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代数的手法による弦理論の非摂動的定式化とDブレインの双対性

ゲージ理論と重力理論を統一的に扱うことを可能とする弦理論において,ゲージ場は開弦,重力場は閉弦の状態に含まれる。このことから一般に,開弦と閉弦の混在した系に関する理解は,弦理論においてもっとも重要なテーマのひとつとなっている。特に,その開弦と閉弦の混在した系のtreeの部分はホモトピー代数の構造を持つ。昨年度は,そのような構造を定式化し,open-closedホモトピー代数(OCHA)というものを定義し,それの持つ一般的な代数構造について議論した(Communications in Mathematical physicsに掲載予定)。今年度は,そのOCHAの物理的背景,及び物理又は幾何学的な応用について議論した(Journal of Mathematical Physics 47 023506 (2006))。特に,このOCHA構造はZwiebach'95による開-閉弦の場の理論をtreeの部分に制限した時に得られる構造であり,また,Kontsevich'97によって肯定的に解決された変形量子化問題における設定をその一例として含むことを議論した。さらに,様々な位相的弦理論においては,treeの開弦の成す構造としてDブレインとその間の開弦からなる圏を考える場合が多い。OCHAはそのような設定では開弦の理論を記述する圏の,閉弦の凝縮による変形を記述し,特に,B-模型と呼ばれる位相的弦理論のtreeの開弦と閉弦の混在した系を考えると,複素多様体上の正則ベクトル束の成す圏の,複素構造の変形に付随する変形が記述されることについて議論した。弦の場の理論は今のところ,弦理論の非摂動効果を記述し,はっきりとした弦の摂動論的な意味づけを持つ唯一の理論である.弦の場の理論は,その構成法より,古典的開弦,古典的閉弦の場合にホモトピー代数構造を持つことが知られている.ある共形不変な背景時空の周りで定義できる弦の場の理論の作用は実は無限個ある.しかし,古典的な開弦,閉弦の場の理論においては,そのホモトピー代数構造に注目することにより,同じ共形背景時空上のすべての弦の場の理論の作用は同型であることが分かる.これは,固定した共形背景時空上のすべての古典的な開弦の場の理論は場の再定義で移り合い,つまり物理的に等価であることを意味している.今年度はさらに,古典的な開弦と閉弦の混在した系(古典的開-閉弦の場の理論)について研究し,その系の持つ一般的な代数構造として,新しいホモトピー代数を定義した.つまり,古典的開-閉弦の場の理論が一般にホモトピー代数と言うことのできる性質を持ち,そのことから,固定した共形背景時空上のすべての古典的な開-閉弦の場の理論は等価であることが分かった(準備中).このようなホモトピー代数構造は,非摂動効果を含む弦理論の作用の持つ摂動論的な構造を制御するものであり,非摂動的な弦理論の作用の探求にとっての第一ステップであると考えている.一方,この弦(の場)の理論の持つホモトピー代数構造の一般論を非可換2次元トーラス上の位相的開弦の場の理論に応用し,それについて得られた結果(準備中)を,日本物理学会第58回年次大会で発表した.弦理論において基本的なものは閉弦の状態と開弦の状態であり、一般に閉弦の状態空間は重力場、開弦の状態空間はゲージ場を含むものである。よって、弦理論は重力場の理論とゲージ理論を統一的に記述しうる理論であることが期待され、開弦と閉弦の混在する系は重力場の理論とゲージ場の理論の間の何らかの対応を与えることが期待される。今年度は開弦と閉弦の混在する系の持つ一般的な代数を定式化し、それがホモトピー代数と呼ばれるものの構造を持つことを示した。これらの結果はプレプリントとして公表し、投稿中である。この研究の過程で今年度4月15日から6月26日までは渡米し、ペンシルバニア大学にて研究を行った。その滞在中、アメリカ数学会とLeigh大学における研究会「Geometry and Topology」において研究発表し、また、帰国後は日本物理学会2004年秋季大会と名古屋工業大学におけるホモトピー論研究集会にて発表した。一般に、閉弦の場は弦の存在する(標的)空間の(計量などの)背景場であり、閉弦の場の凝縮は空間の変形を意味するが、その幾何学の変形を反映するのは閉弦の理論の代数構造ではなく開弦の理論の代数構造であることが多い。今年度は、さらにこのような弦理論の幾何学への応用として、トーラスの非可換変形である非可換トーラス上の開弦の理論を構成し、その代数構造を具体的に解析し、プレプリントとして公表した(投稿中)。これについては京都大学での国際研究会「Mathematical Aspects of String Theory」と湘南国際村における国際研究会「Noncommutative Geometry, K-theory and Physics」において発表した。

今年度は,そのOCHAの物理的背景,及び物理又は幾何学的な応用について議論した(Journal of Mathematical Physics 47 023506 (2006))。特に,このOCHA構造はZwiebach'95による開-閉弦の場の理論をtreeの部分に制限した時に得られる構造であり,また,Kontsevich'97によって肯定的に解決された変形量子化問題における設定をその一例として含むことを議論した。さらに,様々な位相的弦理論においては,treeの開弦の成す構造としてDブレインとその間の開弦からなる圏を考える場合が多い。OCHAはそのような設定では開弦の理論を記述する圏の,閉弦の凝縮による変形を記述し,特に,B-模型と呼ばれる位相的弦理論のtreeの開弦と閉弦の混在した系を考えると,複素多様体上の正則ベクトル束の成す圏の,複素構造の変形に付随する変形が記述されることについて議論した。
グラファイト型窒化炭素の構造と物性に関する電子状態シミュレーション研究

