hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ソーラーレーザーと触媒によるCO_2のメタノール転換に関する基礎研究

CO_2のメタノール転換用触媒としては、従来から使用されているアルカリ金属、Zr、Cu、Zn、Co、TiO_2などのほかに、Ceをはじめとする希土類元素もふくめて紫外・可視・赤外の吸光特性、ならびにCO_2やH_2Oなど反応気体のの吸着特性をしらべているが、常温で優れた機能を示すものを絞り込むまでには至っていない。触媒の担体としては、製法の容易さから、陽極酸化多孔質アルミナ膜およびアルコキシドからゾル・ゲル法でつくるゲル、あるいは、この両者の組み合わせが有力な候補になりつつある。担体としてのゲルにどの程度まで触媒を担持させることができるのか試験では、ゾルに上記金属の塩の水溶液あるいはアルコール溶液を混ぜて熟成させることにより、ゲルとのモル比で数10%の触媒をゲル形成に支障なく入れうることを確認した。本研究課題「ソーラーレーザーと触媒によるCO_2のメタノールへの転換に関する基礎研究」の当該年度における研究内容は(1)ソーラーレーザーの開発、(2)触媒の特性測定、(3)光によるCO_2転換反応の素過程研究、に分けられる。(1)ソーラーレーザーに関しては、(a)太陽電池と半導体レーザーによるソーラーレーザーシステムに蓄電池を組み込み、昼夜にまたがる連続発振を確認し、回路の電流逆流防止や太陽電池と蓄電池の効率よい組み合わせに関する技術的知見を得た。(b)近赤外光を発生するソーラーレーザーの波長変換に関しては、エルビウムを添加したファイバーにレーザー光を注入し、緑色光への変換を確認した。変換効率の測定を試みたが、正確な値を得るには、装置の改良とファイバー取り扱い技術に、より一層の進展が必要である。(2)触媒については、従来からCO_2の転換用として用いられているFe_2O_3やCuO、光触媒としてのTiO_2、各種ゼオライト、希土類元素などについて(a)紫外・可視・赤外域の吸収スペクトル測定と、(b)CO_2およびH_2Oの吸着・脱離特性を調べた。その結果、光吸収の点ではFe_2O_3が、また、ガスの吸着・脱離特性ではゼオライトが優れていることが判明した。光吸収特性とCO_2の吸着・脱離特性がともに優れた単一触媒は今のところ見いだせないので、人工光合成用の触媒としては、種々の化合物を組み合わせた複合触媒の開発が必要である。(3)については、反応の素過程を追跡しやすいマトリクス試料に関する基礎研究として、吸光度測定技術を確立した。今後は、ソーラーレーザー技術の熟成と、複合触媒の開発、マトリクス試料を用いたCO_2に関する光反応の素過程研究を、行う予定である。本研究は、(1)ソーラーレーザーの開発、(2)触媒の特性測定、(3)光によりCO_2転換反応の素過程研究などが柱になる。(1)ソラ-レーザーについては、(a)太陽電池による半導体レーザーの直接発振特性から、最大太陽光照度のほぼ1/4でレーザー光強度が飽和に達することを明らかにし、太陽電池の発電能力が太陽光照度に関して飽和する点に改良の余地のあることを示した。(b)上記ソーラーレーザーシステムに蓄電池を組み込み、昼夜にまたがる連続発振が達成できた。(c)ソーラーレーザーの波長変換に関しては、エルビウムを添加したファイバーに近赤外の半導体レーザー光を注入して緑色光への変換を確認したが、変換効率の測定にまでは至らなかった。(d)レーザー光の大出力化には、個々のレーザー光をファイバーで集める方法と、半導体レーザーをアレイに組む方法とがあるが、人工光合成用には、後者のアレイに組む方が実際的であることが分かった。
3眼視と明度変化を利用した密な3次元情報の獲得

人間の目のように物体の3次元形状を認識できる機械の目の研究はコンピュータビジョンの中心課題であると同時に、次世代のロボットの視覚の基盤技術として多くの応用分野を持っている。それにはシーンについての3次元情報を獲得できる必要があるが、その有力な手法として両眼視がある。しかし、この両眼視の手法では2つの画面の間での対応点決定の問題が未解決である。これを解決するため、カメラをもう一台導入して3眼視にすることにより生じる幾何学的な拘束を利用する理論を以前に開発した。この3眼視の手法をさらに発展させて、線分間で対応付けを行い、3次元情報を獲得する手法を開発し、種々の対象について実験を行った。実験の結果、共通に見えない死角の部分や、ある画像では検出エラーによりエッジが途切れている部分などの3次元情報も得られることが明らかとなった。曲面体の境界は面と面とが物理的に交わってできる境界(稜線と呼ぶ)と円柱の側面のように、ある視点から観測した時にできる曲面の端(先端線と呼ぶ)とに分けることができる。稜線の3次元情報は3眼視により三角測量の原理から求められるが、先端線の所では誤差が生じる。一方、先端線の所では、一枚の画像のみで、面の3次元的な向きを決定できる。したがって、いずれの境界線についても3次元情報を得ることができるが、そのためには今注目しているエッジ点が稜線上の点か先端線上の点かを識別できる必要がある。この境界点上の分類を3眼視を発展させた手法で識別し、曲面体の境界点上の3次元情報を得た。人間の目のように物体を3次元的に認識できる機械の目の研究はコンピュータ・ビジョンの中心課題であると同時に,次世代のロボットの視覚の基盤技術として多くの応用分野を持っている.それにはシーンから3次元情報を獲得できる必要があるが,その有力な手法として両眼視がある.しかし,この両眼視の手法では2つの画面の間での対応点決定の問題が未解決である.このため,研究担当者らはカメラをもう一台導入して3眼にすることにより,対応点決定を幾何学的に解決できることを示した.しかし,エッジの密度が上がると,複数の対応点候補が見つかることがあるため,(1)エッジ点の周りの局所的な性質の類似性,(2)視差情報による探索範囲の限定,(3)エッジの連続性などを利用して,対応点の候補を一つに絞る手法を確立した.また,本プログラムを他のシステムから利用し易いようにモジュール化した.この3眼視の手法により,いくつかの対象について実験を行い,よい結果を得たが,一方の画面では見えているが,他方の画面では見えていないエッジについては当然ではあるが,対応づけはできなかった.これはオクルージョンの問題と呼ばれ,三角測量を用いた手法のなが年の課題であったが,見えていない画面で,一部見えている部分から推測を行えばできる可能性がある.このため,まず角画面のエッジを線分で近似し,線分間での対応づけを行った.この時,一部しか見えていない短線分が,よく見えている他の画面の線分と一部分対応がとれれば,他の部分を推測することにより3次元情報を得ることができた.今後, 3眼視で得られたエッジ部分の3次元情報を出発点とし,物体表面の明るさの変化を利用して,物体表面の3次元情報をくり返し的に求める手法を確立する.本年度は曲面を含む物体(曲面体と呼ぶ)の3次元情報を得る手法の研究を行った。曲面体の見かけの境界は2種類に分けることができる。一つは面と面とが物理的に交わってできる境界(稜線と呼ぶ)で、もう一つは、円柱の側面のように、ある視点から観測した時にできる曲面の端(先端線と呼ぶ)である。物理的なエッジである稜線の3次元情報は、昨年度開発した3眼視により三角測量の原理を用いて得ることができる。しかし、先端線の所では、各画像における先端線が物理的に対応していないので誤差が生じる。

