hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
歯周治療への応用に向けた、新規の機能水の特性の解明

歯周病は歯周病原細菌により引き起こされる慢性炎症性疾患であり、我々はオゾンの強力な殺菌能とナノバブルの長期保存性を併せ持つオゾンナノバブル水(NBW3)を歯周治療に応用することを目的に研究を行っている。本研究においては、NBW3の歯周病原細菌に対する強力な殺菌能、口腔粘膜に対する高い安全性、強力なウイルス不活化能等が示され、NBW3の歯周治療の補助的療法としての有用性が示唆された。歯周病は歯周病原細菌により引き起こされる慢性炎症性疾患であり、歯周治療の目的は細菌バイオフィルムを除去することである。近年、従来の機械的デブライドメントに加え、補助的療法として消毒剤を局所応用する試みが多数報告されている。我々は、オゾンの強力な殺菌能とナノバブルの長期保存性を併せ持つオゾンナノバブル水(NBW3)を歯周治療に応用することを目的とし、研究を行っている。これまでに、NBW3の歯周病原細菌に対する強力な殺菌能と口腔組織に対する高い安全性を確認し、実際に歯周治療の補助的療法としてNBW3を使用した際の臨床的・細菌学的効果についても報告した。本年度は、NBW3の殺菌メカニズムを明らかにするため、透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて、NBW3を作用させた歯周病原細菌の微細構造の変化について観察を行った。また、NBW3のウイルスに対する効果を検討するため、プラーク法を用いてウイルス不活化試験を行った。さらに、TEMを用いてウイルスの微細構造の変化についても観察を行った。NBW3を作用させた歯周病原細菌をTEMにて観察したところ、細胞壁の障害及び細胞質内におけるタンパク凝集が認められた。NBW3を作用させたインフルエンザウイルスでは、ウイルス粒子が壊れて凝集したと考えられる黒い塊が観察された。SARS-コロナウイルス液にNBW3を10秒間作用させ、10-5希釈した希釈液を感受性細胞に播種したところ、ウイルスに感染して細胞変性を起こした部分(プラーク)がコントロール群と比較して1/10以下に減少した。さらに、60秒間NBW3を作用させたものではプラークは全く観察されなかった。本研究より、NBW3はインフルエンザ、SARS-コロナウイルスに対し強力な不活化能を有することが示唆された。NBW3の詳細な殺菌・抗ウイルスのメカニズムについては、今後も検討を行っていく予定である。歯周病は口腔内のバイオフィルムに存在する歯周病原細菌によって引き起こされる慢性炎症性疾患であり、歯周治療の目的は歯周病原細菌を含む細菌バイオフィルムを除去することである。近年、従来の機械的デブライドメントに加え、補助的療法として消毒剤を局所応用する方法が考案され、その有効性が報告されてきた。我々は、オゾンの強力な殺菌能とナノバブルの長期保存性を併せ持つオゾンナノバブル水(NBW3)を歯周治療に応用することを目的に研究を行っている。これまでに、NBW3を歯周病患者に対する超音波スケーリング時のイリゲーション(洗浄)液として使用した場合の臨床的・細菌学的有用性を報告した。また、NBW3が代表的な歯周病原細菌に対して強力な抗菌活性を有すること、ヒト口腔組織に対して高い安全性を有することをin vitroにおいて確認し、報告した。本年度は、NBW3による歯周治療後の菌血症予防効果について検討することを目的とし、臨床研究を計画した。歯磨きやフロスによる清掃、歯周組織検査、SRPなどの歯周治療により、細菌が繰り返し血流へと侵入し一過性の菌血症が引き起こされることが知られており、歯周病患者に対するSRP後の菌血症の発症頻度は90%との報告がある。健常な人では血流に侵入した細菌は早期に排除されるため問題とならないが、潜在的リスクを有する患者では、歯周治療による一過性の菌血症が感染性心内膜炎などの誘因となりうる。NBW3は強力な殺菌能に加え、局所免疫の増強効果も有する可能性が示唆されていることから、術前にNBW3を用いて歯肉縁下イリゲーションを行うことにより、歯周治療後の菌血症予防効果が得られると考えた。現在、臨床研究結果に関して、詳細な検討を行っている途中である。NBW3を作用させた歯周病原細菌及びウイルスの微細構造の変化については、TEMを用いての観察を終了した。また、ウイルスの不活化試験も終了している。今後、より詳細な殺菌・ウイルス不活化のメカニズムについて検討していく予定である。歯周病学分野今後、より詳細な殺菌・ウイルス不活化のメカニズムに関して検討を行う予定である。また、従来の予定どおり、NBW3による歯周治療後の菌血症予防効果について、臨床研究を行い、検討する予定である。
TMA-IHC・FISH法を用いた脳腫瘍の新たな分類、有意な疾患群の抽出の試み

