hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
片脚ジャンプ着地中の運動力学的変数の非対称性に着目した膝損傷予防動作指導の開発

片脚ジャンプ着地中の運動力学的変数の非対称を選手に自覚させ,着地中のACL過負荷につながる緩衝能力不足や姿勢不良がより明らかな片側に対して重点的に動作やエクササイズを指導することで片側のACL負荷が軽減し,結果的に全体のACL損傷発生率を低下させうるという仮説のもと、30名の再建術後アスリートを対象として片脚着地衝撃の非対称性と、膝伸展筋力の非対称性との関係を分析した。その結果、膝伸展筋力の非対称性が大きい群では着地衝撃が術側で有意に高く、かつ非対称であることが明らかになった。以上の分析で明らかとなった特徴について論文、図書、学会、シンポジウム・セミナー等で公表した。今後は膝伸展筋を含めて着地中の緩衝や姿勢コントロールに関わる下肢筋の筋活動を様々な動作・エクササイズにおいて計測・分析し、筋活動の非対称を含めた特徴を明らかにし、ACL損傷・再損傷予防のための動作指導の根拠を得たいと考えている。その後,損傷リスクの高い片側に特化した姿勢・筋活動指導プログラムを作成し現場に普及させる予定である.ACLの過負荷につながる着地衝撃の大きさに関わる筋活動の詳細な特徴を把握するための研究を追加実施する必要性が生じ、その準備と遂行に時間を要している。同部門に所属する研究分担者とエフォートをコントロールしつつ、データ処理補助スタッフの雇用も検討しながら、30年度より予定している実際の動作解析に向けたデータベース構築と準備を加速していく。得られた研究成果は適時、学会演題、論文、シンポジウム・セミナー、ホームページなどで公表していく。同部門に所属する研究分担者とエフォートをコントロールしつつ、データ処理補助スタッフの雇用も検討しながら、具体的な姿勢・筋活動指導プログラムの作成に向けて、特に筋活動に着目したデータ計測・分析を加速していく。得られた研究成果は、学会演題、論文、シンポジウム・セミナー、ホームページなどで適時公表していく。スポーツ現場でのジャンプ着地中の運動学的変数の分析を視野に入れて可搬式の光電管センサーを購入した。この機器が当初購入を予定していた機器よりも安価であったため次年度使用額が生じた。当初購入を予定していた機器は他の計測機器での代用を含めて調整しつつ、次年度以降に購入を検討する。既に設置してある筋電図解析システムで用いるプローブを購入する予定であったが、アーチファクトへの対応や計測・分析の効率化のために別システムの導入を準備し、それに伴って購入するプローブの種類、購入時期にも変更が生じた。システム全体の準備が整い次第、次年度にプローブを新規購入する。
TLR7の活性化を選択的に阻害する革新的な自己免疫病治療薬の創製

本研究の目的は、全身性エリテマトーデス(SLE)の新規治療薬創製のための創薬シーズを確立することである。研究者は、SLEの発症・増悪に極めて重要な役割を果たすTLR7の活性化を選択的阻害する低分子化合物を見いだした。さらに、当該化合物の活性を約30倍高めた新規誘導体の合成に成功した。本研究では、分子動力学的計算及び構造生物学に基づいた当該誘導体の作用機序の解析やSLEモデル動物における治療効果、ヒト免疫細胞における有効性を検証する。これらを基盤とし、TLR7の異常活性化を選択的且つ強力に阻害する分子機序を解明すると共に、治療ニーズが高いSLEに対する革新的な治療薬シーズの確立と臨床応用を目指す。
温暖化による気温上昇を上回る寒地への高温性作物の急激な産地拡大の気象的原因解析

昨年に引き続き、農研機構北海道農業研究センター(札幌市)にてラッカセイの被覆栽培試験を実施した。被覆処理は、昨年と同じポリエチレンフィルムマルチ被覆(以下、マルチ区)および、マルチ+有孔ポリエチレントンネル被覆(ポリトンネル区)、マルチ+長繊維不織布のべたがけ(べたがけ区)の3種類の被覆に加え、ポリオレフィン系フィルム被覆のパイプハウス内でのマルチ被覆(ハウス区)を追加し、対照の無被覆と合わせて全5処理を行なった。群落が未発達な6月中の日平均地温は、マルチ区で無被覆より約4°C高く推移した。ポリトンネル区やべたがけ区、パイプハウス区の気温と地温はさらに高まった。日平均地温と気温の差(日平均地温-日平均気温)は、無被覆区に比べてマルチ区では約4°C大きかったのに対し、ポリトンネル区やべたがけ区、パイプハウス区では56°Cとさらに大きくなり、日平均気温と日平均地温との線形関係が、より地温の高い方へシフトしていた。2017年のデータも併せ、被覆処理により気温および地温の異なる条件で得られた収量データを用い、有効積算温度に基づく収量推定モデルの作成を試みた。その結果、有効積算温度の計算への入力値としては、日平均気温を用いるよりも地温を用いる方が、推定精度が高く、また、基準温度については生育期間を通じて一定とするよりも、生育の途中で変化するとしたモデルの推定精度が高かった。以上により、各種被覆が温熱環境に及ぼすデータを取得するとともに、ラッカセイの生育には気温よりも地温が重要である可能性が高いことが示され、また、温暖化の影響評価に必要な、地温に基づく収量予測モデルのプロトタイプが作成された。被覆栽培試験は順調に進んだ。各種被覆が地温に及ぼす影響のモデル化は継続実施中であるものの、ラッカセイの生育・収量には気温よりも地温が重要であることが示され、地温に基づく収量予測モデルのプロトタイプが作成されるなど、生育予測は当初計画より進んでいることから、全体としておおむね順調に進展していると判断する。作期移動試験および栽培期間中の生育調査を実施し、ラッカセイの温度-生育反応をより詳細に明らかにし、生育経過も反映した収量予測モデルを作成する。被覆内温熱環境の解析および地温推定モデル作成については、被覆内のより詳細な微気象観測を踏まえて、被覆資材・方法の違いを反映したモデルを作成する。上記成果を活用し、被覆栽培による温熱環境改善も加味した、温暖化の進行と栽培地域の北上との関係評価を行う。「高緯度の地域ほど、栽培期間中の地温-気温差が大きい(同じ気温に対して地温が高い)」という仮説を、全国各地の気象官署・測候所の地温データ(農林水産省・気象庁, 1982:地中温度等に関する資料)を用いて検証した。その結果、高緯度地域ほど相対的に地温が高いという傾向は見られず、無被覆栽培については、上記の仮説は棄却された。栽培用の各種被覆が気温と地温との関係に及ぼす影響について、ポリエチレンマルチ(以下、マルチ)および有孔ポリエチレントンネル(ポリトンネル)、長繊維不織布のべたがけ(べたがけ)の3種類の被覆を用いた栽培試験にて調査した。無被覆と、マルチ、マルチ+べたがけ、マルチ+ポリトンネルの3種類の被覆法の日平均気温と地温は、各処理内で線形の関係を示し、気温と地温との関係において、マルチによって無被覆よりも相対的に地温が高まり、マルチ+べたがけ、および、マルチ+ポリトンネルにおいては、マルチのみとほぼ同じ気温と地温との線形関係を保ったまま、気温と地温双方が高まっていた。この栽培試験のデータを用い、ラッカセイの生産安定性評価・適地評価を目的とした開花予測モデルの作成を試みた。無被覆と3種類の被覆法、それぞれ異なる気温・地温条件で栽培したラッカセイの開花予測には、有効積算気温よりも有効積算地温を用いた開花予測モデルの方が予測精度が高く、さらには生育時期を2分して初期は有効積算地温、後期は積算気温にすることで、有効積算地温のみのモデルよりも予測精度が高い開花予測モデルを作成できる可能性が示された。なお、栽培試験ではサツマイモも供試したが、ごく大まかには気温もしくは地温が高いほど収量が増加する傾向が見られたものの、茎葉のみ繁茂し収穫物である根茎の発達が抑制される「つるぼけ」現象が見られるなど、気温もしくは地温と収量・生育との関係の定式化には至らなかった。高温性作物の栽培導入地域の急速な北上・拡大の原因について、「地温-気温差が、特に高緯度地域で高い(相対的に地温が高い)」という仮説は無被覆の土壌においては成り立たないと結論づけられ、解析目標がマルチ等被覆の効果の地域間差に絞られた。被覆下の熱収支関連の観測は、ポリトンネルやべたがけ下の微気象観測において、急速な植被の発達・空間の密閉により精度の高い測定が困難となる懸念が新たに生じたことから、観測法や測器の構成を再検討し、実施を延期した。一方、栽培試験の結果から落花生の開花予測モデルを作成するなど、計画よりも進んだ部分もあることから、全体の進捗はおおよそ予定通りと判断する。

