hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
疾患特異的iPS細胞を用いた症候群性頭蓋縫合早期癒合症の発症機序の解明

ファイファー症候群の患者2名とアペール症候群の患者1名より採取した肉芽組織より線維芽細胞を初代培養した。(ファイファー症候群由来線維芽細胞:PfF1, PfF2、アペール症候群由来線維芽細胞:Ap1)同様に患者より採取した皮膚片よりヒト由来正常線維芽細胞を初代培養した。(正常線維芽細胞:NF1, NF2)これら4株に対して、センダイウイルスを用いてOCT3/4, SOX2, KLF4, L-MYCの4遺伝子を導入した。ウイルス感染して1週間培養した後に、Lamini511-E8 fragment(i-Matrix 511)にてコーティングしたディッシュにリプレーティングした。iPS細胞専用培地(StemFit)を2日おきに交換し、約3週間後に形成されてきたiPS細胞様コロニーをピックアップした。NF1, PfF1, PfF2,Ap1の各細胞につきそれぞれ31,20,15,42コロニーずつクローニングすることができた。(NF2ではiPS様コロニー出現せず)その後i-Matrix 511コーティングによるフィーダーフリー培養を継続し、継代の過程において線維芽細胞・分化細胞のコンタミネーションや分化傾向の明らかなコロニーを破棄していった結果、NF1, PfF1, PfF2それぞれ6, 3, 8, 5株ずつiPS細胞状の敷石状コロニーを形成する細胞株を確立した。これらのiPS細胞株は全てアルカリフォスファターゼ染色陽性かつ免疫蛍光染色にてOc4, Nanog, SOX2, SSEA4陽性であった。現在各細胞株を胚様体に分化させ、さらに軟骨細胞に分化させる条件を設定しており、引き続き研究を継続している。ファイファー症候群の患者2名より採取した肉芽組織より線維芽細胞を初代培養した。(ファイファー症候群由来線維芽細胞:PfF1, PfF2)同様に患者より採取した皮膚片よりヒト由来正常線維芽細胞を初代培養した。NF1, PfF1, PfF2の各細胞につきそれぞれ31, 20, 15コロニーずつクローニングすることができた。(NF2ではiPS様コロニー出現せず)その後i-Matrix 511コーティングによるフィーダーフリー培養を継続し、継代の過程において線維芽細胞・分化細胞のコンタミネーションや分化傾向の明らかなコロニーを破棄していった結果、NF1, PfF1, PfF2それぞれ6, 3, 8株ずつiPS細胞状の敷石状コロニーを形成する細胞株を確立した。これらのiPS細胞株は全てアルカリフォスファターゼ染色陽性であり、未分化能を有していると考えられた。また、並行してアペール症候群の患者1名より採取した皮膚片より線維芽細胞を初代培養した。(アペール症候群由来線維芽細胞:ApF1)ApF1に対しても同様に遺伝子導入し、iPS細胞を作製中である。初年度にて疾患特異的iPS細胞の樹立に成功した。各種染色・テラトーマ作製実験などにより、確立したiPS細胞株の未分化・多能性であることを確認するとともに、骨・軟骨細胞への分化実験を行い、疾患特異的iPS細胞における分化異常の原因を同定する。
小中学校再配置計画における政策参照と立案支援に関する研究

第一に、全国学区データと地域特性データのマッチング作業を行い、準拠自治体の政策参照分析を可能とする学校適正配置計画データベースの構築を行った。第二に、学校再配置案の決定を支援する新たな手法を提案し、同手法の適用分析を行った。第三に、自治体の学校再配置政策参照パターンに関わって、長野県下での自治体間政策参照の実態を定量的に分析し、特定地域内での政策参照の存在を明らかにした。第四に、学校再配置政策をドラスティックに展開している韓国を対象に、その配置基準の変遷や小規模校活性化政策(田園学校事業)を分析した。これらの成果は、インターナショナルジャーナルの査読付き論文を含め、内外に広く公開した。1)全国の学区の地域特性を把握し、その差異を分析に加えることを目的に、モザイク・ジャパンのデータを利用して、国土交通省が公開している全国学区データと地域特性データのマッチング作業を行った。23年度に試験的に千葉県内のデータのマッチングを行ったことを発展させて、24年度は政令指定都市及び県庁所在地51都市について、ほぼマッチングを完了した。(2)上記の学区地域特性と政策採択との関係性を分析し、地域特性と政策参照の関係構造の分析を行べく、当該地域の教育政策担当者などへのインタビューを通じて、改めて質的データからの補完を試みた。(3)学校適正配置計画立案支援システム(Schoopss)を通じて、自治体の政策(案)立案者(教育委員会学校適正配置担当者)が政策を探索する過程を実験的・実践的に設定し、そのログを記録してデータ化するログ収集の試行を行った。(4)これまでの研究において、公立学校の配置問題が、私立学校等の地域の総教育資産の有無と関連しているとの知見を得たことから、学校外補習学習と私立学校等の観点からみた地域差分析も補完的に行った。(5)研究成果の一部を、インターナショナル・ジャーナルの審査付き論文としてまとめ、研究成果の発信も行った。前年度までの収集データと分析結果を基に、準拠自治体の政策参照を可能とする学校適正配置計画データベースの構築と公開を行った。具体的には、政策担当者が、当該自治体の人口規模、財政力、既存学校数、目標学校数、総コストなどを入力すると、学校適正配置案における諸条件の重視度や特別要件の入力の有無(小中一貫校や特定校の積極的な存続など)が示され、最終的に選択された配置案については、学校規模(最大・最小・平均)や通学距離平均(同)、コスト(総額・個別学校)などの数値データによる学校配置案の評価と地図上での学校配置が出力されるようになる。更に、本年度は特に、1学校再配置政策がドラスティックに展開されている韓国にも調査対象を拡大し、その再配置基準の変遷や学校再配置の一つの到達点である小規模校活性化政策(田園学校事業)についても調査研究を行うと同時に、その研究成果から、2もう一つの教育施設である補習学習機関(学習塾)の立地や支出傾向についても研究のウイングを拡げた。これらの成果について、学術コミュニティに対しては、研究発表を通じて、社会に対しては、ワークショップの実施も行い、積極的な公表・発信・周知をはかった。研究実績は以下3点に集約される。第一に、全国の学区の地域特性を把握し、その差異を分析に加えることを目的に、モザイク・ジャパンのデータを利用して、国土交通省が公開している全国学区データと地域特性データのマッチング作業を行い、その構造把握への準備作業を行った。今年度は、試験的に千葉県内のデータのマッチングを行ったが、今後は他地域への拡大・分析も計画している。第二に、政策参照パターンに関わって、長野県下での自治体間政策参照の実態をロジスティック回帰分析を用いて定量的に分析し、特定地域内での政策参照が存在することを明らかにした。この知見は、自治体をこえた「地域」という区分の存在を示すものであり、政策参照パターンの把握に新機軸を提示するものである、なお、同研究成果は、既に論文として公開しており、今後、本研究課題において、地域特性と政策参照の関係構造の分析を行う基礎となる。第三に、研究課題の更なる明確化、および分析手法等の再検討のために、ログ・データの形式・構成に関わる周辺関連分野を中心に、更なるレビューを実施した。申請者はこれまでの研究成果において、本研究の核をなす着想を得て、計画を固め、既に関連する論文をビューしているが、上記は本研究申請の核となる部分であり、実際の政策立案者の行動パターンも考慮しての慎重な選定が必要であるため、その選定にむけた基礎枠組みの設定準備作業を行った。23年度は、地域特性データと学区データのマッチングに関わって、新規のデータを発掘し、分析枠組みをより洗練できる可能性が発覚したため、そのパイロット分析に留まったが、本年度はその遅れを解消するべく、対象地区を拡大できた。更に、質的データからも、政策参照の構造を把握する作業も展開し、構造の重層的な把握に努めた。

