hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高温高圧下における地殻深部岩石のP波速度およびS波速度測定

地震波トモグラフィーから、日本列島の地殻構成岩石や地殻内流体分布を明らかにするためには、中・下部地殻に相当する高温高圧条件下において岩石のP波速度とS波速度を精確に測定することが不可欠である。本研究では、(2)さらに,島弧地殻深部構成岩石のVp/Vs比をサブソリダス条件で精密に決定し,温度がP波・S波速度やVp/Vs比などに及ぼす影響(速度低下率、Vp/Vs比の変化)を検討した。(3)上記データを用い、地震学的研究で得られた東北日本や伊豆小笠原弧で観測された地震波速度・地震波速度パータベーション・Vp/Vs比との対比を行い、東北本州の島弧地殻内における岩石不均質分布やメルトの分布を限定地域で明らかにした。この成果の一部はNishimoto, Ishikawa, Arima & Yoshida(2005)によって国際学術雑誌Tectonophysicsに掲載された.これまで、高圧下にける地殻構成岩石のP波・S波速度測定の実験温度条件が最大400-600°Cであり、島弧下部地殻の温度と比べかなり低温条件下での測定しか行われておらず、地震学データとの対比が困難であった。しかし本研究によって800-1000°Cの高温領域での岩石のP波・S波速度測定法が開発され,地殻深部における地震学データとの直接対比が可能となった.地震波トモグラフィーから、日本列島の地殻構成岩石や地殻内流体分布を明らかにするためには、中・下部地殻に相当する高温高圧条件下において岩石のP波速度とS波速度を精確に測定することが不可欠である。しかし本研究によって800-1000°Cの高温領域での岩石のP波・S波速度測定法が開発され,地殻深部における地震学データとの直接対比が可能となった.地震波速度パータベーション(速度異常)やP波/S波速度比(Vp/Vs比)構造から、地殻内部におけるメルトおよびフルイドの分布を評価するためには、中・下部地殻に相当する温度圧力条件下において岩石のP波速度とS波速度を精確に測定することが非常に重要である。本研究では、(1)本研究ではピストンシリンダー装置を用いて、岩石のP波速度とS波速度測定を最大圧力1ギガパスカル1000°Cの高温高圧条件で測定を行った。弾性波速度測定にはピストンシリンダー型高温高圧実験装置を用いた.本装置で円柱形のコアを上下から圧縮し,高温高圧状態を再現した.パルス透過法およびパルス反射法で岩石試料中を弾性波が伝播する時間を計測し、試料の弾性波速度を決定した.実際に測定した岩石試料は一の目潟捕獲岩のハンレイ岩類、丹沢深成岩類(トーナル岩類)、コヒスタン島弧下部地殻岩石(ノーライト・グラニュライト)を主な対象とした。(2)島弧地殻深部構成岩石のVP/Vs比やポアッソン比をサブソリダス条件および部分溶融条件で測定した。(3)また、温度がP波・S波速度などに及ぼす影響(速度低下率)を検討した。その結果、温度増加に伴う速度減少率は岩石種によって異なる特徴を示し、サブソリダス条件下にもかかわらず400-600°C以上で著しく速度低下することが認められた。(4)本研究では、島弧地殻深部と同等な温度圧力下での弾性波速度を測定できるような弾性波速度測定装置の開発したので、地震学的研究で得られた東北日本や伊豆小笠原弧で観測された地震波速度と直接対比可能となった。この成果の一部はNishimoto, Ishikawa, Arima & Yoshida (2005)によって国際学術雑誌Tectonophysicsに掲載された.

これまで、高圧下にける地殻構成岩石のP波・S波速度測定の実験温度条件が最大400-600°Cであり、島弧下部地殻の温度と比べかなり低温条件下での測定しか行われておらず、地震学データとの対比が困難であった。しかし本研究によって800-1000°Cの高温領域での岩石のP波・S波速度測定法が開発され,地殻深部における地震学データとの直接対比が可能となった.
非鉄金属人工資源の分離・精製に関する研究

ソフトな水溶液を使って,スクラップから貴金属,特に金を回収・再生をするための基礎研究を行った。チオ尿素,チオ硫酸,亜硫酸を複合添加したアルカリ性水溶液中で定電位電解すると,金は溶解するが他の卑な金属である鉄,アルミニウム,銅などは溶解しにくいことが判明した。これにより,物理的に混合しているスクラップから金を選択的に溶解回収できることが明らかとなった。電気化学的な水晶振動子微量質量計を用いた実験から金を選択的に溶解させる最適な溶液条件を検討した。その結果,溶液は,pH1113,電極電位は0.5V,添加剤は0.11mol/Lの範囲内に,金の溶解速度が速い条件があることを見出した。チオ尿素とチオ硫酸は金との錯体形成剤となり,亜硫酸はチオ硫酸の自然酸化による分解を抑制する効果があることがわかった。また,酸性溶液による,廃棄バッテリーからのコバルト合金の回収や廃棄金属からのタングステン等の湿式回収について検討し,コバルトが浸出される溶液条件を見出し,中国におけるプラント立ち上げの基礎となった。さらに,鉄酸化細菌の成長を水晶振動子微量質量計を用いて計測する技術を示した。以上のように,環境負荷の少ないソフト水溶液プロセスによる貴金属や非鉄金属人工資源からの再生プロセスについて,中国との共同研究により研究成果を出すことができたことと,非鉄金属の精錬関連の技術や研究について共同研究による人的交流の場を設けることによりお互いに議論することができたことが成果といえる。本研究では,人工非金属資源からの金属の回収に関する研究を中国(東北大学,中南工業大学,長春応用化学研究所)の研究者らと共同で行っている.平成10年度は代表者らが,中国の共同研究者らの研究機関を訪問し,中国における金属リサイクルの現状,人工金属資源の性状などを調査し,ソフト水溶液プロセスを用いる手法の適用性について討論を行った.また,日中溶融塩国際会議,第4回アジア太平洋表面処理国際会議に出席し,溶融塩中における金属の賦存状態,機能化された表面処理製品の分離性・リサイクル性について調査を行った.さらに,中国研究者(赫,張,鐘)らを招聘し,研究経過についての研究会を催した.金のみを選択的に溶解し,Ni,Cu,Fe,Agなどを溶解しないソフト水溶液プロセスついての新しい知見が得られ,従来法の王水,シアン浴などを用いた場合よりも,はるかに環境に優しいアルカリ性チオ尿素浴が有効であることがわかった.この浴は,チオ尿素,亜硫酸ナトリウムを主成分としたもので,金の選択的溶解性に優れたものである.また,この浴より溶出した金属イオンは,電解により採取可能であることが明らかとなった.水溶液を用いたWC基趙硬合金成分・マトリックスの分離回収ができることが判明し,回収したマトリックスおよびWC粒子は再びWC基趙硬合金の作製に使用可能であることが中国側研究者から報告された.自己伝播燃焼法(テルミット反応)により,Cr,Ta,Tiなどの酸化物スクラップから炭化物,窒化物などの合成が中国内の大学などのプラントで実施され,そのメカニズムについて討論を行った.ソフトな水溶液を使って,スクラップから貴金属,特に金を回収・再生をするための基礎研究を行った。

