hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
光に起因する多電子ダイナミクスの量子シミュレーション

時間依存密度汎関数法を基礎理論として、光と物質の相互作用に対する第一原理計算に基づく研究を進展させた。時間依存Kohn-Sham方程式の実時間・実空間解法を特色として、多電子ダイナミクスに対する量子論的シミュレーション法を進展させた。本研究の成果の一つは、超短パルスレーザーと原子分子系の相互作用に関するものである。強光子場中でのトンネルイオン化率に対する第一原理計算を初めて行い、イオン化のメカニズムに関する重要な知見が得られた。特にHOMO軌道の性質とイオン化率の関連、強光子場により誘起された分極のイオン化率にもたらす効果を明らかにした。また、高次高調波発生に関して、3次元的な計算を遂行し、分子の配向とスペクトルの関係や、スクリーニングの効果を調べた。他の成果として真空紫外光吸収スペクトルに関する分析の発展がある。一般に価電子による光吸収の振動子強度はイオン化ポテンシャルより上のエネルギー領域に集中し分子の構造を反映した分布を示す。小さい分子を除くとそれらの振動子強度分布の理論的な解明は稀である。我々は電子連続状態との結合を考慮した時間依存密度汎関数法により、C3H6分子の異性体を例に、分子の構造と連続スペクトルの様相に関する定量的な分析を進めた。多電子系ダイナミクス計算に用いている実時間・実空間法は、フェルミオン凝縮系として共通する原子核物理で発展したものである。本研究で発展した理論的な枠組みを、原子核物理にフィードバックする研究も進展させた。特に吸収ポテンシャルを用いた散乱問題の記述を発展させ、連続状態への分解反応や、光応答における連続スペクトルを計算する枠組みを発展させた。本年度の成果の一つは、超短パルスレーザーと原子分子系の相互作用に関して、強光子場中でのトンネルイオン化のメカニズムに関する研究の進展が挙げられる。これまで計算が行われていない水素分子、ヘリウム原子より大きい多電子原子・分子に対するトンネルイオン化率の第一原理計算を初めて行い、イオン化のメカニズムに関する重要な知見が得られた。特にHOMO軌道の性質とイオン化率の関連、強光子場により誘起された分極のイオン化率にもたらす効果が挙げられる。電子励起状態に対する実空間計算の新しい方法として、エネルギー汎関数を直接最小化しRPA固有エネルギーを計算する新しい解法を提案した。原子・分子・クラスターなどの有限サイズの物質と光の相互作用で起こる多電子のダイナミクスに対して、時間依存密度汎関数法に基づく量子シミュレーションによる第一原理的な記述を発展させた。摂動的に扱うことのできる線形光応答に対して、修正Sternheimer法を用いた実空間計算法を発展させ、有機分子の構造異性体の光吸収スペクトルに対する分析を行った。その結果、時間依存密度汎関数法に基づく記述により、構造異性体の示すスペクトルの差異を精度良く再現することを示した。次に摂動的に扱うことのできる非線形応答である超分極率に対して実時間計算法を発展させた。断熱的に双極場を印加しつつ電子ダイナミクス計算を行うことにより、応答関数計算に一致する超分極率の計算が可能であることを示した。従来の応答関数理論に基づく計算では、煩雑なグリーン関数計算が必要であったのに比べ、新たに開発された実時間計算法ははるかに単純な手続きで計算が可能である。

最後に摂動的な取り扱いができない強光子場中での原子分子イオン化メカニズムに関する研究を進展させている。金属クラスターでの高次高調波発生を調べ、振動数変化への依存性を明らかにし、共鳴過程が強い高次高調波発生に有効なことを明らかにした。また、静的な場のもとでのトンネルイオン化に対する第一原理計算の結果をまとめた。そして実時間計算へと進展させ、分子軌道と放出電子の間に特徴的な相関が現れることを見出した。強レーザー場中にある分子で起こる多電子ダイナミクスに対して、時間依存密度汎関数法に基づく量子シミュレーション計算を行った。大きな分子では、レーザー電場によるトンネルイオン化率が抑制されることが知られているが、この抑制メカニズムとしてスクリーニング効果の重要性を定量的に示した。配向した分子の高次高調波発生と、それを用いた分子軌道の分析に関する実験的研究が進展しており、それらの過程に関する第一原理的な量子シミュレーションを遂行し、我々が発展させている手法の有効性を示すことができた。また、貴金属クラスターに対して、イオン化や高次高調波発生におけるs電子の振動運動と、それを遮蔽するd電子の運動の解析を行った。長い鎖状分子の分極率と、交換相関ポテンシャルの非局所性に関して、最適化有効ポテンシャルを計算する手法を開発し検討を進めた。その結果、従来分子の長さにより局所密度近似が破綻することが指摘されていたが、長さとともに結合長が重要であることを明らかにした。フェルミ粒子として共通する原子核の光応答に関して、実時間応答計算の結果をまとめた。吸収境界条件を用いることによって、複雑な密度汎関数を全て用いた場合の応答計算を遂行し、時間に関して奇の振る舞いをする項の重要性を示した。中性子過剰な変形核の光応答計算を行い、軽い核では変形によるピークの分離と、連続状態との結合による幅の大きさが拮抗し、広い崩壊幅を持つ光吸収となることを示した。
毒性オリゴマーを標的としたポリグルタミン病に対する分子標的治療薬の開発

