hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
強酸性シアロ糖タンパク質の化学構造と動物細胞制御および防御機構の研究

本研究は,生物界に多様な形で存在する糖タンパク質の中でも,特に糖含量が高く,シアル酸の結合により分子全体として強い酸性を示す高分子が持つ生物学的機能を分子レベルで解明することを目標とする.研究対象として研究代表者自らが発見した新しい型の酸性高分子である魚卵シアロ糖タンパク質を選び,化学と生物学の両側面から進められた研究成果の概要を記す.1.ニジマス末受精卵のポリシアロ糖タンパク質が,受精直後に著しい低分子化(分子量200K→9K)を起こす現象を見出し,それが特定のペプチド結合の切断に由来するものであることを明らかにした.2.ニジマス未受精卵が受精後活性化される過程で見られる顕著な形態変化と,ポリシアロ糖タンパク質の低分子化が,時間的・空間的に一致していることを明らかにし,ポリシアロ糖タンパク質の局在部位を推定すると共に,これが卵活性化と密接な関係をもつ分子であることを示した.3.未受精魚卵に特有な細胞内小胞である表層胞を単離することに成功し,その形態を電顕観察すると共に,単離した表層胞にポリシアロ糖タンパク質が局在することを解析した.更に,受精卵特有の形態である囲卵腔の中に低分子化されたポリシアロ糖タンパク質が局在することを明らかにした.囲卵腔は,発生中の胚を外的環境から保護する形態である故,低分子化ポリシアロ糖タンパク質の機能の一つが,胚の保護であることが証明された.4.ポリシアロ糖タンパク質は,サケ科魚卵に遍在するが,産卵環境を異にする数種の魚類(アユ・コイ・ウグイ・ヒラメ)について調べたところ,全ての魚種に表層胞局在糖タンパク質の存在が証明された.それらは,いずれも受精後に単位構造に低分子化される.糖含有量が高い(8590%)という点では一致しているが,糖鎮構造は魚種により大きく異なっていた.シアル酸の存在比は産卵環境によって異なった.本研究は,生物界に多様な形で存在する糖タンパク質の中でも,特に糖含量が高く,シアル酸の結合により分子全体として強い酸性を示す高分子が持つ生物学的機能を分子レベルで解明することを目標とする.研究対象として研究代表者自らが発見した新しい型の酸性高分子である魚卵シアロ糖タンパク質を選び,化学と生物学の両側面から進められた研究成果の概要を記す.1.ニジマス末受精卵のポリシアロ糖タンパク質が,受精直後に著しい低分子化(分子量200K→9K)を起こす現象を見出し,それが特定のペプチド結合の切断に由来するものであることを明らかにした.2.ニジマス未受精卵が受精後活性化される過程で見られる顕著な形態変化と,ポリシアロ糖タンパク質の低分子化が,時間的・空間的に一致していることを明らかにし,ポリシアロ糖タンパク質の局在部位を推定すると共に,これが卵活性化と密接な関係をもつ分子であることを示した.3.未受精魚卵に特有な細胞内小胞である表層胞を単離することに成功し,その形態を電顕観察すると共に,単離した表層胞にポリシアロ糖タンパク質が局在することを解析した.更に,受精卵特有の形態である囲卵腔の中に低分子化されたポリシアロ糖タンパク質が局在することを明らかにした.囲卵腔は,発生中の胚を外的環境から保護する形態である故,低分子化ポリシアロ糖タンパク質の機能の一つが,胚の保護であることが証明された.4.ポリシアロ糖タンパク質は,サケ科魚卵に遍在するが,産卵環境を異にする数種の魚類(アユ・コイ・ウグイ・ヒラメ)について調べたところ,全ての魚種に表層胞局在糖タンパク質の存在が証明された.それらは,いずれも受精後に単位構造に低分子化される.糖含有量が高い(8590%)という点では一致しているが,糖鎮構造は魚種により大きく異なっていた.シアル酸の存在比は産卵環境によって異なった.本研究は、強酸性シアロ糖タンパク質の生物学的機能の一例として、本研究者が魚卵中に見出したポリシアロ糖タンパク質(PSGP)の受精および初期発生における制御および防御機構への関与を証明し、それを分子レベルで解明することを目的とする。本年度、以下の実績が得られた。1.ニジマス卵PSGPについて、受精直後に著しい低分子化(200-kDa→9-kDa)を起す現象を見出し、これが特異的なプロテアーゼによる分解であることを明らかにした。更に、低分子化PSGPが均一なアミノ酸配列をもつことを見出し、この配列と糖鎖結合部位を決定した。また、この低分子化現象を、卵の活性化に伴う一連の生物学的変化(表層反応)の背後に存在する顕著な分子事象(化学変化)の一つとして意義づけた。2.ニジマス未受精卵200-kDaPSGPの全化学構造の決定を行ない、タンパク部分が同一のアミノ酸配列をもつトリデカペプチドの反復構造のみから構成されるユニークな分子であることを明らかにした。3.表層粒(胞)は、動物の卵細胞に固有なオルガネラで、これらが卵活性化の刺激に呼応して内容物を細胞外に開口分泌することにより、胚の正常な発生に必要な防御機構が成立し、発生が開始される。魚卵の表層胞は単離が困難で、今迄単離に成功した例はない。

我々は、サケ科魚卵表層胞を単離することに成功し、PSGPが表層胞周辺部に局在することを生化学的および免疫組織化学的手法により証明した。4.PSGPの機能の担い手と考えられる糖鎖において、次の新しい単糖を発見し、構造と結合部位を決定した。(1)ケトデオキシノノン酸(KDN)。全く新しいシアル酸アナログで、ポリシアリル基の非還元末端に位置し、シアリダーゼから保護する。(2)6-デオキシアルトロース。動物起源の糖タンパク質構成糖としては報告例が無い。
多チャネル多軸筋音図によるヒトの運動制御における筋粘弾性調節機構の解析

