hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
構造に基づいた新規ジベレリン合成阻害剤の開発

植物ホルモンのひとつであるジベレリン(GA)の生合成経路の後半段階においてはGA20-oxidase (GA20ox)およびGA3-oxidase (GA3ox)が、代謝経路ではGA2-oxidase (GA2ox)が働いている。これら酵素群の阻害剤として植物成長調整剤であるプロヘキサジオンが知られており、主にGA3oxを阻害することで作物を矮化させ、生産性を上げることを目的に広く利用されている。しかしながら申請者らはこれまでに、プロヘキサジオン(PHX)がイネのGA合成経路上の最終酵素であるGA3oxのみならず、代謝酵素であるGA2oxに対しても阻害効果を示すという結果を得ているが、その作用機構は解明されていない。そこで、構造学に基づいた新規阻害剤や進化型の酵素の作製を目的に、GA2ox3およびGA3ox2を用いて、PHXとの共結晶化を試みた。現在GA2ox3については、植調剤PHX存在下で得られた結晶を放射光施設SPring-8にて測定し、2.9オングストロームまでのデータを用いて構造解析に成功した。これまでに得たGAとの共結晶構造と比較したところ、PHXが2OGの結合場所に結合していたことから、PHXは2OGと拮抗的に働きGA2ox3を阻害していることが示唆された。この結果は、阻害活性測定の結果と一致している。一方GA3ox2については、まだ構造解析には至っていないが、GAとの共結晶構造の結果を用いたシミュレーションによりPHXとの結合を調べた。その結果、PHXに対するGA2ox及びGA3oxの阻害様式の違いは、プロピオン基と周辺残基(LeuまたはPhe)の疎水性相互作用、また六員環とILEの相互作用などが大きな違いになる事が示唆された。これらの結果により、両酵素それぞれに特異的な植調剤の開発につながる手がかりが得られた。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。植物ホルモンのひとつであるジベレリン(GA)は、草丈の伸長促進や発芽促進、花芽形成促進などさまざまな生理作用をもつ。GA生合成経路の後半段階においてはGA20-oxidase (GA20ox)およびGA3-oxidase (GA3ox)が、代謝経路ではGA2-oxidase (GA2ox)が働いており、いずれも2-オキソグルタル酸(2OG)要求性酸化酵素に属する酵素である。これら酵素群の阻害剤として植物成長調整剤であるプロヘキサジオン(PHX)が知られており、生産性を上げることを目的に広く利用されている。しかしながら、本植調剤は、GA生合成酵素だけでなく、代謝酵素も同時に阻害するため、矮化剤として更なる改良が望まれる。そこで申請者は構造学に基づいた新規調整剤や進化型の酵素の作製を目的に、構造が明らかとなっていないイネGA2ox3ならびにGA3ox2とPHXおよび基質GAとの共結晶化を試みた。現在GA2ox3については、植調剤PHX存在下で得られた結晶を放射光施設SPring-8にて測定し、2.9オングストロームの反射を得ている。まだ構造解析には至っていないが、PHXが2OGの結合場所に結合していたことから、2OGと拮抗的に働きGA2ox3を阻害していることが示唆された。さらに、GA2ox3ならびにGA3ox2と基質GAとの共結晶の構造を決定した。全体構造を比較したところGA3ox2は単量体であるのに対し、GA2ox3はSーS結合で結合したダイマー同士が相互作用した4量体を形成しており、基質であるGA4が活性中心以外にもダイマー分子の間に結合して4量体を形成していることが明らかとなった。また、両酵素の活性中心にも大きな違いが見られ、GA3ox2の基質であるGA9はGA2ox3の基質であるGA4とは異なる位置、上下反対向きに結合していた。今まで不明であったGAの生合成酵素GA3ox2のX線結晶構造解析に始めて成功した。本成果を基に、不活化酵素であるGA2ox3の構造解析結を考え合わせると、GAの生合成から代謝経路までの一連の機構解明について更なる進展が期待できる。さらに、GA2ox3と植調剤との共結晶においては、分解能2.9オングストロームまでのデータを得ている。GA3ox2についても、基質との構造が明らかになったことにより、植調剤との共結晶化の実現性は高いと考える。さらに、特殊な反応性を持つと考えられるGA3ox1、およびGA2ox3の植物における機能を調べるために、CRISPR/Cas9法によりノックアウト変異体を作出することができた。また、両酵素の発現部位を調べるため、プロモーターGUSを導入した形質転換体を作出し、GA2ox3は節間伸長が起こる時期には分裂組織で分裂を制御し、その後は節で伸長を抑制している事が示唆された。申請者らは構造解析の結果から、GA2ox3はSーS結合で結合したダイマー同士が相互作用した4量体を形成しており、基質であるGA4が活性中心以外にもダイマー分子の間に結合して4量体を形成していることが明らかにしている。ゲルろ過解析やBiFC解析により、in vitroと同様にin plantaでも多量体構造をとっており、GA4の有無により可逆的に4量体を形成することも明らかにした。さらに、各分子の酵素活性を調べたところ、GA4を介した4量体は単量体に比べ酵素反応速度がはるかに速いことが分かった。

