hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
樹木の維管束特異的遺伝子発現を制御する転写因子の単離と解析

樹木である交雑ヤマナラシを材料として、リグニン生合成に関与している酵素遺伝子群を多数単離した。それらの酵素遺伝子の発現解析をリポーター遺伝子を用いたり、in situ hybridization解析をすることにより、維管束特異的に発現する遺伝子種を特定した。さらにプロモーター解析を通じて維管束特異的に発現するために必要な領域を絞り込んだ。更に、交雑ヤマナラシへの遺伝子導入系と植物体への再生系を構築した。現在、リグニン生合成に関する研究で直接リグニン生合成に関与している遺伝子種を多重遺伝子族の中から特定した例は少ない。そのため、リグニン生合成を人為的に制御する研究では酵素遺伝子の発現特性に関わらず、CaMV35sプロモーターを用いた手法が多い。リグニン生合成を理解する上では、個々の酵素だけに注目するだけではなく、それらの遺伝子を制御する遺伝子を解明する事が重要である。そこで、本研究室で既に解析したこれらの遺伝子の転写制御に関わるプロモーター領域を用いて、転写因子の遺伝子を単離する事を目的とした。樹木である交雑ヤマナラシのリグニン生合成に直接関与していると考えられる遺伝子pal g2b,prxA3aのプロモーターを欠失解析した結果、維管束特異的発現に関与していると考えられる領域が約200bpまで絞り込むことができた。そこを標識してgel shiftアッセイを行った。また、そこには転写因子であるLimと結合すると考えられる配列が存在した。そこで既に維管束で特異的に発現してリグニン生合成に関与していると考えられているNTlim1のcDNAを単離した。また、交雑ヤマナラシからもそのホモログを単離したところ、アミノ酸レベルで約90%一致していた。樹木である交雑ヤマナラシのリグニン生合成に直接関与していると考えられる遺伝子pal g2b,prexA3aのプロモーターを欠失解析した結果、維管束特異的発現に関与していると考えられる入れるが約200bpまで絞り込むことができた。そこで以下の、2種の方法でその配列を認識、転写を促進する因子のcDNAの単離を行った。1・交雑ヤマナラシの樹幹で発現しているmRNAを基に構築した発現cDNAライブラリーをプロモーター配列をプローブとしたサウス・ウェスタン法で100万クローンをスクリーニングして転写因子のcDNAの候補を得るべくつとめた。約150クローンを1次選択した。2次選択で8クローンまで絞り込んだ。酵母のハイブリッドシステムで解析中である。また、そこには転写因子であるlimと結合すると考えられる配列が存在した。

そこで既に維管束で特的に発現してリグニン生合成に関与していると考えられているNTlim1のcDNAを単離した。また、交雑ヤマナラシからもそのホモログを単離したところ、アミノ酸レベルで85%以上一致していた。
Timosaponin AIIIの細胞標的と新規活性の同定

Timosaponin A3は生薬成分の1つのステロイド配糖体であり、生体に様々な反応を引き起こす。構造上類似する化合物では、Timosaponin A3添加により観察される細胞形態変化、ERKのリン酸化は十焼きされないことから、TimosaponinA3特異的な反応であることを確認している。しかしながら、Timosaponin A3の標的が未同定であるため、詳細は不明である。本研究では、Timosaponin A3の作用機序の解明を目的としている。本年度は、チモサポニンA3の蛍光標識体を作製し、その細胞内挙動について、Live-imagingにより観察を行った。その結果、Timosaponin A3は、添加後速やかに細胞膜に集積し、その後、細胞内に取り込まれていくことが判明した。これまでの研究により、Timosaponin A3は添加後、数分内にERKのリン酸化を亢進することが判明しているため、これを指標にチモサポニンA3の標的が細胞膜表面に存在するのか、細胞質内に存在するかについて検討した。Timosaponin A3の細胞内への取り込みを阻害するために、エンドサイトーシスに関与する複数の分子に対する阻害薬を用いて検討した。その結果、チモサポニンA3の細胞内への取り込みを阻害しても、ERKのリン酸化の減弱にはつながらないことが判明した。この結果から、Timosaponin A3の分子標的は細胞膜表面もしくは近傍に存在することが判明した。また、Timosaponin A3によるERKがリン酸化亢進には、細胞内カルシウム濃度の増加が必須であり、各種阻害薬を用いた検討により、PKCの活性が必須であることが判明した。Timosaponin A3の標的候補分子を同定済みであり、siRNAを用いた候補分子の枯渇実験を実施しており、その結果を加え、論文を投稿する。、Timosaponin A3は血管新生にも影響を与えることが示唆されており、血管新生が関係する各種疾患に対するモデル動物を用いて、その効果を検討している。漢方薬の小柴胡湯の有効成分で、フラボンの1種であるバイカレインは、既報ではリポキシゲナーゼ阻害による抗炎症薬作用や、TRPC1チャネルの発現阻害によるET-1誘導による肺動脈平滑筋増殖の抑制効果を有することが示されていた。我々のグループでは、正常乳腺細胞由来癌細胞運動促進因子として、ラミニン332を単離・同定した。ラミニン332を添加すると、乳がん細胞MBA-MD-231は形態を伸展させ、運動亢進が観察できる。他の細胞外マトリクス(ラミニン331、フィブロネクチン等)では、このような反応は観察できず、ラミニン332特異的な現象であることが判明した。一方、バイカレインを前処理した乳癌細胞では、ラミニン332による細胞形態変化・運動亢進もバイカレインの濃度依存的に抑制されることが判明した。また構造上類似性を認めるフラボン類では同様な細胞運動抑制効果は認められず、バイカレイン特異的な反応であることが判明した。次いで、live imagingにより、バイカレインの細胞運動抑制効果の機序の探索を行った。ラミニン332を添加すると、MBA-MD-231細胞の細胞辺縁で葉状仮足が増強していた。一方、バイカレイン処理細胞ではラミニン332添加による葉状仮足がほとんど観察されなかった。このことから、バイカレインは低分子量GTP結合タンパク質Racの情報伝達経路が障害していることが示唆された。加えて、活性型Rac発現細胞で観察される葉状仮足は、バイカレイン処理では抑制されなかった。以上のことから、バイカレインは、Racの上流の情報伝達経路の抑制により、細胞運動を障害することが示唆された。以上の結果から、バイカレインによる細胞運動抑制効果は、既報で報告されているような標的以外の新規標的分子が存在することが明らかになった。Timosaponin A3 (TA3)は濃度依存的にHeLa細胞に添加2分からERKリン酸化が亢進する。このTA3によるERKリン酸化亢進は上皮系の細胞以外にも、線維芽細胞でも認められた。この結果から、TA3によるERKリン酸化の亢進は細胞特異的ではない反応であることが示唆された。TA3処理によりERKのリン酸化の亢進とは逆に、TA3処理によりAKTのリン酸化は抑制されることが観察された。この抑制は、ERKのリン酸化の亢進と同様なtime courseで観察された。ERK、AKTのリン酸化の亢進はEGFの添加により観察される。そこで、細胞増殖因子によるERK、AKTのリン酸化亢進に対するTA3の相加的もしくは相乗的な効果があるかについて検討した。その結果、EGFによるERKのリン酸化の亢進は相加的であるが、AKTのリン酸化亢進に対する抑制効果は観察されなかった。以上の結果から、TA3は細胞増殖因子を介する情報伝達経路とは別経路を調節していること、またTA3はERKとAKTの活性化のバランスを調節していることが判明した。TA3はステロイド配糖体で、その構造はジギタリスと酷似している。ジギタリスの標的はNa-K ATPaseであり、複合体構造解析も行われている。その結果をもとに、種々のステロイド配糖体とドッキングモデルを作製したところ、TA3はNa-K ATPaseと結合しうることが判明した。

