hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
構造的曖昧性とその理解～日英語の否定と焦点の相互作用に関する心理言語学研究

日英語の否定と焦点の作用域に関する曖昧性はどう解釈されるのかについて心理言語学の立場から研究した。文献研究とともに、英語母語話者を対象とした読み上げ実験と音響分析、また黙読実験を米国で行い、成果をあげることができたと同時に、学会発表での情報交換を通して、他言語における当該構文の処理についての探求など、更なる国際協力体制の構築にも成功し、2年間の本研究は有意義な成果を上げることができたといえる。英語のnot-because構文の処理において2つの可能な解釈から適切なものを撰ぶ際に韻律や語用論がどのような役割を果たすかについて検証している。21年度の研究実績について、研究計画の内容に沿って報告する。研究実施計画の1番目に挙げたnot-because文の韻律特性とif節への埋め込みの役割について検証するために、計12名の英語母語話者に刺激文を読みあげてもらい、その韻律特性について検証した(データ収集期間は日本において21年度7月、米国NYにおいて21年度3月)。結果、Koizumi(2009)において提示された仮説通り、not-because文は2つのうちどちらの解釈が採用されるかよって異なる韻律特性を持つが、この2解釈間の韻律的不均衡はif節の埋め込みによって解消される、さらにif節への埋め込みにより通常では好まれない解釈のほうに近い韻律特性を持つことがわかった。なお、このデータ分析の一部は21年度日本言語学会第139回大会で発表された。2.同一被験者内での改行の効果に関する読み実験Koizumi(2009)で行われた2実験(手順・刺激文の内容は同一に保ち政行の有無のみを変更した。異なる被験者グループに対して遂行した)における読み時間データの特性をより詳しく分析、説明するために、同一被験者グループを対象に改行の有無の読み時間に及ぼす影響を検証することが必要と考え、米国にてデータ収集を行った。21年度1月に米国NYにて研究協力者との打ち合わせを経て、21年度3月に同地にて英語母語話者を対象にデータ収集を開始した。同地にて21年度末までに13人の英語母語話者からデータを得た。データ収集は22年度も継続中である。3.否定と焦点に関わる情報構造・韻律をめぐる理論的考察文献研究を通して、否定と焦点に関する情報構造や韻律特性の観点からの理論的考察を行った。22年度も継続中である。人がことば、特に構造的に曖昧(ambiguous)な文をどのような方略を用いて理解しようとするかについて、特に日英語の否定と焦点(focus)の作用域に関する曖昧性(例:Jane didn't buy the blouse because it was silk)をとりあげてその処理プロセスにおける語用論(文脈)・韻律特性が果たす役割について理論言語学・心理言語学的アプローチを用いて行った22年度の研究成果を報告する。まず、昨年度末から実施の音響分析と黙読実験データ分析を継続して行い、成果を国内外の学会・学術誌に発表した(論文と学会発表)。音響分析では、当該構文の明示的韻律特性のより詳細な分析に基づき、If節埋め込み条件でnot-because構文の韻律特性に変化がみられるという母語話者の直感的観察を裏付けた。昨年度末より継続中の黙読実験データの収集が完了した。また、国際学会での発表と情報交換を通じて、次年度への足がかりとなる国際研究協力体制(仏語や西語における当該構文の処理について)を立案することができた。次年度も継続して発展させていきたい。また、not-because構文と他の関連構文の情報構造や韻律についての文献研究と22年度に予定する実証的研究もすすめることができた。例えばnot-when文(e.g.John didn't smoke when he was in college)においては、否定とwhen節の作用域の相互作用により2つの可能な解釈があるにもかかわらず、not-because構文で見られるような2つの解釈における韻律特性上の違いが存在しないという母語話者の直感がある。否定と焦点構文一般に言える特性とは何でありnot-because文は何が特別なのか考察を進めている。以上、22年度の本研究における活動は当初の計画の骨子を達成し、国内外での発表を通じてこの研究の更なる発展の方向性について知見や情報、研究協力体制を確立するうえで大変有意義なものであったと言える。
ナノ構造を制御したプロトン伝導性セラミック薄膜の創製と燃料電池膜システムの構築

新規なプロトン伝導材料としてのナノ構造を制御した無機材料を提案し,そのプロトン伝導特性を明らかとするとともに,膜電極接合体(MEA:Membrane-Electrode Assembly)を創製し燃料電池発電特性を明らかとすることを研究目的とし,以下を明らかとした。(1)ナノ構造制御によるプロトン伝導性薄膜の創製・酸化チタンを用いて数nmの細孔を有するナノ多孔性基材(Ti)を作製し,その細孔中に高プロトン伝導材料であるチタンリン複合酸化物(Tip)を充填することで,ナノ構造制御を制御したセラミック薄膜(Ti/TiP)を創製した。150°C,水蒸気圧2.5kPa(0.5RH%)では,無加湿時に比べ3桁も大きい10^<-2>S/cmという高い値を示した。これは,低水蒸気圧においても膜細孔表面に吸着した水分子によりプロトンの解離が促進され,水分子を介してプロトンがホッピング移動したためと考えられる。(2)MEAの構築と燃料電池発電特性プロトン伝導材料であるTi/Tipを用いて,電子伝導性を有するカーボンペーパー上に製膜したMEA-1,およびカーボンペーパー上にカーボン粒子からなる中間層を形成した後に製膜したMEA-2を作製し,中温域で使用可能な無機材料のMEAを構築した。MEA-1におけるi-V特性は,開放起電力は160mV,最大電力密度は0.076mW/cm^2を示した。プロトン輸率は約0.8を示し,カーボンペーパーを用いてMEAを構築し,発電することが可能であることが明らかとなった。MEA-2は開放起電力110mV,最大電力密度0.48mW/cm^2を示した。MEA-1と比較して,最大電力密度は約6倍向上した。MEA-2においては,カーボンペーパー上に,カーボン粒子とポリイミドからなる中間層を形成しているために,Ti/Tip膜の薄膜化が可能であり,膜抵抗の低減につながり,電力密度が上昇したと考えられる。しかしながら,起電力法によるプロトン輸率が約0.2を示したことから,原料ガスがクロスオーバーしたために,低い開放起電力を示したと考えられる。今後,プロトン輸率の高いMEAを作製することで,さらなる性能の向上が期待される。新規なプロトン伝導材料としてのナノ構造を制御した無機材料を提案し,そのプロトン伝導特性を明らかとするとともに,電極とプロトン伝導膜の接合体(いわゆるMEA:Membrane-Electrode Assembly)を創製し燃料電池発電特性を明らかとすることを研究目的とする。具体的には,以下を本研究における実施項目とする。(1)ナノ構造制御によるプロトン伝導性薄膜の創製・酸化チタンを用いて数nmの細孔を有するナノ多孔性基材を作製し,その細孔中に高プロトン伝導材料であるチタンリン複合酸化物を充填することで,ナノ構造制御を制御したセラミック薄膜を創製した。プロトン伝導特性を室温中高温(300°C)および種々の水蒸気圧下において評価した。

