hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
急性心筋梗塞初期治療の評価法に関する基礎的研究

心筋梗塞の初期治療法を確立するために,共同研究と各個研究に分けて研究をすすめた.共同研究としては,再灌流によって心筋壊死の発生を縮小化出来るか,心筋壊死を防止する手法,壊死巣の広さを評価する方法について検討した.各個研究については共同研究テーマの分担課題に関連した問題点を詳細に検討した.各研究者の分担と成果を列記する.安孫子保(旭川医科大学・薬理学):犬を用いた冠動脈前下行枝を5分間乃至3時間完全閉塞した後再陥灌流した.心内膜下層のPH変化を微小ガラス電極を用いて連続的に観察した.PH変化は心電図STと同様の時間経過であった.今井昭一(新潟大学・薬理学):ラットのランゲンドルフ灌流心とNMRのプローブ内に挿入し,心筋虚血では^<31>P-NMR, ^<23>Na-NMRスペクトルからPHが急速に変化することを認めた.細田瑳一(自治医科大学・循環器内科):ラット開胸標本を超伝導プローブ内に入れ心電図を記録しながら^<31>P-NMRスペクトルを記録した.低酸素により心内膜下のPHが低下する事, ATPの消が収縮期に多い事を認めた.杉本恒明(東京大学・内科):冠動脈の閉塞と再灌流前後の致死性不整脈の出現機序を主に犬を用いて電気生理学的に検討した.矢崎義雄(東京大学・内科):犬冠動脈閉塞時と再灌流時の心筋壊死巣と心室壁運動の経時変化を解析した.血清中の心筋ミオシン軽鎖は壊死巣の広がりと評価し得るが,壁運動の測定に限界がある事を明らかにした.中村芳郎(慶応義塾大学・内科):犬左冠動脈下行枝3時間閉塞後再灌流しても,壊死巣の縮小効果は極めて少ないことを認めた.田村康二(山梨医科大学・内科):壊死の広がりの評価に心臓図法を確立した.柴田宣彦(大阪府立成人病センター):再灌流に伴う組織変化と生化学変化を評価した.中村元臣(九州大学・心研)閉塞90分後に再灌流すると梗塞サイズが縮小した.心筋梗塞の初期治療法を確立するために,共同研究と各個研究に分けて研究をすすめた.共同研究としては,再灌流によって心筋壊死の発生を縮小化出来るか,心筋壊死を防止する手法,壊死巣の広さを評価する方法について検討した.各個研究については共同研究テーマの分担課題に関連した問題点を詳細に検討した.各研究者の分担と成果を列記する.安孫子保(旭川医科大学・薬理学):犬を用いた冠動脈前下行枝を5分間乃至3時間完全閉塞した後再陥灌流した.心内膜下層のPH変化を微小ガラス電極を用いて連続的に観察した.PH変化は心電図STと同様の時間経過であった.今井昭一(新潟大学・薬理学):ラットのランゲンドルフ灌流心とNMRのプローブ内に挿入し,心筋虚血では^<31>P-NMR, ^<23>Na-NMRスペクトルからPHが急速に変化することを認めた.細田瑳一(自治医科大学・循環器内科):ラット開胸標本を超伝導プローブ内に入れ心電図を記録しながら^<31>P-NMRスペクトルを記録した.低酸素により心内膜下のPHが低下する事, ATPの消が収縮期に多い事を認めた.杉本恒明(東京大学・内科):冠動脈の閉塞と再灌流前後の致死性不整脈の出現機序を主に犬を用いて電気生理学的に検討した.矢崎義雄(東京大学・内科):犬冠動脈閉塞時と再灌流時の心筋壊死巣と心室壁運動の経時変化を解析した.血清中の心筋ミオシン軽鎖は壊死巣の広がりと評価し得るが,壁運動の測定に限界がある事を明らかにした.中村芳郎(慶応義塾大学・内科):犬左冠動脈下行枝3時間閉塞後再灌流しても,壊死巣の縮小効果は極めて少ないことを認めた.田村康二(山梨医科大学・内科):壊死の広がりの評価に心臓図法を確立した.柴田宣彦(大阪府立成人病センター):再灌流に伴う組織変化と生化学変化を評価した.中村元臣(九州大学・心研)閉塞90分後に再灌流すると梗塞サイズが縮小した.1)犬を用いた実験心筋梗塞の発症の過程における壁運動に関して、CMGを応用した研究によって、冠閉塞10分での再灌流で回復の経過を確認し(田村)超音波短軸像では180分後の再灌流でその回復は認められない(矢崎)。電気生理で虚血部心室細動閾値は30分で著しく低下し、その後120分で徐々に回復、有郊不応期の不均一性は細動の発生機序と考え難い。120分まで電気生理学的機能の回復力は温存されている(杉本)。組識学的変化はST上昇や典型的収縮異常を示さないものにも認められ、3時間後の再灌流では、点状出血を伴う壊死を生じた(中村芳)。虚血による心筋PH低下は、ST上昇・血圧低下と共に生ずるが、代謝性アシドーシスであり、まず心筋内、次いで冠静脈内のPHが低下し、PC【0_2】は上昇、P【O_2】は低下後30分で徐々に上昇する(安孫子)。冠閉塞60分では心筋内Caイオン増加、12-

HETE増加に続き好中球浸潤が僅かに起り始めるが、180分ではこれらの変化が著しくなるので、この時期から再灌流しても効果は少ない(柴田)。右室の壊死の大きさは、虚血域の大きさに相関して生ずるが、梗塞巣の分布は左室と右室では異なり左室の心外膜下に少なかった(中村元)。2)小動物を用いた実験兎の冠閉塞では、30分で組織変化が認められ、再灌流のsalvage効果は20分前後で認められる(住吉)。ラットLangendorf心では【^(31)P】-NMRで検討すると、低酸素状態でPHは直ちに低下し、30分迄にPi増加、CP低下が認められ、75分を過ぎると全く別のpeakが出現し、これは酸素化によっても変化しない。これが不可逆性変化の指標となる可能性がある。(今井)。【^(31)P】-MRSでは、ラットin vivo心のCP及びATP量の収縮同期律動が確認された(細田)。
イットリウム系薄膜高温超伝導線材を用いた先進高安定磁気浮上コイルの開発

