hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
エネルギー吸収機能を持つ犠牲部材の付与による鋼構造物の耐震性能向上に関する研究

本研究は、座屈拘束ブレース単体の諸検討(圧縮・引張履歴挙動の数値解析的再現,設計法),および,橋梁システムに対して座屈拘束ブレースを導入することによるメカニズムの解明・設計法の確立を目的としたものである.以下に成果概要を具体的にまとめる.1)平形の断面形状を有する座屈屈拘束ブレースの繰り返し圧縮・引張実験を行い,解析結果の妥当性を検証した.2)土木鋼構造物に適用する座屈拘束ブレースは比較的大きいものが想定されるので,軽量化を目指した座屈拘束ブレースの座屈補剛に関する研究を通して,座屈拘束ブレースの座屈補剛材に対する設計法に関する詳細な検討を行った.3)断面形状,寸法,細長比,鋼種,ブレース材と拘束材の隙間,初期不整などの諸量を変えたパラメトリックスタディを行い,座屈拘束ブレースの変形メカニズムの解明と復元力モデルの構築を行った.4)座屈拘束ブレース材を犠牲部材として橋梁システムに付与したときの性能を把握するために,座屈拘束ブレースが付与された構造形式のうち,比較的,平易は構造形式である門形ラーメン鋼成橋脚に対して段塑性地震応答解析を実施し,座屈拘束ブレースがその性能を十分に発揮するために必要な座屈拘束ブレースの構造パラメータを算出した.その結果,構造物の地震時挙動を簡易に再現する非線形スペクトルの1つである所要降伏震度スペクトルを利用することで,座屈拘束ブレースの必要強度および必要剛性の簡易推定法を開発した.5)橋梁システムの耐震性能向上策として座屈拘束ブレースの付与を掲げ,その効果の解明をするために,解析的な検討を行った.具体的には,座屈拘束ブレースが付与された構造形式として,鋼アーチ橋,鋼斜張橋,連続高架橋を取り上げ,座屈拘束ブレースが設置されることによって,地震応答の低減効果および座屈拘束ブレースのエネルギー吸収能力を確認した.本研究は、座屈拘束ブレース単体の諸検討(圧縮・引張履歴挙動の数値解析的再現,設計法),および,橋梁システムに対して座屈拘束ブレースを導入することによるメカニズムの解明・設計法の確立を目的としたものである.以下に成果概要を具体的にまとめる.1)平形の断面形状を有する座屈屈拘束ブレースの繰り返し圧縮・引張実験を行い,解析結果の妥当性を検証した.2)土木鋼構造物に適用する座屈拘束ブレースは比較的大きいものが想定されるので,軽量化を目指した座屈拘束ブレースの座屈補剛に関する研究を通して,座屈拘束ブレースの座屈補剛材に対する設計法に関する詳細な検討を行った.3)断面形状,寸法,細長比,鋼種,ブレース材と拘束材の隙間,初期不整などの諸量を変えたパラメトリックスタディを行い,座屈拘束ブレースの変形メカニズムの解明と復元力モデルの構築を行った.4)座屈拘束ブレース材を犠牲部材として橋梁システムに付与したときの性能を把握するために,座屈拘束ブレースが付与された構造形式のうち,比較的,平易は構造形式である門形ラーメン鋼成橋脚に対して段塑性地震応答解析を実施し,座屈拘束ブレースがその性能を十分に発揮するために必要な座屈拘束ブレースの構造パラメータを算出した.その結果,構造物の地震時挙動を簡易に再現する非線形スペクトルの1つである所要降伏震度スペクトルを利用することで,座屈拘束ブレースの必要強度および必要剛性の簡易推定法を開発した.5)橋梁システムの耐震性能向上策として座屈拘束ブレースの付与を掲げ,その効果の解明をするために,解析的な検討を行った.具体的には,座屈拘束ブレースが付与された構造形式として,鋼アーチ橋,鋼斜張橋,連続高架橋を取り上げ,座屈拘束ブレースが設置されることによって,地震応答の低減効果および座屈拘束ブレースのエネルギー吸収能力を確認した.本年度は,座屈拘束ブレースの圧縮・引張履歴挙動を数値解析的に求め,その精度をベンチマーク実験により検証し,さらに復元力特性と設計法を開発することを主目的とした.以下に本年度の成果を具体的にまとめる.1.2種類の断面形状(箱形,パイプ)の芯材を持つ座屈拘ブレースの繰り返し圧縮・引張荷重下での変形メカニズム解明のための数値解析モデルを構築した.2.平形の断面形状を有する座屈屈拘束ブレースの繰り返し圧縮・引張実験を行い,解析結果の妥当性を検証した.3.上記実験においては,ブレースの鋼種の違いによる挙動に対する影響度や座屈拘束形式に関しても種々の検討を行った.ただし,これらは,多くの成果を得るに至っていないため,次年度以降精力的に行う必要がある課題である.4.断面形状,寸法,細長比,鋼種,ブレース材と拘束材の隙間,初期不整などの諸量を変えたパラメトリックスタディを行い,座屈拘束ブレースの変形メカニズムの解明と復元力モデルの構築を行った.5.門形鋼製ラーメン橋脚に制震ブレースを導入する際の簡易設計法についての検討を行い,同設計法を提案するに至った.本手法をさらに多種多様な構造形式に対するよう応用することが,次年度以降の課題である.6.上路式鋼アーチ橋の耐震検討を行い,耐震性能を向上すべく座屈拘束ブレースの導入検討を行った.その結果,応答性状に対して,劇的な性能向上が見られた.ただし,最適配置法や最適なブレースの選定まで至ってはいないので,この点についても次年度以降,検討していく必要がある.前年度の座屈拘束ブレースの挙動に関する知見を基に,以下の検討を行った.

