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陸上砕屑性堆積物の絶対年代測定、とくに線量年代測定法に関する研究

本研究の目的は陸上砕屑性堆積物の絶対年代測定法を確立することであった。そこで対象としては、代表的な陸上堆積物である火山灰・風成黄土・淡水棲珪藻土および河床湖底砂泥を採集し、年代試料とした。年代測定の方法としては熱ルミネッセンス(TL)および電子スピン共鳴(ESR)法による線量年代測定を選択した。線量測定:試料調製後、高エネルギ-電子線またはX線の照射を行いTL・ESRの信号を測定した。一部の試料は同時に焼鈍実験を行い、蓄積線量評価の精度および確実度を向上させることができた。火山灰や段丘堆積物などのうち石英の結晶粒を含む試料は、TL・ESR法の一方かまたは併用によって問題なく年代測定を行うことができる。珪藻や火山ガラスのような非晶質の試料は、室温によるESR測定やTL測定では年代測定に適した信号出力が得られなかったが、液体窒素温度によるESR測定では1mWおよび0.01mW以下のマイクロ波出力において、人口照射により増大する信号の検出に成功した。詳細なESR信号種の詳細な同定にはまだ問題があるが、便宜的には実用できると結論された。線量率測定:一般に線量年代測定法では年間線量の測定精度を向上させることが要請される。本研究ではTLD素子によるガンマ線および宇宙線寄与の原位置測定とガンマ線分光測定による試料の放射能測定を併用した。本研究の結果、従来、化石・火山岩の年代測定以外には困難とされていた陸上堆積物の絶対年代測定法として線量年代測定が十分実用的であることが検証されたことになる。そこで本研究のまとめとして、事例とともに線量年代測定法の標準手続きを整理した。本年度は、研究第1年度として湖底堆積物・淡水棲珪藻土・火山灰を採集した。また、海外学術調査の際に、中国黄土高原において風成黄土および段丘堆積物を採集した。線量測定用および放射能測定用に試料を調製した。線量年代測定:上記の各測定試料について熱ルミネッセンス(TL)測定および電子スピン共鳴(ESR)測定の双方を実施した。その結果珪藻土や火山ガラスのようなアモルファス試料は、予想通りTL法では信号が測定されないことが確認された。一方、これらの試料のESR測定では、複数の明瞭な信号が観測された。したがって、試料の性質にあわせて測定方法を適宜選択することにより、年代測定が可能であることが確認できた。とくにTL法は、測定に適した粒径が少量しか得られない黄土試料の測定に適している。ESR信号のg値を詳細に測定した結果では、信号の同定に新しい問題点も見出された:(1)従来の常温測定で放射線損傷に起因するとされていた信号は不対電子信号E'とは異なること、(2)低温で観測されるE'信号は焼鈍実験により強度が増大すること、などの知見が新たに得られた。これらは従前のESR年代測定法の再検討と新方法の開発を要する重大問題であり、次年度はまずこれをクリアする必要がある。年間線量率に関しては、本研究の主要設備であるウェル型高純度ゲルマニウム検出器を用いたガンマ線分光測定装置を導入した。試験運転により、装置の基本的性能を確かめるとともに、導入時に付随していたデータ処理ソフトを改良して、長時間測定の自動化を計った。黄土・火山灰その他の試料を用いた予備実験の結果、放射平衡を仮定する限り、ガンマ線測定によっても天然放射性核種定量が可能なことが分かった。次年度は、標準線源較正を行ない、具体的に線量率と年代値を算出する。本年度は、中期更新世陸成堆積物の線量年代測定法を確立することが主眼であった。

そこで実際に年代測定を行う対象として、代表的な陸上堆積物の標本として火山灰・風成黄土・淡水棲珪藻土および河床湖底砂泥を採集・選択し、薬品処理・篩別・磁選等による調製のうえ、線量測定を試料に供した。以下、交付申請書の記載に即して総括する。(1)ガンマ線分光測定装置のバックグラウンド(ドリフト)通年測定、並びにマリネリ容器仕様の際のエネルギ-校正・効率校正を行った。さらに、比較のためウラン鉱石類・隕石等を含む多種(23)のスペクトル測定および解析・同定を行った。(2)昨年度に埋設した測定素子の一部を回収し年間線量を測定した。また、ガンマ線分光測定により試料の放射能を測定した。ただし、後者の定量にはまだ測定精度の改善が必要である。(3)熱ルミネッセンス(TL)および電子スピン共鳴(ESR)法による線量測定:試料調製後、高エネルギ-電子線またはX線の照射を行いTL・ESRの信号を測定した。また試料(一部)の焼純実験により感度変化の効果を検討し、蓄積線量の評価の精度と確度を向上させることができた。(4)火山灰や段丘堆積物などのうち石英の結晶粒を含む試料は、TL法またはESR法によりほとんど問題なく年代測定できた。珪藻や火山ガラスのような非晶質または隠微晶質の試料は、室温によるESR測定やTL測定では年代測定に適した信号出力が得られなかったが、液体窒素温度によるESR測定では1mW以下のマイクロ波出力において、人工照射により増大する信号の検出に成功した。詳細なESR信号種の同定にはまだ問題が残されるものの、便宜的には実用できると結論される。(5)2カ年の研究の結果、陸上堆積物の年代測定法として線量測定法の実用性が検証され、線量年代測定法の標準手続きが明確になった。したがって今後、経常的に年代測定の事例を増やすことできる。
H. pyloriの起源を求めて

