hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
果実生理研究のニューフロンティア－低温遭遇によるエチレン非依存成熟誘導機構の解析

本研究は、果実生理研究のニューフロンティアと期待できる「低温遭遇によるエチレン非依存型成熟誘導機構」を焦点に、次世代シーケンサーによるゲノムワイド遺伝子解析、メタボローム解析、遺伝子組換え、yeast two-hybrid法を駆使する先駆的取り組みである。これまで、果実成熟制御については、植物ホルモンのエチレンを中心に検討され、「エチレン作用阻害剤と低温貯蔵が最も効果的な成熟制御技術」と考えられてきた。ところが、筆者らはキウイフルーツにおいて、病害によるエチレンの影響を除去すると「低温環境で室温下よりも成熟・軟化が早まる」という常識と全く逆の現象を発見した。さらに、RNAseq分析で、低温成熟誘導系はエチレン成熟誘導系と下流の一部遺伝子を共有するが、別個の制御系であることを示し、「低温がエチレン作用とは独立に果実成熟を誘導する」という新たな概念に到達した。この機構は、果実成熟の早晩性や貯蔵特性に密接に関与し、その解明は早生・晩生新品種の育種、長期貯蔵技術の開発に直結すると想定できる。本年度はReal Time PCR法による成熟関連遺伝子発現プロファイルの確認として、早晩生の異なるキウイフルーツ品種およびセイヨウナシ、チュウゴクナシ、ウンシュウミカンのサンプルを用いて糖代謝関連遺伝子、細胞壁分解関連遺伝子および転写因子の発現プロファイルを解析した。さらに,キウイフルーツの一次代謝物とセイヨウナシの各種ホルモン含量について、LC/MS,GC/MSによる代謝物分析を行った。その結果、キウイフルーツにおけるエチレン成熟と低温誘導性成熟の糖組成変動は類似していること、セイヨウナシは成熟に伴ってジャスモン酸とABAが急増することが示された。Real-Time PCRによる遺伝子発現解析、GC/MS,LC/MSによる代謝物解析、各種ホルモンの網羅的解析は計画通り、実施し、良好な結果を得ている。本研究によって、これまでに合計5編(本年度は2編)の研究論文が公表され、国際学会では8件、国内学会でも10件以上の研究発表を行っている。前年までの研究蓄積に基づいて、低温誘導性成熟誘導システムとエチレン誘導成熟システムのネットワーク解析を進め、キウイフルーツ、セイヨウナシ、チュウゴクナシ、柑橘類の成熟制御機構の全容解明を目指している。本研究は、果実生理研究のニューフロンティアと期待できる「低温遭遇によるエチレン非依存型成熟誘導機構」を焦点に、次世代シーケンサーによるゲノムワイド遺伝子解析、GC/MASSによる網羅的代謝物解析を駆使する先駆的取り組みである。これまで見過ごされた「秋の深まりとともにミカンやカキ、リンゴの着色、成熟が進行する」現象を見直し、温帯原産の多年生植物は「秋に果実成熟を完了させ冬に備える」必要から低温に応答して積極的に成熟を誘導すると考えられる。この機構は、園芸において重要な特性である果実成熟の早晩性や貯蔵特性に密接に関与し、その解明は早生・晩生新品種の育種、長期貯蔵技術の開発に直結する。さらに、低温成熟誘導機構は木々の紅葉・老化との共通性も推測され、本研究は広範な植物での各器官の成熟・老化制御機構の統合的理解につながり、園芸生理研究に新展開を切り開くと確信している。本年度は、キウイフルーツだけでなくウンシュウミカン、セイヨウナシについても低温応答性の解析を進めた。キウイフルーツに関する研究成果を第2回アジア園芸学会、園芸学会秋季大会、園芸学会中四国支部会などで発表するとともに、3編の英文論文にまとめ、学術誌に投稿した。1編は既に掲載され、1編は受理、他の1編は審査中である。また、セイヨウナシ、ウンシュウミカンについてもエチレン処理及び低温処理を行った果実の成分分析及びRNAseq解析を進めている。本年度はReal Time PCR法による成熟関連遺伝子発現プロファイルの確認として、キウイフルーツおよびセイヨウナシのサンプルを用いてReal-Time PCR法を用いて低温成熟機構の鍵となる代謝関連遺伝子および転写因子の発現プロファイルの確認を行った。。

さらに,キウイフルーツの芳香性揮発成分および一次代謝物について、LC/MS,GC/MSによる代謝物分析を行った。その結果、キウイフルーツにおいて低温誘導成熟では芳香性揮発成分である酪酸エチルの生成が見られず、関連するアルコールアシルトランスフェラーゼの遺伝子発現も湯うどうされないことが示された。この結果は、エチレンによる成熟誘導と低温遭遇による成熟誘導が質的に異なることを明確に示したものである。Real-Time PCRによる遺伝子発現解析、GC/MSによる代謝物解析は計画通り、実施し、良好な結果を得ている。また、キウイフルーツにおける長期貯蔵技術についても検討を進め3ヶ月間は良好な品質を保てることを実証した。本研究は、果実生理研究のニューフロンティアと期待できる「低温遭遇によるエチレン非依存型成熟誘導機構」を焦点に、次世代シーケンサーによるゲノムワイド遺伝子解析、メタボローム解析、遺伝子組換え、yeast two-hybrid法を駆使する先駆的取り組みである。これまで、果実成熟制御については、植物ホルモンのエチレンを中心に検討され、「エチレン作用阻害剤と低温貯蔵が最も効果的な成熟制御技術」と考えられてきた。ところが、筆者らはキウイフルーツにおいて、病害によるエチレンの影響を除去すると「低温環境で室温下よりも成熟・軟化が早まる」という常識と全く逆の現象を発見した。さらに、RNAseq分析で、低温成熟誘導系はエチレン成熟誘導系と下流の一部遺伝子を共有するが、別個の制御系であることを示し、「低温がエチレン作用とは独立に果実成熟を誘導する」という新たな概念に到達した。この機構は、果実成熟の早晩性や貯蔵特性に密接に関与し、その解明は早生・晩生新品種の育種、長期貯蔵技術の開発に直結すると想定できる。本年度はReal Time PCR法による成熟関連遺伝子発現プロファイルの確認として、早晩生の異なるキウイフルーツ品種およびセイヨウナシ、チュウゴクナシ、ウンシュウミカンのサンプルを用いて糖代謝関連遺伝子、細胞壁分解関連遺伝子および転写因子の発現プロファイルを解析した。さらに,キウイフルーツの一次代謝物とセイヨウナシの各種ホルモン含量について、LC/MS,GC/MSによる代謝物分析を行った。その結果、キウイフルーツにおけるエチレン成熟と低温誘導性成熟の糖組成変動は類似していること、セイヨウナシは成熟に伴ってジャスモン酸とABAが急増することが示された。Real-Time PCRによる遺伝子発現解析、GC/MS,LC/MSによる代謝物解析、各種ホルモンの網羅的解析は計画通り、実施し、良好な結果を得ている。本研究によって、これまでに合計5編(本年度は2編)の研究論文が公表され、国際学会では8件、国内学会でも10件以上の研究発表を行っている。セイヨウナシ、ウンシュウミカンについてReal-Time PCR法を用いて低温成熟機構の鍵となる代謝関連遺伝子および転写因子の発現プロファイルの確認を行う。前年度に抽出した重要成熟関連遺伝子について、25°C-0°Cの5°C間隔の温度処理サンプルを全て分析し,温度処理効果プロファイルを確認する。
内因性ブドウ膜炎における自己免疫機序に関する基礎的,臨床的研究