近年、アルツハイマー病やポリグルタミン(PolyQ)病など多くの神経変性疾患において、異常蛋白質の毒性オリゴマーが神経変性疾患を引き起こすと考えられるようになった。本研究では、申請者が同定したPolyQ蛋白質の毒性オリゴマー阻害化合物(QAI1)について、マウスにおける薬物動態を解析し、PolyQ病モデルマウスの神経症状と組織学的変化に対する治療効果を解析した。QAI1は経口投与によりマウスの脳内に到達することが確認された。さらに2種類のPolyQ病モデルマウスにQAI1を経口投与した結果、神経症状の改善、脳の組織学的変化に対する治療効果が確認され、QAI1の治療薬としての可能性が示唆された。近年、アルツハイマー病やポリグルタミン(PolyQ)病など多くの神経変性疾患において、異常蛋白質の毒性オリゴマーが神経変性を引き起こすと考えられるようになった。本研究では、申請者が独自のPolyQ蛋白質オリゴマーアッセイを用いて同定した異常伸長PolyQ蛋白質オリゴマー阻害化合物の中で、既にショウジョウバエモデルに対する治療効果を確認している9化合物について、1)マウスにおける薬物動態を解析し、2)PolyQ病モデルマウスの神経症状に対する治療効果を明らかにし、さらに3)PolyQ病モデルマウスにおける異常伸長PolyQ蛋白質の蓄積に対する治療効果を確認し、PolyQ病に対する分子標的治療薬の開発を行う。今年度は、上記9化合物の中でも血液脳関門透過性が高く、ヒトへの安全性も確認されている一化合物、QAI1に対するさらなる解析を行った。QAI1の、SCA1以外のPolyQ病モデルに対する治療効果、さらにはPolyQ病以外の神経変性疾患に対する治療効果の検討を行った。QAI1をPolyQ病モデルマウスの一種であるSBMAのモデルマウスに経口投与し、神経症状を解析したところ、自発運動量の改善が確認され、QAI1の複数のPolyQ病モデルマウスに対する治療効果が証明された。さらにQAI1のアルツハイマー病およびパーキンソン病に対する効果を検討した。In vitroの系では、A-betaの凝集はQAI1によりやや遅延されたが、a-synucleinの凝集に対するQAI1の影響は確認されなかった。これらの疾患モデルショウジョウバエにQAI1を投与したところ、神経変性に対する効果は確認されなかった。そしてPolyQ病の中でも世界的に最も高頻度であるSCA3のモデルマウスに対するQAI1の治療効果を検討すべく、ノックインマウスを作製し、現在実験に向けて匹数を増やしている。今年度は、上記9化合物の中でも血液脳関門透過性が高く、ヒトへの安全性も確認されている1化合物QAI1に対する詳しい解析を行った。まずQAI1をマウスへ経口投与し、5時間後に脳および血液サンプルのHPLC分析を行ったところ、経口投与により脳内にQAI1が到達していることを確認した。次にQAI1をPolyQ病の1種であるSCA1マウスに投与し、神経症状を解析したところ、ロータロッドテストおよびバランスビームテストにおいて神経症状の改善が確認され、QAI1のpolyQ病モデルマウスに対する治療効果が証明された。さらにQAI1を経口投与したSCA1マウスの脳をサンプリングし、抗ユビキチン抗体による脳切片の免疫染色を行ったところ、12週齢マウスの神経細胞内封入体形成が抑制されており、QAI1がSCA1マウスの脳内においても異常伸長polyQ蛋白質の構造異常を標的としていることが確認された。今年度も引き続き、上記9化合物の中でも血液脳関門透過性が高く、ヒトへの安全性も確認されている化合物QAI1に対するさらなる解析を行なった。QAI1の他の神経変性疾患に対する治療効果をin vivoで検討するため、アルツハイマー病のモデルマウスにQAI1を経口投与し、定期的に脳切片をThioS染色し、脳ライセートをELISA法を用いて解析することにより、A-beta蛋白質の蓄積を検討した。しかしながら、アルツハイマー病モデルマウスに対するQAI1の治療効果は確認できなかった。また、PolyQ病の中で世界的に最も患者数の多いSCA3のモデルマウスに対するQAI1の治療効果を検討するためノックインマウスを作製し、このマウスの行動学的、組織学的症状の基礎データの収集を行なった。

その結果、SCA3マウスは発症や進行が非常に遅く、緩やかであることが明らかとなった。近年、アルツハイマー病やポリグルタミン(PolyQ)病など多くの神経変性疾患において、異常蛋白質の毒性オリゴマーが神経変性を引き起こすと考えられるようになった。本研究では、申請者が独自のPolyQ蛋白質オリゴマーアッセイを用いて同定した異常伸長PolyQ病蛋白質オリゴマー阻害化合物の中で、既にショウジョウバエモデルに対する治療効果を確認している9化合物について、1)マウスにおける薬物動態を解析し、2)PolyQ病モデルマウスの神経症状に対する治療効果を確認し、3)PolyQ病モデルマウスにおける異常伸長PolyQ蛋白質の蓄積に対する治療効果を確認し、PolyQ病に対する分子標的治療の開発を行った。今年度以前の研究成果としては、この9化合物の1つQAI1が、経口投与により脊髄小脳変性症(SCA1)のモデルマウス、および球脊髄性筋委縮症(SBMA)のモデルマウスに対して行動学的、組織学的効果を示し、さらに試験管内においてAβの凝集を若干阻害したものの、アルツハイマー病やパーキンソン病のモデルショウジョウバエ、さらにアルツハイマー病のモデルマウスには明確な治療効果が確認できなかったことを示した。また、QAI1の経口投与により血中、および脳内のQAI1量が上昇することも確認した。今年度は、昨年度に引き続き、世界的に最も患者数の多いPolyQ病であるSCA3に対するQAI1の治療効果の検討の前段階として、我々が作製したSCA3モデルマウスの基礎データ収集の続きを行った。具体的には、経時的にロータロッドテストや自発運動解析を用いて神経症状、脳切片を作製し免疫染色により異常蛋白質の蓄積や神経変性などの組織学的変化、さらに体重や寿命を解析した。しかしながら、現在までに明確な発症や症状は確認できなかった。さらに、現在までに得られた他のモデルマウス等に対する治療効果の論文作成を行った。近年、アルツハイマー病やポリグルタミン(PolyQ)病など多くの神経変性疾患において、異常蛋白質の毒性オリゴマーが神経変性疾患を引き起こすと考えられるようになった。本研究では、申請者が同定したPolyQ蛋白質の毒性オリゴマー阻害化合物(QAI1)について、マウスにおける薬物動態を解析し、PolyQ病モデルマウスの神経症状と組織学的変化に対する治療効果を解析した。QAI1は経口投与によりマウスの脳内に到達することが確認された。さらに2種類のPolyQ病モデルマウスにQAI1を経口投与した結果、神経症状の改善、脳の組織学的変化に対する治療効果が確認され、QAI1の治療薬としての可能性が示唆された。今年度は、世界的に最も患者数の多いPolyQ病であるSCA3のモデルマウスに対するQAI1の治療効果の検討の前段階として、このマウスの基礎データ収集を行なった。今後実際に臨床試験によりPolyQ病患者に対するQAI1の治療効果を検討する場合には、日本でも最も患者数が多いSCA3の患者を用いることになる。
志賀毒素2e産生性大腸菌のゲノムおよび毒素産生能の解析と高リスク系統同定法の開発

志賀毒素2e産生性大腸菌は豚に浮腫病を引き起こし、養豚に深刻な被害を及ぼす。本研究では、国内で豚から分離された志賀毒素2e産生性大腸菌の大規模ゲノム解析および毒素産生能の解析を行い、本菌にはどのような遺伝学的系統および毒素産生性の集団が存在し、それらが豚群においてどのように分布するかを総合的に解明することで、高リスク系統の浸潤阻止や浮腫病の制御に資するツールを開発する。
旧約聖書の本文批評と解釈

