hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
固体地球・表層環境・生命の共進化

1990年以来、世界の地質を対象に推進してきた、『生命と地球の歴史』の研究を、コンパイルを加えて、1)横軸46億年研究と、2)特異点研究を中心に前進させた。後者は後生動物誕生の事変7-5億年前の特異点の研究を推進した。それらを総括して、宇宙史を背景にした、生命と地球の歴史(岩波新書、1998)の新版を創出した。英語版は約400ページ、450図を含むもので2011年度中に印刷される予定である。調査予定地域のオーストラリアは次年度(H21年)に繰り越したが、ロシア、北海道、奥飛騨地域の地質調査・試料の収集を予定通り遂行し、横軸46億年研究を計画通り進めた。ロシアと奥飛騨地域は8-4億年前の時代の全球凍結時代と、その直後の動物誕生の時代をカバーする。世界標準地域として既に南中国地域で、8-5億年前の浅海堆積体の掘削試料の徹底的な同位体分析を推進中であるが、本年度の試料はそれを補完し、南中国地塊の当時の表層環境の地域性(日本列島はその縁に発達した)の解析に重要な役割を果たす。オーストラリア調査は平成21年11月に行い、(1)オーストラリアの3つの主要河川の川砂ジルコンと(2)約23億年前の全球凍結時の氷河性堆積物中のBIF礫を採取した。表層環境グループは、南中国の掘削試料を中心に、Sr,Ca,炭素(有機物と炭酸塩岩)、酸素の同位体分析、並びにP、REEなどの微量元素の分析と論文化を進めてきた。化石の記載に加えて動物胚化石のスポットU-Pb年代の可能性の追求を開始した。2008年に国際雑誌に印刷された論文は15である。そのうち代表的な3論文を本報告書の研究成果として記した。従来の研究方針に従って、南中国地域(8-5億年前の大陸棚堆積体)の地質調査を行い、新たな掘削試料を獲得した。更に奥飛騨地域の地質調査と試料の収集も進め、それらの試料からジルコンを分離し地質年代の精密決定を行った。更に、中国の試料についてはSr,Ca,炭素(有機物と炭酸塩岩)、酸素、硫黄の同位体分析を継続して進めた。これらから全球凍結前後の環境変動が見えてきた。ガスキアス氷河期の層序学的位置を特定することができた。動物胚化石の1固体からU-Pb同位体年代を求めるのは困難であることが判明しつつある。近年大陸地殻が構造侵食によって沈み込むスラブによって破壊され、マントル深部に運ばれることが解ってきた。この現象は、本研究課題と関係するので、御坂山地の花崗岩岩体の予察的な調査を行った。2009年に国際雑誌に印刷された論文は30である。そのうち主要3論文を本報告書の研究成果として記した。研究の目的:申請者らが過去20年余にわたって推進してきた地球生命史の研究を、本申請では『横軸46億年研究』を中心に進める。縦軸は酸素濃度や大陸地殻成長率など20の項目に及ぶ。具体的には、(1)東工大地球史資料館に記載・収蔵されてきた、174トン、16万個余の岩石試料、(2)硫黄、ストロンチウム、酸素、炭素などの同位体分析の充実、及び(3)院生とPDなどの若手研究者を中心とするマンパワーによって推進する。本申請研究では、(1)固体地球、(2)表層環境、及び古生物の3グループに分かれて研究を進める。成果:(1)世界の主要な河川35の川砂ジルコンを使って大陸地殻成長率を見積もった.結果は太古代末期(25億年前)に至っても大陸は現在の大陸の25%程度であった。地殻の成長は、これまでの常識とは逆の結果を導いた。しかし、この結果は世界の地質図からの推定と調和的である。(2)大気と海洋の酸素濃度変化曲線を炭酸塩岩のCeの酸化度から推定した。これを更に、堆積岩の形成量の経年変化46億年、および炭酸塩岩のSr同位体曲線の成果を合成して相互比較して最終曲線を求めた。その結果22億年と5億年に急激な変化を示す曲線が得られた。これは従来の推定とおおむね調和的だが、論争に終止符を打つものである。(3)既存掘削試料(635-499Ma、中国山峡ダム周辺地域)の炭素、酸素、硫黄、Sr、Ca、Nの各同位体、及び、リン、酸素濃度の高時間分解能解析結果がほぼ終了した。その結果、全球凍結解除後の6.35億年からカンブリア紀末(4.88億年前)にかけて、生物界の5段階の不連続的な変化にほぼ同期して、表層環境の変化が起きていた。
日本人の重症病態とTLR/IL-1RファミリーのIL-18遺伝子多型と性差の関係