被覆処理は、昨年と同じポリエチレンフィルムマルチ被覆(以下、マルチ区)および、マルチ+有孔ポリエチレントンネル被覆(ポリトンネル区)、マルチ+長繊維不織布のべたがけ(べたがけ区)の3種類の被覆に加え、ポリオレフィン系フィルム被覆のパイプハウス内でのマルチ被覆(ハウス区)を追加し、対照の無被覆と合わせて全5処理を行なった。群落が未発達な6月中の日平均地温は、マルチ区で無被覆より約4°C高く推移した。ポリトンネル区やべたがけ区、パイプハウス区の気温と地温はさらに高まった。日平均地温と気温の差(日平均地温-日平均気温)は、無被覆区に比べてマルチ区では約4°C大きかったのに対し、ポリトンネル区やべたがけ区、パイプハウス区では56°Cとさらに大きくなり、日平均気温と日平均地温との線形関係が、より地温の高い方へシフトしていた。2017年のデータも併せ、被覆処理により気温および地温の異なる条件で得られた収量データを用い、有効積算温度に基づく収量推定モデルの作成を試みた。その結果、有効積算温度の計算への入力値としては、日平均気温を用いるよりも地温を用いる方が、推定精度が高く、また、基準温度については生育期間を通じて一定とするよりも、生育の途中で変化するとしたモデルの推定精度が高かった。以上により、各種被覆が温熱環境に及ぼすデータを取得するとともに、ラッカセイの生育には気温よりも地温が重要である可能性が高いことが示され、また、温暖化の影響評価に必要な、地温に基づく収量予測モデルのプロトタイプが作成された。被覆栽培試験は順調に進んだ。各種被覆が地温に及ぼす影響のモデル化は継続実施中であるものの、ラッカセイの生育・収量には気温よりも地温が重要であることが示され、地温に基づく収量予測モデルのプロトタイプが作成されるなど、生育予測は当初計画より進んでいることから、全体としておおむね順調に進展していると判断する。試験圃場の面積・労力も考慮し、今後は対象作物をラッカセイに絞る。被覆がラッカセイの生育に及ぼす影響をより詳細に解析するため、生育途中の生育調査を実施し、収穫期まで含めた温度-生育モデルを作成する。作成したモデルで、被覆栽培による温熱環境改善も加味した温暖化の進行と栽培地域の北上との関係を評価する。被覆内の熱収支関連の観測は、狭い空間・発達する植被に対応した観測方法を検討し、実施する。地温推定モデルの作成は、まずは無被覆、マルチ被覆での地温推定から着手し、熱収支関連連観測の結果を踏まえて、ポリトンネルやべたがけの影響も含めたモデルを作成する。作期移動試験および栽培期間中の生育調査を実施し、ラッカセイの温度-生育反応をより詳細に明らかにし、生育経過も反映した収量予測モデルを作成する。被覆内温熱環境の解析および地温推定モデル作成については、被覆内のより詳細な微気象観測を踏まえて、被覆資材・方法の違いを反映したモデルを作成する。上記成果を活用し、被覆栽培による温熱環境改善も加味した、温暖化の進行と栽培地域の北上との関係評価を行う。ポリトンネルやべたがけ下の微気象観測において、急速な植被の発達・空間の密閉により精度の高い測定が困難となる懸念が新たに生じたことから、観測法や測器の構成を再検討し、測器の購入・観測は検討結果を踏まえて、次年度以降に行うこととした。狭い空間内での急速な植被の発達・空間の密閉により精度の高い測定が困難であるポリトンネルやべたがけ下の微気象観測に適した測器の検討を継続している。観測内容自体を見直し、それを踏まえて機器の購入等に使用する。
一細胞時系列データを用いた遺伝子の動的挙動解析手法の開発

