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非アルキメデス的解析空間の特異ホモロジー論および積分論

非アルキメデス的解析空間の特異ホモロジー論と積分論について研究した。その過程において、交付申請書にて示唆したようにp進Banach解析やp進表現論を細かく掘り下げることで諸理論の精緻化を目指した。具体的にはまずp進Banach代数のBerkovichスペクトルを計算することで位相空間の普遍的なcompact化の1つであるBanachewskiコンパクト化の新たな関手的構成を与え、その応用として準同型の自動連続性に関するKaplanski予想の弱予想のp進化を証明し、位相空間のp進解析的なGel'fand理論やbase change理論を完成させた。これらを用い、ZFC公理系から独立な命題をp進解析の文脈で得た。p進表現論に対しては、まずp進Banach空間に作用する1つの作用素のスペクトル理論を考察した。これによりp進行列の対角化可能性問題に対する有限的アルゴリズムを還元の反復により構築した。この結果は後に自身により拡張され、最終的には一般の位相モノイドのp進表現の半単純性を判定するアルゴリズムに昇華した。また位相空間論とp進表現論を結びつける1つの試みとして、副有限群に対するSchneider--Teitelbaum理論を正規測度論的アプローチにより局所副有限群に拡張することに成功した。これによりp進Banach表現の連続inductionをコンパクトハウスドルフ平坦線形位相加群の言葉に翻訳した。この延長線上に可換副有限群と可換離散群の間の双対性のズレを見出し、具体的に可換形式群のAmice変換を用いて可換離散群の双対として可換副有限群が現れないというp進特有の現象を観察した。このことはp進における作用素環的量子群論の可能性を示唆するものであり、そこに将来的な研究対象をいくつか見出している。以上により非アルキメデス的解析空間の特異ホモロジー論と積分論の精緻化に向けた土台を完成させることができたので、最後にSchlozeのperfetoid理論に関連する一様代数のTate acyclicityについての4つのopen questionをほぼ解き、ホモロジー理論で最も困難を極めた空間の貼り合わせ問題をおおよそ抜本的に解析することができた。将来的にはperfectoidを用いたホモロジーの再定式化も可能であると予想している。最終年度である。最終年度である。ベルコビッチ空間の非アルキメデス的解析的特異ホモロジー論の精緻化を目指し、その礎としてp進表現論とp進解析論の未開拓分野の基礎付けを行い、それに伴って量子論のp進的解釈や位相空間論のストーン双対性のp進的解釈を与えた。まずp進行列の対角化問題に取り組んだ。整係数p進行列の対角化可能性問題と還元の関係は数論から物理学まで幅広い分野において興味が持たれているテーマであったが、p進解析論が未発達であったため十分な研究が進んでいなかった。そこで整係数p進行列の対角化可能性と還元の関係を完全に決定し、実際に対角化可能性判定アルゴリズムを剰余体上の有限的操作で構成した。この無限次元拡張も行うことで、p進作用素の古典的なスペクトル理論を大幅に精密化させることができ、結果的にヒルベルト空間上の作用素のスペクトル理論を必要としていた量子論のp進化に成功した。物理学のp進化とその解析は経路積分のアデール的拡張を始めとする近代的・近未来的科学に大いなる貢献が期待される。次に上の結果を一般のp進表現に対し拡張した。この結果によりp進表現の解析をp進作用素環論の還元により法p左加群の代数的計算に帰着させることが可能になり,更にp進表現の族に標準的な付加構造を定めた。この付加構造はスペクトル理論・ブロック理論・フーリエ変換理論といった古典的な分解理論を含む巨大な一般化である。更に副有限群のP進連続表現の岩澤型双対理論を局所副有限群に拡帳した。これにより従来の双対理論では直接的な手法で扱えなかったp進線形代数群も同時に扱えるようになった。そしてp進解析の重要なテーマとしてp進可換作用素環のスペクトル理論が考えられるが依然未発達の分野であった。そこで一般の空間に対しp進連続関数の解析を完成させ、ゲルファント理論とストーン双対理論という理論のp進化に成功し、自動連続性に関するカプランスキー予想の弱主張のp進化の肯定的証明を与え、p進解析のある命題が数学の基本的な公理系からは証明も反証もできない命題であることを示した。

また位相空間論とp進表現論を結びつける1つの試みとして、副有限群に対するSchneider--Teitelbaum理論を正規測度論的アプローチにより局所副有限群に拡張することに成功した。これによりp進Banach表現の連続inductionをコンパクトハウスドルフ平坦線形位相加群の言葉に翻訳した。この延長線上に可換副有限群と可換離散群の間の双対性のズレを見出し、具体的に可換形式群のAmice変換を用いて可換離散群の双対として可換副有限群が現れないというp進特有の現象を観察した。このことはp進における作用素環的量子群論の可能性を示唆するものであり、そこに将来的な研究対象をいくつか見出している。以上により非アルキメデス的解析空間の特異ホモロジー論と積分論の精緻化に向けた土台を完成させることができたので、最後にSchlozeのperfetoid理論に関連する一様代数のTate acyclicityについての4つのopen questionをほぼ解き、ホモロジー理論で最も困難を極めた空間の貼り合わせ問題をおおよそ抜本的に解析することができた。将来的にはperfectoidを用いたホモロジーの再定式化も可能であると予想している。最終年度である。最終年度である。提出した研究計画の1年目の内容を大幅に上回り2年目の内容にまで手を出すことに成功したため。実際この1年間余りでプレプリントサーバーに投稿したプレプリント数は5本と、数理科学研究者としては異例の早さで研究が進んでいることが分かる。1年目の成功を鑑みると提出した研究計画の2年目の内容におおよそ沿って研究を行うことで更なる躍進が期待されるが、従来の想定より研究進行が順調であるため研究計画を前提にした上でそれ以上に視野を広げて新しい方法論を吸収していくつもりである。研究テーマが数学全体を統べる分野横断的なものであり物理学との相互作用も期待される分、多角的なアプローチを持って研究を行うことで研究目的の達成もしやすくなると思われる。
フッ素18核の核異性体二次ビームによるクーロン励起

