hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高等植物における有用蛋白質生産の基礎としての植物液胞への蛋白質輸送機構の解析

植物の液胞は多くの栄養組織細胞では、細胞容積の大部分を占めるほど発達して種々の化合物を分解してリサイクルするための機能を備える。しかし、栄養貯蔵組織の細胞では液胞は多量に合成される貯蔵タンパク質の集積部位ともなる。有用タンパク質の植物での大量集積をはかる上で、タンパク質の貯蔵組織細胞の液胞への選択的輸送機構の解明は必須である。我々は、サツマイモ塊根の液胞貯蔵タンパク質であるスポラミンをモデルタンパク質として、そのcDNAのタバコ培養細胞での発現系を用いて液胞への選別輸送機構の解析を進め、スポラミン前駆体のN末端プロペプチド(NTPP)中の、NPIR配列が液胞輸送シグナルであり、NPIRシグナルを介したタンパク質の液胞輸送は、他のタンパク質前駆体のC末端プロペプチド(CTPP)中にある疎水性アミノ酸に富んだ輸送シグナルを介した輸送とはメカニズムを異にすることなどを世界に先駆けて明らかにしてきた。本研究では、こうした背景とこれまでの実績をもとに、スポラミンの液胞への選別輸送機構の解析を更に進めて下記の成果を得た。(1)スポラミン前駆体のNTPP中の液胞へのNPIR輸送シグナルは、分子のC末端にあっても液胞輸送シグナルとして機能する。(2)タンパク質の植物液胞への輸送には、恐らくポストゴルジコンパートメントに存在するV-typeH^+-ATPase様の活性が必須である。(3)タバコから小胞輸送系における小胞融合に必須の役割を担うN-sensitive fusion protein(NSF)のホモログのcDNAを植物から始めて単離した。植物細胞でのタンパク質の液胞への輸送機構の解明に、従来用いてきたタバコ培養細胞へのT-DNAによる形質転換系では解析可能になるのに1カ月以上の長時間を要した。サツマイモ液胞貯蔵タンパク質スポラモン融合遺伝子を組み込んだアグロバクテリアをタバコ培養細胞に感染させた際、転移したT-DNAの一過的発現によってスポラミンの液胞への輸送を効率良く追跡できることを見出し、作成した変異前駆体の植物細胞での挙動を短時間の内に解析できるようになった。植物細胞での液胞輸送シグナルとして、前駆体のN末端プロペプチド(NTPP)とC末端プロペプチド(CTPP)が同定され、前者にはNPIRに類似した配列が保存されているが、CTPPに一次構造上の保存性はない。我々はNTPPとCTPPによるタンパク質の液胞輸送はWortmanninに対する感受性が異なり、両者には別の識別機構が作用すると推定している。スポラミン前駆体のNTPPを成熟型C末端に移した変異前駆体(SPO-NTPP)でもスポラミンは液胞へと輸送された。しかし、スポラミン前駆体と異なり、SPO-NTPP前駆体のNPIR配列にlle→Gly変異を導入し(SPO-128G)しても液胞へと輸送され、その液胞輸送はWortmanninで強く阻害された。これらの結果は、NTPPは分子のC末端でも液胞輸送シグナルとして機能するが、C末端NTPPへのlle→Gly変異の導入によってCTPP様液胞輸送シグナルとして機能するようになることを示唆した。スポラミンの液胞輸送は還元剤DTTによって強く阻害された。スポラミンの4ヶのCysを全てAlaに変えてジスルフィド結合形成を阻害しても液胞へと輸送され、その液胞輸送はDTTで阻害されたことから、液胞輸送シグナルの識別装置がDTT感受性を示すと推定した。シロイヌナズナのCysに富んだEGFモチーフ反復構造を持つレセプター様分子cDNAをプローブとしてタバコcDNAクローンを同定した。

我々は、サツマイモ塊根の液胞貯蔵タンパク質であるスポラミンをモデルタンパク質として、そのcDNAのタバコ培養細胞での発現系を用いて液胞への選別輸送機構の解析を進め、スポラミン前駆体のN末端プロペプチド(NTPP)中の、NPIR配列が液胞輸送シグナルであり、NPIRシグナルを介したタンパク質の液胞輸送は、他のタンパク質前駆体のC末端プロペプチド(CTPP)中にある疎水性アミノ酸に富んだ輸送シグナルを介した輸送とはメカニズムを異にすることなどを世界に先駆けて明らかにしてきた。本研究では、こうした背景とこれまでの実績をもとに、スポラミンの液胞への選別輸送機構の解析を更に進めて下記の成果を得た。(1)スポラミン前駆体のNTPP中の液胞へのNPIR輸送シグナルは、分子のC末端にあっても液胞輸送シグナルとして機能する。(2)タンパク質の植物液胞への輸送には、恐らくポストゴルジコンパートメントに存在するV-type H^+-ATPase様の活性が必須である。(3)タバコから小胞輸送系における小胞融合に必須の役割を担うN-ethylmaleimide-sensitive fusion protein(NSF)のホモログのcDNAを植物から始めて単離した。
固有値感度分析による分散-定着型昆虫の生活史パラメータの進化の実験・モデル解析

寄主植物間の移動分散と貯蔵豆への定着を繰り返す生活史を持つアズキゾウムシを対象に、その繁殖と生存のスケジュールがどのように進化するかを、実験による分析とモデルによる感度分析で研究した。実験材料としては、アズキ畑から採集したばかりの野外系統と実験室で50年以上も高密度で維持されてきた室内系統を用いた。野外集団は密度に依存しない移動分散期が長く、密度依存的死亡率はほとんどかかっていないと思われる。羽化時の体サイズにおいては、室内系統の方が大きかった。繁殖と生存のスケジュールを比較したところ、無給餌条件下では室内系統の方が羽化直後の日毎の産卵数が有意に多く、かつ寿命も長かった。しかし、給餌条件下では結果は逆転し、野外系統の方が顕著に長生きし、成虫期の中半での産卵数が有意に多かった。これら繁殖と生存のスケジュールをもとに、現在、推移行列の固有値(密度に依存しない適応度)の感度分析を進めている。また、密度に依存する過程においては、どのパラメタが適応度に効くかを、平衡集団サイズの感度分析により解析した。豆の外側の産卵過程と豆の内側の幼虫発育に分けて再生産曲線を差分ロジスティック式でモデル化し、そのパラメタ値を室内系統から野外系統の値に置き換えて感度分析を行なった。その結果、孵化卵生産最大数(孵化卵生産曲線のピーク値)に対して、平衡集団サイズは最も感度が高いことがわかった。孵化卵生産最大数の向上をもたらす個体形質の違いとして、室内系統はあまり動き回らないため、成虫密度が高まっても卵の孵化率はさほどに低下しないという、定着期に適応した特性が解明できた。アズキゾウムシを材料に、野外系統と実験室系統を用いて、適応度が密度に依存しない移動分散・定着期、密度に依存する個体群の成長・飽和期の各々について、どのような生活史形質の変化が適応度に大きく貢献するかを感度分析により調べた。平成5年度は、主に密度依存的な時期の適応度の感度分析を行った。密度依存的な適応度の尺度としては個体群平衡値(環境収容力を反映)を用いた。豆の外側の産卵と豆の内側の幼虫の発育における競争を分け、各々の初期密度に対する個体群密度の反応を差分ロジスティック式で記述した。それらを結合して1世代を通じた個体群の密度反応としての増殖曲線を計算し、その平衡点が敏感に反応する個体群パラメータを感度分析により抽出し、さらに分散分析によりそれらの主効果・交互作用効果を検定した。その結果、野生系統と室内系統の比較では豆の外側の最大孵化卵生産数の主効果のみが有意に強く個体群平衡値に作用した(Shimada & Tuda,Oikos投稿中)。それに対し室内系統で温度条件を変えた場合には、むしろ豆の内側の新成虫生産最大数の方が個体群平衡値に寄与した(Tuda & Shimada,Res.Popul.Ecol.印刷中)。系統間の差は密度依存的な自然選択による適応の結果であると思われる。さらに、孵化卵生産・幼虫成長・成虫産卵期の各過程を密度依存的なLeslie行列で表し、個体群動態の振動と安定性を遅れの密度効果の観点から解析した(Shimada & Tuda,Oecologia投稿予定)。また、移動分散・定着期の適応度指標である内的自然増加率が成虫期のいつの齢別生存率と齢別産卵数に敏感かをLeslie行列の固有値感度として分析中である(投稿準備中)。奇主植物間の移動分散と貯蔵豆への定着を繰り返す生活史を持つアズキゾウムシを対象に、その繁殖と生存のスケジュールがどうように進化するかを、実験による分析とモデルによる感度分析で研究した。

