hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
多量体蛋白質の接触面二次構造による分類とデータベース公開

生命現象に関する研究では、多量体タンパク質の立体構造データの利用は非常に有効である。本研究では、蛋白質複合体の接触面のアミノ酸が属する構造を3種類にわけて、2つの接触面の間で接触している構造ペアの調査を行った。また、接触面全体の構造ペアの割合を6桁の数値として表現することで、複合体の分類を行うことができた。さらに、これらの分類情報を、WEBサイトOLIGAMIにて閲覧できるように開発を行った。これにより、蛋白質全体の構造の特徴と接触面の特徴の両面から検索を行えるようになった。構造データはProtein Data Bank(PDB)に蓄積されており、特定のタンパク質においても複数の構造データが存在するケースが多くある。本研究室では、タンパク質立体構造分類データベース(SCOPe)と多量体情報を組み合わせることにより、多量体情報を同一タンパク質ごとに一度に閲覧できるWEBサイトOLIGAMIを構築し公開している。平成27年度は、新たに多量体接触面の二次構造の割合による分類とデータベースへの追加およびWEBインターフェースの開発、膜タンパク質情報のデータベースへの追加およびWEBインターフェースの開発、立体構造分類データベースCATH情報の追加とWEBインターフェースの開発を行った。これにより、多量体接触面の二次構造割合のタイプから多量体を閲覧すること、水溶性タンパク質または膜タンパク質だけをSCOPeおよびCATHの立体構造分類の階層に沿って閲覧することが可能となった。また多量体接触面における分子間βシート形成について解析を行い、多量体座標データ51898エントリーのうち31.5%に相当する16371エントリーが分子間βシートを形成していることが明らかとなり、タンパク質間相互作用において、β構造の重要であることが再確認された。今後はこれらの情報もデータベースに反映していく。平成27年度には、1多量体のタンパク質接触面の分類、2膜タンパク質データベースの取り込み、3WEBサーバーの更新、4詳細検索ページの開発、以上、4つの内容を計画していた。しかし、平成28年度前半に計画していた、5接触面の二次構造タイプからの閲覧ページ開発と公開、について優先的に作業を進める必要性が発生し、平成27年度は、1、2、3、5の作業および計画には無かった立体構造分類データベースCATH情報の追加および閲覧ページ開発を行った。平成27年度に予定していた4については平成28年度前半に行うものとする。また2に関しては、構造分類の階層情報もOLIGAMIデータベースに登録する予定であったが、膜タンパク質のPDB IDのみの登録とした。本研究室では、タンパク質立体構造分類データベース(SCOPe、CATH)および膜蛋白質データベース(OPM)に多量体情報を組み合わせることにより、多量体情報を同一タンパク質ごとに一度に閲覧できるWEBサイトOLIGAMIを構築し公開している。当該年度は、詳細検索ページの開発および立体構造描画ページの改良を行い、公開した。これにより、昨年度、データベースに追加登録した蛋白質間接触面の二次構造割合情報を用いて、「蛋白質全体としてはβシート型の蛋白質で、かつ接触面の二次構造はαへリックスが中心となっている2量体」といった検索が可能となった。検索結果をテキストベースで出力することも出来るようにし、得られたリストを他のプログラムで利用し易くした。また、蛋白質間で接触している二次構造のペアについての調査を行った。αへリックス、βシート、その他の3種類の二次構造が接触する6種類の二次構造接触タイプを定義し、PDBに登録されている全多量体に含まれる141410の接触面ごとに二次構造接触タイプの割合を算出した。その結果、接触面を444種類に分類し、さらに接触面の大きさ(残基数)によりグループ分けを行うことができた。今後、接触モチーフの抽出を行うための基礎となるデータを得ることができた。平成27年度および28年度には、以下6項目を計画していた。1多量体のタンパク質接触面の分類、2膜タンパク質データベースの取り込み、3WEBサーバーの更新、4詳細検索ページの開発、5接触面の二次構造タイプからの閲覧ページ開発と公開、6接触面二次構造タイプと多量体形成との関係性について、である。15に関しては、おおむね終了することができ、その成果をOLIGAMIデータベースに反映することができた。6に関しては、解析を完了し、平成29年度4月からデータベースへの登録およびOLIGAMIへの反映を行う予定であったが、基本的なデータを得るところまでしか進んでおらず、さらなる調査が必要である。研究の遅れの原因としては、研究代表者が、育児休暇の取得には至っていないが、育児により研究時間を減らしたためである。本研究室では、タンパク質立体構造分類データベース(SCOPe、CATH)と多量体情報を組み合わせることによって、多量体情報を同一タンパク質ごとに一度に閲覧できるWEBサイトOLIGAMIを構築し公開している。さらに接触面のタイプごとに閲覧が可能となる機能を追加することを目的として研究を進めた。当該年度までの成果として、次の2種類の情報を全多量体について解析を行った。

一つは、サブユニット間接触面に含まれる二次構造の割合による接触面の分類情報である。αへリックス、βシート、その他の3種類の含まれる割合により7種類に分類し、接触している2つのサブユニットの接触面の組み合わせ情報として、28パターンに分類を行った。二つ目に、サブユニット間で接触している二次構造の接触パターンの簡易表記法を提案した。αへリックス、βシート、その他の3種類の二次構造が接触する6種類の二次構造接触ペアを定義し、接触面を6種類の接触ペアの割合により6桁の数字として表した。当該年度は、PDBに登録されている全多量体の接触面の解析を行いOLIGAMIにて閲覧することができるようにデータベースに情報を登録し、改良を行った。これにより、サブユニット間の二次構造の接触割合パターンが類似している多量体ごとに構造を閲覧できるようになった。また詳細検索ページを新しい相互作用面二次構造情報に対応できるように改良を行い、検索結果を見やすくするために出力形式の修正も行った。これにより、「蛋白質全体としてβシート型の蛋白質で、かつ接触面では分子間βシートが形成されている2量体」といった検索が可能となった。生命現象に関する研究では、多量体タンパク質の立体構造データの利用は非常に有効である。本研究では、蛋白質複合体の接触面のアミノ酸が属する構造を3種類にわけて、2つの接触面の間で接触している構造ペアの調査を行った。また、接触面全体の構造ペアの割合を6桁の数値として表現することで、複合体の分類を行うことができた。さらに、これらの分類情報を、WEBサイトOLIGAMIにて閲覧できるように開発を行った。これにより、蛋白質全体の構造の特徴と接触面の特徴の両面から検索を行えるようになった。詳細検索ページの開発を行い、一度、夏休み中に公開できるよう作業を進める。また9月以降に分子間接触におけるモチーフについて解析し、平成29年度に解析内容をOLIGAMIデータベースに追加できるように進めていく。平成28年度に予定していた蛋白質接触モチーフの抽出作業を8月中に完了し、9月以降に、平成29年度に予定していた蛋白質接触モチーフ情報のOLIGAMIへの追加作業を行う。当初はすべて研究代表者が行うことを予定していたが、数名の学生に作業を依頼することで、遅れを取り戻せるよう努力する。蛋白質構造科学当初、サーバーとハードディスクを購入する予定だったが、サーバーが想定より若干高額であった。そのためハードディスクの購入を取りやめたことにより、差額が生じた。予定していた研究時間を確保できず、論文の執筆に遅れが生じ、平成28年度に使用予定だった英文添削費用が浮いてしまったため。特になし8月中に論文を執筆し、英文添削を使用する。
金属冠を酸化処理してセラミックス冠に変化させる研究

