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ソローの愛した子供たち一超絶主義思想と教育改革

本研究課題(2009-201年)の期間中、3度の海外研修(ハーヴァード大学ワイドナー図書館、コンコード図書館)を行なったほか、図書の出版2件(単著および共著)、論文3件、学会発表5件の成果を得た。さらにこの研究の一部から着想された「コンコード・エレミヤーソローの時代のレトリック」が科学研究費補助金基盤研究C(課題番号24520294)に新たに採択された。平成21年度については、ソローやエマソンらの超絶主義者、およびアメリカ教育史関係の貴重な資料を購入したほか、夏期休暇中に十日間ハーヴァード大学ワイドナー図書館で研修および資料収集を行なった。ハーヴァード大学では、特に19世紀に出版されたに関する歴史書を閲覧し複写した。また、ハーヴァード大学滞在中に、マサチューセッツ州コンコードのコンコード公立図書館を訪れ、ソローの草稿を閲覧し、複写した。21年度の研究成果としては、現在執筆中の『コンコード・エレミヤー-ソローの時代のレトリック』の第2章「ソローの愛した子供たち」を大幅に改稿し、研修で得た資料を盛り込むことが出来たことである。特に、19世紀前半における体罰に関する議論について調査できたことはきわめて有意義であった。また、コンコード公立図書館で複写した"Walking"の草稿をもとに、「アメリカ先住民とソローの言語観」という研究発表を日本ソロー学会のシンポジウムにおいて行ない、研究論文にまとめた。22年度の計画としては、ソローの友人であったブロンソン・オルコット(ルイザ・メイの父)の教育観についてさらに研究を深めることである。そうすることで、ソローやエマソンを中心とした超絶主義思想と教育改革の接点を考察できると考える。平成22年度の研究計画は、19世紀前半マサチューセッツ州における教育改革の実践に関して文献を調査することであった。この計画に沿って」ブロンソン・オルコットのテンプル・スクールの実践について考察を深め、のちに幼児教育のパイオニアとなったエリザベス・ピボディの思想についても検証した。実質的には、.平成22年の夏、ハーヴァード大学ワイドナー図書館、およびコンコード公立図書館において調査・資料収集を行ない、現在執筆中の単著の2章に「ソローの愛した子供たち」という論考を組み入れた。さらに、日本英文学会82回大会において「コンコード・エレミヤー-ソローの時代のレトリック」という研究発表を行ない、Proceedingsにその内容を掲載した。また、8月17-19日にはアメリカン・ルネッサンス文学に関するセミナーを開催した。研究成果としては、上記「ソローを愛した子供たち」の執筆のほか、ミネルヴァ書房より『〈移動〉のアメリカ文化学』(2011年3月、共著)を刊行した。担当したのは2章「アメリカン・ヒーローと進歩思想」であり、〈移動〉という概念をキーワードとして19世紀の超絶主義思想を考察した平成23年度の研究計画は超絶主義思想における子供観を研究することであった。エマソンとソローの子供観の相違点について着目し、観念として思想化された超絶主義的子供観を考察するとともに、自己修養(self-culture)の思想と教育改革の思想がいかに関連づけられたかを考察した。実質的には、近刊(最終校正済み)の単著の2章に「ソローの愛した子供たち」という論考を加え超絶主義思想と教育論の関連について考察したほか、最終章(9章)に「コンコードと日本-ウィリアム・ウィーラーの見た日本」を執筆し、マサチューセッツの教育改革の延長線上においてクラーク博士やウィーラーによる札幌農学校の構想が行なわれた経緯を論じた。また、本研究課題に関連する研究発表、「オールド・マンスとコンコード言説」を日本ホーソーン協会シンポジウム(於西日本総合展示場、平成23年5月20日)で、さらに「デラーノ船長のマサチューセッツ:"Benito Cereno"と奴隷解放論」を日本アメリカ文学会第48回全国大会(於関西大学、平成23年10月8日)で行なった。研究成果としては、上記単著(平成24年5月刊行予定)のほか、「果てしなき宇宙-超絶主義思想と天文学」『英語英文学論叢』第62集(九州大学英語英文学研究会、2012年、pp.1-18)を執筆した。
ヒト・アドレナリン受容体におけるG蛋白質活性化部位の立体構造解析

7回膜貫通型レセプターの細胞内第三ループは、アミノ酸配列のホモロジーが低いにも関らず、共通してG蛋白質の活性化に重要な役割を果している。特にヒトのβ2アドレナリンレセプターは、その部分ペプチドが水溶液中において単独でG蛋白質を活性化することが知られている。そのため、レセプターのG蛋白質活性化機構を解明するための非常に良い構造モデルである。このペプチドについて、そのN末端10残基(N10)、C末端10残基(C10)を含む3つの溶液中での立体構造解析を試みた.CDスペクトルよりこのペプチドは、水溶液中ではランダム構造を呈し、生体膜近傍での環境に合わせて溶液中の脂溶性を上げるためトリフルオロエタノール(TFE)の混合比を上げて行くケ次第にαヘワックス構造に転移することが分かった。そこで、90%TFE溶液中での二次元NMRを測定しプログラムX-PLORを用いてその立体構造を計算した。N末端は自由度が高く、C末端は比較的自由度の低い両親媒性のヘリックス様構造を呈していた。その静電ポテンシャルの計算結果、全体として強い正電荷を帯びていることが分かった。G蛋白質のX線解析の結果、レセプターとの相互作用部位と考えられている分子表面は負電荷を帯びていることが分かっている。これより、両者の間に強い静電相互作用が生じる可能性があり、これは迅速な情報伝達速度とうまく一致している。ホモロジーはほとんどないが同様にG蛋白質を活性化するマストパランやアンジオテンシンIIレセプターペプチドは、ほぼ同様な両親媒性のヘリックス構造を取っていることから、この立体構造モチーフがG蛋白質の活性化に重要であろうと考えている。N10は同様なヘリックス様の立体構造を呈しており、活性を残しているが、C10は同条件で測定したにも関らず安定なコンフォメーションが無く、まったく活性がないことと対応が取れていた。ヒト・アドレナリン受容体の細胞内第三ループに対応する15残基ペプチドは、それ自身でG蛋白質を活性化するので、受容体の機能構造を考える上で有用なモデルを提供している。このペプチドについて、約5mM、pH8.0の条件下、600MHzNMRを用いて90%TFE中でのNOEデータを収集し、プログラムX-PLORのDistanceGeometry法によりその立体構造解析を行った。ペプチドはヘリックス構造を有し、CDスペクトルの結果と一致した。特に正電荷を持つアミノ酸が一方に片寄る両親媒性ヘリックス構造をとり、正電荷クラスターを形成していた。N末の数残基とC末のLYSが活性に大きな影響があることがわかっている。ペプチドは途中で折れ曲がった構造を取っており、両末端が近傍に位置することが分かった。このペプチドの正電荷クラスターは、G蛋白質表面に広く分布する負電荷とうまく相補的な関係になる。このような両親媒性ヘリックス構造は、アミノ酸配列のまったく異なるマストパランやメリチンなどの蜂毒由来のペプチドにも見られている。また、15残基の内、N末10残基に相当するペプチドについても同様に解析を行ったところ、やや立体構造は異なるものの同様な正電荷クラスターの形成が見られた。逆にC末10残基に相当するペプチドは前2者と異なりG蛋白質活性化能がないことが知られているが、立体構造解析の結果、少なくとも同じ溶液状態では一定のコンフォメーションを取っていないことがわかった。このことからG蛋白質を活性化するためにはヘリックス構造に伴う正電荷クラスターの形成が深く関係していることが示唆された。ペプチドとG蛋白質複合体の立体構造解析のためにG蛋白質精製を試みた。牛脾臓より抽出し精製を進めた。このとき、疎水性クロマトグラフィーに定法よりやや疎水性の強いゲルを用いると分離能が上昇することがわかり、大量精製のめどがついた。ホモロジーはほとんどないが同様にG蛋白質を活性化するマストパランやアンジオテンシンII

