hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
地盤のせん断ひずみ履歴を考慮した杭の地盤反力バネ剛性評価手法の構築

設計に反映できる杭の地盤反力バネ剛性評価指標の構築を目的とし、液状化地盤における地盤のせん断ひずみ履歴が地盤反力変位関係に与える影響を検討し、以下を明らかにした。(1)液状化後において杭と地盤の相対変位が増大すると有効応力が回復することにより、地盤反力のバネ剛性が大きくなる。地盤のせん断ひずみが蓄積されると有効応力の回復が見られなくなり、地盤剛性が低下する。その傾向は密度の低い地盤でより顕著である。(2)地盤のせん断応力の振幅の繰り返しを損傷度と定義することで、間隙水圧の上昇過程から、間隙水圧が上昇した後の地盤反力のバネ剛性の変化を連続的に再現することができる可能性がある。(3)繰返し載荷により地盤剛性が低下すると、水平地盤反力だけでなく周面摩擦力も小さくなることから、繰返し荷重が作用する際は、水平荷重だけでなく鉛直荷重の釣り合いも含めた充分な検討が必要と考えられる。地震時における地盤反力のバネ剛性低減係数と地盤の繰り返しせん断履歴にともなう剛性の変化の関係を明らかにし、設計に取り込める指標を構築するため、以下を実施した。周辺地盤が激しく液状化した場合の地盤剛性について検証するために、地震時に液状化による被害を受けた杭基礎の事例をもとに、簡便法を用いた杭応力の算定を行った。パラメータスタディとして、地盤の剛性を変化させて杭の応力を算定し、被害の傾向と比較した。また、液状化地盤における杭基礎構造物模型を用いた振動台実験より、地盤のせん断ひずみを算出し、杭に作用する地盤剛性、杭の相対変位との関係を整理した。その結果、液状化後において相対変位が増大すると有効応力が回復することにより、地盤剛性が大きくなること、地盤のせん断ひずみが蓄積されると地盤剛性が低下し、その傾向は密度の低い地盤でより顕著であることを示した。これらの変化を評価するため、せん断ひずみの振幅の大きさと繰り返し回数を用いた指標を作成し、液状化過程における地盤剛性の評価を試みた。指標に基づき算定した地盤反力は、実験で計測された値を概ね再現できた。また、提案した指標を用いて簡便法による杭応力の算定を試みた。液状化後の繰り返し履歴により地盤剛性が低下することで、慣性力が主体的に作用する場合では、杭応力は大きく、地盤変位が主体的に作用する場合では、杭応力は小さくなる傾向が見られ、提案したモデルにおいても、その傾向が再現できることを確認できた。前年度の研究では、振動台実験結果より、液状化地盤において相対変位が増大すると有効応力が回復することにより地盤剛性が大きくなるが、地盤のせん断ひずみが蓄積されると地盤剛性が低下し、その傾向は密度の低い地盤でより顕著であることを示した。これらの変化を評価するため、せん断ひずみの振幅の大きさと繰り返し回数を用いた指標を作成し、間隙水圧上昇後における地盤剛性の評価を試みた。しかし、せん断ひずみは、間隙水圧上昇後では、上昇前に比べて著しく増大するので、間隙水圧上昇前と上昇後を同一の指標で評価することができなかった。そこで、本年度は、水圧の蓄積を検討する際に用いられる累積損傷度の考え方に習い、せん断応力を算出し、せん断応力の繰り返し回数で剛性低下の評価を試みた。実験では地盤のせん断応力を直接計測することが難しいため、地盤の加速度からせん断応力を算出した。せん断応力の振幅の繰り返しを損傷度と定義し、損傷度が大きくなると、地盤の剛性が低下するものとした。なお、損傷度に応じて、無次元化相対変位と剛性の低減が表せ、また、その密度によっても異なる。せん断応力の繰り返しとして定義することで、間隙水圧の上昇過程から、間隙水圧が上昇した後、液状化に至ったたに剛性が低下するまでを再現することができた。杭基礎構造物が繰返し載荷を受けると、せん断ひずみの履歴にともなう水平地盤反力の低下だけでなく、杭表面に作用する周面摩擦にも影響を及ぼすことが予想される。そこで、地盤ー杭ー構造物系の大型振動台実験より、杭に作用する水平地盤反力と周面摩擦の関係を検討し、次のことを示した。1)群杭における水平荷重は、前方杭で大きく、後方杭で小さくなる。

水平荷重分担の差は、杭と地盤の相対変位に影響を受け、相対変位が大きくなると群杭における分担の差が大きくなる。2)前方杭と後方杭の水平地盤反力に差が生じると、押込み杭、引抜き杭での周面摩擦力に違いが生じる。前方杭となるとき、水平地盤反力、周面摩擦力は大きくなるのに対し、後方杭となるとき、水平地盤反力,周面摩擦力は小さくなる。このことは、周面摩擦力は地盤のせん断変形によって生じるが、その特性が水平方向の拘束に影響を受けていることを示唆している。一方、杭と地盤の相対変位が小さく、群杭効果が顕著でない場合は、前方杭、後方杭となった時の周面摩擦力に顕著な差は見られなかった。3)2)より、水平地盤反力は周面摩擦力に影響を及ぼすことが確認できる。すなわち、繰返し載荷によって地盤剛性が低下すると、水平地盤反力だけでなく、周面摩擦力も小さくなることが推察される。このことから、繰返し荷重が作用する際は、水平荷重だけでなく、鉛直荷重の釣り合いも含めた充分な検討が必要と考えられる。2011年に発生した東北地方太平洋沖地震により、関東近郊で液状化による被害が多く見られた。液状化による建物被害は、直接基礎の戸建て住宅だけでなく、杭基礎構造物にも生じた。これらの被害を調査することは、本研究および、今後の研究にも重要と考え、被害調査、それらの被害分析等を行ったため。24年度が最終年度であるため、記入しない。最終年度に当たるため、研究を引き続き推進するとともに全体の取りまとめを行う。また、2011年の東北地方太平洋沖地震で液状化地盤において杭が被災した事例に関して、本研究で提案する手法が妥当であるか、検証を行う。
小胞体ストレス応答におけるＮｒｆ２システムの活性化：役割とメカニズムの解明

