hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
多核形成用大環状配位子内への自己集積型多核構造の構築

1)大環状配位子(H_2L1_<py>、H_2L2_<py>)を用いて空孔サイズの異なるホスト性四核金属錯体の合成に成功し、さらに外因性の架橋性配位子により環内の金属イオンを連結・集積化する「環内集積化法」を確立する事ができた。環サイズの小さいH_2L1_<py>を用いた場合、シュウ酸イオン(OX^<2->)を用いると[M_4(L1_<py>)(μ-ox)]^<4+>(M=Cu^<2+>)と[M_4(L1_<py>)(μ-ox)_2]^<2+>(M=Mn^<2+>,Co^<2+>,Ni^<2+>,Cu^<2+>)の2種類の集積型錯体が得られ、X線解析によりそれらの構造を決定する事に成功した。これら錯体中の金属イオン間における磁気的相互作用はいずれも反強磁性的であった。大きな空孔サイズを形成するH_2L2_<py>配位子では、レドックス活性なクロラニル酸イオン(CA^<2->)で集積型四核錯体[M_4(L2_<py>)(μ-CA)_2]^<2+>(M=Co^<2+>,Zn^<2+>)を合成し、X線解析によりその分子構造を決定した。錯体の電気科化学的測定から、分子内電荷(電子)移動錯体を合成するための今後の指針が確立できた。2)2,6-diformyl-4-methylphenolと1,11-diamino-3,9-dimethyl-3,9-diazo-6-oxaundecaneとの[2+2]シッフ塩基縮合反応から得られる大環状配位子合成時にMn(C1O_4)_2・6H_2Oをテンプレートメタルとして用いたところ、マクロサイクル内で3つのマンガンが連結された三核錯体を合成する事に成功した。X線構造解析の結果に加え、XPS,UV-Vis,ESRスペクトルの結果、混合原子価状態(II,III,II)をとる事がわかった。磁化率温度依存性から、末端のMn(II)と中央のMn(III)の間の磁気的相互作用は強磁性的(J=+1.83cm^<-1>)である事がわかった。
形容詞語彙の使用パターンとその構造化に関する日仏語対照研究

大規模な言語データにおいて観察される言語現象を人間の動的な言語使用の痕跡とみなす立場に立ち、言語使用と言語構造の関係の解明に向けて、日本語とフランス語の形容詞に関わる言語現象を定量的に記述した。対象の言語項目は、色彩、味覚、規模、発話モダリティに関連する形容詞である。言語の構造化に重要な役割を果たすのは、意識化の度合が高い意味要因のほか、社会言語学的変異や通時的変化として同定される無意識の言語使用の傾向である。2言語の比較からは文化的要因の重要性が明らかである。また、本研究の過程で2語間の結びつきの強度を測る統計指標のlog-rを開発し、MIスコアと比較して前者の有用性を主張した。フランス語と英語の大規模コーパスから2語連語のリスト(100万個の規模)を作成し、名詞と形容詞からなる連語に統計指標を付与した。実例を観察しつつ様々な統計指標を検討する過程において、2語の結びつきの強さを測るものとして一定の信頼を得て使用されてきたMIスコアの問題を明確にし、それにかわるものとしてLog-Rスコアを提案するに至った。Log-Rスコアと単純頻度に基づいて、連語を正確に特徴付けが可能となった。フランス語の名詞+形容詞のリストから、コロケーション性の高い連語とコロケーション性の低い連語を選択し、認知言語学的方法論に基づき、アイトラッキングを使って、母語話者24名の視線の移動を計測した。コロケーション性が高いほうがコロケーション性の低い場合よりも、形容詞にとどまる視線の滞留時間は短く、早く処理されることが窺われた。材料の中には、いわゆるイディオムは含まれていないので、コロケーション性の高低に、強い意味論的差異を見出すことはできない。言語の使用者は、わずかな差異を認知しているものと考えられる。日本語に関しては、国立国語研究所のBCCWJを利用して、形態素解析の付与された単位においてNgramを作成中である。その結果に対して統計的な計算を行う予定であるが、形態素解析が、思うような形でなされていないために方策を考える必要がある。日本語とフランス語の、味覚に関する形容詞の意味拡張に関して、大規模コーパスを利用して、主として意味拡張に関して分析を行っている。最終年度に当たり、日本語、フランス語、および英語に関して、形容詞の使用を大規模コーパスにおいて検索し、データベースとして保存し、定量的、および定性的観察を行い、その構造化に関する検討を行った。本年は成果発表の年であるため、その成果を、6つの研究集会において発表した。コロケーションに関しては、2語の結びつきの強さを計測する指標として従来多用されてきたMI-scoreの不備を指摘し、それにかわるものとして開発したLog-rスコアを、国内(JSLS2013、日本、長崎)、および国外(7`eme Journe'es de la Linguistique de Corpus,フランス、ロリアン)の二つの国際学会において口頭発表した。データとして、前者の発表においては100万件を超える英語の2gram、後者においては同じ英語の2gramとフランス語の60万件の2gramを用いた。次いで、視線計測装置を用いた研究を国外の国際学会(EuroSla 23、オランダ、アムステルダム)において発表した。フランス語の形容詞と名詞のコロケーションの強さが、脳内における処理のスピードと関連していることをを実証的に示したものであった。さらに、言語と文化および歴史を交差させた研究として、日本語とフランス語の味覚形容詞を取り上げ、日本語の「甘い」にはなぜ否定的な意味があるのかという問題を、言語学のみならず、文化や歴史の観点から説明しようと試みる研究発表を国外(フランス、リヨン)の国際研究集会で行った。また、同じテーマを地理学者との共同研究においてさらに掘り下げ、国外(フランス、ミュルーズ)の国際研究集会で発表した。最後に、人を示す名詞に関する研究グループの研究集会(フランス、ストラスブール)において、人に対する敬意(ポライトネス)と人を分類する行為との関係に関する発表を行った。裸の名詞を用いた人の分類より、形容詞などの修飾語句を名詞に添える方法の方がより丁寧であることを示した。日本語とフランス語の形容詞とその形態的ヴァリアントをそれぞれ約100個選択し、大規模コーパスを用いてその使用パターンを検討した。品詞と文法機能には直接の関連はなく、意味が文法機能の傾向を決めることを明らかにした。その上、特に名詞修飾機能が顕著な色彩形容詞と、特に述語機能が顕著なモダリティ形容詞の「みたいだ」を対象に研究を深めた。まず、フランス語の色彩形容詞の報道テキストと文学テキストにおける使用を観察した。報道テキストにおけるフランス語の色彩語の特殊な機能はフランス語の色彩語の形容詞性に由来するという仮説を発表した。また、色彩形容詞と名詞とのコロケーションを、MIスコア、単純頻度、相関係数によって測定し、複合語としての使用、すなわち語彙化とコロケーション指標の関係の研究を進めた。

