hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
低改良率SCP地盤の強度評価と同地盤上の重力式ケーソン岸壁の変形特性に関する研究

本研究では裏込め盛土荷重を受ける重力式ケーソン下の低置換率SCP改良粘土地盤の短期安定性と長期挙動を調べるための遠心模型実験手法の開発を行い,それを用いた実験により以下の成果を得た.(1)裏込め盛土築造時,SCP地盤上のケーソンは,主として水平に変位し,鉛直変位はそれに比して極めて小さく,水平変位が短期安定性の評価指標となる.(2)短期安定性の向上の為にはケーソン直下部の置換率を上げるよりはSCP改良範囲を背面盛土側に広げることがより有効であり,更に盛土築造に伴うSCP間の粘土部の強度増加が短期安定性に大きく貢献する.(3)短期安定性が確保される範囲では,盛り土築造時の短期沈下及び築造後の長期沈下を合わせた全沈下量は,改良条件が同じであれば盛土の載荷速度によらずほぼ同じであり,また,この全沈下の抑制には置換率を上げることが最も効果的である.(4)SCP地盤上のケーソン岸壁背面の盛土に軽量材料を用いることにより短期安定性が向上し,連れ込み沈下による盛土築造後の長期沈下を効果的に抑制することができる.更に,SCP砂杭の強度確認を目的としたコーン貫入試験並びにプレッシャーメータ試験を行い,これと併せて空洞押し広げ理論をSCP砂杭に適用し,コーン貫入抵抗式を導き,それを用いてコーン貫入試験による砂杭の内部摩擦角の評価の可能性について検討し,以下の成果を得た.(5)砂地盤に比べるとSCP地盤の側方地盤反力係数k_hは著しく小さく,更にAsが小さくなるほどSCP複合地盤からの拘束効果が低下しk_hも小さくなる.その結果,同じ相対密度の砂でも改良率が小さくなるほどSCPのコーン先端抵抗と周面摩擦力は小さくなる.(6)砂杭まわりのSCP複合地盤部の拘束効果をAsに応じて異なる地盤反力係数を持つバネで表わし,有限径の砂杭がこのバネに囲まれているモデルに対して,空洞押拡げ理論(2次元の円筒,3次元の球状)を利用してコーン貫入抵抗(2次元:周面摩擦,3次元:先端抵抗)の評価式を導き,各種要因(摩擦角,砂杭剛性,塑性域の平均体積ひずみ,k_h,砂杭-コーン径比等)がコーン貫入抵抗に与える影響を調べ,この手法から有効内部摩擦角を評価することの可能性を示した本研究では裏込め盛土荷重を受ける重力式ケーソン下の低置換率SCP改良粘土地盤の短期安定性と長期挙動を調べるための遠心模型実験手法の開発を行い,それを用いた実験により以下の成果を得た.(1)裏込め盛土築造時,SCP地盤上のケーソンは,主として水平に変位し,鉛直変位はそれに比して極めて小さく,水平変位が短期安定性の評価指標となる.(2)短期安定性の向上の為にはケーソン直下部の置換率を上げるよりはSCP改良範囲を背面盛土側に広げることがより有効であり,更に盛土築造に伴うSCP間の粘土部の強度増加が短期安定性に大きく貢献する.(3)短期安定性が確保される範囲では,盛り土築造時の短期沈下及び築造後の長期沈下を合わせた全沈下量は,改良条件が同じであれば盛土の載荷速度によらずほぼ同じであり,また,この全沈下の抑制には置換率を上げることが最も効果的である.(4)SCP地盤上のケーソン岸壁背面の盛土に軽量材料を用いることにより短期安定性が向上し,連れ込み沈下による盛土築造後の長期沈下を効果的に抑制することができる.更に,SCP砂杭の強度確認を目的としたコーン貫入試験並びにプレッシャーメータ試験を行い,これと併せて空洞押し広げ理論をSCP砂杭に適用し,コーン貫入抵抗式を導き,それを用いてコーン貫入試験による砂杭の内部摩擦角の評価の可能性について検討し,以下の成果を得た.(5)砂地盤に比べるとSCP地盤の側方地盤反力係数k_hは著しく小さく,更にAsが小さくなるほどSCP複合地盤からの拘束効果が低下しk_hも小さくなる.その結果,同じ相対密度の砂でも改良率が小さくなるほどSCPのコーン先端抵抗と周面摩擦力は小さくなる.(6)砂杭まわりのSCP複合地盤部の拘束効果をAsに応じて異なる地盤反力係数を持つバネで表わし,有限径の砂杭がこのバネに囲まれているモデルに対して,空洞押拡げ理論(2次元の円筒,3次元の球状)を利用してコーン貫入抵抗(2次元:周面摩擦,3次元:先端抵抗)の評価式を導き,各種要因(摩擦角,砂杭剛性,塑性域の平均体積ひずみ,k_h,砂杭-コーン径比等)がコーン貫入抵抗に与える影響を調べ,この手法から有効内部摩擦角を評価することの可能性を示した平成11年度では,裏込め盛土荷重を受ける重力式ケーソン下の低置換率SCP改良粘土地盤の短期安定性と長期挙動を調べるための遠心模型実験手法の開発を行い、それを用いた実験によって以下のような成果を得た。即ち,1)裏込め盛土築造時,SCP地盤上のケーソンは,主として水平に変位し,鉛直変位はそれに比して極めて小さく,水平変位が短期安定性の評価指標となる.2)短期安定性の向上の為にはケーソン直下部の置換率を上げるよりはSCP改良範囲を背面盛土側に広げることがより有効であり,更に盛土築造に伴うSCP間の粘土部の強度増加が短期安定性に大きく貢献する.3)盛土にともなう

