hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
イトミミズにおける不等卵割機構の解析

以上のことは卵由来の中心体が第一卵割の星状体を形成する能力をもっていることを示しており、正常過程で第二極体放出時に卵に残る(即ち卵由来の)中心体が第一卵割の分裂装置形成に関わる可能性を示唆する。イトミミズ第1卵割は不等割である。この不等性は、星状体を形成する能力が紡錘体両極で異なるため、星状体が一方の極にのみ存在することに基因する。このような星状体形成能の違いが微小管形成中心(MTOC)構造の違いを反映しているものと予想し、中心体に局在することが知られているγ-tubulin (γ-Tb)を特異的に認識する抗体を用いてその分布を調べた。イトミミズ卵は第1成熟分裂中期で産み出され発生を開始する。抗γ-Tbで濃染される顆粒(中心体)が卵成熟分裂装置の星状体の中心に観察される。第1、第2極体形成いずれにおいても分裂後、卵内に観察される中心体は1個だけである。第2分裂後、中心体は前核の近くに位置している。第1分裂からこの時期に至るまで中心体が複製されるようには見えない。第1卵割期、前核はγ-Tbの薄層で取り囲まれたような染色像を呈する。また、第1卵割の分裂装置が形成される時期、検出される中心体は常に1個である。中心体は紡錘体の一方の極にのみ存在し、抗γ-Tbでうすく均一に染まる球状の領域の中心に位置している。星糸はこの球の表面から放射状に伸びているように見える。反対側の紡錘体極には分裂後期の初め頃まで特に濃く染まる構造は見られないが、分裂終期へ移行する頃から紡錘体極の輪郭が抗γ-Tbでアーク状に染め出されてくる。分裂終期への移行期には中心体の複製も起こり、均一な球状領域の中心部に一対の小さな点として認められる。分裂終了後、CD割球の核には一対の中心体が付着している。AB割球の核はγ-Tbの薄層で取り囲まれているが、抗γ-Tbで染め出される顆粒状構造は認められない。以上のことより、イトミミズ第1卵割では中心体が1個だけ参加することによって上述したような分裂装置構造の非対称化を実現していると考えられる。イトミミズ2細胞期の大きいCD割球は次の分裂で大きいD割球と小さいC割球に分裂する。CD割球の分裂装置は第1卵割の分裂面に接近した状態で形成され、分裂中期までその両極に違いは検出されず、同大、同形の星状体を備えている。ところで分裂後期に移行する頃から、C割球に入るべき極の星状体はD割球側の極の星状体の半分がかけたような形状をとる。清浄な場合にはC割球側の極が常に第1卵割分裂面と接した状態にあるのに対して、D割球側の星状体は次第に離れていく。CD割球の核を第1卵割分裂面に対してさまざまな位置に動かす実験、あるいはAB割球をはずしてCD割球を単離した状態で発生させる実験から、分裂装置の一方の極が第1卵割分裂面に接着した場合にのみ分裂装置構造が非対称となり、しかも分裂が不等になることが明らかとなった。更に、CD割球の分裂装置はcytochalasinD処理によっても対称構造を示した。以上のことより、第2卵割の分裂装置は細胞表層との相互作用によってその非対称性を作り出していると考えられる。おそらく両極の微小管形成中心(MTOC)に違いはないと予想される。事実、γ-tubulinに対する抗体で染め出される中心体を見る限り、その大きさや染色性に両極で違いはない。これは内的な要因によって非対称構造をつくりだす第1卵割分裂装置と好対照をなす。外的要因(細胞表層)が必要かどうかを更に確かめるためにin vitroで分裂装置形成を再現することを試みた。イトミミズ卵とツメガエル卵の抽出液を用いているが、現在までのところ、分裂装置形成を誘導するところまでは至っていない。
microRNAを介したユビキチンリガーゼの機能制御解析と脳機能障害治療への応用

認知症やパーキンソン病等の神経変性疾患において、認知・運動機能等を客観的に評価することは難しく、マーカー分子の発現量測定から脳機能障害の程度を評価できればきわめて有用なツールとなりうる。申請者は脳機能障害に関与すると考えられるユビキチンリガーゼHRD1、安定化分子SEL1Lとの関連性について研究を行ってきたが、近年microRNAがこれら分子の発現を制御する可能性が示唆されている。そこで脳機能障害モデル細胞を用いて、microRNAによるHRD1-SEL1Lの機能制御メカニズムを解析した。平成30年度は、神経細胞死に影響を与えると考えられるSEL1Lを制御するmicroRNA候補について、脳機能障害モデル細胞を用いて詳細に検討したところ、一つのmicroRNAを見出した(miR-Aとする)。miR-A発現量とSEL1L mRNA発現量は、脳機能障害モデル細胞において逆相関することが示唆され、蛋白質レベルでもその傾向がみられることを確認した。また、miR-Aのinhibitorを培養細胞に遺伝子導入したところ、SEL1L蛋白質発現量は上昇することも確認した。これらの結果から、miR-AはSEL1Lの発現を制御する可能性が高いと考えられる。今後は、脳機能障害モデル細胞にmiR-Aのmimicやinhibitorを遺伝子導入した際、細胞死に影響を与えるか否かについてや、ルシフェラーゼアッセイによってSEL1L mRNAの3'-UTRとmiR-Aが相互作用するかについて等を解析する予定である。また、in vivoにおいても詳細に解析する予定である。in vitroの実験はおおむね順調である。in vivoの実験が若干遅れているが、脳機能障害モデルマウスはすでに作製済みであり、現在in vivoの実験についても鋭意進行中である。平成31年度は、脳機能障害モデル細胞においてmiR-Aのmimicの遺伝子導入により細胞死が増強するか否か、またmiR-Aのinhibitorの遺伝子導入により細胞死が抑制されるか否か検討する。そしてSEL1L mRNAの3'-UTRとmiR-Aが相互作用するかについてルシフェラーゼアッセイ等を用いて検討する。並行して、作製した脳機能障害モデルマウスにおけるmiR-Aの発現量変化について検討を進める。認知症やパーキンソン病等の神経疾患において、認知・運動機能を客観的に評価することは難しく、マーカー分子の発現量測定から脳機能障害の程度を評価できればきわめて有用なツールとなりうる。申請者は脳機能障害に関与すると考えられるユビキチンリガーゼHRD1、安定化分子SEL1Lとの関連性について研究を行ってきたが、近年microRNAがこれら分子の発現を制御することが報告されている。次に、SEL1Lを制御するmicroRNAとして既報で報告されていたmicroRNA分子について、脳機能障害モデル細胞を用いて検討したところ、有意な変化は認められなかった。そこでmicroRNAデータベースを用いてSEL1Lの発現を制御するmicroRNA分子を探索し、複数のmicroRNA分子候補を得た。そして脳機能障害モデル細胞を用いてこれらmicroRNA分子の変化について検討したところ、有意に変化するmicroRNA分子を見出した。今後はこれらのmicroRNA分子について詳細に解析する予定である。SEL1Lを制御するmicroRNAとして既報で報告されていたmicroRNA分子について、脳機能障害モデル細胞を用いて検討したところ、有意な変化が認められなかったため、当初は遅れていたが、microRNAデータベースを用いてSEL1Lを制御するmicroRNA分子を探索し、有意に変化するmicroRNA分子を見出した。microRNAmimicやmicroRNAinhibitorによる実験が遅れているが、現在鋭意進行中である。平成30年度は、同定したmicroRNA分子のmicroRNAmimicの遺伝子導入により脳機能障害モデル細胞において細胞死が増強するか否か、またmicroRNAinhibitorにより細胞死が抑制されるか否か検討する。

