hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
バイオマス選択的溶解性イオン液体によるサスティナブル材料科学の創成

現在,その特性を評価中である.本年度までの研究で杉から抽出できたリグニンをセルロースナノファイバーにコーティングできることがわかり,派生研究としてイオン液体による酵素活性化や,本研究で得られたリグニンやイオン液体を次世代メモリー用途に使う研究が進み出し,研究が広がりつつある.研究分担者である深谷が本年3月末で退職したために,平成28年度からGSC研究センターテニュアトラック助教である菅沼が深谷に代わり研究分担者として本プロジェクトに参画することになった.今後,菅沼が加わることで新たな研究領域が広がると期待している.植物体はセルロースやヘミセルロースと,芳香族環をもつフェニルプロパノイドの3次元網目構造体であるリグニンが絡み合って構成されている.これらのバイオマスの主成分であるセルロース,ヘミセルロース,リグニンは再生可能資源として重要であるが,各成分を犠牲にせずに分離することは困難であり,既存のバイオマス資源化工程は環境保全の観点から問題が残るプロセスを含んでいる.たとえばパルプ生産は木質バイオマスから「リグニンを除去」してセルロースを精製する工程であり,強塩基や強酸など様々な化学薬品と大量のエネルギーを消費し,しかも,リグニン成分は完全に断片化してしまっていた。本研究は,リグノセルロースの主要3成分を選択的に抽出するプロセスを構築し,環境調和型バイオマス材料科学を創成することを目的とする。現在までの研究で,リグニンやセルロースを溶解するイオン液体[P1ME][Lys]を開発できた。平成28年度は,アミノ酸アニオンにこだわらず,なるべく低温で多糖類やリグニンの抽出を可能とするイオン液体の研究を行い,単純なアセタートアニオンとNーメチルーNー(2-メトキシエチル)ピロリジニウムカチオンからなるイオン液体[P1ME][OAc]がβ値1.3と大きな水素結合受容能を示し,セルロース溶解性が非常に高いことを見いだした。また,[P1ME][Lys]とDMFとの混合溶液が,粘性も低くなり多糖類溶解性を示すことを見いだした。実際に,この溶液を用いると,室温で10重量%以上のセルロースを竹粉末から抽出でき,この操作を繰り返すことでリグニンを分離することができた(現在,論文投稿中)。さらに,[P1ME][OAc]にセルロースを溶解し,酢酸ビニルを作用させるとセルロースのすべての水酸基をほぼアセチル化して可溶化することができ,アシルドナーにビニルベンゾエートを使用するとベンゾイル化もできることがわかった。平成28年度は下記の研究に注力した。(1)イオン液体と非プロトン性極性溶媒の混合溶媒によるバイオマス成分の抽出(1)代表的な非プロトン性極性溶媒であるDMF, DMSO, DMI,アセトニトリルとイオン液体[P1ME][Lys]を混合し多糖類抽出のための最適混合比を検討した結果,イオン液体[P1ME][Lys]とDMFの混合した場合,モル比1:1で混合すると,プロトン受容能を示すβ値がイオン液体と同等になり,竹粉末からの抽出実験では[P1ME][Lys]-DMF(1:1,モル比)混合溶媒を用いた場合,10重量%まで多糖類抽出率が向上した。この混合溶媒ではもっぱらセルロースとヘミセルロースが抽出され,この操作を繰り返すことでリグニンを残渣として分離する事ができた。(2)セルロースを素材とする機能材料の創製セルロースを[P1ME][OAc]にイオン液体に溶解し,酢酸ビニルや酢酸イソプロペニルを作用させたところ,97%以上の水酸基をアセチル化することができた.
セルロースと有機分子触媒の協奏作用による未来型分子変換の創出

前年度の研究により、セルロースナノファイバー、特にTEMPO酸化セルロースナノファイバー(TOCN)がプロリン触媒による直截的アルドール反応の反応効率を飛躍的に向上させることを見出している。しかしながら本触媒系は再現性に乏しいという課題を抱えており、これはTOCNを有機溶媒中で用いているためにナノ分散性の維持に問題があるためだと考えた。そこで本年度は本触媒系の再現性の改善を図るため、反応に用いるTOCNの前処理方法の検討を行った。その結果、TOCNを酸処理してナノ分散を保ったままヒドロゲル化し、そのあと有機溶媒に置換することでナノ分散性の維持を担保し、触媒反応の再現性を改善することに成功した。またNMRにより反応の副生物を解析したところ、TOCNを加えない場合の反応ではプロリンの分解に由来するオキサゾリジンがプロリン基準で50%近く生成していることが明らかとなった。オキサゾリジンの生成はTOCNの添加によりほぼ完全に抑制されることから、本触媒系の反応効率の向上は、TOCNによるプロリンの分解抑制が一因となっていることが示唆された。本年度はさらに、TOCNによる反応加速の展開として、プロリン触媒によるMannnich反応を実施し、アルドール反応と同様の効果が認められることを明らかにした。このことから、TOCNによる反応加速はプロリン触媒にとって一般的な現象である可能性が示唆された。また、セルロースと類似の構造多糖であるキトサンをナノ化したキトサンナノファイバーを触媒として用いた場合に、Knoevenagel縮合においてユニークな化学選択性を見出した。また、セルロースと類似の構造多糖であるキトサンをナノ化したキトサンナノファイバーを触媒として用いた場合に、Knoevenagel縮合においてユニークな化学選択性を見出しており、今後新たな研究展開が期待される。セルロースの構造を認識してCNF結晶界面に結合するセルロース結合性ペプチドをもとにしたペプチド触媒を設計し、CNFと触媒の相互作用に基づく不斉反応を開発する。セルラーゼは、加水分解活性を担う触媒ドメインと、セルロース結晶界面に結合する糖質結合モジュール(CBM)から構成される。このCBMは、3つの隣接したチロシンやトリプトファン残基により、CNF結晶の疎水面にセルロースの分子軸に沿って結合する。従ってCBMの構造をもとにペプチド触媒のアミノ酸配列を適切に設計すれば、触媒とCNF界面が立体的に制御された形で相互作用し、不斉制御が可能になると期待される。すでにCBMの構造を模倣したセルロース結合性ペプチドが複数報告されている。本年度はこれらのセルロース結合性ペプチドのN末端にプロリンを導入し、CNFと触媒の相互作用に基づく不斉反応を開発する。本計画において高い不斉選択性を実現するには、触媒反応の起こる場をCNF界面上に限定する必要がある。そこで触媒反応の検討に先立ち、触媒とCNFが強く相互作用する条件を探索する。CNF界面に結合したペプチド触媒は溶液中での拡散係数が減少すると予想されるため、NMRにより分子の拡散係数を計測するDOSY法を用いてペプチド-CNFの結合を評価する。設計したペプチド触媒を用いて、CNF共存下での不斉反応を実施し触媒機能を評価する。天然アミノ酸のひとつであるプロリンは、もっとも単純な構造の有機分子触媒の一つであり、アルドール反応やマンニッヒ反応など重要な炭素-炭素結合形成反応を触媒することから、精力的に研究が行われてきた。プロリンそのものは触媒活性が極めて低く、実用的な収率で生成物を得るためには通常30 mol%程度と多量の触媒が必要となる。そこで触媒活性の向上を目的とし、さまざまなプロリン誘導体が開発されてきた。しかし触媒の構造最適化には多くの試行錯誤を要するため、プロリンをそのまま用いて反応効率を向上させることができれば、有機合成上きわめて有用な方法論となる。我々はここでセルロースナノファイバー(CNF)に注目し、従来の反応条件にただCNFを添加するだけという、ごく簡便な手法によりプロリンの触媒活性が飛躍的に向上することを見出した。物理解繊CNFやTEMPO酸化セルロースナノファイバー(TOCN)を検討したところ、TOCNが触媒活性の向上にもっとも効果的であったが、物理解繊CNFを用いた場合にも活性向上が見られた。TOCNはファイバー上に高密度のカルボキシ基を有しているが、カルボキシ基を持たない物理解繊CNFでも活性向上が見られること、ナノ化していないTEMPO酸化パルプでは効果がないことなどから、カルボキシ基ではなくナノファイバー自体が本質的な役割を果たしていることが強く示唆された。TOCNは物理解繊CNFに比べ比表面積が大きいことから、本現象はセルロース結晶界面が直接関与する現象であると考えている。研究の初年度においてナノセルロースの存在により触媒活性が向上するという興味深い現象を見出した。ナノセルロースの比表面積が触媒活性に大きく影響することから、ナノセルロースの結晶表面が直接反応に関与していることを示唆する結果を得た。本成果は論文としてScientific Reports誌に発表した。また、ナノセルロース結晶界面で起こる反応のモデルケースとして、表面カルボキシ化ナノセルロースを触媒とするアセタールの加水分解反応の検討を行った。種々の速度論解析の結果、基質がセルロース結晶の表面に吸着して反応が進行していることを示唆する結果を得た。