つぎに日本語のモダリティー形容詞の「みたいだ」の通時的変化を歴史的コーパスと現代日本語話し言葉コーパスの話し手の年代別検討に基づいて観察しその文法化の進展を記述した。連体形の「みたいな」の形態でさえも述語用法になる理由を考察した。国際学会において3件の発表を行い、各国の研究者との研究交流を進めた。2011年5月に国際セミナー「日本語とフランス語:対照言語学的アプローチ」を開催し、2012年3月にフランスの日本語研究集会で研究発表を行うことにより、日仏対照研究のための国際的な協力関係を強固なものにした。日本語とフランス語とも、形容詞+名詞の連語に関しては順調に進展している。日本語の複合語に関しては、形態素解析器の使用に関して工夫が必要である。既存のコーパスサーバーを利用して既存のコーパスのN-gramを作成し、大規模なデータ処理を容易に実現できる環境を整えた。プログラミング手法および統計手法の検討を行った。形容詞のリストを作成し、コーパスを利用して形容詞の基本的な使用を明らかにし、数値化し、データベースの作成を開始した。文献研究を行った。パリ高等研究院のIrene TAMBA教授の協力により、データの評価を開始した。日本語の形態素解析の精度を上げるための方策を練る必要がある。日本語の複合語化された形容詞に関して研究を進める。ケーススタディとして、人間をあらわす名詞と関連した形容詞、および、味覚をあらわす形容詞の、対照研究を実施し、研究を発表する。形容詞語幹のリストを完成させ、コーパス整備を完了させる。日本語とフランス語のコーパスにおいて選択した形容詞語幹を検索し、それを語基とする表現の文法パターンとコロケーションパターンをデータベース化する。日本語とフランス語のデータベースを定量的に分析し、結論付ける。国際学会で研究発表を行い、海外の研究者と打ち合わせる。日本語、フランス語それぞれの形容詞のうちとくに興味深いパターンを見せるものを選択して、通時的、および共時的に多角的分析を行う。日本語とフランス語で意味が同等のものを選択して、同様の使用をパターンが観察できるかの検討を行う。国内学会および海外の学会において研究発表を行う。論文を投稿するための英文校閲を依頼する。形態素解析の精度をあげるために、人手を使った解析を行う。データベース作成のために人件費、謝金を使う。国際学会で研究発表を行うための旅費を使う。
疾患特異的iPS細胞のゲノム編集・アクチン再構成による遺伝性脳小血管病の治療開発

平成30年度には、われわれのin vitro CADASIL病態モデルの病態再現性についてさらに詳しく検証を行った。CADASIL壁細胞では、Notch3細胞外ドメイン(NECD)の凝集が観察されたが、LTBP-1やHTRA1といった、CADASIL特異的なGranular osmiophilic material(GOM)の構成成分とも共局在することがわかった。興味深いことに、LTBP-1の凝集体はNECDを含まないことも多かったが、CADASILのHTRA1の凝集体はほぼ必ずNECDを含んでいた。一方で、LTBP-1とHTRA1はNotch3細胞内ドメイン(NICD)とは共局在せず、GOM様の凝集体を世界で初めてin vitroで再現できたと言える。GOMの構成成分、形成メカニズムや病原性については、未だにわかっておらず、我々のモデルで再現ができたことは、重要な意義がある。治療薬の選定については、アクチン代謝に関係する薬剤のスクリーニングを行ったが、アクチン骨格の異常には有意な効果は認められなかった。PDGFRbやNotch3のノックダウンでは遊走能の異常が改善されたことから、上流のシグナル経路をターゲットとした治療法を今後検討する。我々のin vitroモデルの病態の再現度の高さを再確認し、これまでとは別の病態メカニズム解明のためにも有効である可能性が示された。また、いくつかの候補薬剤については、効果がないことが確認された。核酸医薬および抗体医薬などによる治療効果について、さらに検証を進めていく。評価法は主に遊走能の異常とG-/F-アクチン比による評価を予定しているが、有効性が示唆された場合は、これまでにモデルで再現が確認されたそのほかの病態についても評価を行う。
メルケル細胞-神経複合体の機能的特性の研究-痛みや痒みとの関連について

メルケル細胞は脊椎動物の皮膚やひげ部に多く存在し、触刺激の受容に重要な役割を担っている。このメルケル細胞は、「触感覚」などの非侵害性の情報を伝達する知覚性のAβ線維とシナプス構造を構成することは広く知られている。本研究の目的は、病態時におけるメルケル細胞と疼痛・痒みの発症の関連性を探索する事である。これまでメルケル細胞と疼痛感覚に関する直接的な報告はなく、本研究により触刺激を痛みとして感じる機械的アロディニアや痒みのメカニズムへの関連を探索する。
ワカレオタマボヤをもちいた発生遺伝学的アプローチの開発

