hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
アルツハイマー病におけるMOCAのAPP分解促進効果と軸索再生の機序解明

これまでModifier of cell adhesion protein(MOCA)の機能の詳細は不明であったが,申請者はMOCAの発現が神経細胞に特異的であり,アクチン繊維を制御するRac1を活性化することを明らかにした。最近,Elmoと呼ばれるタンパク質がMOCAに結合することにより,MOCAの分解を抑制することを発見した。このMOCA-Elmoの複合体には,神経突起伸長に関与するRhoGが結合しており,MOCA-Elmo-RhoGの複合体形成によりRac1は最も強く活性化されていた。細胞膜上に局在するRhoGは活性化されるとMOCA-Elmoの2量体と結合して,MOCAを細胞膜へ引き寄せる機能を持っていた。複合体が形成されたMOCAはRac1結合部位においてリン酸化修飾を受けており,このリン酸化がMOCAの機能を制御している可能性が推測される。このリン酸化修飾はElmoと結合したMOCAが細胞膜へ移行した時に生じていた。RhoGは神経栄養因子であるNGFによって活性化されることが知られており,複合体形成によるMOCAの膜移行が神経栄養因子によって制御されている可能性も推測される。MOCAの細胞内局在変化を検討したところ,神経細胞の成長円錐内で均一に存在していたMOCAが,BDNF刺激により細胞膜へ移行することを発見している。一方,MOCAを強制発現した培養海馬神経細胞では軸索伸張が促進されることを我々はすでに発見しているが,この軸索伸張効果はBDNFによってより増大することも判明した。これらの所見からMOCAは神経細胞の変性だけではなく,神経の発生発達においても非常に重要な役割を担っていると推測される。また,MOCAを強力に発現するトランスジェニックマウスを作製しており,個体レベルでの解析も進行中である。MOCAは神経細胞特異的に発現し、Rac1を活性化する機能を有しているが、我々はMOCAの遺伝子導入により初代神経培養細胞の軸索伸長が促進されることを発見している。さらにMOCAはRhoGやElmoと複合体を形成し、細胞膜上でリン酸化されることによって活性化されていた。また、BDNFも軸索伸長を促進する効果があることが知られているが、BDNFはMOCAを活性化して神経軸索伸長を増強することが確認された。これらの結果から、複合体形成によるMOCAの活性化および軸索伸長促進効果はBDNFによって制御されている可能性が示唆された。以上の成果については現在投稿準備中である。また我々は、アポトーシスを誘導するタンパク質であるapoptosis signal-regulating kinase 1(ASK1)が網膜神経節細胞に強く発現することを明らかにした。さらにASK1遺伝子欠損マウスの虚血網膜では網膜神経節細胞死の著しい減少とともに、ASK下流のp38活性化の消失が認められた。同様にcaspase-3の活性化も著しく減少している事が判明した。これらの結果から網膜虚血における網膜神経節細胞死ではASK1/p38/caspase-3のシグナル伝達が重要であることが明らかになった。以上の成果は米国病理学会会誌であるAmerican Journal of Pathologyに掲載された。一方、我々は神経栄養因子であるNT-4/5遺伝子欠損マウスでは虚血による網膜神経節細胞の細胞死が野生型に比べて増加することを確認したことから、NT-4/5の高親和性受容体であるTrkBを介したシグナル伝達が神経細胞死の抑制に重要な役割を果たしている可能性が示唆された。この成果は米国眼科学会会誌Investigative Ophthalmology & Visual Scienceに掲載された。MOCAは神経細胞特異的に発現しRac1を活性化する機能を有する。我々はMOCAが遺伝子導入された初代神経培養細胞では軸索伸長が促進されることを発見している。BDNFの投与によりMOCAが活性化されて細胞内局在変化を生じ、軸索伸長をより効果的に促進することも確認している。また、MOCAはGSK-3βと結合することによりGSK-3βの活性を抑制し、さらに軸索伸長を促進するといメカニズムが存在することも確認した。これらの結果については投稿準備中である。網膜色素変性症は網膜における主要な遺伝性疾患であり、視細胞死に伴う視野狭窄および視視力低下が認められるが、その治療法は十分には確立されてない。このような視細細胞死の原因として以前からグルタミン酸毒性の関与が指摘されているが、視細胞におけるグルタミン酸受容体発現レベルは低いことから、その後の検討は十分に行われていない。そこでヒトの網膜色素変性症で遺伝子異常が確認されているcGMPホスポジエステラーゼに遺伝子変異をもつrdマウスを用いて、遺伝性の視細胞変性網膜におけるAMPA受容体の発現変化を検討した。rdマウス網膜におけるGluR1-4 mRNAの発現を調べたところ、GluR2以外は野生型マウスに比べ発現量が上昇していた。さらにそのsplicing variantの存在比率を定量した。野生型マウスでは幼若型(flip type)から成熟型(flop)に移行するところだが、rdマウス網膜では、特にGluR1において、成体型への移行が著しく抑制されていた。以上の結果はAMPA受容体のsubtype毎の特異性を示すとともに、視細胞変性網膜の可塑性を示唆するものであり、今後の網膜再生研究を考える上で重要な所見と考えられる。この成果は国際誌、Molecular Visionに掲載された。

これまでModifier of cell adhesion protein(MOCA)の機能の詳細は不明であったが,申請者はMOCAの発現が神経細胞に特異的であり,アクチン繊維を制御するRac1を活性化することを明らかにした。最近,Elmoと呼ばれるタンパク質がMOCAに結合することにより,MOCAの分解を抑制することを発見した。このMOCA-Elmoの複合体には,神経突起伸長に関与するRhoGが結合しており,MOCA-Elmo-RhoGの複合体形成によりRac1は最も強く活性化されていた。細胞膜上に局在するRhoGは活性化されるとMOCA-Elmoの2量体と結合して,MOCAを細胞膜へ引き寄せる機能を持っていた。複合体が形成されたMOCAはRac1結合部位においてリン酸化修飾を受けており,このリン酸化がMOCAの機能を制御している可能性が推測される。このリン酸化修飾はElmoと結合したMOCAが細胞膜へ移行した時に生じていた。RhoGは神経栄養因子であるNGFによって活性化されることが知られており,複合体形成によるMOCAの膜移行が神経栄養因子によって制御されている可能性も推測される。MOCAの細胞内局在変化を検討したところ,神経細胞の成長円錐内で均一に存在していたMOCAが,BDNF刺激により細胞膜へ移行することを発見している。一方,MOCAを強制発現した培養海馬神経細胞では軸索伸張が促進されることを我々はすでに発見しているが,この軸索伸張効果はBDNFによってより増大することも判明した。これらの所見からMOCAは神経細胞の変性だけではなく,神経の発生発達においても非常に重要な役割を担っていると推測される。また,MOCAを強力に発現するトランスジェニックマウスを作製しており,個体レベルでの解析も進行中である。
染色体分離に関わる生体超分子複合体の構造生物学的研究

