hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
回転環状連続置換展開クロマトグラフィーを用いた多成分タンパク質の分離・濃縮

本研究では、食品・医薬品などの工業プロセスにおけるタンパク質の高効率分離・濃縮手法の確立を目的として、置換展開法を応用したイオン交換クロマトグラフィーの分離:濃縮特性の解析を行なった。まず、クロマト充填剤として、吸着面積の大きい多孔質イオン交換樹脂の使用を想定し、オルガノ(株)製200CT(平均粒径200μm)をモデル樹脂として採用した。はじめに対象タンパク質として牛血ヘモグロビンを用い、イオン交換平衡実験を行った。所定量の樹脂および所定濃度のヘモグロビン水溶液を三角フラスコに封入し、溶液中のヘモグロビン濃度の経時変化を、補助金により購入した分光光度計(ANA720W)により測定して吸着量を算出したところ、10日前後で樹脂1gあたりほぼ10×10^<-4>gの吸着量で平衡に達した。つぎに、直径15mm、長さ300mmのガラス製カラム型分離装置を制作して同樹脂を充填しヘモグロビン水溶液の濃縮実験を行なった。定量ポンプにより所定濃度のヘモグロビン水溶液を、破過体積まで供給した後、ポンプの流路を切り替え強塩基であるナトリウムイオンを含む置換剤を連続的に供給した。カラム出口には、補助金により購入したフラクションコレクタ(FRC-2120W/OVALVE)を接続して一定時間間隔で溶出液を回収し、前出の分光光度計によりヘモグロビン濃度の経時変化を測定した。ナトリウムイオン濃度を0.1mol/lとして置換剤組成の影響を検討したところ、NaCl水溶液ではほとんど濃縮が行なわれなかったが、NaOH水溶液では約1.3倍程度の濃縮が達成された。また、ナトリウムイオン濃度を0.5mol/lとしたところ、濃縮度は1.6倍にまで向上した。なおこれらの結果は現在Separation Science and Technology誌に投稿準備中である。本年度は、回転環状連続置換展開クロマトグラフィーの分離性能の解析に必要な基礎物性値である、タンパク質のイオン価およびタンパク質水溶液の粘度の測定を行なった。モデルタンパク質として、牛血清アルブミン(BSA)と牛血ヘモグロビン(Hb)を選択した。pHによるタンパク質のイオン価の変化は滴定法により測定した。測定対象のタンパク質に、塩濃度調整用の塩化ナトリウムおよびpH調整用の塩酸を混合し、その溶液を水酸化ナトリウムにより滴定してpHの変化を測定した。pHの測定値より、混合溶液の電荷収支式を用いてタンパク質の平均イオン価を算出した。両タンパク質についての測定値を、Linderstrφm-Langの式による計算値と比較したところ、特に等電点付近で、大きな誤差が生じていることが明かになった。Linderstrφm-Langの式の、アミノ酸残基間の電気的相互作用を表わす項をパラメータとして実験値と計算値のフィッティングを行なったところ、特にHbにおいて、Linderstrφm-Langの式によるものよりも大きな相互作用が生じていることが示唆された。次に、塩化ナトリウム、塩酸、水酸化ナトリウムにより塩濃度およびpHを調整したタンパク質水溶液の粘度をオストワルド粘度計により測定した。溶液の相対粘度は、pHが一定の場合、タンパク質の濃度と広い範囲でほぼ比例関係にあることが見出された。一方、pHを変化させて測定したところ、Hbでは、強酸性領域で大きな粘度が得られ、以下等電点まで粘度は単調に減少し、アルカリ領域までほぼ一定値となった。それに対してBSAでは、粘度は等電点で極小値をとった後、アルカリ領域で再び増大した。等電点付近でタンパク質の粘度が最小値をとるのは、タンパク質分子への溶媒和が最小となるためであると思われる。BSAでアルカリ領域の粘度が増大するのは、同タンパク質がアルカリ領域で解離するアミノ酸残基を多数持っており、溶媒和が大きいためであると思われる。次に2成分タンパク質混合溶液の粘度を測定したところ、両タンパク質の等電点の中間のpHで、異常に高い値が測定された。これは両タンパク質の会合が原因であると思われる。

ナトリウムイオン濃度を0.1mol/lとして置換剤組成の影響を検討したところ、NaCl水溶液ではほとんど濃縮が行なわれなかったが、NaOH水溶液では約1.3倍程度の濃縮が達成された。また、ナトリウムイオン濃度を0.5mol/lとしたところ、濃縮度は1.6倍にまで向上した。なおこれらの結果は現在Separation Science and Technology誌に投稿準備中である。
網膜色素変性症患者の網膜色素上皮レチノール脱水素酵素遺伝子突然変異の検索

近年、網膜に特異的に発現されるロドプシン、ペリフェリン遺伝子の突然変異が網膜色素変性症の原因となりうることが示唆されている。しかしながら、それらは。色素変性症ごく一部を説明するに過ぎず、大多数の症例については、まだ知られていない他の原因遺伝子が存在すると考えられる。網膜色素上皮細胞特異的レチノール脱水素酵素は、視サイクルに関与する酵素の一つであり、本酵素の突然変異は、ロドプシン遺伝子の突然変異と同様に網膜色素変性症の原因となる可能性があると考えられる。われわれの単離した網膜色素上皮細胞特異的レチノール脱水素酵素cDNAが目的のものであることを確実にするために、cDNAを発現ベクターに組み込み、in vivoで活性を持つかどうかを検討する事が必要と思われた。そこで、われわれがすでに作製してあった、網膜光受容細胞特異的レチノール脱水素酵素を発現ベクターに組み込み、リポソームを用いてネオマイシン耐性遺伝子と共にCHO細胞に導入し、スクリーニングによって恒常的に酵素を発現するようになった細胞を用いて、酵素活性が測定可能であるかどうかの検討を行い、活性の測定は、恒常的に発現する細胞を大量培養し、マイクロゾーム分画を分離し、HPLCを用いて反応産物を測定することによって可能であると考えられた。しかしながら活性は測定出来ず、その塩基配列より、我々の単離したcDNAは、網膜色素上皮細胞特異的レチノール脱水素酵素自体ではなく、むしろ本酵素と協同して働く物質である可能性も考えられた。何れにせよ、我々の用いた抗体が、本酵素活性を落すことは事実であるから、今回単離したクローンが何らかの形で酵素活性に関与していると思われ、今後その酵素活性との関与について、さらに研究を進めたい。
女性の働き方と租税政策の変化に関する比較分析

