hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
フラストレートした磁性体におけるベリー位相

フラストレートしたスピン液体相の対称性の破れによらない分類、特徴付けをめざし、トポロジカル秩序、より広くは量子秩序の概念を用いた研究を行った。本研究においては幾何学的位相に基づくある種の秩序変数の類似物としての量子化ベリー位相を主に用いた研究を行う。そこでは系の励起に有限のエネルギーギャップが存在すること、並びに時間反転対称性が重要である。局所的スピンひねりによるベリー位相をもって量子的局所秩序変数とするとき、系に時間反転対称性があるとベリー位相はOまたはπに量子化する。このベリー位相の量子化値をもって局所的に特徴づけるわけである。これは量子系固有の量であり、古典的対応物を持たない。そのため、通常の相の理論としては明確な区別な困難な相に対しても有効な相分類が行えることとなる。本公募研究においては、上記の各概念の一層の発展を図るとともに、これらをより広範囲なフラストレートしたスピン系における「スピン液体相」に対して適用し、各スピン液体相のより深い理解とフラストレーション起源の量子相転移の記述を目指す研究を行った。本年度は分担者の丸山、有川は量子スピン系と電子系に関する数値的かつ解析的な研究を行った。また筑波大学の大学院学生、棚谷も数値的研究を中心に数値的研究をおこなった。特に直交ダイマ模型と呼ばれる2次元の模型でのZ2ベリー位相の高い有効性を確認することができ、現在論文執筆中である。さらには本年度が公募研究最終年度であることに鑑み、研究成果の取りまとめとその国際会議等での発表等の情報発信を精力的に行った。「トポロジカル秩序相」に関する研究手段にも種々あるが、本公募研究においては幾何学的位相に基づくある種の秩序変数の類似物としてA :量子化ベリー位相と系の量子論的非局所性の尺度であるエンタングルメントエントロピーを用いた研究を行った。そこでは系の励起に有限のエネルギーギャップが存在すること、並びに時間反転対称性が重要であった。局所的スピンひねりによるベリー位相をもって量子的局所秩序変数とするとき、系に時間反転対称性があるとベリー位相はOまたは-πに量子化する。B :さらには量子スピン系の基底状態の密度行列から構成したエンタングルメントエントロピーをもって大局的に特徴づけることも試みた。これらは、2つとも量子系固有の量であり、古典的対応物を持たない。そのため、通常の相の理論としては明確な区別な困難な相に対しても有効な相分類が行えることとなるこれら各概念の一層の発展を図るとともに、これらをより広範囲なフラストレートしたスピン系における、「スピン液体相」に対して適用し、各スピン液体相のより深い理解とフラストレーション起源の量子相転移の記述を目指した。具体的にはリング交換模型に対してこの概念、手法を適用し有意義な成果を得た。
自己組織化を用いた高強度・高靭性Ｆｅ基バルク・ヘテロ金属ガラスの創成

本研究事業ではFeSiB合金にPとCuを複合添加することで生じる構造のヘテロ化現象とその安定化機構について調査を行い、リボン材、鋳造材および粉末焼結固化材の作製の可能性について実験的に明らかにした。その結果、(Fe76Si10B8P6)100-XCuXのX=00.6の範囲において比較的大きなガラス形成能を有することを見出しロッド材の作製に成功した。またさらに大きな寸法を有する試料の作製を目的として、粉末ガラス合金粉末材の開発を行い、それを原料として焼結法でバルク化した試料の各種評価を行った。平成23年度前半は、(Fe0.76Si0.1B0.08P0.06)99.9Cu0.1(at%)合金を中心組成として、ヘテロガラス構造を形成する組成範囲をCu添加量に対し調査し、次いでPを含む半金属量のヘテロガラス構造及びガラス形性能に及ぼす影響変化を詳細に調査した。その結果、(Fe0.76Si0.1B0.08P0.06)100-XCuX(at%)のX=00.6の範囲において比較的大きなガラス形成能を有することを見出し、銅鋳型鋳造法にて直径2.5mmまでの大きさのバルク材の作製に成功した。また得られたバルク材は圧縮破壊強度3.3GPaおよび3.1%もの優れた塑性変形能を示すことを確認した。さらに平成23年度後半には構造解析(X線回折、透過電子顕微鏡)や各種熱分析装置を用い、組織中に形成するナノα-Fe相の粒径と体積分率についての系統的なマッピングを通じて、ヘテロ構造が形成する組成傾向の定性的な分析も行った。その結果、(Fe0.76Si0.1B0.08P0.06)100-XCuX(at%)合金中には直径10nm以下の小さなα-Feのクラスターがガラス相中に分散した組織を呈しており、これらのクラスターが優先的にせん断帯の導入に寄与するため巨視的な塑性変形を付与することができたものと考察された。一方で、過度なCu元素の添加はナノ結晶相の分散を促進するが同時にガラス形成能を低下させることも明らかとなり、最適な量のCuを添加することにより最大塑性伸びを引き出すことが可能であると結論付けられた。平成25年度からはFe-Si-B-P-Cu00.7合金の大型バルク化を実現するために粉末冶金法を用いた試料作製プロセスの開発を行っており、粉末作製方法として最も一般的なガスアトマイズ法を用いて粉末の作製を試みた結果Cu濃度0.7atm.%までの合金組成でアモルファス相を有する粉末の作製に成功した。得られた粉末は表面が滑らかであり球形状をしていることが確認された。得られた粉末の固化成形時において、放電プラズマ焼結法を用いた場合は温度分布が不均一であり、粒子接合部において微細な結晶化が発生していることが明らかとなった。これは結晶化にともなう原子拡散により焼結が進行していくことが期待されるが、一方でアモルファス相の粘性流動変形がその周辺でほとんど起きなくなるため、相対的に焼結速度が急激に低下することになる。したがって、焼結時の温度保持時間を長くすることが求められるが、結晶化の進行と結晶粒の粗大化が起き、粒子接合部のみならずマトリクス全体としてのアモルファス相が失われ、もはやアモルファス相の優れた特性も同時に失われる可能性が示唆された。このように焼結時の圧力、温度および保持時間などのプロセスパラメータを厳密に制御する必要があることが明らかとなり、Fe-Si-B-P-Cu00.7ヘテロアモルファス相の熱的安定性についても基礎的な観点から調査が必要と考えられ、実験的な調査を開始している。さらに25年度からは、このような低い熱的安定性を有するヘテロアモルファス相を、組織制御しながら緻密化させる新しい焼結プロセスとして誘導加熱による高速加熱型の焼結プロセスの開発に取り組んだ。これにより均一でかつ200°C/minの昇温速度で加熱することが可能となり、クラスタリングの制御により内部組織構造を制御しながら焼結固化を行う方法について実験的検討をスタートさせた。前年度までに、急冷凝固したFe-Si-B-P-Cu合金中には直径10 nm以下の小さなα-Feのクラスターがガラス相マトリクス中に分散した組織を呈しており、これらのクラスターが優先的にせん断帯の導入に寄与するため巨視的な塑性変形を付与することが可能であることが確認された。平成24年度はこれらの合金組成試料の大型バルク化を実現するために粉末冶金法を用いた試料作製プロセスの開発を行った。粉末作製方法として最も一般的なガスアトマイズ法を用いて粉末の作製を試みた結果Cu濃度0.7 atm.%までの合金組成でアモルファス相を有する粉末の作製に成功した。