合わせてSEL1LやHRD1への影響も検討する。また、現在動物モデルを作製中であり、動物モデルにおけるmicroRNAの発現量変化が検討できるかについて準備を進める。平成31年度は、脳機能障害モデル細胞においてmiR-Aのmimicの遺伝子導入により細胞死が増強するか否か、またmiR-Aのinhibitorの遺伝子導入により細胞死が抑制されるか否か検討する。そしてSEL1L mRNAの3'-UTRとmiR-Aが相互作用するかについてルシフェラーゼアッセイ等を用いて検討する。並行して、作製した脳機能障害モデルマウスにおけるmiR-Aの発現量変化について検討を進める。平成29年度に行う実験の一部を平成30年度に行うことになり、その分が執行されなかったため、残額が生じた。平成30年度は脳機能障害モデルにおいてmicroRNA mimicやinhibitorを遺伝子導入したときの細胞死の変化などについて検討する予定であり、それらに必要なmicroRNA mimicやinhibitorを購入する予定である。平成30年度に行う実験の一部を平成31年度に行うことになり、その分が執行されなかったため、残額が生じた。平成31年度は脳機能障害モデル細胞においてmicroRNAmimicやinhibitorを遺伝子導入したときの細胞死の変化などについて検討する予定であり、それらに必要なmicroRNAmimicやinhibitorを購入する予定である。また、ルシフェラーゼアッセイに必要なベクター等も購入する。そして、in vivoの実験で必要となる動物やRNA抽出キット、microRNA測定に必要なプローブ等を購入する。
グロットグラムによる中国江蘇省南部方言の言語地理学的、社会言語学的研究

本研究は、言語地理学、社会言語学的方法で、(1)都市化の影響が最も顕著である江蘇省南部の蘇州、無錫、常熟一帯を対象地域とし、(2)日本方言学が開発したグロットグラム(Glottogram)の手法を適用することによって、変化を促す社会的要因を明らかにすることとする。本研究では三点を結ぶ三つの幹線道路の沿道に位置する数十の町と村を対象とする。各地点の方言話者60人を選び、世代間及び男女間の言語差を記録する。調査結果を整理し、項目ごとに方言地図とグロットグラムを作成する。同時に、三地方言の間、諸言語要素の変化の過程についても、解明した。本研究は中国語方言にグロットグラムの手法を適用することによって、言語変化の様相を明らかにしながら、変化を促す社会的諸要因を解明することを目的とする。今年度は計画どうり進んだ。まず、一次調査のために約500項目より成る予備調査票を作成し、そして、本調査票を作成した。調査票は、代表者・石汝杰が原案を作成し、分担者・岩田礼と協議の上、確定した。12月下旬から全対象地点49のうちから任意の10地点を選び、一次調査(予備調査)を実施した。3月中、蘇州と無錫を結ぶ312国道沿線の数個地点と常熟近郊の数箇所について、グロットグラムのための本調査を実施する。本調査対象地域の方言については、従来も多数の調査報告が公刊されている。それらの言語データ情報を予備調査票、本調査票の各項目について整理し、データベース化する。データ入力ツールは岩田等が構築してきたPHDシステムを一部改良の上利用する。地図は福嶋秩子氏作成のSEALを利用する予定であるが、白地図作成等の基礎作業を完了する。また調査データのグロットグラム化のためのプログラムを作成する。以上は、研究分担者・岩田礼が担当する。1月末、調査項目、地図・グロットグラムの設計等に関する研究打合せ会を熊本で開催した。今年度は計画通り進んだ。去年の調査の基礎のもとで、代表者・石汝杰が劉艶さんらの補佐をえて、調査を続けた。8月初めからの約3週間を利用して10数個地点を調査した。二回目は3月のはじめの一週間、蘇州と無錫を結ぶ312国道沿線の数個地点に調査を実施した。8月の末、一回目の調査が終わるところで、コンピュータが突然故障したため、調査資料のデータは半分以上無くなった。大損失になった。データ入力ツールは岩田等が構築してきたPHDシステムを一部改良の上利用した。地図は福嶋秩子氏作成のSEALを利用し、白地図作成等の基礎作業を完了した。また調査データのグロットグラム化のためのプログラムを作成した。1月中、調査項目、地図・グロットグラムの設計等に関する研究打合せ会を熊本で開催した。本研究は日本語方言の研究において大きな成果を上げてきたグロットグラムの手法を中国語方言に適用することによって、方言の地理的変異と年齢的変異の相関を明らかにしながら、言語変化を促す社会的諸要因を解明することを目的としている。対象地域は江蘇省南部の蘇州、無錫、常熟一帯(北部呉語地域)である。過去二年間、方言調査、データ整理、方言地図作成、グロットグラム作成を進めてきたが、今年度はそれらの基礎の上に、代表者・石汝杰が3回の補充調査を行った。夏季休暇期間に2度の調査を実施し、15地点を調査した。また冬季休暇期間に、蘇州近郊の312国道沿線の6個地点に調査を実施した。これらの調査資料については、現在、整理、分析を進めている。分担者・岩田礼は、石汝杰が現地調査で収集した言語データ情報をデータベース化する作業を進めた。データ入力ツールは岩田等が構築してきたPHDシステムを一部改良した上で利用し、その出力を方言地図及びグロットグラム作成のために用いた。地図は福嶋秩子氏作成のSEALを利用し、グロットグラムは独自に作成したツールを用いた。本研究の成果は、昨年11月に北京語言大学で開催された中国語言語地理学国際会議などで発表したが、現在、学術誌投稿論文の準備を進めている。

グロットグラムの手法を中国語方言に適用する試みは、中国語大陸ではおそらく初めてのことであり、近い将来、調査地域の方言地図・グロットグラム集を公刊する予定である。
動的触覚情報処理に基づく物体の操り

