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トルコ公正発展政権の全方位外交

論文に関しては、日本国際政治学会の学会誌である『国際政治』の第182号に、トルコとEUの関係について論じた「西洋とのつながりは民主化を保障するのかートルコのEU加盟交渉を事例としてー」(査読付き)を発表した。また、『外交』の第31号に公正発展党政権期のトルコ外交について包括的に論じた「トルコ外交の継続と変容ーダーヴトオールの考えを中心にー」を発表した。さらにトルコのシリアに対する外交を「セキュリティ・ガバナンス」の分析視角から考察した「『消極的平和』を模索するセキュリティ・ガバナンスートルコのシリア内戦における対応を中心にー」を『立命館大学人文科学研究所紀要』に発表した。図書に関しては、トルコの公正発展党政権期における人道外交について論じた「新興国の人道外交ートルコの取り組みを事例としてー」を西海真樹・都留康子編『変容する地球社会と平和への課題』に発表した。また、1980年以後の、トルコにおける第三共和制下の政治と外交についてまとめた「トルコー新自由主義・親イスラーム政党・秩序安定化外交ー」を松尾昌樹・岡野内正・吉川卓郎編『中東の新たな秩序』に発表した。平成26年度は、トルコの全方位外交の具体的な事例、特に公正発展党政権下での政府と非政府組織が連携して展開した外交についての検証を軸に、日本語での単著の出版と国際学会での研究発表の積み重ねを目標に研究活動を実施してきた。そして、単著の出版と5回の国際学会での発表という具体的な成果を残せたので、研究はおおむね順調に進展していると考えている。研究実績の概要の項目において述べたトルコの全方位外交を検証するための2つの視点である水平的な視点と垂直的な視点のうち、水平的な視点に関しては、この2年間で着実に研究を進めている。その一方で垂直的な視点からの検証はいまだに具体的な研究成果が出せていない。この点は平成27年度の研究の課題の1つとしたい。文献をはじめとした資料の収集とフィールド調査もこの2年間で着実に進めることができている。27年度が最終年度であるため、記入しない。平成27年度においては「現在までの達成度」の中でも触れたように、垂直的な視点に基づく研究である、トルコの全方位外交に関する史的な比較についての研究をこれまで以上に進めていきたい。もちろん、これまで重点的に進めてきた水平的な視点に基づくトルコ外交の研究も同時に進めていく。具体的な成果として、日本語での査読付き学術論文への投稿(『国際政治』と『日本中東学学会年報』)、英語での単著出版、国際・国内学会での発表を念頭に置いて研究を進める。現時点(2015年5月)で以下の予定が決定している。まず、垂直的な視点からのトルコ外交の検証に関しては、トルコとアルメニアの史的関係についての論文を中央大学社会科学研究所の叢書に執筆することが決定している。水平的な視点からのトルコ外交の検証についてもいくつかの学会発表と論文執筆が決定している。学会発表に関しては、2015年5月16日と17日に開催される日本中東学会第31回年次大会において、非政府組織の中の経済団体のトルコ外交における貢献について発表(日本語)する予定である。
超臨界水酸化雰囲気における触媒作用

超臨界水反応への触媒の導入により操作条件が緩和され、腐食などの問題を軽減できる。そこで、バッチ反応器および流通反応器を用いて、汚泥等の廃棄物処理における触媒の効果を検討した。回分反応器ならびに流通反応器を用いて分解実験を行った。試料としては実廃棄物として下水処理場から排出される余剰汚泥、焼酎廃液、糖蜜のアルコール蒸留廃液、酢酸、アンモニアを用いた。酸素源として過酸化水素水を用いた。反応後の液相の生成物について全有機炭素量(TOC)の測定、残存するアンモニアおよび有機酸の分析を行った。触媒として、Ru/Al_2O_3(Ru5%)、TiO_2(アナターゼ型)、V_2O_5等を用いた。各種廃棄物の分解は迅速に進行し、数分の反応時間でTOCは検出限界以下になり、反応中間体として生成する酢酸とアンモニアの二酸化炭素と窒素への酸化が律速であり、特にアンモニアの分解は600°C近くの高温が必要であることがわかった。バッチ反応器の結果を汚泥、焼酎廃液、酢酸についてTOCについて1次反応を仮定して速度定数の温度依存性を求めた。さらに、炭素分は直接二酸化炭素を生成する反応と酢酸等の難分解性中間体を経て最終生成物になる反応から並発逐次反応で解析した。超臨界水酸化における触媒の効果については、反応中間体であるアンモニア対してTiO_2とRu/Al_2O_3が効果を示し、酢酸に対してはRu/Al_2O_3が触媒作用を示した。一方、反応器材料のステンレスの触媒作用は認められなかった。触媒の劣化について検討するため、流通反応器で酢酸の分解を繰り返し行った。連続で操作中は活性低下は見られないが、繰り返すにつれて活性が低下する傾向が見られる。これは超臨界水中での劣化のほかに常温と超臨界温度を繰り返す際に、イオン積が大きくなる領域を通過することも影響したと考えられる。
核の熱史解明を目指したナノ磁鉄鉱の三次元配列精密測定に基づく古地球磁場強度復元

