hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
レベル2地震動を対象とした構造物-基礎系の性能設計に関する研究

本研究では,性能設計を中心とした土木構造物の耐震設計の枠組みの中に,地盤--構造物系の動的相互作用の影響を合理的に組み入れることを目的とした研究を行い,以下のような成果を得た.(1)杭基礎を持つ構造物に関して,SRモデルに供するスウェイ,ロッキングばねの算定を,Pushover解析により行った.また,極めて詳細な三次元弾塑性有限要素解析と二次元はり-地盤モデルによる解析から得られる相互作用ばねを比較し,SRモデルでの解析が許されるような場合には,簡易な二次元解析により相互作用ばねを設定することで,実用上十分な精度を持つことを示した.(2)道路橋橋脚を対象とした必要強度スペクトルを算定した.また,このスペクトルに基づいた非弾性挙動と動的相互作用を考慮した道路橋の耐震性能の評価手法について検討を行い,固有周期の比較的短い構造物においては,地盤--構造物系の動的相互作用が構造物の耐震性能に多大な影響を与えることを示した.さらに,必要強度スペクトルの算定に用いる入力地震動として,タイプの異なる数種類の波形を用いて検討を行い,地盤--構造物系の動的相互作用が構造物の非弾性挙動に及ぼす影響は,入力として用いる地震動の特性によって異なることを明らかとした.(3)基礎構造物の非弾性挙動と,上部構造物に生じる非弾性応答との関係を求め,上部構造の損傷が基礎構造物の降伏強度によって大きく影響を受けることを明らかとした.この影響は構造物の固有振動数が比較的単周期の場合に大きく,長周期領域に属する構造物に対してはほとんど影響を及ぼさないことを示した.さらに,ここで得られた知見に基づき,基礎構造物と上部構造物において,それぞれに生じる損傷のバランスを合理的に考慮した設計法の提案を行った.本研究では,性能設計を中心とした土木構造物の耐震設計の枠組みの中に,地盤--構造物系の動的相互作用の影響を合理的に組み入れることを目的とした研究を行い,以下のような成果を得た.(1)杭基礎を持つ構造物に関して,SRモデルに供するスウェイ,ロッキングばねの算定を,Pushover解析により行った.また,極めて詳細な三次元弾塑性有限要素解析と二次元はり-地盤モデルによる解析から得られる相互作用ばねを比較し,SRモデルでの解析が許されるような場合には,簡易な二次元解析により相互作用ばねを設定することで,実用上十分な精度を持つことを示した.(2)道路橋橋脚を対象とした必要強度スペクトルを算定した.また,このスペクトルに基づいた非弾性挙動と動的相互作用を考慮した道路橋の耐震性能の評価手法について検討を行い,固有周期の比較的短い構造物においては,地盤--構造物系の動的相互作用が構造物の耐震性能に多大な影響を与えることを示した.さらに,必要強度スペクトルの算定に用いる入力地震動として,タイプの異なる数種類の波形を用いて検討を行い,地盤--構造物系の動的相互作用が構造物の非弾性挙動に及ぼす影響は,入力として用いる地震動の特性によって異なることを明らかとした.(3)基礎構造物の非弾性挙動と,上部構造物に生じる非弾性応答との関係を求め,上部構造の損傷が基礎構造物の降伏強度によって大きく影響を受けることを明らかとした.この影響は構造物の固有振動数が比較的単周期の場合に大きく,長周期領域に属する構造物に対してはほとんど影響を及ぼさないことを示した.さらに,ここで得られた知見に基づき,基礎構造物と上部構造物において,それぞれに生じる損傷のバランスを合理的に考慮した設計法の提案を行った.土木構造物は,種々の構造物に対応すべく幾多の設計指針や規格が存在したり,あるいは,地盤-基礎-上部構造物といったような複雑な連成系から成っているものが多いために,その構造被害を機能障害の程度を含めて詳細に分析し,地盤,基礎,上部構造物それぞれが有すべき耐震性能を明確にすることは急務である.本研究では,土木構造物の入力として与えるレベル2地震をいかに設定すべきか,また,設定された外力レベルに対して地盤-基礎-構造物系の要求性能とその指標をいかに規定するかを明確にするとともに,特に被害形態が把握し難い地盤-基礎系に着目し,動的相互作用効果の観点から地盤の非弾性挙動が基礎構造物の耐震性能へどのように影響を及ぼすかを明らかにして,土木構造物の新たな耐震設計法の枠組みを提示することを目的としている.平成12年度の研究実績を以下に列挙する.(1)レベル2地震動設定のための歴史地震情報と活断層情報の整理(土岐・清野)(2)レベル2地震動設定のための地震動予測手法の提案(佐藤・清野)(3)基礎構造物に適した外力評価(土岐・佐藤)(4)上部構造物に対する性能設計の現状把握(家村・宇都宮)(5)地盤-基礎系の非弾性挙動把握のためのモデル化と数値実験(土岐・永田)(6)基礎構造物の地震時挙動の解明(森・清野)(7)上部構造物の要求性能と性能表示(家村・宇都宮)(8)基礎構造物の要求性能と性能表示(土岐・森・清野)(9)地盤-基礎-構造物全体系の要求性能と性能指標の設定(土岐・佐藤)

本研究では,土木構造物の入力として与えるレベル2地震をいかに設定すべきか,また,設定された外力レベルに対して地盤-基礎-構造物系の要求性能とその指標をいかに規定するかを明確にするとともに,特に被害形態が把握し難い地盤-基礎系に着目し,動的相互作用効果の観点から地盤の非弾性挙動が基礎構造物の耐震性能へどのように影響を及ぼすかを明らかにして,土木構造物の新たな耐震設計法の枠組みを提示することを目的として,以下のような研究を行った.(1)全体系の入力評価動的相互作用効果を取り入れた地盤-基礎-構造物系の入力評価を行なった.具体的には,近年の地震観測網の整備に伴って,国内外で観測された断層近傍の大振幅加速度記録を用いて,相互作用を考慮した必要強度スペクトルを求め,地震波の周波数特性や継続時間などの諸元が上部の必要強度に及ぼす影響を定量的に検討した.(2)全体系の動的相互作用効果の評価補助金交付期間中に開発した相互作用系の簡易モデル,詳細モデルを利用することにより,計算機内で全体系の応答を再現するとともに,パラメトリックな解析を行なうことにより,地盤-基礎系の動的相互作用効果が上部構造物に及ぼす影響を定量的に評価し,全体系への有効な入力動の設定法の評価を行った.(3)地盤-基礎-構造物全体系の性能設計案の提示全体系の耐震性能を表示し,系全体としての安全性能が総合的に確保されるような設計法を提示した.
光機能分子材料