しかしながら本触媒系は再現性に乏しいという課題を抱えており、これはTOCNを有機溶媒中で用いているためにナノ分散性の維持に問題があるためだと考えた。そこで本年度は本触媒系の再現性の改善を図るため、反応に用いるTOCNの前処理方法の検討を行った。その結果、TOCNを酸処理してナノ分散を保ったままヒドロゲル化し、そのあと有機溶媒に置換することでナノ分散性の維持を担保し、触媒反応の再現性を改善することに成功した。またNMRにより反応の副生物を解析したところ、TOCNを加えない場合の反応ではプロリンの分解に由来するオキサゾリジンがプロリン基準で50%近く生成していることが明らかとなった。オキサゾリジンの生成はTOCNの添加によりほぼ完全に抑制されることから、本触媒系の反応効率の向上は、TOCNによるプロリンの分解抑制が一因となっていることが示唆された。本年度はさらに、TOCNによる反応加速の展開として、プロリン触媒によるMannnich反応を実施し、アルドール反応と同様の効果が認められることを明らかにした。このことから、TOCNによる反応加速はプロリン触媒にとって一般的な現象である可能性が示唆された。また、セルロースと類似の構造多糖であるキトサンをナノ化したキトサンナノファイバーを触媒として用いた場合に、Knoevenagel縮合においてユニークな化学選択性を見出した。また、セルロースと類似の構造多糖であるキトサンをナノ化したキトサンナノファイバーを触媒として用いた場合に、Knoevenagel縮合においてユニークな化学選択性を見出しており、今後新たな研究展開が期待される。触媒活性が向上するという興味深い現象について、今後は反応機構の実験的解明に取り組んでいく。現在のところ、セルロース科学の知見からセルロース結晶疎水面への反応基質の吸着が重要であると考えている。そこで、反応基質および触媒分子とセルロース結晶との相互作用を、核磁気共鳴分光法(NMR)や水晶振動子マイクロバランスなどを用いて解析する。また、現在のところ反応のエナンチオ選択性の制御が未解決であるため、今後は立体選択性に注力しながら研究を推進していく。触媒構造の最適化に加え、ナノセルロースへの触媒の固定化、ナノセルロースの表面修飾による不斉環境の構築などに取り組む。さらに、本方法論の一般性を確立するため、アルドール反応以外にもBaylis-Hillman反応やKnoevenagel反応などへのセルロースナノファイバーの効果を検証していく。セルロースの構造を認識してCNF結晶界面に結合するセルロース結合性ペプチドをもとにしたペプチド触媒を設計し、CNFと触媒の相互作用に基づく不斉反応を開発する。セルラーゼは、加水分解活性を担う触媒ドメインと、セルロース結晶界面に結合する糖質結合モジュール(CBM)から構成される。このCBMは、3つの隣接したチロシンやトリプトファン残基により、CNF結晶の疎水面にセルロースの分子軸に沿って結合する。
電子サイクロトロン共鳴加熱波動の周波数近傍におけるスペクトル分析

本研究の課題は,電子サイクロトロン周波数に共鳴する強力な電場が存在する場合の,プラズマの応答を,同じ周波数帯で再放射(または散乱)される波動の検出を通じて解析しようとするものである.従来より電子温度診断に用いられてきた,電子サイクロトロン放射計測とは異なる.標記課題の申請通り,GUNNダイオード局所発振器とバランスト・ミキサによる周波数逓減系と0^1.8GHzスペクトラム・アナライザとを組合わせて26.5^30GHz領域の周波数分析システムを組上げた.このシステムの動作特性を実験的に確認した後,大電力加熱波の入射実験に適用した.その結果の概要は次の通りである.(1)公称28GHzのジャイロトロン(単管当り最大出力200kW)の発振波動が設計通りTE02モードであることを確認した.しかし実は,このモードはTE021とTE022の2つのモードから構成されており,後者は前者より30dBほど低レベルで200-250MHzほど高周波側にて発振していることが初めて観測された.(2)TE021とTE022の2つのモードはパルス発振の途中で瞬間的に数MHzほどジャンプすることが観測された.(1)と(2)で発見された事項は通常行われている空胴周波数計では事実上検出不可能であり,本計測系の能力の高さを示している.(3)プラズマからの反射波を分析すると,上記TE021,TE022モードの周波数の周りに側帯波が観測された.この中のいくつかは2台のジャイロトロンからの入射波の結合に依るものである.しかしそれ以外に,入射波周波数から数十MHzの範囲内に,加熱入射波の存在とプラズマ密度の両方に依存する連続波と線スペクトルの発生が観測された.本年度の目標は測定系の完成と特徴的なスペクトル構造の発見にあったが,上記の如くその課題は達成できた.これを基礎として系統的な実験による物理的な解析の進展が次の課題である.これまでの検討の結果,28GHz近傍と同時に56GHz近傍と数十MHz帯の周波数解析を行うことが極めて重要との判断に至っている。
特定小型無線局を用いた被服内環境計測システムの開発

