hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
疾患ｉＰＳ細胞を用いた遺伝性鉄芽球性貧血病態解明と新規治療法開発

ALAS2遺伝子の変異に伴うX連鎖性鉄芽球性貧血は遺伝性鉄芽球性貧血の最も頻度の高い原因である。ALAS2遺伝子変異の1種類であるR227C変異をヘテロにもつXLSAの女性患者からiPS細胞を作製し、ALAS2遺伝子変異を有するX染色体が不活性化し、ALAS2遺伝子変異のないX染色体が活性化しているiPS細胞と、ALAS2遺伝子変異のないX染色体が不活性化し、ALAS2遺伝子変異を有するX染色体が活性化しているiPS細胞の2種類を作製している。樹立した2種類のiPS細胞の造血分化能を評価したところ、造血前駆細胞への分化能は同等程度であった。しかし、さらに長期に赤血球分化を行うと、赤血球分化効率に差異を認めた。ALAS2遺伝子変異のないX染色体が活性化しているiPS細胞では健常人由来のiPS細胞と同等程度の赤血球への分化が可能であった。一方で、ALAS2遺伝子変異を有するX染色体が活性化しているiPS細胞では赤血球分化が不良であった。今後、本モデルを用いてiPS細胞から分化誘導した造血細胞を用いた薬剤スクリーニングによる新規治療薬の探索を行う予定である。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。ALAS2遺伝子変異の1種類であるR227C変異をヘテロにもつXLSAの女性患者の血液細胞からiPS細胞を作製し、ALAS2遺伝子変異を有するX染色体が不活性化し、ALAS2遺伝子変異のないX染色体が活性化しているiPS細胞と、ALAS2遺伝子変異のないX染色体が不活性化し、ALAS2遺伝子変異を有するX染色体が活性化しているiPS細胞の2種類を作製している。鉄芽球性貧血モデルの検討は当初の予定どおり実験が進展している。研究目的の遂行に向けて概ね順調に進展していると考える。ALAS2遺伝子変異を有するX染色体が不活性化し、ALAS2遺伝子変異のないX染色体が活性化しているiPS細胞において健常人由来のiPS細胞と比べてヘム合成障害及び赤血球系への分化障害が認められた。今後、本モデルを用いてiPS細胞から分化誘導した造血細胞を用いた薬剤スクリーニングによる新規治療薬の探索などによる治療法の開発を行いたい。
「DNA複製」と「異常DNA構造の認識・修復」の共役機構に関する研究

遺伝情報安定性に寄与するRecQヘリカーゼとDNA複製開始に働くDpb11との関係に着目し、DNA複製開始制御機構とDNA安定性維持機構との間の共役について酵母遺伝学を用いた解析をおこなうことを目指した。また、Xenopus卵抽出液を用いた実験系でもDNA複製開始制御機構の研究を発展させると共に、この制御機構においてRecQヘリカーゼが機能するのか否かを検討し、機能するならばその機序について生化学的に解析することを目指した。結果として、出芽酵母Dpb11の関連する経路と出芽酵母Sgs1の関連する経路との間の連携を示唆する遺伝学的解析の結果が得られた。生化学的解析の手がかりとして、酵母の遺伝学的解析からDNA複製開始に必須であるとされるSld2と相同な領域を有し、高発がん性、早期老化を特徴とするロスムンド-トムソン症候群の原因遺伝子産物であるRecQL4に焦点を絞り、そのXenopus相同タンパク質の遺伝子を発見・単離した。Xenopus RecQL4の特異的抗体を作成、利用することにより、RecQL4がDNA複製に必須ではなく、その効率にも影響を与えないにもかかわらず、DNA複製の異常に応じてクロマチン上に蓄積することを示唆する結果を得た。さらに、DNA二本鎖切断に応じてRecQL4がクロマチン上に結合することを見いだし、この結合が一本鎖DNA結合タンパク質RPAの存在に依存するが、組換えタンパク質であるRad51のクロマチン結合には依存していないことを明らかにした。また、Xenopus卵抽出液を用いたDNA複製開始機構の解析として、DNA複製開始に重要な役割を果たすMCM複合体をクロマチン上に結合させる際のCdt1の作用機序について検討し、Cdt1の作用に先んじてCdc6がクロマチン上に結合する必要があることを示した。DNA複製の過程ではDNAが非常に脆弱な状態におかれるため、DNA複製の順調な進行が鋳型DNA上の傷害などの要因により妨げられたとき、DNAが重篤な損傷を受ける危険性が高くなる。このため、細胞にはDNA複製を安定して遂行するための極めて高度な調節機構が存在する。近年、酵母を用いた解析などにより、RecQファミリーに属するDNAヘリカーゼがこの調節機構に中心的な役割を果たしている可能性が示されている。高等真核生物においては5種類のRecQファミリーDNAへリカーゼが同定されているが、このうちRecQL4はN末に出芽酵母Sld2タンパク質と相同なアミノ酸配列を有しており、DNAポリメラーゼεとの相互作用を介したDNA複製との連携が予想された。そこで、本研究ではRecQL4に注目し、Xenopus卵抽出液を用いた解析を進めた。Xenopus RECQL4 cDNAをクローニングし、このcDNA産物に対する抗体を作製した。まずはじめに、DNA複製が進行する過程でのRecQL4の挙動を調べたところ、DNA複製に応じたクロマチン画分への顕著な移行は認められなかった。また、この抗体を用いてRecQL4を除去した卵抽出液を調製したが、DNA複製活性に変化は観察されなかった。これらより、RecQL4はDNA複製の開始及び進行に関与してないことが示唆された。次に、DNA二本鎖切断を誘導した条件下におけるRecQL4のクロマチンへの結合を検討したところ、RecQL4のクロマチンへの結合が確認された。さらに、UV照射やアフィディコリン添加によりDNA複製を抑制した条件においてもクロマチンへの結合が観察された。これらのことから、DNA二本鎖切断や複製フォーク進行の阻害に応じてRecQL4がクロマチンに結合し、細胞周期チェックポイントやDNA修復の過程において何らかの役割を担っていると考えられた。
イオンチャンネル機能を実現する超分子構造の化学的、物理学的解析