本研究の目的は、過去の地球磁場強度を高精度に推定することである。そのために、特に珪酸塩中のインクルージョンの高精度磁化測定法と、ナノスケール磁性鉱物の三次元形状測定法を開発し、天然試料の磁性を定量的に評価する。平成30年度は野外での試料採取と3次元形状測定に向けた基礎技術の開発、および開発した磁気測定技術の堆積物への応用を行った。野外調査としては、まずブルガリアおよびセルビアにて、約4億年前の年代を持つと考えられている海底ハンレイ岩を採取した。顕微鏡観察および岩石磁気測定によりナノ磁鉄鉱の存在を確認し、国際ワークショップでの発表を行った。また、西オーストラリアにて34億年前の岩石を採取し磁気測定を行った。昨年度までの測定結果と合わせ、この岩石に含まれる磁性鉱物と古地磁気方位との関係を整理し、論文として投稿中である。三次元形状測定技術については、X線CT測定を行うための高品質な結晶の分離方法を検討し、ハンレイ岩薄片を強酸で処理することで、クラックの少ない斜長石を、伏角は保持したまま分離できるようになった。今後、この手法を改良し定方位試料の形状測定を行うことで、磁気異方性を地理座標で評価することを目指す。応用としては、遠洋性堆積物を強酸で処理することにより、石英・長石だけを分離し、さらにそれらに高感度磁気測定を行うことで、堆積物供給源に関する新たな情報を得られることを明らかにし、論文発表を行った。平成30年度は試料の採取と、100万年前の試料の古地磁気強度・磁気異方性測定を予定していた。試料の採取については、ブルガリアに加え隣国のセルビアで調査を行うことができ、地質学的に磁化年代を制約できる見込みが高まった。古地磁気強度実験については、まず冷却時の磁場強度変動が古地磁気強度に与える影響を実験的に検討し、短周期の変動は効果的に平均されることが確認できた。従って一定磁場で実験を行うことが妥当であり、測定を進めている。異方性測定は、姿勢変換システムの安定化に時間がかかったが解決済みである。ただし試料ホルダーの磁化を軽減しなければ効率的な測定が難しく、引き続き異なる素材でのホルダー作製を検討する。これらに加え、当初予定にはなかった堆積物への応用研究も射程に入ってきたので、概ね順調に進展していると判断する。試料採取は問題なく進んでおり、継続した作業により平成31年度で完了する見込みである。古地磁気強度測定も概ね確立している。効率的な磁気異方性測定のために、石英ガラス製のホルダーを試作する。仮に低磁化のホルダーが作成できなくても、異方性については繰り返し測定によりホルダーの影響を除去できるため、効率は落ちるものの実験自体は可能である。3次元形状測定は、平成31年度にSPring-8でのCT測定が採択されており、所属機関でのFIB-SEM観察と合わせ定量的な形状決定に挑戦する。本研究の目的は33億年前・8億年前・6億年前の地球磁場強度を高精度に復元し、核の熱史を制約することである。野外での地質調査と磁気測定に加え、ナノ磁性鉱物の形状・配列の3次元観察を組み合わせた研究計画である。平成29年度は磁気測定機器の整備と磁性鉱物観察の手法開発を行い、また一部の試料採取を行った。機器整備としては、磁力計用に産業用ロボットを導入し、試料の置き換えを高精度・高効率に行えるようにした。合わせて独自に設計した試料ホルダーを3Dプリンターで作成し使用することで、試料の磁気異方性をこれまでになく詳細に測定できるようになった。本研究の主たる研究試料は強い磁気異方性を持っているため、地球磁場強度の復元に欠かせない設備である。手法開発としては、レーザー共焦点顕微鏡を用いた観察を行い、ナノ磁鉄鉱インクルージョンのおおまかな配列や数密度を評価できるめどがたち、国際学会で報告した。ただし地球磁場強度の復元に必要な粒子体積の測定精度が足りないことも確認できたため、今後はSEM-FIBとX線CTの活用も進める。試料採取としては、ブルガリアでの野外調査により海底ハンレイ岩を採取した。予察的な古地磁気測定を行い、初生磁化が記録されている可能性が示されている。また、研究協力者らによって、岩石の年代が当初想定していた6億年ではなく約4億年であることがわかりつつある。最近、約4ー5億年前の地球磁場が非常に弱いという報告が複数あるため、今回の試料での磁場強度復元も重要である。また、ナノ磁性鉱物の形状とそれに起因する磁性に着目することで、太平洋堆積物中の生物源磁鉄鉱が特異な形状を示す層準をはじめて同定し論文報告した。平成29年度は研究設備の整備、観測手法の確立、試験的磁気測定を予定していた。このうち研究設備はおおむね予定通りに整備した。またレーザー共焦点顕微鏡測定によるナノ磁鉄鉱の観察は、磁気測定・X線CT・SEM-FIB間の試料の相対的な方位関係を保持するのに大変有用であり、この観察法の確立は重要な成果である。研究協力者の予定から、平成30年度に予定していた野外調査の一部を平成29年度に行い、代わりに実際の試料の異方性測定や加熱実験を平成30年度に行うことにした。野外調査では順調に試料が採取されており、また試料の測定の準備も整っているので、総合的にはおおむね順調に進展している。

そのために、特に珪酸塩中のインクルージョンの高精度磁化測定法と、ナノスケール磁性鉱物の三次元形状測定法を開発し、天然試料の磁性を定量的に評価する。平成30年度は野外での試料採取と3次元形状測定に向けた基礎技術の開発、および開発した磁気測定技術の堆積物への応用を行った。野外調査としては、まずブルガリアおよびセルビアにて、約4億年前の年代を持つと考えられている海底ハンレイ岩を採取した。顕微鏡観察および岩石磁気測定によりナノ磁鉄鉱の存在を確認し、国際ワークショップでの発表を行った。また、西オーストラリアにて34億年前の岩石を採取し磁気測定を行った。昨年度までの測定結果と合わせ、この岩石に含まれる磁性鉱物と古地磁気方位との関係を整理し、論文として投稿中である。三次元形状測定技術については、X線CT測定を行うための高品質な結晶の分離方法を検討し、ハンレイ岩薄片を強酸で処理することで、クラックの少ない斜長石を、伏角は保持したまま分離できるようになった。今後、この手法を改良し定方位試料の形状測定を行うことで、磁気異方性を地理座標で評価することを目指す。応用としては、遠洋性堆積物を強酸で処理することにより、石英・長石だけを分離し、さらにそれらに高感度磁気測定を行うことで、堆積物供給源に関する新たな情報を得られることを明らかにし、論文発表を行った。平成30年度は試料の採取と、100万年前の試料の古地磁気強度・磁気異方性測定を予定していた。試料の採取については、ブルガリアに加え隣国のセルビアで調査を行うことができ、地質学的に磁化年代を制約できる見込みが高まった。古地磁気強度実験については、まず冷却時の磁場強度変動が古地磁気強度に与える影響を実験的に検討し、短周期の変動は効果的に平均されることが確認できた。従って一定磁場で実験を行うことが妥当であり、測定を進めている。異方性測定は、姿勢変換システムの安定化に時間がかかったが解決済みである。ただし試料ホルダーの磁化を軽減しなければ効率的な測定が難しく、引き続き異なる素材でのホルダー作製を検討する。これらに加え、当初予定にはなかった堆積物への応用研究も射程に入ってきたので、概ね順調に進展していると判断する。手持ちの33億年前および100万年前の地質試料用いた測定を進める。このうち課題となりそうなものは磁鉄鉱粒子体積の正確な測定である。これはSEM-FIBでも行えるが、いくつかの試料では粒子密度が低く、加工時間が非常にかかることがわかっている。これに対応するために、シンクロトロン放射光を利用したX線CTでの粒子観察も試みる予定である。試料採取は問題なく進んでおり、継続した作業により平成31年度で完了する見込みである。古地磁気強度測定も概ね確立している。効率的な磁気異方性測定のために、石英ガラス製のホルダーを試作する。仮に低磁化のホルダーが作成できなくても、異方性については繰り返し測定によりホルダーの影響を除去できるため、効率は落ちるものの実験自体は可能である。3次元形状測定は、平成31年度にSPring-8でのCT測定が採択されており、所属機関でのFIB-SEM観察と合わせ定量的な形状決定に挑戦する。
チェックポイントコントロールにおけるRad24-RFC複合体の作用機構の解明

