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疎水性アミノ酸の分子構造と疎水性水和効果の解析

疎水性アミノ酸の分子構造と水和の関係を解析し,溶媒ー溶質間分子間相互作用を示すパラメータαと酵素活性制御の関係を明らかにしようと試みた。Glyダイマーの水和量は,Glyよりも急に水和量が増加した。さらに,Glyトリマーは,Glyがダイマーとなったときほど水和量は増加しなかった。すなわち,Glyオリゴマーの水和は,単純なGly分子の水和の合計ではないと考えられた。さらに,疎水性アミノ酸のD型とL型の立体構造の違いは水和量の違いにはほとんど反映されなかった。一方,リンゴの褐変化には,パラメータαで示される微細な溶媒ー-溶質分子間相互作用の違いは反映されない可能性が高かった。パラメー夕αは、モル分率(Xs)と水分活性(Aw)の関係から得られる溶媒-溶質分子間相互作用を表すパラメータで、Raoultの法則からのずれの度合を示す。新たにパラメータαが求められていない糖の値を加えてパラメー夕αとエクアトリアルOH基の関係を考察した。さらに、パラメータαと食品の酵素活性調節の関係を調べた。文献値にパラメータα値が記載されていないガラクトースのパラメータαを求めたところ,化学構造が近似しているグルコースのα値よりは小さい負の値を示し,マンノースと比べた場合でもややより小さかった。また、ガラクトースを含む糖のパラメー夕α値とエクアトリアルOH基数の関係をプロットしたところ,高いR2値を示す一次式に近似できた。次に、蒸留水に浸漬させた本学農場産のりんご(ふじ)の表面の色を経時的に測定したところ、りんごの表面は赤みを帯びa*値は増加した。そこで、各種の糖水溶液でりんごを浸漬し,一定時間後にとり出して保存した結果,りんごの表面のa*値は,蒸留水に浸漬させた場合よりも低い値となったことから,糖へ浸漬させたことによりリンゴ表面の色の変化を抑え、ポリフェノールオキシターゼ活性を低下させていることが考察された。このことから,パラメータαとりんごの表面のa*値との関係には検討を必要とするものの,パラメー夕αが大きな負の値をとる糖水溶液にりんごを浸漬させると,りんごの表面の色の変化を抑える可能性が出てきた。1.パラメータαの算出方法の改良疎水性アミノ酸などでは高濃度水溶液の場合,-20°Cに一度凍結させるため,溶質-溶媒に変化が生じ,白濁して溶質が析出してしまう。このような場合には,氷の融解温度が測定不能となる。そこで,蒸気圧法を用いて自作の測定器の作製を試みたところ,感度と安定性の点で引き続き検討を要することが示唆された。そこで,同時に露点法による水分活性測定を試みたところ,代表的な糖水溶液としてグルコース水溶液とスクロース水溶液の氷の融解温度から推定した水分活性と露点法で求めた水分活性を比較したところ,露点法では40°Cで測定した水分活性が氷の融解温度での水分活性と近似する傾向を得た。2.アミノ酸どおしのペプチド結合による水和数変化への影響Gly,Gly-Gly,Gly-Gly-Glyをそれぞれ水溶液にして、Herkovits and Kelly (1973)に従って、水溶液の密度と粘度から水和数(水和パラメータh)を求めた。その結果,オリゴマーになると粘度B係数は増加し,水和パラメータhは大きくなった。さらに,粘度B係数の温度依存性から,Glyは糖とは異なり,温度上昇すると粘度B係数は増加することからwater-structure breakerと判断された。Glyがダイマーやトリマーとなると,その性質は保持されると思われたが,Glyほど明確な傾向を示さなくなった。3.アミノ酸の立体異性体による水和数の変化L型アミノ酸とD型アミノ酸のそれぞれの水和数を求めたところ、LとD型の立体構造の差がアミノ酸の水和数に若干影響していると思われる傾向が示されたが,今後さらに詳細に検討する必要があるとの結論に至った。アミノ酸のパラメータαとアミノ酸のパラメータhを追跡してきた。