先進のイットリウム系薄膜高温超伝導線材を使用して、合計3個の小型(直径90-140mm)磁気浮上コイルを製作し、フィールドクーリング法を用いて永久電流モードで励磁して、各種の磁気浮上実験を行った。これらの浮上コイルは、小さいながらも世界初の「イットリウム系高温超伝導磁気浮上コイル」となった。線材両端のパンケーキ間接続抵抗を低減した構造を採用することで、十分に長い永久電流の減衰時定数を達成するとともに、励磁方法の工夫によって永久電流が逆に増大する現象を見出した。これは、テープ状線材の幅広面に垂直方向に印加された磁場を遮蔽するために流れる局所的な線材内電流とコイル巻線全体を流れる輸送電流との磁気的結合によって説明することが可能である。また、長時間安定な永久電流を利用してフィードバック制御による磁気浮上実験を行うとともに、無制御自己安定な磁気浮上についてもその特性を調べた。特に、無制御状態における安定度について検証し、超伝導コイルの磁束保存性能によって説明可能であることを示した。本研究による成果は、内部導体型プラズマ閉じこめ装置Mini-RT等の磁気浮上コイルを将来アップグレードするうえで、有益な情報を提供できるものになった。併せて、近未来にイットリウム系線材を核融合装置に応用するための基礎的な検討を行い、大型ヘリカル装置の磁場補正コイルを対象とした設計検討を行って、その有効性を明確にするとともに、現在の技術で製作可能であることを示した。金属系超伝導材料に比べて格段に高い温度領域で使用することが可能な酸化物系高温超伝導材料については、線材化を中心とする実用化がめざましい。銀シース・ビスマス2223線材については、すでに工業製品として生産されるまでとなっており、電力ケーブルやモータ等への応用に期待が持たれるとともに、東京大学の「RT」装置においては磁気浮上超伝導コイルの巻線に用いられ、世界で初めて高温超伝導線材が核融合装置に適用された例となった。一方、イットリウム系超伝導材料は、臨界電流密度がビスマス系材料に比べて高く、次世代材料として有望である。これを用いた線材についても長尺品の製造が試みられており、大規模な核融合装置用コイルへの適用を考えると、現時点から工学的な開発研究を進めることが重要と言える。本研究では、イットリウム系薄膜超伝導線材を用いて、実際に高温超伝導コイルを製作し、磁気浮上超伝導コイルをひとつの例として、大規模コイルへの同線材の適用可能性について工学的検討を行っている。研究の初年度として、まず線材30メートルほどを取得し、それを用いて巻線を行い、小型の磁気浮上コイルを製作した。製作したコイルを外部磁場の中で液体窒素冷却し、永久電流モードとしたところ、2.3時間の減衰時定数を有していることを確かめた。減衰時定数は、コイルの自己インダクタンスと接続部の抵抗から評価される値と近い。接続抵抗については、コイルとは別に短尺サンプルを製作し、電流を通電して抵抗測定を行った。次に、浮上コイルを磁気浮上試験装置にセットし、レーザセンサによって浮上位置検出を行い、デジタル制御システムを用いて銅製吊り上げコイルの電流値をフィードバック制御することで、磁気浮上を実現した。また、デジタル制御システムを停止し、無制御状態での磁気浮上も試みた。これは、超伝導コイルの磁束保存性能を用いるものであり、研究代表者らによるこれまでの研究においてビスマス系線材を用いた浮上コイルで見出したものである。今回製作したイットリウム系線材のコイルでも同様の自己安定な浮上モードが実現することを確かめ、その特性を各物理量の計測によって評価した。一方、このコイルを用いて、基礎的な超伝導特性も調べている。特に、高温超伝導線材では、線材特性に対する外部磁場方向の異方性が顕著であるとともに、研究代表者らによる最近の研究によって、外部磁場がテープ状線材の幅

広面に対して垂直に印加された場合、線材内部への磁場の侵入を阻止すべく大きな遮蔽電流が誘起され、それが非常に長い時定数で減衰するとともに、永久電流を増減させることが解明されてきた。イットリウム系線材は、フィラメント形状のまったく存在しない薄膜タイプであり、効率的に遮蔽電流が誘起されるものと考えられるため、この効果について詳細な評価を行うことは重要である。そこで、サンプルコイルに対して垂直磁場を印加できる試験装置に装着して、遮蔽電流の振る舞いを調べており、得られた結果を数値計算と比較しつつある。先進のイットリウム系薄膜超伝導線材を約10メートルおよび50メートル調達し、それらを用いて小型のダブルパンケーキコイル2個(外径約100mmおよび140mm)を製作して、フィールドクーリング法を用いて永久電流を誘起するとともに、磁気浮上実験を行った。まず、10メートルの線材長のコイルについては、約7時間の永久電流減衰時定数を測定し、これを用いて極めて安定な磁気浮上を実現するとともに、フィードバック制御を伴わない自己安定な浮上も可能であることを確認した。この浮上コイルは小さいながらも、世界初のイットリウム系高温超伝導磁気浮上コイルとなった。また、コイルとは別のサンプルを用意して接続抵抗を測定し、永久電流の減衰時定数が主に接続抵抗で決まっていることを確かめた。この結果を受けて、次に、線材長50メートルのコイルを製作し実験を行ったところ、200時間を超える永久電流の減衰時定数を達成した。この時定数もやはり接続抵抗が支配的で決まっていることがわかったが、励磁方法を工夫すると減衰の様子が変化するとともに、条件によっては電流値が最初の過程で逆に上昇することもあることを発見した。この現象に関する数値解析を行った結果、線材に誘起される磁気遮蔽電流と主電流の磁気的結合による効果によってほぼ説明が可能であることがわかった。一方、永久電流の減衰特性を詳細に調べるために数回連続して冷却と励磁を繰り返したところ、ある時点より減衰時定数が急激に短くなってしまった。これは、冷却時間を十分に長く取らなかったために、過剰な熱歪みが加わったことが原因であると考えられる。永久電流が短いながらも磁気浮上実験を行うことはできたが、残念ながら浮上安定性については完全なデータを取得することができず、現状は若干の課題が残る結果となった。
アパタイトを含有したキトサン膜の強さと細胞毒性におよぼすキトサン量について

骨補填材は生体内では吸収され,早期に骨と置換することが必要である.したがって生体内に埋植した骨補填材は時間とともに強さが減少することが必要である。これは血管や細胞が骨補填材中に侵入しやすくするためである.骨補填材の強さの減少はサトキン量によって左右されることが考えられる.そこで,キトサン0.4,0.5,0.6gをリンゴ酸とマロン酸で各々に溶解し,ハイドロキシアパタイトを各々に0.4g練り込み、一定の肉厚にしてポリリン酸ナトリウムで中和を行い,キトサンフィルムを作製した.このキトサンフィルムの特性について検討した結果,以下の結論が得られた.(1)リンゴ酸で溶解したキトサンゾルの中和時の収縮量が大きかった.(2)乾燥時の収縮量はマロン酸で溶解したキトサンゾルを用いたフィルムが大きかった.(3)キトサン量が多いと中和時の収縮量が大きかった.しかし,乾燥時には差が認められなかった.(4)キトサン量が多いと硬さは大きかった.(5)引張強さはキトサン量が多いと大きかった.(6)キトサンフィルムは37°Cの生理食塩水中に2週間浸漬すると引張強さは小さくなった.また,キトサン量が少ないほど強さの減少率は大きかった。(7)細胞実験の結果,キトサンフィルムの毒性は確認出来なかった。以上の結果は,1995年4月15日の日本歯科理工学会に報告する予定であり,御援助を賜り,誠に有難うございました.骨補填材は生体内では吸収され,早期に骨と置換することが必要である.したがって生体内に埋植した骨補填材は時間とともに強さが減少することが必要である。以上の結果は,1995年4月15日の日本歯科理工学会に報告する予定であり,御援助を賜り,誠に有難うございました.
旧藩境界域からみた農家住宅の歴史的変容過程に関する研究-旧藩境界域からみた明治〜現代の農家住宅の変容過程-