短い生活環や少ない細胞数など多くの利点をもつ脊索動物ワカレオタマボヤを、発生遺伝学的アプローチが可能なモデル生物として開発するため、(1)トランスジェニック動物の作成法の検討、(2)遺伝子発現の情報収集、(3)変異体作成の3つの課題に取り組んだ。(1)では、卵巣へのmRNA注入により、オタマボヤの胚で発現するトランスポゾンの転移酵素を3種類特定した。(2)では、精巣特異的ヒストンや、初期胚の極性形成に関与する遺伝子のホモログをクローニングした。また未受精卵および幼生に存在するmRNAの配列を、RNA seq解析により網羅的に明らかにした。(3)では、掛けあわせによる近交系の作出を試みた。脊索動物であるワカレオタマボヤOikopleuradioicaは、5日という生活環や、細胞数の少なさ、ゲノム情報が整備されていることなど、多くの利点を持つ。オタマボヤを発生学の新しいモデル生物として開発するため、H24年度から、遺伝学的な方法論の導入に着手した。進捗状況を以下に示す。(1)トランスポゾンの検討:トランスジェニック動物の作製を目的として、トランスポゾンを用いた遺伝子導入を試みた。様々な細胞で実用的であることが実証されているトランスポゾンを7種類集め、その標的配列の内部にレポーター遺伝子を組み込んだベクター、および転移酵素をコードするmRNAの合成を完了した。これらをオタマボヤ卵巣に注入して、生まれた卵に取り込ませ、レポーターの発現が見られる条件を整えた。しかし、生殖系列にレポーター遺伝子が取り込まれたF1個体を得ることはできなかった。このため、トランスポゾンの活性を検討する必要を感じ、切り出し活性を調べるための定量系を確立し、現在スクリーニングを進めている。(2) TALENの導入:近年、人口ヌクレアーゼを用いてゲノムの特定の部位を切断し、その後の相同組み換えにより遺伝子導入を行う方法が報告されている。そこで、ヌクレアーゼの一つであるTALENを取り入れ、遺伝子導入を試みている。(3)精巣特異的なヒストン遺伝子群の解析:生殖細胞で転移酵素を発現させるため、精巣特異的なヒストン遺伝子に着目し、その発現制御領域の単離を開始した。日本産のオタマボヤからcDNA配列を入手し、それらの遺伝子が精巣で発現していることを確認した。(4)近交系の作製:変異体形成を行う上で、純系があることが望ましい。そこで日本産のオタマボヤから、近交系の作製に取り組んだ。飼育方法を改良し、順調に近親交配ができるようになった。現在11世代目まで作製が進んでいる。短い生活環と少ない細胞数など、多くの利点をもつ脊索動物ワカレオタマボヤを遺伝学的なアプローチが可能なモデル生物として開発することを目指した。昨年度の取り組みを継続し、(1)トランスジェニック個体の作成法の検討と、(2)遺伝子発現の情報収集、(3)変異体作成にむけた準備を進めた。(1)のトランスジェニック個体の作成については、トランスポゾンによる遺伝子導入と、合成ヌクレアーゼをもちいたノックインに取り組んだ。トランスポゾンを7種類集め、転移酵素のC末端をGFPで標識したmRNAを注入したところ、胚で発現するものは4種類であった。これらを用いて、筋肉特異的プロモーターをもちいたDNAコンストラクトを導入することを試みた。合成ヌクレアーゼについては、mRNAを合成して胚へ注入できる段階には達したが、まだゲノム配列を切断が生じたか不明である。ここまでの取り組みから、オタマボヤはDNAコンストラクトの発現効率が悪く、また外来DNAが発生に有害な場合もあることが分かってきた。幸いなことに、共同研究者の学生が、それを逆手にとった新規の遺伝子機能の抑制方法を見出した(未発表)。今後は、他の遺伝子導入方法を試すことも含め検討を進める。(2)の遺伝子発現の情報収集については、精巣特異的に発現するヒストンmRNAを4種クローニングした。うち1つは精巣に発現することを確認し、その上流配列の取得も終えている。さらに今後の機能解析やクローニングに備えて、未受精卵と幼生に存在するmRNAのRNAseq解析を行った。データ取得を順調に完了し、現在はBlastの構築を進めている。(3)変異体作成に備え、近交系の作成に取り組んだ。13世代の近親交配に成功したが、残念ながら飼育状況の変動のため途絶えてしまった。ただ完全な近交系ではなくとも、近親交配を重ね、内在する劣性変異を相当な数取り除くことは可能と判断した。本研究では、ワカレオタマボヤに発生遺伝学的な方法論を導入し、有用な実験動物として確立することを目指している。具体的な目的は2つあり、(1)トランスジェニック個体を作製する遺伝子導入の方法論の確立と、

(2)発生の変異体を作製するための方法論の確立である。(1)のトランスジェニック個体の作製については、トランスポゾンを用いた遺伝子導入法の開発に取り組んだ。トランスポゾンを7種類取り入れ、スクリーニングを進めている。レポーターを組み込んだベクターの作製、転移酵素mRNAの作製、それらの卵および胚への注入方法は予備検討を終えて、順調に進められる状態になった。また1種類のトランスポゾンについては、PCRにより切り出しを示す結果を得ている。ただし、ゲノムへ遺伝子導入されたトランスジェニック個体の作製は現在のところ成功していない。そのため、遺伝子導入をする前に、切り出し活性をもつトランスポゾンを定量的にスクリーニングする必要性を痛感し、そのための定量系として、大腸菌のコロニー形成を指標にしたアッセイを作製した。予備検討の結果、バックグラウンドのコロニー数が1/1000程度の、精度・感度ともに十分な実験系を作製できた。今後、この系を活用してスクリーニングを進める。また、生殖細胞で転移酵素を発現させるため、精巣特異的なヒストン遺伝子に着目して解析をすすめ、日本産のオタマボヤの精巣でこれらの遺伝子が発現することを確認できた。今後、プロモーター配列の取得に取り組む。(2)の変異体形成については、当初予定していた対処法に従って、トランスポゾン以外の方法を検討した。すなわち、化学物質を使った変異体作製ができるようにするため、純系の確立に取り組んだ。飼育法を改良することで、現在、安定して近親交配が続く体制が整った。まもなく近交系ができると考えられるので、速やかに変異体の作製にも取り組めると考えている。25年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、ワカレオタマボヤへの遺伝子導入・変異体作製の方法論の確立を目指している。当初、カタユウレイボヤなど他の生物で使われているトランスポゾンをもちいた遺伝子導入が有効であると考えていた。しかし従来の方法にしたがって転移酵素のmRNAとレポーター遺伝子の微量注入を行うだけでは、レポーターのトランジェントな発現は検出できるものの、その次世代への伝達、すなわちゲノムへの遺伝子導入は起こらなかった。そのためワカレオタマボヤで確実に活性をもつトランスポゾンを見極める必要が生じた。このような状況をふまえて、今後は(1)ワカレオタマボヤで活性をもつトランスポゾンの定量的なスクリーニングをするとともに、(2) TALENによる遺伝子導入や、化学物質による変異体作製など、別の方法論の検討の2点を進めて行く。(1)については、オタマボヤの体内で起きる切り出しを定量する実験系が出来たので、手元にある7種類をはじめとしてスクリーニングを進める。これらが働かなかった場合は、他のトランスポゾンも試し、活性があるものを探しだしていく。(2)については、遺伝子導入については人口ヌクレアーゼであるTALENを用いたアプローチを、変異体作製については化学物質をもちいた突然変異の導入を進めている。前者については、必要なベクターの作製はほぼ完了したので、今後はオタマボヤ卵巣に注入して、トランスジェニックの作製を試みる。
粘土帯土器文化を中心とした先史・古代の朝鮮半島における社会複雑化の研究

