hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
就床時のぐずりに着目した子どもの感情安定化方略の研究

本研究は、乳児の入眠時におけるぐずりに着目し、養育者が子どもに対して行う一定のテンポで揺らしや振動が、子どもの睡眠を誘発する上で重要な機能をもっていることを明らかにした。養育者が、子どもの呼吸速度や心拍数に合わせて子どもの体に揺らしや振動を与えたり、短い息から長い息にかえたり、速度をコントロールすると、引き込み現象が生じ、入眠にいたりやすいことが明らかになった。養育者が行う揺らしと子どもの呼吸速度や心拍数を連動させることが、子どもの感情制御へつながることが示唆されたと言える。子どもの寝つきは子ども自身にとっても,養育者にとっても重要な問題である。子供においては、夜間の充分な睡眠と昼間の高い覚醒の安定的なサイクルは心身の健康の基礎である。養育者において、子どもの寝つきの悪さや中途覚醒は育児におけるストレッサー要因として深刻である。しかし,就床時のぐずりに着目した子どもの感情安定化方略に関する研究は皆無に等しい。親子の添い寝場面では,引き込み現象がみられることが実験によって証明されている。乳児が睡眠状態へ移行する過程で大人がいかに乳児を睡眠に引き込みやすい環境を整えるかが,寝かしつけの成功につながる。一般的に,新生児の呼吸回数は50回前後,心拍数は100150回/分であるが,年齢とともに少なくなりる。また,泣いたりぐずったりすると乳幼児の心拍数や呼吸数は上昇するが、入眠が進行するに連れて心拍数や呼吸数は低下する。このような変動に応じて,寝かしつけ行動が生起しているのかどうかを検討するために,本年度は, 0歳児クラスと1歳児クラスの保育士が,午睡時間に子ども達をどのように寝かしつけているのかを予備的に観察した。保育園の0歳児クラスと1歳児前半クラスの午睡時場面を観察し,保育士が子どもを寝かしつけている様子をビデオカメラで録画し,分析を行った。保育士が行った揺らしや振動についてカウントすると,0歳児クラスの保育士は1歳児クラスの保育士よりも,子どもが泣いたりぐずったりすると,子どもの体をトントンとたたく頻度が速かった。また,両クラスともに,泣いている時は,トントンする頻度が速かった。これらのことから,0歳児クラスや1歳児前半クラスの保育士は,子どもの呼吸速度に合わせて子どもの体に揺らしや振動を与えており,子どもの呼吸速度を考慮しながら、睡眠時の呼吸測度への引き込みを試みている可能性が示唆された。感情制御の発達研究によると、乳児がネガティブな感情を抱いた際、養育者から優しく声をかけながら身体を優しくゆすってもらう経験は、その後の感情制御の発達に関連すると言われている。ただ、就寝時の乳児のぐずりに着目した感情安定化方略に関する研究は少ない。乳児が睡眠状態へ移行する過程で、大人がいかに乳児を睡眠に引き込みやすい環境を整えるかが、寝かしつけの成功につながると思われる。本年度は、寝かしつける際よく行うとされている行動が、どのように組み合わさった場合に、引き込み現象が生起しやすいのかを、親子2組を対象に予備的観察を行った。生理指標については、普段の寝かしつけ場面を妨げないように、簡易計測可能な無線型計測装置を用いた。結果、養育者が、乳児の心拍数のリズムで乳児の体をとんとんとたたくと、乳児の入眠がスムーズであることがわかった。また、心拍数のリズムを大人主導で少しずつテンポを遅くしていくことも、乳児の入眠につながりやすかった。これらのことから、睡眠時の呼吸速度への引き込み現象は、子どもの呼吸速度にあわせて子どもの体に揺らしや振動を与えることで生じやすいことが示唆された。1歳前後の乳児とその養育者を対象とした実験のため、実験当日の本人及び兄弟の体調により、実験を実施することができなかった研究協力者が数人いた。乳児研究の難しさを痛感している。乳幼児の育児場面において、子どものかんしゃくやぐずりをどう解決するかは、子どもにとっても、養育者にとっても重要な問題である。こうしたことが最もよくみられる場面は寝つきのぐずりである。こうした感情制御の問題は、個人の社会的適応や精神的健康と深い関連がある。本年度は、養育者の寝かしつけ行動におけるタッチング・呼吸調整・言葉かけが、乳幼児の呼吸測度や心拍数、そして、入眠過程に及ぼす影響を検討した。0歳児、1歳児クラスの熟練した保育士が、子どもを抱っこし、寝かしつけ行動を行う際の、保育者の呼吸法(長い息・短い息・長い息から短い息・短い息から長い息)、タッチング、言葉かけが、乳児の呼吸や心拍数に及ぼす影響を検討した。タッチングと言葉かけは同時に行う条件と行わない条件、一方のみ実施する条件を設定した。保育士が子どもを寝かしつけている様子をビデオカメラで録画し、生理指標については、簡易計測可能な無線型計測装置を用いた。寝かしつけ開始から、入眠後睡眠段階2出現までの心電図及び呼吸を連続的に記録した。結果、保育者が言葉かけとともにタッチングしながら短い息から長い息に変えていくと、子どもの呼吸測度や心拍数は低下することがわかった。これらのことから、子どもの呼吸を外的にコントロールすることが、子どもの感情制御へつながることが示唆された。また、子どものかんしゃくやぐずりなどのネガティブ感情を軽減する技法の解決及びモデルにおいて、呼吸法をはじめとした身体への支援が、感情制御への支援に繋がる効果があると言えるだろう。

本研究は、乳児の入眠時におけるぐずりに着目し、養育者が子どもに対して行う一定のテンポで揺らしや振動が、子どもの睡眠を誘発する上で重要な機能をもっていることを明らかにした。養育者が、子どもの呼吸速度や心拍数に合わせて子どもの体に揺らしや振動を与えたり、短い息から長い息にかえたり、速度をコントロールすると、引き込み現象が生じ、入眠にいたりやすいことが明らかになった。養育者が行う揺らしと子どもの呼吸速度や心拍数を連動させることが、子どもの感情制御へつながることが示唆されたと言える。乳幼児の心拍数や呼吸数を正確測定する実験環境を整えている段階である。予備実験段階であり,本実験には至っていない。保育士が乳児を寝かしつける場面を対象にすることによって、子どもの月齢、首すわり、体重といった身体発達レベルの違いにより、寝かしつけ場面での大人ー子ども間の身体的コミュニケーションにおける引き込み現象の生起過程、特に寝かしつけ要因(姿勢、揺らし、音楽)の影響力がどのように異なるのかを検討し、寝かしつけ場面における引き込み現象の生起過程の年齢による違いを明らかにする。発達心理学正確で効率的な生理手法を講じる必要が高いことがわかったため、実験計画や分析段階において、心理生理学の専門家の支援を受けることにより,本実験を実施する。観察協力者が、当初計画していた数よりも少なくなったため、実験実施やデータ分析における謝金分が予定額とは違う金額になってしまった。次年度実施予定の保育園での実験では、実験補助やデータ分析がより多く必要となるため、次年度の謝金において使用する予定である。
タブレット端末を用いた無線通信でのデバイス制御とセンサー制御の融合