一方でCu元素の添加はナノ結晶相の分散を促進することが可能であるが、過度な添加は同時にガラス形成能を低下させることが明らかとなったため、作製できる粉末粒径と内部組織の関係性を詳細に調査した。また、より大きな粉末粒径においてもガラス相もしくはα-Feのクラスターがガラス相マトリクス中に分散した組織を得るために、ガスアトマイズ法用いた場合よりもより核発生を抑制した環境下で粉末粒子を作製させるための新たな粉末急冷プロセスの開発にも着手した。平成25年度からはFe-Si-B-P-Cu00.7合金の大型バルク化を実現するために粉末冶金法を用いた試料作製プロセスの開発を行っており、粉末作製方法として最も一般的な手法であるガスアトマイズ法を用いて粉末の作製を試みた。その結果、Cu濃度0.7 atm.%までの合金組成でアモルファス相を有する粉末の作製に成功した。本年度は、粉末の熱処理プロセスとして微粉末落下式熱処理炉を新たに開発し、一秒以内の急速加熱および急速冷却を粉末粒子に対し均一に行うことが可能となった。これにより高い鉄濃度組成であるFe81.4Si3B10P5Cu0.6アモルファス粉末において、ヘテロアモルファス構造から任意の大きさのナノ結晶粒が均一に分布した組織へと内部組織構造を制御できるようになった。この技術により、バルク材の機械的特性および磁気特性を制御することが可能となるものと考えられる。一方で、昨年度までに従来のプロセスでは非平衡鉄系合金(金属ガラス合金、ヘテロアモルファス合金および熱処理により得られるナノ結晶合金)を内部構造を維持したまま完全焼結固化させることは困難であることが明らかとなったため、本年度は新たに液相焼結法の適用が可能かどうかの実験的調査を行った。ガラス転移温度および第一結晶化温度などを考慮してAl-Cu合金粉末を液相組成として選択し、低温短時間で高速加熱焼結を行うことで、内部構造を維持したまま焼結固化させることが可能となり、高い機械的特性を有する試料の作製に成功した。このAl-Cu合金を用いた液相焼結体においては、圧縮破壊強度が約2 GPaであることが明らかとなり、破面観察からは粉末粒子界面での剥離破壊がほとんど起きていないことが確認された。このプロセスを用いることにより大型サンプルの作製も可能であるため、破壊靭性特性評価を行うことも可能であると考えられる。26年度が最終年度であるため、記入しない。ナノ材料工学26年度が最終年度であるため、記入しない。ナノ結晶相の分散により塑性変形能を付与することが研究の目的であったが、3.1%もの高い値を示すことは当初の目標より大きい値であり、直ちに工業的応用が期待できるものである。放電プラズマ焼結法を用いた場合には温度分布が不均一で粒子接合部において微細な結晶相が発生することが明らかとなったが、これを解決する新しい焼結プロセスの開発に成功しており、大型バルク化が期待できるため。工業的にも広く利用されているガスアトマイズ法によってFe-Si-B-P-Cu合金をヘテロガラス構造を維持したまま凍結させることができたことは、これらの合金の工業的利用が期待できる成果であり、得られた粉末の固化成形により大型バルク化が期待できる。(Fe0.76Si0.1B0.08P0.06)99.9Cu0.1(at%)合金が優れた機械的特性を示すことが明らかとなったため、今後はこれらの合金組成を用いて粉末を作製し焼結することにより大型バルク材が作製できる可能性について調査をおこなう。焼結バルク材では、入熱によるガラス相の構造緩和
AAA シャペロン群のタンパク質構造変換機構と品質管理機構の研究

AAAシャペロンの分子機構を解析し、種々のAAAシャペロンに共通する分子機構やp97/VCP/CDC-48/Cdc48pのD2ドメインのATPase活性の正の協働性の重要性を明らかにしたほか、ATP依存的p97リングの回転運動を高速原子間力顕微鏡で観察した。酵母や線虫を用いた解析により、p97・fidgetin・Bcs1pなどの細胞機能や発生における役割を明らかにし、これらが関連するヒト疾患の発症機序への示唆を与えた。AAAファミリータンパク質は、基質タンパク質のunfolding、タンパク質複合体のdisassemblyや凝集体のdisaggregationなどタンパク質の立体構造をエネルギー依存的にダイナミックに変換する6量体リング構造のシャペロンで、様々な細胞機能に関わる。AAAタンパク質に起因するヒト遺伝性疾患が相次いで報告され、医学的観点からも注目されている。AAAシャペロンの分子機構について、共通のエンジンAAAATPaseの分子基盤に立脚し、異なるAAAタンパク質を比較解析して、様々な機能を支える作動原理を明らかにする。特に、まだ不明な点が多いunfolding/disassembly/disaggregationの詳細な分子機構に焦点を当てる。また、線虫をモデル系として、AAAシャペロンによる品質管理機構を解析し、その破綻に起因する疾患モデルを作製し、それらの病態を解析し、予防・治療戦略の確立に寄与する。AAAシャペロン群の基質タンパク質の構造変換機構について解析し、以下の知見を得た。AAAプロテアーゼFtsHと線虫のホモログのキメラタンパク質の解析から、エネルギーと保存された芳香族ポア残基に非依存的な基質トランスロケーションを示唆する結果を得た。線虫のp97が、タンパク質の凝集体形成を抑制するシャペロン活性はATPに非依存的であることを明らかにした。線虫のspastinホモログSPAS-1およびヒトkataninについて微小管への作用を解析し、培養細胞を用いたin vivoの解析から、いずれについても保存された芳香族残基が微小管切断活性に重要であることを明らかにした。またkataninとATPに依存した微小管切断過程を高速原子間力顕微鏡により観察した。2つのAAA ATPaseドメインをもつp97のN末端側のドメインのポアでは芳香族残基が保存されていない。酵母のp97ホモログCdc48pについてポア残基の変異体を作製し、in vivoで活性を調べたところ、興味深いことに芳香族残基をもつ変異体のみ相補活性を失った。線虫を用いてp97の細胞機能と発生における役割を解析し、減数第1分裂の進行・染色体の凝縮、小胞体関連分解および生殖腺形成における役割を明らかにした。また、これらの細胞機能におけるアダプタータンパク質やユビキチンリガーゼおよびBiPシャペロンの役割も明らかにした。線虫のp97の発現制御因子としてHMG-12とCAR-1を同定し、それらが結合するプロモーター領域を明らかにした。また、UBXタンパク質の時空間的発現制御について解析した。AAAシャペロン群の分子機構について解析し、以下の知見を得た。p97は2つのAAA型ATPaseドメイン(D1とD2)をもつが、D1はほとんどATPase活性を示さず、D2でATPを加水分解して機能している。ATPの加水分解は、D1ドメインには協同性はなく、D2ドメインはサブユニット間で協同的に働いていることが明らかになった。また酵母の増殖を指標にp97の機能を調べたところ、ATPase活性の強さよりむしろ、協同性の指標となるHill係数と強い相関があることが分かった。これらの結果より、D2ドメインのサブユニット間での正の協同性と規則正しい動きがp97の機能に重要であることが明らかになった。高速原子間力顕微鏡を用いて、直接p97の動きを観察することを試み、リング中央の孔と6個のサブユニットが識別できる解像度で100ミリ秒ごとに画像を取得し、p97の動きを動的にとらえることに成功した。一方、AAAシャペロンの細胞機能については以下の知見を得た。線虫のspastinホモログSPAS-1の微小管結合ドメインのNMR解析を行い、主鎖の帰属とtubulin添加でシグナルの変化する残基の同定に成功した。線虫のp97が発生段階において精子形成から卵母細胞へのスイッチングに働き、性決定に関わることをすでに明らかにしていたが、その分子機構は、p97が制御タンパク質TRA-1Aの分解に働くためであることを明らかにした。また、線虫のfidgetinホモログFIGL-1が生殖腺の形成に必須であること、SUMOと相互作用して、おそらく核機能の制御に関わることを明らかにした。線虫のspastinホモログSPAS-1の微小管結合ドメインのNMR解析を行い、微小管結合ドメインが構造をもたないintrinsically disordered領域であることを明らかにし、ポア周辺の塩基性アミノ酸残基についての遺伝的結果とも合わせ、spastinの微小管切断モデルを提唱した。

