hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
血液精巣関門の新たな機能の解明：精子発生の調節を担うゲートキーパーとしての役割

さらに、VADマウスへのビタミンA再補填により精子形成再開後のBTBの再形成を解析した結果、BTBの再形成は特定の分化段階に達した精細胞の出現と一致して起こることを明らかにした。コンジェニックマウスの作出については、各コンジェニックマウス(B6.MRLc1、B6.MRLc11)ならびにダブルコンジェニックマウス(B6.MRLc1c11)の作出が完了した。暑熱環境に曝された精巣では、精細管上皮に重篤なダメージが誘導され、精細胞はアポトーシスにより死滅する。興味深いことに、MRL/MpJマウスには熱抵抗性精子形成維持機構が存在し、この表現型の責任遺伝子座は1番染色体81cM近傍および11番染色体40cM近傍に存在することが示唆されている。本研究は、これらの遺伝子座の機能解明を目指して実施した。今年度は、昨年度までに作出した1番染色体約81cMおよび11番染色体約40cMの領域がMRL/MpJマウス型であるコンジェニックマウス(B6.MRLc1、B6.MRLc11、B6.MRLc1c11)を用いて熱ストレス誘導後の精巣を解析した。腹腔内停留精巣では、コンジェニックマウスの中でB6.MRLc1c11マウスの精子形成が最も高い熱抵抗性を示した。このことから、持続的高温環境下ではMRL/MpJマウスに由来する1番および11番染色体上の責任遺伝子が相互に作用し合って精巣の熱抵抗性を高めていることが示唆された。温水曝露後短期間における精細管上皮へのダメージは、B6.MRLc11およびB6.MRLc1c11マウスではMRL/MpJマウスと同様に軽度であり、精子形成も部分的に維持されていた。一方、B6.MRLc1マウスではこのような熱抵抗性は認められなかったことから、一過性の高温環境下においては11番染色体上に存在する責任遺伝子座が精細管上皮へのダメージを緩和する働きをしている可能性が示唆された。さらに、温水曝露後長期間が経過した精巣に認められる石灰沈着の発症抑制が、作出したコンジェニックマウスの全てで認められたため、MRL/MpJに由来する1番染色体および11番染色体上のそれぞれの遺伝子座が熱ストレスにより誘導される精上皮の変性の修復に関与している可能性が示唆された。26年度が最終年度であるため、記入しない。今回、精巣におけるclaudin3の発現抑制実験により得られたBTBと精細胞の分化調節の密接な関わりを示唆する結果は、BTB機能の破綻が造精機能障害の一因となり得ることを強く示唆する。一方、B6.MRLc1における精細管腔内石灰沈着の抑制因子の存在とMRLにおけるBTB維持機構の関連は未だ不明だが、両者ともに精子形成の維持と関連していることが考えられるため、今回得られた結果は多岐にわたるとされる造精機能障害の一因を解明する上で非常に有益であると考える。今回、VADマウスの精巣の解析より得られた知見は、精細胞とセルトリ細胞(BTBを構築する細胞)は相互に密接に関わり合いながらBTBの局在を制御し、精細管内を精子形成に適した微小環境に維持していることを示唆する。前年度行った精子形成過程におけるclaudin3の機能解析から得られた結果と合わせると、BTBは精細胞の体系的な分化制御を担うゲートキーパーとしての役割を有する構造であることが示唆された。よって本研究結果は、BTB機能の破綻が造精機能障害の一因となり得ることを強く支持する。高温曝露後の精巣における石灰沈着の発生率においてマウスの系統間に差が認められたことは、本研究による発見が未だ不明な精巣内石灰沈着の発生機序を解明する上で非常に有用な知見をもたらす可能性を示す。
メダカヒレ再生関連遺伝子の網羅的スクリーニングとゲノムマッピング

1.ESTクローンとその解析再生芽が形成され、幹細胞が分化開始する時期であるメダカヒレ再生3日目のcDNAライブリーを構築し、遺伝研において10000シークエンスが終了した。その結果8901個のシークエンスが得られ、そのうち3454種類の遺伝子が含まれ、1個しかシークエンスがなかったものが2323個あり全体の67.2%を占めた。最も再生が盛んな切断後10日目のESTシークエンスとRNA in-situによる発現解析の結果、クローン13c18はヒレ切断2日目より発現を開始し、再生芽に特異的発現を示すことが明らかになった。さらに再生の進行に伴い伸張ヒレの先端の未分化な再生芽領域に継続的に発現を示すものの、未切断ヒレには発現は見られない。またこの発現パターンは再生芽形成に関与すると考えられるfgfr1に一致し、13c18は再生の開始に重要な機能を持っている。2.メダカ遺伝子のゲノムマッピング(1)胸びれを欠くpl (pectoral fin-less)変異体と、赤血球の形成に欠損を示すwho (white out)変異体について、マッピングを行った。plはLG10に位置することがわかり、0.2cM以内の場所に3種類のDNAマーカーを同定した。whoはLG12にマップされ、0.5cM以内に位置するDNAマーカーを1つ同定した。plとwhoの原因遺伝子を同定するために、それぞれのDNAマーカーをもつBACクローンを単離して、染色体歩行を開始した。また心臓形成に異常を示すrbiやbhtについてもマッピングを試みている。(2)血管で発現するfli、心臓で発現するtbx5、骨形成に関与するbmp1などの37個の遺伝子について、染色体地図上にマッピングを行った。現在解析中の突然変異の近傍にマッピングされた遺伝子はなく、原因遺伝子の候補は得られていない。引き続きESTのマッピングを進めている。
運動論的効果を取り入れた流体モデルによる非接触ダイバータプラズマの動的挙動の解明

