hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
不安定核構造の統一的記述

核力の多様な性質、特にテンソル力部分や、3体力が、エキゾチックな不安定核の構造にどのような役割をはたすかを明らかにし、不安定核構造の統一的な記述をめざす。安定線とドリップラインの間にある多数の不安定核の構造を、核力に忠実に解明するのが基本自的である。p殻原子核については17C及び周辺核の性質を調べて、論文を発表した。テンソルカを適切に含むように改良した有効核力がいい結果を出した。N=20魔法数についての研究をさらに発展させ、KC1,Mg,Alなどの原子核の構造を計算して最新の実験と比べた。テンソルカによる殻進化が観測可能なデータに反映されるのが示され、Physical Review C,Physical ReviewLettersなどの学術誌で発表した。平成20年度での大きな進展の一つは、核力の中でも3体力と呼ばれるものの効果を初めて定量的に明らかにしたことにある。酸素の不安定核のドリップラインは、2体力だけの理論計算では再現されないことが知られていたが、デルタ粒子に起源をおく藤田宮沢3体力の効果を取り入れることにより、それがきれいに解決された。現在論文を投稿準備中である。酸素アイソトープの連続状態への励起スペクトルを核力を考慮した理論で記述する連続状態結合殻模型を提唱し、24,250の最近のデータを見事に予言していることを示した。この論文は投稿済で、レフェり一審査中である。重い原子核については、旧来型の平均場模型を改良してテンソルカや有限レンジのLS力を取り入れた新しいGogny型相互作用によ1る計算が成功し、多くの興味深い結果を出した。研究協力者の博士論文になったが、投稿も準備中である。重い原子核での平均場模型から励起エネルギーなどを求めるのは難しいので、ポテンシャルエネルギー面から相互作用するボソン模型のハミルトニアンを決める方法を提案し、多くの原子核で成功を見た。研究協力者の修士論文になり、又、Physical Review Letters誌に論文を発表した。その他、pf殼にg9/2軌道を加える計算は終了し、論文準備中である。安定線とドリップラインの間にある多数の不安定核の構造を、核力に忠実に解明するのが基本目的である。Pf殻原子核についてはニュートリノ反応を調べて、論文を発表した。N=20魔法数についての研究を引き続き発展させ、O,Mg,Siなどの原子核の構造を計算して最新の実験と比べた。特に、テンソルカと中心力の関わりを調べ、テンソルカがbareのものと核内のものとでほとんど違わないことも示した。Physical ReviewLetters誌に論文を発表し、特に重要論文として認めらて、Viewpoint欄でも紹介された。それは、研究協力者の修士論文にもなった。平成21年度での大きな進展の一つは、核力の中でも3体力と呼ばれるものの研究を進め、Caでの効果を明らかにしたことにある。酸素の不安定核のドリップラインは、2体力だけの理論計算では再現されないことが知られていたが、デルタ粒子に起源をおく藤田宮沢3体力の効果を取り入れた殻模型計算を行うなどの進展があった。現在論文を投稿中である。この論文は投稿中である。重い原子核での平均場模型から励起エネルギーなどを求めるのは難しいので、ポテンシャルエネルギー面から相互作用するボソン模型のハミルトニアンを決める方法を提案したが、さらにウェーブレットによって発展させて多くの原子核で成功を見た。その他、pf殻にg9/2軌道を加える計算は終了し、論文が出版された。pf殻原子核については、天体環境におけるニッケルのアイソトープの電子捕獲反応を調べた論文を投稿し、年度がわずかに変わったところで掲載決定となった。テンソル力を適切に含むように改良した有効核力がいい結果を出した。N=20魔法数についての研究を引き続き発展させ、0,Mg,Siなどの原子核の構造を計算して最新の実験と比べた。テンソル力による殻進化が観測可能なデータに反映されるのが示され、Physical Review C, Physical ReviewLettersなどの学術誌で発表した。平成22年度での大きな進展の一つは、核力の中でも3体力と呼ばれるものの研究を進めたことにある。酸素の不安定核のドリップラインは、2体力だけの理論計算では再現されないことが知られていたが、デルタ粒子に起源をおく藤田宮沢3体力からのモノポール効果を世界で初めて議論した論文がPhysical Review Letters誌に出版された。Caでの効果を明らかにし,モノポール以外の効果も取り入れた殻模型計算を行うなどの進展があった。現在論文を投稿中、準備中である。重い原子核での平均場模型から励起エネルギーなどを求めるのは難しいことは知られているが、ポテンシャルエネルギー面から相互作用するボソン模型のハミルトニアンを決める方法を前年度に提唱した。

その方法をさらに改良し、回転運動に附随する補正を見つけて、そこまで含んだフェルミオン-ボソン射影法を提案した。それにより、集団運動の全ての場合をカバーする、ボソン模型の基礎が得られた。重イオン反応における、荷電交換反応プロセスの関わり方を衝突エネルギーとの関係で議論し、簡単な関係を見つけた。結果はPhysical ReviewLetters誌に出版された。
PGC-1α-ERRα経路を標的とした糖尿病性腎症の新規治療法の開発

