hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
関係性の中に拓かれるユーモア生成メカニズムの解明

本年度は,関係性の中に拓かれる(コミュニケーションの参加者同士の相互作用から生成される)ユーモアが生成されるメカニズムを,理論的・実証的に検討した。コミュニケーションの参加者同士の相互作用から生成されるユーモアを説明するための動的理解精緻化理論を提唱した。動的理解精緻化理論とは,端的に言えば,社会的文脈に埋め込まれた動的な精緻化手がかりが再帰的精緻化過程を延長・短縮することで,ユーモアの量を増大・減少させると仮定する理論である.この理論は,ユーモアの生成条件とユーモアの量の規定因を次のように想定している。1.ユーモアの生成条件は,活動志向的な心的状態でのやりとりが保証された社会的文脈において,感覚的不適合を知覚することである。2.生成されるユーモアの量は,再帰的精緻化過程と覚醒水準によって規定される。3.ユーモアの量と比例する再帰的精緻化過程にかけられる時間は,社会的文脈に埋め込まれた動的な精緻化手がかりによって延長・短縮する。社会的に埋め込まれた動的な精緻化手がかりとして機能するものとして,演者-観客系においては,語りの方略と呼ばれる演者の演じ方の工夫が,また,観客-観客系においては,他の観客の笑い声や身体の動きが考えられる。動的理解精緻化理論は,従来の研究が,ユーモアを個人内に生起し,内的過程(情報処理や生理的な反応)に"閉じた"情動として扱ってきたのに対して,状況や他者との関係性の中で生成されていく"開かれた"情動として捉えている点で新たな視点を与えるものである。この成果は,心理学評論に発表された。平成18年度には,関係性の中に拓かれるユーモア生成メカニズムを解明するために,演者と観客の相互作用という観点から以下の点を実証的に明らかにした.第一に,演者からの働きかけに注目し,演芸におけるユーモア生成には,ユーモア刺激(演題)の論理の流れだけではなく,演者の演じ方のレパートリ(語りの方略)が影響することを明らかにした.第二に,演者と観客の関係性に注目し,これを客観的に判断するための指標として,身体運動の協調が利用できることを指摘し,協調運動の定量化の妥当性・信頼性を検討した.これを踏まえ,協調運動を指標とした演者と観客との関係性が,実際の演芸場面においてどのように機能しているかを検討する実験を行った.ここでは,演者と観客との関係システムが,ユーモア生成に影響することを明らかにした.さらに,観客が演者に先行するような関係性が生起している演題の後半で,よりユーモアが引き起こされていることが示され,演者と観客との関係システムの様相によって,ユーモア生成への影響も異なることが示唆される.第三に,これらの現象を説明していくために必要なユーモア生成プロセスをモデル化し,検証した.共分散構造分析を用いて,ユーモア生成モデルのモデルの信頼性と妥当性が示された.この結果は,現在発表を予定している.これまで得られた知見を,より精緻に検討していくためには,オンゴーイングに観客が感じたおもしろさを計測する必要がある.このために,ユーモア・メータを製作し,評定の信頼性と妥当性を検討する予備実験を実施した.平成19年度には,このユーモア・メータを用いて演者と観客との関係システム,および,観客と観客との関係システムがユーモア生成プロセスにおいてどのように機能しているのかを検討する実験を予定している.前年度作製したユーモア・メータ(リアルタイムユーモア評定システム)を用いて演芸での演者と観客および観客同士の関係性とそれがユーモア生成に与える影響を検討する実験を行った.そこでは,演者や複数の観客は,互いに独立ではなく一つのシステム(系)を形成しているという想定し,演者-観客系および観客-観客系における協調の程度を定量化し,生成されたユーモアとの関係を検討した。その結果,演者-観客系においては,相互に協調することで可能となる観客が積極的に想像を巡らす"先読み"は,精緻化(関連情報や記憶の想起)過程を促進的に影響するため,ユーモアの意識体験がより多く引き起こされるために重要であることが示唆された.一方,観客-観客系においては,他の観客の反応を見聞きすることをきっかけに生まれる,異なる視点・立場からの意味が存在することへの気づきが精緻化過程を促進的に影響するため,ユーモア体験のために重要であることが示唆された.これらの研究から,従来の理論では説明が困難であった,同一の演題であっても演じ方によって感じられるおもしろさが異なる現象や,同一の刺激であっても,一人で視聴する場合よりも複数で視聴した方がおもしろいと感じられる現象を説明する事が可能になった.このことは,今後,これらの現象の生起条件を検討する上での重要な理論的な基礎を形成するものである.これらの実験の成果は,複数の研究論文や学会発表として報告され,とりわけ,参加者同士の双方向のやりとりを通じて協同して構成される意味から動的にユーモアが生成されることを概念化した動的理解精緻化理論については,ユーモア研究についての国際学会から学会賞を受けた。動的理解精緻化

理論とは,端的に言えば,社会的文脈に埋め込まれた動的な精緻化手がかりが再帰的精緻化過程を延長・短縮することで,ユーモアの量を増大・減少させると仮定する理論である.この理論は,ユーモアの生成条件とユーモアの量の規定因を次のように想定している。1.ユーモアの生成条件は,活動志向的な心的状態でのやりとりが保証された社会的文脈において,感覚的不適合を知覚することである。2.生成されるユーモアの量は,再帰的精緻化過程と覚醒水準によって規定される。3.ユーモアの量と比例する再帰的精緻化過程にかけられる時間は,社会的文脈に埋め込まれた動的な精緻化手がかりによって延長・短縮する。社会的に埋め込まれた動的な精緻化手がかりとして機能するものとして,演者-観客系においては,語りの方略と呼ばれる演者の演じ方の工夫が,また,観客-観客系においては,他の観客の笑い声や身体の動きが考えられる。動的理解精緻化理論は,従来の研究が,ユーモアを個人内に生起し,内的過程(情報処理や生理的な反応)に"閉じた"情動として扱ってきたのに対して,状況や他者との関係性の中で生成されていく"開かれた"情動として捉えている点で新たな視点を与えるものである。この成果は,心理学評論に発表された。
細胞-金属材料界面反応の電気化学的解析

