hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ヘテロ不飽和化合物の環化反応を鍵反応とした複素環化合物の合成研究

1,チアブタジエン類の新しい不斉ヘテロデイールス-アルダー反応とその応用チオカルコン,α,β-不飽和ジチオエステル,α-メチレンチオテトラロン,チオカルボニル炭素にアルキル置換基を導入したものやカンファーから誘導されるチアブタジエン類のルイス酸を用いたジアステレオ及びエナンチオ選択的な不斉ヘテロDiels-Alder反応を開発できた。その結果,高い立体選択性をもって相当する環化付加物を得ることができた。応用として,チオカンファー由来の環化付加物から誘導したキラルスルフィドを不斉触媒として用い,無機塩基存在下アルデヒドあるいはイミンとハロゲン化物より新しいエナンチオ選択的なワンポットepoxidationとaziridinationを開発することができた。2,交差共役ヘテロトリエン類のジエン伝達ヘテロデイールス-アルダー反応による含窒素多環縮合複素環化合物の合成窒素,酸素あるいは硫黄原子を骨格内に持つ交差共役ヘテロトリエン類とトシルイソシアナート,ケテンを含む様々なジエノフィルとの正常及び逆電子要請型ジエン伝達ヘテロデイールス-アルダー反応を開発することができた。反応は,高いπ-面及び立体選択性を示し,他の方法では合成し難い環縮合複素環化合物を効率的に合成できた。3,官能基化されたカルボジイミドの連続的環化反応による含窒素複素環化合物の合成不飽和部分やエポキシ環などの官能基を分子内に合わせ持つカルボジイミドを鍵中間体として,アミン求核種のクムレン炭素への分子間あるいは分子内付加を第1の(環化)反応とし,新たに生じたアミンの様々な官能基への分子内環化反応を第2の反応として組み合わせて連続的に反応させることにより,グアニジン骨格を環縮合部分に有する様々な含窒素縮合複素環を簡便に効率よく合成する手法を開発することができた。1,チアブタジエン類の不斉へテロディールス・アルダー(HDA)反応キラルルイス酸触媒によるアキラルな鎖状チアブタジエンとオキサゾリジノン誘導体を導入したジエノフィルとのエナンチオメリックな反応について検討を行った。その結果,キラルルイス酸触媒としてシクロヘキサンビスイミン-銅トリフラートあるいはビスオキサゾリン-銅トリフラートまたはニッケルパークロラートを用いることにより,最高>99%eeという高いエナンチオ選択性を実現した。しかもモレキュラーシーブスの存在が,高い不斉誘起に大きく作用していることも発見し,さらには反応の触媒化にも成功した。α,β-不飽和ジチオエステルとのジアステレオメリックなHDA反応では,ルイス酸(TiCl_4、SnCl_4)が有効に働き高い不斉収率を実現でき,しかも反応温度を調節するか溶媒や添加剤を選ぶことにより,同じ不斉源を用いてもジアステレオ面選択性を逆転させることができることも明らかとなった。キラルなα-メチレンチオカンファーと一般的なアキラルジエノフィルとのジアステレオメリックなHDA反応では,完全な面選択性を実現した。2,交差共役へテロトリエン類のジエン伝達へテロディールス・アルダー反応今までに例のない新しい交差共役系のジエン伝達へテロディールス・アルダー反応を開発し,酸素および窒素または硫黄を含む多環系複素環化合物が効率よく得られることを明らかにした。一段階目の環化反応では,交差共役ジオキサトリエンが,ビニルエーテル,スチレン,ジフェニルエチレンと高配向高立体選択的に反応し,引き続く二段階目の環化反応では酸素原子を窒素または硫黄に変換後,トシルイソシアナート,ジフェニルケテン等のジエノフィルとそれぞれ高い反応性で,相当する多環系複素環化合物を効果的に与えることを明らかにした。

(1)チアブタジエン類の新しい不斉へテロデイールス-アルダー反応新規でキラルなチアブタジエンであるα-アリールメチレンチオカンファーを(-)-カンファーより数段階で効率よく合成することができた。これらはアクリル酸メチル,マレイミド等のジエノフィルと単に加熱するか,あるいはTiCl_4等のルイス酸存在下,高いendo:exo選択性,完全な面選択性でもって相当する環化付加物を与えることを明らかにした。また,分子内反応についても同様な結果を得た。(2)交差共役アザトリエンのジエン伝達ヘテロデイールス-アルダー反応窒素上の置換基としてアリール,アルキル,アラルキル,ジメチルアミノ基をもつ交差共役アザトリエンは,トシルイソシアナート,ジフェニルケテン等の活性なジエノフィルと1段階目のデイールス-アルダー反応を起こし,引き続く2段階目の環化反応では通常のジエノフィルと高配向,高立体選択的に反応して環化物を与えた。それにより本方法は含窒素多環縮合複素環化合物を効率的に構築できる,有機合成戦略上優れた方法の1つであることを明らかにした。(3)官能基化されたカルボジイミドの連続的環化反応による含窒素複素環化合物の合成分子内にアミン求核種と不飽和部位,求核置換エステル部位,及びマイケルアクセプターをそれぞれ併せ持つカルボジイミドを鍵中間体として,アミン求核種のヘテロクムレン炭素への分子内求核付加を第1の環化反応とし,それに続く分子内ヨードサイクリゼーション,分子内求核置換,および分子内へテロマイケル付加反応を第2の環化反応として組み合わせて連続的に反応させることにより,グアニジン骨格を環縮合部にもつ多環系含窒素複素環化合物を簡便に効率よく合成できる優れた手法を開発した。1,チアブタジエン類の新しい不斉へテロデイールス-アルダー反応とその応用新しいチアブタジエンとしてテトラロンやチオカルボニル炭素にアルキル置換基を導入したものやカンファーから誘導されるチアブタジエン類のジアステレオあるいはエナンチオ選択的な不斉へテロDiels-Alder反応を開発できた。その結果,エンチオール化しないアルキル基をもつ場合には効率よく反応し,高い立体選択性をもって相当する環化付加物を得ることができた。応用として,チオカンファー由来の環化付加物から誘導したキラルスルフィドを不斉触媒として用い,無機塩基存在下アルデヒドあるいはイミンとハロゲン化物より新しいエナンチオ選択的なワンポットepoxidationとaziridinationを開発することができた。2,交差共役へテロトリエン類のジエン伝達へテロデイールス-アルダー反応による含窒素多環縮合複素環化合物の合成窒素原子上にスルホニル基を持つ交差共役アザトリエン類とビニルエーテルなどとの逆電子要請型デイールス-アルダー反応を行ったところ立体選択的に第1の環化物が得られた。この環化物はテトラシアノエチレンと第2のデイールス-アルダー反応をしてオクタヒドロキノリン骨格をもつビスアダクトを与えた。3,官能基化されたカルボジイミドの連続的環化反応による含窒素複素環化合物の合成エポキシ環を合わせ持つカルボジイミドを鍵
卵巣癌の発癌に関与する遺伝子の同定