真核生物では、DNA損傷に応答してチェックポイントが活性化し、細胞周期の停止を引き起こす。出芽酵母のDNA損傷チェックポイントにおいて、ATM関連因子Mec1は中心的な役割を果たしている。Mec1はキナーゼであり、リン酸化によって下流にシグナルを伝達すると考えられている。Mec1はDNA損傷が生じると、損傷部位に結合することが報告されている。Rad9はDNA損傷に応答してMec1依存的にリン酸化されるタンパク質であり、このRad9のリン酸化はチェックポイントの活性化に必須である。前年度、Rad9がMec1同様、DNA損傷部位に結合すること、また、Rad9の損傷部位への結合にはMec1のキナーゼ活性が必要なことを明らかにした。今年度、引き続きRad9の損傷DNAへの結合についてMec1の関与に焦点をあて解析を行った。その結果、Mec1はin vitroにおいてRad9をリン酸化することが明らかになった。また、Mec1によるリン酸化サイトに変異を導入したRad9はDNA損傷部位への結合がみられなかった。これらの結果から、Rad9の損傷DNAへの結合には、Mec1によるリン酸化が重要であると考えられる。Mec1はキナーゼであり、DNA損傷部位に結合する。Mec1の周辺ではDdc1、Mec3、Rad9、Rad17、Rad24が機能する。このうちDdc1とRad9はDNA損傷が生じるとMec1依存的にリン酸化される。Ddc1はMec3、Rad17と複合体を形成し、Rad24の下流で機能する。Ddc1、Mec3、Rad17はRad24に依存して、DNA損傷部位周辺に結合することが明らかになっている。一方、Rad9のDNA損傷時の局在は不明である。Rad9が損傷DNAに結合するのか、配列特異的にDNA二重鎖切断をおこすHOエンドヌクレアーゼとクロマチン免疫沈降法を用いて解析した。その結果、Rad9はHOエンドヌクレアーゼによるDNA二重鎖切断部位周辺に結合することが明らかになった。Rad9の損傷DNAへの結合がどのように制御されているのか、他のチェックポイント因子との関係について検討した。その結果、mec1破壊株、mec1キナーゼネガティブ変異株では、DNA二重鎖切断に応答したRad9のリン酸化はまったくみられず、DNA二重鎖切断部位への結合も検出できなかった。従ってRad9のDNA二重鎖切断部位への結合にはMec1のキナーゼ活性が必要であると考えられる。
南西諸島における耐熱性溶血毒産生性腸炎ビブリオの生態

耐熱性溶血毒(TDH)産生性腸炎ビブリオがアマオブネガイ科腹足類の消化管に定着しうる汽水域の地理的条件を解析した。南西諸島から静岡県に至る河川でアマオブネガイ科腹足類の分布調査を行い、この内の14河川で腹足類を採集した。南西諸島の多くの河川で腹足類の分布を確認したが、汽水域の短い河川や腹足類の生息数が少ない河川が多く、TDH産生菌の分布しうる汽水域の環境条件を満たしていないと判断した。比較的個体数の多い4河川で腹足頚を採集した。一方、四国地方で愛媛県を中心に1997年8月に腸炎ビブリオ食中毒が多発したとの情報を得たことから、四国地方西部及び静岡県の浜名湖の北岸地域の河川でアマオブネガイ科腹足類を採集し、TDH産生菌の検出を試みた。この内、愛媛県の3河川と浜名湖北岸の2河川でイシマキガイ、愛媛県と高知県の各1河川でカノコガイを採集した。採集した貝は実験室に持ち帰り、消化管を摘出して乳剤にし、アルカリペプトン水を用いた最確数法とPCR法によるTDH産生菌の検出を試みた。その結果、愛媛県の僧都川のカノコガイから19/g、僧都川のイシマキガイから4/g、加茂川のイシマキガイから600/gのTDH産生菌を検出した。南西諸島の河川とと浜名湖北岸の都筑大谷川と都田川の検体からはTDH産生菌は検出されなかった。これまでに調査した河川の汽水域の内、TDH産生菌の検出された河川はアマオブネガイ科腹足類の稚貝が高密度に分布していること、水底に有機物濃度の高い泥が厚く堆積していること、干潮時に低塩分濃度の塩水が残留していることが共通していることが明らかになった。南西諸島に生息するアマオブネガイ科腹足類を対象に耐熱性溶血毒(TDH)産生性腸炎ビブリオの分布調査を行った。イシマキガイは屋久島の永田川、カノコガイは沖縄本島の辺野喜川、大保川、満名川、大浦川、汀間川、億首川、屋久島の永田川、イガカノコは沖縄本島の大川川と大浦川、マルアマオブネは西表島のクイラ川と浦内川、アラスジアマガイは西表島のクイラ川、フネアマガイは沖縄本島の大川川、ドングリカノコは沖縄本島の大浦川と西表島の浦内川で採集した。奄美大島、宮古島、石垣島の河川でもアマオブネガイ科腹足類の生息は確認したが、汽水域が短い河川や腹足類の生息数が少ない河川が多く、TDH産生菌の分布しうる汽水域の環境条件を満たしていないと判断し、腹足類は採集しなかった。これとは別に、四国地方で愛媛県を中心に1997年8月に腸炎ビブリオ食中毒が多発したとの情報を得たことから、四国地方西部の河川でもアマオブネガイ科腹足類を採集した。この内、愛媛県の僧都川、中山川、加茂川ではイシマキガイ、愛媛県の僧都川と高知県の国分川ではカノコガイを採集した。採集した貝は実験室に持ち帰り、消化管を摘出して乳剤にし、アルカリペプトン水を用いた最確数法で増菌した後、増殖陽性管についてtdh遺伝子を検出するためのPCR法を行った。PCR産物のアガロースゲル電気泳動でPCR産物のバンドが見られた検体からTDH産生性腸炎ビブリオの分離を試みた。

その結果、南西諸島の検体からはTDH産生菌は検出されなかった。これに対して、愛媛県の僧都川のカノコガイから19/g、僧都川のイシマキガイから4.6/g、加茂川のイシマキガイから600/gのTDH産生菌を検出した。南西諸島に生息するアマオブネガイ科腹足類を対象に耐熱性溶血毒(TDH)産生性腸炎ビブリオの分布調査を行った。イシマキガイは屋久島の永田川、カノコガイは沖縄本島の辺野喜川、大保川、満名川、大浦川、汀間川、億首川、屋久島の永田川、イガカノコは沖縄本島の大川川と大浦川、マルアマオブネは西表島のクイラ川と浦内川、アラスジアマガイは西表島のクイラ川、フネアマガイは沖縄本島の大川川、ドングリカノコは沖縄本島の大浦川と西表島の浦内川で採集した。奄美大島、宮古島、石垣島の河川でもアマオブネガイ科腹足類の生息は確認したが、汽水域が短い河川や腹足類の生息数が少ない河川が多く、TDH産生菌の分布しうる汽水域の環境条件を満たしていないと判断し、腹足類は採集しなかった。これとは別に、四国地方で愛媛県を中心に1997年8月に腸炎ビブリオ食中毒が多発したとの情報を得たことから、四国地方西部及び静岡県の浜名湖の北岸地域の河川でアマオブネガイ科腹足類を採集した。この内、愛媛県の僧都川、中山川、加茂川ではイシマキガイ、愛媛県の僧都川と高知県の国分川ではカノコガイを採集した。採集した貝は実験室に持ち帰り、消化管を摘出して乳剤にし、アルカリペプトン水を用いた最確数法で増菌した後、増殖陽性管についてtdh遺伝子を検出するためのPCR法を行った。PCR産物のアガロースゲル電気泳動でPCR産物のバンドが見られた検体からTDH産生性腸炎ビブリオの分離を試みた。また、浜名湖北岸では都筑大谷川と都田川でイシマキガイを見つけ、TDH産生菌の検出を試みた。しかし、どちらの川のイシマキガイからもTDH産生菌は検出されなかった。
低温表面のトンネル反応によるベンゼンの水素原子付加

