hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
持続可能な生物生産のための土壌食物網設計

森林と農地において土地管理が土壌生物の食物網構造を通して生態系機能に与える影響を調べ、持続可能な土地利用を可能とする生態系管理について明らかにした。土壌動物の国内における多様性情報を整理した。森林伐採により土壌有機物の分解が進行し、土壌生態系が攪乱の影響を長期に受けることがわかった。農地では耕起よりも不耕起のほうが、窒素無機化ポテンシャルは高く、ミミズやその他の土壌動物、および微生物バイオマスが増加し、特に内生菌根菌のマーカーが増加した。土壌攪乱の減少により、微生物から大型土壌動物までの現存量がともに増加する食物網構造を維持することで、植物の生長が維持されることがわかった。本研究では、土壌食物網を構成するすべての生物を調べ、正確な食物網を記載するとともに、高い生態系機能を発揮する食物網の構造を明らかにすることを目的とした。土壌食物網の解析のために、不耕起・草生と耕起、および施肥の有無の2要因の組み合わせで設定された圃場の土壌微生物、大型土壌動物、地表徘徊性動物のバイオマスを調べた。さらに、それぞれの圃場に成立したコムギと雑草の地上、地下のバイオマスを推定した。不耕起・草生はコムギの成長を大きく低下させたが、そこに施肥をすることにより、耕起して施肥をした処理よりもコムギの成長が良くなった。食物網構造は、不耕起・草生では微生物、動物ともバイオマスが増加していた。興味深いことに、直接の影響はないと考えられた施肥によって、動物のバイオマスが増加していた。不耕起・草生処理では、根のバイオマスとリター堆積量が多く、このことが腐食連鎖に属する微生物、動物のバイオマスを増加させていた。一方、根食者は根量よりも根食者を摂食する捕食者によって制御されていた。これらのことから、耕起および、雑草の根の除去は高いバイオマスを実現できる土壌環境で、そのポテンシャルを大きく損なっていた。不耕起・草生は一見土壌構造の劣化、植物による肥料の有効な利用を阻害するように思えるが、根やミミズのような生態系改変生物の高いバイオマスが、土壌構造を維持するとともに効率の良い栄養塩縦貫を達成していると推定できた。また、不耕起・草生開始後の年数が異なる農地で、土壌炭素と耐水性団粒の解析を行い、耐水性団粒の炭素濃度が高く、団粒の集積が急速に起こることで、不耕起・草生圃場ではきわめて速い速度で土壌炭素隔離が生じることが明らかと成った。一方、広域の多様性情報の整理として、陸棲等脚類の解析を実施し、モニタリングサイト1000の森林コアサイトで、微生物群集を記載するためのサンプル採取を行った。北海道大学の森林操作実験区で、伐採後の林地の表層土の団粒構造を破壊する試験を行った。また、茨城大学と横浜国立大学の試験圃場で慣行栽培(耕起+除草)と不耕起・草生栽培の土壌理化学性および生物性を比較し、土壌食物網構造を記載した。食物網構造に基づき、土壌窒素駆動モデルを開発し、生物による窒素無機化量を推定した。森林における土壌団粒の破壊は、長期にわたって土壌食物網の構造に影響があることが明らかとなった。農地における耕耘も同様に土壌団粒に影響し、特に直径2mm以上の粗大団粒が減少していた。土壌微生物の群集構造は耕起、施肥、および植物の根に大きな影響を受けており、耕起によってバイオマスが3分の1以下になっていた。保全的な管理により土壌からの窒素溶脱量は減少し、栄養塩の内部循環効率が高くなっていた。土壌食物網を構成する微生物食動物は、ミミズよりバイオマスが少ないが、窒素の駆動量推定値がはるかに大きかった。したがって、肥料を少なくして効率的に栽培を行うには、農地の微生物食動物の個体数が増える管理が有効であることがわかった。土壌動物の群集構造を理解するために、日本産ワラジムシ類の標本データを構築しweb公開を行うとともに、マクロスケールにおける種の分布制限要因を推定した。また、分子系統地理学的手法によりワラジムシ類とサソリモドキ類の多様化には過去の地形が大きく影響をしていることを明らかにした。景観スケールにおける分布要因解析では、局所要因だけでなく周辺の土地利用様式もまたワラジム類の分布に影響を及ぼすことを示唆した森林を伐採すると、土壌有機物の分解が振興し、土壌炭素の同位体による年齢が高くなった、森林で土壌を攪乱するとその影響は6年たっても大きく残り、土壌生態系が攪乱の影響を長期にわたって受けることがわかった。通常の耕起栽培による土壌と、不耕起・草生、不耕起・草マルチの処理を行った土壌において、土壌生物群集および窒素無機化、炭素隔離などの測定を行った。その結果、不耕起化と草生、草マルチを加えることで作物の生産量は減少せず、土壌中の物質循環や作物の根の食害などが軽減されることが予測された。耕起よりも不耕起のほうが、窒素無機化ポテンシャルは高く、硝酸態よりアンモニア態で保持されている傾向があった。不耕起化によりミミズやその他の土壌動物、および微生物バイオマスが増加し、特に内生菌根菌のマーカーが増加した。根食性昆虫は不耕起土壌でも生息していたが、飼育実験で根だけでなく腐植を食べさせると成長がよくなったことから、有機物の少ない土壌で除草をすることにより根の食害が高まると推測できた。

土壌の攪乱を減少させ、土壌表面を覆い、有機物の供給を増やすことで土壌生物群集の現存量、多様性を高めることで植物による窒素利用の効率が向上し、根への食害を防ぐことで、作物の生長が維持されることがわかった。これらの研究から、土地利用にあたって土壌食物網の構造を調べることが、持続可能な生産に向けて基礎データと成ることがわかった。森林と農地において土地管理が土壌生物の食物網構造を通して生態系機能に与える影響を調べ、持続可能な土地利用を可能とする生態系管理について明らかにした。土壌動物の国内における多様性情報を整理した。森林伐採により土壌有機物の分解が進行し、土壌生態系が攪乱の影響を長期に受けることがわかった。農地では耕起よりも不耕起のほうが、窒素無機化ポテンシャルは高く、ミミズやその他の土壌動物、および微生物バイオマスが増加し、特に内生菌根菌のマーカーが増加した。土壌攪乱の減少により、微生物から大型土壌動物までの現存量がともに増加する食物網構造を維持することで、植物の生長が維持されることがわかった。北海道大学の森林サイト、茨城大学および横浜国立大学の不耕起草生栽培サイトに加え、青森の有機栽培リンゴ園でもサンプルの採取が完了し、横浜国立大学サイトで得られたデータの解析がほぼ終了し、一部を日本生態学会のシンポジウムで発表できた。27年度が最終年度であるため、記入しない。土壌生態学これまでに開発した土壌食物網構造解析、土壌窒素駆動モデルを用いて全調査地の土壌食物網の機能評価を行う。さらに、植物の生長と土壌食物網の関係を解析し、土壌の状態を表す新たな指標を提案する。土壌食物網解析の第一段階として、食物網を構成する微生物、および動物のバイオマスを測定し、大まかな食物網構造を記載することができた。一方、本年度は、茨城大学の不耕起・草生栽培実験圃場で、主に地上部を構成する節足動物のサンプリングを行った。これは、地上部の動物のうちどれくらいが、土壌の餌に依存しているかを調べるために、動物の体の安定同位体比、放射性炭素同位体比、および脂肪酸を解析するために試料の保存性を考慮して実施した。しかしながら、試料のソーティングに時間がかかり、動物の体の分析に着手できなかった。また、サンプリングの日程調整が難航し、森林撹乱試験区のサンプル採取が実施できなかった。次年度は、平成25年度に採集した茨城大学試験圃場の試料を早急に測定し、記載できる食物網の種類を増やす。これまでの試料解析から、同位体および脂肪酸分析に必要はサンプル量が予測できるようになったので、どの調査地でも必要なサンプル量が確保できるよう、調査対象とするサンプルポイントの面積に留意する。茨城大学サイトでの研究成果をとりまとめ、国際誌に投稿する予定で研究を進めた。しかし、若干、予定よりも投稿準備が遅くなり、年度内に英文校閲を終了することができなかった。現在、3本の原稿の英文校閲を行い、投稿した。したがって、英文校閲費の執行が会計上、新年度となる。
細胞障害性脳浮腫におけるニュ-ロンの動態について