本研究ではミトコンドリア機能と血管新生の制御に関与するestrogen-related receptor-α(ERR-α)を標的とした糖尿病性腎症の治療について検討した。1型糖尿病モデルマウスにおいて、糸球体内にポドサイトでのERR-α発現増加が認められた。培養ポドサイトへのERR-α拮抗薬の投与は、高糖濃度によるVEGF発現の増加を抑制した。ERR-αノックアウトマウスを用いた1型糖尿病モデルでは尿蛋白の抑制効果が認められなかったが、ERR-α拮抗作用を持つkaempferolは8週での尿蛋白の抑制効果を示した。これらの結果から、ERR-αの糖尿病性腎症の進展への関与が示唆された。本研究は糖尿病性腎症の発生と進展においてmitochondrial biogenesis制御経路であるPGC-1α-ERRαが糸球体上皮細胞(ポドサイト)での血管内皮成長因子(VEGF)の発現を促進させるという仮説の下、この経路の遮断が糖尿病性腎症に対する新規の治療標的となる可能性を検討することを目的としている。まず、糖尿病性腎症におけるPGC-1α-ERRα経路の変化を検討するため、8週齢C57BL/6マウスに50mg/kgのstreptozotocin(STZ)を5日間腹腔内投与して1型糖尿病モデルを作成した。STZ投与から4週後の血糖値はSTZ非投与での136±21.3mg/dlに対してSTZ投与では358.8±74.2mg/dlであった。これらのマウスを、その後4週と8週で屠殺した。尿中アルブミン/Cr比は8週で各々359±298対985±392μg/mgとSTZ投与マウスで軽度の増加を認めた。腎臓でのVEGFの発現も8週のSTZ投与群でReal-time PCRにより約1.3倍の増加と比較的軽度であった。腎組織のwestern blotではERRαとPGC-1αの発現に2群間で有意差が認められず、Real-time PCRではERRαはSTZ投与群で増加する傾向があるも有意に至らなかった。PGC-1α-ERRα経路は早期の腎症の発生よりも、その後の進展への関与が大きいことが示唆された。また、アルブミン尿の発生に重要なポドサイト障害への関与を検討するために、培養マウスポドサイトを高ブドウ糖(25mM)下で培養し、通常ブドウ糖(5.5mM)下での培養と比較検討した。高ブドウ糖刺激後12、24、48時間でのVEGFとERRαの発現についてreal-time PCRにより検討し、いずれの発現も増加する傾向が認められた。本研究は、本邦で透析療法を必要とする末期腎不全の原疾患として最も高い割合を占める糖尿病性腎症の進展過程における新規の機序と治療標的としてのPGC-1α-ERRα経路の意義を検討したものである。野生型マウスにおいて1型糖尿病モデルを作成し、早期糖尿病性腎症の腎組織におけるPGC-1αとERRαの発現を検討したが、mRNAレベルは後者で増加する傾向が認められた。ERRαの発現局在を免疫染色にて検討したが、免疫組織化学では主として腎髄質の尿細管上皮細胞に発現が認められ、糸球体内での発現について免疫蛍光により更に検討したところ、一部のポドサイトとメサンギウム細胞に陽性が示された。このため、糖尿病性腎症におけるポドサイトでのERRαの役割を検討するために、マウス由来ポドサイト細胞株を低または高糖濃度下で培養し、ERRαのselective antagonistであるXCT-790を添加したところ、高糖濃度によって誘導される、早期糖尿病性腎症のmediatorと考えられる血管内皮成長因子(VEGF)の増加が抑制される傾向にあった。動物モデルでの糖尿病性腎症におけるERRα抑制の効果を確認するため、野生型マウスに同様な1型糖尿病モデルを作成し、ERRα阻害活性が証明されているkaempferolの投与を行った。これにより、12週での尿中アルブミン排泄の抑制が認められた。また、16週でのメサンギウム基質増加にも抑制傾向があった。更に、ERRαのノックアウトマウスを使用して同様の1型糖尿病モデルを作成したが、8週では尿中アルブミン排泄に有意な差が認められなかった。ノックアウトマウスでの長期的な腎症進展抑制に関して更なる検討が必要であるが、本検討によりERRαの腎症の発生への関与とkaempferolによる治療効果の可能性が示唆された。腎臓内科学Jackson研究所より購入予定であったERRαノックアウトマウスの搬入が大幅に遅れたために、ERRαノックアウトマウスに1型糖尿病を誘発し、糖尿病性腎症の発生・進展の抑制を検討する実験に使用するhomozygousのノックアウトマウスを準備することができなかった。

現在、ERRαノックアウトマウスを繁殖を開始させており、マウスが得られ次第、これを使用した実験に着手する予定である。野生型マウスにSTZを投与して糖尿病モデルを作成し、PGC1α-ERRα経路の発現変化について検討したが、高血糖の確認から8週後でも尿中アルブミン排泄の増加が小さい上にVEGFの発現増加も著明でなく、この時点でのPGC1α-ERRα経路の活性化を明確に示すことができていない。更に明らかな腎障害が出現する12週での検討を行うために、現在、糖尿病マウスモデルを作成している。糖尿病性腎症におけるPGC1α-ERRα経路の発現変化に関して、高血糖の確認後から4週と8週では明確な差が認められなかったために、野生型マウス(C57BL/6J)にStreptozotocin (STZ)を腹腔内投与し、高血糖の確認から12週で屠殺して腎臓を摘出して、PGC1α-ERRα経路に関連する蛋白質発現(PGC1α、ERRα、FAO等)とmitochondrial biogenesis関連因子、酸化ストレスの変化について検討する。また、この経路の糖尿病性腎症に対する治療的意義を検討するために、ERRαノックアウト(KO)マウス(Jackson Laboratoryにて購入し、現在繁殖中)と野生型マウスとにSTZを腹腔内投与して1型糖尿病モデルを作成し、高血糖の確認後から12週で24時間蓄尿と採血を行って屠殺し、腎臓を摘出する。採取した腎組織より光学顕微鏡、凍結切片、電子顕微鏡用の標本を作成し、また腎皮質よりDNA、RNA、蛋白を抽出し、以下の項目について非糖尿病マウスとの間で比較検討を行う。評価項目として、腎機能(血清Cr、24時間Ccr、尿中アルブミン/Cr比)、組織学的変化、炎症・線維化関連因子、mitochondrial biogenesis関連因子、ERRαと血管新生関連因子を比較検討する。更に、その経路の薬理学的遮断が実際に糖尿病性腎症を改善し、治療薬となり得るか否かを検討するために、糖尿病マウスに対してERRα阻害薬を投与し、上記の評価項目について同様に薬剤非投与マウスと比較検討する。また、高血糖のポドサイトへの直接傷害におけるPGC1α-ERRα経路の関与を検討するために、高ブドウ糖濃度下で培養したポドサイトにERRα阻害薬を投与し、VEGF産生と酸化ストレスの産生への抑制効果について検討する。ERRαノックアウトマウスの搬入が遅れたため平成25年度中のマウスの繁殖(genotypingを含む)と実験にかかる研究費の未使用額が生じた。また、糖尿病マウスと非糖尿病マウスの間でのPGC1α-ERRα経路の発現変化について、高血糖の確認後4週と8週では明確な差が認められず、12週での検討を行うこととしており、mitochondrial biogenesisと酸化ストレスの変化に関する検討も12週で行うこととしたために、これにかかる研究費に未使用額が生じた。平成26年度は、糖尿病モデル作成から12週でのPGC1α-ERRα経路の変化とmitochondrial biogenesis及び酸化ストレスの変化について検討し、この経路の治療的意義を確認するために繁殖させたERRαノックアウトマウスでの糖尿病性腎症進展抑制の可能性についての検討と、ERRα阻害薬による糖尿病性腎症の治療効果についての検討を行う。また、培養ポドサイトへのERRα阻害薬投与の効果も検討する。
直接内部改質式溶融炭酸塩型燃料電池における改質触媒中の炭酸塩付着形態の解明