本研究では以下の結論を得た。1.卵巣癌:癌抑制遺伝子p53の異常が約半数に認められることを明らかにし、卵巣癌細胞株を用いた遺伝子治療の基礎的検討において、p53遺伝子が有効な治療法の一つであることを証明した。またRb遺伝子のリン酸化を制御する遺伝子p15INK4A,p16INK4Bの異常によりRb遺伝子を不活性化することを初めて明らかにした。2.子宮頚癌:子宮頚癌においてはhuman papiloma virusの感染が認められる症例においては必ずしも癌抑制遺伝子p53の異常が認められないこと、さらにそのような例ではhuman papiloma virusのE6蛋白が癌抑制遺伝子p53を不活性化することを世界で初めて明らかにした。また子宮頚癌の90%以上に細胞の不死化に関与しているテロメラーゼ活性が存在することを明らかにし、さらにhigh risk typeのhuman papiloma virusの感染が見られる子宮頚癌では高活性のテロメラーゼが存在することを見い出した。3.子宮体癌:過誤腫性ポリポーシスの一つのCowden病から10q23にマップされる原因遺伝子としてPTEN/MMAC1が単離された。Cowden病は消化管のポリポーシス以外に皮膚、乳房、甲状腺、子宮などにも腫瘍が認められる。そこで子宮体癌でPTEN/MMAC1遺伝子の解析をしたところ異常が約50%の高率に認められ、その発癌に関与することを明らかにした。さらにPTEN/MMAC1遺伝子の詳細な機能が未だ明らかになっていないので、本遺伝子とcross talkする遺伝子の同定、単離を試みた。その結果二つの既知の遺伝子と三つの未知の遺伝子を同定、単離した。卵巣癌に特異的に発現している遺伝子の同定および卵巣癌で特異的に発現の見られないあるいは発現の減弱している遺伝子のスクリーニングをDifferential Display Systemを用いて検討し13種類の遺伝子を同定した。それらの遺伝子の中で今回癌において発現の増加していたCyclin-Dependent Kinase 4 Inhibitor遺伝子であるp16^<INK4>,p15^<INK4B>について卵巣癌細胞株を用いて検討した。正常組織に比べて卵巣癌細胞株のうちPA-1,Caov-3,Caov-4,OVCAR-3,Kuramochi株においてはいずれの遺伝子も過剰発現が認められた。p16^<INK4>,p15^<INK4B>遺伝子は網膜芽細胞腫遺伝子(Rb)のリン酸化に関与する遺伝子であり、つぎに卵巣癌細胞株を用いてRb遺伝子の解析を行った。Caov-3株ではRb遺伝子の発現は認められず、さらにその原因がRb遺伝子のpromotor領域の異常によることを明らかにした。つぎにRb遺伝子の塩基配列の異常の有無を解析すると、PA-1,OVCAR-3株では一方のalleleに点突然変異が認められ、さらにCaov-4株ではコドン123に点突然変異が認められることを明らかにした。多彩な組織型とそれに起因する生命予後の違いといった性質をもつ悪性卵巣腫瘍についての発ガン機構を詳細に検討することはその早期発見、有効な治療法を開発する上でも重要な手がかりになることが期待される。そこで我々は手術時の摘出材料を用いて、癌部と正常部分からRNAを抽出し、Differential Display法を用いて、卵巣癌の発生に関与する遺伝子の同定を試みた。まず正常組織に比べて卵巣癌組織で発現の減弱あるいは消失している遺伝子としてp53,P51,p73,PTEN,LKB1遺伝子を同定した。さらに未知の新規の遺伝子として3つの候補遺伝子を同定した。各々の遺伝子については組織からRNAを抽出して逆転写酵素によりcDNAを作成し検討した。

p53遺伝子に関しては卵巣癌の約30%に点突然変異等の異常を認め、またP73遺伝子に関しては卵巣癌の約10%に欠損、点突然変異等の異常を認めた。一方PTEN,LKB1遺伝子に関しては現在までのところ遺伝子異常は認められていない。さらに新規の遺伝子に関しでは全長のcDNAの単離を試みている。本研究では以下の結論を得た。1.卵巣癌:癌抑制遺伝子p53の異常が約半数に認められることを明らかにし、卵巣癌細胞株を用いた遺伝子治療の基礎的検討において、p53遺伝子が有効な治療法の一つであることを証明した。またRb遺伝子のリン酸化を制御する遺伝子p15INK4A,p16INK4Bの異常によりRb遺伝子を不活性化することを初めて明らかにした。2.子宮頚癌:子宮頚癌においてはhuman pappiloma virusの感染が認められる症例においては必ずしも癌抑制遺伝子p53の異常が認められないこと、さらにそのような例ではhuman papiloma virusのE6蛋白が癌抑制遺伝子p53を不活性化することを世界で初めて明らかにした。また子宮頚癌の90%以上に細胞の不死化に関与しているテロメラーゼ活性が存在することを明らかにし、さらにhigh risk typeのhuman papiloma virusの感染が見られる子宮頚癌では高活性のテロメラーゼが存在することを見い出した。3.子宮体癌:過誤腫性ポリポーシスの一つのCowden病から10q23にマップされる原因遺伝子としてPTEN/MMAC1が単離された。Cowden病は消化管のポリポーシス以外に皮膚、乳房、甲状腺、子宮などにも腫瘍が認められる。そこで子宮体癌でPTEN/MMAC1遺伝子の解析をしたところ異常が約50%の高率に認められ、その発癌に関与することを明らかにした。さらにPTEN/MMAC1遺伝子の詳細な機能が未だ明らかになっていないので、本遺伝子とcross talkする遺伝子の同定、単離を試みた。その結果二つの既知の遺伝子と三つの未知の遺伝子を同定、単離した。
超臨界CO2を用いたナノコンポジット化プロセスにおける化工物性と機能性の解明

