改良,(3)火災風洞実験に基づく火災旋風発生条件の分析,の3課題に分類される.いずれの課題においても当初の予定を十分に達成しており,今年度の検討に遅れなく進むことができる.(1)地震発生の季節・時間帯の影響を考慮するための出火確率モデルの改良アンケート調査に基づき構築した地震火災データベースを利用した分析を進め,1995年から2017年までに国内で発生した複数の地震における火災種別,出火,火災延焼,消防活動,防火関連設備の揺れによる作動障害に関する比較分析を行った.また,出火データを用いることで,市区町村単位の出火件数を,揺れの強さや地域特性を踏まえて評価可能な統計モデルを構築した.(2)大規模市街地に対応するための市街地火災延焼性状予測モデルの改良火災風洞実験により,市街地風を模擬した横風が加えられた火源(正方形)の風下側温度場の計測を行い,並行して開発を進めている簡易流体解析モデルの検証用データを収集した.また,温度場に関する相似則を構築し,これを火災風洞実験により得られた風下側温度場のデータを用いて検証した.これにより市街地火災における風下側の温度上昇を,より簡便な手続きにより確認することが可能になった.(3)火災風洞実験に基づく火災旋風発生条件の分析

火災風洞実験を行い,火源の規模や流入風の風速といった条件が,火災旋風の発生頻度に及ぼす影響について調べた.過去に実施した小規模実験における発生頻度と比較をしたところ,規模が小さい火源を用いた方が,火災旋風の発生頻度が高くなる傾向があることが確認できた.ただし,統計的に意味のある結論を得るには,計測時間の長さが依然として不十分であることから,今後も検討を継続する必要があることを確認した.(1)地震発生の季節・時間帯の影響を考慮するための出火確率モデルの改良当初の計画通り進捗している.(2)大規模市街地に対応するための市街地火災延焼性状予測モデルの改良当初の計画に加え,火源の風下側温度上昇の簡易計算モデルを構築した.(3)火災風洞実験に基づく火災旋風発生条件の分析おおむね計画通りに進捗しているが,検証用データを拡充する必要がある.(1)地震発生の季節・時間帯の影響を考慮するための出火確率モデルの改良:昨年度までに拡張したGISデータベースを利用した分析を進め,地震発生の季節や時間帯といった要因の影響を考慮することができる出火確率モデルを整備する.(2)大規模市街地に対応するための市街地火災延焼性状予測モデルの改良:昨年度までに改良した市街地火災延焼モデルでは,一様な市街地風を仮定していることから,簡易な流体解析モデルと統合することで,計算負荷の増加を抑制しつつ,燃焼領域周辺の流れの変化を考慮可能なモデルへと改良する.(3)火災風洞実験に基づく火災旋風発生条件の分析:昨年度開発した拡散バーナーをを用いて系統的な実験を行い,火災旋風の発生条件について詳細な分析を加えていくことを目的とする.また,風速計のみでは十分な流れ場の把握が困難であることから,CFDを利用した火源周辺流れ場の解析を行うことを念頭に置きながら,実験データと合わせた分析を行えるよう検討を進める.基本的には当初の研究計画からの変更はない.ただし,課題(3)「火災風洞実験に基づく火災旋風発生条件の分析」については,検証用データを拡充するために火災風洞実験を継続的に実施する.
内耳における低分子G蛋白質ならびにNa,K,Cl共輸送の局在

はじめに:聴覚の感覚器(コルチ器)は蝸牛管の中にあり高K液に満たされている。この高K状態は感覚細胞が活動しやすいためと考えられ、血管状を中心とする蝸牛管をとり囲む細胞群がこれを作り出しているとされている。これらの細胞群にイオンチャネルやATPaseなどの蛋白が存在することは以前より報告されていたが、最近の分子生物学の発達にともない高Kを作り出す新たなる分子やその調節に関わる分子の報告が近年急増している。この研究の目的は高Kに対してのNa,K,Cl共輸送と調節に関わるG-protein,Gsと低分子G-proteinの内耳における局在について検討することである。
SPECT用ブドウ糖代謝機能測定放射性薬剤の開発と基礎的評価

本課題においてはSPECT用ブドウ糖代謝機能測定放射性薬剤の開発と基礎的評価を行った。具体的にはPET用放射性薬剤である[18F] 2-fluoro-2-deoxy glucose([18F] FDG)に代わるSPECT用放射性薬剤として、[123I]2-iodo-2-deoxy glucose([123I] IDG)の標識合成方法を開発し、ブドウ糖代謝機能測定放射性診断薬としてのインビボにおける基礎的な評価を行う事であった。標識合成に関しては、[18F] FDGと同じ標識前駆体を用いて、同じような合成条件にて合成を検討したが、反応はうまく進行しなかった。また、比放射性の2-iodo-2-deoxy glucoseを前駆体にし、同位体交換反応による標識も検討したが、反応はうまく進行しなかった。しかし、前駆体に3,4,6-tri-O-acetyl-D-glucalを用いて、反応を検討したところ、反応が進行し、[125I] IDGの生成を確認した。この[125I] IDGを用いて、正常マウスを用いた生体内分布実験を行った。各マウスに0.10.2 MBqの[125I] IDGを投与し、5分後、15分後、30分後および60分後の主要臓器(脳、心臓、肝臓、肺、胃、腎臓、膵臓、脾臓、甲状腺および血液)における放射能を計測し、評価を行った。