本研究は、タブレット端末を用いて、タッチパネルやジャイロセンサを利用し無線通信で医療補助具や介護車両や生活機器類の動作コントロールする事に加えて、簡単な車両モデルを作成し、取り付けたセンサー情報を基に、衝突危険判断を行い、制御へフィードバックする事を行う。簡単な車両モデルを福祉車両の代替モデルとして、制御対象作成と制御アプリケーションの開発を行う事を目的として取り組みを行った。車両モデルは、市販されているモーターとギアボックスを使って車軸と車体を作成した。ギアボックスへ接続したモーターは、モータコントロールで広く利用されているIC-TA7291Pに接続しコントロールを行う。モーターを制御するICへの信号は、ArduinoUNOマイコンボードが送信し、車両のコントロールを行うように設計した。ArduinoUNOマイコンボードにはBluetoothドングルを差したUSBホストシールドを装着し、Bluetooth通信から前進や旋回の制御信号を受け取ることが出来るように。タブレット端末としては、当初iOSタブレット(iPad)を対象としていたが、アプリ制作のノウハウが乏しく、期間内に作成スキルを身に付けるに至らず、AndroidOS端末を選定しアプリ開発を行った。距離センサーは、超音波距離センサーを利用し、センサーから得られた電圧値を基に前方方向衝突判断を行っている。本研究の取り組みにより、Android講習会実施の経験と学生実験の器材準備へも大いに貢献する事ができた。今後この研究で培った経験を基に、Java/Androidアプリ作成等を行う実習や実験で使用するデバイスの開発に役立てていきたい。
カフェインによるp53遺伝子を介在した骨肉腫のシスプラチン耐性克服

1)シスプラチン耐性骨肉腫におけるp53遺伝子の変異の解析免疫染色法では、両細胞株(OST(シスプラチン感受性株),OST-R(シスプラチン耐性株))において全くp53蛋白の過剰発現を認めなかった。PCR-SSCP法では、p53遺伝子のExon5から8までに点突然変異を認めなかった。従って、両腫瘍細胞ともに野生型p53蛋白を発現していると考えられた。2)シスプラチン耐性骨肉腫におけるp53遺伝子の欠失の解析OST-Rにおいてp53遺伝子の新たな欠失が有意に増加していることを示した。p53遺伝子の欠失に呼応して野生型p53蛋白量も減少しており、シスプラチン耐性骨肉腫においてはp53遺伝子の機能的な役割が抑制され、17番染色体遺伝子の不安定性を増大していると推察した。従来報告されてきたp53遺伝子の点突然変異が認められなくても、その機能異常としてp53遺伝子およびp53蛋白の欠失が骨肉腫におけるシスプラチン獲得耐性の有用な指標となることが明らかとなった。3)化学療法によるp53遺伝子発現の変化を解析およびp53発現制御による細胞増殖の抑制カフェインはDNA修復を阻害し,p53の発現を抑制する.シスプラチンに高感受性のOST細胞ではシスプラチンの殺細胞効果がカフェインにより増強された。その際、p53蛋白はシスプラチン処理により増加しDNA合成能は抑制されたが、カフェイン添加によりp53蛋白は抑制されDNA合成能の抑制は解除された。シスプラチン耐性のOST/R細胞ではシスプラチンの殺細胞効果はカフェインにて増強されず、p53蛋白量とDNA合成能のいずれも変化がなかった。ヒト骨肉腫培養細胞株(OST)より,シスプラチン耐性株(OST/R)を作成した.免疫染色およびPCR-SSCP法では,両細胞株とも野生型p53蛋白を発現していた.OST/Rにおけるp53遺伝子の欠失をFISHおよびELIZA法を用いて解析すると,OSTに比べて欠失が有意に増加し,p53蛋白量が減少していた.シスプラチン耐性株OST/Rでは17番染色体遺伝子の不安定性が増大されており,p53遺伝子およびp53蛋白の欠失による機能異常が骨肉腫におけるシスプラチン獲得耐性の有用な指標であると推察された.親株のOSTは,DNA修復阻害剤であるカフェインによりシスプラチンの殺細胞効果が著明に増強されるが,OST/Rでは,シスプラチンによるDNA障害の程度が軽く,カフェインによる相乗効果は認めなかった.カフェインの投与によりOSTではp53蛋白の発現が抑制されたが,OST/Rでは変化を認めなかった.カフェイン投与中はDNA合成障害が両者で抑制されており,細胞周期の延長はなかった.この耐性株OST/Rにおいてはシスプラチンの感受性をあげる工夫が必要であり,平成12年度で,耐性のメカニズムをさらに検討し,p53遺伝子の導入がシスプラチン感受性をどう変化させるのかを検討する.化学療法によるp53遺伝子発現の変化を解析した.Western Blot法ではシスプラチンを1時間接触後に洗浄し培養液を加えた腫瘍細胞群、シスプラチンを1時間接触後に洗浄しカフェインを添加した培養液を加えた細胞群より蛋白を抽出して電気泳動を行った。OST細胞ではp53蛋白の発現量がシスプラチン処理で増加し、それがカフェイン添加で抑制された。この所見は4時間後に顕著に認めた。OST/R細胞ではいずれもp53蛋白の変化を認めなかった。同様の所見はELISA法にても得られた。OST細胞ではDNA修復のためにp53蛋白の一過性の上昇を6時間後に認めたが(1.31倍)、OST/R細胞においてはp53蛋白の発現に変化はなかった(0.95倍)。

DNA合成能についてシスプラチン接触後1,6,12,18,24時間後にBrdUを取り込ませてELISA法にてカフェイン添加の有無によるDNA合成能の変化について検討した。OST細胞のDNA合成能は、シスプラチン接触後6時間後より12時間後にかけて約50%まで低下するが、カフェイン処理によりその低下が抑制された。それぞれ、早期のp53増加とカフェインによるp53増加の抑制に対応していると考えられた。OST/RのDNA合成能はシスプラチン接触後カフェイン添加の有無にかかわらず6時間後でも80%に留まり、p53の変化のない結果を裏付けた。シスプラチンに高感受性のOST細胞ではシスプラチンの殺細胞効果がカフェインにより増強された。その際、p53蛋白はシスプラチン処理により増加しDNA合成能は抑制されたが、カフェイン添加によりp53蛋白は抑制されDNA合成能の抑制は解除された。シスプラチン耐性のOST/R細胞ではシスプラチンの殺細胞効果はカフェインにて増強されず、p53蛋白量とDNA合成能のいずれも変化がなかった。
薬剤耐性ポンプのメチル化解析による抗がん剤の治療効果の予測システムの確立