本計画研究の目的は主として3つあった。(1)古典のテキストの読解の理論と技法の実際について、古典学の諸分野との共同研究から学びつつ、旧約聖書学の場合について整理反省すること。これはシンポジウムや研究会で進めつつあり、関根は旧約の倫理思想の解釈をギリシアの倫理思想との比較において考察するのに実際に適用した研究の成果を、昨年度は『倫理思想の源流ギリシアとヘブライの場合』放送大学教育振興会、2001年、344頁に、また今年度は『倫理の探索聖書からのアプローチ』という単著に纏めて、公にした。(2)解釈の歴史的意味規定と思想的意味規定の望ましいバランスについての理論を模索し、月本昭男は、「イザヤ書6章9-10節をめぐって」『聖書学論集』33号、2001年、129-139頁という論考において発表した。(3)そうした解釈学的な吟味を踏まえて更に、具体的な翻訳の方法論と実践例を呈示するという課題を関根は、岩波書店から刊行した『エレミヤ書』の翻訳で果たした。Glossaryのデータベイス化等基礎作業を元に為した翻訳でである。これはシンポジウムや研究会で進めつつあり、就中ニューズレター5号に掲載した上山春平氏とのイスラエル学をめぐる対談にその成果が発表されている。(2)解釈の歴史的意味規定と思想的意味規定の望ましいバランスについての理論を模索し、旧約解釈の場合に実際に適用する研究の成果は、二つの編著『死生観と生命倫理』『性と結婚』に纏めて発表した。(3)そうした解釈学的な吟味を踏まえて更に、具体的な翻訳の方法論と実践例を呈示することは、岩波書店から刊行予定の『エレミヤ書』の翻訳で現在進めつつある。今年度は、Glossaryのデータベイス化等基礎作業を終え、約三分の一を訳し終えたところである。本計画研究の目的は主として3つあった(1)古典のテキストの読解の理論と技法の実際について、古典学の諸分野との共同研究から学びつつ、旧約聖書学の場合について整理反省すること。これはシンポジウムや研究会で進めつつあり、『旧約聖書と現代』教文館、2000年、155頁(並木浩一、鈴木佳秀氏と共著)において発表した。(2)解釈の歴史的意味規定と思想的意味規定の望ましいバランスについての理論を模索し、旧約の倫理思想の解釈をギリシアの倫理思想との比較において考察するのに実際に適用した研究の成果は、『倫理思想の源流-ギリシアとヘブライの場合』(放送大学教育振興会、2001年3月、約340頁)という著書で今年度中に発表する。また(3)そうした解釈学的な吟味を踏まえて更に、具体的な翻訳の方法論と実践例を呈示することは、岩波書店から刊行予定の『エレミヤ書』の翻訳で現在進めつつある。今年度は、Glossaryのデータベイス化等基礎作業を終え、約二分の一を訳し終えたところである。これはシンポジウムや研究会で進めつつあり、関根は旧約の倫理思想の解釈をギリシアの倫理思想との比較において考察するのに実際に適用した研究の成果を、『倫理思想の源流ギリシアとヘブライの場合』放送大学教育振興会、2001年、344頁という単著に纏めて公にした。(3)そうした解釈学的な吟味を踏まえて更に、具体的な翻訳の方法論と実践例を呈示することを関根は、岩波書店から刊行予定の『エレミヤ書』の翻訳で現在進めつつある。今年度は、Glossaryのデータベイス化等基礎作業を終え、既に九割方の作業を終えたところである。
ヒストン結合ペプチダーゼによる炎症制御機構の解明

当初の研究計画通り、初年度に野生型あるいは不活性型NRDcを再導入したMEF細胞の作製、クロマチン免疫沈降(ChIP)に使用可能な抗体を得ることに成功し、最終年度にはこれらを用いて、ChIP, RNAシーケンスを行い、NRDcの標的遺伝子を網羅的に同定することに成功した。また、いくつかの標的遺伝子の転写制御が、NRDcの酵素活性依存的に制御されていることが示唆された。一方個体レベルの炎症疾患モデルとして、1)炎症性腸疾患モデル、2)非アルコール性脂肪肝(NASH)モデル、3)関節リウマチモデルにおいて、NRDc欠損による炎症の顕著な軽減を認めた。我々は、ナルディライジン(NRDc)というメタロエンドペプチダーゼが広範な膜タンパク質の細胞外ドメインシェディングの増強因子であること、シェディング増強作用はペプチダーゼ活性に依存しないことを報告してきた。一方我々は、NRDcが核に移行し修飾特異的にヒストンH3に結合し、特定遺伝子の転写を制御することも明らかにした。興味深いことに、NRDcの転写調節活性の少なくとも一部は、ペプチダーゼ活性に依存している。これまでヒストンH3 tailのタンパク分解が転写制御に関わるという報告は散見されるが、その詳細は不明であり、個体レベルにおける意義は全くわかっていない。NRDc欠損マウスは、複数の炎症疾患モデルで顕著な炎症抵抗性を呈しており、本研究ではNRDcが転写調節因子としていかに炎症制御に関わっているか、とりわけNRDcの酵素活性が果たす役割を明らかにしたい。当該年度に、1)個体レベルの炎症疾患モデルとして、新たに関節リウマチモデルにおいて、NRDc欠損マウスが顕著な炎症抵抗性を呈することを明らかにした。2) NRDcの転写制御における意義を明らかにするために必須である、クロマチン免疫沈降(ChIP)に使用可能な抗体を得ることに成功した。3) NRDc酵素活性の転写調節機能における役割を明らかにするために必要な野生型あるいは不活性型NRDcを再導入した細胞(NRDc-/-*WT、NRDc-/-*E>A細胞)を作製した。興味深いことに、NRDcの転写調節活性の少なくとも一部は、ペプチダーゼ活性に依存していた。NRDc欠損マウスは、複数の炎症疾患モデルで顕著な炎症抵抗性を呈しており、本研究はNRDcが転写調節因子としていかに炎症制御に関わっているか、とりわけNRDcの酵素活性が果たす役割をすべく計画した。当初の研究計画通り、初年度に野生型あるいは不活性型NRDcを再導入したMEF細胞(NRDc-/-*WT、NRDc-/-*E>A細胞)の作製、クロマチン免疫沈降(ChIP)に使用可能な抗体を得ることに成功し、最終年度にはこれらを用いて、ChIP, RNAシーケンスを行い、NRDcの標的遺伝子を網羅的に同定することに成功した。一方個体レベルの炎症疾患モデルとして、1)デキストラン硫酸ナトリウム経口投与による炎症性腸疾患モデル、2)高脂肪食負荷によるメタボリックシンドロームモデル(nullマウスで白色脂肪組織における炎症細胞浸潤の減少)、3)コリン欠乏食および高脂肪食負荷による非アルコール性脂肪肝(NASH)モデル(nullマウスで肝臓線維化の減少)において、NRDc欠損による炎症の軽減を認め、さらに関節リウマチモデル(SKGマウスとの交配)において、NRDc欠損マウスが顕著な関節炎の減弱を呈することを明らかにした。当初の研究目的である、1) NRDcの酵素活性が炎症性サイトカインによる遺伝子変化に及ぼす影響を明らかにすること、2) NRDcの酵素活性がin vivoの炎症制御で果たす役割を明らかにすること、を達成するために必須な細胞(活性型、不活性型NRDc再導入細胞)、抗体などの準備は順調に進んでいる。一部の解析(遺伝子発現解析、ChIPシーケンス)においてはすでに結果が得られており、研究は順調に進んでいる。分子生物学、内科学NRDcの酵素活性が転写制御において果たす役割、その炎症制御における意義の解明を目標とし、以下に沿って研究を遂行する。