HeLaに蛍光たんぱく質を遺伝子導入しその蛍光輝度の経時的変化を調べたところ細胞毎に大きく異なるが、細胞分裂と遺伝子発現には強い相関関係が見られた。次に遺伝子導入試薬、遺伝子の活性化時間、物理的な遺伝子導入の3方法でその普遍性を調べたところ、核膜による遺伝子の核内移行の阻害が律速段階であることが示唆された。この方法を応用することでプロモータ活性を定量的に測定できることが示唆された。実験的側面からは実験計画から、細胞の時系列データの安定的な取得法の確立を試みた。データの取得に先立ち、細胞種、対象プロモータ、対象遺伝子の選定を行った。まず、細胞種として、HeLa細胞やHEK293細胞等の測定を行ったところ、HeLa細胞が他の細胞に比べ、細胞の辺縁をより明確に認識できるため、HeLa細胞を対象細胞種として選定した。10分間隔で蛍光を照射した場合、当初1日程度で細胞が死滅することが確認されていたが、蛍光の露出時間や撮像間隔等、細胞の培養環境を調整することにより、特に細胞に大きな変化がない状況で最長4日程度の測定が可能となった。実際には2日程度で十分であることがわかった。次に、プロモータとしてはCMVやSV40を用いて実験を行ったところ、蛍光輝度から、CMVを用いた時に十分な蛍光量が得られ、かつその際の励起光を十分に短くできることがわかったため、CMVを対象プロモータとして選定した。最後に対象遺伝子として、EGFPによって十分な蛍光が得られたが黄色蛍光たんぱく質であるVenus,あるいは赤色蛍光たんぱく質であるmCherry等でも十分な蛍光輝度が得られることがわかったため、これらを選定し、併用しながら実験を行う。次に情報処理側面からは得られた蛍光輝度の時系列データから、生細胞と死細胞のそれぞれの蛍光輝度の時間的推移が異なることがわかった。このことから細胞の状態をある程度判別することが可能であると考えられる。また、蛍光画像と位相差画像の直接観察より、蛍光輝度が認識される時間は細胞分裂の直後であることがわかった。昨年度明らかとなった細胞分裂と遺伝子発現の開始時期の相関性に対して実験的側面から普遍性の強化を行った。9種の遺伝子導入試薬を用いて、上記相関性の普遍性について調べたところ、いずれの試薬においても相関性が保たれ、非常に普遍性が高いことを証明した。また、遺伝子が細胞に導入されてからどのようなメカニズムで発現するかについて、細胞周期を停止させる実験及びエレクトロポレーションを用いて直接遺伝子を核に導入する方法によって調べた。その結果、導入された遺伝子は核膜を通過することができないことが遺伝子発現の非常に大きな律速段階であることが示された。また、細胞周期をS,G1,M期で停止させることによって遺伝子発現が最も活発になるのはG1期である可能性が高いことが示唆された。これらの結果は細胞の一細胞時系列解析を行うことによって初めて明示的になった結果であり、その手法を確立することは非常に有意義であると考えられる。HeLa細胞に対して遺伝子を導入し細胞分裂と遺伝子発現の相関を調べることにより遺伝子発現のタイミングを調べた。これまでの研究において遺伝子発現は細胞分裂を起点に始まることが明らかとなったため、この性質を応用することでプロモータ活性測定法の開発を試みた。HeLaに対してプロモータのみを変えたYFPを導入しその遺伝子発現までの時間を調べた。同じ細胞種にプロモータのみが異なる遺伝子を導入することにより、遺伝子の翻訳およびたんぱく質の折りたたみ時間が同一になることが期待できこのことから、遺伝子の転写時間のみ即ちプロモータ活性を比較することが可能となると考えられる。プロモータには恒常的に発現するプロモータであるCWVをはじめUbCなどを用い、またそれ以外のプロモータとしては細胞周期に依存的なcMyc等を用いた。これらを用いて細胞分裂から遺伝子発現までの時間を調べたところ、発現する遺伝子が同一のYFPであるにも関わらず統計的に有意な差をもって異なることが明らかとなった。実験条件よりプロモータのみが異なることからこの時間的な差はプロモータによる違いであることが強く示唆される。また、プロモータによる違いを測定すると同時に細胞毎による個体差とプロモータによる発現時間の差を区別することが可能になると考えられる。よって本手法を用いることによってこれまで測定が難しかった一細胞レベルでのプロモータ活性を測定する手法となりうることが分かった。また、遺伝子導入メカニズムを詳細に調べるために物理的な遺伝子導入法であるソノポレーションを用いて細胞分裂と遺伝子発現までの時間を調べることにより、物理的遺伝子導入が遺伝子導入薬による遺伝子導入とは異なることを明らかにし論文として報告した。
植物培養根における含塩素アルカロイド・アクツミンの生合成経路の解析

本申請研究ではアクツミンを乾燥重量当たり0.5%と高生産するM.dauricum培養根を用いて、(1)アクツミン骨格の形成、及び、(2)アクツミン骨格への塩素原子の導入について検討した。(1)アクツミン骨格の形成アクツミンはその構造からベンジルイソキノリン由来のアルカロイドと考えられている。本実験ではこの仮説の検証を行った。まず、^<14>C標識チロシンをM.dauricum培養根に投与し代謝させた。培養根から抽出した塩基性成分をHPLC分析し、アクツミンが強く放射能標識されることを示した。このことから、チロシンがアクツミンの構成単位であることを明らかにした。次に、^<13>C標識チロシンを用いて、アクツミンとチロシンの関係をさらに詳細に調べた。[3-^<13>C]チロシンを培養系に投与して代謝させた。得られた培養根よりアクツミンを結晶として単離した。この^<13>C標識アクツミン及び無標識アクツミンの^<13>C-NMRを測定し、両者のスペクトルを比較した。アクツミンの^<13>C-NMRスペクトルの帰属は別に行った。その結果、チロシンの3位の炭素はアクツミンの10位及び14位に特異的に取り込まれることが判明した。このことは、アクツミンが2分子のチロシンから成るベンジルイソキノリンを経て生成するという従来の推定生合成経路と一致した。(2)アクツミン骨格への塩素原子の導入アクツミンは骨格内に塩素原子を含む特徴的な植物二次代謝産物である。提唱されているアクツミン生合成スキームでは、塩素原子は骨格形成後に非酵素的に導入されると推定している。本実験では、培地成分のうち塩素を含む2種類の無機塩(CaCl_2とCoCl_2)の塩素を他の陰イオンに置き換えて塩素をほとんど含まない培地で根を培養し、得られた培養根の塩基性成分を精査した。その結果、塩素欠乏によりアクツミンの含量が減少し、それに伴って1成分の生成が増加した。この成分は各種スペクトルデータより、アクツミンの塩素が水素に置き換えられた構造を有していると考えられた。現在、立体構造を含めた詳細な構造解析を行っている。この成分がアクツミンの前駆体であるのか分解物であるのか、また、前駆体であれば塩素がどのような過程で導入されるのかについて今後検討を行う予定である。
精度保証付きスペクトル法による非線形解析

