hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
公教育の共同統治を推進する分散型リーダーシップシステムと学習環境調査票の開発研究

(2)量的調査と質的調査を結合させた混合研究法の検討:第2回合宿研究会(2017年12月2日)では、片山悠樹氏(愛知教育大学)を迎え「『混合研究法』の応用可能性ー調査経験を振り返りながら」と題してご報告いただいた。学習環境調査による量的データと、対話活動及び対話プログラム直後の感想(記述式アンケート)とを有機的に結合させていくMixed Methods Researchについて学び、検討した。(3)研究分担者による以下の研究報告により、分散型リーダーシップ理論と共同統治に関する教育ガバナンス理論を深めることができた。1篠原岳司「分散型リーダーシップの理論構造とその応用可能性」2松原信継「学習効果の要因について考えるージョン・ハッティに注目して」3藤岡恭子「カマー・プログラム50年の実践に学ぶー私たちの学習環境調査のデータをどう活かすか」4福島賢二「ガート・ビースタのシティズンシップ論と市民性を育てていく対話空間創造の実践論」。初年度(2017年度)から、学習環境調査を実施する計画であったが、「学習環境調査に基づく対話のある学校づくり」事業を共同ですすめる自治体・学校との協議過程で、これまでの学習環境調査票の質問事項を縮減し、その自治体ないし学校独自の設問を加えて欲しいとの要望が出された。これに応え、2018年度は学習環境調査票の設問項目を厳選するとともに、5問以内で自治体ないし学校独自質問項目を追加できることとした。この結果、児童生徒用は48問から36問に、保護者用は46問から37問に、教職員用は46問から36問に、地域住民用は46問から30問に精選した。こうした学習環境調査票の改善の取組により、全国5つの自治体の13の小中学校で、学習環境調査票開発チームとの間に、「学習環境調査に基づく対話のある学校づくり」の実践的研究に関する連携協定書を締結できた。以上のような理由で、初年度は学習環境調査の実施は見送り、2018年度及び2019年度の2年間とした。2018年7月、全国の5つの自治体の13の小中学校の児童生徒、保護者、教職員等、約7,000人の協力を得て、学習環境調査を実施した。実施にさきだって、それぞれの自治体の教育委員会教育長または各学校長と、「学習環境調査に基づく対話のある学校づくり」プログラム開発研究チームとの間に、「『学習環境調査に基づく対話のある学校づくり』の実践的研究に関する連携協定書」を締結した。また、調査にあたっては、北海道大学大学院教育学研究院における「人間を対象とする研究倫理審査」を申請し承認されている。9月末、学校ごとに、児童生徒、保護者、教職員、地域住民(学校運営協議会地域委員等)の四者について、集計結果を実数並びに帯グラフで表し調査結果の基礎データをまず提供した。続いて、11月中旬、13校全体の集計をもとに、児童生徒はじめ四者の学習環境モデル(パス図)を作成し、学校並びに教育委員会に提供した。これらの調査結果をもとに、12月から2019年3月にかけ、13小中学校のうち、8校で四者による対話集会(学校づくり会議)や教職員の研修などで対話の取り組みが展開された。2019年2月から3月にかけ、学習環境調査に協力いただいた約7,000人のすべてに対して、学校ごとに「学習環境調査結果の概要について」を帯グラフと簡略化したパス図でその学校の強みと課題を提示し、今後の対話の取り組みの資料を提供した。
真核細胞RecQ関連遺伝子群によるゲノム構造の維持機構

出芽酵母SGS1は、3つのヒトRECQ遺伝病原因遺伝子の相同遺伝子であり、ヒトと酵母で"ゲノム不安定化"という共通の表現型が観察される。本研究では、SGS1とその周辺で働く遺伝子群を同定し、解析する。当初計画としては、1)既に複数単離した"sgs1破壊株と合成致死となる変異株"の全ての原因遺伝子をクローニングする。2)合成致死株の致死性を多コピーで抑制する酵母ゲノム遺伝子を同定する。3)1,2)で得られた情報から遺伝子破壊株を作製し、sgs1変異との関係を決定する計画だった。【13年度の成果】1)についてはMMS4,SRS2遺伝子のクローニングに成功した。しかし、1)の一部の計画は中止した。2)についてはsgs1-srs2株の合成致死性を抑制できる多コピー抑制遺伝子のスクリーニングを行い、少なくとも現在までに"致死性を抑制する2つのゲノム断片(ZAP1TDH1,YDL381C-AEFT2)"を得ており、この中に複数含まれるどのORFが抑制活性を有するか同定中である。3)についてはmms4株の解析より、「MMS4はSGS1と同様にDNA組換え修復経路で働くこと」、「大腸菌のHolliday junctionを切断するRusAタンパク質をmms4株に発現させるとmms4株における修復欠損が回復すること」、「相同染色体間の組換えは、DNA傷害剤の存在下に、mms4株では野生型の5倍亢進されること」を明らかにした。つまり、Mms4は全ての組換えに機能を果たすのではなく、ある特定の基質中のHolliday junctionを切断することが重要であることを本研究で初めて示唆できた。
新規標的分子PLEKHA5を介したMet特異的ながん悪性化シグナル機構の解明

MetはHGFをリガンドとする受容体型チロシンキナーゼであり、様々ながんで異常な活性化がみられる。Metは特に浸潤転移、再発、治療抵抗性などがん悪性化に深く関わることから、特有の下流シグナルが存在すると考えられる。申請者はMet遺伝子増幅を持つがん細胞のリン酸化プロテオミクス解析により、機能未知なタンパク質PLEKHA5を同定した。先行研究により、PLEKHA5はMetの下流でリン酸化され、Met依存的ながん細胞の悪性化に関わることを見出した。本研究では、PLEKHA5の詳細な機能解析により、がん悪性化を担うMet特異的なシグナル伝達機構を解明することを目的とする。具体的には、MetによるPLEKHA5リン酸化の機序と意義、PLEKHA5が関わるMet下流シグナル、マウスモデルや臨床サンプルを用いたPLEKHA5の生理機能及び病理学的機能の解析を行う。今年度は、先ずデータベース解析と変異体の作製により、PLEKHA5のMetによるリン酸化部位を同定し、リン酸化特異的抗体の作製に成功した。現在、リン酸化変異体も利用してPLEKHA5のチロシンリン酸化のMet特異性、細胞内の局在や機能ついて詳細に検討を行っている。さらに、Met依存的ながん細胞よりTAP法を用いてPLEKHA5を精製し、結合タンパク質の探索を行った。SDS-PAGEと銀染色により解析を行った結果、複数の結合タンパク質のバンドを検出し、質量分析によりこれらのタンパク質を同定した。現在、その結合の特異性や意義の検討を進めている。さらにPLEKHA5のリン酸化の有無による結合や活性状態の変化等も検討する。本研究では、MetによるPLEKHA5のチロシンリン酸化の機序と意義、PLEKHA5が関わるMet下流シグナル伝達経路の解明、マウスモデルや臨床サンプルを用いたPLEKHA5の生理機能及び病理機能の解析を行うことを目指している。今年度は、PLEKHA5のリン酸化部位を決定し、リン酸化特異的抗体の作製に成功した。またPLEKHA5の結合タンパク質を複数同定することができた。これらはPLEKHA5の分子機能の解明に大きく寄与する成果であることから、本研究は順調に進んでいると考えられる。今後はさらに、MetによるPLEKHA5リン酸化の機序と意義の解明を進めていく。また抗体アレイやDNAマイクロアレイなどを用いて、MetとPLEKHA5の発現抑制により共通して発現や活性化が変化するシグナル伝達経路の網羅的解析などを行い、結合タンパク質の解析と合わせて、PLEKHA5が関与するシグナル機構の全容解明を試みる。さらに、胃がんの臨床サンプルを用いて免疫組織化学染色を行い、PLEKHA5の発現、リン酸化と臨床病理学的特徴及び予後との相関、Metの発現やリン酸化、遺伝子増幅との相関を検討する。またノックアウトマウスを用いた生理機能の解明も検討する。