また、研究成果の一部がインターナショナル・ジャーナルの審査付き論文としてまとまったことからも、一定の知見を提示することができたものと判断できる。以下に挙げる2つの理由から、研究知見の精度をより向上できる可能性が発覚したため、作業を中途で完了させず、あえて継続的に行っている。理由1:分析手法・及び枠組みの再検討は、23年度に完了する研究計画であったが、23年度の研究を進める過程で、地域特性データと学区データのマッチングに関わって、新規のデータを発掘し、分析枠組みをより洗練できる可能性が発覚した。そのため、新規データを試験的に一部入手し、23年度はそのパイロット分析を行った。24年度には、入手可能な全データを対象に本調査分析を継続的に行う。作業に必要な予算配分の変更も行っている。理由2:政策立案過程のデータ収集の試行は、23年度に行う計画であったが、研究を進めたところ、上記のデータを用いたより分析力の高い手法開発の可能性が発覚したため、データ化は、24年度に集中的に進めることにした。(1)複数自治体にまたがった政策立案過程の規定要因分析を行う。それにより、人口規模や財政力といった自治体の特性やその政策目的によって、(1)どのような要因をより重視した学校適正配置案を選択する傾向にあるのか、(2)政策立案段階でどのような要因が問題の解決を困難にする傾向があるのか、更には(3)問題の解決方法として、最終的にどのような配置案が選択される傾向にあるのかを明らかにする。(2)更に、準拠自治体の政策参照を可能とする学校適正配置計画データベースの構築と公開を行う。具体的には、政策担当者が、当該自治体の人口規模、財政力、既存学校数、目標学校数、総コストなどを入力すると、類似する自治体の学校適正配置案における諸条件の重視度や特別要件の入力の有無(小中一貫校や特定校の積極的な存続など)が示され、最終的に選択された配置案については、学校規模(最大・最小・平均)や通学距離平均(同)、コスト(総額・個別学校)などの数値データによる学校配置案の評価と地図上での学校配置が出力されるようになる。更に同データベースをWEB上で公開し、同時に、学校適正配置案策定過程を相互に参照することができるプラット・フォームを作成する。(3)加えて、学術コミュニティに対しては、研究発表を通じて、社会に対しては、データベースの公開と併せて、ワークショップの実施も行い、積極的に研究成果の公表・発信・周知をはかる。を行う。(1)全国の学区の地域特性を把握し、その差異を分析に加えることを目的に、モザイク・ジャパンのデータを利用して、国土交通省が公開している全国学区データと地域特性データのマッチング作業を行い、その構造把握を行う。23年度に試験的に千葉県内のデータのマッチングを行ったことを発展させて、24年度は他地域への拡大・分析を行う。(2)上記の学区地域特性と政策採択との関係性を分析し、地域特性と政策参照の関係構造の分析を行う。(3)学校適正配置計画立案支援システム(Schoopss)を通じて、自治体の政策(案)立案者(教育委員会学校適正配置担当者)が政策を探索する過程を実験的・実践的に設定し、そのログを記録してデータ化するログ収集の試行を行う。
適応的な市民の政治参加メカニズム-エージェントベースドモデルの構築と検証-

目的本研究の目的は、市民の政治参加について動態的なモデルを構築し、そのモデルの妥当性を実証することによって、市民が政治的な活動に参加するメカニズムを明らかにすることにある。目的を達成するため、本年度は以下2点を中心に研究を実施した。(1)自律的な主体(市民)の相互作用がシステム全体(社会)にもたらす特性や影響をモデル化できるマルチエージェントモデリングを用いた新たな政治参加モデルの構築(2)有権者が持つ様々なアイデンティティ(以下ID)の変化が投票参加や投票方向にもたらす影響を明らかにするための実験の実施実施状況(1)市民が自身の行動と選挙結果をもとに学習しながら適応的に参加/不参加を決定していくモデルを構築し、シミュレーションによってモデルの振る舞いを観察した。その結果、従来の政治参加を表す数理モデルよりもより現実に近い参加率、選挙結果を予測することができた。また、有権者の若い時期での投票経験と支持政党の連勝がその後の参加に大きな影響を与えている可能性があることが示された。本研究で得られた知見をもとに昨年5月の日本選挙会及び、10月の国際シンポジウムにて報告を行った。(2)科学研究費補助金を用いて、インターネットによる実験世論調査を実施した。この調査は、日本の会社員1000名を対象に彼らの社会的IDと党派性を測定し、実験群と統制群に分けた上で実験群の被験者には彼らのIDに対する刺激を与え、IDが投票参加と投票方向に与える影響を明らかにしようとするものであった。調査は本年8月下旬に実施した。調査の結果、有権者は自分が属している政治集団が、自分が属している社会集団の中において少数派である場合には、政治的なIDには依らないで意志決定を行う可能性があることが示された。本研究の内容は、昨年10月に開催された実験社会科学コンファランスおよび、本年2月に行われた国際コンファランスにて報告を行った。
爆薬駆動高速負荷装置の開発と岩石の動的破壊実験への応用