生体用金属材料である純Tiおよび316Lステンレス鋼表面で培養した線維芽細胞L929近傍のpHを、タングステン製針電極を用いて直接測定した。オートクレーブ滅菌した316L鋼および純Tiディスクを、ポリスチレン製細胞培養皿の底面に開けた穴を外側から塞ぐように接着固定した。試料を固定した培養皿内部は紫外線照射滅菌した。各試料につき培養皿を3皿ずつ用意した。マウス線維芽細胞L929を播種し、培養液を加えた。7日間培養後、L929細胞は培養皿底面を一様に覆っていた。コントロールとして培養液のみ加えた試料固定培養皿を用意した。培養皿を実体顕微鏡下に設置し、周囲の温度を37°Cに、ガス雰囲気を5% CO_2にした。先端の直径3μm、長さ5μmを露出させた針電極の先端を、細胞接着層近傍および培養皿底面から2mm上の培養液中(細胞接着層外側)に固定し、開回路電位(OCP)を測定した。測定は金属試料およびその周囲のポリスチレン底面上で行った。OCPからpHへの換算は、pH-OCP検量線およびガラス電極pHメーターで測定した培養液のpHをもとに行った。金属試料表面の細胞接着層近傍のpHは外側のpH7.8よりも低かった。316L鋼表面の細胞接着層近傍のpHは5.56.5であり、純Ti表面における7.07.5よりも低かった。ポリスチレン表面の細胞接着層近傍のpHは金属材料表面におけるよりも高く、細胞接着層外側のpHと同等であった。一方、培養液のみ加えた培養皿の金属材料表面のpHは、細胞がある場合よりも高かったが、316L鋼表面でわずかに低下した。Co-Cr合金表面でも316L鋼表面と同様の結果を得た。金属材料の腐食により溶出した金属イオン(カチオン)の蓄積により、細胞接着層近傍のpHの低下(酸性化)が促進されたと考えられる。しかし、細胞が産生する化学物質によるpH低下も考えられるため、詳細については今後の検討が必要である。純Ti表面で1週間マウス線維芽細胞L929を培養した試料(L929/Ti)、細胞培養液(MEM+FBS)もしくはHanks溶液に1週間浸漬した試料(MEM+FBS/Ti、Hanks/Ti)、表面にCollagenをコートした試料(Collagen/Ti)およびAutoclave滅菌したままの試料(Autoclaved Ti)の5種類の試料を用意した。脱気した細胞培養液に浸漬直後、-1000mV1000mV(vs.SCE)を印加し、電位ステップ試験を行った。このとき過渡応答電流は、電圧印可直後に急激に上昇しピーク電流密度(J_<peak>)を示した後、徐々に減少して定常電流密度(J_<const>)を示した。このとき、J_<peak>は溶液-Ti界面の電気容量およびファラデー反応の大きさに相当し、J_<const>)は各印加電位(E_<ch>)でのファラデー反応の定常反応速度に相当する。1000mVに印加した場合を除いて、J_<peak>およびJ_<const>においてL929/TiはMEM+FBS/Tiよりも高い値を示し、Collagen/TiはHanks/TiおよびAutoclaved Tiよりも高い値を示した。L929細胞は主にCollagenを産生することから、細胞が産生したCollagenにより界面のタンパク質密度が増加し、界面の電気容量が増加することが明らかになった。細胞による界面のタンパク質密度の増加により、界面での物質拡散の抑制が示唆される。拡散が抑制される物質の種類などについては今後の検討が必要である。一方、J_<const>の増加は、細胞による界面のタンパク質密度の増加によって界面での電荷移動が容易になったためと考えられる。これは、細胞による純Tiの腐食反応の促進を示唆している。アノード電位にステップしたL929/316LのJ_<peak>およびJ_<const>は、MEM+FBS/316LおよびHanks/316Lよりも高かった。また、Hanks/316Lでのこれらの電流密度は、溶液浸漬前のAutoclaved 316Lでの値と大きな差はなかった。Hanks溶液中では316L鋼表面にリン酸カルシウムが析出するが、リン酸カルシウムによる表面の電気化学反応活性の変化はほとんどないと考えられる。一方、細胞培養液に浸漬したり、細胞培養をしたりした金属表面には溶液中のタンパク質や細胞が産生した生体分子が吸着している。代表的な細胞産生物質であるコラーゲンをコートしたCollagen/316LでのJ_<peak>およびJ_<const>はAutoclaved 316Lよりも高かった。これより、生体分子が吸着している表面では、アノード分極側で起こる金属の溶解反応などのファラデー反応による電流や生体分子吸着層の充電電流が増加すると考えられる。-1000mVにカソード電位ステップしたL929/316LおよびCollagen/316Lでの電流密度はAutoclaved 316Lに比べて低かった。316L鋼表面に吸着したコラーゲンなどの生体分子により、カソード反応が抑制されると考えられる。

オートクレーブ滅菌した316L鋼および純Tiディスクを、ポリスチレン製細胞培養皿の底面に開けた穴を外側から塞ぐように接着固定した。試料を固定した培養皿内部は紫外線照射滅菌した。各試料につき培養皿を3皿ずつ用意した。マウス線維芽細胞L929を播種し、培養液を加えた。7日間培養後、L929細胞は培養皿底面を一様に覆っていた。コントロールとして培養液のみ加えた試料固定培養皿を用意した。培養皿を実体顕微鏡下に設置し、周囲の温度を37°Cに、ガス雰囲気を5% CO_2にした。先端の直径3μm、長さ5μmを露出させた針電極の先端を、細胞接着層近傍および培養皿底面から2mm上の培養液中(細胞接着層外側)に固定し、開回路電位(OCP)を測定した。測定は金属試料およびその周囲のポリスチレン底面上で行った。OCPからpHへの換算は、pH-OCP検量線およびガラス電極pHメーターで測定した培養液のpHをもとに行った。金属試料表面の細胞接着層近傍のpHは外側のpH7.8よりも低かった。316L鋼表面の細胞接着層近傍のpHは5.56.5であり、純Ti表面における7.07.5よりも低かった。ポリスチレン表面の細胞接着層近傍のpHは金属材料表面におけるよりも高く、細胞接着層外側のpHと同等であった。一方、培養液のみ加えた培養皿の金属材料表面のpHは、細胞がある場合よりも高かったが、316L鋼表面でわずかに低下した。Co-Cr合金表面でも316L鋼表面と同様の結果を得た。金属材料の腐食により溶出した金属イオン(カチオン)の蓄積により、細胞接着層近傍のpHの低下(酸性化)が促進されたと考えられる。しかし、細胞が産生する化学物質によるpH低下も考えられるため、詳細については今後の検討が必要である。
作用素環の不変量

無限次元作用素環の中で,最も中心的役割を果している超有限連続有限型因子環Mの,任意の無限次元部分因子環Nは,常にMと同型である。それらの部分因子環分類の為の不変量として,Jonesは指数[M:N]を導入した。他の重要な不変量として,ConnesーStornierーPimsnerーPopaによる相対エントロピ-H(MIN)がある。一方現在与えられている顕著な部分因子環は,ほとんど,ある*ーエンドモルフィズムσの像N=σ(M)として構成されている。そこで当研究グル-プでは,*ーエンドモルフィズムに対して,エントロピ-H(σ)を定義し,上記の不変量との間の関係を調べた。非常に自然な状態のもとでは,H(σ)=H(MIσ(M))/2=log[M:N]/2という関係式が成立することを得た。これらの不変量の値を計算するに当って,M>Nに対する構造解析を,明確にする必要が生ずる。そのような構造解析に最も有効な現有手段として,M>Nから唯一通りに与えられる有限次元因子環の単調増大列がある。有限次元因子環の組に対して,PimsnerーPopaが指数に相当するものを定ギした。それらの不変量を相対エントロピ-等の関係を面密に調べ,Bratteliーダイアグラムを通して,非常に,すっきりした関係が有限次限環の対に対して,成立することを示した。これらの結果は,Journal of Operator theory及びTransaction of Amer.Meth.Soc.,等に掲載される。又Bratteliのダイヤグラムをグラフと見なしたり,確率空間に於ける分割状態を表わすものとみなしたりすることにより,グラフに対する新らしい結果を得た。なお,その様な見方を通じて,代数及び確率の方面からも裏面の論文の様な結果も得ている。
教育現場での即応を目指した現職教員用放射線研修カリキュラムの開発