近年,被服製品に求められるコンセプトは見かけの美しさや製品の耐久性,扱いやすさなどに留まらず,その着心地までに波及し,ヒトの機能をも介助するための被服製品が望まれてきている.例えば,スポーツ選手が良い成績を残すために開発されたスポーツウエアや,人体の機能低下を介助するための製品の開発が望まれている.さて,これらの製品開発のためには,実験室レベルに留まらず,フィールドで実際に起こる被服内環境の実態を把握しなければならない.そこで,特定小型無線局を用いた被服内環境計測システムの開発を試みた.また,人体の呼吸代謝,血流速度,皮膚温,被服圧,下腿および足部の容積などの諸機能を指標とした,被服内環境の改善のために着目すべき因子とその影響についても明らかにした.被服内環境を知るためには,被服外環境や人体それ自身の因子を含めて初めて明らかになると考えた所以である.そこで,実験に用いた浴衣,ウエストベルト以外の実験衣は常に一定に保ち,ヒトが外部環境の変化に伴ってどのように変化するかを調べた.ヒトは地球上の生物であるがその地球環境の変化に伴って,呼吸代謝,皮膚温,血流速度,ウエストベルト圧,下腿および足部の容積は環境温度によって有意に変化することがわかった.つまり,積極的に環境温度を変えずとも,季節の推移に伴って変化しているのである.さらに,血流速度は日内変動し,ウエストベルト圧と下腿および足部の容積は有意に月経周期の位相によっても変動することがわかった.つまり,環境温や月経周期,日内変動を考慮に入れれば,より快適な被服環境を実現できるのである.このように,被服環境の実態を正確に捉えるために見過ごしてはならない因子の洗い出しとその影響について明らかにすることができた.今後,開発した特定小型無線局を用いた被服内環境計測システムを用いて,更に実生活に即したデータを蓄積し,人体の機能を介助する製品の開発に必要な基本設計指針を導き出す所存である.近年,被服製品に求められるコンセプトは見かけの美しさや製品の耐久性,扱いやすさなどに留まらず,その着心地までに波及し,ヒトの機能をも介助するための被服製品が望まれてきている.例えば,スポーツ選手が良い成績を残すために開発されたスポーツウエアや,人体の機能低下を介助するための製品の開発が望まれている.さて,これらの製品開発のためには,実験室レベルに留まらず,フィールドで実際に起こる被服内環境の実態を把握しなければならない.そこで,特定小型無線局を用いた被服内環境計測システムの開発を試みた.また,人体の呼吸代謝,血流速度,皮膚温,被服圧,下腿および足部の容積などの諸機能を指標とした,被服内環境の改善のために着目すべき因子とその影響についても明らかにした.被服内環境を知るためには,被服外環境や人体それ自身の因子を含めて初めて明らかになると考えた所以である.そこで,実験に用いた浴衣,ウエストベルト以外の実験衣は常に一定に保ち,ヒトが外部環境の変化に伴ってどのように変化するかを調べた.ヒトは地球上の生物であるがその地球環境の変化に伴って,呼吸代謝,皮膚温,血流速度,ウエストベルト圧,下腿および足部の容積は環境温度によって有意に変化することがわかった.つまり,積極的に環境温度を変えずとも,季節の推移に伴って変化しているのである.さらに,血流速度は日内変動し,ウエストベルト圧と下腿および足部の容積は有意に月経周期の位相によっても変動することがわかった.つまり,環境温や月経周期,日内変動を考慮に入れれば,より快適な被服環境を実現できるのである.このように,被服環境の実態を正確に捉えるために見過ごしてはならない因子の洗い出しとその影響について明らかにすることができた.今後,開発した特定小型無線局を用いた被服内環境計測システムを用いて,更に実生活に即したデータを蓄積し,人体の機能を介助する製品の開発に必要な基本設計指針を導き出す所存である.特定小型無線局を用いた被服内環境計測システムの開発は現在のところ、較正段階まで進んだ。従来の有線形式から無線化へ伴い、特に被服圧測定は身体へ装着するセンサー、圧力変換器、送信機までの小型・軽量化が困難を極めた。圧力変換器はパーマネントのものは高価でかつ重いのでディスポーザブルのものを用い、モジュラージャック・プラグを用いてケーブルも更に軽量化できた。駆動用電源も006P型の電池を用いコストを押さえた。その他被服圧と同時計測を考えている呼吸運動と腹部周径変動も較正段階で、被服内温・湿度と脳波計測は現在調整中である。他方同時進行として、呼吸代謝量を指標とした被服素材、環境温度、運動負荷による体脂肪を燃焼しやすい条件について調べた。まず、22歳の成人女子1名を被験者とし、連続約2ヶ月間にわたり呼吸代謝量を測定した。測定にあったっては、被験者に自転車エルゴメーターを用いて有酸素運動(HRmaxの50・65・80・35%にあたる運動負荷強度を、順に5分間ずつ計20分間)を与えた。月経周期の指標とした基礎体温は、室温・外気温・運動日数との間に有意な正の相関関係(α≦0.01、α≦0.05)があったが、すべての段階の呼吸商との間にはそれがなかった。つまり、外気温が上がって室温も上がるほど基礎体温は上昇したが、呼吸商は月経周期の位相に左右されないことがわかった。

また、50・65%の運動負荷時を除くすべての段階の呼吸商は運動回数・室温・外気温との間に、有意な負の相関関係があった(α≦0.01、α≦0.05)。つまり、呼吸商に影響を与える因子は、運動回数と季節変動であり、季節が暖かくなり、運動回数が増えるほど、呼吸商が低下することがわかった。次に2040歳代の成人女子5名を被験者とし、温度(20°C、25°C、30°C)と上衣〔綿100%・ポリエステル100%・その混紡(綿70%、ポリエステル30%)の半袖Tシャツ〕を変えて有酸素運動下で心拍数との関係を検討した。4段階の運動負荷強度時の呼吸商を調べたところ、どの被験者であっても50%運動負荷時が他に比べて最も呼吸商が小さく、糖質より脂質が多く燃焼することがわかった。呼吸商と心拍数との相関係数を算出したところ、環境温度条件では30°Cと20°C実験着では綿100%の条件ならば、どの被験者であっても呼吸商と心拍数の間には正の相関関係があった(α≦0.01、α≦0.05)。そこで、この結果のみを用いて呼吸商と心拍数間の回帰直線を求め、呼吸商0.7(脂質が100%燃焼する時)に該当する心拍数を求めた。外挿心拍数は平常時心拍数の107146%で、被験者により異なった。つまり、脂肪をより効率よく燃焼させるためには、汗をかく80%HRmax程度の運動負荷よりも、かえって50%程度の汗をほとんどかかない運動の方が、むしろ効果的で上記条件内ならば呼吸商の指標として心拍数を用いることができることがわかった。特定小型無線局を用いた被服内環境計測システムの仕様を以下に述べる。システムの時定数は約16msで、ゼロ点の変動はほぼ認められなかった(測定温度、35°C、37°C、39°C)。また、分解能は4.0Paであった。ただし、設計した前置増幅の出力電圧が充分に大きいので、既存の増幅器や減圧器を使用した範囲内で、目的信号を捉えらきれなかった。そこで高抵抗ケーブルを途中に挿入することによりその間題を解決した.ただし、応答速度は30.3±7.5ms(n=32)と遅くなった。また,この高抵抗ケーブルの抵抗値を変えることで当時予定していた,衣服による拘束で発生する3kPa程度の低い圧計測のみならず,靴にかかる高い圧(推定20kPa程度)までもの圧を計測できる可能性が生じた.ただし,本ケーブルを挿入しても30ms程度の応答速度であることから、本計測システムはヒトの動き(単一筋繊維の収縮時間は約100ms)や呼吸運動(2から3秒)による被服圧の変化を充分追従できることがわかった.その他本年行った2つの実験を以下に報告する。(1)健康な7名の成人女子(24.4±10.0歳)を用い、ウエストベルトと浴衣着用時の圧感覚の違いについて明らかにした。夏と冬に測定したウエストベルト圧は夏に比べ、冬では有意に59.3%に増加した(α【less than or equal】0.01)。これは同日に測定した体重・最大胸囲・最小腹囲がウエストベルト圧同様、夏に比べ冬に有意に重くかつ長くなったとこに起因したと考えられる。さらに同日浴衣を着用した結果は、帯下の腰紐面と胸紐面の圧が最も高かったが、帯下の腰紐面の圧は他の面の圧と正の相関関係にあり、浴衣の胴部に発生する被服圧を類推できることがわかった。また、和服の着装経験は帯の締め方に影響しており、経験の豊富な者程帯圧は低かった。ウエストベルトと浴衣着用の圧と圧感覚の関係を調べたところ、前者は月経周期やきせつの位相によって有意な差が認められたが、後者には有意な差がなかった。
口腔疾患に関わるストレスシグナル解明への遺伝学的アプローチ

