hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
地盤計測結果に基づく新しい軟弱地盤の変形予測法の開発

本研究は,軟弱地盤の変形および間隙水圧の消散に関する,新しい変形予測モデルを開発することを目的とする.ここでいう予測モデルは,従来の土質試験結果のみならず,原位置における地盤の変形計測結果,間隙水圧の測定結果から逐次更新され,将来の変形,間隙水圧の消散を予測できるものを意味する.平成10年度は,次の項目にしたがって検討した.(1)統計的非線形圧密モデル用いた新たな逆解析手法の開発を行った.今回は,土のせん断による非線形性を考慮するため,双曲線モデルを用いた非線形解析も実施した.また,間隙水圧計測結果を利用する方法について重点的に検討した.(2)モデルの検証のため,室内圧密実験を実施した.室内実験により比較的計測誤差のない変位および間隙水圧の計測結果を得ることができる.特に,実験試料としては,カオリン粘土を用いた.試験は,標準圧密試験装置,ベロフラム型圧密試験装置,三軸圧密試験装置を用いて行った.ベロフラム試験装置に関して,10年度は,大型(試料寸法φ10cm x hl0cm)の圧密セルを用いた実験を実施した.大型セルを用いることにより,間隙水圧の計測が比較的容易になった.三軸試験に関しては,拘束圧と軸圧を独立に付加する異方圧密を実施し,試料にせん断変形を生じさせた.(3)室内実験結果を用いて,逆解析モデルの検証を行った.その結果,非線形モデルの同定には間隙水圧の計測結果が変位の計測結果とともに重要であることが明らかとなった.また,二次元問題の場合,短期間の計測結果を用いて変形予測を行う場合は,線形弾性モデルを用いてヤング率,ボアソン比,透水係数を同定するのが有効であるとの結論を得た.(4)現位置の計測結果を用いて,本逆解析手法の実問題への適用性の検討をした.この場合も,上記の室内試験結果を用いる場合と同様,変位のみならず間隙水圧の計測結果を用いると精度のよい予測結果を得ることが明らかとなった.平成9年度は,主に,統計的非線形圧密モデルの開発を行った.統計的非線形圧密モデルとは,一次元圧密における体積圧縮係数と透水係数の変化をモデル化し,さらに,その挙動の空間的な変動性を考慮したものである.すなわち,このモデルによって,体積圧縮係数,透水係数の任意の空間点における任意の応力状態の値を求めることができる.今回は第一に,不攪乱試料の標準圧密試験結果を用いてモデルの構築を行い,モンテカルロシミュレーションによって,このモデルが現実的な実現値(realization)を与えることを確認した.次いで,このモデルを有限要素法圧密順解析に適用し,地盤の圧密沈下挙動の統計的性質を明らかにした.さらに,実測沈下量と解析沈下量の比較を行い,手法の有効性を確かめている.また,最終的な課題として,このモデルを,逆解析の事前情報として利用する手法について考察を進めつつある.逆解析モデルの有効性を検討するために,現場における計測値を用いるのが最善であるが,数や精度に限界がある.そこで,9年度は,カオリンを試料として用いて室内模型実験を実施し,現場計測値の代用とした.模型実験を行うべく,9年度は,ベロフラム型圧密試験装置を試作した.試験機はエアシリンダーによって連続載荷が可能であり,間隙水圧の測定が可能である.標準圧密試験結果からモデルを決定し,ベロフラムシリンダー圧密試験機から得た,時間-沈下曲線を用いて逆解析を試みた.その結果,沈下計測結果のみならず間隙水圧計測結果を用いた場合,本モデルによって沈下の将来予測が適切に行えることを確認した.本研究は,軟弱地盤の変形および間隙水圧の消散に関する,新しい変形予測モデルを開発することを目的とする.ここでいう予測モデルは,従来の土質試験結果のみならず,原位置における地盤の変形計測結果,間隙水圧の測定結果から逐次更新され,将来の変形,間隙水圧の消散を予測できるものを意味する.平成10年度は,次の項目にしたがって検討した.(1)統計的非線形圧密モデル用いた新たな逆解析手法の開発を行った.今回は,土のせん断による非線形性を考慮するため,双曲線モデルを用いた非線形解析も実施した.また,間隙水圧計測結果を利用する方法について重点的に検討した.(2)モデルの検証のため,室内圧密実験を実施した.室内実験により比較的計測誤差のない変位および間隙水圧の計測結果を得ることができる.特に,実験試料としては,カオリン粘土を用いた.試験は,標準圧密試験装置,ベロフラム型圧密試験装置,三軸圧密試験装置を用いて行った.ベロフラム試験装置に関して,10年度は,大型(試料寸法φ10cm x hl0cm)の圧密セルを用いた実験を実施した.大型セルを用いることにより,間隙水圧の計測が比較的容易になった.三軸試験に関しては,拘束圧と軸圧を独立に付加する異方圧密を実施し,試料にせん断変形を生じさせた.(3)室内実験結果を用いて,逆解析モデルの検証を行った.その結果,非線形モデルの同定には間隙水圧の計測結果が変位の計測結果とともに重要であることが明らかとなった.また,二次元問題の場合,短期間の計測結果を用いて変形予測を行う場合は,線形弾性モデルを用いてヤング率,ボアソン比,透水係数を同定するのが有効であるとの結論を得た.

(4)現位置の計測結果を用いて,本逆解析手法の実問題への適用性の検討をした.この場合も,上記の室内試験結果を用いる場合と同様,変位のみならず間隙水圧の計測結果を用いると精度のよい予測結果を得ることが明らかとなった.
不可避な不確実性を考慮したRC構造物の構造信頼性評価法とLCCの確率論的評価法