主に炭素と窒素からなるグラファイト窒化炭素(g-CN)は19世紀から合成されていた高分子であるが、その構造や性質についてはほとんど知られていなかった。21世紀に入り、金属を含まないにも関わらず触媒として作用することや、元素置換によって光導電性を示す電子機能材料としての利用できる可能性があることが見いだされるようになった。本研究ではg-CNの構造と興味深い反応性や物性との相関を明らかにする目的で、電子状態に関する計算シミュレーションによる解析研究を行った。グラファイト型窒化炭素(graphitic carbon nitride:g-CN)の構造と電子状態に関する理論的解析を行った。最近の実験によって、この材料が水分解光触媒となる可能性や、光電流を発生する光電変換材料となる可能性が示唆されている。本研究の目的は、このような光化学的性質を発現する重要因子を解明すること、およびこの材料の置換位置あるいは格子間位置に不純物元素を導入することによって、光化学的性質がどのように変化するかを理論的に予測することである。H22年度においては、g-CNの電子基底状態および励起状態における構造的特徴、電子状態的特徴を電子状態理論によって解析するとともに、電子励起に伴う水分解の反応過程のエナジェティックスについて検討した。水分解過程では、OH結合の活性化が最も重要な反応過程となる可能性があることが分かった。反応サイトとしては、3つのヘプタジン環で囲まれた空孔部位が最も重要であると思われる。また、分子設計の観点から、BやPなどのヘテロ原子を置換位置に導入することによって生じる電子的因子(分子構造やイオン化エネルギー、電子親和力、光吸収特性)の変化についても解析を行った。これらのヘテロ原子を導入すると、HOMO-LUMOギャップ内に特有の不純物準位が形成される。これが特異な光吸収挙動や導電性を引き起こす原因になると考えられる。更に、格子間位置への不純物ドーピングに関する検討を行い、金属イオンを適切に遷択することによってg-CNの分子構造と電子状態を制御できる可能性があることを見出した。金属元素を含まないにも関わらず光化学的水分解反応やフリーデル・クラフツ反応の触媒の触媒となることが知られているグラファイト型窒化炭素の構造と光物性、および反応性に関する電子論的研究を行った。本年度は特に光化学的水分解反応の反応機構を解析する目的で、反応素過程について検討した。その結果、水分子の物理吸着構造、OH結合が切断された化学吸着構造、およびこれらの吸着が起こる反応サイトが明らかとなった。水分解反応では犠牲試薬の存在下に水素が発生することが実験的に報告されている。本計算による解析結果から、水分子のOH結合が励起状態において切断されたあとに、プロトンが隣接するボイドに転位して犠牲試薬から電子を受け取り、水素が生成する可能性が示された。グラファイト型窒化炭素(g-CN)の構造と反応性を明らかにすることを目的として、電子状態理論を駆使した計算化学研究を実施した。g-CNは主に窒素と炭素からなる網目状高分子である。この材料の構造、物性、反応性については未だ不明の点が多い。構造については、メレム(2,5,8-triamino-tri-s-triazine)がモノマーであることは明らかにされているが、重合後の構造についてはグラファイト同様の平面構造とする報告や波打ち型の構造とする報告がある。本研究では、様々なサイズのオリゴマーモデルに関する構造最適化を行うとともに、振動スペクトル解析を行うことによって、波打ち型構造が安定であることを明らかにした。この構造をとる原因は、網目状構造に存在する空孔部分での原子間反発にあることも明らかとなった。計算機実験として、この空孔部分に様々なカチオンを配置して計算したところ、波打ち型構造からお椀型構造へと変化させることが可能であることを予測した。反応性については、水からの光水素発生の反応機構に関する検討を行った。励起状態や電荷分離状態に関する構造最適化を繰り返しながら、水分子の分子状吸着、OH結合を切断する解離吸着、生成したプロトンの分子内拡散、2つのプロトンの結合による水素発生などの反応素過程の活性障壁高さを評価した。これら一連の研究の結果、光化学的に水分子の直接分解を行うためには、少なくとも電荷分離によって局所的な酸化状態が形成されることが必要であり、プロトンカップリングによる水素分子の発生には拡散した電子が再び反応サイト近傍に戻ってくることが必要であることが明らかとなった。ただし、検討した反応素過程のほとんどにおいて反応の活性障壁が高く計算されており、必ずしも反応が容易とは結論できなかった。検討したものとは異なる反応機構の可能性もあることから、今後更に詳細な検討が必要である。当初目的としていたグラファイト型窒化炭素の構造最適化はほぼ終了している。光化学的水分解反応の反応機構解析については、重要な反応中間体の候補となる構造を見出すことができた。

励起状態ダイナミクスの解析については、第一原理的なアプローチではなく、電子移動理論などに基づくモデル理論で実施することとした。24年度が最終年度であるため、記入しない。平成23年度に新たな安定構造や特異な幾何構造を予測することができた。今後これらの励起状態計算を行い、その電子的特異性を明らかにしたい。これまで明らかとなった反応中間体の構造とエネルギーから、光化学的水分解反応過程を記述するモデル理論を構築し、ダイナミクスに関する知見を得たい。
Src経路の制御によるHDAC阻害剤併用療法の可能性

初年度は下記の検討を行い、成果をえた。【目的1】Srcファミリー分子のHDAC阻害剤の併用療法のターゲットとしての可能性を明らかにする。ヒストン脱アセチル化酵素(HDAC)阻害剤の刺激によりCTCLの細胞株においてSrcの活性化(チロシン塩基のリン酸化)が起こることをタンパク質レベルで明らかにした。この作用は複数のHDAC阻害剤で、かつ複数のCTCLの細胞株で認められた。即ちHDAC阻害剤によりCTCLの細胞でSrcキナーゼ経路の活性化が起きること、Srcキナーゼ経路がHDAC阻害剤の併用療法のターゲットとなりうることを明らかにした。【目的2】Srcキナーゼ阻害剤を併用することで、どのようなメカニズムでHDAC阻害剤の抗腫瘍効果が増強するか。Srcキナーゼ阻害剤によるHDAC阻害剤による抗腫瘍効果の増強の主なメカニズムはアポトーシスの誘導であることを、フロサイトメトリーを用いて明らかにした。この作用は複数のSrcキナーゼ阻害剤において共通して認められた。
糖化ストレスによる骨機能阻害に対するS. sonchifoliusの効果

糖化反応は、血中の過剰な糖とタンパク質との非酵素的な反応であり、様々なタンパク糖化最終産物(AGEs)が生体内で産生される。AGEsの生成・蓄積はタンパクの機能不全や炎症惹起に関わることから、近年、疾病予防のターゲットとされてきた。特に糖尿病は、慢性的な高血糖の結果AGEsの蓄積が亢進していると考えられており、糖尿病関連疾患とAGEsに関する報告が多くなされている。骨は通常、骨芽細胞による骨新生と破骨細胞による骨破壊のバランスが保たれており、このバランスが崩壊することによる骨質・骨量の低下は骨折の危険因子となる。これまで骨粗鬆症やそれに伴う骨折は、加齢によるホルモンバランスの崩壊が要因であると考えられてきたが、それ以外にも糖尿病患者に骨折の罹患率が健常者と比べ高いこと、骨折部位の骨コラーゲン中に架橋性AGEsの一種であるペントシジンの蓄積が認められていること、ペントシジンによる骨コラーゲン中の不要な架橋形成が骨の弾性低下に繋がることが報告されていることなどから、糖化反応やAGEs、特にペントシジンの蓄積が骨機能に与える影響について研究がなされてきた。申請者らはその中でも、AGEsが骨芽細胞・破骨細胞分化に与える影響について培養細胞を用いた研究を行ってきた。本年度は、申請者らがこれまでに500種類以上の食用植物から選定した、AGEs産生抑制・分解亢進作用を有する植物であるSmallanthus sonchifolius (和名:ヤーコン)に含まれる、ペントシジン産生抑制有用成分並びにAGEsとタンパク質との架橋を切断する成分を同定した。これにより、次年度以降に行うAGEsが破骨細胞に与える影響に関するメカニズム解析においてより詳細な検討ができるものと考えている。本研究課題におけるH30年度の計画は、すべて達成した為。具体的には、H30年度は、申請者が500種類以上の食用植物から選定したAGEs産生抑制・分解亢進作用を有する植物であるヤーコンについて、ペントシジン産生抑制作用成分の探索を行うことを課題とした。初めに複数の還元性物質(AGEs化物質)を用い、骨コラーゲンであるI型コラーゲンと反応後のペントシジン量を測定することで、今後の検証に適切な糖化モデルを構築した。次にヤーコン抽出液を高速液体クロマトグラフィー(HPLC)にて分離分画し、各画分を糖化モデルに加え、ペントシジン産生抑制能を評価した。その結果、ヤーコンに含まれる特徴成分の1つである2,3,5-トリカフェオイルアルトラル酸(TCAA)に強いペントシジン産生抑制作用が認められた。また、AGEsとタンパク質との架橋構造であるαジケトン構造を切断することによりAGEs架橋切断能を評価するモデルにおいても、TCAAは高い切断活性を示した。今後は、AGEsによる破骨細胞分化抑制メカニズムの解明を目指し、特に細胞融合阻害に必須であるタンパク質の転写調節を中心に解析する予定である。併せてヤーコン抽出物及びTCAAの効果を明らかにすることで、ヤーコンの有用性について知見を得る。

