hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
人生体成分からのHelicobacter pyloriの標的等差の検索と構造解析

Helicobacter pyloriは胃潰瘍の原因菌と考えられており、胃癌との関連性も指摘されている。多くの研究からH.pyloriのレセプター分子のひとつとして胃粘膜上皮上に発現している糖鎖が有力視されているが、いまだにどのような糖鎖が実際のレセプターとして働いているかは明らかとはなっていない。本研究では、H.pyloriがどのような構造を有する糖鎖がH.pylorのレセプターとして働いているかを明らかにすることを目的とした。平成12年度はH.pyloriのレセプターとして有力視されているスフィンゴ糖脂質に的を絞って研究を行った。特に、糖脂質の糖鎖部分だけをH.pyloriが認識するのか、あるいは糖脂質という分子が必要なのかを明らかにするために、共通の糖鎖部分を有するスフィンゴ糖脂質、人工糖脂質、人工糖タンパク質、人工糖ポリマーを用い、それぞれに対するH.pyloriの接着を比較することで検討した。本研究の結果、H.pyloriは様々なスフィンゴ糖脂質に対して同程度の親和性を示すことが判明した。しかし、スフィンゴ糖脂質と同じ糖鎖部分を有する人工糖タンパク質や人工糖ポリマーあるいは人工糖脂質には全く親和性を示さなかった。さらに糖鎖を持たないスフィンゴミエリンやセラミドにも親和性を示さないことから、H.pyloriは糖鎖とセラミド部分の両方を認識しているが、糖鎖部分の認識特異性は低いことが明らかとなった。平成13年度の研究では、様々な臨床分離株を用いて胃液への接着性を検討すると共に、胃液からのレセプターの単離を試みた。5種類の臨床分離株の接着性を検討したところ、すべての株がヒト胃液に対して強い接着性を示した。この胃液に対する接着は過ヨウ素酸酸化に感受性であるが、シアリダーゼ処理に対しては抵抗性を示した。この結果は、胃液中に含まれるレセプターが糖鎖であるが、シアル酸を含む糖鎖ではないことを示している。さらに、これまで提唱されているスルファチドやルイスb型血液型糖鎖に対しては株ごとに接着性が異なり、これらの糖鎖に対して全く接着性を示さない株が存在した。また、ヒト胃液に対する接着はスルファチドやルイスb型血液型糖鎖では全く阻害されなかった。従って、ヒト胃液中にはH.pyloriの様々な株が共通して認識するような糖鎖が存在すると予想され、またその糖鎖はこれまでに提唱されている糖鎖とは構造的に異なると考えられた。そこで、胃液をグアニジン塩酸中でゲルろ過に供したところ、明瞭に接着性を有する画分が得られた。現在、この胃液中の成分についての糖鎖構造の同定を進めている。

Helicobacter pyloriは胃潰瘍の原因菌と考えられており、胃癌との関連性も指摘されている。H.pyloriがどのように胃潰瘍を引き起こすかは依然不明であるが、胃粘膜上皮への菌の接着とコロニーの形成が胃潰瘍発症の最も初期で重要な段階であるとされている。多くの研究からH.pyloriのレセプター分子のひとつとして胃粘膜上皮上に発現している糖鎖が有力視されてるが、いまだにどのような糖鎖が実際のレセプターとして働いているかは明らかとはなっていない。本研究では、H.pyloriがどのような構造を有する糖鎖がH.pyloriのレセプターとして働いているかを明らかにすることを目的とした。本年はH.pyloriのレセプターとして有力視されているスフィンゴ糖脂質に的を絞って研究を行った。特に、糖脂質の糖鎖部分だけをH.pyloriが認識するのか、あるいは糖脂質という分子が必要なのかを明らかにするために、共通の糖鎖部分を有するスフィンゴ糖脂質、人工糖脂質、人工糖タンパク質、人工糖ポリマーを用い、それぞれに対するH.pyloriの接着を比較することで検討した。これまでH.pyloriはスルファチドに対して親和性が高いと報告されていたが、本研究の結果、H.pyloriは様々なスフィンゴ糖脂質に対して同程度の親和性を示すことが判明した。しかし、スフィンゴ糖脂質と同じ糖鎖部分を有する人工糖タンパク質や人工糖ポリマーあるいは人工糖脂質には全く親和性を示さなかった。さらに糖鎖を持たないスフィンゴミエリンやセラミドにも親和性を示さないことから、H.pyloriは糖鎖とセラミド部分の両方を認識しているが、糖鎖部分の認識特異性は低いことが明らかとなった。また同じ糖鎖部分を持つスフィンゴ糖脂質でも、セラミドの脂肪酸部分にα-ヒドロキシ脂肪酸をもつ糖脂質に対してH.pyloriは非常に強い親和性を示したが、それを持たない糖脂質にはほとんど親和性を示さなかった。これらのことから、H.pyloriは胃粘膜上に発現しているα-ヒドロキシ脂肪酸をもつスフィンゴ糖脂質を広く認識している可能性が示唆された。多くの研究からH.pyloriのレセプター分子のひとつとして胃粘膜上皮上に発現している糖鎖が有力視されているが、いまだにどのような糖鎖が実際のレセプターとして働いているかは明らかとはなっていない。本研究では、H.pyloriがどのような構造を有する糖鎖がH.pyloriのレセプターとして働いているかを明らかにすることを目的としている。本年度は、様々な臨床分離株を用いて胃液への接着性を検討すると共に、胃液からのレセプターの単離を試みた。5種類の臨床分離株の接着性を検討したところ、すべての株がヒト胃液に対して強い接着性を示した。この胃液に対する接着は過ヨウ素酸酸化に感受性であるが、シアリダーゼ処理に対しては抵抗性を示した。この結果は、胃液中に含まれるレセプターが糖鎖であるが、シアル酸を含む糖鎖ではないことを示している。さらに、これまで提唱されているスルファチドやルイスb型血液型糖鎖に対しては株ごとに接着性が異なり、これらの糖鎖に対して全く接着性を示さない株が存在した。
神聖ローマ皇帝ルドルフ2世周辺の版画の地位――絵画との比較から

本研究の目的は、神聖ローマ帝国皇帝ルドルフ2世のプラハ宮廷における版画の地位を明らかにすることにある。プラハ宮廷は、宮廷芸術家による版画の原画制作や、皇帝による版権発行とそれに起因する版画の継続的収集によって版画史上大きな役割を果たした。しかし、従来の北方版画研究では版画制作・出版の中心地であるネーデルラントに注目が集まり、プラハ宮廷における版画の包括的研究が不足している。そこで、本研究では、すでに皇帝が手仕事でなく芸術と認めていた絵画の地位と比較しながら、同時代の美術理論書での版画の評価や宮廷での版画家の社会的地位等の調査を行い、プラハ宮廷における版画の評価や位置付けを明らかにする。
数理モデルを用いた森林樹木による降雨変化過程の定量化に関する研究