低温(10-50 K)な星間分子雲では,水素(H)・重水素(D)原子による星間塵の表面トンネル反応が重要な化学過程となる.また,芳香族炭化水素は星間塵の核となる物質としてよく知られている.本研究では,H(D)原子によるアモルファスベンゼン(C6H6)の表面トンネル反応の実験研究をおこなった.ベンゼンへのH(D)原子付加反応は高い活性化エネルギーがあるにもかかわらず,トンネル効果により,シクロヘキサン(C6H12/C6H6D6)が生成することがわかった.この結果は,今まで化学的に安定と思われていた芳香族炭化水素が,星間分子雲においてもトンネル効果によってH(D)原子と反応をおこすことを意味する.ベンゼン(C6H6)は代表的な芳香族炭化水素のひとつであり,星間空間で観測される多環芳香族炭化水素の前駆体として働く分子である.しかしベンゼンの星間空間環境(超高真空・極低温)における化学反応にかんする研究は非常に少ない.本研究では極低温表面反応実験装置を用いて,固体ベンゼンと水素(H)原子との反応を調べた.超高真空槽に設置した極低温基板(20 K)にベンゼンを蒸着し非晶質(アモルファス)ベンゼンを作製後,120 Kの水素原子を照射した.生成物は反射型赤外吸収分光法でその場分析した.結果として,アモルファスベンゼンにH原子が付加し,シクロヘキサン(C6H12)が生成することがわかった.ベンゼンの水素付加反応には,およそ2000 Kという高い反応障壁があるため,反応は熱活性化過程ではなく量子トンネル効果により進んでいると考えられる.また,固体有機物は結晶質のものからアモルファスなものまで,さまざまな構造をとることが知られている.しかし,その表面における不均一反応が構造依存性をもつかどうかについてはほとんど調べられてこなかった.ベンゼンは80 K以下の基板に蒸着すればアモルファス,それ以上の温度の基板に蒸着すれば結晶となるため,構造依存性を調べるために理想的である.そこで結晶ベンゼン作製後20 Kにまで冷却し,H原子を照射する実験をおこなったが,アモルファスベンゼンの場合と異なり,反応は進まないことがわかった.本研究で明らかになったアモルファス表面がもつ高い反応性の起源は,配位数が少ない「孤立表面分子」に由来することがわかった.本研究は,宇宙の塵表面に吸着した芳香族炭化水素の化学反応の理解を大きく進めるものである.星間分子雲に代表される低温な宇宙空間では,星間塵の表面における量子トンネル効果による化学反応(以下,表面トンネル反応)が分子の進化において重要となる.星間塵の核を構成する物質として芳香族炭化水素が知られており,ベンゼン(C6H6)は代表的な芳香族炭化水素である.しかし,芳香族炭化水素についての表面トンネル反応の研究は未だなかった.そこで本研究では,固体ベンゼンの表面トンネル反応による水素(H)原子付加の研究をおこなった.本年度は,この表面トンネル反応における速度論的同位体効果(H原子付加,重水素(D)原子付加)を明らかにする実験をおこなった,具体的な手順としては,まず低温基板にベンゼンを蒸着させ,アモルファス固体ベンゼンを作製した.このアモルファス固体ベンゼンに,低エネルギーのH原子またはD原子を照射し表面トンネル反応により付加反応がおきるかどうかを調べた.量子トンネル効果で表面反応がすすむため,先行研究の理論計算では,D原子付加の反応速度はH原子付加より100倍も遅いと報告されている.しかし,アモルファス固体ベンゼンの表面温度が15-25 Kのときは,表面トンネル反応の前段階過程であるH,D原子の表面熱拡散が極めて遅くなることで律速過程となり,観測される速度論的同位体効果は極めて小さくなることがわかった.この結果は,分子雲の芳香族炭化水素の同位体分別モデルを大きく改善するものである.また本研究は,従来の「量子トンネル効果ですすむ化学反応には大きな速度論的同位体効果が必ず観測される」という固定観念を打破するものであり,表面・界面化学における化学反応速度論を飛躍的に進めるものである.低温(10-50 K)な星間分子雲では,水素(H)・重水素(D)原子による星間塵の表面トンネル反応が重要な化学過程となる.また,芳香族炭化水素は星間塵の核となる物質としてよく知られている.本研究では,H(D)原子によるアモルファスベンゼン(C6H6)の表面トンネル反応の実験研究をおこなった.ベンゼンへのH(D)原子付加反応は高い活性化エネルギーがあるにもかかわらず,トンネル効果により,シクロヘキサン(C6H12/C6H6D6)が生成することがわかった.この結果は,今まで化学的に安定と思われていた芳香族炭化水素が,星間分子雲においてもトンネル効果によってH(D)原子と反応をおこすことを意味する.本研究は,20 Kという極低温の固体ベンゼンに水素原子が付加できることを明らかにできた.この結果は,古典遷移状態理論では説明できないものであり,表面反応に量子トンネル効果が大きく寄与していることを示している.この結果は極低温環境にある分子雲において,水素原子がベンゼンをはじめとする芳香族炭化水素と付加反応をおこすことを示唆している.また,固体有機物のアモルファス化の程度(孤立表面分子の存在量)が表面での化学反応を支配し得ることを明確に示すことができた.