UHRF1は細胞周期の進行に、特にG1期からS期への転移に関与する因子であり、染色体の高度に凝集された領域であるペリセントロメア領域のDNA複製に関与しているタンパク質である。UHRF1は複数のドメイン構造を保持するが、SRA domainはDNA合成期に複製された新生鎖DNA中のヘミメチル化CpG配列を認識するドメインであり、ゲノムDNA中のメチル化パターンの維持に関与している。本年度はマウス由来UHRF1のSRA domain単体、SRA:ヘミメチル化CpG DNA複合体の立体構造をX線結晶構造解析法で決定し、以下のことを明らかにした。(1)SRAdomainはβシートを中心として立体構造を形成しており、サドル状の形をしていた。新規のDNA結合ドメイン構造であることを明らかにした。(2)SRA domainfまDNAの結合によって2つの領域でループ構造が誘起され、それらがDNAの主溝、および副溝側から入り込みDNAを抱きかかえるようにして相互作用していた。また、ヘミメチル化DNA鎖中の5-メチルシトシンはDNA二重鎖から完全にフリップアウトしてSRA domainのポケット内で認識されていた。(3)gel shift mobility shift assay,および等温滴定型カロリーメトリー、MR滴定実験の手法を用いることによりSRA domainがヘミメチル化DNAに特異的に結合し、フルメチル化、非メチル化DNAには非特異的に結合することを明らかにした。(4)Dnmt1とDNAの複合体構造モデルと本研究により決定したSRA domain-DNA複合体構造より、UHRF1からDnmt1へDNAが受け渡され、それに伴って連続した塩基のフリップアウト機構が起こることによりDNAメチル化パターンの維持が行われることを提唱した。本年度はマウスNp95のSET and Ring Associated(SRA)domainの構造生物学的研究を行った。Np95は染色体分離が行われる細胞分裂の進行に必須な因子であり、さまざまな腫瘍細胞において高いレベルで発現していることが報告されている。従ってNp95の機能-構造解析は腫瘍形成機構の解明につながる可能性があり、生物学的に重要なタンパク質である。本研究ではNp95に含まれるSRA domainに注目した。SRA domainはDNA複製後の新生鎖DNA中に存在するヘミメチルCpG配列を認識することが報告されている。Np95はSRA domainを介してヘミメチルCpG配列と結合し、維持型DNAメチルトランセフェラーゼであるDnmt1をヘミメチルCpG領域にリクルートすることによりゲノムDNA中のメチル化パターンの維持に関与している。SRA domainによるヘミメチルCpG DNA認識機構の解明を目指し、SRA domain単体、およびSRA-ヘミメチルCpG DNA複合体の立体構造をX線結晶構造解析法で決定し以下のことを明らかにした。・SRA domainはヘミメチルDNAと相互作用することにより2つの領域で構造変化を起こし、それらの領域がDNAとの相互作用に関与していた。・ヘミメチルDNA鎖中の5-メチルシトシンの認識機構を明らかにした。・NMR測定および、生化学的、物理化学的な手法を用いることによりSRA domainがヘミメチルDNAに特異的に結合することを明らかにした。・Np95からDnmt1へのヘミメチルCpG DNAの受け渡し機構モデルを提唱した。
電子メディエーター機能を持たせた修飾補酵素による酵素センサーシステムの構築

【1】フェロセン修飾補酵素の合成補酵素NAD^+へ電子メディエーター部分としてのフェロセニルアミン誘導体をアミド結合を介して分子導入することに成功した.合成方法としては,まず補酵素NAD^+と無水コハク酸とから,アデニン環の6-NH_2位へコハク酸を結合させ,Succinyl-NAD^+を合成し,末端をカルボン酸として得た.次にフェロセンのアミン(2-アミノエチルフェロセン)を反応条件の温和なDCC法を用いてSuccinyl-NAD^+にアミド結合でフェロセンを導入した.【2】フェロセン修飾補酵素の活性評価フェロセン修飾NAD^+,ADH(アルコールデヒドロゲナーゼ)を用いたエタノールの酸化反応を行い,UV-VISスペクトルでNADHの生成を見た.その結果,340nmにNADHの特性吸収が見られ,補酵素が修飾後も機能を保持していることを確認した.さらに同反応系にシクロヘキサノンを加えて,還元反応とのカップリングを行い,適時GCにてサンプリングを行い,Linweaver-bulkプロットにより反応初速度を求めた.その結果,修飾補酵素は0.16(μmol/min・mg)で,native NAD^+:0.23(μmol/min・mg)に比ベ,若干の反応初速度の低下が認められた.これは修飾後の立体障害が原因と考えられる.【3】電気化学的特性の評価電気化学分析システム(CS-1090A:東亜電波工業)を用いて,ADH,フェロセン修飾NAD^+,エタノールによる酵素センサーモデル系を作成し,その電気化学的特性をサイクリックボルタンメトリーにより調べた.その結果,基質のエタノール存在下で,酸化電流値の増幅が見られた.またメディエーターとNAD^+をそれぞれフリーで使用する従来のセンサー系に比べて2倍以上速い応答性を示した.今後,さらに他の酵素への展開を進める予定.1.フェロセン修飾補酵素の合成補酵素NAD^+へ電子メディエーターとしてフェロセンを分子導入するために次のような検討を行った。(1) NAD^+を無水コハク酸を用いてSuccinyl化し、アミド結合でアデニン環の6-NH2位ヘコハク酸を結合させ、末端をカルボン酸として得た後、アミノ化したフェロセンとDCCによるアミド結合での導入。(2) NAD^+のアデニン環6-NH2位へ直接フェロセンを導入するため、フェロセンのカルボン酸をハロゲン化し、得られた酸クロライドとNAD^+とを室温にて反応。(3) (2)におけるNAD^+とフェロセンとの間にスペーサーとしてコハク酸を導入、得られた末端カルボン酸をアミドに変換した後、フェロセンの酸クロライドとの反応。以上、反応条件、合成ルートなど幾種類もの検討を行ったが、NAD^+ヘフェロセンを分子導入した化合物の合成には至っていない。そこで比較検討のためNAD^+とフェロセンを同じ固定化剤(ポリアクリルアミドゲル)中に閉じ込めただけの非結合型修飾補酵素を合成し、その電気化学的特性を調べた。2.補酵素の活性評価合成された固定化修飾補酵素の活性残存度評価をHLADHによるエタノールの酸化反応系にて行い、NativeなNAD^+を用いた場合と変わらないことを確認した。3.電気化学的反応の検討購入した電気化学分析システム(CS-1090A:東亜電波工業)にて合成された固定化修飾補酵素を用いた反応系のサイクリックボルタンメトリーによる電気化学的特性を調べた結果、酸化還元電位が見られ、補酵素-電極間で電子の授受を行っていることが確認された。しかしその応答性は低く、やはりフェロセンの補酵素への分子導入が必要であると思われる。今後の方針として修飾補酵素の合成において、水溶性DCCによる水系での反応を検討する。またNAD^+ヘフェロセン以外のメディエーターの分子導入も検討してみる。【1】フェロセン修飾補酵素の合成補酵素NAD^+へ電子メディエーター部分としてのフェロセニルアミン誘導体をアミド結合を介して分子導入することに成功した.合成方法としては,まず補酵素NAD^+と無水コハク酸とから,アデニン環の6-NH_2位へコハク酸を結合させ,Succinyl-NAD^+を合成し,末端をカルボン酸として得た.次にフェロセンのアミン(2-アミノエチルフェロセン)を反応条件の温和なDCC法を用いてSuccinyl-NAD^+にアミド結合でフェロセンを導入した.【2】フェロセン修飾補酵素の活性評価フェロセン修飾NAD^+,ADH(アルコールデヒドロゲナーゼ)を用いたエタノールの酸化反応を行い,UV-VISスペクトルでNADHの生成を見た.その結果,340nmにNADHの特性吸収が見られ,補酵素が修飾後も機能を保持していることを確認した.さらに同反応系にシクロヘキサノンを加えて,還元反応とのカップリングを行い,適時GCにてサンプリングを行い,Linweaver-bulkプロットにより反応初速度を求めた.その結果,修飾補酵素は0.16(μmol/min・mg)で,native NAD^+:0.23(μmol/min・mg)に比ベ,若干の反応初速度の低下が認められた.これは修飾後の立体障害が原因と考えられる.【3】電気化学的特性の評価電気化学分析システム(CS-1090

