hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
大豆グリシニン分子構造のタンパク質工学的解析

世界の抱えている飽食と飢餓の問題を解決するためには、成人病誘発の心配のない植物性タンパク質の栄養性、消化性、機能特性を改善することが要求される。このためには、目的タンパク質の分子構造を解明することが第1義的に必要である。本研究では、大豆タンパク質の主要成分であるグリシニンの分子構造をタンパク質工学の手法を用いて解明することを目的とした。1.グリシニンの構成サブユニットに対するcDNAの微生物細胞における発現系の確立を図った。大腸菌では、その発現にシグナルペプチド部を除去することが必須であることを発見し、発現条件を制御することにより大量発現系を確立した。酵母では、シグナルペプチド部が正しく切断される大量発現系を確立した。2.大腸菌での発現系を利用して、微生物での発現タンパク質の構造と性質を調べた。その結果、発現タンパク質は大豆グリシニンと同様に分子集合し、類似の2次構造を示した。また、大豆グリシニンに固有の基本的性質(冷沈性、カルシウム沈澱性)および食品機能特性(加熱ゲル化性、乳化性)を示した。つまり、グリシニンの分子構造をタンパク質工学的に解析するための遺伝子工学的基盤を確立することができた。3.グリシニンの各構成サブユニットについて、ドメイン交換、親水性領域の除去、メチオニンを連続してコ-ドする合成DNAの挿入などによって、各種改変遺伝子を作製し、現在、各改変タンパク質を大量に調製している。4.各種改変グリシニンの分子集合能、高次構造を解析し、大豆グリシニンと比較することにより、グリシニンの分子構造を解明してゆきたい。植物性タンパク質の利用性を拡大するためには、その消化性、機能特性を改善することが要求される。このためには目的タンパク質の分子構造を解明し、消化性、機能特性がどのような分子構造に基づくのかを明らかにする必要がある。本研究では、大豆タンパク質の主成分であるグリシニンの分子構造を解明するために、タンパク質工学的に修飾した人工的グリシニンを調製し、グリシニンの分子集合機能および高次構造を解析することを目的としている。本年度は、グリシニンのcDNAの微生物細胞における大量発現系を確立するとともに、タンパク質工学的修飾をほどこしたグリシニンサブユニットタンパク質を調製した。1.大量発現系の確立:グリシニンcDNAの大腸菌における発現にはシグナルペプチド部の除去が必須であること、また翻訳開始コドン直後の塩基配列の違いが発現量に大きく影響することを見い出した。その結果、全菌体タンパク質当り約20%の発現が達成された。一方、酵母では、その発現にシグナルペプチド部の除去は不要であり、発現タンパク質からシグナルペプチドが正しく切断されることを見い出した。発現量は全菌体タンパク質当り約5%であった。また、両発現タンパク質とも分子集合能力を持っていた。2.変換タンパク質の調製:グリシニン構成サブユニットのドメイン交換、あるいは親水性領域の除去、メチオニンなどを連絡してコードする合成DNAの挿入などの方法によって、改変cDNAを調製した。各変換cDNAを上記発現系で発現させ、改変タンパク質を調製している。3.次年度の展開:各種変換グリシニンの分子集合能力を密度勾配遠心分離と電気泳動で、二次構造を分光学的に、四次構造を電子顕微鏡観察により解析する。その結果を非変換グリシニンと比較することにより、グリシニンの分子構造を解明する。植物性タンパク質の利用性を拡大するためには、栄養性、消化性、機能特性を改善する必要がある。このためには、標的タンパク質の分子構造を解明し、栄養性、消化性、機能特性がどのような分子構造に基づくのかを明らかにする必要がある。本研究では、大豆タンパク質の主要成分であるグリシニンの分子構造を解明するために、タンパク質工学的に修飾した人工的グリシニンを調製し、グリシニンの分子集合機能および高次構造を解析することを目的としている。昨年度は、グリシニンの構成サブユニットに対するcDNAの大腸菌および酵母における大量発現系を確立した。

今年度は、大腸菌における発現系をタンパク質工学的研究に応用できることを示すとともに、種々の改変遺伝子を作製し、改変タンパク質を調製した。1.前年度に確立した大腸菌での発現系における発現タンパク質を大量に精製し、その構造と性質について調べた。その結果、発現タンパク質は、大豆グリシニンと同様に分子集合し、類似の2次構造を持つことが判明した。また、大豆グリシニンに固有の基本的な性質である冷沈性、カルシウム沈澱性を示した。さらに、食品機能特性として重要な性質である加熱ゲル化性や乳化性を示した。つまり、グリシニンの分子構造をタンパク質工学的に解析するための遺伝子工学的基盤を確立することに成功した。2.グリシニンの各構成サブユニットについて、ドメイン交換、親水性領域の除去、メチオニンを連続してコ-ドする合成DNAの挿入などによって、各種改変遺伝子を作製し、現在、各改変タンパク質を大量に調製している。今後、これらの改変グリシニンの分子集合能、高次構造を解析し、グリシニンの分子構造を解明する。
高分子半導体/無機半導体界面の電子状態に関する研究

高分子半導体を利用した有機電界発光素子や太陽電池は、高分子溶液をITO等の透明半導体基板上に塗布し薄膜を形成できること、また薄膜が力学的柔軟性を有することなどのため、低分子有機半導体を使用した有機デバイスに比べると実用的な点から優れた性質を有している。しかし、一方では、低分子有機デバイスに比べると、大気中で試料を作成することが欠点となり、有機/無機界面の電子構造や分子の配向に関する研究がほとんど行われていないのが現状である。本研究では高分子半導体、poly(3-hexylthiophene)(P3HT)、の製膜条件(溶液濃度、溶媒の種類、アニール温度など)をパラメータとして表面再外層の分子配向、特に表面から外側にしみ出す電子状態についてペニングイオン化電子分光法(PIES)と柴外光電子分光法(UPS)を併用して研究した。両分光スペクトル中の価電子バンドの強度比較を行うことにより高分子薄膜表面の外側に存在する化学種とその配向に依存した最高価電子準位の電子の膜外への広がりに関する知見を得て、これら高分子上に積層した有機半導体分子との電荷移動効率に関する直接的情報を得た。これらの結果、溶液の濃度や回転塗布時の回転速度など、製膜条件を制御することにより表面層の分子配向を変化させうることを発見し、界面電荷移動のキーとなる最高占有準位(HOMO)の電子の膜表面外へのしみ出し量を制御できることを示した。以上から、P3HT薄膜と多彩な有機半導体界面での電荷移動(注入)効率の向上に必要なP3HT薄膜の製膜条件を電子論的に決めることに成功した。本研究では高分子半導体薄膜と透明電極(無機半導体)基板との界面エネルギー準位接続、および界面近傍のギャップ準位、分子配向を紫外光電子分光法(UPS)、ペニングイオン化電子分光法(PIES)などにより研究し、高分子有機デバイスの性能向上に必要な電子状態に関する知見を得ることを目的とし、本年度は以下の成果を得た。poly(3-hexylthiophene)(P3HT)および関連した構造を持つ高分子半導体に着目し、大気中でスピンコート法によって作製したこれらの薄膜表面の清浄性をPIESによって確認した。製膜条件(高分子溶液の濃度、アニール温度など)をパラメータとしてUPSスペクトルを測定し、フェルミ準位を基準とする最高占有準位(HOMO)の結合エネルギー位置を正確に測定した。また同一の資料のPIESの測定も行い、PIESスペクトルとUPSスペクトル中の価電子バンドの強度比較を行うことによりP3HT高分子薄膜表面の外側に存在する化学種、電子状態を特定し化学種の配向についての新しい知見を得ることに成功した。
ジョン・ダンとジェズイットのマキアヴェリ観