野外集団は密度に依存しない移動分散期が長く、密度依存的死亡率はほとんどかかっていないと思われる。羽化時の体サイズにおいては、室内系統の方が大きかった。繁殖と生存のスケジュールを比較したところ、無給餌条件下では室内系統の方が羽化直後の日毎の産卵数が有意に多く、かつ寿命も長かった。しかし、給餌条件下では結果は逆転し、野外系統の方が顕著に長生きし、成虫期の中半での産卵が有意に多かった。これら繁殖と生存のスケジュールをもとに、現在、推移行列の固有値(密度に依存しない適応度)の感度分析を進めている。また、密度に依存する過程においては、どのパラメタが適応度に効くかを、平衡集団サイズの感度分析により解析した。豆の外側の産卵過程と豆の内側の幼虫発育に分けて再生産曲線を差分ロジスティック式でモデル化し、そのパラメタ値を室内系統から野外系統の値に置き換えて感度分析を行なった。その結果、孵化卵生産最大数(孵化卵生産曲線のピーク値)に対して、平衡集団サイズは最も感度が高いことがわかった。孵化卵生産最大数の向上をもたらす個体形質の違いとして、室内系統はあまり動き回らないため、成虫密度が高まっても卵の孵化率はさほどに低下しないという、定着期に適応した特性が解明できた。
シロイヌナズナのカルシウム透過性機械刺激センサーの動作機構

研究目的は、植物のセルセンサーの一種である機械刺激センサーの構造と動作機構を明らかにすることである。これまで多くの人の研究から、機械刺激センサーの有力候補はCa^<2+>透過性機械受容チャネル(MSチャネル)であることが示唆されている。本研究を始める段階で、そのMSチャネル候補として、本研究代表者のグループがシロイヌナズナのMca1とMca2を特定していた。Mca1とMca2はアミノ酸配列上互いに73%同一であり、両者は共通の構造上の特徴(すなわち、N-halfの推定上の制御領域、EF-hand-likeモチーフ、coiled-coilモチーフ、PLAC8モチーフ、システインリッチ領域、および膜貫通セグメント)をもっている。本年度の研究では、モーダルシフトの観点からEF-hand-likeモチーフのCa^<2+>結合能を酵母発現系を利用して調べ、Mca1とMca2は確かに^<45>Ca^<2+>を結合することを明らかにした。Ca^<2+>結合はMca1とMca2の活性を調節する可能性が考えられる。また、酵母で発現させたMca1もMca2も、非還元条件でのSDS-PAGEにより2量体および4量体を形成することが示唆された。また、岡崎統合バイオの永山國昭教授と重松秀樹博士との共同研究により、Mca2を精製し、位相差低温電子顕微鏡により立体構造を観察した。その結果、まず精製したMca2も2量体と4量体を形成することを明らかにした。その上で、顕微鏡像の単粒子解析により、Mca2は4量体を形成しており、その膜貫通部分の大きさは4量体で構成されている既知のK^+チャネルKv1.2の膜貫通部分とほぼ同じであることを明らかにした。さらに、Mca1とMca2の生体における機能を解明する一環として、mca1欠損株とmca2欠損株の低温ショック後の[Ca^<2+>]_<cyt>の上昇をモニターした。その結果、両欠損株において低温ショック後の[Ca^<2+>]_<cyt>の上昇が野生株よりも約半分に低下していた。この結果は、Mca1とMca2が機械刺激だけでなく低温刺激の感知にも関与していることを示唆している。植物ゲノムにはTRPチャネルホモログは存在しないので、Mca1とMca2が植物においてTRPチャネル様の役割を担っている可能性が考えられる。シロイヌナズナの機械刺激センサーの役割をするCa^<2+>透過性機械受容チャネル(MSチャネル)候補の構造解明を目的として研究を行った。本研究を始める段階で、そのMSチャネル候補として、飯田の研究グループがMealとMca2を特定していた。本年度、昆虫培養細胞(sf9)を用いたタンパク質発現系を利用して、Mca2-6xHisタンパク質を大量発現させ、精製することができた。なお、Mcal-6xHisよりもMca2-6xHisを先行させた理由は、Mca2-6xHisの方がsf9細胞中でタンパク質量が多かったからである。具体的な研究内容としては、まず、精製を容易にするためにMealとMca2のそれぞれのC-末端に6xHisタグを付けた融合タンパク質を作製した。この融合タンパク質は非融合タンパク質と同レベルのCa^<2+>取込み活性をもつことを、酵母細胞に発現させ、<45>^Ca^<2>取り込みを定量することにより確認した。次にこの融合タンパク質をコードするcDNAを昆虫細胞発現用のpFastBacプラスミドに導入し、融合タンパク質を発現し得るバキュロウイルスを作製した。これをsf9細胞に感染させてMcal-6xHisとMca2-6xHisを発現させた場合、これらが確かに活性をもつことを、酵母細胞を用いた場合と同様に<45>^Ca^2の取込み能を測定することにより確認した。その後、まずMca2-6xHisをアフィニティーカラムクロマトグラフィーにより精製した。今後、この精製標品を用いて立体構造を明らかにするよていである。さらに、酵母発現系を用いて、Mca1とMca2が二量体と四量体を形成することを明らかにした。また、岡崎統合バイオの永山國昭教授と重松秀樹博士との共同研究により、Mca2を精製し、位相差