同じく微小管切断活性をもつ別のAAAタンパク質kataninの微小管認識機構を詳細に解析するため、種々の改変tubulinを発現する酵母の系でウニkataninを発現し、酵母の生育と微小管ネットワークの形態について解析する系を確立した。また、大腸菌のClpXが細胞分裂に必須のFtsZタンパク質に直接相互作用して、その線維形成を制御することを明らかにし、FtsZ線維のダイナミクスを高速原子間力顕微鏡で観察した。さらに、呼吸鎖複合体IIIへのRieske鉄硫黄タンパク質の会合に働く膜結合型AAAシャペロンBcs1pは、基質タンパク質と相互作用するポアループの@XGモチーフは他のAAAタンパク質とは異なる部位に存在し、複合体IIIのサブユニットCor1pとQcr2Pと相互作用することを明らかにした。一方、AAAシャペロンの細胞機能については以下の知見を得た。線虫のp97が性決定の制御タンパク質TRA-1の分解に働くことを明らかにし、p97と相互作用してその分解機構を制御するユビキチンリガーゼやUBXアダプタータンパク質などを明らかにした。また、酵素のbcs1欠失変異体では、Rieske鉄硫黄タンパク質の他に10数個のミトコンドリアタンパク質が減少することを明らかにし、Bcs1pが呼吸鎖複合体III以外の複合体の会合にも働く可能性が強く示唆された。多機能AAAシャペロンp97の分子機構について解析し、その細胞増殖における必須の機能については、ATPase活性自体よりサブユニット間の正の協同性が重要であることを明らかにした。また、p97による品質管理機構において、線虫の系を用いてUBXアダプタータンパク質およびUFD-2, UFD-3のストレス応答における機能を解析し、UFD-2とUFD-3がそれぞれ正と負に働くことを明らかにした。一方、酵母の系を用いて、p97ホモログCdc48pが外膜タンパク質の分解を通して、ミトコンドリアの形態形成と維持に働くことを見出した。ヒトp97/VCPの変異により、骨バジェット病と前頭側頭葉型認知症を伴う封入体筋炎や筋萎縮性側索硬化症を発症する家系が見つかっている。これらの疾患の神経・筋細胞ではTDP-43の凝集体が蓄積することが分かっている。TDP-43の凝集体・アミロイド線維をin vitroで作製し、ヒトp97/VCPとの相互作用について解析し、ATP非存在下では凝集体に結合し、ATP存在下では解離することを明らかにした。さらに、TDP-43アミロイド線維にp97/VCP 6量体が結合する様子を高速原子間力顕微鏡で画像として捉えた。TDP-43凝集体を脱凝集する活性があるかどうかについて検討している。ミトコンドリア内膜に局在するBcslpは、ミトコンドリア酵素複合体の会合に働くシャペロンと考えられており、そのヒトホモログBCSILの変異は、呼吸鎖複合体III欠損症、GRACILE症候群、Bjornstad症候群を引き起こす。Bcslpの呼吸鎖複合体IIIの会合における役割を解析し、N末端の膜間部の機能的に重要な3アミノ酸残基を同定した。
高分子コロイド分散系における動的秩序の発展

光学・蛍光顕微鏡法を駆使する事で観察が可能な高分子微粒子をタンパク質をはじめとする生体物質のモデルととらえ、コロイドサイズの高分子微粒子が示す動的な秩序構造を発展させるために研究を進めてきた。研究最終年度には、これまでに開発してきた、生体細胞様に高分子微粒子を構造化した中空体の動的秩序の検討を進めてきた。特に、様々な刺激に対して高速に応答するための微粒子の構造設計を行った。高分子微粒子の動的な秩序を構築する化学振動反応(化学基質濃度依存性、温度依存性)を詳細に検討した。従来用いていた高分子微粒子では、これらの条件を大きく変化させてしまうと微粒子が凝集してしまうという課題があった。そのため、耐塩性があり、そして高い温度でも凝集しないために新たに親水性モノマーを高分子微粒子に導入し、構造の最適化を実施した。その結果、化学振動反応の条件を、従来よりも広範にわたり変化させることが可能となり、その結果、数秒のオーダーで体積振動または分散凝集振動をする高分子微粒子を実現する事が出来た。これらの微粒子は、集積化後もその特徴を兼ね備えており、人間の心臓と同様の時間スケールで体積振動する事が可能な材料を得る事が出来た。すなわち、心筋細胞が集積化した心臓のように、ミクロな微粒子を集積化する事が、高機能発現に有意であることを実証する事が出来た。以上の検討を大きく発展させるために、領域内共同研究を実施してきた。その中でも特に、複合化ハイドロゲル微粒子の膨潤状態の可視化をクライオ電子顕微鏡により達成し、用いる高分子微粒子の詳細な構造解析(特にトモグラフィー解析)を実現する事が出来た。また、水中における分子スケールでの高分子微粒子の可視化を原子間力顕微鏡により達成し、タンパク質等との相互作用に関する知見を得る事が出来た。29年度が最終年度であるため、記入しない。光学顕微鏡を用いて観察が可能な高分子微粒子を生体物質のモデルと見立て、その機能性高分子微粒子が示す動的な秩序構造を発展させるべく研究を推進してきた。特に、これまでに得てきた高分子微粒子を用い、細胞様の動的秩序を人工構築する事に成功した。まず、自律駆動微粒子を化学反応基質が溶解した反応基質水溶液に分散させ、更に、水とは混和しない油を混合して攪拌を行った。その結果、水油界面へ微粒子が吸着し、油中に安定に分散した微小水滴を形成する事が可能であった。この生成物であるW/O型ピッカリングエマルションは、細胞と同程度のサイズに制御して作成する事が可能であり、光学顕微鏡によって動的な挙動を観察することが可能であった。一連の実験の中で、動的秩序の源である化学振動反応の条件を精査することで、時間周期的な発光挙動(蛍光顕微鏡により観察)、膨潤収縮挙動、変形挙動などの各種細胞に見られる動的秩序を高分子コロイド分散系を更に発展させる事により人工的に創り出すことができた。更に、集積体集団が同期して上述した挙動を示す現象の発現にも成功し、より複雑な動的秩序を人工構築するための重要な知見を得ることができた。以上の検討を更に発展させるために、これらの高分子微粒子に対する構造制御、すなわち非等方性などの導入も進めてきた。また、領域内の共同研究を通じ、その膨潤状態の可視化を電子顕微鏡によって実現した事や、原子間力顕微鏡により、水中の動的挙動を追跡する事も可能となってきた。中空集積体を構築する個々の高分子コロイドの構造に更に焦点を当て、集積体を構成する構造が、種々の現象に与える影響・因子を見出すことで、細胞現象に見られる普遍性の理解を深化させる。
慢性肝障害におけるスフィンゴ脂質シグナルの肝細胞の生死決定機序に関する研究

