hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
Pt(II)/Pt(IV)酸化還元対を活用した新規な還元反応触媒系の構築

四配位平面正方型のPt(II)錯体と六配位八面体型Pt(IV)錯体の間の酸化還元は大きな構造変化を伴うため、一般的に白金錯体は酸化還元不活性であると知られている。本研究では、1,4,7-トリアザシクロノナン(tacn)を構造制御用の配位子として用いた白金錯体を合成し、エネルギー変換の観点から重要な電気化学的および光化学的水素発生反応や酸素還元反応にいて検討を行っている。平成30年度は、Pt(tacn)錯体の基本的な酸化還元挙動を解明するため、[Pt(tacn)(bpy)L]3+ (L = Cl-, Br-, I-, SCN-, bpy = 2,2'ービピリジン)を合成し、解離性配位子Lが錯体の酸化還元挙動に与える影響について検討を行った。その結果、LがCl-, Br-, I-であるとき、溶液中に共存するハロゲン化物イオンの濃度がPt(IV)/Pt(II)の酸化還元電位に影響を与えることが分かった。六配位Pt(IV)から四配位Pt(II)への還元反応は1電子ずつの二段階反応であり、反応中間体としてPt(III)錯体が存在することが示唆された。この還元過程にはハロゲン化物イオン濃度の影響がないのに対して、四配位Pt(II)から六配位Pt(IV)への酸化は2電子過程で進行し、溶液中のハロゲン化物イオンの影響を受けることが分かった。ハロゲン化物イオン濃度と酸化電位の相関から、ハロゲン化物イオンの結合と2電子の酸化が共役して進行することが明らかとなった。一方、L = SCN-のときは、溶液中のSCN-濃度は、酸化還元電位に影響を及ぼさなかった。このことから、解離する配位子Lは白金錯体の酸化還元挙動に大きな影響を与えることが分かった。これらの研究結果は、錯体化学会第68回討論会と日本化学会第99春季年会で発表した。当初の研究計画に従って、平成30年度はtacn配位子を有する白金錯体の酸化還元挙動について検討を行い、重要な知見を得ることが出来た。定電位電解と吸収スペクトルを組み合わせた分光電気化学測定により、[Pt(tacn)(bpy)L]3+ではPt(IV)/Pt(II)の還元過程は2段階、Pt(II)/Pt(IV)の酸化過程は1段階で進行することが分かった。Lがハロゲン化物イオンのときは溶液中のハロゲン化物イオン濃度と酸化還元電位に相関があるのに対して、Lがチオシアン酸イオンのときは溶液中のチオシアン酸イオン濃度は影響しないことが分かった。これら結果は、配位子Lによって[Pt(tacn)(bpy)L]3+酸化還元挙動を制御できることを示している。次に、平成31年度に予定している内容の予備的な実験として、[Pt(tacn)(bpy)L]3+を触媒とする電気化学的な水素発生反応についても検討を開始した。有機溶媒中で酢酸をプロトン源として反応を行ったところ、-0.9 V(vs.SCE)以下の電位で水素発生が確認された。しかし、反応が進行する電位が負側過ぎるので更なる検討が必要である。以上のように、平成30年度に予定していた実験計画であるPt(tacn)錯体の酸化還元挙動については細部まで明らかにすることが出来た。また、平成31年度に予定している水素発生反応についても、検討すべき課題を明確にすることが出来た。よって、研究は順調に進展していると判断している。平成30年度後半に行った水素発生反応に関する予備的な実験から、[Pt(tacn)(bpy)Cl]3+では-0.9 V以下の電位で水素発生することが分かった。しかし、より小さな過電圧で水素発生することが望まれる。サイクリック・ボルタンメトリーの結果から、[Pt(tacn)(bpy)Cl]3+は2電子還元を受けて平面正方型のPt(II)錯体[Pt(tacn)(bpy)]2+を生成し、さらにbpyが還元されることによってプロトンを還元し水素を発生することが分かった。即ち、水素発生にはPt(II)錯体がさらにもう1電子の還元を受ける必要がある。そこで、より小さな過電圧で水素発生することを目指して、bpyの代わりの二座配位子としてフェナントレンキノン(PQ)を導入した錯体[Pt(tacn)(PQ)Cl]3+を合成する。PQは配位子でありながら2電子の酸化還元が可能である。従って、[Pt(tacn)(PQ)Cl]3+は中心金属の2電子と配位子PQの2電子、合わせて4電子の還元が可能である。これまでに我々はPQを有する白金錯体[Pt(PQ)Cl(PPh3)]+の酸化還元について報告している(Bull.Chem.Soc.Jpn, 2006, 79, 106-112)。興味深いことに、白金にNで配位したPt(PQ)錯体は溶液中にルイス酸性金属イオンを入れることにより酸化還元電位を制御することが出来る。平成31年度は、まず[Pt(tacn)(PQ)Cl]3+を合成し(合成は比較的容易である)、その酸化還元挙動を明らかにする。その上で電気化学的な水素発生反応に対する触媒反応について検討を行う。これらの結果を踏まえて、白金錯体触媒と光増感剤である[Ru(bpy)3]2+を組み合わせた触媒系で光化学的な水素発生反応についても検討を行う。

四配位平面正方型のPt(II)錯体と六配位八面体型Pt(IV)錯体の間の酸化還元は大きな構造変化を伴うため、一般的に白金錯体は酸化還元不活性であると知られている。本研究では、1,4,7-トリアザシクロノナン(tacn)を構造制御用の配位子として用いた白金錯体を合成し、エネルギー変換の観点から重要な電気化学的および光化学的水素発生反応や酸素還元反応にいて検討を行っている。平成30年度は、Pt(tacn)錯体の基本的な酸化還元挙動を解明するため、[Pt(tacn)(bpy)L]3+ (L = Cl-, Br-, I-, SCN-, bpy = 2,2'ービピリジン)を合成し、解離性配位子Lが錯体の酸化還元挙動に与える影響について検討を行った。その結果、LがCl-, Br-, I-であるとき、溶液中に共存するハロゲン化物イオンの濃度がPt(IV)/Pt(II)の酸化還元電位に影響を与えることが分かった。六配位Pt(IV)から四配位Pt(II)への還元反応は1電子ずつの二段階反応であり、反応中間体としてPt(III)錯体が存在することが示唆された。この還元過程にはハロゲン化物イオン濃度の影響がないのに対して、四配位Pt(II)から六配位Pt(IV)への酸化は2電子過程で進行し、溶液中のハロゲン化物イオンの影響を受けることが分かった。ハロゲン化物イオン濃度と酸化電位の相関から、ハロゲン化物イオンの結合と2電子の酸化が共役して進行することが明らかとなった。一方、L = SCN-のときは、溶液中のSCN-濃度は、酸化還元電位に影響を及ぼさなかった。このことから、解離する配位子Lは白金錯体の酸化還元挙動に大きな影響を与えることが分かった。これらの研究結果は、錯体化学会第68回討論会と日本化学会第99春季年会で発表した。当初の研究計画に従って、平成30年度はtacn配位子を有する白金錯体の酸化還元挙動について検討を行い、重要な知見を得ることが出来た。定電位電解と吸収スペクトルを組み合わせた分光電気化学測定により、[Pt(tacn)(bpy)L]3+ではPt(IV)/Pt(II)の還元過程は2段階、Pt(II)/Pt(IV)の酸化過程は1段階で進行することが分かった。Lがハロゲン化物イオンのときは溶液中のハロゲン化物イオン濃度と酸化還元電位に相関があるのに対して、Lがチオシアン酸イオンのときは溶液中のチオシアン酸イオン濃度は影響しないことが分かった。これら結果は、配位子Lによって[Pt(tacn)(bpy)L]3+酸化還元挙動を制御できることを示している。次に、平成31年度に予定している内容の予備的な実験として、[Pt(tacn)(bpy)L]3+を触媒とする電気化学的な水素発生反応についても検討を開始した。有機溶媒中で酢酸をプロトン源として反応を行ったところ、-0.9 V(vs.SCE)以下の電位で水素発生が確認された。しかし、反応が進行する電位が負側過ぎるので更なる検討が必要である。以上のように、平成30年度に予定していた実験計画であるPt(tacn)錯体の酸化還元挙動については細部まで明らかにすることが出来た。また、平成31年度に予定している水素発生反応についても、検討すべき課題を明確にすることが出来た。よって、研究は順調に進展していると判断している。平成30年度後半に行った水素発生反応に関する予備的な実験から、[Pt(tacn)(bpy)Cl]3+では-0.9 V以下の電位で水素発生することが分かった。
光ファイバーセンシングに基づく高機能核融合中性子計測系の開発