さらに、胃がんの臨床サンプルを用いて免疫組織化学染色を行い、PLEKHA5の発現、リン酸化と臨床病理学的特徴及び予後との相関、Metの発現やリン酸化、遺伝子増幅との相関を検討する。またノックアウトマウスを用いた生理機能の解明も検討する。
琉球列島におけるジネズミ類の種分化と系統進化に関する研究

ワタセジネズミおよびオリイジネズミの系統進化について知るために奄美諸島,沖縄諸島での標本収集,現地調査を行った.標本は形態学的,遺伝学的解析が行える状態にして研究室に持ち帰った.ワタセジネズミの島嶼間分化を調べるためにアロザイム分析,形態計測値の統計学的解析を行ったところ,島嶼間分化が個体変異に比べてあまり大きくないことが示唆された.これはワタセジネズミが種としては長期に隔離されていたものの,海面低下による陸地化により島嶼間の交流は更新世後期まで続いていたことによると考えられる.オリイジネズミは本年度に新たに加計呂間島で確認されたので,同島での調査を行った.標本を得ることは出来なかったが,初記録の標本が採集された地点の植生はワタセジネズミ生息環境と明らかな違いが見られず,周囲の地形や微環境が両種の生息環境をわけているか,両種が同所的に生息していることが示唆された.ワタセジネズミとオリイジネズミの系統的位置づけを明らかにするために,国立科学博物館でジネズミ類の標本調査を行った.両種は他のジネズミ類に比べて特殊化した形態をもち,それらからかなり分化した群であることが示唆された.また,本年度はワタセジネズミに特異的な核型の特徴が,中国産ジャコウジネズミにも見られることを発見した.両者の近縁性を検証するためにいくつかの解析を行った.分染核型による相同染色体の解析によると,両者の核型上の相似は別の染色体対によってもたらされており,したがって平行的に進化したものであることが分かった.昨年度に行った解析と同様の方法でチトクロームb遺伝子の解析も行ったが,両者は別のクラスターに位置づけられ,近縁群ではないことが明らかになった.ワタセジネズミおよびオリイジネズミの系統進化について知るために奄美諸島,沖縄諸島での標本採集,現地調査を行った.標本は形態学的,遺伝学的解析が行える状態にして研究室に持ち帰った.ワタセジネズミの島嶼間の分化については形態的な解析では奄美諸島北部,奄美諸島南部-沖縄諸島の2群が認められたが,それぞれの内部での分化も小さくなかった.ミトコンドリアのチトクロームb遺伝子の402塩基対の部分塩基配列では2群の間での塩基置換は確認できなかった.形態的な分化が島嶼環境への適応として,最近になって急激に生じたことが示唆された.奄美大島ではオリイジネズミとワタセジネズミの生態的競合について検討した.オリイジネズミが生息していると言われ,ワタセジネズミが確認されていない森林部に多くのわなを設置したが,ワタセジネズミだけが捕獲された.ワタセジネズミが本来生息する低地から,オリイジネズミの生息する森林に最近になって侵入していることも示唆される.ワタセジネズミとオリイジネズミは琉球列島の中部だけに生息する固有種であり,形態上の特徴に基づく解析からはそれらの近縁種を見いだすことは出来なかった.ミトコンドリアのチトクロームb遺伝子の部分塩基配列による結果でも,解析したワタセジネズミは他のどの東アジア産ジネズミ類とも遠縁の系統関係であり,別属であるジャコウネズミと単系統群を形成した.遺伝子解析の結果に古地理学的結果を合わせると,中部琉球列島に固有の2種のジネズミのこの地域への侵入は中新世までさかのぼると考えられた.ワタセジネズミおよびオリイジネズミの系統進化について知るために奄美諸島,沖縄諸島での標本収集,現地調査を行った.標本は形態学的,遺伝学的解析が行える状態にして研究室に持ち帰った.ワタセジネズミの島嶼間分化を調べるためにアロザイム分析,形態計測値の統計学的解析を行ったところ,島嶼間分化が個体変異に比べてあまり大きくないことが示唆された.これはワタセジネズミが種としては長期に隔離されていたものの,海面低下による陸地化により島嶼間の交流は更新世後期まで続いていたことによると考えられる.オリイジネズミは本年度に新たに加計呂間島で確認されたので,同島での調査を行った.標本を得ることは出来なかったが,初記録の標本が採集された地点の植生はワタセジネズミ生息環境と明らかな違いが見られず,周囲の地形や微環境が両種の生息環境をわけているか,両種が同所的に生息していることが示唆された.ワタセジネズミとオリイジネズミの系統的位置づけを明らかにするために,国立科学博物館でジネズミ類の標本調査を行った.両種は他のジネズミ類に比べて特殊化した形態をもち,それらからかなり分化した群であることが示唆された.また,本年度はワタセジネズミに特異的な核型の特徴が,中国産ジャコウジネズミにも見られることを発見した.両者の近縁性を検証するためにいくつかの解析を行った.分染核型による相同染色体の解析によると,両者の核型上の相似は別の染色体対によってもたらされており,したがって平行的に進化したものであることが分かった.昨年度に行った解析と同様の方法でチトクロームb遺伝子の解析も行ったが,両者は別のクラスターに位置づけられ,近縁群ではないことが明らかになった.
延髄における嘔吐誘発ニューロンの同定とその機能の解明