昨年度に引き続き、簡易降雨シミュレー夕による屋内降雨水質観測実験を行い、降雨遮断過程におけるリーチング量の実測と数理モデル化をおこない、最終的に遮断水貿タンクモデルとして樹幹流と樹冠通過雨の濃度変動の再現を試みた。本年度は、約6年生のヒノキとクスノキを対象とし、簡易降雨シミュレー夕により約10mm/hr、約15mm/hrおよび約20mm/hrの一定降雨強度を設定し、電気伝導度が0.5μS/cm以下のイオン交換水を原水として、pHがおよそ5.6の自然降雨に加えて、pHが4.8と4.0の酸性雨のケースを設定した。その他の手法は昨年と同様である。その結果、pHが5.6の場合には、昨年同様に樹幹流ではヒノキとクスノキの樹種を問わず、pHとECの両方について林外雨よりも増加した.また樹冠通過雨では、林外雨と比較して明瞭な変化は認められなかった。しかし、pHが4.0の場合にはこれまでと異なってECは減少した点が注目される。代表的な陽イオン濃度の経時変化について検討したところ、樹幹流に関して、ヒノキではナトリウムイオンが、クスノキではカリウムイオンがそれぞれ卓越してリーチングされた。樹斡流下強度が安定する約60分以降では、いずれの樹種のイオン濃度とも安定しており、定常降雨の実験であることから枝葉に付着した水分量もほぼ定常と考えられることから、リーチング量も一定となることが示された。実験結果に基づいて単位時間当たりのリーチング量は樹冠付着水量のべき乗関数としてモデル化できた。続いて既存の遮断水質タンクモデルにリーチングモデルを導入し、樹幹流の水質変化を算定したところ、実用上の誤差の範囲で良好に観測値と一致した。昨年に引き絖き林外雨に対して樹幹流と樹冠通過雨では陰イオンに濃度変化が認められなかったことから、リーチングされなかったと判断された。森林樹木による降雨水質調節機構の定量化において、特に枝葉や幹から物質が雨水中へと溶脱されるリーチング過程に焦点を当てて、簡易降雨シミュレータによる屋内降雨水質観測実験を行い、降雨遮断過程におけるリーチング量の実測と数理モデル化を試みた。約5年生のスギとクスノキを対象とし、簡易降雨シミュレータにより約10mm/hrと約20mm/hrの一定降雨強度となるように電気伝導度が0.5 μS/cm以下のイオン交換水を降らせて降雨水質観測実験を実施した。このとき、林外雨量、樹幹通過雨量および樹幹流下量の経時変化を転倒マス式雨量計で観測するとともに、各雨水試料を最短5分間隔で採取して水質分析に供した。その結果、樹幹流ではスギとクスノキの樹種を問わず、pHとECの両方について林外雨よりも増加した。この傾向は降雨強度が小さい場合ほど大きいことが分かった。しかしながら樹冠通過雨では、林外雨と比較して明瞭な変化は認められなかった。代表的な陽イオン濃度の経時変化について検討したところ、樹幹流に関して、スギではマグネシウムイオンが、クスノキではカリウムイオンがそれぞれ卓越して林外雨濃度よりも大きかった。樹幹流下強度が安定する約6090分以後では、いずれの樹種のイオン濃度とも安定した。定常な降雨状態の実験であることから枝葉に付着した水分量もほぼ定常と考えられる点と、イオンの供給が樹木の表面上以外では考えられない点から、樹冠付着水量が一定の場合にリーチング量も一定となることが示された。ただし、リーチング量と樹冠付着水量との関係は必ずしも線形的とはいえないことから、リーチング量は樹冠付着水量のべき乗関数としてモデル化可能であることが示唆された。陰イオンについては林外雨に対して濃度変化が認められなかったことから、リーチングされなかったと判断された。

続いて既存の遮断水質タンクモデルにリーチングモデルを導入し、樹幹流の水質変化を算定したところ、実用上の誤差の範囲で良好に観測値と一致した。昨年に引き絖き林外雨に対して樹幹流と樹冠通過雨では陰イオンに濃度変化が認められなかったことから、リーチングされなかったと判断された。
古細菌の一種、高度好塩菌に存在する抗癌剤排出蛋白の分離精製及びその排出機構の解明

我々は、古細菌に属する高度好塩菌が動物細胞においてみられる抗癌剤に対する耐性機構を獲得し、その耐性機構が特殊な輸送担体を介した能動的排出によることを明らかにした。この排出は、Ca^<2+>拮抗薬により阻害されるなど、ヒトのP-糖蛋白に近い性質を有している。更に、能動的排出に利用されるエネルギーの検討を行ったところ、排出活性は細胞内ATPを非常に良く相関した。ATPの加水分解エネルギーを用いて排出を行っていることが示唆された。この抗癌剤排出蛋白をより詳細に検討をこなうため精製を行った。先ず、野生株及び耐性株を大量培養し、膜蛋白の検討を行った。SDS電気泳動パターンより、90KDa付近に耐性株特異的に多量発現している膜蛋白の存在が確認された。また、抗ヒトP-糖蛋白マウス・モノクローナル抗体(JSB-1)を用いたウェスタンブロットを行った。この結果、JSB-1はこの90KDaを特異的に認識した。ヒトのP-糖蛋白マウス・モノクローナル抗体(JSB-1)を用いたウェスタンブロットを行った。ヒトのP-糖蛋白と比べて好塩菌の排出蛋白の分子量は約半分の値を示す。ヒトP-糖蛋白は、左右対照の構造をとっており、半分で排出機能を有していることは、大変興味深い。また。JSB-1で認識することより、好塩菌に存在する抗癌剤排出蛋白は、ヒトP-糖蛋白に近い構造を有していることが示唆される。この知見は、P-糖蛋白のルーツの考察に寄与すると考えられる。現在、オクチルグリコシドを用いて膜分画を可溶化し、この抗体との結合を指標として用いて精製を試みている。来年度は、本バクテリアに於て発現しているであろうP-糖蛋白類似輸送担体を同定分離精製を行い、物理化学的および分子生物学的観点からこの蛋白を研究する。この実験結果に基づいて抗癌剤排出のメカニズム(エネルギー変換機構)を詳細に検討してゆくつもりである。また。
多光子CALIによる染色体パッセンジャー蛋白の機能操作

現在、RNAiなどを用いたタンパク質の機能解析が広く行われているが、細胞分裂のように異なった現象が段階的に生じる場合、機能タンパクがどの時点で機能変化にかかわるかを直接捉えることは困難である。申請者らは、RNAi法など従来のタンパク質機能解析方法の欠点を補うために、多光子CALI法(Multiphoton chromophore-assisted laser inactivation,多光子励起による細胞タンパク質分子の機能不活性化法)を開発した(Nat Methods 2, 503-505(2005))。多光子CALI法は、緑色蛍光タンパク質(Green fluorescent protein, EGFP)をフェムト秒バルスレーザーで多光子励起することにより、細胞内のタンパク質分子の機能を、高時間・高空間分解能で不活性化することが可能な方法である。本研究の目的は、多光子CALIを用いて、染色体パッセンジャー蛋白Borealin/Dasra Bの分子操作を行い、機能解析を行うことである。多光子CALI法は細胞分裂中期に赤道面上に整列するBorealin/Dasra Bを特異的に不活化することが可能であり、他のタンパク質機能阻害法では解明できない詳細な解析が期待できる。本年度はBorealin/Dasra BとEGFPとの融合タンパク発現ベクターの構築を行い、これらベクターを強制発現させた細胞株を樹立した。多光子顕微鏡を用いてBorealin/Dasra Bの機能を特異的に不活性化させる条件検討も行った。
下水処理場における内分泌撹乱化学物質ノニルフェノールの動態解析