イオン温度非等方性を考慮に入れ、ダイバータプラズマ流体の振る舞いを記述するために、従来のモデルを拡張した新しいダイバータプラズマ流体モデルを開発した。新たに開発したモデルを用いた周辺プラズマ解析により、プラズマが衝突領域にある場合、イオン温度は等方的であり従来のダイバータプラズマ流体モデルに基づく解析と一致するが、プラズマが無衝突領域にある場合、イオン温度の非等方性が確認された。さらに、新たに開発したモデルを用いて、シース入り口におけるプラズマの超音速流を記述できることを示した。新たなモデルを用いて評価した非等方的イオン温度を用いて粘性項を評価した。将来の核融合炉の成立は、非接触ダイバータプラズマ方式によるダイバータの除熱が鍵を握る。しかし、非接触ダイバータの発現機構と動特性はいまだ解明されていない。非接触状態への遷移の物理にとって、運動論的効果が重要と考えられているが、計算機資源の制約上、現状の大規模コードシミュレーションでこれを取り扱うことができない。本研究の目的は、運動論的効果を取り入れ、なおかつ現実的な計算時間で解析可能な新しい非接触ダイバータプラズマ流体モデルを構築することにある。これを用いて、非接触ダイバータプラズマの発現機構の解明や、その定常維持に必要なプラズマ条件の解明を目指す。本研究は平成24年度から26年度までの3ヵ年計画で実施する。本研究では、運動論的効果を取り入れた新しいダイバータプラズマ流体モデルを構築する。従来使われていたプラズマ流体の拡張を行い、イオン温度非等方性が非接触ダイバータプラズマ発現に与える影響、接触状態から非接触状態への遷移に伴うプラズマの亜音速-超音速遷移、間欠的高エネルギー電子に対する非接触ダイバータプラズマの動的応答特性、さらにはこれらの相乗効果を解明する。平成24年度に開発したイオン温度非等方性を考慮したプラズマ流体モデルを、1次元周辺プラズマ流体モデル数値解析コードへ実装した。この実装において、ダイバータ境界条件の数値化に工夫が要ることが判明した。そこで、「バーチャルダイバータ数値モデル」を新たに導入した。この新しい計算モデルを用いて、ダイバータプラズマのイオン温度の非等方性を解析した。磁力線に垂直方向のイオン温度は、並行方向のイオン温度に比べて、数倍大きくなりうることが分かった。これは磁力線に並行方向の移流による熱輸送が、垂直方向・並行方向の温度緩和よりも大きいためである。また、ダイバータターゲット近傍でプラズマ流速が超音速になりうることも分かった。本研究の目的は、運動論的効果を取り入れ、なおかつ現実的な計算時間で解析可能な新しい非接触ダイバータプラズマ流体モデルを構築し、非接触ダイバータプラズマの発現機構の解明を行うことである。平成24年度の研究実施項目は、イオン温度非等方性を考慮したプラズマ流体モデルの開発とイオン温度非等方性が非接触ダイバータプラズマ発現に与える影響の解析である。イオン温度非等方性を考慮したプラズマ流体モデルの開発を行った。従来、周辺プラズマ流体を記述する輸送方程式群は、イオン粒子数保存式、イオンの運動量保存式、電子のエネルギー保存式、イオンのエネルギー保存式から構成される。そこでは、磁力線に平行方向と垂直方向でイオン温度は等しいと仮定していた。そこで、従来のイオンのエネルギー保存式を拡張し、磁力線に平行方向と垂直方向の温度成分それぞれの方程式を構築した。その結果、周辺プラズマを記述する輸送方程式群は、4つから5つに増加した。この拡張された輸送方程式群を導入するために、研究代表者が開発している1次元周辺プラズマ流体モデル数値解析コードを改良した。しかしながら、イオン温度非等方性が非接触ダイバータプラズマ発現に与える影響の解析までには至らなかった。数値不安定性の抑制に予想外の時間がかかったためである。次年度は、今年度開発し妥当性が確認された数値解析コードを用いて、イオン温度非等方性が非接触ダイバータプラズマ発現に与える影響を実施する。本研究の目的は、運動論的効果を取り入れ、なおかつ現実的な計算時間で解析可能な新しい非接触ダイバータプラズマモデルを構築することにある。平成24年度では、イオン温度非等方性を考慮した拡張されたプラズマ流体モデルを開発した。

しかし、従来用いられてきたダイバータ部シース入り口におけるプラズマ境界条件数値モデルの適用性の限界も明らかになってきた。そこで平成25年度では、シース入り口における境界条件数値モデルとして、新たに「バーチャルダイバータ数値モデル」を導入することで、この困難の解決を図った。平成26年度は、プラズマの運動論的効果を考慮した非接触ダイバータのモデリングのために、前年度までに開発した新しいプラズマ流体モデルに中性粒子流体モデルを組み込んだ。ここで重要な点は、中性粒子の輸送を支配する物理過程は荷電交換反応であることである。そのため、中性粒子のイオンとの衝突前後の速度は強く相関するため、簡易的な拡散モデルに改良を加えた。具体的には、磁力線に平行方向と反平行方向に移動する中性粒子を区別してモデルを構築した。以上のモデルにより、現実的な計算時間で非接触ダイバータプラズマをモデル化することに成功した。核融合炉工学開発したモデル方程式を数値計算コードに実装をする際には、境界条件の実装が重要である。ダイバータプラズマの境界条件は、非線形性が極めて強い特殊な形式であるため、従来の数値流体力学で知られている境界数値計算スキームの適用が難しく、数値計算を行いながら試行錯誤を繰り返す必要がある。この試行錯誤に予想外の時間を要したため、平成24年度は当初計画よりやや遅れる結果となった。平成25年度は24年度の未実施事項を優先して行ったため、2526年度の実施予定項目の達成に遅れが生じている。開発したモデル方程式を数値計算コードに実装をする際には、境界条件の実装が重要である。適正な境界条件が実装できなければ、たとえ計算体系全体では数値的に安定なスキームを導入していても、境界において数値不安定が発生し、それが計算体系全体に伝播し、遂には計算が破綻する。この試行錯誤に予想外の時間を要したため、当初計画よりやや遅れる結果となった。しかし、最終的には数値計算学的に妥当と考えられるコードが開発できたため、今年度の研究活動により遅れを回復できると考えている。前年度に新たに導入した「バーチャルダイバータ数値モデル」により、遅れが生じていた平成24年度の実施項目を達成することができた。26年度は、「バーチャルダイバータ数値モデル」を援用して、当初計画で2526年度実施する予定であった(i)ELM高エネルギー電子を考慮したプラズマ流体モデルの開発、(ii)ELM高エネルギー電子による再接触過程の動的解析、(iii)運動論的効果の相乗効果の解明を行う。前年度に開発した数値解析コードを用いて、前年度に達成できなかった様々なプラズマ条件のもとで非接触ダイバータプラズマの発現の動的挙動を解析する。とりわけ、高リサイクリングダイバータから非接触ダイバータへの遷移における、イオン温度の非等方性の影響を解析する。
磁場応答性を有する金属配位多環芳香族電子材料の創製