粘土部の強度増加を考慮した修正フェレニウス法を用いた安定計算により得られた安全率と盛土築造によるケーソンの水平変位の間に種々の改良条件によらない固有な関係が得られ,これによって同法の適用性,並びに現行の設計法で用いられている安全率1.2の妥当性を確認した.4)盛土築造後のケーソンは水平方向ではなく主として鉛直方向に変位(沈下)し,その沈下は置換率に基づいてBarronの公式より求めた圧密時間をはるかに超える長期間に亘って生じ,これがSCP改良域背面地盤の沈下によって引起こされる.5)短期安定性が確保される範囲では,盛り土築造時の短期沈下及び築造後の長期沈下を合わせた全沈下量は,改良条件が同じであれば盛土の載荷速度によらずほぼ同じであり,また,この全沈下の抑制には置換率を上げることが最も効果的であり,改良域を盛土側へ広げること及びケーソン重量を増すことも盛土に伴う長期沈下の抑制にある程度効果がある.平成12年度では,遠心模型を用いてSCP改良地盤上の重力式ケーソン岸壁の安定性向上を目的とした軽量盛土材の効果を確認する実験,並びにSCP砂杭の強度確認を目的としたコーン貫入試験並びにプレッシャーメータ試験を行った.更に,空洞押し広げ理論をSCP砂杭に適用し,コーン貫入抵抗式を導き,それを用いてコーン貫入試験による砂杭の内部摩擦角の評価の可能性について検討した.その結果,以下のような成果を得た。即ち,1)SCP地盤上のケーソン岸壁背面の盛土に軽量体を用いることにより短期安定性が向上し,連れ込み沈下による盛土築造後の長期沈下を効果的に抑制することができる2)一様砂地盤に比べるとSCP地盤の側方地盤反力係数k_hは著しく小さく,更にAsが小さくなるほどk_hも低下する.3)同じ相対密度の砂でも改良率が小さくなるほどSCPのコーン先端抵抗と周面摩擦力は小さくなるが,その傾向は後者により顕著に現れる.これは,側方への円筒押拡げに近いメカニズムに対応する周面摩擦の方が,先端部での球状押拡げに近い先端抵抗より,より大きな変位が側方まで生じ,2)で確認した低改良率になるほど低下するSCPまわりの複合地盤からの拘束効果の影響を受けるためである.4)砂杭のまわりのSCP複合地盤部の拘束効果をAsによって異なる地盤反力係数を持つバネで表わし,有限径の砂杭がこのバネに囲まれているモデルに対して,空洞押拡げ理論(2次元の円筒,3次元の球状)を利用してコーン貫入抵抗(2次元:周面摩擦,3次元:先端抵抗)の評価式を導き,各種要因(摩擦角,砂杭剛性,塑性域の平均体積ひずみ,k_h,砂杭コーン径比等)がコーン貫入抵抗に与える影響を調べた.5)4)のコーン貫入抵抗式を用いてコーン貫入抵抗から有効内部摩擦角を評価することの可能性を示した.
C1微生物の特異な代謝と酵素系を利用する省資源型有用アミノ酸生産プロセスの開発

微生物産業における発酵・培養原料として有望なメタノールを炭素源・エネルギー源として用いてわれわれが見いだしているC1化合物資化性細菌(C1微生物)Hyphomicrobium methylovorumの特異的な代謝系であるメタノール酸化系と資化系(セリン経路)の全酵素についての酵素とその遺伝子について詳細な情報を得、酵素系を利用する省資源型有用アミノ酸生産プロセスの開発の基礎的研究成果を得ることを目的とした。我々が見いだしているL-セリン高生産性メタノール資化性細菌H.methylovorumのセリン合成に直接関与する酵素メタノール脱水素酵素(MDH)とセリンヒドロキシメチルトランスフェラーゼ(SHMT)遺伝子のうちMDH遺伝子mxa発現機構について解析した。H.methylovorumのmxaF遺伝子上流および下流領域をクローニングした。H.methylovorumにおけるメタノール酸化系の発現調節機構および新たなメタノール酸化に関与する遺伝子群の存在についても検討した。H.methylovorumのmxaF遺伝子を含む約15kbpの遺伝子断片をクローニングした。さらにmxaFの下流領域を含む約7kbpのDNA断片をクローニングした。mxaF遺伝子を含む約12kbpの領域の塩基配列を解析した結果、mxaFの上流領域には、機能が未知でシグナルペプチドを有する蛋白質をコードするORFと、mxaX,Y,Z遺伝子がH.methylovorum GM2において確認された。mxaX,Yは遺伝子の発現調節に関与するtwo-component系の蛋白質と相同性を示したことから、メタノール酸化系の発現もこの系によって調節されていることが示唆された。H.methylovorumの特異な代謝系酵素serine-glyoxylate aminotransferase(SGAT)はセリン生産に関係する酵素であり、セリンとグリオキサル酸とのアミノ基転移を触媒しヒドロキシピルビン酸とグリシンを生成する。本酵素はピリドキサル5'-リン酸を補酵素とする。そこで本酵素の速度論的解析を行い、反応機構の推定を行った。その結果、初速度とdead-end阻害のパターンからping-pongメカニズムで反応が進行することを明らかにしたL-serine添加によって酵素はPLP-E型からPMP-E型に変化することがわかった。つづいてglyoxalateあるいはhydroxypyruvateを添加することによって酵素はPLP-E型に戻ることがわかった。これらの結果から、活性型の酵素はプロトン化されたaldimineであり、pK値7.2をもつ酵素の塩基は基質のα-アミンからのプロトンを受け触媒反応を開始することがわかった。本年度得られた研究成果はつぎのように要約できる。これまでに、細菌が有するメタノール酸化系に関する分子遺伝学的研究としてMethylobacteriumextorquens AMlとParacoccus denitrificasのメタノールデヒドロゲナーゼ(MDH)に関連する遺伝子群が幾つか報告されているが、この両者において解析結果が必ずしも完全に一致しておらず、また、他の多くの細菌を用いた研究ではMDH-αサブユニットをコードするmxaF遺伝子の解析のみが行なわれているに過ぎなかった。

そこですでに本申請者らが見いだしているL-セリン高生産性メタノール資化性細菌Hyphomicrobium methylovorumのセリン合成に直接関与する酵素メタノール脱水素酵素(MDH)とセリンヒドロキシメチルトランスフェラーゼ(SHMT)遺伝子のうちMDH遺伝子mxa発現機構について解析するために、本年度はH.methylovorum GM2のmxaF遺伝子上流および下流領域をクローニングし、塩基配列の解析からH.methylovorum GM2におけるメタノール酸化系の発現調節機構および新たなメタノール酸化に関与する遺伝子群の存在について検討した。M.extorquens,AM1のmxaF遺伝子の一部をプローブとしてH.methylovorum GM2のmxaF遺伝子を含む約15kbpの遺伝子断片をクローニングした。さらにこのDNA断片の一部をプローブとし、mxaFの下流領域を含む約7kbpのDNA断片をクローニングした。mxaF遺伝子を含む約12kbpの領域の塩基配列を解析した結果、mxaFの上流領域には、機能が未知でシグナルペプチドを有する蛋白質をコードするORFと、これまでにP.denitrificansのみで存在が報告されているmxaX,Y,Z遺伝子がH.methylovorum GM2において確認された。mxaX,Yは遺伝子の発現調節に関与するtwo-component系の蛋白質と相同性を示したことから、メタノール酸化系の発現もこの系によって調節されていることが示唆された。mxaFの下流領域にJ,G,I,R(cyt.c,MDH-βサブユニットなどをコードする)の存在が認められ、さらに下流領域にはDNA結合モチーフに類似した配列を有するORFが確認された。得られた機能が未知の蛋白質についてはさらに解析を進めている。微生物産業における発酵・培養原料として有望なメタノールを炭素源・エネルギー源として用いてわれわれが見いだしているC1化合物資化性細菌(C1微生物)Hyphomicrobium methylovorumの特異的な代謝系であるメタノール酸化系および資化系(セリン経路)の全酵素についての酵素とその遺伝子について詳細な情報を得、酵素系を利用する省資源型有用アミノ酸生産プロセスの開発の基礎的研究成果を得ることを目的とした。
マウスに適応した改変デングウイルス作成によるデング出血熱発症機序解析の試み

