hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
接合上皮細胞の遺伝子発現の網羅的解析と特異的マーカーの検索

その結果、抗菌作用を持つペプチドとして知られているカルプロテクチンを構成するS100A8およびS100A9が、付着歯肉では高く発現していることが明らかになった。元々感染防御に機能することが知られているタンパクであり、好中球での発現がよく知られている。歯肉溝滲出液でもカルプロテクチンの存在が知られていたが、その由来は好中球であろうと予想されていたもの、それ以外の組織での発現についての報告は皆無であった。免疫組織学的染色法により、タンパクレベルでの発現についても確認をすることができた。
製造業のイノベーションと技術軌道の空間性に関する産業比較分析

本研究の目的は、日本の製造業大企業における技術軌道の空間性に注目し、そうした軌道の形成過程を、研究開発機能の立地履歴、「技報」および特許からみた研究蓄積、海外企業との技術交流の観点から分析するとともに、研究開発活動によってどのようにイノベーションが実現されてきたかを、産業間の比較分析によって明らかにすることである。今年度は、昨年度十分に行うことができなかった、データの分析に重点を置いた。まず、事例企業が海外企業などから行ってきた技術交流について分析するため、各社の有価証券報告書に記載されている「経営上の重要な契約等」の欄に注目し、技術導入先、技術の内容、契約期間をデータベース化した。こうした分析を行い、特徴的な事例企業を数社取り上げ、イノベーションに関する情報を収集した。そのうえで、これらの技術を導入し、蓄積してきた拠点を明らかにし、特に工作機械産業について、技術軌道の空間性とイノベーションの実現過程に関する詳細な事例分析を行った。その結果として、創業初期に海外の企業から吸収・導入した技術が、現在においても重要な礎となり、企業の主要拠点において蓄積されているという事例が多く観察された。こうした経緯について、より詳細な内容が記されている資料や、関係者へのインタビュー調査などを通して、確認作業を行った。前半のデータ分析と、後半の質的調査を相互参照しながら、イノベーションの実現過程の空間的な記述が積みあがってきている。前年度の懸念事項としていたデータベースの構築・分析が進展し、先行していた質的調査と相互に参照しながら進めることができているため。ただし、国内での調査がまだ不十分であるため、海外での調査には至っていない。最終年度となるため、これまで積み残しているデータの分析と国内での調査をまとめ、関連する企業の海外拠点においても調査を行っていきたい。その前に、企業における代表的なイノベーションの事例について、その実現過程と技術軌道、具体的な拠点との関係をまとめる必要がある。そのうえで、不足してい内容を精査しながら、インタビュー調査・特許の分析で補うことで、研究目的である「企業の拠点に長年、蓄積されてきた技術と、新たに生じるイノベーションとの関係」を経済地理学的に解明していきたい。今年度は、1技術軌道やイノベーションに関係する既存分野の論文や書籍で用いられている概念の整理、2研究開発機能における立地履歴と技術軌道の形成に関する分析と、3「技報」および特許を用いた技術軌道の形成に関する分析を予定していた。まず、1については、経済地理学や隣接諸分野を中心に展開されている技術軌道論を導入した実証分析の成果を整理し、本研究で用いる研究枠組みについての検討を行った。技術軌道論は、近年、経済地理学の実証分析において多く導入されている概念であり、データを用いた分析の方法論が盛んに議論されている。こうした一連の研究の流れの中で、本研究がどのように位置づくのかについて検討し、この成果について、投稿論文を用意している。また、2については、これまで分析してきた化学企業の内容を振り返り、まとめ直すとともに、機械系でも工作機械企業についての立地履歴の分析を行っている。3については、特に特許を用いた技術軌道の形成分析について試験的に行うとともに、企業の担当者に対するインタビュー調査を進めた。技報や特許の分析など、データの整理や解釈についてはまだ十分に進められていないが、2年目以降に行う予定であった企業のインタビュー調査を先行して進められることができている。また、当初の計画とはやや異なるが、工作機械企業については、相当数の企業について、技術軌道の形成にかかわるインタビューが実施できた。以上の理由より、全体としてはおおむね順調に進展していると考えている。

まずは、データ分析についての課題が多く残っているため、関連する作業と、研究成果のまとめを行うことが最優先であると考えている。現地調査などが合間に入り、中断していた部分が大きいため、これを徐々に再開し、発表していきたい。こうした成果と、今年度順調に行うことができたインタビュー調査で得られた情報を照らし合わせながら、技術軌道の空間性に関する論考を深めていく方針である。最終年度となるため、これまで積み残しているデータの分析と国内での調査をまとめ、関連する企業の海外拠点においても調査を行っていきたい。その前に、企業における代表的なイノベーションの事例について、その実現過程と技術軌道、具体的な拠点との関係をまとめる必要がある。そのうえで、不足してい内容を精査しながら、インタビュー調査・特許の分析で補うことで、研究目的である「企業の拠点に長年、蓄積されてきた技術と、新たに生じるイノベーションとの関係」を経済地理学的に解明していきたい。年度中に参加した国際学会の費用が、大学の支援プログラムで支払われたため、次年度使用額が生じた。今年度、研究計画では予定していなかった国際学会への参加費用として使用したいと考えている。前年度に予定していた海外調査を行わなかったため、次年度に使用する。
運動失調症ミュ-タントによる障害機構の分子生物学的研究

遺伝性運動失調症のモデルとしてミエリン形成不全症マウス(myelin deficient,mld)を選び、分子遺伝学的解析を進めた。mldではMBP遺伝子が重複しており、上流の遺伝子の一部が逆転している。本年度はMBP発現低下の原因、ならびにmld座の形成機構について検討した。その結果、以下のことが明らかとなった。1.MBP発現低下の原因1)mldでは上流のMBP遺伝子の逆転した部分が転写されることによりアンチセンスRNAが生成されること。2)アンチセンスRNAは主に核内に存在し、センスRNAと相補鎖を形成すること。3)上流の遺伝子から下流の遺伝子の転写開始部位に到達する転写産物はごく微量であること。以上のことから、下流の遺伝子の発現抑制のメカニズムとしてはアンチセンスRNAがセンスRNAのプロセッシングまたは細胞質への移行を妨げることが考えられた。2.mld遺伝子座の形成機構1)mld遺伝子座の約110kb、正常マウスMBP遺伝子を含む約85kbの領域がコスミドを用いてクロ-ニングされた。2)mld遺伝子座内には3個のjunction pointが存在し、上流の遺伝子と下流の遺伝子との間には1.4kbの由来不明の繰り返し配列が挿入されていること。以上のことから、mld遺伝子座は重複、逆位、未知のスペ-サ-配列の挿入を伴う多重組換えの結果生じたものと考えられた。
耳下腺腺房細胞においてcAMP依存性開口放出を制御するタンパク質の同定