本研究の発端はジョン・ダンの『イグナテイウスの秘密会議』(Ignatius His Conclave)[1611年]であった。そこで重要な革新家としてのマキアヴェリがジェズイットのロヨラによって反論される。ロヨラがジェズイットであるという事実に注目すると、実際ジェズイットのマキアヴェリ観はいかなるものであったのかという疑問が生じてくる。それでジェズイットのマキアヴェリ批判者として当時の代表的なスペインのジェズイット、アントニオ・ポッセヴィーノとペドロ・デ・リバデネイラと英国のジェズイット、トマス・フィッツハーバートを選び、彼らのマキアヴェリ批判を吟味することにした。その結果、フランスのイノサン・ジャンティユの反マキアヴェリ論からマキアヴェリを知ったポッセヴィーノのマキアヴェリ批判は断片的でジャンティユの個人的なマキアヴェリ批判を踏襲していることが判明した。次のリバデネイラのマキアヴェリ批判は、マキアヴェリの君主論では真の君主は生まれず、ただ暴君を生み出すだけで、国家の維持にはマキアヴェリが退けた宗教と徳が絶対に必要だという道徳論的なマキアヴェリ批判である。1610年にマキアヴェリ批判を著した英国人フィッツハーバートは、ポッセヴィーノ、リバデネイラの流れを汲み、マキアヴェリの「悪」を徹底して批判する。フイッツハーバートは、マキアヴェリを「悪の教師」「暴君・暴政」の教師とみなし、「悪」がいかに「自然」「理性」「聖書」に反しているかを論ずる。「悪」による政治・支配者は必ず滅び、「悪」には神の罰が不可避であると論ずる。これらジェズイットのマキアヴェリ批判を背景にダンのマキアヴェリ観を見ると、ダンはジェズイット同様マキアヴェリの悪の教師としての側面に言及すると同時にマキアヴェリの「君主論者」と「共和主義者」の二つの相反する側面をも描き出し、ジェズイットのマキアヴェリ批判とは異なるマキアヴェリ観を提示している。ジョン・ダンは『イグナティウスの秘密会議』(1611年)の中で,マキアヴェリ以上にマキアヴェリ的であるイエズス会の創始者イグナティウス・ロヨラを描いているが,本研究は16-17世紀のジェズイットとマキアヴェリの関係及びダンのマキアヴェリ,ジェズイットへの態度そして最終的にはダンとジェームズ一世との関係の解明に関わっている.この問題に関して最初に注目すべきは,スペインのジェズイット,アントニオ・ポセヴィーノである.彼のludicium de Nouae militisGalli,Joannis Bodini,Philippi Mornaei,et Nicolai Machiavelliquibusdam scriptis (1592年),Nicholai Machiavelli Florentini Princeps.Ex Syvestri Telii Fuiginatis Traductione diligenter emendatus(1600年)のPraefatio,Discorso contra l'impieta e perniciosissimi consiglidel Machiavello(1604年)から,ポセヴィーノのマキアヴェリ観解明が平成8年度の研究対象であった.その結果,ポセヴィーノは,マキアヴェリのDiscorso『ローマ史論』については,「短時間で政治の実践に関連のある有益な資料,情報及び経験」を得ることができると評価しているが,II Principe『君主論』を厳しく批判していることがわかる.『君主論』については,マキアヴェリの反キリスト教的見解が特に批判され,マキアヴェリは「悪魔の悪しき手段」を『君主論』に挿入し,マキアヴェリの助言に従う者は誰もが「破滅」すると言っている.マキアヴェリは更に「有害な政治家」「専制君主」「不敬な悪漢」

「自然,法,宗教の嫌悪者」「無神論の推進者」と呼ばれ,徹底して「悪の教師」たるマキアヴェリ像に批判が集中している.このようなマキアヴェリに対して,ポセヴィーノはトマス・アキナスの君主統治論を論じ,アキナスの書からマキアヴェリの「虚偽」に立ち向かうことができる言っている.マキアヴェリがなぜ痛烈にポセヴィーノに批判されたかの理由は,マキアヴェリがアキナスと著しく見解を異にしているためであった.ポセヴィーノに関しては,S.Teliusの『君主論』訳と自身の訳の比較及びアキナスの王権論との比較が今後の研究対象となる.平成9年度の研究対象は、Pedro de Ribadeneyra:Tratado de lareligion y virtudesque devetener el Principe Christiano, para gouernar y conseruar sus Estados.Contralo que Nicolas Machiauclo y los Politicos deste ticmpo cnsenan(1595)であった。平成8年度のAntonio Possevino研究では、Possevinoはマキアヴェリの『ローマ史論』を「短時間で政治の実践に関連のある有益な資料、情報及び資料」を得ることができるとマキアヴェリへの評価の一面を示していたが、Ribadeneyraは徹底してマキアヴェリを批判している。Ribadeneyraの一貫した姿勢は、国家と宗教を切り離して考えることは不可能であるというものである。マキアヴェリはまさに国家と宗教を切り離し、宗教を国家及び為政者の道具と見なし、宗教を著しく軽視した。Ribadeneyraの書の出版を認可したPedro Lopez de Montoyaが、Ribadeneyraの書にはカトリックの信仰に反するものは何もなく、それはむしろカトリックの信仰を擁護し、敬虔と博学と思慮深さで「政治家」と呼ばれる異教徒が提案する虚偽の非現実的な考えを破壊し、カトリック君主が従うべき道を教えている、と言っているように、蔓延しつつあったマキアヴェリズムを真っ向から否定する伝統的な有徳君主論なのである。Possevinoのマキアヴェリ批判を継承し、マキアヴェリ批判に徹底したことは彼の論点の限界でもあり、デメリットでもあった。今後の研究課題としてRibadeneyraにとってマキアヴェリは単なる批判の対象でしかなかったのかということが考えられる。平成10年度の研究対象は英国のジェズイットであるトマス・フィッツハーバート(Thomas Fitherbert)であった。フィッツハーバートはその生涯をほとんど国外で過ごしたカトリック教徒で1613年にジェズイットになった。彼はまたリバデネイラの友人でもあった。彼は、1610年、マキアヴェリを批判した『悪には有益があるのか』(An Sit Vtilitas in Scelere)を出版したが、それはマキアヴェリを「悪の教師」とみなし、マキアヴェリ型政治は悪によって成功するのかを扱い、「自然」「哲学」「聖書」を援用しつつ「暴君」にはいかなる益があるのかと悪の便宜生を論じている。
乾隆期杭州詩人集団の活動とその詩風に関する研究