本研究は、戦後日本において、女性の就業率が上昇する中で就労抑制的な配偶者控除制度が拡充されてきた要因を、比較の観点から探るものである。最終年度にあたる2018年度には、日本の事例分析を進めるとともに、女性の就業率が上昇する中で既婚女性の就労に中立的な税制に移行したスウェーデンの事例について現地調査を含む調査・分析を行い、以下の知見を得た。第一に、日本の配偶者控除制度は、常に専業主婦世帯のための制度であったわけではなく、自民党による農・自営業者や給与所得者への利益分配としての減税の影響を受けながら、受益者を変えながら拡充され、その過程で既婚女性の就労に対する「壁」としての性格を持つようになったことが明らかになった。それは長期に存続する制度が、常に特定の社会集団・価値観と結びついているとは限らず、変化してきたからこそ存続した可能性を示唆している。第二に、スウェーデンとの比較を通じて、しばしば指摘される性別役割分業意識だけでなく、政権党の支持構造が、既婚女性の就労に関わる税制に影響を与えた可能性を指摘した。具体的には、労働組合を支持基盤とし、給与所得者世帯に対する包括的な所得税減税を推進したスウェーデンの社民党と異なり、日本の自民党は、支持基盤である農・自営業者世帯に対する減税を推進すると同時に、野党に対抗しながら給与所得者世帯に対するアドホックな減税を重ねた結果、意図せざる形で既婚女性の就労に対する「壁」が形成されたとの解釈が成り立つ。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は、戦後日本において、女性の就業率が上昇する中で就労抑制的な配偶者控除制度が拡充されてきた要因を、OECD諸国とくにスウェーデンをはじめとする北欧との比較の観点から探るものである。初年度にあたる2017年度には、以下のとおり、日本の配偶者控除制度をめぐる政治過程分析と、OECD諸国の税制についての調査・分析を中心に、研究を実施した。第一に、政党を中心に、租税政策形成に関与する政治的アクターに注目しながら、日本の配偶者控除制度の導入時から2017年度税制改正に至るまでの政治過程を分析し、専業主婦のみならず、農・自営業者や給与所得者全般への減税措置を通じて配偶者控除制度が拡充されてきたことを示した。それにより、2017年度税制改正においてウーマノミクスの一環として配偶者控除の廃止が議論されながらも配偶者控除が維持される結果に終わった理由の一端を明らかにするとともに、制度の変容と政権党との関わりについての示唆を得た。ノルウェーで開催された研究会において研究成果を発表し、比較政治研究者からのフィードバックを得た。第二に、OECD諸国の税制についての調査・分析を行った。とくに力点を置いたのは、スウェーデンにおける所得税制の変化と政権党との関係についての文献調査と、OECD諸国における所得税制の発展に関する調査・分析である。後者については、計量分析と事例分析を通じて、日本や北欧諸国を含む国々における税制の特徴や、控除制度の影響などを考察した。2017年度中の研究は、当初の研究計画に沿って進展した。研究成果は、海外の研究会で発表し、論文を海外ジャーナルに投稿した。今後は、2017年度中の研究成果と、ノルウェーで比較政治研究者と研究交流の機会を得たことを活かしつつ、北欧での調査や国内外での研究発表などを通じて、女性の働き方と租税政策の変化に関する比較分析を進展させる予定である。
未熟児動脈管開存症の予防と治療に関する基礎的研究

私達の研究の実績は次の如くである。以下の実験では親ラットへのインドメサシン投与後4時間の胎仔の動脈管の収縮度(内径)を調べた。収縮の無い場合は1であり,完全に閉じると0になる。未熟児の動脈管開存症の治療にインドメサシンを用いるが,経口投与と注射の効果の差をラット胎仔で実験し,注射の効果が早く,有意に大きい結果を得た。則ち妊娠ラットに投与4時間後の満期胎仔動脈管収縮を調べた結果,投与量0.1,1,10mg/Kgの何れでも筋肉内注射の方が胃内注入より強い動脈管収縮を生じた。この結果は日本小児臨床薬理学会で発表され,更に同じ学会の雑誌に発表された。次に未熟児の動脈管開存症の新しい治療法として,ビタミンAが有効であることを実験で証明した。即ち,妊娠21日のラットのインドメサシン1mg/Kg胃内注入4時間後の動脈管収縮度は前処置無しで0.54であるが,妊娠19日,20日にビタミンA1mg/Kgを筋肉内注射すると,インドメサシンによる動脈管の収縮は非常に強くなり,0.27になる。妊娠20日に1回ビタミンAを注射した後のインドメサシンの収縮は0.42で,前処置無しと比べて有意に収縮が強い。ビタミンAのみでは胎仔動脈管は収縮しない。妊娠19日にビタミンAを投与すると20日の動脈管のインドメサシンによる収縮が強くなり,満期前,未熟な動脈管にビタミンAの成熟促進作用がある。この研究結果は1997年1月の周産期学会のシンポジウムで発表された。
海外日本語補習授業校におけるリテラシー能力強化をめざす新たな日本語教育プログラム

30年度は、研究協力校として予定されていた補習授業校(以下、補習校)の組織変更を受けて、新たに研究協力校を募る必要が生じた。幸い、ニューヨーク市及び近隣地域の補習校の協力を得られることが確定し、協力校における教育理念・目標・活用可能なリソース、学習者のニーズなどの検討を開始した。また、30年度は8月以降、当該地域において「トランス・ランゲージング教授法」について補習校の先生方を対象としたレクチャーとワークショップを通算4回(ニューヨーク州ニューヨーク市内2回(うち1回は北米日本語教師会年次研究会の基調講演)、ニュージャージー州プリンストン、ペンシルベニア州フィラデルフィア各1回)開催し、現地の先生方と直接意見交換することができた。当該地域の補習校等教育施設では、生徒の大半を多言語話者が占めているケースが多く、彼らの自然な言語使用を反映し、学習者の言語能力を総合的に高めようとするトランス・ランゲージング教授法の活用に対し、潜在的なニーズがあることが確認された。つまり、各現場でも自然発生的にトランス・ランゲージングを指導に取り入れている先生方が少なくないこと、しかし、教材や資料などを含んだ情報提供や、体系的な指導法に関するトレーニングが不足していることなどが改めて判明した。今後はこれらの課題の解決に資するよう、カリキュラムの策定と教授法の整備を目指し、研究協力校との連携をより深めていく予定である。「研究実績の概要」でも述べたとおり、当初予定されていた研究協力校の組織変更により、30年度は、対象地域周辺において研究協力校を新たに探す段階に遡る必要が生じた。これにより、全体の計画に遅れが発生したが、結果的に、研究テーマに関心を持つ複数の補習校関係者と直接意見交換をすることができたことは大変有意義であった。また、30年11月には、多言語話者に日本語教育を行う、国内のインターナショナルスクールの先生方対象に実施した研修をを通じ、多くの示唆を得るとともに、補習校の現場に共通する課題を発見した。本研究を進めるにあたり必要な知見の蓄積を進めつつ、研究への協力体制の更なる整備に努めている。前述のとおり、生徒の大半を多言語話者が占めている北米の補習校では、彼らの自然な言語使用を反映し、学習者の言語能力を総合的に高めようとするトランス・ランゲージング教授法の活用に対し、潜在的なニーズがある。今後は、研究協力校への聞き取りをより充実させ、協力校における教育目標・活用可能なリソース、学習者のニーズなどを踏まえ、協力校の教育理念を具現化する日本語教育プログラムの整備を目指す。またカリキュラム試案に基づいた授業実践を試験的に開始し、具体的な課題とその解決方法を追求する。同時に、トランス・ランゲージング教授法についての指導もワークショップなどを通じて行う。研究協力校の変更に伴い、現地調査のタイミング及び、謝金が生じる作業開始時期に変更が生じたため。
元素ブロック含有ジアゾ酢酸エステルの精密重合による機能性高分子の合成