抗癌剤の薬剤耐性機構の一つにATP依存性の薬剤排出ポンプの過剰発現がある。このポンプの-つであるBreast Cancer Resistant Protein(BCRP)はトポイソメラーゼI阻害薬などの排出を行う。非小細胞肺癌細胞株を用いた研究にて、BCRPの発現がirinotecan活性物質SN-38やtopotecanなどのトポイソメラーゼI阻害薬への感受性と強い相関があることを、研究協力者が報告した。また、脱メチル化薬5-aza-deoxycytidineにて、BCRP非発現肺癌細胞株にてBCRP mRNAおよびBCRP蛋白が発現誘導され、フローサイトメトリー解析にて、この発現されBCRP蛋白が薬剤排出ポンプとして機能していることを確認した。また、SN-38感受性肺癌株ではBCRPのプロモーター領域のCpG配列のシトシンがメチル化されていたが、SN-38耐性肺癌株では非メチル化されていた。非小細胞肺癌細胞株では、Methylation-specific PCRの結果とBCRP mRNAとBCRP蛋白発現の結果は一致していた。このように、臨床検体を用いたMethylation-specific PCRによるメチル化解析がトポイソメラーゼI阻害薬の効果予測に使用できることが示唆され、現在、術後再発肺癌症例に対して、手術時切除組織のmicrodissection後にMethylation-specific PCRによるメチル化解析を行うとともに、白金製剤とirinotecan併用後の効果を見ている。本年度は6例の症例を登録し、そのメチル化解析を行うと共に現在はその予後の経過観察中である。現在、術後再発肺癌症例に対して、手術時切除組織のmicrodissection後にMethylation-specific PCRによるメチル化解析を行うとともに、白金製剤とirinotecan併用後の効果をみる研究計画を行っている。
ベンザインの選択的環化付加反応の設計

ベンザインは反応性に富んだ科学種であり、様々なタイプの環化付加反応を引き起こす。本研究では、ベンザインとオレフィンとの[2+2]環化不可反応のポテンシャルエネルギー面について非経験的分子軌道法を用いて理論計算により調べた。この反応は軌道対称性より禁制であることから、双性イオン中間体を経る二段階反応で進行することが示唆されている。本理論計算から、反応の初期段階ではオレフィンがベンザインの環平面に対して垂直に近づき、第1の遷移状態を経て、スビロ型中間体を形成した後、第2の遷移状態を経て2つのC-C結合生成を伴う環化付加が進行すること明かとなり、反応途中の2つのエネルギー障壁の大小が反応機構に大きく関わっていることを明らかにした。無置換のベンザインとエチレンとの反応では、B3LYP/6-311G^<**>法を用いた計算では、反応障壁は13kcal/molと計算された。ヒドロキシ基をベンザインとオレフィンの両方に導入した場合には、エネルギー障壁は低くなり、中間体から異なった生成物に至る2つの反応経路が存在する。この2つの経路のエネルギー障壁には明らかな差があり、反応の位置選択性を生じさせる原因となっていることを明らかとなった。さらに、大きな置換基を導入した場合についての検討を始めるために、反応中心は高い精度の計算方法を用い、反応に直接関係しない部分は比較的低い精度での計算方法を用いるONIOM法の適用性を検討した。ベンザインの3重結合部分とオレフィンの2重結合部分を反応中心として取り扱うONIOM計算を行ったところ、無置換の場合には全系を高精度で行った結果とよい一致を示したが、置換基を導入した場合では、反応中心の選び方に注意する必要があることが分かった。以上の結果は、今後ONIOM法を様々な置換基を持つベンザインとオレフィンとの反応に適用する上での指針を与えるものである。
新しい代謝制御システムに基づく、閉経後代謝障害の治療基盤の構築

様々な生体内液性生理活性因子は、心血管系および代謝系制御の双方において重要な意義を有している。アドレノメデュリン(AM)は、心血管系をはじめ、全身の組織で広く産生される多彩な生理活性を有するペプチドである。AMの受容体CLRには、受容体活性調節タンパクRAMPが結合し、受容体機能を制御している。我々はこれまで、RAMPの中でもRAMP2が、心血管系におけるAMの機能調節に中心的役割を果たすことを報告してきた。一方、AMおよびRAMP2は脂肪組織においても高発現を認めるが、その代謝制御における意義は不明である。RAMP2ホモノックアウトマウスは胎生致死のため、本研究では成体の得られるRAMP2ヘテロノックアウト(RAMP2+/-)雌マウスを用いて、卵巣摘出による閉経モデルを作成して高脂肪食負荷を行い、閉経後代謝障害におけるAM-RAMP2系の役割を検討した。10週齢雌マウスの卵巣摘出を行い、10週間の高脂肪食負荷を行ったところ、RAMP2+/-では、野生型と比較して体重増加がみられた。RAMP2+/-では、血清インスリンとレプチン値が高く、アディポネクチン値は低下し、インスリン抵抗性が見られた。また、白色脂肪の重量増加、脂肪組織のマクロファージ浸潤、炎症性サイトカインの発現充進を認め、肝臓では脂肪肝や線維化が亢進した。次に脂肪組織におけるRAMP2の役割を検討するため、脂肪細胞特異的RAMP2ホモノックアウトマウス(A-RAMP2-/-)を樹立した。通常食下において、A-RAMP2-/-は野生型と比較して体重が増加し、白色脂肪組織の重量増加と線維化が見られた。以上の結果から、AM-RAMP2系は心血管系機能制御のみならず、閉経後代謝障害においても重要な役割を持つことが明らかとなった。
精密分光による新しい物理の探索に向けた基礎研究

