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合金ナノ粒子の光学特性制御と可視光光触媒反応

可視光に応答する光触媒の合成に関する研究が精力的に行われている.これまで,申請者らは,Auナノ粒子の表面プラズモン共鳴(SPR)を利用した光触媒反応を実施した.本研究ではAuに対し,異種元素(AgやCu)を複合することで光学特性制御および応答波長制御を検討した.550 nm付近に吸収トップを示すAu粒子に対し,Agを導入することで短波長化,Cuを導入することで長波長化が起こり,それぞれ420 nm,620 nmまで光学特性が変化した.また,それぞれの材料が有機化合物の無機化反応や有機化合物の選択酸化反応に活性を示した.本研究では,太陽光エネルギーを最大限に利用した光触媒材料の構築のために,金(Au)に対して銀(Ag)や銅(Cu)を複合化し,表面プラズモン共鳴(SPR)誘起型光触媒の波長適応範囲を幅広くすることを目的としている.報告者はこれまでに,AuのSPR誘起型光触媒を用いた様々な化学反応を積極的に検討してきた.種々の化学反応への応用,それぞれの化学反応に適応した材料の創出を報告してきた.交付申請書の「研究実施計画」には「Auと異種金属合金ナノ粒子(Ag,Cなど)の固定化方法および様々な金属酸化物半導体への固定化方法を開拓する」と記載した.固定化方法の一例として光析出法を用いて,複合化を行った.<具体的内容>Auをコア,AgやCuをシェルとしたコアーシェルナノ粒子を酸化スズ(SnO2)上に担持し,波長制御できることに成功した.この結果を論文として,Chemistry-A European Journalに掲載された.この報告では,Au粒子が550nm付近に吸収を示すのに対し,AgやCuをシェルとすることで450nm,620nmと吸収波長を変化させることができた.また,それぞれの作用スペクトル(アクションスペクトル)を測定したところ,それぞれのスペクトルが吸収スペクトルと一致した.<意義・重要性>以上の結果より,Auに異種元素を導入することで波長を制御できることを示した.作製方法を工夫することでコアーシェル型粒子の吸収・駆動波長変化の知見を得ることができた.太陽光の有効利用を目的として,幅広い波長で駆動できるSPR誘起型光触媒の作製を検討した.その結果,AuとAgやCuを複合化することで波長を自在に変化させ,駆動させることに成功した.また,この触媒を用いた水中有機酸の無機化反応や芳香族アルコールの選択酸化反応に成功し,Chemistry-A European Journalに掲載された.本研究では,太陽光エネルギーを最大限に利用した光触媒材料の構築のために,金(Au)を用いた様々な化学反応への展開を目的としている.報告者はこれまでに,AuのSPR誘起型光触媒を用いた様々な化学反応(有機化合物の選択酸化反応,アルコールからの水素生成反応,有機化合物の還元反応)を積極的に展開してきた.種々の化学反応への応用,それぞれの化学反応に適応した材料の創出を報告した.交付申請書の「研究実施計画」には「Auと異種金属ナノ粒子/金属酸化物半導体を用いた光触媒反応」と記載した.固定化法の新たな手法として,含浸法とコロイド光電着法を組み合わせた.<具体的内容>酸化チタン(TiO2,金属酸化物)上にNiOxを含浸法により担持した後,コロイド光電着法によりAu粒子を担持した.これにより,Au粒子とNiOxが金属酸化物上で離れて担持することができた.この材料を用いて純水の完全分解反応に成功した.この成果を論文として,Chemical Scienceに掲載された.この報告では,Au粒子がもっとも有効に利用できる550nm付近の吸収だけでなく,600nm以上の光を用いた場合も水分解に適応することを示した.また,AgやCu粒子単独でSPR光触媒として利用できることを明らかにし,学会発表を行った.この報告では,これまで,Auと複合することで利用できていたAgやCu粒子のSPR吸収を単独で駆動できることを明らかにした.<意義・重要性>以上の結果より,Au粒子のSPR光触媒を用いた純水の分解反応および様々な工夫を施すことでAg,Cu粒子のSPRを単独で利用できることを明らかにした.可視光に応答する光触媒の合成に関する研究が精力的に行われている.これまで,申請者らは,Auナノ粒子の表面プラズモン共鳴(SPR)を利用した光触媒反応を実施した.本研究ではAuに対し,異種元素(AgやCu)を複合することで光学特性制御および応答波長制御を検討した.550 nm付近に吸収トップを示すAu粒子に対し,Agを導入することで短波長化,Cuを導入することで長波長化が起こり,それぞれ420 nm,620 nmまで光学特性が変化した.また,それぞれの材料が有機化合物の無機化反応や有機化合物の選択酸化反応に活性を示した.申請書に記載したように,作製方法の検討を行い,金属の複合方法の違いについて検討する.昨年度はコアーシェル型粒子について検討したので,2つの金属が混ざった粒子についても検討を行う.さらに,Au以外の金属を用いた,SPR誘起型光触媒の例は少なく,AgやCu粒子を単独で用いた光触媒についても検討を行う.加えて,これらの粒子の電子状態の解析についても,X線回折(XRD),X線光電子分光(XPS)およびX線吸収微細構造(XAFS)を用いて行う.工学
ブルートゥース及び無線USB規格伝送による補綴治療時歯科医師姿勢の遠隔連続測定