本研究は、小胞体ストレス応答におけるNrf2システムの生理的役割と、その活性化機構解明を目的に行った。生理的役割に関しては、小胞体ストレス自然発症系統pmm2it768とNrf2突然変異系統nrf2fh318の二重突然変異系統の表現型解析を行い、Nrf2システムが小胞体ストレスを抑制することを初めて実証した。活性化機構に関しては、ゼブラフィッシュ初期胚を用いた過剰発現解析及びノックダウン解析を行い、従来予想されていたものと異なり、PERK依存的にATF4タンパク質が蓄積することによりNrf2が活性化される、との新規モデルを提出できた。本研究は、小胞体ストレス応答におけるNrf2システムの生理的役割と、その活性化機構を明らかにすることを目的とする。Nrf2システムとは、酸化ストレス防御の中心を担うストレス応答型転写機構であり、研究代表者は、これまでにゼブラフィッシュを活用して研究を行い、Nrf2システムが、酸化ストレスだけでなく小胞体ストレスにも応答して発動することを、遺伝学的に発見した。本年度は、Nrf2システムによる小胞体ストレスの感知機構解明に取り組んだ。ゼブラフィッシュPERK及びATF4分子を単離し、過剰発現解析及びノックダウン解析を行った。その結果、PERK依存的なATF4タンパク質の蓄積が、Nrf2システムの活性化につながると示唆できた。Nrf2システムの小胞体ストレス応答は、PERK経路を介することは知られていたが、その機構は、従来予想されていたPERKによるNrf2タンパクの直接リン酸化ではなく、ATF4蓄積を介した翻訳制御であるとのモデルを提出できた。一方、小胞体ストレスを自然発症するit768系統とNrf2変異系統の二重変異系統の解析を生体で行うために、小胞体ストレスに応答してGFP発光するトランスジェニックゼブラフィッシュの系統化を試みた。本年度は、小胞体ストレス発症時におけるNrf2システムの生理的役割の解明を目的に、小胞体ストレスを自然発症する突然変異系統it768とNrf2機能破壊系統fh318の二重変異系統を作製し、これを用いた表現型解析を行った。二重ヘテロ変異系統は、生存・生殖ともに可能であり、さらにit768ヘテロfh318ホモの変異系統も同様であった。一方、二重ヘテロ変異系統に関しては、単独のit768系統と同様、孵化後10日から二週間で致死となった。これらのことは、it768の致死性に対し、Nrf2の機能破壊が影響しないことを示す。小胞体ストレスの状況をBiP遺伝子発現などで解析したところ、it768単独ホモ変異幼魚よりも、二重ホモ変異系統の方が、強い小胞ストレスを発症していることがわかった。これらの結果は、Nrf2システムが小胞体ストレス抑制に何らかの機能を発揮しているものと推測させた。小胞体ストレスに対して、Nrf2システムが応答することは知られていたが、抑制的に機能することは初めての観察であり、Nrf2システムの新しい生体機能を見出したと言える。本年度は、常時活性化型PERKの過剰発現解析により、Nrf2がPERKにより直接活性化されるわけではないことを実証した。また、これまでの解析結果を遺伝学的に証明するために、ATF4変異系統の作製に取り組み、ATF4変異系統の作製に成功した。ただ、作製に手間取り、これを用いた解析を行うまでは至らなかった。研究期間全体の成果としては、1)Nrf2システムは、小胞体ストレスにより活性化し、小胞体ストレスの軽減に作用することを、遺伝学的に証明した、2)小胞体ストレスによるNrf2システムの活性化は、従来予想されていたリン酸化タンパクPERKによるNrf2の直接リン酸化ではなく、間接的なものであることを示した、3)2)のPERKによるNrf2活性化にはATF4が関与することを実証した、の3点が上げられる。1)に関しては、現在論文にまとめているところである。

分子発生生物学Nrf2システムによる小胞体ストレスの感知が、従来、予想されていた機構ではなく、翻訳制御を介したものである可能性を示唆できたことは重要な成果であり、その点では計画の達成は十分と考える。一方、小胞体ストレスに応答してGFP発光するトランスジェニックゼブラフィッシュの系統化は予想外に時間がかかり、その結果、計画にあった二重変異系統の解析は行えなかった。小胞体ストレスを自然発症する系統とNrf2機能破壊系統の二重変異系統の作製と解析に成功したことと、Nrf2システムが小胞体ストレス抑制に機能していることを実証できたのは、期待通りである。一方、発現変動する遺伝子群の同定に関しては、小胞体ストレス関連の遺伝子以外は新たに見いだせなかった。これは、遺伝子変動が、in situハイブリダイゼーション法以外では明快に解析できず、困難であったためである。この点は、今後の課題となっている。これまでの解析から、ATF4蓄積は、Nrf2タンパク質の安定化につながると示唆された。この結果は、何らかのタンパク質分解機構が抑制されたことを推測させる。最近、Nrf2タンパク質は、Keap1-Cul3系を介した分解だけでなく、他の分解経路も複数存在することが報告された。ATF4とこれらの経路の関連性を解析し、ATF4によるNrf2制御のメカニズム解明に取り組む。一方、二重変異系統に関しては、GFP発光するトランスジェニックゼブラフィッシュを系統化でき次第、生体で解析を行い、小胞体ストレス応答におけるNrf2の生理的役割の解明を目指す。Nrf2機能の破壊は、it768ホモ変異幼魚の致死性には何も影響を与えなかったので、it768の死因は、小胞体ストレスとは関連性がないことが推測された。したがって、当初計画では、ホモ二重変異幼魚の致死性の解析を主軸にNrf2の生理機能の解明を行う予定であったが、次年度以降では、致死性以外の表現型を見つけ出し、ホモ二重変異幼魚か、it768ヘテロ変異Nrf2ホモ変異成魚で、解析することを試みる。さらに、小胞体ストレス抑制におけるNrf2システムの作用点解明とともに、本研究課題のもう一つの柱であるNrf2システムにおける小胞体ストレスセンサーの同定にも取り組む。作用点解明に関しては、困難さがあった新規発現変動遺伝子群の同定を切り口にはせず、既知小胞体ストレス関連遺伝子の解析を軸に行う。小胞体ストレスに応答してGFP発光するトランスジェニックゼブラフィッシュの系統化は予想外に時間がかかり、その結果、当初計画にあった二重変異系統の解析は行うことができず、研究計画が次年度にずれ込む結果となった。試薬類・プラスチック器具類などの消耗品費に約56万円、成果発表旅費などの旅費に10万円、研究補助員への謝金20万円、研究成果発表投稿料などに20万円、の使用を計画している。次年度は、試薬類・プラスチック器具類などの消耗品費100万円、成果発表旅費などの旅費に10万円、研究補助員への謝金20万円、研究成果発表投稿料などに20万円、の使用を計画している。
光アシステッド磁気記録用磁性複合膜(高速昇温結晶化FePt微粒子/光磁気記録膜)