有機電子材料は一般的に柔軟性に富み、軽量であり、低毒性である。その中でも広いπ共役系を有する多環芳香族化合物は優れた電気特性を有している。本研究では芳香環がジグザグ型に縮環したフェナセン類にカルボニル基が2つ隣接した官能基であるオルトキノン構造を化学合成により組み込み、本官能基特有の化学的性質を利用した、酸化ー還元スイッチングを見出した。本スイッチンッグは水素ガス及び酸素ガスに応答し、明瞭な色や蛍光特性の変化を観測することができる。さらに、オルトキノン構造を還元することで得られるヒドロキノン構造を利用して、磁性を持つ金属との磁場応答性錯体を合成した。磁性金属を配位することが可能なピセン誘導体の合成法の確立を行った。ヒドロキサム酸を含有するピセン誘導体に関しては、6π電子環状反応の条件を精査して定量的に進行する条件を見出した。基質合成にまだ問題があるため、大量合成には至っていない。一方、オルトキノンを含有するピセン誘導体の合成はパラジウム触媒によるカップリングと有機触媒によるベンゾイン縮合により効率的に合成できることを見出した。この手法は様々なオルトキノン含有多環芳香族化合物の合成に適用可能な方法となっている。上記の方法で合成したピセン-13,14-ジオンのオルトキノン構造は水素添加反応により還元するとヒドロキノンとなり、このオルトキノン体とヒドロキノン体の間に劇的な光学特性の変化を観察した。この知見を活かし、固体パラジウム触媒による水素添加反応、酸素による酸化反応を組み合わせ、酸素ガスー水素ガスによるレドックススイッチングへと展開した。この手法はガスのエネルギーを多環芳香族化合物の色や蛍光といった光学特性の変化に利用した初めての例となる。加えて、計算化学的手法を駆使して何故色や蛍光の大きな変化が観測されるのかを明らかとした。その結果、多環芳香族化合物のπ共役系の拡張に加えて、オルトキノン部位でのねじれひずみが極めて大きな因子であることを突き止めた。この、計算化学によるひずみエネルギーの算出を駆使して、ひずみのない分子の創製も行った。具体的にはペンタフェン-6,7-ジオンを合成し、その光学特性及びレドックススイッチング機能を調べた。その結果、ペンタフェン-6,7-ジオンは固体状態で赤色蛍光を示す非常に興味深い分子であった。計算化学的推察から分子間相互作用がこの極めて珍しい蛍光特性を示していることが示唆された。上記の成果はAngewandte Chemie, International Editionに掲載が決定した。当初の計画である磁場応答性金属錯体の合成は、配位子の効率的合成法、特に鍵反応の確立は予定通り進行した。加えて、予期せぬ展開として、水素ガスと酸素ガスによる多環芳香族化合物の新しいスイッチング機能を見出すことに成功した。今後合成していく様々な多環芳香族化合物の新たな評価系を手に入れたという意味で大きな価値を持つ。昨年度、見出した芳香族オルトキノン化合物の酸化ー還元スイッチング特性の機能性をさらに広げるべく、オルトキノン構造を組み込んだ[7]フェナセン誘導体の化学合成を行った。市販品から11工程で目的物を合成し、現在、酸化ー還元に起因する光学特性の変化について、詳細に検討している。続いて、磁場応答性を持つ金属部位との錯体形成を検討した。すなわち、オルトキノン部位を還元することにより得られるヒドロキノン体を配位子として用い、磁性を有する鉄との錯体形成を試みた。まず、ピセン-13, 14-ジオンを水素及びパラジウム触媒を用いる接触還元条件により、ピセン-13, 14-ジオールへ変換した。一方、同様の還元反応は、白金電極を用いた電気化学的還元反応でも成功した。得られたピセン-13, 14-ジオールは鉄錯体を合成するため、直ちにペンタカルボニル鉄を作用させ、六配位鉄錯体と思われる黒色結晶を得た。また、磁性は有していないが平面四配座構造を持つことが予想されるNi錯体の合成を合わせて検討した。鉄錯体と同様に、直前に合成したピセン-13, 14-ジオールを速やかに塩化ニッケルで処理し、黒色固体を得ることに成功した。現在、それぞれの錯体の構造を決定するべく、単結晶X線結晶構造解析に向けて、再結晶を検討している。今後、合成した鉄錯体は、電導性と磁性の組み合わせによる新規電子材料創製を目指し、キャリア移動度の測定に加えて、πーd相互作用に起因する電気特性の変化を調べるため、磁場中での測定を行う。合成法をほぼ確立できたので、様々なオルトキノンおよびヒドロキサム酸含有多環芳香族化合物の合成へと着手する。続いて、磁性金属との錯体合成を行う。作成した金属錯体は磁場と電場による半導体特性を観測する。

加えて、今回見出したレドックススイッチング特性も合わせて検討する。一方、オルトキノン化合物に強酸中で得意な芳香族カチオンが生じることを見出しており、その電子状態など構造有機化学的知見を得るために物性測定を行う。有機材料化学本年度はガススイッチングに関する結果が予期せず得られてきたため、そちらを重点的に検討した。本来であれば高額な金属試薬を利用した錯体合成を予定していた。結果として、次年度に使用する予算が発生した。研究計画として、次年度に金属錯体を合成する予定となっており、全体としての予算は必要である。金属配位能を有する多環芳香族化合物を合成するための原料の購入費および金属試薬の購入を主な物品費として計上する。また、論文投稿費(カラーフィギュア代など)、英文校正費として使用する。
NMR法によるショウジョウバエSxl蛋白質のRNA分子の認識機構の解明

Sxl蛋白質は,ショウジョウバエの性決定に重要な役割を果たしているRNA結合蛋白質である.本研究は,まず,Sxl蛋白質について,部位特異的な変異体を導入して,構造解析を行うのに十分な溶解度をもつ試料を作成した.これによりSxl蛋白質のRBD1が,特徴的なアミノ酸配置をもつ,RBDであることを明らかにした.つぎに,この変異体を用いて,UGU_7を結合配列として,X線結晶解析を行い,複合体の高次構造を決定した.これにより,認識配列が,二つのRNA結合ドメインにより挟まれ,協同的に一本鎖のRNA分子が認識される,機構を明らかにした.また,二つのRBDのうちRBD1は,従来知られていたRBDとは,異なるRNA分子の認識を行っていることが明らかになった.また,一本鎖のRNA分子の安定同位体標識法を確立し,NMR法による,解析から,水溶液中においても,Sxl蛋白質のRBD1-RBD2が,RNA分子を協同的に認識していることを明らかにした.さらに,Sxl蛋白質と類似しているHuC蛋白質のRNA結合ドメインについてもRNA分子の認識機構を明らかにし,結合配列であるAUUUAUUUを特異的に認識するメカニズムを明らかにした.Sxl蛋白質とHuC蛋白質を比較することにより,アデニン塩基を特異的に認識するメカニズムを明らかにした.さらに,U2AF蛋白質について,そのRBDの高次構造を決定し,このRBDが,従来知られているRBDとは,異なる立体構造を持ち,12残基程度からのある余分なループ構造をもつことを明らかにした.さらに,U2AFでは,二つのRBDにより,U_4C_2U_4という結合配列が,複合体を解析する上で適した結合配列であることを明らかにした.Sxl蛋白質は,ショウジョウバエの性決定に重要な役割を果たしているRNA結合蛋白質である.本研究は,まず,Sxl蛋白質について,部位特異的な変異体を導入して,構造解析を行うのに十分な溶解度をもつ試料を作成した.これによりSxl蛋白質のRBD1が,特徴的なアミノ酸配置をもつ,RBDであることを明らかにした.つぎに,この変異体を用いて,UGU_7を結合配列として,X線結晶解析を行い,複合体の高次構造を決定した.これにより,認識配列が,二つのRNA結合ドメインにより挟まれ,協同的に一本鎖のRNA分子が認識される,機構を明らかにした.また,二つのRBDのうちRBD1は,従来知られていたRBDとは,異なるRNA分子の認識を行っていることが明らかになった.また,一本鎖のRNA分子の安定同位体標識法を確立し,NMR法による,解析から,水溶液中においても,Sxl蛋白質のRBD1-RBD2が,RNA分子を協同的に認識していることを明らかにした.さらに,Sxl蛋白質と類似しているHuC蛋白質のRNA結合ドメインについてもRNA分子の認識機構を明らかにし,結合配列であるAUUUAUUUを特異的に認識するメカニズムを明らかにした.Sxl蛋白質とHuC蛋白質を比較することにより,アデニン塩基を特異的に認識するメカニズムを明らかにした.さらに,U2AF蛋白質について,そのRBDの高次構造を決定し,このRBDが,従来知られているRBDとは,異なる立体構造を持ち,12残基程度からのある余分なループ構造をもつことを明らかにした.さらに,U2AFでは,二つのRBDにより,U_4C_2U_4という結合配列が,複合体を解析する上で適した結合配列であることを明らかにした.われわれは、Sxl蛋白質について、二つのRBD(RBD1-RBD2)の協同作用によってRNA分子の配列認識が行われていることをBIAcoreを用いた結合のon-off rateの測定から明らかにした。さらに部位特異的変異をもちいることにより、構造解析可能な試料を作成し、NMR法によるRBD1,RBD2の高次構造解析に成功した。この結果RBD2は、通常のRBDと同じような高次構造を持つのに対して、RBD1は、RBDとしてのコンセンサス配列にあてはまらない高次構造をもつことが明らかになった。すなわち、一般にRBDは,RNP1,RNP2と呼ばれる共通配列(それぞれ3番目と1番目のβストランドに対応する)を持ち,RBD2は,この特徴を備えているのに対して,RBDIは,RNP1,RNP2にあたる部分の保存が悪い.とくにRNA分子との認識に重要であると考えられるRNP2の芳香族アミノ酸がIle残基に置換している.しかし、RNP2の両端に存在しているLeu残基については両者で保存されており、このふたつのアミノ酸側鎖がβシート構造とαヘリックス構造の間にはさまりRBDの構造を保持していることが推察された。また,一般にRBDでは,2番目と3番目のβストランドをつなぐループ部分に荷電を持ったアミノ酸がよく現れるのに対して,RBDIでは,この部分に芳香族アミノ酸が富んでいることが明らかとなった。興味深いことに、通常のRBDとは異なるアミノ酸を持つRBD1のほうが、RBD2よりも強いRNA結合活性を持っている。さらにSxl蛋白質の結合配列としてGUUUUUUUUCを選び、安定同位体標識法を用いた解析から、2,3,6,7位にあるウリジンのイミノプロトンが特異的にSxl蛋白質のRBD1-RBD2に認識されていることを明らかにした。