小型軽量ブルートゥースシステムを用いて,歯科治療中の術者の姿勢を計測した.計測時間,計測距離,計測精度,無拘束性能を確認した.歯科治療時の姿勢とデスクワーク時の姿勢を比較した結果,デスクワーク時に比較して歯科治療時には広範囲に頭部を動かすこと,特に前傾姿勢になることが判明した.義歯調整と比較して,上顎支台歯形成時には頭部傾斜が大きくなった.治療時の頭部の動きには,特徴的な周波数ピークが存在し,周期的動作が存在した.小型軽量ブルートゥースシステムを用いて,歯科治療中の術者の姿勢を計測した.計測時間,計測距離,計測精度,無拘束性能を確認した.歯科治療時の姿勢とデスクワーク時の姿勢を比較した結果,デスクワーク時に比較して歯科治療時には広範囲に頭部を動かすこと,特に前傾姿勢になることが判明した.義歯調整と比較して,上顎支台歯形成時には頭部傾斜が大きくなった.治療時の頭部の動きには,特徴的な周波数ピークが存在し,周期的動作が存在した.現有の小型軽量ブルートゥースシステムを用いて,歯科治療中の術者の姿勢を計測した.その結果,計測時間,計測距離,計測精度に関して,十分歯科治療時の計測に使用できる性能があることを確認した.また,拘束で術者の治療を妨げない計測法であるとこを確認した.さらに,歯科治療時の姿勢とデスクワーク時の姿勢を比較した.その相違を頭部の傾斜の累積時間分布を分析することにより判定できることを検証し,発表した(論文,発表).この結果から,デスクワーク時に比較して歯科治療時には広範囲に頭部を動かすこと,特に前傾姿勢になりがちであることが判明した.その特徴的な姿勢に関して,今年度購入のビデオカメラで作業を同時撮影することにより,作業と加速度計計測データの対応関係を調べ,作業の種類(治療の種類)の特徴がどう姿勢データに表れるかを検討している.その結果を用いて,今後計測すべき作業,作業時間,被験者数を決定する予定である.さらに,頭部と体幹の2測定点のデータを座標変換して相対的な位置関係を算出するためには,2軸のセンサーを用いるよりも,3軸のセンサーの方が容易で正確であるので,3軸の加速度センサーを入手して,3軸での姿勢計測をする為のシステムを開発中である.また,データ転送が高速になれば,筋電図など情報量の多いデータも記録可能となるため,データ転送方法に関して,高速なusb3の規格の使用可能性を検討するための資料収集中である.小型軽量ブルートゥースシステムを用いて,歯科治療中の術者の姿勢を計測した.その結果,計測時間,計測距離,計測精度に関して,十分歯科治療時の計測に使用できる性能があることを確認した.また,計測時の拘束がほとんど無く,術者の治療を妨げない計測法であるとこを確認した.その上で,歯科治療時の姿勢とデスクワーク時の姿勢を比較した.その相違を頭部の傾斜の累積時間分布を分析することにより判定できることを検証した.この結果から,デスクワーク時に比較して歯科治療時には広範囲に頭部を動かすこと,特に前傾姿勢になりがちであることが判明した.この分析に加え,時系列領域における頭部動作の特徴を抽出するためFFTによるスペクトル分析を行った.この結果歯科治療時(義歯調整治療)においては特徴的な周波数ピークが存在することを確認し,作業に特徴的な周期的動作が存在することを確認した.(発表)これらの事実に基づき,歯科治療作業間の差異を検討するため,歯科治療を治療内容により分類し,作業毎の姿勢の特徴に関する分析を行う目的で義歯調整以外の歯科治療に関するデータを収集した.さらに,頭部と体幹の2測定点のデータを座標変換して相対的な位置関係を算出するためには,2軸のセンサーを用いるよりも,3軸のセンサーの方が容易で正確であるので,3軸の加速度センサーを入手して,3軸での姿勢計測をする為のシステムを開発中である.また,データ転送が高速になれば,筋電図など情報量の多いデータも記録可能となるため,データ転送方法に関して,高速なusb3の規格の使用可能性を検討するための資料収集中である.小型軽量ブルートゥースシステムを用いて,歯科治療中の術者の姿勢を計測した.その結果,計測時間,計測距離,計測精度に関して,十分歯科治療時の計測に使用できる性能があることを確認した.また,比較的無拘束で術者の治療を妨げない計測法であるとこを確認した.さらに,歯科治療時の姿勢とデスクワーク時の姿勢を比較した.その相違を頭部の傾斜の累積時間分布を分析することにより判定できることを検証しした.この結果から,デスクワーク時に比較して歯科治療時には広範囲に頭部を動かすこと,特に前傾姿勢になりがちであることが判明した.その特徴的な姿勢に関して,ビデオカメラで作業を同時撮影することにより,作業と加速度計計測データの対応関係を調べ,作業の種類(治療の種類)の特徴がどう姿勢データに表れるかを検討した。歯科医師の作業の種類として、義歯調整(口腔外における作業が多い)と上顎支台歯形成を選択して比較した結果,支台歯形成時には頭部傾斜が大きくなり,予想通りの結果と成ったが、作業時間全体の平均としては差が少なかった.これは,頭を大きく傾ける時間が延べ時間で少なく,時々出現することを示している.頭位の二次元散布図表記を観察すると,45度付近に原点から離れた点が多く見られる.つまり,頭を傾けた位置で前屈する動作が特徴的に見られた.しかし,個人差も大きく定量的に結論づけるには,被験者の数を増やすことと,作業をさらに詳細な手順に分解して絞り込む必要があることが分かった.さらに,3軸加速度センサーを用いて、頭部と体幹の2測定点のデータを座標変換して相対的な位置関係を算出する事が将来的な展望である。
倉富勇三郎日記研究-IT 応用新研究支援ツールの導入による全文翻刻と注釈の作成

日本近代史の1級史料でありながら,膨大な分量と読みにくい文字のために,その利用が一部の研究者のみに限られていた倉富勇三郎日記の翻刻をおこない,1919年1月から1926年末までについては翻刻を完了した。そのうち1919年1月から1922年末までの日記については『倉富勇三郎日記』第1巻,第2巻として国書刊行会から出版した。翻刻作成にあたっては,京都大学文学研究科で開発中の史料・文献研究支援ICTツールであるSMART -GSを使用した。(1)『原敬日記』に匹敵する日本近代政治史研究上の第一級史料である倉富勇三郎日記(原本は国立国会図書館憲政資料室所蔵)を全文翻刻し,注釈と解説をほどこすこと,それによって難解な手書き文字で書かれているため,ごく限られた少数の研究者たちだけしか利用できなかったこの貴重な歴史資料を,学界のみならず,日本国民さらには世界中の共有財産とすること,これが本プロジェクトの目的である。(2)翻刻した日記を学術図書として出版することが第2の目的である。(3)倉富日記の翻刻作業を進めるにあたって,京都大学文学研究科の情報・史料学研究室が開発を進めている文献学・史料学研究用の新しいツールSMART-GSを使用する。SMART-GSはデジタル画像化された手書き文字資料の翻刻と解析のための新たなITC研究支援ツールである。これを利用して倉富日記の翻刻をおこない,このツールが実用にたえるものであることを検証するとともに,手書き文書の読解を必須のものとする歴史研究において,新たな技法の確立にむけて実験をおこなうことが,本プロジェクトの第3の目的である。(4)翻刻した倉富日記を史料として用い,1920年代から1930年代の日本政治・外交史および精神史にかかわる,いくつかの重要なテーマについて研究をおこなう。それが第3の目的である。そのテーマとしては,倉富日記にみる宮中問題の研究,倉富日記にみる天皇の政治権力と権威の研究,倉富日記にみる政党政治期の司法官僚と政治の研究,倉富日記にみる中国問題・中国認識の研究,倉富日記にみる朝鮮植民地支配の研究等があげられる。1.倉富勇三郎日記大正8年、9年分については翻刻、注釈を完了し、これに解説をつけて、2009年中に『倉富勇三郎日記』第1巻として、国書刊行会より出版刊行される予定である。2.大正10年については校閲作業もほぼ完了した。大正11年、12年分については第一次翻刻が終わり、校閲作業に移る段階である。3.倉富勇三郎日記全巻をイメージ・データに変換したが、行切りだしの作業に時間を要したこと、またSMART-GSにバグがみつかり、その改良に時間を要したことから、SMART-GSの機能をフルにつかった翻刻作業に移行するまでにはいたっていない。しかし、部分的にはSMART-GSによる翻刻を進めており、それによる作業能率のおおはばなアップは確認できた。ただ、協働翻刻作業の全体の流れをどうするかを、現在試行錯誤中である。4.福岡県大川市の倉富家において残存史料の調査をおこなった。その結果、新たに晩年の日記が2年分存在していることが判明した。また、数多くの伝記関連資料(写真を含む)の存在を確認できた。ご遺族のご厚意により、これらの資料を京都大学にもちかえり、複写することができた。2.第1巻の刊行の遅れにより、第2巻以降の刊行計画も遅れが生じており、現在大正10年分、11年分が翻刻を終わり、校閲と注釈付けにまわっている。大正12年分の翻刻はあと少しで終了するところまでいっている。3.本研究のWebページに掲載している大正8年の倉富日記の「李太王毒殺説の風説」に関する記述が、韓国ソウル大学校の李泰鎮教授の目にとまり、「李太王毒殺を裏づける決定的証拠」とする説が発表され、ハワイ大学でおこなわれた学会でも報告がおこなわれた。その説は韓国内で注目され、マスコミにも報道された。研究代表者の永井は韓国放送局(KBS)の取材を受け、8月15日の特別番組で放送された。李教授の説については、アメリカ留学中の前年度の研究分担者であったLee Sungyupが詳細な批判論文を書き、この問題に関するわれわれの立場を明確に示した。4.京都大学で開催された「文化とコンピュータ」国際会議で、コンピュータを駆使sした新しい人文研究のき例として、「SMART-GSを用いた協働翻刻」の展示発表をおこなった。また、『日本経済新聞』2010年4月17日号の文化欄に「デジタル人文学」の一例として紹介された。予定より遅れたが、倉富勇三郎日記の第1巻(大正8、9年分)を国書刊行会から刊行することができ、研究目標の達成に大きく踏み出すことができた。

