hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
シラス型変態魚類の仔稚魚期における成長・生殖過程

マイワシ仔魚期の成長を求めたところ,シラス漁場の仔魚は沿岸への来遊とともに成長が停滞すること,沖合の黒潮域ではそのような成長停滞が見られないことがわかった。また,黒潮親潮移行域以北へ回遊した群では成長の個体差が小さいことがわかった。これは東北沖へ回遊した群では黒潮親潮移行域に起こる環境変化を全個体が同じように受けている可能性を示しており,東北沖の群の資源量変動が沿岸へ来遊する群の変動より大きいという経験的事実を説明する可能性が示唆された。資源変動に伴ってマイワシの産卵場や卵の分布密度が大きく変化することがわかり、このような変化は仔稚魚期の成育場の変化を通じて成長・生残過程を左右すると考えられた。シラス型変態魚類の対照として、明瞭な変態を行わないサンマについて仔稚魚の成長解析を行った結果、発生海域によって大きな差があることがわかった。マイワシ稚魚耳右のカルシウムに対するストロンチウムの比と環境水温との対応を実験的に検討した。3段階の設定水温で2週間飼育した稚魚の耳石縁辺部のSr/Caは水温と負の有意な相関を示した。天然で採集した稚魚のふ化後のSr/Caを解析した結果、飼育実験で得られたSr/Caの範囲を超えて大きく変動した。天然仔稚魚のSr/Ca変動の解釈には、水温以外の要因も考慮する必要がある。常磐・三陸沖の東経170度まで分布するカタクチイワシでは、沿岸域ほど仔稚魚の成長が速く沖合ほど遅いという地理的差異があった。三陸中部の内湾域では、水温の低い春季の方が夏季より成長が速いという季節的差異があった。このような地理的、季節的成長差は水温の変化と対応しておらず、水温以外の環境要因が成長様式を規定する主要因となっていることがわかった。黒潮流域の産卵場から本州中部沿岸海域へ運ばれてシラスとして漁獲されるマイワシ仔魚の成長履歴を解析した結果,沿岸域に到達して以降成長が停滞傾向にあることが分かった。一方,黒潮域にとどまって稚魚にまで成長した個体ではこのような成長停滞の傾向がなかったことから,仔魚期後半(体長20mm)から稚魚(50mm)までの成長に要する時間は沿岸域が長く,したがってこの間の減耗も沿岸域で大きいと考えられた。黒潮によって北東方へ運ばれる個体は,初夏に黒潮続流に達した後に北上し,秋から冬にかけて東北沿岸に来遊する。一方,沿岸域へ運ばれた個体は初夏に伊勢湾などの内湾へ来遊する。東北沿岸と伊勢湾で,体長100mm前後に成長したマイワシ稚魚を採集して成長履歴を解析した結果,東北海域へと回遊した個体群では伊勢湾の群より成長が速いこと,ふ化時期による成長履歴の差がより小さく,同じ時期にふ化した群内の個体差も小さいことが分かった。成長の変異が小さいということは,北上回遊群が移行域の複雑な海洋環境の中から成長に適した環境を選択して回遊した結果と思われた。北上回遊群の変動が著しく大きいというマイワシ資源量変動の特徴は,群間,群内の成長変異が小さいことにあらわれているように,北上群全個体が環境変動の影響を同じように被る結果かもしれない。これに対して,閉鎖的な伊勢湾の個体群では,湾内の環境が季節的に大きく変動することと対応して,ふ化時期による成長過程の差が大きく,湾内の地理的構造による多様な環境の存在に対応して,同じふ化群内の個体差が大きいと考えられた。このことは,湾全体にある環境変動が起こった場合でも,個体群全体のある部分は大きな影響を受けずに生残することで,資源変動の幅を相対的に小さくしている可能性があることを示唆している。
実験大腸癌を用いた制癌剤の新しいin vivo screening法

(3)本実験モデルによる抗癌剤の有効率は臨床における有効率と並行する結果であり、本モデルが大腸癌に対する抗癌剤の新しい二次スクリーニング法として有効と考えられる。ラット大腸発癌剤である1,2-dimethylhydrazineは、従来より米国Aldrich社が輸出したものを使用していたが、米国FDAの裁定で国外輸出が禁止になったため入手不可能になった。そこで本邦、半井化学社製のN-N-methylhydrazineを購入して皮下注を行った。投与量は、1,2-dimethylhydrazineと同様40mg/kg/wk,10回皮下注したが、20週経過してもラットの体重増加の抑制や血便などが観察されず、注腸X線検査および最終的な剖検でも大腸癌は発生しなかった。投与量を80mg/kg/wk,120mg/kg/wkと増量したが、同様に発癌しなかった。そこで、平成8年10月から発癌剤をSigma社のAzoxymethaneに変更して7mg/kg/wk,10回投与を行い、大腸発癌実験を続行中である。Azoxymethaneを7mg/kg/wk,10回皮下注することでSprague-Dawley ratに約80%の頻度で癌が発生することが確認された。そこで発癌剤非投与ラットを用いてUFT,CDDPの5週間連日投与における至適量を求めた。その結果UFTは60mg/kg/day,p.o.,CDDPは0.3mg/kg/day,i.p.と決定した。次にAzoxymethane誘発大腸癌をラットに作製し、発癌剤投与20週後に注腸X線検査を行った後、Control群,UFT群,UFT plus CDDP群の3群にラットを分け、5週間投与後に再度X線検査を行い、tumor doubling time (T_D)を算出した。抗癌剤投与前後のラットの平均体重の変動はControl群で536g(前),573g(後),UFT群で533g(前),543g(後),UFT plus CDDP群で538g(前),549g(後)であり、Toxic effectはなかった。Control群では10匹のラットに計44個,平均4.4個/匹の癌がX線検査で抗癌剤投与前後のtumor volumeが確かめられたのは24個であった。この24個のT_Dの平均は19±8.4(SD)dayであり、T_Dがmean+2DS=35.9 days以上の場合に抗癌剤に効果ありと判定すると、有効率はUFT群では25%(3/12),UFT plus CDDP群では50%(7/14)であった。抗癌剤投与後にTvが減少した癌が5個あり、うちUFT群が2個,UFT plus CDDP群が3個であった。以上よりUFTとCDDPの併用によるbiochemicalmodulationで抗癌剤の有効率は上昇した。ヒト大腸癌でもUFTとCDDPの併用が試みられているが、CDDPの投与方法は本実験系のごとく少量間欠的投与が好ましいと思われた。またin vivo screeningに有用とされる研究代表者らの実験系は単剤のみならず2剤投与の有効率も予見可能と思われた。
ユーザビリティに優れたセキュリティ脆弱性診断システム