救急領域重症患者のIL-18遺伝子多型とIL-18血中濃度、性別、重症度、病態との関連を検討した。IL-18 -607/-137のCA/GC, CA/GG型は死亡例でIL-18濃度が高値となる可能性が示唆された。しかし、敗血症、敗血症性ショック、非敗血症の病態別では、IL-18の遺伝子多型がIL-18濃度の増加や予後に関係するような結果は得られなかった。好中球機能や性差とこれらの遺伝子多型には有意な関連は認められなかった。一方で、血漿IL-18濃度は多変量解析では性別、APACHE IIスコアと同様にICUにおける予後関与因子であった。IL-18の血中濃度は予後予測に貢献するかもしれない。本研究は重症救急疾患における侵襲反応の個体差に基づく個別化医療を目指し、個体差の機序を、IL-18を中心に遺伝子多型や性別と重症度との関連を見ることで病態別に検討し、新しい診断マーカーの発見および性差に基づく治療標的としてのIL-18の可能性について検討するものである。平成25年度は主として過去に採取した70検体を用いて解析を行った。結果、救命救急センター搬入時の血中IL-18濃度はAcute Physiology and Chronic Health Evaluation II (APACHE II)スコアと正の相関を示し、生存例よりも死亡例では血中IL-18濃度が有意に高いことが明らかとなった。このことから、IL-18濃度の増加は生存率悪化に関与する可能性が示唆された。IL-18の一塩基多型解析では、-607/-137の遺伝子型はAA/CCが2名、AA/GCが7名、AA/GGが14名、CA/GCが12名、CA/GGが22名、CC/GGが13名であった。このうち、CA/GCまたはCA/GGの場合に血中IL-18濃度が生存例に比べ死亡例で有意に高いことが明らかとなった。さらに、健常成人13名より単核球を抽出し、エンドトキシン刺激を加えて上清のIL-18濃度を測定した。-607/-137の内訳はCA/GGが6名、AA/GGが3名、CC/GGが4名であった。結果、CA/GGまたはAA/GGの場合、エンドトキシン刺激によりIL-18濃度が有意に増加した。以上の結果より、IL-18-607CAを有する患者についてIL-18濃度が増加しやすい可能性があり、病態の重症化に関与するのではないかと考えている。70名の病態別、性別の検討ではn数が少なく、有意な差は見られなかったため、今後検体数を増やしていく必要がある。平成26年度中に新規登録されたのは27検体であった。内訳は非敗血症9検体(男/女:3/6)、敗血症5検体(5/0)、敗血症性ショック9検体(7/2)、重症敗血症1検体(1/0)、外傷3検体(2/1)であった。非敗血症(APACHE IIスコア:20.6±5.3)、敗血症(18.4±3.2)、敗血症性ショック(34.3±6.2)の好中球数の平均は7793±3008, 11034±5201, 23103±12909個/uLであり、非敗血症に比べて敗血症性ショックでは有意に多い結果であった。また、4検体(非敗血症1,敗血症性ショック2,重症敗血症1)に関しては好中球アポトーシスを測定した。21検体の健常人好中球アポトーシスをコントロールとして解析した。健常人検体で好中球アポトーシスは約60%程度であったが、患者検体では約15%程度に抑制されていた。健常人検体では、女性でややアポトーシスが少ない傾向が見られたが、統計学的な有意差は無かった。患者検体では検体数が不十分なため、病態別、性別での関連は明らかではなかった。患者27検体、及び健常人21検体のIL-18-607および-137の遺伝子多型を検出したが、施設に新たに感度の良い機械が配備されたため、そちらを用いて再度多型検出を行っている。また、IL-18濃度についても測定し、健常人よりも患者検体で高い結果を得ているが、患者検体は病態別、性別で解析中である。本研究では個体差の機序を、IL-18遺伝子多型や性別と重症度との関連を見ることで病態別に検討し、新しい診断マーカーおよび性差に基づく治療標的としてのIL-18の可能性について臨床検討するものである。平成27年度は新規検体採取に加え、平成26年度から採取した検体の遺伝子多型解析、血漿IL-18濃度、好中球アポトーシス、Neutrophil Extracellular Trapsの測定を行った。IL-18-607/-137の遺伝子多型(及びIL-18濃度の平均値±標準偏差)はAA/GGが23%(206±191 pg/mL)、AA/GCが11%(54±22 pg/mL)、CA/GCが3%(41 pg/mL)、CA/GGが40%(193±346 pg/mL)、CC/GGが23%(158±144 pg/mL)であった。

CA/GGのパターンが最も頻度が高く、これは平成25年度に行った70検体について解析した結果と一致した。AA/GG及びCA/GCは他よりもやや低い傾向が見られたが、n数が少ないため、有意な差では無かった。それぞれの遺伝子多型パターンごとに性別でわけてIL-18血漿濃度を確認したが、有意な差は認められなかった。好中球アポトーシス、NETsについても、遺伝子多型のパターンによって有意な差は認められなかった。しかし、敗血症、重症敗血症、敗血症性ショックの病態別では差が認められる可能性がある。IL-18血漿濃度は敗血症で53±28 pg/mL、重症敗血症では102±59 pg/mL、敗血症性ショックでは126±87 pg/mLであり、重症化に伴って増加している傾向が見られた。しかし、病態別の分類に関しては、敗血症の定義が変更されたことにより、現在再検討中である。救急領域重症患者のIL-18遺伝子多型とIL-18血中濃度、性別、重症度、病態との関連を検討した。IL-18 -607/-137のCA/GC, CA/GG型は死亡例でIL-18濃度が高値となる可能性が示唆された。しかし、敗血症、敗血症性ショック、非敗血症の病態別では、IL-18の遺伝子多型がIL-18濃度の増加や予後に関係するような結果は得られなかった。好中球機能や性差とこれらの遺伝子多型には有意な関連は認められなかった。一方で、血漿IL-18濃度は多変量解析では性別、APACHE IIスコアと同様にICUにおける予後関与因子であった。IL-18の血中濃度は予後予測に貢献するかもしれない。本研究では研究期間内に以下の4点について明らかにするものとしている。1.重症救急症例における血中IL-18濃度の経時的変化を病態別、重症度別、性別で評価2. IL-18の遺伝子多型解析3. IL-18の遺伝子多型と性差が好中球などの自然免疫細胞の機能変化に及ぼす効果4. IL-18の救急領域における新しい診断マーカーまたは治療標的としての機能平成25年度までに1, 2, 4について検討を開始したが、平成26年度では、3についても検討を開始することが出来た。また、新たに27検体の採取に成功し、予定の半分の検体数にとどまっているものの、平成25年度からは飛躍的に増加し、検体採取方法は改善したと考えている。また、これまでのデータをまとめ、2本の英語論文として投稿した。現在新規の検体でも1, 2, 4について解析中であり、概ね良好な研究経過であると考えているが、検体数が予定数よりも下回っていることなどから、到達度としては80%程度と考えている。救急・災害医学平成27年度の検討では引き続き検体数を確保し、遺伝子多型解析、IL-18濃度、好中球機能解析を進めていく予定である。好中球機能に関しては、アポトーシスの他にneutrophil extracellular trapsの解析や、貪食能などを測定する。また、生化学データや各種重症度スコアなどを得られた結果と合わせ、病態別、重症度別、性別に分けて評価検討するため、統計解析ソフトを用いるなど、より詳細な検討を行い、学会発表や論文投稿に備える。1.重症救急症例における血中IL-18濃度の経時的変化を病態別、重症度別、性別について明らかにする2. IL-18の遺伝子多型解析を行い、IL-18の濃度変化や病態、重症度と遺伝子多型との関連を明らかにする3. IL-18の遺伝子多型と性差が好中球などの自然免疫細胞の機能変化に及ぼす効果を検討する4. IL-18が救急領域における新しい診断マーカーまたは治療標的として機能し得るかを検討するこのうち、平成25年度では、1および2と4について検討を開始することが出来たため、概ね順調と考えている。
カーボンブラック・アルミナアロイ薄膜の合成とそのガスセンシング機能