歯科領域において,セラミックス系材料は,審美性,生体親和性等に優れた材料として一定の評価を受けているが,金属ほどの強度,耐久性を示すには至っていないのが現状である.一般にセラミックスは溶融金属に濡れないため,両者の複合化はかなり困難であった.しかし最近では,合金融液を高温で酸化することにより,セラミックス/金属複合体を製造する金属酸化法(Directed Metal Oxidation法,ランクサイド法)が,一般工業界では部分的に実用化され始めている。そこで本研究においては,この金属酸化法を応用し,原材料として平均粒径1μmと8μmのアルミナ粉末と,平均粒径25μmのアルミニウム粉末を混合し,セラミックス/金属複合体の作製を試みた.日本タングステン(株)の協力を得て,高周波誘導ホットプレス装置を使用し,大気雰囲気中でアルミニウムの融点に近い660°Cで250kgの加圧焼結を行なったところ,良好で繊密な複合体試料を作製することに成功した.この試料の歯科臨床応用への可能性を検討するため,幾つかの機械的性質の測定を行い,従来の歯科用セラミックス材料である市販のCAD/CAM用セラミックスブロックと,セラミング処理を施したキャスタブルセラミックス材料との比較を行った.アルミナ/アルミニウム複合体試料は,3点曲げ試験では従来の歯科用セラミックス材料よりも高い曲げ強度を示した.逆に試料表面のヌープ硬さは,アルミナ/アルミニウム複合体試料は,従来の歯科用セラミックス材料よりも小さな値を示し,天然歯に近い生体親和性に優れた材料ということができる.このように本研究におい,金属酸化法で得られたセラミックス/金属複合体材料の歯科材料への応用の可能性が示唆された.本研究のテーマであるランクサイド法はDirectMetal Oxidationと呼ばれ、直接合金溶融液を酸化する方法である。この方法を歯科領域に適用する目的で、本年度は、使用する合金の金属の種類とその成分組成の違いを決定し同時に二種の作成方法を採用することとした。その方法として、現在は、以下の可能性を探っているところである。第一に、Al2O3/Al/MgO,及びAl2O3/Al/C,とし、その合金融液をO_2雰囲気中で1200度程度に加熱する方法により試料を作成する。第二に同組成合金をアルゴン添加酸素雰囲気中で圧縮加熱することにより試料を作成する。現在、以上の二種の合金組成と二種の手法により試料の作成を試みているところである。今後、試料が完成した後は、それぞれについての物理的強度試験を行っていく予定である。また、これらの合金組成に加え補強剤となるウィスカーとして、繊維や粒状粉体を添加した合金を作成し、その物性についても検討していくこととしている。なお、試料作成にあたっては、佐賀大学理工学部渡助教授および日本タングステン株式会社永野光芳氏のご協力を頂いている。本研究のテーマであるランクサイド法はDirect Metal Oxidationと呼ばれ、直接,合金溶融液を酸化する方法である。この方法を歯科領域に適用する目的で、昨年度は、使用する合金の金属の種類とその成分組成の違いを決定し,同時に二種の作成方法を採用した。本年度は、以下の二種の試料を作成し,曲げ試験などの物理的強度の測定をおこなった。組成については、Al_2O_3/Al/MgO,及びAl_2O_3/Al/Cとし、その混合粉末をCO_2.+CO雰囲気中で630°C650°Cに加熱する方法により試料を作成した。カーボン粉末中に包埋し250kg重の圧をかけ圧縮加熱することにより試料を作成した。この試料について,機械的強度を測定した。更なる強度向上のため,現在は,添加剤の種類及びその方法について検討中である。また、これらの合金組成に加え補強材となるウィスカーとして,繊維や粒状粉体を添加する方法についても検討していくこととしている。なお、試料作成にあたっては、佐賀大学理工学部渡教授および日本タングステン株式会社永野光芳氏,森康英氏のご協力を頂いている。そこで本研究においては,この金属酸化法を応用し,原材料として平均粒径1μmと8μmのアルミナ粉末と,平均粒径25μmのアルミニウム粉末を混合し,セラミックス/金属複合体の作製を試みた.日本タングステン(株)の協力を得て,高周波誘導ホットプレス装置を使用し,大気雰囲気中でアルミニウムの融点に近い660°Cで250kgの加圧焼結を行なったところ,良好で繊密な複合体試料を作製することに成功した.この試料の歯科臨床応用への可能性を検討するため,幾つかの機械的性質の測定を行い,従来の歯科用セラミックス材料である市販のCAD/CAM用セラミックスブロックと,セラミング処理を施したキャスタブルセラミックス材料との比較を行った.アルミナ/アルミニウム複合体試料は,3点曲げ試験では従来の歯科用セラミックス材料よりも高い曲げ強度を示した.逆に試料表面のヌープ硬さは,アルミナ/アルミニウム複合体試料は,従来の歯科用セラミックス材料よりも小さな値を示し,天然歯に近い生体親和性に優れた材料ということができる.
デザインペプチドライブラリー構築による細菌付着阻止分子探索と感染性心内膜炎予防

