hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
タンパク質栄養状態の悪化による肝臓のインスリン活性増強機構の解明とその生理的意義

タンパク質栄養状態が悪化すると、肝臓に脂質が蓄積するが、これはインスリン活性の増強と迅速に連動して起こることが明らかとなった。また、白色脂肪組織では、肝臓とは異なり、タンパク質栄養状態の悪化に応答してインスリン活性が低下することがわかった。これまでの結果を合わせて、「タンパク質栄養状態の悪化によって余剰となったエネルギーは、臓器特異的なインスリンシグナルの修飾を介して、白色脂肪組織ではなく、肝臓に優先的に取り込まれて、脂質となって蓄積される」という機構が稼働していると考えられた。成長期の動物は、食餌として摂取するタンパク質量が不足すると、タンパク質代謝が低下して成長遅滞を引き起こすことが知られている。しかし、この時に糖・脂質代謝がどのように制御されているかについては、ほとんど知られていない。これまでに我々は、一日の必要量に満たない低タンパク質食を給餌した成長期のラットの肝臓で、インスリン受容体基質(IRS)やラバマイシン標的タンパク質(mTOR)を介したインスリンシグナルが増強される結果、脂質合成が促進されて脂質が蓄積することを見出してきた。本研究は、タンパク質栄養状態の悪化によって増強される肝臓のIRSおよびmTORシグナルの生理的意義を明らかにするとともに、タンパク質栄養状態の悪化に応答したタンパク質・糖・脂質代謝の連携機構を明らかにすることを目的としている。本年度は、以下の2点について実験を行った。1、低タンパク質給餌が、肝臓以外の代表的なインスリン標的組織である骨格筋と白色脂肪組織におけるインスリンシグナルに及ぼす影響を検討した。その結果、白色脂肪組織におけるインスリン受容体のチロシンリン酸化、IRS-1の量およびチロシンリン酸化が低タンパク質食給餌によって減少していた。これまでの結果を合わせて、「タンパク質栄養状態の悪化で余剰となったエネルギー源は、臓器特異的なインスリンシグナルの修飾を介して、白色脂肪組織ではなく、肝臓に脂質となって蓄積される」という機構が稼働しているとわかった。2、タンパク質栄養状態の悪化による肝臓IRS量の増加の生理的意義を明らかにするために、肝臓のIRSをノックダウンした動物モデルの作製を試みる。そのために、まず、IRS-1およびIRS-2に対するshRNA発現アデノウィルスを作製した。現在、一次ウイルスを獲得している段階で、来年度は精製を行ったうえで実際に動物に接種し、shRNAの効果を検討する。成長期の動物は、摂取するタンパク質量が不足すると、タンパク質代謝が低下して成長遅滞を引き起こすことが知られている。しかし、この際、どのように糖・脂質代謝が制御されているかは、あまり知られていない。これまでに我々は、一日の必要量に満たない低タンパク質食を給餌した成長期のラットの肝臓で、インスリン受容体基質(IRS)やラパマイシン標的タンパク質(mTOR)を介したインスリンシグナルが増強し、脂質合成が促進されて脂質が蓄積することを見出してきた。本研究は、タンパク質栄養状態の悪化によって増強される肝臓のIRSおよびmTORシグナルの生理的意義を明らかにするとともに、タンパク質栄養状態の悪化に応答した物質代謝の連携機構を明らかにすることを目的としている。1、低タンパク質食給餌に応答した血中の内分泌・代謝指標、肝臓のインスリンシグナルや脂質蓄積量の変動を経時的に追跡し、肝臓への脂質蓄積機構に検討を加えた。その結果、低タンパク質食給餌に応答して、給餌2日以内に血中IGF-I濃度の低下、摂食に応答したインスリン分泌の抑制が起こる。この期間に肝臓脂質量の増加が始まり、4日目以降に起こるインスリンシグナルの増強を反映して脂質量の蓄積が顕著となると考えられた。そのために、昨年度よりIRS-1およびIRS-2に対するshRNA発現アデノウィルスを作製している。現在、精製を行っており、来年度は、実際に動物に接種し、shRNAの効果を検討する。そして、最終的に低タンパク質食を給餌したラットの肝臓IRS-1およびIRS-2をアデノウィルスでノックダウンした際の糖・脂質代謝の変動を検討する予定である。成長期のラットに低タンパク質食を給餌すると、肝臓のインスリン受容体基質(IRS)やラバマイシン標的タンパク質(mTOR)を介したインスリンシグナルが増強される。さらに、脂質合成が促進されて、肝臓に脂質が蓄積する。本研究は、タンパク質栄養状態の悪化に応答して増強される肝臓のIRSおよびmTORシグナルの生理的意義を明らかにするとともに、タンパク質栄養状態の悪化に応答したタンパク質・糖・脂質代謝の連携機構を明らかにすることを目的としている。そこで、本年度は以下の2点について実験を行った。1、タンパク質栄養状態の悪化による肝臓IRS量の増加の生理的意義を明らかにするために、まず肝臓のIRSをノックダウンした動物モデルの作製が必須である。そこでIRSに対するshRNA発現アデノウイルスを作製し、まず培養細胞を用いて、作製したウイルスの効果を確認した。その結果、IRSのノックダウン効果を確認できた。

2、低タンパク質食を給餌したラットの肝臓で起こるIRSやmTORを介したインスリンシグナルの増強や中性脂肪量の増加は、十分なタンパク質量を含む食餌(標準食)の再給餌によって回復するか検討した。その結果、標準食を再給餌したところ、低タンパク質栄養状態で増加した肝臓のIRS-2のチロシンリン酸化は標準食再給餌2日目に有意に減少し、同じく増加した4E-BP1のリン酸化は標準食給餌4日目より有意に減少した。肝臓の中性脂肪量は、標準食給餌2日目より有意に低下した。以上の結果から、低タンパク質食を14日間給餌して起こるインスリンシグナルの増強と脂質蓄積は、標準食再給餌2日目以内に回復すると結論した。これらの結果から、タンパク質栄養状態の悪化に応答した肝臓の脂質蓄積はインスリン様活性と迅速に連動して起こることがわかった。
明瞭分離された２つの嗅覚経路のシグナルフローの意義の解明