本研究は化学受容性嘔吐誘発域である延髄最後野のニューロン群がどのように嘔吐誘発と摂食調節に関わっているのかを調べた。少なくともHチャネル発現型ニューロンが悪心誘発に関与しているが摂食抑制物質であるアミリン受容体の発現は極めて少く,Hチャネル非発現型ニューロンにのみアミリン応答を認めた。これらはHチャネル発現型ニューロンとHチャネル非発現型ニューロンの機能分化の可能性を強く示唆する結果であった。本研究は化学感受性嘔吐誘発域である延髄最後野の機能を解明するために,行動科学的手法と単一ニューロン活動を解析する電気生理学的手法とを用いて研究を行った.これまでの我々の研究から,最後野ニューロンはHチャネルを発現型(60%)とHチャネルを非発現型(40%)とに分類されることを明らかにしており,このいずれのタイプのニューロン群が嘔吐誘発に関わっているのかを検証することを目指した.塩化リチウムの腹腔内投与を無条件刺激として悪心を惹起することにより,条件刺激(味覚)に対して味覚嫌悪学習が成立するが,この際にHチャネル(過分極作動性カチオンチャネル)の阻害薬(ZD7288)を投与することにより,味覚拒否行動が減弱することから,最後野のHチャネル発現ニューロンの悪心誘発への関与が示唆された.次に,悪心誘発に関与する最後野ニューロン活動は摂食を抑制するニューロンネットワークを形成しているとの考えに基づいて,摂食抑制ホルモンであるアミリンに応答する最後野ニューロンの膜特性を調べた.スライスパッチクランプ法を用いて,最後野単一ニューロン活動の記録を行い,アミリン(1100nM)に対する応答性を解析した.これにより,以下の結果が得られた.1)アミリン投与に応答する最後野ニューロン(n=72)はすべて興奮性反応を示し,抑制性反応は検出されなかった。2)Hチャネル発現型ニューロンおよびHチャネル非発現型ニューロンのいずれもアミリンに対して感受性を持つ.3)最後野ニューロンの前シナプス部および後シナプス部の両方にアミリン受容体が存在する.これらの結果を総合すると,少なくともHチャネル発現型の最後野ニューロンが悪心誘発へ関与することが強く示唆された本研究は化学感受性嘔吐誘発域である延髄最後野ニューロン活動の摂食調節における機能的役割について明らかにおするために,最後野単一ニューロン活動を解析する電気生理学的手法と,条件付け味覚嫌悪学習の獲得を指標にした行動科学的解析手法とを併用して解析を行ったものである.これまでの我々の研究から,最後野ニューロンはHチャネル(過分極作動性カチオンチャネル)発現型(60%)とHチャネル非発現型(40%)とに大別されることが分かっており,このいずれのタイプのニューロン群が嘔吐誘発や摂食調節に関わっているのかについて検討した.摂食抑制ホルモンであるアミリン(1100nM)に対して応答を示すニューロン群は最後野のHチャネル非発現型ニューロンにのみ認められた。前年に得られたHチャネル発現型ニューロンのアミリン感受性については追加実験をおこないデータを再分析した結果,アーチファクトである可能性が高く,Hチャネル発現型ニューロンにアミリン応答性は認められないと結論づけた。一方,塩化リチウムの腹腔内投与により惹起される内臓不快感と,塩化リチウムの投与直前に与えたサッカリン(甘味)に対する連合学習である味覚嫌悪行動が,Hチャネルの阻害薬(ZD7288)を投与することにより減弱した。これらの結果を総括すると,Hチャネル発現型ニューロンは悪心・嘔吐の誘発により深く関与し,Hチャネル非発現型ニューロンは摂食調節機序により深く関わっていることが示唆された。今後,嘔吐誘発機序と摂食調節に関わるニューロン群がどのようにニューロンネットワークを形成し,それぞれの機能調節に特異的に関与することが可能になっているのかについて更に詳細を明らかにする予定である。最後野(Area Postrema)は化学受容性嘔吐誘発域としてよく知られているが,最後野内ニューロンの悪心、嘔吐誘発の中枢メカニズムについては不明な点が多くあり,本研究は嘔吐誘発機序と摂食調節に関わるニューロン群がどのようにニューロンネットワークを形成し,それぞれの機能調節にどのように関与しているのを明らかにするために行った。方法として,1)味覚嫌悪学習を用いた行動学的解析,2)脳スライスを用いたパッチクランプ法による電気生理学的解析を用いた。以前の我々の研究によって定義した3タイプの最後野ニューロンの中で,1)少なくともHチャネル発現型ニューロンが悪心誘発に関与していること,2)Hチャネル発現型ニューロンにはアミリン受容体の発現は極めて少なく,シナプス前部にアミリン受容体が存在する投射神経線維とのシナプス結合も希薄であることを電気生理学的解析により明らかにした。また,アミリンは摂食抑制ペプチドホルモンであり,腹腔内投与により悪心を誘発しないことも確認した。これらより,最後野のHチャネル発現型ニューロンは悪心誘発に関与するが,摂食抑制に関する神経ネットワークの一部として機能しているのではなく,悪心誘発を特異的に担当している可能性が示唆された。

さらに,同じく摂食抑制ペプチドホルモンであるコレシストキニン(CCK)に対する応答はHチャネル発現型ニューロンには少なく,Hチャネル非発現型ニューロンに対して,これに接続するシナプス前CCK受容体を介してグルタミン酸の放出を調節して応答を引き起こすことを明らかにした。この結果は,Hチャネル発現型ニューロンとHチャネル非発現型ニューロンの機能分化の可能性をさらに強く示唆する結果であった。今後,さらに研究を進めて悪心、嘔吐誘発と摂食調節の中枢メカニズムの機能分化の観点から,これらの分子基盤を明らかにしていきたい。3年の研究期間のうち2年間の成果として,悪心・嘔吐誘発に関わるニューロン群の特性と摂食調節に関わるニューロン群の特性が異なっていることを明らかにすることができ,嘔吐誘発機能と摂食調節機能に関わる神経機構について今後の研究に展望が開け,最終年の研究に向けて多大な希望が持てたため。24年度が最終年度であるため、記入しない。研究計画の最終年を迎えるにあたり,これまでに得られた研究成果から樹立できそうな新たな概念を補強するための研究を展開すると共に,本研究の集大成としてまとめた内容を学会発表に加えて国際的学術雑誌へも公表していきたい。
グアニジンケミストリーの新展開