A:東亜電波工業)を用いて,ADH,フェロセン修飾NAD^+,エタノールによる酵素センサーモデル系を作成し,その電気化学的特性をサイクリックボルタンメトリーにより調べた.その結果,基質のエタノール存在下で,酸化電流値の増幅が見られた.またメディエーターとNAD^+をそれぞれフリーで使用する従来のセンサー系に比べて2倍以上速い応答性を示した.今後,さらに他の酵素への展開を進める予定.
半空洞化した森の大型種子を散布する小型サイチョウ類の生態系機能の解明

本年度は、タイのカオヤイ国立公園において、大型種子を持つ樹種(アグライアとカナリウム)の種子散布者としてのサイチョウ類4種(オオサイチョウ、シワコブサイチョウ、ビルマサイチョウ、キタカササギサイチョウ)の有効性について、既存データを組み合わせて検討した。特に人為的攪乱の影響を受けにくいキタカササギサイチョウが大型種の種子散布者としての生態系機能を代替できるのかに注目した。量的な有効性は、結実期2シーズンの訪問頻度と訪問あたりの持ち去り種子数を指標とした。質的な有効性は、吐き戻された種子の発芽率と種子散布距離を指標とした。種子散布距離の推定には、発信器を用いた個体追跡データと飼育個体への果実の給餌実験から得られた種子の体内滞留時間のデータを用いた。サイチョウ類4種のアグライアへの訪問頻度は58.7%(うちキタカササギサイチョウは28.7%)、種子の持ち去り率は41.6%(同9.9%)、カナリウムへの訪問頻度は19.5%(同3.9%)、種子の持ち去り率は44.7%(同8.8%)だった。サイチョウ類4種が吐き戻したアグライアとカナリウムの種子はいずれも高い発芽率を示し(アグライア85%、カナリウム100%)、サイチョウ類で種間差は見られなかった。オオサイチョウやシワコブサイチョウなどの大型種の種子散布距離は19-23%が1kmを超え、最大7-8kmだった。一方、小型種のキタカササギサイチョウの種子散布距離は1kmを超えたのは10%未満で、最大種子散布距離も2km未満だった。人為的攪乱の影響を受けやすい大型種やビルマサイチョウが絶滅することで、両樹種の種子の持ち去り率が10%以下に減少し、種子散布距離も大幅に減少すると予測された。両樹種の結実木周辺に落下した種子は激しい種子食害を被ることから、小型種のみでは大型種の種子散布を代替するのは難しいと考えられた。共同研究者らが行った実生調査データを精査し、健全な森と空洞化した森において、サイチョウ類が利用する植物の実生の分布パターンを解析することができる情報を抽出することができた。また2019年3月に半空洞化した森の調査地の候補として、カオヤイ国立公園の西部の森を訪問し、そこでのアグライアの種子散布には、キタカササギサイチョウだけが貢献している可能性が高いことを示唆する結果を得た。既存情報を組み合わせ、大型樹種におけるキタカササギサイチョウの種子散布者としての有効性を評価した結果、キタカササギサイチョウが現存する場所であれば、種子の持ち去りは生じるが、種子散布距離は減少することが予測された。今後は、予測された現象が実際に半空洞化した森で生じているのかを確認する。そのため、植林地を利用して、アグライアを対象とした当年生実生の分布調査を行い、キタカササギサイチョウによる種子散布距離を推定することで、予測を検証する。本研究では、アジア熱帯を代表する大型の果実食鳥類サイチョウ類の中でも人為的撹乱に強い小型種キタカササギサイチョウを対象として、大型動物が絶滅した半空洞化した森における大型種子のユニークな散布者としての小型サイチョウ類の生態系機能を解明することを目的とする。旧熱帯地域に生息する大型の果実食鳥類であるサイチョウ類は数十種の果実を利用し、その種子を散布する。行動圏が数十平方キロに及ぶサイチョウ類では、種子の体内滞留時間と一定時間あたりの移動距離を掛け合わせることで種子散布範囲を推定する方法が用いられる。通常、種子の体内滞留時間を推定するには飼育個体への給餌実験を行うが、飼育個体は野生果実を採食しないことも多い。サイチョウ類は営巣時、メスが巣に引き籠り、オスがすべての餌を給餌する。そのため、オスがメスに給餌した果実とメスが巣外へ捨てた種子を記録し、種子の体内滞留時間の推定を試みた。タイのカオヤイ国立公園でオオサイチョウ3巣、シワコブサイチョウ3巣、ビルマサイチョウ1巣、キタカササギサイチョウ2巣を対象として、のべ340時間の観察を行った。のべ23種1183種子の体内滞留時間を記録し(オオサイチョウで4種37種子、シワコブサイチョウで17種559種子、ビルマサイチョウで9種504種子、キタカササギサイチョウで7種83種子)、サイチョウ類4種をまとめた種子の体内滞留時間の中央値は87分、範囲は10-279分だった。1時間以内に排出された種子は24.9%、2時間以内は72.5%、3時間以内は88.8%、4時間以内は98.3%だった。果実あたり10個以上のデータが得られた12種のうち、体内滞留時間の中央値が低いのはオオサイチョウのCinnamomum subaveniumで27分、高いのはシワコブサイチョウのBhesa robustaで174分だった。今年度は主な調査対象としているセンダン科アグライアの結実状況が悪く、当初予定していた結実木周辺や営巣木周辺での種子持ち去り調査などを行うことができなかった。そのため、繁殖期に営巣木での給餌行動を観察することで、これまでの飼育個体を対象とした研究から得られたデータを補強した。

