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論文

The Precise energy spectra measurement of laser-accelerated MeV/n-class high-Z ions and protons using CR-39 detectors

金崎 真聡; 神野 智史*; 榊 泰直; 近藤 公伯; 小田 啓二*; 山内 知也*; 福田 祐仁

Plasma Physics and Controlled Fusion, 58(3), p.034013_1 - 034013_6, 2016/03

 被引用回数:13 パーセンタイル:21.85(Physics, Fluids & Plasmas)

本研究では、背景ガスイオンの加速メカニズムを明らかにすることを主な目的とし、クラスターを構成するイオンと背景ガスイオンのエネルギースペクトルをそれぞれ評価した。高強度レーザーJ-KAREN(1J, 40fs)を、H$$_2$$を背景ガスとするCO$$_2$$クラスターに集光しイオン加速実験を行い、計測体系を工夫することで、背景ガスイオンであるプロトンとクラスターを構成するC及びOイオンを完全に分離した計測に成功した。得られたエネルギースペクトルを評価したところ、プロトンは、高エネルギー側に裾を引く形でなだらかに個数が減少するのに対し、C及びOイオンについては1MeV/u付近で急激に個数が減少するという特性が明らかとなった。実験を模擬した粒子コードシミュレーションは、それぞれのイオンについて、実験結果とよく似た形状のエネルギースペクトルを示しており、クラスターがクーロン爆発する際に生成される電場によって背景ガスイオンが圧縮され、加速されるというメカニズムが明らかとなった。クラスターのクーロン爆発による背景ガスイオンの加速は、レーザープラズマ中の衝撃波発生機構とも関連していると考えられ、この観点からも興味深い現象である。

報告書

幌延深地層研究所における三軸圧縮試験による岩石強度特性の検討

青柳 和平; 石井 英一; 近藤 桂二*; 津坂 仁和*; 藤田 朝雄

JAEA-Research 2015-001, 46 Pages, 2015/03

JAEA-Research-2015-001.pdf:4.92MB
JAEA-Research-2015-001-appendix(CD-ROM).zip:67.95MB

日本原子力研究開発機構は、新第三紀堆積軟岩を対象とした高レベル放射性廃棄物の地層処分技術に関する研究開発を目的として、北海道天塩郡幌延町において幌延深地層研究計画を進めている。本報告書では、幌延深地層研究所に分布する声問層、稚内層岩石のそれぞれを深度方向に細分化した強度物性(粘着力と内部摩擦角)の設定を目的に、三軸圧縮試験結果をとりまとめ、深度依存性(地層境界との深度差)を考慮した強度物性を検討し、地下施設設計時に設定した値と比較して、その妥当性について論じた。さらに、幌延深地層研究計画でこれまで実施した三軸圧縮試験結果の全地点のデータについて取りまとめ、データベース化を行った。深度毎の強度物性を検討した結果、声問層中では、深度とともに粘着力が増大した。稚内層浅部、すなわち遷移層においては、粘着力が急激に増大し、遷移層より深部では、粘着力は3-4MPaに収束していき、深度依存性は見られなかった。内部摩擦角は、声問層中では10-20$$^{circ}$$、稚内層中では20-35$$^{circ}$$に分布している。このことから、声問層と稚内層で強度物性が異なっていることが示された。今回三軸圧縮試験により得られた粘着力と内部摩擦角を、地下施設設計時の値と比較した結果、両者が整合した領域は少なかった。そのため、岩盤の強度物性の詳細な検討のためには、地層境界との深度差に応じて深度区分を設けたうえで、粘着力と内部摩擦角を設定することが重要である。

論文

幌延深地層研究所の250m調査坑道における掘削損傷領域の経時変化に関する検討

青柳 和平; 津坂 仁和; 窪田 健二*; 常盤 哲也; 近藤 桂二; 稲垣 大介

土木学会論文集,C(地圏工学)(インターネット), 70(4), p.412 - 423, 2014/12

幌延深地層研究所の250m調査坑道において、弾性波および比抵抗トモグラフィにより、掘削損傷領域の弾性波速度や見掛比抵抗値の経時変化を計測している。弾性波トモグラフィ調査では、坑道掘削に伴い、壁面から約1mの範囲で弾性波速度が低下した。一方、比抵抗トモグラフィ調査では、掘削に伴う顕著な見掛比抵抗値の変化は見られなかった。さらに、坑道壁面の割れ目の観察結果に基づいて、調査領域の三次元割れ目モデルを作成して、坑道掘削後の弾性波トモグラフィ調査で得られる各測線の弾性波速度と割れ目密度の関係を分析したところ、割れ目密度の増大とともに弾性波速度が低下することが明らかとなった。このことから、弾性波トモグラフィ調査と割れ目密度の検討により、掘削損傷領域を適切に評価できることが示された。