また、予備的な結果ではあるが、この結合配列とSxl蛋白質のRBD1-RBD2との共結晶の作成を試み、微結晶を得ている。われわれは、すでにSxl蛋白質について、二つのRBD(RBD1-RBD2)の協同作用によってRNA分子の配列認識が行われていることを明らかにし、さらに部位特異的変異をもちいることにより、構造解析可能な試料を作成し、NMR法によるRBD1,RBD2の高次構造解析に成功している。この結果RBD2は、通常のRBDと同じような高次構造を持つのに対して、RBD1は、RBDとしてのコンセンサス配列にあてはまらない高次構造をもつことが明らかになった。さらにSxl蛋白質の結合配列としてGU8C,を選び、安定同位体標識法を用いた解析から、2,3,6,7位にあるウリジンのイミノプロトンが特異的にSxl蛋白質のRBD1-RBD2に認識されていることを明らかにしている。また、予備的な結果ではあるが、GU8CおよびU5GUUGU8結合配列とSxl蛋白質のRBD1-RBD2との共結晶の作成を試み、そのX線結晶解析から解釈可能な電子密度像を得ている.この結晶解析からRBD1-RBD2の二つのドメインによって一本鎖のRNA分子が挟まれるように認識されていることが明かとなった.さらにSxl蛋白質と競合的に働きショウジョウバエの性決定に関与していると考えられるU2AF蛋白質についても構造決定を進めた.この蛋白質もRBDモチーフをタンデムに3つ持つ蛋白質であるが、クロスリンクの実験からN末端から二つのRBDが結合に重要であることを明らかにした.さらにこのRBD1についてNMR法による構造決定を行ったところ,従来考えられたものとは,異なる二次構造のアラインメントをもつことが明らかになった.Sxl蛋白質は,ショウジョウバエの性決定に重要な役割を果たしているRNA結合蛋白質である.本年度は,まず,Sxl蛋白質について,UGU_7を結合配列として,X線結晶解析を行い,複合体の高次構造を決定した.これにより,認識配列が,二つのRNA結合ドメインにより挟まれ,協同的に一本鎖のRNA分子が認識される,機構を明らかにした.また,二つのRBDのうちRBD1は,従来知られていたRBDとは,異なるRNA分子の認識を行っていることが明らかになった.また,一本鎖のRNA分子の安定同位体標識法を確立し,NMR法による,解析から,水溶液中においても,Sxl蛋白質のRBD1-RBD2が,RNA分子を協同的に認識していることを明らかにした.さらに,Sxl蛋白質と類似しているHuC蛋白質のRNA結合ドメインについてもRNA分子の認識機構を明らかにし,結合配列であるAUUUAUUUを特異的に認識するメカニズムを明らかにした.Sxl蛋白質とHuC蛋白質を比較することにより,アデニン塩基を特異的に認識するメカニズムを明らかにした.さらに,U2AF蛋白質について,そのRBDの高次構造を決定し,このRBDが,従来知られているRBDとは,異なる立体構造を持ち,12残基程度からのある余分なループ構造をもつことを明らかにした.さらに,U2AFでは,二つのRBDにより,U_4C_2U_4という結合配列が,複合体を解析する上で適した結合配列であることを明らかにした.
ミトコンドリアＡＤＰ／ＡＴＰ輸送体を標的とする特異的阻害剤の創製とその応用

ミトコンドリアADP/ATP輸送体(AAC)はエネルギー代謝において重要な役割を担っているが、その作用機序の多くは未解明である。したがって、既知のAAC阻害剤を上回る強力なAAC阻害剤を獲得し、AACのシステイン残基の化学修飾による呼吸活性や活性酸素種の発生等のミトコンドリアの生理機能に与える影響を評価する。さらに、生理的条件のAACのシステイン修飾量を質量分析を用いて定量し、ミトコンドリアにおける活性酸素種による酸化ストレスとAACのシステイン修飾の関係性を明らかにする。これらにより、AACのシステイン残基を標的とする化合物がエネルギー代謝や酸化ストレスを制御する薬剤となりうるかを解明する。
ラン藻と葉緑体の転写後制御因子に関する研究