本研究は、光過程を積極的に利用した機能分子材料の設計とその具体的展開への道を求めることを目的とした。そのために、1.光制御による高次化学システム、2.多重光情報変換機能分子系の設計と制御、3.オプトエレクトロニクスならびにフォトニクスの分子システムを中心課題に据えた研究グル-プを関連する先導的研究者27名より構成し、これらグル-プの有機的な研究協力体制のもと光機能分子デバイス化のための基本研究ならびにその具体的アプロ-チを計った。具体的には、次に挙げるような研究調査・打ち合わせ・総括を行った。1.先導的研究者27名の分担する課題を絞り込み、密度の高い研究討論より光機能分子材料実現へ向けての方法論を多角的に検討する機会として、平成元年8月22・23日に研究打ち合わせ会(京都)を開催し、今後推進すべき課題と問題点を明らかにした。2.1の研究打ち合わせ会を受けて、平成2年1月29日公開講演会(東京)を開催し、各設定目標に対する研究成果の報告とそれを有効に生かした光機能分子材料構築の具体的方策について全員で総合討論および各個的討論を行った。この講演会の内容については、雑誌「光化学」(光化学協会発行)に掲載(6月頃掲載予定)し、本研究活動を国内外の関連研究者に広く知らしめ、目的指向の強い本研究企画の継続的かつ有機的な研究推進を計った。3.本研究企画の発展性・緊急性に鑑み、継続的推進を計るため、本研究に基づいた重点領域研究申請に向けての企画・検討を全員あるいはグル-プで数回行い、平成3年度重点領域研究「分子フォトニクス」を申請した。以上、本総合研究によって、基本理念「光過程を積極的に利用した機能分子材料」の設計とその具体的展開に有効な研究計画が立案され、さらに今後の重点領域研究への進展をめざした各具体的研究目標についても準備期間として余りある成果が得られた。
射影空間上のベクトル束について

巾零リ-・環を基にした巾零幾何、巾零解析について研究を進めそれらに関する問題点を提起した。巾零解析の研究か多いに進み特に偏微分方程式系に対して、これまで予想さえされなかった新らしいタイプの解の存在定理が得られた。Monge-Ampere方程式を接解幾何の観点から定式化し、古典的な結果を幾何学的に分かりやすく整理すると同時に、分類の問題,求糖,大域解,解の得意点の分類を行った。射影空間P^Nに埋込まれる非特異多様体で超平面に含まれなく余次元の低いものについての研究を行った。その研究の結果興味ある予想が得られた。
神経保護作用を持つ生理活性脂質の新規メカニズムの解明: 脳血管障害治療への応用

環状ホスファチジン酸(cyclic phosphatidic acid, cPA)は海馬において、神経突起伸長を促進し、虚血による遅発性神経細胞死を抑制する。また、cPAは外傷性脳損傷に対し、損傷の修復を促す作用がある。しかしcPAの合成酵素、受容体を含めたcPAの作用機序は未だ明らかとなっていない。本研究は、脳におけるcPAの作用機序の解明を行うとともに、脳血管障害の新たなメカニズムを提唱することを目的としている。
古代ローマにおけるギリシア人彫刻工房の研究

前1世紀、ローマではギリシア彫刻の蒐集熱が高まっていた。この需要に答えるべくギリシア人彫刻工房がとった戦略を、アテナイ人とイタリア南部のギリシア人を例にとり、文献、碑文、3次元ディジタル計測によるデータ解析から解き明かした。そして前者が「アテナイ人」という国籍にブランド・イメージを賦与して作品価値を高める一方で、後者が原型の使い回しにより、コピーだけでなく新しい作品をも生み出したことを明らかにした。アテナイ人彫刻家およびイタリア半島の工房についての基本文献を収集した上で、アテナイ人彫刻家に関しては、まず最も有名なフェイディアスについて考察、美学会東部会で発表。それ以外の群小のアテナイ人彫刻家たちについては、古代文献、碑文のデータをまとめ、紀元前6世紀から紀元後3世紀に至るまでに確認される全アテナイ人彫刻家のリストを作成、それをもとに考察を行い、論文「越境するアテナイ人彫刻家」を執筆した(『西洋美術研究』13,2008年出版予定)。イタリアの工房については、ソンマ出土の2体の彫像について、シンポジウムで発表。パシテレス工房に関しては、東京大学生産技術研究所池内克史教授研究室の研究協力を得て、イタリア、ナポリ国立考古学博物館で前1世紀の《踊り子たち》と呼ばれる5体のブロンズ像、およびパシテレス工房に帰されるナポリ国立博物館所蔵の通称《オレステスとエレクトラ》について調査・3D計測した。データを処理して両者を比較した結果、《踊り子たち》の頭部や衣紋はことさらにヴァリエーション豊かであることを強調しているにもかかわらず、足の形といったような副次的部分においては似た形が繰り返され、特にうち1体の足は、《エレクトラ》の足の形と3次元的にぴったり一致することを発見した。この時代、彫刻家の工房が既存タイプの身体パーツの原型を所有し、それを利用して群像を制作したらしいことが確認された。1.アテナイ人彫刻家の活動状況については、論文「越境するアテナイ人彫刻家」を出版。碑文や文献を通して知られているアテナイ人彫刻家、全217人をまとめ、データを他の研究者たちのために供した。また、既存の研究では抜け落ちていた、アテナイ彫刻活動の実態を明らかにした。さらに、その成果を取り入れながら、昨年度口頭発表した内容に修正を加え、論文「フェイディアス作、《アテナ・パルテノス》(1)-賦与された機能と知覚される神性-」を執筆・出版し、古代アテナイにおいて地元の彫刻家の手で彫られたばかりの新しい神像がどのように認識されていたのか、その意味を問うた。2.南イタリアにおけるギリシア人彫刻工房については、平成19年度に3D計測したナポリ考古学博物館所蔵の《踊り子たち》と《オレステスとエレクトラ》の後世における修復箇所を確定するために、再調査および写真撮影。参考作品をバイアのカンピ・フレグレイ考古学博物館、ベルリン国立美術館で調査した。その成果を取り入れながら、研究協力者、東京大学大学院情報学環池内克史教授の研究室で、3D計測のデータを解析。2つの作品の中のいくつかの足について、その形状が3次元的に一致することを見出し、《踊り子たち》と通称される群像が、パウサニアスが記す紀元前1世紀の彫刻家ステファノスの作品《アッピアデス》と関係していることをつきとめた。このデータ解析の技術的な側面に関しては、筑波大学で開かれたシンポジウムで、美術史学的・考古学的考察に関しては東京大学での国際シンポジウムで、それぞれ口頭発表した。その後、昨年度口頭発表したソンマ・ヴェスヴィアーナ出土の2体の大理石像について、イタリア語の論文"Due statue marmoree da Somma Vesuviana : Dioniso e la Peplophoros"を執筆した(平成21年度出版予定)。ナポリ国立考古学博物館に所蔵されている、紀元前1世紀の5体のブロンズ像《踊り子たち》と、紀元前1世紀のオリジナルに由来する大理石製2人像《オレステスとエレクトラ》について、平成19年度に3次元ディジタル計測、平成20年度に肉眼と通常の写真撮影による追加の作品調査をおこなったが、今年度はその解析法のさらなる改良の試みと、得られたデータから美術史上意義のある議論の構築を目指した。上記2つの群像はどれも違う顔、違うポーズの、まったく別の人物像なのだが、3次元ディジタル計測によって得られたデータを比較すると、いくつかの足の形状がぴったりと一致した。これは、ブロンズ像・大理石像をつくる際に使用された足の原型がおなじものに由来すること、つまりヘレニズム末期からローマ帝政期という時代にギリシア彫刻の需要が急速に高まったことに対応して、ギリシア人の彫刻工房が彫像の副次的な部分の原型を使い回し、生産の効率化を図っていたことを示した。この成果は、3次元ディジタル計測による形状比較という技術が、制作工房の同定に決定的なデータを与えうるという展望を開くものであった。この成果に、平成19年度におこなった古代アテナイ人彫刻工房に関する研究もあわせ、『ギリシア人彫刻工房の研究』を執筆した。これらの成果の一部については、筑波大学で開かれたシンポジウムで口頭発表した(招待講演)。