直接内部改質式溶融炭酸塩型燃料電池における気相汚染された触媒の再生法を見いだすために,昨年度試作した水蒸気添加可能な熱天秤型反応装置を用いて,実機DIR-MCFC雰囲気ガスによる汚染触媒中のKOH挙動について検討を行った.実機ガスであるCH_4/H_2O混合ガスを供給すると,バスケットに充填した汚染触媒の触媒反応により触媒周囲のガス雰囲気が供給ガスと異なるため,KOH挙動がどのガス組成により影響を及ぼすかは不明である.そこで本年度は,昨年度試作した装置に,ガス分析が行えるようにガスサンプリングの機能を付加して検討を行った.その結果,以下のようなことを明らかにした.1.触媒反応はCH_4+H_2O→CO+3H_2であるために,汚染触媒中のKOHはK_2CO_3に変化することなく汚染触媒から蒸発させることができる.2.触媒反応後,気相においてCO+H_2O→CO_2+H_2のシフト反応により,触媒から蒸発させたKOHが下流側の触媒表面上でK_2CO_3に変化して付着する.3.蒸発させたKOHがK_2CO_3に変化して付着するか否かは,供給ガス中のH_2O濃度が大きく寄与していることを示唆できた.4.実機DIR-MCFCにおいて,触媒反応を生じさせていれば電極から飛散してくるKOHの付着は,触媒反応による生成物(CO,H_2)により防ぐことはできるが,気相反応で生じるCO_2によって触媒表面にK_2CO_3として付着し,汚染を生じる可能性を示唆できた.5.実機DIR-MCFCを運転する際に,常に触媒反応を生じさせておけば気相汚染から触媒を守ることは可能であるが,電池保存モードのような触媒反応を生じさせず,がつ,低流速でCO_2濃度が高い運転条件に保つと,触媒からの生成物の吹き出しが無くなり気相汚染を招くことになることを示唆できた.今後,上記で得られた成果を元にガス組成などを更に細かく変化させて実験を行うことで,実機DIR-MCFCの最適な運転条件および触媒の充填方法などを提案して行く予定である.直接内部改質式溶融炭酸塩型燃料電池における気相汚染された触媒の再生法を見いだすために,水蒸気添加可能な熱天秤型反応装置を試作し,ガス雰囲気による気相汚染の主物質であるKOHの挙動について検討を行った.試作した熱天秤型反応装置の性能評価を行うために,フレッシュ触媒を使用した基礎実験を行い,市販されているTG/DTA装置のデータと比較を行った結果,試作装置によるデータの信頼性を得ることができた.気相汚染触媒中のKOHの存在形態を検討するために,各ガス雰囲気における気相汚染触媒の質量変化特性実験を行った.その結果,KOHとK_2CO_3との関係にはCO_2濃度依存性があることが明らかとなり,気相汚染触媒の再生の観点からは以下のようなことも明らかにした.1.気相汚染触媒において,100%N_2ガスを流通させることで汚染触媒中のKOHの約80%を蒸発させ,触媒活性を再生することができる.2.気相汚染触媒において,CO_2濃度をCO_2-N_2ガス雰囲気では25%以内,CO_2-H_2Oガス雰囲気では30%以内に抑えれば気相汚染触媒の再生が可能であるが,これらの濃度を越えるとKOHはK_2CO_3に変化し,再生は不可能である.しかし,実際のDIR-MCFC雰囲気ガスによる検討については未遂行のため,引き続き来年度行う予定である.直接内部改質式溶融炭酸塩型燃料電池における気相汚染された触媒の再生法を見いだすために,昨年度試作した水蒸気添加可能な熱天秤型反応装置を用いて,実機DIR-MCFC雰囲気ガスによる汚染触媒中のKOH挙動について検討を行った.実機ガスであるCH_4/H_2O混合ガスを供給すると,バスケットに充填した汚染触媒の触媒反応により触媒周囲のガス雰囲気が供給ガスと異なるため,KOH挙動がどのガス組成により影響を及ぼすかは不明である.そこで本年度は,昨年度試作した装置に,ガス分析が行えるようにガスサンプリングの機能を付加して検討を行った.その結果,以下のようなことを明らかにした.1.触媒反応はCH_4+H_2O→CO+3H_2であるために,汚染触媒中のKOHはK_2CO_3に変化することなく汚染触媒から蒸発させることができる.2.触媒反応後,気相においてCO+H_2O→CO_2+H_2のシフト反応により,触媒から蒸発させたKOHが下流側の触媒表面上でK_2CO_3に変化して付着する.3.蒸発させたKOHがK_2CO_3に変化して付着するか否かは,供給ガス中のH_2O濃度が大きく寄与していることを示唆できた.4.実機DIR-MCFCにおいて,触媒反応を生じさせていれば電極から飛散してくるKOHの付着は,触媒反応による生成物(CO,H_2)により防ぐことはできるが,気相反応で生じるCO_2によって触媒表面にK_2CO_3として付着し,汚染を生じる可能性を示唆できた.5.実機DIR-MCFCを運転する際に,常に触媒反応を生じさせておけば気相汚染から触媒を守ることは可能であるが,電池保存モードのような触媒反応を生じさせず,がつ,低流速でCO_2濃度が高い運転条件に保つと,触媒からの生成物の吹き出しが無くなり気相汚染を招くことになることを示唆できた.今後,上記で得られた成果を元にガス組成などを更に細かく変化させて実験を行うことで,実機DIR-
エイズウイルスRNAの塩基配列特異的リボザイムによる細胞内破壊の可能性の検討

エイズの治療のために、抗HIV抗体をもちいようとの考えは、最も基本的な考え方の一つであろう。しかし、ウイルスのゲノムが非常に変わり易いため、適切な抗体を作ることは必ずしも簡単ではないとの指摘も多い。我々は、抗体の代替物として、リボザイムを使用する可能性を検討するための基礎実験を行ってきた。ここで用いたsTobRVリボザイムは、RNAを分解するRNA酵素であり、20塩基程度の短い配列からなる触媒ドメインと16ヌクレオチド程度からなる2つのウイング配列からできている。ウイング配列をHIV RNAと相補的となるように選ぶことにより、HIV RNAの任意の地点を切断することが可能となる。本年度は、リボザイムの弱点である弱い活性を増強し、かつ基質(HIV RNA)の可変性に対応できる可能性のある鋸型リボザイムの構築とin vitroでの性質の検討を主としておこなってきた。鋸型リボザイムは、多数のリボザイム単位をホモまたはヘテロにタンデムに連結した複合リボザイムである。前年度の実験によりこのタイプの複合リボザイムは、単純リボザイムよりも分子あたりの活性が増大することが示唆されていた。そこでHIVのpol,gagに対応する多重連結リボザイムの切断活性を詳しく検討した。当初の予想に反して、一般には、多重度の増大は必ずしも活性増大を引き起こすとは限らないこと、また標的となる塩基配列の選択が重要であること、ヘテロ型の複合リボザイムにおいては、標的配列すら変化し、キメラ基質の切断が本来の基質の切断より効率的に起こること、更には、リボザイム配列によっては高頻度で内部切断がおこり“自殺"してしまうことが示された。これらの現象の主原因は、複合リボザイムが単純リボザイムのタンデム構造とは異なった高次構造を形成するためであろうと推定された。非タンデム型高次構造形成を防ぐため活性に無関係なステム部位を長くしたリボザイムの構築とタンデム化の効果を調べるための実験を、現在始めようとしている。
二次元材料によるプリンテッド・アンビエントエレクトロニクスの実現