その結果、ヤーコンに含まれる特徴成分の1つである2,3,5-トリカフェオイルアルトラル酸(TCAA)に強いペントシジン産生抑制作用が認められた。また、AGEsとタンパク質との架橋構造であるαジケトン構造を切断することによりAGEs架橋切断能を評価するモデルにおいても、TCAAは高い切断活性を示した。今後は、AGEsによる破骨細胞分化抑制メカニズムの解明を目指し、特に細胞融合阻害に必須であるタンパク質の転写調節を中心に解析する予定である。併せてヤーコン抽出物及びTCAAの効果を明らかにすることで、ヤーコンの有用性について知見を得る。
貼り合わせによる有機トランジスタの作成と高集積回路への応用

有機トランジスタなど有機デバイスを高性能化するためには,ナノテクノロジーを駆使して,微細化することが不可欠であることは言うまでもない。無機半導体の場合には,電子線リソグラフィーを用いたナノ微細化の手法が確立しつつあるが,有機半導体デバイスの場合には,類似のリソグラフィー手法による微細化プロセスとの整合性が良くない。このため,有機デバイスに適した材料を探索し,さらに低コストの微細化プロセスを確立する必要がある。有機デバイスの特徴は,可とう性,大面積性,低コスト性であるから,ナノ微細化に当たってはこれらの特徴を犠牲にすることなく実現することが求められる。有機トランジスタのゲート絶縁膜としては,絶縁特性と表面平坦性に優れる無機絶縁材料がよく用いられてきたが,やはり可と性,大面積性,低コスト性に優れる高分子材料を用いることが望ましい。今年度は,まずこのゲート絶縁膜材料の探索とそのナノ薄膜化による特性の向上を試みた。我々は,低温で硬化可能なポリイミドを有機トランジスタのゲート絶縁膜へ応用したので報告する。ポリイミドを用いてキャパシタ構造を作製し,絶縁特性を評価した。次にポリイミドをゲート絶縁膜として用いてトップコンタクト型の有機トランジスタを作製しトランジスタ特性を評価した。この結果,絶縁特性として,リーク電流1nA/cm2以下,99%以上の歩留まり,耐圧は約100Vという良好な結果を得た。トランジスタ特性に関しては,絶縁膜の厚さが990nmのものでは移動度0.5cm2/Vs, on/off比102,厚さが540nmのものでは,移動度1.4cm2/Vs, on/off比103という結果が得られた。有機トランジスタの低コスト性、機械的フレキシビリティという長所をより生かすためには絶縁膜には高分子材料を用いることが望ましい。しかしながら、いまだ有機半導体ではゲート絶縁膜に無機材料を用いている報告が多い。その理由として、無機材料はすでにゲート絶縁膜として十分な信頼性が得られていることがある。ポリイミドは、エレクトロニクス産業では広く使われている絶縁材料で、優れた絶縁特性と高い信頼性を有する高分子である。絶縁膜として良好な特性を持つポリイミドだが、有機トランジスタに用いられた報告は少なく、またあまり良いトランジスタ特性を得られていない。この主な理由はポリイミド前駆体をポリマー化させるための硬化温度が高い(300°C)ためである。この温度はほとんどのプラスチック基板のガラス転移温度よりも高く、プラスチック基板上に作る有機トランジスタには用いることが困難である。この問題点を克服するために我々は低温(180°C)で硬化可能なポリイミド前駆体を用いることによってこの問題点を解決し、プラスチックフィルム上に良好な特性を持つ有機トランジスタを作成することに成功した。まず、ポリイミドを用いてキャパシタ構造を作製し、絶縁特性を評価した。この結巣、絶縁特性として、リーク電流1nA/cm^2以下、99%以上の歩留まり、耐圧は約100Vという良好な結果を得た。トランジスタ特性に関しては、絶縁膜の厚さが990nmのものでは移動度0.5cm^2/Vs、on/off比10^2、厚さが540nmのものでは、移動度1.4cm^2/Vs、on/off比10^3という結果が得られた。
ヒドロキシル基の電解発光に基づく糖類の高感度定量及び特性分析に関する研究