内因性ぶどう膜の発症機構を解明する目的で、二種類の網膜抗原を用いて、それにより惹起される実験的自己免疫性ぶどう膜炎(EAU)の免疫病理機序について以下の研究を行なった。1.網膜抗原の分離精製:ウシ網膜を材料とし、超遠心、ゲル3過法(Ac【A_(34)】ゲル)、イオン交換クロマトグラフィ、コンAクロマトグラフィを用い、網膜S抗原とInterphotoreceptor Retinoid Binding Protein(IRBP)の分離精製法を確立した。この方法で得られたS抗原、IRBPは分子量が各々4万と14万で、免疫学的交叉もない単一の蛋白質であった。2.実験動物に対する病原性についての研究:各抗原を完全フロイトアジュバントに混和し、各種動物に免疫した。ルイスラットに対しては、S抗原は7.5μg以上、IRBP1μg以上の用量で、眼と松果体に炎症を惹起した。しかし、マウスとウサギに対しては病原性はなく、サルに対しては250μgの用量で眼内炎症を惹起した。サルにおけるこれらの網膜抗原によるぶどう膜炎はヒトのそれに類似しており、血管炎と肉芽性炎症が主体であった。3.実験的ぶどう膜炎の移入実験:IRBPの免疫ラットから脾細胞を採取し、これを更にIRBP又はConAで3日間培養刺激した感作リンパ球をnuiveなラットに移入したところ5日後に眼内炎症がrecipientのラットに生じた。移入する感作リンパ球をT細胞のサブセットに分離したところ、ヘルパーT細胞がEAUを移入する能力のあることが判明した。ヘルパーT細胞を移入された、EAUを生じたラットの免疫反応を調べると、抗IRBP抗体価を極めて低く、一方、IRBPに対するリンパ球増殖反応は高かった。これらのことから、IRBPにより生じるぶどう膜炎の免疫病理機序においては、Tリンパ球が中心的役割を果しているものと考えられた。
原子力事故時における燃料表面からのCsとIの放出挙動の解明

原子力事故時には、揮発性の核分裂生成物(Fission Products :FPs)であるセシウム(Cs)とヨウ素(I)が原子炉から放出されることで周辺の環境汚染や公衆被ばくを引き起こす。こうしたCsやIは原子炉の運転を通じて核燃料内部に蓄積される。よって、CsやIの核燃料からの放出挙動の詳細が解明されることで、事故の被害予測の精度は向上する。本研究では、これまでに着目されてこなっかったFPs化合物の核燃料の表面近傍での溶融挙動に着目し、CsやIが放出される際のメカニズムを本質的に理解することを目的とする。
喫煙（ニコチン）が骨代謝に及ぼす影響に関する実験的研究

(1)マウス骨修復モデルで、ニコチン群は仮骨架橋形成が有意に不良だった。骨折部の仮骨量は少なく、内軟骨性骨化が障害されていると考えられた。(2)マウス大腿骨の培養におけるpentosidineの測定でニコチン群で有意に高くニコチン添加で骨質が低下した。α7 nAchR KOでは、いずれも有意な上昇はみられなかった。(3)骨形態計測では、α7 nAchR KOで骨密度は有意に高値を示した。破骨細胞数はKOで少なく、骨形成や軟骨形成の検討では両者に差がなかったことからα7nAchRは生理的骨代謝において、破骨細胞を活性化させる代謝経路に関与することが推測された。骨質に対するnicotineの影響マウス大腿骨のorgan cultureをnicotine有無の条件下で行い骨強度、骨質評価マーカーであるAGEsの一つであるpentosidineの測定を行いました。野生型マウスから得た大腿骨を用いた検討では、10%FCS群と10%FCS+nicotine100μg/ml群(各n=5)において、骨強度を示す破断エネルギーの測定値は、両者に明瞭な差はなかったものの(p=0.92)、pentosidine量の平均値はそれぞれ31.7±1.02μg/ml, 35.4±2.86μg/mlでnicotineを添加した群で有意に骨質低下があると考えられました(p<0.05; p=0.02)。代謝におけるα7nAchRの役割WTとKOに対し骨形態計測を行った結果、骨密度は、それぞれ28.4±4.60mg/cm2, 32.6±4.96mg/cm2で有意にKOにて高値を示した(p<0.05; p=0.009)。また組織学的に、破骨細胞数はWTに比しKOにて少なく、カルセインラベルによる骨形成度やAlcian blue染色による軟骨形成においては両者に明らかな差がなかったため、α7nAchR(-/-)マウスでは、何らかの機序で破骨細胞の活性が低下していることが考えられました。(1)骨形成に対するニコチンの影響を検討するため、最初にマウス骨修復(大腿骨骨折)モデルを用いました。体内nicotine濃度を長時間維持(ニコチン経口投与期間9ヵ月)した後に骨折処置を行い、骨癒合の経過を検討した結果、骨折処置後2週時点でニコチン群では、コントロール群に比べ骨折部での仮骨架橋形成が有意に不良でした。骨折部の仮骨量(pQCT)は少なく、内軟骨性骨化が障害されていると考えられました。(2)次に骨新生(膜性骨化)に対するニコチンの影響を異所性骨化モデルで検討しました。ニコチンを含有したGelformをマウス大腿筋内に設置した後、X線評価を行いましたが、いずれのニコチン濃度においても両群間に明らかな相違は見られませんでした。α7nAchRノックアウトマウス(KO)での検討いても同様でした。(3)ニコチンが骨質に及ぼす影響を検討するため、マウス大腿骨の培養を行い骨強度、骨質評価マーカーであるadvanced glycation endproducts(AGEs)の一つ骨内pentosidineの測定を行いました。野生型マウス(WT)の大腿骨を用いた検討ではニコチン群(各n=5)において、骨強度(破断エネルギー)は、両者に明瞭な差はなかったものの、pentosidine量はニコチン群で有意に高くニコチン添加にて有意に骨質低下が生じると考えられました(p<0.05; p=0.02)。KOでは、いずれも有意な上昇はみられませんでした。(4) α7 nAchRの生理的役割の検討として、WTとKOに対し骨形態計測を行った結果、骨密度は、有意にKOにて高値を示しました(p<0.05; p=0.009)。また組織学的に、破骨細胞数はKOにて少なく、骨形成(Calcein labeling)や軟骨形成(Alcian blue染色)の検討では両者に差がなかったことからα7nAchRは生理的骨代謝において、破骨細胞を活性化させる代謝経路に関与することが推測されました。現在、研究継続中でありますが、間もなく最終結果が出て論文作成する予定です。2015年7月を目処に論文を仕上げ、投稿する予定です。整形外科学骨質に対するnicotineの影響の検討では、nicotineによる骨質低下が有意に生じることを示すことができました。In vivo実験として、nicotine投与マウスの骨質検討により骨質低下を示すことを行えば骨質検討に関する検討は目標を達成すると思われます。α7nAchR(-/-)