ところが、先端線の所では、一つの画像のみで、面の3次元的な向きを一党に決定できる。すなわち、そこでは面の向きは視線に対して直角で、かつ画像上の境界線に対して垂直である。したがって、いずれの境界線についても上で述べた方法により、3次元情報を得ることができるが、そのためにはまず、今注目しているエッジ点が稜線上の点か、あるいは先端線上の点かを識別できる必要がある。この境界点の分類を3眼視の手法を改良した方法で行い、曲面体の境界点の3次元情報を得た。こうして得られた境界点の3次元情報を出発点として、Shape fromshadingの手法を用いることにより、物体表面の3次元情報を求めることも可能となる。
椎間板変性解明への分子生物学的アプローチと新しい治療法の確立

本研究の目的は椎間板変性の原因を解明し、これを利用した新たなサイトカイン治療の可能性を検討することである。椎間板ヘルニアの炎症では(1)TNF-αファミリーであるTWEAKがMMP-3とMCP-1を誘導し、そのシグナルがそれぞれC-JunおよびNF-κβを介すること、(2)TSLPがNF-κβを介してMCP-1を誘導し、Mφの侵潤に作用すること、(3)TNF-αがTNF-α受容体Iを介してVEGFを誘導し、血管増生に作用することが、加齢により血管誘導が低下すること、(4)TNF-αとTWEAKによるMP-3とMCP-1誘導は加齢性に誘導能が減少すること、を明らかにした。3)椎間板ヘルニアの自然退縮には新生血管の増生とマクロファージの浸潤がみられる。これまでの現象に血管新生因子であるVEGFが作用していることを明らかにした。今回この経路について詳細に調査を行うと、TNF-αはTNFレセプターIを介し、NF-kappaB経路でVEGFを椎間板細胞から誘導していた。また、血管増生能は経年的に減少するため、退縮は加齢によって阻害される可能性が示唆された。腰椎椎間板ヘルニアや変形性脊椎症を代表とする腰椎退行性疾患には、変形性関節症と同じく軟骨で構成される椎間板の変性を基盤として発症するものが多く、椎間板変性のメカニズムを特定することは腰椎疾患の成因解明にとって極めて重要である。我々はこれまで椎間板ヘルニアの原因究明を行い、炎症性サイトカインであるTNF-α及びTWEAKからタンパク分解酵素のMMPが誘導されるまでの系を明らかにしてきた。また、炎症性サイトカインの活性からMMPの誘導との間にはVEGFをはじめとする血管新生因子の作用が必須であることがわかった。そこで、平成21年度では軟骨変性過程におけるTNF-α関連因子と血管新生因子の両者に着目して、マウス椎間板による組織培養を行い、炎症性サイトカインTNF-α刺激による血管新生作用を有するVEGF(Vascular Endothelial Growth Factor)の発現機序とその濃度、時間依存性、若年から高齢マウスを用いた年代別の血管誘導能について検討を行った。その結果、下記のことを新たに発見した。1.TNF-αはTNFレセプターIを介し、NF-kappaB経路でVEGFを椎間板細胞から発現誘導していた。さらにVEGFの産生量は刺激するTNF-αの濃度・時間に依存していた。2.TNF-α刺激によって誘導されるVEGFの産生量及びIn vitroのAssayで測定した血管増生能は実験マウスの経年的に減少した。この結果から、椎間板ヘルニアにおける血管誘導能は加齢によって阻害されることが示唆された。これらの結果は国際学術誌に報告を行った。(J Orthop Res 27, 229-235, 2009).脊椎加齢性変化で最も特徴的な変化に椎間板変性が挙げられる。椎間板は本来髄核、線維輪の二重構造を有しているが、変性すると構造が破綻する。椎間板ヘルニアは変性した椎間板から発症し、炎症性サイトカインであるTNF-αやTWEAKなどが炎症を惹起し、活性化されたマクロファージが椎間板細胞と相互作用を起こす。すると、血管誘導因子であるVEGFが誘導され、炎症は賦活化され、MCP-1を介して活性化マクロファージが炎症巣に発現し分解酵素であるMMPが誘導され、ヘルニアマトリックスを分解し、最終的には、椎間板ヘルニアは退縮することを明らかにした。また、若年から高齢者マウスを使用し、年代別の血管誘導能を検討すると、1、TNF-αはTNFレセプターIを介し、NF-kappaB経路でVEGFを椎間板細胞から発現誘導していた。2、TNF-α刺激によって誘導されるVEGFの産生量及びIn vitroのAssayで測定した血管増生能は実験マウスの経年的に減少した。以上が明らかになった。そこで、今回はマクロファージ走化能を有するMCP-1と分解酵素であるMMP-3の発現における加齢の影響について詳細な検討を行った。すると、1、TNF-αとTWEAK刺激下での培養上清中のMCP-1、MMP-3の産生量は、高齢マウス由来椎間板使用例ほど低下していた。2、椎間板組織内におけるMCP-1、MMP-3のmRNA、タンパク発現量は高齢椎間板使用例ほど低下、免疫染色による発現細胞数でも同様の結果であった。

また、3、MMP-3欠損マウスを使用すると、高週齢マウスでもアグリカン、プロテオグリカンが維持され、変性の進行が抑制されていた。よって、椎間板ヘルニアの炎症過程において、VEGF, MCP-1, MMP-3は加齢により誘導能が低下していくため、退縮過程も遅延することが予想された。
エルステッド磁場観測衛星データの国際共同解析