唾液分泌は自律神経支配を受けており、水やイオンの分泌とタンパク質の開口放出が様々な神経伝達物質によって制御されている。耳下腺腺房細胞では、β-アドレナリン受容体刺激により細胞内のcAMP濃度が上昇して、アミラーゼ開口放出が引き起こされる。我々は現在までに、耳下腺腺房細胞の分泌顆粒膜上にSNAREタンパク質の一つであるVAMP2が存在しており、cAMP依存性アミラーゼ分泌において重要な役割を果たしていることを報告している。本研究では、VAMP2タンパク質がどのようなメカニズムでcAMP依存性アミラーゼ分泌を制御しているかを調べる目的で、VAMP2と結合するタンパク質の解析を行った。まず、VAMP2との結合能を持つと報告されているタンパク質群の中で、分泌顆粒膜上に存在するタンパク質をウエスタンブロッティングによって同定した。その結果、SNAREタンパク質であるSNAP-23およびsyntaxin6が分泌顆粒膜に存在していることが明らかになった。さらに、pantophysinも分泌顆粒に局在していた。そこで、SNAP-23、syntaxin6、およびpantophysinに対する抗体を用いて、可溶化した耳下腺分泌顆粒膜からの免疫沈降を行った。その結果、抗SNAP-23および抗pnatophysin抗体ではVAMP2の共沈は見られなかったが、抗syntaxin6抗体ではVAMP2の共沈が見られた。したがって、耳下腺分泌顆粒膜上でVAMP2タンパク質がsyntaxin6と結合していることが示された。syntaxin6は、PC12細胞などの内分泌系の細胞で分泌顆粒の成熟過程に関わっていることが報告されている。耳下腺のような外分泌細胞でも分泌顆粒の形成に関わっている可能性がある。ラット耳下腺腺房細胞は、β-アドレナリン受容体刺激により細胞内のcAMP濃度が上昇し、その結果、アミラーゼの開口放出が起こることが知られている。我々は、cAMP依存的なアミラーゼ分泌にSNAREタンパク質の一つであるVAMP2が関わっていることを見いだしている。さらに、非刺激時には分泌顆粒膜に存在する何らかのタンパク質がVAMP2に結合しており、t-SNAREとの結合を妨げていることをすでに報告している。この複合体は分泌顆粒膜上に存在するSNARE複合体ではなく、今までに報告されていない新しい複合体であると考えられる。本研究では、この複合体に含まれるタンパク質がVAMP2の機能発現に重要な役割を果たしていると考え、その同定を試みた。その候補として、VAMP2と結合することが報告されているpantophysinについて、ラット耳下腺腺房細胞内における発現および細胞内局在を調べた。その結果、pantophysinは耳下腺腺房細胞において顕著な発現が見られ、分泌顆粒膜画分に多く検出されることが明らかになった。これらのことから、pantophysinが分泌顆粒膜上でVAMP2と結合している可能性が示された。また、分泌顆粒膜上に存在するVAMP2複合体の解離には、何らかの細胞質タンパク質のPKAによるリン酸化が必要であることを我々はすでに示しており、今回このタンパク質の同定を試みた。ゲル濾過カラムクロマトグラフィーを用いて細胞質画分を分画したところ、高分子量のフラクションにVAMP2複合体解離を引き起こす活性が存在することが明らかになった。このフラクションを[γ-^<32>P]ATPおよびPKAとインキュベートしたところ、リン酸化を示すバンドが検出された。
亜熱帯島嶼生態系における水陸境界域の生物多様性保全の研究

奄美群島を中心として、主に陸域と水域の境界域における生物の多様性を研究した。陸上では海岸、河川の下流上流へと植生が分化し、上流域で多様性が高く下流域では外来種の悪影響もあった。陸産貝類でも上流域で固有種の多様性が高く下流域に外来種が侵入していた。水圏生物については魚類、エビ・カニ類、貝類その他無脊椎動物、藻類の多様性を調べた。奄美群島に1200種の魚類が確認されたが、ほかの生物群でも多様性が高い地域であることが分かった。固有種のリュウキュウアユの個体数は年変動が大きく、底生生物も2010年の奄美豪雨水害後には比較的早く回復するなど、変動しつつ多様性が維持されてきていることが示唆された。奄美大島の住用川、役勝川、大和川の43調査区で植物社会学的植生調査を行い、群落を区分した。2011年よりも砂礫堆,河床岩上では多様度が低下した区が多かったが、土石流堆や谷壁斜面ではほとんど変化しなかった。河川上流,中流,河口付近に生育する植物を収集し、ホウザンツヅラフジ等の遺伝子解析を行い学会で発表した。動物では、陸水産十脚甲殻類を50地点で調査し、奄美大島全域の河川での分布状況を明らかにした。陸産貝類については、薩南諸島に分布する集団間でDNA解析を行い、分化課程を考察した。河川の魚類では1990年から続いているリュウキュウアユの個体数変動調査を続け、成長履歴の解析、餌生物の解明、その他の魚類の種組成変動を調べた。海岸植生は、環境省が公開している2.5万分の1の植生図を解析し、島全体で各植生が占める長さを求め、傾斜との関係を求めた。詳細な植生図作成のために奄美群島全域の航空写真を購入した。マングローブ、アダン群落などで調査区を設定した。海藻・海草類は、奄美大島北部の延べ33ヵ所で調査し、海草10種,海藻約170種を見出した。温帯・熱帯性種の分布推移帯にあり、熱帯性海草の分布の北限になっていることを明らかにした。海の動物では、底生生物の調査を奄美大島の4海岸で重点的に行い、それぞれの地点で216313個体を得て、2968種が分布を確認した。2009年から継続している住用干潟の貝類の個体数調査を実施したが年変動が大きく、それには年降水量が関係している可能性があった。魚類相調査は徳之島で行い33科112種194個体の標本を得たが、数種で分布の南限、北限を変えた。人間社会の生物多様性への影響を明らかにするために、住用町と西仲間集落で環境保全に関する意識と民族知に関する聞き取り調査を行った。2月19日に研究成果のまとめと公開のために鹿児島大学で公開講演会行った。奄美大島の海岸40地点の植生を調べ相互の類縁関係を解析したところ、いくつかのグループに分かれた。奄美大島の3河川で上流下流部の河畔植生で、群落区分と種多様性の評価を行った。下流域の砂礫堆では植生図を作成し、数地点で河床の横断測量を行い、群落の配置を明らかにした。奄美大島の4干潟における底生生物群集の解析を行い、加計呂麻島周辺の10干潟において底生生物を採集した。住用干潟では干潟に生息する貝類の生態と、環境変動が貝の生態に与える影響について調査を行った。調査は2カ月に一回調査地に行き、定点16地点を貝類のサイズを計り計数した。また、各地点の泥の粒形と有機物量を検討するため、各16地点の表層の泥を採集した。陸水産甲殻十脚類の生息調査を2回実施し7科34種を確認したが、奄美大島の甲殻類相は種子島屋久島と類似し、徳之島のそれは喜界島久米島と類似していた。奄美群島徳之島の浅海域の魚類採集を行い、全採集標本を撮影し1,000画像の整理とデータベース化を行い、複数の稀少種・初記録種も発見した。リュウキュウアユの個体数計数調査では。2011年の豪雨で減ったアユが増加していることが分かった。住用川の優占種5種の食性解析、安定同位体分析結果から、リュウキュウアユ、ボウズハゼ、ナガノゴリの3種は付着藻類を専食しており、餌を巡る競合関係にある可能性が示された。薩南諸島の地理空間情報の収集を行い、アマミノクロウサギ、アマミトゲネズミなどの希少種の現状を把握した。また、公表している既存の植生データと未公表の稀少種の分布から国立公園選定のためのゾーニング手法の検討した。生物多様性に関する人為の影響を解明するために、奄美大島における環境保全の民俗知や保護の具体的取り組みについて、特に、奄美市住用町と宇検村におけるリュウキュウアユとアマミノクロウサギの事例を中心に聞き取り調査や様々な資料を収集した。以下のように調査は進んでおり、研究ははおおむね順調に進んでいる。植物では海岸植生について奄美大島全体の植生パターンの概要を把握できた。河川では上流から下流への植生パターンを把握した。また河川に生息するエビ・カニ類についてもその分布パターンが明らかになってきた。河川生のリュウキュウアユについては、2011年の豪雨で減った個体群が増加してきたことを明らかにできた。

