hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
菌根共生系の窒素代謝機構とその土壌圏の窒素循環における意義

植物とアーバスキュラー菌根菌(AM菌)との共生システムにおいて、窒素がAM菌の生育やAM菌の植物への窒素吸収へどのように関与しているか、その生理機構について研究を行った。AM菌菌糸におけるポリリン酸合成、すなわちAM菌によるリン酸吸収は無機態窒素の吸収同化と共役していることを示唆する結果を得た。さらに、土壌中の無機態窒素濃度がAM菌のリン吸収に影響を及ぼし、窒素が欠乏する条件ではAM菌のリン吸収が制限され得ることを示した。本研究では、植物とアーバスキュラー菌根菌(AM菌)との共生システムにおいて、AM菌の植物の窒素吸収への寄与、および窒素に関わる代謝制御機構を解明し、土壌圏窒素循環におけるAM共生の意義を探ることを目的とする。(1)窒素吸収へのAM菌の寄与、及び窒素がリン酸吸収移行に及ぼす影響:土壌リン酸水準を変えて、2種類のAM菌(Glomus属)を接種してネギのリン吸収と、根内のポリリン酸濃度を調べたところ、AM菌のリン酸吸収促進には長鎖のものより短鎖のポリリン酸が効いていることを明らかにした。また、AM菌のポリリン酸蓄積に及ぼす窒素の影響について検討を行い、窒素がAM菌リン酸吸収の制限因子になっている証拠を得た。(2)窒素の主要移行態であるアルギニンの細胞内局在性:アルギニンは菌糸内で遊離アミノ酸の90%以上を占める。AM菌糸内のアルギニン局在を調べるため、アルギニンtRNA合成酵素遺伝子をクローニングし、Xpressエピトープタグを付加させたアルギニンtRNA合成酵素遺伝子を高発現する大腸菌を作成した。今後、本組換え酵素を用いて、免疫電顕を行うことでアルギニンの検出を行う。(3)植物側の窒素栄養が菌根菌の窒素・リン代謝に及ぼす影響:当初の計画であったウレアーゼ遺伝子の単離は、Glomusのゲノム解析を通じて米国の研究チームが先行していることが明らかになり、競合しないように研究方針の転換を模索中。AM菌(G.intraradices)のアルカリホスファターゼについてはタンパク質レベルでの解析が皆無であったため、アルカリホスファターゼ遺伝子がコードする推定アミノ酸配列情報を元に、抗体を作製した。この抗体を用いたウェスタン解析の結果、菌根の膜タンパク質画分にのみ単一バンドが検出された。(4) AM菌形質転換法の開発:本年度はニンジン毛状根とAM菌のin vitro二重培養系の効率的培養件の検討を進めた。(1)窒素吸収へのAM菌の寄与、及び窒素がリン酸吸収移行に及ぼす影響:土壌中の窒素の存在によってAM菌のリン吸収が影響を受ける可能性を確かめるために、ポリリン酸をAM菌のリン吸収の指標として、AM菌のリン吸収に及ぼす土壌中無機態窒素の影響を検討した。すなわち、砂耕条件で植物(長ネギ)に十分にAM菌を感染させた後、砂培地中の養分を洗い流して根・外生菌糸からの養分供給を絶ち、その後窒素濃度の異なる養分を新たに供給した場合にAM菌と植物がどのように応答するか、根内のポリリン酸に着目して解析した。その結果、添加する窒素濃度の上昇にともないAM菌感染根および外生菌糸のポリリン酸蓄積が促進された。このことは、土壌中の無機態窒素濃度はAM菌のリン吸収に影響を及ぼし、窒素が欠乏する条件ではAM菌のリン吸収が制限され得ることを示すものである。(2)窒素の主要移行態であるアルギニンの細胞内局在性:菌根菌における主要な窒素輸送形態であるアルギニンの細胞内局在を明らかにするため、大腸菌アルギニンtRNA合成酵素を用いたアルギニン検出法の開発を行った。酵素を精製するため大腸菌で高発現させたが、十分な量を精製することができなかった。(3)AM菌形質転換法の開発:継代培養の過程でニンジン毛状根中でのAM菌の生育が著しく低下し、In Vitro二重培養系の維持が困難となった。(1)窒素吸収へのAM菌の寄与、及び窒素がリン酸吸収移行に及ぼす影響:これまでの研究でAM菌の増殖ならびAM菌によるリン酸吸収が無機態窒素によって制御されていることが示されている。そこで、土壌無機態窒素を重窒素で標識し外生菌糸中のポリリン酸濃度との関係を調べたところ、重窒素atom%と高い相関が見いだされた。このことは、菌糸におけるポリリン酸合成、すなわちAM菌外生菌糸によるリン酸吸収は無機態窒素の吸収同化と共役していることを示唆するものである。

(2)窒素の主要移行態であるアルギニンの細胞内局在性:菌根菌の窒素輸送形態であるアルギニンとリン輸送形態であるポリリン酸の細胞内局在を調査した。アルギニンを検出するためにアルギニン-グルタルアルデヒド抗体による免疫染色法を検討したが、シグナルを検出することができなかった。ポリリン酸の局在をポリリン酸結合タンパク質を用いた免疫染色で解析したところ、ポリリン酸のシグナルは樹枝状体トランクの液胞や細胞壁に検出されたが、ファインブランチでは検出されなかった。(3)アルカリホスファターゼ活性に及ぼす窒素の影響:AM菌のリン吸収に重要な役割を果たしていると考えられているが、その機能が不明のアルカリホスファターゼ遺伝子の発現に及ぼす植物の窒素栄養条件を解析した。AM菌を共生させたネギの葉面に蒸留水またはKNO_3を撒布し、感染根におけるAM菌アルカリホスファターゼ遺伝子の発現レベルを解析した。葉面撒布によるKNO_3添加によりAM菌アルカリホスファターゼ遺伝子の発現が変化することは無かった。
サイトカインによるSTATの核・細胞質輸送機構制御の研究

本研究ではSTAT5の核外輸送、核内輸送について種々のSTAT5変異体及びLeptomycin Bをもちいて検討した。STAT5はGM-CSFの刺激によりチロシンリン酸化され2量体化した後核内に移行する。その後、GM-CSFをのぞくと再び細胞質に戻り再利用されることが明らかである。Leptomycin Bの添加によりサイトカインの除去によるSTAT5の細胞質への輸送が阻害されることが明らかになった。また、サイトカインの非存在下でSTAT5が充分に細胞質に蓄積している状況でLeptomycin Bを添加してもSTAT5はふたたび核内に集積することから、STAT5はサイトカイン非依存性に単量体で細胞質、核内を往来していることが明らかになった。核内・外輸送についてSTAT5およびEGFPとの融合蛋白質の段階的欠失変異体を作成し必要な領域を検討したところN末側coiled-coilの領域が核外輸送に重要であり、SH2を含む領域が核内移行に重要であることが明らかになった。またNESのコンセンサス配列に合致する配列が4つ見いだされたのでそこに変異を導入したところ2ヶ所の変異により核外移行の活性が失われた本研究ではSTAT5の核外輸送、核内輸送について種々のSTAT5変異体及びLeptomycin Bをもちいて検討した。またNESのコンセンサス配列に合致する配列が4つ見いだされたのでそこに変異を導入したところ2ヶ所の変異により核外移行の活性が失われた
日英における第三者機関による農地管理制度の研究