その結果、ブドウ糖代謝機能が高いと考えられる脳への集積は低く(各時間において単位重量あたり0.5 %程度)、胃への高い集積が確認された。また、甲状腺への集積も確認されたことから、生体内で何らかの代謝などを受けているか、構造的に不安定なため脱ヨウ素が起こっている可能性を示唆する結果であった。本研究計画の中でH27年度の計画として「標識前駆体および標品の合成と分析条件の検討など標識合成検討の準備を行う」としていた。標識前駆体の合成方法および標識合成方法について、研究分担者である奈良先端科学技術大学垣内教授および宇部工業高等専門学校廣原准教授と議論を行い、その方法を決定した。現在、宇部工業高等専門学校廣原志保准教授が実験計画にある3つの標識前駆体のうち2つの前駆体について合成を行っている。標品である2-IDG(2-Iodo deoxy glucose,非放射性)については、既に合成は完了しており、これを用いてHPLC(High performance liquid chromatography)による分析条件および分離精製条件の検討を行った。その結果、炭化水素系のカラムを用いて、アセトニトリル/水系の溶媒で分析および分離精製の適当な条件を見出すことができたが、ヨウ素との分離に問題がある可能性があり、今後、さらに検討を行っていく。また、非放射性の2-IDGを前駆体にして、同位体交換反応について検討を行った。放射性同位元素であるI-125(ヨウ素125)を用いて、アセトニトリル溶媒中、反応温度120°Cで1時間反応させ、前述のHPLC条件、もしくはTLC(Thin layer chromatography)により分析を行ったが、合成はできていないものと推察される結果であった。本年度は「標識前駆体および標品の合成と分析条件の検討など標識合成検討の準備を行う。」となっており、現在、標識前駆体の合成を順調に進めている。ほぼ終了の段階にきている。また、次年度に予定している実際の標識合成についても一部前倒しで進めている。本年度は、研究計画として「放射性ヨウ素標識2-IDGの合成法の最適化とブドウ糖代謝を測定するSPECT用放射性医薬品としての基本的性質についての確認を行う。」ことを目標としていた。昨年度は2-IDGの分析条件について、最適条件を見出すとの目標を立てていたが、最適化までには至らなかったため、本年度も引き続き、この課題も検討していくことにした。まず、分析条件について昨年度は高速液体クロマトグラフィー(HPLC)による分析を検討してきたが、本年度はHPLCに加えて、薄層クロマトグラフィー(TLC)による分析についても検討を行った。その結果、順相TLCにより、昨年度の課題であった目的物である2-IDGとNaIの分離は可能であることを確認した。この条件を用いて、昨年度も検討を行ったMannose Triflate反応およびヨウ素同位体交換反応について検討を行ったが、やはり目的物の合成には成功していないものと確認された。上述のように、予定していた前駆体からの合成が上手く行っていないため、研究分担者である奈良先端科学技術大学垣内喜代三教授、宇部工業高等専門学校廣原志保准教授と議論の上、合成方法の変更を決定した。すなわち反応時間はやや長くなるもののglucal誘導体を前駆体として用いて、N-chlorosuccinimideから合成したN-iodosuccinimideによりヨウ素を導入し、その後、脱保護、加水分解により2-IDGを得る合成方法である。この合成法により、非放射性ヨウ素を用いた合成実験では、合成時間約5時間で2-IDGを合成できた。当初予定していたSPECT用放射性医薬品としての基本的性質についての確認は予定通りには進んでいない。目的物である2-IDGの合成法を開発できてはいるが、当初予定していた合成法ではなく、新たに設計した合成法であるため、合成の進捗がやや遅れたため。本年度は2ーIDG(2-iodo deoxy glucose)の放射性標識合成を試みた。

当初はmannose triflate前駆体を用い、類似化合物であるFluoro deoxy glucose(FDG)と同様の合成方法による標識法、ブロモ前駆体を用いたハロゲン交換による標識合成法および非放射性の2-IDGを前駆体とした同位体交換反応による標識合成を計画し、昨年度まで取り組んできた。しかし、これらの合成法では2-IDGの標識合成はできていなかった。そこで本年度は研究分担者らと議論を行い、前駆体にグルカール誘導体(3,4,6-tri-O-acethyl-D-glucal)を用いた標識合成を計画した。3,4,6-tri-O-acethyl-D-glucalを前駆体にNCS存在下、放射性ヨウ素-125 (Iー125)を反応させた。その後、加水分解と精製工程を経てIー125標識2ーIDGの合成に成功した。その後、このIー125標識2-IDGをマウスに投与し、投与後5分、15分、30分、60分、180分および360分後に屠殺し、主要な臓器および血液を採取し、それぞれの重量及び放射能を測定した。その結果、投与5分後から速さにはやや違いがあるものの主要な臓器からの消失(排泄)が確認されたが、胃および甲状腺への集積は次第に上昇することを確認した。また本化合物は糖類似体であるため脳への高い取り込みを予想したが、実際には低いものであった。