レセプターペプチドは、ほぼ同様な両親媒性のヘリックス構造を取っていることから、この立体構造モチーフがG蛋白質の活性化に重要であろうと考えている。N10は同様なヘリックス様の立体構造を呈しており、活性を残しているが、C10は同条件で測定したにも関らず安定なコンフォメーションが無く、まったく活性がないことと対応が取れていた。
スーパー神岡実験のためのニュートリノ反応の計算

ニュートリノ反応の計算コードを開発するために、演算速度に優れたワークステーションを導入した。新たなコードを開発するだけでなく、神岡地下実験グループで開発され、大型計算機等で使用されてきた既存のプログラムの移植も行って、結果の比較も可能であるように整備した。加速器によらないニュートリノ実験で扱うニュートリノ反応タイプとして、当初は1.太陽ニュートリノ、2.大気ニュートリノ、3.天体ニュートリノ、4.暗黒物質起源のニュートリノ、の4つを計画していたが、必要性の高い大気ニュートリノについての開発から開始した。低エネルギーのニュートリノ・原子核反応については、蔵本達が安定化した相対論的フェルミガスモデルの計算コードを作成し、今まで使用されてきたコードによる反応断面積と比較した。高エネルギーのニュートリノ・核子深部非弾性散乱については、CTEQグループのクォーク・グル-オン分布関数を使用して反応断面積を計算し、従来の結果と比較した。大気ニュートリノのフラックスについては、最近の理論計算結果を利用できるようにコードを整備した。さらに、これらを用いて、神岡実験で期待される大気ニュートリノ現象の頻度を計算し、従来の計算結果および実験結果と比較検討した。この研究によって得られた計算結果は、以前より精度が高まったと考えられるが、従来の実験結果の評価を大きく変えるほどの違いはなかった。しかし、来年度から実験が開始されるスーパー神岡実験によって、飛躍的に精密な結果が得られた際にはその違いが検証される可能性があり、大きな意味を持ってくることが期待される。
分子クラスターの反応動力学

これまでに開発した分光法や新しい装置を用いて、クラスター構造解析、反応ダイナミクス解析を更に展開した。三上は、サイズ選別したクラスター構造解析のための振動分光法を確立し、赤外・紫外2重共鳴分光法のみならず誘導ラマン・紫外2重共鳴分光法を駆使して、ベンゾニトリル溶媒和クラスターのOH伸縮振動およびCN伸縮振動領域の振動スペクトル観測を行い、量子化学的計算解析を併用して分子間水素結合構造を研究した。また、クラスターアニオンの分光計測を目標としたレーザー誘起光電子付着法の開発改良を行い、(CS_2)_nクラスターアニオンの近赤外可視領域の吸収スペクトルを測定し、光誘起による電子脱離や反応過程を解析し、(CS_2)_nクラスターでは2量体アニオン(CS_2)_2がコアであること、およびC_2S_2が生成する新奇な反応経路を見いだして、それらの競合過程を量子化学計算に基づいて検討した。鈴木信三は、金属の配位した炭素クラスターの生成過程を光電子スペクトルの観点から考察し、生成過程によって異なる異性体が生成している証拠を見いだした。山下は、ヘリウムクラスターの量子液体性に注目し、量子クラスターのシミュレーションに必要なモンテカルロ経路積分法を新たに開発し、モデル実験解析に適用した。吉良は、フェニルジシランのシアノ置換体の分子内電荷移動過程がジェット冷却気体の孤立分子でも起きることを見いだし、クラスター形成による電荷移動励起状態生成の促進効果を調べた。開発した新しい装置や分光法を用いて、クラスター構造解析、反応ダイナミクス解析を展開した。三上は、赤外-紫外2重共鳴分光法を用いて、サイズ選別したクラスター構造解析のための振動分光法を確立し、フェノール水和クラスターのOH振動スペクトル解析から水素結合構造を解明した。遠藤は、ミリ波領域の光源を利用したフーリエ変換分光法あるいは紫外レーザーと結合した高分解能二重共鳴分光法を用いて、ファンデルワールスクラスターの分光解析を行いそれらの構造を研究し、特に、NaCl-H_2O、Ar-SH、H_2O-OHなどの精密構造を決定した。土屋は、クラスター構造解析のための新しい分光法の開発を継続するとともに、特に、対象とするHg-N2錯体に関する量子化学計算を行って、電子基底状態および2、3の励起状態のポテンシャルを求めた。本間は、エチレンと遷移金属原子クラスターを生成して、レーザ励起による反応性の高い励起電子状態からの反応生成を調べた。特に、Co,Niなどの3d軌道の占有数が大きい金属原子の種々の電子配置の励起状態の反応速度を測定した。吉良は、ケイ素化合物の分子内フッ化物イオン供与-受容体系を合成し、そのフッ化物イオン移動反応を^<13>CNMRを用いて研究した。その結果、シクロファン型の遷移状態を経由する新しい分子間フッ化物イオン移動反応機構を提唱した。山下は、(SH_2+O_2)クラスター系のポテンシャル面の決定と、SH_2の光解離で生成したH原子とO_2の反応について、生成物の振動回転状態を古典軌跡法による解析を行い、遷移状態領域に存在する共鳴散乱状態のダイナミクスの波束計算を行った。昨年に引き続いて、これまでに開発した分光法や新しい装置を用いて、クラスター構造解析、反応ダイナミクス解析を展開した。三上は、赤外-紫外2重共鳴分光法を用いて、サイズ選別したクラスター構造解析のための振動分光法を確立し、トロポロン溶媒和クラスターのOH振動スペクトル解析から分子内・分子間水素結合の競合過程と酸解離過程との関連を研究した。また、クラスターアニオンの分光計測を目標としたレーザー誘起光電子付着法の開発改良を行い、(H_2O)_n^-の光電子脱離スペクトル測定から溶媒和電子の性質に関わる余剰電子の局材性の検討を行った。山下は、ヘリウムクラスターの量子液体性に注目し、量子クラスターのシミュレーションに必要なモンテカルロ経路積分法を新たに開発した。その方法を理研の笠井、高見らによって行われたナフタレン-ヘリウム系の実験解析に適用した。岩澤は、表面におけるクラスター反応特性を新しい触媒作用との関連を調べた。特に、[PtAu_6]バイメタルクラスターにおいて、Au_6骨格内のPt原子が特異な水素交換活性を持つこと、およびCO吸着にともなう骨格構造変化を見出した。更に、世界最高の酸素活性のあるAu_9クラスター固定化触媒を開発した。

