hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
独自のペプチド分析技術を用いた血清中の新規腫瘍マーカー探索法の確立と応用

本研究にて我々は従来のペプチド抽出法では困難な、血清中のキャリアプロテインに吸着したペプチドを濃縮する独自の方法を確立した。また、これを基盤に極微量ペプチドを定量比較分析する方法の開発に成功した。この方法による分析感度は血清10μLを分析対象に、血中濃度0.5縲恊馬g/mL程度である。これは定量比較感度としては世界のトップレベルである。平成19年8月に探索法の特許出願を終了した(特願2007-206602)。さらにこの方法を大腸癌、腎癌、膀胱癌の診断マーカー探索に応用し、大腸癌に関しては診断マーカー候補ペプチド4種類(うち2つはアミノ酸が1つだけ違うペプチド)の探索・同定に成功し(特願2007-21311)、現在安定同位体標識ペプチドを使った多検体による評価を行うとともに、方法の確立と大腸癌マーカー候補ペプチド探索に関する論文を作成している。また、腎癌、膀胱癌に関しては北里大学医学部泌尿器科との共同研究で倫理委員会の許可ならびにインフォームドコンセントのもとに、癌摘出手術前後の患者血清ならびに尿の系統的な採取システムを立した。こうして採取した血清を対象に上記方法にて腎癌ならびに膀胱癌のマーカー候補ペプチドの探索を行った。その結果、腎癌において1種類、膀胱癌において3種類のペプチドが手術に伴い有意に減少することを観測した。さらに、癌細胞由来のタンパク質・ペプチドを直接探索するための方法を提案し、開始した。その結果、腎癌において癌細胞由来の2種類のタンパク質を探索し、同定に成功した。今後は、多検体を用いた評価を行う予定である。本年度腎癌診断マーカー候補ペプチドの探索の1年目として以下の2点を行った。(1)血清の採取北里大学医学部泌尿器科の協力のもと医学部倫理委員会の承認を得て腎細胞癌患者血清の系統的な採取を開始した。既に8名に関して、手術前(入院時)と手術後3ヶ月の血清を採取済みである。また2名に関しては手術前だけであるが今後手術後も採取予定である。今後も継続して採取を続ける。(2)分子量5,00020,000を対象としたスループットの高い探索法の確立当研究の特徴は血清中に存在する低分子量タンパク質ならびにペプチドをアルブミンなどのキャリアプロテインの影響を受けることなく再現性良く高効率に抽出する方法である。我々はこの抽出したペプチドを再現性の高い逆相HPLCで60分画し、MALDI-TOF MSで比較分析することにより血清中の微量ペプチドの検出ならびに診断マーカー候補ペプチドの探索を可能としている。現在、この方法を用いて上記の手術前後の血清の詳細な解析を行っている。しかし一方では、この方法はスループットが低い。そこで、分子量5,00020,000を対象としたスループットの高い方法を確立した。その方法はペプチド抽出物を再現性の高い逆相HPLCで25分画し、各分画物を低分子量電気泳動法で分離し、銀染色にて検出する方法である。この方法の利点はスループットが高いことに加えて、MALDI-TOF MSの検出感度が落ちる分子量5,000以上の領域において、銀染色により高感度に検出できる点である。また、同定に関してはそのゲル上のバンドを切り出してゲル内消化し、LC-MS測定により可能である。今後、MALDI-TOF MSを使った詳細な方法と平行してこの方法によるマーカー探索も進める。昨年度、我々は従来のペプチド抽出法では困難な、血清中のキャリアプロテインに吸着したペプチドを濃縮する独自の方法を確立した。また、本年度これを基盤に極微量ペプチドを定量比較分析できる方法の開発に成功した。この方法による分析感度は血清20□Lを分析対象に、血中濃度0.5数ng/mL程度である。

平成19年8月に探索法の特許出願を終了した(特願2007-206602)。さらにこの方法を大腸癌、腎癌、膀胱癌の診断マーカー探索に応用し、大腸癌に関しては診断マーカー候補ペプチド4種類(うち2つはアミノ酸が1つだけ違うペプチド)の探索・同定に成功し(特願2007-21311)、現在安定同位体標識ペプチドを使った多検体による評価を行うとともに、方法の確立と大腸癌マーカー候補ペプチド探索に関する論文を作成している。また、腎癌、膀胱癌に関しては北里大学医学部泌尿器科との共同研究で倫理委員会の許可ならびにインフォームドコンセントのもとに、癌摘出手術前後の患者血清ならびに尿の系統的な採取システムを確立した。こうして採取した血清を対象に上記方法にて腎癌ならびに膀胱癌のマーカー候補ペプチドの探索を行った。その結果、腎癌において1種類、膀胱癌において3種類のペプチドが手術に伴い有意に減少することを観測した。さらに、癌細胞由来のタンパク質・ペプチドを直接探索するための方法を提案し、開始した。その結果、腎癌において癌細胞由来の2種類のタンパク質を探索し、同定に成功した。今後は、多検体を用いた評価を行う予定である。
障害海馬での神経幹細胞の枯渇を招かない長期的な神経再生の基礎的研究

近年報告されている脳内栄養因子等を用いた脳梗塞又はアルツハイマー病モデルマウス治療に関する研究においては、一時的な神経新生は認められるが、それらを用いることにより存神経幹細胞の枯渇を招く恐れがあり、治療後長期にわたってどのような弊害が出てくるのかわかっていない。本研究では、脳梗塞モデルマウス、認知症モデルマウスにおける障害海馬において残存神経幹細胞の枯渇を招かずに中長期的に神経回復を試みている。
膨張コンクリート充填鋼管材の開発とその制振ブレース建築架構への適用に関する研究