さらに2010年5月21日には、ナポリ大学で開かれるヘルクラネウム学会で口頭発表する予定である(招待発表)。その他、南イタリアのソンマ・ヴェスヴィアーナ遺跡で新たに出土した彫刻に関しては、2003年に出土した《ディオニュソス》と《ペプロフォロス》を、イタリア語論文として出版(共著)。2007年度に出土した《シレノス》と《ディオニュソスの小ヘルマ》を東京大学での国際シンポジウムで発表した。
シダ植物のrbcL遺伝子の塩基配列情報を一次キーにした生物学的種の認識

シダ植物は形態形質が少ないため、従来1種だと考えられてきたものの中に実際には複数の隠蔽種が含まれていることがある。本研究では、まず、rbcL遺伝子の塩基配列情報のような分子情報を用いることにより、効率良く隠蔽種を見出し、種分化の研究をするにあたって適切だと考えられる最小単位を設定する。さらに、そのようにして見出した2倍体有性生殖種のごく近縁な種を用いて、生殖的隔離や生態的地位の分化等が起こる機構を調べることを目的とした。本年度はシマオオタニワタリについて、rbcL遺伝子の解析、酵素多型の解析、人工交配実験を行ない得られた成果について米国のウィスコンシン州で行なわれたBotany2002(アメリカ植物学会)、及びオランダのライデンで行なわれたa3-day symposium in Leiden, The Netherlands(Plant species-level systematics)において口頭発表を行なった。本研究から、rbcL遺伝子は隠蔽種の探索において、効率の良い一次キーであり、シダ植物における種多様性を明らかにしていく上で、有効な情報を堤供しえることが示唆された。さらに、本研究では、近縁な組み合わせにおいては、雑種形成における非対称性がみられたり、雑種の形成数が低下したりすることが示された。遺伝距離は分岐してからの年代を反映していると考えられることから、シマオオタニワタリ類においては種分化の過程で雑種の形成率が急速に低下することが示唆される。このように、rbcL遺伝子の塩基配列を一次キーとして見出された隠蔽種を対象とすることにより、種分化の過程において、どのように生殖的隔離が進化するのかについて議論することも可能であることを示唆した。
衛星観測と放射伝達モデルによる全球植生の光合成活性指標の時空間分布特性の理解

最終年度(平成30年度)は、(1)アラスカサイトと高山サイトでの観測の継続と太陽光励起クロロフィル蛍光(SIF)の日変化、季節変化データの取得、(2)LiDARデータを利用した森林の林分データの作成とモデルへの導入、(3)クロロフィル蛍光の個葉レベルモデルと森林群落レベルのモデルの統合と結果の解析、の3点で研究を実施した。(1)アラスカサイトでの観測では、平成30年度7月には観測サイトを訪問しセンサのキャリブレーションを実施した。その結果をもとに、2018年7月から11月までの日中5分インターバルのSIFの観測結果をえた。夏季のSIFの日変動結果からは、樹冠レベル、林床レベルの両者とも太陽南中時近傍に最小となるお椀型の日変化が見られた。このSIF観測の結果とフラックスタワーで観測されている生態系純生産量(NEP)との比(NEP/SIF)は、SIFの日変化とは逆に南中時近傍に最大値となる変化となった。岐阜県高山市の落葉広葉樹の観測サイト(高山サイト)でも観測を継続しSIFの日変化及び季節変化の結果を得ることができた。(2)高山サイトでは、地上LiDARによる葉群分布観測が行われており、そのデータを入手した。このデータから葉群密度分布の鉛直プロファイルを導出した。このLiDARの鉛直プロファイルと毎木調査のデータから構築したシミュレーション用の林分データをあわせて、仮想林分の葉群密度分布データを構築した。このデータは(3)のシミュレーションで使用した。(3) SIFの個葉モデルと群落モデルを統合した。統合モデルで高山サイトのSIF計算を実行し、現場データとの比較を行った。開発モデルは夏季のSIFの日変化や季節変化をうまく捉えることができていたが、春先や秋には計算値は過大推定の傾向があった。感度分析を実施してその要因を調査したところ、個葉反射率や透過率を季節的に一定値としたことが原因であることが明らかとなった。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。クロロフィル蛍光を計算する個葉レベルの汎用モデルであるSCOPEモデルの感度解析でモデルの挙動を明らかにし、各植生タイプの入力パラメータレンジを決定して個葉レベルのクロロフィル蛍光モデルの特性を評価した。また、現場レベルでクロロフィル蛍光を評価するために、小型分光器Ocean Optics製のHR4000と光スイッチ(LEONI)、ノートパソコンを結合しOctave(オクターブ)のスクリプトで制御する新しい分光計測システムを構築しアラスカのクロトウヒ疎林に設置した。また、国内においても設置に向けた試験観測を実施した。また、樹冠レベルのクロロフィル蛍光を計算するために必要となる樹木構造のモデルを検証するために、国内複数サイト(北海道大学・苫小牧研究林、富士北麓フラックスリサーチサイト)のLiDARデータを取得し、樹木構造モデルの検証を行った。また、各観測サイトの生物季節・分光観測ネットワーク(Phenological Eye Network)やフラックスデータからクロロフィル蛍光と光合成関係が入射光合成有効放射量や気温の変化によりどのように変化するかについて調べ、気温応じた光-クロロフィル蛍光関係を高山サイトや水田サイトのデータの解析から明らかにした。さらに、これらの解析と並行して放射モデルによる樹冠レベルのクロロフィル蛍光計算を思考した。この解析は、米国のハーバードフォレストやアマゾンの熱帯林で行い季節変化の再現性を確認するとともに植生指数NDVIなどの衛星指標も同時にモデルで計算し比較した。平成28年度は以下の理由による研究が概ね順調に進展していると判断している。まず、個葉レベルの光合成活性とクロロフィル蛍光モデルについては、代表的なモデルSCOPEを入手しそのソースコードを確認しながら光合成と蛍光強度の関係を明らかにし、モデルの固定パラメータの妥当性などの議論が進んだ。平成29年度は平成28年度の知見を元にモデルを改良し放射伝達モデルの個葉モジュールとして入力する予定である。放射モデルの入力データとなる樹木構造モデルの検証では、検証データとなる航空機LiDARデータを国内の複数サイトで入手しデータの整備を行った。当初の予定では、オリジナルの点群データを用いて解析を進める予定であったが、入手したLiDARデータセットには既にラスタ画像化された樹高マップが存在していたため、作業の効率化のためにオリジナルの点群データではなく、樹高マップを利用した。結果として短時間で樹木の自動抽出を行うことができ、衛星LiDARデータや樹木モデルの検証に利用することが可能になった。クロロフィル蛍光を計算する放射伝達モデルの開発では、国外の研究者との共同研究によって、アマゾン熱帯林や米国のハーバードフォレストの解析を施行することができた。結果の詳細な妥当性の検討は次年度以降の課題であるが、概ね現実的な計算ができるまでにモデルの改善が進んでいる。平成29年度は、全球植生の光合成活性指標の時空間分布特性の理解という最終目的達成のため、クロロフィル蛍光の連続観測の実施およびモデルの改善を進めた。クロロフィル蛍光の連続観測では、平成28年度に開発したシステムを、岐阜大学が管理する高山試験地(落葉広葉樹林)とアラスカ州フェアバンクス郊外でアラスカ大学が管理するポーカーフラット試験地(常緑針葉樹林)に設置して、連続観測を開始した。両サイトとも春先から夏にかけては、設置したセンサの再調整やキャリブレーション、計測インターバルの微調整を行い、秋まで植物成長時期の連続観測を実施することができた。その一方で、観測データはノイズがかなり高いレベルで混入しており、露光時間の調整方法など平成30年度への観測に向けた方策を検討した。