本研究は、我々がこれまで携わってきたストレス応答キナーゼに関する研究手法ならびに研究成果をもとに、線虫C.elegansならびにショウジョウバエS2細胞を用いた遺伝子探索によってストレス応答を制御する新たなリン酸化シグナル経路を見出し、マウスを用いた口腔発がん系ならびに粘膜自然免疫系での検証までを行うことで、ストレス応答異常をターゲットとした口腔疾患の新たな予防、診断、治療法の基盤開発を目指すものである。本年度は(1)線虫におけるp38活性検出系の構築、(2)p38活性刺激および刺激条件の検討、(3)ショウジョウバエS2細胞におけるp38活性検出系の構築の3項目について研究を開始し、それぞれ、(1)転写因子CHOPの転写活性化領域(CHOP-TA)と、酵母由来の転写因子GAL4のDNA結合領域(GAL4-BD)との融合タンパク質と、GAL4結合DNA配列の下流にGFP遺伝子を繋いだレポーター遺伝子をあらかじめ細胞に発現させる系の構築、(2)MMSに加えて、マウスの口腔発がんモデルに用いる4-nitroquinoline1-oxide(4-NQO)が培養細胞や線虫でのp38活性検出系において有効であることの検討、(3)線虫での検出系のバックアップとして、哺乳類細胞よりはるかに効率よくRNAi法による遺伝子ノックダウンが可能であるショウジョウバエS2細胞におけるp38活性検出系の構築を行った。
古代イランとメソポタミア―歴史地理学的アプローチ

本年度は古代メソポタミア、主としてバビロニアとイラン南西部フジスタンなどの諸都市(スサおよびアンシャン、ペルセポリス)間の文化交渉について、各班員の専門分野での考究およびイラン国立博物館所蔵のアンシャン(テル・マルヤン)出土粘土板文書の考察に力を注いだ。また、K. Maekawa ed., Ancient Iran: New Perspectives fromArchaeology and CuneiformStudies (Maekawa ed. -in- chief, Ancient Text Sources in the National Museum of Iran, Vol.2)のテヘランでの早期刊行を実施するため、班員(春田、森、川瀬、寺村)および研究協力者(松島英子)が平成29年9月、平成30年1月、3月にイラン国立博物館を訪問している。本書は班員の他、イラン、米国、ベルギーおよび日本人研究者による国際シンポジウム(2014年、京都)であり、この議事録を大幅に加筆したものである。本書で、たとえば前川は、前21世紀末スサ(イラン・フジスタン地方)にバビロニアのシュメール都市ギルスが広大な耕地を開拓したことをはじめて実証している。一方森若葉は前21世紀ウル第3王朝の創始者ウルナンム王碑文がアンシャン近郊で発見されイラン国立博物館に所蔵されていることをつきとめている。王朝によるイラン南西部支配の証である。班員はその間K, Maekawa ed, Ancient Iranの担当論文の補正、加筆を実施した。本書はペルシア語全訳を付して令和元年8月までにテヘランにおいて刊行されることに決定した。基金の一部は班員のイラン渡航、Ancient Iran諸論文のペルシャ語訳費用に充当されている。今年度は主としてイラン国立博物館所蔵アンシャン(テル・マルヤン)出土文書の研究完成に努める。主として前川および森がすでに撮影ずみの粘土板写真を利用しつつ粘土板の手写コピーを完成させ、また班員全員および研究協力者(松島英子)による翻字作業を前川研究室にて実施する。研究成果はイラン国立博物館に提出する。また研究打ち合わせのため、班員がイラン国立博物館を訪問する。本年度は古代メソポタミア、主として南部バビロニアとイラン南西部フジスタン地域(とりわけスサ)の文化交渉について各班員の専門分野での考究、関連楔形文字資料の蒐集に力を注いだ。2017年9月および18年3月には、班員がテヘラン、イラン国立博物館を訪問し、館長、文書部門責任者達と研究の進展状況、将来の共同研究計画の打ち合わせをおこなった。研究はまったく順調に進んでいるが、関連楔月文字資料の一部がまた未購入であった。今年度は関連諸資料の入手につとめるとともに、イラン国立博物館所蔵マルヤン(古代アンシャン)出土粘土板記録の解析に力を注ぐ。そのために班員がテヘラン、イラン国立博物館を訪問し、文書部門責任者と研究打ち合わせを実施する。
HTLV-I関連脊髄症における細胞傷害性Tリンパ球動態とウイルス変異に関する研究