1)鋼材の種類の違いによる座屈拘束ブレースの挙動の違いを明らかにするための座屈拘束ブレースの耐震性能実験(軸方向繰り返し裁荷実験)を行った.結果として,座屈拘束に関しては,どの鋼種(SS400,LY225,LY100)においても安定した挙動を示すことが分かった.その結果,鋼材の特性やその安定挙動を比較することで,LY225が座屈拘束ブレースとして有用な鋼材であることを明らかにした.2)座屈拘束ブレース材を犠牲部材として橋梁システムに付与したときの性能を把握するために,座屈拘束ブレースが付与された構造形式のうち,比較的,平易は構造形式である門形ラーメン鋼成橋脚に対して段塑性地震応答解析を実施し,座屈拘束ブレースがその性能を十分に発揮するために必要な座屈拘束ブレースの構造パラメータを算出した.その結果,構造物の地震時挙動を簡易に再現する非線形スペクトルの1つである所要降伏震度スペクトルを利用することで,座屈拘束ブレースの必要強度および必要剛性の簡易推定法を開発した.3)座屈拘束ブレースの利用箇所は上記の例にとどまらず,鋼アーチ橋,鋼斜張橋,連続高架橋などへの適用を数値解析的に検討し,座屈拘束ブレースを設置する上でのいくつかの知見を得ることができた.なお,本項目は,耐震設計法にまで発展させることができていないので,次年度の課題として,鋭意検討する予定である.前年度までに得られた座屈拘束ブレースの挙動に関する知見を基に,以下の検討を行った.1)橋梁システムの耐震性能向上策として座屈拘束ブレースの付与を掲げ,その効果の解明をするために,解析的な検討を行った.具体的には,座屈拘束ブレースが付与された構造形式として,鋼アーチ橋,鋼斜張橋,連続高架橋を取り上げ,座屈拘束ブレースが設置されることによって,地震応答の低減効果および座屈拘束ブレースのエネルギー吸収能力を確認した.2)より効果的な座屈拘束ブレースの付与を目指すため,ブレース長,ブレース断面積,ブレースの設置位置をパラメータとして,例えば,連続高架橋では,地震時における橋軸方向の桁水平方向変位を最も低減する最適座屈拘束ブレースを検討した.その際には,前年度までに検討した鋼ラーメン橋脚へのブレース付与を参考に,所要降伏震度スペクトルを利用した方法や,レベル1地震動入力の際にはブレースが降伏しない条件を利用した方法などを適用した.3)実務設計を考えると,レベル1地震動を利用した方法が最も簡易であり,最適ブレースとはならないものの効果は十分であることを証明した.ただし,連続高架橋に関しては,桁に直接設置する方法をとると,ブレース断面積が大きくブレースが受け持つ荷重が大きくなり,桁のたわみが大きくなる場合が発生し,水平変位は小さくなるものの新たな問題点となる結果が得られた.これは,新たに設置位置に対して種々の検討を今後行う必要がある.4)上記の検討がブレース付与に関する検討であるが,本年度は本研究の最終年度として,座屈拘束ブレース自身の設計方法に対しての基礎的な検討も行った.特に,土木鋼構造物に適用する座屈拘束ブレースは比較的大きいものが想定されるので,軽量化を目指した座屈拘束ブレースの座屈補剛に関する研究を通して,座屈拘束ブレースの座屈補剛材に対する設計法に関する詳細な検討を行った.
外国語学習に関する認知心理学的研究

本研究の目的は、ストループ課題を中心に、習得度別に第二言語を学習する際の記憶表象のモデルを構築するための基礎資料を得ること、また熟達度の指標として適切な測度開発のための基礎資料を得ることなどであった。まず初めに言語の獲得方法に着目し、上達度に及ぼす効果を検討した。次に色と色単語のストループ課題に色連想語を加えて、熟達度ごとに干渉量の変化を調べた。本研究とこれまでの実験の結果から、記憶表象のモデルについては、第二言語の熟達度によって相互依存説から独立説へと移行する可能性が充分に考えられる。しかし、それがいつ頃起こるのか、熟達度が高くなることによって認知能力の何が変わり移行することになるのか、また、いったん移行したら元のモデルに戻ることはないのか、移行中の特徴など、細かい点についてはこれからの課題である。さらに、認知心理学とは異なるアプローチから、バイリンガルの種類や教育方法などについてもまとめ考察を加えた。バイリンガルにはその成り立ちなどからいくつかのタイプがあること、第二言語の発達には、社会的側面の影響も受けることなどが指摘された。また、作動記憶と言語獲得との関わりにも注目し、これまでの研究をまとめ考察を加えた。現在、作動記憶にはいくつかのモデルが提唱されているが、バドリーのモデルでは、その中の音韻ループが新しい言語獲得の装置として考えられている。またジャストとカーペンターたちのモデルでは、作動記憶容量が文章理解と密接に関わっていることが指摘されている。本研究で用いてきたストループ課題は、認知の比較的初期の過程での相互作用や、言語の自動化の程度を測度とする場合に有効であった。この課題で扱うのは主に単語レベルである。言語処理には単語から文章までいくつかの段階があることを考えると、バイリンガルと作動記憶に関わる研究も、今後の発展のひとつとして大いに期待される。外国語がどのように学習されるのか、第2言語の学習過程に影響を与える要因を検討するため、本年度は言語の獲得方法に着目し、上達度に及ぼす効果を検討した。日本の英語教育では、伝統的な文法中心的教授方法が行われていることが多い。本研究では、1ヶ月間の海外語学研修に参加した学生が、コミュニカティヴアプローチによる教授方法と、さらに日常生活を海外で過ごすということによって、どれだけの語学力を獲得できるものなのかをストループ干渉量を測度にして検討した。被験者は日本語を第1言語とする大学生14名であった。研修の最初に、英語の熟達度によって3グループに分けられた。60個の色パッチ(赤・青・緑・黄色)のシート、色単語がその表す色とは異なる色で印刷されているストループ刺激のシート(英語・日本語)が用いられ、被験者は、できるだけ早く色名を日本語(または英語)で命名するように求められた。さらに外国での生活に対する適応度と英語の授業に対する満足度をたずねる質問紙が行われた。ストループ干渉では、各言語内と言語間の干渉量が比較された。その結果、各干渉量についてはグループ間の差はみられたものの、研修前と研修後で明らかな差は見られなかった。また生活の適応度や授業への満足度については、各グループ間で差がなく、したがって上達度においても差は見られなかった。リスニング能力では、上位グループのみ上達が見られた。獲得方法による差が明らかにならなかったのは、学生の動機づけに個人差があり、研修や日常生活で英語を使うことに積極的な学生とそうでない学生がいたことにもよると考えられる。しかし研修後の自己評定では、全体的に学生達の主観的満足度や英語を話すことへの自信は非常に高かった。

従って語学能力の熟達を何で測るかについての問題が次年度への課題となった。本年度は、色と色単語のストループ課題に色連想語を加えて、熟達度ごとに干渉量の変化を調べた。色単語と同様の干渉が色を連想させる単語でもみられることは、意味関連効果とよばれている。バイリンガルの被験者を用いた実験では、第二言語の修得度が高い場合は、第二言語の言語内干渉においても第一言語と同様の意味関連効果がみられている。しかし言語間干渉では、全く意味関連効果がみられなかった。同様の結果が第二言語の修得度が低くてもみられるかどうかを検討した。被験者は大学生19名。熟達群(4名)と非熟達群(15名)とに分けられた。刺激材料は「赤・青・黄・緑」という色単語に単語名とは異なった色をつけたもの、それぞれの色から連想される単語「火・海・バナナ・草」に連想される色とは異なった色をつけたもの、英語の色単語「red,blue,yellow,green」に単語名とは異なった色をつけたもの、それぞれの色単語から連想される英単語「apple,sky,lemon,grass」に連想される色とは異なった色をつけたもの、赤・青・黄・緑のカラーパッチ(コントロール条件)の5種類であった。各条件について英語で反応する場合と日本語で反応する場合があった。その結果、熟達度によるグループでは、熟達群も非熟達群も言語間よりも言語内の干渉の方が多かった。しかし、英語に熟達したグループでは、日本語で見られるのと同様の意味関連効果が英語でもみられるが、非熟達群では意味関連効果までは見られない可能性があることが示唆された。これは第二言語における意味記憶のネットワークモデルが、熟達群ほど形成されていないことを示しているといえる。意味関連効果が意味記憶のネットワークモデルで説明できることから考えると、意味関連効果の大きさが異なることは、異なるネットワークモデルを持っている、すなわち言語ごとに独立した記憶表象を持っている可能性が考えられるのである。
環境ストレス適応の基盤となる細胞時計の同期振動を駆動する蛋白質コード