トナカイを含む複数の動物胃パラフィン包埋切片から増幅した16S rRNA遺伝子配列は、H. pyloriもしくはH. acinonychisと高い相同性を示した。またH. pyloriアラスカ株の全ゲノム配列を決定したところ、そのゲノム構造はH. acinonychisとよく類似していた。また進化系統樹解析からアラスカ株の多様性とその進化についての新たな知見が得られた。これら研究成果は、今後Whole metagenome解析によって同定されるHelicobacter属のゲノム配列との比較を可能にし、H. pyloriの起源を明らかにするための手掛かりとなると期待する。Helicobacter pylori (H. pylori)は胃癌のリスクファクターとして知られており、宿主であるヒトとの進化的並行性を利用して菌の系統関係から宿主である人類集団の系統関係や移動経路の推定がなされている。しかし、H. pyloriがどのようなソースから人類への感染を確立つしたのかは謎である我々はこれまで、世界各地のH. pyloriゲノムを解析してきたが、アラスカ先住民から採取した菌の中に、部分配列や16s rRNAは通常のH. pyloriに近いが、ゲノム構造が他と大きく異なり、大型猫科動物を宿主とするH. acinonychisに似ている株を発見した。このような特異なゲノム構造は当初1株のみに見られたが、その後のゲノムDNAシーケンシングによって、アラスカ9株中4株が特異なゲノム構造を持っていることがわかった。また、GenBankに登録されているカナダの菌にも同様のゲノム構造が見られ、アメリカ大陸の極北部に特異的な菌だと考えられる。アメリカ大陸北部原住民の食習慣から、我々はこのような特異的な菌が草食獣に由来するのではないかという仮説を立てた。また、病死したトナカイの胃内にH. pylori様の菌が見られたという動物衛生研究所のレポートを見いだし、動物衛生研究所から、H. pylori様の細菌を含むトナカイおよびオセロットの胃の組織のパラフィンブロックを提供していただいた。オセロットの方が含まれている菌が多いので、まずコントロールとしてオセロットサンプルからDNAを抽出し、16s rRNAのPCRを行ったがバンドは検出されなかった。また、サファリパーク(姫路セントラルパーク)のご協力により、8種の草食獣の糞便サンプルを45検体採取していただいて、16s rRNAのPCRを行い、こちらは45検体中37検体でバンドを確認している。elicobacter pylori (H. pylori)は胃癌のリスクファクターとして知られているが、主に家族内で垂直感染によって伝播し、幼児期に感染した菌が長期間保持されることから、菌の系統関係と人間の系統関係がよく一致する。これを利用して古代人類の移動経路の推定がなされている。しかし他のHelicobacter属菌との系統関係を見ると、H. pyloriと近縁な種はライオンなどのネコ科大型獣が持つH. acinonychisやイルカ類が持つH. cetrumであり、H. pyloriがどこから人類にもたらされたのかは謎である。我々は今までのH. pylori研究でゲノム構造が他と大きく異なる株を発見し、H. pyloriの起源解明につながる手がかりを得た。本研究は次世代シーケンサー技術とバイオインフォマティクスの手法を用いて、H. pyloriの起源を解明することを目的とした。動物衛生研究所から、トナカイの胃のH. pylori様細菌を含む組織のパラフィンブロックを提供していただき、まずはパラフィンブロックからDNAを抽出し、通常のPCRで検討したが、うまくピロリ菌は検出されなかった。そのため、Microbiomeのテクニックを用いて、パラフィンブロックから抽出したDNAで、16S rRNAを増幅されて、次世代シーケンサーで検討をしたところ、ピロリ菌と思われる遺伝子配列が検出された。このことから、今まで人もしくはサル程度に見出されていたピロリ菌が、トナカイにも棲息していることが判明し、現在もさらなる解析を続行中である。技術補佐員の移動など人員体制の変動があり、当初の予定より作業が遅延している。コントロール実験として行った16s rRNAのPCRで、細菌を多く含むオセロットの胃組織DNAからバンドが検出できなかった要因としては、DNAの断片化が考えられる。抽出されたDNA中の断片が、設定したプライマー間より短い場合、PCRでは増幅ができない。これに対しては、今年度は異なるアプローチを行う予定である。大学内共通機器として次世代シーケンサーが導入されたが、当初は学内に利用経験者がいなかったので、高価な試薬やDNAサンプルを無駄にしないためにも、学内で実験手技が高い実験者にプロトコルを確立してもらい、本研究室のメンバーがその実験者から技術の習得に努めた。

昨年度はトレーニング期間として、ふんだんに取得可能な培養菌体からのDNAを用いてシーケンスを行ったが、量に限りがある本研究のサンプルはまだ用いていない。今年度は実験担当者の手技も向上したので、実験を推進する。消化管感染症あオセロットの胃組織DNAからは16s rRNAのバンドは検出されなかったが、トナカイサンプルについても、まずは16s rRNAのPCRを行う予定である。オセロットサンプルと同じようにバンドが検出されない場合は、次世代シーケンサーによる網羅的なシーケンスを試みる。次世代シーケンサーから得られるショートリードデータは、宿主動物DNAと菌DNAの混合物となる。顕微鏡像では胃内の細菌は1種のみが確認されており、宿主と菌の2種の判別を行えばよい。哺乳類とHelicobacter属細菌のゲノムはGC含量が大きく異なるのでGC含量だけでもある程度判別できるが、我々はバイオインフォマティクス的手法を取り入れ、3塩基配列の出現頻度に基づいた判別を行う。判別されたデータはde-novoアセンブリで繋げて相同性検索を行うか、あるいはアメリカ大陸北部特異株に対してリファレンスマッピングを試み、近縁性を探索する。動物糞便からのDNAからは16s rRNAのバンドが検出され、細菌のDNAの状態は比較的良好であると思われる。ただしサンプルはさまざまな細菌のDNAの混合物である。今回の我々の目標は網羅的な腸内細菌叢の調査ではなく、草食動物の消化管細菌からH. pyloriと関連性のある菌を探し出すことなので、ターゲット遺伝子を設定し、PCRおよびサンガーシーケンスで確認を行う。ターゲット遺伝子は、H. pyloriの中では最も祖先種に近いhpAfrica2グループの菌と、アメリカ大陸北部特異株の遺伝子から選定する。これらの菌の系統特異的遺伝子を推定し、それに対するプライマーを設計して動物糞便DNAからの検出を試みる。本年度は、検体を得てDNAを抽出してPCRを行う段階にとどまっているため、多くは既存の試薬などで実験を遂行することができたため、本研究用の物品を使用する必要がなかった。次年度は、次世代シーケンサーを用いた解析などが予定されており、多量の消耗品が必要となる。
衝撃によるねじのゆるみ(ゆるみ機構とゆるみ止め設計について)

ねじ締結体に外力として衝撃力が作用する場合のゆるみについて基礎的研究を進め、いくつかの知見を得た。1.従来用いてきた実験装置に科研費によるインパルスハンマを利用した衝撃力負荷部を設け、ボルト軸に直角な衝撃によるゆるみ実験を簡便に行えるようにした。2.軸直角衝撃によるゆるみ発生機構を、衝撃に伴うボルト軸の弾性ねじれ変化とねじのゆるみ回転発生の関係でとらえる考え方に基づいて、それらの計測結果を整理、検討し、上述のねじれ変化により生じるボルト軸トルクがゆるみ回転を誘発させる主因と考えられることを確認した。ねじ座面で微小なりとも衝撃により滑りが生じるとゆるみ回転発生の危険に直接つながることを明らかにできた。3.従来のゆるみ試験では強制的にかなり大きな座面滑りを与えるが、それは現実的とは考えられない。そこで、座面にせいぜいマイクロメータレベルの微小滑りが生じる条件で軸直角衝撃ゆるみ試験を自動車等に多用されるピッチ、ナット形状に違いがあるサンプルについて行った。サンプル間に耐ゆるみ性能に違いはあるものの、全てにゆるみが生じ、衝撃によりゆるみが進行し続ける場合も多いことが明確になった。たとえ微小でも、ねじ座面に滑りが生じ続けると、結果的に相当な軸力低下となるので、座面滑りを完全に防止することがゆるみ止め設計の最重要点である。また、ゆるみの進行状況の特徴にも知見が得られた。4.軸回り衝撃によるゆるみについては、まだ実験装置が不備であり、十分な実験が行えなかったが、ねじ部及び座面部の摩擦係数の大小関係がゆるみ発生に影響を及ぼすことを確認した。
国語辞典の意味記述の分析法と文章構正支援への応用法の研究