本研究においては、以下の取り組みを遂行し、成果を得た。(1)爆薬駆動高速負荷装置の試作開発とその性能測定作用荷重の上限を高めるために、装薬室を水で満たす水注入方式にし、駆動部分を改良することによって、繰り返し使用できる高速負荷装置を開発した。装置の動荷重特性を明らかにするために、クォーツ型衝撃ロードセルを使用した荷重履歴の計測システムを構築した。(2)爆薬駆動高速負荷装置を使用した動的破壊実験岩質材料供試体を作製して動的破壊実験を行い、本装置の有効性を明らかにした。作用荷重及び供試体のひずみ履歴をデジタルストレージスコープで記録した。破壊現象は高速ビデオカメラ(撮影速度13500コマ/秒)で観察した。成果の一例として次のことが明らかになった。岩質材料の動的荷重は静的荷重の約2倍の値が得られ、その時の荷重速度は200MN/秒であった。この荷重速度は既住の研究結果と比較して、その値は最高域にある。また、高速圧縮荷重作用時及び高速圧裂引張荷重作用下の動的き裂挙動が明らかになった。(3)装薬ホルダーを使用したき裂進展挙動の観察考案した装薬ホルダーを使用して、直接引張負荷による岩質材料中のき裂進展挙動の高速度撮影を行った。岩質複合材としてのコンクリート中の高速き裂進展挙動については、骨材とモルタルのかみ合い効果が明らかになった。本年度は申請課題の初年度として、以下の研究を行った。(1)爆薬駆動高速負荷装置の試作とそれを使用した動的破壊実験試作装置は鋼製フレームに取り付けた装薬室に電気雷管(6号)を装着し、雷管の爆発によって生じる衝撃力を負荷ピストンに作用させて、供試体に高速荷重を負荷させることが出来る。この方式は安値で超高速の負荷を生じさせることが出来る。供試材料として、コンクリートおよびモルタルに作用させてこの方式の有効性を検証した。購入したロードセルを使用して荷重速度を求めた結果、装薬室に水を注入させて圧力を高めることにより、一秒あたり25000トンの値を得た。本年度の実験で装置改良の必要性があり、また、その性能を購入したレーザー振動計で明らかにする必要がある。(2)くさび形空洞を有する装薬ホルダーを使用したき裂進展挙動観察岩石のような脆性材料中を伝ぱする高速き裂に関する実験を考案した装薬ホルダーを使用して行った。この装薬ホルダーを使用することによって、あらかじめ特定した方向へき裂を進展させることが出来る。本年度は岩質材料としてモルタルを使用してその有効性を検証した。き裂進展挙動の観察には2個のハロゲンランプと既設の高速度ビデオ撮影装置を使用した。実験の結果、き裂面は開口き裂として進展するのではなくて、ブリッジングした微少き裂がその幅を拡大しながら開口し、破断面が形成されることが明らかになった。初年度に引き続いて、本年度は以下の研究を行った。(1)爆薬駆動高速負荷装置の試作開発初年度に試作した装置の問題点を踏まえ、繰り返し使用可能な高速負荷装置の試作開発を行った。作用荷重の上限を高めるために、装薬室を水で満たす水注入方式にし、駆動部分を改良することによって、繰り返し使用できるようになった。装薬には瞬発電気雷管(6号)を使用した。(2)爆薬駆動高速負荷装置を使用した動的破壊実験岩石供試体を使用する本実験のための基礎段階として、岩質材料であるモルタル及びコンクリート供試体を作製して動的破壊実験を行い、本装置の有効性を明らかにした。高速の作用荷重は購入した衝撃ロードセルで測定し、破壊現象は高速ビデオカメラで観察した。直径10cm、厚さ3cmの供試体を使用した圧裂試験では、ほぼ均質な岩質材料としてのモルタルの場合、き裂が上下の載荷点を結ぶ線上でほぼ、瞬間的に形成される。この時の作用荷重は静的強度で決まる荷重値の約3倍であった。今後の課題は載荷面の変位を測定することである。

(3)装薬ホルダーを使用したき裂進展挙動の観察考案した装薬ホルダーを本研究に使用して、直接引張負荷によるき裂進展挙動の高速度撮影を行った。これらの成果は国際会議で発表されている。前年度に引き続いて、本年度は以下の研究を行った。(1)試作した,爆薬駆動高速負荷装置の性能測定作用荷重の上限を高めるために、装薬室を水で満たす水注入方式にし、駆動部分を改良することによって、繰り返し使用できるようになった。装置の動荷重特性を明らかにするために、クォーツ型衝撃ロードセルを使用して、荷重履歴の計測システムを構築した。(2)爆薬駆動高速負荷装置を使用した動的破壊実験岩質材料供試体を作製して動的破壊実験を行い、本装置の有効性を明らかにした。作用荷重及び供試体のひずみ履歴をデジタルストレージスコープで記録した。破壊現象は高速ビデオカメラ(撮影速度13500コマ/秒)で観察した。成果の一例として次のことが明らかになった。岩質材料の動的荷重は静的荷重の約2倍の値が得られ、その時の荷重速度は200MN/秒であった。また、高速圧縮荷重作用時及び高速圧裂引張荷重作用下の動的き裂進展挙動が明らかになった。
ASEAN諸国と東アジア国際環境比較研究

本研究の参加者は,いずれも確立された研究者であり,それぞれの領域で成果をあげているので,あえて統一適アプローチを求めず,共通の問題意識の下で,それぞれに研究を行った.しかし,研究の進行状況を報告しあい,他の研究者からのサジェスチョンを得る目的をもって, 62年7月の大磯会議以後, 3回の研究会を行った.62年9月(東京), 62年12月(東京), 63年1月(京都)である.その他,各自,資料の閲覧,諸研究者との意見交換のための国内出張を行っている.研究報告の主要な内容を概括すると,岡部が,歴史的背景にさかのぼって,日本と中国の社会的文化的相違にそれらが日中両国の発展に及ぼした結果,日中関係への影響等を中心に研究した.西原は,インドネシアと日本の相互依存関係のプラス面のみでなくマイナス面をも検討する目的をもって,日本,インドネシア間の非対称性の研究を行った.毛里は, 19世紀にさかのぼって,中国の対外開放政策の源流から現在までの流れを検討し,伝統と現代との関連を含め,幅広い研究を行った.吉川は,フィリピンの対中対日対米外交の検討を通して,フィリピンのかかえる内外政策の問題点を研究した.山影はASEANの統合について,通説とは異なる観点からの研究を行うため, ASEAN内のNGOの研究, ASEAN諸国の国連における投票行動の一致度等を検討した. 63年1月の研究会においては,以上のような進行状況の総括的報告とそれをめぐる討論を行い,次年度の研究への課題を明らかにすることにつとめた.本研究の参加者は,いずれも確立された研究者であり,それぞれの領域で成果をあげているので,あえて統一適アプローチを求めず,共通の問題意識の下で,それぞれに研究を行った.しかし,研究の進行状況を報告しあい,他の研究者からのサジェスチョンを得る目的をもって, 62年7月の大磯会議以後, 3回の研究会を行った.62年9月(東京), 62年12月(東京), 63年1月(京都)である.その他,各自,資料の閲覧,諸研究者との意見交換のための国内出張を行っている.研究報告の主要な内容を概括すると,岡部が,歴史的背景にさかのぼって,日本と中国の社会的文化的相違にそれらが日中両国の発展に及ぼした結果,日中関係への影響等を中心に研究した.西原は,インドネシアと日本の相互依存関係のプラス面のみでなくマイナス面をも検討する目的をもって,日本,インドネシア間の非対称性の研究を行った.毛里は, 19世紀にさかのぼって,中国の対外開放政策の源流から現在までの流れを検討し,伝統と現代との関連を含め,幅広い研究を行った.吉川は,フィリピンの対中対日対米外交の検討を通して,フィリピンのかかえる内外政策の問題点を研究した.山影はASEANの統合について,通説とは異なる観点からの研究を行うため, ASEAN内のNGOの研究, ASEAN諸国の国連における投票行動の一致度等を検討した. 63年1月の研究会においては,以上のような進行状況の総括的報告とそれをめぐる討論を行い,次年度の研究への課題を明らかにすることにつとめた.
哺乳類卵巣における濾胞選択機構-インヒビンは濾胞閉鎖を誘導するか？