本研究は、江戸後期に成立していた各藩独自の平面構成と旧藩域の分布圏域とが、その後の現代に至る農家住宅を規定しているとの仮説を実証するとともに、旧藩域を分析視点にして、明治から現代までの農家住宅の変容過程を明らかにすることを目的とした。その結果、以下の知見を得た。(1)江戸時代に成立していた藩による独自の住宅形成と、藩別の分布圏域は、明治、大正、昭和を通じて、現代の住宅に強い規定性がみられる。(2)即ち、藩による分布圏域は、一部の境界域で明治以降混在化がみられ昭和40年以降はかなり混在しているが、他の地域では、昭和40年以降も江戸時代の藩域の違いが継承されている。(3)その継承の空間的特徴は座敷構成にある。即ち、江戸後期から現代までの住宅の変化は、座敷構成を温存、継承しつつ、寝所、台所、茶の間そして、個室などの家族生活空間の拡大化にある。この変化を可能にしたのは中ローカであったといえる。(4)土間のある旧来型の住宅から、中ローカが導入された中ローカ型の住宅への変化は、昭和40年代を境に、急激に変化している。(5)その旧来型から中ローカ型への変化のプロセスは以下の如くである。イ.大正期の台所改善などによる土間の分割。ロ.昭和に入っての家族生活空間の拡大。ハ.戦後の土間を残したままの中ローカの導入。ニ.昭和40年代の中ローカ型への急激な変化と2階化。本研究の目的は、江戸時代後期に成立していた各藩独自の平面形式と旧藩領域の分布圏域が、その後の現代に至る農家住宅を規定していることを実証した事にある。九州地方の臼杵,岡,佐伯,延岡の4つの藩領域においては、江戸後期の農家住宅は各藩独自の住宅形式が成立し、隣接する他の藩とは、藩境界で住宅型が明確に異っていたが、その後の現代に至る住宅については以下の如く点が明らかにされた。(1)境界域の一部を途いて、江戸後期の住宅形式とその分布圏域が明治大正昭和現代の住宅形式と分布圏域を規定している。(2)その住宅形式は座敷構成に強く継承されている。(3)土間,台所,寝所などの家族生活空間は各藩とも同じ傾向にあり、その改善と変化は著しい。(4)旧来の田の字型,広間型の住宅型は昭和40年代前半まで建て続けられてきたが、昭和40年代後半になって、急激に変化し、中廊下型の新しい型にとって変っている。しかし、座敷構成だけは厳然と旧来の形式を継承している。(5)住宅規模においても、江戸時代の藩によって差異はあったが、現代の住宅についてもその差異がみとめられる。
絵画の色彩構成の客観的分析のための画像色彩処理の基礎技術開発

(内容)・従来の分析技法の整理・基礎技術の体系化(概念構成)とソフトウェア作成・分析事例-共時的:画家の特徴比較(マチスとピカソ、ゴッホとモネ)-通時的:近代フランス絵画の様式と配色の複雑さとの関連・配色に関する多面的な研究シュヴルールの色彩調和論、心理実験による心理量と心理物理量の関係、配色の分類体系(意義、重要性)・画像色彩処理の基礎技術を構築し、その有用性を確認した。これを用いることで、高次の画像色彩情報・美的概念の抽出へと発展できる。・成果は、論文誌や学会発表をはじめ、国内外のシンポジウム等の招待講演において公表し、高い評価を受けた。また、NHKの美術系番組から依頼を受け、絵画の科学的な分析・解説に関して協力を行い、研究成果の一部が放送された。一般の関心や期待の大きい分野である。平成18年度は,絵画画像の色彩分析の基礎として必須の画像色彩処理の基礎概念を構築し,プロトタイプのソフトウェアとして実現した.さらに,これを用いて,モネとv.ゴッホ,マチスとピカソなどの特徴比較分析を行った.したがって,ほぼ研究実施計画に記載したとおりの研究実績を残すことができた.具体的な研究実績を時系列として述べる:3月研究代表者の退任記念講演会において,本研究の基盤となったこの5年間の研究成果を発表した.4月末から5月初旬にかけて,研究代表者は渡仏し,研究協力者のM.Albert-Vanel氏(元ENSAD教授,元フランス色彩連盟会長)と絵画の色彩分析に関して研究打合せを行った.7月に再度Albert-Vanel氏を訪問.研究打合せを行うとともに,南仏アルル,サンレミ,エクス等におもむき,分析対象とする画家v.ゴッホの足跡を訪ね,さらにセザンヌの大回顧展,ヴァザルリ美術館等で資料収集を行った.また,南仏Poet-Lavalで開かれた色彩団体の会合Academie d'eteにおいて,Albert-Vanel氏との共同研究の成果を発表した.9月に,日本色彩学会画像色彩研究会シンポジウムにおいて,研究支援者としてソフトウェア開発を依頼している吉識香代子氏(電気通信大学研究員)より,「絵画の色彩分析のための基礎技術」と題する発表を行った.12月に,2006年新設された国立新美術館で開催されたシンポジウム「色で結ぶ美術と科学」において,基調講演として研究成果の報告を行った.タイトル:科学の眼で観る絵画の色彩.12月31日(2007年1月2日再放送)には,成果の一部がNHK教育テレビ番組「アートのちから」で放映された.2007年1月と3月には,それぞれ電気通信大学紀要および日本色彩学会誌に,研究成果を論文として発表した(次ページ参照).平成19年度は、昨年に引き続き、従来の分析技法の整理、基礎技術の体系化(概念構成)とソフトウェアの作成を行い、画像色彩処理の基礎技術を確立した。また、いくつかの具体的事例について、確立された基礎技術を適用して分析を行い、その有用性を確認しだ。具体的事例として、共時的な視点から、画家の特徴比較(マチスとピカソ、ゴッホとモネ)を試み、通時的な視点から、近代フランス絵画の様式と配色の複雑さとの関連について調べた。さらに、発展的研究として、配色に関する多面的な研究を実施した。具体的には、シュヴルールの色彩調和論、心理実験による心理量と心理物理量の関係、配色の分類体系の構築、などを行った。上記により、今後の高次の画像色彩情報・美的概念の抽出へと発展が期待される。成果は、論文誌や学会発表をはじめ、国内外のシンポジウム等の招待講演において公表し、高い評価を受けた。具体的な研究実績を時系列として述べる:5月に、国立新美術館において開催された日本色彩学会第38回全国大会において、2件の研究発表を行った。同じく7月に、昨年に引き続き渡仏し、南仏Poet-Lavalで開かれた色彩団体の会合Academie d'ete de laCouleurにおいて、研究発表を行った。9月に、長野大学が開催した「色彩情報シンポジウムin長野」に招待され、本研究の内容に基づく講演を行った。11月に、色彩科学に関する国内最大の研究シンポジウムである「カラーフォーラムJAPAN2007」において、研究発表を行った。
受容体による環境情報感知機構とゲノム編集による機能解明