本研究では,精密分光技術による素粒子の標準模型を越える新しい物理の探索の実現を目指している.具体的には,原子・イオンのアイソトープシフト(IS)を用いた原子内で作用する未知の力の検出について研究を行なった.QEDで生じる通常のISと未知の原子内力によるISを分離するために,2種類の遷移のISの間に成り立つ「キングの線形性」を用いることが核心である.未知の相互作用によるISが加わると,一般には線形性が成り立たなくなる.2種類の遷移について3つ以上の同位体ペアでISを測定して,線形性の破れを見ることで原子内に作用する未知の力の情報を得ることが目標である.代表者は,これまでの研究で用いていた非相対論的近似を越える相対論的解析手法の開発を行なった.CaイオンおよびYbイオンについて,Thomas-Fermiポテンシャル中の電子状態のエネルギー固有値と波動関数をディラック方程式を数値的に解くことにより求めた.また,QEDでのISを支配する原子核近傍の波動関数を,ディラック方程式から解析的に求め,先行研究の結果と矛盾がないことを確かめた.これらの成果を元に,IS非線形性の相対論的評価を現在進めている.これに加えて,加速したイオンから放出されるニュートリノペアビームを用いた地球の内部構造探査,ミューオニウムの精密分光,B中間子崩壊について研究を行なった.分担者は,光イオン化によるYbイオンの安定同位体の選択的トラップの準備を進めた.過去に実績にある直径5mmのトラップを再立ち上げし,最大存在比の同位体174について,単一イオンのトラップと蛍光検出を確認した.また,時計遷移分光に用いる直径0.8mmのトラップ装置について,原子源のオーブンに充填する金属Ybを天然同位体混合物に交換し,超高真空に復帰させた.こちらはまだ多数個ではあるが,光イオン化による174Yb+のトラップに成功した.代表者は,相対論効果を取りいれたISの評価に必要な解析的計算,および数値計算コードをほぼ完成させている.分担者は,Yb同位体174のイオンのトラップを行ない,他の同位体のトラップおよびこれらの分光に向けて準備を進めている.代表者:相対論効果を取りいれた解析的計算と数値計算を統合して,IS非線形性の評価を行ない,これまでの非相対論的結果と比較する.また,実験可能だがこれまで計算されていなかったYbイオンの遷移についてもISを評価し,期待される新物理に対する感度を調べる.分担者:存在比が最も小さいYb同位体168のトラップを実現し,935nm線の測定を実施する.さらに,時計遷移の1つであるS-D5/2の測定についても実験を進めていく.本研究では,精密分光技術による素粒子の標準模型を越える新しい物理の探索の実現を目指している.具体的には,原子・イオンのアイソトープシフト(IS)を用いた原子内で作用する未知の力の検出について研究を行なった.QEDで生じる通常のISと未知の原子内力によるISを分離するために,2種類の遷移のISの間に成り立つ「キングの線形性」を用いることが核心である.未知の相互作用によるISが加わると,一般には線形性が成り立たなくなる.2種類の遷移について3つ以上の同位体ペアでISを測定して,線形性の破れを見ることで原子内に作用する未知の力の情報を得ることが目標である.代表者は,これまでの研究で用いていた非相対論的近似を越える相対論的解析手法の開発を行なった.CaイオンおよびYbイオンについて,Thomas-Fermiポテンシャル中の電子状態のエネルギー固有値と波動関数をディラック方程式を数値的に解くことにより求めた.また,QEDでのISを支配する原子核近傍の波動関数を,ディラック方程式から解析的に求め,先行研究の結果と矛盾がないことを確かめた.これらの成果を元に,IS非線形性の相対論的評価を現在進めている.これに加えて,加速したイオンから放出されるニュートリノペアビームを用いた地球の内部構造探査,ミューオニウムの精密分光,B中間子崩壊について研究を行なった.分担者は,光イオン化によるYbイオンの安定同位体の選択的トラップの準備を進めた.過去に実績にある直径5mmのトラップを再立ち上げし,最大存在比の同位体174について,単一イオンのトラップと蛍光検出を確認した.また,時計遷移分光に用いる直径0.8mmのトラップ装置について,原子源のオーブンに充填する金属Ybを天然同位体混合物に交換し,超高真空に復帰させた.こちらはまだ多数個ではあるが,光イオン化による174Yb+のトラップに成功した.代表者は,相対論効果を取りいれたISの評価に必要な解析的計算,および数値計算コードをほぼ完成させている.分担者は,Yb同位体174のイオンのトラップを行ない,他の同位体のトラップおよびこれらの分光に向けて準備を進めている.代表者:相対論効果を取りいれた解析的計算と数値計算を統合して,IS非線形性の評価を行ない,これまでの非相対論的結果と比較する.また,実験可能だがこれまで計算されていなかったYbイオンの遷移についてもISを評価し,期待される新物理に対する感度を調べる.分担者:存在比が最も小さいYb同位体168のトラップを実現し,935nm線の測定を実施する.さらに,時計遷移の1つであるS-D5/2の測定についても実験を進めていく.共同研究のため,在外研究協力者の代表者所属機関(大阪大学)への招聘を3回行う計画で,そのうちの1回を本研究課題の予算から支出する予定であったが,協力者の異動のため,招聘は2回となった.
非放射性同位体による動的解析を中心とした侵襲下の代謝変動に関する研究

侵襲下のホルモン変動について研究をすすめ、甲状腺ホルモン(T_3、T_4)の低下は、腹部手術に比して胸部食道癌手術で大きく、回復にも時間がかかる。一方、TSHは上昇せず、FreeT_4も低下していた。他方、リバースT_3は上昇し、術中より術直後にかけて、T_3やリバースT_3が大量に尿中に排泄されることが判明した。また、侵襲の大きさを示す指標として尿中カテコールアミン排泄量は、個々の変動が大きく、AーKinaseのactivaferであるcyclicAMPの尿中排泄量の方が有用と思われる。胸部食道癌術後では、術前に比して蛋白代謝回転や脂肪代謝も亢進しており、さらに間接熱量測定でみると、糖尿病患者では、術直後RQが0.7に近く、23病日になって1.0に近づき、インシュリンの効果が現れる。REEは術直後は12001300と低いが、レスピレタから離脱する時期には15001600KCal/日に上昇し、燃焼比率でみても糖がよく消費されていた。リポプロティンリパーゼ活性は、脂質投与量の増加に伴ない上昇するが、肝性リパーゼ活性は逆に低下した。肝障害や敗血症モデルにおいても、肝性リパーゼは低下した。今後、脂質代謝回転や脂質負荷試験を含めて、病態下の脂質代謝について検討が必要と思われた。生体防御機構については、白血球・赤血球中のATPは術後3病日をピークとして上昇し、フリーラジカル産生能や貧食能も3病日が最も高い活性を示し、白血球のホルモン応答も術後は術前に比して上昇していた。また、補体やacutephase proteinは、術直後に低下し、7病日には逆に上昇する。今後は、このような生体防御機構の変化を含めて、全体の代謝動態の変動の解析をすすめるつもりである。侵襲下のホルモン動態についてみると,食道癌手術は他の復部手術に比して侵襲が大きく,術中術後のホルモン変動が著しい.成長ホルモンやソマトメジンCは術中から,一方,インシュリン,グルカゴン,コルチゾールは術後に著明に増加は,術後4時間目が最もホルモン変動が激しく,生体が不安定な状態におかれることが判明した.また, T^3やT_4は術後著明に減少し, 7日から14日目にかける回復する,一方,尿中カテコーリアミン排泄量は,術直後から著明に上昇し,この上昇は10病日まで続き,手術の種類によって大きく異なる.このことから, T_3T_4は侵襲からの回復の過程を,また,尿中カテコールアミンは侵襲の大きさと推移を示す指標として重要であると考えられた.これらのホルモン変動は,総じて714日までの間に鎮静化するが,この時期に到って初めて, Nーバランスや尿中3ーメチルヒスチジン排泄量は改善し,栄養指標としてのRapid turn over protein(RBP,PA,トランスフェリン)も回復する.一方,この侵襲と深くかかわる免疫系の反応をみると,侵襲下においては白血球数の増加と,これにつづく白血球機能(貧食能など)の亢進がみられ,食道癌術後には3日をピークとして, 7日以上続くこと.また,リンパ球数の低下と,免疫グロブリンの低下,リンパ球サブセットの変化がみられることが判明し,その変動や回復には.ホルモンや栄養が深くかかわることが示唆された.間接熱量測定,安定同位体を用いた侵襲下の,糖,蛋白,脂肪の動的な代謝変動の解析を現在,上記の結果をもとに継続中である.侵襲下のホルモン変動について研究をすすめ、甲状腺ホルモン(T_3、T_4)の低下は、腹部手術に比して胸部食道癌手術で大きく、回復にも時間がかかる。
対称性を崩した発振器結合系の発振モード解析