東日本大震災を起因とした原子力発電事故に関する報道では、報道者でも単位を誤って伝えるなど社会における放射線に関する知識不足が多く見られた。特に幼小中高の教育現場では保護者が自ら測定した結果に対して教員が返答できないことがあり、大学の教員による講演、現職教員研修の放射線分野の要望が急増した。以上のことから教育関係者に放射線のより深い知識のみならず放射線の測定方法、自然放射線などの知識からこれらの放射能問題に教育かつ応対できるレベルが求められている。本研究では生活レベルまで入り込んだ本問題に教員が自ら判断できるような教員養成カリキュラムを構築した。前年度に続き、いくつかの高校や学内の他学科とも連携して放射線教育の研究開発を行い、高校生・大学生対象の教材開発・教育方法開発を行った。現職教員向けのカリキュラムの更新を前年度の経験を活かし行った。特に従来の放射線教育の教材ではあまりみられない放射線応用について焦点をあて、「コリント」と呼ばれる遊具を用いた実験を前年度より行っている。この実験では、ガイガーカウンターやシンチレーションカウンターを用いて計測をしながら放射線の応用が学習できるようなものとなっている。この実験の特徴としては実験の原型が遊具であるため、楽しみながら放射線の応用が理解できるものである。以上、作成されたこれらのカリキュラム実践については、教員研修、教員養成大学における物理学学生実験で実践を行っており、アンケートおよび試験などの調査により、1回の実験および講義でも放射線理解が深まっており、とりわけ教員については高い効果を示している。またアンケートにより現場向けの改善点も収集し、実験器具の改良を行った。いくつかの高校や学内の他学科とも連携して放射線教育の研究開発を行い、高校生・大学生対象の教材開発・教育方法開発を行った。これらの経験を活かしつつ内容の一部および震災後の講演での資料、学生用副教材・生徒・保護者向けパンフレットを用いて、カリキュラムを構築した。カリキュラムでは1放射線の基礎知識2教育現場で使える実験教材の提供3ガイガーカウンター等を用いた放射線の測定原理・環境放射線の測定とその結果についての理解を基本材料とする。1については、開発した副教材の改訂を行った。改訂については、配布した先の現場の先生方からの意見を取り入れ、修正という形で行った。2については、従来の放射線教育の教材ではあまりみられない放射線応用について焦点をあて、「コリント」と呼ばれる遊具を用いた実験にした。以上、作成されたこれらのカリキュラム実践については、教員研修、教員養成大学における物理学学生実験で実践を行った。アンケートおよび試験などの調査により、1回の実験および講義でも放射線理解が深まっており、とりわけ教員については高い効果を示した。「コリント」実験については学術論文として現在とりまとめている段階である。これらは我が国の放射線教育が十分機能していないことを示す一面であろう。本学では、中高物理教員を始めとした多くの理科教員を輩出しているが、物理学専攻の学生ですら放射線項目(原子分野)のみについては高校時に十分学習していないため学生は不安を抱えて入学をしてきている。さらに幼小中高の教育現場では保護者が自ら測定した結果に対して返答できなかったので本学の教員に講演、現職教員研修の放射線分野の要望が急増した。従って本研究では前年度より生活レベルまで入り込んだ本問題に教員が自ら判断できるような教員養成カリキュラムの構築を行った。今年度はこれらの現場での実証とカリキュラムのさらなる改良を行った。なお実証は、免許状更新講習、東京都研修棟で行った。本年度では、測定だけでなく放射線のイメージ化の向上のため、中高の生徒でも作成できるような霧箱の使用を講義に導入した。ゆえに本カリキュラムで自然放射線を定常的に観測できるようにし自然にはどの程度放射線があるのか、報道される放射線量はどの程度なのかといったことをより一層正しく知ることができるようになったと考えられる。物理教育現象教員研修でも大きな効果を発揮しており、また装置の改良等も順調に進んでいる。新しい実験機器の開発、副教材の改訂、教育実践ともに成果を残すことができたため。成果を学術論文にまとめる。カリキュラム開発および実践:本機器による長期間の環境放射線計測をカリキュラムに取り込む。アンケート分析・効果測定:前年度の成果をカリキュラムに反映し成果を論文化する。ガイガーカウンター開発および基礎データ取得:宇宙からの放射線が増加する気球(35km)・航空機(10km)

・高山(4km)、南極・北極付近のオーロラ帯などの環境放射線が大きな値を示す測定、大陸から離れた孤島や船上などの大地からの放射線の影響が少ない測定を、本機器でどのような数値(計数および校正されたのちの線量)が計測されるか、シグナル・ノイズ比はどの程度か指標にもなるデータの取得する。毎年行っている夏季富士山では、山頂での連続観測、下登山での測定をする。また大陸から離れた孤島として小笠原に本装置を設置するのみならず往復での船上(おがさわら丸)でも測定を行う。学術論文の出版が遅れたため学術論文の出版に使用する予定。計測にかかる経費を主として、論文執筆に経費にも使用する。
アメリカ文芸復興期の日米共同研究

この研究の目的は、米国におけるアメリカ文学研究者であるH.ヘイフォ-ド、H.パ-カ-両博士と日本の学界との直接交流をはかることにより米国文化に対する日米両学者の間に介在すると考えられていた体質的あるいは伝統的な解釈の相違、世界観の格差が何によるかを解明することにあった。今回両博士を招へいし、日本全国で行われた講演・シンポジウム等により日米双方が得た一つの結論は、表現の巧拙こそあれ両国研究者の間に知的なレベルに優劣はないということであった。この考察が両者の友情をどれほど深めたかは言うまでもないことである。その結果、米国の学会が計画している本格的な米語辞典の編纂計画に日本の学者も参加する機会が与えられることになった。この成果は広い意味での日米両国の関係にとって前例のない画期的な機縁をもたらしたものである。
シリコンクラスターの表面反応と薄膜成長過程の分子シミュレーション