これは,低水蒸気圧においても膜細孔表面に吸着した水分子によりプロトンの解離が促進され,水分子を介してプロトンがホッピング移動したためと考えられる。また,水蒸気圧が高くなると,電気伝導率の上昇は緩やかになり10^<-1>S/cm程度の値で定常に達した。(2)燃料電池発電特性・電子伝導を有する多孔質支持体としてカーボン基材を選定し,プロトン伝導セラミック超薄膜を製膜することで,新規な電極/プロトン伝導膜接合体を作製した。基材表面薄膜型Ti/Tip膜は,150°Cにおいて最大電力密度11μW/cm^2,H_2透過係数3.4x10^<-8>m^3(STP)・m^<-2>・kPa^<-1>・s^<-1>未満を示し,薄膜かつガスリーク性が低いMEAの構築が可能であることが示された。燃料電池の膜材には,一般的にパーフルオロスルホン酸系膜が用いられているが,低温作動のため電極触媒のCO被毒が大きな問題点となっている。そこで,セラミック膜が電解質として利用できれば,より高温域で作動可能となり,また,薄膜化が期待できる。本研究において,チタンリン複合酸化物(TiP)をTiO_2ナノ細孔に担持したリン含有チタニア複合膜(Ti/TiP)が高プロトン伝導性を示すことを明らかとしている。セラミック材料であるTi/Tip膜を燃料電池隔膜に応用するためには,基材にTi/Tip膜を製膜し,さらに触媒を担持した膜電極接合体(MEA)を構築する必要がある。そこでプロトン伝導材料であるTi/Tipを用いて,電子伝導性を有するカーボンペーパー上に製膜したMEA-1,およびカーボンペーパー上にカーボン粒子からなる中間層を形成した後に製膜したMEA-2を作製し,中温域で使用可能な無機材料のMEAを構築した。MEA-1におけるi-V特性は,開放起電力は160mV,最大電力密度は0.076mW/cm^2を示した。プロトン輸率は約0.8を示し,カーボンペーパーを用いてMEAを構築し,発電することが可能であることを明らかとした。MEA-2は開放起電力110mV,最大電力密度0.48mW/cm^2を示した。MEA-1と比較して,最大電力密度は約6倍向上した。MEA-2においては,カーボンペーパー上に,カーボン粒子とポリイミドからなる中間層を形成しているために,Ti/Tip膜の薄膜化が可能であり,膜抵抗の低減につながり,電力密度が上昇したと考えられる。しかしながら,起電力法によるプロトン輸率が約0.2を示したことから,原料ガスがクロスオーバーしたために,低い開放起電力を示したと考えられる。今後,プロトン輸率の高いMEAを作製することで,さらなる性能の向上が期待される。
究極の酵母タンパク質発現ライブラリーを用いたイネ膜輸送体の網羅的機能解析法の開発

申請者は、イネゲノムリソースセンターから約1,500種類の輸送体の完全長cDNAを入手し、これを酵母のタンパク質発現用ベクターに挿入し、1,342種類のイネの輸送体を発現する究極のライブラリーを構築することに成功している。本研究では、このライブラリーを、さまざまな化合物(元素)を含む培地で培養し、酵母が細胞内へ取り込んだ化合物(元素)をICP-MS、GC-MS、LC-MS/MSを用いて測定することで、機能未知の膜輸送体の機能を次々に明らかにすることを目指す。本研究により、機能未知であった膜輸送体の機能が明らかとなれば、生体内での化合物の輸送に関する理解を深めることにつながると期待される。
DNA結合性タンパク質HMG1による転写促進機構のクロマチンレベルにおける解析

1.HMG1によるクロマチン構造変化の解析:細胞内に導入したレポーター遺伝子由来のミニクロモソームを分離して、DNaseIに対する高感受性領域を検索したところ、転写促進の見られたHMG1高発現細胞由来のものにおいて高感受性領域が見い出された。現在、この部位の特定を行なっている。2.HMG1中の転写促進領域の同定:HMG1タンパク質の転写促進領域は、そのC末端領域に存在する酸性アミノ酸の連続配列にあることを明らかにしている。この配列の中で、脊椎動物のHMG1で高度に保存されているDDDDE配列に注目し、塩基置換を施したHMG1変異体を作製し、その転写促進能を比較した。その結果、DDDDQ,DDDNQ変異体では転写促進は見られたが、DDNNQ,DNNNQ,NNNNQでは転写促進は観察されなかった。このことから、HMG1の転写促進にはアスパラギン酸のクラスターが必須であることが明らかとなった。3.転写促進反応においてHMG1と共同的に働く因子の検索:HMG1による転写促進反応においては、DNAあるいはクロマチンの構造変化を伴うが、この反応においてHMG1と共同的に作用する因子の検索を次の方法により行なった。第一に酵母のTwo hybridsystemをもちいて、HMG1の転写促進に必須な酸性アミノ酸領域と相互作用する因子のスクリーニングを行なった。第二に、HMG1および抗HMG1抗体を固定したカラムを作製し、相互作用する因子の精製を行なった。両方法ともに現在、得られた因子の本体について解析中である。
単離心筋細胞内CAMPとcGMPの膜電流及び収縮に及ぼす影響

1.コラーゲン分解酵素によりモルモット単離心室筋細胞を作成、whole-cell patch clamp法により膜電流を記録した。まずセシウム、テトラエチルアンモニウムによりカリウム電流をブロックし、1-100μMのcAMPまたはcGMPをピペット内に灌流した。カルシウム電流は3.0μA/cm^2よりそれぞれ濃度依存性に増加しcAMP100μM存在下15.9μA/cm^2、cGMP100μM存在下6.4μA/cm^2で、増加率はcAMPの方が大きかった。またカルシウム電流の不活性化曲線は、cGMPの方が22mV左方に移動していた。細胞外液にカドミウムを加えて得たクロライド電流はcAMP100μMで0.26μA/cm^2、cGMP100μMで0.50μA/cm^2とcGMPの方が大きかった。2.以上の結果は、細胞外液をTyrode液、ピペット内をカリウム主体の生理的溶液とし、カルシウム電流ピークと末尾電流(クロライド電流に近似)を測定しても同様であった。同時測定した細胞長の、収縮期と拡張期の差はコントロール5.4μmに対しcAMP100μMで320%増加、cGMP100μMで32%増加した。3.次にイソブチルメチルサンチン(IBMX)と、パパベリンの効果を検討した。IBMX100μMは、カルシウム電流を250%、収縮を320%増加させるのに対し、パパベリンは増減一定せずわずかな温度上昇により減少率が大きくなった。30°Cでは、パパベリン100μMは、カルシウム電流を10%減少、クロライド電流は220%増加、収縮は、細胞内への通電、フィールド刺激のいずれでも減少した。4.カルシウム電流とクロライド電流は、いずれもcAMP,cGMPにより増加するが、感受性は異なっていた。細胞収縮の増減は、カルシウム電流ピーク値と不活性化の進行の程度と一致し、クロライド電流の増加は、収縮を減少させる方向へ修飾する可能性のあることがわかった。
キメラ型ペプチド触媒を用いる水系溶媒中での不斉合成

