hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ファイトケミカルによる細胞寿命の制御機構

CMの寿命延長効果がどのようなメカニズムで遂行されるか、脳の神経細胞に加えて高血圧の影響を受けやすい心筋細胞や腎臓、肝臓などの細胞を、ミトコンドリアとオートファジーの機能さらにそれらの関連タンパク質(ミトコンドリアATP合成酵素βサブユニット、オートファジー関連タンパク質のLC3、カテプシンD、SIRT3、リン酸化AMPK)の発現変化に注目し、形態学的、免疫組織化学的及び生化学的に解析した。その結果、CMは心筋細胞の変性的変化を抑制し、ミトコンドリアの変性も抑制し、上記の細胞生存関連タンパク質の発現を促進した。CMは腎臓や肝臓に対しても同様の変性抑制効果が示された。しかし、CMは脳の神経細胞の変性を抑制するが、神経細胞に発現する上記細胞生存関連タンパク質の発現を低下させることが示された。従って、CMは心臓その他の器官の機能改善に関与し、それが脳の神経細胞のエネルギー消費を低下させる環境にし、脳出血後の神経細胞の活動を低下させることが個体の寿命延長につながることが示唆された。本研究において、冬虫夏草(Cordyceps militaris(CM))の寿命延長効果が初めて哺乳類(ラット)で示された。実験期間に制限があるため、正常のラットではなく、高血圧により脳出血を起こすため寿命が短くなる食塩感受性高血圧ラット(Dahlラット)を使用したため、正常動物での寿命延長は示されなかったが、この結果はCMに病気ではなく正常の動物でも寿命延長効果があることが強く示唆された。さらに興味深いことに脳出血はCMの投与に無関係に起き、すなわちCMは食塩による血圧の上昇を抑制しないが、脳卒中後寿命の延長に関与することがわかった。このことは神経細胞が障害された後、CMが神経細胞に対して保護効果があることが指摘された。他の器官、例えば心臓や腎臓などの高血圧障害を受けやすい器官の細胞もCM投与は細胞、組織レベルで構造とおそらくその機能も障害が緩和し正常化する傾向あることがわかった。しかし、ミトコンドリアやオートファジーに関連した細胞生存タンパク質の発現パターンは、脳とそれ以外の器官の細胞・組織で逆の関係にあった。すなわち、これらのタンパク質は脳では発現が低下し、心臓など他の臓器では逆に増加した。このことはCMが脳以外の器官では細胞機能の活性化に関与しているが、脳では神経細胞の不活性化に関与していることを意味する。神経細胞の機能活性化が抑制されることが神経細胞の保護効果と関係し、脳卒中後の脳機能を維持することにつながるのではないかと今までとは異なる発想をしている。上記の新規のデータが得られたため、このことが今後CMあるいはより効果が期待され、メカニズムが解析しやすいCMの主要な生理活性物質であるコルジセピンの神経細胞への直接的影響を神経系の培養細胞で解析する動機になり、これらの化学物質の細胞への作用機序の解明を目指すことになった。レスベラトロール(RSV)のPC12細胞への影響について、オートファジー関連タンパク質であるLC3の発現が、未分化PC12細胞(腫瘍性)と分化PC12細胞(神経性)で逆になっており、未分化細胞では減少、分化細胞では増加し、そのことがそれぞれ細胞死、細胞生存に貢献すると考えた。
ガロア分岐被覆の研究

ガロア分岐被覆に関する本研究は、軌道体の位相的一意化に関する位相的条件と、一意化に対する幾何学的条件のかかわりに端を発している。古典的にはフックス群等が好例である。高次元になると、幾何的構造に関する、モストフの剛性定理が興味深い新見地を与える。複素射影平面の直線族にそったクンマー分岐被覆が複素双曲的構造をもつことがあるというヒルツェブルフによる発見は、軌道体の最小非特異モデルの基本群、つまり、ガロア群が普遍ガロア分岐被覆を決定することがあると解釈できる。大ざっぱに云えば、2変数有理関数体のガロア拡大で、ガロア群の抽象的群構造によって、ガロア拡大自体が決定されるものがある。吉田正章は、この現象をフックス型微分方程式の存在と関連づけ、群構造の具体的な記述を行う為に、複素双曲的鏡映群に拡張されたコクセター図形を得た。この新しいコクセター図形における規約は、通常の規約に欠けた部分を補い完全にしたものである。また、エルミート対称空間で一意化される軌道体に対応して、フックス型微分方程式が存在することを示している。研究代表者は、クンマー分岐被覆については、殆んどの場合には、被覆空間の正則同型が必然的に、ガロア群と同変になる、つまり、クンマー分岐被覆の間の同型である、ことを示した。この現象をリーマン面で考察し、鈴木と桜井はその条件を更に一般化することに成功している。金信は、からみ目理論で、からみ目の補空間の普遍アーベル被覆のガロア群の1次元ホモロジー群への作用によって定まる多変数アレキサンダー多項式を、ジョーンズ多項式,その2変数化,Q多項式,カウフマン多項式をも込めて、その相違点、強弱の関係を明らかにしている。山崎は、シンプレティック群のヘッケ環のヤコビ・アイゼンスタイン級数への作用を詳しく調べることにより、2次ジーゲル・アイゼンスタイン級数に対するマース関係を一般次数に拡張した。
性被害者の援助要請行動に関する研究

