hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
パルミトイル化によるβ３アドレナリン受容体の脱感作と脂肪分解促進メカニズムの解明

本研究により、ヒトのβ3受容体が新たに、パルミトイル化修飾(脂質修飾)を複数受けており、非パルミトイル化受容体では活性化レベルに減弱が見られること、また、β3受容体自体の半減期が変化することが判明した。つまりβ3受容体では、パルミトイル化状態の変化が、活性化状態を制御している可能性がある。当初は少なくとも3か所あるパルミトイル化部位を総合してβ3受容体の調節機能を検証していたが、各部位の果たす役割に違いがあることが判明したため、各部位ごとの検証を行う必要がある。また、質量分析によって新規に発見した各翻訳後修飾についても、脱感作の観点から解析を行っていく。これらの結果を元に、白色脂肪細胞を用いて、これらの翻訳後修飾がβ3受容体を介した脂肪の分解にどの様に影響を与えるのかについて検討を行い、脂肪の分解に対するβ3受容体の役割を解明する。分子薬理学本テーマにおける学会発表を平成27年度には行わず平成28年度初頭(6月)にまわしたことより、旅費を使用する必要が無かった。また、高価な試薬が必要な実験を平成28年度に予定しているため。学会発表のための旅費に加え、使用計画書通りの実験、さらには、外部委託によるDNAマイクロアレイの解析を予定している。
ビタミンＫの新規発見受容体活性化経路と蛋白修飾作用の統合的解明

ビタミンKの作用メカニズムについて、古典的な蛋白質修飾を介する系と、我々が発見した核内受容体SXRを介する系に関して検討した。GGCXの臓器特異的欠損マウスを作製したところ、肝臓での欠損は出血による短命を示し、学会ならびに論文発表に進んだ。また、骨と精巣における機能についても表現型を得て、学会発表では研究員がその内容でアンドロロジー学会学会賞を受賞した。一方でSXR/PXRを介する骨の系では、骨量減少と関節の変化が示された。これらを総合して、ビタミンKの骨への作用に関して新しい知見が蓄積している。ビタミンKの作用メカニズムについて個体レベル、臓器レベル、細胞レベル、分子レベルでの解析を行った。1) GGCXの臓器特異的欠損マウスの作製と解析:本研究においては、骨格系と精巣において特異的にGGCXの発現が欠損するマウスを作製した。これらのマウスの骨格系、精巣、精子機能における表現型を解析した。併せてワーファリンの精巣への作用と比較解析した。2)新規Gla化蛋白の探索と機能解析:野生型、GGCX欠損マウスの由来の細胞抽出液を用いて二次元電気泳動やウェスタンブロットを行い、差異のある蛋白に着目した。特に本年度は質量分析器を用いて、新規Gla化蛋白とGla化部位の精密な探索を行い、新しい修飾蛋白質を同定した。3) SXR/PXR欠損細胞の機能解析ならびに臓器特異的欠損マウスの作成と解析:PXR欠損マウスにおいて、骨芽細胞、破骨細胞、軟骨細胞におけるマイクロアレイを行い、転写レベルで変化している遺伝子群とそのシグナルパスウェイを同定した。臓器特異的PXRノックアウト動物を作製し、骨格系をはじめとする表現型を解析した。これらのマウスの解析を、骨格系、精巣、精子機能に着目して行った。2)新規Gla化蛋白の探索と機能解析:野生型、GGCX欠損マウスの由来の細胞抽出液を用いて二次元電気泳動やウェスタンブロットを行い、差異のある蛋白に着目し、新規Gla化蛋白を解析して修飾蛋白質を得た。3) SXR/PXR欠損細胞の機能解析ならびに臓器特異的欠損マウスの作成と解析:PXR欠損マウスにおいて、骨芽細胞、破骨細胞、軟骨細胞由来のmRNAを抽出し、分化や活性化に関連する遺伝子の発現を解析した。臓器特異的PXRノックアウト動物を作製した。SXR/PXRにより転写を誘導される遺伝子群をマイクロアレイと次世代シーケンサーを用いて同定した。本研究による論文発表は5件となり、ビタミンKに関連した国内外の学会でも招待されて講演している。今後とも、ビタミンKの新しい作用メカニズムを、発生工学、ゲノム医学、分子細胞生物学、生化学の手法を活用して多面的な観点から研究を進めていく。該当なし
中国大陸から越境移動する大陸性エアロゾルの起源の特定に関する研究

中国大陸で、大気エアロゾルと黄砂エアロゾル発源地土壌を採取した。中国大陸で採取した大気エアロゾルの濃度は1001000μg/m^3のオーダーにあり、日本の10倍以上であることが判った。春季を中心に夏季の一部期間を除くほとんどの季節で、硫酸塩と黄砂および燃焼系煤が大気エアロゾルの主成分であった。硫酸塩は、イオンバランスからアンモニア態とカルシウムによって中和された塩として存在すると考えられた。カルシウムは、黄砂エアロゾルの主成分の一つであり、大気中で硫酸イオンとの何らかの反応があることを示唆していた。本来、硫酸アンモニウム形態のエアロゾルは、それ以上反応が進行しない物質と考えられていたが、中国大陸のエアロゾル中の硫酸塩の存在状態から考えるに、黄砂粒子と大気中で高濃度混合した場合、反応の可能性が否定できないと思われた。そこで、発源地土壌から人工黄砂エアロゾルを作製し、それと硫酸アンモニウム粒子との接触反応実験を行った。その基礎的室内実験から、黄砂と硫酸アンモニウムが、湿度60-70%下において、接触面で化学反応を起こすことが明らかになった。その反応速度は、ガスと違って非常に遅く、日のオーダーで進行することも判った。黄砂エアロゾルは、中国で発生後日本に飛来するまでに2-3日を要している。また、日本海上空を飛来するため、高湿度状態を経験することも判明している。その飛来中に、硫酸塩や硝酸塩等人為汚染物質を取り込むことが裏付けられた。中国大陸から越境移動する大陸性エアロゾルを捉えるために、日本の西南域を中心に大気エアロゾルを1997年3月から通年モニタリングを開始した。モニタリングを行っている地点は、西表島(東経124度、北緯24度)、阿蘇(東経131度、北緯33度)、隠岐島(東経133度、北緯36度)、富山(東経137度、北緯37度)、清水(東経138度、東経35度)、つくば(東経140度、北緯36度)である。1998年春季のみ、一時的モニタリングステーションとして、奄美大島(東経128度、北緯28度)を追加する計画である。それにより、北緯24度および東経124度から、それぞれ4-5度単位ごとにステーションの配置が可能となる。この4度メッシュごとの観測から、中国から越境移動する大気エアロゾルを移動ルートごとに捉える予定である。1997年度は、越境移動機構を解析するのに都合のよい黄砂エアロゾルの飛来回数が例年になく少ない年であり、1例のみ観測できた。それと並行して、もともとの中国国内の土壌起源系(黄砂)エアロゾルの発生源調査するために、北京郊外および内陸部での土壌の採取を行った。日本で捕集した大気エアロゾルとその発生源土壌の化学分析結果から、大気エアロゾル中に含まれているCa量のみで越境移動する土壌起源系エアロゾルを推定するよりも、非海塩性(Sr/Ca)比を用いて飛来量推定を行う方が確実であることが判った。日本で発生した大気エアロゾルの場合、非海塩性(Sr/Ca)比は0.004以下であるのに対し、大陸から土壌起源系(黄砂)エアロゾルが飛来した場合、その比が高く(0.0040.005)なった。この値は、中国の砂漠表層土中の比と良く一致した。
零相電圧の積極活用手法による電動機駆動用電力変換器の素子発熱低減技術に関する研究