マウス卵巣には、原始濾胞と呼ばれる成長開始前の濾胞が多数ストックされている。何らかの刺激により、数十個から百個程度の濾胞が成長を開始するが、途中でほとんどの濾胞はアポトーシスにより死滅し、10-20個程度の卵が排卵される。この過程を濾胞選択と呼ぶが、本研究課題ではマウスの濾胞選択の分子機構の解明を目指して研究を行っている。ある薬剤を注射すると100個程度の卵が排卵されることから、この薬剤はアポトーシスによる濾胞の死滅を抑制していることが予想された。そこで、この薬剤とPMSG誘導した卵巣を用いて、発現量に差のある遺伝子の探索(次世代シークエンス解析)とホルモン量の測定(ELISA)を行った。多数の候補遺伝子の中から、アポトーシスやホルモン産生に関わる遺伝子についてさらに詳細な解析を行ったところ、いくつかの遺伝子に絞り込むことができた。現在、これらの遺伝子についてタンパク質レベルでの発現解析を行っている。また、ELISAを用いて血中および卵巣内エストラジオールの量を測定したところ、ある薬剤で誘導したマウスの血中および卵巣内でのホルモン量がPMSG処理のものと比較して有意に高いことが明らかとなった。濾胞選択にエストラジオールが関与するという報告は多数存在することから、この薬剤がアポトーシスによる濾胞の死滅を抑制しているという当初の仮説を支持する結果が得られたと考えている。現在、薬剤処理の時間等を変更し、より詳細な解析を行っている。今後は、エストラジオール生合成のkey enzymeであるアロマターゼについてその発現や酵素活性の変動について調べることで、薬剤によるエストラジオール量の増加の原因を探り、濾胞選択機構解明のヒントを得ていく予定である。研究実施計画に記した計画に沿って研究を実施したところ、当初予期していなかった興味深い結果が得られた。そこで、今年度はその結果に基づく研究を重点的に実施した。そのため、当年実施予定の計画の一部は未実施となったが、重点的に行った研究が順調に進展しているので、「おおむね順調に進展している」という判断となった。今年度重点的に行った研究を、今後も第一優先研究として実施していく予定である。これに伴い、当初予定していた研究計画の一部は、実施が難しくなる可能性が考えられる。研究計画の変更が必要な場合には、マウス個体を用いた実験課題を後回しに、分子レベルでの解析を優先的に実施していく予定である。参加を予定していた学会に参加しなかったこと、および投稿を予定した科学論文の投稿を遅らせたことにより、旅費、謝金等に余剰が出た。次年度は、参加予定の学会が複数あり、また、投稿予定の論文も複数あることから、余剰分はこれらに充てる予定である。
金属錯体を用いたN型有機トランジスタ

有機トランジスタは、大面積な基板やフレキシブル基板などの上に、印刷のような簡単な方法で作成できる可能性から注目を集めているが、p型では良い材料がたくさんあるのに対して、n型を示す材料が少なく、かつn型有機トランジスタは通常の雰囲気下では不安定な場合が多いことが問題になっている。そこで本研究では、純有機物よりも酸化還元電位の制御しやすい金属錯体(ニッケルジチオラート錯体)用いてn型有機トランジスタを作成し、特にフッ素やトリフルオロメチル基をもった錯体において空気中に1ヶ月以上おいても動作する材料を見出した。また金属と錯体を作る強い電子受容体であるジシアノキノンジイミン(DCNQI)を用いて、空気中で安定に0.011cm^2/Vs程度の移動度を示すn型トランジスタを作成した。バルキーなt-ブチル置換したhexamethyleneTTF(HMTTF)を合成し、単結晶で2.3cm^2/Vs、薄膜で0.98cm^2/Vsという移動度(p型)を実現した。テトラチアペンタレン(TTP)系有機半導体を用いた有機トランジスタや、溶液法で0.11cm^2/Vs程度の性能を示すアルキル置換DibeozoTTF(DBTTF)を開発した。高伝導の電荷移動錯体(TTF)(TCNQ)は電極材料として優れており、低接触抵抗を示すため特にボトムコンタクト型で有用であることを明らかとした。これを用いてp型としてDBTTF、n型としてDCNQIを例に、金属電極/有機半導体の界面ポテンシャルの系統性について検討を行った。界面における低接触抵抗を示す電極材料としてカーボンを用いて、SAMsやレーザーを用いてパターニングを行った有機トランジスタの開発を行った。そこで本研究では、純有機物よりも酸化還元電位の制御しやすい金属錯体(ニッケルジチオラート錯体)用いて、空気に対する安定性を向上させたn型有機トランジスタを作成した。本年度は種々の置換基をもったニッケルジチオラート錯体を合成し、特にフッ素やトリフルオロメチル基をもった錯体において空気中に1ヶ月以上おいても動作する材料を見出した。また電荷移動錯体(TTF)(TCNQ)がn型有機トランジスタの電極材料になることを明らかとした。これに付随して、電荷移動錯体(TTF)(TCNQ)はp型のペンタセンなどの有機薄膜トランジスタの電極材料としても優れており、トランスファーライン法で電極での接触抵抗を見積もったところ、金電極ではトップコンタクトに対してボトムコンタクトは数桁接触抵抗が大きいのに対して、(TTF)(TCNQ)電極ではトップコンタクトとボトムコンタクトの差はほとんどなく、かつ性能は金電極のトップコンタクトとほとんど変わりがなく、(TTF)(TCNQ)電極は特にボトムコンタクト有機トランジスタの電極材料として有用であることが明らかとなった。有機トランジスタは、大面積な基板やフレキシブル基板などの上に、印刷のような簡単な方法で作成できる可能性から注目を集めているが、p型では良い材料がたくさんあるのに対して、n型を示す材料が少なく、かつn型有機トランジスタは通常の雰囲気下では不安定な場合が多いととが問題になっている。本年度は、安定な電子受容体であり、かつ金属と錯形成するジメチルジシアノキノンジイミン(DMDCNQI)と呼ばれる有機物を用いたn型トランジスタを動作させることに成功した。このトランジスタは0.01cm^2/Vsとn型としては比較的高い移動度を示し、空気中で長時間動作させても性能の劣化が見られないという著しい大気安定性を示した。