本研究は、平成25年12月5日に成立した機構法に基づき創設された「農地中管理機構」(効率的な農地集積・利用を目的とし、農地の貸し手と借り手の間の仲介を行う)について、特に比較法的な観点から検討し、法政策上の提言を行うことを目的として遂行されている。同機構には希少な担い手にまとまりのある形で農地を利用できるよう配慮し貸し付けるという役割が期待されており、関係者の総力を挙げて農地集積および耕作放棄地解消を推進することを目的としている。日本では同機構の創設以前にも、農用地利用増進事業等の中で、農地の利用権を創出することを通じて賃貸借契約による経営規模拡大のための農地流動化施策を導入してきたが、今回のような全くの第三者機関による管理体制を導入したのは初めてのことである。平成30年度は比較法的な観点から、イギリスにおける農業アドバイザーが果たす農地管理上の機能について検討を行った。イギリスでは、19世紀に至るまでエステイト・スチュワードが地主の名代として農地経営を差配した歴史があり、彼らは先進的な農業技術を普及させると同時に、地主と借地人を仲介する存在として機能した。近年、農地管理に要する知識や技術は専門性を増しており、経営の多角化や政府の補助事業への申請に際してはアドバイザーの助力が不可欠なものとされている。法文上は現れてこない、第三者としての仲介者の存在が、かつての完全に私的なものから公的な法政策の策定に際し予定されたものとなる経緯を明らかにし、エステイト・スチュワードの系譜を引き継ぐ現在の農業アドバイザーたちの現代的位置付けについて、文献研究を中心に行った。仲介者としての彼らの機能は、機構の将来像を展望するにあたり示唆に富むものと考える。28年度は、運用から数年が経過した機構について、各種統計およびレポート等を対象に現状の分析を行った。また、日本とは対照的に以前から第三者機関による農地の管理・利用事業が広く普及しているイギリスの状況についても文献研究を行った。イギリスにおいて歴史を有する施策としては、第一に州政府が保有する農地を農業への新規参入希望者に対して貸し出す「州政府農場制度」が挙げられる。同制度は、農業階梯の第一段階としてイギリス農業の担い手を育成するものであり、その規模は全農場貸借市場のうち一割を占め、イギリスの農地の利用・管理において重要な位置を占めている。本研究では、諸外国における類似の取り組みとの比較研究が重要となるため、28年度の研究成果を基礎として、29年度は国際学会での報告やイギリスでの現地調査等を行いながら、研究をさらに深化させていくことを予定している。当初の予定通りに平成28年度は文献研究を進めることができた。平成29年度は比較法的な観点から、イギリスにおけるナショナル・トラストによる農地管理について検討を行った。イギリスでは、ナショナル・トラストが自ら取得した農地を、環境適合的な農業を行う農家に貸し出すことで、持続可能な農地管理を目指している。日本におけるナショナル・トラストの活動領域は主に自然的・文化的景観の保護を目的とするものに限定されているが、美しい田園景観の保全が地域振興に繋がることを思えば、今後日本においてもナショナル・トラストの対象として農地の保全・管理を検討する機運が高まることは十分あり得る。以上のような問題関心に基づき、今年度はイギリスにおけるナショナル・トラストによる農地管理に関する基礎資料の収集およびその分析を中心に行った。当初の計画では、農地中間管理機構の今後に示唆を与え得る外国の制度として、イギリスにおける州政府農業制度(州政府が保有する農地を農業への新規参入希望者に対して貸し出す。同制度は、農業階梯の第一段階としてイギリス農業の担い手を育成するものであり、その規模は全農場貸借市場のうち一割を占め、イギリスの農地の利用・管理において重要な位置を占めている)を主たる検討対象としていた。しかし、環境保全的かつ持続可能な農地管理という観点からは、同国におけるナショナル・トラストの取り組みも非常に重要であると思うに至り、そのため平成29年度は特に重要な研究対象として制度分析を行ったため、当初の予定よりも扱う資料の量が増えてしまった。

しかし、全体として遅延が出ているわけではなく、統合的に研究は遂行されている。本研究は、平成25年12月5日に成立した機構法に基づき創設された「農地中管理機構」(効率的な農地集積・利用を目的とし、農地の貸し手と借り手の間の仲介を行う)について、特に比較法的な観点から検討し、法政策上の提言を行うことを目的として遂行されている。同機構には希少な担い手にまとまりのある形で農地を利用できるよう配慮し貸し付けるという役割が期待されており、関係者の総力を挙げて農地集積および耕作放棄地解消を推進することを目的としている。日本では同機構の創設以前にも、農用地利用増進事業等の中で、農地の利用権を創出することを通じて賃貸借契約による経営規模拡大のための農地流動化施策を導入してきたが、今回のような全くの第三者機関による管理体制を導入したのは初めてのことである。平成30年度は比較法的な観点から、イギリスにおける農業アドバイザーが果たす農地管理上の機能について検討を行った。イギリスでは、19世紀に至るまでエステイト・スチュワードが地主の名代として農地経営を差配した歴史があり、彼らは先進的な農業技術を普及させると同時に、地主と借地人を仲介する存在として機能した。近年、農地管理に要する知識や技術は専門性を増しており、経営の多角化や政府の補助事業への申請に際してはアドバイザーの助力が不可欠なものとされている。法文上は現れてこない、第三者としての仲介者の存在が、かつての完全に私的なものから公的な法政策の策定に際し予定されたものとなる経緯を明らかにし、エステイト・スチュワードの系譜を引き継ぐ現在の農業アドバイザーたちの現代的位置付けについて、文献研究を中心に行った。仲介者としての彼らの機能は、機構の将来像を展望するにあたり示唆に富むものと考える。本研究はいくつかの段階からなるが、現状では最も時間を必要とする文献収集および検証作業が一定程度遂行された状況である。したがって今後は、28年度の成果に基づき、イギリスにおける実態調査とヒアリングを適宜行い、実定法と機関内部における独自の農業経営主体選定基準との相互関係について実証研究を行うことを予定している。なお、イギリスでの調査と並行して、日本国内におけるこれまでの農地利用集積円滑化事業が何故機能不全に陥り、今般の農地中間管理機構の創設に相成ったのかという点について、日本国内の農業法学、農業経済学、農村社会学及び省庁の文献・資料を用いて分析を行う予定である。本研究は平成30年度が最終年度であることからも、今後はこれまでの研究成果を論文等の形にまとめ、広く発信することに力点を置きたいと考えている。しかしながら、夏期にはナショナル・トラストに関する現地調査をロンドンで行う予定でもあり、これらの成果については最終年度を越えて今後の研究へと引き継がれていくこととなる。当初の予定ではイギリス国内での資料収集を予定していたが、その分の費用を海外調査を中心とする次年度へ回すことで、より良い運用に繋がると考えたため。消耗品が予定より安く購入できたため。また残額の次年度使用計画については、現地調査の費用に加算するものとする。
微少残存白血病細胞の新しい検出法の確立による白血病の新しい治療法の開発