植物アポプラストには様々な化学的・物理的な刺激が存在しており、植物細胞膜局在する受容タンパク質がこれらのシグナルを細胞内へ情報伝達する。特に、水分ストレスに関連するアポプラストシグナルは多様かつ複合的であり、我々はそのシグナル伝達機構を明らかにするために、シロイヌナズナにおいて水分ストレス応答に重要な組織やストレス初期に特異的な発現を示す受容体型キナーゼ(RLK)遺伝子を探索した結果、ロイシンリッチリピート(LRR)型RLK(LRR-RLK)遺伝子を含む異なるドメイン構造をもち、これまで水分ストレス応答との関わりは不明であったRLK遺伝子を選抜した。選抜したLRR-RLKとその相同性遺伝子が欠損する多重変異体では水分ストレスへの耐性能が強く低下しており、またストレス耐性に関わる遺伝子群の発現が抑制されることが明らかになった。これらから、LRR-RLKが担う新規ペプチドシグナル伝達経路の存在が推定された。また、その他のRLK遺伝子群の中には、相同性遺伝子がゲノム上で重複して存在するクラスター構造を示していた。重複遺伝子は遺伝的多様性をもたらし生物の進化に重要な役割を持っていると考えられている。しかし、これまで機能欠損を解析するための多重変異体作製は困難であったため、tRNAプロセシングを利用したMultiplex-CRISPR/Cas9を用いた高効率ゲノム編集系を構築し、多重変異体を作出した。構築したベクターを用いて複数の遺伝子からなるRLKクラスター領域に、広範囲に変異を導入した。作製した多重変異系統を用いたシグナル伝達経路の詳細解析を進めており、水分ストレス耐性メカニズムの組織・細胞特異性の解明などの研究を進めており、今後詳細なシグナル伝達経路を明らかにする。28年度が最終年度であるため、記入しない。特に、水分ストレスに関連するアポプラストシグナルは多様かつ複合的であり、我々はそのシグナル伝達機構を明らかにするために、シロイヌナズナにおいて水分ストレス応答に重要な組織やストレス初期に特異的な発現を示す受容体型キナーゼ(RLK)遺伝子を探索した。その結果、システインリッチリピートCRR型RLK(CRK)および細胞壁結合に関わるとされる細胞外ドメインを持つCrRLK遺伝子群を選抜した。これらのRLK遺伝子群の中には、相同性遺伝子がゲノム上で重複して存在するクラスター構造を示していた。これらの重複性遺伝子は水分ストレスに対して共調的発現を示しゲノムレベルでの機能調節が推定された。しかし、これまで機能欠損を解析するための多重変異体作製は困難であった。本研究は、RLK重複遺伝子群による植物アポプラストシグナル伝達機構解明のために、我々が構築したCRISPR/Cas9を用いたゲノム編集技術によりRLK重複遺伝子のゲノム改変を行い、受容体キナーゼによる細胞壁環境情報伝達機構を明らかにする。シロイヌナズナにおいて水分ストレス応答に重要な組織やストレス初期に特異的な発現を示す受容体型キナーゼ(RLK)遺伝子を探索した結果、システインリッチリピートCRR型RLK(CRK)および細胞壁結合に関わるとされる細胞外ドメインを持つCrRLK遺伝子群を選抜した。これらのRLK遺伝子については、ゲノム上に相同性遺伝子が重複して存在するクラスター構構造を示し、水分ストレスに対して共調的発現を示すことが明らかになった。これらのRLK遺伝子について、ゲノム編集による多重変異体の作出を進めた。まず、植物の高効率ゲノム編集ツールを開発するために、gRNA設計が可能なwebツール、GFPレポーターの発現によるCas9発現レベルのモニタリングカセット、シロイヌナズナなどのin-planta法による形質転換系に最適化された配偶子および茎頂特異的発現プロモーターによるCas9発現カセットを構築した。また、変異導入効率、および変異配列の網羅的解析実験系として、マイクロチップ自動電気泳動装置(MultiNA、島津製作所)および次世代シーケンサー(Hiseq、イルミナ)による検出系を確立した。配偶子および茎頂特異的特異的発現プロモーターを用いたCas9ベクターを用いて、予備的に実験を行った結果、bi-allelic変異体を高効率で得ることが可能であることが明らかになった。

しかし、これまで機能欠損を解析するための多重変異体作製は困難であったため、tRNAプロセシングを利用したMultiplex-CRISPR/Cas9を用いた高効率ゲノム編集系を構築し、多重変異体を作出した。構築したベクターを用いて複数の遺伝子からなるRLKクラスター領域に、広範囲に変異を導入した。作製した多重変異系統を用いたシグナル伝達経路の詳細解析を進めており、水分ストレス耐性メカニズムの組織・細胞特異性の解明などの研究を進めており、今後詳細なシグナル伝達経路を明らかにする。1)シロイヌナズナにおいて水分ストレス応答に重要な組織やストレス初期に特異的な発現を示す受容体型キナーゼ(RLK)遺伝子であるCRK遺伝子群、および細胞壁結合に関わるとされる細胞外ドメインを持つCrRLK遺伝子群のゲノム構造と詳細な発現特異性を明らかにする。2)クラスター構構造を示すRLK遺伝子について、配偶子および茎頂特異的特異的発現プロモーターを用いたCas9ベクターによりbi-allelic変異体を作製し、多重変異体を確立する。得られた新規変異植物体について、乾燥などの環境ストレス応答性などの生理応答を解析し、重複性遺伝子欠損変異による環境ストレス応答性への影響を解明する。3)それぞれのRLK遺伝子が感知するアポプラストシグナルおよび、下流のシグナル伝達経路を解明する。28年度が最終年度であるため、記入しない。
アジド試薬を窒素源とする芳香族アミンとアジド化合物の不均一系触媒依存的選択的合成