山下は、ヘリウムクラスターの量子液体性に注目し、量子クラスターのシミュレーションに必要なモンテカルロ経路積分法を新たに開発し、モデル実験解析に適用した。吉良は、フェニルジシランのシアノ置換体の分子内電荷移動過程がジェット冷却気体の孤立分子でも起きることを見いだし、クラスター形成による電荷移動励起状態生成の促進効果を調べた。
フェムト秒時間分解変位計測に関する基礎研究

本研究は,物質表面層におけるフェムト秒からピコ秒オーダの超高速な現象を原子レベルで解析可能な全く新たな加工現象解析および加工計測技術の確立を目的としている.平成19年度は,時間遅延を与えた2つのフェムト秒パルスレーザを計測パルス光として用いることにより,物質表面変位の高速な時間的変化を高分解能・広ダイナミックレンジで計測可能にするため,独自の共通光路干渉光学系を構築し,検証実験によって以下の新たな計測手法を開発した.1.当初予定である,時間分解能検証のための固体弾性表面波の伝播特性計測には,さらなる光学系の改良の必要性が生じたため,フェムト秒レーザとしてTi:Sapphireレーザ(波長7001000nm,パルス幅100fs以下)(現有設備)を光源とする前年度までの光学系を改良し,ピエゾステージに実装されたミラーを移動させることにより,検出器に到達するリファレンスパルスとプローブパルスの光路長差の走査を可能とする,独自の共通光路干渉光学系を新たに再構築した.2.高分解能・広ダイナミックレンジの変位計測を実現する手法として,CCDエリアセンサを用いることにより空間的な変位分布が計測可能な空間領域測定手法の開発を行った.さらに,波長計を検出器として用いることにより周波数領域での干渉信号解析を可能とする周波数領域測定法の開発を行った.3.時間遅延を与えた2つのフェムト秒パルスレーザを利用し,空間領域および周波数領域における干渉信号を計測する基礎実験を行った.その結果,表面弾性波伝播の解析による計測対象の2次元的な変位計測や等方性,異方性の解析を行える可能性を示し,さらに,周波数領域干渉計測から,スケールの異なる変位の同時計測による広ダイナミックレンジ変位計測手法の有効性を示した.本研究は,物質表面層におけるフェムト秒からピコ秒オーダの超高速な現象を原子レベルで解析可能な全く新たな加工現象解析および加工計測技術の確立を目的としている.平成18年度は,時間遅延を与えた2つのフェムト秒パルスレーザを計測パルス光として用いることにより,物質表面変位の高速な時間的変化をサブナノメートルオーダの分解能で計測可能にする技術である.フェムト秒パッシブ計測技術の確立を目標として,フェムト秒時間分解変位計測・基本光学系の設計・試作およびそれを用いた検証実験を行い,以下の研究成果を得た.1.フェムト秒パルスレーザの干渉特性を調べる光学シミュレーションに基づき,任意時間遅延パルス生成光学系,偏光特性を利用した遅延回復光学系およびマイケルソン干渉計タイプのパルス光干渉光学系から構成される,独自のフェムト秒時間分解変位計測・基本光学系を設計した.さらに,光学系の要求仕様を満足する光学素子の仕様決定および選定を行った.2.フェムト秒レーザ光源としてTi:Sapphireレーザ(波長7001000nm,パルス幅100fs以下)(現有設備)を利用し,さらにパルスセレクターおよび周波数ダブラー,広帯域および時分散光学素子,精密自動ステージとピエゾステージによる走査型時間遅延光学系,共通光路干渉光学系および高速な干渉強度検出光学系などから構成されるフェムト秒時間分解変位計測・基本光学系を構築した.3.構築したフェムト秒時間分解変位計測・基本光学系の基本特性を調べるため,時間遅延を与えた2つのパルス光の干渉計測実験を行い,ピエゾステージによって遅延時間走査を与えることにより,パルス光干渉のコヒーレンス長および構築した計測システムの変位計測の空間分解能を明らかにした.本研究は,物質表面層におけるフェムト秒からピコ秒オーダの超高速な現象を原子レベルで解析可能な全く新たな加工現象解析および加工計測技術の確立を目的としている.平成19年度は,時間遅延を与えた2つのフェムト秒パルスレーザを計測パルス光として用いることにより,物質表面変位の高速な時間的変化を高分解能・広ダイナミックレンジで計測可能にするため,独自の共通光路干渉光学系を構築し,検証実験によって以下の新たな計測手法を開発した.1.当初予定である,時間分解能検証のための固体弾性表面波の伝播特性計測には,さらなる光学系の改良の必要性が生じたため,フェムト秒レーザとしてTi:Sapphireレーザ(波長7001000nm,パルス幅100fs以下)(現有設備)を光源とする前年度までの光学系を改良し,ピエゾステージに実装されたミラーを移動させることにより,検出器に到達するリファレンスパルスとプローブパルスの光路長差の走査を可能とする,独自の共通光路干渉光学系を新たに再構築した.2.高分解能・広ダイナミックレンジの変位計測を実現する手法として,CCDエリアセンサを用いることにより空間的な変位分布が計測可能な空間領域測定手法の開発を行った.さらに,波長計を検出器として用いることにより周波数領域での干渉信号解析を可能とする周波数領域測定法の開発を行った.3.時間遅延を与えた2つのフェムト秒パルスレーザを利用し,空間領域および周波数領域における干渉信号を計測する基礎実験を行った.その結果,表面弾性波伝播の解析による計測対象の2次元的な変位計測や等方性,異方性の解析を行える可能性を示し,さらに,周波数領域干渉計測から,スケールの異なる変位の同時計測による広ダイナミックレンジ変位計測手法の有効性を示した.
脳内リンパ系新規バイオマーカーの確立とパーキンソン病生体リズム治療への応用