AML45例、ALL22例、AMLL6例、CML23例の白血病細胞のWT1 mRNA量をRT-PCR法を用いて定量したところ、正常骨髄細胞に比し、13log高いWT1mRNAの発現が見られた。化学療法で、完全寛解に入った31症例及び、同種骨髄移植で完全寛解に入った23症例につき、骨髄及び末梢血のWT1mRNA量を長期間モニターした。再発した全例(18例)において、臨床的再発(clinical relapse)の1-14カ月前にWT1の上昇(分子的再発、molecular relapse)が見られた。長期生存者(最長10年)ではWT1mRNA量は、検出感度以下であった。よって、WT1mRNA量のモニターによって、個々の患者のMRDの動態を適格に把握できることが、明確になった。WT1アンチセンスオリゴマーで、白血病細胞を処理したところ、17症例のうち、8症例で、白血病細胞の増殖を抑制した。WT1がほとんどすべての白血病細胞の腫瘍マーカーであること、及び、WT1がleukemogenesisに関与していることが明確なった。今後は、すでにスタートしている全国規模での研究でのWT1を用いたMRDの検出系の評価が待たれる。また、がん抑制遺伝子としての位置づけにあるWT1遺伝子が、白血病では、発がん遺伝子様の働きをしており、leukemogenesisにおけるWT1の関与のメカニズムを追求したい。
双極子相互作用が拓く冷却原子気体の新現象

スピン内部自由度を持った原子気体のボース・アインシュタイン凝縮体(スピノールBEC)において、双極子相互作用がスピンと軌道の自由度を結合することによりスピンホール効果が起こることを示した。また、スピノールBECにおける量子多体効果を調べ、磁気相図や相転移の次数、励起スペクトルの変化を定量的に評価した。強磁性相互作用するスピノールBECにおいて、磁区ドメインの成長則を古典系と比較し、超流動速度場の影響を評価した。強磁性相互作用するスピノルBECにおいて細かい磁区構造が形成される様子が2008年にUCバークレーのグループにより観測された。この磁区構造の起源を解明するために、平均場理論を用いて励起スペクトルとスピンの非線形ダイナミクスを調べた。その結果、定性的には実験と同様に細かい磁区構造ができるものの、磁区構造の空間スケールは3倍、構造の現れる時間スケールは10倍実験で観測されたものより大きく、平均場理論では定量的に実験を説明できないことが分かった。通常、平均場理論で用いるGross-Pitaevskii(GP)方程式は絶対零度でのダイナミクスを記述するものであるが、長時間のダイナミクスを調べて時間平均をとることでエネルギー一定の下での熱平衡状態の情報を得ることができる。本研究の結果は、実験で観測された磁区構造は非常に長寿命の非平衡状態で、かつ、熱原子との直接的な相互作用が必要であることを示唆している。また、一般にスピノルBECの秩序変数はスピンFの場合に4F+1変数となりスピンが大きくなるほど複雑になるが、強磁性BECの場合は実質、3次元スピンの方位と凝縮体全体の位相という3つの変数で記述することができる(流体近似)。そこで、強磁性BECに対するGP方程式を流体近似を用いて書き下し、スピン期待値に対する運動方程式を導出した。さらに、前述の系に対して流体方程式を用いて安定性解析を行ない、Bogoliubov励起と一致する結果を得た。今年度の成果は以下の4点である。[1]強磁性相互作用するBECに対して平均場理論からエネルギー散逸のある場合のスピンの運動方程式を導き、古典スピンの運動方程式であるLandau-Lifshitz-Gilbert方程式となること見出した。ただし古典系と異なり、強磁性BECではスピンゲージ対称性から時間微分が超流動の速度場を含んだ物質微分として記述される。我々は双極子相互作用によるパターン形成のダイナミクスを数値的に調べ、超流動カレントがスピンのダイナミクスを加速させることを明らかにした。[2]スピン1の強磁性BECは、磁場を変えることで磁化ゼロの相から部分的に磁化した相へと相転移を起こす。この臨界磁場が熱および量子揺らぎにより大きく変化することを見出した。これは、凝縮体との散乱によって非凝縮成分にもスピンコヒーレンスが生じ、それが平均場として凝縮相の状態を変えるためである。特に、量子揺らぎによる寄与は大きく、通常実験で用いられている希薄なガスであっても、平均場近似による臨界磁場から大きくずれることを見出した。[3]磁気的双極子相互作用が大きい原子では必然的にスピンが大きくなる。スピン内部自由度が大きいと、ゼロ磁場下であっても基底状態の相図は非常に複雑になる。我々は、系の対称性から基底状態を求める方法をスピノールBECに対して構築し、具体的にスピン3のBECの基底状態相を同定した。これにより、先行研究では見落とされていた相を発見した。[4]通常、トポロジカル励起は、その空間構造の次元によって、渦、モノポール、スカーミオンなどと分類され、その量子数はホモトピー群によりそれぞれ独立に定義される。しかし、スピン1のポーラー相のように、半整数量子渦が存在する場合にはモノポールの量子数は渦の存在によって影響を受ける。我々はその代数構造がアベホモトピーという新しいホモトピーで与えられることを示した。平成24年度の成果は以下の4点である。また、下記に加えて、当該分野のレビュー論文を執筆した。[1] 1次および2次ゼーマンエネルギーを変えてスピノールBECの有限温度での磁性を調べた結果、凝縮成分とのコヒーレントな散乱を通して、非凝縮成分でも異なるスピン成分間にスピンコヒーレンスが生じることがわかった。また、この非凝縮成分のスピンコヒーレンスが相図を決定する上で重要であることがわかった。[2]従来のホモトピー理論による渦の分類では渦芯に関する情報は得られないため、渦芯近傍での秩序変数空間のトポロジーに着目して、渦芯構造を分類できるようホモトピー理論を拡張した。それをスピノールBECに適応した結果、渦芯を分類するトポロジカル不変量が定義できることがわかった。[3]人工ゲージ場によりスピン軌道相互作用するBECの基底状態を対称性の考察により求めた。2次元のSO(2)対称性を持った系では、その部分群であるサイクリック群の対称性を持った状態が実現する。具体的にスピン1/2, 1,および2のBECに対して基底状態を求めた結果、三角格子、四角格子、六角格子、カゴメ格子といった様々な渦格子状態が現れることがわかった。[4]スピン1のスピノールBECに対して2次の摂動展開であるベリアエフ理論を適用した結果、マグノンの有効質量が量子揺らぎによって増大し、その増大率は強磁性相とポーラー相で同一であることがわかった。また、マグノンの寿命はフォノンの寿命に比べて非常に長いことがわかった。以下の2つの研究を行った。[1]ボース原子のボース