論文

Hydrogeomechanical investigation of an excavation damaged zone in the Horonobe Underground Research Laboratory

青柳 和平; 津坂 仁和*; 野原 慎太郎*; 窪田 健二*; 常盤 哲也*; 近藤 桂二*; 稲垣 大介*

Proceedings of 8th Asian Rock Mechanics Symposium (ARMS-8) (USB Flash Drive), 8 Pages, 2014/10

In a construction of a deep underground facility such as repository for high-level radioactive waste (HLW) disposal, significant changes in hydrogeomechanical properties around a gallery are expected. This zone is called an Excavation Damaged Zone (EDZ). For the safety of HLW disposal, it is necessary to investigate extent and hydrogeomechanical characteristics of an EDZ. In this research, the authors conducted in situ surveys such as seismic refraction survey, geological observation around a gallery, borehole television survey, and hydraulic tests in the Horonobe Underground Research Laboratory. From the results of those surveys, the authors concluded that the extent of the area with high-density of fractures and high hydraulic conductivity was estimated to be about 0.2 to 1.2 m into the gallery wall. The authors also compiled the information of the extent of an EDZ and hydrogeomechanical properties inside and outside of an EDZ as a conceptual model. Since the conceptual models provide the basic idea for determining flow and solute transport in an EDZ, the result of this research provides a useful data for a safety assessment of the HLW disposal.

論文

Quantitative assessment of an Excavation Damaged Zone from variations in seismic velocity and fracture distribution around a gallery in the Horonobe Underground Research Laboratory

青柳 和平; 津坂 仁和; 近藤 桂二; 稲垣 大介

Rock Engineering and Rock Mechanics; Structures in and on Rock Masses, p.487 - 492, 2014/05

高レベル放射性廃棄物地層処分において、掘削損傷領域(EDZ)の評価が重要となる。特にEDZ内部では、掘削に伴い新たに割れ目が発生することが予想される。これらの割れ目が、坑道周辺岩盤の透水性の増大に寄与することが考えられる。そこで、EDZ内部の割れ目密度を調べるために、幌延深地層研究所の地下坑道において、弾性波トモグラフィ調査と、坑道掘削断面ごとに地質観察を実施した。両者の結果の比較により、割れ目密度の増大とともに、弾性波速度がほぼ線形に低下する傾向が示された。また、EDZ内部の割れ目の密度は、単純な数値モデルにより推定可能であることも示された。以上から、本研究は、弾性波トモグラフィ調査結果からEDZ内部の割れ目状態を予想できるという点において、地層処分に対して有意義なデータを提供しているといえる。

論文

CR-39を用いたレーザー駆動陽子線計測における光中性子起因エッチピットの弁別手法の開発

金崎 真聡; 福田 祐仁; 近藤 公伯; 小田 啓二*; 山内 知也*

レーザー研究, 42(2), p.168 - 173, 2014/02

水素を背景ガスとするクラスターターゲットを用いたレーザー駆動イオン加速実験では、高エネルギー陽子線の発生とともに、最大で200MeV程度の電子線が発生している。このような高エネルギー電子線は、制動放射によりエネルギーの高い光子を放出し、さらに光子は光核反応により中性子を放出する。イオン検出器として用いているCR-39は、中性子が入射した場合に内部の水素原子が反跳されることで間接的に陽子線と同等のエッチピットが形成される。すなわち発生する光中性子がイオン計測のノイズになるという問題が生じている。この問題を解決するため、入射角度に関連するエッチピット開口部形状、及び、入射エネルギーに関連するエッチピット開口径とグレースケール(開口部中心の濃淡)、を組み合わせた新たな解析手法を開発し、レーザーで加速された本来の陽子線由来のエッチピットと光中性子由来のエッチピットを弁別した。

論文

Experimental study for the production cross sections of positron emitters induced from $$^{12}$$C and $$^{16}$$O nuclei by low-energy proton beams

赤城 卓*; 八木 雅史*; 山下 智弘*; 村上 昌雄*; 山川 善之*; 北村 圭司*; 小倉 浩一; 近藤 公伯; 河西 俊一*

Radiation Measurements, 59, p.262 - 269, 2013/12

 被引用回数:6 パーセンタイル:47.05(Nuclear Science & Technology)