1)野生型および不活性型NRDcをnull細胞に再導入した細胞を用い、炎症性サイトカインによる発現誘導が、ペプチダーゼ活性依存性にレスキューされる標的遺伝子群を抽出し、同転写調節領域におけるNRDcおよび主要転写制御因子、ヒストンアセチル化などを検討する。さらにNRDc抗体によるChIPシーケンスを行い、染色体上でNRDcが存在する領域が酵素活性に依存して変化するかを検証する。2)nullマウスが炎症抵抗性を呈した疾患モデルを用いて、不活性型NRDcノックインマウスの炎症抵抗性を検証し、ペプチダーゼ活性の炎症制御における役割を明らかにする。
コムギとフザリウム菌の遺伝子発現クロストーク解析による赤かび病抵抗性の解明

赤かび毒素の生合成に関わるTri遺伝子は植物感染時に強烈に発現する。フザリウム菌が赤かび病抵抗性程度が異なる5品種のコムギに感染した際の3つ遺伝子(Tri5、Tri6、Tri10)の発現量解析し、コムギ遺伝子型が感染した赤かび病菌Tri遺伝子の発現量に影響を与えることを明らかにした。成熟したコムギ穀粒内のDON蓄積量はFHB抵抗性品種では少なく罹病性品種で多いが、感染初期の段階ではむしろ抵抗性品種生でTri遺伝子群が早期に高発現し罹病性品種では9日後でも誘導されないことから、Tri遺伝子発現誘導に関わるコムギ因子の反応速度の違いが初期感染時のFHB抵抗性に関係していることを明らかにした。コムギの遺伝子型が腐生性フザリウム病原菌およびマイコトキシン産生量にどのように影響するかについて、宿主-病原菌間のクロストーク解析を行いコムギの抵抗性を解明する。フザリウム菌が遺伝子型の異なるコムギに感染した際の遺伝子発現を比較するために、遺伝子型の異なるコムギ穂中段あたりの一つの開花小穂へFusarium graminearumを接種し、5日後では病徴の変化が見られなかったが、10日15日後に罹病性品種Gamenyaで病徴が急激に進行した。一方、抵抗性品種の蘇麦3号では病徴が1小穂に留まり、フザリウム菌の増殖に差が認められた。マルチプレックスPCR法により、Gamenyaと蘇麦3号に感染したフザリウム菌の毒素(トリコテセン系マイコトキシン)産生遺伝子のTri遺伝子群(Tri4,5,6,8,11)を増幅し、Actine、β-tubulineを内部標準として多機能遺伝子発現解析装置(BECKMAN GeXP)によってTri遺伝子発現を解析した結果、Actineを内部標準として相対的な(フザリウム菌細胞あたりの)Tri遺伝子発現を解析すると接種5日後では抵抗性品種の蘇麦3号のTri遺伝子発現がGamenyaと比べて有意に高くなった。一方で10、15、20日後では両者の発現に有意な差はなく、感染初期の抵抗性品種でのみ発現が高いことが分かった。生合成経路の下流で毒性変化に関与するTril1のみ発現が低く有意な差は認められなかった。1小穂に接種した穂全体ではGamenyaでの病徴の伸展が著しく、15、20日後で蘇麦3号と比較して高いTri遺伝子発現が見られた。病徴の伸展と定量的PCRによる菌体量を相対的なTri遺伝子発現程度と比較した結果、菌量の増加とマイコトキシン産生経路のTri遺伝子発現との間には関係が認められなかった。一方で、菌体量が増すことで穂全体のTri遺伝子発現が増加したことから、菌体量とマイコトキシン(DON)蓄積は比例傾向にあることが示された。コムギの遺伝子型が腐生性フザリウム菌の病原性及びマイコトキシン産生量にどのように影響するかについて、菌の細胞増殖関連遺伝子と毒素産制Tri遺伝子群の発現量の消長を指標パネルとして宿主-病原菌間のクロストークを解析し、コムギの抵抗性・毒素低蓄積性に係る遺伝子の探索を進めた。1.フザリウム菌の遺伝子発現パターンをパネルにして、菌に病原性・毒素産生性を発揮させないコムギの遺伝子型と条件解析を行った。抵抗性品種のSumai 3と罹病性品種のGamenyaにおいて赤かび病菌接種後7目目にRNAを抽出し、RT-PCR法を用いて菌体のバイオマスを測定した結果、GamenyaではSumai 3の13倍のバイオマスが測定された。菌体のバイオマスに関するQTL解析の結果から、赤かび病の病徴とフザリウム菌体のバイオマスの被害は、ロムギの異なる抵抗性機構で制御される可能性が示唆された。そこで、ニムギの抵抗性領域を限定するため、Sumai 3x Gamenyaの半数体倍加119系統を用いFHBの病徴率、菌体のバイオマスからQTL解析を行った結果、3A、3B、2D染色体上に病徴率を、3B染色体上に菌体のバイオマスを制御する有意なQTLを検出した。2.赤かび病に感染・発病させた抵抗性/罹病性それぞれのコムギの遺伝子発現のプロファイリング比較のため、病原菌の毒素合成遺伝子破壊株を作出し、菌側からの反応を解析する変ことによりフザリウム菌感染時のコムギ応答遺伝子の変化を遺伝子の発現により観察を進めた。本年度は、赤かび病菌形質転換系を確立し毒素合成遺伝子ノックアウトコンストラクトを作成して、コムギ毒素応答性遺伝子の探索を進めている。

コムギの遺伝子型および特定の遺伝子が、麦類赤かび病を起こす腐生性のフザリウム菌の病原性の誘導やマイコトキシン産制量にどうように影響するかを病原菌ー宿主双方の遺伝子発現量によりクロストーク解析し、赤かび病抵抗性や毒素低蓄積性に係るコムギの遺伝子を探索した。フザリウム菌が赤かび病抵抗性程度が異なる5品種のコムギに感染した際の3つの赤かび毒素生合成Tri遺伝子(Tri5、Tri6、Tri10)の発現量解析した結果、Tri遺伝子の発現パターンは、コムギの赤かび抵抗性が極強、強、弱の品種に感染した際の3パターンに分けることができた。極強品種の延岡坊主小麦では感染後3日目で最も早くTri5、Tri6、Tri10が高発現して5日目には減少するのに対し、抵抗性強の蘇麦3号とFrontanaでは7日目以降徐々にTri6とTri10の発現量が高くなった。弱品種のChinese SpringとGamenyaの生体内ではにおいては感染後9日目を過ぎても発現が強力に誘導されなかった。転写因子であるTri6とTri10は抵抗性品種ほど早期に高発現することが分かった。このことから、Tri遺伝子発現誘導に関わるコムギ因子の反応速度の違いがFHB抵抗性程度と関係していると考えられる。マイクロアレイによる延岡坊主小麦、蘇麦3号Gamenyaの発現遺伝子の解析により、抵抗性とかび毒遺伝子誘導に関連する遺伝子群を類別した。蘇麦3号とGamenyaのF1由来の半数体倍加系統用いて遺伝分析では、赤かび病の罹病率とTri6発現量には関連が認められず、罹病率病徴に関して3BS染色体(Fhb1)上に蘇麦3号由来の抵抗性QTL、また2DS(Qfhs.kibr-2DS)上にGamenya由来のQTLが検出された。一方、Tri6発現量に関して1A、1B染色体上に蘇麦3号由来のTri6を高発現す誘導するQTLが検出された。フザリウム菌の遺伝子発現パターンをパネルにして、菌に病原性・毒素産生性を発揮させないコムギの遺伝子型と条件を解析するために、病原菌のRNAを抽出してきているが、用いる試薬と手法によりRNAの抽出効率のばらつきが大きく、標準化をするのに時間がかかった。また、赤かび病の発病環境条件に左右されやすく、昨年の下記節電対策等により施設を用いた十分な実験を行うことが困難であったため、計画にある(3)赤かび病に感染・発病させた抵抗性/罹病性それぞれのコムギの遺伝子発現のプロファイリング比較と、(4)菌の病原性・毒素産生性を抑えるコムギ遺伝子発現情報とクロストークの解析が十分に進められなかった。25年度が最終年度であるため、記入しない。今後は、赤かび病の感染・発病時にフザリウム菌がコムギの遺伝子型に反応して病原性・毒素産生に係わる遺伝子発現を変化させるのに対し、感染した抵抗性/罹病性コムギにどのような遺伝子発現の変化が見られるかを、マイクロアレイを用いた解析によりプロファイリング比較を行い、それにより環境作用を受けないコムギの赤かび病抵抗性メカニズムと、マイコトキシンを蓄積しにくいコムギの遺伝子型を解明する。遺伝的に毒素蓄積を低く制御することが可能となり、毒素低減による菌糸伸長の抑制による病害抵抗性の付与が期待でき、腐生性植物病害に対する新たな遺伝・育種的アプローチを切り開く。
水疱性口内炎ウイルス膜糖タンパク質の細胞融合能に関わる抗原エピトープの同定