前年度に、元素ブロックとしてのホスファゼンをエステル部に有するジアゾ酢酸エステルの重合が、制御様式で進行することを明らかにしている。そのホスファゼンのリン原子上にオキシエチレン鎖を有するモノマーを新たに合成し、その重合によって、分子量の揃った親水性ポリマーの合成に成功した。得られたポリマーは水中でLCST型の温度応答性を示したが、その曇点はオキシエチレン鎖長の違いによって変化することを確認した。ホスファゼンが主鎖の周囲に集積した剛直なポリマー鎖でありながら、水溶性を示すという性質は極めて興味深いものである。ホスファゼンと同様に立体的に嵩高い置換基として、ベンジルエーテル型デンドロン骨格をエステル部に有するジアゾ酢酸エステルの重合も制御様式で進行することを明らかにした。用いるデンドロンの世代の上昇と共に得られるポリマーの分子量分布が狭くなることを確認した。デンドロン骨格の最外殻のフェニル基にアルコキシカルボニル基を導入したモノマーの制御重合にも成功した。このエステル部の置換基として、重合後に脱保護が可能なものを用いることにより、多数のカルボキシル基を主鎖の周囲に有する構造のポリマーの合成への展開が可能となった。光機能性官能基としてBODIPY骨格をエステル部に有するジアゾ酢酸エステルの重合に成功した。このモノマーとアントラセンを有するモノマーとのランダム共重合により得られたポリマーの、アントラセン部を光励起すると、BODIPYとアントラセンとのエキサイプレックスからの発光と考えられる発光を確認した。おそらく、励起されたアントラセンからのポリマー鎖に沿ったエネルギー移動が高効率で進行しているものと推測された。この現象をさらに詳細に検討することにより、新たな光機能性高分子材料の開発が期待できる。28年度が最終年度であるため、記入しない。元素ブロックとしてホスファゼンをエステル部に置換基として有するジアゾ酢酸エステルのPd錯体開始剤系による重合がリビング的に進行し、構造の明確なホスファゼンが主鎖の周囲に集積したポリマーの合成に成功した。そして、そのホスファゼンの集積効果がポリマーの熱安定性を向上させることも確認している。さらに、ホスファゼンのP上に親水性基としてオキシエチレン鎖を導入することにより、同様にして得られたポリマーに高い親水性を付与できることも明らかにした。各種のホスファゼン含有ジアゾ酢酸エステルの制御重合による、機能性高分子材料の開発を検討している。元素ブロックとしてPOSSをエステル部に有するジアゾ酢酸エステルの重合では、ポリマー収率が30%以上に上がらないという問題があるが、やはり分子量の揃ったポリマーを得ることに成功した。同じく、元素ブロックとしてBODIPYを有するジアゾ酢酸エステルの重合でも、分子量の揃ったポリマーが得られた。そして、BODIPY骨格に結合した置換基の違いにより、吸収、発光波長が大きく異なる一連のBODIPY含有ジアゾ酢酸エステルの合成法を確立することにも成功した。これら各種のBODIPY含有モノマーを、制御重合を利用してブロック共重合することによる、ポリマー主鎖に沿って集積したBODIPY間の高効率なエネルギー移動が可能な光機能性高分子材料の開発に取り組んでいる。ピレンをエステル部に有するジアゾ酢酸エステルの重合により得られたポリマーの、超高速近赤外吸収測定により、ポリマー主鎖の周囲に集積したピレン間でのエキシマー形成効率の向上を確認することに成功した。ホスファゼン、POSS、BODIPYという代表的な元素ブロックを有するジアゾ酢酸エステルの合成とその制御重合に成功し、それらのポリマーの機能性材料への応用に関する検討も開始しており、計画通りに研究は進行している。元素ブロック集積型ポリマーの合成をさらに進め、元素ブロック集積効果を利用した機能性材料の開発へと展開する。
メサンギウム細胞特異的機能遺伝子群のポストゲノム研究とそれに基づくゲノム創薬

本研究では、メグシンを含むメサンギウム細胞高発現機能遺伝子群の病態生理学的意義(機能)解析・立体構造解析・蛋白相互作用解析、すなわちポストゲノム研究を施行し、腎炎治療薬開発の基盤研究を行った。その話果、次の研究成果を得た。1)メグシンリガンドの一つとしてプラスミンが同定されたが、メグシンのプロテアーゼ阻害活性は、他のセルピンの阻害能に比して弱いことから、プラスミンの他に高親和性のプロテアーゼの存在が示唆された。しかし、この研究を通してメグシンが確かにプロテアーゼ阻害活性を有すること、リガンドが数種類あることなどが明らかにされた。2)メグシン転写開始点上流域(-120-112bp)に細胞特異的な発現を調整するcis-acting element (CTGATTCAC)を同定した。しかし、このelementだけでは細胞特性が弱いことから、さらに広域な転写調節領域の存在、あるいは複数のelementからなる転写制御が示唆された。3)メグシン活性調節に活性中心部位(RSL)の可動性の重要性が明らかにされ、それを調節するペプチドがメグシン活性阻害物質として有用であることが示された。4)腎炎治療薬リード化合物のin vivo評価系として有用性の高い新規腎炎モデル動物の開発を試み、メグシン高発現トランスジェニック(Tg)マウス(メサンギウム増殖性糸球体腎炎自然発症モデル)と各種腎炎モデル動物マウス(CD89高発現IgA腎炎モデル、MRL/lpr SLCモデルなど)との交配、メグシンTgマウスにおける腎負荷加速を施行した結果、MRL/lprとの交配、片腎摘出がメグシンTgマウスの腎炎発症を高率に加速することを明らかにされた。5)メグシン以外のメサンギウム細胞高発現機能遺伝子群(megs)のTwo-hybrid解析を完了し、megsと相互作用するいくつかの蛋白群を検出し、megs機能解析の手がかりを得た。メサンギウム細胞特異的高発現遺伝子、メグシンはセルピン(serine protease inhibitor)に属し、セリンプロテアーゼ活性阻害能を有することが示唆されている。そこでメグシンの生理活性を解明する目的で、メグシンリガンド(メグシンの標的セリンプロテアーゼ)の検索を行った。結果、メグシンは弱いながらいくつかの既知のセリンプロテアーゼの酵素活性を特異的に抑制することが明らかとなり、メグシンの機能の一端が明らかにされた。またメグシンの糸球体における機能を分子レベルで解明するために、メグシンTgと同腹野生型マウスからメサンギウム細胞を単離培養し、DNA chipによる発現遺伝子プロファイルを作製、両群において発現変動がみられる遺伝子群の検索を行った。予備的な解析結果から、いくつかの遺伝子、特にメサンギウム基質のリモデリングに関与するプロテアーゼや細胞増殖に関与する転写因子などの発現変動が確認でき、メグシンTgにおける腎炎自然発症(メサンギウム細胞増殖、メサンギウム基質増生、免疫複合体沈着)の分子機序解明の手がかりが得られた。さらにメグシンのメサンギウム細胞特異的転写機構の解明を目指して、転写開始点上流域約6キロの転写活性を解析したところ、この領域だけでは細胞特性を決定することができないものの、いくつかの既知の転写因子結合モチーフがメグシン転写レベルを制御していることが明らかとなった。このことから糸球体障害時のメグシン発現亢進機序解明の手がかりが得られた。メグシン活性阻害低分子化合物探索の基盤研究として、変異体メグシンを用いたメグシン分子機構、特にプロテアーゼ活性制御機構を検討した。