キレート樹脂に担持固定化した銅触媒12% Cu/CR11および7% Cu/CR20を開発し、触媒依存的な芳香族第一級アミン類および芳香族アジド化合物の選択的合成法を確立した。これまでに報告されている均一系触媒による芳香族アミド化反応では、芳香族アジド化合物のみを選択的に合成することが困難であったため、12% Cu/CR11を触媒としたアジド化反応の利用価値は高い。また、7% Cu/CR20を用いた芳香族第一級アミン類の合成では、反応を円滑に進行させるために触媒の増量が必要であるが、リガンド等の添加剤を全く必要としない選択性の高い反応として確立することができた。イミノジ酢酸基あるいはポリアミノ基を有するポリスチレン系キレート樹脂を担体とする12% Cu/CR11(イミノジ酢酸型)あるいは7% Cu/CR20(ポリアミン型)を用いた芳香族アジド化及びアミノ化反応の基質適用性を検討した。「芳香族ハロゲン化合物をNaN3 (2当量)、12% Cu/CR11 (10 mol%)及びDMEDA (20 mol%)とともに、80%エタノール中100 °Cで攪拌する」条件下で、様々な芳香族ハロゲン化合物のアジド化反応を実施した。その結果、ベンゼン環の官能基の電子的性質や置換位置に関わらず、ヨードベンゼン誘導体のアジド化は効率良く進行した。一方、ブロモベンゼン誘導体では、ベンゼン環の電子密度が反応の進行に大きく影響し、電子リッチな基質が高い反応性を示した。また、クロロベンゼン誘導体は反応性が低く、4-chloroanisoleのアジド化は全く進行しなかった。なお、4-ヨード安息香酸エチルのアジド化について触媒の再利用性を検討したところ、4回目までの回収再利用に成功した。また、「芳香族ハロゲン化合物をNaN3 (3当量)及び7% Cu/CR20 (100 mol%)存在下DMA中100 °Cで攪拌する」条件を用いて、様々な芳香族ハロゲン化合物のアミノ化反応を検討した。ベンゼン環に電子求引性基が置換したヨードベンゼン誘導体のアミノ化では、置換基の位置に関わらず良好な収率で対応するアニリン誘導体を得ることができた。また、電子供与性のメチル基やメトキシ基が置換した比較的電子リッチなヨードベンゼン誘導体の場合には、アニリン誘導体の収率は中程度であった。ブロモベンゼン誘導体のアミノ化もヨードベンゼン誘導体と同様に、ベンゼン環の電子密度が反応効率に影響を及ぼし、電子欠乏性ブロモベンゼン誘導体が良好な反応性を示すことが明らかとなった。様々な金属イオンに対するキレート形成能を有するイミノジ酢酸構造、あるいはポリアミン構造を含有するポリスチレンージビニルベンゼン系キレート樹脂、ダイヤイオンCR11(イミノジ酢酸型)およびCR20(ポリアミン型)を硝酸銅三水和物と室温で穏やかに撹拌することで、固定化銅触媒(12% Cu/CR11及び7% Cu/CR20)を調製した。この調製には加熱や超音波処理等は不要であり、短時間(4時間)で金属イオンが担体に捕捉された。4-ブロモ安息香酸エチルを基質として、70%エタノール中100°Cで2当量のアジ化ナトリウム(NaN3)を作用させたところ、12% Cu/CR11 (10 mol%)を触媒とした場合はアジド化が低収率(24%)ながら進行したのに対し、7% Cu/CR20ではアジド体の生成(29%)とともにアミノ体(7%)の副生が顕著であった。従って、芳香族アミノ化には7% Cu/CR20を、また芳香族アジド化には12% Cu/CR11を使用することとした。7% Cu/CR20を触媒とする芳香族第一級アミン合成について、触媒量、溶媒の種類及び濃度等を精査した結果、N,N-ジメチルアセタミド(DMA)中、3当量のNaN3並びに等量(1当量)の触媒を使用するのが最適であることが明らかとなった。一方、芳香族アジド化合物合成には、80%エタノール中10 mol%の12% Cu/CR11及び15 mol%のN,N'-ジメチルエチレンジアミン(DMEDA)存在下、2当量のNaN3を添加すると、4-ヨード安息香酸エチルから高選択的にアジド体が生成した(73%)。以上、芳香族ハロゲン化合物とNaN3から、芳香族第一級アミンと芳香族アジドをそれぞれ触媒依存的に合成する反応を確立することに成功した。芳香族第一級アミンおよびアジド化合物は、医薬品や農薬をはじめとする様々な機能性物質の合成中間体として応用性の高い化合物である。

我々はすでに銅を用いてアジ化ナトリウムと芳香族ハロゲン化合物をクロスカップリングすると、芳香族アジドではなく芳香族第一級アミン類が選択的に得られることを見出している。本申請研究では、将来的な工業プロセスを念頭に置き、回収・再利用が可能な不均一系固定化銅触媒を調製し、芳香族第一級アミンとアジド化合物の触媒(担体)依存的な選択的合成法を開発した。様々な金属イオンに対するキレート形成能を有するイミノジ酢酸構造、あるいはポリアミン構造を含有するポリスチレンージビニルベンゼン系キレート樹脂、ダイヤイオンCR11(イミノジ酢酸型)およびCR20(ポリアミン型)と硝酸銅三水和物を室温で撹拌することで、固定化銅触媒(12% Cu/CR11及び7% Cu/CR20)を調製した。詳細な条件検討の結果、芳香族ハロゲンとアジ化ナトリウムの反応において、80%エタノール中12% Cu/CR11を触媒とすると芳香族アジドが、またDMA中7% Cu/CR20を触媒とすると芳香族アミンが選択的に生成することを明らかとした。芳香族アジド化反応において、触媒の回収・再利用を繰り返すと徐々に活性が低下したことから、その理由を明確にするために、本年度は5回の再利用検討における、触媒からの各反応液中への溶出銅種を原子吸光法にて測定した。その結果、6%12%の銅種の溶出が観測され、再利用による触媒活性の低下は銅種が触媒から反応液中に溶出したことに起因するものと考察した。また、反応後に銅を担持していないキレート樹脂CR11を添加し室温で3時間撹拌すると、銅種のCR11への吸着により銅の溶出を約半量に抑えることができた。したがって、銅種の捕捉にキレート樹脂の添加が有効であることが明らかになった。医歯薬学当初予定していた、Cu/CR11あるいはCu/CR20を用いた、芳香族第一級アミンと芳香族アジドの触媒依存的な合成反応について、基質適用性を明らかとした。また、4回目までの触媒の回収・再利用性にも成功しており、順調に進展している。当初予定していた、固定化銅触媒(Cu/CR11及びCu/CR20)の調製方法、またこれら触媒を用いた、芳香族第一級アミンと芳香族アジドの触媒依存的な合成反応の最適化を達成した。また、芳香族第一級アミンと芳香族アジド合成におけるそれぞれの基質の違いによる反応性の傾向も掴んでおり、本研究は順調に進展している。平成25年度で検討した、Cu/CR11を触媒とする4-ヨード安息香酸エチルのアジド化における触媒の再利用性について機器分析に基づく考察を加える。すなわち、反応後の触媒のろ去により得られたろ液の銅濃度を原子吸光光度分析法あるいは誘導結合プラズマ発光分析法により測定することで、触媒からの銅の溶出の有無を調べる。Cu/CR11は4回目まで回収・再利用は可能であるが、収率の若干の低下が確認されており、銅の溶出の可能性も考えられる。銅の溶出が検出された場合、ろ液にキレート樹脂を新たに投入することで銅の除去方法として、あるいはCu/CR11に加えて金属を担持していないCR11を添加して反応することで銅が溶出しない反応として確立する。また、触媒の各種機器分析結果から、触媒の特徴を明らかとする。特にX線光電子分光分析による銅の酸化数と電子線プローブミクロ分析による触媒上(あるいは触媒内)の銅の分布は触媒活性に影響を及ぼすものと考えられるため綿密に調べる。また、反応前後の銅の酸化数を確認することで、反応中の電子の授受を考察する。芳香族アミノ化における添加剤検討結果と合わせることで、アジド基の還元メカニズムの解明を試みる。また、アジド化とアミノ化の選択性に及ぼす影響も考察する。
翻訳プロテオミクス解析による神経活動依存的スクラップ・ビルドの解明