平成30年度は、一つには、平成29年度に実施した性犯罪・性暴力被害に関するオンライン調査の結果の分析を行った。この調査は、リサーチ会社を使用し、男女3000人に対し、被害経験、被害類型ごとの精神的影響の違い、被害後の援助要請行動について尋ねた調査である。分析の結果、女性の場合には、レイプ被害ではない性被害であり、暴行脅迫があり、恐怖が強く、しかし被害時に硬直状態(Tonic immobility)を呈していない場合、被害後の援助要請行動がとられる可能性が高かった。男性の場合には、暴行脅迫がある場合、援助要請行動がとられる可能性が高かった。2017年の刑法改正により、性犯罪における性別の記載が撤廃され、今後は女性のみならず男性の性犯罪被害の支援も重要となる。本研究は、性被害の暗数化を防ぎ援助要請行動を高めるための知見を得られたこと、特に男性被害に関する知見を得られたことに、大きな意義があったと考えられる。今後、分析をさらに進める予定である。二つ目の研究は、性暴力被害当事者へのインタビュー調査である。オックスフォード大学および東京大学の研究者にも協力を得て、31名の当事者にインタビュー調査を実施し、さらに20名の当事者から体験談の記載を得た。調査の結果、性暴力被害が発生するプロセスや、性暴力被害が人生にもたらす影響、被害後の援助要請行動の促進・阻害要因が明らかになった。また、当事者は、自分の身に起きたことを被害だと認識するまでに時間がかかることが分かった。被害後の援助要請行動を促進するためには、社会の性暴力被害のイメージを変化させ、被害を受けた人が自分の体験を被害だと認識できるようにすることが重要である。法律や社会と性暴力被害当事者の実感の乖離が指摘される現在、この調査により当事者の視点からの性暴力被害の問題が明らかになったことは、非常に重要であると考えられる。本研究の目的は、1性被害後の援助要請行動を促進及び阻害する心理社会環境要因の解明を行い、援助要請行動を促進する制度やシステムを検討すること、2性被害時の抵抗や逃走を妨げる要因、心理状態の解明を行い、被害者が被害後に受ける二次被害の緩和を目指すことである。その目的に鑑み、平成30年度は、オンライン調査と質的調査を進めた。1については、オンライン調査の結果から、被害の深刻さや被害時の強直性不動状態が援助要請行動を阻害することが明らかになった。また質的調査からは、そもそも体験を被害と認識できないこと、自責感が強いことが援助要請行動を阻害することが明らかになった。調査結果は学会発表や大学の紀要等で順次発表しており、平成31年度には解析をさらに進め、学会誌への投稿を行う予定である。2については、オンライン調査の結果からは被害時に強直性不動状態が生じていることが明らかになり、質的調査からは、加害者が被害時に会話等で作り出す上下関係や、もともと加害者との間に存在していた上下関係が被害者の抵抗を妨げることが明らかになった。これは、「暴行脅迫が無かったのだから同意したのではないか」といった二次被害を抑制するために重要な知見である。平成30年度の計画では、それぞれの調査の実施及び学会発表を目標としており、それは達成された。また、紀要への掲載も完了している。平成31年度は、学会発表、研究成果報告シンポジウムの開催、学会誌への投稿を行い、研究で得られた知見をさらに広めていくことを予定している。本研究成果は、被害者が援助要請しやすい社会環境となるよう、社会に還元することが重要である。従って平成31年度は、オンライン調査および質的調査で得られたデータの解析をさらに進め、学会発表、学会誌への論文投稿、研究結果報告シンポジウムの開催、インターネット上での研究成果の公表を行っていく。いずれの発表、公表も、回答者が特定されないよう十分に注意を払う。平成29年度は、性犯罪・性暴力被害者支援における機関連携に関するインタビュー調査の結果を論文化し、発表した。また、性犯罪・性暴力被害者支援の現場において、被害後に専門機関や警察への援助要請がどのように難しいか、支援においてどのように工夫するかをまじえ、学会発表を行った。性犯罪・性暴力被害者支援では、被害者が警察や弁護士など一つの機関につながったとしても、他の機関に繋がりにくい。そのため、総合的な支援が行われないという現状がある。今回の機関連携に関する調査では、インタビューにより、これまで支援に携わってきた支援者の経験知をまとめ、どのような支援の工夫が行われているかを明らかにした。結果、最初につながった支援機関が、普段の他の支援よりも一歩踏み込んだ支援を行う必要があることが分かった。実際に、他機関を紹介する際に被害者の前で電話をする、被害者に対して紹介先機関への信頼を示すなどの工夫が行われていた。論文および口頭発表によって、他の支援者からは、性犯罪・性暴力被害者支援の際の繋がりにくさを解消する糸口になったという声も聞こえ、インタビュー調査に一定の意義があったと考えられる。また、性犯罪・性暴力被害について、倫理審査委員会の承認を得て、オンライン調査を行った。被害経験率、被害類型ごとの精神的影響の違い、被害後の援助要請行動について明らかにした。平成29年7月に性犯罪に関わる刑法が改正され、それまでの膣への陰茎の挿入のみならず、肛門、口腔への挿入も強制性交等罪に含まれることとなった。しかし、そうした被害類型が与える精神的影響の違いについて、客観的なデータはなかった。

性犯罪・性暴力被害の精神的影響については、民間および行政において様々な調査が行われているが、被害種別ごとの精神的影響を調べた調査はあまりなく、今後の刑法および刑法改正の議論に寄与するものであると考えられる。平成29年度は、1大学生に対する性被害及び他の犯罪被害の援助要請行動に関する研究、2性被害者を対象とした援助要請行動を促進した要因に関する調査、3性被害時の抵抗や逃走を妨げる要因および心理状態の探索的検討の3点について、1は調査実施を、2と3は倫理審査申請の準備を行う予定であった。そのうち1については、性被害の経験率を考え、統計解析に耐えうる数のデータを集めるためには大規模な収集が必要だと判断したこと、及び3の一部を同じ調査内で実施することを検討したことから、20代から40代の成人を対象としたオンライン調査へと変更した。すでに調査を実施し、解析を実施しており、予定通りに進行している。2と3の一部については、研究を進行している段階で、オックスフォード大学および東京大学の研究者とディスカッションを重ね、より研究目的に沿ったデータを収集するために、質問紙調査からインタビュー調査へと変更し、2と3を同時に調査することとなった。現在、倫理審査申請および調査協力機関への依頼を行っており、2について調査の形態は変更となったが、予定通りに進行している。平成30年度は、一つには、平成29年度に実施した性犯罪・性暴力被害に関するオンライン調査の結果の分析を行った。この調査は、リサーチ会社を使用し、男女3000人に対し、被害経験、被害類型ごとの精神的影響の違い、被害後の援助要請行動について尋ねた調査である。分析の結果、女性の場合には、レイプ被害ではない性被害であり、暴行脅迫があり、恐怖が強く、しかし被害時に硬直状態(Tonic immobility)を呈していない場合、被害後の援助要請行動がとられる可能性が高かった。男性の場合には、暴行脅迫がある場合、援助要請行動がとられる可能性が高かった。2017年の刑法改正により、性犯罪における性別の記載が撤廃され、今後は女性のみならず男性の性犯罪被害の支援も重要となる。本研究は、性被害の暗数化を防ぎ援助要請行動を高めるための知見を得られたこと、特に男性被害に関する知見を得られたことに、大きな意義があったと考えられる。今後、分析をさらに進める予定である。二つ目の研究は、性暴力被害当事者へのインタビュー調査である。オックスフォード大学および東京大学の研究者にも協力を得て、31名の当事者にインタビュー調査を実施し、さらに20名の当事者から体験談の記載を得た。調査の結果、性暴力被害が発生するプロセスや、性暴力被害が人生にもたらす影響、被害後の援助要請行動の促進・阻害要因が明らかになった。また、当事者は、自分の身に起きたことを被害だと認識するまでに時間がかかることが分かった。被害後の援助要請行動を促進するためには、社会の性暴力被害のイメージを変化させ、被害を受けた人が自分の体験を被害だと認識できるようにすることが重要である。法律や社会と性暴力被害当事者の実感の乖離が指摘される現在、この調査により当事者の視点からの性暴力被害の問題が明らかになったことは、非常に重要であると考えられる。
触媒担持型マイクロリアクターの創製及びコンビナトリアル連続多段反応システムの開発

