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伊勢物語絵の体系構築に向けた近世作品の研究ー住吉如慶筆「伊勢物語絵巻」を中心にー

調査を行った美術館は、1フリーア美術館(8/19)、2ハーバード大学美術館(8/22)、3メトロポリタン美術館(8/24)である。調査した作品は、住吉如慶の説話絵や住吉具慶の伊勢物語絵、土佐光信の源氏物語図色紙、土佐光吉の源氏物語図屏風、土佐光則の白描源氏物語画帖、土佐派による伊勢物語短冊と絵巻、同じく土佐派による源氏物語図色紙を中心にして、嵯峨本伊勢物語などで、16世紀後半から17世紀後半に渡る土佐派ならびに住吉派の中核となる絵師による作風と、章段場面の構図などを比較検討する上での資料を収集した。2文書調査如慶本伊勢物語絵巻の伝来に関わる津軽家文書の調査を実施した(2017/2/10)。津軽家文書のうち、『津軽家所蔵書画文房什物目録』『二之御丸御寶蔵御道具帳一御錠口扱』を保管する弘前市立弘前図書館で史料の熟覧、撮影を行った。旧所蔵者第4代将軍徳川家綱正室高巌院と津軽家5代藩主津軽信寿との関係をとおして作品の伝来から作品の制作を考える上で重要な資料であることを確認した。3注釈書、版本からのアプローチと絵師住吉如慶、詞書筆者愛宕通福の考察絵巻に描かれた80章段の絵画場面の読み取りをH27年度に終えたことを受け、絵画表現について注釈書や版本の図様との比較を通して読み直し、章段解釈と絵画表現における如慶の創意を考え、詞書料紙と書も含めて、美術史、国文学、建築史・住宅史の3分野の研究者が討議を重ねた。その結果、如慶本伊勢物語絵巻は伊勢物語絵の伝統をふまえながら独自性を備えた際立った作品であることが学際的な研究によって明らかにでき、伊勢物語絵の体系を構築する近世作品の基礎的データが得られた。住吉如慶筆「伊勢物語絵巻」(東京国立博物館蔵)に描かれた80章段の各絵画場面について物語の内容がどのように絵画化されているのか読み取りを行った。美術史、国文学、建築史・住宅史の3分野の研究者が、住吉如慶の作風や絵画表現について、注釈書や版本の図様との比較をとおして、討議を重ね検討した。その結果として、本絵巻は伊勢物語絵の伝統をふまえて、独自性を備えた場面解釈や絵画表現を持つ作品であることが明らかになった。この研究によって、伊勢物語絵の体系を構築する上で、江戸時代前期を代表する作品として基礎的な研究データを得ることができた。この研究成果を研究書として公刊する予定である。作品調査は計画に挙げた2作品について実施できた。作品を研究分担者とともに熟覧することで、複数の視点から描写の特徴にアプローチができ、これまで気づかなかった新知見も得られたことは成果である。また場面の読み取りに関しては、調査時に撮影した部分画像を映写しながら意見を交わしたが、その際に熟覧による作品認識が活かされた。場面の読み取りは、第13巻までとした当初の計画が3分の2に当たる第1、2巻に止まった点で計画通りには行かなかった。しかし全体的な研究の進行に支障となるほどではなく、おおむね順調に進展しているといえる。平成28年度の研究計画にそって、1『伊勢物語和歌知顕集』など伊勢物語の主要注釈書や版本の伊勢物語諸本と如慶本伊勢物語絵巻の絵画場面との関連2絵師住吉如慶や詞書筆写愛宕通福の作品研究粉本の有無や他本からの影響関係3詞書の料紙装飾、を主にして調査研究を進める。これに加えて、4全80場面の読み取り内容を見直す。月1回のペースで開いている研究会において、研究分担者による担当分野の発表と参加者との議論を行い、研究の充実を図る。国文学、美術史、建築史・住宅史の研究者による学際的で総合的な研究により、如慶作品のなかで如慶本伊勢物語絵巻を位置づけ、その成果を発表する。
魚類グランザイムによる細胞傷害機構解明とそれに基づく水産用ワクチン評価法の開発

本研究では、昨年度の研究成果により見出した細胞傷害に関わるグランザイム様酵素のさらなる機能解析を行った。本酵素の組織分布を調べるため、本酵素に対するモノクローナル抗体を作製し、凍結組織切片を用いた蛍光免疫染色を行なった。その結果、腎臓にて造血された貪食細胞が本酵素の産生源となり、鰓や皮膚など外界に接する組織に移動していることが示唆された。次に、本酵素の発現制御機構を調べるため、トール様受容体(TLR)リガンドによる刺激実験を行い、本酵素の発現を制御するTLR経路を調べた。その結果、TLR2,3,4それぞれに対するリガンドによりその発現が増強されることが判明した。よって、本酵素は外界から侵入した抗原や病原体に対する免疫応答に関わっていることが推測され、ワクチンによる免疫賦活効果を確認する指標として利用可能と考えられた。次に、国内養殖業における重要魚種において本酵素を指標とした水産用ワクチン評価法を開発するため、これら魚種における本酵素のホモログ遺伝子探索を試みた。しかし、ブリ、カンパチ、マダイ、ヒラメのESTデータベースを用いた相同性検索並びに系統樹解析の結果、これら魚種においてホモログ遺伝子は存在しなかった。また、酵素活性測定実験を行った結果、本酵素活性はコイ科魚類以外の魚種では検出されなかった。よって、本酵素はコイ科魚類に特有の酵素であることが示唆され、コイ科魚類以外の魚種では本酵素活性を指標とした細胞性免疫機能測定法の実施が困難であることが判明した。今後はコイ科魚類以外の魚種にも存在する細胞傷害関連分子を探索し、それを指標とした手法の検討が必要である。本研究により見出したコイ科魚類特有の酵素はこれまで未報告であり学術的に興味深い。今後、本酵素による免疫機構(細胞傷害機構)が解明されれば、進化の過程でコイ科魚類が独自に産み出した生体防御機構を解き明かすことにつながる。29年度が最終年度であるため、記入しない。細胞傷害機構に関与するプロテアーゼの探索を行い、Z-GPR-MCAを加水分解するセリンプロテアーゼが同種異系細胞に対する細胞傷害活性に関与していることを明らかにした。次に、生体より内因性酵素を精製し性状解析を行ったところ、分子量は約26,900、至適pHは9.5であること、並びにBoc-VPR-MCAが最も特異性の高い基質であることが判明した。以上より、本酵素は哺乳類のグランザイムAに相当する機能を有することが示された。次に、本酵素の活性値が細胞性免疫機能を反映していることを確かめるため、同種異系細胞移植実験を行い、細胞傷害活性およびBoc-VPR-MCA加水分解活性を測定した。その結果、細胞傷害活性ならびにBoc-VPR-MCA加水分解活性において、いずれも同種異系細胞移植により顕著な上昇が認められた。さらに、本酵素の同定を行うため、エドマン分解法によるN末端配列の解読ならびにその配列を参考にした遺伝子の単離を行った結果、本酵素はキンギョのmyofibril-bound serine proteinase (MBP)に類似したセリンプロテアーゼであることが判明した。また、本酵素は好中球およびマクロファージに特異的に発現している分泌型酵素であることが明らかとなった。以上の結果より、Boc-VPR-MCAを加水分解するトリプシン様セリンプロテアーゼが魚類の細胞傷害機構に関与することが示唆された。また、酵素活性の上昇と細胞傷害活性の上昇が一致していることから、本酵素の活性値測定により細胞性免疫機能を評価できる可能性が示された。また、MBPは筋肉中に存在する酵素であることが知られているが、本研究において貪食細胞に発現していることが判明したことから、本酵素はこれまで未報告の機能を有する新奇な酵素であることが示唆された。本年度は細胞傷害機構に関与する内因性酵素の探索を試み、Boc-VPR- MCAを特異的基質とするトリプシン様セリンプロテアーゼであることを明らかにした。また、酵素活性の上昇と細胞傷害活性の上昇が一致することを見出した。さらに、分子の構造及び特性を明らかにするために、精製した酵素をコードする遺伝子を単離し顆粒球やマクロファージに発現する分泌型酵素であることを突き止めた。本酵素活性と細胞傷害活性の上昇が一致することから、本酵素の活性を測定することより細胞性免疫機能を評価することが可能であると考えられる。以上の研究成果は筆頭著者論文として1報、国際学会にて1回発表しており、期待以上の研究の進展が認められた。