グアニジニウムイリドが関与する不斉アジリジン合成反応を詳細に検証した。まずグアニジニウムイリドの生成をNMR的にアプローチした。酸無水物も付加中間体からアジリジンの生成に寄与することを認めたため、この条件による各種パラ置換ベンズアルデヒドを用いた反応を試み、電子供与基と電子吸引基では反応速度や生成するアジリジンの立体選択性が異なる、そしてそれらのエナンチオ選択性とジアステレオ選択性がハメット則に従った2種類の反応機構で合理的に説明できることを明らかにした。本アジリジン生成反応はグアニジニウム塩の立体化学に敏感で、嵩高いものでは反応性が低下した。それに反し、α,β-不飽和アルデヒドもアリールアルデヒド同様に高いエナンチオ選択性で対応したアジリジンを与えることを認めた。さらに、アルキル化剤共存下での第3級のグアニジンとアリールアルデヒドとの反応、そしてスチレンオキシドとグアニジンとの反応でもアジリジンが直接生成することを明らかにした。一方グアニジン触媒の新たな機能性の追求の一環として、分子内マイケル反応を利用したグアニジン触媒不斉クロマノン環構築反応を展開し期待した不斉誘導を認めた。さらに環境適応型触媒開発を指向したグアニジン型化合物のポリマー化を試み、一般合成法をほぼ確立するに至った。キラルアジリジンをビルディングブロックとして用いる生理活性含窒素化合物のアトムエコノミー型新規不斉合成法の各種求核剤を用いた開裂反応を検討した。その応用として、スフィンゴシンの効率的不斉全合成を達成した。またアジリジン誘導体からβ-ラクタム骨格への環拡大反応を試みるため、原料基質としての置換基修飾も行った。グアニジン型化合物に期待される高い機能性を発掘することを目的として、新たにグアニジンケミストリーを展開した。(I)グアニジニウム塩と芳香族アルデヒドとからの新規アジリジン合成反応を、NMRを用いて追跡した。シグナルの高磁場シフトから、予想通りグアニジニウムイリドの生成を確認した。付加中間体の構造については、スペクトル的な解析を鋭意検討している。一方、実験条件についても精査した。塩基としてフレッシュなテトラメチルグアニジンを用い、トルエン系溶媒中室温程度で攪拌すると、アジリジンが再現性良く生成することを明らかにした。アミノ酸残基としてアラニン誘導体を持つグアニジニウム塩についての反応も検討した。グリシン誘導体の場合に比べ収率は低下し、本アジリジン生成反応が立体に敏感であることが判明した。また求電子剤として芳香族系アルデヒドを用いた場合に、反応がスムースに進行することを明らかにした。第3級のグアニジンから、アルキル化剤を共存させた直接的アジリジン環形成反応も試みた。第4級グアニジニウム塩を用いた場合と同様、反応の進行が認められた。(II)キラルグアニジンによる不斉ネーバー反応を試みた。アジリジンに誘導可能なアジリン環形成を認めたが、期待した不斉誘導は低かった。(III)リゼルグ酸やリコリンを合成標的化合物として、キラルアジリジンをビルディングブロックとして用いる生理活性含窒素化合物の新規不斉合成法の開発を試みた。現在アジリジン環の選択的開裂反応や側鎖の炭素-炭素結合反応を検討中である。(IV)アジリジン誘導体からβ-ラクタム骨格への環拡大反応を試みるべく、原料基質としての置換基修飾を行った。(I)グアニジニウム塩を塩基存在下芳香族アルデヒドと反応させ、続いてシリカゲルで処理すると、アジリジンが生成することを発見している。

この不斉合成にも応用可能な新規アジリジン合成反応について、付加中間体を捕捉することを目的として酸無水物など活性反応種と反応させたところ、酸無水物もシリカゲルと同様にアジリジン生成に寄与し、その反応速度は酸無水物のアルキル基の嵩高さと反比例することが判った。さらにこの反応機構にアプローチするため、各種パラ置換ベンズアルデヒドを用いて反応を試みた。その結果、アルコキシ基のような電子供与基とニトリル基のような電子吸引基では反応速度や生成するアジリジンの立体選択性が異なり、この新規アジリジン合成反応ではハメット則に従った2種類の反応機構に従うことが示唆された。一方、(II)キラルアジリジンをビルディングブロックとして用いる生理活性含窒素化合物の新規不斉合成法の開発の一環として、アジリジン環の還元的開裂反応やルイス酸触媒によるヘテロ求核剤あるいは炭素求核剤を用いた開裂反応を検討した。還元的開裂反応では反応条件によりα-あるいはβ-アミノ酸を選択的に合成することに成功した。また、後者の開裂反応では環開裂体の立体化学は求核剤に依存することを明らかにした。さらに、(III)本アジリジン生成反応の反応機構の解析から、エポキシドと第3級グアニジンを反応させるとアジリジンが直接合成出来ると予想された。そこで、スチレンオキシドにグアニジンを作用させたところ、予想通りスチレンオキシドの3員環酸素が窒素に置換わったアジリジン誘導体が得られることを認めた。この反応は高い立体選択性を示すことも明らかにした。グアニジン型化合物に期待される高い機能性を発掘することを目的として、新たにグアニジンケミストリーを展開した。(I)グアニジニウム塩を塩基存在下芳香族アルデヒドと反応させ、続いてシリカゲルあるいは酸無水物で処理すると、アジリジンが生成することを発見している。この不斉合成にも応用可能な新規アジリジン合成反応について、芳香族アルデヒドの代わりにビニルアルデヒドを用いて反応させたところ、予想通りビニルアジリジンが生成してきた。それらのジアステレオ選択性は一般に低かったが、キラルグアニジニウム塩を用いた場合の不斉誘導はシス体およびトランス体のいずれにおいても高かった。(II)次いでキラルアジリジンをビルディングブロックとして用いる生理活性含窒素化合物の新規不斉合成法の開発の一環として、生成したビニルアジリジンを用いてユニークな構造を持つomuralideの重要な合成中間体であるβ-ヒドロキシロイシンの効率的な不斉合成に成功した。また、内因性生理活性物質であるスフィンゴシンの合成も試み、これまでで最も効率的な不斉全合成を達成することが出来た。(III)さらに4級キラル中心を持つ生理活性2,2-ジ置換クロマン誘導体の合成を、キラルグアニジン触媒による6-exo型分子内マイケル反応にてアプローチした。単純な基質を用いた予備実験でるが、期待した不斉誘導を確認した。そしてその不斉誘導は原料基質の幾何学に依存し、シス型の方がトランス型よりも優れていることが判明した。
歯髄線維芽細胞におけるブラジキニンによるカテプシンB活性化に対する情報伝達機構