地球観測衛星のクロロフィル蛍光データとの比較のために、放射伝達モデルの改善を進めた。平成29年度は、放射伝達モデルの入力のための林分データの整備を進めた。また林分データの検証データとして利用する航空機LiDARデータの整備と解析を平成28年度に引き続き実施し、落葉針葉樹の植林サイト(山梨県富士吉田市)と落葉広葉樹の天然林サイト(北海道苫小牧市)で単木抽出や樹高の抽出手法の改善を行った。岐阜県高山試験地のサイトでは、放射モデルによる樹冠クロロフィル蛍光放射の計算実験を2006年の1年間実施し、Phenology Eye Network (PEN)の分光放射データとの初期比較を実施した。また、アマゾンの熱帯常緑林サイトで放射モデルと衛星データの比較を試行し、クロロフィル蛍光データの季節変化の要因分析を進めた。平成29年度は以下の理由により研究が概ね順調に進展していると判断している。本年度は本科研費プロジェクトの中間年度として、モデルによる試行実験や現地観測データの収集をさらに進めることができた。高山試験地やアラスカのポーカーフラット試験地におけるクロロフィル蛍光のデータは1年分のデータを収集することができた。得られたデータを解析したところ、クロロフィル蛍光を有意な精度で定量化するためには、さらにノイズレベルを低減させる必要があることが明らかとなった。しかし、これは昨年の実績報告書にも記載の通り、当初から想定済みの事象であり、最終年度の観測ではよりシステムの改善を実施して高精度なデータ取得を進める予定である。平成29年度は、本科研費プロジェクトに関連していくつかの成果が公表された。まず、林分データの開発手法については、平成28年度より統計手法を用いた森林景観の作成手法の論文を執筆してきたが、その成果が論文として公表された。また、ドイツの研究者チームと共同で、アマゾンの熱帯林における衛星クロロフィル蛍光データの季節変動とその要因解析を進め、この解析の中で、開発中の放射伝達モデルによる計算結果を提示した。この成果はRemote Sensing of Environment誌受理された。最終年度(平成30年度)は、(1)アラスカサイトと高山サイトでの観測の継続と太陽光励起クロロフィル蛍光(SIF)の日変化、季節変化データの取得、(2)LiDARデータを利用した森林の林分データの作成とモデルへの導入、(3)クロロフィル蛍光の個葉レベルモデルと森林群落レベルのモデルの統合と結果の解析、の3点で研究を実施した。(1)アラスカサイトでの観測では、平成30年度7月には観測サイトを訪問しセンサのキャリブレーションを実施した。その結果をもとに、2018年7月から11月までの日中5分インターバルのSIFの観測結果をえた。夏季のSIFの日変動結果からは、樹冠レベル、林床レベルの両者とも太陽南中時近傍に最小となるお椀型の日変化が見られた。
重み多項式、不変式、ジーゲルモジュラ形式の研究

複素数体上の種数1の重み多項式環を考える。この環から8次と24次の整数係数の元を適当にとる。すると任意の自己双対重偶符号の種数1の重み多項式は、選ばれた二つの元の有理整数係数多項式としてユニークに表現される。同様の問題を種数2の場合について考える(以下、"種数2"は省略)。重み多項式達が複素数体上生成する環は、次数8、24、24、32、40の斉次多項式によって生成される。生成元として自己双対重偶符号の重み多項式たちをとった場合、これら5つの元の有理整数係数多項式表現では得られない自己双対重偶符号の重み多項式があることが分かっている(Choie教授との共同研究。ここでは関係ないが、さらに詳しく係数に表れる有理数はどのような素数が分母にくるかまで決定できる)。では、重み多項式とは限らず、次数8、24、24、32、40の有理整数係数の斉次多項式(これらは複素数体上の重み多項式環からとる)をとって、すべての自己双対重偶符号の重み多項式がこれらの有理整数係数多項式として表現ができるか。これに対して否定的な結果を与えた。つまり、次数が8、24、24、32、40の重み多項式環の有理整数係数の元をどのようにとっても、すべての自己双対重偶符号の重み多項式が選ばれた5つの元の有理整数係数多項式として表現できるようにすることは不可能である。これはChoie教授との結果の一部分の拡張である。これらの研究は、重み多項式の持つ性質を明らかにすることを一つの目的とする。C.Poor氏とD.Yuen氏との共同研究が進行中である。種数5のジーゲルモジュラ形式に対応する、ある有限群の不変式環の次元公式を求めたが、これから不変式環の次数4のベクトル空間の次元は0であることがわかる。一方、Duke-Imamogluの結果により、対応するジーゲルモジュラ形式のベクトル空間の次元は1である。これより、テータ写像が全射ではないことがわかった。これらを含む共同研究の結果を2005年8月に京都大学数理解析研究所で開かれた研究集会「組合せデザインとその周辺における数理的基礎およびそれらの応用」において発表した。共同研究の結果は、プレプリントとして専門家の間でサーキュレイトしている状況である。Y.Choie氏(浦項工科大学、韓国)との共同研究にも取り組んでいる。2005年8月には同氏を訪れた(旅費はChoie氏の研究費による)。その中の一つの問題は、ヒルベルトモジュラ形式と重み多項式環の関係についである。以前に同氏と得た結果では、種数1、2のジーゲルモジュラ形式を応用して、符号の重み多項式環を体とは限らない環上で考え、結果を得ることができた。同じ問題をヒルベルトモジュラ形式の場合において考えているのであるが、現在までのところ成功していない。関連する論文の結果を利用しようと試みているのであるが、我々の立場から関連論文の結果をまだ十分に理解し切れていない部分があるためである。本研究の進行させるにあたり必要な数学的な知見の協力を得るために、三浦敬(宇部高専)、軍司圭一(東京大学)、中本和典(山梨大)、小池健二(山梨大)、岡崎武生(大阪大)、坂内真三(首都大学東京)の各氏を高知へ招聘し(ただし、軍司氏のみ軍司氏自身の科研費)、活発な議論を行った。
社会福祉系大学生を対象とした初年次教育プログラム開発に関する予備的研究