1平方インチ当り1テラビット(1Tb/in^2)以上の超高密度記録可能で熱的にも安定な光アシステッド記録媒体実現を目指し、高い磁気異方性を有する自己配列化微小FePt結晶粒上に希土類遷移金属(RE-TM)非晶質連続膜を積層した磁性複合膜について検討した。上記目的に対し前年度課題となった事項に関する主な成果は以下の通りである。1)規則配列ナノ凹凸下地用2次元自己配列極微小空孔SiO_2薄膜の作製トリブロックコポリマーの自己組織化現象により形成したナノミセルを含む溶液をスピンコート法により基板上へ塗布する際、溶液をエタノール希釈することにより、ほぼエタノール量に逆比例し薄膜化が可能であることを明らかにした。ミセル混合溶液中のエタノール量が99.2wt%のとき、熱処理後の膜厚は約13nmとなり、面内空孔間隔約14nm、ほぼ単空孔層相当の膜を得ることができた。2)FePt垂直磁化微小結晶粒膜のキュリー温度低減キュリー温度Tcが約500°CであるFePt結晶粒に、第3元素として約20at%のCu、Niを添加することで、それぞれ約160°C、270°CへTcの低減が可能であることを確認した。また、結晶配向、結晶粒径の添加量依存がそれぞれ異なる特徴を有することを明らかにした。3)複合膜磁化構造のマイクロマグネティクスシミュレーションFePt微粒子/TbFeCo光磁気記録膜複合構造とすることで、TbFeCo単層膜では強い磁壁収縮力により形成不可能な直径約22nmの極微小磁区を形成できることを明らかにした。本結果より、TbFeCo単層膜における論平面磁壁幅よりも狭い6nm周期の稠密FePt微粒子下地においても磁壁ピンニング点として良好に作用し、磁壁抗磁力増大へ寄与することが明らかとなった。1平方インチ当り1テラビット(1Tb/in^2)以上の超高密度記録可能で熱的にも安定な光アシステッド記録媒体実現を目指し、1.自己配列化微小FePt結晶および、2.希土類遷移金属(RE-TM)非晶質連続膜を高い磁気異方性を有するFePt微小結晶粒膜上に積層した複合膜、いわゆるCoupled Continuous Granular(CGC)膜、の二つのアプローチについて検討した。本年度の主な成果は以下の通りである。1.自己配列化微小FePt結晶トリブロックコポリマーの自己組織化現象を利用し作成した多孔質SiO_2薄膜(空孔周期約14nm)の表面をArドライエッチングし、ナノスケールの凹部を有する下地層を作成した。これを基板とし、スパッタ法によりFeCu、Pt薄膜を順に積層した後、急速昇温結晶化法を用いることでFeCuPt微小結晶粒膜(平均粒径約6nm)の形成に成功した。同一手法により熱酸化Si基板上へFePt微粒子を作成した場合粒子充填密度が約20%であったのに対し、本基板を用いることにより、約50%へ飛躍的に向上した。ここでFePtへCuを添加しているのは、(001)優先配向促進のためである。2.磁性複合膜CGC状複合膜構造(FePt微粒子/TbFeCo光磁気記録膜)とすることで、下地磁性微粒子が磁壁ピンニング点を形成し、RE-TM非晶質複合膜の磁壁抗磁力増大に有効であることを、Landau-Lifshitz-Gilbert方程式を用いたマイクロマグネティクス・シミュレーションにより明らかにした。

また、その主因が、下地FePt微粒子との交換結合によるものであることを明らかにした。具体例として、直径5nmのFePt微粒子が粒子間隔3nmで稠密に配列した上に、5nm厚のTbFeCo層を配置した複合膜において、TbFeCo単層膜では形成不可能な直径約27nmの磁区が形成された。1平方インチ当り1テラビット(1Tb/in^2)以上の超高密度記録可能で熱的にも安定な光アシステッド記録媒体実現を目指し、高い磁気異方性を有する自己配列化微小FePt結晶粒上に希土類遷移金属(RE-TM)非晶質連続膜を積層した磁性複合膜について検討した。上記目的に対し前年度課題となった事項に関する主な成果は以下の通りである。1)規則配列ナノ凹凸下地用2次元自己配列極微小空孔SiO_2薄膜の作製トリブロックコポリマーの自己組織化現象により形成したナノミセルを含む溶液をスピンコート法により基板上へ塗布する際、溶液をエタノール希釈することにより、ほぼエタノール量に逆比例し薄膜化が可能であることを明らかにした。ミセル混合溶液中のエタノール量が99.2wt%のとき、熱処理後の膜厚は約13nmとなり、面内空孔間隔約14nm、ほぼ単空孔層相当の膜を得ることができた。2)FePt垂直磁化微小結晶粒膜のキュリー温度低減キュリー温度Tcが約500°CであるFePt結晶粒に、第3元素として約20at%のCu、Niを添加することで、それぞれ約160°C、270°CへTcの低減が可能であることを確認した。また、結晶配向、結晶粒径の添加量依存がそれぞれ異なる特徴を有することを明らかにした。3)複合膜磁化構造のマイクロマグネティクスシミュレーションFePt微粒子/TbFeCo光磁気記録膜複合構造とすることで、TbFeCo単層膜では強い磁壁収縮力により形成不可能な直径約22nmの極微小磁区を形成できることを明らかにした。本結果より、TbFeCo単層膜における理論平面磁壁幅よりも狭い6nm周期の稠密FePt微粒子下地においても磁壁ピンニング点として良好に作用し、磁壁抗磁力増大へ寄与することが明らかとなった。
電流ゆらぎ測定による非平衡多体現象の解明

本研究の目的は、量子ドットにおける多彩な近藤効果の全貌を解明することである。特に、電流ゆらぎ測定を用いて、その非平衡状態での伝導ダイナミクスに注目する。この目的を達成するために、昨年度から、近藤効果が発現するカーボンナノチューブ量子ドットに超伝導電極を接合することで、近藤効果・超伝導競合系を対象にした。昨年度は近藤温度が超伝導転移温度より大きい領域を測定および解析した。本年度はその成果に関する論文を執筆し、現在論文は投稿中である。また本年度は、近藤温度が超伝導転移温度と同程度の領域も対象にした。そして、近藤効果を伴う0-pi転移を伝導度測定で観測した。その結果は、数値繰り込み群計算と定量的に一致することがわかった。本研究成果は日本物理学会第73回年次大会や他研究会において報告した。同時に行った電流ゆらぎの結果は現在解析中である。さらに、これらの他に主に二つの研究も始めた。一つ目に、過去の実験結果を新たに解析をすることで「近藤状態における3体ゆらぎ」の研究も行った。これまでの近藤効果研究では、2つの準粒子間での相関を扱ってきた。本研究は、実験的に初めて近藤効果で3体ゆらぎを定量的に見積もることができた。現在、その成果に関する論文を現在執筆中である。二つ目は新たな電流ゆらぎ測定系の開発である。自作のアンプ及び共振器を作製した。その成果は、日本物理学会2017年秋季大会で報告した。当初の計画では、最終年度の研究舞台は近藤効果・超伝導競合系であった。本年度は、その計画を完遂するだけでなく、他の成果もあげることができた。29年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の目的は、量子ドット系における多彩な近藤効果の全貌を解明することである。この目的を達成するために、今年度は、カーボンナノチューブ量子ドットを用いて、「2重縮退近藤効果(SU(2)近藤効果)」およびスピン縮退と軌道縮退の2つが反映された「4重縮退近藤効果(SU(4)近藤効果)」を主な対象として研究を行った。採用前年度に、理想的な2重縮退近藤状態および4重縮退近藤状態を得ることができた。本年度は、これらの状態において電流ゆらぎ測定を行い、後方散乱過程に由来するファノ因子を得た。その結果、近藤状態に電子を1つ打ち込むと、2電子の散乱過程が起きる「2電子後方散乱」を検出することができた。また、得られたファノ因子は2重縮退近藤状態および4重縮退近藤状態で異なっていたが、それらの値は理論予想値と定量的に一致することがわかった。本研究の意義は、非平衡領域において、典型的な量子多体現象である近藤効果を、理論予想を定量的に検証するレベルの精密さで実験的に調べたことである。本研究で得られた定量的な情報をもとにして、非平衡状態における様々な近藤効果の理論的および実験的解明に一層拍車がかかることが予想される。さらには、重い電子系などにおける近藤効果は勿論、他の量子多体現象を解明する手掛かりや試金石となることが期待される。理論予想値を定量的に検証するようなレベルでの精密な実験を行うことに成功し、また本研究に関する論文をNature Physics誌に報告することができたため。この目的を達成するために、当該年度において、近藤効果が発現するカーボンナノチューブ量子ドットに超伝導電極(Al)を接合することで、近藤効果・超伝導競合系を対象にした。特に、2重縮退近藤効果(SU(2)近藤効果)と、スピン縮退と軌道縮退の2つが反映された4重縮退に起因した近藤効果(SU(4)近藤効果)に注目した。試料作製にはCVD法および電子線リソグラフィーを用い、測定には希釈冷凍機を使った。伝導度測定を行った結果、両者の間で全く異なる伝導度の振る舞いを示した。そして、近藤効果に寄与するチャネルの透過率を考えることで解釈できることがわかった。また、伝導度測定に加えて、電流ゆらぎ測定も行いファノ因子を見積もった。その結果、近藤効果・超伝導競合系におけるファノ因子は、通常の超伝導接合系で期待される値よりも大きい値を示すことがわかった。さらに、SU(4)近藤状態はSU(2)よりも、大きいファノ因子を与えることがわかった。これは、近藤効果によって多重アンドレーエフ反射が増大されることを示唆する結果である。本研究は、近藤効果・超伝導競合系における電流ゆらぎを測定し、半定量的に明らかにしたものである。これは本研究計画どおりの成果である。そして、超伝導体接合系に関する国際会議で口頭発表した。以上のことから、当初の計画以上に進展していると判断する。