恒星の進化を研究する上で重要な天体核反応の低エネルギー領域での反応率を精度良く決定するために、高性能の反跳核分離装置が九州大学タンデム加速器実験施設に建設された。この反跳核分離装置は加速器からの重イオンビームによる核反応で生成した核を、元の一次ビームとのエネルギーおよび運動量の差を利用して電場・磁場の組み合わせによりS/N良く分離する装置である。この反跳核分離装置をうまく利用することで反応生成核を二次ビームとして取り出すことが可能となる。本研究では、九州大学タンデム加速器実験施設における不安定核二次ビームの核分光実験の実現を目指して、二次ビーム生成のための開発を行った。タンデム加速器からの重イオン一次ビームと軽い標的核の組み合わせによる、逆運動学的核融合反応により不安定核を生成し、反跳核分離装置を利用して一次ビームから分離、分離装置の最終焦点面に純度良く導くことで二次ビームを実現する。逆運動学を利用するのは、二次反応に充分な二次ビームエネルギーを得、かつ反跳を前方に収束させて二次ビームの輸送効率の向上を図るためである。当初目標としていたフッ素18二次ビームを生成するのは困難と判断されたため、より条件の良いナトリウム22についての開発を進める事とし、後者については毎秒10の4乗個の純度の良い二次ビームを得ることが可能となった。また実験やビーム調整に必要な荷電粒子測定系の開発を行い、放射線損傷・高計数率に耐え、TOF測定に適した高速の時間応答を備えた二次元位置感応型荷電粒子検出器および、専用の回路を製作した。今後更に開発を進め、不安定核二次ビームのクーロン励起による核分光実験の実現を目指す。荷電粒子検出装置の開発二次ビームによるクーロン励起に必要な荷電粒子検出装置の設計ならびに製作をおこなった。荷電粒子検出器として当初予定していたシリコン半導体検出器は採用せず、ランニングコストを抑えるために放射線損傷に強いプラスチックシンチレータを採用した。大立体角をカバーし、かつ精度の良い位置分解能を実現するために、検出器はライトガイドと薄いプラスティックの2層構造とし、背面に6台の位置感応型光電子増倍管を配置した。これはポジトロン(PET)による診断の分野で使われている位置感応型ガンマ線検出器の位置検出の原理を荷電粒子(重イオン)検出器に応用したものであり、このような検出器を2台用意することでカバーされる立体角は全空間の7割以上になる。テスト実験の結果では位置分解能として1mm程度が得られており、本クーロン励起実験における使用目的に充分な性能であることがわかった。荷電粒子検出装置用回路の開発上記検出装置は全体で12台の光電子増倍管で構成されるため、12系統の高圧電源が必要であり、また2台の検出器を合わせて16系統のエネルギー信号を取り扱う必要がある。この目的のために専用の12チャンネルの高圧電源と16チャンネルのリニア信号用遅延・減衰回路を設計・製作した。ビーム開発二次ビーム生成に必要な大強度一次ビームの引き出しテストをおこなった。この結果フッ素19ビームについては50-70pnA程の強度が得ることができた。開発中のガス標的と組み合わせたナトリウム22ビームの生成が期待できることがわかった。フッ素18ビームの生成に必要な酸素16ビームも同程度の強度であることがわかった。ビーム開発:当初目標としていたフツ素18二次ビームを生成するのは加速器および反跳核分離装置の制限から当面は困難であると判断されたため、より条件の良いナトリウム22についての開発を進める事とした。

この目的のためにフッ素19の一次ビームとヘリウム4ガス標的を組み合わせた逆運動学的核融合反応によりナトリウム22不安定核を生成し、反跳核分離装置を用いて二次ビームとして一次ビームから分離し、最終焦点面におけるエネルギー、スポットの形状などについて調べた。結果、ナトリウム22の10価イオンについて、反跳エネルギーの中心値から±10%の拡がりの範囲内に於いては、一次ビームの散乱に起因するバックグラウンドは問題とならず、非常に純度の高いナトリウム22の二次ビームが得られることが確認できた。一方、11価のイオンについては反跳エネルギーの中心値から-6%の位置に、散乱した一次ビームの漏れ込みによる強いバックグラウンドが観測された。ナトリウム22の10価のイオンを用いた場合、二次ビーム強度としては毎秒10の4乗個を得ることが可能であり、二次反応実験に必要な強度が実現できることが明らかとなった。ビームモニタ検出器の開発:ビーム調整や実験に必要な反跳核分離装置の最終焦点面に設置する二次元位置感応型の荷電粒子モニタ検出器を開発した。この検出器はプラスティックシンチレータと位置感応型光電子増倍管を組み合わせたもので、放射線損傷・高計数率に耐え、かつTOF測定に適した高速の時間応答を有する。とくに本研究のような逆運動学的手法による二次ビーム実験に於いては一次ビームの散乱に起因するバックグラウンドが問題となることが多く、様々な二次ビーム実験に於いてこのモニタ装置が非常に有効に働くと期待される。
アルゼンチンとタイでの腸管出血性大腸菌の流行状況と分離菌の性状及び我が国との比較