そこで、TA3の効果が、Na-K ATPaseを介するかを検証するため、ジギタリスもしくはTA3処理後で、ERKのリン酸化を指標に検討した。その結果、ジギタリス処理細胞でもERKのリン酸化の微増は認められたが、同一濃度のTA3処理では、よりリン酸化の亢進を認めた。以上から、TA3によるERKのリン酸化はNa-K ATPase以外の標的に作用する効果であることが示唆された。Timosaponin A3は生薬成分の1つのステロイド配糖体であり、生体に様々な反応を引き起こす。構造上類似する化合物では、Timosaponin A3添加により観察される細胞形態変化、ERKのリン酸化は十焼きされないことから、TimosaponinA3特異的な反応であることを確認している。しかしながら、Timosaponin A3の標的が未同定であるため、詳細は不明である。本研究では、Timosaponin A3の作用機序の解明を目的としている。本年度は、チモサポニンA3の蛍光標識体を作製し、その細胞内挙動について、Live-imagingにより観察を行った。その結果、Timosaponin A3は、添加後速やかに細胞膜に集積し、その後、細胞内に取り込まれていくことが判明した。これまでの研究により、Timosaponin A3は添加後、数分内にERKのリン酸化を亢進することが判明しているため、これを指標にチモサポニンA3の標的が細胞膜表面に存在するのか、細胞質内に存在するかについて検討した。Timosaponin A3の細胞内への取り込みを阻害するために、エンドサイトーシスに関与する複数の分子に対する阻害薬を用いて検討した。その結果、チモサポニンA3の細胞内への取り込みを阻害しても、ERKのリン酸化の減弱にはつながらないことが判明した。この結果から、Timosaponin A3の分子標的は細胞膜表面もしくは近傍に存在することが判明した。また、Timosaponin A3によるERKがリン酸化亢進には、細胞内カルシウム濃度の増加が必須であり、各種阻害薬を用いた検討により、PKCの活性が必須であることが判明した。Timosaponin A3の標的候補分子を同定済みであり、siRNAを用いた候補分子の枯渇実験を実施しており、その結果を加え、論文を投稿する。これまでの研究あわせると、TA3はNa-K ATPase以外の標的に作用して、細胞運動障害およびERKのリン酸化亢進を惹起すると考えられる。そこで、本仮説を検証するために、以下の2点、1TA3によるNa-K ATPase活性阻害効果の検証、2TA3の細胞標的分子の探索、について研究を展開する。1TA3によるNa-K ATPase活性阻害効果の検証:ジギタリスは間接的にNa-Ca交換体の活性を抑制することで、細胞内カルシウムイオン濃度の上昇を惹起する。そこで、TA3にもそのような活性があるかについて、細胞を用いたカルシウムイメージングを実施する。あわせて、ジギタリスーNa-K ATPase複合体構造より、この複合体結合に不可欠なアミノ酸残基に点変異を導入したNa-K ATPaseを作製・発現させ、同時に内在性のNa-K ATPaseをRNAi法により枯渇させた細胞を対象に、TA3を処理し、TA3によって増強されるERKのリン酸化を指標に、Na-K ATPaseへのTA3の効果を検証する。
実用的な不正コピー管理システム

海賊版コピーから不正に関わったユーザを特定するための電子指紋技術において,スペクトル拡散技術に代表される信号処理技術を用いて,計算量を抑えつつ多くの不正者を特定できる検出器を開発した.誤って無実のユーザを検挙してしまう冤罪確率を極めて低く抑えつつ,多くの不正者を特定することに成功した.また,結託耐性符号においては,不正者に有利な攻撃仮定において,最適な検出器の設計を行った.しかし,不正者の人数や攻撃方法の情報を予め入手する必要があり,事実上実現は困難であった.そこで,統計的な解析と近似処理によりこれらの情報を必要とせず,最適な検出器と極めて近い性能を示す検出器の実現に成功した.不正コピーから不正者を特定するための電子指紋技術において,利用者を識別する情報を符号化する電子指紋符号の研究と,ディジタルコンテンツに埋め込むための電子透かしの研究がある.この電子指紋技術において最も困難な課題が,結託攻撃に対する耐性である.電子指紋符号では特殊な符号化及び復号方式によって結託耐性を実現しているが,二元符号の場合には攻撃者が用いる攻撃戦略が複数存在するため,最適な復号法を適用するためには精度の高い推定器が求められていた.本研究では,この二元符号をコンテンツに埋め込む際に,電子透かし技術で一般的に用いられるスペクトル拡散法を用いることで,攻撃者が取りうる攻撃戦略を限定させ,対応する最適な復号法を実現した.しかし,最適な復号法を用いる場合には,攻撃者の人数や,付加された雑音のエネルギーの推定が不可欠であった.そこで,近似計算をうまく取り入れることで計算量の削減しつつ,これらの推定を不要とする簡便な復号法を提案した.実験の結果,最適な復号法に極めて漸近する検出性能を示すことを確認することができた.海賊版コピーから不正に関わったユーザを特定するための電子指紋技術において,スペクトル拡散技術に代表される信号処理技術を用いて,計算量を抑えつつ多くの不正者を特定できる検出器を開発した.誤って無実のユーザを検挙してしまう冤罪確率を極めて低く抑えつつ,多くの不正者を特定することに成功した.また,結託耐性符号においては,不正者に有利な攻撃仮定において,最適な検出器の設計を行った.しかし,不正者の人数や攻撃方法の情報を予め入手する必要があり,事実上実現は困難であった.そこで,統計的な解析と近似処理によりこれらの情報を必要とせず,最適な検出器と極めて近い性能を示す検出器の実現に成功した.ディジタルコンテンツの不正コピーから,不正者を特定するために,利用者ごとに識別情報を電子透かし技術を用いて密かにコンテンツに埋め込むことを想定し,二種類の研究を行なってきた.従来の理論的な電子指紋技術の枠を超えて,実環境を想定した攻撃モデルにおいて,実用的な手法の提案と評価を行なった.研究の一つは,識別情報を二進系列の結託耐性符号で符号化して,コンテンツに埋め込むための手法の確立である.研究代表者が以前から手掛けてきたスペクトル拡散技術に基づく電子透かし技術が基礎となっており,通信工学の分野で使われるOFDM通信の技術を取り入れた内容となっている.この研究においては,コンテンツの流通過程を想定して,圧縮に対しては特に高い耐性を有すると共に,結託攻撃など各種攻撃による影響を白色ガウス雑音で近似できるような方式を提案した.その結果として,結託耐性符号の研究において従来想定されてきたマーキング仮定とは異なり,平均化攻撃と白色ガウス雑音付加を攻撃モデルとして扱うことができるようになった.この攻撃モデルの仮定の下,もう一つの研究として結託耐性符号の検出器の設計を見直し,実環境に応じて雑音の分散値の推定と最適な検出器を設計するための解析を行なってきた.従来研究において考えられてきたマーキング仮定下での攻撃とは異なるため,その理論的な解析には符号化時のパラメータも必要となってくる.その関連性を調べると共に,なるべくシンプルな構造の検出器となるように工夫しながら,検出に要する計算量の削減も同時に行なってきた.本研究では,電子指紋技術により海賊版のコピーから不正に関わったユーザを特定するための検出器の開発を行なってきた.無実のユーザを誤って検挙する冤罪を極めて低く抑えつつ不正者をできる限り多く検挙するために,スペクトル拡散型の電子指紋方式では,干渉成分除去と繰り返し検出の方法を提案した.疑わしいと判定されたユーザに割り当てた信号を不正コピーから逐次的に除去し,再度検出を試みることで,信号の干渉成分により埋もれていた他のユーザの信号も検出できるようにする方式である.その結果,攻撃の条件にも依存するが,100人を超える不正者であっても正しく検挙できる検出器の設計に成功した.また,その計算コストは一般的なPC環境においても100万人を超えるシステムにおいて,数秒レベルに抑えることにも成功している.結託耐性符号の検出器においては,理論的に最適な検出器を利用する場合,従来の研究では攻撃モデルと結託者数の推定が不可欠であり,その実現は実用上困難であった.本研究では,検出性能をあまり損ねることなく推定が不要な検出器の設計を行った.また,従来想定されていたマーキング仮定と呼ばれる極めて限定された符号語空間に対する攻撃モデルだけでなく,雑音による劣化も考慮した新しい攻撃モデルにおいて,信号空間も含めた特徴を活用した検出器を提案し,その有効性を示した.