本年度は、タイのカオヤイ国立公園において、大型種子を持つ樹種(アグライアとカナリウム)の種子散布者としてのサイチョウ類4種(オオサイチョウ、シワコブサイチョウ、ビルマサイチョウ、キタカササギサイチョウ)の有効性について、既存データを組み合わせて検討した。特に人為的攪乱の影響を受けにくいキタカササギサイチョウが大型種の種子散布者としての生態系機能を代替できるのかに注目した。量的な有効性は、結実期2シーズンの訪問頻度と訪問あたりの持ち去り種子数を指標とした。質的な有効性は、吐き戻された種子の発芽率と種子散布距離を指標とした。種子散布距離の推定には、発信器を用いた個体追跡データと飼育個体への果実の給餌実験から得られた種子の体内滞留時間のデータを用いた。サイチョウ類4種のアグライアへの訪問頻度は58.7%(うちキタカササギサイチョウは28.7%)、種子の持ち去り率は41.6%(同9.9%)、カナリウムへの訪問頻度は19.5%(同3.9%)、種子の持ち去り率は44.7%(同8.8%)だった。サイチョウ類4種が吐き戻したアグライアとカナリウムの種子はいずれも高い発芽率を示し(アグライア85%、カナリウム100%)、サイチョウ類で種間差は見られなかった。オオサイチョウやシワコブサイチョウなどの大型種の種子散布距離は19-23%が1kmを超え、最大7-8kmだった。一方、小型種のキタカササギサイチョウの種子散布距離は1kmを超えたのは10%未満で、最大種子散布距離も2km未満だった。人為的攪乱の影響を受けやすい大型種やビルマサイチョウが絶滅することで、両樹種の種子の持ち去り率が10%以下に減少し、種子散布距離も大幅に減少すると予測された。両樹種の結実木周辺に落下した種子は激しい種子食害を被ることから、小型種のみでは大型種の種子散布を代替するのは難しいと考えられた。共同研究者らが行った実生調査データを精査し、健全な森と空洞化した森において、サイチョウ類が利用する植物の実生の分布パターンを解析することができる情報を抽出することができた。また2019年3月に半空洞化した森の調査地の候補として、カオヤイ国立公園の西部の森を訪問し、そこでのアグライアの種子散布には、キタカササギサイチョウだけが貢献している可能性が高いことを示唆する結果を得た。植物側のデータの収集と解析が遅れているため、定期的に収集されている結実フェノロジーの情報と営巣期の食性情報を優占的にまとめる。また今年度も調査対象であるアグライアの結実状況が悪い場合は、調査対象種を別の大型種子を持つ植物を候補とし、代替的なデータを収集することで対応する。既存情報を組み合わせ、大型樹種におけるキタカササギサイチョウの種子散布者としての有効性を評価した結果、キタカササギサイチョウが現存する場所であれば、種子の持ち去りは生じるが、種子散布距離は減少することが予測された。今後は、予測された現象が実際に半空洞化した森で生じているのかを確認する。そのため、植林地を利用して、アグライアを対象とした当年生実生の分布調査を行い、キタカササギサイチョウによる種子散布距離を推定することで、予測を検証する。調査対象種の結実状況が悪く、予定していた野外調査を減らしたため、調査器具の購入、調査補助者の雇用、海外渡航が当初の予定よりも少なくなった。次年度は調査器具の購入や海外渡航の予定を増やして、繰越分を使用する予定である。海外調査中の移動に予定していたレンタカーの料金がかからなかったためと調査期間が予定よりも短かったため。繰越金額や次年度の消耗品の購入に充てる予定である。
集積型金属錯体の非線形光学定数測定

1.粘土LB膜を用いた研究成果垂直浸積法、水平付着法の何れの方法で作製した試料からも、対称中心を持たない分子配列を取る薄膜試料に典型的な光第二高調波発生(SHG)挙動が観測された。従って、粘土LB方を用いれば、長鎖アルキル基を持たない発色団を対称中心を持たずに配列させられることを明らかとなった。次に、置換基の異なる種々のind-TCNQと粘土とのハイブリッドLB膜を作製し、そのSHG強度を比較してみた。電荷移動度の観点から理論的に予想される非線形光学応答の大小の序列はよりも寧ろ、アセトニトリル溶液に関して測定した吸収スペクトルの吸収ピーク波長が測定したSH光の波長に近いものほど大きな非線形光学応答を示していた。この事から、この系の非線形光学定数は、CT相互作用によってのみ支配されているのではなく、一般のπ-共役系有機化合物と同様、共鳴効果や振動子強度などの寄与を含めたトータルでのバランスによって決まっていることがわかった。(2)金属錯体-粘土LB膜CT化合物に加え、[Fe(phen)_3]^<2+>と粘土とのハイブリッドLB膜などの非線形光学定数も測定した。上記CT化合物の場合と同様、特別に大きい非線形光学応答は観測されなかった。2.全反射法による非線形光学定数測定カオリナイトに有機物をインターカレートした集積系や、種々の多核錯体の二次・三次非線形光学定数を測定したが、錯形成によるCTが必ずしも大きな非線形光学挙動を導きはしなかった。3.結論本研究を通じ、多くの錯体の非線形光学定数測定を行った。その結果、大きな非線形光学応答を呈する物質は、π-共役系化合物の場合と同様、振動子強度が大きい材料であるという傾向をつかめた。
新しい酸化反応による生理活性ヌクレオシド関連化合物の合成

1.酢酸中ウラシル類と過酸化ベンゾイルを加熱するとウラシル類の5位へのカルボキシメチル化のおこることが見い出されました。例えばウラシルからは天然の微少塩基の一つ5-カルボキシメチルウラシルが一段階で合成できます。これらの反応生成物は設備備品として購入いたしました紫外可視分光光度計などからのデ-タの解析により構造を明らかにしました。なおこの反応はJ.Chem.Soc.PerkinCommunicationsに印刷中です。2.エステル、ラクトン、シクロアルカン、アセトニトリル等の溶媒中ウラシル類やプリン類(6-ベンゾイルアデニン、カフェイン等)とジアシルパ-オキシドの溶液を加熱するとウラシル類の5位、プリン類の8位に溶媒から水素のとれたアルキルラジカルが置換することが見い出されました。この反応生成物も紫外可視分光光度(設備備品)などからのデ-タを基に構造決定いたしました。3.チミジン、α+チミジン、3'-デオキシチミジン、5'-デオキシチミジン、5-メチルデオキシシチジンはpH7のリン酸緩衝液中ペルオキソニ硫酸塩で酸化すると選択的に5位のメチル基が酸化され5-ヒドロキシメチルデオキシウリジン類等がえられました。この反応は中間にチミンヤシトシンのカチオンラジカルをへて反応がおこると考えられ、又人の尿から多量の5-ヒドロキシメチルウラシルが検出されることから、DNAの酸化的障害の機構と関連して興味がもたれます。2'位が水酸基のリボチミジンや5-メチルシチジンでは5位のメチル基の酸化とヌクレオシドからの塩基の遊離が同じ程度におこりました。4.チミジンはpH7のリン酸緩衝液中ペルオキソ-硫酸塩で酸化するとチミジングリコ-ル類(5.6-ジヒドロキシ-5.6-ジチヒドチミジン)が収率良く生成しました。2'-デオキシシチジンからは5-ヒドロキシ-2'-デオキシシチジンと構造末決定の生成物2種が得られました。
プロテオミクス的解析から見た肺癌の神経内分泌分化機構とその生物学的な意義