パラメータαを求める工程の改良には感度の問題が生じ、アミノ酸の水和パラメータhを求める際にはアミノ酸が両性電解質であるために水溶液構造に不安定さが生じてデータのばらつきが問題化された。さらに、リンゴの褐変制御とパラメータαの関係は、分子の大きさが影響するため、分子種のカテゴリーを単糖間や2糖間といったように分けて検討する必要性が出てきた。そこで、本課題の世界的な研究動向をもう一度精査することとし、基礎データが比較的揃っている点や分子の形態で水和しているためデータの不安定さが少ないと推定される糖に焦点を絞って、パラメータαと水和パラメータhの関係をまずは明らかにすることが先決であるとの結論に至った。その結果、パラメータαと水和パラメータhは、高い相関係数で近似できることが判明した。糖の構造と水の構造の類似点から、まずはエカトリアルOH基数とパラメータhの関係を調べた結果、高い相関係数で示された。さらに、パラメータhの温度変化から、dh/dTをパラメータの指標とすると、尿素は正のdh/dTを示し、糖類では負の値を示した。これらのことは、尿素がWater-structure breakerで、糖類がWater-structure makerであることを示していると考えられた。一方、温度とパラメータhの活性化エネルギーをアレニウス型プロットにより求めたところ、2糖類のほうが単糖類と比べて安定性が高いことが判明した。これらの結果を欧文誌に投稿済である。

今年度は,数種のアミノ酸を検討材料に加え,リンゴ剥皮後に生じる褐変を,アミノ酸を水中に添加して得られる水の構造化によって,制御できないか否かを検討した。青森県産サンフジを用いて,褐変を防止するための最適アミノ酸量を検討した結果,同一リンゴのサンプリングする場所や個体ごとでばらつきはあるものの,少なくとも0.4mol/kgでは添加1時間以内に(30°C),明らかに褐変を抑制した。濃度をさらに0.1mol/kgに低くするとやや明確ではなくなり,0.01mol/kgであるとほとんど差がなくなった。目視状態での観察を数値化するために色差計でのL*a*b*で追跡したところ,色差計でのパラメータでは,L*,b*の変化よりも,a*の変化が顕著であったことから赤色へ変化する目視での変化と一致していた。ここで用いたアミノ酸すべてにリンゴ褐変防止の可能が示された。アミノ酸の添加の影響はa*の抑制として追跡可能なことが示されたが,日ごとの経時変化は認められなかったことから,日単位での反応速度定数を解析することはできないと考えられた。さらに,現時点では,パラメータαとa*の変化との間には一貫した関係は明らかにされなかったことから,水の構造化が酵素活性に影響を与えるものの,パラメータαで示される溶質-溶質分子間相互作用が存在する状況の中での微細な溶質ー溶媒間分子間相互作用の違いは褐変現象の差を可視化させるまでには至っていない可能性が考えられた。疎水性アミノ酸の分子構造と水和の関係を解析し,溶媒ー溶質間分子間相互作用を示すパラメータαと酵素活性制御の関係を明らかにしようと試みた。Glyダイマーの水和量は,Glyよりも急に水和量が増加した。さらに,Glyトリマーは,Glyがダイマーとなったときほど水和量は増加しなかった。すなわち,Glyオリゴマーの水和は,単純なGly分子の水和の合計ではないと考えられた。さらに,疎水性アミノ酸のD型とL型の立体構造の違いは水和量の違いにはほとんど反映されなかった。一方,リンゴの褐変化には,パラメータαで示される微細な溶媒ー-溶質分子間相互作用の違いは反映されない可能性が高かった。おおむね順調に進んでいるが、研究を進めるにつれ、何から基盤を固めていくかについて結論が先送りされてきた。そこで、もう一度、世界的な研究動向を精査して、研究の全体像を明確化することが目下の優先事項と判断された。食品工学溶液の安定性が高いと推察される糖水溶液について欧文誌に投稿中であるので、印刷中になるのを待って、アミノ酸のパラメータhについても同様にまとめ上げていく予定である。パラメータαの精度向上を目指した試作機の感度の問題に関して不安定さが残る点で,今一度検討が必要であるが,おおむね順調である。完成年度にももう少し実験を継続する必要が出てきた。蒸気圧法では十分な結果が得られないことが示唆され,露点法によるアプローチに変えたという変更点はあるが,おおむね順調に進んでいる。実験開始当初は、市販の蒸気圧測定装置を購入予定であったが、感度の問題が判明し、露点法の市販の水分活性装置で代用を考案した。さらに、蒸気圧法でのアプローチも、自作機作製により対応を試みてきた。このように、測定感度の問題が生じ、当初の研究計画に変化が生じた。