表面反応におけるアモルファス化や孤立分子の重要性は,アモルファスH2O氷や液体の水の界面,セルロース界面の反応でも示唆されており,表面反応一般に成り立つ触媒効果のひとつである可能性が高い.以上より,現在までの達成度を当初の計画以上に進展していると判断した.物理化学量子トンネル効果ですすむ化学反応の速度は,物質の波動性に依存するため極めて大きな速度論的同位体効果が存在する.そこで重水素(D)原子の照射実験をおこなうことで,固体ベンゼンへ付加反応をおこすかどうか調べ,速度論的同位体効果を調べる.得られた結果から化学反応ポテンシャルに関する情報が手に入る.また発展的課題として,ベンゼン以外に結晶とアモルファスを作り分けられる固体有機物(一酸化炭素,ホルムアルデヒド,メタノールなど)と水素・重水素原子との反応を調べることで,固体有機物のアモルファス化が及ぼす化学反応への影響について,さらに理解を深める予定である.
コアシェル型単分子接合を利用した革新的フレキシブル熱電材料の創出

身の周りの廃熱から電力を得ることのできる熱電変換素子はIoT用電源として有望である。体温から経常的に電気を生み出せることは魅力的であり、ヘルスモニタ用電源など多くの応用が期待される。しかし、従来の硬くて重い素子を身に着けることは現実的ではないため、高い柔軟性と軽量性を特徴とするカーボンナノチューブ(CNT)複合材料がフレキシブル熱電材料として有望視され、研究が盛んに行われている。それにつれて、材料の性能を表す無次元性能指数ZTも大きく向上しつつある。ただし、実用化のためには、ZTだけを重視するのでなく、実使用環境での性能や使い勝手を考慮した素子開発が必要である。例えば、熱電素子を体に貼り付け、大気への自然放熱を利用し温度差を付けることを想定すると、素子に生じる温度差は厚みと熱伝導率の関数となる。熱伝導計算から、十分な温度差を得て高い出力を得るためには、素子の熱伝導率が0.1 W/Km以下、厚みが2 mm以上必要と計算される。しかし、CNTは熱伝導率が高いことが知られており、熱伝導率を抑制する新たな材料設計が要求される。また、従来の蒸着やウェットプロセスでは数mmの厚みをもつ高品質な活性層を形成することは容易ではなく、厚みと柔軟性の両立も困難である。本研究では、これら2つの課題を解決する統合的な材料/素子設計を確立することを目的とした。素子設計に関し、糸状熱電材料を布に縫い作成する布状熱電変換素子を考案した。この素子は厚みが容易で曲げや伸ばしに強く、服に縫い付けることで熱電服が実現できる。これまでにストライプ状にドーピングされたナノチューブ紡績糸を使用し布状熱電変換素子の実証に成功した。また、材料設計に関してバイオ分子の自己組織性を利用することでナノチューブの熱伝導率を大きく抑制する方法を開発した。以上のように熱電服の実現にむけての技術の開発に成功した。28年度が最終年度であるため、記入しない。体温から電気を生み出す熱電変換素子がIoT用小型電子機器用電源として望まれている。従来の硬くて重い素子を身に着けるのは現実的ではないため、カーボンナノチューブ(CNT)などのフレキシブル熱電材料の研究が進んでいる。しかし、実使用環境で十分な効率を得るためには“素子の厚みと柔軟性を両立する"素子設計と“熱伝導率の抑制する"材料設計の両方が必要である。素子設計に関して、糸状熱電変換材料を布に縫い作製する布状熱電素子を考案した。この素子は厚み制御が容易で、曲げや伸ばしに強く、服に縫い付けることで熱電服が実現できる。これまでにストライプ状にドーピングされたCNT紡績糸を使用し布状熱電変換素子の実証に成功した。また、材料設計に関してバイオ分子の自己組織性を利用することで、CNTの熱伝導率を大きく抑制する方法を開発した。以上のような技術により、熱電服が実現され、体温発電の実用化に繋がると考えられる。おおむね順調に進展している。特許の取得等で論文が遅れているが、研究結果としては十分な結果が出ていると感じている。論文のための必要な細かいデータを集めしだい論文とする。企業との共同研究が決まっており、より実用化を意識した研究として進めていく28年度が最終年度であるため、記入しない。
植物細胞全能性成立の分子生物学的基礎

計画研究「全能性発現の分子機構」では,体細胞の全能性発現の素過程を制御する遺伝子発現の研究がおこなわれた.脱分化,種子形成,老化については,それぞれに特異的な遺伝子のcDNAのクローン化又は構造解析が始められた.細胞増殖,分化,発芽については指標タンパクが特定あるいは単離された.一方,オーキシン結合タンパクが精製され,機能の解析がはじまった.計画研究「全能性の基礎となる遺伝子構造とその発現の解析」では,核ゲノムの構造解析がtRNA遺伝子の同定と,制限酵素長多型の分析の二つの面から始められた.一方,組織特異的あるいは細胞周期特異的発現を示すいくつかの遺伝子について,コード領域および調節領域の構造解析がおこなわれた.また,ウィルスのcDNAを組み込んだ植物体が作成され,その性質が調べられた.無細胞転写系が開発され,その性能が調べられた.公募研究では,根の重力屈性や形態形成に関する変異株が多数作成された.またC4炭酸同化酵素遺伝子がクローン化された.植物の生長や頂芽優勢を制御する遺伝子がRiプラスミドで見出された.総括班は次の活動をおこなった.1)発足時に全メンバーによる研究計画の発表と討論をおこなった.2)総括班会議を発足時と年度末におこない,計画および成果を検討した.3)研究組織間の連絡のため,ニュースレターを5号発行した.4)公開シンポジウム「植物発生と遺伝子発現の柔軟性」を開催し,外部との交流をはかった.5)メンバー間の共同研究をうながすため,全メンバーの最近の論文集を編集,配布した.計画研究「全能性発現の分子機構」では,体細胞の全能性発現の素過程を制御する遺伝子発現の研究がおこなわれた.脱分化,種子形成,老化については,それぞれに特異的な遺伝子のcDNAのクローン化又は構造解析が始められた.細胞増殖,分化,発芽については指標タンパクが特定あるいは単離された.一方,オーキシン結合タンパクが精製され,機能の解析がはじまった.計画研究「全能性の基礎となる遺伝子構造とその発現の解析」では,核ゲノムの構造解析がtRNA遺伝子の同定と,制限酵素長多型の分析の二つの面から始められた.一方,組織特異的あるいは細胞周期特異的発現を示すいくつかの遺伝子について,コード領域および調節領域の構造解析がおこなわれた.また,ウィルスのcDNAを組み込んだ植物体が作成され,その性質が調べられた.無細胞転写系が開発され,その性能が調べられた.公募研究では,根の重力屈性や形態形成に関する変異株が多数作成された.またC4炭酸同化酵素遺伝子がクローン化された.植物の生長や頂芽優勢を制御する遺伝子がRiプラスミドで見出された.総括班は次の活動をおこなった.1)発足時に全メンバーによる研究計画の発表と討論をおこなった.2)総括班会議を発足時と年度末におこない,計画および成果を検討した.3)研究組織間の連絡のため,ニュースレターを5号発行した.4)公開シンポジウム「植物発生と遺伝子発現の柔軟性」を開催し,外部との交流をはかった.5)メンバー間の共同研究をうながすため,全メンバーの最近の論文集を編集,配布した.
細菌感染ならびに菌体成分によるマクロファージ活性化の分子生物学的研究