本研究は、異なる特性の有機材系光ファイバーやシンチレータ材を核融合実験装置周辺でネットワーク的に組み合わせ、それらに入射した核融合中性子との相互作用で生じる発光量(エネルギー)と発光位置を、位置検出型光電子増倍管を用いた個々のセンサー信号識別と、光伝播時間差、吸収率、検出立体角との情報融合により、三次元的に同時測定する要素技術開発を基軸に、機能の統合化された核融合中性子計測システムの新概念の創出、およびそのプロトタイプシステムの設計・試作による性能実証を目的としている。本研究における主な成果を要約すると、以下の通りである。(1)多段に並べたプラスチック系光ファイバーセンサーを用いて、各段における入射中性子位置検出に加え、両者間の散乱中性子の飛行時間測定から、中性子入射プロファイルとエネルギースペクトルが同時に得られる簡便かつコンパクトな高機能核融合中性子計測系を考案し、プロトタイプ検出器の試作により、基本特性を実験的に明らかにした。(2)有機液体シンチレータ中に波長シフト光ファイバーを格子状に挿入して、高速中性子によるシンチレータ内発光を二次元(または三次元)的に検出する方式を考案し、検出器の部分試作によって測定原理を実証した。特に、中性子とγ線の信号の波形弁別が可能であることを初めて見出し、高速中性子画像センサーとしての基本性能を実験的に明らかにした。(3)上記実験結果を反映させたシミュレーション計算をもとに設計改良を試み、これらの方式の性能限界を明らかにするとともに、最も高性能が期待できる検出器仕様を提示した。さらに、これらの研究成果を踏まえて、ダイナミックレンジの拡張や耐放射線性の向上策を示した他、ITER級核融合実験炉における中性子プラズマ診断系への適用性を評価し、要求性能を満足する新しい中性子発生プロファイルモニターの概念設計案も提示した。本研究は、光ファイバーを用いた放射線センシング技術をもとに、従来機能別に検討されてきた核融合中性子計測系(中性子発生率モニター、中性子発生プロファイルモニター、中性子スペクトロメータ)をほぼ同一測定原理で実現・統合化する新しい核融合中性子計測系の開発を目的としている。具体的には、異なる特性の有機材系光ファイバーやシンチレータ材を位置検出型光電子増倍管とうまく組み合わせ、それらに入射した核融合中性子との相互作用で生じる発光量と発光位置を三次元的に同時測定する要素技術開発をベースに、機能の統合化された核融合中性子計測システムの基本設計・試作・性能実証を行うものである。平成14年度に実施した研究概要と成果は、以下の通りである。(1)計測システムの構成要素となる通常プラスチック光ファイバー、高性能プラスチックシンチレーティングファイバー(大口径、二重被覆型)につき、各種放射線(高速中性子、γ線、β線、ミューオンなど)に対する発光効率や減衰長などの基本特性を実験的に評価した。(2)複数のプラスチックシンチレーティングファイバーの両端にフラットパネル位置検出型光電子増倍管を取り付け、光伝播時間差をチャンネル毎に識別測定することで入射中性子の位置検出を行う方式について、DT中性子ビームを用いた基礎実験を行い、空間分解能などの基本性能を明らかにした。(3)有機液体シンチレータ中に波長シフト光ファイバーを格子状に挿入して、高速中性子によるシンチレータ内発光を二次元(または三次元)的に検出する新方式を考案し、検出器の部分試作によって測定原理を実証した。以上、本研究提案の基軸となる要素技術に関して、センサー素材の基本特性の把握とともに、測定原理を実験的に確認した段階にあり、今後、センサー動作の理論モデルの構築とそれに基づく性能改善の検討を行い、具体的なシステム開発へ繋げていく予定である。本研究は、異なる特性の有機材系光ファイバーやシンチレータ材を位置検出型光電子増倍管とうまく組み合わせ、入射した核融合中性子との相互作用で生じる発光量と発光位置を同時測定する要素技術開発をベースに、光ファイバーセンシングによって機能の統合化された核融合中性子計測系の新概念構築、さらにプロトタイプシステムの設計・試作による性能実証を目的としている。