本研究ではネットワークセキュリティについて以下の1)3)を行った。1)ユーザビリティに優れたセキュリティ脆弱性診断システムの設計と実現(a)ユーザビリティを最大限に達成するため、診断システムの設置してあるホストにウェブブラウザ経由でアクセスするだけで診断を開始でき、かつ、ブラウザ上で結果等の表示を行うようにすること。(b)計算機利用者に与える生理的負荷に配慮したユーザインターフェースを備えること。(c)診断に要する時間も利用者に与える大きな心理的負荷となるため、披診断ホストと診断システム間はネットワーク遅延が少ない方が望ましい。そのためには、診断システムを分散配置した構造にすること。また、そのため、診断システム自体も可搬性に優れた設計とすること。本研究の第一の成果は上記を満足する脆弱性診断システムの確立とその実証実験である。2)新しいサービス拒否攻撃の防御法1)で実装したシステムはウェブベースであり、大量のパケットを送りつけるサービス拒否攻撃に対して弱い。本研究の第二の成果は、攻撃に用いられるパケットは送信元アドレスが偽装されていることと、攻撃前に攻撃対象に対してDNSクエリが送られることに着目した新しいサービス拒否攻撃防御法を提案したことである。3)ウェブアプリケーションへのスパム攻撃に対する防御法最近ウェブの新しいアプリケーションとしてウェブログが普及している。それに伴い、ウェブログのリファラ(当該ページを参照している直前のページ)を記録、表示する機能を悪用し、ユーザを誘導するリファラスパムが問題となっている。本研究の第三の成果は電子メールのスパム判定技術であるベイジアンフィルタを応用したリファラスパム防御方式の提案である。ネットワーク常時接続環境はますます身近なものとなってきており、特に中小規模の事業所等では必ずしもセキュリティに詳しいとはいえない担当者がネットワーク等を管理しているという実態がある。そのため、OS製造元や第三者機関によるセキュリティ脆弱性修正方法や警告等の広報にもかかわらず、各種ワームの流行や不正侵入事件等が後を絶たない大きな原因となっている。本研究ではそれらの解決を目的とし可搬性と可用性に優れた分散型セキュリティ診断ツールの開発を行った。本研究で開発を行ったセキュリティ診断ツールは以下の(1)、(2)、(3)の特徴をもつ。(1)ウェブベースにすることにより、多くの環境で利用可能なウェブブラウザをユーザインターフェースの一部に用いることができ、ブラウザプラグインソフトの利用と合わせて可用性の向上を図り、(2)ウェブベースの欠点であるネットワーク負荷の影響が大きくなることや診断時間を要することに配慮して、スキャナを分散配置することにより、それらの影響を軽減した診断システムを構築し、合理的な時間内で診断可能とする。(3)途中経過表示や診断結果の図的表示などの診断ツール利用者に与える認知的・生理的負荷に配慮したユーザビリティ設計とすること。実装は開発言語にPerl、図的表示を含むインターフェース部にFlashを用いて行われた。

本研究の第二の成果は、攻撃に用いられるパケットは送信元アドレスが偽装されていることと、攻撃前に攻撃対象に対してDNSクエリが送られることに着目した新しいサービス拒否攻撃防御法を提案したことである。3)ウェブアプリケーションへのスパム攻撃に対する防御法最近ウェブの新しいアプリケーションとしてウェブログが普及している。それに伴い、ウェブログのリファラ(当該ページを参照している直前のページ)を記録、表示する機能を悪用し、ユーザを誘導するリファラスパムが問題となっている。本研究の第三の成果は電子メールのスパム判定技術であるベイジアンフィルタを応用したリファラスパム防御方式の提案である。
乗法計画問題に対する大域的最適化アルゴリズムの研究

この研究では,乗法計画問題,つまり複数の凸関数の積を含む最適化問題のクラスに対する実用的なアルゴリズムの研究を行った.このクラスは典型的な多極大域的最適化問題として知られているが,問題の特殊構造を利用することで理論的にも実用的にも効率のよいアルゴリズムの設計が可能なことを示した.主な結果は以下の通りである.1有効集合上で線形関数を最大化する問題を研究した.この問題は多目的意思決定に関する問題であるが,多極大域的最適化に属する.目的の数が3つまでの場合,この問題が低ランク乗法計画問題と同様の方法で効率的に解決できることを示した.2凸多面体上で複数のアフィン関数の積を最小化するための分枝限定法で有限収束の保証されるアルゴリズムを開発した.目的関数は対数を取れば凹関数の和に分解されるが,この特殊構造を利用し,下界値強化のために限定操作を2段階で行う矩形分枝限定法を提案した.計算実験の結果は,このアルゴリズムが極めて効率のよいことを示している.3線形比の和を凸多面体上で最小化する問題は乗法計画問題の重要な部分クラスである.この問題を解くために矩形分枝限定法を開発した.比の数が多くの応用では高々10程度であることから,分枝操作を比の値のベクトル空間で行うこととした.その結果,既存のアルゴリズムを用いるよりも遥かに効率よく大域的最適解の得られることが判明した.4乗法計画問題を分枝限定法で解く際に,線形・二次計画問題を反復して解く必要が生じる.したがって,線形・二次計画問題を解くための手続きはアルゴリズムの効率に重大な影響を及ぼす.そこで,これらの問題クラスである線形相補性問題を解く反復解法について研究し,その最悪計算量を明らかにした.この研究では,乗法計画問題,つまり複数の凸関数の積を含む最適化問題のクラスに対する実用的なアルゴリズムの研究を行った.このクラスは典型的な多極大域的最適化問題として知られているが,問題の特殊構造を利用することで理論的にも実用的にも効率のよいアルゴリズムの設計が可能なことを示した.主な結果は以下の通りである.1有効集合上で線形関数を最大化する問題を研究した.この問題は多目的意思決定に関する問題であるが,多極大域的最適化に属する.目的の数が3つまでの場合,この問題が低ランク乗法計画問題と同様の方法で効率的に解決できることを示した.2凸多面体上で複数のアフィン関数の積を最小化するための分枝限定法で有限収束の保証されるアルゴリズムを開発した.目的関数は対数を取れば凹関数の和に分解されるが,この特殊構造を利用し,下界値強化のために限定操作を2段階で行う矩形分枝限定法を提案した.計算実験の結果は,このアルゴリズムが極めて効率のよいことを示している.3線形比の和を凸多面体上で最小化する問題は乗法計画問題の重要な部分クラスである.この問題を解くために矩形分枝限定法を開発した.比の数が多くの応用では高々10程度であることから,分枝操作を比の値のベクトル空間で行うこととした.その結果,既存のアルゴリズムを用いるよりも遥かに効率よく大域的最適解の得られることが判明した.4乗法計画問題を分枝限定法で解く際に,線形・二次計画問題を反復して解く必要が生じる.したがって,線形・二次計画問題を解くための手続きはアルゴリズムの効率に重大な影響を及ぼす.そこで,これらの問題クラスである線形相補性問題を解く反復解法について研究し,その最悪計算量を明らかにした.1.複数のアフィン関数の積は一般に凸関数でも凹関数でもないため、その最小点を求める乗法計画問題は多極大域的最適化に属する厄介な問題である.ある条件下では,目的関数の対数を最小化する等価な問題が分離可能な凹最小化問題となるため,凹最小化の汎用手法である矩形分枝限定法の適用が可能である.しかし,その基本設計は60年代であり,大規模な実験によって計算上の振る舞いが明確にされたことはこれまでなかった.そこで,乗法計画問題をベンチマークとして矩形分枝限定法のバリエーションをいくつかテストしたところ,常識と考えられていた分枝戦略等に誤りのあることを発見した.2.目的関数の対数を最小化する上述の方法では,アフィン関数項を制約条件に組み入れることで分離可能性が達成される.そのため,制約条件の構造は破壊され,ネットワーク上での最適化に対しては線形計画法サブルーチンが効率的に機能しない.そこで,分離可能性を利用しない矩形分枝限定法の開発を行った.現段階では分離可能性を利用する方が高速ではあるが,今後,限定操作等の工夫によって実用化は可能であると思われる.3.乗法計画問題の理論的性質として,その最適解が多目的最適化の有効解であることが挙げられる.多目的最適化では有効解集合の列挙が重要な研究課題であるが,3目的の場合に有効解集合の大きさを判定するアルゴリズムの開発も行い,良好な結果を得ることができた.1.乗法計画問題の代表的なクラスに複数のアフィン関数の積を凸多面体の上で最小化する線形乗法計画問題がある.この問題は,目的関数の対数を取れば分離可能凹最小化問題に帰着され,矩形分枝限定法を用いることができる.