これにより、GA2ox3は以前から知られているような遺伝子発現調節だけでなく、GA4濃度が上昇すると多量体構造を形成して活性を上げ、GA代謝を促進するといった、タンパク質レベルでの調節も行うことが示唆され、GA不活化酵素の植物内での新たな調節機構を見出した。植物ホルモンであるジベレリン(GA)の生合成酵素の一つとしてGA3-oxidase (GA3ox)が、代謝経路ではGA2-oxidase (GA2ox)が働いており、いずれも2-オキソグルタル酸要求性酸化酵素に属する酵素である。この酵素群の阻害剤として植物成長調整剤であるプロヘキサジオン(PHX)が知られているが、様々な濃度に対する植物の反応性の違いから、その阻害の程度は酵素によって異なることが推察されている。そこで申請者は、構造学に基づいた新規阻害剤や進化型の酵素の作製を目的に、GA2ox3およびGA3ox2を用いて、PHXや基質GAとの共結晶化を試みた。さらに、PHXのターゲットである両酵素の機能を調べるため、ノックアウト変異体イネの変異形質の解析等を通して、植物における構造活性相関研究を行った。GA2ox3ならびにGA3ox2と基質GAとの共結晶の構造解析を進めた結果、全体構造はそれぞれ4量体、単量体と異なる事が分かった。さらに、活性中心にも大きな違いが見られ、GA3ox2の基質であるGA9はGA2ox3の基質GA4とは異なる位置に結合しており、基質と結合するアミノ酸も全く異なる事が明らかとなった。また、プロモーターGUSによる発現解析および、ノックアウト変異体の表現型調査を行った結果、GA3ox1は成熟前の花粉で発現することでデンプンの蓄積を促進し、花粉の稔性に寄与していることが示唆された。一方、GA2ox3は節間伸長の抑制や分裂組織で分裂制御に関与する事が示唆された。これらの結果により、両酵素の植物における機能が明らかとなり、GAの生合成から代謝経路までの一連の機構解明に向けた手がかりが得られた。さらに、当初には予定に無かった分子動力学シミュレーションによる蛋白質のダイナミクスを解析し、GA2ox3の活性機構ついて検討した。現在のところ、PHXとの共結晶においてGA2ox3は、前年度より高分解能の2.4オングストロームの反射を得て、現在精密化を行っている。一方、GA3ox2は一次スクリーニング中であるが、基質GA9の場合と類似した条件で結晶が得られる可能性が高く、構造解析も進むと考えられる。また、プロモーターGUSによる発現解析やCRISPR/Cas9システムによるノックアウト変異体の作出にも成功し、両酵素の植物における機能が明らかにする事ができた。さらに、GA2ox3の4量体形成・活性相関やイネにおける4量体形成の意義を明らかにするため、得られたノックアウト変異体の種子を用いて形質転換体の作製を進めている。また、GA2ox3の4量体形成・活性相関については当初の計画より順調に進み、分子動力学シミュレーションによる蛋白質のダイナミクスを解析することができた。これにより、GA濃度が上昇すると分子間にGAが結合して多量体を形成し、分子間での相互作用による安定化によって酵素反応速度を上げてGA代謝を促進している機構が示唆された。さらに反応に関与するアミノ酸も特定でき、変異体による酵素活性測定などにより、今後より詳細にメカニズムを明らかにできる。
ＬＡＬファミリー転写制御因子を活性化する小分子化合物による休眠遺伝子覚醒の新戦略

様々な放線菌ゲノム解読の結果、医薬・農薬の探索源となる可能性を秘めた多くの未知二次代謝生合成遺伝子クラスターが見出されている。本研究では、小分子を用いた遺伝子クラスター活性化手法の開発を目的とした。放線菌に広く見出されるLALファミリー転写制御因子のなかで、リベロマイシン生合成遺伝子クラスターに存在するRevUに着目し、リベロマイシン生産増強に関わる小分子化合物の探索・構造最適化を行い、遺伝子活性化機構の解明につながる大きな研究成果を得た。放線菌(Streptomyces reveromyceticus)において、リベロマイシンA (RM-A)生産増強に関わるバイオメディエーターは、LALファミリー転写制御因子であるrevU遺伝子発現を誘導する。そこで、RevUと相同性を有する遺伝子を含む、未知二次代謝生合成遺伝子クラスターに着目し、バイオメディエーター処理後に生産が誘導される未知化合物を探索するとともに、遺伝子発現解析を行なった。また、LALファミリー転写制御因子により制御されるクラスター以外にもバイオメディエーター処理で発現が変動する遺伝子クラスターが存在するか否かを検証した。標的分子の解析:バイオメディエーターを化合物ビーズに固定化し、RM-A生産菌より調整した細胞抽出液と混合して結合タンパク質を探索した。コントロールビーズには結合しないが、バイオメディエーター結合ビーズに特異的に結合するタンパク質を探索した。また、特異的結合を評価する為に、ビーズと結合していないバイオメディエーターを用いて競合実験を行った。また、標的タンパク質を放線菌(Streptomyces lividans TK23)を用いてHis-タグ融合タンパク質として発現・精製を行い、Biacoreを用いてバイオメディエーターとの結合を検討した。さらに共結晶構造解析に向けて、タンパク質の大量精製条件の検討を行った。本研究助成により、新しい二次代謝産物探索に向けて新たな方法論を発展させることが出来た。小分子化合物を用いる手法は、遺伝子工学的な技術を全く必要とせず、形質転換が困難な放線菌に対しても広く適応できる点に大きな特色がある。今後の更なる研究展開により、幅広い生命科学分野への波及が大いに期待できる。微生物が作り出す天然化合物は、医薬のシードとして重要であり、抗生物質、抗がん剤、免疫抑制剤など多くの医薬が開発されてきた。近年、新規生理活性化合物の発見が困難となり、大手製薬企業の多くが合成化合物のスクリーニングを行っているが、多様な構造や生理活性を有する微生物代謝物が重要である事に変わりはない。近年のゲノム解析から、有用天然物の探索源である放線菌ゲノム中には30以上の二次代謝生合成遺伝子クラスターが存在するが、一部しか利用されていないことが判明しており、未知の化合物を生産する潜在能力は明らかである。本研究では、放線菌ゲノム中に存在する「休眠遺伝子クラスター」を覚醒する手法を開発し医薬や農薬開発に利用可能な有用生理活性物質を見出すことを目的とする。放線菌(Streptomyces reveromyceticus)を用いて、リベロマイシンA (RM-A)生産増強に関わるバイオメディエーターは、LALファミリー転写制御因子であるrevU遺伝子発現を誘導する。そこで、revU相同遺伝子を含む、放線菌二次代謝生合成遺伝子クラスターを標的として、バイオメディエーター処理を行ったところ、複数の放線菌二次代謝物の生産増強を確認できた。現在、新規化合物と予想される二次代謝産物については、構造決定に向けた精製条件の検討を進めている。また、構造活性相関研究から、放線菌により生産誘導に関わるバイオメディエーター構造は異なる事が判明した。さらに、独自に解析を行ったRM-A生産菌の全ゲノム解読データ、バイオメディエーター処理、未処理のRM-A生産菌より調製したRNAを用いて遺伝子発現の変動を一括解析することにより、全遺伝子の発現解析を進めている。1.バイオメディエーター処理を行うことで複数の放線菌二次代謝物の生産増強に成功した。生産が誘導される新規化合物の精製を進めたが、現在構造決定までには至っていない。ターゲットとしているポリケチド化合物の分子量は1000以上であり、複数の類縁化合物の分離が困難であることから、精製条件検討の検討を進めている。2.構造活性相関研究によりバイオメディエーター活性に重要な構造を見出した。3.独自に解析を行ったRM-A生産菌の全ゲノム解読データ、バイオメディエーター処理、未処理のRM-A生産菌より調製したRNAを用いて遺伝子発現の変動を一括解析することにより、全遺伝子の発現解析を進めている。上記のように実験計画は順調に進展している。昨年度に引き続き、未同定の生合成遺伝子クラスターに着目して、バイオメディエーター処理後に生産が誘導される未知化合物の構造を決定するとともに、遺伝子発現解析を広く展開する。LALファミリー転写制御因子により制御されるクラスター以外にもバイオメディエーター処理で発現が変動する遺伝子クラスターが存在するか否かを検証する。バイオメディエーターを化合物ビーズに固定化し、RM-A生産菌より調整した細胞抽出液と混合して結合タンパク質を探索する。