本研究は多くの動物の嗅覚情報処理経路に共通にみられる並行経路についての具体的な機能や進化的起源についての示唆を得るため、進化的に古い昆虫(ワモンゴキブリ)を用いた形態・生理学的研究を行うものである。研究開始2年目となるH30年度は当初計画通り、嗅覚情報を処理する単一糸球体投射ニューロン(介在ニューロン)の細胞内記録を行った。記録中には触角に定常的に与えられる気流の速度や加速度に対し、投射ニューロンの自発発火がどのように変化するのかについて調べた。記録後のニューロンには通電による細胞内染色を施し、共焦点レーザー顕微鏡を用いてその形態を詳細に観察した。その結果、一般臭を処理する投射ニューロンのほとんどが匂い刺激を行わない状態において、1-10 Hz程度の自発発火を示すことがわかった。単一糸球体に樹状突起を持つ投射ニューロンの約半数は気流に対する発火頻度の変化が見られないか、もしくは変化の不明瞭なタイプであり、残り半数が気流に対して明確な発火頻度変化がおこるタイプであった。発火頻度の変化がおこるタイプには流速を徐々に増加することでその自発発火が徐々に増大するものと自発発火が減弱するものが存在した。ただし、記録できたニューロンは全体の3割程度に留まっており、気流情報処理における2つの並行処理経路依存的な違いがあるのかどうかについてはさらなる検討が必要である。以上の結果は投射ニューロンが匂い情報を処理していない間にも周囲の環境、すなわち、匂いを運ぶ気流についての情報を処理していることを明確に示すものである。本結果の一部については国内学会での発表を行った。当初計画通りに実験を遂行した。匂い情報を処理する単一糸球体投射ニューロンの細胞内記録に成功し、このニューロンの一部が気流速度や加速度によって明瞭な応答変化を示すこと、これらのニューロンが支配する糸球体を同定することができた。この知見は本研究テーマの核となる知見である。研究成果の一部についてはすでに国内学会で発表している。すでに当初の到達目標は達成しているが、論文化までにはサンプルサイズをもう少し増やす必要があることから、達成率は8割と自己評価したい。当初計画に沿って実験を進める。まず、気流変化によってその応答が変化する投射ニューロンのサンプルサイズを増やすとともに触角の自発運動を妨げないプレパレーションを作成し、触角の位置や自発的な運動によって自発発火がどう変化するのかについても調べる。自然な触角運動が誘発されない場合には薬理学的手法を用いて触角運動を強制的に発現させる。本研究は多くの動物の嗅覚処理経路に共通にみられる並行経路についての具体的な機能や進化的起源についての示唆を得るため、進化的に古い昆虫(ワモンゴキブリ)を用いた形態・生理・行動学的研究を行うものである。初年度は当初の計画通り、一次嗅覚中枢(触角葉)から出力する投射ニューロンとシナプスを形成するキノコ体内在ニューロン(ケニオン細胞)の組織化について調べた。個々のケニオン細胞はその入力部位(樹状突起)をキノコ体の傘部に、出力部位(軸索、軸索終末)を葉部の特定の層内に持つ。特定層への微量蛍光色素注入によって、葉部内で発生依存的に形成される層構造と傘部との対応関係を精査することが可能となった。その結果、後胚発生前に形成されるクラスIIケニオン細胞の樹状突起は傘の先端域に、後胚発生後に形成されるクラスIケニオン細胞の樹状突起は傘の基部域にほぼ限局していた。触角葉前部の小さな糸球体群からの投射ニューロンは傘の先端領域に、後部の大きな糸球体群からの投射ニューロンは傘の基部領域に軸索終末を持つことから、前者がクラスIIケニオン細胞、後者がクラスIケニオン細胞とほぼ排他的なシナプス接続を形成することが強く示唆された。また、キノコ体の内在ニューロンの大多数を占めるクラスIケニオン細胞の樹状突起はキノコ体の傘部中で重複しつつも三次元的に異なる領域を占めることが明らかとなった。本結果は、1)キノコ体の異なる領域に入力する嗅覚投射ニューロンやその他の感覚モダリティーについての情報が異なるケニオン細胞の集団で処理されること、2)嗅覚並行経路はキノコ体の出力部まで保持されていること、を示すものである。なお、結果の一部については原著論文中で公表した。本年度は当初計画に沿って実験を遂行した。キノコ体葉部へ微量色素注入を行うことで、記憶中枢であるキノコ体の内在性ニューロンの三次元的組織化について調べた。その結果、触角上の異なる嗅感覚子に由来する2つの嗅覚情報並行経路が少なくともキノコ体出力域までは保持されていることを示す重要な結果を得ることができた。結果の一部については原著論文中で公表したが、詳細なデータについては別の論文中で公表する予定である。すでに当初の到達目標を達成しており、国内学会での発表も完了しているが、論文化への取り組みがやや遅れていることを考慮し、達成率は9割と自己評価したい。

記録中には触角に定常的に与えられる気流の速度や加速度に対し、投射ニューロンの自発発火がどのように変化するのかについて調べた。記録後のニューロンには通電による細胞内染色を施し、共焦点レーザー顕微鏡を用いてその形態を詳細に観察した。その結果、一般臭を処理する投射ニューロンのほとんどが匂い刺激を行わない状態において、1-10 Hz程度の自発発火を示すことがわかった。単一糸球体に樹状突起を持つ投射ニューロンの約半数は気流に対する発火頻度の変化が見られないか、もしくは変化の不明瞭なタイプであり、残り半数が気流に対して明確な発火頻度変化がおこるタイプであった。発火頻度の変化がおこるタイプには流速を徐々に増加することでその自発発火が徐々に増大するものと自発発火が減弱するものが存在した。ただし、記録できたニューロンは全体の3割程度に留まっており、気流情報処理における2つの並行処理経路依存的な違いがあるのかどうかについてはさらなる検討が必要である。以上の結果は投射ニューロンが匂い情報を処理していない間にも周囲の環境、すなわち、匂いを運ぶ気流についての情報を処理していることを明確に示すものである。本結果の一部については国内学会での発表を行った。当初計画通りに実験を遂行した。匂い情報を処理する単一糸球体投射ニューロンの細胞内記録に成功し、このニューロンの一部が気流速度や加速度によって明瞭な応答変化を示すこと、これらのニューロンが支配する糸球体を同定することができた。この知見は本研究テーマの核となる知見である。研究成果の一部についてはすでに国内学会で発表している。すでに当初の到達目標は達成しているが、論文化までにはサンプルサイズをもう少し増やす必要があることから、達成率は8割と自己評価したい。H30年度においては当初計画通り、電気生理学的手法を用いて嗅覚並行経路の具体的機能を解明することを目指す。ゴキブリが野外にいるとき、能動的に触角を動かしているとき、定位行動をおこしている際にはいずれも触角が風向変化や風の強度変化に晒されるが、このときに嗅覚処理ニューロンの自発発火や応答がどう修飾されるのかについてはこれまでほとんど検討されていない。細胞内記録により、投射ニューロン、キノコ体出力ニューロンにおける状況依存的な応答変化について調べる。また、触角の自発運動を妨げないプレパレーションを作成し、触角の位置や運動によって自発発火がどう変化するのかについて調べる。当初計画に沿って実験を進める。まず、気流変化によってその応答が変化する投射ニューロンのサンプルサイズを増やすとともに触角の自発運動を妨げないプレパレーションを作成し、触角の位置や自発的な運動によって自発発火がどう変化するのかについても調べる。自然な触角運動が誘発されない場合には薬理学的手法を用いて触角運動を強制的に発現させる。研究補助員への謝金が若干余ったためであり、翌年度に同研究補助員の謝金として使用予定である。研究補助員への謝金がわずかに余ったためであり、翌年度に同研究補助員の謝金として使用予定である。結果の一部については北海道大学から日本語版および英語版のプレスリリースを行い、複数のネットニュースで報道された。
分子磁性体における新規な光磁性現象と磁気光学効果