アインシュタイン凝縮体(BEC)とフェルミ縮退したフェルミ原子の混合系において、ボソンとフェルミオン間に働くスピン交換相互作用により、フェルミ原子にスピン流が生じ、その性質が相互作用の強さによって可換から非可換へとクロスオーバーすることを明らかにした。フェルミ原子とボース原子が強く強磁性相互作用する場合には、フェルミ原子のスピンはBECの磁化構造に追従する。磁化構造に合わせてゲージ変換を行うと、フェルミ原子に対して実効的なゲージ場が生じ、それにより可換なスピン流が生じる。一方、強磁性相互作用が弱い場合には、BECの磁化構造とフェルミ原子のスピンはほとんど独立にふるまう。この中間領域において、非可換なスピン流が出現し、クロスオーバーが起こることがわかった。[2]双極子相互作用は磁気モーメント間に働く相互作用であるため、原子気体BECにおいては、自発磁化を持たない状態では平均場状態に影響を与えない。しかし、自発磁化を持たないBECであっても、励起スペクトルまで考えれば双極子相互作用の効果がみられる。本研究では、このような系においては、スピン・ホール効果として双極子相互作用が観測されることを明らかにした。スピン・ホール効果とは、粒子の流れとそれに垂直方向のスピン流との間に相関が生じることにより起こり、双極子相互作用がスピンと軌道の自由度を結合していることの帰結となっている。本研究では、具体的にナトリウム原子のBECに対してホール伝導度を計算し、実験方法等を議論した。スピン内部自由度を持った原子気体のボース・アインシュタイン凝縮体(スピノールBEC)において、双極子相互作用がスピンと軌道の自由度を結合することによりスピンホール効果が起こることを示した。また、スピノールBECにおける量子多体効果を調べ、磁気相図や相転移の次数、励起スペクトルの変化を定量的に評価した。強磁性相互作用するスピノールBECにおいて、磁区ドメインの成長則を古典系と比較し、超流動速度場の影響を評価した。27年度が最終年度であるため、記入しない。物性理論研究目的はスピノール・ダイポールBECの(1)磁性、(2)多体効果、(3)トポロジカル励起、の3点を解明することであった。(1)については古典強磁性体とのアナロジーからパターン形成のダイナミクスの解明や、超流動カレントの寄与の研究が順調に進んでいる。また、高スピン系での基底状態の磁性も明らかにした。(2)については、まず、双極子相互作用のない場合に、量子揺らぎの効果を検証し、平均場近似による予言から大きくずれることを明らかにした。(3)については、トポロジカル励起間の相互作用をアベホモトピーという代数構造で記述できることを明らかにした。研究目的はスピノール・ダイポールBECの1磁性、2多体効果、3トポロジカル励起、の3点を解明することであった。1については、今回、有限温度における磁性とそれを決める機構を明らかにした。特に、非凝縮成分のスピンコヒーレンスが凝縮成分の磁性を決める上で重要になっていることがわかった。2については、双極子相互作用がない場合に、高次の摂動展開による手法で準粒子の振る舞いを調べた。3については、渦芯の構造を分類する手法を確立した。
水制と潅木が一体となった半自然的河川構造物に関する基礎的研究

まず、昨年度に引続き、カワヤナギの生長特性を年間を通して観察し、特に流水抵抗に関係する葉の量の季節変化を調べた。その結果、初夏を除けば、先端で新しい葉を付ける一方で根元の葉を落とすので、洪水期間の葉の量には大きな変動の無いことが明らかになった。次に、1枚の葉がもたらす流水抵抗特性を明らかにする目的で、葉の拡大模型を用いた水理実験を行った。模型の製作にあたっては、現地で採取した多数の葉について、大きさ、厚さ、葉脈の位置と太さなどを丹念に計測した。この実験の結果から、葉の上の境界層には、主流に沿う流れと葉脈に沿うながれが干渉した周期的変動が存在することが示された。昨年の実物を用いた流水抵抗実験で、カワヤナギの葉の流水抵抗が層流境界層と同様の抵抗側に従う一方で抵抗係数のみが通常の層流境界層より大きいという結果が得られていたが、これは上述の原因によるものと推察された。最後に、潅木群落をモデル化して、群落が起こす水平混合に関する水理実験を行った。この種の実験は、申請者を含めて数人の研究者が既に行っているが、今回の実験では、以下のデータ処理法により水平混合の空間構造を明らかにすることを目的とした。水平混合の変動は、不完全周期現象であるが、これをゼロアップクロス法で分割し、位相平均を行うことにより、平均的な運動の時空間構造を抽出した。さらにその結果を浅水流方程式に代入して、位相ごとに各項のオーダーを比較検討した。これらの結果は、潅木群落の存在による横断方向の輸送現象のモデル化に役立つものと考えられる。以上の結果を昨年度の研究成果に加え、報告書を作成した。今年度は、主に、潅木材が形成される過程を調べた。対象樹種はカワヤナギとした。まず、鳴瀬川の過去の航空写真から,水制設置後の潅木林の形成の状況を調べた。その結果、数年間で土砂が沈積した後、10年程度で潅木林の形成されている事例が多く見られた。また、一旦形式された潅木林を伐採した部分があり、洪水で堆積土砂が失われていた.このことから、潅木林の土砂移動抑止効果はかなり大きいものと推定された.吉田川において、洪水後の潅木の状況を調べた。その結果、比較的小さな洪水であったにもかかわらず、高水敷の潅木がかなり倒状していることがわかった。また、倒状することにより、下流側の草本類を死滅させるとともに、自身はすぐに新しい小枝を生長させ、以前よりも広い範囲を覆うようであった。このことから、潅木は、洪水などにより倒れたり傾いたりすることで林を形成するのではないかと推定された.吉田川で潅木のサンプルを収集し、流水抵抗についての室内実験を行った。その結果、潅木の流水抵抗は主に葉が受け持っており、また全抵抗は葉の枚数と流速の2/3乗に比例することが明らかとなった。これは葉の1枚の上に層流壊界属が形成されていると考えれば理解できる結果である。吉田川で、6本の潅木について、幹、枝の接合状態と葉の付き方を測定した。この結果と上述の流水抵抗試験の結果、及び曲げ強度についての室内実験の結果とから、潅木(カワヤナギ)が倒状する流速の算定を行った。その結果、倒状流速は60cm/sから100cm/Sの範囲となり、先に述べた現地の様子、すなわち小洪水でも倒状する潅木が見られたという事実と矛盾がなかった。
転写因子Hes1の振動を制御する小分子化合物