我々は、HTLV-11関連脊髄症(HAM)患者の生体内で細胞傷害性Tリンパ球(CTL)がウイルス排除に働いているのか、また経過中にHIV感染のようにウイルス交代現象がみられるのかを検討した。3例のHAM患者で経時的にHTLV-1ウイルス量、ウイルスシークエンス、HTLV-1特異的CTLの頻度、人工変異抗原を用いたCTL認識の緩さの測定、ウイルスゲノムの同義置換/非同義置換を用いた正の選択圧の検出、ならびに変異ウイルス特異的CTLの検出を行い、以下の結果をえた。2.変異ウイルスは0-20%の頻度で観察されたが、特定の変異CTLエピトープをもつウイルスの集積は、3-8年の経過中認めなかった。3.報告されている6個のCTLエピトープのうち、3個に正の選択圧が認められた。4.経過中変異ウイルスを認識するCTLの出現や、頻度の増加は認めなかった。5.CTLに認識されない変異CTLエピトープをもつ変異ウイルスも、増殖は認めなかった。以上の結果より、以下のことがわかった。1.CTLはウイルスが増殖した時に、数が増加し、また認識の特異性が変化した。またHTLV-I Tax領域に正の選択圧が検出され、CTLエピトープと一致していたことより、CTLは生体内でウイルス排除にはたらいていることが示された。2.HTLV-I感染ではHIVの様に、CTLから逸脱した変異ウイルスが主体となっていくような変化は認めなかった。3.CTLを生体内で誘導し、正の選択圧を起こし、その一方で、変異ウイルスの集積を起こさないこれらのCTLエピトープは、HTLV-Iのワクチン開発のための標的となりうると考えられた。我々は、3例のHTLV-I関連脊髄症(HAM)患者で定量的PCR法によるHTLV-Iウイルス量、ウイルス遺伝子のシークエンスによるウイルス抗原のアミノ酸置換、細胞内サイトカイン染色法によるHTLV-I特異的細胞傷害性Tリンパ球(CTL)の頻度、および人工変異抗原ペプチドを用いたCTL認識の緩さの測定を行った。これらの項目につき、各患者で経時的検討を行い、以下の結果をえた。1.HTLV-I特異的CTLの頻度の変化は、ウイルス量の変化と連動していた。2.ウイルス量が増加した時、HTLV-I特異的CTLの認識は緩くなっていた。3.CTL頻度がほぼ同じ2例において、CTLの認識が緩い症例ではウイルス量は減少していた。さらに22例のHAM患者において、ウイルス量の少ない群は、多い群より、CTLの認識は緩いことを確認した。4.CTLの認識の緩さは、CTLの抗原提示細胞への結合能とは関係なかった。5.3例のHAM患者において、抗原のアミノ酸置換は、CTL頻度が低い症例の経過中CTL認識が最も緩い時に最大であった。6.抗原のアミノ酸置換は、抗原提示細胞への結合部位よりも、T細胞レセプター結合部位に、より高頻度に起こっていた。7.変異ウイルスは約5%の頻度で観察されたが、特定の変異ウイルスの集積は、経過中認めなかった。1.HTLV-I慢性感染症であるHAM患者の生体内においては、ウイルスの増殖と、宿主免疫反応の動的状態が存在する。2.CTLはウイルスが増殖した時に、数が増加し、また認識の特異性が変化し、ウイルスの減少に関与している。3.HTLV-I感染ではHIVの様にCTLから逸脱した変異ウイルスの集積は認めず、ウイルスのプロトタイプは安定ある。我々は、H14年度の本研究において3例のHAM患者の末梢血DNAをもちいて、経時的にHTLV-Iの変異ウイルスを検出した。本年度は変異ウイルスのシークエンスをもとに同義置換/非同義置換を計算し正の選択圧を検討した。

また、変異ウイルスのCTLエピトープのアミノ酸を合成し、変異ウイルス特異的細胞傷害性Tリンパ球(CTL)の頻度を測定し、以下の結果をえた。1.報告されている6個のCTLエピトープのうち、3個に正の選択圧が認められた。2.この3個のうち1個のTax11-19は強力なCTLエピトープとして報告されており、もう1個はCTLエピトープとB細胞エピトープが重複した場所であった。3.変異CTLエピトープを持つ変異ウイルスの集積は、3-8年の経過中認めなかった。4.経過中変異ウイルスを認識するCTLの出現や、頻度の増加は認めなかった。5.CTLに認識されない変異CTLエピトープをもつ変異ウイルスも、増殖は認めず、HIV感染症にみられるような変異ウイルスのウイルス交代現象は認めなかった。以上の結果より、以下のことがわかった。1.HTLV-I Tax領域に正の選択圧が検出され、CTLエピトープと一致していたことより、CTLは生体内でウイルス排除にはたらいていることが示された。2.CTLから逸脱した変異ウイルスが主体となっていくような変化は認めなかった。3.CTLに認識されない変異ウイルスも認めたが、増殖を認めなかった。このことより、ある変異ウイルスが出現し、それに対する特異的CTLが出現し、変異ウイルスの増殖を抑えている可能性は否定的である。4.CTLを生体内で誘導し、実際に正の選択圧を起こし、その一方で、変異ウイルスの集積を起こさないこれらのCTLエピトープは、HTLV-Iのワクチン開発のための標的となりうると考えられた。
アセタール加水分解反応による冷熱発生

現在ヒートポンプは省エネルギー技術の一つとして、冷蔵庫や空調機器など様々なところで利用されている。しかし最近は環境問題の点から、フロンを用いないケミカルヒートポンプ(CHP)が注目されている。本研究では冷熱発生用CHPへの利用として、アセタール加水分解反応に着目した。アセタール加水分解反応は、アセタールと水からエタノールとアセトアルデヒドが生成する。この反応は吸熱反応であり、その反応速度は低温においても速い。またこの反応をCHPに利用する場合、この液相反応の反応熱だけを冷熱発生に利用する。なおこの反応には酸触媒が必要であるが、本研究では反応器の腐食の問題がなく、反応後の溶液からの分離が容易である固体酸触媒を用いた。またサイクルを組んだ場合、分離に必要なエネルギーには工場排熱を利用することを考えている。アセタール加水分解反応のエタノールの影響について調べた。この反応は、はじめ二相に分離していた反応溶液が、時間が経つにつれて生成物であるエタノールの割合が増えてくると、一相に溶け合い、その結果反応速度が速くなる。そのためCHPに利用する場合には、吸熱側反応器に入る前の反応溶液は、あらかじめ一相にしておいた方が有利であることがわかった。またこの反応の律速段階を決定した。この反応は大きく四段階に分けられる。既往の研究結果および、Langmuir-Hinshelwood機構を仮定した反応速度式と反応速度実験の結果から、中間生成物であるヘミアセタールの生成過程を律速段階と決定した。そしてこのときの反応速度式の中の各定数を、最小2乗法を用いた回帰計算により求めた。また各定数をアレニウスプロットしたグラフから、それぞれの活性化エネルギーと頻度因子について求めた。またこの反応系をCHPに利用した場合の例として、分離に蒸留を用いた場合の成績係数の計算を行い、サイクルを組んだ場合について検討を行った。
ガス電気絶縁システムの放電生成物による性能劣化とその有毒性