本研究は、研究計画に基づいて、研究を行い、その研究成果を得たので以下に示す。1.平鋼を挿入した膨張コンクリート充填鋼管ブレース材の繰り返し圧縮実験本鋼管材は、上記実験結果と過去に実施した同様の繰り返し引張実験の結果から、制振ブレース架構のブレース材として、その実用性が極めて高いことを明らかにした。2.膨張コンクリート充填鋼管材の基本特性に関する研究(1)膨張コンクリート充填鋼管材の膨張特性に関して水結合材比2030%の膨張コンクリートは,膨張材の置換率を55%以上の調合にすれば,膨張能力の極めて高いコンクリートを作製できる。また、本鋼管材の拘束鋼管降伏時のコンクリート膨張圧を評価する実用的算定式を提示した。最後に、約3年半におよぶ,長期プレストレスの計測結果から,プレストレスの減退はほとんど観測されなかった。(2)膨張コンクリート充填鋼管材の力学的特性に関して本鋼管材の圧縮実験及び平鋼を挿入した本鋼管材の引張実験の結果から、本鋼管材が圧縮力や引張力を受けるときの、本鋼管材の鋼管やコンクリートの圧縮特性や引張特性を明らかにした。また、それらの特性を精度良く表す簡便で単純な力学モデルを構築した。3.膨張コンクリート充填鋼管材の制振ブレース架構への適用に関する研究制振ブレース材の圧縮時の設計は,ブレース部材が座屈を起こさず,ブレース部材外端部の平鋼の降伏によって,その圧縮耐力が決まるように断面を設計することを圧縮時の設計条件とし、その設計用圧縮耐力式とその設計条件式を提示した。また、制振ブレース材の引張時の設計条件を,拘束鋼管がその一軸引張降伏強度に達すると同時にブレース材外端部の平鋼が降伏するように断面を設計するとして,その設計用引張耐力式とその設計条件式を示した。研究計画に基づいて、本年度は下記の研究を行った。1)平鋼を挿入した膨張コンクリート充填鋼管ブレース材の繰り返し圧縮実験平鋼を挿入した膨張コンクリート充填鋼管材の繰り返し圧縮実験を行った結果、本ブレース材は、高圧縮荷重に対して、極めて高い強度と剛性を有していることを明らかにした。過去に実施した、同様の繰り返し引張実験の結果と合わせ考えると、本鋼管材は、制振ブレース架構のブレース材として、その実用性が極めて高いと考えられる。2)膨張コンクリート充填鋼管材の基本特性に関する研究(1)最初に、1)の実験と同じ水/(結合材+膨張材)比20%の膨張コンクリートを使用して、本鋼管材の引張・圧縮特性を明らかにするための実験を行った結果、本鋼管材は、石灰系膨張混和材を使用し、膨張材/(結合材+膨張材)比64%以上の調合にすれば、鋼管内コンクリートに、初期応力として、材軸方向に20MPa以上の、また、鋼管厚方向に17MPa以上の圧縮応力度が生じ、この膨張圧以上であれば、たとえ、外端部平鋼降伏荷重近くまで引張力や圧縮力を受けても、平鋼とコンクリートとのすべりの影響のない材中央部では、部材断面はほぼ一様な変形をし、初期の断面剛性がほぼ保持できることを明らかにした。(2)次に、水/(結合材+膨張材)比3040%の膨張コンクリートを使用して、本鋼管材の圧縮特性を明らかにするための実験を行った結果、水/(結合材+膨張材)比30%の膨張コンクリートであっても、膨張材/(結合材+膨張材)比を55%程度以上の調合にすれば、膨張能力の極めて高いコンクリートを作製できることを明らかにした。また、このときの本ブレース材の設計用圧縮限界歪は0.1%程度に設定すればよいことを明らかにした。

また、制振ブレース材の引張時の設計条件を,拘束鋼管がその一軸引張降伏強度に達すると同時にブレース材外端部の平鋼が降伏するように断面を設計するとして,その設計用引張耐力式とその設計条件式を示した。本年度は,下記の研究を行った。1)膨張コンクリート充填鋼管材の圧縮特性に関する研究水結合材比20%と30%の圧縮実験の結果,以下の知見を得た。(1)水結合材比2030%の膨張コンクリートは,同じ膨張材の置換率に対して,ほぼ同程度の膨張能力が得られ,膨張材の置換率を55%以上にすれば,膨張能力の極めて高いコンクリートが得られる。(2)平鋼を挿入しない場合の,鋼管降伏時のコンクリート膨張圧の評価式を提示した。(3)鋼管内コンクリートの軸方向初期剛性は,水結合材比2030%では,膨張材を含まない拘束のないコンクリートのヤング係数とほぼ同じである。(4)鋼管内コンクリートの軸方向初期剛性及びその剛性低下は,水結合材比2030%の範囲では,膨張材の置換率に関係なく,膨張材を含まない拘束のないコンクリートの圧縮特性に依存する。上記の考察結果をもとに,本鋼管材の鋼管とコンクリートの簡便で単純な圧縮特性モデルを提案するとともに,本鋼管材を制振ブレース架構のブレース材として用いるとき,制振ブレース部材が座屈を起こさず,かつ,ブレース材外端部の平鋼の降伏によって,ブレース材の圧縮耐力が決まるように設計するための設計条件と設計用耐力式を提示した。2)平鋼を挿入した膨張コンクリート充填鋼管材の引張特性に関する研究水結合材比20%と30%の平鋼を挿入した膨張コンクリート充填鋼管材の繰り返し引張加力実験の結果から,以下の知見を得た。(1)鋼管内コンクリートの引張時の初期剛性は,圧縮時と同様に,水結合材比2030%の範囲では,初期の膨張圧や,膨張材の置換率にあまり関係なく,膨張材を含まない,横拘束のないコンクリートのヤング係数とほぼ同じである。(2)本鋼管材を制振ブレース架構のブレース部材へ適用する際に,ブレース材の復元力特性のモデルを構築する目的で,鋼管とコンクリートの引張時の力学特性モデルとして,簡便で,単純なモデルを提案したが,それを用いて,膨張コンクリート充填鋼管材の引張荷重-歪曲線を計算したところ,実験値を比較的良い精度で,予測することが出来た。(3)制振ブレース材の引張時の設計条件を,拘束鋼管がその一軸引張降伏強度に達すると同時にブレース材外端部の平鋼が降伏するように断面を設計するとして,その設計用引張耐力式と設計条件式を提示した。
免疫修飾物質(BRM)の術前 術中 脾臓投与による肝転移予防の臨床的研究

1.消化器癌の肝転移に対して、近年積極的な治療が行なわれているが、十分満足な結果は得られていない。肝転移予防方法を研究するため、マウス人工的肝転移モデルを作製し検討を行なってきた。実験データより、BRM(biological responsp modifiers)を手術中に脾臓内投与することが異時性肝転移の抑制につながる可能性が示唆されたので、臨床的に応用を行い、結果を報告する。消化器癌手術症例を15例選び、BRMを投与しない群(3例)、術中のみ投与する群(4例)、術前のみ投与する群(5例)、術前と術中に投与する群(3例)に分けた。術前と術後第一日目の末梢血リンパ球サブセットをモノクローナル抗体二重染色によりcytotoxic T細胞、suppressor T細胞、IL2レセプター陽性細胞をフローサイトメトリーで検討した。術前免疫療法は、OK-432なら計20KE以上皮内投与、レニチナンなら8mg以上、PSKなら21g以上投与を原則とした。術中免疫療法は、OK-432を脾臓内へ5KE投与した。3.IL-2セレプター陽性細胞に比率の変化では、術後第1日目は低下する傾向にあるが、術前投与群では比較的低下の程度は少ない傾向であった。iytotoxic T細胞の変化では、投与なし群では低下するが、術中投与群と術前投与群で上昇する傾向を認めた。seppressor T細胞の変化では、投与なし群で術後上昇傾向を示すが、術前あるいは術中投与群では低下傾向を認めた。術中脾臓内へのOK-432 1回投与は、術後早期のcytotoxic T細胞の比率を上昇させ、また術前や術中に免疫療法を行なうことでsuppressor T細胞の比率を低下させ得ることが判明し、異時性肝転移抑制の一端を担うものにつながるのではないかと考えられた。
イオウ代謝制御による骨格筋パフォーマンス改善とその分子機構の解明