相次いで一次構造が明らかにされてきたイオンチャンネルの構造-機能相関を解明する次のステップとして、その立体構造、ならびに機能修飾物質の特異的結合によって生成する複合体の超分子構造を明らかにすることを目的に研究を進めているが、本年度得られた知見を以下に要約する。1.[^3H]標識SDZ(±)202-791合成を効率よく進めるため、合成中間体であるカルボン酸エステルをトリメチルアンモニウムエチルエステルとしたところ、高収率で加水分解が進行し、目的物の前駆体カルボン酸がほゞ定量的に得られる条件を確立した。[^3H]標識体の合成をアイソトープ製造会社に依託した。2.ウサギ骨格筋より“triad膜ベシクル"を調製したところ,この標品が電位依存性を保持したCaチャンネル標品であることが確認できた。202-791両エナンチオマーが対応するアゴニストまたはアンタゴニスト作用発現にはチャンネルが電位依存性を保持していることが不可欠なので,このような標品が調製できた意義は大きい。3.従来からのイムノアフィニティ法で精製したNaチャンネルの二次元結晶化を試みた結果,更に高濃度のチャンネルタンパク質が必要との結論を得たので,この目的に適うカラムの調製を進めている。
深在性放射線低抗性腫瘍に対する熱・熱外中性子捕捉療法の開発

(1)改修後の重水設備で得られる熱中性子、熱外・高速中性子のREBを腫瘍細胞を用いて検討した。どちらのビームも2.0程度の値を示した。(2)熱中性子によるHPRT突然変異頻度は2Gyでγ線の2.6倍、硼素濃度10-20ppmの範囲では、2Gyでγ線に比べて4.4-5.0倍高かった。(3)^<18>F-BPA-PETによる硼素濃度の推定法をこれまでのデータの解析によって再検討し、投与終了直後から、照射開始までの40分間の血中濃度の推移から腫瘍組織の濃を精度良く推定する式を確立した。(4)カルボラン含有アズレンのBNCT効果は、BSHよりも遙かに優れていた。オートラジオグラフィーでT/N(脳)比を求める14.2であった。(5)Polyethylene glycol修飾^<10>B化合物を用いることにより、網内系細胞への捕捉を回避し、血中^<10>B濃度を高め、腫瘍への取り込みを増加できる可能性がでてきた。(6)肝細胞に対する熱中性子線およびBNCTの効果をマイクロヌクレウス法で調べ、γ線の効果と比較した。熱中子のRBEは1.98、BPAおよびBSHのCBEは各々5.96,2.46であった。(7)重粒子放射線(炭素線)照射におけるマウス皮膚反応をγ線のそれと比較した。LETの増大とともに、等効果線量は小さくなった。γ線では分割効果が認められたが、炭素線では認められなかった。(8)野生型p53保有細胞A-172においてはγ線のみならずα線、炭素線、原子炉中性子においてもp53の細胞内蓄積量の増加に引き続き、明らかなWAF1の蓄積誘導が認められる。一方、変異型p53保有細胞T98Gではいずれの放射線おいてもこうした現象は認められなかった。(9)京大炉重水設備(改造後)の熱・熱外・高速中性子のフラックスをAu、Inの放射化で測定した。
波流れ作用での底泥移動量の評価

海底に堆積した底泥が浅海域に伝播する表面波や流れの作用によって再び輸送される物理過程のモデルを作成し、底泥輸送量の定量的な予測を行うことを目指して研究を進めた。(1)底泥を粘弾塑性体と仮定し、また水層を粘性流体と仮定して底泥の挙動を表す理論解を泥層内の含水比の鉛直分布を含めて導き、実験結果と比較した。その結果粘弾塑性体モデルは界面波高の減衰などの物理現象を精度良く説明できることがわかった。(2)現実の海岸に適用可能とするために、底泥移動の外力となる、砕波帯内の乱れを含む圧力場・流速場を予測する数値モデルを作成した。このモデルは渦動粘性係数の値を場所的、時間的に変化させることにより乱流現象を表現しており、改良の余地が残されているものの定常流速場、波高減衰、圧力場などを説明しうることがわかった。(3)河口部を例として底質砂泥の準3次元移動モデルを作成した。モデルでは波浪場を非定常の緩勾配方程式を用いて算定し、平面の流れ場については波浪場から算定した。平面海浜流場に対して、戻り流れのモデルを用いて海浜流の鉛直方向の分布を算定し、浮遊砂泥の鉛直分布と組み合わせることにより底質移動量を算定した。この移動量を底質の連続式に代入し、地形変化を算定した。モデルで予測した沿岸砂州の形成や河口テラスの形成は、室内実験結果と定性的に一致している。(1)定常流発生装置付き造波水路中に任意含水比の底泥を敷き詰め、定常流速、表面波、周期などを変化させて実験を行い、表面波の波高減衰、底泥の層内質量輸送などを測定した。層内の質量輸送速度は界面の勾配、含水比の場所的分布の時間変化などに影響されるため、実験時間は一つのケースについて65秒から75秒に設定して実験を行った。その際様々な波流れの条件における底泥床上の流速場を超音波流速計により測定し、流れ場を正確に把握した。(2)底泥を粘弾塑性体と仮定し、また水層を粘性流体と仮定して底泥の挙動を表す理論解を泥層内の含水比の鉛直分布を含めて導き、実験結果と比較した。(3)現実の海岸に適用可能とするために、底泥移動の外力となる、砕波帯内の乱れを含む圧力場・流速場を予測する数値モデルを作成した。海底に堆積した底泥が浅海域に伝播する表面波や流れの作用によって再び輸送される物理過程のモデルを作成し、底泥輸送量の定期的な予測を行うことを目指して研究を進めた。(3)河口部を例として底質砂泥の準3次元稼動モデルを作成した。

モデルでは波浪場を非定常の緩勾配方程式を用いて算定し、平面の流れ場については波浪場から算定した。平面海浜流場に対して、戻り流れのモデルを用いて海浜流の鉛直方向の分布を算定し、浮遊砂泥の鉛直分布と組み合わせることにより底質移動量を算定した。この移動量を底質の連続式に代入し、地形変化を算定した。モデルで予測した沿岸砂州の形成や河口テラスの形成は、室内実験結果と定性的に一致している。
縄文時代以来の農耕地雑草の多様性変化と人間活動との関係

