hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
中性子回折による電池材料中のイオン拡散と局所乱れの相関の解明

得られたデータをリートベルト法にて平均構造を、また、中性子原子対相関関数解析(中性子PDF法)にて、局所構造を解析し、両者を比較することで局所的な構造の乱れを解析した。局所構造解析の結果、原子間距離・r>6Åの範囲内では、平均構造と同じ空間群・Pm-3mの立方晶構造であることが分かった。一方、r<6Åの原子間距離範囲では、立方晶よりも空間群P4/mmmの正方晶構造により良い一致をみた。中性子PDF法によって求めた原子変位パラメータ値・Ueqは、平均構造より求めたそれよりも比較的大きな値をとった。このことは、構成原子の結晶サイトにおける局所的な乱れを示唆している。これらUeqと、立方晶から正方晶へのずれを表す指標・正方晶化度は、rの増加に伴って緩和され、平均構造のそれへと近づき、rがおよそ20Åに達すると平均構造と一致することが明らかになった。一方、この材料について中性子回析/最大エントロピー法解析によって得られた原子核密度分布では、原子核密度レベル20 fm/Å^3における等核密度面上のBaおよびSn/In原子の核密度分布はほぼ球形であり、局所乱れの影響は見られない。これに対して、酸素のそれは{100}平面群上にて回転楕円体状に広がっているといった、酸素分布の局所的な乱れを反映した結果が得られた。現在、研究用原子炉JRR-3が運転停止中であるが、平成29年度中に再稼動の予定である。本施設の再稼動に併せて中性子回折用の試料を製作し、水素の導入および中性子回折実験を行う。得られたデータを基にリートベルト法を用いた結晶構造解析を行い、水素伝導型固体電解質材料の平均結晶構造を決定する。さらにパルス型中性子回折実験を行い、得られた回折データを用いて局所構造解析を実施し、水素導入によって生じる局所構造変化を解析する。平成29年度までに得られた平均結晶構造を基に、パルス型中性子回折実験・局所構造解析を実施し、水素導入によって生じる局所構造変化を解析することで、電池材料中のイオン拡散と局所乱れの相関を解明する。中性子回折実験を予定している研究用原子炉JRR-3の再稼動が予定より遅れているため、中性子回折実験に利用する物品等の購入などを平成29年度に実施することにしたため。平均結晶構造を解析するための中性子回折実験のために利用する研究用原子炉JRR-3の再稼働が予定より遅れているため、当該実験を他の施設にて実施することとしたが、実験に使用する試料や冶具等の購入費に差が生じたたため。JRR-3が再稼働した場合は、本施設による実験のための消耗品の購入に使用する。JRR-3の再稼働が遅れた場合は代替施設での実験のための消耗品の購入に使用する。本施設の再稼動に併せて中性子回折実験用の試料を製作するための原料を購入する、また、水素の導入実験および中性子回折実験を行うための消耗品などを購入する。
金利期間構造の統計分析に基づく金利リスクのヘッジ手法の研究

金利の期間構造の理論は、金利が残存期間にどのように影響を受けるかを説明しようとする理論である。主成分分析を用いた従来の解析によれば、スポットレートと呼ばれる現在から一定期間後に満期となる債券の利回りのダイナミクスを説明するためには、高々第三主成分までを用いれば十分であるとされている。これに対して、研究代表者のこれまでの研究で、フォワードレートと呼ばれる将来を起点とし、一定期間後に満期となる金利については、そのダイナミクスを説明するためには第三主成分まででは足りないということを示していた。本研究は、その現象を説明するモデルを構築し、そのモデルに基づく新たなリスク管理手法を提案することである。
超磁歪効果を利用した選択方向強化複合材料の創製

構造用複合材料における材料設計の目的は、望みの力学的性質すなわち製品の応力方向へ高い強度や靱性を得ることである。近年、形状記憶合金繊維の形状記憶ひずみにより生じる内部応力を利用して複合材料の力学的性質を改善する試みがなされているが、強化方向が繊維の方向で決められてしまうことは、通常の繊維強化複合材料と変わりがない。本研究は、方向や大きさの制御が可能である内部応力の起源として「磁歪」に注目し、等方的な磁歪粒子強化複合材料に磁化熱処理を行うことにより、選択方向を強化した異方性複合材料を創製することを目的とした。モデル材料系には、分散粒子には超磁歪材料Tb_<0.3>Dy_<0.7>Fe_2(Tafenol-D)、マトリクスにはAl, Pb, Snを選んだ。はじめに押し出しによる粉末法により、Al/Tafenol-D, Pb/Tafenol-D複合材料を作製し緩和プロセスを観察したが、磁化熱処理中にひずみの緩和は観察されなかった。押し出しでは粒子を分散させるのに加工度が不十分であると考えられたので、繰り返し圧延接合法(ARB法)によりSn/8vol%Tafenol-D複合材料を作製した。水冷電磁石にオイルバスを設置し、最大0.8T、453Kでの磁化熱処理を施し、緩和プロセス中のひずみ変化を測定した。磁場負荷により複合材料に生じた瞬間ひずみは、予想通り、磁場方向に伸び、垂直方向に縮みの方向であり、その大きさも予測値と一致していた。瞬間ひずみの発生後、磁化熱処理中にひずみは指数関数的に減少するのが観察された。その緩和時間は、粒子径と拡散係数から予測される値とほぼ一致しており、緩和時間のアーレニウスプロットから緩和の活性化エネルギーが求められた。以上より、選択方向強化複合材料創製の要となる磁化熱処理中の緩和プロセスを直接観察することができた。構造用複合材料における材料設計の目的は、望みの力学的性質すなわち製品の応力方向へ高い強度や靭性を得ることである。モデル材料系には、分散粒子には超磁歪材料Tb_<0.3>Dy_<0.7>Fe_2(Tafenol-D)、マトリクスにはヤング率の小さな低融点金属Pbを選んだ。両粉末を混合、常温プレス、熱間押出により、Pb-10,30vol%Tafenol-D複合材を作製した。水冷電磁石の中に抵抗加熱炉を設置し、最大1T、373Kでの磁化熱処理を施し、緩和プロセス中のひずみ変化を測定した。最後に磁化熱処理を施した試験片に対し、常温での圧縮試験を実施した。磁場負荷により複合材料に生じた瞬間ひずみは、予想通り、磁場方向に伸び、垂直方向に縮みの方向であった。瞬間ひずみの発生後、磁化熱処理中にはひずみはほとんど緩和されず、冷却、磁場除去後には、ひずみはほとんど0に戻った。このことからは、磁化熱処理中には内部応力の緩和はほとんど生じていなかったと結論せざるをえない。磁化熱処理を加えた試験片の縦横方向の圧縮試験によれば、予想通り、磁化方向が弱くなる結果が得られた。強度の差は、瞬間ひずみがすべて緩和されたときの予測値とほぼ一致した。以上一部矛盾した結果が得られたが、その原因の一つは複合材の緻密化が不十分なためではないかと考えており、今後、十分に緻密化した複合材の作製が課題である。