しかし、ブリ、カンパチ、マダイ、ヒラメのESTデータベースを用いた相同性検索並びに系統樹解析の結果、これら魚種においてホモログ遺伝子は存在しなかった。また、酵素活性測定実験を行った結果、本酵素活性はコイ科魚類以外の魚種では検出されなかった。よって、本酵素はコイ科魚類に特有の酵素であることが示唆され、コイ科魚類以外の魚種では本酵素活性を指標とした細胞性免疫機能測定法の実施が困難であることが判明した。今後はコイ科魚類以外の魚種にも存在する細胞傷害関連分子を探索し、それを指標とした手法の検討が必要である。本研究により見出したコイ科魚類特有の酵素はこれまで未報告であり学術的に興味深い。今後、本酵素による免疫機構(細胞傷害機構)が解明されれば、進化の過程でコイ科魚類が独自に産み出した生体防御機構を解き明かすことにつながる。平成28年度は魚類の細胞傷害関連酵素を見出すことに成功した。本酵素の活性を測定することにより細胞傷害活性を評価することができることから、細胞性免疫機能の簡便な測定法として活用することが期待される。本測定法は、酵素活性の測定実験は吸光度計、酵素の特異的基質、緩衝液など安価な実験機器類のみで実施可能であり、サンプルの調整も白血球の可溶化作業のみであり非常に簡便である。従って、設備が限られている水産試験場等の現場においても実施が可能と考えられる。よって、平成29年度は増養殖研究所にて実際に養殖産業上重要な魚種(ブリ、ヒラメ、マダイなど)を用いて細胞性免疫機能の簡便な測定法の確立を行う予定である。本手法の確立により、多大な労力と多数の魚を必要とする攻撃試験に代わるワクチン有効性判定法として、水産用ワクチンの開発や検定業務の効率化への貢献が期待できる。また、本酵素はこれまで未報告の新奇な機能を有する酵素であることが示唆された。よって、本酵素の機能を詳細に解明し、その細胞性免疫役割に対する役割を明らかにする予定である。これにより、魚類特有の免疫機構の存在が確認されれば、学術的に意義深い知見が得られることが期待される。29年度が最終年度であるため、記入しない。
新規色素依存性D-アミノ酸脱水素酵素の応用利用に向けた機能開発

これまでに報告されているD-アミノ酸を基質とする色素依存性脱水素酵素とは一次構造が大きく異なる新規の色素依存性Dーアミノ酸脱水素酵素を高度好熱菌Rhodothermus marinusから見出すことに成功した。本酵素の大腸菌によるタンパク質の発現系を構築し、組み換えタンパク質の精製にも成功した。本酵素の酵素化学的性質を解析したところ、これまで見出されている色素依存性Dーアミノ酸脱水素酵素とは性質の大きく異なる新規酵素であることが判明した。また、本酵素は熱だけでなく幅広いpH領域に対しても高い安定性を示した。このことから、Dーアミノ酸定量用素子として有用性が高いことも明らかとなった。本申請では、これまでに報告されている色素依存性脱水素酵素とは大きく異なる3タイプの新規色素依存性D-アミノ酸脱水素酵素の機能と構造の解明を行いD-アミノ酸定量用バイオセンサ用素子としての機能開発を目的として研究を行う。平成25年度研究において、超好熱菌Thermoproteus tenaxから2種類のD-アミノ酸脱水素酵素ホモログのクローニング、大腸菌によるタンパク質発現系の構築に成功した。また、好熱菌Rhodothermus marinusから、既に見出しているD-フェニルアラニン脱水素酵素の精製方法の確立と機能解析に成功した。精製したR. marinus由来組換えD-アミノ酸脱水素酵素の詳細な酵素化学的性質の解析を行ったところ、高温、幅広いpH範囲においても変性せず、高い安定性を示しD-アミノ酸定量用バイオセンサ素子として有用であることが明らかとなった。また、本酵素は、既知のD-アミノ酸脱水素酵素とは異なる基質特異性を示し新規なタイプのD-アミノ酸脱水素酵素であることも判明した。次年度は、大腸菌によるタンパク質の発現系の構築に成功した2種類の超好熱菌由来D-アミノ酸脱水素酵素ホモログの機能解析と、本年度に詳細な酵素学的性質を明らかにしたR. marinus由来D-アミノ酸脱水素酵素のバイオセンサ用素子としての評価を進めていく。また、本酵素の基質認識部位の機能解析も進め特定のD-アミノ酸を検出できるセンサ用素子の機能開発も進めていく予定である。本申請では、これまでに報告されている色素依存性脱水素酵素とは大きく異なる新規色素依存性D-アミノ酸脱水素酵素の機能と構造の解明を行いバイオセンサ用素子としての機能開発を目的として研究を行った。平成26年度研究において、好熱菌Rhodothermus marinusから見出した色素依存性D-アミノ酸脱水素酵素の酵素化学的性質と生理機能の解析に成功した。R. marinus由来組換えD-アミノ酸脱水素酵素は、高温、幅広いpH範囲において耐性を示した。また、本酵素は、既知のD-アミノ酸脱水素酵素とは一次構造も大きく異なる新規なタイプのD-アミノ酸脱水素酵素であることも判明した。さらに、本酵素をコードしている遺伝子はL-ヒドロキシプロリンの代謝に関与する酵素をコードする遺伝子とクラスターを形成しており、L-ヒドロキシプロリンを添加した培養液でR. marinusを培養すると、本酵素をコードする遺伝子を含む遺伝子クラスターの転写が誘導されることが判明した。このことから、本酵素はL-ヒドロキシプロリンの代謝に関与していることが明らかとなった。本年度の研究成果はApplied Microbiology and Biotechnology誌(印刷中)に発表した。次年度は、本酵素のバイオセンサ用素子としての評価を進めていく予定である。本申請では、これまでに報告されている色素依存性脱水素酵素とは大きく異なる新規色素依存性D-アミノ酸脱水素酵素の機能と構造の解明を行いD-アミノ酸定量用バイオセンサ用素子としての機能開発を目的として研究を行った。スクリーニングの結果、好熱性細菌Rhodothermus marinusに色素依存性D-フェニルアラニン脱水素酵素を見出し大腸菌での組み換えタンパク質の発現系の構築と酵素の精製および詳細な酵素化学的性質の解析に成功した。単一に精製されたR. marinus由来組換え色素依存性D-フェニルアラニン脱水素酵素は高温、幅広いpH範囲においても変性せず、高い安定性を示しD-アミノ酸定量用バイオセンサ素子として有用であることが明らかとなった。また、本酵素はこれまで見い出されている色素依存性D-アミノ酸脱水素酵素とは異なりLーヒドロキシプロリンの異化代謝に関与していることも明らかとなった。これらの研究成果が評価されApplied Microbiology and Biotechnology誌に依頼されミニレヴューを執筆した(99巻、9337-9947、2015年)。Rhodothermus marinus由来色素依存性D-アミノ酸脱水素酵素の詳細な機能解析に成功し成果も報告出来たことから順調に実験計画が進行していると考えている。