平成14年度に、本研究の基軸となる要素技術、即ちプラスチック系光ファイバーや有機液体シンチレータ中に挿入された波長シフト光ファイバーから、入射中性子によるセンサー内発光を位置敏感型光電子増倍管で個別に検出する方式について、基本原理を実証したことを受け、平成15年度に実施した研究概要と成果は、以下の通りである。(1)フラットパネル位置検出型光電子増倍管を用いて、多重光ファイバーセンサーの信号処理を効率的に行うための回路系を独自に設計・試作した。(2)2段に並べたプラスチック系光ファイバー検出器を用いて、各段における入射中性子位置検出に加え、両者間の散乱中性子の飛行時間測定から、中性子入射プロファイルとエネルギースペクトルが同時に得られる簡便かつコンパクトな高機能核融合中性子計測系を考案し、プロトタイプ検出器の試作により、基本特性を実験的に評価した。(3)高速中性子入射による有機液体シンチレータ中の発光を波長シフトファイバーで読み出す方式について、中性子とγ線の信号の波形弁別が可能であることを初めて見出し、高速中性子画像センサーとしての基本性能を明らかにした。以上、光ファイバーセンシングに基づく高機能核融合中性子計測系の具体的な概念構築と基本動作を実証できた段階にあり、今後、実験結果とシミュレーション計算をもとに、性能改善のための設計改良を進めるとともに、有感面積、耐放射線性の向上などの実用化に向けた技術改善の検討を行う予定である。本研究は、異なる特性の有機材系光ファイバーやシンチレータ材を核融合実験装置周辺でネットワーク的に組み合わせ、それらに入射した核融合中性子との相互作用で生じる発光量(エネルギー)と発光位置を、位置検出型光電子増倍管を用いた個々のセンサー信号識別と、光伝播時間差、吸収率、検出立体角との情報融合により、三次元的に同時測定する要素技術開発を基軸に、機能の統合化された核融合中性子計測システムの新概念の創出、およびそのプロトタイプシステムの設計・試作による性能実証を目的としている。平成15年度までに、(1)多段に並べたプラスチック系光ファイバー検出器間の散乱中性子の入射位置とエネルギーを各ファイバー中の発光時間差から同時測定する方式と(2)有機液体シンチレータ中の発光を波長シフトファイバーで読み出す方式を用いて、光ファイバー放射線センシングに基づく高機能核融合中性子計測系の具体的な概念構築と基本動作を実証したことを受け、平成16年度に実施した研究概要と成果は、以下の通りである。(1)上記の検出器系(主に(2)の方式)につき、実験結果を反映させたシミュレーション計算をもとに、設計改良を行った。特に、空間分解能向上を目指した改良型測定系を部分試作し、実験的に性能を確認した。(2)(2)の方式の有感面積(検出器サイズ)と空間分解能のパラメトリックサーベイを行い、性能限界を明らかにするとともに、本方式で最も高性能が期待できる検出器仕様を見出した。
電子ビームのレーザー微細加工によるコヒーレント光発生

レーザーを用いて高エネルギー電子ビーム上に微細な密度構造を持つ電子パルスを生成し、その微細構造と同程度の波長でコヒーレント放射させる独自の技術の開発を進めた。コヒーレント光の源である微細密度構造が電子の横方向運動と強く結び付き複雑な時間発展をする現象を発見した。また、入射レーザーパワーを高めるとコヒーレント光強度が飽和し、その後、振動する現象を新たに発見した。計算機シミュレーションとの比較により、これらの現象の機構を解明することに成功し、コヒーレント光発生の高効率化に関する重要な知見を得た。本研究では、電子蓄積リングとレーザーを用いてテラヘルツ光から極端紫外光にいたる幅広い波長域でコヒーレント光を発生する手法の開発を進めている。基礎となる技術はレーザーによる電子ビームの微細加工である。微細な密度構造を持つ電子パルスは、その微細構造と同程度の波長でコヒーレント放射する。この手法を用いて、シンクロトロン光の広帯域特性とレーザーのコヒーレンス特性を併せ持った光源の開発を目指している。波長域は良質な光源の少ないテラヘルツ領域と真空紫外領域に狙いを絞っている。平成20年度においては、第1にテラヘルツコヒーレント光の発生効率向上に関す研る研究開発に取り組んだ。電子パルス上に形成した密度構造を長時間維持することでコヒーレント放射を持続させる実験を行い、横方向の電子運動の影響が重要であることを見出した。また、電子ビームの過熱に関して、レーザーの繰り返し、パルス強度を変えながら、実験データを系統的に取得するための準備を進めた。電子パルス上の密度構造を直接観測するために、レーザーの一部を切り出し、シンクロトロン光と同時に非線形結晶に照射することでシンクロトロン光の時間構造を精密に計測する装置の検討を進めた。第2に、コヒーレント高調波発生の広帯域化に関する研究開発に取り組んだ。コヒーレント高調波の高次成分を真空紫外領域で観測するための準備として、真空紫外用の分光器を設計・製作し、また、必要となる真空光学路の設計を進めた。平成21年度においては、まずテラヘルツコヒーレント光の発生効率向上に関する研究開発に取り組んだ。入射レーザーパワーに対するコヒーレント光強度の変化を計測した。レーザーパワーを増大するとコヒーレント光強度は増大するが、レーザーパワーが大きくなるとコヒーレント光強度が飽和する現象が観測された。結果は、今後、理論計算との比較を試みる予定である。また、レーザーにより形成される微細構造の情報を含んだテラヘルツ電場波形の直接計測を試み、これに成功した。一方、コヒーレント高調波発生の広帯域化に関する研究開発では、コヒーレント高調波の高次成分を真空紫外領域で観測するための真空紫外用の分光器を加速器装置に組み込み、これまで観測することのできなかった真空紫外域でのコヒーレント高調波の観測を試みた。その結果、最高で9次までの高調波の観測に成功した。また、入射レーザーパワーに対するコヒーレント高調波強度の計測を行い、レーザーパワーが大きくなると高調波強度が飽和する現象を観測した。結果は、簡略化したモデル計算と定性的に一致し、今後、より精度の高いモデル計算との比較を行う予定である。この手法を用いて、シンクロトロン光の広帯域特性とレーザーのコヒーレンス特性を併せ持った光源め開発を目指している。平成22年度においては、テラヘルツコヒーレント光の発生効率向上に関する研究開発に取り組んだ。H21年度に入射レーザーパワーに対するコヒーレント光強度の変化を計測した結果、レーザーパワーを増大するとコヒーレント光強度は増大するが、レーザーパワーが大きくなるとコヒーレント光強度が飽和する現象が観測されたが、計算機シミュレーションによる理論的な予測とよく一致することがわかった。本成果については投稿論文にまとめているところである。

一方、コヒーレント高調波発生の広帯域化に関する研究開発では、コヒーレント高調波の高次成分を真空紫外領域で観測するための真空紫外用の分光器を加速器装置に組み込み、これまで観測することのできなかった真空紫外域でのコヒーレント高調波の観測を試みた。H21年度には、9次までの高調波の入射レーザーパワーに対する依存性に関する計測を行いレーザーパワーが大きくなると高調波強度が飽和する現象を観測したが、今年度はさらにレーザーパワーを挙げることで、強度が振動する現象を新たに見出した。計算機シミュレーションとの比較により、これがオーバーバンチング領域でのバンチング過程で定性的に説明できることを見出した。この成果は投稿論文として公表した。
形態形成における上皮成長因子受容体の発現と局在に関する免疫組織化学的研究