環境・ストレスは様々な健康問題・疾患(生活習慣病・癌等)を引き起こし、時計蛋白質BMAL1等による細胞時計を介するストレス適応能の低下はその一因だと考えられている。本研究は、環境ストレス適応の基盤となる細胞時計の同期を統御する蛋白質コード(修飾、相互作用、細胞内局在等)を解明することを目的とする。研究代表者はその鍵として細胞時計同期の初期過程で不可欠な役割を担うBMAL1のS領域(BMAL1-S)とBMAL1核局在の同期(ISR)を発見し、同期に関与しうるBMAL1蛋白質制御も解明している。本研究で示される新たな時計同期機序の知見を礎に、ストレス適応能の向上を図る医療への展開が期待される。
リスク最小化に基づく非凸型識別手法の開発と与信審査・医療診断問題への実証的適用

数理最適化、金融工学、機械学習の3つの異なる分野の知見を活かして、機械学習の判別モデル(主にEν-SVM)に対する理論的な妥当性評価を行った。"判別能力の良さは経験的に知られていたが、理論的に示せたのは初めてである"と評価された研究成果である。また、Eν-SVMの解法を提案した。さらに、機械学習で知られる"正則化"と呼ばれるアイディアを金融工学へ取り入れて、将来へのあてはまりのいいポートフォリオ(資産配分)決定方法の提案を行った。サポートベクターマシーン(Support Vector Machine : SVM)は、あらかじめ分類されたデータに基づいて分類ルールを学習し、そのルールを適用して新たなデータを分類する手法であり、現実の問題への応用において優れた性能を持つことが報告されている。特に、ν-SVM[Scholkopf等,2000]はパラメータ選択が他のSVMに比べて容易なため、注目を集めている。本研究では、統計的学習分野で広く研究が進められているSVMについて、数理最適化の知見を生かした研究を行なっている。(1) ν-SVMの拡張モデルであるEν-SVM[Perez-Cruz等,2003]に対し、汎化誤差(新たなデータに対する予測誤差)を最も小さくするような判別関数がEν-SVMから得られることを理論的に示す。(2) Eν-SVMモデルは非凸計画問題として定式化されるため、厳密解を求めるのは難しく、単純な局所最適解法が提案されているに留まっている。Eν-SVMを近似的に解くためのソフトウェア、厳密に解くためのソフトウェア、両方の開発を行なう。分類手法のためのデータベースが整っており、小・中規模データ集合を用いて、Eν-SVMの有効性の検証とともに考案解法の性能評価を行いたい。最終的には、データベースから特に大規模な実データ集合(医療データやクレジット会社の顧客データ)を用いて、与信審査・医療診断問題への実証的適用を行なう。(3) Extended ν-SVMを金融データに適用することを試みる。観測データと同じ分布(未知の分布)より得られた新しいデータに対して、もっとも信頼性の高い予測結果を与えるモデルを構築することを目的にしている。サポートベクターマシーン(Support Vector Machine: SVM)は、あらかじめ分類された訓練データ(ラベル付きデータ)に基づいて分類ルールを学習し、そのルールを適用してテストデータ(ラベル無しデータ)を分類する手法であり、現実の問題への応用において優れた性能を持つことが報告されている。特に、ν-SVM [Scholkopf等, 2000]はパラメータ選択が他のSVMに比べて容易なため、注目を集めている。本年度の研究では、ν-SVMの拡張モデルとして提案されたExtended ν-SVM [Perez-Cruz等, 2003]の性能評価を行った。Extended ν-SVMに対して、金融業界でよく知られたリスク尺度(CVaR: Conditional Value-at-Risk)に基づく新しい解釈を与えた。また、Rockafellar & Uryasev等によるCVaRの理論的研究成果をExtended ν-SVMに適用することにより、Extended ν-SVMの分類性能を評価し、モデルの妥当性を示すことができた。具体的には、Extended ν-SVMの汎化誤差(学習に使わなかったテストデータで推定結果をテストした場合の誤差)の上界式を導出し、Extended ν-SVMによるCVaR最小化がその上界式を最小化する解を与えることを証明した。Extended ν-SVMは、ν-SVMよりも性能のよい分類器を構築することが示されているが、問題が非凸二次計画問題となるため、扱えるデータ集合の規模は、現時点では実用上十分な大きさに達していない。そこで、既存の反復解法を有限回の反復で終了するように改良し、より規模の大きな問題が解けるようになった。また、アルゴリズムの局所最適性についても示した。ポートフォリオ最適化問題(金融資産への投資配分決定問題)に対する従来モデルは、いずれも、観測データ(過去のデータ)に対して最も良い意思決定が行われるように構築されていた。しかしながら、過去と同じ状況がこれから生じるわけではないため、過去のデータについて最適なモデルがこれからのデータにうまく適合するとは限らない。本年度の研究では、観測データと同じ分布(未知の分布)より得られる新しいデータに対してもっとも信頼性の高い予測結果を与えることを目的にして、「CVaR」(conditionalvalue-at-risk)と呼ばれるリスク尺度を最小にするポートフォリオ最適化モデル'を構築した。機械学習分野では、過去のデータを用いて病気か病気でないかを予測するための判別モデルに対して、汎化誤差(サンプルの母集団に対する誤差)を推定するための研究が進められている。ポートフォリオ最適化問題を「ある一定以上の利益を上げられるか否か」という判別問題と見立てて、判別モデルの汎化誤差の評価方法を真似ることにより、ポートフォリオ最適化モデルの汎化誤差を推定することができた。