瞬間ひずみの発生後、磁化熱処理中にひずみは指数関数的に減少するのが観察された。その緩和時間は、粒子径と拡散係数から予測される値とほぼ一致しており、緩和時間のアーレニウスプロットから緩和の活性化エネルギーが求められた。以上より、選択方向強化複合材料創製の要となる磁化熱処理中の緩和プロセスを直接観察することができた。
非線形システムのVolterra核の実時間同定の研究

非線形システムを同定するのに,M系列と呼ばれる擬似不規則信号をシステムに入力し,出力との相互相関をとって,非線形システムのVolterra核を求めるという著者らの開発した方法において,これを実時間で行うにはどのような測定系にし,どのような方法を用いればよいかについて研究を行った.すなわち,特定のVolterra核の断面が相互相関関数のどこに現れるかを予め計算し,その遅延時間に合わせて測定系を組む必要があるため,次の手順で研究を行った.(1)いくつかのM系列に対してVolterra核の断面が現れる遅延時間dを求めることができた.(2)そのdに対してx^dmodf(x)(f(x)はM系列の特性多項式)を計算しその剰余を求めた.(3)そのようなdを必要な個数だけ求め,測定系を構成することができた.(4)その測定系を用いて実際に実時間でシステム同定できるかシミュレーション実験を行った結果,本方法により実時間で非線形システムの同定ができるシステムを構築することができることが分かった.本方法の特徴は,入力のM系列を1周期分加え,その出力との相互相関関数を求めることにより,1周期加え終わった時点で,3次までのすべてのVolterra核の断面が実時間で求められるので,実用上極めて有用である.非線形システムを同定するのに,M系列と呼ばれる擬似不規則信号をシステムに入力し,出力との相互相関をとって,非線形システムのVolterra核を求めるという著者らの開発した方法において,これを実時間で行うにはどのような測定系にし,どのような方法を用いればよいかについて研究を行った.すなわち,特定のVolterra核の断面が相互相関関数のどこに現れるかを予め計算し,その遅延時間に合わせて測定系を組む必要があるため,次の手順で研究を行った.(1)いくつかのM系列に対してVolterra核の断面が現れる遅延時間dを求めることができた.(2)そのdに対してx^dmodf(x)(f(x)はM系列の特性多項式)を計算しその剰余を求めた.(3)そのようなdを必要な個数だけ求め,測定系を構成することができた.(4)その測定系を用いて実際に実時間でシステム同定できるかシミュレーション実験を行った結果,本方法により実時間で非線形システムの同定ができるシステムを構築することができることが分かった.本方法の特徴は,入力のM系列を1周期分加え,その出力との相互相関関数を求めることにより,1周期加え終わった時点で,3次までのすべてのVolterra核の断面が実時間で求められるので,実用上極めて有用である.
パルス磁場による活性化免疫細胞の機能増強に関する研究

本研究は、パルス磁場(PMF)の免疫調節への応用を目指し、各種免疫活性剤により引き起こされる免疫細胞活性化過程に及ぼすPMF効果を調べ、その作用機構を明らかとすることを目的とした。PMFは、ヘルムホルツコイルにより最大磁場強度2mTの矩形波(duty:50%)の磁場を発生させ、周波数25250Hzであった。対象細胞としてマウス腹腔マクロファージとマウスリンパ球を用いた。マクロファージにおいては、INF-γおよびLPSによる2段階活性化を行い、INF-γ刺激時にPMFを照射し、NO産生量より活性化に及ぼす影響を調べた。PMF効果はマクロファージのINF-γ刺激応答性により異なった影響を示した。活性化が高い細胞の場合には抑制的に、低い細胞に対しては活性化増強作用を与え、さらに、その増強作用はINF-γによる活性化初期過程に最も顕著に現れることが明らかとなった。マウス脾臓リンパ球においては、刺激剤としてConA、PHA、LPSを用いた。活性化の指標として、5'-Bromo-2'-deoxy-uridineを用いたELISA法により、DNA合成能を評価した。全ての刺激剤において同様な結果が得られた。PMF照射にる活性化増強作用は、活性化の初期過程にPMFを照射した場合にのみ現れた。その活性化増強作用は、PMF非照射でのDNA合成能と逆相関を示し、DNA合成が低い細胞の活性化をより顕著に増強することが明らかとなった。PMFの照射時間を増すと、活性化増強効果が減少し、抑制的に作用する場合も見られた。抑制的に作用した場合について、IL-1、及びIL-2産生量を評価したところ、その産生量はPMFの照射に依存しなかった。そこで、IL-2レセプターを調べたところ、その発現率はPMFによる活性の増強および抑制効果と良く相関し、PMFがレセプター発現に影響を与えることが明らかとなった。PMFはマクロファージ、及びリンパ球の機能調節に応用可能であり、特に活性化増強の目的には、短時間照射が有効であることが明らかとなった。本研究は、パルス磁場の免疫調節への応用を目指し、各種免疫調節剤により引き起こされる免疫細胞活性化過程に及ぼすパルス磁場効果を検討し、その作用機構を明きらかとすることを目的としている。平成7年度においては、対象細胞として主にマウス腹腔マクロファージを、免疫調節剤としてINF-γ及びLPSを用いて実験を行った。なお活性化は、まずINF-γを加え、その後、LPSにより刺激する第二段階とし、INF刺激時にのみパルス磁場を照射した。そのプロトコールは、予備実験により、最も有効な磁場効果が見いだせた理由による。活性化の指標として、マクロファージのエフェクター物質であるNOに着目し、その産生量を評価した。まず、磁場照射時間に関する影響を調べた。4時間のINF刺激時にパルス磁場の照射時間を1、2、4時間と変化させ、NO産生量を測定したところ、産生量が増加する場合と逆に減少する二つの群に分かれた。これらの磁場効果の違いは、マクロファージの活性化の程度、すなわちNO産生量と関連し、NO産生量が少ない場合に増加効果、多い場合に抑制効果が現れることが明らかとなった。