本研究の目的は二次元材料を用いた柔軟な論理回路の実現であり、材料及びデバイス両面を相補的に理解することによって、最終的には世界初の印刷型アンビエントエレクトロニクスを実現する。これまでの研究において、新奇二次元材料である遷移金属ダイカルコゲナイド(TMDC)単層膜の大面積合成技術と、印刷可能な電解質を用いた素子作製技術を構築することで、従来のプリンテッド材料やフレキシブル材料を凌駕する高性能かつ高柔軟性・高伸縮性を有する論理回路素子を実現した。しかしながら、これらフレキシブルな駆動回路を実装するための大きな課題として電源技術が挙げられる。そこで、本年度はこれまで培った材料・素子技術を活かし、フレキシブル素子の電源技術を構築するために、TMDC材料において熱電変換及び光電変換素子の実現に取り組んだ。まず、TMDC材料では世界に先駆けて大面積な熱電変換素子作製に成功した。特に、材料の二次元化に伴う物性効果を活かすことで、本材料における熱電変換性能向上の指針を実験と理論計算両面から見出した。次に、TMDC単層膜と電解質を組み合わせ、非常に簡易な構造と簡便なプロセスにより、任意の基板上に受光及び発光素子を作製する手法を考案した。本手法を様々なTMDC材料に適用し、本材料では世界で初めて大面積単層膜を用いた発光素子を実現した。さらに、駆動原理を明らかにすることで最終的には、本研究で確立した手法はTMDC材料のみならず、新奇半導体材料において普遍的に受光及び発光機能を実現可能であり、フレキシブル材料を用いた光電変換素子作製のマイルストーンを築いた。28年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の目的は印刷による二次元材料を用いた柔軟な論理回路の実現であり、材料及びデバイス両面を相補的に理解することによって、最終的には世界初の印刷型アンビエントエレクトロニクスを実現する。本研究目的を達成するために、本年度は以下の二つの項目に取り組んだ。1)様々な遷移金属ダイカルコゲナイド(TMDC)材料の合成及びトランジスタの高性能化と極性制御化学気相成長法により4種類のTMDC単層膜(MoS2,MoSe2,WS2,WSe2)の合成技術を確立し、これらの単層膜を用いて、電解質と組み合わせたトランジスタの作製に成功した。TMDC材料の特徴である豊富な材料群を活かし、様々な材料でトランジスタを作製することにより、n型・p型・両極性トランジスタを実現できた。特に、これらの材料の電気伝導特性を詳細に調べることで、MoS2では高い電子移動度を有するn型材料として、また、WSe2は高い正孔移動度を有するp型材料として優れた伝導特性が明らかとなった。さらに金微粒子の添加によるドーピング技術も開発し、例えば、WSe2ではドーピングにより正孔移動度が100 cm2/Vsを達成できた。以上の結果より、今後は異種材料を組み合わせた高性能な論理回路の実現が期待できる。2)TMDC単層膜の転写技術の確立及びプラスチック基板上でのデバイス作製合成した大面積TMDC単層膜を液相プロセスにより、様々な基板上に転写する技術を確立した。特に、転写前後で顕微・光学特性及び電気伝導特性を評価することで転写条件の最適化を行った。最終的には、極めて薄いプラスチック基板上に合成膜を転写し、高い柔軟性を有するトランジスタ作製が可能となった。転写後のデバイス性能の向上が今後課題であるが、本材料を用いた柔軟な論理回路実現に向けた基盤技術が構築できた。上記の目標を達成するために、本年度はこれまでの研究で構築した遷移金属ダイカルコゲナイド(TMDC)材料の大面積な薄膜合成技術と電解質を用いた素子作製技術を基に、高性能なCMOS論理回路及び柔軟な回路素子の実現に取り組んだ。まず、高速に駆動する論理回路作製を目指した素子構造の最適化を行った。実験と計算の両面からインピーダンス測定を定量的に検証することで構造最適化を行い、高周波デバイスに向けた素子作製の手法を見出した。次に、構築した素子構造を基に、化学気相成長(CVD)により合成した様々なTMDC単層膜を用いて論理反転回路であるCMOSインバータを試作し、優れたスイッチング性能を実現した。特に、スイッチング特性を決める電圧ゲインというパラメータでは、二次元材料を用いたインバータにおいて最高の値を示した。また、ノイズに対する安定性や消費電力等のパラメータでも、二次元材料では極めて優れた特性を実現した。さらに、プラスチック基板上でも同様のデバイス作製を行い、直径1mm以下に曲げても安定に駆動する高柔軟性を有する論理回路の試作にも成功した。最後に、柔軟な回路素子の電源(エネルギーハーベスティング)技術に向けた、光電変換素子の作製にも取り組んだ。CVD合成したTMDC単層膜の基礎的な光学特性評価を行い、得られた知見を基に受光素子の試作を行った。電解質を用いた特徴的な手法を導入することで、市販のシリコンフォトダイオードに匹敵する高い受光感度を達成することができた。本研究課題の目的達成に向けて、本年度の達成予定は、化学気相成長法で合成したウエハースケールの遷移金属ダイカルコゲナイド単層膜を用いた論理回路の作製であった。

これに対し、本年度は早々に転写技術の確立により、異種原子層膜を用いたCMOS論理回路を実現し当初の研究予定を達成した。また、作製した論理回路の高性能化に向けた構造最適化も行い、最終的には本材料では初めて柔軟な基板上(プラスチック上)に高性能な論理回路の試作に成功した。さらに、将来的なウェアラブル・コンピューティングに向けての柔軟な回路素子のみならず、その電源(エネルギーハーベスティング)技術に向けての本材料の応用可能性も探索した。以上のように、当初の研究予定に対し、本年度は大きな進展があった。本研究の目的は二次元材料を用いた柔軟な論理回路の実現であり、材料及びデバイス両面を相補的に理解することによって、最終的には世界初の印刷型アンビエントエレクトロニクスを実現する。これまでの研究において、新奇二次元材料である遷移金属ダイカルコゲナイド(TMDC)単層膜の大面積合成技術と、印刷可能な電解質を用いた素子作製技術を構築することで、従来のプリンテッド材料やフレキシブル材料を凌駕する高性能かつ高柔軟性・高伸縮性を有する論理回路素子を実現した。しかしながら、これらフレキシブルな駆動回路を実装するための大きな課題として電源技術が挙げられる。そこで、本年度はこれまで培った材料・素子技術を活かし、フレキシブル素子の電源技術を構築するために、TMDC材料において熱電変換及び光電変換素子の実現に取り組んだ。まず、TMDC材料では世界に先駆けて大面積な熱電変換素子作製に成功した。特に、材料の二次元化に伴う物性効果を活かすことで、本材料における熱電変換性能向上の指針を実験と理論計算両面から見出した。次に、TMDC単層膜と電解質を組み合わせ、非常に簡易な構造と簡便なプロセスにより、任意の基板上に受光及び発光素子を作製する手法を考案した。本手法を様々なTMDC材料に適用し、本材料では世界で初めて大面積単層膜を用いた発光素子を実現した。さらに、駆動原理を明らかにすることで最終的には、本研究で確立した手法はTMDC材料のみならず、新奇半導体材料において普遍的に受光及び発光機能を実現可能であり、フレキシブル材料を用いた光電変換素子作製のマイルストーンを築いた。本研究課題の目的達成に向けて、本年度の達成予定は、様々な遷移金属ダイカルコゲナイド(TMDC)材料の合成技術の確立及びそれらを用いたトランジスタの作製と評価であった。これに対し、本年度は当初の研究予定を早々に達成したことに加え、トランジスタの高性能化に向けたドーピング技術の開発にも成功した。さらに合成した材料を任意の基板上に転写する技術も確立し、当初の予定であった合成基板上での評価のみならず、プラスチック基板上においても様々な材料のトランジスタ作製と評価を可能にした。以上により、当初研究目的に対し、本年度は大きな進展があった。本年度はまず、柔軟性・伸縮性を有する電子素子の電源(エネルギーハーベスティング)技術として、遷移金属ダイカルコゲナイド(TMDC)を用いた熱電変換素子(および光電変換素子)の作製を行う。
全方位画像センサを用いたステレオ画像生成による移動ロボットの遠隔操縦