省エネルギー化,小型軽量化の観点から,産業製品や家電製品においては,インバータ等の電力変換器と永久磁石モータを組み合わせたシステムが適用されている。しかし,永久磁石モータにおいて零速度・高トルク運転の条件では,電力変換器は直流の大電流をモータに供給する必要があり,電力変換器の構成する半導体素子(スイッチング素子)では特定の素子に発熱が集中する。零速度・高トルク運転は,例えば,電気自動車や鉄道の坂道発進時,エレベータの始動・停止時,サーボプレス機のプレス時などで発生する。この課題に対して,3レベルインバータを使用し,零相電圧を積極的に利用して電流経路を変化させることにより,素子発熱集中を緩和する方式を提案した。この提案法に対して,評価用に試作したミニモデル装置を用いてその効果を検証する。提案方式により,従来方式と比較して最大損失を低減でき,各素子で発生する損失量は均一化し,局部的な最大値を低減可能なことから素子の長寿命化や冷却装置を小型化に寄与できる。特に提案法では,制御演算処理のみで電力変換器の小型化・軽量化・低コスト化がもたらされる点が特徴である。30年度は,温度評価に関して,製作したディスクリート型の素子を使用したミニモデルインバータ装置を使用し評価を実施した。この結果,29年度に実施したシミュレーションと同様な傾向となることを確認し,最大素子温度を低減できることを示した。この成果について電気学会研究会で発表した。さらに,モータの磁極位置条件を変化させた幅広い条件での提案法による効果の検証をも実施中でである。また,本研究のポイントである零相電圧の有効利用について,素子温度の低減以外にもモータの電磁音低減などにも展開できており,成果を電気学会研究会で発表した。さらに,本研究の基礎検討段階で得られた高周波数で使用可能なリアクトルに関して,学会で発表した。温度評価に関して,製作したディスクリート型の素子を使用したミニモデルインバータ装置を使用し評価を実施した。この結果,最大素子温度を約14%低減(上昇温度で比較すると31.1%)低減できる見込みを得た。この結果は,平成30年9月に開催された電気学会研究会で報告した。さらに,モータの磁極位置条件を変化させた場合の提案法による効果の検証も実施中であり,この成果も発表していく予定である。また,電力変換装置の高機能化の展開として,電力変換装置を高周波数で使用する場合に適したリアクトルについても検討を進めている。上記の通り,本研究は順調に進展していると考える。31年度は、提案方式のさらなる有効性について,実機試験を通じて評価する。さらに,研究過程によって発見された事象やこれまでに得られた研究成果をまとめ,学会等で発表していく予定である。研究計画の遂行体制としては,1名の卒業研究生を研究協力者として充てる(研究代表者が卒業研究生の指導を実施する)。さらに,研究協力者として,福岡工業大学の松井義弘先生にアドバイスを頂きながら推進する予定である。産業製品や家電製品においては、省エネルギー化や小型化の観点から電力変換器で駆動する永久磁石モータの利用が拡大している。しかし、永久磁石モータにおいて零速度・高トルク運転の条件では、電力変換器は直流の大電流をモータに供給する必要があり、電力変換器を構成する半導体素子では特定の素子に発熱が集中する。この課題に対して、3レベルインバータを対象とした永久磁石モータの極低速運転時における素子発熱集中の緩和法を提案した。提案方式は、零相電圧に着眼し、これを積極的に活用することで素子発熱集中を緩和する点が特徴である。特に、零相電圧を出力電圧指令値に重畳し、特定の時間割合でその大きさを切り替えることで電流経路を変えるができ、従来方式よりも最大損失を低減し、各素子で発生する損失量を均一化できる。これにより、素子の長寿命化や冷却装置を小型化に寄与できる。本研究では、零相電圧の振幅、重畳時間の最適化について、インバータ直流部の2個の電源が供給する電荷量のバランス制御を踏まえて検討する。さらに、モータを模擬した詳細なシミュレーションにより損失量および発熱量の特性を評価し、提案理論の妥当性を検証する。さらに、電力変換器とモータによる実機システム(ミニモデル装置)を構築し、素子温度を測定することによって提案手法を実証する。29年度は、電力変換器とモータを模擬した詳細なシミュレーションモデルを構築し、最も発熱量を低減できる時間割合を導出した。また、電源が供給する電荷量のバランスをとれる電圧切替えの一条件についても検討し、この場合の発熱量についても評価した。さらに、実機検証をするためのミニモデル装置を製作した。また、本研究の基礎検討段階で得られた零相電圧を有効利用したノイズ低減手法や高周波数で使用可能なリアクトルに関して、学会で発表した。今年度購入した回路シミュレータを使用してモータを模擬した詳細なシミュレーションモデルを構築し、素子や放熱器の熱抵抗を考慮するシミュレーションを実施した。この結果、素子が発生する最大の損失量を4割程度、素子温度においても、約12%を低減できる見込みを得た。また、インバータの直流部の2個の電源が供給する電荷量のバランス制御として、電圧切替えの時間割合を50%とすることで電荷量のバランスがとれることを明らかにし、この場合の発熱量についても評価した。

