hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
転がり接触面のフラクタル特性に及ぼす粗さ組合せの影響

転がり接触面の摩擦・摩耗や転がり疲れの発生は,相対する二面の粗さと油膜厚さの大小関係を表すD値やAに依存するが,初期粗さばかりでなく,硬さや粗さ組合せ,作動条件によっても異なる接触面のなじみ状態も極めて重要な因子である.従来,接触面の表面粗さはJISなどに規定される最大高さRy,算術平均粗さRaや表面凹凸の分布密度から求められる負荷曲線など二次元の断面曲線に基づく粗さパラメータによって表示するのが一般的であったが,より適切に表面粗さを記述するためには,例えばMajumdarの言う表面粗さの"ランダム性"や"粗さ構造のマルチスケール性"を表現する上では不十分である.フラクタル幾何学は種々のスケールでのミクロな突起形状を統一して取扱うことができる方法であり,砥粒加工によって仕上げられた面の表面粗さはフラクタル的な性質を持つことが明らかにされている.本研究では,円筒研削加工により仕上げられた2円筒を最大高さRy=1.0/0.2μm,5.0/5.0μmおよび5.0/0.2μmの組合せで転がり-滑り接触させ,同一箇所を繰返し精度よく測定できるよう工夫された三次元粗さ測定機を用いて,摩擦・摩耗や塑性変形によるミクロな粗さ突起の形状変化を計測した.そして,0.5mm×0.5mmの解析領域において測定方向に対するスケールτと構造関数S(τ)の関係を求めるとともにτ<10μmでのS(τ)を用いたフラクタル次元を算出した.その結果,転がり接触面のミクロ形状変化を評価するための1パラメータとして構造関数S(τ)の有用性を確認した.また,接触面のなじみ性に応じたフラクタル次元の変化が認められた.転がり接触面の摩擦・摩耗や転がり疲れの発生は,相対する二面の粗さと油膜厚さの大小関係を表すD値やAに依存するが,初期粗さばかりでなく,硬さや粗さ組合せ,作動条件によっても異なる接触面のなじみ状態も極めて重要な因子である.従来,接触面の表面粗さはJISなどに規定される最大高さRy,算術平均粗さRaや表面凹凸の分布密度から求められる負荷曲線など二次元の断面曲線に基づく粗さパラメータによって表示するのが一般的であったが,より適切に表面粗さを記述するためには,例えばMajumdarの言う表面粗さの"ランダム性"や"粗さ構造のマルチスケール性"を表現する上では不十分である.フラクタル幾何学は種々のスケールでのミクロな突起形状を統一して取扱うことができる方法であり,砥粒加工によって仕上げられた面の表面粗さはフラクタル的な性質を持つことが明らかにされている.本研究では,円筒研削加工により仕上げられた2円筒を最大高さRy=1.0/0.2μm,5.0/5.0μmおよび5.0/0.2μmの組合せで転がり-滑り接触させ,同一箇所を繰返し精度よく測定できるよう工夫された三次元粗さ測定機を用いて,摩擦・摩耗や塑性変形によるミクロな粗さ突起の形状変化を計測した.そして,0.5mm×0.5mmの解析領域において測定方向に対するスケールτと構造関数S(τ)の関係を求めるとともにτ<10μmでのS(τ)を用いたフラクタル次元を算出した.その結果,転がり接触面のミクロ形状変化を評価するための1パラメータとして構造関数S(τ)の有用性を確認した.また,接触面のなじみ性に応じたフラクタル次元の変化が認められた.
環境会計情報に基づく株式ポートフォリオの収益性に関する分析

本研究では、投資家が企業の環境コスト情報を利用して、どのような投資意思決定をおこない、その結果が資本市場における株式リターンにどうあらわれるのかについて、分析を試みた。その結果、企業による環境コストの負担が投資家の評価に影響することが明らかとされ、企業が環境保全活動に従事する経済的誘因が存在することが示された。当該年度には、環境情報の理論および制度的側面に関する研窒を行った。環境情報といえども環境とともに社会的側面を強調するものであるとすれば、ときにはヨーロッパと異なる意識を持つ日本にとって、それを作成する側にも、また利用する側にも負担になりうる。そのような、環境情報の社会的・制度的側面の因果関係を確認することが実証分析に入る前の基礎的研究として必要であると考えた。当該年度には、環境情報の社会的・制度的側面の因果関係を中心に研究を行ったが、理論検証は慎重かつ網羅的に行う必要があるため、整理にはさらなる時間を要する。これらの理論検証の成果は現在まとめており、2年度以降順次発表して行く。当該年度に、理論検証とともに掲げたもうひとつの課題は、実証分析に必要なデータベースを作成することであったが、この期間に企業の環境会計情報や財務情報などの長期間のデータベースを構築することができた。もちろん、今後毎年のデータを更新する必要はあるが、長期間のデータベースの構築は今後の分析を円滑に進めるために大変重要な意味をもつ。なかでも、企業の環境会計情報は企業の環境報告書からすべて手作業で取り出して作ったものであり、簡単に手に入れることのできない貴重なものである。すでに、その一部のデータを用いて、定着しつつある企業の環境会計情報から、企業の環境問題への動きを直接読み取ることを意識した研究論文(環境会計と企業行動)を「経済論叢(香川大学)」に掲載しており、その他の成果は2年度以降順次発表していく。本研究は、環境会計を含む企業の社会的責任に関する全体的な理論検証とともに、今まで困難とされた環境会計情報の企業内および企業間比較を模索する第一段階と、株式ポートフォリオを組み、収益性の分析を行う第二段階に分けて展開されている。今年度はこのなかでも、特に後者に焦点をあてている。研究全般を支える環境会計情報を含む企業の社会的責任(CSR)に関する検証を進める一方で、もっとも独創的な研究である環境会計情報に基づく株式市場の動きに関する本格的な実証分析に重点をおいたのである。なかでも、投資家が企業の環境コスト情報を利用して、どのような投資意思決定をおこない、その結果が資本市場における株式リターンにどうあらわれるのかに関する分析は、ほかでは見られない特徴的なものである。ここでは、投資家が環境投資を積極的におこなう企業に投資をする場合は、そうでない企業に投資するのに比べて、より高い株式リターンが得られると予測した。結果、環境コストに基づくポートフォリオには、規模をコントロールしたうえで、長期的な観点から明確な平均以上の株式リターンが得られた。つまり、投資家は企業の環境投資を適切に評価して投資判断を下したことになる。この分析の結果から、常に環境会計の限界とされた環境会計データの信頼性問題、企業内および企業間の比較可能性の問題、投資意思決定有用性の問題を、一定の水準において解決できる手助けとなると期待される。研究の成果は、大学の研究雑誌『経済論叢』および日本社会関連会計学会の学会誌『社会関連会計研究』に投稿し、学術論文として一定の評価を得ている。本年度の研究では、日本企業による環境への投資が、法的・道徳的な社会的責任の域だけでなく、企業の重要な戦略行動であることを、財務的視点から検証するため、企業行動を決めるいくつかの企業属性と関連づけた実証分析を行った。そこでは、とりわけ環境コストであらわされる企業の環境投資行動を戦略的に考える際に、影響を与えると想定される収益性、研究開発費、広告宣伝費、負債の4つの企業属性をとりあげている。もちいられた企業属性が有意に環境コストの大きさと関連している企業は、その属性を考慮して、戦略的に環境コストを投じていると判断する。結果としては、収益性と広告宣伝費及び負債の属性において、環境投資への戦略的行動が明らかになった。つまり、企業の環境投資行動が、収益性はもちろん、広告宣伝費については代替効果を、また負債については資産の担保価値の維持及び将来における環境負債発生の抑制のために、負債のモニタリングを戦略的に考慮した結果であることが証明できた。現在、外部環境の著しい変化に直面する企業が、経済危機と環境保全という2つの課題をどのようにクリアするかについて、企業戦略としての環境行動が重要な鍵となることを、この分析結果から強く読み取ることができる。その一方で、環境会計を取り巻く制度的な変動にも引き続き注目した。そこでは、環境情報の計上可能性の側面でも注目されている「資産除去債務の会計」について検討したうえで、なかでも環境負債と関連して、資産除去債務の開示が企業の環境行動にどのような影響を与えるのかを考える。現在、地球レベルでの環境保全活動が求められており、今後より多くの環境情報が財務諸表上の項目として取り入れられる可能性は高くなるだろう。企業のリスクマネジメントが注目されるなか、環境リスクはリスクの発生可能性や負担額の規模、そして何よりも社会の関心から、より重要な位置に置かれる。
半導体の表面電子準位バンドの電気伝導特性