1.培養マウス胎児口蓋における上皮成長因子受容体(EGFーR)の発現と口蓋裂発生との関連妊娠12日のマウス胎児から口蓋部分を切り出して無血清培地で2472時間培養し、口蓋組織におけるEGFーRの局在とその経時的変化を免疫組織化学的に調べた。その結果、培養二次口蓋の上皮と間葉においてはin vivoとほぼ同様のEGFーRの局在と経時的変化が観察された。培地にallーtrans retinoic acid(RA)を30300ng/mlの濃度で添加すると、口蓋突起上皮の転換(微絨毛をもった立方上皮から扁平上皮へ)が起こらず、口蓋の癒合が障害された。RA処理群の口蓋上皮においては、口蓋形成過程で消退するべきEGFーRの発現が異常に持続していた。このことから、RAはマウス胎児口蓋におけるEGFーRの発現パタ-ンに影響することによって口蓋上皮の転換を障害し、その結果、口蓋裂が誘発されると推定された。2.ヒト胚子組織におけるEGFーRの局在社会経済的適応にもとづく人工流産によって得られたカ-ネギ-発生段階1523(胎齢3356日)のヒト胚子について、連続切片作製後、抗ヒトEGFーR抗体を用いた免疫組織化学的方法によってEGFーRの局在を調べた。その結果、胚子の表皮、消化管上皮、気道上皮、排泄腔上皮、心筋、脊索、軟骨原基等にEGFーR陽性反応が認められた。3.ラット肝腫瘍発生過程におけるEGFーRの発現ラットに3'ーmethylー4ーdimethylaminobenzenを投与して肝腫瘍を誘発し肝組織におけるEGFーRの発現を免疫組織化学的に調べた。その結果、肝細胞結節や胆管癌の組織には強い反応は見られなかったが、腫瘍に隣接する肝組織にはEGFーRに対する強い染色反応が認められ、EGFーRが肝の再生機構に関与していることが示唆された。1.マウス胎児口蓋原基における上皮成長因子受容体(EGFーR)の発現と局在胎齢12、13、14日のマウス胎児より口蓋原基を摘出し、固定後、連続切片を作製して、抗ウサギEGFーR抗体を用いて免疫組織化学的染色を施した。その結果、二次口蓋突起の上皮細胞におけるEGFーRの免疫染色反応は、胎齢とともに増強することが認められた。口蓋突起中部の上皮では、後部口蓋よりも強い陽性反応が見られた。左右の口蓋突起が癒合する直前には、口蓋突起先端部の上皮でEGFーR染色反応が局所的に消失していた。なお、胎齢14日胎児の癒合中の口蓋では、癒合部に残存した上皮細胞もEGFーR陽性であった。また、口蓋突起の間葉細胞にもEGFーR陽性反応が認められ、部位特異的な局在パタ-ンと経時的変化を示した。次に、胎齢12日のマウス胎児から口蓋原基を切り出し、無血清の完全合成培地で4872時間培養した後、上と同様の免疫組織化学的検索を行った。その結果、培養胎児口蓋におけるEGFーRの局在と経時的変化は、in vivoのそれらとほぼ同様の結果を示し、本器官培養系が、in vitroで口蓋形成機序を研究する上で有用であることが示唆された。2.ヒト胚子組織におけるEGFーRの局在社会

経済的適応にもとづく人工流産によって得られたカ-ネギ-発生段階1523(胎齢3356日)のヒト胚子を用い、連続切片作製後、EGFーRの局在を抗ヒトEGFーR抗体を用いた免疫組織化学により観察した。その結果、胚子の表皮、消化管上皮、気道上皮、排泄腔上皮、心筋、脊索、軟骨原基等にEGFーR陽性反応が認められた。1.培養マウス胎児口蓋における上皮成長因子受容体(EGFーR)の発現と口蓋裂発生との関連妊娠12日のマウス胎児から口蓋部分を切り出して無血清培地で2472時間培養し、口蓋組織におけるEGFーRの局在とその経時的変化を免疫組織化学的に調べた。その結果、培養二次口蓋の上皮と間葉においては、in vivoとほぼ同様のEGFーRの局在と経時的変化が観察された。培地にallーtrans retinoic acid(RA)を3030ng/mlの濃度で添加すると、口蓋突起上皮の転換(微繊毛をもった立方上皮から扁平上皮へ)が起こらず、口蓋の癒合が障害された。RA処理群の口蓋上皮においては、口蓋形成過程で消退するべきEGFーRの発現が異常に持続していた。このことからRAはマウス胎児口蓋におけるEGFーRの発現パタ-ンに影響することによって口蓋上皮の転換を障害し、その結果、口蓋裂が誘発されると推定された。2.ヒト胚子組織におけるEGFーRの局在社会経済的適応にもとづく人工流産によって得られたカ-ネギ-発生段階1523(胎齢2356日)のヒト胚子について、連続切片作製後、抗ヒトEGFーR抗体を用いた免疫組織化学的方法によってEGFーRの局在を調べた。3.ラット肝腫痛発生過程におけるEGFーRの発現ラットに3'ーmethylー4ーdimethyl aminobenzenを投与して肝腫瘍を誘発し、肝組織におけるEGFーRの発現を免疫組織化学的に調べた。その結果、肝細胞結節や胆管癌の組織には強い反応は見られなかったが、腫瘍に隣接する肝組織にはEGFーRに対する強い染色反応が認められ、EGFーRが肝の再生機構に関与していることが示唆された。
長管骨の長径成長を促進する新規因子の発見と骨再生治療への応用

我々は、ラット大腿骨骨幹部骨膜の全周性切除(CPD)は、成長軟骨板における内軟骨性骨化を促進することにより、その長径が過成長に至ることを発見した。週齢8週の雄Wistarラット72匹を用いた。右大腿骨にはCPDを実施し、左大腿骨はcontrolとした。CPD実施後6週では、CPD側大腿骨の長径は41.0+/-0.9 mm、対照では39.4+/-0.7 mmと、CPD側大腿骨は対照側大腿骨に比べてその長径が有意に過剰成長した(p=0.0052)。骨形態計測では、CPD側大腿骨遠位成長軟骨板では対照群に比べて、長径成長速度、骨石灰化速度、骨量、骨梁数が有意に高かった(p<0.05)。申請者は、ラットの大腿骨骨幹部骨膜を全周性に切除することにより、その長径の過成長をもたらす動物実験モデルを確立している。本研究は、長管骨の長径成長を制御する、新規因子を見出すことを目的としている。実験動物は、8週齢の雄Wistar系ラットを用いた。全身麻酔の後、右大腿骨骨幹部を露出して、その骨膜を全周性に切除を行った(骨膜切除群)。左大腿骨骨幹部は非侵襲として比較した(対照群)。右大腿骨骨膜切除後4週の大腿骨長径は、骨膜切除群39.4±1.3 mm、対照群38.5±0.8 mm(p<0.01、n=6)、術後6週では、骨膜切除群41.0±0.9 mm、対照群39.4±0.7 mm(p<0.01、n=6)と、骨膜切除群は対照群に比べて有意に長かった。カルセインとテトラサイクリンの二重標識を用いた骨形態計測法では、術後4週の長径成長速度は、骨膜切除群92.3±5.3μm/day、対照群54.4±4.6μm/day(p<0.001、n=6)、術後6週では骨膜切除群41.1±3.4μm/day、対照群27.6±5.1μm/day(p<0.01、n=6)と、骨膜切除群は対照群に比べて成長速度が高かった。組織学的解析は、HE、Alcian blue、Alkaline phosphatase、TRAPの各染色を行うとともに、免疫染色ではcollagen X、Runx2、Indian hedghog(IHH)、PTH-rpを抗体として実施した。術後2週、4週、6週において、これらの組織学的検索を実施したところ、骨膜切除群は対照群に比べ、肥大軟骨細胞数の増加による成長軟骨板の増幅、骨芽細胞数の増加、破骨細胞数の減少、免疫染色(Runx2、IHH、PTH-rp)において肥大軟骨細胞における陽性細胞率の増加を確認した。申請者は、成長期ラット大腿骨骨幹部の骨膜を全周性に切除することにより、その長径が過成長する動物実験モデルを確立した。この度の研究は、成長軟骨板における内軟骨性骨化の新規活性因子を見出すものである。実験動物は、週齢8週雄Wistarラットを用いた。全身麻酔の後、右大腿骨骨幹部骨膜を全周性に切除し(骨膜切除群)、左大腿骨は非侵襲として対照群とした。以後、4週間の自由飼育を行ったのち安楽死させ、両側大腿骨を摘出した。骨膜切除後4週後の大腿骨長径は、骨膜切除群39.4±1.3 mm、対照群38.5±0.8 mmと、骨膜切除群は対照群に比べて有意に長径が長かった(p=0.0086)。直径1 mmのスクリュー1本を大腿骨骨幹部中央に刺入固定して、そのスクリューと大腿骨の遠位端あるいは近位端からの距離を経時的に測定すると、スクリューと遠位端までの距離の変化率は、骨膜切除群133.7±5.7%、対照群127.9±3.5%と、骨膜切除群は対照群に比べて有意に高かった(p=0.0197)。骨形態計測法で測定した長径成長速度は、骨膜切除群92.3±5.3 μm/day、対照群54.4±4.6 μm/dayと、骨膜切除群は対照群に比べて有意に高い値を示した(p<0.0001)。組織学的解析では、骨膜切除群は対照群に比べて、成長軟骨板幅が有意に増していた(p<0.05)。