酸化ストレス応答の鍵因子であるNRF2は、シスチントランスポーターや、グルタチオン合成酵素などのイオウ代謝関連因子を統括的に制御しており、細胞内へのシステイン供給において重要な役割を果たしている。最近、骨格筋におけるNRF2活性化が酸素消費を増加させ、運動機能を改善することが明らかにになった。一方、申請者らは、ミトコンドリアにおけるイオウ代謝が電子伝達系と共役してエネルギー産生効率を増強する可能性を見出した。そこで、本研究では、NRF2の活性化による骨格筋パフォーマンスの改善には、イオウ代謝促進によるミトコンドリア機能の増強が貢献することを検証する。また、定期的な運動がもたらす骨格筋の器質的・機能的変化の分子基盤をNRF2とイオウ代謝の側面から明らかにする。この目的のために、NRF2活性化による骨格筋パフォーマンスの改善に対するミトコンドリア・イオウ代謝の貢献と定期的な運動刺激が骨格筋の器質的・機能的変化に及ぼす影響に焦点をあてて解析をすすめることにした。NRF2は、シスチントランスポーター(xCT)や、グルタチオン合成酵素(GCLC, GCLM)、グルタチオン還元酵素(GSR)やNADPH産生酵素を統括的に制御しており、細胞内へのシステイン供給において重要な役割を果たしている。本研究では、NRF2の活性化による骨格筋パフォーマンスの改善には、イオウ代謝促進によるミトコンドリア機能の増強が貢献することを検証ために、骨格筋のイオウ代謝物の測定を実施した。また、運動による骨格筋の代謝変化は、グルタチオンの減少など酸化ストレスを生じることが報告されていることから、運動負荷によりNRF2の活性化が誘導されると予想される。そこで、定期的な運動がもたらす骨格筋の遺伝子発現変化をRNA-seqにより検討した。NRF2活性化とイオウ代謝の関係の解析を、ミトコンドリア膜電位に着目して解析を進めた。その結果、NRF2の活性化により、より効率的な酸素呼吸の遂行が可能になっていることが明らかになった。また、通常酸素分圧下と低酸素条件下においては、細胞内におけるイオウ代謝の動態が変化している可能性が明らかになってきた。一方、運動による骨格筋の遺伝子発現の変化を調べるためのRNA-seq解析も順調に進行している。運動による骨格筋での遺伝子発現の変化とエピゲノムの変化について、RNA-seqとあわせてChIP-seqによるNRF2のゲノムワイドな分布、エンハンサー形成の状況を調べる。また、代謝物についても検討をすすめる。さらに、運動による骨格筋の筋繊維の構成についても組織学的な解析を行う。これらにより、おミックスデータの統合解析をすすめ、運動がもたらす代謝アダプテーションとNRF2活性化がもたらす遺伝子発現変化の相乗効果の分子基盤を明らかにする。
小胞体での新生分子成熟過程におけるカルネキシンの機能解析

カルネキシン(CN)と相同性のある可溶性分子,カルレティキュリン(CR)のシャペロンとしての機能を2つの観点より解析した.まず,相同性の強いCRのN端側340残基をCNの膜貫通部と(エピトープタッグを導入した)細胞質部に連結したキメラ分子をHepG2細胞に発現した.プロラクチンを繋げたキメラ分子の場合には何ら新生分子との相互作用は見られないが,CNを介して小胞体膜表面に発現したCRキメラ分子の場合,CNが認識するものと同じ新生分子と結合し,同じ速度で解離した.CN同様この過程にはグルコシターゼ活性が必要とされた.よって,CRのN端側340残基にはCNと同等のシャペロン活性を有することが明らかになった.一方,CRを生理的局在部位である小胞体内腔に発現した場合には,膜結合型とは異なる基質特異性を示し,トランスフェリンがその主要なリガンドであることが見い出された.よって,(CNが直接認識するとされる)Glc_1Man_<9-7>GlcNAc_2の細胞内での生成がポリペプチド鎖のfoldingと密接に関連するならば,真核細胞は様々な新生分子の多様なfolding kineticsとそれに伴う小胞体内での局在の変化に対応するために,同一の機能をもつ分子を小胞体内の異なる場に発現していることが推察される.これらのシャペロンの機能が発現できない場合には,特定の新生分子の成熟化が損なわれるがその役割は明らかでない.2つの可能性a)CNやCRに新生分子が一定期間結合することが自体が熟成化に必要である,b)CNやCRは一定期間新生分子を小胞体に滞留させることが重要である,が考えられる.そこで小胞体滞留シグナルを除いた欠損分子(CNΔ)を作成し,安定に過剰発現するHepG2細胞を作成した.CNΔは小胞体からゴルジにかけて広く存在し,新生分泌蛋白は一定期間CNΔと結合するが小胞体には滞留せずおそらくゴルジ体のendo-mannosidaseを含む領域に到達した時点で解離する.現在この細胞の分泌系を解析中である.カルネキシン(CN)と相同性のある可溶性分子,カルレティキュリン(CR)のシャペロンとしての機能を2つの観点より解析した.まず,相同性の強いCRのN端側340残基をCNの膜貫通部と(エピトープタッグを導入した)細胞質部に連結したキメラ分子をHepG2細胞に発現した.プロラクチンを繋げたキメラ分子の場合には何ら新生分子との相互作用は見られないが,CNを介して小胞体膜表面に発現したCRキメラ分子の場合,CNが認識するものと同じ新生分子と結合し,同じ速度で解離した.CN同様この過程にはグルコシターゼ活性が必要とされた.よって,CRのN端側340残基にはCNと同等のシャペロン活性を有することが明らかになった.一方,CRを生理的局在部位である小胞体内腔に発現した場合には,膜結合型とは異なる基質特異性を示し,トランスフェリンがその主要なリガンドであることが見い出された.よって,(CNが直接認識するとされる)Glc_1Man_<9-7>GlcNAc_2の細胞内での生成がポリペプチド鎖のfoldingと密接に関連するならば,真核細胞は様々な新生分子の多様なfolding kineticsとそれに伴う小胞体内での局在の変化に対応するために,同一の機能をもつ分子を小胞体内の異なる場に発現していることが推察される.これらのシャペロンの機能が発現できない場合には,特定の新生分子の成熟化が損なわれるがその役割は明らかでない.2つの可能性a)CNやCRに新生分子が一定期間結合することが自体が熟成化に必要である,b)CNやCRは一定期間新生分子を小胞体に滞留させることが重要である,が考えられる.そこで小胞体滞留シグナルを除いた欠損分子(CNΔ)を作成し,安定に過剰発現するHepG2細胞を作成した.CNΔは小胞体からゴルジにかけて広く存在し,新生分泌蛋白は一定期間CNΔと結合するが小胞体には滞留せずおそらくゴルジ体のendo-mannosidaseを含む領域に到達した時点で解離する.現在この細胞の分泌系を解析中である.
汽水湖水環境の修復に向けた周辺河川流域の影響解析