昨年度制作した極低温用電気伝導測定兼用RHEED試料ホルダーを、超伝導マグネットが装備された超高真空RHEED装置内に取り付け、様々な測定を行い、以下のような成果を得た。(1) Si(111)の表面電気伝導度の温度依存性の測定:Si(111)-7×7清浄表面とSi(111)-√<3>×√<3>-Ag、√<21>×√<21>-Ag表面の温度依存性を40K300Kの範囲で測定することに成功した。その結果、100K300Kの範囲では、√<21>×√<21>>√<3>×√<3>>7×7の順に伝導度が高いこと、また、√<21>×√<21>と√<3>×√<3>表面の伝導度は、温度下降とともに上昇するよという金属的な性質を示すこと、100K以下では、7×7表面が最も高い伝導度を示すことが分かった。これらの現象のメカニズムについて検討した。(2)磁気抵抗効果の測定:Si(111)-7×7清浄表面とその上に蒸着したBi薄膜の磁気抵抗を6Tまでの磁場を印加しながら測定し、数%の電気抵抗の変化を検出することに成功した。そのメカニズムについて検討した。(3) Si(111)-表面上に0.33原子層程度の錫原子を吸着させて√<3>×√<3>表面超構造を作り、それを100K程度に冷却すると、3×3超構造に相転移することを見い出した。これは、錫吸着Ge(111)表面での相転移と同じであり、電荷密度波転移であると推論した。本研究の目的である、表面電子バンドの電子輸送特性を極低温・強磁場中で調べるため、今年度は以下の研究を行った。(1)約10Kまで試料を冷却できる超高真空RHEED試料ホルダーを設計・製作して、現有する超高真空RHEED装置に取り付けて動作を確認した。(2)上記装置を用いて、低温でのRHEED観察を行ない、Si(111)-4×1-In表面超構造が、約130K以下で4×2構造に相転移することを見いだした。その相転移過程でのRHEEDスポット強度の温度依存性を測定して、連続転移であることを明らかにした。また、他の装置による表面電子状態やSTM観察による結果を総合して、この相転移がパイエルス転移であることを明らかにした。(3)上記装置を用いて、Si(111)一√3×√3-Ag表面とSi(111)-7×7清浄表面の電気伝導度の温度依存性を測定した。300K40Kの温度範囲で√3×√3-Ag表面の方が高い表面伝導度を示すことがわかった。これらの二つの表面の伝導度の差の温度依存性の測定結果から、表面電子バンドの電子輸送特性を解析しているが、詳細はまだ不明である。昨年度製作した極低温用電気伝導測定兼用RHEED試料ホルダーを、超伝導マグネットが装備された超高真空RHEED装置内に取り付け、様々な測定を行い、以下のような成果を得た。(1)Si(111)の表面電気伝導度の温度依存性の測定:Si(111)-7×7清浄表面とSi(111)-√<3>×√<3>-Ag、√<21>×√<21>-Ag表面の温度依存性を40K300Kの範囲で測定することに成功した。

その結果、100K300Kの範囲では、√<21>×√<21>>√<3>×√<3>>7×7の順に伝導度が高いこと、また、√<21>×√<21>と√<3>×√<3>表面の伝導度は、温度下降とともに上昇するよという金属的な性質を示すこと、100K以下では、7×7表面が最も高い伝導度を示すことが分かった。これらの現象のメカニズムについて検討した。(2)磁気抵抗効果の測定:Si(111)-7×7清浄表面とその上に蒸着したBi薄膜の磁気抵抗を6Tまでの磁場を印加しながら測定し、数%の電気抵抗の変化を検出することに成功した。そのメカニズムについて検討した。(3)Si(111)-表面上に0.33原子層程度の錫原子を吸着させて√<3>×√<3>表面超構造を作り、それを100K程度に冷却すると、3×3超構造に相転移することを見い出した。これは、錫吸着Ge(111)表面での相転移と同じであり、電荷密度波転移であると推論した。
強磁場下で新たに発現する高エネルギー密度プラズマの流体不安定性の解明

