hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
分子生物学的手法を用いて腎症候性出血熱の診断法及びワクチン開発

又Lセグメントにおいても血清型に対して特異的に変位する部位の存在が示唆された。本年度は組み換えワクチン作製に際しての基礎的データを得るためにワクチニアウイルスと動物細胞の発現ベクターを用いてMセグメントの培養細胞での発現を行った。更にハンタウイルスの性質を明らかにするためにB1株のLセグメントの塩基配列も明らかにした。まずワクチニアウイルスの発現系としてPAK10にMセグメントの全コーディング領域を組み込み、TK^-細胞に挿入し、ワクチニアウイルスを感染後、組み換えワクチニアウイルスのクローニングを行った。得られた組み換え体のG1やG2タンパク質のいずれの発現も認められなかった。次にかなり強力な発現ベクターpEF-BOSを用いて同じMセグメントの全コーディング領域をVeroE6中で発現させた時、ウイルス感染時と損色のない量のG1とG2タンパク質の発現が認められた。ウイルスのタンパク質が細胞毒性を示すためか、一時的な発現はできるが安定的な発現を示す細胞を得ることはできなかった。既に報告したようにハンタウイルスの持続感染細胞の中にはLセグメントの発現のみが認められるものがある。又、LセグメントはRNA依存のRNAポリメラーゼをコードしていると予測されている。そこでこのLタンパク質の発現もしくは活性を抑制することによりHFRSの治療効果が得られる可能性がある。従ってまずLタンパク質の性質を明らかにするための塩基配列を明らかにした。B1株のLセグメントは6533塩基からなり、2151アミノ酸の1本鎖のポリペプチドをコードしていた。このペプチドのほぼ中央にRNAポリメラーゼのモチーフが認められ、さらにN末近くにCAP結合タンパク質のモチーフが認められた。このことからインフルエンザウイルスと同様のメカニズムでmRNAを合成している可能性が示唆された。
接合部が変形するトラスの履歴性状の研究

薄肉鋼管部材を用いたトラスは強剛で軽量であるが、地震時の変形性能・エネルギー吸収能力は小さいと言われている。ただし、不静定次数を大きくしたトラスは例外である。このような鋼管トラスが繰返し大変形をうけるときの耐力・変形性能が本研究のテーマである。溶接K継手をもつ鋼管トラスの履歴特性に関する一連の実験を行った。観察された崩壊モードは、腹材の座屈、継手の破壊などであり、これらは繰返し載荷が進むと共に互いに相関しながら進行した。主要な研究項目は、腹材の座屈長さ、腹材およびトラスの座屈後の挙動、およびトラスの崩壊における継手の役割である。本研究から次の結論が得られた。1.ここに実験した全トラスは、腹材の座屈後も急激な耐力低下がなく安定した変形性能を示した。この原因は弦材に耐力の余裕があったからである。トラスにおける弦材を比較的に強くすることは、激震下にトラスの特定のパネルに損傷が集中して脆性的な破壊を起すことを防ぐために有効である。2.腹材の座屈および座屈後挙動を明らかにすることができたので、これをトラスの非線形解析に取り入れた。一般化塑性ヒンジ法による解析は、トラスの履歴性状を追跡するために有効な手法であり、かつ動的応答解析に直ちに応用可能であることが分った。本研究における解析は、マイクロコンピューターで実行できたことも注目に値しよう。3.継手耐力は腹材の座屈によって低下するので、継手は腹材の座屈耐力よりも大きくなるように設計するべきである。しかし、継手は安定した変形性能を保有することから、激震時に継手が一定の損傷を受けることは許容できる。
姿勢制御における足趾の役割を知る～足趾の効果的なトレーニング方法の提案～

若年女性を対象とし,足趾屈曲最大筋力・筋力発揮の調節能力の関係について調査し,卓越した足趾運動が可能であるクラシックバレエ長期経験者と比較した.運動課題は安静立位からの体重移動とし,望月ら(2000)の方法を用いて姿勢安定度評価指標(Index of Postural Stability, IPS)を算出した.また足趾筋力測定器II(TKK3364b)を用いて足趾屈曲最大筋力の計測,加えて足趾屈曲漸増運動を行いその滑らかさについて躍度を用いて算出した.結果,IPSは両群で差はなかったが,IPSの構成要素である安定域面積・重心動揺面積(中央・前方)ともにバレエ群で大きい結果となった.つまりバレエ群は安定性限界での姿勢保持に長けており,不安定ななかで安定を保つ姿勢戦略であること,被験者群の特徴によってバランス保持の戦略が異なることが示唆された.次に足趾屈曲漸増運動の滑らかさはバレエ群でわずかに低値を示し,安定域面積の前後比とに相関がみられた.足趾をよく使う訓練をしてきたバレエ経験者は,バランス保持に足趾機能の関与が大きく,足趾の詳細な筋力発揮が可能であるほどより広い範囲に体重移動ができ姿勢保持が可能であることが分かった.これまでの結果から,1運動特性によって立位バランスの制御方法が異なること,2足趾筋力発揮の調節能力が高いほど足圧中心の移動範囲が広くバランス能力が高いことが示唆され,足趾機能はバランス能力において日常生活の範疇を超えた,より高度な姿勢保持に役立つことが予想できた.可搬式床反力計を用いて,足趾屈曲時の圧中心の移動および剪断力を計測する実験では,足趾機能の高いバレエ群でのみ計測課題を遂行することができた.足趾筋力発揮の調節能力と床反力計上の足趾屈曲剪断力はわずかに相関する傾向が見られた.今後被験者数を増やし,結果をまとめる予定である.1、昨年の遅れが影響していること2、予想していた結果と本研究課題の結果が少し異なったこと足趾機能はバランス能力に大いに関連すると予測していたが,本研究課題以外の研究のなかで,中高齢者は若年成人と比較してIPS値が低いこと,特に安定域面積が狭いことが分かった(上條ら,2018).また若年成人では足趾屈曲最大筋力と足圧中心移動範囲が相関したが,中高齢者ではしないという結果が得られた.つまり中高齢者はバランス保持のために足趾を使用していない可能性が示唆された.今年度現在進行中の科研費研究課題の結果と合わせると,ある程度のバランス戦略を持ち合わせた状態でないと姿勢制御への足趾の寄与は少ないことが予想され,バランス能力を向上させるという本来の喫緊の問題に対してはより近位の関節に関する運動制御能力を調査しなければならないことが分かってきた.今後は昨年度の内容を継続し充実させ,足趾機能がバランス能力のどの部分に重要であるのかを明らかにする.また,バランス能力を高めるためには足趾運動のどのようなアプローチが有効であるかを提示できるように研究結果をまとめる.まとまったデータは論文化および発表につなげる.足趾は身体運動において重要であることが報告され、近年リハビリテーションやスポーツの現場では足趾トレーニングが比較的多く行われているが、その詳細は不明であり根拠に乏しい。これまでの研究活動での知見をもとに、被験者群の特徴によって足趾機能がどのように違うのかを調べ、足趾が姿勢制御においてどのような役割を担うかを調査することを目的に、研究を開始した。・クラシックバレエ経験群(バレエ群)および未経験者(未経験群)を対象に、バランス評価指標であるIPS値を用いて、バランス能力を計測した。また足趾筋力計を用いて足趾筋力および足趾屈曲運動の漸増運動時の筋力発揮のなめらかさを基に、筋力発揮調節能力について計測した。結果、1バレエ群は未経験群と比較してIPS値に差がなかったが、重心動揺面積は大きい傾向であった。2バレエ群は未経験群と比較して足趾最大筋力が有意に大きかった。3バレエ群のみにおいて、重心動揺の安定域面積およびその前後径の割合と、足趾筋力発揮のなめらかさの間に相関関係の傾向が見られた。最大筋力とバランス評価値との間には関係がなかった。つまり、足趾をよく使う訓練をしてきたバレエ経験者は、バランス保持時に足趾機能の関与が大きいことが示唆され、足趾の詳細な筋力発揮が可能であるほどより広い範囲に体重移動ができ姿勢保持が可能であることが分かった。被験者群の特徴によって、バランス保持の戦略が異なることが示唆された。・本年度はより詳細な足趾屈曲運動とバランス能力との関連を調べるために、可搬式床反力計を用いて、足趾屈曲時の圧中心の移動および剪断力の計測する。そのシステムを構築し、実験準備が整った。学内の倫理委員会から研究遂行の許可が下りず、本実験へのとりかかりが大きく遅れたため。若年女性を対象とし,足趾屈曲最大筋力・筋力発揮の調節能力の関係について調査し,卓越した足趾運動が可能であるクラシックバレエ長期経験者と比較した.運動課題は安静立位からの体重移動とし,望月ら(2000)の方法を用いて姿勢安定度評価指標(Index of Postural Stability, IPS)を算出した.また足趾筋力測定器II(TKK3364b)を用いて足趾屈曲最大筋力の計測,加えて足趾屈曲漸増運動を行いその滑らかさについて躍度を用いて算出した.