本研究の目的は,ロボットハンドの指先と作業対象物体との接触に伴う動的な振動を用いて接触状態を認識するセンサを開発し,その認識情報に基づいてロボットの指を制御する手法を開発することである.研究成果は触覚センサの開発とロボットの指の制御手法の二つに分けられる.(1)振動検出型触覚センサの開発ロボットの指先が作業対象物体と接触,あるいは表面を滑ると振動が発生する.その信号をロボットの指先に内蔵した圧電性を持つ高分子膜(PVDF)により検出する触覚センサを開発した.検出される信号は接触状態に応じて過渡応答や周波数成分に特徴が現れる.滑りに伴う振動は周波数スペクトル上に明確なピークのないホワイトノイズ的な信号であり,滑り速度や接触力にはあまり依存しない.また滑りは滑り出しの瞬間を捉えることが重要である.本研究では,一般的な周波数領域のフィルタリングではなく,設定したウィンドウ内の波形のピーク数で判定するアルゴリズムを開発した.この手法によって,滑り出しのわずかな振動を捉えることに成功し,物体の安定な操りに応用できることを示した.(2)ロボットハンドによる物体の操り本研究では2本の指を持つロボットハンドにより卓上の物体を操る動作を対象とした.この動作は一般的な操りに共通する様々な制御の要素が含まれている.特に重要な着眼点は,指先に加わる力は能動的に制御できる要素と反作用として受動的に決定されてしまう要素がある,ということである.一般的な動作計画においては能動的な要素を力学解析によって求めることが多いが,その結果通りに実際にロボットの指を動かすことは信頼性が極めて低い.本研究では力と滑りのセンサ情報に基づき指先に加わっている力とその方向を指の微小な動きに関連させて推定するアルゴリズムを開発した.この新たな手法により,例えば物体を支えていた2本の指の内一方を物体から離すという動作を安定して実現することが可能となった.そのほか数種類の基本的な動作についてセンサ情報に基づいたセンシング動作と制御手法を提案し,卓上の物体を2本の指で連続的に転がすという操り動作を実現した.本研究の目的は,ロボットハンドの指先と作業対象物体との接触に伴う動的な振動を用いて接触状態を認識するセンサを開発し,その認識情報に基づいてロボットの指を制御する手法を開発することである.研究成果は触覚センサの開発とロボットの指の制御手法の二つに分けられる.(1)振動検出型触覚センサの開発ロボットの指先が作業対象物体と接触,あるいは表面を滑ると振動が発生する.その信号をロボットの指先に内蔵した圧電性を持つ高分子膜(PVDF)により検出する触覚センサを開発した.検出される信号は接触状態に応じて過渡応答や周波数成分に特徴が現れる.滑りに伴う振動は周波数スペクトル上に明確なピークのないホワイトノイズ的な信号であり,滑り速度や接触力にはあまり依存しない.また滑りは滑り出しの瞬間を捉えることが重要である.本研究では,一般的な周波数領域のフィルタリングではなく,設定したウィンドウ内の波形のピーク数で判定するアルゴリズムを開発した.この手法によって,滑り出しのわずかな振動を捉えることに成功し,物体の安定な操りに応用できることを示した.(2)ロボットハンドによる物体の操り本研究では2本の指を持つロボットハンドにより卓上の物体を操る動作を対象とした.この動作は一般的な操りに共通する様々な制御の要素が含まれている.特に重要な着眼点は,指先に加わる力は能動的に制御できる要素と反作用として受動的に決定されてしまう要素がある,ということである.一般的な動作計画においては能動的な要素を力学解析によって求めることが多いが,その結果通りに実際にロボットの指を動かすことは信頼性が極めて低い.本研究では力と滑りのセンサ情報に基づき指先に加わっている力とその方向を指の微小な動きに関連させて推定するアルゴリズムを開発した.この新たな手法により,例えば物体を支えていた2本の指の内一方を物体から離すという動作を安定して実現することが可能となった.そのほか数種類の基本的な動作についてセンサ情報に基づいたセンシング動作と制御手法を提案し,卓上の物体を2本の指で連続的に転がすという操り動作を実現した.平成11年度の研究実績を研究実施計画に沿って以下にまとめる.1.触覚センサの制作本年度は従来の振動検出機能を持ちつつ,接触位置も同時に検出できるように幅1mm,長さ12mmの圧電性フィルム(PVDF)を8枚,2.5mm間隔に埋設した触覚センサを試作した.接触により発生する歪みを積分することにより接触位置が検出できることを示した.また,フィルムをセンサ表面に垂直に埋設した場合は,滑り出しの方向を検出できる可能性を示した.2.動的な触覚信号の処理ロボットの指先と対象物体の主な接触状態(遷移)である,接触の開始,滑り,離脱を識別する手法を開発した.接触の開始は遮断周波数約100Hzの低域通過フィルタの出力が一定のレベルを越えることにより検出し,滑りは波形上の極大値(尖った部分)数の頻度により検出できることを示した.本手法は通常の周波数領域のフィルタリングによる検出より,滑り始めの振幅の小さい状態の検出特性に優れている.さらに物体の角にように尖った部分をなぞった場合に現れる,はじかれたような波形をパターン認識により検出し,対象物体の形状情報として利用できることを直方体のハンドリング実験によって示した.

3.多指ハンドの設計制作当初は3本目の指を追加する予定であったが,機構が複雑化することによる全体の性能の低下が懸念されたため,既存の2本指ハンドの機構を改良し,さらに制御用計算機を高速化することにより制御性能を向上させた.本研究の目的は,ロボットハンドの指先と作業対象物体との接触に伴う動的な振動を用いて接触状態を認識するセンサを開発し,その認識情報に基づいてロボットの指を制御する手法を開発することである.研究成果は触覚センサの開発とロボットの指の制御手法の二つに分けられる.1.振動検出型触覚センサの開発ロボットの指先が作業対象物体と接触.あるいは表面を滑ると振動が発生する.その信号をロボットの指先に内蔵した圧電性を持つ高分子膜(PVDF)により検出する触覚センサを開発した.検出される信号は接触状態に応じて過渡応答や周波数成分に特徴が現れる.滑りに伴う振動は周波数スペクトル上に明確なピークのないホワイトノイズ的な信号であり,滑り速度や接触力にはあまり依存しない.また滑りは滑り出しの瞬間を捉えることが重要である.本研究では,一般的な周波数領域のフィルタリングではなく,設定したウィンドウ内の波形のピーク数で判定するアルゴリズムを開発した.この手法によって,滑り出しのわずかな振動を捉えることに成功し,物体の安定な操りに応用できることを示した.2.ロボットハンドによる物体の操り本研究では2本の指を持つロボットハンドにより卓上の物体を操る動作を対象とした.この動作は一般的な操りに共通する様々な制御の要素が含まれている.特に重要な着眼点は,指先に加わる力は能動的に制御できる要素と反作用として受動的に決定されてしまう要素がある,ということである.一般的な動作計画においては能動的な要素を力学解析によって求めることが多いが,その結果通りに実際にロボットの指を動かすことは信頼性が極めて低い.本研究では力と滑りのセンサ情報に基づき指先に加わっている力とその方向を指の微小な動きに関連させて推定するアルゴリズムを開発した.この新たな手法により,例えば物体を支えていた2本の指の内一方を物体から離すという動作を安定して実現することが可能となった.そのほか数種類の基本的な動作についてセンサ情報に基づいたセンシング動作と制御手法を提案し,卓上の物体を2本の指で連続的に転がすという操り動作を実現した.
高性能単結晶超耐熱合金の開発