デング熱・デング出血熱はデングウイルスにより引き起こされる感染症であり、熱帯・亜熱帯地方において年間数千万1億人が発症している。デングウイルス感染症の多くは比較的軽度の熱性疾患であるデング熱であるが、まれに出血傾向や血漿漏出を伴うデング出血熱も観察され、適切な治療が行われないと死に至る。昨年には日本人海外渡航者1人がデング出血熱で死亡している。このように深刻な疾患ではあるが、出血熱発症機序は解明されていない。この理由として、マウスなどの発症モデル動物が存在しないこと、ウイルス学的解析の遅れなどが挙げられる。申請者はマウスにデング出血熱様症状を引き起こすデングウイルス株の作成することを最終目標とし、これまでにデングウイルスに関する基盤的研究を進めてきた。本年度は、昨年度までに確立したデング1型ウイルスの感染性分子クローンからのウイルス産生系(Tajima et al.,2006)を用いて3`非翻訳領球の解析を行なった。その結果、1)これまでウイルス増殖には関与しないと考えられてきた3'非翻訳領域内の可変領域が哺乳動物細胞での効率的な増殖に関与すること、2)蚊細胞では可変領域は重要でないこと、3)可変領域はその性質、(配列長依存性、配列依存性)から2つに分けられることを見出した(投稿中)。一方構造遺伝子領域をRenillaルシフェラーゼ遺伝子に置換したレポーターレプリコンクローンを3種類作成した。これらのクローンから合成したRNAを培養細胞に導入し複製されるかを観察したが、いずれも複製は確認されなかった。デングウイルスにより引き起こされるデング熱・デング出血熱は、世界中の熱帯・亜熱帯地方において年間数千万1億人が発症していると推定され、その感染者の多さや重篤度から世界で最も深刻なヒト感染症のひとつに挙げられる。デングウイルスによる出血熱発症機序を解明するためには、マウスなどのモデル動物の存在が不可欠である。しかしヒト以外の動物に感染させても出血熱様症状は観察されないことから、個体レベルでの解析が不可能という非常に深刻な状況にある。そこで申請者はマウスにデング出血熱様症状を引き起こすデングウイルス株の作成することを目標とし、現在はそのための基盤的研究を進めている。本年度はまず、デング1型ウイルスの感染性分子クローンおよび自己複製可能なレプリコンクローンの構築を試み、ともに成功した。感染性分子クローンを用い、最近申請者の所属する研究室で見つかったデング1型ウイルスゲノム上の3'非翻訳領域の欠失と同等の欠失を導入したウイルスを作成し、欠失の有無がウイルスの性状に及ぼす影響を調べた。しかし両者間でin vitroでの増殖性に差異は認められなかった(現在投稿中)。現在病原性やその他の性状について解析を行なっている。また今後分子クローンを用いてPCR法によりランダム変異を導入したウイルスライブラリーを作成し、マウス個体に接種し、マウスに順化したウイルスを分離できないか試みる予定である。ウイルス非構造蛋白質の1つである分泌性蛋白質NS1がデングウイルスの病態に影響するとの報告があることから、NS1をヒトおよびマウス細胞で発現させ、分泌効率や修飾状態について調べた。細胞により分泌能に差が見られたものの、動物種間で分泌能に差があるとは考えにくい結果となった。
中国の介護市場に進出した日本式介護サービスへの国際的評価に関する研究

急速な高齢化の進展により、中国は国内および外国の民間資本を導入し、市場サービスの利用を推進している。文化や生活習慣の異なる中国に進出した日本式介護は、その意義や価値の共有が困難になり、その結果、利用者獲得に苦慮している。申請者は上記の日本式介護の課題の克服に向けて、まず日本式介護の進出環境を確認した。中国における福祉の市場化の展開と特徴を検討した結果、中国の福祉の市場化は基本的な方向性として「家族から市場へ」展開し、「民営化」を通して市場化が進んできた。そして、中国の福祉市場は、市場の構成要素である選択、価格、競争を全て備えていると同時に、行政からの規制・指導監督が弱いため、現段階では自由市場に近い。福祉の市場化に加え、実施されている介護保険モデル事業にはサービス基盤の準備や財源の確保などの課題が現れているため、中国全国において実施する可能性についてはさらなる検討が必要であるということも確認できた。市場原理による補完が前提とされる中国の介護サービス供給は、今後、日本介護事業者の中国進出をさらに促進すると予想される。また、申請者は日本の介護サービスの現地化プロセスに焦点をあて、事例調査を通して「日本式介護の特性」について検討した。日本の介護事業者は自立支援、尊厳のある支援の相手本位の介護理念や考え方を、中国での事業展開においては維持しようとしている。しかし、日本式介護の特徴である「自立支援」は、サービス提供者(現地採用の中国人職員)に理解されていない。「高級サービスというのは、王様のようになんでもしてもらうようなサービス」と中国の介護観により、サービスの利用者(中国人高齢者とその家族)も日本の自立支援を受け入れていない。そこで、日本式介護の中国における適応可能性を考える際、何をもってその質が高いと言えるか、その効果の実証を明らかにすることは今後の課題になる。本研究の目的は、日本式介護サービスその内容はどのようなものであるかを、質的調査を通して提示すること、何をもって日本式介護サービスの質が高いと言えるか、つまり、日本式介護のどのような点が現地サービスに比べて優れていて、それを利用するとどのようなメリットがあるか、日本と中国比較の視点から実証的に明らかにすることである。本研究は日本の介護事業者の国際事業化推進に対して情報提供ができる。そして、中国と文化的に共通している部分の多い日本の介護経験を、国境を越えて共有され、価値として確立することが意義を有する。本課題の初年度にあたる平成28年度は以下の3つの研究に取り組んだ。1)日本介護事業者の中国への進出状況の文献調査、2)日本国内における介護サービスの内容に関する分析資料の収集、3)中国に進出した日本式介護サービスの内容を明確にするための現地調査、である。日本式介護サービスの内容を明らかにするために、3ヵ所の施設において現地調査を行った。なかの1ヵ所は中国に進出した日本介護事業者の本社(東京)である。他の2ヵ所は中国の大連市と北京市に進出した日本の介護事業者である。調査の結果として、1建物の設計、1職員の姿勢、3環境設備、4認知症ケアの実施、5医療技術・投薬、6ケアの内容の6つの面から日本の介護サービスの特徴をまとめることができた。また、社会政策学会(明治大学)と日中韓社会保障会議(大分大学)へ参加し、日中の社会保障・社会福祉における最新の実践や研究成果および政策動向について把握した。国際会議では中国民政部の参加メンバーとの交流のなか、現在中国の養老産業の現状について情報を得た。平成28年度は現職契約満了のため、次の就職につながるために教育経歴づくりに多大の時間がかかり、当初予定した4ヵ所の調査は2ヵ所しか行うことができなかったため、研究の達成度はやや遅れ気味である。ただし文献収集とインタビュー調査ともに進んでおり、インタビュー調査について、調査対象が少なくなったが、研究目的の1つである日本式介護サービスの特徴をある程度見えたため、平成29年度の研究は順調に推進すると考えられる。平成29年度は以下の2つの研究に取り組んだ。1)中国における高齢者ケア供給の現状と特徴の整理、2)中国に進出した「日本式介護」サービスの内容の明確化、である。具体的には、1)について、中国では、高齢化と家族機能の弱体化が進展し、1980年代から以降、サービス利用に伴う費用徴収が拡大し、高齢者ケアの市場が存在するようになった。その後、福祉の「社会化」が推進され、ケアの供給主体は多元化した。家族が担えない部分は主に市場が補完するようになり、中国のケア供給は基本的な方向性として「家族から市場へ」展開してきた。また、民間事業者は高齢者ケア供給者に占める割合が高いことから、「民営化」を通して市場化が進んできたことがわかった。同時に、供給者の間では利用者を獲得するため、「競争」が生じている。利用者の選択と供給者間の競争の発生に伴い、中国のケア供給は市場化へ踏み込み、福祉の「市場化」は形成されつつある。また、急速な高齢化により、中国では準市場の形成なしに、福祉市場が拡大している。2)について、日本における介護サービスの特徴をみる際重要と考えられる項目を、建物の設計、環境設備、サービスの内容、ケアに対する考え方、認知症ケア、職員の姿勢の6つにまとめた。これらの項目に沿って調査を行い、日本式介護の内容の提示を試みた。日本式介護は、中国の環境・制度、文化・習慣に影響を受けて、ハード面である施設の【建物設計】や【設備環境】、【サービスの内容】は現地の状況に合わせて調整している。