Hes1は細胞分化に重要な転写抑制因子である。Hes1を変調する化合物D8Cを化合物ライブラリーから発見。D8C類縁体176個を合成し、JI051と名づけた化合物がD8Cよりも5倍強い活性を持つことを見いだした。解析によると、JI051はHes1のコリプレッサーTLE1の制御因子であるBit1をミトコンドリアから放出させ、Hes1とTLE1を核外へ追い出すことが分かった。標的決定を行ったところ、ミトコンドリアタンパク質であるProhibitin 2が標的であることが示唆された。JI051はProhibitin 2に結合してHes1を核外へ追い出すことで、Hes1を阻害していると考えられる。本研究の目的は、転写因子Hes1の振動を制御する小分子化合物を創製し、細胞分化を操作することである。抑制型転写因子Hes1の発現は幹細胞で振動しており、その振動が未分化状態と幹細胞の不均一性に重要である。その発現振動の原因は、Hes1自身がHes1の転写を抑制していることにある。Hes1の転写抑制機能を阻害する化合物があれば、Hes1の振動発現を外部から自在に止めることができる。化合物の添加と洗浄によってHes1振動を変調し、幹細胞分化の方向を操作できる可能性もある。また、Hes1は癌に関わるnotchシグナルの最下流であり、癌治療に新しい考え方を提供するとも期待できる。これまでの研究により、D8Cと名づけたプロトタイプ化合物を見つけ出した。26年度にD8Cの合成展開を行い、構造活性相関を得た。さらに、低濃度(nMオーダー)で効果のある誘導体JI051を見つけた。この化合物は、Hes転写因子の振動を細胞内で止めることを確認した。メカニズム研究にすすむためのJI051プローブの合成に成功し、メカニズムの確認を行った。予想外なことに、JI051の標的はTLE1ではない可能性が出てきた。JI051の化学構造から考え、標的分子の一つがキナーゼであることが予想されたため、211個のキナーゼへの網羅的な影響を調べた。しかしながら、有望な標的分子を得ることはできなかった。今後も標的分子の同定を試みる。TLE1を標的とする他の化合物を得るために、TLE1タンパク質に結合する化合物のスクリーニングを1200個の医薬品化合物について行った。その結果、いくつかの候補化合物を同定した。これらの化合物は医薬品としてすでに使われている化合物であった。今後、検証をすすめる。これまでの研究により、D8Cと名づけたプロトタイプ化合物を見つけ出し、低濃度(nMオーダー)で効果のある誘導体JI051を見つけた。27年度は、JI051のメカニズム解析を行った。その結果、以下の成果を得た。●JI051はHes1のコリプレッサーTLE1の制御因子であるBit1をミトコンドリアから放出させ、Hes1とTLE1を核外へ追い出すことが分かった。●JI051の化学プローブを利用して、JI051のメカニズムを解析した。その結果、ミトコンドリアタンパク質であるProhibitin 2が標的であることが示唆された。●siRNAによりProhibitin 2をノックダウンすると、JI051によるHes1の核外追い出しが弱くなった。Prohibitin 2がJI051の標的である可能性が高い。●JI051はProhibitin 2に結合してミトコンドリアの状態を変調させ、Hes1を核外へ追い出すことで、Hes1を阻害していると考えられる。176個のD8C化合物の類縁体を合成し、構造活性相関を得て、さらに強力な化合物JI051を得た。意外なことに、この化合物の標的分子はTLE1ではなかった。しかし、さらなるスクリーニングの結果、TLE1に結合する化合物の同定に成功しており、計画全体に大きな変更はなく、次のステップに進むことができる。ケミカルバイオロジー平成27年度以降は次の研究を計画している。計画に大きな変更はない。

●JI051などの候補化合物で幹細胞を分化させるES細胞、ヒトiPS細胞、神経幹細胞など、Hes1が未分化状態を担う細胞で分化実験を行う。さらに、Hes1を過剰発現した神経幹細胞で、化合物を加え、洗浄するという作業を繰り返して、人工的にHes1の振動を作り出す。その振動の時間数によって分化状態が変動すると予想される。●平成26年度に合成したJI051の化学プローブを利用して、JI051のメカニズムを解析する。●Hes1を高発現している癌細胞への影響未分化癌細胞にはHes1を高発現している細胞が多い。このような細胞に対する化合物の効果を調べる。最適化した化合物が実際に未分化癌細胞を分化させ、癌細胞の増殖を抑えるかを評価する。Hes1の阻害剤が、未分化癌に効果的であるという原理の証明を行う。
考証学・言語の学、そして近代知性 - 近代的学問の「基体」として漢学の学問方法