この目的を達成するために、昨年度から、近藤効果が発現するカーボンナノチューブ量子ドットに超伝導電極を接合することで、近藤効果・超伝導競合系を対象にした。昨年度は近藤温度が超伝導転移温度より大きい領域を測定および解析した。本年度はその成果に関する論文を執筆し、現在論文は投稿中である。また本年度は、近藤温度が超伝導転移温度と同程度の領域も対象にした。そして、近藤効果を伴う0-pi転移を伝導度測定で観測した。その結果は、数値繰り込み群計算と定量的に一致することがわかった。本研究成果は日本物理学会第73回年次大会や他研究会において報告した。同時に行った電流ゆらぎの結果は現在解析中である。さらに、これらの他に主に二つの研究も始めた。一つ目に、過去の実験結果を新たに解析をすることで「近藤状態における3体ゆらぎ」の研究も行った。これまでの近藤効果研究では、2つの準粒子間での相関を扱ってきた。本研究は、実験的に初めて近藤効果で3体ゆらぎを定量的に見積もることができた。現在、その成果に関する論文を現在執筆中である。二つ目は新たな電流ゆらぎ測定系の開発である。自作のアンプ及び共振器を作製した。その成果は、日本物理学会2017年秋季大会で報告した。当初の計画では、最終年度の研究舞台は近藤効果・超伝導競合系であった。本年度は、その計画を完遂するだけでなく、他の成果もあげることができた。電極を超伝導体にすることで、近藤効果・超伝導競合系を対象に研究を行う。具体的には、アルミニウム電極の量子ドットを用いて、電流ゆらぎ測定を行う予定である。本成果は近藤温度が超伝導温度より大きい領域を扱った。来年度は近藤温度が超伝導温度より小さい領域を対象にする。この領域では0-pi転移が現れることが期待されており、転移付近で電流ゆらぎがどのように変化するかを明らかにする。29年度が最終年度であるため、記入しない。
インドネシアにおける肝炎ウイルスの分子疫学的調査

インドネシアにおけるC型肝炎ウイルス(HCV)、B型肝炎ウイルス(HBV)、D型肝炎ウイルス(HDV)、新しい肝炎ウイルス候補であるGBウイルス(GBV)及びTTウイルス(TTV)について、分子疫学調査を行った。1)HCV:平均血中ウイルス量は、HCV-1bとHCV-1cは同程度に多く、HCV-2aは少なかったが、同じサブタイプの中でも、ウイルス株によって大きな差がみられた。HCV NS5Aのアミノ酸配列と血中ウイルス量との相関について検討したところ、いずれのサブタイプでも、NS5Aのインターフェロン感受性決定領域(ISDR)のアミノ酸変異が4カ所以上みられると、変異が3カ所以下のものに比べて、血中ウイルス量が有意に低いことがわかった。ISDR以外のNS5Aには、血中ウイルス量と相関するアミノ酸変異は認められなかった。2)GBV:健常供血者の2.7%、慢性肝炎患者の5.7%、肝硬変患者の11.5%、原発性肝癌患者の7.0%、血液透析患者の29.0%が、血中GBV陽性であった。GBV陽性者をHBV感染とHCV感染の有無に基づいて分類し、GBV感染と肝機能異常との相関の有無について検討したが、明らかな相関は認められず、GBVは明らかな慢性肝病原性を示さないことが示唆された。一方、GBV遺伝子の分子系統樹解析により、これまでに報告されていない新しいサブタイプ(type5)のGBVを見いだした。3)TTV:健常供血者の33%、慢性肝炎患者の21.9%、肝硬変患者の24.0%、原発性肝癌患者の45.8%、血液透析患者の43.9%が、血中TTV陽性であった。分子系統樹解析により、インドネシア・スラバヤのTTVはGla、Glbと未分類のものの3グループに分類された。5)HDV:HDV抗体陽性率は0.5%以下であった。インドネシア・スラバヤ市におけるC型肝炎ウイルス(HCV)及び新しい肝炎ウイルス候補として報告されたGBウイルス(GBV-C)及びTTウイルス(TTV)について分子疫学調査を行い、以下の成績を得た。1)HCVサブタイプ1b(HCV-1b)とHCV-1cは血中ウイルス量が多く、一方、HCV-2aは少ない傾向があることを確認した。しかし、比較的高い血中ウイルス量を示すHCV-2aもみられた。HCVのNS5A蛋白はウイルス遺伝子の複製やインターフェロン感受性に関与している可能性が指摘されている。そこで、血中ウイルス量の異なるHCV-2aのNS5A蛋白の推定アミノ酸配列と血中ウイルス量との相関の有無について検討した。現在、10株について、NS5A遺伝子全領域を増幅し、C末端250塩基を除いてほぼ全領域の配列を決定した。次年度に、残る部分の塩基配列を決定後、株間の比較を行い、血中ウイルス量と相関するアミノ酸配列について検討する予定である。2)GBV-Cによるウイルス血症と肝機能異常との相関の有無について、健常供血者及び慢性肝疾患の血清を用いて検討したが、明らかな相関は認められなかった。この成績より、持続感染においてはGBV-Cは明らかな肝病原性を示さないことが示唆された。また、本ウイルスの多様性に関して、ウイルス遺伝子の5'非翻訳領域とE1領域の塩基配列の分子系統樹解析を行い、これまでに報告されていない新しいサブタイプのGBV-C(タイプ5)を見いだした。このタイプはインドネシアのGBV-Cの約40%を占めることがわかった。