一方で、日本の介護事業者はソフト面の【ケアに対する考え方】である、自立支援、尊厳のある支援、エビデンス支援などの相手本位の介護理念や考え方を日本の介護の真髄と考え、中国での事業展開においては維持しようとしている。また、認知症高齢者がいるものの、それに対する認識がまだ低い中国で日本の事業者は【認知症ケア】を実施している。平成28年度の文献研究およびインタビュー調査から導き出された論点をふまえ、本研究の理論部分を整理することができた。また、3ヵ所の日本介護事業者にインタビュー調査を行うこととし、中国に導入された「日本式介護」サービスの内容を明確することもできた。急速な高齢化の進展により、中国は国内および外国の民間資本を導入し、市場サービスの利用を推進している。文化や生活習慣の異なる中国に進出した日本式介護は、その意義や価値の共有が困難になり、その結果、利用者獲得に苦慮している。申請者は上記の日本式介護の課題の克服に向けて、まず日本式介護の進出環境を確認した。中国における福祉の市場化の展開と特徴を検討した結果、中国の福祉の市場化は基本的な方向性として「家族から市場へ」展開し、「民営化」を通して市場化が進んできた。そして、中国の福祉市場は、市場の構成要素である選択、価格、競争を全て備えていると同時に、行政からの規制・指導監督が弱いため、現段階では自由市場に近い。福祉の市場化に加え、実施されている介護保険モデル事業にはサービス基盤の準備や財源の確保などの課題が現れているため、中国全国において実施する可能性についてはさらなる検討が必要であるということも確認できた。市場原理による補完が前提とされる中国の介護サービス供給は、今後、日本介護事業者の中国進出をさらに促進すると予想される。また、申請者は日本の介護サービスの現地化プロセスに焦点をあて、事例調査を通して「日本式介護の特性」について検討した。日本の介護事業者は自立支援、尊厳のある支援の相手本位の介護理念や考え方を、中国での事業展開においては維持しようとしている。しかし、日本式介護の特徴である「自立支援」は、サービス提供者(現地採用の中国人職員)に理解されていない。「高級サービスというのは、王様のようになんでもしてもらうようなサービス」と中国の介護観により、サービスの利用者(中国人高齢者とその家族)も日本の自立支援を受け入れていない。そこで、日本式介護の中国における適応可能性を考える際、何をもってその質が高いと言えるか、その効果の実証を明らかにすることは今後の課題になる。当初の研究計画では、文献調査を通して、介護サービスの質の評価指標を作成し、平成29年度に、日本と中国の介護事業者と利用者にサービス評価と利用者評価のアンケート調査を行う予定である。サービス評価のアンケート調査の調査対象である介護事業者は平成28年度の調査対象と被っているので、対応策として、平成28年度にできなかった2ヵ所の調査は今年度のアンケート調査と一緒に実施する予定である。加えて、6月の社会政策学会(明星大学)では中国における介護の市場化への評価に関して口頭発表を行う。報告を通して本研究の理論部分を整理し、インタビュー調査の結果と合わせて成果発表を行う。
ポリシラン/ポリスチレン複合薄膜中のポリシラン微小球を利用した新規発光素子の開発