この限定操作を通常の線形計画緩和と連続ナップサック緩和の2段階で行うことで,非凸最適化問題としては異例なほどに効率よく厳密な大域的最適解を求めることに成功した.さらに,このアルゴリズムは他の大域的最適化アルゴリズムとは異なり,有限のステップで厳密解を生成する点が大きな特徴である.2.アフィン関数の比の和を最大化する問題はある種の乗法計画問題に等価であり,応用上の重要性が広く認識される一方,大域的最適化問題の中でも最も解決困難な一つに数えられる.しかし,現実の問題では比の数は高々10程度であることが多く,このことを利用して比を成分とするベクトル空間上で働く分枝限定法を開発した.その結果,分枝木の成長は変数空間で働く通常のアルゴリズムに比べてはるかに小さく押さえられ,より効率よく大域的最適解を求めることに成功した.3.乗法計画問題に上記の分枝限定法を適用する場合,限定操作で線形計画問題や凸2次計画問題を繰り返し解く必要があり,その効率がアルゴリズム全体に大きな影響を及ぼす.そこで,線形・凸2次計画問題を含むクラスの線形相補生問題を効率的に解決するアルゴリズムの研究も行った.このクラスに対しては,レムケ法などの組合せ的アルゴリズムに代わって反復アルゴリズムが主流になりつつあるが,その一つの円滑法を開発し,比較的に低い最悪計算量を実現した.
非トポケミカル固相重合系の極微反応解析

1.極微観察に適した固相重合系の探索以下の重合が無触媒で加熱のみによって固体状態を保ったまま進行することを見出した。1)1,5-ビス[ヒドロキシ(4-メチルフェニル)メチル]ナフタレンが、電子供与性の置換基(メチル基)の作用によって中間体のカルボカチオンが安定化されることにより、熱重合(175°C)してポリエーテルを生成する。2)アノマー位にフッ素を有し他はすべて未修飾の水酸基からなるいくつかのフッ化糖類が加熱(100-160°C)のみによって脱HFを伴って重縮合し、多分岐多糖を生成する。3)2,5-ビス(ヒドロキシメチル)チロシン誘導体が、フェノール残基の自己触媒作用によって120°Cで脱水重縮合する。2.光学顕微鏡による固相重合のその場観察上記1)3)の固相重合について、モノマーの結晶をホットステージ上で加熱し、光学顕微鏡によって観察を行った。いずれの場合も、偏光下で明るく光っている結晶部分が重合の進行とともに暗くなり、非晶質ポリマーの生成が示唆されたが、重合前の元の形態は維持されることがわかった。3.AFMによる固相重合のその場観察AMFを使って、3)の重合について、さらに微小な解析を行った。その結果、125°Cで加熱後6時間までは全く結晶形態の変化が見られないが(誘導期)、その後、急激に形態が変化し、10時間後には流動が起こっていることが観察された。誘導期ついては、光学顕微鏡観察においてもその存在が示唆された。結晶に欠陥が生じそこから反応が始まるためには、ある程度の加熱時間が必要であり、一旦反応が始まるとそこを基点に急速に重合が進行するものと推察される。反応によって結晶格子が壊れ、モノマー分子とポリマー分子の局所的な混融状態によって流動が起きていると考えられる。ナノレオロジー変化のマッピング等、今後研究を続ける必要がある。より単純に極微観察可能な重合系の探索を行い、無触媒で加熱のみによって固相で進行する新規重縮合を見出した。1)フッ化糖類の固相重縮合いくつかの種類の単糖および二糖から、アノマー位にフッ素を有し他はすべて未修飾の水酸基からなるフッ化糖類を合成した。検討の結果、これらのフッ化糖が加熱(100-160°C)のみによって固体状態を保ったまま脱HFを伴って重縮合し、多分岐多糖を生成することが判明した。興味深いことに、同じフッ化糖であっても、結晶水の有無が重合反応温度や生成ポリマーの構造に影響を与えることが分った。最も基本的なフッ化糖であるα-1-フルオロ-D-グルコピラノースの結晶ついて、重合反応の進行の極微解析を行うべく、まず、その顕微鏡レベルでの経時変化観察を行った。その結果、直交偏光子を通して、重合前に明るく光っているモノマー結晶は、重合によってアモルファスポリマーに変化するため暗くはなっているが、全く形態を変化させないことが判明した。2)ビス(ヒドロキシメチル)アレーン類の固相重縮合ビス(ヒドロキシメチル)アレーン類の固相重縮合では、これまで酸触媒の添加が必要であったが、分子設計を工夫することによって、触媒なして加熱のみによって重合するモノマーを見出した。そのひとつである、1,5-ビス[ヒドロキシ(4-メチルフェニル)メチル]ナフタレンの単結晶を作成し、重合による変化を偏光顕微鏡で観察したところ、この場合もモノマーが結晶の外観を保ったまま脱水反応が進行対応するポリエーテルへと変化することが分った。
LESのための粗面せん断力モデルの開発に向けて;壁乱流の実験的および数値的な研究