脳にはリンパ系は存在しないと思われていたが、最近脳内の小分子老廃物を排出するGlymphatic Systemが発見され、パーキンソン病やアルツハイマー病の不溶性蛋白排出経路として注目されている。Glymphatic Systemは睡眠中に活性化することから、我々が確立してきたパーキンソン病に対する高照度光療法はGlymphatic System活性化を介している可能性が想定される。(1)パーキンソン病患者と疾患コントロール対照高齢者における日内リズム関連遺伝子の位相の検討比較:睡眠リズム異常があるパーキンソン病患者12名に対してまず問診票による睡眠評価(JESS、PDSS-2)を実施した。被験者は起床・食事・就寝時刻などを一週間以上一定に保った上で、毛根を5本程度採取した。山口大学時間学研究所の協力を得て、毛根に付着した細胞から、時計遺伝子の発現量(Period3、Nr1d2)を測定した。これらのデータより、コサインカーブフィッティングを行うことで概日時計位相を決定した。以後、12週間以上BLTを継続した時点で、再度睡眠評価および毛根採取を行った。その結果、12週間の光照射ではJESS、PDSS-2などの睡眠スコアの改善とPer3遺伝子発現ピーク時刻の後退に明らかな相関傾向がみられた。その一方で、疾患コントロール対象高齢者10名に対して同様の毛根採取による時計遺伝子発現量(Period3、Nr1d2)の測定を実施すると、ピーク時間はパーキンソン病患者と同様であり、睡眠リズム異常の有無と時計遺伝子位相との相関はみられなかった。(2)Glymphatic Systemの新規バイマーカーの探索:候補タンパク質であるαシヌクレイン、βアミロイド、S-100B、NSEのELISAキットによる測定体制を整備し、光療法実施パーキンソン病患者の血清保存を開始した。光療法前後による日内リズム変動評価のための予備実験を行なうなど一定の成果を得ており、関連する論文発表も行なった。一方、新規バイオマーカーの候補タンパク質の測定は、一定数の患者検体が集まった段階での実施になるため、現在は検体採取数を増やしている段階である。脳内の神経変性に関するタンパク質を中心にパーキンソン病患者での測定をすすめる。十分な検体が集まらなかった場合に備えて、すでに光療法を実施した患者の生化学検査データを集計し、一般的な生化学物質から同様のバイオマーカーを検出できないか追加の解析をすすめる。脳にはリンパ系は存在しないと思われていたが、最近脳内の小分子老廃物を排出するGlymphatic Systemが発見され、パーキンソン病やアルツハイマー病などの不溶性蛋白排出経路として注目されている。Glymphatic Systemは睡眠中に活性化することから、我々が確立してきたパーキンソン病に対する高照度光療法は、Glymphatic System活性化を介している可能性が想定される。(1)高照度光療法前後での代謝マーカー変化の解析【目的】パーキンソン病では、消化管からの栄養吸収障害が報告されている。そこで予備的検討として、アルブミン、トリグリセライド、総ビリルビンといった代謝マーカーの基礎値を測定し、日内リズム調整によってどのように変動するか検討を行なった。【方法】パーキンソン病患者21名について我々が実施している日内リズム調整の治療である高照度光療法を3ヶ月間実施し、その前後で、上記のバイオマーカーの変化を調べた。使用するライトについては多色光で、午後7時ー9時の間に1時間照射する方法で行なった。【結果】検討したマーカーのうち、アルブミンについては高照度光療法による日内リズム調整後に上昇する傾向であることがわかった。(2)Glymphatic Systemの新規バイオマーカーの探索:候補タンパク質であるαシヌクレイン、βアミロイド、S-100B、NSEについて、ELISAキットによる測定体制を整備した。予備的検討により、高照度光療法により日内リズム調整によって変動するバイオマーカーの候補が明らかになった。この結果をもとに、脳内の神経変性に関連するタンパク質であるαシヌクレイン、βアミロイド等についても日内リズムを測定する準備を整えたが、まだ測定を開始できていない。

その一方で、疾患コントロール対象高齢者10名に対して同様の毛根採取による時計遺伝子発現量(Period3、Nr1d2)の測定を実施すると、ピーク時間はパーキンソン病患者と同様であり、睡眠リズム異常の有無と時計遺伝子位相との相関はみられなかった。(2)Glymphatic Systemの新規バイマーカーの探索:候補タンパク質であるαシヌクレイン、βアミロイド、S-100B、NSEのELISAキットによる測定体制を整備し、光療法実施パーキンソン病患者の血清保存を開始した。光療法前後による日内リズム変動評価のための予備実験を行なうなど一定の成果を得ており、関連する論文発表も行なった。一方、新規バイオマーカーの候補タンパク質の測定は、一定数の患者検体が集まった段階での実施になるため、現在は検体採取数を増やしている段階である。脳内の神経変性に関するタンパク質であるαシヌクレイン、βアミロイド等の測定を開始し、パーキンソン病患者での日内変動の評価をすすめる。脳内の神経変性に関するタンパク質を中心にパーキンソン病患者での測定をすすめる。十分な検体が集まらなかった場合に備えて、すでに光療法を実施した患者の生化学検査データを集計し、一般的な生化学物質から同様のバイオマーカーを検出できないか追加の解析をすすめる。予備的実験の対象としたアルブミンなどの検査項目は患者の保険医療の範囲内で実施できたこと、今年度実施予定であったELISAキットによる測定が次年度の開始となったことなどにより次年度使用額が生じた。当該年度に使用する分を次年度以降に使用する。Glymphatic Systemのバイオマーカーとなる候補タンパク質の測定に使用するキットは一定数の検体が集まった段階での解析となるため、次年度使用額が生じた。また、海外連携研究者を招聘し、研究協力いただく費用が必要であり、当該年度に使用する分を次年度に使用することとした。
高圧下における元素分配とマグマオーシャンの化学的進化