セルピンに属するメグシンはその立体構造特性から、活性中心部位(RSL)がプロテアーゼに切断され、分子内β-sheet間へ挿入されるとプロテアーゼ活性阻害能を示す事が推測されている。そこでRSL内に点変異を加えたメグシンの活性を比較検討したところ、RSLの可動性を抑制しβ-sheet間への挿入を抑える変異体では、メグシン活性が消失することが示された。その情報に基づいて、RSL領域ペプチドが、RSLのβ-sheet間への挿入阻害効果を有するか否かを検討したところ、RSLペプチドはメグシン活性を抑制する傾向が認められ、メグシン活性阻害低分子化合物の候補のひとつとして挙げられた。同時に、メサンギウム細胞特異的なメグシンの発現を転写レベルで抑制する低分子化合物探索のため、メグシンのプロモーター領域の解析を行った。これまでの成果でメグシン転写開始点上流域(約4.0kbp)のcis転写領域を解析し、正の転写領域(cis-acting element)を同定した。このcis-acting elementを含むpromoter領域(転写開始点5上流域約1.2kbp)はメサンギウム細胞特異的なメグシン発現に重要な領域であることが明らかとなり、この領域の有用性をin vivoで証明するため、下流にEGFP/lacZを連結させたコンストラクトを構築しメグシンプロモータートランスジェニックマウスを作成した。しかし、メサンギウム細胞における特異的転写は検出できず、さらに広域な転写領域がメグシンの細胞特異的転写制御に関与している可能性が示唆された。
大腸菌のγ-グルタミルトランスペプチダ-ゼに関する研究

1.大腸菌のγ-グルタミルトランスペプチダ-ゼ(GGT)をコ-ドする遺伝子ggtについて、M13ジデオキシ法により全塩基配列を決定した。この結果、本遺伝子は、シグナルペプチド(25アミノ酸残基)大サブユニット(365)、小サブユニット(190)をひとつのオ-プンリ-ディングフレ-ム中にコ-ドすることが明らかになった。このような知見は、大腸菌GGTが哺乳動物のそれと同様、一本のポリペプチド鎖として合成された後にプロセッシングを受けることを示唆する。アミノ酸配列の相同性を、ラット腎、ヒト肝GGTについて検索したところ、同一アミノ酸の使用頻度は、30数%であり、それ以外の部分もコンサ-バティブな置換であることが観察され、これらGGTが互いによく似た構造をとることが推測された。2.GGTの高生産株SH642から二段階で迅速大量にGGTを精製する方法を種々検討し相当量のGGT精製標品を得た。3.精製したGGTを使用してS-ベンジルグルタチオン、またチロシン、ヒスチジンのγ-グルタミル化合物の酸素合成を行い、それぞれ、31.2g/L、35.7g/Lおよび41.2g/Lの収量を得た。4.ggtの構造遺伝子部分を高発現ベクタ-pKK223-3に組み込むことを二段階のクロ-ニングにより試みた。先ずggtのEcoRV断片(主として大サブユニット部分をコ-ドする)をpKK223-3に組み込む。ついで、この大サブユニット部分が組み込まれたプラスミドに、ggtのHpaI-PstI断片(小サブユニットをコ-ドする)を組み込む。現在第一段階まで成功している。5.小サブユニット中のセリン75をアラニンまたは、システインと置換する変異をggtに導入した。変異型酵素の基質特異性、熱安定性等について検討中である。1.大腸菌のγーグルタミルトランスペプチダーゼ、GGT、をコードする遺伝子ggtについて、M13ジデオキシ法により全塩基配列を決定した。そして、GGTの大小各サブユニットN末端アミノ酸配列に相応する塩基配列を検索し、それぞれ相当する部分を見出した。この結果本遺伝子は、シグナルペプチド(25アミノ酸残基)、大サブユニット(365)、小サブユニット(190)をひとつのオープンリーディングフレーム中にコードすることが明らかになった。アミノ酸配列の相同性を、ラット腎、ヒト肝GGTについて検索したところ、同一アミノ酸の使用頻度は、30数%であり、それ以外の部分もコンサーバティブな置換であることが観察され、これらGGTが互いによく似た構造をとることが推測された。特に、小サブユニット中の活性中心と思われる部分は、良く保存されていた。プロモーター部位のデータベース検索を試みたが、明確に特定することは出来なかった。2.ggtの上流にtacプロモーターを導入し、プラスミドpKK223-3へこれをクローニングした。この系の高発現を試みているが、現在のところ目的を達していない。3.GGTの高生産株SH642から2段階で迅速大量にGGTを精製する方法を種々検討し相当量のGGT精製標品を得た。4.精製したGGTを使用してS-ベンジルグルタチオンの酵素合成を行い31.2g/Lの収量を得た。