更には,スペクトル拡散型の方式と結託耐性符号を組み合わせることで,不正者による攻撃を平均化攻撃にモデル化できるようにシステムを構築し,その条件下における最適な検出器を提案した.加えて,推定器を不要とするため,最適な検出器の簡略化を行い,性能劣化を極めて低く抑えつつ高速で動作可能な検出器の設計に成功した.情報セキュリティ電子指紋技術において結託攻撃に対するアプローチとして,スペクトル拡散技術を用いる方式と結託耐性符号を用いる方式の二種類において,並列して研究を進めることを想定していた.1年目において,個々の研究内容を進めることに成功しており,2年目においてはそれらの結果を融合させて,電子指紋システムにまとめた.これまで個々の方式を国際会議で発表しており,それらを1編の論文として集約して,この分野において世界的に最も有名なIEEE学会の論文誌に投稿し,掲載されることが決定している.実施計画では,電子指紋技術において結託耐性に対するアプローチとして,スペクトル拡散技術を用いる方式と結託耐性符号を用いる方式の二種類において並列で研究を進めることを想定していた.実際に,並列して個々の研究内容を進めることに成功しており,その成果は国際会議や国内の研究会などにおいて発表するに至っている.結託耐性符号の研究においては,当初は理論的に新しい攻撃モデルと雑音付加モデルを想定して,不正者の検出をどのように行うかを解析していた.ところが,スペクトル拡散技術に基づく電子透かし技術の進展に伴って,結託耐性符号の符号語を実際にコンテンツに埋め込む手法を考案できたため,さらに踏み込んで,静止画像ではあるがコンテンツを用いて実環境下でシミュレーションを行うことができた.つまり並列して行なっていた研究ではあったが,その進展に伴って2つの技術をうまく融合させて技術的な問題を克服できる方向に向かいつつある点が当初の計画以上に進展していると考えられる.これまでに構築した電子指紋システムは,ユーザ間で独自の電子指紋情報が含まれたコンテンツを比較する結託攻撃と,フィルタリングや非可逆圧縮などの信号処理的な攻撃に対する耐性を考慮したものであった.ここで,Kerckhoffの原理で述べられているように秘密鍵以外のすべての情報が公開されたとしても,安全性が担保されるようなシステムを構築するためには,アルゴリズムを再考する必要がある.今後は,その安全性も含めてどこまで結託耐性を維持しつつ実用的なシステムを構築できるかを考えて,細部を検討して最終的なシステム構築を行いたい.スペクトル拡散技術に基づく電子透かし技術において,これまではディジタル変調技術である二位相偏移変調(BPSK)を考えてきたが,コンテンツに起因する干渉成分が性能低下の問題として課題であった.解決方法としては前処理として干渉成分除去処理を行うことで,検出時にその干渉成分の影響を最小限に抑える手法がある.ただし,この干渉成分除去処理はコンテンツの特徴と密接な関係があり,どのコンテンツにおいても同じ効果が期待できるわけではなく,場合によっては著しい劣化が生じることもある.別の手法として量子化法を用いて結託耐性符号を埋め込む方法が考えられる.しかし現在のところ,最適な検出器の設計が極めて難しい欠点もある.そこで,今後の研究として,上記二種類の方式において課題を克服できるように問題点を見直したり,符号の生成過程から検出過程までの一貫した解析を行うなどして行きたいと考えている.また,プロトタイプ作成に向けて,準備をして行きたい.予算執行における残高の端数である.
ビーグル犬ｉＰＳ細胞を用いた新しい気道再建の研究

