hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
双性イオン性両親媒性物質による生体膜の凍結乾燥保護効果に関する研究

脂質二分子膜は生体膜の基本構造である。脂質二分子膜を凍結乾燥状態でも安定に維持する技術は、細胞の凍結保存や食品のフリーズドライ保存において重要である。本研究では、双性イオン性物質アルキルスルホベタイン(SBn、n:アルキル炭素数)における、脂質二分子膜の凍結乾燥保護効果を検討した。その結果、中程度のアルキル鎖長をもつSBn(n=6, 8, 10)が、乾燥状態の膜の流動性を高めることで、保護効果発揮することを示した。またSBnは両親媒性化合物であるにも関わらず、脂質二分子膜を溶解せず保護効果を持つ。これはSBnがホスファチジルコリンと相互作用し、二分子膜構造を安定化していると思われる結果を得た。生体膜の構造を低温/乾燥下でも安定に維持することは、細胞の凍結保存や食品の長期保存において重要である。当研究グループは、双性イオン性両親媒性物質を添加することで、凍結乾燥/再水和(FD/RH)を経てもリン脂質二分子膜構造が維持できることを見出した。一部の糖類が脂質二分子膜の凍結乾燥保護効果を示すことはすでに知られているが、本研究では新たな種類の保護剤として、双性イオン性両親媒性物質を提案し、膜保護メカニズムを解明することを目的としている。平成28年度は、アルキルスルホベタイン類(SBn, nはアルキル鎖の炭素数を示す)を候補物質とし、膜保護効果を評価した。SBnは、アルキル鎖長により膜の保護効果が異なり、中程度のアルキル鎖長(n=6, 8, 10)をもつSBnが保護効果を示すことが明らかになった。すなわちFD/RH後でもリポソームサイズは初期のサイズに維持され、内包したモデル色素の漏出が抑制できた。一方、短鎖(n=1,2,4)と長鎖(n=12,14,16,18)のアルキル鎖をもつSBnは保護効果がなかった。乾燥状態した脂質二分子膜へのSBnの分配と二分子膜のゲル-液晶相転移温度(Tm)について示差走査熱量分析により調べた。中程度のアルキル鎖をもつSBnは脂質二分子膜に分配され、他のアルキル鎖長のSBnを用いた場合と比較して、乾燥脂質二分子膜のTmを顕著に下げた。これは適度な疎水性をもつためSBn(n=6, 8, 10)が膜に分配され、長鎖のアルキル基をもつSBnよりも脂質間の分子間相互作用を低下させたことに起因している。乾燥状態から再水和するときに脂質二分子膜が相転移を起こすことが、膜破壊のおもな原因だとされている。SBn (n=6, 8, 10)が乾燥状態において脂質二分子膜のTmを低下させ、再水和時における相転移が抑制され、脂質二分子膜構造が維持できたと考えている。平成28年度は、脂質二分子膜の凍結乾燥保護効果においてアルキルスルホベタイン類について評価を行った。アルキルスルホベタインのアルキル鎖長が、膜の保護効果において重要な要素であることが明らかとなり、双性イオン性両親媒性物質の脂質二分子膜の凍結乾燥保護メカニズムの一端が明らかになった。また平成29年度に予定していた、熱分析によるアルキルスルホベタインの脂質膜への分配評価については、すでに完了した。平成28年度に予定していた、アルキルカルボキシベタインの評価については、一部次年度に繰り越す。本研究で用いているリン脂質は、ホスファチジルコリンである。ホスファチジルコリンとアルキルスルホベタインの双性イオン性基は互いに逆の電荷配置を有している。両者間には相互作用があり、これが脂質二分子膜構造を保持する一因になっていると考えている。平成28年度に、互いに逆の電荷配置を有する双性イオン性基の組み合わせ(ホスホコリン-スルホベタイン、ホスホコリン-カルボキシベタイン)は、両者間に引力的な分子間相互作用があることを実験的に示すことに成功している。これは、本研究の膜保護メカニズムに関連する重要な結果だと考えている。脂質二分子膜を凍結乾燥状態でも安定に維持する技術は、細胞の凍結保存、ならびに食品のフリーズドライ保存において重要である。本研究では、アルキルスルホベタインと呼ばれる双性イオン性物質において、脂質二分子膜の凍結乾燥保護効果を検討した。またその膜保護メカニズムの解明を試みた。アルキルスルホベタイン類(SBn, nはアルキル鎖の炭素数を示す)の膜保護効果を評価したところ、アルキル鎖長により膜の保護効果が異なり、中程度のアルキル鎖長(n=6, 8, 10)をもつSBnが保護効果を示した。SBnは乾燥状態の脂質膜の流動性を高めることで、再水和時の膜の相転移に伴う欠陥形成を抑制していることが明らかになった。両親媒性化合物は脂質二分子膜を溶解するが、SBnは両親媒性化合物であるにも関わらず、脂質二分子膜を溶解せず保護効果を持つ。SBnの親水部電荷配置は、脂質分子(ホスファチジルコリン)の頭部電荷に対して、配置が逆転している特徴がある。頭部電荷の逆転していることで、ホスファチジルコリンとスルホベタインとの間に引力的な相互作用が生じ、SBnがホスファチジルコリンを結着し二分子膜構造を安定していると考えられる。

ホスファチジルコリン単分子膜が、スルホベタインユニットを持つ脂質を混合すると収縮することから、スルホベタインとホスファチジルコリンとの間には、引力的な相互作用があることを示すことができた。本研究において、生体膜の構成要素である脂質二分子膜の凍結乾燥/再水和プロセスにおいて、適切なアルキル鎖長をもつSBnが保護剤となり、その保護メカニズムの一端が明らかになった。脂質二分子膜は生体膜の基本構造である。脂質二分子膜を凍結乾燥状態でも安定に維持する技術は、細胞の凍結保存や食品のフリーズドライ保存において重要である。本研究では、双性イオン性物質アルキルスルホベタイン(SBn、n:アルキル炭素数)における、脂質二分子膜の凍結乾燥保護効果を検討した。その結果、中程度のアルキル鎖長をもつSBn(n=6, 8, 10)が、乾燥状態の膜の流動性を高めることで、保護効果発揮することを示した。またSBnは両親媒性化合物であるにも関わらず、脂質二分子膜を溶解せず保護効果を持つ。これはSBnがホスファチジルコリンと相互作用し、二分子膜構造を安定化していると思われる結果を得た。平成29年度は、アルキルスルホベタイン以外の双性イオン性両親媒性物質について、脂質二分子膜の凍結乾燥保護効果の評価を行い、膜保護効果において双性イオン性基の種類はどのような影響を及ぼすのかを明らかにする。また脂質二分子膜表層の水分子のクラスター構造や運動性は、脂質の極性基により影響を受けると予想される。凍結状態・乾燥状態(低含水率)において、脂質膜表層の水分子の状態は重要であり、パルスNMRなど用いて調べる予定である。生体材料備品を安価に入手できる期間に購入したため。物品費または旅費にとして使用する予定である。
宿主遺伝子変異がもたらす腸内環境変動の横断的・定量的評価