114GPaの圧力において、カンラン石と珪酸塩メルト間の12元素の分配係数の測定を行った。本研究では、高圧高温下で試料を30分から2時間保持した後、急冷して減圧し、試料を取り出した。回収した試料はEPMAを用いて元素分析を行い、分配係数を求めた。回収された試料中では珪酸塩メルトは針状結晶の集合体となっているため、珪酸塩メルトの組成を正確に求めるためには数多くの点で元素分析を行い、その結果を二次元的に解析することが望ましい。本研究では、この時点でもっとも高速かつ安定に動作すると考えられるパソコンを補助金により購入し、各試料ごとに100200点の測定を行い、これを解析することにより分配係数を求めた。測定の結果、ほとんどの元素において僅かではあるが、明らかに圧力の上昇とともに分配係数が減少することが認められた。しかし、A1だけは圧力の上昇とともに分配係数が上昇する事が観測された。圧力の上昇に伴って、カンラン石と共存する珪酸塩メルトの組成は徐々に変化し、よりSiO_2成分に乏しくなる。そこで、A1の分配係数に対する珪酸塩メルト中のSiO_2量との関連を調べたところ、珪酸塩メルト中のSiO_2と他のイオン量の比が減少するにつれて、A1の分配係数が上昇することが明らかになった。このため、A1の分配係数だけが圧力の上昇とともに増加する現象は、圧力の上昇に伴う珪酸塩メルトの組成変化が原因ではないかと考えられる。この現象は珪酸塩メルト中の構造が、SiO_2量と共に変化し、Si^<4+>とA1^<3+>の交換反応に影響を及ぼしている可能性を示唆している。
新しいゲノム遺伝子相関を創出する脊椎動物特有の遠位エンハンサーによる進化

脊椎動物ゲノムで顕著に発達した遠位エンハンサーを、新しい遺伝子相関を形成し、新機能獲得進化を促進する仕組みとして捉え、ゲノム解析・機能解析等により検証した。【シーラカンスに見いだされた哺乳類胎盤エンハンサーの祖先配列】哺乳類においてHoxA13遺伝子は胎盤発生に必須の遺伝子である。その発現制御領域に相同な配列が、鳥類、さらにシーラカンスのHox遺伝子クラスターに発見された。興味深いことにその位置は、多くの脊椎動物ですでに失われているHoxA14遺伝子のプロモーター領域であった。このことは、遺伝子本体が失われた後もその制御領域が生き残り、新しい機能を獲得した進化の例として重要な知見である。この研究はシーラカンスゲノム論文の一部として発表した(Nature 496, 311-316. 2013)。【Dlx3/4遺伝子発現制御cis-elementのほ乳類における進化】ほ乳類特有の胎盤形成に関与すると考えられるDlx3/4遺伝子の真獣類共通に保存している胎盤エンハンサーを発見した。オポッサムの解析からエンハンサー進化の中間段階が配列比較から示唆された。進化的に保存するトランスポゾンも近傍に発見された。【ゲノム重複によって生じたパラログ遺伝子Gsx1,Gsx2の転写制御におけるゲノム・遺伝子相関】前脳の形成に決定的に重要な役割をするパラログ遺伝子Gsx1,Gsx2は、配列相同性があり似通った組織特異性を持つエンハンサーによって制御され、さらに相互に転写を抑制制御することで相互補償的な発現を実現していると考えられる。今回このエンハンサーの機能コア配列を特定し、その配列を含む祖先的なヌタウナギのエンハンサーがマウスと同様の活性を持つことを発見した。これによりLGE形成に必要な遺伝子ネットワークがすでにヌタウナギにも存在している可能性が高まった。25年度が最終年度であるため、記入しない。(1) Dlx3/4遺伝子発現制御cis-elementのほ乳類における進化動物のボディプランの進化において発生制御遺伝子の発現パターンが時間・空間的に変化することが重要な役割を持つが、これはエンハンサーが進化し新しいゲノム・遺伝子相関が生み出されることで起きる。ほ乳類特有の頭顔面形態に関与すると考えられるDlx3/4遺伝子の真獣類共通に保存している鰓弓特異的エンハンサーは、外群の鳥類・は虫類・両生類などには存在しない新しいエンハンサーである。カモノハシ、オポッサムの解析を行うことで進化の中間的な配列を同定し機能解析することができた。このエレメントが成立する進化過程には、Dlx遺伝子の発現と維持に必須のDlx結合配列がコアモチーフとして重要な役割を果たしていることが示された。以上の研究成果はJournal of Experimental Zoology Part B: Molecular and Developmental Evolution 318(8), 639-650. (2012)に発表した。(2)ゲノム重複によって生じたパラログ遺伝子Gsx1,Gsx2の転写制御におけるゲノム・遺伝子相関前脳の形成に決定的に重要な役割をするパラログ遺伝子Gsx1,Gsx2は、配列相同性があり似た組織特異性を持つエンハンサーによって制御され、さらに相互に転写を抑制制御することで相互補償的な発現を実現していると考えられるがその具体的なメカニズムは未だ不明である。Gsx1遺伝子の上流域に脊椎動物共通に保存し、複数のGsx結合配列を持つ可能性が高いcis-element候補配列を発見した。

今後はこの配列がGsx依存的に抑制的な効果を持つかどうか機能的な解析を進め、進化的に新しく生じた相互制御関係を明らかにしていく予定である。Dlx遺伝子の発現制御のゲノム遺伝子相関については、順調に実験が進み、成果の一部を原著論文として発表することができた。また、Gsx遺伝子発現制御のゲノム遺伝子相関に関して、トランスジェニックマウス実験による遺伝子発現制御関係を証明するために必要な一連のコンストラクトを現在作成中であり、ほぼ終わりつつある。また作製したコンストラクトを順次トランスジェニックマウス作製実験に使用しており、現在までに複数のマウス系統を樹立した。現在F1の解析中であるが、機能中心となるモチーフの重要性を示すデータが示されつつあり、今後の展開に期待が持てる。Gsx遺伝子発現制御のゲノム遺伝子相関に関して、トランスジェニックマウス実験による遺伝子発現制御関係を証明するために必要な一連のコンストラクトが準備できているので、今後はマウス作製実験に注力し、目標の10系統のマウス系統を樹立を目指す。また、エンハンサー活性でなく、サイレンサー活性が重要であるという知見が得られているため、サイレンサー活性を証明するための新たなコンストラクトを現在デザイン中である。このコンストラクトの完成と実験(3系統のマウス樹立)を目指す。得られたデータを基に一般的なケースに拡張したシミュレーションを行う予定である。25年度が最終年度であるため、記入しない。
心臓血管外科医の手指動作の高精度CGアニメーション生成手法の開発