キメラ型ペプチド触媒において,反応には直接関与しないヘリックス構造部位が,触媒活性部位のターン構造を安定化させていることを2次元NMR測定により明らかにした。コンビナトリアル法による最適ペプチド触媒の探索を行い,これまでにはなかった新たな配列が見出され,立体障害以外のメカニズムで選択性が発現する可能性を明らかにできた。キメラ型ペプチド触媒による反応の拡張として,いずれも一般の有機触媒では困難な,β位2置換のα,β-不飽和アルデヒドに対する共役付加,ならびに面不斉フェロセン誘導体であるエナールに対する速度論的光学分割が進行することを見出した。NMRによる構造解析に関しては,前年度の実績を踏まえてヘリックス部位にオリゴアラニンをもつものを検討する予定であったが,その後,(Leu-Leu-Aib)2という310へリックス構造を有するキメラ型ペプチドが優れた触媒能を示し,しかもそれがメタノールに可溶であることが見出されたため,この部位を持ったキメラ型ペプチドについて測定を行った。その結果,D-Pro-Aibの部分がターンを形成していることをROESYスペクトルから明らかにすることができた。しかしながら,興味の焦点であるターン部位とヘリックス部位の相互の空間的位置関係に関する情報は得ることはできていない。コンビナトリアル法による最適ペプチド触媒の探索に関しては,前年度に見出された反応成績体の樹脂への固定化法を利用して,可視光ラベル化したマロン酸エステルの共役付加に好適なペプチド配列の探索を行った。その結果として,ヒットした樹脂の配列にこれまでのPro-D-Pro-Aib-Trp-Trpの他にPro-D-Pro-Aib-Trp-Hisも見出された。しかしながら,ペプチドのMSによる解析において,該当する配列のないピークが得られることが高頻度で起こり,アッセイ法の再考が必要との結論に達した。他のN-末端プロリルペプチド触媒反応への拡張に関しては,β位2置換のα,β-不飽和アルデヒドに対するニトロメタンの付加が極めて高いエナンチオ選択性で進行することが見出され,その場合にはヘリックス部位としてヘキサロイシンが最適であることがわかった。さらに,ペプチドN末端1級アミノ基を用いる触媒について検討を進め,適切なヘリックスペプチドを用いることでα,β-不飽和ケトンへのニトロメタンの付加において高いエナンチオ選択性が発現することを見出した。コンビナトリアル法による最適ペプチド触媒の探索に関しては,引き続き可視光ラベル化したマロン酸エステルを用いてライブラリのアッセイを行い,活性のあった配列を調べたところ,N末端から4,5残基目にPhe-Hisという配列をもったペプチドが新たに見出された。この触媒ではHisの側鎖が反応に関与している可能性が示唆された。キメラ型ペプチド触媒による反応開発に関しては,これまでに例のなかった面不斉化合物への適用が可能であることが新しく見出された。すなわち,面不斉フェロセン誘導体であるエナールに対する速度論的光学分割が進行することを見出した。その間に,他の触媒の開発も進み,これまでのキメラ型ではなく310-ヘリックス構造のみをもつと思われるペプチド触媒を用いた場合に,エノンに対するニトロメタンのマイケル付加が高いエナンチオ選択性で進行することを見出した。このペプチド触媒はこれまでのものよりアミノ酸配列が単純であるため,構造解析に適すると考えられた。そこで,このペプチド触媒について,2次元NMRの測定を試みた結果,確かに310-ヘリックス構造を持つことが分かった。しかしながら,α-ヘリックスとの間で平衡が存在する可能性も残った。なお,NMR測定では,部分的に重水素化ロイシンを導入したペプチドを複数合成してスペクトルを比較することて構造が明確に同定できた。量子化学計算によるペプチド触媒の構造推定に関しては,310-ヘリックス構造のみをもつペプチド触媒を対象にすることとし,しかも最初はN末端のアミノ酸1残基と基質とが結合した化合物をターゲットとした。その結果として,ペプチドのアミド結合のN-H部分と求核剤との間で水素結合が形成されている可能性が示唆された。今後,引き続きヘリックス部位の影響についてさらに検討を進めていく必要がある。キメラ型ペプチド触媒の構造の詳細な解析について,2次元NMRの測定によってα-ヘリックスとβ-ターンユニット相互の空間配置の関係を解明することを試みた。しかしながらα-ヘリックス部位の構造を特定することが難しいことが分かった。重水素化PEGならびに重水素化ロイシンを導入したペプチドの合成にまだ至っていない。一方で,α-ヘリックス部位としてオリゴアラニンもつキメラ型ペプチド触媒を用いる不斉触媒反応を新たに見出した。オリゴアラニンはオリゴロイシンと異なり,溶解度の低下があまり問題にならない。このことに着目して,この新規キメラ型ペプチドについてNMRで構造解析を進めた。その結果,オリゴアラニン残基が長くなるほどβ-ターン構造が安定化されることを初めて明らかにできた。

量子化学計算によるキメラ型ペプチド触媒作用機序の解明に関しては,DFT計算によるペプチド触媒構造の最適化を目指すにあたり,まず3残基の短いペプチドで計算を試みた。その結果,1つの計算に3日以上かかることが分かり,計算化学的アプローチについてはかなり確度の高い構造情報が得られた後に再度おこなうこととした。コンビナトリアル法による最適ペプチド触媒の探索に関しては,当初,キメラ型ペプチド触媒ライブラリに対して,蛍光性の5ーメトキシインドールをPEG部位をもつエナールに付加させ,樹脂上のPEGとの親和性を利用して活性ペプチドを検知する1)蛍光強度が低い,2)未反応のメトキシインドールの選択的洗い出しが困難,という問題に直面した。種々検討の結果,求核剤として可視光ラベル化したマロン酸エステルを用い,さらには,共役付加ののちに還元剤を加えると中間体のイミニウムイオンが還元されて,マロン酸エステル付加体がそのまま樹脂上に残るという,好ましい現象を見出し,これを用いてライブラリの構築が実際に可能であることを明らかにした。目的(1)の2次元NMRによる構造解析と量子化学計算によるエナンチオ選択性発現の機構解明に関しては,ターン構造の存在まで明らかにできた。量子化学計算の初期値となりうるより詳細な構造解析が今後の課題である。目的(2)のコンビナトリアル化学的手法によるペプチド触媒の最適化に関しては,リンカーの選択を適切に行うことで,使用可能なアミノ酸の種類の拡張に成功し,問題をはらみつつもスクリーニングの有効性を明らかにすることができた。目的(3)の新たなペプチド触媒の開発に関しては,2種の高エナンチオ選択的な反応を新たに見出すことができた。以上を総合的に勘案して,上記の判断に至った。目的(1)の2次元NMRによる構造解析と量子化学計算によるエナンチオ選択性発現の機構解明に関しては,当初計画より遅れている。これは,スペクトルが複雑すぎて解析が困難であったためであり,今後の課題である。目的(2)コンビナトリアル化学的手法によるペプチド触媒の最適化に関しては,当初計画とは異なる展開となったものの,新たなライブラリのアッセイ方法を見出したので,今後への発展性がある。目的(3)の新たなペプチド触媒の開発に関しては,酵素反応と組み合わせたone pot2段階反応ならびに位置選択的な共役付加反応について予備的な結果を得ることができている。24年度の研究を継続する。2次元NMRによる構造解析に関しては今回有効であった310へリックス部位を有するペプチドの一部のアミノ酸を重水素置換したものを用いるなどして,より詳細な情報の獲得につとめる。その結果を利用して量子化学計算に持ち込む。コンビナトリアル法による最適ペプチド触媒の探索に関しては,さらにライブラリの幅を広げて,これまでにはない新しいキメラ構造をもつものを見出す。さらに,以下の研究を行う。
パーライト鋼の組織解析および加工硬化機構の解明