マウスにおいて、骨密度が高く、破骨細胞活性が低下していると考えられ意義あるこれまでにない知見が得られほぼ目標を達成することができました。In vitro実験として、WTとKOから得た破骨細胞に対するnicotineの影響を検討し、これを基にα7AchRの生理的シグナル伝達経路を予測することを補足することを考えています。WTマウスにおいてnicotineによるAGEs蓄積が有意に生じるとの結果を得た。喫煙による骨質劣化を仮定としていたことから、当初の目標の本質となる部分は達成したと考えられる。しかしながら、骨強度の面でこれに応じた有意な結果を得ておらず、さらなる研究継続が必要であると考える。またα7nAchR (-/-)とWT間の比較においては、WTで生じることが明らかとなった骨質劣化がα7nAchR(-/-)では免れる可能性があり、同様に研究継続の余地がある。骨培養による骨質劣化実験はin vitroに相当する。当初に計画していたin vivo実験に相当する糖尿病モデルマウスにnicotineを投与することにより、骨劣化が同様に生じるか、AGEs,骨強度を今後評価することなどを今後進めていく必要がある。骨質に対するnicotineの影響マウス大腿骨のorgan cultureを示した報告(Garnero. 2006, Vashith. 2001)などではribose添加を行っていたが、われわれの行った検討では、比較的高濃度のribose添加がなくともnicotineによる有意なAGEsの蓄積がみられました。一方、riboseを添加するとnicotineの効果が明確に得られないことが分かりました。したがって、ribose添加せず、さらに検討数を増やしnicotineの骨質低下を示していきたいと考えています。また、これよりin vivo実験では、糖尿病モデルマウスである必要は必ずしもないと考えられ、WTとKOにnicotineを投与することで骨質低下が生じるか今後検討を行いたいと考えています。代謝におけるα7nAchRの役割α7nAchR(-/-)において、骨密度が有意にWTに比し高値を示すこと、また、破骨細胞が関わっていると分かったことは新しい知見です。まずは、実験計画通りWTとKOから分化誘導した破骨細胞を用い、nicotine, acetylcholineに対する増殖、分化、Ca influxなどを検討していく予定です。α7AchRが破骨細胞を活性化する伝達経路に関与する可能性が高く、全身に発現しているα7AchRが生理的骨代謝にいかに関わっているか検討していくことを次に考えています。WTにてnicotineにより骨質劣化マーカーであるAGEsが有意に増加することを示すことができ、本研究で選択使用した骨培養モデルは適切であると考えている。ただ、nicotineの骨質劣化作用の程度によっては、ribose濃度を調整することでより有意にその作用を示すことができると考えられ、今後検討が必要である。また、生理的nicotine濃度には幅がありこれに応じ、様々なnicotine濃度の下で再度実験を試みることも重要と考える。WTではみられたAGEs低下、骨強度低下傾向がα7nAchR (-/-)では乏しく、この結果よりα7nAchRが骨質劣化を促進する可能性があり、今後詳細なメカニズムを検討していくこととしている。In vivo実験として、糖尿病マウスに対しnicotineを投与した後、マウス下肢骨のAGEs,骨強度を評価することを当初考えていた。
認知機能と神経画像を中間表現型とする統合失調症の分子病態解明

統合失調症の病態を検討するに際して、診断ではなく、神経画像や薬物に対する反応性を指標として、遺伝子解析を行った。その結果、神経画像との関係では、神経成長因子の遺伝子が、脳の構造に影響を与えることが判明した。薬物に対する治療反応性との関係では、脳内伝達物質であるドパミン遺伝子との関連および新たな遺伝子との関連が明らかになった。さらに、薬物による副作用との関係では、脳内伝達物質であるガンマアミノ酪酸遺伝子との関連が確認された。DARPP-32(dopamine-and cAMP-regulated phosphoprotein,32kDa)はドパミン作動性神経系やグルタミン酸作動性神経系など多岐にわたる細胞内情報伝達に重要な役割を果たしており、連鎖解析や死後脳解析の結果からDARPP-32遺伝子(PPPIRIB)の発現調節が様々な精神疾患(統合失調症、双極性障害など)の発症脆弱性に関与する可能性が示唆されている。そこで、統合失調症および双極性障害を対象として、PPPIRIB遺伝子多型と各疾患との関連解析を行った。その結果、PPPIRIB遺伝子多型と統合失調症との関連は認められなかった。一方、双極性障害に関してボンフェローニ検定(Bonferroni test)による統計値(p値)の補正後においてもrs12601930(遺伝子型p=0.000588)およびrs907094(対立遺伝子p=0.040)について有意な関連が認められた。関連が認められたSNPについて、独立したサンプル群を用いて検証したところ、いずれにおいても有意な関連は認められなかった。コピー数多型解析においてPPPIRIBには、遺伝子のコピー数の多型性が認められたことから、遺伝子のコピー数の多型性が遺伝子型の解析に影響を及ぼす可能性が推察される。結論として、PPPIRIB遺伝子多型と各疾患との間には関連は認められないことが示唆された。一方で、PPPIRIB遺伝子領域で観察されたコピー数の多型性について、今後のさらなる解析が必要であると思われる。統合失調症は多因子疾患のなかでも遺伝因子の関与が比較的強いと考えられ、これまでの研究から複数の発症脆弱遺伝子の候補が提唱されているものの、その分子病態や診断、治療効果判定の客観的指標の開発は不十分である。そこで、神経生物学的で連続的な指標を中間表現型として選択して発症脆弱性遺伝子との関連を調べるために、認知機能検査(WCST: Wisconsin Card Sorting Test、CPT: Continuous Performance Test)、MRI構造画像を収集した。さらに、BDNF (rs6265)、COMT (rs4680)、YWHAE (rs28365859)、RGS4 (rs951436)、DISC1 (rs821616)、NRG1 (rs6994992)の6SNPsの遺伝子型を同定し、認知機能あるいはMRI構造画像との関連を検討した。WCSTにおける達成カテゴリー数、保続性の誤りならびにCPTにおけるd'は統合失調症と健常者間では有意な差がみられた。認知機能検査および遺伝子型との関連について解析したところ、有意な関係はみられなかった。MRI構造画像において、統合失調症で健常者よりも体積が有意に減少していた領域は、前頭葉、側頭葉、海馬、島、基底核などに分布していた。これらの領域と遺伝子型との関係を検討したところ、右海馬および島のGM体積とCOMT(rs4680)のリスクアレル数に有意(p<0.05)な相関が見られた。1.研究目的2.研究方法・健常者40名と統合失調症40名を対象として、MRIを撮像してvoxel-based-morphometry法(VBM法)により灰白質の体積を検討した。また、対象から得たゲノムを用いて上述した各遺伝子型を決定し、遺伝子型が各領域の体積に与える影響を検討した。統計処理では年齢、性別、全脳体積の補正をした上で、2群のGM体積を比較した。患者群において健常群よりも有意に体積の減少している領域のGM体積値を従属変数とし、各遺伝子のリスクアレル数を独立変数とした重回帰分析を行った。3.研究結果及び考察統合失調症群では前頭葉、視床、島、扁桃体などを中心とした広範な領域において、健常群よりもGM体積が有意に減少していた(p=0.001 uncorrected)。中でも外側前頭前野、内側前頭前野、島、視床のGM体積の差は、多重比較補正後も有意であった。これらの4領域および両側扁桃体のGM体積と遺伝子多型を用いた重回帰分析では、BDNF、COMT、YWHAE、NRG1において有意な結果が得られた。BDNFは海馬や扁桃体において分泌され、NRGも神経発達に関与しているとされている。これら遺伝子のリスクアレルとGM体積に関係があったことは、統合失調症の神経発達障害仮説を指示する結果と考えられる。
スピン編極電子トンネル型大容量・高速ランダムアクセスメモリー