胆管結紮により誘導される慢性肝障害では、クッパー細胞の活性化により障害肝に残存する肝細胞がAKT活性化を介した抗アポトーシス状態を獲得する。クッパー細胞は、肝障害に対し抑制的に作用する役割を有する。本研究は,慢性障害肝において肝細胞が抗アポトーシスを獲得するメカニズムをスフィンゴ脂質シグナルを中心に明らかにすることを目的としている。平成19年度は,そのメカニズムに肝臓に存在するクッパー細胞が重要な役割を果たしていることを見いだした。クッパー細胞を薬物を用いて消失させた肝臓では,胆管結紮による慢性肝障害モデルにおける抗アポトーシスの獲得が抑制されていた。一般に,クッパー細胞は肝障害に促進的に関与すると考えられているため,抗アポトーシスの獲得に関与することを発見したことは重要であると考えられる。さらに,クッパー細胞を消失させた肝臓では肝再生や肝障害そのものにも影響を与えた。このことから,クッパー細胞は慢性障害肝において抗アポトーシスのみでなく肝細胞に対して種々の影響を及ぼしており,肝臓の状態によりその役割が大きく変化していることを見いだした。近年,腸管マクロファージのスフィンゴ脂質シグナルが,腸炎における免疫応答に関与するとの報告がなされている。そこで,肝細胞ならびにクッパー細胞におけるスフィンゴ脂質シグナルの抗アポトーシスの獲得への関与を解析するため,スフィンゴミエリナーゼ,セラミダーゼの遺伝子欠損マウスを米国コロンビア大学より移送し,実験に使用できる数まで増殖させることに成功した。今後,これらの動物を使用し,肝細胞・クッパー細胞それぞれでのスフィンゴ脂質シグナルの役割について解析を進める予定である。本研究は、慢性障害肝において肝細胞が抗アポトーシスを獲得するメカニズムをスフィンゴ脂質シグナルを中心に明らかにすることを目的としている。肝細胞が抗アポトーシスを獲得するメカニズムとして、クッパー細胞が重要であることを19年度に見出したが、引き続きクッパー細胞におけるスフィンゴミエリナーゼの役割について解析を試みた。まず、スフィンゴミエリナーゼ遺伝子欠損マウスでは、胆管結紮による慢性肝障害モデルにおける肝障害や肝線維化が抑制されることをみいだした。次に、以下の予備実験を行った。薬剤によりクッパー細胞を消失させたマウスにGFP陽性の骨髄細胞を移植し、クッパー細胞が移植された骨髄由来細胞に置換されるかを検討した。骨髄移植後10週目には、肝臓内のクッパー細胞はすべてGFP陽性となっており、骨髄由来細胞にクッパー細胞を置換することに成功した。今後はスフィンゴミエリナーゼ欠損マウスより分離した骨髄細胞を移植することにより、クッパー細胞におけるスフィンゴミエリナーゼの役割についての解析を進める予定である。
ホソヘリカメムシの光周性の分子・神経機構