乾隆時代に、無官のまま地方都市に移動して文学活動を行った杭州詩人集団について、具体的な活動と、彼らの詩風について考察を行った。その結果、それまで文学的には無名であった天津の地で、査氏の水西荘の元に集った杭州詩人たちが、詩の唱和を中心に、地方誌の編纂、天津を詠じた詩の制作、各種編纂事業に参加し、天津文壇の活性化に貢献した実態を明らかにした。また、杭州詩人が参加した揚州詩壇の唱和集である『韓江雅集』と天津の『沽上題襟集』を比較し、その内容と浙派の詩風との関連について論じた。天津詩壇における杭州詩人集団の活動について、更に詳しい調査を進めるため、中国・日本で資料収集を行った。天津水西荘における唱酬を記録した『沽上題襟集』は日本には現存しないため、上海図書館で調査を行った。又それを元にデータベースを作成した。それらを用いて調査を進めた結果、版本に少なくとも二種類があることを明らかにした。また『沽上題襟集』の成立時期が、収録された8人の詩人のうち、主要な客人3人が天津を去った直後であり、かつその後重要な成員となる杭州詩人陳章が天津に滞在し始めた時期にあたることを、各種地方誌、詩文集及び年譜から明らかにした。これにより、当該詩集は天津詩壇隆盛の一時期の終焉と成員の入れ替えに当たり、隆盛時の記録を残そうという目的で編纂されたものであることを明らかにした。8人が同時に活躍したという演出をするため、出版に間に合わせるべく、陳章に急遽詩を作らせた経緯等も詩題から明らかにした。以上のように乾隆期の唱和詩集の特徴を明らかにした研究はこれまで国内外になく、唱和の展開を知る上で貴重な成果となったと思われる。また紀昀らの記録から、当時『沽上題襟集』が天津地方誌資料として評価が高かったことも明らかにした。唱和集が、詩人同士の交友を記すものとしてだけではなく、地方誌資料として存在したという発見もまた新しいものといえる。この結果を、揚州の唱和集である『韓江雅集』と比較すると、共通点と相違点が明確になる。各地方詩壇の客人には同じ杭州詩人が名を連ねているが、詩集の形態、収録された詩の内容もそれぞれに特色があり、比較することで地方詩壇が唱和に何を求めたか、杭州詩人の役割が何であったかをより明確にすることができるであろう。更に、この後編纂された様々な唱和集に与えた影響を調べるための基本資料となると考えられる。まず文学の拠点としての天津水西荘の最盛期を支えたのが杭州詩人達であった事実を明らかにし、その活動内容と彼らの遊歴の理由について考察した。唱和集『沽上題襟集』とその前後に及ぶ時代まで取りあげ、天津において長期にわたる杭州詩人集団の活動があったことを明らかにした。また唱酬以外に杭州詩人が天津で行った文学活動を、地方誌編纂、雑事詩の作成、絶妙好詞箋の作成などの面から考察し、それぞれが個人の活動ではなく、複数の杭州詩人が参加する形で行われたこと、また天津水西荘の主要刊行物に杭州詩人の序があることから、水西荘の文学活動の中心的担い手が杭州詩人集団であったこと、更に杭州詩人が天津に移動した理由として、詩人の貧困、当時の杭州詩壇の人気の両面から考察した。続いて、杭州詩人が移動した揚州と天津の両地での唱和集『沽上題襟集』と『韓江雅集』を比較検討し、地方詩壇の特長と、唱和集における詩風の特長を考察した。まず『沽上題襟集』が『草堂雅集』に倣い唱和詩以外を収録すること、『韓江雅集』は『月泉吟社』に倣い、唱和の実態を伝える形式になっていることを明らかにした。その原因として、揚州は出資者が多く、詩会の都度詩集を出版し、その記録が残されていたこと、天津は査氏のみが出資し、詩会の詩集出版がなかったこと、等を挙げた。更に詩風については、天津では人との交流を主に詠い、揚州では、詠古蹟、詠物、詠詩などが多く、所謂浙派の特色を備えていることを指摘した。これらを通じて従来構成員のみが論じられてきた地方詩社について、客人たる杭州詩人の移動の理由、彼らの地方での多岐にわたる文学活動の実態を明らかにすることができた点は重要である。又詩会が多く開かれた場において、浙派風の詩が多く生まれていることを指摘し、浙派詩が唱酬の場で育ったものであることを明らかにした点は、これまでの文学史で指摘されてこなかった点である。

揚州での杭州詩人集団の活動を調べるため、『韓江雅集』の複写と簡易データベース化に取り組んだ。これにより作品分析が可能になり、これまで研究されてこなかった乾隆期の唱和詩集の研究の基礎ができると思われる。中でも、杭州詩人集団が参加した折りの唱和詩をとりあげ、他の唱和詩と比較することで、杭州詩人の唱和詩の詩風が情緒的なものでなく、考証的なものにあるのではないかとの仮説をたてた。揚州詩壇については、揚州の商人の事業としての特色、また人脈のみが研究されて来たのに対し、杭州詩人集団、唱和詩の詩風の分析という新しい視点から見なおすことができた。また揚州詩壇と比較するため、杭州詩人が同時期に活躍した天津詩壇についての研究を行った。天津の査氏水西荘で杭州の厲鶚が「絶妙好詞箋」を編纂したことは知られているが、それ以外の杭州詩人の活動は見逃されがちであった。そこで水西荘で編纂出版された唱和詩集「沽上題襟集」を調査し、収録される主要詩人8人のうち、査氏一族以外は、全て浙江人であり、また杭州詩人がその半分を占めていること、厲鶚、杭世駿等杭州詩人の詩も多く収録されており、天津詩壇の中心が杭州人であると認識されていたことを明らかにした。更に天津における編纂、出版事業に杭州人が多く関わっていることを明らかにした。このように杭州人たちの本拠地以外での活躍の詳細を示すことで、乾隆時代の杭州人がどのような存在としてみられていたかを考察した。更に、これらの杭州詩人の後を受けて自ら南京で詩会を開いた杭州詩人袁枚の、隨園に於ける詩について考察を行った。袁枚は自己の隠遁について詠うが、同じく無官の杭州詩人集団の詩に隠遁を詠う作品がない。これらから杭州詩人の詩が集団から個人の詩へと変遷した迹を辿ることができると考えられる。昨年度学会発表を行った天津詩壇について、更に資料を収集して、より詳細な調査を行った。昨年度は、天津水西荘での唱和集『沽上題襟集』について一種類の版本しか入手していなかったが、今年度は上海図書館の調査で新たな版本を確認し、詩集の成立過程についてより詳細に研究を進め、昨年度の研究成果を更に進展させることができた。当初の計画では、天津詩壇については、昨年度内に調査を終える予定ではあったが、新たな資料を入手する必要が生じたため、今年度も引き続き天津詩壇の研究をすることになった点は、計画よりもやや遅れたと言える。しかし、新資料に基づいた詳細な調査により、データベースができたこと、またとくに杭州詩人の移動の具体的な様子、天津への出入と詩集成立の関係を明らかにできたのは、杭州における詩壇活動を明らかにするという当初の目的にかなう内容まで到達したと言える。また、『沽上題襟集』には、杭州詩壇との交流のようすや、揚州詩壇との交流の様子がはっきりとうかがえることもわかった。これをもとに、当時杭州詩人達が地元の杭州に残った詩人と、揚州、天津へと出向いた詩人に別れていることに着眼し、彼らがどのように活動したかを、各種別集や杭州資料などから調査した。この点については当初の計画どおり、杭州における詩人たちの活動のようすを調査するという内容を達成できたと考える。また唱和集の評価について調査するという目的については、当時の紀昀などの記述から、地方誌資料の一環として高く評価されたことを発見するに至った。唱和についての同時代の評価から、その役割を明らかにすることができたという点では、一定の目的を果たしたといえる。また次年度にむけて、当時の評価を中心に研究を進めるという方針が固まったことから、ほぼ順調に研究は進展しているといえる。平成23年度の研究費の交付額確定時期が遅れたため、設備や資料を整えるに時間がかかったが、資料・設備を整えた後は、調査研究を進めることができ、最終的にはほぼ予定通りの研究を行うことができた。韓江雅集の研究については、検索可能なデータベースとすることで、その後の分析研究を順調に進めることができた。
高構造刺激セットの学習・記憶における生成的情報処理過程の研究