刊行された第一巻は、日記本体だけで、A5版2段組で、852頁におよぶ大部となり、これに永井執筆による解説と年譜、さらに人名索引をつけて、全体で930頁となった。時間がかかったのは、分量が膨大で、かつ原文の文字が読みにくいからではあるが、翻刻がすんでからも、原文にはほとんどつけられていない句読点の処理や、漢字の異体字の処理などに方針が定まらなかったからであり、さらに日記には無名の人物が多く登場することもあり、正確な人名注をほどこすのに時間がかかったためである。しかし、第1巻の刊行は学界のみならず出版界においても注目すべき成果とみなされ、少なからぬ新聞、雑誌で言及された。第2巻はすでに1921年分が印刷にまわり、初校の段階である。1922年分も最終チェック中で、それが終われば印刷にまわされる。第3巻分については翻刻がほぼ終わっている。研究面では、研究分担者のLee Sung Yupが、李太王の諡号・陵号・建碑問題の研究を進め、倉富勇三郎日記を史料として活用した。1.大正10,11年分の日記を収録した『倉富勇三郎日記』第2巻を年度内に刊行することはできなかったが、すでに本文、索引はできあがっており、これに解説をつけて平成24年6月には、第1巻に続いて国書刊行会より刊行される。2.大正12,13年分の日記からなる『倉富勇三郎日記』第3巻の刊行準備については、すでに翻刻が完了しており、校閲もほぼ9割がおわっている。3.大正14年分の日記については、80%が翻刻済みであり、一部校閲を開始している。大正15年についても翻刻は60%終了している。4.倉富家所蔵写真に含まれる「京城都市構想図」については、京都大学人文科学研究所の水野直樹教授、京都大学人間環境学研究科教授の西垣安比古教授と共同で研究会を組織し、研究代表の永井和と研究員の州嵜陽が参加した。この共同研究により、問題の構想図が、朝鮮総督府から委嘱をうけたドイツ人建築科デ・ラランデが、1913年頃に作成したものであることが判明した。この共同研究の成果は平成23年10月23日に朝鮮史研究会第48回大会において発表された。同研究会で研究員の川嵜陽が「倉富勇三郎の略歴と所蔵資料・写真について」と題して報告をおこなった。5.倉富勇三郎日記を用いての大正期の宮中問題の研究として、永井和が1920年の波多野宮内大臣の辞職の顛末を明らかにする論文を発表し、辞職の理由を「宮中某重大事件」に求める学説を批判した。また、小山俊樹は大正期の二大政党である憲政会と政友会の政治戦略を再検討する論文を発表し、貴族院勢力の位置づけの重要性にあらためて注意を喚起した。平成24年6月に国書刊行会より『倉富勇三郎日記』第2巻を刊行した。この巻には1921年と1922年の2年分の倉富日記を収録し、人名注釈をほどこし、解説と人名索引を付加した。日記本文852ページ、解説49ページ、人名索引25ページの大冊となった。『倉富勇三郎日記』第3巻(1923/24年分)はすでに翻刻は完了しており、1923年分については印刷ゲラを校正中である。解説と人名索引をこれに追加し、平成25年9月頃には刊行の予定である。第4巻に収録予定の1925年分はすでに翻刻と校閲がおわっており、26年分は校閲作業中である。早ければ平成26年末には刊行のはこびとなる。平成24年7月に永井和と河西秀哉が研究成果を京都大学現代史研究会で発表し、さらにその報告を論文化して、同年末刊行の『二十世紀研究』に掲載した。また小山俊樹も同じ号に論文を発表した。
実験的歯牙移動におけるオステオカルシン局所投与の効果に関する基礎的研究

ラット長管骨より10%蟻酸にて脱灰抽出し,C_<18>逆相カラムを用いて,オステオカルシンの最終精製を行った.次に,SDSポリアクリルアミドゲル電気泳動を行った結果,精製標品が均一であることを確認した.さらに,N末端10残基のアミノ酸配列の分析を行い,精製標品がラットオステオカルシンであることを確認した.5週齢雄性Wistar系ラットを用い,歯牙移動を行った.精製オステオカルシンをPBSに溶解し,10ng,100ng,1mug,10mug,100mugの投与量とも20mulの容量で,上顎第1臼歯部に4日間連続局所投与した.対照群として,PBSを同様に投与した.実験期間中5回,上顎の印象を採得し,石膏模型上で歯牙移動量を計測した.通法に従い,上顎の凍結切片を作製し,破骨細胞のマーカーである酒石酸耐性酸性フォスファターゼ染色を行った.1日目より4日目まで対照群と比べ,1mug投与群では有意に移動量が大きいことを認めた。組織学的検索では最も歯牙移動量の大きい1mug投与群では,破骨細胞が骨表面に多数認められた.1視野当りの破骨細胞数を計測した結果,1mug投与群では対象群に比べ,破骨細胞数が約2倍に増加していることが認められた.対照群に比較して,骨基質蛋白質であるオステオカルシンの投与によって,ラットの歯牙はより速く動くことが示された。オステオカルシンが破骨細胞の前駆細胞に対して走化性物質として働くこと,および破骨細胞の形成において微小環境を整える働きがあることが報告されている.本研究では、in vivoの実験系で外因性のオステオカルシンを局所投与することにより,投与されたオステオカルシンが,破骨細胞の前駆細胞に対し走化性物質として,あるいは破骨細胞の形成を促進することによって,局所の破骨細胞数が増加し,その結果骨吸収活性が亢進し、歯牙が速く移動する可能性が推察された。
転写因子ＮＦーκＢによるエピゲノム制御

