hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
線虫個体における分化転換誘導

次に、神経細胞分化の検出用に汎神経細胞マーカーを持つ系統,ST2 (ncIs2[pH20::GFP]), NW1229 (evIs111[F25B3.3::GFP]), SD1439 (gaIs234[jkk-1p::HIS-24::mCherry]), OH441 (otIs45 [unc-121::gfp])を準備し、これにncEx2282を導入した。遺伝子発現誘導実験: ST2系統にncEx2282を導入した幼虫に対して、全身熱ショック処理をほどこし、1ー2日後に異所的にGFP発現細胞の存在が検出された。さらに他のマーカ系統でもでも同様の実験を行い各神経細胞マーカーの異所発現が見られたことから、異所的な神経細胞が作成されたことを確認した。神経細胞への分化転換の試みに関しては、分化した神経細胞の特性解析、分化した細胞の起源解析にかんして、ほぼ計画通り研究が進展した。未分化細胞の誘導の試みに関しては、予定したcDNAが得られていないものがあり、発現実験がまだ行えておらず、計画から遅れている。神経細胞への分化転換の試み:複数転写因子の発現によって幼虫で新たに神経細胞が形成されることを見出し、この遺伝子異所発現実験系が機能することが確認できた。線虫幼虫細胞において分化転換あるいは運命転換を示す例はほとんど報告がなく、今回の実験結果の意義は大きい。初期胚での単一転写因子の異所発現による運命転換、および、未分化細胞の誘導の試み:プラスミドコンストラクション・線虫トランスジェニック系統作成が順調に進行し、誘導実験を行う準備がほぼ整いつつある。線虫個体内での異所的神経細胞形成には細胞周期の特定時期での転写因子遺伝子発現が必要性である、という可能性の検討のために、新たな表皮細胞形態マーカーの作製・導入が必要となった。一方、幼虫細胞のiPS化プロジェクトに必要なcDNA種のなかにバンクに存在しないものがあり、形質転換系統作製が完成せず、未使用額が発生した。このcDNA種はこれまでRT-PCRによって回収できておらず、今後、cDNA作成法を工夫して再挑戦する必要がある。以上の作業は、本研究の遂行と展開のために重要であるが、時間的に24年度中に解決できなかった。今後これらの問題を解決する。神経細胞への分化転換の試み:今回導入した7種類のcDNAの内、最低どれだけの組み合わせで異所的神経細胞が生み出せるか明らかにする。hlh-14、hlh-2をベースに他のcDNAを様々に組み合わせてトランスジェニック系統を作製する。また、新たに分化した神経細胞の特性を知るために、神経細胞分化マーカー(Cholinergic:unc-17, GABAergic:unc-47, Catecholaminergic: cat-1各遺伝子のプロモーター下流に蛍光蛋白質cDNAをつないだトランスジーンを作成)を利用して神経細胞種を同定する。さらに、神経細胞の起源を特定するため、IR-LEGOによる幼虫単一標的細胞での遺伝子発現実験を行う。また、新たに生じた神経細胞が他の組織の特性を残しているかどうかを知るために、組織特異的マーカーの発現を調べる。初期胚での単一転写因子の異所発現による運命転換:転換誘導実験を行う。神経細胞誘導実験がExtrachromosomal arrayを利用した系統が行えたことから、他の実験でも予定していたトランスジーンの染色体への組み込みは、現時点では不要であると考えている。未分化細胞の誘導の試み:予定通り実験を進め、プラスミドコンストラクション・線虫トランスジェニック系統作成を完了させて、転換誘導実験を行う。上記の課題のために、表皮細胞形態マーカー作製、転写因子cDNA作製のための組換え
インストラクショナルデザインによる小学生向けものづり体験教材の開発

近年、科学離れと同様に、ものづくり離れが社会問題となっている。ものづくり教育を推進するには、学生や若者が、それまでどのようなものづくりの環境に触れて育ってきているかが重要である。本研究の目的は、インストラクショナルデザインの手法を取り入れ、科学教育の入り口にある小学生を対象に、ものづくり体験教材を企画し、開発を行うことである。インストラクショナルデザインプロセスに基づき、以下のように、計画、実施した。学習対象者を、石川県羽咋市少年少女発明クラブ(小学34年生対象、31名)とし、7月にアンケート調査を実施した。(アンケート回答者20名)小学理科での実験用工作がそのまま電子工作の経験となる事例が多かった。また、自宅で電子工作を行ったことがある児童は1名であった。実施希望の最も多かった光る工作について教材を企画、開発することにした。小学理科の電気の単元で学ぶ目標の一つである、電気の通り道が理解できることを本教材の学習目標とした。実施時期が12月中旬であったため、テーマを「クリスマス」とし、照明用として多用されるようになったLEDを取り上げることにした。羽咋市少年少女発明クラブの12月月例活動として、ものづくり体験教室「クリスマス電子工作」を実施した。(平成21年12月19日(土)13時30分15時30分、参加者25名)ものづくり体験教室を実施後、アンケート調査を実施した。設定した学習目標は96%が達成した。得られた経過と成果を、平成21年度実験実習技術研究会(平成22年3月5日:琉球大学)に発表した。平成22年12月18日に同様のものづくり体験教室を継続実施予定である。
大規模固有値問題に対する高速かつロバストなアルゴリズムの開発に関する研究