水疱性口内炎ウイルスの膜糖タンパク質(Gタンパク質)は、pH依存性の細胞融合能を持つことが知られている。そこで我々は本研究において、すでに得られている融合抑制能を示す抗Gタンパク質モノクローナル抗体のエピトープをGタンパク質の一次構造上に位置付け、Gタンパク質の融合ドメインを解析することを試みた。まずRT-PCR法によりGタンパク質遺伝子をクローニングし、種々の欠失変異体をGSTとの融合タンパク質として大腸菌で発現させ、モノクローナル抗体との反応性をウエスタンブロッティング法により検討した。その結果、融合抑制に関る2つの異なるエピトープがGタンパク質のアミノ酸配列の165-185および269-279の領域に存在することが示唆された。これらのエピトープに対する抗体は、競合的ELISAによりGタンパク質上の高次構造を認識する別の融合抑制抗体の結合を阻害することから、これらの一次構造上では離れた位置に存在するエピトープが高次構造上では近傍に位置する可能性が示唆された。さらにこれらの領域をカバーするように20アミノ酸よりなる合成ペプチドを20種合成し、抗体との結合性を検討したが、これらのペプチドと抗体の反応は検出されなかった。また、種々のpHの緩衝液中でのウイルス粒子と各モノクローナル抗体の免疫沈降反応の結果、2つのエピトープのうち1つはpH値に関係なくウイルス粒子の外側に面して存在しているが、もう1つは酸性のpHで抗体が反応できない構造をとるかあるいは反応できない位置に移動すると考えられた。これらのことを総合すると、本研究によりGタンパク質の一次構造上で隔たった位置に存在する幾つかの領域が、高次構造上で近傍に集まり融合ドメインを形成している可能性が示された。またこの融合ドメインはGタンパク質のほぼ中央部分に位置しており、pHによって構造変化する領域を含んでいる可能性が考えられた。
美術館と公共性に関する研究-美術館建築による開放性の創出に着目して-

本研究では、美術館と公共性の関わりについて、美術館建築による開放性の創出に着目し、来館者の観点も取り入れながら考察することを目的とした。そこで、"様々な人々が訪れやすく、人々や社会に開かれた活動(状態)"を開放性として定義し、美術館の公共性の保障にむけて美術館建築の果たす効果や役割を分析した。そのさい、公共性の理論的枠組みの整理等の理論研究を行うとともに、美術館の事例調査を行い、理論と実践を照らし合わせながら考察した。本研究では、美術館と公共性の関わりについて美術館建築による開放性の創出に着目し、来館者の観点も取り入れながら考察することを目的とする。そこで、様々な人々が利用しやすい雰囲気や社会に開かれた活動を開放性として定義し、美術館の公共性の保障にむけて美術館建築の果たす効果や役割を分析していく。そのさい、公共性の理論的枠組みの整理等の理論研究を行うとともに、美術館の事例調査を行い、理論と実践を照らし合わせながら考察する。特に、美術館建築による開放性の創出について分析する具体的な視点として、第1の「美術館内部の空間構成」、第2の「美術館内部と外部の交差」、第3の「美術館の周辺地域への影響」の三つの観点から考察する。第1の「美術館内部の空間構成」では、来館者の鑑賞体験と結び付けながら、展示室を含めた内部空間の開放性の生じ方を明らかにする。第2の「美術館内部と外部の交差」では、美術館内部と外部の関係や周辺環境の取り入れ方によって生じる開放性について明らかにする。第3の「美術館の周辺地域への影響」では、まちづくりや地域再生に関わることで生み出される開放性について明らかにする。本研究では、美術館と公共性の関わりについて、美術館建築による開放性の創出に着目しながら考察することを目的とする。本年度は、美術館と公共性について考える前提として、博物館法に規定されている、収集、保管、調査研究、展示・教育といった美術館の基礎的活動と公共性がどのように関わるのかを理論的に考察した。特に、美術館が公共機関として様々な人々の利用を保障するためには、人々が訪れやすい雰囲気や人々や社会に開かれた活動を視野に入れる必要がある。そこで、美術館活動を行うにあたって、上記の事柄を開放性と定義し、開放性と公共性の連関に触れながら、展示・教育に深く関わる公開活動と人々や社会とのつながりを保持する重要性についても明らかにした。次に、本研究では、美術館建築による開放性の創出に重点を置くが、本年度は、美術館内部に注目し、美術館建築によってもたらされる効果を分析した。そのさい、ジョルジュ・ポンピドゥー国立芸術文化センター(ポンピドゥー・センター)や丸亀市猪熊弦一郎現代美術館等の事例調査を実施し、来館者や公共性に留意しながら、美術館内部の建築的な構成を取り上げて、美術館の開放性の創出に寄与する側面を考察した。そして、次年度の調査研究に備えて、十和田市現代美術館等の事例調査を実施し、美術館内部と外部の交差についても考察を行った。その結果、美術館建築の素材によって美術館の透明性が生じることや建築物(展示室)の建て方や建築的要素によって美術館と地域の関係を認識する端緒となる可能性を明らかにした。以上の研究成果については、論文や学会発表の形で公表を行った。本年度は、前年度の研究成果を基礎としながら、美術館建築が持つ社会的影響について、美術館の公共性の保障に留意しつつ、美術館の基礎的活動と照らし合わせて記憶と継承の観点から理論的に考察した。特に、美術館建築と美術館活動のつながりについて分析するとともに、美術館建築のランドマークとしての機能に着目し、公共性とどのように関与しているのかを明示した。また、美術館建築が風景の一部として位置付けられることで生じる作用についても考察し、周辺地域・地域住民と関係を結ぶ重要性に加えて、その関係によって開放性の創出に寄与する点を明らかにした。次に、美術館建築による開放性の創出について分析する具体的な視点として、本年度は、美術館内部と外部の交差に関して、特に、美術館内部と外部の相互浸透について、周辺環境との連関に注目しながら考察した。そのさい、ナッシャー彫刻センター(Nasher Sculpture Center)やフォートワース現代美術館(Modern Art Museum of Fort Worth)、地中美術館、群馬県立館林美術館等の事例調査を実施し、美術館と周辺環境の関係、美術館内部と外部の相互浸透をもたらす要因、美術館建築のあり方を分析した。特に、美術館内部と外部の相互浸透に関して、景観として周辺環境を認識することや作品と周辺環境との関わり、美術館内部と外部の行き来による作用が影響していることを明らかにした。また、美術館内部と外部の相互浸透に留意することによって、広がりのある視点を獲得し、それを美術館活動に反映させることで開放的な空間の創出に貢献する可能性を指摘した。本年度は、前年度までの研究成果を基礎としながら、美術館建築と透明性の問題について、公共性の保障に留意しつつ、開放性の創出との関連から理論的に考察した。