高い反応性を有するマイクロカプセル化金触媒をマイクロキャピラリー表面に担持する方法を新たに開発し、フロー系での連続的酸化反応可能なシステムを創成することに成功した。また、光学活性なスルホキシドを、高分子に固定化する技術を開発した。一方、マイクロフローリアクターに適用可能な、水中での有機合成反応を探索した結果、アルデヒドの選択的アリル化反応、ヒドラゾノエステルに対するアレニル化並びにプロパルギル化反応を新たに見いだした。酸化反応は還元反応と並んで基本的で重要な官能基変換反応であり、実験室レベルだけでなく工業的にも汎用的に用いられている。現在用いられている酸化剤としては酸化クロムや二酸化マンガン、ジメチルスルホキシド、超原子価ヨウ素化合物などが挙げられるが、大量の重金属塩が副生したり悪臭や爆発の危険性を伴うなど問題点を数多く含んでおり、より安全・低環境負荷のシステムの創成が求められていた。一方ごく最近、我々は高分子に担持させた金触媒で酸素のみを酸化剤とする環境調和型酸化反応を促進させることに成功し、この触媒が繰り返し使用できることを明らかにしている。しかし、繰り返し使用するためには、反応終了後ろ過による目的物と触媒との分離、洗浄、乾燥などといった煩雑な操作が必要であり、プロセス化への妨げとなっていた。今回、高い反応性を有するこのマイクロカプセル化金触媒をマイクロキャピラリー表面に担持する方法を新たに開発し、基質であるアルコール溶液及び酸素ガスをキャピラリーに流すことにより、フロー系での連続的酸化反応可能なシステムを創成することに成功した。触媒をキャピラリー壁面に均一に固定化することにより、基質との接触が高効率で行われるようになり、わずか1.5分の反応時間で望みの酸化反応がほぼ定量的に進行することを見いだした。また、触媒の不活性化も起こることなく、長時間にわたり使い続けることが可能であった。ガラス製キャピラリーは、束ねるだけで積層化が容易、単位体積あたりの触媒表面積が大きいことから装置の小型化が可能などの利点を有しており、本成果はマイクロ反応装置が並ぶ化学プラントの実現に大きく近づけたものと言える。マイクロリアクターの特徴とフローシステムの特徴を活かした、「マイクロフローリアクター」を用いれば、高い反応性や選択性を維持しつつ、厳密な条件下連続的に目的物を得ることが可能である。本課題は液体(反応基質)・液体(溶媒)・固体(触媒)の三相間での炭素-炭素結合生成反応を実現する触媒をマイクロチャネル壁面に固定化する手法の開発、およびそれらマイクロフローリアクターを用いた酸素酸化反応及び炭素-炭素結合生成反応の開発を目的とする。本年度は炭素-炭素結合生成反応を実現する有機触媒を固定化する検討、及びマイクロ空間で反応速度が顕著に加速されることが期待される水を溶媒とする有機合成反応の検討を行った。当研究室で開発された光学活性なスルホキシドを、高分子に固定化する技術を開発し、アルデヒドに対するアリル化反応に適用したところ、高収率かつ高いエナンチオ選択性をもって対応するホモアリルアルコールを合成することができた。一方、社会的に要請される地球環境保全の観点から、有機合成化学において汎用的に用いられている有機溶媒に替わる反応媒体の探索が活発に研究されており、中でも水を反応溶媒とする反応に注目が集まっている。有機化合物と混じらない水中において、触媒と基質が効率良く接触できる環境が重要であり、マイクロフローリアクターを用いることで効果的な反応加速が起きることを、我々は既に見いだしている。そこで、マイクロフローリアクターに適用可能な、水中での有機合成反応を探索した結果、ヒドラゾノエステルに対するアレニル化反応、並びにプロパルギル化反応、α,β-不飽和ケトンに対するチオールの不斉付加反応を新たに見いだした。
グラフェンの構造と機能物性の解明

ナノサイズのニッケル(Ni)島状膜表面におけるグラフェンの成長過程とその電子状態を明らかにすることを目指し、本研究ではまずHOPG表面のNi初期成長過程を走査型トンネル顕微鏡(STM)を用いて調べた。Niの蒸着は超高真空中で行い、基板温度、アニール温度、蒸着速度や蒸着量をパラメータとして実験を行った。Niの蒸着量が数モノレイヤー分に相当する量のとき、底面の直径が48nm,高さが約1.4nmのナノ粒子が分散して形成することがわかった。Niの格子定数はHOPGのものと近いが、HOPGの表面エネルギーが非常に小さいために二次元的な成長が抑制されたと考えられる。基板温度を室温に保持して蒸着を行うと、粒子サイズは蒸着量と蒸着速度に依存するが、基板温度が200K以下の低温では蒸着量と速度のどちらにも依存しなかった。また、ナノ粒子を150°C程度でアニールすると単結晶化した。トンネル分光の結果、Niナノ粒子はアニール条件によらず金属的な電子状態を示し、スペクトルにはフェルミ準位上にエネルギー幅の狭いディップが観察された。さらに、粒子の外周部だけがフェルミ準位より約0.14eV高いエネルギー位置に特異な電子状態を示すことも見出された。このようにして得られたナノ粒子はグラフェンの成長基板として適さないが、これほど小さい単結晶ナノ粒子が得られた報告例が無く、磁性や触媒の研究に応用できる可能性がある。その一例として、Niナノ粒子を酸素雰囲気に暴露することにより、Niナノ粒子の酸化を試みた。単結晶Niナノ粒子は六方晶状の結晶構造を示したのに対し、室温で酸化後のナノ粒子は球状に変化し、サイズも増加した。酸化したNiナノ粒子のトンネルスペクトルはその電子状態が金属的でないことを示した。また、高温(300°C以上)で酸素雰囲気に保持した場合、Niナノ粒子は酸化せず、HOPG表面を分解する触媒効果が確認された。このように単結晶ナノ粒子の作製法を確立できたことは、今後原子とバルクの中間の物性調査や新しい機能性を探索するために非常に意義があると思われる。単層および数層グラフェンの境界における電子状態を理解することはグラフェンデバイスの実現に欠かせない。これまで、我々の研究グループでは高配向熱分解黒鉛(HOPG)表面に作製したニッケル(Ni)薄膜にカーボンを固溶させ、これを利用してグラフェンを成長させる方法を研究してきた。この手法で作製されるグラフェンは基本的にNi薄膜と同寸法で大面積であるために、端を有するグラフェンを作製するためには、Ni薄膜の小片を用意することが必要である。そこで、超高真空中においてHOPG表面に島状Ni薄膜の作製を行い、その形状や成長過程を調べた。Niの蒸着量が数層以下の時は、直径が10nm以下のナノ粒子が成長することが判明した。Niナノ粒子の被覆率は蒸着時間と速度に依存するが、Niナノ粒子の寸法はこれらの蒸着パラメータにほとんど依存しなかった。また、ステップや欠陥付近で成長が選択的に進むこと見られなかった。蒸着後のアニールの効果を調べるために、室温から870Kまで100Kごとに基板温度を変化させた結果、室温より高い温度でアニールした粒子の形状は六方晶に変化していることがわかった。このことは、ナノ粒子が単結晶に変化したことを示唆しており、単結晶ナノ粒子を作製する方法を確立できた。アニール温度を上げるとNiナノ粒子の数は減少し、粒径にはほとんど変化が見られず、高さのみが増加した。さらに、これらのNiナノ粒子をひとつひとつSTM探針で取り去ることができることを見出した。このナノ粒子操作の再現性は高く、繰り返し操作することで希望する領域のクリーニングが可能である。一方、取り去ったNiナノ粒子を再度表面に戻すことはできなかった。