壁乱流のシミュレーション技術を向上させるために、本研究では新しい乱流測定技術を開発すると共に、:LES(:Large Eddy Simulation)における壁層モデル,および河床等における高濃度固液二相乱流の解析のための想定領域法を確立した。測定技術に関しては、開水路乱流実験計測用のステレオPIV(Particle Image Velocimetry)技術を発展させた.まず,ステレオPIV法におけるカメラの理論的な配置法やカメラのキャリブレーション法に関する新しい知見を得た。また、今まで困難であった壁近傍流れの2次元PIVに対して,壁面におけるせん断率を直接に測定する新しい画像処理法を提案し、正弦曲線床の場合に実画像と精度よく対応することを確認した。さらにこの画像処理法をステレオPIVに適用した。河床近傍の固液二相乱流の現象を解析するために、梶島らの「想定領域法」を発展させ、粒子濃度の高い流れの数値解析を次の通りに行い,満足な結果が得られた。まず粒子同士の接触過程を検証するために、回転円柱内のガラスビーズの過渡的な斜面崩壊のシミュレーションを行った。崩壊前の最大斜面角度および崩壊後の最小角度は、±1.5度の精度で実験結果と合っている。また、自由表面流れ,および掃流砂層を形成することのできる回転ドラムを作成し、その実験結果は2次元数値解析の結果と全体的に十分に一致した。これらの検証を行った後、球形粒子1500個を含む2重周期「ミニマルチャネル」領域内における移動床上の掃流砂のシミュレーションを実行し、粒子レイノルズ数が約15となるような平衡状態が確認できた。無時限掃流力0.061.1の広い範囲において、Meyer-Peter Muellerの経験則によって予測される粒子フラックスの計算結果と、誤差20%以内で一致した。代表者の知る限りでは、掃流砂のDNSの計算が実現されたのは,本研究が初めてである。粗面を対象としたLarge Eddy Simulation(LES)については、凸凹に作用する圧力抵抗のモデル化が重要であるが,未解決の課題である。そのために、任意の物体に働く圧力抵抗と表面における渦度発生過程を解析し、それらと流れの中の渦度の移流との関係を明らかにした。この関係式が上記の想定領域法やLES法のアルゴリズム開発の役に立つであろう。開水路における壁近傍の3次元的な乱れ特性を把握することを目的として,Wellsは開水路乱流実験計測におけるステレオPIV (Stereo Particle Image Velocimetry)技術の更新に努めると共に,同実験に対してマイクロセンサーを適用した.それによって次のような成果を得た.a)ステレオPIV法におけるカメラの理論的な配置法やカメラのキャリブレーション法に関する幾つかの知見を得た.b)滑面乱流の壁近傍におけるせん断応力を直接的に測定するための方法を提案した.これにより得られるデータは,乱流のLESモデル(Large Eddy Simulations)における壁応力の照査に用いることが可能となった.c)滑面乱流の壁近傍において,杉山研究室で開発したマイクロセンサー(microsensor)を用いて流れの応力の6成分の測定を行った.

これにより得られた手法は,粗面乱流における壁応力の直接的な測定やその流れの理解に対して有用な情報を与える.乱流燃焼をLESに燃焼反応を組み合わせて解くといった新しい手法において,初期条件や境界条件に乱流として統計的に合理的な流速変動場を与えることは極めて重要な課題である.これに対して,主流のない場での手法は前年度に提案している.大上はこの方法を拡張して,主流のある場合に適用するための研究を行い,ほぼ見通しを得ている.江頭は,自身の流れのモデルを用いて,掃流砂から土石流にまたがる広い領域の流れにおける流れの特性値を説明すると共に,そのモデルを微細砂を伴う流れに適用した.これについては,実験と理論の両面から検討しており,流れの構造に関する興味深い結果が得られている.また,掃流砂から土石流にまたがる広い領域の流れにおける流れに対する新しい数値シミュレーション法を提案した.前年度に開発した画像処理による壁せん断力測定法に基づいて、PHAN,N.M.Tuyが自由水面における垂直速度勾配の測定法を提案した.また、流体力6成分の測定可能なマイクロセンサーに対して、河床に設置するtest particleの設計を改良した,現在質のより高いセンシング・チップを作成している途中である。テーマの重点である乱流のLarge Eddy Simulation(LES)の壁応力モデルについて、大上研究室D1のDINH,X.Thienが合理的なハイブリッドモデルを提案した。この成果および上記の測定技術に基づいて、NGUYEN V.Chuongが今後博士研究の目的としてLESの壁応力モデルの照査に努め、その見込みが明るい。固体液体二相流のシミュレーションの開発について、ウェルズが前年度提案したアルゴリズムをD1のTRUONG,H.V.に発展させられ、より厳しいテストケースであるPoisueille流に適応し、満足できる精度で壁に対して粒子の平衡位置を再現できた。さらに、粒子同士の接触力モデルを提案し,それをシミュレーション・プログラムに導入することによって、球形粒子1000個程度を含む回転円筒中の流れの計算ができるようになった(「DNS-LES6」の国際発表会に申し込んだ)。一方、大上研のDINHが開水路の河床に設置した半球周りの乱流シミュレーションに成功したため、掃流砂のDirect Numerical Simulationの手前の段階にある。流砂現象の連続体レベルの研究として、江頭らは,前年度開発した掃流砂から土石流を記述できるモデルに対して、砂粒子と水との混合物の相変化を説明するための無次元パラメータを提案した(1)。昨年度の留学中、ウェルズがMITのWhipple教授と知り合って、砂利の掃流砂に伴うparticle abrasionおよび河床の侵食について議論してきた。その引き続き、分担者の江藤と竹原が高速カメラを用いて、水中でのガラス球・壁の衝突を観察し、その衝突速度にのいて想像しにくかった侵食現象を発見した。壁近傍流れのParticle Image Velocimetry(PIV)測定法について、昨年度提案した画像処理法をさらに発展させた。
自己免疫性ニューロパチーの新規標的分子同定と疾患モデル樹立