その結果、提案モデルの最適解が汎化誤差を最も小さくすることを理論的に確認し、モデルの妥当性を示すことができた。さらに、過去10年分のNIKKEI225のデータセットを用いて数値実験を行い、既存のポートフォリオ最適化モデルと比べて利益率が優位に改善されたことを確認した。汎化誤差が小さいという理論的な側面だけでなく、実際の金融データへの当てはまりがよいという、実践的な側面も評価することができた。数理最適化・統計的学習の二つの分野の融合領域を開拓することを目的として研究を行なった。具体的な研究対象として、金融分野で研究がおこなわれている、金融資産への投資配分決定問題をとりあげた。統計的学習の理論に基づいて、将来、予測されるリスクを最小化するような数理最適化モデル(ポートフォリオ最適化モデル)を構築し、効率的な解法の提案を行なった。多くの従来モデルは、いずれも、観測データ(過去のデータ)に対して最も良い意思決定が行われるように構築されていた。しかしながら、過去と同じ状況がこれから生じるわけではないため、過去のデータについて最適なモデルがこれからのデータにうまく適合するとは限らない。そこで、統計的学習の知見を取り入れて、汎化能力(新たなデータに対する予測能力)の高いポートフォリオ最適化モデルを構築した。日経225の過去データ10年分の一部を用いてモデルのパラメータを学習し、残りの過去データを用いて検証を行ない、他の標準モデルに比べて平均収益が高くて収益のぶれの低いポートフォリオが得られたことを確認した。この研究成果を2本の論文にまとめ、現在、投稿中である。また、他の研究として、統計的学習分野で研究の進められている、教師あり学習を用いる識別手法の一つであるサポートベクターマシーンに対して、ロバスト最適化モデルという新しい解釈を与え、拡張モデルを提案した。この成果は現在、論文としてまとめている段階である。サポートベクターマシーン(Support Vector Machine : SVM)は、あらかじめ分類されたデータに基づいて分類ルールを学習し、そのルールを適用して新たなデータを分類する手法であり、現実の問題への応用において優れた性能を持つことが報告されている。本研究課題を通して、統計的学習分野で研究が進められているSVMに対して数理最適化の知見を生かした研究を行なっている。今年度は、昨年度までの課題研究より得られた知見「CVaR(conditional value-at-risk)よりもVaR(value-at-risk)リスク尺度を最小にする方が、理論上は予測精度の高い結果が得られる」を用いて、VaR最小化に基づく分類モデルの構築を行なった。具体的には、下記の項目について研究を行った。1.VaR最小化問題はCVaR最小化問題に比べて、解くのが難しいことが知られている。そこで、厳密に解くのではなく、それなりによい近似解が早く得られるようなアルゴリズムを考案した。
ナノ構造制御による担持カーバイド触媒設計のための基礎的研究

本研究では,近年注目を集めている規則的ハニカム細孔を持つメソポーラスシリカ(MCM-41,SBA-3等)を担体として新親な高機能カーバイド触媒の設計に関する知見を得るものである.実施2年目となる本年は1.細孔内部への前遷移金属種の高分散担持,2.カーバイド種への転換過程のキャラクタリゼーション,を中心に検討してきた.特に,2の転換過程におけるダイナミックな構造変化に着目した.また,酸化物種の表面励起方法についても前年に引き続き検討し,Moの光触媒へと応用した.[1]五塩化ニオブを前駆体とすることでメソ細孔壁上にNb種を担持,またはメソ細孔壁にNb種を組み込む事ができた.両触媒ともX線吸収スペクトル(XAFS)の解析からNb種は高分散していることが判明した.[2][1]で得られた両Nb触媒をメタン・水素混合気流中,1173-1273Kまで比例昇温させることで,NbC種(NbC-SBA-3,NbC/MCM-41)へと転換した.Nb種のカーバイド種への転換過程をin-situ XAFS法により追跡したところ,比例昇温中はNb種の還元のみが見られ,その後の高温保持段階でカーバイド化が進行していることが直接的に見出された.またカーバイド化過程におけるクラスターサイズ変化を解析したところ,担持型のNb/MCM-41では一段階でのNbCクラスター成長が見られたが,組込型のNb-SBA-3ではNbCクラスター成長は二段階で進行した.カーバイド化温度ならびにカーバイド種のクラスターサイズ等の解析から,一段階目では細孔壁上に担持されたNb種がある程度凝集しカーバイド化が進行するが,二段階目では,既に生成したカーバイドクラスター近傍の細孔壁内に組み込まれたNb種を取り込みつつNbCクラスターが成長していくものと判明した.担持サイトの違いが,カーバイド種への転換過程に影響することを直接的に見いだした.本研究では,近年注目を集めている規則的ハニカム細孔を持つメソポーラスシリカ(MCM-41, SBA-3等)を担体として新規な高機能カーバイド触媒の設計に関する知見を得るものである.実施1年目の本年は1.細孔内部への前遷移金属種の高分散担持,2.カーバイド種への転換,キャラクタリゼーション,触媒作用について検討してきた.特に,2の転換過程における細孔構造の崩壊について着目した.1.モリブデンアンモニウム塩または五塩化ニオブを前駆体とすることでメソ細孔壁に組み込んだMoまたはNb触媒が調製できた.いずれの触媒もX線吸収スペクトル(XAFS)の解析から高分散していることが判明した.このうち組み込みMo触媒については光触媒としての応用が可能で,プロペンの光メタセシス反応に活性を示した.光触媒反応条件下のXAFS測定より,細孔壁内に組み込まれたMo種は反応進行に伴いMo-O-Si結合長が変化していくという構造変化を見いだした.2.組み込みNb触媒をメタン・水素混合気流中,1173-1273Kまで比例昇温させることで,NbC種(NbC-SBA-3)へと転換した.X線回折パターンと透過型電子顕微鏡によるキャラクタリゼーションの結果,1273Kという高温処理後もSBA-3のハニカム構造は,結晶性が落ちてはいたがほぼ保持されていた.この時SBA-3へのNbの組み込み量を低濃度に制御しNb同士がある程度離れて存在するようにしたところ,NbCの生成は認められなかった.この時ハニカム構造が全く崩壊してなかったことから,SBA-3のメソ細孔構造の崩壊には組み込まれたNb種同士の凝集プロセスが必要である事が示唆された.NbCクラスターの凝集が著しいほど担体シリケートの崩壊が進行していた.また,プロピルアミン分解反応を行ったところ,細孔構造の崩壊が見られた高Nb導入量の触媒より細孔構造が保持された触媒の方が3倍以上の活性を示した.本研究では,近年注目を集めている規則的ハニカム細孔を持つメソポーラスシリカ(MCM-41,SBA-3等)を担体として新親な高機能カーバイド触媒の設計に関する知見を得るものである.実施2年目となる本年は1.細孔内部への前遷移金属種の高分散担持,2.カーバイド種への転換過程のキャラクタリゼーション,を中心に検討してきた.特に,2の転換過程におけるダイナミックな構造変化に着目した.また,酸化物種の表面励起方法についても前年に引き続き検討し,Moの光触媒へと応用した.[1]五塩化ニオブを前駆体とすることでメソ細孔壁上にNb種を担持,またはメソ細孔壁にNb種を組み込む事ができた.両触媒ともX線吸収スペクトル(XAFS)の解析からNb種は高分散していることが判明した.[2][1]で得られた両Nb触媒をメタン・水素混合気流中,1173-1273Kまで比例昇温させることで,NbC種(NbC-SBA-3,NbC/MCM-41)へと転換した.Nb種のカーバイド種への転換過程をin-situ XAFS法により追跡したところ,比例昇温中はNb種の還元のみが見られ,その後の高温保持段階でカーバイド化が進行していることが直接的に見出された.