抗生物質全盛の現代においても、感染症は依然として人類の脅威である。薬物耐性菌克服のための新たな方法論として、微生物を殺すのではなく、それらの定着を阻止することで感染を防御するという報告者らの独創的発想は実用化されると極めて有用となる。コンビナトリアルライブラリー技術は、有用物質の探索のための優れた先端テクノロジーとして期待されているが、方法論的に未完の部分が多い。本研究では、感染性心内膜炎の発症に関与する口腔細菌と生体組織との間の分子認識をモデル実験系として、この種のライブラリーを用いた細菌定着抑止物質の探索法とその効率を確保するための種々の用件を同定し、本方法論の実用化への道筋をつけた。口腔に常在するビリダンス連鎖球菌は、細菌性心内膜炎の起因菌としても重要視されている。本研究では口腔レンサ球菌とフィブロネクチンとの結合をモデル系として、病原微生物の特定物質への特異的付着を阻害することを作用機序とする感染症の発症の抑制を目的とした受動ワクチン的な低分子化合物を同定するための方法論的基礎の確立を目的としている。ペプチドライブラリー構築の基本概念のひとつである混合分配法に則り、One Peptide on One Bead(OPOB)ライブラリーの構築に着手した。この方法論において、単純にペプチド鎖を長くすると配列組合せ数が増大し、その結果アッセイが物理的に不可能となる。そこで対象物質についての構造情報と文献的情報を活用することなどによって、ビルディングブロックの絞込みを行うとともに、配列の特定ポジションを既知アミノ酸で固定することによって、ライブラリーの構築に必要なビーズの数量の絞込みを図った。部分的にライブラリーを試作して、結合アッセイに供しての試行的アッセイを繰り返し、ライブラリーの設計の至適化を目指した。その結果、総合的なスクリーニングアッセイに使用すべき1次OPOBライブラリーの設計の完成が達成できた。ライブラリーの構築・化学合成と平行して、スクリーニング・バイオアッセイの高感度化、ハイスループット化に取り組んだ。すなわち、少量の試薬でも確実なヒットの判定が可能となることを目指して、ライブラリーペプチド側もしくは結合物質側の各種蛍光試薬による直接標識あるいはビオチン標識などを試行し、アッセイの高感度化、バックグラウンドの低減、判定の高速化(省ステップ化)を行った。以上の結果、初年度の目標であった、ライブラリーデザイン最適化と、スクリーニングバイオアッセイの至適条件の設定が概ね達成できた。細菌性心内膜炎をはじめ、種々の全身性感染症の起因菌としても注目される、口腔レンサ球菌の生体物質に対する付着をモデル系として、病原微生物の特定物質への特異的付着を阻害することを作用機序とする、感染症予防のための、化学合成が可能なリード化合物を同定するための方法論的基礎の確立が本研究の目的である。初年度の、標的化合物探索のための合成ライブラリー設計の戦略確立を目指した研究成果に基づき、ヘキサペプチドのN末端を選択された10種のアミノ酸(Gly,Ala,Met,Lys,Arg,Glu,Asp,His,Ile,Leu)に固定した10種類のOne Peptide on One Beadライブラリーを構築した。本ライブラリーを用いて、我々が樹立したレンサ球菌の付着を阻害する抗フィプロネクチン・モノクローナル抗体の結合モチーフのスクリーニングを開始したところ、偽陽性反応の制御が課題として示された。抗体分子内の、補体やFc受容体など抗原物質以外の分子との相互認識に関わる部位の存在がその要因と考えられたので、もう1つの付着モデル系として計画に含まれていたphosphorylcholine(PC)の認識配列の探索を先行的に実施することにした。そこでPCの結合を検出するためのプローブとして、biotinyl PCの合成を行い、合成された分子が抗PCモノクローナル抗体に結合すると同時にStreptavidinにも結合できるというbifunctionalityを有するかどうかを検定した。良好なbifunctionalityを発揮するためには、biotin領域とPC領域の間に十分な距離が確保される必要があり、そのために用いるリンカーをデザインし、炭素原子をつなぐ脂肪酸型リンカーよりもポリプロリン型ペプチドリンカー(プロリンロッドという、釣り竿の様な機能を持たせた分子をデザインし合成した)を用いてflexibilityを抑制すると効果的であることが明らかにされた。細菌性心内膜炎ほか種々の全身性感染症の起因菌としても注目される、口腔レンサ球菌の宿主に対する付着をモデル系として、病原微生物の特定物質への特異的付着を阻害することを作用機序とする、感染症予防のための、化学合成が可能なリード化合物を同定するための方法論的基礎の確立が本研究の目的である。

Phosphorylcholine(PC)を介した細菌結合モチーフを探索するための方法論の至適化を目指して、平成19年度の研究には用いなかった、残りの9種のアミノ酸でN末端を固定した9種類のOne Peptide on One Beadライブラリーを合成し、ポリプロリン型ペプチドリンカーによるビオチン標識PCの反応によるスクリーニング実験を行った。PCの実験対照として、同じリンカーによるビオチン標識phosphorylacetylethanolamineを合成して使用した。PC特異的結合モチーフを探索するためには、1M程度の高い塩濃度の条件で行う必要があること、N末端をGlyとAlaに固定した2種のライブラリーからスクリーニングを開始することが効率的であること等が示された。本研究により系統立てたスクリーニング法により3種のPC認識候補ペプチドが選択された。PCに対する分子認識を基盤とした感染症予防法の開発を目的とした戦略の一環として、PCの分子模倣による粘膜ワクチン技術の基盤確立に着手した。マウスに経鼻的にPC抗原を投与する際、樹状細胞を標的としたFlt3分子をコードする新規DNAプラスミドアジュバントを用いることで、マウスの血中に加えて粘膜分泌液中にPC特異的抗体を誘導することに成功した。この課程で、本新規DNAアジュバントがCD8,CDllc陽性樹状細胞の増殖分化を粘膜関連リンパ組織に誘導することが、高効率な抗体産生に結びついていることが示唆された。これらはPCの分子認識を介する細菌感染症の予防法開発にとって重要な知見である。
細胞移植療法におけるHLAテトラマーを用いた抗原特異的T細胞の解析とその応用

HLA-A*0201,-A*0206,-A*1101抗原とこれらが提示するヒトサイトメガロウイルス(HCMV)及びEBウイルス(EBV)の細胞傷害性T細胞(CTL)エピトープペプチドを用いてテトラマーを作製し、これを用いてHCMV及びEBV特異的CD8T細胞を、フローサイトメトリーを用いて検出した。さらにこれらの特異的CD8T細胞上のCD28,CD45RAの発現を調べてその分化度を解析したところ、健康正常人では、EBV特異的CD8T細胞はCD28^+CD45RA^-のmemory T細胞が、HCMV特異的T細胞はCD28^-CD45RA^-のmemory/effector T細胞及びCD28^-CD45RA^+のeffector T細胞がほとんどを占めている事が明らかになった。これらのウイルス特異的CD8T細胞のほとんどは、ケモカインレセプターCCR5を発現しており、またCCR5のリガンドとなるケモカインによってCCR5^+CD8T細胞が遊走される事から、これらのケモカインがTh1の免疫反応に関与していると考えられた。さらにテトラマー陽性細胞をsortingし、エピトープペプチド刺激して培養することにより、その数を増大する事が可能となった。HCMV特異的CD8T細胞を使った骨髄移植後の細胞移入療法、さらにB細胞リンホーマや上咽頭ガンなど治療のためのEBV特異的CD8T細胞移入療法が、この方法を用いる事により可能である事が示唆された。今後培養条件をさらに検討する事により、臨床応用可能な抗原特異的CD8T細胞の培養法の確立を目指す。
潜在き裂および欠陥を有する非均質材料の破壊に関する研究