このように、本年度は2-IDGのI-125での標識合成に成功し、マウスにおける体内動態の観察を行った。概要にも記載しているように当初計画していた前駆体では2-IDGの標識合成はできず、前駆体を再考したたため。本課題においてはSPECT用ブドウ糖代謝機能測定放射性薬剤の開発と基礎的評価を行った。具体的にはPET用放射性薬剤である[18F] 2-fluoro-2-deoxy glucose([18F] FDG)に代わるSPECT用放射性薬剤として、[123I]2-iodo-2-deoxy glucose([123I] IDG)の標識合成方法を開発し、ブドウ糖代謝機能測定放射性診断薬としてのインビボにおける基礎的な評価を行う事であった。標識合成に関しては、[18F] FDGと同じ標識前駆体を用いて、同じような合成条件にて合成を検討したが、反応はうまく進行しなかった。また、比放射性の2-iodo-2-deoxy glucoseを前駆体にし、同位体交換反応による標識も検討したが、反応はうまく進行しなかった。しかし、前駆体に3,4,6-tri-O-acetyl-D-glucalを用いて、反応を検討したところ、反応が進行し、[125I] IDGの生成を確認した。この[125I] IDGを用いて、正常マウスを用いた生体内分布実験を行った。各マウスに0.10.2 MBqの[125I] IDGを投与し、5分後、15分後、30分後および60分後の主要臓器(脳、心臓、肝臓、肺、胃、腎臓、膵臓、脾臓、甲状腺および血液)における放射能を計測し、評価を行った。その結果、ブドウ糖代謝機能が高いと考えられる脳への集積は低く(各時間において単位重量あたり0.5 %程度)、胃への高い集積が確認された。また、甲状腺への集積も確認されたことから、生体内で何らかの代謝などを受けているか、構造的に不安定なため脱ヨウ素が起こっている可能性を示唆する結果であった。
新しい航空宇宙推進システムの調査研究

新しい航空宇宙推進システムの形態と考えられているところの、(1)通常のエンジン性能を飛躍させる可変形状エンジン(2)超音速機(SST)用ターボジェット及びラムジェットエンジン(3)ターボラムジェットなどコンパウンド(複合型)エンジン(4)極超音速機(HST)用超音速ラムジェット(SCRAM)エンジン(5)軌道間ロケット用電気プラズマジェットエンジンなどを取上げ、それぞれにつき構造、性能、安全性に関する基本的な問題点を専門的に掘り下げる調査研究を行った。その結果、上記推進システムの実現には、安易な従来技術の拡張通用でなく、高速気体力学・燃焼伝熱学・高温材料学など色々な学問分野の先端的な知識の集約と再構築を策る必要がある点が痛感された。研究代表者ならびに分担者は、本研究成果を基に今後も引続き互いの情報交換を行いつつ、新たに最重点課題としてスクラムジェットを掲げて、実験遂行を含めて実践的な研究計画を進めることを決めた。なお、本調査研究で得られた結果に関する具体的な内容については、別添する成果報告書を参照されたい。本年度に実施した主要なことは,研究分担者が一ケ所に集中して研究会を2回開催したことである.その内容は,分担者各自で進めている「新しい航空宇宙推進システム」に関する中間報告を行うことであり,これまでのところ,特にスクラムジェット推進システムにとり開発技術上で最も重要な機器要素と考えられる燃焼器とインレットにおいて観察される現象(例えば,不安定圧力振動の発生や高速気流中へ噴射された燃料の混合など)のメカニズム解析の紹介,および大型計算機を利用した流れの数値シミュレーションなどについて堀下げた討議がなされている.これらの調査を行う際には,既に公表された国内外の研究成果を知ることが先ず手掛りであり,限られた期間で効率良く作業するために,海外科学技術文献集を資料として購入し,分担者に配布した.一方,研究会の席上には,民間会社において現在第一線で技術開発を指揮している方におよび,大学とは異なる国立機関に所属し,本研究テーマに密接な関心を示している方々を若干名招請して特別請義を受け,今後の研究動向を決める指針とした.中間報告や海外技術文献集ならびに特別請義で引用された資料は番号付けを行いデータベースに集録した.上記の活動を通じて,本調査研究の対象としている「新しい航空宇宙推進システム」が,超高速高圧高温の技術的先端性ゆえに,工学上の広い範囲の基礎知識を統合して対処されるべき性格を持つこと,従って,多岐にわたる専問分野に立脚した分担者各自の研究成果を今後更に有機的に集的統合してゆけるようにすることが肝要であるとの認識を一層新たにした.新しい航空宇宙推進システムの形態と考えられているところの、(1)通常のエンジン性能を飛躍させる可変形状エンジン(2)超音速機(SST)用ターボジェット及びラムジェットエンジン(3)ターボラムジェットなどコンパウンド(複合型)エンジン(4)極超音速機(HST)用超音速ラムジェット(SCRAM)エンジン(5)軌道間ロケット用電気プラズマジェットエンジンなどを取上げ、それぞれにつき構造、性能、安全性に関する基本的な問題点を専門的に掘り下げる調査研究を行った。本年度は前年度に引続き、研究分担者による各自調査の進展状況を説明していただき、かつ成果報告に向けて最終的な調査を行った。そのため全体の指針を確認する目的で全体会議を一回だけ開催した。