本研究は、我々が世界で初めて遷移金属合金に対し分子軌道計算を適用して得た、d電子レベル等のパラメータを用いるd電子合金設計法を基に、タービンブレード用Ni基単結晶超耐熱合金を開発したものである。合金系としては、【◯!1】Ni-Al-【Cr^-】【Ta^-】W,【◯!2】Ni-Co-Al-Cr-Ta-W,【◯!3】Ni-Al-Cr-Ti-Ta-Wおよび【◯!4】Ni-Al-Cr-Re-Ta-W系を選び約112種の合金について詳細に検討を行い、高性能単結晶超耐熱合金を開発した。得られた成果を要約すると以下のごとくである。1)合金設計上基本となる各元素のγ/γ′相分配比を定電位電解分離法によって正確に決定した。2)単結晶合金についての凝固・析出挙動解析の結果、共晶γ′相生成限界組成が、Mdtによって予測しうることを示した。また、分配比を用いて計算したγ相組成からMdγを計算した結果、TCP相の生成限界がMdrによって正確に示しうることを明らかにした。3)【◯!1】および【◯!2】の合金系でTaとWの効果を系統的に検討した結果、単結晶製造中に生じる塊状の讐-W相は高温クリープ(1040°C-14kg/【mm^2】)特性を劣化させるが、クリープ中に生じる微細なγ-W相はクリープ寿命の増大に寄与することを明らかにした。また一般にTa量が多いと強度が低く伸びが大きく、Wが多いとその逆の傾向をもつことを見い出し、合金強化にはγ相の強化が重要であることを示した。4)相安定性,共晶γ′相,γ-W相などの諸量をMd値を用いて表し、限界合金組成を確定するとともに、各合金評価に際しては、限界組成の合金について行う必要性があることを明らかにした。5)単結晶合金における耐食性はW量が多いほど、またCr量が少ないほど低下するが、TiあるいはDeの添加によってW量の多い合金においても、耐食性を向上させることを明らかにした。b)高強度、靭性および高温耐食性の総合的な特性の観点から、在来合金を上回る高性能単結晶超耐熱合金を開発した。
慢性期乳酸脱水素酵素ウィルス感染マウスにおける免疫エフェクター機構に関する研究

慢性期乳酸脱水素酵素ウィルス(LDV)感染マウスではTh1サブタイプ免疫エフェクター機構が活性化していることが示唆されているが、直接的な確認はされていない。そこでTh1サブタイプ免疫エフェクター機構活性化の指標であるインターフェロン(IFN)-γの産生が慢性期LDV感染マウスで増加しているかどうかを、遺伝子レベル(mRNA)で確認した。慢性期LDV感染マウスではインターフェロン(IFN)-γのnmRNAの発現が増加していたことより、Th1サブタイプ免疫エフェクター機構が活性化していることが明かとなった。次にTh2タイプ免疫エフェクター機構の活性化により生体より排除される消化管内奇生蝙虫(Nippostrongylus brasiliensis:NB)感染及びTh2タイプ免疫エフェクター機構を活性する抗原感作により、Th1サブタイプ免疫エフェクター機構の活性化によりどの様な経過をたどるのか、また宿主免疫反応がどのように変化するのかを慢性期LDV感染マウスを用いて実験を行った。NB感染経過の検討のために、NB感染後感染成虫より糞便中に産卵される虫卵数の経時的変化を行った。またNB感染に対するTh2サブタイプ免疫エフェクター機構関連免疫反応の検討として、NB感染後の血液中の好酸球をHinkelmann法により、組織中のマスト細胞数を組織切片を作製する事により、血液中のIgE濃度をELISA法により経時的に測定した。慢性期LDV感染マウスでは感染成虫より産卵される虫卵数は有意に上昇し、蠕虫に対する宿主の防御反応が低下していることが明かとなった。慢性期LDV感染マウスでは蠕虫感染に伴う末梢血液中の好酸球増加、および肺、消化管粘膜内のマスト細胞の増加が抑制された。しかし血液中のIgE濃度は、慢性期LDV感染マウスとLDV非感染の対照群との間に有為な差は認められなかった。一方、抗原感作による、好酸球反応ならびにIgE産生は慢性期LDV感染マウスでは抑制された。蠕虫卵はIgE産生刺激をすることが示されていることから、NB感染実験で、IgE産生の抑制が認められなかったのは、蠕虫卵の影響だと考えられた。以上の事より、慢性期LDV感染マウスでは、Th2サブタイプ免疫エフェクター機構関連免疫反応を抑制することが示唆された。慢性期LDV感染マウスではインターフェロン(IFN)-γのmRNAの発現が増加していたことより、Th1サブタイプ免疫エフェクター機構が活性化していることが明かとなった。次にTh2タイプ免疫エフェクター機構の活性化により生体より排除される消化管内寄生蠕虫(Nippostrongylus brasiliensis:NB)感染がTh1サブタイプ免疫エフェクター機構の活性化によりどの様な経過をたどるのか、また宿主免疫反応がどのように変化するのかを慢性期LDV感染マウスを用いて実験を行った。またNB感染に対するTh2サブタイプ免疫エフェクター機構関連免疫反応の検討として、NB感染後の血液中の好酸救をHinkelmann法により、組織中のマスト細胞数を組織切片を作製する事により、血液中のIgE濃度をELISA法により経時的に測定した。慢性期LDV感染マウスでは蠕虫感染に伴う抹消血液中の好酸救増加、および肺、消化管粘膜内のマスト細胞の増加が抑制された。またNB感染に対するTh2サブタイプ免疫

エフェクター機構関連免疫反応の検討として、NB感染後の血液中の好酸球をHinkelmann法により、組織中のマスト細胞数を組織切片を作製する事により、血液中のIgE濃度をELISA法により経時的に測定した。慢性期LDV感染マウスでは感染成虫より産卵される虫卵数は有意に上昇し、蠕虫に対する宿主の防御反応が低下していることが明かとなった。慢性期LDV感染マウスでは蠕虫感染に伴う末梢血液中の好酸球増加、および肺、消化管粘膜内のマスト細胞の増加が抑制された。しかし血液中のIgE濃度は、慢性期LDV感染マウスとLDV非感染の対照群との間に有為な差は認められなかった。一方、抗原感作による、好酸球反応ならびにIgE産生は慢性期LDV感染マウスでは抑制された。蠕虫卵はIgE産生刺激をすることが示されていることから、NB感染実験で、IgE産生の抑制が認められなかったのは、蠕虫卵の影響だと考えられた。以上の事より、慢性期LDV感染マウスでは、Th2サブタイプ免疫エフェクター機構関連免疫反応を抑制することが示唆された。
構造とダイナミクスから探る味覚受容体シグナル伝達機構