エルステッド衛生は,地球磁場と高エネルギー荷電粒子の測定を目的として,デンマークとNASAが協力して打上げる人工衛星である。データは公募により認められた解析グループに公開される.本国際学術研究計画は,当グループの研究計画が採択されたので,「エルステッド衛星データ国際共同研究チーム」に参加し、地上磁場データを合わせ用いて,地球周辺空間の電磁気的構造を研究することを目的としていた.また,日本側からの貢献として,太陽風から磁気圏へのエネルギー流入の研究に重要な地磁気活動度指数や準リアルタイムで集めた地磁気データを早期に提供し,エルステッドデータ解析に役立てることも重要な目的であった.エルステッド衛星の打上げは何度も延期され,漸く今年(1998年)夏に実行されようとしている.そのため,衛星データの解析には着手出来なかったが,時間的余裕が出来たため,間に合わないと思われていた(1)Pi2地磁気脈動自動検出システムによるサブストーム開始の検知,(2)クイックルックAE,Dst両指数の算出と公開,(3)ASY/SYM指数の算出と公開,(4)地磁気指数以外の地磁気および関連データの収集と公開,(5)ディスクのミラーリングによるデンマーク気象研究所とのデータ交換,を始めることが出来,今夏に始まるエルステッド衛星のデータ解析の効率化に大きな貢献ができることになった.AE指数の算出加速は,その算出に責を負う京都大学理学部地磁気世界資料解析センターの重要課題である.本研究のAE指数に関する部分は,平成68年度の科学研究費基盤研究(A)(2)「ロシアの地磁気データ取得・伝送方式の改善とAE指数算出迅速化の研究」(代表者荒木徹,課題番号06554018)と連携しながら行われた.エルステッド衛生は,地球磁場と高エネルギー荷電粒子の測定を目的として,デンマークとNASAが協力して打上げる人工衛星である。データは公募により認められた解析グループに公開される.本国際学術研究計画は,当グループの研究計画が採択されたので,「エルステッド衛星データ国際共同研究チーム」に参加し、地上磁場データを合わせ用いて,地球周辺空間の電磁気的構造を研究することを目的としていた.また,日本側からの貢献として,太陽風から磁気圏へのエネルギー流入の研究に重要な地磁気活動度指数や準リアルタイムで集めた地磁気データを早期に提供し,エルステッドデータ解析に役立てることも重要な目的であった.エルステッド衛星の打上げは何度も延期され,漸く今年(1998年)夏に実行されようとしている.そのため,衛星データの解析には着手出来なかったが,時間的余裕が出来たため,間に合わないと思われていた(1)Pi2地磁気脈動自動検出システムによるサブストーム開始の検知,(2)クイックルックAE,Dst両指数の算出と公開,(3)ASY/SYM指数の算出と公開,(4)地磁気指数以外の地磁気および関連データの収集と公開,(5)ディスクのミラーリングによるデンマーク気象研究所とのデータ交換,を始めることが出来,今夏に始まるエルステッド衛星のデータ解析の効率化に大きな貢献ができることになった.AE指数の算出加速は,その算出に責を負う京都大学理学部地磁気世界資料解析センターの重要課題である.本研究のAE指数に関する部分は,平成68年度の科学研究費基盤研究(A)(2)「ロシアの地磁気データ取得・伝送方式の改善とAE指数算出迅速化の研究」(代表者荒木徹,課題番号06554018)と連携しながら行われた.エルステッド磁場観測衛星データの国際共同解析目的:デンマーク気象研究所を中心とする地磁気研究グループが打ち上げるエルステッド衛星のデータ国際共同解析計画に参加し,地球周辺空間の電磁気的構造を研究する。また、日本側からの貢献として,太陽風から磁気圏へのエネルギー流入の研究に重要な二つの地磁気指数AE(オーロラエレクトロジェット)指数,D st指数を算出提供し,エルステッドデータ解析に役立てる.平成8年度の成果:(1)AE指数の算出はロシア4観測所のデータ取得・伝送に困難があるため大幅に遅れている。本研究のグループは,科学研究費基盤展開研究によって、これらロシアの観測所のデジタル化と衛星経由データ伝送の実現に努力してきた.本年度は,その最終年度にあたるので,本研究の旅費を使いロシアを中心とするAE観測所の整備を行った.その結果,Quick Look AE指数のテスト算出が出来るようになった(97年2月).(3)Pi2地磁気脈動の自動検出システムを開発しテストを行っている.(4)デンマーク気象研究所と京都大学の間でミラーリングによるデータ交換を始めた.(5)高時間分解能D st指数ASY,SYM指数を算出提供している.(6)ヨ-ク大学のミリング博士を招聘,磁場共同観測,実時間処理について打合せを行った(12月).(7)本年3月には,家森が,ドイツ地球研究センターとデンマーク気象研究所を訪問,データ交換方法と共同研究について打合せた.エルステッド衛星磁場データの解析自体は,衛星の打ち上げ延期のため出来なかったが,下記の諸点で研究の進展があった.(1)平成9年5月,亀井が,エルステッド科学チーム会議とINTERMAGNET会議に出席し,衛星データの処理・解析計画と必要な関連地上データの収集・加工・提供について打合わせを行った.(2)ロシア4観測所のデータ取得・伝送に困難があるため大幅に遅れているAE指数の算出を加速するため、家森,亀井,竹田が国際地球電磁気学超高層大気物理学会に出席して,ロシア,デンマーク,スエ-デンの関係研究者と協議を行った.

その結果,1997年2月からテスト的に始めたQuick Look AE指数算出の定常化に進展があった.(4)高時間分解能Dst指数ASY,SYM指数を追加算出した...(5)ヨ-ク大学のD.Orr博士を招聘して,P i2地磁気脈動自動検出システム開発の打ち合わせを行い,テスト運用を始めた.(6)デンマーク気象研究所から磁場観測の責任者O.Rasmussen氏を招き,エルステッド衛星データ解析に必要な地磁気データの取得・交換について打ち合わせを行った.
細胞膜の生合成と再利用過程に関する組織細胞化学的研究