低温電子顕微鏡により立体構造を観察した。その結果、まず精製したMca2も2量体と4量体を形成することを明らかにした。その上で、顕微鏡像の単粒子解析により、Mca2は4量体を形成しており、その膜貫通部分の大きさは4量体で構成されている既知のK^+チャネルKv1.2の膜貫通部分とほぼ同じであることを明らかにした。さらに、Mca1とMca2の生体における機能を解明する一環として、mca1欠損株とmca2欠損株の低温ショック後の[Ca^<2+>]_<cyt>の上昇をモニターした。その結果、両欠損株において低温ショック後の[Ca^<2+>]_<cyt>の上昇が野生株よりも約半分に低下していた。この結果は、Mca1とMca2が機械刺激だけでなく低温刺激の感知にも関与していることを示唆している。植物ゲノムにはTRPチャネルホモログは存在しないので、Mca1とMca2が植物においてTRPチャネル様の役割を担っている可能性が考えられる。
外傷性出血性ショックに起因した多臓器不全におけるHMGB1の作用解明と治療展望

本研究は,外傷により生じた炎症性サイトカインが,濃度依存性に各臓器障害を誘導することを時系列で証明し,炎症性サイトカインをターゲットとした新規治療およびその治療開始時期を提案することを目的とする.重症外傷後に発生する臓器障害の機序解明に新たな展開をもたらす可能性があり,多臓器不全の治療戦略構築に大きく貢献することとなるであろう.外傷は,医学の進歩や時代の流れに左右されることなく一定数生じ,今後も患者数の減らない疾患であるため,治療への社会的ニーズが衰えない領域であり,研究価値のある学問である.本研究は,外傷により生じた炎症性サイトカインが,濃度依存性に各臓器障害を誘導することを時系列で証明し,炎症性サイトカインをターゲットとした新規治療およびその治療開始時期を提案することを目的とする.重症外傷後に発生する臓器障害の機序解明に新たな展開をもたらす可能性があり,多臓器不全の治療戦略構築に大きく貢献することとなるであろう.外傷は,医学の進歩や時代の流れに左右されることなく一定数生じ,今後も患者数の減らない疾患であるため,治療への社会的ニーズが衰えない領域であり,研究価値のある学問である.
顕微赤外分光法による不溶性有機物の熟成度評価と堆積盆解析への応用

赤外吸収スペクトルはケロジェンのキャラクタリゼイションに広く利用され、化学結合、官能基、対応する振動などに関する多くの情報を提供してきている。しかし、その情報はケロジェンのタイプと熟成度とが積分された形での情報であり、それらの2つのファクタ-は分離して捉える必要がある。この問題の解決のため、加熱温度と加熱時間を変化させて処理した各タイプのケロジェンについて、ビトリナイトの反射率法で熟成度を決め、ついで、それらの試料について熟成度の進行とともに生ずる赤外吸収スペクトルの変化を拡散反射法で明らかにした。1710cm^<-1>(C=O)、1610cm^<-1>(C=C)、1460cm^<-1>(CH_2+CH_3)の値を頂点とした三角ダイアグラムの中で、各タイプのケロゲンの進化経路を描くことができた。このダイアグラムは地質試料でのケロジェンの熟成度評価に適用できる。精密化学の工業の分野では、顕微フ-リエ変換分光光度計が有効性を発揮している。本研究では、その方法を花粉化石やケロジェンのマセラルに適用して、赤外吸収スペクトルの情報を得ることをもう1つの目的とした。この場合には、同一のマセラルについての比較がなされることになるので、得られた情報は熟成度の違いを反映していることになる。アルミニウムのメッキを施した鏡の上に各種マセラルの混在する試料をおき、鏡下でマセラルの識別をしながら、透過ー反射法で赤外吸収スペクトルをとることに成功した。また、透過法の場合には、KBrーdiscの間に花粉化石またはケロジェンマセラルを挟み、180kg/cm^2程度の圧力でプレスすることで、透過一反射法と全く同一の吸収スペクトルを得ることができた。以上の研究結果から、FTーIRによるケロジェンの熟成度評価が可能になり、堆積盆解析への応用が期待できる。ケロジェンの有機熟成度評価のための多くのパラメ-タ-が、これまでに開発されてきている。その中で、赤外吸収はケロジェンのキャラクタリゼイションのために広く利用され、吸収のバンドは化学結合、官能基、対応する振動などに関して多くの情報を提供している。しかし、通常の赤外吸収法では、ケロジェンを構成する各マセラルの平均的な値しか得られない。したがって、顕微鏡下で特定のマセラルについての測定が要求されることになる。この研究のために、フ-リエ変換赤外スペクトロメ-タ-(JEOL JIRー3505)を設置した赤外顕微鏡(JEOL IRーMAU110)を使用した。また、試料台として、アルミニウムメッキを施した鏡(直径13mm)を作製した。花粉試料はその試料台上におき、赤外の透過一反射シグナルを測定することで、きれいなスペクトラムを得ることに成功した。波長の範囲は4000700cm^<ー1>である。試料として各種の花粉化石を扱ったが、大型の花粉であるPicea属で最もよいデ-タ-を得ることができた。CH伸縮振動(29302860cm^<ー1>)、C=C伸縮振動(1610cm^<ー1>)、C=C振動(1510cm^<ー1>)CH_2・CH_3グル-プの非対称変角振動(1450cm^<ー1>)などの吸収が認められる。また、ケロジェンの赤外吸収スペクトルは拡散反射法が最も適していることを明かにし、そのデ-タ-を得ている。

次年度にはこのようにして確立されたこの方法を熟成度の高い多くの試料に適用し、その有効性を確立する。平成2年度の研究で、フ-リエ変換顕微赤外分光光度計を使用し、透過ー反射法で第四紀の花粉化石の赤外吸収スペクトルをとることに成功した。今年度は、透過ー反射法に使用するアルミニウムのメッキを施した鏡の改良を行い、各種マセラルの混在する試料を鏡下で識別しながら、そのマセラルのスペクトルをとることに成功した。この方法で、後期中新世のケロジェン試料の中から花粉化石を検出し、そのスペクトルが基本的には第四紀のものと一致することが確認された。また、透過法の場合には、KBrーdiscの間に花粉化石またはケロジェンマセラルを挟み、180kg/cm^2程度の圧力でプレスすることで、透過ー反射法と全く同一の吸収スペクトルを得ることができた。ケロジェンの熟成度評価にあたって、これまでにビトリナイトの反射率を始めとして多くの方法が開発されてきているが、タイプIケロジェンについては有効な方法が開発されずに留まっている。また、ケロジェンの物理・化学的特性はケロジェンのタイプと熟成度によって規定されるので、タイプの決定を行ってからその熟成度の議論をしなければならない。この問題の解決のため、加熱温度と加熱時間を変化させて処理した各タイプのケロジェンについて、ビトリナイトの反射率法で熟成度を決め、それらの試料について熟成度の進行とともに生ずる赤外吸収スペクトルの変化を拡散反射法で明らかにした。1710cm^<-1>(C=0)、1610cm^<-1>(C=C)、1460cm^<-1>(CH_2+CH_3)の値を頂点とした三角ダイアグラムの中で、各タイプのケロジェンの熟成経路を描くことができた。このダイアグラムは地質試料でのケロジェンの熟成度評価に適用できる。ケロジェンのFTーIRスペクトルによる堆積盆解析が可能になろう。
分子磁性