光受容部である複眼中央部から脳への投射形態と時計タンパク質を発現している細胞が示され、光周性の入力部から中枢への神経連絡網が示された。光周性の指標となる血リンパ中の幼若ホルモン濃度の測定は成功しなかった。一方、幼若ホルモンとは無関係に示される脂肪蓄積の光周性にも時計遺伝子が関与したことから、内分泌出力系ではなく光周性中枢で時計遺伝子がはたらいていることが示唆された。また、光周期に応じて発現量の異なる遺伝子を見出した。頭部を培養する方法を開発し、培養条件でのRNAiも可能になったため、中枢神経系をからだの他の部分から切り離して分子レベルで光周性を解析する段階に至った。【入力】複眼中央部から脳へ投射する神経経路を突き止めることができた。その結果、視髄中央部を経由して、主に2つの経路は脳の中央部へ、別の2つの経路が対側の視葉へと投射することがわかった。【ホルモン】チャバネアオカメムシとホソヘリカメムシにおいて血リンパ中の幼若ホルモン(JH)濃度を液体クロマトグラフィー質量分析法(LC/MS)によって測定した。その結果、チャバネアオカメムシではJHを検出することができたが、ホソヘリカメムシの量は非常に少なく、検出方法の確立には至っていない。【時計】時計タンパク質PERIODに対する抗体を用いた免疫組織化学を実施したが、概日時計の本体と考えられるPER陽性細胞は見出せなかった。培養脳の光周性を調べる実験では、成虫の脳を複眼とアラタ体がつながった状態で培養することが困難であったため、頭部全体を培養する方法に切り替えた。5日間培養後トリパンブルー染色で生きていることが確認されたが、培養している状態で複眼からの光情報が脳に伝えられているかどうかを網膜電図(ERG)によって検討したが、今のところその証拠は得られていない。光周性について卵巣発達に着目して研究を行ってきたが、概日時計遺伝子が光周性の中枢に関わることを示すため,脂肪量に関する光周性に注目した.ホソヘリカメムシは短日では脂肪を蓄積するのに対し,長日では蓄積量が低いという光周性を幼若ホルモンの関与なしに示す。period遺伝子のRNAiを行ったところ、短日条件でも脂肪の蓄積量は減少した。一方,Clock遺伝子のRNAiを行ったところ,長日でも脂肪の蓄積量が増加した。このことはこれらの時計遺伝子からなる概日時計が,卵巣発達と脂肪量の両方を制御する光周時計に関わっていることを示す。【遺伝子】トランスクリプトーム解析は実験材料の準備の遅れのためにまだ行われていない。【入力】光周性の光受容部である複眼中央部から視髄中央部を経由して脳へ至る神経経路のうち、posterior optic tractの対側視葉への投射を詳細に調べ、これらのファイバーとpigment-dispersing factor免疫陽性ファイバーが近くに投射していることがわかった。【ホルモン】ホソヘリカメムシにおいて血リンパ中の幼若ホルモン(JH)濃度を液体クロマトグラフィー質量分析法(LC/MS)によって測定した。その結果、100μLという大量の試料でのみ検出が可能であった。【時計】パラフィン切片を用いて時計タンパク質PERIODの免疫染色を行った結果、脳の後方に強く染色される細胞と、視葉と食道下神経節に弱く染色される細胞が見つかった。成虫の頭部全体を培養する方法を試みたが、当初はうまくいかなかった。酸素供給が十分になるように気管を空気中に開口させるなど方法を工夫した結果、7日間培養後、網膜電図(ERG)によって複眼が正常に機能していることが明らかになった。ただし、培養時の条件によってカビが生えることが多く、培地の種類や抗生物質の添加量、消毒方法を工夫して、ようやく頭部の培養が軌道に乗った。【遺伝子】短日条件で30日休眠させ、短日条件または、短日から長日条件に移してから1,3,5日目のメス成虫の脳から抽出したtotal RNAをillumina HiSeqにより解析した。10サンプルから約2億3千万のリードを得た。この配列を元にde novoアッセンブリを行い、約7万6千の良好なコンティグを得たので、発現解析を現在進めている。【ホルモン】ホソヘリカメムシの血リンパ中の幼若ホルモン濃度は非常に低いため少量の血リンパ中の、あるいは頭部培養液中の量を測定することは不可能である。【時計】脳を複眼がつながった状態で取り出して培養することが困難であったので、頭部全体を培養する方針に変更した。しかし、それによって頭部に気門がなく酸素供給に問題があること、カビなど混入しやすいなどの困難に遭遇した。【遺伝子】トランスクリプトーム解析には多量のRNAが必要なため、十分な量のRNAを得るための脳サンプルの取得に手間取った。【ホルモン】幼若ホルモンの受容体であるMet遺伝子のRNAiを行ったところ、長日でも短日のように卵巣発達が抑制されることがわかった。このことは、長日での卵巣発達が幼若ホルモンーMet系を介していることを示す。一方、MetのRNAiを行っても脂肪蓄積の光周性には影響が見られなかった。短日で脂肪が蓄積する光周性はJH-Met系とは独立の経路で制御されていると考えられる。【時計】ホソヘリカメムシのPERIOD免疫陽性細胞にについて抗体の特異性を検証した。

一次抗体と抗原を吸着させた実験から、PERIOD免疫陽性細胞はホソヘリカメムシのPERIODタンパク質特異的に染色されていることが確認できた。培養時の細かい方法や抗生物質の添加量や消毒方法を工夫した結果、成虫の頭部を培養する方法が確立できた。【遺伝子】短日で休眠に入った30日齢のカメムシをそのまま短日に維持、もしくは長日に移して1、3、5日後のメス成虫の視葉基部と脳全体からtotal RNAを抽出し、RNAシークエンスによるトランスクリプトーム解析を行った。短日1日のサンプルを対照とし、各条件で発現が変動している遺伝子の同定を行った。その結果、対照に比べ有意に発現が増加または減少した209遺伝子が特定された。光周期の変化に反応して発現が変わる遺伝子を同定するため、長日5日後にのみ発現が上昇していた88遺伝についてさらに解析を行った。これらの遺伝子をblast検索したところ、うち66遺伝子で機能が明らかになり、幼若ホルモンの合成や、それ以後に発現するシグナル遺伝子などが光周期に反応して発現が上昇する遺伝子として同定された。その中から、Krh1、Met、JAMTについてqPCRを用いてさらに解析を行った。その結果、Krh1の発現が光周期の変化に明瞭な応答を示すことが明らかになったので、培養系で光周性の指標とする遺伝子の候補に選んだ。幼若ホルモンの濃度を光周性の指標とすることは断念し、遺伝子発現の変化を指標とする系を検討中である。脳を複眼がつながった状態で取り出して培養することは断念し、頭部全体を培養する方針に変え、その方法を確立した。そかし、それに予想以上に時間がかかったため、培養条件下で長日・短日間で発現の異なる遺伝子を見つけ出せていない。また、雇用している博士研究員が産前産後育児休業児休業をとったことも遅れている原因の一つである。短日で飼育して休眠に入り、そのまま短日に維持したものと長日に移したものの間では、幼若ホルモン合成酵素のうちjhamtの発現量に差がみられなかったが、mfeの発現量は後者において大きく上昇した。したがってmfeが光周性の内分泌出力系の鍵となる酵素の可能性が考えられる。また、幼若ホルモン受容体に関しては、上記の2条件間でmetの発現量には差がみられず、taiの発現量が後者で上昇した。さらに、幼若ホルモンのシグナル伝達系で重要なはたらきをする転写因子Kr-h1の発現量が長日に移すと上昇することは前年度までに明らかになっていたが、今年度継時的に追跡したところ長日に移してから5日後にすでに上昇しており、7日後には差は著しくなっていることがわかった。そこで、前年度までに確立した頭部の培養系において、短日および長日で7日間培養しKr-h1の発現量を比較したが、両者の間に差はみられなかった。そして、幼若ホルモン類縁物質であるmethopreneを培地に添加するとKr-h1の発現量が上昇したこと、および培養条件では幼若ホルモン合成酵素のjhamtとmfeの発現量が非常に低かったことから、培養条件では幼若ホルモンが正常に合成されていない可能性が考えられる。
非極性溶媒中での静電反発をトリガーとしたポリペプチドの可溶化と高次構造制御

申請者は、クロロホルムやTHFといった非極性溶媒中でイオン解離可能な親油性イオン対にオリゴペプチドを修飾した両親媒性分子の調製と分子集合体形成に伴う高次構造制御を目指し研究を行っている。本年度は、短い配列のアミノ酸に親油性イオン対を共有結合で導入した両親媒性分子の調製とクロロホルム中における集合体形成に関して検討を行なった。結合するアミノ酸としてグリシン、トリグリシン、L-アラニンおよびL-トリアラニンを選択した。カルボン酸部位を有するテトラアリールホスホニウムテトラアリールボレートとアミノ酸分子のN末端を縮合反応により結合し、その後、C末端のベンジル保護をパラジウム炭素と水素を用い脱保護することで目的の分子の合成を行った。結果、グリシンおよび取りグリシンを結合した分子(TAP-G, TAP-GGG)の合成に成功したが、アラニンおよびトリアラニンを結合した分子においては、脱保護反応に用いたメタノールと副反応が生じ、C末端がメチルエステル化された分子が得られたことがNMR測定およびESI-MS測定により明らかとなった。脱保護反応の溶媒を検討したところ、メタノール、エタノール以外の溶媒を用いた条件では反応がほとんど進行せず、エタノールを用いた場合ではメチル化が3割程度に抑制されることが明らかとなった。得られたTAP-GとTAP-GGGについてクロロホルム中での分散状態についてDLS測定で評価した結果、TAP-Gでは集合体が観測されなかったがTAP-GGGは直径が約500 nmの会合体を形成していた。これより、親水部のアミノ酸の大きさにより会合体の形成と可溶化が制御可能であることが示された。今後、親水部アミノ酸の配列や長さと溶媒の誘電率のバランスを制御することで、非極性溶媒中における高次構造体の形成への発展が期待される。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
地方における女性による新サービス産業の展開プロセスと社会的意義に関する研究