内分泌撹乱作用が疑われるアルキルフェノール(AP),とくにノニルフェノール(NP)について,合流式下水処理場におけるAPの実態調査を実施し,またいくつかの下水処理場の処理水が流入している多摩川におけるAPの調査も含め,動態解析を行った。合流式のA下水処理場の流入水には,晴天時で4-tブチルフェノール(BP)が0.1-0.2μg/L,4-tオクチルフェノール(OP)が0.2-0.4μg/L及びNPが2.8-7.5μg/Lの範囲で検出された。OPとNPの大部分は浮遊物質に吸着されていた。汚泥処理工程からの返流水はOPが0.8-1.7μg/L及びNPが18.6-44.2μg/Lであった。一方,処理水ではOPが0.0-0.1μg/L及びNPが0.7-1.4μg/Lであり,流入下水と返流水を合わせた総流入に対して,平均除去率はBPが100%,OPが75%及びNPが85%であった。一方,雨天時での調査によると,たとえばNPが晴天時の濃度に対して流入下水で3.1倍,処理水で1.6倍ほど高くなっていた。また,余剰汚泥にはOPが0.07-0.26μg/g DS及びNPが0.86-3.57μg/g DS,余剰汚泥と初沈汚泥の混合汚泥ではOPが0.02-0.06μg/g DS及びNPが0.39-1.86μg/g DSの範囲で含まれ,余剰汚泥は混合汚泥の2-3倍高い濃度であった。多摩川(府中四谷橋付近)の河川水に含まれるNP濃度を調査した結果、NPが0.00.2μg/Lの範囲で検出された。本調査の流域においては、前日に降雨があると河川水のNP値はかなり高くなり、最大で晴天時の3倍以上のNP値が検出された。以上,合流式下水処理場においては降雨によりNP濃度が流入・流出ともに高くなる傾向があり,都市河川である多摩川でも河川水のNP濃度が降雨の影響を受けることが明らかになった。本年度は下水処理場の水処理工程におけるノニルフェノール(NP)濃度の実態調査を,液試料と浮遊物質試料に分けて実施した。具体的には,東京都内の合流式下水道におけるA下水処理場で,NPを含むアルキルフェノール(AP)濃度を雨天時と晴天時にそれぞれ2回ずつ調査し,APの下水中濃度及び降雨が処理場内でのAPの挙動に及ぼす影響を調べた。流入下水に対して,晴天時は4-t-ブチルフェノール(BP)と4-t-オクチルフェノール(OP)が0.1μg/L, NPが24μg/Lで検出されたが,雨天時にはNP濃度は晴天時の最大3倍程度にまで達した。OPとNPは浮遊物質に吸着しており,とくにNPの吸着割合が高いのが特徴的であった。処理水において,晴天時にはBPは検出されず,OPとNPがそれぞれ0.1μg/Lと2μg/L程度の濃度で検出されたが,雨天時にはBPが検出され,OPとNPは晴天時の1.52倍程度高い濃度を示した。

一方,浮遊物質(SS)への吸着量は晴天時でOPが流入下水で0.6μg/gSS,曝気槽で0.3μg/gSSであり,NPはそれぞれ20.5μg/gSS及び9.5μg/gSSであった。雨天時の比AP含有量は晴天時に比べて減少しており,たとえば,NPでは約25%低下していることがわかった。このように,合流式下水処理場においては流入下水中のOPとNPの濃度が降雨により上昇する傾向を示し,とくにNPが雨天時に高くなることが分かった。また,OPとNPは処理水中にも残留し,雨天時にはその濃度が高くなる恐れがあることが明らかになった。本年度は,昨年度に続く下水処理場におけるノニルフェノール(NP)の実態調査に加えて,下水処理水も流入している多摩川におけるNPの調査も実施した。以下に,昨年度の調査結果も含めて報告する。下水処理場の流入下水には,晴天時で,4-tブチルフェノール(BP)が0.16-0.17μg/L,4-tオクチルフェノール(OP)が0.21-0.36μg/L及びNPが2.84-7.49μg/Lの範囲で検出された。このうち,OPとNPの大部分は浮遊物質に吸着されていた。汚泥処理工程からの返流水はOPが0.75-1.67μg/L及びNPが18.62-44.21μg/Lであった。一方,処理水ではOPが0.03-0.11μg/L及びNPが0.69-1.41μg/Lであり,流入下水と返流水を合わせた総流入に対して,平均除去率はBPが100%,OPが79%及びNPが92%であった。一方,雨天時での調査によると,たとえばNPが晴天時の濃度に対して流入下水で3.1倍,処理水で1.6倍ほど高くなっていた。また,余剰汚泥にはOPが0.07-0.26μg/gDS及びNPが0.86-3.57μg/gDS,余剰汚泥と初沈汚泥の混合汚泥ではOPが0.02-0.06μg/gDS及びNPが0.39-1.86μg/gDSの範囲で含まれ,余剰汚泥は混合汚泥の2-3倍高い濃度であった。多摩川(府中四谷橋付近)の河川水に含まれるNP濃度を調査した結果、NPが0.030.19μg/Lの範囲で検出された。本調査の流域においては、前日に降雨があると河川水のNP値はかなり高くなり、最大で晴天時の3倍以上のNP値が検出された。以上,合流式下水処理場においては降雨によりNP濃度が流入・流出ともに高くなる傾向があり,都市河川である多摩川においても河川水のNP濃度が降雨の影響を受けることが明らかになった。
中国特別行政区における旧西洋植民地歴史遺産保護政策に関する研究