トンネル型スピンバルブ素子の交換バイアス磁界印加用反強磁性FeMn層の作製条件の最適化を行うとともに、Si下地層によるCo膜の配向促進効果を利用して。Co/Cu薄膜の結晶性を高め、膜全体の抵抗率を下げるとともに、適度なアニール処理を施すことで多層膜の周期性を向上させ、多層膜内のユニット層の磁化の反強磁性的結合を促進させることにより、スピン依存散乱効果の差を大きくすることで全体の磁気抵抗効果を増大させることに成功した。主な成果は下記のとおりである。1.FeMn層の配向制御Si下地層厚を変化させたSi/Ni-Fe/Fe-Mn三層膜においてNi-Fe層に印加される交換結合磁界HexはSi下地層を用いない場合ではNi-Fe層がランダム配向した微結晶組織となってしまい、Fe-Mn層の(111)配向が得られず結合磁界が観測されなかったが、20ÅのSi下地層をもちいることでFe-Mn層の(111)配向が著しく向上し、最大で90Oeの交換結合磁界を得ることに成功した。a-Si層をCo/Cu多層膜の下地層として用いると,他の下地層材料を用いるよりもはるかに良好な結晶配向性が誘導されることを見出した.例えば,Ta下地層もCo(111)面の結晶配向を促進する特性を有しており、Co単層膜においてはSi下地層よりも良好な結果が得られるが、Co/Cu多層膜の下地層として使った場合には,Si下地層を使った場合の6分の1程度のピーク強度となる。Co/Cuの層数が大きくなるほどピーク強度に大きな差が現れる傾向があった。3.トンネル型スピンバルブ素子の作成Siスパッタ層を窒化して絶縁層としてトンネル型スピンバルブ素子の作製を試みたところ、トンネル電流による非線形電流電圧特性を確認することに成功した。また、FeMn反強磁性層による交換バイアス磁界の印加にも成功した。本研究ではスピン偏極電子トンネル型のスピンバルブ素子の作製法を確立し、これを大容量で超高速の不揮発性ランダムアクセスメモリーへ応用することを目指している。本年度はトンネル型スピンバルブ素子の中間絶縁層としてSi_3N_4窒化物絶縁膜を提案しロセスの再現性、素子動作の安定性、高性能化を目指した。また、交換バイアス磁界印加のための反強磁性層の作製条件の最適化を行った。(1)強磁性層および中間絶縁層の作製条件の最適化二枚の強磁性層(NiFe層)と極薄絶縁層によるサンドイッチ構造は、本メモリー素子の基本構造となる。中間絶縁層としてはこれまで極薄Al膜の自然酸化膜などが用いられてきたが、信頼性・再現性の低下を招くと考えられる。本研究ではSi_3N_4窒化物膜を中間絶縁層として採用することを試みた。トンネル電流は膜面垂直方向の電流を測定することになるため、フォトリソグラフィー技術を用いて測定用デバイスの試作を行った。この結果、膜の垂直方向への電流-電圧特性を測定することで、約1nmのSi_3N_4膜がトンネル障壁を有する絶縁層として機能していることが確かめられた。(2)反強磁性層の最適化交換バイアスによりフリー層の磁化をピン止めするためには、反強磁性層の作製条件の最適化が必要である。反強磁性層としてはFeMn層を用いた。Ni-Fe層上にFeMn層を堆積して交換バイアス印加を実現するためには、γ-FeMnの(111)

配向膜を得る必要があるが、このためにはNi-Fe層の(111)配向を向上させることが必要となる。Si_3N_4膜上では良好な(111)面配向は得られなかったが、Siスパッタ膜上では良好な(111)配向膜が得られることを見出した。そこで1nmのSi_3N_4膜と0.5nmの極薄のSi層と組み合わせた絶縁層を採用することで上部に堆積するNi-Fe層の(111)面配向を促進し、さらにその上部に堆積されるFe-Mn反強磁性層の(111)面配向を促進され、100Oe程度の大きな交換バイアス磁界が再現性良く得られることを見出した。また、このような構造を持つデバイスの試作を行い、交換バイアスとトンネル電流が同時に観測されていることが確認できた。本年度はトンネル型スピンバルブ素子の交換バイアス磁界印加用反強磁性FeMn層の作製条件の最適化を行った。また、共鳴トンネル効果による大幅な感度の向上が期待できるデュアルスピンバルブ素子の構造に不可欠なボトム型スピンバルブ構造の最適化を行なった。(1)反強磁性層の結晶子配向性制御による特性改善FeMn層の配向制御用下地層としてSiとSi_3N_4を比較した。電子線回折により膜成長初期段階での結晶子配向を比較したところ、[Si_3N_4/Ni-Fe]膜ではNi-Feは配向姓がないが、Siを下地層に用いた[Si/Ni-Fe]膜では、(111)面配向が優勢であることがわかった。Si下地層上ではNi-Feが(111)面配向し、その上に格子間隔の近いFeMnの(111)面がヘテロエキタピシャル的に成長することが確認できSi下地層が非常に有効な配向制御層として機能することがわかった。Si膜厚は約20Åが最も効果的であり、約90 Oeの交換バイアス磁界H_<CX>を得ることに成功した。(2)デュアルスピンバルブ用ボトム型スピンバルブの反強磁性層の特性改善トンネル電流型スピンバルブ素子を高感度にする試みとして、フリー層を挟んだ上下のピン層に反強磁性層を用いて磁化を固定するデュアルスピンバルブ構造の二重トンネル接合が考えられる。この中で必要となるボトム型スピンバルブのFeMn層の配向制御に[Si/Ni-Fe]複合下地層を用いたところ、FeMn層の結晶配向性が向上し、Ni-Fe層に誘導磁気異方性が発現することが確認できた。このように本研究で見出されたSi下地層による結晶子配向制御法を用いて(111)配向のFeMn層を作製することができ,トップ型の構造においてSi層厚20Åにおいて90 OeのH_<CX>を得ることに成功した。また,[Si/Ni-Fe]二層膜を下地層に用いてボトム型の構造のFeMnにおいて70 OeのH_<CX>を得ることに成功した。本年度はトンネル型スピンバルブ素子の交換バイアス磁界印加用反強磁性FeMn層の作製条件のさらなる最適化を行うとともに、Si下地層によるCo膜の配向促進効果を利用して。Co/Cu薄膜の結晶性を高め、膜全体の抵抗率を下げるとともに、適度なアニール処理を施すことで多層膜の周期性を向上させ、多層膜内のユニット層の磁化の反強磁性的結合を促進させることにより、スピン依存散乱効果の差を大きくすることで全体の磁気抵抗効果を増大させることに成功した。主な成果は下記のとおりである。1.FeMn層の配向制御Si下地層厚を変化させたSi/Ni-Fe/Fe-Mn三層膜においてNi-Fe層に印加される交換結合
史料学研究支援のためのアノテーション管理基盤に関する研究