本科研研究では、(1) 1819世紀日本の儒学世界において発展した実証主義的学問の解明、(2)その清代考証学との比較検討と日中間の学問特性の相違点の考察、(3)日本考証学と西欧のフィロロギーとの比較研究が目指され、これらを、分野の異なる研究者との共同研究、海外の研究者との国際研究連携をもってすすめ、下記「研究成果」に列挙したごとくの成果が産出された。またその過程では、ヨーロッパ日本研究協会(EAJS、欧州最大の日本研究学会)を含めた主要な国際学会での研究発表、英ケンブリッジ大学に於ける国際研究集会の開催も実施され、これらを通じ、高い水準の日本思想史研究の海外への発信にも寄与した。本研究が(1)1819世紀の実証主義的儒学、(2)その日中間での相互的発展の様相、(3)経学研究から発展した言語研究の手法の三点を中心とするのは申請書の「研究目的」に明記したが、2013年度はとくに(1)(2)の課題を大きくすすめる研究会を計7回開催(当初予定の三回を大きく上回る)、これは、異分野の研究者が参画する本科研の趣旨の相互理解に極めて有用であった。また、昨年四月の採択直後よりケンブリッジ大学のP.F.Kornicki教授、山梨大学名誉教授の佐藤正幸氏が研究協力者として参加した。6月会合では代表者による全体の方向性提示の報告、江藤(分担者)によるドイツ・フィロロギーと江戸国学の方法的共通性に関する報告、史学史を専門とする佐藤による西洋史学と中国の史学の比較研究の報告、尾崎(協力者)による清代撲学の報告がなされ、以降は、主に(1)史学史、(2)ドイツ・フィロロギーと18世紀日本ならびに中国の考証学・文献学との比較に関する各々の分科会を適宜開催、各々の主題での相互理解と知見の共有の機会を増やし、それらを全体会合にて総合するという形で研究をすすめた。論文としての成果の詳細は「業績欄」を参照されたいが、代表者の論文の國立臺灣大學刊行の叢書における掲載、江藤によるタイ・タマサート大学での講義など、研究主題の海外での発信を体現するものも含まれる点を特記したい。さらに強調したいのは、2013年度に進捗をみた研究を基盤とする成果をもとにヨーロッパ日本研究協会(European Association for Japanese Studies)での大会報告(2014.8)に応募、首尾よく採択され、代表と分担2名で報告にゆくことが決定(報告日は2014.8.30)、さらにケンブリッジ大Kornicki教授と共同開催の国際研究集会を同大学にて開催することが決定したことである。平成26年度においては当初の計画を上回る進展をみせた。まず、本科研代表者が申請代表となり`Philological and exegetical studies of classicaltexts in 18th and19th century Japan: Acomparative approach'との演題での研究報告をヨーロッパ日本研究協会(EAJS、欧州最大の日本研究学会)に応募、採択され、2014年8月末に研究分担者とともに報告(言語:英語)、直後の9月初旬には`Confucian and other sources of evidential research in East Asia'とのテーマでケンブリッジ大学にて国際研究集会を海外研究協力者であるP.F.Kornickiケンブリッジ大学教授とともに主催、同会では18世紀日・中の儒者における文献考証研究の方法的進展に関する発表、その近代日本の歴史学発展との関連についての発表(言語:日本語/英語)がなされた。ここでの報告はほぼすべて研究成果として結実しているのは「業績」欄を参照されたい。さらには同月(9月)28日には、代表者も研究協力者をつとめる東京大学東洋文化研究所にて会い、のち本科研の研究協力者となったB.A.エルマンプリンストン大学教授(2014.4 - 2015.1東京大学東洋文化研究所客員教授)を招聘しての研究会を開催、清代儒者の考証学、とりわけ江聲、王鳴盛、閻若キョらの『尚書』研究について有用なご報告をいただいた。エルマン教授の本科研への参画により、その清代考証学的研究に関する豊饒な知見が受容されたのみならず、同教授の同僚であるA. Grafton(プリンストン大)、S.Pollock(コロンビア大)、H. von Staden(高等研究院)、M. Witzel(ハーバード大)D. Lurie(コロンビア大)らの研究成果も本科研の研究者において受容されることとなり、ここに、本年度において鋭意推進してきた国際的学術ネットワークの基盤が飛躍的に拡充した。平成2526年度より鋭意推進してきた国際的学術ネットワークを基盤に学究活動を継続した結果、平成27年度においては当初の計画を上回る進展をみせた。まず特記したいのは代表者による単著の学術書(『江戸後期儒者のフィロロギー-原典批判の諸相とその国際比較』、「業績」欄参照)の刊行である。本科研事業において代表者は、江戸中後期の儒者の古典テクスト研究の実相についての継続的な研究を続ける一方、B.A.エルマン教授(プリンストン大学)、P.F.コーニツキー教授(ケンブリッジ大学)、江藤裕之教授(東北大学)らと文献研究の国際比較を推進、さらには史学史、歴史学研究と諸理論の関係に造詣が深いE.ドマンスカ准教授(ポツナン大学)らの知見も適宜採入しながら、文献研究の比較考察とその方法論的拡幅を目指してきたが、代表者によるこの単著、ならびに平成27年度内に上梓された3本の論文(「業績」欄参照)はこれらの知見も反映させた本科研研究の集大成である。

平成27年6月19日-20日には江藤教授(研究分担者)の本務校(東北大学)にて研究会/講演会を開催、コーニツキー教授、江藤教授にご報告いただいた。8月に予定されていたプリンストン大学での国際研究会合は代表者の病気のため2017年度に延期された(「今後の研究の推進方策等」参照)が、2017年2月5日にはE.ドマンスカ教授を迎えて歴史学と社会諸科学の方法との有機的接合の可能性についての講演会を代表者が研究協力者をつとめる東京大学東洋文化研究所にて開催、あわせて突っ込んだ議論のための研究集会も行なった。同年2月16日には古典テクスト研究の伝播の様相の研究の一環である中心語ー周辺語関係研究の可能性、とりわけサンスクリット、漢語とその周辺語の関係に関する比較研究の可能性について、S.ポロックの研究なども引照しながらの検討会を、再度来日されたコーニツキー教授と行なった。平成25年度の研究開始当初より文献研究の国際比較のための知見と方法論の拡幅をすすめ、とくに平成26年度にはこの分野の研究において海外で最も権威のある国際学会(ヨーロッパ日本研究協会- EAJS)にて報告、さらにはケンブリッジ大学にて国際研究集会を開催し(昨年度「実施状況報告書」参照)、高度なレベルの国際学術交流を2年間にわたってすすめるなかで新たな学術ネットワークが構築された。そしてそれらが、著書、論文の具体的なかたちに結実したのが、平成27年度である。本科研では、(1)外国人日本研究者との交流を通じ、日本人の日本史、日本思想史研究者に稀有な分析視角、方法論を適宜接合・交錯させること、(2)日本人による日本研究に呈出される史料的、実証的優位性の海外への発信、の二点を軸とする、表層的ではない国際交流を目指した学究活動を継続してきたが、上記の業績はまさにその産物である。とりわけ、平成27年度の業績には、上記のケンブリッジ大・コーニツキー教授、のみならずEAJSでの報告後の討議より交流があるオランダ・ライデン大学、スイス・チューリッヒ大学の日本研究者らとの有機的交流を通じて得られた知見が適宜反映されている。また、平成26年度まで行ってきた江戸中ー後期の儒学テクスト研究にみられる研究手法の特性の研究とその国際比較に加え、平成27年度には、儒学文献研究手法の特質が明治(近代)の歴史学の方法的発展に与えた影響に関する研究が開始された。これは、研究手法の相違性に関する実証研究に、史学史研究の知見、とりわけ方法論の進展に関する研究を大幅に導入した研究を交錯させながら遂行しているものである。本科研研究では、(1) 1819世紀日本の儒学世界において発展した実証主義的学問の特質を解明すること、(2)同時代の日本と中国の間の学術交流の様相も十分に考慮にいれながら、江戸後期儒学と清代考証学とを比較検討し、日中間の学問特性の相違点を考察すること、(3)さらに西欧のフィロロギーとの比較研究を行なうことが目指され、これらを踏まえた上で、(4)18世紀の学問⇔19世紀学問⇔近代知性を有機的に接続させ、伝統知がどう近代知へと連続したのか解明することが目指されたが、最終年度である本年度ではとくに、過去3年間で蓄積された上記(1)、
時間依存特性を考慮した高層鉄筋コンクリート造建物の構造性能評価