細菌感染で生菌を、あるいは細菌内毒素(LPS)や死菌をマクロファージが貧食摂取した後でマクロファージ(MP)の内部でどのような変化が起こるのかは殆ど明かにされていない。本研究はマウスの腹腔MPを用いて、そのような場合の細胞内部で生じる蛋白リン酸化反応を解析し、それに伴った細胞内のシグナル伝達機構、モノカイン(特にIL-l,TNF-α)産生との関連を追求し、MP生活化の機序を明かにすることを意図した。当初の計画のかなりな部分が遂行達成され、以下のような成果を得た。1。LPS刺激後速やかにMPのcytosolに現れるリン酸化蛋白pp65の精製に成功し、それはserine kinaseの基質蛋白であり、アミノ酸配列からplastin-familyに属することを明かにした。pp65は腹腔MPのみならず骨髄細胞、肝臓内(kupffer cells)、脾臓細胞などにも見だせるが、胸腺細胞や赤血球には存在しない。LPS不応答C3H/HeJマウスMPにもLPSではリン酸化されないが、同様な蛋白は存在する。pp65のリン酸化にtyrosine kinase inhibitors(IH)はなんら影響を与えないが、protein kinase C(PKC)やcalmodulin(CaM)-dependent kinase IHは強く阻害する。PKC IHはTNF-αやIL-lβのmRNAの発現や生産を阻害するが、CaM IHはIL-lの方のみを阻害した。non-pyrogenic lipid AanaloguesをMPに予め作用させると、次にLPSを作用させてもpp65のリン酸化は起こらなくなり、モノカインの産生も阻害される。2。Leginella pneumophilaやSalmonella typhimuriumの強毒株をマウス腹腔MPに感染させると、死菌やLPSを投与した場合とは別な、それぞれの菌の感染に特有なリン酸化蛋白(これらは感染菌に由来するものではなく、MPに由来する)の出現が認められた。1。2。1.細菌の細胞壁成分であるリポ多糖(LPS)やリピドAでマウス腹腔マクロファ-ジを刺激すると、65KDaの蛋白(PP65,マウスPlastin)がserine Kimaseにより特異的に燐酸化される。LPSによる蛋白燐酸化は、脾臓内のクマクロファ-ジやβ細胞、肝臓内のクッパ-細胞や血管内皮細胞、血液中の単球などでも認められるが、しかし、胸脾細胞や骨格筋細胞では認めることができない。2.PP65と同様な蛋白はLPSに不応答性C3H/HeJマウスの腹腔マクロファ-ジにも存在することは、抗PP65抗体を使用して確認されたが、それはLPSの刺激では燐酸化されない。すなわち、C3H/HeJのLPSに不応答なのは、この蛋白が燐酸化されないことに関連することが示唆される。3.LPS刺激によるマクロファ-ジ内の蛋白燐酸化とインタ-ロイキン1(ILー1)や腫瘍壊死因子(TNFーα)の産生とは密接に関連し、燐酸化を惹起できないピドA類緑化合物ではそれらモノカインの産生を誘導することはできないし、燐酸化を阻止するような代謝阻害剤を使用すればそれらのモノカインの産生も阻害される。4.サルモネラや緑膿菌をマウスに感染させると、そのLPSによりTNFが産生されるが、内因性TNFーαが感染防御に重要な役割を果していることが、抗TNFーα抗体投与により明らかにした。

また外因性投与TNFも感染を防ぐ上に有効であることも明らかにした。5.サルモネラ感染マウスマクロファ-ジ内にはLPS刺激とは異なる燐酸化蛋白が認められる。そのあるものはリステリア菌感染の際に認められるものとも明らかに異なる。目下、サルモネラ生菌感染に特異的に現われるそれらの燐酸化蛋白の性状について検討を進めている。6.サルモネラなどにはマクロファ-ジのLーアルギニン・酸化窒素殺菌系は有効に作用しないことを明らかにした。マウスの腹腔マクロファージを用いて、細菌感染あるいは細菌内毒素(リポ多糖、LPS)や死菌を作用させた場合の細胞内部の蛋白リン酸化反応を解析し、それに伴った細胞内のシグナル伝達機構、モノカイン(特にIL-1,TNF-α)産生との関連を追求し、マクロファージ活性化の機序を明らかにしようと試みた。以下のような成果を得た。1。Legionella pneumophila強毒株をA/Jマウス・腹腔マクロファージに感染させると弱毒株や他の菌(Pseudomonas aeruginosa,Salmonella typhimurium)の感染やLPS,phorbol esterの刺激で現れるリン酸化とは別なリン酸化蛋白(76kDa)が認められる。この蛋白リン酸化は蛋白合成阻害剤や抗生剤による菌の増殖阻止の影響を受けない。2。S.typhimuriumをマウス(C3H/He)の腹腔マクロファージに感染させると、死菌やLPSを投与した場合に現れるリン酸化蛋白とは別に、感染に特有と見られるリン酸化蛋白(85,72,33,29,23kDa)が認められる。このうち、33,29,23kDaリン酸化蛋白は感染菌に由来することが明らかにされた。3。LPSで刺激したマクロファージ細胞質内に現れる65kDaのリン酸化蛋白はtyrosine kinaseによる直接的な影響を受けないことがtyrosine kinase inhibitorsを用いての実験で明らかにされた。4。protein kinase C(PKC)やcalmodulin-dependent kinaseのinhibitorsは65kDa蛋白のリン酸化を著しく阻害した。PKC inhibitorsはTNF-αやIL-1βのmRNAの発現や産生を阻害するが、calmodulin inhibitorsはIL-1の方のみを阻害した。5。non-pyrogenic lipid Aanaloguesをあらかじめ作用させると、LPSを作用させても65kDa蛋白のリン酸化やモノカインの産生は認められない。
デジタルオシロスコープとコンピュータを活用した物理生徒実験の開発と実践

【研究目的】オシロスコープのデジタル化に高校物理の授業が対応できるように,一連の教材を開発する。【研究方法】従来のアナログオシロスコープを使った実験を,授業実践を通して,すべてデジタルオシロスコープによるものとし,授業に必要な一連の教材を作る。また,デジタルオシロスコープの特性を分析し,これを生かした実験を開発する。【研究成果】デジタルオシロスコープを利用した10テーマの実験を開発・実践・分析し,実際に使える実験プリント,実験結果とその分析を各種研究会などで公開した。デジタルオシロスコープという汎用測定機器を多くの生徒実験に活用し,コンピュータ等のデジタル機器との連携をはかることでICTの活用機会が増すと共に,以下のような成果が上がった。(1)デジタル化により実験精度が向上し,分析の容易さにより,実験時間の短縮と分析時間の確保ができた。(2)コンピュータとの連携により,高度な分析も容易となった。(3)実践を通して,どの学校でも活用可能な実験器具,方法,プリントを開発・改善できた。(4)コンピュータ、デジタルマルチメータ、ファンクションジェネレータとの連携を深めることができた。(5)生徒や教員から利用後の意見を集めたところ,分かり易い,精度が高い,分析し易いなど好評であった。(6)デジタル世代の生徒はマニュアル無しに実験を進めており,機器の使用マニュアルは不要と思われる。(7)将来のマルチチャンネル化に備え,4チャンネルのデジタルオシロスコープ活用による,誘電体中の電場の伝播速度や定常波の様子の探究,気柱における反射波の分析などにも活用した。これにより,時間的,空間的に現象を立体的に捉え易くなることが分かった。
高温圧延によるリサイクル要易なLCP強化高強度複合材料の開発