ラン藻と葉緑体の転写後制御因子であるRNA結合蛋白質(RNP)の機能と起源に関する研究を行った。本研究で得られた主な成果は次の通りである。1.単細胞ラン藻Synechococcus PCC6301のRNPは葉緑体RNPのRNA結合ドメイン(RBD)と最も相同なアミノ酸配列をもつことを明らかにし、葉緑体RNPが古ラン藻起源であることを初めて実証した。2.シロイヌナズナとタバコの葉緑体RNP遺伝子の構造解析を行い、葉緑体RNPが系統的に3つのグループに分類できることを明らかにした。3.タバコの葉緑体RNPは、非ポリソーム画分中の16SrRNAイントロンをもつ前駆体tRNAやmRNA分子に結合して、RNA-RNP蛋白質複合体を形成していることを明らかにした。葉緑体RNPは、葉緑体RNA分子の安定性やRNAプロセシングに関与している可能性を示した。4.ラン藻と葉緑体のRNPとは異なるタイプのRNPを発見した。これらのRNPは一個のRBDとC末端側にグリシンに富んだ領域をもつことから、RGP(RNA-binding Glycine-rich-Proteins)と命名した。RGPと葉緑体RNPは、それぞれ植物細胞の中で、核とオルガネラに特有の転写後制御機構を担っている可能性が強く示唆される。5.ラン藻、葉緑体、核に存在するRNP蛋白質の構造と核酸結合特性を踏まえ、3者のRNP蛋白質の進化的関係について考察を加えた。葉緑体遺伝子の発現制御は主に転写後のレベルで行なわれている。我々は、このレベルの制御に関与すると考えられる葉緑体RNA結合蛋白質群(cp28cp33)が植物に普遍的に存在する可能性を調ベるため、ゲノムサイズが小さいシロイヌナズナの葉緑体RNA結合蛋白質遺伝子をクローン化し構造解析を行なった。さらに、葉緑体RNA結合蛋白質の起源を明らかにするためにラン藻から核酸結合蛋白質を分離しその遺伝子構造を解析した。1.シロイヌナズナのcp29、cp31、cp33ホモログ遺伝子は、それぞれ268、253、242残基の成熟葉緑体RNA結合蛋白質をコードする。RNA結合ドメインのアミノ酸配列の相同性はタバコとシロイヌナズナの間で6683%と高く、各々の遺伝子のコピー数(ハプロイド当り1個)、イントロンの数(3個)、イントロンの挿入位置ともタバコ遺伝子のものと同じであった。これらの結果は、葉緑体RNA結合蛋白質が植物に普遍的に存在し、葉緑体内で重要な役割を担う蛋白質であることを示している。2.ラン藻Anacystis nidulans6301の可溶性画分から核酸アフィニテイーカラムを用いて分離した12kDa蛋白質のN末端アミノ酸配列を決定した。その結果、共通配列型RNA結合ドメインの保存配列RNP2に相同なIYVGNL配列をもつことが判明したので、この蛋白質に対応する遺伝子をクローン化しDNA塩基配列を決定した。12kDa蛋白質は110残基からなり、82残基のRNA結合ドメインをもつ。ラン藻のRNA結合ドメインはタバコの葉緑体RNA結合蛋白質のそれと最も相同性が高いことから、葉緑体RNA結合蛋白質はラン藻起源と考えられる。本研究で見いだしたラン藻蛋白質の共通配列型RNA結合ドメインとしては原核細胞で最初の報告になる。葉緑体遺伝子の転写後制御に関与すると考えられるRNA結合蛋白質(RNP)の起源を明らかにするため、単細胞性ラン藻Synechococcus PCC6301から核酸結合蛋白質を分乱しその遺伝子構造を解析した。本研究で以下のことを明らかにした。1)相同な2種類の核酸結合蛋白質(12RNP1と12RNP2と命名)の存在を蛋白質分析と遺伝子の構造解析の結果明らかにした。

2)12RNP1は110アミノ酸残基、12RNP2は99残基からなり、どちらも82残基のRNP-CSタイプのRNA結合ドメイン(CS-RBD)をもち両者の相同性は64%であった。葉緑体RNPのそれとは4052%と高い相同性をもつが、動物と酵母のRNA結合蛋白質とは1834%の相同性であった。3)12RNP蛋白質は原核細胞で初めて見出された典型的なCS-RBD蛋白質である。4)12RNP1遺伝子と12RNP2遺伝子は、530ntのモノシストロニックmRNAとして転写され、mRNAの蓄積量は両者で20倍以上異なる。5)12RNP蛋白質は単鎖DNA、ポリ(G)、ポリ(U)鎖に特異的に結合するが、二本鎖DNA、ポリ(A)、ポリ(C)鎖には結合しないことをin vitro核酸結合実験で明らかにした。6)ラン藻12RNPと葉緑体RNPおよび植物細胞のグリシンリッチRNA結合蛋白質(RGP)との進化的関係について考察した。ラン藻と葉緑体の転写後制御因子であるRNA結合蛋白質(RNP)の機能と起源に関する研究を行った。本研究で得られる主な成果は次の通りである。1.単細胞性ラン藻Synechococcus PCC6301のRNPは葉緑体PNPのRNA結合ドメイン(RBD)と最も相同なアミノ酸配列をもつことを明らかにし、葉緑体RNPが古ラン藻起源であることを初めて実証した。2.シロイヌナズナとタバコの葉緑体RNP遺伝子の構造解析を行い、葉緑体RNPが系統的に3つのグループに分類できることを明らかにした。3.タバコの葉緑体RNPは、非ポリソーム画分中の16SrRNA、イントロンをもつ前駆体tRNAやmRNA分子に結合して、RNA-RNP蛋白質複合体を形成していることを明らかにした。葉緑体PNPは、葉緑体RNA分子の安定性やRNAプロセシングに関与している可能性を示した。4.ラン藻や葉緑体のRNPとは異なるタイプのRNPを発見した。これらのRNPは一個のRBDとC末端側にグリシンに富んだ領域をもつことから、RGP(RNA-binding Glycine-rich Proteins)と命名した。RGPと葉緑体RNPは、それぞれ植物細胞の中で、核とオルガネラに特有の転写後制御機構を担っている可能性が強く示唆される。5.ラン藻、葉緑体、核に存在するRNP蛋白質の構造と核酸結合特性を踏まえ、3者のRNP蛋白質の進化的関係について考察を加えた。
マトロイド・マッチングの構造理論とその回路網解析への応用

線型マトロイド・マッチングは,ジャイレータ抵抗回路網の構造可解性判定に応用されている.しかし,実際問題としては,構造的に可解であることを保証するばかりでなく,数値誤差の影響を受けない組合せ的な情報に基づいて,数値計算の合理的な解法手順を示すことが望まれる.本研究では,線型マトロイド・マッチングの分解原理を確立し,分解を求める効率的な算法を与えることによって,この問題を解決した.さらに,海外との共同研究によって,線型マトロイド・マッチングの一般化である線型デルタマトロイド・パリティ問題に関する最大最小定理と効率的な多項式時間算法を導いた.その結果,線型マトロイド・マッチング問題が効率的に解ける仕組みについても理解が深まった.線型マトロイド・マッチングは,ジャイレータ抵抗回路網の構造可解性判定に応用されている.しかし,実際問題としては,構造的に可解であることを保証するばかりでなく,数値誤差の影響を受けない組合せ的な情報に基づいて,数値計算の合理的な解法手順を示すことが望まれる.本研究では,線型マトロイド・マッチングの分解原理を確立し,分解を求める効率的な算法を与えることによって,この問題を解決した.さらに,海外との共同研究によって,線型マトロイド・マッチングの一般化である線型デルタマトロイド・パリティ問題に関する最大最小定理と効率的な多項式時間算法を導いた.その結果,線型マトロイド・マッチング問題が効率的に解ける仕組みについても理解が深まった.
摂食動作時の口唇・顎の運動と手指の協調-食具使用時の3次元動作解析-