周知の通り、国あるいは地方自治体におけるコスト縮減策のひとつに、安全性を保持しつつ、一方では維持管理費を最小限に抑えて、施設や構造物の供用期間におけるライフサイクルコスト(LCC)を低減しようとする施策がある。そのため、わが国に限っても、様々な考え方の下、いくつものLCC算定プログラムが開発されている。本研究の目的も同様であるが、大きな特徴は、構造物の安全性の評価を国際標準のISO2394の原則に従って評価する点にある。対象とした構造物は、塩害に晒される鉄筋コンクリート構造物で、その中でも、比較的短スパンの橋梁の主桁として使用されることの多いT形断面を有するはりに注目してケーススタディを行った。本研究では、構造物の安全性の評価を国際標準のISO2394の原則に従って評価してLCCを算定する手法の先駆けとなったProf.Frangopol(コロラド大学)らの理論の理解と、同理論に鉄筋コンクリート部材のひび割れ幅と鉄筋の腐食量との関係式に関する関教授(早稲田大学)の研究成果を導入してLCCを算定するコンピュータプログラムを開発することに多大な時間を要したものの、研究期間の最終年度に、ほぼバグのないプログラムを構築し得た。そこで、供用期間中における補修の判断をひび割れ幅で、補強の判断を信頼性指標によって行う同プログラムを用いてパラメトリックスタディを実施した。具体的には、構造物の置かれる環境条件(海岸からの距離)と、供用期間を100年としたときの定期点検間隔と詳細点検回数を変えて、それぞれの場合における期待LCCを算出した。その結果、海岸からの距離がRC部材の期待LCCに及ぼす影響を定量的に把握でき、また、定期点検については、あくまで設定した条件の下ではあるが、毎年ではなく、数年に一度の点検が望ましいことを数値的に示すことができた。さらに、供用期間中における詳細点検の回数についても、予想通り、鉄筋の腐食速度に影響を受けることを明示できた。これらの結果は、実務における維持補修計画を立案する際に有効に活用できると考えている。まず不可避な不確実性を考慮したRC構造物の構造信頼性評価法に関する研究では、汎用有限要素解析プログラム(ANSYS)によって、RC構造部材に作用する荷重と材料定数(今年度は鉄筋とコンクリートの弾性係数のみ)の不確実性を考慮して、それらが応答値(変位や応力度)に及ぼす影響、すなわち、各確率パラメータの感度を求め得る可能性を見出すことができた。本プログラムの有効性は予想通りであり、例えば、荷重と変位には正の相関が、鉄筋の弾性係数と変位には○の相関が、さらにコンクリートの弾性係数と変位には○の相関があることを定量的に得ることができることを確認することができた。この成果は今後の構造設計法のひとつと考えられる信頼性設計法に有効に活用できる。しかし、自動メッシュの生成法にはかなりの問題を残している。また、他の不確実性に対する考慮等も重要であり、次年度はこれらの問題の克服に力を注ぐ必要がある。一方、RC構造物のLCC(ライフサイクルコスト)の算定法については、基本的な考え方はコロラド大学のProf.Frangopolの手法に従っているが、わが国では維持管理が主にコンクリートのひび割れ幅によって行われていることに鑑み、鉄筋の腐食率とひび割れ幅との関係式に対する既往の研究成果を導入して、どの程度のひび割れ幅で補修を行えばLCCが低くなるのかという問題にも応えられる対策を施した。さらに、Prof.Frangopolが補強のことを視野に入れていないのに対し、RC構造部材の安全性を構造物の安全性の評価に対するISOの基本的な考え方に準じて信頼性指標で表し、信頼性指標の低下とLCCを最小とする補強のタイミングについても考察し得るプログラムの開発を行った。

ただし、ケースによっては解析が困難な場合も見出され、次年度はその点の解決に注力したいと考えている。鉄筋コンクリート構造物のLCC(ライフサイクルコスト)の算定法については,昨年度までには解決できなかったふたつの課題の解決の課題に努めた.ひとつは,昨年度までに開発した解析プログラムには,解析条件によっては明らかに好ましくない解析結果しか得られない重大な問題が含まれていた.他のひとつは,ある時期に部材の鋼板接着工法で補強を行うとした場合,これまでは鋼板の腐食劣化の時期については考慮せず,補強後直ちに腐食が始まるという仮定の下でプログラムを構築していた.しかし,鋼板には一般的に塗装がなされ,塗料や塗装方法にもよるが,そのために鋼板が腐食によって劣化するまでには数年あるいはそれ以上の期間が存在する.したがって,このことを考慮できるように解析プログラムを改良することが必要であった.まず,ひとつ目の課題については,かなり複雑なプログラムを詳細に見直し,ある箇所のバグを発見することができた.そして,その箇所を修正した新たなプログラムの妥当性については,昨年と同様の解析モデル(曲げモーメントを受けるT形鉄筋コンクリート部材)に対する解析結果によって検証した.ふたつ目の課題については,数種類の鋼板の塗装方法と腐食開始時期に対する資料を収集し,その成果を昨年度までの解析プログラムに適用した.そして,前述の解析モデルを対象にしてパラメトリックな解析を行い,鋼板の腐食が補強後に直ちに始まると仮定して評価して算出した場合よりも最適LCCが抑えられることを定量的に示すことができた.このように今年度はLCC評価の問題にほとんどのエネルギーを費やしたため,不可避な不確実性を考慮した鉄筋コンクリート構造物の構造信頼性評価法に関する研究については大きく発展させることができなかった.この点が次年度に残された大きな課題である.周知の通り、国および地方自治体におけるコスト縮減策のひとつに、安全性を保持しつつ維持管理費を抑えて構造物等の供用期間におけるライフサイクルコスト(LCC)を低減しようとする方策がある。そのため、わが国に限っても様々な考え方の下、いくつものLCC算定プログラムが開発されている。本研究でも同様の目的で、これまでプログラムの構築を図ってきた。ただ、昨年度の実績報告書に記載した通り、塩害による材料劣化を考慮した鉄筋コンクリート構造部材(以下では単にRC部材と略記する)の期待ライフサイクルコスト(期待LCC:部材の破壊については、材料強度等に種々の不確実性が存在するため、LCCも期待値で評価せざるを得ない)を算定するための従来の解析プログラムでは、条件によっては解析が困難となるケースがあった。したがって、今年度はこれまでの解析プログラムを参考にして新たなプログラムを開発した。
難治性疼痛の発症機構の解明

プロスタグランジン(PG)によるアロディニアの発現機構マウス髄腔内にPGE_2またはPGF_2αを投与後、軽い触覚刺激を加えるとアロディニア(触覚刺激で誘発される痛みの現象)が引き起こされるが、今回、1)生直後にカプサイシン処置をしてC線維を特異的に破壊したマウスおよびモルヒネを用いた実験、電気生理学的アプローチにより、PGE_2はC線維を、PGF_2αはAβ線維を介してアロディニアを惹起すること、2)NMDA受容体サブユニットはε1-4からなるが、ε1、ε4サブユニット欠損マウスおよびε2サブユニット拮抗薬を用いた実験から、PGE_2によるアロディニアは、NMDA受容体ε1,2サブユニットを、PGF_2αによるアロディニアは、NMDA受容体ε4サブユニットを介して発現することを明らかにした。ノシセプチン・ノシスタチンによる痛覚反応ウシノシセプチン前駆体(prepronociceptin)から切り出される相反する2つのペプチド、ノシセプチンおよびノシスタチンが痛覚伝導に重要な役割をはたしていることを明らかにした。すなわち、1)ノシセプチンはアロディニアおよび痛覚過敏反応を惹起すること、2)カプサイシン処置マウスおよびモルヒネを用いた実験から、ノシセプチンによるアロディニアおよび痛覚過敏反応は、C線維を介していること、3)ノシセプチンによるアロディニアおよび痛覚過敏反応は、それぞれグルタミン酸およびサブスタンスPを介していること、4)ノシスタチンはノシセプチン、PGで惹起されるアロディニアおよび痛覚過敏反応だけでなく、炎症性疼痛であるホルマリンテストも抑制することを示した。プロスタグランジン(PG)によるアロディニアの発現機構痛みを末梢受容器から中枢神経系に伝える一次求心性線維は、Aδ線維とC線維がある。正常な状態では、触覚刺激を伝達するAβ線維は痛覚伝導に関与しない。我々は、マウス髄腔内にPGE_2またはPGF_<2α>を投与後、軽い触覚刺激を加えるとアロディニアが引き起こされることを以前報告したが、今回PGによるアロディニアの発現機構を検討し以下の知見を得た。1)カプサイシン処置マウスおよびモルヒネを用いた実験、電気生理学的アプローチにより、PGE_2はC線維を、PGF_<2α>はAβ線維を介してアロディニアを惹起することを明らかにした。2)NMDA受容体ε1およびε4サブユニット欠損マウスを用いた実験から、PGE_2によるアロディニアは、NMDA受容体ε1サブユニットを、PGF_<2α>によるアロディニアは、NMDA受容体ε4サブユニットを介して発現することを明らかにした。3)PGD_2の合成酵素欠損マウスを用いた実験から、PGE_2によるアロディニアの発現にPGD_2が調節物質として重要な役割を果たしていること、極僅かなPGD_2は正常な状態でも産生されている可能性を明らかにした。ノシセプチンおよびノシスタチンによる痛覚修飾作用1)ノシセプチンによるアロディニアおよび痛覚過敏反応は共にC線維が関与する反応であり、ノシセプチンによるアロディニアは、NMDA受容体ε1サブタイプを、痛覚過敏反応は、サブスタンスP受容体を介して出現する。2〉ノシスタチンは、PGおよびノシセプチンによるアロディニアを抑制するだけでなく、ホルマリンテストも抑制する。