植物考古学的な手法により縄文時代と弥生時代遺跡の農耕地雑草の出土種類数を調べ,その種多様度を比較した。その結果,水田稲作農耕を受け入れる以前の縄文時代遺跡よりも,水田稲作農耕を受け入れた後の弥生時代遺跡の方が植物の多様性が高かったことが具体的に示された。縄文時代以降の農耕地雑草の多様性変化と人間活動との関係を明らかにするため、4)現在の水田における雑草群落と埋土種子群集の多様性の関係に関するデータの収集と、2)縄文時代および弥生時代遺跡の遺跡土壌発掘調査を行った。1)水田土壌に含まれる埋土種子群集が、どのくらい実際の水田雑草群落の種類組成を反映しているかを知るために、水田雑草の植生調査を行うとともに、水田内や畦、用水路など水田周辺の表層泥を採取し、埋土種子の分析を行った。これをもとに、埋土種子群集と雑草群落の多様性の関係について解析を行った。水田内や畦における表層泥中の埋土種子群集は、周囲の雑草群落の多様性をよく反映していた。用水路では比較的遠方からの流れ込みによる種子の混入が見られ、実際よりも多様度が高く評価されることが明らかになった。2)縄文時代と弥生時代でどのくらい雑草の多様性が変化したのかを知るために、縄文時代後期晩期の千葉県堀之内遺跡と、弥生時代前期の三重県筋違遺跡と滋賀県下之郷遺跡において、遺跡土壌の発掘調査を開始した。特に弥生時代前期の筋違遺跡では、水田跡とともに畠跡も見つかっており、当時の水田雑草と畑地雑草の多様性を比較できる有望な遺跡であることが確認できた。遺跡発掘の進捗状況にあわせて継続的にサンプリングを行い、土壌試料を収集し、一部分析も行った。本遺跡の土壌には、大量の雑草種子化石が含まれていることが明らかになり、弥生時代の雑草群落の多様性を評価するのに有効であることを確認した。本年度も昨年度と同様に、1)現在の水田における雑草群落と埋土種子群集の多様性の関係に関するデータの収集と、2)縄文時代および弥生時代遺跡の遺跡土壌発掘調査を継続して実施した。1)昨年度に実施した神奈川県葉山町の谷戸水田での調査に加えて、本年度は滋賀県下之郷遺跡における古代米復元水田および古代雑穀復元畠での調査を実施した。下之郷の水田は平野部に立地しており、葉山の谷戸に形成された水田とは異なる立地環境にある。この立地の違いが、埋土種子群集の堆積状況の違いによく反映されていた。すなわち、谷地形に形成された水田では、水田の中央部まで谷斜面に分布する森林からの葉や種子が流れ込んでいたが、沖積低地に形成されている下之郷の水田では、森林要素や周辺雑草の流れ込みが少なかった。そのため、水田雑草の種類組成と埋土種子組成の関係はきわめて良好であった。2)縄文時代と弥生時代でどのくらい雑草の多様性が変化したのかを知るために、縄文時代後期晩期の千葉県堀之内遺跡と、弥生時代前期の三重県筋違遺跡と滋賀県下之郷遺跡において、遺跡土壌の発掘調査を継続調査した。今年度は特に縄文時代の種子化石についてデータの収集を行い、あわせて既存の報告書から特に関東地方、近畿地方を中心とした地域での遺跡出土種子の記録を収集した。その結果、縄文時代の水田ではない氾濫原堆積物からも、いわゆる水田雑草と呼ばれている種類の雑草種子が出土することが分かってきた。その中には史前帰化植物と呼ばれるコナギやイボクサなども含まれている。ただし、来年度の調査を待ちたいが、その量的構成は、弥生時代に増加する傾向があるようである。最終年度である本年度は、1)現在の水田における雑草群落と埋土種子群集の多様性の関係に関する調査の追加データの収集を行い、2)特に文献資料から縄文時代および弥生時代遺跡の植物種多様性変化の解析を実施し、研究を総括した。1)初年度より継続実施している神奈川県葉山町の谷戸水田、滋賀県下之郷遺跡における古代米復元水田に加えて、本年度は埼玉県入間市の西久保谷戸水田での調査を実施した。ここは葉山の谷戸水田と比ベて大規模な谷戸に造られた水田であり、水田の片面は森林斜面に接しているが、片面は茶畑に接する。このような周辺環境の違いが水田内埋土種子群集に影響を及ぼすのか、調査した。その結果、森林斜面に接する側の水田内では森林要素の種子が多数堆積していたが、森林から離れた畑に接する水田内では森林要素の種子はほとんど堆積していなかった。このことは、水田遺構内の埋土種子群集は、当時の水田内の雑草群集のみではなく、周囲の森林や畑の環境をも反映することを示している。これまでの結果を総合すると、現在の水田表層土壌に含まれる植物種子の種数は、現在の水田周辺の雑草および野草、樹木の種数を80パーセント程度反映していることが明らかになった。2)この結果をふまえて、主要な縄文時代と弥生時代遺跡における植物の種数変化を見てみると、縄文時代の遺跡よりも弥生時代の遺跡から出土する植物の種数が、ほぼ倍近い値に増加していたことが明らかになった。

弥生時代前期に伝来した水田稲作農耕という新たな土地利用形式により、撹乱環境が増加し、そこに生育する一年生草本の種数が増加したことが原因であると考えた。最近、農業が環境を破壊するとよく言われるが、実際に日本列島で水田稲作農耕を受け入れた時点では、集落単位においては、逆に植物の多様性は増加していた。
経時測定データの解析に関連したランダム効果モデルに関する研究

木研究の第一の目的は、共変量を伴う多変量ランダム効果成長曲線モデルにおいて、より一般的な多変量ランダム効果共分散構造の族の適合性に関する検定問題、並びに、この族の1つの共分散構造のもとでの平均および分散パテメータに関する推定間題を調べることであった。このモデルにおいて、より一般的な多変量ランダム効果共分散構造の族の適合性の検定間題に対して、修正尤度比統計量とその仮説の下での分布の漸近展開を導出した。正確な尤度比統計量は極めて複雑になるためこの修正尤度比統計量が実用的である。また、この共分散構造の下での平均パラメータの最尤推定量の精度に関する有効性を示した(Kumamoto J. Math. 13(2000),Hiroshima Math. J,30(2000))。第二の目的は、平行プロフィールをもつランダム効果成長曲線モデルにおいて、平均パラメータに関する検定問題を調べることであった。まず、1変量の平行プロフィールをもつランダム効果成長曲線モデルにおいて、平均パラメータのプロフィール分析に関する2つの仮説に対するWaldの基準の局所対立仮説の下での漸近分布を求めた。次に、多変量の平行プロフィールをもつランダム効果成長曲線モデルにおいて、多変量へ拡張した上述の2つの仮説に対する修正Wald型統計量の対立仮説の下での分布の漸近展開を求めた。多変量の場合の正確なWald型統計量は極めて複雑になるためこの修正Wald型統計量が実用的である。また、平行な多項式成長曲線をもつランダム効果モデルにおいて、ランダム効果共分散構造の下での平均パラメータの最尤推定量の精度に関する有効性を示した(Amer. J. Math. Management Sci.20(2000), Hiroshima Math. J. 31(2001))。これらの簡便統計量に関して、分布の漸近展開近似の誤差評価、遂次解析的な側面の評価、不完全データの場合の解析については、それぞれ、研究分担者藤越、高田、中村によって基礎的な結果が得られた。本年度の研究目的は、多変量の経時測定データへの応用をもつ共変量を伴う多変量ランダム効果成長曲線モデルにおいて、より一般的な多変量ランダム効果共分散構造の族の適合性に関する検定問題、また、この族の1つの共分散構造のもとでの平均および分散パラメータに関する推定問題を調べることであった。このモデルの平均構造の中に含まれる未知パラメータ行列の一部分である最初の任意個の列ベクトルに、部分的に個体変動を考慮することによって得られるより一般的な多変量ランダム効果共分散構造の族の適合性の検定問題、また、この共分散構造のもとでの平均パラメータの最尤推定量の精度に関する有効性について、いくつかの有用な結果が得られた(Kumamoto J.Math.13(2000),Hiroshima Math.J.30(2000))。この検定問題に対する修正尤度比統計量とその仮説の下での分布の漸近展開を導出した。1変量の場合の正確な尤度比統計量は複雑ではあるが、ある種の条件付最小値問題の解を用いて表わすことができる。しかし、多変量の場合の正確な尤度比統計量は極めて複雑になるためこの修正尤度比統計量が実用的である。この簡便統計量の分布の漸近展開近似の誤差評価や遂次解析的な側面の評価については研究分担者藤越、高田によって基礎的な結果が得られた。さらに、各時点で欠測値をもつような不完全データの場合の解析に関連する結果についても研究分担者中村によって得られている。