シリコン原子1030個よりなるクラスター(Si_n)とエチレンや一酸化窒素の化学反応実験をレーザー蒸発・超音速膨張クラスター源付きFT-ICR(フーリエ変換イオンサイクロトロン共鳴質量分析装置)によって行った.シリコンクラスターとエチレンとの化学反応については,レーザーアニーリングによる効果などを含めて従来知られている実験範囲を広げた実験データを取得した.また,一酸化炭素との反応によって,Si_n^++NO→Si_<n-1>N^++SiOのシリコン原子の引き抜き反応が一定のシリコンクラスターで選択的に起こること,また,この反応の後に,シリコンクラスターサイズによっては,反応熱によってクラスターの解離が起こることを明らかとした.さらに,シリコンクラスターの反応との比較として,Fe, Co, Niなどの金属クラスターの反応実験を行い,クラスターサイズに依存する水素分子脱離などの現象について検討した.一方,小さなシリコンクラスターの幾何学構造などを比較的よく表現するTersoffポテンシャルを用いた分子動力学法シミュレーションによって,シリコンの結晶化過程を検討した.アモルファス構造あるいは液体のシリコンクラスター(原子数40008000)の中央部に初期条件としてシード原子結晶を埋め込み,シード原子数や温度を様々に変化させたシミュレーションによって,結晶成長の様子を観察した.これらの結果に基づき,結晶核成長速度や臨界核サイズなどを古典核生成モデルなどと比較した.また,得られた結晶構造は多くの場合,双晶欠陥を有し,これが故に(111)面を形成しながら結晶成長が起こっていることが明らかとなった.また,双晶欠陥の故に,5回対称性をもつ準結晶などの様々な多面体のナノスケール結晶構造を得ることができた.シリコン原子1030個よりなるクラスター(Si_n)とエチレンや一酸化窒素の化学反応実験をレーザー蒸発・超音速膨張クラスター源付きFT-ICR(フーリエ変換イオンサイクロトロン共鳴質量分析装置)によって行った.シリコンクラスターとエチレンとの化学反応については,レーザーアニーリングによる効果などを含めて従来知られている実験範囲を広げた実験データを取得した.また,一酸化炭素との反応によって,Si_n^++NO→Si_<n-1>N^++SiOのシリコン原子の引き抜き反応が一定のシリコンクラスターで選択的に起こること,また,この反応の後に,シリコンクラスターサイズによっては,反応熱によってクラスターの解離が起こることを明らかとした.さらに,シリコンクラスターの反応との比較として,Fe, Co, Niなどの金属クラスターの反応実験を行い,クラスターサイズに依存する水素分子脱離などの現象について検討した.一方,小さなシリコンクラスターの幾何学構造などを比較的よく表現するTersoffポテンシャルを用いた分子動力学法シミュレーションによって,シリコンの結晶化過程を検討した.アモルファス構造あるいは液体のシリコンクラスター(原子数40008000)の中央部に初期条件としてシード原子結晶を埋め込み,シード原子数や温度を様々に変化させたシミュレーションによって,結晶成長の様子を観察した.これらの結果に基づき,結晶核成長速度や臨界核サイズなどを古典核生成モデルなどと比較した.また,得られた結晶構造は多くの場合,双晶欠陥を有し,これが故に(111)面を形成しながら結晶成長が起こっていることが明らかとなった.また,双晶欠陥の故に,5回対称性をもつ準結晶などの様々な多面体のナノスケール結晶構造を得ることができた.本研究で用いる,FT-ICR質量分析装置の検出システムを改良し,反応生成物の検出可能な質量範囲を広げて,シリコンクラスター(1530量体)と一酸化窒素の化学反応性の研究を行った.その結果,一酸化窒素とシリコンクラスターの反応では,Si_n^++NO→Si_<n-1>N^++SiOのようなシリコン原子の引き抜き反応が起きることが確認された.また、シリコンの23,24量体を一つの境に反応後の解離の有無があり,それがある程度クラスターの内部構造の違いを示すものであるということが分かった.さらに,シリコンの6量体及び10量体が一酸化窒素との反応に対しても安定に存在することが分かった.上記実験に加え,シリコンの結晶化過程を明らかにするために,固体中の結晶成長と初期結晶核の成長の様子を分子シミュレーションによって再現を検討した.[001],[111]それぞれの方向での結晶化過程を検討した結果,[111]方向では結晶成長は(111)面に沿ったLayer-by-Layerの成長機構が支配的であるのに対し,[001]方向では(111)facetによるV字のa/c遷移領域が頻繁に見られた.このことから結晶成長がどちらの方向でも,(111)a/c界面の存在が重要な役割を果たしていると考えられる.また初期結晶核からの成長を検討した結果,シード原子数が100を越えたあたりから結晶核は急激に成長した.この挙動は凝縮核生成の場合の時間履歴とよく似ており,原子拡散の障壁が高い固相中の結晶成長においても古典的核生成理論における臨界核の考え方が適用できることを示している.シリコンクラスター(Si_n)と一酸化窒素(NO)の化学反応性に関しては,昨年の場合よりもさらに広い範囲の実験を行い,Si_n^+ + NO →Si_<n-1>N^+ + SiOのシリコン原子の引き抜き反応と反応後クラスターの解離がレーザー照射による解離とほぼ同じパターンで起こることがはっきりした.さて,シリコンクラスターに関しては,構造異性体が存在することが知られており,化学反応に先立ってレーザーによるアニーリングを行うことが望ましい.

そこで,Nd : YAGレーザー(4倍高調波)を準備し,クラスタービーム源からの飛行中でのクラスターのイオン化を試みているが,実験条件が安定せず,現在の所,成功していない.これに関しては来年度に成功させ,さらに,微弱なレーザー光によって加熱されたクラスターに対して,室温のアルゴンガスを衝突させて徐冷する事によってエネルギー的に最も安定なクラスターの幾何形状へとアニールする実験を試みる.一方,シリコンの結晶化過程を明らかにするための分子動力学法シミュレーションでは,シリコン酸化物(アモルファス構造)の表面にCVDによって付着したアモルファス構造のシリコンが結晶化する過程を対象として,初期結晶核としてのシード原子数を様々に変化させたシミュレーションの結果を一般の核生成モデルなどと比較した.また,シランの反応容器内での熱流動と固体面での表面反応とをマルチスケール解析によって明らかにするために,分子軌道法によってシラン間のポテンシャルを求めるところからスタートして,分子動力学法によって衝突によるエネルギー授受を定め,DSMC法によって全体の解析を行うマルチスケール解析も行った.シリコン原子1030個よりなるクラスター(Si_n)とエチレンや一酸化窒素の化学反応実験をレーザー蒸発・超音速膨張クラスター源付きFT-ICR(フーリエ変換イオンサイクロトロン共鳴質量分析装置)によって行った.シリコンクラスターとエチレンとの化学反応については,レーザーアニーリングによる効果などを含めて従来知られている実験範囲を広げた実験データを取得した.また,一酸化炭素との反応によって,Si_n^+ + NO→Si_<n-1>N^+ + SiOのシリコン原子の引き抜き反応が一定のシリコンクラスターで選択的に起こること,また,この反応の後に,シリコンクラスターサイズによっては,反応熱によってクラスターの解離が起こることを明らかとした.さらに,シリコンクラスターの反応との比較として,Fe, Co, Niなどの金属クラスターの反応実験を行い,クラスターサイズに依存する水素分子脱離などの現象について検討した.一方,小さなシリコンクラスターの幾何学構造などを比較的よく表現するTersoffポテンシャルを用いた分子動力学法シミュレーションによって,シリコンの結晶化過程を検討した.アモルファス構造あるいは液体のシリコンクラスター(原子数40008000)の中央部に初期条件としてシード原子結晶を埋め込み,シード原子数や温度を様々に変化させたシミュレーションによって,結晶成長の様子を観察した.これらの結果に基づき,結晶核成長速度や臨界核サイズなどを古典核生成モデルなどと比較した.また,得られた結晶構造は多くの場合,双晶欠陥を有し,これが故に(111)面を形成しながら結晶成長が起こっていることが明らかとなった.また,双晶欠陥の故に,5回対称性をもつ準結晶などの様々な多面体のナノスケール結晶構造を得ることができた.
動物実験施設内のマウス飼育室における各種環境因子とマウス腸内細菌叢解析の試み