他に、我々がタイ王国で初めて見いだしたタイプ4のGBV-Cも約40%にみられた。3)TTVについては、健常供血者の33%(20/61)が血中TTV DNA陽性であった。HCV抗体陽性供血者では36%(12/33)、HCV抗体陰性供血者では29%(8/28)が血中TTVDNA陽性であり、両者の間に有意差は認められなかった。インドネシアにおけるC型肝炎ウイルス(HCV)、B型肝炎ウイルス(HBV)、D型肝炎ウイルス(HDV)及び新しい肝炎ウイルス候補であるGBウイルス(GBV)について、分子疫学調査を行った。1)HCV:平均血中ウイルス量は、HCV-1bとHCV-1cは同程度に多く、HCV-2aは少なかったが、同じサブタイプの中でも、ウイルス株によっては血中ウイルス量に大きな差がみられた。ウイルスNS5A蛋白のアミノ酸配列と血中ウイルス量との相関について検討したところ、いずれのサブタイプでも、NS5A蛋白のインターフェロン感受性決定領域(ISDR)のアミノ酸変異が4カ所以上みられると、変異が3カ所以下のものに比べて、血中ウイルス量が有意に低いことがわかった。NS5A蛋白のISDR以外の領域では、血中ウイルス量と相関するアミノ酸変異は認められなかった。2)GBV:健常供血者の2.7%、慢性肝炎患者の5.7%、肝硬変患者の11.5%、原発性肝癌患者の7.0%、血液透析患者の29.0%が、血中GBV陽性であった。GBV陽性率は、健常供血者では、HCV抗体陽性者のほうがHCV抗体陰性者に比べて有意に高かった。GBV陽性者をHBV感染とHCV感染の有無に基づいて分類し、GBV感染と肝機能異常(ALT高値)との相関の有無について検討したが、明らかな相関は認められなかった。すなわち、GBVは持続感染においては明らかな肝病原性を示さないことが示唆された。一方、GBV遺伝子の分子系統樹解析により、これまでに報告されていない新しいサブタイプ(type 5)のGBVを見いだした。このサブタイプはインドネシアのGBV-Cの約40%を占めることがわかった。4)HDV:HDV抗体陽性率は0.5%以下であった。
トリボルナウイルスの病原性発現機序と宿主域決定因子の解明

ジュウシマツで見つかった新しい遺伝子型のトリボルナウイルス(MuBV-1)をオカメインコ、カナリア、ジュウシマツに筋肉内接種及び脳内接種によって接種し、7ヶ月まで飼育した。オウム病クラミジア、マクロラブダス症などの感染症やマイロイドーシスで死亡した個体が存在したが、トリボルナウイルスの臨床症状を明瞭に示す個体は現れなかった。これらの死亡個体及び継時的に安楽殺した個体から採材した臓器サンプルを材料とし、PCR及び免疫組織化学にてMuBV-1の検出を行った。免疫組織化学は昨年度作成したMuBV-1免疫マウス血清を用いた。MuBV-1を筋肉内注射したジュウシマツでは、2ヶ月でMuBV-1は脳に明瞭に検出された。MuBV-1を筋肉内注射したカナリアでは、6ヶ月でMuBV-1が脳内に検出された。脳内接種したジュウシマツでは、飼育終了時までMuBV-1が脳内に検出された。一方、MuBV-1を胸筋に筋肉内注射したオカメインコでは飼育終了までMuBV-1は検出されなかった。MuBV-1をジュウシマツ、カナリアに筋肉内及び脳内接種により実験的に感染する手法が確立された。MuBV-1がオカメインコをはじめとするオウム目には感染せず、スズメ目であるジュウシマツ、カナリアには感染する可能性が強く示唆される。しかしながら、実験に用いたジュウシマツ、カナリアが実験動物として導入する前からMuBV-1を保有していた可能性もあり、今後の詳細な検討が必要である。また、カナリアはアミロドーシスで死亡しているものがあり、MuBV-1感染による炎症が元となりアミロイドーシスが生じている可能性がある。[1]抗ABVモノクローナル抗体の作製ABVのMuBV-1とPaBV-4のN領域の組換えタンパクを大腸菌にて発現精製し、Balb/cマウスに免疫した。マウスにおいて、抗体価は十分に上昇し、抗血清を得ることができた。しかしながら、マウスの脾細胞とミエローマSp-2/AG14の融合を試みたが、MuBV-1及びPaBV-4に対して抗体価をもつハイブリドーマは得られなかった。[2]動物感染実験によるABVの感染性、病原性および体内動態の評価生体のトリへの接種に用いるABVをABV持続感染細胞から回収し、ウイルス力価を確認し、接種の準備が整った。導入した生体のトリが、ABVとは関連のないマクロラブダス症などの他の感染症で亡くなってしまったため、今年度は発育鶏卵でのABVの増殖の有無を調べた。ニワトリの品種は、GRN, GSP, GSN/1, PNP/DO, YL, BL-E, WL-G, WL-M/O, RIR, CAL, 413, OS, GB, EJ, DDW, POL, BRB, JB, SIL, FZSILの20品種を用いた。10日齢の発育鶏卵にMuBV-1を漿尿膜腔接種し、5日培養して漿尿液を回収し、MuBV-1を定量PCRにて測定したがいずれの品種の発育鶏卵でもウイルスの増殖が確認されなかった。また、4代まで継代を試みたが、ウイルスは増殖しなかった。このことより、発育鶏卵ではMuBV-1は増殖せず、ニワトリでのABVの感染のリスクは他の鳥種と比較して低いと考えられる。感染実験用に導入した生体のトリの死亡が予想外に続いた。トリにはマウスやラットのように見事な管理をされた実験動物供給システムが無いために生じた予期せぬ死亡である。[1]抗ABVモノクローナル抗体及び抗血清を用いたABV中和試験今回得られたMuBV-1及びPaBV-4のN領域に対する抗血清を用いて、ウイルスの中和が生じるか中和試験にて調べる。

他の領域に対する抗血清についても同様に得て、中和試験を行う。また、抗体価のあるハイブリドーマを得られるよう、ハイブリドーマの形成率を上昇させる。[2]動物感染実験によるABVの感染性、病原性および体内動態の評価導入したトリが死亡しないよう、原因の分かっている感染症に関しては遺伝子検査方法を確立し、導入時に検査し、治療し、感染実験に用いる。研究の進捗が遅れたため、細胞のクローニングに必要な96wellプレートなどの物品を今年度に購入する必要が減じた。来年度に研究の進捗に合わせて執行する。
東アフリカにおける畜産資源の利用と市場化の現代的展開に関する地域研究