本年度の研究目的は、前年度の研究成果を基にして、平行プロフィールをもつランダム効果成長曲線モデルにおいて、平均パラメータに関する検定問題を調べることであった。1変量および多変量の平行プロフィールをもつランダム効果成長曲線モデルにおいて、平均パラメータのプロフィール分析に関する2つの仮説に対するWald型検定に関して、いくつかの有用な結果が得られた。まず、1変量の平行プロフィールをもつランダム効果成長曲線モデルにおいて、2つの仮説に対するWaldの基準の局所対立仮説の下での漸近分布を求めた。次に、多変量の平行プロフィールをもつランダム効果成長曲線モデルにおいて、多変量へ拡張した上述の2つの仮説に対する修正Wald型統計量の対立仮説の下での分布の漸近展開を求めた。多変量の場合の正確なWald型統計量は極めて複雑になるためこの修正Wald型統計量が実用的である。この簡便統計量に関して、分布の漸近展開近似の誤差評価、遂次解析的な側面の評価、不完全データの場合の解析については、それぞれ、研究分担者藤越、高田、中村によって基礎的な結果が得られた。また、本年度の課題に関連して、平行な多項式成長曲線をもつランダム効果モデルにおいて、平均および分散パラメータに関する推定問題に関する結果も得られた(Hiroshima Math-J.31(2001))。階層型の平均構造をもつ拡張GMANOVAモデルの特別な場合である平行な多項式成長曲線をもつモデルにおいて、ランダム効果共分散構造の下での平均および分散パラメータの最尤推定量を求めた。また、この共分散構造の下での平均パラメータの最尤推定量の精度に関する有効性を示した。
金属ナノ粒子を基盤とした水素機能性材料の創製

「金属ナノ粒子を基盤とした水素機能性材料の創製」に関して研究を行った。高密度水素吸蔵媒体として金属ナノ粒子を基盤とした材料創製を行っている。金属ナノ粒子は表面原子数の割合の増大やエネルギー準位の離散化に伴い、バルクとは異なる物理的・化学的性質を示すことが知られている。水素吸蔵においてはバルクにはない吸蔵サイトや特異な電子状態を有することから、新たな水素吸蔵材料として期待される。しかし、金属ナノ粒子については水素吸蔵の系統的な研究は無い。本年度ではPdと様々な金属種から形成されるPd_x/M_<1-x>合金ナノ粒子(M=Ir,Pt,Au)を作製し、第五周期の連続して位置する金属(Ir,Pt,Au)とPdの合金ナノ粒子についての系統的な実験から合金の電子状態が水素吸蔵に及ぼす効果について検討した。その結果、Pd_<x/t-x>Ptナノ粒子に吸蔵された水素はPd/Ptのナノ界面にトラップされていることを発見した。また、水素によってPdとPtが原子レベルで混じりあった新物質(固溶体型ナノ粒子)を創製することに成功した。その固溶体型ナノ粒子はPtの含有率を変えることによって、水素吸蔵量の制御が可能であることがわかった。さらに、金属(Ir,Pt,Au)の種類を選択することで、合金ナノ粒子のバンドフィリング制御を行い、水素吸蔵量の自在制御を可能にした。このような結果を投稿論文として発表した。直径10nm以下の金属ナノ粒子では粒径全体に対して反応活性な表面の割合が大きく水素をレスポンス良く吸蔵・放出することができると期待される。本年度では水素吸蔵能を有するパラジウム(Pd)をコア部分、白金(Pt)、イリジウム(Ir)、金(Au)をシェル部分として構成されるPd/Mコア・シェル型ナノ粒子(M=Pt,Ir,Au)を作製し、シェル部の電子状態を変えた際の構造および水素吸蔵特性変化について検討を行い、シェル部による系統的な水素吸蔵量の制御を目的とした。バルクのPtは水素を吸蔵しない。ところが、Pd/Ptコア・シェル型ナノ粒子に水素圧力を印加するとバルク合金にはない新規な構造(固溶体型構造)が現れ、Pdナノ粒子よりも1.3倍以上多く水素を吸蔵することが明らかとなった。Pd/Irナノ粒子においてはPdナノ粒子よりも2倍以上多く水素を吸蔵することが明らかとなった。水素吸蔵量(H/M)についてまとめると、PdAuナノ粒子(H/M=0.11)<Pdナノ粒子(H/M=0.24)<PdPtナノ粒子(H/M=0.31)<PdIrナノ粒子(H/M=0.50)の順に吸蔵量が増加することがわかった。バルクPdにおいて水素吸蔵量は4dバンドの空軌道の数に依存していると考えられている。本研究結果はシェル金属を被服させることにより、Pdコアの4dバンドの空軌道の数が変化したため、水素吸蔵量に違いが現れたと考えられる。この結果はシェル金属の種類を選択することで水素吸蔵量の自在制御が可能であることを示しており、金属ナノ粒子がバルク合金の常識を覆す、新たな水素吸蔵物質群であることを示唆するものである。
Δ-Σ変調レーザ光を用いた点音源の開発