1.国語辞典の意味記述本文の構文的解析から、知識表現を取り出すことを昨年度に引き続き行った。(1)昨年度は概念の上下関係を本文から抽出できるものが、少数にとどまったことをうけ、今年度、単なるタイポロジーとの区別を自動的に行う方策を探ったが、該当率が50%内外に留まり、人手を介さずに行うことが難しいことが判明した。(2)当初計画の形容詞対による意味場分類も、同様に少数にとどまった。(3)新たに、少数の基本動詞による、意味役割の推定を行ったが、基本動詞の多義性を克服するまでには至らなかった。(4)「人物」6500人強をモデルケースとして、国語辞典記述の本文の構文・語構成法を形式化した。該当率は95%以上である。(5)人物を規定することができる名詞句は、第一に職業・地位であるが、その表現は、辞典として完結していないことが判明した。見出しにその語が掲載されている割合は異なり語で5%に満たない。(6)職業・地位の複合語・派生語の意味記述は直接得られないが、使用されている主要部の形態素(漢字「者」や「家」など20字強と「天皇」などの語20語弱)と前接する形態素(「作曲」など)の意味記述から、類縁性・近親性を統計的に数値化した。(7)個々の人物の記述本文に含まれる職業・地位の等位接続(「作曲家・指揮者」などの表現)から、職業・地位の意味空間を抽出することができた。(8)職業・地位を記述する文(名詞節)に付随する情報(国・地域、時代区分・王朝など)と、その後に補足される情報(著作・事件・親族など)と、職業・地位名詞句との相関係数が得られた。(9)前3項の統合の結果、国語辞典の人物描写の意味空間を意味微分することができた。(10)「人物」について得られた方法論を、「道具」と「関係・部分」について適用する可能性を探っている。2.見出しにたてられていない「人物」の意味記述をテキストマイニング技法により取り出し、辞書の実質的拡大をはかった。国語辞典の本文記述の構文規則を抽出した。・外字の処理:外字としてどのような文字種が必要かを検討した。外国語文字は梵字の翻字システムを工夫すれば、現在のUnicodeで問題が生じないことを確認した。固有名詞については、中国人名・地名のために50字程度、日本人名のために20字程度をJIS第1水準・第2水準外に用意すれば足りることを確認した。その大部分はUnicodeに定義されているが、若干の未定義文字が存在する。知識ベースへの実装においては、大漢和検字コードで記録し、表示システムで処理することを目指し、その他の文字は仮名表記が望ましいことを確認した。本件については投稿中。一部の国語辞典ではCD-ROM化において翻字の誤りがあったことも判明した。・共通見出し:見出しの構文規則を各種国語辞典用に作成した。辞典によっては、多義語に共通な語義や語源や注釈が見出し部に記されているケースがあるが、これらを本文解析部へ送って、統一的に扱えるようにした。・多義語処理:辞典では多義語について、見出しを別に立てる場合と同一見出しの中にレベル付きの番号で区別する場合がある。多義であることが知識ベースの構造に反映されるケースと、単に表記が同じであるだけで独立して知識化されるケースとが、この辞典の措置とどのように関係するかを調べ、本文記述量・品詞・レベルの深さなどから経験則を導き出すことができた。・ハイポニミーとタクソノミー:植物・動物などについては、辞書記述のタクソノミーとハイポニミーの一致が知られていたが、そのほかのジャンルについて調査した。全般的に、辞書記述において「など」や「の-」で示されるものはハイポニミーとしては不完全であり、便宜的タクソノミーであることが分かった。知識ベースにおいて、ハイポニミー+タクソノミーに基づく継承関係の新たな構築法の必要性が判明し、現在、取組中である。(7)個々の人物の記述

本文に含まれる職業・地位の等位接続(「作曲家・指揮者」などの表現)から、職業・地位の意味空間を抽出することができた。(8)職業・地位を記述する文(名詞節)に付随する情報(国・地域、時代区分・王朝など)と、その後に補足される情報(著作・事件・親族など)と、職業・地位名詞句との相関係数が得られた。(9)前3項の統合の結果、国語辞典の人物描写の意味空間を意味微分することができた。(10)「人物」について得られた方法論を、「道具」と「関係・部分」について適用する可能性を探っている。2.見出しにたてられていない「人物」の意味記述をテキストマイニング技法により取り出し、辞書の実質的拡大をはかった。
硫化水素からの効率的水素製造システムの障害となるポリ硫化物イオン除去法の開発

硫化水素を分解し水素を得ることは、無害化に要する膨大な化石エネルギー保全と環境問題への配慮、薪エネルギー(水素)生成を同時に達成可能な夢のような技術といえるが、たった1点だけ大きな障害があることから頓挫している。その障害とは副産物のポリ硫化物イオン(S_x^<2->)の存在であるが、塩基性溶液から単純な正-負の電位差による吸着特性を用いてS_x^<2->を回収することは出来ない。一方、イオン的な相互作用を全く生じない環境下でも炭素クラスターであれば硫黄と相互作用することが示唆される。この様な観点から、炭素クラスターを用いれば、塩基性水溶液中のポリ硫化物イオンを吸着除去可能であるとの着想に至った。そこで、本研究では以下の項目の研究開発を行うことで、炭素クラスターによるS_x^<2->の回収方法の確立を目的とする。1)炭素クラスター溶液を用いたポリ硫化物イオンの液-液抽出挙動の解明、2)ポリ硫化物イオンの吸着構造の解明による、本手法のメカニズムの考察、3)回収されたイオウ種の脱離手法(主に昇華)の開発、4)回収されたイオウ種の有効利用法の開発(希薄金属イオン種の回収など)平成21年度は、炭素クラスターと有機溶媒の間の相互作用について検討し、析出挙動の解明及び反応機構についての検討を行った。その結果、本反応は、水-トルエン界面におけるポリ硫化物イオンの硫黄への転化が第一段階として進行し、生成した硫黄がトルエン層へ移動(溶解)した後にC_<60>S_<16>等のフラーレン-硫黄化合物を形成するという反応機構を明らかとした。硫化水素を分解し水素を得ることは、無害化に要する膨大な化石エネルギー保全と環境問題への配慮、新エネルギー(水素)生成を同時に達成可能な夢のような技術といえるが、たった1点だけ大きな障害があることから頓挫している。1)炭素クラスター溶液を用いたポリ硫化物イオンの液-液抽出挙動の解明、2)ポリ硫化物イオンの吸着構造の解明による、本手法のメカニズムの考察、3)回収されたイオウ種の脱離手法(主に昇華)の開発、4)回収されたイオウ種の有効利用法の開発(希薄金属イオン種の回収など)平成20年度は、炭素クラスターと有機溶媒の種類・重量・処理時間(主に攪拌処理)がポリ硫化物イオンの液-液抽出挙動に与える影響を解明し、炭素クラスターの曲率がポリ硫化物イオンの反応効率に最も大きな影響を及ぼす因子であることを明らかとした。さらに、本反応は、水-トルエン界面で進行し、最初にポリ硫化物イオンの硫黄への転化が進行し、その後トルエン層へ溶解した後にC_<60>S_<16>等のフラーレン-硫黄化合物を形成するという反応機構を明らかとした。
動物飼育効果に着眼したカリキュラム開発を目指す実践的研究