コントロールビーズには結合しないが、バイオメディエーター結合ビーズに特異的に結合するタンパク質を同定する。標的タンパク質が同定出来た場合、特異的な結合を評価する為に、ビーズと結合していないバイオメディエーターを用いて競合実験を行う。また、標的タンパク質を放線菌(Streptomyces lividans TK23)を用いてHis-タグ融合タンパクとして発現・精製を行い、Biacoreを用いてバイオメディエーターとの結合を評価する。さらにタンパク質の大量精製を行い、共結晶構造解析を試みるとともに、より最適な結合様式を有する小分子化合物の探索に向けて、当研究室で開発した化合物アレイを用いて新たな遺伝子覚醒小分子の探索も進める。物品費(1,400,000):培養容器、培地(200,000)、タンパク質精製試薬、結晶化試薬、生化学試薬(400,000)、化合物アレイ,ケミカルビーズ作製試薬(600,000)、分析カラム、溶媒(200,000)旅費(100,000):学会参加費用:放線菌学会、農芸化学会、生化学会その他(100,000):研究成果発表費用H24年度未使用発生理由:H25年度の結晶研究を加速させるために、前年度の消耗品費7万を割り当てる。
新しい地域社会の創造と行為主体に関する研究

新しい地域社会の創造を担う行為主体として、NPO・生協・まちづくり塾・町内会の事例をそれぞれ検討した。まず、NPOとして、法人資格を取得した団体ではないが、地域に根ざした活動を行っている「飯高オーヅ会」を対象に調査を継続的に行った。この団体は、地域に縁のある文化人の功績を顕彰している組織で、人的支援・経済的支援や老人福祉センターの一室を貸与される等の行政との関係を持ちながら、地道な活動を展開している。行政が同様の事業を行ったとすれば、より大きな経済的な負担をせざるを得なかったであろうし、そもそも行政が持つ公平性原理からすると、たとえ地域に何らかの縁があるとはいえ、このような事業を展開することすらできなかったであろう。NPOが活動することで、行政が追求することのできない公共性を担保できた好例であろう。この組織を中心として、全国的なネットワークが形成されてきているが、このような展開も、行政では成し得なかった事であるといえる。次に、生協であるが、特定の会員のための組織ではあるが、会員外にも対象を広げることで、新たなサービスを地域社会に提供してきており、特に、調査対象である「みやこ映画生協」は、公共的・営利的に不可能な事業を展開している。次に、まちづくり塾としての「もちづき宮本塾」であるが、この塾は地域への情報発信、地域リーダーの育成、地域シンクタンクとしての萌芽が見られ、行政とは違った視点で、地域づくりに貢献している。最後に、町内会「松本蟻ヶ崎西町会」であるが、情報公開を徹底し、ジェンダーフリーを強化していく中で、新しい形の地域のあり方を提示していた。これらの諸行為主体は、それぞれのあり方で地域と密着しているが、行政との関係性が従来の地域集団とは違う距離をそれぞれが保ちながら活動していることに共通点が見いだせた。詳しくは、報告書(2002年4月発行予定)を参照していただきたい。文献による研究及び学会・研究会等で報告される新しい成果を検討することで、地域社会における新しい行為主体についての総合的な把握を深め、一方で、地域における個々の組織への聞き取り調査を通じて、それぞれのあり方に接近した。本研究が対象とした4つの組織、すなわち、町内会、NPO、まちづくり塾、生活協同組合も、それぞれの特性を持ちながら活動を展開している。町内会は、日本中どこでも存在し、組織率も高いが、一般的に行政の下請け機関化している実態がある。そのなかで、情報公開を徹底し、女性が多く参画し、行政など他団体との関係を垂直から水平にするという改革を行うことで、従来の一部の地付き層による運営、行政依存的で現状維持的な組織を変革し、地域社会を変容させてきている事例がある。この事例は、未だ全国的に見れば少数派に属するが、町内会が地域社会の変革主体として検討されるのなら、この方向性の中にあるだろうということは間違いない。次に、NPOであるが、阪神大震災以降、日本においてボランティアが急増し、NPO法施行後は、法人を取得して、地域における活動を展開してきている。現段階としては、法人取得後2年を経過したのみであるので、その組織特性はそれぞれの組織が法人化以前持っていた組織特性を未だ残しながら活動が展開されているといえるが、新しく法人化した組織にはNPO特有の性格を持つものも表れてきている。次に、まちづくり塾であるが、地域に存在している資源を再発見しながら、より広範囲の人達の知恵や技術を動員して、従来ハードでしかつくられなかったまちをソフトから作り上げようとしてきている。最後に、生協であるが、特定の会員のための組織であるが、会員を越えた地域課題解決に向けた使命を持った活動を展開してきている。現在、それらを個々調査中である。

これらの諸行為主体は、それぞれのあり方で地域と密着しているが、行政との関係性が従来の地域集団とは違う距離をそれぞれが保ちながら活動していることに共通点が見いだせた。詳しくは、報告書(2002年4月発行予定)を参照していただきたい。
音響の周波数を利用した加工物表面あらさと平面度の新しい測定方法の研究

機械加工した加工物表面のあらさ、平面度、うねり等を、音響の周波数を用いて測定する新しい方法を開発し、主として実験によってこれらの測定の可能性を明らかにすることが本研究の目的である。まず主として加工物表面のうねりと平面度を測定する実験を行った。実験装置は音源である小さいスピーカから音波を放射し、その音波を小さい直径の管に導き、その一端に取り付けた微小なノズルから音波を出す。その音波を加工物表面へ放射し、加工物に沿ってノズルを平行移動させて表面のうねりと平面度を測定した。ノズルは音源と共に高精度のリニヤーレール上に乗って、加工物表面を精密に平行移動させた。ノズルと加工物表面との距離が変化すると音響インピーダンスが変化するため、管内の共鳴周波数が変化する。この音響をマイクロホンを通して高速フーリエ変換器へ導き解析し、周波数の変化を測定する。ノズル先端と加工物との距離の変化と音響の周波数の変化の関係は検定をしてあらかじめ求めておく。本実験によって加工物表面の平面度とうねりおよびあらさは音響を用いて精密に測定できることが明らかになった。1μm単位のダイヤルインジケータを用いて、加工物の平面度とうねりを測定した結果と対比すると、極めてその傾向がよく一致した。音響信号を用いることによって1μm程度の精度で測定できることがわかった。この実験によって音響が放射されるノズルの形状がかなり影響を与えることが明らかになった。ノズル内径を0.5mm以下にすることがあらさの測定には必要であり、その際に音響インピーダンスが大きくなるので大きな音響パワーを出すようにする必要がある。加工物表面のあらさ、うねりと平面度については、本研究によって音響の周波数を用いて測定できることが明らかになり、非接触測定方法の新しい一つの方法が開発できた。本年度は、まず主として加工物表面のうねりと平面度を測定する実験を行った。ノズル先端と加工物との距離の変化と音響の周波数の変化の関係は検定をして,あらかじめ求めておく。本実験によって加工物表面の平面度とうねりは音響を用いて精密に測定できることが明らかになった。音響信号を用いることによって少なくとも1μmの精度で測定できることがわかった。この実験によって音響が放射されるノズルの形状がかなり影響を与えることが明らかになったので、今後最適なノズルの形状について研究することが必要である。また小さいあらさを測定するにも小さい先端をもつノズルが必要になるので、今後あらさの測定をするに先立ちノズルに対する研究が必要である。加工物表面のうねりと平面度については、本年度の研究によって音響の周波数を用いて測定できることが明らかになり、非接触測定方法の新しい一つの方法が開発できたと考えている。