点音源が実現すると、音響計測やバーチャルリアリティーに有用である。本研究では、1ビットディジタル信号で放電を生じさせ、点音源を実現する方式を提案するものである。放電は強力なレーザ光を集束したり、電界集中によって発生させることを考える。昨年は放電の発生は行わず、物体にレーザ光を照射することで光音響信号を初めて1ビットディジタル信号で発生させた。本年度の成果は次のとおりである。1) Δ-Σ変調器を製作して、本研究で任意のアナログ信号入力に対して最大クロック周波数10MHzまでの1ビットディジタル信号の利用が可能になった。2)電界集中による放電の利用を検討した放電はインパルス点音源として音響計測に使われることがある。ここでは、これを1ビットディジタル信号で駆動することでアナログ原信号の再生を試みた。2-1)高速繰り返し可能な放電音源の製作高いサンプリングレートの1ビットディジタル信号を利用するためには、高速繰り返しが可能な放電音源が必要であるので、繰り返し性能を追究して、繰り返し周波数100kHzを実現した。2-2)1ビット信号駆動放電による原信号再生の確認試作した放電音源を用いて、1ビットディジタル信号による放電で、アナログ原信号の再生をはじめて確認した。また、放電からの距離に応じて、1ビット信号特有の高域ノイズ成分は急速に減衰、原信号が残ることも確かめた。本研究は、1ビットデジタル信号で変調したレーザ光を集光することで音源を実現する方法を提案するものである。強力なレーザ光を集光することで気体のブレークダウンによる点音源の生成をめざす。本年度の成果は次のとおり。1)Δ-Σ変調による1ビット信号で変調したレーザシステムの構成まず、2次Δ-Σ変調をパソコン上で行い、パターンジェネレータボードから1ビット信号を出力するシステムを構築した。さらに、この信号をパルス密度列に変換して、波長680nm、出力20mWの半導体レーザを駆動する実験系を完成した。このシステムにより、最大クロックレート10MHz以上のΔ-Σ変調レーザ光の発生が可能である。2)1ビット変調レーザ光による光音響信号の発生実験強力レーザ光での気体ブレークダウンの発生を行う前に、弱いレーザ光を固体試料に照射して光音響的に振動や音波を発生させることを試みた。試料として円盤あるいは短冊状の金属板を用い、これに1ビット変調レーザ光を照射して、発生する振動を圧電ピックアップやレーザドップラ振動系で計測した。また、マイクロホンによる放射音圧の測定も行った。その結果、原理通り、1ビット信号から原信号成分が再生されることが確かめられた。3)次年度以降の研究計画レーザ出力を増大して、試料を用いずに空中点音源の実現をめざす。
情報環境のスマート化の下での情報法の理論体系と価値調整に関する日米欧比較制度研究

本研究の成果として、(1)最近の情報環境の「スマート化」に牽引される先端的な技術動向が個人の自由・権利や社会制度等にもたらすインパクト、及び(2)情報法の理論体系の構築と諸価値間の調整のあり方に関する、さまざまな理論的ないし個別具体的課題を、日米欧の比較制度分析の方法を用いて検討したことを通じて、とりわけ、人工知能(AI)・モノのインターネット(IoT)・ロボティクス等の社会応用がグローバルな規模で進む中で、例えば、いわゆる「忘れられる権利」や「ユーザーの権利」等の新たな権利概念をめぐる対抗利益間のバランスのとり方の見直し(リバランス)の必要性に関する知見等を明らかにした。本研究期間の初年度である本年度は、研究計画調書に基づき、本研究の三つの軸のうちの二つ目の軸(対抗利益間の調整をめぐるプラクティカルな個別課題の検討)に重点を据えて、基盤的なリサーチを行った。その主な研究成果として、以下の二つが挙げられる。第一に、新たな情報環境の下でのメディアの自由のあり方をめぐって、報道・取材の自由に関するリーディングケースとして今日でも重要な意義を有する最高裁昭和44年11月26日大法廷決定を読み直し、とりわけ、次の三点について検討を深める必要性を指摘した。すなわち、一個人でもネット上で不特定多数への情報発信が容易となった近年の情報環境の下で、取材の自由と公正な裁判の実現という対抗利益間の調整枠組みに関する議論を深化させていくためには、1)従来型のマス・メディアが今日もなお果たすべき固有の社会的役割とは何か、2)その役割に応じた特別な法的保護ないしは「特権」を認めうるのか、また、3)もし認めるのであれば、かかる特権の根拠・主体・対象情報の範囲等をいかに規定するか、といった点が改めて問われるべきである(後掲の研究発表欄の「取材フィルムの提出命令と取材の自由」を参照)。第二に、情報環境のスマート化やビッグデータ・サーベイランスに関するプライバシー・個人情報保護をめぐって、海外現地調査において、欧米の情報法・プライバシー関連分野の研究者や政策担当者・弁護士・企業関係者等に直接会い、特に国際間のデータ流通をめぐる規制動向について効率よく情報収集とディスカッションを行うことができた。このため、こうした現地調査結果を踏まえて、本研究の中間的成果を英語でとりまとめる作業に当初計画よりも早く着手することとし、来年度の英語論文発表を目指して、欧米の関連制度との比較において日本法の特徴を分析する作業に集中的に取り組んだ。本年度は、研究計画調書に記した本研究の3つの軸のうちの1つ目と2つ目の軸に力点を置いて基盤的なリサーチを行った結果、主な研究成果として、以下の2つが挙げられる。第1に、スマート情報環境におけるプライバシー保護とメディアの権力チェック機能のあり方について、(1)国家がグローバルな規模において不可視な形で行う個人データのサーベイランスに対しては、「実効的かつ国境を越えたチェック」が喫緊に求められる中で、(2)しばしば対立的に捉えられるオープンガバメントとプライバシーという概念は、情報という観点から見れば密接な関係にあるとともに、(3)ときに脆弱と批判される日本の個人情報保護制度の中でも、公的部門での開示請求に関する仕組みが、上記の権力チェックのための道具となる未開拓の可能性を持つこと、等を指摘した(後掲の研究発表欄の「The Checking Value in “Information Privacy" Concept」等を参照)。第2に、ネット上での「忘れられる権利」をめぐって、2014年のEU司法裁判所先決裁定では、(1)いかなる判断基準と根拠に基づいて、1EU個人データ保護指令がアメリカに所在地がある検索エンジン事業者に対して適用される上に、2合法的に公表された情報までも検索エンジン事業者が削除を義務づけられるとされたのかを、この事件の法務官意見と比較しながら明らかにするとともに、(2)その後のEU個人データ保護規則案に関する動向や検索エンジン事業者による対応策についても分析を加えることを通じて、こうしたEU法の下での個人データ保護とその対抗利益間の「公正なバランス」の実現に向けた試行錯誤が日本法に持ちうる示唆を探った(後掲の研究発表欄の「EU法における『忘れられる権利』と検索エンジン事業者の個人データ削除義務」を参照)。本年度は、判例分析等の基盤的なリサーチと海外現地調査に加えて、日本語での最終成果物のとりまとめにも着手した結果、主な研究成果として、以下の2つが挙げられる。第1に、研究計画調書に記した本研究の3つの軸のうちの1つ目と2つ目に関して、近年のIoT・人工知能・ビッグデータ等の先端的な情報技術の利用拡大に伴い注目されつつある新たな権利概念として、(1)EU法における「忘れられる権利」、および、(2)アメリカ著作権法のフェアユースやカナダ・イギリス著作権法のフェアディーリング等の権利制限規定に関連して論じられている「ユーザーの権利」について、諸外国での議論の高まりとその課題を明らかにするとともに、比較法的考察から引き出される今後の日本法への示唆をまとめた(前者につき、後掲の研究発表欄の別冊NBL論文・ジュリスト鼎談等、後者について同欄の「グローバル情報環境における著作権と表現の自由とのバランス」等を参照)。第2に、本研究の3つの軸の全てにかかわる成果として、後掲の研究発表欄の共編書『インターネット法』所収の単著「インターネットにおける表現の自由」では、従前のメディア別に組み立てられてきた法構造の中で、新たに登場したインターネットにおける表現・情報の自由と規制のあり方を考える際に、何が必要となるかを探求した。