5.さらにチロシン、ヒスチジンなどのホルモン前駆体であるアミノ酸の、γーグルタミル化合物の酵素合成を行い35.7g/Lおよび41.2g/Lの収量を得た。1.報告者らは、初年度の研究において、大腸菌のγ-グルタミルトランスペプチダ-ゼ(GGT)をコ-ドする遺伝子(ggt)の全塩基配列を決定し、本遺伝子が、シグナルペプチド(25アミノ酸残基)、大サブユニット(365)、小サブユニット(190)をひとつのオ-プンリ-ディングフレ-ム中にコ-ドすることを明らかにした。そこで本年度は、ggtが低温(20°C)で発現する機構を明らかにすることを目的として、また、常温(37°C)でGGTを大量に生産せしめることを目的として、ggtの構造遺伝子部分を高発現ペクタ- pKK223-3に組み込むことを試みた。この試みは初年度から行っているが、構造遺伝子全体を切り出すのに好都合な制限酵素が無いため、良い結果を得ていない。そこで本年度は、次のような2段階のクロ-ジングを行った。(1)先ずggtのEcoRV断片(主として大サブユニット部分をコ-ドする)をpKK223-3に組み込む。(2)ついで、この大サブユニット部分が組み込まれたプラスミドに、ggtのHpaI-PstI断片(小サブユニットをコ-ドする)を組み込む。現在(1)の段階は成功しており(2)の段階の確認中である。2.GGTの構造と反応機構を明らかにすることを目的として、小サブユニット中のセリン75をアラニンまたは、システインと置換する変異をggtに導入した。セリン75は、動物のGGTのアミノ酸配列から、基質結合サイトと予測されている残基である。しかしながら、変異したGGTは両方とも野生型GGTと殆ど変わらぬ活性を有し、セリン75が、基質結合サイト等の活性アミノ酸残基ではないことが明らかになった。変異型酵素の基質特異性、熱安定性等の性質について検討中である。
アルブミンープロトヘム複合体の部位特異的分子変換による安定酸素錯体の創製

Leu-185にHisを変異導入したヒト血清アルブミン(rHSA)と鉄プロトポルフィリンlX(ヘム)の複合体(rHSA-heme)は、ヘモグロビンと同じように酸素を吸脱着できる合成ヘムタンパク質であり、人工酸素運搬体としての医療利用が期待できる。我々はその酸素結合能を詳細に検討する過程で、酸素親和性が2成分存在することを明らかにした。これは、ヘムの配向がrHSA内で2種類存在するためであり、低酸素親和性成分は酸素運搬効率を低下させると考えられる。もしヘムポケット入口を狭め、ヘムの配向を制御できれば、酸素親和性が1つになり、安定な酸素錯体が得られると推測される。本研究では、酸素親和性が1成分のrHSA-hemeを得るために、ヘムと塩橋を形成しているHis-146及びLys-190に着目、それらをよりかさ高で強塩基性のArgに置換したrHSA-hemeを合成し、その酸素結合解離過程を検討した。部位特異的分子変換により、His-146またはLys-190にArgを導入すると、得られたrHSA-hemeの酸素親和性は1つになり、酸素親和度(69Torr)はヒト赤血球の値(8Torr)とほぼ同等となった。Argを導入していないrHSA-hemeの酸素解離速度定数(koff)が0.2, 2.1(ms-1)(2成分)であったのに対し、Argを導入すると、koffは約0.4(ms-1)(1成分)となった。rHSA-heme CO錯体のラマンスペクトルでは、Arg導入によりυ(Fe-CO)が2種類(493,525cm-1)から、1種類(493cm-1)となった。以上の結果から、Argを導入すると、ヘムの配向が1種類に固定され、低酸素親和性成分が消失すると考えられる。このrHSA-hemeは酸素運搬効率のより高い人工酸素運搬体となりうる。
脂質二重膜での心筋小胞体Ca2+輸送調節装置の超微細構造解析と創薬への応用

心筋小胞体の膜蛋白質ホスホランバン(PLN)は、Ca2+ポンプATPase (SERCA)による心筋小胞体Ca2+輸送を抑制的に調節し、Ca2+制御で中心的役割を果たしている。このSERCA-PLN系は、新たな心不全治療薬の標的としても注目を集めている。本研究では、SERCA-PLN系に作用する薬物をデザインすることを目指し、SERCA-PLN系を低温電子顕微鏡(cryoEM)で解析する。昨年度、SERCAと単量体を形成するPLN変異体を繋いだ融合タンパク質を機能を保持した形で大量精製し、ナノディスクへの再構成した。このナノディスクをcryoEMで構造解析したが、薬物デザイン可能な十分な解像度は得られなかった。この融合タンパク質の分子量が約100,000とcryoEMでの解析限界に近かったためと考えられる。そこで、SERCA-PLN系として、SERCAと5量体を形成する野生型PLNを20個のグリシンで繋いだ融合タンパク質で解析することとした。この融合タンパク質も野生型PLNと同様に5量体を形成し、分子量が約500,000となる。5量体を形成する野生型PLNの可溶化は非常に困難で、これまでSDSやカオトロープなどの変性剤が使われてきた。しかしながら、このような条件下では、可溶化は出来ても、ATPase活性すなわち機能は完全に失われてしまう。そこで、この5量体の融合タンパク質を発現するバキュロウイルスを作成し、昆虫細胞のミクロゾームからさまざまな条件での精製を試みた。その結果、界面活性剤のdodecyl maltosideとTween-20を組み合わせることによって機能を保持しで精製することに成功した。更に、ナノディスクへ界面活性剤除去ビーズを用いて再構成する方法も確立した。この再構成ナノディスクを用いて、現在、cryoEMで解析している。SERCA-PLN系の超微細構造を明らかにするため、SERCAと単量体を形成するPLN変異体を20個のグリシンで繋いだ融合タンパク質を脂質二重層のナノディスクに再構成し、超微細構造解析を行った。しかし、この単量体のSERCA-PLN融合タンパク質は、cryoEMで十分な解像度が得られなかったため、SERCAと5量体を形成する野生型PLNを20個のグリシンで繋いだ融合タンパク質で解析することとし、精製法並びにナノディスクへの再構成法を確立した。単量体のSERCA-PLN融合タンパク質は、分子量約100,000とCryoEMによる構造解析ができる限界に近く、高解像度のデータが得られなかった。これに対し、5量体を形成するSERCA-PLN融合タンパク質は、分子量約500,000とCryoEMで高解像度のデータが得られる確立は極めて高い。高解像度のデータが得られれば、精度の高い薬物デザインが可能となると考えている。心筋小胞体の膜蛋白質ホスホランバン(PLN)は、Ca2+ポンプATPase(SERCA)による心筋小胞体Ca2+輸送を抑制的に調節し、心筋細胞内Ca2+制御で中心的役割を果たしている。本研究では、機能を温存した状態でSERCA-PLN系を再構成して、低温電子顕微鏡(cryoEM)により超微細構造を解明しPLNによるSERCAの調節メカニズムを原子レベルで明らかにすると共に、PLNとSERCAの相互作用する薬物をデザインすることにより新たな心不全治療薬の開発を目指している。本年度は、cryoEMによりSERCA-PLN系の超微細構造を明らかにするため、昆虫細胞にSERCAとPLNの融合タンパク質を発現させ、大量精製を行った。この際、単量体変異型PLNとSERCAを20個のグリシンで繋いだ融合タンパク質で大量生成が可能となった。CryoEMでの解析には、機能を温存した形での精製及び再構成が必須である。様々な界面活性剤やリン脂質の組み合わせで至適条件を検討した結果、界面活性剤としてはLauryl maltose neopentylglycolが最も良く、フォスファチジルコリンとフォスファチジルセリン(4:1)の共存下で長時間(24時間以上)に渡って機能が保持できることを明らかにした。さらに、精製したSERCAとPLNの融合タンパク質をフォスファチジルコリンとフォスファチジルセリン(4:1)からなるナノディスクに再構成した。この再構成されたナノディスクもSERCA-PLN系の活性を保持していることを確認し、cryoEMによる構造解析を行った。その結果、約13Aの解像度でのデータが得られた。更なる高解像度のデータを得るために、条件の最適化が必要である。SERCA-PLN系の超微細構造を明らかにするためのSERCAとPLNとの融合タンパク質の大量精製を確立した。さらに、精製した融合タンパク質の機能を保持するための条件検討を行い、PLNのSERCAへの可逆的な抑制を再現する条件を見出した。このSERCAとPLNとの融合タンパク質を脂質二重層のナノディスクに再構成し、超微細構造解析を開始した。これらの成果から本研究は順調に推移しているものと思われる。