単結晶Niナノ粒子は六方晶状の結晶構造を示したのに対し、室温で酸化後のナノ粒子は球状に変化し、サイズも増加した。酸化したNiナノ粒子のトンネルスペクトルはその電子状態が金属的でないことを示した。また、高温(300°C以上)で酸素雰囲気に保持した場合、Niナノ粒子は酸化せず、HOPG表面を分解する触媒効果が確認された。このように単結晶ナノ粒子の作製法を確立できたことは、今後原子とバルクの中間の物性調査や新しい機能性を探索するために非常に意義があると思われる。
マイクロチャンネルでの分散相の生成・移動と異相系マイクロ分離操作の開発

分離工程は化学プラントの重要な位置を占めるので、化学プラントのマイクロ化においては分離工程のマイクロ化が必須となる。本研究では、蒸留、ガス吸収、抽出などの2相流を用いる分離装置をマイクロチャンネル内に形成することを目的とする。マイクロ形成技術を用いて2相流型マイクロチャンネル分離装置を作成し、流体-壁間の相互作用を制御する。また、マイクロチャンネル内の流動と物質移動を実験ならびにシミュレーションで明らかにし、目的の分離法に最適な流動パターンを実現する方法を見出す。まず、細管内を流動する気液二相流動に及ぼす外部からの振動の影響を調べ、流動方向振動は気泡の合体を促進し、流動方向に直角な振動は圧力損失に自励振動を引き起こすことがある等を見出した。また、水平細管内の空気-水2相流の圧力損失、気泡速度、気液の分散状態(流動形態)の測定方法を開発し、細管で特有の性質を見出した。さらに、用いる液の物性、チャンネル入口の形状、2相の導入方法、チャンネル内の流量などによって,極めて均一な径を有する液滴の流れ、分散した径を有する液滴の流れ、連続膜状流れなどの多様な流れが生じることを明らかにした。均一な液滴となる条件、均一液滴径と諸因子との関係、液滴径に分布が生ずる理由、液膜状流れとなる条件などを取りまとめた。また、チャンネル内流れに対して詳細なシミュレーションを行い、実験データとの良い合致を見た。水相-有機相の2相流れで、有機相が一旦壁に付着し、その後に剥離して微小な均一液滴流れとなるには、チャンネル壁の親・疎水性が大きく影響していることを明らかにした。さらに、マイクロチャンネルで抽出を行う際の液-液2相流れの安定性を確認するとともに、安定な操作条件を決定した。また、PC88Aを抽出剤として銅イオンの抽出を行い、マイクロチャンネルの設計が抽出劾率に大きく影響することを示した。コンピュータシミュレーションでは、屈曲点における2次流の存在を明確にし、抽出・反応・混合等に及ぼす影響を明らかにした。その他、傾斜管内のフラッディング現象に及ぼす表面張力の影響を調べ、新しい気液分離装置を提案した。以上によって、マイクロチャンネルでの分散相の生成・移動と異相系マイクロ分離操作の開発が達成できた。吸着分離、膜分離はマイクロ化に極めて有効であるが、これだけでは不十分である。超小型化したプラントでは必ずしも装置を垂直に保てないので、重力の方向に依存しない、かつ2相流動型の「重力非依存型マイクロチャンネル分離装置」を開発することが必要となる.本研究では、蒸留、ガス吸収、抽出などの2相流を用いる分離装置をマイクロチャンネル内に形成することを目的とする。

また、水平細管内の空気-水2相流の圧力損失、気泡速度、気液の分散状態(流動形態)の測定方法を開発し、細管で特有の性質を見出した。さらに、用いる液の物性、チャンネル入口の形状、2相の導入方法、チャンネル内の流量などによって、極めて均一な径を有する液滴の流れ、分散した径を有する液滴の流れ、連続膜状流れなどの多様な流れが生じることを明らかにした。均一な液滴となる条件、均一液滴径と諸因子との関係、液滴径に分布が生ずる理由、液膜状流れとなる条件などを取りまとめた。また、チャンネル内流れに対してシミュレーションを行い、実験データとの良い合致を見た。水相-有機相の2相流れで、有機相が一旦壁に付着し、その後に剥離して微小な均一液滴流れとなるには、チャンネル壁の親・疎水性が大きく影響していることを明らかにした。次年度はマイクロチャンネルで抽出、反応を行って、流動との関係を明らかにする。分離工程は化学プラントの重要な位置を占めるので、化学プラントのマイクロ化においては分離工程のマイクロ化が必須となる。本研究では、蒸留、ガス吸収、抽出などの2相流を用いる分離装置をマイクロチャンネル内に形成することを目的とする。マイクロ形成技術を用いて2相流型マイクロチャンネル分離装置を作成し、流体-壁間の相互作用を制御する。また、マイクロチャンネル内の流動と物質移動を実験ならびにシミュレーションで明らかにし、目的の分離法に最適な流動パターンを実現する方法を見出す。まず、細管内を流動する気液二相流動に及ぼす外部からの振動の影響を調べ、流動方向振動は気泡の合体を促進し、流動方向に直角な振動は圧力損失に自励振動を引き起こすことがある等を見出した。また、チャンネル内流れに対して詳細なシミュレーションを行い、実験データとの良い合致を見た。さらに、マイクロチャンネルで抽出を行う際の液-液2相流れの安定性を確認するとともに、安定な操作条件を決定した。また、PC88Aを抽出剤として銅イオンの抽出を行い、マイクロチャンネルの設計が抽出効率に大きく影響することを示した。コンピュータシミュレーションでは、屈曲点における2次流の存在を明確にし、抽出・反応・混合等に及ぼす影響を明らかにした。その他、傾斜管内のフラッディング現象に及ぼす表面張力の影響を調べ、新しい気液分離装置を提案した。以上によって、マイクロチャンネルでの分散相の生成・移動と異相系マイクロ分離操作の開発が達成できた。
高LET放射線治療における酸化ダメージ分布の可視化