本研究では4個のファン・デル・ポール発振器の完全結合系の振舞いについて平均化法を基にしたモード解析法を用いて研究を行なった.この系には3つの近接した周波数モードがあり,系が対称な場合,すなわち,それぞれの発振器の素子の値が同じ場合には3つの周波数モードは縮退を起こし単一の周波数モードとなっている.しかし,対称性を崩すとそれらは近接した3つの周波数モードにわかれ,それぞれのモードの安定性や引き込み現象により様々な振舞いが見られる.たとえば,1つの発振モードのみが安定な単一発振モード,2つの発振モードが安定,1つの発振モードが不安定な2重発振モード,3つのモードが安定な3重発振モード,単一発振モードと2重発振モードの共存などが見られた.これらの発振モードに対し,平均化方程式を使った解析と,モデル方程式を直接数値積分したシミュレーション結果は良く一致し,この平均化法を用いた解析が有効であることがわかった.また,本研究では平均化方程式を手計算により導出せずに数式処理ソフトを用いて導出しているが,別の系に対してもこの導出方法が有効であることがわかった.特に非線形特性の次数が高くなると項の数が増えるため非常に計算が複雑になるが,この方法を用いれば簡単に導出できることがわかった.今後は別の系に対しても積極的にこの方法を利用したいと考えている.本研究では4個のファン・デル・ポール発振器の完全結合系の振舞いについて平均化法を基にしたモード解析法を用いて研究を行なった.この系には3つの近接した周波数モードがあり,系が対称な場合,すなわち,それぞれの発振器の素子の値が同じ場合には3つの周波数モードは縮退を起こし単一の周波数モードとなっている.しかし,対称性を崩すとそれらは近接した3つの周波数モードにわかれ,それぞれのモードの安定性や引き込み現象により様々な振舞いが見られる.たとえば,1つの発振モードのみが安定な単一発振モード,2つの発振モードが安定,1つの発振モードが不安定な2重発振モード,3つのモードが安定な3重発振モード,単一発振モードと2重発振モードの共存などが見られた.これらの発振モードに対し,平均化方程式を使った解析と,モデル方程式を直接数値積分したシミュレーション結果は良く一致し,この平均化法を用いた解析が有効であることがわかった.また,本研究では平均化方程式を手計算により導出せずに数式処理ソフトを用いて導出しているが,別の系に対してもこの導出方法が有効であることがわかった.特に非線形特性の次数が高くなると項の数が増えるため非常に計算が複雑になるが,この方法を用いれば簡単に導出できることがわかった.今後は別の系に対しても積極的にこの方法を利用したいと考えている.
熱可逆性ゲル状潤滑剤のトライボロジー的性質と応用展開の可能性

新規に開発された熱可逆性ゲル状潤滑剤のトライボロジー特性と応用展開の可能性を検討した.基油に10-40%のアミドタイプのゲル化剤を含有するゲル状潤滑剤はゲル化剤の融点でゲルからゾルに可逆的に変化する油剤である.まず,ゲル状潤滑剤と基油の相違を明確にするため高圧物性を測定し,状態図の作成を行った.次に,スラスト玉軸受寿命試験を行った結果,グリースに比べゲル状潤滑剤の油膜形成状態が良く,長寿命になることが分かった.これはゲル化剤の良好な吸着作用によるものであることを明らかにした.新規に開発された熱可逆性ゲル状潤滑剤のトライボロジー特性と応用展開の可能性を検討した.基油に10-40%のアミドタイプのゲル化剤を含有するゲル状潤滑剤はゲル化剤の融点でゲルからゾルに可逆的に変化する油剤である.まず,ゲル状潤滑剤と基油の相違を明確にするため高圧物性を測定し,状態図の作成を行った.次に,スラスト玉軸受寿命試験を行った結果,グリースに比べゲル状潤滑剤の油膜形成状態が良く,長寿命になることが分かった.これはゲル化剤の良好な吸着作用によるものであることを明らかにした.グリースに代わる新しい潤滑剤として,液状基油にアミド系ゲル化剤を配合した熱可逆性ゲル状潤滑剤が注目されている.本年度はまず状態図の作成と転がり軸受寿命試験による性能評価を行った。研究成果は以下の通りである○ゲル状潤滑剤の2GPa・200°Cまでの状態図作成ダイヤモンドアンビルセル(DAC)を使用することで一滴の潤滑剤から状態図の作成が可能となった,高圧下で無定形固体に転移する基油では,複屈折の惹起に伴う光弾性効果の出現により粘弾性固体転移点の温度一圧力の状態図の作成ができる.ゲル状潤滑剤ではゾル/ゲル転移に伴う透過光量の変化を観察することで,ゾル/ゲル転移の状態図の作成ができる.○転がり軸受寿命試験による熱可逆性ゲル状潤滑剤の性能評価基油としてはVG68のPAO(記号P-N-0)を使用した。ゲル状潤滑剤は,この基油にゲル化剤モノアミドを10%添加して製造した(P-A-10)とゲル化剤ビスアミドを10%添加した(P-B-10)の2種類を使用した.なお,比較のため使用したリチウム石けんグリース(P-L-8)は同一基油にリチウム石けん8%を添加し,またウレアグリース(P-U-12)はジウレアを12%添加して製造したものである.ゲル状潤滑剤はグリースに比べ油膜形成状態が良好であり,それに伴いゲル状潤滑剤の軸受寿命がグリースに比べ長寿命となった.また,ゲル状潤滑剤稠度の影響を調べた結果,稠度が低く硬いゲル状潤滑剤ほど接触面への潤滑剤の導入性が悪く,油不足を生じ易く,結果として軸受寿命が短寿命となることが分かった基油に脂肪酸アミドをゲル化剤として配合した熱可逆性ゲル状潤滑剤は,常温で半固体ゲル,加熱により液体ゾルを可逆的に繰り返す新規油剤である.研究成果は以下の通りである.○脂肪族アミドの分子構造および配合量の影響ボールオンディスク往復摺動摩擦試験,曽田式四球試験,多孔質焼結含油軸受試験を用いて評価を行なった結果,脂肪族アミドのアルキル基は,炭素数が長く,飽和結合ほど低摩擦であること,また,ゲル化剤配合量は潤滑条件により最適な配合量が存在し,概ね2030%であることを明らかにした.さらに,ゲル状潤滑剤はリチウム石けんグリースやウレアグリースに比べ摩擦・摩耗特性が良好であった.○実使用環境をシミュレートした潤滑性能評価高温,水混入での潤滑性能評価およびゴム材と金属材による摺動試験を行った結果,ゲル状潤滑剤は高温での使用,特に液状化した際にも高い潤滑性能を発揮すること,また,水の混入時にも潤滑性能が損なわれないこと,さらに,ゴム材と金属材間の摺動のような厳しい潤滑条件でも高い潤滑性能を発揮することを明らかにした.著者らは先に熱可逆性ゲル状潤滑剤の実用性能を評価すべく,基油を同一とする熱可逆性ゲル状潤滑剤とグリースの転がり寿命試験を行った結果,グリースに比べ熱可逆性ゲル状潤滑剤は油膜形成が良好で軸受寿命が長寿命となることを明らかにした次なる課題は,衝撃と振動を伴う機械における表面損傷防止へのゲル状潤滑剤の応用である.そこで,鋼球と平板試験片(S45C)で構成した自作の打撃試験機を使用し,落下高さ30mmからの衝突試験を行い,AEの発生状況,打撃圧痕の精査による閉じ込め膜厚の測定,電気抵抗法による油膜形成状態の測定より,潤滑性能評価を行なった結果,基油やグリースに比べゲル状潤滑剤の油膜形成状態が良好でしかもオイルピットが浅いことが分かった。衝撃荷重や振動を伴う機械においては油膜形成状態が良好でしかもオイルピットが浅い潤滑剤ほど良好な潤滑剤であり,ゲル状潤滑剤の応用展開の可能性が明らかとなった.