本研究では、墓制や流通網といった視点から、朝鮮半島の青銅器時代から原三国時代までの社会構造の検討を行った。その結果、青銅器時代では概ねリネージ間の競合といった状況にとどまるのに対し、粘土帯土器文化段階では明確な階層構造をもつことが判明した。粘土帯土器文化は遼東地域から朝鮮半島に南下した文化であり、遼東地域でも古い段階から階層構造がみられる。つまり、粘土帯土器文化は階層構造を保持したまま南下し、朝鮮半島南部の社会を階層化させたと結論付けられた。粘土帯土器文化の出現による朝鮮半島の社会の複雑化を明らかにするため、本年度は刊行された報告書を集成しつつ、韓国、中国河北省・遼寧省で資料調査を行った。中国遼寧省の鄭家窪子遺跡を含む粘土帯土器文化関連資料の特別展が、韓国の京畿道博物館で行われたので、観察のため韓国に渡航した。これらの資料の一部は、現在、中国で公開されていないため、今回の観察は本研究を遂行するのに欠かせないものであった。また、中国河北省では燕下都から出土した鉄製武器を含む鉄器の観察・実測を行った。燕下都の鉄器はまだ未報告のものが多く、それをデータできた意義は大きいと考えている。中国遼寧省では宮本一夫氏に同行し、遼東半島の上馬石貝塚の踏査を行った。粘土帯土器が出現する最も古い時期の様相を知ることができた。以上のような調査で、中国東北地方における粘土帯土器の形成を再確認することができた。現在も資料が増加している状況ではあるが、古い粘土帯土器とその形成に関わる資料は遼東地域に多いようである。ただし、春秋期には遼西地域の凌河流域まで遼東地域と共通する土器がみられるようになり、燕との関係も確認されるため、朝鮮半島に粘土帯土器文化が南下する時期においては、隣接する燕の動向を合わせて考える必要が生じてきた。現段階では、燕の拡張に押された形で朝鮮半島に粘土帯土器文化が移動したと理解されるが、この動向自体、文献にはみられないため、今回の研究成果は東アジアの歴史を解明の一端を担うものであるといえる。また、燕の鉄器が朝鮮半島の粘土帯土器文化の後半期に受容されるが、今回調査した鉄製武器は受容されていないため、燕によるコントロールがあったことが推定された。逆に考えれば、燕の領域拡大の指標として鉄製武器の分布を検討することが重要といえる。こうした内容も東アジアの歴史の解明おいて意味があると考えられる。粘土帯土器文化の東北アジアにおける意義を明確にするため、今年度は、(1)朝鮮半島における青銅器時代文化と粘土帯土器文化の階層構造の差異、(2)中国東北地方における粘土帯土器文化の社会組織の特質とその形成過程について検討を行った。中国東北地方及び、朝鮮半島の青銅器時代の社会組織の程度を知るためには、当時の中心的な墓制であり、協業を必要とする支石墓の分析が不可欠である。現在の遼寧省にある支石墓の調査をすでに前年度までに終えているので、今年度は吉林省の支石墓の調査を行った。そして、今年度は最終年度であるため、前年度までの調査内容を合わせ、上記の二項目の検討を行った。その結果、墓制の分析によって、遼東地域の粘土帯土器文化は、努魯儿虎山以北の夏家店上層文化から、或いは凌河流域の十二台営子文化を通じてその影響をうけ、首長が突出する社会組織を形成することが判明した。これは、周辺の支石墓や大石蓋墓のような巨石をもつ墓を採用していた社会にはみられない特徴である。朝鮮半島でも青銅器時代の支石墓では出自集団の不平等は確認できるものの、首長の存在は不明瞭であり、副葬品と墓の規模との相関性が弱い。これに対し、粘土帯土器文化の墓は、大量の青銅器を保有する人物、少量の青銅器を保有する人物、土器が副葬のみの人物に分かれ、明確な階層構造がみられる。つまり、粘土帯土器文化はどこでも類似した社会組織をもつと同時に、朝鮮半島の階層化の進展が外来からもちこまれたものと理解される。また、粘土帯土器文化は原三国時代の文化に継承され、階層化がより進展するが、日本列島の北部九州と異なり、隣接地域間における優劣はみられない。広い地域を統合する構造が粘土帯土器文化に欠けていたのか、朝鮮半島の地理的な問題に起因するのかは、明確にはできなかったが、本研究によって、紀元前1世紀頃の日韓の政体の性質の差異は明らかにすることができた。
魚類の淡水・海水適応を担う膜輸送体のホルモンによる制御機構の解明