また,酸性溶液による,廃棄バッテリーからのコバルト合金の回収や廃棄金属からのタングステン等の湿式回収について検討し,コバルトが浸出される溶液条件を見出し,中国におけるプラント立ち上げの基礎となった。さらに,鉄酸化細菌の成長を水晶振動子微量質量計を用いて計算する技術を示した。以上のように,環境負荷の少ないソフト水溶液プロセスによる貴金属や非鉄金属人工資源からの再生プロセスについて,中国との共同研究により研究成果を出すことができたことと,非鉄金属の精錬関連の技術や研究について,共同研究による人的交流の場を設けることによりお互いに議論することができたことが成果といえる。
神経細胞内シグナル伝達の静的解析法の開発

本研究は神経細胞のシグナル伝達をモデル化するための方法論、特に代数的、離散的な解析法の開発である。微分方程式による定式化には修飾状態の違いから組み合わせ爆発の問題点がある。そこで化学量論行列の核空間ベクトルに基づく解析結果から主経路の意味付けを行った。また重み付き有向グラフのk最短経路解析により静的特性を検出した。これらより、シグナル伝達の新しい静的解析法の提案およびその有効性の検証を行った。本研究は、シグナル伝達の静的解析について、代数方程式・離散方程式という方法論や抽象度の違いが解析結果に及ぼす影響を検証し、微分方程式を代替する解析方法としての有効性を明確にすることを目的としている。この目的の達成のために、本年度は以下のことを評価した。モデリング技法の一つである拘束条件に基づく表現方法として代数的解析法を用いて、海馬CA1野神経細胞の神経可塑性に関する双安定シグナル伝達の数理モデルを構築した。分子レベルでの化学素反応を化学量論係数行列に変換し、情報伝達流束に関する定常状態を拘束条件として核空間ベクトルを計算した。これらの基底ベクトルを組み合わせて、神経可塑性に関する情報伝達空間を構築した。また得られた情報伝達空間の部分空間を具体的な生物学的な頑健性の知見に照らして評価した。さらに遺伝子欠損実験および薬理阻害実験との比較を行うために、任意の核空間ベクトル(群)の縮退した系を構築した。具体的には縮退ベクトルによる情報伝達空間の変化を計算し、その値に基づいて野生型と変異型とを制御する核空間と、それを解析するためのシステムを構築した。これらにより、代数方程式による静的解析がシグナル伝達系の特徴をどのように捉えるかを明らかにした。すなわち、これらの静的解析により、主票経路の同定・比較、情報の縮約、生物学実験からの知見などを評価し、提案した手法の有効性を明らかにした。これらの手法でシグナル伝達系を情報伝達経路として位置付けることで、代数表現や離散表現を用いて表現することを可能とし、シグナルの頑健性を解析する方法論の提案を可能とした。本研究は、シグナル伝達の静的解析について、代数方程式・離散方程式という方法論や抽象度の違いが解析結果に及ぼす影響を検証し、微分方程式を代替する解析方法としての有効性を明確にすることを目的とする。この目的の達成のために、先年度はモデリング技法の一つである拘束条件に基づく表現方法として代数的解析法を用いて、海馬CAI野神経細胞の神経可塑性に関する双安定シグナル伝達の数理モデルを構築した。最終年度の本年度は、以下のことを評価した。シグナル伝達の重み付き有向グラフ表現に対して、受容体から転写因子・細胞骨格までのk最短経路解析、および制御構造解析を行い、各経路の特徴を評価した。また、マウス海馬CA1神経細胞の長期増強における遺伝子発現の時系列およびmRNA分解速度の情報により、タンパク質濃度の経時変化をk最短経路の経時変化に写像し、その特徴を評価した。これらにより、離散表現における静的解析が、シグナル伝達系の特徴をどのように捉えるかを明らかにした。すなわち、これらのモデル化に基づき、神経細胞内シグナル伝達の情報伝達経路、すなわち受容体で情報を受け取ってから細胞イベントへと情報が受け渡される経路を構築する。代数方程式や離散表現による静的解析により、主要経路の同定・比較、情報の縮約、生物学実験からの知見などを評価し、提案した手法の有効性を明らかにした。さらに、動的特徴との相同性を表現するためにヤコビアン行列との比較を行い、シグナル伝達の静的有効性を明らかにした。
三次元CGを用いた時空間知識ベースの設計方法論と検索効率化に関する研究

3DCGデータと、利用者の知識情報を一つのデータベース(DB)に統合化し、時空間情報を共有・検索できる「時空間情報の知識ベース」の構築方法論は、DB研究の中でも注目を集めているテーマである。本研究では、知識情報と3D形状データとを明示的に結びつけるモデル化手法によって実現手法を提案し、高度な空間共有システムの実現性を示してきた。平成16年度は、これまでの研究成果の総括として、本モデル化手法の応用事例の評価と検証を行った。すなわち、「オントロジー存在エンティティー生データ(三次元データ)」の3層構造スキーマモデル化手法を応用した「高度コミュニティ空間」システムを設計し、実装の上、評価を行った。応用事例その1として、「オフィスグループウェア」の設計・実装・評価を行った。具体的には、物を「しまう」など、単なる座標の変更の背後にある「操作の意図」を表現するモデルを導入し、データベースで共有できるような「オフィス仮想環境」の実装と評価を行った。これによって、その背後にある「意味」や「意図」を明示化し、共有・検索できる仮想空間ブラウザを実現した。応用事例その2として、診断支援を目的とした医用画像所見情報の共有を実現する、PET画像データベースの構築手法を提案し、評価を行った。PET画像は、CTやMR画像と本質的に異なり、画像内に生理学的・病理学的情報を含んだ新しい画像データで、読影に際して専門的な知識を要求する。これに対し、本手法によって、単にPET画像(=3次元画像データ)を蓄積するだけでなく、読影時の所見情報(=知識+存在に関するエンティティ)も登録しておくことで、後に診断支援となる検索を行うことのできるPET画像データベース構築手法を提案した。実際にプロトタイプ上でその実現性を示し、効果的な検索が実行できることを示した。本研究では、知識情報と3D形状データとを明示的に結びつけるモデル化手法によって実現手法を提案し、高度な空間共有システムの実現性を示した。この具体的なモデル化手法として、「Ontology-Mediator-Raw-data三層構造スキーマ」の提案を行った。一般にCGなどで立体形状データを作成する際には、出来上がった形状データだけが保持され、設計者の意図を共有することが難しい。一方、知識情報は利用者の要求やレベル、利用目的等に応じて異なる。そこで本研究では、「知識情報=Ontology」「三次元形状データ=Raw-data」として、スキーマ上にこれらの情報を統合化してモデル化することにした。また、「知識情報」と「三次元形状データ」とをデータベース上で明示的に結びつけるentityとして「Mediator」を導入するモデル化を行った。Mediatorによって物体固有の情報も表現できるため、「個々には異なるが総体として同じグループに属する」物体を検索することが可能となる。本モデル化手法の応用事例として、「高度コミュニティ空間」システムを設計し、実装の上、評価を行った。「高度コミュニティ空間」とは、データベースによって空間共有・空間検索を行うシステムである。実装手段として、平成14年度はDBMSにはSQL Server 2000を、表示ツールとしてOpenGLと3ds maxのMAX Scriptを用いたシステムを構築した。この結果、「知識情報」と「三次元形状データ」をデータベース上に構築し、仮想空間として共有する「高度コミュニティ空間」システムの実現性が示された。本モデル化手法の応用事例として、平成15年度の成果として、昨年度の成果に引き続き、「高度コミュニティ空間」システムを設計し、実装の上、評価を行った。具体的には、(1)共有仮想空間内において、物を「しまう」など、単なる座標の変更の背後にある「操作の意図」を表現するモデル、(2)オントロジを用いて仮想空間を管理するモデル、(3)オントロジを統合することによって、異なる仮想空間データを相互利用できる手法、などのモデル化手法を導入した。これらの方法によって、単に仮想空間を構築するだけでなく、その背後にある「意味」や「意図」を明示化し、共有できる仮想空間を実現した。加えて、平成15年度に新たに試みた応用分野として、PET画像データベースの構築手法に対して、同様の「知識-存在に関するエンティティ-3次元画像データ」のモデル化手法を適用した。