特に、美術館建築と透明性について建築学的な側面から分析したが、美術館建築に関する透明性は、美術館建築を構成する透明な素材から生まれるだけでなく、空間と空間、美術館内部と外部、美術館建築と来館者といった関係性の提示や美術館活動の内容や美術館建築の在り方と密接に関わりながら生じていることを明らかにした。また、前述の透明性が美術館に対する信頼関係の構築に関与するとともに、美術館や美術館建築の開放性の創出や公共性の保障に寄与する側面があることも明示した。次に、美術館建築による開放性の創出について分析する具体的な視点として、本年度は、美術館の周辺地域への影響に関して、美術館とリノベーションを中心に考察した。そのさい、テート・モダン(Tate Modern)、プンタ・デラ・ドガーナ(Punta della Dogana)、入善町下山芸術の森発電所美術館等の事例調査を実施した。特に、リノベーションされた美術館建築の周辺地域への影響について、美術館と既存の建築物の歴史性、美術館へのコンバージョン、美術館としてのリノベーションと地域再生の三つの観点から考察した。さらに、美術館としてのリノベーションによるサイトスペシフィックな性質の顕示にも注目した。その結果、美術館としてのリノベーションが美術館建築の開放性の創出に寄与するだけでなく、周辺環境・周辺地域との関係構築にも密接に関わっているため、公共性の保障につながることも明らかにした。以上の研究成果については、論文や学会発表の形で公表を行った。本研究では、美術館と公共性の関わりについて、美術館建築による開放性の創出に着目しなが考察することを目的とする。本年度は、美術館の公共性の保障と美術館建築の機能について、開放性を基軸とした相互作用に着目し、前年度までの研究成果を基礎としながら総合的な視点で考察を行った。まず、美術館の公共性の保障について整理したうえで、美術館建築の機能と公共性の保障との関わりを美術館への入りやすさと美術館建築による開放性と境界線の観点から考察した。また、美術館建築の開放性について、"美術館内部"、"美術館内部と外部"、"美術館外部(美術館の周辺地域への影響)"の三つの視点からまとめつつ、美術館と美術館建築をつなぐ開放性について分析した。そして、美術館活動と美術館建築の開放性の保持が、美術館の公共性の保障を支える基礎となることも明らかにした。次に、美術館建築による開放性の創出について分析する具体的な視点として、本年度は、美術館の周辺地域への影響の中でも、まちづくりに関する美術館の影響に注目し、美術館の独自性を中心に考察を行った。そのさい、グッゲンハイム美術館ビルバオ(Guggenheim Museum Bilbao)、ポンビドゥー・センター・メス(Centre Pompidou-Metz)、金沢21世紀美術館等の事例調査を実施し、美術館の公共性の保障や美術館建築の開放性も視野に入れながら、まちづくりや地域再生・都市再生に関与する側面を分析した。
ナノアパタイトと低出力超音波パルスを基軸とした新規歯周組織再生療法の基盤構築

ハイドロキシアパタイトは生体適合性と骨伝導性に優れており、そのサイズをナノレベルまで縮小したナノサイズハイドロキシアパタイト(nano-HA)は骨置換性をも有した骨補填材として有用な材料である。また低出力超音波パルス(LIPUS)の照射は骨関連細胞に対してメカニカルストレスとして作用し、骨芽細胞の分化を促し、骨形成を促進することが報告されている。本研究の目的はヒト歯根膜細胞のnano-HAとLIPUSの併用による細胞分化促進効果を明らかにし、次世代型歯周組織再生誘導技術の開発のための研究基盤を確立することである。昨年度はnano-HA刺激を加えられたマウス歯小嚢細胞株、未分化間葉系細胞株および前骨芽細胞株は中期骨分化マーカーであるオステオポンティンの遺伝子発現を誘導し、さらにマウス歯小嚢細胞株に対してセメント芽細胞株への分化を誘導するWnt3aとの併用刺激を行うことでWnt3a誘導性アルカリフォスファターゼ活性を増強することを示した。今年度はLIPUS照射によるWnt3a誘導性アルカリフォスファターゼ活性増強のシグナル経路をさらに検討するために、レポーターアッセイを用いて同刺激における古典的Wntシグナル経路の転写活性を解析した。それにより歯小嚢細胞株においてLIPUS刺激は古典的Wntシグナル経路を誘導することが示唆された。一方で硬組織形成細胞以外の細胞におけるnano-HAおよびLIPUS刺激の作用についても検討したところ、マウスマクロファージ細胞株に対してLIPUS照射が破骨細胞形成抑制因子であるオステオプロテグリンの発現を誘導することが示唆された。今年度はまずヒト歯根膜細胞とマウス歯小嚢細胞株にnano-HA刺激を加えて比較したところ、後者により顕著な分化マーカーの発現誘導を認めたので、マウス歯小嚢細胞の解析に重点をおいて研究を進めた。マウス歯小嚢細胞株に粒径200nm未満のnano-HAを加え6時間培養したところ、中期の骨分化マーカーであるオステオポンティンの遺伝子発現の誘導を認めた。さらにマウスの未分化間葉系細胞株および前骨芽細胞株に対しても同様の発現誘導が認められた。またLIPUSは周波数1.5MHz、繰り返し周波数1.0kHz、超音波強度30mW/cm^2、パルス幅200μsecの条件で1日20分間照射し分化誘導能を検証した。マウス歯小嚢細胞株において上記条件でLIPUS照射を行ったところ、照射のみの刺激では有意な分化マーカーの誘導は確認できなかったが、セメント芽細胞への分化を誘導するWnt3aとの併用刺激で3日間培養したところ、LIPUS照射がWnt3a誘導性アルカリフォスファターゼ活性を増強することが示唆された。次年度は上記の知見をもとにnano-HAとLIPUSによるそれぞれの硬組織誘導能のシグナル経路を解析し、それを基盤として両者の併用による硬組織誘導能の促進効果を検討していく予定である。本年度は研究計画であるnano-HAとLIPUS刺激による硬組織誘導能の検討をマウスの間葉系細胞を用いて検討を行った。これによりnano-HAが骨分化マーカーを誘導し、LIPUS刺激が古典的Wnt経路の活性を増強して硬組織形成能を誘導することが示唆された。これらの知見をもとに両刺激を併用した際の硬組織誘導能の解析を次年度の継続課題とすることができるので、現在までの研究の達成度は概ね順調と言える。