本研究の目的は、世界に先駆けて樹立したビーグル犬iPS細胞を自己組織再生型人工気管に応用し、気道を再建する新しい手術術式を確立することであった。ビーグル犬再細胞を用いた組織工学による再生研究は、これまでに例がなく極めて挑戦的な研究である。ビーグル犬からのiPS細胞の樹立は、初期化する細胞として成犬由来の細胞を用いた場合、予想以上に難しく、本研究期間内には成功しなかった。しかし、in situ Tissue Engineeringの手法でADSや骨髄液を用いることにより気道組織の早期の組織化が可能なことが判明した。レトロウイルスフリーの新しいRNA法によるビーグル犬iPS細胞の樹立を目指して、研究を行った。しかしながら、素材となる細胞をいろいろ変えても本法においては初期化効率が悪く、本研究期間内にビーグル犬iPS細胞を樹立するには至らなかった。一方、脂肪細胞由来の前駆細胞/幹細胞(ADSC)を用いた系においては、気管においた足場(scaffold)に十分な力学的強度を有する自己組織が誘導されることが判明した。気道の自己組織化、上皮化にADSCが有効に働くという新しい所見は、大型動物(ビーグル犬)の移植実験において確認されたものであり、これはこれまで問題となっていた再建気管の狭窄や上皮化の遅れを克服する新しい突破口となる可能性を示唆するものとして重要であると考えられた。本研究の目的は、世界に先駆けて樹立したビーグル犬iPS細胞を自己組織再生型人工気管に応用し、気道を再建する新しい手術術式を確立することである。既に自己組織再生型人工気管は頚部気管の再建に使用されている。そこで本研究では臨床応用を視野に、呼吸器外科領域の縦隔内で使用出来るように、早期の組織化と内面の上皮がiPS細胞で可能かどうか評価する。ビーグル犬iPS細胞を用いた組織工学による再生研究は、これまでに例がなく極めて挑戦的な研究である。そこで、本年度はビーグル成犬からのiPS細胞の樹立をすべく、遺伝子導入などiPS細胞樹立を目指した。しかし、胎児細胞からのiPS細胞作成に比較すると、成犬からの樹立は困難を極め、未だに成功できていない。この原因としては、一旦iPS化した細胞の初期化状態の維持が難しく、この至適な条件が解明されていないことが考えられる。すなわち形態的にリセットされた細胞が培養を続けると分化して未分化状態を維持できない。これがマウスやヒトiPSのようにES細胞系のデータが十分にある動物種との違いであろう。当初の計画通りに進展していないのは、イヌiPS細胞の初期化維持、培養条件が解明されていないため、iPS化した細胞を未分化能を維持したまま培養増殖させることができないからである。今後はビーグル成犬から作製したiPS細胞を分化させることなく維持、増殖させうる培養条件を解明することにする。具体的には増殖因子や低分子化合物のうち、初期化状態の維持に強力に働きそうな物質を加え、様々な割合で濃度を振った培地を検討することにする。1.レトロウイルスフリーのRNA法によるビーグル犬iPS細胞の作製iPS細胞を再生医療に用いるには、現在のレトロウイルスを用いる手法で作ったiPS細胞は安全性の面で問題がある。そこで、レトロウイルスフリーのiPS細胞をビーグル犬においても樹立することが必要である。未分化能の維持に関する至適培地を作成する。2.PS細胞とサイトカイン並びにADCによる上皮形成促進実験(中村)組織化を促進すると考えられるiPS細胞とサイトカイン(TGF-b, b-FGF, HGF)を代用気管のマトリックス部分に複合化する技術を開発する。これまでの我々の研究で脂肪由来の幹細胞(ADC)は、遺伝子組み換えを行っていないという利点があるだけでなく、高い分化能と増殖性を有することが判明した。このADC細胞を併用することにより、人工気管の自己組織化、上皮化が飛躍的に向上するのではないか検討する。3.血管柄つき遊離大網移植術式の完成(中村)再建部周囲に血流が乏しく組織化が遅れると生命に関わる症例にはあらかじめ大網内に埋殖して組織させた代用気管を用いる術式の方が安全と考えられる。そういった術式にも対応できるような新しい人工気管手術を完成させる。ビーグル犬を使った動物実験で気管の生着率と狭窄の出現率、血管造影で動脈のpatencyも検討する。4.動物実験で代用気管を埋め込んだビーグル犬を屠殺して安全性・効能・病理組織・再建部気管の物性解析をおこない評価する。該当なし
運動が前頭前野ヒト抑制機能に及ぼす影響について

本研究では、適度な強度の有酸素運動がヒトの運動抑制機能にどのような影響を及ぼすのか検討した。実験では、ヒトの運動抑制過程を観察する上で最適な方法の一つであるgo/no-go課題を用いて脳波の測定を行った。その結果、適度な強度で有酸素運動を行った後にはno-go-N140成分の振幅が運動前と比較して増大することが分かった。No-go-N140成分は、中枢機能の持つ運動抑制過程の指標の一つであり、この振幅が増大したことは、適度な強度の有酸素運動を行うとヒトの運動抑制機能は強く働くようになることを示唆するものである。前頭葉の担っている判断や、認知、情動といった機能が運動により影響を受けることが知られるようになってきているが、もう一つの重要な機能である抑制機能が運動によりどのような影響を受けるのかは詳細には分かっていない。脳機能イメージング技法を用いた、ヒト前頭葉の抑制機能を観察する方法として、Go/No-go taskと呼ばれる課題がある。Go/No-go taskは、2種類の刺激を被験者に無作為に与え、1つの刺激をGo刺激とし、その刺激が呈示された際には被験者が反応動作を実行し、もう一方のNogo刺激が呈示された際には反応動作を実行しないという課題である。Go刺激が呈示された試行では、運動遂行過程を検討することができ、反対にNogo刺激が呈示された試行では、運動抑制過程を検討することができる。このことから、運動前後のNogo試行時の脳反応に着目することにより、運動が脳の抑制機能に及ぼす影響について明らかにすることができると考えられる。今年度は、このGo/No-go taskを用いて運動によりヒトの抑制機能がどのような影響を受けるのか脳波を用いて実験を行った。実験では、50%VO2強度のジョギングを15分間行ってもらい、その前後にNogo反応を測定する運動条件と運動を行わず15分間安静にしてもらい、その前後でNogo反応を測定する安静条件の2条件を行った。その結果、運動条件において運動後のN140成分が運動前に比べて有意に増大した。一方、安静条件ではN140に有意な変化は見られなかった。このことは、運動が前頭葉の抑制機能に対して効果的な影響を与えることを示唆するものである。前頭葉のもっている判断や、認知、情動といった機能が運動により影響を受けることが知られるようになってきているが、もう一つの重要な機能である抑制機能が運動によりどのような影響を受けるのかは詳細には分かっていない。そこで、今年度は平成25年度以降に実験で主に用いる予定である体性感覚刺激に対する前頭葉の機能への運動の影響について、二点識別域測定法を用いて行動実験を行った。被験者には、二つの実験(安静条件・運動条件)を行ってもらった。安静条件では、まず安静時に二点識別域を測定し、そのまま15分間座位のまま安静状態を保ってもらい、その後再び二点識別域の測定を行った。運動条件では、安静条件同様にまず二点識別域の測定を行った。その後、15分間のジョギングを行ってもらい、その後再び二点識別域の測定を行った。このときの運動強度は、50%強度をとした。行動実験の結果、15分間のジョギングを行った運動条件では運動の前後で二点識別閾値が有意に低下していた。一方、運動を行わずにいた安静条件では安静の前後で二点識別閾値に有意な変化は見られなかった。このことは、運動が体性感覚系の高次機能である体性感覚識別に対して効果的な影響を与えることを示唆するものである。また、今年度は平成25年度以降の実験において実験器具等の協力を依頼している新潟医療福祉大学の丸山敦夫教授を訪問し、実験器具等の確認や実験についての詳細な打ち合わせを行い、今後の研究を円滑に遂行するための準備を行った。前頭葉はヒトにとって重要な様々な機能を担っており、それらの機能と運動との関連性について広く知られるようになってきているが、重要な機能の一つである抑制機能が運動によりどのような影響を受けるのか詳細は分かっていない。本研究の目的は、ヒトの前頭葉にある抑制機能が運動によりどのような影響を受けるのか時空間的に詳細を検討することである。平成24、25年度には、時間的な分解能に優れ抑制機能の時間的な変化を詳細に観察することができる脳波計を用いて、有酸素運動が抑制機能に対してどのような影響を与えるのかGo/No-go taskを用いて実験を行った。その結果、至適強度の有酸素運動はGo/No-go taskにより誘発されるNo-go反応の振幅を有意に増大させることが分かった。