研究目的近年、種々の研究で、腸内細菌叢の変動が実験動物の生理機能の変化の重要な要因として関与している可能性が示唆されているが、大学に附属する動物実験施設で飼育されている実験動物の腸内細菌叢の構成は詳細に把握されていない。今回、熊本大学生命資源研究・支援センター動物資源開発研究施設(CARD)内の飼育室内の環境因子を測定し、動物生産施設由来マウスCARD導入直後ならびに、3ヶ月間飼育後の腸内細菌叢の解析をおこない、飼育室間で菌種の差異あるいは量的な差や変化が認められるのか、また、飼育室環境因子とマウスの腸内細菌叢間に何らかの関係が見いだされるか検討するための基本的データを収集し、各種マウスの腸内細菌叢の解析を自家検査で進めるための基本的データとすることを意図した。研究方法1.異なったタイプの飼育装置が導入されているCARD内の2つの飼育室を対象に、自家検査と外部委託の検査により、温湿度等の基本的な環境因子の測定をおこなう。2.腸内細菌叢解析:動物生産施設より導入したICR、SPF、4週齢、雌マウス(検査対象マウス)を1にて環境因子の測定をおこなった飼育室へ導入し、飼育室で飼育されている全てのケージから糞を集め、検査対象マウス飼育ケージに混和しながら3ヶ月間飼育した後、導入前後の腸内細菌叢解析結果を比較検討する。研究成果1.アダルト、5匹のマウスを収容したケージ交換直前のケージ内を対象に10項目を対象に行ったところ、アンモニア濃度がA室で77ppm、B室では8.3ppmと差がみられたが、メチルメルカプタンなどその他の項目には大きな差がなかった。A室、B室における騒音は、それぞれ平均47.2、64.5dBで飼育装置の違いによる差が見られた。振動は、4050dBで飼育装置のファンの有無の影響はみられなかった。照度は、どちらの飼育室も棚上部前面で633720Lxと高値であったが、棚上部奥は2835Lxと下がり、棚下部前面は152183Lx、棚下部奥は1518Lxであった。2.動物生産施設より導入したICRマウスを1にて環境因子の測定をおこなった2室へ導入し、3ヶ月間飼育し、飼育室導入前と3ヶ月飼育後に腸内細菌叢解析をおこなったが、飼育室導入前後の腸内細菌叢構成では個体レベルでの変化が見られた個体があったものの、同じ動物実験施設内の異なる飼育室間レベルでは、腸内細菌叢構成の明確な差を見いだすことができなかった。
出芽酵母Ｓ．　ｃｅｒｅｖｉｓｉａｅにおけるゴルジ体の成熟の分子機構の解明

出芽酵母のゴルジ体におけるタンパク質輸送機構を明らかにすることを目的として研究を行った。ゴルジ体において小胞の形成にはたらくCOPI被覆タンパク質の機能を調べた結果、COPIタンパク質の機能阻害がゴルジ体内の輸送を著しく阻害することが明らかとなった。これらの結果をまとめ、ゴルジ体のライブイメージングとCOPIタンパク質のゴルジ体における役割についての論文を発表した。さらにゴルジ体タンパク質の特異的な局在メカニズムを調べるため、COPI被覆小胞の標的膜における繋留複合体であるConserved Oligomeric Golgi (COG)複合体が膜交通機構において標的膜への選択的なターゲッティングにはたらいているのかを調べた。当該年度で以下の研究成果を得た。1. COPI被覆小胞のゴルジ体へのターゲッティングにおけるCOGタンパク質の役割を調べるために8つあるCOGサブユニットをそれぞれ1つずつミトコンドリアに異所的に発現する系の構築を行い、各COGタンパク質がミトコンドリアへ特異的に局在することを確認した。このミトコンドリア外膜状に異所的に局在させたCOGサブユニットタンパク質は他のサブユニットをリクルートすることができた。2. COGタンパク質はゴルジ体からできたCOPI被覆小胞の繋留を担うことからミトコンドリアに形成されたCOG複合体がゴルジ体からできた小胞を繋留することが期待されたが、免疫沈降法および細胞分画、顕微鏡観察ではゴルジ体から作られた小胞が誤ってミトコンドリア上のCOGタンパク質と共局在する様子は観察されなかった。28年度が最終年度であるため、記入しない。これまでの研究ではCOPIタンパク質の変異体やオーキシン誘導デグロン法を用いてCOPIの機能阻害を行い、ゴルジ体のシスからメディアル槽への成熟においてCOPIの機能が重要であることを明らかにしてきた。これまで用いてきた膜貫通領域を持つシス槽およびメディアル槽のゴルジ体マーカータンパク質に加え、今回新たにトランス槽マーカータンパク質として膜貫通領域を持つSys1pを導入した。オーキシン誘導デグロン法によってCOPIタンパク質の機能阻害を行い観察した結果、シス槽からトランス槽への槽成熟は観察されなかった。この結果からCOPIタンパク質による輸送はゴルジ体の早い時期の常在タンパク質の輸送だけではなく成熟の進んだ後の時期においてもはたらいていることが示唆された。ヒトの培養細胞を用いた実験からCOPI被覆小胞の標的膜における繋留複合体であるConserved Oligomeric Golgi (COG)は異なるサブユニットは異なる時期のゴルジ槽から形成される小胞に局在するSNAREタンパク質をリクルートすることが示され、小胞の選別輸送における機能が予想されている。ヒトの細胞において明らかとなったCOG複合体のサブユニットごとの機能の違いは酵母細胞において酵母細胞においてどのようになっているのか研究している。COPI被覆小胞のゴルジ体へのターゲッティングにおけるCOGタンパク質の役割を調べるために8つあるCOGサブユニットをそれぞれ1つずつミトコンドリアに異所的に発現する系の構築を行った。各COGタンパク質がミトコンドリアへ特異的に局在する様子を確認することができた。・COPIタンパク質のゴルジ体における機能についての結果をまとめ、論文を作製している。・COPI小胞の繋留に関わるCOGタンパク質がサブユニットごとに異なる機能を持つかどうかを調べるためにCOGタンパク質をミトコンドリア外膜に異所的に発現させる系を作製した。様々なミトコンドリア局在配列を比較し、ゴルジ体や細胞の生育に影響がない系を確立した。・COPI小胞が細胞内でどのように標的膜へと選択的に輸送されているのか調べるために、COG複合体のサブユニットをミトコンドリア外膜に異所的に発現させ、集まってくるタンパク質について調べる。