SF6ガスを用いたガス電気絶縁システムでの放電分解生成物の計測とその生成物による絶縁性能に与える効果を研究した。また,この有毒分解生成物のレーザによる改質を目的として,レーザ生成プラズマの計算コードの開発とコロナ放電のレーザ制御を試みた。これらの研究から得られた主な結果は次のようなものである。(1)SF6ガス中でのコロナ放電による有毒分解生成物の種類と量は,初期ガス導入時での不純物のH2OとO2ガスに強く依存する。(2)この有毒分解生成ガスは吸着剤で全て除去できる。しかし,固体生成物は吸着剤で除去できず,電極表面劣化と強く結びつく。(3)これらの分解生成ガスが電気絶縁性能に与える効果は少ない。しかし,分解ガスと電極表面との化学反応による電極形状変化は電気絶縁性能に著しく影響を与える。(4)気体にパルスレーザを照射したときのプラズマ生成過程の計算コードが開発された。また,直流グローコロナ放電にレーザを照射した場合に生成された低温高密度プラズマ(ストリーマ)によるガス改質技法の可能性を示した。正イオン,負イオン,中性分子等の分解生成物の計測用に導入したマスフィルター型ガス分析計(平成7年度設備備品)は,現在据え付け調整中あるが,数Torrの低気圧でのグロー放電について正イオン,負イオンの検出可能であることを確認した。現在,大気圧でのSF6直流コロナ放電について計測を開始した。また,コロナ放電分解生成物反応装置と電気絶縁性能評価装置の組み込みが完成し,現在動作確認の検討を行なっている。特に,劣化ガスと電極改質の絶縁性能に与える効果を分離して検出する必要のあることが,SF6ガスコロナ放電分解生成物の現有旧タイプの質量分析の結果から判明した。中でも,SF6ガスへのO_2の混入は放電特性のみならず有毒性分解成物の発生量に影響を与えることから,ガス導入時のガスコントロールの必要性を指摘した。なお,レーザ誘導絶縁破壊プラズマでの分解生成物の形成を検討するために,乾燥空気での化学反応を含め気体加熱機構を探る目的で計算コードの開発を行なっている。その結果,電気的絶縁破壊とレーザ誘導破壊での気体加熱プロセスは著しく相違することが明らかとなりつつある。電気ガス絶縁システムで多量に使用されているSF6ガスは,地球温暖化とその分解有毒性から現在(平成8年10月から)我が国において,取扱基準の策定が進められているが,環境負荷の軽減の目的から将来完全な漏洩防止とリサイクル技術の確立が強く要請されている。正イオン,負イオン,中性分子等の分解生成物の計測用に導入したマスフィルター型ガス分析計(平成7年度設備備品)を用いて,各種不純物を想定した混合SF6ガス中のコロナ放電分解生成物を計測している。特に,高純度H2Oガス導入装置(平成8年度設備備品)から利用できる99%の純度のH2Oガスを確認すると共に,多針電極-平板電極配置の導入により加速劣化試験の可能性を検討している。さらに,長期運転中GISでの分解生成物の経時変化をモニターするためのセンサーの開発を計測メーカーと共同で進めている。また,コロナ放電のみでなく電力しゃ断器でのアーク放電での高温SF6ガスでの分解生成物の計測がメーカーから要望されている。平成8年度の研究成果つぎのものに要約できる。(1)SF6ガス中のH2OとO2の単独不純物混入よりも,同時混入の方が有毒分解生成量が増大する。(2)H2Oガス混入は,HF生成により金属と強く反応し,固体分解生成物を多量に発生し,電気絶縁性能劣化の主要な原因となりうる。(3)レーザ生成プラズマの計算コードの開発は,レーザ質量分析器の可能性を探る基礎データを供給する。電気ガス絶縁システムで多量に使用されているSF6ガスは,地球温暖化とその分解有毒性から現在(平成8年10月から)我が国において,取扱基準の策定が進められている。平成9年12月京都で開催されたCOP3でSF6ガスは使用規制ガスに決定された。環境負荷軽減の目的から将来完全な漏洩防止とリサイクル技術の確立が強く要請されている。平成9年度は本研究の最終年度となるため次の研究を行なった。(1)熱分解を含むスパーク放電での,SF6ガスの有毒分解生成物の計測と絶縁性能に与える効果を調べた。

(2)レーザ放電プラズマの生成過程の計算コードを開発した。この研究は放電生成物が気体加熱を含む絶縁破壊にどのように作用するか,明らかにするものである。(3)正極性直流コロナ放電のイオンドリフト空間にレーザを照射して,NOxとSOxを分解する非熱平衡プラズマで高エネルギー電子を含むストリーマの制御を試みた。平成9年度の研究成果つぎのものに要約できる。(1)SF6ガスのスパーク放電による有毒分解生成物量は,O2とH2Oガス不純物の混入によりあまり影響を受けなかった。その理由は電極からこれらの不純物ガスが熱作用により放出されることによる。有毒生成物の低減には電極表面処理の必要性が確認された。(2)絶縁性能については,有毒生成ガスはほとんど影響を与えない。しかし,電極表面劣化が電気絶縁性能劣化の主要な原因となりうる。(3)レーザ生成プラズマの計算コードの開発が行なわれ,電子と正イオンの再結合が気体加熱に最も寄与することが判明した。(4)従来のストリーマ放電利用によるガス分解処理に比べて,レーザ誘導ストリーマの利用は極めて制御性能を改善できることを示した。
剥離と化学修飾のワンポット連続反応による高品質化学修飾グラフェンの創製

炭素1原子からなる2次元物質のグラフェンは透明性や導電性などを利用した電子材料としての利用や樹脂などとの複合化といった応用など多用途に利用が期待されている。そのため多量のグラフェンを作製することと様々な化学修飾による表面処理はグラフェンの利用で重要である。本研究ではグラファイトからグラフェンを剥離作製すると同時にグラフェンの表面化学修飾を達成することで従来多段階が必要であったグラフェン作製・化学修飾に代わるワンポット化学修飾剥離法の開発を行なう。
教員養成における「師範力」の育成を目指した授業の構築に関する研究

目的:中学校技術科教員を目指す学生・院生は、教科内容を熟知することはもとより、生徒の前で師範する能力が必要である。しかし、近年の教員養成における教職科目重視の教育施策の流れの中で、教科専門科目の時間数減等により、その能力は充分身に付いているとは言い難い。また、大学全入時代、ゆとり教育世代の大学進学時代を迎え、学生の質の低下が危惧されており、更なる授業内容及び方法の工夫・改善が急務となっている。そこで、本研究では、中学校技術科教員を目指す学生に最低限必要な能力としての「師範力」の育成に着目した木材加工関連科目の授業改善を行う。成果:本研究では「師範力」を一斉提示能力と個別対応能力の二つの能力であると定義した。これらの力を育成する事により、教科指導に関する実践的な指導力の一つが育成されると言える。次に、指導経験が概ね5年以内の教員・講師を対象として行った調査では、特に鉋や鋸等の一斉提示能力に課題があることが明らかとなった。さらに、木材加工関連科目である1年次基礎実習における木材加工の導入、2年次技術科教育演習における木材加工のマイクロティーチング、3年次木材加工実習において師範力に着目した授業の構築を行った。加えて、実習の到達評価表の活用・大学院生による評価、シラバスの改善、前提知識テストについても検討した。また、カリキュラム外の学習を支援する活動として、木工スキルアップ講座及び地域のものづくり教室(年10回程度)での講師体験などの場の設定を行った。なお、1年次の基礎実験では、地域のものづくり教室にも採用している題材(スパイスラック)の製作を行った。事後に課したレポートの結果より、実際に教える立場になったとき、道具の取り扱いや手本を見せることが難しいと感じているという実態が明らかとなった。さらに、教える行為への意識化を図るとともに、師範力の育成に効果があることが明らかとなった。
渓流水質の保全に関する砂防学的研究