この打撃試験は第一回目の衝突は圧痕形成を伴う弾塑性衝突,その後反発し第二回目の衝突は弾性衝突となることも明らかにした.ゲル状潤滑剤は塑性変形を伴い新生面が惹起する一回目の衝突において,新生面にアミドが吸着することで良好な潤滑作用を行なっていること,一方,二回目の弾性衝突においてはゲル状潤滑剤に比べウレアグリースが良好な結果を示すことを明らかにした
可溶不溶可逆セルラ-ゼを用いた沈降分離型反応器によるセルロ-スの連続同時糖化醗酵

本研究では可溶・不溶可逆セルラ-ゼと凝集酵母を組み合わせた繰り返し同時糖化醗酵によるエタノ-ルの生産、連続同時糖化醗酵を行うための沈降分離型バイオリアクタ-の開発およびセルロ-ス資源の連続同時糖化醗酵によるエタノ-ルの効率的生産について検討した。また、キシランに効率よく作用する可溶・不溶可逆キシラナ-ゼの調製とその繰り返し利用について検討した。研究成果の概要は次のようにまとめられる。(1)沈降分離型バイオリアクタ-を用いることにより、可溶・不溶可逆メイセラ-ゼと凝集酵母を組み合わせた同時糖化醗酵によってセルロ-ス資源から繰り返しエタノ-ルを生産できた。さらにエタノ-ルの生産性を向上させるために、連続同時糖化醗酵のための沈降分離型バイオリアクタ-を新規に開発した。この混合槽と沈降槽を備えた沈降分離型バイオリアクタ-を用いることにより、セルロ-ス資源から連続的にエタノ-ルを生産することができた。連続同時糖化醗酵におけるエタノ-ルの生産性は繰り返し同時糖化醗酵の場合に比べて2倍以上高くなった。(2)温度またはpHに応答する可溶・不溶可逆キシラナ-ゼを調製した。両固定化キシラナ-ゼは水に溶けている状態で効率よくキシランを加水分解し、反応終了後に温度またはpHを変えることによって不溶化し、反応生成物である糖液と分離できた。また、可溶・不溶可逆キシラナ-ゼは水不溶性担体に固定化した酵素に比べてキシランに対する活性が著しく向上した。さらに、これらの可溶・不溶可逆キシラナ-ゼを繰り返し用いてキシランを加水分解できた。
地震時ライフライン機能の簡易推定モデルによる広域地震災害マネジメントに関する研究

本研究は,地震時ライフライン機能の被害と復旧過程を概略的に把握する方法論を開発し,これに基づいて「広域地震災害マネジメント」の支援を目指したものである.まず,既往研究の成果である地震時ライフライン機能の予測モデルを拡張し,震度レベルごとのライフライン機能の復旧予測モデルを構築するとともに,震度曝露人口と組み合わせることによって,広域被害対応のためのライフライン機能障害と復旧過程の評価手法を提案した.想定東海地震,想定東南海地震,および,それらの連動地震による東海地方の広域震度分布を推定して,ライフラインの広域被害と復旧過程の予測を行った.次に製造業を対象として,供給系ライフラインの機能停止が及ぼす広域的な影響評価を行った.供給系ライフライン停止パターンごとの製造業の機能充足度を定量化し,停止パターン生起確率の時系列予測モデルと組み合わせて,各業種の機能充足度の時間的推移を推定するモデルに拡張した.東海地方の震度分布と,事業所・企業統計調査による従業者数データ,および工業統計調査による製造品出荷額のデータを考慮して,製造業の機能的充足度の時間的推移と経済的影響をマクロ的に推定する方法を開発し,その数値計算例を示した.さらに,製品受注から製品製造・輸送に至るサプライチェーンをシステム・ダイナミクスでモデル化し,ライフライン機能停止や輸送能力低下などの影響要因を組み込んで,地震時機能水準をミクロ的にシミュレートできるツールを開発した.想定東海地震の推定震度分布を入力条件とした数値計算例を示すとともに,各種の対策を行った場合の効果を比較検討した.以上により,東海地方の製造業が受ける経済的影響をマクロ・ミクロの両観点から捉えることができた.ライフライン機能停止の影響を踏まえた上で,事業継続計画策定など広域地震災害マネジメントの実践のために有用な情報を提供することが可能となった.本研究は,地震時ライフライン機能の被害と復旧過程を概略的に把握する方法論を開発し,これに基づいて「広域地震災害マネジメント」の支援を目指したものである.まず,既往研究の成果である地震時ライフライン機能の予測モデルを拡張し,震度レベルごとのライフライン機能の復旧予測モデルを構築するとともに,震度曝露人口と組み合わせることによって,広域被害対応のためのライフライン機能障害と復旧過程の評価手法を提案した.想定東海地震,想定東南海地震,および,それらの連動地震による東海地方の広域震度分布を推定して,ライフラインの広域被害と復旧過程の予測を行った.次に製造業を対象として,供給系ライフラインの機能停止が及ぼす広域的な影響評価を行った.供給系ライフライン停止パターンごとの製造業の機能充足度を定量化し,停止パターン生起確率の時系列予測モデルと組み合わせて,各業種の機能充足度の時間的推移を推定するモデルに拡張した.東海地方の震度分布と,事業所・企業統計調査による従業者数データ,および工業統計調査による製造品出荷額のデータを考慮して,製造業の機能的充足度の時間的推移と経済的影響をマクロ的に推定する方法を開発し,その数値計算例を示した.さらに,製品受注から製品製造・輸送に至るサプライチェーンをシステム・ダイナミクスでモデル化し,ライフライン機能停止や輸送能力低下などの影響要因を組み込んで,地震時機能水準をミクロ的にシミュレートできるツールを開発した.想定東海地震の推定震度分布を入力条件とした数値計算例を示すとともに,各種の対策を行った場合の効果を比較検討した.以上により,東海地方の製造業が受ける経済的影響をマクロ・ミクロの両観点から捉えることができた.ライフライン機能停止の影響を踏まえた上で,事業継続計画策定など広域地震災害マネジメントの実践のために有用な情報を提供することが可能となった.近い将来に発生が危惧される巨大地震時に対処するためには,被害の早期把握と災害対応資源の効率配分による被害最小化を目的とした「広域地震災害マネジメント」が重要となる.本研究ではライフライン施設を対象として,地震後に被害の全体規模および復旧過程を概略的に把握する方法論を開発するとともに,「広域地震災害マネジメント」の支援を目指すものである.本年度はまず,対象とする東海6県(岐阜・愛知・静岡・三重・長野・山梨)における地盤データに関して,2分の1地域メッシュ(約500m四方)の統合データベースを整備した.これに基づいて,想定東海,想定東南海および両者連動地震の3地震を想定し,東海6県における広域震度分布を推定した.さらに,得られた広域震度分布に地域メッシュ統計の人口分布を重ね合わせ,市町村,県,全域の3レベルでの広域震度曝露人口の推計を行った.さらに,震度情報に基づくライフライン機能評価モデルにこの震度曝露人口を適用して,ライフライン機能の初期被害推定と復旧過程のシミュレーションを実施した.これにより,上記の6県別の復旧曲線および全域での復旧曲線が推定でき,「広域地震災害マネジメント」を検討するための基本資料を整えることができた.また近年の地震被害を対象として,ライフライン地震時機能評価モデルの適用性について確認した.特に2004年新潟県中越地震については,供給系ライフラインの機能障害について詳しい調査を行い,その結果,兵庫県南部地震よりも低震度で機能障害が発生したことが判明した.その理由としては,ネットワーク施設の脆弱性およびネットワーク形態の両方が関与していると考えられる.また復旧プロセスを比較した結果,機能支障の解消過程には相似的関係が見出され,広域地震災害マネジメントのための重要な知見が得られた.本研究は,地震時ライフライン機能の被害と復旧過程を概略的に把握する方法論を開発し,これに基づいて「広域地震災害マネジメント」の支援を目指すものである.第二年度の本年度は,製造業を対象として,供給系ライフラインの機能停止が及ぼす広域的な影響評価を行った.