人工知能の学習理論としての側面に焦点を当てた場合に,行列の固有値に関する数値計算アルゴリズムは極めて重要である.現在,これらの線形代数的な数値計算の標準的アルゴリズムは,線形計算の世界標準ライブラリLAPACKやARPACKにも実装され幅広く利用されている.申請者は,これまでこのLAPACKに実装されているQR法やdqds法および大規模疎行列向けのLanczos法等の理論的基礎付けを与えるとともにその改良を行い,高速な実装を与えることに成功している.本研究では,これらのアルゴリズムの高速化を図るとともに,これまでに得られた高速化に関する知見を関連する諸問題に応用し,高速かつ高精度な行列分解アルゴリズムを目指すものである.本年度は,逆固有値問題に対し,前年度に対象とした問題からさらに一般化した問題に対する数値解法に有用なニュートン法に対して数学解析を行った.本研究では高次の収束速度の理論保証に必要な一般的な条件を明らかにしている.さらに,従来の標準的アプローチとは異なり逆固有値問題に内在する行列方程式に着目し,これを直接線形化することで高速数値計算アルゴリズムを新たに導出した.これにより,大規模逆固有値問題に対する高性能計算が可能となり,扱いの困難な重複固有値に対しても高速なアルゴリズムを導出している点は特筆に値する.この成果は動的モード分解のような近年注目されている技術にも関連し,つまり射影や次元削減に基づく技術としてとらえることが可能であり,実際,動的モード分解に対する高速化することができている.多くの応用例をもつ逆固有値問題に対して前年度の結果を一般化したことで,現在の情報技術に直接導入可能な技術に近づいたと言える.固有値や特異値は現代理工学及び情報化社会において重要なものである.本年度の逆固有値問題の研究成果の方法論の自然な応用として,情報推薦システムや深層学習,スパースモデルが考えられる.これらに対し,数値線形代数的な計算技術を応用することで高速な解法を導出する予定である.現代の情報処理分野において,行列の固有値に関する数値計算アルゴリズムの重要性は言を俟たないであろう.現在,これらの線形代数的な数値計算の標準的アルゴリズムは,線形計算の世界標準ライブラリLAPACKやARPACKにも実装され幅広く利用されている.申請者は,これまでこのLAPACKに実装されているQR法やdqds法および大規模疎行列向けのLanczos法等の理論的基礎付けを与えるとともにその改良を行い,高速な実装を与えることに成功している.本研究では,これらのアルゴリズムの高速化を図るとともに,これまでに得られた高速化に関する知見を関連する諸問題に応用し,高速かつ高精度な行列分解アルゴリズムを目指すものである.本年度は,逆固有値問題の数値解法に有用なニュートン法に対して数学解析を行った.本研究では高次の収束速度の理論保証に必要な一般的な条件を明らかにしている.さらに,従来の標準的アプローチとは異なり逆固有値問題に内在する行列方程式に着目し,これを直接線形化することで高速数値計算アルゴリズムを新たに導出した.これにより,大規模逆固有値問題を数値的に解く上で,高速化のための技術を効果的に導入することが可能となった.その延長上に実際の計算の高速化も期待できる.さらに,逆固有値問題においても扱いの困難な重複固有値に対しても高速なアルゴリズムを導出している.その高次の収束の数学的証明に関して,行列方程式に対する安定性解析と部分空間における最適化の議論の高度な組み合わせにより技術的困難を克服した点は特筆に値する.最近提案された固有値問題に対する新たな数値解法を逆固有値問題に応用し,既存手法より高性能な解法を具体的に導出したことは本研究課題の全体の流れにおいても今後の新たな応用先が見つかることが期待でき,順調な進捗と言える.人工知能の学習理論としての側面に焦点を当てた場合に,行列の固有値に関する数値計算アルゴリズムは極めて重要である.現在,これらの線形代数的な数値計算の標準的アルゴリズムは,線形計算の世界標準ライブラリLAPACKやARPACKにも実装され幅広く利用されている.申請者は,これまでこのLAPACKに実装されているQR法やdqds法および大規模疎行列向けのLanczos法等の理論的基礎付けを与えるとともにその改良を行い,高速な実装を与えることに成功している.本研究では,これらのアルゴリズムの高速化を図るとともに,これまでに得られた高速化に関する知見を関連する諸問題に応用し,高速かつ高精度な行列分解アルゴリズムを目指すものである.本年度は,逆固有値問題に対し,前年度に対象とした問題からさらに一般化した問題に対する数値解法に有用なニュートン法に対して数学解析を行った.本研究では高次の収束速度の理論保証に必要な一般的な条件を明らかにしている.さらに,従来の標準的アプローチとは異なり逆固有値問題に内在する行列方程式に着目し,これを直接線形化することで高速数値計算アルゴリズムを新たに導出した.これにより,大規模逆固有値問題に対する高性能計算が可能となり,扱いの困難な重複固有値に対しても高速なアルゴリズムを導出している点は特筆に値する.

この成果は動的モード分解のような近年注目されている技術にも関連し,つまり射影や次元削減に基づく技術としてとらえることが可能であり,実際,動的モード分解に対する高速化することができている.多くの応用例をもつ逆固有値問題に対して前年度の結果を一般化したことで,現在の情報技術に直接導入可能な技術に近づいたと言える.固有値や特異値は現代理工学及び情報化社会において重要なものである.固有値計算や特異値計算に帰着する一歩手前の問題を直接解く技術は今後ますます重要視されるであろう.本年度の逆固有値問題の研究成果の方法論の応用として,例えば,情報推薦システムや深層学習,スパースモデルに対し,固有値計算の本質的な計算技術のみを抽出することで直接高速な解法を導出する予定である.固有値や特異値は現代理工学及び情報化社会において重要なものである.本年度の逆固有値問題の研究成果の方法論の自然な応用として,情報推薦システムや深層学習,スパースモデルが考えられる.これらに対し,数値線形代数的な計算技術を応用することで高速な解法を導出する予定である.逆固有値問題について研究を行ってきた過程で,重複固有値に関する議論はその範疇に留まらず他の固有値に関する数値計算にも応用可能な最適化技法と期待できるためここを重点的に研究を行った.これにより当初の予定より逆固有値問題の研究に時間を割くことになり,研究成果を挙げることが急務となり発表は翌年に行う予定とした.実際,重複固有値に関する議論そのものにより論文が受理されており,今後,成果発表の面で助成金を利用していく予定である.逆固有値問題について研究を行ってきた過程で,重複固有値に関する議論はその範疇に留まらず他の固有値に関する数値計算にも応用可能な最適化技法と期待できるためここを重点的に研究を行った.さらに,標準固有値問題から一般化固有値問題への一般化と同様の考察を行うことでより応用範囲の広い解法を導出できることを明らかにした.これにより当初の予定より逆固有値問題の研究に時間を割くことになり,研究成果を挙げることが急務となり発表は翌年に行う予定とした.今後,成果発表の面で助成金を利用していく予定である.
狂犬病ウイルスの神経病原性に係わるウイルス及び宿主側因子