本総合研究(B)の目的は、重点領域研究「分子磁性」(平成4ー6年度)の発足にあたり,研究を遂行するための具体的な研究計画を立案し,計画研究参加予定者間の連絡・調整をはかることにある。このため,次の研究項目について計画研究を組織するとともに,これらに関連する一人又は少数の研究者による研究の公募を行った:(A01)分子磁性発現とその機構,(A02)新しい分子磁性系の設計と構築,(A03)分子磁性の理論,(A04)分子磁性による反応制御,(A05)分子磁性の動的挙動。活動成果は次の通りである。研究代表者と各研究項目代表者(班長)による連絡会議を3回,全体会議として全班員による研究会を1回それぞれ開催した。第1回連絡会議(9月20日,大阪市立大学交化交流センタ-)においては,重点領域研究の組織および研究計画について大略の方針を立案した。さらに研究会(10月14日,大阪なにわ会館)においては,重点領域研究の概要について全体会議で論議したのち,各項目別の小会議を行ってそれぞれの研究計画を立案した。最後に再び全体会議を行い、各班長より詳細な報告を行ったのち,計画全体の調整を行った。また同日、引続き第2回連絡会議を同じ場所で開いて、重点領域研究の計画調書作成についての打合せを行った。さらに重点領域研究予算配分額内定後,第3回連絡会議(3月4日,東京大学物性研究所)を開催し,平成4年度発足後の最終的な計画の打合せとスケジュ-ルの立案を行った。その他に,重点領域研究開始の事務的整備として,科学研究費補助金採択課題・公募審査要覧の購入,研究計画概要の印輪,審査会の経費補助,事務用品の印刷を行った。
近赤外光に応答する光遺伝学ツールの開発

初年度は光依存性カルシウムチャネルスイッチBACCSの改良と近赤外光に応答する光スイッチの検討を行った。BACCSは私が以前に開発した光遺伝学ツールで、BACCS発現細胞では青色光を照射すると細胞内にカルシウムイオンが流入する。BACCSの構造はフォトトロピンの光感受性ドメインLOV2とショウジョウバエ由来Stimを融合したもので、細胞膜に発現させたショウジョウバエ由来Oraiを光依存的に活性化する。改良にあたって、(1)LOV2の光サイクルに関する変異体の作製、(2)他のグループが作製したカルシウムシグナルの光スイッチを参考にBACCSを改変した変異体の作製、(3)BACCSとdOraiの発現比を様々に変化させた変異体の作製、の3つの試みを行った。最終的に以前のものに比べ応答は変わらないものの、バックグラウンドが低いスイッチを作製することができた。また、近赤外光を照射するシステムの構築と近赤外光に応答する光スイッチの作製を行った。照射システムは顕微鏡下で波長770nmの光を照射する方法と、CO2インキュベータ内で波長740nmの光を照射する方法の2つを確立した。近赤外光スイッチとしてはBphP1/PpsR2(QPAS1)を用いた。BphP1は近赤外光(波長740-780 nm)に応答して構造を変化させ、PpsR2と結合できるようになる。QPAS1はPpsR2の一部でBphP1と結合できる最小単位である。予備実験として細胞膜の局在させたQPAS1に光依存的にBphP1を結合させる実験を行い、近赤外光照射システムが機能することと光スイッチタンパク質が応答することを確認した。現在、細胞内シグナルなどに関わる酵素群について、BphP1/PpsR2を用いたコンストラクトを作成して、培養細胞において活性を測定している。カルシウムシグナル光スイッチBACCSに関しては当初の予定通りの変異体を作製し、またそれを元に変異を組み合わせたものも作製した。結果的に改良に成功したので順調に進展していると言える。BphP1/PpsR2(QPAS1)を用いた近赤外光スイッチに関しては、初めてのシステムということもあり様々な試行錯誤を行った。顕微鏡に設置する波長770nm LEDに関しては既存のシステムを取り付けることで対応することができたが、CO2インキュベータ内で用いるLEDに関しては自分で作製しなければならなかった。困難はあったが最終的に様々な周波数で波長740nmの光を培養細胞に照射するシステムを構築することができた。この近赤外光のシステムを用いて様々な実験を計画しているが、最初はBphP1やPpsR2の特性を理解し、近赤外光により応答する最適な条件を探すことが重要であると考えた。タンパク質の構造や光の照射条件に関する予備実験には時間をかけ、光依存的にBphP1とPpsR2が結合できる条件を見つけることができた。予備実験は順調に進展したと言える。BACCSに関しては、近赤外光スイッチと組み合わせて使用することを考えている。つまり青色光で細胞内カルシウムシグナル、近赤外光で別の細胞内シグナルを操作し、これまで困難であった2種類の細胞内シグナル操作による細胞機能の制御を行う。近赤外光スイッチに関しては、PI3キナーゼなど細胞内シグナルに関わる分子を用いてその有効性を調べる。PI3キナーゼを青色光で機能制御するシステムはすでに確立しているので、同様の制御が近赤外光で可能かどうかを検定する。その後、様々な細胞内シグナルや、その他の酵素機能の制御を試みる。BACCSにより青色光で誘導されるカルシウムシグナルと近赤外光により誘導される細胞内シグナルのクロストークを調べる。

カルシウムシグナル光スイッチBACCSに関しては当初の予定通りの変異体を作製し、またそれを元に変異を組み合わせたものも作製した。結果的に改良に成功したので順調に進展していると言える。BphP1/PpsR2(QPAS1)を用いた近赤外光スイッチに関しては、初めてのシステムということもあり様々な試行錯誤を行った。顕微鏡に設置する波長770nm LEDに関しては既存のシステムを取り付けることで対応することができたが、CO2インキュベータ内で用いるLEDに関しては自分で作製しなければならなかった。困難はあったが最終的に様々な周波数で波長740nmの光を培養細胞に照射するシステムを構築することができた。この近赤外光のシステムを用いて様々な実験を計画しているが、最初はBphP1やPpsR2の特性を理解し、近赤外光により応答する最適な条件を探すことが重要であると考えた。タンパク質の構造や光の照射条件に関する予備実験には時間をかけ、光依存的にBphP1とPpsR2が結合できる条件を見つけることができた。予備実験は順調に進展したと言える。BACCSに関しては、近赤外光スイッチと組み合わせて使用することを考えている。つまり青色光で細胞内カルシウムシグナル、近赤外光で別の細胞内シグナルを操作し、これまで困難であった2種類の細胞内シグナル操作による細胞機能の制御を行う。近赤外光スイッチに関しては、PI3キナーゼなど細胞内シグナルに関わる分子を用いてその有効性を調べる。PI3キナーゼを青色光で機能制御するシステムはすでに確立しているので、同様の制御が近赤外光で可能かどうかを検定する。その後、様々な細胞内シグナルや、その他の酵素機能の制御を試みる。BACCSにより青色光で誘導されるカルシウムシグナルと近赤外光により誘導される細胞内シグナルのクロストークを調べる。初年度の研究では様々な融合遺伝子を作製し、培養細胞でそのタンパク質の機能を検定することに重きをおいたため、通常の分子生物学の実験、細胞生物学の実験を数多く行った。いくつかの阻害剤や抗体、化合物の購入は次年度へと先送りとなったため、次年度使用額が生じた。次年度は現在作製中の融合遺伝子を詳細に解析するため、1年目に購入しなかった試薬も購入して研究を行うことになる。
高角度分解能アナライザによる模擬ダイバータプラズマイオン2次元速度空間構造解析