席上、特に関連研究(スクラムジェットエンジン)を行っている専門家による依頼講演も実施した。調査を進めてきた結果は別添する成果報告書に述べることとして、ここでは分担者全体で共通に得られた認識につき触れることにする。即ち、本調査研究の目的として揚げた新しい航空宇宙推進システムを実現することは、従来の技術を安易に延長適用するだけでは成功しないという点、および、実現に導くためには、高速気体力学・燃焼伝熱学・高温材料学など色々な分野の学問的かつ先端的な知識の集約を策る必要があることを再認識した点である。そのため、研究分担者は今後も引続き互いの研究成果や情報を交換し合いつつ、新たに実験研究を含めての実質的な研究遂行を計画することを決めた。最重点課題としては、スクラムジェットを取上げることにし、本研究の調査結果を基に実践に移すべく活動を開始している。
ゲージ・重力対応を用いた非平衡定常系の基本法則への新アプローチ

本研究は、ゲージ・重力対応、あるいはAdS/CFT対応とよばれる対応原理を用いて、現代物理学における未解決課題の一つである非平衡統計物理学の構成に対するヒントを、重力理論すなわち一般相対性理論の視点で探る研究である。具体的には、非平衡ではあるが時間変化のない非平衡定常状態の性質を、ゲージ・重力対応を用いて重力理論の枠組みで調査する。例えば、非平衡定常状態においても平衡系に対する自由エネルギーと類似のものが存在し得るかどうか、もし存在する場合はその条件は何か、またそれをどのように計算したら良いのか、といった問いについて、重力理論側のハミルトニアンの振る舞いを調べることで解答を得ることを目指す。
ニホンウナギ仔魚における嗅覚特性の解明に基づく嗅覚餌付け技術の開発

本研究ではニホンウナギ仔魚期の嗅覚受容特性を明らかにするとともに、嗅覚刺激により索餌行動を惹起できる可能性について検討を行なった。本研究でニホンウナギ仔魚の嗅覚細胞の応答についてリン酸化ERK免疫組織化学により検出可能となり、仔魚の嗅覚受容特性を検討できるようになった。また微小照明条件下での動画取得系を構築することで天然照度条件と同様の環境での仔魚の行動観察が可能となった。嗅覚刺激による仔魚の積極的な索餌行動の惹起手法については今後も更なる検討を要するが、ニホンウナギ仔魚の飼料開発ならびに生態の解明に資する基礎的解析手法を構築できた。ニホンウナギ仔魚における嗅覚受容細胞の興奮を検出するマーカーとして利用可能な遺伝子およびタンパクの候補を同定し、その検出手法を確立した。マーカーとしての有効性を検証するため、各種物質曝露に対する応答性について解析を行ない、現在最も有効かつ簡便な方法の絞り込みを行なっている。また、ニホンウナギ仔魚の行動解析を行なう上で、重要となる極小照明条件における行動観察系を構築した。当初は高感度カメラの使用を想定していたが、赤外線照明装置による観察が水系においても有効であることが確認されたため、これを用いることとした。撮影時の光環境を一定に保つため、カメラおよび可視光照明装置については暗室外からの遠隔操作システムを構築した。仔魚は透明な魚体を持つものの、光源位置の最適化により非常にコントラストの高い映像が得られることが示され、当初想定していなかった遊泳姿勢についても観察できた。また赤外線に対しては仔魚が全く反応しないことも示され、ニホンウナギ仔魚は視覚として赤外線を感知できないことが明らかとなった。さらに可視光条件について微小光量条件を精密に制御可能なシステムを構築し、ニホンウナギ仔魚の走光性について検討を行なった。その結果、仔魚の走光性には日周性があることが示唆され、今後の飼育システム構築に対して有用な知見が得られた。加えて、本システムは民生品の高解像度ビデオカメラの使用が可能であり、当初困難と考えていた初期仔魚の行動観察系についても安価に構築できることが示された。現在本システムを利用して、仔魚の行動観察を実施している。当該年度に計画していたニホンウナギ仔魚の嗅覚受容細胞の興奮検出系の構築と極小照明条件下における行動観察システムの確立はおおむね完了し、次年度計画の実施に支障がない状況となっている。嗅覚受容細胞の興奮検出についてはいくつかの検出系を同時に検討しており、もっとも簡便かつ有効な手法の絞り込みまでほぼ完了しつつある。また、行動観察系については赤外線照明装置を使用することにより、当初想定していたよりも優れたシステムが確立された。本実験系を用いることで、長時間、連続的に、初期仔魚を含めたすべての発達段階において、遊泳姿勢も含めた多角的観察を、高精細映像によって行なうことが可能となった。ニホンウナギ仔魚期における嗅覚受容細胞の興奮検出系の検討として前年度までにc-fos遺伝子およびタンパクの検出方法を確立したが、単一のマーカーのみでは偽陽性/偽陰性反応が見られる可能性があり、複数の検出系の併用は重要であると考えられた。そこでリン酸化ERKの検出による嗅上皮における嗅覚受容反応の検討手法について構築を行ない、当該検出系もニホンウナギ仔魚で利用可能であることが示唆された。これらを用いて嗅上皮の応答細胞の検出を行なった結果、ニホンウナギ仔魚嗅覚は低分子アミノ酸類に対して比較的低い感受性を示すことが示唆された。また、ニホンウナギ仔魚抽出物を含む環境水に曝露したところ、嗅上皮に応答したとみられる細胞が確認され、嗅覚により同種を認識するシステムの存在が考えられた。