・COPIタンパク質の機能阻害がゴルジ体のダイナミクスを著しく阻害した原因を明らかにするため、COPI被覆小胞のの出芽、ゴルジ体膜からのくびり切り、標的膜への繋留、融合など各ステップに関わるCOPI以外のタンパク質について、機能を阻害しゴルジ体の動態への影響を調べる。・クラスリン被覆小胞を形成するタンパク質もCOPIと同様にエンドソームなどのオルガネラの動態に関わるかどうかオーキシン誘導デグロン法を用いてタンパク質の機能を阻害し観察を行う。28年度が最終年度であるため、記入しない。
リゾ脂質受容体の新しい機能～プロトン感知性とその生体機能

細胞外pH変化によって機能変化が知られている炎症、血管、骨代謝を中心に、これらの機能制御におけるプロトン感知性受容体の役割とその作用機構に関して解析した。その結果、プロトン感知性受容体の中でTDAG8はGs/cAMP系を介してマクロファージにおける炎症性サイトカイン産生抑制や好中球のO_2^-産生抑制に、また、OGR1が血管平滑筋細胞のCOX-2発現制御や骨代謝に重要な役割をはたしていることが示唆された。細胞外のpH変化は種々の細胞機能を変化させることが知られているが、そのメカニズムの詳細は不明である。リゾ脂質性シグナル分子G蛋白質共役受容体(GPCR)に属するOGR1受容体ファミリーには細胞外プロトン(pH)感知機構など従来のGPCRにはない新しい機能が存在することが我々を含む。国内外のグループで明らかにされてきた。そこで、本研究では細胞外pH変化によって機能変化が知られている炎症、血管、骨代謝を中心に、これらの機能制御におけるプロトン感知性受容体の役割とその作用機構に関して解析する。本年は炎症応答におけるプロトン感知性受容体の役割を中心に解析した。(1)マウスマクロファージにリポポリサッカライド(LPs)(TLR4アゴニスト)を作用させるとTNF-α、IL-6産生が増加するが、この応答は細胞外pH低下によって抑制される。これらの細胞ではプロトン感知性受容体の中ではTDAG8、OGR1が多く発現している。そこで、TDAG8、OGR1受容体欠損マウス由来の細胞で同様の実験を行ったところ、細胞外pH低下による応答抑制はTDAG8欠損マウス由来のマクロファージでは作用が抑制されたが、OGR1欠損マウス由来の細胞では影響がなかった。(2)TDAG8の過剰発現細胞を用いた解析では細胞外pH低下はGsを介し、アデニル酸シクラーゼ/cAMP系を活性化する。そこで、cAMP誘導体、cAMPホスホジエステラーゼ阻害薬、アデニル酸シクラーゼを活性化するアゴニスト(プロスタグランジン、β-アドレナリンアゴニストなど)などでも同様にサイトカイン産生が抑制されるかどうかを調べたところ、cAMP増加がこの抑制作用を仲介していることが判明した。(3)Gsαに対するsiRNA、プロテインキナーゼA(PKA)阻害薬H89でも作用が抑制された。これらの結果から、細胞外pH低下による炎症性サイトカイン産生抑制はTDAG8/Gs/cAMP/PKAを介していると推定された。細外のpH変化は種々の細胞機能を変化させることが知られているが、そのメカニズムの詳細は不明である。リゾ脂質性シグナル分子G蛋白質共役受容体(GPCR)に属するOGR1受容体ファミリーには細胞外プロトン(pH)感知機構など従来のGPCRにはない新しい機能が存在することが我々を含む国内外のグループで明らかにされてきた。そこで、本研究では細胞外pH変化によって機能変化が知られている炎症、血管、骨代謝を中心に、これらの機能制御におけるプロトン感知性受容体の役割とその作用機構に関して解析した。その結果(1)マクロファージではTLR4アゴニストによるTNF-a、IL-6産生は細胞外pH低下によって抑制されるが、TDAG8、OGR1受容体欠損マウス由来の細胞を用いた解析により、その抑制作用にはTDAG8の関与が示唆された。しかし、TDAG8欠損マウス由来のマクロファージでも依然とじて細胞外pH低下によって有意な抑制作用がある。この抑制機構を解析したところ、PI3キナーゼの阻害薬であるワートマンニンで遮断されることから、PI3キナーゼがTDAG-8非依存性の応答に関与していることが示唆された。その詳細は今後の課題である。(2)動脈硬化巣では酸性pH状態にあり、また、リゾホスファチジン酸(LPA)などの脂質メディエーターが蓄積していることが知られている。血管平滑筋細胞にはOGR1が発現しており、OGR1とLPA受容体のクロストーク機構を調べた。その結果、酸性pH、LPAはそれぞれOGR1、LPA1受容体を介してCOX-2発現、プロスタグランジン産生を亢進し、両方の刺激では相乗的にこれらの応答を促進した。(3)野生型ならびにOGR1欠損マウス長骨のpQCT解析より骨密度を測定した。その結果、OGR1欠損では骨密度の増加が観察された。今後、骨形態計測などで骨形成の促進なのか、骨分解の抑制なのかを明確にする必要がある。リゾ脂質性シグナル分子G蛋白質共役受容体(GPCR)に属するOGRI受容体ファミリーには細胞外プロトン(pH)感知機構など従来のGPCRにはない新しい機能が存在することが我々を含む国内外のグループで明らかにされてきた。

(1)低pHがマクロファージの炎症性、抗腫瘍性に作用するタイプM1から腫瘍には好ましい状態を提供するタイプM2フェノタイプ変化に関与している可能性を検証した結果、酸性pHではM1(iNOS発現)からM2(アルギナーゼ発現)への変化が推定された。現在その機構を解析している。(2)TDAG8は糖質コルチコイド処理によって発現が増加する受容体として同定された経緯がある。糖質コルチコイドも抗炎症性のホルモンとして幅広い作用を有している。そこで、糖質コルチコイドのマクロファージにおける作用にTDAG8の発現増加が関わっている可能性についてLPSのTNF-a産生応答を指標に解析した。その結果、糖質コルチコイドはマクロファージのTDAG8の発現を高め、細胞外pHによるサイトカイン産生抑制応答を増強していることが示唆された。(3)細胞増殖や炎症応答にかかわるMCP-1、PAI-I、MKP1などの発現に対する細胞外pH低下とLPAのクロストーク機構を解析した結果、MKP-1の発現がプロトン受容体とLPA受容体のクロストークによって制御されていることが示唆された。(4)骨代謝ではOGR1欠損によって骨密度の増加変化が観察された。しかし、雌雄で差が見られたので現在その違いを解析中である。
第一原理計算による巨大結晶磁気異方性を有する有機金属分子材料の理論的設計

