hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
実被害事例に基づいた杭基礎建物の地震後継続使用に対する意思決定指標の提案

BCP等のソフト的な災害対策の重要度が高まる近年において、地震後の建物の継続使用性を確保することの必要性が高まっている。この中で、大地震を被った時に生じる杭基礎の損傷は建物の沈下や傾斜に繋がるため、杭基礎の健全性は地震後の建物の継続使用性に大きな影響を及ぼす。ただし、杭の損傷は直接確認することが困難なため、現状として、杭基礎の損傷に対する継続使用性の判断根拠は明確になっておらず、杭基礎の健全性が十分に管理されているとは言い難い。そこで本研究課題では、過去の地震被害事例に基づいて、杭基礎の地震後残余性能の評価手法を提案すると共に、専門的な知識が無くても杭基礎の健全性の的確な判断を下せるような簡便な評価指標を提示することを目的としている。今年度の成果は次の通りである。・2016年熊本地震における杭基礎の被害事例の情報に基づいたパラメトリックスタディにより、上部構造の耐力や地盤条件が杭および建物の地震応答に大きな影響を及ぼすことを示した。・2016年熊本地震の本震のような極大地震を対象とする場合、杭・地盤で生じる局所的非線形性が建物の地震応答に及ぼす影響が大きいため、局所的非線形性のモデル化については実証データを蓄積する必要がある。・低層建物の場合、解析結果に対する解析諸元の感度が大きいため、設計図面等より実際の地震挙動を予測することが非常に難しい。よって、継続した強震観測記録を用いて、被害地震が生じる前に解析モデルの精度を向上させることが重要であることを示した。本研究課題では、過去の地震被害事例に基づいて、基礎部材の地震後残余性能の評価手法を提案すると共に、実験と解析の両面から杭基礎の健全性の的確な判断できる簡便な評価指標を提示することを目的として、下記に示す課題について取り組むことを計画している。A)実被害事例に基づいた杭基礎の耐震性能評価と杭の損傷検知対象の抽出B)杭の損傷検知を目的としたモニタリング手法の開発C)模型振動実験によるモニタリング手法の実証確認D)継続使用性に影響する被害指標の提案このうち、平成30年度は課題A)と課題B)を実施した。いずれの課題についても、実被害事例に基づいた解析的検討に基づいて強震記録の分析を深めており、概ね目標を達成できていると言える。次年度は上記課題のうち、C)、D)を実施する予定である。C)模型振動実験によるモニタリング手法の実証確認:提案したモニタリング手法の有効性を模型振動実験により検証する。実験は(国研)建築研究所所有のせん断土槽と中型振動台を用いて実施する。重力場の実験になるが、できる限り被害建物の特徴を反映させた模型を製作することで、提案手法の実現化を促進させるデータを収集する。実験パラメータはH29、30年度で検討した事例より抽出する。D)継続使用性に影響する被害指標の提案: AC)の課題より得られた知見に基づいて、杭が損傷した場合に継続使用性を影響する因子を抽出し、簡易な判断を可能とする被害指標を提案する。・2016年熊本地震における杭基礎の被害事例の情報を収集し、杭基礎に被害が生じた建物の設計条件と近傍で得られた強震観測記録の情報を整理した。さらに、地盤ー構造物系の動的相互作用解析を実施し、本震に対する建物の地震応答をシミュレーションした。その結果、杭および地盤の非線形化を考慮することにより、地震観測記録を概ね説明できることが分かった。・実被害事例のシミュレーションにおいて、杭頭の被害が基礎版の地震応答に及ぼす影響を評価した。その結果、地盤と杭の強度の違いによって基礎版の地震応答への影響度が異なってくることから、パラメトリックスタディによる分析により、その影響度を整理することの必要性を示した。A)実被害事例に基づいた杭基礎の耐震性能評価と杭の損傷検知対象の抽出B)杭の損傷検知を目的としたモニタリング手法の開発C)模型振動実験によるモニタリング手法の実証確認D)杭の損傷の簡易評価指標の提案このうち、平成29年度は課題A)と課題B)を実施した。課題A)については、実被害事例をシミュレーションできる解析モデルを構築することができ、杭基礎の耐震性能を評価できたことから、概ね目標を達成できていると言える。課題

B)については、実被害事例のシミュレーションにおいて、杭の被害を基礎版の観測記録の関係を整理できたことから、概ね目標を達成できていると言える。BCP等のソフト的な災害対策の重要度が高まる近年において、地震後の建物の継続使用性を確保することの必要性が高まっている。この中で、大地震を被った時に生じる杭基礎の損傷は建物の沈下や傾斜に繋がるため、杭基礎の健全性は地震後の建物の継続使用性に大きな影響を及ぼす。ただし、杭の損傷は直接確認することが困難なため、現状として、杭基礎の損傷に対する継続使用性の判断根拠は明確になっておらず、杭基礎の健全性が十分に管理されているとは言い難い。そこで本研究課題では、過去の地震被害事例に基づいて、杭基礎の地震後残余性能の評価手法を提案すると共に、専門的な知識が無くても杭基礎の健全性の的確な判断を下せるような簡便な評価指標を提示することを目的としている。今年度の成果は次の通りである。・2016年熊本地震における杭基礎の被害事例の情報に基づいたパラメトリックスタディにより、上部構造の耐力や地盤条件が杭および建物の地震応答に大きな影響を及ぼすことを示した。・2016年熊本地震の本震のような極大地震を対象とする場合、杭・地盤で生じる局所的非線形性が建物の地震応答に及ぼす影響が大きいため、局所的非線形性のモデル化については実証データを蓄積する必要がある。・低層建物の場合、解析結果に対する解析諸元の感度が大きいため、設計図面等より実際の地震挙動を予測することが非常に難しい。よって、継続した強震観測記録を用いて、被害地震が生じる前に解析モデルの精度を向上させることが重要であることを示した。本研究課題では、過去の地震被害事例に基づいて、基礎部材の地震後残余性能の評価手法を提案すると共に、実験と解析の両面から杭基礎の健全性の的確な判断できる簡便な評価指標を提示することを目的として、下記に示す課題について取り組むことを計画している。A)実被害事例に基づいた杭基礎の耐震性能評価と杭の損傷検知対象の抽出B)杭の損傷検知を目的としたモニタリング手法の開発C)模型振動実験によるモニタリング手法の実証確認D)継続使用性に影響する被害指標の提案このうち、平成30年度は課題A)と課題B)を実施した。いずれの課題についても、実被害事例に基づいた解析的検討に基づいて強震記録の分析を深めており、概ね目標を達成できていると言える。次年度は上記課題のうち、A)C)を実施する予定である。A)実被害事例に基づいた杭基礎の耐震性能評価と杭の損傷検知対象の抽出:前年度に引き続き、実被害事例を収集し、杭基礎被害が顕在化する場合の条件を抽出すると共に杭基礎建物全体の挙動を把握する。H30年度は、前年度と被害パターンや上部構造と基礎構造の耐力バランスが異なる事例を抽出し、データを整理する。B)杭の損傷検知を目的としたモニタリング手法の開発:前年度に引き続き、地盤ー杭基礎ー上部構造の動的相互作用効果を考慮した被害シミュレーション解析により、モニタリング手法の有効性を検証する。H30年度は、A)で追加した被害事例に対して効果的なモニタリング手法を検討し、想定される被害パターンに応じて最適な方法を提示することで、本研究の成果が多様な建物形状にできる限り対応可能となるように結果を整理する。C)
胃内と口腔内の常在細菌叢、ブラキシズム及び胃食道逆流との関連性の解明