本研究の目的は、1)肺の神経内分泌分化のマスター遺伝子であるhASH1遺伝子の肺癌細胞培養株への導入実験を行い、神経内分泌分化関連mRNAおよび蛋白質の変化を網羅的に明らかにする。2)非小細胞癌の神経内分泌分化獲得、あるいは小細胞癌の神経内分泌形質消失時に見られる細胞分化、増殖、細胞形態の変化について観察し、神経内分泌分化の生物学的な意義を明らかにする。3)網羅的な発現変化解析から、神経内分泌分化の鍵になると思われる新たな候補分子を見出し、その機能を明らかにする。hASH1遺伝子導入肺腺癌、扁平上皮癌株、Notch1遺伝子導入およびhASH1アンチセンス遺伝子導入肺小細胞癌を樹立した。hASH1遺伝子導入非小細胞肺癌培養細胞は、神経内分泌形質を示すが、細胞増殖能、ヌードマウス皮下移植による腫瘍形成能、転移能には対照細胞と相違が認められなかった。一方、Notch1遺伝子導入小細胞肺癌培養細胞は、神経内分泌形質の失い、浮遊系形態から固着性形態へと形態変化を示した。また、Affymetrix社のhumangenome U133A arrayによりDNA microarray解析をした。また、肺上皮の分化決定におけるNotch1→Hes1〓Mash1経路と他のシグナル伝達経路(特にJAK/STAT経路)との関係について検討した。hASH1およびHes1蛋白と結合する関連する分子の同定や機能解析のために、FLAG-HA-hASH1遺伝子導入肺腺癌(A549)培養細胞を樹立した。今後、この研究テーマについて更に詳細に質量分析も含め解析し、肺の上皮細胞の分化決定機構のより詳細な分子機構を明らかにしていきたい。本研究課題の目的は、1)肺の神経内分泌分化のマスター遺伝子であるhASH1遺伝子の肺癌細胞培養株への導入あるいは発現阻害実験を行い、DNA microarray法とプロテミクス解析法により神経内分泌分化関連mRNAおよび蛋白質の変化を網羅的に明らかにする。2)非小細胞癌の神経内分泌分化獲得、あるいは小細胞癌の神経内分泌形質消失とともに見られる細胞増殖、細胞形態、細胞運動の変化について観察し、神経内分泌分化の生物学的な意義を明らかにする。3)以上より得られた生物学的な変化と網羅的な発現変化解析から、神経内分泌分化の鍵になると思われる新たな候補分子、また神経内分泌分化と増殖制御機構・細胞運動・細胞形態との接点とに関わる分子を想定し、その機能を明らかにする、ことである。平成16年度の研究は、hASH1遺伝子導入肺腺癌(A549)、扁平上皮癌株(H2170)、hASH1アンチセンス遺伝子導入肺小細胞癌(H69)を樹立した。hASH1遺伝子導入非小細胞肺癌培養細胞は、神経内分泌形質を示すが、細胞増殖能、ヌードマウス皮下移植による腫瘍形成能、転移能にはコントロール肺癌培養細胞と相違が認められなかった。一方、hASH1遺伝子導入非小細胞肺癌培養細胞は、神経内分泌形質の消失を示す、また、浮遊系形態から固着性形態へと形態変化を示した。現在、これら細胞株をAffymetrix社のhuman genome U133A arrayによりDNA micro-array解析をしている。また同時に、FLAG-HA-hASH1遺伝子vectorを作成中で、非小細胞肺癌培養細胞へと遺伝子導入し、これによりhASH1蛋白と関連する分子の同定を質量分析により明らかにする予定である。本研究課題の目的は、1)肺の神経内分泌分化のマスター遺伝子のhASH1遺伝子を肺癌細胞培養株へ遺伝子導入し、DNA microarray法とプロテオミクス解析法により神経内分泌分化関連遺伝子および蛋白質の変化を網羅的に明らかにする。2)非小細胞癌の神経内分泌分化獲得、あるいは小細胞癌の神経内分泌形質消失に見られる細胞増殖、細胞形態の変化について観察し、神経内分泌分化の生物学的な意義を明らかにする。

3)生物学的な変化と網羅的な発現変化解析から、神経内分泌分化の鍵になる新たな分子、また神経内分泌分化と増殖制御機構・細胞形態との接点とに関わる分子を探索し、その機能を明らかにする。平成17年度の研究は、Notch1、活性型Notch1遺伝子導入肺小細胞癌のヌードマウス皮下移植による腫瘍形成能と組織像の変化について検討したが、組織像には著変無かった。また、Affymetrix社のhumangenome U133A arrayによりDNA microarray解析をした。FLAG-HA-hASH1遺伝子遺伝子導入肺腺癌(A549)非小細胞肺癌培養細胞へと遺伝子導入し、これによりhASH1蛋白と結合する関連する分子の同定を質量分析により明らかにしつつある。また、肺腺癌と神経内分泌癌に分化しうるヒト肺癌培養株H1355を低酸素を暴露したときの遺伝子変化について、microarray解析と細胞分化形質変化について検討した。
「ユリシ-ズ」の歴史的背景