昨年度までに作成した、星細胞系腫瘍(grade 2-4)、乏突起膠細胞系腫瘍(grade 2-3)、上衣系腫瘍(grade 2-3)計120例を含む、神経膠腫の組織マイクロアレイを用い、下記の免疫組織学的検討を行った。発生・分化の標識蛋白の診断への有用性を検討する目的で、星細胞のlineage markerとして知られるGFAP、YKL-40、Sox2、乏突起膠細胞のlineage markerとして知られるOlig2の免疫組織学的染色を行った。既知の通り、GFAPは星細胞系腫瘍、混合型膠腫の星細胞成分を特異的に標識した。また、YKL-40も星細胞系腫瘍に高い特異性を示した。中でも膠芽腫(grade 4)で高率に陽性となり、退形成性乏突起膠腫との鑑別、星細胞系腫瘍における悪性度評価に有用であると考えられた。SOX2はほぼ全症例で発現が確認され、星細胞系腫瘍に対する特異性は確認されなかった。Olig2は乏突起膠細胞系腫瘍を高感度に標識したが、陽性率、染色強度で劣る傾向はあるものの、星細胞系腫瘍、上衣系腫瘍でも陽性となり、乏突起膠細胞系腫瘍に対する特異性は示されなかった。癌関連遺伝子についてはMAPK, AKT経路に焦点をあて、各遺伝子経路の活性化状態と、腫瘍の組織型、悪性度との相関を検討する目的で、関連蛋白のリン酸化抗体を用いた免疫組織学的検討を行った。膠芽腫の一群でMAPK, AKT経路の活性化が確認されており、今後症例を追加し、予後、治療反応性との相関を検討の予定である。脳腫瘍症例の組織学的再評価:1980年から2002年の間に、東京大学医学部附属病院で外科切除された脳腫瘍につき、全HE染色標本を再検討し、WHO分類(2000年)に基づいた組織学的評価を行った。組織マイクロアレイ作成:手術検体から適切な症例を抽出し、組織マイクロアレイを作成した。症例の選択基準は、(1)組織学的に評価し得る十分量の検体が提出されていること、(2)パラフィン包埋されたブロックに十分な厚さがあること、の2点に拠った。現時点で、膠腫(星細胞腫、乏突起細胞腫、上衣腫)約120例、膠芽腫約50例、髄芽腫約15例、髄膜種約30例からなる組織アレイを構築した。症例数をさらに増すため、現在も組織アレイを作成中。免疫組織学的検討:癌関連蛋白や脳神経発生・分化の標識蛋白をはじめとする、各種蛋白の発現の検討を、各種抗体を用いた免疫組織学的検討を行い、以下の3点を明らかとした。1.神経細胞標識抗体が高度に発現されている二次性膠芽腫が存在する。2.リンパ管標識抗体であるD2-40抗体が、毛様細胞性星細胞腫、上衣腫、髄膜腫で高率に陽性である。組織マイクロアレイ作成:脳腫瘍の組織マイクロアレイを作成した。膠腫(星細胞腫、乏突起細胞腫、上衣腫)約120例、膠芽腫約50例、髄芽腫約15例、髄膜腫・血管周皮腫約40例からなる組織アレイを構築した。免疫組織学的検討:作成した組織マイクロアレイを用いて、免疫組織学的検討を行った。癌関連蛋白や脳神経発生・分化の標識蛋白をはじめとする、各種蛋白の発現の検討を行い、以下の2点を明らかとした。1.神経細胞標識蛋白を高度に発現する二次性膠芽腫が存在することを明らかにした。同腫瘍では、初発の星細胞腫においても、同様の神経細胞標識蛋白を発現する腫瘍細胞が、少数ながら存在することが確認された。高度の髄腔内播種を特徴とする膠芽腫であり、臨床経過を鑑みても特異な一群として位置付け可能な腫瘍と考えられた。2.単クローン抗体D2-40により認識されるムチン型糖タンパクpodoplaninが、各種脳腫瘍で発現していることを明らかにした。特に上衣腫、脈絡叢乳頭腫、髄膜腫ではほぼ全例で発現が認められ、対応する正常組織にも発現が確認されたことから、組織特異的と考えられた。上衣腫では特徴的なdotないしring状発現patternを示し、日常診断に応用しうる所見であった。また、星細胞系腫瘍では、podoplaninの発現と腫瘍の悪性度とに相関関係が認められた。他臓器の腫瘍でも、podoplaninの発現と腫瘍の悪性度、転移との関連が指摘されており、膠腫の悪性転化の機構を解明する上で、興味深い所見であった。

SOX2はほぼ全症例で発現が確認され、星細胞系腫瘍に対する特異性は確認されなかった。Olig2は乏突起膠細胞系腫瘍を高感度に標識したが、陽性率、染色強度で劣る傾向はあるものの、星細胞系腫瘍、上衣系腫瘍でも陽性となり、乏突起膠細胞系腫瘍に対する特異性は示されなかった。癌関連遺伝子についてはMAPK, AKT経路に焦点をあて、各遺伝子経路の活性化状態と、腫瘍の組織型、悪性度との相関を検討する目的で、関連蛋白のリン酸化抗体を用いた免疫組織学的検討を行った。膠芽腫の一群でMAPK, AKT経路の活性化が確認されており、今後症例を追加し、予後、治療反応性との相関を検討の予定である。
口腔感覚評価法を取り入れた機能回復評価システムの開発

義歯を装着することによって生じる感覚の変化は,患者にとって時に大きな苦痛となり,そのことが義歯装着を妨げる要因になることが多い.そこで,本研究では温度感覚および味覚の客観的評価の確立と床装着時における味覚,触覚および温度感覚の変化を明らかにすることを目的として行った.まず,前年度に引き続き有歯顎者を用い,レジン床(厚さ1.5mm),金属床(厚さ1.5mm,0.5mm)の3種類の実験床を製作し,味覚および厚さの弁別能が,硬口蓋を被覆する材質や厚さによってどのように変化するかについて検討した.その結果,その結果,同じ厚さのレジン床と金属床では差は認められなかったが,厚さ0.5mmの金属床を装着すると厚さの弁別閾値と味覚閾値はいずれも有意に低い値を示した(日本補綴歯科学会誌47-1,48-1).また,温度感覚については味覚と同様に,有歯顎者に対して3種類の実験床を製作し,局所(硬口蓋)と口腔内全体での感覚について検討を加えた.硬口蓋部の温度感覚は,ベルチェ効果を利用した装置を用い,口腔内全体の温度感覚はマグニチュード推定法を用いて測定した.その結果,硬口蓋部では,レジン床≧金属床(1.5mm)>金属床(0.5mm)>非装着の順に,口腔内全体では,レジン床=金属床(1.5mm)≧金属床(0.5mm)>非装置の順に温度感覚が判りにくくなった(2004IADR).さらに,平成15年度大阪府老人大学講座受講生を対象に対面調査を行った.その結果,ろ紙ディスク法による味覚検査では,若年者と比較して高齢者では有意に認知閾値は高い値を示したが,自覚的な味覚に対する不満との間に有意な関連性は認められなかった.さらに,ロジスティック回帰分析により,味覚に対する不満に関連する因子としては,義歯による硬口蓋の被覆および夜間・起床時の口腔乾燥感が挙げられることが示された(第37回日本味と匂学会,2004IADR).義歯を装着することによって生じる感覚の変化は,患者にとって時に大きな苦痛となり,そのことが義歯装着を妨げる要因になることが多い.そこで,本研究では温度感覚および味覚の客観的評価法の確立と床装着時における味覚,触覚および温度感覚の変化を明らかにすることを目的として行っている.まず,本年度は,硬口蓋を被覆する床の厚さを薄くすることが味覚にどのような影響を与えるかを知るために,厚さ1.5mmと厚さ0.5mmの実験用口蓋床を用いて味覚検査を行った.その結果,厚さ1.5mmの床を装着した際に味覚閾値が上昇した酸味と苦味については,厚さ0.5mmの床を装着すると有意に味覚閾値が低くなった(第108回日本補綴歯科学会学術大会にて発表).また,平成14年度大阪府老人大学講座受講生を対象に,アンケートおよび対面調査を行った.その結果,硬口蓋を被覆している義歯を装着している群では,味覚および温度感覚のいずれにおいても低下したと答えた割合が有意に高く,また材質については,レジン床よりも金属床の方がいずれの感覚についても有意に低下したと答えた割合が高かった(平成14年度日本補綴歯科学会関西支部学術大会にて発表予定).また,厚さの弁別能についても厚さ0.5mmの床を装着する方が厚さ1.5mmの床を装着するよりも,弁別閾値は小さくなった(日本補綴歯科学会雑誌掲載予定).このことから,床の厚みを薄くすることが可能である金属床がレジン床と比較して感覚の面で有利であることが示された.一方,温度感覚についてはベルチェ効果を利用した装置を製作し,現在予備実験を行っている.予備実験終了後,被験者および義歯装着者を用いて温度感覚の実験を行う予定である.義歯を装着することによって生じる感覚の変化は,患者にとって時に大きな苦痛となり,そのことが義歯装着を妨げる要因になることが多い.そこで,本研究では温度感覚および味覚の客観的評価の確立と床装着時における味覚,触覚および温度感覚の変化を明らかにすることを目的として行った.まず,前年度に引き続き有歯顎者を用い,レジン床(厚さ1.5mm),金属床(厚さ1.5mm,0.5mm)の3種類の実験床を製作し,味覚および厚さの弁別能が,硬口蓋を被覆する材質や厚さによってどのように変化するかについて検討した.その結果,その結果,同じ厚さのレジン床と金属床では差は認められなかったが,厚さ0.5mmの金属床を装着すると厚さの弁別閾値と味覚閾値はいずれも有意に低い値を示した(日本補綴歯科学会誌47-1,48-1).また,温度感覚については味覚と同様に,有歯顎者に対して3種類の実験床を製作し,局所(硬口蓋)と口腔内全体での感覚について検討を加えた.硬口蓋部の温度感覚は,ベルチェ効果を利用した装置を用い,口腔内全体の温度感覚はマグニチュード推定法を用いて測定した.その結果,硬口蓋部では,レジン床≧金属床(1.5mm)>金属床(0.5mm)>非装着の順に,口腔内全体では,レジン床=金属床(1.5mm)≧金属床(0.5mm)>非装置の順に温度感覚が判りにくくなった(2004IADR).さらに,平成15年度大阪府老人大学講座受講生を対象に対面調査を行った.