本研究ではH.pyloriの除菌療法前後における胃酸分泌量やpH、ブラキシズムの発現頻度や自覚症状の有無、H. pyloriを含む胃内の常在細菌叢ならびに口腔内の常在細菌叢を解析し、各細菌叢とブラキシズムや胃食道逆流の発現頻度との関連性を解明することを目的とした。そこで、H. pyloriの感染前後において、ブラキシズム及び胃食道逆流症の有無を調べ、採取した胃の細胞と唾液のそれぞれにメタゲノム解析を行って細菌種の同定を行い、れらの関連性を解明する。
高温蒸気を食品の調理に利用することの有効性

過熱水蒸気加熱は凝縮伝熱を利用するのが大きな特徴である。昨年度の研究において,スチームコンベクションオーブン(以下,スチコンと略)を用いて食品を加熱すると,食品の表面が100°C以下である加熱初期に大量の熱を食品に与え,それが調理品の仕上がりに影響を与えることが示された。そこで今年度は,凝縮熱を利用しない場合に過熱水蒸気を利用する効果があるのか否かを明らかにするため,蒸気投入の時期を段階的に変えてケーキを調製し,調理成績を比較した。業務用スチコン(OZCSO-1800,オザキ)を用いて,庫内平均温度174.9°C,焙焼時間25分間でスポンジケーキを焙焼した。まず始めに,赤外線サーモグラフィーを用いて焙焼過程における表面温度を計測したところ,ケーキ表面が100°C以上になるのは,焙焼開始後5分30秒経過した時点であった。そこで焙焼時間25分間のうち,焙焼開始後5.5分,10.5分,15.5分,20.5分の時点から焼き上がりまで蒸気を投入したもの,並びに蒸気未投入のもの計5種類のケーキを調製した。焙焼後のケーキ重量は,5.5分後投入ケーキが他の4種に比べて有意に重かった。形状は,蒸気未投入のケーキに比べるといずれも中央部が膨れる形となり,15.5分後投入のケーキの膨化率が最も高かった。色彩および破断強度試験の結果は,投入時期のシフトに伴って異なり,蒸気投入時期が早いほどL^*値およびb^*値が低く,a^*値は高い結果に,またケーキ表層部の破断応力,およびもろさ応力は大きい結果になった。焙焼過程に伴うケーキ表層部の温度変化を調べると,蒸気未投入に比べて,蒸気投入後の温度上昇が大きいことが示された。これらの結果より,過熱水蒸気加熱において,凝縮伝熱を利用しない場合でも,食品への伝熱量が高く,調理成績に影響を与えることが示された。放射伝熱および対流伝熱の影響について今後検討する必要がある。
乱流状態下の血液の流体工学的特性についての研究

人工心臓を含む機械的循環補助システムの圧・流量関係は管路系の状態把握の指標として一般的に利用される.また,長期間連続使用される体内埋込型人工臓器のモニタリング法として,ポンプ駆動状態と運転条件の関係を利用して流量のような管理上必要となる情報を得る手法が提案されてきている.このような圧・流量関係あるいは駆動信号と流量の関係は,対象となる装置の要素形状のみならず血液の物性にも依存するため,血液の流動物性に関する情報が必要である.ところが,このような観点からの乱流状態における血液流動の資料は少なく血球成分の影響に注目した基礎研究が必要であると考えられる.まず,基本的な流れとして円管内流れでの圧力損失を対象に選び,乱流状態の摩擦損失量をニュートン流体と血液で比較した.山羊血液の粘度をCassonの式により定義した場合,ニュートン流体よりも円管内乱流の圧力損失がわずかながら低減すること,さらに,その低減の程度は血球濃度には依存せずほぼ一定であることを示した.この結果から,ニュートン流体と比較した場合圧力損失が低減する原因は赤血球のみでなく,血漿中の蛋白をはじめとする血漿成分である可能性が示唆されたため,血漿蛋白成分による影響についても実験的に調べた.その結果,γ-グロブリンでは生理食塩水に対して,粘度が上昇しているにも関わらず有次元における圧力損失は変化がなく,その結果として管摩擦係数が減少していた.我々が開発を進めてきた遠心型血液ポンプの慢性動物実験評価において,モータ駆動信号(回転数,電力)からポンプ流量を間接的に計測する方法を適用し,測定精度に対して血液粘度の変化が及ぼす影響についての検討を行なった.回転数が既知の場合,モータ消費電力とポンプ流量はほぼ線形とみなすことができる関係にあり,流量が生体心の動きに対して大きく変動する場合にも測定結果は十分な精度で追従していた.検討を行なった慢性実験においては,血液ポンプ装着術後,血球濃度が約2040%の範囲で変動し,それに伴って血液の粘度も変動した結果,本手法にて検討したポンプ流量値と実測値の誤差は時間的に大きく変動していた.血液粘度を計測し,あらかじめ取得しておいた関係式の補正を行なうことで誤差を抑えることが可能であった.ただし,血球濃度による粘度変化の補正効果と比べた場合,昨年度検討を行なった血漿蛋白レベルでの補正により修正できる誤差レベルは実用的にはほとんど問題とならない程度であった.人工心臓を含む機械的循環補助システムの圧・流量関係は管路系の状態把握の指標として一般的に利用される.また,長期間連続使用される体内埋込型人工臓器のモニタリング法として,ポンプ駆動状態と運転条件の関係を利用して流量のような管理上必要となる情報を得る手法が提案されてきている.このような圧・流量関係あるいは駆動信号と流量の関係は,対象となる装置の要素形状のみならず血液の物性にも依存するため,血液の流動物性に関する情報が必要である.ところが,このような観点からの乱流状態における血液流動の資料は少なく血球成分の影響に注目した基礎研究が必要であると考えられる.まず,基本的な流れとして円管内流れでの圧力損失を対象に選び,乱流状態の摩擦損失量をニュートン流体と血液で比較した.山羊血液の粘度をCassonの式により定義した場合,ニュートン流体よりも円管内乱流の圧力損失がわずかながら低減すること,さらに,その低減の程度は血球濃度には依存せずほぼ一定であることを示した.この結果から,ニュートン流体と比較した場合圧力損失が低減する原因は赤血球のみでなく,血漿中の蛋白をはじめとする血漿成分である可能性が示唆されたため,血漿蛋白成分による影響についても実験的に調べた.その結果,γ-グロブリンでは生理食塩水に対して,粘度が上昇しているにも関わらず有次元における圧力損失は変化がなく,その結果として管摩擦係数が減少していた.我々が開発を進めてきた遠心型血液ポンプの慢性動物実験評価において,モータ駆動信号(回転数,電力)からポンプ流量を間接的に計測する方法を適用し,測定精度に対して血液粘度の変化が及ぼす影響についての検討を行なった.回転数が既知の場合,モータ消費電力とポンプ流量はほぼ線形とみなすことができる関係にあり,流量が生体心の動きに対して大きく変動する場合にも測定結果は十分な精度で追従していた.検討を行なった慢性実験においては,血液ポンプ装着術後,血球濃度が約2040%の範囲で変動し,それに伴って血液の粘度も変動した結果,本手法にて検討したポンプ流量値と実測値の誤差は時間的に大きく変動していた.血液粘度を計測し,あらかじめ取得しておいた関係式の補正を行なうことで誤差を抑えることが可能であった.ただし,血球濃度による粘度変化の補正効果と比べた場合,昨年度検討を行なった血漿蛋白レベルでの補正により修正できる誤差レベルは実用的にはほとんど問題とならない程度であった.人工心臓を含むシステムの圧・流量関係は要素形状のみならず血液の物性にも依存するため,血液の流動物性に関する情報が必要であるが,このような観点からの乱流状態における血液流動の資料は少なく血球成分の影響に注目した基礎研究が必要である.本年度は基本的な流れとして円管内流れを対象とし,乱流状態の摩擦損失量をニュートン流体と血液で比較した.血液の粘度は多くの因子の影響をうけるが,もっとも大きな因子である赤血球の体積濃度(ヘマトクリット)の影響を検討するため、同一の山羊から取った血液を血漿分離後再混合して濃度を段階的に調節して計測を行った.