皮膚の上から総腓骨神経に電気刺激を与えて前脛骨筋の収縮を誘発した.誘発収縮に伴う振動(筋音)をレーザ変位計および前脛骨筋の皮膚に貼付けた加速度センサを用いて計測した.電気刺激を入力,筋音を出力とするシステムの伝達関数を同定したところ, 5次ないし6次のモデルが得られ,筋の弾性と皮下脂肪に由来すると固有周波数を得ることができた.つまり,新しい粘弾性の解析方法を確立し,刺激強度および刺激頻度と粘弾性の関係を明らかにした.皮膚の上から総腓骨神経に電気刺激を与えて前脛骨筋の収縮を誘発した.誘発収縮に伴う振動(筋音)をレーザ変位計および前脛骨筋の皮膚に貼付けた加速度センサを用いて計測した.電気刺激を入力,筋音を出力とするシステムの伝達関数を同定したところ, 5次ないし6次のモデルが得られ,筋の弾性と皮下脂肪に由来すると固有周波数を得ることができた.つまり,新しい粘弾性の解析方法を確立し,刺激強度および刺激頻度と粘弾性の関係を明らかにした.多チャネル多軸筋音図を計測するために,アナログ3軸加速度センサモジュールを9個と,直流成分を除去するための正帰還型2次ハイパスフィルタ(カットオフ周波数1Hz)およびゲイン6倍の非反転増幅回路からなる計測装置を作製した.被験者6名に対して,総腓骨神経を電気刺激して前頸骨筋に筋音図を誘発した.刺激強度は,MMGのpeak-to-peak値を指標とし,最大上刺激のときの値を100%として,20から100%まで20%刻みとした.刺激パルスはパルス幅500μs,刺激間隔500msの定電流パルスとした.サンプリング周波数は2kHzとした.9個のセンサで得られたMMGについて,6,8,10次の伝達関数を算出した.得られた伝達関数を2次伝達関数に分解し,弾性要素,粘性要素および質量からなる2次系の力学モデルと対応させた.さらに粘性および弾性に対応する係数と収縮レベルの関係を解析した.9個の伝達関数の適合率は,頸骨前縁からの距離に依存して変化した.適合率が高い伝達関数は,6,8,10次の全ての次数で良好に近似することができた.伝達関数の係数と収縮レベルの関係では,弾性を反映する係数が収縮レベルに対して有意な相関を示した.さらに,6次の伝達関数と8次の伝達関数のゲイン特性を比較したところ,MMGの主要な周波数帯域において,ほぼ一致した.センサの貼付け位置は,腓骨頭から外顆までの1/3の距離から30mm遠位まで,頸骨前縁から外側に10から25mmで計測すると低次の伝達関数でMMGを近似することができることが分かった.また,MMGのシステムは,6次の伝達関数で近似できることを明らかにした.これは従来の研究より低次の伝達関数によって記述できることを示しており,MMGの等価力学モデルをより簡単なモデルで記述して,筋の粘弾性を評価することができる可能性を示すものである.筋の収縮頻度と筋の粘弾性の関係を明らかにするために,総腓骨神経を刺激する頻度を110Hzまで12通りに変化させて前頸骨筋の筋音図を計測した。計測に用いた刺激頻度では,単収縮の連続から不完全強縮に対応する収縮となる.筋音図の計測には加速度センサを用いた.刺激パルスを入力とし,筋音図を出力するシステムの伝達関数を同定したところ,全ての刺激間隔で6次のモデルで記述することができた.6次の伝達関数を,バネ,ダッシュポットおよび質量からなる力学系の2次系のモデルに分解し,伝達関数の分母の係数を解析したところ,強縮へ移行するに従って増加するものと,ほとんど変化しないものに分類することができた.このことは,筋の能動的な成分と受動的な成分の弾性の変化を分離して推定できたことを意味する.次に,肘筋を対象として,単一運動単位を随意的に収縮するときの筋音図のシステムを同定した.筋電図をトリガとして同期加算平均した筋音図のシステムを同定したところ,5次の伝達関数で記述することができた。前頸骨筋の筋音図の伝達関数より次数が1次低いが,これは肘筋が薄く小さな筋であるために,質量の影響が小さいためであると考えられる.また,伝達関数の分母の係数から,非減衰固有周波数を算出したところ,ヒトの様々な組織の機械インピーダンスの計測によって報告されている共振周波数と同程度の値が得られた.つまり随意収縮において単一運動単位の筋音図の伝達関数を初めて明らかすることができた.単収縮から完全強縮に至る過程の筋の粘弾性の変化を解析するために,総腓骨神経を150Hzまで13通りに変化させて前頸骨筋の筋音図を計測した.刺激パルスを入力とし,筋音図を出力するシステムの伝達関数を同定したところ,全ての刺激間隔で6次のモデルで記述することができた.6次の伝達関数を,バネ・マス・ダンパからなる力学系の2次系のモデルに分解し,伝達関数の分母の係数を解析したところ,粘性の指標は刺激頻度ともに増加した.また,弾性の指標は単収縮時に同定された伝達関数の固有周波数に換算して数Hz程を示すものが刺激頻度に対して最も大きく増加した.さらに,同時に計測した足関節背屈トルクを出力とする伝達関数を同定したところ,伝達関数は2次遅れ系であり,その固有周波数は,上述の筋音図の固有周波数に近かった.

このことは筋音図を出力とする伝達関数を同定することで,筋の収縮力を直接計測しなくても筋の力学特性を推定することができることを示している.振動子を用いて皮膚に機械刺激を加えたときに皮膚で計測される振動を計測し,その周波数特性から共振周波数を推定したところ,その値は数十Hzであり,筋音図を出力とする伝達関数の固有周波数と同程度であった.このことは,筋音図を出力とする伝達関数の同定では,上述の筋の力学特性に加えて,皮膚や皮下脂肪などの組織の機械特性も同時に推定できることを示すものである.伝達関数を同定する観点からは,筋の力学特性を高精度に推定するためには,筋音図の計測には変位センサが加速度センサより優れており,一方で筋と皮下組織の力学特性を同時に推定するためには加速度センサを用いなければならないことを明らかにした.
IgMレセプターに結合するB細胞特異的MB-1タンパクの発現とその機能の解析

本研究計画の3年間で我々の単離したB細胞特異的mb-1遺伝子産物がIgMレセプター結合分子であることが示された。また、B細胞レセプターを介するシグナル伝達においてもMB分子を用いて細胞表面MB-1タンパクを染色してフローサイトメトリー解析をすると重要な役割を果たしていることが明らかになった。この分子に対するモノクローナル抗体がIgM陽性B細胞のみならず、未分化なB前駆細胞を染色することが明らかになった、この結果は、B前駆細胞でもこのMB-1分子が何らかの重要な役割を担っていることを示唆している。今年度は再び、この分子のB細胞の初期分化における機能を解析し、またIgMレセプターを発現していないB前駆細胞におけるMB-1分子のnatural ligandを探査する目的で,抗MB-1モノクローナル抗体で結合力の強く、また異なったエピトープを認識する抗体の作成を行なった。これらの抗体は、MB-1分子の細胞外部分と認識していると考えられ、今後はこれらの抗体を組み合わせたB細胞初期分化におけるin vitroの機能解析を進める。またMB-1分子と他の機能分子との機能的な関連性を明らかにするためマウスmb-1遺伝子発現ベクターを作成し、様々なリンパ系細胞への移入実験を行ない、mb-1遺伝子産物はIgMレセプター存在がなくとも細胞表面に発現することを示した。現在、この遺伝子を始めとするB細胞機能遺伝子の導入と、抗MB-1抗体によるB細胞活性化の解析を行なっている。更に、mb-1遺伝子のゲムノ遺伝子解析は終了しているので、この遺伝子の欠損マウス作成のための遺伝子コンストラクトの作成を終了し、現在この遺伝子をES細胞にトランスフェクトしている。IgM結合タンパクコンプレックスの発現異常細胞、異常マウスについての解析はMB-1分子に対するモノクローナル抗体による解析から他のコンポーネントに対するモノクローナル抗体を加えた一連の解析へと進展を見ている(未発表)。この差異をどのように説明するか現在検討中である。B細胞が骨随のpreB細胞から分化して、sIgM陽性細胞となり抗原刺激に対して反応するようになることが知られている。このようなB細胞分化、活性化を理解する目的で、B細胞特異的機能分子を解析している。本年度は、マウスmbー1遺伝子産物の同定を行うため、MBー1特異的抗体、及びモノクロ-ナル抗体を作製し、mbー1遺伝子産物を明らかにした。MBー1分子は分子量34KDaの膜糖タンパクであり、Bリンパ腫、正常B細胞とともに細胞表面で特異的にIgMレセプタ-と結合していることが示された。モノクロ-ナル抗体を用いたフロ-サイトメトリ-解析によって、MBー1分子はB系の細胞で特異的に発現されていて、pre B細胞からsIgM陽性B細胞のステ-ジの細胞に発現されていた。また、Cambierらの指摘するIgーMーα/Igーβヘテロダイマ-コンポ-ネントのIgーMーαと同一の分子であることが明らかとなった。しかし、現在の解析からMBー1分子はpre B細胞およびB細胞表面上でモノマ-MBー1として在存することも明らかになった。しかも、モノクロ-ナル抗MBー1抗体刺激によって、pre B細胞に細胞内Ca^<2+>の動員を誘導することが明らかになった。このpre B細胞シグナル伝達におけるMBー1分子の機能的関与は、今回我々によって初めて明らかにされたものである。ことに、pre B細胞表面上のモノマ-MBー1分子のpreB細胞に果たす役割について興味が持たれた。