今年度は前年度までの成果を応用し,全方位画像センサを用いた移動ロボットの遠隔操縦システムを2種類構築した.まず一つめは,研究室内の設備を用いてシステムを構築した.移動ロボットと全方位画像センサ,ヘッドマウントディスプレイ,ジョイスティック,研究室内の有線・無線LANなどを組み合わせてハードウェアを構築し,そのハードウェア上で遠隔操縦システムの画像提示手法を開発した.画像提示手法は,ロボットが移動している状態では一台の全方位画像センサと独自に開発した視線追従型実時間テレプレゼンス手法を用い,実時間で操作者に現在の画像を提示した.このとき操作者は運動視差により奥行きを知覚できた.ロボットが静止している状態では一台の全方位画像センサを回転させることにより,両眼視差により知覚できる画像を生成・提示した.これにより全方位画像センサを用いた画像提示が移動ロボットの遠隔操縦に非常に有用であることを確認した.さらに二つ目として,奈良先端科学技術大学院大学の設備と通信・放送機構奈良リサーチセンターの設備の両方を利用したシステムを構築した.移動ロボットと全方位画像センサ,通信・放送機構の大型4面没入型ディスプレイ,有線・無線ネットワークなどを組み合わせてハードウェアを構築し,そのハードウェア上で先ほどの遠隔操縦システムの画像提示手法と同様のものを実装した.この画像提示手法ではハードウェアの性能上,両眼視差を利用した画像提示はできなかったものの,ヘッドマウントディスプレイと比較して視野が非常に広く,遠く離れた場所でもロボットの周囲の状況を容易に把握することができた.これにより,特に大型のディスプレイ使用した場合は広い視野の画像を提示可能な本手法の有効性を確認できた.以上により,移動ロボットの遠隔操縦において本手法の有効性を確認できた.1.2台の全方位画像センサを用いたステレオ画像生成2台の全方位画像センサを用いて周囲360度のステレオ画像を生成する方法について検討した.2台の全方位画像センサをロボットに搭載し一定速度で直進させ,得られた2本の全方位画像系列に対し光線空間法を応用した手法を適用することにより両眼立体視可能なステレオ画像を生成することができた.この研究では移動ロボットを自由にコントロールできなかったものの,周囲360度のうち任意の方向のステレオ画像を時間遅れなく生成し,ユーザーに提示することが可能であった.これにより運動視差だけでなく両眼視差によりユーザーが周囲の状況を理解しやすくなった2.全方位画像センサを用いた任意視点におけるステレオ画像生成静的シーンを前提に少数の全方位画像より任意の視点におけるステレオ画像生成手法を提案した.約13mごとに全方位画像を取得し,近い3枚の全方位画像間の対応点を各組について求め,モーフィングの手法を応用した手法を適用することにより,任意の視点の画像が生成できた.さらに,単純にモーフィングを適用するのではなく,全方位画像を取得した位置と生成したい視点の位置を考慮してモーフィングしたため,使う3枚の全方位画像が切り替わる際の不連続な変化を減少できた.この手法を応用し,眼間距離だけ離れた向きが平行な画像を2枚生成することによりユーザーが両眼立体視可能な画像を生成することができた.今年度は前年度までの成果を応用し,全方位画像センサを用いた移動ロボットの遠隔操縦システムを2種類構築した.まず一つめは,研究室内の設備を用いてシステムを構築した.移動ロボットと全方位画像センサ,ヘッドマウントディスプレイ,ジョイスティック,研究室内の有線・無線LANなどを組み合わせてハードウェアを構築し,そのハードウェア上で遠隔操縦システムの画像提示手法を開発した.画像提示手法は,ロボットが移動している状態では一台の全方位画像センサと独自に開発した視線追従型実時間テレプレゼンス手法を用い,実時間で操作者に現在の画像を提示した.このとき操作者は運動視差により奥行きを知覚できた.ロボットが静止している状態では一台の全方位画像センサを回転させることにより,両眼視差により知覚できる画像を生成・提示した.これにより全方位画像センサを用いた画像提示が移動ロボットの遠隔操縦に非常に有用であることを確認した.さらに二つ目として,奈良先端科学技術大学院大学の設備と通信・放送機構奈良リサーチセンターの設備の両方を利用したシステムを構築した.移動ロボットと全方位画像センサ,通信・放送機構の大型4面没入型ディスプレイ,有線・無線ネットワークなどを組み合わせてハードウェアを構築し,そのハードウェア上で先ほどの遠隔操縦システムの画像提示手法と同様のものを実装した.この画像提示手法ではハードウェアの性能上,両眼視差を利用した画像提示はできなかったものの,ヘッドマウントディスプレイと比較して視野が非常に広く,遠く離れた場所でもロボットの周囲の状況を容易に把握することができた.これにより,特に大型のディスプレイ使用した場合は広い視野の画像を提示可能な本手法の有効性を確認できた.以上により,移動ロボットの遠隔操縦において本手法の有効性を確認できた.
ゲノムの死と再生:DNA二重鎖切断とその帰結のバイオロジー