狂犬病ウイルスの神経病原性の分子基盤を明らかにするために、ウイルス粒子と宿主細胞の両方における病原関連因子を検討し、以下の結果を得た。1、マウスに対して弱毒のRC-HL株を哺乳マウスの脳で継代し、成熟マウスに病原性を示す病原復帰株の作出を試みた。継代3代目より、成熟マウスに立毛、体重減少及び四肢の振せんなとの症状を発現する株が認められたが、22代の継代までで強毒株と同様な強い病原性を示すものは回収されなかった。2、マウスに対して強毒の西ヶ原株、弱毒のRC-HL株及びRC-HL株で病原性の一部復帰した株の各遺伝子の塩基及び推定アミノ酸配列を比較したところ、西ヶ原株とRC-HL株との間で変異した塩基あるいはアミノ酸のうち、病原一部復帰株で西ヶ原株のそれらに戻っているものは認められなかった。しかし、弱毒のRC-HL株と病原一部復帰株との間ではG及びM蛋白質でそれぞれ一カ所ずつのアミノ酸が、また、M遺伝子の3 ́末端非コード領域の塩基置換が一カ所で認められた。これらの変異のすべてあるいは一部がマウスでの病原性に関与している可能性が示された。3、病原性と密接な関係にある感染防御に関連するアミノ酸領域を抗Gモノクローナル抗体(MAb)並びにG遺伝子の発現系を用いて、新たに3カ所を特定した。4、狂犬病ウイルスの病原性に密接に関わっている細胞融合能に関与するG蛋白質のアミノ酸部位を、中和及び細胞融合の両活性を持つ抗GMAbに対する中和耐性変異株から検討したところ、G蛋白質35番目のシステインの関与が示唆された。5、病原性に関与するG蛋白質333位のアミノ酸を認識する抗GMAbにより333位変異株の作出を強毒の西ヶ原株で試みたが選択されず、333位のアミノ酸が強毒株の複製に不可欠なことが示唆された。6、病原性を宿主側から追求するために、狂犬病ウイルス感染培養神経細胞の膜電位をホールセルパッチクランプ法で調べた。その結果、Na電流が小さくなり、細胞の機能障害を起こすメカニズムを解明する手がかりが得られた。1、神経病原性に関する制御機構をウイルス側から検討するために、マウスに対して弱毒のRC-HL株を哺乳マウスの脳で継代し、成熟マウスに病原性を示す病原復帰株の作出を試みた。継代3代目より、成熟マウスに立毛、体重減少及び四肢の振せんなどの症状を発現する株が認められたが、いずれのマウスも耐過し弊死するものはなかった。その後継代に伴ってマウスでの症状はやや増強されたが22代の継代までで強毒株と同様な病原性を示すものはなかった。(Vaccine,発表予定)2、同一株由来でマウスに対して強毒の西ヶ原株、弱毒のRC-HL株および病原性の一部復帰株の構造蛋白をコードする各遺伝子の塩基及び推定アミノ酸配列を比較したところ、西ヶ原株とRC-HL株との間で変異した塩基あるいはアミノ酸のうち、病原復帰株で西ヶ原株のそれらに戻っているものは認められなかった。しかし、弱毒のRC-HL株と一部病原復帰株との間ではGおよびM蛋白でそれぞれ一カ所ずつ、458と333番目のアミノ酸が変化していた。また、M遺伝子の3'末端非コード領域の724番目の塩基置換が認められた。

したがって、これらの変異のすべてあるいは一部がマウスでの病原性に関与している可能性が示された。(Microbiol.Immunol.,1994.Virus Genes,1994 Arch.Virol.,1995.)4、狂犬病ウイルスの病原性を宿主側から追求するために、感染培養神経細胞の膜電位をホールセルパッチクランプ法で調べた。その結果、Na電流が小さくなり、細胞の機能障害を起こすメカニズムを解明する手がかりが得られた。(J.Comp.Neurol.,1996.第123回日本獣医学会,発表予定)1.神経病原性に関する制御機構をウイルス側から検討するために、マウスに対して弱毒のRC-HL株を哺乳マウスの脳で継代し、成熟マウスに病原性を示す病原復帰株の作出を試みた。継代3代目より、成熟マウスに立毛、体重減少及び四肢の振せんなどの病状を発現する株が認められたが、いずれのマウスも耐過し弊死するものはなかった。その後継代に伴ってマウスでの症状はやや増強されたが22代の継代までで強毒株と同様な病原性を示すものはなかった。(Vaccine,発表予定)同一株由来でマウスに対して強毒の西ヶ原株、弱毒のRC-HL株および病原性の一部復帰株の構造蛋白をコードする各遺伝子の塩基及び推定アミノ酸配列を比較したところ、西ヶ原株とRC-HL株との間で変異した塩基あるいはアミノ酸のうち、病原復帰株で西ヶ原株のそれらに戻っているものは認められなかった。しかし、弱毒のRC-HL株と一部病原復帰株との間ではGおよびM蛋白でそれぞれ一ヵ所ずつ、458と333番目のアミノ酸が変化していた。また、M遺伝子の3'末端非コード領域の724番目の塩基置換が認められた。(Microbiol.Immunol.,1994.Virus Genes,1994 Arch.Virol.,1995.)4.狂犬病ウイルスの病原性を宿主側から追求するために、感染培養神経細胞の膜電位をホールセルパッチクランプ法で調べた。(J.Comp.Neurol.,1996.第123回日本獣医学会,発表)1、神経病原性に関する制御機構をウイルス側から検討するために、マウスに対して弱毒のRC-HL株を哺乳マウスの脳で継代し、成熟マウスに病原性を示す病原復帰株の作出を試みた。継代3代目より、成熟マウスに立毛、体重減少及び四肢の振せんなどの症状を発現する株が認められたが、いずれのマウスも耐過し弊死するものはなかった。(Vaccine,発表予定)2、同一株由来でマウスに対して強毒の西ヶ原株、弱毒のRC-HL株および病原性の一部復帰株の構造蛋白をコードする各遺伝子の塩基及び推定アミノ酸配列を比較したところ、西ヶ原株とRC-HL株との間で変異した塩基あるいはアミノ酸のうち、病原復帰株で西ヶ原株のそれらに戻っているものは認められなかった。また、M遺伝子の3′末端非コード領域の724番目の塩基置換が認められた。
逆数学プログラムの発展