研究目的本研究では,モーションキャプチャした心臓血管外科医の手指動作を,CGアニメーションとして高精度に再現するために必要な要素技術を研究した.モーションキャプチャした動作を高精度に再現するためには装置装着者本人の手指の骨格と一致するスケルトンモデルが必要であり,このスケルトンモデルをモーションキャプチャデータを用いて生成することを試みた.研究方法モーションキャプチャデータはあくまでセンサーの位置・姿勢データであるため,指骨の長さやセンサーに対する姿勢は直接的にはわからないが,関節位置(回転中心)は動作中であってもセンサーに対する相対的な位置は変わらないはずである.このことから最小二乗法により関節位置を推定し,この関節位置をつなぐことでスケルトンモデルを生成した.生成したスケルトンの精度を定量的に評価するために,スケルトンの指先位置が指先に装着したセンサーの位置に一致するように推定した.つまり,スケルトンの指先位置と指先のセンサーの位置との距離を誤差として再現精度を評価した.研究成果指合わせをする動作および円筒を把持する姿勢のデータを計測し,精度評価に用いた.その結果,指合わせの動作の再現では親指を除き5mm以下の精度であり,円筒を把持する姿勢の再現では親指を除いて2mm以下の精度であった.しかし,親指については10mm以上の誤差があり,親指の関節位置の推定方法については検討する必要がある.今後は様々な動作および姿勢を計測し,誤差の増減の条件と誤差の原因を明らかにする必要があると考える.研究目的本研究では,モーションキャプチャした心臓血管外科医の手指動作を,CGアニメーションとして高精度に再現するために必要な要素技術を研究した.モーションキャプチャした動作を高精度に再現するためには装置装着者本人の手指の骨格と一致するスケルトンモデルが必要であり,このスケルトンモデルをモーションキャプチャデータを用いて生成することを試みた.研究方法モーションキャプチャデータはあくまでセンサーの位置・姿勢データであるため,指骨の長さやセンサーに対する姿勢は直接的にはわからないが,関節位置(回転中心)は動作中であってもセンサーに対する相対的な位置は変わらないはずである.このことから最小二乗法により関節位置を推定し,この関節位置をつなぐことでスケルトンモデルを生成した.生成したスケルトンの精度を定量的に評価するために,スケルトンの指先位置が指先に装着したセンサーの位置に一致するように推定した.つまり,スケルトンの指先位置と指先のセンサーの位置との距離を誤差として再現精度を評価した.研究成果指合わせをする動作および円筒を把持する姿勢のデータを計測し,精度評価に用いた.その結果,指合わせの動作の再現では親指を除き5mm以下の精度であり,円筒を把持する姿勢の再現では親指を除いて2mm以下の精度であった.しかし,親指については10mm以上の誤差があり,親指の関節位置の推定方法については検討する必要がある.今後は様々な動作および姿勢を計測し,誤差の増減の条件と誤差の原因を明らかにする必要があると考える.
培養植物細胞を用いたアルツハイマー病治療のための経口ワクチンの開発

注射ワクチンより安全・安心で安価な抗アルツハイマー病経口ワクチンを開発するため、アミロイドベータペプチドを含有したダイズ、イネ及びコヘンルーダの遺伝子改変植物細胞培養系を作出し、マウスへ経口投与し、免疫反応の上昇等を指標とするワクチンの効果及び安全性を評価した。マウス血清中のアミロイドベータペプチドに対する抗体価は、毎週の4回の短期経口投与により、いずれの培養細胞とも上昇したが、特にダイズ細胞が効果的であった。経口投与では、免疫グロブリンの内、非炎症性のIgG1とIgG2b抗体価が上昇し、炎症性のIgG2a抗体価の上昇は認められなかった。注射投与の場合、炎症性のIgG2a抗体価の上昇が見られ、副作用が起こる危険性が高いことがわかった。イネ培養細胞を老化促進マウスに半年以上、長期経口投与した場合、脳内のアミロイドベータペプチド沈着の減少傾向が認められた。また、投与による脳炎等の副作用は見られなかった。遺伝子改変植物の日本での栽培は、消費者の持つ不安等のため事実上できない。植物培養細胞を抗アルツハイマー病ワクチンとして用いる方法は、医薬品として重要な条件、GMP準拠でのワクチンの生産が可能である特色を持ち、消費者に受け入れられやすい。本年度の結果、アミロイドベータペプチドを含有した遺伝子改変植物細胞がマウス血清中のアミロイドベータに対する抗体価を上昇させ、また注射ワクチンの様な副作用が起こらなかったことから、培養植物細胞を用いる方法での抗アルツハイマー病経口ワクチンの実用化の可能性が高いことが示された。アルツハイマー病を治療する経口ワクチンを開発するため、アグロバクテリウムを用いた遺伝子導入法により、原因タンパク質とされるアミロイドベータペプチドを含有した植物細胞培養系を作出した。材料として、ダイズ、イネ、薬草のコヘンルーダを用いた。アミロイドベータペプチド遺伝子は、プロモーターとして組織非特異的に発現する35Sを用い、緑色蛍光タンパク質遺伝子との融合タンパク質遺伝子として発現させた。遺伝子の導入の確認は、PCR法及びサザンブロット法で行った。また、ペプチドの蓄積についてはウエスタンブロット法で確認した。その結果、イネカルス(脱分化細胞)とコヘンルーダ苗条原基(茎頂分裂細胞の集合体)において、高い濃度でアミロイドベータペプチドの蓄積が認められた。これらの培養細胞については、培地中に抗生物質を添加することにより、高発現の細胞を選抜維持している。イネ培養細胞については、マウスへの投与試験を開始した。ダイズ培養細胞については、蓄積量が不安定であった。本研究は、培養細胞により生産された抗原(アミロイドベータペプチド)を、経口投与することにより体内に抗体を作らせ、脳内のアミロイドベータペプチドを除去することを狙ったものである。培養植物細胞においてアミロイドベータペプチドの蓄積が確認されたことから、微生物の発酵タンク等でのワクチン生産法と同様に、厳重に管理された条件化でのアルツハイマー病経口ワクチン生産の可能性が示された。注射ワクチンより安全で簡便な抗アルツハイマー病経口ワクチンを開発するため、アミロイドベータペプチドを含有したダイズ、イネ及びコヘンルーダの遺伝子改変植物細胞培養系を作出、維持した。免疫原性を高めるため、アミロイドベータペプチド遺伝子は、緑色蛍光タンパク質遺伝子との融合タンパク質遺伝子として植物細胞に発現させた。イネ、ダイズ及びコヘンルーダの培養細胞を凍結乾燥又は自然乾燥させ、粉砕後、水に溶かし、経口ゾンデで8週齢のB6マウスに投与した。投与は1週間置きに4回実施し、6週目に、水のみを投与したコントロールも含め、アミロイドベータペプチドをブースター注射し、8週目に全採血した。その結果、イネ及びダイズ培養細胞の6週目とダイズ細胞の8週目に、マウス血清の抗体価が上昇した。イネ培養細胞を24週齢のSAMP8老化促進マウスに1週間置きに半年投与した場合、同様に抗体価が上昇したが、モリス水迷路試験等での学習能力、記憶能力の向上、組織検査等による脳内のアミロイドベータペプチドの減少は、現在までの結果では認められていない。従って、有益な成分を含んだ医療用遺伝子改変植物の実用化の見込みは立っていない。本研究の遺伝子改変培養植物細胞を用いた場合、工場内で生産するため、そのような不安を解消することができる。本年度、アミロイドベータペプチドを含有した遺伝子改変植物細胞が、マウス血清の抗体価を上昇させることがわかり、培養植物細胞由来抗アルツハイマー病経口ワクチンの実用化の可能性が示された。