さらに、実機による検証を実施するために、ディスクリート型の素子を使用してミニモデルのインバータ装置を製作し、3レベルインバータの出力確認用のプログラム(同時に製作)を用いて評価をすることで正常に動作することを確認した。さらに、提案法を用いたモータ駆動用のソフトウェアの作成に着手しており、順調に進展していると考える。省エネルギー化,小型軽量化の観点から,産業製品や家電製品においては,インバータ等の電力変換器と永久磁石モータを組み合わせたシステムが適用されている。しかし,永久磁石モータにおいて零速度・高トルク運転の条件では,電力変換器は直流の大電流をモータに供給する必要があり,電力変換器の構成する半導体素子(スイッチング素子)では特定の素子に発熱が集中する。零速度・高トルク運転は,例えば,電気自動車や鉄道の坂道発進時,エレベータの始動・停止時,サーボプレス機のプレス時などで発生する。この課題に対して,3レベルインバータを使用し,零相電圧を積極的に利用して電流経路を変化させることにより,素子発熱集中を緩和する方式を提案した。この提案法に対して,評価用に試作したミニモデル装置を用いてその効果を検証する。提案方式により,従来方式と比較して最大損失を低減でき,各素子で発生する損失量は均一化し,局部的な最大値を低減可能なことから素子の長寿命化や冷却装置を小型化に寄与できる。特に提案法では,制御演算処理のみで電力変換器の小型化・軽量化・低コスト化がもたらされる点が特徴である。30年度は,温度評価に関して,製作したディスクリート型の素子を使用したミニモデルインバータ装置を使用し評価を実施した。この結果,29年度に実施したシミュレーションと同様な傾向となることを確認し,最大素子温度を低減できることを示した。この成果について電気学会研究会で発表した。さらに,モータの磁極位置条件を変化させた幅広い条件での提案法による効果の検証をも実施中でである。また,本研究のポイントである零相電圧の有効利用について,素子温度の低減以外にもモータの電磁音低減などにも展開できており,成果を電気学会研究会で発表した。さらに,本研究の基礎検討段階で得られた高周波数で使用可能なリアクトルに関して,学会で発表した。温度評価に関して,製作したディスクリート型の素子を使用したミニモデルインバータ装置を使用し評価を実施した。この結果,最大素子温度を約14%低減(上昇温度で比較すると31.1%)低減できる見込みを得た。この結果は,平成30年9月に開催された電気学会研究会で報告した。さらに,モータの磁極位置条件を変化させた場合の提案法による効果の検証も実施中であり,この成果も発表していく予定である。また,電力変換装置の高機能化の展開として,電力変換装置を高周波数で使用する場合に適したリアクトルについても検討を進めている。上記の通り,本研究は順調に進展していると考える。29年度に製作したミニモデル装置を活用して、実機試験評価による提案方式の有効性の実証をしていく。
血管平滑筋ミオシンの光化学的切断による運動調節機能の改変

平滑筋のゆっくりとした収縮速度は張力発生は、横紋筋のそれらと際だった対照を示している。これは収縮の調節機構の違いだけで説明されるものではなくミオシンとアクチンの結合の性質の違いを反映しているものと考えられる。我々はタンパク質構造の特異的な改変によって機能の違いを理解したいと考えた。用いたミオシンは本補助金で購入した遠心分離機によって調製した。ミオシンATPase反応はオルトバナジン酸(Vi)によって強く阻害される。これはViが無機リン酸(Pi)のアナログとして作用し、ADPとともにATPase活性中心に非常に安定な結合をするためである。我々は、この不活性化複合体が光に敏感で波長300400n7の光を照射するとすばやく分解し酵素活性が回復することを見つけた。この時、試料溶液中に1mMのバナジン酸を加えておくとミオシン重鎖の特異的切断が生じた。いずれの軽鎖にも切断はなく消化酵素にくらべて特異性が優れている。重鎖には二箇所の切断が認められ、その位置はアミノ末端から23kDa(V1)及び74kDa(V2)と判明した。第一にV1とV2の両方が切断されるとATPase活性は急激に低下したがV2のみの切断では二価金属イオン依存性の活性がよく保たれていた。第二にアクチン依存性Mg^<2+>-ATPase活性を見ると二箇所の切断では速やかに活性が失われていくのに対し、V2のみの場合にはコントロールの約30%まで低下し以後変化が無かった。第二の点についてアクチン依存性Mg^<2+>-ATPase活性のアクチン濃度依存性を調べたところ親和性が低下しただけで最大活性値は変化していないことが判明した。平滑筋のミオシンを用いて同様の光化学切断を行ったところ横紋筋ミオシンのV2部位に相当する部位で切断が生じた事がわかった。平滑筋ミオシンの軽鎖を破壊することなくアクチン親和性を変化させることなくアクチン親和性を化させる方法として光化学的切断法が有効である。
余剰次元に基づく素粒子の統一理論の探究