平成13年度は、PMPS/PS複合膜におけるポリシラン微小球形成機構の解明を目指し、各ポリマーのトルエン中の溶解状態を光散乱法で解析した結果、PSは比較的溶解しているのに対し、PMPSは糸鞠状となっていることを明らかにし、この両ポリマーのトルエン中での溶解状態の差がポリシラン微小球形成の要因であることを解明した。また、粒径の均一化の指針を示し、溶液への超音波照射効果を検討し、適度な時間での超音波照射は効果的であり、この超音波処理により粒子径を均一化した複合膜では、PMPS微粒子が細密充填構造を形成する部分が観察され、微粒子の均一化により自己組織的な粒子の配列の可能性があることが分かった。さらに複合膜の電荷輸送特性の評価に成功し、微粒子状のPMPS部分のみが伝導パスとなるためであると結論した。平成14年度は、本研究課題の最終目標である新規な点状発光型電界発光(EL)素子の開発のために、この複合材料を電荷輸送材料とし、キノリノールアルミ錯体を電子輸送層及び発光層とした積層型EL素子を作成し、その性能を評価した。結果、発光強度は通常のホール輸送層を用いた素子の10分の1程度となるものの、面発光の顕微鏡観察により目的とする点状発光を確認することができた。また、その電流密度-輝度特性、つまり発光効率は通常のホール輸送層を用いたものと同様であり、これは、微粒子状のPMPS部分のみを輸送されたホール電荷が発光に寄与している事を示す結果である。しかしながら、発光強度は低く、その放射方向依存性の評価には至らなかった。また、ポリシラン自身の発光を利用したELを目指し、発光効率の比較的高いアルコキシフェニル置換基を有するポリシランを用いた検討を行ったが、置換基構造の変化によりその相分離構造が変化し、微粒子状のポリシランを得られず、ポリシラン自身の点状EL発光は得られなかった。現在、これらの成果を順次論文にまとめ、投稿しているところである。本年度は、ポリメチルフェニルシラン(PMPS)とポリスチレン(PS)のトルエン溶液からのスピンコート膜においてPS中にPMPSが約1μmの微粒子状に存在する相分離構造を形成する現象の機構解明、微粒子の配列と粒径の均一化、複合膜の電荷輸送特性の評価を中心に行った。形成機構解明として、試料調整時の溶媒依存性を検討し、トルエンを用いた場合にのみ微小球が形成され,さらに、その濃度に大きく依存することを明らかにした。また、各ポリマーの溶解順序を変えた検討から、PMPSを十分に溶解させた場合には、微粒子状の相分離は形成されないことが分かった。これらの結果から、PMPSがトルエンに十分に溶解していないことが微粒子形成の要因であると推測し、各ポリマーのトルエン中の溶解状態を光散乱法で解析し、PSは比較的溶解しているのに対し、PMPSは糸鞠状となっていることを明らかにした。また、PMPS微粒子の配列を目指し、1.6μm幅の溝を有する基板上に複合膜を形成したところ、そのパターンに比較的沿うようにPMPS微粒子が形成された。さらに、PMPS微粒子の粒径の均一化には超音波を適当な時間照射することが効果的であることが分かった。また、この超音波処理により粒子径を均一化した複合膜では、PMPS微粒子が細密充填構造を形成する部分が観察され、微粒子の均一化により自己組織的な粒子の配列の可能性があることが分かった。複合材料の電荷輸送能の評価として、各ポリマー単独膜および複合膜を金属電極で挟んだ試料を作成し、電流-電圧特性を測定した。ホール輸送材料であるPMPSは比較的伝導度が高いのに対し、絶縁性ポリマーであるPSは殆ど電流を流さない。これに対し複合膜は、各ポリマーの中間的な伝導度となることを観察した。これは、複合膜では微粒子状のPMPS部分のみが伝導パスとなるためであると結論した。

しかしながら、発光強度は低く、その放射方向依存性の評価には至らなかった。また、ポリシラン自身の発光を利用したELを目指し、発光効率の比較的高いアルコキシフェニル置換基を有するポリシランを用いた検討を行ったが、置換基構造の変化によりその相分離構造が変化し、微粒子状のポリシランを得られず、ポリシラン自身の点状EL発光は得られなかった。現在、これらの成果を順次論文にまとめ、投稿しているところである。
タンデム型質量分析法を用いたリピドーシス診断の検討

平成17年度は、リピドーシスの代表的疾患で組織中にセラミドトリヘキソシド(CTH)が蓄積するFabry病患者の蓄積物質をタンデムマス法とMALDI-TOF/MS法の2種類の質量分析法によって解析し、以下の研究成果を得た。1)患者の尿でタンデムマス分析を試みた。患者と正常者の200μlの尿をとり、内部標準物質としてC17-GL-3を加え超音波破砕したのち、上清20μlをESI-MS/MS(タンデムマス)を用いて分析した。タンデムマスはAPI3000を用い、MRMモードという条件で分析した。総GL-3はペアレントイオンm/z 1046 (C16)、m/z 1129 (C22:1)、m/z 1131 (C22)、m/z 1157 (C24:1)、m/z 1159 (C24)のピーク強度の総和から算出した。その結果、患者尿中セラミドトリヘキソシドは2.19μg/mg Crea(基準値0.080.42)であった。2)患者が心臓弁膜置換術を受けた際の、弁膜中CTHをMALDI-TOF/MSで分析した。弁組織をFolch分配によって、スフィンゴ脂質画分をとりTOF/MS分析を行なった。その結果、患者の弁組織中のCTHは、8.711.0mg/mg protein(対照1.22.1)と組織蓄積所見が得られた。結論:タンデムマスによって、少量の尿でFabry病の診断が可能なことがわかった。以前行なったMALDI-TOF/MS法でも組織中CTHの蓄積を証明した。タンデムマスによって今後他の疾患の蓄積物質の検出によって診断できる可能性が示された。平成16年度、エレクトロンスプレーイオン化タンデム質量分析法(タンデムマス)をスフィンゴリピドーシス診断へ応用する試みをおこない、以下のような成果を得た。1)スフィンゴミエリンの標品をクロロホルム/メタノール溶液に溶解しタンデムマスにて分析した。既報のとおりprecursorionscan for m/z 184にて、結合している脂肪酸の種類に応じた各々の分子種のスフィンゴミエリンのイオンピークがみとめられた。またスフィンゴミエリンのイオンピークのProductイオンを測定したところm/z 184のピークがみとめられた。2)コントロール、Niemann-Pick type C、それぞれの肝臓約200mgより脂質を抽出し、Forch分配法にて脱塩した後にタンデムマスを用いて分析をおこなった。precursor ionscan for m/z 184にて、コントロール、Niemann-Pick type Cともにスフィンゴミエリンのイオンピークがみとめられた。3)我々はこれまでにsphingosylphosphorylcholine(SPC)を内部標準物質としてMALDI TOF/MSを用いてスフィンゴミエリンの半定量をおこなってきた。今後、同様にタンデムマスにSPCをもちいてスフィンゴミエリンの半定量をおこない、Niemann-Pick病をはじめとするスフィンゴリピドーシスの脂質分析をおこなう予定である。4)またタンデムマスをもちいてCeramide monohexoside(CMH)の分析、半定量をおこない、Gaucher病患者の組織および体液中のCMHの蓄積についても測定をおこなう予定である。タンデムマスを用いたスフィンゴリピドーシス診断の可能性は十分に高いと考えられ、今後実用化に向けて研究を発展させてゆきたい。
巡回群の同変理論からみた分類空間のコホモロジーの研究