抗糖脂質抗体検索を依頼されたIgM Mタンパクを伴うニューロパチー患者血清46例を対象として,ELISAで,IgM抗GDIb,抗SGPG抗体を測定した.ヒト脳を抗原とし,ウェスタンブロットでIgMが認識するタンパク質を探索した.抗GDlb抗体は5例,抗SGPG抗体は30例で陽性であった.抗SGPG抗体陽性例中18例が,抗MAG抗体も陽性であった,抗GDIb,抗SGPG抗体陰性13例のうち4例で,40kDaのバンドが検出できた.IgMMタンパクが認識する,MAG以外のタンパク質を発見した.IgMMタンパクを伴うニューロパチーと各疾患対照群との間で抗体価に有意差(p<0,001)が認められた.IgMMタンパクを伴うニューロパチーに特異的な自己抗体の標的分子であることが示唆された.抗糖脂質抗体検索を依頼されたIgM Mタンパクを伴うニューロパチー患者血清46例を対象として,ELISAで,IgM抗GDIb,抗SGPG抗体を測定した.ヒト脳を抗原とし,ウェスタンブロットでIgMが認識するタンパク質を探索した.抗GDlb抗体は5例,抗SGPG抗体は30例で陽性であった.抗SGPG抗体陽性例中18例が,抗MAG抗体も陽性であった,抗GDIb,抗SGPG抗体陰性13例のうち4例で,40kDaのバンドが検出できた.IgMMタンパクが認識する,MAG以外のタンパク質を発見した.IgMMタンパクを伴うニューロパチーと各疾患対照群との間で抗体価に有意差(p<0,001)が認められた.IgMMタンパクを伴うニューロパチーに特異的な自己抗体の標的分子であることが示唆された.IgMMタンパクが認識するMAG/SGPG、GD1b以外の新規の分子を探索した。抗糖脂質抗体検索を依頼されたIgMMタンパクを伴うニューロパチー患者血清46例を対象とした。ELISAで、IgM抗GDlb、抗SGPG抗体を測定した。ヒト脳を抗原とし、ウェスタンブロットでIgMが認識するタンパク質を探索した。抗GDlb抗体は5例、抗SGPG抗体は30例で陽性であった。抗SGPG抗体陽性例中18例が、抗MAG抗体も陽性であった。抗GDlb、抗SGPG抗体陰性13例のうち4例で、40kDaのバンドが検出できた。慢性炎症性脱髄性多発ニューロパチー、多発性硬化症では各々50例中1例のみ陽性、急性運動軸索性ニューロパチー,急性失症性脱髄性多発ニューロパチー,重症筋無力症,健常対照では各々50例中陽性例はなかった。IgMMタンパクを伴うニューロパチーと各疾患群および健常対照群との間で抗体価に有意差が認められた。(P<(0001(Kluska1-Wallisテスト))IgMMタンパクが認識する、MAG以外のタンパク質を発見した。IgMMタンパクを伴うニューロパチーに特異的な自己抗体の標的分子であることが示唆された。N-グリカネース処理を行い,ウェスタンブロットで自己抗体の反応性の有無を検討した.Nグリコシド結合型糖鎖を有さないタンパク質であることが確認された.ウェスタンブロットでは,タンパクXは細胞質画分に多く存在すると考えられた.等電点電気泳動後にSDS電気泳動を行い,PVDF膜に転写し,銀染色を行った.脱色後にウェスタンブロットを行い,各々のスポットを対比させ,タンパクXのスポットに相当する部位をゲルより切り出した.質量分析でタンパクXの同定を試みたが,患者血清がウェスタンブロットで認識しないタンパク(GEAP)が同定された.非還元系のSDS電気泳動を行なったあと,患者血清を用いてウェスタンブロットを行なったが,XのバンドはGFAPのバンドに重なっていた.GEAPを発現していないヒト末梢神経よりタンパクを抽出し,ウェスタンブロットを行ったが,患者血清は反応しなかった.ラット末梢神経でも同様の結果が得られた.
考古遺物中の残存有機物分析による遺跡探査

横浜市鶴見の總持寺にある壺は中国あるいはネパール伝来のものであろうとの見解が考古学的鑑定から言われているが未解決な部分が多い。本研究においてその考古遺物の壺中の残存有機物から、脂質を抽出し、これを詳細に薄層クロマトグラフィー、ガスクロマトグラフィー(GC)およびGC-質量分析計により分析したところ中国原種のなたね油と類似していることが判明した。現在の日本では、これら中国原種のなたね油の入手は品種改良が進んでいるため困難であるので、本研究では比較検討のために中国から取り寄せた試料を用いた。両者の比較には、上述の分析に加えて、高速液体クロマトグラフィーを用いる脂質の分子種分析の手法を用いた。本研究に関しては平成7年10月に日本油化学会(於、名古屋)で公表した際、脂質化学と考古学を結びつけるユニークな研究として毎日新聞の記事に取り上げられ、紹介された。本研究の計画では、今回の分析結果を踏まえて、兵庫県の行者塚古墳調査に加わり、埋納物が発掘された時点でその出土品から脂質を抽出すると同時に化学分析できるものを遂行する予定であったが、現在までの所、行者塚古墳の発掘は延期となっているので、それらの分析は今後に期待されるものとなっている。日本各地の遺跡の発掘の進展によりその埋納物からはコラーゲン分析、化学同位体分析等も可能と考えられるので行う予定にしている。さらに、研究班では現在、焚火実験により地質層の鉄イオン変化についても電子スピン共鳴装置を用いて化学分析を行っており、食文化を始め火の文化に関しても今後への進展を試みている。
内胚葉形成過程におけるSox17遺伝子の自律的分化能の解析