またこのトランジスタの性能や安定性が、電極金属の種類を金、銀、銅、有機伝導体などと変えることによって変化する様子を明らかとした。我々は有機トランジスタの性能が有機半導体ばかりでなく電極材料にも大きく依存することを明らかとしてきたが、電極にカーボンペースト起源のカーボンを用い、ウェットプロセスのみよって、注入効率のよいカーボン電極を作成する方法を開発した。この方法はp型のみでなくn型に対しても、ボトムコンタクト型の構造で有機半導体の最大効率を引き出すことができる。またこの方法を、レーザービームによるシンタリングと組み合わせることにより、ゲート長2μm程度までの微細なデバイスを作成できることを明らかとした。有機トランジスタは、大面積な基板やフレキシブル基板などの上に、印刷のような簡単な方法で作成できる可能性から注目を集めているが、p型では良い材料がたくさんあるのに対して、n型を示す材料が少なく、かつn型有機トランジスタは通常の雰囲気下では不安定な場合が多いことが問題になっている。我々は有機トランジスタの性能が有機半導体ばかりでなく電極材料にも大きく依存するに注目し、電極にカーボンペースト起源のカーボンを用い、ウェットプロセスのみよって、注入効率のよいカーボン電極を作成する方法を開発してきた。本年度はこの方法を、レーザービームによるシンタリングと組み合わせることにより、ゲート長2μm程度までの微細なデバイスを作成できることを明らかとした。このようなカーボン薄膜は60nm程度と薄く、導電性透明電極となる。またバルキーなt-ブチル置換したHexamethyleneTTF(HMTTF)を合成し、単結晶で2.3cm^2/Vs、薄膜で0.98cm^2/Vsという移動度(p型)を実現した。この物質のトランジスタは低閾値電圧を示し、85日後にも安定な動作を示した。テトラチアペンタレン(TTP)系有機半導体を用いた有機トランジスタや、溶液法で0.11cm^2/Vs程度の性能を示すアルキル置換DibeozoTTF(DBTTF)を開発した。
不斉水素化反応の研究

従来の均一相触媒は単純ケトン類の水素化に対して活性が低いため、高活性水素化触媒の開拓が切望されていた。本研究者は単独では活性の乏しいルテニウム(II)ミホスフィン錯体に1,2-ジアミンおよび塩基を加えて調製した触媒系が、2-プロパノール溶媒中、種々の単純ケトン類の水素化反応に対して極めて高い活性を示すことを見いだした。例えば、アセトフェノンの水素化では触媒回転数は2,400,000、1時間の触媒回転率は最高228,000を記録した。現在知られている均一相水素化触媒でもっとも高い活性を示した。またこの触媒系が炭素ミ炭素不飽和結合の共存下におけるカルボニル選択的水素化反応にも極めて有効であることを明らかにした。例えば、1-アルケン共存下でのアルデヒドの選択的水素化では最高1500倍の速度差が観測された。これまで有機合成化学の懸案であった高いカルボニル選択性と種々の化合物に適用できる一般性を兼ね備えている。さらに種々のアルキル置換環状アルカンおよび鎖状の1-フェニルエチルケトン基質の高ジアステレオ選択的水素化反応を達成した。その選択性は最高99.8%以上に達した。光学活性ホスフィン配位子2,2'-ビス(ジフェニルホスフィノ)-1,1'-ビナフチル(BINAP)と種々の光学活性1,2-ジアミンを組合せて用いることにより、立体的環境の異なる多くの芳香族ケトン類および不飽和ケトン類を1ミ8気圧の水素、室温の温和な条件下で高エナンチオ選択的に水素化することに成功した。不斉収率は最高99%に達した。本研究者の見いだした単純ケトン類の水素化法は学術的だけではなく実用的観点からも注目されている。白檀様香料の成分として需要の多いトランス-3-イソカンフィルシクロヘキサノールの製造で工業化の検討が行われ、すでに工場での試作段階に達している。「還元」は、酸化、炭素-炭素結合形成、あるいは官能基変換とともに最も基本的な有機化学反応の一つである。とくに、炭素-炭素あるいは炭素-酸素二重結合などの不飽和化合物の水素化は一般的かつ必要不可欠な合成操作である。三級不斉炭素中心の一般的構築を可能にする不斉反応は有機合成化学の中心的課題であり、高立体選択的反応の開拓は有機合成化学へ大きな波及効果をもたらす。本研究者は、「分子触媒」の概念を確立し、キラル有機分子を配位子とする水素活性化機能性金属錯体を用いる均一系触媒的不斉水素化法の開拓を行い、その結果、2,2′-ビス(ジフェニルホスフィノ)-1,1′-ビナフチル(BINAP)を配位子とする各種遷移金属錯体を考案しロジウムないしルテニウム錯体が近傍に配位性ヘテロ原子を有するある種の不飽和化合物の水素化において世界初の完全不斉誘導を達成した。平成7年度では、とくに不飽和カルボン酸類の機構解明に焦点を置き研究を行い、以下の具体的項目を実現した。1)研究基盤化合物となるBINAPルテニウム錯体の簡易合成法の確立および標準水素化条件の最適化、2)BINAP-ロジウムないしルテニウム触媒前駆体の単離およびX線結晶構造解析、3)BINAP遷移金属錯体の電子的・立体的構造の反応性・選択性に及ぼす影響、4)基質の構造と反応性およびエナンチオ面選択性の相関関係の整理、5)4)を基盤とする高エナンチオ面選択性発現機構に関する考察、6)重水素標識実験および核磁気共鳴実験に基づく反応経路の解明。

現段階の研究進捗状況は順調であり、所期の目的を達成する上での弊害はない。「還元」は、酸化、炭素-炭素結合形成、あるいは官能基変換とともに最も基本的な有機化学反応の一つである。とくに、炭素-炭素あるいは炭素-酸素二重結合などの不飽和化合物の水素化は一般的かつ必要不可欠な合成操作である。三級不斉炭素中心の一般的構築を可能にする不斉反応は有機合成化学の中心的課題であり、高立体選択的反応の開拓は有機合成化学へ大きな波及効果をもたらす。本研究者は、「分子触媒」の概念を確立し、キラル有機分子を配位子とする水素活性化機能性金属錯体を用いる均一触媒的不斉水素化法の開拓を行い。その結果、2,2'-ビス(ジフェニルホスフィノ)-1,1'-ビナフチル(BINAP)を配位子とする各種遷移金属錯体を考案しロジウムないしルテニウム錯体が近傍に配位子ヘテロ原子を有するある種の不飽和化合物の水素化において世界初の完全不斉誘導を達成した。平成8年度では、平成7年度において行った不飽和カルボン酸類の機構解明で得た研究成果を基盤にして、オレフィン基質のなかでもとくにエナミドに焦点を置いて水素化機構研究を行った。具体的には、イソキノリンアルカロイドの一般不斉合成の鍵となる2-アシル-1-アルキリデン-1,2,3,4-テトラヒドロイソキノリン類を取り上げ、(1)水素化条件の最適化、(2)水素化基質および生成物の規定状態構造の固相・液相での精密解析、(3)BINAPルテニウム錯体の電子的・立体的構造の触媒活性・立体選択性に及ぼす影響、(4)反応基質構造とエナンチオ選択性との相関性の調査を行った。BINAP-Ruジカルボキシラート錯体やジハロゲン錯体は反応性・選択性ともに高いが、BINAP-Rh錯体を用いると選択性が70%程度まで減少し、面選択性が逆転すること、基質アシル基として、ホルミル、アセチル、ベンゾイル、p-プロモベンゾイルなどを使用することができるが、立体的に嵩高いピバロイル基や電子吸引性のトリフルオロアセチル基を導入すると反応性・選択性ともに著しく低下すること、1Z体に比較して1E体の反応性は極めて低いことなど、触媒や基質の立体的・電子的構造と反応性・選択性との相関を知ることができた。基質触媒複合体形成における立体相補性を考慮することにより、これらの現象を定性的に理解した。従来の均一相触媒は単純ケトン類の水素化に対して活性が低いため、高活性水素化触媒の開拓が切望されていた。本研究者は単独では活性の乏しいルテニウム(II)ミホスフィン錯体に1,2-ジアミンおよび塩基を加えて調製した触媒系が、2-プロパノール溶媒中、種々の単純ケトン類の水素化反応に対して極めて高い活性を示すことを見いだした。例えば、アセトフェノンの水素化では触媒回転数は2,400,000、1時間の触媒回転率は最高228,000を記録した。現在知られている均一相水素化触媒でもっとも高い活性を示した。またこの触媒系が炭素ミ炭素不飽和結合の共存下におけるカルボニル選択的水素化反応にも極めて有効であることを明かにした。例えば、1-アルケン共存下でのアルデヒドの選択的水素化では最高1500倍の速度差が観測された。これまで有機合成化学の懸案であった高いカルボニル選択性と種々の化合物に適用できる一般性を兼ね備えている。さらに種々のアルキル置換環状アルカンおよび鎖状の1-フェニルエチルケトン基質の高ジアステレオ選択的水素化反応を達成した。その選択性は最高99.8%以上に達した。
アニリニウムイオンの特異的イオン対形成を利用した高選択的ロジウム回収剤の開発