東アフリカの乾燥地域における畜産資源の市場ネットワークの動態を明らかにすることを目的とした本研究において,1年目の平成25年度は「研究内容」のうち,とくに「国家が家畜の市場化をどのように認識し関与してきたのかを歴史的に解明する」という課題に集中的に取り組んだ。具体的には,イギリスの国立公文書館とオクスフォード大学ローズハウス図書館で関連する資料を収集した。2年目に当たる平成26年度の前半は,そこで得られた資料の分析に当たり,その成果を『アフリカ研究』誌(採録決定済み)と『年報人類学研究』誌(査読中)に論文として投稿した。また,この期間中には,本研究と関連のあるアフリカ史分野で近年刊行された英文著書の書評を執筆し,『アジア・アフリカ地域研究』誌と『アジア経済』誌(採録決定済み)に投稿した。一方で,平成26年度末には,「研究の目的」で述べたもう一つの課題ーケニアの市場間で活動する諸アクターの媒介的な意義を明らかにすることーについて詳細な資料を得るためにケニアに渡航し,フィールドワークと関係省庁(農業・畜産・漁業省)での聞き取り調査と資料収集をおこなった。26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、東アフリカの乾燥地域における畜産資源の市場ネットワークの動態を明らかにするとともに、こうしたネットワークを媒介する諸アクターの意義を解明することを目的としている。具体的には、ケニア共和国の北部で近年活性化しつつあるラクダを商品とした交易活動を分析の対象としている。本年度はとくに、「研究の目的」欄で述べた研究内容の一つである、国家が家畜の市場化についてどう認識し関与してきたかを歴史的に明らかにしていくという課題に集中的に取り組んだ。そのために、年度の前半の期間は、国内の大学図書館や、昨年度ケニアの国立公文書館で入手した行政資料やその他関連刊行物を整理し、読解する作業に充てられた。年度の後半は、その作業から得られた知見をもとに、1930年代に世界的に流行した土壌侵食論がケニアで牧畜を生業とする人びとに対する行政に与えた影響について論文を執筆し、その成果は3月に雑誌『アジア・アフリカ地域研究』において刊行された。同月には資料収集のためにイギリスに出張し、ロンドンの国立公文書館でケニアの畜産行政に関する資料を閲覧、収集した。また、イギリスではロンドン大学東洋アフリカ研究学院とオクスフォード大学ローズハウス図書館も訪問し、未入手だった重要文献や手稿類を閲覧することができた。これによって、植民統治期ケニアにおける畜産行政について、2014年度前半中に論文を執筆するために必要な資料は入手できたと考えている。「研究の目的」で述べた研究内容を構成する課題のうち、今年度はとくに、イギリスによる植民統治期以降の畜産行政について歴史的に検討する作業に取り組んできた。その一環として、3月にイギリスに資料収集のため出張するとともに、論文を一本刊行した。「研究の目的」で述べたもう一つの課題である、ケニアの市場間で活動する諸アクターの媒介的な意義について詳細な資料を得るために、ケニアに渡航し、フィールドワークと、ナイロビの公文書館に収められている行政資料の収集・分析を行う。
ソ連のドイツ占領政策と冷戦--ソ連の対ドイツ賠償政策を中心に

2008年10月にドイツから帰国した後、2年間にわたって収集した史料の整理・分析につとめた。昨年度までは、1940年代後半のソ連の対独経済政策の変化を具体的に分析してきた。冷戦の激化に伴い、ソ連は当初の過酷なまでの賠償政策を放棄し、自らの占領地域を経済的に挺入れすることでドイツ人住民を懐柔すると同時に西側占領地域住民にも社会主義体制の魅力をアピールするという政策にシフトした。本年度は、このような政策の転換がもっか長期的な意味を検討する為に、1950年代以後のソ連の対独政策を、史料館で収集した史料に基づいて具体的に分析した。ソ連の経済支援に基づいて東独の経済を活性化ざせ、社会主義体制の魅力を西独住民にアピールするという占領後期に萌芽的にみられた政策は、1950年代半ばからフルシチョフの指導のもと積極的に展開された。東独から西独への住民流出を防ぐ為に1961年夏にベルリンの壁が建設され、体制間経済競争へのソ連指導部の関心が低下した60年代以降においても、この体制間競争の場としてのドイツというテーゼはしばしば東ドイツによってソ連に対する経済援助要求の根拠として主張され、ソ連もこのテーゼを否定できなかった。すなわち、自占領地域の経済的成功により社会主義体制の魅力を誇示するという占領後期にとられた方針は、ドイツ民主共和国建国以後も継続された。このことからは、いかにソ連のドイツ政策が社会主義体制の資本主義体制への優越の証明というイデオロギー的主張に束縛されていたかが窺える。今回のドイツ滞在で収集した史料をさらに分析することで、ソ連の東独・東欧支配におけるイデオロギー的側面を今後とも解明していきたい。今年度は、ソビエト史研究会においてソ連の対ドイツ賠償政策の変化を整理した上で、ベルリンの文書館における史料収集をもとに、ソ連のドイツ政策を検討した。ソ連は、46年春まで、ドイツからの賠償により自国の経済復興を図ると同時に、賠償を通じてドイツの工業力を徹底的に弱体化することを目指していた。この目的のため、ソ連は当初、ドイツの主要な工業設備の解体・撤去を賠償政策の基本とした。しかし、46年以後、ソ連は、ドイツの工業設備を稼動させ、ドイツで製造された工業製品を賠償として徴収するという方針にシフトしていく。この政策転換には、二つの原因があった。第一に、冷戦が勃発し、アメリカがマーシャルプラン等を通じてドイツに経済援助を行う中、過酷な賠償徴収を続行することは、ドイツにおける反ソ感情を刺激し続けることになり、西ドイツにおいても影響力を保持し続けるというスターリンの政策構想と相容れるものではなかった。したがって、スターリンは、過酷な賠償政策を緩和することで、ドイツにおけるソ連イメージを改善しようとしたと考えられる。この点は、ソ連の賠償政策転換の背景としては従来あまり注目されてこなかったが、冷戦の勃発・激化の中で、ソ連がどうドイツ政策を変更していったかを検討する上で、重要な論点である。今後、50年代以後のソ連のドイツ政策とも関連付けつつ、さらに深く検討してみたい。賠償政策転換の第二の背景としては、工場の解体・撤去の経済的な非効率という問題が挙げられる。経済的な観点から見た場合、ソ連経済の復興のためには工業設備の解体撤去よりも、ドイツの工業力を維持し、ドイツで製造された製品を賠償として徴収するほうが、はるかに効率がよかった。ソ連は、46年以後、効率的な賠償調達のために、ソ連・東欧圏の経済流通網を再編成し、ソ連・東欧から東独への原燃料供給、東独からソ連への製品供給という物資流通、分業体制を確立していった。昨年度に引き続き、本年度もドイツで史料の調査・収集にあたると同時に、冷戦史に関する国際シンポジウム及びコロキウムに積極的に参加し、またソ連・東独関係史の専門家との議論を通じて、冷戦史・東独史・ソ連史に関する最新の研究状況の把握に努めた。史料収集の面では、本年度は、ドイツ国立図書館、ドイツ連邦文書館、ドイツ民主共和国政党・大衆団体文書館に加え、外務省政治文書館で収集した史料をもとに、1940年代後半のソ連のドイツ政策を検討した。ソ連のドイツ占領政策の根幹には、徹底した賠償徴収とドイツにおける自らの支持基盤の拡大という二つの本質的に相容れない要素が存在した。本年度は、この二つの要素の相互関係をたどることで、賠償徴収からドイツ経済復興というソ連の対ドイツ政策の転換を分析した。1947年以後、米・英・仏の西側三国の間で西ドイツ国家建設構想の具体化に伴い、ソ連指導部は、ドイツ人の間でドイツ分断反対の機運を高めることで、これを阻もうとした。しかし、1948年6月にベルリン封鎖が始まると、スターリンは、人民会議などによるドイツ統一キャンペーンに加え、ソ連占領地域の経済発展によって、ソ連に対するドイツ人民の支持獲得を企図した。この目的のため、東ドイツ国家樹立直後の1950年5月に、スターリンは賠償額の半額免除を通達した。すなわち、冷戦が激化する中、ソ連のドイツ政策の重点は、賠償徴収からドイツにおける自らの支持基盤拡大へとシフトしていったのである。ソ連の賠償政策に関する従来の研究においては、人民会議運動と賠償政策との上記の関連は十分に検討されてこなかった。したがって、本年度の研究成果は、この研究史上の空白の一端を埋めたと言えよう。