研究の目的:1・2年生における動物飼育の効果に着目したカリキュラム開発を行うことである。特に、ポニーの飼育・乗馬活動等において小学校低学年児にもたらす効果を明らかにしようとした。研究の方法:小学校1年生・2年生においてポニーの飼育を行い、その中で1・2年生のポニーとのかかわり方の違いや効果等を比較し、1・2年生を通したポニー飼育のカリキュラム(生活科等にも転用可能)を開発する。研究の成果:前年(平成18年度)の2年生総合単元活動(1)においてポニーの飼育を実践した。その中で、初めはポニーを怖がる子もいたが、ポニーの従順さを実感すると子どもたちは、ポニーと親密にかかわるようになり、ふれ合うだけでなく実際に乗馬ができるという効果を最大限に生かし、乗馬を自分たちの遊びの一部にし楽しむ姿が見られた。また、乗馬や引き馬(人をポニーに乗せてあげる)技術が高まると、自分たちが乗馬をして楽しむだけではなく、隣のクラス・学校の他学年の人・家庭や地域の人までも乗せてあげたいと願い、活動を広げていった。今年度(平成19年度)は科学研究費の補助をいただき1年生でのポニー飼育を実践し、前年度の2年生の子どもの姿との比較を行った。初めのポニーに対する抵抗感は2年生以上に1年生は大きかった。しかし、外部講師の働き掛けもあり、1年生であってもすぐにポニーとは親密にかかわるようになっていった。ただし、2年生との大きな違いは、2年生では他者(人)も乗せてあげたいと他者とのかかわりを望んだのに対して、1年生段階ではまだまだ自分たちが乗馬して楽しみたいという意識が強かったということである。これは、発達段階として生じたのか対象児が2年生では30人だったの対して、1年生は42人であったという一人一人のかかわりの時間の違いから生じたことなのかははっきりしなかった。しかし、いずれにしてもクラス40人に対しては飼育のポニーの数は2頭は必要であったように考える。2年間の実践において、1・2年生の特性を考えてのポニー飼育を中核としてカリキュラムができあがった。今後機会があれば、このカリキュラムを評価・改善し、よりよいものにしていきたいと考えている。※(1)上越教育大学附属小学校では、独自の教育課程によって13年生に総合単元活動を設定している。1・2年生の総合単元活動においては、生活科・図工のすべてと国語・算数・体育の内容の一部を総合単元の中に組み入れて活動として組織している。
有機非線形光学材料としての光学活性ヘテロヘリセン

1.エンド体の二環性アミノアルコールを不斉源に用いて,チオフェン環とベンゼン環を持つ1,2-ジアリールエチレンを良好な収率で合成することができた。高圧水銀灯を用いて,このオレフィンを光環化させたところ,4個のチオフェン環と3個のベンゼン環をもつ[7]ヘテロヘリセンのジアステレオマ-を77%の収率で得ることができた。ジアステレオマ-はシリカゲルクロマトグラフィーで容易に分離できるため,それぞれ分離精製したジアステレオマ-から不斉源の除去と官能基変換を行ない,両端に水酸基を持つ(P)-体,(M)-体の[7]チアヘテロヘリセンを96%の光学純度で合成することに世界で初めて成功した。2.ラセミ体の(ビスヒドロシキメチル)[7]チアヘテロヘリセンを合成し,リパーゼ(シュードモナスセパシア)を用いてビニルアセテートのトランスエステル化反応を行なったところ,(P)-体の(ビスヒドロシキメチル)[7]チアヘテロヘリセンが光学純度98%で得られることを見い出した。また,リパーゼとしてカンジダアンタークチカを用いると,(M)-体のヘリセンが92%の光学純度で得られた。以上のように,酵素を使い分けることによりヘリセンジオールの両方のエナンチオマーを得ることに世界で初めて成功した。この手法により,二つの官能基を有する光学活性ヘリセンを高純度で,しかも多量にすることが可能となり,光学活性ヘリセンを用いた機能化学や不斉反応の研究が大いに期待される。
不育症治療を受ける妊婦の母親役割獲得を促す看護介入プログラムの開発