平成30年度は,1高層RC造建物の地震応答解析モデルの検証,2初期応力が実大高層RC造建物の短期水平荷重時に及ぼす影響の把握という2つの研究課題に取り組むとともに,2年間にわたる研究の総括を行った。以下に得られた主な研究実績の概要を示す。(1) E-ディフェンスにて実施された縮尺1/4の縮小20層RC造建物の震動台実験を対象に非線形地震応答解析モデルを構築した。モデル化では,実務設計での利用を見据え,柱をマルチースプリングモデル,梁を材端バネモデルとした。梁の付着ーすべり挙動のモデル化に課題を残すものの,本モデルにより層間変形角1/100程度までの地震応答を精度良く予測可能である。(2)若材齢挙動の寸法依存性を回避するため,縮小20層RC造建物を相似則に基づき実大スケールへ拡張した。加速度応答スペクトル,骨組の損傷状況および全体応答の比較等から,相似則の妥当性を確認するとともに,梁降伏が先行する実大20層RC造建物の作成に成功した。(3)平成29年度の研究成果との統合を図り,(2)にて作成した実大建物の柱へクリープ等の初期応力を導入し,プッシュオーバー解析を試みた。その結果,初期応力により,1下層階および中層階の柱端に塑性ヒンジが新たに形成され,2これにより短辺方向上層階における終局限界変形が2倍程度大きくなることを確認した。これは,45°方向載荷時にも影響を及ぼし,3下層階柱の軸縮み差に起因する全体曲げによる付加変形が地震時に誘発されることを確認した。本研究期間では,提案モデルの適用範囲により,地震時の挙動評価を静的解析に限定したため,初期応力が骨組の動的挙動に及ぼす影響を把握するまでには至らなかった。しかしながら,2年間の研究より得られた知見により,これら初期応力が柱部材の耐力・変形および高層RC造建物の損傷状況に影響を及ぼすことは明らかであるものと考えられる。平成29年度は,1部材レベルにおける長期挙動予測モデルの構築および2高層骨組の長期挙動評価という2つの研究課題について重点的に取り組んだ。また,継続的に行っている文献調査結果から,「初期応力導入手法の開発」に時間を要すると判断し,平成30度着手予定の課題を前倒して取り組んだ。以下に得られた研究実績の概要を示す。(1)乾燥収縮および長期クリープを考慮したRC部材の長期挙動予測モデルを構築した。(2) (1)によるモデルを適用し,60層純フレーム建物の長期挙動を予測した。(3)初期応力が高強度RC柱の2方向曲げ性能に及ぼす影響を示した。(1)では,三次元FEM解析により持続荷重を受ける梁部材と柱部材の挙動をモデル化した。ここでは,骨組への展開を見据え,梁要素を選択した。梁のモデル化では,積分点数や材料モデルの検討を通じて,ひび割れの発生を適切に表現可能なモデルを構築した。本モデルによって,長期にわたる梁の曲げ挙動を精度良く予測することが可能である。同様のモデルを用いて,長期軸圧縮を受ける柱の挙動についても妥当なモデルを構築することができた。(2)では,クリープの影響により,特に,中柱の主筋に累積される応力度が増大し,短期荷重時に主筋の早期降伏を促す可能性を示した。また,隅柱では,斜め45°方向の変形が著しく,弾性解析と比較してその変形が約1.6倍に達することを明らかにした。(3)では,ファイバーモデルを用いて,初期応力導入手法を提案・検証し,中柱を対象として2方向曲げ性能について考察した。その結果,初期応力の存在により,1柱の初期剛性,耐力および履歴面積が増大すること,2同一部材角での耐力低下が生じることを確認した。また,初期応力,載荷方向数および破壊モードの関係を整理した結果,2方向曲げを受ける柱では,曲げ降伏後にせん断破壊に至る可能性を明らかにした。平成29年度に掲げた研究課題は,「高強度RCに生じる時間依存性が高層RC造建物全体の時間依存挙動に及ぼす影響の把握」であった。本課題に対して,鉄筋コンクリート部材に生じる長期挙動に焦点を絞り,部材のモデル化ならびに骨組への応用を展開した点は当初の予定通りといえる。しかし,研究実績の概要にも示した通り,初期応力導入手法については,検証過程において種々の検討を行う必要性が生じたため,その開発に着手したことで若材齢挙動を考慮した骨組の挙動を評価するには至らなかった。この点については当初期待していた成果を挙げられなかったものと考えられる。しかしながら,本研究の全体像が,1骨組全体の時間依存挙動評価,2時間依存挙動および短期挙動の統合手法の開発,3初期応力を考慮した骨組全体の耐震性能評価に大別されることを考慮すると,1は長期挙動に限定したが,2は達成されたものと考えており,研究の大枠は予定通り進んでいる状況である。以上より,当初計画と比較して若干の違いが生じているものの,研究計画全体の進捗としてはおおむね順調に進展していると判断できる。

モデル化では,実務設計での利用を見据え,柱をマルチースプリングモデル,梁を材端バネモデルとした。梁の付着ーすべり挙動のモデル化に課題を残すものの,本モデルにより層間変形角1/100程度までの地震応答を精度良く予測可能である。(2)若材齢挙動の寸法依存性を回避するため,縮小20層RC造建物を相似則に基づき実大スケールへ拡張した。加速度応答スペクトル,骨組の損傷状況および全体応答の比較等から,相似則の妥当性を確認するとともに,梁降伏が先行する実大20層RC造建物の作成に成功した。(3)平成29年度の研究成果との統合を図り,(2)にて作成した実大建物の柱へクリープ等の初期応力を導入し,プッシュオーバー解析を試みた。その結果,初期応力により,1下層階および中層階の柱端に塑性ヒンジが新たに形成され,2これにより短辺方向上層階における終局限界変形が2倍程度大きくなることを確認した。これは,45°方向載荷時にも影響を及ぼし,3下層階柱の軸縮み差に起因する全体曲げによる付加変形が地震時に誘発されることを確認した。本研究期間では,提案モデルの適用範囲により,地震時の挙動評価を静的解析に限定したため,初期応力が骨組の動的挙動に及ぼす影響を把握するまでには至らなかった。しかしながら,2年間の研究より得られた知見により,これら初期応力が柱部材の耐力・変形および高層RC造建物の損傷状況に影響を及ぼすことは明らかであるものと考えられる。平成30年度の主目的は,ファイバーモデルを用いて初期応力が骨組全体の耐震性能に及ぼす影響を解析的に明らかにすることである。この点については,高層RC造建物の短期挙動を評価可能な解析モデルを構築し,その後,平成29年度に開発したモデル化手法を統合することで検討を進める。特に,クリープの影響が大きい柱部材に着目し,柱の応答と骨組全体の応答を対応付けることにより,時間依存挙動が骨組全体の短期性能に及ぼす影響について検討する。一方,平成29年度の研究成果より,初期応力を考慮した高強度RC柱について曲げ降伏後にせん断破壊に至る可能性が示された。今後,高強度RC柱のせん断特性を表現可能なモデルを構築し,初期応力を考慮することによるせん断破壊の影響を加味した検討が必要になるものと考えられる。本件については,当初想定しておらず,研究を遂行する過程で浮上した新たな研究課題である。しかしながら,重要な検討課題であることから,可能な限り平成30年度内に挑戦したいと考えている。最後に,得られた結果の整理・分析を通じて今後の課題を明確にするとともに,本研究を総括する方向で進める予定である。コンクリート工学会年次大会2017(仙台)では,大会運営にも携わり大会側から旅費等が支払われたことにより,当初申請額との間に差額が生じた。一方,平成29年度は,研究が概ね順調に進展していたことから,当初予定していなかった平成30年度日本建築学会東北支部研究報告集(青森)へ論文を投稿した。平成29年度に生じた差額は,その論文発表のための費用として平成30年度に計上する予定である。その他については,当初計画通りであり,解析ソフトの更新,論文投稿に伴う日本建築学会大会および日本コンクリート工学年次大会への参加費用として計上する予定である。
分子動力学計算によるリポクオリティが脂質－タンパク質相互作用に与える影響の解明