その結果,ろ紙ディスク法による味覚検査では,若年者と比較して高齢者では有意に認知閾値は高い値を示したが,自覚的な味覚に対する不満との間に有意な関連性は認められなかった.さらに,ロジスティック回帰分析により,味覚に対する不満に関連する因子としては,義歯による硬口蓋の被覆および夜間・起床時の口腔乾燥感が挙げられることが示された(第37回日本味と匂学会,2004IADR).
環境要因としての糖尿病がもたらす先天異常の分子機構の解析

妊娠前糖尿病では、胎児・新生児に先天異常の発症リスクが高まることが疫学調査から明らかになっている。しかしながら、そのような先天異常が引き起こされる分子機構の理解は不十分である。本研究では、妊娠前糖尿病において内臓錯位の発症リスクが亢進する現象に着目し、マウスにおいて高血糖が胚の左右軸形成に及ぼす影響を解析した。ストレプトゾトシン誘発の糖尿病マウスを用いた解析、及び高濃度グルコースの全胚培養によって、高濃度グルコースは左側側板中胚葉におけるNodal-Pitx2発現を阻害することが明らかになった。ヒト妊娠前糖尿病における右側相同は、このメカニズムによって説明できるかもしれない。ヒトおける妊娠前糖尿病は、先天異常を引き起こすリスク要因であることが知られている。特に心臓血管系の先天異常と高い相関を示し、さらには臓器の左右性の異常を伴うケースが報告されている。しかしながら、糖尿病がこのような左右形態異常を伴う心臓先天異常を引き起こす機構は全く理解されていない。そこで、本研究ではマウスをモデル動物として、糖尿病が先天異常を引き起こす分子機序を解明することを試みた。糖尿病が先天異常を引き起こす原因は、理論的には高濃度グルコースによる胚への直接的影響と母体インスリン濃度や高血糖による様々な代謝変化等の間接的影響が考えられる。高濃度のグルコースが直接的に胚に作用するかは、高グルコース培地を用いた全胚培養によって検証することが可能であるため、ICR系統を用いてE7.7胚の全胚培養を行った。胚ターニング及び心臓ルーピングの指標で左右非対称な形態形成を評価すると、高グルコース培地で培養した場合、コントロール培地と比較して有意に多くの個体で左右非対称性が逆転した。このことは、グルコースが催奇形因子として直接的に左右軸形成に影響を及ぼすことを示唆している。そこで、側板中胚葉におけるNodal及びPitx2の発現をwhole-mount in situ hybridizationによって調べた所、高グルコース培地では両者の発現が消失していた。以上の結果から、妊娠前糖尿病による先天性の心臓奇形の解析にマウスの全胚培養が活用できること、また、高グルコースは左右軸形成に必須のNodal-Pitx2経路を阻害することが明らかになった。ヒトの妊娠前糖尿病では、臓器の左右形態異常を伴う心臓先天性疾患が発症するリスクが高まることが知られている。昨年度は、マウス胚の高グルコース培地による全胚培養で左右軸形成異常が発生することを明らかにしていたが、これが実際の糖尿病マウスにおいても同様の左右軸の撹乱が発生するかは不明であった。そこで、今年度はStreptozotocinで発症させた糖尿病マウスにおける胚の左右軸形成を解析した。始めに糖尿病を誘発する条件を検討し、Streptozotocin濃度、投与時期、食餌、給水を最適化した。この条件のもと、embryonic day 8.7における胚ターニング及び心臓ルーピングを指標に左右非対称形態形成を評価すると、解剖時の血糖値が特に高い群で、心臓ルーピングや胚ターニングの方向性の逆転が確認された。これらの胚でwhole-mount in situ hybridizationによってPitx2発現を調べた所、幾つかのパターンで異常が観察された。1)左側側板中胚葉及び心臓原基における発現が消失した胚。2)左側側板中胚葉に発現するが心臓原基では発現が見出されない胚。3)心臓ループが逆方向であるが、左側側板中胚葉及び心臓原基でPitx2を発現した胚。左右軸形成におけるPitx2の役割及び心臓ループの逆転から判断し、これらの胚では内臓錯位(右側相同)や心臓先天性疾患が発症することになる。また、高グルコース培地による全胚培養における結果を加味すると、2及び3のパターンは側板中胚葉におけるNodal発現の遅延によって説明出来る可能性が示唆された。本研究では、妊娠前糖尿病が臓器錯位を伴う先天性心疾患を引き起こすメカニズムを解明することを目指した。これまでにストレプトゾトシン誘発糖尿病マウスでは心臓ルーピングと胚ターニングの左右性が異常になり、左側側板中胚葉特異的なPitx2発現が消失すること、また、高濃度グルコース全胚培養でも同様に左側側板中胚葉におけるNodal、Pitx2発現が消失することを明らかにしてきた。平成27年度は全胚培養の系を用いて、側板中胚葉のNodal発現が消失するメカニズムを解析した。左側側板中胚葉におけるNodal発現は、ノードのNodalによって誘導される。高濃度グルコース培養胚(高グルコース胚)の側板中胚葉ではNodal応答能に問題がないことが、Nodal異所発現の実験から示唆された。そこで、ノードにおけるNodal活性制御因子に着目したところ、Nodal及びGdf1発現が特に減弱していることを見出した。これに一致して、ノードのNodal活性が激減することが、Nodalシグナルを担うSmad2のリン酸化状態で示唆された。従って、高グルコース胚側板中胚葉におけるNodal発現の消失は、ノードNodal活性の激減によって説明できる。さらに、高グルコース胚のノードではNotch intracellular domain (NICD)に対する免疫染色の蛍光強度が弱くなることから、Notchシグナルが抑制されることが示唆された。ノードにおけるNodal及びGdf1発現はNotchシグナルによって誘導されるため、高濃度のグルコースはNotchシグナルを抑制し、その結果、左右軸の確立を阻害することが示唆された。左右軸の異常は心臓ルーピング及びその後の心臓形成に影響を及ぼし、このことがヒト妊娠前糖尿病における先天性心疾患発症の原因の一つである可能性が示唆された。