酵素化学昨年度、明らかにしたR.marinus由来D-アミノ酸脱水素酵素のセンサ用素子としての評価を行う。また、以前、既に見出している超好熱菌由来色相依存性D-アミノ酸脱水素酵素のタンパク質発現系の構築、機能解析を進めていく予定である。本年度の研究計画に掲げた目標である超好熱菌T. tenaxから見出した2種類のD-アミノ酸脱水素酵素ホモログの大腸菌によるタンパク質の発現系の構築と好熱菌R. marinus由来D-フェニルアラニン脱水素酵素の詳細な機能解析に成功したため、本年度の研究目的はほぼ達成できたと考えている。次年度は酵素の詳細な機能解析に成功した好熱菌R. marinus由来D-フェニルアラニン脱水素酵素の基質特異性の解析を進めるため、本酵素をコードする遺伝子にランダムに変異を加え変異酵素の基質特異性の解析を行い、本酵素の基質認識部位を明らかにする。また、本酵素の立体構造を明らかにするためにタンパク質の結晶化条件の検討も進めていく予定である。
ボトムアップ式の言語習得概念の英語教育への応用可能性に関する実証的研究

本研究は、コアをボトムアップ式の言語習得概念に基づき英語教育に応用した際の影響を、実証的に明らかにしようとしたものである。本研究で行った英語前置詞を使った三回の実験により、1コア図式と例文の提示の順序そのものを変えただけでは、直後の意味理解に顕著な差は与えないこと、2ボトムアップ式のコア導入法として協同学習方式を取り入れ、例文を先に与えグループ間でコアを考えさせる教授法をとった場合と、コアの提示から先に行い、後に例文を与えイメージ化をはかるトップダウン式の教授法の間で、全体としては顕著な差は見られないが、個々の用法ではイメージ化が促進され、より深い定着が期待できる可能性が示唆された。平成23年度においては、助動詞のコア図式を用いた2度の授業実践および質問紙調査から、コア図式を与えること自体は、学習者たちに好意的に受け入れられたが、空所補充式の小テストを用いた結果からは、単にコア図式を示しただけでは、意味の理解や記憶の保持に顕著な効果はもたらさず、コア図式の有効性を活かすためには、その図式が学習者にイメージとして定着させるための例文提示などが求められることが示唆された。そこで平成24年度においては、まず、コアやイメージを用いた英語授業実践が、平成23年度に得られた実践結果の他に、どのような期待される有用性があるのか、また、どのような考慮すべき点があるのかについて、理論的および実践的側面からまとめた。具体的には、コアやイメージを使うことで、意味に明示的に迫ることで意識(awareness)の高まりを得たり理解可能なインプット(comprehensible input)につながったりする可能性があることや類似表現の使い分けに貢献すること等の有用性と、周辺的な用法に対する説明が難しいことや一つのコアの適用範囲が判然としないこと等の、教育実践上の考慮を要する点に加え、言語学的健全性と教育的健全性は完全に一致するものではなく、言語学理論に基づきながらも学習者に益する教育的に健全な教育を求めていく必要があることをまとめた。もともとコア図式は、認知言語学の視座に基づけばボトムアップ的に立ち上がってくるものであるが、日本のEFL環境において、言語学に健全な意味でのボトムアップ式のコアのイメージ化を確保するのは難しい。そこで、教育的に健全なかたちでボトムアップ式の言語習得概念に基づくコア図式を利用した方法論を探る基礎研究として、コア図式の提示を例文説明の後でしたり、例文を先に提示して協同学習的にコアを導かせたりする教育実践を行い、その影響を調査した。本研究では、認知言語学の知見を背景にして主張されるコアを用いたアプローチが、英語教育でどのような影響を与えるかについて理論的基盤を整備しながら実証的に研究を進めてきた。研究1年目に行ったことは、コアを用いたアプローチが持つ有用点と考慮すべき点を、参考文献やこれまでの実践研究などから整理をしたことと、前置詞のコアを用いて対照実験を行ったことである。有用点と考慮すべき点の整理は、本研究を健全に遂行するために実践研究と並行してその後も取り組むことになるもので、研究期間の三年間で精緻化できた。一方の対照実験では、高専4年生を対象にコア図式を先に提示して例文を示してイメージ化をはかるトップダウングループと、先に例文の提示を行ってからコア図式を提示するボトムアップグループ間で行ったが、両グループ間で顕著な差は見られなかった。研究2年目には、研究1年目の結果からボトムアップ式の言語習得を英語教育に応用する場合、例文を先に提示するだけでは不十分であることが分かったため、ボトムアップグループには例文の提示の後、さらに35人のグループを作り例文を見ながらその共通項として浮かび上がってくるコアを考えさせ紙に書かせる活動を入れた。この結果、ボトムアップグループがいくつかの前置詞の用法においては統計上有意に良い結果となったが、全体としては顕著な差は見られなかった。研究3年目には、ボトムアップグループに例文の提示、協同学習方式の導入の後にさらに黒板に書かせてクラスにイメージを共有させるアプローチをとったが、これも全体の意味の定着の点において有意差は見られなかった。コア図式への学習者の印象はかなり良く大きな可能性を秘めているのは確かであるが、これをボトムアップ式の言語習得概念になるべく即しながら有効に活用するためには手順が必要であり、教育的な健全性の中でどこまで考えていくべきかが問われる示唆を得た。平成23年度においては、本研究における準備調査として、コア図式を示すことが意味の理解や記憶の保持に有効に働くのかを実践的に調査した。