超臨界二酸化炭素のもつ安全性、拡散性、溶解性を利用し、機能性有機物質を無機酸化物ナノ粒子に化学修飾させた生態適合性ナノコンポジットの前駆体の創製プロセス開発・設計において必要不可欠な化工物性と生成ナノ粒子の機能性との関係を究明した。超臨界二酸化炭素下で、安息香酸及びステアリン酸を可塑化・膨潤させて、無機酸化物ナノ粒子表面に化学修飾させたナノコンポジットを創製した。超臨界二酸化炭素状態下で、安息香酸及びステアリン酸が融点以上の溶融状態の条件下において、無機酸化物ナノ粒子表面の水酸基と安息香酸及びステアリン酸のカルボキシル基によりエステル化する反応場の温度・圧力条件範囲の指針を明らかにした。超臨界二酸化炭素状態での無機酸化物粒子表面で安息香酸及びステアリン酸との反応機構、生成したナノコンポジットとの表面形態をナノ粒子表面での反応過程をナノ粒子表面の赤外吸収スペクトルを基に、粒子表面での官能基の結合状態を解明した。さらに、ナノ粒子表面処理した粒子表面での安息香酸及びステアリン酸修飾量から、反応温度・圧力と修飾量の関係を明らかにした。複合ナノ粒子の凝集を制御する目的から、表面修飾した複合ナノコンポジットのもつ機能物性の評価を行った。ナノコンポジット・コロイド系の分子間相互作用を利用した粒子径・分散度、表面電位(ゼータ電位)等の解析により、ナノコンポジットの各種分散溶液中での分散性効果について検討した。以上の得られた知見を基に、超臨界二酸化炭素を用いた有機ー無機酸化物からなるハイブリット材料の創製プロセス開発に求められる、超臨界臨界二酸化炭素下での機能性有機酸の相互作用やナノ粒子表面での反応機構からバルク特性まで明らかにした。生体適合性ナノ粒子の製造プロセスの実用化に向け,担体となるナノ粒子表面およびその表面の水酸基と修飾可能なポリマーからなる機能性ナノコンポジットを創製するため、グリーン溶媒として認知され,高い拡散性,溶解性,生体に対する安全性をもつ超臨界二酸化炭素を利用し,無機酸化物ナノ粒子表面に機能性ポリマーを化学修飾させたナノコンポジット創製に向けたプロセス構築のため,化工熱力学物性と生成ナノ粒子の機能性との関係を明らかにすることを目的とする。超臨界二酸化炭素がもつ高い拡散性を利用し,ポリマーを可塑化・膨潤するとともに,凝集しやすいナノ粒子を均一分散可能な状態にすることで,無機酸化物ナノ粒子表面に機能性ポリマーを化学修飾させた生体適合性ナノ粒子の前駆体となる複合ナノコンポジット創製を目的として,平成28年度は,以下の事項について検討した。1.熱可塑性ポリマーの多くは,超臨界二酸化炭素の拡散力と圧力効果によって膨潤し,ガラス転移温度近傍でナノ物質がポリマー中に浸透しやすくなるため,高圧Inverse Gas Chromatography(IGC)に基づいた装置を新たに製作し,圧力変化に対する熱可塑性ポリマーのガラス転移温度を測定した。そして、超臨界二酸化炭素雰囲気下におけるポリマーの可塑化効果とガラス転移温度降下について明らかにした。2.この機能性ポリマーを用いて,超臨界二酸化炭素中での無機酸化物ナノ粒子表面の高機能化処理を行うための装置開発・改良を行った。そして、種々の温度・圧力での反応条件下で,超臨界二酸化炭素中での無機酸化物ナノ粒子表面処理における粒子表面の修飾量を測定し、無機酸化物ナノ粒子表面のポリマー修飾と超臨界二酸化炭素とポリマーの相状態の関係を明らかにした研究計画書に示した内容の平成28年度および29年度の約半分ぐらいを順調に実行できていることから、予定以上の進行度合いで進んでいると判断した。高圧IGCで測定されたポリアクリル酸のガラス転移温度の圧力依存性の結果をもとに、超臨界二酸化炭素状態下で、しかもポリマーがガラス転移温度以上のゴム状態の条件下において、無機酸化物ナノ粒子表面の水酸基とポリマーのカルボキシル基によりエステル化を行うことで、反応場の温度・圧力条件の指針を明らかにする。この結果に基づき、無機酸化物粒子表面でポリマーとの反応機構、生成したナノコンポジットとの表面形態を考察した。(1)装置開発およびナノコンポジット粒子合成方法高圧反応装置の混合状態を改善するため、拡販速度が調整できるよう当研究室所有の装置改良を行う。合成手順は、容積100mLの反応容器に無機酸化物ナノ粒子400mg、ポリマー50mgをいれ、二酸化炭素を充填し、目的温度・圧力に設定する。攪拌回転速度500rmp、所定の反応時間後に減圧し、反応容器から回収し、未反応・過剰量のポリマーをエタノールで融解させ、洗浄し、遠心分離機(4000rpm、20民)で上澄みと固体沈殿物とに分離させ、目的の表面修飾したナノコンポジット粒子を合成した。(2)ナノコンポジット表面での反応機構と修飾量固体沈殿物を2時間真空オーブンで乾燥後、600°Cで1.5時間焼成して粒子表面のポリマーを完全に分解し、再度2時間真空オーブンで乾燥させ、複合ナノコンポジットの焼成前後の質量差から、無機酸化物ナノ粒子の表面に修飾されたポリマー量を算出した。そして、無機酸化物ナノ粒子表面処理における粒子表面での修飾量から、反応温度・圧力と修飾量の関係を明らかにし、ポリマーと無機酸化物ナノ粒子表面での反応機構を検討した。計画書の内容(1)及び(2)にしたがって、(1)装置開発およびナノコンポジット粒子合成方法を完成しており、得られたナノコンポジット粒子に関して、(2)ナノコンポジット表面での反応機構と修飾量を、温度、圧力(CO2密度)の関数として、実験的に明らかにしていることから、計画以上で進んでいると判断している。

超臨界二酸化炭素のもつ安全性、拡散性、溶解性を利用し、機能性有機物質を無機酸化物ナノ粒子に化学修飾させた生態適合性ナノコンポジットの前駆体の創製プロセス開発・設計において必要不可欠な化工物性と生成ナノ粒子の機能性との関係を究明した。超臨界二酸化炭素下で、安息香酸及びステアリン酸を可塑化・膨潤させて、無機酸化物ナノ粒子表面に化学修飾させたナノコンポジットを創製した。超臨界二酸化炭素状態下で、安息香酸及びステアリン酸が融点以上の溶融状態の条件下において、無機酸化物ナノ粒子表面の水酸基と安息香酸及びステアリン酸のカルボキシル基によりエステル化する反応場の温度・圧力条件範囲の指針を明らかにした。超臨界二酸化炭素状態での無機酸化物粒子表面で安息香酸及びステアリン酸との反応機構、生成したナノコンポジットとの表面形態をナノ粒子表面での反応過程をナノ粒子表面の赤外吸収スペクトルを基に、粒子表面での官能基の結合状態を解明した。さらに、ナノ粒子表面処理した粒子表面での安息香酸及びステアリン酸修飾量から、反応温度・圧力と修飾量の関係を明らかにした。複合ナノ粒子の凝集を制御する目的から、表面修飾した複合ナノコンポジットのもつ機能物性の評価を行った。ナノコンポジット・コロイド系の分子間相互作用を利用した粒子径・分散度、表面電位(ゼータ電位)等の解析により、ナノコンポジットの各種分散溶液中での分散性効果について検討した。以上の得られた知見を基に、超臨界二酸化炭素を用いた有機ー無機酸化物からなるハイブリット材料の創製プロセス開発に求められる、超臨界臨界二酸化炭素下での機能性有機酸の相互作用やナノ粒子表面での反応機構からバルク特性まで明らかにした。研究計画書に示した内容に従って、引き続き研究を進める。具体的には、無機酸化物と有機化合物からなる複合ナノコンポジットを超臨界二酸化炭素中で合成するために、装置の開発・改良を行う。実験方法を確立するとともに、無機酸化物ナノ粒子表面に修飾された有機化合物量を求めることで、複合ナノコンポジット粒子表面の修飾量と反応温度・圧力および有機化合物の相状態との関係を明らかにし、有機化合物と無機化合物ナノ粒子表面での反応機構を検討する。得られた実験データをもとに、無機化合物ナノ粒子表面の水酸基と有機化合物中のカルボキシル基によるエステル化反応による結合状態や表面形態を赤外吸収スペクトル、熱量分析、透過型電子顕微鏡や原子間顕微鏡解析などの手法により、複合ナノコンポジッと粒子表面での結合状態および物理化学的特徴を明らかにする。平成30年度には、平成29年度に表面修飾した複合ナノコンポジットのもつ機能物性の評価を行う。ナノコンポジット・コロイド系の物性そして相平衡の解明のため、無機酸化物ナノ粒子表面の水酸基とポリマーのカルボキシル基によるエステル化反応により生じる結合状態や表面状態を赤外吸収スペクトル、熱重量分析、透過型電子顕微鏡や原子間顕微鏡解析により物理化学的特徴を明らかにする。また、ナノコンポジット・コロイド系の分子間相互作用を利用して、複合ナノ粒子の凝集を制御する目的から、粒子径・分散度、表面電位(ゼータ電位)等の解析により、ナノコンポジットの各種分散溶液中での分散性効果について検討する。
黒毛和種筋肉内脂肪をモデルとした脂肪組織特異的遺伝子の発現に関する研究