干潟の生物については各地の出現種の解析を行うことができた。魚類は奄美群島徳之島で調査し採集した魚を1000枚以上の画像として、データベース化ができた。地理空間情報としてアマミノクロウサギなどの希少種の現状を把握し、生物多様性に関する人の影響を調べるために、聞き取り調査を行った。また研究成果も論文4編、学会報告7件、389頁の著書1冊などの形で報告されている。陸上植物は、奄美大島の2河川で詳細な植生調査と地形測量を行い、河川敷と流路内に成立する植物群落の種組成と分布パターンを明らかにした。奄美大島のマングローブ林の発達状況を把握するため、マルチコプターによる空撮を行った。陸上植物の遺伝的多様性と固有性を明らかにすることを目的とし、7種の植物について葉緑体DNA内の2領域の塩基配列決定を試みた。陸産貝類については、湯湾岳付近の多い原生林で分布調査を行い、外来種の生息現況調査も継続して行った。陸水産甲殻十脚類の調査を、奄美大島の12地点並びに徳之島の12地点で実施した。すべての調査地点は河口汽水域の様相を示していた。水圏生物については、藻類を奄美大島数ヶ所で,海草類の群落構造を調査すると共に水中光量や水温を計測した。またリュウキュウアマモやウミジグサ類の分布北限個体群の草体を材料とし,分布北限個体群の低温や強光に対するストレス応答について考察した。干潟の生物は住用干潟において干潟に生息する貝類の生態と、環境変動が貝の生態に与える影響について調査を2カ月に一回行った。加計呂麻島と奄美大島の干潟の底生生物を比較すると、隣接する島嶼間で群集組成に大きな違いがあった。魚類は沖永良部島で調査し、採集標本に基づき、奄美群島の魚類図鑑の作成を進めた。リュウキュウアユについては、11月に4河川で個体数調査を実施し、1河川で、食性解析を行い、主要な餌生物の特定、水域及び陸域起源の栄養源へのそれぞれの寄与度について推定した。人為の影響調査は、宇検村のいくつかの集落で、自然環境に対する地域社会の資源利用や環境への働きかけについて、過去と現在の状況や、資源保護や防災に対する民俗知について、調査する。また奄美大島南部の津波の履歴について聞き取り調査を行い、1960年チリ地震津波の際に、1mないしは2mの遡上高をもつ津波があったことが明らかとなった。河川沿い植物群落中には、奄美や琉球の固有種・希少種が含まれ、それらの生育立地特性データを得ることができ、保全にも貢献できる。マングローブ林でのUAVによる空撮では、悪天候、バッテリー不足で画像合成にも欠損が生じさらに改善が必要であることが分かった。ブナ科一種の葉緑体DNA内2領域の塩基配列を比較し、地域間の系統解析により奄美の各島産個体の固有性を明らかにした。藻類ではオオキリンサイ属の一種の北限個体群の生育環境を明らかにすると共に,低温や強光に対するストレス応答について考察した。汽水産甲殻十脚類は、奄美大島で8科20属35種で、徳之島では9科13属21種であった。調査地をクラスター解析により数グループに分けられた。リュウキュウアユの個体数は、昨年度より大幅減になったが、その主因に夏の渇水が考えられた。リュウキュウアユは付着藻類とともに極めて高い割合でデトリタスを摂餌しており、栄養源としてのデトリタスの重要性が示された。一部河川で外来種のグリーンソードテールがみとめられた。人間の資源利用や環境への働きかけに関しては、集落の山林の利用や、漁業では待ち網という伝統的漁法等について、過去と現在の状況についてのデータが得られた。
ARB法によるMg合金の結晶粒超微細化と高強度・高延性化

AZ31マグネシウム合金に対して、350°C、400°C、450°C、500°CでのARBプロセスによる強ひずみ加工を行なった。400°Cおよび450°Cの場合、ARBは4サイクルまで、500°Cの場合は6サイクルまで繰り返した。もっとも優れた機械的性質を示した400°CARB材に対し、光学顕微鏡およびTEMによる微視組織観察を行なった。ARB材に対して引張り試験を行い、機械的性質を同定した。400°Cおよび450°CARBの場合、引張強さは1サイクルで300MPaまで増加し、その後はサイクル数の増加とともに最大330MPaまで緩やかに増加した。500°CARBの場合、1サイクル後に強度はわずかに増加したのみであった。400°C2サイクルARB材は、引張強度320MPaと全伸び8%を示し、もっとも優れた強度・延性バランスであった。400°C2サイクルARBにより、結晶粒径は出発材の60μmから3μmまで微細化し、その後はサイクル数が増加してもほぼ一定の粒径を保持した。400°C2サイクルARB材のTEM組織は、少量の変形組織と、回復領域および部分再結晶組織が混在していた。本研究において、Mg合金のARBにはじめて成功し、結晶粒超微細化が達成できる事が明らかとなった。
新しい手法による大強度・高効率コヒーレント光源の開発