オービフォールドを余剰次元として含む高次元時空上で定義されたゲージ場の理論に基づき、1種類の粒子から3世代の物質粒子の大部分が導出される模型を提案した。また、様々な2次元オービフォールド上のゲージ理論に関して、ゲージ対称性に関する同値関係を用いてバルク場の境界条件の分類を行った。さらに,高次元時空上のゲージ理論に基づいて「Strong CPの問題」について,リフシッツ型のゲージ理論に基づいて「陽子崩壊の問題」について再考した。本研究の目的は、高次元時空に基づいて素粒子の性質や法則を解明することにより標準模型を超える現実的な理論を発見し、宇宙の謎を解き明かすことである。(1) 3世代の物質粒子の起源の解明に向けて。(2) Strong CP問題の解決に向けて。(3)宇宙の誕生・進化・構造の解明に向けて。本研究の目的は、高次元時空に基づいて素粒子の性質や法則を解明することにより、標準理論を超える現実的な理論を発見し、宇宙の謎を解き明かすことである。研究計画の1つとして「高次元時空に基づく素粒子の統一理論を構築する。」を挙げた。実際に行ったことは、1.余剰次元の観点から物質を構成する素粒子が成す世代構造についての大きな謎「なぜ、物質を構成する素粒子は3世代存在し、多様な構造を成しているのか?」に挑んだ。より具体的には、コンパクト化の結果として軽い3世代の物質粒子を導く可能性を指摘し、実際に、余剰次元としてオービフォールドS^1/Z_2を持つ5次元の大統一理論(そのゲージ群はSU(N))を出発点に取り、5次元に関するZ_2パリティをうまく選ぶことにより、5次元時空に存在するSU(N)の1つの多重項のゼロモードから3世代の物質粒子の大部分が導出されるような模型が存在することを見つけた。これらの研究内容を含む論文は学術誌に投稿し、現在査読中である。(詳細については、Webのe-print archive上に掲載されているプレプリントarXiv:hep-ph/0703195を参照してください。)日本物理学会2007年春季大会で報告した。2.様々な大統一模型(4次元時空あるいは高次元時空上で定義されたもの)を取捨選択するためにそれぞれの模型に特有な物理量の間の関係式の導出を試みた。より具体的には、4次元あるいは5次元の超対称性大統一理論を出発点に取り、様々なゲージ対称性の破れの形態に対して、それを反映した超対称化した標準模型の構成粒子の質量の間に成立する和則を導出した。これらの研究内容を含む論文は、近々、学術誌に投稿する予定である。研究結果の一部を日本物理学会2007年春季大会で報告した。」を挙げた。より具体的には、コンパクト化の結果として軽い3世代の物質粒子を導く可能性を指摘し、実際に、余剰次元としてオービフォールドS^1/Z_2を持つ5次元の大統一理論(そのゲージ群はSU(N))を出発点に取り、余剰次元に関するZ_2パリティをうまく選ぶことにより、5次元時空に存在するSU(N)の1つの多重項のゼロモードから3世代の物質粒子の大部分が導出されるような模型が存在することを見つけた。詳細については、雑誌論文"Orbifold Family Unification"を参照してください。詳細については、雑誌論文"More About Superparticle Sum Rules in Grand Unified Theories"および"Sfermion Mass Relations in Orbifold Family Unification"を参照してください。研究計画のその1は、Orbifold Family Unification Models(高次元時空に存在する1つの多重項から3世代の物質粒子の大部分が導出される模型で2006年度に我々が提案)を検証する手段の提案である。具体的には、超対称性の破れの起源と考えられる隠れたセクターからの量子効果が無視できない場合を想定して、前年度に行った解析を拡張した。

その成果として、多くの場合、スーパーパートナーの質量の間の関係式を使って模型の取捨選択が可能であることが分かった。関係式は、近い将来、実験により実証される可能性がある。研究計画のその2は、高次元時空上の理論からstrong CP problemの解決の糸口を探ることである。具体的には、5次元時空上のMixed Chern-Simons termを有するSU(3)c×U(1)ゲージ理論に基づき、θパラメータの値が5次元のゲージ変換の下で不変に保たれることを確かめた。その成果として、θパラメータの値は境界条件と解釈され、strong CP problemの解決のヒントになる可能性が生まれた。研究計画のその3は、統一理論などに基づき宇宙の誕生や進化に関する謎に挑むことである。具体的には、その足がかりとして、Z_3オービフォールド上の場の境界条件の分類を行った。さらに様々なコンパクト空間に対する場の境界条件とその性質を探究することにより、宇宙のトポロジーの解明に役立つ可能性がある。本研究の目的は、高次元時空に基づいて素粒子の性質や法則を解明することにより標準模型を超える現実的な理論を発見し、宇宙の謎を解き明かすことである。研究計画の1つとして「余剰空間を有する時空上で標準模型を超える現象論的に優位な模型の構築とその起源の探究」を掲げた。これに対して、オービフォールドを余剰空間として含むゲージ理論について、様々な2次元オービフォールドに関する場の境界条件の分類を行った。分類された境界条件に基づいて細谷機構などの量子効果を取り入れることにより、模型が取捨選択される可能性がある。また、宇宙のトポロジーの解明に役立つ可能性もある。研究計画の1つとして「余剰次元に基づく標準模型の起源や宇宙の起源の探究」を掲げた。これに対して、「通常のボソニックな空間のほかにゴースト的なグラスマン座標を有する空間を余剰空間として含む拡張された時空上で力の大統一が実現され、余剰次元の構造を反映した高い対称性に関する非物理的なモードを消去することにより、標準模型あるいは超対称性標準模型が導出される」というシナリオを簡単な模型の提示とともに提案した。また、拡張された時空構造(=初期宇宙の構造)の起源に関する少し異質なアイデアの提案も行った。大統一理論の問題点の1つである「陽子崩壊の抑制機構の解明」に対して、リフシッツ型のゲージ理論に基づく解決法を提案した。このような模型では、高エネルギーで時空構造が転移する可能性があり、研究対象として興味深い。
有機ルテニウム錯体の特異的反応性と触媒作用

本重点研究の計画に従い、ヒドリドルテニウム(II)錯体[RuClH(CO)(PPh_3)_3](1)とアリルアルコール類及び有機シアノ化合物との反応について研究した。錯体1と含水メサリルアルコールとを80°Cで反応させると、3a、4aはほとんど生成せず、トランス及びシス型のイソブチラトルテニウム(II)錯体[RuCl(Me_2CHCO_2)(CO)(PPh_3)_2]が得られた。このとき、反応液からイソブチルアルデヒド、イソブチルアルコール、メタクロレインが検出された。イソブチラト錯体は1とイソブチルアルデヒドと水の反応でも生成することが確かめられた。錯体1を市販のアリルアルコールと反応させると、2分子のアルコール成分が異性化、付加、脱水素を伴って結合した型の2-メチルペンタン-1,3-ジオナト型錯体[RuCl{OCH=CMe-C(=O)C_2H_5}(CO)(PPh_3)_2](5)が得られた。一方、錯体1と脱水アリルアルコールとを80°Cで反応させると、メサリルアルコールの場合に類似した0価ルテニウム錯体[Ru(η^4-CH_2=CH-CHO)(CO)(PPh_3)_2](3b)とホスホニウム塩[Ph_3P^+CH_2-CHMeCH_2OCH_2CH=CH_2]Cl^-(4b)が得られた。錯体1は水の存在下、過剰のベンゾニトリル類と反応して、6員環キレート型のN-アシルアミジナト錯体[RuCl{O=C(C_6H_4R^<1->p)N=C(C_6H_4R^2-p)NH}(CO)(PPh_3)_2](6)を主生成物として与えた。それらのうち、p-トルニトリルより生成する錯体6a(R^1=R^2=Me)の構造を単結晶X線構造解析で明らかにした。また、脱水したニトリルとの反応ではN-アシルアミジナト錯体は生成せず、キレート配位子の酸素原子が水に由来することが判かった。p-トルニトリルとベンズアミドの混合物との反応ではN-ベンゾイル-p-トルアミジナト錯体6b(R^1=H,R^2=CH_3)が生成した。
慢性腎臓病と心血管病の連関機序の解明と治療法開発