長年対策を練ってきたにも関わらず汽水湖水環境の改善が見られないため,網走湖に流入する網走川および周辺小河川群を対象に現地調査を概ね月1度実施し,河川水質の現況や変動傾向の把握を行った.その結果,土地利用割合と河川水質との間に関係性が認められた.湖沼へのインパクト(負荷流入量)は,流入流量(流域面積)の大きい網走川が最も大きいと考えられた.しかし,居住地や農地が密集している小河川群は,湖沼に流入する水質濃度が森林面積率の高い流域に比べ高く,湖沼への影響は皆無でないと推察された.長年対策を練って来たにもかかわらず汽水湖水環境の改善が見られない.それは汽水湖に流入する主要河川を主な対象とし,盲目的に汽水湖周辺に存在する小河川群を考慮してこなかった事が原因の一つと考えられる.主要河川だけではなく,汽水湖周辺に存在し人口密度の比較的高い小河川流域での営農等人間活動や集落排水等が小河川流域の水質や下流汽水湖の水環境に与えている現況を把握し,総合的に水環境保全・改善策を考察していくことが重要である.本研究では現地河川での流量観測および河川水サンプルの採水,そして研究室での窒素・リン・浮遊物質量(SS)等の分析を主な活動とし,汽水湖周辺小河川から流入する水質に関して実態を把握することを目的に研究を進めている.平成25年度は,北海道網走湖に流入する小河川7河川(網走川,旧網走川,黒瀬川,トマップ川,女満別川,リヤウシ川,サラカオーマキキン川)を対象に4月から12月まで月1度の頻度で調査を行い,流量観測や河川水質の分析を行った.測定項目は,現地観測において,pH,水温,電気伝導度,溶存酸素等を測定し,研究室において,全窒素,全りん,SS,溶存鉄,溶存シリカ等を分析した(総サンプル数58).なお,1月以降は積雪により観測遂行が困難であったため行っていない.また流量観測についても増水等の影響により欠測月・欠測河川が存在する.分析したデータを見ると,SSや溶存鉄は雪解け時期である4月や5月にピークが観測され,6月以降は変動が少ない事が把握された.リンは4月,5月,と9月に濃度が高くなる傾向が把握された.窒素はリンと同様に春先に高い傾向が見られ,観測期間を通して比較的高い濃度で推移した.またシリカは4月から8月にかけて濃度が上昇し,12月にかけて減少する傾向が見られた.長年対策を練ってきたにも関わらず汽水湖水環境の改善が見られないため,網走湖に流入する網走川および周辺小河川群を対象に現地調査を概ね月1度実施し,河川水質の現況や変動傾向の把握を行った.その結果,土地利用割合と河川水質との間に関係性が認められた.湖沼へのインパクト(負荷流入量)は,流入流量(流域面積)の大きい網走川が最も大きいと考えられた.しかし,居住地や農地が密集している小河川群は,湖沼に流入する水質濃度が森林面積率の高い流域に比べ高く,湖沼への影響は皆無でないと推察された.長年対策を練って来たにも係わらず汽水湖水環境の改善が見られない.それは,汽水湖に流入する主要河川を主な対象とし,盲目的に汽水湖周辺に存在する小河川群を考慮して来なかった事が原因の一つと考えられる.主要河川だけでなく,汽水湖周辺に存在し人口密度の比較的高い小河川流域での営農等人間活動や集落排水等が小河川流域の水質や下流汽水湖の水環境に与えている現況を把握し,総合的に水環境保全・改善策を考察していく事が重要である.本研究では,現地河川での流量観測および河川水サンプルの採水,そして研究室での窒素・リン・有機物量等の分析,及びモデル解析を行う.宍道湖と網走湖を対象に研究を行い,研究結果を比較する.本年度はモデル解析に向けた情報収集を中心に行い,H25年度に向けて現地調査準備を行った.宍道湖周辺流域においては,これまで使用していた国土数値情報土地利用細分メッシュGISデータのデータ解像度を向上させるため,特に森林データに着目し島根県庁より入手した私有林・国有林・針葉樹(杉・ヒノキ)・広葉樹等のデータを既存のGIS土地利用データと重ね合わせることで新しいGIS情報を構築した.また,対象流域に点在する農業集落排水施設の位置情報を取得するとともに,各施設から排水される水量情報を収集した.加えて,モデル解析に必要な気象データや流量データを国土交通省および気象庁より入手し整理した.網走湖については,調査地点を決定するため網走湖に流入する小河川を踏査し対象流小河川の選定を行った.対象流域は網走湖に流入する河川のうち,網走川,黒瀬川,トマップ川,女満別川,リヤウシ川,サラカオーマキキン川の6河川を選定した.また宍道湖流域同様に,現存するモデル解析に必要な気象データ等を入手し,モデル解析に向けて整理した.長年対策を練って来たにも係わらず汽水湖水環境の改善が見られない.それは,汽水湖に流入する主要河川を主な対象とし,盲目的に汽水湖周辺に存在する小河川群を考慮して来なかった事が原因の一つと考えられる.主要河川だけでなく,汽水湖周辺に存在し人口密度の比較的高い小河川流域での営農等人間活動や集落排水等が小河川流域の水質や下流汽水湖の水環境に与えている現況を把握し,総合的に水環境保全・改善策を考察していく事が重要である.

本研究では,現地河川での流量観測・ポータブル多項目水質計によるpHや電気伝導度等の計測・河川水サンプルの採水,そして研究室での窒素・リン・浮遊物質量・溶存鉄・溶存態ケイ素の分析を行い,流域モデルによる現況の再現を試みた.平成26年度は平成25年度に引き続き北海道網走湖に流入する7河川を対象に農地での生産活動が活発になる4月から7月,収穫時期の9月,そして収穫後の11月に現地調査を行った.その結果,全窒素・全リン・浮遊物質量については対象とする全ての河川で4月から5月にかけて濃度が上昇しその後一旦減少する傾向を把握した.その後河川によって9月(や11月にも)に全窒素および全リンの濃度が上昇した.平均濃度を見ると,全窒素:1.47.5mg/L,全リン:0.090.41mg/Lであり,比較的高い濃度であった.溶存鉄については,4月ではほぼ全ての河川で0.200.29mg/Lと同程度の濃度であったが,その後夏にかけて上昇傾向を示す河川と減少傾向を示す河川があった.溶存態ケイ素については5月に一旦減少傾向を示したが9月にかけて上昇傾向を示し11月に多少の減少傾向を示す河川が多かった.これらの傾向は平成25年度と同様と考えられ,流域の持つ水質変動傾向がおおよそ把握できたと考える.水文学平成25年度は特に網走湖周辺河川に関して重点的に観測を行い,対象水質項目に対して月ごとの変動傾向や水質濃度レベルの把握を行った.これまで主要河川である網走川の水質は国土交通省北海道開発局によって把握されていたが,周辺小河川についてはデータが少ない状況であった.本研究を通して4月から12月ではあるが網走川を含む7河川について把握できたことは,汽水湖である網走湖に対する小河川の影響評価をするうえで非常に重要なデータを入手したと言え,研究ゴールに向けて「おおむね順調に進展している」と判断できると考えた.H24年度は研究に必要な基礎情報の入手および整理に重点を置いて研究を進めた.特に本研究で重要な位置を占める汽水湖流域水環境の保全・改善について大きな影響を与えると考えられる土地利用や農業集落排水施設等の情報を整理し新たにGIS情報を構築できたことが大きい.また網走湖流域についても現地踏査を通して対象河川を選定し次年度の河川調査に向けて準備を進めることができた.モデル解析に関しては,水文・水質情報および上記したGIS情報等をまとめたことで,次年度にスムーズにモデル解析を進めることができると考えられる.以上の理由により,「おおむね順調に進展している」と考えた.平成26年度は研究最終年度であるため,網走湖流域および宍道湖流域において過去2年間で行ったデータをまとめ汽水湖周辺小河川が汽水湖水環境へ与える影響に関して評価していく.なお網走湖周辺河川調査についてはデータの信頼性向上のため4月から8月をめどに継続する予定である.H25年度はH24年度に整理した情報をGIS上で統合し,GISベースのシミュレーションモデルを活用して,汽水湖へ流入する流量および負荷量に関する現況再現を行う.現況の再現にはPCのパフォーマンスの問題等がありかなりの時間を要すると考えるため,H25年度内に終わらせられるようにする.現地調査については,対象流域である宍道湖周辺河川では,月1回程度,網走湖周辺河川では(冬期は河川が凍結しているため)春夏秋に限定し,月1回程度の定期調査を行い,河川サンプルの水質分析を行い河川水環境の現状を把握する.また,畜産糞尿の処理方法や田畑への施肥量・時期については現地で聞き取り調査を継続的に行う事で,より信頼性の高い情報にする.科学研究費助成事業若手研究(B)が基金化された利点を生かし,未使用額756円を次年度予算と合算して使用しようと考えた.
酸素とケイ素の親和力を利用したビニルシランの立体制御。立体選択的exo-四置換二重結合生成への展開