平成16年度は、これまでの研究成果の総括として、本モデル化手法の応用事例の評価と検証を行った。すなわち、「オントロジー存在エンティティー生データ(三次元データ)」の3層構造スキーマモデル化手法を応用した「高度コミュニティ空間」システムを設計し、実装の上、評価を行った。応用事例その1として、「オフィスグループウェア」の設計・実装・評価を行った。具体的には、物を「しまう」など、単なる座標の変更の背後にある「操作の意図」を表現するモデルを導入し、データベースで共有できるような「オフィス仮想環境」の実装と評価を行った。これによって、その背後にある「意味」や「意図」を明示化し、共有・検索できる仮想空間ブラウザを実現した。応用事例その2として、診断支援を目的とした医用画像所見情報の共有を実現する、PET画像データベースの構築手法を提案し、評価を行った。PET画像は、CTやMR画像と本質的に異なり、画像内に生理学的・病理学的情報を含んだ新しい画像データで、読影に際して専門的な知識を要求する。これに対し、本手法によって、単にPET画像(=3次元画像データ)を蓄積するだけでなく、読影時の所見情報(=知識+存在に関するエンティティ)も登録しておくことで、後に診断支援となる検索を行うことのできるPET画像データベース構築手法を提案した。実際にプロトタイプ上でその実現性を示し、効果的な検索が実行できることを示した。
有限群の表現論におけるブルエ予想の解決

研究課題である「ブルエ予想」が以下の場合に解けた。まず、散在型単純群コンウェー第3群に対して、ブルエ予想を完全に解決した。次に、位数8の群を不足群に持つ、すべてのブロックに対して、指標に関してのブルエ予想を解決した。これはブラウアー以来、35年ぶり前進であった。更に、散在型単純群の一つであるヤンコー第4群に対して以前の結果をより精密化させ、ブルエ予想を解いた。また散在型単純群であるホール・ヒグマン群の二重被覆群に対して、ブルエ予想を解いた。最後に、やはり散在型単純群であるコンウェー第1群に対して、ブルエ予想を解決した。これの副産物として、素数3に対する分解定数の一部を決定することができた。有限群のモジュラー表現論における「ブルエ予想」の解明が研究課題である。今年度は、重要な散在型単純群の一つであるヒグマン・シムス群の重複被覆Double Coverである2HSと書かれる群に関して、完全にブルエ予想を解いた。これはドイツ・アーヘン工科大学の二人の研究者J.ミュラーおよびF.ネスケとの共同研究である。結果は、アメリカの学術雑誌Journal of Algebraに掲載発表された。また上記の結果も含めて、浜名湖カリアックおよびドイツ・アーヘン工科大学での研究集会、またハノーファー大学(ドイツ)、バーミンガム大学、レスター大学、ケント大学およびロンドン市大学(すべてイギリス)等で、研究成果の発表を行った。内容はすべてブルエ予想に関するものである。より詳しく述べる。半世紀前頃に発表されたZ*定理(アメリカ・グラウバーマンにより証明されたもの)がある。これの奇数素数に関するものは単純群の分類を用いて、20年ほど前に証明された。今回この研究で得た成果は、これを単純群の分類を用いないで(ただし特別な場合に限るが)ブルエが発見した「森田型安定同値」という概念を用いて、これを証明することができた。単純群の分類は証明が1万ページくらいかかると言われているので、この分類抜きで証明できたことは、考えている場合が特殊な場合に限るのであっても、十分意義あることとされている。その意味でも、成果はえられたと思う。今年は、まず最初に、以前功刀直子および脇克志との共同研究でやり残していたことを、ドイツ・アーヘン工科大学の二人の研究者J.ミュラーとF.ネスケとの共同研究で、決着をつけた。この内容は既にアメリカの学術雑誌Journal of Algebraに掲載された。また、別のドイツの別の2人の研究者B.キュルスハンマー,B.ザンバレと共同で、有限群のブロックのベキ零指数について考察した。これもブルエ予想を解く際に大いに重要な情報となりうる結果である。イギリスの学術雑誌Mathematical Proceedings of the Cambridge Philosophical Societyに掲載された。まて、上記の結果を含め、イギリス・マンチェスター大学、ドイツ・アーヘン工科大学、カナダ・バンフ国際研究所、および京都大学数理解析研究所で、招待講演を行った。またその他にも、パリ第7大学およびスイス・ロザンヌ工科大学のセミナーで招待講演を行った。パリではブルエ予想の御本尊ブルエ自身にも会って議論ができた。これらすべての場所で、この研究課題の専門家たちと研究の打ち合わせができ、大変有意義であった。有限群のモジュラー表現論における「ブルエ予想」の解明が今回の研究課題であるが、ある特定の大事な有限群に対してこの予想が成立するということが、証明できた。その群は、コンウェーの第3の群Co3と呼ばれる散在型単純群の一つである。この群については、すべての素数pに関してのブルエ予想が証明できた。ただ、キーとなるのはp = 2の場合の非主ブロックについての証明であった。ドイツ・アーヘン工科大学J.ミュラーおよびF.ネスケとの共同研究である。アメリカの学術雑誌Journal of Algebraに掲載された。「ブルエ予想」の弱い形のものもあり、これは対応するブロックたちが導来同値であることをいうのではなく、それより少し弱い形の「パーフェクト・アイソメットリー」の存在をいうものである。これは、また別の重要な予想「アルペリン予想」と関連している。2つめの研究実績として、この2つの予想をある特別なブロックに関して、完全に解いた。それは、考えている有限群のブロックの不足群が位数8の基本可換群の場合である。重要な点は、不足群のみにしか条件が付いていない、ということである。この結果は、モジュラー表現論の創始者であったR.ブラウアーの出した問題の一つを30年ぶりに前進させたものである。