「水利共同体」からみた現代中国農村における国家と地域社会

現代中国における水利灌漑システムの実態と社会的役割を、関係者へのインタビューを踏まえて、農村社会の伝統的慣行との関連から、明らかにした。1、1950年代に推進された「農業の集団化」の過程における水利灌漑事業に関する先行研究を、愛知県立大学等で収集した。2、河北省および山東省の地方志から水利灌漑システムに関するデータを抽出し、黄河下流域での水利政策を、国家レベルの水利事業と、地方レベルの水利対策に分類して、その相互比較から文献資料に描かれた「水利共同体」の実態像を検討した。3、戦前期の日本側調査機関による華北農村調査の成果の一つである『中国農村慣行調査』において、水利灌漑システムの検討対象とされた農村が所属した山東省平原県と天津市静海県、および河北省〓台市で、当該地の水利灌漑システムの歴史的変遷状況について関係者へのインタビューを含めて関連資料を収集した。4、なお河北省けい台市での日本人研究者の受け入れは、戦後では研究代表者が始めてであった。調査時の中国農村全般が、「靖国問題」もあってか、外国人の調査については、なかなか協力を得られにくい状況だったが、〓台市での調査には、同行していただいた中国南開大学歴史学院助教授で現在東京大学大学院法学研究科客員研究員の祁建民氏と、先発隊として早目に現地に赴いていたシーデーピージャパン株式会社技術部所属の弭麗峰女史の協力を得て、当初の計画通りの調査ができた。1、1950年代に推進された「農業の集団化」の過程における水利灌概事業に関する先行研究を、東洋文庫等で収集した。2、河北省および山西省の地方志から、1950年代から現代に至る水利灌概システムに関するデータを抽出して、黄河下流域での水利政策および「水利共同体」の実態像を検討し、農業の集団化過程における水利政策の重要性が確認された。3、満鉄調査部を中心とする、戦前期の日本側調査機関による華北農村調査において、水利灌概システムの検討対象とされた農村が所属した河北省〓台市および山西省臨汾市で、当該地の水利灌概システムの歴史的変遷状況について、関係者へのインタビューを含めて関連資料を収集し、併せて近年の改革開放政策の下で、改めて伝統的結合論理として宗族的結合と地縁的結合の重要性が、地域住民に認識されていることが理解できた4、なお2006年8月の中国での現地調査では、水利関係の碑文を多く収集している山西師範大学戯曲文物研究所、および1950年代の農村レベルでの水利灌概政策の実態を物語る一次資料を収集している山西大学中国社会史研究中心のスタッフの協力を得たおかげで、都市近郊農村のみならず山間部地域の農村における水利の現状も含めて、当初の計画通りの調査ができた。1、1950年代に推進された「農業の集団化」の過程における水利灌漑事業に関する先行研究を、東洋文庫および滋賀大学経済経営研究所等で収集した。2、山西省の地方志から、1950年代から現代に至る水利灌漑システムに関するデータを抽出して、黄河下流域での水利政策および「水利共同体」の実態像を検討し、農業の集団化過程における水利政策の重要性を確認した。3、満鉄調査部を中心とする、戦前期の日本側調査機関による華北農村調査において、水利灌漑システムの検討対象とされた農村が所属した山西省太原市近郊で、当該地の水利灌漑システムの歴史的変遷状況について、関係者へのインタビューを含めて関連資料を収集した。さらに改革開放政策の下で、伝統的結合論理として宗族的結合と地縁的結合の重要性が、地域住民に実態として認識されていることが理解できた。4、なお2007年12月の中国での現地調査では、1950年代の農村レベルでの水利灌漑政策の実態を物語る一次資料を収集している山西大学中国社会史研究中心のスッタフの協力を得て、太原市近郊農村である黄陵村および小店村のみならず、四社五村といわれる霍州市・洪洞県境の山間部地域農村である義旺村等における水利の現状も含めて、当初の計画通りの調査ができた。