味覚受容体T1r2/T1r3に対する各種イオンの作用解析を実施し、亜鉛を含む複数の重金属イオンが、さまざまな動物種由来のT1r2/T1r3の味物質応答を阻害することを確認した。一方、阻害を示さないイオンも存在し、阻害作用が金属種特異的である可能性が示唆された。これらのイオンの結合部位を同定するため、結晶構造解析可能なメダカT1r2a/T1r3リガンド結合ドメイン(LBD)を用いて、阻害を示したイオン2種、示さなかったイオン2種、応答を引き起こす可能性があるイオン1種の結合状態のX線結晶構造解析を実施し、2.23.1 A分解能の回折強度データを得た。得られたデータから、LBDに存在する複数の金属イオン結合部位を同定した。さらに、これらの結合部位のうち、応答阻害に関わる部位を同定するため、変異体の応答実験を実施した。その結果、受容体の細胞外領域で、LBDよりも下流に存在するシステインリッチドメイン(CRD)に阻害に関与する可能性を示唆する部位を見出した。CRDも含むT1r2a/T1r3細胞外全領域(ECD)については、これまで得ていた発現量が低かったため、発現コンストラクトの改善を行った結果、精製タグ付加位置の変更により、大幅に発現量を向上させることができ、当該コンストラクトを用いて大量発現系を構築した。ついで、T1r2a/3ECDの構造動態解析を目的に、一分子蛍光共鳴エネルギー移動解析を行うための試料調製を行ったが、期待される蛍光強度変化を示す試料を得ることができなかった。そこで、蛍光タンパク質を標識として用いる場合の予備解析として、蛍光タンパク質の構造解析および生化学解析を行った。さらに、一分子観察手段として、すでに共同研究で得ていた高速原子間力顕微鏡観察結果を利用することとし、共同研究により分子シミュレーション解析を実施するためのモデル準備を行った。本課題の目標の1つが、異なる機能状態、特に阻害状態の構造を捉えることであり、H29年度に重金属イオンが味覚受容体に対し阻害効果を示すこと、および低分解能でのメダカT1r2a/T1r3LBD結合結晶構造を得ていた。H30年度の目標として、種々の重金属イオンの阻害効果を確認し、構造解析においては高分解能構造情報を得てLBD結合部位を同定することを計画していたが、これらの研究項目において全て目標を達成した。さらに、同じくH30年度の研究項目としていた変異体解析による部位同定についても、目標を達成し、阻害標的部位候補を見出した。一方で、有望な候補部位として見出された部位が、LBDより下流のCRD領域に見出されたことから、細胞外全領域(ECD)についても構造機能解析を進める必要性があることが判明した。T1r2a/T1r3ECDについては、すでに発現系を構築していたものの、発現量の低さが解析の制限となっていたが、H30年度にコンストラクトを改善することによりこの問題を解決し、大量発現系を構築して、今後の解析準備を整えた。本課題のもう1つの目標である構造動態解析については、当初予定していた一分子蛍光共鳴エネルギー移動解析のための試料調製が予定通り進まなかったものの、一分子観察結果としてH29年度までに得ていた高速原子間力顕微鏡観察結果を用いて以降の解析を進める計画に変更し、H30年度に共同研究として準備に着手した。以上から、計画の多くの項目において順調に進展し、一部の項目で当初の予定通り進まなかったものの、計画の変更により目標の達成に向け準備を進めていることから、本課題はおむね順調に進捗していると考える。H30年度に引き続き、構造解析条件が確立できているメダカT1r2a/T1r3LBDについて、リガンド非結合状態や阻害剤結合状態を含めた各種条件下での構造解析を実施する。また、受容体応答を示す可能性があるイオンについて、H30年度に得られた結合体の結晶構造データの構造解析を進めるとともに、T1r2a/T1r3LBD試料を用いた各種結合解析を実施する。加えて、H30年度までの解析で、T1rによる応答やその阻害を考える上で、T1r2a/T1r3ECDを取り扱う重要性が高まったため、H30年度に構築したT1r2a/T1r3ECD大量発現系を基盤に、発現・精製条件の最適化を行い、精製試料を用いた結晶化条件探索を行う。構造解析については、結晶構造解析に加え、得られた精製試料のクライオ電子顕微鏡解析も試行する。構造解析条件が確立できれば、すでに見出している阻害作用を示す重金属イオンも含め、受容体機能を制御する各種リガンド存在下での構造解析を実施する。さらに、T1rECDを用いて、蛍光タンパク質融合体などを用いた蛍光共鳴エネルギー移動解析系を構築し、味物質や阻害剤結合条件下での構造変化の解析を行う。加えて、引き続き全長受容体を用いた応答解析を実施し、変異体解析などを通して阻害部位をはじめとする受容体機能調節部位の同定を行う。これらの解析で得られた結果と、H30年度より共同研究により実施しているMDシミュレーションの結果を統合し、T1r細胞外領域の構造変化がシグナル伝達を引き起こすメカニズムについて考察する。メダカ味覚受容体T1r2a/T1r3リガンド結合ドメイン(LBD)の結晶構造解析を行い、新たに2種類の重金属イオンがT1rLBDに結合することを明らかにし、それぞれの結合状態の結晶構造を3.3 Aおよび3.8 A分解能で決定した。