ゾル-ゲル法により合成したカーボンブラック・アルミナアロイの合成と、そのガス応答性について検討し、以下の成果が得られた。1.アゾ基やカルボキシル基を導入したカーボンブラックの存在下で、メチル_-2_-オキサゾリン(MeOZO)、ビニルピロリドン(MVPD)、及びN,N_-ジエチルアクリルアミド(DEAAm)の重合を行うと、アルミニウムアルコキシドと相溶性に優れたこれらのポリマーが粒子表面へグラフトできることが分かった。2.上記のポリマーをグラフトしたカーボンブラックの存在下で、アルミニウムイソプロポキシドの加水分解重縮合(ゾル-ゲル反応)を行うと、カーボンブラックが分子レベルで均一に分散した状態で反応が進行し、グラフト鎖が水素結合を介してアルミナゲル中に組み込まれたカーボンブラック・アルミナゲルアロイ薄膜が合成できることを見出した。3.カーボンブラック・アルミナアロイ薄膜を塗布した電極を水蒸気やアルコール蒸気に曝と、その抵抗値が著しく減少し、乾燥空気中へ戻すと速やかに初期抵抗値へ戻ることを発見した。また、相対湿度やアルコール蒸気圧とこれらの複合体の抵抗値には良い相関関係が認められた。この様な、現象は複合体中のポリマーが水蒸気やアルコール蒸気を吸収することによるマトリックスとの水素結合の解離に基づき、カーボンブラック粒子相互の導電回路が変化するためと推察した。4.ポリDEAAMをグラフトしたカーボンブラック・アルミナアロイの水蒸気中における抵抗値は、32°C付近で著しく減少し、優れたNTC特性を示すことが分かった。5.以上の結果から、本研究で得られたカーボンブラック・アルミナアロイは、新規のガスセンサーやNTC素子への応用の可能性があることが明らかとなった。
植物の開花調節経路の分子生態学:自然条件下における開花調節の変異

気温と日長は、植物が季節を感知するための主要な環境要因である。日長が暦に従って予測性の高い季節変化を示すのに対して、気温の季節変化は長期傾向としてのみ現れる。そのため、植物が気温から季節を感知するためには、短期の気温変動を無視して長期の変化傾向にのみ応答するような分子メカニズムが必要である。本研究では、多年生植物の生活環調節において、ポリコームグループ(PcG)タンパクが介在して発現調節がされている転写因子FLOWER ING LOCUS C(FLC)が変動する気温を長期間にわたって統合的に感知する主要メカニズムとして機能していることを示した。多年生のシロイヌナズナ属植物であるハクサンハタザオの自然集団を対象に、野外に生育する個体の葉におけるFLC転写量をほぼ1週間おきに約1年間にわたって継続測定した。近縁の一年生モデル植物シロイヌナズナで知られているのとは対照的に、多年生のハクサンハタザオではFLCの抑制は世代を経ることなしに解除された。年間を通して、FLCの転写量は過去5週間の温度環境に強く依存しており、転写の抑制と上昇がともに温度依存性であった。FLC転写量は栄養成長から繁殖生長への移行時期に対応しているだけでなく、その逆方向への移行の時期とも対応していていた。FLCは単に冬の記憶としてだけでなく、多年生の生活環においては、長期間の温度変動を量的に記憶するというより包括的な役割を担っていると結論した。1.研究の目的好適な時期に花を咲かせるしくみの自然変異と進化を明らかにすることが目的である。開花調節経路の鍵となる遺伝子のmRNA量をパラメータとして、自然条件に生育する植物個体の開花調節と環境の時間的・空間的変動との関係を解析する。シロイヌナズナ近縁種3種を対象とする。2.平成17年度の実績タチスズシロソウ、タネツケバナの2種について主に研究を行った(1)タチスズシロソウ:開花調節における北方集団と南方集団の変異と、発芽直後のFLC転写レベルとの関係を明らかにすることを目的としている。リアルタイムPCRによるFLCのmRNA定量法を確立した。本種は異質倍数性起源であるために2セットのゲノムを含んでいる。転写されたmRNAが両方のゲノム由来であるか、片方のみに由来するかを決めるため、特異的に定量可能なプライマーの開発を目指している。現在、1セット側についての特異的プライマーの開発に成功している。(2)タネツケバナタネツケバナ:開花調節の地理的変異を対象に、アメダスのデータと発芽直後のFLC転写レベルとの相関を調べることを目的としている。FLCの配列を決定し、タネツケバナに特異的なプライマーを設計した。関西地方から30地点を選び、アメダス観測点の近傍から種子を採集した。代表的な3集団についてFLCを定量した。(3)なお、ハクサンハタザオについては、野外調査区を設置し、個体群調査を行った。また、データロガーの設置による環境条件の測定を行った。来年度にFLCレベルの経時変化を測定する予定である。2.平成18年度の実績タチスズシロソウ、タネツケバナの2種に加えて、ハクサンハタザオの研究も開始した(1)タチスズシロソウ:開花調節における北方集団と南方集団の変異と、発芽直後のFLC転写レベルとの関係を明らかにすることを目的としている。推定両親種の遺伝子塩基配列を決定し、制限酵素認識部位の多型を利用してタチスズシロソウのFLC転写産物が両方のゲノム由来であることが明らかになった。

両FLCをあわせた転写量を測定したところ、実生時の転写量に集団間変異がみられた。それぞれ片方のゲノムを特異的に定量するためのプライマーは得られなかったので、特異的プローブを用いた定量法を試みる予定である。(2)タネツケバナ:開花調節の地理的変異を対象に、アメダスのデータと発芽直後のFLC転写レベルとの相関を調べることを目的としている。本州全域の開花応答の変異のデータに基づき、最も開花応答性の異なる2集団のFLC転写量を比較した。バーナリゼーション反応性から予測されるFLC転写量の差異が検出された。(3)ハクサンハタザオ:野外調査区においてフェノロジーの継続調査を開始した。データロガーの設置による環境条件の連続測定を行っている。野外サンプルによるmRNA量の定量法を確立し、10月よりFLCレベルの経時変化を1週間に1度の頻度で測定している。野外気温の低下に応答したFLCレベルの低下が見られた。1.研究の目的好適な時期に花を咲かせるしくみの自然変異と進化を明らかにすることが目的である。開花調節経路の鍵となる遺伝子のmRNA量をパラメータとして、自然条件に生育する植物個体の開花調節と環境の時間的・空間的変動との関係を解析する。シロイヌナズナ近縁種3種を対象とする。2.平成19年度の実績前年度の研究結果に基づき、ハクサンハタザオとタチスズシロソウの2種の研究をすすめた。(1)ハクサンハタザオ:野外個体を用いたFLCのmRNA定量を行い、その季節変動パターンを明らかにした。変動パターンは野外集団のフェノロジーをよく説明した。また、FLCの転写量は過去約5週間の気温変動と連動して変化していることが明らかとなった。さらに、制御環境下への移植実験を行うことにより、FLC転写量が温度依存であることを示した。(2)タチスズシロソウ:本種は異質倍数性起源であるために2セットのゲノムを含んでいるため、クローニングをすることにより、野外集団内・間におけるFLCの遺伝的変異を明らかにした。
五員環を有する縮合多員環芳香族炭化水素の合成と反応