NF-kappaBファミリーの一つRelBは細胞の分化を制御するシグナル誘導型の転写因子である。本研究課題により、胸腺の髄質上皮細胞の分化においてRelBが機能する段階について知見が得られた。また細胞刺激に依存したRelBの核移行の挙動を可視化することができた。これらの成果は、不明な点が残るRelBの活性化機構の一端を明らかにするとともに、自己免疫の抑制に必須な髄質上皮細胞の分化機構に関する新たな知見を与える。NF-kBファミリーは細胞増殖、細胞死、炎症などの多彩な生命現象を制御する転写因子であり、細胞外シグナルにより核移行した後に特異的なDNA配列を認識して遺伝子転写を誘導することが知られている。NF-kappaBファミリーの一つRelBは、様々なリンパ組織の形成や構築に必須である。本課題では、自己免疫寛容の誘導に必須な胸腺髄質上皮細胞の分化シグナルによるRelBの核移行を介したエピゲノム状態の制御と遺伝子発現の誘導の関連について立証することを最終目的としており、RelBなどNF-kappaBファミリーによる遺伝子発現制御に関する新しい概念を提唱すること、自己免疫疾患を制御する遺伝子発現制御機構を解明することに特色と意義がある。本年度では髄質上皮細胞でRelBを核移行させるシグナルの同定と遺伝子発現制御について検討した。その結果、リンホトキシンシグナルによる非古典的NF-kappaB経路の活性化が髄質上皮細胞の分化を促進することが判明した。さらにRelBにTagを付けたマウスより、胸腺ストローマを調製し、非古典的NF-kB経路の活性化により核移行が起きることを確認した。さらにシグナル依存的にRelB-Tagを免疫沈降することを検討したが、胸腺ストローマでは細胞数が少ないため、成功には至っていない。そこで、当初の計画を修正し、培養細胞株を用いてRelBとエピゲノム制御との関連を検討するため、RelB-Tagノックインマウスよりマウス胎仔繊維芽細胞株を樹立した。今後、この細胞株を利用して検討を行うことでRelBの新規機能解明が期待できる。NF-kBファミリーは細胞増殖、細胞死、炎症などを多彩な生命現象を制御するシグナル誘導型の転写因子であり、配列特異的にDNAに結合して遺伝子転写を誘導することが知られている。NF-kBファミリーの中でRelBは、様々なリンパ組織を形成する細胞の分化に必須である。本課題では、自己免疫寛容の誘導に必須な胸腺髄質上皮細胞を研究材料として選び、分化シグナルに依存したRelBの核移行によるエピゲノム状態の制御と遺伝子発現の誘導の関連について立証することを最終目的としており、RelB、NF-kBファミリーによる遺伝子発現制御に関する新しい概念を提唱すること、自己免疫疾患を制御する遺伝子発現制御機構を解明することに特色と意義がある。その目的を達成するために、RelBの遺伝子座を、TagおよびEGFPを融合したRelBに置き換えたノックインマウスを作成した。Tag-RelBノックインマウスは、両アリルをTag-RelBに置き換えたホモマウスでも、野生型と表現型に違いが無いことより、Tag-RelBはRelBの機能を維持している結論した。また本研究の研究材料である胸腺髄質上皮細胞でTag付きRelBの発現を確認できた。一方で、RelBが機能する髄質上皮細胞の分化段階を、RelB欠損マウスを用いて検討したところ、分化の早期段階を制御していることが判明した。そこで、RelBが機能する髄質上皮細胞を特定し、その細胞画分を効率よく分取する方法を検討した。一方、胸腺髄質上皮細胞の分化によりメチル化状態が変化するDNA領域を探索した。本研究課題では、自己免疫寛容に必須な胸腺髄質上皮細胞の中でもRelBが機能する細胞の分取が必須である。最近の知見で、RelBは特定の細胞画分で機能することが判明し、それらの画分を効率よく分取するための方法確立に時間を要しており、研究の遅れを生じている。平成24年度に得られた成果をもとに、胎仔胸腺からRelB陽性の髄質上皮細胞を分取し、RelBに結合するDNA配列と結合タンパク質を同定する。また昨年度同定した髄質上皮細胞の分化に伴いメチル化が変化する領域にRelBが結合しているのかの検証も合わせて推進する。次年度では、昨年度に行うことのできなかったDNA結合配列や結合タンパク質の同定に費用を要する。加えて同定した結合配列のエピゲノム状態を検討および結合タンパク質の検証を行う予定である。また昨年度に得たDNAメチル化の情報に基づき、RelB結合に関して検討する。昨年度未使用額と合わせた費用でこれらの実験を行う予定である。
健苗育成技術開発に関する栄養学的研究

先にブリの親魚用飼料として新型のドライペレット(SDP)が有効であることを明らかにしたので、平成8年度はマダイなどで卵質改善に効果のあることが報告されているアスタキサンチン(Astx)の添加効果について試験した。Astxを0,20,30および40ppm添加したSDPを作製し、3歳のブリ親魚を産卵前約5ヵ月間飼育した。その結果、産卵量および卵質はAstxの添加量に比例して向上し、30ppmで最大に達したが、40ppmでは明らかに低下することがわかった。このように良質卵の獲得にAstxが有効であることが明らかになった。仔稚魚の栄養要求に関する研究では、ビタミンC(VC)、チアミンおよびドコサヘキサエン酸(DHA)について検討した。ヒラメ仔魚ではVCの要求量はn-3高度不飽和酸(n-3HUFA)と密接な関連があり、飼料中にn-3HUFAが2%含有される場合、VCの必要量は10mg/100g飼料であることがわかった。クルマエビ稚エビのチアミン要求量は14mg/100g飼料前後であることがわかった。また、肝膵臓のチアミンピロリン酸(TPP)含量の低下は増重の低下に比べ早い時期に出現することから、肝膵臓TPP含量が甲殻類のチアミン欠乏状態を知る指標として、増重より鋭敏であることがわかった。生物餌料としてアルテミアを摂餌する成長段階におけるマダイ、ブリ、シマアジのDHA要求量はアルテミア中に乾物でそれぞれ0.95-1.62%,1.39-2.63,1.6-2.2%であることが明らかにされた。一方、エイコサペンタエン酸はEFAとして、特に仔稚魚の活力に対する効果がDHAよりも劣ることがわかった。しかし、ある濃度のDHAが共存する場合には比較的高濃度のEPAはDHAに対する補足効果のあることがわかった。本研究では、優れた親魚飼料を開発するに必要な栄養学的基礎資料を集積するとともに、良質卵から得られた孵化仔魚を健苗に育てるに必要な栄養価の高い生物餌料および微粒子飼料の開発を目的とした。先ず、親魚養成に関しては従来の生餌やモイストペレット(MP)に代わり、筆者らが最近開発した新しいタイプのドライペレット(SDP)がブリにおいて稚魚から親魚に至るまで利用できることが明らかとなった。すなわち、実用規模の種苗生産においてSDPで養成した親魚の産卵成績や卵質が生餌やMP区に遜色のないことがわかった。仔稚魚ではハタ類の卵および仔魚のアミノ酸および脂肪酸組成の分析結果から微粒子飼料の配合組成を検討し、比較的性能の良い飼料を作製した。ヒラメ仔魚では必須脂肪酸としてのDHAの力価は、DHA-フォスファチジ-ルコリンのタイプが最も高いことを明らかにした。クルマエビ幼生では大豆タンパク質飼料に制限アミノ酸であるメチオニン、リジンを補足添加することにより栄養価の向上が認められた。アユ稚魚のビタミンC要求に関する試験では、150ppm付近で飼育成績は最高に達し、脳および肝臓におけるビタミンCの蓄積は摂取量と正の相関があった。またブリ稚魚では400ppm付近で最大成長が得られた。生物餌料に関する試験では、マダラ仔魚の健苗を得るにはワムシ中に1.5-1.7%(乾物)のDHAと50ug/gのVEが必要であることがわかった。またブリ仔魚ではワムシ中に400-2.100ug/gのVEが必要であると判断された。