「母親役割」の概念分析および不育症治療を受ける妊婦の母親役割獲得過程を明らかにし、不育症治療を受ける妊婦の母親役割獲得を促進する看護介入プログラムの開発を目的とした。概念分析の結果、母親役割とは、「子どもとの相互作用を通して、自身の成長のために葛藤し、母親としてのアイデンティティを積み上げる」ことと定義づけられた。不育症妊婦の面接調査から、妊娠初期における経験の本質を明らかにした。不育症妊婦は児への愛着を持ちながらも、妊娠の喜びは抑制していた。流産経験が女性にとって抑圧されたものにならないような支援の重要性が示唆された。また次の妊娠に向けては、不育症女性の経験を踏まえた継続支援が必要である。本研究の目的は、第一に本邦における「母親役割」の概念分析であり、第二に不育症治療を受ける妊産褥婦への面接を縦断的に実施することで、不育症治療を受ける妊産褥婦の母親役割獲得過程を明らかにすることである。第三として、これまでの結果を踏まえて、不育症治療を受ける認産褥婦の母親役割獲得を促す看護介入プログラムを開発することである。今年度は、第一の目的である、母親役割をキーワードとした文献を収集し本邦における「母親役割」の概念分析を実施した。これらより本邦における「母親役割」とは、『子どもとの相互作用を通して、自身の成長のために葛藤し、母親としてのアイデンティティを積み上げる』ことと定義づけられた。この結果については、日本看護研究学会第40回学術集会にて発表し、富山大学看護学会誌第14巻に論文掲載された。第二の目的については、不育症治療を受ける妊産褥婦、比較群としての正常経過にある妊産褥婦を対象とした研究計画書を作成し、富山大学倫理審査委員会を受審した。倫理審査承認後からデータ収集を開始し、現在継続中である。第三として、それまでの結果を踏まえて、不育症治療を受ける妊産褥婦の母親役割獲得を促す看護介入プログラムを開発することである。平成27年度は、不育症治療を受ける妊産褥婦および比較群としての正常経過にある妊産褥婦を対象とした面接に関する研究計画書が、富山大学倫理審査委員会の承認を得たことから、データ収集を開始した。不育症治療を受ける妊婦を対象とした面接から得られたデータを分析し、不育症妊婦の妊娠初期における経験を明らかにした。この結果については、第30回日本助産学会学術集会(京都)にて発表した。さらに論文投稿準備中である。平成27年度の計画は、不育症治療を受ける妊産褥婦および比較群としての正常経過にある妊産褥婦への面接を計画していたが、不育症治療群への面接に偏り、比較群への面接に至らなかった。一方、不育症治療群への面接で得られたデータの分析は順調に進行している。本研究は、不育症治療を受ける妊婦の母親役割獲得過程の促進を目指した看護介入プログラムの開発を目的とした。平成26年度はプログラム開発の基礎資料として、本邦における「母親役割」について概念分析を用いて明らかにした。平成27年度から、不育症治療を受ける妊産褥婦に対しインタビューと質問紙調査を開始し、妊娠初期、中期、後期、産褥早期、1か月健診まで縦断的に対象の心理的変化と母親役割獲得過程に関するデータ収集を行った。平成28年度は、前年度からのデータ収集を継続し、33名からデータ収集することができた。得られたデータから、不育症治療を受ける妊婦の妊娠初期の経験の本質について、現象学的アプローチを用いて明らかにした。不育症治療を受ける妊婦の妊娠初期の経験は、根底には常に流産に対する不安があり、不安から解放されたと思いながらも、それに反して更に不安に陥っていた。その不安から、自責感や緊張感が生じ、身体の変化に敏感になっていた。同時に、夫と不安を共有し、児への愛着を形成していた。また、過去の流産週数を越えると安心していた。これらのことから、流産経験が女性にとって抑圧されたものにならないような支援や妊婦健診後に児の成長を共に確認し、妊娠継続を実感できるような支援の必要性が示唆された。今後、不育症治療を受ける妊産褥婦への看護介入プログラムを構築する上で、妊娠への不安が特に強い妊娠初期での支援の強化や不育症女性における流産経験の受け止めを整理する支援の必要性が示唆された。

平成26年度の計画は、1)本邦における「母親役割」の概念分析、2)不育症治療を受ける妊産褥婦の母親役割獲得過程に関する縦断的研究の計画書作成およびデータ収集としていた。概念分析に関する結果については報告し、不育症治療を受ける妊婦を対象としてデータ収集を開始することができた。今後は、不育症治療を受ける妊産褥婦および正常経過にある妊産褥婦を対象としたデータ収集を継続および開始する。得られたデータを順次分析し、母親役割獲得過程について明らかにしたい。その結果に基づき、母親役割獲得の促進を目指した看護介入プログラム試案を作成し、母性看護学を専門とする研究者および臨床家からの意見を集約してプログラムを改良していく予定である。生涯発達看護学今後は、引き続き不育症治療を受ける妊産褥婦を対象にデータ収集を行っていく。また、比較対象群としての正常経過にある妊産褥婦を対象としてのデータ収集を開始する予定である。平成27年度の研究遂行がやや遅れ、謝金・人件費および関連図書の購入費の支出が予定よりも少なかった。平成26年度は、研究の遂行はおおむね順調であったが、関連図書の購入費や旅費の支出が予定よりも少なかった。平成28年度は前年度に引き続きデータ収集の実施と専門家からの意見集約のための謝金として支出予定がある。また、論文投稿も準備中のため、論文掲載費等の支出も予定している。平成27年度は前年度に引き続きデータ収集を実施し、人件費・謝金としての支出がある。また、発達心理学や母性心理に関連した図書購入費、研究遂行のための文具類購入費に支出予定である。
ヘテロポリ酸を莉用した硝酸イオン除去のための電極開発

合成したCu、Fe、Ni、Ruを13個骨格内に有するヘテロポリ酸のうち、最も活性の高いCu置換ヘテロポリ酸に注目し、溶液のpHによる安定性を検討した。硝酸イオン還元活性をpH51に変化させ調べたところ、pHが5のとき硝酸還元に起因する電流は-0.6Vから観測されたが、pH1では-0.1Vから観測された。溶液のpHによるポリアニオンの安定性を、UVを用いて調べたところ、pHによらず反応前後でのヘテロポリアニオンに起因する吸収強度に変化は見られず、安定に存在することが分かった。また、置換したCuの数による安定性の違いも見られなかった。Cu置換ヘテロポリアニオンを電極表面上に修飾するために固定化に関する検討を行った。電位走査法によるPd電極上へのCu置換ヘテロポリアニオンの固定化は困難であったため、続いてPdを30wt%担持したカーボンナノチューブ上への担持を検討した。プロピルアミン/THF溶液中にCu置換ヘテロポリアニオンとPd/カーボンナノチューブを分散させ、ガラス基板上に噴霧して電極を調製した。調製した電極のCV測定したところ、Cuの酸化還元電流が観測され電極上にCu置換ヘテロポリアニオンが固定化されていることが確認された。しかしながら、CVサイクルの増加につれ酸化還元ピークが減少し安定性に若干問題が見られた。より安定な電極を調製するための固定化方法を検討した結果、ポリマーを用いてCu置換ヘテロポリアニオンを電極上に固定化できることが分かった。近年世界中で深刻化している地下水汚染の原因物質の1つである硝酸イオンの除去を、還元剤として水素を用いない安全かつクリーンである電気化学的手法を用いて行うための電極触媒の開発に関する研究を行った。新規な電極材料として金属酸化物クラスターであるヘテロポリ酸を選び、本年度は、ヘテロポリ酸の構造や構成元素などの因子が電極の硝酸イオン還元特性に与える影響に関して調査した。代表的な構造であるケギン型のヘテロポリアニオンPW_<12>O_<40>^<3->の骨格の一部をCu, Ni, Fe, Ruで置換した置換型ヘテロポリ酸の合成を行った。また、置換する金属の数を1個および3個と異なるヘテロポリ酸についても合成を行った。合成した置換型ヘテロポリ酸の組成をICPで測定し、置換した金属数が仕込み通りであることを確認した。また、骨格構造をIRにより解析し、各金属導入後も骨格構造が維持されていることを確認した。電極活性試験は、ヘテロポリ酸をpH5の緩衝溶液中に分散させ、グラッシーカーボン電極を作用極に用いてで行った。反応の結果、CuおよびRu置換ヘテロポリアニオンが硝酸イオン還元活性を示し、Cu置換ヘテロポリアニオンでは、硝酸イオン還元に起因する電流が-0.62Vで観測され、最も高い活性を示した。一方、NiおよびFe置換ヘテロポリアニオンでは、アニオン単独では活性を示さなかった。置換した金属の数は還元電位には影響せず、還元電流値のみが変化した。今後、これらの置換型ヘテロポリ酸を用いて修飾した電極の調製を行い、基板電極の金属種や、修飾に用いるヘテロポリ酸の骨格中に置換された金属の種類や数による活性および選択性の違いを明らかにし、硝酸イオン還元活性および選択性の制御を試みる。
新規生理活性脂質受容体の生理的及び病態生理的役割の解明