No-go反応は、ヒトの抑制機能を反映していると考えられる反応であり、この反応の振幅が増大したことはヒトの抑制機能がより強く働いた結果を反映していると考えられる。平成26年度は、この実験結果をまとめ学会発表を行い、論文を作成した。論文は、現在欧米の雑誌に投稿中である。また、もう一つの研究目的である運動による抑制機能の空間的な変化について、空間的な分解能に優れ運動を伴う実験に用いることが容易であり抑制機能の空間的な変化を詳細に観察することができるNIRSを用いて予備的な実験を行った。その結果、至適強度の有酸素運動を行うと前頭葉のoxy-Hbが増大する傾向を観察することができた。これまでの結果から、ヒトの抑制機能は至適強度の有酸素運動によりその機能をより強く発揮することが分かった。運動生理学今年度は、本研究を行う上で重要な実験を無事に行うことができた。この実験に関するデータ処理も順調に進み、学会での発表と雑誌への投稿の準備も進んでいる。今年度は、平成26年度に行う実験のための予備的な実験を行うことができた。また、実験の協力を依頼している新潟医療福祉大学での実験の打ち合わせも順調に進み、本実験を実施するのみとなっている。H26年度は、昨年度行った実験について学会発表と英文雑誌への投稿を行う予定である。また、今回の実験では脳波を用いて脳の時間的な成分の変化に着目したが、H26年度は空間的な解像度に優れた近赤外スペクトロスコピー(Near-infrared spectroscopy; NIRS)を用いて脳の反応を計測することにより、空間的な成分の変化を観察していこうと考えている。脳機能イメージング技法を用いた、ヒト前頭葉の抑制機能を観察する方法として、Go/No-go taskと呼ばれる課題がある。Go/No-go taskは、2種類の刺激を被験者に無作為に与え、1つの刺激をGo刺激とし、その刺激が呈示された際には被験者が反応動作を実行し、もう一方のNogo刺激が呈示された際には反応動作を実行しないという課題である。Go刺激が呈示された試行では、運動遂行過程を検討することができ、反対にNogo刺激が呈示された試行では、運動抑制過程を検討することができる。このことから、運動前後のNogo試行時の脳反応に着目することにより、運動が脳の抑制機能に及ぼす影響について明らかにすることができると考えられる。旅費と被験者への謝金が、当初予定より少ない額となったため。実験を行う際に必要なパソコンの購入と論文投稿に伴う諸費用への使用と、学会発表のための旅費等に使用する予定である。平成25年度は、実験協力を依頼している新潟医療福祉大学において実験を行う予定である。そのため、現地までの旅費、被験者への謝金が必要である。また、本研究において重要な近赤外スペクトロスコピー(Near-infrared spectroscopy; NIRS)を購入する予定である。
生体吸収性純マグネシウム製ステント材の開発

本研究が開発を目的とするステントは、生体に一番負荷が少ない無害なマグネシウムを素材として作製することにより、冠動脈や大動脈閉塞部を拡張後、患部が治癒する23ヶ月後には血管内で自己融解消滅し、再血栓閉塞を防止する独創的なものである。現在のステンレススチール製またはチタン・ニッケル合金製ステントは、血管内に恒久的に残存し突発的な再血栓閉塞を起こしやすく、そのため抗血小板薬を一生涯服用しなければならずまたその副作用も大きな問題となっている。純マグネシウム材の適用を考えた場合、純マグネシウム材の伸びは6%程度であり、この程度の変形能ではステント材として使用することは不可能である。そのため延性のある合金の開発が進められている。一方、本研究は純マグネシウム単結晶素材の製造にOCCプロセスを用いるが、現在までにOCC純マグネシウム材は、マクロ的には単結晶となるがミクロ的には筋状一方向整列組織になる。そして、この材料は従来法による単結晶材より高強度で200%以上の延性を示すことが明らかとなっている。これは十分ステント材として利用できるものと考えられる。そこで本研究ではOCCプロセスにより,高純度マグネシウムを連続鋳造することで単結晶の線材を作製し,その特性を評価することを目的とした。評価を行った結果、1.OCCプロセスにより作製した線材の約70%が単結晶であること。2.結晶方位により機械的性質、特に伸びに大きな差がみられること。3.(0001)面に対し約50度の角度を有する単結晶は、すべり及び双晶変形により200%以上の伸びが得られること。4,多結晶と比較し生理食塩水中での腐食速度が遅くなることが明らかとなった。現在使用されている冠動脈狭窄あるいは閉塞部に埋植し血流を確保する冠動脈ステントは、ステンレススチール製またはチタン・ニッケル形状記憶合金製のものが現在使用されている。しかしながら、これらのステントは血管内に恒久的に残存し突発的な再血栓閉塞(ステント血栓閉塞、再発率50%)を起こしやすく、そのため抗血小板薬を一生涯服用しなければならずまたその副作用も大きな問題となっている。一方、本研究は純マグネシウム単結晶素材の製造にOCCプロセスを用いるが、現在までの基礎研究でこのOCC純マグネシウム材は、マクロ的には単結晶となるがミクロ的には集合組織に似た特異な筋状一方向整列組織になる。OCCプロセスを用いて、純マグネシウムの連続鋳造を行い、得られた線材について機械的性質の評価を行った結果、以下のことを明らかにした。(1)得られた線材は鋳造開始位置から200mm位置以降では完全に単結晶になっているが、線材の形状が変化している場所では、そこから新たに結晶が生成してしまうこと。(2)マグネシウムOCC線材の結晶方位は広い範囲に分布している。(0001)面に近いすべり面を持つ線材であるほど引張り強さは大きく、伸びは小さい。双晶は引張り強さ、伸びに大きな影響を与えること及び、硬さと結晶方位の関係性は確認できないことである。現在使用されて冠動脈ステントは、ステンレススチール製またはチタン・ニッケル形状記憶合金製のものが現在使用されている。しかしながら、これらのステントは血管内に恒久的に残存し突発的な再血栓閉塞を起こしやすく、そのため抗血小板薬を一生涯服用しなければならずまたその副作用も大きな問題となっている。評価を行った結果、(1)得られた線材は鋳造開始位置から200mm位置以降では完全に単結晶になっていること。