機械加工した加工物表面のあらさ、平面度、うねり等を、音響の周波数を用いて測定するしい方法を開発し、主として実験によってこれらの測定の可能性を明らかにすることが本究の目的である。まず主として加工物表面のうねりと平面度を測定する実験を行った。実験装置は音源である小さいスピーカから音波を放射し、その音波を小さい直径の管に導き、その一端に取り付けた微小なノズルから音波を出す。その音波を加工物表面へ放射し、加工物に沿ってノズルを平行移動させて表面のうねりと平面度を測定した。ノズルは音源と共に高精度のリニヤーレール上に乗って、加工物表面を精密に平行移動させた。ノズルと加工物表面との距離が変化すると音響インピーダンスが変化するため、管内の共鳴周波数が変化する。この音響をマイクロホンを通して高速フーリエ変換器へ導き解析し、周波数の変化を測定する。ノズル先端と加工物との距離の変化と音響の周波数の変化の関係は検定をしてあらかじめ求めておく。本実験によって加工物表面の平面度とうねりおよびあらさは音響を用いて精密に測定できることが明らかになった。1μm単位のダイヤルインジケータを用いて、加工物の平面度とうねりを測定した結果と対比すると、極めてその傾向がよく一致した。音響信号を用いることによって1μm程度の精度で測定できることがわかった。この実験によって音響が放射されるノズルの形状がかなり影響を与えることが明らかになった。ノズル内径を0.5mm以下にすることがあらさの測定には必要であり、その際に音響インピーダンスが大きくなるので大きな音響パワーを出すようにする必要がある。加工物表面のあらさ、うねりと平面度については、本研究によって音響の周波数を用いて測定できることが明らかになり、非接触測定方法の新しい一つの方法が開発できた。
数値解析の基礎理論および関数方程式の数値近似解の解析への応用

科学研究費補助を受けた本研究の課題は偏微分方程式・積分程式の数値近似解法の基礎研究であり、主に積分方程式の解析に数値解析的な側面から取組んだ。研究代表者のグループがとりあげたのは第1フレッドホルム型積分方程式である。この種の方程式は工学に直接現れるばかりでなく、偏微分方程式を境界要素法(BEM)等で解こうとする場合にも自然に現れる。BEMは自由境界問題等の解析に有力な道具を与え、また物質の表面構造や物体の境界面における現象の解析に関係の深い工学・応用数学の方面からその利用は常識となっている。数学的に可解性がない(理論的にill-posed)ような一般の第1種フレッドホルム型積分方程式はさておき、工学上現れる積分方程式の多くは数学的にはwell-posedであるにもかかわらず、そのままの形では数値解析的にはill-posedになってしまうという困難がある。これを取扱易くするためには何等かの前処理が必要となる。われわれは積分作用素をヴォルテラ型積分作用素の積に分解するという方法でこの前処理に一つの新たな方向を提案し、初期的な解答を与えた。数値線形代数からのアナロジイとしてこれをLU分解と呼ぶ。また研究分担者の他のグループはヴオルテラ型の微分積分方程式に対する数学的な解析を行ない様々な成果を得た。あるいは、関数の近似理論に関する複素関数からのアプローチや漸近理論への統計学からのアプローチ等数多くの論文発表や研究講演がなされた。発表論文数(印刷中も含む)14編研究講演発表17回なお、研究代表者を含め研究分担者達はこれらの研究を行なうにあたり、各地の研究者のもとへ出向き、共同研究や討論を行なって、以上のような活発な成果をあげた。
核酸の損傷を修復するメカニズムについての理論的研究

核酸の塩基が修飾や損傷を受けると、それらは遺伝情報の正常な伝達に影響を与え、突然変異の原因となる。本研究では、量子化学的手法と分子動力学法とを合わせ用いることによって、核酸塩基の損傷およびその修復の過程を明らかにすることを目的とし、以下の結果を得た。1.ピリミジンダイマーは、DNA中で二つの上下にスタックしているピリミジン塩基が、その炭素-炭素二重結合のπ結合同士が縮合して2本のσ結合となることによって四員環を形成し、二量体となったものである。各種ピリミジンダイマーおよびそのラジカルカチオンの構造を非経験的分子軌道法および密度汎関数法を用いて求めた。その結果、ピリミジンダイマーにおける四員環はピリミジンの種類にかかわらずねじれており、また、ラジカルカチオンにおいては、ピリミジンの種類にかかわらず、C6-C6'結合が伸びて弱くなっていることが見い出された。ピリミジンダイマーがもとに二つのピリミジンに戻る反応は、C6-C6'結合の開裂から始まる。2.核酸や蛋白質の分子動力学計算を実行するためには、それらが水溶液内に存在していることをあらわに表現することが必要である。水溶液内における巨大な生体高分子のシミュレーションが可能になるようにプログラムの改良し、実際の系に近い条件のもとでピリミジンダイマーを含む核酸についてのシミュレーションを実行した。ピリミジンダイマーが存在すると核酸の高次構造が大きく変化することが見い出された。近紫外線のDNAへの照射は核酸塩基のイオン化をもたらす。塩基がイオン化された後に、どのような損傷が核酸に生ずるのかについて詳細に検討するために、各核酸塩基のヌクレオチドについて、それらの塩基から電子が一つ抜けた後のラジカルカチオンの構造と電子状態を非経験的分子軌道法によって求めた。各ヌクレオチドの最高被占軌道は塩基部分のπ軌道である。近紫外線相当のエネルギーでイオン化がおこり、そのπ軌道から一つ電子が抜けたラジカルカチオンが生成するが、さらに、5'側のリン酸基の一つのO原子と塩基の間に架橋が生成することが見い出された。この架橋生成が核酸塩基のイオン化によるDNA主鎖の損傷であるか、あるいはそれに至る一つの中間体であると考えられる。核酸の4種の塩基の中では、特にチミンに電子が集まりやすいことが知られている。ところが、核酸塩基単独での非経験的分子軌道法計算では、実測されているような電子分布をもつアニオンは安定には存在しない。そこで、チミンが単独に存在する場合とまわりに水分子が存在する場合とについて、そのアニオンへのなりやすさとアニオンにおける電子分布の特徴を非経験的分子軌道法を用いて明らかにした。核酸や蛋白質の構造は、相互作用している他の部分の存在によって変化するので、分子動力学法計算を実行するためには、そのような変化を表現できるポテンシャル系を使うことが重要である。独自に導出しているポテンシャル系はこのような核酸や蛋白質の構造変化を表現することができ、生体高分子の特異的相互作用の解明に重要な役割を果たすことができる。巨大な生体高分子間相互作用のシミュレーションが可能になるように、プログラムの改良を行った。チミンおよびチミンダイマーはアニオンになりやすいと実験的には知られている。ところが、塩基が単独に存在する場合についての非経験的分子軌道法計算では、実測されているような電子分布をもつアニオンは安定には存在しない。そこで、核酸塩基が存在する環境の効果が大きいと考え、チミンのまわりに水分子がいくつ存在すればアニオンへなりやすいのか、について、非経験的分子軌道法を用いて明らかにすることを試みた。さらに、チミンダイマーについても同様な解析をおこなっている。近紫外線がDNAへ照射されることによって核酸塩基はイオン化される。塩基がイオン化された後に、どのような損傷が核酸に生ずるのかについて詳細に検討するために、各核酸塩基のヌクレオチドから電子が一つ抜けた後のラジカルカチオンの構造と電子状態を非経験的分子軌道法によって求めた.