GPR55は、ヒトでは319個のアミノ酸からなるGタンパク質共役型受容体であり、リゾリン脂質の一種であるリゾホスファチジルイノシトール(LPI)に対する特異的な受容体である。GPR55は、免疫系組織に高く発現しており、B及びT細胞のGPR55の発現は、成熟過程が進むにつれて高くなることが観察された。また、細胞の活性化によりGPR55の発現が変化することがわかった。細胞にLPIを作用させると、細胞増殖が促進された。これらのことから、免疫系の細胞に発現しているGPR55とその内在性リガンドであるLPIは、生体内でリンパ球の増殖促進・分化、そして免疫応答の調節に関与している可能性がある。GPR55は、1999年にクローニングされたGタンパク質共役型の受容体であり、ヒトでは319個のアミノ酸からなるGタンパク質共役型受容体である。我々は、ヒトGPR55を発現させたHEK293細胞を用いて、GPR55がリゾリン脂質の一種であるリゾホスファチジルイノシトール(LPI)に対する特異的な受容体であることを報告してきた。しかし、GPR55の機能や役割等に関してはまだ不明な点が多い。GPR55は、脾臓やリンパ節などの免疫系組織に高く発現しているが、まだ詳しい発現分布はわかっていない。今回の研究では、免疫系におけるGPR55の役割を明らかにすることを目的として、免疫系の細胞であるマウスB細胞及びT細胞におけるGPR55の発現について詳しく調べた。セルソーターを用いて各分化段階におけるT細胞及びB細胞を単離した結果、成熟過程におけるGPR55の発現は、成熟過程が進むにつれてGPR55の発現が高くなることが観察された。マウスにおいてB細胞でのGPR55の発現が高かったことから、GPR55が発現しているB細胞株であるIM-9細胞を用いてB細胞におけるLPIとGPR55の役割について調べた。LPIの細胞増殖に及ぼす影響を調べた結果、LPIをIM-9細胞に作用させると、細胞増殖が促進された。また、マウスリンパ球にLPIを作用させても、リンパ球の増殖を促進させることが確認された。GPR55の内在性リガンドであるLPIは、生体内においてもリンパ球の増殖促進・分化に関与している可能性がある。今回の研究で、B細胞及びT細胞の成熟過程におけるGPR55の発現は、成熟過程が進むにつれてGPR55の発現が高くなることがわかった。B細胞株であるIM-9細胞にLPIを加えることにより細胞増殖が促進したこと、マウスリンパ球においても細胞増殖の促進が確認された。これらのことから、GPR55が免疫応答での増殖促進・分化に関わっている可能性がわかった。GPR55は、ヒトでは319個のアミノ酸からなるクラスA(ロドプシン様)Gタンパク質共役型受容体サブファミリーに属する受容体である。GPR55は、脾臓やリンパ節などの免疫系組織に高く発現している。免疫系の細胞についてマウスB及びT細胞におけるGPR55の発現について詳しく調べたところ、B及びT細胞の成熟過程におけるGPR55の発現は、成熟過程が進むにつれてGPR55の発現が高くなることが観察された。マウスにおいてB細胞及びT細胞でのGPR55の発現が高かったことから、まずGPR55が発現しているB細胞株であるIM-9細胞を用いてB細胞におけるLPIとGPR55の役割について調べた。リポ多糖(LPS)で細胞を刺激すると、細胞の活性化によりGPR55mRNAの発現が変化することがわかった。次に、マウスの脾臓細胞にLPIを作用させると、LPI存在下において炎症性サイトカインのmRNAの発現が増加した。GPR55は免疫系の組織に高く発現しており、B細胞及びT細胞においては成熟過程が進むにつれてGPR55の発現が高くなる。GPR55が免疫系細胞の機能や細胞増殖の調節に関わっている可能性が考えられることから、GPR55及び内在性リガンドであるLPIの作用をより詳細に調べ、GPR55とLPIの機能と役割を明らかにしたいと考えている。

特に、GPR55が免疫系組織に高く発現していることから、GPR55と炎症における生体内での関わりについて追究したい。医歯薬学研究を進めていく上で必要に応じて研究費を使用してきたため、研究計画に変更はないが、当初の見込み額と使用額が異なった。研究計画に特に変更はなく、前年度の研究費を含めて、当初予定していた計画通り研究を進めていく。
多層膜超伝導体Nb/Nb_<1-X>Zr_Xの混合状態の研究

本研究は電子拡散係数の相異するNb膜とNb_<1-X>Zr_X合金膜を交互に人工的に積層した多層膜超伝導体の超伝導混合状態相での量子磁束線(Vortex)構造を調べることを目的としている。この系は層状構造に起因する超伝導秩序変数DELTA(r)の変調が興り、それに原因して膜面に平行な上部臨界磁場H_<C2||>の温度依存性において特異な現象が観測される。X=0.5の組成では積層された二つの超伝導体の転移温度Tcが等しくなり、平行な上部臨界磁場の近傍でDELTA(r)の局在中心がT=0.7Tcより高温側ではNb層にあり、低温側ではNbZr層にある。臨界電流密度Jcの膜面平行磁場依存性において、T>0.7Tcの領域でのJc(H)に極大をとる磁場Hpの存在が明らかになり、膜面内及びそれに垂直面内での磁場方向変化によるJcの角度依存性の詳細な測定から混合状態の量子磁束線がHpより低磁場側では酸化物高温超伝導体で提案されている階段状に侵入するstepwise-vortex的構造をとり、高磁場側ではNb層に二次元pancake-vortex的構造をとることが明らかになった。T<0.7Tcの低温度側でDELTA(r)の局在中心がNbZr層にある場合、上部臨界磁場に近い高磁場側では量子磁束線がNbZr層に二次元pancake-vortex的構造をとり、さらに、Jcの磁場依存性の精密な測定曲線において、二つのkink構造がT>0.7Tcの領域のH_<C2||>(T)曲線の延長上の磁場近傍のH_<L1>とH_<L2>で存在することが観測された。これついては東北大学の高橋・立木らの理論計算の結果から、このH_<L1>とH_<L2>で一次相転移の可能性が示唆されている。さらに、このような量子磁束線構造はDELTA(r)の局在性と相関しており、上部臨界磁場の精密な角度依存性の測定およびその理論的な数値計算との比較からDELTA(r)の局在性についての詳細な知見を得ることができた。本研究は電子拡散係数の相異する二種類の超伝導体NbとNb_<1-X>Zr_X合金膜を交互に人工的に積層した超伝導多層膜の超伝導混合状態相での量子磁束線のpinning構造を調べることを目的としている。この系は層状構造に起因する超伝導秩序変数△(r)の変調が興り、それに原因して膜面に平行な上部臨界磁場H_<C2||>の温度依存性において特異な現象が観測される。とくに、X=0.5の組成では積層された二つの超伝導体の転移温度Tcが等しくなり、平行な上部臨界磁場の近傍で△(r)の局在中心がT=0.7T_Cより高温側ではNb層にあり、低温側ではNbZr層にある。