本研究では、自由境界を持つ偏微分分方程式を扱うことになる。13年度は、全体の技法を構築する上での技術的な観点から、正方領域での同じ問題に対する研究を行なった。まず、ポテンシャル面を得るための固有値問題を導き、その固有値・固有関数を精度保証付きで求める方法を開発した。この方法では、円環領域などへの発展性を考慮してスペクトル法を用いている。また固有値問題とスペクトル法との相性の良さも考慮している。さらに、正方領域以外の多角形領域を取り扱うために、非凸多角形領域における精度保証の技法を改良し、有限要素法の射影誤差を従来よりも簡便な方法でかつ精度をあげて評価することに成功した。これは、非凸多角形を凸形のなかに埋め込んで行なう方法であるが、誤差評価の問題を行列の一般固有値問題に帰着させて解析するものである。帰着させる仕方にいくつかのバリエーションがあり、数値実験によって最も良い結果を与える方法を特定した。14年度では、以下のように研究を進めた。円環領域での境界条件に適合する精度保証付きスペクトル法を開発するために、対応するBessel関数の線形結合における係数を精度保証付きで特定する必要があった。係数の決定はBessel方程式の微分作用素の固有値問題を解くことに帰着される。そこで、この問題の固有値を値および順位に関する精度保証付きで求める必要に迫られた。このことは、楕円型作用素の固有値の存在範囲の確定法と非存在範囲の特定法のふたつの方法を組み合わせることで解決された。特に、非存在範囲の特定法はこの研究で新たに開発された方法を用いた。この方法は既存の方法に比べて簡潔であるだけでなく、精度も高いことが数値実験から判明している。また、Bessel関数そのものの精度保証付き計算法の研究も行なった。その結果第1種Bessel関数について、Matlab言語の上で動く区間演算パッケージIntlabを用いた精度保証付き計算ソフトウェアの開発に成功した。まとめると、1.楕円型作用素の固有値の非存在範囲を厳密に特定する方法の開発2.Bessel関数をもとにした円環領域に対するスペトル法への精度保証法の導入3.Bessel関数を精度保証付きで計算するためのソフトウェアライブラリの構築が本研究の成果である。本研究では、自由境界を持つ偏微分方程式を扱うことになる。今年度の計画によれば、円環領域でポテンシャルに関する方程式を解き、このポテンシャルのサブレベルセットとして得られる領域の境界(これが自由境界に相当する)の振舞を精度保証付きで算定するはずであった。しかしながら、全体の技法を構築する上での技術的な観点から、正方領域での同じ問題に対する研究を行なうことにした。現在のところ、ポテンシャル面を得るための固有値問題を導き、その固有値・固有関数を精度保証付きで求める方法を開発中である。この方法では、円環領域などへの発展性を考慮して、スペクトル法を用いることにした。固有値問題とスペクトル法との相性の良さも考慮している。また、正方領域以外の多角形領域を取り扱うために、非凸多角形領域における精度保証の技法を改良し、有限要素法の射影誤差を従来よりも簡便な方法でかつ精度をあげて評価することに成功した。

これは、非凸多角形を凸形のなかに埋め込んで行なう方法であるが、誤差評価の問題を行列の一般固有値問題に帰着させて解析するものである。帰着させる仕方にいくつかのバリェションがあり、数値実験によって最も良い結果を与える方法を特定した。上述のことに関連する以下の口頭発表を行なった。1.山本野人・有限要素法の近似能力について、日本応用数理学会2001年度年会(2001年10月7日)本研究では、自由境界を持つ偏微分方程式を扱うことになる。現時点で得られている成果は、1.楕円型作用素の固有値の非存在範囲を厳密に特定する秀法の開発2.Bessel関数をもとにした円環領域に対するスペクトル法への精度保証法の導入である。円環領域での境界条件に適合する精度保証付きスペクトル法を開発するためには、対応するBessel関数の線形結合における係数を精度保証付きで特定する必要があった。係数の決定はBessel方程式の微分作用素の固有値問題を解くことに帰着される。そこで、この問題の固有値を値および順位に関する精度保証付きで求める必要に迫られた。このことは、楕円型作用素の固有値の存在範囲の確定法と非存在範囲の特定法のふたつの方法を組み合わせることで解決された。特に、非存在範囲の特定法はこの研究で新たに開発された方法を用いた。この方法は既存の方法に比べて簡潔であるだけでなく、.精度も高いことが数値実験から判明している。2.山本野人:Bessel関数の境界条件への適合に関する精度保証付き計算、研究集会「微分方程式の数値解法と線形計算」、京都大学数理解析研究所、2002年11月20日-22日3.山本野人・佐久間祐幸:円環領域における楕円型偏微分方程式の精度保証法、応用数学合同研究集会、龍谷大学、2002年12月19日-21日
ナノスケール固液界面制御による高信頼エネルギーシステム材料設計技術の開発