Sox(Sry-related HMG box)ファミリーは、哺乳類の精巣決定遺伝子SryのDNA結合領域であるHMGボックスと高い相同性を示す一連の転写因子群である。我々は、ノックアウトマウスを用いた機能解析により、Sox17が、胚性内胚葉の分化、維持に必須の遺伝子であることを明らかにした。我々は、さらに、Sox17の自律的機能を検討するため、Sox17欠損ES細胞株を単離し、ROSAマウス(体中の全ての細胞がLacZ陽性)とのキメラ解析を行った。その結果、高度にSox17欠損ES細胞が寄与したキメラマウス(胚体外内胚葉領域が正常なROSAマウス由来細胞に置き換えられたSox17欠損胚)は、Sox17ノックアウトマウス同様、胚性内胚葉の分化異常、腸原基の形成不全の表現型を示すことが確認された。これは、胚体外内胚葉でのSox17の機能の欠失は、Sox17ノックアウトマウスの表現型に寄与していないことを示す。さらに、胎齢7.5-9.5日のキメラ胚でのSox17欠損ES細胞の各組織への分化能について検討した結果、Sox17欠損ES細胞は、高頻度に中胚葉(体節、心臓、側板中胚葉、脊索など)、外胚葉(神経管、皮膚)由来組織に分化していたのに対し、胚性内胚葉由来である腸原基では、ほぼ宿主由来の細胞で構成された。前腸部では、Sox17欠損ES細胞の部分的な寄与が観察されるが、中/後腸領域ではSox17欠損ES細胞は全く寄与できず、全ての細胞が宿主由来細胞で構成された。以上の結果は、Sox17が、自律的に胚性内胚葉への分化、特に中/後腸の分化に必須の機能を担っていることを証明するものである.Sox(Sry-related HMG box)ファミリーは、哺乳類の精巣決定遺伝子SryのDNA結合領域であるHMGボックスと高い相同性を示す一連の転写因子群である。以上の結果は、Sox17が、自律的に胚性内胚葉への分化、特に中/後腸の分化に必須の機能を担っていることを証明するものである.Sox17欠損ES細胞株を単離し、ROSAマウス(体中の全ての細胞がLacZ陽性)とのキメラマウスを作製し、8.0-9.5dpcキメラ胎子でのSox17欠損ES細胞の各組織および前、中/後腸領域への分化能について検討した。その結果、Sox17欠損ES細胞は、高頻度に中胚葉(体節、心臓、側板中胚葉、脊索など)、外胚葉(神経管、皮膚)由来組織に分化しているのに対し、内胚葉由来である腸原基では、ほぼROSA26由来細胞(Sox17+/+ ; LacZ陽性)で構成された(図1)。さらに、前腸部では、Sox17欠損ES細胞の部分的な寄与が観察されるが、中/後腸領域ではSox17欠損ES細胞は全く寄与できず、全ての細胞がROSA26由来細胞で構成された。以上の結果から、Sox17は、自律的に胚性内胚葉への分化、特に中/後腸の分化に必須の機能を担っていることが明らかとなった。現在、再生医療への応用を目的にして、ES細胞から胚性内胚葉への分化誘導を試みる為に、beta-actinプロモーターをSox17遺伝子の5'非翻訳領域の上流に組み込んだ発現ベクター、及び、ZHTc6ES細胞を用いたテトラサイクリン依存的発現制御システムによるSox17高発現ES細胞の単離を行っており、キメラ個体におけるSox17高発現ES細胞の選択的な胚性内胚葉への分化能あるいは培養下での胚性内胚葉誘導能についての解析を試みている。Sox (Sry-related HMG box)ファミリーは、哺乳類の精巣決定遺伝子SryのDNA結合領域であるHMGボックスと高い相同性を示す一連の転写因子群である。

我々は、ノックアウトマウスを用いた機能解析により、Sox17が、胚性内胚葉の分化、維持に必須の遺伝子であることを明らかにした。我々は、さらに、Sox17の自律的機能を検討するため、Sox17欠損ES細胞株を単離し、ROSAマウス(体中の全ての細胞がLacZ陽性)とのキメラ解析を行った。その結果、高度にSox17欠損ES細胞が寄与したキメラマウス(胚体外内胚葉領域が正常なROSAマウス由来細胞に置き換えられたSox17欠損胚)は、Sox17ノックアウトマウス同様、胚性内胚葉の分化異常、腸原基の形成不全の表現型を示すことが確認された。これは、胚体外内胚葉でのSox17の機能の欠失は、Sox17ノックアウトマウスの表現型に寄与していないことを示す。さらに、胎齢7.5-9.5日のキメラ胚でのSox17欠損ES細胞の各組織への分化能について検討した結果、Sox17欠損ES細胞は、高頻度に中胚葉(体節、心臓、側板中胚葉、脊索など)、外胚葉(神経管、皮膚)由来組織に分化していたのに対し、胚性内胚葉由来である腸原基では、ほぼ宿主由来の細胞で構成された。前腸部では、Sox17欠損ES細胞の部分的な寄与が観察されるが、中/後腸領域ではSox17欠損ES細胞は全く寄与できず、全ての細胞が宿主由来細胞で構成された。以上の結果は、Sox17が、自律的に胚性内胚葉への分化、特に中/後腸の分化に必須の機能を担っていることを証明するものである.
ＡＭＰＤ１による新規骨格筋インスリン感受性調節機構に関する基礎的検討

骨格筋は、インスリンの最大の標的臓器のひとつとして糖・脂質代謝調節に重要な役割を果たす。骨格筋インスリン感受性の低下は、糖尿病の病因において重要である。骨格筋に選択的に発現し、細胞内アデニンヌクレオチド代謝調節を介してインスリンシグナルに関与することが示唆されるAMPD1の糖代謝における役割についてAMPD1欠損マウスを用いて検討した。本研究において、AMPD1欠損マウスでは、野生型に比して高脂肪食により誘導される耐糖能低下及びインスリンシグナルの減弱が改善することが明らかとなった。AMPD1阻害が、インスリン感受性の改善を介して糖尿病に対する治療的効果を持つ可能性が示唆される。骨格筋はインスリンの最大の標的臓器のひとつであり、糖代謝調節において中心的役割を果たすことが知られている。肥満、生活様式により修飾される骨格筋インスリン感受性は糖尿病の発症・進展に重要な役割を果たすことが示されてきた。AMP deaminase (AMPD)はプリンヌクレオチドサイクルにおける主要なAMP分解酵素であり、細胞内ATPレベルの調節を介して骨格筋エネルギー代謝を制御する。骨格筋に選択的に発現するアイソザイムであるAMPD1とヒト代謝性ミオパチーの関連やインスリンクリアランスの相関が報告され、AMPD1の骨格筋代謝調節を介した糖・脂質代謝調節への関与が示唆されている。昨年度作成した培養マウス骨格筋細胞C2C12を用いたパルミチン酸処理によるインスリン抵抗性モデルにおいて、aktシグナルの減弱とAMPD活性の低下を確認した。これにより、インスリン抵抗性の増加とAMPD活性の低下の連関が示唆された。次にAMPD1ノックアウトマウスにおける糖代謝を検討した。野生型及びAMPD1ノックアウトマウスに対して通常食及び高脂肪食を12週間投与した後に、糖負荷後の血糖上昇とインスリン負荷後の血糖低下を野生型及びAMPD1ノックアウトマウスにおいて比較検討し、インスリン感受性を評価した。その結果、AMPD1ノックアウトマウスにおいて、高脂肪食により誘導される耐糖能低下、インスリン感受性の低下の改善を認めた。これにより、AMPD1のインスリン感受性減弱作用が生体において明らかとなった。今後、生体骨格筋組織における糖取り込みへのAMPD1の関与を、FDG-PET法により野生型とAMPD1ノックアウトマウスを比較することで検討する。また摘出骨格筋組織を用いて糖取り込み分子機構におけるAMPD1の役割を検討する予定である。肥満、生活様式により修飾される骨格筋インスリン感受性は、糖尿病の発症・進展に重要な役割を果たすことが示されてきた。細胞内ATPレベルの調節を介して骨格筋エネルギー代謝を制御するAMP分解酵素AMP deaminase 1 (AMPD1)は、インスリンクリアランスとの関連がヒトにおいて報告され、骨格筋代謝調節を介した糖・脂質代謝調節への関与が示唆されている。AMPD1のインスリン感受性調節における役割を検討するため、AMPD1ノックアウトマウスを用いて野生型マウスと対比検討した。AMPD1ノックアウトマウスにおいて、野生型マウスに比して、高脂肪食により誘導される耐糖能低下、インスリン感受性の低下の減弱を認めた。体重、脂肪組織分布に有意な差は認められなかった。通常食投与下では、耐糖能、インスリン感受性は、野生型とAMPD1欠損マウスの間に有意な差は認めなかった。AMPD1欠損マウスの骨格筋において、組織内AMP・ATPレベル、インスリンシグナルの下流に存在するAkt、p70S6 kinaseの活性が野生型に比して亢進していることを見出した。AMPD1欠損による骨格筋組織の遺伝子発現の変化については、現在検討を進めている。以上から、AMPD1による骨格筋細胞内アデニンヌクレオチドレベルの調節を介した新規のインスリン感受性調節機構の存在が示唆され、AMPD1の主要標的分子がインスリン感受性調節の鍵分子となる可能性が考えられる。骨格筋はインスリンの最大の標的臓器のひとつであり、骨格筋インスリン感受性は肥満により低下し、これが糖尿病の発症・進展に重要な役割を果たすことが示されてきた。骨格筋に選択的に発現するアイソザイムであるAMPD1とヒト代謝性ミオパチーの関連やインスリンクリアランスの相関が報告され、AMPD1の骨格筋代謝調節を介した糖・脂質代謝調節への関与が推測される状況にある。骨格筋におけるインスリン抵抗性へのAMPD1の関与を明らかにするため、本年度は培養骨格筋細胞株C2C12においてインスリンシグナル活性化の検出法の確立、パルミチン酸によるインスリン抵抗性(インスリンシグナルの減弱)モデルの作成を行った。これを用いてインスリン抵抗性誘導時のAMPD1遺伝子・蛋白発現及びAMPD1活性を評価し、インスリン抵抗性増強時におけるAMPD1活性の亢進を見出した。次にインスリンの重要な作用である骨格