プルシアンブルー類似体Rb_<0.98>Mn_<1.01>[Fe(CN)_6]-0.2H_2Oは大きな温度ヒステリシス(T_<1/2↓>=220K,T_<1/2↑>=314K)を示す相転移材料であることを見出した。高温相の電子状態はFe(III)(S=1/2)-CN-Mn(II)(S=5/2)であり、低温相の電子状態はFe(II)(S=0)-CN-Mn(III)(S=2)である。また、低温相は10000-20000cm^<-1>にMn(III)からFe(II)への原子価間電荷移動バンドをもつ。温度ヒステリシス内の295K((22°C)で、低温相に532nm光を1ショット照射すると、高温相に転移することが赤外吸収スペクトルより確認された。この光誘起相転移の閾値は6mJ cm^<-2> pulse^<-1>であり、量子効率は24mJ cm^<-2> pulse^<-1>の時にΦ=38と最大であった。これらの結果は、この光誘起相転移には協同効果が存在していることを示唆している。集積型金属錯体Co_3[W(CN)_8]_2-(pyrimidine)_4-6H_2Oは、シアノ基によりCoとWが交互に架橋された3次元構造をしている。この錯体は、大きな温度ヒステリシス(T_<1/2↓>=208K,T_<1/2↑>=298K)を示す相転移材料であり、相転移に伴い赤色(高温相)から緑色(低温相)へと色相が変化する。高温相の電子状態はW(V)(S=1/2)-CN-Co(II)_<HS>(S=3/2)であり、低温相の電子状態はW(IV)(S=0)-CN-Co(III)_<LS>(3=0)である。常磁性体である低温相に840nm光を照射すると、磁化が増加し強磁性体へと変化した。光誘起強磁性相の強磁性転移温度は40Kであり、保磁力は12000Gであった。これらの値は、光誘起強磁性体の中では最高の値である。光照射により、低温相から高温相へと相転移したために、強磁性が発現したと考えられる。CsCo(3-CNpy)_2[W(CN)_8]H_2Oの光誘起磁化に関しては、8配位型シアノ架橋金属錯体CsDo(3-cyanopyridine)_2[W(CN)_8]・H_2Oにおいて、光照射により、低温相のCo^<III>(LS,S=0)-W^<IV>(S=0)が電荷移動およびスピン転移を生じCo^<II><HS,S=3/2)-W^v(S=1/2)へ転移し、自発磁化が生じることがわかった。このときの磁気相転移温度(Tc)は30Kであり、光磁性を示す物質の中でもっとも高いTcであった。Rb^IMn^<II>[Fe^<III>(CN)_6]における相転移と光磁性に関しては、Rb^IMn^<II>[Fe^<III>(CN)_6]の磁化率の温度依存性を測定した結果、大きな温度ヒステリシスを伴ったスピン相転移現象が観測された。この転移の高温相はMn^<II>(S=5/2)-NC-Fe^<III>(S=1/2),低温相はMn^<III>(S=2)-NC-Fe^<II>(S=0)の電子状態をとっていることが分かった。また、低温相に光強度の強いパルスレーザー光を照射したところ、1ショットで磁化が消滅した。一方、弱いパルスレーザー光を多数ショットまたはCWレーザー光を照射した場合には、照射後一定時間経過した後、急激に磁化が回復するという時間発展型光磁性を示した。透明カラー磁性薄膜に関しては、金属錯体が様々な色を呈するという特徴を活かした透明カラー磁性薄膜の創製を目指し研究を行った結果、イオン交換法を用いてナフィオン膜上でM^<II>_1.5[Cr^<III>(CN)_6]・zH_2O(M=Co,Ni,Cu)を薄膜化することに成功した。これらの薄膜は、可視部でファラデースペクトルを示した。また、合成時に化学反応時間を変えることにより粒径を容易に制御でき、超常磁性などのナノスケール粒子が示す特異な磁気特性が観測された。湿度依存型磁気光学効果に関しては、Co^<II>_1.5[Fe^<III>(CN)_6]7.5H_2O錯体のCo^<II>イオンで、湿度により配位数が変化し吸収スペクトルが変化することを見出し、吸収帯の帰属を行った。Rb_xMn[Fe(CN)_6]_<(x+2)/3>・zH_2Oでは、Rb含有量xが減少するに従い温度ヒステリシスが大きくなり、x=0.73では116Kであった。これは、MnからFeへの電荷移動量の低下に伴い転移エンタルピーが減少することで説明される。また、電気化学的に合成した錯体Cs^I_2Cu^<II>_7[Mo^<IV>(

CN)_8]_4・6H_2Oにおいて光誘起強磁性を観測した。Cu^<II>イオンには5配位4角錐構造と平面4配位の2種類ある。また、Moの配位形態はバイキャップトトリゴナルプリズムで、すべてのシアノ基の窒素サイトにはCu^<II>イオンが配位している。この錯体は常磁性体であるが、5Kにおいて450-500nmの光を照射することで自発磁化(T_c=23K)が発現し、光照射後ヒステリシスループ(H_c=300G)を示した。ESRにおいて105Kで473nmの青色光を照射したところ、Cu^<II>に帰属されるピークの減少が観測された。また、MCDにおいて3Kで473nmの青色光を照射したところ350nm付近にMo^Vに帰属されるピークの出現が観測された。これらの結果より、光照射によりMo^<IV>(S=0)からCu^<II>(S=1/2)へ電荷移動がおこり、生成したMo^V(S=1/2)と電子を受けとっていないCu^<II>(S=1/2)の間で強磁性的な相互作用が働いたため、強磁性体へ転移したと考えられる。電荷移動による構造変化について検討するためXRDにおいて15Kで450-500nmの青色光を照射したところ、XRDパターンのシフトが観測され、α軸が7.242(3)から7.255(5)Åへ伸び、一方c軸は28.44Åと変化が無いことがわかった。5配位四角錐構造のCuにおけるエカトリアル位の結合距離はCu^<II>よりもCu^Iの方が長いことが知られていることより、5配位4角錐構造のCuへ選択的に電荷移動が起こったと考えられる。プルシアンブルー類似体Rb_<0.98>Mn_<1.01>[Fe(CN)_6]-0.2H_2Oは大きな温度ヒステリシス(T_<1/2↓>=220K,T_<1/2↑>=314K)を示す相転移材料であることを見出した。高温相の電子状態はFe(III)(S=1/2)-CN-Mn(II)(S=5/2)であり、低温相の電子状態はFe(II)(S=0)-CN-Mn(III)(S=2)である。また、低温相は10000-20000cm^<-1>にMn(III)からFe(II)への原子価間電荷移動バンドをもつ。温度ヒステリシス内の295K((22°C)で、低温相に532nm光を1ショット照射すると、高温相に転移することが赤外吸収スペクトルより確認された。この光誘起相転移の閾値は6mJ cm^<-2> pulse^<-1>であり、量子効率は24mJ cm^<-2> pulse^<-1>の時にΦ=38と最大であった。これらの結果は、この光誘起相転移には協同効果が存在していることを示唆している。集積型金属錯体Co_3[W(CN)_8]_2-(pyrimidine)_4-6H_2Oは、シアノ基によりCoとWが交互に架橋された3次元構造をしている。この錯体は、大きな温度ヒステリシス(T_<1/2↓>=208K,T_<1/2↑>=298K)を示す相転移材料であり、相転移に伴い赤色(高温相)から緑色(低温相)へと色相が変化する。高温相の電子状態はW(V)(S=1/2)-CN-Co(II)_<HS>(S=3/2)であり、低温相の電子状態はW(IV)(S=0)-CN-Co(III)_<LS>(3=0)である。常磁性体である低温相に840nm光を照射すると、磁化が増加し強磁性体へと変化した。光誘起強磁性相の強磁性転移温度は40Kであり、保磁力は12000Gであった。これらの値は、光誘起強磁性体の中では最高の値である。光照射により、低温相から高温相へと相転移したために、強磁性が発現したと考えられる。
雄半数性ハチ目昆虫の性比調節機構の解明とその利用に関する研究