X線異常分散ピークの検出および構造未解明部位も含めた細胞外全領域のモデル構築から、T1r味覚受容体細胞外領域における重金属イオン結合部位候補を複数見出した。受容体応答解析により、本課題実施前に結合を確認していたもの(未発表)、および本課題で結合を確認した1種類の、少なくとも2種類の重金属イオンが、受容体の味物質(アミノ酸)応答に対し阻害効果を示すことを明らかにした。T1rLBDの構造動態解析を目的に、一分子蛍光共鳴移動(smFRET)解析を行うための試料として、メダカT1r2aLBDとT1r3LBDのN末端またはC末端にSNAP-tagやHalo-tagを融合させた試料の発現系を構築し、これらの精製条件および蛍光ラベル化条件の検討を行った。その結果、いずれの融合体においても野生型と同様に二量体として分泌発現することを確認し、精製条件および蛍光色素との反応条件を確立して、100%に近い高ラベル化率で両サブユニットを蛍光ラベル化できていることを確認した。このうちの1種類のサンプルを用いてsmFRET解析に必要となる基盤への固定条件を確立し、味物質であるアミノ酸存在下・非存在下でのsmFRET観察を試行して、測定条件検討を行った。さらに、同じく構造動態解析を目的とし、共同研究によりT1r2a/T1r3細胞外領域の高速原子間力顕微鏡(AFM)観察を実施した。その結果、T1r細胞外領域は複数の異なるコンフォメーションのアンサンブルとして存在し、味物質の結合によりコンフォメーションの平衡が移動する構造動態を持つことを明らかにした。本課題実施前の味覚受容体の構造情報は、研究代表者らが解明したT1r2a/T1r3LBDの味物質結合状態のみであり、本課題の目標の1つが、異なる機能状態、特に阻害状態の構造を捉えることであった。本年度の研究実施により明らかにした重金属イオンのLBDに対する結合と受容体応答への阻害は、重金属イオンが細胞外領域に結合して受容体機能を阻害する可能性を示唆するものである。これまでT1r味覚受容体の細胞外領域に結合して受容体機能を阻害する物質は報告されていなかったが、重金属イオンはその初めての例となる可能性があり、本年度解明した結合状態構造は、阻害剤結合状態の構造を捉えられている可能性がある。この点において、研究が順調に進捗していると言える。また、本課題のもう1つの目標が、smFRETによりT1rLBDの構造動態を解析することであった。本年度はsmFRET用の複数のコンストラクトを作製し、そのいずれも、適切に折りたたまれ発現していることを示す結果として、二量体として分泌発現することを確認した。また、精製・蛍光ラベル化条件および基盤固定条件など、今後smFRET観察を進める上での基盤条件を確立した。この点も研究がおおむね順調に進捗していると言える。さらに、T1rの構造動態解析の観点からは、高速AFM鏡観察によりT1r2a/T1r3細胞外領域のコンフォメーションアンサンブルの存在と味物質結合によるコンフォメーション平衡移動を明らかにした。当初計画であるsmFRET解析の準備を達成したことに加え、別の解析手法でも構造動態観察に成功したことは、当初の計画を超えて進捗した点である。以上から、計画の多くの項目においておおむね順調に進展しており、一部の項目で当初の計画を超えて進捗したことから、本課題は現在のところ当初の計画を超えて進捗しているといえる。
電解析出を利用した有機無機ハイブリッドダイオードの開発

安価で簡便な装置で行うことができる電解析出法や、高分子電解質の交互積層法(LbL法)などを主とした溶液プロセスを、ダイオード、有機薄膜太陽電池、有機EL素子などのデバイス作製の工程に取り入れることを目的とし、有機物の薄膜を挟んだp-i-n接合を溶液プロセスのみで形成し、ハイブリッドダイオードとすることを試みた。昨年度、MoO3/LbL/TiO2という逆セルタイプの素子で比較的高いダイオード特性が発現することを明らかとした。これらの層のうち、MoO3層についてはまだよくわかっていないことが多いため、調査を行った。10 mM Na2MoO4水溶液を、硝酸を用いてpH 2.0に調整した電解液に、ITOを作用極、Pt板を対極とした-0.25 mA/cm2の定電流電解で所定の電気量を通電した。析出した膜は青みがかった褐色であることから単純なMoO3ではなく、複数の酸化状態のモリブデンが混合したモリブデンブルーが生成し、共に析出しているとみられ、これはXPSの観察結果と一致する。FE-SEM像などの観察から、膜は全体に均一な膜厚で平坦に析出しており、ピンホールのような欠陥はみられない。膜は析出直後の状態ではアモルファスであり、300°C以上の加熱で結晶化した。この際、結晶の集積化によって膜の構造が不均一に変化することもわかった。析出直後の抵抗率は2.1x10^5オームセンチであった。ここで作製したダイオードの構成層はいずれも水溶液電解ないし浸漬で形成できることから、プリンテッドエレクトロニクスへの応用が期待できる。無線タグのような用途では、周波数応答性が重要であるため、周波数特性を測定したところ、5 mm角のサイズのデバイスにおける遮断周波数が約10 kHzであった。電極サイズを縮小することで実用的な周波数で動作するダイオードを作製できる可能性がある。前年度にダイオードの作製が前倒しになったため、本年度の半分はMoO3膜に関する基礎的な研究を行った。その後、機能性物質のLbL膜への導入を試みたが、今のところ成功していない。その代わり、ワイヤレス給電デバイスへの応用の可能性が見出され、計画とは異なるが十分な成果が得られたと考えている。次年度はLbL膜中に光機能性化合物を導入し、発電ないし発光デバイスとしての駆動を目指す。これは本年度にも試みて、成功していない。対策として、導入する化合物の選定のほか、LbL膜そのものの素材を見直すことを考えている。当初ダイオード的な電気特性を示していたZnO/LbL/MoO3素子では各種の検討を行っても特性は向上しなかったため、金属酸化物の種類や素子構造を含めて様々な実験を行った。その結果、MoO3/LbL/TiO2というp-nが逆転したタイプの素子で比較的高いダイオード特性が発現することが明らかとなった。この結果は、日本化学会春季年会において発表した。当初予定していた素子構造のダイオードの特性が思うように向上しなかったため、ダイオードとして動作する金属酸化物の組み合わせの探索を行った。その結果、LbL以外の有機膜についての検討が行なえていないが、逆に、ダイオードの作製を前倒しして検討した形となっている。そのため、おおむね順調であると考えた。

無線タグのような用途では、周波数応答性が重要であるため、周波数特性を測定したところ、5 mm角のサイズのデバイスにおける遮断周波数が約10 kHzであった。電極サイズを縮小することで実用的な周波数で動作するダイオードを作製できる可能性がある。前年度にダイオードの作製が前倒しになったため、本年度の半分はMoO3膜に関する基礎的な研究を行った。その後、機能性物質のLbL膜への導入を試みたが、今のところ成功していない。その代わり、ワイヤレス給電デバイスへの応用の可能性が見出され、計画とは異なるが十分な成果が得られたと考えている。次年度はLbL膜中に光機能性化合物を導入し、発電ないし発光デバイスとして駆動するかどうかを確かめる。これは本来、3年目に行う予定であったものであるが、昨年度、前倒ししてダイオードを作製したことから、こちらの予定も前倒しで行う。次年度はLbL膜中に光機能性化合物を導入し、発電ないし発光デバイスとしての駆動を目指す。これは本年度にも試みて、成功していない。対策として、導入する化合物の選定のほか、LbL膜そのものの素材を見直すことを考えている。予定を前倒しして行っている関係上、次年度は消耗品費の増大が考えられるため。消耗品ではない物品の購入予定はなく、次年度使用額は全て消耗品費として使用予定である。次年度は消耗品費の増大が考えられるため。
光を不斉源とするSCATおよび不斉増幅反応を利用したキラルらせんポリマーの合成