アルブミン尿は心血管病と深く関連しており、血管内皮機能障害の反映であると推測されていたが、詳細は不明であった。2光子レ-ザ-顕微鏡を用いて生体腎における微小血流、濾過を可視化検出しうるin vivo live imaging技術を確立した。糖尿病等の病態糸球体では大分子量物質の過剰濾過状態がアルブミン尿出現前より先行出現することが判明し、またこれには内皮機能障害、内皮グライコカリックスの減少の関与が明らかになった。1.CKDにおける糸球体内皮細胞のECDとアルブミン尿出現の解析(1)糸球体係蹄壁におけるGlycocalyxの解析と病態腎における変化の検討2.糸球体高血圧(過剰濾過)、糸球体ECD、アルブミン尿出現の相互関係の検討Leica社製TCS SP2 2-photonレーザー顕微鏡を用いて生体腎における輸出入細動脈径変化、微小血管血流、濾過、再吸収、病的状態下でのpermeability亢進を可視化検出しうる技術を確立した。各種probeを用いて、ラット及びマウスにおいて糸球体・間質毛細血管血流、糸球体濾過の動態が観察可能であった。輸出入細動脈径も測定可能で、病態での輸入細動脈自動調節能の異常を検出しえた。同時に生体糸球体の3次元立体構築変化を解析した。(2) Glycoclyx変化の分子機序の解析病態腎における糖鎖分解酵素群の発現変化と、その機序を解析した。また糸球体からのアルブミン分子の漏出、血管透過性変化を解析する上で、2光子励起方式レーザー走査型顕微鏡を利用した。高い時間・空間分解能を有し生体臓器の深部まで、蛍光標識小分子の生体内挙動を3次元的に検出可能であり、長時間観察、動画で記録可能であった。各種分子量の蛍光標識probeを用いてラット、マウスの糸球体血流の可視化、アルブミン等のmacromoleculeの糸球体係蹄壁からの漏出状態を直接個々の糸球体毎に可視化する方法を確立した。糖鎖分解酵素を用いて、Glycocalyx層を破綻させ、Glycocalyx減少糸球体からのアルブミン尿の出現の有無を解析し、アルブミン尿出現におけるGlycocalyxの役割を明らかにした。1.糸球体高血圧、糸球体内皮機能障害、アルブミン尿出現の相互関係の検討Leica社製TCS SP2 2-photonレーザー顕微鏡を用いて生体腎における輸出入細動脈径変化、微小血管血流、濾過、再吸収、病的状態下でのpermeability亢進を可視化検出しうる技術を確立した。各種probeを用いて、ラット及びマウスにおいて糸球体・間質毛細血管血流、糸球体濾過の動態が観察となった。輸出入細動脈径も測定可能で、病態での輸入細動脈自動調節能の異常の検出、生体糸球体の3次元立体構築が観察可能となった。STZ糖尿病モデルでは、4週時には輸入細動脈拡張と一部の肥大糸球体からmaclomoleculの濾過を認めた。尿中アルブミン排泄を認めない早期から、肥大糸球体がhyper-permeable状態にあることが判明した。Rhodamine標識lectinを先行投与し、糸球体Glycocalyxを可視化し、Glycocalyx減少部位からアルブミンが漏出することを確認した。以上により、Glycocalyx破綻によって示される糸球体内皮障害ととアルブミン尿出現との関係が明らかになった。2.糸球体内皮機能障害とsystemic vasculatureの内皮機能障害との関連の検討糖尿病、高血圧モデル等の病態腎糸球体内皮の障害機序と同時にaorta標品を用いて、内皮依存性血管拡張反応を評価した。糸球体内皮細胞とsystemic vasculatureの内皮細胞における障害機序・出現時期が一致することが判明した。レニンーアンジオテンシン系阻害薬(NADPH oxidase抑制作用あり)、Caチャネルブロッカー(一部にGTPCH活性亢進作用あり)、statin(eNOS活性化作用)投与群を投与したところ、アルブミン尿減少と同時にsystemicvasculatureのECD改善効果を認めた。
非宿主植物の培養根が分泌する根寄生雑草の種子発芽刺激物質に関する化学的研究