陽子線癌治療では体内の$$^{12}$$Cあるいは$$^{16}$$Oと陽子線の相互作用によって陽電子放出核が生成される。この陽電子放出核に起因する陽電子の消滅放射線をPET装置でモニタリングすることによって陽子線の到達深さと照射線量を確かめる方法の研究が行われている。我々は、通常の陽子線治療施設で使われている装置を使って、照射線量を評価するために必要な陽電子放出核生成断面積を測定する方法を研究している。高感度PETスキャナー装置を使用し陽電子放出核に起因する消滅放射線の強度の時間変化を測定することによって4つの反応反応($$^{16}$$O(p,pn)$$^{15}$$O, $$^{16}$$O(p,3p3n)$$^{11}$$C, $$^{16}$$O(p,2p2n)$$^{13}$$N, $$^{12}$$C(p,pn)$$^{11}$$C)の断面積を評価した。その結果、$$^{16}$$O(p,pn)$$^{15}$$O反応の結果は以前の測定結果とよく一致した。一方、$$^{12}$$C(p,pn)$$^{11}$$C反応の結果は以前の測定より低い値であった。

論文

堆積岩地域における深部地下坑道周辺の割れ目の特徴

野原 慎太郎*; 中田 英二*; 末永 弘*; 田中 姿郎*; 窪田 健二*; 大山 隆弘*; 近藤 桂二

日本応用地質学会平成25年度研究発表会講演論文集, p.129 - 130, 2013/10

日本原子力研究開発機構の幌延深地層研究センターにおける250m調査坑道内の西側調査坑道内において、坑道掘削から約1年11か月経過後に、水平方向のボーリングを6本(孔径66, 86mm、掘削長5.45$$sim$$7.83m)掘削した。掘削によって得られたコアには、浅部に複数のかみ合わせが良い割れ目が存在し、その深度は0.5m程度であった。また、一部粘土化した軟質部を含む破砕帯が確認され、その区間長は0.6から1.3m程度であった。ボアホールテレビカメラを用いて、ボーリング孔の孔壁観察を行って割れ目を同定した結果、最も多く割れ目が確認されたのは、破砕帯に位置する割れ目であり、全体の57%(N=97)を占める。また、深度0.5m以内に位置する割れ目は全体の18%(N=31)を占める。破砕帯に位置する割れ目は、走向がほぼEWで傾斜が70$$^{circ}$$Nの割れ目が卓越するのに対し、深度0.5m以内に位置する割れ目は、走向がN40E$$sim$$N62Eで傾斜が45$$^{circ}$$N, 80$$^{circ}$$N, 85$$^{circ}$$Sであり、坑壁に対して概ね平行な方向であった。この区間の割れ目はかみ合わせが概ね良好であることから、坑道掘削による割れ目開口の可能性が示唆される。

論文

A Study of the regional stress and the stress state in the galleries of the Horonobe Underground Research Laboratory

青柳 和平; 津坂 仁和; 常盤 哲也; 近藤 桂二; 稲垣 大介; 加藤 春實*

Proceedings of 6th International Symposium on In-situ Rock Stress (RS 2013) (CD-ROM), p.331 - 338, 2013/08

高レベル放射性廃棄物の地層処分において、地圧は支保設計や処分場レイアウトを決定するための重要な情報となる。そのため、本研究では、幌延深地層研究所周辺の広域地圧場を把握し、さらに研究所の坑道で地圧を測定し、掘削による地圧状態の変化を把握することを目的とした。研究所周辺のボーリング孔及び坑道内にて水圧破砕試験及びボアホールテレビューアー検層によるボアホールブレイクアウトの形状の観察が行われた。それらの結果を用いて、幌延深地層研究所周辺の地圧状態を検討した。結果として、ボーリング孔で計測された地圧値は、深度とともに増加する傾向が見られ、最大水平応力の方向は、研究所周辺に存在する断層を境に異なることがわかった。さらに、坑道で計測された地圧値は、ボーリング孔で計測された値よりも小さく、最大水平応力の方向は測定深度により異なる結果となった。このことから、坑道での地圧の測定は、地層処分分野において、掘削前に決定した処分場レイアウトを再検討するために重要であることが示唆された。