本研究の目的は、中国特別行政区における旧西洋植民時代の歴史遺産に関する保護政策とその実施内容について考察することにより、従前との主導権の異同による二国間治世から一国二制度の政策転換の中でどのように都市構造が変更され得るのかを明らかにすることにあった。単に環境工学的な観点からの保護・再利用の利点のみならず、歴史遺産の保護には国家思想を如何に反映するかという都市のアイデンティティに関わる重要な問題を孕んでいる。そこで、本研究ではこれらの諸問題をより鮮明に浮き上がらせることが可能なマカオを対象地とした。本研究では、平成13年度に基礎的な資料の収集と現況調査を行い、一端整理と分析を完了した上で現地機関との情報交換を行うことで研究の完成を試みた。これにより、下記の成果を得ることができた。(1)中国返還に伴って新たに刊行・公開された史料を含む、現時点における日本国とマカオ双方におけるマカオの建築と都市に関する既往研究と基礎資料の全貌を明らかにし、データベースに纏めた。(2)マカオ文化局による歴史遺産保護のための基礎資料、中国返還以前の重要歴史建造物悉皆調査、返還前後の保護政策によってなされた歴史的建造物保存・活用事業の現状調査について完了し、データベースに纏めた。(3)歴史遺産保護政策の手法についての調査と(2)による現状について、日本国建築学会に発表した。(4)歴史遺産保護政策の手法についての調査と(2)による現状について、アジア近代建築保護国際会議に発表した。(5)(3)(4)に加え、特定の建造物の保存事業についてポルトガルの建設史学会に発表した。本研究の目的は、中国の特別行政区における旧植民地時代の歴史遺産に関する保存政策とその実施内容について考察する事により、従前の主導権からの移動によって見られる二国間治世について対置しながら、今後、一国二制度の中でどのように都市構造が変更されうるのか、または、見通されているのかを明らかにすることである。そこで、本研究では今世紀末の香港とマカオの二つの中国返還から、特に建築遺産が数量的に多く都市構造の基盤をなしているマカオを調査の対象とした。平成13年度の主な調査・研究は、既往の研究や資料の収集及びその整理と分析、そして成果の作成と発表であった。以下に、調査項目を示す。(1)各関係機関や図書館での資料の複写収集。(2)マカオ文化学会への資料提供の依頼と整理。及び、担当者への聞き取り調査。(3)当該研究に関する国際シンポジウム(アジア近代建築ネットワーク・第3回歴史的建造物の構造的解析に関する国際研究会)での発表。本年度の研究により、以下の成果を得た。(1)日本に所蔵される資料の整理状況の調査を行い資料の現状調査を完了した。また、近年マカオで盛んに整理出版されている資料と新たにマカオで整理された公開資料の調査を行った。(2)現地機関の保存工事対象物件選定のための基礎調査リスト・過去に著者が行った悉皆調査リストを元に、保存修復の現状調査を行った。また、その工事経緯などについて、担当者への聞き取り調査を行った。(3)上記、シンポジウムに、これまでの調査段階で得られた内容について論文を提出し、発表した。
血小板由来高分子量白血球貪食能亢進因子の腫瘍細胞に対する作用についての研究

血小板放出物質(platelet release products, PRPr)によるヒト好中球の補体を介する貪食機能亢進の機構を明らかにするために、好中球のオプソニン化羊赤血球(SRBC)との結合と、オプソニン受容体抗原の発現におけるPRPr・ATP・ADPの影響を検討した。SRBCとロゼットを形成した好中球の割合はPRPrで刺激することにより増加した。これはPRPr中のATPとADPの作用によると考えられた。またATPとADPはiC3bを介した結合を増強すると考えられた。Flow cytometryではPRPrはCR1とCR3の発現を増加させたが、ATPとADPには発現の増加は認められなかった。ATPとADPで刺激した好中球は、それぞれ貪食能の亢進を認めた。SRBCを強制的に付着させた好中球は、PRPr・ATP・ADPで刺激した場合と同様のレベルまで貪食の亢進を認めた。以上よりPRPrにおけるATPとADPはこれらのレセプターとの結合力を増加させることにより、iC3bを介する好中球の貪食を増強していることが示唆された。血小板放出物質(Platelet release products, PRPr)によるヒト好中球の補体を介する貧食機能亢進の機構を明らかにするために、好中球のオプソニン化羊赤血球(SRBC)との結合と、オプソニン受容体抗原の発現におけるPRPr・ATP・ADPの影響を検討した。PRPr・ATP・ADPで刺激した好中球は、それぞれ貧食能の亢進を認めた。以上により、PRPrにおけるATPとADPはこれらのレセプターとの結合力を増加させることにより、iC3bを介する好中球の貧食を増強していることが示唆された。PRPr中の血小板由来高分子量白血球貧食能亢進因子(MAPP)によるヒト白血球における活性酸素産出への影響、ならびに血管内皮細胞への結合に対する影響については現在検討中である。さらにMAPP・ATP・ADPの悪性腫瘍の転移への関与を検討するため、培養腫瘍細胞のナイロンファイバーや血管内皮細胞への接着の影響を検討する実験の準備中である。
1,3-双極性環状付加反応の不斉触媒化

複素環化合物の有用な合成手段である1,3-双極性環状付加反応の不斉触媒化を目的として、アリル系アルコールを親双極子として用いるニトリルオキシドおよびニトロン双極子との反応についての研究を行った。その結果、以下の知見を得た。1)ベンゾニトリルオキシドとアリル系アルコールとの反応は、マグネシウムイオン触媒下において大きく加速されることを見い出した。2)α位にキラル中心をもつアリル系アルコールとのマグネシウムイオン触媒下での反応では、高いシン選択性が発現する。3)γ位に置換基をもつ基質とのマグネシウムイオン触媒下での反応では、5位にヒドロキシメチル基をもつイソオキサゾリンがレギオ選択的に生成する。4)マグネシウムイオン触媒下での反応の加速は、置換基を多くもつ基質ほど顕著で、γ位が2つのメチル基で置換された場合には16000倍の反応加速が認められた。5)マグネシウムイオン触媒下のメシトニトリルオキシドとアリルアルコールとの反応において34回の触媒サイクルが成立する。6)しかし、同じ反応に化学量論量の(R,R)-1,2-ジフェニル-1,2-エタンジオールのビス(ジフェニルメチルシリル)エーテルを共存させても、不斉誘起は認められなかった。7)その他に、(R,R)-1,2-ジフェニル-1,2-エタンジオールのビス(ジフェニルメチル)エーテル、ビス(トリフェニルメチル)エーテルなどの新規キラル配位子を合成した。8)アリルアルコールの代わりにクロチルアルコールを用い、環状付加反応のレギオ選択性を調べる実験では、ニトリルオキシドの種類に関係なくマグネシウムイオン共存下での反応が禁止された。9)DBFOXキラル配位子で修飾されたマグネシウムイオン触媒下では、アリルアルコールとのニトロン環状付加反応が高い不斉誘起を示したが、ニトリルオキシド環状付加反応はやはり大きく減速した。複素環化合物の有用な合成手段である1,3-双極性環状付加反応の不斉触媒化目的として,初年度は,アリル系アルコールを親双極子として用いるニトリルオキシドおよびニトロン双極子との反応について以下の研究を行った.1)活性なカルボニル共役ニトロンとアリル系アルコールとの反応を種々の金属イオン存在下で調べ,マグネシウムイオンと他の金属イオンとでは,異なる立体・レギオ選択性が発現することを見い出した.2)マグネシウムイオンはキレート遷移状態を効率的に安定化して反応加速するのに対し,他の金属イオンはアリル系アルコールのカルボニル基への付加反応を触媒する分子内型反応として加速すると結論した.3)キラル配位子で修飾されたチタン触媒下でのニトロン環状付加反応を検討した.4)ニトリルオキシドとアリル系アルコールとの環状付加反応を触媒する金属イオンの探索を行い,マグネシウムイオンが唯一の有効な触媒であることを学んだ.5)これらのニトリルオキシド環状付加反応では,マグネシウムイオンのイオン半径が重要な意味をもつ.すなわち,キレート遷移状態を最も効率的に安定化できるサイズのイオンであることが触媒の必須条件であると判断した.6)原子価異性反応あるいは逆環状付加反応によってニトリルオキシドを発生し得る新規な複素環型前駆体を設計し,ルイス酸触媒による双極子の新発生法を検討した.7)低反応性で単離可能なメシトニトリルオキシドと種々のアリル系アルコールとの室温,無触媒下での反応性を調べ,この双極子を用いた反応検討から反応制御の有用な情報が得られることを確信した.8)化学量論量のマグネシウムイオン触媒下でのアリルアルコールとの反応は最高700倍の反応加速を示した.