位相幾何学における重要な概念である特性類は分類空間と呼ばれる空間のコホモロジーとして記述することができる.分類空間のコホモロジーの研究は長い間多くの数学者の関心を引きつけてきた.本研究では分類空間のコホモロジーの計算を課題として取り上げた.特に構造群のコホモロジーがねじれを持つ場合にその計算は困難になるのであるがその場合について分類空間とそれに関連する空間のコホモロジーの計算を行った.位相幾何学における重要な概念である特性類は分類空間と呼ばれる空間のコホモロジーとして記述することができる.分類空間のコホモロジーの研究は長い間多くの数学者の関心を引きつけてきた.本研究では分類空間のコホモロジーの計算を課題として取り上げた.特に構造群のコホモロジーがねじれを持つ場合にその計算は困難になるのであるがその場合について分類空間とそれに関連する空間のコホモロジーの計算を行った.pを素数Gをリー群または代数群,BGをその分類空間とする.研究の目的としてすでに計算されているBGのコホモロジーの計算結果をより見通しよい方法で再計算すること,そしてそれを通して分類空間のコホモロジーの計算の統一的方法を見いだすことを挙げた.平成22年度には射影ユニタリ群の分類空間のmod pコホモロジーについては極大トーラスの正規化部分群の部分p-群(可換基本p-群のリース積)のコホモロジーと関連した形で記述できる可能性についての予想を数理解析研究講究録No.1679の中で述べた.例外リー群E_7の分類空間のmod2コホモロジーについては射影ユニタリ群の分類空間のポワンカレ級数の記述方法にもつながる形でより分かりやすいポワンカレ級数の記述方法を見いだし2010年11月のホモトピー論シンポジウムで発表した.例外リー群E_6,E_7,E 8の分類空間のmod2コホモロジーはスチーンロッド代数上の代数として次数4の元ともう一つの元から生成されると予想されている(E_6,E 7については正しいがE_8の場合は予想である).複素ベクトル束の特性類であるチャーン類を用いて例外リー群の分類空間のmod2コホモロジーの次数が4ではない方の生成元あるいはその2乗が記述できることを示し2011年1月と3月に研究集会で話をした.例外リー群の分類空間のmod2コホモロジーの生成元の間には非自明な関係式があることが知られているが,生成元をある複素表現のチャーン類として表したときに例外リー群E_6の分類空間のmod2コホモロジーの生成元の間の関係式がチャーン類とスチーンロッド代数の満たすべき関係式(ウーの公式)から導かれることを見いだし2010年11月に岡山大学で話をした.pを素数Gをリー群または代数群,BGをその分類空間とする.研究の目的としてすでに計算されているBGのコホモロジーの計算結果をより見通しよい方法で再計算すること,そしてそれを通して分類空間のコホモロジーの計算の統一的方法を見いだすことを挙げた.(1)例外リー群E_6,E_7,E_8の分類空間のmod2コホモロジーはスチーンロッド代数上の代数として次数4の元ともう一つの元から生成されると予想されている.これに関連して複素ベクトル束の特性類であるチャーン類を用いて例外リー群の分類空間のmod2コホモロジーの次数が4ではない方の生成元あるいはその2乗が記述できるという定理の簡単な証明を論文"Chern classes and generators"にまとめて投稿した.これは年度内に受理され出版された.(2)例外リー群の分類空間のmod2コホモロジーの生成元の間には非自明な関係式があることが知られているが,生成元をある複素表現のチャーン類として表したときに例外リー群E_6の分類空間のmod2コホモロジーの生成元の間の関係式がチャーン類とスチーンロッド代数の満たすべき関係式(ウーの公式)から導かれることを見いだした.これについてはE_7の場合も含めた形で論文として計算機での計算結果をふまえてまとめようとしているところである.また研究の目的として分類空間BGの一般コホモロジーやモチービックコホモロジーの計算も挙げていた.pを素数, Gを群, BGをその分類空間とする.本研究の目的は分類空間BGのmod pコホモロジーの計算を具体的な素数pとリー群や代数群Gの分類空間BGに対して行うことであった.平成24年度はすでに計算されているBGのコホモロジーの計算結果をより見通しよい方法で再計算すること,そしてそれを通して分類空間のコホモロジーの計算の統一的方法を見いだすことに重点を置いた研究を目指した.その過程で非自明なルレイ・セールのスペクトル系列について再考することが重要であることが判明した.この非自明なルレイ・セールのスペクトル系列を計算するという視点からリー群の分類空間の自由ループ空間のコホモロジーについての研究,特にKuribayashi-Mimura-NishimotoによるBSpin(10)の自由ループ空間のmod2コホモロジーとBPU(3)の自由ループ空間のmod3コホモロジーの計算の再検討を行った.そしてスピノール群の分類空間BSpin(n)の自由ループ空間のmod 2コホモロジーがGysin系列によって計算可能であることを見出し,上の計算を見通しよくする手法をあみ出し,これを用いてスピノール群の分類空間のmod2コホモロジーが対応する有限シュバレー群のmod2コホモロジーと次数付きのベクトル空間として同型であることを示した.

この結果については2012年9月に数理解析研究所で行われたRIMS研究集会「空間の代数的・幾何的モデルとその周辺」で「On the cohomology of the free loop space of the classifying space of a spinor group」と題して発表した.査読ありの論文が2本出版された。またプレプリント"Weyl group invarinats"を書き上げてarXivにアップロードした。24年度が最終年度であるため、記入しない。本研究課題の今後の推進方策について大きな変更点はない。しかしながら今年度の研究を推進中に得られたヒント(旗多様体のコホモロジーに注目してリー群のコホモロジーとその分類空間のコホモロジーをある種の双対ととらえることができるかもしれない)についてトーリックトポロジーとの関連やシューベルトカリキュラスとの関連も含めて考察してみるつもりであることを付記しておく。
生体由来物のミクロ分子凝集構造とテクスチャー評価