論文

物理探査法による掘削影響領域のモニタリング; 深度140m, 250m水平坑道の掘削時における調査

窪田 健二*; 近藤 桂二; 榊原 淳一*

社団法人物理探査学会第128回(平成25年度春季)学術講演会講演論文集, p.62 - 65, 2013/06

高レベル放射性廃棄物の地層処分の実施において、地下坑道の掘進に伴い生じる掘削影響領域を評価することは、処分の安全性を評価するうえで重要な課題の一つである。そこで、日本原子力研究開発機構の幌延深地層研究施設に掘削された、深度140m及び250m坑道の掘削前後に物理探査(比抵抗トモグラフィ及び音響トモグラフィ)の繰り返し測定を行い、掘削影響領域の広がりに関する評価を行った。本講演では、その概要について発表する。

論文

Generation of 50-MeV/u He ions in laser-driven ion acceleration with cluster-gas targets

福田 祐仁; 榊 泰直; 金崎 真聡; 余語 覚文; 神野 智史; 反保 元伸*; Faenov, A. Ya.*; Pikuz, T. A.*; 林 由紀雄; 神門 正城; et al.

Proceedings of SPIE, Vol.8779 (Internet), p.87790F_1 - 87790F_7, 2013/05

 被引用回数:0 パーセンタイル:100

後方散乱を利用することで、CR-39の検出限界を超える高エネルギーイオンを検出可能な新しいイオンビーム診断法を開発したこの新しいビーム診断法と磁場型エネルギー分析装置とを組合せて、クラスターターゲットを用いたレーザー駆動イオン加速実験に適用し、核子あたり50MeV/uにまで加速されたヘリウムイオンビーム生成を確認した。

論文

Identification of high energy ions using backscattered particles in laser-driven ion acceleration with cluster-gas targets

福田 祐仁; 榊 泰直; 金崎 真聡; 余語 覚文; 神野 智史; 反保 元伸; Faenov, A. Ya.*; Pikuz, T.; 林 由紀雄; 神門 正城; et al.

Radiation Measurements, 50, p.92 - 96, 2013/03

 被引用回数:12 パーセンタイル:23.23(Nuclear Science & Technology)

プラスチック板上に設置した1枚のCR-39を用いて、CR-39の検出限界を超える高エネルギーイオンを検出可能な新しいイオンビーム診断法を開発した。サイクロトロン加速器で生成させた核子あたり25MeVのヘリウムイオンビームを用いて、このビーム診断法の原理検証実験を行った。その結果、CR-39の裏面に多数の楕円形のエッチピットが観測された。詳しい解析の結果、このエッチピットは、入射ヘリウムイオンがプラスチック板中で非弾性散乱して生成した重イオンによって形成されることが示唆された。この新しいビーム診断法を、クラスターターゲットを用いたレーザー駆動イオン加速実験に適用し、核子あたり50MeVにまで加速されたイオンを同定した。

論文

A High energy component of the intense laser-accelerated proton beams detected by stacked CR-39

金崎 真聡; 服部 篤人; 榊 泰直; 福田 祐仁; 余語 覚文; 神野 智史; 西内 満美子; 小倉 浩一; 近藤 公伯; 小田 啓二*; et al.

Radiation Measurements, 50, p.46 - 49, 2013/03

 被引用回数:10 パーセンタイル:28.98(Nuclear Science & Technology)

スタックしたCR-39飛跡検出器を用いてレーザー駆動陽子線の高精度計測を行った。8J, 40fsのチタンサファイヤレーザーをポリイミドフィルムに集光し、陽子線を発生させた。サンプルはラジオクロミックフィルムとCR-39のスタックを厚さ13$$mu$$mのアルミニウムフィルターで覆ったものを使用し、真空中で陽子線の照射を行った。エッチピットを確認することができた最も後方に位置するCR-39のエッチピットを解析することで、高エネルギー成分の陽子のエネルギーをこれまでよりも高精度に求めた。CR-39中の残余飛程は、多段階エッチング法によるエッチピットの成長曲線を利用して算出し、そこから、発生した陽子の最大エネルギーは14.39$$pm$$0.05MeVと求められた。この手法を用いれば、数十MeV級のレーザー駆動陽子線の最大エネルギーを10keVのオーダーまで高精度に求めることが可能である。