ロジウムは白金族金属の中でも極めて希少で高価であり,白金やパラジウムとともに自動車排ガス浄化触媒に用いられている。白金族金属のリサイクルでは,各金属を相互に分離回収することが望まれるが,ロジウムは有効な回収方法が存在せず,選択的な回収方法の確立が課題となっている。本研究では,白金やパラジウムを含む塩酸溶液中からロジウムのみを優先的かつ選択的に回収する方法の開発を目的とした。白金,パラジウム,ロジウムを含む塩酸溶液に4-アルキルアニリンなどの芳香族第一級アミン化合物を添加することで,ロジウムを沈殿として回収可能であることが分かった。また,高濃度塩酸条件下ではロジウムのみが選択的に沈殿することも判明した。クロロホルムやトルエンといった有機溶媒を添加することで芳香族第一級アミン化合物が抽出剤としてはたらき,有機層にロジウムのみを移すことにも成功した。ロジウム回収機構を解明するため,ロジウム沈殿物の単結晶を作成して構造解析を行った。その結果,ロジウム塩化物錯アニオン:アニリニウムカチオン:塩化物アニオンが1:6:3となる特異なイオン対を形成していることが明らかとなった。また,ロジウム沈殿物の粉末X線回折測定の結果から,沈殿物自体も特異なイオン対を形成していることが判明した。このイオン対は高濃度塩酸中においても高い安定性を示し,溶解することはなかった。一方,白金やパラジウムの塩化物錯アニオンとアニリニウムカチオンからなるイオン対は高濃度塩酸に容易に溶解した。ロジウムと芳香族第一級アミン化合物が特異なイオン対を形成し,塩酸中においても高い安定性を示すことがロジウム選択回収の鍵となっていることが明らかとなった。本研究では,ロジウムを高効率かつ選択的に回収可能な芳香族第一級アミン化合物の探索とロジウム回収機構の解明を目的としている。自動車排ガス浄化触媒からのロジウム回収を達成するため,パラジウム,白金,ロジウムを含む塩酸溶液からのロジウム選択回収を目指す。平成29年度はロジウム回収可能な芳香族第一級アミン化合物の探索を行い,4ーアルキルアニリンや4ーフェノキシアニリンといったアミン化合物が塩酸溶液中のロジウムとイオン対を形成し,ロジウムを沈殿として回収可能であることを見出した。また,塩酸溶液にパラジウムや白金を含む場合においても,これらのアミンを沈殿剤として用いることでロジウムのみを選択的かつ高収率で沈殿回収できることが判明した。有機溶媒としてクロロホルム等を添加した場合,これらのアミンが沈殿剤ではなく抽出剤としてはたらき,有機相にロジウムのみを移すことにも成功した。金属の沈殿回収率と塩酸濃度の関係を調べたところ,低濃度の塩酸溶液中ではパラジウムや白金が沈殿として回収され,ロジウムの沈殿はほとんど見られなかった。一方,高濃度の塩酸溶液中ではロジウムの沈殿のみが回収され,パラジウムや白金は沈殿を形成しなかった。この結果は,パラジウムや白金とアミン化合物が形成するイオン対は高濃度塩酸中では不安定であるため解離し,沈殿が形成されないのに対し,ロジウムは高濃度塩酸中でもアミン化合物と安定なイオン対を形成することを示唆している。ロジウムを沈殿回収可能なアミン化合物を見出すことができ,パラジウムや白金を含む場合においても選択的なロジウム沈殿回収を達成することに成功した。また,アミン化合物を抽出剤としたロジウム選択的な溶媒抽出にも成功した。ロジウム選択的な回収には,金属とアミン化合物が形成するイオン対の安定性の違いが大きく寄与していることが示唆された。これらは,申請書記載の計画通りの進展であり,研究はおおむね順調に進展していると考える。ロジウム選択的な回収はイオン対の安定性に起因するものと考えられるため,ロジウムとアミン化合物が形成するイオン対の構造を詳細に解析する。

アミン化合物の分子構造とロジウム回収率の関係を精査し,ロジウム回収剤の分子設計指針を確立する。実用的なロジウム回収技術にするため,イオン対からのロジウム脱離や回収剤としてはたらくアミン化合物の繰り返し利用を検討する。
地理学の学術用語・用法の適正化と諸外国における用語との対応に関する研究

1.地理学の研究・教育の場において使用される学術用語とその用法を検討する前段階として、地理学に関する内外諸文献(論文および著述)から用語を採録し、地理学内諸分野ごとに分類して、カード化した。2.この採録語について、明確な定義づけの有無、同義語・同類語の整理(主として使用瀕度から、最も適切な用語とみなし得る語を選択した)、可能な限りの英独仏対応語の認定を行った。3.以上の作業により、地理学の用語はその重要度において3段階のランクづけをされることが結論づけられた。すなわち、(1)地理学の原理にもとづく地理学思想の基本的本質語(地理学原理語),(2)地理学の研究にとり入れられた自然・人文・社会科学諸分野の用語,(3)明確な定義づけがなされていない語,あるいは一般語であるが、しばしば地理学研究者によって使用される語。これらのうち(1)に属する語が地理学用語として独自の價値を有するとともに、地理学以外の諸分野でも応用さるべき思考体系をもつものと考えられる。4.本研究の逐行過程で参照した国際地理学会議ターミノロジー研究部会の集録リストは、対応外国語の検討の上に有益であったが、一方同リストの編集方針および集録語の選択について若干の提言をする必要を認めた。5.地理学原理語について、日英独仏対応語の私案を作成した。同義語・同類語は省略し、対応関係の検討のさい、用法上の実際面を考虜して疑問のある場合はなるべく採録を見合わせた。6.この課題に関する研究を今後も続ける意図のもとに、その目標として対応外国語の検討をさらに深めること、上記3(2)の地理学周辺の研究用語について同様の適正化の作業を進めることを考えている。
摂食調節機構による三叉神経中脳路核ニューロンの制御メカニズム