本研究では筆者等が提案したエネルギ解放率をE積分によって計算する数値解析法を用いた数値解析を中心にE積分法の優位な点などの証明も加えながら,実験も行い,潜在き裂や空隙などの材料欠陥が存在する材料の破壊について特に破壊き裂進展の立場から考察を加えていった.本研究で得られた結果を以下に簡単にまとめる.1.岩石の示す異方性挙動が潜在き裂,空隙,鉱物粒の配向に起因することに着目して,変形に対する異方性が破壊き裂の進展に及ぼす影響について検討した.その結果,変形性の大きい方向に進みやすく,その方向に折れ曲がって進展すること等を数値解析的に捉えることができた.2.き裂の干渉問題に関して,引張を受ける材料中にある片側き裂近傍に,それに平行な他のき裂が存在する場合を想定したモデルに対してその進展挙動を検討した.結果としては干渉き裂の位置の違いによって,各き裂先端の進展特性が大きく異なり,主き裂先端の進展を助長ないし抑制する位置関係,主き裂が進展せず,干渉き裂に飛び移り進展する位置関係を見出した.3.空隙の干渉問題について,き製から等距離の1つの空隙が円周方向に分布するモデルを考え,その空隙の位置関係によりき裂発生の起こり易さとそのき裂の進展方向を検討した.結果的には,空隙がき裂から等距離にあっても,き裂進展が助長される位置関係と抑制される位置関係が存在することが明らかになった.またこれらの傾向は空隙と主き裂の距離によって異なることもわかった.その他E積分とJ積分の積分経路独立性についての理論的背景を詳しく議論し,それを数値解析的に証明した.また介在物の界面き裂についてもその進展挙動を数値的に検討した.以上の結果は非均質材料内の破壊き裂の進展に対して今後,有用な資料となるものと考えられる.本研究では筆者等が提案したエネルギ解放率をE積分によって計算する数値解析法を用いた数値解析を中心にE積分法の優位な点などの証明も加えながら,実験も行い,潜在き裂や空隙などの材料欠陥が存在する材料の破壊について特に破壊き裂進展の立場から考察を加えていった.本研究で得られた結果を以下に簡単にまとめる.1.岩石の示す異方性挙動が潜在き裂,空隙,鉱物粒の配向に起因することに着目して,変形に対する異方性が破壊き裂の進展に及ぼす影響について検討した.その結果,変形性の大きい方向に進みやすく,その方向に折れ曲がって進展すること等を数値解析的に捉えることができた.2.き裂の干渉問題に関して,引張を受ける材料中にある片側き裂近傍に,それに平行な他のき裂が存在する場合を想定したモデルに対してその進展挙動を検討した.結果としては干渉き裂の位置の違いによって,各き裂先端の進展特性が大きく異なり,主き裂先端の進展を助長ないし抑制する位置関係,主き裂が進展せず,干渉き裂に飛び移り進展する位置関係を見出した.3.空隙の干渉問題について,き製から等距離の1つの空隙が円周方向に分布するモデルを考え,その空隙の位置関係によりき裂発生の起こり易さとそのき裂の進展方向を検討した.結果的には,空隙がき裂から等距離にあっても,き裂進展が助長される位置関係と抑制される位置関係が存在することが明らかになった.またこれらの傾向は空隙と主き裂の距離によって異なることもわかった.その他E積分とJ積分の積分経路独立性についての理論的背景を詳しく議論し,それを数値解析的に証明した.また介在物の界面き裂についてもその進展挙動を数値的に検討した.以上の結果は非均質材料内の破壊き裂の進展に対して今後,有用な資料となるものと考えられる.最初に花崗岩などに見られるような潜在き裂の分布が異方性を示すような材料を対象にしてそのき裂の進展挙動を数値解析により検討した.そしてき裂の干渉問題における最も基本的な問題として主き裂近傍に1本の干渉き裂が存在する場合を実験的および数値解析的に考察した.その結果次のような有用な知見を得た.1.異方性材料の解析において,載荷状態が開口型であるようなモデルは,従来の摂動解析解と一致した.これにより解析解のない開口型とせん断型の混合荷重を受けるようなモデルに拡張して検討した.その結果,異方性軸方向の違いによるき裂の進展方向の違いやき裂進展の助長効果や抑制効果が明らかになった.2.き裂の干渉問題を扱った基礎的研究においては数値解析により得られた,き裂折れ曲がり時におけるエネルギ解放率に対しての最大エネルギ解放率最大のクライテリオンを適用することにより得られるき裂進展時の荷重は実験結果をよく説明していた.この研究により得られた成果を列挙すると(1)き裂折れ曲がり挙動について,折れ曲がり角度は実験結果と数値解析では若干異なる場合があったが,干渉き裂に誘導されるように(干渉き裂の方向に)折れ曲がって進む挙動は明確に一致していた.(2)主き裂が進展しないで,干渉き裂から破壊き裂が現れるような現象,いわゆる飛び移り現象が数値解析において実験結果においても確認された.

(3)実験においては視覚的に十分観察できるようにゆっくり,爪の先のようなき裂先端形状をもって進む挙動やき裂が進むことにより,それまで以上に大きな荷重がいるような現象をとらえることができた.以上の成果により,これまで解析例のない多数のき裂の干渉問題等の解析が可能となるだけでなく,岩石内の複雑なき裂の進展経路の説明が可能になり,き裂進展におけるさらに複雑な挙動の解明が期待される.本研究では筆者等が提案したエネルギ解放率をE積分によって計算する数値解析法を用いた数値解析法を中心にE積分法の優位な点などの証明も加えながら,実験も行い,潜在き裂や空隙などの材料欠陥が存在する材料の破壊について特に破壊き裂進展の立場から考察を加えていった.本研究で得られた結果を以下に簡単にまとめる.1.岩石の示す異方性挙動が潜在き裂,空隙,鉱物粒の配向に起因することを着目して,変形に対する異方性が破壊き裂の進展に及ぼす影響について検討した.その結果,変形性の大きい方向に進みやすく,その方向に折れ曲がって進展すること等を数値解析的に捉えることができた.2.き裂の干渉問題に関して,引張を受ける材料中にある片側き裂近傍に,それに平行な他のき裂が存在する場合を想定したモデルに対してその進展挙動を検討した.結果としては干渉き裂の位置の違いによって,各き裂先端の進展特性が大きく異なり,主き裂先端の進展を助長ないし抑制する位置関係,主き裂が進展せず,干渉き裂に飛び移り進展する位置関係を見出した。3.空隙の干渉問題について,き裂から等距離の1つの空隙が円周方向に分布するモデルを考え,その空隙の位置関係によりき裂発生の起こり易さとそのき裂の進展方向を検討した.結果的には,空隙がき裂から等距離にあっても,き裂進展が助長される位置関係と抑制される位置関係が存在することが明らかになった.またこれらの傾向は空隙と主き裂の距離によって異なることもわかった.その他E積分とJ積分経路独立性についての理論的背景を詳しく議論し,それを数値解析的に証明した.また介在物の界面き裂についてもその進展挙動を数値的に検討した.以上の結果は非均質材料内の破壊き裂の進展に対して今後,有用な資料となるものと考えられる.
エネルギー回収リニアック(ERL)を用いた次世代放射光源のビーム力学の研究