磁気記録デバイスの更なる高密度化及び小型化を目指し、強い垂直磁気異方性を持つ新規物質の探索やそれらを活用した材料設計が求められている。有機金属錯体分子材料は、単分子スケールでの極小磁性素子として期待され、近年注目されている。平面型構造を持つ遷移金属フタロシアニン(TMPc)分子は、分子中心にあらゆるTM原子を配位させることができ、その物性はTM原子種により顕著に変化する。そこで本研究では、3d, 4d, 5d系のTMPcを用い、単一、分子薄膜、及びバルク状態での電子構造と磁性を理論的に調べ、特に垂直磁気異方性の発現機構について考察した。ここでは、TM原子のd軌道間にはたらく強相関効果を定量的に取り扱うために+U法を採用し、平成28年度に開発した線形応答理論計算により有効オンサイトクーロン相互作用パラメータを導出した。また、全ての計算はフルポテンシャル線形化補強平面波法に基づく第一原理計算により実施した。各モデルにおいて結晶磁気異方性エネルギーMAEをForce理論により評価したところ、3d-Mn及び同族元素である4d-Tcや5d-Re系TMPcにおいて、磁化容易軸が分子面に対して垂直方向を示した。また、3dから4d, 5dとスピン軌道相互作用(SOC)力が大きくなるにつれてMAEも増大する傾向が得られた。バンド計算により電子構造を解析したところ、分子間でのTM原子のdxz(yz)軌道が互いに軌道混成することにより4Egのd電子配置が基底状態として安定化することを確認した。さらに、摂動論に基づく解析から、これらの軌道がフェルミ準位近傍でSOCを介して垂直方向に磁化を安定させるように強く寄与していることを明らかにした。以上、金属フタロシアニン分子の電子構造と磁性を調べた結果、分子間の強い軌道混成に由来する垂直磁気異方性の発現機構に関する知見が得られた。29年度が最終年度であるため、記入しない。有機金属錯体分子は、分子スケールの微小磁性材料としての実現が期待され、その背景には、金属元素の置換や配位子場、さらに結晶・構造多形に依存した多岐に渡る磁気的性質の自由度を持つこと、機械的に高いフレキシブル性を持つことなどが挙げられる。これらの特性を活かした分子磁気メモリは、高度情報社会の発展に不可欠となる大容量化や省エネルギー化に貢献できると考えられる。有機金属錯体分子材料の開発及び産業への応用を実現するためには、デバイス特性の制御に必要となる電子及びスピン状態の理解は重要な鍵となる。一方で、有機金属錯体分子が持つ物性は、金属元素の基底状態におけるd軌道電子状態(電子配置)に起因しており、種々のd軌道電子配置の中から理論的に最安定状態を探索することは、種々の電子配置がエネルギー的に競合していることから困難とされている。加えて、金属元素付近に局在するd軌道電子間の相関効果を正確に考慮するためには、平均場近似を超えた密度汎関数理論に基づく第一原理的手法が求められている。以上の背景のもと、本研究ではまず、ハバードモデルに基づく+U法を適用し、相関効果の程度を示す補正項の有効オンサイトクーロン相互作用パラメータU_effを理論的に決定することで、実験に依らない理論的な電子状態計算手法を開発する。次に、同手法を用いて巨大結晶磁気異方性を有する新規磁性材料の理論的設計を行う。材料としては、3d遷移金属及びスピン軌道相互作用が強い4f希土類金属を有する金属フタロシアニン分子結晶を採用し、分子構造の変化や遷移金属基板との界面における軌道混成が与える結晶磁気異方性への寄与の解明から巨大結晶磁気異方性を発現する条件を調べる。一般に、+U法のパラメータU_effは実験結果を再現するように設定される他、近年では、種々の理論的計算から導出されるようになった。しかし、得られる電子構造や物性値がU_eff値に顕著に依存するにも関わらず、同じ物質に対しても様々な値が理論的に報告され、実験に寄らない第一原理的材料設計のためには信頼し得るパラメータ導出が求められている。平成28年度は、原子球を仮定したマフィン・ティン(MT)球において異なる半径を用いたときのパラメータU_effの変化について、系統的に調べた。ここでは、上記の基礎的な課題を解決するために、強相関電子系材料の典型モデルである遷移金属酸化物TMO(TM=Mn, Fe, Co, Ni)に着目した。U_eff値は、線形応答理論に従い全エネルギーの局在軌道電子数に関する二階微分から算出し、全ての計算は、密度行列に対してLagrange未定乗数法を導入した拘束密度汎関数理論に基づく全電子FLAPW法により行った。計算結果から、MT半径の増加に伴いU_eff値が減少したことから両者の強い依存性を確認した。しかし、バンド計算からは価電子帯においては同一の電子構造が得られた。以上の結果は、異なる電子状態計算手法間で同等のU_eff値を用いることは許されず、MT半径に対して導出した固有のU_eff値により同一の基底状態の電子構造が得られることを示唆している。本手法を金属フタロシアニンに適用した。ここでは、3d, 4d, 5d系の遷移金属元素のMT半径をそれぞれ2.00, 2.40, 2.45 bohrとした。計算の結果、例えば3d系ではおよそ2.5 3.5 eVのU_eff値が得られ、参考文献と比較したところ同程度の値となった。