本年度は,逆数学研究と周辺分野のつながりを意識し,逆数学と関連分野の新たな融合を求めて研究を行った.中心的に行った研究は,1.ランダム性の相対化と関連する算術モデルの拡張性について,2.超準解析の逆数学と複素解析学への応用について,3.組み合わせ理論の逆数学,特に証明論的な強さの分析,4.自己埋め込み定理を用いた算術の公理系の特徴付け,の4点である.以下,順に詳細を述べる.1は,東北大の樋口氏,ペンシルバニア州立大学のSimpson教授,Hudelson氏との共同研究である.Martin-Lofランダム性や部分ランダム性,および関連するより弱い複雑性の概念についてその相対化の性質を調べた.2は,米子高専の堀畑氏と長年取り組んできた課題であり,超準公理・超準解析学のテクニック・算術の公理系を包括的に結びつけた枠組みを構築し,さらにそれを標準化された方法で解析学の逆数学研究に応用していく物である.応用としては,特にリーマンの写像定理の周辺を中心とした複素解析学の逆数学について調べた.本年度はこれまでの研究の集大成として,散逸していた結果を共著論文にまとめた.3では逆数学分野において長年課題とされている,ラムゼイの定理の強さについて今まであまり使われていなかった新たな手法を用いて研究を行った.用いた手法は,4に関連する算術のモデルの分野で使われていた古典的な手法を再検討した物で,これにより弱い帰納法公理の下でのラムゼイの定理の強さについて,ごくシンプルな証明で画期的な結果を得ることができた.4は算術のモデルに新しいテクニカルな特徴付けを与える研究である.キーは自己埋め込み定理と呼ばれる算術のモデル理論において古典的かつ重要な定理であり,この定理をどの程度一般化できるかによってモデルの性質,及び公理系を分類を行っている.部分的にはGhent大学のWong氏とも共同で研究を進めており,現在,結果の一部を論文にまとめている途中である.本年度はS.Simpson氏との共同研究のため主たる研究拠点を米国・ペンシルバニア州立大学に移して研究を行った.主な研究テーマは以下の4つである.1.超準解析学の逆数学2.ランダムネスの相対化問題,および算術との関連性について3.自然数の特徴付けに関するPeano systemの範疇性に関する逆数学研究4.算術の諸体系の事故埋め込み定理による特徴付け1では,主に超準解析学の諸命題を標準部分の存在公理や移行原理と呼ばれる超準解析の特徴的な公理と逆数学の手法で比較する研究を行った.結果の一部はベルギー・ゲント大学のSanders氏との共著論文にまとめた.また,東北大学の堀畑氏との共同研究でもこの研究を引き続き進めている.2は,米国・ペンシルバニア州立大学のSimpson氏,Hudelson氏,東北大学の樋口氏と部分的に共同で研究を行っており,数列のランダム性における相対化に関する定理を部分ランダム数列にまで拡張した.さらに,この拡張が公理化された算術体系における「圧縮可能性」の記述能力に関連することを示した.また,こうした特徴付けは,より一般的な形で公理化されたランダム性の概念に対しても一部拡張できることを示した.今後はこうした結果を踏まえながら,ランダム性の概念を公理化する際の適切な条件をより精密化することを目指している.3は,自然数を2階論理を用いて特徴付ける際に必要となる強さを特定するための研究である.Simpson氏と共同で研究を行っている.今回の研究では特にPeano systemの範疇性定理と呼ばれる定理を複数の視点から逆数学的に特徴付けることで,最低限の特徴付けに必要な公理系の強さを明確化することを目指した.現在,Simpson氏との共著論文に結果をまとめる作業を行っている.4では,自然数論を扱う1階および2階の諸体系を事故埋め込み定理と呼ばれる算術体系に特徴的な定理によって統一的に特徴付けることを目指しており,今後も引き続き研究を続けていく予定である.本年度は,逆数学研究と周辺分野のつながりを意識し,逆数学と関連分野の新たな融合を求めて研究を行った.中心的に行った研究は,1.ランダム性の相対化と関連する算術モデルの拡張性について,2.超準解析の逆数学と複素解析学への応用について,3.組み合わせ理論の逆数学,特に証明論的な強さの分析,4.自己埋め込み定理を用いた算術の公理系の特徴付け,の4点である.以下,順に詳細を述べる.1は,東北大の樋口氏,ペンシルバニア州立大学のSimpson教授,Hudelson氏との共同研究である.Martin-Lofランダム性や部分ランダム性,および関連するより弱い複雑性の概念についてその相対化の性質を調べた.2は,米子高専の堀畑氏と長年取り組んできた課題であり,超準公理・超準解析学のテクニック・算術の公理系を包括的に結びつけた枠組みを構築し,さらにそれを標準化された方法で解析学の逆数学研究に応用していく物である.応用としては,特にリーマンの写像定理の周辺を中心とした複素解析学の逆数学について調べた.本年度はこれまでの研究の集大成として,散逸していた結果を共著論文にまとめた.3では逆数学分野において長年課題とされている,ラムゼイの定理の強さについて今まであまり使われていなかった新たな手法を用いて研究を行った.用いた手法は,4に関連する算術のモデルの分野で使われていた古典的な手法を再検討した物で,これにより弱い帰納法公理の下でのラムゼイの定理の強さについて,ごくシンプルな証明で画期的な結果を得ることができた.

4は算術のモデルに新しいテクニカルな特徴付けを与える研究である.キーは自己埋め込み定理と呼ばれる算術のモデル理論において古典的かつ重要な定理であり,この定理をどの程度一般化できるかによってモデルの性質,及び公理系を分類を行っている.部分的にはGhent大学のWong氏とも共同で研究を進めており,現在,結果の一部を論文にまとめている途中である.当初計画していた研究が比較的順調に進展していることに加え,新たにS.Simpson氏との共同研究により新たな逆数学手法の可能性が得られ,特にPeano systemの範疇性定理の逆数学研究から数学の基礎付けへの逆数学手法の適用の見込みが得られたことは重要な進展であった.現在までのところ,研究は非常に順調に進展しており,今後も研究計画に沿う形で進めて行ければよいと考えている,今年度の研究の中で新たに得られた逆数学研究から自然数体系の特徴付けを行う数学の基礎付けへの新たな試みについても次年度以降の研究に随時反映させていく予定である.また,得られた結果を順次論文にとりまとめる等,今年度の成果で未発表のものを精査して公表していくことも次年度の重要な課題である.
好熱菌におけるロイシンシグナリングの分子機構・構造基盤の解析