ナノチューブデバイスの非平衡電子・熱物性シミュレーション

金属カーボンナノチューブは非常に高いキャリア移動度と大きな許容電流密度を有することから次世代の高速動作LSIの配線材料としての応用が期待されている。本研究では、カーボンナノチューブにTHz周波数の交流電圧を印加した際の応答関数(アドミッタンス)を非平衡グリーン関数法を用いて数値計算を行った。電極とナノチューブの界面において接触抵抗がない理想的な場合、カーボンナノチューブのTHzアドミッタンスはRL直列回路とRC直列回路を並列につないだ回路と等価な振る舞いを示すことが明らかとなった。更に、フェルミ準位近傍での低エネルギー有効模型に基づく解析計算を行うことにより、等価回路に含まれるインダクタンスLとキャパシタンスCがそれぞれ量子インダクタンスと量子キャパシタンスであることも明らかとなった。接触抵抗を考慮した場合、接触抵抗が大きくなるに従ってアドミッタンスは誘導的アドミッタンスから容量的アドミッタンスへと転移することが明らかとなった。さらに興味深いことに、誘導的アドミッタンスから容量的アドミッタンスへ転移を起こす抵抗値がちょうど量子抵抗e^2/h(スピン自由度あたり)であることが分かった。これらの研究成果は、カーボンナノチューブが示す特異な物性物理現象として興味深いだけでなく、カーボンナノチューブを用いた高速動作LSIの設計に重要な指針を与えるものである。本研究では期間内(2年:平成20年平成21年)に、カーボンナノチューブの電気伝導特性と熱的性質の理論的および計算科学的研究を行う。具体的には以下の4つの課題:(1)カーボンナノチューブの直流特性および交流特性(2)カーボンナノチューブの光誘起伝導(3)カーボンナノチューブの電気伝導に及ぼす電極(接触構造や種類)の影響(4)ナノチューブFET動作時のジュール発熱とそれに関連した熱的安定性と熱伝導特性について逐次解析を進行中である。いずれの研究課題も原子スケールでの高精度な計算機シミュレーションが要求されるので、本研究課題では密度汎関数理論(DFT)に基づく第一原理計算を主体とした計算機シミュレーションを実施している。ただし、通常のDFTは孤立系や周期系に適しており、電極と接したナノチューブのような開放系には不向きであるので、本研究ではDFTを開放系へ拡張するため「非平衡グリーン関数理論」を併用している。またDFTでは計算困難な大規模計算が必要な場合にはタイトバインディング法を併用している。本年度は課題(2), (4)に関して顕著な成果を挙げた。課題(2)では、ピリジン型ドーピングされたカーボンナノチューブに光を照射することによって、電流のON/OFFを制御可能であることを理論的に示唆した。課題(4)では、発熱したデバイスからの放熱材料として期待されているカーボンナノチューブの熱伝導率が、チューブの長さと直径に強く依存すること、すなわち細くて長いチューブほど熱伝導性が良いことを明らかにした。
骨髄細胞の経時的遺伝子解析による悪性リンパ腫治療後の治療関連骨髄性腫瘍の発症予測

治療関連骨髄性腫瘍( t-MN)は化学療法や放射線治療後を行った患者において予後に直結する重要な合併症である。骨髄異形成症候群の疾患背景としてクローン性造血の存在が注目されている。さらにt-MNにおいても一次腫瘍に対する化学療法前の末梢血検体で、t-MN発症に関連する変異が検出されている。本研究では次世代シークエンス技術を用いて、悪性リンパ腫診断時の骨髄におけるクローン性造血を解析することで、t-MN発症の潜在的リスクを予測する。悪性リンパ腫診断時で治療後t-MNのリスクを予測することにより、個々の患者に合った治療戦略を検討できるようになることが期待される。