T>0.7T_Cの領域での臨界電流密度J_Cの磁場依存性においてその極大をとる磁場Hpの存在や角度依存性の詳細な測定から混合状態の量子磁束線がHpより低磁場側では層状酸化物高温超伝導体で提案されている階段状に侵入するstepwise-vortex的構造をとり、高磁場側ではNb層に二次元pancake-vortex的構造をとることが明らかになった。T<0.7T_Cの低温度側で△(r)の局在中心がNbZr層にある場合、上部臨界磁場に近い高磁場側では量子磁束線がNbZr層に二次元pancake-vortex的構造をとり、さらに、J_Cの磁場依存性の精密な測定曲線において、二つのkink-structureがT>0.7T_Cの領域のH_<C2||>(T)曲線の延長上の磁場近傍、H_<L1>とH_<L2>で存在することが観測された。これは東北大学の高橋・立木らの理論計算の結果から、このH_<L1>とH_<L2>で一次相転移の可能性が予想されている。これらについては詳細な研究がさらに必要であるが、その一部は1994年1月にアメリカで開かれたOE/LASE学会で発表した。つぎに、他の合金組成X=0.25の多層膜について、その膜面に平行な上部臨界磁場の温度依存性についてしらべ、その一部はアメリカのオレゴン大学で開かれた第20回低温物理学国際会議(1993年8月)で発表した。電子拡散係数の相異する二種類の超伝導体NbとNb_<1-X>Zr_X合金膜を交互に人工的に積層した超伝導多層膜の超伝導混合状態相では、この系の層状構造に起因して超伝導秩序変数Δ(r)の局在性が膜面に平行な磁場および温度の変化に強く依存している。それに原因して膜面に平行な上部臨界磁場の温度依存性において特異な現象が観測される。とくに、X=0.5組成のNbZr合金膜とNb膜では積層された二つの超伝導体の転移温度T_Cが等しくなり、平行な上部臨界磁場の近傍でΔ(r)の局在中心がT=0.7T_Cより高温側ではNb層にあり、低温側ではNbZr層にある。このような超伝導秩序変数の局在性は混合状態の量子磁束線の状態に強く影響する。本年度の研究では上部臨界磁場の角度依存性H_<C2>(θ)を広い温度領域でしらべることにより超伝導秩序変数の局在性について、より深い知見を得ることを目的にした。実験は磁場方向を膜面に平行方向θ=90°から垂直方向θ=0°の間を0.01度の角度精度で変化させて上部臨界磁場を温度をパラメーターとして測定した。その結果、すべての温度でH_<C2>(θ)がθ=3040°領域において最小値を示し、θ=0°近傍で幅広なピークが観測された。その最小値での角度θ^*および最小値に対するピークの相対的な大きさの温度変化が0.7T_C<T<T_CとT<0.7T_Cの二つの領域で相違した振る舞いを示した。これらの特性を解析した結果、θ=90°でのΔ(r)の局在位置や電子拡散係数の相異と相関しており、0.7T_C<Tの高温側ではNb層に生成されたΔ(r)は角度の傾斜と共にNbZr層に序々に移動しθ^*で多層膜中のΔ(r)の分布が3次元的になりθ=0°でΔ(r)の局在中心がNbZr層に移動するクロスオーバー現象の存在が考えれた。本実験結果はWhitehead&Yuan(カナダ)らの理論による数値計算の結果とのよい一致が得られた。
脂肪萎縮性糖尿病の脂肪細胞治療-レシピエントモデルの脂肪萎縮症ヌードマウスの開発

我々はレプチン過剰発現トランスジェニックマウスを開発してレプチンの摂食抑制作用とインスリ感受性亢進作用などを証明してきた。脂肪萎縮性糖尿病は、全身性脂肪組織欠如による著明なインスリン抵抗性を伴う難治性糖尿病であるが、我々は、レプチン過剰発現トランスジェニックマウスとの交配により脂肪萎縮症モデルA-ZIP/F-1マウスのインスリン抵抗性と高血糖と高脂血症が著明に改善することを明らかにし、その成果を臨床に応用して、ヒト脂肪萎縮性糖尿病のレプチン補充療法を行い、6症例全例で劇的な改善効果を証明してきた。脂肪細胞の欠如が脂肪萎縮性糖尿病の根本的原因であり、また脂肪組織からレプチン以外に多種類のadipocytokineが分泌されている。これらの理由から、本研究で、我々は、注射によるレプチン補充療法に代わる根本的治療法として、脂肪細胞の細胞治療の開発を目指す。脂肪細胞のsourceとしては、骨髄由来間葉系幹細胞、歯髄由来幹細胞(SHED)などを検討し、ヒトで最も多くの脂肪細胞を誘導できる方法を検討した。これまでの検討で、歯髄由来幹細胞(SHED)から骨芽細胞は誘導されるが、脂肪細胞への誘導はほとんど検出されなかった。骨髄由来間葉系幹細胞からは低い割合ではあるが、脂肪細胞は分化誘導されることを確認した。しかし細胞治療に用いるには不十分な量であり、現在、より効率良く分化誘導する方法の検討を行っている。ヒト脂肪萎縮性糖尿病患者へ移植するヒト脂肪細胞の臨床応用の基礎的検討として、細胞治療のための新規のモデルマウスとして、ヌードマウスの遺伝的背景のA-ZIP/F-1マウス(脂肪萎縮症ヌードマウス)の開発を行っているが、交配に困難があり、現在、顕微受精を行って、検討している。
大規模複合系のマルチ・センサ情報を用いた分散制御方式の基礎的研究