加えてこれまでニホンウナギ仔魚用飼料原料として重要な成分として用いられているアブラツノザメ卵抽出物について検討を行なった結果、嗅上皮に反応を示した細胞が見られ、何らかの嗜好性応答をサメ卵抽出物が誘起する可能性が示唆された。しかし、嗅上皮での反応細胞の偏在は現在までのところ確認されず、嗅上皮反応とその受容情報の意味付けとの関連については今後更なる検討を要する。孵化後嗅覚餌付け手法についての検討をサメ卵抽出物を用いて行なったところ、生物濾過を介さない閉鎖飼育システム条件では仔魚に付着している微生物に起因すると考えられる水質悪化が発生し、これは試料添加によりさらに顕著となり、飼育試験中の生残率が著しく低下した。抗生物質の添加により生残率は改善したが、抗生物質自体が忌避反応を誘発することが示唆された。本手法を詳細に検討するためには試料中の活性物質についてあらかじめ単離・精製し、添加量を極力抑える必要があると考えられる。今後の研究についても当初の計画通り、ここまでに確立された各実験系を活用し、ニホンウナギ仔魚における嗅覚特性改変・増強技術およびそれを発展させた「嗅覚餌付け」技術の検証を行なう。
分散粒子のハイブリット化による粒界強化タングステンの開発研究

申請者は、当初、再結晶タングステン(W)中に、結晶粒界強化粒子を分散させることにより、W全体を高靭性化できると考えた。先行研究として、東北大学のグループが、W粒界中にチタンカーバイド(TiC)を析出させる手法により、靭性化を図る研究を行っていた。この手法の特徴は、機械的合金化法(MA)による強制固溶後にTiCを粒界に析出させ、粒界の異相界面の整合性を上げるという点である。本研究では先行研究をもとに、TiCに加え、新たな強化粒子を模索し、分散粒子のハイブリット化により更なる機械的特性の向上を計画していた。WはVIA金属に属し、不純物元素の混入により脆化を示す傾向を持つ。本手法の目的は、TiC添加のように化合物として粒界に配置するのではなく、ジルコニウム(Zr)といった単体の活性金属を固溶させ、W中に含まれる脆化起因の不純物(特に酸素)をゲッタリングすると同時に粒界に析出させ、強化につなげるというものである。この手法において着眼点となるのが、ゲッタリング効果と分散粒子の選択ある。申請者は本研究に着手するにあたり、上記に近い手法を銅(Cu)基材料に適用し、強化した先行研究に着目していた。その先行研究では、Cuに含まれる余剰酸素をイットリウム(Y)といった活性金属によりゲッタリングする手法が試みられていた。つまりゲッタリングの効果による高強度化・高靭性化はW問わず、Cu材料でも行われていたのである。そこで、分散粒子の選択として、ジルコニウム(Zr),アルミニウム(Al)をゲッタリング金属の候補として銅材料で強化する先行実験を行った。その結果、Al添加と比較し、Zr添加した材料の方が、MA合金化時間の変化に伴う硬さ上昇の感受性が大きいことがわかった。これはZrのほうが酸化性に富んでいることが起因していると考えられる。このようなZrによるゲッタリングの結果はW基材料の高靭性化にも寄与できると期待できる。26年度が最終年度であるため、記入しない。
イトマキヒトデ卵母細胞ＭＩ停止解除時のｍＲＮＡポリＡ鎖伸長制御機構

哺乳類培養細胞などではmRNAの“短いポリA鎖"の末端がU化されることが報告されており、U化は“mRNA分解の目印"と考えられている。一方卵母細胞では“短いポリA鎖"をもつmRNAが貯蔵されており、時期特異的にそのポリA鎖が伸長され翻訳が活性化する。しかし卵におけるmRNAとU化との関係は全く明らかでなかった。そこで本研究ではこれに着目し「卵細胞のサイクリンB mRNAがU化されており、U化RNAは全体分解を受けずにポリA化すること」を明らかにしてきた。すなわち卵細胞のmRNA U化は“mRNA分解目印"とは異なる機能をもつ可能性があり、さらなる詳細の究明が必要だった。そこで本年度は次の2つの課題に取り組んだ。【U化サイクリンB mRNAがポリA化される現象の詳細解明】ホルモン刺激前後の卵のサイクリンB mRNAの動態と配列の詳細を調べたところ「U化mRNAの3'末は数塩基の部分的な分解(トリミング)を受け、続いてポリA化が起きる」ことが明らかとなった。ただしトリミングを受けずにポリA化するものも約1/3存在しており、トリミングはポリA化の必須要素ではないと考えられる。【卵細胞mRNA U化の網羅的解析】卵成熟過程におけるU化修飾の全体像を明らかにするため、次世代シークエンシング用のサンプル調整法の検討そしてシークエンシング解析を行った。ホルモン刺激前の卵のmRNA3'末端配列について解析したところ、U化されるmRNAは数百種類存在することが明らかとなった。本研究ではU化mRNAには“分解経路"に加え、“翻訳へ利用される経路"が存在することを証明し、さらに網羅的解析によりその全体像の一端を明らかにすることに成功した。今後は3'末端トリミングの分子機構の解明や網羅的解析を進めることで、U化修飾の全体像を明らかにし、卵母細胞U化の生理学的意義の解明に迫ることが期待される。27年度が最終年度であるため、記入しない。卵母細胞は初期発生時、短いポリA鎖をもつmRNAを安定的に貯蔵し、時期特異的にそのポリA鎖を伸長させることで翻訳を活性化する。しかし、短いポリA鎖の維持という点において、その物質的な基盤や分子機構は未だ明らかでない。