好熱菌Thermus thermophilusにおいて炭素・窒素代謝の連結反応を担うグルタミン酸脱水素酵素(GDH)がGdhAサブユニットとGdhBサブユニットから構成され、ロイシンによりアロステリックな活性化を受けることを明らかにした。さらに、GDHの結晶構造を高分解能で決定することに成功し、ロイシンによる調節の構造基盤を明らかにした。ヒト由来GDH2の部位特異的変異体の解析から、ヒト由来GDHのロイシンによるアロステリック調節機構がT. thermophilus由来のGDHにおける機構と類似している可能性を示唆した。また、T. thermophilusの遺伝子発現の網羅的解析によりロイシンをシグナルとするグローバルな転写調節機構が存在することが示唆された。Thermus thermophilus由来グルタミン酸脱水素酵素(GDH)のGdhAおよびGdhBサブユニットからなるヘテロ複合体の調製法を確立し、結晶化に成功した。これまでに、我々が決定しているGdhAおよびGdhBのホモオリゴマー構造を用いた分子置換法により、2.6Å分解能のGdhA/GdhB/Leu複合体の立体構造を決定することに成功した。GDHは4つのGdhAサブユニットと2つのGdhBサブユニットからなるヘテロヘキサマー構造を有していた。ロイシンは、サブユニット境界面に存在する新規なアロステリックサイトに結合していた。GdhA内のアロステリックサイトを形成するアミノ酸残基を置換した変異体を複数作製し解析した結果、多くの変異体でロイシンによる活性化が大幅に減少したことから、この結合サイトがGDHのアロステリック調節において主要な役割を担っていることが明らかになった。このサイトを形成する主要なアミノ酸残基がヒト等の哺乳類由来GDHにおいて保存されていることが明らかになり、T.thermophilusとヒトで生物種としては異なるものの、類似のアロステリック調節機構が存在する可能性が示唆された。DNAマイクロアレイを用いてT.thermophilusのロイシンによる転写調節の網羅的解析を行った。その結果、T.thermophilusはロイシンの添加により、ロイシン生合成経路遺伝子の転写抑制および分解経路遺伝子の活性化の他に、解糖系やTCAサイクルなどのエネルギー生産系やリボソームタンパク質、ロイシン以外のアミノ酸の代謝などのような幅広いシステムの調節に関与することを示唆する予備的なデータを得た。最終年度前年度までに高度好熱菌Thermus themophilus由来のグルタミン酸脱水素酵素(GDH)がGdhAおよびGdhBからなるヘテロ複合体であること、さらにはその複合体がロイシンによ.りアロステリックな活性化を受けることを明らかにした。また、GdhA/GdhB/Leu複合体の結晶構造を2.6A解能で決定し、サブユニット境界面に存在する新規なアロステリック結合サイトを同定した。この結合サイトを形成する主要なアミノ酸残基がヒトなどの哨乳類由来GDHにおいて保存されていることを見出し、T themophilusとヒトとで、類似のアロステリック調節機構が存在する可能性が示唆された。この可能性を証明するために、まずロイシンにより顕著な活性化を受けるヒトGDH2の組換えタンパク質を発現させ、安定に調製することに成功した。推定のアロステリック結合サイトを形成するアミノ酸残基を置換した変異体を作製し、解析した結果、実際に活性化が消失したことがらヒトGDH2で同様のアロステリック結合サイトが存在することが示唆された。また、ロイシンに対する感受性や基礎活性などの性質が異なるヒトGDH1タイプへのアミノ酸残基の口換を導入し、解析した結果、ロイシン結合サイト周辺の変異によってそれらの性質が変換されることを示唆するデータが得られている。前年度までにDNAマイクロアレイを用いてT.thermophilusのロイシンにより遺伝子発現調節を受ける遺伝子の網羅的解析を行った。その結果T.thermophilusはロイシンの添加により、ロイシン生合成経路遺伝子の転写抑制および分解遺伝子の活性化の他に、TCAサイクルなどのエネルギー生産系やリポソームタンパク質やロイシン以外のアミノ酸の代謝などの遺伝子の発現が変動することが示唆されていた。推定転写調節因子遺伝子のうちいくつかの遺伝子の破壊株を作製し、同様のマイクロアレイ解析を行った結果、LysRファミリー型転写調節因子TTC1871の破壊株において分岐鎖アミノ酸アミノトランスフェラーゼをコードするilvE遺伝子の変動が見られなくなった。TTC1871の組換えタンパク質を発現、精製し、EMSAによりilvE上流配列に結合することが明らかになった。このことからTTC1871がilvE遺伝子の発現を直接的に制御している可能性が示唆された。
好酸球性鼻副鼻腔炎における組織リモデリングとその対策

好酸球性副鼻腔炎における組織リモデリングに、プロテアーゼ受容体を介したトロンビンなどの凝固系因子の刺激による上皮細胞・線維芽細胞からの粘液・サイトカイン産生や、好酸球と上皮細胞あるいは線維芽細胞との相互作用による粘液・サイトカイン産生が重要であること、その機序にいずれもEGF受容体のtransactivationが関わっていることを明らかにした。そこで、EGF受容体阻害薬の新たな治療薬としての可能性を検討したところ、EGF受容体阻害薬AG1478の腹腔内投与や局所点鼻投与により、LPS刺激やアレルギー性炎症におけるラット鼻粘膜上皮の粘液産生や好中球・好酸球浸潤が著明に抑制された。好酸球性細胞株(EoL-1細胞)あるいは末梢血好酸球と気道上皮細胞(NCI-H292細胞)の共培養により、著明な粘液(MUC5AC mucin)産生やサイトカイン(PDGF, VEGF, IL-8)産生が生じるが、この作用がいずれもEGF受容体阻害薬で抑制されることから、この機序にはEGF受容体のtransactivationが関わっていると考えられる。実際に鼻茸上皮ではEGF受容体の発現が亢進していることも免疫染色を利用して確認した。また、トロンビン刺激は上皮細胞におけるEGF受容体の発現を亢進させた。そこで、EGF受容体のtransactivation過程をさらに詳細に検討したところ、好酸球と上皮細胞の相互作用によって、膜結合型のmatrix metalloproteinaseが活性化され、細胞膜に結合したpro-ligandであるamphiregulinやTGF-alphaが切り離され、EFG受容体を活性化させていることを、それぞれの阻害薬や中和抗体を使って明らかにした。さらに、好酸球と上皮細胞の相互作用は、細胞間の接着を阻害しても生じるが、好酸球の上清を上皮細胞に加えても生じないことから、接着を介さない何らかの相互作用が生じていると考えられた。次に、上皮細胞と好酸球の相互作用ばかりでなく、LPS刺激やTNF-alpha刺激、あるいはトロンビン刺激による、気道上皮細胞からの粘液(MUC5AC mucuin)産生やIL-8産生もEGF受容体阻害薬で抑制された。したがって、多くの炎症性刺激による上皮細胞からの粘液産生やサイトカイン産生にEGF受容体のtransactivationが関っていることが考えられた。以上の結果から、上気道の炎症には上皮細胞におけるEGF受容体の働きが極めて重要であると考えられ、EGF受容体をターゲットにした、新たな治療手段の可能性を検討中である。これまで、好酸球性細胞株(EoL-1細胞)あるいは末梢血好酸球と気道上皮細胞の共培養により、その相互作用によって著明な粘液(MUC5AC)産生やサイトカイン(PDGF,VEGF, IL-8)産生が生じること、その機序として気道上皮細胞におけるEGF受容体のtransactivationが関わっていることを明らかにした。さらにEGF受容体のtransactivationは、膜結合型のMatrix metalloproetinaseの活性化により、膜結合型のリガンドであるTGF-alphaやamphiregulinが切り離され、EGF受容体を活性化させて生じることを、それぞれの阻害薬や中和抗体を用いて証明した。そこで、上皮細胞と好酸球の相互作用だけでない、それ以外の炎症性刺激についても検討したところ、LPS刺激やTNF-alpha刺激、トロンビン刺激による、気道上皮細胞からの粘液(MUC5AC)産生やIL-8産生が、いずれもEGF受容体阻害薬(AG1478)で濃度依存性に抑制され、多くの炎症刺激による上皮細胞からの粘液・サイトカイン産生が、EGF受容体のtransactivationを介して生じていることが明らかになった。以上の結果からEGF受容体をターゲットとした難治性上気道炎症に対する新たな制御法の可能性を、ラット鼻粘膜上皮の炎症モデルを利用して検討した。ラット鼻腔にLPS(0.1mg)を3日間連日点鼻すると、鼻中隔粘膜に著明な杯細胞化生、粘液産生と好中球浸潤が認められる。このモデルを利用して、EGF受容体阻害薬(AG1478)の作用を検討した。LPS点鼻の1時間前にAG1478を腹腔内投与すると、濃度依存性にLPS刺激による鼻粘膜上皮の杯細胞化生や粘液産生、好中球浸潤が優位に抑制された。EGF受容体阻害薬は既に臨床では抗ガン剤として使用され、全身投与では様々な副作用が出現する可能性がある。そこで次に、AG1478の局所鼻腔内投与の効果を検討したところ、LPS点鼻の1時間後にAG1478を点鼻投与すると、濃度依存性に腹腔内投与とほぼ同等な抑制作用が確認できた。好酸球と上皮細胞の相互作用の機序を明らかにし、EGF受容体のtransactivationが気道炎症における、粘液・サイトカイン産生に重要な働きをしていることを証明した。次に、さまざまな刺激による粘液・サイトカイン産生にこの機序が関わっていることを明らかにし、さらに、LPS刺激によるラット鼻粘膜の炎症モデルを利用して、EGF受容体阻害薬の腹腔内投与が粘液産生や好中球浸潤を著明に抑制すること、EGF受容体の局所点鼻投与によっても腹腔内投与と同様な抑制効果が得られることを明らかにした。好酸球性副鼻腔炎における鼻茸形成などの組織リモデリングの機序とその対策について検討した。