エキソ四置換二重結合の立体選択的合成は、現在の有機合成化学に残された大きな問題である。我々はこの問題に対する一般的な解決法を明らかにすることを目的として、立体化学の明確なビニルランの合成と、その炭素ケイ素結合の立体特異的な炭素炭素結合への変換を研究した。まず、立体化学の明確なビニルシランンの合成法として、アルファヒドロキシシランの脱水反応を検討した。原料となるアルファヒドロキシシランは、2-アセチルシクロアルカノンへのトリメチルシリルリチウムの付加反応により合成した。この付加反応により得られた化合物は、スレオ体が圧倒的に優先した。ジアステレオ異性体のエリスロ体は、スレオ体の塩基触媒による異性化により効率良く得られた。アルファヒドロキシシランの両異性体をメシルクロリド、トリエチルアミンで処理したところ、立体特異的に脱水反応が進行しそれぞれEおよびZ体のビニルシランが得られてきた。一方、酸触媒を用いた脱水反応では、出発原料の立体化学に関係なくZ体のビニルシランが優先的に生成するという極めて興味深い結果を得た。この酸触媒下での脱水反応におけるZ選択性は、Z体の熱力学的安定性に因ることがab initio計算により明らかにすることができた。得られたZ体のビニルシランを還元してガンマヒドロキシシランとした後に、パラジウム触媒を用いたクロスカップリング反応により目的とするエキソ四置換二重結合を有する化合物を合成することに成功した。
1790年から1830年における西ジャワ・バンテンの社会変容

昨年度までの調査で得られた見解を、出版社からレフェリーに任命された専門家と議論して修正した後、オランダのBrill社より単行本として出版した。本年度はまた、上記著書の内容を内外の学会で報告し、本研究の対象であるバンテンとその周辺における現象が世界史的文脈の中でどのように位置づけられるのか、様々な専門の研究者と議論を深めた。マレー・西インドネシアにおける新たな交易ネットワークの展開は、従来は1780年代の第四次英蘭戦争に伴うオランダの衰退によって説明されていたが、本研究の述べる1760年頃からイギリスが対中貿易拡大の目的のために東南アジア貿易参入していたことが大きな要因であるとする議論は、内外の研究者にほぼ受け入れられた。また学会での議論を通じて、イギリスで当時発達する自由主義貿易の思想がイギリス人の東南アジアにおける貿易活動に反映していること、イギリスが世界貿易において主導的地位の確立する過程において東南アジアが一定の役割を果たしたことも確認された。もっとも、東南アジア産品はヨーロッパの貿易会社だけでなく中国系商人によっても運ばれたが、彼らがどのような出自・背景を持っているか、また中国と東南アジアの間に具体的にどのようなネットワークを構築していたかは今後の課題として残った。研究報告:-「18世紀バタヴィア(ジャカルタ)とその近郊における中国人コミュニティの変容」、国際ワークショップ「内陸圏・海域圏交流ネットワークとイスラム」、九州大学、福岡、2004年9月23,24日-「18世紀後半、東南アジア島嶼部における交易パターンの変容-広東貿易、アヘン、「海賊」のインパクト-」、海域アジア史研究会、大阪大学、豊中、2005年10月21日報告者は、2003年4月20日5月8日、6月20日7月19日、および8月4日10月19日までの期間オランダに滞在し、国立公文書館(ハーグ)および王立言語地理民族学博物館(ライデン)にてオランダ東インド会社資料およびオランダ植民地資料の収集を行った。5月9日6月20日の期間にはロンドンの大英図書館および国立文書館にて、イギリス統治期(1811-16)の資料調査を行った。7月19日から8月4日にはインドネシアに赴き、インドネシア大学(ジャカルタ)、パジャジャラン大学(ボゴール)の専門家と意見交換を行った他、バンテンで旧スルタン家の関係者などを訪ね資料調査を行った。10月20-23日には、中国・廈門で開催された第3回TANAP workshop(東南アジア近代史研究会)に参加した。上記の調査において収集した資料をもとに、1808年から1830年までのオランダ・イギリス統治下におけるバンテン社会の再編成に関して報告を行い、参加者と意見を交換した。その後の期間は、上記研究会で得られた意見を参考に、収集した資料の分析と整理にあたっている。植民地支配は従来考えられていたように1830年頃に急速に深化したのではなく、1808年の直接支配開始から漸進的に深まったこと、この時期の植民地政庁の支配力は弱く、伝統的支配体制を利用するよりなかったこと、またこの時期の支配における政策と現地側の対応がその後の植民地体制に大きく影響したことに関しては、報告者の見解に対して大方の同意が得られた。しかしながら土地政策の影響と村落の変容に関しては、報告者の発表内容を超えた興味深い見解が参加者から得られたため、再び資料を検討して問題の整理にあたっている。昨年度にオランダ、イギリスで収集した資料を整理・分析し、以下の見解を得た。18世紀後半にバンテン王国の近海で頻発する「海賊行為」、「密貿易」は、対中貿易拡大に伴うイギリスの東南アジア貿易参入と密接に結びついていた。ベンガル産アヘンを持ち込み、中国商人を仲介として東南アジア各地で中国向け輸出産品を集めるという手法は、19世紀にイギリスがリードする東南アジア貿易システムが、従来その契機とされてきた1819年のシンガポール確保に50年以上遡って機能し始めていたことを意味する。また、1808年に始まるジャワの植民地支配は、1830年の強制栽培制度施行以降深化するものと従来考えられて来たが、資料の精査の結果、バンテンにおける支配は1819年の行政改革以降急速に浸透していることが明らかになった。これは中部ジャワに拡がったジャワ戦争がバンテン社会にほとんど影響をもたらさなかったこと、伝統的地方エリートに代わって任命された中間首長が、新たに地位と収入の拡大する機会を得て、積極的に政府に協力したことが要因と考えられる。これらの見解を来年度に単行本として出版するため、今年度はもっぱら執筆に専念した。各章の草稿をもとに、文末に挙げた学会、研究会で報告した。また出版元として、オランダのE.J.Brill社と契約を結んだ。研究報告:昨年度までの調査で得られた見解を、出版社からレフェリーに任命された専門家と議論して修正した後、オランダのBrill社より単行本として出版した。