9)クロチルアルコールとの反応は化学量論量のマグネシウムイオン触媒下でほぼ完全なレギオ選択性を示した.10)反応加速は低濃度ほど効果的である.11)マグネシウムイオン触媒下で5回程度の触媒サイクルが成立する.複素環化合物の有用な合成手段である1,3-双極性環状付加反応の不斉触媒化を目的として、初年度は、アリル系アルコールを親双極子として用いるニトリルオキシドおよびニトロン双極子との反応についての研究を行った。その結果、マグネシウムイオンがこれらの反応を効率的に活性化することを見い出している。この結果を受けて2年度は、低反応性で単離可能なメシトニトリルオキシドを用いて、主としてマグネシウムイオン存在下での環状付加反応の触媒サイクルに関する知見を得た後に、反応の不斉制御の目的でジエーテルおよびトリエーテル系配位子を合成した。さらに、我々のグループが最近開発したトランス配位型の光学活性配位子DBFOXを用いたニトロン環状付加反応も検討した。主な新知見は以下のとおりである。1)マグネシウムイオン触媒下のメシトニトリルオキシドとアリルアルコールとの反応において34回の触媒サイクルが成立する。2)しかし、同じ反応に化学量論量の(R,R)-1,2-ジフェニル-1,2-エタンジオールのビス(ジフェニルメチルシリル)エーテルを共存させても、不斉誘起は認められなかった。3)その他に、(R,R)-1,2-ジフェニル-1,2-エタンジオールのビス(ジフェニルメチル)エーテル、ビス(トリフェニルメチル)エーテルなどの新規キラル配位子を合成した。4)アリルアルコールの代わりにクロチルアルコールを用い、環状付加反応のレギオ選択性を調べる実験では、ニトリルオキシドの種類に関係なくマグネシウムイオン共存下での反応が禁止された。5)DBFOXキラル配位子で修飾されたマグネシウムイオン触媒下では、アリルアルコールとのニトロン環状付加反応が高い不斉誘起を示したが、ニトリルオキシド環状付加反応はやはり大きく減速した。
配列多様性を持つ蛋白質のデザインルールの解明

本研究では、潜在的に配列多様性を持つ抗体軽鎖可変ドメイン(VLドメイン)の立体構造構築原理を解明することを目指した。我々グループが開発した単量体型のVLドメインを用いて、種々の速度論・平衡論・構造論的な解析を行い、VLドメインに共通するコア領域を同定した。さらに、一部のVLドメインにおいて、高温で二量体構造が安定化するという一般的な概念に反する現象を発見し、その熱力学的機構を明らかにした。これらの結果は、抗体を含めた様々な有用蛋白質の構造安定性の向上や、抗体軽鎖のアミロイド線維化により起きるALアミロイドーシスの予防・診断・治療に資する有益な情報であり、今後その活用が期待される。現在、ヒトをはじめ、数々の生物のゲノム情報が蓄積する中で、アミノ酸配列から、個々の蛋白質の立体構造を予測する技術を確立することが、益々、生物物理学にとって重要な研究課題であると世界中で認識されている。本研究では、潜在的に配列多様性を持つ抗体軽鎖であるREIの可変領域(VL)の単量体型変異体を材料とし、その立体構造構築に必須の配列要素を明らかにすることを目的としている。本年度は、特に単量体型REI VLのフォールディング機構について、主にトリプトファン残基の蛍光スペクトルをプローブとして、手混ぜ、ストップトフロー蛍光などを用いた解析を行った。その結果、尿素変性からの単量体型REI VLの速度論的フォールディング反応は、少なくとも5つの異なる反応相からなる、複雑な反応機構を示すことが、明らかになった。これらの反応相は、数秒から数時間といった幅広いタイムスケールで起きる様々な反応過程に分類されることが示された。さらに、尿素変性の反応速度についても同様な解析を行ったところ、少なくとも二つの反応相が検出されることが明らかになった。さらに、興味深いことに、塩酸グアニジンを用いた単量体型REI VLの平衡論的な変性過程において、少なくとも異なる残余構造を持つ熱力学的に安定な変性状態が形成されることが、トリプトファン残基由来の蛍光スペクトルの解析から明らかになった。以上のことから、単量体型REI VLのエネルギー地形の中には、平衡論的に異なるマクロなレベルでの構造状態が複数存在していることが明らかになった。当初、本来、二量体であるREI VLを単量体化することで、反応系が単純になることが期待されたが、この研究より、VL単量体のフォールディング反応の複雑さが、浮き彫りになった。本年度の計画では、単量体型REIを中心とした軽鎖可変ドメインのフォールディングに関する速度論的解析、特にφ値解析を実施する予定であった。この研究自体は、おおむね問題なく予定通り進行している。本研究により、少なくとも、単量体型REI可変ドメインについては、そのフォールディング反応の遷移状態の構造的特徴、重要なアミノ酸残基が明らかにされた。同様な解析を、現在、他の抗体軽鎖可変ドメインについても進めており、互いの共通点、相違点が明らかになってきた。現在、これらについて、さらなる変異体解析を進めるほか、重水素交換法による解析を進めることで、より詳細なフォールディング機構の解明を進めている。今回、このような、様々な変異解析を進める中で、抗体軽鎖可変ドメインの二量体化に関わる、興味深い発見があった。すなわち、アミロイド線維形成能の低い、天然構造が安定な抗体軽鎖可変ドメインのいくつかは、二量体解離反応におけるエンタルピー値が負になるものが多く、アミロイド線維形成能が高い、抗体軽鎖可変ドメインについては、解離のエンタルピーが正の値を示すものが多いということである。すなわち、天然構造が安定である抗体軽鎖可変ドメインでは、高温になるに従い、二量体化が促進されるのに対し、アミロイド線維形成型抗体軽鎖可変ドメインについては、解離が進むということが示された。前者の現象は、体温などの比較的高温条件下で、二量体化を促進することによって、ALアミロイドーシスの発症を防ぐ、重要な分子デザインの一つとして、注目される。この発見は、本研究の中心課題とは、異なる視点での成果であるが、アミロイド病発症機構に関する知見として、特筆するに値する成果であると考えられる。現状、当初の研究計画の通り、抗体軽鎖可変ドメインの変異体を用いたφ値解析を進められており、期待されたデータの収集を行うことができている。特に、単量体型REIについては、さらなる変異導入を行うことで、データの精度の向上に成功している。さらに、当初の想定外の成果として、抗体軽鎖可変ドメインの二量体化に関わる新たな知見が得られており、今後、これらを詳細に解析することで、単量体における抗体軽鎖可変ドメインの構造形成機構だけでなく、本来の二量体化に関する基本メカニズムが解明されると期待されるため。本研究の目的は、同一のフォールドを示すが、配列多様性を有する抗体可変領域の構造構築原理を明らかにすることである。これを達成するために、本年度は、多種多様な抗体軽鎖可変ドメインのフォールディング機構における、共通点、相違点を浮き彫りにするため、REI、BRE、AL09などの抗体軽鎖可変ドメインを単量体化し、二量体型・単量体型のそれぞれに対して、φ値解析とNMRを用いたアミド重水素交換実験を進めた。おおむね、REIについては、上記の方法での解析が可能であったが、特にアミロイド形成能の高い抗体可変ドメインについては、NMRを用いたアミド重水素交換実験を進めることは、非常に難しかった。そこで、質量分析計を用いた解析へと方法をシフトし、同様な知見を得るための実験を進め、現状、そのデータ解析を進めている状況である。