真骨魚のエラ,腸,腎臓に発現する様々な膜輸送体(トランスポーター,チャネル,ポンプ)を同定して機能を明らかにした結果,淡水・海水順応における水電解質代謝を分子レベルで説明できるようになりつつある。エラ,腸,腎臓の機能は様々なホルモンにより制御されるが,プロラクチン・コルチゾールを始め淡水・海水順応を制御するとされるホルモンが膜輸送体を制御する機序は明らかでない。我々はこれまでに,アフリカツメガエル卵母細胞に発現させた膜輸送体を電気生理学的に測定する優れたシステムの構築に成功し,年間を通して安定的に,様々な輸送体活性とその制御を解析する体制を構築した。膜電位を固定した状態で膜電流を測定しながら同時に細胞内イオン活性を測定するシステムを微小Mg2+電極,Na+電極,H+電極,K+電極,Cl-電極などと組み合わせることで,起電性イオン輸送体の活性測定をより高感度に行うことが可能となる。得られた装置の稼働率を上げてホルモン効果機としての膜輸送体の機能を効率よく解析し、魚類の淡水・海水順応を担う受容体と輸送体の分子相関をin vitroで解析する国際研究ハブを本申請により構築することを目指す。特に海水魚腎臓によるMg2+,SO42-,ホウ酸排出を担うと考えられている2Na+/Mg2+交換輸送体,Cl-/SO42-交換輸送体,2HCO3-/SO42-交換輸送体,ホウ酸輸送体などの活性を促進もしくは抑制するシグナルを明らかにする。また淡水エラによるNaCl吸収,腎臓によるNaCl再吸収を担うNa+/H+(NH4+)交換輸送体,Na+/Cl-共輸送体の制御や,新たに発見したK+/H+交換輸送体の活性を制御するシグナルの解析も推進する。2Na+/Mg2+交換輸送体ファミリーCnnmの活性を制御する情報伝達系の解析:これまでの研究から広塩性フグを海水順応させると腎臓におけるCnnm3の発現が上昇し,淡水順応させるとCnnm2の発現が上昇する事を見出している。すなわちCnnm3はMg2+の尿細管分泌に,Cnnm2はMg2+の再吸収に働くと考えられる。またCnnm4は淡水メフグと海水メフグ腎臓に同レベルに高発現しているため,Mg2+ホメオスタシスにおける役割が明らかでない。本年度はNa+電極やMg2+電極を用いた活性評価系を構築し,活性を制御する可能性のある脱ユビキチン化酵素などについて解析を進めた。淡水魚のNa+吸収を担うエラNa+/H+交換輸送(Nhe3)の制御機構の解明:Nhe3は淡水魚エラを介したNa+吸収を担う輸送体として知られ,その活性を評価するシステムを既に得ている。Nhe3の活性を制御し得る他の輸送体,酵素,ホルモン受容体の発現系を構築し,共発現による活性変化を解析している。AQPファミリーによるホウ酸輸送活性の解析:トラフグAQPファミリーの網羅的な活性解析からB(OH)3チャネル活性を有するAQPを特定した。Swelling assayや電気生理学を用いた特性解析がほぼ完了した。K+/H+交換輸送体の活性解析:淡水魚エラに発現するK+/H+交換輸送体を同定し,卵母細胞における安定した発現系を得ている。微小H+電極に加えてK+電極を用いた活性解析法を構築し活性測定に成功した。海水魚集合管に発現する膜輸送体の発現解析:ゲノム支援によるRNA-Seq解析支援により,トラフグ集合管に発現する膜輸送体とホルモン受容体の網羅的解析に成功し,海水魚集合管における水電解質の再吸収機構の新たなモデルを構築した。2Na+/Mg2+交換輸送体ファミリーCnnmの活性を制御する情報伝達系の解析:海水魚腎臓によるMg2+排出や淡水魚腎臓によるMg2+再吸収の分子メカニズムを明らかにするためXenopus oocyteに発現させたMg2+輸送体の活性をMg2+電極により測定する手法の開発を進め,Mg2+輸送体の活性を促進する因子の探索を継続する。淡水魚のNa+吸収を担うエラNa+/H+交換輸送(Nhe3)の制御機構の解明:Xenopus oocyteにNhe3と他の因子を様々な組合せで共発現させて電気生理学により活性を定量評価し,エラを介したNa+吸収の制御システムを明らかにする。淡水魚の水排出を担う腎NaCl共輸送体(Ncc)の制御機構の解明:NaCl共輸送体(Ncc, Slc12a3)は淡水魚腎臓に高発現し,尿の希釈や水の排出に寄与していると考えられている。Xenopus oocyteに発現させたNccの活性をNa+電極やCl-電極を用いて評価するシステムを確立し,共発現系の解析からNcc活性を促進もしくは抑制するホルモン、キナーゼなどの情報伝達システムの同定を試みる。特に魚類の淡水適応に重要とされる下垂体ホルモンのプロラクチン、及びプロラクチン受容体の役割を明らかにする。海水魚集合管に発現する膜輸送体の解析:トラフグ集合管に発現する膜輸送体とホルモン受容体のXenopus oocyteにおける発現系を構築し,海水魚集合管におけるNa+, K+, Cl+, H2O輸送機構とその制御を解析する。重要な因子についてはポリクローナル抗体を作製して腎組織の免疫組織染色を行い,細胞内局在を明らかにする。

真骨魚のエラ,腸,腎臓に発現する様々な膜輸送体(トランスポーター,チャネル,ポンプ)を同定して機能を明らかにした結果,淡水・海水順応における水電解質代謝を分子レベルで説明できるようになりつつある。エラ,腸,腎臓の機能は様々なホルモンにより制御されるが,プロラクチン・コルチゾールを始め淡水・海水順応を制御するとされるホルモンが膜輸送体を制御する機序は明らかでない。我々はこれまでアフリカツメガエル卵母細胞に発現させた膜輸送体を電気生理学的に測定する優れたシステムを構築してきたが,本年度,装置の機能を拡張した。その結果,膜電位を固定した状態で膜電流を測定しながら同時に細胞内イオン活性を測定するシステムの構築に成功した。このシステムを微小Mg2+電極,Na+電極,H+電極,Cl-電極などと組み合わせることで,起電性イオン輸送体の活性測定をより高感度に行うことが可能になる。得られた装置の稼働率を上げてホルモン効果機としての膜輸送体の機能を効率よく解析し、魚類の淡水・海水順応を担う受容体と輸送体の分子相関をin vitroで解析する国際研究ハブを本申請により構築することを目指す。特に海水魚腎臓によるMg2+,SO42-,ホウ酸排出を担うと考えられている2Na+/Mg2+交換輸送体,Cl-/SO42-交換輸送体,2HCO3-/SO42-交換輸送体,ホウ酸輸送体などの活性を促進もしくは抑制するシグナルを明らかにする。また淡水エラによるNaCl吸収,腎臓によるNaCl再吸収を担うNa+/H+(NH4+)交換輸送体,Na+/Cl-共輸送体の制御や,新たに発見したK+/H+交換輸送体の活性を制御するシグナルの解析も推進する。2Na+/Mg2+交換輸送体の活性を制御する情報伝達系の解析:これまでの研究から広塩性フグのメフグを海水順応させるとMg2+輸送体として知られるCnnm3とSlc41a1の腎臓における発現が上昇し,淡水順応させると腎臓におけるCnnm2の発現が上昇する事を見出している。これらのアフリカツメガエル卵母細胞に発現し,細胞膜におけるMg2+及びNa+輸送活性をMg2+電極及びNa+電極により評価した。Mg2+電極を用いた解析は新しい技術であり,細胞内Mg2+活性を安定的に測定する条件検討を行い,比較的良好な実験条件の開発に成功した。Cnnm3は細胞膜上に安定的に発現するが,その活性について結論を出すにはさらなる解析が必要な状況となっている。また卵母細胞に発現させたSlc41a1は細胞内膜に局在する。活性を解析のため,Slc41a1を細胞膜上へ移行させる細胞内シグナル因子の探索を進めている。新たなホウ酸輸送体の同定:これまでの解析によりアポリン(AQP)ファミリーのなかでAQP3, AQP7, AQP8がホウ酸輸送活性を有することを明らかにしてきたが,さらなる網羅的な活性解析の結果,AQP9もホウ酸を輸送することが明らかとなった。微小H+電極を用いた電気生理学的な活性解析から,AQP9は他のアクアポリンファミリー同様,非イオン型ホウ酸を輸送することが明らかとなった。K+/H+交換輸送体の活性解析:淡水魚エラに発現するK+/H+交換輸送体を同定し,卵母細胞における安定した発現系を得ている。微小H+電極を用いてK+以外の陽イオンに対する輸送活性を解析し,新たな知見を得ることに成功した。
細胞表層イメージング技術で解明するエンドサイトーシスのグローバル制御機構