その結果、それらが核酸の高次構造に大きな影響を及ぼすことがわかった.さらに、高次構造の動きやすさにもどの程度の影響があるのか、についての解析をすすめている。核酸や蛋白質の分子動力学法計算を実行するためには、それらが水溶液内に存在していることをあらわに表現することが必要である。水溶液内における巨大な生体高分子間相互作用のシミュレーションが可能になるようにプログラムの改良をすすめている.核酸の塩基が修飾や損傷を受けると、それらは遺伝情報の正常な伝達に影響を与え、突然変異の原因となる。本研究では、量子化学的手法と分子動力学法とを合わせ用いることによって、核酸塩基の損傷およびその修復の過程を明らかにすることを目的とし、以下の結果を得た。1.ピリミジンダイマーは、DNA中で二つの上下にスタックしているピリミジン塩基が、その炭素-炭素二重結合のπ結合同士が縮合して2本のσ結合となることによって四員環を形成し、二量体となったものである。各種ピリミジンダイマーおよびそのラジカルカチオンの構造を非経験的分子軌道法および密度汎関数法を用いて求めた。その結果、ピリミジンダイマーにおける四員環はピリミジンの種類にかかわらずねじれており、また、ラジカルカチオンにおいては、ピリミジンの種類にかかわらず、C6-C6'結合が伸びて弱くなっていることが見い出された。ピリミジンダイマーがもとに二つのピリミジンに戻る反応は、C6-C6'結合の開裂から始まる。2.核酸や蛋白質の分子動力学法計算を実行するためには、それらが水溶液内に存在していることをあらわに表現することが必要である。水溶液内における巨大な生体高分子のシミュレーションが可能になるようにプログラムの改良し、実際の系に近い条件のもとでピリミジンダイマーを含む核酸についてのシミュレーションを実行した。ピリミジンダイマーが存在すると核酸の高次構造が大きく変化することが見い出された。
海鳥類を新たな汚染トレーサーとした環境モニタリング手法の開発

海洋生態系において食物連鎖の高次捕食者である海鳥類は、環境中の汚染物質や栄養塩を高濃度に蓄積しており、これらの物質を渡り等の長距離移動を通じて運ぶ「物質輸送者」としての一面がある。これらの物質輸送は多国間にわたる国際的な環境汚染問題であり、その影響は陸域・海域双方の生態系に及んでいると考えられる。本研究では、汚染物質の排出量が大きい日本及び排出量は小さいが大陸間輸送先である北米アラスカの海鳥類を対象として、高次捕食者による水銀の輸送メカニズムと輸送先への影響評価を明らかにし、海鳥類をモデル生物として、水銀の大陸間輸送による海洋への影響を検出する手法を開発する。
高分子性単分子膜の合成・キャラクタリゼ-ションシステムの製作

1.二分子膜形成能を有する両親媒性化合物から気-液界面に安定な単分子膜が形成され、巨視的な情報であるπ-A曲線と分光学的測定(反射吸収.螢光スペクトル)から得られた微視的情報が極めてよい対応を示した。カルバゾ-ル発色団を有する単分子膜においては相図と気液単分子膜の螢光スペクトル測定を併用することによって分子分布状態の制御が可能であることが示された。2.落射蛍光顕微鏡観察用小型トラフを試作した。恒温水循環システムを導入したために温度制御可能となった。標準化合物をもちいてπ-A曲線測定を行ったところ、結晶性の低い単分子膜についてはバリアからのもれがおこることが判明した。この問題を解決するためにはバリアの重量を増し、トラフの縁との密着度を高める構造設計を施す必要があることがわかった。3.螢光顕微鏡を用いた単分子膜の観察実験を行った。アミノ酸骨格を有する気-液単分子膜においては、凝縮膜形成にともない分子自身の不斉に基づくと考えられる不斉な結晶成長が認められた。この不斉単分子膜結晶はミクロンサイズであり、極めてロングレンジにわたる分子配向秩序の存在が明らかとなった。螢光スペクトル測定から液晶状態にあることが確認された液体膨張膜状態においては、この様な結晶は観測されなかった。また、展開直後に結晶化する単分子膜においては同じキラル骨格を有するにもかかわらず不規則な結晶構造しか得られず、超構造を形成するためには結晶形成過程の制御が必要なことが明らかとなった。4.エ-テル結合を疎水部に含む新規な重合性両親媒性化合物を合成し、その二分子膜状態における重合挙動を調べた。その結果幅広い条件で重合が定量的に進行する優れた特性を開発できた。1.密閉型ラングミュアトラフの試作はカバー部を除いて計画どおり完了した。試作したラングミュアトラフはFSDー50(サンエス計測製)を制御部として用い、以下の特徴を持つ。(1)純水のバリヤーの下部への単分子膜の洩れ出しを防ぐ目的でバリヤーの固定を2点で行なった。(2)低振動のパルスモーターを使い、バリヤーの位置精度0.002mmを実現した。(3)リミットスイッチを三点設置した結果、装置の安全性が高まった。(4)1測定ポイントあたりのパルスモーターのパルス数を可変にしたため、測定ポイントの数を増やすことが可能になった。(5)バリヤーの移動速度を任意に設定できるようになった。またデータ取り込みの高速化、データの大容量化を可能にするためにFSDー50はNECーPCー9801VXにRAMカード(2M)を増設した。2.光学顕微鏡観察用小型ラングミュアトラフの試作は完了したが、トラフ底部の石英ガラスと水面までの距離が小さいために圧力センサーの使用が困難な事が判明した。また温度制御が出来ないため、トラフ部の深さを5mm程度確保するとともに恒温水循環システムを導入する必要があるものと考えられる。3.試作システムの予備的使用をおこなった。小型トラフに関しては前述の表面圧測定上の問題とともに、暗視野コンデンサーと石英ガラスを油浸法で接触させる場合可動範囲が著しく狭められること、ならびに水面がコンデンサーの焦点からはずれる可能性があることがわかった。これらの問題を解決するために、落射照明法を利用するのが最善と考えられる。4.重合性両親媒性化合物の合成は既に不飽和炭化水素鎖やエーテル結合を有するものについて終了した。現在予備実験として水溶液二分子膜特性における重合進行の効果を調査している。