自由電子レーザーは、電子ビームの持つ運動エネルギーを直接レーザー光に変換するが、その変換効率は高くない。加速器で発生する電子ビームが磁場で曲げられるとバンチと同程度の波長をもつ強いコヒーレント放射が発生するが、1ミリ以下のバンチ発生は難しい。本研究は、自由電子レーザーを短い電子バンチの発生機とし大強度単色コヒーレント光を発生する新しい手法の開発を目指した。実験に使用する自由電子レーザーで電子ビームのエネルギー分布を測定したところ、予想以上にエネルギー広がりが大きいことが分かった。自由電子レーザーで発生するバンチは一様磁場中では消滅すると考えられるため、特殊な磁場を用いる必要がある。FELやSASEを電子ビームのバンチング装置として使用するコヒーレント放射が従来型光源の限界を超える高強度で高輝度の単色光とその高次高調波の発生が可能であることを実験的に検証するために、阪大産研Lバンド電子ライナックと自由電子レーザー装置を用いて遠赤外線領域でFELやSASEを発振させ、使用済みの電子ビームが偏向磁石で放射するコヒーレント放射の強度と波長スペクトル、時間構造などの特性を計測する研究を進めている。FEL発振に使用した電子ビームは、偏向磁石で45度曲げてビームダンプに捨てる。この偏向磁石で発生するコヒーレント放射を測定するために、偏向磁石用真空チェンバーを設計t・製作した。直進するFEL光がこの真空チェンバーを通過するゼロ度方向の出入口と、FEL発振に使用した電子ビームを左に曲げてビームダンプに導く45度方向出口の中間にコヒーレント放射を取り出す。即ち、電子ビームが直進方向から数度曲がった時点で接線方向に出るコヒーレント放射を取り出して測定する。取り出したコヒーレント光を平行光束にして、取出し口の反対側にある測定室に導くためには、FELビームラインを跨ぐ複雑な光輸送路を設計、製作しなければならない。そこで、下流側から凹面鏡を適切な位置に挿入してコヒーレント光を上流側に反射し、ダイアモンド窓を通して低真空の光輸送路に導く。凹面鏡の位置を変えると光輸送路のビームサイズを変えることができる。コヒーレント放射の駆動源であるFELに関しては、ライナックの電子銃用に新たに開発した27 MHzで動作するグリッドパルサーを用いて、電子ビームのピーク電流を4倍高めることで波長7080ミクロンでマクロパルスエネルギーが25ミリジュールに達する高出力運転を実現した。これにより電子ビームに光の波長で強い密度変調が発生すると考えられ、強いコヒーレント放射の発生が期待できる。阪大産研Lバンド電子ライナックと自由電子レーザー装置を用いて遠赤外線領域でFELやSASEを発振させ、使用済みの電子ビームが偏向磁石で放射するコヒーレント放射の強度と波長スペクトル、時間構造などの特性を計測する研究を進めている。FELやSASEを電子ビームのバンチング装置として使用するコヒーレント放射が従来型光源の限界を超える高強度で高輝度の単色光とその高次高調波の発生が可能であることを実験的に検証することが目標である。この偏向磁石で発生するコヒーレント放射を測定するために、偏向磁石用真空チェンバーを更新して光取出し用窓を設け、これを既存の真空排気した光輸送路に接続する装置の設計を行った。その際の問題は、高真空のFELビームラインとロータリーポンプで排気する光ビームラインを分ける真空窓である。遠赤外光の取出しには、この領域で高い透過率を持つダイアモンド窓が必要であるが、ロウ付けにより高真空で使用できる窓を製作するには高い技術が必要で、国内では市販品が無かった。そのため、ドイツからCVDで製作した直径20φで厚さ0.3mmの多結晶ダイヤ板を購入し、京セラにロウ付けのための技術開発を依頼した。その結果、有効径が18φの高真空ダイヤ窓の製作に成功した。もう一つの要素はコヒーレント放射用の高感度検出器である。検出感度が高いシリコンボロメータを使用する計画であるが、既存の検出器の性能を測定ししたところ検出素子の劣化により検出感度が低下していることが判明した。そこで、米国製の検出素子を交換して検出感度が回復したことを確認した。本研究の目的は、テラヘルツ自由電子レーザー(FEL)を電子ビームのマイクロバンチ生成機に用いて、大強度単色光コヒーレント放射の発生を目指すものである。FELでは、コヒーレント光と電子ビームのマイクロバンチが協調して発展する。FEL発振に使用した電子ビームがウイグラー下流の偏向磁石を通過する時に、従来の光源の限界を超える大強度・高輝度の単色コヒーレント光とその高調波が発生することが期待できる。

この実験を行うために必要な機器は、ウイグラー下流の偏向磁石からコヒーレント放射を取出すように改造した真空チェンバーと、テラヘルツ波を外部に引き出す真空窓、発生したコヒーレント光を厚さ3mのコンクリート壁を貫通して測定室に導く真空排気した光輸送路である。真空窓と真空チェンバーは昨年度までに準備した。昨年度から本年度にかけて波長7080 um付近で最大となるFELの高強度動作を実現した。この電子ビームを用いたコヒーレント放射発生の準備として、電子のビームダンプ表面に蛍光板を取り付けてFEL発振中の電子ビームサイズを測定した。その結果、FEL発振時の電子ビームは、電子ビームを空気中に取り出すタンタルフォイル窓より大きくなることが分かった。これは、FEL発振による電子ビームの平均エネルギー低下だけではなく、エネルギー広がりが予想より大幅に大きいことを意味する。加速器、自由電子レーザー平成25年度に、ウイグラー下流の偏向磁石用に光取出しポート付きの真空チェンバーを新たに製作し、光ポートから既存のFEL用の光輸送路に接続するための真空光輸送路を製作して設置し、試験的な実験を開始する計画であったが、光輸送路の設計に問題が有り、再検討することにした。それに基づき、真空チェンバーの設計と製作をやり直したために、未だ実験を開始できない。平成24年度は、アンジュレータ下流の偏向磁石用に光取出しポート付きの真空チェンバーを新たに製作し、光ポートから既存のFEL/SASE用の光輸送路に接続するための真空排気をした光輸送路を製作して設置し、試験的な実験を開始する計画であったが、実験の開始は平成25年度にずれ込んだ。研究実績の概要で述べたが、真空窓と検出器の課題は解決したが、現在、光輸送路の光学系設計を見直している。並行して進めているFELの特性測定実験で、波長スペクトルの測定など定量的な測定をする場合、光輸送路の光学系に問題が有ることが判明した。本研究の光計測に、一部のFEL光輸送路を使用するため、これに合わせて光学系を設計する。現在、この作業を進めており、近いうちに光輸送路の製作を開始する予定である。完成した偏向磁石用真空チェンバーをFELビームライに取付け、コヒーレント光の測定を開始する。従来は、FELの光輸送路に接続して、測定室でコヒーレント光を観測する計画であったが、計画を変更してFEL光を同時に測定できるように、真空パイプの中を反射光学系によりコヒーレント光を約5m輸送する独立した光輸送路を設ける。この実験に先立ち、試験実験として放射線レベルが高く人が立ち入ることができないFEL直近に検出器を置きコヒーレント放射の測定を行う。コヒーレント光の波長や時間構造などの特性を測定することは出来ないが、コヒーレント放射の発生を直接、簡便に観測することが出来る。FEL発生時の電子ビームエネルギー変化を見る予備実験を行った結果、電子ビームエネルギーが大きく低下するのが分かった。FELの高出力化により.電子ビームのマイクロバンチングが大きく発達することが考えるため、FELを駆動源とした電子ビームのマイクロバンチかが放射する強いコヒーレント放射を実験的に検証する計画である。光学系の設計を進めて、光輸送路を製作する。
細胞の形態形成におけるERM蛋白質のリン酸化とERM結合性膜蛋白質の役割