平成19年度に調査した「初年次教育プログラムに関するカリキュラム調査」(全国84大学を対象)の結果、大学毎の教育内容や目的の差異が明らかになった。また、学生実態調査を全国8大学の学生に、入学時点(45月)と12月の二度(同じ対象者)実施し、両調査結果を分析した。この結果、学生の社会福祉学習に対する意欲には一年間では大きな変化はなかったが、中には意欲が低下したと推測される傾向も見られた。平成20年度は初年次教育プログラムを実施している大学のカリキュラムと、当該大学の初年次学生の意識との相関から、その教育効果を考察した。1、学生意識調査私立大学20校の協力を得たが、初期の目的で比較検討が可能な大学のみを分析した。その結果、福祉や大学の学問に関しての意識の向上は見られなかった。2、社会福祉系4年制大学における初年次教育に関する実態調査日本社会福祉教育学校連盟加盟校の4年制大学129校を調査対象とし、90校からの回答を得た。調査項目は、【基本属性に関する項目】【初年次教育の概要に関する調査項目】【初年次教育等の内容に関する調査項目】とした。この結果、初年次教育への取組みが一部の大学や特定の科目に偏っていることが明らかとなり、各科目の目的や初年次教育に対する認識およびその実施について、各学校(回答者)間に大きな差異が存在する現状が示唆された。3、社会福祉系大学ヒアリング調査による教員の学生認知に関する研究調査候補校25校とし、対象校については訪問してヒアリング調査を行った。この結果からは、教育の導入が欠かせないものと認識している教員が増加傾向にあるにもかかわらず、それに対応する教授力並びに大学のシステム及び学生像の整合性が未だとれていない現状が確認された。今後は、個別大学等でのカリキュラムと学生の意識変化の相関関係を調査するという段階の研究になる。平成19年度は、予備調査(サンプリング調査)として「社会福祉系大学の導入教育プログラムと学生の実態調査」を実施した。入学における導入教育プログラム(初年次教育プログラム)のカリキュラムの実施状況とその内容について把握すること、学生の実熊調査については、入学時と入学後8ケ月経過時点での意識や学習意欲の変化を把握することを目的として実施した。以下概要と結果を記述する。1.初年次教育プログラムに関するカリキュラム調査全国84大学を対象に郵送調査を実施。その結果、大学ごとに教育の内容や目的ばらつきがあり教育効果の評価すら行われていないことが明らかになった。2.学生実態調査(生活体験および学習活動と学生生活に関するアンケート調査)入学時点(45月)における入学動機、入学前の学習方法、入学後の単習計画、社会福祉の学習に対する意欲等に関する調査を、全国8大学、約1,000名を対象に実施。12月には、ほぼ同じ対象者に対し、入学動機や入学前の状態に関する項目を除いた項目についての意識調査を実施し、両調査結果の変化を分析した。結果として、社会福祉学習に対する意欲には大きな変化は見られず、中には意欲が低下したと推測される傾向を示す大学もみられた。このことから、専門教育前の導入教育が極めてなおざりに行われ、そのことが学生の学習意欲を低下させていると推測される。このことに鑑み、2年目では同大学に対しカリキュラム調査と意識調査をセットで行うことによって、どの初年次教育プログラムが効果的で、その要因を明らかにすることに重点を置いて研究を進める必要がある。これを通じて、大学という新しい環境の中で、改めて学習意欲を持ちかけている学生の意欲を肯定し奨励することで、専門的学習への導入を図る方法と内容を開発することは昨年の調査結果からみても極めて重要な課題である。
大地環境変動に対する植物の生存・成長突破力の分子的統合解析