また、X線小角散乱を用いた解析については、その測定装置の整備が現状で不十分であるため、結局、満足のいくデータを得るに至っていない。このような測定装置の開発については、今後とも、理化学研究所との共同により継続して進め、最終的に他の測定にも用いることのできる、汎用性の高い解析用装置の開発を進めていきたいと考えている。これに対して、昨年度の報告に記載した、アミロイド線維形成能の低い、天然構造が安定な抗体軽鎖可変ドメインの二量体解離反応に関して、その解離のエンタルピー値が負になること、すなわち、、高温になるに従い、二量体化が促進されることに対し、さらに詳細な変異解析を進め、エンタルピー値の正負を決定する配列因子を発見するに至った。この件については、本年度末に論文を投稿し、リバイスの段階に至っている。この発見は、当初の目的とは、ずれるものの、生物物理学にとって、重要な知見である。本研究では、潜在的に配列多様性を持つ抗体軽鎖可変ドメイン(VLドメイン)の立体構造構築原理を解明することを目指した。我々グループが開発した単量体型のVLドメインを用いて、種々の速度論・平衡論・構造論的な解析を行い、VLドメインに共通するコア領域を同定した。さらに、一部のVLドメインにおいて、高温で二量体構造が安定化するという一般的な概念に反する現象を発見し、その熱力学的機構を明らかにした。これらの結果は、抗体を含めた様々な有用蛋白質の構造安定性の向上や、抗体軽鎖のアミロイド線維化により起きるALアミロイドーシスの予防・診断・治療に資する有益な情報であり、今後その活用が期待される。当初の予定では、擬野生型VLである単量体型REI VLに対し、複数の変異体を作成し、それらのフォールディング反応機構について比較を行う予定であったが、上述の通り、反応系が予想以上に複雑であったがために、本年度は、そのような解析を実施することが出来なかった。今後の予定としては、可能な限り、多種多様な抗体軽鎖可変ドメインに対するφ値解析、アミド重水素交換に関わる実験等を進め、それぞれの共通点、相違点を浮き彫りにする。また、当初の予定であったX線小角散乱を用いた解析を進める。本解析は、特に、今回、新たに確認された二量体化に関する知見をより深く確認する上で、非常に重要になると考えられる。これにより、配列多様性を有する、抗体軽鎖可変ドメインのデザインルールの解明ができると期待される。生物物理学上記の単量体型REI VLの複雑なフォールディング反応の主要な反応フェーズは数時間のタイムスケールからなる非常に遅い反応過程によることが、分かっている。このような遅い反応には、プロリンの異性化が関与している可能性がある。それゆえ、単量体型REI VLに存在する6つのプロリン残基全てに変異を施すことで、フォールディング反応系が単純化されることが期待される。そのようなプロリン無しの変異体を擬似的な野生型とした、VLのフォールディング反応機構の解析を実施することで、当初の目的を達成することが出来ると期待される。当該年度において、異動に伴う、機器の運搬に多額の予算を使用したため、予算の不足が予測されたため、次年度にいただく予定の予算の一部を前倒しとして、支給していただいた。これにより、研究を滞りなく実施することができた。
血中インスリンおよび関連12ペプチドホルモンの同時定量