すなわち、既存の法をいかに解釈・適用して問題を解決するかという視点のみならず、ネットを通じて人々が実現したい価値や利益とは何かを改めて問いかけ、その実現手段として講じられたはずの法規制・自主規制・技術的措置等が、関係主体間の複雑な相互作用の下で、本来期待された機能を果たしているかを不断にチェックして、時に大胆に見直していくというスタンスが必要となることを、ネット選挙運動解禁・情報流通における中間媒介者の責任・ネットワーク中立性等の具体的争点の分析を通じて、結論づけた。本研究においては、これまで、当初計画以上の研究の進展があったことから、本年度は、最終年度である平成28年度に計画していた、日本語での最終成果物のとりまとめの作業にも早々に着手した。その結果、前掲の「研究実績の概要」欄に記した法学分野での複数の成果のみならず、関連する人文社会系・理工系の研究者との連携による学際的な分野での成果(後掲の研究発表欄の図書『よくわかる社会情報学』第10章「法・政策と情報」における「総論」を参照)も刊行されたことから、本研究は当初計画以上に進展していると評価できる。本研究では、研究計画調書に記した3つの軸の全般に関する最終成果物となる論文・図書のとりまとめと公刊が、当初予定よりも早く、昨年度に顕著に進んだことから、最終年度となる本年度は、国内外でのプレゼンテーションにも積極的に取り組んだ結果、本年度の成果として、主に以下の2つが挙げられる。第1に、アメリカでの約10週間の在外研究やカナダでの講演等を通じて、関連分野の研究者・実務者等との討論・調査・レビュー等を効率的に行うことができた。なかでも、近年、人工知能(AI)やモノのインターネット(IoT)等のスマートな情報技術の社会応用がグローバルな規模で進む中で、社会的な関心が高まっている「忘れられる権利」等の新たな権利概念について、具体的にいかなる価値・利益に仕えるべきものなのかを比較制度分析によって精査した上で、関連する個別課題をめぐる対抗利益間の調整における従来のバランスのとり方が果たして最善なのかという見直しーつまり、rebalancingーも検討しておく必要があること等を、明らかにした(後掲の研究発表欄の「“Right to be Forgotten" of What & “Users' Rights" for Whom?」等を参照)。第2に、検索事業者に対する検索結果削除請求に関する最高裁平成29年1月31日決定において示された判断基準の意義と今後の具体的な適用の場面での課題をめぐって、EU・アメリカにおける関連事例との比較考察を行い、新たな課題への対応のあり方において日本法にしばしば見出せる特徴の一つともいえる「折衷的(eclectic)」なスタンスが、本決定にも通底していること等を指摘した(後掲の研究発表欄の「インターネット上の表現をめぐる法的課題について」及び備考欄の「The University of British Columbiaウェブページ」等を参照)。本研究の成果として、(1)最近の情報環境の「スマート化」に牽引される先端的な技術動向が個人の自由・権利や社会制度等にもたらすインパクト、及び(2)情報法の理論体系の構築と諸価値間の調整のあり方に関する、さまざまな理論的
呼吸器系免疫アレルギー疾患におけるＢＬＴ２シグナルの役割

ロイコトリエンB4(LTB4)の低親和性LTB4受容体BLT4の生理作用は不明な点が多い。12-HHT(ヒドロキシヘプタデカエイコサテトラエン酸)がLTB4よりも低濃度でBLT2を活性化することが近年判明した。本研究では、呼吸器系の免疫・アレルギー疾患の病態形成における12HHT/BLT2シグナルの役割を包括的に検討することを目的とした。BLT2欠損マウスを用いた解析から、12-HHT/BLT2系が抗炎症性に作用することが判明したため、そのメカニズムを検討した。抗原感作曝露によるアレルギー性喘息モデルでは、局所の12-HHTレベルが上昇しており、BLT2欠損喘息モデルマウスの気道ではTh2(ヘルパー2型T細胞)サイトカインの一つIL-13の発現が亢進しており、他のTh2サイトカインや、Th1サイトカイン、血清のIgEレベルはコントロールマウスと差はみられなかった。IL-13の主な産生細胞を解析したところ、BLT2欠損マウスではIL-13を発現したCD4T細胞が増加していた。また、BLT2欠損はTh2細胞への分化には影響せず、CD4細胞におけるIL-13産生に影響することが判明した。また、抗原感作曝露により、エフェクターCD4T細胞上で12-HHTに反応する機能的なBLT2発現が増加することが判明した。患者検体でのBLT2発現レベルの解析では、喘息患者由来の末梢血CD4T細胞では、健常者と比較してBLT2の発現が減少していた。以上の結果より、12-HHT/BLT2系はCD4T細胞でIL-13発現をコントロールすることにより、免疫・アレルギー反応を負に制御し、CD4陽性T細胞におけるBLT2の発現レベルの低下が喘息の病態に関与していることが判明した。24年度が最終年度であるため、記入しない。ロイコトリエンB4(LTB4)の低親和性LTB4受容体BLT2の生理作用は不明な点が多い。近年、12-HHT(ヒドロキシヘプタデカエイコサテトラエン酸)がLTB4よりも低濃度でBLT2を活性化することが判明した。本研究の目的は、この12HHT/BLT2シグナルに焦点をあてて、呼吸器系の免疫・アレルギー疾患の病態形成におけるその役割を包括的に解明することである。BLT2欠損マウスを用いて抗原感作曝露によるアレルギー性喘息モデルを解析したところ、予想に反して抗原の感作曝露によって気道への好酸球浸潤が著明に増加していた。すなわち、LTB4/BLT1系は向炎症性に働き、12-HHT/BLT2系は抗炎症性に働くという全く逆の作用を示すことが判明した。そこで、12-HHT/BLT2系が抗炎症性に作用するメカニズムを検討した。BLT1とBLT2遺伝子は染色体に隣接して存在するが、BLT2欠損マウスではLTB4による気道への好中球浸潤は野生型マウスと差がなくBLT2欠損マウスのBLT1機能は保たれていた。BLT2欠損マウスの喘息モデルの気道局所では、Th2(ヘルパー2型T細胞)サイトカインの一つIL-13の発現が亢進しており、他のTh2サイトカインであるIL-4やIL-5、Th1サイトカインIFN-γ、血清のIgEレベルはコントロールマウスと差はみられなかった。BLT2欠損マウスで増加したIL-13の主な産生細胞を解析したところ、CD4T細胞が主にIL-13を発現していることが判明した。以上の結果より、12-HHT/BLT2系はCD4T細胞でIL-13発現をコントロールし、免疫・アレルギー反応を負に制御していることが判明した。以上の結果より、12-HHT/BLT2系はCD4T細胞でIL-13発現をコントロールすることにより、免疫・アレルギー反応を負に制御し、CD