抑制効果は磁場照射時間とともに顕著になり、一方増強効果は照射1時間の場合最も大きく現れたため、照射時間を20,40,60分として実験を行った。その結果、活性化増強効果は磁場照射20分において最も顕著であり、磁場非照射の場合に較べ2.3倍のNO産生が認められ、その増強効果は照射時間及び時期に依存し、Caイオンの取り込み過程と深く関わっていることが明きらかとなった。また、磁場の周波数依存性を10-250Hzの範囲において調べたところ、25Hzにおいて最も大きな増強効果が観測され、周波数に依存することも明らかとなった。本研究は、パルス磁場(PMF)の免疫調節への応用を目指し、各種免疫活性剤により引き起こされる免疫細胞活性化過程に及ぼすPMF効果を検討し、その作用機構を明らかとすることを目的としている。平成8年度においては、対象細胞として主にマウス脾臓リンパ球を、免疫活性剤としてConA, PHA, LPSを用いて実験を行った。PMFは、最大磁場強度2mT、周波数宇50Hz、duty 50%の矩形波であった。活性化の指標として、DNA合成能を評価した。ConAを用い、その刺激開始と同時にPMFを照射した場合、PMF効果が生じる場合(8回の実験のうち6回)、と全く影響が生じない場合(2回)があった。PMF効果がある場合、その効果は照射時間によって異なった。40分間までの照射では、活性化を増強した。PMF照射20分間における活性化増強効果は、PMF非照射でのDNA合成と逆相関を示し、最大2.6倍となった。PMFの照射時間を増すと、活性化増強効果が減少し、また、抑制的に作用する場合も見られた。ConA刺激40分後にPMFを40分間照射した場合には、PMF効果は全く見られなかった。PMF効果はリンパ球活性化初期過程に作用し、昨年度のマクロファージにおいて明らかとなったように、Caイオンの取り込み過程に関与するもの考えられる。さらに、IL-1,及びIL-2産生量を評価したところ、その産生量はPMFの照射時間に依存せず、同程度を示した。ところが、リンパ球のIL-2レセプターを測定したところ、その発現率はPMFによる活性の増強および抑制効果と良く相関し、PMFがレセプター発現に影響を与えることが明らかとなった。PHA,およびLPSによる刺激においても、ConA刺激と同様なPMF効果が見られた。PMFはリンパ球の機能調節に応用可能であり、特に活性化増強の目的には、短時間照射が有効であることが明らかとなった。本研究は、パルス磁場(PMF)の免疫調節への応用を目指し、各種免疫活性剤により引き起こされる免疫細胞活性化過程に及ぼすPMF効果を調べ、その作用機構を明らかとすることを目的としている。平成9年度においては、対象細胞としてマウス脾臓リンパ球を、免疫活性化剤として、ConA,PHA,LPSを用い、周波数の変化が及ぼす影響を調べた。PMFは、ヘルムホルツコイルにより最大磁場強度2mTの矩形波(duty:50%)の磁場を発生させ、周波数を25100Hzとした。活性化の指標として、5′-Bromo-2′-deoxy-uridineを用いたELISA法により、DNA合成能を評価した。これまでの研究で、リンパ球活性化に及ぼすPMF効果は、活性化過程の初化過程にPMFを照射した場合に、活性化の増強効果を示すことが明らかとなっている。
タバコネクロシスウイルスの5A^^ﾟの解能X線結晶構造解析

球状植物ウイルスの代表例であるタバコネクロシスウイルス(以下TNV)は約30Kの殼タンパク質180個とそれに取り囲まれた約1.4K塩基の1本鎖RNAにより構成されている。TNVは自己のRNAと相互作用の特異性が最も高いウイルスなので、殼タンパク質とRNAの相互認識機構を解明する上で格好の資料である。我々は、8A^^゚分解能においてTNVが殼タンパク質の配置においてSBMVと非常により似ていることを明らかにした。さらに分子置換平均法によりTNVの5A^^゚分解能での電子密度図を得た。解析は、SBMVと同じ構造のポリアラニンの原子座標より求めたFcとTNVのFoとで交差回転関数を計算してサブユニットの向きを決めた。更にこのポリアラニンで並進のR値検索を行い、R=0.419の最少値が求まった。この位置での構造から初期位相を求め、8A^^゚分解能の電子密度を計算した。これを初期電子密度として正二十面体の対称である5回回転軸を使った分子置換平均法による電子密度の精密化及び位相の拡張を行った。今までに約100サイクルの精密化でTNVの5.02A^^゚の電子密度を得ており、FoとFcの相関係数は0.919、R値は0.161になっており、精密化は成功した。TNVの電子密度にSBMVの主鎖を重ねあわせてみたところ、TNVの微細構造が現われ初めていることが判明した。現在この電子密度をもとにSBMVの構造を組み立てている。タバコネクロシスウイルス(TNV)のX線回折実験は高エネルギ-物理学研究所の放射光実験施設で行った。回折強度測定は波長が1.488ÅのX線を用い、巨大分子用ワイセンベルグカメラで、記憶媒体にイメ-ジングプレ-トを使用して行った。回折強度処理はプログラムWEiSを用いて行い5Å分解能までの回折強度デ-タを得ることができた。構造解析は、自己回転関数の計算によるTNVの対称性の決定。次いで類似のウイルスであるサザンビ-ンモザイクウイルス(SBMV)のサブユニットとの回転関数による構造決定を行った。その結果TNVは従来の球状ウイルスと同様に正二十面体対称のウイルスであることが確認された。又TNVはSBMVと類似性の高い構造をしており右の図に示したような構造をしていることが8Å分解能で確認された。現在さらに高分解能で精密化を行っている所である。球状植物ウイルスの代表例であるタバコネクロシスウイルス(以下TNV)は約30Kの殻タンパク質180個とそれに取り囲まれた約1.4K塩基の1本鎖RNAにより構成されている。TNVは自己のRNAと相互作用の特異性が最も高いウイルスなので、殻タンパク質とRNAの相互認識機構を解明する上で格好の資料である。我々は、8^^゚分解能においてTNVが殻タンパク質の配置においてSBMVと非常によく似ていることを明らかにした。さらに分子置換平均法によりTNVの5^^゚分解能での電子密度図を得た。この位置での構造から初期位相を求め、8^^゚分解能の電子密度を計算した。今までに約100サイクルの精密化でTNVの5.02^^゚の電子密度を得ており、FoとFcの相関係数は0.919、R値は0.161になっており、精密化は成功した。

TNVの電子密度にSBMVの主鎖を重ねあわせてみたところ、TNVの微細構造が現われ初めていることが判明した。現在この電子密度をもとにSBMVの構造を組み立てている。
ポスト深層学習時代を見据えた深層ニューラルネットの輸送理論解析

本研究課題では,深層ニューラルネットの輸送解釈と積分表現理論の観点からポスト深層学習に向けた技術開発を図る。特に,ブラックボックスとも呼ばれる深層ニューラルネットの情報処理メカニズムを明らかにする,「ニューラルネットのホワイトボックス化」を念頭に置いて研究を遂行している。(1)本研究課題の中心的なアイデアでもある,ニューラルネット(オートエンコーダー)を輸送写像として解析する研究成果がJMLRから出版された。2017年頃から微分方程式論的な解析手法は急速に普及しつつあり,今後の競争激化が予想される。輸送理論に加えて制御理論についても知見を深めた。(2)浅いニューラルネットの学習後のパラメータ分布がリッジレット変換を用いて記述できることを明らかにし,ICMLのワークショップで発表した。標準的な学習によって得られたニューラルネットと積分表現の関係はよく分かっていなかったので,ホワイトボックス化の重要なステップである。理研AIP数理科学チームとの共同研究である。(3)最近開発されたカーネル求積を用いて積分表現から離散ニューラルネットを合成する方法を開発し,国内の研究会で発表した。現在,論文執筆中である。本研究遂行を通じて,標本化・求積・最適化が従来考えていたよりも密接に関係していることを理解した。確率的数値解析は様々な面で連続モデルとの相性がよく,引き続きこの観点での研究開発を進める。特に欧州で進んでいるため,ドイツと英国の研究所を訪問して知見を深めた。(4)粒子フィルタを用いて脳波から脳内の活性部位を推定する研究成果が出版された。粒子フィルタは(ニューラルネットと同じく)ノンパラメトリック・モデルと呼ばれる表現力の高いモデルである。一連の研究成果では,粒子フィルタのモデル選択規準を複数提案し,人工データおよび実データに対して動作することを確認した。初年度は,課題遂行のための準備(知識や技術の習得,周辺コミュニティとの人脈形成)に多くのリソースを割いた。諸分野の専門家と議論を重ねた結果,当初計画で想定していた問題のいくつかは実は難しい問題であることが分かったが,より現実的なゴールが設定され,プロジェクト1年目としては大筋順調に進展している。引き続き,ホワイトボックス化,そしてその先のポスト深層学習技術の開発に取り組んでいく。共同研究が増えたことに伴い,当初は想定していなかった方向でリッジレット解析の研究が深堀されつつある。折しも,最近は浅い連続モデルの研究も再過熱気味であるので,良い題材だと考えている。一方,Wasserstein幾何学や微分方程式論を使った解析が普及しつつあり,予断を許さない緊張感がある。初年度に揃えた材料を組み合わせて,簡単なモデルで解析した結果をアウトプットしていく。差額分は年度内の出張費として支出済ですが,出張が年度末であったために,所内の事務処理期限までに反映されませんでした。
レバノン・パレスチナにおける政治変動とイスラーム主義運動:権力闘争とその戦略