近年のヒトゲノムプロジェクトの知見から、脂肪細胞は糖尿病、高血圧、高脂血症等に代表される生活習慣病の原因と見なされており、その重要性が注目されている。また畜産分野においても、牛肉価格を決定する主要因はロース部分における筋肉内脂肪(筋肉繊維に侵入・沈着した脂肪組織)の多少、すなわち霜降りであるため、筋肉内脂肪に効率よく飼料エネルギーを分配させつつ他の脂肪部位を減少させるための新しい飼養技術開発が要求されている。よって本研究は、霜降り肉を多く産生するように長期間に渡り育種選抜され、筋肉内脂肪含量を増加させる遺伝子を多数保有していると予想される黒毛和種を脂肪蓄積のモデル動物として、黒毛和種筋肉内脂肪と他の部位に蓄積する脂肪組織との遺伝子発現の差異をPCR subtraction法を用いて検出し、脂肪細胞の組織特異的な増殖、分化、蓄積の生理学的モデルを構築することを目的とした。肥育期間中の各時期に黒毛和種より皮下、筋肉間、筋肉内脂肪を採取し、メッセンジャーRNAを抽出した。逆転写酵素によりメッセンジャーRNAから相補的DNAを合成し、PCR増幅した。筋肉内脂肪と他の脂肪組織の相補的DNAとを混合してPCRサブトラクション反応を行い、筋肉内脂肪にのみ発現するPCR断片を濃縮した。そのPCR断片をプラスミドに導入してサブトラクションライブラリーを構築した。発現の増減が観察されるクローンを同定するためにそのライブラリーのディファレンシャルスクリーニングを行い、複数の陽性クローンを得た。陽性クローンの部分配列をシークエンスしたところ、イソメラーゼ等の代謝酵素群の配列と一致した。しかし筋肉組織の混入による擬陽性サンプルも観察されたため、脂肪組織の純度を向上させるためにも、培養系の確立の必要性が示唆された。近年のヒートゲノムプロジェクトの知見から、脂肪細胞は糖尿病、高血圧、高脂血症等に代表される生活習慣病の原因と見なされており、その重要性が注目されている。また畜産分野においても、牛肉価格を決定する主要因はロース部分における筋肉内脂肪,(筋肉繊維に侵入・沈着した脂肪組織)の多少、すなわち霜降りであるため、筋肉内脂肪に効率よく飼料エネルギーを分配させつつ他の脂肪部位を減少させるための新しい飼養技術開発が要求されている。肥育期間中の各時期に黒毛和種より皮下、筋肉間、協肉内脂肪を採取し、メッセンジャーRNAを抽出した。逆転写酵素によりメッセンジャーRNAから相補的DNAを合成し、回数を変えてPCR増幅し、サブトラクション反応に最適なPCR回数を24回に設定した。そのPCR断片をプラスミドに導入し、大腸菌へのトランスフェクションを行い、サブトラクションライブラリーを構築した。
新規析出強化機構を利用した鉄系超耐熱合金の開発

申請者が考案した新規析出強化法を利用して、(bcc+L21)複相耐熱合金の開発を行った。その結果、Fe-Al-Ni系およびFe-Al-Co系合金に少量のTi, Vを添加することで、bcc母相にL21相が析出した合金単結晶の作製に成功した。さらに、その降伏応力は、既存のフェライト系耐熱鋼のそれと比べ圧倒的に高い値を示した。また、同析出強化機構特有の現象として、Vを添加した合金中にbcc金属ではありえない<001>転位を運動させることに成功するとともに、その運動挙動についての知見が得られた。さらに、TiとVを共添加することで、母相と析出物のミスフィットを制御し、更なる高性能化に成功した。新規析出強化機構を発現する(bcc+L21)複相耐熱合金を開発するためには、Fe-Al-X-Y (X=Ni, Co, Y=Ti, V)系合金の相平衡とL21相の析出挙動を最初に調査する必要がある。そこで平成26年度は、同合金系の相平衡ならびにL21相の析出挙動を中心に調査を実施した。具体的には、Fe-23Al-6Ni(at.%)ならびにFe-18Al-18Coを基準組成とし、Alの一部をTiまたはVで置換した合金をアーク溶解にて溶製し、得られた試料の微細組織について、走査示差熱量計(DSC)、X線回折(XRD)、透過型電子顕微鏡(TEM)等を駆使して解析した。その結果、Fe-(23-x)Al-6Ni-xTi合金では、xが2at.%以上で粗大かつ直方体形状のL21-Ni2AlTi析出物ならびに微細なB2析出物が観察された。TEM-EDSで析出物の組成分析を行ったところ、L21相はNiサイトの半分がFeに置換しているのに対し、B2析出物はFeリッチな組成を有することがわかった。なお、L21析出物は850°C程度まで安定であることから、同合金は高温まで高強度を示すことが期待される。さらに、Tiの代りにVを添加した試料でも、L21-Ni2AlV析出物が観察されたが、Ni2AlTi析出物に比べて極めて微細であった。一方、Fe-(18-y)Al-18Co-yTi合金では、y≧2で粗大なL21-Co2ATi析出物が観察された。この場合もCo2AlTi析出物のCoサイトに多量のFeが置換し、その周りには微細なB2析出物が観察された。なお、Fe-Al-Ni-Ti合金ならびにFe-Al-Co-Ti合金については単結晶化に成功し、その変形挙動についても一部予備実験を行っている。平成27年度は、平成26年度に実施した相平衡に関するデータを基づき作製されたFe-Al-X-Y(X=Ni, Co, Y=Ti, V)系合金単結晶試料の変形挙動を静的な組織観察により解明した。具体的に対象としたのは、Ni2AlTi, Ni2AlV, Co2AlTi, Co2AlVといったL21構造の析出物を有する単結晶である。Ni2AlTi, Co2AlTiを有する単結晶では、均質化熱処理後に室温まで徐冷することで析出物が粗大化するとともに、bcc母相中の1/2<111>転位が析出物を迂回した。しかしながら、析出物に有利な<001>転位ならびに<110>転位の運動は観察されなかった。その原因は、析出物が粗大でbcc母相とのミスフィットも大きいためである。一方、Ni2AlV, Co2AlVを有する単結晶では、微細なNi2AlV, Co2AlV析出物が観察されるとともに、結晶方位に依存して、1/2<111>転位と<001>転位の活動が認められた。しかしながら、Ni2AlV, Co2AlV析出物の溶解温度は、N2AlTi, Co2AlTiのそれと比べ低いため、高温にて強度が減少した。したがって、今後は、Ti, Vの共添加による析出物の溶解温度ならびに母相とのミスフィットのチューニングが不可欠である。また、L21析出物のサイズ、分布等を定量的に評価した上で、L21析出物による強化機構を定量的に考察した。その結果、いずれの場合も析出物による応力増加は、析出物内部の摩擦力に注目した析出強化の理論式で説明できることがわかった。当初の計画通り4つの合金系について単結晶を作製し、その力学試験を系統的に行っている。特に、TiとV添加の影響を解明できたことで、平成28年度の目標が明確となった。Fe-Al-Ni系合金ならびにFe-Al-Co系合金では、bcc母相中にB2構造またはL21構造の化合物相が析出すると、母相と析出物の主すべり系の違いにより著しい強化が生じる。さらに、bcc金属は通常1/2<111>転位の運動によって変形するが、上記の合金では方位に依存して本来ありえない<001>転位が運動することで変形が進行する場合がある。平成28年度は、こうした転位の運動挙動について調査するとともに、特にL21型析出物の合金設計によりさらなる特性向上を図った。