300gー400gのウイスタ-系成熟ラットを使用し、昭和63年度は細胞障害性脳浮腫を実験的に作製し、臨床症状の推移、脳比重の変化を観察し基礎デ-タとした。平成元年度は浮腫脳におけるニュ-ロンの周核体の数および大きさ、樹状突起の数、大きさ、棘の数を測定し、ニュ-ロンの形態的変化を定量的に観察した。平成2年度はHRP標識状態により、浮腫脳におけるニュ-ロンの下行性投射の機能状態を観察した。以上を継時的に検討し、下記の実績をあげることができた。1.急性期から回復期まで観察できる細胞障害性脳浮腫の実験モデルの作製方法として水中毒法が適当であった。脳浮腫作製直後の大脳皮質において脳浮腫は最大となったが、1週後には正常に復していた。2.実験的に作製した細胞障害性脳浮腫において、急性期から回復期までを通じて大脳皮質の第I層から第VI層までのニュ-ロン数に変化は認めなかった。ニュ-ロンの周核体の大きさ脳浮腫作製直後には有意に大きくなったが、1週以後には対照群と差を認めなくなった。脳浮腫のもとで第1次樹状突起の幅に変化はみられなかった。樹状突起の上棘の数は脳浮腫作製直後に一過性の低下がみられた。3.頚髄半切部からのHRPの取り込みによるHRP標識細胞は大脳皮質、赤核、前庭神経外側核、縫線、網様体にみられ、その分布は脳浮腫の病態下でも対照と同様であった。ただし、大脳皮質においてはラベルされた細胞数は少なくなっていた。以上より、細胞障害性脳浮腫モデルにおいて、急性期にニュ-ロンの形態的、機能的変化が一過性にみられることがわかった。300-400gのウィスター系成熟ラット85匹を使用した。細胞障害性脳浮腫を実験的に作製するために当初6ANA(6-aminonictoin amide)40mg/kgをラット腹腔内へ投与した。6ANA注入後6時間、12時間、24時間、48時間、72時間の時間経過後に屠殺し、取り出した脳の比重をNelson(1971)のgradient columuを利用して測定した。いずれも比重の低下がみられた。しかし臨床症状(麻痺)は進行性で飲水および飼料の経口摂取は不能となり6ANA注入後3-4日にて全例が死亡するにいたった。そこで水中毒法にて細胞障害性脳浮腫を作製することに変更し、脳浮腫回復期の脳比重の変化ならびにニューロンの形態変化を観察することにした。蒸留水注入直後、1週後、2週後、4週後の各時期の屠殺し脳を取り出した。半側の大脳皮質にて浮腫脳の比重変化を継時的に測定し観察した。脳比重値は注入直後に低値を示したが、1週以後は正常例とほぼ同値を示した。蒸留水注入直後に脳浮腫状態にあったものが1週以後には回復したものと思われた。残り半側の大脳皮質にてヒト視覚野に相当するZilles(1980)のOc1領域を、ニッスル法ならびにゴルヂ法にて染色した。これらの組織切片を薄切する際に今回購入のユング滑走式ミクロトーム(Hn 40)を使用した。これらの作製した標本にてOc1領域の大脳皮質第V層の錐体細胞を観察した。浮腫急性期より硬化像を呈したものが一部にみられた。定量的な継時的検討については次年度に行う予定としている。今年度の研究結果;脳浮腫の急性期から回復期にわたる観察実験モデルとして水中毒法にて作製した実験的浮腫モデルが適当であることがわかった。

また、この実験モデルにおいて急性期よりニューロンの一部に形態変化がみられ回復期まで持続することがわかった。今後の研究展開;脳浮腫急性期より回復期にいたるまでのニューロンの形態変化を定量的に解析し検討することにしている。300g-400gのウイスタ-系成熟ラット35匹を使用し、前年度の成果をふまえ水中毒法にて細胞障害性脳浮腫モデルを作製した。蒸留水注入直後、1週後、2週後、4週後に屠殺し脳を取り出した。ヒトの視覚野に相当するZilles(1980)のOcl領域を取り出し、ニッスル染色ならびにゴルヂ染色を施した。これらの組織処理における薄切の際に昭和63年度当該研究費において購入したユング滑走式ミクロト-ムを使用した。染色後、大脳皮質第V層の錐体細胞について、周核体の大きさ、数、密度ならびに樹状突起の数、大きさ、突起上の棘の数をそれぞれ、コントロ-ル例と比較し、以下の研究結果をえた。1.ニュ-ロンの数については脳浮腫急性期、回復期ともにコントロ-ル例と差を認めなかった。2.一部のニュ-ロンは脳浮腫急性期より回復期まで硬化像を呈した。3.硬化していないニュ-ロンは急性期においてその周核体の大きさを増したが、1週以後にはコントロ-ル例とほぼ同じ大きさを示した。4.樹状突起は第一次樹状突起の数、大きさにおいて脳浮腫急性期と回復期において変化を見なかった。5.樹状突起上の棘は浮腫急性期においてその数をやや減ずる傾向を示した。以上より細胞障害性脳浮腫モデルにおいて急性期にニュ-ロンの形態変化が見られることがわかった。今後は、細胞障害性脳浮腫におけるニュ-ロンの機能的な面での変化をHRP法を用いて脳浮腫急性期と回復期において検討していく予定である。300gー400gのウイスタ-系成熟ラット9匹を使用し、昭和63年度の成果をふまえ水中毒法にて細胞障害性脳浮腫モデルを作製した。5匹のラットにおいて脳浮腫作製とほぼ同時にC_6レベルにて頚髄を半切し、HRPを注入。48時間後に脳を取り出しベンチジンにてHRP陽性細胞を標識した。頚髄半切部へのHRP注入のみのラット4匹をコントロ-ルとし、細胞障害性脳浮腫ラットとの間にHRP陽性細胞の脳内分布に差異を認めるかどうか比較検討し、以下の研究結果を得た。1.HRP陽性細胞は脳幹網様体においては両側の延髄網様核、巨大網様核、中心下橋網様核、淡蒼縫線核、不確縫線核、大縫線核にみられ、延髄においては、注入側の前庭神経外側核、中脳においては反対側の赤核腹側部に観察された。大脳皮質においてはヒトの中心前回に一致するZillesのPc1領域の第V層錐体細胞がHRP注入の反対側において標識された。これらのHRP陽性細胞の脳内分布はコントロ-ル例と差がなかった。2.HRP陽性細胞の数を比較すると大脳皮質においてのみ脳浮腫ラットの方が数が少なかった。3.HRPの標識状態を比較すると、大脳皮質においてのみ脳浮腫ラットの方が標識の程度が弱かった。以上より主要な下行性伝導路である皮質脊髄路(錐体路)、赤核脊髄路、前庭脊髄路、網様体脊髄路ならびに縫線核脊髄路の起始ニュ-ロンは標識され、脳浮腫の病態下でも逆行性伝達機能の存在を示した。但し、脳浮腫の程度が大きい大脳においては若干の機能低下が示唆された。
性ホルモンによる魚類の生殖行動・攻撃行動の制御メカニズムの解明