本研究費補助金による購入設備(恒温槽、吸引ポンプおよび実体顕微鏡)は歯髄細胞の培養ならびに酵素活性の測定に有効に用いられた。本研究においてBKあるいはdes-Arg^9-BKによるカテプシンBの活性化はdes-Arg^9-[Leu^8]-BKあるいは百日咳毒素(IAP)によって抑制されたが、L-ArgによるそれはLeu-ArgあるいはボツリヌスC_3酵素によって抑制された。上記刺激によるカテプシンBの活性化はいずれもCa^<2+>に依存していた。これらの結果はBKあるいはdes-Arg^9-BKによるカテプシンB活性化はB_1受容体およびIAP感受性Gタンパクを介しCa^<2+>依存性であるが、L-Argによるそれはkyotorphin受容体およびC_3酵素感受性Gタンパクを介しCa^<2+>依存性であることを示した。一方、カテプシンBの活性化はneomycin Bおよび各種セリン/スレオニンキナーゼの阻害剤によっていずれも抑制された。これらの結果はホスフォリパーゼCおよびセリン/スレオニンキナーゼがBK、des-Arg^9-BKあるいはL-ArgによるカテプシンBの活性化に関与していることを示唆した。Genisteinはdes-Arg^9-BKあるいはL-ArgによるカテプシンBの活性化を異なる機序で抑制し、チロシンキナーゼもこの活性化に関与していることを示した。BKあるいはL-ArgによるカテプシンBの活性化はL-NMMAによって抑制されたが、des-Arg^9-BKによるそれは抑制されなかった。また、L-Argによるこの活性化はβ-glycerophosphate(β-GP)によって増強されたが、BKあるいはdes-Arg^9-BKによるこの活性化はβ-GPによって抑制された。以上、歯髄線維芽細胞におけるBKによるカテプシンBの活性化はdes-Arg^9-BKとL-Argの作用の総合した作用によることが示された。
ヒルシュスプルング病のモデル動物結腸における壁外性神経線維機能の形態学的検討

ヒルシュスプルング病のモデル動物である先天性aganglionosisラット5匹の壁外性神経の存在する結腸下部より作製した伸展標本の抗コリン・アセチルトランスフェレース抗体、抗チロシン・ハイドロキシレース抗体、抗サブスタンスP抗体、抗VIP抗体を用いた免疫蛍光染色では、それぞれに陽性の神経線維が筋層、粘膜下層、粘膜固有層のあらゆる部位に侵入し、その末梢側にVaricosityが認められた。先天性aganglionosisラット15匹を4%パラホルム・0.1Mリン酸緩衝液にて潅流固定し、それらの先天性aganglionosisラットが、いわゆるlong narrow segment(神経節細胞が欠如する部位が直腸から回腸末端部に及ぶ)を有する事を確認した後、神経標識色素Dilを下部結腸壁に注射器で注入した。固定・Dil注入後、1-3週間放置した後、脊髄・後根神経節・腸間膜神経節を切り出した。切り出したこれらの部位を0.1Mリン酸緩衝液にて洗浄後、凍結切片を作製し、Dilにて標識された神経細胞体を蛍光顕微鏡にて検索した。Dilの逆行性標識された神経細胞体が、脊髄前角、下位腸間膜節後神経節、後根神経節に認められた。これらの凍結切片上にてDilにより逆行性標識された神経細胞体を抗コリン・アセチルトランスフェレース抗体、抗チロシン・ハイドロキシレース抗体、抗サブスタンスP抗体、抗VIP抗体で免疫蛍光染色すると、脊髄前角のDilにて標識された神経細胞体はコリン・アセチルトランスフェレース陽性、後根神経節のDilにて標識された神経細胞体はサブスタンスP陽性、下位腸間膜節後神経節のDilにて標識された神経細胞体はチロシン・ハイドロキシレース、サブスタンスP、VIP陽性のものが認められた。
心拍の頚動脈圧反射応答に及ぼす高体温の影響

高温環境下では常温環境下に比べて起立性の血圧低下が起こりやすい。高体温での起立性低血圧の発生原因に心拍の血圧反射感受性の低下が関与するか否かを検証するために、仰臥位安静状態で正常体温時と高体温時の心拍の圧反射特性を比較検討した。被験者は健康な成人男性9名(平均年齢24歳、平均体重65kg、平均身長171cm)であった。被験者はまず正常体温状態で頚動脈圧反射テストを行い、続いて温水環流ス-ツを用いて食道温を38°Cに上昇させて高体温状態で同一のテストを行った。頚動脈洞刺激にはネックチャンバーを用いて、止息状態で頚部に+40から-65mmHgの圧をR波をトリガーにして一拍毎に段階的に負荷した。これを8回前後繰り返し、それぞれの圧負荷に対する心拍応答の平均値を求めた。心拍の頚動脈圧反射感受性は頚動脈圧(平均血圧-neck pressure)と心拍数の反応曲線の最大勾配から評価した。血圧変化に対する心拍の緩衝能力をreference point[(0mmHgのneck pressureでの心拍数-最小心拍数)/心拍数の変化範囲×100%]から評価した。心拍数は加温によって57.7±2.4拍/分から88.7±4.1拍/分へ有意に増加したが、平均血圧には有意な変化は認められなかった(正常体温時:78±2mmHg、高体温時:79±2mmHg)。頚動脈圧に対する心拍数の反応曲線の最大勾配は加温によって変化しなかった(正常体温時:-0.15±0.02拍/分/mmHg、高体温時:-0.15±0.02拍/分/mmHg)。高体温時のreference pointは正常体温時のそれより有意に大きかった。これらの結果より、急性高体温暴露によって心拍の頚動脈圧反射の感受性は変化しないが、血圧の低下刺激に対する心拍数の増加反応は現象することが示唆された。
SMC蛋白質複合体の反応中間体の分子認識