雄半数性ハチ類の性決定および性配分機構について研究し、以下の結果を得た。1.カブラハバチでは、1回交尾雌による一次性配分には規則性が見られ、産卵開始後13日目では雌比は著しく高く(10070%)、46日目には顕著に低下し(6020%)、7日目以降は受精卵である雌卵を産むことなく(0%)、すべて未受精卵であった。親雌はダイコンの葉を鋸状の産卵管で切り裂き、一旦静止(産卵前時間)した後、切り裂いた葉の組織内に産卵するが、産卵前時間は受精卵を産む時の方が、未受精卵を産む時に比べて顕著に長く、不受精卵産下の場合に、より時間を費やしていることが明かとなった。多回交尾する本種では、精子置換による精子競争がみられ、常に後から交尾した雄の精子が受精に使われていることを明らかにした。すなわち、後から交尾した雄はペニス先端の小突起を使って、先に交尾した雄の精子を雌の受精のうから掻き出し、その後自分の精子を送り込むことをつきとめた。2.アカスジチュウレンジバチの性決定は、2遺伝子座上の性複対立因子によって決まることを明らかにした。すなわち、2遺伝子座上の因子の一方でもヘテロの場合は雌に、共にホモの場合および半数体で因子がヘミの場合は雄になる。バラの新梢内に卵塊産卵する本種の性配分には、雌雄産下にリズムが見られることを明らかにした。雄卵はほぼ等間隔で雌卵と雌卵の間に挿入される形で産下され、常に一定の性比を確保する仕組みを獲得している。3.マイマイヒラタヒメバチの性決定は、カブラハバチと同様に1遺伝子座上の性複対立因子によって決まることを明らかにした。2倍体雄の生存力は半数体雄のそれと変わらず、成虫の形態も半数体雄と区別できない。今年度は植食性膜翅類のカブラハバチの性配分を中心に研究を行なった。カブラハバチは16L8D,25°C条件下で飼育した。羽化雌成虫は未交尾または交尾後、1日3時間、約10日間にわたってダイコンの葉に産卵させた。産卵後3日目の卵を解剖し、胚分裂プレパラートを作製し、染色体を観察して、染色体数から卵時点で雌(2n=16)、雄(n=8)を判定した。また、この方法と平行して、眼点欠色突然変異体を利用して、胚の眼点の色彩の有無から、卵の雌雄を判定する方法も用いた。結果は以下の通りであった。1.1回交尾雌による一次性配分のパターンには規則性がみられた。産卵開始13日目では雌比は著しく高く(10070%)、46日目には顕著に低下し(6020%)、7日目以後は受精卵である雌卵を産むことはなく(0%)、全て未受精卵であった。室内実験による10日間の平均雌比は約70%、また、野外における二次雌比は6070%であった。2.雌雄産下と産卵前時間との間には有意な相関があった。雌成虫は鋸状の産卵管で寄主植物の葉を切り裂き、一旦静止(産卵前時間)の後、産卵する。産卵前時間は受精卵を産む時の方が、未受精卵を産む時に比べ顕著に長く、不受精卵産下の場合により時間をかけていることが明らかになった。3.1回交尾により、雌受精のうに貯えられる精子数は平均約1万で、1卵の受精に約150の精子が使われ、産卵しない場合でも、1日約900の精子が消耗されることが推察された。

4.重交尾により、雌比および産卵数に回復がみられた。5.交配に蛹色突然変異体を用いることにより、重交尾した雌はその後は必ず2回目交尾雄の精子を受精に利用した(P2=1.0)。今年度は植食性のカブラハバチ、アカスジチュウレンジバチおよび寄生性のヒラタヒメバチの性決定または性配分機構に関する研究を行ない、以下の結果を得た。1.カブラハバチでは多回交尾により雌比の回復がみられるが、色彩突然変異を用いた交配実験により、重交尾後の受精卵の産卵には2回目交尾雄の精子のみが使われることが明らかになった。すなわち、本種では明瞭な精子競争がみられ、雄性器の特殊化した突起構造により、雌の受精のうに貯蔵された1回目交尾雄の精子を掻きだす機構を発見した。これまで多回交尾する寄生蜂や社会性蜂類では、雄親達の精子がほぼ平等に受精に使われることが知られており、精子優先はハチ目では初めての例である。2.アカスジチュウレンジバチの性決定機構は、同系交配による2倍体雄の出現率から、2遺伝子座性複対立因子によることが示唆された。2遺伝子座による性決定は不十分な実験結果に基づきハナバチで報告されているが、信頼できる例は本種ハバチが初めてと思われる。3.ヒラタヒメバチの同系交配実験により、F2世代において2倍体雄が2倍体雌とほぼ同数得られ、1遺伝子座支配で性が決定されることを明らかにした。2倍体雄成虫は半数体雄と形態的にまったく区別できず、2倍体雄は生じないとされてきた従来の考えがくつがえり、性配分の実験に見直しを必要とするとともに、今後の実験に配慮の必要性を示唆した。今年度は植食性のカブラハバチ、アカスジチュウレンジおよび寄生性のヒラタヒメバチの性決定ならびに性配分機構に関する研究を行った。1.カブラハバチの性配分に影響を与える環境要因を調べるため、奇主植物の量的形質として葉の面積、質的形質として葉の色および水分量をとりあげ、性比変動との関係を調べた。その結果、性比と葉の面積および色との相関性は見られなかったが、葉の水分量の増加に伴って雌比が有意に上昇した。2.カブラハバチの野外個体群の性比を調べるため、ダイコン畑から幼虫を採集し、室内飼育により蛹化した時点で調査した結果、雌比は約60%とやや雌に片寄っていた。3.卵塊産卵するバラの害虫アカスジチュウレンジの卵の胚分裂時の染色体数を調べ、雌(2n)と雄(n)を産卵時点で判別する方法により、一次性比と雌雄産下の順序を調べた。雌比は15°C産卵では約50%、25°C産卵では約70%で、温度上昇に伴い雌比は増加した。また、雌雄の配分には規則性が見られ、雄卵はほぼ等間隔で雌卵と雌卵の間に挿入される形で産下された。卵を個別に産むカブラハバチと異なり、保有卵を一度に産みきるアカスジチュウレンジでは、雌雄産下にリズムをつけることにより、常にほぼ一定の性比を確保する仕組みを獲得していると思われる。4.ヒラタヒメバチの性決定機構については、1遺伝子座上の性複対立遺伝子によることを予備的実験により推察していたが、今年度の豊富な追加実験によりこのことを明確にした。
ラジカルポリマーゲルを用いた超高速電荷輸送ソフト界面の構築