魚類においては、「生殖行動の起こしやすさ」や「攻撃性の強さ」といった行動形質が、効率的な養殖の可否に直結する。これらの行動形質は生殖腺(卵巣あるいは精巣)から分泌される性ホルモンの支配下にあることが知られているが、脳に届いた性ホルモンが生殖行動や攻撃行動を引き起こす際に、脳内でどのような機構が作動するのかは明らかとなっていない。そこで本研究では、生殖行動や攻撃行動に顕著な異常を示す各種のメダカ変異体を用いて、この問いに回答を与えることを目指す。
ヘテロ複合体の形成を制御・促進する汎用タグの開発

ヘテロ複合体の形成を制御・促進する汎用タグHA-tagを開発するため,まず,タンパク質立体構造のデータベースPDBに登録された3A分解能以上のタンパク質結晶構造から, in silicoでタグの候補ペプチドを探索した.見つけたいくつかの候補ペプチド(Coiled-coil)と,転写因子SarS(自己ダイマー)およびribosomalタンパク質P1-P2(ヘテロダイマー)の内,最終的に2種類のヘテロダイマータグ2HA-tagを選抜した.それらのタグをモデルタンパク質へ融合し, 2HA-tagがヘテロ複合体の形成に及ぼす効果について検討している.ヘテロ複合体の形成を制御・促進する汎用タグHA-tagを開発するため,まず,タンパク質立体構造のデータベースPDBに登録された3A分解能以上のタンパク質結晶構造から, in silicoでタグの候補ペプチドを探索した.見つけたいくつかの候補ペプチド(Coiled-coil)と,転写因子SarS(自己ダイマー)およびribosomalタンパク質P1-P2(ヘテロダイマー)の内,最終的に2種類のヘテロダイマータグ2HA-tagを選抜した.それらのタグをモデルタンパク質へ融合し, 2HA-tagがヘテロ複合体の形成に及ぼす効果について検討している.タンパク質は,生体内で離合集散系を含む集合体を形成し,高度に制御された仕組みで動的に働く.その仕組みにおいては,各々のタンパク質から形成されるヘテロ複合体や同一酵素の異なる反応フォームから形成されたヘテロ複合体が同時に存在することがある.21世紀に入り,分子生物学は,個々の遺伝子とその産物であるタンパク質を基盤とした研究を超え,離合集散系における分子の集合体形成と高度に制御された働きの仕組みを解き明かす新局面を迎えている.その仕組みを解明する上において,様々なヘテロ複合体の形成を自由自在に制御することができるならば,分子生物学の様々な新たな展開を導き出すことができよう.本研究は,バイオインフォマティクス,タンパク質工学,遺伝子工学を駆使し,ヘテロ2およびヘテロ3量体形成を制御・促進できる汎用のタグをデザイン・作製することを目的としている.本年度は,タンパク質立体構造のデータベースPDBに登録された3A分解能以上のタンパク質結晶構造から,タンパク質に人工的なヘテロ多量体形成を導入するためのタグ(HA-tag)の候補ペプチドの探索を行った.その結果,PDBに登録された約6万5千個の結晶構造から,ヘテロ2量体を形成するHA-tagの5種類の候補を見つけた.さらに,転写因子SarSとribosomalタンパク質P1-P2を含む合計7つのHA-tag候補について,自由エネルギーの変化(-△G)を計算し,2種類のHA-tagを選抜し,実験へと進めた.構造解析されたタンパク質ヘテロ複合体のデータが少なかったため,In silicoサーチ方法の開発には時間がかかった.融合タンパク質の大量調製やヘテロ複合体形成の検討までは辿り着けなかったが,簡単に様々なタンパク質を融合できるためのHA-tagベクターの作成に成功し,モデルタンパク質へ融合したサンプルの発現系構築を行った.タンパク質は,生体内で離合集散系を含む集合体を形成し,高度に制御された仕組みで動的に働く.その仕組みにおいては,各々のタンパク質から形成されるヘテロ複合体や同一酵素の異なる反応フォームから形成されたヘテロ複合体が同時に存在することがある.21世紀に入り,分子生物学は,個々の遺伝子とその産物であるタンパク質を基盤とした研究を超え,その離合集散系における分子の集合体形成と高度に制御された働きの仕組みを解き明かす新局面を迎えている.その仕組みを解明する上において,様々なヘテロ複合体の形成を自由自在に制御することができるならば,分子生物学の様々な局面において新たな展開を導き出すことができよう.本研究は,バイオインフォマティクス,タンパク質工学,遺伝子工学を駆使し,ヘテロ2およびヘテロ3量体形成を制御・促進できる汎用のタグをデザイン・作製することを目的としている.昨年度,タンパク質立体構造のデータベースPDBに登録された3A分解能以上の蛋白質結晶構造からヘテロ2量体を形成する2HA-tagの候補を見つけたため,ヘテロ2量体を形成するタグの開発を先行させた.本年度は,見つけたヘテロ2量体を形成する候補をそれぞれモデルタンパク質へ融合したサンプルの発現構築・精製およびヘテロ2量体形成に及ぼす効果の検討を行ったところ,発現構築に難航した.ヘテロ2量体を形成するため,2HA-tagのペアで融合したサンプルを調製しなければならない.様々な条件を検討した結果,ペアで融合したサンプルの発現構築に成功した.現在,大量調製およびテロ2量体形成条件の検討を行っている最中である.
プロトン伝導性酸化物中の内部ポテンシャル分布制御による機能創製