“赤い大きな三角形"、“青い小さな四角形"のように、数属性からなり各属性がいくつかの値をとることのできる刺激は、属性値を一方から他方に変換することにより相互に一致する。このような刺激からなる刺激セットを高構造刺激セットと呼ぶ。高構造刺激セットから数刺激を選択して被験者に記銘させ、後に再認実験を行う場合、記銘刺激のみならず未記銘刺激に対しても記銘したかのような再認判断の生起が知られている。須藤は特定の未記銘刺激にのみ、この現象が生ずることから、未記銘刺激の記憶表象が生成され、記銘されたかのような記憶状態が出現すると考え、記憶における生成的情報処理過程の存在を仮定した。本研究における第1実験では、生成的情報処理と記銘意図との関係をとりあげた。2被験者群のうち一群は高構造刺激セットの記銘実験のみを行い他群は高構造刺激セットの類似性評定実験を行った後記銘実験を行った。類似性評定実験では、被験者は可能な全刺激対の類似性を評定するが、記銘は求められない。この実験で生成的情報処理が生ずるなら、評定した全刺激の記憶表象が記銘実験に先だって記憶系に存在し得る。その場合、記銘実験後の再認率は、類似性評定のない条件より高いと予測される。この予測は実験的に検証され、生成的情報処理の生起は刺激の記銘意図に依存しないことが明らかにされた。第2実験では、相互に3変換で関係づけられる2刺激を被験者に記銘させ再認率を測定する規準条件を設けた。規準条件の2刺激に第3刺激を加えた場合の再認率の変化を測定した。第3刺激の記銘の結果、一般に未記銘刺激の再認率は上昇することが明らかにされた。このことは、刺激の追加学習によって生成された記憶表象にダイナミックな変動が生ずることを意味している。以上の研究結果から、本研究は生成的情報処理に関する萌芽的研究として十分な成果を上げることができたと結論する。
超耐熱性オルガノシリカ構造設計とアルカン脱水素化の革新的膜型反応システムへの応用

本研究では,従来のオルガノシリカ膜の課題であった耐熱性を向上させるために,ヒドロシリル化反応,CH3基の架橋反応を応用して超耐熱性オルガノシリカ構造を設計し,アモルファス構造におけるカーボン割合を制御することで,シリカ系膜の水熱安定性を大幅に向上させる。アモルファス構造内のカーボンによりネットワーク構造をルースに制御することで,従来のシリカ系材料,ゼオライトなどの耐熱性材料では細孔径が小さすぎる分離系,例えば,プロパン脱水素化への応用を目指す。初年度は,ビニル基(SiCH=CH2)とヒドロシリル基(Si-H)をそれぞれ有するビニルトリメトキシシラン(Vinyltrimethoxysilane,VTMS),トリエトキシシラン(Triethoxysilane,TRIES),テトラメチルジシロキサン(Tetramethyldisiloxane,TMDSO)を共加水分解,縮重合させSi-O-Si結合をコアとするSQポリマーを調製した。ヒドロシリル化のタイミングがネットワークサイズに及ぼす影響について評価した結果,シリカネットワーク形成前にヒドロシリル化させると,熱処理後の細孔径が大きくなる可能性が示された。水素透過率が10-6 mol m-2 s-1 Pa-1以上の高水素透過性を有するSiOC膜が作製可能であった。本研究では,ヒドロシリル化,シラノール基の縮合,有機架橋反応により耐熱性SiOC構造設計とアルカン脱水素化のための水素分離膜の開発を目的としている。初年度の研究成果は,ヒドロシリル化のタイミングがネットワークサイズに及ぼす影響について評価したもので,シリカネットワーク形成前にヒドロシリル化させると,熱処理後の細孔径が大きくなる可能性が示され,水素透過率が10-6 mol m-2 s-1 Pa-1以上の高水素透過性を有するSiOC膜が作製可能であった。以上の研究成果は2年目に耐熱性,水素分離特性,膜型反応器の設計を行なう上で極めて有用な成果と言えるため,おおむね順調に進展している。気体透過測定装置を用い,様々な気体の透過特性を検討する。特に,気体透過率の分子径依存性,温度依存性を詳細に検討し,SQゾル調製条件,ヒドロシリル化,有機架橋反応条件の最適化を図る。分離特性の評価は,純ガス透過試験と混合ガス透過試験を実施することで,透過ガスと膜材質(SiOC)との親和性,透過ガス分子間の相互作用が分離特性におよぼす影響について検討する。膜型反応器の設計では,触媒には合成が比較的容易なPt/アルミナ系を用い,充填層型反応器を設計し,生成水素の選択的引き抜きがプロパン転化率へ及ぼす影響について検討する。

2018年度に残額(1,422,468円)が生じたのは,製膜性の評価でTEMなどの依頼分析を行なう予定であったが,分離膜の透過性から製膜性を評価できることが明らかになり依頼分析を行なう必要がなくなったことと,情報収集のための国際会議への出席が都合が合わず叶わなかったためである。
末期的心不全患者の外科治療、特に心臓移植の成績向上を目指した遺伝子治療法の開発