さらに、骨膜切除群における肥大軟骨細胞数は対照群に比べて有意に多く(p<0.05)、さらに肥大軟骨細胞層幅も骨膜切除減は対照群に比べて有意に拡大していた(p<0.05)。TRAP染色では、骨膜切除群は対照群と比較して、破骨細胞数が有意に多かった(p<0.05)。ALP染色で染色した骨芽細胞数は、骨膜切除群は対照群に比べて有意に多数を占めた(p<0.05)。本研究は、長管骨長径成長を制御する内軟骨性骨化を制御する新しい機序を発見することを主目的としたものである。我々の先行研究では、成長期ラット(8週齢)の大腿骨骨幹部骨膜を全周性に切除すると、その長径成長が促進されて過成長する事実を見出していた。この度の研究では、以下の事実を見出した。ラット大腿骨骨幹部骨膜の全周性切除がもたらす長径過成長は、大腿骨近位部と同遠位部のいずれの成長軟骨板の関わりが大きいかを明らかにした。その方法の概要は、骨膜切除群と対照群の大腿骨骨幹部に直径1 mmのスクリューを刺入固定したのち、2週毎、ソフテックス撮影を実施して、大腿骨近位端あるいは大腿骨遠位端とスクリューとの各距離を測定した。その結果、骨膜全周性切除がもたらす長径過成長は、大腿骨遠位成長軟骨板は同近位成長軟骨板に比べて大きいことが明らかになった。ラット大腿骨遠位成長軟骨板における組織学的解析を実施した。大腿骨遠位成長軟骨板近傍の1次および2次海綿骨におけるTRAP染色を用いた破骨細胞数、ALP染色を用いた骨芽細胞数とを測定した。その結果、骨膜切除群の大腿骨近位成長軟骨板近傍の1次および2次海綿骨における破骨細胞数と骨芽細胞数は、対照群に比べて有意に多かった(p<0.05)。内軟骨性骨化に関わるタンパク質であるRunx2、PTH-rP、IHH、X型コラーゲンの各々について、免疫組織化学的解析を行った。その結果、大腿骨骨幹部骨膜を切除した遠位部成長軟骨板の肥大軟骨細胞では、骨膜を温存した対象群に比べて、染色された肥大軟骨細胞数が多かった。以上の知見から、長管骨の長径成長を促進する機序として、骨膜に対する侵襲あるいは物理的刺激を考えた。本知見は、先天的あるいは後天的な四肢短縮症などの成長障害に対して、新しい治療法の開発をもたらすと考えた。整形外科学本研究は、長管骨の長径成長を促進する新規因子の発見を目的とするものである。そのために、申請者は、成長期ラットの大腿骨骨幹部の骨膜を全周性に切除することにより、その長径の過成長をもたらす実験モデルを確立した。骨膜破壊という物理的刺激が、内軟骨性骨化を促進していることは疑う余地がない。本実験モデルにお内軟骨性骨化の変化を解明すれば、本研究の目的は達成することができる。平成24年度、平成25年度の研究の研究を通じ、骨形態計測の研究手法を用いて、骨膜切除後の長径過成長の機序を解明した。その結果、骨膜切除術を実施すると、術後2週、4週、6週のいずれにおいても、長径成長速度、骨石灰化速度が亢進することが明らかになった。成長軟骨板における組織学的解析は、骨膜切除の術後2週、4週、6週において実施した。基本的評価としてHE染色、TRAP染色、Alcian blue染色、Alkaline phosphatase染色を実施するとともに、collagen X、Runx2、IHH、PTH-rpの各抗体を用いた免疫染色を行った。これらの解析の結果、骨膜切除は、成長軟骨板における内軟骨性骨化を刺激し、特に、肥大軟骨細胞における免疫組織学的変化が顕著であることを明らかにした。これらの解析に加え、平成26年度は、研究最終年度の研究計画を実行する。成長期ラット大腿骨骨幹部骨膜の全周性切除が、成長軟骨板における内軟骨性骨化におよぼす影響は、骨膜切除後4週間を経由したラットにおいて骨形態計測を実施した。その結果、長径成長速度をはじめとする各測定値において、骨膜切除群は対照群に比べて有意な変化をもたらすことがわかった。さらに、大腿骨骨幹部骨膜の全周性切除でもたらさせる長径過成長は、大腿骨近位成長軟骨板と同遠位成長軟骨板のいずれの関わりが大きいかを解析した。
渦鞭毛藻由来の抗腫瘍性マクロリド・アンフィジノリドNならびに関連化合物の構造研究