鉄鋼材料の中でもパーライト鋼は、高強度でありかつ優れた加工硬化能を示す。このような機械的特性は、パーライト鋼特有の階層組織(ラメラー、コロニー、ブロック)によってもたらされていると考えられてきた。しかし、申請者はこれまでにパーライト鋼中に弾性歪が内在していること、さらに、弾性歪量の低下に伴い加工硬化率が低下することが明らかとしている。これは、パーライト鋼の加工硬化挙動に弾性歪が寄与していることを示唆している。そこで、本研究ではパーライト鋼の加工硬化機構の解明を目的として、平成25年度は合金組成・熱処理条件を変化させることにより弾性歪量・ラメラー形態を種々変化させた試料を準備し、機械特性を評価することでパーライト鋼の加工硬化率に与える弾性歪とラメラー組織の影響を調査した。パーライト鋼を高温で保持するとラメラーの球状化と共に弾性歪量が低下することがわかった。これらの試料を引張試験に供したところ、弾性歪量と降伏応力は良好な直線関係を示し、パーライト鋼の降伏応力が、弾性歪によって支配されることが示唆された。一方、加工硬化率に関しては弾性歪量の違いによりその値は変化するものの、ラメラー組織の球状化に伴う加工硬化率の低下が著しく大きかった。これは、パーライト鋼の加工硬化にはラメラー組織の形態が重要な因子であることを示唆している。以上の結果および前年までの変形組織の観察結果から、パーライト鋼の弾性歪および組織が加工硬化に与える影響としては、(i)弾性歪は、コロニーを単位とした不均一降伏を生じさせ、降伏応力を支配する因子であり、降伏前後での加工硬化率に影響を与えると考えられるが、その効果は小さいこと、(ii)ラメラー組織は、ラメラー配向に依存したコロニー毎の不均一塑性変形を形成させ、微細に歪を分布させることでパーライト鋼の加工硬化率を高める効果があることが明らかとなった。(抄録なし)鉄鋼材料の中でもパーライト鋼は、高強度でありかつ優れた加工硬化能を示す。そこで、本研究ではパーライト鋼の加工硬化機構の解明を目的として、平成23年度は、In-situ-EBSD/Wilkinson法を用いて降伏前後での弾性歪の変化を調査した。全面パーライト組織の試料をIn-situ-EBSD/Wilkinson法を用いてそれぞれ引張前、降伏応力の80%、降伏応力の80%の後に除荷、降伏直後における同一視野の弾性歪マップを作成した。その結果、マクロな降伏応力よりも低応力で降伏しているコロニーや、降伏応力以上の応力においても弾性変形を維持しているコロニーが、一つのブロック内でランダムに分散していることが明らかとなった。申請者はこれまでに弾性歪がコロニー単位で分散していることを明らかにしており、本結果は弾性歪がパーライト鋼の降伏現象と密接な関係があることを示唆している。また、これらの降伏が生じていないコロニーは応力を担うことにより巨視的な降伏後の初期の加工硬化を高めると推測される。そのため試料内の弾性歪が増加すると各コロニーでの降伏までに必要な応力の分布が拡がり、パーライト鋼の初期の加工硬化が高まると思われる。そこで、本研究ではパーライト鋼の加工硬化機構の解明を目的として、平成24年度は、加工硬化に関与する歪の分散状態についてデジタル画像相関法により解析した。パーライト鋼およびフェライト鋼の5%引張材に関してデジタル画像相関法を用いた歪の可視化を行った結果、パーライト鋼はフェライト鋼と比較してより微細に歪が分布しており、それらの歪は主としてコロニーを単位として分布していることが明らかとなった。このコロニー毎の歪差は最大で10倍にも及んでいたことから、コロニー間には極めて大きな変形能の差が存在していると結論付けられる。コロニー毎の変形能差を生み出している要因としては、コロニー毎の引張軸とラメラー配向の角度差および弾性歪の違いによると考えられる。つまり、歪を生み出す転位がラメラー配向と平行なほど変形が容易であり、一方、変形前に存在する弾性歪が引張であるコロニーほど変形が容易になると考えられる。いずれにしろパーライト鋼おける顕著な加工硬化は、このような微細な歪分布を形成しているためであると思われる。