本研究は、有機安定ラジカル種がモノマー単位当たり置換した非共役系ポリマーである「ラジカルポリマー」を用いて、高速かつ高密度の電荷輸送・貯蔵機能をもつ電解質膨潤ゲル膜を創出し、膜の内部における電子移動とそれにともなうイオン輸送現象の全容解明により、革新的電極活物質を創出することを目的とする。特に、これらの支配因子と考えられる膜/電解液界面における物質移動を、ポリマーゲル表面への規則的・階層的構造の導入を手段として効率化する切り口から、大容量の電荷貯蔵に関わるソフト界面の化学を確立する。酸化還元活性なラジカル席が密集した電解液膨潤ゲルを、外部からの電気刺激により酸化状態やDonnan平衡が素早くダイナミックに変化する機能性ソフト界面と捉え、エネルギー分野を志向した材料開拓の切り口から、ソフト界面の分子科学創出の一例として貢献する。(1)界面構造制御による炭素フリーの活物質設計メソスコピックレベルの規則・階層的構造をポリマーゲル/電解液界面に形成させ、電極面積当たりのレドックス容量と充放電のレート特性を両立させた斬新な機能性ゲルを創出した。光架橋ラジカル膜へのパターニングや相分離を利用したイオン移動チャンネルの導入により、電荷や対イオンの正味の拡散距離を低減させた構造を構築し、ポリマー膜への電荷注入が対イオンによる電荷補償に律速されず、あたかも溶存レドックス種のように素早く応答するソフト界面として確立した。(2)電子・イオン輸送現象の解明と制御ポリマーのキャスト膜における低次元イオン輸送チャンネルを形成するイオノフォア機能を期待して、ラジカル置換ポリエーテル類へと展開、ラジカル部位の電荷補償カチオン種について、ポリエーテル相互作用に基づく拡散経路を形成させた。有効レドックス層として働くポリマー膜厚を把握し、対イオンの拡散性向上が不活性層低減に繋がることを実証した。ニトロキシドやガルビノキシルなどの有機安定ラジカル種がモノマー単位当たり置換した非共役系ポリマーである「ラジカルポリマー」を用いて、高速かつ高密度の電荷輸送・貯蔵機能をもつ電解質膨潤ゲル膜を創出し、電子・イオン輸送現象の全容解明により有機二次電池の具体化に不可欠な革新的電極活物質を創出することを目的とする。これらの支配因子と考えられる膜/電解液界面における物質移動を効率化する切り口から、大容量の電荷貯蔵に関わるソフト界面の化学を確立する。本年度の研究成果を以下に列記する。(1)電解液膨潤ゲルを形成するラジカルポリマーの設計と合成:ニトロキシドラジカルやガルビノキシルをモノマー当りに置換したラジカルポリマーについて、自己電子交換による電荷輸送に適したラジカル席間距離を有する高密度ポリマー骨格を設計した。ラジカル濃度高く合成する条件を明確にするとともに、電気化学的に可逆応答を示すポリマーを絞り込んだ。電解液中で膨潤させるため、ラジカルポリマーに臨界架橋密度以上の架橋構造を導入した。電極上に湿式法で膜厚制御しながら成膜した後に架橋体へと効率的に変換するため、光架橋や熱架橋に適した官能基を導入したポリマーを合成し、分子構造を明らかにした。(2)ラジカルポリマー/電解液界面の有機電気化学確立:ニトロキシドラジカルはオキソアンモニウムカチオンとの間で可逆性高いレドックス応答を示すこと、ガルビノキシルの電極反応はガルビノラートアニオンを可逆的に与えることを明らかにした。電極反応速度や対イオンの拡散係数を実測し、溶媒因子や対イオン種との相関を明確にした。安定ラジカル種の速い外圏的電子移動が、膨潤ゲル中でも大きな電極反動速度を与えることを実証し、高速電荷輸送可能な機能性ゲルとして提案できた。レドックス席を酸化型や還元型の両酸化状態で単離・同定し、化学安定性や耐久性も部分的に把握している。
不公正ファイナンスと会計―新しい監査の役割についての研究―

不公正ファイナンスがなされている企業(不公正ファイナンスがなされている可能性のある企業を含む)の状況を分析し、その実態を解明するために研究を行ってきた。不公正ファイナンスとは新しい概念であり、今後、より研究がなされる分野であると考える。2012年9月から2013年3月まで研究活動を行った成果としては、2回の研究報告を行った。2013年4月から2014年3月までは、前年度で得られた質問やアドバイスを吟味し、さらに研究会への出席や関連する裁判の傍聴や大規模な図書館での情報収集を行うことで論文等を5本執筆した。明らかにすべきテーマは1不公正ファイナンスの特徴2不公正ファイナンスの実態3不公正ファイナンスがなされている可能性のある企業の公認会計士監査についてであった。不公正ファイナンスに関わる研究を行っている研究者が参加する明治大学・社会科学研究科主催の研究会(毎月1回)に参加し、意見交換や研究報告を聞くことによって明らかにすべきテーマの研究を続けた。具体的にはA社、S社、K社の事例を中心に検討を行った。個別企業における不公正ファイナンスの実態が明らかとなった(テーマ1)。こうした実態と文献を中心に研究を進めた結果、不公正ファイナンスの特徴もまとまりつつある(テーマ2)。公認会計士監査については、新たにつくられる「不正対応基準(案)」の内容を取り上げて研究を進めているところである(テーマ3)2012年9月から2013年3月まで研究活動を行った成果としては、下記の2回の研究報告を行ったことである。・「昭和ゴム事件と会計・監査問題」、単独、商学研究科第5回学術セミナー、主催:明治大学大学院(於:明治大学)2012年10月。ここでは、不公正ファイナンスが行われている可能性のある企業を取り上げて、事例として報告を行った。・「不公正ファイナンスの特徴と公認会計士監査の関係について」、単独、JSA三重支部例会、(於:三重短期大学)2012年12月。ここでは、不公正ファイナンスの特徴を整理するために、文献をまとめて、不公正ファイナンスの特徴を報告し、不公正ファイナンスが行われている可能性のある企業の公認会計士監査がどうであったのかを過去の事例を踏まえて整理した。昨年度に引き続き、不公正ファイナンスがなされている企業(不公正ファイナンスがなされている可能性のある企業を含む)の状況を分析し、その実態を解明するために研究を行ってきた。2012年度は、研究成果として報告を中心にして行った。主な論文は下記のとおりである。・「不公正ファイナンスの特徴についての一考察ーペイントハウス社の事例を中心にしてー」単著、2013.9、三重短期大学地域問題研究所『地研年報』第18号。・「監査における不正リスク対応基準」と公認会計士監査の役割ーオリンパスの事例を通してー」単著、2014.2、三重短期大学法経学会『三重法経』142号。・「不公正ファイナンスと公認会計士監査の役割ー証券取引等監視委員会の告発事例を踏まえてー」単著、2014.3、三重短期大学法経学会『三重法経』143号。研究初年度は、報告を中心に、二年度目は、論文執筆活動を中心に研究に取り組んだ。明らかにすべきテーマ1不公正ファイナンスの特徴については、研究会へ参加することで、不公正ファイナンスが行われている企業や不公正ファイナンスがなされている可能性のある企業の事例報告を聞き、ある程度まで分析が進んでいる。さらに文献からの調査研究が必要であり、文章にまとめていく作業が必要であると考えている。明らかにすべきテーマ2不公正ファイナンスがなされている企業(不公正ファイナンスがなされている可能性のある企業)の実態については、研究会へ参加することで、企業内部の人からの企業の状況報告を聞くことで明らかになりつつある。実態については、「昭和ゴム事件と会計・監査問題」(商学研究科第5回学術セミナー、主催:明治大学大学院(於:明治大学)2012年10月)を単独で報告を行った。。