摂食・嚥下リハビリテーションの分野では,口腔・咽頭・食道領域の生理学的研究が広く行われており,訓練,指導法も多く認められている。しかしながら,手づかみ食べ,食具食べでの動作分析の詳細は明らかではなく,自食指導の診断基準や指導法は確立されていない現状である。本年度は,健康な成人の食具食べ動作における食具の移動過程と開口との関連を明らかにし,その結果を摂食・嚥下リハビリテーションの自食指導に応用することを目的に,3次元動作解析システムにてスプーン食べ動作を解析した。対象は,健康な成人12名(男性5名,女性7名,利き手は右手)である。垂直座位の姿勢で,スプーンにて皿上のプリンをすくってから口唇で摂り込むまでの自食動作を綾野ら^<1)>の方法により撮影,解析した。スプーン食べ1動作におけるプリンをすくい上げた時点(s),開口開始時点(o),捕食時点(i)の4つの時点について検討した。スプーン食べ動作において,すくい動作に近い時点で開口を認める者は,その際の上唇とスプーンとの距離が長い傾向であった。スプーン食べ動作において,捕食時点近くで開口開始を認める者は,すくってから開口開始までと,開口開始から捕食までとのスプーンの移動する速度に差が認められた。また,スプーンの追視は,開口開始後に終了する傾向であった。これは,捕食準備となる開口が終了すれば,食物の黙視は必要ないからと推察された。文献:1)綾野理加,向井美惠,金子芳洋:摂食動作時における口と手の協調運動-手づかみ食べにおけるpick upから摂りこみまで-,昭歯誌,17:13-22,1997摂食・嚥下リハビリテーションの分野では,口腔・咽頭・食道領域の生理学的研究が広く行われており,訓練,指導法も多く認められている。文献:1)綾野理加,向井美惠,金子芳洋:摂食動作時における口と手の協調運動-手づかみ食べにおけるpick upから摂りこみまで-,昭歯誌,17:13-22,1997
高等教育の市揚化、民営化に関する日中比較研究

平成19年度は、王幡が外国人特別研究員としての最終年度に当るので、研究課題に関する中間的ではあるが報告書を作成した。報告書は、2部構成になっている。第1部は、中国における高等教育の市場化、民営化の特徴や課題を明らかにすることをねらいとして、民弁大学と独立学院を含む民弁高等教育の問題、大学教育評価の制度化、産学連携の変容などを扱っている。具体的には、(1)中国における高等教育民営化の動向-民弁大学と独立学院、(2)中国における高等教育の市場化-国公立普通高等教育機関と民弁大学、(3)中国における民弁高等教育の変容、(4)中国における大学教育評価の制度化、(5)中国における産学連携の-形態としての大学企業の変容、(6)中国における大学企業の現状、などの論稿が納められている。第2部は、日本における国立大学法人化と産学連携、高度人材養成の現状と課題、私立大学における新たな大学像の探求などを対象としている。そこでは、(1)日本の大学における産学連携の現状、(2)日本の大学における高度専門職業人養成の新展開、(3)私立大学における教学実践の探求-阪南大学を事例として、などが紹介されている。以上のなかでも、とくに中国における大学教育評価の制度化や産学連携は近年急速に展開されたものであり、その最新の情報を使っての検討という点で、先駆的な意義がある。
メタゲノム由来高機能β-グルコシダーゼの解析と応用

環境中の微生物に由来するメタゲノムライブラリーから、高い生成物阻害耐性や熱安定性を有する高機能β-グルコシダーゼを複数単離することに成功した。高機能β-グルコシダーゼの酵素学的な諸性質の解析やリグノセルロース系バイオマスの糖化反応への利用の検討によって、単離した酵素が酵素学的にユニークであり、かつリグノセルロース系バイオマスの糖化反応に有用であることが明らかになった。また、高機能β-グルコシダーゼへの変異導入試験によって熱安定性の改善や糖転移メカニズムの解析を進めることができた。メタゲノム由来の高機能(生成物阻害耐性、耐熱性などを有する)β-グルコシダーゼを探索するため、まず大腸菌を宿主に用いたファンクショナルスクリーニングによって土壌微生物由来メタゲノムライブラリーからβ-グルコシダーゼ活性を有する大腸菌クローンを多数取得した。次に、これらβ-グルコシダーゼ活性を有する大腸菌クローンの中から、高濃度グルコース存在下、高濃度セロビオース存在下、熱処理条件下において活性を有するクローンをスクリーニングした。その結果、生成物(グルコース)阻害耐性や基質(セロビオース)阻害耐性を有するβ-グルコシダーゼ、また、僅かではあるが耐熱性を有するβ-グルコシダーゼを発現する大腸菌クローンの取得に成功した。これらの大腸菌クローンの一部から保有するベクターを抽出し、シーケンス解析することによって推定β-グルコシダーゼ遺伝子を同定した。これらの推定β-グルコシダーゼ遺伝子のコードするタンパク質を発現・精製するために推定β-グルコシダーゼ遺伝子を大腸菌発現用ベクターにクローニングした。今後、これらのメタゲノム由来推定β-グルコシダーゼの詳細な酵素学的解析を行う予定である。また、シーケンスが完了していないクローンの解析も今後随時進める予定である。上記研究に加え、当研究室においてこれまでに取得されている生成物阻害耐性β-グルコシダーゼへランダム変異を導入し、生成物阻害耐性の低下した変異酵素をスクリーニングすることによって、本酵素の生成物阻害耐性に重要であると予想されるアミノ酸残基を特定することができた。メタゲノムから単離した生成物阻害耐性を有する複数の高機能β-グルコシダーゼに関して、研究を進めた。メタゲノム由来生成物阻害耐性β-グルコシダーゼTd2F2の解析では、ランダム変異導入によって生成物阻害耐性が低下した変異体を取得し、また、野生型Td2F2と生成物阻害耐性が低下した変異体の結晶構造解析を行い、生成物阻害耐性に重要な構造を特定した。メタゲノム由来β-グルコシダーゼTd2F2は高い糖転移活性を有しており、ソフォロースなどの有用な2糖を生産するポテンシャルを有しており、この高い糖転移活性は生成物阻害耐性と強く関連しており、生成物阻害耐性が低下した変異体では糖転移活性に変化が生じていることを明らかにした。また、Td2F2以外にも生成物阻害耐性を有するβ-グルコシダーゼをメタゲノムから単離しており、そのれらの酵素学的な諸性質の解析を進めた。その中で、特に生成物阻害耐性を有しており、また、ユニークな基質特異性などを有しているβ-グルコシダーゼに関して集中的に解析を進め、至適温度、至適pH、生成物阻害耐性、様々な添加物に対する応答などを明らかにした。本酵素に関しては、結晶構造解析や高機能化(耐熱性の向上)なども試みており、それらに関する実験結果も出始めている。本酵素はバイオマスの酵素糖化などに使用出来るポテンシャルを有しており、今後はバイオマスの酵素糖化などの産業利用に向けた研究も進める予定である。メタゲノム由来高機能β-グルコシダーゼの生化学的解析と結晶構造解析を組み合わせることにより、生成物阻害耐性や糖転移活性に関する新しい知見を得ることができた。これは産業利用に向けてた応用研究にもつながる重要な知見であると考えている。土壌由来メタゲノムから単離した生成物阻害耐性を有する複数のβ-グルコシダーゼの生化学的・酵素学的な諸性質の解析(至適温度・至適pH、重金属の添加効果、糖の添加効果、酵素反応速度論的解析など)を行った。また、メタゲノムからのスクリーニングに過程おいて興味深い基質特性を有するGlycoside hydrolasefamily 31に属する新規酵素の単離にも成功した。次に、バイオマスの酵素糖化を促進する有用性の高い生成物阻害耐性β-グルコシダーゼについて結晶構造解析を行った。本酵素の立体構造と好熱性細菌由来の熱安定性に優れる酵素の立体構造を比較することによって、メタゲノム由来の本酵素の安定性に関与すると推定される複数のアミノ酸残基を選定し、それらのアミノ酸残基に変異を導入することによって熱安定性の向上などの高機能化を試みた。約10種類の変異体の熱安定性試験によって、複数の熱安定性が向上した変異体の取得・熱安定性に重要なアミノ酸残基の特定に成功した。また、これらの変異を重ね合わせることによって単独の変異よりもさらに安定性の向上した変異酵素の取得に成功した。高機能化したメタゲノム由来生成物阻害耐性β-グルコシダーゼはその野生型酵素以上にバイオマスの酵素糖化を促進する能力を有しており、また、熱安定性以外にも重金属耐性や有機溶媒耐性なども獲得していることが明らかになった。また、本酵素の糖(基質および添加糖)との複合体の構造解析も試みており、様々な糖との複合体の結晶構造解析が進みつつある。さらなる研究の推進によって、生成物阻害耐性メカニズムの解明やその応用(既存産業用酵素への生成物阻害耐性の付与など)が期待される。有用酵素の単離・機能解析・結晶構造解析・高機能化まで一貫して研究を推進できている。