ダイバータプラズマの重要課題の一つは、ダイバータ板への熱負荷の低減、即ちスパッタリングを低減させることである。ダイバータ板スパッタリングを議論する際、ダイバータ板とイオンの位置関係から、ダイバータ板に入射するイオンのエネルギー及び温度を明らかにすることが必要不可欠である。平成15年度では、前年度の構築した誘導結合型プラズマを用いたダイバータ模擬実験装置やマイクロ波プラズマにおいて、負にバイアスした基板に入射するイオンのエネルギー分布の計測を行った。通常のグリッドアナライザと高角度分解能を有する方向性アナライザを用いたイオンエネルギーの計測には重点を置いて研究を行った。1.誘導結合型プラズマにおけるイオン温度計測発散型磁界を印加した誘導結合型高密度プラズマにおいて、電子温度との比較を行いながら、イオン温度の計測を行った。それらの温度とホールパラメータとの関係を明らかにした。イオン温度及び電子温度は、それぞれ、ホールパラメータが約3と10^3で最小値をもつことが明らかとなった。これらの現象は、磁界や圧力の変化によって中性原子との弾性衝突や非弾性衝突が変化したために生じたものと考えられる。2.マイクロ波プラズマにおける高周波負バイアス基板に入射するイオンエネルギー分布計測直径30cm程度のマイクロ波プラズマ装置において、下流領域に設置した高周波バイアスした基板に入射するイオンのエネルギー分布は高周波電位変動に起因するダブルピークの分布になることが分かった。また、基板に印加する周波数をイオンのプラズマ周波数より低く、或いは、高くすると、そのダブルピーク間のエネルギー拡がり値が小さくなることが分かった。本研究により、イオンが基板全面の高周波電界に追従する領域で、最もエネルギー拡がり値が大きくなる新しい知見が得られた。ダイバータ板スパッタリングを議論する際、ダイバータ板とイオンの位置関係から、ダイバータ板に入射するイオンの2次元的な挙動を明らかにすることが必要不可欠である。平成14年度では、1.ダイバータプラズマ模擬実験装置の開発、2.高角度分解能アナライザを用いて2次元イオン速度空間構造の計測に重点を置いて研究を行った。1.<ダイバータプラズマ模擬実験装置の開発>現有の直線型円筒真空容器(直径16cm、長さ100cm)の一端に、ダイバータプラズマに匹敵するプラズマ密度(10^<11>10^<12>cm^<-3>)を生成できるヘリカル型或いはスパイラル型のコイルを用いて誘導結合型プラズマ源(ICP)を設置した。作動ガスには、先ず、基礎的な実験として、アルゴンガスを使用し、圧力は10^<-3>Torr程度封入した。10^<-3>Torr程度の圧力で、10^<11>cm^<-3>を超えるプラズマ密度を実現させることができた。更に、磁界を印加することで、ヘリカル型の場合は、ガラス管の直径程度の円筒状高密度プラズマを生成できた。2.<高角度分解能アナライザを用いたイオン速度分布関数の計測>本年度は、イオン速度分布関数計測の基礎実験として、直流放電ダブルプラズマ中のイオンビーム2次元速度分布関数の計測を行った。その計測には、通常のグリッドアナライザ内のプラズマ側に接するグリッドを約10の高角度分解能を有するキャピラリープレートを置き換えた高角度分解能アナライザを用いた。アナライザを軸方向に移動させつつ回転することで、2次元イオン速度分布関数マップを2次元速度空間上に作成しイオン挙動を検討した。ビーム加速電圧に相当するイオンビームの2次元速度空間を実現する事ができた。更に、イオンビームの2次元速度空間での拡がりを評価することができた。

ダイバータ板スパッタリングを議論する際、ダイバータ板とイオンの位置関係から、ダイバータ板に入射するイオンのエネルギー及び温度を明らかにすることが必要不可欠である。平成15年度では、前年度の構築した誘導結合型プラズマを用いたダイバータ模擬実験装置やマイクロ波プラズマにおいて、負にバイアスした基板に入射するイオンのエネルギー分布の計測を行った。通常のグリッドアナライザと高角度分解能を有する方向性アナライザを用いたイオンエネルギーの計測には重点を置いて研究を行った。1.誘導結合型プラズマにおけるイオン温度計測発散型磁界を印加した誘導結合型高密度プラズマにおいて、電子温度との比較を行いながら、イオン温度の計測を行った。それらの温度とホールパラメータとの関係を明らかにした。イオン温度及び電子温度は、それぞれ、ホールパラメータが約3と10^3で最小値をもつことが明らかとなった。これらの現象は、磁界や圧力の変化によって中性原子との弾性衝突や非弾性衝突が変化したために生じたものと考えられる。2.マイクロ波プラズマにおける高周波負バイアス基板に入射するイオンエネルギー分布計測直径30cm程度のマイクロ波プラズマ装置において、下流領域に設置した高周波バイアスした基板に入射するイオンのエネルギー分布は高周波電位変動に起因するダブルピークの分布になることが分かった。また、基板に印加する周波数をイオンのプラズマ周波数より低く、或いは、高くすると、そのダブルピーク間のエネルギー拡がり値が小さくなることが分かった。本研究により、イオンが基板全面の高周波電界に追従する領域で、最もエネルギー拡がり値が大きくなる新しい知見が得られた。
微細藻由来トリテルペン合成酵素の構造機能解析

ボツリオコッセンはスクアレンに類似し、ファルネシル二リン酸を基質として生合成されるが、その生成メカニズムはスクアレンとは異なっている。特定されたボツリオコッセン合成酵素遺伝子情報を利用し、ボツリオコッセン合成酵素およびスクアレン合成酵素のX線結晶構造解析を行い、本酵素の構造的特徴と炭化水素生産機構の解明をめざす。今回、我々は、微細藻Botryococcus braunii由来ボッリオコッセン合成酵素について、遺伝子のコドン改変およびタンパク質発現大腸菌の株の選択により、結晶化に必要な量の組換えタンパク質の得られる系を確立した。また、すでに結晶構造が明らかになっているヒト由来スクアレン合成酵素(SS)を鋳型としてSSL-13のホモロジーモデルを作成した結果、SSの72番目および288番目のフェニルアラニン、204番目のアラニンに相当するSSL-13の活性中心キャビティ構成アミノ酸残基が、各酵素の基質特異性と生成物特異性の制御に重要な役割を演じている可能性が示された。そこで活性中心キャビティの形状や容積を変化させることを目的とし、SSL-13における当該アミノ酸残基をグリシンやアラニン、セリンなどに置換した点変異体を各々設計し、これらの変異酵素を作成した。現在これら変異の導入が酵素活性に及ぼす影響について精査しているところでる。また、これら組み換え酵素を用いて、各タンパク質の結晶化の条件の検討に着手した。遺伝子のコドン改変およびタンパク質発現大腸菌の株の選択により、結晶化に必要な量の組換えタンパク質の得られる系を確立した。また、各種変異酵素の作成を終えることができた。非常に残念なことに、Jon FREEMAN博士は家庭の事情により、急遽米国に帰国することになり、平成25年度の交付申請を辞退することになった。
芸術家と工房の内と外-学習・共同制作・競争の諸相-