結果,IPSは両群で差はなかったが,IPSの構成要素である安定域面積・重心動揺面積(中央・前方)ともにバレエ群で大きい結果となった.つまりバレエ群は安定性限界での姿勢保持に長けており,不安定ななかで安定を保つ姿勢戦略であること,被験者群の特徴によってバランス保持の戦略が異なることが示唆された.次に足趾屈曲漸増運動の滑らかさはバレエ群でわずかに低値を示し,安定域面積の前後比とに相関がみられた.足趾をよく使う訓練をしてきたバレエ経験者は,バランス保持に足趾機能の関与が大きく,足趾の詳細な筋力発揮が可能であるほどより広い範囲に体重移動ができ姿勢保持が可能であることが分かった.これまでの結果から,1運動特性によって立位バランスの制御方法が異なること,2足趾筋力発揮の調節能力が高いほど足圧中心の移動範囲が広くバランス能力が高いことが示唆され,足趾機能はバランス能力において日常生活の範疇を超えた,より高度な姿勢保持に役立つことが予想できた.可搬式床反力計を用いて,足趾屈曲時の圧中心の移動および剪断力を計測する実験では,足趾機能の高いバレエ群でのみ計測課題を遂行することができた.足趾筋力発揮の調節能力と床反力計上の足趾屈曲剪断力はわずかに相関する傾向が見られた.今後被験者数を増やし,結果をまとめる予定である.1、昨年の遅れが影響していること2、予想していた結果と本研究課題の結果が少し異なったこと足趾機能はバランス能力に大いに関連すると予測していたが,本研究課題以外の研究のなかで,中高齢者は若年成人と比較してIPS値が低いこと,特に安定域面積が狭いことが分かった(上條ら,2018).また若年成人では足趾屈曲最大筋力と足圧中心移動範囲が相関したが,中高齢者ではしないという結果が得られた.つまり中高齢者はバランス保持のために足趾を使用していない可能性が示唆された.今年度現在進行中の科研費研究課題の結果と合わせると,ある程度のバランス戦略を持ち合わせた状態でないと姿勢制御への足趾の寄与は少ないことが予想され,バランス能力を向上させるという本来の喫緊の問題に対してはより近位の関節に関する運動制御能力を調査しなければならないことが分かってきた.今後はまずはじめに、1昨年度の内容を継続するとともに、2足趾動作解析・足趾筋活動についての計測を行い、バランス評価指標との関連について検討する。また新たに、3可搬式床反力計を用いて、足趾屈曲時の圧中心の移動および剪断力の計測することで、動作に影響する直接的な足趾機能のメカニズムを解明していく。遅れた実験部分に早くとりかかり、後半はデータまとめや学会発表に時間をかける。今後は昨年度の内容を継続し充実させ,足趾機能がバランス能力のどの部分に重要であるのかを明らかにする.また,バランス能力を高めるためには足趾運動のどのようなアプローチが有効であるかを提示できるように研究結果をまとめる.まとまったデータは論文化および発表につなげる.次年度使用額が生じた理由としては、まず、学内の倫理委員会から研究遂行の許可がなかなか下りず、計画していた実験が予定通り遂行できなかった点が挙げられる。また、初年度だということもあり、研究成果が学会発表や論文執筆のレベルにまで達しなかった点もある。これらの金額と次年度以降に請求する研究費を合わせた使用計画としては、計測をしっかり行い被験者謝金や実験毎に必要な消耗品費として使用することと、学会参加や論文執筆を積極的に行い費用を充てることを考えている。
沿岸生態系と農地を相互保全する地域再循環システムに基づく流域型農業環境革新の展開

現地調査結果の蓄積がある地下水流出型(A型:瀬戸内海沿岸広島)と地表水流出型地域(B型:沖縄沿岸)の農業流域で下記の通り研究を遂行した。1)流域型再利用システムの最適化;1地表-地下水資源評価(水資源に及ぼす近年の気候変動の影響を評価する);(a)地表水・地下水の貯留量及び流出量変動、水使用量、水質をモニターした。(b)水循環量の評価及び予測のため、準分布型水文物質流出モデル(SWAT)、水移動・浸透数値計算モデル(Hydrus 2D)を整備し、既存データ(気象データ、河川流量、地下水位、揚水量など)を収集しデータベースを構築した。SWATモデルについては解析を行った。2肥料資源評価;(a)「流域水-養分ハイブリッド再利用システム」(A型、広島)適用流域において、地下水中に蓄積した肥料成分資源量の調査を行った。(b)「土砂再利用システム」(B型、沖縄)流域において、蓄積した肥料成分資源量の調査を行った。3農地影響評価;(a)地下水の再利用にともなう地下水中の温室効果ガス(N2O,CH4)放出量について、新たに導入した機器(ピカロ社・測定器)による定量化の準備を行った。(b)再利用システム導入にともなう農地土壌の変化を評価するため試験地を設定した。4沿岸影響評価;(a)沿岸生態系の衰退を引き起こす臨界的な栄養塩流出量、土砂生産量について、既存の基準指標に加えて、最近の研究成果をレビューした。(b)沿岸流出量変動を推定するため、地下水湧出モデル及びSWATモデルの整備を行った。2)再使用システム運用に向けた地域社会システムの構築;1環境経済評価として、主に沖縄流域で再利用システムの経済効果を定量化するため、社会経済的基礎情報を収集し、簡単な解析を行った。2地域社会システム構築に向けて、モデルケースとして、研究会及びシンポジウムを開催し地域住民からの情報収集を行った。研究分担者が個別に研究を進めるだけでなく、年間2回の研究会および2回のシンポジウム、さらには現地調査を共同で行うなど、進捗状況を確認しつつ進めることができた。また、沖縄流域では国際農林水産業研究センター島嶼拠点および広島流域では共同研究者が所属する農研機構と実質的な共同研究関係を構築し、円滑な協力体制を築いていることも有益であった。特に沖縄では、石垣市役所やNPOとも連携したことも今後に向けて有益であった。今後に向けては、個別の課題については順調であるため、成果を出し発信していくこととともに、本研究の最終的な柱となる、2)2地域社会システム構築について、少しでも成果を積み上げていきたい。環境経済評価及び科学的な評価の結果を段階的に踏まえながら、一般的な土地利用-地形連鎖を想定して、農地(上流域)と居住地(下流域)及び豊富な生態系(沿岸域)との相互関係及び利益の補完関係の確認しつつ、実現可能性のある地域社会システムを主に2つの地域で創成していく。