土壌由来メタゲノムDNAライブラリーから単離した「生成物阻害耐性」と「様々な糖によって活性化されるユニークな性質」を有するβ-グルコシダーゼMeBglD2の結晶構造解析(グルコース、キシロース、マルトースなどとの複合体の構造解析)を進め、本酵素の糖による活性化メカニズムの解明を目指した解析を行った。また、より大局的にβ-グルコシダーゼの生成物阻害他耐性メカニズムや熱安定化メカニズムを明らかにするために、大腸菌を発現宿主としたメタゲノムDNAライブラリーのファンクショナルスクリーニングによって新たな高機能β-グルコシダーゼの取得も試みた。本スクリーニングでは1)β-グルコシダーゼ活性を有する、2)生成物であるグルコース添加時においても良好な活性を示す、3)高い熱安定性を有する、という3つの選抜によって高機能β-グルコシダーゼの探索を行った。本スクリーニングによって新たに生成物阻害耐性および耐熱性を有するβ-グルコシダーゼをコードするメタゲノムDNAライブラリーを保持する大腸菌の単離に成功し、本大腸菌が有するメタゲノムDNAの次世代シーケンス解析によって、新たに複数種類の生成物阻害耐性および耐熱性を有すると推定されるβ-グルコシダーゼ遺伝子の同定に成功した。また、β-グルコシダーゼの探索過程において単離されたユニークな基質得特異性を有するキシロシダーゼについても構造解析などを進め、メタゲノム由来グリコシダーゼの利用を目指した研究を進めた。環境中の微生物に由来するメタゲノムライブラリーから、高い生成物阻害耐性や熱安定性を有する高機能β-グルコシダーゼを複数単離することに成功した。高機能β-グルコシダーゼの酵素学的な諸性質の解析やリグノセルロース系バイオマスの糖化反応への利用の検討によって、単離した酵素が酵素学的にユニークであり、かつリグノセルロース系バイオマスの糖化反応に有用であることが明らかになった。また、高機能β-グルコシダーゼへの変異導入試験によって熱安定性の改善や糖転移メカニズムの解析を進めることができた。大腸菌へ導入したメタゲノムライブラリー(約40000クローン)から多数のβ-グルコシダーゼを発現している大腸菌クローンを取得することができた。また、その中から、生成物(グルコース)阻害耐性、基質(セロビオース)阻害耐性、弱い熱耐性を有する推定β-グルコシダーゼを取得することができた。ランダム変異解析などでは生成物阻害耐性メカニズムの解明のために有用な情報が抽出できる変異酵素の取得に成功した。耐熱性に関しては、弱い耐熱性を有するβ-グルコシダーゼは取得できたが、これまでに報告されている耐熱性酵素を上回る様な強い耐熱性を有するβ-グルコシダーゼは取得することができなかった。引き続き、複数のメタゲノム由来高機能β-グルコシダーゼの解析を進め、生成物阻害耐性などの詳細なメカニズムの解明を行い、酵素エンジニアリング技術の基盤となる研究を行う。
正確且つ高精度LCMS測定のための新技術開発と基盤整備:分離指向誘導体化法の導入