採用第三年度目は、第一年度、第二年度から継続してレバノン政治とレバノン・ヒズブッラーの研究、ならびにパレスチナ/イスラエル政治とパレスチナ・ハマースの研究を行うと共に、これまでの研究成果を博士論文としてまとめる作業を行った。レバノン研究、ならびにヒズブッラー研究に関して、本年度は、第一年度、第二年度において蓄積してきたデータや資料に基づいて、研究成果を発表すると共に博士論文の執筆を行った。結果、本年度もますますの質・量の成果を世に問えたと考えている。加えて、本年度も必要に応じて現地調査を行い、不足分のデータを補った。パレスチナ/イスラエル研究、ならびにパレスチナ・ハマース研究に関しては、本年度も継続してダマスカスおよびベイルートを拠点として調査を行うと共に、研究成果の発表と博士論文の執筆を行った。パレスチナ/イスラエルをフィールドとする調査は、治安の関係上、本年度も困難であったが、それを補うことができる程度のデータと資料をダマスカス、ベイルートで収集することができた。本研究の目的は、ヒズブッラー、ハマース、イスラーム・ジハード運動という3つの組織を対象に比較分析を行い、各組織の資源動員のための外部的・組織的メカニズムを明らかにすることであった。研究初年度である本年においては、修士課程から継続してレバノン・ヒズブッラーの研究を遂行すると共に、パレステナーハマースの研究に取りかかった。前者に関しては、文献調査は修士課程の段階で概ね終了していたため、現地調査を重点的に行った。具体的には、レバノンの首都ベイルートの南部郊外(一般に「ダーヒヤ」と称される、ヒズブッラーの拠点地区)において、約半年以上を掛けて継続的にフィールドワークを行った。後者に関しては、ダマスカスを拠点として、主に文献調査を行った。どちらに関しても、政治情勢の流動性と危険度という足枷は存在したものの、計画一年目としては概ね満足できるデータが集まった。特に、ヒズブッラーやハマースのメンバーや支持者たちに対して、直接インタヴューを試み意見交換を行うことができた点は、非常に重要であったと言える。というのも、両運動は共に米国によって「国際テロ組織」に指定されているという事実から、彼らに直接アクセスすることは非常に困難であり、それゆえ、その素顔は往々にして明らかにされないままであった。本年度以降も、これらの貴重な一次データに関して継続的に分析・考察を加え、順次発表していくつもりである。採用第二年度目は、第一年度目から継続してレバノン政治とレバノン・ヒズブッラーの研究を遂行すると共に、パレスチナ/イスラエル政治とパレスチナ・ハマースのより詳細な研究を行った。レバノン研究、ならびにヒズブッラー研究に関して、本年度は、第一年度目において蓄積してきたデータに基づいてアウトプットに重点を置いた。結果、本年度はまずまずの質・量の成果を世に問えたと考えている。加えて、本年度も必要に応じて現地調査を行い、新たに入手したデータや文献の解析も同時に進めたことにより、採用第三年度目に執筆予定の博士論文に備えることができた。パレスチナ/イスラエル研究、ならびにパレスチナ・ハマース研究に関しては、本年度も継続してダマスカスおよびベイルートを拠点として調査を行った。また、これらの成果を2009年11月の国際政治学会年次大会において発表したことで、今後の方向性に関して有益な視座を得ることもできた。また同時に、こうしてフィールドで入手したデータを日本語に翻訳し、基礎的なデータベース作りを行うという作業も継続的に行った。こうした作業も、地味ではあるが、博士論文執筆に不可欠なものであると同時に、我が国の中東研究に大きく貢献するものであると確信している。
血管内皮細胞を標的とした薬毒物の薬理作用及び毒性評価法確立に関する研究

薬毒物の毒性は致死量などで示されているが,この量と細胞死における薬毒物の濃度は一定の関係があるかどうか,血管内皮細胞を用いて,薬毒物毒性評価の可能性を研究した。血管内皮細胞を用いた細胞死の濃度は上記の4物質で各々,5,5,5及び0.1mMであった。その他57の薬毒物についても同細胞でスクリーニングした。それらの中で毒性が最も低かったものはメタノール2Mで最も高かったものは亜砒酸で0.01mMであった。一方ヒトの推定致死量を文献で調査したところ,メタンフェタミン,コカイン,フェノバルビタール及びパラコートで各々1.3-20,7-10,14-200及び14-40mg/kgであった。この値を比較のために単位をmg/Lと置き換えると濃度になり,各々の0.007-0.1,0.02-0.03,0.06-0.9,0.05-0.16mMと計算される。メタンフェタミン,コタイン,フェノバルビタールでは1/6から1/700の低濃度で個体では死亡していた。しかし,パラコートでは略同レベルの濃度であった。同様に他の40種の薬毒物で計算し,それらの値と血管内皮細胞の細胞死した濃度を比較したところ,それらの相関係数は0.310と低い相関であった。以上,物質の個体及び細胞への毒性は個々の物質により異なることが改めて示されたが,今回の結果からは薬毒物の毒性評価を推定するまでには至らなかった。今後さらに極々の因子の検索も含め詳細に調査することが必要と考えられた。薬毒物の分析は臓器組織全体として薬物濃度の定量を機器分析法で行い,その値に基づいて中毒や致死的レベル等の評価を行っているが,最近は細胞レベルでの薬毒物の毒性評価も行われつつある。そこで,現在培養細胞系の装置・容器等を備え,細胞維持の基本的な準備をしている。更に,コカイン等を用いた動物実験を行い,肝組織の変化及び肝臓中のサイトカインやケモカインなどの因子についての変化を観察した。1)フェノバルビタールを100mg/kg体重腹腔内投与3日間(3回)した場合,マウス(Ba1b/c)の行動では投与直後の興奮や歩行のふらつき及びその後の睡眠は見られるものの,肝臓などの細胞のマクロの変化及び血中ALT値(100以下)の上昇は見られなかった。2)更に,フェノバルビタール(100mg/kg)を3日間(3回)腹腔内投与後,コカイン(30200mg/kg体重)を一回腹腔内投与したところ,30mg/kgでは若干の興奮を示し血中ALT値も少しの上昇(平均1500)を示した。コカイン60mg/kg投与では,やや強い興奮と睡眠等症状が出現し,血中ALT値(平均3000)も上昇した。肝臓の壊死は門脈領域に弱く認めた。コカイン115mg/kg以上の投与では強い興奮,歩行困難,深い睡眠等の症状が出現し,これに加え,血中ALT値は6時間目から急上昇し,約10時間で最高値(平均13000以上)を示し,肝臓の壊死は門脈領域に強く認めた。同時にマクロファージや好中球等の白血球の浸潤が観察された。IL1β,MCP1等のmRNA量はコカイン投与10時間以上で上昇が観察された。この様に,コカインの投与量による肝細胞壊死の程度は明らかに増大し,今後の細胞レベルでの評価の準備が整った。正常ヒト臍帯血由来血管内皮細胞(HUVEC)は新生児包皮由来で,専用培養液(Humedia-EG2)で68代経代した。