例えば、(bcc+B2)2相からなるFe-Al-Ni合金における<001>転位の運動挙動を調査したところ、頻繁な交差すべりが認められるなど、B2化合物における<001>転位と類似の運動挙動を示すことが確認された。実際、すべり線観察の結果から、<001>転位は、{010}-{hk0}-{110}晶帯上のさまざまなすべり面を運動しうることが確認された。また、上記合金の高温強度のさらなる特性向上のため、原子サイズが大きく異なるTiとVを共添加することで、L21型Ni2Al(Ti,V)ならびにCo2Al(Ti,V)析出物のミスフィットならびに溶解温度を最適化した。その結果、原子サイズの大きいTiの単独添加では母相/析出物のミスフィットが0.5%以上の大きな値を示すのに対し、原子サイズの小さいVを同時添加すると、ミスフィットを0.2%以下に減少させることに成功した。また、最適なTi/V比は、Fe-Al-Ni系合金とFe-Al-Co系合金とで異なった。以上のような合金設計の結果、すべり系の違いによる強化機構が発現し、とりわけ700°C以上での高温強度が向上した。なかでもTi, Vの添加量を最適化した場合のCo2Al(Ti,V)析出物は優れた強化能を示すことが確認された。申請者が考案した新規析出強化法を利用して、(bcc+L21)複相耐熱合金の開発を行った。その結果、Fe-Al-Ni系およびFe-Al-Co系合金に少量のTi, Vを添加することで、bcc母相にL21相が析出した合金単結晶の作製に成功した。さらに、その降伏応力は、既存のフェライト系耐熱鋼のそれと比べ圧倒的に高い値を示した。また、同析出強化機構特有の現象として、Vを添加した合金中にbcc金属ではありえない<001>転位を運動させることに成功するとともに、その運動挙動についての知見が得られた。さらに、TiとVを共添加することで、母相と析出物のミスフィットを制御し、更なる高性能化に成功した。Fe-Al-X-Y (X=Ni, Co, Y=Ti, V)系合金の相平衡とL21相の析出挙動について調査したことに加え、平成27年度に予定していたFe-Al-Ni-Ti合金ならびにFe-Al-Co-Ti合金の単結晶化を行い、その変形挙動についても一部予備実験を行っている。結晶性材料の変形挙動の解明は、平成27年度に実施する静的な組織観察だけでは限界がある。そこで平成28年度は、光学顕微鏡、SEM-EBSD、TEMといったサイズスケールの異なるその場観察法を駆使して、変形機構を解明する。さらに、得られた知見に基づき、Fe-Al-X-Y合金の高温強度のさらなる向上を図る。具体的には、TEMにより、1/2<111>転位、<001>転位の運動挙動をCCDカメラで動的に観察し、その特徴を調査する。さらに、光学顕微鏡やSEM-EBSDのその場観察により、マクロなすべり変形挙動を調べる。上記より、変形機構を解明する。得られた知見をもとに、組成選択、熱処理、第五元素等によりL21析出物のサイズ、分布、体積率、母相とのミスフィットを変化させることで転位の運動を微視的視点で制御し、高温強度の更なる向上を目指す。特に、添加元素の原子サイズに注目し、母相/析出物のミスフィットを制御することで析出物の形態を自在に制御する。例えば、TiならびにVはその原子サイズからそれぞれミスフィットを増加ならびに減少させる効果があると考えられる。そこで、これら元素を共添加すれば、ミスフィットの値を自由自在に制御することが可能であると考えられる。これにより、特に800°Cでの高温強度の更なる向上を達成する。28年度が最終年度であるため、記入しない。
石垣島・白保竿根田原洞穴遺跡から出土した更新世人骨の骨形態学的研究

白保竿根田原洞穴遺跡出土人骨資料について以下の作業を進めた。まず全メンバーで遺跡現地を訪問し、研究対象である人骨資料についてその背景についての理解を深めた。またその際に人骨資料の収蔵元である沖縄県立埋蔵文化財センターを訪問し、研究計画の全体についての打ち合わせをおこなった。人骨資料の全点について時間をかけて観察し、個体分けや性別・年齢構成などの確認作業を進めた。これには予定したよりも時間がかかったが、個体分けはおおよそ確定しつつある。またこの過程で病変のみられる1個体が特定できる可能性が示唆された。白保4号については従前から継続していた研究プロジェクトの一環で頭骨のデジタル復元作業が完了し、形状についての分析結果を論文発表した。さらにデジタル復元結果をベースとして生前の顔貌の復元を試み、その成果について地元沖縄にて記者発表したのち、国立科学博物館や沖縄県立埋蔵文化財センターにおいて一般向けに公表した。本研究プロジェクトに参加するメンバーのほとんど全員がこれまでに見たことのない規模の旧石器時代人骨を対象とすることから、研究成果をあげていくことはもちろんであるが、資料の貴重さに鑑みて十分慎重に研究作業を進めていく方針で研究を進めている。その結果、個体分けの確定に想定した以上の時間がかかっており、当初の研究計画に比すると少々進捗状況は遅れ気味であるが、着実に作業は進んでおり、さらに病変個体の存在が浮かび上がるなどの成果もあることから、全体としては問題ないものと認識している。また2018年度に実施予定であった全身骨のCT撮影については、個体分け作業が長引いている影響などにより実施しなかった。これについては2019年度に実施する計画である。2019年度には個体分けを完了させ、計測学的分析や観察分析に本格的に移行することを予定している。これに際して比較のためのデータ取得も順次開始する。2019年度には同じ沖縄県の更新世人骨である港川人骨や、中国の田園洞人骨の観察・計測などを、所蔵元と調整の上で、実施していく計画である。白保人骨についてのデータと比較データを集積していき、2020年度以降に取りまとめていくことにより、白保人骨の特徴を明らかにしてゆき、順次論文発表などによって公表していく。また2018年度に実施できなかった全身骨のCT撮影を2019年度に実施し、全身のモデル構築も進める。
筋活動の不均一性と神経線維の分布との関連性