本研究では,フルオラスと呼ばれるパーフルオロアルキル基同士がもつ特異な親和性を利用した分離指向性誘導体化法を駆使し,測定対象物質の正確かつ高精度なLC-MS/MS分析法の開発を行った。本法により,パーフルオロアルキル化された測定対象物質は,パーフルオロアルキル基修飾LCカラムで極めて選択的に保持され,MS検出において非フルオラス実試料マトリックスの影響を受けることなく,その測定を行うことが可能であった。昨年度は、フルオラス誘導体化法を生理活性(一級)アミン類へ適用し、それらのマトリックス効果を受けない選択的なLC-MS/MS分析法を開発した。本年度は、本フルオラス誘導体化法をさらに拡張すべく、シアリルオリゴ糖のLC-MS/MS分析に適用した。フルオラス試薬として、アミン型の試薬を用い、縮合剤の存在下、アミド化反応により、対象シアリルオリゴ糖をフルオラス化した。本法によってフルオラス化されたシアリルオリゴ糖は,フルオラスLCカラムによって強力に保持され、試料夾雑物との分離が良好であるばかりか,各シアリルオリゴ糖の分岐異性体同士の分離を行うことも可能であった。本法を実試料(ヒト尿及びヒト母乳)分析に適用したところ、いずれもマトリックス効果を受けることなく、シアリルオリゴ糖の測定を行うことが可能であった。すなわち、極めて極性の高い化合物(糖鎖)の測定にも本フルオラス誘導体化法は有用であり、広範囲の物質へ適用できる可能性が見出せた。さらに本法をアミノ酸分析に適用した。これまでフルオラス誘導体は、フルオラスLCカラムによる分離を行なっていた。しかしながら、LC分離法はハイスループットに特化しているとは必ずしも言えない。そこで、フルオラス化した測定対象物質(アミノ酸)を、フルオラス固相カラムで前処理し、その溶出液を直接MS/MS分析する方法を考案した。誘導体化反応は、生理活性アミン類のときと同様、還元的アミノ化反応により行った。当初目的のとおり、得られた誘導体はフルオラス固相カラム上で極めて選択的に精製することが可能であり、その溶出液は、十分な再現性をもって直接MS/MS分析に供して測定することが可能であった。以上、本研究によって、「フルオラス」という概念による「分離を指向した誘導体化法」の実用性及び有用性を確認することができた。本研究では、フルオラス(パーフルオロアルキル基同士の親和性)を利用して、LC-MS測定上の問題点(イオン化干渉)を解決し得る方法の開発を試みた。その原理は、測定対象物質にフルオラス基を導入した後、フルオラス基修飾LCカラムによって特異的かつ選択的に保持・分離を行うといったものである。本年度は、アミノ基含有化合物(生体関連アミン類)を対象に、フルオラスアルデヒド試薬を用いて誘導体化し、得られた誘導体のフルオラスLC分離を試みた。具体的には、還元的アミノ化反応によって、カテコールアミン類やインドールアミン類などのアミノ基をパーフルオロアルキル化した。当初、本反応では、対象となるアミノ基にフルオラス基が一つ導入されるものと考えていたが、一級アミノ基に対しては二つのフルオラス基を導入することが可能であった。そこで本年度は、一級モノアミン類に焦点を当て、それらの超選択的分析を試みた。フルオラスアルデヒド試薬にはperfluoroundecan-1-alを、還元剤には2-picoline boraneを用いて検討を行った結果、緩和な条件下(室温・15分)で反応を完結させることが可能であった。本法によって得られた誘導体は、フルオラスLCカラム上に極端に保持され、試料夾雑物と極めて良好に分離できることが確認された。とくに、LC-MS測定においてイオン化干渉の原因物質とされているリン脂質との分離は良好であり、回収率や精度・正確性などについても満足のいく結果が得られた。以上の結果より、本法がLC-MS測定においてイオン化干渉を受けない画期的な測定方法であることが証明された。研究実績の概要に記載のとおり、まずは第一級アミン類を対象にして、フルオラスアルデヒド試薬を用いたフルオラス誘導体化法の開発に成功している。得られた誘導体は、フルオラスLCカラムに選択的に保持できることを確認し、本法の有用性も実証した。また、アミノ基以外の官能基(カルボキシル基やスルフヒドリル基)をもつ生体関連物質についての誘導体化法の開発に関しても現在進行中であり、予備実験の結果、本研究の目的は十分に達成可能であると考える。以上のとおり、研究はおおむね順調に進行しており、次年度以降についてもとくに問題なく進行可能であると考えられる。今後は、対象物質を拡張し、本法の適用拡大を図る。具体的には計画書のとおり、カルボキシル基、スルフヒドリル基あるいは水酸基などを対象にしたフルオラス誘導体化法を確立し、広範の物質に対する有用性を確認する。

以上の基礎的な検討を行って本法の基盤を整備した後は、実試料分析(例えば、メタボロミクス解析など)へ適用し、本法の更なる有用性を実証する。次年度も本年度と同様、研究費は、薬品類(対象物の標準品やフルオラス試薬など)やLCMSの消耗部品あるいは溶媒などにその大半を使用する。その他として、学会や研究会参加のための旅費、論文投稿の際の英文校閲費や投稿料などに使用する予定である。研究費用お内訳に変動が生じた場合は、消耗品費で調整する。次年度の研究費においても90%を超える費用はない。
高等学校レベルにおける「科学と技術と社会の関連」に関する教材の開発

現代社会は科学文明社会と呼ばれるように、人々の考え方や日常生活の中に科学や科学技術が深くかかわっている。それらの多くは人々にメリットを与えるが、デメリットも伴っている。こうした時点で「科学や科学技術と人間社会との関連」を考え、それらに対する意思決定の能力を身につけた市民の育成が求められている。本研究は、そうした市民の育成を目ざす教育「STS教育」のうち、高校生を対象とした教育カリキュラム,教材開発を目的として始められた。最初の年度はもっぱら、関連する分野の研究動向の調査や教材開発のための資料収集にあたったが、二年目からは教材の試案を作成し、大阪府下のいくつかの高校で研究協力者の協力のもと実施し、さらに改善を重ね、最終年度においても授業を試みた。開発した教材は、「水俣病」「巨大開発に関するSTSモジュール」などであるが、今後開発しうるテーマとしてタンポポ調査を基にした「地域開発とSTS」や大学生用に開発した「動力技術の変遷と環境の変化」「バイオテクノロジー」の高校レベルへの適用化を検討している。まだ、それぞれに不十分な点が実施してみての高校生の反応から感じとられるが、今後、さらに改善を重ね、より良い教材としていく予定である。本研究を通して、STS的視点の教育の重要性が再確認された。そのためには高校レベルでは指導にあたる教師の育成も不可欠であり、文科系、理科系をとりはらった総合的視野を持てる教育内容を教員養成課程に取り入れることが望まれる。本年度は,当該テ-マに関係する国内外の研究状況の調査,および当該テ-マの教材開発に利用しうる資料の調査に重点を置き,毎月1回の研究会を持ち検討を行った。国内では,各種の科学教育,理科教育関係の学会誌,学会報告,大学や高校等での紀要などを収集して,STS教育関係の論文や実践報告を調査したが,一部日本的なオリジナルなものもみられたが,多くはアメリカやイギリスなど国外での動向の紹介に留まるものであった。STS教育を実施するには,理科の場合,従来のように物理・化学・生物・地学の各科目を総合化することが望ましく,その意味では指導要領改訂により新設される「総合理科」が最も適した科目である。しかし,履修予想ではほどんどの高校で採用が見られず,したがって他の科目で実施せざるを得ない。本研究グル-プでは,とりあえず物理,化学,生物,地学の各科目でのSTS教材づくりを行い,いくつかの試みを計画したが,今年度はそのうち協力者藤岡達也氏の地学教材がまとまりつつあり,次年度の実践へ向けて準備がととのった。また,「総合理科」についても教材化の試みを行い,西川によって「水」をテ-マにしたものが検討された。さらに鈴木は,STS教育と環境教育の関連性からの教材開発に目を向けることの必要性を論じ,先に大学レベルの教材を作成したが,高校レベルのものの検討を行った。次年度における高校での実践研究の準備段階として,一定の前進をみることができた。平成3年度に引き続き、本年度も分担者および協力者(高等学校教員ほか)による月例研究会を開催し、本研究の意義についての理論的深化を計るとともに教材開発に向けての素材の掘り起しと検討を行った。その結果、つぎのようなことが明らかになった。高等学校の段階で本研究テーマの内容を生徒たちに考えさせようとする場合、そのための教育環境の整備(指導者、授業時間など)が不可欠である。科学的内容と社会的内容を総合的に把握させるようなトレーニングが十分なされていない。(以上は実態調査から)また、新しいカリキュラムで登場する「総合理科」の履修予定校が非常に少い点も今後の課題である。教材開発に関しては、本年度は地学(災害問題)物理(原子力問題)生物(バイオテクノロジー)化学(化学物質による環境汚染問題)の各科目で素案づくりが行われた。このうち、化学分野では生物分野とも重なるが、水俣病を素材にして教材化を試み、研究協力者の学校で実践した。こうした授業内容にはじめて接した生徒たちに多少のとまどいが見られたが、この授業を通して科学と社会との密接な関連性を認識したものが多くみられた。