この実態研究で不公正ファイナンスの実態が見えてきた。文章にまとめていく必要がある。明らかにすべきテーマ3不公正ファイナンスがなされている企業(不公正ファイナンスがなされている可能性のある企業も含む)において公認会計士監査が機能していたのか?については、不正対応基準(仮称)を分析することで取り組んでいる最中である。総合すると、テーマ1は50%程度研究が進んでおり、テーマ2は60%程度研究が進んでおり、テーマ3は20%程度研究が進んでいる。全体的には43%程度研究が進んでおり、やや遅れている。論文として文章にまとめていく必要がある。25年度が最終年度であるため、記入しない。昨年度は、研究報告を中心に行ってきた。今後は論文等を通じて文書にまとめて研究成果を社会に発信していくことを目指す。研究を進めて行く上で今後も引き続き、明治大学社会科学研究所主催の研究会(毎月1回)に参加し、不公正ファイナンスの行われている企業あるいは行われる可能性のある企業の実例報告を聞き、他分野(金融論、機関投資家論等)の研究者の意見交換を行い、研究を進める。今後は文書としてまとめていくことを目標とするため、物品として研究用のプリンター(70,000円)が必要になると想定される。これは当初の計画には載っていないが、大量の報告書を作成するために必要な研究用の物品である。また、当初の予定どおりインク代も必要となる。毎月1回の研究会に参加するため当初の予定どおり、旅費(名古屋から東京往復代金1回40,000円)が必要となる。以上の研究体制により、今後も引き続き明らかにすべきテーマ1不公正ファイナンスの特徴2不公正ファイナンスの実態3不公正ファイナンスがなされている企業の財務諸表監査について一定の成果をまとめていく。特にテーマ3の不公正ファイナンスがなされている企業(不公正ファイナンスがなされている可能のある企業)に対する財務諸表監査を重点的に取り組み研究成果をまとめていく。
老化に伴う循環器疾患におけるCavinファミリーの作用機構の解明

PTRF/Cavin-1ノックアウトマウスの心筋細胞ではwild-type (WT)マウスの心筋細胞と比べ、カベオラの数の有意な減少を認めた。また、PTRF/Cavin-1ノックアウトマウスの心臓ではWTマウスと比べ心筋細胞の肥大と線維化の増加と収縮能の低下を認めた。MURCノックアウトマウスでは、α1受容体刺激薬誘発性心肥大や低酸素誘発性肺高血圧の減弱を認めたが、腹部動脈瘤では悪化を認めた。以上の結果から、PTRF/Cavin-1が心機能を調節していることと、MURCが心肥大、肺高血圧、腹部大動脈瘤の進展に関与していることが明らかとなった。1PTRF/Cavin-1ノックアウト(KO)マウスの心筋細胞ではwild-type (WT)マウスの心筋細胞と比べ、カベオラの数の有意な減少が認められ、PTRF/Cavin-1が心筋細胞のおけるカベオラの形成に重要であることが明らかとなった。2WTマウスとPTRF/Cavin-1 KOマウスの心機能を比較検討し、PTRF/Cavin-1 KOマウスでは心収縮能の低下を認めた。また、PTRF/Cavin-1 KOマウスの心臓では心筋細胞の肥大と線維化の増加を認めた。3WTマウスとPTRF/Cavin-1 KOマウスで心電図検査を行ったところ、WTマウスに比べPTRF/Cavin-1 KOマウスで低電位とQRSの延長を認めた。2). MURC/Cavin-4による心肥大・心不全の制御機構の検討1MURC/Cavin-4 KOマウスの心筋細胞ではWTマウスの心筋細胞と比べ、カベオラの数に有意な変化は認められなかった。2WTマウスとMURC/Cavin-4 KOマウスにα受容体刺激薬であるフェニレフリンを投与したところ、MURC/Cavin-4 KOマウスではWTマウスに比べ心肥大は抑制されていた。3MURC/Cavin-4 KOマウスの心臓ではフェニレフリン刺激によるERKの活性化がWTマウスの心臓に比べ抑制されていた。4WTマウスとMURC/Cavin-4 KOマウスに大動脈弓部の縮窄による圧負荷を加えたところ、MURC/Cavin-4 KOマウスではWTマウスに比べ心機能障害は軽度であった。5MURC/Cavin-4を心筋細胞に過剰発現させたトランスジェニックマウスでは心機能障害がみられるが、BGP-15がインスリン様増殖因子1受容体(IGF1R)のリン酸化を亢進し、心機能の改善をもたらすことを見出した。これらの結果から、PTRF/Cavin-1とMURC/Cavin-4が心肥大や心機能に重要であることが明らかになった。2). MURC/Cavin-4による心肥大・心不全の制御機構の検討1MURC/Cavin-4のcoiled-coil domainを欠失させたMURC/Cavin-4の変異体(ΔCC)を作成し、coiled-coil domainの機能を検討した。心筋細胞で全長MURC/Cavin-4は細胞膜に局在するが、ΔCCは細胞膜ではなく細胞質に存在し、coiled-coil domainはMURC/Cavin-4が細胞膜に局在するために必須であることが明らかになった。2ΔCCとCav3の結合能はΔCCでも保たれていた。そして、ΔCCを発現させた心筋細胞の細胞膜分画でCav3の蛋白レベルが減少していた。しかしΔCCは心筋細胞のCav3のmRNA発現には影響していなかった。これらのことからΔCCは心筋細胞でCav3と結合し、膜への局在を障害し蛋白発現を減少させると考えられた。すなわちMURCのcoiled-coilドメインはCav3の膜への輸送と安定化に必要と考えられた。3ΔCCを心臓に発現させたトランスジェニック(ΔCC-Tg)マウスの心臓では野生型(NTg)マウスに比べ、Cav3蛋白の減少とERKの活性化、心肥大を伴う心機能低下を認めた。4これらの結果からMURC/cavin-4のcoiled-coilドメインは細胞膜への輸送に必須で、Cav3が細胞膜で安定して存在するために重要な役割を果たしており、MURC/cavin-4は重要なカベオラ局在蛋白として心機能を制御していることが示された。PTRF/Cavin-1とMURC/Cavin-4の心臓での作用機序や役割が明らかにできたため。これらの結果から、PTRF/Cavin-1とMURC/Cavin-4が心肥大や心機能、肺高血圧、腹部大動脈瘤の発症に関与していることが明らかになった。