その結果、山羊血液の粘度をCassonの式により定義した場合,ニュートン流体よりも円管内乱流の圧力損失がわずかながら低減すること,さらに,その低減の程度は血球濃度には依存せずほぼ一定であることを示した.この結果から,ニュートン流体と比較した場合圧力損失が低減する原因は赤血球のみでなく,血漿中の蛋白をはじめとする血漿成分である可能性が示唆された.そこで,乱流状態における摩擦抵抗現象が血漿中の血漿蛋白にも起因する可能性を明らかにするために,比較的成分比の高い血漿蛋白であるアルブミンならびにγグロブリンの希薄水溶液を用いて,円管内乱流抵抗を計測し,ニュートン流体と比較した.アルブミンについては,本研究における濃度では,計測を行った全範囲において,生理食塩水と比較して粘度もほとんど変化しておらず,圧力損失の変化はほとんど見られなかった.一方,γグロブリンでは生理食塩水に対して,粘度が上昇しているにも関わらず有次元における圧力損失は変化がなく,その結果として管摩擦係数が減少した.長鎖状高分子には希薄溶液の状態で乱流摩擦損失を低減する効果(トムズ効果)をもつものが存在するが、血漿蛋白の高分子が単独でこのような効果をもつ可能性が示唆された.人工心臓を含む機械的循環補助システムの圧・流量関係は管路計の状態把握の指標として一般的に利用されるが,その関係は要素形状のみならず血液の物性にも依存するため,血液の流動物性に関する情報が必要である.ところが,このような観点からの乱流状態における血液流動の資料は少なく血球成分の影響に注目した基礎研究が必要であると考えられる.昨年度までに,基本的な流れとして円管内流れを対象とし,乱流状態の摩擦損失量をニュートン流体と血液で比較した.山羊血液の粘度をCassonの式により定義した場合,ニュートン流体よりも円管内乱流の圧力損失がわずかながら低減すること,さらに,その低減の程度は血球濃度には依存せずほぼ一定であることを示した.この結果から,ニュートン流体と比較した場合圧力損失が低減する原因は赤血球のみでなく,血漿中の蛋白をはじめとする血漿成分である可能性が示唆されたため,血漿蛋白成分による影響を実験的に調べた結果,γ-グロブリンでは生理食塩水に対して,粘度が上昇しているにも関わらず有次元における圧力損失は変化がなく,その結果として管摩擦係数が減少した.本年度は,我々が開発を進めてきた遠心型血液の慢性動物実験評価において,モータ駆動信号(回転数,電力)からポンプ流量を間接的に計測する方法を実際に適用し,測定精度に対して血液粘度の変化が及ぼす影響についての検討を行なった.回転数が既知の場合,モータ消費電力とポンプ流量はほぼ線形とみなすことができる関係にあり,流量が生体心の動きに対して大きく変動する場合にも測定結果は十分な精度で追従していた.検討を行なった慢性実験においては,血液ポンプ装着術後,血球濃度が約2040%の範囲で変動し,それに伴って血液の粘度も変動した結果,本手法にて検討したポンプ流量値と実測値の誤差は時間的に大きく変動していた.血液粘度を計測し,あらかじめ取得しておいた関係式の補正を行なうことで誤差を抑えることが可能であった.ただし,血球濃度による粘度変化の補正効果と比べた場合,昨年度検討を行なった血漿蛋白レベルでの補正により修正できる誤差レベルは実用的にはほとんど問題とならない程度であった.
アドアトム修飾単結晶電極の原子レベルでの構造解析