シマアジ稚魚の必須脂肪酸要求に関する試験では、飼料の適正脂質含量15%におけるn-3HUFAの適正量は、飼料中2.3-3.4%飼料脂質中に占める割合は15-25%であり、過剰量は要求量の約3倍以上であることなどが明らかとなった。本研究は、健康な魚類種苗(健苗)の大量生産を計画的に進めるに必要な基礎研究として、良質卵を安定供給できる親魚の養成やふ化仔魚の健苗育成に必要な飼・餌料の開発などを目的として実施したものである。まず、ブリ親魚用飼料として生餌やモイストペレットより優れた性能を有する新型ドライペレットの開発に成功した。さらにブリの産卵や卵質改善にアスタキサンチンが有効であり、その適正添加量は30ppm前後であることが明らかとなった。仔稚魚用微粒子飼料(MD)の開発に必要な仔稚魚の栄養要求に関する研究では、ビタミンC(VC)とチアミンについて検討した。ヒラメではVCの要求量はn-3高度不飽和酸(HUFA)と関係しており、正常な発育のためにはVC10mgレベルでn-3HUFAを2%要求することが明らかとなった。マダイでは筋肉のTBA値からVCは筋肉中の脂質過酸化を抑制することが示唆された。クルマエビ稚エビを用いてチアミンの要求量を求めた実験では、最大増重と肝膵臓チアミンピロリン酸(TPP)含量のためにはチアミンを14mg/100g飼料必要とすることを明らかにした。一方、生物餌料を用いた実験では、特にアルテミア摂餌期のマダイ、ブリ、シマアジのドコサヘキサエン酸(DHA)の要求量を明らかにした。稚魚の活力を指標とした場合、マダイではアルテミア中に乾物で0.95-1.62%、ブリでは1.39-2.63%、シマアジでは1.6-2.2%のDHAを要求することが明らかとなった。成長や生残率を指標とした場合はこれらの値よりかなり低くなり、またエイコサペンタエン酸(EPA)は必須脂肪酸としての効力はDHAよりかなり劣り、特に仔稚魚の活力に対してはEPA単独ではほとんど効果のないことがわかった。また、生物餌料をn-3HUFA等で栄養強化する場合、ビタミンEも同時に補給する必要があることがわかった。
社会的比較が自己認識に及ぼす影響ー就学前後の子どもを中心としてー

国立大学付属幼稚園の年少、年中、年長児および国立大学付属小学校1年生を対象とした、本年度収集した資料の分析と過年度収集資料の再分析によって、以下の知見が得られた。1.自己認識の獲得手段としての社会的比較の相対的重要性の年齢変化:Schoeneman et al.(1983)に準拠した方法を用い、(1)社会的比較、(2)社会的フィードバック、(3)自己観察、のいずれの手段が利用されやすいかを検討したところ、自己観察が用いられる割合が圧倒的に高く、年齢間の差異は見られなかった。併し乍ら、測定方法の妥当性に若干の疑問が残されており、明確な結論を下すことはなお時期尚早と思われる。2.社会的比較の頻度と機能の年齢変化:Verlof(1969)による技法を用いた測定によれば、社会的比較の頻度は幼稚園年少児から小学校1年生にかけて、一貫した増大傾向が見られた。この技法は、社会的比較を通じた競争的達成機能、すなわち社会的比較の自己高揚機能を主に反映していると思われる。一方、行動観察のVTR分析によれば、幼稚園児の日常行動に反映された社会的比較の機能は広範囲に及ぶが、(1)前述した自己高揚機能、および(2)自他の類似性の確認を通じた自己融合機能が目だち、後者は特に年少児に顕著であった。3.自己認識のあり方と社会的比較との関係:自己認識の局面としてコンピテンスを取り上げ、Harter(1984)の尺度を用いた面接調査と、行動観察のVTR分析の双方によって測定を行なった。両者の間には一定程度の相関関係が認められ、また、コンピテンスの尺度値と社会的比較の自己高揚機能との間にも相関関係が見られたが、詳細な分析検討はなお続行中である。
がんの遺伝子治療をめざしたアデノウイルスベクターの開発

癌ワクチン療法への試みは既にレトロウイルスベクターを用いて先行しているが、ウイルス力価が低いため、充分量のウイルス溶液の調製は困難であった。一方アデノウイルスベクターは一過性のベクター系ではあるが、高いウイルス力価と広い感染域を有しており、癌ワクチン療法での有用性が示唆されていた。しかし作製法が非効率的で、リンホカインを組み込んだベクターを多種作製し効果を比較する研究には至っていなかった。我々は既に作製法の効率化に成功しているので、本研究では癌細胞で最も強力に発現するプロモーターを検索し、その下流に種々のリンホカインを発現する組換えアデノウイルスを作製することを目的として研究を行った。その結果調べた範囲の癌細胞で、CAGプロモーターが最も強力であることが示された。そこで、CAGプロモーターにより各種リンホカインを発現する、組換えアデノウイルスの作製とウイルスの構造確認を容易にするために、組換えウイルス作製用のコスミドカセットを改変した。新たに作製したコスミドカセットは、CAGプロモーターとPolyAシグナルの間にSwalクローニングサイトを持ち、また作製後の構造確認を容易とするためにXhoIとClaIサイトが新たに挿入されている。この組換えアデノウイルス作製用コスミドカセットを用いて、共同研究も含めマウスIL2,IL4,IL7,IL10,IL12(p23,p40),GM-CSF,λ-IFN及びヒトIL2,TNF-α,GM-CSF,IL6,IL6受容体,gp130の14種類のリンホカインを作製した。組換えアデノウイルスは、増殖を止めた細胞への遺伝子導入が可能であるため、今後は安全面からもより実用性のある放射線照射後の細胞を用いて、組換えアデノウイルスの導入効率と癌ワクチンとしての効果の検討へと発展する。また癌特異的プロモーターを組換えアデノウイルスの系に応用する等の要求性が高いため、発現単位を直接組み込むことが容易なコスミドカセットの作製を行っていく。
出産を控えた夫婦に対する子育て支援に関する臨床心理学的研究