高LET放射線のがん治療における特徴、高LET特有の損傷の生成及び酸素効果が小さいという現象に対して、重イオン線トラック構造の観点からアプローチした。具体的には、トラック構造の低LET成分であるペナンブラ領域を、OHラジカルから生成される8-hydroxydeoxyguanosine(8-OHdG)の分布を指標として、マウス組織切片、培養細胞、DNAシートを対象として可視化する方法を開発した。マウス組織では、脳、心臓での8-OHdGが検出しやすく、さらに脳の小脳プルキンエ細胞、大脳周辺部においてよりポジティブな反応が認められた。培養細胞においては、2Gyの小線量でスポット状の粒子痕と思われるドットを観察することができた。また、DNAシートについては、水不溶性のシート作成法をサーベイし、さらに均一な薄膜を作成する方法、蛍光抗体法で8-OHdGを検出するプロトコールを検討した。その結果、OHラジカルを生成するフェントン反応処理で有意な結果が得られ、・OHの分布を観察する試料として非常に有望であることが確認できた。8-OHdG生成の可視化方法の検討本年度は主に動物(マウス)組織での免疫染色による8-OHdG検出方法を確立するとともに、マウス組織を網羅的にサーベイし、8-OHdGの臓器による生成量の違い、8-OHdG観察に適した臓器の選択を目的とした。対象臓器は、脳、眼球、心臓、胃、十二指腸、肝臓、腎臓、精巣とした。マウスは照射後すぐに安楽死させ、8-OHdGの修復を防ぐために氷冷した。8-OHdGの染色スポットを血管から区別して観察しやすくするため灌流を行った後、各臓器を摘出し、パラホルムアルデヒドで固定後、切片を作成した。照射は、(独)放射線医学総合研究所重粒子がん治療装置(HIMAC)を用いて、シリコンイオン、ネオンイオン、鉄イオンの照射を行った。すべての臓器において、照射後有意な8-OHdGの増加が確認されたが、8-OHdG抗体染色細胞が同定しやすい臓器として、脳、心臓、眼球(角膜)が挙げられた。いずれの臓器でも細胞質と比べて核がコントラスト高く染色され、培養細胞に比べて免疫染色法を適用しやすい印象であった。シリコンとネオン照射の脳組織試料において、定量化のために8-OHdG抗体染色が見られた細胞を顕微鏡下でカウントした。まだ予備的ではあるが、線量に依存して8-OHdGスポットが増加すること、ネオンよりシリコンでの8-OHdG生成が多いことが判明した。この結果は、シリコンの方が低LET領域が広くそのため8-OHdG生成量が多いと解釈される。DNAフィルムでの免疫染色法の適用に関しては、まず方法の開発を行った。仔牛胸腺DNA溶液をブロッティング膜に滴下し、UVクロスリンカーによって膜に固定させた。この試料を重粒子線照射後、蛍光抗体処理を行った。8-OHdGの生成は確認できたが、分布の同定までには至らなかった。23年度はさらに条件の最適化を図る予定である。1.8-OHdG生成の可視化方法の検討昨年度行った8-OHdGが検出しやすいマウス組織のサーベイで得られた脳を主体にさらに実験方法の簡略化を目指した。灌流の作業工程はかなり時間を要するため、8-OHdGの修復などに影響を及ぼすと考えたためである。そのためマウスを生きたまま照射し、直後安楽死させ、すぐに脳を摘出し、固定した。Fe照射のみの結果ではあるが、灌流試料より血管は目立つものの、ポジコン試料、照射試料ともにコントロール試料とは明らかに異なった画像が得られることがわかった。2.8-OHdGクラスター損傷の修復の検討ヒトHL-60培養細胞を常酸素下にて4°Cで照射後、37°Cでインキュベーションを行い生成された8-OHdGの修復時間依存性を求めた。照射後8-OHdGは単調に減少すると予想されたが、結果は照射後に一時的に収量が増大後減少した。増大の原因は不明であるが、減少後の60分での修復率は、LETの増加に伴って低下する傾向がみられた。この結果は、高LETで生成された8-OHdGは修復されにくいことを示唆しており、8-OHdGがクラスター状に生成されたと考えることができる。3.DNAフィルムの作成方法の検討

8-OHdGの広がりをより定量的に可視化するため、DNAフィルムを照射し、生成した8-OHdGを免疫染色検出する方法を22年度から模索してきた。23年度は、脂質とDNAの複合体を有機溶媒に溶かし、テフロン板上にキャストすることによって、水に不溶性のDNAフィルムを作成した(東工大岡畑教授より)。このフィルムは、DNAが4nmの間隔で密に並んでおり、その間隔が8-OHdGの生成領域より十分に小さいこと、水中で保持することにより水由来のOHラジカルの作用を検出できることなど、本研究への適用において利点を有している。1)動物(マウス)組織:昨年度までに8-OHdGの検出が最も容易な組織として脳を選定したが、さらに脳のどの部位が8-OHdGの免疫染色によって最も染色されるのかについて検討した結果、小脳のプルキンエ細胞、大脳の周辺領域に強い核染色が確認された。染色の程度は、Siビームの線量依存的に上昇することも確認した。バックグラウンドも灌流によって低減され、細胞核のみが染色される条件を得ることができた。ただし、核内の分布については、さらに高倍率での観察が必要と考えられた。2)培養細胞:細胞固定方法と蛍光抗体の改良により、細胞核でこれまでより強い8-OHdG由来蛍光発光を得ることができた。Siビーム2Gyにてドット状の発光が認められ、粒子痕である可能性を確認中である。3) DNAフィルム:細胞、組織ともに核内のDNAは基本的に不均一に分布しており、未照射試料でも8-OHdG分布は不均一であった。8-OHdGの分布よりペナンブラ領域の広がりを検出するためにはDNAの均一な試料が適している。昨年度は、OHラジカルの影響を見るために必須の水溶液中で不溶の性質を持つDNA薄膜の作成法を検討した(東工大岡畑教授より)。今年度は、さらにDNA薄膜を均一にかつ効率的に作成する方法を見いだし、得られたDNA薄膜に対して8-OHdG免疫染色法の条件を求めた。そのプロトコールをOHラジカルの生成法としてよく知られるフェントン反応で処理したDNA薄膜に適用したところ、有意な結果が得られた。マウス組織の免疫染色に関して、照射機会が年数回と少ないこともあって、予定よりやや遅れている(これについいては(3))。8-OHdGを指標とした塩基クラスター損傷の修復については、興味深い結果が得られ、こちらについてはほぼ順調に進展している。DNAフィルムについては、より有効性の高い方法を見つけることができたので、予想外の進展と考えている(これらについては(2))。24年度が最終年度であるため、記入しない。8-OHdG可視化に関して、24年度はマウスと並行して、DNAフィルムを用いた免疫染色法に力を入れる予定である。23年度は、UVクロスリンカーによるプロッティング膜へのDNA固定法に加えて、さらにDNAフィルム作成法の検索を行い、水中でも不溶性のDNAフィルムの作成法を東京工業大学岡畑教授より伝授いただいた。このように複数の系を用意して8-OHdG免疫染色法の適用性を検討することによって、in vitroでの高LET放射線の酸化損傷の可視化を実現させたい。
圧力誘起超伝導体の量子相転移近傍におけるフェルミ面の不安定性と重い電子状態の研究