神経細胞におけるビルド・スクラップは精神機能や学習・記憶などの行動を制御する重要な役目を担うものの、その存在、機能とも不明な点が多い。本研究では、神経活動依存的に翻訳を制御し得るタンパク質を調べるための解析技術を開発する。次に、同定したタンパク質の神経機能・および個体の精神機能などの行動にもたらす影響を明らかにする。本研究から、神経細胞において、神経活動依存的なビルド・スクラップに関わる翻訳制御の全容を明らかにし、精神疾患などの病態解明にも繋げる。
ヒト脊椎椎間板変性に関わるマクロアレイ法による遺伝子群の網羅的探索

【目的】近年,変形性関節症におけるアグリカンの特異的分解酵素としてADAMTS-4が注目を浴びているが,椎間板での発現に関する報告は少ない。今回我々はヒト腰椎椎間板ヘルニア組織におけるADAMTS-4の発現を,免疫組織学的およびwestern blot法により検討した。【結果】HE染色にて,TE群,S群の全例でヘルニア組織辺縁部に肉芽組織形成を認めたが,P群では全例認めず,SE群では7例中2例に認めるのみであった。alcian blue染色ではTE群とS群における肉芽組織近傍で染色性の低下が顕著であった。免疫組織学的に,ADAMTS-4は主にSE群,T群,S群で認めた肉芽組織内の細胞に強く発現し,これらの細胞は抗CD68抗体陽性を呈した。ヘルニア組織内の髄核細胞の一部にもADAMTS-4の発現を認めたが,各群間に明らかな差異は認めなかった。さらにwestern blot法でTE群,S群におけるADAMTS-4の発現亢進が確認された。【考察および結論】今回の検討より,椎間板ヘルニア組織ではADAMTS-4の発現が亢進しており,産生細胞は主にヘルニア辺縁部に存在する肉芽組織内のマクロファージであることが示された。alcian blue染色でヘルニア組織におけるプロテオグリカン成分の減少パターンとADAMTS-4発現細胞の分布は概ね一致しており,腰椎椎間板ヘルニア組織の退縮におけるADAMTS-4の関与が示唆された。手術時に採取したヒト変性椎間板を材料として検討中であるが、年齢、病態、変性の程度などにぱらつきが非常に多く、まだ一定の結果を得ていない。そこで同時並行して、ラットを用いて以下の実験を行ない、椎間板変性のメカニズムを解明している。方法)Wisterラット25匹を用いた、透視下に第5,7尾椎の中心にそれぞれ直径0.8mmの鋼線を2本ずつ直交させて刺入し、鋼線間に4本のバネを設置することにより、持続的な圧迫力を第5/6,6/7尾椎椎間板に負荷させた。圧縮負荷は、0.2Mpa負荷したものをA群、0.4Mpa負荷したものをB群、鋼線を刺入しただけのものをsham群としそれらを一ヶ月間飼育した。途中脱落したものを省き、最終的にA群6匹、B群7匹、Sham群5匹となった。屠殺後に尾椎を摘出し、固定脱灰しパラフィン包埋後に、変性の程度を評価する目的でHEおよびAlu染色により椎間板細胞の形態、細胞数を計測した。次にTUNEL法によりアポトーシス細胞数を計数し、さらにMMP2,3,MT1-MMPに対するモノクローナル抗体を用いた免疫染色を行い、染色陽性細胞率を計算し、それら発現の局在について椎間板を髄核中心、髄核辺縁、繊維輪内層、繊維輪外層の4区画に分けて検討した。結果および考察)光顕的観察にて、A群、B群共にsham群と比較し、髄核細胞数の減少、基質の減少などの変性所見が観察され、圧縮負荷が強いほどこれら変性所見が顕著であった。TUNEL陽性細胞は髄核中心部に認め、負荷依存性に増加していた。一方MMPsではMMP-2、MT1-MMPがsham群に比較し、髄核辺縁部において発現が亢進していた。しかしA、B群間に明らかな差は認められなかった。MMP-3はいずれの群においてもほとんど認められなかった。これらの結果より、椎間板変性にアポトーシスおよびMMP-2、MT1-MMPが関与していることが示唆された。
葉緑体によるCa2+シグナル制御の新機構

カルシウム(Ca2+)は、気孔制御や感染防御応答、傷害応答などなど、植物の様々な細胞応答で重要な細胞内シグナルとして働く。フェラジェリンペプチド(flg22)などの病原体特異的分子パターンやアブシシン酸などは、細胞質ゾルCa2+濃度の一過的上昇を起こし、引き続き気孔閉口が生じる。しかし、植物細胞のCa2+シグナルの発生機構や制御機構については、多くのことがわかっていない。また、植物細胞のCa2+制御における葉緑体やミトコンドリアなどのオルガネラの役割についても、知見は少ない。これまでに、葉緑体チラコイド膜に局在するCa2+結合タンパク質CASに注目し、植物免疫応答における防御遺伝子発現制御や気孔制御における役割を解析してきた。2017年度の研究で、CASによる気孔免疫応答の制御に、細胞膜ROS生成酵素RbohDが関わる可能性を示すとともに、CASのリン酸化が光依存的気孔開口と関係することも見いだした。2018年度は、引き続きCASを中心に、気孔制御における葉緑体の役割を解析し、葉緑体によるCa2+制御の可能性を検討した。その結果、CASが病原体感染応答に伴う気孔閉口に特異的に関与しており、その制御には葉緑体レトログレードシグナルによるサリチル酸誘導制御が関係することを明らかにした。また、CASの脱リン酸化による気孔閉口に、細胞膜アニオンチャネルが関係する可能性を示した。さらに、flg22が誘導する気孔免疫応答に、細胞膜Ca2+チャネルのCNGC5が関わる可能性も明らかにした。接触刺激応答については、RbohFの働きと遺伝子発現制御の関係を中心に解析した。また、ミトコンドリア機能阻害が誘導する核遺伝子発現の制御にCa2+シグナリングが関与する可能性も示した。(1)気孔制御における葉緑体の役割の解析: CASによる気孔免疫制御の分子機構を探るために、flg22処理後30分の初期応答遺伝子をRNAseqによって解析し、CASに依存するflg22初期応答遺伝子群を同定した。その結果、CASがSA合成関連遺伝子の発現誘導に関係することが明らかになった。この結果から、CASがレトログレードシグナルを介してSA合成遺伝子発現を誘導し、その結果生じたSAが気孔閉口を引き起こす可能性が示された。気孔免疫応答に先立って細胞質Ca2+シグナルが生じるが、それに関わるCa2+チャネルは同定されていない。今回、細胞膜Ca2+チャネルのCNGC5が気孔免疫応答に関係することを明らかにした。また、CASリン酸化による気孔制御については、CASのリン酸化に関わるSTN8のノックアウト変異体と、CASの非リン酸化変異体T380Aにおいて、光照射による気孔開口が抑制されていることを見出した。また、アニオンチャネルの特異的阻害剤の9-ACによって変異体の気孔閉口が抑制されることから、CASの脱リン酸化による気孔閉口に、アニオンチャネルの活性化が関わる可能性が示された。(2)植物の接触刺激応答とROS:接触刺激を受けた組織で、免疫応答遺伝子群の発現誘導に先立ってCa2+シグナルの発生とROS生成が起こるが、ROS生成は遺伝子発現制御に直接関わっていないことが明らかになった。(3)ミトコンドリアによる細胞質Ca2+制御: RNAseq解析から、ミトコンドリア阻害で誘導される防御・ストレス応答遺伝子の多くの発現誘導がCa2+依存であることを見出した。また、ミトコンドリア阻害によるCa2+応答は、細胞外からのCa2+流入を阻害することで強く抑制されることから、ミトコンドリアが何らかのシグナルを介して細胞膜のCa2+チャネル制御をしている可能性が示された。(1)気孔制御における葉緑体の役割の解析:今年度の研究から、植物免疫応答において、葉緑体タンパク質CASがレトログレードシグナルを介してSA合成遺伝子群の発現を制御し、生じたSAが気孔閉口を引き起こす可能性が示された。今後は、SA合成遺伝子群の活性化に先立って起こるROS生成やCa2+応答とレトログレードシグナルとの関係の検証、およびCASが関係するレトログレードシグナルの実態解明にも取り組む。また、孔辺細胞のCa2+応答とCASの関係を細胞レベルで明らかにするために、蛍光Ca2+センサータンパクを用いた解析を進める。これまでに、気孔免疫応答に関わるCa2+チャネルの候補としてCNGC5を同定した。CNGC5が気孔免疫応答に果たす役割を詳細に検討するとともに、その活性化機構についても解析を進める。また、気孔免疫応答に先立つCa2+シグナル形成に果たす役割についても、蛍光Ca2+センサーによる細胞レベルでの解析を進める。光依存的CASリン酸化による機構制御の可能性については、細胞膜アニオンチャネルのslac1変異体との二重変異体を作成し、CAS脱リン酸化によるSLAC1活性化の可能性を探る。また、CASの脱リン酸化に関わる葉緑体脱リン酸化酵素の同定にも取り組む。(2)植物の接触刺激応答とROS:接触刺激によるCa2+応答とROS応答の関係を時空間的に明らかにするために、蛍光Ca2+センサーを用いたCa2+濃度変化とROS生成の同時測定にも取り組む。(3)ミトコンドリアによる細胞質Ca2+制御:ミトコンドリア機能阻害による細胞質Ca2+シグナル発生に関わるCa2+チャネルの同定を進める。