A:実験解析制限修飾遺伝子が増幅することを発見した。制限修飾遺伝子の制限活性依存の転移を証明した。細胞内のEcoRI分子数とM.EcoRI分子数を測定し両者の安定性に大差が無いことを示した。EcoRII制限修飾遺伝子に対して、単独メチル化酵素Dcmがゲノムをメチル化して保護していることを証明した。大腸菌の環状染色体DNAの二重鎖切断による線状化を様々な組換え関連変異体で測定した。制限修飾遺伝子によってドライブされるDNAホモロジーに依存した非相同組換えを解析した。III型制限修飾遺伝子によるファージ・ゲノムの攻撃がファージの組換え機能によって修復される事を示した。超好熱古細菌Pyrococousから制限酵素PabIを精製しTA3'という新しい制限末端を証明した。M.PabIを解析し、耐熱性を証明した。組換え体アデノウイルスとDNA/RNAキメラを突然変異レポーターマウスに投与して、体細胞遺伝子ターゲッティングを試みた。B:ゲノム比較黄色ブドウ球菌の複数株を比較し、中規模多型の形成機構を推測した。I型制限酵素の特異性サブユニットで、二つのDNA配列認識ドメインの間の組換えを発見した。パラログのクラスターの進化過程を再構築した。Neisseriaで、繊維状ファージNfが自身のトランスポゼースによって組み込まれる事を推測した。複雑に見える大規模多型の形成を、動く遺伝子の働きによって説明した。C:数理ホリディー構造の分岐点移動反応を、非対称ランダム・ウォーク過程としてモデル化した。減数分裂での交叉の間の干渉について、ランダムウォーク・モデルで説明した。中毒遺伝子が集団中で広まるための条件を、解析的手法とシミュレーションで明らかにした。空間構造の重要性が示された。(1)制限修飾遺伝子の移動と増幅。制限修飾遺伝子の不安定性によってドライブされるゲノム再編を、大腸菌および枯草菌で解析した。「制限修飾遺伝子が失われかけると、複製フォークの通過に伴い、その周辺の染色体が切断される。細胞は切断染色体を再結合しようとする。このとき再結合サイトにこの制限修飾遺伝子が挿入されれば、染色体のメチル化が回復し、切断が無くなり、細胞が生き延びる」という「利己的転移」モデルが示唆されている。その検証を試みた。大腸菌では、制限修飾遺伝子がこのモデルに従いサブゲノム間で転移することを示唆した。枯草菌では、染色体上の制限修飾遺伝子がタンデムに自己増幅することを発見した。その構造を解明し、ダイナミックスを追跡した。(2)制限と「二重鎖切断修復」型組換え修復。二重鎖切断プラスミドを用いて、相同組み換え機能に依存して、非相同な端結合が起きることを示した。(3)枯草菌ゲノム進化工学。人工的な逆位変異株の構築の一環として、枯草菌ゲノムの一部を2回連続して逆位させる手法に取り組んだ。逆位変異の選択は薬剤耐性をマーカーにするが、2度目には同じマーカーが使用できない。従って最初の逆位変異株からこのマーカーを消去するために、マーカーを組込んだ周辺のゲノムDNA断片を調製して消去した。(4)相同組換えのランダムウォークモデル。減数分裂での交叉の干渉をランダムォーカー間の衝突によって説明した。ランダムウォークが非対称な場合を扱った。A.自然に起きる染色体切断とそのプロセシング大腸菌で無処理の状態でできる「大きな切断染色体」をパルスフィールドゲル電気泳動で検出・解析した。種変異体を調べ、相同組み換え遺伝子が染色体二重鎖切断の修復に関与していることを示唆した。B.制限修飾遺伝子の攻撃によって起きる染色体切断とその帰結(1)制限修飾遺伝子の自己増幅BamHI制限修飾

遺伝子の枯草菌染色体上でのタンデムな自己増幅を、制限酵素機能に依存して再現した。ウイルス様増幅サイクルの仮説を提唱した。(2)制限修飾遺伝子の攻撃に伴うゲノム再編大腸菌での制限修飾遺伝子の染色体攻撃が、PaeR71制限修飾遺伝子の「サブゲノム間の転移」を引き起こし、かつ選択することを示した。(3)制限と「二重鎖切断修復」型組換え修復感染バクテリオファージラムダDNAの複製後に、I型あるいはIII型の制限酵素が両娘DNAを攻撃すること、それらの切断がファージの二重鎖切断修復型相同組換えによって修復されることを示唆した。(4)相同相互作用に関係した非相同組換え大腸菌への制限切断プラスミド導入系で、相同相互作用に依存した非相同組換えの証拠を得た。C.制限修飾遺伝子とゲノム多型近縁の細菌のゲノム配列の比較によって、制限修飾遺伝子がゲノム再編に関与した証拠を得た。D.相同相互作用のランダム・ウォーク・モデルホリディー中間体の連結点がホモロジーに沿ってランダムウォークするというモデルを、左右への移動が非対称な場合に拡張し、in vitroでの実験結果との良い一致を得た。減数分裂での交叉の間の干渉を、このモデルを巨視的なものにして、二つのランダムウォーカーの衝突によって説明した。A.染色体切断とその帰結。大腸菌で自然に起きる染色体切断を、パルスフィールドゲル電気泳動で検出し、遺伝型と培地への依存性を調べた。染色体の自然切断を遺伝子間の相互の「遺伝的中毒」によって説明した。EcoRI制限酵素修飾酵素の細胞内での安定性を、定常状態および制限酵素修飾酵素遺伝子の細胞からの喪失後に測定した。大腸菌での制限修飾遺伝子のサブゲノム間の転移について、制限酵素活性への依存性を検討した。制限酵素修飾酵素遺伝子の枯草菌染色体上での自己増幅を検出するために、その増幅の迅速なアッセイ系を作り、増幅の引き金になるシグナルを探索した。B.制限酵素修飾酵素遺伝子とゲノム多型。Neisseriameningitidisの種内二株のゲノム配列の比較によって、制限修飾遺伝子とISの関与する、ゲノム再編の新しいメカニズムを発見した。Pyrococcus属の二つの種のゲノム比較などから制限酵素と予想されたORFについて、制限酵素をin vitroで発現した。部分精製し、温度、pH,塩などの反応条件、認識配列、切断様式を決定した。新規の切断様式が示された。C.制限酵素修飾酵素の命名法。制限酵素修飾酵素およびそれらの遺伝子の多様性の認識に基づいて、それらの新しい命名法を提唱した。小林:<A.制限酵素修飾酵素遺伝子の自己増殖>BamHI制限酵素修飾
数値解析によるヒートアイランド現象の予測及び評価手法の開発に関する研究

平成20年度は、主に非静力学メソスケール数値気象モデルMM5の改良及び精度検証を中心として研究を行った。具体的内容としては、気象予報に適用する事を前提として開発が進められたメソスケールモデルを都市気候の解析に適用すべく、モデルの検討、及び改良を行った。気象分野と建築・都市気候の分野では興味の対象となる領域が異なり、都市気候の解析のためには地表近傍の詳細なモデル化か必要となるためである。改良点は主に、1)地表面パラメータの設定方法、2)都市からの人工排熱の組み込み、3)都市キャノピーモデル組み込みによる都市の影響の反映、の3点である。これにより、建築・都市気候の対象となる地表近傍の環境(気温・湿度・風向風速、等)を詳細に解析する事が可能となった。この成果について、日本建築学会環境系論文集に2報を投稿し、1報が掲載され1報が現在査読の段階である。また、国内においては日本建築学会大会、海外においては5th Japanese-German Meeting on Urban Climatologyにて発表を行った。改良を施したMM5のプログラムのソースコードをウェブサイトに掲載し一般公開している。改良を施したプログラムの精度検証については、自身が参加している日本建築学会の都市気候モデリングワーキンググループの活動の一環として、他の研究者との共同により、屋外実測データとの比較検証を行っている段階である。単独で行うよりもワーキンググループとして共同で行う事で、より多角的な視点による精度検証を行う事が可能であると期待する。平成19年度は、主に非静力学メソスケール数値気象モデルMM5の改良を中心として研究を行った。気象分野と建築・都市気候の分野では興味の対象となる領域が異なり、都市気候の解析のためには地表近傍の詳細なモデル化が必要となるためである。改良点は主に、1)地表面パラメータの設定方法、2)都市からの人工排熱の組み込み、3)敏キャノピーモデル組み込みによる都市の影響の反映、の3点である。この成果について、博士論文として取り纏め東京大学大学院より学位を授与された。また、本研究の成果は平成20年度中に海外・国内の学会で発表する予定である。当初計画していた、風洞実験や実測データを用いた都市キャノピーモデルの精度検証に関しては、当該年度内に遂行する事は出来なかった。しかし現在、自身が参加している日本建築学会の都市気候モデリングワーキンググループの活動の一環として、他の研究者との共同により、屋外実測データとの比較検証を行っている段階である。
遺伝性疾患及び細胞増殖に関与する遺伝子群の分子遺伝学的研究