申請者はこれまでに、未成熟卵mRNAの短いポリA末がU化されていることを見出した。すなわち1)未成熟卵でmRNA3'末端がU化される2)末端UはポリA鎖を短く維持する3)時期特異的に脱U化酵素が働き、末端Uが除かれる4)ポリA鎖が伸長し翻訳が活性化されることが考えられる。以上の仮説を証明し、新たなポリA鎖伸長調節モデルを構築することが本研究の目的である。本年度は、仮説1)の証明のため、UなしmRNAの合成を行った。従来法では3'末端配列の正確性が約20%であったが、RNA合成方法の最適化の結果、約80%まで向上できた。これを未成熟卵/成熟卵に注射し反応させ、U化/ポリA化の有無を確かめた。未成熟卵で反応させた場合、U化が起きることが期待されたが、U化は起きず、成熟卵で反応させたmRNAはポリA化された。現在は、U化が起きなかった理由として1.用いた3'側の部分配列では不十分だった。2. U化は未成熟卵の成長過程で起きており、full-grown未成熟卵ではU化しないの2つを挙げ検討を行っている。また本年度は、ヒトデTUTaseを同定した。これまでにmiRNA、siRNA、histone mRNAに対しU化を行うTUTaseが同定されており、これらとの相同分子が、本研究の対象mRNA U化を担う酵素である可能性があった。そこで遺伝学的手法によりヒトデTUTaseを同定した。さらに、これまでにU化を確認していたcyclinB mRNAに加え、cyclinA mRNAのU化を明らかにした。これにより、U化という現象が広くmRNAに対し影響を与えている可能性が示唆された。初期発生時、卵母細胞は短いポリA鎖をもつmRNAを安定的に貯蔵し、時期特異的に短かったポリA鎖を伸長させることで翻訳を活性化する。申請者はこのポリA鎖伸長機構に、mRNAのU化が関与していることを見出した。すなわち、短いポリA鎖を持つサイクリンmRNAの3'末端に数塩基のU塩基が存在し、長くなったポリA鎖にはUが無いことを発見した。しかしながら卵母細胞におけるU化の生物学的意義やその分子機構は全く明らかではなく、本研究ではこれらの解明を目的とした。近年、哺乳類体細胞などにおいてもmRNAの3'末U化が起きており、U化はmRNAの分解マーカーとしての役割を担うことが報告された(J.Lim et al.,2014)。一方で、卵細胞におけるU化は安定的に貯蔵される短いポリA鎖をもつmRNAに対して起きる。故に、卵でのU化はmRNAの安定化に寄与している可能性が考えられ、本年度はこの仮説の検討を行った。昨年度開発した方法を応用し、放射性ラベルしたサイクリンmRNA末端をU化修飾したもの・しなかったものの2種のRNAを合成した。そしてこれらを卵内にマイクロインジェクションしたところ、U化あり・なしのいずれのRNAもホルモン処理前後で安定であった。

さらに、ホルモン処理することで、U化修飾が“除去"され、ポリA鎖伸長が起きることが証明された。またこのU除去→ポリA化にはmRNAの5'UTR部分またCDSは必要でないことが明らかになった。これらの結果から、現在、一般に哺乳類体細胞で信じられている「RNA末端のU鎖によってRNA分解が起きる」は卵母細胞においては当てはまらず、むしろUが付加されることによって、ポリA化が抑制されていることが強く示唆された。哺乳類培養細胞などではmRNAの“短いポリA鎖"の末端がU化されることが報告されており、U化は“mRNA分解の目印"と考えられている。一方卵母細胞では“短いポリA鎖"をもつmRNAが貯蔵されており、時期特異的にそのポリA鎖が伸長され翻訳が活性化する。しかし卵におけるmRNAとU化との関係は全く明らかでなかった。そこで本研究ではこれに着目し「卵細胞のサイクリンB mRNAがU化されており、U化RNAは全体分解を受けずにポリA化すること」を明らかにしてきた。すなわち卵細胞のmRNA U化は“mRNA分解目印"とは異なる機能をもつ可能性があり、さらなる詳細の究明が必要だった。そこで本年度は次の2つの課題に取り組んだ。【U化サイクリンB mRNAがポリA化される現象の詳細解明】ホルモン刺激前後の卵のサイクリンB mRNAの動態と配列の詳細を調べたところ「U化mRNAの3'末は数塩基の部分的な分解(トリミング)を受け、続いてポリA化が起きる」ことが明らかとなった。ただしトリミングを受けずにポリA化するものも約1/3存在しており、トリミングはポリA化の必須要素ではないと考えられる。【卵細胞mRNA U化の網羅的解析】卵成熟過程におけるU化修飾の全体像を明らかにするため、次世代シークエンシング用のサンプル調整法の検討そしてシークエンシング解析を行った。ホルモン刺激前の卵のmRNA3'末端配列について解析したところ、U化されるmRNAは数百種類存在することが明らかとなった。本研究ではU化mRNAには“分解経路"に加え、“翻訳へ利用される経路"が存在することを証明し、さらに網羅的解析によりその全体像の一端を明らかにすることに成功した。今後は3'末端トリミングの分子機構の解明や網羅的解析を進めることで、U化修飾の全体像を明らかにし、卵母細胞U化の生理学的意義の解明に迫ることが期待される。本年度は、卵母細胞のmRNA U化修飾がmRNAの安定性に与える影響を検討することを計画していた。