1.昨年度製作した石英窓付き小型トラフにおいては圧力センサ-が使用できなかったため、5mmの深さを有する落射蛍光顕微鏡観察用小型トラフを新たに試作した。恒温水循環システムを導入したために温度制御は可能となった。標準化合物をもちいてπーA曲線測定を行ったところ、結晶性の低い単分子膜についてはバリアからのもれがおこることが判明した。この問題を解決するためにはバリアの重量を増し、トラフの縁との密着度を高める構造設計を施す必要がある。2.蛍光顕微鏡を用いた単分子膜の予備的観察実験を行った。単分子膜構成分子に不斉原子が存在すると、不斉な単分子膜結晶の成長が観察された。この様な不斉結晶はミクロンオ-ダ-の大きさを有しており、分子配向規則性が長距離にわたって存在することの証拠が得られた。3.昨年度に合成を終了しエ-テル結合を疎水部に含む新規な重合性両親媒性化合物の二分子膜状態における会合挙動ならびに重合挙動を調べた。DSC測定においてエ-テル結合を含む両親媒性化合物のゲルー液晶相転移温度は31°Cに観測され,吸熱幅が小さいことから転移の協同性がきわめて高いことがわかった。このことはゲル相における規則配向性が高いことを示している。超高圧水銀灯を用いて重合したエ-テル結合型二分子膜の分子量測定をゲル浸透クロマトグラフィ-(GPC)を用いて行ったところ、相転移温度の上下にかかわらず未重合モノマ-の残存は認められなかった。このように幅広い条件で100%重合が進行する二分子膜は従来知られておらず、この成果は当初目的とした重合性単分子膜材料の開発に成功したことを意味している。
配位子交換を用いた全塗布型超高性能ペロブスカイト量子ドットLEDの開発

ペロブスカイト量子ドット(QD)は、色純度の高い発光スペクトルと高い発光量子収率、アニオン組成制御による全可視領域の発光波長の再現など際立った特徴をもち、次世代発光材料として注目されている。一方で、アルキル配位子により上層塗布溶媒に対し高い溶解性を示し、全塗布型ペロブスカイトQD-LEDの開発は極めて困難な課題である。また、絶縁性アルキル配位子により厚膜化した際の駆動電圧が著しく増加するため極薄膜(10nm)に制限され、励起子-電荷の相互作用による消光が高性能化の大きな妨げとなっている。本研究では、QD表面の配位子制御により高密度集積化を実現し、ペロブスカイトQD-LEDの高性能化を目指す。
家族性高コレステロール血症の新規原因遺伝子が臨床像と生命予後に与える影響

PCSK9はLDL受容体分解を促進し、その機能亢進型変異は家族性高コレステロール血症(FH)の原因となる。われわれが見出したE32K変異を導入したHepG2細胞は野生型に比しPCSK9を39%過剰に分泌し機能亢進変異と考えられた。LDL受容体変異にPCSK9E32K変異を合併した症例を9例見出したが、そのLDLコレステロール値は195から581mg/dLと広く分布し、重症例は著明な腱黄色腫を合併しホモFH類似の病態を呈していた。FHの臨床像の重症化には何らかの追加の遺伝的因子の存在が示唆された。PCSK9は細胞内コレステロールプールの減少によりSREBP2活性化を介し誘導され、LDL受容体の細胞内分解を促進すると考えられている。したがって、その機能亢進型変異は家族性高コレステロール血症(FH)の原因となり、機能低下型変異は低βリポ蛋白血症の原因となる。われわれが見出したPCSK9 E32K変異は高頻度変異と考えられ、一般人の1.7%に存在すると考えられている。そのLDL-C値の分布は正常者とLDL受容体変異症(古典的FH)の中間に位置することを明らかにしている。また、LDL受容体変異とPCSK9 E32K変異が合併することで臨床像が重症化しFHホモ接合体類似の病態を呈することも明確にしている。文書による同意取得の後、FHが疑われる症例の末梢血を用いHRM法、MPLA法にて既知のLDL受容体変異を同定した。一方、LDL受容体変異を認めない症例に対し、genomic DNAを抽出しPCSK9遺伝子全エクソンに対するプライマーを設定し、直接塩基配列法にて遺伝子変異を決定した。LDL受容体変異による家族性高コレステロール血症を対象にPCSK9遺伝子変異のスクリーニングを行った。現在までに、6例のダブルへテロ接合体を見出しているが、その平均総コレステロール値は416±127mg/dLであった。うち一例は著明な皮膚黄色腫を呈する3歳男児で、一例は著明な全身腱黄色腫を呈する33歳男性であった。総コレステロール値はそれぞれ629mg/dL、520mg/dLと重症であり、FHホモ接合体様であった。一方、もっとも軽症な症例は13歳男性で総コレステロール値はわずか270mg/dLであり、腱・皮膚黄色腫も認めなかった。全例生存中で心血管イベントの発生は認めていない。日本人を対象とした研究でPCSK9 V4Iも高頻度変異と考えられているが、現在のところわれわれのコーホート内では一例も見出されていない。その機能亢進型変異は家族性高コレステロール血症(FH)の原因となり、機能低下型変異は低βリポ蛋白血症の原因となる。PCSK9を含む多くの遺伝子変異の機能評価はin vitroで行われるが、本研究ではLDL受容体変異による家族性高コレステロール血症にPCSK9遺伝子変異が合併することで、臨床像、特に脂質値の変化を評価することを目的とした。これまで、機能亢進型変異と考えられるE32K変異のほかA53V、G263S、I474V、S668R、E670G変異を同定した。LDL受容体変異を有する患者群でPCSK9遺伝子E32K変異を既に4例同定しており、その平均LDLコレステロール値は417.5mg/dLとFHホモ接合体に近い著しい高LDLコレステロール血症を呈していた。また同様に、全例でFHホモ接合体類似の著明な皮膚または腱黄色腫を呈していた。A53V、G263S、I474V、S668R、E670G変異に関して、これまでLDL受容体異常症に見出されていない。今後、対象症例を増やし検討を続ける。PCSK9は細胞内コレステロールプールの現象によりSREBP2活性化を介し誘導され、LDL受容体の細胞内分解を促進すると考えられている。したがって、その機能亢進型変異は家族性高コレステロール血症(FH)の原因となり、機能低下型変異は家族性低βリポ蛋白血症の原因となる。われわれが見出したPCSK9 E32K変異は一般人の1.7%に存在すると考えられる高頻度変異である。