各種組織や細胞を材料とし、細胞膜の生合成と再利用過程を、主として組織細胞化学的方法により検討し、次のような結果を得た。(1)グルコース・トランスポーター(輸送因子)の局在は、ラット脂肪細胞ではインスリン刺激後、ミクロゾーム分画より形質膜分画へと移動する。またラット腎では、主として髄質(集合管、Henleの太い部位、近位尿細管のS3など)に分布し、細胞の基底・側壁部に局在し、生理的な機能と密接に関連する。(2)ヒト胃腺壁細胞内の管状小胞膜は、酸分泌刺激後分泌細管膜と大幅に癒合し、その際GalNAcを含む複合糖質をもつ膜部分の面積が増大する。この過程は、DBAレクチン結合パターンの変化として顕微鏡下で定量的に捕捉し得る。(3)ヒト血小板の細胞膜と開放小管系膜とは、相互に連続しているにも拘らず複合糖質糖構造の点で差異を示す。カチオン化フェリチン(CF)と反応すると、開放小管系は細胞表面の開口部を失い、取り込まれたCF粒子と共に細胞の中心部に集中する。その際マイクロフィラメントなどが強く関与する。またADP、Teleocidin投与により活性化すると、顆粒放出過程に際し、顆粒限界膜は開放小管系膜と、時に細胞膜と癒合する。(4)ラット膀胱粘膜上皮被蓋細胞腔面形質膜のレクチン及びCF結合パターンは、分化や悪性化の過程で、形態像と共に、時にそれに先行して著しく変化する。(5)ニワトリ胚皮膚では、Vitamin AやEGF(epidermal growth factor)により角化やそれに伴う分化が抑制され、同時に基底膜に著しい形態変化が諾起される。平行してEGFの分布や局在も変化する。単離した表皮(基底膜を予め除去)と真皮とを再結合すると、基底膜はヘミデスモゾームと深い関連をもって形成される。その際真皮を予めVitamin Aで処理しておくと、基底膜の形成は抑制される。(6)論文(69篇)、(書籍14篇)、口演(131席)の形で発表(一部予定)した。1.ラット脂肪細胞を材料とし、インスリン依存性グルコース輸送因子につき生化学的に検討した結果(J.Biol.Chem.【261!_】,3295-3305,1986)を基に、その局在と変動とを主としてホモジネイト法並びに包埋後染色法により免疫電顕的に検索中である。2.未分化なニワトリ胚皮膚にin vitroでEGFを投与すると、hydrocortisonの共存下であっても角質化は阻止され、基底膜は断裂し、不連続となる。3.ラット膀胱粘膜上皮被蓋細胞腔面形質膜の形態像及びレクチン結合パターンと共に陰性荷電状況を胎生中期以降より検討し、microdomainのレベルで分化が進行することを確認した。4.ヒト血小板にADP,Teleocidinを投与すると顆粒成分の放出に際し、限界膜と開放小管系膜と瘉合する像が観察される。顆粒成分放出機構と膜系並びに細胞内骨格系との関連性につき検討を開始した。注.学会口演30席(略)論文18篇著書2篇(裏面参照)

1.in vitroでハイドロコーチゾンによるニワトリ胚表皮角質化の誘導が, EGF添加により抑制され(Develop Biol 124:153ー162,1987),同時に基底膜の形態にも変化が及ぶこと(解剖誌62:509,1987.Cell Tissue Res投稿中)を報告した.さらに, EGF投与による表皮基底膜の変化について,基底膜の主要な構成要素であるIV型コラーゲン,ラミニンに対する特異抗体を用いて,免疫組織化学的に検討した.2.脊推動物の代表的な内在性レクチンと考えられるβーガラクトシド結合性レクチン(14K)に対する抗体を作製し,ニワトリ胚表皮における抗体結合部位の局在が,発生過程(in vitro,in ovo)に伴い変化することを光顕および電顕下で確認した.3.マウス(C57BL,胎生12日齢生後1日齢)生殖腺におけるレクチン結合パターンの発生の伴う変化を,光顕的および電顕的に検討し,特にGSー1とBPA反応の局在およびその消長にみられる性差を追究した.4.ヒト血小板の活性化に伴う,顆粒成分や膜成分及至細胞骨格成合の動態,或いはリン酸化過程を組織細胞化学的に検討し,得られた結果を順次刊行準備中である.5.ラット脂肪細胞におけるインスリン依存性グルコース輸送因子について,その局在と変動を免疫電顕的にさらに検索中である.(注)学会口演35席(略),論文20篇.著書3篇(1)分化に伴うEGFの局在の変化を、ニワトリ胚表皮を材料とし、in vivoおよびin vitro系を用いて免疫組織細胞化学的に検索した。抗EGF抗体結合反応は、13日胚表皮では微弱であるが角化の進行に伴い増強し、17日胚では基底細胞(特に細胞膜)強い反応が認められた。孵化直後では、17日胚に比べて反応がやや弱かった。一方in vitroで角化を誘導すると、特に基底細胞に強い反応が認められた。EGF(100ng/ml)添加により角化を抑制すると、EGF自体の発現も抑制された。vitamin A存在下で角化を抑制し、且つ粘液化生を諾起すると、EGFの発現は増強し、表皮の全層にわたって強い反応が認められた。(2)ニワトリ胚皮膚の表皮と真皮とをそれぞれ単離し、基底膜を酸素処理により除去した後、in vitroで両者を再結合すると、表皮基底細胞の基底面に沿って出現するヘミデスモゾームに基底膜が形成され、次第に連続するようになった。しかし、真皮を予めvitamin A処理しておくと、基底膜本来の形成は抑制され不連続のまま止った。(3)各種組織におけるグルコース・トランスポーター(グルコース輸送体)の分布や局在を、ヒト赤血球トランスポーターに対する特異抗体を用いて免疫組織化学的に検索した。ラット腎では主として髄質に分布し、とりわけ集合管、Henleの太い部位、近位尿細管のS3などに見出された。細胞レベルでみると、細胞の基底・側壁部に限局しており、細胞頂部には検出されなかった。(4)ヒト血小板の膜系に存在する複合糖質の分布がどのように変化するかを、血小板の活性化に伴う顆粒放出の各段階で、レクチンを用いて電顕細胞化学的に検索した。血小板の細胞膜、開放小管系膜、顆粒の限界膜などにみられるレクチン結合パターンは、刺激(ADP、テレオシジン投与)の前後で様相を異にし、顆粒放出の過程で膜系が相互に融合し合う可能性を示した。(5)論文(13篇)、書籍(5篇)、口演(38席)の形で発表(一部予定)した。
生物的、物理的手法による良食味で難消化性の加工米飯の開発及び機能発現機構の解明