妊娠前糖尿病では、胎児・新生児に先天異常の発症リスクが高まることが疫学調査から明らかになっている。しかしながら、そのような先天異常が引き起こされる分子機構の理解は不十分である。本研究では、妊娠前糖尿病において内臓錯位の発症リスクが亢進する現象に着目し、マウスにおいて高血糖が胚の左右軸形成に及ぼす影響を解析した。ストレプトゾトシン誘発の糖尿病マウスを用いた解析、及び高濃度グルコースの全胚培養によって、高濃度グルコースは左側側板中胚葉におけるNodal-Pitx2発現を阻害することが明らかになった。ヒト妊娠前糖尿病における右側相同は、このメカニズムによって説明できるかもしれない。本年度の研究により、母体糖尿病及び高グルコース培地による全胚培養で生じる左右軸異常が同一のものであることが確認できた。従って、高グルコース培地で左右軸形成を追求することが妥当であることが確認できた。発生生物学糖尿病において撹乱される左右軸の状況が把握できたので、高グルコースの直接の作用点を明らかにする。本年度の研究により、糖尿病による左右軸形成異常を解析する為の、高グルコース培地による全胚培養の系を確立することができた。実際に、左右軸形成が高グルコースによって阻害されることが確認され、今後の解析の布石となった。現在、本研究の論文を投稿中であり、極力良いJournalでの掲載を目指しているが、査読時の要求も高いことが推定される。研究の更なる発展と査読による改訂要求に対応するため、予算配分を見直した。糖尿病による左右軸解析の系が確立されたので、高グルコースが如何に左右軸を撹乱するかの解析を行う。査読による改訂要求に対応する実験、論文掲載費用、論文editing費用として使用する。平成25年度は、当初申請額からの予算減額措置に対応する為に、研究計画を練って予算消化を減らす戦略にした。さらには、他の研究課題で不要になったマウスを活用することにより、結果として直接経費の使用をせずに済んだ。平成25年度は、平成26年度の研究遂行に必要な実験系を確立したので、平成26年度は繰り越しによって得られた当初申請額相当の予算で、研究を効率良く遂行できることになった。平成26年度の研究に必要な予算は当初申請から減額されていたが、平成25年度の予算を繰り越すことによって計画通りに研究を遂行する。
ルテニウム2次元酸化物に圧力・磁場で誘起される新奇な量子状態

本研究では,スーパークリーンな系Ru214酸化物で,外場で誘起される様々な新奇量子凝縮相や現象を探索し,そして,その状態の特異性を明らかにし,それらの発現機構の理解を進めることにある.今年度の成果は,以下の2つである.1.モット絶縁体から超伝導まで:4d電子系Mott絶縁体Ca_2RuO_4の圧力効果4d電子系Mott絶縁体Ca_2RuO_4は0.5GPa以上の加圧で,モット転移し遍歴電子強磁性を基底状態に持つ擬2次元金属となる.我々はこれが8GPa以上の加圧で遍歴電子強磁性がt突然消失,超伝導が出現することを明らかにした.現在の所我々の最大圧力14GPaで0.4Kである.また,この超伝導は強磁性相に隣接していること.関連物質のSr_2RuO_4ではスピン3重項超伝導が現れることから,この超伝導は強磁性のゆらぎを起源としたスピン3重項超伝導ではないかと期待されている.2. 4d電子系Mott絶縁体Ca_2RuO_4の電場誘起絶縁破壊:我々は,Ca_2RuO_4に300Kで電場を印加すると,わずか乾電池一個に満たない0.8Vで構造転移を伴ってMott絶縁体が金属化する.また,低温まで金属状態を維持した場合強磁性が出現することを明らかにした.今年度は,電圧挿引に加え電流挿引でも絶縁破壊を誘起することに成功した.ただ,電流挿引での絶縁破壊では負性微分抵抗が現れる.すなわち,転移の過程ではパーコレーションのような非平衡・非線形効果が存在することを明らかにした.本研究の目的は,スーパークリーンな系のひとつRu214酸化物において,外場で誘起される様々な新奇量子凝縮相や現象を探索し,そして,その状態の特異性を明らかにし,それらの発現機構の理解を進めることにある.最近,電場でモット転移を誘起しようというという試みが,いくつか報告されている.しかし,金属化には数kV/cmとかなりの高電圧を必要とする.また,モット転移近傍にある圧力誘起金属相では様々な量子臨界現象が見つかっているが,電場誘起金属相を低温まで維持し新奇量子現象を観測した例はまだ知られていない.そこで今年度は,我々は4d電子系Mott絶縁体Ca_2RuO_4で電場誘起Mott転移とその基底状態の探索を行った.その結果(1) Ca_2RuO_4に300Kで電場を印加すると,わずか乾電池一個に満たない0.8VでMott絶縁体が金属化する.(2)この絶縁破壊は構造転移を伴う.(3)この電圧は電場にしてE_c40V/cmであるが,これはモットギャップと比べて千分の1程度で,既知の絶縁破壊電場に比べても12桁も小さい.(4)一旦金属化すると,金属相はしきい電場E_c以下でも電流が流れていれば安定であり,低い電圧で低温まで金属状態を維持出来る.そして,この金属相では加圧下同様強磁性が出現することが分かった.この様なおどろくべきほど低電場での絶縁破壊および電場誘起の強磁性は, 4d電子系Mott絶縁体Ca_2RuO_4の他には例がない特異な現象であり,基礎物理のみならず電子デバイスへの実用化が十分に期待できる.本研究では,スーパークリーンな系Ru214酸化物で,外場で誘起される様々な新奇量子凝縮相や現象を探索し,そして,その状態の特異性を明らかにし,それらの発現機構の理解を進めることにある.今年度の成果は,以下の2つである.1.モット絶縁体から超伝導まで:4d電子系Mott絶縁体Ca_2RuO_4の圧力効果4d電子系Mott絶縁体Ca_2RuO_4は0.5GPa以上の加圧で,モット転移し遍歴電子強磁性を基底状態に持つ擬2次元金属となる.我々はこれが8GPa以上の加圧で遍歴電子強磁性がt突然消失,超伝導が出現することを明らかにした.現在の所我々の最大圧力14GPaで0.4Kである.また,この超伝導は強磁性相に隣接していること.関連物質のSr_2RuO_4ではスピン3重項超伝導が現れることから,この超伝導は強磁性のゆらぎを起源としたスピン3重項超伝導ではないかと期待されている.2. 4d電子系Mott絶縁体Ca_2RuO_4の電場誘起絶縁破壊:我々は,Ca_2RuO_4に300Kで電場を印加すると,わずか乾電池一個に満たない0.8Vで構造転移を伴ってMott絶縁体が金属化する.また,低温まで金属状態を維持した場合強磁性が出現することを明らかにした.今年度は,電圧挿引に加え電流挿引でも絶縁破壊を誘起することに成功した.ただ,電流挿引での絶縁破壊では負性微分抵抗が現れる.すなわち,転移の過程ではパーコレーションのような非平衡・非線形効果が存在することを明らかにした.
非可換確率空間における確率分布の変形に関する研究