近代以前の時代において、芸術教育および制作の中心は工房であった。親方芸術家が経営する工房は、若い徒弟たちを養成する機関であり、またそこには、親方の指示に従って作品の制作を補助する助手たちがいた。本研究では、ヨーロッパおよび日本のさまざまな芸術家たちの工房の制作システムの特徴を明らかにし、かつ、独立した後の芸術家とかつて芸術家が属した工房との関係、異なる工房間の共同制作など、工房の外側との関係性を解明した。芸術家工房が若い徒弟たちの教育において果たした役割を探るとともに、それが、近世初期に成立した美術アカデミーにおける美術教育と、どのような共通性を有し、如何なる点で相違していたのかについて考察するという目的で、劔持を中心として、パドヴァのスクアルチョーネ工房に関する研究を行い、さらに、深谷を中心に、ユトレヒトの素描アカデミーの実態に関する研究を行った。スクアルチョーネについては、彼と画家ウグッチョーネとの間で、後者の息子フランチェスコの教育に関して交わされた契約書が残っている。そこには、スクアルチョーネが、素描の基礎や構図法を教え、学習のための手本を提供し、作品の添削指導を行うことが明記されており、親方が、授業料を受け取り徒弟に画業を教えていた工房のシステムを窺い知ることができる。また、スクアルチョーネ工房には、アンドレア・マンテーニャやマルコ・ゾッポなどが活動していたことが知られている。これらの優れた画家たちがこの工房に引きつけられた理由の一つは、種々の作品に基づく素描や古代彫刻などが収集されていたからではないかと推測される。こうした芸術家工房における視覚資料の収集が有していた意味やその公開性の度合いに関する研究を進めることの重要性が明らかとなった。一方、美術アカデミーでは、複数の画家たちが画家を志す若者たちを指導したが、その初期の形態を明らかにするために、ユトレヒトの素描アカデミーに関する資料を検討した。また、興味深いことに、17世紀には、良き美術教育を普及させるという理想から発展して、誰もが学べる素描学習用の教材と銘打った、数多くの図版が付された素描の本が刊行されるようになった。これらの本に掲載された版画の手本と工房における伝統的な教育システムとの関連について、さらなる研究を進めることとなった。昨年度、スカルチョーネ工房とユトレヒトの美術アカデミーにおける若い画家たちの教育システムを検討したのを受けて、今年度も、西洋近世の工房における画家の養成という問題を考察し、主としてルーベンス工房に関する研究を行った。さらに、いわゆる親方画家の自筆作品と工房作品という区別が、近世に、どの程度意識されており、工房作品がどのように評価されていたのかという問題について、歴史資料に基づいて検討した。工房における画家の養成について-ネーデルラントでは、画家を志す若者は、工房の親方の徒弟となって、34年間ほど画業の基礎を学んだ後に、目指す絵画分野(人物画、静物画、風景画など)を専門とする親方画家の工房に移って、助手として制作を手伝いながら、独立するための技術と知識を実践的に習得するのが一般的であった。また、生涯、親方画家の資格を得ることなく、工房の助手として雇用されて働く画家たちも多数いた。ルーベンス工房の場合、初歩段階の画家の教育を行うことはなく、既にある程度進んだ段階に達した若者たち、および経験豊かな画家たちが制作に従事しており、ルーベンスの構想に基づいて効率的に絵画を生み出すためのシステムが構築されていた。特にヴァン・ダイクがルーベンス工房で果たした役割を具体的に検討することにより、工房の親方画家の「もうひとつの手」としての助手に求められていた仕事内容の解明を試みた。工房作品の評価について-西洋近世においては、工房による作品制作が一般的であった一方で、16世紀初頭から、絵画の作者に対する関心の高まりとともに、親方画家の自筆作品に対するこだわりが強まり、その傾向に対応して、工房作品に対する懐疑的な視線が生まれてきたことを、絵画制作をめぐる契約書や訴訟の記録などから検討した。併せて、工房による模写作品の絵画市場における取引の実態を示す歴史資料を収集した。過去2年間の研究では、主として工房の内側での活動に着目し、工房における若い画家の教育システム、工房の親方が工房の助手を雇用して絵画を制作するシステム、などについて検討してきた。それに対し、今年度は、独立した工房を構える親方同士の間での共同制作の問題や、工房の親方のもとを去って独立して活動を行うようになった画家が、その後、かつての師としての親方とどのような関係を結ぶことになるのかなど、本研究が取り組むべきもう一つの重要な課題である、工房の「外」の問題についての研究に取り組んだ。加えて、工房が、子供、孫などの血縁者、あるいは弟子など、より若い世代の芸術家へとどのように引き継がれていったのかという、工房の継承の問題についても考察した。工房の親方同士による共同制作の問題に関しては、この種の共同制作がさかんに行われた17世紀フランドル派を取り上げて、ルーベンスが他の親方画家とどのような共同制作を行ったのかを検討した。