大腸菌には染色体DNAの複製後に娘染色体をそれぞれ細胞長の1/4、3/4の位置に移動させる分配機構が存在することを明かにした。この移動には複製終結後の新たな蛋白合成を必要とするが、DNAジャイレ-ス活性やDNA複製開始反応を必要としない。この分配機構に働く新しい遺伝子mukBを発見した。この遺伝子によってコ-ドされるMukB蛋白は、細菌では今までに報告のない駆動力発生酵素であることが示唆された。また、膜蛋白をコ-ドするmukA(tolC)遺伝子もこの分配機構に関与していることを明かにした。さらに大腸菌の染色体分配に関与する新しいトポイソメラ-ゼtopIVの遺伝子parEを発見した。大腸菌の細胞分裂と形態形成に関与する遺伝子を解析し、pbpA,rodA遺伝子は細胞の桿状形態形成のみならず、細胞分裂にも重要な役割を果たすことを明かにした。また隔壁形成酵素ペニシリン結合蛋白3の細胞質膜への移行にFtsH蛋白が必須であることを明かにした。隔壁の位置決定に働くmin遺伝子についても解析した。ヒトの高脂血症に関係したヒト・アポリポ蛋白apoCーIII変異の遺伝子を単離しその塩基配列より、Thr74がAla74に置換していることを明かにした。またapoE5変異ではGlu3がLys3に、apoE7変異ではGlu244,245がLys244,245に置換していることを単離した遺伝子の塩基配列から証明した。我々はFプラスミドの分配機構に必須なSopA蛋白とSopB蛋白を精製し, DNA断片との結合能についてゲルシフト法およびフットプリント法により解析した.高濃度のSopA蛋白はsopオペロンのオペレーター・プロモーター領域に結合する性質があり,さらにSopB蛋白の共在下ではSopA蛋白の濃度が低くてもこのDNAー蛋白複合体が形成された.オペレーター・プロモーター領域に存在する4つの反復配列を含む領域がこれらの蛋白によってDNaselに耐性となった.一方, in vivoの実験から, sopオペロンの発現は両蛋白によって調節されていることが明らかになった.ミニFプラスミドを安定に保持できなくなった宿主変異株を多数分離し解析を行って,このプラスミドの分配機構に関与する宿主遺伝子を5つの連関群に分類した.このうち染色体上83分に位置しているhopA18およびhopA383変異はDNAジャイレースのサブユニットの1つであるgyrB遺伝子に起った変異であることが分かった.さらに塩基配列を調べたところ, hopA18変異は第508番目のThrがMetに変化していることが,またhopA383は第268番目のCysがTyrに変化していることが明らかになった.hopA変異株ではpBR322DNAのrelaxationが起っていることが観察された.これらのhopA変異はミニFプラスミドの複製にはあまり大きな影響を与えないが,分配機構には大きな影響がみられる変異であると考えられる.染色体上60.5分に位置する3つのhop変異株(hopE)は,野性型のrecD遺伝子により相補されることが分かり,また塩基配列の解析結果からもエキソヌクレアーゼVのサブユニットをコードするrecD遺伝子の変異であることが確認された.これらhopE変異体では多量のプラスミドDNAの線状多量体が形成されており,これらの分子による不和合性によりミニFプラスミドが不安定になっていると考えられる.細胞分裂に際し、ある頻度で無核細胞を放出する変異株を分離する新しい系を確立し、多数の変異株を分離した。現在までに分離した変異株の中から染色体の分配機構に関与する変異株、微小細胞を生じる変異株、細胞形態と細胞分裂に関与する変異株をそれぞれ数株ずつ同定することができ、それらについて詳細な解析を行っている。このうち微小細胞を生じる変異株についてはその解析を終了し、すでに報告した(J.Bacteriol.170,3094-3101)。現在は残り二つのタイプの変異株について解析している。染色体の分配機構に関与する変異株については細胞内での核様体の位置と無核細胞の放出等について詳しく調べるとともに、遺伝子のクローニングと構造解析により、そのうちの一つは膜タンパクをコードするtolC遺伝子であることをつきとめ、その結果を報告した。(J.Bacteriol.171,in press)。また他の変異株についてもクローニング等の解析を行い、そのうちの2株についてその変異を相補するクローンを分離しその遺伝子座を決定した。そのうちの一つはtolC遺伝子の近傍に位置するが、tolCとは異なる新しい遺伝子であることが分かった。またもう一つの遺伝子はまったく異なる領域に位置していた。一方、クロラムフェニコール等を用いた実験結果により、複製した染色体DNAが細胞内の離れた位置に移動するためには複製終結時に新たなタンパク合成を必要とすることが明らかになった。また、すでに染色体DNAが離れだ位置に移動した細胞ではクロラムフェニコールでタンパク合成を阻害しても細胞分裂が起こることが明らかになった。ヒト血清アポリポタンパクの遺伝的変異の研究については、ApoCーIII、ApoE5、ApoE7の遺伝子をそれぞれクローン化し、塩基配列の解析から変異塩基対を明らかにしたので、当初の計画を完全に達成した。染色体の分配機構に異常があるため無核細胞を放出する変異株を解析し、mukA変異(66分)は膜蛋白をコ-ドするtolC遺伝子の変異であることを明らかにした。