アルゼンチンの患者,特にHUS患者から分離されたEHECはO157、O145でstx2aとstx2c、eae、astA遺伝子が陽性であった。牛からも同様の性状を有する菌が分離された。一方、タイでは患者から分離されたEHECの約75%がstx1、eae遺伝子陽性のO111あるいはeae陰性のO145で、牛から分離されたEHECの多くもeae遺伝子陰性のO145か7種類の主要なO血清型以外であった。アルゼンチンでHUS等重症患者が多い理由として、eaeやstx2a/stx2cに加えastA遺伝子も関係している可能性が考えられた。実際EAST1が乳飲みマウスで液体貯留を起こすことも確認した。大腸菌には現在少なくとも185種類のO抗原が知られているが、我が国で発生した腸管出血性大腸菌(EHEC)感染症の重症化例のほろんどはO157が原因であった。しかし、富山でO111、ドイツでO104による死亡例を伴う集団事例が発生しnon-O157の重要性が増している。本研究では、EHEC感染症が流行し溶血性尿毒症症候群(HUS)の発生率が極めて高いアルゼンチンと下痢症が多く見られるがEHEC感染症の報告例がほとんどないタイをフィールドとして選定し、アルゼンチン、タイ及び我が国の家畜、環境及び下痢症患者からEHECを検出・分離し、分離株を3国間で比較し、重症化に関わるEHEC側の因子を明らかにすることを目的とした。アルゼンチンの家畜及び下痢症患者由来の便検体それぞれ310、283検体からstx遺伝子を検出した。家畜ではstx1が1、stx2が11、eaeAが38、stx2とeaeAが7検体で陽性となった。患者では、33検体でstx1が、85検体でstx2が、27検体でeaeAが陽性となった。環境検体については、98検体採取し8検体について調べた結果、eaeAが5検体で陽性となったものの、stxについては1型、2型とも検出されなかった。タイの検体については、下痢症患者検体から177株の大腸菌を分離し、そのうち61株でstxが陽性であった。環境検体については10検体を採取し現在解析中である。我が国については、牛8頭の様々な消化管部位から3旗遺伝子を検出したところ肛門から最も高い検出率でstx2では8検体全てで陽性であった。一方、牛の胆汁66検体、肝臓39検体から大腸菌と思われるコロニーから201株単離し、現在解析中である。我が国の下痢症患者検体ついては、200検体調べて2検体からstx陽性株が分離された。今後、stx陽性検体からEHECの分離を、分離菌株については細菌学的性状を詳細に調べて行く予定である。アルゼンチンの家畜及び下痢症患者検体からstx遺伝子を検出した106、36検体からそれぞれ38及び6株のSTECを単離した。家畜由来38株中eaeA陽性はstx2陽性の2株、hlyA陽性はstx1陽性の1株、saa陽性はstx2陽性の4株とstx1/stx2両陽性の7株、astA陽性はstx1陽性の1株とstx2陽性の5株であった。lpfAO113はstx2陽性の3株でのみ陰性であったがそれ以外では陽性であった。O血清型は、O153が3株、O8とO91がそれぞれ2株、O157とO145がそれぞれ1株、OUTが22株、roughが6株あった。下痢症患者由来の6株は、全てでstx2、eaeAとastAが陽性、そのうちO145が2株、O157が4株であった。タイの検体について、牛から分離されたSTEC45株の病原因子プロファイルを調べた。2株でeaeA陽性、6株でEAF陽性、1株でhlyA陽性、32株でsaa陽性、38株でlpfAO113陽性、36株でiha陽性、38株でeha陽性、1株でefaA1陽性、4株でastA陽性、2株でcdt陽性であった。下痢症患者から分離したSTEC 14株では、10株でeaeA陽性、1株でEAF陽性、1株でhlyA陽性、3株でsaa陽性、10株でlpfAO113陽性、12株でiha陽性、10株でeha陽性、10株でefaA1陽性、10株でastA陽性、1株でcnf陽性であった。我が国の牛肛門検体でstx遺伝子が陽性となった37検体から9株のSTECが分離できた。一方、下痢症患者便から分離したSTEC 7株についてO血清型を調べたところ、O26、O111、O119がそれぞれ1株、O103とO157がそれぞれ2株であった。今後分離したSTECの病原因子プロファイルなど細菌学的性状を調べて行く予定である。アルゼンチンにおいては、バイアブランカ近郊の河川11カ所から水を採取し、増菌培養後stx遺伝子をPCR法で検出した。その結果、1検体でstx1とstx2の両遺伝子が、4検体でstx2遺伝子のみ検出された.牛直腸スワブ

50検体からPCR法でstx遺伝子を検出した結果、stx1単独陽性が1検体、stx2単独陽性が8検体、stx1とstx2の両遺伝子陽性が9検体であった。昨年度牛から分離したSTEC(stx1陽性3株、stx2陽性32株、stx1/stx2両陽性9株)の病原因子プロファイルを調べた結果、7検体でeae遺伝子が、11検体でsaa遺伝子が、35検体でlpfA遺伝子が、9検体でastA遺伝子が陽性であった。stx2遺伝子のサブタイピングを行なった結果、stx2aが13株、stx2cが11株、stx2a/stx2cが3株と病原性が強いと言われているサブタイプが全体の約7割を占めた。残りは、stx2a/stx2dが9株、stx2gが3株、stx2b/stx2c/stx2gが1株あった。患者由来株はHUS由来が4株、そのうち、O157でstx2陽性株が3株、non-O157でstx2陽性株が1株で、この株は死亡した1歳3ヶ月齢の患児由来であった。血清型は現在解析中である。また、HUSを発症し、stx2陽性のO157が分離された1歳8ヶ月齢の男児の父からstx1陽性のnon-O157が、母からはstx2陽性のO157が分離された。Stx2陽性のO157が血性下痢を呈した3名の小児から分離された。水様性下痢症の幼児からはstx1陽性のnon-O157が分離された。タイの検体について、285頭の牛から糞便検体中のstx遺伝子を検出した。その結果、184検体からstx遺伝子が検出され、そのうちstx1単独陽性が30検体、stx2単独陽性が17検体、stx1/stx2両陽性が137検体あった。今後分離したSTECの代表的な株を選び、stx遺伝子のサブタイピング及びStx1、Stx2の産生性の比較を行ない、アルゼンチン、タイ及び我が国の分離STEC株の細菌学的性状を比較することで、なぜアルゼンチンで重症患者が多発するかについて明らかにして行く予定である。アルゼンチンの患者から分離されたSTEC24株のうち、O157が14株、O145が6株、O111が6株であった。病原因子の特徴として、stx2遺伝子陽性が20株で、全てeaeA、astA遺伝子陽性であった。Stx1陽性4株においても、全てeaeA陽性であったがastAは2株で陽性であった。Stx2の産生量をBead-ELISAで定量したところ、全ての株で300 ng/mL以上と高産生性であった。家畜由来株の特徴もstx2遺伝子陽性株が45株中42株と多いが、eaeA陽性はO157、3株とO145,3株のみであった。このうち、stx1遺伝子のみ陽性のO157で、astAが陰性であったが、残りの5株はastAが陽性であった。Stx2産生性については、10 ng/mLから600 ng/mL産生株まで様々な株が存在した。これらの結果よりアルゼンチンで患者から分離される病原性が強いと考えられるSTECの特徴としてStx2、eaeA、astA陽性,サブタイプはStx2a又はStx2cであった。一方、タイのSTECの特徴は家畜では、stx2遺伝子陽性の割合が高いものの、eaeA、astAの陽性率は低かった。患者由来株では、eaeA、astA陽性株は13株中10株と多いものの、そのうち7株はstx1遺伝子単独陽性であった。血清型も全てnon-O157であった。Stxの産生性をBead-ELISAで測定したところ、Stx1、Stx2とも毒素産生量は10から300 ng/mLの範囲であった。一方、我が国のSTECに関しては、牛の糞便65検体、あるいは肛門組織245検体からstx遺伝子を検出したところ、stx1遺伝子単独陽性が6と10検体、stx2遺伝子単独陽性が16と132検体、stx1とstx2遺伝子両陽性が7と61検体で陽性となった。しかしながら、分離できた30株について調べたところ、全てeaeAとastA遺伝子陰性であった。
スピンギャップ磁性体におけるランダムネスが誘起するボース粒子の局在化