イギリス・アバディーン大学R.ケサール、M.リンケルマンとの共同研究である。ドイツの学術雑誌Journal fuerdiereine und angewandte Mathematikに掲載が決定している。まずは、6月下旬に北京大学で開かれた国際研究集会に招待講演を行った。全体で最後の講演が御本尊ブルエ本人の講演であったが、私の講演はその直前であった。ブルエ予想に関して私自身がどの部分でどの程度貢献しているか、特にここ3年間の今回の研究成果を発表した。その後、9月末には、フランス・中央数学研究所での研究集会で招待講演を行った。ブルエ予想解明に大いに役立つ一般の定理を発表した。その後、ドイツ・カイザースラオターンへ行き、スイス人研究者との共同研究を行った。内容はブルエ予想に関係が深い加群を取り扱ったもので、既に論文掲載が決定されていてウエッブ上で公開されている。ドイツの雑誌Manuscripta Mathematicaである。その後、11月にロンドン市大学を訪問し、上記フランスでの共同研究の内容を更により精密にした。この結果は、イギリスの2名の共同研究者との共著として、既にQarterly Journal of Mathemacics (Oxford大学)に掲載が決定している。この滞在期間中、同じロンドンのインペリアル・カレッジで招待講演を行った。内容はブルエ予想に関係深い話であった。その後12月には、やはり共同研究者がいるドイツ・イェーナ大学を訪問し、セミナーで今回の研究で、これまでに得られているブルエ予想に関しての結果を紹介した。ここには、どちらもブルエ予想に関係している2つの研究課題での共同研究を行った。ここでの研究者との共同研究が、今年度2つ掲載された。一つは題名にもブルエ予想が含まれていて、Journal of Pure and Applied algebra (アメリカElsevier),もう一つはイギリスの国際雑誌Mathematical Proceedings of Cambridge Philosophical Societyに掲載発表された。数物系科学,科研費の分科細目:数学、代数学今回の研究課題「ブルエ予想」に関して完全に解くことはまだできてはいない。しかしながら、「研究の目的」に掲げてあったものの一つである、重要な散在型の有限単純群およびそれの被覆に関しては、ヒグマン・シムス群の二重被覆である2.HSと表記される群が持つ、位数9の基本可換群が不足群になっているブロックについて、ブルエ予想を解くことができた。結果として、この群2.HSについては、ブルエ予想がすべて完全に解け、その意味で、上記の達成度が結論付けられる。今回の研究課題である「ブルエ予想」に関して、完全に解くことはまだできていない。しかし、「研究の目的」に掲げていた、幾つかの重要な散在型単純群ヤンコー第4群J4およびコンウェー第1群について証明ができたので、かなり進展したと確信している。
細胞膜から核までの情報伝達分子機構の形態学的基盤

外界からの信号を受けて細胞がそれに見合った応答をするには,細胞膜内反応とそれに引き続いた細胞内変化,さらに核内の遺伝子発現の変化をもひきおこすことが必要である.これら一連の変化の木態を理解するために,細胞膜内蛋白質,膜関連蛋白質,細胞骨格蛋白質,細胞質,核膜孔そして核内蛋白質に注目して各々の遺伝子と蛋白質の発現,およびそれらの変動を光顕と電顕レベルで精査した.膜ないし膜蛋白として,ギャップ結合のコネクシンと細胞膜カベオラそしてリンパ球表面マーカーのCD38を対象とした.肝細胞のギャップ結合部位での複数コネクシン分子の共存混在,およびその細胞質面の構造変化を免疫細胞化学と急速エッチレプリカ法により検討した.カベオラにはカベオリンとcalreticulin蛋白が局在するが,Gi2aやコレステロールおよびスフィンゴミエリン等これまでカベオラ画分の分子といわれていた分子はin vivoではカベオラに局在しないことを初めて明らかにして,それらの分子とカベオラとの二次的関連と機能的関係解析の必要性を強調した.CD38は細胞内でリアノジン受容体との関連でCa調節に与るcyclic ADPriboseの合成酵素ADP-ribosyl cyclaseの活性と分子構造上高いホモロジーとを持つ.このCD38の遺伝子発現を脳で精査すると,リアノジン受容体の豊富なニューロンではなくグリア細胞にのみ局在した.この局在相異の意義および膜表面蛋白が細胞内で作動する機構について考察した.次に細胞膜裏打ち蛋白数種とアクチン等の細胞骨格との機能関連について共焦点レーザー顕微鏡と免疫電顕法により筋細胞で観察し,既報の分子構築と比較検討した後,セカンドメッセンジャーにより細胞内で作動する3種のリン酸化酵素(protein kinase C.Ca/Calmodulin-dependentprotein kinase IV,diacylglycerol kinase)の分子構造と活性特性,それらの遺伝子とタンパクの細胞組織内局在とその機能的変動を詳細に解析した.これらの分子のいくつかは核内に局在することが判明し,それらの機能的意義を検討した.細胞膜とその関連蛋白質の解析として、gap junctionとその構成蛋白のconnexin分子多様性を心筋の発達過程で光顕免疫組織化学と急速凍結エッチプリカ法により詳しく追究した。次に細胞膜の特殊化として知られるカベオレとその膜近傍の分子構成解析として、イノシトール3ーリン酸レセプター(IP3-R)の電顕的微細局在を調べ、IP3-Rがこの陥凹膜に局在することを明確にした。さらにカルレチクリンとカルシウムポンプの存在の可能性も検討しつつある。細胞膜から細胞内への情報伝達に重要と考えられる細胞骨格の形態学的解析として、培養細胞での小器官の立体的配列および47kDaの新たな細胞骨格関連蛋白を共焦点レーザー顕微鏡で高解像で示すことができた。その所見をもとにショウジョウバエの発生過程での変動を追究しつつある。細胞膜から細胞内に情報伝達される物質的基礎と考えられるリン酸化と脱リン酸化機構の解析として、Ca/calmodulin依存性プロテインキナーゼIV型の遺伝子クローニングと脳内発現の空間・時間的多様性を詳細に明らかにした。次いで、プロテインホスファターゼの各サブタイプの脳内発現を正常ラットで明らかにした後、小脳ミュータントマウスでの発現変動を詳しく追究した。細胞質から核への情報伝達機構に重要と考えられる核移行機序について、58kDaの核膜孔ターゲッチング複合体を新たに見出し、この分子の作用機を詳細に細胞生物学的に検討中である。最後に核内への情報伝達の結果として、痛覚刺激による感覚神経回路中のニューロン細胞核でのc-fos遺伝子の発現変動を詳細に調べた。これら一連の研究を有機的に関連づけつつ進行させて、細胞膜から核までの情報伝達機構の形態学的理解をさらに深めようとしている。外界からの信号を受けて細胞がそれに見合った応答をするには,細胞膜内反応とそれに引き続いた細胞内変化,さらに核内の遺伝子発現の変化をもひきおこすことが必要である.これら一連の変化の木態を理解するために,細胞膜内蛋白質,膜関連蛋白質,細胞骨格蛋白質,細胞質,核膜孔そして核内蛋白質に注目して各々の遺伝子と蛋白質の発現,およびそれらの変動を光顕と電顕レベルで精査した.膜ないし膜蛋白として,ギャップ結合のコネクシンと細胞膜カベオラそしてリンパ球表面マーカーのCD38を対象とした.肝細胞のギャップ結合部位での複数コネクシン分子の共存混在,およびその細胞質面の構造変化を免疫細胞化学と急速エッチレプリカ法により検討した.カベオラにはカベオリンとcalreticulin蛋白が局在するが,Gi2aやコレステロールおよびスフィンゴミエリン等これまでカベオラ画分の分子といわれていた分子はin vivoではカベオラに局在しないことを初めて明らかにして,それらの分子とカベオラとの二次的関連と機能的関係解析の必要性を強調した.CD38は細胞内でリアノジン受容体との関連でCa調節に与るcyclic ADPriboseの合成酵素ADP-ribosyl cyclaseの活性と分子構造上高いホモロジーとを持つ.このCD38の遺伝子発現を脳で精査すると,リアノジン受容体の豊富なニューロンではなくグリア細胞にのみ局在した.