プロトン伝導体を電解質とした電気化学デバイスにおいて水蒸気分圧勾配、電解質組成勾配の効果を調べるために水蒸気電解セル及び異なる2つのプロトン伝導体を貼り合わせた電解質を用いた燃料電池の発電特性を調べた。水蒸気電解セルの電解質にはBaCe0.6Zr0.2Y0.2O3-δ、電極にはPtを用いてH2O-H2雰囲気、H2O-O2雰囲気にて電解を行い、生成する水素量をガスクロマトグラフィーにて調べた。その結果、H2O-H2ではファラデーの法則に従った水素生成量を確認した。一方でH2O-O2では低電流密度において電解質をプロトンが逆流していることがわかった。これはO2雰囲気において正孔電流が流れており、電解質内部で正孔電流とプロトン電流が釣り合いを保ち逆流が生じたと考えられる。高電流密度では水素が生成することが分かったが正孔伝導によって非常に高い電圧を印加しなければ水素が生成しないことが分かった。プロトン伝導体であるCaZr0.95Y0.05O3-δ(CZY)20μmもしくはSrZr0.9Y0.1O3-δ(SZY)20μmとBaCe0.8Y0.2O3-δ(BCY)0.5mmを貼り合わせた電解質を作製し、燃料電池特性を調べた。高いプロトン輸率(プロトン伝導度の割合)を有したCZYを積層したBCYの開回路電圧OCVは1.05VとBCY単体よりも数十mV低い値であることが明らかになった。OCVの低下はプロトン輸率の低下を示唆しており、高いプロトン輸率のCZYを貼り合わせても輸率が増加しないことが分かった。SZY/BCYでOCVは1.11VとCZY/BCYよりも高い値を示した。燃料電池の出力に関してはCZY/BCYとSZY/BCYで大きな違いは見られなかった。本研究より積層したプロトン伝導体によりプロトン輸率に影響があり、組成勾配によりプロトン輸率が改善する可能性があることが明らかになった。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では加圧下におけるプロトン伝導度測定を行い、電気伝導度のドメインマップの未把握ポテンシャル領域である高圧水蒸気下での基礎的な物性評価を行った。水蒸気圧20 bar、600°C200°CにてBaZr0.8Y0.2O3-δ(BZY20)の電気伝導度を交流2端子法にて測定した。水蒸気圧0.019barでの電気伝導度と比較すると約5倍の高い伝導度を示した。BZY20のプロトン溶解の平衡定数から20 barのプロトン濃度を見積もるとBZY20、1molあたり0.2molのプロトンが溶解しており、結晶内にプロトンが理論上最大で溶け込んでいると予想される。得られた電気伝導度と見積もったプロトン濃度から移動度を見積もった結果、0.19 barで得られたプロトン移動度と一致しており、低温で高い活性化エネルギーを示すプロトン会合の効果が観測された。すなわち高圧下にてプロトン伝導度は濃度の増加により上昇するがプロトンの移動度は変化しないことが示唆された。さらにプロトンがドーパント濃度まで溶解しないLa0.9Sr0.1YbO3-δ(LSYb)において10 barにて電気伝導度を測定した結果、250°Cで0.019 barでの電気伝導度と同じ値を示した。LSYbにおいて0.019barではプロトン溶解量は1molあたり0.009 molで飽和しており、水蒸気圧を10 barまで増加させても250°Cではプロトン濃度が増加しないことが明確になった。さらにプロトン伝導体中の遷移金属であるMnの価数を詳細に調べた。母体としてBaZrO3、SrZrO3、CaZrO3の3種類のプロトン伝導体中のMnの価数をESRにて明らかにした。その結果、CaZrO3ではMnは2価、3価で存在し、SrZrO3ではMnが3価、4価、BaZrO3ではMnが4価で存在していることが明らかになった。初年度は研究計画に従って高圧水蒸気下で電気伝導度評価の研究が遂行できた。しかしながら評価できたプロトン伝導体がBaZr0.8Y0.2O3-δとLa0.9Sr0.1YbO3-δの2種類であり、今後さらに多くのプロトン伝導体の評価が必要である。一方で次年度検討予定の遷移金属の価数同定が一部既に遂行しているため上記の評価とした。【高圧インピーダンス測定について】イットリウムを添加したバリウムジルコネートにおいて水素イオンが飽和すると予想される10-20barの水蒸気下にてインピーダンス測定を行い、プロトン伝導を評価した。さらに10barの重水蒸気下にてインピーダンス測定を行い600-400°C、高圧下でのプロトン・デューテロンの同位体効果について検討した。プロトンとデューテロンの伝導度比σ(H+)/σ(D+)は1.5±0.5となり同位体効果が観測された。飽和プロトン濃度と10bar, 20barでの電気伝導度からプロトン移動度を見積もった結果、値は一致しておりプロトン移動度は水蒸気分圧に依存していないことが明らかになった。【酸化物中のMn価数について】

マンガンを添加したストロンチウムジルコネート内のマンガンイオンの価数を添加元素によって制御することが可能であるかを検討するためAl, In, Y, Ybを微量に添加した際のマンガンイオンの価数を電子スピン共鳴(ESR)にて調べた。Mnを添加したストロンチウムジルコネートのみでは還元性雰囲気では3+であったMnの価数が酸化性雰囲気では一部4+となることが昨年度の研究で明らかとなっている。AlやInを添加した場合は無添加のものと同様にMnの価数が酸化性雰囲気で4+、還元性雰囲気では一部3+となることが明らかになった。一方、YやYbのようなイオン半径の大きな元素を添加すると酸化性雰囲気と還元性雰囲気ともにMnの価数が3+となっていることが明らかになった。【ポテンシャルプロファイルについて】La系ペロブスカイト酸化物およびBa系ペロブスカイト酸化物の部分伝導度を評価し、種々の条件下の燃料電池および水蒸気電解時の電流・電圧特性及びポテンシャル分布を計算してデバイスに適した材料について検討を行った。研究計画に従って圧力や局所的な構造に伴う効果を検証できた。また、初年度に不十分であった多種のプロトン伝導体の評価もでき、多くの知見を得ることができた。最終年度で検討予定であった組成勾配を伴った電気化学デバイスの特性についても研究に着手できており上記の評価とした。プロトン伝導体を電解質とした電気化学デバイスにおいて水蒸気分圧勾配、電解質組成勾配の効果を調べるために水蒸気電解セル及び異なる2つのプロトン伝導体を貼り合わせた電解質を用いた燃料電池の発電特性を調べた。水蒸気電解セルの電解質にはBaCe0.6Zr0.2Y0.2O3-δ、電極にはPtを用いてH2O-H2雰囲気、H2O-O2雰囲気にて電解を行い、生成する水素量をガスクロマトグラフィーにて調べた。その結果、H2O-H2ではファラデーの法則に従った水素生成量を確認した。一方でH2O-O2では低電流密度において電解質をプロトンが逆流していることがわかった。これはO2雰囲気において正孔電流が流れており、電解質内部で正孔電流とプロトン電流が釣り合いを保ち逆流が生じたと考えられる。高電流密度では水素が生成することが分かったが正孔伝導によって非常に高い電圧を印加しなければ水素が生成しないことが分かった。プロトン伝導体であるCaZr0.95Y0.05O3-δ(CZY)20μmもしくはSrZr0.9Y0.1O3-δ(SZY)20μmとBaCe0.8Y0.2O3-δ(BCY)0.5mmを貼り合わせた電解質を作製し、燃料電池特性を調べた。高いプロトン輸率(プロトン伝導度の割合)を有したCZYを積層したBCYの開回路電圧OCVは1.05VとBCY単体よりも数十mV低い値であることが明らかになった。OCVの低下はプロトン輸率の低下を示唆しており、高いプロトン輸率のCZYを貼り合わせても輸率が増加しないことが分かった。SZY/BCYでOCVは1.11VとCZY/BCYよりも高い値を示した。燃料電池の出力に関してはCZY/BCYとSZY/BCYで大きな違いは見られなかった。本研究より積層したプロトン伝導体によりプロトン輸率に影響があり、組成勾配によりプロトン輸率が改善する可能性があることが明らかになった。研究計画に従って次年度は水蒸気分圧勾配、水素分圧勾配、酸素分圧勾配下でのプロトン伝導体中の水素電流と酸素電流、電子電流を実験的、解析的に調べることでポテンシャル勾配の効果について明らかにする。さらにプロトン伝導体へ正孔もしくは電子伝導性を付加させた電極材料を開発するためプロトン伝導体に遷移金属を添加した際のプロトン、正孔、電子伝導特性を明らかにする。
パルスアークが生む超高密度プラズマ流によるマイクロDLCコーティング法の開発