本研究で主に対象にした化合物IPA-CuCl3とIPA-CuBr3との混晶系IPA-Cu(ClxBr1-x)3の磁気状態を明かにした。その結果, x = 0.95ではマグノン励起のブルーシフトが観測できた。x = 0.83では単純な2副格子の反強磁性体で説明できることが分かった。x=0.3, 0.25ではmuSR測定からボースグラス状態であることが分かった。比較物質として,半整数スピンで幾何学的スピンフラストレーションと一次元性を両立するスピンチューブCsCrF4やα-KCrF4の基底状態を明かにした後,不純物置換によってランダムネスの効果も明かにした。本研究で主に対象にした化合物IPA-CuCl_3とIPA-CuBr_3,さらにその混晶系IPA-Cu(Cl_xBr_<1-x>)3について,良質な単結晶試料が作製できる装置等を新規に導入し,現在,順調に稼働している。その結果,これまでは吸湿性がとても激しいため困難であった,混晶系のX線構造解析も可能となった。その結果,中間濃度領域では結晶構造の相転移が起こり,これまでの磁気モデルでは不適切であることが分かった。今後,新しい磁気モデルを確立し,これまでの実験結果を再検証する必要がある。中性子散乱実験については独国で予定通り実施した。3軸分光器を組み合わせたスピンエコー法を用いて,従来の方法では到達不可能な超高分解能(5μeV)測定が行えた。その結果,第一励起状態が磁気異方性によって縮退が解けていることを直接的に観測することに成功した。今後,この分野におけるさらなる研究の発展が期待できる。高周波電子スピン共鳴測定については大阪大学量子極限科学センターで順調に実験が進んでおり,パルス磁石を用いた50T程度までの高磁場,さらに^3Heを用いた1K以下での測定にも成功した。さらに強磁場磁化測定も順調に消化でき,総合的な解析を現在行っている最中である。これらの結果は比較対象として測定した,チューブ構造を有するフッ化物の実験結果と非常に酷似している。したがって今後,どのような共通点があるか詳細に検討する。ミューオンスピン共鳴の実験については諸般の事情でマシンタイムを確保できない状況であるが,近いうちに実験が出来ると思われる。本研究で主に対象にした化合物IPA-CuCl3とIPA-CuBr3との混晶系IPA-Cu(ClxBr1-x)3について,昨年度のX線構造解析の研究より,中間濃度領域では結晶構造の相転移が起こり,これまでの結晶モデルや磁気モデルでは不適切であることが分かっていた。今年度は主に高周波と強磁場を用いた電子スピン共鳴によって,その中間濃度領域におけるスピン構造の特定を行った。その結果,ボンランダムネスの効果を無視すれば,単純な2副格子の反強磁性共鳴で説明できることが分かった。さらに強磁場磁化測定より,スピンフロップ転移磁場も求まり,すべてが矛盾無く説明できることが分かった。今後はClイオンとBrイオンがランダムに置きかわっている効果について,結晶学的な見知から,さらに磁性の見知から追及する予定である。一方,結晶構造が変化する中間濃度領域においては,これまで試料の外形から構造の違いを判別することは難しかったが,昨年度導入した2次元イメージング複屈折装置から比較的簡単にその違いを明らかにすることが出来るようになった。詳細な実験を行うと,濃度分布によって,外見からは単相の単結晶試料と思われていた試料が,多相になっていることを明らかにすることが出来た。今後は単相試料だけを選びだすことによってさまざまな実験が期待できる。本研究で主に対象にした化合物(CH3)2CHNH3CuCl3(略称IPA-CuCl3IとIPA-CuBr3との混晶系IPA-Cu(ClxBr1-x)3について,昨年度行ったX線構造解析の研究より,中間濃度領域では結晶構造の相転移が起こり,これまでの結晶モデルや磁気モデルでは不適切であることが分かっていた。そこでまず構造相転移が起こっていない極めて微少量の混晶領域における中性子散乱実験をドイツとスイスを中心にして行った。その結果,ボンドランダムネスの効果による磁気励起バンドの広がりによって, 3軸分光器を組み合わせたスピンエコー法を用いた超分解能の測定の威力を発揮する事は出来なかった。しかしながら通常の3軸分光器を用いた実験において,ボースグラスと思われる状態の測定に成功した。しかしながらこの結果は,他の化合物で報告されている結果とは若干異なっており,ユニバーサルな議論が可能であるか,今後,より深い考察が必要であることが分かった。

一方,結晶構造が変化する中間濃度領域においては,これまで試料の外形から構造の違いを判別することは難しかった。そこで今年度は2次元イメージング複屈折装置を導入して,構造の違いを瞬時に判別出来る実験システムを整えた。その上で,強磁場と高周波を組み合わせた電子スピン共鳴測定より,理想的な反強磁性共鳴の実験結果が得られた。現在,理論解析中であるが,おそらく単純な2軸異方性のモデル説明できると思われる。これらの結果は比較対象として測定した,チューブ構造を有するフッ化物の実験結果と非常に酷似している。したがって今後,どのような共通点があるか詳細に検討する。本研究で主に対象にした化合物IPA-CuCl3とIPA-CuBr3との混晶系IPA-Cu(ClxBr1-x)3について,主に中間濃度領域における磁気状態を明かにするため,作製した試料の中から2次元イメージング複屈折装置より高品質な単相試料を抽出した。その試料を用いて強磁場中での磁化測定を行いスピンフロップが2-3 Tで起こることを明かにした。さらに高周波と強磁場を用いた電子スピン共鳴によって,その中間濃度領域におけるスピン構造の特定した。その結果,単純な2副格子の反強磁性共鳴で説明できることが分かった。この結果はスピンフラストレーション効果ではなく,ボース粒子として振る舞っているスピンダイマーにわずかなボンドランダムネスが発生するため,スピンギャップが消失したと考えることで説明できる。その結果,基底状態は磁性的であるため,有限の鎖間相互作用によって反強磁性長距離秩序を起こしたと思われる。中間濃度領域における結晶構造も実験結果も,歪んだチューブ構造を有するフッ化物と非常に似ているが,スピンフラストレーションの有無に大きな違いがあることが分かった。26年度が最終年度であるため、記入しない。低次元磁性体26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の最重要課題である試料作製環境の整備に関しては今年度でほぼ完成した。したがって今後多くの良質な試料を大量生産できると思われる。昨年度からの懸案であった結晶構造の相転移については,複屈折装置を導入したことで比較的に容易に判別することに成功した。国内の強磁場施設を用いた実験研究を大阪大学極限センターの招聘教員の立場を利用して順調に実験を消化できている。今後はより多くの均一な試料を大量生産することが研究のキーとなってくると思われる。本研究の最重要課題である試料作製環境の整備に関してはこの2年間でほぼ充実した。一番の武器であった中性子散乱を用いた研究に関しては,国内での実験研究が出来ない事情もあり,海外の実験施設に依存した研究が続いている。この点では労力の割には,実験が若干遅れ気味であるが想定内である。国内の強磁場施設を用いた実験研究も大阪大学極限センターの招聘教員の立場を利用して順調に実験を消化できている。混晶化合物の結晶構造が初期モデルとは異なっていたため,再検討が必要となっている。しかしながら本発見によって,これまで理解できなかった実験結果を矛盾無く説明できる可能性があるため,慎重に新モデルを導きたい。
中生動物の小環状ミトコンドリアDNAによる分子系統位置と暗号進化に関する研究