本研究は1)拡散テンソル画像法(DTI)を用いて,腓腹筋内側頭(MG)の神経線維の分布をin vivoで明らかにする,2)骨格筋機能的磁気共鳴画像法(mfMRI)を用いて,膝関節屈曲動作時におけるMGの筋活動状態を明らかにする,ことを目的とした.初年度は,骨格筋内の神経線維分布を可視化するシステムの構築を目指した.6週齢のラットの坐骨神経(骨盤から膝下の間)を摘出し,DTIによる坐骨神経の可視を試みた.DTIの撮影には1.5テスラの超伝導MR装置(Excite, GE社製)を用いた.DTIのシーケンスは,拡散強調のエコープラナーイメージング,繰り返し時間8000ms,エコー時間118ms,関心領域360mm,スライス厚4.0mm,スライス間隔0.0mm, b値1000,積算回数4回,傾斜磁場印加6軸であった.坐骨神経は,頭部用コイル内の中心に置いた.この設定では画質が非常に悪く,坐骨神経を可視できなかった.原因は信号ノイズ比の低さであると考えられた.次に,信号ノイズ比を高めるため,3インチの円形コイルを使用し,b値を800,積算回数を8回として,DTIの撮影を行った.これらの設定でも坐骨神経は可視できず,被写体の小ささが可視化できない主要因となっていると考えられる(被写体の長さは約3.0cm).そこで現在,動物用の超伝導MR装置を用いて,ラット坐骨神経のin vivo可視の実験を行っている.本研究は1)拡散テンソル画像法(DTI)を用いて,腓腹筋内側頭(MG)の神経線維の分布をin vivoで明らかにする,2)骨格筋機能的磁気共鳴画像法(mfMRI)を用いて,膝関節屈曲動作時におけるMGの筋活動状態を明らかにする,ことを目的とした.初年度は,骨格筋内の神経線維分布を可視化するシステムの構築を目指した.6週齢のラットの坐骨神経(骨盤から膝下の間)を摘出し,DTIによる坐骨神経の可視を試みた.DTIの撮影には1.5テスラの超伝導MR装置(Excite, GE社製)を用いた.DTIのシーケンスは,拡散強調のエコープラナーイメージング,繰り返し時間8000ms,エコー時間118ms,関心領域360mm,スライス厚4.0mm,スライス間隔0.0mm, b値1000,積算回数4回,傾斜磁場印加6軸であった.坐骨神経は,頭部用コイル内の中心に置いた.この設定では画質が非常に悪く,坐骨神経を可視できなかった.原因は信号ノイズ比の低さであると考えられた.次に,信号ノイズ比を高めるため,3インチの円形コイルを使用し,b値を800,積算回数を8回として,DTIの撮影を行った.これらの設定でも坐骨神経は可視できず,被写体の小ささが可視化できない主要因となっていると考えられる(被写体の長さは約3.0cm).そこで現在,動物用の超伝導MR装置を用いて,ラット坐骨神経のin vivo可視の実験を行っている.
抗精神病薬のミクログリアを介した神経炎症調整機序の解明から統合失調症の病態を探る

近年急速に伸展した脳神経画像研究によって、統合失調症に関しても、脳の特定部位の萎縮が薬物治療開始前から存在することや、病態の進行に伴う萎縮の拡大が指摘されているが、統合失調症における病態治療機序はいまだ不明である。他方、最近の統合失調症薬物療法の中心となっているのは、非定型抗精神病薬であり、脳萎縮を抑制するという報告もある。したがって、代表的な神経変性疾患であるアルツハイマー病と同様に、統合失調症でも神経炎症機序が関与している可能性を想定して、本研究を草案した。中枢神経系の炎症の機序には脳内マクロファージであるミクログリアが深く関わっており、ミクログリア活性化に対する非定型抗精神病薬の影響を検策することによって、統合失調症の発症や再燃の、中枢神経系の炎症を通じたメカニズムを探り、統合失調症の根本的治療法への道筋を明らかにすることをその研究目的とした。定型抗精神病薬に較べて非定型抗精神病薬はLPSやIFN-γによって活性化されたミクログリア由来のフリーラジカル(nitric oxide)や炎症性サイトカイン(TNF-α)の産生を有意に抑制すること、及びその抑制機構には細胞内カルシウムイオン濃度調整が関与していることを明らかにした。さらに特定の非定型抗精神病薬ではPMA刺激由来のsuperoxide産生を抑制した。フリーラジカルや炎症性サイトカインは統合失調症脳内の器質性変化をもたらし、病態の慢性化・不可逆性化に関与する可能性があるとされている。従って、これらの非定型抗精神病薬は急性精神病状態の治療のみでなく、統合失調症の慢性化・不可逆性をも抑制し、陰性症状の発現や認知機能障害予防に効果がある可能性を提示することとなった。非定型抗精神病薬(アリピプラゾール、クエチアピン、ペロスピロン)はLPSやIFN-γによって活性化されたミクログリア由来のフリーラジカル(nitric oxide)や炎症性サイトカイン(TNF-α)の産生を有意に抑制すること、及びその抑制機構には細胞内カルシウムイオン濃度調整が関与していることが実験によって示された。nitri coxideや炎症性サイトカインは統合失調症脳内の器質性変化をもたらし、病態の慢性化・不可逆性化に関与する可能性があるとされている。
表現スキームによるコーエン・マコーレー加群圏の構造解析