1)白金単結晶の基本的低指数面上でルテニウムの被覆率を0から1.0の間で制御してメタノールの酸化反応を検討した結果、ルテニウムの被覆率が0.6前後で最も大きな酸化電流が測定された。この結果はルテニウムアドアトムが基板上に均一に分散していることを示唆している。被毒による酸化電流の減少を未修飾電極と比較した結果、ルテニウムの導入によってPt(110)面の被毒が抑制されることが明らかになった。2)電解質に硫酸および過塩素酸溶液を用い、白金単結晶の基本的低指数面で銅原子のUPDを行った。硫酸溶液中ではPt(111)面とPt(110)面で銅の1原子層が形成されるのに対し、Pt(100)面では2段階で2原子層を形成した。これに対し、過塩素酸溶液中ではPt(110)面で銅の2原子層を形成することが明らかになった。また、塩素イオンを含む場合には、いずれの指数面も銅の単原子層を形成した。これらの結果は銅原子と電解質アニオンの共吸着によって形成される構造が、基板の原子配列およびアニオンの吸着力の違いによって異なるためであると考えられる。3)前年度に検討したPt(100)面上での吸着構造と比較するために、ヨウ素修飾Au(100)面上で検討を行った。ヨウ素はAu(100)面上で二回対称の(√<2>×√<2>)構造を形成する。この基板を、水溶性ポルフィリン(TMPyP)を含む過塩素酸水溶液に浸漬したところ、TMPyPが規則正しく配列した単分子膜が形成された。TMPyPは互いに90度で交差する分子列を形成したことから、TMPyPの吸着構造が、基板の原子配列に影響されることが示された。平成10年度は以下の3項目について検討を行った。1)ヨウ素修飾白金単結晶電極上にアンダーポテンシャルポジション(UPD)した銅原子の吸着構造解析Pt(111)面上に吸着したヨウ素原子は、吸着条件を制御することによって(3×3)構造あるいは(√7×√7)R19.1゚構造を形成させることができる。これらの構造でヨウ素が吸着した基板上に銅原子をUPDさせて、銅の吸着構造を解析した。銅原子は、ヨウ素がいずれの構造で吸着した場合も、Pt(111)面上に(1×1)構造でUPDした。また、銅がUPDすることによって、最上層のヨウ素の吸着構造はc(p×3)構造へと変化した。Cu(111)面上にヨウ素を吸着させると、(√3×√3)R30゚構造を形成することから、Pt(111)基板上に一層吸着した銅原子の(1×1)構造はバルクのCu(111)面とは異なる性質を有することが示された。2)ヨウ素修飾Pt(100)上でのポルフィリンの吸着構造Pt(100)面上に吸着したヨウ素は二回対称の(√2×5√2)構造を形成する。この基板を、水溶性ポルフィリン(TMPyP)を含む過塩素酸水溶液に浸漬したところ、TMPyPの単分子膜が形成された。TMPyPはヨウ素原子が並んでいる<100>方向と平行に配列していることがSTM測定によって明らかになった。この結果は、有機分子の吸着構造が、基板の原子配列に影響されることを示唆している。3) Ru修飾白金単結晶電極上での、メタノールの酸化白金単結晶の基本的低指数面に、ルテニウムを1原子層以下で電解析出させた電極を用いてメタノールの酸化反応を検討した。その結果、ルテニウム修飾Pt(100)面において最も大きな酸化電流が測定された。この結果は、基板表面の原子配列がメタノールの酸化反応の活性に大きく影響を及ぼすことを示唆している。

この基板を、水溶性ポルフィリン(TMPyP)を含む過塩素酸水溶液に浸漬したところ、TMPyPが規則正しく配列した単分子膜が形成された。TMPyPは互いに90度で交差する分子列を形成したことから、TMPyPの吸着構造が、基板の原子配列に影響されることが示された。
酸フッ化物系融体の物性と構造

導電率の酸素分圧依存性およびHot-thermocouple法による融体の直接観察から、MO-MF_2(M=Ca、Sr、Ba)系融体における"液体格子"の存在条件を調べ、液体格子と酸素空孔の生成原因について検討した。≦20mol%MO(M=Ca、Sr、Ba)の組成領域で、導電率が酸素分圧に依存して可逆的に変化した。導電率は酸素分圧の1/4乗に比例して増加した。この組成領域では実体顕微鏡による融体の直接観察から、融体の外観が透明から不透明へ可逆的に変化することを確認した。これらの新しい現像は融体中に存在する液体格子への雰囲気中の酸素がイオンとして溶解し正孔が生成することに起因しているものと考えられる。このような現像が起こる条件としては以下のことが挙げられる。(1)CaF_2、SrF_2およびBaF_2はマーデリング定数が大きな蛍石型構造をとり、MF_2量が多い融体ではかなりの規則性をもつ液体格子を作る。(2)CaO、SrOおよびBaOを添加すると、これらはそれぞれの液体格子に組み込まれ、F-とO^2-イオンの電荷の差から正孔を生成する。この正孔はM-F間クーロン力が弱いBaF_2において生成しやすいことがわかった。(3)この陰イオン空孔に、あるしきい値以上の酸素分圧で雰囲気中の酸素がイオン化溶解し、電荷バランスのために正孔を生成する。この正孔の量は、導電率の酸素分圧依存性から推定して、酸素分圧の1/4乗に比例するものと考えられる。しかし、正孔のすべてに酸素が溶融すると正孔は飽和値を示し、導電率も一定値に近づく傾向を示した。また、MOの量が多くなるとMF_2が形成する液体格子が崩壊するため、上記の可逆変化は観察されないことがわかった。SrOーSrF_2系およびBaOーBaF_2系融体について導電率の測定と実体顕微鏡による直接観察を行った。これらの系においても以前申請者が行ったCaOーCaF_2系融体と同様に,導電球の酸素分圧依存性および酸素分圧変化による融体の透明,不透明の可逆変化を示す組成域があることがわかった。このことから,蛍石構造のCaF_2,SrF_2,BaF_2を含む融体では蛍石構造類似の短範囲規則性を持つ液体格子が存在し,酸化物の添加により液体格子中に生じた空孔と雰囲気中の酸素の反応により生成した正孔の濃度変化によって,導電率が変化するという考え方が支持された。さらにMOーMF_2系融体(M=Ca,Sr,Ba)において,MOの添加量が同じでも導電率の変化が認められる酸素分圧の範囲が異なった。この違いはMーF間のク-ロン力の強さに依存し,その力が一番弱いBaF_2を含む融体においてフッ素と酸素の置換が最も起こりやすく格子の空孔濃度が高くなるため,雰囲気中の酸素の侵入が容易になるためであると推定した。さらにSnX_2ーP_2O_5系融体(X=F,Cl,Br,I)の構造を推定するために,高分解蛍光X線分析とIR分析を用いてこれらの系のガラスの構造を調べた。SnF_2,SnCl_2を添加した系では,PーF,PーCl結合の生成およびP=O二重結合の消滅が認められた。Pとの結合力が強いハロゲンを含む系においてPーX結合が生じやすく,P=O二重結合を分断する傾向が強いことがわかった。融体中ではSn^<2+>と

Sn^<4+>が混在しており,Sn^<4+>は酸フッ化物イオンとして存在しているものと推定された。CaO-CaF_2、SrO-SrF_2及びBaO-BaF_2系融体において、≦20mol%MO(M=Ca、Sr、Ba)の組成領域で、導電率が酸素分圧に依存して可逆的に変化した。導電率は酸素分圧の1/4乗に比例して増加した。この組成領域では実体顕微鏡による融体の直接観察から、融体の外観が透明から不透明へ可逆的に変化することを確認した。これらの新しい現象は融体中に存在する液体格子へ雰囲気中の酸素がイオンとして溶解し正孔が生成することに起因しているものと考えられる。このような現象が起こる条件としては以下のことが挙げられる。(1)CaF_2、SrF_2およびBaF_2はマーデリング定数が大きな蛍石型構造をとり、MF_2量が多い融体ではかなりの規則性をもつ液体格子を作る。(2)CaO、SrOおよびBaOを添加すると、これらはそれぞれの液体格子に組み込まれ、F^-とO^<2->イオンの電荷の差から正孔を生成する。この正孔はM-F間クーロン力が弱いBaF_2において生成しやすいことがわかった。(3)この陰イオン空孔に、あるしきい値以上の酸素分圧で雰囲気中の酸素がイオン化溶解し、電荷バランスのために正孔を生成する。この正孔の量は、導電率の酸素分圧依存性から推定して、酸素分圧の1/4乗に比例するものと考えられる。しか、正孔のすべてに酸素が溶融すると正孔は飽和値を示し、導電率も一定値に近づく傾向を示した。また、MOの量が多くなるとMF_2が形成する液体格子が崩壊するため、上記の可逆変化は観察されないことがわかった。
非小細胞肺癌におけるＥＧＦＲ-ＴＫＩ治療耐性化後の転移に関する新規分子機序の解明