馬建鋒(岡山大学)「植物環境突破力」領域紹介;馬建鋒(岡山大学)「劣悪化する土壌環境に適応するための植物の知恵」;木下俊則(名古屋大学)「環境変動に対する気孔開閉制御の分子機構」;内藤哲(北海道大学)「栄養応答における新規転写後制御機構の解明」;芦苅基行(名古屋大学)「深水条件下における節間伸長の分子機構」梅田正明(奈良先端科学技術大学院大学)根の成長を支える細胞増殖の相転換機構の解明;佐竹暁子(九州大学)植物システム制御の数理モデリング2.日本農芸化学学会の「化学と生物」に成果に関連した解説を10回連載した。またこれを2012年に出版した「Rice」の特集号,2015年に出版した[Plant & Cell Physiology」の特集号とともに一冊の本としてまとめ、植物関連分野の研究者に配布した。27年度が最終年度であるため、記入しない。領域会議を全国各地で6回開催し、班員間の情報交換を図った。若手の会を5回開催して、毎回様々な企画を行い、また若手の海外渡航のサポートも行い、若手研究者の育成に力を入れた。ニュースレターは5回刊行した。一般市民を対象とした講演会、小学生や高校生の体験授業などのアウトリーチ活動も活発に行った。ストレス評価センターで組み換え植物用の隔離温室やレーザーマイクロダイセクションの利用を通じて班員のサポートを行った。日本語と英語のホームページで随時情報を更新し、広く社会に発信した。モデリングの共同研究を促進するために、講習会やマッチングンなどの措置を取った。採択の通知を受けて、2010年7月23-24日に、東京大学農学部において総括班会議及び研究計画報告を開催した。計画班員による今年度の研究計画の発表を行い、本領域の今年度の取り組む活動などを議論した。8月1日に新学術領域研究『大地環境変動に対する植物の生存・成長突破力の分子的統合解析』ホームページ(http://bsw3.naist.jp/JFM/index.html)を開設した。また2011年2月9日に英語のホームページ(http://bsw3.naist.jp/JFM/English_top.html)も開設した。若手研究者の交流を促進するために、2010年11月4-6日に、倉敷市において第1回若手の会を開催した。同時に3名の講師をお招きして、モデリング講習会を開催した。70名以上の参加者を得た。また同じ会場で計画班員による総括班会議を開催し、本領域の活動などを議論した。国際活動として、2011年3月27-29日に、第3回日中植物栄養ワークショップを倉敷で開催した。参加者は60名であった。中国以外に、韓国やスペインからの研究者も参加された。発表数は40で、内容はフィールドから遺伝子レベルまで多彩であった。広報活動として、2011年3月にニュースレター第一号を発行した。そのほかに、国際窒素会議、ラボジョイント会議などを開催した。共同研究を促進するために、ストレス評価センターを立ち上げた。遺伝子組み換え育成装置が完成し、異なる温度や光強度条件下で植物栽培のテストが完了した。また各種イオン分析用のICP-MSを導入し、稼動した。1. 2011年6月1315日、倉敷アイビースクエアにおいて第2回班会議を開催した。計画班員および公募班員70名以上が参加した。2. 2011年6月11日、「田植え体験教室」を開催した。4. 2011年10月22日に「小学生稲刈り教室」を開催した。6.第34回日本分子生物学会年会で「環境突破力」がジンクピリチオン大賞を受賞した。7. 2012年3月57日、名古屋大学・野依学術交流センターにて第3回班会議を開催した。これまでの研究成果について10の計画班と24の公募班が発表し、活発な討論が行われた。8. 2012年3月16日18日に京都産業大学で開催された第53回日本植物生理学会年会において、当領域研究共催のシンポジウム「環境変動に対する植物の生存・成長突破力」を行った。9.ストレス評価センターで班員の遺伝子組み換え植物の育成、レーザーマイクロダイセクションによる組織別発現の実験を行った。1.平成25年6月に仙台で第4回領域会議を開催した。計画研究班員や公募研究の研究代表者から、これまでの成果や2年後の領域研究終了までを見据えた研究計画、モデリングに関する共同研究の計画など、活発な議論が交わされた。また特別企画「モデリング研究とのマッチング」を開催した。さらに平成26年3月に、第5回領域会議を京都で開催し、計画班員と公募班員による今年度の研究成果が発表され、多くの共同研究の成果が披露された。2.平成25年5月、6月及び8月にアウトリーチ活動として社会人や高校生を対象にした講演会を名古屋で行った。3.平成25年11月に第4回若手の会を蔵王で開催し、108名の参加者による発表と活発な議論が行われた。また特別企画として「3世代で語り合う私の研究」を企画し、好評を得た。4.若手研究者育成のため、計6名の若手研究者の海外渡航を支援した。

6.平成26年3月に富山大学で開催された植物生理学会年大会においてシンポジウム「環境変動に対する植物の生存成長戦略:統合研究の新展開」を開催し、活発な議論が交わされた。7.平成25年6月にニュースレター第4号を刊行した。ストレス評価センターで班員による組換え温室とレーザーマイクロダイセクションの利用のサポートを行った。またいくつかのラボジョイントミーティングを開催し、情報交換や若手の交流を図った。2014年にニュースレターVol.4を刊行した。各班員の成果の紹介以外に、インパクトの高い雑誌に発表された論文の幾つかをハイライトした。2014年11月5日7日にレイクフォレストリゾート(京都府相楽郡)において第5回若手の会が開催された。「若者の質問に答えてください!」という特別企画が開催された。2015年3月11日12日に第5回領域会議を東京で開催した。班員による26年度の研究成果を発表し、活発な議論をした。2015年3月13日に東京で新学術領域シンポジウム『植物環境突破力ー新たなる研究の発展に向けてー』を開催した。海外で活躍している日本人研究者5名を招いて今後の植物科学の発展について活発に議論した。アウトリーチ活動として、2014年10月24日に一般市民の方々に名古屋市鶴舞中央図書館にて、「植物科学で食糧増産に挑む」という講演をした。また2014年8月3日4日に名古屋大学・生物機能開発利用研究センターにて、高校生、一般社会人を対象とした公開実験講座2014「バイオサイエンス・バイオテクノロジーを体験する」を開催した。国際誌Plant and Cell Physiologyに特集号「Strategies for Plant Survival and Growth」を刊行した。その他、世界各国で開催される国際学会に出席するため若手6名の渡航支援を行った。ラボジョイントミーティングを随時各地で開催した。またストレス評価センターでの利用を支援した。馬建鋒(岡山大学)「植物環境突破力」領域紹介;馬建鋒(岡山大学)「劣悪化する土壌環境に適応するための植物の知恵」;木下俊則(名古屋大学)「環境変動に対する気孔開閉制御の分子機構」;内藤哲(北海道大学)「栄養応答における新規転写後制御機構の解明」;芦苅基行(名古屋大学)「深水条件下における節間伸長の分子機構」梅田正明(奈良先端科学技術大学院大学)根の成長を支える細胞増殖の相転換機構の解明;佐竹暁子(九州大学)植物システム制御の数理モデリング2.日本農芸化学学会の「化学と生物」に成果に関連した解説を10回連載した。またこれを2012年に出版した「Rice」の特集号,2015年に出版した[Plant & Cell Physiology」の特集号とともに一冊の本としてまとめ、植物関連分野の研究者に配布した。1.ストレス評価センターで班員による組換え温室とレザーマイクロダイセクションの利用のサポートを行った。2.第30回日本植物細胞分子生物学会大会シンポジウム「植物のストレス耐性の基礎研究から応用への展開」(平成24年8月、奈良)、日本植物学会第76回大会シンポジウム「ゲノム倍加を伴う植物細胞の成長鍵因子と応用展開」(平成24年9月、姫路)、第54回日本植物生理学会年会シンポジウム「環境と植物ー温度・RNA・成長」(平成24年3月、岡山)、第16回国際植物膜生物学ワークショップ(平成25年3月、倉敷)を主催、また共催を行った。
Drug Delivery Systemを利用した癌転移の化学療法に関する研究

1.微粒子活性炭:微粒子活性炭はリンパ指向性が極めて高く、リンパ節転移に有用性の高いDDSである事が判明した。これをリンパ節に直接注入すると、局所のみならずこれと交通のあるリンパ節が遠位に至るまで速やかに黒染され、活性炭が選択的にリンパ系にのみ分布した。活性炭に細胞毒性の強い薬剤を吸着して、リンパ節内注入を行うことにより外科的には郭清困難なリンパ節転移へ薬剤を集めることが可能なことが示された。薬剤としてこれまではマイトマイシンCなどの抗癌剤を用いたが、本年度は更にペプレオマイシンやエタノールなどを吸着した剤型を開発した。マウスp388及び家系VX2癌リンパ節転移モデルなどを用いてその結果、副作用などについて検討しその有効性が証明された。臨床例では切除不能食道癌に、ペプレオマイシン吸着活性炭を内視鏡的に投与し抗腫瘍効果が認められた。2.モノクローナル抗体結合制癌剤:大腸癌に特異性の高いモノクローナル抗体A-7を開発し、これに抗癌剤(NCS)を化学的に結合させた複合体A7-NCSを作成した。これを大腸癌肝・肺転移など53例に投与し、腫瘍へのA7-NCSの高い集積性が組織化学的に示された。また一部では肝転移巣の縮小も認められ、軽徴な副作用などから本療法が今後臨床的にも有望な治療法であるを明らかにすることができた。また、本年はA7に結合する抗癌剤としてマイトマイシン(MMC)アドリアマイシン(ADM)をデキストランを架橋物質としてA7モルに30-40モル結合することの成功した。これらの複合体について、in vitroではSW-1116cellをターゲットとして抗腫瘍効果を検討したところ、いずれも優れた抗腫瘍性を示した。
バイオイメージングを利用した伝統的健康法による呼吸機能改善効果の分析