次世代の放射光源として有望なエネルギー回収リニアックにおいて、高輝度電子銃で発生する超低エミッタンスビームの品質を損なわずにビームを加速・輸送するために重要である空間電荷効果、ビーム不安定性等について研究し、それらをもとに試験加速器「コンパクトERL」の設計研究を行った。エネルギー回収リニアック(ERL)を用いた超高輝度放射光源を実現するためには、電子銃で発生する超低エミッタンスの電子ビームの品質を損なわずにビームを加速し放射光を利用する周回部に導くことが極めて重要である。本研究チマムでは、そのためのビーム力学上の課題について、理論およびシミュレーションを用いた研究を平成19年度に行った。主として、(1)超伝導空洞の高次モードの励起によるビーム不安定性の予測とその対策について、(2)真空ダクトの持つ抵抗によって発生するビーム不安定性の研究、(3)ビームにたよる残留ガスのイオン化によってビームパイプ内に発生するイオンが補獲される現象に関する研究、(4)バンチを圧縮する際に問題となるコヒーレント放射光(CSR)の影響に関する研究、に関して取り組み、成果を得た。また、大型ERL光源を建設するための試験を行う加速器(コンパクトERL)のラティス、ビーム力学上の諸問題について研究を行い、その成果を「コンパクトERLの設計研究」(KEK Report2007-7)にまとめた。これらの成果により、ERL放射光源を建設するために有用な知見が既に得られて始めており、平成20年度にはこれらの研究をきらに発展させる予定である。エネルギー回収リニアック(ERL)を用いた次世代放射光源を実現するためには、高輝度電子銃で発生する超低エミッタンスの電子ビームの品質を損なわずにビームを加速し、放射光を利用する周回部に導くことが極めて重要である。本研究チームでは、そのためのビーム力学上の課題について、平成19年度に行った研究を発展させた。平成20年度の研究成果として特に次の項目が挙げられる:(1)試験加速器「コンパクトERL」においてビーム周回時のエミッタンスを特に重視した運転モードとバンチ長を100フェムト秒程度まで圧縮する場合に分けてそれぞれビーム光学系の最適設計を行い、その際に重要となるビーム物理過程を明らかにしたこと。(2)横方向の抵抗壁ウェーク関数として通常用いられている式は長時間後には良い近似ではない事を明らかにし、より正確な解析的な式を求めた。これを元に、長い時間後の抵抗壁ウェークに由来するビーム不安定性(RW-BBU)の予測を行ったこと。(3)遺伝的アルゴリズムを用いたERL入射器の最適化設計を行い、極小エミッタンスのビームを生成できる条件を求めた。さらに、RF振幅や位相、空洞位置等に誤差があった場合の許容度を求め、ERL入射器を建設する上で重要となる事柄を明らかにしたこと。これらの成果により、ERL放射光源を建設するために有用なビーム力学上の豊富な知見が得られた。
世界最速ミオシン導入による植物成長促進システムの開発

植物の細胞内では原形質流動と呼ばれる活発な細胞内輸送がみられる。原形質流動は細胞内をミオシンXIが動くことによる流体力学的効果によって生じ,細胞内における栄養物,代謝物の拡散促進を担っていると考えられている。本研究は,細胞内のミオシン速度を変えることによって原形質流動速度を変える試みを行った。世界最速ミオシンである車軸藻ミオシンをシロイヌナズナに機能できる形で遺伝子導入したところ,原形質流動速度は増加し,植物体の大型化がみられた。原形質流動はすべての植物に共通な機構なので世界最速ミオシンにより原形質流動促進する本システムは普遍的な植物成長システムとなりうる。世界最高速度をもつ車軸藻ミオオシンXIとシロイヌナズナミオシンXI-2とのキメラミオシンをつくり,アクチン滑り運動速度を測定したところ,シロイヌナズナミオシンXI-2と比べて,速度が2倍以上に上昇した。これと反対にシロイヌナズナミオシンXI-2よりも速度が1/10遅いヒトミオシンVbとシロイヌナズナミオシンXI-2とのキメラミオシンはシロイヌナズナミオシンXI-2と比べて,速度が数倍落ちた。これらの2つのキメラミオシンXI-2,および野生型シロイヌナズナミオシンXI-2をそれぞれ,シロイヌナズナミオシンXI-2の遺伝子欠損株に導入し,野生型シロイヌナズナミオシンXI-2のプロモーターのもとで発現させた。車軸藻ミオシンキメラXI-2を発現した株の細胞の原形質流動速度は野生型ミシンXI-2を発現させたものより約2倍速くなり,一方,ヒトミオシンVbを発現させたものは,流れがほとんどみえなかった。原形質流動速度と一致して,地上部の茎,葉の大きさが車軸藻ミオシンキメラは大きくなり,ヒトミオシンVbキメラは小さくなった。また,車軸藻ミオシンキメラの茎,葉が大きくなったのは,細胞数が増えたのではなく,細胞の体積が増えたことによることがわかった。これらの結果は,原形質流動速度は植物の大きさを規定する主な要因であることを示唆するとともに,車軸藻ミオシンキメラを用いることによる原形質流動速度の促進は植物の大きさを促進させる非常に有益なシステムということを示している。また,車軸藻ミオオシンXIとイネXIBミオシンとのキメラミオシンをアクチンプロモーター存在下で野生型イネの日本晴れに発現させたがこちらは最終的な収量などには差が見えなかった。野生型ミオシンXIBが存在していたこと,およびプロモーターがミオシンのものでなかったことが原因として考えられる。これらの2つのキメラミオシンをそれぞれ,シロイヌナズナミオシンXI-2の遺伝子欠損株に導入したところ,車軸藻ミオシンキメラは原形質流動速度が数倍速くなり,一方,ヒトミオシンVbキメラは数倍遅くなった。これと呼応するように,地上部の茎,葉の大きさが車軸藻ミオシンキメラは大きくなり,ヒトミオシンVbキメラは小さくなった。これが,大きくなったのは,細胞数が増えたのではなく,細胞の体積が増えたことによることがわかった。一方,地下部,つまり,根の大きさは車軸藻ミオシンキメラを導入したものも,ヒトミオシンVbキメラを導入したものも変わらなかった。シロイヌナズナにはミオシンXIが13種類ある。これらの13種のシロイヌナズナミオシンXIはそれぞれ何をしているかはっきりとわかっていない。そのため,XI-2は地上部の葉,茎を大きくしたが,他のミオシンでは根,胚珠などそれそれの部位の大きさを変える可能性がある。そこで,次にシロイヌナズナミオシンXI-Kと車軸藻ミオシンとのキメラを作成した。現在,シロイヌナズナに導入して,その表現型の解析に進むところである。また,他の種類の植物,具体的にはイネについても車軸ミオミオシンとのキメラミオシンを作成して,イネに導入し,解析に進んでいる。本研究の目的は,世界最速の車軸藻ミオシンと種々の植物の種々のミオシンXIと分子キメラを作成し,植物の成長を促進させるシステムをつくることである。また,イネには12種類ある。