本研究の目的は、食味及び機能性の高い加工米飯を開発し、良食味性と高機能性(難消化性)の発現機構を解明することである。一般米、巨大胚芽米及び超硬質米を対象に、食味特性及び機能性を評価するとともに、海藻抽出物の添加、発芽処理あるいは超高圧処理を施すことによって特性を改善した。超硬質米の場合は、澱粉特性、特にアミロペクチン中長鎖の割合が米飯物性や熱糊化特性を介して食味と難消化性に影響するということが明らかになった。また、巨大胚芽米の赤タマネギ添加発芽玄米の場合は、植物ホルモンを介して発芽が促進され、高圧処理による酵素の活性化と澱粉構造の変化が食味の改善に寄与していることが明らかになった。本研究では、動物飼育試験を代替する米飯の理化学的難消化性評価技術の開発、米飯物性測定や呈味成分の測定などの食味の物理化学的評価技術を組み合わせ、良食味を維持しながら、難消化性の機能を有する米飯を開発し、その機能発現機構を解明する。27年度は、(1)超高圧加工による機能性成分の増強、(2)食味の微量評価方法の開発、(3)アミラーゼインヒビターの探索、(4)高温耐性稲変異系統の評価に関する研究を行った。(1)においては、200MPa以上の高圧処理によって米粒組織が損傷を受け、米飯物性が軟化するとともに、GABAや遊離アミノ酸の増加することを見いだし、(2)においては、大坪研究室で開発した「ヨード比色走査分析法」と「RVA分析法」をさらに改良し、アミロースに加えてアミロペクチン画分や難消化性澱粉の推定精度を向上させ、外国産ジャポニカを含む広範な試料にも適用可能とした。(3)においては、脱脂米糠からイオン交換、ゲル濾過等によってアミラーゼインヒビターの精製を行い、黒米の阻害活性の強いことを見いだすとともに、オオバやバジル等のハーブ類に強いアミラーゼ阻害活性のあることを見いだした。(4)においては、三ツ井研究室の高温耐性変異系統を対象に、成分分析、糊化特性試験、米飯物性測定およびヨード呈色走査分析を行い、高温耐性の新系統は、コシヒカリに近い良好な食味を示すことを明らかにした。さらに、海藻由来のイゴノリで米飯を被覆することによって、食味を良好に保ちながら難消化性を実現する技術に取り組み、少量試験ではあるものの、米飯表層は硬くて難消化性を確保しながら、米飯粒全体は粘りが強くて食味も良好に保たれるということを明らかにした。当初計画していた、良食味を保持しながら機能性(難消化性)をも有する加工米飯の開発に向けて、超高圧の利用、微量試料による食味評価手法の開発と適用、アミラーゼインヒビターの探索と精製、新規育成変異米の食味評価という4項目ともに順調に進展し、有望な結果が得られている。アミロペクチンに超長鎖を多く含むae変異米は、炊飯後でも高い難消化性澱粉(RS)を含み、低GI食品として有望視されている。RSは、食物繊維と同様に、食後血糖値上昇の抑制、糖尿病等の予防が研究されている。本研究では、新しく韓国で開発された新形質米「Goami2」(超硬質米)、「Seolgaeng」(粉状質米)の二つに注目し、日本の新形質米である、「EM72」(超硬質米)「こなゆきの舞」(超硬質粉状質米)、インディカ米の「夢十色」(高アミロース米)や、日本の良食味米である「コシヒカリ」「秋のきらめき」をその比較対象として特性評価を行った。その結果、韓国の超硬質米「Goami2」は、日本の超硬質米「EM72」に対し、超硬質米としての特徴が更に顕著となる結果が得られ、機能性が高く、より食味の劣る結果となった。特にRS含量が多いということは、低GI食品としての可能性を示唆した。韓国の粉状質米の「Seolgaeng」は、日本の粉状質米の「こなゆきの舞」と比べて大きく相違していた。「こなゆきの舞」は食味に関する評価値は低いのに対し、「Seolgaeng」は、良食味米である「コシヒカリ」と「秋のきらめき」に近い評価値が多かった。特に食味指標とされるBreakdownの値において「コシヒカリ」よりも高い値が得られたことは「Seolgaeng」が粉状質米であるにもかかわらず良食味米である可能性が示唆された。また、抗酸化性が期待される各種の黒米について、200MPaおよび400MPaの高圧処理を施し、抗酸化性や酵素阻害活性等の機能性と米飯物性等の食味特性とを調べ、高圧処理によって機能性および食味の向上することを明らかにした。新潟大で育成中の高温耐性品種NU1号の食味特性の理化学的評価を行い、澱粉特性と糊化特性はコシヒカリに類似し、米飯物性がやや硬めであることを明らかにした。難消化性による糖尿病予防機能の期待される韓国及び日本の超硬質米の機能性及び食味特性の比較を行い、新しい知見を得た。日韓の粉状質米同士の特性比較も行った。抗酸化性の期待される黒米の高圧処理を行い、機能性及び食味特性の向上することを明らかにした。新潟大学で育成中の高温耐性稲NU1号の品質特性を物理化学的に明らかにできた。

本年度は、機能性と良食味を兼ね備えた米飯加工品の開発及び機能性発現機構の解明に向けて、以下の4点の研究を行った。1)各種のアミロペクチン長鎖型の米の食味特性の解明及び機能性の評価、2)巨大胚芽米の食味特性および機能性の評価と高圧処理による品質変動の解明、3)大麦配合包装米飯の食味及び機能性改善効果の評価、4)発芽における発芽促進機構の解明に関する研究、である。1)では、九州大学の育成系統である「EM10」、新潟県の育成中の系統である長2418、福岡県の育成系統である「ちくし粉85号」および韓国のアミロペクチン長鎖型米である「Goami2」の4種類の食味の理化学特性(成分、糊化特性、米飯物性)および澱粉特性の評価(ヨード呈色多波長走査分析)を行った。機能性成分として、難消化性澱粉およびポリフェノール含量と抗酸化性(ORAC値)を測定し、長2418が見かけのアミロース含量が高く、難消化性澱粉の多いことを明らかにした。2)においては、巨大胚芽米品種である「カミアカリ」および「恋あずさ」を試料とし、成分、糊化特性、米飯物性を評価し、超高圧処理装置を用いて、100MPa、200MPa、400MPaの高圧処理を施した後に炊飯し、米飯物性、老化性、GABA含量などを測定した。その結果、「恋あずさ」の場合、高圧処理による米飯物性の改善が顕著であり、「こし」が減少して「付着」が増加した。また、ポリフェノールが増加して抗酸化性が向上することを明らかにした。3)では、農研機構で育成された大麦品種である「ゆきみ六条」及び「はねうまもち」を試料とし、精米に20%、30%、50%配合した場合の成分特性および飯の物性を測定し、大麦配合によって、食物繊維含量が顕著に増加し、難消化性の向上が期待できることが示された。4)では、赤タマネギ添加によって酵素が活性化し、GABAが顕著に増加することを明らかにした。本研究の目的は、食味及び機能性の高い加工米飯を開発し、良食味性と高機能性(難消化性)の発現機構を解明することである。一般米、巨大胚芽米及び超硬質米を対象に、食味特性及び機能性を評価するとともに、海藻抽出物の添加、発芽処理あるいは超高圧処理を施すことによって特性を改善した。超硬質米の場合は、澱粉特性、特にアミロペクチン中長鎖の割合が米飯物性や熱糊化特性を介して食味と難消化性に影響するということが明らかになった。また、巨大胚芽米の赤タマネギ添加発芽玄米の場合は、植物ホルモンを介して発芽が促進され、高圧処理による酵素の活性化と澱粉構造の変化が食味の改善に寄与していることが明らかになった。28年度は、前年度の成果をさらに発展させ、良食味の機能性米飯の開発に向けて研究を加速させる予定である。具体的には、27年度に検討した、米糠アミラーゼインヒビター、ハーブアミラーゼインヒビター、海藻抽出物のうちから有望な物を選定して米に添加し、難消化性を保持しながら食味の良好な米飯を試作する。さらに、これらの過程で、米及び副原料に対する超高圧処理の影響を精査し、適正加圧条件の選定に取り組む。高温耐性稲についても、固定が進んで栽培条件の確立された試料米を中心に、食味評価と機能性評価を行う。アミラーゼインヒビターのアレルゲン性を検討するため、プロテアーゼによる消化性についても研究を行う。米に含まれるアミラーゼインヒビターの特性解明の研究が未達成であるので、本年度はこの点に注力して研究を進める。さらに、機能性が期待される、超硬質米及び色素米についても、高圧処理と関連づけながら研究を進める。29年度が最終年度であるため、記入しない。食品科学29年度が最終年度であるため、記入しない。
身体障害者介助システム用非接触注視点検出法の研究