平成23年度は助動詞を学習対象項目とし、助動詞の意味を説明する際に、コア図式を示さずにいわゆる訳語を用法分類的に提示したグループと、訳語を確認した後に、複数ある訳語に共通するコア図式を紙媒体で提示したグループの間で、意味の理解と記憶の保持において、助動詞のみを空所で開けた穴埋めテストの結果を用いて測定した。その結果、意味の理解においても記憶の保持においても、両者の間で統計上の有意差は見られなかった。ただ、質問紙調査においては、コア図式の提示を意味の理解補助や記憶の保持として有効だと受け止めている学生が多いこともわかった。その後、違う学習者を対象に、再度同じ助動詞のコアを用い、コア図式を示さずにいわゆる訳語を用法分類的に提示したグループと、訳語を確認した後に、複数ある訳語に共通するコア図式を紙媒体で提示し、なおかつそのイメージ化を図るために各コアごとに23文の例文も提示したグループの間で、意味の理解と記憶の保持において、助動詞のみを空所で開けた穴埋めテストの結果を用いて測定した。その結果、コア提示直後においては、コア図式を提示したグループの方が有意にいい結果となった。なお、質問紙調査の結果により、今回もコア図式の提示は学習者に概ね好意的に受け入れられていることがわかった。これらの結果から、コア図式を提示し、それを学習者にとって有効な材料とするためには、図式を提示さえすればいいというわけではなく、例文の提示やイメージ化などを施し、コア図式がイメージするところを各自がそれぞれ納得し理解するための工夫が教授者には必要であることが示唆された。本研究を遂行するにあたり、授業内で提示するコア図式が、意味の理解や記憶の保持において有効な働きをするのか、また学習者たちの意識はどうかを調べることが、今後の研究のための必要条件になる。現在この点に関しては、平成23年度の実践研究から、コア図式を提示する場合には、それがイメージ化して咀嚼できるように学習者に与える必要性が示唆されている。また、平成24年度には理論的・実践的側面からコア図式を使った授業実践について、考えられる有効性と注意点をまとめ、言語学的健全性と教育的健全性を区別した。この、両健全性は必ずしも一致するものではないという基盤に立ちながら、教育的に健全なかたちでのボトムアップ式の言語習得概念に基づく、コア図式活用のかたちとしての協同学習的な学習スタイルの可能性を考えている。最終年度にあたる平成25年度では、この協同学習的なスタイルを利用して、コア図式を教育的に健全に活用するためのあり方を、実践を通して探っていく。本研究を遂行するにあたり、授業内で提示するコア図式が、意味の理解や記憶の保持において有効な働きをするのかを調べることが、今後の研究のための必要条件となる。すなわち、コアはイメージであり、図式を提示する際には、それがボトムアップ的にしろ、トップダウン的にしろイメージ化がはかれるかどうかが学習者にとって重要であることが、平成23年度に示唆され、それが今後の研究の基盤となるからである。平成23年度、24年度の研究成果に基づき、平成25年度では、教育的に健全なかたちでのボトムアップ式の言語習得概念に基づく、コア図式活用のかたちとしての協同学習的な学習スタイルの可能性を考えている。具体的には、学習者の中で身近でイメージしやすいと考えられるin, on, at, forの4種類の前置詞を教材として用い、34人で1グループを組ませ、各前置詞を使った例文を先に数文与える。グループ内で、これら例文から共通して立ち上がってくる前置詞のイメージを紙に書かせ、グループ内で他の学生に説明させることで、イメージ化と定着を促す。
予測・推論の神経機構の研究

刺激をカテゴリ的に認識し、それを基に推論を行う「カテゴリ推論課題」を遂行中に、前頭連合野背外側部(DLPFC)および前頭眼窩部(OFC)から単一ニューロン活動の記録を行った。現在までに記録したニューロンの数はまだ少ないが、その結果の概要は以下の通りである。DLPFCおよびOFCの、いずれの領域からも、視覚刺激に反応するニューロンが記録された。それらの多くのニューロンは、刺激の意味(刺激がジュースを予告しているか、あるいは、食塩水を予告しているか)に基づいて異なる反応をしていた。そのようなニューロンについて、活動を記録しながら、刺激と報酬の関係を逆転させると、DLPFCとOFCのニューロンの間に、大きな性質の違いがあることがわかった。すなわち、DLPFCのニューロンは、逆転後の第一試行で刺激と報酬の関係が逆転したことにサルが気づき、その次の試行から行動を逆転させるのに対応して、刺激選択性をただちに逆転させた。一方、OFCのニューロンは、刺激と報酬の関係が逆転してサルの行動が逆転した後も、すぐには刺激選択性を逆転させず、刺激選択性が逆転するのに1ブロックないし数ブロックかかるものが大部分であった。また、新規刺激群を導入した場合には、DLPFCのニューロンは、刺激に対するサルの行動が分化するのに伴って、ただちに刺激選択性を示すようになったのに対して、OFCのニューロンは、サルの行動が分化したのちもしばらくの間は、刺激に対して選択性を示ざず、意味に基づいた選択的反応が形成されるまで多くの試行数を要した。以上の結果から、DLPFCは、カテゴリを基にした推論過程に主導的な役割を担っていること、一方で、OFCは、経験に基づいて個別の刺激とその機能的意味(報酬)の連合を形成することに関与していることが示唆された。動物は、経験を通して刺激や反応とその結果の関係(随伴性)を学習して行動を変容させることによって(強化学習)、環境に適応している。霊長類をはじめとする高等動物は、そのような学習能力に加えて、経験したことの無い新奇刺激について、それがどのような結果をもたらすのか、あるいは、それに対してどのように反応したらいいのかを、過去の経験や知識に基づいて予測・推論する能力を持っていると考えられている。本研究の目的は、さまざまな推論の形態のうち、もっとも基本的なもののうちひとつであると考えられる、カテゴリを基にした帰納的推論(類推)(あるカテゴリの事例がある特性を持っていると分かったとき、同じカテゴリのほかの事例も同じ特性を持っていると類推する思考過程)が、脳のどこでどのように行われているかを明らかにすることである。研究計画一年目である本年度は、まず、カテゴリを基にした推論を要求するグループ逆転課題を考案して3頭のサルに訓練した。試行の基本的デザインは、条件刺激(抽象図形)の後に無条件刺激(ジュースまたは食塩水)を与えるパブロフ型条件付け課題である。8個の抽象図形によって構成される刺激セットを作成し、セット中のすべての刺激が8試行で1回ずつ使われるように、擬似ランダム系列を用いて各試行で呈示する刺激を決めた。あるセッション(通常4896試行から成る)では、8個の刺激のうち半数(サブセットA)の刺激のいずれかが呈示されるとその後にジュースを、残り(サブセットB)の刺激のいずれかが呈示されるとその後に食塩水を与え、次のセッションではその関係を逆転させて、サブセットAの刺激の後には食塩水を、サブセットBの刺激の後にはジュースを与えるということを繰り返した(反復逆転)。この課題を、3つの刺激セットを交代で用いながらオーバートレーニングをした後に、新奇刺激セットを導入する実験を行ったところ、次のような結果が得られた。新奇刺激を導入したセッションでは、各刺激について23試行経験した後に、ほぼ100%の正解率で課題を行うことが出来るようになった。次のセッションへの移行(逆転)においては、逆転後の2試行目から正しく反応でき、その後の繰り返し逆転でも同様の結果が得られた。すなわち、サルは、ただひとつの刺激について、それまでのジュースに代わって食塩水が与えられたことを経験すると、同じカテゴリの残りの3刺激についても同様のことがおこるとともに、別のカテゴリの4刺激について、それまでの食塩水に代わってジュースが与えられることを予測できたのである。これらの結果は、サルが、等価性に基づいた刺激のカテゴリ化が行えること、また、そのカテゴリに基づいて帰納的推論が出来ることを示している。