sIgM陽性B細胞、およびpre B細胞におけるIgM結合、及びMBー1結合タンパクコンプレックスを解析し、この両方の細胞でMBー1分子のリン酸化誘導がみられる事を示した。更に、このコンプレックス構造の中には未知のリン酸化タンパクが存在することが示された。現在、これらのコンポ-ネントの解析を進めている。これらの解析は特異的B細胞サブセットやB細胞分化ステ-ジにおける活性化の経路を理解する上で重要なものとなるだろう。B細胞が,骨髄のpreーB細胞から分化して,sIgM陽性細胞となり抗体刺激に対して反応するようになることが知られている。このようなB細胞分化,活性化を理解する目的で,B細胞特異的機能分子を解析している。昨年度までの研究で,マウスmbー1遺伝子産物は34KDのB細胞特異的膜表面タンパクであり,IgMレセプタ-と特異的に結合している可能性が示されていたが,さらに,MBー1特異的抗体およびモノクロ-ナル抗体を作製し,IgMレセプタ-分子と結合するリン酸化タンパクであり,抗IgM抗体の刺激やアルミニウムフルオライド刺激によってチロシンリン酸化を起こすことが示された。この結果,従来のIgM分子単独でシグナルを細胞内に伝達すると考えられていたB細胞抗原レセプタ-も,複雑な機能的コンプレックスによって抗原刺激をB細胞内に伝達すると考えられるようになった。さらに,今年度は,ラット抗MBー1モノクロ-ナル抗体による解析から,MBー1分子は成熟sIgM^+B細胞のみならす,もっと未熟なステ-ジのpreーB細胞においても機能的分子として,細胞表面に発現していて,抗MBー1モノクロ-ナル抗体刺激は未熟B細胞に特異的なシグナルを細胞内に,伝達することを見いだした。これらの結果は,mbー1遺伝子の研究がリンパ球の初期分化,増殖に関して,存在していた多くの未知の問題を明らかにする重要な分子であることを示唆している。
脊髄後角細胞の可塑性変化発現機構に関する研究;NMDAレセプター機構からのアプローチ

本年度は脊髄後角細胞の過敏化、いわゆるCentral Sensitizationに対するNMDA受容体の役割を明らかにするため、成熟マウス脊髄横断スライス標本を用いて脊髄後角第4,5層細胞から細胞内記録を行ない、後根刺激で誘発されるシナプス電位を正常マウスとNMDAレセプターε1サブユニット欠損マウスで比較した。正常マウスではAδfiber以下の刺激強度でfast EPSPのみが観察されたが、C-fiberの刺激強度ではfast EPSPに続いてslow EPSPが観察さた。さらにその上に、おそらくpolysynaptic EPSPと思われる膜電位の小さなfluctuationが著明に増加した。今の所、まだこのslow EPSPと小さい膜電位のfluctuationのメカニズムは不明である。一方、イプシロン1欠損マウスでは、Aδ-fiber以下の刺激強度では正常マウスとほぼ同様の反応が観察され、さらにC-fiberの刺激強度でもfast EPSPに続いてfluctuationが著明に増加した。しかし、正常マウスで見られたようなslow EPSPは観察されなかった。次にwind upに関して正常マウスとε1サブユニット欠損マウスで比較した。正常マウスではAδfiber以下の刺激強度でrepetitiveに刺激しても刺激ごとのスパイクの数は変化しないが、Cfiberも刺激される刺激強度で1Hzで、repetitiveに刺激すると膜電位が徐々に脱分極していきスパイクの数が増加し、刺激中止後もしばらくの間スパイクが続いた。このようないわゆるwind up現象を正常マウスでは観察することができた。それに対して、イプシロン1欠損マウスではC-fiberの刺激強度でrepetitiveに刺激しても脱分極は観察されずスパイクの数も増えてこなかった。つまり、イプシロン1欠損マウスではwind upは観察されなかった。以上のデータからwind upのメカニズムを考察すると、Cfiberの反復刺激によりslowEPSPのsummationがおこり、そこにおそらくpolysynaptic EPSPと思われる小さな膜電位のfluctuationが重なってスパイクが増えてくるものと考えられる。また、イプシロン1欠損マウスではslow EPSPが見られなかったことから、膜電位の持続的脱分極の発生にNMDAレセプターが関与していることが示唆された。
17世紀イタリアにおける芸術家の学識とその評価に関する研究

従来、芸術家の学識は、個人的資質として個別に論じられてきた。だが、17世紀の画家が読書し、作品に学識を織り込んだ背景には、絵画市場の成熟による競争激化と、教養ある愛好家の期待という、当時の芸術状況が深く関わっている。彼らは、遠近法や解剖学等の学習に加え、主題を新たに解釈すべく関連文学を読み、絵画上で物語を展開するため、叙事詩や悲劇の手法を論じた詩論も研究した。本研究では、17世紀イタリアの芸術家と愛好家の蔵書目録の量的調査と、芸術家の博識や作品の知的側面に対する同時代人の評価の分析を通じて、芸術家の学識の一般的水準と理論研究の実態を把握し、「知的な芸術家」という自己表象が持つ効果を解明する。
渇水災害の生起特性と耐渇水方策に関する研究