本研究では、新しいタイプの抗癌剤リード化合物として期待されている渦鞭毛藻由来マクロリド、アンフィジノリドNおよびその関連化合物の絶対立体配置の解明を目的としている。いずれも手元にある化合物量が数mgに限られているため、立体化学の解析にはできる限りスペクトルデータの解析や計算化学等の非破壊な方法を用いることとしている。本年度は、昨年度推定したC-1C-5、C-14C-21、C-24C-25の相対立体配置をもとに、アンフィジノリドNの全相対立体配置を帰属すべく、計算化学的手法を用いた配座探索ならびに最安定配座の検討を行った。先に述べたC-1C-5、C-14C-21、C-24C-25および孤立して存在するC-7およびC-10の立体化学に関して、NMRスペクトルの解析から最も可能性の高いと考えられる相対立体配置をもつモデル化合物から順に、マクロモデルプログラムを用いた配座探索および構造最適化を行った。その結果、アンフィジノリドNの全相対立体配置の候補化合物を絞り込むことができた。さらに、昨年度絶対立体配置を明らかにしたアンフィジノリドQに関しても同様に配座解析を行った。その結果、大きく分けて3種類の安定配座が得られ、このうち最安定の配座は、原子間距離ならびに結合定数の算出から、昨年度NMRスペクトルより推定したアンフィジノリドQの安定配座に近いことが明らかとなった。また、JBCA法により帰属した配座のうち、マクロラクトン環中に存在する2つの配座の平衡状態にあると考えた部分は、実際には重なり形とねじれ形の中間、もしくは重なり形に近い配座であることが推定された。本年度は、アンフィジノリドNの各種二次元NMRスペクトルを解析し、得られた^1H-^1Hおよび^<13>C-^1H間の結合定数とNOESYスペクトルのデータをもとに、JBCA(J-based configuration analysis)法によりC-1C-5、C-14C-21、C-24C-25の相対立体配置を推定した。また、アンフィジノリドNの関連化合物アンフィジノリドQに関し、昨年度推定した絶対立体配置をもとに立体選択的に合成された化合物の各種スペクトルデータを天然物のデータと比較した結果、非常に良い一致を示すことが明らかになった。さらに、同じく関連化合物のアンフィジノリドVに関し、天然物の相対立体配置に基づき立体選択的に合成された2種のエナンチオマーのCDスペクトルおよびHPLC保持時間を天然物のデータと比較することにより、天然物の絶対立体配置を明らかにした。また、合成されたアンフィジノリドVおよび数種のアナログ体の細胞毒性を評価した結果、天然物と同じ構造をもつ化合物が最も強い値を示すことが分かった。来年度は、アンフィジノリドNの絶対立体配置の解明に向け、本年度行ったスペクトルデータの解析に基づき、推定した相対立体配置に対応する各セグメントの合成を検討していく予定である。
SUMO化修飾による非コードDNA領域の機能制御機構の解明

本研究計画では、SUMOによるタンパク質修飾がテロメア、セントロメア、およびヘテロクロマチンの機能をどのように制御するのかを分子レベルで解明することを最終目的とする。分裂酵母をモデル系として、SUMO化修飾による機能制御の全体像が見えつつあるテロメア領域を中心に研究を実施する。並行して、セントロメアとヘテロクロマチン領域に関しても解明を試みる。本研究により、SUMO化による非コードDNA領域の制御に関して一貫した研究基盤を確立を目指す。本研究では、SUMOによるタンパク質修飾が非コードDNA領域であるテロメア、セントロメア、およびヘテロクロマチンの各領域の機能をどのように制御するのかを分子レベルで解明することを試みた。その結果、テロメア長制御に関しては、SUMO化修飾を受けたTpz1タンパク質とStn1タンパク質の相互作用に必要なStn1タンパク質上のSIM(SUMO-Interacting Motif)配列の絞り込みに成功した。そこで、Stn1のsim変異がテロメア長制御に与える影響を調べた結果、sim変異体においてSUMO破壊株やTpz1のSUMO化消失変異体と同程度のテロメア伸長が見られた。よって、同定したSIM配列が、機能的にもSUMO化修飾によるテロメア長制御に重要なであることが強く示唆された。また、セントロメア機能に関与するSUMO化基質タンパク質の同定には未だ至ってないが、SUMO化修飾経路のE3リガーゼであるPli1およびNse2がテロメア領域に加えて、セントロメアおよびヘテロクロマチン領域にも局在することを見出している。さらに今回、セントロメア機能に関与するSUMO化修飾が細胞周期のG1/S期近傍で生じ、その修飾には主としてPli1のE3リガーゼ機能が関与することを見出した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。染色体末端繰り返し配列であるテロメア長の制御は細胞の老化とがん化に重要な役割を果たす。研究代表者は分裂酵母をモデル生物として、SUMO翻訳後修飾がテロメアの長さの維持・制御に重要な役割を果たすことを世界に先駈けて発見した。そしてごく最近、分裂酵母のテロメア複合体構成タンパク質の1つであるTpz1タンパク質がSUMO化修飾を受け、その修飾の消失によりテロメアが「SUMO欠損株でのテロメア伸長の度合い」とはほぼ同程度に伸長する事を発見した。そこで、本研究では、過剰なテロメア伸長を防ぐバックアップ機構が存在すると仮定し、遺伝学的な手法を駆使してその機構を明らかにすることを目的とする。具体的には、SUMO化経路とRif1経路のクロストークの有無を分子レベルで解明する。研究費の使途としては、研究遂行に必要な試薬、試料の購入を予定している。真核生物の染色体末端であるテロメアの伸長はある程度のところで停止する。新たに、「どうしてテロメアは伸長し続けず、ある程度の長さに収束するのか」という疑問が生じた。本研究の結果、SUMO化修飾経路とRif1による経路が独立してテロメア長の制御に関与することが明らかとなった。具体的には、両経路が機能しなくなるとテロメアはテロメア合成酵素により異常に伸長することが分かった。セントロメア機能に関与するSUMO化の標的タンパク質は、現在も探索中である。・テロメア長制御に関しては、Rif1タンパク質を介した経路をバックアップ経路の有力候補として見出すことができた。・セントロメア機能に関する標的タンパク質は現在も絞り込み中であるが、幾つか候補を得ている。・SUMO化されたTpz1の構造解析は、大腸菌での共発現系の確立に成功している。真核生物のゲノムDNAの大半はタンパク質をコードしていない非コードDNA領域で占められている。特に、テロメア、セントロメア、ヘテロクロマチンの各領域は、染色体の安定維持・分配に極めて重要な役割を果たす。申請者らはこれまでに、ユビキチン様タンパク質翻訳後修飾因子であるSUMOが、これら領域の機能制御に深く関わること明らかにしてきた。本研究計画では、SUMOによるタンパク質修飾がテロメア、セントロメア、ヘテロクロマチンの機能をどのように制御するのかを分子レベルで解明することを最終目的とする。分裂酵母をモデル系として、SUMO化による機能制御の全体像が見えつつあるテロメア領域を中心に研究を実施する。並行して、セントロメアとヘテロクロマチン領域に関しても解明を行なう。本研究により、SUMO化による非コードDNA領域の制御に関して一貫した研究基盤を確立する。本研究では、SUMOによるタンパク質修飾が非コードDNA領域であるテロメア、セントロメア、及びヘテロクロマチンの各領域の機能をどのように制御するのかを分子レベルで解明することを試みた。その結果、テロメア長制御に関しては、SUMO化修飾を受けたTpz1タンパク質とStn1タンパク質の相互作用に必要なStn1タンパク質上のSIM(SUMO-Interacting Motif)の同定に成功した。また、テロメア長制御のバックアップ機構に必要なRif1タンパク質の機能ドメインの同定に成功した。セントロメア機能に関与するSUMO化基質タンパク質の同定には未だ至ってないが、SUMO化修飾経路のE3リガーゼであるPli1及びNse2がセントロメア及びヘテロクロマチン領域にも局在することを見出した。・テロメア長制御に関しては、SUMO化修飾を受けたTpz1タンパク質とStn1タンパク質の相互作用に必要なStn1タンパク質上のSIM(SUMO-Interacting Motif)の同定に成功した。・テロメア長制御のバックアップ機構に必要なRif1タンパク質の機能ドメインの同定に成功した。・SUMO化