エネルギー機器用構造材料のオーステナイト系ステンレス鋼の応力腐食割れ現象について、ひずみによる金属表面化学反応の促進,原子の増速拡散現象がメカニズムの重要な因子である可能性を示した。耐SCC性の向上にはひずみ負荷環境における酸化皮膜/母材界面健全性の確保が重要であると考え、健全性劣化要因である酸素の増速拡散を抑制する元素の探索を行い、Hfを添加することにより酸素拡散が低減できる可能性を明らかにした。エネルギー機器用構造材料のオーステナイト合金,Ni基合金の応力腐食割れ(SCC)現象のメカニズムを検討する目的で,量子分子動力学法を用いて原子拡散を伴う固液界面反応ダイナミクス解析を行った.19年度は,応力依存の異方性拡散現象,応力,ひずみによって誘起・加速される化学反応現象に着目し,Fe単体,Fe-Cr,Fe-Ni,Fe-Cr-Ni合金系の高温水(288°C)環境における合金表面反応のひずみ依存性について検討した.高温水中におけるFe系合金表面の主要な化学反応としてH_20の分解と酸化膜の生成が挙げられる.そこで,ひずみを負荷した合金表面と無ひずみの合金表面について,H_20の分解反応及び分解後に発生する酸素,水素の拡散現象について比較を行った.シミュレーション中に合金表面で分解するH_20分子の数を調べたところ,その数はひずみを負荷した表面で常に多かったことから,ひずみにより分解反応が促進される可能性が示された.H_20分解後のOH及び0原子は合金内部に拡散し,この酸素種の拡散によって金属原子,特にFeが合金外部へ押し出され溶解する様子が観察された.酸素及び水素の拡散現象について平均二乗変位の時間変化から検討したところ,ひずみを負荷した表面で酸素の平均二乗変位が大きく,ひずみによる酸素の増速拡散が確認された.酸素拡散のひずみ依存性について,合金組成による違いを検討したところ,Crを含んだモデルではCrが酸素のトラップサイトとして働き酸素の内部拡散を妨げるため,ひずみによる影響が小さいことがわかった.以上の解析結果より,ひずみによる表面反応及び内部拡散の促進,増速現象がSCCメカニズムの重要な因子であると考えられる.またこの観点から,酸素を含めた金属内部の原子の移動現象を低減し,かつひずみ感受性が低い元素の添加が耐SCC性向上に有効であると考えられる.エネルギー機器用構造材料のオーステナイト合金, Ni基合金の応力腐食割れ(SCC)現象のメカニズムを検討する目的で,量子分子動力学法を用いて原子拡散を伴う固液界面反応ダイナミクス解析を行った. 20年度は,応力依存の異方性拡散現象,応力,ひずみによって誘起・加速される化学反応現象に着目し, Fe-Cr-Ni, Ni-Cr合金系の高温水(288°C)環境における合金表面反応のひずみ依存性や欠陥の影響について検討した.ひずみを負荷した合金表面と無ひずみの合金表面について, H_2Oの分解反応及び分解後に発生する酸素,水素の拡散現象について比較を行ったところ,ひずみ負荷表面において酸素,水素が合金内部へ素早く拡散していく様子が観察された.酸素はCrによって捕捉されるためCrを含む合金系では拡散速度が低下したが,水素はどの合金系においてもほぼ同じ拡散速度であり,水素拡散に及ぼす元素の影響はほとんどみられなかった.合金内部に拡散した水素は負に帯電していたことから,金属原子から電子を奪い金属結合を弱めると考えられる.したがって,ひずみによる水素の増速拡散現象とその結果生じる合金内部の水素濃度の増加が, SCCによるき裂の発生や進展に大きな影響を及ぼすものと考えられる.また,ひずみによる増速拡散現象が,酸素や水素ばかりでなく,合金構成元素においても生じることがシミュレーション,実験の両方から確認された.特に,格子不整合の大きい界面(金属・酸化物界面や粒界)で拡散が加速されることが分かった.以上の結果より,ひずみによる表面化学反応の促進,増速拡散現象がSCCメカニズムの重要な因子である可能性が示された.エネルギー機器用構造材料のオーステナイト合金,Ni基合金の応力腐食割れ(SCC)現象のメカニズムを検討する目的で,量子分子動力学法を用いて原子拡散を伴う固液界面反応ダイナミクス解析を行った.21年度は,酸化物/金属(Fe)界面における応力依存の拡散現象について量子分子動力学解析を行い,オーステナイト合金の表面構造変化について検討した.Fe_3O_4/Fe界面では無ひずみ,室温環境においても酸素が金属内部に拡散し,界面酸化が生じる様子が観察された.また,引張ひずみを負荷することにより酸素の内方拡散が増加し,金属の内部酸化が著しく進行した.一方,Cr_3O_4/Fe,SiO_2/Fe界面では比較的安定な界面構造が得られ,これら酸化物はFe_3O_4よりも健全な酸化物/金属界面構造を形成することが示唆された.

SCCによるき裂進展はき裂先端における物質移動,化学反応が重要な加速因子と考えられるが,皮膜中にCrやSiの酸化物を形成させることにより皮膜/母材界面における拡散,化学反応を抑制することが耐SCC性の向上に有効であると考えられる.しかし,引張ひずみ及び点欠陥(空孔),ランダム粒界の存在により,酸素の内方拡散のみならず,金属層中Fe原子が酸化物層内に取り込まれていく様子が観察されたことから,ひずみによる増速拡散現象,点欠陥,粒界による結晶構造のゆらぎがSCCメカニズムの重要な因子であることが確認された.
がん遺伝子導入ヒト上皮細胞の癌化とアポトーシスにおけるシグナル伝達機構の解析

正常上皮細胞が増殖するには基質への接着が必要であり、接着を阻止されるとアポトーシスにより細胞死を起こす。これに反し癌細胞は浮遊状態にしてもアポトーシスは起こらないことが特徴であり、この現象は足場依存性喪失とよばれ分子機序は不明のままである。我々はヒト細胞の癌化とアポトーシスの関連を解析するため、HAG-1細胞にシグナル伝達の要である活性型Ras,v-Srcを導入し、癌化とアポトーシスについて解析した。この細胞は活性化Rasでは癌化せず、Srcでのみ癌化し、同時に浮遊状態におけるアポトーシスも誘導されなかった。このv-srcによるアポトーシス回避の機序を、Src下流のシグナル分子との関連で解析した。v-src導入細胞ではインテグリンと細胞骨格蛋白との間に介在するFocal Adhesion Kinase(FAK)の恒常性のチロシンリン酸化がみられ、またsrcチロシンリン酸化阻害剤であるハービマイシンAで処理するトFAKのリン酸化の阻害とともにアポトーシスが誘導された。更にFAKのアンチセンスでアノイキスが誘導されることを確認し、SrcによるFAKのチロシンリン酸化とアノイキス抵抗性に深い関連があることを見出した(J.Cell Biol.投稿中)。更にアデノウイルスベクターに組み込んだdominant negative RasでRas機能を抑制すると造腫瘍性が消失したため、癌化には活性型rasのみでは癌化出来ないが、v-srcによる癌化にはRas機能が必要であることがわかった。最近Ras下流のsmall GTP蛋白であるRac/Rhoが細胞の形質転換、細胞接着、細胞遊走能、接触阻害の解除、などを制御していることがわかり、細胞の癌化にこのRac/Rhoの機能が関与していることが示唆されたため、アデノウイルスベクターに組み込んだDominant negative RacでRac機能を抑制したところ、v-srcで癌化したHAG-1細胞の遊走能と浸潤能が抑制され、造腫瘍性も完全に消失した。このためv-srcによる癌化におけるRac機能の重要性が初めて示唆された。src下流のphosphatidylinositol-3kinase(Pl-3 kinase)阻害剤であるWortmanninでv-src導入細胞の浸潤能が低下したため、Pl-3 kinaseもSrcによる癌化に関与している可能性がある。今後はRac機能とアポトーシスの関連を解析する。我々は,ヒト細胞における癌化とアポトーシスの機序におけるsrc癌遺伝子の機能を,ヒト上皮細胞モデルHAG-1細胞を用いて,特にras遺伝子との関連で解析した.この細胞は活性型rasでは腫瘍化(造腫瘍性獲得)せず,rasの上流にあるsrcのみで腫瘍化され,しかもsrc機能阻害剤であるHerbimycin Aで完全に抑制された.このことはヒト上皮細胞の腫瘍化にはRas-Raf-MAP kinaseのカスケードの活性化のみでは不十分で,src遺伝子で活性化される別の経路の存在を示唆する.また細胞の接着班に存在し,細胞の接着時にチロシン燐酸化されるFAKが,v-src導入細胞でのみ恒常性にチロシン燐酸化されているのを発見し,FAKの機能と腫瘍化には深い関連があることを示した。またアデノウイルスベクターに組み込んだDominant Negative Ras(DN/ras)で,HAG/src細胞のras機能を押さえると,MAP kinase活性は著明に落ちるが,増殖能は約30%しか落とさなかった.おそらく,srcで癌化した細胞はsrc-mycの経路でcell cycleを回している可能性が考えられ,Mycの発現調節を検討している.しかしDN/rasはHAG/src細胞の軟寒天内増殖能をほぼ完全に抑制し,ヌードマウスでの造腫瘍性も全く消失させた.このことは悪性形質獲得にはsrc-FAKの経路だけでは不十分で,Ras機能の存在が必要であることを意味する.最近,rasの下流にあるRac/Rhoが細胞の形質転換,細胞骨格,細胞接着に重要であることが報告されており,このRac/Rhoがanchorage-independenceにsrcとともに絡んでいる可能性があるので現在解析中である.更に,親株のHAG-1細胞は基質に接着しない浮遊状態ではアポトーシスをおこすが,v-src導入HAG/src細胞は浮遊状態でも増殖する(足場依存性喪失).src阻害剤で処理すると,HAG/srcはアポトーシスを起こすようになるため,浮遊状態で失われたインテグリンからの増殖シグナルをv-srcが肩代りするため,HAG/src細胞はアポトーシスを回避できていると考えられる.更に我々はsrcが、転写因子であるSTATsの中でもSTAT3を恒常性にチロシン燐酸化していること発見し,v-srcによる核への情報伝達には,STAT3を介する経路も関与している可能性がある。v-