アルカリ性水溶液中におけるヒドロキシ化合物の電解酸化反応で誘発される新規な発光のメカニズムを説明すると共に、本発光を利用したアルコール・糖の高感度センシング法を確立した。以下に研究成果の概要を述べる。グラッシーカーボン(GC)を作用電極として簡単な構造のメタノールの発光機構を検討した結果、メトキシドイオンの電極酸化で生成するメトキシルラジカルの不均化を経由して、電子励起状態のホルムアルデヒドの生成が示唆された。多様なポリオールおよび糖の電解発光特性の解析結果からも、発光は電子励起状態のアルデヒドの生成を経ることが示唆された。また、蛍光試薬存在下における電解酸化過程では、エネルギー移動に基づいて発光は著しく増幅されることを見出した。種々の金属電極によるヒドロキシ化合物の電解酸化過程を検討した結果、GCとは異なり反応はすべて暗過程であることが判った。ところが、Niでは、アルカリ性条件下で電極表面をアノード処理して、電極触媒化を図ることにより、蛍光試薬を含むヒドロキシ化合物の溶液の電極触媒酸化過程において、特異的な発光が輻射されることを見出した。この発光種は、電極触媒酸化過程で生成した励起化学種と蛍光試薬との間で形成される、複合体であることが示唆された。一方、ヒドロキシ化合物の酸化過程で生成する発光を利用したアルコールおよび糖の新規な検出法について検討した。主にGC電極を用いて、発光特性を種々検討した結果、発光強度と試料濃度との間に、広い濃度範囲(μMmM)で直線性が成立することを実証した。さらに、実用性の高いフロースルー分析法への応用を検討し、1試料中数十ピコモルのヒドロキシ化合物の定量を可能とする発光検出系を確立した。さらに、これをクロマトグラフィーの検出系に利用し、多種多様なアルコールおよび糖の高感度分析法を確立した。1.ヒドロキシル基の電解酸化に伴われる新規な発光の機構を詳しく調べることを目的として、最も基本的な構造を有するメタノールの電解酸化と発光挙動の解析を行った。発光挙動を電解電位の関数及び電解反応時間の関数として解析した結果、二種類の発光パスが存在していることを明らかにした。ひとつは、ヒドロキシル基の電解酸化反応から電子励起状態のホルムアルデヒドが生成するパスであり、もう一つの発光パスは、反応の副産物であるテトラオキシドを経由して生成する一重項酸素が発光種であることを示した。アルコール、糖等の検出では、特に前者の励起アルデヒドが生成する発光パスが重要であり、電解酸化のための印加電位を調節することによりこの発光パスのみを起こし得ることが判った。さらに、この発光パスは高感度検出に極めて有益な増感蛍光効果を示すことを明らかにした。1.の成果は、Electrochimica Acta誌に印刷中である。2.本発光に基づく高感度且つ簡便なアルコール、糖及び関連物質の連続測定法の確立を目的として、フロースルー型の発光測定システムを新しく構築し、基本的特性について評価、検討を行った。高感度検出に有効な顕著な増感効果はフロー系でも同様に観察された。測定条件を詳しく検討した結果、最適条件下においてsub-nmolオーダーの、アルコール、糖及びそれらの関連物質が例外なく検出されることを明らかにした。さらに、幅広い濃度において、これらの物質を簡便に検出できることが判り、本発光法の大きな有用性が明らかとなった。2.の成果はAnalytical Chemistryに投稿した。3.本発光反応はこれまでにない新規なものであり、今後増感機構も含め、発光機構をより詳細に解明すると共に、さらに、DNAなどの高分子量のヒドロキシル基含有化合物の高感度検出及び特性分析を目指す。

以下に、研究成果の概要を述べる。グラッシーカーボン(GC)を作用電極として簡単な構造のメタノールの発光機構を検討した結果、メトキシドイオンの電解酸化で生成するメトキシルラジカルの不均化を経由して、電子励起状態のホルムアルデヒドの生成が示唆された。多様なポリオールおよび糖の電解発光特性の解析結果からも、発光は電子励起状態のアルデヒドの生成を経ることが示唆された。また、蛍光試薬存在下における電解酸化過程では、エネルギー移動に基づいて発光は著しく増幅されることを見出した。種々の金属電極によるヒドロキシ化合物の電解酸化過程を検討した結果、GCとは異なり反応はすべて暗過程であることが判った。ところが、Ni電極では、アルカリ性条件下で電極表面をアノード処理して、電極触媒化を図ることにより、蛍光試薬を含むヒドロキシ化合物の溶液の電極触媒酸化過程において、特異的な発光が輻射されることを見出した。この発光種は、電極触媒酸化過程で生成した励起化学種と蛍光試薬との間で形成される、複合体であることが示唆された。一方、ヒドロキシ化合物の酸化過程で生成する発光を利用したアルコールおよび糖の新規な検出法について検討した。主にGC電極を用いて、発光特性を種々検討した結果、発光強度と試料濃度との間に、広い濃度範囲(μMmM)で直線性が成立することを実証した。さらに、実用性の高いフロースルー分析法への応用を検討し、1試料中数十ピコモルのヒドロキシ化合物の定量を可能とする発光検出系を確立した。さらに、これをクロマトグラフィーの検出系に利用し、多種多様なアルコールおよび糖の高感度分析法を確立した。
フルオロ基及びペルフルオロアルキル基をもつヘムの合成とNMRプローブへの応用

本研究では、酵素をはじめヘムタンパク質の機能特異性を構造との関係から明らかにする目的で、補欠分子ヘムへNMRプローブとなるフッ素置換基(F基、CF_3基など)の位置特異的導入を検討した。そして、得られた新規フッ素化ヘムを用い、アポタンパク質との再構成を行い種々の物性測定を行った。1.新規フッ素化ピロール、ポルフィリン、ヘムの合成(1)ピロールβ位にモノフルオロ基が置換した種々のピロールの合成条件を確立した。(2)β位に2つのモノフルオロ基をもつピロール同士のカップリングは成功しなかったが、β位に1つのモノフルオロ基をもつピロールとのカップリングは成功し、合計3つのモノフルオロ基をもつジピロメテンを得た。(3)モノフルオロ基が3つ置換したジピロメテンを原料に、ポルフィリンの合成を種々検討したが、モノフルオロ基が小さく、環化の際に立体効果が働かず収率は数%にとどまった。(4)トリフルオロメチル基をもつピロールの化学修飾反応の条件を種々検討して、対称な位置にトリフルオロメチル基をもつジピロメタンの合成に成功した。(5)トリフルオロメチル基が2つ対称な位置に置換した天然型ポルフィリン、およびヘムの合成に成功した。(2,8-DPFポルフィリン、ヘム)(6)2,8-DPFヘミンとアポミオグロビンとの再構成を行い、通常通りフッ素化ヘムを含む再構成タンパク質を得た。2.新規フッ素化ポルフィリン、ヘムおよび再構成ミオグロビンの物性評価(1)再構成タンパク質においても、^<19>F核シグナルは観測可能であり、構造解析にも適用できることが明らかになった。(2)先の7-PFヘミンと2,8-DPFヘミン及びそれぞれの再構成タンパク質をNMR、酸素親和性等の測定で比較すると、トリフルオロメチル基の置換基数の違いを、その電子効果(電子求引性)として観測できることがわかった。本研究では、酵素をはじめとするヘムタンパク質の機能特異性を構造との関係から明らかにする目的で、補欠分子であるヘムへMRプローブとなるフッ素置換基を原料ピロール段階で導入する方法を種々検討した。また、これまでに得られたフッ素化ヘムを用いた^<19>F-NMR測定を行った。新規フッ素化ヘムの合成(ピロール段階でのフッ素基の導入について):1.モノフルオロ基(-F)が置換したヘムの原料となるフッ素置換ピロールの効率的な合成条件を明らかにした。2.ピロールに2つのモノフルオロ基が置換したフッ素化ピロールの合成方法を種々検討した。3.トリフルオロメチル基(-CF_3)が置換したヘムの原料となるフッ素置換ピロールの合成を行ったが、ピロール環にトリフルオロメチル基とエチルエステルの共存下では、エステルの加水分解条件でトリフルオロメチル基も加水分解することが判明し、α位のエチルエステルをベンジルエステルに変換したフッ素置換ピロールの合成が必要となり、その合成方法について検討した。4.さらに、トリフルオロメチル基を含み、ピロール環の残るβ位がフリーH基のフッ素置換ピロールの合成を行った。5.ピロールβ位が2つともフリーH基のピロールを合成し、これまでのジアゾフッ素化の手法でモノフルオロ基の導入を試みたが、アミノ化が進行せず目的物は得られなかった。1.一般的に化学シフト