本研究は渇水を一つの災害ととらえ、まずその素因・誘因から被害出現までのプロセスを階層構造的に認識するとともに、とりわけ素因・誘因の一つである気象・水文レベルでとらえた渇水の地域的・時間的生起特性を分析した。さらに渇水のインパクトをより直接的にうける利水システムについて、渇水の危険度を評価し、その危険を回避する制御方策あるいは緩和策として河川表流水と地下水の有機的運用およびダム貯水池による渇水時の水量制御法を展開した。すなわち、(1)渇水問題の階層構造的認識;気象レベルの少雨から末端需要者の給水制限に至るまでのプロセスをシステム論的に分類・整理した。(2)渇水の生起とその強度;少雨特性について、琵琶湖流域の日降水量データをベースに渇水持続特性を検討するとともに、少雨の空間的生起特性を多次元正規分布で考察した。(3)利水システムの危険度評価;渇水の危険度が地域あるいは都市の利水システムに大きく依存していることを見出すとともに、ダム,取水堰,水供給・浄化処理・排水処理施設のネットワークからなる利水システムの渇水危険度を水量・水質両面を考慮して評価する方法論を構成した。(4)河川表流水と地下水の有機的運用;豊水期には河川表流水をダムおよび地下滞水層に貯留・かん養し、渇水期にダムおよび地下水から放流・揚水するという両者の有機的運用モデルを展開した。(5)ダム貯水池群への流入量予測と渇水時の操作ルール;わが国を代表する大規模貯水池である琵琶湖をとりあげとりわけ水位低下、回復に大きく係わる湖面蒸発量、融雪流出現象をモデル化し、流入量の予測精度の向上をめざした。また、直接、琵琶湖水位の予測にカルマンの瀘波・予測理論を適用した。一方、これら流入量予測とあわせてダム貯水池操作問題に関して、ファジイ理論の適用や評価関数の選択基準および渇水時の最適な操作ルールの抽出を展開した。
動物のホスファチジルコリ合成に関与する酵素遺伝子の研究

本研究では,動物細胞のコリンキナ-ゼ(CK2)及びホスファチジルエタノ-ルアミンーN+メチル化酵素(PEM)をコ-ドする遺伝子の単離を試みた。最初に,既に我々が単離しその構造を明らかにしてある酵母のCK2及びPEM2遺伝子の一部をラベルし,ラット肺CDNAファ-ジライブラリ-のプラ-クハイブリダイゼ-ションを行った。種々の条件を変化させるがら数回の実験を行なったが目的とする遺伝子を得ることができなかった。次に、酵母内発現ベクタ-にラット肺CDNAライブラリ-を組み込むことを行ない、この遺伝子発現により酵母のchi,pem2変異を抑制する性質を利用し,クロ-ニングを試みた。しかしながら数回の試みを行なったがポジティブなクロ-ンを得ることができなかった。この原因を調べたところ,発現ベクタ-内に組込まれたCDNAの長さが不十分であるらしいことが判明し,CDNAの合成には熟練した技術が必要であるとの結論を得た。ところで3番目に岡崎と岡山により開発された分裂酵母変異株相補法(第12回日本分子生物学会講演要旨集238頁)を試みることにした。この目的のため大阪大学の岡山教授より人肺細胞由来のCDNAライブラリ-の供与を受けた。また新たに分裂酵母変異株を得るために,野生株をエテルメタンスルホン酸処理後,増殖にコリンを要求するものとしてSPCI,SPC2株を単離した。中間代謝産物及び酵素活性を測定することにより後者が目的とするpem2変異株であることを同定した。従って現在この方法の準備が完全に整った段階である。一方動物のモデル系としてサッカロミセス酵母を用い,ホスファジルメタノールアミンメチル化経路の調節機構についても解析した。PEM1,PEM2遺伝子の5^1上流側を解析したところ,共通配列として5^1ーCATRTGAAー3^1なる配列が存在することを見出し,この配列がコリンとイノシト-ルによるリン脂質メチル化酵素の調節に関子することを発見した。本研究では動物のホスファテジルコリン合成に関与する酵素遺伝子、コリンキナ-ゼ(CKI)遺伝子を、我々が単離した酵母のCKI遺伝子、又は酵母のCKI変異株を利用して単離することを試みた。まずラット肝よりポリAmRNAを調製し、逆転写酵素及びKlenow fragmentを用いてcDNAを合成した。次に動物の遺伝子を酵母内で発現させるための発現ベクタ-を開発した。このベクタ-は酵母のURA3遺伝子、大腸菌のamp^R遺伝子、酵母の2μDNA及びマルテクロ-ニングサイトで分断された酵母のADHプロモ-タ-とタ-ミネ-タ-を含んでいる。このベクタ-をマルチクロ-ニングサイトで唯一ヶ所切断するEcoRIで処理し、ここにEcoRIリンカ-を連結せたcDNAを導入しライブラリ-を得た。組込まれたcDNAの平均の大きさを求めてみると約500塩基対であった。この段階で酵母CKI遺伝子とのi)ハイブリダイゼ-ションクロ-ニングは可能であるが、酵母のCKI変異株を利用したii)相補性クロ-ニングを行うためにはほぼ完全長(多分1500塩基対以上)のcDNAが組込まれている必要があるので、現在更に大きなcDNAが導入されたライブラリ-ができるような系を開発中である。

またこれと併行してi)の方法によるスクリ-ニングを行ったが、現在までのところポジティブなクロ-ンを得るに至っていないところから、ラット肝CKI遺伝子と酵母CKI遺伝子間ではDNA塩基配列上のホモロジ-は近いものと推定される。最近Wigler等は、ii)と類似の方法で動物のcAMP phosphodieterase遺伝子のクロ-ニングに成功したと報告していることからも、我々のii)による成功の確率は高く、今後この方法を重点的行う予定である。一方動物のモデル系として酵母を用い、CKIの調節について調べたところ本酵素活性は、イノシト-ルとコリンにより抑制的に調節を受けることが明らかとなった。酵素活性の低下は、酵素の量、CKImRNAの含量の低下であることも明らかとなった。本研究では,動物のホスファチジルコリン合成に関与する酵素遺伝子の1つであるホスファチジルエタノ-ルアミン(PE)ーNーメテル化酵素(PEM)遺伝子の単離を試みた。そのため1)まず既に我々が単離し,その構造を明らかにした酵母のPEM2遺伝子を利用し、ラット肝cDNAライブラリ-とのクロスハイブリダイゼ-ション法により実験を開始した。数回の試みを行ったが,この方法では目的遺伝子を単離できなかった。2)次に昨年度申請者が開発した酵母内発現ベクタ-(酵母URA3,2μ及び大腸菌Amp^r,Ori遺伝子を含有し,且つADHプロモ-タ-下流にセルチクロ-ニングサイトを持つ)を用い,ラット肝cDNA発現ライブラリ-を作製し,酵母pem2変異を相補することを利用した機能的クロ-ニングを行った。数回の試みを行ったがポジティブなクロ-ンを得ることができなかった。この原因を調べたところ,発現ベクタ-内に組込まれたcDNAの長さが不十分であるらしいことが判明し,cDNAの合成には熟練した技術が必要であると結論した。そこで3)岡崎と岡山により開発された分裂酵母変異株相補法(第12回日本分子生物学会講演要旨集238頁)を試みることにした。この目的のため大阪大学岡山教授より人肝細胞由来のCDNAライブラリ-の供与を受けた。新に分裂酵母変異株を得るために,野生株をEMS処理後,増殖にコリンを要求するものとしてspc1,spc2株を単離した。中間代謝産物及び酵素活性を測定することにより後者が目的とするpem2変異株であることを同定した。従って現在3法の準備が完全に整った段階である。一方,動物のモデル系として酵母を選びPEメチル化経路の調節機構についても解析した。PEM1,PEM2遺伝子の5^1上流側を解析したところ,共通配列として5^1ーCATRTGAAー3^1なる配列が存在することを見出し,この配列がコリンとイノシト-ルによるリン脂質メチル化酵素の調節に関与することを発見した。
低エネルギー放射光を活用した銅酸化物高温超伝導体のノード準粒子構造の解明