4f電子を含むセリウム化合物は,f電子が局在し磁気秩序を示すものや,f電子が遍歴し磁気秩序を示さないもの,そして高温ではf電子が局在しているが低温で遍歴へと移り変わるものなど多様な物性を示す.磁気秩序を示す物質の中には,圧力を加えると磁気秩序状態から非磁性的な状態へ移り変わり,その量子臨界点近傍で,超伝導状態が現われることが見い出されるものがある.本研究では,量子臨界点近傍で電子状態がどのように変化するのかを明らかにすることを目的とし,3 GPaまでの圧力下でのdHvA効果観測装置を開発し,反強磁性体CeRhIn_5とCeIn_3の圧力下dHvA効果の実験を行った.dHvA効果の実験から,常圧のCeRhIn_5の4f電子は局在していることは既に明らかにされている.そこで,興味が持たれるのは,CeRhIn_5を加圧していったときに,臨界圧力でフェルミ面がどう変化するかである.結果は,約2.4GPaで局在的なフェルミ面から遍歴的なフェルミ面へと変化した。さらにこの臨界圧力近傍で伝導電子の有効質量が発散的に増大することも見いだした。CeIn_3はネール温度が約10Kの反強磁性体で、約2.5GPaの圧力でネール温度が消失し、その近傍の圧力で超伝導が観測される。3 GPaまでの圧力下のdHvA効果の実験を行った結果、2.7GPa以上の圧力で、9x10^7Oeの大きな球状のフェルミ面が突然出現することを見いだした。4f電子が存在しない参照系LaIn_3の主要フェルミ面の大きさは7x10^7Oeであり、2.7GPaでのCeln3のフェルミ面より小さい。これは、CeIn_3の場合には4f電子そのものが伝導電子となり、フェルミ面の大きさに寄与していることを示しており、CeIn_3の4f電子は、量子臨界圧力の前後で、局在的な性質から遍歴へと変貌することが明らかとなった。本年度は、本研究課題を遂行する上で必要となるいくつかの圧力セルの製作と、それを用いていくつかの物質で圧力下でのドハース・ファンアルフェン効果の実験をおこなった。まず、非磁性硬度材料MP35Nを用いて、3GPaまでの圧力下で極低温・強磁場下の実験が可能となるピストンシリンダー型の圧力セルを製作した。この圧力セルは内径が5mmφと比較的大きいので、内部にピックアップコイルを導入でき、感度のよいドハース・ファンアルフェン効果の実験が可能となった。この圧力セルを用いて、UGe2,CeRhIn5およびCeIn3のドハース・ファンアルフェン効果の実験をおこなった。実験は現在も進行中であるが、ネール点が消失し、超伝導が観測される圧力近傍でそれぞれ特徴的な振る舞いが観測されている。UGe2では、P^*(1.2GPa)と呼ばれる特徴的な圧力から、強磁性が消失する圧力Pc(1.5GPa)の圧力領域でドハース・ファンアルフェン振動が消失してしまう。一方、超伝導はこの領域でバルクで観測される。

ドハース振動の消失は、伝導電子が非常に重くなっているか、あるいはフェルミ面の一部が消失してしまうことを示しており、超伝導発現機構との関連が示唆される。現在、これまで報告されている中で最も純度のよい試料を用いて、実験を継続しているところである。圧力誘起超伝導体CeRhIn5は約1.6Gpaで超伝導が現れる。この圧力では反強磁性と超伝導が共存している。圧力下でのドハース・ファンアルフェン効果の実験では2.2GPaまでの圧力ではフェルミ面は変化しておらず、フェルミ面は局在的な4f電子の性質がまだ保たれていることを示している。現在より高圧の実験をこころみているところであり、反強磁性が消失し、遍歴的な4f電子が現れるかどうか非常に興味深い段階に来ている。さらに、CeIn3では2.7GPaまでの実験を行った。ネール点が消失するのは、2.5GPa近傍と思われ、フェルミ面の変化が観測された。これからいろいろな磁場方向での実験とバンド計算との比較により、電子状態が局在的なものから、遍歴的なものへ変貌したのかどうかをより明らかにしていく予定である。また、より高圧下の実験をめざして、インデンター型圧力セルとダイモンドアンビル型圧力セルの政策をおこなった。これらのセルを用いた実験はこれからの課題であるが、それぞれ5GPa,10GPa超の実験が可能となる圧力セルとなっている。本年度は、昨年度に引き続き典型的な圧力誘起超伝導体の圧力下ドハースファンアルフェン(dHvA)効果の実験と,更なる高圧下でのdHvA効果の実験が可能となる圧力装置の開発をおこなった.今年度の技術的進展として一番大きなポイントは、3GPaでのdHvA効果を観測できる圧力セルの開発に成功したことである。これにより、CeIn_3やCeRhIn_5の量子臨界圧力を超えることが可能となり、フェルミ面すなわち電子状態の変貌をとらえることが出来た。以下に物質ごとに得られた成果を挙げる.CeIn_3は2.52.7GPaでネール温度が消失し,常磁性体へと変貌し,その近傍の圧力で超伝導が観測される.昨年度の<111>方向に引き続き、<110>方向での圧力下dHvA効果の実験をおこなった。CeIn_3において3GPaまでの圧力下dHvA効果の観測に成功した.フェルミ面は2.5GPaでわずかにその形が変化したが,4f電子が局在したフェルミ面から,4f電子が遍歴したフェルミ面への変貌から期待されるような大きな変化は観測されなかった.サイクロトロン有効質量は臨界圧力へ近づくにつれ増大し、重い電子状態の発達を観測した。3GPaまでの圧力下のdHvA効果の実験をおこない、臨界点前後でのフェルミ面や有効質量の変化を観測した。詳しい解析は今後の課題であるが、臨界庄力での変化が局在的な4f電子からCeCoIn_5のような遍歴的な4f電子への変化を意味しているのか興味深い点である。本研究の大きな柱であるCeIn_3およびCeRhIn_5の量子臨界圧力近傍のフェルミ面の変化を明らかにするため、昨年度に引き続き量子臨界点を超える圧力での実験をおこなった。CeIn_3はネール温度が約10Kの反強磁性体で、2.52.7GPaの圧力でネール温度が消失し、その近傍の圧力で超伝導が観測される。本年度は3GPaまでの圧力下のdHvA効果の実験を行った。その結果、2.7GPa以上の圧力で、9x10^7Oeの大きな球状のフェルミ面を観測した。量子臨界圧力以下でのCeIn_3は反強磁性状態であるため、その磁気的なブリルアンゾーンの折りたたみにより大きな主要フェルミ面は小さいフェルミ面へと分断されてしまっているものと考えられている。したがって臨界圧力より高い圧力で大きな主要フェルミ面が出現したことは、CeIn_3が常磁性状態へと変化したことを意味している。
次世代マルチメディアプログラミング環境