すなわち、1)ノシセプチンはアロディニアおよび痛覚過敏反応を惹起すること、2)カプサイシン処置マウスおよびモルヒネを用いた実験から、ノシセプチンによるアロディニアおよび痛覚過敏反応は、C線維を介していること、3)ノシセプチンによるアロディニアおよび痛覚過敏反応は、それぞれグルタミン酸およびサブスタンスPを介していること、4)ノシスタチンはノシセプチン、プロスタグランジン(PG)で惹起されるアロディニアおよび痛覚過敏反応だけでなく、炎症性疼痛であるホルマリンテストも抑制することを示した。アロディニアの発現および維持機構PGE2およびNMDAはC線維を、PGF2αおよびAMPAはAβ線維を介して、アロディニアを惹起すること、PGE2およびNMDAはNMDA受容体ε1,2サブユニットを、PGF2αおよびAMPAはNMDA受容体ε4サブユニットを介して、アロディニアを惹起する2つの経路があることを明らかにした。また、アロディニアの発現および維持には、グルタミン酸トランスポーターが必要であることを明らかにした。
メソスケール大気・陸面システムにおける水循環過程の総合解析

本研究は、1991年6月7月に中国淮河流域で起こった大規模な洪水をもたらした豪雨事例を共通の研究対象として、気象学・水文学の関連研究者が、共同して様々なデータ、数値モデルを用いて総合的な解析を行なうことにより、亜熱帯前線帯の流域におけるメソスケール大気陸面システムの水循環過程を調べたものである。平成8年度と平成9年度のそれぞれの年度において研究分担者全員による研究集会を開催し研究成果発表を実施するなどして、主として下記の研究を行った。・1991年67月の中国淮河流域の豪雨の発生期間を対象として、大陸スケールの大気環境と陸面状態の変化が亜熱帯前線、および流域の水収支に及ぼす影響を評価すると共に、河川流量と降水分布の時間変化を比較解析し、降水イベントに対する河川流量の応答特性を調べた。・メソ大気数値モデルと陸面水文数値モデルを結合することを行い、淮河流域の地理情報を整備し、客観解析データを初期・境界条件として用いることにより、豪雨事例のいくつかの再現を試み、実際の降水分布、河川流量と比較し、モデルの妥当性を検討した。・流域周辺の過去のデータも用いて対流雲の日変化を解析した結果、暖候期には大陸面の相互作用により、単に対流活動に日変化が現れるのみでなく、午後から夕方にかけて数100kmスケールの雲群に組織化されるという日変化がしばしば現れることが明らかになった。本研究は、1991年67月に中国淮河流域で起こった豪雨事例を研究対象として、気象・水文の共同研究により様々なデータ、数値モデルを用いた総合的な解析を行ない、亜熱帯前線帯流域におけるメソスケール大気陸面システムの水循環過程を明らかにすることを目的としている。本年度は、7月、および12月に研究分担者全員による研究集会を開催し、研究打ち合せ、成果発表も実施するなどして、下記の研究を行なった:1)1991年淮河流域の豪雨事例について、これまで収集してきた気象、水文の各種データに加えて、流域の降雨レーダーのデータを入手し、さらに比較事例データとして1994年の淮河流域の気象、水文データを収集し、本研究の総合的解析の共通データセットを作成した。2)上記データセットを用いて1991年豪雨事例の水収支を解析した結果、流域に停滞していた梅雨前線上のメソスケール雲システムの活動により、南から流域に流入する水蒸気が流域で効率よく降雨に変換されていること、また降雨イヴェントに対して淮河の流量に数日から1週間の遅れでピークが現れることなどが示された。3)流域周辺の過去のデータも用いて対流雲の日変化を解析した結果、暖候期には、大気陸面の相互作用により、単に対流活動に日変化が現れるノミでなく、午後から夕方にかけて数100kmスケールの雲群に組織化されるという日変化がしばしば現れることが明らかににされた。4)流域の水循環過程を再現するため、メソ大気数値モデルと陸面水文数値モデルの結合方針が討論され、数値モデルを中心とする次年度の研究計画が立案された。本研究は、1991年67月に中国淮河流域で起こった大規模な洪水をもたらした豪雨事例を共通の研究対象として、気象学・水文学の関連研究者が、共同して様々なデータ、数値モデルを用いて総合的な解析を行なうことにより、亜熱帯前線帯の流域におけるメソスケール大気陸面システムの水循環過程を調べたものである。本年度においても2月に研究分担者全員による研究集会を開催し研究成果発表を実施した。本年度は、昨年度に引き続いて、1991年67月の中国淮河流域の豪雨の発生期間を対象として、大陸スケールの大気環境と陸面状態の変化が亜熱帯前線、および流域の水収支に及ぼす影響を評価すると共に、河川流量と降水分布の時間変化を比較解析し、降水イベントに対する河川流量の応答特性を調べた。また、メソ大気数値モデルと陸面水文数値モデルを結合することを行い、淮河流域の地理情報を整備し、客観解析データを初期・境界条件として用いることにより、豪雨事例のいくつかの再現を試み、実際の降水分布、河川流量と比較し、モデルの妥当性を検討した。
パンルヴェ超越関数と指数漸近解析