次元の呪い、数式モデル化における不確定性などといった大規模複合系の宿命を克服し、高い信頼性をもって制御系設計仕様を達成するためには、大規模複合系に対する頑健な分散制御方式の開発が不可欠である。本研究では、具体的なス-パ-バイザリ-・センサの情報を3次元視覚情報とし、どのような形態の情報がより高性能な分散制御方式に不可欠であるかに焦点をしぼり、分散制御系における多層マルチセンサ方式を開発するための基礎的知見を得ることを目的とした。研究実施計画にもとづいて得られた知見は以下の通りである。(1)従来提案されている逐次同定法と同時同定法を利用し、DSPを並列的に用いることによって、制御対象(多関節マニピュレ-タ)の比較的大きなパラメ-タ変動を軽減するための分散型非線形制御則を容易に実現できることを確認した。(2)比較的小さな不確定要素を伴う大規模複合系に適した分散ロバスト制御方式の基本的性質を明らかにする(計測自動制御学会論文集に発表済み、DSTシンポで口頭発表済み・裏面参照)とともに、その設計法を提案した(自動制御連合講演会で口頭発表済み・裏面参照)。(3)上記の2つの成果の有効性をシミュレ-ションで確認した。その際、本研究補助金で購入した“3次元リアルタイム高速グラフィックエンジン1式"によって、その有効性を視覚的に検証することができた。(4)ス-パ-バイザリ・センサの情報を利用し、自律的に分散ロバスト適応制御則を構築できる可能性を追求した。ス-パ-バイザリ・センサ情報を3次元視覚情報としたが、現地点において視覚情報を実システムのフィ-ドバック情報とすることはハ-ド面において極めて困難であった。視覚情報は極めて多くの情報を包含しているが、その反面、実時間処理に多大な負担がかかる。この点の研究が今後の間題点である。
酵素反応に対するイオン液体の効果の生物化学的研究

酵素は,特異な三次元構造を有するときにのみ活性を有する。溶媒が水以外のものであれば三次元構造は徴妙に変化するので,酵素の反応性や選択性は重大な影響を受ける。我々は酵素に変異を導入すると同時に,様々なイオン液体の影響を調べてきた。イオン液体は陽イオン,負イオンからなるので,タンパク質の立体配座に与える影響は大きいと予想できる。また,変異の種類による影響を調べれば,酵素の全体的な構造を変えることなく,ピンポイントの変化を分子レベルで観察できると期待した。酵素としては,以前に我々が好熱性古細菌から単離精製した耐熱性エステラーゼを用い,フェニルアルカノールのアシルイヒを検討した。コンピュータモデリングの結果、活性部位付近にはLeu83, Try89, Phe197, Leu198, His202, Gly274等があり,基質の置換基と相互作用すると予想できた。そこで,これらのアミノ酸残基に変異を導入し,いくつかのイオン液体中で反応性エナンチオ選択性を検討した。また,イオン液体であらかじめ処理した酵素に関しても野生型酵素の活性や選択生を検討した。イオン液体の効果を調べるために標準溶媒としてはジイソプロピルエーテルを用いた。一般的に,イオン液体中では反応性はより大きいものの,エナンチオ選択性は劣ることが多かった。しかし, Gly271Asnは例外で、フェニルアルカノールの酪酸ビニルによるアシル化で,いくつかのイオン液体中でジイソプロピルエーテル中よりはるかに高い選択性が観察された。さらに,あらかじめ少量のイオン液体で処理した酵素を使って,アセトン中での反応を検討した。エチルメチルイミダゾリウムBF4で処理した酵素は,エナンチオ選択性を向上させる効果があった。酵素は20種のアミノ酸からなる高分子であり,特異な三次元構造を有するときにのみ活性を有する。溶媒が水以外のものであれば三次元構造は微妙に変化するので,酵素の反応性や選択性は重大な影響を受ける。我々は本プロジェクト研究で酵素に変異を導入すると当時に,様々なイオン液体の影響を調べる計画である。変異の種類,位置とイオン液体の組み合わせを変えることによってこれまでにない知見が得られることが期待できる。我々は以前に好熱性古細菌のゲノムデータベースを検索し,エステラーゼをコードしていると考えられる遺伝子を特定し,実際にその酵素を大腸菌による過剰発現でることに成功している。いくつかの基質について,エナンチオ選択性はわずかにS選択的である。コンピュータによるモデリングの結果,catalytic triadはSer150,Asp243およびHis273と推定される。さらに活性部位付近にはLeu83,Try89,Phe197,Leu198,His202,Gly274等のアミノ酸残基があると予想される。そこで,まず初めにこの酵素を使って酵素反応に対するイオン液体の効果をアミノ酸残基の変化(変異の導入)と共に評価するという新しいアプローチで研究することとした。実際の反応はイオン液体中であるので,加水分解ではなくエステル交換反応によるアシル化とした。現在のところ,Phe197Val, Phe197Pro, Leu198Gly等の変異酵素と野生型酵素を比較し,また溶媒としては【bmim】PF_6およびジイソプロピルエーテルを比較しているが,いくつかのアシル化剤でいずれの場合もイオン液体中よりはジイソプロピルエーテル中でエナンチオ選択性が高いという結果が得られている。
先天性鉄代謝病態にかかわる遺伝子多型の遺伝性ポルフィリン症発症への影響の解明

本研究は鉄動態と深く関連する疾患を対象とし、鉄動態に関与すると考えられている蛋白質因子の日本人に特有の突然変異とその機能への影響と解明し、それらの因子の有する機能を病態生化学的意義を明らかにするために、(1)後天性皮膚ポルフィリン症において日本人に特異的な突然変異がヘモクロマトージス因子に存在するか、(2)フリードライヒ失調症において日本人に特異的な病因が存在するかについての解析を行っている。特に、突然変異の検出のみならずその病態細胞生物学的機能を明らかにしようとする所に特徴がある。本年度は、(1)に関してはヘモクロマトージス因子遺伝子上に欧米人ではコモンな突然変異が存在しないことは既に明らかにしたので、日本人特異的な変異の検出のための解析を行っており、対象群22例中20例に共通するイントロンアクセプターサイトの変異が両方の遺伝子座に存在すること、一方の遺伝子座の変異については数例に共通するものがエクソン上で10例ほど検出されている。現在、これらの変異が患者に特有のものであるか否かの検討を開始しており、さらに特有のものであった場合、機能上どのような影響が存在するかについての解析の準備を進めている。(2)に関しては、わが国にはフリードライヒ症候群類似の症状を呈する患者が存在すること、しかし欧米で見つかっているフラタキシン遺伝子5'側フランキング領域の異常は見つかっていないこと、欧米、日本ともにフラタキシン遺伝子のコーディング領域の解析は行われていないこと、従って、コーディング領域に突然変異が存在する可能性があること、また哺乳類のフラタキシンの機能の解析が進んでいないので、患者から突然変異が見い出されれば同蛋白質の機能解析を進める上でも有意義であることが判った。そこで、同蛋白質の機能解析を行うための細胞系として鉄が重要な役割を有している赤血球を考え、機能解析の対照とするために正常赤血球の分化と鉄動態に関する解析をおこなっている。