原核生物は、核膜をもたず、その染色体DNAは核様体と呼ばれる構造体を形成している。そして、多くのバクテリアでは、SMC(Structural Maintenance of Chromosomes)複合体がその構築と分離に関与している。この複合体は、ホモ二量体SMCと二種の制御サブユニット(ScpAとScpB)から構成され、複製開始点近傍に結合する蛋白質を足場にして染色体にリクルートされる。SMCサブユニットはATP加水分解反応を担う領域(ヘッドドメイン)を有し、制御サブユニットを介したSMCの加水分解反応はこの複合体全体の動態を制御していると考えられている。これまでに、それぞれサブユニットを用いて、その生化学的性質と物理的性状を調査してきた。加えて、制御サブユニット(ScpA-ScpB)の結晶構造を明らかにすることによって、その特徴的な結び目様構造を明らかにすることができた。これらの結果によって、SMC複合体の機能には制御サブユニットの構造変化が重要であると示唆されたため、ScpAのアミノ酸に変異を導入し、SMC三者複合体(SMCx2-ScpA-ScpBx2)として精製し、そのATPase活性を測定した。その結果、ある種の変異体は、野生型と異なる活性反応速度を示すものを選択することができた。電子顕微鏡観察によると、この変異複合体は、開いたSMC二量体のV字状全体構造が大きく変化し、この構造的変化がSMC二量体会合に強く影響を与えていることがわかった。制御サブユニットへの変異の導入によって、SMC複合体のATP加水分解速度が大きく変化したのはSMC二量体の会合状態を大きく変化させたためと結論づけた。26年度が最終年度であるため、記入しない。多くのバクテリアでは、SMC(Structural Maintenance of Chromosomes)複合体が存在し、核様体の構築と分離に関与している。SMCはATP加水分解反応を担う領域(ヘッドドメイン)を有し、制御サブユニットはヘッドドメインの二量化誘導型加水分解反応を制御している。これまでに、中度耐熱菌のSMC複合体のそれぞれサブユニットを用いて、その生化学的性質と物理的性状を調査してきた。その結果、制御サブユニット(ScpA-ScpB)の結晶構造を明らかにすることによって、その特徴的な結び目様構造を明らかにすることができた。また、ScpAはScpBの結合によって、大きくその分子内構造変化が示唆された。昨年度は、構造機能的に重要と考えられる制御サブユニットのアミノ酸に変異を導入した。それらを全長のSMCサブユニット含む複合体(SMC-ScpA-ScpB)として精製し、そのSMCのATPase活性を測定することによって、異なる活性反応速度を示すものを選択した。また、それらの変異複合体分子の電子顕微鏡観察を行った結果、その幾つかは、野生型と明らかに異なる分子形態を有することが明らかとなった。この変異の導入によってSMCのATP加水分解活性も大きく変化することから、制御サブユニットの構造的変化がSMC二量体会合に深く関わっていることを確認することができた。機器の不調で蛋白質調製がうまく行かなかったトラブルはあったが、おおよそ計画的通りに進行している。さらに多くの変異体を導入することで新たな知見が得られると考えられる。さらに、ヘッドドメインと制御サブユニットの複合体の結晶化を目指す。
合成ユビキノール類縁体と変異酵素を用いた大腸菌ユビキノール酸化酵素の構造解明

大腸菌末端酸化酵素(bo型及びbo型ユビキノール酸化酵素)のユビキノール酸化部位の構造及び機能持性を解明する目的で、系統的に構造修飾した一連のユビキノール類縁体の構造活性相関研究を行った。まず、bo型ユビキノール酸化酵素について検討したところ、側鎖構造の如何に関わらず、2位エトキシ体の活性が3位エトキシ体よりも顕著に低下したことから、キノール環上の2位メトキシ基は3位メトキシ基よりも酵素によってより厳密に認識されていることがわかった。また同様に、5位メチル基を無置換あるいはエチル基にそれぞれ改変しても活性が低下したことから、5位メチル基は酸化反応に重要な役割を果たしていることがわかった。以上のことから、酵素によるキノール環上の置換基の認識はアルキル側鎖の構造によって影響を受けないことが判明し、基質の酸化反応にはキノール環部と側鎖部がそれぞれ独立に関与していることが明らかになった。また、キノール環部の置換基パターンが同じ場合には、Q_2H_2類の方がDBH_2類よりも反応の親和性が高かったことから、天然型側鎖のイソプレノイド構造は酵素との親和性を高めるような特異的な相互作用に関与していることがわかった。従来、キノン類の側鎖の機能としてはキノン分子の疎水性の増大を保証しているものと考えられてきたが、本研究の結果は、少なくともbo型ユビキノール酸化酵素においては側鎖が疎水性を増大する効果以上の機能性を持っていることが示された。さらに、bo型ユビキノール酸化酵素について同様の検討を行ったところ、キノール環部の置換基効果はbo型酵素とほぼ同様であり、親和性を上昇させる側鎖ゲラニル基の特異的な効果も同様に認められた。この結果は、一次構造上の相同性の低い両酵素において、ユビキノール酸化部位の構造特性が極めて類似していることを強く示唆するものである。大腸菌末端酸化酵素(bo型及びbd型ユビキノール酸化酵素)のユビキノール酸化部位の構造及び機能特性を解明する目的で、系統的に構造装飾した一連のユビキノール類縁体の構造活性相関研究を行った。従来の呼吸鎖電子伝達系酵素に関するユビキノン(あるいはユビキノール)類の構造活性相関研究では、用いるユビキノール類の構造バリエーションが充分でなかったり、類縁体間の主たる構造因子の変化が不明確であるなどのいくつかの問題点があった。本研究では、ユビキノール分子の電子的性質をできる限り一定に保ち、主に立体的性質を改変するためにユビキノールの各種アルキル類縁体を有機合成した。酵素によるユビキノール環部位の認識に対する側鎖構造の影響を検討するために、炭素数10個のゲラニル基あるいは直鎖デシル基をそれぞれ側鎖として有するQ2H2類縁体およびDBH2類縁体の二つの系統の化合物群をデザインした。

また、キノール環部の置換基パターンが同じ場合には、Q2H2類の方がDBH2類よりも反応の親和性が高かったことから、天然型側鎖のイソプレノイド構造は酵素との親和性を高めるような特異的な相互作用に関与していることがわかった。従来、キノン類の側鎖の機能としてはキノン分子の疎水性の増大を保証しているものと考えられてきたが、本研究の結果は、少なくともbo型ユビキノール酸化酵素においては側鎖が疎水性を増大する効果以上の機能性を持っていることが示された。大腸菌末端酸化酵素(bo型及びbo型ユビキノール酸化酵素)のユビキノール酸化部位の構造及び機能特性を解明する目的で、系統的に構造修飾した一連のユビキノール類縁体の構造活性相関研究を行った。まず、bo型ユビキノール酸化酵素について検討したところ、側鎖構造の如何に関わらず、2位エトキシ体の活性が3位エトキシ体よりも顕著に低下したことから、キノール環上の2位メトキシ基は3位メトキシ基よりも酵素によってより厳密に認識されていることがわかった。また同様に、5位メチル基を無置換あるいはエチル基にそれぞれ改変しても活性が低下したことから、5位メチル基は酸化反応に重要な役割を果たしていることがわかった。以上のことから、酵素によるキノール環上の置換基の認識はアルキル側鎖の構造によって影響を受けないことが判明し、基質の酸化反応にはキノール環部と側鎖部がそれぞれ独立に関与していることが明らかになった。また、キノール環部の置換基パターンが同じ場合には、Q_2H_2類の方がDBH_2類よりも反応の親和性が高かったことから、天然型側鎖のイソプレノイド構造は酵素との親和性を高めるような特異的な相互作用に関与していることがわかった。さらに、bo型ユビキノール酸化酵素について同様の検討を行ったところ、キノール環部の置換基効果はbo型酵素とほぼ同様であり、親和性を上昇させる側鎖ゲラニル基の特異的な効果も同様に認められた。この結果は、一次構造上の相同性の低い両酵素において、ユビキノール酸化部位の構造特性が極めて類似していることを強く示唆するものである。
リーラーマウス大脳皮質におけるツナプス形成とグアニンヌクレオチド結合蛋白