また、投与による脳炎等の副作用は見られなかった。遺伝子改変植物の日本での栽培は、消費者の持つ不安等のため事実上できない。植物培養細胞を抗アルツハイマー病ワクチンとして用いる方法は、医薬品として重要な条件、GMP準拠でのワクチンの生産が可能である特色を持ち、消費者に受け入れられやすい。本年度の結果、アミロイドベータペプチドを含有した遺伝子改変植物細胞がマウス血清中のアミロイドベータに対する抗体価を上昇させ、また注射ワクチンの様な副作用が起こらなかったことから、培養植物細胞を用いる方法での抗アルツハイマー病経口ワクチンの実用化の可能性が高いことが示された。
Air-Breathing Pulsed Plasma Thruster

地球低軌道を回る人工衛星の寿命を延長するため新しい推進コンセプトを考えた。大気吸込式電気推進とは低軌道に薄く残留してある大気を推進剤として利用する推進方法である。本研究ではそのコンセプトの実現可能性を調べるため、実際の衛星運転時の状況を最大限に再現して、空気供給システム・推進器・性能測定装置で実験を行った。更に初期運転時の性能特性結果を分析し推進器と空気供給システムの構造を改善した。電気推進器
アンフィレグリンとSTAT3を軸にした痒疹の発症機序の解明

好塩基球に依存する慢性皮膚炎症である、痒疹モデルマウスおよびVitD3塗布による慢性皮膚炎・アトピー性皮膚炎モデルマウスを用いて、アンフィレグリンの炎症惹起能の解析を行った。アンフィレグリンをsiRNAを用いて抑制すると、両モデルマウスともに炎症は抑制された。病理組織学的には、表皮肥厚の改善に加えて、真皮における細胞浸潤が改善していた。これらから、アンフィレグリンが炎症に関わっていることが示された。次に、リコンビナントアンフィレグリンを両モデルマウスに投与したところ、炎症は増悪した。しかしながら、マウスの健常皮膚に投与しても、炎症は惹起されなかった。このことから、アンフィレグリンは炎症の惹起因子ではなく、増悪因子(amplifier)として機能していることが考えられた。両モデルマウスでは好塩基球が病態に深く関わっているが、組織学的検索により、好塩基球がアンフィレグリンを発現していることが確認された。好塩基球のアンフィレグリン産生能をマウス骨髄由来好塩基球を用いてin vivoで確認したところ、IL-3で誘導した好塩基球はIgE刺激によく反応し、TSLPにより誘導された好塩基球はIgEに加えてIL-33の刺激によりアンフィレグリンmRNAの発現を増強させた。さらに好塩基球由来のアンフィレグリンがどの程度炎症に影響を与えているかを、好塩基球移入実験で確認した。ジフテリアトキシンにより好塩基球が除去されるマウスでは、両モデルマウスの炎症は減弱する。ここに、野生型マウスの好塩基球をアンフィレグリンsiRNA処理をして移入した。スクランブルsiRNA処理好塩基球を移入すると炎症は回復したが、アンフィレグリンsiRNA処理好塩基球を移入しても炎症は回復しなかった。以上より、好塩基球に依存する皮膚慢性炎症では、好塩基球由来アンフィレグリンが炎症を増幅している可能性が考えられた。痒疹モデルマウスおよびVitD3塗布による慢性皮膚炎・アトピー性皮膚炎モデルマウスを用いて、アンフィレグリンの解析を行った。この状態の病変部でのサイトカインプロファイルを確認すると、IL-4, 13, 17, 22, Eotaxinといったサイトカインはほぼ変化していなかったが、TSLP産生が減少していた。TSLPとアンフィレグリンとの間の接点は未だ不明であるが、TSLPは好塩基球の遊走や活性化に密接に関わっている。このことから、TSLPがなんらかの機序を介して好塩基球由来のアンフィレグリンの発現をコントロールしている可能性がある、と推察される。また、興味深いことに、マウスリコンビナントアンフィレグリンを通常状態のマウス皮膚に投与しても炎症は惹起されなかったが、モデルマウスにリコンビナントアンフィレグリンを投与すると、炎症が増強した。このことから、アンフィレグリンは炎症の原因そのものではなく、増悪因子として作用することが考えられた。また、in vivoでマウス好塩基球を刺激すると、TSLP、IL-3で惹起した好塩基球は、IgE刺激やIL-33の刺激によりアンフィレグリンmRNAの発現を増強させた。両モデルマウスのうち、痒疹モデルマウスではIgEが重要であり、また、両モデルマウスともにIL-33の発現は増強していることも確認された。さらに、類縁疾患である疥癬は痒疹を合併するが、ヒトの疥癬病変の解析でも、好塩基球が多数浸潤していることが確認された。アンフィレグリンについては順調に解析が進んでおり、アンフィレグリンの病態への関与がだいぶ明らかになってき。今後根本機序について検討を進める。また、STAT3についてはまだ成果がでていないが、アンフィレグリンの解析とともにSTAT3についても検討を進めていく。

ここに、野生型マウスの好塩基球をアンフィレグリンsiRNA処理をして移入した。スクランブルsiRNA処理好塩基球を移入すると炎症は回復したが、アンフィレグリンsiRNA処理好塩基球を移入しても炎症は回復しなかった。以上より、好塩基球に依存する皮膚慢性炎症では、好塩基球由来アンフィレグリンが炎症を増幅している可能性が考えられた。好塩基球由来のアンフィレグリンが炎症に果たす役割を、マウスの好塩基球由来アンフィレグリンを除去してどのように炎症が減弱するかを確認することにより、検討する。具体的には、好塩基球除去マウスにアンフィレグリン不反応性好塩基球を移入することにより、炎症が減弱するかを確認する。STAT3の炎症えの寄与については、STAT3抑制外用薬をモデルマウスに塗布することにより、病理学的変化やサイトカインプロファイルを検討する。研究内容について、一部の内容の論文作成を計画した。論文作成にかかる額には該当年度の使用可能額では満たず、翌年度分の前倒し請求を行ったが、論文作成の計画が変更されたため、前倒し分を全ては使い切らなかった。そのために次年度使用額が生じたものである。当初の該当年度の予定額は全て使用している。実験の遂行、研究成果の発表および論文発表については、計画通りに遂行する予定である。
海岸林の再生と利用による持続的な海岸資源管理に関する研究