組織因子による血管・リンパ管形成作用のオタマジャクシを用いた解析

マウスでは不可能であった組織因子(Tissue Factor: TF)やその他の血液凝固因子の血管・リンパ管形成作用の詳細について,アフリカツメガエル(Xenopus)のオタマジャクシを用いた新しいモデルで明らかにした。XenopusのTF(Xeno-TF)や血管およびリンパ管の内皮細胞に特異的なマーカーとして各々,Msr(mesenchyme-associated serpentine receptor: G蛋白共役型受容体)およびProx1(prospero-related homeobox1:転写因子)の遺伝子クローニングを行った。興味深いことにTF遺伝子として2種類のcDNAが単離され、CHO細胞で強制発現させて生化学的に解析した結果、両遺伝に強いTF活性が証明され、TFが単一である哺乳類凝固系とは全く異なる凝固開始機序が示唆された。MsrおよびProx1遺伝子の発現動態をin situ hybridization法により解析し,また、ローダミンあるいはFITCで蛍光ラベルしたデキストランのマイクロインジェクションによる血管・リンパ管造影により、血管・リンパ管形成過程の時間依存的な解析法を確立した。さらに、各遺伝子を大腸菌で発現させ、タンパク質を大量に精製して家兎を免疫し、抗体を作製した。これらを用いて、免疫組織染色で各組織・細胞における発現動態を解析した。各々の遺伝子の翻訳開始部位およびスプライス部位に対するモルフォリノ修飾アンチセンスオリゴを作製し、これらの遺伝子発現を特異的に阻害(ノックダウン)することに成功しており、現在、血管・リンパ管形成に与える影響を解析中である.マウスでは不可能であった血管・リンパ管形成における組織因子(tissue factor ; TF)および下流の凝固プロテアーゼ機能の詳細な解析について,アフリカツメガエル(以下Xenopus)のオタマジャクシを用いた新しいモデルで明らかにする.本年度は以下の研究実績を得た.1.XenopusのTF(xTF)の遺伝子をpcDNA3.1にクローニングし,CHO細胞で強制発現させた.発現TFはウシ血漿を凝固させないが,Xenopus血漿を凝固させた.また,ヒトTFに対する抗体はxTFに交差反応しなかったので,xTF遺伝子を大腸菌用発現ベクターにサブクローニングし,xTF蛋白質の大量調製を行った.現在,xTF蛋白質で家免を免疫し,抗体を作製中である.今後,TF機能に密接に関連する下流の凝固プロテアーゼの受容体であるPARファミリー受容体をクローニングし,哺乳類細胞で強制発現させ,生化学的・分子細胞生物学的な解析を行う予定である.2.ステージ46のオタマジャクシにローダミンまたはFITCで蛍光ラベルしたデキストランをマイクロインジェクションし,血管・リンパ管造影を行い,血管およびリンパ管の形成過程を明らかにした.Xenopusの血管およびリンパ管の内皮細胞に特異的なマーカMsr(mesenchyme-associated serpentine receptor : G蛋白共役型受容体),Prox1(prospero-related homeobox 1:転写因子)およびTF遺伝子の発現動態をin situ hybridization法で検討中である.また,上記で作製した抗体を用いた免疫組織染色を行う予定である.3.TFに対するモルフォリノ修飾アンチセンスオリゴを作製し,TFノックダウン・オタマジャクシ作製法を確立した.現在,血管・リンパ管形成に与えるノックダウンの影響を解析中である.マウスでは不可能であった組織因子(Tissue Factor: TF)やその他の血液凝固因子の血管・リンパ管形成作用の詳細について,アフリカツメガエル(Xenopus)のオタマジャクシを用いた新しいモデルで明らかにした。各々の遺伝子の翻訳開始部位およびスプライス部位に対するモルフォリノ修飾アンチセンスオリゴを作製し、これらの遺伝子発現を特異的に阻害(ノックダウン)することに成功しており、現在、血管・リンパ管形成に与える影響を解析中である.