銅酸化物系の高温超伝導体では、ノード近傍で形成される楕円錐状の準粒子分散が熱伝導率などの低エネルギー物性を決定づけており、その構造はフェルミ速度v_Fとギャップ速度v_2で特徴づけられる。本研究対象である銅酸化物高温超伝導体Bi2212は、CuO_2二重層に起因する結合と反結合バンドがノード周辺で近接しており、v_Fとv_2の決定が困難であった。そこで本研究では、低エネルギー放射光から得られる高い波数・エネルギー分解能と波長可変性を活用して結合と反結合バンドを分離して観測し、v_Fとv_2のホール濃度依存性を明らかにすることを目的とした。特に本年度は、不足ドープ領域の試料について角度分解光電子分光実験を行った。その結果、超伝導ギャップの波数依存性が高次の項を取り入れたd波のギャップ関数に従うことを見出した。また、ノード最近傍で評価したv_2と超伝導転移温度がよくスケールしていることを明らかにし、その比例係数を8.5と決定した。これは、ノード近傍のギャップが高温超伝導に関与していることを示唆している。昨年度までに得られたノード準粒子のフェルミ速度v_Fと多体相互作用に関する結果は、論文にまとめPHYSICAL REVIEW LETTERS誌にて公表し、中国新聞においても取り上げられた。これらの成果は、ノード準粒子の特異性と高温超伝導発現機構の解明に向けて大きく前進するものである。広島大学放射光科学研究センターに設置されているパルス・レーザー堆積装置を用いて、二層系銅酸化物高温超伝導体YBCOの薄膜単結晶試料の育成技術を確立し、試料最表面の終端条件を試行錯誤した。銅酸化物高温超伝導体は、ホールのドーピング量で超伝導転移温度や物性が大きく変化するため、ドーピング依存性が高温超伝導機構解明の重要な鍵になる。本年度は、二重層銅酸化物高温超伝導体Bi2212のノード近傍準粒子構造のドーピング依存性を行った。測定試料はホールドープ量の異なる過剰・最適・不足ドープ領域の3つを用い、角度分解光電子分光実験を行った。低エネルギー放射光のバンド選択性と高い分解能を活用することで、CuO_2二重層に由来する結合と反結合バンドのフェルミ面を全波数空間で分解観測することに初めて成功した。それぞれのバンドについて超伝導ギャップの波数依存性を詳細に決定したところ、両バンドのギャップの大きさと波数依存性がほぼ同じであることを明らかにした。これは、超伝導電子対を形成する引力相互作用が両バンドで同等に作用していることを示唆している。また、過剰ドープ領域の超伝導ギャップは全波数空間でd波の理論曲線とよく一致していたが、ホール濃度の減少とともにd波からのズレが大きくなることを明らかにした。特に、不足ドープ領域においては、d波のギャップ構造はノードごく近傍に限られており、この現象が不足ドープ領域で超伝導転移温度を下げている原因であると考えられる。上記の研究内容については、学会・研究会([学会発表])で成果報告を行った。広島大学放射光科学研究センターにすでに設置されているパルス・レーザー堆積装置について、ベーキング等で真空度と質の改善を行い、薄膜単結晶試料作成の準備を行った。銅酸化物高温超伝導体は、ホールのドーピング量で超伝導転移温度や物性が大きく変化するため、ドーピング依存性が高温超伝導機構解明の重要な鍵となる。本年度は、二重層銅酸化物高温超伝導体Bi2212のノード方向準粒子分散のドーピング依存性を行った。測定はドーピング量が異なる過剰・最適・不足ドープ領域の複数の試料について角度分解光電子分光実験を行った。低エネルギー放射光の高い波数・エネルギー分解能とバンド選択性を活用することで、不足ドープ領域においてもCuO_2二重層に由来する結合と反結合バンドを分離観測することに成功した。それぞれの準粒子の有効質量を詳細に決定したところ、フェルミ準位近傍15meV付近で電子とある特定のエネルギーをもつ集団励起(ボソン)が結合し、フェルミ準位に向かって有効質量が増大し続けていくことを明らかにした。この振る舞いは、ホール濃度が減少するにつれて顕著になり、不足ドープ領域で強い繰り込み効果が働いていることを示している。前々年度までの成果から、私は不足ドープ領域で超伝導に関与するd波のギャップ領域が縮小し、擬ギャップ領域が拡大することを明らかにした。以上のことを考慮すると、ノード方向で増大した相互作用は擬ギャップの形成に関与しており、不足ドープ領域における超伝導転移温度の減少の原因となっていることが示唆される。二層系銅酸化物高温超伝導体の薄膜作製技術の確立とその場観測に向けて、広島大学放射光科学研究センターにすでに設置されているパルス・レーザー堆積装置の改良と薄膜単結晶試料作成を行った。

その結果、超伝導ギャップの波数依存性が高次の項を取り入れたd波のギャップ関数に従うことを見出した。また、ノード最近傍で評価したv_2と超伝導転移温度がよくスケールしていることを明らかにし、その比例係数を8.5と決定した。これは、ノード近傍のギャップが高温超伝導に関与していることを示唆している。昨年度までに得られたノード準粒子のフェルミ速度v_Fと多体相互作用に関する結果は、論文にまとめPHYSICAL REVIEW LETTERS誌にて公表し、中国新聞においても取り上げられた。これらの成果は、ノード準粒子の特異性と高温超伝導発現機構の解明に向けて大きく前進するものである。広島大学放射光科学研究センターに設置されているパルス・レーザー堆積装置を用いて、二層系銅酸化物高温超伝導体YBCOの薄膜単結晶試料の育成技術を確立し、試料最表面の終端条件を試行錯誤した。
アレナウイルスの持続感染機構の分子基盤

アレナウイルス(Mammarenaviruses)の自然宿主は齧歯類であり、培養細胞において容易に持続感染を成立させることが古くから知られている。本研究では、Zタンパク質によるウイルスタンパク質分解機構の分子基盤を解明し、アレナウイルスの持続感染機構の解明を目指す。本研究において、持続感染細胞におけるウイルスRNA/タンパク質の抑制制御に関わるウイルス因子および宿主細胞因子を解析し、持続感染の成立におけるその重要性を明らかにすることで、自然宿主とアレナウイルスの共生機構の解明ならびに共生の意義の理解につなげる。
酵母CDC28キナーゼファミリーのPHO85キナーゼによる転写と細胞周期の制御