まず米国のATC-25により規定された業種別のライフライン重要度係数に基づいて,供給系ライフライン停止パターン(8通り)ごとの製造業の機能充足度を定量化した.次に,供給系ライフライン停止パターンの確率分布の時系列予測モデルを構築し,各業種の機能充足度の時間的推移を推定するモデルに拡張した.さらに,東海地方の震度分布と事業所・企業統計調査による従業者数データをこのモデルへの入力として,製造業の機能的充足度の時間的推移を簡易的に推定する方法を開発した.工業統計調査による製造品出荷額のデータを考慮してこれを貨幣価値に換算し,東海地方の製造業が地震により受ける経済的影響をマクロ的に推計した.また,ライフライン機能停止が,製造業における企業間のサプライチェーンに及ぼす影響をミクロ的に評価するためモデルを構築した.製品受注から原料発注,製品製造,製品輸送に至るサプライチェーンをシステム・ダイナミクスでモデル化し,これに影響を与える要因として,ライフライン機能停止や輸送能力低下などを組み込んで,地震時機能水準をシミュレートできるツールを開発した.想定東海地震の推定震度分布のもとで,サプライチェーンの機能水準の時間的推移を数値計算した事例を示すとともに,各種の対策を行った場合の効果を比較検討した.以上により,東海地方の製造業が受ける経済的影響をマクロ・ミクロの両観点から捉えることができた.ライフライン機能停止の影響を踏まえた上で,事業継続計画策定など広域地震災害マネジメントの実践のために有用な情報を提供することが可能となった.
ヘテロポリ酸擬液相反応場の動的解析と新規触媒反応の設計

本研究はヘテロポリ酸触媒でみられる「擬液相挙動」(極性有機分子をバルク中に取り込んで反応を促進する)の機構解明を目的とし、ポリ酸触媒の構造とバルク中での極性有機分子の挙動、及びこの特性を活かした触媒反応の検討を行なった。まず、ヘテロポリ酸(H_3PW_<12>0_<40>)触媒の構造を粉末X線回折法により検討し、その基本構造は無水物、6水和物、そして擬液相挙動は示さないが酸触媒として有効なC_S部分酸性塩で同じであることを確認した。さらにヘテロ原子であるリンの^<31>P-NMRがポリアニオンのプロトンの存在状態を反映することからC_S部分酸性塩バルク中のプロトンの分布を明らかにした。次に、極性有機子としてエタノールを選んで分子変換過程を赤外スペクトルと^<13>C-NMRを用いて検討し、エタノールがバルク中でプロトン化二量体からプロトン化単量体、さらにポリアニオンと結合したエトキシ基と変化し、さらに別のエタノールと反応してジエチルエーテルに変化する過程を明らかにした。また、この結果と昇温脱離による生成物を考え合わせることにより、ヘテロポリ酸擬液相中におけるエタノールの脱水反応の反応スキームを提示した。また、極性有機分子としてピリジンを選んだ場合にヘテロポリ酸の6ピリジニウム塩が得られ、2分子のピリジンがプロトンに対称に配位する構造をとることを確認するとともに、ピリジン吸着でも同様の化合物が得られることから、擬液相におけるポリアニオン配列の相転位と有機分子の取り込み過程を構造的に確認した。この擬液相挙動を生かした反応としてトリメチルベンゼンとフェノールのアルキル化反応とピナコール転位反応を行ない、ヘテロポリ酸触媒は擬液相挙動により極性有機分子の反応において、他の酸触媒に比較して高い活性が得られることを確認した。ヘテロポリ酸は基礎研究から工業化に至るまで我が国が先導しているユニ-クな触媒である。本研究では申請者らが見出した全く新しい反応場であるヘテロポリ酸の擬液相の中での化学反応の^<13>NMRによる解析を行なった。さらにこの反応場の特異性を生かした新規な触媒設計を行ない、以下の成果を得た。1.擬液相内の活性化分子の状態の検出と解析H_3PW_<12>O_<40>を触媒とするアルコ-ルの脱水反応においては、アルコ-ルは反応中表面に留まらずバルク相内に容易に入り込みバルク全体が反応の場になる(擬液相挙動)。^<13>C固体NMRによって擬液相中ではエタノ-ルはプロトン化エタノ-ルダイマ-種、モノマ-種として存在していること、さらに約100°C程度からエトキシ基に変換することを明かにした。FTーIRでもプロトン化エタノ-ルダイマ-種やエトキシ基を直接検知できた。この検討により擬液相内の化学反応を分子レベルで記述できた。2.擬液相を利用した新規な合成反応の設計H_3PW_<12>O_<40>と擬液相を形成する極性分子の反応を検討し、従来の固体触媒との比較を行なった。非極性分子である芳香族化合物のアルキル化ではH_3PW_<12>O_<40>の活性は低い。しかし、極性分子であるフェノ-ルのアルキル化に対する活性は各種ゼオライト、ナフィオンなど従来高活性と報告されている固体触媒に比べてはるかに高活性であった。さらに、より極性の強いピナコ-