PTRF/Cavin-1とMURC/Cavin-4が、心筋細胞の機能を維持するのに重要であることを明らかにできたが、細胞老化の制御機構が十分に検討できていないため。引き続きPTRF/Cavin-1とMURC/Cavin-4の老化に伴う分子機構の関連とその制御機構を明らかにし、老化に伴う心不全・除脈性不整脈における役割の検討を行う。医歯薬学PTRF/Cavin-1とMURC/Cavin-4の老化に伴う分子機構の関連とその制御機構を明らかにし、老化に伴う心不全・除脈性不整脈における役割の検討を行う。本年度は消耗品の購入が必要なかったため物品費としての支出がなかったため。実験に必要な消耗品の購入と研究領域の情報収集や研究成果の発表のための学会発表や論文投稿などに使用予定である。
自発的水透過膜によるゼロエネルギー廃水濃縮

本研究では、エネルギーコストの極端に低い廃水・汚染水浄化濃縮技術の開発を目的として、自然エネルギー源である海水と汚染水間の浸透圧差を利用した自発的水透過を生じる革新的正浸透(FO)膜の創製を行った。新規FO膜としては、高い透水性能と高いイオン阻止能の双方を両立する膜を目指して、水のみを選択的に透過可能な生体模倣型ウォーターチャネル膜、並びに荷電反発機能を有するミクロ相分離ハイドロゲル膜の2つの方向から検討を行った。さらに、FO膜プロセスの実用化では避けることができない課題である膜ファウリングについても評価を行った。1.新規FO膜の創製1.1ウォーターチャネルFO膜の創製生体膜の水チャネルは、水のみを特異的に透過する生体分子集合体が、極めて薄いリン脂質二重膜内に自発的に配勾した分子集合体である。研究代表者らのグループでは、水チャネルをリン脂質二重膜に組み込んだ生体模倣膜の作製に関する研究を行っており、水チャネルの形成が透水性を飛躍的に増大可能であることを確かめている。本年度は、膜性能の向上と本手法の汎用性を示すため、チャネル物質としてGramicidin Aを用いた生体膜模倣型RO膜の作製を行った。今回は、Gramicidin Aの導入が膜性能に与える影響、及び、脂質二分子膜中におけるGramicidin Aのチャネル構造の評価を行った。NaCl阻止率に関しては95%以上の非常に高い値を示し、市販のRO膜と同等の性能を達成できた。1.2荷電反発機能を有するミクロ相分離ハイドロゲルFO膜の創製高性能なFO膜を創製するために、P層、N層及び支持体を全て同一高分子マトリクス(PVA)にして熱処理や化学的架橋を行うことで不均一架橋構造を形成したFO用イオンバリヤー膜(FO-IB膜)の作製を行った。さらにビニルアルコール基と荷電基のブロック共重合体を新規合成して荷電層形成に使用しPVAの結晶化領域と水チャネル領域をミクロ相分離構造により形成した膜を作製した。得られた膜のFOモードにおける水透過性を測定した結果、市販FO膜より2倍高い値が得られた。2.FO膜への耐ファウリング性の付与本研究ではFOプロセスにおける各種条件が膜ファウリングにどのように影響して、プロセスの性能低下を引き起こすかを検討した。特にファウラント種、FO膜の向き、DSの塩濃度、Ca^<2+>イオンの有無がファウリング挙動にどのように影響するかを詳細に検討し、ファウリング挙動の解明を行った。また膜表面へ抗菌性のリゾチームを固定することにより、バイオファウリングの抑制を達成した。1.新規FO膜の創製(1.1ウォーターチャネルFO膜の創製)本年度は、支持体である多孔質アルミナ膜をシランカップリング剤により疎水化し、リポソームとの間の疎水性相互作用によりリン脂質二分子膜を形成及び固定化することを試みた。リポソームにチャネル物質であるGramicidin Aを導入した際の膜性能として、NaCl阻止率に関しては98%以上の非常に高い値を示し、市販のRO膜と同等の性能を達成できた。FO試験においても市販膜を超える透水性能を有していることも確認している。(1.2荷電反発機能を有するミクロ相分離ハイドロゲルFO膜の創製)本年度はビニルアルコール基と荷電基のブロック共重合体を新規合成し、この共重合体で作製した荷電層を支持体上に、正荷電層と負荷電層をそれぞれ1020μmの厚みで形成することでFO用イオンバリヤー膜(FOーIB膜)の作製を行った。得られたFO膜を使用してFO性能評価を行った結果、市販FO膜(HTI社製)の水選択透過性(=水透過性/塩透過性)が約300に対して、高いグルタルアルデヒド(GA)架橋条件で作製したFOーIB膜の水選択透過性は600以上になり、約2倍高い水選択透過性が得られた。2.FO膜のファウリング挙動の検討本年度は、平膜型FO膜のファウリング挙動に関して、支持体内におけるファウラント分布の詳細解析を行うとともに、洗浄操作による可逆性について検討を行った。一方、中空糸型FO膜の透水性能解析手法の開発を行うとともに、中空糸型FO膜のファウリング挙動に関してその評価体系を確立した。3.FO膜を用いた浸透圧発電評価浸透圧発電を評価するラボスケールの装置を作製した。特に発電効率に及ぼす条件として、透水量、塩阻止率の影響を明らかにした。1.新規FO膜の創製1.1ウォーターチャネルFO膜の創製:本年度は高安定かつ高性能なウォーターチャネルFO膜を目指して、多孔質アルミナ膜に導入するアルキル鎖やリン脂質のアルキル鎖の鎖長、並びに脂質の相転移温度がSLBの形成や安定性に与える影響について検討した。主な結果として、アルミナ膜に導入するアルキル鎖の鎖長がリン脂質のアルキル鎖の鎖長と近い場合にのみSLBが形成可能であることを明らかにした。