またカーバイド化過程におけるクラスターサイズ変化を解析したところ,担持型のNb/MCM-41では一段階でのNbCクラスター成長が見られたが,組込型のNb-SBA-3ではNbCクラスター成長は二段階で進行した.カーバイド化温度ならびにカーバイド種のクラスターサイズ等の解析から,一段階目では細孔壁上に担持されたNb種がある程度凝集しカーバイド化が進行するが,二段階目では,既に生成したカーバイドクラスター近傍の細孔壁内に組み込まれたNb種を取り込みつつNbCクラスターが成長していくものと判明した.担持サイトの違いが,カーバイド種への転換過程に影響することを直接的に見いだした.
ウシ蛙交感神経節におけるコリン性及びペプタイド性神経の機能的連関

ウシ蛙交感神経節内には、アセチルコリンを伝達物質とするシナプス伝達があり、節前神経からの活動電位を伝える働きをもっている。更に、黄体化ホルモン放出ホルモン(LH-RH)を伝達物質とするペプタイド神経が存在し、緩徐な興奮を引き起こす。この2つの神経はそれぞれシナプス前神経を神経節に送っており、個別に刺激することができる。従って、この2神経に組み合わせ刺激を与えることによって相互干渉作用を調べることができた。ペプタイド性伝達であるlate slow EPSP発生経過中にニコチン性伝達であるfast EPSPが著明に抑制された。かかる異シナプス性の伝達調節は、これまで薬理学的な実験では古くから示唆されてきた。即ち、種々の伝達物質を灌流投与することにより、ニコチン性伝達がシナプス前性、後性に変化を受けるという報告である。本研究は、主として生理的な実験条件下でこれを証明することであり、この目的はほぼ達成された。ニコチン性伝達の抑制機序としては主としてシナプス前抑制が考えられる。即ち、ペプタイド性神経終末から伝達物質として放出されたLH-RHもしくはその類似物質が、コリン性神経の節前神経終末に作用し、ACh放出を減少させる。ペプタイド神経の活動は又、コリン性神経の節後細胞シナプス後膜に働き、ニコチン性伝達を調節する。多数の細胞においては、late slow EPSP発生程度では著名な作用を示さないが、ある細胞においては明瞭なACh電流の増大をもたらした。単離されたウシ蛙交感神経節細胞で詳細に分析中であるが、これまで得られた結果は、LH-RHがニコチン性受容体の感受性を増大することを示している。特に受容体と複合体をなすイオンチャネルの性質はあまり変化させず、むしろACh受容体のaffinityを変化させるようである。今後、これらの機構について中枢神経系でも調べて行きたい。交感神経節内には,コリン作動性神経とペプタイド神経の存在が知られている.我々はこれまでに,この両者の神経間に異シナプス性の干渉作用があることを示唆する知見を得ている.今回,神経刺激により発生するニコチン性シナプス後電位(fast EPSP)とペプタイド性シナプス後電位であるlate slow EPSPを同時に発生させ,両者間での相互作用を検討した.その結果, fast EPSPの振幅はlate slow EPSP経過中著明に減少した.Fast EPSPのquantal contentはlate slow EPSP経過中に減少していることがわかり,この抑制は,主にコリン性神経終末からのアセチルコリン(ACh)放出を抑制する,いわゆるシナプス前抑制であることを意味している.即ち,一回刺激で放出されるAChの量がペプタイド神経の活動中に減少していることがわかった.Late slow EPSPの伝達物質として知られているLHーRHも同様にACh放出を抑制することが確認され,両神経間で異シナプス性調節が生理的に起こり得ることを示すことができた.一方,シナプス後細胞においてはニコチン性受容体感受性が, late slow EPSP経過中むしろ増大しているようである.しかしながらLHーRHを節後細胞に投与すると,ある種の神経節細胞においては,ニコチン性受容体感受性を逆に抑制することが見受けられた.このことは以前の実験においても見られていたことであり,イオンチャネルレベルでの検討が必要となっている.

近年, late slow EPSPの真の伝達物質は,温血動物物由来のLHーRHとアミノ酸配列が若干異なっているとの報告がなされており, LHーRHの構造類似物質を用いて調べてみたい.ところで我々は,かかる異シナプス性の伝達調節が,副交感神経節でも存在することを観察している.またこの機構は,必ずしもコリン性伝達に限られることなく広くGABA神経やセロトニン神経でも存在するようであり,現在その機構についても分析中である.前年度までの研究で、ウシ蛙交換神経節内ペプタイド神経の活動中にコリン性神経が抑制を受けることが実験的に示された。今年度、このペプタイド神経とコリン性神経間の機能的連関がどのような機序で成立しているかについて、より詳細な分析を行った。かかる神経活動の抑制には、少なくとも2つの機序が関与している。節前C繊維を刺激することによって、その末端から交換神経節内に放出された黄体化ホルモン刺激ホルモン(LH-RH)は、コリン性神経の節前神経終末部に異シナプス性に働き、アセチルコリン(ACh)の放出量を抑制する。この働きは、LH-RHの拮抗剤にて阻害されることから、コリン性神経のシナプス前終末にも特異的なLH-RH受容体が存在することが示唆された。LH-RHはシナプス前終末の脱分極や、膜電位依存性カルシウム電流を減少させず、終末部内の遊離可能なAChの量を減少させているのでもないようである。しかしながら、LH-RHがfast EPSPのquantal contentを減少させることやminiature EPSPの頻度を減少させることから、静止時の細胞内カルシウム量を減少させていることは否定できない。一方、ペプタイド神経の活動は、節後神経細胞のニコチン性受容体を調節する。ペプタイド神経によるニコチン性受容体感受性に対する作用は、必ずしもすべての結果が一致しているとは言えない。しかし、少なくともlateslow EPSP発生中はACh電位は不変か、もしくは増大する、この増大作用について膜電位固定法を用いて調べた結果、ペプタイド性伝達物質は、ニコチン性受容体の感受性の増大することが示された。この感受性増大は、イオンチャネルの性質の変化によるものではなく、AChに対する結合能力を増大するか、機能的な受容体の数を増大させているようである。現在、単離・培養した交換神経節細胞においてパッチクランプ電極下に詳細に分析中であり、同様の結果が得られている。
プロバイオティックスによるアスピリン小腸粘膜傷害改善の病態解明