一方、OFCのニューロンは、刺激と報酬の関係が逆転してサルの行動が逆転した後も、すぐには刺激選択性を逆転させず、刺激選択性が逆転するのに1ブロックないし数ブロックかかるものが大部分であった。また、新規刺激群を導入した場合には、DLPFCのニューロンは、刺激に対するサルの行動が分化するのに伴って、ただちに刺激選択性を示すようになったのに対して、OFCのニューロンは、サルの行動が分化したのちもしばらくの間は、刺激に対して選択性を示ざず、意味に基づいた選択的反応が形成されるまで多くの試行数を要した。以上の結果から、DLPFCは、カテゴリを基にした推論過程に主導的な役割を担っていること、一方で、OFCは、経験に基づいて個別の刺激とその機能的意味(報酬)の連合を形成することに関与していることが示唆された。
免疫系細胞に発現するC-型レクチンによる微生物菌認識とTLR応答への関与

免疫系細胞におけるC型レクチンは、微生物糖鎖に対するパターン認識受容体(PRR)として働いている。我々は、このレクチンが単独で働くだけではなく、別のPRRであるTLRと共同作用する新たな可能性を示唆してきた。本研究では、先に同定したSIGNR1とTLR2およびTLR4の共同作用に着目し以下の結果を得た。以上の結果より、SIGNR1はグラム陰性菌および病原性酵母に対してそれぞれTLR4およびTLR2と共同作用することで、生体の自然免疫および獲得免疫に関与しているものと考えられる。その他として、同SIGNRファミリーのSIGNR3に対する単クローン抗体を作製し、発現解析を進めている。免疫系細胞には種々のC型レクチンが発現し、糖鎖を介するパターン認識レセプター(PRR)として微生物の捕足に働いている。我々は、いくつかのレクチンが単に微生物・抗原レセプターしてだけでなく、もう一方のPRRであるTLRと相互作用しその応答に影響を与えていることなど、レクチンの新たな機能を示唆してきた。本年度は、先に同定したヒトDC-SIGNマウスホモログファミリーの中のSIGNR1を中心に以下の結果を得た。2)さらに、SIGNR1発現細胞においてE.coli刺激後の細胞内IκB-α分解促進を確認した。4)生体由来常在性腹腔マクロファージ(rpMφ)がSIGNR1依存的にFITC-dextranを結合し、かつこれがE.coli等のLPSによって阻害されることを示した。5)rpMφを抗SIGNR1抗体で前処理するとS.typhimuriumに対するサイトカイン産生が顕著に減少することを確認した。6)同ファミリーの中でC.albicansを認識するSIGNR3の単クローン抗体を作製した。この際、相同性の高いSIGNR1,3およびmDC-SIGNを発現する細胞を作製し、これらを用いてスクリーニングすることでSIGNR3特異的な抗体を選択した。以上の結果より、SIGNR1はLPSを介してグラム陰性菌を認識し、更に細胞のTLR4応答を促進することで生体の自然免疫に関与しているものと考えられる。また、新たに得られた抗SIGNR3抗体を用いて発現パターンの解析が進行中である。免疫系細胞にぱ種々のC型レクチンが発現し、糖鎖を介するパターン認藏レセプター(PRR)として微生物の捕捉に働く。我々は、いくつかのレクチンが微生物・抗原レセプターしてだけではなく、もう一方のPRRであるTLRと相互作用しその応答に影響する等、レクチンの新たな機能を示唆してきた。昨年度は細胞のグラム陰性菌認識時におけるレクチンSIGNR1とTLR4の共同作用を明らかにした。今年度は細胞のCandida albicans認識時におけるSIGNR1とTLR2の共同作用について解析し以下の点を明らかにした。1)マクロファージ様細胞株RAW264.7にSIGNR1を導入すると酵母細胞壁成分zymosanおよび病原性酵母+E37C.albicansに対するTNF-α産生が昂進した。2)この作用は、抗SIGNR1抗体およびDectin-1リガンドlaminarinの添加によって顕著に低下した。3)またこの作用は、zymosanをアルカリ加熱処理しTLRリガンドを消失させると低下した。4)同様に、系に抗TLR2抗体を加えるとTNF-αの産生が抑えられた。5)免疫沈降により、SIGNR1とTLR2の物理的な結合が確認された。6)TNF-α産生昂進にはSIGNR1の細胞内領域は不要であった。7)一方、SIGNR1発現RAW264.7はC.albicansに対して殺菌活性を示し、これにはSIGNR1細胞内領域は関与していなかった。8)SIGNR1および酵母細胞壁成分β-グルカンレセプターであるDectin-1の細胞外領域を作成し、これを用いて菌糸型C.albicansへの結合を検討したところ、SIGNR1のみが結合した。9)酵母型C.albicansをSIGNR1発現RAW264.7と共培養したところ、伸長したhyphae部分より細胞内に進入し、その部分にSIGNRIの局在を確認した。よって以上の結果より、SIGNR1はTLR2と共同して細胞のサイトカイン産生を昂進し、一方で細胞への感染初期段階でC.albicansを認識し細胞の抗菌活性に寄与している可能性が示唆された。
有機金属分子固有の配位機能を利用したジアステレオ面認識能の制御