それぞれの植物でこれらの多種のミオシンXIは異なった場所で異なった働きをしていると考えられている。つまり場所でいえば,例えばあるものは葉ではたらき,あるものは根ではたらくように,異なっている。また,働きも原形質流動や張力や特定のオルガネラの運動など様々である。それらの場所や働きはほとんどわかっていないので,キメラミオシンによる植物成長システムを作るにあたって,様々なキメラミオシンXIをつくり,それらが実際に速い速度を出しているか検証したり,また,さまざまな植物に導入し,どのような表現型が出るか,それらを1つ1つ検証していく必要がある。また,原形質流動の影響かどうか検証するために,車軸藻ミオシンだけでなく速度の遅いミオシンとのキメラミオシンもコントロールとして必要である。これらを確実に1つ1つ検証していっており,当初の計画通りおおむね順調に進展しているといえる。車軸藻ミオシンとシロイヌナズナミオシンXI-Kとのキメラミオシンの速度や活性がどうなっているか詳細に解析する。そして,それらの速度や活性に対応して,植物体の成長の促進がみられるか。また,みられる場合はどの領域が,どの器官,どの組織がどのようにして成長の促進がみられるか検証する。シロイヌナズナミオシンXI-Kののちに,結果しだいで,原形質流動に関与していると考えられている。シロイヌナズナミオシンXI-B,シロイヌナズナミオシンXI-1についても同様におこなう。イネについても車軸藻ミオシンとイネのミオシンXI-Bとのキメラミオシンの度や活性がどうなっているか詳細に解析する。また,イネでは胚珠の大きさがどうなっているかも詳細に解析する。これらの結果によりキメラミオシンによる植物成長システムの系の確立をめざす。該当なし
気球ゴンドラ方位角制御手法の研究

本研究は、さまざまな宇宙観測、実験のプラットフォームの一つである成層圏気球における、ペイロード(ゴンドラ)の姿勢制御システムを、従来とは異なる視点で検討し直し、より簡素なシステムでより高精度な制御を実現する手法を検討する。本研究により、従来行われてこなかった姿勢を制御しないゴンドラにおける姿勢計測とその周波数解析が、今後開発されるであろう姿勢制御システムの設計において有益な情報を与えうることが示された。また、より実際に即した制御系の検討を行うため、これまで不明であった動力学パラメータを実験的に測定し、コンピュータシミュレーションによって目的の制御系の検討を進めている。本研究は2段階に分かれ,1段階目は飛翔中の気球系の力学状態の推定と,地上試験におけるゴンドラ運動状態の再現であり,2段階目は,吊り紐の形状と制御特性の関係の定量的評価である.1段階目で目標とする気球系の力学状態の推定をするため,実際のフライトデータから飛翔中の気球系に作用する外乱力を推定する手法の検討を行った.また検討した手法に従って,過去のフライトデータからサンプルケースを選び分析を行い,気球の飛翔環境の遷移とともに,明確に外乱力の,特に周波数特性に変化が現れることを見出すことができた.2段階目で吊り紐の形状と制御特性の関係の定量的評価を行うため,力学特性を測定するための装置を構築し,一部の条件下での基礎データの取得を行った.ラダー型の吊り紐の力学特性は,張力による微少な変形を無視することで,解析解を得ることができた.また過去の気球実験において取得されたデータと比較することで,おおよそ振動の周波数特性を再現できることが示された.一方1本吊り型の吊り紐の力学特性は,純粋にアラミド繊維製ロープの物性に支配されるため,解析解は求められず,実験的に求められる必要がある.そこで飛翔中の吊り紐と同様に張力が印加されている状態でロープをねじり,反トルクを測定する装置を構築し,一部の条件下においてデータの取得に成功した.本研究では,科学観測,実験を成層圏で行うための科学観測気球において,観測,実験装置のプラットフォームになる気球ゴンドラの姿勢制御をより高精度に行う方法を,気球動力学の観点から検討し直すものである.前年度までに過去のフライトデータの解析から気球系に作用する外乱力の推定手法の検討と,外乱力の支配因子である吊り紐の機械特性を計測する手法を開発した.平成26年度は年度途中の所属機関変更にともなって,研究環境が当初計画から大きく変更されたため,研究の進め方を姿勢制御実験主体から,数値解析主体に切り替え,フライトモデルの動力学モデル検討と,力学モデルにおける姿勢外乱に対する影響の大きい要素の特性測定実験を行った.特性測定実験では,ゴンドラの方位角方向に外乱力を与える原因となり得る,ゴンドラと気球をつなぐ吊り紐の機械特性を,吊り紐の太さと張力を変えて測定した.この測定により,特に1本の吊り紐でゴンドラを吊るときのゴンドラに与えられる外乱力が,従来の粘性減衰モデルとは異なり,摩擦減衰モデルで説明できることが実測データから証明された.この成果は平成26年度大気球シンポジウムで発表された.現在継続して,吊り紐の異なる太さ,張力を統一的に扱える構造モデルを実測データを元に検討しており,平成27年度中の成果発表を目指している.またフライトシステムの動力学モデルについて,特に気球システムの各部の構造の違いと飛翔環境に依存する変化に着目して検討を進めている.本検討結果については,平成27年7月に開催される30th International Synposium on Space Techonology and Scienceで発表予定である.機械力学・制御平成25年度は職務に対する計画以上のエフォート率の増加により,本研究に対するエフォート率が低下した.そのため作業計画の順番を入れ替え,平成25年度においては数値解析等の割合が増加し,テストベッド構築などの進捗が低下した.本研究では,過去のフライトデータの分析により飛翔中の気球の力学状態を推定し,また機械特性を解析及び実験より求めることで,姿勢制御実験を行うための実験条件の規定が重要である.平成25年度は解析により気球系に作用する外乱力の性質を抽出できることを示すことができた.一方,サンプルが少ないため,一般性が不足している.また,実験による気球吊り紐の機械特性の計測も進んでいる.これについては,計画段階から計測手法の効率化を高め,予定よりも多くのサンプルを得ることができた.