本研究は、多系統の遺伝子改変マウスを宿主遺伝子変異モデルとし、飼育環境を統一したマウスの腸内生態系をオミクスの手法を用いて網羅的に解析することで、宿主遺伝子変異が腸内生態系に与える影響を、横断的かつ定量的に評価することを目的とした。昨年度は、統一環境下で飼育した遺伝的に異なる10系統(野生型マウス1系統,遺伝子改変マウス9系統)の成マウスを選抜し、系統や性別、飼育室、飼育ケージ等の違いに基づき26群に分けた121匹より糞便サンプルを採取した。本年度は、16Sメタゲノム解析の手法を用いて、得られた全糞便サンプルの細菌叢を解析・比較した。各糞便サンプルよりDNAを抽出し、16SリボソームRNA遺伝子断片を増幅後、次世代シーケンサーを用いて全配列を解読した。得られたデータは、情報解析パイプラインを用いて処理・解析し、各群間における細菌叢組成を統計学的に横断比較することで、糞便細菌叢を変動させる宿主遺伝子変異を探索し、その程度を検討した。野生型マウスを含む7系統は、性別、飼育室ならびに飼育ケージの違いに拘らず、類似した細菌叢を有していた。すなわち、同一施設内において、同一の餌ならびに水にて飼育したマウスの糞便細菌叢は、極めて安定していることが明らかになった。興味深いことに、前述の安定した細菌叢とは著しく異なる3つの遺伝子変異系統を発見した。これらの系統はそれぞれ独立にクラスタリングされたことから、系統毎の変動の度合いを定量化することができた。すなわち、腸内生態系の変動に影響する宿主遺伝子変異をスクリーニングし、その程度を系統横断的に定量比較することに成功した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。ヒト腸管には多彩で膨大な数の細菌が生息しており、これらは宿主生理機構と密接に相互作用することで、ユニークな生態系“腸内エコシステム"を形成している。近年、腸内エコシステムの破綻はいくつかの宿主遺伝子変異に関連していることが示唆されているものの、その全容は未だ明らかでない。そこで本研究では、多種の遺伝子改変マウスを宿主遺伝子変異モデルとし、同一条件下において飼育したマウスの糞便細菌叢や代謝物質の組成をオミクスアプローチにより網羅的に解析することで、宿主遺伝子変異が腸内エコシステムに与える影響を横断的かつ定量的に評価することを目的とした。本年度は、解析対象とするマウス(10種:野生型マウス1種,遺伝子改変マウス9種、計121匹)を選抜した。宿主標的遺伝子の変異が腸内エコシステムに与える影響を厳密に評価・比較するために、条件(同一施設内で自然分娩した、同一施設内の特定病原体除去環境下において維持されている、同じ餌および水を摂取している、選抜するマウスの遺伝的バックグラウンドが同一である)を基にマウスを選抜することで、環境や標的遺伝子以外の遺伝的要因といった評価対象外の腸内環境変動因子の標準化を試みた。マウスの種類や性別、飼育室・飼育ケージ等に基づきマウスを26群(n = 38)に分け、新鮮便を採取した。採取した糞便を用いて16Sメタゲノム解析やメタボローム解析を実施するためにサンプルの調製に着手した。当初の予定通り、解析対象とするマウスの選抜および糞便サンプルの採取を完了しオミクス解析用サンプルの調製に着手した。引続きオミクス解析用サンプルの調製を行う。次世代シーケンサーを用いて16Sメタゲノム解析を実施し、糞便中細菌叢の細菌数を推定するとともに菌種組成やその構造を見積もる。また、キャピラリー電気泳動ー飛行時間型質量分析計を用いてメタボローム解析を実施する。

得られたメタデータと宿主遺伝子変異情報を統合し、多変量解析手法を用いて統計解析することで各群間を横断的に比較し、宿主遺伝子変異が腸内エコシステムの状態および機能に与える影響を検討する。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
高感度化学発光分析法による遺跡土質中の有機物質の迅速検査

遺跡土質中の残存脂質についての基礎資料を得るため、一例として京都府下の瓦谷古墳の周辺部の土(遺跡に直接関係のない部分)を採取し、ステアリン酸など二三の脂肪酸を一定量添加してから、その抽出量を測定した。抽出後の脂肪酸は紫外部吸収標識剤、或いは蛍光性標識剤を結合させ、高速液体クロマトグラフィーで分離後、定量した。その結果、吸着した脂肪酸は定量的に抽出が可能であることを確認した。また定量感度は紫外吸収性標識剤よりも蛍光性標識剤を結合したほうが高いので、蛍光性標識剤を比較検討する必要がある。最初研究に使用した標識剤9クロルメチルアントラセンは飽和脂肪酸には適しているが、不飽和脂肪酸にはADAMの方が適しているとの報告もあり、詳細な検討が今後必要である。また薄層クロマトグラフィーで分離後、各画分に対し、混合物のままで標識剤を結合させて全蛍光強度を、各資料で相互に比較すれば遺体の存在位置を迅速に推定することが可能であろう。次年度以降、この方法も検討したい。遺跡探査の総括班が調査対象とした兵庫県七日市遺跡の土壙内各部分7個所から土を採取し、クロロホルム・メタノールで脂質を抽出した。薄膜クロマトグラフィーで成分を分離し、ステロール画分を取り出し、成分をエステル化した後ガスクロマトグラフィーで分離定量した。コプロスタノールとコレステロールの残存量はいずれも土壙の中央部分で最高となり、その存在比から遺体は女性であると推定できた。
小脳興奮性シナプスの発達期可塑性におけるカルシニューリンの役割