パルスアークが生み出す超高密度プラズマ流による,100μm程度の微小幅内面へのDLCコーティングの可能性を検討した.まず,PTFEのパルスプラズマアブレーションによって成膜されるDLC膜の高硬度化手法として,成膜雰囲気への微量の水分の混入が有効であることが明らかになった.次に,パルスプラズマアブレーションによって幅1.0mm,0.5mm,0.2mmのスリット内面へのDLC成膜を試みた.その結果,幅1.0mmのスリット内面には入り口から10mm程度の内面にまで成膜されたが,0.5,0.2mm幅のスリット内面においては,成膜されなかった.パルスアークが生み出す超高密度プラズマ流による,100μm程度の微小幅内面へのDLCコーティングの可能性を検討した.まず,PTFEのパルスプラズマアブレーションによって成膜されるDLC膜の高硬度化手法として,成膜雰囲気への微量の水分の混入が有効であることが明らかになった.次に,パルスプラズマアブレーションによって幅1.0mm,0.5mm,0.2mmのスリット内面へのDLC成膜を試みた.その結果,幅1.0mmのスリット内面には入り口から10mm程度の内面にまで成膜されたが,0.5,0.2mm幅のスリット内面においては,成膜されなかった.我々が新たに提案したコーティング手法(PPA法:パルスプラズマアブレーション法)を用いたDLC成膜では,パルスアークプラズマの電子密度や極板間からのプラズマの排出速度が膜質に大きな影響を及ぼす.それらのプラズマパラメータは,主としてキャパシタの充電電圧,キャパシタの静電容量,チャンバー圧力,などの装置運転パラメータに依存して変化する.また過度のフッ素の含有による膜質の軟化(硬度が10Gp未満となる)が起きやすいことも報告されていた.そこで,パルスアークプラズマの電子密度とプラズマ排出速度を計測し,装置運転パラメータとの関係を明らかにすることを試みた.また,硬質化が可能な手法を提案することをもうひとつの目標とした.実験の結果,電子密度とプラズマ排出速度の計測については十分な精度を持った測定手法を確立することが出来ず,次年度も継続的に研究を行うこととした.一方,硬質化手法の提案については有効な手法を見出し,特許出願,学会発表を行った.具体的には,DLCの膜質にチャンバー雰囲気中の微量水分の存在が大きく影響することを明らかにし,特に平均自由行程がPPAガン部と基板との距離に満たない程度の微量の水分添加により,DLC膜が硬質化することを見出した.例えば,ベースプレッシャーが1.0×10^<-5>Torr程度のチャンバー内で,PTFEをアブレーション源とし,タングステン電極間距離10mm,周波数8Hz,1回の放電トのエネルギー1.5J(コンデンサのキャパシタンス3μF,充電電圧1kV)のアーク放電条件で,40mm離れたSUS基板に対して,66000回の放電を行ってDLCを成膜したところ,水分を点火しない場合の硬度が5.7GPaであったのに対し,水分を分圧で5.0×10^<-4>だけ添加した場合Cの硬度は10.4GPaであった.本研究では,高密度プラズマによる細穴内面へのDLC成膜を目的として,PPA法(パルスプラズマアブレーション法)で生成される高密度プラズマ流を細穴内面に進入させることにより,細穴内面への均一なDLC成膜を行うことを検討した。その結果,内面の開口端から進入するプラズマは軸方向に不均一な分布となるため,そのような不均一分布プラズマを用いても,軸方向に均一な成膜が行える条件・手法の確立が最重要であることが分かった.そこで我々は,(1)成膜対象となる内面に成膜原料ガスを均一に分布させておき,(2)内面に高密度プラズマを進入または生成し,(3)内面の原料ガスを同プラズマによって枯渇し,(4)内面のガス分布が拡散によって均一になるまで待つ((2)(3)(4)を繰り返す),というシーケンス(以下:繰り返し枯渇シーケンス)の適用可能性を検証することとした.そこで,本シーケンスを1/4インチステンレス鋼パイプ(内径4.4mm,長さ50mm)内面へのDLC成膜に適用することとし,拡散方程式を解くことによって原料ガスが内面で均一になる時間を約100msと求め,上記(4)の工程での待ち時間が約100msとなるようにシーケンスを設定した.そのような条件下で成膜されたDLC膜の膜厚,硬度,ラマンスペクトルは軸方向に均一であった(ばらつきは±15%程度),また,軸方向の3点(中央及び両開口端付近)で計測した摩擦係数は平均で0.167となり,そのばらつきは±27%程度であった.摩擦係数のばらつきは,膜厚や物性のばらつきよりも大きかったが,繰り返し枯渇シーケンスを採用しない場合(待ち時間数ms)では,3点で計測した平均摩擦係数が0.357(ばらつきは±40%)であったため,その結果と比較すると,繰り返し枯渇シーケンスを採用することで,大幅な均一化が達成された.
モード選択光励起による位相コヒーレント光散乱法の確立