この局在相異の意義および膜表面蛋白が細胞内で作動する機構について考察した.次に細胞膜裏打ち蛋白数種とアクチン等の細胞骨格との機能関連について共焦点レーザー顕微鏡と免疫電顕法により筋細胞で観察し,既報の分子構築と比較検討した後,セカンドメッセンジャーにより細胞内で作動する3種のリン酸化酵素(protein kinase C.Ca/Calmodulin-dependentprotein kinase IV,diacylglycerol kinase)の分子構造と活性特性,それらの遺伝子とタンパクの細胞組織内局在とその機能的変動を詳細に解析した.これらの分子のいくつかは核内に局在することが判明し,それらの機能的意義を検討した.細胞膜から核までのシグナル伝達機構の解析対象として,細胞膜内蛋白質,膜関連蛋白質,細胞骨格蛋白質,細胞質,核膜孔そして核内蛋白質を特定し,各々の遺伝子と蛋白質の発現,およびそれらの変動と光顕と電顕レベルで精査した.膜ないし膜蛋白質として,細胞質カベオラそしてリンパ球表面マーカーのCD38を対象とした.Gi2aやcholesterolおよびsphingomyelin等これまでカベオラ画分の分子といわれていた分子はin vivoではカベオラに局在しないことを初めて明らかにした.cyclic ADPriboseの合成酵素ADP-ribosyl cyclaseの活性と分子構造上高いホモロジーとを持つCD38の遺伝子発現を脳で精査すると,予想されたリアノジン受容体の豊富なニューロンではなく,グリア細胞にのみ局在することを初めて明らかにした.次に細胞膜裏打ち蛋白数種とアクチン等の細胞骨格との機能関連の微細構造を筋細胞で解析した後,3種のリン酸化酵素(protein kinase C、Ca/Calmodulin-dependent protein kinase IV, diacyglycerol kinase)の分子構造と活性特性,それらの遺伝子とタンパク質の細胞組織内局在とその機能的変動を詳細に解析した.これらの分子のいくつかは核内に局在することが判明したので,核移行にの分子機構を明らかにすべく,核膜孔ターゲッチング複合体を同定し,細胞外刺激での核移行にそれらのリン酸化が関与することを明らかにした.また,シグナルカスケード進行の結果として惹機される細胞反応として,既知のimmediate early genes (IEG)である細胞性ガン遺伝子(c-fos, c-jun, NGFI-A等)の外的刺激による多様な発現変動の詳細な解析,およびArcと名付けた新たなIEGを脳海馬で発見してそのシナプス可塑性への関与の可能性を検討した.また細胞内小胞輸送機構に関与するsmall G-proteinのうちrab 12に注目して,心房筋細胞ANP顆粒の分泌にこのタンパクが関与することも免疫細胞化学的に明らかにした.
木質材料ーコンクリ-ト系一体化内装の居住環境改善に関する研究

鉄筋コンクリ-ト造建築物は集合住宅はもとより学校やオフィスの大宗をなすものである。住宅は“量から質“の時代に大きく変わりつつあり、学校やオフィスは長時間のストレスをその環境でどのように対処していくかが、冷暖房の負荷などと並んで重要な課題になっている。一方それを建設する時に用いるコンクリ-ト型枠用合板はコンクリ-トの打設養生後とりはずし、約3回の再使用の後、焼却、投棄の処分がなされている。これが地球環境問題として熱帯多雨林の伐採や都市から排出されるゴミ処理あるいは資源の無駄使いとして批判されている。木材資源も人工造林木針葉樹への転換やカスケ-ド型の再利用と並んで、炭素資源のストックとしての視点も重要になってきている。コンクリ-ト躯体と内外装工事の分離をすることなく、型枠用合板を残して内外装工事を行ったとすると下地の不用、施工の手間の節約という大きな変革だけでなく、断熱、防露などの性能向上はもとより木質材料の持つ特性を付与し、居住性、外観などに多彩な新たな変化を与え、豊かな居住空間の形成が期待できる。1.型枠用合板とコンクリ-ト間の付着およびコンクリ-ト打設後の水分挙動、コンクリ-トの乾燥の経時的変化について計測を行った。モルタル下地合板や木毛セメントのようなものには投錨効果が期待できる。また、弾性波、超音波の速度計測はコンクリ-トの打設養生における付着、水分変動、硬化などの状態評価に貴重な情報をもたらす。2.型枠用合板ーコンクリ-ト一体化構法は防露、断熱、調湿性能では木質のもつ特性が有効に生かされる可能性が認められ、マウスによる生理機能、行動と温熱環境との関連は生活空間改善を示唆した。3.型枠用合板および木材の壁の防火、耐火試験による燃焼、炭化性状火炎貫通における厚さの効果が著しいことが明らかになった。現在、コンクリ-ト型枠用合板は型枠の通り、コンクリ-トの打設養生後とりはずし、34回の再使用の後焼却、投棄の処分がなされている。鉄筋コンクリ-ト造建築物では型枠用合板をとりはずしたコンクリ-ト躯体は外装工事、内装工事にともなう断熱、防露対策はとくに現在もっとも重要な課題として取り上げられている。このような躯体と内外装工事の分離をすることなく、型枠用合板を残して内外装工事を行ったとすると下地の不用、施工の手間の節約という大きな変革だけでなく、断熱、防露などの性能向上はもとより木質材料の持つ特性を付与し、居住性、外観などに多彩な新たな変化を与え、豊かな居住空間を形成できると思われる。検討した結果を以下に記す。1.型枠用合板とコンクリ-ト間の付着およびコンクリ-ト打設後の湿度、水分挙動について水和熱、コンクリ-トの乾操の経時的変化について計測を行った。また型枠用合板とコンクリ-ト間の付着力に関しては合板素地とモルタル下地合板による差異を実験的に検討した結果、通常の合板では投錯効果はあまり期待できない。2.面パタ-ン測定サ-モトレ-サは各種使用環境下での防露、断熱、調湿性能の計測には現有の温湿度計測と比較してきわめて有効であることが認められた。3.型枠用合板ーコンクリ-ト一体化構法と中空を有する壁の燃焼時における燃焼、炭化性状の解析を行なった。