本研究は、人間にとってより直観的で理解し易い自己説明型ソフトウェアコンポーネントであるアルゴリズムサイバーフィルム(以下サイバーフィルム)を用いた、プログラミングの非専門家を含む多くの人々が、計算処理や情報資源の生成に携わることを可能とする次世代マルチメディアプログラミング環境の開発に関するものである。本年度は、主にサイバーフィルムライブラリの拡張と大規模なユーザビリティテストを実施した。ライブラリの拡張では、ネットワークフローや木構造に関するアルゴリズムを新たに追加した。また、ユーザビリティテストは学部3年86名を被験者として、サイバーフィルムが持つ重要な要素についてプログラムの理解し易さを多角的に評価し、フィードバックを得た。サイバーアィルムで使われているビジュアルシンボルやその構造は、アルゴリズムの動的な特徴の理解を容易にし、ある種のアルゴリズムが記述されたプログラム全体の理解のし易さでは既存の言語よりも優れているという結果を得た。また、コンポーネントのインタフェースを定義する言語開発を含む本ビジュアル言語の拡張に関連し、形式的な言語仕様提供の重要性を確認した。従って計画には記載されていなかったが、言語の一貫性を確認し第三者に言語仕様書を提供するため、ローマ大学との共同研究の中でサイバーフィルム言語をメタモデルとOCLにより定義し、本ビジュアル言語の構文・意味論を形式的に記述するフレームワークを確立した。検索システムについては計画通りに実装することが困難だったが、本ライブラリにはDB化するための十分なコンポーネントが追加され、それらの属性を定義できる状態にある。また、コンポーネントのインタフェースを定義するビジュアル言語の構想も確立しつつあるので、近い将来本マルチメディアプログラミング環境におけるソフトウェアコンポーネントの検索システムの実現が期待できる。人間にとってより直感的で理解し易い自己説明型ソフトウェアコンポーネントを検索・表示・指定・実行するためのプログラミング環境を構築し、プログラミングの非専門家を含む多くの人々が、計算処理や情報資源の生成に携わることを可能にすることが本研究の目的である。本年度は、自己説明型コンポーネントのライブラリ化(DB化)を行い、ソート、文字列処理、動的計画法、多くのグラフ・木・ネットワーク構造における基本的及び高度な計算アルゴリズムを自己説明型コンポーネントとして実装した。またライブラリコンテンツの検証・開発を通じて、アルゴリズムサイバーフィルム言語の体系的な分析により、言語要素の自己説明性を拡張し、言語の構文・意味論の記述を提供した。アルゴリズムサイバーフィルム言語における新たなビジュアルシンボルとそれらの構成概念、言語要素である新しいタイプの前景・背景オブジェクトイメージ、マルチプルビューの新要素、及びサイバーフィルムシーンとサイバーフレームの構文・意味を定義するための規則の集合、が導入された。ライブラリの各コンポーネントは、アルゴリズムの動的な特徴を説明するアルゴリズミックスケルトンのフレームセット、プログラムをコンパクトな形式で表現する統合ビュー、及び実行プログラムの自動生成をサポートするテンプレートプログラム群として開発された。開発されたライブラリコンポーネント及び事例研究は、アルゴリズムサイバーフィルム言語が実に多種多様なアルゴリズムをより効率的に表現・指定できることを実証した。また、本ライブラリは、アルゴリズムの特徴を現すマルチプルビュー及び可能なプログラム実装のための"特別な知識"であるテンプレートプログラム群を基礎とした新しいタイプの教育資料となり、一部のコンポーネントは学部のアルゴリズム特論の授業で実用された。
地球圏及び圏外における電気・気象環境と雜音・カオスの発生・障害に関する学際的研究

本研究は、国際電波科学連合(International Union of Radio Science:URSI)E分科ワ-キンググル-プの活動として,1992年3月25日26日,「汚染・塵埃プラズマ及び電気を伴う気象環境と雜音・カオスに関するURSIワ-クショップ」の東京における開催の企画・準備を主体として実施した。会議は本研究の企画に基いて,次の様な14のセッションから構成され,海外より21件,国内より31件,計52件の論文が報告された:1.開会の辞,本会議とURSI新ワ-キンググル-プ案内;2.宇宙及び実驗室における汚染・塵埃プラズマ(6件);3.宇宙塵埃プラズマにおける波動・衝撃波(6件);4.気象・電気環境と電気流体力学(4件);5.乱流における自己組織化(5件);6.雷放電(4件);7.磁気圏の雜音とカオス(3件);8.惑星雜音とプラズマ(3件);9.地球圏外雜音とプラズマ(3件);10.電磁気学の物理的・数学的基礎(3件);11.搖動とカオス(4件);12.プラズマ波と加速(3件);13.地球雜音(5件);14.球雷(3件).本会議は、新ワ-キンググル-プの第1回会合を,メンバ-のみならず関係分野を併合し,汚染・塵埃プラズマと電気を伴う気象環境と雜音・カオスの問題を,興味ある一般研究者に広く開放・拡大して異なったバックグランドの研究者間の横のリンクを図るもので,その様な目的は充分達せられたと思う。本研究の具体的な成果は,次の二つに纒められる:1.部分電離ガス・衝突プラズマ・塵埃プラズマとして記述される様な地球圏及び圏外における放電・電離・帶電を伴う様々な電気・気象現象への新しい基本的アプロ-チに対する指針が得られた;2.上記現象に伴われるランダム雜音・カオスへの非線形・乱流過程,統計的数学手法に基いた新理論へのアプロ-チが示唆された。プロシィ-ディング出版の準備も進められている。
抗生物質耐性機構の構造生物学的研究

本研究において、抗生物質耐性に関わる4つのプロジェクトに対し以下のような研究をおこなった。1.β-ラクタマーゼ(a)SHV-1:メロベネム複合体、アシル中間体2種類の形態があることが判明した。脱アシル化に関与する水分子の水分子の水素結合状態ネットワークが明らかとなった。(b)GC1β-ラクタマーゼ:アンピシリン複合体:クラスCβタクタマーゼとその基質アンピシリンのアシル中間体をタンパク修飾を利用してトラップすることに成功し、その構造を1.4Å解像度で構造解析を行った。2.アミノギリコシドリン酸化・アセチル化二機能酵素精製、結晶化スクリーニングを行っているが、現在のところ、十分な解像度を得られる結晶がえられていない。3.マクロライドリン酸化酵素およびその調節タンパク質(a)マクロライドリン酸化酵素遺伝子(mphA)は大腸菌よりPCR法を利用してクローニングされた。これを、開始コドンの読み枠をあわせながらpET, pColdベクターに導入した。現在までに十分な発現量を得るにいたっていない。(b)調節遺伝子であるMphRはGST融合タンパク質をして必要量を得ることができた。予備的な実験から1Lの大腸菌培養液から5-10mgのタンパク質を回収することがかのうであると予想される。次のステップとしてサイド、タンパク精製をを行い、結晶化スクリーニングを行う予定である。葉酸合成酵素DHPSはダプソンと呼ばれるハンセン病治療薬のターゲットである。いままでDHPSはさまざまな菌種で構造決定されたきたが、ライ菌(Mycobacterium leprae)では報告がない。大腸菌内における発現系ではすべて不溶性分画に発現してしまったが、シャペロンとの共発現で、少量のタンパク質の発現が確認された。本年度、抗生物質耐性に関わる3つのプロジェクトに対し以下のような研究をおこなった。1.β-ラクタマーゼクラスAβ-ラクタマーゼ:SHV-1β-ラクタマーゼと代表的カルバペネム系抗生物質であるメロペネムの複合体の構造解析を行った。フォトンファクトリーでデーター収集を行い、アポ酵素では0.93Å、複合体では1.0Åという高解像度データを得ることができた。現在、精密化を行っている途中で、水素原子を含む詳細な構造を検討している。クラスCβラクタマーゼ:カルバペネム系抗生物質耐性をもつ緑膿菌より、本来分解不可能であるカルバペネムを加水分解できるクラスCβ-ラクタマーゼが発見された。この遺伝子を1acプロモーター支配におき、高発現系を得られた。これを用いて現在タンパクを精製している。次年度には結晶化スクリーニング、構造解析を行いたい。2.アミノグリコシドリン酸化・アセチル化二機能酵素MRSAのアミノグリコシド系抗生物質耐性の主要因である本酵素のX線結晶解析を行うために、遺伝子を入手し、pColdベクターを利用した高発現系を確立した。またカナマイシンを利用したアフィニティークロマトグラフィーを使用することにより、1Lの培地から10mg程度の精製酵素を得る系を確立した。予備的なスクリーニング実験により4つの条件でタンパクの結晶が得られることが確認された。次年度にはデータ収集が可能であるかどうか確認後、構造解析を行う予定である。3.マクロライドリン酸化酵素マクロライド系抗生物質をリン酸化することにより不活性化する酵素遺伝子、mphAならびにマクロライドの存在、非存在により遺伝子発現を調節するmphRに関して高発現系を確率すべく実験を行っている。いくつかのベクターを試してみたが、遺伝子をベクターに導入する際のライゲーション反応に問題があり、現在、条件を検討中である。