出産を控えた妊婦150名へのアンケート調査を行った。各尺度の分析の結果、妊婦の意識については、「出産への肯定感」「出産への不安・苛立ち」の2因子、夫の関わりへの意識については、「肯定的関与」「家事の分担」の2因子が抽出された。妊婦の就労について、仕事を辞めた妊婦は、出産に対する不安・苛立ちが高くなり、また人との親密な関係は持ちにくい傾向にあることが示された。愛着との関係では、親密性と見捨てられ不安の組み合わせにより、出産への肯定感や夫の肯定的関与が異なって受けとめられている。また、インタビューにより、妊婦の意識の変化に、夫との関係性が影響していることが示された。昨年度から進めてきたアンケートの作成について、最終的に「妊娠期の母親の意識に関する項目」「妊婦自身の心理的安定性(愛着スタイル)に関する項目」「妊娠中の妻への夫のかかわりに関する項目」に加え、夫の発言で嬉しかったこと・嫌だったことを自由記述で記入してもらう欄を追加した。さらに、今後インタビューへの協力の可能性について問う項目も、追加した。アンケート用紙が確定したので、保健所及び産婦人科におけるアンケート調査の実施に向けて、準備を進めてきた。その結果、福井県内にある市町村よりアンケート調査実施への承諾を頂くことができた。具体的には、健康管理センターにおいて、妊婦手帳交付の際に、アンケート調査への協力をお願いすることになった。約200部配布をお願いし、24年度末現在68通の回答を得ることができた。さらに、産婦人科においても、同じように妊婦へのアンケート調査への協力をお願いし、3つの医院において実施してもらえることになった。産婦人科においても同じように、妊婦健診に訪れた妊婦約200名にアンケートへの協力をお願いした。返信は個人情報保護の観点から、すべて郵送で返信していただくようにお願いし、返信用の切手を貼った封筒を同封した。産婦人科におけるアンケート結果は、24年度末現在で83通返却していただいた。また、その中には、数名のインタビュー調査への協力を申し出ていただいた方もあり、今後は、アンケートの分析を進めると共に、インタビュー調査も実施していく予定である。前年度から実施してきている妊婦へのアンケート調査を、最終的にまとめることができた。具体的には、福井県のある市において、保健管理センターに、妊婦手帳の交付や妊婦教室に訪れた約200名にアンケートの協力をお願いし、63名からの郵送による回答を得ることができた。さらに、大学近隣の3つの産婦人科医院にお願いして、妊婦さんへの調査協力の依頼を行い、87名の方から、返信を頂くことができた。合計150名のアンケート結果をもとに、分析を行った。まずは各尺度の因子分析を行い、妊婦の意識としては「出産への肯定感」「出産への不安・苛立ち」の2因子が抽出された。また、夫の関わりの意識においては、「肯定的関与」「家事の分担」の2因子が抽出された。それに、内的作業デル(IWM)の尺度得点を加え、3つの尺度において、まず妊婦の就業状況(専業主婦・常勤職・非常勤・退職)による差があるかを検討した。その結果、退職者においては、不安苛立ちの得点が高く、専業主婦は、夫の家事分担をそれほど高く求めていないことが示された。さらに、IWMとの関連では、親密性と見捨てられ不安の組み合わせによって、出産への肯定感や夫の肯定的関与が、異なって受け止められることが示された。さらに、親密性の高い妊婦にとって、見捨てられ不安を高く感じるか、低く感じるかで出産への肯定感は、大きく異なってくることが示された。なお、これらの結果は、平成25年8月に行われた、第7回国際家族心理学会(東京)において、発表を行った。さらに、アンケート時にお願いしていたインタビューへの協力依頼に対し、応えていただいた5名の方にインタビュー調査を実施した。インタビューでは、妊婦としての意識の変化や、夫との関係性の変化などを尋ね、逐語を修正版グラウンデッドセオリーアプローチにより分析を行い、平成26年度の日本人間性心理学会において、発表予定である。本研究においては、妊婦検診等において,出産・育児に不安を抱えている母親あるいは夫婦に対し,早期の心理的介入を行うことで,少しでも人生早期における愛着の障害を防ごうというものである。若い夫婦にとって,子どもの出産というのは大きなイベントであり,出産そのものに対する不安があると思われるが,それだけではなく、出産にともなる夫婦の役割の変化,双方の実家の親との関係、またこれまでの生活スタイルの変化など多くの不安を抱えていることが考えられる。そのような,若い夫婦の持つ不安の構造について明らかにするために、具体の研究を進めていった。

まず今年度においては、保健所において行われている妊婦検診等に参加し、出産を控えた母親たちがどのような心理状態であるかを明らかにするために、スクリーニング用の質問紙を作成していくための探索的な研究を行った。質問紙の作成にあたり、まずは先行研究のレビューを行い、これまで行われてきた妊婦への支援やその心理的な課題についての文献研究を行った。その文献検討を通して、妊婦の心理状態を把握するために以下の3つの既存の尺度を用いることにした。1)妊娠期の母親の意識に関する調査、2)母親自身の心理的安定性(愛着関係)に関する調査、3)妊娠中の妻への夫の関わりに関する調査、4)その他、妊婦にとって特に夫の関わりにおいて、うれしかったこと、嫌だったことを自由記述により回答調査対象者として、保健所の妊婦検診等に訪れた母親200名程度に、アンケート用紙を配布する準備を進め、京都府近隣の保健所より、調査協力の了解をいただいたところである。当初から予定していた妊婦へのアンケートについて、協力していただける機関を探すのはなかなか難しかったが、これまでの研究のネットワークを活用し、1つの公的機関と3つの産婦人科に協力していただくことができた。アンケートの実施においては、できるだけ妊婦の皆さんの負担にならないように、また個人情報の取り扱いには、最善の配慮をするために、郵送により直接返信してもらった。その結果、回収率としては、それほど高くなかった(約38%)が、150名からの貴重なデータを得ることができた。また、そのアンケート結果では、多くの自由記述が書かれており、またインタビューへの協力の申し出もあり、概ね当初に計画した内容で進んでいる。初年度において予定していた妊婦に対する探索的なアンケート調査に向けて、まずは文献研究、さらにはアンケート用紙の作成と順調に進んでいる。アンケートの項目においては、これまでの先行研究を踏まえ、特に父親の役割が明確になるような新たな項目谷、自由記述の欄を設け、今後の研究につなげていくように進めている。ただ、調査の実施にあたり、予定していた保健所においてそれほど多くの妊婦の健診がないということで、急きょ別の保健所にお願いすることになった。そのため、多少の調整に時間がかかり、当初の予定よりは少し時間が経過したが、研究内容としては、ほぼ予定通り進んでいる。アンケート調査で得られた結果について、これから詳細な分析を行っていく。まずは、各尺度の信頼性や妥当性を確認し、さらに妊婦の母親になる意識について、どのような要因が関係しているかを妊婦自身の心理的安定性や夫の関わり、さらには子どもの数や妊娠週、妊婦の就労形態との関連も含めて検討する予定である。これらの結果の一部については、今年度開催される国際家族心理学会において発表する予定である。さらに、インタビューへの協力の承諾を頂けた方には、実際に家庭に赴いて、インタビューを実施する予定である。今年度、調査をお願いした保健所と最終の調整をするところまで進んできたので、今後は、その保健所での調査の実施、さらにはアンケート用紙の回収をすることになる。また、データの数を増やすためにも、保健所だけではなく産婦人科等にも調査の協力を依頼し、さらに多様な妊娠周期の妊婦より、アンケートを回収する予定である。これらのアンケート調査用紙を回収後は、データの分析が中心になる。
生体組織の超音波位相歪み特性の測定