イノベーションの捉え方は技術的に先進的なものを想定する傾向が強く、イノベーションを起こす主体は必然的にそうした分野に多い男性が中心である。この点を踏まえて、本研究の目的は、第一に、これまでのイノベーションの定義をジェンダーの観点から批判的に検討して、イノベーションを再定義することである。そのうえで、ジェンダー視点を含め、生活保障を含むより広い概念として、イノベーション概念を再構築する。第二に、第一の点を踏まえて、都市部に比べて社会意識が保守的と考えられる地方において、女性による新サービス産業はどのように展開し、経済活動においていかなる機能を果たしているのか、つまりその社会的意義を明らかにする。
動脈硬化病変におけるリポタンパクの酸化変性機序の解明と病変及び薬物治療

動脈硬化病変部位のリポタンパクの酸化変性における過酸化脂質の役割を検討し、以下の知見を得た。1.申請者が開発したマウスモデルに種々のコレステロール低下薬および抗動脈硬化薬(プロブコール、フィブレート製剤、酵素阻害薬)を投与したところ、血清コレステロールと過酸化脂質の両者の増加を抑制する薬物が、著明に大動脈へのコレステロール蓄積も抑制することが明らかとなった。この際、血清コレステロールまたは過酸化脂質のいずれか一方のみの増加を抑制しても、大動脈への脂質蓄積への関与は弱いものであった。これらのことより、大動脈への脂質蓄積には血清コレステロールおよび過酸化脂質が同程度強く関与していると思われる。申請者が開発したマウスモデルの大動脈への脂質蓄積機序を明らかにするために、マクロファージへの脂質の取り込み能について検討した。正常動物より単離したマクロファージに比べて、高コレステロールのみを負荷したマウスより単離したマクロファージへのLDLの取り込み能はわずかに増加したが、申請者が開発したマウスモデルより単離したマクロファージへの脂質の取り込み能は有意な増加を示した。正常動物より単離したマクロファージへの各動物の血清脂質の取り込み能を検討したところ、正常動物より得た血清脂質の取り込みはわずかであったが、高コレステロールのみを負荷したマウスより得た血清脂質の取り込みは有意に増加した。しかし、申請者が開発したマウスモデルより得た血清脂質の取り込みはさらに著明に増加した。以上の結果より、申請者が開発したマウスモデルはそのマクロファージ自身の脂質取り込み能が増加していること、また、その血清脂質がマクロファージに取り込まれ易くなっていることが明かとなった。現在、生体内の変性LDLの検出法についても検討中である。
地域防災・減災のための「やさしい日本語」の教育と普及に関する研究

本年度は,前年度におこなった地震および防災に関するアンケートの結果の分析をもとに、(1)外国人住民にあまり知られていない防災対策について考えるとともに、(2)「やさしい日本語」の知識のない日本語母語話者が「やさしい日本語」を使って文章を書く場合の注意点についての調査分析、および(3)地域の防災において外国人住民を視野に入れることについての重要性を知ってもらう取り組みについての提案をおこなった。(1)のアンケートでは、地震に関する用語の理解について(地震、津波、避難、危険)、自宅近くの避難所について、普段からの備えについて等の質問の回答を留学生と日本人大学生で比較したところ、「普段からの備え」について大きく差が見られ、そもそも「普段からしておくこと」自体の理解が難しいことがわかった。(2)では漢字のルビや分かち書き等、ある程度テクニカルな面で対応できる部分はあっても、「重要な部分」を見極める力によって回答者間で差が見られることが伺えた(日本語日本文化教育研究会にて発表)。(3)では、小学校の総合的な学習の時間で地域の防災をテーマに学習活動をおこなう場合を想定し、自力で避難が困難な人・避難に補助が必要な人(お年寄り、子ども、傷病者、障がいのある人等)に日本語が十分に理解できない外国人住民を含めて考えることを盛り込んで防災対策について考える活動をおこなう提案をおこなった(比較文化学会にて発表)。以上については研究成果中間報告書に記載した。当初の計画どおり、前年度におこなった地震および防災に関するアンケートの結果の分析をおこなった。地震に関する用語については、「地震」「津波」の語彙はしっていても、日本に来るまで地震の経験がない外国人には被害のイメージがわきにくい等、自由記述をより深く分析することもできた。学校関係者や地域住民へのワークショップのような勉強会を開くことはできなかったものの、日本語教育について学んだことのない日本語母語話者にとって「やさしい日本語」のどんなところが困難であるかについての調査分析をおこない、また学校で学ぶ児童生徒の取り組みに地域の防災を取り入れる際に外国人住民について知ってもらう工夫を提案することができた。以上については日本語日本文化教育研究会および日本比較文化学会で発表し、会場の参加者との意見交換等をおこなうことができた。学会の発表の場には学校関係者の参加者もあり、今後色々な方面から外国人住民の防災対策について考える取り組みを進める方向について意見が一致した。前年度おこなった「やさしい日本語」による作文の調査分析の結果をもとに、一般日本人に向けた「やさしい日本語」の教材の開発をおこなう。試作版が完成したら、関係者にも使用してもらう等してフィードバックをおこなう。また、地域の防災に関するワークショップあるいは勉強会の機会を利用して、外国人住民の防災について考えることの重要性を多くの人に知ってもらえるようつとめる。ポイントは、「やさしい日本語」が特別のものではなく誰にでも使えるようになることが重要である点を明確に示すことである。また、家具の固定、防災グッズの常備、避難所や避難経路の確認、連絡手段の確認等、日頃の備えについての理解が外国人住民には不十分である点を意識した地域の防災教育が必要である。以上の点を踏まえて、秋に予定されている日本語教育学会四国支部集会において、成果あるいは途中経過の報告ができるよう、取り組みを進める予定である。教育関係者を交えたワークショップ等の取り組みにも積極的に計画したい。本研究は,災害時の外国人住民支援に有効な「やさしい日本語」の活用方法と重要性を一般社会に周知し,外国人・日本人を問わず地域全体の防災・減災に取り組める基盤を構築するものである。地震等の災害時には外国人住民が情報弱者になりやすく,「やさしい日本語」による情報伝達の重要性が指摘されている。応募者はこれまで地域の外国人住民支援の状況調査をおこなってきたが,災害時の対応は課題が多いことが明らかになっている。本研究は,一般の日本人が「やさしい日本語」を使った情報伝達を行えるようになるために,アンケートや事例の分析結果をもとに研究をおこない,日本人誰でもが「やさしい日本語」を使った情報伝達が可能となるために必要な項目を明らかにし,「やさしい日本語」による情報伝達をマスターするための教材を作成する。平成29年度は,地震に関する知識と,日頃の備えやいざという時の避難場所等の防災に関する知識の有無や程度についての調査を日本人と外国人におこない,実態を調査した。外国人住民は日本人と同様,地震等の自然災害の危険性を認識しているものの、避難所や避難ルートについての普段からの確認や家具の固定についての理解は日本人とくらべて低い傾向にあることが明らかになった。また,日本人の防災意識については,日本語が十分でない外国人住民や一人で行動できないお年寄りや子どもについての配慮はかならずしも十分とはいえない回答の傾向がみられた。日本人,外国人を問わず社会的に弱い立場にある人を配慮した防災が今後の地域の防災を考えるうえで重要である意識を高めていく必要性があると考えられる。この結果については,轟木靖子・山下直子(2017)「外国人住民の防災について考えるー地域・学校との連携を中心にー」日本語教育学会2017年度四国支部集会(2017.2.16,愛媛大学)および轟木靖子・髙橋志野・山下直子(2018)「日本人学生と留学生の防災に対する意識についてーアンケート調査の分析ー」『香川大学生涯学習教育研究センター研究報告』第23号,75-81.で報告した。