1:ERM蛋白質に結合する膜蛋白質、CD43,CD44,ICAM-2の強制発現の微絨毛形成への影響これらの膜蛋白質をL細胞に発現させ、微絨毛の形成、伸長への影響を見た。それぞれの膜蛋白質の過剰発現により、微絨毛が伸長することが分かった。CV1細胞においても同様で、定量的なデータと走査型電子顕微鏡による微細形態も確認できた。各種のミュータント蛋白質を発現させることにより、ERM結合能と微絨毛の形成、伸長能力とが密接にかかわることがわかった。2:C末スレオニンリン酸化ERM蛋白質(CP-ERM)の細胞、組織における分布、局在新しく開発したトリクロロ酢酸固定を用いて、CP-ERMの局在を、培養細胞、動物組織レベルで検証した。その結果、CP-ERMは微絨毛を中心として細胞膜直下に限局し、クロスリンカーとして働く、活性型ERM蛋白質をよく反映することが分かった。3:細胞の形態形成におけるERM蛋白質の活性化Rhoを不活化する、C3毒素、キナーゼ阻害剤、PIP2に結合してその機能を阻害する薬剤、ネオマイシンなどを用いた実験から、Rhoの活性また、CPERMの存在は細胞によってはERMの活性化に必須ではないことがわかってきたが、PIP2だけはいずれのケースでも必要であることがわかった。よって、ERMの活性化にはPIP2が直接的に必要で、ERM蛋白質のリン酸化は活性化そのものに必要ではないが、活性状態を安定化させる重要な役割があることが明らかになつた。I:ERM蛋白質に結合する膜蛋白質、CD43,CD44,ICAM-2の強制発現の微絨毛形成への影響これらの膜蛋白質をL細胞に発現させ、微絨毛の形成、伸長への影響を見た。II:C末スレオニンリン酸化ERM蛋白質(CP-ERM)の細胞、組織における分布、局在CP-ERMに特異的な抗体を用いても、従来の固定法では有意な染色像がなかった。すでに報告があるように、CP-ERMに対するフォスファターゼの活性はかなり高いので、フォスファターゼを完全に失活させ、かつ形態や抗原性を保つ、新しいタイプの固定法の開発が迫られていたが、トリクロロ酢酸による固定が、CP-ERMの脱リン酸化を抑え、特異的なCP-ERMの染色を可能にしているというデータが得られた。すなわち、さまざまな固定法によって処理したサンプルを電気泳動後、イミュノブロットし、トリクロロ酢酸固定のサンプルがCP-ERMをよく保存していることが明らかになった。こうして、新しく開発したトリクロロ酢酸固定を用いて、CP-ERMの局在を、培養細胞、動物組織レベルで検証した。その結果、CP-ERMは微絨毛を中心として細胞膜直下に限局し、クロスリンカーとして働<、活性型ERM蛋白質をよく反映することが分かった。細胞の形態形成におけるERM蛋白質の活性化前年度、C末リン酸化ERM蛋白質(CPERM)の細胞内局在決定に必要な、トリクロロ酢酸(TCA)固定法を開発したが、それによって、細胞内のERM蛋白質の活性化の機序がかなり詳しく理解できるようになった。1:Rhoの活性の役割Rhoを不活化する、C3毒素をL細胞などに注入し、その後、TCA固定を行って、細胞内のERM蛋白質全体、また、CPERMの局在を検討した。Rhoの不活化により、すみやかにERM蛋白質の脱リン酸化が見られ、またERM蛋白質は微絨毛から細胞質全体へとその局在を大きく変化させた。

2:ERM蛋白質のリン酸化の重要性蛋白質リン酸化酵素の阻害剤、スタウロスポリンをL細胞などに作用すると、すみやかにCPERMが脱リン酸化し、ERM蛋白質は細胞質へ移行した。これらのことは、細胞膜とアクチン繊維とのクロスリンカーとしてERM蛋白質が微絨毛で機能するためには、リン酸化していることが実質的に必要であることを示すと共に、その実質的な活性化機構にRhoの活性が深く関わることを示している。リン脂質、PIP2は試験管内でERM蛋白質を活性化させることが知られているが、PIP2に結合してその機能を阻害する薬剤、ネオマイシンを細胞に注入すると、それによっても、ERM蛋白質の脱リン酸化、不活性化がおこった。さらに、いくつかの培養細胞について実験をすすめた結果、Rhoの活性また、CPERMの存在はERMの活性化に必須ではないことがわかってきたが、PIP2だけはいずれのケースでも必要であることがわかった。よって、ERMの活性化にはPIP2が直接的に必要で、ERM蛋白質のリン酸化は活性化そのものに必要ではないが、活性状態を安定化させる重要な役割があることが明らかになった。
ミリ波帯導波路の空間放射特性と高性能漏洩波アンテナの開発に関する研究

本研究では平面回路線路あるいは金属導波管を用いたミリ波帯漏洩波アンテナの開発を目的として、主にスタブ装荷漏洩リッジ導波管を用いた漏洩波アンテナについて詳細な検討を行ってきた。アンテナの設計を行うには,まず導波管の漏洩特性を厳密に解析することが重要なことから、電磁界の特異点となる多数の端点をもつ本導波管の解析に適した改良モード整合法を開発した。そして本解析法により詳細な漏洩特性を求め、各形状パラメータと漏洩特性の関係を明らかにするとともに、低サイドローブの高性能な放射特性をもつアンテナ設計を行うための設計法を確立した。この設計に基づき実際にサイドローブレベルが-30dBのテイラー分布をもつアンテナを試作し、放射指向性の測定を行い、本アンテナの有効性を検証した。また、アンテナの放射特性という面からは問題にならないが、本アンテナ構造の場合、所望の漏洩モード励振時に高次モードであるチャンネルガイド漏洩モードも同時に僅かに励振されることがFDTD解析より明らかとなり、励振効率から見たアンテナ形状の改良としてリッジの内部にスタブを設ける新たな導波管形状を考案し、単一漏洩モード動作を可能にした。この形状についても低サイドローブ化の設計法を開発し,実験的にもその有用性も検証した。最後にアンテナのアレイ化を検討するためにその給電回路も含めた設計、試作および測定を行い,アレイ化の有用性も検証した。これらの結果よりスタブ装荷漏洩リッジ導波管で構成された漏洩波アンテナの実用性を明確にした。一方、平面回路線路を用いた漏洩波アンテナについては線路の両側に側壁を設け、誘電体基板と導体基板の間に空気層を設けた構造を用いることで、導波管の場合と同様に漏洩波アンテナの高性能化が図れることを見出した。本研究では平面回路線路あるいは金属導波管を用いたミリ波帯漏洩波アンテナの開発を目的としており、本年度はまず、それぞれの線路について電磁波漏洩の生じる構造の精度良い解析法の開発ならび漏洩特性の詳細な検討を主として行った。平面回路線路については導体基板付コプレーナ線路を取り上げ、その空間波漏洩モードの放射特性をスペクトル領域法により解析した。スペクトル領域法を用いるにあたってはグリーン関数に現れる無限積分の積分路を従来のものとは異なり、2葉のリーマン面の裏側も含む経路に変更し、空間波漏洩モードの解析が行えるようにした。空間への漏洩特性の特徴は誘電体基板への表面波漏洩特性とは異なり、低周波領域から多数存在する空間波漏洩モード間にモード結合が発生し、非常に複雑な分散特性を呈することである、それゆえ、アンテナに用いる際にはモード結合が生じない線路構造を見出すことが必要であり、次年度以降の課題でもある。また、複数の空間波漏洩モードが存在することは実験的にも検証した、一方、金属導波管についてはスタブ装荷漏洩導波管にリッジ構造を付加した構造の線路を考え、その漏洩特性の解析を行った。この構造は電磁界が特異点となる導体エッジを多数含んでおり、通常の電磁界解析法では解の収束が遅く、精度良い解析が困難であることから、本研究では導体エッジでの特異界を予め考慮した改良モード整合法を提案し、解析を行った。各種リッジ構造について漏洩特性の詳細な検討を行い、アンテナに適した線路構造を見出した。そして、一様開口を有する試作漏洩波アンテナの放射特性の測定値と理論値の一致からアンテナの有用性を実験面からも検証した。次年度以降は低サイドローブ化など本アンテナの高性能化について研究を進めていく。本研究では平面回路線路あるいは金属導波管を用いたミリ波帯漏洩波アンテナの開発を目的としており、昨年度の基本特性の解析結果をもとに本年度は金属導波管から成るスタブ装荷漏洩リッジ導波管アンテナに的をしぼり、そのアンテナ特性の低サイドローブ化を行った。