薬毒物の急性中毒による形態変化は24wellsの平底マイクロプレート中でコンフルエント少し前の状態になった段階で,専用培養液に薬毒物を一定濃度(10nM10mM(一部1Mから))添加した液に交換し,細胞の形態変化を4日間観察した。使用した薬毒物:メタンフェタミン,コカイン,モルヒネ,フェノバルビタール,トリアゾラム,スミチオン,メソミル,パラコート,グリホシネート,グリホサート,クレゾール,亜砒酸など計63種を使用しスクリーニングした。コントロールと比較して,形態変化が観察された濃度はグリホシネートとアジ化ナトリウムでは10mMまで形態変化が見られなかった。また,メタンフェタミン,コカイン,モルヒネ,コデイン,フェノバルビタール,ジアゼパム,ブロムワレリル尿素,アプロナライド,エフェドリン,アセトアミノフェン,アセチルサルチル酸,イブプロフェン,フェンテルミン,マラチオン,メソミル,グリホサート,アクリルアミドなど計23種の薬毒物では1mMまで形態変化が見られなかった。ジアゼパム,トリアゾラム,ハロペリドール,カルバマゼピン,フェニトイン,ジフェンヒドラミン,マザチコール,ビペリデン,トリヘキシフェニジル,フェンフルラミン,スリンダック,インドメタシン,スミチオン,DCPAの計14種では0.1mMまで形態変化が見られなかった。クロルプロマジン,プロメタジン,イミプラミン,アミトリプチリン,ゾテピン,ジフルニサル,パラコートの7種の薬毒物では10μMまで形態変化が見られなかった。また,亜砒酸は1μMまで形態変化が見られなかった。以上の結果から薬毒物の急性中毒による形態変化と薬毒物の濃度の間に一定の相関があり,薬毒物の毒性について一定の傾向が見られた。
市場支配と濫用概念―実質的施設への参入拒絶に係る問題を手がかりにして

不可欠施設のアクセス拒否の問題を出がかりにして、市場支配的地位の濫用規制の在り方を明らかにすることを試みている。その手法としては、市場支配的地位にある事業者に対する包括的規定だけでなく不可欠施設に対する一定の規制を行っているドイツ及びヨーロッパを比較の検討の対象としている。まず、不可欠施設のアクセス拒否に関する規定であるドイツ競争制限防止法19条4項4号の規定の内容を整理し、その上で、判例の分析を行った。さらに、このアクセスを確保する観点からは、適切なアクセス料金が形成されることが決定的であると言え、ドイツにおいていかなる規制が行われているかに焦点を絞った。ドイツ法では、事業者に対する価格設定に係る濫用行為を規制する規定がある。もっとも、いかなる価格形成を濫用行為とするかについては、従来ドイツにおいても一義的に理解されているわけではなかったが、ここで、価格濫用規制の理論を整理し、不可欠施設利用のアクセス料金に係る判例等の検討を行った。とりわけ、電力エネルギー分野を中心にアクセス利用の料金の適否が争点となっているケースが見られることから、独占禁止法にかかる規定を設けて、不可欠施設の開放を進め、競争を導入していく原則を明らかにしていくことは有効かつ競秩序維持法制として必要であると考えられる。伝統的に法的独占が認められてきたネットワーク産業について、近年、新規参入を促進する等の競争原理の導入が進められてきている。これらの事業分野においては、従来独占的地位を認められていた事業者が、ネットワーク等の不可欠施設を有しており、新規競争者は、自己の施設を構築することが不可能ないしは期待し得ない場合には、当該既存のネットワークの利用に依存せざるえなくなる。したがって、かかる事業分野に競争を導入するためには、新規競争者等に対してネットワークへのアクセスを確保することが重要になる。これは、我が国のみならず、国際的にも重要な課題であり、検討の手がかりとして、EC独占禁止法、ドイツ競争制限防止法を取り上げている。EC独占禁止法では、かかるネットワークへのアクセス拒否としての濫用行為の存否が争点となったケースが、幾つか見られる。ここでは、市場支配的地位が不可欠施設の所有と密接に結びついて認定されている。また、EC独占禁止法においては、不可欠施設として、必ずしも従来法的に独占が認められてきた分野に限らず、知的財産権等も不可欠施設に該当するか否かが争われており、不可欠施設として捉えうる範囲について、今後の展開に着目される。ドイツでは、かかるネットワークへの正当な事由なきアクセス拒否を濫用行為とする規定が、競争制限防止法に設けられている。この規定は、電力事業等の従来独占が認められてきた分野に主に適用されている。また、市場支配的地位の認定は、EC独占禁止法と差異はない。ここでのもっとも重要な問題は、どのような場合に、不可欠施設利用拒否の正当事由が認められるかである。原則として、当事者間の利益衡量することになる。もっとも、この場合、有力な判例・学説によれば、市場支配的地位にある事業者の所有する共同利用を原則としており、その利用拒否が正当化されるのが例外とされていることは、注目に値する。また、不可欠施設へのアクセス拒否に対する規制と関係して、料金規制が一定の役割を果たすことになる。さらに、この点を次の課題としている。
酵母の多剤耐性における多様なABC蛋白の機能および発現制御ネットワーク