有機金属試薬の酸素や窒素等のヘテロ原子への配位機能が中心金属の種類によって大きく変化することに着目し、基質の構造、ヘテロ原子の組み合わせによる影響を考慮しつつ用いる有機金属種を選択することにより種々のジアステレオマ-を選択的に与える反応場を設計し、ジアステレオ面選択性の制御の展開をはかってきた。本研究ではこの様な概念に基づく立体選択的求核付加反応の開発に際し、カルボニルやイミノ化合物の安定配座の分子力場計算による解析が基質の分子設計および反応場の考察に有用な情報を与えることに着目し、カルボニルやイミンへの求核付加反応における立体制御とMM2計算による安定配座解析との関係について詳細に検討した。光学活性酒石酸より誘導したジオールを不斉源として有するイミンのMM2計算による安定配座解析によれば、二種類の安定コンホ-マ-がありそのエネルギー差は0.1kcal/mol程度であることがわかった。すなわち金属種によっては両方のコンホ-マ-の関与を考慮する必要があり、ノンキレーションあるいはキレーション制御下にもとでジアステレオ面選択性の逆転を説明することができる。一方、L-システインから誘導したキラルイミンおよびアルデヒドのMM2計算による安定配座の解析から、イミンには最安定配座が一構造しか存在しないため金属アセチリドが一方向のみでおこるのに対しアルデヒドには最安定配座として二構造存在し、それぞれにおける金属によるノンキレーションおよびキレーション遷移状態を考慮することにより付加の方向を合理的に説明することができる。以上の様に本研究ではヘテロ原子と様々な金属との配位能力を考慮し、基質の安定配座の分子力場計算による解析は基質の分子設計および反応場の考察に有用な情報を与え、生理活性化合物の立体選択的合成に極めて有用であることを明らかにした。
貯水池流入土砂の排出システムに関する研究

本研究を推進するに当たり、貯水池末端部における問題、土砂輸送の問題および排水土砂の流下調節の問題を集中的に究明することにした。各課題ごとに得られた成果を要約すれば、以下のようである。(1)貯水池末端部における堆砂機構と貯水池への土砂流入防止法:流路弯曲、流路幅変化に伴う堆砂形状の変形を予測するための数値解析法を開発した。ついで、流路分岐に伴う流量・流砂量配分比の予測法を開発するとともに横越流に伴う越砂と河床変動に関する知見を得ている。(2)パイプによる高濃度土砂輸送の機構と輸送量の算定法:管路においては各流砂形態に対応して、堆積層流れ、部分堆積層流れ、摺動層流れおよび浮遊流れがある。本研究では、まず、これらの流れおよび流砂形態の形成領域の判定基準を土砂水理学的手法によって明らかにした。ついで、掃流砂や土石流の流動則を管路流に適用することによって、部分堆積層流れにおける土砂輸送量の算定法を明らかにするとともに、摺動層流れにおける土砂輸送量の算定法を明らかにした。(3)排出土砂の流下特性と流出調節法:パイプから吐き出される土砂による下流河道の河床変動に関する数値シミュレーション手法を開発した。これによれば、吐出土砂による河床変動が異常に大きくなることもあり、このような場合には治水上の施策が必要となる。そこで、このような場合を想定し、ダム等による吐出し土砂の調節法について検討している。以上、各研究課題についてほぼ当初の目的を達成しており、現在、これらを総合することによって、より有効な土砂排出システムを考案しているところである。
南部阿武隈山地の深成岩類と変成岩類の地質学的、岩石学的研究

平成元年度3年度の3ケ年において、主に福島県鮫川村から塙町東部にわたる地域と、郡山市東部の宇津峰周辺の地域に分布する深成岩類と変成岩類の地質調査を行い、地質図を作成すると共に岩石の記載を行った。鮫川村から塙町東部にわたる地域には片状黒雲母角閃石ト-ナル岩、黒雲母花崗閃緑岩類、竹貫変成岩類が錯綜して分布する。それらの岩石は棚倉構造線に近づく従い、石英の細粒化・波動消光・伸長、斜長石の変形双晶・波動消光、黒雲母のキンクバンド・波動消光などの変形組織を呈する。この変形組織は棚倉構造線東縁部に近接した岩石で最も著しく、構造線から離れるに従い無変形組織の岩石に漸移しており、後者の岩石が生成した約1億年前には棚倉構造線がすでに活動したことを示している。塙町湯船の、石川深成岩体の閃緑岩と竹貫変成岩類の角閃岩が接する露頭において、角閃岩の部分融解により多数の細脈が生成した現象を見いだし、この露頭の岩石の詳細な記載を行った。角閃岩中の細脈は組織・鉱物組合せ・化学組成において、はんれい岩質から閃緑岩質・ト-ナル岩質・トロニエム岩質へと連続して変化しており、角閃岩の部分融解により生成した溶液が種々の程度に分泌・分化したと推定される。郡山市東部の宇津峰付近にはユ-クセン石、モナズ石、ゼノタイム等の希元素鉱物を含むペグマタイト脈が分布する。このペグマタイト脈をもたらした深成岩類について調査・研究を行い、深成岩類のモ-ド組成、主要・微量化学組成、造岩鉱物の化学組成を明らかにした。含希元素鉱物ペグマタイトをもたらしたと推定されている新期斑状両雲母花崗岩類は、阿武隈山地の深成岩類の中では最もSiO_2に富み、Sタイプに類似した岩石学的性質を示す。福島県鮫川村から塙町東部にわたる、深成岩類と変成岩類よりなる地域について地質調査を行い、地質図を作製し、多数の岩石試料を採集した。そして、多数の岩石薄片を作製し、顕微鏡下での記載を行った。また、新に購入した帯磁率計(カッパメ-タ-)を使って、深成岩類の帯磁率を測定した。調査地域には鮫川深成岩体と石川深成岩体南部が分布するが、鮫川岩体における岩石分布の様子を確定した。鮫川岩体の主体は北東走向の片状構造の発達した角閃石黒雲母ト-ナル岩と花崗閃緑岩で、その鉱物組成はかなり均質である。鮫川岩体北部には半ド-ム状にミグマタイトが分布し、それは細粒の閃緑岩・ト-ナル岩中に優白質花崗閃緑岩の細脈が複雑に貫入してできた岩石である。鮫川岩体の深成岩類の帯磁率は23×10^<-6>emu/g以下と非常に低く、同岩体はチタン鉄鉱系列に区分される。石川岩体南部の主体は北東走向の片状構造の発達した黒雲母角閃石ト-ナル岩である。石川岩体南部のト-ナル岩の帯磁率は最高230×10^<-6>emu/gに達し、全体として鮫川岩体より高く、同岩体の一部は磁鉄鉱系列に属す。