また,これらの基礎データの充実が実験の一般性を高めることができると予想され,当初計画よりもより幅を広げてデータの取得が必要であると考えられる.現在の課題として,(1)過去のフライトデータサンプルの追加による解析の補強,(2)吊り紐の力学特性データ取得実験の条件追加,(3)(1),(2)による飛翔中の気球系の力学状態に対する理解の深化,(4)研究目標である1本吊り,ラダー型吊り紐の定量的な優位性の比較,が上げられる.(1),(2)については,これまでに構築した解析手法,実験手法により推進する.これらはすでに手法が確立しており,解析条件,サンプルを増やすことで実現可能である.その上で(3)について,フライトデータ,実験データを統一的に解釈できる理論の構築を検討する.ここまでで一度成果発表を行うこと目標とする.(4)について,1本吊り,ラダー型のそれぞれの特徴を定量的に示し,気球の飛翔条件ごとの優位性について議論する.数値解析環境の導入にかかる経費として,ワークステーション,ソフトウェアの導入にかかる経費,および対外発表にかかる原稿料等を予定していた.しかし本研究に対するエフォート率の低下に伴い,年度内の執行ができなかったため,繰り越すこととした.対外発表は発表時期が遅れるものの,予定通り行えるよう準備を進めている.従ってこれにかかる経費は予定通り使用する.数値解析環境の導入についても時期以外の計画に変更はないため平成26年度中のなるべく早い時期に執行する.
超高精度回転制御系における角度依存性外乱の除去に関する研究

回転系では、回転角度に依存する外乱による回転むらが発生し、回転系の速度制御に当たって、超高精度制御系の実現に際して大きな問題となってきた。本研究では、この種の外乱が回転角度に関して周期性を持つという特徴に注目し、「角度領域」という概念を導入し、この新しい領域で繰返しコントローラを設計することにより、この種の外乱を完全に除去し、超高精度回転制御系を実現することを目的としている。研究は理論と実験の両面から行なった。まず、理論の面において、時間領域から「角度領域」への変換条件を明らかにし、「角度領域」における制御対象の数学モデルを導いた。また、2自由度繰返し制御系の構造を用いて「角度領域」における角度依存性外乱を除去する超高精度回転制御系を構成し、制御系の設計法を提案し、その有効性はシミュレーションにより検証した。次に、実験による検証を行なった。実験装置はDCモータ2台を用いて作成した。その中の1台を負荷用モータとして使い、回転角度に依存する外乱を発生させた。残りの1台は制御用モータとして使い、系が一定な速度で回転するように制御を施した。本実験で使用したDCサーボモータ及びそのドライバは安川電機製ミナーシャモータUGRMEM-02MAとその駆動用制御装置Servopack CPCR-FR01RB-R2Mであった。実験は従来提案した手法と本研究で提案した手法を比較しながら行なった。実験結果より以下のことが確認できた:従来の時間領域での設計法では回転速度の目標設定値は基準目標設定値からずれると外乱除去効果が劣化してしまう。これに対して、本研究で提案した手法を用いると角度依存性外乱は回転速度の目標設定値と関係なく完全に除去できる。
無機超微粒子への感光性樹脂のグラフト及び耐エッチング性レジスト材料への応用

本課題では、無機超微粒子として超微粒子シリカ(平均粒子径、16nm)と超微粒子酸化チタン(平均粒子径、90150nm)とを選び、粒子表面への感光性ポリマーのグラフト及びそのレジスト材料への応用について検討した結果、以下のような研究所成果が得られた。1.無機超微粒子をγ-マリシドキシプロピルトリメトキシシランで処理することにより導入したグリシジル基と4.4[^< ́]>-アゾビス(4-シア)バレリン酸)との反応による、粒子表面へのアゾ基の導入法を確立した。2.アゾ基を導入した無機超微粒子により、クロルメチルスチレンやメタクリル酸グリシジル、ラジカル重合が開始され、粒子表面へ効率よくこれらの感光性ポリマーがグラフト(グラフト率=3080%)することを見い出した。また、グラフト鎖の分子量は連鎖移動剤を添加することにより、ある程度調節できることもわかった。3.無機超微粒子を4-メトキシテトラヒドロ無水フタル酸、ついで水酸化カリウムど処理することにより、粒子表面へ導入したカリウムカルボン酸塩基により、感光性基を持つエポキシドと酸無水物とのアニオン開環交互共重合が開始され、感光性ポリエステルが粒子表面へグラフトすることを明らかにした。4.感光性ポリマーグラフト超微粒子を分散させたポリマーの引っ張り強度は、未処理の超微粒子を分散させたものとは異なり、超微粒子を多量に配合してもあまり低下しないことがわかった。また、グラフト率が大きい程、その効果も大きいことが明らかになった。5.高グラフト率の感光性ポリマーグラフト無機超微粒子を高濃度で分散させた材料の電子線レジストとしての解像度や耐エッチング性を未処理のものを分散させた材料と比較したところ、これらの性能には大きな差異は認められなかった。
データの更新に対して頑健・高速な半構造データからの情報抽出アルゴリズムの構築