1.大きなパラメータを持つパンルヴェ方程式のexactWKBanalysisの方法による研究においてもっとも基本的かつ重要な問題は形式解の接続公式を得ることである。そしてそのためには形式解の完全な記述が必要となる。形式解のうちでいちばん簡単なものは大きなパラメータの逆べきで展開されるような形式べき級数の表示を持つものでパンルヴェ方程式に対して,このようなものを決定することは容易で,本質的に一意に決まる.しかし,パンルヴェ方程式は2階であり一般解は2個の任意定数を含まなければならないので、この形式解は一般解というにはほど遠い.そこで,II型パンルヴェ方程式に対して2個の任意定数を含む形式解を構成することを試み,成功した.方法は基本的にははじめに得られた形式べき級数解を中心とした線形化を行うのであるが、非線形項の影響で単純に展開して係数を決めていっても共鳴が起きて,形式解の構造はひじょうに複雑となり見やすい形にまとめることはできない.そこで多重スケールの方法を用いて特異摂動と正則摂動の部分を分離し,正則摂動部分の無限和を先にとることにより2個のパラメータをもつ形式解の族を扱い易い形で得た.さらに,一般項の関数型を決定した(青木).2.cis-polyacetyleneの不安定な相trans-cisoidが安定な相cis-transnoidへ量子的に崩壊する確率を,WKB近似を用いて解析した.仮想束縛状態のエネルギーを正しく評価することにより,崩壊確率は10ケタ前後大きくなることを示した(中原).1.大きなパラメータを持つパンルヴェ方程式のexactWKBanalysisの方法による研究においてもっとも基本的かつ重要な問題は形式解の接続公式を得ることである。形式解のうちでいちばん簡単なものは大きなパラメータの逆べきで展開されるような形式べき級数の表示を持つものでパンルヴェ方程式に対して,このようなものを決定することは容易で,本質的に一意に決まる.しかし,パンルヴェ方程式は2階であり一般解は2個の任意定数を含まなければならないので、この形式解は一般解というにはほど遠い.そこで,II型パンルヴェ方程式に対して2個の任意定数を含む形式解を構成することを試み,成功した.方法は基本的にははじめに得られた形式べき級数解を中心とした線形化を行うのであるが、非線形項の影響で単純に展開して係数を決めていっても共鳴が起きて,形式解の構造はひじょうに複雑となり見やすい形にまとめることはできない.そこで多重スケールの方法を用いて特異摂動と正則摂動の部分を分離し,正則摂動部分の無限和を先にとることにより2個のパラメータをもつ形式解の族を扱い易い形で得た.さらに,一般項の関数型を決定した(青木).2.cis-polyacetyleneの不安定な相trans-cisoidが安定な相cis-transnoidへ量子的に崩壊する確率を,WKB近似を用いて解析した.仮想束縛状態のエネルギーを正しく評価することにより,崩壊確率は10ケタ前後大きくなることを示した(中原).
6族遷移金属カルコゲニド錯体の集積化と機能

1.モリブデントリスルフィド錯体(PPh_4)[Cp^*Mo(S)_3]とFeCl_2との反応をLi_2S_2存在化で行なうことにより,三角形クラスター構造をもつ(PPh_4)_2、[Li(Cp^*MoS_3)_3Fe_6S_6]を単離した。リチウムカチオンはアニオンクラスター骨格の中央に位置し,スルフィド3原子に結合している。さらに,(PPh_4)[Cp^*Mo(S)_3]/FeCl_2/LiSCMe_3/S_8(1:3:6:1)の反応系はMoFe_3S_4-キュバン骨格をもつ(PPh_4)[Cp^*MoS_4Fe_3(SCMe_3)_3]を与え,このクラスターはPhCOClによって容易に(PPh_4)[Cp^*MoS_4Fe_3Cl_3]へと変換された。また,(PPh_4)[Cp^*Mo(S)_3]と[Fe(CH_3CN)_6](OCl_4)_2との反応からは,四角形クラスター骨格を持つ[(Cp^*MoS_3)_4Fe_4]が単離された。2.タングステントリスルフィド錯体(PPh_4)[Cp^*W(S)_3]と一連のCu(I)およびAg(I)錯体とのクラスター化反応を検討した。結晶化を高めるためにホスフインを添加した場合には,CP^*W(S)_3Cu_3Br_2(PPh_3)_2などの比較的小さなクラスター群が得られた。一方,ホスフィンなしで反応を行なうと巨大クラスターおよびポリマーが単離された。例えばCuBr(or CuCl)との反応からは,2個の不完全キュバンWS_3Cu_3骨格が連結された構造をもつ[Cp^*WS_3Cu_3X_3]_2(X=Br,Cl)と,四角形W_4Cu_4骨格をもつクラスター(Cp^*WS_3)_4Cu_4が単離された。[Cp^*WS_3Cu_3Br_3]_2はさらにLi_2S_2と反応して9核クラスター[(Cp^*WS_3Cu_2)_3(μ_3-S)_2]になる。銀(I)錯体とのクラスター化反応ではポリマー構造が生成しやすく,(PPh_4)[Cp^*W(S)_3]とAgBrの反応より,Cp^*WS_3Ag_2の二量化したクラスターユニットからなる梯子型ポリマー[(Cp^*WS_3Ag_2)_2(μ-Br)_2]_nが生成した。また,AgCNとの反応からはCN架橋の一次元ら旋構造をもつ[(Cp^*WS_3)_2Ag_3(μ-CN)]_nが,歪んだ四角形クラスター構造をとる副生成物(Cp^*WS_3)_4Ag_4とともに得られた。銀(I)

錯体とのクラスター化反応ではポリマー構造が生成しやすく,(PPh_4)[Cp^*W(S)_3]とAgBrの反応より,Cp^*WS_3Ag_2の二量化したクラスターユニットからなる梯子型ポリマー[(Cp^*WS_3Ag_2)_2(μ-Br)_2]_nが生成した。また,AgCNとの反応からはCN架橋の一次元ら旋構造をもつ[(Cp^*WS_3)_2Ag_3(μ-CN)]_nが,歪んだ四角形クラスター構造をとる副生成物(Cp^*WS_3)_4Ag_4とともに得られた。
高分子溶液における光電荷分離機構の解明と収率の決定

1.極性溶媒中で各種カルバゾール高分子、モデル二量体をパルスレーザーで励起し電子移動消光をおこさせると、カルバゾールカチオンとアニオンが生じる。正電荷はsandwich型、カルバゾール環のうちベンゼン環一つ分を重ねたpartial overlap型、二つの環が少し角度をもったopen型の3種の構造のダイマーカチオンとして安定化されることがわかった。高分子のラジカルカチオンは、その化学構造に大きく依存し、ポリウレタンやポリ(N-カルバゾリルエチルビニルエーテル)ではopen dimer cationとなっている。ポリ(N-ビニルカルバゾール)においては、上記3種のdimer cationが存在しており、重合度を4から1100までかえても余り大きく変化はしない。一方アニオンの吸収スペクトルは、主鎖構造、コンフィギュレーション、コンホメーション、重合度の如何によらず、全てモノマーアニオンのそれに一致した。2.ピレン系高分子としては、ポリ(1-ビニルピレン)とポリ(1-ピレニルアラニン)又それらのモデル二量体をとりあげた。ポリペプチド、ジペプチドはモノマーカチオンに類似した吸収となった。一方ビニル高分子やそのモデル、ビス(1-(1-ピレニル)エチル)エーテルは複数のダイマーカチオンの存在を示している。ビス(1-(2-ピレニル)エチル)エーテルにより、sandwich dimer cationの吸収スペクトルを決定することができた。これらの化合物のアニオンは全てモノマーアニオンの吸収を与えた。3.以上の結果は、膜やミセル等さまざまな集合系においても、ダイマーカチオンとモノマーアニオンのダイナミクスが重要であることを示している。電荷の輸送にあたっても、正電荷は多種のダイマーカチオンの生成消滅をくり返えしていくが、負電荷はクロモフォア間をホッピングしていくものと考えられる。
微小管細胞骨格による精子オルガネラの形態形成機構の研究