1.pho85変異とGAL、SUC遺伝子の発現の関係を調べた結果、GAL2、GAL7、GAL10、SUC2の発現は野生型と比べ差がなかった。ガラクトース資化能はPHO4遺伝子の欠失によって回復すること、SUC2遺伝子の上流域からグルコース抑制に関わるSKO1/ACR1結合部位を欠失させた遺伝子の発現はpho85変異により活性化されることなどから、PHO85キナーゼはPHO4を介してグルコースによる遺伝子発現の制御に関わっている可能性が考えられる。2.PHO85キナーゼを大腸菌に生産させ精製した。一方、GST-PHO85を発現している酵母細胞から粗抽出液を調製し試験管内でキナーゼ活性を測定したところ、PHO80過剰発現によりPHO85キナーゼ活性が著しく促進されることを見いだした。PHO85キナーゼのPSTAIR配列の変異体およびCDC28キナーゼの活性リン酸化部位に相当するF165S166の変異体の解析の結果、(1)E53AあるいはK58A変異はPHO85キナーゼの機能を失わせ、特にE53A変異はdominant negativeに機能した、(2)CDC28型のPSTAIR配列を持たせた変異体は多コピーでpho85変異を相補できるが細胞の生育を遅くさせた。この生育遅延はCLN3やCLB1の過剰発現により抑圧された。(3)cdc28変異株に(2)の変異体を導入すると制限温度の低下、生育の遅延がみられた。(4)Y165T166(CDC28型)、FT、FAのいずれの変異体もpho85変異を相補できたが、FA変異体は過剰発現により生育遅延を示した。以上より、PSTAIR配列はPHO85キナーゼの機能に重要であり、PHO85キナーゼはCDC28キナーゼと異なる制御サブユニットを持つが、おそらくその一部は共有(あるいは交換可能)していると考えられる。
培養肝細胞におけるオルニチン脱炭酸酵素誘導の分子栄養学的解析

ポリアミン合成の調節酵素であるODCの誘導はラット肝において食餌蛋白の質と量に依存し、ミルク蛋白摂取後速やかに本酵素活性の増加が見られるがTrpとLysを欠くトウモロコシ蛋白摂取ではこの増加は見られないことを私共は以前明らかにした。そこで本研究では食餌蛋白摂取によるODC誘導の分子機序を明らかにするためにラット培養肝細胞を用い、各種アミノ酸混合培地による本酵素誘導について分子栄養学的解析を行った。その結果、肝細胞を全アミノ酸を含む培地に移すことによりODC誘導は翻訳レベルで促進されるがTrpとLysを欠くアミノ酸混合培地では本酵素誘導のためのシグナルが入っているにもかかわらずこの誘導はみられず、更に両アミノ酸を欠くアミノ酸混合培地で前処理した肝細胞をTrpとLysのみ含む培地に移してももはや本酵素の誘導はみられないが、TrpとLys以外に5種類のアミノ酸(Val,Leu,Phe,Pro,Gln)を含む培地に移すと正常値並に本酵素が誘導され、これら5種類のアミノ酸のうちGlnがその中心的役割を果している。このGln効果はその代謝酵素阻害剤の添加により消失することからGln自身の作用によるのではなくGlnの代謝産物(主にAspとGlu)が本酵素誘導の引金として働いており、更にGln代謝阻害剤はODC合成を抑制せずGln添加によるODCの安定化を抑制すると共にLysの肝細胞への取り込みをも抑制するが、過剰のGln添加によりこれらGln代謝阻害剤による抑制効果は解除される。以上の結果よりGlnは直接ODC合成を促進し、その代謝産物が本酵素の分解を抑制するとともにLysを取り込むドライビング・フォースとして働いて肝細胞ODCが誘導されるることを明らかにし現在論文作成中である。
ヤマセの発現機構と予測に関する研究

本年度は前年度の研究を継続し、2年間の研究結果をとりまとめ、成果報告書を出版した。主な成果の概要は以下の通りである。1.195889年の暖候期の半旬値の合成図解析によりヤマセ型循環を見出した。顕著なヤマセ時には、北極海上の寒気がベーリング海から南下し、さらにオホーツク海、日本方面へ移動する。この動態は北極域の海氷分布の変動に関連している。2.北日本の太平洋オホーツク海側の観測点における暖候期の日平均気温偏差の因子分析により、オホーツク海側の低温に約2日遅れて太平洋側の低温が現われ、またいづれの低温発現もその数日前にシベリアのレナ河流域に低温が見出される。3.樹木年輪による気候調査の手法を用い、江戸時代から昭和にいたる期間について年輪と気候との関係を調べ、この結果に基づいてヤマセの侵入限界と進路を推定した。4.低温・高湿な北東気流(ヤマセ)の発達・維持の過程を明らかにするために、オホーツク海・千島列島付近から三陸海岸に達するまでの北東風が卓越する気団の変質過程を2次元放射対流モデルを用いて調べた。海洋上で形成される湿潤対流混合層の発達には混合層に発現する層状雲の雲頂での長波放射冷却と混合層上面でのエントレーメントが重要な役割を果すことが示された。5.1993年暖候期、北日本の太平洋岸では低温の北東気流が断続的に発生し、顕著なヤマセとなった。北日本の太平洋沿岸域に下層雲を伴う冷涼な北東気流の発達した7月1719日を対象として予報実験を試みた。海洋上の湿潤混合層は冷えながら形成され、この冷却と海からの水蒸気の供給により下層雲が発達し、そのことによってヤマセが維持されている。暖候期に北太平洋西部を吹走する北東気流が本邦東北部に達するまでに海洋上で大気境界層の変質が行われる。ヤマセをもたらす冷湿な気流の形成にはオホーツク海での気団変質過程が最も重要な役割を果たすであろう。平成5年度には混合層モデル(浅井、1978)を活用して、「ヤマセ気流」の気団変質過程を考察するため下層雲の形成を伴う湿潤対流混合層の消長について数値実験を行った。湿潤混合層の発達機構において(1)混合層の雲頂での長波放射冷却と(2)乾燥した空気の混合層へのエントレインメントとの相互作用過程が「ヤマセ気流」の消長を解明する鍵の一つであることが示された。海霧や下層雲の分布から北東気流の発生から消滅に至るまでの過程を追跡するため、通常の気象観測資料の他に衛星雲画像の収集・整理・解析を行いつつある。また、北東気流時の海面を通しての熱輸送量を気象衛星やロボットブイの観測資料等を用いて評価すること、オホーツク海高気圧の動態とモンスーン、梅雨前線などとの関連を調べることも試みつつある。顕著なヤマセ時には、北極海上の寒気がベ-リング海から南下し、さらにオホーツク海、日本方面へ移動する。2.北日本の太平洋オホーツク海側の観測点における暖候期の日平均気温偏差の因子分析により、オホーツク海側の低温に約2日遅れて太平洋側の低温が現れ、またいづれの低温発現もその数日前にシベリアのレナ河流域に低温が見出される。