自然災害や防災についての知識や意識について調査をおこなうことは,当初の計画どおりであり,自然災害のなかでとくに地震に焦点をしぼった調査となったが,地域による差や外国人留学生と日本人学生との差についてもある程度明らかになったため,おおむね順調に進展んしていると考えられる。本年度は,前年度におこなった地震および防災に関するアンケートの結果の分析をもとに、(1)外国人住民にあまり知られていない防災対策について考えるとともに、(2)「やさしい日本語」の知識のない日本語母語話者が「やさしい日本語」を使って文章を書く場合の注意点についての調査分析、および(3)地域の防災において外国人住民を視野に入れることについての重要性を知ってもらう取り組みについての提案をおこなった。(1)のアンケートでは、地震に関する用語の理解について(地震、津波、避難、危険)、自宅近くの避難所について、普段からの備えについて等の質問の回答を留学生と日本人大学生で比較したところ、「普段からの備え」について大きく差が見られ、そもそも「普段からしておくこと」自体の理解が難しいことがわかった。(2)では漢字のルビや分かち書き等、ある程度テクニカルな面で対応できる部分はあっても、「重要な部分」を見極める力によって回答者間で差が見られることが伺えた(日本語日本文化教育研究会にて発表)。(3)では、小学校の総合的な学習の時間で地域の防災をテーマに学習活動をおこなう場合を想定し、自力で避難が困難な人・避難に補助が必要な人(お年寄り、子ども、傷病者、障がいのある人等)に日本語が十分に理解できない外国人住民を含めて考えることを盛り込んで防災対策について考える活動をおこなう提案をおこなった(比較文化学会にて発表)。以上については研究成果中間報告書に記載した。当初の計画どおり、前年度におこなった地震および防災に関するアンケートの結果の分析をおこなった。地震に関する用語については、「地震」「津波」の語彙はしっていても、日本に来るまで地震の経験がない外国人には被害のイメージがわきにくい等、自由記述をより深く分析することもできた。学校関係者や地域住民へのワークショップのような勉強会を開くことはできなかったものの、日本語教育について学んだことのない日本語母語話者にとって「やさしい日本語」のどんなところが困難であるかについての調査分析をおこない、また学校で学ぶ児童生徒の取り組みに地域の防災を取り入れる際に外国人住民について知ってもらう工夫を提案することができた。以上については日本語日本文化教育研究会および日本比較文化学会で発表し、会場の参加者との意見交換等をおこなうことができた。学会の発表の場には学校関係者の参加者もあり、今後色々な方面から外国人住民の防災対策について考える取り組みを進める方向について意見が一致した。前年度の調査結果をふまえ,(1)外国人住民の防災を考えるうえで重要なポイント,(2)「やさしい日本語」を使って外国人住民に理解してもらうべき防災知識,(3)地域の日本人に理解してもらうべきことについて整理する。
中枢神経変異動物における.細胞内情報伝達機構の遺伝子組織学的解析

中枢神経系に変異の見られるミュータント・マウスにおいては、ニューロンの変性や層形成の異常、神突起の異常、シナプスや神経回路網の形成異常などが知られている。詳細にこれらの組織学的異常を追究る。またミュータント・マウスの脳内の蛋白や遺伝子発現の局在や変異に関する知見を蓄積し、それによ細胞内シグナルに関連する物質が神経系のさまざまな機能発現にはたす役割を追究する。初めにdreherマウスの大脳新皮質、続いてweaverマウスの海馬について組織学的に観察し、異所性ニ-ロンの集合などのさまざまな異常を報告した。これらの小脳性運動失調を呈するマウスの異常が小脳に局されるのではなく、中枢神経系に広く存在することが明らかとなり、今後の免疫組織化学的、遺伝子組化学的研究の基礎となるものと思われた。さらにstaggererマウスとreelerマウスの小脳Purkinje細胞を用いて蛋白質ホスファターゼの2Aβ、2 B、および2Cβ型のmRNAの発現についてin situ hybridization法により検討を加えた。Reelerマウスは3種のmRNAの発現は低下せず、reeler遺伝子はPurkinje細胞の蛋白質リン酸化・脱リン酸化に大き影響を及ぼしていないことが示唆された。一方staggererマウスではこれら3種のmRNAがほとんど発現ていなかった。staggerer遺伝子がPurkinje細胞の蛋白質代謝に直接影響を及ぼしている可能性、まPurkinje細胞に対する入力の減少に基づく可能性の、2つの機構が考えられた。今後、segment polarity geのwnt-1に異常があるswayingマウス小脳を用いて、この遺伝子の発現と種々の小脳形成異常について追する予定である。(1)リーラー・マウスとスタゲラ-・マウスの小脳プルキンエ細胞を用いて、脱リン酸酵素(蛋白質ホスファターゼ)の遺伝子の発現の調節機構を追究した。リーラー・マウスでは脱リン酸酵素のmRNAは対照動物とほぼ同様であり、遺伝子の変異や神経細胞の移動と層形成異常によっても、脱リン酸酵素のmRNAの発現が大きな影響をうけないことが明らかとなった。一方スタゲラ-・マウスでは、検討した脱リン酸酵素のすべての分子種(PP2A、PP2B、PP2C)において、そのmRNAの発現が大きく減少していた。この理由として、遺伝子の変異による直接の影響と、プルキンエ細胞の樹状突起棘の減少に基づくシナプス形成異常の影響の2つが考えられた。(投稿中)(2)Segmentpolarity geneのWnt-1に異常があるSwayingマウス小脳について、その基本的な層構築の機構について精査した。小脳の虫部と中脳が癒合し、小脳の各葉間にも癒合が認められた。左右の上丘が前後に位置し、下丘が斜めに外側に突出していた。小脳皮質の各葉のうち最前部の小葉が欠如していた。小葉の組織学的構築では左右の著明な非対称性が観察された。Swayingマウスでは劣性の遺伝子が中脳と小脳虫部の組織形成に発生初期から大きく影響を与えていることが考えられた。(3)スンクスの中枢神経系の層構築異常を精査した。小脳では第6-7番目の小葉が頭方に突出しているが、それに伴い、この小葉の分子層の幅が著明に減少する事実を観察・報告した。海馬や新皮質においても層構築や細胞の移動に異常が認められた。現在、この動物の発生過程を追究中である。中枢神経径に変異に見られるミュータント・マウスにおいては、ニューロンの変性や層形成の異常、神経突起の異常、シナプスや神経回路網の形成異常などが知られている。詳細にこれらの組織学的異常を追求する。