精子は卵に向かって遊泳し卵を受精するために精子の基本形とよばれる洗練されたデザインを持つ。しかしその形成過程において細胞内の機能部品が合目的に配置される分子メカニズムは未解決である。本研究は、ショウジョウバエ精子形成をモデル系とし、遺伝学と初代培養系を駆使して精子の形作りの共通メカニズム解明を目指した。減数分裂後の精子核は伸長した後、染色体凝縮が起こり小型化して針のような形に変化する。精子核周囲の微小管構造の欠損を起こさせる変異体の解析より、精子核の伸長には核側面に出現する太い微小管構造が関わり、染色体の凝縮には別の性質の異なる核膜微小管が関わっていることが判明した。1)研究体制の確立本年度は研究室内の必要な設備や必要消耗品や試薬の購入などを進めて研究体制が整った状況である。2)精子形態形成の分子基盤の解明。昨年度までの研究:減数分裂後の精子核は丸形から精子特有の細長い形に変形する。この変形には核周辺の特殊な微小管が関わっている。精子核はbasal bodyと呼ばれる構造を介して鞭毛軸糸と結合している。basal bodyは中心体が変形したもので鞭毛軸糸の鋳型となると同時にその周囲に微小管を生やす能力を持つ。このbasalbody由来の微小管はLis1やダイニンを介して減数分裂後の早い時期に精子核を取り囲み二つの構造を連結する。しかし、これとは独立した非常に安定な微小管が精子核膜の周囲に出現し、精子核を伸長させることが判明した。本年度の研究:核の伸長が起こらず、丸形のままにとどまるhalley変異体について詳しい解析を行った。halley変異体では核伸長のための微小管が周囲に現れない。また野生型では精子核は精子頭部に局在するが、halley変異体の核は局在異常となる。野生型では減数分裂前に16個の一次精母細胞が一つの細胞塊としてシスト内に存在し、これが減数分裂を経て64個の精細胞となり精子への細胞変形が開始される。ところが、halley変異体の場合、16個の一次精母細胞から32個の精細胞になり減数第2分裂が起こらないことが判明した。しかし、減数分裂を完了しないにもかかわらず精細胞としての分化は開始され、鞭毛軸糸が伸長する。電子顕微鏡による解析では、鞭毛軸糸は形成されるものの多くは途中でバラバラに崩壊してしまう。これはおそらく、減数分裂の異常によって、細胞内の各構造の配置などが完全に精子を作る態勢になっていないまま分化過程の一部だけが進行しようとするからであると予想される。1)研究体制の確立:本年度は研究室の基本設備、消耗品等の準備や、遺伝子組み換え体を扱うための隔離部屋の構築、ショウジョウバエの飼育環境の整備など、今後の研究実施に向けた準備をまず最初に行った。一部まだ必要な部分もあるが、基本的な実験が行える環境が整いつつある。遺伝子組み換え技術はショウジョウバエの分子遺伝学を遂行する上では必須であり、所属機関での遺伝子組み換え技術の使用許可が24年度10月から可能となった。2)精子基本形成のメカニズム:先体・核・basalbody・ミトコンドリアの位置(精子基本形)決定のメカニズムを明らかにするために、各オルガネラのGFPマーカー遺伝子を精巣で発現するショウジョウバエの系統を作成中である。ミトコンドリアと核、basal bodyについては、初代培養の精子形成過程での各オルガネラの動態、微小管動態の概要の記述を進めている。また初代培養した精子細胞の細胞形態変化に対する各種薬剤の効果も検討中である。3)精子形態形成の分子基盤の解明:正常な精細胞ではBasal bodyから伸長した微小管が精子核を取り囲み、Lis1・ダイニンを介して精子核を結合する。Basalbodyから伸びる微小管のチューブリンGFPを用いたFRAP解析では、微小管は非常にダイナミックであることがわかった。一方、核を伸長させる非常に安定な微小管束が存在することも判明した。核が伸長しないhallley変異体では、核伸長の微小管束ができないことに加え、減数第2分裂が起こらないことが判明した。現在はその理由を検討中である。4)2つの総説を発表した他、現在精子培養系に関する論文を投稿準備中。精子は卵に向かって遊泳し受精するために洗練された機能的デザインを持った細胞である。精子形成過程では、各機能を担う細胞小器官が合目的に配置されパッケージされて行く。本研究ではショウジョウバエの遺伝学とライブイメージングを駆使し、精子形態形成の概要とその分子的基盤の解明を目指している。減数分裂後の精子核は、鞭毛軸糸の基になるbasal

bodyと結合し、球形から細長く変形する。その上で核凝縮により更に小型化され遊泳に適した形状になる。ショウジョウバエの精子細胞のチューブリン-GFPライブ観察と、電子顕微鏡観察より、精子核形成には性質と由来が異なる2種類の核周囲微小管構造が関わっていることが判明した。精子核に結合するbasalbodyからは細胞質微小管が伸び核を保持している。basal bodyを欠損するDsas4変異体と、核の保持ができないLis1変異体でも、野生型同様に太い微小管の束が核の片側面に形成され精子核は正常に伸長した。つまり、この微小管束はbasal bodyとは独立に核膜側面から生じ精子核を伸長させることを示唆する。一方、それ以外の核膜領域は野生型では一層の微小管で覆われている。この微小管はDsas4変異体やLis1変異体では欠損されることからbasalbody由来であることが推察される。核の凝縮が始まるころに、太い微小管束は消失するが、一層の微小管は核周囲に残り、同じ位置で染色体の凝縮が起る。この微小管を欠損するDsas4、Lis1両変異体では決まった領域からの染色体凝縮は起こらず結果的に核凝縮は不完全に終わる。つまり一層の微小管が構造的足場として核凝縮を促進している可能性を示唆している。最終年度は核微小管構造の詳細な電子顕微鏡観察を進めた。今後の研究方針としては、微小管の染色体凝縮の足場としての役割を更に明らかにしたいと考えている。細胞生物学今年度はhalley変異体の解析にとどまってしまったことは大変残念に思う。今後halley遺伝子の同定やその機能解析など課題は多く残っている状態である。遅れの理由としては、1)今年度はまだ研究体制の確立に多くの時間を費やしてしまったこと、まだ多くの実験器具や手法を機能させるのに時間を取られてしまっている。2)他の業務により研究にかける時間が確保しずらかったことが挙げられる。3)研究を全て一人で遂行するために、立ち上げからハエの維持管理に至るまでどうしても時間がかかってしまっている。26年度では研究のための時間をより多く確保して遅れを挽回し、論文の形にできるよう研究に邁進したい。24年度は多くの時間を研究体制の確立に費やしてしまい、実際に研究を遂行する時間が少なくなってしまったことから研究計画全体としてはやや遅れ気味であることを認めざるを得ない。しかし、助成金のおかげで基本的な研究体制を整えることができ、ショウジョウバエの遺伝学も順調に進み始めた。また精子核周囲の微小管の働きについての研究は一定の進展があり、今後の興味深い展開が期待される。遺伝学と初代培養を用いて、精子のオルガネラの経時変化を追う研究は他の実験系ではできないことから、これまでに解明されていないことが多く存在するテーマである。現在進めている研究も日々新しい発見に接することができやりがいを感じつつ研究している。今後の2年間で初年度の遅れを取り戻すために一層努力し研究に邁進していきたい。1)halley変異体の表現型を更に詳しく検証する。一次精母細胞の初代培養を用いて、変異体の減数分裂をライブ観察し、減数分裂のどこが異常になっているのかを詳しく解析する。
多段階励起過渡分光による高励起三重項状態を介した逆項間交差機構の解明