そこで、本研究ではパーライト鋼の加工硬化機構の解明を目的として、平成25年度は合金組成・熱処理条件を変化させることにより弾性歪量・ラメラー形態を種々変化させた試料を準備し、機械特性を評価することでパーライト鋼の加工硬化率に与える弾性歪とラメラー組織の影響を調査した。パーライト鋼を高温で保持するとラメラーの球状化と共に弾性歪量が低下することがわかった。これらの試料を引張試験に供したところ、弾性歪量と降伏応力は良好な直線関係を示し、パーライト鋼の降伏応力が、弾性歪によって支配されることが示唆された。一方、加工硬化率に関しては弾性歪量の違いによりその値は変化するものの、ラメラー組織の球状化に伴う加工硬化率の低下が著しく大きかった。これは、パーライト鋼の加工硬化にはラメラー組織の形態が重要な因子であることを示唆している。以上の結果および前年までの変形組織の観察結果から、パーライト鋼の弾性歪および組織が加工硬化に与える影響としては、(i)弾性歪は、コロニーを単位とした不均一降伏を生じさせ、降伏応力を支配する因子であり、降伏前後での加工硬化率に影響を与えると考えられるが、その効果は小さいこと、(ii)ラメラー組織は、ラメラー配向に依存したコロニー毎の不均一塑性変形を形成させ、微細に歪を分布させることでパーライト鋼の加工硬化率を高める効果があることが明らかとなった。In-situ-EBSD/Wilkinson法によりブロック内においてコロニー単位で降伏挙動が異なることは明らかとなっており、弾性歪が降伏挙動に作用する結果、初期の加工硬化が弾性歪によって変化することがわかったが、変形中期・後期における弾性歪の寄与は明らかではないため。デジタル画像相関法を用いてコロニー毎に歪が分布していることが明らかとなり、最も困難と思われた組織と歪の関係について定量的に評価をすることができたが、その主要因がラメラー組織によるものなのか弾性歪によるものなのかに関しては明らかにできていないため。平成23年度の結果から初期の加工硬化の要因は明らかとなったが、変形中期、後期における弾性歪の寄与は明らかでない。また、これらの変形領域ではラメラー配向の効果も生じてくると思われる。そこで、デジタル画像相関法を用いて、引張変形による優先変形領域を見出し、それらの領域における初期弾性歪、ラメラー配向とシュミッド因子の関係を検討することで、弾性歪とコロニー配向による加工硬化への寄与を明らかにしていく。また、透過型電子顕微鏡を用いた組織観察を行い、転位の運動・発達挙動も調査し、ラメラー組織が転位組織発達に及ぼす影響について明らかとする。2年間の研究成果より、変形初期および変形中期・後期においても変形単位は基本的にコロニーであることが明らかとなった。しかし、いずれの場合においてもその主要因が弾性歪であるのかラメラー組織であるのかについては明らかでない。そこで、平成25年度はWilkinson法による弾性歪解析のみならず、EBSD法を用いた結晶方位解析により弾性歪およびラメラー組織を同時に評価し、いずれがよりコロニー毎の変形能に寄与しているかを明らかとする。そして、最終的にこれまでの結果を総括し、パーライト鋼の各変形段階における加工硬化モデルを提案する。(抄録なし)
ヒト全身性エリテマトーデスの原因遺伝子の同定とその機能

ヒトループス胃炎では陽性荷電抗DNA抗体が病態形成に重要な役割を果たしている。本研究ではヒト全身性エリテマトーデスを規定する原因遺伝子の同定を目的として陽性荷電抗DNA抗体産生を遺伝子レベルで解析した。まずループス腎炎患者陽性荷電抗DNA抗体の胚細胞型遺伝子の遺伝子クローニングを行い、非腎症型SLE患者および正常者と比較した。ループス腎炎で発症した患者"S"好中球DNAを用いてコスミドライブラリーを作製し、胚細胞型の陽性荷電抗DNA抗体軽鎖遺伝子(SG3)を含む約40kBpのコスミドクローンを同定した。このSG3領域をサブクローニング後遺伝子配列を決定した(約3kBp)。さらにその配列に基づいてPCR法を行い、ループス腎炎患者と非腎症型SLE患者ではSG3遺伝子の構造が異なっていることを明らかにした。非腎症型SLE患者ではSG3遺伝子がnonproductiveでり、ループス腎炎患者ではSG3遺伝子はproductiveであった。さらにSG3遺伝子は胚細胞型免疫グロブリン_K鎖遺伝子座の下流に存在するA30遺伝子であることが明らかになった。A30遺伝子が正常に存在するSLE患者では腎炎を発症し、A30遺伝子が欠落する患者では腎炎を発症しないことがわかり、A30遺伝子のループス腎炎発症における重要性が明らかになった。さらに正常者ではレセプターエデイテイングとよばれる機序でA30遺伝子の発現が抑制されているのに対し、SLE患者ではA30遺伝子のレセプターエデイテイング機構に異常があり自己抗体の産生されることが判明した。ここで得られた成績は、SLE患者のA30遺伝子を検討することでループス腎炎発症を予測できることを示し、将来的にはSLEの遺伝子診断につながることを示している。ヒトループス腎炎では陽性荷電抗DNA抗体が病態形成に重要な役割を果たしている。本年度はヒト全身性エリテマトーデスを規定する原因遺伝子の同定を目的として陽性荷電抗DNA抗体産生を遺伝子レベルで解析した。ループス腎炎で発症した患者“S"好中球DNAを用いてコスミドライブラリーを作製し、胚細胞型の陽性荷電抗DNA抗体軽鎖遺伝子(SG3)を含む約40kBpのコスミドクローンを同定した。非腎症型SLE患者ではSG3遺伝子がnonproductiveであり、ループス腎炎患者ではSG3遺伝子はproductiveだった。臨床的にはSG3遺伝子をPCR法で解析することで、ある患者が将来重症腎症を発症するかどうか遺伝子診断できる可能性がある。さらに正常者とループス腎炎患者ではSG3遺伝子の構造に差異は認められるものの機能的には大差のないことが明らかになった。そこで遺伝子の構造以外の要因として自己抗体産生に重要な働きをする、receptor editingの機序の不調がループス腎炎患者に存在するのか現在検討している。receptor editingは自己抗体トランスジェニックマウスを用いた解析から明らかになった自己抗体産生を抑制する新しい機序の一つで、自己抗体産生B細胞の軽鎖遺伝子が自己反応性を持たない軽鎖遺伝子に置き換えられ自己反応性を失う機序である。研究代表者らの予備成績でも、正常者B細胞ではこの機序が正常に働くが、ループス腎炎患者B細胞ではreceptor editingの機序に異常が存在することが明らかになった。

ヒト全身性エリテマトーデス(SLE)はBリンパ球の機能過剰と調節性Tリンパ球の機能異常により多彩な自己抗体産生をもたらし、免疫複合体を形成して全身に炎症性病変を惹起する代表的な自己免疫疾患である。研究代表者らはSLEの中でも生命予後の悪いループス腎炎の発症に陽性荷電の強い抗DNA抗体が関与することを明らかにし、その抗DNA抗体cDNA、SC17とSC17に対応する胚細胞型免疫グロブリン軽鎖遺伝子SG3を同定した。本研究では胚細胞型免疫グロブリン軽鎖遺伝子座のSG3遺伝子領域の多型性を検討し、この多型性が病原性自己抗体の出現を規定するのか否かを解析した。まずループス腎炎患者好中球ゲノムDNAを用いてコスミドライブラリーを作製した。クローニングの結果、SG3遺伝子は胚細胞型免疫グロブリンk鎖遺伝子座の下流に存在するA30遺伝子であることが明らかになった。さらにA30遺伝子が正常に存在するSLE患者では腎症を発症し、A30遺伝子が欠落する患者では腎炎を発症しないことが明らかになり、A30遺伝子のループス腎炎発症における重要性が明らかになった。さらに正常者ではレセプターエデイテイングと呼ばれる機序でA30遺伝子の発現が抑制されているが、SLE患者ではA30遺伝子のレセプターエデイテイング機構に異常があり自己抗体が産生されることが明らかになった。このレセプターエデイテイング機構は自己抗体産生抑制機構の一つで、自己抗体産生B細胞においてrearrangement activating gene (RAG)活性の再上昇により、自己抗体軽鎖遺伝子が自己反応性を持たない軽鎖遺伝子に置き換わる機序である。ここで得られた成績は、SLE患者のA30遺伝子を検討することで腎症発症を予測できる可能性を示唆し、将来的にはSLEの遺伝子診断の可能性を示唆している。
ダイナミックなヒストン複合体形成による植物転写制御メカニズムの解析