またミュータント・マウスの脳内の蛋白の遺伝子発現の局在や変異に関す知見を蓄積し、それにより細胞内シグナルに関連する物質が神経系のさまざまな機能発現にはたす役割を追求する。初めにdreherマウスの大脳新皮質、続いてweaverマウスの海馬について組織学的に観察し、異所性ニューロンの集合などのさまざまな異常を報告した。これらの小脳性運動失調を呈するマウスの異常が小脳に限局されるのではなく、中枢神経系に広く存在することが明らかとなり、今後の免疫組織化学的、遺伝子組織化学的研究の基礎となるものと思われた。さらにstaggererマウスreelerマウスの小脳Purkinje細胞を用いて蛋白質ホスファターゼの2Aβ、2B、および2Cβ型のmRNAの発現についてin situ hybridization法により検討を加えた。Reelerマウスでは3種のmRNAの発現は低下せず、reeler遺伝子はPurkinje細胞の蛋白質リン酸化・脱リン酸化に大きな影響を及ぼしていないことが示唆された。一方staggererマウスではこれら3種のmRNAがほとんど発現していなかった。staggerer遺伝子がPurkinje細胞の蛋白質代謝に直接影響を及ぼしている可能性、またPurkinje細胞に対する入力の減少に基づく可能性の、2つの機構が考えられた。今後、segment polarity geneのwnt-1に異常がある。swayingマウス小脳を用いて、この遺伝子の発現と種々の小脳形成異常について追求する予定である。
先端ナノ組織分析による事故時加熱環境を考慮した原子炉構造材料の劣化機構解明と予測

福島第一原発事故以来、国民の原子力に対する安全への要請は極めて高くかつ緊急課題である。本研究では、従来は想定していない高温環境に圧力容器等の原子炉構造材料が曝されたときに、材料に生じる変化を最新のナノスケールの分析手法で解明し、それが材料の機械的特性等に与える影響を明らかにした。例えば、長期間中性子照射された圧力容器の監視試験片では、450°C程度の高温に曝されると、微細な銅富裕析出物の粗大化が起きることなど、未照射材と比べて変化の促進や異なる振る舞いを示すことがわかった。また、計算機シミュレーションによってナノスケールの組織変化と機械的特性との関係も明らかにした。本研究では、従来は想定していない高温環境に原子炉構造材料が曝されたときに、材料に生じる変化を最新のナノスケールの分析手法で明らかにし、それが材料の機械的特性等に与える影響を解明し予測することを目的とする。H25年度の成果は以下の通りである。(1)中性子照射試料のナノ組織解析平成24年度に行った未照射材料のナノ組織解析(陽電子消滅、3次元アトムプローブ等)を継続するとともに、中性子照射材も同様の測定を行い、照射による影響を明らかにした。陽電子測定では、平成24年度に製作した高温その場測定装置等を用いて、陽電子消滅同時係数ドップラー広がり測定等を行った。その結果、例えば、低合金鋼では、Pの粒界偏析が照射によって促進されること、第1世代型炉に多く含まれるCu不純物は中性子照射によって微細なCu富裕析出物を形成するが、450°C程度の高温では回復せず、550°C程度以上で回復することがわかった。また肉盛り溶接ステンレス鋼では、δフェライト相においてCrスピノーダル分解とG相の前駆体と考えられるNiMnSiクラスター形成が進行するが、温度によって進行具合が異なることがわかった。(2)機械的特性試験対応する計算機シミュレーション平成24年度に最適化した方法で機械的特性試験を行い、中性子照射材料と未照射材料との違いを定量的に調べた。また、3次元アトムプローブによるミクロ組織変化やナノ硬さ測定の結果に基づいた有限要素法解析を行い、材料内の不均質な応力分布を評価し、中性子照射後の強度や腐食割れ感受性を検討した。さらに、スピノーダル分解に伴う硬化機構を分子動力学シミュレーション等を用いて定量的に明らかにすることができた。初年度であるH24年度の成果は以下の通りである。(1)試料準備:圧力容器を模擬した試料(低合金鋼(A533B)や肉盛り溶接ステンレス鋼)を作製した。不純物(Cu, P, S等)やステンレス(SUS308相当)中のフェライト量を制御し、第一世代炉、第二世代炉を模した組成・組織を再現した。試料の一部はベルギー研究炉BR-2にて中性子照射を行った。(2)照射試料測定用の陽電子消滅高温その場測定チェンバの開発・製作:稼働時の温度より数百°C程度高温でどのような組織変化が起きるか、特に照射欠陥の回復とそれに伴う溶質・不純物原子の拡散促進によるクラスター形成を明らかにするために、放射化した中性子照射試料の陽電子消滅測定が高温その場で行うことのできる試料チェンバを開発した。(3)未照射試料のナノ組織解析:高温環境に暴露された未照射材料の3次元アトムプローブ測定等を行い、ナノ組織変化を明らかにした。特に、肉盛り溶接ステンレス鋼では、δフェライト相中でCrのスピノーダル分解やNiMnSiクラスターが形成されることを定量的に明らかにした。その結果、材料は硬化するが、その主因はCrのスピノーダル分解であることを解明した。(4)高温における圧力容器本体の低合金鋼及び肉盛り溶接ステンレス鋼の強度変化を評価する試験として、δフェライト相等の微小領域のナノ硬さや界面強度に関する試験条件等の最適化を行った。また、有限要素法を駆使して、材料内の不均質な応力分布を評価するための解析手法を開発した。福島第一原発事故以来、国民の原子力に対する安全への要請は極めて高い。本研究では、従来は想定していない高温環境に原子炉構造材料が曝されたときに材料に生じる変化を最新のナノスケールの分析手法で明らかにし、それが材料の機械的特性等に与える影響を解明し予測することを目的とする。H26年度の成果は以下の通りである。1.中性子照射試料のナノ組織解析