4陽性T細胞におけるBLT2の発現レベルの低下が喘息の病態に関与していることが判明した。24年度が最終年度であるため、記入しない。BLT2欠損マウスを用いて抗原感作曝露によるアレルギー性喘息モデルを解析し、12-HHT/BLT2系が抗炎症性に作用するメカニズムとして、CD4T細胞でIL-13発現をコントロールしていることを見出した。これらの成果から、当初計画した研究目的は現在までおおむね順調に達成しているといえる。BLT2シグナルのアレルギー反応における役割に関しては、喘息患者検体のBLT2解析をすすめることにより、ヒト疾患病態と12-HHT/BLT2系との関連を解明する。さらに、BLT2欠損マウスの喘息モデルから採取したCD4T細胞を用いて、BLT2シグナルによるIL-13発現抑制の機序を分子レベルで解析をすすめていく。BLT2シグナルの自然免疫反応における役割に関しては、LPS誘導性気道炎症モデルを解析する。BLT2欠損で炎症の増悪が見られた場合は、タバコ煙曝露による気道炎症モデル・肺気腫モデルの解析に進む。
好酸球性副鼻腔炎における病原性ヘルパーT細胞のアポトーシス回避機構に関する研究

遺伝子X発現による抗アポトーシス能獲得機構の解析を目的として、気道炎症の慢性化に伴う経時的な遺伝子X発現変動の解析を行った。気道組織中に存在するTpath2細胞における炎症の進行に伴った遺伝子Xの発現変動を解析した。慢性アレルギー性炎症を誘導したマウスの肺から経時的にTpath2細胞を回収し、遺伝子X発現の経時的な変化をリアルタイムPCRにて評価したところ、時間経過に伴って遺伝子Xの発現上昇が確認された。次に、遺伝子Xによる細胞長期生存制御機構の解析を目的として、遺伝子Xの下流のシグナル経路の解析を行った。遺伝子Xを過剰に発現させたヘルパーT細胞、遺伝子X欠損マウス由来のヘルパーT細胞、および正常なヘルパーT細胞を用いてRNA-Sequenceを行い、遺伝子Xの発現変動によって発現が変化する遺伝子群を解析し、遺伝子Xの下流のシグナル経路の解明した。さらに、遺伝子Xにより直接制御される標的遺伝子の同定を目的として、Tpath2細胞における遺伝子XのDNAへの結合をChIP-Sequenceを用いて解析し、遺伝子Xの直接の標的遺伝子群の同定を行なった。最後に、ヒト患者検体を用いた解析として、ヒトにおける慢性アレルギー性気道炎症性疾患として好酸球性副鼻腔炎患者の検体を用いて上記の遺伝子Xの発現に伴うと考えられる抗アポトーシス能獲得機構を示唆させる結果を得た。本研究に関連する視点で今後も研究を進めることで、Tpath2細胞の新たな病原特異性が判明すれば、好酸球性副鼻腔炎のみならず、様々な慢性アレルギー性疾患の新規治療標的としての応用が十分に考えられた。
シナプスの電位依存性カルシウムチヤネルの老化

老化にともなって、シナプスからのアセチルコリンの放出が低下することと、その原因として電位依存性カルシウムチャネルを介するカルシウム流入の減少することを明らかにした。さらに、カルシウムチャネルの効率はシアアル酸化合物によって高められることを見い出した。シナプスの単離標品であるシナプトソームを用いて、アセチルコリンの合成と放出を調べたところ、老齢脳シナプスにおいてアセチルコリン合成能は維持されている一方、脱分極刺激に応じるアせチルコリンの放出が低下していることがわかった。神経伝達物質の開口放出は、シナプス外から流入するカルシウムによって引き起こされることが知られているので、老化にともなう電位依存性カルシウムチャネル機能の変化をみた。脱分極刺激によるシナプス内Ca濃度上昇が老齢で有意に低いことが示された。そのCa異常の始まる時期はアセチルコリン放出の加齡変化と一致しており、カルシウム流入減少がアセチルコリン放出低下の主要な原因であることが示唆された。老化でシナプスへのカルシウム流入が減少する結果、アセチルコリン放出が低下することがわかったので、カルシウムチャネルの効率を高めることによってシナプス機能の改善を図ることを試みた。カルシウムに強い親和性をもつガングリオシドが脱分極刺激時のカルシウム流入を高めることと、ガングリオシドの合成アナログ-α-シアリルコレステロールが同様に作用をもち、老化シナプスの機能改善に用いられる可能性が示唆された。脳老化に伴うシナプス機能の異常を,アセチルコリンの合成能と放出活性について調べたところ,アセチルコリンは十分生成されているにもかかわらず,脱分極刺激によるアセチルコリンの放出が低下していることが明らかとなった.そこで神経伝達物質放出のトリガーとなるカルシウムイオンの流入に加齢の影響があるかどうかを検証することを本研究の目的とした.マウス脳からシナプトソームを調製して,カルシウムイオン感受性蛍光指示薬Fura-2を取り込ませ,カルシウムイオン濃度の上昇を蛍光分光光度計で測定した.Fura-2は細胞には問題なく用いられていたが,シナプトソームの場合には,粒子径が小さいための散乱光による妨害によって正確な値が得られなかった.まず散乱光を抑える装置を企業に開発してもらった(島津RF-1500).それでもなお生じる散乱光は,計算式に補正項を導入してその影響を除去することに成功した.ここで確立した方法を用いて,若齢から老齢にわたるマウスの脳シナプスについて脱分極に伴うカルシウムイオンの流入を測定した.電位依存性カルシウムイオンチャンネルを介するカルシウムの流入が,老齢に伴って減少することが明確に見い出された.シナプトソーム内のカルシウムイオンの上昇の程度とアセチルコリン放出量との相関が極めて高いことも示された.したがって,老齢脳シナプスにおける神経伝達物質放出の減少は電位依存性カルシウムチャンネルの加齢変化よるものと推定された.次年度はカルシウムチャンネルのどのサブタイプが加齢の影響を受けやすいのかを検討する計画である.老化にともなって、シナプスからのアセチルコリンの放出が低下することと、その原因として電位依存性カルシウムチャネルを介するカルシウム流入の減少することを明らかにした。さらに、カルシウムチャネルの効率はシアル酸化合物によって高められることを見い出した。シナプスの単離標品であるシナプトソームを用いて、アセチルコリンの合成と放出を調べたところ、老齢脳シナプスにおいてアセチルコリン合成能は維持されている一方、脱分極刺激に応じるアセチルコリンの放出が低下していることがわかった。脱分極刺激によるシナプス内Ca濃度上昇をFure-2を用いる分光学的手法で調べたところ、老齢で有意に低いことが示された。そのCa異常の始まる時期はアセチルコリン放出の加齢変化と一致しており、カルシウム流入減少がアセチルコリン放出低下の主要な原因であることが示唆された。