高齢化に伴い呼吸器疾患は増加しており、特に肺線維症については根本的な治療法がない。肺線維症の緩和を目指し、入手が容易で伝統的に創傷治癒効果があるとされてきたニワトリ卵殻膜に注目した。卵殻膜は、組織弾力性に寄与するIII型コラーゲンなどの細胞外マトリクスを誘導することや、卵殻膜の長期摂取が呼吸機能を改善することを明らかにしてきた。卵殻膜が細胞外マトリクスの恒常性を改善する機能を利用した、呼吸機能改善を目指す。さらに二光子励起顕微鏡を利用したバイオイメージングにより、生体への卵殻膜摂取効果をダイナミックに分析し、運動療法や呼吸法と組み合わせることで高齢社会における新規の健康戦略を開発する。
中枢神経原発悪性リンパ腫に対するゲノム情報を基盤とした新たな診断学、治療学の展開

中枢神経悪性リンパ腫(PCNSL)腫瘍組織からRNA/DNAを抽出し、GeneChip, SNPアレイ、miRNA解析を行った。特にPCNSL34症例のGeneChip解析(遺伝子発現解析)から患者の予後と相関する遺伝子21種類を統計学的方法を用いて選択し、それらの遺伝子の発現レベルから患者の予後予測式を考案した。さらに、これらの中から3種類の遺伝子産物に対する抗体を用いた免疫組織学的解析と年齢、KPSを用いた簡便法で予後が良く予測できることが判明した。SNPアレイ、miRNA解析については各29例、30例の解析が終了し、統計解析中である。今後、mRNA,SNPアレイ,miRNA解析から統合的に遺伝子解析を進め、腫瘍の生物学的な特徴をパスウエイ解析を含めて検討の上、標的分子を絞り込み、創薬に向けた研究を進める予定である。この方法の開発により、予後不良症例群を選択して、より積極的な治療を行うことが可能となり、PCNSL患者の予後の改善が期待できると考えられる。中枢神経系原発悪性リンパ腫(PCNSL)は中枢神経系に原発する節外性非ポジキン型リンパ腫で、多くはB細胞リンパ腫である。High dose Methotrexate (HD-MTX)の化学療法はPCNSLに広く用いられるレジメンである。しかしながら、本治療法の問題点として、(1)生存率の向上が見られたが、5年生存率は約30%と、全身性非ポジキン病と比べ、治療成績は不良である。(2)副作用として晩発性の神経毒性がある。(3)MTXに感受性を示さない腫瘍が20%以上はある。(4)多くは再発し治療抵抗性となり、新たな治療スケジュールの開発が待たれている。今回の研究では、HD-MTX療法を施行したPCNSL腫瘍組織のゲノム解析を行うことにより(1)HD-MTXに感受性を示し、予後良好な腫瘍に高発現する遺伝子群を同定。(2)治療の標的となりうる遺伝子を選択し、分子標的薬剤、抗体、siRNAなどの創薬に向けた研究を展開する。(3)PCNSLの幹細胞を樹立し、MTXに対する耐性株を樹立し、薬剤耐性の分子機構について検討する。耐性克服による治療法の確立に向けた研究を展開する。などを目的とする。中枢神経系原発悪性リンパ腫(PCNSL)は中枢神経系に原発する節外性非ホジキン型リンパ腫で、多くはB細胞リンパ腫である。High dose Methotrexate(HD-MTX)の化学療法はPCNSLに広く用いられるレジメンである。しかしながら、本治療法の問題点として、1)生存率の向上が見られたが、5年生存率は約30%と、全身性非ホジキン病と比べ、治療成績は不良である。2)副作用として晩発性の神経毒性がある。3)MTXに感受性を示さない腫瘍が20%以上はある。4)多くは再発し治療抵抗性となり、新たな治療スケジュールの開発が待たれている今回の研究では、HD-MTX療法を施行したPCNSL腫瘍組織のゲノム解析を行うことにより、1) HD-MTXに感受性を示し、予後良好な腫瘍に高発現する遺伝子群を同定。2)治療の標的となりうる遺伝子を選択し、分子標的薬剤、抗体、ペプチドワクチン、siRNAなどの創薬に向けた研究を展開する。3) PCNSLの幹細胞を樹立し、MTXに対する耐性株を樹立し、薬剤耐性の分子機構について検討する。などを目的とする。対象症例について臨床サンプルと情報の収集を行っている。すなわち、治療法、治療効果、副作用、転帰について詳細な検討を行っている。また、組織から幹細胞の培養樹立を行っている。Laser capture microdissectionを用いて組織から腫瘍細胞を取り出し、腫瘍細胞からRNA,DNAを抽出し、GeneChip,CGHアレイ解析を行っている。また、蛋白はプロテオーム解析を行っている。さらに、糖鎖の解析を進めている。以上の解析を順次進めている。