2年度にわたり遣伝子導入法を応用して心保存効果を向上させる実験を施行した。具体的には、nFkB-decoyを遺伝子導入して虚〓耐性効果があるか否かを検討し、decoyを用いた新しい保存法の開発を行った。【方法】SD rat心を摘出してEuro-Collins液内で16時間浸漬保存後、Langendorf灌流し、心機能を検討した。群として、nFkBの結合部位に対するcis-element decoy ODNを遣伝子導入した群(D群)、何も導入せずに保存した群(C群)とした。D群では、HVJリポゾーム法を用いてラット摘出心にnFkBの結合部位に対するcis-element decoy ODNを導入した。Langedorf灌流下の心機能並びに、灌流終了後の白〓球集積、IL8の発現、水分含有量を測定した。【結果】心保存後のLangendorf灌流下の心機能(LVDP、dp/dt、冠還流量の前値との比)を測定すると、何れもD群がC群に比し有意に良好であった。心筋内の白〓球集積、IL8の発現、水分含有量は、何れもH群がC群に比して有意に低値であった。【考察】以上の結果より、HJVリポゾーム法を用いることにより、心保存中にdecoyが心筋細胞に導入され、白〓球集積、IL8の発現等の再灌流に伴う炎症を軽減し、水分含有量の減少並びに心機能の改善を認めた。これまでの遺伝子導入法では、虚〓・再灌流障害に関係する蛋白の遺伝子を導入する研究が主であったが、その場合には蛋白が発現するまでに時間を要し、保存中・再灌流中には十分な量の蛋白が発現されないために、効果が期待されないため、臨床応用可能な遺伝子導入法による虚〓耐性獲得法はなかった。そこで本研究では、保存中・再灌流時に発現して障害を及ぼすような物質であるnFkBを抑制するような核物質であるdecoyを導入し、保存中・再灌流中に効果が発揮されるか否かを検討し、有用であることが判った。今後、decoyを用いることにより新しい保存法が開発されることが期待された。拒絶反応の抑制についての試みの多くはドナー動物をTransgenic技術を用いて改変するもので、異種移植では実用可能であるが、同種移植では移植時点で既にドナーは存在しており、transgenic的アプローチはできない。即ち、ドナー心摘出後に遺伝子導入するtransfectionを応用する必要がある。組織、臓器に対するtransfectionの試みは国内外で広く行われているが、心血管系への遺伝子導入では効率の良いウイルスベクターはあまり存在しない。我々は、HJVリポゾーム法を応用して心臓に遺伝子を導入する方法を開発し、本年度はnFkB decoy導入により保存心の虚血耐性が向上するか否かを検討した。対象と方法:SD ratを用い、冠動脈注入によるHVJ liposome法でNFkBの結合部位に対するcis-element"decoy"ODNを導入した心を16時間浸漬保存後、Langendorf灌流下に心機能(HR,LVDP,max dp/dt)、湿重量、水分含有量、組織内白血球数・IL8濃度を測定した。

群として、decoy導入群をNF群(N=6)、非導入群をSD群(N=6)とした。結果:NF群はSD群に比較して、心機能(HR,LVDP,max dp/dt)は有意に良好、湿重量、水分含有量及び組織内白血球数・IL8濃度は有意に低値であった。考察:NFkBの結合部位に対するcis-element"decoy"ODNをHVJ lipsome法を用いて遺伝子導入することにより、浸漬保存心の虚血耐性が増加した。このような手技を用いることにより、心保存効果を向上させる新しいstra tegyを開発できる可能性が示唆された。きる可能性があることが示唆された。今後は,遺伝子導入法にdecoyを用いた手法を応用し,虚血耐性獲得や拒絶耐性獲得のための遺伝子導入法を検討する予定である。2年度にわたり遺伝子導入法を応用して心保存効果を向上させる実験を施行した。具体的には、nFkB-decoyを遺伝子導入して虚血耐性効果があるか否かを検討し、decoyを用いた新しい保存法の開発を行った。【方法】SDrat心を摘出してEuro-Collins液内で16時問浸漬保存後、Langendorf灌流し、心機能を検討した。群として、nFkBの結合部位に対するcis-element decoy ODNを遺伝子導入した群(D群)、何も導入せずに保存した群(C群)とした。D群では、HVJリポゾーム法を用いてラット摘出心にnFkBの結合部位に対するcis-element decoy ODNを導入した。Langedorf灌流下の心機能並びに、灌流終了後の白血球集積、IL8の発現、水分含有量を測定した。【結果】心保存後のLangendorf灌流下の心機能(LVDP、dp/dt、冠還流量の前値との比)を測定すると、何れもD群がC群に比し有意に良好であった。心筋内の白血球集積、IL8の発現、水分含有量は、何れもH群がC群に比して有意に低値であった。【考察】以上の結果より、HJVリポゾーム法を用いることにより、心保存中にdecoyが心筋細胞に導入され、白血球集積、IL8の発現等の再灌流に伴う炎症を軽減し、水分含有量の減少並びに心機能の改善を認めた。これまでの遺伝子導入法では、虚血・再灌流障害に関係する蛋白の遺伝子を導入する研究が主であったが、その場合には蛋白が発現するまでに時間を要し、保存中・再灌流中には十分な量の蛋白が発現されないために、効果が期待されないため、臨床応用可能な遺伝子導入法による虚血耐性獲得法はなかった。そこで本研究では、保存中・再灌流時に発現して障害を及ぼすような物質であるnFkBを抑制するような核物質であるdecoyを導入し、保存中・再灌流中に効果が発揮されるか否かを検討し、有用であることが判った。今後、decoyを用いることにより新しい保存法が開発されることが期待された。
先制医療を実現するための動脈硬化発症前診断を可能にするバイオマーカーの開発