1.3ー及び5ーエチル、4ーtーブチルー12ーエチルインデノ[1,2,3ーcd]ピレンを合成し、12ーエチル体と共にそのNMRスペクトルを検討した。置換基を有する高次の縮合多環芳香族化合物の化学シフトの予測は母体の化学シフトと、置換ナフタレンなど低次化合物における置換基による化学シフトの変化から可能である事を明らかにした。2.シクロペンタ[cd]ピレンは酸性条件で容易にカチオン重合を起こすことを見いだした。この時求電子種が存在すると置換反応も併発した。3,4ージヒドロシクロペンタピレン、シクロペンタピレンー3(4H)ーオンの求電子置換反応は8ー、6ー、1ー位などにおこり、これらの結果をモノ置換ピレンの反応性と比較検討した。3.フルオレン、フェナントレン、シクロペンタ[def]フェナントレン、ピレン及びフルオランテンのラネ-ニッケル存在下での接触水素化を反応性と吸着性の点から検討した。例えば、フルオレンは触媒に吸着されにくく、他の炭化水素の共存下で著しく反応が遅くなり、ピレンはその逆で、吸着され易く、共存物質の影響はすくない。4.部分水素化縮合多環芳香族化合物に対して高い分離能をもつHPLC用液相を得る目的で、シリカゲルと末端ベンジル、シアノ基などをデカメチレン基で結合した逆相系液相を作り、その性能を市販カラムと比較検討した。5.メタクリル酸メチル、イタコン酸ジメチルなどのテロメリ化を行い、その反応性を比較検討した。また、生成物中の二量体付加物である環状オリゴマ-などを分離し、その生成経路、反応性などを検討した。6.1,4ービス(9ーフルオレニル)ー1,4ーシクロヘキサンジオ-ルの脱水でフルオレニリデン系化合物は生成しない。2ー(3ーフルオランテニル)シクロヘキサノンをPPAで処理すると、分子間反応が優先的に起こる事がわかった。1.4ーtーブチルー12ーエチルインデノ[1,2,3ーcd]ピレンをピレンから合成し、そのトランスーtーブチル化を試みたが、うまく行かなかった。しかし、スペクトルの検討から、母体のアセチル体は12ー置換体である事が明らかとなった。(3ー,5ーエチル体の合成と一括した論文を作成中)2.シクロペンタ[cd]ピレンー3(4H)ーオンのアセチル化は8ー、6ー、1ー位に起こったが、1ーアセチルピレンに比べて特に1ー、6ー位の反応性が低い。これは5員環による歪みに起因すると考えられる。ニトロ化でも同様の傾向を示したが、生成物の回収率が低く、酸化反応による骨格の減成によると考えられる。(3月31日、日化年会口頭発表)3.ポリニトロフルオレンを置換したアクリル酸誘導体の合成は完成していないが、その一環として、4ークロロホルミー2ークロロホルミルメチルー2,4ージメチルー4ーブタノリドを合成し、ヘキサメチレンジアミンとの界面重縮合で得たポリアミドのすぐれた水溶性などの特性を明らかにした。(論文発表済)4.フルオレンリチウムとシクロヘキサンー1,4ージオンの反応で1,4ービス(9ーフルオレニル)ー1,4ーシクロヘキサンジオ-ルの2種の立体異性体を得た。これらの異性体の構造を確認し、現在、その脱水反応を行っている。DBUとの反応ではフルオレンに解離し、PPA処理するとシクロヘキセン誘導体が得られた。5.その他の項目ー(1)シクロヘプタ[1]シクロペンタ[def]フェナントレンの合成、(2)フルオラデンの合成、(3)インデノピレンオキシドの合成ー(1)シクロヘプタ[1]シクロペンタ[def]フェナントレンの合成、(2)フルオラデンの合成、(3)インデノピレンオキシドの合成ーについては、現在のところ良い結果が得られていない。6.この研究に関連して、フルオレン、ピレン、フルオランテン等の縮合多環芳香族化合物や4ーフェニルシクロヘキサノン誘導体の接触水素化を行い、興味ある知見が得られた。(論文準備中)1.3ー及び5ーエチル、4ーtーブチルー12ーエチルインデノ[1,2,3ーcd]ピレンを合成し、12ーエチル体と共にそのNMRスペクトルを検討した。

4.部分水素化縮合多環芳香族化合物に対して高い分離能をもつHPLC用液相を得る目的で、シリカゲルと末端ベンジル、シアノ基などをデカメチレン基で結合した逆相系液相を作り、その性能を市販カラムと比較検討した。5.メタクリル酸メチル、イタコン酸ジメチルなどのテロメリ化を行い、その反応性を比較検討した。また、生成物中の二量体付加物である環状オリゴマ-などを分離し、その生成経路、反応性などを検討した。6.1,4ービス(9ーフルオレニル)ー1,4ーシクロヘキサンジオ-ルの脱水でフルオレニリデン系化合物は生成しない。2ー(3ーフルオランテニル)シクロヘキサノンをPPAで処理すると、分子間反応が優先的に起こる事がわかった。1.インデノ[1,2,3ーcd]ピレンの3ー及び5ーエチル体、4ーtーブチルー12ーエチル体を合成し、12ーエチル体と共にそのNMRを検討した。置換基をもつ高次の縮合多環芳香族化合物の化学シフトは母体の化学シフトと置換ナフタレンなど低次化合物における化学シフトの変化から精度よく推定できる事を明らかにした。(論文発表済)2.シクロペンタ[cd]ピレンとその類縁体の求電子種との反応性を検討した。シクロペンタピレンは求電子種の存在でカチオン重合を起こし、求電子種を置換した重合体が得られた。3,4ージヒドロ体、3(4H)ーケトンの反応では8ー、6ー、1ー位置換体などが生成し(前者のニトロ化では5ー位体も生成)、3(4H)ーケトンの臭素化では活性メチレン位にだけ反応した。これらの結果をモノ置換ピレンの求電子置換反応の結果と比較した。(口頭発表予定)3.フルオレン、フェナントレン、シクロペンタ[def]フェナントレン、ピレン及びフルオランテンのラネ-ニッケル存在下での接触水素化を反応性と吸着性の点から検討した。例えば、フルオレンは融媒に吸着されにくく、他の炭化水素の共存下で著しく反応が遅くなり、ピレンはその逆であった。(論文準備中)4.部分水素化縮合多環芳香族化合物に対して高い分離能をもつHPLC用液相を得る目的で、シリカゲルと末端ベンジル、シアノ基などをデカメチレン基で結合した液相を作り、その性能を検討した。(口頭発表予定)5.官能基を導入しやすいテロマ-の創設を目的として、イタコン酸ジメチルのテロメリ化を行い、環状二量体などを得た。この反応性や生成物の性状などをメタクリル酸メチルの場合と比較、検討した。(口頭発表予定)6.1,4ービス(9ーフルオレニル)ー1,4ーシクロヘキサンジオ-ルの脱水でフルオレニリデン系化合物は生成しない。2ー(3ーフルオランテニル)シクロヘキサノンをPPAで処理すると、分子間反応が優先的に起こる事がわった。
口腔扁平上皮癌の頸部リンパ節転移に関わる染色体・遺伝子異常の解析