コウモリカズラ(M.Dauricum)培養根の生産するストライガ(Striga hermonthica)の発芽刺激物質の精製を行った。活性物質をXAD-4に吸着させ、メタノールで溶出し、溶媒留去後、酢酸エチルで回収した。その後Sephadex LH20、C18 SEP-Pak Cartridgeを用いて精製し最終的にHPLC分取により単離した。これらの過程で、活性はコンディショニングしたストライガ種子を用いた生物検定により測定した。その結果、3種の発芽刺激物質を見出した。このうち最も高い活性は、HPLCでストリゴールと同じ位置に溶出された。また、分取された画分のUV吸収スペクトルはストリゴールおよびストリゴール類縁体のソルゴラクトンの文献値ときわめてよく似ていた。マススペクトルはストリゴールの文献値とよく似た開裂パターンを示した。以上から、コウモリカヅラ培養根の生産する主なストライカ発芽刺激物質はストリゴール、またはストリゴール類縁体であると考えられた。本研究の結果、非宿主植物のコウモリカズラ培養根がストリゴール、またはストリゴール類縁体を生産していることが明らかになった。新規な発芽刺激物質の発見には至らなかったが、ストリゴール類が植物の代謝産物であることを初めて明らかにした。ストライガ(Striga)はトウモロコシ、ソルガム等の主要な作物の根に寄生し、養水分を奪って成長する根寄生雑草であり、現在、アフリカ及びインドの半乾燥地帯における食糧生産にとって深刻な生物的要因となっている。ストライガの種子発芽には、化学シグナルが関与していることが明らかになっている。本研究は、非宿主植物の培養系より新規な種子発芽刺激物質を精製・単離、構造決定し、根寄生雑草の防除に資することを目的として行っている。平成10年度は発芽刺激物質の生産が確認された2種の非宿主植物、タマサキツヅラフジ(Stephania cepharantha)とコウモリカズラ(Menispemum dauricum)の培養根について、発芽刺激物質の生産に最適な培養条件を検討した。また、コウモリカヅラが生産する発芽刺激物質の精製、単離を試みた。タマサキツヅラフジ培養根は、ショ糖3%、インドール酪酸5μMを含むB5培地で顕著に発芽刺激物質を生産、分泌した。無機成分、ビタミン等の微量成分については、まだ検討を行っていない。コウモリカズラ培養根の最適培地は、ショ糖4%、ナフタレン酢酸1μMを含む改良B5培地(窒素1.3倍、リン酸とビタミン0.5倍)と決定した。培養液から活性成分を抽出後、種々のクロマトグラフィーにより発芽刺激物質を精製した。最も高い活性を示す成分を単一にまで精製し、その高速液体クロマトグラフイィーにおける挙動を、既知の発芽刺激物質と比較したところ、ストリゴールと一致した。マススペクトルでもストリゴールに特徴的なフラグメントピークのいくつかが認められた。しかし、得られた量が僅かなため、NMRによる構造解析には至らなかった。コウモリカズラ(M.dauricum)培養根の生産するストライガ(Striga hermonthica)の発芽刺激物質の精製を行った。その後Sephadex LH20、C18 SEP-Pak Cartridgeを用いて精製し、最終的にHPLC分取により単離した。以上から、コウモリカヅラ培養根の生産する主なストライガ発芽刺激物質はストリゴール、またはストリゴール類縁体であると考えられた。
共創的越境を可能にする学校インターンシップの実施体制モデルの構築

現在,団塊世代の教職員の大量退職に伴い,教員志望の学生に対して,教員として必要な資質能力を確実に身につけさせることが喫緊の課題として存在しており,その課題を解消する取り組みとして学校現場における体験活動「学校インターンシップ」の充実が求められている。本研究は,共創的越境(異なる立場・視点を持つ人達が,互いの異質性を尊重し,積極的に相互交流を行う交流のあり方)を可能にする学校インターンシップの実施体制モデルの構築を目的としている。本研究は3つに分かれている。研究1は、全国の教員養成大学・学部の学校インターンシップの実施体制と課題の調査研究である。研究2は、共創的越境を可能にする学校インターンシップの実施体制モデルの構築に関する研究である。研究3は、共創的越境を可能にする学校インターンシップの実施体制モデルの効果検収の研究である。平成30年度は、全国の教員養成大学・学部(小学校教諭一種免許状を取得することのできる大学:266大学・学部)を対象にして,「学校現場における体験的な教育活動」の実施体制についての調査を実施し,77校の大学・学部(国立25校,公立2校,私立50校)から回答が得られた。その結果,学校インターンシップを含んだ学校現場における体験的教育活動を「実施している」と回答した大学・学部が74校(国立25校,公立2校,私立47校),「実施していない」と回答した大学・学部が3校(私立3校)であった。実施していると回答した大学・学部では,学校現場における体験的な教育活動の成果を,主に「参加学生の学校現場に対する理解の深まり」や「参加学生の児童生徒に対する理解力の向上」として評価していた。一方,学校現場における体験的な教育活動の課題としては,主に「学生の活動時間の確保」と「参加学生の確保」が上げられていた。全国の教員養成大学・学部を対象にした質問紙の実施が予定通り実施でき,学校現場における体験的な教育活動の成果と課題の傾向が明らかになったため,概ね順調に進展していると判断した。2019年度以降は,全国の教員養成大学・学部の学校インターンシップの実施体制と課題の分析を進めていく。平成29年度は、研究1と2に関わる学校インターンシップについてのニーズ調査を受け入れ校の担当教員と参加学生に対して行った。その結果、学校インターンシップに対する受け入れ校の担当教員のニーズが、主に特別な支援が必要な児童生徒への支援であることが明らかになった。さらに、出来る限り長期間で、定期的に、長い時間の活動が可能になる運営体制の整備や意欲ある学生の参加を望んでいることも明らかになった。一方、参加学生は、大学側の運営に対して活動に入るまでの細やかな支援を求め、受け入れ校に対しては活動中に相談できるような受け入れ体制を求めていることが明らかになった。調査に必要な予算の関係で、当初予定していた質問紙による全国調査をH30年度以降にスライドし、H30年度に実施予定だった調査をH29年度に実施することになったが、全体の研究進捗に大きな問題はなかったため、概ね順調に新手いると判断した。

一方,学校現場における体験的な教育活動の課題としては,主に「学生の活動時間の確保」と「参加学生の確保」が上げられていた。全国の教員養成大学・学部を対象にした質問紙の実施が予定通り実施でき,学校現場における体験的な教育活動の成果と課題の傾向が明らかになったため,概ね順調に進展していると判断した。H30年度以降は、全国の教員養成大学・学部の学校インターンシップの実施体制と課題の調査を行っていく予定である。2019年度以降は,全国の教員養成大学・学部の学校インターンシップの実施体制と課題の分析を進めていく。理由:調査分析に必要な機器の購入及び、全国の教員養成大学・学部の学校インターンシップの実施体制と課題の調査に係る予算が、当初見積より多く必要となったため。使用計画:H29年度とH30年度予算を合わせて、質的データ分析ツールの購入費、質問紙作成・梱包費・配送費・回収費にあて、当初計画に合った調査を実施する予定である。理由:2017年度実施予定であった調査が2018年度にスライドされたことにより,2019年度に調査で得られたデータ分析と,調査結果の公表を実施する予定になったため。使用計画:調査で得られたデータ分析のための人件費および機器の整備,学校インターンシップの訪問調査,学会発表旅費等に使用する予定である。
競合的蛍光リガンドアッセイによるFRETプローブ設計と超高感度IP3センサー開発