樹木年輪による気候調査の手法を用い、江戸時代から昭和にいたる期間について年輪と気候との関係を調べ、この結果に基づいてヤマセの侵入限界と進路を推定した。4.低温・高湿な北東気流(ヤマセ)の発達・維持の過程を明らかにするためにオホーツク海・千島列島付近から三陸海岸に達するまでの北東風が卓越する気団の変質過程を2次元放射対流モデルを用いて調べた。海洋上で形成される湿潤対流混合層の発達には混合層に発現する層状雲の雲頂での長波放射冷却と混合層上面でのエントレーメントが重要な役割を果たすことが示された。5.1993年暖候期、北日本の太平洋岸では低温の北東気流が断続的に発生し、顕著なヤマセとなった。北日本の太平洋沿岸域に下層雲を伴う冷涼な北東気流の発達した7月1719日を対象として予報実験を試みた。海洋上の湿潤混合層は冷えながら形成され、この冷却と海からの水蒸気の供給により下層雲が発達し、そのことによってヤマセが維持されている。
高感度巨大磁歪材料の薄膜多層化技術による開発およびその構造解析

本研究では符号が異なり大きな磁歪を有する合金の多層化による磁歪の積極的な制御を行い、さらに低磁場での巨大磁歪材料の高感度化についての研究を行った。そのために選んだ系はアモルファス希土類-鉄-ボロン系合金((Sm,Tb-Fe_2)_<100>-xBx(X=05at%))であり、この母組成であるLaves化合物は、通常の磁性材料の1001000倍もの磁歪変化量を示す巨大磁歪材料である。本研究では上記多層膜を3元RFスパッタ法で作製し、その多層化による磁歪挙動を明らかにし、低磁場における高感度化のための諸条件を探索した。本研究では以下に示す重要な知見が得られた。1)多層化による磁歪挙動(SmFeB/TbFeB)多層膜の層厚比による磁歪及び磁気特性の変化を調べた結果、磁歪の変化は、これまで考えられていたような層厚化による単純な1次変化を示さず、各層のヤング率を考慮した2次の変化を取り入れることによりよく説明されることが計算結果から明らかになった。これは今後の多層化により磁歪を制御する上での重要な指針になる。また、構造に敏感である保磁力は、通常はゼロ磁歪において小さくなると考えられるが、多層化の効果により磁歪の大きな層厚比において極小を示した。しかし、多層化による磁歪値の変化は確認できたが、軟磁気特性を発現させるに十分な条件を探索しきれたとはいえず、今後の研究により更なる多層化の効果が期待できると考えられる。2)低磁場における高感度化Sm-Fe-B系合金薄膜について調べた結果、Sm_<22.9>Fe_<73.6>B_<3.5>合金薄膜において保磁力が50Oe程度の比較的軟磁気特性の優れた膜が得られた。またこの試料は、100Oe程度の低磁場において-340×10^<-6>もの巨大磁歪を示した。この値はこれまで報告されているアモルファスSm-Fe-Bバルク合金よりも低磁場特性が優れており、トルクセンサ、SAWデバイスなどの磁歪センサへの応用が考えられる。
楽器演奏による長期的訓練が指の独立的運動機能に及ぼす影響

ピアニストとバイオリニストおよび非音楽家(一般人)計36名を対象に、左右の手指の長期的運動・感覚訓練がもたらす指の運動機能の独立性について個々の指の運動と等尺性(静的)筋力発揮実験を行った。一般人に比べて運動指に追従する他の指での運動の総和は、音楽訓練によって右手では示指、中指、環指で、左手では中指と小指で減少することが明らかとなった。また、他の指の運動から独立的に静止状態を保てる機能も長期のピアノとバイオリン経験によって向上することが明らかとなった。動的なテストでの結果の方が静的な力発揮テストよりも長期的楽器訓練による個々の指の機能差が顕著であった。ピアニストとバイオリニスト間では左右共に独立性機能に差が認められなかった。本研究では3年間でピアニストとバイオリニストおよび非音楽家(一般人)を対象に、左右の手指の長期的運動・感覚訓練がもたらす指の運動機能の独立性について明らかにすることを目的とした。20年度には、実験装置の作成と予備実験を実施し、一般人とピアニストを対象に、運動を伴う動的な場合と静的な力発揮の場合でデータを収集し、個々の指の独立性指標と静止性指標を計算するプログラムを作成することまでを完了することが狙いとした。現時点での進行状況は、実験装置を作成、予備実験の実施、データの解析プログラムの作成、それに基づき、得られたデータの解析が行われた。また、装置の信頼性を検討するために、再現性テスト実施した。まず、実験の装置は、予定していた手の固定装置が様々な手のサイズには適応しにくいことが判明し、いくつかの改良が加えられた稼動が確認された。それに基づき一般人3名を対象にした繰り返しの予備実験(が行われた。そのデータに基づき再現性の検討を実施した結果、動的運動機能の評価でのデータの再現性は、十分に練習した後(7回程度)では88%となり、また、静的な運動解析である指先の力発揮に関しては91%となることが明らかとなった。それより少ない練習回数では信頼性が低下することも判明した。したがって、慣れの影響を考慮に入れた実験(前日に十分な訓練を実施する)が必要であることが明らかとなった。また一般人の左右の手で得られたデータでは、独立係数が左右どちらの手でも母指、示指、中指、小指、環指の順に低くなることが左右の指で明らかとなった。また、動的な結果と静的な結果では、どちらの手においても、動的な独立性において指間での差が静的な結果よりも顕著になることが示唆された。これらのことを踏まえて、現在までに10名の一般人と5名のピアニストのデータ収集を完了し、そのデータの解析を行っているところである。これまでに実験装置および解析上の問題点などについて、一般人の予備実験データからの結果については、国内の学会、研究会および運動制御学関連セミナーで報告を行った。21年度は、20年度に作成したプログラムを使用してデータ解析を実施した。また、ピアニストのデータ不足分(5名)のデータ収集、昨年度収集したデータの内5名のデータにおいてノイズ、測定器の誤作動などの影響が認められたので、彼らデータの取り直し実験を実施した。加えて、22年度に実施予定のバイオリニストの予備実験も実施し、そのデータの解析も実施した。収集されたデータ解析の結果、一般人の左右の手で得られたデータでは、独立係数が左右どちらの手でも母指、示指、中指、小指、環指の順に低くなることが明らかとなった。また、動的な結果と静的な結果では、どちらの手においても、動的な独立性において指間での差が静的な結果(独立性指標)よりも顕著になることが示唆された。ピアニストのデータでは、一般人の指間の差異が少なくなることが明らかとなった。特に左手での一般人との差が環指と小指で顕著であり、一般人よりも独立性指標値が有意に高かった。また、静的な力発揮に比べて動的な動作に関わる指標での一般人・ピアニスト差がより顕著でもあった。これらの結果(一部)については、国内外の学会、研究会および運動制御学関連セミナーで報告を行った。