冷戦の激化に伴い、ソ連は当初の過酷なまでの賠償政策を放棄し、自らの占領地域を経済的に挺入れすることでドイツ人住民を懐柔すると同時に西側占領地域住民にも社会主義体制の魅力をアピールするという政策にシフトした。本年度は、このような政策の転換がもっか長期的な意味を検討する為に、1950年代以後のソ連の対独政策を、史料館で収集した史料に基づいて具体的に分析した。ソ連の経済支援に基づいて東独の経済を活性化ざせ、社会主義体制の魅力を西独住民にアピールするという占領後期に萌芽的にみられた政策は、1950年代半ばからフルシチョフの指導のもと積極的に展開された。東独から西独への住民流出を防ぐ為に1961年夏にベルリンの壁が建設され、体制間経済競争へのソ連指導部の関心が低下した60年代以降においても、この体制間競争の場としてのドイツというテーゼはしばしば東ドイツによってソ連に対する経済援助要求の根拠として主張され、ソ連もこのテーゼを否定できなかった。すなわち、自占領地域の経済的成功により社会主義体制の魅力を誇示するという占領後期にとられた方針は、ドイツ民主共和国建国以後も継続された。このことからは、いかにソ連のドイツ政策が社会主義体制の資本主義体制への優越の証明というイデオロギー的主張に束縛されていたかが窺える。今回のドイツ滞在で収集した史料をさらに分析することで、ソ連の東独・東欧支配におけるイデオロギー的側面を今後とも解明していきたい。
銀河団のガスダイナミクスで探る宇宙の大規模構造進化

本研究の初年度における研究目的は(1)超電導遷移型(TES)X線マイクロカロリメータアレイの開発,(2)X線天文衛星ASTRO-Hに搭載される半導体型カロリメータの応答キャリブレーション,の2点である.本研究の研究期間は4月1日から8月31日までの5ヶ月間である.申請者は(1)についてのみ研究を行った.申請者は,64ピクセルTESアレイのin-house製作プロセスを確立し,歩留まり100%の素子を製作した.ランダムサンプリングにより8ピクセルの超電導転移温度特性を測定し,超電導転移温度は3%以内で一致していることを確認した.エネルギー分解能は7.8 eV@5.9 keV (FWHM)であり,目標の3 eVにはまだ届いていないものの,素子固有の原理的な分解能に迫るには冷却環境や室温エレクトロニクスのさらなる最適化が必要があることを明らかにした.また,64ピクセルを読み出すための極低温ステージの開発も行った,冷凍機内の限られた極低温スペースに64素子分の超電導配線約500本と極低温アンプSQUIDを設置するため,三次元的なフォトリソグラフィ技術を用いて超電導はんだ配線を極低温ステージに直接敷設する手法を確立した.電気的接続の歩留りは約85%でありまだ改善の余地があるが,極低温における超電導配線の抵抗は約0.1 mΩとTESの動作点抵抗に対して十分小さいことを確認した.現在,上記の素子と極低温ステージは走査型電子顕微鏡に組み込まれており,世界初の超高精度元素マッピングシステムの実現に向けて実証試験中である.実現されれば,材料工学のみならずバイオテクノロジーなど幅広い分野でブレイクスルーをもたらすと期待される.27年度が最終年度であるため、記入しない。27年度が最終年度であるため、記入しない。
O-GlcNAc修飾を介した酸化ストレス応答因子の解析

活性酸素による情報伝達システムにおけるN-アセチルグルコサミン修飾(O-GlcNAc化)タンパク質の機能的重要性とO-GlcNAc化による制御機構について明らかにするため、酸化ストレスによるO-GlcNAc化タンパク質の変動、及びO-GlcNAc化によるストレス応答タンパク質の誘導制御について検討した。酸化ストレス応答においてO -GlcNAc化が重要な役割を果たしていること、特にストレス応答タンパク質の発現・誘導においてO-GlcNAc化を介した制御機構が存在する可能性を示唆した。本研究は、活性酸素による情報伝達システムにおけるO-GlcNAc化修飾タンパク質の機能的重要性とO-GlcNAc化の制御機構について明らかにすることを目的とする。本年度は酸化ストレス誘導アポトーシスにおけるO-GlcNAcタンパク質の役割について、ヒト肝ガン由来細胞であるHepG2を用いて検討した。まず、HepG2に酸化ストレスとして亜ヒ酸ナトリウムを添加したところ、クロマチン凝縮やPoly-ADP-ribose polymerase(PARP)の切断が生じ、アポトーシスがおきることが明らかになった。またO-GlcNAc化タンパク質は、亜ヒ酸ナトリウム投与により増加した。N-アセチルグルコサミニダーゼ阻害剤(PUGNAc)を添加して細胞内のO-GlcNAcタンパク質を増加させたところ、亜ヒ酸ナトリウム投与によるアポトーシスが促進することが明らかになった。以上より、酸化ストレスによって引き起こされるアポトーシスにおいて、O-GlcNAcタンパク質が何らかの促進効果を示すことが示唆された。そこで、アポトーシスにおけるO-GlcNAcタンパク質の役割について検討するため、ストレス応答タンパク質であるheat shock protein 60(HSP60)に着目し、その発現変動を調べた。その結果、亜ヒ酸ナトリウム投与によりHSP60の発現は増加することが明らかになった。HSP60はO-GlcNAc化タンパク質の一つであるので、このときのO-GlcNAc化修飾について調べたところ、亜ヒ酸ナトリウム投与によりO-GlcNAc化HSP60が増加することが明らかになった。今後、O-GlcNAc化HSP60がアポトーシスに関与しているかどうかを検討する。本年度は酸化ストレス誘導アポトーシスにおけるO-GlcNAcタンパク質の役割について、HeLa細胞を用いて検討した。まず、HeLa細胞に酸化ストレスとして亜ヒ酸ナトリウムを添加したところ、クロマチン凝縮が生じ、HepG2細胞と同様にアポトーシスがおきることが明らかになった。また、亜ヒ酸ナトリウム投与により細胞内のO-GlcNAc化タンパク質が変動することから、この亜ヒ酸ナトリウムに対するストレス応答にO-GlcNAc化タンパク質が関与することが示唆された。さらに、O-GlcNAc修飾の脱離酵素であるN-アセチルグルコサミニダーゼ阻害剤(PUGNAc)を添加して細胞内のO-GlcNAcタンパク質を増加させたところ、亜ヒ酸ナトリウム投与によるアポトーシスが促進することが明らかになった。以上より、酸化ストレスによって引き起こされるアポトーシスにおいて、O-GlcNAcタンパク質増加が何らかの促進効果を示すことが示唆された。そこで、アポトーシスにおけるO-GlcNAcタンパク質の役割について検討するため、ストレス応答タンパク質であるheat shock protein 70(HSP70)に着目し、その発現変動を調べた。その結果、亜ヒ酸ナトリウム投与によりHSP70の発現は増加するが、PUGNAcの添加によりHSP70の誘導が抑制されることが明らかになった。これらの結果から、O-GlcNAcタンパク質がHSP70の発現制御に関与する可能性が示唆され、酸化ストレス応答におけるO-GlcNAc修飾タンパク質の重要性が明らかになった。
タンパク質分子表面改変に基づく新規poly-extremozymeの創製