本年度の研究成果、すなわちnano-HAとLIPUS刺激による間葉系細胞の硬組織誘導に対してその分子メカニズムを解析し、両刺激を併用した際の硬組織誘導の相乗効果を検討することが今後の研究の目標となる。次年度使用額は、今年度の研究を効率的に推進したことに伴い発生した未使用額である。今後平成29年度請求額と合わせ、平成30年度の研究遂行に使用する予定である。
鳥類の性決定・性分化に関わるZ、W性染色体上の遺伝子の機能解明

(1)ニワトリ胚の雌マイナス雄サブトラクションcDNAライブラリーからW染色体上の新規遺伝子PKCI-WとZ染色体上のPKCI-Z遺伝子のcDNAクローンを取得した。PKCI-WとPKCI-Zはアミノ酸配列レベルで約60%の相同性を示した。両遺伝子とも生殖腺分化前の雌胚の生殖隆起や神経系組織で高発現した。PKCI-Zは哺乳類のHINT(histidine triad nucleotide-binding protein)のオルソログであるが、PKCI-WはHINTに特徴的なHIT(histidine triad)モチーフを欠く、N末側に特異的なLeu,Argに富む領域を持つ、HINTの2量体形成に関与するHITモチーフの両側の配列がよく保存されているなどの特徴を示し、PKCI-Zとは異なる機能を持つことが推定された。PKCI-W, PKCI-ZをグルタチオンS-トランスフェラーゼやマルトース結合タンパク質との融合タンパク質として大腸菌で発現、精製した。PKCI-Zは哺乳類と同様にアデノシンに対する高親和性とAMPアミデート加水分解活性を示したが、PKCI-Wはこれらの活性を示さなかった。また、PKCI-Zのこれらの活性はPKCI-Wとヘテロ2量体を形成することによりドミナントネガテイヴ型に阻害された。これらの結果はPKCI-Wが雌の性決定に関与するという仮説を支持した。(2)雌ニワトリ染色体標本にレーザー顕微照射とランダムPCRを適用してW染色体特異的ゲノムライブラリーを作製し、spindlin遺伝子(SPIN-W)ならびにSspIファミリー反復配列のクローンを取得した。また、Z染色体上にSPIN-Wの関連遺伝子SPIN-Zを見いだした。両遺伝子の3'-非翻訳領域配列の違いを利用してノーザンブロット解析を行い、SPIN-Zは組織非特異的に、SPIN-Wは卵巣で高発現することを示した。SspI-ファミリーは508bp単位が11,300回縦列反復したもので、W染色体短腕上のユークロマチン/ヘテロクロマチン境界域に局在した。反復単位中に120bpのポリプリン/ポリピリミジン配列が存在するためか、反復配列でありながら核内で分散したクロマチンを形成した。SspI-ファミリー配列はin situハイブリダイゼーションでW染色体上の遺伝子マッピングを行う際のよい位置マーカーとなった。(3)雌卵母細胞のcDNAライブラリーからZ染色体上のMHM regionのクローンを取得した。MHMregionからは雌でのみnon-coding RNAが転写され核内の転写部位近傍に集積した。この集積部位が精巣分化に必須と考えられるDMRT1遺伝子部位とも接しているため、雌におけるDMRT1遺伝子の転写不活性化にこのnon-coding RNAが関与するのではないかと推定した。

1)ニワトリ雌5日胚のcDNAサブトラクション(雌-雄)ライブラリーからW染色体の短腕末端部に局在するWpkci遺伝子のcDNAクローンを取得した。また、このカウンターパート遺伝子chPKCI(chicken protein kinase C interacting protein)がZ染色体長腕の動原体近傍に存在することを見いだした。WpkciはPKCI機能に必須とされるHITモチーフを欠くがPKCIの2量体形成部位はよく保存されているので、WpkciとPKCIのへテロ2量体形成の可能性が考えられ、これが初期胚においてPKCI機能を妨げるために雌への性決定が誘導されるというモデルを提唱した。これを実証すべく、Wpkci,chPKCIをFLAGタグを付加して酵母でタンパク質として発現させる実験を進めている。一方、W染色体短腕末端の約480kbの非反復配列域をクローンニングし、これにエキソントラップ法を適用してスピンドリン遺伝子(chSpin-W)を見いだした。さらにZ染色体の長腕動原体近傍にこのカウンターパート遺伝子chSpinZを見いだした。両遺伝子の3′非翻訳領域の配列相同性が79%であることを利用して、この部位をプローブとして解析を行い、W、Z染色体上の両遺伝子が転写活性をもつことを示した。chSpinZの発現はいろいろな組織で見られたがchSpinWの発現は卵巣卵胞の体細胞組織で特に顕著で卵細胞では認められなかった。GFP-融合またはFLAGタグ付加chSpinWをニワトリ雌初期胚由来の繊維芽細胞中で発現させたところ、分裂間期には核内のND10ドットにSUMO-1とともに局在したが、分裂期には染色体上に移行するという動的な局在変化が観察された[Y.Itoh et al.Chromosome Res.in press(2001)]。2)ニワトリZ染色体短腕中部に2.2kb BamHI単位が約210回縦列反復した領域を見いだした。この領域は雄の2本のZ染色体上ではCpG配列中のシトシンが高度にメチル化されて転写されないが、雌の1本のZ染色体上では低メチル化状態で、一方のDNA鎖のみから約9.5kbの分子量的に不均一なnon-coding RNA(MHM-RNA)が組織非特異的に転写されることを示した。MHM-RNAは核内の転写部位に集積すること、この集積部位はZ染色体上で近接するDMRT1遺伝子の核内局在部位に接していることからDMRT1遺伝子が孵化後の雌ニワトリでは転写不活性状態を維持することに関与する可能性が考えられた.また、MHM領域の雄特異的高メチル化状態は受精後約1日以内に確立することから、哺乳類におけるゲノミックインプリンテイングやX不活化におけるXist RNAの転写制御とは異なる現象であることが示された[M.Teranishi et al. Chromosome Res.in press(2001)]。
疎水性環境汚染物質のフェイトアナリシスにおけるフミン物質との相互作用