本研究の目的は、ウェブページやXMLデータが無制限にネットワーク上を流れる大規模半構造データストリームから,有用な情報を効率よく獲得するオンライン型半構造情報抽出アルゴリズムの開発を行うことである.特に,本研究では,申請者らのこれまでの先行研究によってもたらされた,機械学習による情報抽出,パターン発見アルゴリズム,データ圧縮等の技術を援用することで,動的に変化する大規模半構造データに対して,限定された計算機資源のもとで高速かつ頑健なデータ抽出処理を実現するアルゴリズムの構築を目指す.従来の機械学習による情報抽出の枠組みでは,アルゴリズムは与えられたデータから一般構造を発見して,ラッパー(抽出規則)を構築する.また,抽出アルゴリズムがラッパーと未知のデータをマッチングさせて適切なデータを取り出す.この方法では,データがHTMLのように単純な根付き木(Rooted Tree)で表現できる場合には,それほど多くの訓練例を必要とせず,また抽出規則も簡単な場合が多く,学習が容易である.しかしながら,この方法では,訓練例が動的に変化する場合には学習をもう一度最初からやり直さなければならず,また,XMLデータのように,より複雑なデータ構造(DAG:Directed Acyclic Graph)が対象となると,学習そのものが困難となる.今年度は,前年度までに得られた基本的なアルゴリズムをより大規模なデータに対して実現し,その性能を他のアルゴリズムと比較を行った.その結果,本研究のアルゴリズムは,多種法よりも数十から数百倍の高速化を達成した.この成果によって,本研究は第18回データ工学ワークショップにおいて優秀論文賞を受賞した.本研究の目的は,ウェブページやXMLデータが無制限にネットワーク上を流れる大規模半構造データストリームから,有用な情報を効率よく獲得するオンライン型半構造情報抽出アルゴリズムの開発を行うことである.特に,本研究では,申請者らのこれまでの先行研究によってもたらされた,機械学習による情報抽出,パターン発見アルゴリズム,データ圧縮等の技術を援用することで,動的に変化する大規模半構造データに対して,限定された計算機資源のもとで高速かつ頑健なデータ抽出処理を実現するアルゴリズムの構築を目指す.従来の機械学習による情報抽出の枠組みでは,アルゴリズムは与えられたデータから一般構造を発見して,ラッパー(抽出規則)を構築する.また,抽出アルゴリズムがラッパーと未知のデータをマッチングさせて適切なデータを取り出す.この方法では,データがHTMLのように単純な根付き木(Rooted Tree)で表現できる場合には,それほど多くの訓練例を必要とせず,また抽出規則も簡単な場合が多く,学習が容易である.しかしながら,この方法では,訓練例が動的に変化する場合には学習をもう一度最初からやり直さなければならず,また,XMLデータのように,より複雑なデータ構造(DAG : Directed Acyclic Graph)が対象となると,学習そのものが困難となる.今年度に行った研究によって,これまで困難であった一般のグラフ構造に対して情報抽出を行うことが可能なXMLデータに対する索引構造を提案し,その索引を高速に計算するアルゴリズムを実装した.その結果従来手法と比較して100倍以上の高速化に成功した.これらの成果は,国際会議や論文誌において公表済みである.本研究の目的は、ウェブページやXMLデータが無制限にネットワーク上を流れる大規模半構造データストリームから,有用な情報を効率よく獲得するオンライン型半構造情報抽出アルゴリズムの開発を行うことである.特に,本研究では,申請者らのこれまでの先行研究によってもたらされた,機械学習による情報抽出,パターン発見アルゴリズム,データ圧縮等の技術を援用することで,動的に変化する大規模半構造データに対して,限定された計算機資源のもとで高速かつ頑健なデータ抽出処理を実現するアルゴリズムの構築を目指す.従来の機械学習による情報抽出の枠組みでは,アルゴリズムは与えられたデータから一般構造を発見して,ラッパー(抽出規則)を構築する.また,抽出アルゴリズムがラッパーと未知のデータをマッチングさせて適切なデータを取り出す.この方法では,データがHTMLのように単純な根付き木(Rooted Tree)で表現できる場合には,それほど多くの訓練例を必要とせず,また抽出規則も簡単な場合が多く,学習が容易である.しかしながら,この方法では,訓練例が動的に変化する場合には学習をもう一度最初からやり直さなければならず,また,XMLデータのように,より複雑なデータ構造(DAG:Directed Acyclic Graph)が対象となると,学習そのものが困難となる.今年度は,前年度までに得られた基本的なアルゴリズムをより大規模なデータに対して実現し,その性能を他のアルゴリズムと比較を行った.その結果,本研究のアルゴリズムは,多種法よりも数十から数百倍の高速化を達成した.この成果によって,本研究は第18回データ工学ワークショップにおいて優秀論文賞を受賞した.
血管攣縮の分子機構:平滑筋Ca感受性亢進に関与する細胞内情報伝達網の解明

本研究は『血管攣縮・緊張亢進』の機序、特に、平滑筋の『Ca^<2+>感受性亢進の分子機構』について検討した。(1)家兎脳底動脈のCa^<2+>感受性制御に関与する新しいprotein kinaseの探索を試みた。αトキシン脱膜処理の中膜標本にATPγSを投与すると、収縮装置のCa^<2+>感受性が増強する。これはCa^<2+>非依存性でミオシン軽鎖燐酸化を伴う。Y27632(Rho-kinase阻害薬)はこれを阻害できない。このprotein kinaseを新しい酵素として論文報告した。現在、その単離同定を試みている。(2)ミオシン脱燐酸化酵素の130kD調節サブユニット(MYPT1)のフラグメントを平滑筋に外因性に投与すると、ミオシン脱燐酸化が阻害され、Ca感受性亢進を引き起こすことが知られている。この分子機構を解明した。これに際して、蛋白質にTAT-PTDドメイン[HIV-1 trans-activating Protein(TAT)のprotein transduction domain(PTD)]を結合させ、血管標本の平滑筋細胞内に無傷で導入する方法を開発した。MYPT1のN末端領域1-171、1-296、1-374、39-296、39-374、297-374を、TAT蛋白質上の融合蛋白質として精製し、118mM K^+脱分極によるブタ冠動脈条片の収縮に及ぼす3μMTAT-MYPT1の影響を解析した。その結果、Ca感受性の増大にはMYPT1のN末端領域1-296領域が必須であること、297-374の領域はCa感受性の増大をさらに増強させることが明らかとなった。(3)家兎脳底動脈のトロンビン攣縮モデルの作製に成功した。これは、「クモ膜下少量出血(自家血トロンビン少量産生)⇒脳底動脈平滑筋トロンビン受容体の過剰発現⇒トロンビン誘発の脳底動脈攣縮」という全く新しい攣縮機序のモデルである。冠動脈攣縮モデル豚の強烈な攣縮局所血管にも微量の出血が見られることから、冠動脈攣縮においても、同様の機序の関与が強く示唆される。この新しいモデルを用いることによって、血管攣縮の機序解明が大いに進展することと期待される。血管平滑筋のミオシン脱燐酸化酵素は3つのsubunit{38kDa触媒subunit、130kDa調節subunit(M130)、20kDa調節subunit(M20)}からなる。この中でM130の燐酸化は、ミオシン脱燐酸化酵素活性を阻害し、その結果、燐酸化ミオシン軽鎖の割合を増加させるため、平滑筋収縮装置のCa^<2+>感受性を増加させることが知られている。我々は、この2年間に、M130のN末端自体に血管平滑筋のCa^<2+>感受性増強作用があり、acidic clustersを含む70アミノ酸がこの作用に重要であること、またM20もCa^<2+>感受性増強作用があることを証明してきた。