本研究は、非小細胞肺癌におけるEGFRチロシンキナーゼ阻害薬(EGFR-TKI)治療耐性化後の転移に関与する機序の解明を目的とする。EGFR-TKI耐性非小細胞肺癌細胞株PC-9ERは、TGF-β2の発現上昇に伴うTGF-βシグナルの活性化により、細胞遊走能の亢進を示す。そこで、この「TGF-βシグナルの活性化」に関与する遺伝子異常の探索を行った。その結果、TGF-βシグナルとの関連性の報告があるCRKLの遺伝子増幅を見出した。また、PC-9ER細胞特異的な19個の変異を、13の細胞遊走関連遺伝子において検出した。本研究で検出した遺伝子異常と細胞遊走能との関連について今後さらなる検討を行う。本年度は、EGFRチロシンキナーゼ阻害剤(EGFR-TKI)耐性非小細胞肺癌細胞株であるPC-9ER細胞における、「EGFR-TKI耐性機構」およびPC-9ER細胞が示す細胞遊走能の亢進の原因である「TGF-β2の転写量の増加」に関与する遺伝子異常の探索を目的に本研究を行った。Comparative Genomic Hybridization解析により、PC-9ER細胞と親株であるPC-9細胞間の遺伝子コピー数の比較を行うことで、耐性化に伴って生じたコピー数異常の探索を行った結果、PC-9ER細胞の13箇所のゲノム領域においてコピー数異常が検出された。次にコピー数増加が検出された領域内の167遺伝子から、慢性骨髄性白血病の原因となるBCR-ABLキナーゼの主要な基質分子であるCRKLに注目し解析を行った。PC-9ER細胞におけるCRKLのコピー数は約6倍に増加しており、それに伴うCRKLタンパクの発現上昇も確認された。また、PC-9ER細胞において恒常的な活性化を示し、EGFR-TKI耐性にも関与すると考えられるPI3K-AKTシグナルの上流にCRKLは位置している。そこでPI3K/mTOR阻害剤を用いPI3K-AKTシグナルを阻害した結果、PC-9ER細胞の増殖は顕著に抑制された。以上の結果は、CRKLのコピー数の増加がPC-9ER細胞のEGFR-TKI耐性に関与している可能性を示唆しているものと考えられる。また、CRKLは細胞遊走能およびTGF-βシグナル伝達系との関連性も報告されており、PC-9ER細胞におけるCRKLのコピー数増加と細胞遊走能の亢進との関連性について今後検討を行う必要がある。一方で、PC-9ER細胞のTGF-β2の遺伝子領域において、コピー数異常は認められなかった。TGF-β2の転写量の増加には、他の種類の遺伝子異常が関与している可能性が考えられる。EGFRチロシンキナーゼ阻害剤(EGFR-TKI)エルロチニブ耐性非小細胞肺癌細胞株であるPC-9ER細胞の耐性機序、そしてPC-9ER細胞が示す「耐性化に伴う細胞遊走能の亢進」に関与する分子機序の解明を目的に、オミクス解析手法を用いた検討を行った。エルロチニブは、標的分子であるEGFRの活性阻害に加えて、酸化ストレスの誘導による薬理効果を示すことが報告されている。そこで、PC-9ER細胞が酸化ストレスへの耐性機序を有するか検討するために、遺伝子コピー数解析と、メタボローム解析による細胞内代謝物濃度測定を併せたマルチオミクス解析を行った。PC-9ER細胞では、グルタミン代謝関連遺伝子の発現亢進に関わるMYCおよびグルタチオンからグルタミン酸の再合成に関わる3遺伝子のコピー数の増加により、グルタミン代謝経路全体の活性化が起きており、その結果としてグルタミンより合成されるグルタチオンによる抗酸化能が亢進している可能性があることを明らかにした。次に、次世代シーケンサーを用いてPC-9ER細胞と親株であるPC-9細胞の全エキソン解析を行い、PC-9ER細胞特異的変異の探索を行った。その結果、509遺伝子の1,007箇所においてPC-9ER細胞特異的な変異が検出された。その中には、グルタチオン代謝に関連する6遺伝子上の変異が含まれており、これら変異が上記のグルタミン代謝関連遺伝子のコピー数増加と併せてPC-9ER細胞の抗酸化能の亢進に関連していると考えられる。また、13種類の細胞遊走関連遺伝子においてPC-9ER細胞特異的変異が認められており、これら変異とPC-9ER細胞の示す細胞遊走能の亢進との関連性について今後解析を行う。2年間の本研究により、EGFR-TKI耐性化に伴う細胞遊走能の亢進を含む分子生物学的特性の変化に関係する新たな分子生物学的知見を得ることができた。

これら結果に基づき、EGFR-TKI耐性化と転移との関連性についてさらなる検討を継続し進めていく。がん分子標的治療法の開発・評価本年度の研究により、本研究で使用しているEGFR-TKI耐性細胞株PC-9ER細胞の耐性機構が、CRKL遺伝子のコピー数増加に起因する可能性が高いことを明らかにし、この成果を英文誌へ発表することができた。また、CRKLは細胞遊走能の亢進およびTGF-βシグナル伝達系との関連性も指摘されている分子であり、PC-9ER細胞が示す細胞遊走能の亢進との関連性という点で、次年度さらなる解析が必要である。そのため「非小細胞肺癌におけるEGFR-TKI治療耐性化後の転移に関する新規分子機序の解明」を目的とする本研究課題において、新たな解析対象となる分子を抽出できたことは意味がある成果と考えられる。次年度は、本年度の研究で見出したCRKLを新たな解析対象とし、PC-9ER細胞におけるCRKLのコピー数増加と細胞遊走能の亢進との関連性について分子生物学的検討を行う。PC-9ER細胞が示す細胞遊走能の亢進に関与する他の遺伝子異常については、次世代シーケンサーを用いてPC-9ER細胞と親株であるPC-9細胞の全ゲノム解析を行い、両配列情報を比較することで検出する。これにより、TGF-β2の転写量の増加に関与する遺伝子異常の探索も行うことが出来ると考えている。また、臨床検体を用いた検討として、当院のEGFR-TKI非奏功症例の診断時を含むEGFR-TKI治療前のFFPEサンプルを利用し、TGF-β2およびSmad2の発現強度および発現頻度、そしてSmad2の活性化状態について免疫染色による評価を行い、転移の有無および予後との関連性について検討を行う。これによりTGF-β2およびSmad2が、EGFR-TKI治療耐性化後の転移予測または予後に関する予測バイオマーカーになり得るか検討を行う。本年度の研究を進めていく中で、EGFR-TKI耐性化に伴い生じた遺伝子異常を、PC-9ER細胞のゲノム全体を対象として探索することが、PC-9ER細胞が示す細胞遊走能の亢進に関与する新たなメカニズムを見つけ出すうえで有用である可能性が高いと判断した。所属する施設において、次年度より全ゲノム解析が可能な次世代シーケンサーの設備が完備されることが明らかになった。そこで、PC-9ER細胞と親株であるPC-9細胞の全ゲノム解析を行い、両配列情報を比較する研究を次年度に行うことにした。この研究については、当初より予定していた臨床検体を用いた研究とともに並行し進める必要がある上に、高額な試薬類が必要となるため、次年度への研究費の配分を増やした研究計画に変更した。ゲノム解析に必要な試薬類および機器類の購入に使用すると共に、臨床検体を用いた研究に必要な抗体など免疫染色に必要な試薬類の購入を行う。
NAD(P)H依存酸化還元酵素のシミュレーションとその応用