移動の自由を持たない植物は、絶妙かつダイナミックに各種遺伝子の発現を制御することで、日々の激しい環境変動に適応しながら生きている。転写因子はそのような発現の制御(転写制御)を行うタンパク質であり、発現をONにする転写活性化因子とOFFにする転写抑制因子が存在するとされている。遺伝子発現制御機構の解明により、有用植物の開発や基礎研究の大幅な効率化が期待できる。そのためには、転写制御機構の解明、特に植物特有で未解明な点の多い転写抑制因子の作用機構を解明する必要がある。我々はこれまでに、植物特有の転写抑制因子による転写の抑制機構にヒストンやその関連因子等を含む複合体が関与する可能性を見出した。そこで本研究では、これらの発見をもとに、ヒストンやその関連因子等の複数のタンパク質によってダイナミックに制御されていると考えられる転写抑制機構を明らかにすることを目指している。平成29年度に都合により研究を中断したため、平成30年度に一部繰り越して研究を実施した。これまでに引き続き、転写抑制に関与する可能性を見出した各種因子の機能欠損が転写抑制因子の働きに与える影響の解析や、各種解析に必要な植物材料の整備、各種因子間の関係に関する生化学的解析などを行った。また、これまでに見出した転写抑制因子との直接の相互作用が検出されないにも関わらず転写抑制に関与する可能性のある因子群についてその機能を解析し、それら因子が転写抑制に関わるメカニズムについて新規の知見を得た。植物特有の転写抑制機構について新規の知見を得ながら研究が進められており、目的に向けておおむね順調に解析が進んでいる。一方で解析対象のタンパク質の性質上解析が困難な部分もあり、解析手法を複数検討するなどして試行錯誤しながら進めている部分もある。これまでの研究結果やこれまでに整備した植物材料などを用いてさらに各種生化学的解析、ChIP解析、その他の解析を進め、植物の転写抑制メカニズムに関する新規の知見について論文にまとめる。植物の遺伝子の働きを制御する転写因子には、遺伝子の働きをONにする活性化因子とOFFにする抑制因子が存在し、それぞれが互いにその働きを調整しながら適切な遺伝子発現制御を行っているとされている。我々はこれまでに、植物特有の転写抑制因子による転写の抑制機構にヒストンを含む複合体形成が関与することを見出した。さらに、転写抑制因子と特異的に複合体を形成する複数の新規タンパク質を発見した。本研究では、これらの発見をもとに、ヒストンおよびその関連因子等の複数のタンパク質によってダイナミックに制御されていると考えられる転写抑制機構を明らかにすることを目指している。平成27年度には、転写抑制因子と複合体を形成する複数の因子について、因子間の直接の相互作用の有無を解析した。また、各種因子の機能欠損株や過剰発現体などにおいて転写抑制因子の働きに影響が見られるかどうかを検証し、転写抑制機構において中心的機能を持つと考えられる因子の絞り込みを行った。さらに、各種因子の多重変異体の作成および解析を実施し、各因子の機能を検証した。これらの解析結果から、さらに新規の因子が転写抑制に関与する可能性や、各因子の転写抑制機構における役割を見出すことができた。都合により本研究課題が実施不可能な時期が生じた。また、本研究課題を年度途中で中断した。平成27年度途中で都合により事業を中断し、当該年度(平成28年度)の途中から再開した。当該年度には、前年度に引き続き、転写抑制に関与する可能性を見出した各種因子の機能欠損が転写抑制因子の働きに与える影響の解析や、各種解析に必要な植物材料の整備、各種因子間の関係について解析を行った。また、新たに、転写抑制因子との相互作用が検出されないにも関わらず転写抑制に関与する可能性のある因子群を見出した。これらの因子の機能欠損株では、転写抑制因子の働きが弱まるケースと強まるケースがあることを発見した。また、これらの機能欠損による影響の有無は転写抑制因子によって異なることも見出した。都合により前年度に事業を中断し、平成28年度の途中から再開した。当初予定していた植物材料(多重変異体や形質転換体等)の作製等や各種解析を予定通り進めることができた。

遺伝子発現制御機構の解明により、有用植物の開発や基礎研究の大幅な効率化が期待できる。そのためには、転写制御機構の解明、特に植物特有で未解明な点の多い転写抑制因子の作用機構を解明する必要がある。我々はこれまでに、植物特有の転写抑制因子による転写の抑制機構にヒストンやその関連因子等を含む複合体が関与する可能性を見出した。そこで本研究では、これらの発見をもとに、ヒストンやその関連因子等の複数のタンパク質によってダイナミックに制御されていると考えられる転写抑制機構を明らかにすることを目指している。平成29年度に都合により研究を中断したため、平成30年度に一部繰り越して研究を実施した。これまでに引き続き、転写抑制に関与する可能性を見出した各種因子の機能欠損が転写抑制因子の働きに与える影響の解析や、各種解析に必要な植物材料の整備、各種因子間の関係に関する生化学的解析などを行った。また、これまでに見出した転写抑制因子との直接の相互作用が検出されないにも関わらず転写抑制に関与する可能性のある因子群についてその機能を解析し、それら因子が転写抑制に関わるメカニズムについて新規の知見を得た。植物特有の転写抑制機構について新規の知見を得ながら研究が進められており、目的に向けておおむね順調に解析が進んでいる。一方で解析対象のタンパク質の性質上解析が困難な部分もあり、解析手法を複数検討するなどして試行錯誤しながら進めている部分もある。平成28年度中に本研究課題を再開し、平成27年度に当初予定していた研究を継続することになっている。平成27年度に新規の関連因子候補を発見することができたため、当初の計画にその解析も追加して進めることとする。これまでに得られた知見をもとに、順次整備を進めてきた植物材料等を利用してより具体的に検証を進め、これまでに得た候補因子がどのように転写制御機構に関わるのかさらに検証していく。具体的には、各種因子の修飾や量の変化が転写抑制機構や植物の形質、転写抑制ターゲット領域への結合などに与える影響などを解析する。また、各因子間の関係についても解析を行う。各因子間の関係を検証する生化学的解析においては、解析対象の多くが非特異的にレジン等に結合するなどの問題があり、慎重に条件検討しながら解析を進める必要がある。また、これまでに単離している多くの因子について、完全に機能を失うと植物が致死となることから、致死にならない程度に機能を抑えた系統を利用したり、トランジエントアッセイなどの手法を活用したりすることで機能検証を進めていく。これまでの研究結果やこれまでに整備した植物材料などを用いてさらに各種生化学的解析、ChIP解析、その他の解析を進め、植物の転写抑制メカニズムに関する新規の知見について論文にまとめる。
接触構造とトウィスター理論の応用