ABCトランスポーターが構造的に関連性のない非常に広範な薬剤を認識して排出する機構は不明である。出芽酵母においてフルサイズのABCトランスポーターは約15種類存在するが、多剤耐性現象においては、Pdr5 ABCトランスポーターが圧倒的に重要な役割を果たしている。Pdr5は、極めて多種薬剤を認識して細胞外排出する。酵母のPdr5はABCトランスポーター機能解析の良いモデルと考えられる。そこで、特定薬剤に対する特異性を喪失した変異pdr5遺伝子を取得し、遺伝学的に解析し、Pdr5による薬剤認識の機構を解析した。PDR5遺伝子ORFをヒドロキシルアミン処理したプラスミドにより、pdr5破壊株を形質転換した。シクロヘキシイミド、スタウロスポリン、トリフルオペラジンまたはセルレニンを含む培地で各薬剤に対する薬剤耐性を試験し、調べた薬剤のいずれかの薬剤に感受性を示す株をその薬剤に対する感受性を失った変異と予想し選抜した。合計7各PDR5遺伝子の変異点をシークエンスにより決定し、各種薬剤に対する耐性、感受性の試験をした。変異点はORF全体に分散しており、各薬剤に特定の部位で対応しているのではなく、ABCトランスポーターの全体構造で対応している可能性が示唆された。Ca^<2+>シグナル伝達経路による細胞周期制御機構の詳細を明らかにするために、Ca^<2+>による細胞周期制御機構に異常のある変異株を多数取得し、遺伝学的に解析すると共に、変異を相補する遺伝子を取得し、その機能を調べた。zds1欠損株は、Ca^<2+>を加えると、細胞周期G2-delayがおこり、細胞の芽のが異常に伸長する。この経路に欠陥のある変異株、すなわちzds1破壊株のCa^<2+>感受性、異常極性成長を抑圧する変異株(scz)を多数分離した。347個の劣性変異株が取得され、相補試験の結果、14の遺伝子座に分類された。変異を相補する遺伝子のクローニングを行い、SWE1,MPK1,CNB1など取得が予想された遺伝子以外に機能未知の遺伝子が数個、見出された。scz5は、機能未知のABCトランスポーター遺伝子PDR15における変異であることが明らかになったので、SCZ5/PDR15の機能を解析した。zds1欠損株の表現型に対するscz5変異の抑圧効果を調べた。scz5変異は、zds1欠損株の表現型、即ちCa^<2+>感受性、異常極性成長を抑圧した。また、zds1scz5二重変異株におけるCNまたはMPk1の過剰発現の効果を調べた。もしscz5変異がCNの下流で生じれば、CNを過剰発現してもシグナルが伝わらないため細胞形態が正常であると考えられ、また、Mpk1の下流で生じれば、Mpk1の効果はないと考えられる。zds1scz5には、Mpk1を過剰発現したときのみ細胞形態は正常であったことから、scz5はMpk1の遺伝学的下流に存在していることが示唆された。今回の解析から、Pdr15は細胞内Ca^<2+>の濃度制御に深く関与していることが予想される。今後は、このPDR15の生理機能について詳細に解析していく予定である。酵母の多剤耐性機構で最も重要な役割を果たしているPdr5 ABCトランスポーターの新機能と考えられる興味深い機能を見いだしたので、Pdr5について以下の解析を行った。1)基質特異性が変化した変異Pdr5の解析:基質特異性が変化した変異PDR510株について、変異点と薬剤特異性の関係を調べた結果、Pdr5は特定のアミノ酸残基で薬剤に対応しているのではなく、全体構造が関係する機構で薬剤に対応していることが示唆された。蛍光試薬ローダミンを利用して、各変異株の薬剤の排出を測定し比較した。2)Pdr5 ABCトランスポーターの細胞周期制御における役割:Ca^<2+>シグナルによる細胞周期制御機構の詳細を明らかにするために、Ca^<2+>による細胞周期制御に欠陥のある変異株を多数分離した。遺伝学的解析により、少なくとも14個の相補性グループ(SCZ114と命名)からなることを明らかにすると共に、変異を相補する遺伝子を取得と解析を行っている。このうちm、SCZ5遺伝子は多剤耐性ABCトランスポーターをコードするPDR5遺伝子と同一であることが分かった。Scz5変異を相補する遺伝子クローニングの過程で、別の機能未知なABCトランスポーターをコードする遺伝子、PDR12およびPDR5の転写制御に関わっていると思われる転写因子をコードする遺伝子も取得されたので、現在相互の関係について調べている。これらABCトランスポーターは細胞内CA^<2+>濃度の制御に関与している可能性が考えられるので、細胞内CA^<2+>濃度の上昇に応答するレポーター遺伝子を利用して、細胞内CA^<2+>を測定する準備を進めている。出芽酵母の多剤耐性に最も重要なABCトランスポーターPdr5は、多剤耐性以外にも、細胞内Ca^<2+>の制御に関わっている事を発見し、この新規機能の解析を行った。以下の点が明らかになった。1.PDR5破壊株は、Ca^<2+>耐性の表現型を与える。Ca^<2+>感受性変異株Δzds1にCa^<2+>耐性を付与する変異scz5は、多剤耐性ABCトランスポーターをコードするPDR5遺伝子における変異であることが明らかになった。PDR5破壊株も強いCa^<2+>耐性を示した。

2.Pdr5は、細胞内Ca^<2+>濃度の調節に関与する。PDR5破壊株のCa^<2+>耐性が細胞内Ca^<2+>濃度の違いによるかを調べるために、Pdr5コピー数が異なる各種株を用いて、細胞内Ca^<2+>を^<45>Ca^<2+>の取り込みおよびPIXE法により測定した。細胞内Ca^<2+>は、PDR5破壊株、野生株、単コピー導入株、多コピー導入株の順で高く、Pdr5コピー数に依存していることが明らかになった。また、Ca2+感受性もこの順で高かった。Pdr5はCa^<2+>の取り込みに深く関与していることが明らかになった。3.細胞内Ca^<2+>はPdr5蛋白質をダウンレギュレートする。Pdr5の細胞内レベルは、蛋白質およびmRNAレベルでCa^<2+>によってダウンレギュレートされることが分かった。いずれのプロセスにもカルシニューリンが関与していた。Ca^<2+>によるPdr5蛋白質の分解は、液胞プロテアーゼPep4によっていることが明らかになった。このダウンレギュレーションは、細胞内Ca^<2+>濃度の上昇により、細胞外からのCa^<2+>流入を抑制するフィードバック制御機構と考えている。多剤耐性に重要なABCトランスポーターPdr5は、細胞内Ca^<2+>濃度の制御に関わっていることを発見をしたので、この新規機能の解析を行っている。1.Ca^<2+>耐性の表現型を与えるPDR5アレルについてCa^<2+>感受性変異株Δzds1にCa^<2+>耐性を付与する変異scz5は、多剤耐性ABCトランスポーターをコードするPDR5遺伝子における変異であった。scz5変異株はCa^<2+>耐性を示したが、他の薬剤に対する感受性には変化がなく、scz5変異はCa^<2+>に特異的な変異であることが示唆された。PDR5破壊株も強いCa^<2+>耐性を示した。野生株PDR5とのキメラを構築し、変異点を限定したところ、アミノ酸1096-1483間にあることが示唆された。現在変異点を決定している。2.Pdr5による細胞内Ca^<2+>濃度調節について^<45>Ca^<2+>およびPIXE法により細胞内Ca^<2+>を測定し、Pdr5欠失により細胞内Ca^<2+>が低下することを明らかにした。pdr5株のCa^<2+>耐性は、細胞内Ca^<2+>濃度の上昇が抑えられることによることが明らかになった。細胞内Ca^<2+>は、PDR5破壊株、野生株、単コピー導入株、多コピー導入株の順で高く、Ca^<2+>感受性もこの順で高かった。3.細胞内Ca^<2+>によるPdr5蛋白質レベルの調節。Pdr5の細胞内レベルは、蛋白質およびmRNAレベルでCa^<2+>によってダウンレギュレートされた。Ca^<2+>
代替カリ資源としてのバイオマス発電燃焼灰および乾燥海藻の肥料化とその活用