可換確率空間における確率分布の量子変形の重要な例として変形Meixner分布と、それを分布として持つ確率変数を変形Fock空間上の生成・消滅作用素を用いて構成した。さらに分布の変形に呼応したエントロピならびにフィッシャー情報量の変形に関する基礎的な調査研究も併せて行った。特に、自由確率論の場合に、相対自由エントロピーと相対自由フィッシャー情報量に関する幾つかの不等式に関して自由拡散過程に基づいた別証明を与えた。通常の確率論の場合,乗法的合成積は非常に自明であるが,非可換確率空間の場合,乗法的合成積は真に非可換性が反映されたリッチな議論が可能な世界である.Dykema氏により自由独立性に基づく自由確率論の場合に,モーメントと乗法的半不変量の組み合わせ論的な考察がなされた.その結果,「絡み有り非交叉分割」が重要な役割第りを果たすことが導かれた.研究代表者はこの「絡み有り非交叉分割」が自由確率論において無限分解可能な分布の多くを包括するMeixnerタイプの分布に密接に関連することを最近、指摘した.本課題の平成21年度においては,この拡張された集合分割の概念を非交叉に限らない一般の場合に拡張することにより,「絡み有り分割」を考え,交叉数のq-数え上げを行うことによりMeixnerクラスのq-変形分布をもつ作用素がq-Fock空間上で構成可能であることを明らかにした.この結果はポーランドアカデミー主催の国際会議で発表し,現在学術雑誌への投稿の準備を行っている.さらに平成21年度では,自由確率空間におけるフィッシャー情報量距離に関する研究も行った.これはMeixnerクラスの確率分布はFisher情報量から見て特徴的な分布であり,幾つかの分布のFisher情報量による特徴付けも知られているためである.このことから,本結果はMeixner分布族のq-変形と両立するようなフィッシャー情報量の変形への基礎となるものと期待される.自由確率論におけるフィッシャー情報量距離に関する研究結果は,この分野の世界的権威のブタペスト工科経済大Petz教授と研究討議を行い,学術雑誌への投稿を行った.通常の確率論の場合,乗法的合成積は非常に自明であるが,非可換確率空間の場合,乗法的合成積は真に非可換性が反映されたリッチな議論が可能な世界である.Dykema氏により乗法的半不変量の組み合わせ論的な考察がなされ,「絡み有り非交叉分割」が重要な役割りを果たすことが導かれた.研究代表者はこの「絡み有り非交叉分割」が自由確率論において無限分解可能な分布の多くを包括するMeixnerタイプの分布に密接に関連することを以前に指摘した.本研究課題の平成22年度においては,q-変形対称Fock空間上のq-2重生成作用素とq-2重消滅作用素を用いて,自己共役なq-変形Meixner分布を持つ非可換確率変数の構成に成功した.このMeixner分布のq-変形は,今まで知られていた「絡み有り分割」の交叉数のq-数え上げを行うことにより得られるq-Meixner型作用素とは異なり変形パラメータがqではなくq^2で与えられることになることが導かれた.この成果は既に学術雑誌のオンライン版として公開されている(平成23年度中に学術雑誌で印刷としても公開される).また,平成22年度には,自由確率論における乗法的合成積のある種のスケーリング極限(乗法的中心極限に相当する)に関する共同研究を行い,その極限分布のS-変換がLambert関数を用いて表現できることを得た.このような分布は,その存在が今まで述べられてはいたが,具体的に極限分布として構成されたのは初めてである.この成果に関しては平成22年度末現在,投稿に向けての最終調整を行っている.さらに平成22年4月には,自由確率空間におけるフィッシャー情報量距離に関する研究論文が学術雑誌で印刷公開された.これはMeixnerクラスの確率分布はFisher情報量から見て特徴的な分布であり,幾つかの分布のFisher情報量による特徴付けも知られているために研究を行ったものである.本研究の目的は、非可換確率空間上での確率分布の変形ならびに確率分布に付随して導入されるエントロピーならびに各種情報量の変形を主たる課題としている。確率分布の変形に関する課題に関して本年度は、q-変形Meixner分布をもつ自己共役な作用素をq-Fock空間上で構成することに成功した。具体的には、q-Fock空間上のq-2重生成作用素, q-2重消滅作用素ならびに、これらに基づく個数作用素を用いて構成を行った。この結果は学術雑誌(J. Phys. A.)に掲載されている。上記のq-変形Meixner分布は,今まで知られていた「絡み有り分割」の交叉数のq-数え上げを行うことにより得られるq-Meixner型作用素とは異なり,変形パラメータがqではなくq^2で与えられることが大きな特徴である。通常の確率論では, Meixnerクラスの確率分布はFisher情報量やエントロピーの観点からも特徴的な分布であり,幾つかの分布クラスのエントロピーならびにFisher情報量による特徴付けも知られている.