このSERCA-PLN系は、新たな心不全治療薬の標的としても注目を集めている。本研究では、SERCA-PLN系に作用する薬物をデザインすることを目指し、SERCA-PLN系を低温電子顕微鏡(cryoEM)で解析する。昨年度、SERCAと単量体を形成するPLN変異体を繋いだ融合タンパク質を機能を保持した形で大量精製し、ナノディスクへの再構成した。このナノディスクをcryoEMで構造解析したが、薬物デザイン可能な十分な解像度は得られなかった。この融合タンパク質の分子量が約100,000とcryoEMでの解析限界に近かったためと考えられる。そこで、SERCA-PLN系として、SERCAと5量体を形成する野生型PLNを20個のグリシンで繋いだ融合タンパク質で解析することとした。この融合タンパク質も野生型PLNと同様に5量体を形成し、分子量が約500,000となる。5量体を形成する野生型PLNの可溶化は非常に困難で、これまでSDSやカオトロープなどの変性剤が使われてきた。しかしながら、このような条件下では、可溶化は出来ても、ATPase活性すなわち機能は完全に失われてしまう。そこで、この5量体の融合タンパク質を発現するバキュロウイルスを作成し、昆虫細胞のミクロゾームからさまざまな条件での精製を試みた。その結果、界面活性剤のdodecyl maltosideとTween-20を組み合わせることによって機能を保持しで精製することに成功した。更に、ナノディスクへ界面活性剤除去ビーズを用いて再構成する方法も確立した。この再構成ナノディスクを用いて、現在、cryoEMで解析している。SERCA-PLN系の超微細構造を明らかにするため、SERCAと単量体を形成するPLN変異体を20個のグリシンで繋いだ融合タンパク質を脂質二重層のナノディスクに再構成し、超微細構造解析を行った。しかし、この単量体のSERCA-PLN融合タンパク質は、cryoEMで十分な解像度が得られなかったため、SERCAと5量体を形成する野生型PLNを20個のグリシンで繋いだ融合タンパク質で解析することとし、精製法並びにナノディスクへの再構成法を確立した。機能を温存した状態でSERCA-PLN系のcryoEMを用いた超微細構造解析を行うと共に、SERCA-PLN系に作用する薬物をデザインするための基礎データを得る。CryoEMによる構造解析では、更なる高解像度のデータを得るために、ナノディスクのみならず条件の変更が容易な可溶化条件下での検討も加える。薬物デザインに関しては、網羅的手法により見出したPLN作用薬の基礎データも加えて検討して行く。単量体のSERCA-PLN融合タンパク質は、分子量約100,000とCryoEMによる構造解析ができる限界に近く、高解像度のデータが得られなかった。これに対し、5量体を形成するSERCA-PLN融合タンパク質は、分子量約500,000とCryoEMで高解像度のデータが得られる確立は極めて高い。高解像度のデータが得られれば、精度の高い薬物デザインが可能となると考えている。
ピロロキノリンキノンの生化学的機能

飴山はPQQの酵素定量法の確立,大陽菌のアポグルコース脱水素酵素の単離精製,PQQの自然界での分布,糖質酸化系の再構成,PQQによる細胞の生育促進作用などに関する研究成果をあげた。今永はP.fluorのグルコース脱水素酵素の特定のアミノ酸残基がPQQ-Caとタンパク結合に関与していること、酢酸菌の酵素からDNPによってPQQの遊離が起ることを示した。大城はCTABを反応場とし、PQQと各種基質(アミン,アミノ酸,アルコール及びチオール)を反応させ、良好な酸化反応系を構築した。これはアミン酸化酵素のモデル系と評価できた。加藤はポリビニルアルコールの微生物による分解の際にPQQを要求することを見出し、これはポリビニルアルコール脱水素酵素の補酵素としていて、酵素反応が電子伝達系と連結していることを示した。河合はポリエチレングリコール脱水素酵素に非共有結合型PQQが補酵素として関与していることや類似の酵素の多くにPQQの関与を示した。鈴木はヒト腎ジアミン酸化酵素を精製し、PQQ関与の可能性を示した。左右田はニトロアルカン酸化酵素にFADとPQQが含まれ、PQQは酵素に共有結合していることを明らかにした。滝本はPQQを用いることで酢酸発酵が著しく促進され、効率よい食酢製造法を確立するために役に立つ多くの知見を得た。中島はPQQを含む酵素を臨床検査に応用することを試み、アルコール脱水素酵素によるアルコール中毒症,フルクトース脱水素酵素による不妊症の検出,アミン脱水素酵素を用いる悪性ガンの診断への応用など、直ちに実施可能ないくつかの検査法を確立した。山中は光合成細菌にPQQを検出し、さらに同菌のもつ芳香族アルコール脱水素酵素や芳香族アルデヒド脱水素酵素よりPQQを検出し、これらの物質の代謝系におけるPQQの重要性を指摘した。
タートルアン湿原の自然浄化作用がラオス首都圏の環境衛生に果たす役割