中生動物の二胚虫類は、その体制の単純さから原生動物と後生動物の中間に位置する生物と考えられているが、一方で扁形動物の吸虫類が退化した生物とする仮説もある。本研究ではミトコンドリアの遺伝暗号とゲノム変異圧のパターンから二胚虫類の系統位置の推定を試みている。前年度までにミサキニハイチュウのミトコンドリアCO1,CO2遺伝子は、それぞれ単独で1.7kb,1.6kbのミニサークルDNA上にコードされていることが分かっていたが、本年度の研究により、さらにCO3,ND1,ND2,LrRNA遺伝子が、それぞれ単独で0.7kb1.8kbのミニサークルDNA上にコードされていることが明らかになった。また、CO2ミニサークルの非コード領域に2種類のtRNA遺伝子(Arg,Gly)を見いだした。通常、後生動物のミトコンドリアDNAは1416kbの大きな環状DNA上に複数の遺伝子が並んでコードされている。二胚虫のように遺伝子が1つ1つ分断されている例は報告されておらず新発見となった。また、得られた塩基配列から二胚虫ミトコンドリアの全遺伝暗号を明らかにした。ミトコンドリアの変則暗号は系統樹のどこで生じたかが分かっているので、門レベルの系統位置を決める良い指標になる。原生動物から後生動物が出現する際に、AUA及びAGRコドンで暗号変化が起っている。また、扁形動物の枝で独自にUAA,AAAコドンが変化している。さらに扁形動物のプラナリアを調べ(発表論文)これを確かめた。本研究で調べた二胚虫の遺伝暗号は扁形動物のものではなかった。これらより二胚虫類は扁形動物の退化生物でなく、より原生動物に近い原始的な多細胞動物であると考えられる。CO2ミニサークルの2つのtRNA遺伝子は暗号変化を起こしたコドンのtRNAではなかったが、さらに解析を進めて次年度は系統位置決定の手がかりとなるtRNA遺伝子を探す。
和漢薬の伝承薬効解明を基盤とした高次機能サポニン類の探索と応用

糖吸収抑制活性、抗アレルギー作用、免疫系におよぼす作用、肝保護について天然薬物を広範にスクリーニングした。ギムネマ葉に含まれるgymnemoside afの化学構造を明らかにするとともに、関連サポニンの糖負荷後の血糖値上昇抑制活性や小腸切片におけるグルコースの取込抑制活性を見い出した。また、オレアノール酸配糖体について検討し、活性発現に必須な部分構造を明らかにした。さらに、代表的なサポニンを用いて作用機序の解明を行い、主として胃排出能抑制活性により、糖負荷直後の急激な血糖値の上昇を抑制することを明らかにした。さらに、これらの胃排出能抑制活性にはカプサイシン感受性知覚神経、交感神経系、中枢性ドーパミン2受容体が関与していることを明らかにした。ラット腹腔肥満細胞を用いたヒスタミン遊離試験において、三度豆から強いヒスタミン遊離抑制活性を有するsandosaponinAおよびBの化学構造を明らかにした。白扁豆に含まれるlablabosideAFの化学構造を明らかにするとともに、酸棗仁に含まれるjujuboside類および豆類に含まれるsoyasaponin類に強いアジュバント活性を見い出した。西洋トチノミ種子からescin類およびisoescin類12種を単離・構造決定するとともに、escin Ia,Ib,IIaおよびIIbの抗炎症作用を明らかにした。また、これらの糖吸収抑制作用に関し、オレアノール酸配糖体に類似した作用機序を明らかにした。アメリカ人参からquinquenosideIIII類や柴胡から肝保護作用を有するbupleurosideI-XIIIなどの化学構造を明らかにするとともに、活性発現に必須な部分構造を明らかにした。以上、サポニンの薬理活性、構造活性相関、作用機序に関する興味深い知見を得るなど計画をほぼ完全に達成することができた。平成9年度は、糖吸収抑制活性について、オレアネン型サポニンを含有する天然薬物を広範にスクリーニングし、ギムネマ葉に含まれる新規サポニンgymnemoside類の化学構造を化学的および物理化学的手法により明らかにするとともに、糖負荷後の血糖値上昇抑制活性や小腸切片におけるグルコースの取込抑制活性を見出した。また、トンブリ、チクセツニンジン等に含まれるオレアノール酸をアグリコンとする配糖体およびそれらの誘導体について多数検討した結果、活性発現に必須な部分構造として、28位遊離カルボン酸および3位糖鎖構造が必須であること以外に、3位にグルクロン酸が結合したサポニンはグルコピラノシドの結合したサポニンよりも強い活性を示し、グルクロン酸の6位カルボン酸をメチル化することにより活性が消失すること、28位モノデスモシド構造を有するサポニンには活性がみられないことを見出した。さらに、代表的なサポニンとして、トンブリ(地膚子)に含まれるoleanolic acid 3-O-glucuronide、momordin Ic、西洋トチノミに含まれるescin類およびセネガに含まれるsenegin IIを用い、作用機序の解明をおこなった。いずれのサポニンも、経口投与では、インスリン分泌促進作用やインスリン様作用はなく、投与した糖質の胃から吸収部位である空腸への移行を遅らせ、さらに空腸でのグルコースの能動輸送系を阻害することにより、糖負荷直後の急激な血糖値の上昇を抑制することを明らかにした。特に、今回、サポニンの胃排出能抑制活性はサポニンの糖吸収抑制作用のもならず、アルコール吸収抑制作用の機序の一部と推察されるなどサポニンの薬理活性に関する興味深い知見を得るなど平成9年度当初計画をほぼ完全に達成することができた。平成10年度は、抗アレルギー作用、免疫系に及ぼす作用および肝保護について人参、アメリカ人参、三七人参、.酸棗仁、柴胡、西洋トチノキ種子および豆類(三度豆、大豆、白扁豆)などの天然薬物を広範にスクリーニングした。ラット腹腔