本年度は、研究計画通り、研究項目I(クラスリン依存的エンドサイトーシスにおける細胞膜と細胞骨格の動的競争関係の解明)に取り組み、以下の成果を得た。1.これまでに、高速原子間力顕微鏡と共焦点レーザ顕微鏡との相関ライブイメージングにより、クラスリンエンドサイトーシスの閉口過程にアクチンが関与していることを示す結果を得ている。本年度はアクチンの役割を明らかにするために、関与するタンパク質の同定と、モデル構築を目指して研究を遂行した。当初の計画通り、阻害剤やRNA干渉を用いて関与する分子の同定に取り組んだところ、Arp2/3の関与を示す結果が得られたのに対して、RhoAやRac1の関与は否定された。また、欧州分子生物学研究所のRies博士と共同研究を開始し、エンドサイトーシスの初期過程での関与が示唆されているBARドメインタンパク質(FcOH2)の機能解析を開始した。2.これまで10秒であったフレームレートを2秒に上げて観察する事に成功し、閉口過程における細胞膜の形態変化をより詳細に解析することに成功した。その結果、これまでまれにしか見られなかった小さい開口構造(開口径30nm)を多くのピットで観察することができ、その持続時間が数秒から数十秒であることを明らかにした。これにより、クラスリンの集積が完了して大きな開口(U型)構造が形成された後(50-100秒)、小胞が切り取られるまでの間に、Ω型の小さい開口構造が数秒間だけ存在することを示した。これは、U型からΩ型への変換に大きなエネルギーバリアが存在し、そのバリアを超えるのにアクチンが関与していることを示唆するものである。その力学的背景を明らかにするために、カリフォルニア州立大学サンディエゴ校のPadmini博士との共同研究を開始し、そのモデル構築を行っている。本年度の計画は概ね順調に進展している。特に、高速原子間力顕微鏡の時間分解能の向上により、これまでまれにしか見られなかった小さい開口径ピットがクラスリンエンドサイトーシスの閉口過程に存在することを確認できたことは非常に大きな進歩である。これにより、成長期、安定期、閉口期を通して、一連の細胞膜変形過程をクリアにすることができた。成長期には、クラスリンの集積・重合が進行し、これに伴い、開口径(くぼみの径)が増大する。やがてクラスリンの集積が停止して安定期に入ると、大きな開口径(100-120 nm)を持ったU型の構造がしばらく(50-100秒)維持される。この期間に、ダイナミンなどのタンパク質の集積も始まる。やがて、U型の構造はΩ型に移行し、開口径の小さい(30 nm)のピットが形成されるが、この持続時間は短く(数秒20秒)、すぐに小胞が切り取られて穴は閉じる(閉口期)。これらの一連の過程における細胞膜の形態変化を可視化した例はこれまでになく、エンドサイトーシスの進行の分子メカニズムを理解する上で大きな一歩であるといえる。また、U型からΩ型への変換過程に大きなエネルギーバリアが存在することが示唆されるが、この過程の促進にアクチンなどの細胞骨格が関与している可能性が高い。細胞膜変形のモデル構築に関しては、当初3Dの力学モデルを計画していたが、現在、二次元のモデル構築を行っている。これには、クラスリン依存的エンドサイトーシスにおける細胞膜の形状に関しては、対称性、等方性が見られたためである。カリフォルニア州立大学サンディエゴ校のPadmini博士と共同研究を開始し、二次元モデルを用いて、U型からΩ型への変形過程におけるアクチンの関与を解明するための計算を行っている。2019年度は、研究項目Iを引き続き遂行するとともに、計画通り研究項目IIにも着手する。研究項目Iでは、2018年度に開始した閉口過程における細胞膜変形に関するモデル構築を継続するとともに、RNA干渉等を用いてアクチン関連分子の同定とその活性化の分子機構を明らかにする。また、Ries博士との共同研究により、成長過程におけるタンパク質の関与と膜変形との関係性を明らかにする共同研究を継続する。研究項目II(各種エンドサイトーシス経路による細胞膜張力調節機構の解明)では、計画通り、PDMSチャンバと伸展装置を高速原子間力顕微鏡に組み込み、細胞張力を変化させたときのエンドサイトーシスの頻度と分布を明らかにする。これまでの予備実験では、膜張力を一過的に増加させるとエンドサイトーシスの進行が抑制される事を示唆する結果が得られている。ここでは、さらに詳細な解析を行い、エンドサイトーシスのどのステップ(成長期、安定期、閉口期)で「張力依存性」が見られるかを明らかにする。特に、膜張力変化によるアクチンのダイナミクスの変化と膜変形との関係性を、相関イメージング等を用いて解明する。また、膜張力やずり応力との関係がこれまでに示唆されてきた他のエンドサイトーシス経路(caveola, CLIC, FEME等)に関しても同様の解析をおこない、各経路と膜張力との関係を明らかにする。

当初の計画通り、阻害剤やRNA干渉を用いて関与する分子の同定に取り組んだところ、Arp2/3の関与を示す結果が得られたのに対して、RhoAやRac1の関与は否定された。また、欧州分子生物学研究所のRies博士と共同研究を開始し、エンドサイトーシスの初期過程での関与が示唆されているBARドメインタンパク質(FcOH2)の機能解析を開始した。2.これまで10秒であったフレームレートを2秒に上げて観察する事に成功し、閉口過程における細胞膜の形態変化をより詳細に解析することに成功した。その結果、これまでまれにしか見られなかった小さい開口構造(開口径30nm)を多くのピットで観察することができ、その持続時間が数秒から数十秒であることを明らかにした。これにより、クラスリンの集積が完了して大きな開口(U型)構造が形成された後(50-100秒)、小胞が切り取られるまでの間に、Ω型の小さい開口構造が数秒間だけ存在することを示した。これは、U型からΩ型への変換に大きなエネルギーバリアが存在し、そのバリアを超えるのにアクチンが関与していることを示唆するものである。その力学的背景を明らかにするために、カリフォルニア州立大学サンディエゴ校のPadmini博士との共同研究を開始し、そのモデル構築を行っている。本年度の計画は概ね順調に進展している。特に、高速原子間力顕微鏡の時間分解能の向上により、これまでまれにしか見られなかった小さい開口径ピットがクラスリンエンドサイトーシスの閉口過程に存在することを確認できたことは非常に大きな進歩である。これにより、成長期、安定期、閉口期を通して、一連の細胞膜変形過程をクリアにすることができた。成長期には、クラスリンの集積・重合が進行し、これに伴い、開口径(くぼみの径)が増大する。やがてクラスリンの集積が停止して安定期に入ると、大きな開口径(100-120 nm)を持ったU型の構造がしばらく(50-100秒)維持される。この期間に、ダイナミンなどのタンパク質の集積も始まる。やがて、U型の構造はΩ型に移行し、開口径の小さい(30 nm)のピットが形成されるが、この持続時間は短く(数秒20秒)、すぐに小胞が切り取られて穴は閉じる(閉口期)。これらの一連の過程における細胞膜の形態変化を可視化した例はこれまでになく、エンドサイトーシスの進行の分子メカニズムを理解する上で大きな一歩であるといえる。また、U型からΩ型への変換過程に大きなエネルギーバリアが存在することが示唆されるが、この過程の促進にアクチンなどの細胞骨格が関与している可能性が高い。細胞膜変形のモデル構築に関しては、当初3Dの力学モデルを計画していたが、現在、二次元のモデル構築を行っている。これには、クラスリン依存的エンドサイトーシスにおける細胞膜の形状に関しては、対称性、等方性が見られたためである。カリフォルニア州立大学サンディエゴ校のPadmini博士と共同研究を開始し、二次元モデルを用いて、U型からΩ型への変形過程におけるアクチンの関与を解明するための計算を行っている。2019年度は、研究項目Iを引き続き遂行するとともに、計画通り研究項目IIにも着手する。
ローレンツ・ミンコフスキー空間内の型変化する平均曲率零曲面の研究