これを進めるにあたっては、まず漏洩線路の位相定数を一定に保ちつつ、減衰定数は零からある値の大きさまで連続的に変化するような線路形状を見出す必要がある。昨年度開発した導体エッジでの特異界を予め考慮した改良モード整合法を用いて種々の線路構造を検討した結果、導波管内リッジ両側の溝部分の深さを各々独立に調整すれば、上述の条件が満足されることを見出した。そこで、これらの形状を用いた1つのアンテナ設計例として、X帯で主ローブの半値幅が5°、全長が50cm、-30dBのテイラー分布のサイドローブを持つ漏洩波アンテナを取り上げ、設計形状を明らかにした。設計はX帯の高周波側である12GHzで行ったが、低周波側の8GHzにおいても-30dBのサイドローブ条件を満たす放射特性の解析結果が得られており、1つの設計法が確立できた。また、この設計形状をもとにアンテナを試作し、実際にX帯で放射特性の測定を行った。サイドローブレベルは少し高く測定されたものの、試作漏洩波アンテナの放射特性の測定値と理論値は非常に良く一致し、アンテナの有用性を実験面からも検証できた。次年度以降はアンテナをアレイ化して2次元走査可能なアンテナについて研究を進めていく。なお、平面回路線路を用いたアンテナについても種々の線路についてその放射特性の検討を行っており、次年度には最適なアンテナ形状を決定し、同様の高性能化を行っていく予定である。本研究では平面回路線路あるいは金属導波管を用いたミリ波帯漏洩波アンテナの開発を目的としており、昨年度は主にスタブ装荷漏洩リッジ導波管アンテナの高性能化を行い、-30dBのテイラー分布のサイドローブを持つアンテナを開発した。しかしながら、FDTD法を用いたアンテナ開口面の電流分布解析から、従来のアンテナ形状では漏洩モードとして2つのモードが同時に伝搬するため、両モードによるビート現象が生じてアンテナの高性能化が損なわれることが明らかとなった。不要な漏洩モードはチャンネルガイド漏洩モードと呼ばれるもので、このモードの伝搬を生じないようにすることを主眼点にアンテナ構造の研究を行った。その結果、従来リッジ部が存在する壁面の反対側の壁面にスタブを装荷していたが、リッジ部の中にスタブを装荷する新しい構造を見出した。この構造を用いれば、アンテナ特性に寄与する漏洩モードの分散特性を殆ど変えずに、チャンネルガイド漏洩モードの遮断周波数を高周波側に移動させることができ、両モードが同時に伝搬する状況を解消できた。また、アンテナの大きさも従来のものよりコンパクトになる特徴も合わせもっている。このアンテナを試作し、分散特性の測定値と理論値との比較から本アンテナの有用性を実験的からも検証した。なお、平面回路線路を用いたアンテナについては平面回路線路に側壁を設けて伝搬モードを速波にした場合の検討を行っており、次年度には平面回路線路のアレイ化についても研究を進めていく。本研究では平面回路線路あるいは金属導波管を用いたミリ波帯漏洩波アンテナの開発を目的としており、昨年度は不要な漏洩モードであるチャンネルガイド漏洩モードが動作周波数範囲内でカットオフとなるスタブ装荷漏洩リッジ導波管の新たな構造を提案し,その有用性の実験的検証も行った。
腫瘍血管新生阻害食品成分の探索

固形癌の増大には、新たに作られた腫瘍組織に栄養素や酸素、さらには成長因子類を供給するために血管の新生が必要である(腫瘍誘導血管新生)。この血管新生を抑制することで癌の進展が阻止できるという考えに基づき、癌治療のための血管新生障害剤の探索、開発が近年盛んに行われている。2003年にはAvastin(抗VEGF抗体)が米国の臨床試験で血管新生阻害薬として初めて癌への有効性が証明され、2004年2月に医薬品としての認可を受けている。一方で、日常的に摂取可能な食品成分で血管新生を抑制できれば、薬より弱い作用でも癌の予防や再発防止には有効であると考えられる。これまでの研究から、茶カテキンEGCgがその有望な物質として浮かび上がってきているが、これ以外に新たな血管新生抑制食品成分を探索した。さらに、その作用機構を分子レベルで解析した。新たな血管新生抑制食品成分の探索のため、in vitroヒト血管新生モデルを用いて管腔形成阻害実験を行い、さらにマウス背部皮下法により生体内での腫瘍血管新生抑制効果を検討した。数十種の食品成分をin vitro、in vivoバイオアッセイ系でスクリーニングした結果、EGCgと同等かそれ以上の効果を示すサンプルとしてトウガラシ辛味成分カプサイシンの類縁体であるOlvanilやミツバチが樹液などから作り出すPropolisなどを見出した。その過程で、in vitro血管新生モデルを用いた解析において多くのサンプルでアポトーシス誘導が観察されたことから、これらのサンプルについてアポトーシスとの関連を調べたところ、血管新生抑制がcaspase-3の活性化を介したアポトーシス誘導を伴っていることが示された。さらに、caspaseカスケードの上流に位置するアポトーシスシグナルp38 MAPKの変化や血管新生特異的なタンパク質発現の変化などについても解析を行った。固形癌の増大には、新たに作られた腫瘍組織に栄養素や酸素、さちには成長因子類を供給するために血管の新生が必要である(腫瘍誘導血管新生)。この血管新生を抑制することで癌の進展が阻止できるという考えに基づき、癌治療のための血管新生阻害剤の探索、開発が近年盛んに行われている。一方で、日常的に摂取可能な食品成分で血管新生を抑制できれば、薬よりも弱い作用であっても癌の予防や再発防止には有効であると考えられる。本研究は、健康長寿の妨げになっている癌を、食品の開発を通して予防することを目指すものである。さらに、血管新生抑制効果のあったサンプルについて、その作用機構を分子レベルで解析した。数十種の食品成分をこのようなin vitroおよびin vivoバイオアッセイ系でスクリーニングした結果、これまで解析を進めてきたEGCgと同等の効果を示すサンプルがいくつか見出されてきた。そこで、これらのサンプルについてアポトーシスとの関連を調べたところ、血管新生抑制がcaspase-3の活性化を介したアポトーシス誘導を伴っていることが示された。さらに、もうひとつのアポトーシスシグナルp38 MAPKの変化や血管新生特異的なタンパク質発現の変化などについても解析を行った。今後は、有効成分が未知のサンプルについてはこれを同定して作用メカニズムのさらなる解明を進めると同時に、様々な成分の組合せによる複合的な効果で、より強い抑制を示す組成を探索して行く。
害虫と作物の振動応答性を応用した害虫防除・作物栽培技術の開発