肥満細胞を用いたヒスタミン遊離試験において、三度豆から強いヒスタミン遊離抑制活性を有するsandosaponinAおよびBを単離し、それらの化学構造を明らかにした。白扁豆に含まれるlablabosideAFの化学構造を明らかにするとともに、酸棗仁に含まれるjujuboside類および食用種子に含まれるsoyasaponin類に抗体産生能増強活性、すなわちアジュバンド活性を見い出した。西洋トチノキ種子からescin類およびisoescin類12種を単離し、それらの化学構造を明らかにするとともに、主成分escin Ia,Ib,IIa及びIIbの抗炎症作用を明らかにした。アメリカ人参から新規dammarane系サポニン,qinquenosideI,IIおよびIII、柴胡からbupleurosideIXIIIおよびscorzonerosideACの化学構造を明らかにするとともに、D-ガラクトサミン・リポ多糖誘発急性肝障害モデルにおいて人参、アメリカ人参および三七人参および柴胡に抑制効果を見いだした。柴胡に含まれるサポニンは、初代培養肝細胞を用いたD-ガラクトサミンによる細胞毒性を強く抑制し、関連サポニンおよびそれらの誘導体について検討した結果、活性発現には3位の糖鎖構造、11位酸素官能基および16位β-OHが活性発現に必須であることなどを明らかにした。以上、今回、アメリカ人参、豆類、柴胡、西洋トチノキ種子などに含まれる新規サポニン類の化学構造の解明と薬理活性に関する興味深い知見を得るなど平成10年度当初計画をほぼ完全に達成することができた。
敗血症病態における血管内皮細胞由来細胞外小胞体のフェノタイプ解析および治療介入

さまざまな血球や血管内皮細胞から遊離する微小膜小胞体は、癌疾患・動脈硬化・炎症性疾患などに深く関与していることが報告されている。我々は、MPs遊離は重症救急病態において亢進し各細胞間の伝達物質として重要な役割を担うこと、血管内皮細胞由来MPsには複数のサブタイプがありそれらの生理活性の違いと臨床像の関連を報告してきた。本研究では、敗血症や外傷などの重症救急病態において血中エクソソーム中のmicro RNAのもつ臨床的意義を明らかとすることを目的に実験を行っている。2018年度は、1エクソソーム単離ならびにmiRNA抽出手技の確立、2各種炎症病態マウスにおけるmiRNA変化についての次世代シーケンサーによる網羅的評価、の二点を行った。1エクソソーム単離・miRNA抽出手技としてはさまざまな手法を検討した結果、QIAGEN exoRNeasy Serum/Plasma Midi Kit Cat #77044を用いることに決定した。バイオアナライザーで抽出量・精度を評価し、十分に満足のいく結果であることを確認した。212週齢雄性ラットを用いて実験をおこなった。CLP敗血症モデル、LPS全身炎症モデル、熱中症モデル、およびそれらの対照モデルを作成した。炎症極期のタイミングにおいて全採血し、上述の方法でmiRNAを抽出した。次世代シーケンサーの解析結果待ちの段階である。2019年度以降、これらの結果から選定したmiRNAをターゲットとして重症救急病態を呈する患者検体を用いた臨床的評価へと移行する予定である。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
好酸球性気道炎症の治療ターゲットとしてのステロイド受容体の局在と機能の解析

平成28年度、29年度の結果を踏まえ、最終年度は同一患者における篩骨洞の部位別での評価を行った。前頭洞、前篩骨洞、後篩骨洞のポリープ上皮と鈎状突起粘膜上皮におけるステロイド受容体(GR)およびGR機能に関与するホスファターゼの発現を確認した。機能的GR(GRα)、ホスファターセPP2Aは、鈎状突起粘膜と比較して、ポリープ上皮では有意にそれらの発現が低下していた。部位別ポリープ間における差は明らかではなかったが、前篩骨洞ポリープで低い傾向にあった。また、同一患者間での鈎状突起粘膜上皮と前篩骨洞ポリープ上皮における自然免疫誘導サイトカイン(TSLP、IL-25、IL-33)の発現レベルは、明らかに前篩骨洞ポリープ上皮において増加していた。さらに、好酸球ケモカインであるCCL4、CCL5、CCL11、CCL26の発現レベルも同様に前篩骨洞ポリープ上皮において増加していた。これらの結果から同一患者内でも炎症局所ではさらにステロイド感受性が低下していて炎症性メディエーターの過剰産生の原因となっていることが示唆された。気道上皮細胞(BEAS-2B)と好酸球を共培養させた系では、ホスファターゼPP2Aの発現低下とともにステロイド感受性が低下することが確認された。また、同じ系で、好酸球ケモカイン(前述)の増加を認めた。特に、CCL4の発現上昇が顕著であり、炎症局所における好酸球炎症のポジティブフィードバックに関与していることが示唆された。一方で、プラスミドDNAを用いたPP2Aのノックインモデルでは、GRの核内移行能が上昇することから、PP2Aを含むホスファターゼの活性化が、気道炎症局所のステロイド抵抗性における治療ターゲットになる可能性がある。本年度は、手術標本のサンプリング・非脱灰凍結標本作製、そして一部のサンプルに関しては培養方法の検証を行った。サンプリング箇所に関しては、手術時間などのことも考慮すると複数箇所からのサンプリングは困難であり、好酸球性副鼻腔炎症例からは、ポリープ一塊およびコントロールとして鈎状突起粘膜、対照としてのアレルギー性鼻炎症例からは、鈎状突起粘膜を中心に行った。ポリープをホールマウントで培養すると上皮細胞と線維芽細胞が混在した状態で増殖するために、ポリープに関しては実体顕微鏡を用いて上皮成分を剥離し、上皮細胞と線維芽細胞成分を分けて培養した。その後、上皮細胞成分と線維芽細胞成分におけるステロイド感受性を検討した。ステロイド感受性に関しては、FKBP51 mRNA誘導および炎症性サイトカイン抑制に着目して検討したが、上皮細胞成分における反応性が優れていることがわかった。この結果を裏付けるようにステロイド受容体の機能に関与するホスファターゼ(PP2AとPTP-RR)が上皮細胞成分において線維芽細胞成分より多く発現していた。以上の結果を参考に上皮細胞をターゲットに研究を進めていくことにした。好酸球性副鼻腔炎症例のポリープ上皮細胞と鈎状突起上皮細胞におけるステロイド感受性の比較も行っているが、現時点では有意な差は認めていない。同様に前述のホスファターゼ発現に関しても有意な差は認めていない。一方で、好酸球性副鼻腔炎症例由来の上皮細胞とアレルギー性鼻炎症例由来の上皮細胞を比較した場合は、好酸球性副鼻腔炎症例においてホスファターゼ発現が低下している傾向を認めた。手術標本のサンプリングに関して、手術時間の問題などもあり、予定していた複数箇所からの採取が困難であり、解析が十分に行えていない。また、非脱灰凍結標本作成から通常のHE染色を行う過程は問題なく行えているが、免疫染色のテクニカルなポイントがいくつかクリアできていないため、免疫染色による評価が行えていない。さらに、サンプルから剥離した上皮細胞成分の培養も並行して行っているが、定着・増殖するまでに23週間の時間を要することもあり、サンプル採取後にコンスタントに実験に利用できないことが多い。平成28年度における検討において、鼻ポリープ由来の上皮細胞と線維芽細胞においては、後者においてステロイド感受性が低下していることがわかったことを踏まえ、本年度は、1コントロール(アレルギー性鼻炎)における鈎状突起由来上皮細胞、2好酸球性副鼻腔炎(ECRS)症例における鈎状突起由来上皮細胞、3ECRS症例おける鼻ポリープ由来上皮細胞、4ECRS症例における鼻ポリープ由来線維芽細胞の4グループに分けて、ステロイド受容体(GR)およびGR機能に関与するホスファターゼの発現を確認した。機能的GR(GRα)、PP2A、PTP-RRともに1>2=3>4の順にそれらの発現が低下しており、実際のステロイド感受性と相関していた。気道局所におけるホスファターゼPP2Aの発現低下とステロイド感受性低下の関与を確認するために、気道上皮細胞株BEAS-2BでPP2AをsiRNAを用いてノックダウンした系を確立した。PP2AをノックダウンさせるとGRの核内移行が低下することが確認できた。一方で、PP2Aに対する活性効果を有する長時間作動型気管支拡張剤(LABA)を用いて、上記3をLABAで治療するとGRの核内移行が改善することが確認できた。現在は、その応用としてプラスミドDNAを用いたPP2Aのノックインモデルの作成に取り組んでいる。また、臨床におけるステロイド感受性マーカーとして末梢血単核球細胞を用いたIn Cell Western AssayでGR核内移行能の指標となるGR-Ser226のリン酸化の定量方法についてもある程度検討が進んできている。