申請者は,高出力レーザーで生成されるキロ・テスラ級の強磁場を用い,強磁場下での高エネルギー密度プラズマの流体不安定性(以後,磁気流体不安定性)というプラズマ分野に挑んでいる.申請者が研究している磁気流体不安定性はプラズマ科学,天文学での報告が多く,例えば天文学分野では,磁気流体不安定性の一種であるmagnetic Rayleigh-Taylor instability(以後,磁気レイリー・テイラー不安定性)が太陽の黒点同士をつなぐ磁束のフィラメント構造を形成する要因であるとして注目されている.初期にレイリー・テイラー不安定性が成長する方向と平行な方向に磁場を印可すると,レーザー照射によって吹き出したプラズマの運動に伴って磁場強度の粗密が生じる.擾乱の谷の部分で磁場が圧縮されることで,谷の部分に流れる熱流が増加する.結果として,谷の部分を押し込む圧力が増大する.磁場の疎密によってできる磁場中での非等方な熱伝導が擾乱の谷と山に圧力の分布を作ることで,レイリー・テイラー不安定性の成長が促進される現象をシミュレーションによって明らかにした.この現象を実験で再現するために,初期に波長30ミクロン,60ミクロン,100ミクロンの擾乱を印可したターゲットをレーザー照射によって加速させ,X線バックライト法によって擾乱の時間発展を取得し,磁場の有無による擾乱の成長の差を計測した.同時刻における擾乱の大きさを比較すると,波長30ミクロン,60ミクロン,100ミクロンのどの場合においても,外部磁場による磁気レイリーテイラー不安定性の成長の促進を観測することができた.この結果は2次元の輻射流体シミュレーションの結果によく一致した.この成果は現在,論文化を進めている.申請者は,大阪大学レーザー科学研究所にて,磁場中における高エネルギー密度プラズマの流体不安定性に関する実験を行い,磁場中での非等方な熱伝導がレイリー・テイラー不安定の成長を促進すること,及び磁気張力がリヒトマイヤーメシュコフ不安定性の成長を抑制することを実験的に検証した.これらの成果は,流体不安定性の制御が必要なレーザー核融合分野や天文分野に広く資する成果である.申請者は,実験で得られた成果とシミュレーションの結果をまとめ,国際学会(2nd Asia-Pacific Conference on Plasma Physics),国内学会(第35回プラズマ核融合学会年会)で発表を行った.プラズマ科学分野に広く資する成果であると認められ,これらの発表に対してポスター賞と若手発表賞を授与された.去年度得られた成果を早急に論文化することを第一の目標とする.また去年度得られた実験結果を説明する理論モデルを構築し,強磁場下での高エネルギー密度プラズマの振る舞いに関する理解をより深化させる.年度の後半にはリヒトマイヤーメシュコフ不安定性の成長の磁場による抑制実験が再度予定されている.去年度は計測器の分解能が十分でなかったために,各時刻での詳細な擾乱の成長を取得することができなかった.より高い分解能計測を目指して,現在大阪大学ナノファブリケーションセンターと共同で新しい計測器を製作している.製作を年度の後半に予定されている実験に間に合わせて,リヒトマイヤーメシュコフ不安定性の成長の磁場による抑制をより詳細に観測したい.申請者は,高出力レーザーで生成されるキロ・テスラ級の強磁場を用い,強磁場下での高エネルギー密度プラズマの流体不安定性(以後,磁気流体不安定性)というプラズマ分野に挑んでいる.申請者が研究している磁気流体不安定性はプラズマ科学,天文学での報告が多く,例えば天文学分野では,磁気流体不安定性の一種であるmagnetic Rayleigh-Taylor instability(以後,磁気レイリー・テイラー不安定性)が太陽の黒点同士をつなぐ磁束のフィラメント構造を形成する要因であるとして注目されている.初期にレイリー・テイラー不安定性が成長する方向と平行な方向に磁場を印可すると,レーザー照射によって吹き出したプラズマの運動に伴って磁場強度の粗密が生じる.擾乱の谷の部分で磁場が圧縮されることで,谷の部分に流れる熱流が増加する.結果として,谷の部分を押し込む圧力が増大する.磁場の疎密によってできる磁場中での非等方な熱伝導が擾乱の谷と山に圧力の分布を作ることで,レイリー・テイラー不安定性の成長が促進される現象をシミュレーションによって明らかにした.この現象を実験で再現するために,初期に波長30ミクロン,60ミクロン,100ミクロンの擾乱を印可したターゲットをレーザー照射によって加速させ,X線バックライト法によって擾乱の時間発展を取得し,磁場の有無による擾乱の成長の差を計測した.同時刻における擾乱の大きさを比較すると,波長30ミクロン,60ミクロン,100ミクロンのどの場合においても,外部磁場による磁気レイリーテイラー不安定性の成長の促進を観測することができた.この結果は2次元の輻射流体シミュレーションの結果によく一致した.この成果は現在,論文化を進めている.申請者は,大阪大学レーザー科学研究所にて,磁場中における高エネルギー密度プラズマの流体不安定性に関する実験を行い,磁場中での非等方な熱伝導がレイリー・テイラー不安定の成長を促進すること,及び磁気張力がリヒトマイヤーメシュコフ不安定性の成長を抑制することを実験的に検証した.これらの成果は,流体不安定性の制御が必要なレーザー核融合分野や天文分野に広く資する成果である.申請者は,実験で得られた成果とシミュレーションの結果をまとめ,国際学会(2nd Asia-Pacific Conference on Plasma Physics),国内学会(第35回プラズマ核融合学会年会)で発表を行った.

プラズマ科学分野に広く資する成果であると認められ,これらの発表に対してポスター賞と若手発表賞を授与された.去年度得られた成果を早急に論文化することを第一の目標とする.また去年度得られた実験結果を説明する理論モデルを構築し,強磁場下での高エネルギー密度プラズマの振る舞いに関する理解をより深化させる.年度の後半にはリヒトマイヤーメシュコフ不安定性の成長の磁場による抑制実験が再度予定されている.去年度は計測器の分解能が十分でなかったために,各時刻での詳細な擾乱の成長を取得することができなかった.より高い分解能計測を目指して,現在大阪大学ナノファブリケーションセンターと共同で新しい計測器を製作している.製作を年度の後半に予定されている実験に間に合わせて,リヒトマイヤーメシュコフ不安定性の成長の磁場による抑制をより詳細に観測したい.
高性能グラフィックスをフルに活用する迅速な蛋白質構造解析システム