本研究のタイトルとなっているラオス・首都ビエンチャンの住民が排出する下水を自然浄化してきているタートルアン湿原は、マクヒアウ川と呼ばれる人工の河川の水源地となっている。マクヒアウ川はおよそ50kmを流れてメコン川に達する。この50キロを流れる間に水質が最初は汚染されていた水の水質が改善されていくことが判明した。すなわち、マクヒアウ川のメコン川河口に定点を河口上流、河口部、河口下流に3か所定め水質調査をしたところ、同水源より流れる河川水は10km地点で大幅な水質改善が認められた。メコン川河口地点では、マクヒアウ川の水質は、浄化が進み、流入していくメコン川の水質よりも良好な状態となっていた。ただし、この結果はあくまで2018年の調査時という限定されており、今後も水質は継続調査する必要がある。特にチャイナタウンの建設等の湿原開発が進むことで、マクヒアウ川水質の悪化があるのかどうかを今後追跡調査する必要があるとの結論に達した。その他、1ラオスにおける食中毒菌サルモネラの食品の汚染とヒトの保菌率ははるかに日本のそれと比較してリスクが高い現状がある中で、同菌はマクヒアウ川の上流では検出されたが、それ以外の下流では検出されていないことが明らかとなっている。2乾季にはマクヒアウ川上流で大量の蚊の幼虫ボウフラが発生している。環境とヒトの健康被害の調査が重要な課題であると判明している。32018年にはメコン川のあちこちで氾濫し、マクヒアウ川もその影響で多くの地点で河川水が氾濫し、氾濫部分で水質の悪化を認めている。以上が判明。本研究では、2016年から毎年継続して、雨季と乾季に必ず最低一度は現地調査を実施してきている。研究代表者及び分担者のべ、15名が現地調査を実行した。このことから、当初の計画どおりに現地調査を遂行しているといえる。その結果、ラオス首都及びメコン川の水質に対する湿原の開発の影響を看視するために、以下12の調査モデルが提唱されうる。1タートルアン湿原の自然浄化作用は、マクヒアウ川の水質を定点調査することでモニターすることが可能。2特に、メコン川のマクヒアウ川河口部の上流、河口部、河口部の下流の水質を調査し、河口部下流の水質が銅上流の水質と比較して悪化が認められなければ、タートルアン湿原の浄化機能は健在であることの証拠となる監視システムを構築している。本調査で提唱する水質の調査モデルを以後継続することでラオスとメコン川の環境保全に貢献できると確信している。現地調査をこれまで(20162018までの3年間各年雨季と乾季に行ってきている)と同様に継続する。日本滞在中においてもグーグルアースなどを用いて、過去にさかのぼり、タートルアン湿原とビエンチャン市内および郊外の変遷及び現状を人工衛星でリモートセンシングされることで判明した地図をもとに明らかにする。これにより、マクヒアウ川の建設された年及びチャイナタウンの建設の進行状況が把握できる。現地調査で明らかにすること。1マクヒアウ川の上流からメコン川河口部に至るまでの水質の変化。2メコン川の水質を、マクヒアウ川河口上流と河口下流の2地点を比較する。3マクヒアウ上流の主として乾季に大量発生する蚊の幼虫ボウフラの種類を調査し、予測される蚊が媒介する健康被害を明らかにする。下水処理施設が未だに設置されていないラオスの首都ビエンチャンでは、タートルアン湿原での自然浄化システムがその役割を担っており、メコン川の水質を保全していることが2016年度の調査でも確認された。この調査では生活用水が湿原を介さずに下水溝から直接メコン川に流入していることも判明した。しかしながら、流入水量はわずかで、広大なメコン河川の有する自然浄化能力で十分水質浄化できることが示唆された。雨季と乾季の2回に分けて行った2016年度の調査で湿原の中央に位置する建設中の建物の進行を静止画・動画にて記録した。ビエンチャン市内と郊外における水環境・大気環境の現状を調べた。雨季と異なり、乾季にはタートルアン湿原の水は、直接メコン川に流れ込んでいないことも判明した。一方、感染型食中毒のサルモネラは、日本においては人の保菌率は低いが、ラオスでは、その数百倍のリスクがあることが同時に行われた調査でも判明している。湿原およびメコン川でのサルモネラの検出は、水質の指標として今後の調査対象となることが考えられる。そのためにサルモネラの検出効率を上げる必要があり、サンプリング法の改良に努めていくことが今後の研究課題となる。中国資本による同湿原の埋め立てによるチャイナタウン建設は、湿原の機能に影響を及ぼし、さらにメコン川の水質を悪化させることが懸念され、2016年度に調査した項目は、以後4年間同様の項目で経年調査の必要性が示唆された。ラオス住民にとって本研究課題はいっそう重要な環境問題にテーマとなっていることも確認した。メコン川、タートルアン湿原近郊の村パイロム村の水質調査を雨季と乾季で一回ずつ計二回行った。2度にわたる予備調査にて水質調査と大気調査の調査すべき地点を決定した。調査に際してラオス政府内閣総理大臣府バナラッド氏の調査協力を約束、ラオス政府機関の調査協力・許可を取得。調査をラオス政府公認の下に行う道が開けた。本研究では、相手国政府機関の了解は最重要必須事項である。

実験室として、遠心分離機、冷蔵庫・培養器その他分析機械および微生物検査まで行うことが可能なマホゾート病院細菌検査室の使用を、研究協力者であるマニバン室長との間で締結1999年以来本ラオスの環境・公衆衛生の課題を18年間継続して調査してきたが、この間ラオスでは中国の投資などにより、経済が発展してきた。2009年に首都ヴィエンチャンにて東南アジア競技大会が開催されたが、資金難のラオス政府では競技場の建設が出来なかった。そこで中国が代わりに建設する対価としてタートルアン湿原の埋め立てによるチャイナタウン建設等の首都開発権を得た。チャイナタウン建設により湿原の面積は減少し、生活排水の浄化機能の低下から水質は悪化し続けている。また、経済の発展に伴い、市内の衛生環境も変化している。これまでの本テーマにおける研究で明らかにしてきたラオスにおける環境・公衆衛生の課題のうち、前年に引き続き水質と大気、市場の食肉のサルモネラ汚染について調査を行った。ヴィエンチャンの市場で流通している食肉のサルモネラ菌汚染について把握。今年度はサルモネラ汚染率が50%を超える高い結果となった。この結果から、ラオスの市場はサルモネラ汚染のリスクの高さを示している。サルモネラの検出が、自然浄化力の指標となると考えている。湿原の汚水が流れ込む地点でサルモネラを検出したが、メコン川からは検出していない。さらに、ビエンチャン住民の生活排水は、湿原を経ずして直接メコン川に流入している大小の水の流れも存在することを確認した。これらの水量はそれほどでもなく、メコン川の自然浄化作用で十分水質が保全されていることを確認した。しかしながら、湿原の水が流れ込むことで、メコン川の水質は悪化していると考えられる。特に、タートルアン湿原からの水が水路を通りティントン、マクヒアオ川へと流れてく段階でヒ素が濃縮されたため、ヒ素含量は無視できないと考えられる。下水処理施設のないラオス首都で下水の浄化を行う上で、タートルアン湿原を源とするマクヒアウ川の重要性を認識するに至った。湿原の浄化機能の現状を把握するうえで、メコン川、タートルアン湿原、マクヒアウ川のメコン川にそそぐ河口、メコン川下流水質をモニターすることで、本研究の目的である水質監視システムの構築が可能となった。環境調査の要素として、化学的酸素要求量などの一般水質、大腸菌・大腸菌群、などの指標菌に加え、ノロウイルスとサルモネラといった食中毒傾向感染症の原因微生物の検出方法が大幅に改善されてきている。本研究のタイトルとなっているラオス・首都ビエンチャンの住民が排出する下水を自然浄化してきているタートルアン湿原は、マクヒアウ川と呼ばれる人工の河川の水源地となっている。マクヒアウ川はおよそ50kmを流れてメコン川に達する。この50キロを流れる間に水質が最初は汚染されていた水の水質が改善されていくことが判明した。すなわち、マクヒアウ川のメコン川河口に定点を河口上流、河口部、河口下流に3か所定め水質調査をしたところ、同水源より流れる河川水は10km地点で大幅な水質改善が認められた。メコン川河口地点では、マクヒアウ川の水質は、浄化が進み、流入していくメコン川の水質よりも良好な状態となっていた。ただし、この結果はあくまで2018年の調査時という限定されており、今後も水質は継続調査する必要がある。
大気環境が太陽エネルギー利用に与える影響を評価するための分光日射特性の研究