バイオマスボイラー燃焼灰と島根県中海から回収される海藻を肥料化して再利用する技術を検討した.燃焼灰のカリ濃度はバグフィルターから採取されたものが最も高かった(K2O:1535%).燃焼温度が高くなるにつれてカリ濃度は低下した.主に回収される海藻はオゴノリでありカリ濃度は1015%であった.ポット栽培試験において資材間に有意差は無く,燃焼灰と海藻がカリ鉱石の代替資源となりうる可能性を認めた.【目的】カリ肥料は,そのほとんどが塩化カリと硫酸カリによって占められており,これらの原料となるカリ鉱石は全量輸入に依存している.カリ鉱石の資源量は200年以上枯渇しないと想定されているが,我が国の肥料でカリが最も施用量が多いこと,発展途上国での肥料使用量の著しい増加などを勘案すれば,カリ鉱石の代替となりうる資源を確保することは,我が国の農業基盤の安定化を考える上で,極めて重要である.発表者らは廃棄物として処理されているバイオマスボイラー燃焼灰および島根県中海の環境浄化のために回収される海藻が副産カリ肥料の基準値を上回るカリを含んでいることを見出した.本研究では,燃焼灰および海藻の理化学分析ならびにポット栽培試験を行い,これらの資材の肥料化の可能性を検討した.【材料および方法】燃焼灰の理化学分析:バイオマス発電プラントにおいて,マルチサイクロン,バグフィルター,および灰加湿器の3カ所から燃焼灰を回収し,それぞれ理化学分析を行った.また,それぞれ燃焼温度の異なる3基のバイオマス発電プラントから燃焼灰を回収し,燃焼温度の違いが灰の成分に及ぼす影響を検討した.海藻の理化学分析:島根県中海に14か所の地点を設定し,年間を通じて海藻を採取し,採取量と成分含量の季節変動を調査した.ポット栽培試験:1L容ポットに灰色低地土,赤色土および黒ボク土を1kg充填し,カリ源として塩化カリ,燃焼灰,海藻をそれぞれ75,150,225mg/kg施用してコマツナとホウレンソウを栽培した.【結果】燃焼灰のカリ濃度は回収位置で異なり,バグフィルターから採取されたものが最も高濃度のカリを含んでいた(K2O:1535%).また,燃焼温度が高くなるにつれてカリ濃度は低下した.主に回収される海藻はオゴノリでありカリ濃度は1015%であった.ポット栽培試験において資材間に有意差は認められず,燃焼灰と海藻がカリ鉱石の代替資源となりうる可能性を見出した.本研究では,燃焼灰の酸処理品を用いてコマツナおよびホウレンソウのポット栽培試験を行い,木質バイオマス燃焼灰のカリ肥料としての肥効および収穫物の安全性について検討した.コマツナおよびホウレンソウの生育状況は,木質燃焼灰酸処理品を施用した場合の生育障害は認められず,対照肥料である塩化カリと遜色ない生育を示した.収穫時のコマツナおよびホウレンソウの乾物重は処理間に有意差は認められず,燃焼灰由来肥料の肥効は塩化カリと同等であることが明らかとなった.これは,木質バイオマス燃焼灰に含まれるカリのほとんどが水溶性であることから,コマツナおよびホウレンソウによるカリの吸収は塩化カリ同様に容易であり,生育の制限要因にはならないことを示していると考えられた.一方,コマツナのカリ吸収量は木質バイオマス燃焼灰を亜リン酸処理したNo.2で塩化カリよりも有意に高くなった.亜リン酸は土壌への吸着がリン酸よりも小さいため,その肥効が高く,生育が促進されたため,カリの吸収量の増加につながったものと考えられた.以上の結果から,木質燃焼灰をリン酸,亜リン酸および硫酸で処理して中和と造粒を行った場合,肥料工場における燃焼灰由来肥料の大量生産が可能であり,それぞれの酸処理品のカリの肥効は慣行化学肥料である塩化カリと同等以上であることおよびその安全性に問題がないことが確認された.水草処理にともなう資源循環の構築方法として、高温好気発酵分解処理法に着目し、刈り取った水草の減容化と肥料化を行い,その実現可能性を検討した.油粕を8kg添加して減容化した水草堆肥を窒素換算で0,12,24,36kg/10a施用し,化学肥料(12kg/10a)を対照とし,栽培試験を行った.トウモロコシの子実収量は水草堆肥の施用量に応じて直線的に増加した.慣行の化学肥料区(12kgN/10a)と比べて,窒素換算で倍量(24kgN/10a)を施用しても子実収量はやや劣ったが,3倍量(36kg/10a)を施用した場合には慣行化学肥料施用量の子実収量を上回った.燃焼灰の酸処理は500mL容ビーカーを用いて行い,燃焼灰と(1)リン酸,(2)亜リン酸,(3)硫酸をそれぞれ50:50,60:40,70:30の比率で混合し,反応後の試料のpH,粒度分布,肥料成分含量および重金属含量を分析した.ポット栽培試験は燃焼灰の酸処理品を供試肥料とし,塩化カリを対照とした.それぞれの肥料をK2Oとして,75,150,225mg kg-1施用した.窒素は硫安を用いて,すべての処理区で150mg kg-1施用した.