重度身体障害者介助システム用の注視点検出装置の開発研究を行った.従来法では,赤外線を眼に照射し,角膜反射光(glint)と瞳孔像を赤外線カメラで捕らえ,両者の位置関係から視線方向を検出した.この方法は,被験者に非接触であり望ましい方法である.しかし,瞳孔と周囲の部分の輝度差はあまりなく,瞳孔抽出が難しく実用化まで達していなかった.我々はこれまでに2光源と画像差分法を用いた瞳孔抽出法を提案し,この問題点を解決した.本来は,特に眼鏡装着時に障害となる眼鏡に映る光源反射光を除去する方法を次のように提案した.まず,2光源と画像差分法によって得られた差分画像において,瞳孔の輝度より高い閾値を設け,それより高輝度の部分を輝度レベル0に置き換え,眼鏡の反射光のほとんどが除去する.次に,2値化画像全体の重心を算出する.重心は瞳孔の近傍に得られる.次の画面において,求めた重心を中心とするような円形のウインド-を構成する.これにより,瞳孔から離れた眼鏡反射光やノイズはマスクされ除去される.実際に装置を製作し,実時間でのこれらの有効性を確かめ,注視点が検出できるようにした.また,瞳孔輝度は瞳孔面積によって変化するため,環境条件によっては瞳孔輝度が高くなり,その結果,glint像の検出が難しくなる.そこで,瞳孔輝度と瞳孔面積の関係を求め,その関係を利用して瞳孔輝度を一定に保つ方法を考案して,その有効性も実時間で確かめた.重度身体障害者介助システム用の注視点検出装置の開発研究を行った.従来法では,赤外線を眼に照射し,角膜反射光(glint)と瞳孔像を赤外線カメラで捕らえ,両者の位置関係から視線方向を検出した.この方法は,被験者に非接触であり望ましい方法である.しかし,瞳孔と周囲の部分の輝度差はあまりなく,瞳孔抽出が難しく実用化まで達していなかった.我々はこれまでに2光源と画像差分法を用いた瞳孔抽出法を提案し,この問題点を解決した.本来は,特に眼鏡装着時に障害となる眼鏡に映る光源反射光を除去する方法を次のように提案した.まず,2光源と画像差分法によって得られた差分画像において,瞳孔の輝度より高い閾値を設け,それより高輝度の部分を輝度レベル0に置き換え,眼鏡の反射光のほとんどが除去する.次に,2値化画像全体の重心を算出する.重心は瞳孔の近傍に得られる.次の画面において,求めた重心を中心とするような円形のウインド-を構成する.これにより,瞳孔から離れた眼鏡反射光やノイズはマスクされ除去される.実際に装置を製作し,実時間でのこれらの有効性を確かめ,注視点が検出できるようにした.また,瞳孔輝度は瞳孔面積によって変化するため,環境条件によっては瞳孔輝度が高くなり,その結果,glint像の検出が難しくなる.そこで,瞳孔輝度と瞳孔面積の関係を求め,その関係を利用して瞳孔輝度を一定に保つ方法を考案して,その有効性も実時間で確かめた.
水晶発振子を用いた医用高分子材料の生体適合性評価システムの開発

水晶振動子(QC)の共振周波数と重量検出感度に関する予備実験の結果、本研究に使用するQCには検出感度が高く、適度な機械的強度を有し、かつ温度変化に対する安定性に優れた10MHzのATカットQCが適していることが明かとなった。また片面浸漬型QCMセルを新たに開発し電解質溶液中における測定を可能にするとともに、電極からの導線を中空管内に収め溶液との接触を防ぐことにより発振安定性の向上を図った。当該セルを含む試作システムを用いて医用高分子材料表面における生体分子吸脱着挙動の動的解析を行い、材料の生体適合性評価を試みた。具体的にはQC表面を2種類の医用高分子材料で被覆し、各材料に対するタンパク質(アルブミン:BSA)及びリン脂質(リポソーム:LP)の吸着量変化を動的に計測した。被験材料としては代表的な含水ゲル型の医用高分子であるポリHEMA及び代表者らが研究開発中のリン脂質極性基を有するMPC共重合体の2種のポリマーを用いた。緩衝溶液中で発振中の各QCに対して、BSA溶液及びLP溶液を所定量加えQCの周波数変化を計測したところ、BSAに対しては各ポリマー共に0.1-0.4kHz程度、LPに対してはMPC共重合体では0.5-1kHz程度、ポリHEMAでは2-3kHz程度の周波数減少が観察された。またLPに比べてBSAの吸着が極めて短時間で行われること、MPC共重合体に比べてポリHEMAではLPの吸着量の濃度依存性が大きく、飽和値に達するまでの時間が長い事などが明らかとなった。後者の結果は各ポリマーにおけるLPの吸着状態や拡散性の違いを示唆するものであり、MPC共重合体がリン脂質に対して高い親和性を示すという従来の見知を支持するものと考えられた。以上の結果より、本研究で開発したQCMシステムは医用高分子材料表面における生体分子吸着挙動を動的に解析可能であり、当該材料の生体適合性評価に極めて有用なシステムであることが確認された。
効率性の追求を意図した多官能性カロテノイド新規合成法の開拓