ルの転位反応でも同様の結果が得られ、擬液相挙動が著しく高い触媒活性を有していることを明かにした。本研究は、固体酸触媒として優れた機能をもつヘテロポリ酸の触媒機能発現機構の解明のため、特にこの触媒に特有の現象である「擬液相挙動」に焦点をあて、触媒バルク中での極性有機分子の挙動を明らかにすることを目的とした。本年度は、ヘテロポリ酸H_3PW_<12>O_<40>及びそのCs部分酸性塩について、粒子構造のX線及び固体^<31>P-NMRによる検討を行ない、さらに極性有機分子を取り込んだヘテロポリ酸の単結晶による構造決定を行なった。まず、酸型の無水物と6水和物、及びCs部分酸性塩の粉末X線回折法による結晶構造の比較検討の結果、それぞれの回折パターンがほぼ一致することから、いずれの触媒においても基本的な構造は同じであることが明らかになった。これらのうちでは酸型の6水和物の構造が知られており、その立方格子中でポリアニオンが体心で配置し、その隙間にヒドロニウムイオンが存在している。酸型無水物ではプロトンがポリアニオンに直接配位しており、また、Cs部分酸性塩ではヒドロニウムイオンの位置にCs^+が存在している。これらの触媒中のポリアニオンとプロトンの存在状態を固体^<31>P-NMRで解析した。ポリ酸の中心原子(ヘテロ原子)であるリンの化学シフトがポリアニオンに結合しているプロトンの数で支配されることがわかった。酸型無水物ではポリアニオンに3つのプロトンが配位していることを裏付けるとともに、部分酸性塩(CsH_2、Cs_2H、Cs_<2.5>)ではプロトンがポリアニオンに統計分布していることが証明された。また、極性有機分子としてピリジンを用いたときに6ピリジニウム塩〔(C_5H_5N)_2H〕_3PW_<12>O_<40>が単結晶で得られ、各プロトンに2個ずつのピリジンが配位した構造であることがわかった。酸型のポリ酸へのピリジン吸着でも同様の化合物が得られることから、擬液相における有機分子の状態が構造的にも確認された。
C-to-U型RNA編集による植物オルガネラゲノムの機能維持機構の起源と進化

植物オルガネラのC-to-U型RNA編集を司る触媒因子の実体は、20年以上にわたり謎のままである。本研究では、シロイヌナズナのpsbE遺伝子をモデルに、このRNA編集装置の単離精製と構造・機能の解析を試みた。その結果、編集触媒因子の同定には至らなかったが、活性を保持した因子を生化学的に濃縮精製することに世界で初めて成功し、その機能にはRnase感受性の成分が関与していることを明らかにした。本年度の研究では、次の二つの大きな成果が得られた。(1)生鮮重量約10kgのシロイヌナズナから無傷葉緑体を単離し、そこからRNA編集活性をもつ葉緑体抽出液を調製した。次いで、この抽出液を、野生型及び種々の塩基置換を導入したpsbE遺伝子配列を持つRNA鎖によってアフィニティー精製し、最終的に、psbE RNA上の特異的なC塩基を180分間に0.5fmolほどUに変換できるRNA編集活性を濃縮・精製することに成功した。回収された精製画分に含まれるタンパク質成分をLC-MS/MS法によって分析したところ、RNA編集因子を構成するタンパク質成分の候補として、310種程度のタンパク質がリストアップされた。現在、これらの候補タンパク質について、生化学的手法と遺伝学的手法の双方から,RNA編集機能に対する関わりを調べている。(2)in vitroRNA編集系を用いた生化学的な解析から、葉緑体RNA編集因子の活性がRNaseに感受性であることが示された。この知見は、RNA編集因子が単純なタンパク質装置ではなく、RNA成分を含むRNA-タンパク質複合体(RNP complex)であることを示唆している。現在の所、RNase処理によって失活するのが「配列特異的な基質認識能」なのか、「C-to-U変換を司る触媒能」なのかは、まだ不明である。平成22年度の研究で、生鮮重量約10kgのシロイヌナズナから、生化学的方法によってpsbE RNA上の特異的なC塩基を180分間に0.1pmolほどUに変換できるRNA編集活性を濃縮・精製することに成功した。平成23年度は、このうち、RNAヘリカーゼを含む3種の候補タンパク質について、次の二通りの方法でRNA編集反応との関係を解析した。(1)変異体植物を用いたin vivo系での解析シロイヌナズナストックセンターからそれらの遺伝子についての変異体種子を入手し、ホモ固体を選別した後、全RNAを抽出した。次いで、全RNA画分中に含まれるpsbE RNAについてC-to-U編集反応の有無を解析したところ、いずれの変異体でもC-to-U反応に異常はみられなかった。(2)特異抗体を用いたin vitro系での解析上記3種のタンパク質の部分アミノ酸配列に相当するペプチドを化学合成し、次いでそれらに対するウサギの特異抗体を作成した。これらの抗体をそれぞれ葉緑体抽出液に加えて、in vitroでのRNA編集反応に対する影響を検討したが、いずれの抗体を加えた場合でも、RNA編集反応に対する特異的な阻害効果は見られなかった。以上の実験結果から、今回解析した3種のタンパク質は、RNA編集装置の構成成分である可能性は低いと推定された。本研究の目的は、陸上植物のRNA編集装置の構造・機能を生化学的な手法によって解析し、陸上植物のオルガネラゲノムでみられるC-to-U RNA編集の起源と進化を探ることである。平成22年度と23年度は、生鮮重量5kgのシロイヌナズナから、葉緑体ゲノム上の遺伝子psbEのRNA編集部位に作用する活性因子を生化学的に濃縮製製することに成功し、精製画分に特異的に濃縮されたタンパク質をLC/MS分析によって解析した。その結果、3種のRNA結合性タンパク質が編集因子成分の候補と予想され、それらについて機能解析を進めたが、残念ながら、そのいずれについてもポジティブな結果は得られなかった。そこで、最終年度(=平成24年度)は、複数のアプローチから平行して、psbE部位に作用するRNA編集因子の再検討を行った。その結果、バイオインフォマティックスの視点からPPRタンパク質の機能解析を進めているグループとの共同研究が実を結び、psbE RNA編集部位に作用するPPRタンパク質を同定できた。このタンパク質はDYW型PPRタンパク質で、10個のPPRドメインをもっている。現在、この同定されたPPRタンパク質を手掛かりにして、触媒活性を持ったRNA編集装置全体を単離精製するための準備を再度進めている。また、この研究と平行して行ったpsbE編集因子の生化学的な機能解析からは、次のような新たな知見が得られた。(1)psbEに作用するRNA編集活性はRNase感受性を示すが、(2)編集装置の部位認識自体はRNaseによって阻害されない。これらの知見を総合すると、DYW型PPRタンパク質はおそらくそれ自体で配列特異的にRNA編集部位を認識するが、C-to-

U編集触媒活性の出現には何らかのRNA成分が必要であることが強く示唆される。平成22年度の解析でRNA編集装置成分を同定する予定であったが、残念ながらまだ同定には至らなかった。第一次候補タンパク質の機能解析に予定以上の時間がかかり、第二次候補の探索や検討まで進めなかったことも、当初の目標に届かなかった原因の一つである。24年度が最終年度であるため、記入しない。初年度の研究でRNA編集活性の濃縮精製には成功しているため、得られた画分の中に編集因子があること自体は間違いがないと考えている。しかし、本年度の解析では、目的とする編集因子を分離同定できなかった。この原因が、濃縮標品に含まれる編集因子の物理的量がまだ少ないためなのか、濃縮標品を質量分析にかけるまでの過程でその後の検出が困難になるような変化が生じているためなのかは、まだよくわからない。一方、情報学的な解析アプローチから、我々が解析しているRNA編集因子(複合体)に含まれる可能性の高い部位認識因子(PPRタンパク質)の候補が得られてきた。最終年度の解析では、これまでの解析手法に加えて、この部位認識因子に関する情報も利用して研究を進める。