論文

幌延深地層研究所における珪藻質泥岩を対象とした水圧破砕法による初期地圧の測定

近藤 桂二; 津坂 仁和; 稲垣 大介; 杉田 裕; 加藤 春實*; 丹生屋 純夫*

第13回岩の力学国内シンポジウム講演論文集(CD-ROM), p.583 - 588, 2013/01

日本原子力研究開発機構は、北海道幌延町において新第三紀堆積軟岩を対象に地下研究施設を建設中である。本研究地域には上位から声問層(珪藻質泥岩),稚内層(珪質泥岩)が堆積し、南北走向の背斜軸に近い翼部に位置する。初期地圧の測定は、地下施設建設前に地上からの調査として鉛直深層ボーリング孔を利用した水圧破砕法により行い、その後、地下施設建設時に地上調査結果の妥当性の確認を目的として、これまでに声問層の深度140mで2地点、深度250mで3地点の計5地点にて、水圧破砕法により初期地圧を測定した。その結果、地層境界付近では、鉛直下向きを主応力の一つとし、鉛直応力を土被り圧と仮定した地上調査結果とは整合せず、初期地圧測定の際には地質境界に留意する必要があることが示唆された。

論文

Geomechanical assessment of excavation damaged zone in the Horonobe Underground Research Laboratory, Japan

青柳 和平; 津坂 仁和; 常盤 哲也; 近藤 桂二; 稲垣 大介

第13回岩の力学国内シンポジウム講演論文集(CD-ROM), p.905 - 910, 2013/01

高レベル放射性廃棄物の地層処分において、坑道掘削により坑道周辺岩盤に力学的,水理学的,地球化学的特性に影響を与えると予想される掘削影響領域(EDZ)の定量的な評価が重要である。幌延深地層研究所の地下250m坑道において、EDZを評価するために、弾性波トモグラフィ調査と、トモグラフィ領域内における岩石コア観察を行った。これらの原位置測定や観察に加えて数値解析も行い、坑道周辺の損傷領域を求めた。弾性波トモグラフィ調査の結果、壁面から約0.6m奥の地点まで顕著な速度低下領域が認められた。また、その領域における岩石コア観察の結果から、壁面から約0.3m奥までの岩石コア中に掘削に伴う割れ目(EDZ割れ目)が多く認められた。さらに、数値解析により、微小き裂が発生している領域は、壁面から0.2mの範囲であることが示された。これらの結果から、速度低下領域とEDZ割れ目の集中する部分はおおむね整合することが示された。

報告書

幌延深地層研究計画; 平成23年度調査研究成果報告

中山 雅; 天野 健治; 常盤 哲也; 山本 陽一; 大山 卓也; 天野 由記; 村上 裕晃; 稲垣 大介; 津坂 仁和; 近藤 桂二; et al.

JAEA-Review 2012-035, 63 Pages, 2012/09

JAEA-Review-2012-035.pdf:12.23MB

幌延深地層研究計画は、「地上からの調査研究段階(第1段階)」、「坑道掘削(地下施設建設)時の調査研究段階(第2段階)」、「地下施設での調査研究段階(第3段階)」の3つの段階に分けて実施されている。平成23年度は、「幌延深地層研究計画平成23年度調査研究計画」に従って、調査研究及び地下施設の建設を継続した。研究開発は従来通り、「地層科学研究」と「地層処分研究開発」に区分して実施した。具体的には、「地層科学研究」では、地質環境調査技術開発、地質環境モニタリング技術開発、深地層における工学的技術の基礎の開発、地質環境の長期安定性に関する研究という研究課題を設定し、「地層処分研究開発」では、人工バリアなどの工学技術の検証、設計手法の適用性確認、安全評価モデルの高度化及び安全評価手法の適用性確認という研究課題を設定している。本報告書はそれらを取りまとめたものである。幌延深地層研究計画の成果は、原子力機構における他の研究開発拠点での成果と合わせて一連の地層処分技術として、処分事業や安全規制に適宜反映していく。

論文

A Diagnosis of intense ion beam by CR-39 detectors analyzing the back scattered particles

金崎 真聡; 山内 知也*; 福田 祐仁; 榊 泰直; 堀 利彦*; 反保 元伸; 倉島 俊; 神谷 富裕; 小田 啓二*; 近藤 公伯

AIP Conference Proceedings 1465, p.142 - 147, 2012/07

 被引用回数:1 パーセンタイル:48.82

電子線やX線などが混在する複雑な放射線場において、イオンビーム診断は新しい分析手法を要請している。特に、ビームが高強度パルスとして生じる場合には適用可能な検出器は限られる。レーザー駆動粒子線加速はそのような典型例であり、CR-39固体飛跡検出器にはイオンのみを選択的に検出する能力がある。本研究では、適切な散乱体の上においたCR-39の裏面に形成されるエッチピットを用いて、CR-39の検出閾値を超える数十MeVの高エネルギーイオンビームの診断が可能であることを明らかにした。