好酸球性副鼻腔炎(ECRS)症例の局所サンプルの入手が困難であることが大きな原因としてあげられる。術前の局所ステロイド(場合によっては全身ステロイド)治療により局所の炎症がマスクされていることがあり、術前のステロイド治療が極力行われていない症例からのサンプリングを試みているために解析が遅れている。また、昨年と同様に凍結標本からの免疫染色方法において、サンプル調製(ホールマウントのポリープ切片)がうまくいかなかったことも原因としてあげられる。なお、腫瘍細胞のように部分的に巣状に増殖してくることがないため、一つの切片におけるステロイド受容体の分布が極端に偏っていることがなく、レーザーキャプチャーマイクロダイセクションを用いた解析が困難であることがわかった。平成28年度、29年度の結果を踏まえ、最終年度は同一患者における篩骨洞の部位別での評価を行った。前頭洞、前篩骨洞、後篩骨洞のポリープ上皮と鈎状突起粘膜上皮におけるステロイド受容体(GR)およびGR機能に関与するホスファターゼの発現を確認した。機能的GR(GRα)、ホスファターセPP2Aは、鈎状突起粘膜と比較して、ポリープ上皮では有意にそれらの発現が低下していた。部位別ポリープ間における差は明らかではなかったが、前篩骨洞ポリープで低い傾向にあった。また、同一患者間での鈎状突起粘膜上皮と前篩骨洞ポリープ上皮における自然免疫誘導サイトカイン(TSLP、IL-25、IL-33)の発現レベルは、明らかに前篩骨洞ポリープ上皮において増加していた。さらに、好酸球ケモカインであるCCL4、CCL5、CCL11、CCL26の発現レベルも同様に前篩骨洞ポリープ上皮において増加していた。これらの結果から同一患者内でも炎症局所ではさらにステロイド感受性が低下していて炎症性メディエーターの過剰産生の原因となっていることが示唆された。気道上皮細胞(BEAS-2B)と好酸球を共培養させた系では、ホスファターゼPP2Aの発現低下とともにステロイド感受性が低下することが確認された。また、同じ系で、好酸球ケモカイン(前述)の増加を認めた。特に、CCL4の発現上昇が顕著であり、炎症局所における好酸球炎症のポジティブフィードバックに関与していることが示唆された。一方で、プラスミドDNAを用いたPP2Aのノックインモデルでは、GRの核内移行能が上昇することから、PP2Aを含むホスファターゼの活性化が、気道炎症局所のステロイド抵抗性における治療ターゲットになる可能性がある。手術標本のサンプリングに関しては、患者および術者の負担にならない採取方法(ポリープ以外の採取箇所など)を再検討する。少なくともポリープ上皮と鈎状突起上皮におけるステロイド感受性に差はないような結果が得られているので、症例をもう少し増やして確認した上で、採取箇所をできるだけ限定するようにする。免疫染色の改善策として、非脱灰凍結標本の扱いについて(特にプレパラートへの固定方法)工夫すること、また、必要に応じては従来のパラフィン包埋の標本を使用することも検討する。免疫染色がうまくいかない場合には、ポリープを含めた複数箇所の粘膜上皮(またはそれを培養した上皮細胞)におけるステロイド受容体の発現やステロイド感受性の測定を行い、機能的なステロイド受容体の存在するエリアを推定していく。
阻止能の大きな半導体検出器の開発

我々は、インジウムリン半導体検出器の開発を1987年頃から行い1mmφで10μmのエピタキシャル成長層を持ったものをすでに開発している。(Ref)Y.Suzuki et al.,Nucl.Instr.MethodsA275(1989)これらは不純物濃度が3x10^<15>cm^<-3>であり、かならずしも満足のゆく性能ではなかったが、サイズが小さかったために、高い分解能を得ることが出来た。しかし、実用的なものになるためには、高純度の結晶(10^<14>cm^<-3>程度)を用いてサイズの大きなものを作る必要がある。最近高純度のインジウムリン結晶が得られたことが報告されており本研究において、高純度のインジウムリン結晶を用いて半導体検出器を開発した。今回は2種類の検出器を試作した;(1)3mm角で4本のストリップを持つものと、(2)7mm角で7本のストリップ持つものである。3mm角の検出器の測定したC-V曲線を図に示す。C-V曲線から不純物濃度として(1.24.8)x10^<14>が計算される。これは、ほぼ期待どうりの値である。図よりバイアス電圧が-1.5V以上でfull depleteしていることが分かり、このときの荷電欠損領域の厚さは6μmである。製作元での測定によると不純物濃度は1.3x10^<14>ということで、ほぼ我々の測定と同じであった。しかし、エピタキシャル成長層の厚さ12μmまでfull depleteしていないことが分かった。また、リーク電流もμA以上あり、1mmφ検出器の20nAに対して面積では4倍にしかなっていないのに50倍以上も増加してしまった。検討の結果、これらの2つの問題は、どちらもp層の拡散方法に問題があることが明らかになった。7mm角のものも、ほぼ同様の結果であった。結論として;(1)インジウムリン半導体検出器として、今までの10倍以上不純物濃度が改善された検出器が製作可能であることを示すことに成功した。(2)今回のものは、リーク電流が大きかったが、問題の原因は解明されている。
「伝統」と「近代化」の間の中華思想に関する研究-蔡元培と近代中国を中心に-