昨年度組み立てた通電加熱用試料作製装置を使って、通電加熱の電流、電圧、周波数を変数として振った時の試料作製条件をつめた。試料作製セルの形状による試料の不均一性を、動的粘弾性測定により調べた。その結果、通電加熱法では、湯浴法に比べて、セル形状にかかわらず均一な試料ができることがわかった。また、通電加熱法や湯浴法において、加熱時間と温度上昇の関係を調べることにより、いずれの場合も、アルブミン変性に関係した昇温速度が変化するために生じたピークが観測された。今年度、別予算で購入した高感度粘弾性測定装置(コンパクトレオメータ)を用いて、低い粘性や弾性領域における卵白試試料の測定を試みた。その結果、比較的低い濃度の卵白ゾルからゲルへ変性過程を、温度や周波数などをパラメータとして観察することに成功した。変性過程では、剛性率の実部が大きく変化し、損失正接にピークが観測されることが確認された。さらに氷点以下の温度範囲など、パラメータ範囲を広げた測定が望まれる。通電加熱法と湯浴法によって作られた軽水と重水の両方のゲルについて、シンクロトロン光源によるX線小角散乱測定を行った。散乱データのクラッキープロットを行うことにより、これらのゲルは球状構造をとっていることが確かめられた。しかしながら、両製造方法の違いによる分子凝集構造の違いについては、マシンタイムの不足などから解明するに至らなかった。将来的に、佐賀シンクロトロン光研究センターのマシンタイムを得ることで、このことを定性的、定量的に明らかにできると考えている。はじめに、設備備品として購入したスーパーバイポーラ電源と現有の信号発生器による交流電源(周波数可変で2000KHzまで)を構成し、交流電圧計、周波数カウンター、制御コンピュータなどを加えて通電加熱用の試料作成装置をたちあげた。このとき、購入したコンピュータおよびソフトウエアを利用して、できるだけコンピュータによるコントロールが出来る様にした。通電加熱の電流、電圧、周波数,試料濃度を変数として試料を作成することを仮定して、これらパラメータを広くふってみて試料の出来具合を調べた。熱変成によってゲル化する試料を中心に想定しているが、天然卵白のみならず、アルブミンや重水と軽水を各種の濃度で混ぜ合わせた試料も調整できることを確認した。サンプルセルの設計についても、最適の電流と電圧値や、場所によってできるだけ均一な試料が得られるによる条件を求めた。変性のコントロール試料として、湯浴加熱法による試料についても条件を求めた。できあがった試料のマクロな物性を特徴付ける意味で,力学的性質(動的粘弾性)測定などにも取りかかることができた。さらに、次年度予定の構造研究のための実験として、X線小角散乱の予備実験を行った。また、高輝度高強度のX線源であるシンクロトロン光を使った小角X線散乱装置を九州シンクロトロン光研究センターで建設するプロジェクトに参加しており、来年度は測定モードになる予定で期待がもたれる。
化学ポテンシャル勾配下におけるセラミックス複酸化物の腐食分解

ペロブスカイト型ABO_3,スピネル型AB_2O_4等の複酸化物が元の酸化物AO_2,BO等から生成する生成自由エネルギーは金属の酸化等に比べて極めて小さい.従って,複酸化物を挟んで化学ポテンシャル差が与えられると,熱力学的にはこの複酸化物は容易に元の単純酸化物に分離する筈である.この分離はイオン移動を伴うため,この現象がどの程度起こるかはイオンの拡散がどの程度起こるかによって決まると考えられる.本研究では固体酸化物燃料電池材料であるペロブスカイト型酸化物LaMnO_3,YCrO_3などをモデル物質として取り上げ,この腐食分解現象を実証し,理論との関連を示すことを目指した.昨年度までに理論計算により,広い範囲で固溶体形成する系では1000°C以上でも腐食分解が起こるまでの時間は観測可能範囲の時間を超えること,ペロブスカイト型酸化物の様に二種の金属イオンが異なる結晶学的位置を占める系では,SIMSで観測できる程度の腐食分解の兆候は数百時間で起こり得ることなどが示され,LaMnO_3についての直流印可の下での実験でその実証が行われた.本年度は酸素ポテンシャル勾配下での実験をLaMnO_3,La_<0.7>Sr_<0.3>MnO_3について進めた.前者はLa/Mn比に0.9-1.0にわたる不定比組成幅があり,その安定範囲が酸素分圧によって変わるためにMn酸化物析出が起こることが判り,酸素ポテンシャル勾配下での腐食分解を明確に実証することが困難であると結論された.後者では,酸素ポテンシャル勾配を与えた後の試料表面に,ポテンシャル勾配の方向に依らず酸化ランタンが析出する予想外の結果が出た.LaMnO_3中のLaの拡散がMn拡散より著しく速い場合,腐食分解で析出した酸化マンガンは移動してきたランタンと反応してペロブスカイト相に戻るのに対して,析出した酸化ランタンは取り残されてしまうことが原因と考えられる.ペロブスカイト型ABO_3,スピネル型AB_2O_4等の複酸化物が元になる酸化物AO_2,BO等から生成するときの生成自由エネルギーは金属の酸化等に比べて極めて小さい.したがって,複酸化物を挟んで化学ポテンシャル差が与えられると,熱力学的にはこの複酸化物は容易に元の単純酸化物に分離してしまう筈である.この分離はイオン移動を伴うため,この現象がどの程度起こるかはイオンの拡散がどの程度起こりよいかによって決まると考えられる.本研究では固体酸化物燃料電池材料と密接なペロブスカイト型酸化物YCrO_3を主要なモデル物質として取り上げ,このデミクシング現象の実在を検証し,合わせて理論との整合を明らかにすることを目指している.本年度は緻密焼結体作製法の検討,1400°Cで固体電池を用いて焼結体試料内へ酸素ポテンシャル勾配を作り出して長期間保持しデミクシングを起こさせる実験,固体内イオン輸送現象論に基づくデミクシング現象の定式化と,それによる現象発生の速度論的予測などを進めた.緻密なYCrO_3の作製法は確立した.固体電池によって高温で酸素ポテンシャル勾配を作る実験は,1ヶ月程度連続運転した段階で試料を保持するアルミナ管がクリープ現象を起こすといる不測の問題に逢着し,実験手法,装置設計の大幅な手直しを行った.また,デミクシングの理論解析では,ペロブスカイト型酸化物の酸素透過性がデミクシングにどの様に関わるか等,理論面の新しい問題に取り組んでいる.現在,酸素透過が小さいスピネル型Fe_2SiO_4を用いて,デミクシングの生じることの検証を行う準備を進めている.ペロブスカイト型ABO_3,スピネル型AB_2O_4等の複酸化物が元の酸化物AO_2,BO等から生成する生成自由エネルギーは金属の酸化等に比べて極めて小さい.従って,複酸化物を挟んで化学ポテンシャル差が与えられると,熱力学的にはこの複酸化物は容易に元の単純酸化物に分離する筈である.この分離はイオン移動を伴うため,この現象がどの程度起こるかはイオンの拡散がどの程度起こるかによって決まると考えられる.本研究では固体酸化物燃料電池材料であるペロブスカイト型酸化物LaMnO_3,YCrO_3などを主なモデル物質として取り上げ,この腐食分解現象の実在を検証し,併せて理論との整合を明らかにすることを目指す.本年度の実績は以下の通りである.1.理論計算:単純酸化物の固溶体など,複数のモデルケースについて.腐食分解が起こるまでの固体内の組成の時間変化を固体内の輸送方程式に基づき有限要素法で計算した.その結果,1000°C以上であっても固溶体組成が広い系では腐食分解に至るには観測可能な範囲を超え,例えば数百年を要する可能性が解った.一方,各金属元素の位置が定まっている複酸化物では,顕著な量の腐食分解には長時間を要するが,微量分析で観測できる程度の析出は数百時間以内で起こる可能性が見出された.2.LaMnO_3系の通電分解の試みと結果:高温所定温度で緻密試料板のそれぞれの面を異なる酸素雰囲気に数百時間保ち続けることが実験的に容易でないため,燃料電池電極での問題解明も考慮して,直流を長時間流して何が起こるかを調べた.緻密LaMnO_3板に点接触するPt球を押しつけ,1%酸素雰囲気1000°Cで300時間1Aの直流を流した.その結果,プラス極近傍に顕著な酸化マンガンの析出がSEM-EDAXにより初めて確認された.この現象の解析と合わせて,昨年度行っていた酸素ポテンシャル勾配下での実験を次年度に再開する.