フミン物質は環境汚染物質に作用してその物理的,化学的,生化学的プロセスに影響を及ぼし最終的運命に重要な応割を果していると考えられており基礎的なデ-タの必要性が高まっている。疎水性環境汚染物質はフミン物質の存在で水への溶解度が飛躍的に増加することがわかっている。本年は多環芳香族化合物ピレンと種々のフミン酸との相互作用を検討した〔実験〕海底堆積物から常法に従ってフミン酸,フルボ酸を抽出した。フルボ酸は灰分が多く昇化水素酸処理を行わないと使用できなかった。ピレンのフミン酸溶液への溶解度測定にはいわゆるフラスコ法を用い,水溶液に移動したピレンはジクロロメタンにより抽出して吸光光度法により定量した。ピレンのフミン酸への分配を測定する場合は,一定量のピレンとフミン酸溶液を良く振とう後,蛍光光度法によってピレンの蛍光の消光を利用した。〔結果と考察〕フミン酸水溶液によるピレンの溶解量はフミン酸の低濃度領域(50mg/l)ではフミン酸濃度と共に直線的に増加するのでその傾斜を溶解度係数Ksとした。その値は,BSー12(相模湾堆積物より抽出したフミン酸):3.6,SJー1(日本海)1.9,FSーE(フロ-レス海):1.8,Aldrich(市販)4.3,Fluka(市販)3.0×10^<ー8>mol/mgであった。また分配実験の係数khaは,BSー12:4.2,SJー1:10.4,FSーE:2.2,Aldrich:8.5,Fluka:8.1×10.4ml/gであった。FSーEはいずれの値も小さく,また市販の2フミン酸はKs,Khaいずれも似た値を示した。構造的にはBSー12は酸基が多く,また脂肪族性が高い。市販の2種は構造が類似しており芳香族性が高いといわれており,数値の類似性,ピレンとの相互作用の大きさがこれを裏付けている。溶解度の温度変化を調べると,いずれのフミン酸でも温度係数は正の値となり,吸着機構の寄与が小さいことがわかった。
オキサゾロマイシンの精密合成研究に基づくプロテアソーム阻害化合物の探索

本年度も昨年度に引き続き、Streptomycesが産生する天然物であるオキサゾロマイシンのコア構造構築の方法論を確立することを目的に研究を行った。すなわち、昨年見出したα-アミノアルデヒドの分子間不斉ベイリス・ヒルマン反応に基づくルートを詳細に検討した。まず、様々なL-アミノ酸から誘導したL-N-Fmoc-α-アミノアルデヒドにβ-イソクプレイジンを触媒にヘキサフルオロイソプロピルアクリラートを反応させた。その結果、前年度のL-N-Fmoc-ロイシナールの結果と同じく、いずれの場合も>95% deの高いジアステレオ選択性でsyn生成物が生成することを見出した。この際、本反応条件下では、ラセミ化は全く起こらないことが判明した。次に、ベイリス・ヒルマン付加体の環化を種々の塩基を用いて検討したところ、テトラブチルアンモニウムフルオリドが最も良好な結果を与え、オキサゾロマイシンのコア構造構築の前駆体となる4-ヒドロキシ-3-メチレン-2-ピロリドンが高収率で生成することを見出した。さらに、種々の基質を合成し、このピロリドン合成法を系統的に調べたところ、この方法はD-N-Fmoc-α-アミノアルデヒドには適用できないが、L型基質については、一般性があることがわかった。ここにおいて、オキサゾロマイシンの全合成達成までは至らなかったが、本研究をとおしてα-アミノアルデヒドの不斉ベイリス・ヒルマン反応に基づく新たな置換ピロリドンの不斉合成法を開発できた。Streptomycesが産生する天然物であるオキサゾロマイシンがラクタシスチン活性体と類似したコア構造をもつことに着目し、オキサゾロマイシンに基づく新たなプロテアソーム阻害剤開発の可能性に興味を抱いた。そこで、オキサゾロマイシンのコア構造構築の方法論を確立し、種々のコア構造化合物を合成するとともにオキサゾロマイシンの全合成を達成することを目的に本研究に着手した。まず、最近我々が開発した不斉ベイリス・ヒルマン反応に基づき、オキサゾロマイシンのコア構造の合成について検討した。すなわち、様々なω-ホルミルアクリルアミド基質を合成し、その分子内不斉ベイリス・ヒルマン反応を詳細に調べた。その結果、N原子上の置換基Rが重要であり、R=H、Me、Bocでは環化反応は進行しなかったが、R=Tsの場合、環化反応が進行し50%以上の収率でラクタム体が得られてきた。しかし、その光学純度は、今のところ50% ee以下と低い。絶対配置は決定していない。また、別途にα-アミノアルデヒドの分子間不斉ベイリス・ヒルマン反応に基づくルートも検討した。その結果、N-Boc-アミノアルデヒドとヘキサフルオロイソプロピルアクリラートとの反応において、反応時間を長くすると、一旦生成した付加体が環化し、ラクタム体が>95% eeの光学純度で生成することを見いだした。アミノアルデヒドの反応は反応機構面からも興味深く、一連のN-Boc-アミノアルデヒドの反応結果から、N原子上のHがアルデヒドおよびキラルアミン触媒との間の水素結合ネットワークをとおして、反応加速および立体選択性に重要な役割を演じていることが判明した。以上の結果より、オキサゾロマイシンの合成に必要な高度に官能基化されたラクタムの合成が可能となった。一方、TRISから出発し、Brownの不斉クロチル化、位置選択的なアセトニド転移、化学選択的酸化を経るルートを開拓し、オキサゾロマイシンの鍵中間体の合成に成功した。
酸化物高温超伝導体の発現機構の理論

高温超伝導体は、CuO_2面を持つ酸化物で、イオン結晶性が強く、同一格子点上だけでなく、長距離でのクーロン斥力を無視できない。この斥力を最近接格子間の斥力v_0で代表させた模型(拡張ハバード模型)は、v_0が、同一格子点間の斥力u_0に対し、v_0>u_0/4、なら、半充填状態においては、相隣る格子点に、1価と3価のCuが交互に並ぶCDW相が基低状態となる。通常の模型とは異り、この状態では、スピンの自由度は凍結されており、磁性的自由度はない。この状態に、空孔または電子を注入すると、坦体数が少い限り電荷分布の秩序は保たれ、分極を通して、坦体間に引力が生ずる、勿論、坦体は、ホッピングによりバンドを形成するが、この引力によりクーパー対を形成することが判っている。本研究では、この対間の引力が、S波単重項の超伝導状態を発現するに充分であり、局温超伝導を再現しうることを示した。さらに、注入された坦体によるしゃへい効果を取入れると、同一格子点上の斥力および最近接格子間の斥力が、坦体濃度とともに変化して、通常仮定されている磁気的基底状態(AF相)から、本研究の出発点となった非磁性的基底状態(CDW相)への転移が説明されることを示した。しゃへい効果を入れた時の超伝導転移温度の、坦体濃度に対する依存性も、実際の酸化物高温超伝導体の振舞をよく再現する。実現すると考えられるCDW相は、AF相との相境界の極く近くに留まるので、磁性的なゆらぎが常に伴う。このゆらぎが、CDW的電荷秩序におおい隠す原因となると共に、現実の酸化物超伝導体が、常伝導相で示す様々の異常や、超伝導相で示す特殊性を説明する可能性を、今後の研究の課題としたい。