この観点から本年度からは、確率分布の変形と、それに付随したエントロピーおよびFisher情報量の変形に関する調査を開始した。まず、通常の確率論と自由確率論において調査を行い、一般の変形分布への足掛りとした。その結果、通常の確率論および自由確率論の双方において、相対エントロピーが相対Fisher情報量の積分表現が同じ形式で実現可能であることを明らかにした。この成果の一部は、ポーランド科学アカデミー主催の国際シンポジウムで報告も行った。さらに、この新たな知見を得られたことにより、本年度の研究期間を3ケ月延長し、相対エントロピーの変分と相対Fisher情報量の関係の詳細な調査を行うことにより、学術論文への投稿のための取り纏めを行った。本研究の目的は、非可換確率空間上での確率分布の変形を主とし、それら確率分布の量子変形と両立する確率分布に付随した不変量の量子変形の可能性を含めた調査研究を目的としている。一昨年度から分布の量子変形と両立するエントロピーの変形に関する調査を開始している。平成25年度においては自由相対エントロピーおよび自由フィッシャー情報量等と関係の深い分布間距離のひとつであるWasserstein距離の自由確率論での振舞いを、自由確率論における、すなわちランダム行列値の拡散過程の観点から調査研究を行った。当該調査研究では、確率分布の自由拡散過程の時間発展を考え、これらの量の時間微分の厳密な計算を行い、自由確率論における輸送コスト不等式および対数Sobolev不等式をこの微分公式に基づいた時間積分の手法による証明を与えることに成功した。本成果に関しては、平成25年7月にトロント大学(カナダ)Feilds研究所における国際ワークショップで講演を行うと共に、同年8月の韓国の国立数理科学研究所における研究集会においても招待発表を行った。また、さらに平成25年度には、成分間に相関のあるランダム行列のMarchenko-Pastur型極限の固有値漸近分布に関する調査研究も行ない、特に行方向成分が移動平均時系列モデルで与えられるような場合に、その固有値漸近分布の性質を明らかにした。その結果、移動平均時系列の自己相関係数から作られるToeplitz行列の固有値漸近分布の自由複合Poisson分布で与えられることを明らかにした。この研究成果は学術雑誌に掲載されている。この成分間に相関のあるランダム行列に関連する研究は、行と列の双方向の相関に拡張し、現在も調査研究を継続中である。本研究の目的は、非可換確率空間上での確率分布の変形ならびに確率分布に付随して導入されるエントロピーならびに各種情報量の変形を主たる課題としている。昨年度からは確率分布に付随して導入されるFisher情報量ならびにエントロピーに関する調査を開始した。平成24年度においてまずは、研究期間を3ケ月延長し取り纏めを行った相対エントロピーの相対Fisher情報量による積分表示の研究成果の学術雑誌への投稿を行なった。当該論文は査読の結果、既に、学術雑誌Entropyに掲載され公開されている。さらに、本年度は相対エントロピーと関連の深い確率分布間の距離のひとつであるWasserstein距離の自由確率論での振舞いについて調査を行った。特に、相対自由エントロピーの相対自由
漢字文化圏における典籍の集積、国際的伝播及びその伝承に関する実証的研究

世界規模での文化遺産である漢字文化圏典籍について、その生成・展開・伝播の過程を敦煌本・楊守敬本・高山寺本等の綿密な調査に基づいて跡づけ、更にそれ等典籍の高精細デジタル光学顕微鏡分析を実施して漢字文化圏での典籍学・アーカイブス科学に新たなパースペクティブをもたらした。研究期間中に3回の国際集会を開いて成果を公表し世界の図書館・博物館の司書・学芸員向け教科書を意図した英文小冊子を刊行した。又研究成果の一部が京都国立博物館特別展に於いて展示されたり、中日新聞夕刊一面トップ記事として報道される等、研究成果の社会的衆知も果たされた。漢字文化圏の典籍には、元は一体を成していた典籍資料体が、一旦離散して分蔵され、更に後日再集積される例が少なくない。既に申請者らが一定程度解明し得たものに、日本高山寺旧蔵書及び楊守敬旧蔵書があり、更になお多くの研究を要する正倉院本及び敦煌本がある。本研究では、過年度作成の楊守敬旧蔵書『隣蘇園蔵書目録』データベースの増補・拡張を基礎として、楊守敬本の伝播を組織的に跡づけ、その過程で、従来の書誌学的手法に加えて紙質・墨の組成等の調査への工学(光学的非破壊分析)手法の適用も洗練し、その成果を敦煌本及び正倉院本に拡張して、典籍の集積・国際的伝播及び伝承の過程の一般原理としての記述を進め、文献史学・書誌学・アーカイブズ科学に新たなパースペクティブを与える事を目指す。当初の研究計画に従って研究を行い、以下の成果を得た。1.中国蔵楊守敬旧蔵本の調査天津、北京、西安、上海に於て、公的機関及び個人蔵の楊守敬旧蔵本に関する情報を蒐集した。2.台湾蔵楊守敬旧蔵本の調査故宮博物院及び国家図書館に於て、楊守敬旧蔵本の原本調査を行った。3.楊守敬旧蔵本調査結果のデータベース化調査に基づきデータベース化を進めた。4.敦煌経の調査大英図書館、フランス国立図書館に於て原本調査、及び公開画像に基く調査を行った。5.正倉院聖語蔵経の調査奈良国立博物館、京都国立博物館に於て原本調査、及びCD・DVDに基く調査を行った。6.敦煌経・正倉院旧蔵本の工学的分析京都国立博物館、大英図書館、フランス国立図書館に於て実施し、画期的成果を上げた。7.研究成果の発表東京外国語大学に於ける国際シンポジウムに於て研究成果を公表し、後掲の論文で成果を公表した。漢字文化圏における典籍の集積、国際的伝播及びその伝承を実証的に究明するために、研究実施計画に従って平成25年度中に以下の研究を実施した。1.大英図書館・フランス国立図書館に於いて敦煌本書誌の精密化調査を実施し工学的紙質分析との整合を行い、データベースに反映させた。2.中国国家図書館・故宮博物院(台北)に於いて楊守敬旧蔵宋版大蔵経の調査を行い、中国→日本(奈良・京都)→中国・台湾と伝承した経緯を解明した。3.京都国立博物館・東洋文庫に於いて唐写本・宋版・正倉院本・キリシタン版の工学的分析を実施し、書誌調査の精密化に反映させた。4.愛知県南知多町の岩屋寺に於いて宋版大蔵経及び経箱の年輪年代学的調査を実施し、中国→京都高山寺→南知多岩屋寺と伝承したこと及びその経箱は1284年に伐採した大木の杉材で製作されたことを解明し、中日新聞2013年10月7日付夕刊一面トップ記事として大きく報道された。5.2013年10月5日に東京の国際仏教学大学院大学に於いて同大学の事業と共同主催の国際シンポジウム「宋版大蔵経研究の現在」を実施し、研究成果の一部を公表した。漢字文化圏で生成された典籍(儒教経典・仏典等で、非漢字の文献も含む)は、漢字文化圏内部での伝承を越えて、広く世界的共有を見るに至ったが、その展開・分散の過程の学術的探求は殆ど行われていない。本研究は、この世界規模での共有文化遺産である漢字文化圏典籍について、その生成・展開・伝播の過程を実証的に跡づけ、その過程の持つ歴史的意義を明かにしようとする初めての試みであって、既に敦煌本・正倉院本・日本高山寺本等についての実証的な研究に豊富な実績を持つ文献学者グループに加え、更に工学(光学的非破壊分析)・仏教史学・日本史学の専門家の参加をも得て、かつてない規模で漢字文化圏での典籍の生成・伝播を解明しようとするものである。本年度は次の成果を挙げた。1.漢字文化圏の典籍には、元は一体を成していた典籍資料体が、一旦離散して分蔵され、更に後日再集積される例が少なくない。本研究が解明しつつある厖大な楊守敬旧蔵書の内、平成24年度には中国国家図書館蔵宋版思溪版一切経を調査し、楊守敬蒐集に至る以前の中国寺院の収蔵、それが日本の中世に奈良の寺院に移入され、更に近世に京都の寺院に移り、それを明治期に楊守敬が入手するに至った経緯を解明することに成功した。2.敦煌本・正倉院旧蔵本・高山寺本等の書誌的調査と工学的分析とを併せて進めた。敦煌隋写本の特質・中国写本と日本写本との相違を見分ける方法等で大きな進展があった。