我が国では「先制医療」という新しい医療のパラダイムシフトが期待されている。先制医療実現のためには、発症前に発症予測・診断するためのバイオマーカーの探索が必須である。本研究の目的は、先制医療のための動脈硬化バイオマーカーの開発である。我々は、動脈硬化の上流にある内臓脂肪蓄積と脂質代謝に着目し、それに伴うDNAメチル化などのエピジェネティックな変化を受けた遺伝子を明らかにし、その遺伝子と動脈硬化との関連を検討し、粥状硬化動脈硬化を発症前期に高い精度で予測・診断することができるバイオマーカーを開発することを目指している。当初の研究計画では、毎年参加している某地域の住民検診に2017年度も参加し、その検診から得られるデータを基に本研究を進める予定であったが、DNAメチル化の遺伝子解析に関するインフォームドコンセントが不十分であることが判明した。我々は、本住民検診に2010年度より参加し超音波検査を継続的に行っていることから、本研究の遂行に支障を来さない超音波検査データを有し、かつDNAメチル化の遺伝子解析に関しても住民へのインフォームドコンセントが十分行われ、かつ遺伝子解析を行うのに必要量ストックされている2015年度住民検診の超音波検査データおよび試料を用いて研究を継続した。超音波検査データに関しては、頸動脈超音波検査による内中膜複合体厚(IMT)を測定し、動脈硬化の発症・進展度を評価した。また、血管の硬さの指標であるStiffness parameterβについても解析を行った。さらに、腹部超音波検査では、内臓脂肪蓄積の表現型である脂肪肝の有無およびその程度の評価も実施した。DNAメチル化の遺伝子解析に関しては、内臓脂肪蓄積や生活習慣をすると示唆されている遺伝子、あるいは脂質代謝に関連すると報告されている遺伝子などのDNAメチル化解析を行った。2015年度某地域の住民検診約500名分の以下の超音波画像解析を進めた。1内中膜複合体厚(IMT):IMTの客観的評価となるmeanIMTの計測2Stiffness parameterβ:「血管の硬さ」を定量的に評価する3プラークの有無および観察範囲内における個数および性状4内臓脂肪蓄積量:内臓脂肪蓄積の表現型である脂肪肝の有無およびその程度の評価。これらの解析はほぼ終了し、総合的・統計学的にデータ解析するためのデータベースへの入力もほぼ終えた。また、内臓脂肪蓄積や生活習慣を反映すると示唆されている遺伝子、さらに内臓脂肪や動脈硬化と密接に関連する脂質代謝関連の遺伝子の解析を実施した。具体的には、LINE-1、LPL、CETP、ABCA-1、HIA-1などである。これらの遺伝子のN項目に絞り、パイロシークエンサーによるメチル化率の解析を行った。遺伝子群の解析は、研究の効率化を考慮し、まずは全検体数約500のうち1/3に当たる約170検体の解析を行い、その結果を踏まえ、その後は優先順位を設定し順次解析を進めている。現時点の進捗状況としては、LINE-1とLPL遺伝子に関してはほぼ終了、CETP遺伝子は約500検体中386検体、ABCA-1は336検体、HIA-1は171検体である。なお、解析結果は順次、データベースに入力した。2015年度の超音波検査における画像解析は終了し、データベースへの入力も終えた。DNAメチル化の遺伝子解析も進んでおり、現在はHIA-1遺伝子の未解析分の解析を進めている最中である。なお、HIA-1遺伝子の解析を終えた時点で遺伝子の解析は終了する予定である。また、HIA-1遺伝子の解析が終了次第、解析結果をデータベースに入力し、データベースを完成させる予定である。その後は、完成したデータベースを基にして、データマイニングや頻出パターン抽出などの統計学的な解析手法を用いることにより、内臓脂肪蓄積および脂質代謝に関連する遺伝子のDNAメチル化レベルと内臓脂肪蓄積との関係、さらに動脈硬化との関連を検討し、動脈硬化のバイオマーカーに成り得る遺伝子の検索を行う。そして、先制医療の実現を可能とする粥状動脈硬化を発症前期に高精度で予測・診断することができるバイオマーカーを開発する。我々は、動脈硬化の上流にある内臓脂肪蓄積と脂質代謝に着目し、それに伴うDNAメチル化などのエピジェネティックな変化を受けた遺伝子を明らかにし、その遺伝子と動脈硬化との関連を検討し、さらに超音波検査から得られる血管の硬さの指標と組み合わせることで、粥状硬化動脈硬化を発症前期に高い精度で予測・診断することができるバイオマーカーを開発することを目指している。初年度であった今年度は、毎年参加している某地域の住民検診における超音波検査の画像解析を実施した。具体的には、頸動脈超音波検査による内中膜複合体厚(IMT)を測定し、動脈硬化の発症・進展度を評価した。また、プラーク形成の予測因子にも成りえ、心血管・脳血管疾患イベントを引き起こす粥状動脈硬化の初期段階を予測し得る可能性があるStiffness parameterβについても解析を行った。これら超音波画像の解析は順調に進行している。一方、超音波画像解析を行うとともに、DNAメチル化の遺伝子解析も実施した。

内臓脂肪蓄積や生活習慣をすると示唆されている遺伝子、あるいは脂質代謝に関連すると報告されている遺伝子などのDNAメチル化解析を行い、それらもまた、順調に進行している。当初の計画通り、某地域の住民検診約550名分の以下の超音波画像解析を進めることができた。1内中膜複合体厚(IMT):動脈硬化の発症・進展度の評価の基準とする。2Stiffness parameterβ:「血管の硬さ」を定量的に評価することができ、プラーク形成の予測因子にも成り得る。3内臓脂肪蓄積量:内臓脂肪蓄積の表現型である脂肪肝の有無およびその程度の評価。一方で、総合的・統計学的にデータ解析するためのデータベースの作成も進めており、解析が終了した超音波検査関連のデータは随時入力するなどして、データベース作成も順調に進行している。また、それらと同時に内臓脂肪蓄積や生活習慣を反映すると示唆されている遺伝子、さらに内臓脂肪や動脈硬化と密接に関連する脂質代謝関連の遺伝子の解析を実施した。今年度は、末梢血よりゲノムDNAを抽出、抽出したゲノムDNAのイサルファイト処理を行った。そして、内臓脂肪蓄積や動脈硬化に関連する遺伝子N項目に絞り、パイロシークエンサーによるメチル化率の解析も進めている。我が国では「先制医療」という新しい医療のパラダイムシフトが期待されている。先制医療実現のためには、発症前に発症予測・診断するためのバイオマーカーの探索が必須である。本研究の目的は、先制医療のための動脈硬化バイオマーカーの開発である。我々は、動脈硬化の上流にある内臓脂肪蓄積と脂質代謝に着目し、それに伴うDNAメチル化などのエピジェネティックな変化を受けた遺伝子を明らかにし、その遺伝子と動脈硬化との関連を検討し、粥状硬化動脈硬化を発症前期に高い精度で予測・診断することができるバイオマーカーを開発することを目指している。当初の研究計画では、毎年参加している某地域の住民検診に2017年度も参加し、その検診から得られるデータを基に本研究を進める予定であったが、DNAメチル化の遺伝子解析に関するインフォームドコンセントが不十分であることが判明した。我々は、本住民検診に2010年度より参加し超音波検査を継続的に行っていることから、本研究の遂行に支障を来さない超音波検査データを有し、かつDNAメチル化の遺伝子解析に関しても住民へのインフォームドコンセントが十分行われ、かつ遺伝子解析を行うのに必要量ストックされている2015年度住民検診の超音波検査データおよび試料を用いて研究を継続した。超音波検査データに関しては、頸動脈超音波検査による内中膜複合体厚(IMT)を測定し、動脈硬化の発症・進展度を評価した。また、血管の硬さの指標であるStiffness parameterβについても解析を行った。さらに、腹部超音波検査では、内臓脂肪蓄積の表現型である脂肪肝の有無およびその程度の評価も実施した。DNAメチル化の遺伝子解析に関しては、内臓脂肪蓄積や生活習慣をすると示唆されている遺伝子、あるいは脂質代謝に関連すると報告されている遺伝子などのDNAメチル化解析を行った。
地域のソーシャル・キャピタルが高齢者の認知機能に及ぼす影響についての研究