本課題では不斉源として円偏光のみを用い、光学活性な化学物質を使わずにラセミ高分子から光学活性な高分子を得た後、光により生成したキラリティを不斉源とした触媒的らせん選択重合(HSSP)による、高光学純度の片巻きらせん高分子の合成を実現するべく、各要素について研究を行った。具体的な内容については下記の通りである。1)円偏光によるラセミらせんポリマーのSCAT反応の最適条件を二つの水酸基とドデシルオキシル基を有するアキラルフェニルアセチレンをアキラル触媒系による重合により合成したポリ(DoDHPA)で検討し、らせん巻き方向選択分解の選択性を明らかにした。また、溶液中でのSCAT反応を達成した。2)イミン結合部位など配位部位をもつフェニルアセチレンモノマーのらせん選択重合により合成した片巻きらせんポリマーをキラル共触媒(不斉源)とし、このキラル共触媒とは異なる構造のモノマーのらせん選択重合を検討し、らせん選択重合ポリマー不斉触媒性を明らかにした。3)HSSP活性モノマーよりHSSPにより得られた光学純度の低いらせん高分子をキラル共触媒(不斉源)として用い、自己不斉増幅HSSP(低い光学純度の高分子触媒を用いて触媒自身よりも高い光学純度の触媒と同じ高分子を得る)および不斉転写増幅HSSP(低い光学純度の高分子触媒を用いて触媒自身よりも高い光学純度の触媒とは異なる高分子を得る(キラル転写))ことに成功した。4)低光学純度のらせん高分子をラセミ高分子への円偏光照射による合成する(円偏光によるキラリティの生成)ことができた。また、光学純度の低い片巻き優先らせんポリマーを不斉源とした触媒的不斉増幅重合反応(キラルの転写・増幅)により、不斉触媒とは異なるキラル高分子の合成を達成した。<1>高選択的環化芳香族化反応(SCAT)の展開ーらせん巻き方向選択性の付与ー(円偏光によるキラリティーの生成):まず円偏光によるラセミらせんポリマーのSCAT反応の最適条件を二つの水酸基とドデシルオキシル基を有するアキラルフェニルアセチレンをアキラル触媒系による重合により合成したポリ(DoDHPA)で検討し、らせん巻き方向選択分解の選択性を明らかにした。さらに他のらせん選択重合活性なポリマーへの適用を検討した。条件としては、照射波長、照射時間、照射強度、温度などを各種光源(太陽光、Hgランプ、Xeランプ、室内白色灯)について検討した。<2>らせん選択重合ポリマー不斉触媒性の確立(キラル転写の実現):イミン結合部位など配位部位をもつフェニルアセチレンモノマーのらせん選択重合により合成した片巻きらせんポリマーをキラル共触媒(不斉源)とし、このキラル共触媒とは異なる構造のモノマーのらせん選択重合を検討した。<3>らせん選択重合の非線形性の制御(キラル増幅の実現):生成ポリマーのらせん巻き方向について、1アキラル条件(キラリティー以外の条件:不斉源の重合開始剤に対するモル比、重合系の撹拌方向など)および2キラル共触媒の光学純度、および3として条件1、2の組合せを種々変えてらせん選択重合を行い、生成する片巻きらせんポリマーのキラリティの非線形性について制御を検討した。申請時に計画としてあげた<1>高選択的環化芳香族化反応(SCAT)の展開ーらせん巻き方向選択性の付与ー(円偏光によるキラリティーの生成)、<2>らせん選択重合ポリマー不斉触媒性の確立(キラル転写の実現)、<3>らせん選択重合の非線形性の制御(キラル増幅の実現)に関して、今度、詳細に結果を検討し、さらに補足実験が必要になる場合もあるものの、それぞれ一通り検討を進めることができた。初年度(H28年度)に実施した<1>円偏光によるキラリティーの生成に加えて、<2>らせん選択重合ポリマー不斉触媒性の確立(キラル転写)、<3>らせん選択重合の非線形性の制御(キラル増幅)を行った。円偏光を不斉源としてラセミ高分子から光学活性な高分子を合成(キラリティーの生成)し、続いて生成した光学活性な高分子を不斉源としたらせん選択重合(HSSP)を行うことで、触媒的不斉増幅重合反応(キラルの転写・増幅)を検討した。[1]自己不斉増幅重合、不斉転写増幅重合:らせん選択重合ポリマー不斉触媒性の確立(キラル転写)(<2>)で見出した自己不斉触媒性らせん選択重合(HSSP)および不斉転写触媒性HSSPと不斉増幅性HSSP(<3>)に適するHSSP活性モノマーよりHSSPにより得られた光学純度の低いらせん高分子をキラル共触媒(不斉源)として用い、自己不斉増幅HSSP(低い光学純度の高分子触媒を用いて触媒自身よりも高い光学純度の触媒と同じ高分子を得る)および不斉転写増幅HSSP(低い光学純度の高分子触媒を用いて触媒自身よりも高い光学純度の触媒とは異なる高分子を得る(キラル転写))条件の最適化を検討した。[2]円偏光によるキラリティー生成とキラルの増幅と転写: [1]で用いていた低光学純度のらせん高分子をラセミ高分子への円偏光照射による合成する(円偏光によるキラリティーの生成)ことができた。

平成29年度はステップ3として、らせん選択重合の非線形性を明らかにし、また、制御について成果を得ることができた。生成ポリマーのらせん巻き方向について、1アキラル条件(キラリティー以外の条件:不斉源の重合開始剤に対するモル比、モノマーと触媒比など)および2キラル共触媒の光学純度、3条件1、2の組合せを種々変えた条件下でHSSPについて検討し、非線形性を明らかにし、また条件を制御することにより逆符号のコットン効果をもつ片巻きらせんポリマーを合成できることを明らかにし、機構についても考察した。他のいくつかのモノマーについて実験し、一般性について補足実験が必要であるが、予定していた一通りの実験について検討を進めることができた。本課題では不斉源として円偏光のみを用い、光学活性な化学物質を使わずにラセミ高分子から光学活性な高分子を得た後、光により生成したキラリティを不斉源とした触媒的らせん選択重合(HSSP)による、高光学純度の片巻きらせん高分子の合成を実現するべく、各要素について研究を行った。具体的な内容については下記の通りである。1)円偏光によるラセミらせんポリマーのSCAT反応の最適条件を二つの水酸基とドデシルオキシル基を有するアキラルフェニルアセチレンをアキラル触媒系による重合により合成したポリ(DoDHPA)で検討し、らせん巻き方向選択分解の選択性を明らかにした。また、溶液中でのSCAT反応を達成した。2)イミン結合部位など配位部位をもつフェニルアセチレンモノマーのらせん選択重合により合成した片巻きらせんポリマーをキラル共触媒(不斉源)とし、このキラル共触媒とは異なる構造のモノマーのらせん選択重合を検討し、らせん選択重合ポリマー不斉触媒性を明らかにした。3)HSSP活性モノマーよりHSSPにより得られた光学純度の低いらせん高分子をキラル共触媒(不斉源)として用い、自己不斉増幅HSSP(低い光学純度の高分子触媒を用いて触媒自身よりも高い光学純度の触媒と同じ高分子を得る)および不斉転写増幅HSSP(低い光学純度の高分子触媒を用いて触媒自身よりも高い光学純度の触媒とは異なる高分子を得る(キラル転写))ことに成功した。4)低光学純度のらせん高分子をラセミ高分子への円偏光照射による合成する(円偏光によるキラリティの生成)ことができた。また、光学純度の低い片巻き優先らせんポリマーを不斉源とした触媒的不斉増幅重合反応(キラルの転写・増幅)により、不斉触媒とは異なるキラル高分子の合成を達成した。H28年度に実施した<1>円偏光によるキラリティーの生成、<2>らせん選択重合ポリマー不斉触媒性の確立(キラル転写)、<3>らせん選択重合の非線形性の制御(キラル増幅)を下記のように組み合わせることで、円偏光を不斉源としてラセミ高分子から光学活性な高分子を合成(キラリティーの生成)し、続いて生成したキラリティーを不斉源とした触媒的不斉増幅重合反応(キラルの転写・増幅)により、不斉触媒とは異なるキラル高分子を合成する。この反応を連続的な反応として実現することを目指す。[1]自己不斉増幅重合、不斉転写増幅重合:らせん選択重合ポリマー不斉触媒性の確立(キラル転写)(<2>)で見出した自己不斉触媒性らせん選択重合(HSSP)および不斉転写触媒性HSSPと不斉増幅性HSSP(<3>)に適するHSSP活性モノマーよりHSSPにより得られた光学純度の低いらせん高分子をキラル共触媒(不斉源)として用い、自己
疎水性効果の実験モデルの構築を目的とした水中のブタンの配座異性平衡に関する研究