src導入細胞ではインテグリンと細胞骨格蛋白との間に介在するFocal Adhesion Kinase(FAK)の恒常性のチロシンリン酸化がみられ、またsrcチロシンリン酸化阻害剤であるハービマイシンAで処理するトFAKのリン酸化の阻害とともにアポトーシスが誘導された。更にFAKのアンチセンスでアノイキスが誘導されることを確認し、SrcによるFAKのチロシンリン酸化とアノイキス抵抗性に深い関連があることを見出した(J.Cell Biol.投稿中)。更にアデノウイルスベクターに組み込んだdominant negative RasでRas機能を抑制すると造腫瘍性が消失したため、癌化には活性型rasのみでは癌化出来ないが、v-srcによる癌化にはRas機能が必要であることがわかった。最近Ras下流のsmall GTP蛋白であるRac/Rhoが細胞の形質転換、細胞接着、細胞遊走能、接触阻害の解除、などを制御していることがわかり、細胞の癌化にこのRac/Rhoの機能が関与していることが示唆されたため、アデノウイルスベクターに組み込んだDominant negative RacでRac機能を抑制したところ、v-srcで癌化したHAG-1細胞の遊走能と浸潤能が抑制され、造腫瘍性も完全に消失した。このためv-srcによる癌化におけるRac機能の重要性が初めて示唆された。src下流のphosphatidylinositol-3kinase(Pl-3 kinase)阻害剤であるWortmanninでv-src導入細胞の浸潤能が低下したため、Pl-3 kinaseもSrcによる癌化に関与している可能性がある。今後はRac機能とアポトーシスの関連を解析する。
超高速・高精度なモーションコントロールを実現するサーボモータ制御技術の研究

本研究は、平成15年度から16年度にかけて、サーボモータの制御技術に関して研究を行った。研究内容は次の3点にまとめられる。1.ロボット関節の振動現象を再現するシミュレーションモデル2.2.新たなセンサーを用いないで振動現象を抑圧できる制御系の設計手法3.3.制御系の実験とシミュレーションの両面からの評価平成15年度に於いては、ロボット関節の振動現象を再現するために、実験装置を製作して測定・シミュレーションモデルの構築を行った。実験装置は、小型モータとギアからなる装置で、ロボットのアーム角度に相当する信号を測定するために、高解像度のレーザーエンコーダを用いている。シミュレーションモデルは、詳細な検討が必要となるので、様々な測定パターンが必要となる。このため、測定パターンの生成と測定を1台のパーソナルコンピュータで行うシステムを開発した。平成16年度においては、制振制御方法の開発、実験的に制御系の評価を行った。シミュレーションモデルから、本研究の目的である高速位置決めのためには、速度制御系の高速化だけでなく、位置制御系の高速化も必要とする。このため、まず速度制御系の高速化手段を考案する。速度制御系は、制振制御系とサーボ系の2つに別れるが、制振制御系の帯域をそのまま高くすると制振特性が悪化してしまうため、サーボ系での帯域向上を目指す。このために、従来の速度制御系にフィードフォワード制御を加える。フィードフォワード制御系は、速度制御系の遅い極を消去するように設計する。また、位置制御系は、従来のP制御に比べて、速度フィードバックとフィードフォワードを別々に行う、D-PD制御を採用し、高速化と応答の安定性を実現した。これにより、位置制御帯域50[rad/sec]までの設計が可能となった。さらに高速化目指すためには、連度制御のさらなる高速化と電流出力補償について考慮する必要があると考えられる。平成15年度において、交付された科学研究費補助金により、以下の研究成果を得た。科学研究費補助金によって購入・製作した実験装置と既存のパーソナルコンピュータを組み合わせることで、モータを一定速度で回転させて、その回転データを取得するシステムが完成した。このシステムは、低速での回転を重視した構成となっており、本研究において、目的とするロボット関節の振動現象測定に必要な条件を十分満足している。測定システムでは、パーソナルコンピュータから与えた電流指令に基づいて、モータドライバを経由してサーボモータを駆動する。モータの回転速度及びギアの回転速度は、各々に取り付けたロータリエンコーダより取得する。取得したデータの周波数特性(振幅や位相)から、実験装置の大まかな動特性を検出して、モータ及びギアのパラメータを測定する。測定データの分析・取得に必要な、測定機器と取得方法について検証を行った。まず、データ分析用の測定機器としては、当初予定していた既存の機器では測定が不可能であったため、より高性能な測定機器(4ch,高速サンプリング,ストレージタイプ,FFT解析機能付き)を科学研究費補助金によって購入して使用した。データ取得方法は、パーソナルコンピュータから与えたモータ速度指令によりモータドライバがモータを駆動し、モータ速度及びギア速度をパーソナルコンピュータを経由して測定するもので、モータ速度指令を一定間隔で変化させることにより、モータ速度やギア速度の振幅の変化を測定する。この際の、モータの回転速度やモータの制御方法などを様々に検討した結果、振動現象が発生しやすい低速10rpm付近の回転速度でよりシンプルな比例積分制御を用いる場合がもっとも安定した結果を測定出来ることが確認された。測定データに基づいて、シミュレーションモデルの構築を行い、測定データとよく一致するモデルを得た。
衛星画像を用いた地熱探査の改良