ローレンツ・ミンコフスキー空間内の型変化する平均曲率零曲面の研究の一環として,本年度は主に前年度から継続中の研究課題である時間的極小曲面について研究を行ったほか,平均曲率零曲面に対するWick回転についての研究を行い,以下の研究成果を得た.時間的極小曲面の特異点とガウス曲率の挙動について:時間的極小曲面上に現れる特異点の近傍での曲率の振る舞いに関する前年度からの研究をさらに進め,カスプ辺の特異曲率の符号とカスプ辺の近傍でのガウス曲率の符号が一致することを証明した.本年度の結果を前年度の結果と併せて取りまとめ,学術雑誌に投稿した.その後,当該論文は2018年1月にHokkaido Mathematical Journalに掲載受理された.平均曲率零曲面に関するWick回転について:ユークリッド空間内の極小曲面方程式とローレンツ・ミンコフスキー空間内の平均曲率零曲面を表す2種類の方程式の間の解に対する,Wick回転を用いた解の変換の研究をHarish-Chandra Research InstituteのRahul Kumar Singh博士と共同で行った.研究では平面対称性や直線に対する対称性を持った曲面に対する解の変換や,変換で移り合う解の幾何学的性質を調べた.特に型変化する平均曲率零曲面がある種の平面対称性を持つ場合はその対称の中心となる点の近傍が空間的になるといったことや,時間的極小曲面の対角化可能性と曲面の対称性の間に成り立つ関係を解明することができたほか,近年研究されている光的な直線を持つ平均曲率零曲面の間にWick回転を用いた変換を与えることができた.以上の研究結果を纏めた論文は,2018年1月にIndian Academy of Sciences, Proceedings Mathematical Sciencesに掲載受理された.29年度が最終年度であるため、記入しない。29年度が最終年度であるため、記入しない。3次元ローレンツ・ミンコフスキー空間内の型変化する平均曲率零曲面の研究の一環として,本年度は円の一径数族で構成される曲面について研究し,以下の2つの研究成果を得た.(1)リーマン型平均曲率零曲面の因果的特性について:3次元ローレンツ・ミンコフスキー空間内の円は,ユークリッド空間の意味における通常の円,2種類の双曲線,放物線の計4種類の円に分かれる.円の一径数族で構成されるリーマン型平均曲率零曲面と呼ばれる非回転面をその因果的特性により完全に分類した.また,その応用として計量の退化集合として光的な直線を持つ特別なクラスに属するリーマン型平均曲率零曲面については,その指標を全て計算した.その結果,α0型と呼ばれるクラス以外の全てのクラスに特定のリーマン型平均曲率零曲面が含まれていることがわかった.第2の応用として,放物線の一径数族で構成されるリーマン型平均曲率零曲面で,空間的全平面の上で定義されるグラフになる平均曲率零曲面の新たな例を発見した.これらの結果をまとめて論文「Causal characters of zero mean curvaturesurfaces of Riemann-type in the Lorentz- Minkowski 3-space」として学術雑誌に投稿した.(2)カテノイドの個数問題について:3次元ローレンツ・ミンコフスキー空間内の円の一径数族で構成される平均曲率零曲面のうち,回転対称性を持つカテノイドは円のタイプと,曲面の因果的特性により光錐を除き,7種類に分かれる.これらのカテノイドに対して,スペイン・グラナダ大学のRafael Lopez教授との共同研究で「中心がある軸を共有するような2つの円を空間内に置いたとき,それらを境界に持つようなカテノイドの個数はいくつか?」という境界値問題に対する完全な解を与え,結果をまとめて論文「The number of catenoids in Lorentz-Minkowski space connecting two coaxial circle」として学術雑誌に投稿した.リーマン型平均曲率零曲面の因果的特性を分類し,その応用として光的な直線を持つリーマン型平均曲率零曲面のクラスを決定した.また,副産物として,空間的全平面上の関数のグラフとなる平均曲率零曲面の新しい例を発見した.これらは,ローレンツ・ミンコフスキー空間内の平均曲率零曲面の基本的な族の重要な性質を決定したものであり,今後の研究を行う際のモデルとして重要な役割を果すことが期待され,研究はおおむね順調に進展していると言える.ローレンツ・ミンコフスキー空間内の型変化する平均曲率零曲面の研究の一環として,本年度は主に時間的極小曲面について研究し,以下の研究成果を得た.時間的極小曲面のガウス曲率の挙動について:時間的極小曲面は特にローレンツ多様体であることから,ユークリッド空間内の極小曲面やローレンツ・ミンコフスキー空間内の極大曲面の場合と異なり,ガウス曲率の符号に制約が存在せず,曲面の主曲率が常に実数の範囲内で取れるとは限らないという問題がある.報告者は時間的極小曲面のガウス曲率の符号および臍点,擬臍点と呼ばれる平坦点が,時間的極小曲面を生成する2本のナル曲線の向き,退化性と呼ばれる性質によってそれぞれ記述されることを証明した.そして,それらを応用することで,時間的極小曲面上に現れる任意の非退化特異点におけるガウス曲率の符号と特異点に近づく際の挙動を完全に分類した.具体的には,カスプ辺の近傍では臍点が存在せず,カスプ辺以外の特異点の近傍ではガウス曲率は零にはならず,ガウス曲率が負の値を持つか,正の値を持つかはそれぞれ特異点上で波面と呼ばれる特異点付き曲面の構造を有するか否かで決まることを証明した.