口腔扁平上皮癌の頸部リンパ節転移に関わる分子生物学的背景を明らかにするため、2,386個のBACクローンを搭載した高解像度全ゲノムCGHアレイを用いて、同一症例より同時に採取された5対(10検体)の原発巣/転移巣由来DNAについてアレイCGH解析を行った。その結果、原発巣には認められない転移巣特有の変異が検出され、複数例の転移巣に共通する高度の変異も認められた。既知の転移関連遺伝子のコードされていない異常領域もいくつか見出され、これらの領域に未知の転移関連遺伝子が含まれている可能性が示唆された。本研究の特徴は、手術時に原発巣と転移巣より同時に得られたDNAを用いて、複合的、網羅的な遺伝子・染色体異常の解析を行う点にあり、今後は、さらに中間期FISH法、modified CGH法にて解析を進め、Microarray CGH法による解析結果との比較を行うとともに、リンパ節転移に関わる遺伝子・染色体異常を解明していく予定である。本研究の特徴は、手術時に原発巣と転移巣より同時に得られたDNAを用いて、複合的、網羅的な遺伝子・染色体異常の解析を行った点にあり、今回検出された異常領域にリンパ節転移に関わる既知および未知の癌遺伝子・抑制遺伝子が含まれている可能性が高い。
コンクリート中の鉄筋腐食と耐久性改善へのセメント添加物の効果に関する研究

本年度は、以下のような項目について検討し、成果を得ることができた。1.AE法を用いた鉄筋腐食の早期判定法の開発AE法による連続監視により、鉄筋腐食過程の早期判定が可能と考えられることから、腐食生成過程でのAE計測を実施し、早期判定への手順を検討した。AE計測については、実験装置は整備されていたが、鉄筋腐食の電気化学的な計測が不可欠なことが判明し、これについての実験システムを検討することになった。さらに,これらの電気化学的な計測とAE計測結果との対応については,文献調査を実施した。その結果,海外を含めてかなり業績は少なく,本研究室の成果が最新と言えることが明らかになった。2.セメント添加物の腐食抑制効果の評価に関する研究セメント添加物により腐食抑制効果のあることが知られている。そこで、メタカオリン系の添加物による腐食抑制効果の実証実験に関する資料収集を実施した。この実験では、連続浸漬実験を始めとして塩分浸透解析が必要であり、定量的な塩分濃度と腐食過程の関係の解明を試みた。これに関しては,塩分滴定法が有効であり,そのための機器は既往の備品として整備されていることが確認できた3.セメント添加物のAE発生特性に関する研究対象とする添加物により構成されたコンクリートのAE発生特性を明らかにする目的で,実験を開始した。これには,AE波形パラメータの分析が不可欠であることより,各種のパラメータと発生機構の関係についての文献調査も追加した。以上の研究成果については、平成16年度に土木学科全国大会,イタリアでの国際会議等で公表の予定である。
ネットワークセントリックアプリケーションのためのシステムサポートに関する研究

NASシステムとは、モバイルエージェントパラダイムに基づく、効率的高信頼性ネットワークセントリックアプリケーションのデザインと開発を円滑にするミドルウェア層である。それは、統合された枠組みにおいてユーザー及びコードの双方の移動性に対応し、ユーザーにネットワーク内のどの場所からでもローカル及びリモートモバイルエージェントを制御し管理させる。それは、プライマリー/バックアップアプローチ、負荷分散、及び電子商取引(e-commerce)プログラムに必要なexactly-onceセマンティクスを保証するためのatomic commitプロトコルに基づいた対故障性プロトコルを含む高信頼性ネットワークセントリックアプリケーションの実現のための様々なプロトコルを提供する。NASシステムの一環として私達はMobile Agent Management System module (MAMS)と呼ばれるモジュールを開発した。MAMSは常時ネットワーク接続されている多数のPCと2台のワイヤレス接続のラップトップPCから成る環境でテストされている。MAMSによって、ユーザーは自身の現在地から任意のネットワーク上のモバイルエージェントを制御、モニター、管理することができる。グループ通信に基づいて、対故障性プロトコルを開発し実験した。対故障性プロトコルとモバイルエージェントグループ通信の効率向上のために、大規模分散システムにおける故障検知サービス(failure detection service)を数多く調査した。また、現在はモバイルエージェントのための効率的故障探知器(failure detector)を開発している。NAS(Network-centric Application Support)システムはモバイルエージェント(Mobile Agent)のパラダイムを基にした,高信頼で高効率的なネットワークセントリックアプリケーションの開発,実装を行なうためにデザインされたシステムである.NAS systemはエージェントのグループ間での協調動作,負荷分散,耐故障性の保持,ユーザの移動性をサポートを提供する.このシステムはまた,異なるエージェントタイプ,通信プロトコルを持ったシステム同士で通信を行なう機能も提供している.NASシステムは「The agent and group manager」と「The computation environment and connectivity manager」という二つの主なコンポーネントで構成されている.エージェント管理モジュールであるMAMS(the Mobile Agent Management System module)の実装は既に完了している.さらに,ネットワークに常時接続された幾つかのPCと2つの無線接続のラップトップを含む環境でMAMSのテストを行った.ユーザは,MAMSを用いてネットワーク上のモバイルエージェントの制御,モニタ,管理をモバイルエージェントの現在位置に関係なく行うことができる.また,MAMSはモジュールとして設計されているため,任意のモバイルエージェントシステムをサポートするために,容易に拡張することができる.現時点の実装では,「Agent Space(お茶大)」のみをサポートしている.現在,グループメンバシップサービス,アトミック・ブロードキャスト,障害発見器(Failure Detector)を含んだWAN向けの新たなグループコミュニケーションサービスを設計している.このサービスを用いたアプリケーションは,WANにおいて,グループメンバが移動したり,断線やネットワークパーティションが発生した場合でも,不具合無く動作し続けることができる.また,アトミック・ブロードキャストやグループメンバシップサービスで用いられる幾つかのコンセンサス・アルゴリズムについての評価を行っているChandra and.Toueg[1]やPAXOS[2]コンセンサス・アルゴリズムの実装を分散アルゴリズムのプロトタイプ,シミュレーションのためのプラットフォームである「Nekoシステム(スイス連邦工科大学ローザンヌ校)」を用いて実装し,それらのアルゴリズムの性能をPCクラスタを用いて実験し,評価した.また,高信頼性を持つモバイルエージェントのデザインや実装のための耐故障プロトコルや,電子商取引アプリケーションのための複製の一意性(exactly-once execution property)を保証するプロトコルの開発を行った.現在,これらのプロトコルの実装および性能評価を行っている.今後,グループコミュニケーションサービスの設計,実装と開発した全てのモジュールを統合してNASシステムを構築する予定である.その後NASシステムやそれに含まれるプロトコルを,実験結果に基づいてさらに洗練する.NASシステムとは、モバイルエージェントパラダイムに基づく、効率的高信頼性ネットワークセントリックアプリケーションのデザインと開発を円滑にするミドルウェア層である。
老化に伴う代謝恒常性の破綻による記憶低下機構の解明