再曝気による大気から水中への酸素の供給とその混合は渓流の自然浄化機構と見なされ、砂防工事においても考慮すべき渓流環境のひとつであり、その度合と混合特性は水温、酸素不足量、地形等の諸因子に支配されることを、平成7,8年度調査を通じて明らかにした。平成9年度調査では、渓流における再曝気と溶存酸素の混合特性を人為的に促進することにより、現地渓流の水質改善がどの程度まで可能であるかという点について具体的な考察を行うことを目的とした。第1鉄イオンを含む湧水が流入し渓流水の濁りが著しく、コンクリート砂防構造物や渓流環境に影響を与えている霧島山系蒲牟田川(宮崎県高原町)の上流区間を対象として、適宜サンプリング地点を選定して定期的に採水し、水温,溶存酸素濃度,濁度,Fe^<2+>イオン濃度,Fe^<3+>イオン濃度、水酸化鉄濃度を、所定の方法で測定分析した。その結果、第1鉄イオンを含む湧水が流入する渓流では、第1鉄イオン→第2鉄イオン→水酸化鉄という鉄の成分変化に起因して生成される水酸化鉄が渓流水の濁りの原因であること、および下流地点への濁度負荷量(水酸化鉄の流入量)は溶存酸素濃度と流入直後の湧水の滞留時間に支配されていることが明らかになった。こうした鉄の成分変化による渓流水の濁りを改善する手段を明らかにするために、今回の現地観測結果および湧水成分変化の室内実験結果から対流項・拡散項・生成項を類推し、対流拡散方程式により濁度生成過程のシミュレーションを行ったところ、溶存酸素濃度が高いほど水酸化鉄の生成が促進されるが、流入直後での湧水の滞留時間を増加させ水酸化鉄の沈殿・捕捉除去を促進することにより、下流地点への濁度負荷量を1/3に減じることが出来る可能性が示唆された。再曝気による水中への酸素の供給は自然の持つ水質浄化作用であると考えられるため、砂防工事による渓流環境整備において、その機能の保全と合理的利用のための基本的考え方を提示することが本研究の主目的である。本学近傍を流れる名貫川を対象として調査検討した結果、対象渓流での再曝気による溶存酸素の輸送形態には対流による流心方向への輸送と乱流拡散による側方への輸送という二つの形態があり、そのいずれが卓越するかは滞留時間に規定されると推定され、水質変動を物質移動過程としてとらえた場合、滞留時間により渓流微地形(淵)は拡散型と対流型に分けられ、その規模が区分の目安となると推定された。滞留時間は淵の地形的特徴と流量で決定されるため、例えば平常時の流量と川幅や水深などの因子を組み合わせた渓流整備により、渓流への酸素の供給・輸送のコントロールが可能であると考えられ、当初の研究目的に対する裏付けが得られた。これは、水利用が多目的となった現在、水源開発によって少なくなった河川維持流量を有効に利用し、自然の浄化機能を損なわない、あるいは合理的に生かした渓流環境整備の基本的方向を示すものと思われる。本研究では、時間的に連続した測定ができなかったため、溶存酸素濃度に影響を及ぼすと推定された諸因子を考慮し、増水期、渇水期、高温時、低温時等に測定を行ったので、時間的に離散的な調査となった。また、再曝気の度合いに影響を及ぼすと推定した接触面については、同一の接触面を複数の人間が計測したところ大差はなかったものの、誤差なく客観的に計測することはできず、したがって測定者の恣意が入り込む余地のあることは否定できない。これらの諸点が、調査方法上の改善すべき点として明らかになった。再曝気は自然渓流における自浄機能の1つであると見なされ,砂防工事においても,再曝気による大気から水中への酸素の供給およびその後の輸送過程を正しく評価し,渓流環境整備に反映させなければならない。平成7年度までの研究によって,自然渓流の淵では落下流による気泡の取り込みと水面の撹乱によって流下方向への酸素の供給が進み,その度合いは接触面積の拡大とともに増加し,溶存酸素濃度分布は流心部で高く渓岸部で低いものとなるが,地形的要因などある条件の下では横断方向への酸素の輸送が卓越し流心部と渓岸部での溶存酸素濃度の差が小さく濃度分布がほぼ一様になり,この原因として乱流拡散による物質輸送に類似する現象が自然渓流の淵においても生じている可能性があると示唆された。以上のような経緯のもとに平成8年度研究においては,自然渓流における淵を乱流場と見なし,Taylorの乱流拡散理論を適用し,乱流拡散による溶存酸素の横断方向への輸送過程とそれを支配する要因を明らかにすることを目的とした。その結果,自然渓流ではLagrange的流速成分は淵の主要地点(落下部より慨ね1m下流地点)の流れに相関があるものと仮定し,さらに拡散時間に淵の容積を流量で割った値として定義した滞留時間を当てはめ溶存酸素の混合現象と関連づけたところ,自然渓流の淵の流れにもTaylor理論は比較的適合することが確かめられた。さらに,水面付近の十分な撹乱と長期波と短期波が複合する自己相関をもつ流れの存在によって,水中への溶存酸素の供給とその後の乱流拡散による混合が促進されることが明らかになった。乱流拡散現象は,単に流量のみならず水面撹乱の強さの尺度である地形落差や流れ込み地点の河床

勾配にも影響されることから,溶存酸素の供給と拡散が適切に行われるように低水路の幅や流れ込み地点の河床勾配,落差,あるいは魚道の構造に対して工夫を施すことが渓流環境保全上の1手法となることが示唆された。再曝気による大気から水中への酸素の供給とその混合は渓流の自然浄化機構と見なされ、砂防工事においても考慮すべき渓流環境のひとつであり、その度合と混合特性は水温、酸素不足量、地形等の諸因子に支配されることを、平成7,8年度調査を通じて明らかにした。平成9年度調査では、渓流における再曝気と溶存酸素の混合特性を人為的に促進することにより、現地渓流の水質改善がどの程度まで可能であるかという点について具体的な考察を行うことを目的とした。第1鉄イオンを含む湧水が流入し渓流水の濁りが著しく、コンクリート砂防構造物や渓流環境に影響を与えている霧島山系蒲牟田川(宮崎県高原町)の上流区間を対象として、適宜サンプリング地点を選定して定期的に採水し、水温,溶存酸素濃度,濁度,Fe^<2+>イオン濃度,Fe^<3+>イオン濃度、水酸化鉄濃度を、所定の方法で測定分析した。その結果、第1鉄イオンを含む湧水が流入する渓流では、第1鉄イオン→第2鉄イオン→水酸化鉄という鉄の成分変化に起因して生成される水酸化鉄が渓流水の濁りの原因であること、および下流地点への濁度負荷量(水酸化鉄の流入量)は溶存酸素濃度と流入直後の湧水の滞留時間に支配されていることが明らかになった。こうした鉄の成分変化による渓流水の濁りを改善する手段を明らかにするために、今回の現地観測結果および湧水成分変化の室内実験結果から対流項・拡散項・生成項を類推し、対流拡散方程式により濁度生成過程のシミュレーションを行ったところ、溶存酸素濃度が高いほど水酸化鉄の生成が促進されるが、流入直後での湧水の滞留時間を増加させ水酸化鉄の沈殿・捕捉除去を促進することにより、下流地点への濁度負荷量を1/3に減じることが出来る可能性が示唆された。
海産二枚貝のパターン認識レセプターによる異物識別と初期生体防御反応の解明