【目的】摂食行動は視床下部にある摂食調節中枢によって制御されており、近年視床下部内にある摂食調節因子を発現するニコ.一ロン群が摂食調節に深く関与していることが報告されてきた。そこで口腔内固有感覚が入力する一次求心路の中継核で、咀ロ爵運動の調節に役立つとされている三叉神経中脳路核が摂食行動に関与するペプチドとして知られるオレキシンによってどのようにコントロールされるのかを明らかにするため、オレキシン投与による三叉神経中脳路核ニューロンの膜特性の変化についてパッチクランプ法を用いて解析した。【結果】生後812日齢のラットでは、orexin A 500nMを投与することにより三叉神経中脳路核ニューロンにおいて膜電位の上昇と入力抵抗の減少が認められた。また、orexin A投与により三叉神経中脳路核ニューロンのバースト発火のスパイク数が抑制された。そこで、Orexin receptor type1のantagonistのSB-334867を投与した状態でorexin Aを投与すると、スパイク数に変化はみられなかった。さらにcontrol時とorexin A投与時におけるpersistentsodium currentを比較したところ、orexin A投与によりpersistentsodium currentが減少した。以上の結果から、orexinによる三叉神経中脳路核ニューロンのバースト発射の抑制には、orexin A receptor1とpersistentsodium currentが関与していることが示唆され、オレキシンが末梢からの口腔感覚入力を制限している可能性が考えられた。【目的】摂食行動は視床下部にある摂食調節中枢によって制御されており、近年視床下部内にある摂食調節因子を発現するニューロン群が摂食調節に深く関与していることが報告されてきた。しかし咀嚼運動に及ぼす摂食調節因子の影響についてはほとんど検索されておらず、その詳細は未だ解明されていない。口腔内固有感覚が入力する一次求心路の中継核で、咀嚼運動の調節に役立つとされている三叉神経中脳路核が摂食調節因子であるオレキシンによってどのようにコントロールされ咀嚼運動に影響を与えるのかを明らかにするため、オレキシン投与による三叉神経中脳路核ニューロンの膜特性の変化についてパッチクランプ法を用いて解析することを本研究の目的とした。【結果】生後017日齢のラットでは、潅流液中にオレキシンA 500mMを投与することにより、三叉神経中脳路ニューロンの脱分極と入力抵抗の減少が認められた。オレキシンA投与による脱分極は日齢が進むにつれて有意に大きくなった(One-way ANOVA, Scheffe test)。入力抵抗はオレキシンA投与により有意に減少したが(t-test,P<0.01)、発育による有意な変化は認められなかった。また、オレキシンA投与により三叉神経中脳路ニューロンのバースト発火のスパイク数が抑制された。以上の結果から、オレキシンの三叉神経中脳路ニューロンへの入力は、中脳路核ニューロンのバースト発火を抑制して、末梢からの口腔感覚入力を制限している可能性があると考えられる。しかし、オレキシンの脳室内投与により摂食行動が誘発されるという報告があり、それとどう結びつくのか今後検討していく必要があると考える。
キャビテーション壊食の推定法の確立

キャビテーション壊蝕は、キャビテーション現象の最終段階において、気膜状のシート・キャビテイが無数の気泡に分裂し、それらが互いに干渉しつつ崩壊する際に発生する気泡崩壊衝撃圧により、機器材料が損傷を受ける現象である。従って、キャビテーション壊蝕の推定法を確立するにあたっては、発生するキャビテイの総量を知り、シート・キャビティが気泡に分裂する現象の頻度を知り、分裂する気泡の大きさと個数と分布を知り、最後に、崩壊する気泡群の挙動と気泡崩壊衝撃圧の関係を知る必要がある。本研究においては、上記シナリオを解明するため、以下の調査・研究を行った。発生するキャビティの総量については、シート・キャビティ界面での液体の蒸発量を知る必要がある。そこで、蒸発による熱的影響の大きく出る高温高圧水を用いてキャビティ内の温度計測を行い、蒸発量の推定法について研究した。また、高速度ビデオによりキャビティの全体挙動を解析し、常温水キャビテイ(通常のキャビテイ)の体積変動を求めるとともに、気泡群の放出周波数(頻度)も調査した。さらに、レーザーホログラフィ法を用いてキャビティ気泡群の3次元写真を撮影し、それを詳細に解析することにより、気泡群中の気泡の大きさと数と分布を計測・整理した。最後に、自作の衝撃圧センサにより、翼面上にて気泡崩壊衝撃圧を計測するとともに40,500fpsの高速度ビデオ撮影を行い、気泡群挙動と崩壊衝撃圧の関係を調べた。これらにより、当初目的の研究が完了した。従来の壊食推定法は流速やキャビテーション数といった巨視的な量を変化させて壊食量を推定しようとするものであった。最近キャビテーション気泡崩壊時に発生する衝撃力パルスを計測し、その強さや頻度から壊食量を推定する試みが行われている。その場合でも圧力パルスは測定しなければならないから、理論解析のみで壊食量を推定することは出来ない。これに対し本研究ではキャビテーションの発生から壊食にいたる過程を、それぞれの段階に分け、その物理現象を理解して現象を記述することを考え、これらを結合して壊食推定法を確立しようとするものである。全体を下記の4段階に分けて研究する。(1)キャビテーションのパターン、範囲、蒸発量の計測。(2)クラウドキャビテーションの発生機構、構造の解明。特にクラウド気泡群の大きさと分布の計測。(3)固体面におよぼす衝撃力分布の計測。その推定法の確立。(4)衝撃圧に対する固体面の応答。壊食量の推定法の確立。研究はすべて2次元翼型で行う。翼型は流体機器の基本コンポーネントであり、解析や実験が容易であるのにもかかわらず、一般性のある結果が得られる。本年度は主として上記の(1)(3)についての計測を行い、次のような結果を得た。(1)光学系を工夫して非定常なキャビティ(実験は定常で行っている)の成長を上方と側面から高速ビデオカメラで撮影し、成長速度から蒸発量を推定した。蒸発速度は、ベンチレ-テッドキャビティの空気流量にほぼ一致した。これは蒸発量が主として流体力学的要因に支配されていることを示している。(2)翼型に発生するクラウド気泡群をホログラフィ法を用いて計測した。気泡群の大きさと密度分布についての一般性のある式を得ることが出来た。(3)衝撃力の発生はクラウド気泡群が同時崩壊した時に最も大きく、この現象が壊食発生の主要因であることが確かめられた。また最初のリバウンドより数10μs前に大きな衝撃力が測定され、その理由を調査中である。キャビテーション壊蝕は、キャビテーション現象の最終段階において、気膜状のシート・キャビティが無数の気泡に分裂し、それらが互いに干渉しつつ崩壊する際に発生する気泡崩壊衝撃圧により、機器材料が損傷を受ける現象である。従って、キャビテーション壊蝕の推定法を確立するにあたっては、発生するキャビティの総量を知り、シート・キャビティが気泡に分裂する現象の頻度を知り、分裂する気泡の大きさと個数と分布を知り、最後に、崩壊する気泡群の挙動と気泡崩壊衝撃圧の関係を知る必要がある。