学習や記憶機能は、加齢にともなって低下する。本研究提案では、加齢にともなう生体内の代謝機能の低下が記憶機能に与える影響を明らかにすることで、加齢性記憶低下の原因を理解することを目的とする。これまでにショウジョウバエ嗅覚記憶をモデルとして研究を行い、老化個体では安定な記憶が形成されないこと、記憶固定のプロセスを担う機能が低下していることを明らかにしてきた。また、体内の恒常性と記憶機能の関与について、これまでに以下を明らかにしてきた。1)遺伝学的にインスリン産生を一過的に抑制したハエ個体において嗅覚記憶を測定したところ、学習機能は正常だが記憶を維持する能力が低下した。2)インスリン産生を老齢個体で同様に抑制させても、記憶低下は亢進しなかった。3)ショウジョウバエにおいてインスリンシグナルを制御する因子が記憶の維持に必要である。4)インスリンシグナル関連因子の発現量は、加齢により低下する。これらの遺伝学的解析から、インスリンシグナルの一部が加齢により影響を受けることが、記憶低下、とくに記憶を維持する能力低下の原因の一つであることが示唆された。27年度が最終年度であるため、記入しない。学習や記憶機能は、加齢にともなって低下します。近年、加齢に伴う生体内の代謝機能の変化が記憶低下の一因となることが示唆されていますが、その機構は明らかではありません。私たちは、加齢にともなう生体内の代謝機能の低下が記憶機能に与える影響を明らかにして、加齢性記憶低下の原因を理解することを目指しています。記憶の形成機構やインスリンシグナルによる代謝制御機構は種を超えて保存されています。本研究では、ショウジョウバエの嗅覚記憶をモデル系として用いて、老化による代謝機構の低下を環境的あるいは遺伝学的に操作して、記憶形成に関与する神経・分子ネットワークに与える影響を評価します。1.生体内の代謝機能の変化が記憶形成に与える影響の解明:本年度は、生体内の代謝を遺伝学的操作により一過的・強制的に低下させたトランスジェニックショウジョウバエ個体を作製し、それらを用いてハエ嗅覚学習後の記憶を行動解析により測定した。学習の程度は変化しないが、記憶の維持が低下していたことから、生体内の代謝機能は記憶の維持に必要であることが明らかとなった。2.加齢にともなう代謝恒常性の変化が記憶機能の低下に与える影響の解析:加齢にともなう代謝機能の低下を遺伝学的に操作する方法を探索するために、ハエの代謝機能の指標を加齢依存的に測定したところ、インスリンペプチドの発現量が変化することが明らかとなった。現在、それらをターゲットとして加齢に伴う代謝恒常性を変化させる遺伝学的方法を探索している。交付申請書に記載した内容に関しては、ほぼ全て順調に進んでいる。1)生体内の代謝恒常性の変化が影響する嗅覚記憶神経系の同定生体内の代謝機能を変化させた個体において、記憶維持低下の原因となる嗅覚神経系を同定する。2)生体内の代謝恒常性の変化が影響する分子ネットワークの同定生体内の代謝変化によって、脳内あるいは特定の神経細胞群の遺伝子プロファイリングが変化している可能性を考え、発現変化する分子ネットワークをRNA-seqを用いたトランスクリプトーム解析により同定する。同定した分子ネットワークの発現量を改変させた老齢個体において、嗅覚記憶を行動解析により測定する。
機能的回路多重標識と転写産物プロファイリングによる脳多領野記憶痕跡モデルの検証

学習時に活性化されて記憶痕跡となる神経細胞は海馬や前頭皮質、頭頂皮質、扁桃体など複数の大脳領野に並列的に存在するが、これら領野間での相互作用が記憶の獲得や維持、想起に対してどのように関与するのかについては明らかになっていない。本研究では記憶痕跡の多領域間相互作用様式とその遷移を解析することにより、それぞれの脳領域にある記憶痕跡の機能を明らかにすることを目的とする。このため平成30年度では活動依存的遺伝子発現系と薬剤依存的遺伝子制御系を組み合わせることにより、マウスにおいて記憶関連細胞を多時点で標識するシステムの構築を行った。前初期遺伝子Arcは記憶と関連する神経活動と良く相関した発現を示す。このArc遺伝子のプロモーターを利用し、その下流に薬剤依存的リコンビナーゼを配置したトラスジェニックマウスを作成し、このマウスとリコンビナーゼ依存的レポーターマウスとを掛け合わせた2重トランスジェニックマウスを得た。このマウスでは薬剤投与と神経活動が同時期に起こった場合のみにレポータータンパク質が発現した。次に、このマウスを用いて文脈依存的な恐怖条件付け等の記憶課題を行わせ、記憶想起などのイベントにレポーター標識される神経細胞を海馬で定量的な解析を行った。海馬の歯状回においては記憶想起によるレポーター発現がみられたが、レポーター陽性細胞の数は記憶獲得からの時間によってほとんど変化しないという結果が得られた。また、解析感度や効率を上げるため、新しい薬剤依存的なレポーター発現システム構築の検討を行った。実験計画について順調に実験を進めており、大脳組織学的解析および新規レポーターシステムの構築も進んでいる。次年度では、これまで得られたデータの定量解析と統計的評価を行い、結果の解釈と生物学的な意義を考察する。また、海馬以外の多領野もしも計画どおりに進まない場合は、現在構築中のレポーターシステムに切り替えて実験を進める。
留学経験をもつ大学教授の教育研究活動にみる日本型大学院教育の影響に関する研究