昨年度は、内因性カルシニューリン阻害薬の慢性投与により、カルシニューリンの小脳登上線維-プルキンエ細胞シナプスの発達・除去への関与を示唆する結果を得た。引き続き、今年度は、時期・部位特異的にカルシニューリンの作用を阻害し、登上線維シナプス発達・除去への影響を調べることを試みた。このため、様々なウィルスベクターを用いて、外因性遺伝子を小脳プルキンエ細胞あるいは登上線維に導入する系の立ち上げを行った。先ず、小脳皮質に蛍光蛋白の一種、GFP遺伝子を持ったウィル液を微小ガラス管を用いて注入し、1日-1ヶ月後に小脳スライス標本を作製し、GFPを発現しているプルキンエ細胞に対して、形態学的・電気生理的解析を行った。その結果、Sindbisウィルスを用いてGFP遺伝子を導入した場合、ウィルス液注入後、24時間以内に、高レベルの発現が見られた。しかし、24時間を過ぎると、プルキンエ細胞に形態学的異常が認められた。これは、ウィルス毒性によるものと思われ、Sindbisウィルスによる遺伝子導入により、数日間以上にわたるシナプス発達・除去への影響を調べることは、困難であることが示された。一方、Lentiウィルスを用いると、ウィルス液注入後、4-7日でGFPの発現が見られる。そして、注入後1ヶ月を過ぎても、外因性遺伝子を導入されたニューロンに、形態的・機能的異常は認められなかった。現在、さらに条件の最適化を行っているところである。また、内因性カルシニューリン阻害薬により、小脳プルキンエ細胞に入力する興奮性線維の基本的な電気生理学的性質には影響が見られなかったが、ある種のシナプス可塑性に対する影響を調べたところ、阻害効果が確認された。平成15年度は、内因性カルシニューリンの小脳登上線維-プルキンエ細胞シナプスの発達・除去への関与について研究を行った。先ず、内因性カルシニューリンの作用を小脳皮質特異的に阻害するため、申請者が改良開発した有機樹脂ポリマー(Elvax)を用いた局所的慢性投与法により、生後発達期のマウスにカルシニューリンの阻害薬(FK-506など)を投与する系を確立した。カルシニューリンはカルシウム感受性の脱リン酸化酵素なので、個々の登上線維シナプスの活動によりカルシウムスパイクが発生するようになって間もない、生後8日目に外科的手術を行い慢性投与を開始し、その後、慢性投与を行った個体をそのまま成長させ、正常個体において登上線維シナプスの発達が完全に完了している生後24日目以降、スライサーを用いて小脳スライス標本を作製し、パッチクランプ用電流・電圧増幅器を用いて、ホールセルパッチクランプ法により、プルキンエ細胞より電流記録を行った。そして、興奮性シナプス後電流(EPSC)のステップ数の測定により、個々のプルキンエ細胞に入力する登上線維の本数を定量し、対照群と比較したところ、FK-506投与群において、登上線維シナプス除去に阻害が見られた。この結果は、生後8日目以降の登上線維シナプスの発達に、内因性カルシニューリンが関与することを示唆している。さらに、現在、この結果に基づき、慢性投与の開始・終了時期を徐々に変え、登上線維シナプスの発達・除去がカルシニューリンの作用を受ける臨界期(感受性期)の特定を試みている。
テキストデータを用いた信用力評価手法の研究

本研究は、格付会社が格付決定時に公表する格付リリースのテキスト分析を通じて企業の信用力(債務返済能力)評価の鍵となる情報を探索した上で、有価証券報告書や新聞記事などのテキストデータ(文字データ)を用いた信用力評価手法の構築を目的としている。これまで会計研究の世界では、財務諸表の数値情報と株価との関連に着目した研究が多かったが、本研究はテキスト情報と信用力の関連に着目する点が大きな特徴である。
ネットワークシステムに生じる多様な非線形時空現象の解析・制御・設計

本研究の目的は以下の通りである:多数のサブシステムが相互に影響を与え合うネットワークに発生する非線形現象を,システム制御工学と複雑系科学に基づいて設計する.この目的に沿ったH30年度の研究実績を以下に示す.【1.振動停止現象】(1) 2個の発振器を,遅延を伴う相互作用(遅延結合)させ,適切な遅延時間と相互作用の強さ(結合強度)において,両発振器の振動が停止する「振動停止現象」は生じる.この現象を誘発する結合強度を最も小さくするためには,遅延時間が発振器の固有周期の1/4であることを見出した.さらに,この事実を理解するため,収束時の位相関係を調べ,その理由を明確にした.(2) Turingの不安定性は,空間的に連続なダイナミクスを持つ反応拡散系にだけ生じるのではなく,空間的に離散な結合発振器群にも生じることが知られつつある.そこで,このTuringの不安定性が生じている2個の結合発振器群を拡散結合させた.両群のパラメータ・トポロジを同一にすると,振動停止現象は生じないことを証明した.一方,異なる場合は,生じる可能性があることを示した.【2.直流給電ネットワークの制御】(1)遅延フィードバック制御は,直流給電システムの基本回路の動作点のベイスン(動作点に収束する初期値領域)を拡大させることを見出した.さらに,遅延を含むダイナミカルシステムに使用可能な分岐解析ツールを利用することで,制御信号は小さく・ベイスンは大きくする制御器の設計がある程度可能なことを示した.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は,多数のサブシステムが相互影響するネットワークシステムに発生する非線形時空現象の設計を,システム制御工学などに基づいて,基礎的な検討だけでなく,応用も考慮に入れて検討することを目的とする.この目的に沿ったH26年度の研究実績は以下の通りである.【1.振動停止現象】(1)高次元発振器を遅延伝送路で結合したネットワークシステムに,振動停止現象を誘発させるパラメータの系統的な設計手法を,システム制御工学の知見を活かして導出した.(2)構造が高速に変化するネットワークシステムに生じる振動停止現象を,数値シミュレーションで確認した.さらに,この現象の安定性が,ある時不変システムの特性多項式で表現できることを示し,この現象の安定性解析を行った.(3)動的結合によって誘発される振動停止現象は,不安定平衡点のヤコビ行列が奇数個の実固有値を持つと,発生しない.この制約を解消する結合方法を提案した.【2.非線形時空現象とロボット群制御】(1)興奮性媒体に生じる時空カオス現象のフィードバック消去手法を提案し,他の手法に比べて,パラメータの変動や線維化などの不確かさに対してロバスト性に長けていることを示した.(2)興奮性媒体中を伝搬するパルス波の安定化制御を提案した.(3)結合発振器モデルに生じる非線形時空現象を活用したロボット群制御の実証実験に成功した.【3.直流給電ネットワークの制御】(1)複数個の直流給電の基本システムが,抵抗で結合されたネットワークシステムにおいて,不安定振動現象を抑制する分散遅延フィードバック制御を提案し,その設計手順を与えた.本研究の目的は,多数のサブシステムが相互に影響を与え合うネットワークシステムに生じる様々な非線形時空現象を,システム制御工学と複雑系科学に基づいて設計することである.ただし,基礎的な研究だけでなく,現代社会が抱える諸問題を解決するような課題にも積極的に取り組む.この目的に沿ったH27年度の研究実績は以下の通りである.【1.振動停止現象】(1)ネットワーク構造が高速に変化する遅延結合発振器を電子回路で実装し,振動停止現象が生じることを検証した.(2)動的に結合されたリング型発振器にも奇数制約(平衡点がある特性を有すると振動停止が生じない)は存在するが,結合に不安定性を導入すると,その制約を取り除くことができる事実を示した.(3)遅延結合された高次元写像ネットワークに生じる振動停止現象の発生メカニズムを分岐理論の視点で検討した.(4)異なる遅延時間を伴う遅延結合によって誘発される振動停止現象の特徴を整理した.(5) 2個の振動性媒体を結合させた場合にも振動停止現象が生じることを解析的に示した.【2.非線形時空現象とロボット群制御】(1)興奮性媒体を伝搬するパルス波のダイナミクスを記述する伝達関数を同定した.(2)位相振動子のダイナミクスを活用したロボット群のフォーメーション制御実験に成功した.(3)アリの石運びを模擬したロボット群を製作し,その特性を調べた.【3.直流給電ネットワークの制御】(1)消費電力が時間と共に変化する状況での追従安定性能を調べた.(2)直流給電システムの基本回路を実装し,(1)を実験的に確かめた.本年度もサブテーマそれぞれが順調に進展している.振動停止については,昨年度同様,非常に多くの知見を得ることができた.その成果の一つが物理学分野の有力なジャーナルに採択されている.非線形時空現象とロボット群制御は,ブレイクスルーに繋がる基盤的な知見を得ることができた.次年度のさらなる進展が確信できる.直流給電ネットワークの制御は,実機による検証が進んでおり,これも次年度に繋がる成果を挙げている.このように,今後の大きな進展の基盤になる成果を得ており,本研究の進捗状況は良好である.