本年度、抗生物質耐性に関わる4つのプロジェクトに対し以下のような研究をおこなった。1.β-ラクタマーゼSHV-1-メロペネム複合体の構造解析を行った。アシル中間体に2種類の形態があることが判明した。脱アシル化に関与する水分子の水素結合状態がメロペネムが安定に結合することに重要な意味を持つことがわかった。現在、論文発表とPDBへの登録準備中である。2.アミノグリコシドリン酸化・アセチル化二機能酵素昨年構築した高発現系を利用して精製、結晶化スクリーニングを行っているが、現在のところ、十分な解像度を得られる結晶が得られていない。(200)3.マクロライドリン酸化酵素およびその調節タンパク質マクロライドリン酸化酵素遺伝子(mphA)は大腸菌よりPCR法を利用してクローニングされた。これを、開始コドンの読み枠をあわせながらpET,pColdベクターに導入した。現在までに十分な発現量を得るにいたっていない。一方、この酵素の調節遺伝子であるMphRはGST融合タンパク質として必要量を得ることができた。予備的な実験から1Lの大腸菌培養液から5-10mgのタンパク質を回収することが可能であると予想される。次のステップとして再度、タンパク精製を行い、結晶化スクリーニングを行う予定である。葉酸合成酵素DHPSはダプソンと呼ばれるハンセン病治療薬のターゲットである。いままでDHPSはさまざまな菌種で構造決定されてきたが、ライ菌(Mycobaterium leprae)では報告がない。昨年、急遽高い優先順位にこの酵素を位置づけた。大腸菌内における発現系ではすべて不溶性分画に発現してしまった。現在、Mycobacterium smegmatisにおいて発現系を構築すべく実験を行っている。
生薬に含まれるストレス化合物の探索

生薬調製の過程でまだ生きている薬用植物組織に様々なストレスが加わり、ストレス化合物が誘導され、生薬成分の一部となる可能性が見出された。ストレス化合物が生薬の薬効に影響を及ぼす可能性が示唆されたことから、生薬中のストレス化合物を探索する目的で、分析マーカーとなるストレス化合物を単離し構造を明らかとした。1.セリ科に属する薬用植物ハマボウフウ、ボウフウ.トウキ、ホッカイトウキが生薬成分として知られる一連のフロクマリンをストレス化合物として産生することを見出した。生薬中のストレス化合物含量は、調製条件によって著しく変化した。同科のセンキュウはフタライド系化合物をストレス化合物として産生した。2.サトイモ科に属するコンニャクから2種のピロリジンアルカロイドを、サトイモからは1種のピロリジンアルカロイドと3種のヒぺリジンアルカロイドを、また、カラスビシャクから1種のヒペリジンアルカロイドをストレス化合物として単離し.構造研究を行った。3.ボタン科のシャクヤクは芍薬の微量成分として既知てあるヘデラゲニンをストレス化合物として産生した。4.ウコギ科のオタネニンジン、エゾウコギ、ヒメウコギ、オニウコギがストレス化合物を産生することを認め、オニウコギから1種のクマリンおよび炭素数17である2種のブテノライドをストレス化合物として単離した。5,タデ科のダイオウから、3種のアントラキノン系化合物と1種のビアントロン系化合物をストレス化合物として得た。生薬中のストレス化合物探索のために分析マーカーとして必要となる標準ストレス化合物を単離し、構造を明らかとした。1サトイモ科の薬用植物コンニャクの塊茎スライスに、レタス腐敗病菌接種、硫酸銅溶液塗布、あるいは紫外線を照射し、抽出物の中性部と塩基性部に抗菌性物質の産生を認めた。中性部からストレス化合物としてラセミ体のsesartemin及びラセミ体のyangambinを単離した。光学分割して各鏡像体の抗菌性を比較したところ、sesarteminでは(+)-体と(-)-体に顕著な差は見られなかったが、yangambinでは(+)-体の方が(-)-体よりも著しく活性が高かった。塩基性部からは、サトイモ科植物の毒成分として知られるN-メチルピロリジン誘導体irniin及び新規N-メチルピロリジン誘導体1種をストレス化合物として単離し、構造を明らかとした。同じサトイモ科に属するカラスビシャクにおいてもストレス負荷によりドラーゲンドルフ試薬で同様の挙動を示す物質の産生を認めた。2ウコギ科木本薬用植物エゾウコギ、ヒメウコギ、ケヤマウコギについてクワ芽枯れ病菌を接種し、抗菌性ストレス化合物の産生を認めた。ケヤマウコギから抗菌成分としてfarnesolを、抗菌性ストレス化合物として既知クマリン父scoparone、2種の不安定な新規ブテノライドを単離し構造を明らかとした。3ニガキ科のシンジュから塩基性ストレス化合物とともに、6,7,8-trimethoxycoumarin及び5,6,7,8-tetramethoxycoumarinを抗菌性ストレス化合物として単離した。1)サトイモ科の薬用植物であるカラスビシャクにストレスを加え、TLCバイオアッセイを指標として新たに産生するストレス化合物を探索し、抗菌性を示す1種のピペリジンアルカロイドをストレス化合物として単離し、構造を明らかとした。同じサトイモ科に属するサトイモから、抗菌性を示す3種のピペリジンアルカロイドと1種のピロリジンアルカロイドをストレス化合物として単離し、構造を明らかとした。そのうちの1種は、先にコンニャクのストレス化合物として単離したピロリジンアルカロイドと一致した。2)タデ科薬用植物のダイオウにストレスを加え、HPLCとTLCバイオアッセイを指標としてストレス化合物を探索した。葉のストレス化合物としてemodin、10,10'-emodin bianthrone、および1-dotriacontanolを単離し同定した。