日本に留学経験のある近隣アジア諸国の大学教授は、日本の大学院教育の特徴をゼミ教育ととらえ、特に理系において母国で積極的に実施されている。ただし、研究室に所属する学生や教員の数が異なるため、教員個人として実践可能な範囲で踏襲していることが明らかとなった。また、現在の研究室運営に関しては、研究室内のチームワークを特に重視していることや、学問に対する厳格な姿勢に関して日本留学の影響を受けていることが明らかとなった。本研究は、日本で大学院教育を受けた留学生が、母国の大学教授として現在どのような教育研究活動を行っているのかに関する実態調査を通して、教授個人の教育研究活動レベルにおける日本の影響を分析し、そこから日本の大学院教育課程改革への示唆を得ようとするものであるが、初年度は以下のことを実施し、その一部を研究成果として発表した。前半では、韓国、台湾、中国の大学院教育課程の特徴を把握するための課程表やシラバス等を郵送方法やウェブ上で入手し、大学院課程の特徴を検討した(継続中)。学問分野は多岐にわたるため、特に理系から工学系大学院、文系から教育系大学院に絞り、どのような履修要件で、どんなタイプの授業が行われ、どんな研究活動を行っているのかについてそれぞれ検討した。どの国(地域)も、授業科目構成や単位数等に関してアメリカの大学院教育課程と類似していることが確認できたが(特に博士課程)、博士学位取得に至るプロセスや条件に国別、機関別の違いが出ていることも明らかになった。大学院教育課程上の比較研究の成果は21年度に発表する予定である。またこうした検討を通して、質問紙調査の項目の検討も行った。後半では、シラバスでは言及されていない点を明らかにするため、台湾、韓国、中国の研究大学を訪問し、教授に対して大学院教育課程の詳細を確認した。また彼らに対して、日本留学時代と現在の教育研究活動についてインタビューを実施した(21年度本格実施)。本年度の出版物としては、研究室を対象とした論文と博士学位を対象としたそれの計2本がある。特に台湾については、秋に学会でも報告した。本研究は、日本で大学院教育を受けた留学生が、母国の大学教授として現在どのような教育研究活動を行っているのかに関する実態調査を通して、教授個人の教育研究活動レベルにおける日本の影響を分析し、そこから日本の大学院教育課程改革への示唆を得ようとするものである。平成21年度は以下のことを実施し、その一部を研究成果として発表した。第一に、前年度に韓国、台湾、中国の大学院プログラムの比較研究、課程表やシラバス等に基づいて各国(地域)の大学院課程の特徴の分析を行ったが、学問分野は多岐にわたるため、特に理系から工学大学院、文系から教育大学院に絞って行った。本年はその成果の一部として後者の教育大学院のケースについて、他の研究者や大学院学生にも参加してもらい1冊の叢書にまとめた。そこでは、韓国、台湾、中国の教育大学院が、どのような履修要件で、どんなタイプの授業が行われているのかについて詳細に言及されている。どの国もアメリカの大学院教育課程と類似していることが確認できたが(特に博士課程)、博士学位取得に至るプロセスや条件に若干、国別、タイプ別の違いのあることも明らかになった。台湾の大学院に関しては2回学会で報告した。第二に、前年度作成した質問紙を実際に台湾の一部の大学で実施し、その妥当性等を検討した後、本格的に実施した(次年度完成予定)。また3国(地域)の大学で割合の高いアメリカ留学教授に関して、日本留学教授との比較分析した結果を1回学会で報告した。質問紙調査の成果は次年度に国際学会で発表予定である。平成22年度は主として以下の2点を行った。第一に、前年度の予備調査の結果を踏まえて、本年度は、中国、韓国、台湾の3カ国(地域)で本調査を実施し、収集したデータを入力して分析を行った。その分析にあたっては、1.全体の傾向、2.文系・理系別傾向、3.国別傾向、に注目した。日本留学の経験を有する大学教授たちが、日本の大学院教育についてどのような認識をもっているのか、現在どのような教育研究活動を行っているのかについて、日本で受けた教育研究との関係からある程度明らかにできた。特に、研究指導や研究室運営において日本的な特徴が存在することが明らかとなったが、その成果は、報告書として刊行した。今後は、インタビュー調査結果も踏まえたより深い考察を継続し、その成果を発表していく予定である。第二に、これら質問紙調査の結果を国際学会で2度、国内の学会で1度報告した。特に国際学会では、国際的にみた日本の大学院教育の位置づけについて考える有益な情報が得られた。また、別に台湾と中国の大学で、当該国のケースに絞ってその結果を報告したが、こちらは、日本への送り出し国である彼らが、日本留学およびその成果をどのようにとらえているのかについて率直な意見を聞くことができたいへん有益な機会となった。
狭食性捕食者における体サイズ変異要因の解明

本研究は、地表俳徊性昆虫のヒメオサムシの九州地方における著しい体サイズ変異をもたらす要因を特定することを目的とする。申請者は、気温、近縁種、餌サイズがヒメオサムシの体サイズに与えるという仮説のもと、九州で調査を行ってきた。22年度は、九州各地でヒメオサムシを採集し、その体サイズと年平均気温及び近縁種の関係を解析した。まず、ヒメオサムシの体サイズは、温暖な地域ほど大きかった。さらに、この気温の効果とは独立して、ヒメオサムシは大型の近縁種がいない地域で顕著に大型化しており、形質置換パターンを示した。22年度は、年平均気温(標高)の異なる地域で、ヒメオサムシの生活史とミミズのサイズ動態について4月から11月、3月に週2回調査を行った。ヒメオサムシは、温暖な地域では4月に繁殖を開始し、9月に休眠に入った。一方、寒冷な地域では5月に繁殖を開始し、10月に休眠した。従って、気温は、本種の生活史(繁殖期と幼虫の成長期)の長さには影響しないことが示された。一方、ミミズは調査期間を通して活動していた。そして、温暖な地域ほど、幼虫の成長期である6・8月に、ミミズのサイズ(体重)が大きかった。これらの結果から、ヒメオサムシの単独分布域での大型化は、近縁種との種間相互作用(競争あるいは繁殖干渉)から解放された後の餌への適応から生じたと考えられる。すなわち、本種の体サイズ変異要因として、気温は間接的、近縁種と餌サイズが直接的であると推測された。今後、21年度と22年度の研究を論文にまとめながら、ヒメオサムシの分布形成過程と体サイズの遺伝率を分子実験と飼育から明らかにする。本研究は、地表徘徊性昆虫のヒメオサムシの九州地方における著しい体サイズ変異をもたらす要因を特定することを目的とする。申請者は、物理環境(気温)、餌サイズ、近縁種間相互作用がヒメオサムシの体サイズに与えるという仮説のもと、21年度は九州北西部を中心にヒメオサムシとその近縁種オオオサムシの分布、地域ごとのヒメオサムシの体長を明らかにした。各地域の年平均気温はメッシュ気候を参考にした。次に、年平均気温と近縁種(オオオサムシ)の有無が、ヒメオサムシの体長に与える効果を一般化線型モデルで解析した。モデルには気温以外の環境要因を考慮するために、もう1つの環境要因、ハビタット(九州本土、島)も加えた。この解析は、ヒメオサムシのオスとメスのそれぞれで行った。その結果、オスは年平均気温の高い地域で、メスは島で体サイズが大きくなる傾向を示した。そのため、環境は、部分的にヒメオサムシの体サイズに影響していた。しかし、これらの環境の効果とは独立して、ヒメオサムシは近縁種すなわちオオオサムシが分布していない地域で顕著に大型化していた。従って、近縁種の有無が、ヒメオサムシの体サイズ変異をもたらす主な要因であることが示された。ヒメオサムシ単独分布域は平野部あるいは島に多く、また系統解析から本種の島の個体群は、本土の個体群から分化したことが明らかとなっている。そのため、本種の体サイズ変異パターンは、形質解放であると言える。22年度は、ヒメオサムシ活動期(4月から10月)に同地域で、ヒメオサムシの餌であるミミズの各月のサイズ頻度分布を明らかにする。さらに九州北西部以外での採集、調査も行う。また、ヒメオサムシが大型化する進化プロセスを解明するため、ヒメオサムシの卵サイズと幼虫期の長さと単独分布してからの時間経過(オオオサムシと同所的な最寄りのヒメオサムシ集団との遺伝的距離)も明らかにする。
大腿骨頭壊死症に対するmicroRNAを診断マーカーとした新たな診断法の確立