本研究では,史料学などの研究における研究過程を支援するために,研究過程で生成される意見や所見などのアノテーションである研究的"知見"を管理し利活用しえる情報基盤に関する研究を行った.アノテーションとともに関連付けられた情報リソースを管理,検索,出力できる機能を有するシステムを開発した.本研究では,史料学などの研究における研究過程を支援するために,研究過程で生成される意見や所見などのアノテーションである研究的"知見"を管理し利活用しえる情報基盤に関する研究を行った.アノテーションとともに関連付けられた情報リソースを管理,検索,出力できる機能を有するシステムを開発した.平成21年度は,史料学における研究的"知見"(情報リソース,意見・所見などのアノテーション,および,情報リソースとアノテーションとの関連)を管理・利活用できる情報基盤を明らかにするために,以下の問題に取り組んだ.1)アノテーションの表現方法とその管理方法2)アノテーションを付与するためのユーザインターフェース1)については,情報リソースとして,東京大学史料編纂所歴史情報データベース(ShipsDB)における「所蔵史料目録DB」を対象とした.歴史学や史料学での研究の基盤である翻刻に着目し,これを推進する上での研究者による情報整理および分析方法などのデータを収集し分析した.翻刻過程で生成されるアノテーションとして人名注や地名注などの記述上での注記に関するアノテーション,および傍書や細字双行などの記述体裁に関するアノテーションなど,研究推進上で必要とされるタイプ,それと関連づけられる情報リソース,および,その関連などのデータ構造を確立し,その管理方法を模索した.2)については,1)においてデザインされるアノテーションを実際に付与し,翻刻や目録情報などとともに管理し,検索できるシステムについて検討し,プロトタイピングした.平成22年度は,平成21年度に引き続き,史料学における研究的"知見"(情報リソース,意見・所見などのアノテーション,および,情報リソースとアノテーションとの関連)を管理・利活用できる情報基盤を明らかにするために,以下の問題に取り組んだ.1)アノテーションの表現方法とその管理方法2)アノテーションを付与するためのユーザインターフェース3)適用範囲の拡大1)については,人名や地名の注記,細字双行や追筆の文字列の体裁などのアノテーションの管理方法について,昨年度の模索した方法をさらに洗練し,アノテーション,翻刻および画像を関連付けるテキスト構造を試案した.また,1つの史料画像だけではなく,史料群としてのテキスト構造化にも着手した.また,2)については,1)におけるテキスト構造化の方法にもとづいてテキスト・アノテーションを入力・出力できるユーザインターフェースをプロトタイピングした.3)については,これまで東京大学史料編纂所歴史情報データベースにおける「所蔵史料目録DB」(Hi-CAT)を対象としたが,本研究の手法をこれ以外の史料群への適用方法について検討を始め,まずはHi-CATとの横断検索可能な目録構造について思案した.平成23年度は,平成22年度に引き続き,史料学における研究的"知見"(情報リソース,意見・所見などのアノテーション,および,情報リソースとアノテーションとの関連)を管理・利活用できる情報基盤を明らかにするために,以下の問題を解決する.1)アノテーションの表現方法とその管理方法2)アノテーションを付与するためのユーザインターフェース1)については,日本史史料を対象とした翻刻作業に対する支援するため,次の3つについて実施した.(1)適用範囲の拡大:人名や地名の注記,細字双行や追筆の文字列の体裁などのアノテーションの管理方法を確立するため,これまで東京大学史料編纂所の「HI-CAT(所蔵史料目録DB)」における目録および画像を扱ってきた.この適用範囲を拡大するため,「史料デジタル収集の体系化に基づく歴史オントロジー構築の研究」(基盤研究(S),研究課題番号:20222001,研究代表者:林譲)における「アーカイブハヴ」および「日本古文書ユニオンカタログ」などに対する適用可能性について検討した.(2)出力方法:TEIによるテキスト構造に基づいたテキストおよびアノテーションの出力方法について検討した.(3)入力支援:史料テキスト入力時に入力したテキストおよびアノテーションを用いて入力するテキストの候補を検索する候補文字検索機能を刷新し,より高性能化させた.2)については,1)においてデザインされる方法を実現すべく,プロトタイピングした.
Fe-Al-Co-Ti系B2規則化合物の相平衡と相分離