1.CPU一体型3次元グラフィックス・ワ-クステ-ションであるパ-ソナルIRISを導入後、その基本性能のチェックを行った結果、本研究の目的の実現に十分な性能を備えていることが判明した。分子模型の電子密度図への適合プログラムとしてはTOMを採用し、パ-ソナルIRISへの移植作業は完了した。2.大型計算機上で、蛋白質結晶の構造の最小2乗法精密化プログラム(KonnertーHendricksonのプログラムを改良したもの)の実行速度をできるだけ速める徹底的な最適化を行い、それをパ-ソナルIRISに移し、その移植を完了し、上のTOMと有機的に結びつけて使用できるシステムを構築した。3.リボヌクレア-ゼMs*3'ーGMP複合体結晶の分子置換法による解析に関しては、西独自由ベルリン大学のハイネマン博士より供与されたリボヌクレア-ゼT_1の座標に基づいた回転関数の計算結果から蛋白分子の格子軸に対する方向が決定でき、さらに並進関数の1種であるプログラムBRUTEを使って、蛋白分子の重心の確からしい位置を決定する事ができた。この粗いスタ-ティング・モデルに対して、これまで構築してきた(TOM+精密化)システムを用いて精密化を行った。システムは、まさしく効率的に働き、大型計算機をベ-スとしたやり方の少なくとも5倍は能率よく精密化を行うことができるようになった。それを示すものとして、我々はシステム構築後たった1年で(1)RNaseMs*3'ーGMP複合体(2)サブチリシン-SSI複合体(3)RNase Ms*2'ーGMP複合体(4)RNase Ms*GfpC複成体(5)トリプシンーSSI複合体(6)インタ-フェロンβ(7)RNase Rhの7種もの多数の結晶に対する精密化に成功したのである。今後使用経験をより増すことによって、システムをより使いやすいものに作り上げていく方針である。1.CPU一体型3次元グラフックス装置パ-ソナルIRISを導入後、その基本性能のチェックを行った結果、本研究の目的の実現に十分な性能を備えていることが判明した。平成2年度の交付申請書に述べたように、分子模型の電子密度図への適合プログラムとしてはTOMを採用することにし、現在パ-ソナルIRIS上での移植作業を行っている。2.大型計算機上で、蛋白質結晶の構造の最小2乗法精密化プログラム(Konnert-Hendricksonのプログラムを改良したもの)の実行速度をできるだけ速める徹底的な最適化を行ったのち、それをパ-ソナルIRISに移し、現在その移植を行っている。3.リボヌクレア-ゼMsの分子置換法による解析に関しては西独自由べルリン大学のハイネマン博士より供与されたリボヌクレア-ゼT1の座標に基づいた回転関数の計算結果から蛋白分子の格子軸に対する方向が決定でき、さらに並進関数の1種であるプログラムBRUTEを使って、蛋白分子の重心の確からしい位置を決定する事ができた。解析の確からしさを表す指標であるR因子は約40%となっており、本研究によって構築されるシステムで精密化を行うのに十分なスタ-ティング・モデルとなっている。我々のもとでは、この他インタ-フェロンβ、サブチリシンーSSI複合体結晶など、かなりの数の結晶解析が精密化をまさに必要とする段階にきており、これらに対して本システムを適用していき、様々な教訓を得て、より有効で、より使いやすいシステムを作り上げていく方針である。1.分子模型の電子密度図への適合プログラムとしてはTOMを採用し、パ-ソナルIRISへの移植作業は完了した。

2.大型計算機上で、蛋白質結晶の構造の最小2乗法精密化プログラム(KonnertーHendricksonのプログラムを改良したもの)の実行速度をできるだけ速める徹底的な最適化を行い、それをパ-ソナルIRISに移し、その移植を完了し、上のTOMと有機的に結びつけて使用できるシステムを構築した。3.リボヌクレア-ゼMs*3'ーGMP複合体結晶の分子置換法による解析に関しては、前年度に決定することができたタンパク質分子の格子軸に対するオリエンテ-ションおよび位置から導かれたあらいスタ-ティング・モデルから出発して、これまで構築してきた(TOM+精密化)システムを用いて精密化を行った。作り上げたシステムは、まさしく効率的に働き、大型計算機をベ-スとした従来のやり方の少なくとも5倍は能率よく精密化を行うことができるようになった。それを示すものとして、我々はシステム構築後たった1年で(1)RNaseMs*3'ーGMP複合体(2)サブチリシンーSSI複合体(3)RNase Ms*2'ーGMP複合体(4)RNase Ms*GfpC複合体(5)トリプシンーSSI複合体(6)インタ-フェロンβ(7)RNase Rhの7種もの多数の結晶に対する精密化に成功したのである。従来は、精密化に半年数年かかっていたのが普通であり、大幅に短縮され訳である。今後、使用経験をより増すことによって、システムをより使いやすいものに作り上げていく方針である。
長鎖アルキル基で四級化したDABCO塩の相転移を利用した温度センサ, メモリー素子

長鎖アルキル四級化した次の3種類の四級化臭素塩の相転移を, DSC,臭素イオン伝導度測定,赤外ラマンスペクトルで調べた.1.炭素数が1つちがいの2つのアルキル基でDABCOを四級化した系;2.DABCOの1個の窒素のみを四級化した系;3.1-アザビシクロ〔2.2.2〕オクタン(ABCO)を四級化した系. 1.ではアルキル基で鎖長が短かい場合,試料をいったん転移温度以上に加熱してから冷却すると,構造的な乱れが凍結した準安定状態に移行することを見い出した.また,転移に伴ない臭素イオン伝導度は15005800倍ジャンプした.アルキル鎖長が長くなるにつれて相転移挙動は,すでに研究した対称型四級塩に類似してくる. 2.では2つの転移点が見い出された.ラマンスペクトルの測定から,低温側の転移点では固体内での分子の充填が変り,高温の転移ではアルキル鎖の激しい運動が起ることがわかった.後者の転移点で210倍のイオン伝導度ジャンプが見られた. 3.では3つの転移点が観測された.転移挙動は2.と類似し,最も高温の転移点で24倍のイオン伝導度ジャンプが起った.次に最近アニオン部をテトラフェニルボレートに変えた対称型塩についても相転移挙動を調べた.この塩はすべて対応する臭素塩よりも高温で転移する.熱力学的緒量の検討から,臭素塩よりも結晶は"かたい"ことがわかった.BF_4^-によるとみられるイオン伝導度ジャンプも観測された.従来の研究を総合すると,転移に伴なうイオン伝導度ジャンプは次のように説明される.高温相ではDABCO環は固体内でほぼ規則正しい配置をしているものの,アルキル鎖部分がコンフォメーション変化を伴なった激しい運動をするため,臭素イオンが動きうる空隙が急増し,イオンが動きやすくなるため,伝導度ジャンプが見られる.それに対して低温相では固体内の分子の充填が密なためイオンは動きにくい.長鎖アルキル四級化した次の3種類の四級化臭素塩の相転移を, DSC,臭素イオン伝導度測定,赤外ラマンスペクトルで調べた.1.炭素数が1つちがいの2つのアルキル基でDABCOを四級化した系;2.DABCOの1個の窒素のみを四級化した系;3.1-アザビシクロ〔2.2.2〕オクタン(ABCO)を四級化した系. 1.ではアルキル基で鎖長が短かい場合,試料をいったん転移温度以上に加熱してから冷却すると,構造的な乱れが凍結した準安定状態に移行することを見い出した.また,転移に伴ない臭素イオン伝導度は15005800倍ジャンプした.アルキル鎖長が長くなるにつれて相転移挙動は,すでに研究した対称型四級塩に類似してくる. 2.では2つの転移点が見い出された.ラマンスペクトルの測定から,低温側の転移点では固体内での分子の充填が変り,高温の転移ではアルキル鎖の激しい運動が起ることがわかった.後者の転移点で210倍のイオン伝導度ジャンプが見られた. 3.では3つの転移点が観測された.転移挙動は2.と類似し,最も高温の転移点で24倍のイオン伝導度ジャンプが起った.次に最近アニオン部をテトラフェニルボレートに変えた対称型塩についても相転移挙動を調べた.この塩はすべて対応する臭素塩よりも高温で転移する.熱力学的緒量の検討から,臭素塩よりも結晶は"かたい"ことがわかった.BF_4^-によるとみられるイオン伝導度ジャンプも観測された.従来の研究を総合すると,転移に伴なうイオン伝導度ジャンプは次のように説明される.高温相ではDABCO環は固体内でほぼ規則正しい配置をしているものの,アルキル鎖部分がコンフォメーション変化を伴なった激しい運動をするため,臭素イオンが動きうる空隙が急増し,イオンが動きやすくなるため,伝導度ジャンプが見られる.それに対して低温相では固体内の分子の充填が密なためイオンは動きにくい.
ジーントラップ法を用いた蛋白合成制御とその異常による発がん機構の解明