本研究課題は、海産軟体動物の二枚貝が病原体侵入を認識し、そして攻撃するメカニズムを検討した。その結果、二枚貝には無いが病原体には見受けられる分子を標的として認識・攻撃を行なうこと、その認識の担い手はタンパク質であること、さらに認識タンパク質は多岐に渡るため、複雑な病原体攻撃を可能としていることなどが分かった。また、認識と攻撃を素早く同時に行なうといった二枚貝に特有な因子の存在も推定される。本研究課題一年目の今年は、異物接種に対するマガキパターン認識レセプター(PRP)の遺伝子発現を、当初の予定通り行った。その結果、細菌細胞壁主成分ペプチドグリカンを認識するペプチドグリカン認識タンパク質(PGRP)4種類と、真菌細胞壁主成分のβグルカンを認識する認識タンパク質(βGBP)2種類では、異物(真菌、及び細菌)接種に対して遺伝子発現が増加する傾向は、少なくとも接種72時間では認められなかった。その一方、血球で発現するPGRPの一種、CgPGRP-Lではグラム陽性、陰性細菌のどちらに対しても発現が誘導されることが分かった。さらに、これらマガキPRPの詳細な性質を調べるために、リコンビナントタンパク作成を試みた。大腸菌を用いて合成したβGBP二種類は共にβグルカン結合性を示し、さらに、βグルカンの一種、ラミナリンと共通して血球内のphenoloxidase系を活性化することが分かった。Phenoloxidaseは、節足動物においては異物侵入に対する初期生体防御反応としてよく知られており、二枚貝でも同様の系がβGBPによって誘起されることが示唆された。また、細菌接種で誘導される血球産生CgPGRP-Lにっいては、バキュロウイルスと昆虫細胞を用いた系で作成を試みた。スクリーニングの結果、昆虫細胞での産生が認められたため、リコンビナント産生系の確立ができた。今後は大量に産生し、性質評価を進めて行く。本研究課題二年目である今年度は、細菌認識に深く関与するマガキのペプチドグリカン認識タンパク質(CgPGRP)、CgPGRP-s1sと、真菌認識に関与するβ-グルカン認識タンパク質(Cg-βGBP-1、-2)の機能解析を進めた。Cg-βGBP-1と-2に関しては大腸菌由来の組替えタンパク質を用いて検討した結果、β-グルカン結合性はあるが、glucanase活性や抗微生物活性はないというCg-βGBP-1と-2に双方に共通して見られる性質を明らかにした。その一方で、Cg-βGBP-2はphenoloxidase活性に関与するがCg-βGBP-2は関与しないことも分かった。従って、これらは類似した分子ではあるがマガキ体内では異なる生理機能を担うことが示唆された。CgPGRPの生理機能解明については、Hisタグを付加したCgPGRP-s1sをメタノール資化性酵母Pichia pastorisで発現させ、抗菌活性試験及びペプチドグリカン(PGN)結合性試験に供した。CgPGRP-s1sにはβ-defensin様ドメインが存在するため抗菌活性が期待されたが、使用した4種類の供試菌に対する成育阻害効果は認められなかった。精製ペプチドグリカン(PGN)を用いた結合性試験では、CgPGRP-s1sはDAP、及びLysの両PGNタイプに対して結合性を示したが、生菌に対する結合性は認められなかった。これらのことから、CgPGRP-s1sは抗菌タンパク質である脊椎動物型PGRPではなく、無脊椎動物に共通するPGN認識担当タンパク質であることが分かった。また、生菌細胞壁を直接認識するのではなく、構造的に変性した細胞壁を認識すること、つまり認識時に恊働成分が存在すると想定された。本研究課題を通して、二枚貝の異物認識システムは他の無脊椎動物と類似しているものの、これまでに知られていないメカニズムをもつことが示唆された。
高齢者における身体各部動作の協調性に関するバイオメカニクス的研究

本研究の目的は、高齢者の立幅跳および垂直跳における下肢関節角度や関節パワーの変化を画像解析法,フォースプラットフォーム法,筋電図法によりとらえ,高齢者における下肢動作の協調性の変化をとらえることである。方法:被験者は茨城県在住の健康な男性33名(62歳から86歳)で,年齢により60歳代(60s),70歳代(70s),80歳代(80s)の3群に分けた。フォースプラットフォーム(Kistler社製,Type9281A)上から立幅跳および垂直跳を全力で行わせた。そして,被験者の側方から高速度VTRカメラ(Nac社製,HSV-400)を用いて被験者の跳躍動作を毎秒200コマ,露出時間1/2500秒で撮影した。また,ひふく筋,大腿直筋から筋電位の導出を行った。得られたデータから,股,膝,足関節の関節角度,関節モーメント,パワーなどを算出した。その結果,立幅跳の踏切における足関節の伸展,大腿および足の前傾,下肢関節の伸展パワーおよび伸筋群のコンセントリックなパワーの最大値は加齢にともなって減少すること,伸筋群のエクセントリックなパワーは加齢の影響をあまり受けないことなどがわかった。また,下肢関節の伸展のタイミングは,股,膝,足の順で加齢による相違は認められなかったが,二関節筋群によるエネルギーの伝達を示唆する離地直前の股および膝関節の負のパワーは,有意差はなかったが,加齢にともなって減少する傾向がみられた。垂直跳については,現在,データ処理を継続して行っているところである。
代数幾何学とその応用

本年度の研究では、6次曲面の変形の決定、種数3の曲線ペンシルの構造の研究、グラスマン多様体上の超幾何関数の研究、および量子群と関連した特殊関数のqーアナロ-グについて研究を行ない多くの目覚ましい成果を得た。1.6次曲面の変形.射影平面内の非特異6次超曲面の変形として得られる可能性のある曲面の構造を完全に決定し、それらが実際6次曲面の変形であることを構成的に証明した。この結果このクラスの曲面の可微分多様体の上の複素構造の全体のモデュライ空間は既約であることが示された。これは一般型の曲面の例としては初めてである。この結果は曲面上のラインバンドルで標準バンドルの1/2であるものの定める有理写像を詳しく調べることによって得られる。このとき最も本質的かつ困難であるのは、この写像が種数3のペンシルになる場合である。この困難を克服することにより副産物として種数3のペンシルの構造の研究に対しても新しい対見が得られた。これを発展させて種数3のペンシルの一般的な構造の研究が近い将来に可能となるであろう。2.超幾何関数の研究。I.M.ゲルファンドと共同研究者によって精力的に研究されている一般化された超幾何関数についてリ-環的な見地からその変換法則と隣接関係を明らかにした。これらは従来の結果を非常に簡明で構造的な立場から解明したものである。3.研究分担者野海正俊は名古屋大学の三町勝久と共同で量子群を通して特殊関数のqーアナロ-グを研究してアスキ-・ウイルソン多項式と量子群の表現との関係を明らかにした。これは将来2.の超幾何関数との関連する研究に発展が期待されるものである。