今後、防火、耐火試験による焼燃、炭化性状における合板の厚さ、表面処理の効果を比較したい。4.コンクリ-ト躯体モデルボックスの湿度変化を吸放湿特性から検討し、木質材料による改良を試みた。コンクリ-トの躯体の断熱、防露、コンクリ-トの中性化遅延への検討を今後考える。現在、コンクリ-ト型枠用合板は型枠の名の通り、コンクリ-トの打設養生後とりはずし、約3回の再使用の後、焼却、投棄の処分がなされている。これが地球環境問題として熱帯多雨林の伐採や都市から排出されるゴミ処理あるいは資源の無駄使いとして批判されている。型枠合板用材の針葉樹への転換やカスケ-ド型の再利用と並んで、炭素資源のストックとしての視点も重要になってきている。一方、鉄筋コンクリ-ト造建築物では型枠用合板をとりはずしたコンクリ-ト躯体は外装工事、内装工事にともなう断熱、防露対策は現在もっとも重要な課題として取り上げられている。このような躯体と内外装工事の分離をすることなく、型枠用合板を残して内外装工事を行ったとすると下地の不用、施工の手間の節約という大きな変革だけでなく、断熱、防露などの性能向上はもとより木質材料の持つ特性を付与し、居住性、外観などに多彩な新たな変化を与え、豊かな居住空間の形成が期待できる。1.型枠用合板とコンクリ-ト間の付着およびコンクリ-ト打設後の水分挙動、コンクリ-トの乾燥の経時的変化について計測を行った。また各種型枠材とコンクリ-ト間の付着力に関して検討した結果、モルタル下地合板や木毛セメントのようなものには投錨効果が期待できる。また弾性波、超音波の速度計測はコンクリ-トの打設養生における付着、水分変動、硬化などの状態評価に貴重な情報をもたらす。2.型枠用合板-コンクリ-ト一体化構法による各種使用環境下での防露、断熱、調湿性能では木質のもつ特性が有効に生かされる可能性が認められた。また、マウスを用いた居住空間の性能、内外装の施工を含めた評価からは今後の改善につながることが期待できるであろう。3.型枠用合板-コンクリ-ト一体化構法と中空を有する壁の燃焼時における燃焼、炭化性状の解析を行なった。
地下空洞のリアルタイム探査法のシステム開発

本研究は,広範囲に分布する比較的深度の大きい埋没遺跡群を迅速かつ高精度に3次元的に探査することを目的としている。このため,まず広域に面の調査法である水平探哉を実施して,得られる異常分布から探査対象域の範囲を絞り込む。ついで断面の調査法として,探査対象の地質スケールを考慮して高密度のスキャン調査を実施する。さらに,埋没異常体の固有比抵抗および厚さを評価するためボーリング調査に相当する垂直探査を実施する。すなわち,このような面から線,線から点への調査をパソコンを利用することにより,データ取得から3次元画像処理に至るまでオンサイト処理することが可能となる。平面の調査法として流電電位法を,断面の調査法としてPole-Dipole法を,垂直探査法としてSchlumbrger法を併用している。これまで,このような複合探査法をカルスト台地やシラス台地などの自然溶解空洞,ならびに石炭採掘跡,トンネル,防空壕などの人工空洞,浅熱水性の金銀鉱脈の探査などへ応用することにより,その探査限界を把握することができた。すなわち,遺跡探査の場合のように,地下浅部のしかも地質スケールが小さい埋没体を高精度に探査するためには,通常の測定方式では空間分解能が低下することが明らかになった。そこで,著者らはまず3次元モデリングのソフトウエア(FDM3D)を開発し,種々のシミュレーションにより,空間分解能の観点から電気探査法について吟味した。その結果,例えば横穴古墳群の場合には,従来の見掛比抵抗データのみでは,空間分解能が不足することを確認した。したがって,著者らは高精度の電気探査法であるポールダイポール電極配置を用いて,しかもテンソン電界(Ex,Ey)を計測する方法を提安した。そして,コンピュータシミュレーションおよび野外実験などから,このようなテンソル電界を求める電気探査法の有効性を検証した。
動脈硬化発症、進展の病態に関する生物学的研究