ペロブスカイト型ABO_3,スピネル型AB_2O_4等の複酸化物が元の酸化物AO_2,BO等から生成する生成自由エネルギーは金属の酸化等に比べて極めて小さい.従って,複酸化物を挟んで化学ポテンシャル差が与えられると,熱力学的にはこの複酸化物は容易に元の単純酸化物に分離する筈である.この分離はイオン移動を伴うため,この現象がどの程度起こるかはイオンの拡散がどの程度起こるかによって決まると考えられる.本研究では固体酸化物燃料電池材料であるペロブスカイト型酸化物LaMnO_3,YCrO_3などをモデル物質として取り上げ,この腐食分解現象を実証し,理論との関連を示すことを目指した.昨年度までに理論計算により,広い範囲で固溶体形成する系では1000°C以上でも腐食分解が起こるまでの時間は観測可能範囲の時間を超えること,ペロブスカイト型酸化物の様に二種の金属イオンが異なる結晶学的位置を占める系では,SIMSで観測できる程度の腐食分解の兆候は数百時間で起こり得ることなどが示され,LaMnO_3についての直流印可の下での実験でその実証が行われた.本年度は酸素ポテンシャル勾配下での実験をLaMnO_3,La_<0.7>Sr_<0.3>MnO_3について進めた.前者はLa/Mn比に0.9-1.0にわたる不定比組成幅があり,その安定範囲が酸素分圧によって変わるためにMn酸化物析出が起こることが判り,酸素ポテンシャル勾配下での腐食分解を明確に実証することが困難であると結論された.後者では,酸素ポテンシャル勾配を与えた後の試料表面に,ポテンシャル勾配の方向に依らず酸化ランタンが析出する予想外の結果が出た.LaMnO_3中のLaの拡散がMn拡散より著しく速い場合,腐食分解で析出した酸化マンガンは移動してきたランタンと反応してペロブスカイト相に戻るのに対して,析出した酸化ランタンは取り残されてしまうことが原因と考えられる.
ABCトランスポータによる植物ホルモン極性輸送の分子機構

ABCトランスポーターは高等植物において大きな遺伝子ファミリーを形成し、シロイヌナズナでは123種の遺伝子が見いだされている。本研究においては、シロイヌナズナに22種類存在するABCBタイプのトランスポーターの内、AtPGP4(AtABCB4)とAtPGP21(AtABCB21)を取り上げ、これらが植物体におけるオーキシンの軸方向への移動にどのように関与しているか、分子レベルでその輸送能を解明することを目的とした。これまで、AtPGP4が根端と根の表皮細胞で強く発現し、IAAの根端からの求基的輸送に関与することを明らかにした。今年度は、AtPGP4と最も相同性の高い類似遺伝子AtPGP21に関して解析を行った。Promoter::GUS植物体の解析により、AtPGP21はAtPGP4の発現が全く見られない根の中心柱で発現していたが、それが内鞘細胞特異的であることが明らかになった。根以外では、葉や花弁など側方器官の付け根で強く発現していた。また幼植物体に限っては葉肉細胞でも強い発現が認められた。このタンパク質に特異的なペプチド抗体を作製して、膜の分画とウエスタンブロットにより局在膜を調べた所、細胞膜局在であることが明らかとなった。シロイヌナズナの膜画分を用いて検出されたバンドは140kDaであり、糖鎖などの修飾はないものと思われた。IAA感受性の酵母変異株を用いて、AtPGP21を発現させ、AtPGP21のオーキシン輸送機能の解析をIAAの感受性試験にて行った。その結果、コントロールに比べ、AtPGP21を発現させた形質転換酵母株は、それぞれIAAおよびIAAアナログの5-FI存在下でより高い感受性を示した。このことは、AtPGP21がAtPGP4と同様、取り込み方向にIAA分子を輸送していることを示唆している。高等植物においてABCトランスポーターは、最も大きなサイズをもつ遺伝子ファミリーの一つである。その内、フルサイズABCタンパク質であるAtPGP4は、根で特異的に発現する分子種であり、その発現も主に表皮細胞で強いことをこれまでに明らかにしていた。今年度は、その発現が根冠の細胞においても高いこと、また根の基部においては皮層においても高いことを見出した。Atpgp4のT-DNA tag lineにおいては、根の伸長に遅延が認められるだけでなく、今回、重力屈性が弱くなることを見出した。このことは、根冠でのAtPGP4の強い発現と密接な関係があると思われる。また、胚軸から根にかけて植物体全体で強く発現する類似遺伝子AtPGP19のノックアウトでは、むしろ重力屈性が強くなる現象となっている。AtPGP19はオーキシンの排出に関与していることが報告されているが、AtPGP4はオーキシンの細胞内への取り込みに関与していることから、両遺伝子破壊株で観察された重力への逆の応答には整合性があるとみなされる。またAtPGP4は、根表皮細胞の内、根毛を発生する細胞で発現が明確に低く、しない細胞で高いことが見出された。実際に、Geislerらは最近、atpgp4のノックアウトが根毛の長さを長くすると報告している。さらに、atpgp4のノックアウトにおいて、どのような遺伝子で発現変動がみられるか、アレイ実験を行った。その結果、2倍という閾値で見た場合、カラースワップのアレイ2枚に共通して、pgp4-1でWTより2倍以上発現が低い遺伝子が21種、発現が高い遺伝子は158種見出された。後者の内45遺伝子は転写因子であった。PINのメンバーは、発現に影響を受けているものの中には見出されなかった。AtPGP4と最も相同性の高い類似遺伝子にAtPGP21があり、Promoter::GUS植物体などの解析により、これは中心柱で特異的に発現しているABCタンパクであることが判明した。

その結果、コントロールに比べ、AtPGP21を発現させた形質転換酵母株は、それぞれIAAおよびIAAアナログの5-FI存在下でより高い感受性を示した。このことは、AtPGP21がAtPGP4と同様、取り込み方向にIAA分子を輸送していることを示唆している。