NAD(P)H依存酸化還元酵素のシュミレーション(1)および酵素を利用した不斉合成における立体制御(2)についての研究を行なった。(1)については炭素の不斉ならびに軸不斉を持つキラルなモデル補酵素を合成し、そのモデル化合物を用いて基質への不斉誘導ならびにモデル化合物での炭素の不斉と軸不斉の相互変換を研究した。基質によりモデルの炭素不斉から軸不斉への方向が変わり、基質の酸化還元電位等で関係づけられることがわかった。(2)については微生物を用いた還元反応についての研究を行ない、ケトンを、必要とする方向に高い不斉収率で還元するような方法の開発につとめた。微生物によりケトンを還元する場合に得られたアルコールの不斉収率が良くない場合の理由として、a)酵素反応自身は100%の不斉収率で進行しているが、異なったエナンチオマーを与える複数の酵素が還元反応に関与するためその不斉収率が悪い場合、b)酵素反応それ自身が不斉収率の悪い場合、の2つの場合が考えられる。本年度の研究では特にa)の場合の立体制御について研究した。a)の場合は特定の酵素により還元が進行すれば不斉収率は上昇するはずであるので、環境を変えることにより立体制御が可能である。微生物の反応場を水系から他の系に変えると前記の可能性が出てくると考え、微生物を固定化することにより還元の方向を変化させることをねらった。実際、ケトエステル類においては固定化による立体制御に成功し、β-ケトエステルでは酵母を水中で反応させるとL体のアルコールを与える基質を、ポリウレタン等の疎水性の高分子で包括して固定化すると、D体の基質を不斉収率よく与えることがわかった。又、α-ケトエステルにおいて単なる固定化では立体制御が困難な場合も、反応系をヘキサンにすることにより立体制御が可能となった。有機溶媒を微生物反応に使用し得ると、基質の拡大等種々の利点があり、現在研究中である。
びわ湖々底砂層における地下水頭の地球潮汐的振動に関する研究

びわ湖野洲川河口あやめ浜附近(136°E,35.2°N)の帯水層構造は水資源公団で調査され,湖底砂層厚は約8m,その下は粘土層のようである.1987年8月にあやめ浜沖約60m平均水深1.5mの地点に,湖水位,湖床面下1,2,3m深の地下水頭観測井を設置し,1992年3月に当研究補助金を受けて6m深観測井も打ち込み,これら観測井の水位を10分間隔,土1mm精度でディジタル自記々録を続行している.この自記々録をみると,湖水位は降雨による非周期的変動と靜振による周期約1時間の振動と風波による周期数秒の振動の重塁によって変化しているようである.降雨による変動は1,2,3,6m深によく伝わり,各深の地下水頭は湖水位変動とほゞ平行するように昇降しているが,靜振や風波による振動は2m深でわづかに認められ3,6m深では有意に伝わっていない.この振動伝播を弾性帯水層理論で解析し,観測結果によく適合する湖底砂層の透水係数3×10_<-3>cm/s,砂粒塊圧縮率6×10_<-2>/atmを得た.地方,3,6m深地下水頭には半日周期の振動が明らかに認められ,その振巾は3m深で35mm,6m深で610mmのようで,深くなる程振巾は大きいように思われる.観測地点周囲半径約2Km内に大きな揚水井は存在しない.この半日周期振動を波動伝播と考えれば振動源は湖底深部に求めなければならないが,これは考にくいので,湖底砂層8m厚の地球潮汐的伸縮に起因すると考え,3,6m深水頭記録を3日(データー数432ケ)で移動平均し降雨による変動を除いた記録について,降雨のすくない期間を択びデーター数2_<13>ケでFFT分析した.結果は残念ながら,S_2分潮の振巾の方がM_2分潮のそれより数倍大きい.このS_2分潮を起こす原因は今のところわからない.この原因を探りこの振動を除いたあとの整理記録について再度M_2,S_2分潮のFFT分析を実施し,興味深い湖底砂層の地球潮汐的振動を明らかにしたいと考えている.びわ湖野洲川河口あやめ浜沖約60m平均水深約1.5mの湖中地点(136°E,35.2°N,標高85m)で,湖水位・湖底下1,2,3m深の湖底地下水頭を水圧式水位計(精度1mm)で1988年10月から10分間隔連続記録している.湖水位は降雨によって非周期的に大きく変動し,その上に靜振・風波によって小さく振動している.この湖水位振動は湖底下へ伝播しているのが自記々録にみられる.この伝播の様子は弾性帯水層理論でほゞ説明され,計算の結果湖底砂層の透水係数3.2×10^<-3>cm/s,砂粒塊圧縮率6.5×10^<-2>/atmが得られた.他方,3m深地下水頭の振動には,湖水位変動が穏やかな時に約半日周期の振動が明らかに認められ,この振動は浅くなる程小さくなっているようである.びわ湖靜振の周期は高々4時間であり,また浅くなる程小さくなることから,この半日周期振動の原因として考えられるのは湖底砂層の地球潮汐的な膨張・収縮であろう.あやめ浜沖の湖底砂層の圧縮率は地殻の約10^4倍であるから,この砂層の厚さを10mと見積ると,起潮力によってその厚さは1cm程伸縮する.厚さが伸縮すると地下水は砂粒間隙を流入出する.湖底面近くではあれば湖中へ逃げて地下水頭はあまり変化しないが,湖底下深く,特に砂層下が粘土層で地下水の流入出が困難な状態であれば,地下水頭は有意に振動するであろう.このような推論から,より深い地点の地下水頭を観測すれば,3m深地下水頭振動記録とあわせて,湖底砂層の地球湖汐的伸縮をより明らかに実証できると考え,内径10cm肉厚6.5mm長さ13mの塩ビ製地下水頭測定管を製作し,1992年3月5日に打ちこみを開始した.湖底下6.5m付近で粘土層らしい層に出会ったので,6m深で打ちこみを終り,この管に水圧式水位計(精度1mm)を設置し観測を開始した.来年度はこの6m深地下水頭と從来の地下水頭の観測結果を合わせて整理し,湖底砂層の地球潮汐的伸縮を明らかにしたい.びわ湖野洲川河口あやめ浜附近(136°E,35.2°N)の帯水層構造は水資源公団で調査され,湖底砂層厚は約8m,その下は粘土層のようである.1987年8月にあやめ浜沖約60m平均水深1.5mの地点に,湖水位,湖床面下1,2,3m深の地下水頭観測井を設置し,1992年3月に当研究補助金を受けて6m深観測井も打ち込み,これら観測井の水位を10分間隔,土1mm精度でディジタル自記々録を続行している.