本課題の目的は「表現スキームの理論を用いて極大コーエン・マコーレー加群の圏構造を解析し,表現スキームの幾何学的な性質から表現型を特徴付ける」ことである。一般に加群を分類することは不可能だが、加群の次元を制限することで表現スキーム(加群多様体)による階層的な分析が可能になる。従って、「階層的な分析=表現スキーム」の考察は分類理論において重要な意味をなす。平成30年度は名古屋大学の高橋亮氏との共同研究で、極大コーエン・マコーレー加群の同型類のなす集合に対して位相構造を定義し、その位相による既約閉部分集合の分解について考察した。基礎環が高次元多元環の場合、加群の退化が推移性の成立は未解決だが、直和を許せば成立することが知られている(高橋、2018年)。従って加群の退化の関係は、直和を許せば加群の同型類のなす集合に閉包作用を定義することができる。この点に着目し、極大コーエン・マコーレー加群のなす集合に位相構造を定めた。主な結果として、基礎環が加算CM表現型をもつ超曲面環で奇数次元A型、または任意次元D型の場合においては、極大コーエン・マコーレー加群の集合は有限個の既約閉集合による和集合で記述できることがわかった。以上のことについて、論文を執筆し、投稿中である。加群の退化理論は加群多様体の幾何学的構造が背景にある。この考察はこれまであまりなされていなかった高次元の退化理論の幾何学的側面の考察を行ったものであり、その点において意義がある考察と考えられる。実績の概要で述べたように、極大コーエン・マコーレー加群のなす集合に加群の退化の関係から位相構造を導入し、幾何学的な性質、例えば基礎環が有限CM表現型ではなくても、有限個の既約閉集合による分解が得られる場合があることを明確にしたことは評価できる。しかしながら当初計画していた表現スキームの考察については、その幾何学的な性質を考察する際には体上のスキームではなく可換環(ベキ級数環)を考える必要があり、その様相は複雑なものになる。また具体的な場合において有限次元代数の場合の素直な類似の検討を行ったが、あまり良い性質をもつものではなかった。従って当初の研究計画の見直し等が必要になったため、本課題の進捗状況はやや遅れていると考える。局所環上ではなく、次数付き環上の次数付き極大コーエン・マコーレー加群の表現スキームを考察することを行う。次数付きの場合においては、[Dao-Shipman, 2017]による研究がある。次数付き極大コーエン・マコーレー加群の表現スキーム(加群多様体)は体上の多様体として実現されるため、幾何学的な状況を観察しやすい。またこれまに得られている具体計算も次数付きで捉え直すことで適用できる。本課題を次数付きの側面からアプローチし、2019年度は主に、有限次元代数上での加群多様体の関係を考察することを試みる。

局所環上ではなく、次数付き環上の次数付き極大コーエン・マコーレー加群の表現スキームを考察することを行う。次数付きの場合においては、[Dao-Shipman, 2017]による研究がある。次数付き極大コーエン・マコーレー加群の表現スキーム(加群多様体)は体上の多様体として実現されるため、幾何学的な状況を観察しやすい。またこれまに得られている具体計算も次数付きで捉え直すことで適用できる。本課題を次数付きの側面からアプローチし、2019年度は主に、有限次元代数上での加群多様体の関係を考察することを試みる。本務の関係からいくつかの出張を取りやめたため、繰越金が生じた。2019年度に開催される研究集会への出張旅費、また11月に開催される第41回可換環論シンポジウムについて、本シンポジウムの報告集による知見(成果)の報告は課題達成にむけて必要であると考えられるので、その作成経費に充てる予定である。
小胞体の品質管理機構に関与する分子シャペロンの解析

近年、小胞体内の折りたたみ異常蛋白質は、分子シャペロンにより識別され、細胞質へ逆行輸送後、プロテアソーム分解されることが明らかになり、この機構は小胞体関連分解と呼ばれる。本研究で我々は、抗血栓薬(ワルファリン)下におけるγ-カルボキシル化不全プロテインCをモデル蛋白として、小胞体関連分解における分子シヤペロンの役割を解析した。まず、BiP、ERp72、PDIをそれぞれ高発現したCHO細胞におけるプロテインCの品質管理を調べたところ、全てのシヤペロン高発現細胞でビタミンK下でも分泌が抑制され、部分的な細胞内分解が見られた。また、ワルファリン下ではERp72高発現細胞では野生型より2倍早く分解されたが、BiPやPDI高発現細胞では分解が遅延した。ERp72高発現細胞で見られた分解促進はシステインプロテアーゼ活性によるものではなく、最終的にはプロテアソーム分解を受けた。また、ERp72高発現細胞ではプロテインCとカルネキシン・カルレティキュリンとの会合が抑制されていた。これらの結果は、従来機能不明であったERp72がカルネキシン・サイクルに抑制的に働き、小胞体関連分解を促進する機能を持つことを示唆した。さらに、プロテインCの分解シグナルをもつL鎖とGEPとを融合させたキメラ蛋白(LC-GFPと略)を用いて逆行輸送過程を解析したところ、プロテアソーム阻害割下ではLC-GFPは経時的に核内凝集体を形成した。この凝集体近傍にはプロテアソームが局在すること、また凝集体は核内でもND/PML bodyと呼ばれる特異的部位に蓄積することを明らかにした。この部位は各種神経変性病因蛋白質群の蓄積する部位であり、小胞体関連分解における異常蛋白質の除去機構と神経変性病の成因に共通項があると示唆された。
組織内共生細菌を介した樹状細胞の免疫メタボリズム制御と生体応答

近年の研究から、腸管免疫が生体の様々な疾患に関わること、その制御に腸内細菌が重要な役割を担っていることが判明し、「腸内細菌を介した腸管免疫の制御」が健康科学における新潮流となっている。本研究グループでは、従来研究されてきた腸管管腔だけではなく、パイエル板などの腸管リンパ組織の内部にもアルカリゲネスに代表されるユニークな細菌群が共生していることを明らかにし「組織内共生」という新概念を提唱してきた。その後の研究から、アルカリゲネスはパイエル板組織内において樹状細胞の内部に存在し、宿主細胞との共生を成り立たせていることを見いだしている。本年度はこれらの知見を基盤に、樹状細胞とアルカリゲネスとの共生メカニズム、さらにそれに連動する免疫制御との関連について培養細胞を用いた解析を行った。アルカリゲネスと樹状細胞の共培養系における樹状細胞の機能変化について、アルカリゲネスと同じグラム陰性菌である大腸菌を比較対象として解析した。その結果、アルカリゲネスの死菌体は樹状細胞からIL-6などの炎症性サイトカインの産生を誘導したが、その活性は大腸菌よりも弱いものであった。この違いを明らかにするために、菌体成分であるリポ多糖(LPS)に着目して解析したところ、菌体と同様、アルカリゲネス由来のLPSは樹状細胞からの炎症性サイトカイン産生を誘導したが、その活性は大腸菌LPSに比べて弱かった。すなわち、アルカリゲネスはLPSの活性が弱いためにパイエル板などのリンパ組織内部において樹状細胞を介した炎症を惹起することなく共生できる環境を構築していると考えられる。これらの知見をもとに現在、LPSの活性中心であるリピドAの構造解析および全合成を進めている。研究実施計画の通り、アルカリゲネスと樹状細胞の共培養系における樹状細胞の機能変化の解析から、炎症性サイトカインの産生を誘導におけるアルカリゲネスのユニーク性を明らかにした。さらに、このユニーク性が菌体成分であるLPSの活性によることを明らかにした。このように、本年度の成果は、アルカリゲネスはLPSの活性が弱いことによって、リンパ組織内部で炎症を惹起することなく共生できることを示しており、樹状細胞とアルカリゲネスとの共生メカニズムの一端を解明できたと考えており、研究は予定通り進捗していると考えている。今年度の検討から、共生細菌であるアルカリゲネスと病原細菌である大腸菌ではLPSの活性に違いがあることが明らかになったことから、次年度以降はLPSの活性中心であるリピドAに着目した研究を進める。具体的には、リピドAの構造解析を行い、アルカリゲネスのリピドAの合成方法を確立する。さらに、合成したリピドAを用いて、樹状細胞の活性化など宿主免疫系への作用を検討し、リピドAの構造と活性と関連を明らかにする。これらの解析によって、アルカリゲネスの共生メカニズムについて分子生物学的な観点から明らかにしたいと考えている。