本研究の目的は,多数のサブシステムが相互に影響を与え合うネットワークシステムに生じる様々な非線形時空現象を,システム制御工学と複雑系科学に基づいて設計することである.ただし,基礎的な研究だけでなく,現代社会が抱える諸問題を解決するような課題にも積極的に取り組む.この目的に沿ったH28年度の研究実績は以下の通りである.【1.振動停止現象】(1)遅延結合発振器において,一方向の遅延時間のみを高速に振動させることで,振動停止現象が生じるパラメータ領域が拡大することを,電子回路で検証した.(2)遅延結合された高次元写像ネットワークに生じる振動停止現象を詳細に解析し,その結果をまとめて学術論文として出版した.(3) 2個の2次元振動性媒体を結合させても,振動停止現象が生じることを解析的に示した.(4)チューリング不安定性が発生している2個の媒体を面結合させることで,チューリング不安定性が消去されることを見出した.【2.非線形時空現象とロボット群制御】(1)興奮性媒体に伝搬するパルス波のダイナミクスを伝達関数で同定し,この同定モデルに基づく制御を実施した.(2)位相振動子のダイナミクスを活用したロボット群のフォーメーションの安定性解析は,非常に簡単化されることを見出し,パラメータ設計が容易になった.(3)アリの石運びを模擬したロボット群を製作し,その特性を調べた.(4)反応拡散方程式に生じるチューリングパターンをロボット群のフォーメーション制御へ利用することに成功した.【3.直流給電ネットワークの制御】(1)消費電力が時間と共に変化する状況での追従安定性能を,周波数領域で解析した.(2)直流給電システムの基本回路を実装し,(1)を実験的に確かめた.本年度も,全てのサブテーマが順調に進んでいる.振動停止については,反応拡散系にも生じることを数学的に証明し,その成果の一つを物理学分野の有力なジャーナルに投稿することができた.また,遅延結合された高次元写像ネットワークに関する結果を学術論文として出版することができた.非線形時空現象とロボット群制御は,ブレイクスルーとなる安定性解析が確立され.今後の進展が大いに期待される.直流給電ネットワークの制御は,周波数領域解析の有効性を確認し,実機による検証が進んでいる.上記の結果のいずれも,論文投稿の原稿を作成している段階まで進んでおり,本研究の進捗状況は良好と判断できる.本研究の目的は以下の通りである:多数のサブシステムが相互に影響を与え合うネットワークに発生する非線形現象を,システム制御工学と複雑系科学に基づいて設計する.この目的に沿ったH29年度の研究実績を以下に示す,【1.振動停止現象】(1)振動停止を誘発する結合強度の最小値と結合遅延の関係を調べた.(2) 2枚の平面媒体に生じるチューリングパターンは,パターンの波数が大きく異なる場合のみ,拡散結合によって消滅することを示した.(3) 2枚のCGLモデルを結合することでtype I-o不安定性が生じることを示した.(3)等価なトポロジーを有する2個のネットワーク間を,発振器の固有周期に比べて十分に低速で切り替えると,逆相同期を経て全発振器の振動が抑制されることを見出した.【2.ロボット群制御】
日本産業革命期における地域民衆生活の変容-東京近郊農村と山陰農村の比較検討-

産業革命研究の究極的課題である産業革命の進展に伴なう民衆生活の変容把握の一環としての「町村是」を主要資料とする研究は,これまでに岡山県,島根県の事例についての検討を行なってきており,また鳥取県の事例についての検討を始めていた.このような状況の下での本研究は,東京近郊およびその周辺農村と,島根県とすでに進行しつつあった鳥取県という山陰地方,それに社会経済位置と構造が山陰地方に類似の高知県について,「村是」を主要資料とする比較検討を課題とした.まず「村是」について国立国会図書館,一橋大学経済研究所日本経済統計文献センターなどで検討し,ついでその地域の状況を統計資料などの文献によって検討した.そして,島根県と高知県の二つの村について役場資料などの現地調査を行なった.いくつかの地域についての本研究の総括的なとりまとめにはなお若干の時間を要するが,ほぼつぎのような結論を得ている.(1)この時期には,農村の内部ではその進展の度合に差異はあるものの地主制が支配的となり,農村は地主を頂点とする構成をとるに至っている.この地主制の在り方が農村長の生産と生活を大きく規定する.(2)しかし,有価証券投資や近代金融機関からの多額の借入などがあり,地主層が資本主義的経済機構の一端に組みこまれている.他方,農民の新しい農外就業機会もではじめている.(3)また,消費生活にも衣食面に近代商品が普及しはじめるなど資本主義経済が浸透しつつあり,また住居にも変化があらわれている.(4)とはいえ,このような地主制の在り方や資本主義経済との関連,近代商品経済の浸透と生活様式の変容は,東京近郊農村と山村地方,高知県農村の差異に典型的に示されるように,その地域的な差異は大きい.以上のことが明らかとなった.産業革命研究の究極的課題である産業革命の進展に伴なう民衆生活の変容把握の一環としての「町村是」を主要資料とする研究は,これまでに岡山県,島根県の事例についての検討を行なってきており,また鳥取県の事例についての検討を始めていた.このような状況の下での本研究は,東京近郊およびその周辺農村と,島根県とすでに進行しつつあった鳥取県という山陰地方,それに社会経済位置と構造が山陰地方に類似の高知県について,「村是」を主要資料とする比較検討を課題とした.まず「村是」について国立国会図書館,一橋大学経済研究所日本経済統計文献センターなどで検討し,ついでその地域の状況を統計資料などの文献によって検討した.そして,島根県と高知県の二つの村について役場資料などの現地調査を行なった.いくつかの地域についての本研究の総括的なとりまとめにはなお若干の時間を要するが,ほぼつぎのような結論を得ている.(1)この時期には,農村の内部ではその進展の度合に差異はあるものの地主制が支配的となり,農村は地主を頂点とする構成をとるに至っている.この地主制の在り方が農村長の生産と生活を大きく規定する.(2)しかし,有価証券投資や近代金融機関からの多額の借入などがあり,地主層が資本主義的経済機構の一端に組みこまれている.他方,農民の新しい農外就業機会もではじめている.(3)また,消費生活にも衣食面に近代商品が普及しはじめるなど資本主義経済が浸透しつつあり,また住居にも変化があらわれている.(4)とはいえ,このような地主制の在り方や資本主義経済との関連,近代商品経済の浸透と生活様式の変容は,東京近郊農村と山村地方,高知県農村の差異に典型的に示されるように,その地域的な差異は大きい.以上のことが明らかとなった.
Pleiotrophinによる力学的骨形態形成の機序解明