本研究は、広い組成範囲でA2+B2二相分離を示すFe-Al-Co3元合金にTi元素を少量添加したFe-Al-Co-Ti4元合金において、B2およびD0_3の各金属間化合物の安定性を電子顕微鏡法、X線回折などにより調べ,各金属間化合物相の単相安定領域、多相領域あるいは規則化の2次変態線などの存在範囲を平衡状態図として表すとともに、相分離過程を組織的に明らかにする目的で実施された。本年度は、H11年度およびH12年度の研究で得られた結果のうち、A2、B2およびD0_3相の3相共存領域およびこれらの相からなる各2相領域を実験的に調べ、それら各領域の安定範囲の詳細を明らかにすることができた。また、A2+B2+D0_3 3相領域の合金における相分解過程を引き続き透過電子顕微鏡を用いて調べ、(1)A2+D0_3二相共存状態から相分解させた時には、B2相は最初に存在していたA2相とD0_3相との界面に優先的に形成され、A2相およびD0_3相内にはあらわれないこと、(2)B2+D0_3二相状態から相分解させたときにもA2相はB2相とD0_3相との界面に析出するとともに、一部B2母相内にも形成される、ことがわかった。更にFe-Al-Co3元合金でA2+B2 2相分解過程の初期を観察し、組織の定量解析から相分解がスピノーダル分解により生じていることを明らかにした。本研究は、金属間化合物の1つであるB2規則化合物やその関連化合物を含むFe-Al-Co-Ti4元系に注目し、金属間化合物の相安定性や各化合物間の2相分離を実験的・理論的に明らかにし、相平衡に関する基礎的データの蓄積を図るものである。今年度は初年度として、既に相平衡が明らかにされているFe-Al-Co3元系にTiを少量添加した4元合金を用いて実験を行い、以下の成果を得た。1.Fe-Al-Co3元系で不規則相A2と規則相B2とに2相分離する合金でFeの一部(2、4%)をTiで置換した合金で不規則相、規則相の出現、相分離の存在を透過電子顕微鏡観察で調べた。その結果、Tiの添加はDO_3規則化をB2規則化に対して相対的に安定化し、B2/DO_3変態温度を高温度側へ引き上げる。その結果、Fe-Al-Co3元系では観察されていないDO_3規則相の関与する相分離、(A2+DO_3)と(B2+DO_3)が4元系で923K以上の高温に出現する。2.Tiを2%添加した合金では、A2相、B2相およびDO_3相の3相分離領域の存在が初めて確認された。しかし、Tiを4%まで添加した場合には、3相分離領域は存在しない。3.透過電子顕微鏡内でのEDS化学組成分析により、Ti原子は主にDO_3に分配されることがわかった。本年度は、初年度の研究で明らかとなったFe-Al-Co三元系の相平衡に対するTi添加の影響に関する研究を更に進めるとともに、初年度の研究で明らかになったA2+B2+D0_3三相共存領域の合金における相分離過程の実験的観察を行った。その結果、以下の成果を得た。1.Fe-Al-Co三元系で不規則相A2と規則相B2とに2相分離する合金でFeの一部をTiで1%および3%置換した合金を用い、不規則相、規則相の出現、相分離の存在を透過電子顕微鏡観察で調べた。その結果、(1)Tiの1%添加はA2+B2二相分離領域を50Kほど高温側に引き上げるものの、D0_3規則相は相変更に関与しないこと、(2)Tiの3%添加では、2%添加に比べてD0_3規則相が更に安定化するもののA2+B2+D0_3三

相共存が観察できる温度範囲は狭くなること、したがって、(3)相平衡の急激な変化がTi添加1%と2%の間で生じていることが明かとなった。2.Ti3%添加合金においてもTi原子は主にD0_3相に分配され、そのTi量は913at%である。このことはTi添加で現われるD0_3相はCo-Ti-Al三元系に存在するCo_2AlTiホイスラー相に何らかの関連があることが示唆される。3.A2+B2+D0_3三相共存領域の合金をB2単相状態から相分解させたところ、三相スピノーダル分解が生じていることがわかった。本研究は、広い組成範囲でA2+B2二相分離を示すFe-Al-Co3元合金にTi元素を少量添加したFe-Al-Co-Ti4元合金において、B2およびD0_3の各金属間化合物の安定性を電子顕微鏡法、X線回折などにより調べ,各金属間化合物相の単相安定領域、多相領域あるいは規則化の2次変態線などの存在範囲を平衡状態図として表すとともに、相分離過程を組織的に明らかにする目的で実施された。本年度は、H11年度およびH12年度の研究で得られた結果のうち、A2、B2およびD0_3相の3相共存領域およびこれらの相からなる各2相領域を実験的に調べ、それら各領域の安定範囲の詳細を明らかにすることができた。また、A2+B2+D0_3 3相領域の合金における相分解過程を引き続き透過電子顕微鏡を用いて調べ、(1)A2+D0_3二相共存状態から相分解させた時には、B2相は最初に存在していたA2相とD0_3相との界面に優先的に形成され、A2相およびD0_3相内にはあらわれないこと、(2)B2+D0_3二相状態から相分解させたときにもA2相はB2相とD0_3相との界面に析出するとともに、一部B2母相内にも形成される、ことがわかった。更にFe-Al-Co3元合金でA2+B2 2相分解過程の初期を観察し、組織の定量解析から相分解がスピノーダル分解により生じていることを明らかにした。
腫傷随伴マクロファージによる血管新生機構を標的とした乳癌治療の開発と臨床応用

血管新生は癌細胞が増殖・浸潤・転移する上で必須の分子機構である。腫瘍随伴マクロファージ(TAM)が腫瘍の増殖を支持する分子機構には不明な点が多い。本研究では、血管新生機構における単球・マクロファージ系細胞の役割を明らかにする目的で、マクロファージ系および顆粒球系に分化させた血管内皮増殖因子(VEGF)とその受容体の発現を解析した。ヒト白血病細胞株(HL-60)細胞を用いてVEGFの発現をRT-PCRを用いて解析したところ、PMAによるマクロファージ分化でVEGF-CのmRNA発現が増加したが、DMSOによる顆粒球分化ではVEGF-CのmRNA発現に変化は見られなかった。VEGF-Cの発現増加は蛋白レベルでも確認でき、細胞をTNF-αやLPSで刺激したところ、細胞内のVEGF-C蛋白質の発現が増強し、培養上清中にもVEGF-Cを放出する事がわかった。VEGF受容体のmRNAの発現をRT-PCRを用いて解析したところ、マクロファージ分化により、VEGFR-1,VEGFR-2,Neuropilin-1の発現が増加したが、顆粒球分化によって発現が増加したのはVEGFR-1のみであった。マクロファージ分化において増加したVEGF受容体へのVEGF結合能をフローサイトメトリーで解析した。マクロファージ分化により、VEGF結合能は明らかに増加し、mRNAの発現の増強と合致する所見であった。以上の事から、HL-60細胞におけるVEGFとVEGF受容体の発現は、マクロファージ分化により特異的に制御されている事が明らかとなった。また、TAMはVEGF-Cの細胞外への放出を介して血管新生に関与し、腫瘍の増殖を支持している事が示唆された。単球・マクロファージ系細胞による血管新生のパラクリンコントロールを阻害する事は、乳癌治療において重要な標的と考えられる。血管新生は癌細胞が増殖・浸潤・転移するために必須の分子機構である。腫瘍周囲に浸潤している腫瘍随伴マクロファージ(TAM)は、腫瘍の血管新生において中心的な役割を果たしていることが明らかになってきた。本研究では、血管新生機構における単球・マクロファージ系細胞の役割を明らかにする目的で、マクロファージ系および顆粒球系分化に伴う血管内皮増殖因子(VEGF)とその受容体の発現を解析した。ヒト白血病細胞株HL-60をPMA処理によりマクロファージ系へ、DMSO処理により顆粒球系へ分化誘導を行った。VEGFおよびVEGF受容体のmRNA発現はRT-PCR法により、VEGF-C蛋白質発現量はWestern blot法により、VEGF受容体のVEGF結合能はフローサイトメトリーにより解析した。マクロファージ分化のHL-60細胞は、VEGF-C、VEGFR-1、VEGFR-2、NRP-1のmRNA発現が著明に増加し、VEGF-Cの発現増加は蛋白レベルでも確認された。一方、顆粒球分化のHL-60細胞では、VEGFR-1の発現のみが増強した。マクロファージ分化のHL-60細胞は、TNF-αやLPSの刺激により細胞上清中のVEGF-C蛋白質の発現が増強した。マクロファージ分化のHL-60細胞でのみVEGF結合能が著明に増強し、VEGFR-2およびNRP-1のmRNA発現が増加した所見と合致すると思われた。以上のことから、HL-60細胞におけるVEGFとVEGF受容体の発現は、マクロファージ分化により特異的に制御されていることが明らかとなった。また、TAMはVEGF-Cの細胞外への放出を介して血管新生に関与し、その結果として腫瘍の増殖を支持していることが示唆された。単球・マクロファージ系細胞による血管新生のパラクリンコントロールを阻害することは、乳癌治療における重要な標的と考えられる。
宇宙滞在の影響を受けにくい体質をつくるための新規エピジェネティクス理論確立