好酸球性副鼻腔炎では凝固系が活性化されているが、産生されたトロンビンなどの凝固因子には多彩な生理作用があり、プロテアーゼ受容体を介して、上皮細胞からのMUC5AC, PDGF, VEGF産生や、線維芽細胞からのTGF-beta, Eotaxin-1, RANTES, fibronectin産生などを促進し、組織リモデリングに関わることを明らかにした。さらに、好酸球は上皮細胞や線維芽細胞との相互作用により、こうした組織リモデリングに関わるサイトカイン産生を著しく促進すること、その機序として上皮細胞や線維芽細胞におけるEGF受容体のtransactivationが関わっていることを明らかにした。つまり、相互作用によってmatrix metalloproteinaseが活性化され、膜に結合したpro-ligandであるamphiregulinやTGF-alphaが切り出され、これがEGF受容体に作用して粘液やサイトカイン産生が引き起こされることを証明した。また、トロンビン刺激による上皮細胞や線維芽細胞からのサイトカイン産生も、EGF受容体のtransactivationによって生じることを明らかにした。そこで、EGF受容体阻害薬の新たな治療薬としての可能性を、LPS刺激やアレルギー性炎症のラット鼻粘膜炎症モデルを利用して検討した。EGF受容体阻害薬AG1478は、腹腔内投与により濃度依存性に、LPS刺激による鼻粘膜上皮の粘液産生と好中球浸潤を抑制し、アレルギー性炎症における粘液産生と好酸球・好中球浸潤も抑制した。AG1478の点鼻投与によっても腹腔内投与と同等の抑制作用が認められ、EGF受容体阻害薬の局所投与に難治性の好酸球性副鼻腔炎に対する新たな治療薬としての可能性が考えられた。好酸球性副鼻腔炎における組織リモデリングに、プロテアーゼ受容体を介したトロンビンなどの凝固系因子の刺激による上皮細胞・線維芽細胞からの粘液・サイトカイン産生や、好酸球と上皮細胞あるいは線維芽細胞との相互作用による粘液・サイトカイン産生が重要であること、その機序にいずれもEGF受容体のtransactivationが関わっていることを明らかにした。そこで、EGF受容体阻害薬の新たな治療薬としての可能性を検討したところ、EGF受容体阻害薬AG1478の腹腔内投与や局所点鼻投与により、LPS刺激やアレルギー性炎症におけるラット鼻粘膜上皮の粘液産生や好中球・好酸球浸潤が著明に抑制された。好酸球と上皮細胞の相互作用にEGF受容体のtransactivationが関わっていることを明らかにし、その詳細な機序として、相互作用によって膜結合型のmatrix metalloproteinaseが活性化され、細胞膜に結合したpro-ligandであるamphiregulinやTGF-alphaが切り離され、EFG受容体を活性化させていることを、各種の阻害薬や中和抗体を利用して証明できた。さらに、LPS刺激やTNF-alpha刺激、あるいはトロンビン刺激による、気道上皮細胞からの粘液(MUC5AC mucuin)産生やIL-8産生もEGF受容体阻害薬で抑制された。
マイクロRNAによる骨格筋ミトコンドリアの融合調節