非線形光学を用いた核および染色体の動態・構造解析

極短パルスレーザー照射により非線形光学効果で生じた微弱発光を検出し、対象物の構造のみならず対象物の分光学的性質を明らかとする、全く新しい光学理論に基づいた非線形光学顕微鏡、すなわち誘導ラマン散乱顕微鏡(SRS顕微鏡)および,誘導パラメトリック発光顕微鏡(SPE顕微鏡)を用いて、従来不可能であった染色体の完全無染色での三次元観察を行い,蛍光抗体や染色剤の影響をまったく受けない状態での染色体構造を可視化した。本課題では,極短パルスレーザー照射により四波混合過程で生じる微弱発光を検出し、対象物の構造のみならず対象物の分光学的性質を明らかとする、全く新しい光学理論に基づいた非線形光学顕微鏡、誘導パラメトリック発光顕微鏡(SPE顕微鏡)を用いて、従来不可能であった染色体の完全無染色での三次元観察を行い,蛍光抗体や染色剤の影響をまったく受けない状態での染色体構造の動的変化を可視化し、詳細が不明である細胞分裂時における核・染色体の構造変化について、これまでにない知見を得ることを目的としている。平成21年度は,SPE顕微鏡を用いて生きた細胞の三次元動態解析を行うための観察条件についてタバコBY-2細胞を用いて検討した。その結果,2mW以下の照射レーザーパワーでは,シグナル強度が弱く,シグナル取得に時間がかかるため,動態観察が難しいこと。5mW以上では,観察に要する時間は短くなるが,細胞分裂の進行に遅れが見られ,20mW以上では細胞分裂が正常に終了しないことが判った。そこで,SPE顕微鏡の光学系を改良し,高感度化を図った。具体的には,装置に4f光学系を加え,分散の影響を抑えるため新たな分散補償器を作成した。4f光学系は回折格子によりレーザーを各波長成分に分け,液晶空間光変調器により各成分の時間的分散を補正するもので,信号強度,ノイズの減少,コントラスト比の向上が期待される。その結果,これまで明瞭な像を得るためには7mW程度のレーザーパワーが必要であったものが,4mWでも十分に明瞭な像を得ることに成功した。そこで次に,本装置を用いて,染色体を含む全細胞内構造をXYZの座標に基づき細胞内空間にマッピングして、三次元マップを構築した。その結果,分裂過程の核、核小体、細胞膜など細胞内部の構造情報が鮮明に得られ,染色体動態の低侵襲、高感度観察の可能性が示唆された。本課題では,極短パルスレーザー照射により四波混合過程で生じる微弱発光を検出し、対象物の構造のみならず対象物の分光学的性質を明らかとする、全く新しい光学理論に基づいた非線形光学顕微鏡、誘導パラメトリック発光顕微鏡(SPE顕微鏡)を用いて、従来不可能であった染色体の完全無染色での三次元観察を行い,蛍光抗体や染色剤の影響をまったく受けない状態での染色体構造の動的変化を可視化し、詳細が不明である細胞分裂時における核・染色体の構造変化について、これまでにない新しい知見を得ることを目的としている。平成22年度は,昨年度検討したレーザー照射条件に基づき、差周波にメチレンの吸収があり、かつ水の吸収がない2850カイザーを設定することで動物細胞(Indian Muntjac)の染色体を明瞭に視覚化することができた。さらに、マグネシウムイオンケージド化合物(DMNP-EDTA+Mg2+)からの紫外線照射によるマグネシウムイオンの溶液中への拡散の様子をマグネシウムイオン選択的な蛍光標識化合物であるKMG-20-AMを用いて観察した。その結果、紫外線照射の中心点の蛍光強度の時間変化から、単離染色体が安定に存在できる溶液条件において、アンケージングからおよそ100秒で10%程度の蛍光強度の低下(≒濃度低下)がみられた。SRSイメージングでは1分程度あれば十分染色体の可視化が可能であるので、今回得られた結果は、ケージド化合物のアンケージによる局所的なマグネシウムイオン濃度変化で誘発される染色体の構造変化をSRS顕微鏡にて観察できる可能性を示唆するものである。平成22年度は,染色体試料としてIndian Muntjacの展開染色体標本を用い実験を行った。蛍光顕微鏡観察においてはHoechst33342で染色した展開染色体標本を用い、SRS顕微鏡観察においては無染色のまま用いた。ここで、二価陽イオンが染色体構造に及ぼす効果をみるため、展開染色体標本を封入しているバッファーを交換する新たな実験方法を導入した。この方法により、標本を定点観察をしつつ、二価陽イオン濃度の異なるバッファーと交換可能となり、同一標本における、二価陽イオンの効果を評価した。