3.上記により判明した新事実を、作成中のデータベースに加えた。4.研究成果の中間発表として国際ワークショップ「漢字文献のコディコロジー(Codicology of Hanzi Scripts)」を開催し、同名の基調講演を英文小冊子として配布した。また、訓点語学会の招待講演「文献の作成と受容(訓読)」・東洋文庫の講習会「東洋のコディコロジー」等を通して研究成果の紹介・普及を行った。漢字文化圏における典籍の集積、国際的伝播及びその伝承を実証的に究明するために、研究実施計画に従って平成26年度及び繰越の平成27年度に以下の研究を実施した。過年度までに統合された典籍書誌・集積・伝播データベースの内部評価としては、典籍の集積・伝播に関する一般原理を立てる立場から、データーベースの評価を行って、追加すべき情報の洗い出し、キーとすべき項目の正規化などの、データベースのリファクタリング(再編成・再構築)を行った。次に、楊守敬本・敦煌本・正倉院本・高山寺本・東洋文庫本及び宋版の書誌調査の精密化について、上記リファクタリングの結果、欠損している情報を補うべく、更に精密化した原本調査・工学分析を国立故宮博物院・フランス国立図書館及び大英図書館・京都国立博物館・高山寺・東洋文庫・中国国家図書館に於いて行った。上記研究成果の発表は国際会議に於ける研究発表及び訓点語学会等に於ける国内研究発表を進めた。平成26年11月8/9日に京都龍谷大学に於いて、本研究の成果公表国際シンポジウムを実施した。又、京都国立博物館特別展「国宝鳥獣戯画と高山寺」に於いて本研究の成果の一部を展示し、図録巻頭論文・関連講演に於いて本研究の成果の一部の周知に努めた。データベースの限定的公開及び研究成果の公刊について、過年度までに構築した作業中のデータベースを、関係者(正倉院事務所、大英図書館、フランス国立図書館、中国国家図書館、故宮博物院(台北)、高山寺)に限定して公開し、批正を仰いだ。本研究の成果を英文小冊子に編纂し、上記26年11月の国際シンポジウムで配布し公刊した。世界規模での文化遺産である漢字文化圏典籍について、その生成・展開・伝播の過程を敦煌本・楊守敬本・高山寺本等の綿密な調査に基づいて跡づけ、更にそれ等典籍の高精細デジタル光学顕微鏡分析を実施して漢字文化圏での典籍学・アーカイブス科学に新たなパースペクティブをもたらした。研究期間中に3回の国際集会を開いて成果を公表し世界の図書館・博物館の司書・学芸員向け教科書を意図した英文小冊子を刊行した。又研究成果の一部が京都国立博物館特別展に於いて展示されたり、中日新聞夕刊一面トップ記事として報道される等、研究成果の社会的衆知も果たされた。27年度が最終年度であるため、記入しない。日本語学敦煌学典籍学当初の計画に従って、海外所蔵の楊守敬旧蔵本の調査を行ってデータベース化し、海外所蔵の敦煌本調査を行い、正倉院聖語蔵経調査も行い、併せて敦煌本・正倉院聖語蔵経の工学的分析も実施し、研究成果公表の国際会議・国内会議も開催したので、予定通り順調に進展している。敦煌本・楊守敬本・正倉院本・高山寺本等の書誌調査の精密化を図り、それをデータベースに反映させて関係者の批正を仰ぎ、成果の一部を国際会議で公表する等は当初の研究計画通り順調に達成され、典籍の工学的分析(料紙・経箱)の面で予想以上の画期的成果(大手新聞夕刊一面トップ記事報道)が得られた。厖大な楊守敬旧蔵本の内、大部な宋版思溪版一切経の中国・日本に亘る国際的伝播の経緯が予想以上に早く明かになり、又敦煌本の工学的分析が進み書誌的調査の対象がより明確になった。又、研究成果の紹介・普及が予想以上に進展している。
遷移金属錯体における混合原子価状態の解明