今後に向けては、個別の課題については順調であるため、成果を出し発信していくこととともに、本研究の最終的な柱となる、2)2地域社会システム構築について、少しでも成果を積み上げていきたい。環境経済評価及び科学的な評価の結果を段階的に踏まえながら、一般的な土地利用-地形連鎖を想定して、農地(上流域)と居住地(下流域)及び豊富な生態系(沿岸域)との相互関係及び利益の補完関係の確認しつつ、実現可能性のある地域社会システムを主に2つの地域で創成していく。
仮想生産システムのモデリングと分散シミュレーションに関する研究

本年度の研究成果の概要を以下にまとめる.1.仮想生産システムのモデリングとシミュレーションのシステム開発のためのフレームワークを提案し,どのような機能がそこで要求されるかを明らかにした.2.仮想生産システムのモデリング手法を,オブジェクト指向に基づいて明確化し,機器モデルの階層の作り方や,各機器の挙動の効率的な定義方法を提案した.3.分散シミュレーションを行うために必要なシミュレーションのリソーシスの管理とプロセスの管理手法を検討し,プロトタイプシステムを実装して検証を行った.4.既存のシミュレーション・ソフトウェアの活用を目的に仮想生産システムとの接続を行い,プロセス間通信による接続を実現した.5.仮想生産システムの分散シミュレーション環境に実機を取り込む実世界インタフェースの仕組みを提案し,プロトタイプ上においてその有効性を検証した.今後は,より強力な計算ならびに通信能力を用いることにより,リアルタイム性を高めていくことと,仮想現実感技術を積極的な適用により,リアリティの高い仮想生産システムを実現していくことが挙げられる.本年度の研究成果の概要を以下にまとめる.1.仮想生産システムのモデリングとシミュレーションのシステム開発のためのフレームワークを提案し,どのような機能がそこで要求されるかを明らかにした.2.仮想生産システムのモデリング手法を,オブジェクト指向に基づいて明確化し,機器モデルの階層の作り方や,各機器の挙動の効率的な定義方法を提案した.3.分散シミュレーションを行うために必要なシミュレーションのリソーシスの管理とプロセスの管理手法を検討し,プロトタイプシステムを実装して検証を行った.4.既存のシミュレーション・ソフトウェアの活用を目的に仮想生産システムとの接続を行い,プロセス間通信による接続を実現した.5.仮想生産システムの分散シミュレーション環境に実機を取り込む実世界インタフェースの仕組みを提案し,プロトタイプ上においてその有効性を検証した.今後は,より強力な計算ならびに通信能力を用いることにより,リアルタイム性を高めていくことと,仮想現実感技術を積極的な適用により,リアリティの高い仮想生産システムを実現していくことが挙げられる.平成5年度の研究は,おおよそ計画通りに遂行された.平成5年度の研究実績の概要は以下の通りである.1)仮想生産に関連する研究開発の現状調査仮想生産ならびにそれと関連を有する研究の現状調査を行った.それにより,仮想生産の研究開発は,プロダクトモデル,設備モデル,プロセスモデル,およびビジネスモデルに大別することができ,現在のところプロダクトモデルとプロセスモデルの研究開発が進んでいるが,設備モデルを融合させた形のでの仮想生産の研究開発は不十分であることが明らかになった.また,調査の結果に基づき,仮想生産の実現に対する要求仕様を明確とした.2)仮想生産実現の基本技術の検討と基本アーキテクチャの提案情報処理技術を中心として仮想生産を実現する基本技術の現状と有効性を調査,検討を行った.その結果,仮想生産を実現する上で物理シミュレーションを高速に実行するための分散処理が重要であり,それを可能とするようモジュラー性の高い,モデリングとシミュレーションのシステムア3)仮想生産を実行する計算機環境の構築,整備今年度購入したワークステーション4台(うち一台はグラフィック用)を用いて分散モデリングならびにシミュレーションを行う計算機環境の整備を行った.具体的にはアプリケーション間のコミュニケーションプロトコルの実装や複数のシミュレーションの間の同期をとる仕組みの実装を行った.本年度の研究成果の概要を以下にまとめる.1.仮想生産システムのモデリングとシミュレーションのシステム開発のためのフレームワークを提案し,どのような機能がそこで要求されるかを明らかにした.2.仮想生産システムのモデリング手法を,オブジェクト指向に基づいて明確化し,機器モデルの階層の作り方や,各機器の挙動の効率的な定義方法を提案した.3.分散シミュレーションを行うために必要なシミュレーションのリソーシスの管理とプロセスの管理手法を検討し,プロトタイプシステムを実装して検証を行った.4.既存のシミュレーション・ソフトウェアの活用を目的に仮想生産システムとの接続を行い,プロセス間通信による接続を実施した.5.仮想生産システムの分散シミュレーション環境に実機を取り込む実世界インタフェースの仕組みを提案し,プロトタイプ上においてその有効性を検証した.今後は,より強力な計算ならびに通信能力を用いることにより,リアルタイム性を高めていくことと,仮想現実感技術を積極的な適用により,リアリティの高い仮想生産システムを実現していくことが挙げられる.
Rho低分子量G蛋白質系による細胞質分裂の制御機構