本研究においては、動脈硬化の発生、進展に強く関与すると考えられる酸化LDL中のリン脂質リゾフォスファチジルコリン(LPC)による血管内皮細胞での遺伝子発現における細胞内情報伝達経路、転写調節機構の解明を進めている。本年度の研究によりLPCはERK,JNKなどのMAPキナーゼ経路を活性化し、これらは蛋白チロシンリン酸化に依存することが明らかとなった。現在MAPキナーゼの活性化と遺伝子転写制御との関連につきさらに研究を進めている。またLPCは活性酸素を産生させるが、その機序としてPI3キナーゼの活性化を介していることが明らかとなった。一方、血管内皮細胞において酸化LDLの細胞内への取り込みを支える新たな受容体LOX-1を申請者らは同定したが、この新規受容体の発現調節につき本年度は検討した。培養血管内皮細胞において、LOX-1の発現は炎症性サイトカインであるTNF-αにより、転写の段階で強く誘導されることが示された。また、力学的な刺激である血流シアストレスによってもLOX-1の発現は転写の段階で誘導され、その機構として細胞内カルシウムの増加が関与することが明らかとなった。現在さらに、LOX-1のリガンド特異性、生体内における発現およびその病態における意義などにつき研究が進められている。血管内皮細胞のLyso-PCによる活性化の分子機構について、BAECを主に用いて検討を行っている。1)BAECに対するLyso-PCの活性化の指標として、どの蛋白がリン酸化を受けるかについて検討を重ねてきたが、その一つとしてplatelet endothelial cell adhesion molecule-1(PECAM-1)がリン酸化を受けることを見い出した。現在、リン酸化されたPECAM-1の意義づけ、リン酸化の分子機構について検討を重ねている。(論文投稿中)また、Lyso-PCの細胞内シグナル伝達経路の解明を進めているが、BEACを用いた系で、JNK、ERKの二つのKinaseのリン酸化が起こることを見い出し、その上流、下流における情報伝達系の解析を急いでいる。(論文準備中)現在、HB-EGF遺伝子の5′側プロモーター領域を解析することにより、転写調節の分子機構の解明を急いでいる。また、Tリンパ球に、Lyso-PCを作用させると、IFN-γmRNAの発現誘導、さらにIFN-γmRNAの安定化にも関与していることを新たに見い出したので、その解析を合わせて行なっている。この様なアプローチから、Lyso-PCがいかなる機構で、細胞内に情報を伝えていくかを明らかにして行きたい。申請者らは従来より血管内皮細胞の活性化に酸化LDLの生成過程で生じるリゾフォスファチジルコリン(Lyso-PC)が深く関与することを明らかにする目的で、血管構成細胞とりわけ血管内皮細胞、マクロファージ、Tリンパ球におけるLyso-PCによる接着分子、増殖因子群の発現誘導様式ならびに、これらの現象をきたす細胞内情報伝達経路につき解析を行なってきた。今年度は1)Lyso-PCが血管内皮細胞におけるPECAM-1(Platelet endothelial celladhesion molecule-1)のチロシンリン酸化をきたすことを明らかにした。今後さらにその分子機構を解明するとともに、生物学的意義につき解析する予定である。2)粥状動脈硬化の初期病変の形成過程にはマクロファージ由来の泡沫細胞が多数集簇することが知られる。この泡沫細胞の形成機構には従来よりスカベンジャー受容体による酸化LDLの取り込みが関与するとされてきたが、申請者らは最近酸化LDL受容体であるLOX-1を新たに同定し報告した。今年度はさらにそのリガンド結合の特異性の解析を行なうとともに、その発現誘導がいかなる刺激で生じるかを追求しており、現在その詳細につき検討中である。本年度の研究によるLPCはEXR,JNKなどのMAPキナーゼ経路を活性化し、これらは蛋白チロシンリン酸化に依存することが明らかとなった。またLPCは活性酸素を産生させるが、その機序としてP13

キナーゼの活性化を介していることが明らかとなった。一方、血管内皮細胞において酸化LDLの細胞内への取り込みを支える新たな受容体LOX-1を申請者らは同定したが、この新規受容体の発現調節につき本年度は検討した。培養血管内皮細胞において、LOX-1の発現は炎症性サイトカインであるTNF-αにより、転写の段階で強く誘導されることが示された。また、力学的な刺激である血流シアストレスによってもLOX-1の発現は転写の段階で誘導され、その機構として細胞内カルシウムの増加が関与することが明らかとなった。現在さらに、LOX-1のリガンド特異性、生体内における発現およびその病態における意義などにつき研究が進められている。
新規光学活性サマリウム錯体の開発および触媒的不斉官能基変換反応の研究

1-(Inden-3-yl)-2-methoxynaphthaleneおよび1-(inden-3-yl)-2-methoxymethylnaphthaleneは、シクロペンタジエニルの類縁体で、それぞれ軸不斉を有する化合物である。そのインデニル基をサマリウム金属に配位させることにより光学活性なサマリウム錯体が得られると考えられることから、新規光学活性サマリウム錯体の創製を目的とし、新規キラル配位子の分子設計ならびにその合成を計画した。昨年度の研究費において、それぞれインデニル誘導体のラセミ体合成に成功したので、本年度はラセミ化合物の光学分割を検討した。まず分子内に存在するヘテロ原子を足掛かりにジアステレオ混合物へと誘導したが、カラムクロマトグラフィーによる分離が困難であった。また光学活性な四級アンモニウム塩を用いた分割法も種々条件検討を行ったが目的物を得るには至らなかった。そこで酵素を用いた光学分割を試みたところ、リパーゼPS等を用いたフェノール性水酸基のエステル化、あるいはエステル誘導体の加水分解反応により望むエステル体ならびに加水分解化合物を単離収率40%前後で得ることに成功した。しかしながら、キラルカラムを用いたHPLCにより光学純度を測定したところ、いずれの化合物も5%前後の光学純度であった。この結果から、化合物の回転障壁が小さいために、エステル体ならびに加水分解化合物が反応系中あるいは単離精製工程においてラセミ化した可能性があると考えている。今後、化合物の回転障壁を増大させるためにインデニル基ならびにナフチル基に適当な置換基を導入する。さらに酵素法によるラセミ化合物の光学分割を行い光学活性化合物へと誘導後、サマリウム金属への配位、さらには得られた光学活性なサマリウム錯体を用いた不斉反応へと応用する予定である。新規光学活性サマリウム錯体の創製を自的とし、新規キラル配位子の分子設計ならびにその合成を検討した。ランタノイドの配位子として一般的に用いられているシクロペンタジエニルの類縁体となる1-(inden-3-yl)-2-methoxynaphthaleneおよび1-(inden-3-yl)-2-methoxymethylnapthaleneは、それぞれ軸不斉を有する化合物であり、そのindenyl基をサマリウム金属に配位させることにより光学活性なサマリウム錯体が得られるものと考えられる。そこでまずラセミ体合成を行ない、さらに分子内に有するヘテロ原子を足掛かりとした光学分割法による光学活性化合物の合成を計画した。2位にmethoxy基またはmethoxymethyl基を有する1-bromo-naphthalene誘導体ならびにindeneとのパラジウム触媒によるHeck反応、あるいはindenyllithiumと1-(phenylsulfinyl)naphthalene誘導体との反応などによる合成を試みたが、満足のいく結果は得られなかった。そこでboromonaphthaleneから容易に調整可能なボロン酸誘導体とindenyltriflateとのパラジウム触媒による鈴木クロスカップリング反応を行なったところ、反応は首尾よく進行し80%以上の収率でそれぞれ対応するラセミ化合物を得ることに成功した。今後、これらラセミ化合物をジアステレオ異性体へと誘導したのちに光学分割し、サマリウム金属への配位、さらには得られたキラルサマリウム錯体を用いた不斉反応への応用を検討する予定である。
セルラーゼの縮合反応における進化分子工学と構造活性相関