本研究課題では,マルチスケール分子動力学シミュレーション法を用いて,ホスホイノシタイド/イノシトールリン脂質(PIPs)の脂肪酸組成の違いが生体膜上における脂質ー膜結合タンパク質相互作用やタンパク質のダイナミクスに与える影響について,分子レベルで解明することを目指している.初年度の研究成果を下記に述べる.(1)Btk(Bruton's tyrosine kinase)-PHドメイン/生体膜/イオン/水分子系の粗視化分子動力学シミュレーションを行い,PIPsの脂肪酸の違いやPIPsの膜中での濃度の違いが,タンパク質の膜上での配向に影響を与えることを明らかにした.(2)アシル基がパルミチン酸のみで構成されるPIP3(32:0)と,ステアリン酸とアラキドン酸で構成されるPIP3(38:4)の2種類について膜内での分布を解析した結果,PIP3(38:4)含有膜では,PIP3(32:0)に比べ,アシル基が膜界面近傍でPHドメインと相互作用していることがわかった.(3)レプリカ交換アンブレラサンプリング法を用いてPHドメインの生体膜への結合エネルギーを計算し,PIPsのアシル基の違いによってPHドメインと生体膜との相互作用に違いがあることが明らかになった.(4)変異体(Y142A,F146A)について全原子分子動力学シミュレーションを行った結果,タンパク質構造が変化し,ノンカノニカルサイトが維持されないことがわかった.今年度計画していた研究項目について研究を実施し,概ね順調に進展している.脂肪酸の組成が違うPIPsを含む生体膜とBtk-PHドメインのマルチスケール分子動力学シミュレーションを行い,PIPsの脂肪酸の違いがBtk-PHドメインと生体膜との相互作用に影響を与えることを分子レベルで明らかにすることができた.今後は,前年度に引き続き,Btk-PHドメインとPIPsとの相互作用を分子レベルで解析するとともに,(1)PIPsの脂肪酸の違いがPHドメインの生体膜上でのダイナミクスに与える影響を,粗視化分子シミュレーションと非平衡統計力学的手法によって解析する.(2)人口脂質膜を用いた生化学実験によってBtk-PHドメインの生体膜への結合性を解析し,分子動力学シミュレーションと生化学実験を相互にフィードバックを掛け合いながら洗練し,脂質ータンパク質の新しい相互作用モードを提示する.本研究課題では,マルチスケール分子動力学シミュレーション法を用いて,ホスホイノシタイド/イノシトールリン脂質(PIPs)の脂肪酸組成の違いが生体膜上における脂質ー膜結合タンパク質相互作用やタンパク質のダイナミクスに与える影響について,分子レベルで解明することを目指している.初年度の研究成果を下記に述べる.(1)Btk(Bruton's tyrosine kinase)-PHドメイン/生体膜/イオン/水分子系の粗視化分子動力学シミュレーションを行い,PIPsの脂肪酸の違いやPIPsの膜中での濃度の違いが,タンパク質の膜上での配向に影響を与えることを明らかにした.(2)アシル基がパルミチン酸のみで構成されるPIP3(32:0)と,ステアリン酸とアラキドン酸で構成されるPIP3(38:4)の2種類について膜内での分布を解析した結果,PIP3(38:4)含有膜では,PIP3(32:0)に比べ,アシル基が膜界面近傍でPHドメインと相互作用していることがわかった.(3)レプリカ交換アンブレラサンプリング法を用いてPHドメインの生体膜への結合エネルギーを計算し,PIPsのアシル基の違いによってPHドメインと生体膜との相互作用に違いがあることが明らかになった.(4)変異体(Y142A,F146A)について全原子分子動力学シミュレーションを行った結果,タンパク質構造が変化し,ノンカノニカルサイトが維持されないことがわかった.今年度計画していた研究項目について研究を実施し,概ね順調に進展している.脂肪酸の組成が違うPIPsを含む生体膜とBtk-PHドメインのマルチスケール分子動力学シミュレーションを行い,PIPsの脂肪酸の違いがBtk-PHドメインと生体膜との相互作用に影響を与えることを分子レベルで明らかにすることができた.今後は,前年度に引き続き,Btk-PHドメインとPIPsとの相互作用を分子レベルで解析するとともに,(1)PIPsの脂肪酸の違いがPHドメインの生体膜上でのダイナミクスに与える影響を,粗視化分子シミュレーションと非平衡統計力学的手法によって解析する.(2)人口脂質膜を用いた生化学実験によってBtk-PHドメインの生体膜への結合性を解析し,分子動力学シミュレーションと生化学実験を相互にフィードバックを掛け合いながら洗練し,脂質ータンパク質の新しい相互作用モードを提示する.
塩化水素を含む雰囲気における耐熱合金の高温酸化に関する基礎的研究

本研究費により,Ni-5%Cr,-10%Crおよび-20%Cr合金の1%HCl-50%O_2-N_2雰囲気中における高温酸化挙動を調査した.酸化温度は973K273Kとし,以下に得られた新しい知見を示す.Ni-Cr合金の1%HCl雰囲気中における酸化増量曲線は、いずれの実験温度においても,長時間側で負の値を示す傾向が見られた。このことより、腐食生成物の揮発現象が起きていることを予測した。次に、実験後の試料から生成物を除去し、腐食減量を測定することにより、酸化速度を評価した。その結果、Ni-5%Crおよび-10%Cr合金は,いずれの温度においても、1%HCl雰囲気中で100%酸素雰囲気中に比べ著しく加速酸化されることがわかった.しかし,Ni-20%Cr合金では加速酸化は起こらなかった.1%HCl雰囲気中で一定酸化時間後の腐食減量は,Crを合金添加していくにつれ,Ni-10%Cr合金までは純Niに比べて増加するが,Ni-20%Crでは減少した.したがって,耐食性に及ぼすCr添加の効果は,1%HCl雰囲気中においても100%酸素雰囲気中と同様に20%程度で顕著に現れることがわかった.また、Ni-Cr合金は同雰囲気中において、Cr含有量20%以下ではFe-Cr合金に比べ良好な耐食性を示した.Ni-Cr合金上に生成したスケールは全て酸化物であり,Ni-5%Cr,-10%Cr合金ではNiO,Ni-20%Cr合金ではCr_2O_3が支配的であった.また,1173Kおよび1273Kで行った実験では試料からのNiCl_2揮発が観察された.しかし,その量は,皮膜として生成する酸化物に比べかなり少なかった.これらの実験結果を熱力学的に考察し,酸化性雰囲気中にHClが共存している条件下では,金属の酸化反応と塩化反応の両方によって腐食が進行することを推測した.以上に述べたように、本研究費による実験は滞りなく完了し、結果を日本金属学会誌等の学術論文誌に投稿準備中である。