本研究では3年間でピアニストとバイオリニストおよび非音楽家(一般人)を対象に、左右の手指の長期的運動・感覚訓練がもたらす指の運動機能の独立性について明らかにすることを目的とした。20年度は、実験装置の作成と予備実験を実施し、一般人を対象にデータを収集し、個々の指の独立性機能を評価するためのMatlabプログラムを作成した。21年度は、それを使用して一般人データ解析を実施した。また、ピアニストのデータ収集・解析も行なった。22年度はバイオリニスト(12名)のデータを収集し、その解析を実施した。その結果、一般人、音楽家共に左右の手での独立性を示す係数が母指、示指、小指、中指、環指の順に低くなることが明らかとなった。また、他指の運動に付随する従属性係数でも類似する結果が認められた。動的な結果と静的な結果では、どちらの手においても、動的な独立性よりも静的な力発揮での独立性機能の方が顕著に高かった。運動速度が速い場合(3Hz)の方が遅い場合(1Hz)よりも独立性が低くなった。ピアニストおよびバイオリニストでは、右手において一般人よりも中、環、小指での独立性が高く、左手でも類似する結果であった。ピアニストとバイオリニストとの比較では、右手の独立性の平均値がピアニストの方が高かったが、統計的には有意な差とはならなかった。12名のバイオリニストの半数は、ピアノ訓練経験を有しており、それが影響したものと推察された。本研究の結果、楽器の演奏に伴う長期的な訓練は、顕著に指の独立的運動機能を高めること、特に環・小指での動的な機能向上が顕著となることが明らかとなった。個々の指の独立的運動機能が中枢の機能を強く反映することを考慮に入れると、これらの結果は、熟練音楽家の大脳皮質における指の運動・感覚野領域の解剖学的拡大に関するいくつかの先行研究の結果と一致するものと言える。
多層盛溶接継手の靱性判定基準に関する研究

多層盛溶接継手の熱影響部(HAZ)では、種々の熱サイクルを受けるため、種々のミクロ組織が点在している。通常行われる板厚貫通型のCTOD試験では疲労予き裂の位置が少し変化するだけで、得られる限界CTOD値が大きく異なる。そこで溶接継手のマクロ断面上で、各溶接パスによる最高到達温度の等温線を熱伝導解析より自動的に描くプログラムを作成し、冶金学的見地よりHAZ内を各種靱性レべル別のミクロ組織生成領域に分類した。そして各CTOD試験片毎に疲労予き裂先端に含まれるミクロ組織とその大きさを調査し、限界CTODとの関係を検討した。その結果最も脆化した組織を有する領域(LBZ)に疲労予き裂が位置すると限界CTODは小さくなることをみいだし、さらにLBZが大きい程限界CTODは小さくなるが、LBZが2mm以上になるとほぼ一定値になることをみいだした。(シャルピー試験でも同様な傾向を示した。)実構造物で最も問題となる高応力集中場に表面欠陥が存在するときの脆性破壊強度を検討する場合、どのレべルのCTOD試験結果と対応するかを調査した。しかし表面欠陥のCTODを評価する手法が確立されていないので、まず評価法について検討し、表面欠陥のmouth CODとき裂回転角よりCTODに換算する手法を提案した。この手法を用いることにより、実構造物で表面欠陥がLBZに位置した場合には、CTOD試験で得られる最低レべルの、すなわち2mm以上のLBZを疲労予き裂先端に含む場合の限界CTODで脆性破壊することをみいだした。したがって信頼性評価を行う場合には、CTOD試験で得られる最低値レべルの限界CTOD値のばらつきを考慮することが必要であり、LBZの大きさを考慮しないで統計的にCTODのばらつきを使用して解析することは意味のないことであることが判明した。また機械切欠だけを有するCTOD試験より疲労予き裂材の限界CTODを推定することを試みたが、満足できる結果は得られなかった。がこれに変わる手法の方針を得た。多層盛溶接継手の熱影響部(HAZ)は種々の多重熱サイクルを受け,それに対応して種々のミクロ組織がHAZ内に生成する.マクロ断面から任意点における最高到達温度の履歴を熱伝導解析より推定し,再現熱サイクル材で生じるミクロ組織の知見と組み合わせて, HAZ内におけるミクロ組織分布図を自動的に得るプログラムをまず開発した.海洋構造物で頻繁に使用されているBS4360-50E鋼の多層盛溶接継手より, CTOD試験片およびシャルピー試験片を採取し,上記ミクロ組織分布図を参照して冶金学的に脆化するミクロ組織を生じる領域に切欠先端があたるように切欠を加工した. CTOD試験片に関しては,溶接残留応力によって疲労予き裂が一様に進展しないため,種々の処理を施こした後疲労予き裂を賦与し,処理法がCTOD値に与える影響も調査した.試験後CTOD試験片に関しては疲労予き裂先端近傍で再度マクロ写真をとり,上述の手法でミクロ組織分布図を求め,疲労予き裂が横切る脆化域の種類およびその大きさを調査した.その結果限界CTOD値は局部脆化域が大きくなる程低下し,最も脆化した領域は粗粒域に二層域温度が加わる,云ゆる粗粒+AC_1領域であり,次に粗粒部が脆化していることが判明した.また脆性破壊発生点もこれら局部脆化域であることが解った.

また疲労予き裂先端形状に関しては,プラテン法が最も安定して一様な疲労予き裂を賦与できるが, BS5762規格でinvalidと判定されるものでもCTOD値にはあまり大きな影響を与えないことが判明した.これらのことから溶接構造物の耐脆性破壊安全性を評価するために用いられている溶接継手部のCTOD試験法について重要な知見を得た.一方シャルピ値についても切欠底にしめる局部脆化域が大きくなる程低下する傾向は認められたが,ばらつきが大きくCTOD値程,脆化域寸法との明確な関係は得られなかった.表面き裂の最深部におけるき裂先端開口変位(CTOD)を、表面開口変位(mouth COD)及びき裂回転角より求める手法を開発し、板厚貫通型標準CTOD試験において得られる局部脆化域(LBZ)との関連において求まる限界CTOD値と、実構造物において最も問題とされる表面欠陥(き裂)からの脆性破壊発生強度との対応について検討した。その結果表面欠陥(き裂)がLBZに位置する場合は、標準CTOD試験片の疲労予き裂先端に2mm以上LBZを含む場合に得られる限界CTODになったときに脆性破壊を生ずることが明らかとなった。この限界CTOD値は標準CTOD試験において得られる下限値レベルに対応しており、2mm以下のLBZしか含まないCTOD試験結果を含めて信頼性評価を行うことは無意味であることを示した。また多層盛溶接継手に対し、疲労予き裂を導入しないで、機械切欠のみを有するCTOD試験から、疲労予き裂材の限界CTODを推定できるか否かをavailable CTOD概念を用いて検討した。その結果小さなLBZしか含まなくて高靱性レベルにある場合には定量的に推定できるが、大きなLBZ値を含んで低靱性レベルにある場合には、推定値は実際よりも大きな限界CTOD値を与えることが判明した。この原因はプラテン加工による溶接残留応力の再配分が疲労き裂材では生じていることによるものと推察された。すなわち機械切欠材ではプラテン加工が不必要と考え、加工をしなかったことにより板厚中央部に圧縮の溶接残留応力をそのまま残したことになり、この影響で見掛上機械切欠付CTOD試験から推定される疲労予き裂材に対応する限界CTOD値が大きくなったものと推論され、今後の研究方針を作成する上で重要な知見が得られた。