筋糖取り込みへのAMPD1の関与を明らかにするため、C2C12細胞を用いて14C標識グルコース取り込みを評価するための実験系を確立し、インスリンによる14C標識グルコース取り込みの増加とパルミチン酸によるインスリン抵抗性誘導時の14C標識グルコース取り込み減少を確認した。現在、AMPD1ノックダウンによりインスリン感受性糖取り込みが増加するか否か検討中である。培養骨格筋細胞におけるインスリンシグナルに対するAMPD1の作用の検討培養マウス骨格筋細胞C2C12を用いたパルミチン酸処理によるインスリン抵抗性モデルにおいて、インスリン刺激によるリン酸化酵素aktシグナルの減弱とAMPを基質として用いたAMPD活性の低下を確認した。この際、AMPDアイソフォームの遺伝子発現に変化は見られなかった。これにより、インスリン抵抗性の増加とAMPD活性の低下の連関が示唆された。AMPD1ノックアウトマウスにおける糖代謝の検討野生型及びAMPD1ノックアウトマウスに対して通常食及び高脂肪食を12週間投与した後に、野生型骨格筋におけるAMPD1発現及び活性の変化を検討した。次に、糖負荷後の血糖上昇とインスリン負荷後の血糖低下を野生型及びAMPD1ノックアウトマウスにおいて比較検討し、インスリン感受性を評価した。その結果、AMPD1ノックアウトマウスにおいて、高脂肪食により誘導される耐糖能低下、インスリン感受性の低下の改善を認めた。今後骨格筋組織におけるインスリンシグナル伝達分子の活性変化を検討予定である。1.培養骨格筋細胞におけるインスリンシグナルに対するAMPD1の作用の検討培養マウス骨格筋細胞C2C12において、インスリン刺激によるリン酸化酵素aktを介したシグナル伝達経路活性化のウエスタンブロッティング法による評価系及びパルミチン酸によるインスリン抵抗性モデルを確立した。次に、C2C12細胞においてRT-PCR法によるAMPD1遺伝子発現の定量、ウエスタンブロッティング法によるAMPD1蛋白発現の定量、HPLC法によるAMPを基質として用いたAMPD1活性定量を確立した。これをもとに、C2C12細胞を用いたインスリン抵抗性モデルにおいてAMPD1遺伝子発現及びAMPD1蛋白発現と酵素活性を検討し、インスリン抵抗性増強時におけるAMPD1活性の亢進を見出した。2.骨格筋細胞における糖取り込みに対するAMPD1の作用の検討C2C12細胞を用いて14C標識グルコース取り込みを評価するための条件設定を行い、インスリンによる14C標識グルコース取り込みの増加とパルミチン酸によるインスリン抵抗性誘導時の14C標識グルコース取り込み減少を確認した。AMPD1遺伝子ノックアウトのAMPDアイソフォーム発現に対する作用の検討
実用化に向けた酸素添加酵素の分子設計