人物画家であるルーベンスが、このような共同制作を行ったのは、静物画家、動物画家、風景画家などの他のジャンルの専門画家とであり、基本的には、ルーベンスと作品の受注をめぐって競合しない画家たちであった点が注目される。一方、ルーベンスと同じく人物画家であったヴァン・ダイクの場合には、この種の対等に近い立場での共同制作はあり得なかったことが明らかになった。また、独立した画家として活動する、かつて師弟関係にあった、2人の画家の関係性については、フランス新古典主義のダヴィッドとジロデをモデル・ケースとして検討した。その結果、この種の相互関係の問題の考察には、贈与論からのアプローチが有効であることが明らかとなった。そして、工房の継承の問題に関しては、特に工房で引き継がれる、画題と様式に着目して、宗達・宗達派についての検討を行った。これまでの3年間の研究において、工房の「内」での活動に関して、若い画家たちの養成システム、ならびに工房における制作方法について検討するとともに、工房の「外」の様相に着目して、独立した工房を構える芸術家間での共同制作の様相、工房で学んだ後に独立した芸術家のかつての師との関係、工房の継承形式という問題について、西洋と日本美術史の具体的な諸事例に即して探求してきた。研究の最終年度にあたる本年度は、これらの問題についてさらに考察を深め、加えて、新たに二つの事例を検討した。18世紀のフランスの芸術家たちの活動の中心は王立絵画彫刻アカデミーであり、そこでは美術を職人の技から自由学芸の地位に上昇させるという理念が重視されていた。だが一方で、アカデミー画家たちは個人の工房を有していた。ルーヴル宮殿にアトリエと居室を構えた彼らの活動を検討した結果、弟子の教育ならびに作品販売に関わる実務レベルでは、依然として職人工房の伝統を色濃く継承していたことが明らかになった。また、江戸後期の画家、酒井抱一の工房運営について検討した。抱一工房の主力であった鈴木蠣潭・其一は、下絵や本画の代作なども行っていたが、このような弟子たちによる代作が可能であった背景には、抱一作品の図様を伝える粉本が工房で共有されていたからであると考えられる。そのことを、抱一工房が得意とした画題の一つ「仁徳天皇図」から明らかにした。また、抱一が、酒井鶯蒲を工房の後継者として積極的に後押しする様子を抱一・鶯蒲らが参加した寄合書などから検討した。以上の研究成果のとりまとめとして、9篇の論文を収録した研究成果報告書『芸術家と工房の内と外ー学習・共同制作・競争の諸相ー』を発行し、さらに、『ルーベンスー栄光のアントワープ工房と原点のイタリアー』と題された展覧会を組織した。本共同研究のテーマが、前近代の芸術家の問題を考える上で非常に重要な工房の問題であるため、研究に参加しているメンバーの関心も高く、研究は非常に順調に進展している。また、中村は、昨年、ヴァン・ダイクとルーベンスとの関係を考察する上で非常に重要な、長らく所蔵先不明とされていたヴァン・ダイクの作品を発見するという、予期せぬ幸運にも恵まれた(論考を発表予定)。24年度が最終年度であるため、記入しない。平成24年度は、最終年度であるので、芸術家工房を「内」と「外」の両面から考察した研究を完成させる。
高炭素鋼の恒温変態生成物のその場観察

本研究者らは、数種類の鉄一炭素二方合金を用いて、鋼の全領域にわたる恒温変態生成物の存在領域(温度,炭素濃度)を示す恒温変態生成相図を作製する研究発表を行っている。現在、鋼の恒温変態で最も関心を集めている点は、上部ベイナイトと下部ベイナイトの生成機構を実験的に明らかにすることであり、そのために顕微鏡によるベイナイト生成の瞬間のその場観察が必要となり、本研究課題もそれを取りあげた。i)過共析鋼を光学顕微鏡と電子顕微鏡内で恒温変態させて、ベイナイトの生成状況を調べた結果、動的観察ではヴイデオの像の鮮明度が悪く、且つ変態生成物の生成速度が早く明確なデ-タを得ることができなかった。ii)その場観察では研究期間内に研究結果を得ることが難しくなったので、1.10%および1.80%炭素鋼を用いた下部ベイナイトの静的観察結果から、次のような結論を得た。a)1.10%炭素鋼のフェライトとセメンタイトの晶癖面は、それぞれ(496)fと(101)bと(112)bの中間域に存在した。これに対し、1.80%炭素鋼は、それぞれ(384)fと(101)b近傍とであった。b)下部ベイナイトとオ-ステナイトとの方位関係は、K-S関係であった。またベイナイトフェライトとセメンタイトの間の方位関係は、Isaichevの関係であった。c)1.80%炭素鋼の下部ベイナイトの結晶学的資料は、格子不変変形として(101)b〔TT1〕bのせん断系がマルテンサイトの現象論の計算結果と良い一致を示すことが明らかとなり、この鋼の下部ベイナイトがマルテンサイト的に生成することが立証された。しかし、1.10%炭素鋼の下部ベイナイトについては、未だ明確な結論を得るに到っていない。本研究者らは,350723Kの温度範囲で高炭素鋼の恒温変態に関する研究を行った結果,等温マルテンサイト,ミッドリブ付下部ベイナイトなど数編の論文を発表したが,これらはいずれも静的な観察結果であった。鋼の恒温変態で最も感心の高い上部と下部ベイナイトの生成機構を実験的に明らかにすために,顕微鏡によるその場観察を動的に記録して議論す段階に来ている。本研究では光学及び電子顕微鏡による動的観察を行い,種々の恒温変態生成物の生成過程を詳細に調べ,高炭素鋼の恒温度変態機構の全容を明らかにすることを目的としている。本研究に購入した顕微鏡テレビカメラとテレビモニタを使用して高温光学顕微鏡にて、0.81.8%炭素鋼の恒温変態を観察した。その結果,微細パーライト,上部ベイナイトおよび下部ベイナイトの恒温変態生成物が生成・成長する過程が動的に観察でき,それをビデオに収録することにより生成物の生成機構が明らかになりつつある。現在までに本装置を用いて明らかにされたことは,1.8%炭素鋼の下部ベイナイトはマルテンサイトと同じく鉄原子は無拡散的にせん断変形により格子変形を行い,その後過飽和フェライト内の炭素原子が短距離拡散によりセメンタイトを形成するということである。今後他の炭素鋼についても同様の観察を行い,高炭素鋼全体にわたる恒温変異の動的観察から変態生成物の生成機構が論じられるものと期待される。本研究者らは、数種類の鉄一炭素二元合金を用いて、鋼の全領域にわたる恒温変態生成物の存在領域(温度,炭素濃度)を示す恒温変態生成相図を作製する研究発表を行っている。

現在、鋼の恒温変態で最も関心を集めている点は、上部ベイナイトと下部ベイナイトの生成機構を実験的に明らかにすることであり、そのために顕微鏡によるベイナイト生成の瞬間のその場観察が必要となり、本研究課題もそれを取りあげた。1)過共析鋼を光学顕微鏡と電子顕微鏡内で恒温変態させて、ベイナイトの生成状況を調べた結果,動的観察ではヴィデオの像の鮮明度が悪く、且つ変態生成物の生成速度が早く明確なデ-タを得ることができなかった。2)その場観察では研究期間内に研究結果を得ることが難しくなったので、1.10%および1.80%炭素鋼を用いた下部ベイナイトの静的観察結果から、次のような結論を得た。a)1.10%炭素鋼のフェライトとセメンタイトの晶癖面は、それぞれ(496)fと(101)bと(112)bの中間域に存在した。これに対し、1.80%炭素鋼は,それぞれ(384)fと(101)b近傍とであった。b)下部ベイナイトとオ-ステナイトとの方位関係は、K-S関係であった。またベイナイトフェライトとセメンタイトの間の方位関係は、Isaichev関係であった。c)1.80%炭素鋼の下部ベイナイトの結晶学的資料は、格子不変変形として(101)b〔TTI〕bのせん断系がマルテンサイトの現象論の計算結果と良い一致を示すことが明らかとなり、この鋼の下部ベイナイトがマルテンサイト的に生成することが立証された。しかし、1.10%炭素鋼の下部ベイナイトについては、未だ明確な結論を得るに到っていない。
布の通気性が熱・水分移動特性におよぼす影響