インスリンと関連の生理活性ペプチドホルモンのグルカゴン,セクレチン,β-エンドルフィン,ソマトスタチン,アンギオテンシンI,IIおよびIII,ガストリンレリージングホルモン,ガストリックインヒビトリポリペプチド,ANP,ACTHとVIPの全部で13種を標品を用いてAquapore OD300-7m2.1×100C_<18> ABIの逆相カラムの高速液体クロマトグラフィー(LC)で分離し,LCと直結し,イオンスプレー法でイオン化するPerkin-Elmer社のSciexAPI-IIIトリプル四重極質量分析計により分析し,13のペプチドを35分以内に分離し,いずれも14fmol/μ16pmol/μ1の濃度範囲で良好な直線性を示す検量線を得ることができた.13種のペプチドホルモンを血清に加えた試料を用いて分析してもほぼ同様の値が得られた.しかし,上記の感度で血中濃度を測定することは不可能で,さらに100倍程感度を高める必要がある.そこで飛行時間質量分析計(time of flight mass spectrometer:TOF)を用いた測定法について検討した.5500fmol(282,800pg)の子牛インスリンをシンナピン酸をマトリックスとし,matrix assisted laser desorption:MALDで測定した.その結果,5fmolでも高いS/N比でインスリンのピークが検出され,数fmolの測定も可能であることが分かった.この値はイオンスプレー法より高い値であるが,当初の一斉分析の目的には適合せず,また血中濃度の測定にも不十分である.以上,イオンスプレー法およびMALDで血清中に含まれるインスリンの約10倍濃度の定量を可能にしたが,研究目的を十分に満足させる結果は得られず,今後ペプチドホルモンの濃縮法を検討することによって本研究を完成させてゆく予定である.インスリンと関連の生理活性ペプチドホルモンのグルカゴン,セクレチン,β-エンドルフィン,ソマトスタチン,アンギオテンシンI,IIおよびIII,ガストリンレリージングホルモン,ガストリックインヒビトリポリペプチド,ANP,ACTHとVIPの全部で13種を標品を用いてAquapore OD300-7m2.1×100C_<18> ABIの逆相カラムの高速液体クロマトグラフィー(LC)で分離し,LCと直結し,イオンスプレー法でイオン化するPerkin-Elmer社のSciexAPI-IIIトリプル四重極質量分析計により分析し,13のペプチドを35分以内に分離し,いずれも14fmol/μ16pmol/μ1の濃度範囲で良好な直線性を示す検量線を得ることができた.13種のペプチドホルモンを血清に加えた試料を用いて分析してもほぼ同様の値が得られた.しかし,上記の感度で血中濃度を測定することは不可能で,さらに100倍程感度を高める必要がある.そこで飛行時間質量分析計(time of flight mass spectrometer:TOF)を用いた測定法について検討した.5500fmol(282,800pg)の子牛インスリンをシンナピン酸をマトリックスとし,matrix assisted laser desorption:MALDで測定した.その結果,5fmolでも高いS/N比でインスリンのピークが検出され,数fmolの測定も可能であることが分かった.この値はイオンスプレー法より高い値であるが,当初の一斉分析の目的には適合せず,また血中濃度の測定にも不十分である.以上,イオンスプレー法およびMALDで血清中に含まれるインスリンの約10倍濃度の定量を可能にしたが,研究目的を十分に満足させる結果は得られず,今後ペプチドホルモンの濃縮法を検討することによって本研究を完成させてゆく予定である.1.インスリンと関連の生理活性ペプチド、グルカゴン、セクレチン、β-エンドルフィン、ソマトスタチン、アンジオテンシンI、IIおよびIII、ガストリンレリージイングホルモン、ガストリックインヒビトリポリペプチド、ANP、ACTHとVIPの全部で13種のペプチドホルモンのイオンスプレーLC/MSによる分析条件を検討した。3.各5pmol/μlの上記13ペプチドを含む標準混合液を調製し、その20μlを用いて、流速100μl/min、スプリット比16-1で分析した。溶媒系は90%H_2O、10%アセトニトリルの系から1%/minの速度でアセトニトリルの濃度を直線的に高くして溶出した。溶媒にはトリクロロ酢酸を0.05%の一定濃度になるように加えた。マススペクトルはm/z4001600を掃引した。各ペプチドの濃度はそれぞれのペプチド特有のイオンを用いたマスクロマトグラフィーにより求めた。4.上記の条件で13ペプチド全部を35分以内で分離することができ、またすべてのペプチドは14fmol/μlから6pmol/μlの濃度範囲で良好な直線性を示す検量線を得ることができた。5.しかし、上記の値は血清中に含まれる各ペプチドの値に較べて10^2倍程高く、今後どのように定量感度を高めるかが大きな課題として残された。前年度の研究成果で報告したように、インスリンと関連12ペプチドホルモンのAquapore OD 300-7m 2.1x100C_<18>ABIの逆相カラムの高速液体クロマトグラフィーで分離し、直ちにPerkin-Elmer社のSciex API-IIIトリプル四重極質量分析計で分析し、定量を試みた.13のペプチドホルモン全てを35分以内に分離することができ14fmol/mu1 6pmol/mu1の濃度範囲で良好な直線性を示す検量線を得ることができた.

しかし、これらの濃度は2、3のペプチドホルモンを除き、血中に含まれる各ペプチドホルモンの値に比べて100程高い濃度であるため、そのままでは血中濃度の測定不可能で、1)さらに検出感度を高めるか、2)何らかの方法で濃縮することが必要である.1)の試みとして飛行時間型質量分析計(Time of Flight mass spectrometer:TOF)による測定を行った.5500fmol(28 2、800pg)の仔牛インスリンをシンナピン酸のマトリックスと混和し、matrix assisted laser desorption:MALDで測定した.その結果、5fmolでも高いS/N比でインスリンのピークが検出され、数fmolの測定が可能であることがわかった。2)の試みとしてSEP-PAK C_<18> CARTRIDGEに血清2mlを加えて吸着させた後、3mlのアセトニトリルで溶出する.溶出液を減圧下に乾固し、10mulのアセトニトリルに溶かしてその2mulをMALDで分析した.1)と2)の方法を組み合わせた方法で現在実験を継続しているが、機器の故障などのため期待した成果はまだ得られていない.これまでに得られた成果は、MALDで血清中インスリン濃度の約10倍までの定量を可能にした.今後インスリンの濃縮法についてさらに検討を加えてゆく予定である.
ひずみシリコンデバイス開発のための基礎研究

現有の高分解能RBS装置に適合する、高精度ゴニオメーターを設計・製作した。また、現有の高分解能RBS装置とゴニオメーターの両方に適合するロードロックシステムを設計・製作した。改良した高分解能RBS装置を用いて、SiGe層上に成長したひずみSiのチャネリング軸まわりの角度スキャン測定を行い、その結果を軌道シミュレーションを用いて解析してひずみを正確に求める方法を開発した。この方法を用いて、イオン注入により表面層に非晶質層が形成されたひずみシリコンと、それを熱処理によって再結晶化した試料のひずみを測定し、熱処理によって非晶質層が結晶化する際にひずみが回復することを見出した。次に、清浄ひずみSi(001)上ヘゲルマニウムのエピタキシャル成長を行い、その場で高分解能RBS観察をおこなった。また、比較のために通常のSi(001)をもちいて、同様の測定をおこなった。その結果、通常のシリコン上の成長に比べて、ひずみの存在により下地シリコン結晶内部へのゲルマニウムの拡散が促進されていることが明らかになった。さらに、ひずみSi(001)と通常のsi(001)へ酸素の暴露を行い、酸化初期過程を高分解能RBSによりその場観察を行った。まず、室温と640°Cにおける酸素の飽和吸着量を調べたところ、ひずみシリコンと通常のシリコンでは差がないことを見出した。次に、室温における酸化過程を詳細に調べた結果、12Lの酸素暴露ではひずみシリコンと通常のシリコンで差が見られないが、計30Lの酸素暴露のときには、ひずみシリコンの酸素吸着量が通常のシリコンより多いことがわかった。この結果は、吸着サイトによりひずみの効果が異なることを示していると考えられる。現有の高分解能RBS装置に適合する、高精度ゴニオメーターを設計した。さらに、設計に基づいて製作したゴニオメーターの性能評価を行い、設計どおりの性能が達成できていることを確認した。これらにより、複数の軸まわりのチャネリング角度スキャンの高い精度の測定が短時間で可能となった。新しいゴニオメーターを搭載した高分解能RBS装置を用いて、SiGe層上に成長したひずみSiのチャネリング軸まわりの角度スキャン測定を行った。この測定結果に従来の簡単な幾何学モデルを適用してひずみSiのひずみ量を評価した。一方、評価したひずみを使って、チャネリングイオンの軌道シミュレーションを行った結果、簡単な幾何学モデルでは正確なひずみの評価には問題があることを見出した。このために、ひずみSi/SiGe結晶中のチャネリングイオンの軌道シミュレーションを行うためのプログラムコードを開発し、高分解能RBS測定の結果を軌道シミュレーションを用いて解析してひずみを正確に求める方法を開発した。一方、イオン注入により表面層に非晶質層が形成されたひずみシリコンと、それを熱処理によって再結晶化した試料のひずみを測定し、熱処理によって非晶質層が結晶化する際にひずみが回復することを見出した。さらに、ひずみシリコンの酸化初期過程を研究するために、超高真空中でのフラッシングによってひずみシリコン表面の清浄化法が可能かどうかの予備的な検討を開始した。現有の高分解能RBS装置の2つの散乱槽のうちで、酸素の導入とゲルマニウムの蒸着が可能な散乱槽に適合する高精度ゴニオメーターを設計した。このゴニオメーターは、シリコン試料の直接通電加熱により、清浄表面を作製することができるように設計した。つぎに設計に基づいて製作したゴニオメーターの性能評価を行い、設計どおりの性能が達成できていることを確認した。また、このゴニオメーターに適合するロードロックシステムを設計・製作した。