逆項間交差を利用した有機ELは発光効率を劇的に増大させるブレークスルー技術として期待されているが、分子レベルでの原理が明らかになっておらず材料開発の指針が必ずしも確立していない。また、逆項間交差は特殊なS1-T1変換過程として分子科学の観点からも非常に興味深いにもかかわらず、超高速分光を適用した詳細な研究は非常に限られている。本課題では、逆項間交差の微視的な機構を、近赤外-中赤外領域の超短パルス光を利用した多段階励起の実験により、逆項間交差過程における高励起三重項状態の役割を分子科学的な観点から明らかにする。
海外派遣政策の転換と競争優位の構築

これまでの多国籍企業論においては、なぜ企業は多国籍化するのか、つまりなぜ輸出でもライセンス契約でもなく直接投資が行われるのかという点について議論が重ねられてきた。取引コスト理論(内部化理論)は、市場の不完全性から、この問に対する説明を行ってきた。一方で、「組織の優位性」からこの説明を行う議論もある。後者においては、企業が多国籍化するのは、国境を超えた知識の移転における効率性のためであると考えられている。本研究は、市場よりも効率的に知識の移転を行うことを可能とする組織の内的メカニズムを探究することによって、後者の議論を発展させていくことを目的としている。ここでは、組織に特徴的なメカニズムとして社会化によるコントロールに焦点をあてる。社会化によるコントロールとは、信頼やコミットメントに基づく行動環境をつくり上げることによる個人の行動のコントロールと位置づけることができる。行動環境は個人の自発的な行動を促進するため、知識の供給側と受入側は、知識移転に必要とされる能力の獲得と、両者の関係性の構築により自発的にコミットするようになり、結果として、知識移転がより効率的に行われることになると考えることができるかもしれない。本研究では、日本企業のタイ現地法人の調査をつうじて、いかに信頼やコミットメントに基づく行動環境が形成され、この行動環境が知識移転の効率性に影響を与えているのかを検証している。調査の結果、タイ現地法人における行動環境は、知識の供給側(日本人海外派遣者)と知識の受入側(タイ人技術者、オペレーター)との間で行われる期の教育プロセス、つまり教える・教えられるという関係性を継続する中でつくり上げられる傾向にあることが明らかとなった。特に、このプロセスは、移転される知識が暗黙的な性質をもつケース、つまり知識の受入側が製造プロセスの問題解決能力を吸収する場合に重要となっている。製造プロセスにおいては、様々な種類の問題が生じるため、知識の受入側はこの能力を吸収するために、長期にわたって様々な問題の解決を行う経験の蓄積が必要である。信頼をベースにする行動環境は、この教育プロセスを促進させる役割を担っている。また、知識の供給側が、製造プロセスに関する十分なスキルや能力をもっていることが、こうした行動環境を形成するための前提条件となっている。組織設計は、競争優位を構築するための重要な要素となっている。組織は、その事業と同程度の複雑性を備えていなければならないが、こうした複雑性を備える組織の設計は、他社による模倣が困難なためである。多国籍企業論において、この組織設計の問題は、その初期には公式的組織構造に焦点が当てられてきた。しかしながら、事業の複雑性への対応を、組織構造を変更することのみから行うのでは不十分であるという見解が一般的になっている。こうした視点に立つのが、Bartlett and Ghoshal(1989)、Prahalad and Doz(1987)、Nohria and Ghoshal(1997)などによるネットワーク的多国籍企業論である。本来、組織設計とは、公式的組織構造上の変更のみを意味しているのではなく、部門横断的関係の形成や、人的資源管理の要素が含まれている。組織設計には、こうした容易に叙述することのできない要素を含めて考察していく必要がある。多国籍企業において、この要素の一つが海外派遣である。

海外派遣は、横断的コミュニケーション・ネットワークの形成の場であると同時に、国際的な経験を積むことによる人材育成の場である。しかしながら、とりわけ日本企業の海外派遣には、現地化の遅れによる多くの問題が指摘されてきている。一方で、こうした問題の解決を、単なる海外派遣者数の削減とローカル化に求めることにも問題がある。このことは、海外派遣を組織設計の要素として活用しながら、従来の海外派遣政策を転換していくことが、多国籍企業の課題の一つになっていることを意味している。こうした問題を解決していくための、海外派遣政策の転換は、次のような方向性を持つことが必要である。(1)日本人海外派遣者のローカル・スタッフに対する比率を減少させながら、精鋭化していくこと。(2)ローカル・スタッフの現地や、グループ全体での活用を進めていくこと。(3)このための海外派遣の国際ルールを整備すること。(4)本社でのローカル・スタッフの受入基盤を整備すること。これまでの多国籍企業論においては、なぜ企業は多国籍化するのか、つまりなぜ輸出でもライセンス契約でもなく直接投資が行われるのかという点について議論が重ねられてきた。取引コスト理論(内部化理論)は、市場の不完全性から、この問に対する説明を行ってきた。一方で、「組織の優位性」からこの説明を行う議論もある。後者においては、企業が多国籍化するのは、国境を超えた知識の移転における効率性のためであると考えられている。本研究は、市場よりも効率的に知識の移転を行うことを可能とする組織の内的メカニズムを探究することによって、後者の議論を発展させていくことを目的としている。ここでは、組織に特徴的なメカニズムとして社会化によるコントロールに焦点をあてる。社会化によるコントロールとは、信頼やコミットメントに基づく行動環境をつくり上げることによる個人の行動のコントロールと位置づけることができる。行動環境は個人の自発的な行動を促進するため、知識の供給側と受入側は、知識移転に必要とされる能力の獲得と、両者の関係性の構築により自発的にコミットするようになり、結果として、知識移転がより効率的に行われることになると考えることができるかもしれない。本研究では、日本企業のタイ現地法人の調査をつうじて、いかに信頼やコミットメントに基づく行動環境が形成され、この行動環境が知識移転の効率性に影響を与えているのかを検証している。調査の結果、タイ現地法人における行動環境は、知識の供給側(日本人海外派遣者)と知識の受入側(タイ人技術者、オペレーター)との間で行われる長期の教育プロセス、つまり教える・教えられるという関係性を継続する中でつくり上げられる傾向にあることが明らかとなった。特に、このプロセスは、移転される知識が暗黙的な性質をもつケース、つまり知識の受入側が製造プロセスの問題解決能力を吸収する場合に重要となっている。製造プロセスにおいては、様々な種類の問題が生じるため、知識の受入側はこの能力を吸収するために、長期にわたって様々な問題の解決を行う経験の蓄積が必要である。
共形一次微分形式による積分表示を用いた周期的曲面の研究