医用超音波Bモード像の画質劣化の原因として、脂肪や筋肉などの組織間の音速差に基づく、生体非均質層を伝搬中に生じる位相歪み(超音波パルスの伝搬時間のばらつき)が注目されており、近年この補正に関する研究が盛んであったが、実際の生体組織に適用し有効と認められる補正理論は得られておらず、位相歪みに関する基磯データも不足している。そこで、本年度の研究では生体組織の位相歪み分布の高精度測定法を提案し、本年度の科研費で購入したx-yステージとパルスモータ・コントローラを組み合わせて測定システムを構成した。得られた実験データに、主要設備のワークステーションを用いて開口合成処理の計算を行い、位相歪み分布を像再生した。提案した測定法に基づく測定システムの精度を評価するためにファントム実験を行い、位相歪み分布の誤差が±0.07(radian)(系統誤差-6.4%)の良い精度で再生できると確認した。その他の研究成果については、1.生体組織が異なる場合に位相歪み分布を測定し、統計量を求めた(例、豚のレバー・もも・すじ等)。2.生体非均質層を超音波が透過するとき探触子の指向性が劣化することを、再生した位相歪み分布を用いた数値シミュレーションで検証し、位相歪み分布の統計的性質を用いた理論解析によって検討した。3.任意の統計量をもつ位相歪み信号の合成法を提案して、指向性劣化の推定結果と測定結果を比較検討した。4.生体組織が異なる場合に、位相歪み分布が指向性に及ぼす影響について、指向性測定と数値シミュレーションを行って検討した。などの結果を報告した。今までは生体組織と超音波との相互関係について物理的に検討してきたが、今後は、実際に画像を構成し、位相歪みとBモード像の画質劣化との関係について検討していく予定である。
光照射によるPy-Imポリアミド-CBIコンジュゲート体の選択的な活性化

効率的な不斉触媒反応の開発は天然物や医薬品、農薬の合成のため現代有機化学の重要な分野である。そのため遷移金属を用いる不斉触媒反応が有用な戦略として受け入れられ幅広く研究されているが、レアメタルの不足、空気や水に敏感な反応条件などを考えると、より経済的また環境的な反応を開発する必要がある。一つの代案としてchiralityを持つ生体分子と金属触媒から作られる立体選択的なハイブリッド触媒システムが光学活性な化合物の合成のため研究されている。キラル構造の蛋白質やRNAは生体分子として触媒反応によく用いられるが、これらと比べDNAをchiralityのsourceとして用いる反応は例が少ない。最近、Feringaらによって銅触媒による様々なLewis酸触媒反応でDNAが高いエナンチオ選択性を与えるとともに反応の速度も促進することが報告されており、DNAのhelical chiralityを不斉触媒反応に応用する研究が注目を浴びている。本研究室では有機合成、計算化学、分子生物学的手法を用いて核酸の生物有機化学を研究している。申請者はこれまで研究室で蓄積してきた核酸の構造と機能に関する研究結果を基盤として、DNAハイブリッド触媒を用いた新規不斉反応の開発とともに反応メカニズムを明らかにすることを目指している。この研究は、A,B,Z型DNAの特異的なchiralityと生成物の立体選択性の関係と、様々な塩基配列や長さを持ったDNAにより作られる不斉環境が化学反応に与える影響を明らかにする興味深い分野である。また、DNAハイブリッド触媒システムは化学的に安定な水溶性DNAを用いうことから水で反応を行う利点があり、比較的安価で市販されているバイオポリマーst-DNAを用いることでより経済的に光学活性化合物を合成することができる。今回申請者は、DNAのらせん構造に由来する不斉が化学反応にどのように影響を与えるかについて計算科学で検討するためモデル反応として分子内反応に注目し、「DNAハイブリッド触媒を用いた分子内Friedel-Craftsアルキル化反応」を開発した。具体的には活性を持つ銅配位子錯体を組み込んだDNAハイブリッド触媒を用いて水中で分子内Friedel-Craftsアルキル化反応を行い、多環インドール類をエナンチオ選択的に合成することに成功した。また、生成物の立体選択性はDNAのらせん不斉に由来し、用いる配位子に依存することも見出した。本反応の生成物であるインドール誘導体は変換反応を行うことによって様々な生理活性物質の合成への応用が期待される。今回申請者は、「DNAハイブリッド触媒を用いた分子内Friedel-Craftsアルキル化反応」を開発し、水中で多環インドール類をエナンチオ選択的に合成することに成功した。また、DNAのらせん構造に由来する不斉が化学反応にどのように影響を与えるかについて計算化学で検討した結果、本反応では(S)エナンチオマーが優先になることを示す結果が得られた。さらに、本反応で実際得られた生成物は文献により(S)エナンチオマーであることが分かり、計算化学の結果と実験結果が一致することも確認できた。今後は、A,B,Z型DNAの特異的な三次元構造により作られる不斉環境が生成物の立体選択性にどのように影響を与えるかに関して明らかにすることを目指して研究を行う。また、化学的に安定な水溶性DNAを用いることから水で反応を行う利点があることを生かし、DNAハイブリッド触媒を用いた新規不斉合成を開発する。今回、私は癌細胞のDNAのみをターゲットとするDNAアルキル化剤として、特定塩基配列を認識するPy-Imポリアミドと、特定の条件で働くアルキル化剤をコンジュゲートするというコンセプトを考えた。Py-ImポリアミドがDNAの特定塩基配列を認識するのに加え、アルキル化剤が特定の条件でのみ作用するため、より高度な選択性を有するDNAアルキル化剤となると考えられる。Py-Imポリアミド-CBIコンジュゲートがDNAの特定塩基配列に対してアルキル化反応することはこれまで杉山研究室においてよく研究されている。しかし、Py-Imポリアミド-CBIコンジュゲートはDNAアルキル化剤として強い毒性を持つ反応剤であるが、効率的な抗がん剤にするためには癌細胞のみで作用するようにその毒性を制御することが必要である。そこで私はCBIユニットの毒性をマスクした後、特定の化学反応によって癌細胞のみでスイッチ-オンにすることができるPy-Imポリアミド-CBIコンジュゲートの開発を考え、「光反応によるPy-Imポリアミド-CBIコンジュゲートの選択的な活性化」に成功した。本研究は究極的には生体内への応用を目指しており、CBIユニットの保護基を外すために与えるエネルギーとして熱の使用は適さないことから、光反応を用いるアプローチが有効であると考えた。具体的な戦略としては、CBIユニットのヒドロキシ基に光反応により外れるニトロベンジル誘導体を保護基として導入した化合物を合成し、配列特異的なPy-Imポリアミドとのコンジュゲートを合成した。得られたPy-Imポリアミド-アルキル化剤コンジュゲートは365nmの光を照射した時のみ特定塩基配列に対してアルキル化反応を起こすことが確認できた。さらに、365nmの光を照射した時のみヒト培養がん細胞に対する毒性を示すことから抗がん剤としての可能性が示された。また、この研究は自在にスイッチ-オンが可能な配列特異的アルキル化Py-Imポリアミドコンジュゲート開発の最初の例として興味深いテーマであり、この分子を基にして将来的にはPy-Imポリアミドを基盤にする新しいタイプの抗がん剤の開発が期待されている。