文書による同意取得後、FHが疑われる症例の末梢血を用いHRM法、MPLA法にて既知のLDL受容体遺伝子変異を同定した。一方、LDL受容体変異を認めない症例に対し、genomic DNAを抽出しPCSK9遺伝子全エクソンに対するプライマーを設定し、直接塩基配列法にて遺伝子変異を決定した。LDL受容体変異による家族性高コレステロール血症321例を対象にPCSK9遺伝子変異のスクリーニングを行った。最終的に昨年までに見出した6例のほかにLDL受容体遺伝子異常とPCSK9 E32K変異のダブルヘテロ接合体を見出せなかった。さらにPCSK9 V4I変異もわれわれのコーホート中には見出されなかった。PCSK9遺伝子に新規変異を認めた場合に、遺伝子導入ゼブラフィッシュを樹立し、その機能をin vivoで検討する予定であったが、新規遺伝子の発見に至らなかった。また、その前検討として既知のPCSK9遺伝子E32K変異導入ゼブラフィッシュの作成を試みたが、成功に至らなかった。PCSK9遺伝子の家族性高コレステロール血症における意義は、高頻度変異E32Kで説明される部分が大きいと考えられる。脂質代謝2012年度当初の研究分担者が本学を退職したため当初の予定より遅れている。当初の予定では、新たに見出された遺伝子変異の機能解析をin vitroで行う予定であった。In vivo解析に着手したが、動脈硬化モデルの作成に成功していない。遺伝子導入実験は未だ行われていない。当初の予定では平成24年度、新たに見出された遺伝子変異の機能解析をin vitroで行う予定であった。研究分担者が一身上の都合で本学を退職したため、当初の予定より計画が遅れた。In vivo解析を行う予定であった大学院生に解析の協力を依頼する予定である。平成26年度は、本邦で見出されたPCSK9の高頻度変異V4IのスクリーニングをLDL受容体変異症の中で行う。また、本年度成功しなかったゼブラフィッシュを用いた動脈硬化モデル作成を行う。その上でin vivo実験に着手する予定である。平成25年度は、昨年度明らかにしたPCSK9遺伝子A53V、G263S、I474V、S668R、E670G変異を含み、新たなPCSK9遺伝子多型を検索しLDL受容体変異症の中で検索する。また、本年施行できなかったゼブラフィッシュを用いたin vivo解析に着手し、PCSK9遺伝子多型の機能を明確とする。ゼブラフィッシュの購入・飼育費として200千円、遺伝子解析消耗品費用として1000千円を見込んでいる。また、研究成果発表のため、日本循環器学会総会(東京)、日本動脈硬化学会総会・学術集会(東京)、アメリカ心臓病学会年次総会(ダラス)旅費に50千円、50千円、300千円を計上している。
孤立したナノ構造体・分子素子の電極レス伝導度評価技術の開発

本研究では凝縮相中に孤立して存在するナノ構造体の過渡状態、特にその伝導特性を反映する1複数電子酸化或いは還元状態を、光反応・放射線化学反応を応用して創り出し、(1)高速過渡分光法(TAS)、(2)時間分解マイクロ波吸収伝導度測定法(TRMC)を用いた生成過渡種の電気伝導度評価、の2手法を組み合わせることによりナノ構造体(σ・π共役高分子)の電荷キャリア伝導特性の評価を行った。・TRMC法を用いた伝導度評価本年度は薄膜或いは溶液中のさまざまな共役高分子材料・伝導性生体分子(特にDNA)に対し、光及び放射線照射によって電荷キャリアを生成させ、これらキャリアによる伝導度の時間変化を定量分析した。過渡伝導度の成分はTAS法による過渡種、特に正孔のダイナミクスと完全に一致することを確認し、共役系上のキャリアの実体と伝導特性、特に単一キャリアの持ち得る非等方的移動度(Isotropic Mobility)を明らかにした。この結果、共役高分子であるポリチオフェン・ポリシランなどにおいて、その分子内電荷移動度が、従来の飛行時間測定法で見積もられた移動度の値に対し10^210^3倍程度高い値になることが明らかとなった。これは通常の高分子プロセスでは、素子の評価において固体構造や不純物の影響を強く受けてしまうことを示唆すると同時に、規則性かつ十分に"Impurity Free"な素子を形成した場合、これらを材料とした素子は画期的な性能を示すことが予想される。また、生体高分子でもあるDNAを、溶液中・孤立鎖の状態でその分子鎖内移動度を本手法により定量した結果、おおよそ10^<-3>cm2/Vsの移動度を示すことが明らかとなり、潜在的に高い電荷輸送性能を有することが示された。TAS-TRMC両手法を同時に適用・評価し得る測定システムの構築を、現在のTASシステムに付随させる形で行い、互いに相補的な両手法の複合利用により、様々な「かたち」を有する分子鎖の「単分子」伝導特性評価システムとして確立した。上記の結果は、分子鎖の「かたち」と単分子伝導特性の相関として与えられ、分子設計へと迅速にフィードバックする事が可能となった。本研究では量子ビームの誘起する物理化学反応とそのダイナミクスを応用し、孤立したナノ構造体の電子伝導特性を評価する技術の開発を行った。時間分解分光法(TAS法)と時間分解マイクロ波吸収伝導度測定法(TRMC法)の複合利用による伝導特性評価法は、従来ほとんどのナノ構造体の直接観察・評価法として用いられてきた、電子・プローブ顕微鏡とその拡張技術とは完全に異なる物性(特にキャリア移動度)評価法であり、従来の手法で常に問題となってきた固体内・界面相互作用等の影響を解決する強力な手法となる。かかる見地から、本研究では凝縮相中に孤立して存在するナノ構造体の過渡状態、特にその伝導特性を反映する1複数電子酸化或いは環元状態を、光・放射線化学反応を応用して創り出し、高速過渡分光法と時間分解マイクロ波吸収伝導度測定法を用いた、生成過渡種の電気伝導度評価の2手法を組み合わせることにょり、σ・π共役高分子及びカーボンナノチューブ・DNA複合体などの電子・正孔伝導特性の評価を行った。これら高分子・ナノ構造材料の構造体内電荷移動特性は、バルク固体内のそれに比較し10^110^3程度高い値を示し、これら材料の電荷輸送材料としての高いポテンシャルが示された。特に様々な共役高分子材料系において、TRMC法を用いて単一分子鎖の伝導特性評価を行った場合と、それぞれのバルク移動特性を評価した場合の比較において、ポリシラン・ポリフルオレンなど特定の材料系において特に高いポテンシャルを有する可能性が示唆された。有機材料中の電荷キャリア移動度は、TOF法やFET法をはじめ様々な方法で定量が行われ、移動度に影響を与える因子について多くの解析・モデリングが行われている。DC法として包括されるこれらの定量手法は、電場に沿ったキャリアの長距離移動に伴って、非晶質性或いは微結晶性等の固体構造による因子・不純物の存在などに強く影響を受ける事が明らかである。これに対し、キャリア生成に伴うマイクロ波の過渡的な吸収によって移動度の定量を行う本手法(TRMC法)はAC法と呼ばれ、上記因子の影響の少ない材料中の本質的なキャリア移動度の定量が可能である。532nmレーザー照射によってポリシラン-C_<60>混合薄膜中に生成された電子-正孔対のうち、特にポリシラン上の正孔によるキャリア移動度とその再結合に伴う変化の追跡を行った。光過渡吸収の同時測定により、キャリア生成効率はおよそφ(量子効率)<10^<-2>であると見積もられ、剛直骨格を有するポリシラン骨格上のキャリア移動度としてμ>10^<-1> cm^2V^<-1>s^<-1>なる値が得られた。これは従来のTOF及びFET法によって見積もられる移動度と比較して、約2桁以上高く、発達した高分子共役系上の本質的移動度が、実際には極めて高い事が明らかとなった。このことは、有機非晶質固体であるポリシランバルク内において、電荷移動を制限している因子が数多く存在し、従来の高分子プロセス技術では取り除く事が出来ないか、或いはその存在が見出されていない事を示しており、不純物・構造的な不整の徹底的な排除によって、無機固体半導体材料に匹敵する電荷移動度を十分に実現できる事を同時に示唆している。