アイルランドの小説家ジェイムズ・ジョイスの「ユリシ-ズ」の歴史的背景をめぐり、1995年度においては文学、政治、宗教などを、1996年度においては音楽、教育、経済などを、また1997年度においては食物、交通、風俗などを検討した。ジョイスのテクストはダブリンを舞台とし、物語をダブリンに貸し与えるかのように描いているが、そのことは逆に、ブリンという歴史的な背景を前提条件としているということである。ここには微底したリアリズムがあり、登場人物と同席していればわかる事は語られていない。それゆえ、読者はダブリン--しかも1904年ごろのダブリン--を知らないければならない。本研究はそうした歴史的背景をめぐる研究である。本研究により明らかにされた事柄は多数ある。ガ-ティの結婚願望は当時の女性の置かれた状況を理解しない限り不明であろうし、市民たちが副執行官のロング・ジョンに一目置く理由は彼の地位が明らかにされなくては意味をなさないし、またブルームが寝間着を着る意味も時代の階級制度と関連させて考案する必要があるだろう。しかしジョイスの創作方法がこうした研究を必要としていることが明らかになるにつれ、その範囲を拡大せざるをえなくなったことも事実である。風土、余暇、福祉といった項目の検討も必要になったし、その他の細目も無視できないことが判明した。本稿は当初の予定の項目に加え、新たに必要になった事項もできる限り検討することにした。その一方で、ダブリンの素材をコンテクスト化するモダニズムの精神も見落とすことはできない。その点をめぐっては、これからの課題としたい。ジェイムズ・ジョイスの『ユリシ-ズ』は1904年6月16日のダブリンを舞台としているが、この小説は、他の一般的なリアリズム小説と異なり、ダブリンという都市の歴史的背景を前提条件として書かれている。そのため、その背景的知識がなければ読解が不可能のことも多々ある。もちろん、断片的な解説書はあるが、テクストが言及する諸問題について体系的に研究したものはない。本研究はそうした空白地等をうめるために、政治、文化、宗教、食生活、交通、物価、性風俗、住宅、教養、音楽といった側面から、『ユリシ-ズ』の対象とする社会一般と論じようとするものである。本年度は、政治に関して、パ-ネル失脚以後の状況を民族運動を巡って明らかにすることができた。文字については、アイルランドの文芸復興運動トその状況について考察することができた。また宗教については、当時の統計資料を基礎に、別度としての側面を分析できた。言うまでもなく、ジョイスの文学は、そのような現状を追復、再現することではない。むしろ、ジュイスは読書の歴史に対する意識を再形成することを主眼にしている。そのため、歴史言説についての信憑性を脱構築するべく、歴史上の出来事の変容を例証している。しかし、このジョイスの手法を理解するには、ジョイスの出発点となる資料を再検討しなければならない。その意味では、本研究の歴史的背景は、ジョイスの当初の素材をつきとめ、その変質を論ずることができた。発表としては、本研究の前提条件を論ずることができ、次年度以降の研究にうまく接続できそうである。『ユリシ-ズ』の歴史的背景をテクストとの関連において系統的かつ立体的に解明するために、文学、政治、宗教、食生活、服装、交通、物価、性風俗、住宅、教育、音楽といった側面より考察を試みている。昨年までに文学、政治、宗教について論じたので、本年度は食生活、服装、交通、物価について論ずることとした。食生活についてはアイルランド一般の家庭の食物と東欧系ユダヤ人の食物を比較し、服装は一般家庭の服装と質屋で流通している衣服との関連を、交通は電車や汽車の料金や範囲、および自転車や自動車の保有台数といった状況から、物価は給料と衣食住との関わりを巡って、それぞれ検討することができた。

もちろん、細目において調べ足りない部分があったり、新たに項目を立てるべき事柄も考えられるが、それでも予定の歴史的背景の考察は十分終了できていると思っている。来年度はさらに性風俗、住宅、教育、音楽について考察する予定である。本年度は食物、性風俗、交通等をめぐり『ユリシ-ズ』の歴史的背景を考察した。食物については、階級や人種を基準にしてその内容や形態による相違を明らかにした。ダブリンの人々は基本的にはプロテスタント系の支配者とカトリック系の被支配者に分かれるが、被支配者の間でも、上流、中流、下層に分かれ、食事の内容も形態も異なっている。またユダヤ人のような異国からの移住者であるかどうかによっても異なる。性風俗については、娼婦街での様相とともに、娼婦に身を落とさざるをえない経済事情と結びつけて考察した。花売りや女中など低賃金の女性は、自分のためだけではなく家族のために、娼婦として生活費を補充していたのである。交通については、馬車、電車、自転車、自動車、艀などを科学の進歩と経済を関連させながら検討した。これらは時代の反映であると同時に、その時代の中での世界的な位置の指標でもある。これらの成果については、『すばる』や『大航海』に発表した。全体的な枠組という点で、当初の計画よりは広がることになったが、これは成果であると考えている。
核移植技術を用いた生殖系列の全能性獲得機構の解明

生殖細胞ゲノムは、受精の前後に全能性(受精卵のゲノム状態)を獲得することができる。その機構を理解するために、マウスのライフサイクルのさまざまなステージの細胞をドナーとして核移植を行い、再構築された胚・胎仔組織のエピジェネティクス状態を解析した。その結果、一部の抑制性ヒストンメチル化など特定のエピジェネティクス修飾以外は、MII卵子で再プログラム化され、全能性ゲノムが獲得されることが明らかになった。本計画研究は、核移植クローン技術と分子生物学的解析技術を組み合わせることにより、生殖細胞特有の全能性獲得に関わるゲノム構造あるいは機能を明らかにすることを目的とする。本研究では、全能性獲得の機構(あるいはその準備)こそが次世代にゲノムを伝える生殖細胞の本質であるとの認識をもとに、それがいつどのように生じるか、そしてその際にゲノム上にどのようなエピジェネティクス変化が起こっているかを明らかにする。生殖細胞ゲノムが正常にリプログラミングされるためのいくつかの条件が明らかにされ、さらにそれを体細胞クローンの改善により証明できた。最終的には、体細胞ゲノムの初期化の人為的制御を目指したい。本計画研究は、生殖細胞の全能性獲得の機構(あるいはその準備)こそが次世代にゲノムを伝える生殖細胞の本質であるとの認識をもとに、それがいつどのように生じるか、そしてその際にゲノム上にどのようなエピジェネティクス変化が起こっているかを明らかにする。体細胞クローンにおいて胎盤異常を生じさせる遺伝子を同定する目的で単一胚盤胞の遺伝子発現パターンをマイクロアレイ法を用いて解析し、体細胞クローンはX染色体上の遺伝子が特異的に低下し、その中に胎盤異常に密接に関わる遺伝子が含まれていることを明らかにした。一方、胎盤過形成が生じない129クローンにおいては、一部の遺伝子の発現が改善する傾向が見られた。しかしKOマウスを用いた実験からこの胎盤異常にはXist遺伝子は無関係であることが明らかになった。また、ヒストンメチル化酵素(G9a)で抑制されていることが知られている遺伝子が低下していることから、G9aのRNA干渉実験を行ったが、生まれたクローンの胎盤は大きいままであった。2細胞期胚でもマイクロアレイ法で解析する技術を開発し、効率の良いクローン(ドナー細胞と遺伝子型の組合せ)で改善のする胚性遺伝子を10個ほど同定することができた。クローンキメラ胎盤の解析を行い、異常胎盤の原因は細胞内因性ではなく、外部因子の影響であることを明らかにした。本研究は最初に、非常に微小な胚を用いた信頼できる遺伝子解析技術、特にマイクロアレイ法を開発する必要がある。これまでに2細胞期胚および胚盤胞を用いて再現性の高い結果を得られるところまで到達し、ほぼ順調に進んでいる。マイクロアレイ解析上、3種類のクローン胚盤胞に共通した差次的遺伝子は、164遺伝子のみであった。そのうち、131個の発現亢進した遺伝子には特に特徴は見られなかったが、33個の発現抑制遺伝子はそのうち20個がX染色体上に位置するという特徴が見られた。また、いずれの胚においても、X染色体遺伝子全般の発現が低下する経過が見られ、X : Autosomalの発現比率が低かった。RNA-FISHにより雄SCNT胚のXa上Xistも発現していることがわかった。そこで,XistノックアウトアレルがXa上に存在するドナー細胞を用いてクローンを行ったところ、いずれのSCNT胚もX染色体遺伝子の発現が正常に近づき、X : Autosomalの比率も上昇した。興味深いことに、常染色体上遺伝子の低発現遺伝子の多くも改善した。一方、Xistノックアウトを用いても改善しないX染色体上遺伝子群が残っていた。この領域は、Wenら(2009)のminimal LOCKsの領域に含まれていた。また、マウスクローンの効率を改善するtrichostatin A処理をしたNTSC胚盤胞では、これらのX染色体の遺伝子発現抑制は改善しなかった。以上から、SCNT胚に生じるエピジェネティクス異常として少なくとも2種類が存在し、ランダムに生じる再プログラム化の不足と体細胞と生殖細胞ゲノムのエピジェネティクス特性の差を反映した異常が存在すると考えられる。昨年に引き続き、XistノックアウトアレルがXa上に存在するドナー細胞を用いてクローンを行ったところ、雌の卵丘細胞クローンおよび雄の新生仔セルトリ細胞のいずれも出生率が8-9倍上昇した。安定して胚移植当たり10%異常の出生率が得られ、マウスクローンの発生異常に関わる因子のうち相当多くが正常化したものと考えられる。