これを行うために、正確な配列を持つmRNAをin vitroで合成する方法、そしてその合成mRNAの末端に数塩基のU塩基を付加・モニターする技術を新たに確立した。そして実際に卵でのU化RNAの安定性検討に至り、卵細胞でのmRNAのU化は、体細胞での分解のマーカーとしての働きとは異なり、ポリA鎖伸長調節に関与するという新たな可能性を見出した。また現在これらをまとめた原著論文を執筆中である。よって本研究はおおむね順調に進展していると判断した。なお、U化の生理的な役割が、体細胞と卵母細胞では一見異なるようにも思われるが、体細胞U化修飾がmRNAの不安定化を経たポリA鎖伸張抑制に働いている点では卵母細胞と同じである。すなわち、U化は、ポリA鎖伸張抑制を経由した新たな翻訳制御機構であると解釈できる。本研究によって、真のU化の意義があぶり出されてきたのだ。27年度が最終年度であるため、記入しない。
チェックポイントキナーゼ１（Ｃｈｋ１）を介したシグナル伝達機構と疾患

我々は、昨年度までの研究で、DNA障害チェックポイントの際にChk1がセリン296の自己リン酸化修飾依存性に14-3-3ガンマと結合すること、この結合により、Chk1はCdc25Aのセリン76をリン酸化できるようになること、このシグナル伝達機構がDNA障害チェックポイントの際の細胞周期停止に必須であることを明らかにしてきた。本年度、(外的なDNA障害の存在しない)通常の細胞周期における14-3-3ガンマの機能について検討を行った。その結果、14-3-3ガンマは分裂期においてPlk1(分裂期キナーゼの1種)と結合していること、この結合はPlk1-セリン99のリン酸化修飾依存性に引き起こされていること、この結合により、Plk1の触媒活性が上昇することを明らかにした。興味深いことに、このセリン99のリン酸化修飾は、PI3キナーゼまたはAktの活性依存的に引き起こされていた。これら一連のPlk1の活性化過程を障害すると、スピンドルチェックポイント依存的に分裂中期に停止してしまうことが明らかになった。Plk1は、染色体分配を制御する分裂期キナーゼとして、PI3キナーゼーAkt経路は、細胞の増殖、生存、運動などを司る経路として位置づけられている。そのため、我々が導きだした結果は、分裂期のPlk1の14-3-3ガンマを介した活性化過程にPI3キナーゼーAkt経路が深く関与していることを示すものであり、癌におけるPI3キナーゼーAkt経路の異常活性化と染色体不安定性の関係を考えるうえでも示唆に富む知見といえる。24年度が最終年度であるため、記入しない。細胞には、紫外線(UV)や放射線などのDNAの損傷が生じた際やDNAの複製阻止が引き起こされた際、そのDNA異常を監視し修復するチェックポイント機構が存在する。このチェックポイント機構の中心分子として、ATR(ATM-and Rad3-relate)からチェックポイントキナーゼ1(Chk1)に至るリン酸化酵素(キナーゼ)カスケイドがその中心的な役割を担っている。しかし、ATR以外のキナーゼによるChk1の制御機構はほとんどわかっていない。我々は、今年度、血清(増殖因子)刺激によって、Chk1のSer280が特異的にリン酸化されることを見出した。このリン酸化量の増加は、MAPキナーゼカスケイド(Ras-Raf-MEK-ERK-p90RSK)の活性化に伴って引き起こされ、U0126(MEK阻害剤)またはBI-D1870(p90RSK阻害剤)処理やRSK1/2に特異的なsiRNA処理にて減弱することが明らかとなった。血清刺激によってPI-3キナーゼ-Akt/PKB経路も活性化されたが、この経路の阻害剤やAkt1/2に特異的なsiRNA処理ではChk1-Ser280のリン酸化反応の減弱は認められなかった。In vitroにおける解析で、p90RSKはChk1を効率よくリン酸化すること、および、Chk1-Ser280はp90RSKのほぼ唯一のリン酸化部位であることが判明した。また、Chk1は、このSer280のリン酸化修飾に伴い、細胞質から核に移行することが明らかになった。さらに、このChk1の核内集積により、細胞周期(特に、G1期)進行の際のチェックポイント応答を円滑していることが判明した。以上の結果は、増殖刺激応答に呼応してChk1が核内集積することで、その後の細胞周期進行に伴い、発生しうるDNA障害に対応していることを示唆している。当初の計画では、Chk1-Ser280のリン酸化修飾を遂行する酵素の同定ならびにその生理的意義を解明することが今年度の到達目標であったが、これをクリアし、論文業績にまとめることができたため。

今後、このリン酸化修飾が癌などの病態にどのように関与しているかを解明するとともに、これとは別個に、Chk1の新規リン酸化基質を検索していく。
液胞の物質集積機能に関する分子遺伝学的研究