研究協力者のKatrinLeschke氏とユークリッド空間内の極小曲面とそのLopez-Ros変形と、極小曲面に対応する2種類の平坦接続の族のdressing変換の関連の仕方を明らかにした.この研究結果を国内外の研究会やセミナーで発表した.調和逆平均曲率曲面の一般化とその変換について得られた研究結果を講演した。この結果は査読付き国際学術雑誌に掲載された。複素正則関数についてのSchwarzの補題の類似か、"四次元ユークリッ"空間内の超共形曲面においても成り立つことを示し、講演した。この結果を含む研究結果を国際学術誌に投稿した.複素正則一次微分形式のRiemannの双線形関係を一般化し,周期的曲面の存在するための条件を得て、研究結果をまとめた論文を作成し、査読付き国際学術誌に投稿した.研究協力者のKatrinLeschke氏とユークリッド空間内の極小曲面とそのLopez-Ros変形と、極小曲面に対応する2種類の平坦接続の族のdressing変換の関連の仕方を明らかにした.この研究結果を国内外の研究会やセミナーで発表した.調和逆平均曲率曲面の一般化とその変換について得られた研究結果を講演した。この結果を含む研究結果を国際学術誌に投稿した.複素正則一次微分形式のRiemannの双線形関係を一般化し,周期的曲面の存在するための条件を得て、研究結果をまとめた論文を作成し、査読付き国際学術誌に投稿した.本年度は、曲面がハンドル付き平面型二重周期曲面になるための条件を与えた。また、周期的等温的曲面の双対曲面が周期的になる場合の、両者の周期の関係を求めた。周期的曲面は、合同な図形が繰り返し現れる曲面である。その繰り返し現れる曲面の位相と現れ方によって、周期的曲面は分類できる。ハンドル付き平面型二重周期曲面とは、一般次元のユークリッド空間内の曲面で、平面にハンドルを複数つけたものと位相的に同値であり、線形独立な二方向に繰り返し現れるものである。曲面がハンドル付き平面型二重周期曲面になるための条件を得るために、曲面の積分表示を用いた。このときの被積分関数をクリフォード代数値一次微分形式とみなした。複素一次微分形式とその周期の関係を与える公式をクリフォード代数値一次微分形式の場合に拡張した。この条件を三次元ユークリッド空間内の平均曲率一定曲面に適用し、ハンドル付き平面型二重周期平均曲率一定曲面が存在しないことを示した。等温的曲面はその双対等温曲面が存在することで特徴づけられる。平均曲率一定曲面、回転面は等温的曲面であり、十分広い曲面のクラスである。平均曲率一定周期的曲面の双対曲面は同じ繰り返し方をする平均曲率一定周期的曲面である。一般に、等温的曲面が周期的であるとき、双対曲面が周期的とは限らない。双対曲面も周期的であるとき、元の等温的曲面が十分小さい繰り返し方をするとき、双対曲面の繰り返し方も小さくなることを示した。本研究では共形一次微分形式の周期についての研究が重要である。共形一次微分形式は閉形式であるが、全ての周期が零になる場合、共形一次微分形式は完全形式となる。そこで、複素関数論におけるリーマンの双正則関係式をクリフォード代数値閉一次微分形式の場合に拡張し、これを用いて、クリフォード代数値一次微分形式が閉形式になるための条件を求めた。さらに、これを用いて共形一次微分形式がユークリッド空間内の平均曲率一定曲面の微分となるための条件を求めた。これらの結果は専門誌に発表予定である。この研究をさらに発展させるかたちで、周期的曲面の研究に取り組んだ。周期的曲面を閉リーマン面の被覆面からの写像で、閉リーマン面上の閉一次形式の被覆写像による引き戻しの積分で書けるものと定式化し、閉リーマン面の種数がgで基本領域でg-1個のハンドルをもつような二重周期の平均曲率一定曲面が存在しないことを示した。平均曲率一定曲面の一般化として、左法写像が調和的である曲面のクラスがある。これは、局所的には平均曲率一定曲面と左接触している。種数gで基本領域でg-1個ハンドルをもつ一周期平均曲率一定曲面と左接触する、左法写像が調和的である種数gの曲面は2g周期にならないことを示した。応用として、平均曲率一定回転面と左接触する左法写像が調和的な曲面は零周期か一周期であることをしめした。また、種数1の周期的ハミルトン的極小ラグランジュ曲面の周期は零が一であることを示した。これらの結果を論文にまとめて投稿した。東京理科大黒須早苗氏との共同研究で共形一次微分形式の理論に付随して現れるtt*束を拡張して、新たなtt*束の構成に成功した。この結果は専門紙に掲載予定である。京都大学数理解析研究所におけるRIMS研究集会「部分多様体と四元数構造」で、四元数的正則幾何とその応用としての極小曲面のシンプル・ファクター・ドレッシングについて得られた研究結果を講演した。筑波大学微分幾何学火曜セミナーにおいて同内容を講演した。この結果を論文にまとめるために、共同研究者の英国レスター大学Katrin Leschke氏を日本に招待し、一ヶ月かけて論文の作成を行った。