衣服の温熱的快適性ならびに保健衛生的機能には、布を通しての熱・水分・空気の同時移動特性が密接に関わる。特に、布の通気性は熱・水分移動を大きく左右する。本研究は、はじめに衣服用布の通気性を精密測定して、布の通気機構を明らかにし、布の通気性を的確に記述できる繊維集合構造パラメータを、理論と実測結果を比較して探索し、布の通気性能の設計ルートを明確にした。次いで、布の導気性が熱・水分移動特性におよぼす影響を定量的に捉えるために、布の熱・水分移動モデルを設けて、非通気性材料の熱・水分移動式を基礎とし、布を通しての熱・水分・空気の同時移動特性を記述できる実験式を導いた。さらに、着用経験に基づく衣服の快適性と布の通気性とを関連づけて考察し、任意の風速・温度・湿度を設定できる風洞を試作して、任意の環境条件下で、任意の身体輸動条件を設定したとき、そして任意の着衣条件下での布/身体間の空気層の役割などの詳細な布の熱・水分移動機構の解明を試みた。本研究成果の概要は次の通りである。1)布の通気性の明確化をはかり、2)風圧下において布の通気性が熱・水分移動におよぼす影響について解析し、これによって、皮膚モデルから布を通して熱・水分が移動する挙動を風速をパラメータとして記述できる式を導き、実験によって式の妥当性を検討した。3)布の温熱的性能設計への応用として、布の仕上げ加工、繊維組成の組み合せによる熱・水分・空気の移動特性の変化ならびに衣服着用時の同特性の変化などを捉え、本研究課題の目標達成をはかろうとした。これらの成果は、繊維集合構造体である布が必然的にもつ通気性が、布を通しての熱・水分移動におよぼす影響および布の保温・放熱効果を統一的に理解するための基礎的資料を与えた。衣服の温熱的快適性ならびに保健衛生的機能を支配する布の熱・水分移動特性は,布を通しての空気の移動,すなわち通気性に大きく左右される.しかし,これまでに布の熱・水分移動現象の解析に直接導入し得る布の通気性の精密測定されたデータが得られておらず,最も重要な通気性の要因をさけて解析が進められていた.本研究は,最近開発された通気性精密測定装置を用いて布の通気性を測定し,布の通気機構の理論的解明の実証と,布の熱・水分移動特性におよぼす影響を定量的に捉え,衣服の快適性予測のための基礎資料を得る目的のもとに,本年度実施した研究成果は以下の通りである.1.肌着・中衣(ドレスシャツ),外衣婦人ドレス,スーツ,紳士スーツ,外套用毛皮,皮革等各種の用途の布の通気性を測定し,特に微風速下に於る通気性を,用途の異なる布別にその分布を明確にし,基礎データを整えた.2.着用経験に法づき,夏凉しかった布,冬緩かく着用できた布を広範囲に収集し,それらの通気度と凉しさ,暖かさとの関連調査をまとめた.3.繊維集合体の通気低抗を繊維の形態,特に繊維の断面形求や太さと繊維の体積分率とから理論的に誘導し,理論の妥当性を実験によって検証した.4.布の通気低抗を系の構造,布の構造を与えられた条件として理論的に導く方法についても,単純化した布の構造モデルを設定して理論計算を実施し,次年後で結論を得る予定であり,織物設計への応用を計画している.5.布の通気性と(i)目付, (ii)

吸湿性,吸水性,(iii)放湿性,乾燥性,(iv)標準状態および湿潤時の熱損失との相互の関連を繊度の異なる羊毛を用いて開発された紳士夏用スーツ地について検討し,快滴性と関連づけて考察した.6任意の風速,温度,湿度を設定できる環境箱を試作し,布/皮膚モデル間の〓間を変化させて布の熱・水分移動特性を測定し,布の通気性との関係を定量化するための装置を整えた.前年度に引続き、本研究の最終目標である布を通しての熱・水分・空気の同時移動を記述できる式を誘導し、その妥当性の検証およびこれらの応用研究に重点をおいて研究を進めた。本年度の成果は以下の通りである。1.布の通気性を的確に記述できる繊維集合構造パラメータを、理論と実験結果を対比して提案し、繊維の形態や糸の構造、布の構造を与えられた条件として布の通気性の設計ルートを明確にした。2.着衣系を想定し、設定した環境条件下での着衣構成、すなわち重ね着条件下の通気抵抗を単体の布の特性から説明し得る複合則を見出した。3.以上の布の通気挙動の解析結果をもとに、伝意の風圧下における熱水分の同時移動を記述する式を導き、皮膚モデルから布を通しての熱・水分移動特性の計算を行い、実例結果と比較して式の妥当性を検証し、実際の着衣系における熱移動ならびに水分移動特性の予測精度を検討して式の実用性を確かめた。4.重ね着など異なる着衣構成を想定し、身体と衣服との間隙ならびに衣服と衣服との間隙、すなわち積層布の間隙の熱・水分移動機構におよぼす布の通気性の影響について、最も単純な二層構造布を用いて実験的に捉え、3.で導いた式を適用して、式の精度を確かめた。5.以上を総合して、布の通気性が被覆する布、すなわち人体を被覆する衣服の熱遮断効果ならびに放熱効果におよぼす影響を定量的に明らかにし、布の快適性能設計のための基礎的資料を整えた。
HNK-1糖鎖合成遺伝子を分子プローブとした神経系特異的糖鎖の機能解析

単クローン抗体HNK-1により認識されるHNK-1糖鎖は、神経系に存在するNCAM, L1, P0などの細胞接着分子に特徴的に発現し、神経の初期発生段階、神経回路の形成段階および神経回路の維持など様々な過程において重要な働きを持つことが示されてきており注目されている。本研究において、現在までに得られているこれらHNK-1糖鎖合成に関与する遺伝子や遺伝子改変動物を用いて以下のことを明らかにした。1)HNK-1糖鎖合成酵素遺伝子を用いたHNK-1糖鎖の発現調節機構の解明HNK-1糖鎖発現の律速酵素であるGlcAT-PとGlcAT-Sの基質認識機構を生化学的、構造生物学的に明らかにするために、大腸菌を用いてGlcAT-PおよびGlcAT-Sの膜貫通領域を欠失させた可溶型酵素タンパク質の大量発現系を確立し、その基質特異性を様々な糖鎖に対する糖転移活性を測定したところGlcAT-Pは糖鎖末端に存在する2糖を厳密に認識するのに対し、GlcAT-Sはより大きな糖鎖構造を認識することが明らかとなった。またGlcAT-Pに関しては、結晶が得られ、そのX線結晶構造解析が進んでいる(高エネルギー加速研究所との共同研究)。2)HNK-1糖鎖合成酵素遺伝子欠損マウスの作製とその解析既に得られているGlcAT-P遺伝子欠損マウスにおいて、一部HNK-1糖鎖発現が残存していた。この残存するHNK-1糖鎖の機能を明らかにするため、もう一つのHNK-1糖鎖合成遺伝子であるGlcA-Sの遺伝子欠損マウスの作製を行った。ターゲッティングベクターをES細胞に導入後、相同組み替えES細胞をマウス杯盤胞に導入し、キメラマウスの作成に成功した。さらにキメラマウスとC57BL6マウスとの交配によりヘテロ変異マウスが得られた。現在ヘテロ変異マウス同士の交配によりホモ変異マウスを得、その表現型を解析している。