しかし、植物細胞のCa2+シグナルの発生機構や制御機構については、多くのことがわかっていない。また、植物細胞のCa2+制御における葉緑体やミトコンドリアなどのオルガネラの役割についても、知見は少ない。これまでに、葉緑体チラコイド膜に局在するCa2+結合タンパク質CASに注目し、植物免疫応答における防御遺伝子発現制御や気孔制御における役割を解析してきた。2017年度の研究で、CASによる気孔免疫応答の制御に、細胞膜ROS生成酵素RbohDが関わる可能性を示すとともに、CASのリン酸化が光依存的気孔開口と関係することも見いだした。2018年度は、引き続きCASを中心に、気孔制御における葉緑体の役割を解析し、葉緑体によるCa2+制御の可能性を検討した。その結果、CASが病原体感染応答に伴う気孔閉口に特異的に関与しており、その制御には葉緑体レトログレードシグナルによるサリチル酸誘導制御が関係することを明らかにした。また、CASの脱リン酸化による気孔閉口に、細胞膜アニオンチャネルが関係する可能性を示した。さらに、flg22が誘導する気孔免疫応答に、細胞膜Ca2+チャネルのCNGC5が関わる可能性も明らかにした。接触刺激応答については、RbohFの働きと遺伝子発現制御の関係を中心に解析した。また、ミトコンドリア機能阻害が誘導する核遺伝子発現の制御にCa2+シグナリングが関与する可能性も示した。(1)気孔制御における葉緑体の役割の解析: CASによる気孔免疫制御の分子機構を探るために、flg22処理後30分の初期応答遺伝子をRNAseqによって解析し、CASに依存するflg22初期応答遺伝子群を同定した。その結果、CASがSA合成関連遺伝子の発現誘導に関係することが明らかになった。この結果から、CASがレトログレードシグナルを介してSA合成遺伝子発現を誘導し、その結果生じたSAが気孔閉口を引き起こす可能性が示された。気孔免疫応答に先立って細胞質Ca2+シグナルが生じるが、それに関わるCa2+チャネルは同定されていない。今回、細胞膜Ca2+チャネルのCNGC5が気孔免疫応答に関係することを明らかにした。また、CASリン酸化による気孔制御については、CASのリン酸化に関わるSTN8のノックアウト変異体と、CASの非リン酸化変異体T380Aにおいて、光照射による気孔開口が抑制されていることを見出した。また、アニオンチャネルの特異的阻害剤の9-ACによって変異体の気孔閉口が抑制されることから、CASの脱リン酸化による気孔閉口に、アニオンチャネルの活性化が関わる可能性が示された。(2)植物の接触刺激応答とROS:接触刺激を受けた組織で、免疫応答遺伝子群の発現誘導に先立ってCa2+シグナルの発生とROS生成が起こるが、ROS生成は遺伝子発現制御に直接関わっていないことが明らかになった。(3)ミトコンドリアによる細胞質Ca2+制御: RNAseq解析から、ミトコンドリア阻害で誘導される防御・ストレス応答遺伝子の多くの発現誘導がCa2+依存であることを見出した。
微生物機能を応用した環境修復技術の開発