これまでセロビオースを加水分解しないとされてきた糸状菌Trichoderma reeseiのEG I(エンド型セルラーゼの一種)が高濃度セロビオース(例えば1 M)から顕著にグルコースを生成し、その生成速度はBGL I(β-グルコシダーゼの一種)のセロビオース加水分解速度の2分の1に匹敵することを見いだした。一方、菌体外に分泌され、その役割が不明なBGL Iはセロビオースから転移生成物と思われる3糖を合成するが、グルコースからの縮合生成物は観察されないこと、などを明らかにし、既にグルコースからセルラーゼ誘導剤であるソホロースを縮合することが報告されているBGL IIとは異なる性質が推測された。Trichoderma reesei粗酵素中にラクトース(Lac)やN-アセチルラクトサミン(LacNAc)二糖単位をOH基を有する化合物へ転移・縮合する活性が存在する。申請者らは縮合活性の本体をエンド型セルラーゼEGIと同定、大腸菌で発現したT.reesei EGI触媒ドメイン(rEGICD)をプラットフォームにしてラクトースの縮合率の改善を検討している。本年度の研究目的は、1)組換え酵素(rEGICD)の調製と基質特異性の検討、2)組換え酵素によるインフルエンザ阻害剤の実践的合成法の可能性検討、3)組換え酵素の産生量あるいは比活性の高い大腸菌変異株の獲得、の3つである。成果は以下の通り。1)組換え大腸菌親株を15°Cで培養し集菌、溶菌後の酸沈殿上清をDEAEカラムにかけることによりrEGICDをSDS-PAGEで単一バンドに精製した。rEGICDは、Lacβ-pNP(1)、LacNAcβ-pNP(2)、Cellobioseβ-pNP(3)の順に親和性が高くなるが(Km(mM):185(1)>20(2)>2(3))、最大速度はこの順に低くなった(Vmax(mmol/min):14(1)>0.8(2)>0.2(3))。一方、Chitobioseβ-pNPやLacto-N-bioseβ-pNP、Glcβ-pNP、GlcNAcβ-pNP、Xylβ-pNP、Galβ-pNPは分解されなかった。このように人工基質を使用することでEGIの知られざる基質特異性を明らかにする事ができた。3)親菌株よりプラスミドDNAを調製し、Error-prone PCR法により変異ライブラリを作製、同じ宿主菌株に形質転換した。可溶性セルロース分解活性を指標に選別したコロニーを液体培養し、人工基質(Lacβ-pNP、LacNAcβ-pNP)の分解活性を評価した。今回のスクリーニングでは分解活性が高いコロニーは得られなかったがスクリーニング系を確立した。3)の課題は平成22年度も継続する。申請者らは縮合活性の本体をエンド型セルラーゼEGIと同定、大腸菌で発現したT.reesei EG I触媒ドメイン(rEG I CD)をプラットフォームにしてラクトースの縮合率の改善を検討している。本年度の研究目的は、昨年度からの継続で、1)変異ライブラリの構築と二糖遊離活性を指標とした変異株のスクリーニング(酵素の産生量や比活性の高い変異株の獲得)、2)変異酵素の基質特異性の検討、である。成果は以下の通り。1)Error-prone PCRとMEGAWHOP PCRを利用して変異導入プラスミドライブラリを作製し、形質転換体を作製した。一時スクリーニングとして、OBR-HEC(Ostazin Brilliant Red)を基質としたハローアッセイによるセルラーゼ活性の検出、二次スクリーニングとしてLacβ-pNP、LacNAcβ-pNPの加水分解活性を検出した。スクリーニングでは分解活性が高いコロニーは得られなかった。1次スクリーニングでハローが検出されなかったコロニーは二糖遊離活性も低かった。スクリーニングは平成22年度も継続する。2)有用な変異酵素が得られなかったので、組換え大腸菌親株を15°Cで培養し集菌、溶菌後の酸沈殿上清をDEAEカラムにかけることによりrEG I CDをSDS-PAGEで単一バンドに精製し、基質特異性を検討した。同様にAsperigillus oryzaeで発現したrEG Iの基質特異性も比較検討した。

rEG I CDおよびrEG Iの加水分解におけるグリコン特異性は、LacNAcβ-pNPに対する相対活性を100%とすると、Lacβ-pNPとCellobioseβ-pNPは5080%%で、Chitobioseβ-pNP、Lacto-N-bioseβ-pNP、Glcβ-pNP、GlcNAcβ-pNP、Xylβ-pNP、Galβ-pNPはほとんど分解されず、可溶性の人工基質に対する特異性は両者でよく似ていた。縮合反応におけるグリコン特異性として、rEG ICDはLacNAcと1,6-hexanediolの縮合活性を有していることを明らかにした。しかし、その縮合活性はLacの場合の1/50程度であった(rEG I CDによるLac縮合率は3040%、T.reesei粗酵素は5%)。縮合のアグリコン特異性に関しては、rEG I CDのLacと1-アルカノールとの縮合反応でオクタノールまで生成物が確認できた。オリゴエチレングリコールとの縮合反応においては複数の精製物がTLC上で見られ、LC-MSによる分析で、想定される生成物の分子量が検出された。(1)EG I等の反応特性: EG I CDはpNP2糖配糖体から、N-acetyllactosamine(LacNAc)>Lactose>G2単位の順に2糖を遊離したが、Glcβ-pNPは分解しなかった。EG II CDとEG IIIはいずれもどのpNP配糖体も分解しなかった。EG I CDによるG2分解速度は、低基質濃度(例10mM)で遅く、高基質濃度(例1M)で顕著に増大し、BGL IのG2分解速度の約2/3に達した。糖転移反応により3糖以上も生成した。EG I CDはG2(β1→4結合)以外の結合様式を有する2糖異性体は全く分解しなかった。低基質濃度では、各EGのG2分解速度はG3以上のオリゴ糖分解速度に比べ無視できるほど小さく(1/1,000以下)、鎖長依存的に分解速度が増した。以上より、木質バイオマス糖化反応において局所的に高濃度のG2が生成した場合、EG IによるGlc生成への寄与が示唆された。(2)BGL Iの反応特性: Glcβ-pNPとG2β-pNPのみ顕著に分解した。低基質濃度でも顕著にG2を分解し、高基質濃度においてはEG I CDほど分解反応の亢進はなかった。分解速度はG3が最大であり鎖長増大とともに低下した。EG Iと異なりBGL Iは結合様式の異なる2糖も分解した。G2を基質として反応初期に「顕著な3糖合成」が起こり、3糖生成速度はBGL I>>EG III、EG I CDであった。菌体内のBGL IIはin vitroで高濃度のGlcの縮合やG2からの糖転移によりセルラーゼ誘導剤ソホロース(Glcβ1→2Glc)を生成すると報告されているが、BGL Iでは縮合生成物は観察されなかった。