GHファミリー11アルカリキシラナーゼXynJの分子表面への塩基性アミノ酸の導入により,耐アルカリ性,耐熱性および耐塩性が向上した。また,GHファミリー18耐塩キチナーゼChiN1の分子表面への酸性アミノ酸の導入により,耐塩性ないし有機溶媒耐性が向上した。一方,GHファミリー10超耐熱性キシラナーゼXynTBについては,進化分子工学による耐アルカリ性および比活性の向上に成功した。好アルカリ性細菌Bacillus sp. 41M-1株が生産するGHファミリー11キシラナーゼXynJは,反応至適pHをpH 9.0にもつアルカリ酵素である。糸状菌由来酸性キシラナーゼに関する先行研究に倣い,XynJの触媒ドメイン領域の分子表面(Ser/Thr表面)に5つのArgを導入した変異型酵素において耐アルカリ性と耐熱性の向上が観察されたが,その理由については未解明であった。そこで平成25年度は,5つの変異箇所Ser26,Thr34,Asn74,Asn76およびAsn192について,Argへの置換を2ないし3箇所適宜組み合わせて導入した変異型酵素を調製し,当初導入した5つの変異箇所のうち,どの変異箇所が耐アルカリ性・耐熱性の向上に重要かを調べることとした。精製酵素を用いた検討の結果,耐アルカリ性の向上には少なくとも3箇所,そして耐熱性の向上には5箇所すべての変異が必要であることがわかった。耐塩タンパク質については,その分子表面の酸性アミノ酸が水分子と強く結合することで耐塩性が発現するといわれている。この仮説に基づけば,当該酸性アミノ酸は塩基性アミノ酸でも代替できることになる。そこで,XynJのSer/Thr表面に塩基性アミノ酸Lysあるいは酸性アミノ酸AspおよびGluを3ないし5箇所導入した各種変異型酵素を調製し,耐アルカリ性・耐熱性だけでなく,耐塩性に及ぼす塩基性および酸性アミノ酸導入の差異を調べることとした。精製酵素を用いた検討の結果,分子表面への塩基性アミノ酸の導入により,比活性は低下するものの,耐アルカリ性が向上することがわかた。また,分子表面に5つのArgを導入した変異型酵素のみ耐熱性の向上が認められた。さらに,耐塩性の向上には分子表面への酸性アミノ酸の導入よりは,むしろ塩基性アミノ酸の導入の方が効果的であることが明らかとなった。高度好塩性古細菌Halobacterium sp. NRC-1株由来キチナーゼChiN1は,反応至適NaCl濃度を1.0 Mにもつ耐塩酵素である。一般に耐塩タンパク質は酸性アミノ酸含量が高いという特徴をもち,分子表面の酸性アミノ酸のもつ電荷が溶媒の水分子を強固に保持することで,水分含量の少ない環境において活性を維持していると考えられている。また,分子表面のLysはその長いアルキル鎖によって疎水性表面を増大させるため,耐塩タンパク質にとって不都合であるとも考えられている。平成26年度は,ChiN1の分子表面にさらに多くの酸性アミノ酸を導入した変異型酵素,あるいは分子表面に存在する溶媒露出表面積の大きいLysを短い側鎖をもつAlaや酸性アミノ酸であるAspに置換した変異型酵素を網羅的に調製した。ChiN1へのアミノ酸導入箇所は,タンパク質分子モデリングソフトを用いて作成した立体構造モデルに基づき決定した。また,変異型酵素の発現には,耐塩タンパク質発現で充分に実績のある高度好塩性古細菌Haloarcula japonicaの分泌発現系を使用した。分子表面に酸性アミノ酸を導入した変異型酵素のうち,N357D(Asn357をAspに置換)においてのみ,野生型に比して耐塩性の向上が見られた。また, LysをAlaないしAspに置換した変異型酵素の耐塩性は野生型とほぼ同様であったが,約半数の変異型酵素が有機溶媒ジメチルスルフォキシド(DMSO)に対して高い耐性を示すことがわかった。これらの結果より,分子表面へのアミノ酸置換の効果は,耐塩性よりもDMSO耐性に対して強く見られることがわかった。高塩濃度環境と水-極性有機溶媒環境は水分活性の低い環境である点は共通であるが,ChiN1がもつ耐塩機構と有機溶媒耐性機構は必ずしも同一ではないことが示唆された。超好熱性細菌Thermotoga maritimaが生産するGHファミリー10キシラナーゼXynTBは,反応至適温度を110°Cにもつ超耐熱性キシラナーである。本酵素は中性条件において世界最高の耐熱性を誇るが,アルカリ性領域ではほとんど活性を示さず,そのことが種々の産業応用を阻んでいる。既に超高度の耐熱性を獲得しているXynTBに耐アルカリ性など他の極限環境耐性を付与することができれば,その応用の範囲は格段に広がることが期待される。平成26年度までの本研究成果を踏まえ,XynTBの分子表面に荷電アミノ酸(塩基性および酸性アミノ酸)を導入することで,その耐アルカリ性・耐塩性の向上を図ることとした。XynTBは(β/α)8バレル構造をとり,触媒部位はバレルの上面に位置する。従って,バレル側面および底面に荷電アミノ酸を導入しても,触媒部位への影響は少ないものと期待される。本研究では,XynTBのバレル側面および底面に荷電アミノ酸を導入した変異型酵素を調製した。しかしながら,耐アルカリ性・耐塩性の向上には至らなかった。そこで,xynTB遺伝子にランダム突然変異を導入し,進化分子工学によるXynTBの極限環境耐性の向上をめざすこととした。その結果,わずかではあるが耐アルカリ性が向上した変異型XynTB