さらに、合成したリピドAを用いて、樹状細胞の活性化など宿主免疫系への作用を検討し、リピドAの構造と活性と関連を明らかにする。これらの解析によって、アルカリゲネスの共生メカニズムについて分子生物学的な観点から明らかにしたいと考えている。
Ｈ２ＴｉＯ３を原料に用いたＶ２Ｏ５－ＷＯ３／ＴｉＯ２脱硝触媒製造法の開発

本年度(2017/4-8)の成果は以下である。1)試験研究:赤泥から分離した廉価な鉄系脱硝触媒の最適使用条件を確定した。また、燃焼プロセスからの排煙ガスに含まれるSO2は触媒の活性化に寄与することも明らかにした。29年度が最終年度であるため、記入しない。反応用スラリーはその固形含有量が25-35wt%になるように所定量の工業H2TiO3(約60wt%水と6wt%硫酸を含有)、分散剤と水の撹拌混合により調製した。脱水反応は所定量のスラリー原料を小型オートクレーブに密閉し、180度、200度または220°C度で2時間加熱処理した後、反応器に所定量のタングステン酸アンモニア塩とバナジウム酸アンモニア塩の水溶液を順次に加え、同一温度でさらに10時間加熱処理することにより行った。得られたスラリーを濾過し固形の触媒前駆体を回収した。さらに、これらの前駆体を450-650度の温度域で3時間焼成することによりV2O5-WO3/TiO2触媒を得た。焼成による触媒の細孔構造の変化はそのBET表面積及び平均細孔径の測定より評価した。触媒の脱硝性能は流通式固定床反応器を用いて温度150-500度;空塔速度15000/h;ガス線速度約4cm/s; NH3/NO=0.9の条件下で行った。また、触媒の成型性を評価するため、その水スラリーの粘度を測定し、原料に用いた工業H2TiO3及びハニカム成型によく使用されるカオリナイトの粘度と比較した。粘度測定には25wt%の固形粒子を含むスラリーを使用した。これらの反応、評価試験により得られた結果は以下である。1)180-220°Cの温度で12時間反応を行うことにより、触媒前駆体の焼成過程における重量減少率は3wt%程度まで抑えることが出来た。その結果、該前駆体による、機械的強度の要求を満たせるハニカム触媒の製造が可能となる。2)触媒前駆体の粘度が原料H2TiO3のそれに比べ大きくなり、該前駆体による粘結剤無添加スラリーの調製が出来るようになった。3)高温焼成後のV2O5-WO3/TiO2触媒は50-60m2/gの表面積を有し、工業触媒より高い低温脱硝活性を示した。計画したすべての試験を行った。また期待した結果も得た。1)酸溶解及び加水分解工程の操作パラメータを制御することにより、チタン含有スラッグから、5wt%からー25wt%SiO2を含有するTiO2-SiO2担体を製造できることを確認した。また10wt%SiO2-TiO2担体が純TiO2より2倍強の表面積(約180m2/g)を有し、より高い分散性・活性の持つV2O5-WO3/TiO2型触媒の製造に適していることを確認した。さらには、SiO2の存在によりTiO2の熱安定性が大幅に改善されたことも高温焼成・形態解析試験より確認した。2)チタン含有スラッグから製造した10wt%SiO2-TiO2を担体に用い、含浸法より調製したV2O5-WO3/TiO2ーSiO2触媒は250-450Cの温度範囲でSiO2を有しない触媒と同等なまたはそれ以上の脱硝活性を示したことを確認した。また。担体に含まれる少量のFe2O3並びに硫酸根は触媒の酸化活性とNH3吸着性を高める効果があり、触媒の低温脱硝活性の改善に大きく寄与したことも解明した。該触媒は250°Cの低温で600ppmのSO2と15%の水蒸気を含む模擬排ガスに対して高い活性と安定性を示しており、実用性が期待される。3)異なるバナジウム化合物を前駆体に用いて調製した触媒の活性比較試験を行った。その結果、VOSO4&middot;5H2OとNH4VO3の場合に比べ、VOC2O4&middot;5H2Oと[VO(acac)2を使用した触媒(V2O5/TiO2-SiO2)の方がより広い温度範囲(200-450C)で高い活性を示した。またハニカム担体に塗布した塗布型触媒として、ガラス溶融炉からの排ガスの脱硝実証試験において高い耐摩耗性と活性安定性を示した。4)酸溶解と分級沈殿からなる手法により、赤泥から高い高温活性を有する廉価な鉄系脱硝触媒を分離・製造できることを確認した。計画した試験は行っただけではなく、期待以上の結果を得た。(学会発表2件、誌上発表3報)また、本研究で開発した酸溶解・分級沈殿分離手法によるアルミナ製造工場から排出される赤泥の分離・利用への展開が可能であることを確認できた。提出済みの研究計画の通りに研究を推進する。同時により廉価な触媒を開発するための鉄系触媒の調製・性能評価試験を行う(計画外)。

今年度に提出した計画の通りに研究を推進する。同時に成果の発表を積極的に行う。29年度が最終年度であるため、記入しない。
酵母細胞周期進行の補機エンジンとブレーキによる制御機構と創薬への応用

酵母Cdkファミリーに属するCdc28キナーゼとPho85キナーゼによる細胞周期制御の役割分担を調べるために、Pho85キナーゼによるS期のCdk阻害因子Sic1のリン酸化機構と、Pho85キナーゼのチェックポイントへの関与について実験を行った。1.Pho85キナーゼによるSic1のリン酸化。Pho85キナーゼがSic1をリン酸化するときのサイクリンパートナーを同定するために、Clb2,Clb5,Pcl1,Pcl2,Pho80をそれぞれ大腸菌細胞中で発現させ、それぞれのサイクリンを含む細胞抽出液を調製した。これと大腸菌から精製したPho85キナーゼを組み合わせ、Sic1のリン酸化能を調べたところ、Pho85-Pcl1複合体のみがSic1をリン酸化できることを見いだした。Cdc28-Cln2複合体も試験管内でSic1をリン酸化できることが知られているので、Cdc28とPho85によるSic1リン酸化の役割分担を調べた。Sic1分子中の3カ所のCdkによるリン酸化可能部位の変異体を作成し、野生株及びpho85欠失株中で過剰発現させたところどちらの株もG2期で生育が停止した。そこでリン酸化可能部位を一カ所ずつ残した変異体を過剰発現させたところ、pho85欠失株の生育は阻害するが野生株のそれは阻害しないものがあった。このことはCdc28とPho85がSic1の異なる部位をリン酸化している可能性を示している。2.ヒドロキシウレア、ベノミル、紫外線照射などのpho85欠失株に対する影響を調べたところ、pho85欠失株はヒドロキシウレアのみに超感受性であることがわかった。しかしヒドロキシウレア処理後の生存率は64%であり、pho85変異はチェックポイントには影響しないことがわかった。