本研究では凝縮相中に孤立して存在するナノ構造体の過渡状態、特にその伝導特性を反映する1複数電子酸化或いは還元状態を、光反応・放射線化学反応を応用して創り出し、(1)高速過渡分光法(TAS)、(2)時間分解マイクロ波吸収伝導度測定法(TRMC)を用いた生成過渡種の電気伝導度評価、の2手法を組み合わせることによりナノ構造体(σ・π共役高分子)の電荷キャリア伝導特性の評価を行った。・TRMC法を用いた伝導度評価本年度は薄膜或いは溶液中のさまざまな共役高分子材料・伝導性生体分子(特にDNA)に対し、光及び放射線照射によって電荷キャリアを生成させ、これらキャリアによる伝導度の時間変化を定量分析した。過渡伝導度の成分はTAS法による過渡種、特に正孔のダイナミクスと完全に一致することを確認し、共役系上のキャリアの実体と伝導特性、特に単一キャリアの持ち得る非等方的移動度(Isotropic Mobility)を明らかにした。この結果、共役高分子であるポリチオフェン・ポリシランなどにおいて、その分子内電荷移動度が、従来の飛行時間測定法で見積もられた移動度の値に対し10^210^3倍程度高い値になることが明らかとなった。これは通常の高分子プロセスでは、素子の評価において固体構造や不純物の影響を強く受けてしまうことを示唆すると同時に、規則性かつ十分に"Impurity Free"な素子を形成した場合、これらを材料とした素子は画期的な性能を示すことが予想される。また、生体高分子でもあるDNAを、溶液中・孤立鎖の状態でその分子鎖内移動度を本手法により定量した結果、おおよそ10^<-3>cm2/Vsの移動度を示すことが明らかとなり、潜在的に高い電荷輸送性能を有することが示された。TAS-TRMC両手法を同時に適用・評価し得る測定システムの構築を、現在のTASシステムに付随させる形で行い、互いに相補的な両手法の複合利用により、様々な「かたち」を有する分子鎖の「単分子」伝導特性評価システムとして確立した。上記の結果は、分子鎖の「かたち」と単分子伝導特性の相関として与えられ、分子設計へと迅速にフィードバックする事が可能となった。
ヒトの歯齦縁下プラークにおける歯周炎病理性細菌の分布状態に関する研究

本研究は,進行した成人性歯周炎における歯齦縁下プラーク中のP.gingivalis,T.denticolaの分布状態を検討する目的で行った。研究対象は,歯周ポケット6mm以上を有する成人性歯周炎罹患抜去歯とした。歯齦縁相当部位より根端側方向に0-2mm,2-4mm,4-6mm,6mm以上の4部位に分けて,免疫組織化学的に,また画像解析を用いて検索した。1.0-2mmの根面の歯齦縁下プラークでは,グラム陽性あるいはグラム陰性と思われる球桿菌様の菌体が混在し,線状や紡錘状の菌体は束状を成して配列していた。この部では,P.gingivalis,T.denticolaはほとんど認められなかった。2.2-4mmの歯齦縁下プラークは,細菌は比較的鬆粗に分布しており,0-2mmのプラークに比べグラム陰性と思われる菌体の出現は高くなっていた。P.gingivalisはプラークの表層よりやや下層に,T.denticolaは表層部に散在していた。3.4-6mmの歯齦縁下プラークでは,細菌は密に形成され,その表層はスピロヘータが存在し,その下層ではグラム陰性と思われる菌体で占められていた。T.denticolaは,これらプラーク表層を覆うように層状に存在していた。またP.gingivalisは,T.denticolaが局在する直下に集簇して存在していた。4.6mm以上の歯齦縁下プラークでは,菌体が密に凝集して存在する細菌塊と鬆粗に分布する細菌塊とが混在していた。多数のグラム陰性と思われる菌体やスピロヘータによって占められ,多量の菌体間物質も認められた。P.gingivalis,T.denticolaは,これらプラーク全域にわたって多数検出され,P.gingivalisが検出された菌体周囲には多数のT.denticolaが集簇していた。