また学会での議論を通じて、イギリスで当時発達する自由主義貿易の思想がイギリス人の東南アジアにおける貿易活動に反映していること、イギリスが世界貿易において主導的地位の確立する過程において東南アジアが一定の役割を果たしたことも確認された。もっとも、東南アジア産品はヨーロッパの貿易会社だけでなく中国系商人によっても運ばれたが、彼らがどのような出自・背景を持っているか、また中国と東南アジアの間に具体的にどのようなネットワークを構築していたかは今後の課題として残った。研究報告:-「18世紀バタヴィア(ジャカルタ)とその近郊における中国人コミュニティの変容」、国際ワークショップ「内陸圏・海域圏交流ネットワークとイスラム」、九州大学、福岡、2004年9月23,24日-「18世紀後半、東南アジア島嶼部における交易パターンの変容-広東貿易、アヘン、「海賊」のインパクト-」、海域アジア史研究会、大阪大学、豊中、2005年10月21日
ガムラン・ジェゴッグの音楽構成法に基づくアジア伝統音楽の教材開発

【研究目的】本研究は、小学校音楽科におけるアジア伝統音楽の指導について、インドネシア・バリ島西部に伝わるガムラン・ジェゴッグの音楽構成法に基づく教材開発を行い、実践場面における児童の音楽的行為を分析・考察することを通して、この教材がもたらす学びの特性を明らかにする教育実践研究である。【研究成果】本研究を通して明らかになった、アジア伝統音楽の学習におけるガムラン・ジェゴッグの教材としての有用性を以下に3点述べる。第1に、ジェゴッグの音楽に使われる音階が四音音階(バリ島ガムランで一般に使われる五音ペロッグから一音欠落した音階)で、かつ基本旋律の繰り返しが多用される比較的単純な構成のため、小学校の児童でも個別の技能差にかかわらず容易に演奏に取り組めること。第2に、演奏者同士が独自の合図を共有することで、特定の指揮者によらない密接な音楽的なコミュニケーション能力が育まれること。第3に、学習の過程で演奏者が特定の楽器に固定されず、様々な楽器を口頭伝承で習得するため、個々の奏者が常に音楽の全体像を把握して演奏でき、状況の変化に瞬時に対応することが可能なこと。以上の教材としての有用性から、ガムラン・ジェゴッグの音楽構成法に基づいたアジア伝統音楽の学習は、演奏者間の相互作用を促進し、児童の音楽的観察力を高めるとともに、他者と積極的に意思を交換する力を育むことが考察された。このことは、これまで学校音楽教育で経験させることが困難だった、状況に依存した可変的な音楽の在り方を経験させることにも有用である。
チベット空気シャワー観測装置によるTeV領域宇宙放射線の研究

日中共同実験のチベット空気シャワー観測装置は、高度4300メートルの中国チベット高原に733台のシンチレーションカウンターを7.5m間隔の碁盤目状に配置した37000平方メートル空気シャワーアレイであり、TeV領域以上の宇宙線及び宇宙ガンマ線の広視野連続観測を世界最高感度で行っている。チベット空気シャワー観測装置はTeV領域の空気シャワーの到来方向を1度以上の精度で決定できる世界で唯一の装置であり、この観測装置により、高エネルギー宇宙ガンマ線点源の探索、ガンマ線バーストの探索、カニ星雲からのガンマ線スペクトルの精密測定、超高エネルギー一次宇宙線の化学組成及びエネルギースペクトルの測定等極めてユニークな研究を行う。地球からおよそ150Mpc離れた活動銀河核(AGN)Mrk421及びMrk501からのフレアーガンマ線の連続観測を行い、X線やGeVガンマ線観測衛星やラジオ波、光学観測装置と同時多波長観測を行った。2000年から2001年に活発になったMrk421からのTeVフレアーガンマ線信号の検出に成功し、X線データとの長期相関があることを実証した。また、現行のトリガーシステム(最低4ヒット/約700台の検出器)を用いると解析最低エネルギーは数TeVであるが、733台の0.5m^2のシンチレーションカウンターをsingle particle modeで動作させてカウント数を数えることにより、星間光子による吸収を受けにくい100GeV領域のガンマ線バーストの探索を行うテスト観測準備が整った。上記の研究に必要なsingle particle modeトリガーモジュールの製作とデータ処理ソフトウェア及びそのモンテカルロシミュレーション用ソフトウェアをパーソナルコンピューターで開発した。ノイズ等の影響を見積もるためのテスト観測の結果により、今後更なるハードウェアーの改良が必要かどうかを判断する。
メカノクロミック分子集合体の一次元・二次元構造制御