本研究においては、上記シナリオを解明するため、以下の調査・研究を行った。発生するキャビティの総量については、シート・キャビティ界面での液体の蒸発量を知る必要がある。そこで、蒸発による熱的影響の大きく出る高温高圧水を用いてキャビティ内の温度計測を行い、蒸発量の推定法について研究した。また、高速度ビデオによりキャビティの全体挙動を解析し、常温水キャビティ(通常のキャビティ)の体積変動を求めるとともに、気泡群の放出周波数(頻度)も調査した。さらに、レーザーホログラフィ法を用いてキャビティ気泡群の3次元写真を撮影し、それを詳細に解析することにより、気泡群中の気泡の大きさと数と分布を計測・整理した。最後に、自作の衝撃圧センサにより、翼面上にて気泡崩壊衝撃圧を計測するとともに40,500fpsの高速度ビデオ撮影を行い、気泡群挙動と崩壊衝撃圧の関係を調べた。これらにより、当初目的の研究が完了した。
耐熱性シトクロムсにおける鉄-硫黄配位結合による酸化還元電化調節の分子機構の解明

電子伝達タンパク質シトクロムcの電子移動反応の熱力学的解析を行い、酸化還元電位(E^<0'>)の調節機構を分子レベルで明らかにする研究を行った。本研究では、100°Cでも変性しない程安定なシトクロムc及び変性温度が異なる一連の人工変異体を研究試料として利用した。研究目的である、シトクロムcにおける鉄-硫黄配位結合とE^<0'>の関係の解明は達成され、酸化型シトクロムcの鉄-硫黄配位結合が安定である程、E^<0'>が低下することを初めて明らかにした。一方、還元型シトクロムcの鉄-硫黄配位結合は、常に安定であることも示された。したがって、シトクロムcのE^<0'>は、酸化型における鉄-硫黄配位結合の安定性により調節されることが明らかになった。また、酸化型における鉄-硫黄配位結合の安定性は、シトクロムcのタンパク質内部の疎水性コアの性質に依存することも実証された。結果的に、シトクロムcの機能と構造の相関関係を規定する基本原理の一つは、タンパク質の立体構造、タンパク質の熱力学的安定性、鉄-硫黄配位結合の安定性の相互関係の中に見出されることが示された。次に、E^<0'>のpH依存性を解析した結果、E^<0'>はヘム鉄近傍の電荷の影響を受けることが示された。さらに、このヘム鉄近傍電荷によるE^<0'>調節機構は、鉄-硫黄配位結合の安定性による調節機構とは独立して作用することが初めて示された。本研究により明らかになった2つのE^<0'>調節機構を組み合わせれば、任意のE^<0'>をもつシトクロムcを分子設計することが可能となると考えられ、この研究成果はシトクロムcをバイオエレクトロニクス素子などとして利用する際には役立つと考えられる。本研究で明らかになったE^<0'>調節機構は、いずれも電子移動反応のエンタルピー変化の調節を介した機構であり、今後の研究によりエントロピー変化を介した調節機構を明らかにしたいと考えている。好熱性水素細菌(Hydrogenobacter thermophilus)の産生するシトクロムc552(HT Cyt-c552)は、水溶液の温度が沸点に達しても変性しない程安定である。HT Cyt-c552と構造が類似しているタンパク質としては、緑膿菌(Pseudomonas aeruginosa)由来のシトクロムc551(PA Cyt-c551)があるが、両者の一次構造の相同性の高さに反して、これら二つのタンパク質の熱変性温度は40度以上異なる。また、両者のアミノ酸配列を手本にすると熱変性温度が系統的に異なる一連の人工変異体を調製することができる。これら耐熱性シトクロムcおよび一連の系統的な人工変異体が示す高い熱安定性は、詳細な熱力学的解析に不可欠な幅広い温度範囲でのE^<O'>の測定およびNMRによる立体構造の解析を可能にする。HT Cyt-c552とPA Cyt-c551および16種類のPA Cyt-c551の人工変異体それぞれについて、5°C85°Cの温度範囲でE^<O'

>をサイクリックボルタンメトリー(CV)により計測した結果、CV応答が検出される上限温度は酸化型タンパク質の熱変性温度と密接な関係があること、E^<O''>は酸化型タンパク質での熱安定性が高いものほど正電位側にシフトする傾向があること、タンパク質内部のアミノ酸置換では電子移動反応に伴う熱力学的パラメータのうちエンタルピーのみが変化することなどを明らかにした。そして、酸化型シトクロムcでのFe-Met配位結合が695nmで生じる特徴的な吸収スペクトルの温度変化を解析した結果、Fe-Met配位結合の解裂温度とタンパク質の耐熱性との間に密接な関係があることを見いだした。電子伝達タンパク質シトクロムcの電子移動反応の熱力学的解析を行い、酸化還元電位(E^<0'>)の調節機構を分子レベルで明らかにする研究を行った。本研究では、100°Cでも変性しない程安定なシトクロムc及び変性温度が異なる一連の人工変異体を研究試料として利用した。研究目的である、シトクロムcにおける鉄-硫黄配位結合とE^<0'>の関係の解明は達成され、酸化型シトクロムcの鉄-硫黄配位結合が安定である程、E^<0'>が低下することを初めて明らかにした。一方、還元型シトクロムcの鉄-硫黄配位結合は、常に安定であることも示された。したがって、シトクロムcのE^<0'>は、酸化型における鉄-硫黄配位結合の安定性により調節されることが明らかになった。また、酸化型における鉄-硫黄配位結合の安定性は、シトクロムcのタンパク質内部の疎水性コアの性質に依存することも実証された。結果的に、シトクロムcの機能と構造の相関関係を規定する基本原理の一つは、タンパク質の立体構造、タンパク質の熱力学的安定性、鉄-硫黄配位結合の安定性の相互関係の中に見出されることが示された。次に、E^<0'>のpH依存性を解析した結果、E^<0'>はヘム鉄近傍の電荷の影響を受けることが示された。さらに、このヘム鉄近傍電荷によるE^<0'>調節機構は、鉄-硫黄配位結合の安定性による調節機構とは独立して作用することが初めて示された。本研究により明らかになった2つのE^<0'>調節機構を組み合わせれば、任意のE^<0'>をもつシトクロムcを分子設計することが可能となると考えられ、この研究成果はシトクロムcをバイオエレクトロニクス素子などとして利用する際には役立つと考えられる。本研究で明らかになったE^<0'>調節機構は、いずれも電子移動反応のエンタルピー変化の調節を介した機構であり、今後の研究によりエントロピー変化を介した調節機構を明らかにしたいと考えている。