Rho低分子量G蛋白質がアクチン細胞骨格系を介して細胞質分裂を制御していることが知られている。本研究では、出芽酵母を用いて細胞質分裂の制御機構について解析し、以下の成果を得た。Rho familyの一つであるCdc42は、アクチンやセプチンのオーガニゼーションを介して出芽過程を制御するが、この出芽部位はそのまま細胞質分裂部位となる。Cdc42はそのエフェクターであるCla4、Ste20、Bni1、Gic1、Gic2を介して作用を発揮する。これまで、Gic1、Gic2の機能については不明な点が多かった。今回、Gic1、Gic2がCdc42に結合して下流にシグナルを流すわけではなく、Cdc42に直接作用しているらしいことを明らかにした。Gic1、Gic2の変異株は、高温で増殖欠損となるが、これはCdc42の高発現によって抑圧される。さらに、この抑圧はCdc42のエフェクターの変異では解消されない。すなわち、Gic1、Gic2の増殖欠損は、Cdc42そのものに生じている問題によることが明らかとなった。さらに、Gic1、Gic2の変異株では、Cdc42の局在が異常となっていた。このように、私達は、Cdc42のエフェクターの標的がCdc42そのものであるという、全く新しい作用機構を解明した。(投稿準備中)出芽酵母で細胞質分裂などの細胞表層伸長に重要なクラスVミオシン(Myo2)の機能制御について解析した。クラスVミオシンにRab型の低分子量GTPaseが結合することが哺乳動物細胞にて報告されているが、ミオシン機能制御における、その結合の役割は明確ではない。Myo2に結合するRab型低分子量GTPase(Ypt11)を哺乳動物細胞以外で初めて発見し、このミオシンとGTPaseの結合は、進化的に保存された重要なシステムであることを示唆した。遺伝学的解析の結果、Ypt11は、ミトコンドリアの極性分配における正の調節因子であった。また、Myo2のミトコンドリア分配への関与は不明であったが、今回、Myo2がミトコンドリア分配に本質的な機能を有することを明かとした。そして、Ypt11は、Myo2との結合を介してMyo2のミトコンドリア極性分配機能を促進することを明かとした。Myo2の機能制御システムの一端が初めて明らかとなったことから、他のMyo2機能の制御システムの解析も進むものと考える。以上のように本年度も本研究は着実に進めることができた。Rho低分子量GTP結合蛋白質系による、細胞質分裂の制御機構について解析を行い、本年度は以下の成果を得た。私共は、RhoファミリーのRho4の標的蛋白質である可能性が示唆されているBnr1が、アクチン結合蛋白質であるプロフィリンに結合してアクチン系を制御していることを明らかにしているが、今回、Bnr1に結合し、SH3ドメインを有する新規蛋白質Hof1を見出した。精製した組み替え蛋白質を用いた解析により、Hof1とBnr1は直接結合することが明らかとなった。Hof1は分裂酵母の細胞質分裂に関与するCdc15と相同性を示し、Hof1変異株も細胞質分裂異常を示した。Bnr1とHof1の局在を検討したところ、両蛋白質ともに細胞質分裂部位に局在した。さらに、Hof1は、GTP-結合型のRho4を発現している状態で、より強くBnr1に結合、Hof1とBnr1の相互作用はRho4によって制御されていることが明らかとなった。現在、細胞質分裂におけるBnr1の役割について、さらに解析を進めている。一方、細胞表層の極性成長を制御するRho3機能の解析のため、Rho3機能を代替する活性のある遺伝子群Sro1-9を解析した。その結果、細胞骨格及び極性分泌を制御する因子(Sro6/Sec4,Sro7,Sro9)が見い出された。Sro7は、タイプIIミオシンと結合し、また、細胞内ミオシン機能の発現位置を制御していることが示唆された。これらの経路を介して、Rho3は、芽の成長時には、芽の先端部で、また、細胞質分裂時には、細胞質分裂位置において、細胞表層の伸長のために、アクト-ミオシン系の細胞骨格系と膜伸長のための極性分泌のための装置をそれぞれの位置にターゲッティングすることに働いていると考えられる。現在、Rho3による細胞表層伸長装置のターゲティング機構の解明のためRho3の活性型変異の抑圧変異(ask変異)を単離し解析することを進めている。細胞質分裂は、核分裂と同調的に起こる。私共は、Rhoファミリーの標的蛋白質であるBNI1の変異株では、細胞質分裂の異常に伴って、核分裂の方向性にも異常が生じることを明らかにしていた。今回、BNI1変異と合成致死になる変異株をいくつか単離した。この変異は、ダイニン微小管モーターを制御するダイナクチンを構成する因子の遺伝子(PAC遺伝子)の変異であった。これにより、Rho-BNI1-微小管系というシグナル伝達経路が存在することが明らかとなった。さらに、細胞質分裂はアクチン細胞骨格系によって制御されるとの知見にもとづき、アクチン系を制御する新規の遺伝子を多数分離した。現在これらの遺伝子を解析中である。

一方、Rho3は、細胞質分裂や細胞成長における細胞表層伸長を制御している。その標的蛋白質としてExo70(Exocytosisを制御するExocyst複合体の因子)とMyo2(V型ミオシン)を同定した。Rho3は、Exocyst複合体と分泌小胞輸送系であるMyo2の配置を制御することで、細胞表層伸長をコントロールしていると考えられる。また、Rho3のGDP結合型(不活性型)に特異的に結合する因子としてRabファミリーに属するYpt11を同定した。Ypt11と結合する因子を検索したところ、Myo2が同定された。Ypt11とRho3は、Myo2の異なる部位に結合し、Ypt11の過剰発現された状態では、Rho3の過剰発現は、Myo2機能を亢進した。Ypt11とRho3が協調的に働くことで、Myo2活性を制御していると考えられる。また、セプチンは解析細胞質分裂に必須な働きをする蛋白質群である。セプチン機能の異常を抑圧する因子としてRhoのGTPase活性を促進するLrg1を同定した。Rhoファミリーが、セプチン経路を介した細胞極性の転換に関与しているものと考えられる。Rho低分子量G蛋白質がアクチン細胞骨格系を介して細胞質分裂を制御していることが知られている。本研究では、出芽酵母を用いてRhoによる細胞質分裂の制御機構について解析し、以下の成果を得た。Rhoからアクチン細胞骨格へのシグナル伝達経路が明らかにされるにつれ、アクチン依存モーターであるタイプI型ミオシン(酵母ではMYO3、MYO5)がアクチン系の制御に重要な役割を果たしている可能性が出てきた。そこで、MYO3に結合する蛋白質を検索してMTI1(Myosin tail domain interacting protein)を単離した。MTI1は、SH3ドメインとproline-richなドメインを有する新規アダプター蛋白質である。一方、Wiskott aldrich-syndromeの原因遺伝子がコードするWASPに結合する蛋白質WIP(出芽酵母ではVRP1)が、MYO3、MYO5を正に制御することが明らかにされている。本研究で、MTI1がVRP1とantagonisticに作用することにより、アクチンのポリメリゼーションを負に制御している可能性が高いことを明らかにした。(投稿準備中)Myo2は、Rho低分子量G蛋白質Rho3と直接結合するミオシンVで、細胞内装置の細胞極性にしたがった配置分配に関わるモーター蛋白質である。細胞質分裂時には、細胞質分裂面に集合している。このMyo2の機能を解析する目的で、Myo2と蛋白質相互作用を行う因子の同定をおこない、Rab型低分子量G蛋白質Ypt11を単離した。Ypt11は、Myo2のC末尾部に結合し、Myo2に依存して細胞表層伸長部に局在し、細胞質分裂時にはMyo2と同じく細胞質分裂面に集合していた。Ypt11pは小胞体(ER)と親和性をもち、細胞伸長部の表層直下にあるCortical ERに局在していると推定される。Myo2は、Ypt11を輸送することで、Cortical ER機能に関与していると考えている。Cortical ERの機能については多くがわかっていないので、Ypt11を手がかりにCortical ERと細胞質分裂の関係について解析をすすめたい。以上のように本年度の本研究は着実に進めることができた。
多様体上の可微分ベクトル場のなすリー環の研究