蛋白質の立体構造形成の物理化学的機構として疎水性相互作用(疎水性効果)が重要な因子であることがよく知られている。本研究では単純鎖状分子の配座異性平衡をその疎水性効果のモデル系として、分光学的研究を行うことを目的とした。最も単純かつ理想的なモデル系はブタンのトランスーゴーシュ平衡であり、これを対象系の第一候補した。ブタンの配座異性平衡の検出にはラマン分光法が最も適している。しかしながら、ブタンの水への溶解度は非常に低いため、測定は困難を極めた。当該期間内に定性的な測定には成功したが、公表できる定量的な測定には至っていない。現在も研究継続中である。ブタン以外の類似系として,ブタンと同様に疎水性鎖状分子であるハロエタン・プロパン分子の配座異性平衡に及ぼす温度・圧力・溶媒効果をラマン分光法により系統的に調べた。トランスからゴーシュ体へ異性化の熱力学は、ΔH>0,ΔS>0を示し、蛋白質のrefolding反応の熱力学と一致した。また、圧力効果から得られたΔVはいずれの対象分子系においても負の値を示した。蛋白質の圧変性機構は未だに不明な点が多く、これらの基礎データは重要である。これらの成果は現在投稿準備中である。また、蛋白質中のジスルフィド結合のモデル配座平衡として、ジエチルスルフィドの配座異性平衡を対象に温度・圧力効果を調べた。最後に、蛋白質の構造形成のモデルとして、アラニンとリジンからなるAla-richペプチドのhelix-coil平衡に及ぼす圧力効果を調べた。加圧により平衡はhelix側にシフトした。これらは蛋白質の圧変性とは逆の結果であり、今後疎水性効果も含めて重点的に研究を進める必要がある。また、本題のブタン分子系は疎水性効果を調べる上で最も理想的な系であることに間違いない。本研究において測定の足がかりは得ており、近い将来確定的な成果が得られる見通しである。蛋白質の構造安定性には溶媒である水との疎水相互作用が重要であることがよく知られている.しかしながら,いくつかの事例,特に圧力効果などにおいて,矛盾点も指摘されている.本研究では,単純鎖状分子の配座異性平衡をモデル系としてその物理化学的解明を目的としている.鎖状分子の中でも特にターゲットとしてブタンを想定している.今年度は,その第一ステップとしてブンタンおよびヘキサン純液体の配座異性平衡に及ぼす圧力効果をFT-IR法により調べた.圧力増加に伴い,ブタンではゴーシュ体が増加することを観測した.ヘキサンでは分子軌道法による帰属を基に,各種異性体ごとの存在率の圧力依存性を詳細に解析した.結果の詳細は省くが,ゴーシュ配座を含む異性体が高圧下で増加することが確認できた.一回転軸あたりのトランスからゴーシュ中への配座変化に伴う体積変化は,約1cm^3/molの減少となることを赤外強度の圧力依存性から決定した.これらの値は,無極性溶媒中での他の分子系で報告されている値と近い値をとっており,無極性溶媒中での共通する特徴であるといえる.すなわち,斥力相互作用が支配的な液体中では,ゴーシュ体はトランス体に比べて約1cm^3/mol体積が小さいといえる.また,高圧結晶ではいずれの分子もすべてトランス体のみの配座となった.

高圧結晶中の分子の配座に関する研究例は少ないが,いずれも今回と同様の結果が得られており,対称性の高い配座が高圧結晶では有利であるという一般側が成り立つかもしれない.これらアルカン分子以外にも,水への溶解度の高いハロアセトン分子の配座異性平衡に及ぼす温度・圧力・溶媒効果を系統的にラマン分光法により調べた.フルオロアセトン,クロロアセトン,プロモアセトンの配座異性体間のエンタルピー差および体積差を,水を含む各種溶媒中で決定した.これらの熱力学量とハロゲンの種類の効果を系統的に解析し,それぞれでの水和の特徴を議論した.本研究では、生体分子の立体構造形成原理を鎖状分子の配座異性平衡をモデル系として、溶媒効果、特に、疎水性効果に着目して、その物理化学的解明を目的とした。疎水性効果のモデルとして、ブタンのトランス・ゴーシュ平衡をターゲットとして設定した。純液体の配座異性平衡に及ぼす圧力効果をFT-IR法により調べた.圧力増加に伴い,ブタンはゴーシュ体が増加することを観測し、トランスからゴーシュ中への配座変化に伴う体積変化は,約-1cm^3/molとなることを赤外強度の圧力依存性から決定した.水溶液中での実験は溶解度の点から、定量的な結果を得るところまでには到らなかったが、水溶液中でのその配座平衡の温度依存性は有機溶媒中とは逆に温度上昇に伴いゴーシュ体が増加するのを、ラマン分光法により観測した。また、高圧ラマン実験より、高圧下でゴーシュ体が増加することを確認した。アンブレラ・サンプリング法を用いた分子動力学シミュレーションでは、約-1.5cm^3/molの値を得え、圧力実験の結果を支持した。また、ブタン以外のモデル分子として、溶解度の比較的高いハロアセトン、ペプチドの最小unitを有す単純分子である2-chloroacetoamide, glycinamide, alanine dipeptide, glycine dipeptide、最小のペプチドの一つであるLeu-Enkephalin、さらにはデノボ・デザインされた16残基からなるAla-richペプチド(AK16)を対象に配座異性平衡のエンタルピー、体積変化をラマン、FT-IRを用いて決定した。