超高齢化社会に入った本邦において、動脈硬化性疾患は増加傾向にありその予防に必要なアスピリン処方量も増加している。アスピリンに起因する消化管粘膜傷害の発生が近年消化器領域で問題となっており、その予防医学の確立は急務であると考える。しかしながら、その発生機序や予防法の検討は、ラットやマウスを使用した実験結果に頼っていたところが多い。そこで、本研究ではヒトにおけるアスピン起因性小腸粘膜傷害の発症機序を検討し、プロバイオティックスによる小腸粘膜傷害改善効果の作用メカニズムを細菌学的、免疫学的、組織学的アプローチにより明らかにしたい。
小分子の特異な活性化を目指した金属反応場の構築

本研究により,三級ホスフインを補助配位子とするタングステンの窒素錯体と,配位不飽和ルテニウム錯体と水素ガスから生成するカチオン性ルテニウム水素錯体とを温和な条件下(55゚C)で反応させることによりアンモニアが生成することが明らかとなった.これは錯体に配位した窒素分子を水素ガスを用いてアンモニアへと変換できた最初の例である.また,硫黄架橋二核モリブデン錯体上で水素分子を配位活性化した後,タングステン窒素錯体と室温で反応させることによって,アンモニアが得られることも明らかとなった.一方,窒素固定酵素の活性部位構造に密接に関連する遷移金属と硫黄からなるクラスター化合物の合成に関しては,3から5核にわたる同種または異種遷移金属中心をもつ一連のクラスターの一般性のある合成法の確立に成功した.これによって,第4族から第11族にわたる様々な金属を1種類から3種類含む硫黄架橋金属クラスター骨格を系統的に構築することが可能となった.なお,これらの錯体やクラスターを用いて,窒素ばかりでなく,アルキン,アルケン,イソシアニドなどの小分子についてもその新規な活性化と反応性の開発が達成できた.本研究により,三級ホスフインを補助配位子とするタングステンの窒素錯体と,配位不飽和ルテニウム錯体と水素ガスから生成するカチオン性ルテニウム水素錯体とを温和な条件下(55゚C)で反応させることによりアンモニアが生成することが明らかとなった.これは錯体に配位した窒素分子を水素ガスを用いてアンモニアへと変換できた最初の例である.また,硫黄架橋二核モリブデン錯体上で水素分子を配位活性化した後,タングステン窒素錯体と室温で反応させることによって,アンモニアが得られることも明らかとなった.一方,窒素固定酵素の活性部位構造に密接に関連する遷移金属と硫黄からなるクラスター化合物の合成に関しては,3から5核にわたる同種または異種遷移金属中心をもつ一連のクラスターの一般性のある合成法の確立に成功した.これによって,第4族から第11族にわたる様々な金属を1種類から3種類含む硫黄架橋金属クラスター骨格を系統的に構築することが可能となった.なお,これらの錯体やクラスターを用いて,窒素ばかりでなく,アルキン,アルケン,イソシアニドなどの小分子についてもその新規な活性化と反応性の開発が達成できた.我々はこれまでの研究で、有機ホスフィンを補助配位子とするモリブデンおよびタングステンの窒素錯体について、その配位窒素分子をピロールおよびアミノピロールへと変換するとともに原料である窒素錯体を再生するサイクルを完成させている。今年度はこの反応を触媒的に進行させるための手段として、ヒドラジド錯体の生成やN-N,N-W(Mo)結合の開裂の際に必要な水素を、近傍の他の金属サイトで活性化された水素分子から供給できるような多核金属反応場を設計を行ってきた。実際、本研究においてカチオン性ルテニウム錯体[RuCl(dppp)_<>]^+を水素の活性化サイトとして用いることで、常圧水素下55°Cという穏和な条件のもとでタングステン窒素錯体[W(N_2)_2(PMe_2Ph)_4]からアンモニア、アジンを合成できることが判明し、触媒的な窒素固定反応への展開の可能性を示すことができた。カルコゲニドクラスターの合成と反応性についても、[Cp^*IrCl(μ-SH)_2IrCp^*Cl]、[(Et_2NCS_2)Mo-S(μ-S)_2MoS(S_2CNEt_2)]のようなメタロリガンドをクラスター合成ユニットとして利用する合成法の開発により、各種の貴金属カルコゲニドクラスターの合理的合成を行うことができた。今後は貴金属の種類やクラスター構造を自在に制御しつつ、さらに多核の構造を有するクラスター合成まで展開するとともに、本研究で見出された新規クラスターの小分子に対する反応性、触媒活性の開拓を行っていく。我々は平成9年度までの研究において既に,ルテニウムのカチオン性配位不飽和錯体[RuCl(diphosphine)_2]^+の存在下,常圧の水素分子によってタングステン窒素錯体cis-[W(N_2)_2(PMe_2Ph)_4]の配位窒素分子がアンモニアあるいはアジンに変換できることを明らかにしている.今年度は本反応系のルテニウム錯体上のホスフィン配位子などの効果について詳細に検討して反応系の最適化を試みた結果,l,2-ビス(ジフェニルホスフィノ)エタンを補助配位子に用いることで,窒素錯体あたり144%のアンモニア収率を達成した.一方,窒素固定酵素の作用機構モデルとなる反応として,タングステン窒素錯体と架橋ヒドロスルフィド錯体からのアンモニア生成反応を見出した.新規反応場としての金属-硫黄多核錯体の合成においても,窒素固定酵素に関連する金属-硫黄錯体として,分子状窒素に直接由来する含窒素配位子であるジアゾアルカンおよび1-ピロリルイミド配位子をもつ多核タングステン硫黄錯体の合成に成功した.またヒドロスルフィドあるいはスルフィド架橋二核錯体をビルディングブロックとする混合金属錯体の合成法を,4族遷移金属を含む混合金属クラスターの合成にも適用することができた.