本研究では、光や力などを作用させることで、その組織構造を変化させる材料の開発を目指して、外部刺激によって分子構造や集合構造の変化を伴う色変化(クロミズム)を示すクロミック分子に水素結合部位や長鎖アルキル基からなる自己組織化駆動部位を導入した物質の開発を行った。これらの物質は、少量の添加で有機溶媒をゲル化する低分子ゲル化剤や、液晶材料、あるいは薄膜材料となり、また、光や力、溶媒などによりクロミズムを示す材料となった。本年度は、応力を利用した分子集合体の動的構造制御に必要な知見を蓄積することを目的として、メカノクロミック分子であるロフィン誘導体と金属グリオキシム錯体を用いて、1次元あるいは2次元的な集積構造の形成が期待される分子の開発と評価に重点をおいて研究を行った。円盤状の構造を有するロフィン骨格に、長鎖アルキルを有する没食子酸誘導体を導入することで、カラムナー液晶性を示す分子の開発を試みた。ロフィンの3つのフェニル基に没食子酸部位を導入した分子は、偏光顕微鏡観察により、80°C付近で液晶相と考えられるテクスチャーを示した。液晶相の詳細は今後検討していく必要がある。他にも、銀塩との錯形成による液晶性の発現が期待されるピリジン環を含むロフィン類縁体や1,4-ビスイミダゾリルベンゼン誘導体の合成を進めている。アミド基と長鎖アルキルを有する自己組織性金属グリオキシム錯体については、水素結合部位の有無による集合構造の相違について検討を行った。キャスト薄膜の吸収スペクトル測定から、水素結合部位を有する錯体では、金属間相互作用に由来するd-p遷移による吸収が現れることを見出した。これは、通常、1次元的な集積構造を有する未置換の錯体と同様の傾向であり、本錯体も、1次元的に分子が集積していると考えられる。一方、ドデシルオキシ基を導入した非水素結合性の錯体では、吸収スペクトルでd-p遷移による吸収は見られず、2次元的な秩序構造を有するディスコチックラメラ液晶相を示すことが報告されている。両者の化合物のXRDパターンにも違いが見られた。これらの結果は、グリオキシム錯体の集積構造の制御を目指す上で、有益な分子設計指針を与えるものと考えている。前年度までに得られた知見を元に、メカノクロミック分子である2,4,5-トリフェニルイミダゾール(ロフィン)骨格を有し、1次元あるいは2次元的な集積構造の形成が期待される分子の開発と評価に重点を置いて研究を行った。まず、ロフィン誘導型低分子ゲル化剤の分子設計に関する知見を得るため、ロフィン骨格に導入する自己組織化駆動部位の数を変化させたロフィン誘導体およびその二量体を合成した。得られた化合物について、ゲル形成能を調べたところ、自己組織化駆動部位が1ないし2個の化合物はゲル形成能に乏しく、この骨格では少なくとも3つの自己組織化駆動部位が必要であることがわかった。また、二量体構造の化合物はいずれもクロミズムを示したが、クロミズムに伴うゾルーゲル転移などの集合構造制御には現在のところ至っていない。今後、濃度や溶媒、自己組織化駆動部位の構造等の条件を変えて再検討する予定である。一方、イソフタルアルデヒドから合成され、分子内にロフィン骨格を2個有する化合物について詳細な検討を行った。クロミズムを示す二量体構造の化合物については、現在精製方法を検討中であるが、単量体構造の化合物の自己組織性の評価を行ったところ、芳香族溶媒や四塩化炭素だけでなく、アセトン、酢酸エチル、エタノールなども低濃度でゲル化し、今年度Chemistry Letter誌に報告した3置換ロフィン誘導体よりも良好なゲル形成能を示すことを明らかにした。また、電子顕微鏡観察により、この化合物が、ゲル化した溶媒中で繊維状分子集合体のネットワーク構造を形成していることを確認した。以上の結果は、ロフィン誘導型自己組織化材料の動的構造制御を目指す上で、有益な分子設計指針を与えるものと考えている。前年度までに得られた知見を元に、一次元・二次元分子集合体を形成することが期待されるロフィン誘導体の開発を行った。今年度は特に、自己組織化駆動部位の置換位置の効果の検討に重点を置いて研究を進めた。具体的には、4,4'-ジヒドロキシベンジル誘導体と3-ヒドロキシベンズアルデヒド誘導体を用いてロフィン誘導型低分子ゲル化剤を新たに合成した。得られた化合物のゲル形成能を調べたところ、ヘキサンや四塩化炭素、芳香族溶媒に対して低濃度の添加でゲルを形成した。そのゲル形成能は、これまでに当研究室で開発したロフィン誘導型ゲル化剤の中で最も優れており、例えばトルエンに対しては約0.3wt%程度の添加でゲルを形成することが可能であった。非対称な分子構造が結晶性の低下を誘起し、ゲル形成能の向上に結びついたと考えている。一方、このロフィン誘導体の二量体のクロミズム現象について調べたところ、乳鉢で擦る程度の比較的小さな応力でメカノクロミズムを示すことを明らかにした。

また、このメカノクロミック二量体は溶液とすることでフォトクロミズムを示すこともわかった。これまでに当研究室で開発した対称型ロフィン誘導体の二量体では、メカノクロミズムの発現には回転式高圧ずれ応力装置を使用し、少なくとも数百Mpaの大きさの応力が必要であったが、自己組織化駆動部位の置換位置を変えることで応力に対する応答性を大幅に変化させることができたといえる。クロミズムに伴うゾル-ゲル転移などの集合構造制御は現在も検討を続けているが、今年度の成果では、低分子ゲル化剤を中心としたロフィン誘導型自己組織化材料の動的構造制御を目指す上で、有益な分子設計指針を得ることができたと考えている。
緑藻におけるピレノイドの生理的役割

これまでに、ピレノイドの主成分が光合成の炭酸固定数であるリブロ-ス1,5ー二燐酸カルボキシラ-ゼ(RuBisCO)であるとの報告がなされているので、本年は免疫学的手法と生化学的手法で調べた。1)酵素抗体法による研究(論文1)。(1)RuBisCOの大サブユニットのモノクロ-ナル抗体を作り、葉緑体に作用させたところ、ピレノイドとその周囲のデンプン粒の表面に強い反応が現われた。ストロマ中に存在量は少なかった。(2)藻体の場所による違い主枝の葉緑体にくらべ、羽状枝のものでは、ピレノイドを囲むデンプン粒の周囲に反応が強く見られた。(3)培養条件の違いによるRuBisCOの局在場所の違い。暗所においた羽状枝では、ピレノイドがよく染まらず、デンプン粒の周囲が濃く染色された。成熟した羽状枝の葉緑体では、ピレノイドもその周囲も染まらなかった。これらのことは、ピレノイド中のRuBisCOの量や存在状態が、葉緑体の場所や生理条件によって変化していることを示しており、ピレノイドが、この藻の活性や生活史に密接に関連していることを暗示している。2)ピレノイドの単離とその生理活性(論文2)。ピレノイドはタンパク質を主体としているために、単離を試みると容易に緩衝液に溶解してしまう。このため従来は限られた種からしか無傷のピレノイドは単離されていない。一般には、水銀固定されて不溶化して活性を失ったものが単離されている。本研究では、高浸透圧で強イオン強度の緩衝液に葉緑体を懸濁し、エ-テル液を重層し、急激に攪拌し、葉緑体の破壊とピレノイド抽出を行なった。単離して純化した生のピレノイドは高いRuBisCO活性を示した。これまでに、ピレノイドの主成分が光合成の炭酸固定酵素であるリブロース1、五-二燐酸カルボキシラーゼ(RuBisCO)であるとの報告がなされているので、本年は免疫学的手法と生化学的手法で調べた。1)酵素抗体法による研究(1)RuBisCOの大サブユニットのモノクローナル抗体を作り、葉緑素体に反応させたところ、ピレノイドとその周囲のデンプン粒の表面に強い反応が現れた。ストロマ中の存在量は少なかった(論文1)。(2)藻体の場所による違い主枝の葉緑体に較べ、羽状枝のものではピレノイドを囲むデンプン粒の周囲に反応が強く見られた。(3)培養条件の違いによるRuBisCOの局在の違い暗所においた羽状枝ではピレノイドが染まらず、デンプン粒の周囲が濃く染色された。成熟した羽状枝の葉緑体ではピレノイドもその周囲も染まらなかった。2)免疫電顕法による研究(1)金ラベルした抗体を用いて、ピレノイドとストロマ中のRuBisCOの量比をより正確に測定した。葉緑体の断面の単位体積あたりの量比は、ピレノイドとストロマ部分で約3:1であった。(2)ストロマ中でのRuBisCOはチラコイド膜に接して存在しているように見えた。ストロマ中のRuBisCOの量比が、以前に実際に葉緑体全部とピレノイドから別々にRuBisCOを抽出して較べた値より大きかった事は、免疫電顕法で検出したストロマ中のRuBisCOの多くは、チラコイド膜に固定されていることを示唆している。