海岸防潮林は、その他の津波対策(海岸堤防、離岸堤、護岸など)にくらべて、自然・景観への悪影響を残さない長期的な視点での対策であるが、維持していくためには地域のコミュニティの参加が不可欠であると考える。そのためには、単に木を植えるだけではなく、密度の高い樹林帯を維持していくための管理、地域住民がその場で生活していける便益をもたらさないといけないと考える。そのため、今年度は、主に、1)アダン等の海岸林の植林方法に関する研究として、平成19年度に取得済みのデータ(スリランカにおいて植林済みの実験地(マータラ市)の観測結果と林業局のデータ、ペラデニヤ大学内に植林済みの観測結果)を用いて生長特性を整理し、力学的な評価に必要な検討を行った。また、植林方法(日よけの有無・周辺リターの処理の有無)による生存率や初期段階において発生する虫の害などの失敗要因を引き続き整理した。長期的な維持管理方法として、寺院による維持管理について検討した(Landscape&Ecological Engineering印刷予定)。他の植林地点の調査結果も踏まえ、効果と問題点を取りまとめた(海外学術雑誌投稿中)。2)持続可能なシステム構築に必要な運用サイクルの提案として、海岸林素材を活用した植生浄化施設を社会システムとして導入するための可能性調査を行った。成長段階や樹種による津波防御効果を定量評価するために、水理模型実験を行い、その特性を踏まえた数値解析モデルを構築した。スリランカの海岸地形特性を類型化し、それを踏まえた数値計算を系統的に行い海岸林の効果を定量評価した(Civil Engineering&Environmental Systems印刷予定,3st AIWEST,BandaAche-Indonesia発表済み)。そのため、今年度は、主に、1)アダンやココヤシ繊維の素材としての活用方法に関する研究、2)アダン等の海岸林の植林方法に関する研究を行ったものである。アダン等の海岸林の植林方法に関する研究では、スリランカ海岸沿いの他グループの植林地点を含めて調査し、植林方法・メンテナンスの相違による生存率を調査した。力学的効果を発揮するアダンは60%以上の地点において植林されていたが、樹種混在パターンでの植林は40から60%程度であった。また、維持管理は50%の地点でしか実施されていなかったなど植林に関する問題点を調査した。海岸林素材活用に関する研究では、ココヤシ(Cocosnucifera L.)の繊維(coir-pith)を浸透流型浄化湿地の水質浄化材として活用する研究を行いその効果を学術雑誌(Chemistry&Ecology)へ発表し、また、重金属除去効果について六価クロムを対象として評価した。さらに、3)持続可能なシステム構築に必要な運用サイクルの提案を行う第一段階として、成長段階や樹種による津波防御効果を定量評価するために、水理模型実験を行い、その特性を踏まえた数値解析モデルを構築した。
医療放射線防護のプレシジョン・メディシン実現に向けた新規放射線感受性遺伝子の同定

X線検査やCT検査が発がんリスクを増加させることが知られており、放射線感受性の高い小児や、遺伝的感受性の高い人が医療放射線被ばくを受ける際は特別な配慮が必要である。本研究では、放射線高感受性として知られる卵巣がん患者の全エクソーム解析により同定した、放射線感受性の候補遺伝子について、モデル細胞を作製して、放射線感受性に対する効果サイズを定量化する。本研究により、医療放射線防護のプレシジョン・メディシン実現に向けた遺伝学的な分子基盤の整備が大きく進むと期待される。
金属錯体アレイの物質科学

主にタンパク質構造科学の観点から金属錯体アレイの高次構造構築に関する検討を行い、その二次構造における知見を深め、複数の二次構造を連結する手法の開拓を行った。その結果、ヘテロな金属シークエンスが該当するいずれのホモ金属シークエンスに比べヘリックス構造を安定化する現象を見いだす一方、シークエンスの厳密な制御を維持したまま小型のタンパク質に匹敵する分子量を有する金属錯体アレイを構築する手法の開拓に成功した。本年は、タンパク質の二次構造に相当するコンフォメーションを有する金属錯体アレイの設計指針を得ることに注力した。まず、アラニンと配位子としてターピリジンを導入したチロシンとから構成される種々のペプチドシークエンスを作成し、その二次構造をCD、IRスペクトルやSEM測定によって調べたところ、ペプチド鎖中におけるチロシンとアラニンの割合やペプチド鎖長を制御することにより、αヘリックス、βシート、βターン構造を作り分けられることを見いだした。次に、これらのシークエンスの配位子部位が金属錯体化された金属錯体アレイを合成し、その二次構造について調べたところ、αヘリックスに関しては構造の安定性を全く損なうこと無くRu(II)、Rh(III)、Pt(II)等種々の錯体を部位特異的に導入できることが分かった。これとは対照的に、βシートを形成するペプチドシークエンスに関して上記の金属錯体を導入した場合、βシート特有のCDパターンは完全に消滅することが分かった。以上の結果は、タンパク質に金属錯体を導入した場合に生じる構造不安定化の程度に極めて大きな構造特異性が存在することを示唆しており、タンパク質の錯体による修飾における重要な基礎的知見を与えるものである。また、金属錯体アレイの触媒としての性能を評価するため、固相合成用のレジンに連結した状態で、固定化触媒としての評価を行った。その結果、光水素発生、エポキシ化、アゾ化合物の二量化の触媒として機能することを確認した。本年は、主として前年度の検討で得られた個々の二次構造を共有結合的に連結する合成手法の確立に取り組んだ。まず、ペプチド固相合成を用いてRu(II)、Pt(II)、Cu(II)、Ni(II)錯体のうち3つから構成され、末端もしくはシークエンスの途中に連結用官能基を有する4核錯体アレイを合成モジュールとして6種類作成し、これらの溶液中での連結により、8核錯体アレイの構築を試みた。異なる4種類のモジュールの組み合わせで検討した結果、いずれの場合においても、目的物の生成を質量分析で確認し、本手法が線形のみならずT字型やH型といった多様な形状のアレイの構築に適用できることが実証された。今回得られた目的物の分子量は8000を超え、小型のタンパク質であるユビキチンに匹敵し、タンパク質類似の金属錯体アレイ合成への道が開かれた。前年度に見いだしたαヘリックスを形成するペプチドシークエンスにおいて、その二次構造に金属錯体シークエンスが及ぼす影響を詳しく検討したところ、Ru(II)、Rh(III)、Pt(II)それぞれのホモシークエンスと比べ、それぞれの錯体が一つずつ並んだヘテロなシークエンスではヘリックス含量の指標となる222nmにおけるCD強度がより大きく、金属錯体のヘテロシークエンスがヘリックス構造を安定化する可能性が示唆された。この結果は、金属錯体のシークエンス制御がもたらす「意義」の実例として興味深い。本年度の主な目標であった「特定の二次構造を自発的に形成する金属錯体アレイの具体例の創出」を達成し、関連する事項において十分な知見を得たため。25年度が最終年度であるため、記入しない。当初計画通り、二次構造を発現する複数のシークエンスを連結した金属錯体アレイを構築し、そのフォールディング挙動を検討する。