農林生産現場では、これまで殺虫剤や植物成長調整剤等の農薬に大きく依存してきた。しかし害虫や作物の生理学的特性を活用する新たな技術によって、農薬の使用を抑えるだけでなく、生産性を向上することが可能となる。そこで本課題では、シイタケとその害虫、トマトとその害虫を用いて、振動に対する応答性のメカニズムを明らかにする。そして、害虫の被害を抑制し、作物の受粉を促進する振動を特定する。さらに、生産現場への応用として、振動を用いた新たな害虫防除と作物栽培のための技術の開発を目指す。
日米独韓における環境政策ネットワークの比較政治学的実証分析

筆者たちの研究集団の3年に亘る研究によって、日韓両国において、研究目的にそった実証調査を遂行し、その結果をコードブックの形で整理した。さらに、アメリカ、ドイツでも同じ理論的・実証的枠組みを用いて、同種の実証調査を実施もしくは企画中である。現在までの発見された主要な研究成果は以下の通りである。1)調査対象である大気圏地球環境政策の重要アクターの抽出にあたって、数名程度の情報通である専門家にレフリーを依頼するという方法を用いた。そこでのの評価と実際の調査での調査対象相互による影響力評価の相関係数は日韓ともに0.7以上の値を示しており、対象抽出過程が適切であった事を実証している。2)選出された団体の分類は日本、韓国ともにほとんど類似しており、構成比率の違いは3パーセンテージ・ポイント以内である。つまり、アクターの構成は類似している。3)被調査組織相互による影響力の評価によれば、日本では、突出したアクターはなく、審議会、国際政府間組織、マスメディア、政府官庁、経済団体、政党の順で、ここまでが平均値以上である。国際NGO、NGOほか、政府系シンクタンク、業種別団体は低い。韓国では、全体に影響力の評価点が高く、順位は、マスメディアが突出し、政党、国際政府間組織、政府官庁、審議会の順で、ここまでが平均値以上である。政府系シンクタンク、国際NGO、NGOほか、大企業、業種別団体は低い。韓国では、日本よりマスメディアの力、政治家の力が相対的に強く、また国際組織やNGOの力も日本よりは大きい。4)上記の影響力の評点と情報ネットワークの中心性変数、とくに入次数(他組織から情報交換ありと指摘される数)と影響力評点の相関係数は、0.9近くの数値を示している。本年度の研究目標は、以下の3点であった。1)実証研究の背景となる理論及び先行研究の検討、2)他の国々の連携する共同研究と連絡をとりながら実証調査の企画、3)およそ75の団体、組織を対象とした調査の実際的な準備、である。第一の点に関しては、研究代表者の辻中は、ミネソタ大学、マンハイム大学のチームと共同でネットワーク分析の理論と分析方法を開発し、比較分析の体系的研究書をケンブリッジ大学から出版した。共同研究者はそれぞれ自己の担当社会についての環境政策のレビューを体系的に行い、坪郷はドイツの非営利組織、久保はアメリカの官庁、議会、篠田は日本の企業別組合に関して、環境政策との関連を問う論文を発表した。年度のまとめとして、3月に、ネットワーク理論とその分析手法、日本、ドイツ(EU)の環境政策に関連したシンポジウムを筑波大学にて行った(筑波大学TARAと共催)。第二について、日本では、国立環境研究所の森田総合研究官、川島研究員、韓国では韓国元環境部次官の李教授、高麗大学廉教授、アメリカではミネソタ大学チームが、それぞれ共同研究の協力体制に加わった。第三について各種の団体、政府官庁・関連機関、研究所のCD-ROMなどを入手し、調査対象の確定に鋭意分析中である。分析対象の確定は、ネットワーク分析の核心である。他方、調査の実施可能性も考慮せざるをえず、現在は、日本、韓国、アメリカの順にデータ分析が進んでいる。今年度の最も重要な成果は、日米独韓の各国の環境政策に関係するアクター各々およそ100組織(日本側129)を対象にインタビュー調査のうち、日本の調査を遂行しつつあることである。調査項目は、第一に、被調査組織129の間の情報交換関係、資源交換関係、第二に、被調査組織の1980年代後半から現在までの主要な環境政策上の事件(5事件)、争点(約30)に対する態度、第三に、被調査組織の組織に関する情報、第四に、国際的な組織ネットワークの調査である。

この日本調査の準備過程で、7名の各分野の地球環境専門家(国立研究所専門官、政策分析者、商社地球環境部門責任者、NGO指導者、環境族政治家領油、環境庁専門家、通産関係シンクタンク研究者)への入念な聞き取り調査を行い、アクターと争点、事件の選定のレフェリーを依頼した。その結果、まず、環境政策の分野のうち、地球環境とりわけ大気圏関連政策を分析分野とすることが決定され、さらに、約400のアクターから129の重要アクターが選定され、約200の争点から30の重要争点、約100の政策決定事件から5つの重要決定が選定された。調査は中央調査社に依頼し、現在進行中である。この調査の研究準備状況について、日本学術会議地球環境部会HDP小委員会、筑波大学先端領域研究センター(TARA)公共政策プロジェクト第2回国際シンポジウムにおいて報告した。また共同研究者は各々、担当分野での環境政策に関する先行研究のレビューおよび政策分析を行い研究成果を発表した。本研究は、3年度に亘る共同研究の最後のまとめの年である。平成9年度の年度の研究は、3つの目的をもった。第一に、実証研究の背景となる理論及び先行研究の検討、第二に、他の国々の連携する共同研究と連絡をとりながら実証調査の企画、第三に、75以上の団体、組織を対象とした調査の実施である。具体的な成果を述べると、(1)1980-90年代における国際的地球環境政策の調査領域を確定(8)。政策争点の種類(28)、政策上の事件(5)の種類をパイロットスタディーを兼ねた専門家、情報通へのインタビューの実施と体系的な環境政策関連の文献、雑誌、新聞、統計資料の検討によって確定した。(2)(1)の成果に基づき、103組織に対するインタビュー調査を遂行した。(3)この103の最も地球環境政策に影響ある日本のアクターに関する基礎分析を行い、コードブックおよび基礎クロス統計表を作成した。(4)103アクター間の情報交換、支援協力関係に基づくネットワーク分析を行い、小論文を執筆した。(5)103アクターの国際アクター関係、政策関心に基づく分析を行い、国際会議にて報告した。米および韓国調査について:(6)両国の連携研究遂行者との予備折衝を行った。比較可能性の検討、それに基づく必要な修正、(7)韓国、アメリカ等での対象となる団体、組織の抽出作業を行い、今後の韓国、アメリカの2国の調査の準備を行った。
医薬リード多官能基性分子の位置選択的触媒修飾法