4d及び5dのU_eff値も導出し、これらから、実験に依らない金属フタロシアニン分子材料の理論的設計のための基礎が構築を構築した。磁気記録デバイスの更なる高密度化及び小型化を目指し、強い垂直磁気異方性を持つ新規物質の探索やそれらを活用した材料設計が求められている。有機金属錯体分子材料は、単分子スケールでの極小磁性素子として期待され、近年注目されている。平面型構造を持つ遷移金属フタロシアニン(TMPc)分子は、分子中心にあらゆるTM原子を配位させることができ、その物性はTM原子種により顕著に変化する。そこで本研究では、3d, 4d, 5d系のTMPcを用い、単一、分子薄膜、及びバルク状態での電子構造と磁性を理論的に調べ、特に垂直磁気異方性の発現機構について考察した。ここでは、TM原子のd軌道間にはたらく強相関効果を定量的に取り扱うために+U法を採用し、平成28年度に開発した線形応答理論計算により有効オンサイトクーロン相互作用パラメータを導出した。また、全ての計算はフルポテンシャル線形化補強平面波法に基づく第一原理計算により実施した。各モデルにおいて結晶磁気異方性エネルギーMAEをForce理論により評価したところ、3d-Mn及び同族元素である4d-Tcや5d-Re系TMPcにおいて、磁化容易軸が分子面に対して垂直方向を示した。また、3dから4d, 5dとスピン軌道相互作用(SOC)力が大きくなるにつれてMAEも増大する傾向が得られた。バンド計算により電子構造を解析したところ、分子間でのTM原子のdxz(yz)軌道が互いに軌道混成することにより4Egのd電子配置が基底状態として安定化することを確認した。さらに、摂動論に基づく解析から、これらの軌道がフェルミ準位近傍でSOCを介して垂直方向に磁化を安定させるように強く寄与していることを明らかにした。以上、金属フタロシアニン分子の電子構造と磁性を調べた結果、分子間の強い軌道混成に由来する垂直磁気異方性の発現機構に関する知見が得られた。平成29年度は、前年度に導出した各遷移金属フタロシアニンで得られたパラメータU_eff値を用いた+U法に基づき、はじめに、基板上の薄膜構造を考慮したモデルの基底状態電子配置を調べる。拘束密度汎関数理論に基づくFLAPW計算によりd軌道密度行列に対して拘束場を印加することで占有電子数を制御し、種々の電子配置の全エネルギー計算から最安定構造を探索する。次に、得られた基底状態の電子配置での結晶磁気異方性を評価する。結晶磁気異方性エネルギーは、磁化を基板面に対して平行及び垂直方向としたときの全エネルギー差として定義し、スピン軌道相互作用を自己無同着に考慮する。具体的なモデルとしては、3d系強磁性Feや強いスピン軌道相互作用を持つ5d系遷移金属のW等を基板として用いる。また、基板上の分子結晶については、構造多形、薄膜の総数、また基板面方位や吸着サイトを変化させ、分子薄膜間や基板界面におけるd軌道混成を調べることで、結晶磁気異方性に対する依存性の起源を解明する。併せて、f電子系を含む希土類金属フタロシアニンの電子構造及び結晶磁気異方性の解析を試みる。具体的に、サンドイッチ型構造を持つ金属フタロシアニンに注目する。この系では、分子中心に4f電子系の希土類金属が配位する。なお、f電子系では、電子の軌道(固有状態)を軌道角運動量m_lとスピン角運動量m_sが合成された全角運動量(j_m=m_l+m_s)で決定される。
メイラード反応がビタミンの動態に与える影響の網羅的解析

アミノ基を有するビタミンはカルボニル化合物と競合的に反応することでメイラード反応を抑制するが、反応生成物の化学構造に関する報告は少ない。ビタミン由来メイラード反応生成物の探索を行った結果、ピリドキサミンとキシロースとの反応で生成する主要な化合物(XP-1)を見出した。構造解析により、XP-1はキシロースとピリドキサミン各1分子から、水2分子、アンモニアと水素各1分子が脱離した構造に相当する新規物質であることが確認された。XP-1の生成条件の検討した結果、高温・短時間の加熱で生成しやすいこと、キレート剤の添加により生成量が増加すること、五炭糖だけでなく六炭糖からも生成することが明らかとなった。ビタミン由来メイラード反応生成物の探索を行った結果、ピリドキサミンとキシロースとの反応で生成する主要なメイラード反応生成物(XP-1)を見出した。平成25年度は、この反応生成物の単離と構造解析、および生成機構の解析を行った。ピリドキサミンとキシロース(各60 mM)を0.5Mリン酸緩衝液(pH 7.4)に溶解し、90°Cで5時間反応させた。得られた反応溶液を分取HPLCに供して精製し、主要な生成物であるXP-1についてESI-TOF-MS, NMRを用いて構造解析を行った。また、反応機構の解析のため、13Cで標識化したキシロースを用いて同様の実験を行った。ESI-QTOF-MSによる質量解析および組成演算の結果から、XP-1は分子量263,分子式C13H13N1O5であると決定した。これはキシロース1分子、ピリドキサミン1分子から水2分子、アンモニア1分子、水素1分子が脱離した構造に相当する。またNMRによる構造解析の結果、XP-1は新規化合物であることが確認された。また、13C標識化キシロースを用いて実験を行った結果、キシロースの1位の炭素の反応部位が明らかになった。さらに、XP-1定量のためのLC-MS/MSメソッドを構築することができた。今後はこのメソッドを用いて、各種反応条件がXP-1生成に与える影響を明らかにするとともに、本物質の食品中の動態についても解析していく予定である。本研究は、アミノ基を有するビタミンのメイラード反応生成物の探索と構造解析による同定、およびその動態の解析を通してビタミンが関与するメイラード反応に関する基礎的知見を得ることを目的とする。平成24年度は、各種モデル反応系でのビタミン由来メイラード反応生成物の探索を行うとともに、各種反応条件とビタミン量のとの関連について検討することにした。糖とアミノ基を含むビタミンを各種反応条件下で反応させた反応溶液を作製し、褐変度やビタミン残存量について定量するとともにDAD-HPLCにて分析を行い、反応生成物の生成状況を確認した。また、これらビタミンが糖-リジンのモデル反応系に与える影響についても同様に解析した。結果、検討したビタミンのうち、ピリドキサミンが糖と共存した場合に最も消費されていたことから、メイラード反応によって消費されている可能性が示唆された。また、五炭糖であるキシロースとピリドキサミンとの反応モデル系で、メイラード反応由来の生成物と思われる化合物のピークを検出した。このピークは、キシロース-リジン反応系にピリドキサミンを添加した系においても検出され、その生成量はリジン共存下で増大することが確認された。したがって、この化合物はメイラード反応によって生じた反応中間体を捕捉して形成された可能性が高いと考えられた。現在、この化合物について生成条件の検討を進め、単離および構造解析を試みている。また、ピリドキサミン由来のメイラード反応生成物を網羅的に解析するためにLC-MS/MSメソッドの構築についても検討している。アミノ化合物とカルボニル化合物の間に起こるメイラード反応の抑制に、アミノ基を有するピリドキサミンが有効である。メイラード反応抑制作用を担う一因として、カルボニル化合物と競合的に反応することが予想されるが、形成されるメイラード反応生成物についての報告は少ない。ピリドキサミン由来メイラード反応生成物の探索を行ったところ、キシロースとの反応で生成するメイラード反応生成物(XP-1)を見出し、その化学構造を明らかにした。本研究では、XP-1の標品の調製と定量方法の開発、及びXP-1生成条件の検討を行った。標品を調製するため、ピリドキサミンとキシロース(各60 mM)を0.5Mリン酸緩衝液(pH 7.4)に溶解し、90°Cで5時間反応させた。得られた反応溶液を分取HPLCに供してXP-1を精製した。