過去の報告に一致して、Pleiotrophin (PTN)ノックアウトマウスは骨形態上の発達欠損は認めない。しかし、成長に伴って荷重骨に現れる骨の成長が遅延していた。成長PTNノックアウトマウスでは、骨代謝に低回転と骨量減少が認められた。これに運動を負荷しても、本来力学的刺激で見られるはずの骨形成が欠損していた。PTNは骨細胞が産生しており、ヒト破骨細胞や骨吸収には、全く影響を及ぼさない。今回の研究で、PTNは骨細胞由来の力学的骨形成調整因子である可能性が示唆された。PTNを用いた骨粗鬆症や骨再生の治療が可能になる可能性を有する。骨小腔は細胞外液で満たされ、骨細胞はその中に浮かんだように存在する。通常の運動負荷では0.5%以下といわれる生理的な骨実質の変形でも、骨小腔内には3Paもの波動圧が出現する。すなわち、通常レベルの運動負荷でも骨小腔内では、激しい細胞外液流により骨細胞が変形され、その程度は骨形成の力学的増幅に必要な2 - 3%の変形を凌駕する。このように骨小腔とその中に隔離された骨細胞が力学的刺激のアンプリファイアーとして力学的骨形成調節機構に機能しているのではないかとの考え方が支持されるようになった。我々はpleiotrophin(以下PTN)が、この骨細胞由来の力学的骨形成調節因子ではないかと考えた。力学的刺激に反応して骨細胞から分泌されたPTNタンパクが骨芽細胞に到達し、骨芽細胞の機能に影響するためには、波動圧刺激によるPTNタンパクの分泌を検討する必要がある。インキュベーター内に波動圧発生装置を設置し、波動圧で培養マウス骨細胞を刺激し、PTNタンパク分泌をWestern blottingで検討したところ、PTNタンパクの発現は著明に亢進していた。骨器質を産生する活発な細胞の印象である骨芽細胞に比べて、これまで骨細胞はその機能が不明で、沈黙の細胞とさえ言われてきた。今回の研究で骨細胞が力学的刺激のアンプリファイアーとして力学的骨形成調節機構に機能しているのではないかとの新しいパラダイムに一歩近づいたと言える。人口の高齢化により「運動による骨量増加」の重要性が強調されていますが、その医学的根拠は驚くほど貧弱です。実際に培養骨芽細胞を力学的に変形させると骨形成が増幅しますが、骨形成の力学的増幅には13%の変形を要します。しかし、実際に骨実質を13%も変形させると骨折を起こしてしまいます。これが0.5%未満といわれる骨の生理的変形では、骨芽細胞の直接的刺激による力学的骨形成調節機構が説明されえない所以です。波動圧による骨細胞への力学的刺激が骨形成の力学的調節機構を介在するとの仮説を実証するには、骨細胞の力学的刺激に反応して、骨芽細胞に伝えられる力学的骨形成調節因子が必要になる。我々はPTNが、骨形成時の骨細胞に強く発現される事から、この骨細胞由来の力学的骨形成調節因子ではないかと考えている。今回の研究でPTNを全く産生しないPTN -/-マウスに、定量的に運動負荷を与え、骨量への影響を検討する。先ずinbred PTN +/+マウスの運動負荷群と運動非負荷群で骨の形成・成長を評価する必要がある。その上で、一方で実験群、すなわちinbred PTN -/-マウスで運動負荷群と運動非負荷群で骨の形成・成長を評価する。我々も先ずPTN -/-マウスを作成し、その基礎的骨代謝、骨形態について調べたところ、当初、明らかな組織や臓器の欠損は認めず、その骨組織における表現型も一見、正常に見えた。しかし、継代を重ねてPTN以外の遺伝子背景が等しくなるように15代程度inbred化を進めると、PTN -/-マウスとPTN +/+マウスの表現型が明らかになり、低回転型骨粗鬆症を呈することが判明した(Imai et al. Bone. 2009)。そこで詳細な研究には、PTN -/-マウスのinbred化が必要と考えられた。PTN -/+マウスのペアから十分量のinbred PTN +/+マウスとPTN -/-マウスを確保した。Southern blottingでgenotypingをしながら、各20匹程度の個体数を準備した。運動負荷試験では、トレッドミルを設置したケージで一定期間飼育することにより運動を負荷した。これまでの予備実験で一般的なマウスは一晩に45km走行することがわかっている。正常マウスでは運動負荷により健常下肢が長軸方向に成長する。成長の速度は年齢にも依存するので実験動物はinbred化を進めるだけでなく、年齢も厳密に均一化した。

inbred PTN +/+マウス、PTN -/-マウスの各々10匹づつトレッドミルを設置したケージに飼育し、運動負荷実験期間は1ヶ月行った。統計学的処理を可能にする為にinbred PTN +/+マウスとinbred PTN -/-マウスの各20匹でデータをとった。これまでの方法に従って未脱灰硬組織標本を用いたカルセイン2重染色による骨代謝速度評価とCXD法による骨量測定を行った。培養骨芽細胞を力学的に変形させると骨形成が増幅しますが、骨形成の力学的増幅には13%の変形を要します。しかし、実際に骨実質を13%も変形させると骨折を起こしてしまいます。これが0.5%未満といわれる骨の生理的変形では、骨芽細胞の直接的刺激による力学的骨形成調節機構が説明されません。骨形成を担当する骨芽細胞は、骨組織のあらゆる表面に存在しますが、常に骨形成しているわけではありません。全く休止している細胞から活発に骨を産生している細胞まで幅広い活性を有しますが、その細胞の生涯で一致しているのは、骨形成を終了すると自ら産生した骨器質の中に埋没してしまうことです。骨に埋もれた細胞は骨細胞とその名を変えます。骨小腔は細胞外液で満たされ、骨細胞はその中に浮かんだように存在します。通常の運動負荷では0.5%程度といわれる骨の生理的変形を加えると、骨小腔内には3Paもの波動圧が出現し、これによる骨細胞の変形は骨形成の力学的増幅に必要な3%の変形を遥かに凌駕します。骨小腔とその中に隔離された骨細胞が力学的刺激のアンプとして骨形成の力学的増幅機構に機能しています。我々は、pleiotrophin(以下PTN)が、その力学的骨形成増幅機構の最終因子ではないかと作業仮説に達し、PTNを全く産生しないPTN -knockoutマウスに、定量的に運動負荷を与え、骨量への影響を検討しました。実験では、一側下肢を外固定にて不動化した上で、運動負荷を与えました。PTN+/+マウスでは、非不動化側は運動刺激に反応して骨量が増加していたが、不動化側は骨量が減少していました。一方、PTN -/-マウスにおいては、不動化/非不動化に拘わらず、骨量は低下したままでした。以上の所見はPTNが、その力学的骨形成増幅機構の最終因子ではないかとの仮説を支持するものと考えます。過去の報告に一致して、Pleiotrophin (PTN)ノックアウトマウスは骨形態上の発達欠損は認めない。しかし、成長に伴って荷重骨に現れる骨の成長が遅延していた。成長PTNノックアウトマウスでは、骨代謝に低回転と骨量減少が認められた。これに運動を負荷しても、本来力学的刺激で見られるはずの骨形成が欠損していた。PTNは骨細胞が産生しており、ヒト破骨細胞や骨吸収には、全く影響を及ぼさない。今回の研究で、PTNは骨細胞由来の力学的骨形成調整因子である可能性が示唆された。PTNを用いた骨粗鬆症や骨再生の治療が可能になる可能性を有する。平成26年度は、インキュベーター内に波動圧発生装置を設置し、波動圧で培養マウス骨細胞を刺激し、PTNタンパク分泌をWestern blottingで検討することを目的としていた。まず波動圧発生装置を作成した。これはアクリル板に小さなスリットを作成し、このスリット入りアクリル板を通常のアクリル板でサンドイッチ状に挟むことで作成した。通常のポンプに接続するだけで、スリットの幅を変えると波動圧を調整できる。
初期三菱の経営多角化に関する実証的研究