リーラー奇形マウスは発生期の中枢神経系における神経芽細胞の移動障害のために,中枢神経系のさまざまな領域に細胞構築の異常を呈する奇形マウスである.この奇形マウスの層構造を呈する領域,たとえば小脳皮質,大脳皮質,海馬,蝸牛神経背側核などは特に強い細胞構築上の乱れを呈するが,非皮質構造を呈する脳幹の神経核や視床の神経核には弱い異常をみとめるにすぎない.一方, GTP結合蛋白質(G蛋白質)はαβγサブユニットからなるヘトロトリマー構造をもつ膜結合蛋白質で,細胞間の情報伝達系に関与する. G蛋白質はGs, Gi, Go, Gtの4つのサブユニットに分類される.このうちGoは脳に多量に含まれ,近年二・三のグループにより独立にツナプス部に存在することが明らかにされている.本研究は, Go蛋白のαサブユニットに対するポリクローナn抗体を用いて,正常マウスとリーラーマウス脳におけるGoの局存を免疫組織化学的に研究したものである.正常マウス,リーラーマウスともにGo陽性産物はニューロピルに存在し,ニューロンの細胞質には存在しなかった.しかし後述するように大脳,海馬などの層構造を呈する領域では,正常マウス,リーラーマウス間にGo免疫陽性産物の分布に差をみとめた.正常マウス大脳では強い免疫陽性産物が大脳皮質分子層に存在した.またIIVI層の細胞層では,ニューロピルが染まり,錐体細胞の細胞層や樹状突起特に頂上樹状突起の細胞質は染まらなかった.一方,リーラーマウスでは表層の多形細胞層と大型錐体細胞層に比較的強いGo免疫陽性産物が存在し,この両層の深層にある顆粒層と中型・小型錐体細胞層には中等度のGo陽性産物が存在した.本研究の主要な結論は, Goの中枢神経系内分布状態(ニューロピルに豊富で細胞質にない)が,リーラマウスにおいても保持されているというものである.したがって受容体よりみれば,リーラーのツナプスは正常に機能すると思われる.リーラー奇形マウスは発生期の中枢神経系における神経芽細胞の移動障害のために,中枢神経系のさまざまな領域に細胞構築の異常を呈する奇形マウスである.この奇形マウスの層構造を呈する領域,たとえば小脳皮質,大脳皮質,海馬,蝸牛神経背側核などは特に強い細胞構築上の乱れを呈するが,非皮質構造を呈する脳幹の神経核や視床の神経核には弱い異常をみとめるにすぎない.一方, GTP結合蛋白質(G蛋白質)はαβγサブユニットからなるヘトロトリマー構造をもつ膜結合蛋白質で,細胞間の情報伝達系に関与する. G蛋白質はGs, Gi, Go, Gtの4つのサブユニットに分類される.このうちGoは脳に多量に含まれ,近年二・三のグループにより独立にツナプス部に存在することが明らかにされている.本研究は, Go蛋白のαサブユニットに対するポリクローナn抗体を用いて,正常マウスとリーラーマウス脳におけるGoの局存を免疫組織化学的に研究したものである.正常マウス,リーラーマウスともにGo陽性産物はニューロピルに存在し,ニューロンの細胞質には存在しなかった.しかし後述するように大脳,海馬などの層構造を呈する領域では,正常マウス,リーラーマウス間にGo免疫陽性産物の分布に差をみとめた.正常マウス大脳では強い免疫陽性産物が大脳皮質分子層に存在した.またIIVI層の細胞層では,ニューロピルが染まり,錐体細胞の細胞層や樹状突起特に頂上樹状突起の細胞質は染まらなかった.一方,リーラーマウスでは表層の多形細胞層と大型錐体細胞層に比較的強いGo免疫陽性産物が存在し,この両層の深層にある顆粒層と中型・小型錐体細胞層には中等度のGo陽性産物が存在した.本研究の主要な結論は, Goの中枢神経系内分布状態(ニューロピルに豊富で細胞質にない)が,リーラマウスにおいても保持されているというものである.したがって受容体よりみれば,リーラーのツナプスは正常に機能すると思われる.
慢性呼吸不全患者に対する在宅療養への看護介入に関する研究

在宅療養となった慢性呼吸不全患者への看護援助のあり方を明らかにするために、対象に対して退院までに行われた指導内容が在宅療養となってマッチしていたがどうか、医療・保健・福祉の協働はQOLの観点から有効な援助となり得ているかどうかという2点について研究を進めてきた。期間中に1.訪問面接調査、2.患者会、3.患者へのアンケート調査の3調査を行った。1では、「入浴や階段昇降に伴うADL低下」と「外出の機会と時間の減少」がマイナス面として、「睡眠の改善」「家族との対話量の増加」「生活意欲の向上」がプラス面として明らかとなった。2においては、「QOLの向上」および「療養に関する知識の獲得」という点において患者会のもつ意義の大きさが明らかとなった。また対象らが疾病と障害の両面を併せ持っているために会の運営や活動に困難が生じている実態も明確となった。これらのことより現在盛んにいわれている包括的呼吸リハビリテーションを医療・保健・福祉の協慟のもとでより円滑に推進していくためには、患者会を在宅療養者に対しての援助の場として位置づけ支援していく必要性と重要性が示唆された。3では生活状況、社会資源の利用状況、心理状況の3点から調査を実施した,現在データ集計の途中であり、今後その結果から対象のニーズを的確に捉えた上で看護の役割を考察していく予定である。慢性呼吸不全患者でHOTを導入した患者に対して入院中におこなった指導が在宅生活の中でどうだったかを訪問面接調査し看護援助のあり方および医療・保健・福祉の連携のあり方について考察した。今年度面接調査を行なえた患者は計10名でそれぞれの背景にはかなり個人差がみられた(本人の性格特性や家族構成、療養体制および療養環境など)。一般的なHOT(在宅酸素療法、以下HOTと略す)導入時に行われる患者教育は在宅となり関係が密接になるために酸素供給業者も介入して行われる。その上に病院独自の教育内容を全員が受けていたが、患者・家族側にも個別性があり在宅療養となっての管理等にも理解においてばらつきがみられた。また、退院時とそれ以降の時期では患者の生活環境および病状・病態にも変化があるためにヘルパーや訪問看護の必要性が生じてくる例もあり、救急時はもちろんのことであるが事態に応じてどのように対処(具体的にどこへ連絡し、何が活用できるのかなど)していけばよいのかを知らせていく必要性、相談することのできる者の必要性が浮かび上がった。現在、ほとんどのHOT患者が保険点数請求および現状況の把握といった意味で外来に月1回通院して在宅療養という形がとられている。看護の役割として以下のことがまだまだ不十分ではあるが実施されている。(1)HOTの機材に関する日常の手入れや管理方法、(2)呼吸方やなどの酸素吸入の必要性などの日常生活面に関する患者教育、(3)QOLを目指した各種サービスの情報を伝え支援する役割(患者会のハイキングやその他のプログラム、業者の旅行支援サービスなど)、(4)福祉・経済面への支援体制について知らせる(障害者手帳の取得方法など)これらは施設内(病院)に於ける看護、業者に設立されている訪問看護部門の看護、地域に於ける看護の3者の看護が関連職種ともうまく連携をとって患者・家族を支えていく必要があると示唆された。平成10年度の研究で考察した不十分ながら実施されている看護の役割「(1)在宅酸素療法(以下HOT)の機材に関する日常の手入れや管理方法、(2)呼吸法などの酸素吸入の必要性など導入などの日常生活に関する患者教育、(3)QOLを目指した各種サービス等の情報を伝え支援する役割(患者会への支援など)、(4)福祉・経済面への支援体制についての情報提供(身体障害者手帳の取得方法など)」4点を11年度は具体的に調査した。(3)の実態を知るために1.患者会についての調査を、また(1)、(2)、(4)の実態を知るために、2.HOT患者対して郵送によるアンケート調査を行った。その結果、1では以下のことが明らかになった。(1)患者会は、情報交換、患者教育の場として有効な役割を果たしていた。(2)形態には受療施設毎のものと陳情・交渉の役割ももつ県単位のものとの大きく2つがある。