骨格筋のエピゲノム変化に必要な運動条件の検討:運動による骨格筋のエピゲノム変化には運動量と運動継続期間のどちらが重要な刺激になるのか検討した。運動によって起こる主たるエピゲノム変化はヌクレオソーム形成の低下であり、1日あたりの運動量がエピゲノム変化を引き起こすための要因であることが分かった。抗重力筋特異的な遺伝子転写機構の検討:高重力筋であるヒラメ筋では遺伝子転写と活性型ヒストン修飾の分布に関係が認められない。急性の走運動によってPGC-1α遺伝子発現を誘導した場合、足底筋では転写開始点付近においてRNAポリメラーゼIIの顕著な集積が認められた。ヒラメ筋では遺伝子座全体でアセチル化ヒストン分布が増加したが、RNAポリメラーゼIIの分布増加は見られなかった。抗重力筋はRNAポリメラーゼIIの可動効率の良いエピゲノムを保有していることが分かった。運動がもたらす刺激要素としての加速度の影響:運動により発生する加速度の作用に注目し効果を検証した。成熟ラットに35Hzの全身振動を1日10分間、週5日、8週間与え、その後の不活動や急性走運動に対する応答を調べた。全身振動のみでは骨格筋の形態や代謝特性には変化は起こらず、後肢懸垂によって通常と同等の筋線維萎縮が誘発された。しかし、急性運動に対する遺伝子応答を調べた結果、運動によって一過性に発現増加することが知られている遺伝子群はヒラメ筋では通常と同等に発現増加したが、足底筋では増加量が有意に抑制された。このような遺伝子発現応答の減弱は、長期間の走運動を行ったラットの骨格筋が持つ遺伝子応答性低下と類似した。運動がもたらす刺激にはわずかながら加速度に由来するものが含まれており、加速度そのものがエピゲノム変化を引き起こす要因のひとつであることが推察された。29年度が最終年度であるため、記入しない。長期間の走運動歴または筋損傷歴が、後肢懸垂による不活動に対する筋萎縮応答性に及ぼす影響をラットを用いて検討した。走運動歴による影響:生後4週齢のラットを運動群とコントロール群に分け、運動群には時速1.5kmのトレッドミル走を1日40分、週5日間、8週間実施した。その後両群とも8週間通常飼育し、さらに1週間の後肢懸垂を実施した。その結果、コントロール群ではヒラメ筋、足底筋、腓腹筋、前脛骨筋に不活動による顕著な重量低下が認められたが、運動群ではヒラメ筋以外の後肢筋で萎縮が起こらなかった。足底筋を用いてRNA-seq解析を行った結果、コントロール群において筋萎縮時に挙動を示す遺伝子(683種)のうち271種が発現変化していないことが分かった。これらの遺伝子座では8週間の走運動によりヒストンアセチル化レベルが低下し、ヌクレオソーム形成の低下が認められた。以上の結果から、長期間の運動によるヒストン修飾変化が遺伝子構造の変化として残存し、将来的な不活動の応答性に影響したことが示唆された。筋損傷歴による影響:成熟ラットの片側ヒラメ筋にカルジオトキシンを注入し、筋損傷を誘発した後8週間筋再生を促し、さらに1週間の後肢懸垂を行った。損傷を起こしていない正常側では、後肢懸垂により顕著な筋線維萎縮ならびに遅筋線維の減少が認められた。このような変化には筋損傷の有無による違いは認められなかった。従って、再生筋における筋萎縮応答は正常筋と同等であると言える。しかしながら、再生筋線維は正常筋線維の3分の1程度しか肥大しておらず、筋全体に線維化も認められた。筋再生過程において筋肥大しにくいことは、再生筋線維の不完全な機能であると考えられる。本テーマの最終目標は、過去のどのような生活習慣が不活動に対する筋機能低下を抑制するのか、またその裏付けとなるエピジェネティック機構を明らかにすることである。平成28年度の研究結果から、長期間の走運動が特に速筋における廃用性筋萎縮応答を減弱するという結果を得ることができた。さらに、この現象と関連付けることが可能なエピゲノム変化もデータとして得られたことから、研究テーマ全体の進行としては仮説どおり順調に進んでいると言える。過去の運動歴によって特定の遺伝子座においてヒストンのアセチル化が影響を受けることも分かったため、運動によって引き起こされるエピジェネティクスについても全容が見えてきている。以上の理由から、本テーマの進捗状況は当初の計画以上に進行していると判断できる。

全身振動のみでは骨格筋の形態や代謝特性には変化は起こらず、後肢懸垂によって通常と同等の筋線維萎縮が誘発された。しかし、急性運動に対する遺伝子応答を調べた結果、運動によって一過性に発現増加することが知られている遺伝子群はヒラメ筋では通常と同等に発現増加したが、足底筋では増加量が有意に抑制された。このような遺伝子発現応答の減弱は、長期間の走運動を行ったラットの骨格筋が持つ遺伝子応答性低下と類似した。運動がもたらす刺激にはわずかながら加速度に由来するものが含まれており、加速度そのものがエピゲノム変化を引き起こす要因のひとつであることが推察された。平成28年度の結果から、ヒストンアセチル化の低下と遺伝子応答性に関連があることが分かった。この詳細を調べるため、走運動実験から得られたサンプルを使って引き続きヒストンバリアントの挿入についても検討する予定である。運動歴、損傷歴に続き、平成29年度は加速度刺激による萎縮応答性変化について実験を実施する。運動によるメカニカルストレスや代謝ストレスだけでなく、地上では重力そのものが身体に及ぼす影響も考慮すべきである。受けた加速度刺激量によって萎縮応答性が変化すれば、運動による萎縮回避効果をもたらす要因としてパラメータ化することが可能である。平成28年度と同様に、応答する遺伝子群や共通して起こるエピゲノム変化について網羅的な解析を実施する。29年度が最終年度であるため、記入しない。
特別支援学校と外部専門家の連携による就労体験の省察の充実