微生物機能を用いて環境汚染物質を分解するシステムの構築を試みた。汚染物質としては複雑な芳香族骨格を有する人工色素を対象とした。また、多くの排水処理がアルカリ条件下で行われていることに着目し、排水処理に有効な酵素ラッカーゼ、ペルオキシダーゼに関して、アルカリ条件下で安定かつ活性な酵素の探索を行った。染色廃液の脱色を目的とし、アゾ系色素に対して脱色活性を示す菌株を染色工場排液から分離し、嫌気的条件下にてアゾ系色素に対して幅広い脱色活性を示す細菌を得た。この細菌の16S rDNAの部分配列を解読し同定を試みた結果、Shewanella sp.であることが判明した。本菌は嫌気条件下にて特異的に脱色活性を発揮し、その活性は本菌自身の生産するある種のredox-mediatorにより増強されることが見いだされた。このredox-mediatorの単離・同定を試み、現在のところ、分子量376のキノン化合物であることを支持する結果を得ている。アルカリ条件下にて機能するラッカーゼに関しては、Myrothecium verrucaria 24G-4の培養液上清にアルカリ領域に至適反応pHを有する新規ラッカーゼを見いだし、諸性質を解明した。ビリルビンオキシダーゼと構造上の類似点を示したが、フェノール性基質に高い活性を示すこと、アルカリ領域でメディエーターによる活性化を受けるなど、異なる機能性を示した。アルカリ条件下にて機能するペルオキシダーゼに関しては、Bacillus sp.No.13の培養液上清にアルカリ領域でペルオキシダーゼ様活性を示すシトクロームcおよびカタラーゼ-ペルオキシダーゼを見いだし、諸性質を解明した。本シトクロームcは、他起源由来のシトクロームcより約50倍高いペルオキシダーゼ活性を示した。また、シトクロームcおよびカタラーゼ-ペルオキシダーゼともに、アルカリ領域で安定かつ高活性を示した。汚染物質としては複雑な芳香族骨格を有する人工色素およびダイオキシン類を対象とした。染色廃液の脱色を目的とし、アゾ系色素Acid orange、アントラキノン系色素Reactive Blue 5などの色素に対して好気条件および嫌気条件下で脱色活性を示す菌株を自然界よりスクリーニングした結果、土壌分離菌および下水処理場活性汚泥から分離した菌株に脱色活性を示す菌株を数十株見いだした。これらのうち、アゾ系色素に対して幅広い脱色活性を示した10株を選抜し、脱色条件の検討および菌株の同定を試みた。いずれの菌株においても嫌気条件下にて脱色が効率良く進行した。また、形態的には細菌であると考えられ、16S rDNAのPCR解析から、10株とも異なる細菌であることを確認した。このうち特に脱色活性の高かった細菌R2株について詳細な同定を行った。16S rDNAの部分配列を解読し相同性を解析した結果、相同率96.74%でPseudomonas putidaおよびP.aspleniiの16S rDNAに対し高い相同性を示した。しかしながら種の決定は難しかったことから、R2株をPseudomonas sp.と同定した。一方、ダイオキシン類の分解に関しては、シトクロームP450による水酸化反応による無毒化を検討し、Bacillus megaterium由来のシトクロームP450 BM-3およびその変異型酵素のダイオキシンに対する反応性を検討した。その結果、芳香族化合物に対する作用性が拡大した変異型酵素において、3塩素置換ダイオキシン類への水酸化が確認されたが、4塩素置換以上の多塩素体に対しては作用しなかった。
浮屋根と液体の非線形性を考慮した大型液体貯槽の地震時スロッシング理論の体系化

浮屋根と液体の非線形性を考慮した大型液体貯槽の地震時スロッシング解析理論を体系化し、縮小模型による振動台実験を実施してその妥当性を検証した。さらにその成果に基づいて、2003年十勝沖地震で発生したシングルデッキ型石油貯槽浮屋根の損傷・沈没の原因究明を試み、浮屋根や液体の非線形性に起因する非線形振動モードの存在がポンツーンに過大な応力を発生させ、浮屋根を座屈・沈没に至らせる可能性のあることを指摘した。過去の大地震でスロッシング被害が特に集中したシングルデッキ型浮屋根式液体貯槽を対象に,長周期地震動がスロッシング応答に及ぼす影響を検討する。浮屋根と液体の非線形性を考慮した構造・流体連成スロッシング解析プログラムを開発し,その妥当性を円筒貯槽模型の振動実験によって検証しつつ,実現象を再現できる解析理論として完成させる。さらにその成果に基づいて,シングルデッキ型浮屋根の損傷・沈没のメカニズムを解明するとともに,それらに及ぼす各非線形要因の影響を分析し,合理的な浮屋根の耐震強度評価法と耐震補強法の提案に結びつける。浮屋根と液体の非線形性を考慮した大型液体貯槽のスロッシング解析法として,液体に対しては液面条件を除く全境界条件を満たすポテンシャル理論の解析解を,浮屋根に対しては有限要素法を適用する半解析的手法を考案した。本解法によれば,液体領域や貯槽本体の要素分割を必要とせず,入力データ作成の労力から開放される上に,浮屋根部分のモデル化には既存の有限要素モデルを圧力影響マトリックスを介して液体部分と結合するだけで,浮屋根と液体の連成を容易に考慮することができ,流体非線形性はもちろん,浮屋根の幾何学的非線形性や材料非線形性を考慮することも可能である。本年度はこの解法を3次元円筒貯槽に適用するための準備段階として,まず2次元矩形貯槽にこれを適用し,自由液面の有限振幅変位に起因する倍数調波振動やシングルデッキ型浮屋根の幾何学的非線形性を考慮した液体-浮屋根連成振動などのシミュレーションを行って,その妥当性,有効性を検証した。さらに,本解法の妥当性を検証するために次年度以降に実施する模型振動実験に備えて,シングルデッキ型浮屋根を有する円筒貯槽模型(ステンレス製/@1600)の製作と変位計測システムの開発を行った。浮屋根模型の製作においては,実機との相似則を満足させることを第一義とし,デッキ部を塩化ビニール製の一重膜で,ポンツーン部をアクリル製の箱型断面で構成し,周期および剛性の相似則が満足されるように,各部の断面寸法を決定した。また時間的・空間的に変動する浮屋根変位の計測法として,浮屋根面上に配置された各計測点の3次元的な動きを8台のCCD(固体撮像素子)カメラで連続撮影し,モーション・キャプチャー処理を行ってデジタル化することにより,同期の取れた変位応答時刻歴データを採取するシステムを開発し,予備計測実験を行ってその有効性を確認した。浮屋根と液体の非線形性を考慮した大型液体貯槽のスロッシング解析法として,液体に対しては液面条件を除く全境界条件を満たすポテンシャル理論の解析解を,浮屋根に対しては有限要素法を適用する半解析的手法を開発した。本解法によれば,液体領域や貯槽本体の要素分割を必要とせず,入力データ作成の労力から開放される上に,浮屋根部分のモデル化には既存の有限要素モデルを圧力影響マトリックスを介して液体部分と結合するだけで,浮屋根と液体の連成を容易に考慮することができ,浮屋根や液体の非線形性を考慮することも可能となる。本年度はこの解法を自由液面を有する3次元円筒貯槽に適用し,液面の有限振幅変位に起因する倍数調波振動のシミュレーションを行ってその有効性を確認した。さらに,本解法の妥当性を検証するために,縮小模型による振動台実験を行った。実験に用いた模型は半径800mmのステンレス鋼製円筒貯槽内部に塩化ビニル膜製のデッキ部とアクリル製の外周ポンツーンから成るシングルデッキ型浮屋根を浮かべたものであり,実機貯槽として想定した容量3万キロリットルおよび10万キロリットル貯槽との相似則を考慮して,断面寸法の異なる2体の浮屋根模型を用意した。浮屋根変位の計測には8台のCCD(固体撮像素子)カメラを用い,撮影した各計測点の映像をモーションキャプチャー処理によりデジタル波形に変換する方法を採用した。実験の結果,以下の知見を得た。1)浮屋根の全体的な挙動は線形ポテンシャル理論解によって把握できる。2)容量3万キロリットルの中規模貯槽では,浮屋根の中心部が上下する周方向展開次数0次の非線形モードが発生する。3)容量10万キロリットルの大規模貯槽では,周方向展開次数3次の非線形モードが発生する。浮屋根と液体の非線形性を考慮した大型液体貯槽のスロッシング解析法として,液体に対しては液面条件(運動学的条件,動力学的条件)を除く全境界条件を満たすポテンシャル理論の解析解を,浮屋根に対しては有限要素法を適用する結合解法を開発した。