複雑流体における動的光散乱は、熱拡散、配向緩和、および音響フォノンの3モードが混在するため、従来の測定法では各モードからの光散乱スペクトルが重なってしまう。このような複数のモードの混在という現象は多くの複雑流体からの光散乱スペクトルに共通に見られ、熱励起ゆらぎを用いるという従来法の測定原理そのものに由来している。我々が開発した位相コヒーレント光散乱法では、2本のレーザー光を用いて媒質中に光の干渉縞を作ることで、位相の揃ったコヒーレントな運動モードを強く励起できる。また、この方法では各モードを光で人工的に励起するため、自由にその強度を制御することができ、混在するモードの中からある特定のモードのスペクトルだけを選択的に分光できる。これまでは、濃度拡散、回転拡散などの各モードに対する選択的励起法の確立、および測定手法のS/Nや分解能の改善に努めてきたが、本年度は、位相コヒーレント光散乱法の物性研究への応用として特に、液晶等方相におけるモード選択的分光を試みた。従来の光散乱測定法では、液晶等方相において熱拡散、配向緩和、音波の各モードからのスペクトルが重畳し、その分離は熱励起ゆらぎを分光する限り原理的に不可能であった。しかし、位相コヒーレント光散乱法では各モードを独立に励起可能なためモード選択的分光を実現できる。そこで、相転移点近傍での各モードのスペクトルの挙動を調べ、配向緩和モードと熱拡散モードにそれぞれ転移前駆現象を見出した。特に比熱の転移前駆現象については、世界で初めて光散乱による観測に成功した。異方性分子からなる液晶等方相の動的光散乱は、熱拡散、配向緩和、および音響フォノンの3モードが混在するため、従来の測定法では各モードからの光散乱スペクトルが重なってしまう。われわれが開発した位相コヒーレント光散乱法では、2本のレーザー光を用いて媒質中に光の干渉縞を作ることで、位相のそろったコヒーレントな運動モードを強く励起できる。また、この方法では各々のモードを光で人工的に励起するため、自由にその強度を制御することが可能で、混在するモードの中からある特定のモードのスペクトルだけを選択的に分光できる。今回われわれは、液晶等方相における熱拡散モードRayleighスペクトルの温度変化を調べた。従来の光散乱では、ネマティック相への転移温度近傍では配向緩和モードが支配的となるが、位相コヒーレント光散乱法ではその影響を受けずに熱拡散モードだけを測定できる。さらに位相コヒーレント光散乱では、熱拡散スペクトルの線幅は熱拡散率を、また振幅は定圧比熱を反映しているため、これらの温度依存性を測定することで、液晶の比熱、熱拡散率の臨界挙動についての知見が同時に得られる。今回の測定により、7CB等方相の熱拡散スペクトルの振幅、線幅ともに、転移温度近傍において顕著に減少することが観測された。振幅の温度依存性から得られる臨界指数は比熱の指数と一致し、この減少は転移温度近傍のゆらぎの臨界減速によるものであると理解できる。動的光散乱実験において、比熱の臨界挙動を実際に観測した例は過去に無い。このような強いゆらぎの下での熱拡散モードの研究は位相コヒーレント光散乱法のモード選択性により初めて実現されるものであり、モード選択測定の有用性が示されたと言える。液晶等方相の動的光散乱は、熱拡散、配向緩和、および音響フォノンの3モードが混在するため、従来の測定法では各モードからの光散乱スペクトルが重なってしまう。

我々が開発した位相コヒーレント光散乱法では、2本のレーザー光を用いて媒質中に光の干渉縞を作ることで、位相の揃ったコヒーレントな運動モードを強く励起できる。また、この方法では各モードを光で人工的に励起するため、自由にその強度を制御することができ、混在するモードの中からある特定のモードのスペクトルだけを選択的に分光できる。この手法を用い液晶等方相における配向緩和モードRayleighスペクトルの温度変化を調べた。本光散乱法では、励起光の偏光面に関する幾何学配置の特殊性から、光学系の操作なしに偏光保存散乱と解消散乱の両方を同時に観測できる。これは従来法では実現が不可能であり、測定時間の大幅な短縮、およびデータの信頼性の向上をもたらす。ただし、これまでの測定系に用いていた変調周波数2.5MHzは配向緩和スペクトルの線幅と同程度であるため、2つのスペクトルの分離が十分でなく分離観測が成功したのは転移温度ごく近傍に限られていた。本年度は、励起光の変調周波数を旧来のおよそ10倍である30MHzに改善することを目指し、これに伴う信号処理系の高周波化に取り組んだ。その結果、配向緩和モードの測定帯域の高周波化に成功し、7CB等方相の偏光保存・偏光解消両スペクトルの同時測定を可能にする温度範囲が従来の10倍に拡張された。測定結果から見積もられる7CBの物性値は過去の報告と定量的に一致し、位相コヒーレント光散乱法がモード選択測定の可能な新しい動的光散乱測定法として確立されつつあると言える。複雑流体における動的光散乱は、熱拡散、配向緩和、および音響フォノンの3モードが混在するため、従来の測定法では各モードからの光散乱スペクトルが重なってしまう。このような複数のモードの混在という現象は多くの複雑流体からの光散乱スペクトルに共通に見られ、熱励起ゆらぎを用いるという従来法の測定原理そのものに由来している。これまでは、濃度拡散、回転拡散などの各モードに対する選択的励起法の確立、および測定手法のS/Nや分解能の改善に努めてきたが、本年度は、位相コヒーレント光散乱法の物性研究への応用として特に、液晶等方相におけるモード選択的分光を試みた。従来の光散乱測定法では、液晶等方相において熱拡散、配向緩和、音波の各モードからのスペクトルが重畳し、その分離は熱励起ゆらぎを分光する限り原理的に不可能であった。しかし、位相コヒーレント光散乱法では各モードを独立に励起可能なためモード選択的分光を実現できる。そこで、相転移点近傍での各モードのスペクトルの挙動を調べ、配向緩和モードと熱拡散モードにそれぞれ転移前駆現象を見出した。特に比熱の転移前駆現象については、世界で初めて光散乱による観測に成功した。
行政保健師による就学前の自閉性発達障害児の子育て支援モデルの開発