ジフテリア毒素感受性に関与する遺伝子群を明らかとすることで、翻訳伸長因子EF-2(elongation factor 2)のジフタマイド形成と蛋白合成制御機構の生理学的役割、ならびにその異常によるヒト疾患の発症機構を解明することを目的として研究を進めた。OVCA1は、卵巣がんおよび乳がんにおいて高頻度でLOH(loss of heterozygosity)が見られる17p13.3領域から、ポジショナルクローニング法で単離同定されたがん抑制遺伝子である。これまでに、OVCA1の発現は腫瘍細胞で減少していること、またその過剰発現はG0-G1期の細胞の増加と細胞成長の抑制をきたし、さらに、OVCA1の強制発現は卵巣がん細胞の成長を抑制することが示されてきた。更に、OVCA1遺伝子ノックアウトマウスの解析から、OVCA1は細胞の増殖、マウス胎児の発育そして発がんの制御に関与していることが明らかとされた。以上のごとくOVCA1の生物学的ならびに細胞生物学的機能は示されたものの、その生化学的な役割は長い間不明であった。今回我々は、ジーントラップ挿入変異細胞ライブラリーの中からジフテリア毒素ならびに緑膿菌外毒素Aに耐性を示す変異細胞の単離に成功した。そして、この変異細胞ではジーントラップ法によってOVCA1遺伝子が破壊されていること、OVCA1の野生型遺伝子の導入発現によって変異細胞の毒素感受性は完全に回復すること、更に、がん抑制遺伝子OVCA1は翻訳伸長因子EF-2のジフタマイド生合成経路の構成成分であることを明確に示し得た。このことから、蛋白合成制御の異常が発がんの重要な分子機構の一つである可能性を示した。また、ジーントラップ挿入変異細胞ライブラリーを用いた機能遺伝学的アプローチによる特定の機能に関与する遺伝子群の解明法を確立した。蛋白伸長因子eEF2のジフタマイド形成に重要な遺伝子群を単離同定し、細胞ストレスとジフタマイド形成ならびに蛋白合成制御機構とその異常によるヒト疾患(特に癌、腫瘍)発症機構を解明することを目的として研究を進めた。まず、約100万の独立したジーントラップ挿入変異細胞からなる挿入変異CHO細胞ライブラリーから、ジフテリア毒素耐性変異細胞株72クローンを単離した。また、その中の高濃度のジフテリア毒素(2μg/ml)でセレクションを行い得られた24クローンはすべて緑膿菌外毒素Aに対しても耐性であることを確認した。緑膿菌外毒素Aとジフテリア毒素はいずれも蛋白伸長因子eEF-2のジフタマイド構造をADPリボシル化することで作用する。このことからこれらのジフテリア毒素耐性細胞の中には、ジーントラップ法でジスタマイド形成に必要な遺伝子が破壊され耐性となったものが多数含まれていると予想された。これまでの相補性解析の結果から、ジフタマイド形成に関与する遺伝子は複数個あると考えられている。上記の高濃度のジフテリア毒素に耐性を示した24クローンにおいて、ジーントラップ法でトラップされた(同時に破壊された)遺伝子を5'-RACE法で増幅した後、塩基配列を解析することで同定を行った。そして、DTR-044と命名したクローンでは、ヒト卵巣癌の癌抑制遺伝子の一つとホモロジーのある遺伝子断片がトラップされており、これに対するマウス、ヒトの遺伝子ホモローグを変異細胞に発現させることで、変異細胞のジフテリア毒素感受性が回復することを確認した。今後、ジフテリア毒素耐性変異株と遺伝子導入による復帰株の細胞増殖能、腫瘍形成能等を比較検討することで、単離同定した遺伝子機能とその疾患(癌、腫瘍)との関連性の解明を試みる。
生体分子の金属活性中心の電子状態と機能および反応制御に関する理論的研究

本年度は、研究計画に基づいて昨年度のリパーゼに対する分子軌道法、分子動力学法から得られた理論計算の精度に関する知見を基にして、シトクロムc酸化酵素の複核金属活性中心の電子状態変化とプロトン輸送発現との関係の理論的な解明に着手した。シトクロムc酸化酵素は、呼吸における電子伝達系でプロトン輸送を行う。しかしプロトン輸送経路および機構は未だ明らかにされていない。近年、月原らは高分解能のX線結晶構造解析から新しいプロトン輸送経路を示唆した。その経路にはペプチド結合を介したプロトン移動が関わり、プロトン輸送の方向を決めていると提唱している。本研究では密度汎関数法によってこの経路の可能性を検証した。プロトン移動が関わるペプチド結合(Tyr440-Ser441)、プロトンの供与体(H_3O^+)、受容体(Asp51)からなるモデルに対して密度汎関数法(B3LYP/6-31+G(d))を適用した。得られたプロトン移動の経路は、ペプチド結合を介したプロトンのカルボン酸への移動とケト-エノール互変からなる。理論計算から、提唱されている輸送経路でのペプチド結合を介したプロトン移動はケト-エノール互変が律速段階であることがわかった。またその反応機構は直接エノールにあるプロトンがアミド窒素に移るのではなく、水分子と隣接するペプチドのアミド基とでプロトンの受け渡しを行う、プロトンワイヤモデルで説明できることを明らかにした。これらの結果に関しては、日本化学会第86回春期年会などの国内・国際会議において発表を行っている。本年度は研究計画に基づいて、エステル加水分解反応を触媒する酵素であるリパーゼやエステラーゼのアシル化反応における活性中心の制御機構について検討を行った。酵素は生体内の化学反応において遷移状態を安定化する活性部位を提供している。そのためX線結晶構造解析は酵素反応機構の解明に大きく寄与している。カルボン酸エステルの加水分解を触媒する酵素であるリパーゼやエステラーゼは、種によってアミノ酸配列が大きく異なるにも関わらず、X線結晶構造解析の結果から非常に似た活性部位を形成することがわかっている。リパーゼとホスホン酸エステルの酵素-阻害剤複合体の結晶構造からホスホン酸エステルはある特定のコンフォメーションをとる。ホスホン酸エステルのコンフォメーション特異性と酵素により触媒されるエステル加水分解の反応機構との関係を明らかにするため、分子動力学法を用いてリパーゼ・エステラーゼのカルボン酸エステルの加水分解反応(アシル化)における四面体中間体のコンフォメーション特異性を調べ、密度汎関数法によって得られた酢酸メチルのエステル交換反応におけるコンフォメーション特異性、ホスホン酸エステル阻害剤のコンフォメーションと比較した。分子動力学法により得られたリパーゼやエステラーゼに結合した四面体中間体のコンフォメーション特異性はX線結晶構造で見られるホスホン酸エステル阻害剤のコンフォメーション特異性と異なり、酢酸メチルのエステル交換反応での中間体のコンフォメーション特異性に類似していた。
カナダにおける一般的租税回避否認規定の生成と展開