射出成形したPC/LCPブレンドの引張強度とLCPドメインのフィブリル化,分子配向性との相関性について検討した結果:(1)PC/LCPブレンドは非相溶系であるが,PCの溶融粘度が高いため,LCPドメインをフィブリル化,高い分子配向性させやすく,試料強度の向上に有利である.(2)射出速度の増加は中間層におけるLCPフィブリルの分子配向性の上昇とコア層における分子配向性の低下を生じさせるため,試料の引張強度の変化があまりなかった.(3)試料厚さの減少は高い分子配向性を有するフィブリルの試料断面に占める割合が高くなるため,引張強度が大きく向上した.(4)LCP含有量の増加は単なるLCPフィブリルの数量を増やしただけでなく,中間層におけるフィブリルの分子配向性も向上させたため,試料の引張強度が著しく向上した.(5)厚さ2mmの試料の引張強度は複合則の理論引張強度より遥かに高い値を示す相乗効果が見出された.2.熱間圧延について熱間圧延加工による射出成形したポリプロピレンの高次構造および引張特性の変化について検討した結果:(1)冷間圧延加工は試料の寸法回復が生ずるが,熱間圧延加工では優れた寸法安定性を有するとともに最大圧延率が80%まで圧延できる.(2)圧延加工は基本的に試料の内部における結晶化度を低下させるが,熱間圧延の場合ではその低下程度が冷間圧延より少ない.(3)熱間圧延加工は圧延率40%まで,分子配向性とE'が冷間圧延加工より低いが,60%以上になると,両方とも急激に向上する.(4)熱間圧延した試料は冷間圧延より引張塑性変形領域における応力レベルが高くなっており,特に60%以上圧延すると,かなり高い引張強度と延性特性を有することがわかる.以上のようにいずれの圧延温度においても圧延率40%までは試料の力学特性の改善にあまり期待できないが,熱間圧延加工では高い圧延率が得られるため,材質の改善,材料強度と延性の向上に有効な方法であると言えよう.射出成形したPC/LCPブレンドの引張強度とLCPドメインのフィブリル化,分子配向性との相関性について検討した結果:(1)PC/LCPブレンドは非相溶系であるが,PCの溶融粘度が高いため,LCPドメインをフィブリル化,高い分子配向性させやすく,試料強度の向上に有利である.(2)射出速度の増加は中間層におけるLCPフィブリルの分子配向性の上昇とコア層における分子配向性の低下を生じさせるため,試料の引張強度の変化があまりなかった.(3)試料厚さの減少は高い分子配向性を有するフィブリルの試料断面に占める割合が高くなるため,引張強度が大きく向上した.(4)LCP含有量の増加は単なるLCPフィブリルの数量を増やしただけでなく,中間層におけるフィブリルの分子配向性も向上させたため,試料の引張強度が著しく向上した.(5)厚さ2mmの試料の引張強度は複合則の理論引張強度より遥かに高い値を示す相乗効果が見出された.2.熱間圧延について熱間圧延加工による射出成形したポリプロピレンの高次構造および引張特性の変化について検討した結果:(1)冷間圧延加工は試料の寸法回復が生ずるが,熱間圧延加工では優れた寸法安定性を有するとともに最大圧延率が80%まで圧延できる.(2)圧延加工は基本的に試料の内部における結晶化度を低下させるが,熱間圧延の場合ではその低下程度が冷間圧延より少ない.(3)熱間圧延加工は圧延率40%まで,分子配向性とE'が冷間圧延加工より低いが,60%以上になると,両方とも急激に向上する.(4)熱間圧延した試料は冷間圧延より引張塑性変形領域における応力レベルが高くなっており,特に60%以上圧延すると,かなり高い引張強度と延性特性を有することがわかる.以上のようにいずれの圧延温度においても圧延率40%までは試料の力学特性の改善にあまり期待できないが,熱間圧延加工では高い圧延率が得られるため,材質の改善,材料強度と延性の向上に有効な方法であると言えよう.現在、プラスチックの強化手段としてガラス繊維などの添加が多いが、リサイクルがかなり問題となっている。本研究ではPPとPCに高性能液晶ポリエステル(LCP)を添加し、射出成形とプレス成形の組合せにより、LCPを繊維化・配向したブレンド試料を作成し、更に高温圧延加工を行い、各組成の材料を高度配向させるとともに界面の接着効果を強化させ、高性能・高機能のブレンド材料を創製する。また、圧延による試料内部組織の変化、特に異相間における接合と分離状態の変化および材料内部における分子の配向性、LCPの微細繊維化などの変化と材料の力学特性との関係を明らかにする。本年度の研究によって明らかになったことを次の通りである。(1)試験片の作製と力学特性の評価:各射出成形条件でLCP/PPおよびLCP/PC複合材料を作製し、その成形条件・内部構造と引張特性との関係を調べた。特にLCP/PC複合材料では35%LCPを添加した場合、1μm前後の微細化されたLCP繊維が形成されたため、LCP単体より高い引張強度が得られた。この材料を圧延加工すると、更に強度の向上が期待される。(2)圧延加工:圧延温度と繰返し圧延加工のテストを行った。

PP系複合材料は100°C前後、PC系複合材料では130°C前後で品質のよい圧延板が得られた。PC系複合材料について、圧延後のプレス加工はTg以上の200°Cで行えば、高い層間接合強度を有する積層板が得られた。(3)繰返し圧延用金型の作製:圧延による材料の塑性変形・回復特性などを定量的に調べ、繰返し圧延用金型(4種類)を作製した。(4)材料物性と力学特性の評価:一部の試験片のテストを行った。本番の測定は現在進行中である。射出成形したPC/LCPブレンドの引張強度とLCPドメインのフィブリル化,分子配向性との相関性について検討した結果:(1)PC/LCPブレンドは非相溶系であるが,PCの溶融粘度が高いため,LCPドメインをフィブリル化,高い分子配向性させやすく,試料強度の向上に有利である.(2)射出速度の増加は中間層におけるLCPフィブリルの分子配向性の上昇とコア層における分子配向性の低下を生じさせるため,試料の引張強度の変化があまりなかった.(3)試料厚さの減少は高い分子配向性を有するフィブリルの試料断面に占める割合が高くなるため,引張強度が大きく向上した.(4)LCP含有量の増加は単なるLCPフィブリルの数量を増やしただけでなく,中間層におけるフィブリルの分子配向性も向上させたため,試料の引張強度が著しく向上した.(5)厚さ2mmの試料の引張強度は複合則の理論引張強度より遥かに高い値を示す相乗効果が見出された.2.熱間圧延について熱間圧延加工による射出成形したポリプロピレンの高次構造および引張特性の変化について検討した結果:(1)冷間圧延加工は試料の寸法回復が生ずるが,熱間圧延加工では優れた寸法安定性を有するとともに最大圧延率が80%まで圧延できる.(2)圧延加工は基本的に試料の内部における結晶化度を低下させるが,熱間圧延の場合ではその低下程度が冷間圧延より少ない.(3)熱間圧延加工は圧延率40%まで,分子配向性とE'が冷間圧延加工より低いが,60%以上になると,両方とも急激に向上する.(4)熱間圧延した試料は冷間圧延より引張塑性変形領域における応力レベルが高くなっており,特に60%以上圧延すると,かなり高い引張強度と延性特性を有することがわかる.以上のようにいずれの圧延温度においても圧延率40%までは試料の力学特性の改善にあまり期待できないが,熱間圧延加工では高い圧延率が得られるため,材質の改善,材料強度と延性の向上に有効な方法であると言えよう.
シスタチン遺伝子ファミリ-の分子遺伝学的研究