ミトコンドリアは動的な形態変化を行い、その機能的恒常性を維持している.本研究ではマイクロRNA-140が欠損したマウス(miR-140KO)を用いて, miR-140のミトコンドリア融合への関与を検討した.miR-140KOの骨格筋表現型(ヒラメ筋,足底筋)のMFN1の発現量をWestern blot法を用いて評価したが,仮説に反してどの骨格筋においてもに群間差は認められなかった.これらの結果から筋線維タイプに関わらず,miR-140は骨格筋表現型やMFN1の発現に関与しない可能性が示唆された.ミトコンドリアは融合と分裂を繰り返し,その形態を動的に変化させながら機能的恒常性を保持している.マイクロRNAはミトコンドリア融合タンパクの発現を抑制すると報告されているため,ミトコンドリアの形態や機能を制御していることが予想される.本研究ではマイクロRNAを欠損するマウスを用いて,ミトコンドリアがその機能に重要な役割を果たしている骨格筋を対象にマイクロRNAが骨格筋表現型に与える影響を明らかにし,マイクロRNAのミトコンドリア融合への関与を検討する.本年度は、ミトコンドリアダイナミクスを制御していると考えられるマイクロRNAのノックアウトマウスの作製および骨格筋表現型の観察を行った。ノックアウトマウスの筋形態や筋線維タイプといった骨格筋表現型を野生型マウスと比較した際に、それらに特徴的な違いは認められなかった。本年度は当初予定していた通り、マイクロRNAノックアウトマウスを作製できたことから概ね順調に進展していると考えられる。これまでに評価したノックアウトマウスの骨格筋表現型では野生型マウスとの大きな違いは認められなかったが、今回ターゲットとしているミトコンドリアダイナミクスとの関連性について今後検討する予定である。ミトコンドリアは融合と分裂を繰り返し,その形態を動的に変化させながら機能的恒常性を保持している.マイクロRNA-140(miR-140)はミトコンドリア融合タンパクMitofusin1(MFN1)の発現を抑制すると報告されているため(Li et al, Mol Cell Bio, 2014),申請者はmiR-140がミトコンドリアの形態や機能を制御していることを予想した.そこで,本研究ではmiR-140を欠損するマウスを用いて,ミトコンドリアがその機能に重要な役割を果たしている骨格筋を対象にmiR-140が骨格筋表現型に与える影響を明らかにし,miR-140のミトコンドリア融合への関与を検討した.骨格筋におけるミトコンドリア形態はその筋線維タイプに依存することが指摘されていることから(Mishra et al, Cell Metab, 2015),申請者はmiR-140欠損マウス(miR-140KO)から筋線維タイプの組成が異なる2種類の骨格筋(Soleus, Plantaris)を摘出し,骨格筋表現型や,それらのMFN1のタンパク量をWestern blot法を用いて野生型マウス(WT, Wild Type)と比較した.その結果,仮説に反してどちらの骨格筋においてもWTとmiR-140KOとの間でMFN1のタンパク量に群間の差は認められなかった.このことから,筋線維タイプに関わらず,マウス骨格筋においてmiR-140はMFN1の発現を制御していない可能性が示唆された.したがって,少なくともmiR-140はMFN1を介してミトコンドリア融合に関与していないと考えられる.ミトコンドリアは動的な形態変化を行い、その機能的恒常性を維持している.本研究ではマイクロRNA-140が欠損したマウス(miR-140KO)を用いて, miR-140のミトコンドリア融合への関与を検討した.miR-140KOの骨格筋表現型(ヒラメ筋,足底筋)のMFN1の発現量をWestern blot法を用いて評価したが,仮説に反してどの骨格筋においてもに群間差は認められなかった.これらの結果から筋線維タイプに関わらず,miR-140は骨格筋表現型やMFN1の発現に関与しない可能性が示唆された.本年度に作製したノックアウトマウス骨格筋のミトコンドリアダイナミクスについて評価する予定である。特に、マイクロRNAが制御していると考えられるミトコンドリア融合タンパクにフォーカスして研究を進めていく。もし、仮説通りにマイクロRNAとミトコンドリアダイナミクスとの関連性が認められたならば、骨格筋の生理的機能についても検討する対象を広げる予定である。スポーツ科学
スピン偏極トンネル現象の解明と応用

試料に影響を与えずに物質表面のミクロな磁気状態を走査トンネル顕微鏡(STM)で評価することを考え、その基礎となる量子トンネル現象の解明を行った。1.1992年、本研究グループはGaAs試料、Ni探針を用いてSTMでスピン偏極の検出に成功した。これは大気中のSTMでの実験であるが、GaAs探針のSTMの可能性を示すものである。2.続いて超高真空下に系を移行し、トンネル実験を行った。トンネル電流のスピン偏極変化が探針およびGaAs試料のスピン偏極度に依存することが明確に示された。また、光起電力効果も観測されている超高真空下でSTMを測定することによりSTSが測定可能となった。結果としてエネルギーバンド構造およびスピン偏極特性が解析出来た。3.量子井戸構造デバイスを作製し、FIB(集束イオンビーム)で探針状に加工し、探針から電界放射で引き出した電子のスピン偏極度を予め計測し、全て真空中で探針をSTMユニット中へ輸送することを本研究グループのSP-STMでは考えている。これら要素技術はほとんど開発終了しており、一体化したSP-STMの開発準備が進められている。より明確なトンネル現象の理解が可能となろう。4.専用の超高真空STMを開発することにより、トンネル現象、特にスピン偏極についての理解が可能となり、遷移金属の表面のミクロな磁気状態がSTM法により解析出来た。1992年申請者は円偏波光励起化合物半導体(GaAs)試料とNi探針を用いたSTMで、GaAsおよびNiのスピン偏極度に依存したトンネル電流の検出に成功した。この実験系は大気中STMで、不安定性の問題より本年度は超高真空系へ実験系を移し、より定量的なトンネル過程のメカニズムの検討を行った。15EA02:(1)超高真空スピン偏極STMへの移行:オンポンプおよびターボポンプを排気系とするSTMに光学系を設置した。すなわち励起光学系は半導体レーザ光源を用いポッケルスセルで円偏光のスイッチングを行う。軸のずれは、CCDによるビームアナライザにより検出感度以下に調整した。GaAs/AlGaAs試料について、探針および試料に加熱などの特別の処理をせずに10^<-6>Pa台の真空度で測定を行い、円偏光度および探針磁化に依存したトンネル電流を検出した。信号の経時変化およびノイズレベルが低く長時間安定な測定が可能であった。(2)STSの測定:測定系が安定となったため、零バイアス近傍のトンネル電流が観測可能となった。励起光なしの場合はGaAsのバンド構造を反映したI-V特性が観測され、励起光を当てた場合はphotovoltaic効果および表面準位が関与すると思われる特性が観測された。また、光超電力効果も観測されている超高真空下でSTMを測定することによりSTSが測定可能となった。
近世東アジアにおける朝鮮の対外貿易―明清交替期朝鮮の通商政策形成を中心に―