修飾経路のE3リガーゼであるPli1及びNse2がセントロメア及びヘテロクロマチン領域にも局在することを見出した。真核生物のゲノムDNAの大半はタンパク質をコードしていない非コードDNA領域で占められている。特に、テロメア、セントロメア及びヘテロクロマチンの各領域は、染色体の安定な維持・分配に極めて重要な役割を果たす。申請者はこれまでに、SUMOユビキチン様タンパク質翻訳後修飾因子が、これら非コードDNA領域の機能制御に深く関わることを明らかにしてきた。本研究計画では、SUMOによるタンパク質修飾が非コードDNA領域の機能をどのように制御するのかを分子レベルで解明することを最終目的とする。分裂酵母をモデル系として、SUMO化修飾による機能制御の全体像が見えつつあるテロメア領域を中心に研究を実施する。並行して、セントロメアとヘテロクロマチン領域に関しても解明を試みる。本研究により、SUMO化による非コードDNA領域の制御に関して一貫した研究基盤の確立を目指す。本研究では、SUMOによるタンパク質修飾が非コードDNA領域であるテロメア、セントロメア及びヘテロクロマチンの各領域の機能をどのように制御するのかを分子レベルで解明することを試みた。その結果、テロメア長制御に関しては、SUMO化修飾を受けたTpz1タンパク質とStn1タンパク質の相互作用に必要なStn1タンパク質上のSIM(SUMO-Interacting Motif)配列の絞り込みに成功した。また、同定したSIM配列が、機能的にもSUMO化修飾によるテロメア長制御に重要なであることが強く示唆された。一方、SUMO化E3リガーゼであるPli1及びNse2がテロメア領域に加えて、セントロメア及びヘテロクロマチン領域にも局在することを見出した。そこで、Pli1と相互作用するテロメア関連因子を検索し、テロメア結合因子Rif1を同定した。さらに、Pli1とRif1の相互作用に必要な領域はそれぞれのC末端側領域であることを見い出した。・SUMO化修飾を受けたTpz1タンパク質とStn1タンパク質の相互作用に必要なStn1タンパク質上のSIM(SUMO-Interacting Motif)配列の絞り込みに成功した。そこで、Stn1のSIM変異がテロメア長制御に与える影響を調べた結果、SIM変異体においてSUMO破壊株やTpz1のSUMO化消失変異体と同程度のテロメア伸長が見られた。よって、同定したSIM配列が、機能的にもSUMO化修飾によるテロメア長制御に重要であることが強く示唆された。・SUMO化修飾経路のE3リガーゼであるPli1及びNse2がテロメア領域に加えて、セントロメア及びヘテロクロマチン領域にも局在することを見出した。
2型糖尿病に対する新規分子標的薬の確立

膵β細胞量に対して小胞体ストレスは負の影響を及ぼすことを明らかにしてきた。また、膵β細胞において、小胞体ストレスやAMPKの不活化により誘導されるC/EBPβは、膵β細胞量を減少させることを示してきた。これらの状況下でC/EBPβがリン酸化修飾を受けること、さらにはその新たに発見されたリン酸化部位に対する酵素がカゼインキナーゼ2(CK2)であることを同定した。AMPK不活性化や小胞体ストレス下で、CK2がC/EBPβをリン酸化することを確認した。したがって、CK2阻害剤は膵β細胞に保護的に作用する新規糖尿病治療薬の標的になり得ると考えている。私たちは、膵β細胞量に対して小胞体ストレスが負の影響を及ぼすことを明らかにしてきた。最近、casein kinaes2(CK2)阻害剤が抗癌剤として注目を集めている。CK2阻害剤は癌細胞に対しては、増殖抑制作用やアポトーシス誘導作用を有するにも関わらず、正常細胞にはそのような作用を発揮しないというという特徴を持っている。その機序として、癌細胞と正常細胞との小胞体機能の違いが指摘されている。CK2阻害剤は、糖尿病性腎症に保護的作用することや、白色脂肪細胞のbrowning化を促進することが報告されており、糖代謝疾患に対するCK2阻害剤の有用性も期待されている。そこで、膵β細胞における小胞体ストレスに対するCK2の役割について解析した。膵β細胞株であるMIN6細胞において、通常状態ではCK2αは主に核に、CK2βは主に細胞質に分布していたが、小胞体ストレス関連分子であるC/EBPβを強発現したMIN6細胞では、C/EBPβとCK2α,CK2βは、ともに核において共局在していた。また、GST-C/EBPβとrecombinant CK2を用いたPull-down assayより、C/EBPβとCK2はin vitroで直接結合することが示された。MIN6細胞において、CK2βを欠損させると、小胞体ストレスにより誘導されるC/EBPβ, CHOP, p-c-junなどのunfolded protein response(UPR)関連分子の発現は抑制されていた。膵β細胞特異的C/EBPβトランスジェニック(TG)マウスにCK2阻害剤であるemodinを投与したところ、随時血糖や体重には有意な差を認めなかったが、空腹時血糖の有意な改善およびIntraperitoneal Glucose Tolerance Test(IPGTT)における耐糖能の改善を認めた。1)カゼインキナーゼ2がC/EBPβの発現量を制御する機序、2)糖尿病モデルマウスの糖代謝関連組織におけるカゼインキナーゼ2の発現や活性、3)カゼインキナーゼ2が膵β細胞機能に及ぼす影響、4)カゼインキナーゼ2がマウスの耐糖能に及ぼす影響、の4点を明らかにしていくことを予定していた。そのうち、1)3)4)に関しては、概ね予定通り進行している。2)に関しては、カゼインキナーゼ2のマウスの組織における活性を評価することが困難なため、未解決であるが、発現量などは現在評価を進めている。また、カゼインキナーゼ2が、小胞体ストレスにより細胞質から核内へ集積することを新たに見出している。糖代謝関連組織において、細胞内ストレスによりカゼインキナーゼ2の作用が変化する要因になっていると考えている。以上より、全体としてはおおむね順調に進展していると考えている2型糖尿病の進展には小胞体ストレスによるβ細胞量減少が重要な役割を果たしている。CK2は小胞体ストレス下で重要な役割を担っており、抗アポトーシス作用を持つことが報告されている。私たちはこれまでに膵β細胞機能不全において小胞体ストレスにより誘導される転写因子C/EBPβはCK2によりリン酸化されて存在することを明らかにした。CK2は酵素活性をもつαと活性調節を行うβの2つのサブユニットの4量体から構成されている。通常状態のMIN6細胞(膵β細胞株)においては、どちらのサブユニットも細胞全体に存在するが、αは主に核、βは主に細胞質に分布する。MIN6細胞に薬剤性に小胞体ストレスを負荷すると、両サブユニットとも核へ移行し、βが主に移動していた。また、db/dbマウスやTGマウスのisletではCK2βの増加がみられ、CK2αβとも核に集積していた。カゼインキナーゼ2がC/EBPβを直接リン酸化することを明らかにし、そのリン酸化部位も同定した。また、小胞体ストレスでCK2の分布が変化することを示した。3)4)に関しても、概ね予定通り進行している。膵β細胞機能不全において、小胞体ストレスにより誘導される転写因子C/EBPβの発現を遺伝子改変(J Clin Invest, 2010)あるいは薬剤(J Mol Endocrinol, 2012)によって減少させると膵β細胞量は増加し、耐糖能は改善する。