天然に広く分布するカロテノイドは、光合成における補助集光色素として、あるいは生体内で生成した活性酸素の消去剤として大きな役割を担っている。比較的単純な構造のカロテノイドの合成は歴史的なものであり、これまでに多くの方法論が開発されてきた。しかし一方、高度に官能基化されたものに関しては十分に検討されておらず、立体化学の制御や収率の面において解決すべき問点が残されていた。我々は昨年度までに、Sharpless不斉エポキシ化、Pd触媒クロスカップリング、そして改良Julia反応の実現を基盤として、多官能性カロテノイドPeridininの全合成に成功しており、これによりカロテノイド新規合成戦略を提唱している。そこで、本年度は、我々が提唱した方法論の一般的な有効性を示すべく、分子末端にケトン基を有するParecentrone、そして配糖体P457の全合成に着手した。Paracentroneの合成においては、Sharpless不斉エポキシ化によるシクロヘキサン環上酸素官能基の立体化学の制御、そしてPd触媒sp2-sp2、sp-sp2クロスカップリング反応による共役ポリエン鎖の構築を鍵反応とし、その全合成に成功した。また、P457アグリコンの合成に関しては、目的とする立体化学を持つ3つのフラグメントの合成に成功しており、現在、改良Julia反応によるこれらセグメントの結合を検討しているところである。このように、Peridinin、及びParacentroneの全合成、またP457の3つのフラグメントの合成を達成し、我々が提唱した新規方法論がカロテノイド合成に対して非常に有用であることを示すことができた。1950年β-Caroteneの最初の合成に始まり、これまでに約250種類以上のカロテノイドの合成が達成されたにもかかわらず、多官能性カロテノイドの合成における立体化学の制御はこれまで殆ど実現されておらず、解決すべき大きな課題として残されていた。このような背景のもと、著者は数多く存在するカロテノイドの中でも非常にユニークな構造を持つPeridininをターゲットとし、その全合成を目指し検討を行った。その結果、近年目覚ましい進歩を遂げたパラジウムによる触媒反応の新たな利用法を開拓すると共に、これまで研究室で蓄積した独自の方法を利用することにより、効率よく非常に高い選択性で望むPeridininの合成を実現した^1。すなわち、厳密な条件を必要とするSharpless不斉エポキシ化の実現により、カロテノイド及び関連化合物の合成では始めての例となるシクロヘキサン環上酸素官能基の立体化学の制御に成功した。続いて、Pd触媒クロスカップリング、改良Julia-Kocienski反応による共役炭素鎖の伸長、さらにPd触媒Domino、あるいはOne-Pot反応でのイリデンブテノリド環構築反応を新たに開発し、これらを鍵反応としてPeridininに存在する6つの不斉炭素、7つのオレフィンの立体化学を高度に制御し、その全合成を達成した。この全合成の達成により、Sharpless不斉エポキシ化、Pd触媒クロスカップリング、そして改良Julia-Kocienski反応を基盤とする多官能性カロテノイドに対する新規合成戦略を提案した。また、この過程で得られた光学活性epoxyaldehyde誘導体の合成的展開として、天然から広く見出され、その興味深い生物活性によって注目されるカロテノイドの酸化代謝テルペノイドの合成を検討した。牧草の香気成分であり、植物の生長抑制作用を有する(-)-Loliolide、植物ホルモンであるAbscisic Acidの生合成前駆体(-)-Xanthoxin、及びそれらの全立体異性体の立体選択的合成に成功した^2。
微視的測定手段による非従来型超伝導における超伝導近接効果の研究

本研究では超伝導-金属接合において超伝導電子対が金属中に染み出す超伝導近接効果を核磁気共鳴分光法を用いて観測し、得られた情報から母体の超伝導の超伝導特性に関する情報を引き出すことを目的とし実験を行った。研究期間内では有機超伝導体表面に様々な膜厚の金属薄膜を作製し、それぞれの試料について核スピン-格子緩和率の温度依存性を測定した。その結果膜厚に依存した緩和率の増大、及び減少が観測され、核磁気共鳴分光法により超伝導近接効果が観測可能であることを実証した。特に緩和率が増大する振る舞いは非従来型超伝導体固有の現象を示す重要な結果であるため、今後再現性を含めたさらに詳細な測定を行う予定である。本研究では超伝導体の表面に金属を蒸着して超伝導ー金属接合を構成し、近接効果により常伝導金属中に染み出した準粒子を核磁気共鳴分光法を用いて直接観測することで、金属中における超伝導準粒子状態を微視的な観点から明らかにすることを目的としている。本研究目的の達成のためにはまず、蒸着条件を最適化し超伝導試料に再現性良く超伝導ー金属接合を形成する必要がある。申請者は平成25年度の研究において新たに導入した膜厚計を用いて金属薄膜の膜厚を制御した試料の準備を行った。さらに、作製した複数の試料についてNMR測定を行った結果、膜厚に依存して低温の核スピンー格子緩和率に変化が見られることを見出した。これにより、膜厚が超伝導近接効果を観測する上で重要なパラメータになっていることを明らかにした。この結果は超伝導準粒子が金属中に染み出すことが出来る長さに対する知見を与えており、準粒子状態の解明のための重要な情報となる。また、申請者はNMR分光器の整備も行い、長時間安定して測定を継続できるシステムを構築した。金属薄膜からのNMR信号は微弱であるため、測定精度を向上させるには信号を長時間積算する必要がある。これまでのNMR分光器では長時間安定度に問題があり、十分な積算が出来ていなかったが、本年度の整備により安定度が改善し、測定精度が飛躍的に向上した。これにより超伝導転移温度以下で見られる核スピンー格子緩和率のわずかな変化も精度よく捉えることが出来るようになったため、次年度以降の研究に大きく貢献する成果となった。本研究では、非従来型の超伝導体の表面に蒸着法により通常金属の薄膜を作製することで、非従来型超伝導ー通常金属接合を構成し、超伝導近接効果により常伝導金属中に染み出した準粒子を、微視的観測手段である核磁気共鳴分光法を用いて直接観測することで、通常金属中における非従来型超伝導準粒子状態を、微視的な観点から明らかにすることを目的としている。昨年度までの研究により、有機超伝導体単結晶上に作成したアルミニウム膜厚に依存して常伝導体中の状態密度が変化することを明らかにしてきたが、有機超伝導体単結晶の試料表面を完全には制御することが出来ないため、通常金属-非従来型超伝導接合部分にも試料依存性がある可能性も考えられる。この可能性を排除するために、同一のアルミニウム膜厚を持つ試料を複数作成し、実験の再現性を確認した。また、これまでにも行われてきた電気伝導度測定を本測定試料についても行うことで、過去の結果と比較し、通常金属-非従来型超伝導接合部分の性質を評価することが出来るため、電気伝導度測定システムを構築した。さらに、NMR分光器の整備を進め、NMR信号の取り込みを行うデジタイザの分解能を1桁以上改善した。これにより、通常金属薄膜からの微小な信号も精度良く測定することが出来るようになったため、最終年度において膜厚を制御した複数の試料について再現性の確認も含めた確実な測定を行うことが出来るようになった。本研究は核磁気共鳴分光法を用いた超伝導近接効果の観測という新たな実験手法を開発し、それを未知の超伝導体に適用することで、超伝導対対称性など超伝導の様々な性質を解明することを目的としていた。研究実施期間内には主に有機超伝導体に対して表面にNMR分光実験が可能な金属を用いて薄膜を作成するシステムを開発し膜厚を精密に制御した環境下でのNMR実験を行った。その結果、一定の膜厚以上では超伝導近接効果により金属中に染み出した超伝導準粒子の効果が見えなくなることを明らかにした。これはNMR分光実験により超伝導準粒子の金属状態での寿命を測定可能であることを示しており、非常に重要である。一方で、この結果はNMR分光法を用いて超伝導近接効果を観測するためには非常に薄い薄膜を準備する必要があることを示しており、原子核の数に比例してNMR信号強度が減少するNMR実験に対しては超伝導近接効果に有利な状況が測定の観点からは不利になることを意味している。そこで、研究期間の後半ではNMR分光器の感度向上を行い、これによりこれまでより1ケタ以上高い精度での観測を可能にした。また、薄膜に対するNMR測定の準備と並行して近年新たな超伝導発現機構の可能性が議論され注目を集めている電荷秩序近傍で実現する超伝導のバルク状態を対象にした物性解明を行った。その結果、電荷自由度に起因する新たな超伝導発現機構の可能性が示唆されるため、今後はさらに本研究期間で確立した薄膜に対するNMR分光実験を適用し、新たな超伝導状態に見られる特異な性質を明らかにしていく予定である。