(3)ほとんどが役員の高齢化・重症化のため活動が停滞気味である。患者会は本来は自治運営組織であるが、疾病と障害を併せ持つという点を考慮し医療・保健・福祉の関係者が連携しつつ患者会および在宅療養を支えていく必要があると考察された。具体的には月1回の外来受診時と(教育)入院時という機会だけでなく患者会の機関誌を利用した患者教育の働きかけや、地域で開催される呼吸器教室の開催などである。包括的リハビリテーションの立場からも患者会は患者教育の場として有効な役割を果たすものと期待される。患者のニーズを的確に把握して援助計画を立案していく必要がある。2については、I.HOT導入前と後における生活実態、II.社会福祉サービスの利用状況、III心理状態の3つの視点から調査を行い422名の患者から回答を得た。現在、分析中である。今後、その分析を通じて患者のニーズを的確に把握して在宅療養への看護援助のあり方について考察していきたい。
同位体比異常と同位体交換平衡

種々の2原子分子間の酸素、炭素および窒素の同位体交換反応の平衡定数を、量子統計力学に基づいて温度を50Kから2000Kまで変えて計算したところ、多くの反応が異常質量効果を示して同位体比異常を起こすことが見いだされた。例えば、酸素分子と他の2原子酸素化合物(MO)間の^<16>O-^<15>O、^<16>O-^<17>O、^<16>O-^<18>O、^<16>O-^<19>O交換反応の平衡定数(K65、K67、K68、K69)は、MがGeなどのときに、異常質量効果を示して、K67=K68などが成立するMIF温度およびクロスオーバー温度が存在した。この異常質量効果はM-O結合の力の定数と関連があった。M-Oの力の定数が大きくも小さくもない中間の値をとるとき、平衡定数は異常質量効果を示した。C_2と他の2原子炭素化合物(MC)間の^<12>C-^<11>C、^<12>C-^<13>C、^<12>C-^<15>C、^<12>C-^<16>C交換反応の平衡定数は、MがS,RhやIrなどのときに、異常質量効果を示した。NHと他の2原子窒素化合物(MN)間の^<14>N-^<12>N、^<14>N-^<13>N、^<14>N-^<15>N、^<14>N-^<16>N交換反応の平衡定数は、MがAl、Cl、Brなどのときに、異常質量効果を示した。オゾン(O_3)と2原子酸素化合物(MO)間の酸素同位体交換反応の平衡定数を熱力学的同位体効果算定用CACheシステムを用いて、分子軌道理論に基づいて計算したところ、平衡定数はMがCあるいはNのときに異常質量効果を示した。本研究結果から、同位体比異常は同位体交換平衡でも生じることがあると考えられる。1.分光学的データの分かっている種々の酸素化合物間の^<16>O-^<17>O、^<16>O-^<18>O、^<16>O-^<19>O、^<16>O-^<15>O交換反応の平衡定数を、量子統計力学に基づいて温度を50Kから2000Kまで変えて計算したところ、多くの異常同位体効果を示し同位体比異常を起こす平衡が見いだされた。例えば、酸素分子と他の2原子酸素化合物(MO)間の反応では、MOがBO、PO、GeO、ZrO、NbO、HfO、TaO、WO、IrO、ThOのとき同位体比異常が起きることが明らかになった。2.熱力学的同位体効果算定用CACheシステムを使用して、種々の化学種の基準振動数を分子軌道法で計算して同位体交換平衡定数を計算し検討したところ、正確な結果が得られこのシステムが同位体効果の計算に適していることが分かった。

3.酸素分子と他の2原子酸素化合物(MO)間の酸素同位体交換反応系について、平衡定数と分子の力の定数との関連を理論的に調べたところ、Mが酸素より重い場合にはMO分子の力の定数が酸素分子のそれよりも小さいときに、また軽い場合には大きいときに、異常同位体効果を示すことが明らかになった。4.平成7年度の研究結果の一部は、第39回放射化学討論会(1995年10月、新潟大)、日本地球化学会年会(1995年11月、東海大)、およびGordon Research Conference(Ventura,CA.,U.S.A.,Feb.1996)で発表された。1.分光学的データの分かっている炭素、窒素および酸素の種々の化合物間の同位体交換反応の平衡定数を、量子統計力学に基づいて温度を50Kから2000Kまで変えて計算したところ、多くの反応が異常同位体効果を示し同位体比異常を起こすことが見いだされた。例えば、C_2分子はSC、RhC、IrC等との反応で炭素同位体比異常を、NH分子はNA1,NC1、NBr等との反応で窒素同位体比異常を、そしてOHはLiO、MgO、FeO等との反応で酸素同位体比異常を起こすことが明らかになった。2.熱力学的同位体効果算定用CACheシステムを使用して、種々の化学種の基準振動数を分子軌道法で計算して同位体交換平衡定数を計算し検討したところ、適当なハミルトニアンを用いれば正確な結果が得られこのシステムが同位体効果の計算に有効であることが分かった。3.同位体交換反応の平衡定数とその平衡に含まれる分子の力の定数との関連を理論的に調べたところ、力の定数がある範囲の値をとるときに異常同位体効果を示し同位体比異常を起こすことが明らかになった。4.昨年度と本年度の研究結果から、「同位体比異常は同位体交換平衡でも生じることがある」と考えられる。従って「同位体交換平衡に伴った同位体分別はいわゆる質量依存である」という定説は修正する必要がある。5.平成8年度の研究結果の一部は、1996年度日本地球化学会年会、日本原子力学会1996年秋の大会、および第18回Grain Formation Workshopで発表された。