滞在中にLeschke氏が東京工業大学において行われた研究会「Mini Workshop on Differential Geometry」おいて得られた研究結果を発表し、そこで神戸大学ウェイン・ラスマン氏と議論したことによって進展した結果を大阪市立大学における第5回国際ワークショップ「微分幾何学と幾何解析」において講演した。また、調和逆平均曲率曲面の一般化とその変換について得られた研究結果を講演した。この結果は査読付き国際学術雑誌に掲載された。山口県山口市で行われた研究会「多様体上の変分問題とその周辺領域」ーWillmore曲面についてーにおいて、PeditとLeschkeによるウィルモア曲面のダルブー変換についての論文を解説した。大阪市立大学における第5回国際ワークショップ「微分幾何学と幾何解析」で、複素正則関数についてのSchwarzの補題の類似が、四次元ユークリッド空間内の超共形曲面においても成り立つことを示した結果について講演した。この結果を含む研究結果を論文にまとめarXivにアップロードし、査読付き国際学術誌に投稿した。また、本研究課題の研究期間に得られた周期的曲面についての研究結果をまとめた論文を作成し、査読付き国際学術誌に投稿した。関連する研究課題について中国清華大学馬輝氏をLeschke氏と同時期に日本に招待して議論を行った。本研究の目的は、共形一次微分形式とその周期を調べることによって、(周期的)曲面の存在についての新しい結果を得ることであった.共形一次微分形式の周期については、より一般なクリフォード代数値一次微分形式の周期について調べることができ、論文も専門紙に掲載予定である。周期的曲面の存在については左法写像が調和的な曲面について結果を得て、そのなかに含まれる平均曲率一定曲面とハミルトン的極小ラグランジュ曲面についての結果をえた。この結果の専門紙への掲載を待ちつつ、さらなる研究の進展をはかる状態である。研究期間内に十分な成果をあげられるものと予想される。24年度が最終年度であるため、記入しない。平均曲率一定曲面やハミルトン的極小ラグランジュ曲面についての結果は種数1の場合である。これをより種数が高い場合にどうなるかを研究する。実際は超楕円的曲面か、球面の被覆面となっているものを扱うことになると予想される。このとき、2011年度に調べた、ある超楕円的曲面の上の共形一次微分形式の周期が活用されると思われる。また、英国レスター大学のKatrin Leschke氏との共同研究で、周期的曲面のダルブー変換がどのような周期性を持ちうるかを調べる。これは、2011年度に研究した平均曲率一定曲面とハミルトン的極小ラグランジュ曲面を主に対象にする。
透明帯蛋白質に結合する精子リガンド分子の性状分析と遺伝子クローニング

哺乳動物の精子は卵透明帯に進入する際、細胞膜上に存在するリガンド分子を介して卵透明帯の第一精子レセプターと結合する。次に先体反応を起こしてからは先体内膜に存在する別のリガンド分子を介して卵透明帯の第二精子レセプターと結合を維持していると考えられる。我々は第二精子レセプターであることが予想されるpZP1を遺伝子組換え体(r-pZP1)として合成し、種々のステージの精子と反応させ、結合の様式を調べた。その結果、r-pZP1はカルシウムイオノフェアA23187 10μMを処理して先体反応を誘起した精子、または顆粒膜細胞と共培養した精子に反応したが、洗浄精子やメディウム中で培養した精子には反応しなかった。よって、r-pZP1は先体反応精子に対し第二精子レセプターとして働いていることが強く示唆された。またr-pZP1の精子上での結合部位は時間とともに変化し、培養開始2-4時間では主に赤道面に反応したが、6時間では後帽部に反応する精子が出現し、18時間後には尾部まで反応する精子が出現することを観察した。種属特異性の検討のため、ブタ、ヒト、ウサギ、モルモット、マウスの精子についてr-pZP1を反応させたところ、いずれも先体反応誘起精子にのみ、陽性の反応がみられた。pZP1と反応する分子を精子から抽出し、SDS-PAGE/Westem blottingを行ったところ、Mr5KとMr40Kに反応するバンドを認めた。各々を切り出しエドマン分解法でアミノ酸配列を調べた所、前者はブタプロアクロシンの配列と一致したが、後者は報告のない未知の配列であった。これをもとに遺伝子クローニングを行い、0.9kbpのcDNAを単離した。この配列全体もホモロジーサーチの結果、新しい未知の物質をコードしていることが判明した。この研究では、動物種に共通のsecondary bindingに関与する精子側リガンド分子が存在することを明らかにした。哺乳動物の受精メカニズムを明らかにするため、天然材料から大量に精製することが困難な卵透明帯タンパクを遺伝子組換え体として合成し、精子との反応を検討した。pZP1(ブタ透明帯成分)のアミノ末端から198アミノ酸残基をコードする遺伝子を発現ベクターpET21bに組み込み、リコンビナントpZP1(r-pZP1)を合成した。イオノフォアA23187で先体反応を誘起した精子にr-pZP1を添加し118時間培養すると、反応時間の経過に伴い、このタンパクと反応する精子の割合が増加した。また、pZP1の精子との結合部位は、最初は赤道面のみであったが、次第に後帽部と尾部に反応する精子が増加した。イオノフォアで先体反応を誘起しない精子はr-PZP1と反応しなかった。また、卵丘細胞と共に培養した精子においてもr-pZP1との陽性反応が観察された。pZP1の活性部位と推定されるアミノ酸番号50-67に対応する18mer合成ペプチドを用いても同様の精子への結合性が確認された。隣接する配列(アミノ酸番号60-79)の合成ペプチドには、精子との結合は見出されなかった。次に、r-pZP1と反応する精子側リガンド分子の同定を試みた。ブタ精子から粗抽出した分画をSDS-PAGEで分離し、r-pZP1との結合を調べた。

r-pZP1は40K成分と強く反応し、また60K成分とも反応した。これらの成分のアミノ末端アミノ酸配列(10サイクル)を調べた結果、60K成分からはVVGGMSAQHGの配列が、また40K成分からはSDVFTQYIGDの配列が得られた。ホモロジーサーチの結果、60Kの配列はブタ精子のプロアクロシンβ-chainの配列と完全に一致したが、40Kの配列には該当する配列はなかった。今後40Kについて、遺伝子のクローニングも含めた物質の同定を行う予定である。哺乳動物の受精において、精子は卵表面の透明帯と相互作用を行いつつ進入していく。受精能を獲得した精子は透明帯に出会うと精子receptorを介して接着(primary binding)し、先体反応を誘起される。これによって精子は先体酵素を活性化し、透明帯を貫通することになる。この時精子はおそらく先体内膜に存在する分子で透明帯の第二精子receptorと結合を維持(secondary binding)しているとか考えられる。昨年度、ブタ透明帯成分の一つpZP1が先体反応を起こした精子と反応することを蛍光抗体法により明らかにしたので、本年度はpZP1と反応する精子側リガンド分子を同定することを目的とした。方法としては先ずブタ射出精子を酸処理し、先体粗抽出物を得た。これをSDS-PAGEで分離後、イモビロンにトランスブロットし、リコンビナントpZP1(10μg/ml)を反応させた。次にpZP1に特異的に反応するMAb-5H4を反応させ、さらにパーオキシダーゼ標識抗マウスIgGを反応させた。その結果、Mr55Kと40Kに強く反応するバンドが検出された。イモビロン上に転写した各々の蛋白を切り出しエドマン分解法でアミノ末端側アミノ酸配列を分析したところ、55KのバンドからはVVGGMSAEPGAの配列が、また40KのハンドからはSDVFTQYIGDの配列が得られた。前者はブタ精子プロアクロシンの配列と一致したが、後者は該当するものがなく未知のリガンド分子であることが推定された。そこでこの配列をもとに合成オリゴプライマーを作成しPCRにより遺伝子の単離を試みた。その結果0.9kbpのcDNAがクローニングできた。このcDNAは40K分子を充分コードできる長さであり、また配列は既に報告されているものに相当するものがなく、新しい物質をコードしていると考えられた。