H28年度に合成したLBDに対する親和性が高いADA誘導体は、IP3と競合し難いためセンサーに使用出来ないことが、F-ADAを使った我々の先行研究で明らかになっている。そこでセンサーとして利用するために、親和性を低下させるためにB-ADAのアデニンを除去したB-LLと、B-ADAのアデニンをイミダゾールに置換したB-IMPを有機合成した。両化合物ともCFP-LBD-mSA-YFPへの作用によるFRETの増大による蛍光比の変化を起こした。この蛍光比の変化はビオチン化リガンドの除去によって増大し、IP3の添加によって減少したことから、CFLAを応用したtetheredリガンド型のIP3センサーが実現可能であることが示された。さらに3種類ののビオチンリガンドにおけるビオチン部とリガンド部のリンカー長を伸ばしたB-ADA-C8, B-IMP-C8, B-LL-C8を作成して反応を確認した。これらの知見に基づいて、蛍光分子を付加したビオチンリガンド(FBリガンド)の合成を試みた。H28年度に作成したペプチドリガンドを使ったtetheredリガンド型IP3センサーが機能しなかった。そこでin vivo IP3イメージングに利用出来るgenetically encoded IP3 sensor(GEIS)としてLIBRA型IP3センサーのリンカー最適化と、蛍光タンパク質の円順列変異体の利用によって、蛍光変化率を従来の約3倍に改善することに成功した。またLBD分子内へ蛍光タンパク質やリガンドペプチドを挿入したIP3センサーの開発を試みた。現時点でこれらはセンサーとして機能していないが、リンカーの最適化や円順列変異体の利用によって機能させる可能性を検討する。29年度が最終年度であるため、記入しない。研究では、in vivo IP3イメージングや高速で起こる局所的IP3応答の解析を実現するために、新しいFRETセンサーの設計原理『CFLA』の応用や従来型IP3センサー『LIBRA』の改良によって高感度IP3センサーの開発を試みている。『CFLA』はリガンド(IP3)と蛍光リガンド(F-ADAあるいはF-LL)の競合を利用したIP3測定法である。これを応用してタンパク質に蛍光リガンドを結合させたtetheredリガンド型のIP3センサーを作成を計画した。このtetheredリガンド型IP3センサーのタンパク質部分として、IP3受容体のリガンド結合ドメイン(LBD)のN末端側に蛍光タンパク質(CFP)、C末端側にアビジン変異体(mSAあるいはscAvi)を融合させた遺伝子を作成した(CFP-LBD-mSA-YFPあるいはCFP-LBD-scAvi-YFP)。またF-ADAの結合によるFRET効率を増大させるために、CFPの円順列変異体をLBDの抑制ドメインに挿入した変異体を作成し、FRET効率が2倍程度に増大することを明らかにした。またリガンド部としてアデノフォスチン誘導体とアジド化したBiotinを各々有機合成し、それらをHuisgen環化付加反応で結合させたB-ADAの合成経路を確立した。この合成経路を利用して大量合成したB-ADAの作用によってCFP-LBD-mSA-YFPのFRET効率が増大による蛍光比の変化がおこることを確認した。さらに蛍光リガンドの有機合成を必要としないtetheredリガンド型IP3センサーを開発するために、リガンドとして機能するペプチド(リガンド・ペプチド)を同定した。そのリガンド・ペプチドをLBDのC末端に付加したIP3センサーを作成したが、IP3によるFRETの変化は検出されなかった。本研究ではリガンドとしてLumioTagとADA誘導体を合成し、蛍光タンパク質部分のテトラシステインモチーフに結合させると言う当初計画を変更して、リガンド部としてビオチンADA誘導体(を合成し、蛍光タンパク質部分に付加したアビジン変異体に結合させたtetheredリガンド型IP3センサーの作成を試みた。

計画変更によって、ビオチンADA誘導体の有機合成に時間を有すること、またそれに伴って機能解析の実施時期がH29年度になることが予測されたため、H28年度予算の一部を繰り越してH29年度に実施した。LBDとADAの結合モデルから、LBDの抑制ドメインにCFPを挿入することによってFRET効率の増大が予測された。そこで5種類のCFPの円順列変異体をLBDの抑制ドメインに挿入し、F-ADAの結合によって起こるFRET効率を約2倍に増大させることに成功した。これによって蛍光リガンド(F-LL)を使ったIP3測定法の改善が可能になっり、tetheredリガンド型IP3センサーの蛍光変化率も大きく改善できる可能性が示された。高機能GEISの開発に使用するリガンド・ペプチドの同定に成功したが、それをLBDのC末端に付加したものではIP3によるFRETの変化は検出されなかった。これに関しては、リガンド・ペプチドの挿入部位の検討が必要である。29年度が最終年度であるため、記入しない。合成に成功したB-ADAの作用によってCFP-LBD-mSA-YFPの蛍光比が変化することが確認されたことで、tetheredリガンド型のIP3センサーが実現可能であることが示された。今後、親和性が低いB-ADA誘導体を合成し、IP3と競合させることによってtetheredリガンド型のIP3センサーを作成する。さらにB-ADA誘導体に蛍光物質を付加した化合物(FB-ADA誘導体)を合成して、蛍光変化率が大きな蛍光センサーを作成する。高感度GEISを作成するためにLBDに結合するリガンド・ペプチドを同定しが、それをLBDのC末端に付加した場合にIP3によるFRETの変化は検出出来なかった。これはLBDに対するリガンド・ペプチドの親和性が比較的低いことに起因すると考えられるので、リガンド・ペプチドのLBD分子内への挿入によって、IP3センサーに利用できる可能性を検討する。また、より確実な方法としてLIBRA型IP3センサーのリンカーや蛍光タンパク質の最適化によって高感度GEISを作成する。さらに、H28年度に成功したCFPの円順列変異体のLBD内への挿入に関する実験を発展させ、YFP円順列変異体との組合せや、LBDの立体構造変化に基づくIP3センサーを分子設計する。具体的にはLBD分子内への蛍光タンパク質の挿入によって高性能GEISの開発を試みる。また従来の細胞膜発現型センサーに加えて、細胞質発現型や小胞体発現型を作成することによって、IP3の時空間的濃度変化を解析する。
次世代抗HIV薬の創製を目指すダフナン型ジテルペノイドの植物化学的研究