本研究では超伝導-金属接合において超伝導電子対が金属中に染み出す超伝導近接効果を核磁気共鳴分光法を用いて観測し、得られた情報から母体の超伝導の超伝導特性に関する情報を引き出すことを目的とし実験を行った。研究期間内では有機超伝導体表面に様々な膜厚の金属薄膜を作製し、それぞれの試料について核スピン-格子緩和率の温度依存性を測定した。その結果膜厚に依存した緩和率の増大、及び減少が観測され、核磁気共鳴分光法により超伝導近接効果が観測可能であることを実証した。特に緩和率が増大する振る舞いは非従来型超伝導体固有の現象を示す重要な結果であるため、今後再現性を含めたさらに詳細な測定を行う予定である。本研究の2年目においては、初年度において明らかになった金属-超伝導接合の金属部分の状態密度の膜厚依存性について、その再現性をNMR測定だけでなく、従来から用いられている電気伝導度測定によっても確認するためのシステムを構築した。メゾスコピック領域の物性を研究の対象としている本研究では、金属-超伝導接合の形成条件などわずかなパラメーターの違いにより大きな試料依存性が観測される場合があるため、測定結果の再現性を確認することは最も大事な作業である。本年度の研究において構築した試料評価システムにより、再現性のとれた確かな測定結果に基づいて本研究の最終目標である、微視的な測定手段による超伝導近接効果の解明を行うことが出来る。固体電子物性平成25年度に得られた成果により、膜厚を最適に制御した試料についてNMR測定を行う必要があることが明らかになった。そこで、平成26年度においては常伝導部分の状態密度の膜厚依存性が試料のわずかな作成条件の違いに依存しないことを確かめるための、試料評価法を構築した。最終年度においては、NMR測定だけに限らず、相補的な測定手段も用いることで多角的に試料依存性を確認し、確かな測定結果に基づいて超伝導転移温度以下で見られる準粒子状態を解明する。得られた結果をまとめて、学術雑誌に投稿する。申請者は研究の初年度において有機超伝導体の表面にアルミニウムを蒸着するシステムを整備し、膜厚を制御したアルミニウム薄膜の作成を再現性良く行うことに成功した。また、準備した複数の試料についてNMR測定を行い、膜厚に依存して低温で見られる核スピン-格子緩和率の挙動が変化していることを明らかにした。これらの研究結果は本研究の最終目標を達成する基礎となる成果であり、初年度の研究成果により本研究の最終目標である金属中に染み出した超伝導準粒子状態の解明のためには、膜厚を調整した試料のNMR測定を遂行する必要がある、という指針を立てるに至った。従って、研究の初年度における研究の基礎固めが滞りなく遂行されており、本研究がおおむね順調に進展したと言える。申請者は3月にフランス・グルノーブルの強磁場実験施設において実験を行う予定であったが、直前で受け入れ研究員が体調を崩し実験を延期する必要が生じたため、グルノーブルへ出張旅費として使用する計画だった予算を次年度使用額として繰り越した。平成25年度に得られた成果により、膜厚を最適に制御した試料についてNMR測定を行う必要があることが明らかになった。次年度においてはまず、最適な膜厚を持つ試料のNMR測定を行い、超伝導転移温度以下で見られる準粒子状態の変化についての成果をまとめる。同時に、銅酸化物高温超伝導体の表面にもアルミニウム蒸着を試み、異なる超伝導試料においても同様の現象が観測されるかどうかについて明らかにする。
大腸菌耐熱性エンテロトキシンIIのジスルフィド結合の形成とレセプターの解析

毒素原性大腸菌の耐熱性エンテロトキシンII(STII)は48個のアミノ酸からなる、分子内に2本のジスルフィド結合を有する毒素である。このジスルフィド結合はSTIIの活性構造を構築する第一の要因である。このジスルフィド結合が毒素の成熟化のどの段階で、どのようにして架橋されるのかを検討した。その結果(1)dsbA遺伝子を欠損した変異株ではSTIIが産生されないこと、(2)変異株でのSTIIの産生抑制はdsbA遺伝子の導入で回復すること、(3)dsbA欠損株においてもSTIIは生合成され、ペリプラスム内に運ばれてくるが、このSTIIはペリプラスム内ですぐに分解されること、(4)2本のジスルフィド結合のうち、21-36位に架橋されているジスルフィド結合が毒素の安定性に重要であること、(5)ジスルフィド結合が架橋していないSTIIは14位と15位の間で切断をうける、ことなどが明らかになった。これらの結果からSTIIのジスルフィド結合はDsbAによって架橋されており、その架橋はSTIIの活性構造の構築に必要であるばかりでなく、STIIが分泌される構造を構築するためにも必要であることが明らかになった。STIIが毒素活性を発現するためには、腸管上皮細胞のレセプターに結合しなくてはいけない。申請者たちは腸管細胞の膜画分にSTIIに結合する分子量2万タンパク質を見出し、このタンパクをほぼ精製した。精製したタンパクにSTIIは特異的に結合す。LTやSTI、あるいは培地成分などは結合しないことが明らかとなり、このタンパクがSTIIのレセプタープロテインとして機能している可能性を示唆した。