この研究の目的は、リーマン多様体M上の可微分ベクトル場のなすリー環の構造から、Mの幾何学的構造を調べることである。ここでは、Mのベクトル場のなすリー環とMの正則閉曲線の集合は互いに密接な関係があることを示し、またこの関係を明確にするために正則閉曲線の集合に同値関係を導入した。この同値類の決定は,一方ではリーマン多様体Mの微分幾何学的性質の研究となり,また他方では可微分ベクトル場のなすリー環の微分位相幾何学的性質の研究となっている。この同値類の幾何学的性質を調べることがこの研究の目的である。これまでは、まず可微分多様体上の可微分ベクトル場のなすリー環に対して普遍的性質ともつリー環を構成し、これに関連し上記のリーマン多様体上の正則曲線の同値類を導入した。この同値類を決定することは実際Mの曲率テンソルを含む常微分方程式の無限系列の解を求めることに帰着されることが分かる。特にMが射影空間のときは,これらの曲率テンソルはMの基本形式を引き起こす4-fieldで表される。この基本形式はドラムコホモロジー群の生成元を代表しているが,同様のことが一般の対称空間の場合も成立することが期待される。このためには対象とするリーマン多様体Mのドラムコホモロジー群の生成元を代表する微分形式を具体的に表すことが,最初に問題となる。またこのためには,Mの体積を求めることも必要となる。本年度は対称空間の体積を具体的に計算し論文とした。また複素ケーリ-射影空間の場合に上記の問題を研究したが、その計算は複雑なためにコンピューターを用いて求める方法を見つけ現在最終段階に入っている。この研究は更にケーリ-構造と関連していることも明らかになっていて、この方面について調べることが、次の問題である。
日本人の歯に見られるSinodontとSundadontの比較研究

日本人の歯の大きさや形態を比較検討するには、日本人集団の二つの流れすなわちSinodontとSundadontを考慮しなければならないのが現状である。今回は、下顎第1大臼歯の遠心根の根管数(根管口数)に着目して、1根管群と2根管群に分けてこれらの群間で歯の大きさや形態に差があるのか否かを調査し、日本人集団を歯の形態からSinodontとSundadontに分類する基礎資料を得る目的でこの研究を行った。1.日本人男性において1根管群と2根管群の間に有意差が認められた歯種は、歯冠幅で上・下顎側切歯、上顎犬歯であった。歯冠厚で両群間に有意差が認められた歯種は、上顎第1、第2小臼歯と下顎中切歯であった。2.日本人女性においては、すべての歯種で両群間に有意差が認められなかった。3.2根管を有する群における歯冠幅の性差は、下顎犬歯に認められた。また、この群の歯冠厚の性差は、上・下顎中切歯、下顎側切歯、上・下顎犬歯、上・下顎第1臼歯、上顎第2大臼歯に認められた。したがって、歯冠幅よりも歯冠厚に多く性差が認められた。4.1根管を有する群における歯冠幅の性差は、上・下顎の中切歯、側切歯および犬歯に認められた。また、この群の歯冠厚の性差は、上・下顎の犬歯、第2大臼歯に認められた。5.上顎切歯のシャベル型の出現率は、2根管群で1根管群より高かった。Turner(1990)は、日本人を含む黄色系人種が歯の形質からSinodontとSundadontの二つのグループに分けられることを報告した。埴原(1991)は、日本人の成立についてSundadontの形質を受け継いでいる縄文人が南方から日本列島に住みつき、その後、東シベリアで寒冷地適応したSinodont傾向の強い弥生人が渡来し、これら二つのグループの混血により成り立ったと考え、二重構造論仮説を提唱した。この研究は、Turnerのグループ分けした歯の形質のうち、日本人の下顎第1大臼歯の遠心根の根管数に着目し、1根管と2根管のグループ間で、他歯の形質や大きさに違いがあるのか否かを確認することである。また、この違いがSinodontとSundadontのグループに対応するか否かを比較検討することを目的としている。上記の目的を達成するため、今年度は研究資料の収集に努めた。歯科医院にて治療中の下顎第1大臼歯の遠心根の根管数を肉眼観察およびレントゲン写真により確認し、その後、全顎印象を採得し石膏模型標本を作成した。収集できた石膏模型標本は、2根管のもの40個体、1根管のもの29個体の合計69個体であった。今年度は研究資料の収集が主目的であり、詳細な分析は来年度以降行う。石膏模型標本を観察したところ、歯の大きさは1根管グループの方が2根管グループより小さい傾向がみられた。日本人の下顎第1大臼歯の遠心根の根管数が2根管のヒト(Sinodont)と1根管のヒト(Sundadont)との間で、他の歯の大きさや形質に違いがあるのか否かを探る目的で本研究を進めている。平成10年度は平成9年度と同様な方法により研究材料を収集し、一部の材料について計測や歯の形質を調べた。その結果、歯の大きさについては未だ有意性の検定までには至っていないが、2根管グループの方が1根管グループより大きい傾向がみられた。特に、犬歯、小臼歯、第2大臼歯においてその傾向が強かった。

これは、過去に報告された上顎第1小臼歯の2根管グループと1根管グループとの間の頬舌径の差と類似した結果であり、現在のところSinodontとSundadontの二つのグループに対応したものであると推測している。また、上顎中切歯のジャベル型の出現率、上顎第1小臼歯の介在結節の出現率、上顎第1大臼歯のカラベリー結節の出現率、下顎第1大臼歯の屈曲隆線の出現率および下顎第2大臼歯の咬合面溝のX型の出現率などにも二群間に差があるように見受けられた。日本人の起源については、今日まで諸説が主張されている。現在、もっとも有力な説は、埴原(1991)が提唱した二重構造論仮説である。この研究は、TurnerがSinodontとSundadontにグループ分けした歯の形質のうち、日本人の下顎第一大臼歯の遠心根の根管数に注目し、1根管と2根管のグループ間で、他歯の形質や大きさに違いがあるのか否かを確認した。形態学的には、上顎中切歯のシャベル型の発達程度が、2根管のグループで1根管のグループより発達良好であることが明らかになった。また、下顎第1大臼歯を除く他歯の大きさは、2根管グループと1根管グループの間で、歯種、計測部位により差が認められた。
運動知覚を伴わない運動成分による運動残効と運動視の神経回路モデル