3,4次元微分可能多様体の位相幾何学の研究において,トウィスター理論は,その構造の解明に大きく役立った。一方,Lieによる球面幾何は,超球全体のなす空間の直線を直線にうつす1次変換と,球の単位接球束の接触変換を対応させて,微分方程式の解法に大きな手段を与えたものである。研究代表者は,低い次元では,Lieによる変換の対応がトウィスター理論と同一であることを発見し,一般元で接触構造の上部構造としての,Lie接触構造を定義することができた。この構造には,自然にCartan接続が構成され,同値問題を解くことが出来る。Lie接触構造の年型的な例として,共形多様体の単位接球束があげられる。共形多様体には古典的な共形接続が存在しているが,この場合のCartan接続は共形接続から自然な手段で構成されるものに等しいだろうという予想を,複雑な計算により示すことが出来た。したがって,この場合のLie接触構造のWeyl曲率も,共形曲率より求められることとなる。一般のLie接触多様体のなかで単位接球束を特徴づけることが次の問題である。ファィバーが球面であるLegendreファィブレイションの構造をもつことが必要条件であるが,さらに,ファィバーの球面が定曲率であることなど,さらに条件が必要である。従って,一般のLie接触多様体は単位接球束よりはるかに広いカテゴリィであることが結論づけられる。一方,単位接球束のあいだのLie接触変換群はファィブレイションを保つ束写像群とほぼ等しいことが示される。これらの結果は今準備中の論文で発表する予定である。これらの研究を共形多様体の構造であるいは低次元多様体の位相の研究に応用して行くことが今後の目標である。
画像処理方式及び電子計り式重量選果機の試験法と評価システムに関する研究

選果機における管理量としての精度について,分級の鋭さを示す狭義の「精度」△と,設定した分級点と実際の分級点との「ずれ」A6C4の両者を分離して計測する手法として,部分分級効率法を提起した.本研究では電子計り式重量選果機と画像処理式形状選果機につき,標準ゲージ法と部分分級効率法の組合せによる,これらの精度を客観的に評価する方法を研究した.概念的には一定の重量,あるいは一定の寸法・形状を持つ立体を標準ゲージとし,選果機がこれらの重量や大きさ・形状をどう判断するかで精度を評価する方式である.重量選果機に対しては,標準ゲージとして100350gまで1gステップの,また精密測定用には175.0185.0gで0.1gステップの,黄銅棒から削り出した分銅を用意した.測定の精度は標準ゲージの重量ステップの細かさできまる.これを多数回選果機に供給し,ゲージの各重量につき回収された部分分級効率Npを求める.ある回収口についてそれ以上では部分分級効率が1となる重量と,それ以下では部分分級効率が0になる重量を実験的に求め,両者間の全重量ステップについて部分分級効率と分銅重量の直線回帰式を計算し, Npが1, 0.5, 0に相当する重量W_1, W_<0.5>, W_0を求める.その回収口の設定値をWsとすれば,狭義の「精度」△は△=W_1-_0で,分級点からの「ずれ」A6C4はA6C4=W_<0.5>-W_6で求められる.画像処理方式形状選果機では重量の代りに代表経をとる.青果物の幾何形状を球,投影画像を円と仮定する方式の選果機では, 1mmステップで直径30120mm,直径の誤差が±0.1mm以内の石膏球を作りゲージとし,キュウリのような長物を想定した選果機に対しては円柱の両端に頂角90°の円錐をとりつけた形状のゲージを1mmの長さあるいは太さのステップで製作供試した.この結果,本方式による評価法の実用性が高いことが判った他,現用の選果機の持つ精度が極めて高いことも知られた.選果機における管理量としての精度について,分級の鋭さを示す狭義の「精度」△と,設定した分級点と実際の分級点との「ずれ」A6C4の両者を分離して計測する手法として,部分分級効率法を提起した.本研究では電子計り式重量選果機と画像処理式形状選果機につき,標準ゲージ法と部分分級効率法の組合せによる,これらの精度を客観的に評価する方法を研究した.概念的には一定の重量,あるいは一定の寸法・形状を持つ立体を標準ゲージとし,選果機がこれらの重量や大きさ・形状をどう判断するかで精度を評価する方式である.重量選果機に対しては,標準ゲージとして100350gまで1gステップの,また精密測定用には175.0185.0gで0.1gステップの,黄銅棒から削り出した分銅を用意した.測定の精度は標準ゲージの重量ステップの細かさできまる.これを多数回選果機に供給し,ゲージの各重量につき回収された部分分級効率Npを求める.ある回収口についてそれ以上では部分分級効率が1となる重量と,それ以下では部分分級効率が0になる重量を実験的に求め,両者間の全重量ステップについて部分分級効率と分銅重量の直線回帰式を計算し, Npが1, 0.5, 0に相当する重量W_1, W_<0.5>, W_0を求める.その回収口の設定値をWsとすれば,狭義の「精度」△は△=W_1-_0で,分級点からの「ずれ」A6C4はA6C4=W_<0.5>-W_6で求められる.画像処理方式形状選果機では重量の代りに代表経をとる.青果物の幾何形状を球,投影画像を円と仮定する方式の選果機では, 1mmステップで直径30120mm,直径の誤差が±0.1mm以内の石膏球を作りゲージとし,キュウリのような長物を想定した選果機に対しては円柱の両端に頂角90°の円錐をとりつけた形状のゲージを1mmの長さあるいは太さのステップで製作供試した.この結果,本方式による評価法の実用性が高いことが判った他,現用の選果機の持つ精度が極めて高いことも知られた.1.アルゴリズム基本様式の整理:画像処理式形状選果機のアルゴリズムを整理した。そのうち本年度は形状判定アルゴリズムの内、「得られた写影像の最大長を直径をする円を果実の代表径として考え数値処理する方式」を採用したものを対象とした。」2.標準球及び標準分銅の製作:画像処理式形状選果機の精度判定のための基準原器として、精度1/1000mm程度のボールベアリングを1/8インチステップで用意し、動的精度測定用の第2ゲージとしては直径50120mmの石膏球を1mmステップで製作し、精度0.2mm以内に収まるように選別して仕用した。電子秤式重量選果機の標準ゲージたる分銅には、黄銅丸棒を削り100300grまで1grきざみに調製したものと、170190grまで、0.1grステップに調製したものの2種を用意した。