効率的な不斉触媒反応の開発は天然物や医薬品、農薬の合成のため現代有機化学の重要な分野である。そのため遷移金属を用いる不斉触媒反応が有用な戦略として受け入れられ幅広く研究されているが、レアメタルの不足、空気や水に敏感な反応条件などを考えると、より経済的また環境的な反応を開発する必要がある。一つの代案としてchiralityを持つ生体分子と金属触媒から作られる立体選択的なハイブリッド触媒システムが光学活性な化合物の合成のため研究されている。キラル構造の蛋白質やRNAは生体分子として触媒反応によく用いられるが、これらと比べDNAをchiralityのsourceとして用いる反応は例が少ない。最近、Feringaらによって銅触媒による様々なLewis酸触媒反応でDNAが高いエナンチオ選択性を与えるとともに反応の速度も促進することが報告されており、DNAのhelical chiralityを不斉触媒反応に応用する研究が注目を浴びている。本研究室では有機合成、計算化学、分子生物学的手法を用いて核酸の生物有機化学を研究している。申請者はこれまで研究室で蓄積してきた核酸の構造と機能に関する研究結果を基盤として、DNAハイブリッド触媒を用いた新規不斉反応の開発とともに反応メカニズムを明らかにすることを目指している。この研究は、A,B,Z型DNAの特異的なchiralityと生成物の立体選択性の関係と、様々な塩基配列や長さを持ったDNAにより作られる不斉環境が化学反応に与える影響を明らかにする興味深い分野である。また、DNAハイブリッド触媒システムは化学的に安定な水溶性DNAを用いうことから水で反応を行う利点があり、比較的安価で市販されているバイオポリマーst-DNAを用いることでより経済的に光学活性化合物を合成することができる。今回申請者は、DNAのらせん構造に由来する不斉が化学反応にどのように影響を与えるかについて計算科学で検討するためモデル反応として分子内反応に注目し、「DNAハイブリッド触媒を用いた分子内Friedel-Craftsアルキル化反応」を開発した。具体的には活性を持つ銅配位子錯体を組み込んだDNAハイブリッド触媒を用いて水中で分子内Friedel-Craftsアルキル化反応を行い、多環インドール類をエナンチオ選択的に合成することに成功した。また、生成物の立体選択性はDNAのらせん不斉に由来し、用いる配位子に依存することも見出した。本反応の生成物であるインドール誘導体は変換反応を行うことによって様々な生理活性物質の合成への応用が期待される。今回申請者は、「DNAハイブリッド触媒を用いた分子内Friedel-Craftsアルキル化反応」を開発し、水中で多環インドール類をエナンチオ選択的に合成することに成功した。また、DNAのらせん構造に由来する不斉が化学反応にどのように影響を与えるかについて計算化学で検討した結果、本反応では(S)エナンチオマーが優先になることを示す結果が得られた。さらに、本反応で実際得られた生成物は文献により(S)エナンチオマーであることが分かり、計算化学の結果と実験結果が一致することも確認できた。
新規分泌型キナーゼFam20Cによるリン酸化と骨細胞機能について

Fam20Cはゴルジ装置に局在し、分泌蛋白質をリン酸化する新規のキナーゼである。Fam20Cは骨芽細胞では軽度に発現し、骨細胞では高度に発現するため、これらの細胞が分泌する骨基質蛋白質はFam20Cによりリン酸化されると考えられる。一方、Fam20C欠損マウスは骨の石灰化不全を示すことから、骨芽細胞や骨細胞が分泌する蛋白質のリン酸化は骨形成に重要であると考えられる。そこで、骨芽細胞や骨細胞が分泌する骨基質蛋白質のリン酸化の機能的意義を検討するため、骨芽細胞がFam20Cを過剰発現するマウスを作製し、Fam20C過剰発現マウスにおける骨の変化を検討中である。骨細胞が特異的または高発現する遺伝子の中で、シグナルペプチドを有して細胞外分泌する蛋白をコードする遺伝子で、かつ、Fam20Cのリン酸化を受けるモチーフ配列を有する蛋白をコードする遺伝子をスクリーニングした。その結果、骨細胞が特異的または高発現する遺伝子で、翻訳後にFam20Cによりリン酸化されて細胞外に分泌する幾つかの候補を選択した。また、骨芽細胞が特異的にFam20Cを高発現するトランスジェニックマウスを作製するため、TypeIコラーゲンのプロモーター(2.3Kbp)の下流にゴルジキナーゼであるFam20Cをつないだ遺伝子改変マウス用コンストラクトを作製した。骨形成過程において、骨基質蛋白質はリン酸化酵素によりリン酸化されてマイナスに荷電することにより、カルシウムイオンを引き寄せるようになる。コラーゲンと共に産生された骨基質蛋白質は、コラーゲンにカルシウムを引き寄せて、骨の石灰化に関与するという仮説が提唱されているが、その詳細なメカニズムは明らかではない。最近、細胞が分泌する蛋白質をリン酸化するゴルジキナーゼ(Fam20C)が発見され、骨芽細胞や骨細胞が分泌し、S-x-E/pSモチーフを有する骨基質蛋白質のリン酸化はゴルジキナーゼであるFam20Cが担うことがin vitroの実験で報告された。我々は、骨組織におけるFam20C発現を検討し、骨芽細胞や骨細胞にその発現が認められた事から、骨芽細胞がFam20Cを高発現するトランスジェニックマウスの作製を計画した。骨芽細胞に特異的にFam20Cを高発現させるために、マウスのtypeIコラーゲンのプロモーター(2.3kbp)の下流にFam20Cをつないだ遺伝子改変マウス用コンストラクトを作製した。受精マウスの雄性前核にマイクロインジェクションして、Fam20CトランスジェニックマウスのF0マウスを1匹得ることができた。F0を交配させて5系統のF1マウスを作製し、いずれのFam20Cトランスジェニックマウスも骨芽細胞がFam20Cを高発現していることを蛋白レベルで確認できた。今後、Fam20Cの発現レベルの定量化とその表現型を検討していく計画である。口腔病理学骨芽細胞が特異的にFam20Cを高発現するトランスジェニックマウスを作製し、その表現型を解析すると共に、Dmp1を高発現するトランスジェニックマウスと交配させ、骨芽細胞が発現するDMP1のFam20Cによるリン酸化の影響をin vivoで解析する。骨芽細胞特異的にFam20Cが過剰発現するトランスジェニックマウスの作製が遅れているため。骨芽細胞特異的にFam20Cが過剰発現するトランスジェニックマウスの作製に用いる。