これらにより、その場でひずみシリコンを酸化させたりひずみシリコン上にゲルマニウムを成長させて、その場で高分解能RBSの測定を行うことにより、ひずみシリコンの酸化過程やゲルマニウムの初期成長過程を詳しく調べることが可能となった。シリコン上のゲルマニウムの成長様式は典型的なS-Kモードであることが知られている。しかしながら、層状成長をするとされている3原子層までの層状成長期においても、ゲルマニウムの一部がシリコン中に入り込んでいることが指摘されており、その原因としてゲルマニウムの成長に伴うシリコンのひずみが考えられている。今年度は、上述の新しいゴニオメーターを搭載した高分解能RBS装置を用いて、ひずみシリコン上へのゲルマニウムの成長初期過程を観測した。その結果、通常のシリコン上の成長に比べて、ひずみの存在により下地シリコン結晶内部へのゲルマニウムの拡散が促進されていることが示唆される結果が得られ、従来の説明を支持する結果となった。ただし、通常のシリコンとひずみシリコンの差がわずかであるため、現在、測定を繰り返して再現性の確認を行っている。高分解能RBS装置の超高真空散乱槽内でひずみSi(001)を通電加熱法によりフラッシュアニーリングすることにより、ひずみシリコンの清浄表面を準備した。表面はRHEEDにより2×1構造が形成されていることを確認した。この清浄ひずみSi(001)上ヘゲルマニウムのエピタキシャル成長を行い、その場で高分解能RBS観察をおこなった。また、比較のために通常のSi(001)をもちいて、同様の測定をおこなった。これらは、昨年度の予備的実験で見いだされた、ひずみによるゲルマニウム拡散の促進効果を確認する目的で行った。その結果、通常のシリコン上の成長に比べて、ひずみの存在により下地シリコン結晶内部へのゲルマニウムの拡散が促進されていることが示される結果が得られた。これらの研究と並行して、高分解能RBS装置の超高真空散乱槽へ通常の酸素ガスと酸素18の同位体ガスを良く制御した条件で導入することが可能なように装置の改良を行った。この装置を用いて、フラッシュアニーリングにより清浄表面を準備した、ひずみsi(001)と通常のsi(001)へ酸素の暴露を行い、酸化初期過程を高分解能RBSによりその場観察を行った。まず、室温と640°Cにおける酸素の飽和吸着量を調べたところ、ひずみシリコンと通常のシリコンでは差がないことを見出した。次に、室温における酸化過程を詳細に調べる目的で、12ラングミュアの酸素暴露を行った時と、さらに18ラングミュアの追加の酸素暴露を行ったときの、酸素の吸着量について測定を行ったところ、12ラングミュアではひずみシリコンと通常のシリコンで差が見られないが、計30ラングミュアの酸素暴露のときには、ひずみシリコンの酸素吸着量が通常のシリコンより多いことがわかった。この結果は、吸着サイトによりひずみの効果が異なることを示していると考えられる。
水溶液中での6族、5族の金属錯体構造と電析機構

5族・6族金属の電析で、これまであまり注目されてこなかった水溶液中の金属錯体構造について、X線異常散乱法・EXAFS法による金属イオンの環境構造解析、吸光分析スペクトル因子分析法による科学種の解析、小角散乱法による錯体の大きさの解析から、溶液中の金属錯体構造の精密な評価を行い、めっき機構を考察した。その結果、MoやWなどの金属と鉄族金属の電析として古くからよく知られ、その機構が明らかでなかった誘起共析型合金電析において、水溶液中の金属錯体構造と電析挙動の関係について重要な知見を得ることができた。錯形成剤であるクエン酸イオンを含まない水溶液中では、MoイオンはポリMo酸イオンを形成し、Niイオンが共存する場合には、Niイオンと共にヘテロMo酸イオンを形成することが分かった。このような大きな金属錯体はクエン酸イオンの添加と共に、クエン酸イオンがNiイオンやMo酸イオンに配位しクエン酸錯体を形成することにより、急速に壊れることを明らかにした。そして、溶液中のMo金属錯体が完全に壊れた状態で、良好なMoNi合金めっきが得られることも明らかになった。これらの結果から、良好なMoNi合金めっきを得るには、Ni錯体だけではなくMo酸イオンの構造も厳密に制御することが重要であることが明らかになった。さらに、これら金属錯体の形状制御と共に、Mo電析にはNi電析が不可欠であることも分かった。すなわち、電析したNiがMoの電析に対して触媒的な役割を演じている可能性も示唆された。さらに、MoイオンやNiイオンを含む溶液の吸光スペクトルおよびラマンスペクトルに因子分析法を適用し、Mo酸の生成定数、Ni錯体の平衡定数の最適化の研究も行った。今後これら最適化された値から予想される液中の化学種の情報から、Mo合金電析最適化の研究をさらに進める予定である。本研究では、Cr、Mo、Wなどの6族およびV、Nb、Taなどの5族を対象に、水溶液中での金属イオンの錯体構造と電析機構との関係について系統的に検討しなおすことを主目的とする。本年度は、特にNi-Mo合金めっきに着目し、水溶液中でのMoイオンのポリモリブデン酸イオンとNiイオンや錯形成剤として添加されたクエン酸イオンとの関係について調べ、Moの誘起共析型めっきの機構について検討した。溶液中のある特定金属イオンの周りの原子構造を決定することができるX線異常散乱法及び溶液中の化学種を同定できる因子分析法により、クエン酸イオンの添加量とポリモリブデン酸イオンの形状変化について詳細に検討した。その結果、pH5の酸性水溶液中では、Moイオンは6個の酸素イオンに囲まれており、歪んだMoO_6八面体を基本構造単位として、ポリ酸を形成していることが分かった。Moイオンしか含まない水溶液中では、このMoO_6八面体が7個辺共有して集まった大きなポリモリブデン酸イオンを形成しており、Niイオンが共存する場合には、Niイオンの周りを6個のMoO_6八面体が辺共有して囲んだ形のヘテロポリモリブデン酸イオンを形成している。しかし、このような大きなポリモリブデン酸イオンはクエン酸イオンの添加によって、錯体の形成と共に小さな1個のMoO_6八面体のモリブデン酸イオンに分解する。この状態ではじめて、合金めっきが可能になる。したがって、Mo誘起共析めっき機構と溶液中の錯体構造との間には密接な関連があることが分かった。来年度はMo-Niのアルカリ性浴やクロム合金めっきのその場観察について研究する予定である。