また、相転移温度の高いリン脂質(DPPC)をPOPCに混合することにより、低NaCl漏出率を有するSLBが得られることを見出した。1.2荷電反発機能を有するミクロ相分離ハイドロゲルFO膜の創製:本年度はビニルアルコール基と荷電基のブロック共重合体を新規合成し、この共重合体で作製した荷電層を支持体上に、正荷電層と負荷電層を形成したFO用イオンバリヤー膜(FOーIB膜)を作製した。SEM観察より正荷電層・負荷電層の厚みはそれぞれ10μmであり、薄膜化を達成した。また、化学的架橋による膜は緻密化により水選択透過性が向上することが確認された。高分子電解質としてポリジアリルジメチルアンモニウムクロライド(PDADMAC)を用いた拡散透析において、市販FO膜と比較して約2倍の水選択透過性を保ち、市販FO膜と同等の水流束を示す膜が得られた。2.FO膜表面改質による耐バイオファウリング性の付与本年度は、表面開始原子移動ラジカル重合(SI-ATRP)により高い親水性を有するリン脂質(MPC)ポリマーを膜表面にグラフト重合し、微生物の付着抑制に関する検討を行った。開始剤の固定化方法を最適化することにより、膜性能を維持しつつMPCポリマーを固定化することに成功した。バイオファウリング加速試験から、MPCポリマー固定化膜においては透水量の低下はみられず一定の流量が維持された。共焦点レーザー顕微鏡による膜表面観察の結果、MPCポリマー固定化膜では微生物付着が殆ど見られなかった。26年度が最終年度であるため、記入しない。膜分離工学26年度が最終年度であるため、記入しない。新規FO膜の作製およびFO膜への耐ファウリング性の付与について検討を加え、これらの成果は下記のように、論文発表や学会発表も行った。このようにほぼ当初の計画通りの結果を得たと言える。新規FO膜の創製およびFO膜のファウリング挙動について詳細な検討を加え、これらの成果は下記のように、論文発表や学会発表を行った。今後も引き続き、新規FO膜の作製およびFO膜のファウリング挙動の検討を行うと共に、浸透圧発電に向けた検討にも着手していきたい。今後も引き続き、新規FO膜の作製およびFO膜のファウリング挙動の検討を行うとともに、浸透圧発電に向けた検討を加え、システム全体の最適化にも着手していきたい。具体的には、ウォーターチャネルFO膜の創製に関しては、生体模倣膜の強度(耐圧性)向上を目指し、リン脂質-リン脂質間、又はリン脂質-支持体間を化学的に架橋に関する検討を行う。荷電反発機能を有するミクロ相分離ハイドロゲルFO膜の創製に関しては、ブロック共重合体を使用したP層、N層の薄膜形成法、および支持体構造の検討を行うことで、昨年度作製したFOーIB膜のFO性能(透水量、塩阻止率)の向上を目指す。さらにこのFOーIB膜に最適な駆動溶液(DS)の探索を行う。一方、FO膜のファウリング挙動の検討に関しては、駆動液に海水を用いた実験系について、駆動液側、処理水側ともにファウリング挙動を検討するとともに、実プロセスを想定した運転方法の確立を目指す。また、FO膜を用いた浸透圧発電評価に関しては、昨年度に作製したラボスケールの浸透圧発電評価装置を用いて、発電効率に及ぼす種々の条件について継続検討を行う。
パラジウム触媒を用いたアリル系基質の高選択的分子変換反応

アルキル化の一種である、アリル化は炭素骨格構築法として合成化学的に有用である。しかしアリル型求電子剤の脱離基に対して位と(C)位の2カ所で反応する可能性がある。研究者は、アリル化における軽視されがちだが、極めて重要な位置選択性の問題解決を軸として反応開発に取り組んできた。そして、パラジウムあるいは銅触媒存在下、内部系アリルアルコールのγ位置選択的および立体特異的アリル化反応が進行することを見出した。Pd(II)錯体とアリールホウ酸とのトランスメタル化で生成する求電子的なカチオン性Pd(II)錯体Ar-Pdが酢酸アリルの不飽和結合へ付加(挿入)し、続いてsyn-[○!R]-アセトキシ脱離する段階的な機構を経て反応が進行する。本研究では、これら中間で発生する種々パラジウム錯体の単離、ならびに得られた錯体を触媒前駆体に用いたカップリング反応について検討した。本反応はシンナミルアルコール誘導体とアリールホウ酸のカップリング反応にも適用でき、gem-ジアリールアルカン誘導体の効率的な合成法となった。このカップリングを鍵反応として利用することにより、抗鬱薬(+)-sertralineの形式合成を達成した。光学活性シンナミルアルコール誘導体とフェニルホウ酸のカップリング反応は1,3-synの関係で立体特異的に進行し、光学活性gem-ジアリールアルカンを与えた。研究者は最近Pd触媒によるアリールホウ酸と(E)-酢酸アリル類のγ位選択的立体特異的クロスカップリング反応を見出した。触媒量のPd(OAc)_2、1,10-Phenanthroline(あるいは2,2'-bipyiridine)、AgSbF_6存在下、R体の光学活性酢酸アリルに対してアリールホウ酸を60°Cで作用させたところ、基質の構造に依存する事無くγ位および立体選択的にアリル-アリールカップリング反応が進行した。また本反応は、脱離基と求核剤が1,3-synの関係で立体特異的に進行しS体のカップリング生成物を与えた。本研究では、スルホンアミドキノリン-パラジウム二核錯体を設計合成し、これを触媒前駆体として用いたアリル-アリールカップリング反応について検討した。アニオン性スルホンアミド部を有する配位子を含むパラジウム二核錯体が、フェニルホウ酸と光学活性な酢酸アリル基質のカップリング反応において有効な触媒前駆体として作用した。既に報告している触媒系と同様に反応は完全なγ位選択性を伴って進行した。立体特異性についても遜色なく1,3-synの立体化学で基質の光学純度をほぼ保ったカップリング生成物が得られた。本触媒系は銀塩の添加を必要としないという利点を有する。反応中間体として単核の中性なパラジウム種が推定される。本研究の結果より、本アリル-アリールカップリング反応においてパラジウム中心のカチオン性が必須ではないことが示唆される。アルキル化の一種である、いわゆる"アリル化"は炭素骨格構築法として合成化学的に有用である。対応する飽和求電子剤の反応よりも容易であり、生成物のアルケン部位を幅広く誘導化できる。しかしアリル型求電子剤の脱離基に対してα位とγ位の2カ所で反応する可能性がある。研究者はアリル化における軽視されがちだが、極めて重要な位置選択性の問題解決を軸として反応開発に取り組んできた。研究者は、パラジウム触媒による高選択的アリル化反応の開発とともに、他の遷移金属種にも対象を広げて研究を行った。当該年度において、銅/β-ジケトン型触媒によるケテンシリルアセタールのγ位選択的立体特異的アリル化を見出した。光学活性なリン酸アリルの反応は、1,3-antiの立体化学で完全な不斉転写を伴って進行し、キラルなγ,δ-不飽和エステル化合物が生成する。また、より直接的な手法としてC-H活性化による触媒的有機金属種の発生を利用した位置選択的アリル化反応にも最近研究を展開している。1,3-アゾール類(オキサゾール、オキサジアゾール、チアゾール)、ピリジン-N-オキシド、フルオロアレーン類と第2級(Z)-リン酸アリル類の銅触媒C(sp2)-Hアリル化反応が穏和な条件下、γ位およびE選択的に進行する。光学活性なリン酸アリルの反応は、1,3-antiの立体化学で優れた不斉転写を伴って進行し、アリル位に不斉中心を構築できる。本手法は、電子不足(ヘテロ)芳香族化合物類に対して第2級アルキル基を位置および立体を制御しながら直接導入することができる新しい形式のC(sp2)-Hアルキル化である。実際に、既存の遷移金属触媒C(sp2)-Hアルキル官能基化反応では(ヘテロ)アレーン類に第2級アルキル基を導入する事は困難であり、特に立体制御を伴った反応は殆ど知られていない。