認知症高齢者は増加の一途を辿り、認知症発症に影響を与える要因を解明することは重要である。認知症発症に影響する要因には、加齢や家族歴などの遺伝的要因、糖尿病や高血圧などの生物学的要因、学歴や所得、社会参加といった社会環境要因がある。社会環境要因として注目を集めている、地域住民への信頼感やネットワークなどの関係性の豊かさといったソーシャル・キャピタルは、健康に良い影響を与えることが示唆されている。ソーシャル・キャピタルが高い高齢者ほど、認知機能低下の予防効果が大きいことが報告されているが、ソーシャル・キャピタルが豊かな地域に暮らす高齢者の認知機能低下について、日本の多くの地域を対象とした大規模な縦断追跡調査をした研究はきわめて少ない。本研究では、要介護認定を受けていない65歳以上の高齢者を対象に行われた大規模縦断データを用いて、個人の要因を考慮してもソーシャル・キャピタルの豊かな地域に暮らす高齢者の認知機能が低いのかを明らかにすることを目的とする。平成30年度は、高齢者のソーシャル・キャピタルと認知症機能に関する国内外の文献レビューを行った。また、日本老年学的評価研究(Japan Gerontological Evaluation Study,JAGES)プロジェクトによって収集された約10万人のデータを整備し、分析用のデータセットを構築した。さらに、個人の変数と地域の変数について記述統計量を算出し、地域のソーシャル・キャピタルと認知機能との関連性を検討するために予備的分析を行った。
ワンポット連続反応を基盤とするグルタミン酸受容体作用天然物の高効率合成

グルタミン酸が中枢神経系の興奮性神経伝達を担う伝達物質として認知されて以来、グルタミン酸受容体の機能研究が活発に展開され、現在では単に興奮性神経伝達ばかりでなく、記憶や学習といった脳のより高次な機能にもグルタミン酸受容体が関与しているものと考えられている。このような中、脳神経細胞機能の分子レベルで解明やアンタゴニストの構造デザイン等に関して、グルタミン酸受容体作用物質の研究が脳神経疾患治療薬開発に繋がるものとして大きな関心が持たれている。本研究では、強力かつ特異的なグルタミン酸受容体アンタゴニスト活性をもち医薬開発リードや生物学研究のツールとして有望視されながら天然から純粋な形での供給が極めて困難な状況にあるカイトセファリンを研究対象として取り上げ、革新的な分子変換法を開発することによって、天然物はもとより多様な誘導体の量的供給をも可能にする効率的合成法を確立することを目的としている。本年度は、前年度において見出した時間的反応集積化戦略に基づくロジウム触媒下のC-Hアミノ化、Boc化とそれに続く環化反応からなる含窒素複素環のワンポット合成法の一般性を検証した。その結果、本法がピロリジン合成法として幅広い一般性をもつことがわかった。さらに、鈴木-宮浦カップリング、Overman転位、および上記のワンポットピロリジン構築法に基づき、カイトセファリンの高立体選択的全合成に成功した。グルタミン酸受容体が中枢神経系の興奮性神経伝達を担う伝達物質として認知されて以来、グルタミン酸受容体の機能研究が活発に展開され、現在では単に興奮性神経伝達ばかりでなく、記憶や学習といった脳のより高次な機能にもグルタミン酸受容体が関与しているものと考えられている。22年度は、本研究の基礎となる高度置換ピロリジン化合物の時間的反応集積化戦略に基づくワンポット合成法の開発を行った。その結果、6-アルコキシカルボニルアミノ-1-フェニルヘキサン-3-オールをスルファメート化後、Ph(II)を触媒とするC-Hアミノ化に続いて塩基性条件下Boc_2Oで処理すると,Boc化に続く連続的なSN2型の環化が起こり,ピロリジン誘導体が一挙に生成することを見出した。さらに,上記のワンポットピロリジン構築法に基づき,グルタミン酸受容体作用天然物カイトセファリンの合成研究を行い,鍵合成中間体の立体選択的合成に成功した。
三次元極小界面における脂質分子ダイナミクスの解明と革新的脂質キュービック法の開発

脂質キュービック法は、膜タンパク質の真の構造解明において非常に重要である。しかし、実際にこの手法によるメカニズムなどに関しては謎も多い。双連続キュービック液晶からの水の揮発やモノオレイン中のエステル部位の加水分解反応などに起因する成分変化などが系をより複雑にしてしまうため、詳細な解析をする上で問題となる。このような問題点を解決する手法として、前年度は水の代わりにイオン液体を利用するアプローチに成功した。しかし、イオン液体と膜タンパク質間のイオン交換などが起きてしまう可能性を考えると、イオンペアを保つような戦略が必要と考えた。2018年度は、有機塩としてカチオンとアニオンが共有結合で連結されたZwitterionの利用に着目した。Zwitterionの強い水和力ゆえに、水とZwitterionを混合して作成した溶液(水和Zwitterion)は蒸気圧が低く、更に冷却によっても水分子が凍らないことを明らかとした。これらの水和Zwitterionをモノオレインと複合化したところ目的の双連続キュービック相を発現することも見出した。また、このようなモノオレイン/Zwitterion/水の三成分系の相図も作製することができた。更に、この三成分系に膜タンパク質のモデルとしてダーマセプチンを導入したところ、双連続キュービック液晶マトリックス中でαヘリックス構造を形成することを見出すことができた。これらについては、論文として報告した。また、モノオレインだけでなく様々な両親媒性分子でも双連続キュービック液晶相を創ることができれば、脂質キュービック法の更なる拡張に繋がると考え、糖脂質を利用した設計にも挑戦した。アミノ酸イオン液体を適切に選択し、複合化することで目的の双連続キュービック液晶相を発現することができることがわかった。これについても論文として報告した。イオン液体だけではなくZwitterionを用いても双連続キュービック液晶マトリックスを安定化する方法を生み出すことができた。イオン液体と比較して、Zwitterionは様々な生体高分子との適合性が高いことが報告され始めていることを考えると、本研究の成果は大きな進展である。モノオレインの分子ダイナミクスに関するシミュレーションに関しては、各種パラメータ(単位格子中の脂質分子数・分子配置位置・分子のコンフォメーション・圧力・力場パラメータなど)をふり検討を行ったところ、実際の相図に近い挙動を再現することができ始めており、これらについても論文として結果がまとまりつつあり、順調と言える。2018年度は、双連続キュービック液晶マトリックスの設計性を拡張でき、更にこの双連続キュービック液晶マトリックス内に膜タンパク質を導入する手法が確立し始めたので、今後はこのマトリックス内に十分量の膜タンパク質を埋め込み、単結晶化する方法について検討する。特に、マトリックス内における脂質分子の拡散挙動などの解析を行うことで、溶媒として水とイオン液体を用いた場合を比較する。また、イオン液体が真空でも飛ばないことを利用し、高解像度SEMなどでマトリックス中における物質の拡散挙動を調べる方法論にも挑戦する。昨年度は実現し切れなかった、蛍光消光法、パルス磁場勾配NMR法、および光退色後蛍光回復法などについても検討する。シミュレーションによるダイナミクス解析に関しては、レイヤー状にモノオレインを配列した系に関しては概ね実験系と相関が取れてきたので、今後はジャイロイド極小界面のような曲面の形成メカニズムや曲面上でのダイナミクスに関して明らかにしていく。一般的な脂質キュービック法において、水とモノオレインの2成分からなる液晶マトリックスが用いられている。しかし、水の揮発やモノオレイン中のエステル部位の加水分解反応などに起因する成分変化などがマトリックスの一義性を失わせるため、系中における膜タンパク質の結晶化現象に関する定量的理解の妨げとなっている。また、室温以下においてモノオレインが結晶化してしまうという点も汎用性拡大の妨げである。上記の問題を解決する方法論として、溶媒の改変に着手した。溶媒として、イオン液体(常温で液体の有機塩)を用いる方法論も検討した。特に、イオン液体と水の混合溶媒を用いることで、イオン液体の吸湿性・強い水束縛力により、水分が蒸発してしまわない液晶マトリックスや低温でも結晶化しない液晶マトリックスを期待した。様々なイオン液体を用いて検討したところイオン液体のアニオンとしてアスパラギン酸またはグルタミン酸を使って作製したイオン液体を用いることで、長期安定性の高いキュービック液晶マトリックスを作製することができた。また、様々な条件化での経時安定性や格子長と溶媒組成依存性などを明らかにすることができた。これらについては既に論文として投稿した。双連続キュービック液晶状態において、脂質分子はジャイロイド極小界面に沿って二分子レイヤーを形成している。脂質分子はこの界面に沿って三次元的に拡散することができる。この界面に沿った脂質分子ダイナミクスをシミュレーションするにあたり、まずはフラットな界面に脂質分子と水分子を適切な割合で配置・配列し、それぞれのダイナミクスを調べた。各種パラメータ(単位格子中の脂質分子数・分子配置位置・分子のコンフォメーション・圧力・力場パラメータなど)を適切に定めることで、現実系を再現できるようパラメータの最適化を進めることができた。モノオレインとイオン液体を組み合わせることで従来のキュービック液晶マトリックスにおける様々な課題をクリアした媒体を作ることができた。水とはまったく異なる溶媒であるイオン液体を用いてこのような場を実現できたことは大きな進展である。また、モノオレインのダイナミクスに関してシミュレーション解析を進める中で、分子の初期構造・初期配置などに関する条件を精査することができ、これも大きな進展である。