施肥した土壌を1L容ポットに充てんし,2014年10月31日にコマツナおよびホウレンソウを播種し,12月24日に収穫した.燃焼灰と酸溶液の混合比率はいずれの酸溶液においても60:40の場合に中性付近となった.この混合比率において5158%が1mm以上の粒径となり,取り扱い易い形状となった.収穫時のコマツナおよびホウレンソウの乾物重は処理間に有意差は認められず,燃焼灰由来肥料の肥効は塩化カリと同等であることが明らかとなった.コマツナのカリ吸収量は亜リン酸処理した場合に塩化カリよりも有意に高くなった.バイオマスボイラー燃焼灰と島根県中海から回収される海藻を肥料化して再利用する技術を検討した.燃焼灰のカリ濃度はバグフィルターから採取されたものが最も高かった(K2O:1535%).燃焼温度が高くなるにつれてカリ濃度は低下した.主に回収される海藻はオゴノリでありカリ濃度は1015%であった.ポット栽培試験において資材間に有意差は無く,燃焼灰と海藻がカリ鉱石の代替資源となりうる可能性を認めた.本研究における木質バイオマス燃焼灰の肥料化および肥効の確認は順調に行われており,その成果は片倉チッカリン(株)により,化学肥料原料としての肥料登録が行われたことで,実用化に向けた取り組みが大いに前進した.島根県東部と鳥取県西部にまたがって位置する汽水湖の中海(なかうみ)に大量に発生する海藻(オゴノリ等)を使用した肥料を製造・販売する企業です。同海藻(オゴノリ等)は高濃度のカリウムを含有しており、同肥料を使用した農作物の品質は良好であるとの意見が農家から出ています。当社は、島根大学生物資源科学部の松本真悟教授にご協力いただきながら、同肥料の製造・販売による地域の農産物の高付加価値化を目指しています土壌学・作物栄養学林野庁では年間2,000万m3発生する林地残材等のうち「森林・林業基本計画(平成23年7月策定)」で平成32年における燃料用等のパルプ・チップ用材の利用目標を600万m3(6,000千m3)と見込んでおり,それを木質バイオマス発電した場合の燃焼灰の処分費を計算(林地残材のかさ比重0.4[ton/m3])すると燃焼灰の処分費は総額9.6億円必要となる.本研究で示したように,木質バイオマス燃焼灰を肥料として有効利用できれば処分費は削減できるだけでなく,カリ資源として確保することが可能となり,今後の日本農業にとって大きなメリットとなるであろう.バイオマス発電燃焼灰に関しては,複数の民間企業と利用促進に関する研究協定を締結し,研究だけではなく,利用促進に向けた基盤を確立した.また,中国木材伊万里工場の燃焼灰に関して,日本初の普通肥料原料として肥料登録を行い,片倉チッカリンで製造可能となった.さらに,中国木材呉工場の燃焼灰は兵庫県(片倉チッカリン姫路工場があるため)で特殊肥料として登録した.中海産海藻はすでに特殊肥料として活用されており,その施用指針を作成して周辺農家への利用啓発を行った.燃焼灰のカリ濃度は燃焼温度が高いほど低下する傾向が認められたため,高温で燃焼した場合に揮散したカリを回収するためのボイラーの改良について検討する必要がある.海藻肥料は圃場における栽培試験を行って,施用量などの詳細を確立する.
in vitro構築系を用いた動原体-微小管結合インターフェイスの１分子視覚化

染色体分配には、染色体上セントロメア領域に形成される巨大なタンパク質複合体(動原体/キネトコア)と分裂装置である紡錘体(スピンドル)微小管の結合、さらにそれに引き続く微小管脱重合を介した染色分体の娘細胞への運搬、移動が必須である。申請者は分裂酵母を用い、動原体とスピンドル微小管間の結合インターフェースに焦点を当て、染色体分配機構を研究してきた。その過程で、2011年にヒトから酵母まで広く保存された動原体構成タンパク質Ndc80が微小管結合タンパク質(Dis1及びAlp7-Alp14複合体)と結合し、細胞周期M期において動原体-微小管間の強固な接着が保証されることを、世界ではじめて示した。この成果を踏まえ、Ndc80とこれら微小管結合タンパク質を試験管内で混合すれば、動原体と微小管インターフェイスにおける動態をin vitroで再現できるのではないかという着想を得、当該挑戦的萌芽研究に申請し、採択された。これまでまでの特筆すべき成果として、以下の5つの点をあげたい。1)Dis1とAlp7-Alp14複合体がin vitroで微小管ポリメラーゼ活性を有する。2)Ndc80と微小管ポリメラーゼのみでは、Ndc80の微小管結合能は亢進しない。3)Dis1はin vivo、in vitro両条件下で、Mal3/EB1と強く結合する。4)Dis1の微小管ポリメラーゼ活性が、Mal3/EB1添加によって顕著に促進される。5)Ndc80と微小管ポリメラーゼ混合液に、さらにMal3/EB1を加えることによって、Ndc80の微小管結合能、とりわけ微小管プラス端との相互作用が観察される。これらの結果から、Ndc80、微小管ポリメラーゼ、Mal3/EB1の3タンパク質因子が、in vitroにおける動原体と微小管インターフェイス再構成の主要な因子であることが強く示唆された。広範な生命現象を理解する上で各素過程を担う必要最小限因子の同定は生物学上、極めて重要な課題である。染色体分配においてはキネトコアー微小管結合インターフェイスのin vitro再構成がそれに該当するが、実験的にその試みは未だ成功していない。申請者は遺伝学が容易かつ進化上保存の観点から真核生物のすぐれたモデル系であると広く認知されている分裂酵母を用いた実験から、動原体構成タンパク質であるヒトまで広く保存されたNdc80分子中央部に存在するループ領域が微小管結合タンパク質Dis1、およびAlp7-Alp14複合体と直接結合することによって、キネトコア-微小管間の強固な接着がおこることを他の研究者に先駆けてはじめて示した。すなわちNdc80とこれら微小管結合タンパク質さえ混合すれば、微小管存在下において特異的結合を再現できるのではないかと考えるに至った。本研究では、まず分裂酵母Alp7とAlp14タンパク質の大腸菌での発現、精製に成功した。次にDis1タンパク質の発現・精製を目指し実験を進め、その目的を達成した。さらに微小管タンパク質Mal3/EB1も大腸菌より精製した。in vitroでこれらのペアのタンパク質(Alp7とAlp14、Dis1とMal3)を混合したところ、それぞれ直接結合することがわかった。Ndc80複合体(4つのサブユニットからなる)に関しては現在大腸菌での発現・精製に取り掛かっている。自己評価としてはDis1タンパク質の生化学的・生物物理的解析、およびMal3/EB1との直接結合が示せたので、概ね予想以上の成果を上げることができたと判断した。平成28年度は次のプログラムを設定し、申請書に記載した。現在の状況、これからの推進方策を以下、記述する。大腸菌でのGFPを連結したNdc80複合体, Dis1, Alp7, Alp14タンパク質の発現と精製大腸菌でDis1, Alp7, Alp14、Mal3の各タンパク質を発現させて、単一標品にまで精製することに成功した。Ndc80複合体(Ndc80-Nuf2-Spc24-Spc25の4つのサブユニットからなる)については、4つのタンパク質を同時に発現できるヴェクタープラスミドを現在構築中である。Dis1, Alp14については、微小管ポリメラーゼ活性の検出に成功した。今後はAlp7、Mal3とこれらのタンパク質を混合し、ポリメラーゼ活性・微小管結合能の変化に関して、詳細な解析を行う予定である。他の生物の相同タンパク質に比べてAlp14, Dis1のポリメラーゼ活性に若干低い値を現在得ている。その原因として、次の3つの可能性が考えられる。実験条件の違いによるものか、これらタンパク質がもともと持つ(intrinsic)な性質のためか、あるいは制御因子(Mal3, Alp7)がポリメラーゼ活性上昇に必要なのか。精製lp7, Mal3タンパク質と混合することによって、検証する必要がある。姉妹染色分体の二つの娘細胞娘細胞への均等分配は、細胞増殖過程においてもっとも重要な事象であり、生命現象・維持の根幹をなす。その分子レベルでの理解には、染色体分配を担う因子(主にタンパク質と予想される)を一つ一つ同定して、その機能を解析しなければならない。申請者は遺伝学が容易かつ進化上保存の観点から真核生物のすぐれたモデル系であると広く認知されている分裂酵母を用いて、染色体分配機構を研究してきた。