さらにC/EBPβの発現量はAMPKにより負に制御されていることを明らかにし(PLOS ONE, 2015)、Dominant Negative-AMPK下でC/EBPβの安定性に関与するリン酸化部位を新たに同定した。また、上流キナーゼとしてcasein kinase 2(CK2)を候補とした。そこで、CK2のC/EBPβとの関係、膵β細胞での役割について検討した。以上より、CK2阻害剤は、C/EBPβの発現を抑制することで、膵β細胞保護作用を発揮することが示唆された。CK2は、膵β細胞保護を目的とした治療ターゲットになり得ると考えている。膵β細胞量に対して小胞体ストレスは負の影響を及ぼすことを明らかにしてきた。また、膵β細胞において、小胞体ストレスやAMPKの不活化により誘導されるC/EBPβは、膵β細胞量を減少させることを示してきた。これらの状況下でC/EBPβがリン酸化修飾を受けること、さらにはその新たに発見されたリン酸化部位に対する酵素がカゼインキナーゼ2(CK2)であることを同定した。AMPK不活性化や小胞体ストレス下で、CK2がC/EBPβをリン酸化することを確認した。したがって、CK2阻害剤は膵β細胞に保護的に作用する新規糖尿病治療薬の標的になり得ると考えている。1)カゼインキナーゼ2がC/EBPβの発現量を制御する機序現在までに、カゼインキナーゼ2を阻害することで、C/EBPβの発現を抑制することを明らかにした。また、質量解析法を用いて、C/EBPβの発現量・安定性に関与する新規リン酸化部位を同定しており、同部位がカゼインキナーゼ2により修飾されるのかを検討していく。代表者は、これまでC/EBPβが糖代謝に及ぼす影響に関する知見を集積させており、カゼインキナーゼ2がC/EBPβの発現量に及ぼす影響を明らかにすることで、それ以後の検討課題であるカゼインキナーゼ2が糖代謝に及ぼす効果の機序の1つを明らかにさせる予定である。2)糖尿病モデルマウスの糖代謝関連組織におけるカゼインキナーゼ2の発現や活性マウスの膵β細胞におけるカゼインキナーゼ2の発現量は、糖尿病モデルマウスでは増加していると考えている。さらに細胞実験の結果から、モデルマウスではカゼインキナーゼ2が核に集積することで、活性を上げているのではないかと推測している。今後は、カゼインキナーゼ2の核移行の機序なども検討していく予定である。3)カゼインキナーゼ2が膵β細胞機能に及ぼす影響、4)カゼインキナーゼ2がマウスの耐糖能に及ぼす影響カゼインキナーゼ2を欠損させると、膵β細胞の細胞株であるMIN6細胞のC/EBPβをはじめとする小胞体ストレスシグナルが軽減することを明らかにした。今後は、カゼインキナーゼ2の欠損が細胞のviabilityにどのように影響するのかを検討していく予定である。また、カゼインキナーゼ2阻害剤であるemodinが膵β細胞特異的C/EBPβトランスジェニックマウスに及ぼす影響を、血糖のみならず膵β細胞量や細胞内シグナルも含めて、さらに精査していく予定である。casein kinaes2(CK2)阻害剤は抗癌剤として注目を集めている。CK2阻害剤は癌細胞に対しては、増殖抑制作用やアポトーシス誘導作用を有するにも関わらず、正常細胞にはそのような作用を発揮しないというという特徴を持っている。その機序として、癌細胞と正常細胞との小胞体機能の違いが指摘されている。
少数自由度力学系のための並列数値積分法の研究

並列化数値積分法の一つとして、ピカール型の数値積分法(Fukushima 1997a)を考察した。ピカール型の積分法で基底関数をチェビシェフ多項式に取った場合、積分の収束は速いが、積分に必要な計算量が多項式の次数Nの2乗に比例して増加する。この計算量は小数自由度の力学系(惑星の公転や自転運動など)の数値積分の場合、無視できないほど大きい。と同時に、ピカール・チェビシェフ型の積分法では、これを繰り返し使用する、すなわち(数千周期などの)大きな刻み幅の単段法として使用する場合、その誤差の成長が従来型の数値積分法と同様に、時間の2乗に比例する欠点を共有している(Fukushima 1997b)。これらの欠点を解決するために、誤差が時間の1乗でしか成長しないことが保証されている線形多段法(Lambert & Watson 1976, Quinlan & Tremaine 1990, Fukushima 1998a)を拡張する(Fukushima 1999b)と共に、同法とピカール型積分法の統合の研究を実施した(Fukushima 1999a)。昨年度に開発した線形多段法の超陰公式(Fukushima 1999c)に基づき、平成11年度では、具体的な応用として非剛体地球の章動理論における変換関数作用素(これは、2階線形常微分方程式を解くことと数学的に同等である)を数値的に実行するスキームを構成することに成功した(Shirai & Fukushima 2000)。この手法により、従来不可能であった時間軸上での数値的畳み込みが可能となり、その応用は、単に章動理論のような自転運動の力学系のみならず、多くの分野で広く活用することが期待される。並列化数値積分法の一つとして,ピカール型の数値積分法を考察した。ピカール型の積分法で基底関数をチェビシェフ多項式に取った場合(Fukushima 1997a,1997b)、積分の収束は速いが、積分に必要な計算量が多項式の次数Nの2乗に比例して増加する。この計算量は少数自由度の力学系(惑星の公転や自転運動など)の数値積分の場合、無視できないほど大きい(Fukushima 1997b)。一方,ピカール・チェビシェフ型の積分法では、これを繰り返し使用する、すなわち(数千周期などの)大きな刻み幅の単段法として使用する場合、その誤差の成長が従来型の数値積分法と同様に,時間の2乗に比例する欠点を共有している(Fukushima 1997b)。これらの欠点を解決するために、誤差が時間の1乗でしか成長しないことが保証されている線形多段法(Lambert&Watson 1976,Quinlan&Tremeine 1990)を、ピカール型の積分法に組み入れるべく研究を開始した。今年度は,まず、ピカール型の積分法に必要な線形多段法の陰公式について(陽公式とあわせて)任意の次数での表現を導き(Fukushima 1998a)、その数値実験結果をまとめた(Fukushima 1999b)。また、その拡張版としての超陰公式によるピカール積分法の結果を、天文学会の1999年春季年会で発表した。