(3)(0001)面に近いすべり面を持つ線材であるほど引張り強さは大きく、伸びは小さい。双晶は引張り強さ、伸びに大きな影響を与えること及び、硬さと結晶方位の関係性は確認できないことが明らかとなった。本研究が開発を目的とするステントは、生体に一番負荷が少ない無害なマグネシウムを素材として作製することにより、冠動脈や大動脈閉塞部を拡張後、患部が治癒する23ヶ月後には血管内で自己融解消滅し、再血栓閉塞を防止する独創的なものである。現在のステンレススチール製またはチタン・ニッケル合金製ステントは、血管内に恒久的に残存し突発的な再血栓閉塞を起こしやすく、そのため抗血小板薬を一生涯服用しなければならずまたその副作用も大きな問題となっている。純マグネシウム材の適用を考えた場合、純マグネシウム材の伸びは6%程度であり、この程度の変形能ではステント材として使用することは不可能である。そのため延性のある合金の開発が進められている。一方、本研究は純マグネシウム単結晶素材の製造にOCCプロセスを用いるが、現在までにOCC純マグネシウム材は、マクロ的には単結晶となるがミクロ的には筋状一方向整列組織になる。そして、この材料は従来法による単結晶材より高強度で200%以上の延性を示すことが明らかとなっている。これは十分ステント材として利用できるものと考えられる。そこで本研究ではOCCプロセスにより,高純度マグネシウムを連続鋳造することで単結晶の線材を作製し,その特性を評価することを目的とした。評価を行った結果、1.OCCプロセスにより作製した線材の約70%が単結晶であること。2.結晶方位により機械的性質、特に伸びに大きな差がみられること。3.(0001)面に対し約50度の角度を有する単結晶は、すべり及び双晶変形により200%以上の伸びが得られること。4,多結晶と比較し生理食塩水中での腐食速度が遅くなることが明らかとなった。
東京大都市圏における小売業態の多様化とその分布特性に関する地理学的研究

本研究実績は3章から構成される。第1章は,1都6県に分布する287店舗のコンビニエンスストアを対象として,各店のPOSデータを用いて販売特性に基づく店舗類型化を行うとともに,各類型を規定する商圏固有の要因を,3次メッシュデータ化された各種統計を用いて検討した。その結果,首都圏のコンビニは,販売特性から7つのタイプに類型化され,各タイプは,都心,郊外(国道16号線の内側),外延部(国道16号線の外側)という,3つの地域のいずれかに集中的に分布することを確認した。第2章では,コンビニの販売実績を平日と休日とに分けて店舗の類型化を行うとともに,平日・休日間での店舗タイプの変動を整理することで,コンビニに対する需要のウィークリーリズムを把握しようと試みた。その結果,1)各タイプの平均残存率(曜日に関係なく同じタイプに留まる)は60.6%と高い,2)国道16号線の内側に顕著な5タイプと,国道16号線の外側に顕著な2タイプとの間では曜日による移動は極めて少ない(曜日以上に地域の消費傾向差が大きい),3)曜日によって来街者の数や層が大幅に変化することが予想される店舗タイプが発生する,ことを明らかにした。第3章では,近年,低価格食品スーパー業態として急成長を遂げた「均一価格スーパー」に焦点を当て,その最大手である「SHOP99」の業態特性,立地戦略,成長可能性を検討した。その結果,1都3県ではSHOP99が出店可能な空間はまだ多数残されており,既存店の立地条件に基づく推計でも潜在的な出店可能数は850店近くにのぼった。しかし地方都市圏では,人口密度が相対的に低く,かつ単身世帯・2人世帯などSHOP99がターゲットとする少人数世帯が一部の上位都市に集中する傾向が強いため,SHOP99が出店可能な余地は著しく制限されることを明らかにした。本研究の対象業態を、1)コンビニエンスストア、2)均一価格型ミニスーパー、3)高質スーパーの3業態として、基礎データの収集および分析を行った。まず、1)および2)については、メッシュデータを用いて店舗が立地する商圏環境を検討するとともに、POSデータを通じた成果指標の分析を試みた。このうち、既存業態である1)については、首都圏に展開する5チェーン287店舗の商圏情報およびPOSデータをもとに、販売特性に基づく店舗のタイプ分類を行うとともに、曜日によるタイプの変化や立地の郊外化傾向について分析を行った。その結果、首都圏のコンビニエンスストアは7タイプに類型化され、国道16号線を挟んで分布する店舗タイプが大きく変化することが明らかとなった。また2)については、首都圏を中心に高い成長率を維持している「shop99」を対象企業とし、その立地展開の推移と商圏環境の特性を明らかにし、その結果をふまえて今後の立地展開に関するシミュレーションを試みた。3)については、対象店舗のデータベース化を進めた。なお、上記コンビニエンスストアに関する研究成果は、2006年3月の日本地理学会春季大会において報告予定である。

第2章では,コンビニの販売実績を平日と休日とに分けて店舗の類型化を行うとともに,平日・休日間での店舗タイプの変動を整理することで,コンビニに対する需要のウィークリーリズムを把握しようと試みた。その結果,1)各タイプの平均残存率(曜日に関係なく同じタイプに留まる)は60.6%と高い,2)国道16号線の内側に顕著な5タイプと,国道16号線の外側に顕著な2タイプとの間では曜日による移動は極めて少ない(曜日以上に地域の消費傾向差が大きい),3)曜日によって来街者の数や層が大幅に変化することが予想される店舗タイプが発生する,ことを明らかにした。第3章では,近年,低価格食品スーパー業態として急成長を遂げた「均一価格スーパー」に焦点を当て,その最大手である「SHOP99」の業態特性,立地戦略,成長可能性を検討した。その結果,1都3県ではSHOP99が出店可能な空間はまだ多数残されており,既存店の立地条件に基づく推計でも潜在的な出店可能数は850店近くにのぼった。しかし地方都市圏では,人口密度が相対的に低く,かつ単身世帯・2人世帯などSHOP99がターゲットとする少人数世帯が一部の上位都市に集中する傾向が強いため,SHOP99が出店可能な余地は著しく制限されることを明らかにした。
極低エネルギーイオンビーム蒸着における基礎過程の研究