石川岩体南端部付近には、時にざくろ石を含有する黒雲母花崗閃緑岩類と竹貫変成岩類が錯綜して分布する。この竹貫変成岩類は砂質・泥質岩が主体で、時に珪線石を含有するが、きん青石は全く含有しない。微小部分分析計を用いて、深成岩類中の主要造岩鉱物の化学分析を行った。鮫川岩体の片状ト-ナル岩・花崗閃緑岩中の斜長石はandesine、ざくろ石(almandine成分約70%)含有花崗閃緑岩中の斜長石はoligoclaseで、An組成範囲は1015とかなり狭い。黒雲母のSiが増加するとMg/(Mg+Fe)比も増加する。角閃石の多くはFerrohornblendeである。共存する角閃石と黒雲母のMg/(Mg+Fe)比はほぼ等しく、チタン鉄鉱系列の性質を示す。福島県鮫川村北部の鮫川・深成岩体と変成岩類との境界付近の地域と、塙町東部の石川岩体南部と棚倉構造線東縁断層との境界付近の地域について、重点的に地質調査を行い、多数の岩石試料を採集した。そして、多数の岩石薄片を作製し、顕微鏡下での記載を行った。また、鮫川岩体周辺部のミグマタイト分布地域の岩石について、顕微鏡下での特徴を明らかにすると共に、岩石の主要成分と希土類元素の化学分析を行った。主に以上の調査・研究を行った結果、以下の事が明らかとなった。鮫川岩体北部の最外縁部では岩体中心部と岩相が多少異なり、単斜輝石を少量含有する花崗閃緑岩が分布する。塙町東部には片状黒雲母角閃石ト-ナル岩、黒雲母花崗閃緑岩類、竹貫変成岩類が錯綜して分布するが、それらの岩石はいずれも棚倉構造線に近づくに従い、石英の細粒化・波動消光・伸長、斜長石の変形双晶・波動消光、黒雲母のキンクバンド・波動消光などの変形組織を呈する。この変形組織は棚倉構造線東縁部に近接した岩石で最も著しく、構造線から離れるに従い無変形組織の岩石に漸移しており、後者の岩石が生成した約1億年前には棚倉構造線がすでに活動していたことを示している。また、変形組織の発達した岩石は再結晶生成鉱物として時に黒雲母、白雲母、緑簾石、ざくろ石、角閃石を含有し、緑簾石角閃岩相の変成作用を、以前の岩石生成の条件に重複して蒙ったと推定される。角閃岩の希土類元素規格化パタ-ンはほぼ水平で、MORBによく似ている。塙町湯船に少量分布するハンレイ岩はト-ナル岩・花崗閃緑岩より希土類元素の富み、リン灰石、角閃石、褐簾石の濃集が考えられる。ト-ナル岩・花崗閃緑岩は重希土類元素にやや欠乏した、右下がりの規格化パタ-ンを示し、角閃石を主とする分別結晶作用が推定される。鮫川岩体と石川岩体南部のうち、前年度までの地質調査が不十分であった地域について補足的な調査を行い、岩石試料を採集し、その記載をした。また、福島県塙町湯船の、石川岩体の閃緑岩と角閃岩が接する露頭について詳細な地質調査を行い、多数の岩石試料を採取した。この角閃岩中には、より粗粒のはんれい岩質花崗岩質の細脈が多数ネットワ-ク状に入り組んで存在する。角閃岩と細脈について多数の岩石薄片を作成し、顕微鏡下での性質を明らかにすると共に、岩石の主要成分と希土類元素の化学分析、造岩鉱物の微小部分化学分析を行った。角閃岩は細粒角閃石+斜長石(An7080)+チタン鉄鉱より構成され、SiO_2(45%)、Na_2O、K_2Oに乏しい。細脈は組織、鉱物組合せ、化学組成において、はんれい岩質部から閃緑岩質・ト-ナル岩質・トロニエム岩質部へと連続して変化する。はんれい岩質部はより細粒脈ないしさや状に産し、角閃石+単斜輝石+細粒斜長石+チタン鉄鉱よりなるクロットを含有し、そのクロットは粗粒斜長石+角閃石に取り囲まれている。角閃岩を使った実験結果を参照すると、粗粒斜長石は37kb,800900Cでの角閃岩の部分溶融に生成した溶液から晶出し、クロットは溶融残査と推定される。部分溶融により生成した溶液の大部分は種々の程度に分泌・分化し、閃緑岩ト-ナル岩細脈を形成したのであろう。この細脈形成モデルは主要成分の変化パタ-ンと調和的である。はんれん岩質部は溶液が除去された残査部分に対応し、Al_2O_3、Na_2O、K_2Oに乏しく、FeO*とMgOに富む。閃緑岩ト-
柔軟性と構造対称性を併せ持つ革新的ラダーポリマーの合成と物性研究

本研究では、Troeger's base骨格の高効率開環反応を鍵とした、1,5-ジアザシクロオクタン構造を主鎖に持つ、柔軟かつ高規則的という新しい構造特性を有する新規ラダーポリマーの開発と物性研究を行っている。平成29年度には、エタノアントラセン骨格を有するジアミンモノマーからTroeger's base形成重合により得られるラダーポリマーに対し、ジメチル硫酸とNaOHを作用させることにより、二級アミン構造を有する1,5-ジアザシクロオクタン構造を主鎖に持つラダーポリマーを得た。しかし、上記論文で親ポリマーとして用いたPIM-EA-TBは、エタノアントラセン骨格を有するジアミンモノマーが、異性体の混合物であり、構造不規則性をもつ。そこで、平成30年度には、市販の単一のジアミンモノマー(2,5-ジアミノ-p-キシレンなど)から得られるTroeger's base含有ラダーポリマーの合成と開環反応について検討を行った。2,5-ジアミノ-p-キシレンから得られるラダーポリマーに関しては一段階の反応では完全な開環は達成されなかったが、開環反応を繰り返し行うことで開環率を向上させることができ高対称性のラダーポリマーが得られた。その過程で、1,5-ジアザシクロオクタンの二級アミン部位へのヨードメタンなどでのN-メチル化は、四級化体を生じることなく効率的に進行し、さらに構造対称性を向上させることにも成功した。このポリマーの溶液物性、ガス吸着測定、ガス選択透過性、熱物性などの調査を行っている。これに加え、1,5-ジアザシクロオクタンに対し、ホウ素化合物などのルイス酸を作用させることで、コンフォメーションの固定化が起こり、コンフォメーション挙動の変化が可能であることも見出した。これらの成果を元に、招待講演3件を含む計11件の学会発表を行うに至った。研究2年目の段階で、柔軟性ラダーポリマーの溶液物性、ガス吸着測定、ガス選択透過性、熱物性などの物性検討をスタートさせることができている。また、1,5-ジアザシクロオクタンの二級アミン部位への効率的N-メチル化や、ルイス酸の配位/脱離によるコンフォメーション挙動の変化など、などの思いがけない発見もあり、これらの成果を元に、招待講演2件を含む計10件の学会発表を行うに至った。以上より、研究はおおむね順調に進展していると言える。平成30年度には、柔軟性ラダーポリマーの物性の徹底解明と、機能開拓を検討を行う。これまでに合成した,5-ジアザシクロオクタン骨格含有柔軟性ラダーポリマーの高次構造や物性に関しても徹底的な調査を行う。具体的には、固体状態においては、熱重量測定(TGA)、示差走査熱量測定(DSC)、X線回折測定(XRD)、偏光顕微鏡(POM)観察、動的粘弾性(DMA)測定などの基礎物性測定に加え、熱伝導率や、ガス吸着測定、ガス選択透過特性の評価を行い、高熱伝導性材料や、CO2分離膜などの機能開拓を行う予定である。また、溶液物性に関しては、分子量と慣性半径との関係(コンフォメーションプロット)を調べ、柔軟性ラダーポリマーの溶液中での振る舞い(コンフォメーション)について明らかにすることを目指す。本研究では、Troeger's base骨格の高効率開環反応を鍵とした、1,5-ジアザシクロオクタン構造を主鎖に持つ、柔軟かつ高規則的という新しい構造特性を有する新規ラダーポリマーの開発と物性研究を行う。平成29年度には、エタノアントラセン骨格を有するジアミンモノマーからTroeger's base形成重合により得られるラダーポリマー(PIM-EA-TB)に対し、ジメチル硫酸とNaOHを作用させることにより、二級アミン構造を有する1,5-ジアザシクロオクタン構造を主鎖に持つラダーポリマーへと導き、それらの構造を1H NMRにより詳細に帰属した。このポリマーに対し、酸ハロゲン化物を作用させることにより二級アミン部位が定量的に対応するアミドへと変換可能であり、様々な機能団の導入が可能であることも見出した。一連の反応において分子量の増減が起こっていないことは、SEC-MALSにより確認した。また、粉末状態のN2ガス吸着測定から、Troeger's base状態では有していたミクロ多孔性が、開環後ポリマーでは消失することが明らかとなり、柔軟なポリマーが得られたことを支持している。以上の結果を論文としてACS Macro Letter誌に発表し、「化学と工業」誌のディビジョントピック、「Synfacts」誌のSynfacts of the Monthとしてハイライトされるなど、国内外で高い評価を得た。しかし、上記論文で親ポリマーとして用いたPIM-EA-TBは、エタノアントラセン骨格を有するジアミンモノマーが、cis体、(R)-trans体、(S)-trans体の混合物であり、構造不規則性をもつ。そこで、平成29年度には、市販の単一のジアミンモノマーから得られるTroeger's base含有ラダーポリマーの合成と開環反応についても予備的検討を行った。Troeger'sbase骨格の高効率開環反応による1,5-ジアザシクロオクタン構造を主鎖に持つ、柔軟かつ高規則的という新しい構造特性を有する新規ラダーポリマーの合成法開発の研究成果を論文として発表することができたほか、単一モノマーからの1,5-ジアザシクロオクタン含有ラダーポリマーの合成にも着手できたため概ね順調に進展していると判断した。