3)高張液とエーテルを用いて調整した生のピレノイドにはRuBisCO活性とジアホラーゼ活性が検出された(論文2)。前年度の研究をさらに深め,ピレノイドの酵素活性や酵素の存在状態を調べた。1)免疫電顕法による研究。(1)金ラベルした抗体を用いて,ピレノイドとストロマ中のRuBisCOの量比を,より正確に測定した。葉緑体のなかで,ピレノイドとストロマ部分での断面の単位面積あたりの酵素量の比は,3:1であった。(2)ストロマ中のRuBisCOは,チラコイド膜に接して存在しているように見える。以前に葉緑体からストロマとピレノイドを完全に分離して,その分画中の可溶性RuBisCOの量を電気泳動で測定したところ,殆どのRuBisCOがピレノイドの周囲に存在しているという結果を得ている。免疫電顕と抽出実験の結果を併せると,ストロマ中のRuBisCOの多くは,チラコイド膜に固定されていることが予想される。2)単離された生のピレノイドの酵素活性(論文1)前年に開発した方法で単離精製したピレノイドは,RuBisCO活性以外にも,硝酸還元活性を持ち,またこの酵素の生産物である亜硝酸も含んでいることが明らかになった。この酵素が葉緑体中の代謝にどの程度関与しているかはまだ明らかになっていないが,最近,葉緑体やピレノイド中での存在が免疫電顕法で確認されている。3)分子生物学的研究(論文2)葉緑体の遺伝子ライブラリ-を作り,RuBisCOの大サブユニットの遺伝子をクロ-ニングして,その塩基配列を決定し,他の植物のものと比較した。この遺伝子は,大きなイントロンを持つこと,その塩基配列とRuBisCOのアミノ酸配列の比較から,通常の植物に見られる,N末端のプロセッシングを受けていないことなどが明らかになった。
π共役ポリマーを含むポリマーブレンド薄膜のナノ周期構造構築

本研究では、我々が以前に開発したポリマーブレンド薄膜における配向性ナノパターン作成法を応用して、有機半導体デバイスの理想構造を指向したナノ構造の構築を目指した。この手法を導電性ポリマーを含むポリマーブレンドに適用することにより層状ナノパターンの形成に成功するとともに、様々なポリマーブレンドへの適用を通じて、微小な周期と高い配向性の同時達成を可能にしたナノ構造形成メカニズムを明らかにした。本研究は申請者らが開発した、ポリマーブレンド薄膜におけるナノ周期構造造形技術を基盤に、nmスケールのドナー/アクセプター構造を造形することを目的とする。この技術は有機低分子溶媒の配向結晶化をきっかけとして、ポリマーブレンドの固液相分離と、一方のブレンド成分である結晶性ポリマーのエピタキシャル結晶化を引き起こしている。素早い固化(結晶化)により固液相分離の極めて初期の段階で構造凍結をすることにより、nmスケールの相分離構造を実現可能にしている。本年度は、まず、立体規則性ポリ(3-ヘキシルチオフェン) [rrP3HT]とフェニル-C61-酪酸メチル[PCBM]の混合系に対して本造形技術を適用したが、残念ながら目的とする構造体は得られなかった。そこで、rrP3HT/ポリスチレン[PS]、及び、rrP3HT/立体不規則性ポリ(3ードデシルチオフェン)[ranP3DDT]の各ブレンドについて試みたところ、トリクロロベンゼンを結晶溶媒として用いた場合にストライプ状のナノ相分離構造を生成することに成功した。rrP3HT/PS系では、原子間力顕微鏡観測により、明瞭な境界により区切られた相分離構造が確認された。周期は200nm程度であり、ブレンドの混合比によりある程度制御可能である。微小角入射広角X線回折測定および偏光紫外可視吸収スペクトル測定より、P3HT結晶のa軸が基盤に対して垂直に配列し、c軸がラメラ構造に対して平行に配向していることが明らかとなった。rrP3HT/ranP3DDT系でも同様の相分離構造が観測されたが、相間の境界は不明瞭で、ストライプ状の層内にも第2成分が侵入している様子が観測された。2つのブレンドの相分離構造の違いは相溶性の差に由来するものと考えられる。本研究は申請者らが開発した、結晶性溶媒誘導エピタキシーを用いたポリマーブレンド薄膜におけるナノ周期構造形成技術[CIE法]に基づいて、nmスケールのドナー/アクセプター構造を造形することを目的とする。昨年度までに立体規則性ポり(3-ヘキシルチオフェン)[rrP3HT]とポリスチレン[PS]のブレンド、及び、rrP3HTと立体不規則性ポリ(3-フドデシルチオフェン)[ranP3DDT]のブレンドで、ストライプ状のナノ相分離構造を生成することに成功している。本年度は、rrP3HT/PSおよびrrP3HT/ranP3DDTナノ構造体中の詳細な構造分析を行った。ナノ構造体形成後の熱処理や選択溶媒による片成分除去などの方法により、rrP3HT結晶化過程や階層構造性などを明らかにした。さらに同様の分析法を一般的なポリマーのブレンドにも適用し、CIE法によるナノ構造体形成メカニズムを解明した。CIE法は有機低分子溶媒の配向結晶化をきっかけとして、ポリマーブレンドの固液相分離と一方のブレンド成分のエピタキシャル結晶化を引き起こし、相分離に配向性を与えると同時に、初期の段階で構造凍結することにより、nmスケールのストライプ状パターンを実現するという極めて複雑な過程を経ている。今回の詳細な検討により、ナノ構造の階層性発現過程が明らかとなった。更に実際の有機薄膜太陽電池用デバイスに近い条件下で、rrP3HT/PSおよびrrP3HT/ranP3DDTのナノ構造形成を試みた。CIE法の成否は基板種類に大きく依存することが知られていたが、PEDOT:PSS上でもストライプ状のナノ構造体を得ることに成功した。また、アクセプターとしてフェニルC61酪酸メチルエステル[PCBM]をブレンドに添加し、CIE法を適用した場合にも、ナノ構造体が形成できることを確認した。高分子構造・物性rrP3HTとPCBMの混合系ではナノ相分離体を形成することはできなかったが、これは計画当初から予想された通りの結果である。そこで、計画の次の段階、すなわち、rrP3HTと第2の高分子成分ブレンドへと研究を進めた。この結果、rrP3HT/ranP3DDTとrrP3HT/PSでナノ周期構造を得ることに成功しており、当初の計画通りに研究が進行している。rrP3HT/ranP3DDTとrrP3HT/PSでナノ相分離構造体の形成に成功したが、深さ方向の成分分布状況が不明であるため、まず、この解析を進める。その後、ナノ相分離したrrP3HT/ranP3DDTとrrP3HT/PSに対してアクセプター分子を添加することを検討する。前者については、rrP3HTとranP3DDTの相間にアクセプター分子が凝集すること、あるいは、低結晶性のranP3DDT相中にPCBMの凝集相が形成することを期待している。後者ではPS相を選択除去後にアクセプター分子を添加し、P3HT/アクセプターの2元ナノ相分離構造を得ることも検討する。