本研究は、わが国が租税回避に対し今後とるべきアプローチを模索するために、1988年に一般的租税回避否認規定(General Anti-Avoidance Rule, GAAR)を導入し、多数の事案に適用してきた実績を有するカナダ法に焦点を当て、カナダがいかなる経緯・議論でGAARを採用し、どのような運用をしてきたかを明らかにすることを通じて示唆を得るものである。本年度は、研究計画に従い、(3)統計資料や適用裁判例をもとに、カナダにおいてGAARがどのように運用されているかについて分析すること、及び(4)日本法が得られる示唆に焦点を当てて研究を実施した。(3)については、カナダでは、Canada Trustco事件カナダ最高裁判決が示した判断基準により、GAARの適用可否の判断においては、納税者が依拠した条項の目標、精神又は目的を明らかにし、納税者の行為がそれらに合致すると合理的に言えるか否かに着目して判断がなされているが、条項の目標、精神又は目的を明らかにする際に裁判官が何を参照し、いかなる基準で決定しているのかは依然として不明瞭のままであり、課税当局側の立証が容易ではない状況となっていることを示した。また、(4)については、カナダ法の現状をベースに、わが国が、納税者の行為が税法条項の目的に合致しているかどうかを基準に租税回避であるかどうかを判断する手法を採用し、同時に、条項の趣旨・目的を法律に明記することで恣意的な趣旨・目的の解釈を防止することで、租税回避の防止と恣意的な課税の抑制を両立させるアプローチを提案した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は、研究計画に従い、(1)GAAR導入以前のカナダ法において租税回避がどのように対処されてきたか、及び(2)いかなる経緯・議論を経てGAARが導入されるに至ったかを明らかにすることに焦点を当てて研究を行った。(1)については、当時の判決及び論文を分析することで、GAAR導入以前のカナダの連邦議会や裁判所は、イギリスのWestminster原則の強い拘束の下、租税回避に対して謙抑的な対処をとっていたことを明らかにした。また、(2)については、GAAR立法当時の議会資料を中心に分析することで、1984年のStubart事件カナダ最高裁判決を契機に、従来の謙抑的な租税回避への対処の見直しが図られたものの、当時の政治状況によりその実行が困難となり、租税回避の横行を招いたため、新たな対策手法としてGAARが導入されるに至ったことを示した。さらに、当初の研究計画では平成30年度に実施予定の(3)統計資料や適用裁判例をもとに、カナダにおいてGAARがどのように運用されているかについて分析することについても、統計資料及び適用裁判例の収集と予備的な検討を行った。本年度の研究計画に従い、(1)GAAR導入以前のカナダ法において租税回避がどのように対処されてきたか、及び(2)いかなる経緯・議論を経てGAARが導入されるに至ったかを明らかにすることに焦点を当てて研究を行った結果、従来の先行研究では十分に触れられてこなかった点を明らかにすることができた。また、研究の進展に伴い、当初の研究計画では平成30年度に実施予定の(3)統計資料や適用裁判例をもとに、カナダにおいてGAARがどのように運用されているかについて分析することについても予備的な検討に着手することができた。そして、これらの研究成果については、研究論文として公表し、日本税法学会第107回大会で報告(口頭発表、大阪大学会館、2017年6月10日)するなど、対外的に発信する機会も得られた。以上から、本研究は、当初の研究計画通りに進行しており、「おおむね順調に進展している。」と考える。

また、(4)については、カナダ法の現状をベースに、わが国が、納税者の行為が税法条項の目的に合致しているかどうかを基準に租税回避であるかどうかを判断する手法を採用し、同時に、条項の趣旨・目的を法律に明記することで恣意的な趣旨・目的の解釈を防止することで、租税回避の防止と恣意的な課税の抑制を両立させるアプローチを提案した。今後の研究では、前倒しで着手した(3)カナダにおいてGAARがどのように運用されているかについての分析を、収集した統計資料や適用裁判例をもとに本格的に実行する。そして、(1)、(2)、(3)で得られた分析結果をもとに明らかにしたカナダ法のGAARの実像から、(4)日本法が得られる示唆を示すものとする。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
GM1結合型アミロイドβ蛋白の構造解析

アルツハイマー病(AD)発症の第一段階は可溶性アミロイドβ蛋白(Aβ)の毒性型(オリゴマーと推定される)への変換と神経細胞への沈着であり,この過程の分子機構の解明は,ADの予防・治療法の開発にとってきわめて重要である.申請者はリポソームおよび細胞を用いた研究から,膜の脂質ラフトにおいてコレステロール依存的に形成されるGM1ガングリオシドのクラスターを認識してAβが膜に結合し,凝集核となるGM1結合型Aβ(GM1-Aβ)が形成されるとの仮説を立てている.本研究では,1)GM1-Aβを核として形成されるアミロイド線維の構造解析および2)線維形成阻害剤の探索を行った.フーリエ変換赤外分光法によって,GM1によって形成された線維は、水中で形成された線維に比べβ-シートの水素結合が強いことが明らかとなった.また,重水素交換NMRの実験から,GM1によって形成された線維では,V18,F19,A21,G25-D27,V36-G38のアミドプロトンの交換が水中で形成された線維に比べ50倍以上遅くなっていることが分かった.次に水中での線維形成阻害が報告されている代表的な8種類の化合物について,Aβ(1-40)の水中およびGM1を含むラフトリポソーム中での線維形成阻害効果をチオフラビンT法で調べた.(NDGA),リファンピシン,ケルセチンに強い凝集抑制効果が見られた.これらのうち,NDGAとリファンピシンはラフトリポソームに結合することによって,Aβの膜結合を競合的に抑制することが線維形成阻害の一因であることが明らかとなった.事実,NDGAはNGF分化PC12細胞へのAβ(1-42)の蓄積と細胞毒性を阻害した.また,各化合物の凝集阻害効果の違いから,水中およびラフト中での線維形成は異なる過程であることが示唆され,上記の結果を支持した.アルツハイマー病(AD)発症の第一段階は可溶性アミロイドβ蛋白(Aβ)の毒性型(オリゴマーと推定される)への変換と神経細胞への沈着であり,この過程の分子機構の解明は,ADの予防・治療法の開発にとってきわめて重要である.申請者はリポソームおよび細胞を用いた研究から,膜の脂質ラフトにおいてコレステロール依存的に形成されるGM1ガングリオシドのクラスターを認識してAβが膜に結合し,凝集核となるGM1結合型Aβ(GM1-Aβ)が形成されるとの仮説を立てている.本研究では,1)GM1-Aβを核として形成されるアミロイド線維の構造解析および2)線維形成阻害剤の探索を行った.フーリエ変換赤外分光法によって,GM1によって形成された線維は、水中で形成された線維に比べβ-シートの水素結合が強いことが明らかとなった.また,重水素交換NMRの実験から,GM1によって形成された線維では,V18,F19,A21,G25-D27,V36-G38のアミドプロトンの交換が水中で形成された線維に比べ50倍以上遅くなっていることが分かった.次に水中での線維形成阻害が報告されている代表的な8種類の化合物について,Aβ(1-40)の水中およびGM1を含むラフトリポソーム中での線維形成阻害効果をチオフラビンT法で調べた.(NDGA),リファンピシン,ケルセチンに強い凝集抑制効果が見られた.これらのうち,NDGAとリファンピシンはラフトリポソームに結合することによって,Aβの膜結合を競合的に抑制することが線維形成阻害の一因であることが明らかとなった.事実,NDGAはNGF分化PC12細胞へのAβ(1-42)の蓄積と細胞毒性を阻害した.また,各化合物の凝集阻害効果の違いから,水中およびラフト中での線維形成は異なる過程であることが示唆され,上記の結果を支持した.
流域圏の土砂・栄養塩動態の解明および統合管理技術の開発-亜熱帯流域を対象として-