さらに硫黄架橋多核錯体上の触媒反応についても,新たにチオラート架橋二核ルテニウム錯体上でのアルキン類のhead-to-head,cis選択的な二量化,あるいはパラジウム-ルテニウム混合金属三核硫黄クラスター上での内部フェニルアセチレン類へのアルコールの位置選択的な付加反応など,これらの多核錯体に特徴的な反応性を見出した.我々は平成10年度までの研究において既に、55°C24時間という非常に温和な条件下でルテニウムカチオン性水素錯体とタングステン窒素錯体とを反応させることで配位窒素分子をアンモニアに変換できることを明らかにしている。今年度はルテニウム水素錯体の代りに、硫黄架橋二核モリブデン錯体を用いて水素を活性化させ、室温でも配位窒素からアンモニアが生成することを明らかにした。上記の反応では活性化された水素分子の一つの水素原子のみが反応に利用されているが、本年度の研究により二つの水素原子が反応に関与する触媒反応が開発された。すなわち、触媒量のルテニウムカチオン性水素錯体存在下、シリルエノールエーテルを常圧の水素雰囲気下で反応させることにより対応するケトンとシランとが生成することを明らかにした。窒素固定酵素の活性部位の構造に関連した金属クラスターの合成に関しては、Ir2Mo2S2キュバン型クラスター骨格と有機ヒドラジンの反応によりヒドラジド配位子を有する遷移金属-硫黄クラスターを合成することに成功した。また、平成10年度までの研究で開発してきたヒドロスルフィドあるいはスルフィド架橋二核錯体をビルディングブロックとする混合金属錯体の合成法を、4族、7族及び10族遷移金属を含む混合金属クラスター合成にも拡大適用することができた。このコンセプトは三種混合金属多核錯体の合成にも応用可能である。さらに、架橋配位子として硫黄の代りにセレンをもつ種々の硫黄類似クラスターを合成することにも成功した。硫黄架橋多核錯体上での触媒反応についても、新たにチオラート架橋二核ルテニウム錯体上でのプロパルギルアルコール類の位置選択的な求核置換反応を見出した。この反応は、この二核錯体上でのみ特異的に進行する新規な触媒反応である。
人工スーパー癌細胞を用いた革新的治療法開発に向けて

癌が“一人勝ちを望む"性質、癌細胞のクローン間での生存競争を治療に応用できないかと考え、人工的に悪性度の高い“スーパー癌細胞"を作成し、“普通癌細胞"と生存競争させることによって後者の増殖を抑制する試みを提案しました。“癌が一人勝ちを望む"メカニズムの解析を行いました。両細胞の接触のない臓器間においても、スーパー癌細胞が離れたところに存在する普通癌細胞の増殖を抑制している所見がイメージングで認められ、液性因子の関与も示唆されました。2種類の肺癌クローン細胞を異なる比率で混ぜてマウスに接種した場合、割合に関わらずいつも一方のクローンが優位になります。このことは癌細胞同士には生存競争が存在し、より悪性度の高い癌細胞クローンが優位になるClonal dominanceが存在することを示しています。つまり、癌は“一人勝ちを望む"ということです。この古い研究にヒントを得て癌細胞のクローン間での生存競争を治療に応用できないかと考え、人工的に悪性度の高い“スーパー癌細胞"を作成し、“普通癌細胞"と生存競争させることによって後者の増殖を抑制する試みを提案しました。まず最初にモデル系の構築を行いました。“スーパー癌細胞“として、強力な白血病遺伝子“bcr-abl"を、“普通癌細胞"として、bcr-ablの下流に存在し、bcr-ablより弱い形質転換能を持つがん遺伝子Stat5を、それぞれマウスB細胞株BaF3細胞に導入した安定株を作成しました。これら癌細胞株を試験管内、マウス生体内で、共培養、共接種、単独培養、単独接種した時の、細胞増殖、および腫瘍増殖を調べました。その結果、試験会内、マウス生体内双方において“スーパー癌細胞"が“普通癌細胞"の増殖を抑制しました。よってこのモデル系が、"癌が一人勝ちを望む"性質を研究するために適したシステムであることを明らかにしました。特に、マウス生体内においては“癌の一人勝ち"性質が、試験管内よりも著明に表れ、癌細胞のみならず、生体内のがん微小環境が、"癌の一人勝ち"メカニズムに強い影響を及ぼすことを見出しました。そこで、スーパー癌細胞の腫瘍量を制御するためのシステム構築と癌がclonal dominanceを好む理由、“癌が一人勝ちを望む"分子メカニズムの解析を行いました。再発癌、初発時に大規模な転移を認める癌については、有効な治療が極めて少ない。このようながんに対しては革新的な治療法の開発が急務である。がん細胞がクローン間で生存競争する現象に着目し,人工的に悪性度の高い“スーパー白血病細胞"(bcr-abl BaF3)を樹立し、白血病細胞(Stat5-BaF3)と生存競争させることによって後者の増殖を抑制させる試みを行い、その分子メカニズムを明らかにし、新規治療法開発を目指した。モデル系を構築した。“スーパー癌細胞“としては強力な白血病遺伝子“bcr-abl"をマウスB細胞株BaF3細胞に導入した安定株、“普通癌細胞"としては、bcr-ablの下流に存在し、bcr-ablほどは形質転換能の強くない遺伝子“Stat5"をBaF3細胞に導入した安定株を作成した。BaF3細胞はIL-3を培養に必要とするが、両安定株は形質転換したため、IL-3非依存となった。次に,一匹のマウスに単独、両者Mixを接種し、in vitroで得た実験結果が再現できるか否かを検討した。“普通癌細胞"単独を1X106個接種したマウスと、“普通癌胞"と“スーパー癌細胞"をそれぞれ1X106個ずつ、計2X106個接種したマウスでの、“普通癌細胞"の増殖を接種から3週間後体外イメージングシステムを用いて測定した。その結果3回の実験すべてにおいて、“普通癌細胞"単独を接種したマウスでの“普通癌細胞"の増殖に比べ、Mixで接種したマウスでの“普通癌細胞"の増殖が、著しく、抑制されているという結果を得た。今後は上記のシステムを用いて分子メカニズムを明らかにしていく予定である。血液内科学スーパー癌細胞にはGFPが導入されています。そこでスーパー癌細胞普通癌細胞をMixして導入したマウスに発生した腫瘍組織標本に対して、GFP染色を行いスーパー癌細胞と普通癌細胞の腫瘍内の局在を検討しました。その結果スーパー癌細胞と普通癌細胞が、一細胞単位で交ざり合って増殖していることが明らかとなりました。よって、個々の細胞の接触による相互作用が重要な機能を持つと考えました。新たにDsRED蛍光色素を普通癌細胞に導入し、これまでの試験管内、マウス生体内で得られた結果を再現できました。そこで、FACSセルソーターを用いてGFP陰性DsRed陽性細胞を分離し、普通癌細胞単独、スーパー癌細胞とのMIXを接種したマウスに発生した腫瘍で、GFP陰性DsRed陽性普通癌細胞の遺伝子プロファイルをcDNAアレイを用いて解析しました。その結果、両者で大きな差を認める遺伝子群が多数存在しました。2倍以上の発現差を認めたものが3671