運動残効(MAE)とは,一方向に運動する刺激(順応刺激)に順応した後,方向に偏りのない刺激(テスト刺激)が順応方向の反対方向に運動しているように知覚される現象である.従来研究では順応刺激の内の知覚を伴った運動成分への順応によって生成されるMAEに焦点が当てられていた(例えば,Mather,1980;Verstratenら,1999).本研究では順応刺激の内の知覚を伴わない運動成分に着目した.例えば,等間隔x degで並ぶ線分が微小時間(フレームタイム)Δt sec毎に左へ微小距離Δx deg移動する低速刺激には,知覚を伴う左方向への低速成分(Δx/Δt dps)だけでなく,知覚を伴わない右方向への高速成分(x-Δx)/Δt dps)も含まれている.もし後者が前者と同様に検出されているとすれば,それを検出するセルの感度は長時間の刺激呈示により低下することが予想される.この効果がテスト時に運動知覚を司るサイトにまで届くとすれば,その高速成分とは反対の左方向MAEが,すなわち,順応方向と同じ方向のMAEが生じると考えられる.この仮説を検証するために,本研究では等間隔に並ぶ垂直線分の左(または右)方向への低速運動を順応刺激とし,順応前後でのコヒーレンス閾を計測した。その結果,テスト刺激が高速の場合,コヒーレンス閾は順応方向と同じ方向で著しく低下し,順応方向の反対方向に偏ったテスト刺激でさえも順応方向と同じ方向に動いているように錯視されることが確認された.テスト刺激が低速の場合には,まったく逆の現象が生じた.低速チャネルでは知覚を伴う低速成分への順応が,高速チャネル内の運動検出レベルでは知覚を伴わない高速成分への順応が,それぞれ別々に生じたものと考えられる.一定方向(順応方向)に運動する1群のドットに順応した後,別の刺激(テスト刺激)を眺めると,順応方向とは反対の運動が知覚される.これは運動残効(MAE)と呼ばれ,運動視のメカニズムを探る上での重要な手がかりとなる.Mather(Perception,1980)は,順応方向が直交し,スピード(順応スピード)が等しい2群のドットに順応すると,順応方向の和の反対にMAEが生じることを報告した.これに対してSmagtら(Nature Neuroscience,1999)は,順応スピードを低速と高速とのペア(4と12deg/sec)にすると,各順応方向の反対への2方向MAEが生じることを発見した.さらに,順応スピードが共に高速(12と36deg/sec)あるいは共に低速(2と4deg/sec)である場合には1方向MAEが生じたことから,視覚系に高低2つのスピードチャネルが存在するという2チャネル仮説を提案した.この2チャネル仮説に基づくものとして本研究課題(運動知覚を伴わない運動成分による運動残効)を設定したが,課題遂行に伴ってこの仮説には誤りがあること,すなわち,3つ以上のスピードチャネルが存在する可能性があることがわかった.より具体的には,テスト刺激の性質をうまく設定すれば,どの順応スピードペア(5,10,15,20,30deg/secの任意の2つ)においても2方向MAEが生じうることを心理実験により確認した.まとめると,本年度の研究実績は,(1)2チャネル仮説への反例をとなる現象を発見したこと,(2)その現象と上記Smagtらの実験結果とを統一的に説明するマルチチャネル仮説を提案したことである.運動視メカニズムの解明という目的に向かって着実に進むために,来年度はこのマルチチャネル仮説の検証をメインにして,実験の立案,構築,実施,および結果の解析と考察を進めていく予定である.運動残効(MAE)とは,一方向に運動する刺激(順応刺激)に順応した後,方向に偏りのない刺激(テスト刺激)が順応方向の反対方向に運動しているように知覚される現象である.従来研究では順応刺激の内の知覚を伴った運動成分への順応によって生成されるMAEに焦点が当てられていた(例えば,Mather,1980;Verstratenら,1999).本研究では順応刺激の内の知覚を伴わない運動成分に着目した.例えば,等間隔x degで並ぶ線分が微小時間(フレームタイム)Δt sec毎に左へ微小距離Δx deg移動する低速刺激には,知覚を伴う左方向への低速成分(Δx/Δt dps)だけでなく,知覚を伴わない右方向への高速成分(x-Δx)/Δt dps)も含まれている.もし後者が前者と同様に検出されているとすれば,それを検出するセルの感度は長時間の刺激呈示により低下することが予想される.この効果がテスト時に運動知覚を司るサイトにまで届くとすれば,その高速成分とは反対の左方向MAEが,すなわち,順応方向と同じ方向のMAEが生じると考えられる.この仮説を検証するために,本研究では等間隔に並ぶ垂直線分の左(または右)方向への低速運動を順応刺激とし,順応前後でのコヒーレンス閾を計測した。その結果,テスト刺激が高速の場合,コヒーレンス閾は順応方向と同じ方向で著しく低下し,順応方向の反対方向に偏ったテスト刺激でさえも順応方向と同じ方向に動いているように錯視されることが確認された.

テスト刺激が低速の場合には,まったく逆の現象が生じた.低速チャネルでは知覚を伴う低速成分への順応が,高速チャネル内の運動検出レベルでは知覚を伴わない高速成分への順応が,それぞれ別々に生じたものと考えられる.
森林流域における表層土壌の水分状態の空間分布に与える植物による吸水の影響評価