一方、Xist非依存性の発現低下を示していたヒストンH3K9ジメチル領域(MageaおよびXlr遺伝子群を含む)の正常化のために、ヒストンメチル化酵素の阻害や脱メチル化酵素のmRNA注入を行った。しかしながら、クローン胚盤胞におけるこれらの遺伝子の発現上昇には至らず、これらのヒストン修飾には強固な維持制御が働いていることが示唆された。一方、Xistノックアウトでも体細胞クローン特異的な胎盤形成異常(後期の過形成など)が残っていることから、新たな原因解明を開始した。まずは着床直後の胚のマイクロアレイ解析を実施し、胚体外組織における胎盤関連遺伝子が成熟型の発現パターンを示していることを明らかにした。これは、未分化型胎盤細胞が極めて少ないクローン初期胎盤組織像所見と一致している。今後、この原因解明を進める予定である。本計画研究は、生殖細胞の全能性獲得の機構(あるいはその準備)こそが次世代にゲノムを伝える生殖細胞の本質であるとの認識をもとに、それがいつどのように生じるか、そしてその際にゲノム上にどのようなエピジェネティクス変化が起こっているかを明らかにする。昨年までに、X染色体不活化をもたらすXist遺伝子の活性X染色体からの発現が、体細胞クローンマウス胚の著しい低発生能の大きな原因であることを明らかにした。そこで、Xist mRNAに対するRNA干渉法を用いて、体細胞クローン胚の生存率が改善するかどうか検討を行った。特異的siRNAを1細胞期クローン胚(雄胚)に注入し、その発生および遺伝子発現パターンの解析を行った。その結果、siRNAによるXist RNAの抑制は、桑実期胚まで観察され、胚盤胞期には、異所性のXist発現が回復してしまっていた。しかし、これらの胚を移植したところ、着床直後の5.5日胚において、対照の10倍以上の確率で正常胚が回収できた。さらに分娩期においては、出生率も10倍以上まで改善した。この結果は、着床前のXistの異所性発現が、着床後のクローン胚の発生に決定的な影響を与えていることを示す。実際に、着床後のXist発現パターンを観察したところ、siRNAの有無にかかわらず、自然にクローン胚の異所性Xist発現は改善していた。また、昨年までに報告した、Xist非依存性にクローン胚において発現低下を示すXlrおよびMagea遺伝子群の着床後の発現を観察したところ、正常授精胚と相違は無かった。以上の結果を総合的に判断すると、体細胞クローン胚の遺伝子発現異常は着床前期まで継続するが、そのうち定型的な異常(Xist高発現、XlrとMageaの低発現)は、着床前後の再プログラム化により、発現が正常化することが示唆された。本計画研究は、生殖細胞の全能性獲得の機構こそが次世代にゲノムを伝える生殖細胞の本質であるとの認識をもとに、それがいつどのように生じるか、そしてその際にゲノム上にどのようなエピジェネティクス変化が起こっているかを明らかにする。昨年までに、Xist mRNAに対するRNA干渉法を用いて、雄の体細胞クローン胚の生存率が改善することを示し、着床前のXistの異所性発現が、着床後のクローン胚の発生に決定的な影響を与えていることを明らかにした。
北朝鮮産古第三紀哺乳類の系統分類学的・化石年代学的研究

1.戦前に産出が報告されていた北朝鮮産古第三紀哺乳類化石は、総計35点であったが、そのうち10点が東京大学に、4点が京都大学に現存することが判明した。横浜国大または東北大学に現存する可能性のある1点についてはなお調査中である。2.判明した標本のすべてについて、中国、北米、フランスの標本と比較しつつ、現在の研究レベルで系統分類学的な検討を加えた結果、1939年当時に、(1)バク上科のLophialetes tokunagaiとされたものはサイ上科のForstercooperia sp.の幼体、(2)ブロントテリウム科のProtitanotherium koreanicumとされた種は同科のRhinotitan属、(3)ヘラレテス科のDesmatotherium grangeriとされたものは同科のColodon属、(4)分離した個々の歯の分類学上の同定や歯種の同定にも相当数の改訂が必要、等々の新知見を得た。なお、化石年代学的には始新世後期を示し、特に変更はない。3.ブロントテリウム類については、(1)その種類の多くが類似的な分類のままになっており、科全体の系統分類学的な再検討が急務であること、(2)これにはアメリカ自然史博物館のMcKenna博士が取り組んでいるが、未だ公表に至っていないこと、などが判明した。4.現存する14点の標本はすべて論文発表用に写真撮影するとともに、今後の研究に供するためレプリカを作製した。さらに、購入したパソコン用ハ-ドディスク装置には、北朝鮮産のものにとどまらず、関連する古第三紀哺乳類化石の文献デ-タを現在も入力しつつあり、完了ししだい文献目録を作成する予定である。また、上記2については現在英文論文にまとめつつある。
ポリペプチドらせんの秩序形成がもたらす複合的な機能物性相関の開発