三菱の多角化について、従来の研究はコンツェルン化によって財閥となる明治後期・大正期に重点があった。しかし、三菱の場合、共同運輸と合併させられて「海から陸へ」と事業を大転換せざるを得ない1885年以前に、すでに種々多角化への布石を打っている。本研究は、これまで『三菱鉱業社史』(1976)、『高島炭砿史』(1989)執筆によって炭坑について、また、『日本の工業化と官業払下げ』(1977)執筆で金属鉱山や造船にも一部知見を得た筆者が、三菱総合研究所上野毛分室に残されている資料から、海運・金融をふくめ、多角化への意思決定を示す資料を収集して、企業と環境の視点からその全体像を提示しようとした。1.先ず、金属鉱山へ多角化する契機として吉岡鉱山買収(1873)に着目、来翰・指令等を見たが買収の理由は判然としない。しかし、川田小一郎、近藤廉平など三菱を支える人物が責任者となり、産銅は大阪へ荒銅のまま回送されていることは、官営大坂製練所の払受け、および佐渡・生野両鉱山の払受け(1896)を結果したと考えられる。古河が払受ける阿仁・院内両鉱山の「見込書」(1876)も三菱は入手していた。2.造船への多角化は、長崎造船局の借受け(1884)以前の横浜製鉄所(1875)が契機と拙著で示したが、海運三菱にとって船舶修理は重要で、迅速確実な外国に多く依存した。ところが、長崎・横須賀両造船局は三菱に修理を強要(1882)、これも長崎造船局放棄の遠因であろう。3.高島炭坑買収(1881)の意義は、経営史学会関東部会(1989・5.27)で報告したが、この年は「入社規則」整備の上で士族社員多数の採用など組織確立の年であり、高島獲得が、商事・金融・造船へ多角化する契機でもなることを、再確認できた。こうして、本年度前半はハンド・ライティング、後半はハ-ド・コピ-で資料を収集し、補助者1名を使い、整理・解読に精一杯で、地方での資料探索は不可能となった。
ヤマトシジミの大量へい死機構に関する研究

ヤマトシジミのへい死のメカニズムを明らかにする目的で、本研究においてはヤマトシジミの生息環境が健康状態に与える影響とその評価法について検討した。平成11年度は、ヤマトシジミの生息密度を1000個体/m^24000個体/m^2に段階的に設定したコンテナに入れ、島根県大橋川(宍道湖)において飼育実験を行った。その結果、密度の高いコンテナ(3000個体/m^2・4000個体/m^2)において(1)へい死率の上昇(2)ろ過速度の低下(3)無酸素耐性の低下、がみられた。また、8月末に高密度のコンテナでへい死のおこった時期には、ヤマトシジミにろ過速度の低下・無酸素耐性の低下・軟体部重量の急激な減少が起こっていたことなどが明らかとなった。平成12年度は前年度の結果を受け、ろ過速度・無酸素耐性・肥満度を用いてヤマトシジミの健康指標値の確立を目標として研究を行った。島根県神西湖畔に建設した人工湿地のヤマトシジミを用いて、一年間を通じた生息環境と健康状態の把握を行った。その結果、(1)肥満度は初夏から秋にかけて大きく減少、(2)ろ過速度は初夏と秋に高く、盛夏はやや低く、冬季に大きく低下することなどがわかった。無酸素耐性は実験期間を通じてほとんど変化がなかった。人工湿地内においては餌料量の低下、一時的貧酸素化などの環境悪化があったにもかかわらず、ヤマトシジミは大量へい死をおこすことなく、おおむね健康な状態を保っていたと判断された。更に、環境悪化によってへい死をおこす場合におけるろ過速度および肥満度の変化を測定するため、1)無酸素状態で飼育した場合、2)無給餌状態で長期飼育した場合を設定し、飼育実験を行った。その結果、肥満度の一日当たり3%以上の急速な減少、およびろ過速度の0.1L/個体・hr未満へ低下が同時に起こった場合にヤマトシジミが大量へい死をおこす状態にあることが明らかとなった。宍道湖を代表する生物であるヤマトシジミが1997年夏季に大量斃死し、漁業被害とともに環境へも大きな影響を与えた。大量斃死の直接的原因としては、台風により巻き上げられた浮泥によるエラ詰まりとされた。しかしながら、ヤマトシジミは本来取り込んだ懸濁物を排泄する高い能力があるところから、間接的には抵抗力の低下した状況に置かれたことが原因と考えられた。そこで、本研究ではヤマトシジミの生息密度を変化させ、宍道湖と中海を結ぶ大橋川において浸漬実験を行った。生息密度は宍道湖における平均的生息密度であった1500個体/m^2を中心に、100,2000,3000及び4000個体/m^2とした。浸漬は8月はじめから開始し10月末まで毎週1回サンプリングを行った。調査の結果、生息密度が高まると斃死率は上昇し、3000個体/m^2以上の密度では環境状況が悪化したときには容易に斃死する事が明らかになった。また、生息密度を高めると1個体当たりのろ過速度は低下し、軟体部重量も減少することが分かった。水温によっても耐性は変化し、生息環境が20°C以下になると、貧酸素耐性が著しく上昇し、25°C以上になると斃死が起きやすくなることが分かった。

昨年度の研究の結果、ヤマトシジミが斃死をおこすときにはろ過速度の低下・無酸素耐性の低下・軟体部重量の減少が起こっていることがわかった。そこで本年度は、ろ過速度・無酸素耐性・肥満度(軟体部重量が貝のサイズに支配される値であるため)の3項目に注目し、これらの項目を用いてヤマトシジミの健康状態を判断するための指標値の確立を目標として研究を行った。まず、島根県神西湖畔に建設した人工湿地のヤマトシジミを用いて、一年間を通じた生息環境と健康状態の把握を行った。その結果、(1)肥満度は初夏から秋にかけて大きく減少すること(減少率68%)、(2)ろ過速度は初夏と秋に高く(0.140.17L/個体・hr)、盛夏はやや低く(0.12L/個体・hr)、冬季に大きく低下する((0.1L/個体・hr未満)こと、がわかった。(1)は放卵・放精による重量低下に加えて、餌料の低下、貧酸素化なども関係していると考えられた。(2)は主に水温変化によると考えられた。無酸素耐性は実験期間を通じてほとんど変化がなく、人工湿地内においては大量へい死をおこすこともなく、ヤマトシジミはおおむね健康な状態を保っていたと判断された。更に、上記の結果、肥満度は7割近く減少したにもかかわらず斃死が起こらなかったことから、環境悪化によってへい死をおこす場合におけるろ過速度および肥満度の変化を詳細に測定する実験を行った。1)無酸素状態で飼育した場合、2)無給餌状態で長期飼育した場合について、室内実験を行った。その結果、肥満度の一日当たり3%以上の急速な減少、およびろ過速度の0.1L/個体・br未満へ低下が同時に起こった場合にヤマトシジミが大量へい死をおこす状態にあることが明らかとなった。
急性心筋虚血時の線溶系および活性酸素の変動