イオンビーム蒸着は化合物の低温合成、膜の結晶性、配向性、ミクロ形態などの制御が可能な特徴のある蒸着法の一つとして注目されている。しかし、イオンと固体表面原子との相互作用におけるイオンの散乱、スパッタリング、電荷交換過程や反応過程など、イオン蒸着における重要な素過程についての研究は乏しい、特に先端的な機能薄膜創製を狙う場合に不可欠な極低エネルギーイオンの領域では、このような素過程に関する研究は皆無である。本研究では、極低エネルギーのイオンビーム蒸着における素過程を系統的に調べることを目的に、研究期間内に、極低エネルギーイオン蒸着ならびにその表面解析の出来る独自の手法の確立、およびこれを使った極低エネルギーイオンとSi表面との相互作用に関する研究を遂行した。具体的には、Si清浄表面に極低エネルギーBiイオン蒸着によって低次元表面相を実現させ、これが蒸着パラメータ(イオン種、イオンエネルギー、ドーズ量)によって如何なる変化を示すかを明らかにするとともに、その表面構造も明らかにした。また、極低エネルギー希ガスイオンによる照射によるSi表面の構造変化も調べ、金属イオン蒸着との違いを明らかにした。Si(100)表面では、30eV以下のBiイオン蒸着においてのみ、蒸着イオンが表面最外層にとどまり、それ以上では内部に進入することが判った。30eV以下のBiイオン蒸着において、Si(100)-1×1 Bi 2次元超格子構造が実現する条件が見出された。運動エネルギーや化学的活性の高いイオンを利用するイオンビーム蒸着は化合物の低温合成、膜の結晶性、配向性、ミクロ形態などの制御が可能な特徴のある蒸着法の一つとして注目されている。しかし、イオン蒸着におけるイオンと固体表面との相互作用に関する研究を超高真空下で系統的に行ったという報告はまだ無い。そこで本研究では、極低エネルギーイオン蒸着を清浄なSi表面に行い、イオン蒸着における基礎過程を調べることにした。金属として、これまで熱蒸着法(エネルギーが0.1eV以下)で研究がなされているBiを取り上げ、独自の設計による極低エネルギーBiイオンビーム蒸着ラインを用いてSi表面上におけるBiイオン蒸着に関して実験を行った。蒸着イオンには質量分析によって分離したBiイオンを用い、これを減速してSi表面に一定量蒸着した。このときのイオン照射量は電流積分器を用いて正確に求めた。蒸着前後の表面観察は低速イオン散乱法(LEIS)及び低速電子回折法(LEED)で調べた。室温のSi(100)-2×1表面に10eV前後のエネルギーのBiモノマーイオンビーム蒸着を1MLおこなった場合の表面をLEED観察した結果次のことが明らかとなった。(1)蒸着表面では回折像は見えない。(2)この表面を300°C付近で3分間アニールすると、鮮明な(1x1)像が現れる。(3)この表面を、さらに高い温度でアニールすると(1x1)像は消え(2x1)像が見え始める。一方、Si (111)表面でも、同様なBiイオン蒸着を行なった。その結果、蒸着表面ではLEED像はやはり見えなかった。しかし、加熱処理にしたがってLEED像は(1x1)→(√3x√3)→(7x7)と変化した。Biイオン蒸着に伴うこのような表面構造変化は、従来の蒸着では見いだされておらずイオン蒸着特有の現象であると考えられる。これがイオンの運動エネルギーに起因するのかどうか、また、観測された(1x1)構造がどのような過程を経て形成されたのか、またその原子配列構造などについて、今後検討したい。

本研究では、極低エネルギーのイオンビーム蒸着における素過程を系統的に調べることを目的に、研究期間内に、極低エネルギーイオン蒸着ならびにその表面解析の出来る独自の手法の確立、およびこれを使った極低エネルギーイオンとSi表面との相互作用に関する研究を遂行した。具体的には、Si清浄表面に極低エネルギーBiイオン蒸着によって低次元表面相を実現させ、これが蒸着パラメータ(イオン種、イオンエネルギー、ドーズ量)によって如何なる変化を示すかを明らかにするとともに、その表面構造も明らかにした。また、極低エネルギー希ガスイオンによる照射によるSi表面の構造変化も調べ、金属イオン蒸着との違いを明らかにした。Si(100)表面では、30eV以下のBiイオン蒸着においてのみ、蒸着イオンが表面最外層にとどまり、それ以上では内部に進入することが判った。30eV以下のBiイオン蒸着において、Si(100)-1×1 Bi 2次元超格子構造が実現する条件が見出された。
農村整備における自然と景観の保護・再生に関する景観生態学的研究

1970年代からドイツなど先進国における農村整備は,農産物の増産ではなく,農村の自然と景観の保護・再生を図ることを主たる目的とするようになり,農村環境の向上が見られた。わが国では農作業の合理化を図るために依然として整然とした画一的な農地整備が進行しており,農村の自然が失われている。本研究は,わが国の農村地域の空間整備に於ける自然や景観の保護を図るための景観生態学的手法を研究し,モデル地区を設定して実現の可能性と条件を研究することを目的とした。その結果,以下の点を明らかにする事ができた。1.ドイツの農村環境整備に関する103編の文献を整理し,短い解題を添えることによって,今後の研究に資する資料の作成ができた。2.わが国の自然・景観保全型の農地整備の研究は1980年代から,農村計画の研究者等によって進められたが,行政がそれに向けて動き出したのは,1990年代中頃からであった事を,わが国の文献の整理・分析より明らかにした。3.モデル地区とした都城市横市地区では,従来型の整形・直線的な農地整備が進行中ではあるが,地元民や行政の一部に自然・景観保全型の農地整備への転換の必要性が論じられていることを明らかにした。ドイツの例に倣って,景観生態学的観点から,特に水辺の自然と景観保全を考慮した農地整備のモデル構想を作成し,その実現のための提言をした。1.本研究では、環境保全型の農地整備にあり方について,純農村地域である宮崎県都城市と都市近郊の横浜市泉区について調査を進めてきたが,今年度は以下のような知見が得られた。2.都城市-農地整備の経過・実態・計画などの資料を収集し,検討したが,下水流地区のように,すでに農地整備は終了したが,残地において自然の再生を図るための農村公園を計画している地区,圃場整備の計画から実施に移されようとしている横市地区のように,地元市民及び地権者の一部に蛇行跡・ビオトープの保護など自然を考慮した整備を主張している地域があるなど,わが国農村部においても行政や市民に自然の保護・再生の動きがあることが明らかとなった。次年度には,蛇行跡や歴史的遺産である旧用水堀取水口が残る有里地区を含め,ドイツで実践されているような環境保全型の農地整備について,これらの地区の景観生態学的調査を基に考察したい。3.横浜市泉区-泉区の和泉川流域の沖積低地(谷戸田)において土地利用の変化について調査を行ったが,市街化調整区域では殆どが水田から転作畑あるいは放棄地になっているのに対し,かつての水田は市街化区域では都市的施設あるいは遊水池・親水公園などに変化していた。市街化区域では,河川改修が行われたが,その際,親水機能をもたし,自然再生化の試みがなされ,有る程度の成果を上げていた。次年度は,市街化調整区域において計画されている河川改修計画と,農地の保全と河川の自然再生化についての関係を考察したい。わが国では農作業の合理化を図るために依然として整然として画一的な農地整備が進行しており,農村の自然が失われている。その結果、以下の点を明らかにする事ができた。