この自記々録をみると,湖水位は降雨による非周期的変動と靜振による周期約1時間の振動と風波による周期数秒の振動の重塁によって変化しているようである.降雨による変動は1,2,3,6m深によく伝わり,各深の地下水頭は湖水位変動とほゞ平行するように昇降しているが,靜振や風波による振動は2m深でわづかに認められ3,6m深では有意に伝わっていない.この振動伝播を弾性帯水層理論で解析し,観測結果によく適合する湖底砂層の透水係数3×10_<-3>cm/s,砂粒塊圧縮率6×10_<-2>/atmを得た.地方,3,6m深地下水頭には半日周期の振動が明らかに認められ,その振巾は3m深で35mm,6m深で610mmのようで,深くなる程振巾は大きいように思われる.観測地点周囲半径約2Km内に大きな揚水井は存在しない.この半日周期振動を波動伝播と考えれば振動源は湖底深部に求めなければならないが,これは考にくいので,湖底砂層8m厚の地球潮汐的伸縮に起因すると考え,3,6m深水頭記録を3日(データー数432ケ)で移動平均し降雨による変動を除いた記録について,降雨のすくない期間を択びデーター数2_<13>ケでFFT分析した.結果は残念ながら,S_2分潮の振巾の方がM_2分潮のそれより数倍大きい.このS_2分潮を起こす原因は今のところわからない.この原因を探りこの振動を除いたあとの整理記録について再度M_2,S_2分潮のFFT分析を実施し,興味深い湖底砂層の地球潮汐的振動を明らかにしたいと考えている.
再復興期に国家レベルの競争力を高める企業のコア人材の体系的な育成に関する国際比較

長らく停滞した後、再復興期に入った日本の産業社会の活力の向上のため、企業の持続する競争優位性の元となる組織能力を再構築する必要がある。従来この議論は、たとえばリソースベースの経営戦略論として論じられてきたが、本研究では、組織能力構築に真に貢献できる、企業のコア人材、とりわけ経営人材と高度専門職人材に焦点を合わせて、人材の体系的な育成に関する理論的・実証的研究をおこなった。国家レベルの競争力を高めるうえで人材育成が果たす役割について米国を主たる比較研究も実施した。その結果、第1に、戦略の成功の問題は、人材育成の問題と切り離しては考えられないことが確認された。戦略的人的資源管理という名のもとに、戦略とリンクしてひとの問題を扱う重要性が示唆されてきたが、その育成内容は、次期経営幹部候補の体系的な育成、またその育成プロセスの加速化に焦点をあわせる研究が有望であることが判明した。また、どのように経営人材になるかという問題だけでなく、より早く最高経営責任者になり、より長く采配を振るう機会を与えることの重要性も確認された。第2に、経営人材、高度専門職人材を問わず、コア人材の育成は、フォーマルな座学の育成とのかかわりをけっして軽視することはできないが、産業のなかで、また個別の企業のなかで、いったいどのような仕事をどのような時期にだれのもとで経験するかという点がいっそう重要である。したがって、リーダーシップ開発の問題も、高度専門職の育成の問題も、なんらかの「経験の理論」にも裏付けられる必要があることがわかった。第3に、大きな展望としては、経営学におけるシステムに目を向ける視点と、ひとの問題を照射する視点とが今後は、意味ある形で統合されると、真に国家レベルの復興に経営学も貢献しうることが示唆された。経営学における人材育成を天下国家レベルの国の活力に結びつける研究への橋頭堡となった。企業の持続的競争力はコア人材の体系的育成がその源泉となる。経営人材の輩出は戦略不全から脱するような戦略転換へ、また高度プロフェッショナルの活躍は組織のコア・コンピタンスに直結する。初年度は、最終的な研究目標であるコア人材の育成方法の日米比較に先立って、わが国の実態に基づいて解明すべき問題を広く照射した。具体的には研究業績にあるように(1)日本企業で広く導入されたフラット化がマネジャーとなる人に与える影響、(2)企業と大学における日本型のビジネス教育における価値創造、(3)ヒューマン・キャピタルやインテレクチュアル・キャピタルと持続的競争優位性との関わり、(4)期待と失望を伴った成果主義の導入・定着が与える人材開発への影響、(5)継続して高収益をあげる企業でCEOの就任期間が長いことの意味、(6)優れた経営者が持っているリーダーシップとモティベーションの理論、(7)人事情報を巡る現場と人事部の情報非対称性が人材マネジメントと人材育成に対してもたらす効果など、コア人材育成を巡り土台となる諸問題に対してケース・スタディや伝記的資料の分析、定量的データの統計的分析など、多様なデータや方法論を駆使して検討してきた。また、(8)経営の根幹に関わるコア人材の発掘、育成、登用という問題に対しては、これまで財務的問題を中心に議論されがちであったコーポレートガバナンスが、その根底で経営人材の育成と人事制度の問題が関わることについて、比較制度分析の観点から上記のテーマを縦断するかたちで探求した。さらに日米比較のデータ分析のために、インターネットを利用した独自のサーベイ・システム(KISS : Kobe Internet Survey System)について、その構想とともに具体的な技術的検討を行った。KISSでは、Webを利用した質問表調査、定性的記述のデータの解析、実験調査など、従来にはなかったデータの収集や分析手法が期待される。