異方性による緩和の寄与がフッ素の緩和に対して支配的であるため、分子運動が遅くなるほど、また磁場強度が高くなるほど化学シフト異方性の影響は大きくなり、シグナルの線幅は増大する。そこで、導入したフッ素基の化学シフト異方性の寄与を見積もる方法としてモデル分子の分子軌道計算を行った。2.分子軌道計算と対応して、これまでに合成した7-PF,2-MFヘムの^<19>F-NMR測定を行った。3.以上の結果から、高分子量(10万以上)のタンパク質においても、^<19>F-NMR測定により、^<19>F核シグナルは観測可能であり、構造解析にも適用できることが明らかになった。本研究では、酵素をはじめヘムタンパク質の機能特異性を構造との関係から明らかにする目的で、NMRプローブとなる補欠分子ヘムへのフッ素置換基(F基、CF_3基など)の位置特異的導入を検討した。そして、得られたフッ素化ポルフィリン、ヘムのUV-vis、^<19>F-NMR等の測定を行った。フッ素化ピロール、ポルフィリン、ヘムの合成1.ピロールβ位に2つのモノフルオロ基(-F)が置換したフッ素化ピロールの合成条件を確立し、ポルフィリンの前駆体となるジピロメテンを合成するために、種々のピロールとのカップリングを行った。2.β位に2つのモノフルオロ基をもつピロール同士のカップリングは成功しなかったが、β位に1つのモノフルオロ基をもつピロールとのカップリンは成功し、合計3つのモノフルオロ基をもつジピロメテンを得た。3.前年度は成功しなかった、トリフルオロメチル基(-CF_3)をもつピロールの化学修飾反応の条件を種々検討して、対称な位置にトリフルオロメチル基が置換したジピロメタンの合成に成功した。4.得られた2つのトリフルオロメチル基を対称な位置にもつジピロメタンを元に、新規化合物となるトリフルオロメチル基が2つ対称な位置に置換したポルフィリンの合成に成功した。(2,8-DPFポルフィリン)5.得られた2つのトリフルオロメチル基を対称な位置にもつポルフィリンへの鉄の挿入、プロピオン酸メチル基の加水分解反応は通常のポルフィリンと同様の反応性で進行した。新規フッ素化ポルフィリン、ヘムの物理化学測定1.2,8-DPFポルフィリンの紫外・可視吸収スペクトルはトリフルオロメチル基が1つだけ置換したポルフィリンの吸収パターン(ロド型)とは異なり、エチオ型の吸収パターンを示した。2.2,8-DPFポルフィリン、ヘムの^<19>F-NMRは、1本のシグナルしか観測されないことから、2つのトリフルオロメチル基が予想通り対称な位置に存在することが明らかになった。本研究では、酵素をはじめヘムタンパク質の機能特異性を構造との関係から明らかにする目的で、補欠分子ヘムへNMRプローブとなるフッ素置換基(F基、CF_3基など)の位置特異的導入を検討した。そして、得られた新規フッ素化ヘムを用い、アポタンパク質との再構成を行い種々の物性測定を行った。新規フッ素化ポルフィリン、ヘムの合成とアポタンパク質との再構成1.これまでに得られたモノフルオロ基が3つ置換したジピロメタンを原料に、ポルフィリンの合成を種々検討したが、モノフルオロ基が小さく、環化の際に立体効果が働かず収率は数%にとどまった。
細胞数とサイズの調節を介した葉器官サイズ決定機構の解析

本研究の目的は、葉のサイズを制御する遺伝学的ネットワークを明らかにすることである。これまでに、葉のサイズに異常を示すシロイヌナズナ突然変異株を多数収集し、それらを葉細胞の数あるいはサイズの増減に応じクラス分けした。本年度はそれらの中でも特徴的な表現型を示す4種の突然変異株について原因遺伝子の特定を行った。葉原基における細胞増殖期間を延長することで、葉細胞数を増加させるgrandifolia1-D (gla1-D)変異は、4番染色体の重複に起因することが示唆された。この領域は葉の細胞数を正に制御するAINTEGUMENTA (ANT)の遺伝子を含む。従って、gla1-Dにおける細胞数の増加は、ANTのコピー数の増加が引き金である可能性が示唆された。gra-1D変異が全ての葉組織の細胞を一様に増加させるのに対し、elongata1 (elo1),elo3変異は特に表皮の細胞増殖を強く促進することが判明した。これらの変異株では、表皮とその直下の組織の細胞増殖の調和が乱され、最終的に通常よりも広い細胞間隙を持つ大型かつ長い葉身が形成される。ELO1,ELO3遺伝子をT-DNA tagging法、map-based法でそれぞれ特定したところ、これらの遺伝子はRNA polymerase IIによる転写産物の伸長を制御するElongator複合体の異なるサブユニットをコードすることが明らかになった。これらの結果から、細胞増殖を介する葉サイズ制御機構には、器官全体をカバーするGRA経路、表皮を特に制御するELO経路の最低2種類が存在することが明らかとなった。増殖を終えた葉細胞は、液胞化により急激に細胞伸長を行う。この過程に欠損を示す#116変異株の原因遺伝子をmap-based法で特定したところ、cellulose synthaseをコードするIRREGULAR XYLEM3 (IRX3)であることが判明した。IRX3は未成熟な道管特異的に発現し、道管の2次細胞壁肥厚を司る。irx3では道管の2次細胞壁が正常に形成されず、非常に道管がもろくなる。従って、葉の細胞が十分伸長するためには、通道組織からの正常な物質供給が必須であること、またこれとは対照的に、そのような欠損は細胞増殖にはほとんど影響を及ぼさないことが明らかとなった。本研究は、高等植物の葉器官サイズの制御機構を明らかにすることを目的としている。平成15年度は、葉の器官サイズに異常を示すシロイヌナズナ突然変異株を多数収集し、その解剖学的解析を行った。その結果、変異株における葉器官サイズの小型化には多様な要因があることが分かった。葉の小型化の最も単純な要因として、細胞数のみの減少あるいは細胞サイズのみの減少が挙げられる。しかし、葉の小型化の最も一般的は、細胞数と細胞サイズがともに減少する場合であった。稀な例として、細胞数が減少する一方で細胞サイズが増加する、いわゆる補償作用を生じる場合や、逆に、細胞数が増加しつつ細胞サイズの減少が同時に起きる場合もあった。一方、葉が大型化する突然変異株は非常に稀で、その場合、細胞数の増加あるいは細胞サイズが増加することが大型化の原因であった。これらの突然変異株は、現在160系統ほど得られており、バッククロスおよび、map-based cloningのための変異遺伝子座のマッピングを順次進めている。一方、map-based cloningにより原因遺伝子を特定する事は、これらの突然変異株の数の多さから時間がかかることが予想される。これを解決するため、T-DNA tagging法を用い、葉のサイズ異常を示す突然変異株を収集している(現在約60系統)。本年度は、これまで単離した突然変異株のうち、葉の細胞数が減少すると共に、細胞サイズが増加する「補償作用」を示すan3変異の詳細な解析と原因遺伝子の単離を行った。その結果、AN3は転写コアクチベーターであるヒトSYTのホモログをコードすること、AN3は転写因子の1種であるAtGRF5と相互作用すること、これら2種の遺伝子の機能欠損および機能獲得型の変異体の解祈から、AN3とAtGRF5はおそらく転写因子複合体として機能し、細胞増殖の正の制御により葉のサイズ決定に関与することを明らかにした。一方、葉の細胞数が増加した変異株3系統(grandifoiaと命名)を用いた解析も進めた。gra1,gra2変異はそれぞれ、2番染色体、4番染色体の上腕部にマップされた。突然変異株における葉の発生過程を詳細に観察したところ、いずれの変異株でも、葉における細胞増殖期間が延長されることで細胞数が増加することが明らかとなった。また、an3とgra1との2重変異株は、相加的な表現型を示すため、AN3とGRA1は独立の遺伝学的経路を介して葉のサイズ制御に関与することを示した。葉の細胞サイズの制御については、細胞サイズが小型化する、116系統を用いて、原因遺伝子座のマッピングを進め、その位置を5番染色体上腕部の約130kbの領域内に絞り込んだ。T-DNA挿入変異株を元にした葉のサイズ異常を示す突然変異株については、T-DNAの挿入と葉の表現型が連鎖する系統が8系統得られてた。そのうち2系統については、PPRドメインタンパク(ATIG80270)およびPHD fingerタンパク(At3911200)をコードする遺伝子のプロモーター領域あるいはエキソンにT-DNAタグが挿入されていることが判明した。