本研究者らは、冠攣縮により生体内トロンビン産生の指標であるフィブリノペプタイドAが増加することを証明してきた。今回の研究においては、組織プラスミノ-ゲンアクティベ-タ-(tーPA)およびプラスミノ-ゲンアクティベ-タ-インヒビタ-(PAI)を指標として、線溶系の面から検討を行なった。冠攣縮性心症患者および不安定狭心症患者においてtーPA抗原およびPAI活性を調べ、tーPA抗原の増加も認められるが、線溶能の指標であるPAI活性は亢進しており、線溶系は障害され血栓が溶けにくい状態にあることが明らかとなった。また、治療とともにPAI活性は低下し、線溶系の障害が改善されていくことも証明した。また、心筋梗塞の急性期においても、tーPA抗原およびPAI活性を調べ緊急冠動脈造影と対比検討することにより、興味深い知見を得た。すなわち、従来は心筋梗塞急性期にはPAI活性は亢進しているとされてきたが、正常範囲のPAI活性を示す症例もあり、それらの症例では血栓溶解療法前に既に心筋梗塞責任冠脈が開存している症例であることが判明し、PAI活性と心筋梗塞責任冠脈の開在性との関連が示唆された。さらに血栓溶解療法の効果とPAI活性の関連について検討したところ、再潅流の得られた群のほうが、再潅流の得られなかった群に比しPAI活性は高値を示した。後者の内の62%は正常範囲のPAI活性を示しており、これらの症例では急性心筋梗塞の冠動脈閉塞の原因として、粥腫内の出血とか局所的な冠動脈解離による機械的な圧迫による非血栓性の要因が考えられた。また、本研究者らは、血管平滑筋を増殖させ動脈硬化との関連で注目されている血小板由来増殖因子に関する臨床的検討も行ない、冠循環における血小板由来増殖因子の血將濃度は、対照患者や安定労作狭心症患者に比し、不安定狭心症患者において高値を示し、血小板由来増殖因子の不安定狭心症の病態への関与が示唆された。狭心症および急性心筋梗塞患者での線溶系および活性酸素の変動を検討した。線溶系の変動は血漿組織プラスミノ-ゲンアクティベ-タ(tーPA)およびプラスミノ-ゲンアクティベ-タ-インヒビタ-(PAIー1)さらにtーPAーPAIー1複合体をマ-カ-として検討し、活性酸素の変動は全血ルミノ-ル依存性化学発光法を用いて測定した。1.冠攣縮性狭心症患者について、発作(急性心筋虚血)との関係を見てみると、発作直後では変動はみられないが、発作後15分でPAIー1活性が上昇し、線溶能が低下することが示唆された。2.不安定狭心症患者は安定労作狭心症患者に比し、tーPA抗原も高いが、PAIー1活性がより高く、線溶能としては低下していると考えられた。3.急性心筋梗塞患者でも安定労作狭心症患者に比し、tーPA抗原、PAIー1活性とも高値であり、その機序の解明にtーPAーPAIー1複合体の上昇が役立つと考えられた。すなわち、急性心筋梗塞では血中にtーPAが多く分泌されるが、それとともにPAIー1も上昇し、実際に複合体を形成してtーPAを阻害する結果、線溶能の低下をまねくと推察される。

4.tーPA抗原、PAIー1活性は、朝に高く夕に低い日内変動があることが知られていたが、本研究によりtーPAーPAIー1複合体にも朝に高く夕に低い日内変動があることが明らかとなった。5.急性心筋梗塞急性期にはPAIー1が上昇するとされていたが、本研究によりPAIー1活性の正常な症例もあり、急性期冠動脈造影所見との対比により、冠動脈が開通している症例はPAIー1活性も低いということが明らかになった。6.全血ルミノ-ル依存性化学発光法を用いて、急性心筋梗塞患者において多核白血球由来Oxygenーderived Free Radical産生が亢進していることが示唆された。今後の研究目標としては、近年急性心筋梗塞の治療として盛んに行われている血栓溶解療法に関して、その効果とtーPA抗原、PAIー1活性との関連、またその前後での活性酸素生成の変動について検討していく予定である。本研究者らは、冠攣縮により生体内トロンビン産生の指標であるフィブリノペプタイドAが増加することを証明してきた。今回の研究においては、組織プラスミノ-ゲンアクティベ-タ-(tーPA)およびプラスミノ-ゲンアクティベ-タ-インヒビタ-(PAI)を指標として、線溶系の面から検討を行なった。冠攣縮性狭心症患者および不安定狭心症患者においてtーPA抗原およびPAI活性を調べ、tーPA抗原の増加も認められるが、線溶系の指標であるPAI活性は亢進しており、線溶系は障害され血栓が溶けにくい状態にあることが明らかとなった。また、治療とともにPAI活性は低下し、線溶系の障害が改善されていくことも証明した。また、心筋梗塞の急性期においても、tーPA抗原およびPAI活性を調べ緊急冠動脈造影と対比検討することにより、興味深い知見を得た。すなわち、従来は心筋梗塞急性期にはPAI活性は亢進しているとされてきたが、正常範囲のPAI活性を示す症例もあり、それらの症例では血栓溶解療法前に既に心筋梗塞責任冠動脈が開存している症例であることが判明し、PAI活性と心筋梗塞責任冠動脈の開存性との関連が示唆された。さらに血栓溶解療法の効果とPAI活性の関連について検討したところ、再潅流の得られた群のほうが、再潅流の得られなかった群に比しPAI活性は高値を示した。後者の内の62%は正常範囲のPAI活性を示しており、これらの症例では急性心筋梗塞の冠動脈閉塞の原因として、粥腫内の出血とか局所的な冠動脈解離による機械的な圧迫による非血栓性の要因が考えられた。また、本研究者らは、血管平滑筋を増殖させ動脈硬化との関連で注目されている血小板由来増殖因子に関する臨床的検討も行ない、冠循環における血小板由来増殖因子の血漿濃度は、対照患者や安定労作狭心症患者に比し、不安定狭心症患者において高値を示し、血小板由来増殖因子の不安定狭心症の病態への関与が示唆された。
レドックス活性キラル錯体集合体の電気化学的異方性変換

本研究「レドックス活性キラル錯体集合体の電気化学的異方性変換」では、レドックス活性な有機配位子を含むキラル錯体分子が集積化した結晶・液晶・液体を構築する。その目的は、凝集相に対する直接電気化学的レドックスを誘発することで、分子機能(電荷・スピン・不斉等)と集合相が階層的に連動する分子系を構築することにある。分子レベルにおける不斉種・不斉の強度・不斉の有無を集合相の異方性・次元性と結合させると共に、それをレドックスにより精密に変換・制御することで、自然界の対称性の破れを検証しうる配位アシンメトリーの学理を確立し、電気化学駆動制御型の光-電気-機能変換プラットホームを構築する。
蛋白質のモルテン・グロビュール構造とその生理的条件下における役割