本研究の目的は、16101640年代にかけての東アジア情勢のなかで、朝鮮王朝の通商政策が形成された過程を明らかにすることにあった。7月には台北の中央研究院と故宮博物院にて明清期の追加の朝鮮関連歴史档案の調査を行った。朝鮮と後金との間を往来した外交文書を中心に分析を進め、朝鮮と後金との貿易関係を再検討してみると、従来の学説にあるように必ずしも朝鮮が後金に一方的に従っているわけではないこと、従っていないことによって起きた両国間の摩擦が1636年の丙子胡乱の遠因になった可能性があること、などが見えてきた。そこでそれらのことを9月には朝鮮前近代史若手研究会合宿、12月には九州史学会朝鮮学部会にて口頭発表を行った。これらの研究の追加調査として2012年1月にはカリフォルニア州立大学バークレー校、同2月には韓国国立中央図書館にて文献調査を行い論文発表の準備を進めた。また同年3月には以上の調査の結果、付随的に得られた植民地期の朝鮮社会経済史研究者の詳しい情報などを学習院大学東洋文化研究所のプロジェクトである「朝鮮総督府関係者録音記録」の編集作業に反映することができた。本研究の目的は、16101640年代にかけての東アジア情勢のなかで、朝鮮王朝の通商政策が形成された過程を明らかにすることにある。申請者はまず予備的発表として2010年6月19日に朝鮮史研究会関東部会月例会で口頭発表を行い、近接分野の研究者と情報交換を行った。その中で朝鮮国内の政治的側面だけでなく経済的側面に注目する必要性を認識した。口頭発表の後、朝鮮、明、後金(清)の複数の主体の資料の収集を本格化した。特に集中して取り組んだのは明および後金(清)と朝鮮の間を往来した外交文書である。6月下旬と9月上旬に京都大学(附属図書館河合文庫、文学研究科図書館、人文科学研究所東アジア人文情報学研究センター)で朝鮮の外交関連写本調査を行った。京都大学の各図書館では、従来知られている写本とは別系統の写本を原本調査し、史料批判の基盤を整えることができた。ついで7月には台北の中央研究院歴史語言研究所図書館と故宮博物院図書文献館にて明清期の朝鮮関連歴史档案の調査を行った。台湾では内閣档案の原本画像を収集し、活字化された史料集にはない情報を得ることができた。その後11月7日に史学会東洋史部会で口頭発表した。東洋史部会では中国史などの分野の研究者からのコメントを頂戴した。さらに12月に中国北京の中国第一歴史档案館および国家図書館で文献調査を行った。北京では、京都および台北で調査した写本の類似資料を実地で調査した。2010年度中の研究成果は2011年度中に論文発表を行う予定である。
扇状地の構造物が土石流の氾濫・堆積に及ぼす影響－効果的な整備による防災対策検討－

扇状地に存在する家屋・塀・道路などの構造物が、土石流の氾濫・堆積に及ぼす影響を災害事例・実験・数値シミュレーションで検討した。家屋が存在すると家屋の直上で顕著な堆積が生じることや、家屋の周りや道路沿いに流れて到達範囲が変わること、土石流発生渓流と扇状地の家屋や道路の配置で影響範囲が変わることが示された。個々の家屋だけでなく扇状地の集落全体の防災対策を検討できるシステムを提案して、構造物を考慮する手法は従来の考慮しない手法と比較して、合理的な被害状況の推定や現実的な避難の検討(垂直避難や近隣での安全な家屋への一時避難)に有効であることを示した。本年度は、扇状地における家屋が土石流の氾濫・堆積に及ぼす影響について、特に家屋破壊に着目して検討した。平成25年10月に伊豆大島で発生した大規模な土石流災害について、現地調査や直後に撮影された斜め写真などを元に、家屋の被害状況と流動痕跡や堆積状況、流木の対応を整理した。土石流の直撃を受けた上流では多くの家が全壊・流出しているが地盤の高い位置にあった家は被害を免れた。下流側では、地盤の低かった流路沿いに被害の大きな家が集中し、橋脚の閉塞が起こったエリア周辺では道路沿の横断方向へ水・土砂が移動したことが確認された。下流では一階部分が破壊されても二階部分は残っている家も見られ、一階が破壊された家ではその中を水や土砂が通過した痕跡が確認された。また、家や塀の間の道路を流路として、特に下流側では流れが流下方向だけでなく横断方向にも移動することが実災害でも確認された。模型実験を実施して、家屋は存在するが破壊は起こらない場合、家屋が存在して破壊も起こる場合について、通水中の家屋周辺での流動深・堆積厚の時系列的な変化や、通水後の堆積状況のデータを取得した。家屋が有る場合でも、破壊が発生すると破壊された家屋の中を土石流が通過するため、特に破壊の起こった家の下流側では破壊が発生しない家屋と比較して、到達する水・土砂が増えて、流動・堆積状況が異なることが確認された。また、下流だけでなくその家屋の横方向への流動・堆積も変化することが確認された。実験と同様の条件で、土石流シミュレーションを実施した。結果から、構造物の破壊を考慮すると、破壊が発生した構造物の下流で破壊されない場合と比較して大きな流動深・堆積厚が発生することや、破壊が発生しない場合よりも下流側への水・土砂の流下が多くなる傾向が確認され、実験結果と同じ傾向を示すことが確認できた。扇状地は上流で発生した土石流が流下した際に氾濫・堆積が起きやすい領域であるが、家屋などの構造物が存在すると影響を及ぼすと考えられる。精度よく被害状況を予測するには構造物の影響を確認する必要があるが、既往研究ではほとんど検討されていない。本研究では、土石流災害事例での構造物の影響の検討、実験、数値シミュレーションで、構造物が扇状地での土石流挙動に及ぼす影響を明らかにすることを目的とする。具体的な被災事例として、平成24年に熊本県阿蘇市で発生した土石流災害について、氾濫範囲と家屋の破壊状況について構造物の影響を検討した。結果から堆積が集中している範囲の外縁がおおよそ破壊家屋で、構造物が土石流の土砂堆積に影響していることが判った。また、構造物の影響を確認するために実験を行った。想定縮尺を1/50として、一般的と考えられる扇状地模型上で、家屋や塀の有無による水位・堆積厚変化を検討した。結果から、構造物によって氾濫範囲が横断方向に広がること、堆積が構造物の直上付近に集中することが確認された。結果から、構造物が存在することで氾濫範囲は流れに対して横断方向に広がり、堆積は構造物の直上付近に集中する傾向が確認され、実験結果と同じ傾向を示すことが確認できた。以上より、構造物の存在が土石流挙動に影響を及ぼすことは明らかである。また、土石流の進路上に存在する構造物では土石流との接触面で土石流の氾濫範囲が横断方向に広がり、土砂堆積が局所的に大きくなる。更に、扇状地の上流側の家屋の塀の有無で氾濫の横断方向への広がりに違いが見られ、塀のある方がより広がることが判った。また、実験や計算結果から、塀が存在する条件では、塀と塀に囲まれた領域が土石流の流路となるため、対策には構造物の配置を考慮することが重要であることが分かる。