3)MTXに感受性を示さない腫瘍が20%以上はある。4)多くは再発し治療抵抗性となり、新たな治療スケジュールの開発が待たれている今回の研究では、HD-MTX療法を施行したPCNSL腫瘍組織のゲノム解析を行うことにより、1)HD-MTXに感受性を示し、予後良好な腫瘍に高発現する遺伝子群を同定。2)治療の標的となりうる遺伝子を選択し、分子標的薬剤、抗体、ペプチドワクチン、siRNAなどの創薬に向けた研究を展開する。3)PCNSLの幹細胞を樹立し、MTXに対する耐性株を樹立し、薬剤耐性の分子機構について検討する。耐性克服による治療法の確立に向けた研究を展開する。などを目的とする。対象症例について臨床サンプルと情報の収集を行っている。すなわち、治療法、治療効果、副作用、転帰について詳細な検討を行っている。また、組織から幹細胞の培養樹立を行っている。Laser capture microdissectionを用いて組織から腫瘍細胞を取り出し、腫瘍細胞からRNA,DNAを抽出し、GeneChip, CGHアレイ解析を行っている。さらに、糖鎖の解析を進めている。以上の解析を順次進めている。中枢神経系原発悪性リンパ腫(PCNSL)は中枢神経系に原発する節外性非ホジキン型リンパ腫で、多くはB細胞リンパ腫である。High dose Methotrexate(HD-MTX)の化学療法はPCNSLに広く用いられるレジメンである。しかしながら、本治療法の問題点として、1)5年生存率は約30%と、全身性非ホジキン病と比べ、治療成績は不良である。2)副作用として晩発性の神経毒性がある。3)多くは再発し治療抵抗性となり、新たな治療スケジュールの開発が待たれている今回の研究では、HD-MTX療法を施行したPCNSL腫瘍組織のゲノム解析を行うことにより、1)HD-MTXに感受性を示し、予後と相関する遺伝子群を同定。2)予後不良な症例群を選択するためのバイオマーカーを検討する。3)治療の標的となりうる遺伝子を選択し、分子標的薬剤、抗体、siRNAなどの創薬に向けた研究を展開する。などを目的とした。PCNSL50症例の症例の年齢性別、KPSスコア、画像所見、髄液所見、治療法、治療効果、副作用、転帰について詳細な検討を行い、それらの凍結腫瘍組織からのDNA,RNAを用いて、Affymetrixb GeneChip U133を用いた遺伝子発現解析、GeneChip miRNA2.0 Arrayを用いたmicroRNA解析、GeneChip Human Mapping 250K Nsparrayを用いたSNPアレイ解析を行った。遺伝子発現解析から予後と相関する21個の遺伝子セットが選択された。それらの21個の遺伝子の発現値を用いた予後予測式を考案した。さらに実用的な観点からパラフィンブロックを利用し、それらの遺伝子の中である遺伝子に対する抗体を用いた免疫組織染色が陽性の場合に化学療法に対する感受性が低下することがわかった。中枢神経系原発悪性リンパ腫(PCNSL)腫瘍細胞からRNA,DNAを抽出し、GeneChip, SNPアレイ、miRNA解析を行った。
微生物起源の新規プロテアーゼ「マシキノシン」に関する研究

申請者らは合成基質(Suc-Ala-Ala-Ala-NphNo_2)を用い微生物培養液に新規なプロテアーゼを探索した結果、Streptomyces griseoloalbusと同定した放線菌に該基質を分解する酵素を発見した。培養上清よりプロテアーゼの精製を試み、硫安沈殿後、各種クロマト操作により酵素を得ることに成功した(比活性の上昇93倍、収率10.3%)。精製酵素を用い酵素の諸性質を明らかにし、分子量26,000、等電点6.4、作用最適pH9.0、安定pH811、作用最適温度45°C、温度安定性40°Cまで、等の性質を持つ。阻害剤感受性について調べ、本酵素がDFPあるいはPMSFによって阻害を受けるセリンプロテアーゼグループに属する酵素であるが、既知の微生物セリンプロテアーゼ特異的阻害剤SSIあるいはMAPI、エラスタチナ-ル、TLCK、TPCK、アンチパインによってまったく阻害されないというユニークな特徴を持った新規酵素であることを明らかにし、本酵素を生産菌の発見場所に因み「マシキノシン」と命名した。ついで、酸化インシュリンB鎖および還元アルキル化リゾチームを用いて、マシキノシンの基質特異性を詳細に調べた結果、本酵素がアラニンおよびバリン残基のカルボキシル基側ペプチド結合を特異的に水解するユニークな新規酵素であると結論した。申請者らがStreptomyces griseoloalbus SN-22株培養上清に発見した新規プロテアーゼ(マシキノリシン)の基質特異性を初めとする基礎研究および応用研究を進め、以下のような成果を得た。1.基質特異性の解明:マシキノリシンの酸化インスリンB鎖および還元アルキルイヒリゾチームの切断点近傍のアミノ酸配列をモデルに,P_5-P'_3から成るオクタペプチド12種を新規に化学合成した。合成ペプチドは逆相分配HPLCで精製し,その構造はアミノ酸組成分析ならびに配列分析により確認した。これらペプチドに対するマシキノリシンの作用を詳細に検討した結果,切断点はモデルとした酸化インスリンB鎖および還元アルキル化リゾチームに対応していた。また、その水解速度は、P_1にVal残基をもつものが、Alaのものに比べて高いことが分かった。このことから,マシキノリシンがVal残基に特異性が高いユニークなプロテアーゼであると結論できた。平成8年度において,さらにこれらの結果にもとずき、ペプチドのモデルビルディングを計画している。2.その他:プロテアーゼとしての位置付け、および応用研究に関しては、予備検討の段階に止っている。平成8年度にて、重点的に進める計画である。反応系に各種プロテアーゼ阻害剤(SSI,EDTA,PCMB等)を添加し、豚膵臓エラスターゼの基質であるSuc-Ala-Ala-Ala-pNAを用いて新規酵素のスクリーニングを行った。その結果、熊本周辺の土壌より採取した約2,800株より、熊本県上益城郡矢部町の通潤橋公園内より目的に叶うSN-22株を分離することに成功した。菌学的な諸性質を検討し、SN-22株をStreptomyces griseoloalbusと同定した。酵素の精製は培養上清約1リッターから各種カラムクロマトグラフィーにて行い、電気泳動的に均一なサンプル(酵素名をマシキノシンと命名)を得た。本酵素の最適反応条件はpH9.0、45°Cで、pH8.011.0と40°Cまでの範囲に安定であった。分子量はSDS-PAGE及びゲルろ過共に26,000と推定され、等電点は6.4、また、糖鎖の存在は認められなかった。本酵素の活性はDFPやPMSFにより阻害されたが、Elastatinal、EDTA、ο-phenanthroline、SSIには影響を受けなかった。本酵素は酸化インスリンB鎖のVal^<12>-Glu^<13>の間を速やかに水解し、わずかにGly^<23>-Phe^<24>の間にも作用した。

また、還元アルキル化リゾチームのAla^<10>-Ala^<11>、Val^<29>-Cys^<30>、Ala^<32>-Lys^<33>、Ala^<42>-Thr^<43>、Ala^<90>-Ser^<91>、Val^<109>-Ala^<110>間のペプチド結合を水解した。次に、酸化インスリンB鎖1ヶ所及還元アルキル化リゾチーム6ヶ所の切断点近傍(P_5P_<3'>)の合成オクタペプチドに作用させたところ、P_1位にアラニンを含有するペプチド、すなわちリゾチームの6から13番目までのペプチド、28から35番目までのペプチド、38から45番目までのペプチド、86から93番目までのペプチドとインスリンの8から15番目までのペプチドに比べ、P_2位にバリンを含有するリゾチームの2535番目までのペプチド、105から112番目までのペプチドが速やかに分解を受け、マシキノシンはバリン残基のカルボキシル末端ペプチド結合を特異的に水解することが明らかとなった。また、これらの基質の他に、カゼインやエラスチンにも作用することから、マシキノシンはバリン残基に特異的なエンド型プロテアーゼであると結論した。