これらの結果をまとめて論文「Behavior of the Gaussian curvature of timelike minimal surfaces with singularities」として学術雑誌に投稿した.また,前年度の研究成果である円の一径数族で構成されるリーマン型平均曲率零曲面に関する論文「Causal characters of zero mean curvature surfaces of Riemann type in Lorentz-Minkowski 3-space」が,2017年1月にKyushu Journal of Mathematicsに掲載受理された.極小面(minface)と呼ばれる特異点を持つ時間的極小曲面の正則点および特異点におけるガウス曲率の挙動を決定した.特に特異点の近傍におけるガウス曲率の符号は,時間的極小曲面の主曲率が実数値を取るか,複素数値を取るかということを決定しており,それが特異点における波面の構造の有無で決まることを明らかにしたことは,時間的極小曲面に関する基本的な性質を決定したものであるといえる.本研究結果は今後,型変化する平均曲率零曲面や一般の時間的曲面の研究に際して重要な役割を果すことが期待され,研究はおおむね順調に進展しているといえる.ローレンツ・ミンコフスキー空間内の型変化する平均曲率零曲面の研究の一環として,本年度は主に前年度から継続中の研究課題である時間的極小曲面について研究を行ったほか,平均曲率零曲面に対するWick回転についての研究を行い,以下の研究成果を得た.時間的極小曲面の特異点とガウス曲率の挙動について:時間的極小曲面上に現れる特異点の近傍での曲率の振る舞いに関する前年度からの研究をさらに進め,カスプ辺の特異曲率の符号とカスプ辺の近傍でのガウス曲率の符号が一致することを証明した.本年度の結果を前年度の結果と併せて取りまとめ,学術雑誌に投稿した.その後,当該論文は2018年1月にHokkaido Mathematical Journalに掲載受理された.平均曲率零曲面に関するWick回転について:ユークリッド空間内の極小曲面方程式とローレンツ・ミンコフスキー空間内の平均曲率零曲面を表す2種類の方程式の間の解に対する,Wick回転を用いた解の変換の研究をHarish-Chandra Research InstituteのRahul Kumar Singh博士と共同で行った.研究では平面対称性や直線に対する対称性を持った曲面に対する解の変換や,変換で移り合う解の幾何学的性質を調べた.特に型変化する平均曲率零曲面がある種の平面対称性を持つ場合はその対称の中心となる点の近傍が空間的になるといったことや,時間的極小曲面の対角化可能性と曲面の対称性の間に成り立つ関係を解明することができたほか,近年研究されている光的な直線を持つ平均曲率零曲面の間にWick回転を用いた変換を与えることができた.以上の研究結果を纏めた論文は,2018年1月にIndian Academy of Sciences, Proceedings Mathematical Sciencesに掲載受理された.
自己組織化錯体空間を利用したπ共役系分子の有限集積と機能発現

ボトムアップ型の機能性材料開発においては、新しい性質を有する分子の合成とともに、それらをナノメートルレベルで精密かつ簡便に「配置する」技術が重要な鍵を握る。前者は、従来の合成化学的な手法を駆使することで、これまでに大きな発展を遂げてきた。それに対して後者は、1つ1つの分子をつかんで置くことのできない私たちにとって、現在もなお困難な課題である。そこで本研究では、配位結合を駆動力とした有機配位子と金属イオンの自己組織化に着目し、この仕組みをπ共役系分子の有限集積に活用することで、効率的なπ共役系分子の高次有限集積化を達成し、その集積体を用いた新奇な物性の開拓を検討した。平面状金属錯体の代表格である、巨大な色素分子、ポルフィリン類は様々な金属を導入できることから、その高次集積構造に興味が集まっている。しかしながら、3分子以上のポルフィリン金属錯体をカラム状に集積し、複数の金属間で相互作用を誘起させた例はほとんどない。そこで本研究では、伸長したピラー状分子を用い、内部に3分子集積可能な箱型骨格を利用して、3重金属集積体の構築を検討した。その結果、ポルフィリン金属錯体とその類縁体であるアザポルフィリン金属錯体を組み合わせることで、同種の金属錯体の三重集積化だけでなく、2種類の金属錯体を交互集積することに成功した。具体的には、銅-銅-銅、銅-パラジウム-銅および銅-コバルト-銅からなる三重金属集積体を組み上げた。そこで、集積された3つの金属はお互いにコミュニケーションしているか?いないのか?を明らかにするため、電子スピン共鳴を測定した。その結果、銅錯体の三重集積体では、不対電子(=スピン)を持つ3つの銅間でのスピン-スピン相互作用に由来するΔm_s-13シグナルを初めて観測することに成功した。広いπ共役系を有する芳香族分子は集積することで、分子単独では見られない特異な性質を示すことが知られている。例えば、芳香族分子が2分子集積した電荷移動錯体や無限集積した液晶などが、有機伝導体や動的機能性材料として盛んに研究されている。しかしながら、その中間に位置する芳香族分子の有限な集積体は、集積する分子の数や種類、順序に応じた特異な物性発現が期待されるにも関わらず、その有効な合成手段すら見出されていない。そこで本研究では、配位結合を駆動力とした有機配位子と金属イオンの自己組織化に着目し、この仕組みをπ共役系分子の有限集積化に活用することで、効率的にπ共役系分子の高次有限集積体を構築し、その集積体を用いた新奇な物性・反応性の開拓を検討した。実際に昨年度は、パネル状とピラー状の有機多座配位子とパラジウム錯体の自己組織化により、狙いとする4重と5重の芳香族分子集積体を一義的に組み上げることに成功した。その構造は詳細なNMR解析、質量分析、さらに単結晶のX線結晶構造解析により明らかにした。また、その空間には、種々の平面状分子が選択的に集積されることを見出した。例えば、中心に銅二価イオンを導入した無置換のポルフィリン錯体は、空間内で特異的に2分子集積し、その構造に起因した強いスピン-スピン相互作用を誘起することに成功した。また、ニッケルサレン錯体も空間内に2分子集積されることを見出し、その磁気的相互作用を観測することに成功した。π共役集積体の効率的構築とその物性探索の両面で狙いとする研究成果を上げられた。