これまでに、葉のサイズに異常を示すシロイヌナズナ突然変異株を多数収集し、それらを葉細胞の数あるいはサイズの増減に応じクラス分けした。本年度はそれらの中でも特徴的な表現型を示す4種の突然変異株について原因遺伝子の特定を行った。葉原基における細胞増殖期間を延長することで、葉細胞数を増加させるgrandifolia1-D (gla1-D)変異は、4番染色体の重複に起因することが示唆された。この領域は葉の細胞数を正に制御するAINTEGUMENTA (ANT)の遺伝子を含む。従って、gla1-Dにおける細胞数の増加は、ANTのコピー数の増加が引き金である可能性が示唆された。gra-1D変異が全ての葉組織の細胞を一様に増加させるのに対し、elongata1 (elo1),elo3変異は特に表皮の細胞増殖を強く促進することが判明した。これらの変異株では、表皮とその直下の組織の細胞増殖の調和が乱され、最終的に通常よりも広い細胞間隙を持つ大型かつ長い葉身が形成される。ELO1,ELO3遺伝子をT-DNA tagging法、map-based法でそれぞれ特定したところ、これらの遺伝子はRNA polymerase IIによる転写産物の伸長を制御するElongator複合体の異なるサブユニットをコードすることが明らかになった。これらの結果から、細胞増殖を介する葉サイズ制御機構には、器官全体をカバーするGRA経路、表皮を特に制御するELO経路の最低2種類が存在することが明らかとなった。増殖を終えた葉細胞は、液胞化により急激に細胞伸長を行う。この過程に欠損を示す#116変異株の原因遺伝子をmap-based法で特定したところ、cellulose synthaseをコードするIRREGULAR XYLEM3 (IRX3)であることが判明した。IRX3は未成熟な道管特異的に発現し、道管の2次細胞壁肥厚を司る。irx3では道管の2次細胞壁が正常に形成されず、非常に道管がもろくなる。従って、葉の細胞が十分伸長するためには、通道組織からの正常な物質供給が必須であること、またこれとは対照的に、そのような欠損は細胞増殖にはほとんど影響を及ぼさないことが明らかとなった。
製品環境規制が貿易とサプライチェーンを通じて企業に与える影響