本研究は,重点領域研究「現代中国の構造変動」の一部「現代中国における歴史的連続性と不連続性」の研究を踏まえ,現代中国の変動中に現れている諸問題の中に貫通している「伝統」と「近代化」の関係とその矛盾を究明するものである。中国の歴史構造変動過程の諸問題の中には,伝統文化と近代化の関係及び矛盾が、一貫して存在している。この問題を研究することの必要性と重要性はますます大きくなっている。阿片戦争かた今日に至るまで,150年余りの歴史の中で中国の伝統文化と「西洋の衝撃」及び「西洋に学ぶ」という西洋文明受容の態様とが混成している。伝統文化と西洋文化に対する認識には全面国粋論と全面欧化論が現れ,また,この二つの思惟方式は交差的に存在して,近代化の流れの中で伝統文化への対応問題に関わっていることは周知の通りである。この葛藤において,近代中国知識人の伝統文化観と近代化の関係は極めて緊密である。本研究は,蔡元培文化思想の考察を通じ,近代中国知識人が思想文化の発展と変化に果たした役割を究明し,知識人達が伝統文化を保持しつつ,西洋文化を吸収し,中国文化近代化を実現するまでの考え方式を明らかにしたい。今回の研究機会を得,一年の研究によって,蔡元培の「伝統」と近代化思想を究明したのみならず,近代中国知識人の中国近代化に対しその役割の全貌も把握することができた。また,中国の近代化と伝統文化の様態を明らかにすることができ,また,激しい変動中の中国における知識人の役割もはっきりさせることができた。研究代表者は,蔡元培の未発表の日記を整理し,新しい研究視野及び問題意識を提起し,従来の研究観点を再検討し,蔡元培研究において新しい成果を得た。ここに強調したいのは,本研究方法は,近代思想史のみならず,政治学,経済学,文化人類学等の手段を交差させて学際的研究を方法として,また,日本近代化の中国近代化への影響を含む多視角から蔡元培の伝統観と近代化思想の面を分析し,また,中国近代知識人と国家の間の関係及び役割,特に,中華思想及び秩序と西洋文化の検討を重ね,それを通じて今日中国近代化する中に直面している精神文明及び文化再構築などの問題の再認識することができた。この延長上に,21世紀の中国現代化発展の行方を認識した。
酸素分子を利用した生体高分子複合体の相互作用界面を決定する新規NMR解析法の開発

本研究では、溶媒中の酸素分子が蛋白質表面に存在する^<13>C核に対して誘起するコンタクトシフトを利用し、複合体形成に伴う蛋白質の表面の変化を、コンタクトシフトの変化として検出する、新規蛋白質問相互作用界面同定法の開発を試みた。40気圧の酸素加圧下および同圧の窒素加圧下において、ユビキチン(ubi)の^<13>CNMRスペクトルを測定し、両者の差から酸素によるコンタクトシフトを得た。同様にして、ubi-ユビキチン加水分解酵素(YUH)複合体について、コンタクトシフトを測定し、ubiについて得られた結果と比較した。複合体形成に伴いコンタクトシフトが減少した原子は、結晶構造解析により既に明らかにされている結合界面上の、複数の領域に散在した。また、結合界面上の一部の原子については、複合体形成に伴い、コンタクトシフトが増加した。以上の結果は、複合体形成に伴い、酸素原子が、相互作用界面の特定領域に捕捉されたことを示す。これらの領域は、酸素分子を収容することが可能な直径3Å以上の脂溶性の空隙であると考えられる。そこで、これらの領域を構成するアミノ酸残基の側鎖を、よりかさ高いアミノ酸へと置換し、空隙を埋めることにより、ubi-YUH間の親和性を上昇させることができると考え、変異体を作成した。この結果、YUHに対する親和性が野生型と比較して高いubi変異体を見出した。以上より、本研究において、酸素原子により誘起されるコンタクトシフトを解析することにより、蛋白質間相互作用界面に存在する空隙を検出することに成功した。さらに、検出した空隙を埋めることにより、相互作用の親和性を上昇させることに成功した。本研究成果は、薬物候補化合物の、標的蛋白質に対する親和性を上昇させるための新たな方法論として拡張しうると考える。本手法を適用可能な分子量の上限、蛋白質-低分子化合物に対する適用についても検討を行った。【目的】コンタクトシフトは、酸素分子と核スピンの衝突に伴い、核スピンの周囲の電子と酸素分子の不対電子の重なりが生じ、これにより核スピンの核磁気共鳴周波数が変化(シフト)する現象である。コンタクトシフトは、特に^<13>C核において、顕著に観測されることが明らかにされている。本研究では、溶媒中の酸素分子が蛋白質表面に存在する^<13>C核に対して誘起するコンタクトシフトを利用し、複合体形成に伴う蛋白質の表面の変化を、コンタクトシフトの変化として検出する、新規蛋白質間相互作用界面同定法の開発を試みた。【結果】40気圧の酸素加圧下および同圧の窒素加圧下において、ユビキチン(ubi)の^<13>CNMRスペクトルを測定し、両者の差から酸素によるコンタクトシフトを得た。得られたコンタクトシフトを、各原子の溶媒露出度と比較した結果、ubi表面に存在する脂溶性のくぼみを除いて、両者の相関が観測された。脂溶性のくぼみに存在する原子に関しては、溶媒露出度から予想されるよりも大きなコンタクトシフトが観測され、酸素分子が蛋白質表面の脂溶性のくぼみに対して親和性を示すことが示唆された。次に、ubi-ユビキチン加水分解酵素(YUH)複合体について、コンタクトシフトを測定し、ubiについて得られた結果と比較した。この結果、相互作用界面に存在する原子の一部(T7,L71等)において、複合体形成に伴うコンタクトシフトの減少が観測された。しかし、相互作用界面に存在するL8、分子内部に存在するI13等においては、複合体形成に伴うコンタクトシフトの上昇が観測された。【考察】これまでの解析結果において、コンタクトシフトの変化と、溶媒露出度の変化が一致していない。この理由として、蛋白質内部および相互作用界面の脂溶性領域に対する酸素分子の親和性の影響が考えられる。次年度は、この影響を排除する方法について検討を行う。

本研究成果は、薬物候補化合物の、標的蛋白質に対する親和性を上昇させるための新たな方法論として拡張しうると考える。本手法を適用可能な分子量の上限、蛋白質-低分子化合物に対する適用についても検討を行った。