本研究では、森林流域の斜面における土壌水分の空間分布に対する、物理浸透プロセスや蒸発・植物による吸水影響を評価することを目的とする。森林斜面において土壌水分・林内降水量・土壌物理性・地表面蒸発量・細根量の空間変動を計測し、浸透モデルによって表層の土壌水分形成に与える要因の解析を行った。観測の結果、斜面上部ほど表層土壌の含水率は低く、細根量は多かった。地表面蒸発量や樹冠遮断蒸発量は斜面上下で大きな違いは見られなかった。モデルによる検討により斜面上下での表層の土壌水分は土壌物理性によって主に説明され、植物の吸水や地表面蒸発が表層の土壌水分形成に与える影響は比較的小さいことが分かった。本研究では、森林斜面における土壌水分空間分布に対する植物による吸水特性の影響を評価することを目的とした。そのため、平成26年度は森林流域における表層土壌の水分状態・養分状態の空間分布、土壌水分の決定要因となる要素の空間分布特性を把握するため、次のような研究を行った。1森林斜面の尾根部から谷部にかけて、表層土壌水分状態と養分状態の空間分布の現状把握、2森林土壌水分の空間分布形成に関与する物理プロセス(樹冠遮断量、及び地表面蒸発)の定量化、3森林土壌水分の空間分布形成に関与する生物的なプロセス(植物による吸水量・吸水深度及び細根量)の定量化その結果、表層土壌の含水率は斜面上部で小さく、斜面下部で大きいこと、土壌中のNO3-濃度は明らかに斜面上部で小さいことが分かった。また、樹冠遮断量は斜面上部でわずかに大きく、森林内に供給される雨量は斜面上部で小さいという結果が得られた。表層土壌における細根量は、明らかに斜面上部で多かった。これらの結果から、斜面において、上部と下部では明らかに水文環境が異なっており、表層の土壌水分が微生物活性に影響を与え、土壌中の養分量を決める要因になっていることが明らかになった。また、斜面上部において表層に細根量が多いことやトレーサーを用いた樹木による吸水深度の推定結果から、斜面上部では表層に近い土壌から吸水量が多いと考えられ、森林における土壌水分の空間分布形成には土壌透水特性だけではなく、植物の吸水の影響が示唆されるデータが得られた。平成27年度は森林流域における斜面上下での表層土壌の水分状態のモニタリングを継続し、その決定要因を特定するために、斜面における樹冠遮断量の空間分布の把握、水同位体比を用いた地表面蒸発量、植物による吸水量・吸水深度の推定を行った。その結果、樹冠遮断量は斜面上部でわずかに大きく、森林内に供給される雨量は斜面上部で小さいという結果が得られた。さらに林内に供給される水(林内雨・樹幹流)の水同位体比を計測した結果、斜面上下で林内に供給される水同位体比の差は見られなかった。斜面上部の表層土壌(0-10cm)における水同位体比は、斜面下部における表層土壌中の水同位体比に比べ大きく、それに対して、20cm以下の深さの土壌水中の水同位体比は、斜面上下で大きな差は見られなかった。この結果から、土壌表層における蒸発の影響が水同位体比の差をもたらしていると考えられる。斜面に位置によって、植物の細根量の分布、地表面蒸発量の空間分布があり、斜面スケールでの表層土壌の水分分布が形成されていることが示唆された。計画では、森林斜面の尾根部から谷部にかけて、森林土壌水分の空間分布形成に関与する物理プロセス(土壌物理性、森林内に供給される雨量、及び地表面蒸発)の定量化森林土壌水分の空間分布形成に関与する生物的なプロセス(蒸散量・植物による吸水深度・細根量)の定量化を行う予定であったが、蒸散量・吸水深度については、樹液流観測において欠測が多いことや樹体内の水同位体比のデータが不十分であり、定量化するに至っていない。また、土壌物理性・地表面蒸発の定量化についての実験を行うことができなかった。そのため、進捗はやや遅れ気味ではあるが、水同位体比をトレーサーとした解析により斜面上下での水蒸発特性に関する知見を得ることができた。日本の森林は、主に急斜面に成立しており、空間的に土壌水分状態が異なる。特に表層土壌の水分状態は、植物による養分吸収や微生物による養分循環に影響を与えるだけでなく、土壌の浸食や浸透にも影響を与えており、水分状態の形成プロセスを明らかにすることは森林生態系の水循環・物質循環を理解する上で重要な課題である。本研究では、森林流域における土壌水分の空間分布に対する、物理浸透プロセスや蒸発・植物による吸水影響を明らかにし、表層土壌の水分状態が栄養塩濃度に与える影響を評価することを目的とする。東京大学千葉演習林袋山沢試験地内の100mの斜面において土壌水分・硝酸態窒素濃度・微生物量・林内降水量・土壌物理性・地表面蒸発量・細根量の空間変動を計測し、浸透モデルによって表層の土壌水分形成に与える要因の解析を行った。その結果、斜面上部の土壌ほど含水率、硝酸濃度は低かった。水文要素の空間変動としては、樹冠遮断量はわずかに斜面上部で大きく、地表面蒸発量はほとんど差が見られなかった。飽和浸透係数は斜面上で明らかに大きいという結果が得られた。また深度60cmまでの細根分布を計測して得られた、全細根量のうち表層10cmの占める割合は斜面上部で15%程度高かった。

それぞれの斜面部位での水文要素を組み込んだ土壌浸透モデルによる検討の結果、斜面上下での表層の土壌水分は土壌物理性によって主に説明され、植物の吸水や地表面蒸発が表層の土壌水分形成に与える影響は比較的小さいことが示唆された。本研究により、林内の地表面蒸発・樹冠遮断・蒸散・浸透の各水文要素が斜面上下での表層の土壌水分形成に与える影響を明らかにすることができた。さらに、この水分状態の違いが、土壌微生物の活性に大きく関与しており硝酸態窒素の生成の空間分布を生み出していることを明らかにした。本研究では、森林流域の斜面における土壌水分の空間分布に対する、物理浸透プロセスや蒸発・植物による吸水影響を評価することを目的とする。森林斜面において土壌水分・林内降水量・土壌物理性・地表面蒸発量・細根量の空間変動を計測し、浸透モデルによって表層の土壌水分形成に与える要因の解析を行った。観測の結果、斜面上部ほど表層土壌の含水率は低く、細根量は多かった。地表面蒸発量や樹冠遮断蒸発量は斜面上下で大きな違いは見られなかった。モデルによる検討により斜面上下での表層の土壌水分は土壌物理性によって主に説明され、植物の吸水や地表面蒸発が表層の土壌水分形成に与える影響は比較的小さいことが分かった。計画では、森林斜面の尾根部から谷部にかけて、1表層土壌水分状態と養分状態の空間分布の現状把握、2森林土壌水分の空間分布形成に関与する物理プロセス(土壌物理性、森林内に供給される雨量、及び地表面蒸発)の定量化3森林土壌水分の空間分布形成に関与する生物的なプロセス(蒸散量・植物による吸水深度・細根量)の定量化の予定であったが、その内、表層土壌水分・NO3-、NH4+濃度・細根量についての現状把握は達成され、樹冠遮断量についても結果が得られた。しかし、蒸散量・吸水深度については、データが不十分であり、正確に定量化するに至っていない。そのため、ある程度の成果を挙げることができたと判断した。これまでの土壌水分の連続観測を継続するとともに、今年度達成できなかった土壌物理特性把握及び、地表面蒸発量、植物の根による吸水深度の推定を行う。そのために、来年度も定期的な現地観測を行い地表面蒸発量の定量及び土壌・枝サンプルの採取を行う。また土壌透水実験を実施する必要がある。これらの得られたデータを基に、森林斜面における浸透モデルを構築し、土壌水分分布や流出の計算を行う。モデルに基づき、表層土壌の土壌水分形成要因解析を行い、土壌水分形成における植物の吸水深度の影響を評価する予定である。農学これまでの観測を継続するとともに、今年度達成できなかった土壌物理特性の空間分布の把握及び、地表面蒸発量、植物の根による吸水深度を推定する。そのためには、これまでの研究と同様に、定期的な観測に加え、場合によっては集中的な観測を実施する必要がある。これらの得られたデータを基に、森林斜面における表層土壌の土壌水分形成要因を明らかにするための解析を行う予定である。
分裂酵母の微小管形成に関与する因子の単離と解析