カルシウムに強い親和性をもつガングリオシドが脱分極刺激時のカルシウム流入を高めることと、ガングリオシドの合成アナログ-α-シアルコレステロールが同様に作用をもち、老化シナプスの機能改善に用いられる可能性が示唆された。
蛋白質三次元構造を利用した電子伝達経路の構築

本研究では、酸化還元分子を、蛋白質複合体を基盤として配列させることで、分子間の電子伝達反応を利用した新規化学反応システム構築を試みた。天然の酵素は複数の補因子の配列により、補因子間の電子移動反応を促進させ、高活性、高効率な化学反応システムを構築している。一方、蛋白質は、分子量数万といった巨大な分子にも関わらず、単一の構造を形成し、アミノ酸化学修飾を利用して人工化合物を蛋白質の望みの位置へ固定することが可能である。従って、複数の人工酸化還元分子を化学修飾で蛋白質表面へ導入し、配列させることで、新規の化学反応システムの構築が期待できる。本研究では、チューブ構造が人工的な分子を一次元的に配列させるのに有用な土台の一つと考え、我々が作成したベータヘリックス蛋白質[(gp5βf)_3]_2の繰り返しチューブ型構造を元にした触媒分子の配列化を試みた。酸化還元触媒であるフラビンのサクシニミジルエステル誘導体を[(gp5βf)_3]_2へ修飾したところ、そのフラビン集積体は、フラビンの光化学反応をスイッチとするクリック反応を、遊離のフラビンや、ポリリジンへ同様に修飾されたフラビンよりも約11倍速く進行させることを発見した。これは、強固なベータヘリックス構造を鋳型としたフラビンの配列の固定化によってフラビンの反応性を促進させることができたと考えられる。また、[(gp5βf)_3]_2のK41システイン変異体を作成し、そのシステインに対してRe(bpy)(CO)_3Cl錯体を、リシンにはRu(bpy)_3をそれぞれ修飾した。この複合体K41C_Re_<Cys>Ru_<NH>は、錯体の混合溶液と比べ、可視光照射下でのCO生成触媒反応を2.9倍多く進行させ、[(gp5βf)_3]_2が錯体間電子移動反応の鋳型分子として有用と示された。以上のように本研究では、ベータヘリックス構造を基盤とした機能分子の配列が、その分子の機能の制御に繋がる可能性を示すことに成功した。人工分子を配列化することで、分子間電子伝達反応など、単体の分子とは異なる機能の獲得が期待できる。本研究では、蛋白質表面へ人工分子を導入し、その蛋白質三次元構造を基にした分子配列の構築を試みた。我々は、そのために、高温条件下や有機溶媒中で高い構造安定性を有する蛋白質の利用が重要と考えた。アミノ酸の化学修飾反応がそのような条件下で行う事ができれば、様々な人工分子を蛋白質表面上へ導入でき、また、その人工分子を用いた化学反応も蛋白質表面上で実現可能となるためである。これまでに、我々は蛋白質の構造モチーフの中で、特に安定なことが知られているベータヘリックス構造に着目し、T4ファージの部品蛋白質gp5C三量体のベータヘリックス構造を分子基盤として利用することを試みてきた。今回、我々は新たに、そのべータヘリックス構造から特に安定な部分構造を選出し、三量体構造形成を補助するT4ファージの部品蛋白質フォルドンとのフユージョン蛋白質を作成することで、熱的、化学的に安定な蛋白質複合体の形成に成功した。この蛋白質を[(gp5Cf)_3]_2と命名する。[(gp5Cf)_3]_2の熱安定性はDSC測定により評価した。化学的な安定性は、[(gp5Cf)_3]_2表面上への人工分子の化学修飾反応より評価した。具体的には、結晶構造解析より、[(gp5Cf)_3]_2表面に30個のリシン残基が存在することを明らかとし、このリジン残基とサクシミジルエステルとの反応により、フラビンの[(gp5Cf)_3]_2表面への修飾反応を行った。その結果、フラビンの修飾反応後においても[(gp5C)_3]_2の構造は保持され、また、そのフラビンを用いた触媒反応が円滑に進行することを確認した。よって、本研究で作成した、人工複合蛋白質[(gp5Cf)_3]_2は、熱的、化学的に安定であり、分子配列基盤として有用と期待できる。今後は、蛋白質表面アミノ酸残基をデザインする事で、修飾分子の配列のデザインを試みていく。

これは、強固なベータヘリックス構造を鋳型としたフラビンの配列の固定化によってフラビンの反応性を促進させることができたと考えられる。また、[(gp5βf)_3]_2のK41システイン変異体を作成し、そのシステインに対してRe(bpy)(CO)_3Cl錯体を、リシンにはRu(bpy)_3をそれぞれ修飾した。この複合体K41C_Re_<Cys>Ru_<NH>は、錯体の混合溶液と比べ、可視光照射下でのCO生成触媒反応を2.9倍多く進行させ、[(gp5βf)_3]_2が錯体間電子移動反応の鋳型分子として有用と示された。以上のように本研究では、ベータヘリックス構造を基盤とした機能分子の配列が、その分子の機能の制御に繋がる可能性を示すことに成功した。