平成30年度は、研究分担者である外国人特別研究員の日本滞在が9月16日までであることから、これまでの研究結果を纏めること、及び研究成果を学会等と国際ジャーナルで発表することに専念した。平成30年6月17日から22日まで神奈川県横浜市のパシフィコ横浜で開催されたグランド再生可能エネルギー2018国際会議(Grand Renewable Energy 2018International Conference and Exhibition)において、国内最大の地熱発電所がある大分県八丁原ー大岳地域の地熱活動をASTERで得られた衛星画像の解析により経時変化をモニタリングした結果について、ポスタープレゼンテーション及びプロシーディングスでの発表を行った。八丁原ー大岳地域の地熱活動のモニタリングについては、その後さらに解析を進めた結果を査読付国際ジャーナル(Remote Sensing)で発表した。また、国内有数の温泉地である大分県別府地域の地熱活動の経時変化をLandsat 8とASTERで得られた衛星画像の解析によりモニタリングした結果を、査読付国際ジャーナル(Geosciences)で発表した。さらに、鹿児島県・宮崎県にまたがる霧島火山における、Landsat 8とASTERで得られた衛星画像の解析による地熱活動の経時変化モニタリング及び熱水変質地域探査の結果についても、査読付国際ジャーナル(Geothermics)で発表した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。外国人特別研究員の着任が平成28年9月、特別研究員奨励費の交付の内定が同年10月であったため、平成28年度は画像解析用コンピューターやソフトウェアを購入して衛星画像解析の環境を整備することと、文献調査及び衛星画像データの購入などのデータ収集を行い解析作業の準備を行うことが主な実施内容であった。このうち、作業を進める中で、次年度以降の解析作業においては衛星画像データだけでなく地表での実測値による検証(グラウンドトゥルース)データが必要であると判断されたことと、衛星画像解析ソフトウェアの販売価格が上昇したため解析用コンピューターと一緒の購入ができなくなったことから、特別研究員奨励費では衛星画像解析用コンピューターと赤外線放射温度計測・記録システムを購入し、解析ソフトウェアは研究室の別経費で購入した。研究対象地域は九州内の地熱・火山地域とした。まず阿蘇火山地域については、ランドサット8号のOLIとTIRSの2種類のセンサーで得られた画像データの中から、2013年から2016年までの期間で、可能な限り条件が同じになるように毎年同時期(3月4月)の天候などのコンディションの良いものを選択して解析作業を開始した。また、別府地域、九重火山地域、雲仙火山地域、霧島火山地域については、この中から、次年度の間にコンディションの良い衛星画像データが得られ、かつ同日にグラウンドトゥルースデータ取得のための現地観測が実施できた地域を解析対象とすることとした。当初の計画どおり、衛星画像解析の環境整備及びデータ収集が完了した。平成29年度は、5月17日の午前中に長崎県雲仙市の雲仙地熱地域(雲仙地獄)において、ランドサット8号の上空通過に合わせて地表における微気象観測、噴気地や湯だまりの放射温度測定及び赤外熱映像撮影を実施し、衛星画像解析の検証(グラウンドトゥルース)のためのデータ取得を行った。観測は夜明け前に開始して日射の影響を受けていない赤外熱映像データが取得できたが、夜明け後時間が経つにつれて雲が発生し始め、ランドサット8号の通過時刻(午前10時53分)にはかなりの量の雲(雲量7)が上空を覆ってしまい、残念ながら解析に使用できる衛星画像は得られなかった。雲仙地熱地域以外にも、近年活動レベルが上昇している熊本県の阿蘇火山や鹿児島県・宮崎県にまたがる霧島火山、国内最大の地熱発電所がある大分県の八丁原・湯坪地域、国内有数の温泉地である別府地域の衛星画像解析を進めており、別府地域と霧島火山の研究成果については、平成29年10月18日から20日まで北海道函館市の函館アリーナで開催された日本地熱学会平成29年学術講演会及び11月22日から24日までニュージーランド・ロトルア市のミレニアム・ホテル・ロトルアで開催された39thNew Zealand Geothermal Workshopにおいて発表した。当初、New Zealand Geothermal Workshopには研究代表者と研究分担者の2名が参加する予定であったが、研究代表者は開催期間と大学の業務が重なってしまったため、研究分担者のみの参加となった。また、阿蘇火山については、活動レベル上昇前後の衛星画像解析に基づく放熱量のモニタリング結果を、査読付の国際ジャーナルで発表した。グラウンドトゥルースのための野外観測は天候に恵まれなかったものの、国際ジャーナルや国内外の会議で発表できる成果が得られており、全体的には研究は順調に進捗している。

また、国内有数の温泉地である大分県別府地域の地熱活動の経時変化をLandsat 8とASTERで得られた衛星画像の解析によりモニタリングした結果を、査読付国際ジャーナル(Geosciences)で発表した。平成28年度は計画どおりに進捗したので、平成29年度は解析作業を進めると共にグラウンドトゥルースデータ取得のために現地調査も実施する。また、研究成果を平成29年10月の日本地熱学会函館大会において発表する。平成30年度も引き続き九州の地熱・火山地域の衛星画像解析を進めると共にジャーナルへの投稿を行う。また、研究成果を6月17日から22日まで神奈川県横浜市のパシフィコ横浜で開催されるグランド再生可能エネルギー2018国際会議において発表する。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
高等植物3量体Gタンパク質の構造および機能解析