双連続キュービック液晶からの水の揮発やモノオレイン中のエステル部位の加水分解反応などに起因する成分変化などが系をより複雑にしてしまうため、詳細な解析をする上で問題となる。このような問題点を解決する手法として、前年度は水の代わりにイオン液体を利用するアプローチに成功した。しかし、イオン液体と膜タンパク質間のイオン交換などが起きてしまう可能性を考えると、イオンペアを保つような戦略が必要と考えた。2018年度は、有機塩としてカチオンとアニオンが共有結合で連結されたZwitterionの利用に着目した。Zwitterionの強い水和力ゆえに、水とZwitterionを混合して作成した溶液(水和Zwitterion)は蒸気圧が低く、更に冷却によっても水分子が凍らないことを明らかとした。これらの水和Zwitterionをモノオレインと複合化したところ目的の双連続キュービック相を発現することも見出した。また、このようなモノオレイン/Zwitterion/水の三成分系の相図も作製することができた。更に、この三成分系に膜タンパク質のモデルとしてダーマセプチンを導入したところ、双連続キュービック液晶マトリックス中でαヘリックス構造を形成することを見出すことができた。これらについては、論文として報告した。また、モノオレインだけでなく様々な両親媒性分子でも双連続キュービック液晶相を創ることができれば、脂質キュービック法の更なる拡張に繋がると考え、糖脂質を利用した設計にも挑戦した。アミノ酸イオン液体を適切に選択し、複合化することで目的の双連続キュービック液晶相を発現することができることがわかった。これについても論文として報告した。イオン液体だけではなくZwitterionを用いても双連続キュービック液晶マトリックスを安定化する方法を生み出すことができた。イオン液体と比較して、Zwitterionは様々な生体高分子との適合性が高いことが報告され始めていることを考えると、本研究の成果は大きな進展である。モノオレインの分子ダイナミクスに関するシミュレーションに関しては、各種パラメータ(単位格子中の脂質分子数・分子配置位置・分子のコンフォメーション・圧力・力場パラメータなど)をふり検討を行ったところ、実際の相図に近い挙動を再現することができ始めており、これらについても論文として結果がまとまりつつあり、順調と言える。イオン液体を用いて特異な脂質キュービックマトリックスを作製することができたので、今後はこのようなマトリックス内に膜タンパク質を導入する方法の開発を進める。また、マトリックス内における脂質分子の拡散挙動などの解析を行うことで、溶媒として水を用いた場合との比較を行い、この脂質キュービックマトリックスの物理化学的な性質を明らかにする。
先天性代謝病の病因解析と治療に関する研究(総括班)

遺伝生化学、分子生物学、農学、小児科学、内科学など広い研究分野の研究者が協力して、先天性代謝病の病因解析と治療の研究を多角的、且つ綜合的に進めてゆくには、各研究班の密接な連けいと情報の交換が必要であり、そのために昭和60年度は総括班会議を3回開催し先天性代謝病ニュースレターを3号発行し、研究協力が十分に行わるように配慮した。その効果もあって、アルギナーゼやOTCのcDNAが臨床の研究者に分与され、アルギナーゼ欠損症やOTC欠損症のDNA分析が進められている。また、ニーマンピックマウスや無アルブミンラットが異る研究班の研究者に分与されて、その病因解析や治療の研究に活発に利用された。そして、ニュースレターを活用してCTXの研究者がその動物モデルを探し、稀な先天性代謝病の研究者は、分析を行う上で必要な血液や臓器や培養線維芽細胞の分与を依頼し、その紙面を大いに活用した。各研究班の年度末班会議を開催するに当っては、他の研究班に属する班員や研究協力者が自由に参加できるように隣接した会場を総括班として準備し、関連した研究の進渉状況が伝達できるように配慮し、特に「先天性代謝異常症の分子遺伝学的研究班」と「先天性代謝病動物モデルによる病因分析と治療に関する研究班」の班会議では、協同研究を推進する上で重要な報告が多いので、全員が参加できるように配慮し、更に本年度に高い業績が得られた各研究班の研究者に公開シンポジウムで講演を依頼すると共に、各研究者の意見の交換を活発にし本研究班の研究が一層推進されるように配慮した。なお、本年度の研究業績集については期日内に全班員から原稿が送付されており、予定通り関係者に送付できる。