プローブ、5倍以上が820プローブ、10倍以上が248プローブ存在しました。その一つがイムノグロブリン遺伝子群でした。他にも、興味深い遺伝子群が変化しており、10倍以上発現変化した遺伝子群284個に対してKEGGによるパスウェイ解析を行ったところ免疫に関連する遺伝子群が有意に両者で差があることが明らかになりました。汎用性の高いチミジンキナーゼを用いた自殺遺伝子の発動は、このシステムにおいては、感受性が弱いことが判明しました。そこで、イマチニブを用いたスーパー癌細胞の腫瘍量制御システムを用いて生存期間延長が果たせるか否か検討します。難しいようなら中断して、以下に述べる分子メカニズムに焦点を絞って研究を進めていこうと思います。癌が一人勝ちを望む"分子メカニズムの解析については、上記の情報を基に、"がんが一人勝ちを望む"メカニズムを解明し、更にどうして、そのような性質が癌に備わったのか。という点にも踏み込めたらと思っています。まず、上記現象を引き起こす重要な因子が病理組織像によって示唆された細胞間接触によるものかを検討します。2チャンバー培養を用いて、スーパー癌細胞と普通細胞を分けて培養した時に、1つのチャンバーで共培養した際に認められたスーパー癌細胞による普通細胞の増殖抑制が認められるか否かを調べます。細胞間接触が大切であることがわかれば、スーパー癌細胞と普通癌細胞の共培養に種々の抗体を用いて、どの分子がこの現象の鍵分子であるかを明らかにします。前年度に他の研究で購入したマウス試薬が使用でき、思ったほど、消耗品を購入する必要がなかったため得られている現象の分子学的機序を明らかにするために、各種のアレイを施行する。そのため、遺伝子アレイ、抗体アレイを購入する。また、研究の加速化のために、人件費としても使用する。
遷移金属錯体を用いる小分子アルカンの活性化

本研究ではメタン、エタンなどの不活性炭化水素類を有用な炭素資源として考え、高付加価値化合物への効率的な分子変換を図るための新プロセス開発を目指し、高活性で高選択的な遷移金属錯体触媒の探索を行うことを目標としている。以前、我々は種々の遷移金属塩存在下で、メタンと重水素化硫酸とのH-D交換反応とメタノール生成反応を検討し、Pd及びPtが高い活性を示したことを報告した。本研究では、まず、ネオヘキシルPt(II)錯体とメタンとの光照射下での反応からPt-メチル錯体を単離し化学量論的メタンのC-H結合活性化を見出した。これらは、ネオヘキシルPt(II)錯体の紫外光照射下でのラジカル分解により生成したネオヘキシルラジカルのメタンからの水素を引き抜き反応により説明出来る。一方、光照射が可能なオートクレーブ(石英窓付きステンレス性耐圧オートクレーブ、内容積20ml)を設計し、そこにansa-ジメチルチタノセン錯体のベンゼン溶液を入れ、メタン(40atm)をチャージした。超高圧水銀灯にバンドパスフィルター(Y-350)を付け、356nm光を所定時間照射した後、気相ガスを液体窒素トラップを通し凝縮した生成物と反応系の溶液相をGC-MS、さらには分取後、NMRにより化合物同定を行った。その結果、エチレンの総収量はTiに対して270%、しかもその85%はエチレン-d0でありこれらの炭素源はメタンであると考えられる。また、溶液相にはシクロヘキサジエン-d4がTi当たり190%生成しておりメタンから引き抜かれたHはTi錯体によりベンゼンの水素化に消費されたことが理解される。反応の作業仮説として、Ti=CH_2種によるメタンの活性化が考えられるが、詳しい反応機構については現在検討を進めている。
ヒト好中球のスーパーオキサイド産生酵素-その分子構成と活性誘導の機構

NADPHoxidase(O_2産生酵素)のサブユニット構造を解明するために,セミリコンビナント系(遺伝子工学で得られたp47,p67,及びracと形質膜画分からなる再構成系)で本酵素を活性化し,これを架橋剤で固定化したのち,二次元電気泳動で構造を解析することを試みた。タイプの異なる数種の架橋剤を用い種々の条件を試みたが,無細胞系と違ってセミリコンビナント系では架橋剤による安定化が難しく,また強い条件で安定化させると酵素活性そのものが失活してしまった。セミリコンビナント系での架橋剤による安定化が細胞質ゾルの場合と比べてはるかに低いことから,細胞質ゾル中に安定化に関与する蛋白が何かあるのではないかと考え,細胞質ゾル中に多量に存在するアクチンについて,本酵素の活性化との関連を検討した。その結果,酵素の活性化および活性化した酵素維持に重合アクチンが重要な役割を果たしている事を示す実験データを得た。好中球の活性化に伴いアクチンが重合することはすでに海外の2,3のグループから報告されているが,それがNADPH oxidaseの活性化/保持と関係しているかどうかはこれまで不明であり,今回の知見は極めて興味深い。またこのことは,無細胞活性化で架橋剤による安定化をおこなった際,架橋複合体が巨大分子になったという我々の以前の知見とも一致する。今後はこの点(アクチンの重合)も考慮に入れながら活性複合体の解析法を改良し,酵素の成り立ち(サブユニット間の動的相互作用も含めて)検討して行きたい。上記のような実験にはリコンビナント蛋白が多量に要る。これまでリコンビナト蛋白は研究分担者であるLambethの研究室で調整したもの使っていたが,量的に限度があり,また輸送上のトラブルなどもあり,やはり自分の研究室で調製することが望まれた。そこで,まずサブユニットのうちracについては大腸菌を用いて大量発現する系を確立した。次いでp47とp67をバキュロウイルス/昆虫細胞系を使って大量生産することに着手した。こちらについては昆虫細胞の培養と組換えウイルスの感染の方法をLambeth研究室から習得し,若干改良をしながら我々の手で生産を始めた。現在p47についてはSf21細胞を使って,またp67についてはHi-Five細胞を使った系をほぼ確立している。今後これらのリコンビナント蛋白を研究に用いたい。本研究のもうひとつのテーマであるNADPHoxidaseの活性誘導の機構については,本酵素がアニオン性の脂質により活性が誘導されるという従来の知見に着目し,細胞内の活性化因子としてホスファチジン酸がその有力な候補であることを膜透過性を上げた細胞を使ってつきとめた。ホスファチジン酸は細胞の活性化とともにレベルが上昇し,その濃度は酵素を活性化するのに十分な濃度であることから好中球から情報伝達において2nd messengerの役割を果していると思われる。また近年ホスファチジン酸によるG-蛋白(ras)の活性化が報告されていることから,G-蛋白であるracへの直接の作用が期待される。これらについては今後検討して行きたい。一方本酵素の活性化を制御する細胞内分子として,生体ポリアミンに着目し検討した結果,生体ポリアミンのうちスペルミンが本酵素の活性化を強く抑制することを,細胞レベル/無細胞レベルの両方で明かにした。無細胞レベルの実験から,スペルミンの作用は酵素の基質や活性化剤に対するものではなく,細胞質ゾル中のタンパクであることを明かにした。さらにそのタンパク分子を特定するためにセミリコンビナント系(上述)を使って解析し,スペルミンが酵素サブユニット(特にp67)に作用して活性複合体の形成を妨げることを明かにした。これらの結果は,実際の細胞内でのスペルミンの抑制分子としての働きを示唆するものとして興味深く,今後さらに検討して行きたい。