平成7年度に継続して、平成7年4月から平成8年3月迄、全天日射および法線面直達日射の分光測定を実施し、測定データの蓄積と整理、解析を行った結果、以下のことが明らかとなった。1)雲量が06の範囲にある晴天時と、雲量が10の曇天時の全天日射スペクトルの測定値を、各月毎、夏期と冬期の半年間および通年の三種類の期間について分類し、整理を行った。その際、同時に測定している全天日射量と対応させて100w/m^2毎にランク分けすることによって、各ランクの平均全天日射スペクトルを求めた。その結果、全天日射スペクトルを、晴天時および曇天時について誤差30%以内で推定出来るすることを明らかにした。法線面直達日射量についても、同様の結果を得た。2)全天日射量に対する各ランクのスペクトルは、そのピーク値で割って規格化することにより、一つの標準スペクトルとして、晴天時と曇天時の分校特性が表せれることが分かった。3)日射スペクトルに与える大気環境の影響は、大気中のオゾン、水蒸気およびエアロゾルによる大気懸濁度によって決定され、これらの影響はBirdのモデル式による結果とよく一致した。4)炭酸ガスなど大気中に微量含まれる組成ガスの影響は、太陽エネルギーの大部分が分布する0.32.5μmの波長域ではその影響は小さく、太陽エネルギー利用の立場からは無視し得る。5)エアロゾルは、0.31.0μmの波長域に影響することから、排気ガスおよび火山の噴火による太陽エネルギー利用への影響は大きい。しかし、本学のような大気汚染の影響が少ない地域ではその影響は観測されなかった。6)本研究は屋外測定であり、細部にわたる詳細な検討を行うには、未だデータ不足であり今後も測定実験と検討を継続する予定である。1994年8月から1995年1月迄の測定によって明らかになった結果は、以下の通りである。1.晴天時における全天日射量のスペクトル分布の時刻変化は、ピーク波長約0.5μmで分布の形状はほぼ相似形で全天日射量に対応して変化する。このとき、時刻変化に伴う太陽高度の変化が大きく影響することを明らかにした。2.晴天時における法線面直達日射量のスペクトル分布の時刻変化は、時刻変化に伴う太陽高度の変化に伴って、ピーク波長が0.50.7μmまで変化する。分布形状は0.3μmからピーク波長迄の短波長域において太陽高度に応じて大きく変化するが、ピーク波長より長い波長域ではあまり大きな変化は見られない。これはBirdの日射モデルとも一致する傾向を示す。3.晴天時の全天日射量および法線面直達日射量について、日射量が01000W/m^2の範囲で100W/m^2毎の平均スペクトル分布を示した。4.全天日射量のスペクトル分布は直達日射量がある晴天時と直達日射成分が無い曇天時とではその分布形状が異なる。曇天時のスペクトル分布は0.5μmを中心とした短波長域に偏った分布を示す。5.全天日射量に関するスペクトル分布は、そのピーク値で規格化することによって種々のランクのスペクトル分布をその平均値に対しておよそ±17%の誤差で推定する事が出来る。6.カットオフ波長を0.31.0μm迄0.1μm毎に変化させた場合、波長帯別日射エネルギーと全天日射量の比は、全天日射量が200W/m^2以上であればほぼ一定の値を示し、200W/m^2以下であれば曇天時には減少し晴天時にはほぼ一定の値を示すと言う傾向が明らかになった。

7.Birdのモデルとの比較、可降水量、大気懸濁度、アルベド等より詳細な検討は平成7年度に行なう。平成6年度の結果は、太陽エネルギー学会(H6.12)および日本伝熱シンポジュウム(H7.5)で発表した。平成7年度に継続して、平成7年4月から平成8月3月迄、全天日射および法線面直達日射の分光測定を実施し、測定データの蓄積と整理、解析を行った結果、以下のことが明らかとなった。1)雲量が06の範囲にある晴天時と、雲量が10の雲天時の全天日射スペクトルの測定値を、各月毎、夏期と冬期の半年間および通年の三種類の期間について分類し、整理を行った。その際、同時に測定している全天日射量と対応させて100W/m^2毎にランク分けすることによって、各ランクの平均全天日射スペクトルを求めた。その結果、全天日射スペクトルを、晴天時および雲天時について誤差30%以内で推定出来るすることを明らかにした。2)晴天時の法線面直達日射量についても、1)と同様のことを行い、同様の結果を得た。3)全天日射量に対する各ランクのスペクトルは、そのピーク値で割って規格化することにより、一つの標準スペクトルとして、晴天時と雲天時の分光特性が表されることが分かった。4)日射スペクトルに与える大気環境の影響は、大気中のオゾン、水蒸気およびエアロゾルによる大気懸濁度によって決定され、これらの因子はBirdのモデル式によって得られる結果とよく一致した。5)炭酸ガスなど大気中に微量含まれる組成ガスの影響は、太陽エネルギーの大部分が分布する0.32.5μmの波長域ではその影響は小さく、太陽エネルギー利用の立場からは無視し得る。6)エアロゾルは、0.31.0μmの波長域に影響することから、排気ガスおよび火山の噴火による太陽エネルギー利用への影響は大きい。しかし、本学のような大気汚染の影響が少ない地域ではその影響は観測されなかった。7)これ迄の結果は、日本機会学会論文集に投稿中であり、日本伝熱シンポジウム、日本太陽エネルギー学会などにおいて口頭発表を行い高い評価を得ている。8)本研究は屋外測定であり、細部にわたる詳細な検討を行うには、未だデータ不足であり今後も測定実験と検討を継続する予定である。