唾液型シスタチン(シスタチンS,SA,SN)ならびにシスタチンCはヒトの各種体液に含まれる低分子システインプロテアーゼインヒビタ-である。これらのタンパク性インヒビタ-はシスタチンス-パ-ファミリ-のファミリ-IIに分類され、システインプロテア-ゼの活性調節や生体防御の機能が期待される。本研究は「シスタチン」を分子生物学ならびに分子遺伝学の立場より解析して次のことを明らかにした。(1)ヒト第20染色体に局在するシスタチン遺伝子ファミリ-(7遺伝子)によって産生されるタンパク質(121残基)が分泌の過程または分泌後にタンパク質分解やリン酸化を受けることによって「唾液中のシスタチン分子の多形や多重性」が生ずる。(2)シスタチン遺伝子ファミリ-のメンバ-は次の通りである。CST1(シスタチンSN),CST2(シスタチンSA),CST3(シスタチンC),CST4(シスタチンS),CSTP1(シスタチン偽遺伝子),CSTP2(シスタチン偽遺伝子),シスタチンD遺伝子(対応するタンパクは単離されていない)。(3)それぞれのシスタチン遺伝子は独自の制御機構のもとで、対応するタンパク質が必要とされる組織において発現される。(4)シスタチン遺伝子ファミリ-の7遺伝子座位には遺伝性若年性脳出血性アミロイド-シス発症に関与する座位(CST3)が存在する。(5)ある種のセリンプロテア-ゼインヒビタ-(ボ-マンバ-ク型インヒビタ-)とシスタチンス-パ-ファミリ-のファミリ-IIならびにIIIはその先祖を共有する。(6)ファミリ-IIのシスタチン分子はセリンプロテア-ゼの阻害ドメインをかくまっており、このような機能ドメインは対応する遺伝子のエクソン部分に対比される。A)ヒト遺伝子ライブラリ-からシスタチン遺伝子ファミリ-の新メンバ-(3種)をクロ-ニングし、それぞれCST2B,CST4,CST5と命名した。塩基配列の解析は以下の知見を与えた。(1)CST2BはシスタチンSAをコ-ドし、CST2座位のSacI/RFLPである。(2)CST4はシスタチンSの前駆体(141残基)をコ-ドする。(3)CST5の遺伝子内に「フレ-ムシフト欠失」,「末成熟停止コドン」,「スプライシングサイトにおける変異」が存在するため、この遺伝子はシスタチン偽遺伝子であると思われる。B)DNA配列の統計的ホモロジ-解析の結果、次の様な知見が導入された。(1)シスタチン遺伝子群は、遺伝子の重複や変換をくり返し、いわゆる「協調進化」によって生じた。(2)ファミリ-IIシスタチン遺伝子,ファミリ-IIIシスタチン遺伝子、BowmanーBirk型セリナプロテア-ゼインヒビタ-遺伝子は「共通の先祖配列を基的単位とする重複」によって発生したと考えられる。(3)ファミリ-IIシスタチンは分子内にBowmanーBirk型セリンプロテア-ゼインヒビタ-の阻害活性部位と相同なドメインを2つ含有する。これらのドメインはそれぞれシスタチン遺伝子の第2エクソンならびに第3エクソンに対応する。C)これらのドメインに対応する合成ペプチドを調製し、プロテア-ゼに対する阻害効果を調べたところ,第2エクソンによってつくられるドメインはトリプシンを阻害し、第3エクソンに対応するドメインはキモトリプシンならびにシステインプロテア-ゼ(パパイン,フィシン)を阻害することがわかった。以上の解析デ-タは「1つのエクソンが1つの機能ドメインに対応する」ことを示唆する。

第3エクソンに対応するタンパクドメイン内にはパパインと結合するといわれる「PW」配列が存在し、このアミノ酸配列が「システインプロテア-ゼ阻害の機構に関与する可能性も考えられる。本年度は先にクロ-ニングした「シスタチン遺伝子ファミリ-」の第5および第6のメンバ-(CST4とCST5)を分析した。DNA塩基配列の解析結果は第5メンバ-(CST4)がシスタチンSの前駆体(141残基)をコ-ドすることを示した。遺伝子解析によって得られたアミノ酸配列を本研究において同定されたシスタチンS(121残基,完全長)のアミノ酸配列と比較することによって、シスタチンSのシグナルペプチドは20残基であると結論された。CST5の遺伝子解析はこの遺伝子が以下の理由(i)第1エクソン内に2個のフレ-ムシフト欠失が存在する。(ii)第2エクソンに未成熟停止コドンが存在する。(iii)第3エクソンのアクセプタ-スプライシングサイト付近に変異が存在するなどーによって「シスタチン偽遺伝子」であることを示唆した。最近、スペインとスウェ-デンの共同研究グル-プによって一つのヒト遺伝子が単離同定された。この遺伝子はシスタチン様のアミノ酸配列をコ-ドすることから「シスタチンD」遺伝子と呼ばれたが、対応するポリペプチドは単離されていない。この遺伝子に対して『CST4』という遺伝子座位があてられているが、本研究におけるシスタチン遺伝子座位『CST4』と混同するので、将来「シスタチン遺伝子の命名法」に関する同意書を提案する予定である(交渉中)。シスタチンD遺伝子に対してはシスタチン遺伝子ファミリ-の第7番目の座位をあてがうことができよう。本研究で得られたDNA塩基配列のデ-タ-をホモロジ-分析したところ、シスタチン遺伝子,キニノ-ゲン遺伝子,ボ-マンバ-ク型セリンプロテア-ゼインヒビタ-遺伝子は先祖を共有する可能性が示唆された。さらにこれらの遺伝子がリボヌクレア-ゼ遺伝子とも若干のホモロジ-を共有することがわかった。