前年度に単離した、γ-チューブリンの機能に関連のある因子をコードする遺伝子に変異を持つ突然変異株5株の内、低温感受性株2株について解析を行った。まず、これら変異株、cs42とcs76について間接蛍光抗体法による微小管染色を行った。cs42変異株ではスピンドルは正常に形成されるが、分裂後期に特異的な細胞質微小管の形成に異常があることが明らかになった。cs76変異株では、細胞質微小管の消失、異常なスピンドルの形成が観察された。平行して行った核染色像により染色体領域の凝縮や巨大核が観察され、この株では微小管系の構成および微小管による核分裂機構が阻害されていることが明らかになった。cs76変異株に分裂酵母ゲノム遺伝子ライブラリーを形質転換し、低温で生育可能となった形質転換体を複数得た。形質転換体の低温での生育は、ライブラリープラスミドに依存しており、プラスミド中のゲノムDNAが、変異の相補に必要であることが推定された。変異株の解析と平行して、分裂酵母におけるγ-チューブリン量の、生育への影響を調べた。発現の誘導が可能な分裂酵母のnmt1プロモーターとその弱力化変異プロモーターの支配下にγ-チューブリン遺伝子を置き、分裂酵母に形質転換した。弱力化変異プロモーターを用いた場合、分裂酵母はそれを唯一のγ-チューブリン遺伝子として生育可能である(昨年度本研究)。強いプロモーター制御下のγ-チューブリン遺伝子をゲノム中に挿入した株を作成し、その性状を解析した。この株は、γ-チューブリンの発現を誘導した場合に致死となり、その際のγ-チューブリン発現量は野生株の160倍であった。γ-チューブリン高発現株では、細胞質微小管は消失しており、多くの細胞が分裂期で停止していた。これらの結果は、分裂酵母内でのγ-チューブリンの活性制御機構の存在を示唆している。γ-チューブリンの機能に関連のある因子をコードする遺伝子に変異を持つ突然変異株の検索を行った。まず、変異を導入する株の作成を行った。分裂酵母のロイシン、ウラシル要求性株に、γ-チューブリン遺伝子を破壊するようにヒトγ-チューブリン遺伝子とウラシル要求性を相補する遺伝子をゲノム中に挿入した。この株に、誘導可能なプロモーター制御下の分裂酵母γ-チューブリン遺伝子とロイシン要求性を相補する遺伝子を持つプラスミドを導入した株を作成した。この株は、発現誘導下ではヒトと酵母両方のγ-チューブリンを持ち、発現抑制下ではヒトのγ-チューブリンのみを持つ。作成された株を突然変異誘発剤処理または、紫外線照射下に暴露することにより突然変異を誘導した。変異を誘導した細胞は、発現誘導培地上でコロニーを形成させ、発現抑制培地に移し、高温(37°C)および低温(20°C)で培養し、少なくともそのいずれかで生育が発現抑制培地依存的に阻害される変異株を選択した。この方法で約5万コロニーを検索し、ヒトのγ-チューブリンのみでは生育がまったっく阻害されてしまうもの(致死変異株)1株及び、生育が温度感受性になるもの(温度感受性変異株)4株を分離した。分離された株に、α、β、γ-チューブリン及びヒトのγ-チューブリンの遺伝子を形質転換した。温度感受性変異株3株については、自身のγ-チューブリン遺伝子によってのみ変異が相補され、目的の変異株が分離されていることが確認された。また、温度感受性株1株については、自身のγ-チューブリンに加え、α-チューブリン遺伝子によって弱く相補された。致死変異株1株については、上記の何れの遺伝子でも変異は相補されなかった。これらの変異株について、制限条件下での形態的表現形を観察した。さらに、分裂酵母ゲノムDNAライブラリーを形質転換し、変異を相補する事ができるゲノムDNA断片を単離した。

この株は、γ-チューブリンの発現を誘導した場合に致死となり、その際のγ-チューブリン発現量は野生株の160倍であった。γ-チューブリン高発現株では、細胞質微小管は消失しており、多くの細胞が分裂期で停止していた。これらの結果は、分裂酵母内でのγ-チューブリンの活性制御機構の存在を示唆している。
拡張性と柔軟性を重視した並列高度情報サーバの実現技術の研究

前年度の重点領域研究「高度データベース」の公募研究として、相互結合ネットワークに直接ディスクを接続し多重故障にも耐えられる並列耐故障ディスクシステムの信頼性、アクセス性能、および外部インタフェース性能の評価を行なうとともに、超並列マシン上での高機能データベース管理システムとしての並列アクティブデータベースエンジンの構成方法の提案等を行なってきた。本年度は、これまでの研究を更に発展させ、システムに拡張性と柔軟性を持たせるために必要な基礎技術について、重点的に研究することを目的とし、構成要素数を変化させた場合にも、その数に応じた性能を引き出せるようなシステム構成を実現させると同時に、今後の技術動向に応じて適宜構成方法を変更できるような柔軟性を内在させることを目標とした。耐故障並列ディスクシステムについては、これまでのような相互結合ネットワークを構成するノードにディスクを直接接続する手法だけでなく、現在入手が容易となった高速パケットスイッチを使った構成を考えることによって、より拡張性が高く、技術動向に適した構成手法の検討を行なった。そのような構成にすることにより、外部ネットワークインタフェースに関しても、これまでと異なった、より汎用性の高いインタフェースを利用できるようになることが期待できる。超並列マシン上の並列アクティブデータベースエンジンの構成においては、アクティブルール処理の最適化を並列に行なうことにより、拡張性が高く、プロセッサ資源を有効に利用するシステムを構築する方法を検討し、ルール処理のための検索最適化を並列非同期に行なう方法と、そのためのルール管理の方法を提案した。
DFB構造を導入した超高速光双安定半導体レーザに関する研究

1.光双安定半導体レーザの超高速化を目的として、DFB構造の導入を提案し、スイッチング速度向上の可能性を検討した。(1)DFB構造で定まるブラッグ波長を利得最大の波長よりも短波長側に離調することにより、スイッチオンとスイッチオフの動作を2倍以上に高速化できることを明らかにした。この高速化は、ブラッグ波長の短波長側への離調にともなう微分利得増大の効果によるものである。(2)活性層へのpドーピングにより高速動作が可能なことを示し、特にスイッチオンには最適ドーピングレベルが存在することを明らかにした。また、pドーピングと離調の併用により一層の高速化も可能である。(3)本質的に高い微分利得を有する多重量子井戸構造を導入することにより、一層の高速化が達成可能であることを示した。この時、井戸数の制御が重要な役割を果たすことが明らかとなった。これらの結果をふまえたデバイスの最適化は今後の課題である。2.強い不均一励起をともなう2電極DFBレーザにおいて双安定波長スイッチングが可能であることを示した。(1)2電極DFBレーザにおいては、可飽和吸収に基づくヒステリシスの他に、波長スイッチングをともなうヒステリシスが現われることを初めて見いだした。そして、この波長スイッチングは不均一な電流励起によって生じる共振器内の不均一な屈折率分布と、有限な電極間抵抗を通して流れる電流による局所的な励起によって引き起こされることを実験的、理論的に明らかにした。ヒステリシスの発生条件と素子構造、電流注入条件の関係についての詳細な検討は今後の課題である。(2)波長スイッチングの際には大きなキャリア密度変化が生じないことに着目して、双安定波長スイッチング実験を行った。その結果、過渡応答200500psec程度の高速スイッチングが可能なことを実証できた。