論文

The Diagnosis method for high-energy ion beams using backscattered particles for laser-driven ion acceleration experiments

金崎 真聡; 福田 祐仁; 榊 泰直; 堀 利彦; 反保 元伸; 近藤 公伯; 倉島 俊; 神谷 富裕; 小田 啓二*; 山内 知也*

Japanese Journal of Applied Physics, 51(5), p.056401_1 - 056401_4, 2012/05

 被引用回数:6 パーセンタイル:68.44(Physics, Applied)

プラスチック製プレートの上にマウントしたCR-39に100MeVのイオンビームを照射した。イオンビームのエネルギーは、CR-39の検出閾値を超える値であったが、CR-39の裏面に多数の楕円形のピットが観測された。詳細な解析の結果、これら楕円形のピットは、プラスチックプレートから後方散乱された粒子によって形成されたことが明らかになった。この手法は、レーザー駆動イオン加速実験のような混成場において、イオンビーム形状決定、及びCR-39の検出閾値を超えるエネルギー成分の測定を簡便に行うことが可能である。

論文

イオンビーム特性評価を目的とした固体飛跡検出器CR-39の利用

金崎 真聡; 福田 祐仁; 榊 泰直; 西内 満美子; 近藤 公伯; 倉島 俊; 神谷 富裕; 服部 篤人*; 小田 啓二*; 山内 知也*

プラズマ・核融合学会誌, 88(5), p.261 - 275, 2012/05

固体飛跡検出器として用いられているCR-39は、光学材料として開発されたプラスチック素材で、大気中のラドン濃度計測や、宇宙線計測,生物細胞照射実験などさまざまな分野に利用されている。レーザープラズマのような電子線やX線が混在する場においても、イオンのみを選択的に検出し、またその精度が非常に高いことから、混成場におけるイオン検出器として注目を集めている。CR-39には、イオンビーム特性(エネルギー同定,核種同定など)に関する情報を引き出すために、さまざまな検出法や解析手法が存在する。しかし、それら手法のほとんどは、プラズマ研究者に広く知られていないのが現状である。本講座では、ここ数年間の原子力機構と神戸大学大学院海事科学研究科の共同研究の成果を中心に、CR-39を用いたレーザー駆動イオンビームの特性評価に関する解説を行う。

論文

Substrate recognition mechanism of a glycosyltrehalose trehalohydrolase from ${it sulfolobus solfataricus}$ KM1

岡崎 伸生; 玉田 太郎; Feese, M. D.*; 加藤 優*; 三浦 裕*; 米田 俊浩*; 小林 和男*; 近藤 恵二*; Blaber, M.*; 黒木 良太

Protein Science, 21(4), p.539 - 552, 2012/04

 被引用回数:3 パーセンタイル:91.36(Biochemistry & Molecular Biology)

Glycosyltrehalose trehalohydrolase (GTHase) is an $$alpha$$-amylase that cleaves the $$alpha$$-1,4 bond adjacent to the $$alpha$$-1,1 bond of maltooligosyltrehalose to release trehalose. In order to investigate the catalytic and substrate recognition mechanisms of GTHase, two residues, Asp252 (nucleophile) and Glu283 (general acid/base), located at the catalytic site of GTHase were mutated (Asp252 $$rightarrow$$ Ser (D252S), Glu (D252E) and Glu283 $$rightarrow$$ Gln (E283Q)), and the activity and structure of the enzyme were investigated. The E283Q, D252E and D252S mutants showed only 0.04%, 0.03%, and 0.6% of enzymatic activity against the wild-type, respectively. The crystal structure of the E283Q mutant GTHase in complex with the substrate, maltotriosyltrehalose (G3-Tre), was determined to 2.6 ${AA}$ resolution. The structure with G3-Tre indicated that GTHase has at least five substrate binding subsites and that Glu283 is the catalytic acid, and Asp252 is the nucleophile that attacks the C1 carbon in the glycosidic linkage of G3-Tre. The complex structure also revealed a scheme for substrate recognition by GTHase. Substrate recognition involves two unique interactions: stacking of Tyr325 with the terminal glucose ring of the trehalose moiety and perpendicularly placement of Trp215 to the pyranose rings at the subsites -1 and +1 glucose.

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