3.モデル地区とした都城市横市地区では,従来型の整形・直線的な農地整備が進行中ではあるが,地元民や行政の一部に自然・景観保全型の農地整備への転換の必要性が論じられていることを明らかにした。ドイツの例に倣って,景観生態学的観点から,特に水辺の自然と景観保全を考慮した農地整備のモデル構想を作成し,その実現のための提言をした。
金属タンパク質中の活性位における超微細電場測定

ガンマ線摂動角相関(PAC)法は、物質中のプローブ核に加えられる外場の情報を得ることで,その核の属する原子付近の電子状態や物質の構造を探ることができる。この手法は適応される測定試料の状態に制限されることなく液体状態でも超微細場測定が可能である。この特長を生かして近年構造と機能が注目されているタンパク質への適用を考えた。本研究では,溶液中の状態についての情報を得るために生体分子の活性中心での超微細場測定をPAC法で試みた。マビシアニン野生型と変異型(Thrl5Ala-Mav)を測定試料に選び,このマビシアニン中の銅の位置にPACプローブ親核である^<117>Cd(半減期2.5h)を入れ,水溶液中のpHに対するマビシアニンの銅活性部位における超微細場測定を行った。その結果pH6.0-8.0の範囲では、野生型マビシアニンについて活性部位の電場勾配V_<zz>は1.482.08×10^<22>V・m^<-2>であるのに対し、変異型では0.431.49×10^<22>V・m^<-2>という値になった。変異型の値はいずれも対応するpHの野生型に比較して低い値になった。また,pH6と7.5の間での電場勾配の急激な変化は同様に見られた。電場勾配の比較より,野生型と変異型の間で何らかの構造の変化があったと考えられる。変異型は野生型の15位トレオニンをアラニンに置換したもので酸化還元電位の変動が確認されている。さらに詳しくその変化について議論を進めるために,活性部位周りの元素と似ている様々な配位子から作ったオキシンなど5種類の錯体に関する電場勾配を求める同様の実験を行った。また,PACプローブ核の依存性をみるために^<117>Cd以外にプローブ親核として^<111m>Cd,^<111>Inの測定を行った。これらのデータから,同じ化合物でもプローブ核を変えた場合では電場勾配が違っていることがわかった。これはプローブ核の元素自体か壊変過程における後遺効果の違いであると考えられる。また,測定した錯体の電場勾配値はマビシアニンの電場勾配値に比べるとほとんどは低いものであったが、キノリン-8-カルボン酸錯体はマビシアニンに近い値を与えることがわかった。これらのデータはタンパク質中の金属に対する配位の特異性を示唆している一方で、キノリン-8-カルボン酸錯体の配位構造との類似が示唆される。タンパク質の配位構造を考えるためにもこれらの配位子についてさらに詳しい検討をする必要があると考えられるガンマ線摂動角相関(PAC)法は、物質中のプローブ核に加えられる外場の情報を得ることで,その核の属する原子付近の電子状態や物質の構造を探ることができる。

タンパク質の配位構造を考えるためにもこれらの配位子についてさらに詳しい検討をする必要があると考えられるガンマ線摂動角相関(PAC)法は、物質中のプローブ核に加えられる外場の情報を得ることで,その核の属する原子付近の電子状態や物質の構造を探ることができる。この手法は適応される測定試料の状態に制限されることなく液体状態でも超微細場測定が可能である。この特長を生かして近年構造と機能が注目されているタンパク質への適用を考えた。本研究では,溶液中の状態についての情報を得るために生体分子の活性中心での超微細場測定をPAC法で試みた。立体構造がすでに明らかとなっているマビシアニンを測定試料に選び,このマビシアニン中の銅の位置にPACプローブ親核である^<117>Cd(半減期2.5h)を入れ,水溶液中のpHに対するマビシアニンの銅活性部位における超微細場測定を行った。その結果pHに対するマビシアニンの活性部位の電場勾配V_<zz>は1.22.1×10^<22>V・m^<-2>という値になった。マビシアニンと構造が似ているステラシアニンについて測定されたωQの文献値は300.9Mrad・s^<-1>であり,V_<zz>に換算すると1.71x10^<22>V・m^<-2>となり,今回の実験値と近い値になった。また,pH6と7.5の間で電場勾配に関して変化が見られた。この電場勾配の変化について,何らかの構造の変化があったと考えられる。さらに詳しくその変化について議論を進めるために,活性部位周りの元素と似ている様々な配位子から作ったオキシンなど5種類の錯体に関する電場勾配を求める同様の実験を行った。また,PACプローブ核の依存性をみるために^<117>Cd以外にプローブ親核として^<111m>Cd,^<111>Inの測定を行った。これらのデータから,同じ化合物でもプローブ核を変えた場合では電場勾配が違っていることがわかった。これはプローブ核の元素自体か壊変過程における後遺効果の違いであると考えられる。また,測定した錯体の電場勾配値はマビシアニンの電場勾配値に比べるとすべて低いものであった。この差はタンパク質中の金属に対する配位の特異性を反映しているのではないかと考えられる。ガンマ線摂動角相関(PAC)法は、物質中のプローブ核に加えられる外場の情報を得ることで,その核の属する原子付近の電子状態や物質の構造を探ることができる。この手法は適応される側定試料の状態に制限されることなく液体状態でも超微細場測定が可能である。マビシアニンの変異株(Thr15Ala-Mav)を測定試料に選び,このマビシアニン中の銅の位置にPACプローブ親核である^<117>Cd(半減期2.5h)を入れ,水溶液中のpHに対するマビシアニンの銅活性部位における超微細場測定を行った。この変異型は野生型の15位トレオニンをアラニンに置換したもので酸化還元電位の変動が確認されている。その結果pH6.0-8.0に対する活性部位の電場勾配V_<zz>は0.431.49×10^<22>V・m^<-2>という値になった。昨年測定された野生型マビシアニンについてpH6.0-8.0に対して1.482.08×10^<22>V・m^<-2>であったのと比較すると,今回の実験値はいずれも低い値になった。また,pH6と7.5の間での電場勾配の急激な変化は同様に見られた。野生型の電場勾配との比較より,変異型に何らかの構造の変化があったと考えられる。