複雑な構造を有する医薬分子やそのリード化合物の合成において、目的の反応を進行させるために、目的としない反応点や反応を阻害する官能基を保護基でマスクすることが古典的に確立された方法論である。保護基の使用により高い確実性をもって様々な化学変換を行うことが可能であるが、その反面、保護基の着脱に関わる煩雑な操作のために合成効率が著しく低下する場合も多い。この保護基使用の問題克服を目指して、触媒創成の面から取り組んだ。保護基フリーの触媒的医薬分子合成を達成するための初期課題は、(1)水酸基やアミノ基といった極性官能基の共存下でも失活しない活性種の発生と、(2)複数の反応点を持つ基質に対する位置および官能基選択性発現、更には(3)無保護官能基の化学的性質の有効利用、の3点であると考えている。今年度は、N-ヘテロサイクリックカルベン(NHC)触媒を用いたラクトールに対するStetter反応を見出した。糖供与体のモデル基質として2-ヒドロキシテトラヒドロフランを用いて反応条件の最適化検討を行った。初期検討におけるNHC触媒の探索の結果、チアゾール骨格を有するNHC触媒が最も高い触媒活性を有することが分かった。反応条件について種々検討を行った結果、溶媒についてはエタノールが最も収率よくStetter反応成績体与えることを見出した。塩基に関しては、ジイソプロピルエチルアミンを用いた際に最も良い結果が得られた。25年度が最終年度であるため、記入しない。糖は生体内で多様な生命現象にかかわる重要な構成単位であり、その構造を模倣した多様な医薬品の創出が期待できる。しかし、その高い応用可能性を秘めているにも関わらず、糖を基盤とした医薬品の開発は遅れている現状である。その一つの要因として、糖特有の多数の水酸基に由来する合成の難しさが挙げられる。一般に糖誘導体の合成を行う際には、保護基の脱着過程が必須であり、その操作は煩雑になる。特に炭素-炭素結合を構築しようとした場合には、フリーの水酸基による求核剤の失活が問題となるため、保護基の利用は欠かせない。このような煩雑な操作を回避し、無保護の糖を直接基質として用いた炭素-炭素結合形成反応が開発できれば、糖化学の発展における寄与は大きいと考えて研究に取り組んでいる。糖類の修飾方法としてC-グリコシド結合の形成に着目した。新たなC-グリコシド形成反応として、NHC触媒の利用に着目した。NHC触媒は高い求核力を有する一方で、プロトン性溶媒や水中でも触媒反応を進行させることが知られていることから、多数のヒドロキシ基を有する糖を基質とした場合にも失活せずに働くことが期待された。また、求電子剤を様々に変更することで、同一のBreslow中間体から種々の生成物を得られる点が、従来のC-グリコシド結合形成反応にはない特色である。糖に特有のヘミアセタール構造を有する単純なモデル基質として、ラクトールを選択し、Stetter反応の初期検討を行った。種々のNHC触媒の中でもチアゾリン骨格を有する触媒が良好な反応性を示した。現在までにエタノール溶媒中、ジイソプロピルエチルアミンを塩基として用いることで、85%の収率で目的物を得ることに成功している。本反応条件を糖類に適用したところ、2ーデオキシ糖を基質とした場合に、中程度の収率ながら目的物を得ることができた。本研究の第一のハードルは、複数の無保護の酸性官能基が存在する基質に対して触媒的に炭素ー炭素結合形成をおこなうことであると想定していた。すなわち極性官能基に対して炭素ー炭素結合形成能のある活性種は、同様の性質を有する酸性プロトンにより失活してしまう可能性が考えられる。当初はこの問題の克服に時間がかかるものと懸念したが、有機触媒であるN-ヘテロ環状カルベンを用いることで、モデル基質ではあるものの反応性の問題を克服することができている。以上の結果は、少なくとも我々が目指している方針が間違っていないことを示しており、研究がおおむね順調に進展しているものと評価できる。

第一に反応性や触媒活性をさらに向上させる必要がある。現状は第一歩を踏み出したとはいうものの、未だ最終目標である無保護の糖類の自在構造変換には距離がある。触媒の構造変換や添加剤の検討により、糖類のアルデヒド型の濃度を向上させることにより反応性を改善していく予定である。第二に立体化学の制御が必要になると考えられるが、これは反応性を向上させたのちに触媒に立体規制基を導入することにより解決できるものと考えている。25年度が最終年度であるため、記入しない。
時分割X線結晶解析のためのCaged化合物の開発

8年度も引き続き、酵素反応のトリガーとなるようなCaged化合物の開発を目指して研究を行った。まず、長岡技科大学の三井・野中グループとの共同研究として、7α-ヒドロキシステロイド脱水素酵素(以下7α-HSDH)をターゲットにし、これのトリガーとなるCaged化合物を開発することを目標とした。既に7年度の研究で、ケノデオキシコール酸、グリコケノデオキシコール酸及びコール酸のCaged化合物を合成している。これらはいずれも光反応性が高く(量子収率0.7)、Caged基質として充分働きうることがわかった。しかし、結晶化に要求される水溶性が低くタンパク結晶への取り込みはまだうまくいっていない。今年度は、水溶性の増加をねらってコール酸のジメトキシ-2-ニトロベンジルエーテルとカルボン酸部位にガラクトースを導入したCaged化合物の合成も行った。また、7α-HSDHは補酵素としてNAD+を要求する。これはもともと非常に水溶性が高いのでCaged化した後も高い水溶性が期待される。そこでCaged NAD+として、NAD+の2-ニトロベンジルエステルと2-ニトロフェネチルエステルの合成にも成功した。これらは、350nm光照射によりそれぞれ量子収率0.01と0.23で定量的にNAD+を放出する。また期待通り水溶性も非常に高いので、タンパクとの共結晶化を目指して、大量合成法と精製法の確立が進行中である。また大阪大の倉光グループとの共同研究としてアミノ基転移酵素のCaged基質の開発も行った。この酵素は基質としてアミノ酸またはα-ケト酸を要求する。既に倉光グループの研究からCagedアミノ酸では濃度ジャンプが充分でないことが明らかなので、Cagedα-ケト酸として2-オキソグルタル酸の2-フェネチルエステルとフェニルピルビン酸の2-ニトロベンジルエステルの合成を行った8年度も引き続き、酵素反応のトリガーとなるようなCaged化合物の開発を目指して研究を行った。既に倉光グループの研究からCagedアミノ酸では濃度ジャンプが充分でないことが明らかなので、Cagedα-ケト酸として2-オキソグルタル酸の2-フェネチルエステルとフェニルピルビン酸の2-ニトロベンジルエステルの合成を行った