平成29年度には、エタノアントラセン骨格を有するジアミンモノマーからTroeger's base形成重合により得られるラダーポリマーに対し、ジメチル硫酸とNaOHを作用させることにより、二級アミン構造を有する1,5-ジアザシクロオクタン構造を主鎖に持つラダーポリマーを得た。しかし、上記論文で親ポリマーとして用いたPIM-EA-TBは、エタノアントラセン骨格を有するジアミンモノマーが、異性体の混合物であり、構造不規則性をもつ。そこで、平成30年度には、市販の単一のジアミンモノマー(2,5-ジアミノ-p-キシレンなど)から得られるTroeger's base含有ラダーポリマーの合成と開環反応について検討を行った。2,5-ジアミノ-p-キシレンから得られるラダーポリマーに関しては一段階の反応では完全な開環は達成されなかったが、開環反応を繰り返し行うことで開環率を向上させることができ高対称性のラダーポリマーが得られた。その過程で、1,5-ジアザシクロオクタンの二級アミン部位へのヨードメタンなどでのN-メチル化は、四級化体を生じることなく効率的に進行し、さらに構造対称性を向上させることにも成功した。このポリマーの溶液物性、ガス吸着測定、ガス選択透過性、熱物性などの調査を行っている。これに加え、1,5-ジアザシクロオクタンに対し、ホウ素化合物などのルイス酸を作用させることで、コンフォメーションの固定化が起こり、コンフォメーション挙動の変化が可能であることも見出した。これらの成果を元に、招待講演3件を含む計11件の学会発表を行うに至った。研究2年目の段階で、柔軟性ラダーポリマーの溶液物性、ガス吸着測定、ガス選択透過性、熱物性などの物性検討をスタートさせることができている。また、1,5-ジアザシクロオクタンの二級アミン部位への効率的N-メチル化や、ルイス酸の配位/脱離によるコンフォメーション挙動の変化など、などの思いがけない発見もあり、これらの成果を元に、招待講演2件を含む計10件の学会発表を行うに至った。以上より、研究はおおむね順調に進展していると言える。平成30年度はには、まず第一に、真に構造明確な柔軟性ラダーポリマーの合成へ向け、単一ジアミンモノマーから合成されるTroeger's base含有ラダーポリマーの合成と開環反応を行いその構造を明らかにする。1H NMRが極めてブロードであるため、MALDI-TOF-MS測定や、ポリマーの誘導化など、様々な直接的・間接的手法を用いて徹底的な構造決定を行う。次に、得られたポリマーの高次構造や物性に関しても徹底的な調査を行う。具体的には、熱重量測定(TGA)、示差走査熱量測定(DSC)、X線回折測定(XRD)、偏光顕微鏡(POM)観察、動的粘弾性測定などを行い評価する予定である。平成30年度には、柔軟性ラダーポリマーの物性の徹底解明と、機能開拓を検討を行う。これまでに合成した,5-ジアザシクロオクタン骨格含有柔軟性ラダーポリマーの高次構造や物性に関しても徹底的な調査を行う。
コレステロール7α-水酸化酵素の調節機構の解明

コレステロール7α水酸化酵素はコレステロールから胆汁酸への生合成経路の初発反応を触媒する重要な調節酵素である。本研究はラットを実験材料として酵素精製に始まり、免疫抗体作製、cDNAの単離とその構造決定、そして遺伝子の単離とその構造解析と進めてきた研究を踏まえてさらに遺伝子の上流解析を行い、遺伝子発現機構の解明を目的とするものである。また、ヒトおよびそのモデル系としての実験動物における胆汁酸合成系の各酵素の変動とコレステロール代謝異常により引き起こされる様々な疾患との関連を調べる事により、それらの疾患の病因論やひいては治療法の解明をも目指すものであり、本年度は現在までに以下のような成果を得ている。ヒトコレステロール7α水酸化酵素の遺伝子をEMBL3遺伝子ライブラリーから、先に得ていたヒト7α水酸化酵素のcDNAをプローブとして用い単離した。遺伝子構造を解析したところ、我々が既に解析していたラットの遺伝子と同じく、6つのエクソンからなる全長約10kベース程のものであった。5'端の上流数百ベースのプロモーター領域の塩基配列を決定したところ、-30塩基のところにTATAボックスがあり、コンピュターによる検索では様々な調節エレメントが見いだされた。またそれらのエレメントの大部分はラットのものにも見いだされ、この領域の遺伝子発現調節における重要性を窺わせた。胆汁酸代謝の動態がヒトに似ているので実験モデルとしてハムスターを選び、その肝臓cDNAライブラリーからハムスターのコレステロール7α水酸化酵素のcDNAを単離した。約500塩基からなるcDNA断片をプローブとして用い、ハムスターのコレステロール7α水酸化酵素のmRNA日内変動を調べたところ、ラットに見られたのと同様な著しい日周変化が見られ、それは酵素活性の変動と相関していた。