またこのtolCの上流に位置するORF3によってコ-ドされる26KD蛋白がMukA蛋白と何らかの相互作用をもつことを示した。このORF3の近くにあるORF5はジャイレ-スBサブユニットと高い相同性があり、加藤らのみつけたparE遺伝子の前半部位であった。また染色体上の21分に存在する染色体分配に関する新しい遺伝子、mukBを単離解析し、約180KDの蛋白をコ-ドすることを明らかにした。染色体DNA複製中の細胞の蛋白合成を阻害したとき、複製は進行しDNA量は2コピ-になるがその核様体は細胞中心部にひと塊りになって存在し、蛋白合成を再開したとき初めてそれぞれ細胞長の1/4の位置に移動(ポジショニング)が起こることを明らかにした。この核様体のポジショニングには細胞長の伸長は伴わず、また染色体DNAの複製開始を阻害した条件下でも起こることがわかり、染色体のポジショニングについてのトリガ-蛋白仮説を提唱した。また、Fプラスミドの安定保持に働く大腸菌遺伝子(hop遺伝子)を解析し、hopA、hopB遺伝子はFプラスミドの分配機構に、hopC、hopD、hopE遺伝子は複製機構に関与することを明らかにした。hopA変異はgyrB遺伝子に起こった変異であり、Fプラスミドの分配に必須なプラスミド自身の遺伝子産物SopB蛋白の発現量の増加がみられた。hopC変異はdnaC,dnaT遺伝子を含むDNA断片を持つプラスミドで相補された。hopD変異はHU蛋白をコ-ドするhupB遺伝子に起こった変異であることが分った。hopE変異はrecD遺伝子に起こった変異で、野性型では観察されないロ-リングサ-クル型複製が起こり、大量の直鎖状多量体プラスミドDNAが形成されることを明らかにした。大腸菌には染色体DNAの複製後に娘染色体をそれぞれ細胞長の1/4、3/4の位置に移動させる分配機構が存在することを明かにした。この移動には複製終結後の新たな蛋白合成を必要とするが、DNAジャイレ-ス活性やDNA複製開始反応を必要としない。この分配機構に働く新しい遺伝子mukBを発見した。この遺伝子によってコ-ドされるMukB蛋白は、細菌では今までに報告のない駆動力発生酵素であることが示唆された。また、膜蛋白をコ-ドするmukA(tolC)遺伝子もこの分配機構に関与していることを明かにした。さらに大腸菌の染色体分配に関与する新しいトポイソメラ-ゼtopIVの遺伝子parEを発見した。大腸菌の細胞分裂と形態形成に関与する遺伝子を解析し、pbpA,rodA遺伝子は細胞の桿状形態形成のみならず、細胞分裂にも重要な役割を果たすことを明かにした。また隔壁形成酵素ペニシリン結合蛋白3の細胞質膜への移行にFtsH蛋白が必須であることを明かにした。隔壁の位置決定に働くmin遺伝子についても解析した。ヒトの高脂血症に関係したヒト・アポリポ蛋白apoCーIII変異の遺伝子を単離しその塩基配列より、Thr74がAla74に置換していることを明かにした。またapoE5変異ではGlu3がLys3に、apoE7変異ではGlu244,245がLys244,245に置換していることを単離した遺伝子の塩基配列から証明した。
血管平滑筋のcyclicGMP排出機構とその生理学的・病態生理学的意義

Cyclic GMPは、グアニル酸シクラーゼの活性化を介して産生され、ホスホジエステラーゼVによる分解を受けるか、細胞外へ排出されることによりセカンド・メッセンジャーとしての役割を終える。排出機構に関しては、古くから存在が示唆されているが、その実体や細胞機能調節における役割はほとんど明らかにされていない。本研究では、血管機能調節におけるcyclic GMP排出機構の役割と、この機構が血管系疾患に対する新たな治療・予防薬のターゲットと成り得る可能性について明らかにすることを目的としている。本年度実施した研究と得られた成果は次のごとくである。(1)最近cyclic GMPを輸送するトランスポーターとしてmultidrug resistance protein(MRP)4ならびにMRP5が注目されている。ブタの冠状動脈と肺動脈におけるMRP4とMRP5のmRNA発現をRT-PCR法によって調べた。その結果、いずれの血管においても両MRPのmRNA発現が確認された。(2)培養血管平滑筋細胞においてcyclic AMPの細胞外への排出を抑制することが報告されているdiphenylamine-2-carboxylic acid(DPC)が、ブタ冠状動脈の張力に及ぼす影響について調べた。その結果、NO遊離薬物(ニトロプルシドナトリウム)による弛緩反応をDPCが増強させることが明らかになった。もし、DPCがcyclic GMP排出を抑制し、細胞内cyclic GMP蓄積を増大させる結果、NO遊離薬物による弛緩反応を増強させるならば、排出機構は血管機能調節に十分に寄与していることになる。今後は、DPCによるNO誘発性弛緩反応増強のメカニズムを明らかにしていく予定である。
固体電気化学反応を利用したソフトクリスタルの光学特性制御

本課題では、発光性金属有機構造体(MOF)およびコロイドナノ結晶といった設計性を有するソフトクリスタル材料を主に研究対象とし、その電気化学的な光学特性の制御と新現象・原理の開拓を目的とする研究を行った。MOFの電気化学的発光特性制御については、発光特性を示す様々なMOF(Euイオン含有)を合成し、それらを正極とする二次電池を作製して、その電極特性を検討した。その結果、一部の発光性MOFでは、酸化還元反応が観測され、それらについて、電気化学反応中の発光特性を観測できる特殊なセルを用いて、電気化学反応による発光変化の可能性を探り、ごく微小な変化を見出している。このような電気化学反応による発光変化の研究を進めるとともに、光照射により電気化学反応をコントロールする研究も開始した。具体的には、多孔性の有機電荷移動錯体を新規に作製し、その高い酸化還元活性を見出すとともに、それらが光照射により電荷移動を起こし、電気化学反応が光照射前に比べて変化することを確認した。一方で、コロイドナノ結晶の電気化学的光学特性制御については、CdSeナノ粒子をITO基板に塗布した電極を用いて、その電気化学反応における発光特性変化を観測した。その結果、還元することで消光していくとともに、その変化は不可逆であった。しかしながら、このように電気化学的還元により消光したCdSeに対して、紫外光を照射し続けることで、再び発光が観測されるという新しい現象を見出した。MOFの電気化学的発光特性制御については、様々な発光性MOFを作製し、その電気化学的発光変化を試みたところ、まだ如実な変化は得られていない。しかしながら、電気化学発光特性変化観測システムを完全に立ち上げることができており、より様々なMOFを試すことで実現可能なところにまで来ており、研究は順調といえる。一方で、コロイドナノ結晶の電気化学的光学特性制御については、CdSeナノ粒子を対象に、電気化学反応中の光学特性変化を見出すところまで来ている。現在のところ、可逆な変化ではないが、より様々なコロイドナノ粒子を検討することで達成可能なことから、研究は順調と考えている。なお、電気化学的に消光したCdSeに光照射を続けることで発光が回復するという新しい現象を見出せている。MOFの電気化学的発光特性制御については、より様々な発光性MOFを作製し、その電気化学的性質を検討する。これまでの研究より、希土類イオンでは酸化還元反応が顕著にみられないことが分かっており、希土類以外の金属イオンを含む発光性MOFの探索と合成、電気化学反応による発光制御を検討する。また、光照射により電気化学反応をコントロールする研究として、光応答性の配位子を含むMOFを作製し、光照射による電解質イオン移動の変化などに基づいた電気化学反応の制御も行っていく。一方で、コロイドナノ結晶の電気化学的光学特性制御については、発光性の様々な半導体ナノ粒子を検討するとともに、表面プラズモン共鳴を示す金属ナノ粒子などについても電気化学的な光特性変化を試みていく。

また、光照射により電気化学反応をコントロールする研究として、光応答性の配位子を含むMOFを作製し、光照射による電解質イオン移動の変化などに基づいた電気化学反応の制御も行っていく。一方で、コロイドナノ結晶の電気化学的光学特性制御については、発光性の様々な半導体ナノ粒子を検討するとともに、表面プラズモン共鳴を示す金属ナノ粒子などについても電気化学的な光特性変化を試みていく。