本研究では、就学前の自閉性発達障害児とその保護者を対象とした育児支援教室を通した行政保健師による子育て支援モデルを開発した。本モデルは、保健師と対象の関係性が発展するプロセスやその過程における支援上のポイント等を示すことから、支援のあり方を本モデルに照らして検討することにより、本モデルは進むべき方向性を示す道標として貢献し得るものである。また、支援の評価にも活用し得るものと考える。本研究では、就学前の自閉性発達障害児とそめ保護者を対象とれた育児支援教室における行政保健師による子育て支援のプロセスの明確化を図り、支援モデルめ作成を目指す。今年度は、研究計画に従い、研究協力施設および研究協力者を確保し、神戸大学医学倫理委員会の承認を得た後、個別の半構造化面接を実施した。調査は、A市に勤務する行政保健師で、A市が実施している軽度発達障害児育児支援教室の運営に携わっており、就学前の自閉性発達障害もしくはその疑いと判定された児やその保護者に対して継続的に支援している者9名に実施した。調査内容は、当該教室で支援した自閉性発達障害児のうち、最も印象に残っているケースを、記録等を参照しながら想起してもらい、インタビューガイドを用いて、ケースに対する当該教室での具体的な支援や、支援過程で行政保健師として配慮したことや苦労したこと等を自由に語ってもらった。面接中はすべて録音し、その内容を後日逐語録に起こし、本研究のデータとした。次年度は、さらに1-2名に面接調査を実施する予定である。また、現在もデータの分析中であるが、次年度も引き続きデータを比較分析し、当該教室における保健師の支援プロセスを明確化、そして支援モデルの試案を作成する予定である。本研究の目的は、就学前の自閉性発達障害児とその保護者を対象とした育児支援教室を通した行政保健師による子育て支援のプロセスモデルを開発することである。研究協力者は、兵庫県A市に勤務する保健師のうち、A市の軽度発達障害児育児支援教室の運営に携わっており就学前の自閉性発達障害児もしくはその疑いと判定された子どもやその保護者を対し継続的に支援している者9名である。方法は、神戸大学医学倫理委員会の承認を得て、個別半構成的面接調査をグループインタビューの2段階で実施した。面接調査の内容は逐語録に起こし、質的記述的に分析を行い、それをもとに保健師による支援モデルを試案した。グループインタビューでは、研究協力者8名に集合してもらい、研究者が試案モデルの説明を行った。研究協力者には試案も出るの信頼妥当性の向上に努めた。本研究の結果、支援プロセスには4つの時期(出会いの時期・関係性を築く時期・つなげる時期・関係性が安定する時期)があり、子どもの成長発達に伴いながら、ケースと保健師は、各時期を行き来しながら関係性を発展させていることが導かれた。また、保健師は各時期における支援上のポイントを意識しながら支援を展開している。さらに保健師は支援プロセスにおいて、対象をみて、対象から困りごとを引き(聞き)出し、対象に気づきを促すかかわりをしている。保健師がアクションを起こすときには、そのタイミングを見極め、必要に応じて、人的・社会的資源を巻き込み、あるいはそこにつなげる。保健師は自身の果たす役割として「つなぎ」を重要と捉えており、そこには「つなげる」「つないでおく」「つながっておく」の要素が含まれている。なお、本研究で得られた成果の詳細は、科研成果報告書にまとめている。
拡張アンサンブル法による蛋白質部分配列ペプチドの構造空間探索

自然界に存在しているタンパク質は単一の相互作用によってではなく、複数の相互作用によって協同的に折れ畳んでいると考えられる。天然の折れ畳み経路とミスフォールディングの経路の各々でどのような相互作用が重要な役割を果たしているのかを分子シミュレーションを用いて研究した。具体的には、プロテイン-GのC末端側のβヘアピン構造に相当する16残基のペプチド(以下G-peptide)の水中における自由エネルギー地形を、マルチカノニカルレプリカ交換分子動力学シミュレーションの結果に基づいて求め、各状態におけるペプチド分子の立体構造を解析した。昨年度に引き続き、GROMOS96力場を使用し、水分子モデルとしてSPCを採用した。合計275nsecのシミュレーションにおいて、変性構造から天然構造への折れ畳みが、独立に三回観測された。G-peptideの分子シミュレーションによる研究はこれまでに多数報告されているが、水をあらわに取り扱うシミュレーションにおいて天然構造への折れ畳みが複数回実現したのはこれが始めてである。G-peptideは、疎水相互作用のほか、スレオニンやアスパラギン酸などの親水的な側鎖が関与する相互作用によっても安定化されていることが知られている。そこで、分子内水素結合や塩橋の形成度合いに注目して結果の解析を行った。その結果、(1)Y45とF52の側鎖同士のコンタクトが折れ畳みの初期に形成される(2)Y45とF52の近傍の主鎖の水素結合と、ターン部位のアミノ酸残基の側鎖の水素結合が次に形成される(3)残りの主鎖の水素結合は後から形成されるという結果が得られた。また、(2)の水素結合が有無が天然構造への折れ畳み経路とミスフォールディングの経路を分ける重要な役割を果たしている可能性が示唆された。タンパク質の立体構造は、サブユニット、ドメイン、二次構造などの階層性を持っている。小さなタンパク質の構成要素として各二次構造要素に注目し、水中におけるそれらの振舞いを調べることによって、タンパク質の折れ畳みについての知見が得られると考えられる。そこで、水中のペプチドの分子シミュレーションを行い、結果を解析した。具体的には、プロテインGのB1ドメインのC末端側のβヘアピンに相当する16残基のペプチド(G-peptide)の、アンフォールド構造を初期構造とした水中の拡張アンサンブルシミュレーション(マルチカノニカルレプリカ交換分子動力学法)を行った。以前の研究から、ペプチドの二次構造傾向性は使用するエネルギー関数(力場)に依存することが分かっている。ここでは、タンパク質研究で多く利用されている力場のうち、AMBER96,GROMOS96,OPLS-AA/Lの3つの力場を使用した。実行したシミュレーションの長さは、合計120240ナノ秒である。G-peptideの折れ畳み時間は6マイクロ秒であることが実験的に知られているので、このシミュレーション時間は、実際の折れ畳み時間の2550分の1に相当する。拡張アンサンブル法の活用によって、このような短い時間でG-peptideの折れ畳みを観察することが初めて可能となった。また、このシミュレーションの初期条件は、既知の天然構造の情報は一切含まない。3つのシミュレーションのうち、中程度のβ構造傾向性を持つGROMOS96力場を用いたときに、最も安定に天然のβヘアピンが形成された。結果の解析から、G-peptideの折れ畳みについて、以下の知見が得られた。(1)芳香族側鎖の接触が早い時点で起こる。(2)βシートの長さは、ターン部位に近い23対のブリッジからなるものが比較的安定である。これは、NMRなどの実験結果と矛盾が無い。
宿主因子を利用した腫瘍ウイルスのゲノム複製・分配・維持機構の解明