近年増加しつつある健康・安全・環境に関わる規制のなかでも、とりわけ非関税障壁にあたる製品規制と国際貿易の相互依存関係に焦点を当てて研究を行った。製品や食品製造を行うサプライヤー企業は、重要な市場で実施される製品規制を遵守できなければ当該輸出市場に輸出ができなくなる。このため、企業が製品規制にどのように対応しているかは、企業の輸出競争力や輸出先市場に影響を与えることがわかっている。本研究では、ベトナム、マレーシアの企業調査で得たデータを用いて、環境規制の事例として欧州等で実施されている製品に関わる化学物質規制への企業の対応について実証研究を行った。最終年度は、2017年に出版した研究成果をさらに発展させ、輸入食品の食品安全規制が国際貿易に与える影響、パーム油環境規制と国際貿易についても研究を行い、成果発表を行った。研究成果は、上記書籍出版に加えて、環境経済・政策研究での論文2本の発表、アジ研ポリシーブリーフ2本の公表、国内外学会・研究会、スイスで行われたWTOパブリック・フォーラム、一般向け講演会、日本と途上国政府関係者向けブリーフィングなどを通じて、様々な層への普及に努めた。本年度は、規制が企業に与える影響と対応に関して検討するため、論文のサーベイを行った。また、ベトナム、マレーシア、日本企業データを整理することにより、論点を整理した。サプライチェーンの性質の違いにより、規制対応が異なること、企業が直接輸出する企業であるかよりも、緊密なサプライチェーンに属しているかどうかのほうがより規制対応の可否に影響を与えている可能性があることがわかった。さらに、顧客からの要求がないなど規制対応を迫られていない企業は規制の情報をもたず、規制市場への対応が遅れているが、今後対応が必要になる可能性についての状況が認識ができていないことも政策的な課題として浮き彫りになった。主要輸入国における製品環境規制やスタンダードが輸出国からの貿易に与える影響を検討するための理論モデルを構築し、企業の輸出行動、輸出企業数、政策インプリケーションについて考察した。企業による輸出行動の基礎となる理論はMelitz(2003)がある。その理論を応用し、主要輸入国における製品環境規制やスタンダードに対応する費用を固定費用とし、モデル化した。規制やスタンダードへの対応は固定費用の増加となる。特に国内と海外での規制・スタンダードの差が大きければその費用は更に大きなる。このような状況下では、規制の対応により、輸出企業数は減少する結果が得られた。また、固定費用増加は企業規模の増加も推測されるので、中小企業への影響がより大きいと考えられる。現状のところ、研究は予定通り進捗している。健康や安全、環境保全を目的として、製品の性質や製法を規定する規制やスタンダードが欧州を中心に増加している。規制の導入により、製造業の中心であるアジアの政府や企業は対応を迫られてきた。グローバル下での規制政策は、貿易の非関税障壁となる可能性があるほか、企業行動に大きな影響を与えているため、影響を分析することは重要な課題である。本研究では、世界をまたがるサプライチェーンが構築されている今日、欧州で導入された化学物質規制がアジアの産業政策と結びついて複雑な規制政策が策定されている現状に注目し、製品規制が企業の競争力とサプライチェーン形成にどのように影響を与えているのかを検討している。第一に政策について、製品中の有害物質や化学物質を規制する製品環境規制や食品安全に関する食品のスタンダードを対象に、まず欧州で規制が増加している背景について検討したのち、欧州の規制やスタンダードがアジアに政策として波及している現状を指摘し、政策波及の要因について検討を行った。第二に、化学物質規制やスタンダードが、国際貿易を通じてアジアの企業にどのような影響を与えており、企業がどう対応しているかという課題の検討を行った。一つ目は、国際貿易における市場退出等の企業行動のうち、特に規制が果たす役割について調べる。二つ目は、製品の品質を向上させることが製品規制を満たすことにつながる。どのような属性の企業が製品の品質を高めて市場アクセスを維持しているのかを分析している。これらの企業行動の分析は、ベトナム、マレーシア、タイ、日本で行った化学物質規制への対応についての独自の企業調査結果をもとに行っている。消費者の健康や安全、環境保護を目的とする製品規制(製品環境規制)が世界で増加している。EUをはじめとする重要な市場で導入される製品環境規制は、規制国の環境保全を目的とする一方、規制実施国を製品の仕向地とする製造業の企業に対応を迫り、規制コストは他国が負担している可能性がある。本研究では、製品環境規制が輸出国の企業に与える影響について、理論的、実証的に検討を行っている。製品環境規制が貿易に与える影響として、2つのアプローチから検討を行っている。第一に、EUの貿易される製品の輸入差し止め事例やデータなどから、製品含有化学物質等の製品環境規制が、貿易の障壁になっていることがわかってきた。このため、これらの規制の影響を検討した結果、EU規制のみではなく、EU規制がアジアに波及した規制がさらに貿易障壁になっている可能可能性について検討している。第二に、規制が企業活動に与える影響として、ベトナム、マレーシア、日本のデータを用いて、製品含有化学物質規制や要件を対象に、どのくらいの市場退出が起こっているのか、またサプライチェーンの管理方法が企業の属性ごとに異なるのかを検討した。この結果、市場退出はサンプルの4%程度にしかみられなかったものの、投入財を仕向け地ごとに変更して対応している企業がベトナムなどで高い割合でみられるなどの特徴が明らかになった。マクロデータ(RAPEX)利用による分析をもう少し進展させることが可能であるため、現在取り組んでいる。

製品環境政策の分析は進んでいる。近年増加しつつある健康・安全・環境に関わる規制のなかでも、とりわけ非関税障壁にあたる製品規制と国際貿易の相互依存関係に焦点を当てて研究を行った。製品や食品製造を行うサプライヤー企業は、重要な市場で実施される製品規制を遵守できなければ当該輸出市場に輸出ができなくなる。このため、企業が製品規制にどのように対応しているかは、企業の輸出競争力や輸出先市場に影響を与えることがわかっている。本研究では、ベトナム、マレーシアの企業調査で得たデータを用いて、環境規制の事例として欧州等で実施されている製品に関わる化学物質規制への企業の対応について実証研究を行った。最終年度は、2017年に出版した研究成果をさらに発展させ、輸入食品の食品安全規制が国際貿易に与える影響、パーム油環境規制と国際貿易についても研究を行い、成果発表を行った。研究成果は、上記書籍出版に加えて、環境経済・政策研究での論文2本の発表、アジ研ポリシーブリーフ2本の公表、国内外学会・研究会、スイスで行われたWTOパブリック・フォーラム、一般向け講演会、日本と途上国政府関係者向けブリーフィングなどを通じて、様々な層への普及に努めた。今後は引き続き独自に収集した企業サーベイ等を用いた実証研究を行う予定である。引き続き、環境規制情報を収集しながら、企業調査をもとにした論文を執筆中である。研究結果を政策に生かせるよう、情報発信を行っていく予定である。規制に関する情報収集と、データ分析をさらに進め、同時に成果普及も行っていく。27年度に予定していたEUの調査は延期したこと、SASソフトの使用料金を予定していたが、現在他ソフトウェア(Python)の利用可能性を模索しており、使用料金の支出が発生しなかったため。海外赴任中で、当初予定していた出張が行えないなどの変更が生じた。科研採択年から2年間、応募時には判明していなかった海外勤務になり、その間の科研費支出を伴う実施が様々な事務的制約で十分にできなかったため、使用額が計画と異なっている。ただし、海外滞在期間は、大きな科研費支出を伴わない方法で、研究活動は実施していた。今年度は、使用できる環境にあるので、出張等含め、実施を進めていきたい。28年度に、EUまたはアメリカ調査を実施する予定であること、データ処理等の人件費が発生する見込みである。5月に海外赴任から帰国するので、その後予定していた出張等を行う予定である。
生体膜に存在するアニオン輸送系の研究ーCl^ーとカチオン輸送性ATPaseの比較