1.研究目的知的障害特別支援学校における就労体験が陥りやすい問題点に、体験について適切な評価がなされず、その後の生徒の目標設定やそれに伴う支援方法の更新がないまま学習が進んでいくことがある。本研究では、就労体験終了後の「省察」段階において外部専門家の助言を仰ぎ、対象生徒の働くための知識、意欲、技能の向上に寄与するとともに、効果的な就労体験システムの在り方について明らかにすることを目的とした。2.研究方法対象生徒は高等部2年(男性、知的障害中程度)であった。招聘する外部専門家は2名(労働分野:障害者職業センターカウンセラー、心理学分野:大学教授)とした。対象生徒の就労体験後、体験時のビデオ映像をもとにした「省察」ミーティングを開催した(本人、外部専門家、担任、作業学習担当教員が参加)。また、並行して作業学習における作業態度の変容を記録・分析した。専門家による助言の有無と授業前に行う行動リハーサルの有無(独立変数)、作業態度に関する評価項目の達成数(従属変数、総数20)をグラフ化し、就労体験における外部専門家との「省察」の効果について考察した。3.研究成果専門家の助言のうち、対象生徒と教師の話し合いで作業学習における目標は作業終了時の報告行動に設定された。指導は5つの条件に分かれ、指導開始当初の助言なし条件や助言のみ条件では報告行動に変容はなかった(達成項目数:平均8)。しかし助言後、授業前の行動リハーサル導入により報告行動に改善が見られた(達成項目数:平均16.1)。これらから外部専門家との就労体験の「省察」が報告行動の改善という新たな目標設定機能を果たしたこと、また、実際の行動改善には外部専門家による目標設定のみでは不十分であり、授業前のリハーサルを通した生徒本人と教師の二者間における目標共有が必要であったことが考えられた。
発光タンパク質イクオリンの構造変化とその発光機構の解明

昨年度中に、Mg^<2+>を添加することによりMg^<2+>結合型イクオリンについて非会合状態で良質のNMRスペクトルが長時間測定可能な条件を見いだした。NMR解析のために、^<15>Nおよび^<13>C均一標識イクオリンを調製する条件(培地、プラスミド、培養条件等)を検討し、400mLの培地から数mgの標識イクオリンを得られるまでに最適化した。その後、発現・精製した^<15>N,^<13>C均一標識イクオリンについて各種多次元NMR (^<15>N HSQC, ^<13>CHSQC, HNCA, HNCOCA, CCONH, HNCACB, CBCACONH, HNCO, HNCACO,および^<15>N NOESY-HSQC)を測定し、主鎖の各プロトンの化学シフトを帰属した。しかし、ループ部分あるいはその付近と予想されるアミノ酸残基のいくつかの帰属等に不正確さが残った。そこで、アミノ酸選択的標識イクオリンを調製した。具体的には、^<15>N標識したメチオニンを培地に加え、培養条件を検討し、^<15>N-メチオニン標識イクオリンを調製した。(イクオリンには5個のメチオニンが存在する。)この標識体を用いてNMR測定することにより、Mg^<2+>結合型イクオリンの主鎖帰属をほぼ完全に行うことができた。また、Mg^<2+>イオンの濃度を変化させたNMR測定、いわゆるNMR滴定実験を行った。これらのNMR測定結果から、イクオリンに3箇所存在するEFハンドへのMg^<2+>の親和性の違いを定量的に見積もること等ができた。本研究から、Mg^<2+>によるイクオリン安定化の機構、Ca^<2+>添加によるイクオリンの構造変化過程についての予測が可能になり、発光機構解明への重要な基礎データを提供できた。カルシウム結合型発光タンパク質であるイクオリンは、189アミノ酸残基よりなる分子量約21,400ダルトンのアポイクオリンとルシフェリンペルオキシドの複合体であり、1M以上の高濃度硫酸アンモニウム溶液中で安定に存在する。高濃度硫酸アンモニウム溶液中でNMR測定を行ったが、測定感度が著しく低く、解析可能なスペクトルが得られなかった。そこで、低塩濃度あるいは非存在下での安定性を検討したところ、常温で徐々にカルシウム非依存型の発光反応がおこり、その半減期は約14日と比較的短いことがわかった。さらに反応後の試料の光散乱測定の結果から、アポイクオリンを主成分とする反応生成物が不規則に凝集していると考えられた。一方、高濃度溶液でのNMR測定について各種塩溶液について検討したが、パルス長の増大や測定感度の低下などの理由で、良質なNMRスペクトルを得ることは困難を極めた。NMRによる立体構造解析を進める上では、溶液条件による測定感度の低下を避けることが重要である。そこで、常温で良好なNMRスペクトルを得るため、イクオリンの安定化剤の検索を目的として、種々の添加物存在下で、動的光散乱法による分子会合状態、円二色性分光法による二次構造、および^<15>N標識体を用いたNMR法における^<15>N-HSQC測定によって高次構造の評価を行った。その結果、2価イオンの存在下で、イクオリンの安定性は改善され、スペクトル解析が可能なNMR測定条件を見いだすことができた。
核融合炉第一壁材料の高温破壊強度--セラミックス・コーティング壁材の高温強度--

温度勾配が大きく高い熱応力が繰り返し生ずると想定される第一壁候補材料として、TiCを被覆したSUS304ステンレス鋼の高温破壊強度について実験的および計算力学的に検討を行った。(1)平板試験片を用い熱疲労試験を行った。温度はTiC層側上限600°Cであった。平滑試験片では900サイクルの繰り返しでも剥離は一切認められなかったが、切欠き試験片では多くの場合切欠き近傍から剥離が発生し、繰り返しと共に剥離の進展が見られた。次に、FEM数値解析より温度分布解析及びそれに基づく三次元熱応力解析をおこなった。切欠きの有無にかかわらずTiC層内では高い(35004000MPa)応力が発生しているが、切欠き試験片では応力勾配がかなり大きく、このことが剥離に大きく係わっているものと思われる。(2)角棒試験片による高温下でのリラクゼーション試験では、平均応力が時間の進行と共に減少し凡そ30分程度で定常化する。また、長手方向の温度分布をも考慮してFEM数値解析を行った。解析に用いた材料定数は別に行った高温引っ張り・クリープ試験によって得られた。本実験範囲では剥離は全く観察されなかった。(3)リング状試験片による検討では、試験片の外周部は高周波加熱され(最高700°C)、内面は水で冷却される。冷却後外周部と端面の残留応力の測定を行った。高温になるほど残留応力も大きい(500MPa)。1.剥離の主要因の一つは母材の熱収縮によってコーティング層に生じる圧縮応力である。2.バフ研磨面へのコーテンィング膜は比較的剥離しやすく、剥離は面の中央付近からでも局所的に発生する。3.表面の仕上げが粗いほど剥離を起こしにくい傾向が見られ、#400紙で仕上げた面については本実験範囲において肉眼での剥離は観察されなかった。但し、顕微鏡下では膜の内部に気泡らしき物が点々と観察される。