本研究では、以下の計画を元に実験を進める。1) ONFH患者由来の血清、関節液を非ONFH患者(また健常者)由来の血清、関節液と比較し、miRNAの発現プロファイルを網羅的に解析し、その性質を明らかにする。2) 1)で得られた結果を元に、その他の患者、また健常者より得られたsampleを用いて、特定されたmiRNAをreal time PCR法を用いて定量化を行い、本症と関連の強いmiRNAの同定。3) ONFHにおける疾患関連因子とmiRNAの関連との検討を行う。4) 1)で得られた結果を元に、大腿骨頭、また周囲組織におけるmiRNAの発現プロファイルを解析し、その動態を明らかにする。
光合成系における光エネルギー伝達機構の理論的解明

本年度は、光捕集アンテナFMOタンパクの吸収スペクトルおよび励起エネルギー移動ダイナミクスの解析を行った。まず、これまで開発してきた色素の励起エネルギーや色素間の励起子相互作用の大きさや揺らぎを効率的に解析可能な手法を用いて、FMOタンパク中の色素全てを量子化学的に取り扱った分子動力学シミュレーションを行った。低温(77K)と常温(300K)の分子動力学シミュレーションから得られた吸収スペクトルは、実験とよく一致した。この結果は、計算で得られた色素の励起エネルギーや色素間の励起子相互作用の大きさや揺らぎが適切に記述できていることを意味している。また、階層方程式を用いて、励起エネルギー移動ダイナミクスの解析を行った。色素の揺らぎを一定にした場合と、色素ごとに分子動力学シミュレーションで得られた揺らぎを用いた場合では、後者の方がエネルギー移動が加速されることが明らかになった。タンパク質がそれぞれの色素の揺らぎを制御することで、効率的に光エネルギーを伝達していると考えられる。さらに、色素の揺らぎをパラメータとして変化させて励起エネルギー移動ダイナミクスの計算を行ったところ、低温ではよりエネルギー移動が高速になるパラメータが存在したが、常温ではシミュレーションで得られた揺らぎがほぼ最適であった。この結果は、温度によって最適値が異なり、タンパク質は生存する常温付近で揺らぎをより最適化していると考えられる。現在、これらの研究成果を論文に投稿する準備を行っているところである。本年度は、光捕集アンテナの吸収スペクトルおよび励起エネルギー移動ダイナミクスの解析を行った。論文に投稿する準備も進めており、研究は概ね順調に進展している。今後、より詳細にFMOタンパクの励起エネルギー移動解析を進め、さらにLH2アンテナ等の他の光捕集複合体やPSII等の反応中心の解析も進める予定である。本年度は,光捕集アンテナFMOタンパクの励起エネルギー移動ダイナミクスを分子レベルで解明するために,FMOタンパクに含まれる色素の基底状態と励起状態を表すポテンシャル関数の開発及び改良を行った。これまでの研究では,Type Iと呼ばれる菌種由来のFMOタンパクに含まれる7つの色素のポテンシャル関数を行ってきたが,そのポテンシャル関数がType IIと呼ばれる菌種由来のFMOタンパク中の7つの色素にも適用できることを確認した。また,近年新たに発見されたFMOタンパク三量体のモノマー間に位置する8番目の色素のポテンシャル関数の開発も行った。その際,色素と水分子が接近し過ぎて,色素が過度に分極してしまうことが時折起こることが明らかになったため,色素と水分子の相互作用の見直しも併せて行った。このようにして得られたポテンシャル関数を用いて分子動力学(MD)シミュレーションを行い,各色素の励起エネルギーの大きさと揺らぎを解析した。MDシミュレーション中の各色素のポテンシャル関数の平均誤差は,約1 kcal/mol程度と充分な精度を維持していることを確認した。また,Type IとType IIでは,色素の側鎖のねじれ方の違いにより,サイト5と呼ばれる色素の励起エネルギーが大きく異なることが明らかになった。また,8番目の色素の励起エネルギーは,他の7つのものより大きくなった。これらの計算結果は,実験スペクトルをフィッティングして得られた結果と一致している。また,これまでのプログラムでは,一度に1つの色素しか高精度なポテンシャル関数を適用できず,色素間の励起エネルギーの相関等を解析することが出来なかったが,プログラムを改良し,同時に複数の色素を高精度なポテンシャル関数で記述できるようにした。これにより光捕集アンテナ内の全ての色素の励起エネルギーや励起状態間のカップリングを同時に解析することが可能になった。本年度は当初の予定通り,色素の基底状態と励起状態を表すポテンシャル関数の開発及び改良を行った。プログラムの改良も終了しており,おおむね順調に研究は進展している。今後,FMOタンパク中の全ての色素を同時に申請者の開発したポテンシャル関数で記述し,色素間の励起エネルギーの相関や励起子間相互作用を解析する予定である。

既にプログラムの開発はほぼ完了しており,Type IとType IIの両方のFMOタンパク三量体中の24個の色素を同時に解析可能となっている。このプログラムを用いて,2種類のFMOタンパク中の色素の励起エネルギーと励起子相互作用の大きさや揺らぎ,その相関を解析し,僅かなタンパク質の違いが与える影響を明らかにする。今後、より詳細にFMOタンパクの励起エネルギー移動解析を進め、さらにLH2アンテナ等の他の光捕集複合体やPSII等の反応中心の解析も進める予定である。本年度は当初の予定より計算機を安価に購入できたため,残額が生じた。次年度にこの残額を合算し,より高機能な計算機を購入予定であり,より円滑に研究を進める予定である。当初の予定では、計算機を購入予定だったが、目的のものを購入するには金額が不足した。そのため、次年度に残額を合算し、より円滑に研究を進める予定である。