蛋白質の立体構造の形成機構を理解するには、その中間状態の構造と安定性を知ることが重要である。モルテン・グロビュール状態は蛋白質の構造形成の普遍的中間体ではないかと注目されている。また、モルテン・グロビュール状態は生理的条件下での変性状態として、細胞内でさまざまな機能を発揮している可能性が示唆されている。本研究ではチトクロムc、アポミオグロビンをはじめとするいくつかの蛋白質や、ペプチドの構造と安定性を、それらのモルテン・グロビュール状態に焦点を当てて調ベた。その結果、以下の成果を得た。1.モルテン・グロビュール状態の安定性は、それを安定化あるいは不安定化するさまざまな力の微妙なバランスによって決まっており、中でも静電的反発力がモルテン・グロビュール状態を著しく不安定化することを示した。2.モルテン・グロビュール状態の分子構造をX線溶液散乱を用いて調ベ、分子の慣性半径、形状などを明らかにした。3.蛋白質の生理的条件下における変性状態は、決して高度なアンフォールディング状態ではなく、モルテン・グロビュール状態であることを示した。4.メリチン、塩基性かつ両親媒性ペプチドを合成して、それらの立体構造と安定化の熱力学的機構を明らかにした。5.従来、最も代表的な変性剤として広く使用されている塩酸グアニジンが、特定の条件下では蛋白質の立体構造を安定化することを発見した。1.酸変性条件下でみられるモルテン・グロビュ-ル構造と生理的条件下での変性状態の関係を明らかにするため、さまざまな程度にアセチル化した修飾チトクロムcを調製して、その構造と安定性を調べた。その結果以下の成果を得た。(1)アセチル化にともない酸性、低イオン強度での立体構造はランダムコイルからモルテン・グロビュ-ル構造に協同的に転移した。これより、酸性モルテン・グロビュ-ル構造の安定性が静電的な反発力と疎水性相互作用のバランスによって決まることを証明した。(2)静電的反発力の寄与を中性pHに外挿することにより、モルテン・グロビュ-ル構造が生理的条件下での安定な変性構造であることを示した。2.酸変性蛋白質で得られた結果に基づき、モルテン・グロビュ-ル構造のモデルとして、主にリジンとロイシンよりなる51残基の両親媒性モデルポリペプチドを合成し、その構造と安定性を調べ以下の成果を得た。(1)モデルポリペプチドは中性pH、低イオン強度の条件下ではランダムコイルであったが、塩、あるいは酸が存在するとαヘリックス構造に協同的に転移した。各種の塩の効果を詳細に調べた結果、構造転移はポリペプチドの正電荷と陰イオンとの直接的な相互作用によって起きることを示した。(2)モデルポリペプチドはアルカリpHでもαヘリックス構造を形成した。陰イオンによるヘリックス形成とアルカリpHでのヘリックス形成の関係を調べ、それらが解離基に対するプロトンと陰イオンの結合に基づき統一的に説明できることを明らかにした。1.蛋白質のモルテン・グロビュ-ル状態の安定性とその機構を明らかにするため、前年度に引き続き、さまざまな程度にアセチル化した修飾チトクロムcを用いて、その熱安定性を調べた。(1)アセチル化にともない酸性、低イオン強度でのモルテン・グロビュ-ル構造の安定性は高まった。これに対して中性pHでの未変性構造の安定性はアセチル化により低下した。これよりモルテン・グロビュ-ルと未変性構造では、安定化の機構の異なることを示した。(2)次に未変性構造とモルテン・グロビュ-ル構造の熱安定性を円偏光二色性、視差走査熱量計などを用いて詳細に調べた。そして、未変性構造から高度な変性構造への転移反応に伴う比熱の変化とエンタルビ-変化は共に大きいのに対して、モルテン・グロビュ-ルから高度な変性構造への転移反応の対応する値は小さいことがわかった。これによりシトクロムcのモルテン・グロビュ-ル構造は、相当な量の疎水性残基が溶媒に露出しているという点では高度な変性構造に近い状態であることがわかった。

(3)モルテン・グロビュ-ルと未変性構造の熱力学的パラメ-タをもとにそれらの熱力学的安定性を総合的に検討した。そしてモルテン・グロビュ-ルが直接的には観測されていない生理的条件下においても、モルテン・グロビュ-ルを含めた3状態を仮定した機構が、より一般的な蛋白質の状態転移の機構であることを示した。2.前年に引き続き、主にリジンとロイシンよりなる両親媒性のモデルペプチドを用いてその構造と物性を調べた。モデルペプチドがモルテン・グロビュ-ル構造を形成すると、リン脂質リポゾ-ムと相互作用を起こし、さらにリポゾ-ムの膜融合を促進することを示した。3.βラクタマ-ゼとその基質であるナフシリンスルフォンはアルカリpHにおいてアシル中間体を蓄積し、その結果酵素は不活性化される。このアシル中間体はモルテン・グロビュ-ルに近い構造であることが示唆されている。アシル中間体はpHを中性にすると活性のある酵素に再生する。熱ショック蛋白質とモルテン・グロビュ-ル構造との相互作用の有無を明らかにするため、GroE、Hsc70などの熱ショック蛋白質とβラクタマ-ゼのアシル中間体との相互作用を調べた。アシル中間体から活性のある酵素への再生はこれらの熱ショック蛋白質が存在すると促進された。この結果はモルテン・グロビュ-ルと熱ショック蛋白質の相互作用を示唆した。蛋白質のモルテン・グロビュール状態の安定性とその生理的役割を明らかにするため、前年度に引き続き、いくつかの蛋白質やペプチドを用いてその構造安定化の機構を調べた。その結果、以下の成果を得た。1.チトクロムcのネイティブ、モルテン・グロビュール、高度な変性状態などの構造をX線溶液散乱により詳細に調べた。その結果、これらの状態の分子の慣性半径、分子形態の違いを明確にした。更に、高度な変性状態からモルテン・グロビュール状態経の平衡構造転移が二状態転移で近似できる反応であることを示した。2.化学修飾、アミノ酸置換メリチンの化学合成などによりいくつかのメリチン類似体を作製した。これらの構造と安全性を調べ、メリチンにおける静電的反発力の不安定効果を明らかにした。さらに熱による構造転移を調べ、メリチンの安定化の熱力学的機構を明らかにした。3.メリチンの溶液中での慣性半径をX線溶液散乱により測定した。この結果、メリチンの水溶液中での4量体の慣性半径はチトクロムcのモルテン・グロビュール状態のものに近いことを明らかにした。これらの安定化機構を比較することにより蛋白質の安定性における静電的反発力の普遍的効果を検討した。4.アセチル化チトクロムcの安定化機構を検討した結果、生理的条件下での変性状態はモルテン・グロビュール状態であることを推定した。5.従来、最も代表的な変性剤として広く使用されている塩酸グアニジンが、特定の条件下においては蛋白質の立体構造を安定化することを発見した。