カポジ肉腫関連ヘルペスウイルス(KSHV)はLANA依存的にDNA複製起点であるori-P領域へ宿主複製因子をリクルートすることでゲノム複製を行なうことが知られている。本研究はゲノム複製における核マトリックスの重要性に着目し,核マトリックスタンパクであるNuMAとLANAのori-P結合領域(DBD)のキメラタンパク(NuMA-DBD)を作製し,ori-Pの複製活性を検討した。その結果,NuMA-DBDは核マトリックスに局在可能であり,全長LANAと同等のori-P結合活性,複製活性を示した。以上の結果から核マトリックスへのori-PのリクルートがDNA複製活性に重要であることが示唆された。カポジ肉腫関連ヘルペスウイルス(KSHV)は,これまでの研究からDNA複製開始起点, ori-P領域にLANAとよばれる潜伏感染因子が結合することで, LANA依存的に宿主複製開始因子がori-P領域へリクルートされることが明らかにされている。本研究では,核マトリックスのDNA複製における役割に着目し,核マトリックス因子NuMAとLANAのori-P結合領域(DBD)とのキメラタンパク(NuMA-DBD: NuMAのC末側にDBD, DBD-NuMA: NuMAのN末側にDBD)を作製することで,核マトリックス上へori-P領域が集積するシステムを構築しDNA複製活性を検討した。その結果,NuMA-DBD,DBD-NuMAいずれもNuMAと同様に核マトリックス分画に局在可能であることが間接蛍光抗体法および細胞分画法により確認された。また,キメラタンパクがori-P領域との結合活性を示すかどうかをクロマチン免疫沈降法により調べたところ,ori-Pへの結合活性は全長LANAと比較してNuMA-DBDは1.2倍とほぼ同等の活性を示し, DBD-NuMAは6.2倍の活性を示した。このときのori-Pを含むプラスミドのDNA複製活性は,NuMA-DBDは全長LANAと比較して0.8倍とほぼ同等の活性を示し,DBD-NuMAは0.4倍程度であった。興味深いことにDBDのみの場合,ori-P結合活性は全長の40-50倍を示したが,ori-P複製活性は0.6倍程度であり, ori-P結合活性に対するDNA複製効率は非常に低かった。DBDは核内に局在し,ori-Pとの高い結合活性を示すにも関わらずDNA複製効率が低いことと,NuMA-DBDが複製活性を示したことから,ori-Pの複製活性において核マトリックスへの局在が重要である可能性が示唆されるきわめて重要な結果を得た。KSHV潜伏感染複製において重要なウイルス因子であるLANAは単独で核マトリックス分画へ局在すること,またLANAのC末端ドメイン(DBD)は, DNA複製起点(ori-P)と配列特異的に結合することから,LANAが核マトリックス分画へゲノムをリクルートすることで複製が可能になると考えられる。そこでHaloタグを付加した核マトリックスタンパクNuMAのN末,C末にDBDを融合したキメラタンパクを作製してウイルスゲノムを核マトリックス上へ人工的にリクルートするシステムを構築し,ori-Pの複製活性を調べた。その結果,Haloタグを付加した融合タンパク質のうち,NuMA-DBD, DBD-NuMAはNuMAと同様に核マトリックス分画に局在し,ori-P複製活性を示した。一方DBDのみの場合は核内に局在するが核マトリックス分画への局在能を持たなかった。またDBDのori-Pへの結合活性はNuMA-DBDと比較して10倍高いにもかかわらずDBDによるori-Pの複製活性は低かった。すなわちNuMA-DBD, DBD-NuMAは核マトリックス構成因子として機能すると同時に,ori-P結合能を持っていることからori-Pが核マトリックス上にリクルートされることで複製効率が高くなったことが示唆された。また, LANAのN末にはNLSが存在するため,N末をわずか100アミノ酸欠失した時点で細胞質に局在が変化する。そこでN末にNLS活性を持つGAL4-BDドメインを付加した変異体(BD-LN273-1162)を作製し細胞内局在を調べたが,予想されたGAL4-BDによる核移行は見られなかった。様々なLANAの欠失変異体を作製し,それらの細胞内局在を細胞分画法およびIFAにより解析したところ,ほぼ全長のLANAの立体構造が核マトリックス分画局在に必要であることを示唆する結果を得た。本研究計画のうち、LANA欠失変異体の作製と局在変化の解析およびori-Pの核マトリックスへの局在とゲノム複製の機能的関連についての解析についてはほぼ当初の計画通りに進んでいる。交付申請書に記載した研究計画とは実験の順番が多少前後しているものもあるが、次年度に達成できるものと考えている。

次年度は1)ori-Pエレメントとしての32bpGC領域の必要性の検討、2)LANAと相互作用する因子の同定・機能解析、および3)凝縮染色体の相互作用に必要なLANA領域の同定と宿主結合因子の同定について、研究を進めていく。まずはChIP-seq解析のためのライブラリー調整を行い、1)の計画を進展させるとともにLANAと相互作用する因子の同定を成功させることが出来ればゲノム分配メカニズムの解明に一歩近づくと考えている。次年度はおもに物品費、旅費等に研究費を使用する予定であるが、実験機器の老朽化に伴い必要性が出た場合、適宜備品を購入する予定である。
空間グラフの位相幾何学的研究

1.安原晃氏(東京学芸大学)との共同研究において、いくつかのグラフについてその空間埋め込みの構成結び目集合の完全な特徴付けを行なった。またいくつかのグラフについてはその空間埋め込みの構成2成分絡み目集合の完全な特徴付けを行なった。前者は結び目のConway多項式の2次の係数の言葉で、後者は絡み数の言葉でなされる。証明の手法としては空間グラフのデルタ分類とクラスプ・パス分類の理論と結び目・絡み目のバンド表示の理論を使った。2. George Washington UniversityのJozef Przytycki氏との共同研究において、金信泰造氏(大阪市立大学)と宮澤康行氏(山口大学)が提出した絡み目のHOMFLY多項式の係数に関する予想を肯定的に証明することで解決した。証明には絡み目のsimilarityの概念とVassiliev-Gusarov moduleのアナロジーを用いた。3.大山淑之氏(名古屋工業大学)との共同研究において空間グラフ内の結び目のバシリエフ不変量達の間の関係について考察した。具体的にはそれらの適当な和がいつグラフの埋め込みによらない不変量になるかならないか、またいつ埋め込みの頂点ホモトピー不変量になるかならないか、またいつ埋め込みの辺ホモトピー不変量になるかならないかを決定した。4.空間グラフは分離可能であるかまたはグラフと1点で交わりグラフを2つに分ける球面が存在するとき可約であると呼ばれる。空間内の位相的円板で空間グラフに対してある種の位置にあるものに対してそれを縮約して得られる空間グラフが可約でなければもとの空間グラフも可約でないことを証明した。これによっていくつかの空間グラフの非自明性が簡単に示せるようになった。1.Conway-Gordonは6頂点完全グラフの3次元球面への任意の埋蔵は分離しない絡み目を含むことを示した。この結果の一般化として(2n+3)次元単体のn-骨格の(2n+1)次元球面への任意の埋蔵は2つのn次元球面からなる分離しない絡み目を含むことを示した。2.大山淑之氏(名古屋工業大学)との共同研究において空間グラフ内の結び目のバシリエフ不変量達の間の関係について考察した。3.高々可算個の単体からなる任意の1次元局所有限単体Xと任意の自然数nについてXの互いに交わらず互いに同相なn個の部分空間でそれらの和集合がXになるものが存在することを示した。4.大山淑之氏(名古屋工業大学)、山田修司氏(京都産業大学)との共同研究において任意の結び目Kと任意の自然数nに対してKと次数がn以下のバシリエフ不変量が全て一致する結び目解消数1の結び目が存在することを示した。7.空間グラフは分離可能であるかまたはグラフと1点で交わりグラフを2つに分ける球面が存在するとき可約であると呼ばれる。空間グラフのある種の変形において可約性が保たれることを示した。