1.Cl^ー輸送性ATPaseについて:(1)生化学的研究Cl^ー輸送性ATPaseのa(54kDa)及びb(50kDa)サブユニットを分離し,部分アミノ酸配列情報を蓄積する目的で,高回収率かつ簡便なelectroelution法を確立し,抗体作成・アミノ酸配列決定に応用できる事を示した。この方法を用い得られたアミノ酸配列は,高等植物のCF_1ーATPase,α・βサブユニットに40100%の相同性を示した。この事は,Cl^ーATPaseがATPase familyの中でFタイプに最も近縁のものであることを示唆した。又,Cl^ーATPaseのリポソ-ムへの再構成系の改良を行い,2Cl^ー/1enzymeの結合がCl^ー輸送活性に必要であり,Br^ー,F^ーがCl^ー輸送活性を阻害する事を明らかにした。ATPアナログによるCl^ーATPaseの化学修飾を行い,Cl^ー結合部位・触媒部位(ATP結合部位)はaサブユニットに存在する事が示唆された。(2)遺伝子クロ-ニング(1)により得られたアミノ酸配列に対応するオリゴヌクレオチドを合成し,PCRを利用しcDNAバンクの直接増幅を行った。aサブユニットについて約160bpの候補フラグメントを得(翻訳アミノ酸配列が蛋白質からの配列に100%一致),これをプロ-ブとしてcDNAバンクのスクリ-ニングサブクロ-ニングを行い,候補サブクロ-ンのDNA配列決定を行っている。bサブユニットについても同様に候補PCRフラグメントの同定を進めている。2.クロロプラストとATPaseについて:(1)生化学的研究クロロプラストATPaseのαβγ複合体の精製法を確立し,諸性質を明らかにした。至適pH・活性化にメタノ-ルを要求する事・阻害剤感受性の点でCl^ーATPaseとは異なる性質を有する事,α(5253kDa)・β(51kDa)サブユニットのN末端はブロックされている事(Cl^ーATPaseのa・bサブユニットはブロックされていない),又,γサブユニット(40kDa)のN末端アミノ酸配列はホウレンソウ,クラミドモナス,大腸菌の配列に60%の相同性を示すものであった。(2)遺伝子クロ-ニングPCRによるcDNAバンクの直接増幅を行い,α・βサブユニットの遺伝子断片を同定した(約270bp)。これらからのアミノ酸配列は,高等植物のCF_1ーATPaseの各サブユニットに90%以上の相同性を示した。現在,これらをプロ-ブとしたcDNAスクリ-ニングを進め,βサブユニットについては2種類の候補クロ-ンを得ておりDNA配列決定を進めている。3.液胞膜H^+ーATPase及びH^+輸送性ピロフォスファタ-ゼ(PPase)について:(1)生化学的研究粗液胞膜画分の調製を行い,ATP依存性のH^+輸送活性の約70%が液胞膜H^+ーATPaseに依る事を実証した。又,免疫交差反応によりA(66kDa)及びB(57kDa)サブユニットを同定した。PPaseについても,PPi依存性のH^+輸送活性を証明し,免疫交差反応により73kDaのポリペプチドを確認した。(2)遺伝子クロ-ニングPCRによるcDNAバンクの直接増幅により,Aサブユニット(276bp)及びBサブユニット(690bp)の遺伝子断片を得た。これらからのアミノ酸配列は,高等植物の液胞型ATPaseに96%,89%の相同性を示した。現在,これらの遺伝子断片をプロ-ブとしてcDNAスクリ-ニングを進めている。以上,3種類のATPをエネルギ-源とするイオン輸送系のほかに第二のアニオン輸送系としてsulfate permease(硫酸イオン能動輸送系,ATPをエネルギ-源とする可能性が高い)の存在を支持する結果を得た。即ち,カサノリ培養液である人工海水から硫酸イオンを涸渇させ24時間培養する事により^<35>SO_4^<2ー>取り込み活性に約3倍の上昇が観察された。又,PCRによるcDNAバンクの直接増幅により,Cys A蛋白質(ヌクレオチド結合部位を有する比較的親水性の高い膜蛋白質)をコ-ドする遺伝子断片(359bp)を得た。そのアミノ酸配列は,シアノバクテリアに55%,大腸菌に48%の相同性を示した。現在,その他の構成サブユニットと予想されるCys W/Cys T蛋白質(疎水性の高い膜蛋白質)及び可溶性の硫酸イオン結合蛋白質についてもPCRフラグメントの同定を進めている。今後,カサノリに存在する二つのアニオン能動輸送系を重点的に研究を進め,「細胞におけるアニオンの利用・アニオンの役割」について,カサノリを一つのモデル系として明らかにしていきたいと考えている。又,Cl^ーATPaseのリポソ-ムへの再構成系の改良を行い,2Cl^ー/1enzymeの結合がCl^ー

輸送活性に必要であり,Br^ー,F^ーがCl^ー輸送活性を阻害する事を明らかにした。ATPアナログによるCl^ーATPaseの化学修飾を行い,Cl^ー結合部位・触媒部位(ATP結合部位)はaサブユニットに存在する事が示唆された。(2)遺伝子クロ-ニング(1)により得られたアミノ酸配列に対応するオリゴヌクレオチドを合成し,PCRを利用しcDNAバンクの直接増幅を行った。aサブユニットについて約160bpの候補フラグメントを得(翻訳アミノ酸配列が蛋白質からの配列に100%一致),これをプロ-ブとしてcDNAバンクのスクリ-ニングサブクロ-ニングを行い,候補サブクロ-ンのDNA配列決定を行っている。bサブユニットについても同様に候補PCRフラグメントの同定を進めている。2.クロロプラストとATPaseについて:(1)生化学的研究クロロプラストATPaseのαβγ複合体の精製法を確立し,諸性質を明らかにした。至適pH・活性化にメタノ-ルを要求する事・阻害剤感受性の点でCl^ーATPaseとは異なる性質を有する事,α(5253kDa)・β(51kDa)サブユニットのN末端はブロックされている事(Cl^ーATPaseのa・bサブユニットはブロックされていない),又,γサブユニット(40kDa)のN末端アミノ酸配列はホウレンソウ,クラミドモナス,大腸菌の配列に60%の相同性を示すものであった。(2)遺伝子クロ-ニングPCRによるcDNAバンクの直接増幅を行い,α・βサブユニットの遺伝子断片を同定した(約270bp)。これらからのアミノ酸配列は,高等植物のCF_1ーATPaseの各サブユニットに90%以上の相同性を示した。現在,これらをプロ-ブとしたcDNAスクリ-ニングを進め,βサブユニットについては2種類の候補クロ-ンを得ておりDNA配列決定を進めている。3.液胞膜H^+ーATPase及びH^+輸送性ピロフォスファタ-ゼ(PPase)について:(1)生化学的研究粗液胞膜画分の調製を行い,ATP依存性のH^+輸送活性の約70%が液胞膜H^+ーATPaseに依る事を実証した。又,免疫交差反応によりA(66kDa)及びB(57kDa)サブユニットを同定した。PPaseについても,PPi依存性のH^+輸送活性を証明し,免疫交差反応により73kDaのポリペプチドを確認した。(2)遺伝子クロ-ニングPCRによるcDNAバンクの直接増幅により,Aサブユニット(276bp)及びBサブユニット(690bp)の遺伝子断片を得た。これらからのアミノ酸配列は,高等植物の液胞型ATPaseに96%,89%の相同性を示した。現在,これらの遺伝子断片をプロ-ブとしてcDNAスクリ-ニングを進めている。以上,3種類のATPをエネルギ-源とするイオン輸送系のほかに第二のアニオン輸送系としてsulfate permease(硫酸イオン能動輸送系,ATPをエネルギ-源とする可能性が高い)の存在を支持する結果を得た。即ち,カサノリ培養液である人工海水から硫酸イオンを涸渇させ24時間培養する事により^<35>SO_4^<2ー>取り込み活性に約3倍の上昇が観察された。