潜伏期HIVを除去する抗HIV薬は次世代のHIV感染症の根治薬として期待される。本研究はジンチョウゲ科植物瑞香狼毒から発見した極めて強力な潜伏期HIV除去作用を示すダフナン型ジテルペノイドGnidimacrin(GM)の単離精製法を確立した。さらに、HIV感染症患者の末梢血単核細胞を用いたex vivoモデルにおいて、潜伏HIV-1除去に対するGMの有効性を明らかにした。一方、化学合成したGM誘導体のin vitro抗HIV活性を評価した結果、GMの3位アシル基置換基は活性発現に極めて重要である一方、2'位水酸基は今後GMの作用機序を検討するための重要な官能基であることを明らかにした。ヒト免疫不全ウイルス(HIV)による感染症が急速に蔓延している中、既存の抗HIV薬による治療法ではHIVを根絶できないため、新しい抗HIV薬の創製が急務である。潜伏期のHIVウイルスを活性化することはHIV感染症を完治できる抗HIV薬の創製の重要なポイントである。本研究はこのような潜伏期のHIVウイルスを活性化する作用を持つ化合物に注目して、ネパール原産のジンチョウゲ科植物Stellerachamaejasme由来の潜伏期のHIVウイルス活性化作用を持ち、かつ極めて強力な抗HIV活性を示すダフナン型ジテルペノイドをリード化合物として、その誘導体の化学合成および近縁植物から化学構造類似体の単離によって、新しい抗HIV薬シーズの発見を研究目的とする。26年度においては、ネパール産のStellera chamaejasmeを30Kg採取した。採取した植物をメタノールにて抽出し、さらに各種クロマトグラフィーを用いて、4工程で活性化合物gnidimacrinを1g単離精製した。現在、単離した化合物を用いて、化学誘導体の作製を検討中である。一方、ダフナン型ジテルペノイドを単離するため、中国原産のトウダイグサ科およびジンチョウゲ科薬用植物9種を採取した。これら植物について、メタノールにて抽出し、得られた抽出物について、現在詳細な化学成分を検討している。27年度においては、瑞香狼毒より単離した活性化合物gnidimacrinを用いて、抗HIV活性の詳細を検討した。その結果、HIV感染患者から得られた末梢血単核細胞において、gnidimacrinは潜伏HIV-1 DNAレベル及び潜伏感染細胞の頻度を顕著に低減させた。この効果はプロテインキナーゼCβIおよびβIIの選択的活性化によるものと明らかにした。Gnidimacrinは有効濃度において、T細胞の活性化および炎症性サイオカインの蓄積が見られないことから、gnidimacrinの抗HIV臨床有効性が期待される。一方、構造活性相関解析のため、活性化合物gnidimacrinを用いて、加水分解反応を行い、2種のgnidimacrin化学誘導体を作製した。これら化学誘導体の抗HIV活性の評価および構造活性相関の解析について、現在検討中である。更に新しい抗HIV活性ダフナン型ジテルペノイドの探索のため、中国原産のトウダイグサ科およびジンチョウゲ科薬用植物9種を採取し、抽出物および分画を作製した。そのうち、狼毒大戟について、詳細な成分研究を行った結果、新規化合物10種を含む計31種のジテルペノイドを単離し、構造決定した。これらジテルペノイドは化学構造多様性を示すものの、ダフナン型ジテルペンが含まれなかった。これら化合物の抗HIV活性について現在検討中である。ほかの植物のダフナン型ジテルペノイドについても現在精査中である。活性化合物gnidimacrinはHIV感染患者から得られた末梢血単核細胞においても強力かつ良好な抗HIV効果が得られた。この結果を踏まえて、gnidimacrinを中心に研究の展開が行われた。ジンチョウゲ科植物瑞香狼毒(Stellera chamaejasma)から、選択的PKCβ活性化により潜伏期のHIV活性化し、且つ強力な抗HIV活性を示すdaphnane型ジテルペンgnidimacrinを見いだした。今年度は、gnidimacrinをリード化合物として、化学誘導体の作製と抗HIV活性の評価により、構造活性相関の解析を行った。Gnidimacrinの重要な官能基注目し誘導体の合成を行った。3位及び18位benzoyl基の活性発現における役割を調べるために、弱アルカリ条件下のエステル交換反応により、それぞれ3位脱アシル誘導体および3,18位脱アシル誘導体を得た。20位水酸基はgnidimacrinのpolyhydroxy基の中に、唯一の一級水酸基である。反応性が高いため、有機酸無水物を利用したエステル化反応により、新たなアシル基を導入した。さらに、20位の一級水酸基を保護し、選択的に5位acetyl誘導体を得た。また5位コハク酸エステル誘導体は20位コハク酸エステル誘導体のアシル転移により得た。

一方、gnimacrinの2'位水酸基は抗HIV活性に必要な官能基であることが明らかにされている。今回は、5,20位diolを保護した後、2'位にアセチル基の導入およびDess-Martin酸化によりカルボニル基の導入を行った。ほかは、polyhydroxy基にエステル化反応によりアセチル基およびbenzoyl基の導入を行った。これら誘導体について、抗HIV活性を評価したところ、2'位のOH基に誘導化した化合物はgnidimacrinと同程度の強い抗HIV活性を示したが、ほかは大きく活性の低下がみられた。即ち、3位のbenzoyl基は活性発現に重要であり、2'位のOH基に今後更なる誘導化の切り口になると示唆された。初年度においては、化学誘導体作成の原料であるgnidimacrinを原植物から1g単離できた。一方、新規ダフナン型ジテルペノイドを探索するための植物材料9種類を採取して、さらにその抽出物を作成した。おおむね、予定通り研究が進んでいる。活性化合物gnidimacrinはHIV感染患者から得られた末梢血単核細胞においても強力かつ良好な抗HIV効果が得られた。今後、gnidimacrinを中心にさらに研究を展開し、化学誘導体の作成により、構造活性相関を解析する。天然物化学今後の研究の推進方策としては、Gnidimacrinをリード化合物として、加水分解反応によるアシル基の脱離、新たなアシル基の導入および水酸基に新規官能基の導入などにより新規誘導体の合成を行う予定である。各植物の抽出物の分析法を確立して、さらにダフナン型ジテルペノイドを含まれる分画について詳細な成分研究を行う予定である。予定より少ない工程で化合物の単離と合成ができたため、経費の節約ができた。引き続き、化合物の単離と合成の試薬購入に使用する予定である。