酵母液胞の物質集積機能に関する分子遺伝学的研究を行ない、以下の成果を得た。1)液胞の生合成と容積を支配する遺伝子群(<VAM1>___ー<VAM9>___ー;<va>___ーcuolar m__ーorphology)のクロ-ニングと機能の探索:酵母細胞には通常1個ないし数個の大きな液胞が存在する。物質集積能において重要な液胞の容積の決定がどのような分子装置、遺伝的制御系によって支配されているかは全く不明であった。本年度は、液胞形態不整・容積減少をもたらす遺伝的変異多数を分離し、液胞形態形成に関与する遺伝子群(<WAM1>___ー<VAM9>___ー)を同定した。これらの遺伝子群のうち、<VAM1>___ー、<VAM5>___ー、<VAM8>___ー、<VAM9>___ー遺伝子上の変異は液胞の完全な、あるいは著しい容積の減少をもたらす。<VAM5>___ー遺伝子の構造と機能に関して詳細な解析を行った結果、この遺伝子が液胞の生合成過程、すなわち液胞タンパク質の液胞への局在化に必要なことが示された。2)液胞膜のH^+ーATPase(物質輸送系の駆動エネルギ-供給系)遺伝子群(<VMA1>___ー<VMA6>___ー;v__ーacuolar m__ーembrane H^+ーA__ーTPase)遺伝子のクロ-ニングと多重発現:酵母液胞膜H^+ーATPaseの構造遺伝子<VMA1>___ー(67KDサブユニットa__ー)および<VMA3>___ー(16KDサブユニットc__ー)のクロ-ニング、遺伝子構造の解析を完了した。単離した遺伝子を用い遺伝子破壊株を作製し、その表現型を解析した結果、液胞H^+ーATPaseの機能欠失が培地中の高濃度Ca^<2+>に対する感受性を与えることを見いだした。この表現型を利用して、本酵素を構成する他のサブユニットの構造遺伝子をクロ-ニングした。
ガドリニウム添加窒化アルミニウムを用いた新規紫外光発光デバイスの作製

希土類元素Gdを含むAlN薄膜を用いて、Gdから発生する紫外光を有効に利用した新しい紫外発光素子を開発するために、薄膜作製と得られた薄膜の特性評価を行った。コストのかからない薄膜作製法として、安価なSiウェハ上への高周波スパッタ法での作製を行い、各種作製条件と作製した薄膜の結晶品質、発光特性等との関連を調べた。その結果、室温で波長約315nmの紫外発光を安定に得られる薄膜作製条件を得ることができた。また発光機構解明のための光学実験や、比較のための超高真空分子線成長(MBE)法による薄膜作製も行った。1.薄膜成長:新規購入の小型RFスパッタ装置で、Si(111)基板上に、Arと窒素の1:1混合ガスとGd添加のA1ターゲット(Gd比率:0.5、5重量%)を用いた反応性スパッタにより、Gd添加AIN薄膜を作製した。RF出力:100200W、基板温度:室温300°Cの範囲で作製を行い、最大0.7μm/hrの製膜速度を得た。MBE法によるSi(111)基板上へのAIN膜成長においては、新たに赤外光基板加熱方式を採用し、新規購入のSi用パイロメータで基板温度を直接測定した。AlクヌーセンセルとRF励起窒素セルを用い、基板温度950°Cで0.35μm/hrの成長速度でAIN膜を得た。2.薄膜構造解析・光物性測定:Gd添加AlNスパッタ膜の結晶性をXRDで、表面形態をSEMと光顕で、組成をEPMAで、紫外発光をCLで調べた。2cm×2cmの基板全面上に鏡面薄膜が得られた。ただし、Gd5%のターゲットを用いた厚膜では全面に微小クラックが入った。300°Cで作製した膜は、Gd濃度に依存して波長約315nmのGd内殻遷移特有の室温紫外発光を示した。XRD測定でAINの回折ピークが見られず、膜は非晶質的であると考えられる。EPMAで得たGd濃度はターゲット中の濃度とほぼ等しかった。MBE法でのAIN膜は、Al/Nビーム比を最適化することで、ほぼ表面平坦な膜を得ることが出来た。XRDでAIN(0002)の回折ピークが得られ、Al極性の(0001)面単結晶膜であった。Gdクヌーセンセルの整備を終え、今後Gd添加を進めていく。3.技術調査:.2007年秋応物学会、ICSCRM2007、2008年春応物学会で関連技術を調査した。1.薄膜作製:スパッタ装置でArと窒素1:1混合ガス中でSi(111)基板上にAlN膜を作製した。Al金属、またはGdを0.5あるいは5.0重量%含んだAl金属をターゲットとした。出力は200Wで基板温度は300°Cとした。約500nm/hrで0.52時間の製膜を行った。MBE装置による薄膜作製はフラックスモニタの導入で高品質膜作製を目指すとともに、新たに分担者に加えたAlN高品質MBE膜作製に実績のある研究者のもとで集中した成長実験を行うため装置移設を行い、来年度の成長実験への準備を終えた。2.薄膜構造・光物性測定:X線回折測定でGdを添加しない膜からAlN(0002)ピークが観測されたが、長時間成長膜からはAlN(10-10)ピークも観測され、C軸配向しているが多結晶であると考えられる。Gd添加のAlN膜も同様だったが、Gd添加により回折ピーク強度が減少し結晶性が低下した。X線光電子分光測定で、いずれの膜も515%程度の酸素が混入していることがわかった。チャンバー内の残留酸素が取り込まれたと考えられる。加速電圧10kVのカソードルミネセンス測定で、一部の膜からGd3価イオンの内殻準位間遷移による波長約315nmの半値幅の狭い紫外発光ピークが得られた。Gd濃度が多いほど強度が強く、膜厚が薄いほど強い傾向があった。製膜後、窒素中で600、750、900°Cで熱アニールを行った。Si基板上の膜以外にMOCVD成長GaNテンプレート上の膜も比較した。Si上の膜がアニール効果が無かったのに対し、GaN上の膜は、アニール温度増加とともに23倍の発光強度増大が見られた。3.紫外光発光デバイス試作:今年度はデバイス試作までには至らず、次年度に行う。4.成果発表:秋季応用物理学会と電気関係学会関西支部連合大会で成果発表した。