遷移金属錯体における混合原子価状態の起源およびそれに起因する諸物性を調べる目的で、ハロゲン架橋Pt混合原子価錯体〔Pt^<II>(en)_2〕〔Pt^<IV>X_2(en)_2〕Y_4(X=Cl,Br,I;Y=(HSO_4)_4,(SO_4)_2)および三次元混合原子価錯体Cs_2Au^IAu^<III>X_6(X=Cl,Br,I)を合成し、混合原子価状態に基づく諸物性を調べた。〔Pt^<II>(en)_2〕〔Pt^<IV>X_2(en)_2〕Y_4については、ハロゲンを介したPt間の電荷移動相互作用の他に、配位子・カウンターイオン間の水素結合が重要な役割を演じていることがわかった。即ち、可視領域に現われるPt^<II>→Pt^<IV>電荷移動吸収帯(CT帯)の温度変化を調べたところ、配位子・カウンターイオン間の水素結合が強い系(HSO_4塩)では温度上昇に伴なってブルーシフトするが水素結合が弱い系(SO_4塩)ではレッドシフトすることがわかった。ブルーシフトについては、温度上昇に伴なって水素結合が弱められることで解釈され、レッドシフトについては、温度上昇に伴なってハロゲンを介したPt^<II>,Pt^<IV>間の価数揺動が増大することで解釈された。また、水素結合が弱い系(SO_4塩)では、価数揺動の効果が強いため原子価交替の不整合が起りやすく、この不整合(ソリトン、ポーラロン)に起因する弱い吸収帯がCT帯の低エネルギー側に観測された。この吸収帯は光誘起効果を示すことがわかった。三次元混合原子価錯体Cs_2Au_2X_6(X=Cl,Br,I)については、光電子分光(XPS)、Auxスバウアー分光法により、Auの混合原子価状態を調べた。その結果、電荷移動相互作用は二次元的(a-b面内)であり、Cl〈Br〈Iの順に大きくなっていることがわかった。また、室温で立方晶の結晶を得ることに成功したが、XPSおよびメスバウアー分光の解析より、Au原子価は均一であり、希なAu^<II>状態が実現しているものと解釈された。
カムオペロンの末端酸化酵素と電子供与体たんぱく質の複合体

カンファー水酸化反応は、基質カンファーが酸化型P450camに結合することから始まる。この結合によって、酵素の酸化還元電位が上昇し、その結果、電子供与体プチダレドキシン(Pdx)によって還元される。したがって、両たんぱく質の相互作用は、もっぱら基質存在下で研究された。今回、複合体形成における基質の役割を、還元型PdxのEPRシグナルをプローブとして検討した。基質はP450camとPdxの複合体形成そのものに有意な影響を与えないものの、基質結合が、Pdx結合部位構造を変え、これまで知られていた活性部位構造の変化に加え、その変化がP450cam分子表面にまで及ぶことが初めて明らかになった。P450の触媒反応には、2等量の水素イオンが必須であるが、どのように水素イオンが酵素内部の活性部位に供給されるのかまだよく解明されていない。昨年P450camの水素イオン取り込み口となるアミノ酸残基、Asp182を見出した。2,3の膜タンパク質で、水素イオンの取り込み口に結合して、水素イオンの取り込みを阻害することが知られているZn2+の効果をP450camで検討した結果、2mMのZn2+で、活性が約50%に低下することがわかった。また1mMのZn2+で、酸化型P450camの吸収スペクトルに変化が見られ、活性部位構造の変化が示された。しかし、吸収スペクトルの変化と活性阻害の関連、またZn2+結合部位は今後の検討課題として残った。水素イオンが、酵素に取り込まれてAsp182に近接したAsp251に渡り、ヘム鉄に結合した酸素分子に供給される過程に、Asp251とThr252の間のペプチド結合を介した水素イオン輸送が介在する可能性を検討するため、Thr252をプロリンに変え、水素イオンの輸送を困難にすることを考えた。そこで、Thr252をProに置換した変異酵素を大腸菌で発現させ、SDS-PAGEで単一のバンドにまで精製した。基質カンファーが結合した酸化型変異酵素は、野生型と異なり、完全な高スピン型にならず、低スピン型が大部分を占めた。還元型、一酸化炭素化型の光吸収スペクトルは、野生型と変わらなかったが、分子吸光係数は、有意に変化した。また変異酵素の活性は、野生型の15%に低下したことから、変異によって活性部位構造および酵素機能に変化が起きたことが示された。しかし、活性の低下は、どの部分反応の低下なのか、まだ不明で、今後検討すべき課題である。数多くのP450の中で最もよくその構造と機能の関連が明らかになっているカンファー水酸化反応を触媒するP450camにおいては、すでに内部の活性部位から分子表面近くに延びた水素結合のネットワークの存在と、それを介しての水素イオンの供給を我々は提唱している。今回はそのネットワークに酵素外部から水素イオンが供給される仕組みを研究した。そこで分子表面にあり上述したネットワークに水素イオンを供給できる位置にあるアスパラギン酸を、水素イオンとの解離会合ができないアスパラギン、ロイシン、バリンに変異させた酵素を調製し、それらが一原子酸素添加反応、酵素の構造、そして水素イオン供給反応の及ぼす効果をX線結晶構造解析などの方法を用いて検討した。その結果、野生型の場合、上述した分子表面のアスパラギン酸を介して水素イオンが内部のネットワークに供給されることが示唆された。一方ロイシン変異酵素の場合、ロイシン側鎖の揺らぎが大きく、そのため水分子が直接内部のネットワークに水素イオンを供給する可能性が分子表面解析などから示唆された。したがってP450の場合、表面のアミノ酸残基を介したP450camで認められる水素イオン取り込み機構と直接水分子が運ぶ少なくとも二つの機構が存在する可能性が示唆された。また酸素と可逆的に結合するミオグロビンは、過酸化水素と反応させると0-0結合の切断反応を起こし、活性酸素原子を生じて有機化合物のperoxygenase反応を触媒する。したがってP450による一原子酸素添加反応の格好のモデルとなる。今回このミオグロビンを用いてペルオキシ型反応中間体を捕らえることに成功し、0-0結合の切断反応に及ぼすアミノ酸残基の役割を実証することに成功した。

2,3の膜タンパク質で、水素イオンの取り込み口に結合して、水素イオンの取り込みを阻害することが知られているZn2+の効果をP450camで検討した結果、2mMのZn2+で、活性が約50%に低下することがわかった。また1mMのZn2+で、酸化型P450camの吸収スペクトルに変化が見られ、活性部位構造の変化が示された。しかし、吸収スペクトルの変化と活性阻害の関連、またZn2+結合部位は今後の検討課題として残った。水素イオンが、酵素に取り込まれてAsp182に近接したAsp251に渡り、ヘム鉄に結合した酸素分子に供給される過程に、Asp251とThr252の間のペプチド結合を介した水素イオン輸送が介在する可能性を検討するため、Thr252をプロリンに変え、水素イオンの輸送を困難にすることを考えた。そこで、Thr252をProに置換した変異酵素を大腸菌で発現させ、SDS-PAGEで単一のバンドにまで精製した。基質カンファーが結合した酸化型変異酵素は、野生型と異なり、完全な高スピン型にならず、低スピン型が大部分を占めた。還元型、一酸化炭素化型の光吸収スペクトルは、野生型と変わらなかったが、分子吸光係数は、有意に変化した。また変異酵素の活性は、野生型の15%に低下したことから、変異によって活性部位構造および酵素機能に変化が起きたことが示された。しかし、活性の低下は、どの部分反応の低下なのか、まだ不明で、今後検討すべき課題である。