本研究では石垣島名蔵川を対象とし、安定同位体比分析をはじめとする種々の観測手法によって、流域における土砂・栄養塩の動態を明らかにした。これらの動態に関し、観測結果を基に条件設定を行った数値計算モデルによって再現・予測が行われ、適切な土木的対策および営農的対策により、流域からの土砂流出の74%が抑制可能であることが示された。また名蔵湾での観測の結果、沿岸の水質が富栄養化の状態にあり、サンゴが長期間生育できない状態にあることが明らかとなった。これらの結果に基づき、土砂・栄養塩削減のための合理的目標の設定が可能となった。平成17年度では,農地における土砂・栄養塩流出抑制対策試験,流域における土砂・栄養塩動態の現地観測,そして沿岸域における水質・底質調査を中心に実施し,以下の成果が得られた.農地などの負荷発生源における土砂・栄養塩流出抑制対策手法を体系的に把握するため,石垣島試験農場において,サトウキビの減耕起植え付け栽培による赤土流出抑制対策効果,カバークロップによる対策効果,そしてサトウキビ栽培におけるカボチャの間作による対策効果などの試験を行い,各対策効果を定量化した.その結果,サトウキビの春植え栽培に対する対策方法として,減耕起植え付け対策とカバークロップ対策の組み合わせが有効であり,土砂流出削減率は72%であった.また,サトウキビの夏植え栽培に対する対策方法として,カボチャの間作による対策が有効であり,削減率は95%となった.河川においては,石垣島名蔵川流域において多点同時観測を行い,流域内における土砂・栄養塩動態を把握した.2005年5月2006年2月までの河口からのSS通過量は1093tであった.降雨時のSS通過量は,平水時の通過量の100倍程度であったのに対し,栄養塩(窒素,リン)の通過量は10倍程度であった.石垣島名蔵川沿岸域の名蔵湾にて地形測量,サンゴの生息分布調査を実施した.また,1ヶ月に1度程度の定期調査を実施し,湾内における水質および底質の分布を明らかにした.その結果,土砂の堆積状況に関しては,サンゴの生育に悪影響を及ぼす場所が湾の北部であることが特定できた.また,全窒素濃度は既往の研究でサンゴの生育に影響を及ぼす下限値と言われている0.1mg/Lを上回る濃度が多くの地点において検出された.数値シミュレーションによる検討の結果,名蔵湾のような半閉鎖性の沿岸域では赤土堆積よりもむしろ湾内が富栄養化することによって,サンゴ礁の生息環境が悪化している可能性が高いことがわかった.石垣島の農地における土壌侵食・栄養塩流出の抑制対策試験に関して,数種類の農地対策における侵食量削減率を定量的に評価し,負荷の発生機構を対策を含めた形で統合的に整理することができた.石垣島名蔵川流域における土砂・栄養塩動態の観測および流域対策シミュレーションに関しては,流域内の数地点における水・土砂・栄養塩の多点同時観測や流域内の3地点における水・土砂・栄養塩の長期連続観測を実施し,出水時における土砂・栄養塩動態の特性を明確にするとともに,新たに構築した流域GISや侵食・土砂輸送モデルを用いた数値シミュレーションを行い,勾配修正等の土木的対策や農地における営農的対策を組み合わせた合理的な流域土砂管理技術として確立させた,さらに,本研究費で新たに購入した安定同位体分析装置を用いて,土砂・栄養塩の負荷起源推定を行った結果,河川において輸送される物質と各種土地利用における土壌の物質の関連性を評価することができた.石垣島名蔵湾,石西礁湖における水質・底質の定期定点調査や降雨時における海域の水質調査を実施することによって,人間活動による負荷の沿岸域への影響を評価することができた.さらに,沿岸域における物質動態シミュレーションを実施することによって沿岸域における土砂・栄養塩の動態解析が可能となり,陸域における土砂の発生に始まり,沿岸域への拡散までを扱える解析モデルを整備することができた.石垣島名蔵川流域河口部の干潟における数種類のカニの生息環境について,詳細な現地調査および統計的手法による解析を行い,各種のカニの生息適正環境について考察した.石垣島名蔵湾,石西礁湖におけるサンゴの分布調査やサンゴ着床具を用いた着生・生育実験を実施し,サンゴの着生・生育環境について検討した.陸域における地下水流動に伴う窒素の動態をより詳細に把握するために、流域内主要箇所に観測井戸を設置し、水位測定や採水による栄養塩分析を定期的に行った。一方、これまで実施してきた河川における連続観測を継続し、流域全体の窒素収支を明らかにした。沿岸域における流れ・土砂・栄養塩動態観測およびサンゴの分布状況調査、幼生着床・生育実験に関して、これまで実施してきた水質、底質に関する設置型測器における連続計測、無降雨時定期調査、そして降雨時調査を継続した。