剛直ならせん構造を形成するポリグルタミン酸を中心に有機EL素子の正孔輸送材料としての適応性について研究を行った。(1)光伝導性カルバゾールを側鎖に導入したポリグルタメート(PCELG)が、青及び緑色エレクトロルミネッセンス(EL)素子の正孔輸送材料としてポリビニルカルバゾール(PVK)に匹敵する高EL効率を実現することを発見した。ポリペプチドを用いて光の三原色のEL発光を確認した最初の例である。また(2) PCELGを用いたEL素子は、スピンコート膜を成膜するときに溶解する溶媒に種類によって約20倍もEL効率に差が生じることを発見した。(3) EL効率の溶媒依存性がPCELG/ITO界面における高分子鎖の配向特性の違いを反映していることを明らかにした。ポリペプチドは、側鎖の分子種を上手に選択すると主鎖の剛直ならせん構造の形成に伴って強誘電性コレステリック液晶相の発現や高い第二高調波(SHG)の発信などが可能である。本研究の目的は、ポリペプチドの側鎖に機能性分子団を導入し、同一分子内に電気磁気(光学)相互作用を非共役的に結合させた超分子らせん集合体を開拓することにある。その柱の1つが、(1)ポリペプチドらせんを利用した高効率EL材料の開拓である。我々は、光伝導性カルバゾール(Cz)基を導入したポリグルタメート(PCELG)を用いてEL素子を作成したところ、スピンコート膜作成時に利用した有機溶媒の種類によって発光効率が20倍変化し、その最大発光効率はポリ(N-ビニルカルバゾール)に匹敵することを見出した。分光学的な測定結果は、ポリペプチドのらせん構造が溶媒の種類によって大きく異なり、側鎖Czの積層配列に強く影響していることを示している。我々は、ポリペプチドらせんの秩序構造形成に伴う側鎖Cz基の積層配列が電荷の輸送特性や励起子の拡散効率に重要な役割を担っていることを指摘した。もう一つの柱は、(2)らせんスピン秩序を有する強誘電性ポリグルタメートの構築と交差相関物性の開拓である。ライオトロピック液晶相の発現するポリペプチド鎖を使って高分子の巨視的な配向を電場によって制御し、らせん磁気秩序の反転(反強磁性⇔強磁性転移)と誘電特性を同時に制御することができれば、有機磁性材料の新たな分子設計指針が得られるものと期待される。本年度、我々は安定な有機ラジカルTEMPOをポリグルタメートの側鎖に導入した化合物(PTPOLG)の合成に成功し、ニトロキシラジカルがらせん状に配列していることを見出した。さらにPTPOLG薄膜の静磁化率の測定からニトロキシラジカル間に反強磁性的相互作用(ワイス温度θ=-3K)をすることを見出した。本研究の目的は、ポリペプチドらせんに特有の電気・力学的な特性と側鎖に導入した機能性分子団の電気・光学的特性とのハイブリット化を通して、同一分子内に電気磁気・光学的相互作用を非共役的に結合させた超分子らせん集合体を開拓することにある。その1つが、(1)ポリペプチドらせんを利用した高効率EL材料の開拓である。平成22年度、我々はカルバゾイル基置換型ポリグルタメート(PCELG)の示す高EL効率の起源を明らかにすべくPCELGスピンコート膜のエリプソメトリー測定を行った。その結果、PCELGの屈折率は、製膜溶媒の種類によって膜厚の増加に伴って屈折率が増加するタイプと膜厚を変えても屈折率がほとんど変化しないタイプの2種類に分類されることが明らかとなった。前者が高EL素子群に対応しており、後者は低EL素子群に相当している。PCELG薄膜の屈折率の膜厚依存性の違いは、PCLEG鎖の基板に対する配向特性に違いを反映していることを示唆している。もう一つは、(2)らせんスピン秩序を有する強誘電性ポリグルタメートの構築と交差相関物性の開拓である。本年度、ポリグルタミン酸の側鎖にエステル結合とアミド結合を介して有機ラジカルTEMPOを導入したPTPOLG及びPTPALGをそれぞれ合成し、紫外可視(UV-Vis)及び円二色性(CD)分光測定に基づく主鎖及び側鎖の立体配座解析と電子スピン共鳴分光(ESR)測定及び超伝導量子干渉素子(SQUID)による磁気特性の解析を行った。非常に興味深いことに、連結部位の違いによってPTPOLGでは液晶が観測されなかったのに対して、PTPALGでは高濃度クロロホルム溶液中でライオトロピック液晶相を発現した。

一方、PTPOLGとPTPALGの磁化率はともに2-300Kでキュリー・ワイス則に従う振舞いを示しており、両者のワイス温度(θ)はそれぞれθ=-0.8Kと-1.5Kと見積もられた。これらの結果は、PTPOLG及びPTPALGの側鎖に導入したTEMPOラジカル間に反強磁性的な相互作用が働いていることを示している。カルバゾイル(Cz)基置換型ポリグルタメート(PCELG)は有機EL素子の電荷輸送材料として有望な材料の1つであるが、その一方でEL発光の効率は製膜時に利用する有機溶媒の種類に強く依存する。我々は、キャリアー移動度や励起子の拡散効率に及ぼす側鎖カルバゾイル基の分子運動性の影響を検証するため、PCELG薄膜の誘電率の温度依存性を測定した。その結果、PCELG薄膜の複素誘電率ε'(ω)とε"(ω)のCole-Coleplotsから算出した誘電強度(Δε=ε'(0)-ε'(∞))が製膜時に利用した有機溶媒の種類によって約1.5倍の差があること見出した。今回観測したΔεの溶媒依存性は、PCELG膜における側鎖Cz基の分子運動性(自由体積)が製膜時に利用した溶媒の特性(粘度もしくは誘電率)に強く依存していることを示しており、先に測定したEL効率や屈折率の溶媒依存性と非常に強い相関があることを示している。有機ラジカルTEMPOをポリグルタミン酸の側鎖にエステル結合とアミド結合を介して導入したPTPOLGとPTPALGは、いずれも固体中で反強磁性的な相互作用が働いていることを見出してきた。平成23年度、我々はPTPOLG及びPTPALGのクロロホルム溶液のESRシグナル強度の温度依存性を測定したところ、ワイス温度(θ)がいずれもほぼθ0の常磁性的な振る舞いを示すことが明らかとなった。この結果は、PTPOLG並びにPTPALG固体に観測された反強磁性相互作用が隣接するポリマー鎖間のスピン間相互作用に由来していることを示している。我々はさらにシェアストレスによるPTPALG配向膜のESRシグナルの温度依存性を測定し、ESRパラメーターの磁気異方性の検証を行った。その結果、PTPALGの側鎖末端ニトロキシル基の結合軸はヘリックス軸に対してほぼ一定に角度を保持しながらも、温度の低下に伴ってヘリックス軸を中心に法線角方向に回転していることが明らかとなった。