好熱菌由来の耐熱・耐久性に優れたシトクロムc、あるいは酸化基質として過酸化水素を利用できるシトクロムP450を基盤タンパク質に用い、アミノ酸置換や本来の基質に似せた「疑似基質」を用いることよって、タンパク質の活性中心を合目的的に機能改変することに成功した。創出した人工酵素は、これまでの人工酵素にはなかった耐熱性、触媒活性を示し、実用化に向けた酸素添加酵素の本格的なプロトタイプとなり得るものとなった。不活性なアルカン類の水酸化反応を触媒するP450は、その高い酸化能力から、合成反応への応用を意識した研究が世界中で展開されているが、P450による反応系の最大の問題点は、「非常に高価なNADHやNADPHを基質に対して等モル量消費する」点にある。合成反応への応用を考えると、安価な過酸化水素を酸化剤として用いる酵素系の創出が必須条件であり、上記の背景を意識して、基礎的な研究成果を基盤に、実用化に向けた酸化酵素の創成を研究目的とした。また、ミオグロビンのヘム近傍構造を設計することによって作り出した酸素添加酵素の活性は、蛋白質の分解反応によって数分で失活するなどの問題点を含んでいた。そこで、酵素活性の高い系の構築と酵素の耐久性向上をめざす新たな研究課題の提案をするに至った。Bacillus Subtilis由来のシトクロムP450BSβ(P450BSβ)は、長鎖脂肪酸の水酸化反応を触媒するヘム酵素である。P450BSβは高い触媒活性と基質の位置・立体選択性に加え過酸化水素を利用するシンプルな反応系をもつことから、実用的な環境調和型の触媒として利用が期待される。しかし、P450BSβの酸化活性種の生成には、基質のカルボキシル基がヘム近傍の242位のアルギニンとの静電的相互作用によって固定化され、一般酸塩基触煤として働くことが必須であるため、基質となる分子は長鎖脂肪酸であるパルミチン酸やミリスチン酸などに限られていた。我々はこの機構に注目し、P450BSβによって水酸化されないアルキル鎖の短いカルボン酸を擬似基質として活性部位に取り込ませることで、生成した酸化活性種による多様な非天然基質を酸化する触媒システムを構築した。具体的には、擬似基質として炭素鎖数が57の直鎖状カルボン酸を用いると、カルボン酸は酸化されることなく、同時に加えた人工基質(スルフィド、オレフィン、炭化水素)の酸化反応が達成されることを見いだした。一電子酸化基質であるABTSやチオアニソールなどを基質とした場合、毎分3000回以上の酸化活性が観測された。オレフィンでも毎分数百回、エチルベンゼンで毎分約百回という酸化活性は、これまで知られているP450およびそのミュータント、さらにはクロロペルオキシダーゼに比べてもそれらを凌ぐ高い活性である。現在、様々な構造を有する擬似基質を合成レて、反応の不斉選択性や活性との相関を検討中である。昨年度の研究で、P450_<BSβ>に対してdecoy分子を用いることでオレフィンのエポキシ化やベンジル位の水酸化を達成していたが、分子レベルで、decoy分子の役割、基質非結合時に過酸化水素の消費を防ぐ作用機構は全く不明であった。そこで、基質非結合及びdecoy分子結合型P450_<BSβ>の結晶化に取り組んだ。最終的に、両者の結晶化及び構造解析に成功した。decoy分子としてヘプタン酸を取り込んだP450_<BSβ>の構造解析では、242番目のアルギニンの近傍にヘプタン酸のカルボキシル基に対応すると考えられる電子密度がみられ、ヘプタン酸のカルボキシル基が、長鎖脂肪酸のそれと同じようにO-O結合のイオン的解裂を促進していると考えられる。また、ヘプタン酸のアルキル鎖に対応する電子密度が見られないことから、アルキル鎖部分は固定化されずに揺らいでいることが示唆された。このことは、ヘプタン酸が水酸化反応を受けない事実を支持している。さらに、基質非結合P450_<BSβ>の構造と、上記構造および報告済みの基質結合型P450_<BSβ>の構造を比較したところ、i)基質結合チャネルのアミノ酸側鎖は、基質非結合時は柔軟な構造を取っているのに対し、基質結合により固くなること(基質の固定化)、ii)ロイシン70が、基質非結合では親水性チャネルを塞ぎ、基質およびdecoy分子結合型では親水性チャネルを解放状態にしていることが明らかとなった。このことは、基質非結合型では酸化剤である過酸化水素がヘム活性中心に入ることが出来ず、酸化反応は進行しないが、基質やdecoy分子の存在で過酸化水素が活性中心に取り込まれ、酸化反応が進行するという機構を示していると考えられる。

昨年度の研究で、P450_<BSβ>のデコイ分子としてパラ位に置換基を有するフェニル酢酸を反応系に加えると、酸化生成物のキラリティーを反転させられることを明らかとすると共に、デコイ分子を用いるシステムで、芳香環水酸化反応が進行することも併せて見出し出している。構造解析では、P450_<BSβ>と同じく過酸化水素を利用することができるP450_<SPα>の基質結合型の高分解能結晶構造解析(分解能1.65Å)に成功した。P450_<SPα>はP450_<BSβ>に比べて反応空間が狭く、逆に長鎖脂肪酸が取り込まれている疎水性のチャネルは広いことが分かった。長鎖脂肪酸のカルボキシル基は、241番目のアルギニンと静電相互作用してヘム近傍に固定化されており、P450_<SPα>もP450_<BSβ>と同じ過酸化水素の活性化機構を持つことが明らかとなった。P450_<SPα>に鎖長の短いカルボン酸をデコイ分子として反応系に添加すると、スチレンのエポキシ化反応が進行した。興味深いことに、P450_<BSβ>と同じデコイ分子を用いた場合に、酸化生成物のエポキシドのキラリティーが逆転することを見出している。同じ過酸化水素駆動型P450でも反応空間の形状が異なるために、デコイ分子の作用も異なることが示された。さらに、P450_<SPα>の反応空間を変異導入によって改変すると酸化活性が大幅に向上し、スチレンのエポキシ化反応の初期活性が毎分1000回転に達した。この活性は、これまでに報告されているヘム酵素の中でも最大である。ミオグロビン変異体にカルボキシル基を有する基質を対象とする基質固定化部位を設けるために、ヘムポケットの入り口にアルギニンを導入したアルギニン変異体を作成した。このアルギニン変異体は、カルボキシル基を有する基質の(S)-ナプロキセンを水酸化し、その活性はアルギニンを導入していない変異体に比べて高いことが分かった。また、このアルギニン変異体は、S体のナプロキセンを優先的に水酸化することも見出している。高度好熱菌由来電子伝達タンパク質、シトクロムc_<552>の軸配位子の一つであるMet69をアラニンに置換してヘム鉄上に基質反応部位を設け、一般酸塩基触媒部位として、ヘム鉄の上方のVa149をアスパラギン酸に置換すると、20-70°Cの温度範囲で機能する耐熱性ペルオキシダーゼとなることを明らかとしてきた。さらに、この変異体を基盤とする耐熱性ヘムオキシゲナーゼをシトクロムc_<552>に対する変異導入で作成することが可能であることを見出している。過酸化水素駆動型のシトクロムP450に関しては、シトクロムP450_<spα>の結晶構造解析に成功すると共に、デコイ分子としてイブプロフェンを内包するシトクロムP450_<spα>の結晶構造解析にも成功した。また、シトクロムP450_<BSβ>のヘム近傍のカルボキシル基が結合する位置付近に、ミューテンションによりグルタミン酸を導入すると、デコイ分子を加えなくとも非天然基質の酸化反応が進行することを見出した。さらに、同様の変異をシトクロムP450_<spα>に適用するとさらに高い活性を示す自己完結型の過酸化水素駆動型シトクロムP450を構築できることが明らかとなっている。カルボキシル基を有する基質に対する認識能をミオグロビンミュータントへ賦与するために、基質認識部位としてアルギニンをヘムの入り口付近に導入したアルギニンミュータントを作成した。
商業施設における効果的な省エネ設計・改修手法に関する研究

ドラッグストア,洋品店,靴屋,本屋,コンビニエンスストアなどの商業施設(業務部門)の正面ファサードには,顧客の目を引き,来店者を増やすために可視性・開放性・透過性の良いショーウインドーとガラスドアの設置が一般的である。しかし,断熱性能が低い部材であるガラスの使用による熱損失及び人の出入りとドアの開閉による外気侵入は大量のエネルギー損失をひき起こす。そこで本研究では,商店街等の街区に面した商業施設(一般小売店舗)を検討対象とし,ショーウインドーからの熱損失特性を把握することと,開門営業,ドア開閉,顧客の出入りなどで発生する室内空気の漏気量とそのエネルギー損失を定量的に解明する。