その結果、実験中のサンゴの生育状況と水質項目を比較することによって、健全なサンゴの生息環境のための水質項目がSS濃度と栄養塩濃度であることを明らかにした。一方、サンゴ礁の分布状況調査や海域評価ユニットを用いたサンゴの着床・生育実験を継続し、人間活動の影響を顕著に受けている名蔵湾では、幼生の加入は見込めたが、生残できるサンゴの種は極めて少なく、堆積物に強い種に制限されていることが明らかになった。地下水流動も含めた土砂・栄養塩輸送モデルの構築に関して、代表的な水・物質動態モデルであるSWAT(Soil and Water Assessment Tool)の適用を行うための、気象、地形、土壌、地質等のデータベースの構築を行った。沿岸域の数値シミュレーションを西オーストラリア大学Centre for Water Researchで開発された3次元の流動・生態系モデル(ELCOM-CAEDYM)を用いて行った結果、数値シミュレーションによる結果は現地観測結果とよく一致しており、名蔵湾内の土砂・栄養塩動態は風向が大きく影響することを明らかにした。名蔵川流域を対象として安定同位体に着目した現地観測を行った。その結果、流域末端を通過する栄養塩フラックスの内、少なくとも30%が地下水を通じて供給された成分であることが明らかになった。また、出水時に流出する懸濁物質の内、70%が森林由来であり、30%が畑地由来であるとの結果を得た。名蔵湾と石西礁湖でサンゴ着床具とマリンブロックを用いたサンゴ再生産力評価実験を継続した。その結果、名蔵湾では繁茂する海藻類との競合で1才まで生残するのは難しいことが明らかになった。つまり名蔵湾のサンゴの生育を阻害している原因は富栄養化であった。また、名蔵湾内の海草中の炭素・窒素安定同位体比の計測を行った。その結果、岸では陸域からの栄養塩負荷の影響を受けて高い値を取り、岸からの距離が遠くなるにつれて低くなることが明らかになった。このことから、地下浸透流を通した湾内への栄養塩の負荷についても検討する必要があることが示唆された。水・土砂・栄養塩動態モデルであるSWATを適用した結果、観測値に対する適合性は概ね良好であることがわかった。さらに、減肥対策の数値シミュレーションを実施した結果、溶存性窒素の大部分は深い帯水層へ浸透しており、流域末端における河川水への影響は小さいことがわかった。このことから、減肥対策は地下水汚染の抑制や海域での湧き出しの抑制に寄与すると考えられる。西表島後良川流域において水・土砂・栄養塩動体に関する現地観測を実施した。その結果、森林流域である後良川流域は降雨に伴う土砂流出量が比較的多い場合であっても、栄養塩流出量は農地・牧畜地を含む名蔵川流域よりはるかに少ないことがわかった。さらに、同様の問題を抱えているパラオ共和国Ngerikiil川流域およびAirai湾における水・土砂.栄養塩動体に関する現地調査を実施した。その結果、流域内での開発工事に伴う過剰な土砂流出が、沿岸域のサンゴに負の影響を及ぼしていることがわかった。・名蔵川流域における土砂,水,栄養塩動態を対象とした研究1)時間分解能の高い流域モデルであるWEPモデルを対象流域に適用した.数時間単位で降雨に反応する中間流出の考慮が可能となり,降雨イベントに伴う流量変化および栄養塩動態の再現性が向上した.
新規アミノ酸栄養学の構築とその応用に関する研究

L-トリプトファンの代謝産物であるキヌレン酸にストレス軽減効果が認められ、その効果はα7nACh受容体とNMDA受容体を介することが明らかになった。L-アスパラギン酸はNMDA受容体を、D-アスパラギン酸はNMDA受容体と他の受容体を介してストレス軽減に機能することが判明した。不安様行動に対し、L-セリンの単回ならびに長期投与が異なる反応を示すことを認めた。多動性を示す動物の脳では、L-チロシンがD-チロシンに変換されやすく、L-セリンが減少していることが判明し、アミノ酸栄養による改善の可能性が示唆された。ストレスは家畜における生産性の低下につながるが、ニワトリヒナにおける単離ストレス誘導性の活動量の亢進はアミノ酸の一部により軽減される。しかし、作用機序に関しては不明な点が多かった。そこで、まず、L-トリプトファンの代謝に着目し、中でも単離ストレスによる行動変化に及ぼすキヌレン酸の影響を明らかにすることを目的とした。群飼状態の卵用種雄ヒナ(5日齢)の側脳室にトリプトファンとその代謝産物であるキヌレニン、キヌレン酸ならびにセロトニンを投与し、その直後から単離ストレスを負荷し、行動に及ぼす影響を調べた。セロトニシに鎮静効果、キヌレン酸に催眠効果が認められた。効果が認められたキヌレン酸と同等の投与量ではトリプトファンに鎮静・催眠効果は認められなかった。以上より、トリプトファンがキヌレン酸に代謝されることにより強い抗ストレス効果を発揮する可能性が示唆された。次に、L-リシンの脳内特異的代謝産物であるL-ピペコリン酸に着目した。L-ピペコリン酸が鎮静・睡眠作用の中心的役割を果たすことは既に明らかであるが、その作用機序は一部しか解明されていない。本研究では、鎮静・睡眠作用を持つL-ピペコリン酸がモノアミンならびにアミノ酸の代謝に及ぼす影響を明らかにすることを目的として検証を行った。行動観察および鳴き声において、「活発に鳴いている」というストレス様行動がL-ピペコリン酸投与で有意に減少した。しかし一方で、L-ピペコリン酸の投与量による明確な影響は確認されず、各L-ピペコリン酸投与群は互いに同程度の鎮静・睡眠作用を呈した。さらに、どのモノアミンならびにアミノ酸においても対照群と各L-ピペコリン酸投与群の間に有意差は見られなかった。トピペコリン酸の投与は脳内のモノアミンとアミノ酸代謝に影響を及ぼさない可能性が考えられた。急性ならびに慢性ストレスにより家畜の生産性は著しく低下することが知られている。したがって、その制御機構と軽減方法の解明が求められている。ニワトリヒナにおける単離ストレスは、活動量亢進を引き起す。トリプトファン(TRP)の代謝産物のひとつであるキヌレン酸(KYNA)に鎮静・催眠効果を確認したので、その作用機序を解明することとした。特に、α7nicotinic acetylcholine (α7nACh)受容体ならびにN-methyl-D-aspartate (NMDA)受容体に注目した。単離ストレス下のニワトリヒナの脳内において、KYNAはα7nACh受容体とNMDA受容体(NR1A, NR2B)を介して効果を発現する可能性が示唆された。Lーリシンの代謝産物であるLーピペコリン酸に関しては、その作用がNMDA受容体を介さないことが明らかとなった。L-およびD-アスパラギン酸の効果が、NMDA型グルタミン酸受容体を介するのか否かを調査した。その結果、L-アスパラギン酸はNMDA型グルタミン酸受容体を介して機能するが、D-アスパラギン酸の作用はNMDA型グルタミン酸受容体以外の受容体も同時に関与している可能性が示唆された。D-アスパラギン酸の経口投与により、体温を低下させる効果が認められた。このD-アスパラギン酸の効果は暑熱ストレス下においても確認された。脂肪酸の一つであるラウリン酸を結合させたラウロイル-L-アスパラギン酸とラウロイル-D-アスパラギン酸を経口投与したところ、摂食を抑制することが判明した。また、ラウロイル-L-アスパラギン酸のみに体温低下作用を認めた。脂肪酸を結合することによりL-アスパラギン酸に新たな機能が加わることが明らかとなった。そこで、まず、アスパラギン酸に着目し、中でも単離ストレスによる行動変化に及ぼすLーおよびD-アスパラギン酸の影響を明らかにすることを目的とした。