イネ3量体Gタンパク質を構成すると考えられるα、β、γ1,γ2サブユニットについて、おのおのcDNAを単離し、大腸菌にて融合タンパク質を調製後、これら融合タンパク質に対する特異抗体を作製した。これらの特異抗体を用いて、野生型、d1(αサブユニット欠損変異体)、QL/d1(恒常的活性型α遺伝子QLをd1に遺伝子導入した形質転換体)における3量体Gタンパク質のサブユニット構成を解析した。野生型におけるサブユニット構成全サブユニット(α、β、γ1,γ2)は細胞膜画分に局在した。全サブユニットを含む複合体は、約400kDaの分子量を示した。3量体の推定分子量は約100kDaなので、イネにおいてはさらに多数のタンパク質を含む形で複合体が形成されていることを示唆した。加えて、βγ1およびβγ2は分子量約60kDa領域に大量に存在した。d1におけるサブユニット構成β、γ1,γ2サブユニットは細胞膜画分に局在した。αサブユニット遺伝子の欠失変異体d1の細胞膜画分においては、400kDa領域には全てのサブユニットは検出されなかったが、βγ1およびβγ2は、野生型同様に大量に蓄積していた。QL/d1におけるサブユニット構成全サブユニツト(αQL、β、γ1,γ2)は細胞膜画分に局在した。野生型との唯一の相違点は、恒常的活性型αサブユニットが60kDa領域に存在したことである。この結果は、αQLは巨大複合体に結合できずに、フリーな形態で存在する可能性を示唆した。βγ1およびβγ2は、野生型と同様に、フリーな状態で、大量に存在した。1.イネ3量体Gタンパク質αサブユニット改変遺伝子の作出とその解析イネ3量体Gタンパク質αサブユニット(RGA1)cDNAを、in vitro mutagenesis法を用いて、G48V、R191C、Q223L、A356Sの合計4種類の改変遺伝子を作出した。これら改変遺伝子の融合タンパク質を、大腸菌にて合成し、精製標品の酵素活性を測定した。R191CとQ223Lは、GTP結合能を保持し、かつ、GTPase活性を失っていたことから、両改変遺伝子は、恒常的に活性型を示すと考えた。2.QL形質転換体の作出とその解析イネ3量体Gタンパク質αサブユニット遺伝子自身のプロモーター制御下にQ223L改変遺伝子を連結し、アグロバクテリア法にてd1に形質転換した。形質転換体は、RT-PCR法とDirect sequencingにより導入遺伝子の発現を確認した。Q223L改変遺伝子を発現した形質転換イネ(d1QL)は、野生型イネより、背丈が若干長くなり、また、種子の長径も野生型のそれよりも長くなっていた。なお、顕著なSlender型の表現型は示さなかった。野生型とd1QLの無胚半種子を用いて、αアミラーゼの誘導を、酵素活性とWestern Blotにより検討した。はじめに、野生型とd1QLの乾燥種子には、αアミラーゼが存在しないことをWestern Blotにより確認した。次に、3日間吸水した半種子を解析した。その結果、野生型の半種子はαアミラーゼを合成しないが、d1QLはαアミラーゼ活性を示した。Western blotの結果、翻訳産物の増加は、酵素活性の増加をほぼ反影していた。このことは、恒常的に活性型Gαが、αアミラーゼの合成を正に制御していることを示した。イネ3量体Gタンパク質サブユニットの解析イネ3量体Gタンパク質γ1およびγ2サブユニットcDNAを単離した。これらcDNAを用いて、融合タンパク質を合成・精製した後、特異抗体を調製した。

特異抗体を用いてWestern Blotを行い、細胞内局在性を調べた結果、両者は細胞膜画分に存在することを明らかにした。これまでの結果を総合すると、イネ3量体Gタンパク質の全サブユニット(α、β、γ1、γ2)は、全て、細胞質膜画分に局在した。αβγ1(またはαβγ2)の推定分子量は約100kDaである。そこで、この細胞膜画分をコール酸で可溶化し、ゲルろ過を行った。約400kDa前後の画分に、α、β、γ1、γ2が検出された。この結果は、αβγ1(またはαβγ2)が他のサブユニット(受容体や効果器?)と共に巨大複合体を形成している可能性を示唆した。約60kDa画分にはβγ1またはβγ2が存在した。細胞膜画分をGTPγS存在下で、可溶化・ゲルろ過を行うと、αサブユニットは、400kDa画分から60kDa画分へシフトした。この結果は、αサブユニットは活性型の場合、複合体から解離して、モノマーとして存在すると考えられる。以上、野生型イネにおいては、(1)3量体Gタンパク質サブユニットの全ては細胞膜画分に局在すること、(2)αサブユニットは巨大複合体の構成成分に含有されること、(3)3量体以外に、相対的に大量なβγダイマーが蓄積していることを明らかにした。今後の方針として、αサブユニットを含む400kDa画分複合体のサブユニット解析に重点を置きたい。この巨大複合体には、受容体や効果器などが共存する可能性が考えられる。イネ3量体Gタンパク質を構成すると考えられるα、β、γ1,γ2サブユニットについて、おのおのcDNAを単離し、大腸菌にて融合タンパク質を調製後、これら融合タンパク質に対する特異抗体を作製した。これらの特異抗体を用いて、野生型、d1(αサブユニット欠損変異体)、QL/d1(恒常的活性型α遺伝子QLをd1に遺伝子導入した形質転換体)における3量体Gタンパク質のサブユニット構成を解析した。野生型におけるサブユニット構成全サブユニット(α、β、γ1,γ2)は細胞膜画分に局在した。全サブユニットを含む複合体は、約400kDaの分子量を示した。3量体の推定分子量は約100kDaなので、イネにおいてはさらに多数のタンパク質を含む形で複合体が形成されていることを示唆した。加えて、βγ1およびβγ2は分子量約60kDa領域に大量に存在した。d1におけるサブユニット構成β、γ1,γ2サブユニットは細胞膜画分に局在した。αサブユニット遺伝子の欠失変異体d1の細胞膜画分においては、400kDa領域には全てのサブユニットは検出されなかったが、βγ1およびβγ2は、野生型同様に大量に蓄積していた。QL/d1におけるサブユニット構成全サブユニット(αQL、β、γ1,γ2)は細胞膜画分に局在した。野生型との唯一の相違点は、恒常的活性型αサブユニットが60kDa領域に存在したことである。この結果は、αQLは巨大複合体に結合できずに、フリーな形態で存在する可能性を示唆した。βγ1およびβγ2は、野生型と同様に、フリーな状態で、大量に存在した。