(798字)本年度は当初計画どおり(1)リーダーシップ育成、サクセッション・マネジメント(体系的な経営後継者の輩出計画)、高度プロ人材の活用とリテンション等で定評のある米国企業の視察と人事エクゼクティブへのヒアリング調査、および(2)ハウス食品工業株式会社にアクセスを図り、わが国の企業におけるコア人材の育成方法ならびにキャリアパスの実態解明を集中的に深く行った。この二つの研究は相互に密接な関係にあるが、(1)は網をかける形で、(2)はおおまかな全体像はすでにかなり明らかになっているので、シングル・ケースを深耕する方向をとった。(1)米国企業の訪問については、ペプシコ、ゴールドマン・サックス、ファイザー、アメックス、3M、ベストバイ、ホームデポ等、12社でヒアリングと資料収集を行った。通常は入手が難しい研修プログラム、コンピテンシー等の尺度、人制度の設計思想などを含む貴重な資料を収集し、あわせてペプシコ社のポール・ラッセル、ゴールドマン・サックス社のスティーブ・カーをはじめ、人材育成のディレクター、またはCLOとして名高い実践家から直接ヒアリングができた。(2)日米比較のためには米国企業の訪問と共に、わが国の企業における踏み込んだ実態解明も必要であろう。そのためにハウス食品工業株式会社の人事育成の方法とキャリアパスについて、単一の企業に分析対象を絞り込むことによって比較分析のフレームワークを作成する作業を行った。また上記二つの研究に関連して蓄積された研究成果を発表し、また今後の研究調査のためのインフラ整備として、(3)海外での学会・論文投稿のための準備作業と(4)OB/HR分野で調査をするウェブ上の拠点形成に着手することができた。平成19年度の計画に沿って、第1に、米国企業におけるリーダーシップ開発のフィールドスタディで収集されたデータのコーディングとケースの記述をおこなった。あわせてリーダーシップ・パイプラインをめぐる比較分析のために、わが国の企業でそれに類する試みが見られた企業(例えばハウス食品)、あるいは日本に進出している米国企業(例えばイーライ・リリー・ジャパン)と、米国でのペプシコ、3M、ファイザーなどの先進的事例との理論的な対比を実施した。第2に、経営人材の開発をめぐる日本の産業社会での情報のやりとりのポータルとなり、同時にウェブを使った組織や人材の調査の母体となるべき経営人材研究所の拠点性を強化するために、日本を代表する会社の社長、会長に対しておこなってきた「一皮むけた経験」、「経験からの教訓」および「リーダーシップの持論」について、和文データベースの構築作業に加えて、英文データベースを整備した(調査対象のチェックを経て、ウェブ公開の可能性を探る予定である)。第3に、CHO(人材マネジメント担当役員や人事部長)に対するコア人材の開発にまつわる調査、また、研究会方式を通じての経営幹部と高度プロフェッショナル人材への聞き取り調査を継続しておこなった。経営者とナンバーツー人材との相性の研究、事業システムの変革をもたらす制度的企業家の研究、HRMシステムそのものの研究、経営人材の戦略
細菌べん毛ロッドの形成と分子機構

細菌べん毛ロッド形成に必須であるFlgJのペプチドグリカン加水分解ドメインの構造を解明し、リゾチームとの類似性を明らかにするとともに、加水分解の分子機構を明らかにした。また、FlgJの酵素活性が微量のカチオンで著しく阻害されることを見出した。さらに、精製したフックからロッドを再構成できることを示し、フックキャップ蛋白質FlgDとロッドの相互作用についても明らかにした。本研究では、ペプチドグリカン層を貫く細菌べん毛ロッドの形成機構を明らかにするため、X線結晶構造解析法と電子顕微鏡法を組み合わせて、ロッドキャップFlgJの構造、FlgJのペプチドグリカン分解活性発現機構、ロッドおよびロッドーキャップ複合体構造の解明を目指している。本年度の主な成果は以下のとおりである。・ペプチドグリカン分解活性を有するFlgJ21kDaフラグメントのX線結晶構造解析を行い、1.9A分解能での解析に成功した。FlgJは、シーケンス上で全く相同性が見られなかった卵白リゾチームと似た構造を持つ。特に活性部位を構成する領域において、非常によく似た構造を持ち、リゾチームと同様の反応機構でペプチドグリカン鎖の切断を行うと考えられる。・FlgJとリゾチームの立体構造比較から、活性部位の残基に変異を加えた蛋白質を作成し、べん毛形成能とペプチドグリカン分解活性を測定し、FlgJのペプチドグリカン分解に必須なグルタミン酸を同定することができた。また、グルタミンへの変異させると活性が著しく低下する、別のグルタミン酸も同定した。しかし、この残基は活性発現には重要であるにもかかわらず、ここに変異を持っミュータントはべん毛を形成した。このことから、ロッド形成には高いムラミダーゼ活性は必ずしも必要ではないことが明らかになった。・FlgG,FlgFのNC末のフレキシブルな領域を切断したフラグメントの新たなコンストラクトを作成し、発現・精製を行った。本研究では、ペプチドグリカン層を貫く細菌べん毛ロッドの形成機構を明らかにするため、X線結晶構造解析法と電子顕微鏡法を組み合わせて、ロッドキャップFlgJの構造、FlgJのペプチドグリカン分解活性発現機構、ロッドおよびロッド・キャップ複合体構造の解明を目指している。・構造解析に成功したペプチドグリカン分解活性を有するFlgJのC末フラグメントの酵素化学的性質を詳しく調べた。その結果、FlgJの至適pHは中性付近であること、FlgJは微量のカチオンによって加水分解活性が著しく阻害され、生理的塩濃度下では殆ど活性を持たないことが明らかになった。このことは、通常の状態ではFlgJによる溶菌の危険性が押さえられていて、ロッド形成時に何らかの活性発現機構が働いてペプチドグリカン層を分解している可能性を示している。・構造に基づく変異実験から、K207が活性部位であるドメイン間の動きを引き起こす引き金となることを明らかにした。また、基質と相互作用し、加水分解反応に適した状態に基質を固定する役割を果たす残基を同定した。・逆伸長法により、フック側からFlgG-FlgFの順でロッドが構成されていることを示した。また、精製したフック、FlgG、FlgFを用いて、フックからFlgFまでの再構成に成功した。・ロッド蛋白質FlgGのNC末のフレキシブルな領域を切断したフラグメントから1.7Å分解能まで回折する新たな結晶の作成に成功した。本研究では、ペプチドグリカン層を貫く細菌べん毛軸構造であるロッドの形成機構を明らかにするため、X線結晶構造解析法と電子顕微鏡法を組み合わせて、ロッドキャップFlgJの構造、FlgJのペプチドグリカン分解活性発現機構、ロッドおよびロッド-キャップ複合体構造の解明を通じてべん毛軸構造がどのように形成されるかを明らかにしていくことを目指した。H22年度の主な成果は以下のとおりである。1. FlgJのペプチドグリカン分解活性の阻害は、カチオンの種類ではなくイオン強度に依存して起こること、アニオンには依らないことを明らかにした。2. FlgJの加水分解反応は自身のN末領域(通常はdisorderしている)により阻害されることを見出した。3.逆伸長法により、フック側から伸長させたFlgGにFlgFが結合するが、さらなる伸長は起きないことがわかった。このことは、FlgFが各プロトフィラメントに1分子ずつ結合することを示唆している。4. FlgG完成後にFlgG上でキャップ構造を形成し、その後フックキャップとして機能するFlgD変異体の解析から、軸構造に共通するN末ヘリックス領域でFlgG軸構造と相互作用し、C末ドメインが新たに輸送されてきたフック分子の漏れを防ぐキャップ機能を担うことを明らかにした。5. FlgE変異株の遺伝学的解析から、FlgEのD1と高い相同生を示すFlgGのコアドメインとFlgEのD1ドメインが相互作用することを明らかにした。6.昨年作成した1.7Å分解能まで回折するFlgGフラグメント結晶は双晶であることが判明した。

そこで新たにスクリーニングを行ったところ、斜方晶に属する2.3Å分解能まで回折する結晶の作製に成功した。Se-Met誘導体の結晶化にも成功し、回折強度を測定した。現在構造解析中である。