3.画像処理式形状選果機の精度調査:標準ゲージ法による測定結果から、上方撮像方式の画像処理選果機では、約16,000コ/hr程度の選果速度において11.5mm程度の動的精度と±0.51mm程度の設定値からのずれ(靜的誤差)という精度を得た。一方側方撮像方式では同じ選果速度において2mm程度の動的精度と2mm程度の設定値からのずれという結果を得た。4.電子秤式重量選果機の精度調査:フォースコイルによる1ケ所計測方式と空バケット重量の自動キャンセリングシステムを採用した重量選果機を13,000コ/hr程度の選果速度で運転した時、1.5gr程度の動的精度と1gr程度の設定値からのずれという結果を得た。5.まとめ:標準ゲージ法により選果機の動的精度と設定値からのずれを分離して評価する試験法の妥当性を確認した。また、画像処理式形状選果機及び電子秤式重量選果機の双方とも、実用上十分な精度を持っていることが確認された。
物理探査データのインバージョンに関する研究

本研究は、各種の物理探査手法により観測された地下のレスポンスから、その原因となる地下の物性を数学的に求めるインバージョン手法を確立し、データ解釈に客観性を与えることを目的として、平成5年度から2ヶ年計画で実施された。本研究では、各種の物理探査インバージョン手法のうち、地震探査反応法、弾性波トモグラフィ法、電気探査比抵抗法のインバージョンについて検討した。・反射法地震探査データから音響インピーダンスログを作成することによって密度と速度との積である音響インピーダンスが得られた。また、AVOインバージョンにより地下のポアソン比が得られた。・弾性波速度トモグラフィによりP波速度及びS波速度を、弾性波減衰トモグラフィにより吸収係数を求める方法を開発した。・電気探査比抵抗法データの2次元インバージョン(比抵抗トモグラフィ)により地下の比抵抗分布を得ることが可能になった。このように、本研究で開発したインバージョンにより各種の地下の物性値を得ることが可能になった。本研究の結果、各種の物理探査データのインバージョン手法の確立及び精度の向上が図られた。さらに、これらの複数個の異なる物性値を有機的に組み合わせ、総合的な解釈を行うことが可能になった。本研究では、観測されたレスポンスから、その原因となる地下の物性を数学的に求めるインバージョン手法について研究を行なった。本研究の結果得られた知見は以下の通りである。1.反射波の振幅の変化を利用して地下の物性値(ポアソン比)の変化をGLI法によって直接求めるAVOインバージョン手法の開発を行なった。真振幅回復処理が精度よく行なわれればZoeppritzの式より簡便に対象層のポアソン比を求めることができた。また、モデリング手法を用いることにより、高精度のAVOインバージョンが可能である。2.観測された反射波形にデコンボリューション処理を施して得られるインパルスレスポンスから積分法によって音響インピーダンスログを作成できることが明らかになった。反射波の周波数帯域制限のため、音響インピーダンスログには低周波数成分が欠落する。これは速度解析の結果から得られる地下の速度分布のトレンドを考慮することにより補償できる。3.地表電極配列を用いて取得した見掛比抵抗データから、地下の真の比抵抗分布を求める比抵抗トモグラフィ手法の開発を行なった。有限要素法によるモデリングと線形最小二乗法によるインバージョンを併用する手法により、各種の電極配列に対する探査特性を明らかにした。4.弾性波の初動振幅及び波形幅を利用して地下の減衰特性の分布を求める減衰トモグラフィ手法を新たに開発した。現地データに対してこの手法を適用した結果、この手法の有効性が確認された。波形幅を用いる方法は簡便であり、かつ現地データに対しても安定した結果が得られた。本研究では、各種の物理探査インバージョン手法のうち、地震探査反射法、弾性波トモグラフィ法、電気探査比抵抗法のインバージョンについて検討した。
立体構造解析に基くアミノ酸脱水素酵素類の基質特異性の改変

グルタミン酸脱水素酵素(GluDH)の構造解析に基づき、Bacillus sphaericusのフェニルアラニン脱水素酵素(PheDH)を出発酵素としてロイシン脱水素酵素(LeuDH)様酵素への変異について研究した。GluDHおよびLeuDHの活性中心付近にある163Aや377VをGluDHおよびLeuDHに見られる、それぞれGやLへ改変した。その結果、これらの変異型酵素は、L-フェニルアラニンに対する活性が低下したが、脂肪族アミノ酸に対する活性が増大した。Arthrobacter sp.のオピン脱水素酵素(ODH)は、植物のクラウンゴールに存在する40-kDa Protein、D-リゾピン脱水素酵素、D-ノパリン脱水素酵素等と類似性を有している。ODHを大腸菌形質転換株より高度に精製し、結晶化を行った。ODHのアポ型のX線構造解析を行い、立体構造を明らかにした。R143、K156、N198、H202、Y259、Y280、I283、R292,R294、D297等の残基に部位特異的変異をかけた。野生型および変異型酵素に対する、種々の合成基質の影響を速度論的に検討したところ、一次構造の比較からは予想されなかったR143が基質の一方のカルボキシル基に結合する可能性が示唆された。次に野生およびR143変異株を結晶化し、既に解析された野生型酵素の座標を用いて高次構造を明らかにした。基質や基質アナログにソーキングした結晶を常温及び低温下でX線測定および解析を行った結果、残基H202、R292、Y293の近傍に1個の硫酸イオンが認められた。この硫酸イオンおよびオピンのカルボキシル基は、共通の酵素部位と結合すると仮定し、本酵素の酸化反応における触媒機構を推論した。フェニルアラニン脱水素酵素(PheDH)の改変Iグルタミン酸脱水素酵素(GluDH)の構造解析に基づき、PheDHを出発酵素としてロイシン脱水素酵素(LeuDH)様酵素への変異について研究した。基質ポケットの周辺で、全ての酵素に共通ではない残基に注目した。例えば、GluDHおよびLeuDHの活性中心付近にある163Aや377Vは、PheDHでは、それぞれGやLである。そこで、これらの残基をGluDHおよびLeuDHに見られるアミノ酸へ改変した。オピン脱水素酵素(ODH)の結晶構造解析ODHの一次構造上の類似性をコンピュータを用いてデータベースに検索した。本酵素は、植物のクラウンゴールに存在する40-kDa Protein、D-リゾピン脱水素酵素、D-ノパリン脱水素酵素等と類似性を有しているので、一次構造上に見られる共通残基および活性中心にあると考えられる残基を絞り込んだ。Arthrobacter sp.IC由来の本酵素遺伝子を大腸菌で発現させ、酵素を大量に精製した。ハンギング・ドロップ蒸気拡散法を用い、硫安34-40%、0.1Mリン酸緩衝液(pH6.0)、17°Cの条件下、約2週間で0.5×0.3×0.3mm程度の結晶が得られ、それらは良好な回折像を与えた。ODHの結晶は回折像を良好に与えため、X線構造解析を急速に進展させた。結晶は斜方晶系に属し、空間群はP2_12_12、格子定数(Å)はa=104.9、b=80.0、c=45.5であった。