まずEDTAを含んだバッファーに交換することにより二価陽イオン濃度を減少させたところ、染色体の脱凝縮が誘起された。一方、同一の標本で高濃度の二価陽イオン(Mg2+及びCa2+)を含んだバッファーに交換すると、再び凝縮が起こった。この結果は蛍光顕微鏡観察、SRS顕微鏡観察の双方で得られた。以上から、二価陽イオンには染色体凝縮を促進する効果があることがわかり、さらにSRS顕微鏡の染色体研究への有効性も同時に示すことができた。本課題では,極短パルスレーザー照射により四波混合過程で生じる微弱発光を検出し、対象物の構造のみならず対象物の分光学的性質を明らかとする、全く新しい光学理論に基づいた非線形光学顕微鏡、誘導パラメトリック発光顕微鏡(SPE顕微鏡)および,誘導ラマン散乱顕微鏡(SRS顕微鏡)を用いて、従来不可能であった染色体の完全無染色での三次元観察を行い,蛍光抗体や染色剤の影響をまったく受けない状態での染色体構造の動的変化を可視化し、詳細が不明である細胞分裂時における核・染色体の構造変化について、これまでにない新しい知見を得ることを目的としている。昨年度までに,1生細胞を観察する際のパルス条件の検討,2低侵襲性を確保するためのレーザーパワーを抑えかつ高コントラストを得る光学系の開発,3差周波にメチレンの吸収があり、かつ水の吸収がない2850カイザーを用いたIndian Muntjac染色体の可視化4マグネシウムイオンケージド化合物(DMNP-EDTA+ Mg2+)からの紫外線照射によるマグネシウムイオンの溶液中への拡散の観察とMg2+濃度変化による染色体構造の変化の観察を行い,SPEおよびSRS顕微鏡を用いたライブセルイメージングの基盤を確立してきた。そこで,本研究課題の最終年度である平成24年度は,これまでの知見を元に,これらの顕微鏡の分子識別能力を検証する目的で,種子細胞内にオイルボディーを形成する植物(Jatropha curcas L.)の生細胞観察を行い,オイルボディー特異的なシグナルの取得と,これを用いた可視化を試み,これに成功した。加えて材料をインタクトな状態で観察するため,反射型のSRS顕微鏡を構築し,これによるオイルボディの観察,すなわちインタクトな種子を用いたオイルボディーの観察にも成功した。本研究は,新しい非線形光学顕微鏡を用いて細胞分裂時における核・染色体の構造変化について、これまでにない新しい知見を得ることを目的としているが,当初計画通り,本年度までに非線形光学顕微鏡により,染色体の二価陽イオンによる構造変化を観察することに成功した。また,ライブセルイメージングにおいては,油脂生産植物Jatropha curcasの細胞中の様々なコンパートメント,特に油脂貯蔵粒(オイルボディー)の無染色可視化に成功した。さらにはその脂肪酸組成についても主な二種類のものについては別々の信号として得ることに成功するという大きな成果をあげた。24年度が最終年度であるため、記入しない。H24年度は,本基盤研究の最終年度であり,これまで得られた知見を統合し、時系列情報を有する高精細なライブセルマップを無染色生細胞を対象として構築する。加えて各種染色体由来タンパク質の構造構築に対する機能をについての知見を得、タンパク質動態に基盤を置く、合理的染色体高次構造モデルを作製したいと考えている。
機能性材料作製のための反応設計

本年度の研究実績を以下に列記する。1.プロキラル分子(非対称ジオレフィン)のアキラル結晶から線状ジグザグ状の交互主鎖をもつシンジオタクチックポリマーが生成することを見出し、ダイマーのX線結晶構造解析を基に機構を説明できた。2.アルミニウムポルフィリン錯体を開始剤として用いると、従来リビング重合できないとされていた含フッ素メタアクリル酸エステルでも、リビング重合することを見出した。また、錯体の1つは、可視光の照射下で進行する「光誘起リビング重合」の開始剤となることが分った。3.酸化、環元重合のモノマーとしてホスホナトとムコン酸あるいはホスホナトとグルタルアルデヒドを用いると、開還反応と開環反応が同時におこる、極めて特殊な共重合系を見出した。4.ゲルミレン、スタニレンなど低原子価IVB族化合物が、MMA、ANなどの各種ビニルモノマーの単独重合の開始剤となることが分った。5.光に安定なジオレフィン系結晶の中で、DSP系誘導体結晶の大部分が、顕著なEL挙動を示すことを見出した。例えば2.5ービス〔2ー(1ーナフチル)ビニル〕ピラジンは、12Vの直流電圧をかけると、輝黄色(λmax565nm)に強く発光(>900cd/m^2)した。6.1.3ージチオール〔4〕テンドラレンの新規合成法を見出すと共にこれが極めて低い酸化環元電位を有していることを明らかにした。7.ポリ(チオカルボニルーモ/チルリド)及び(ージテルリド)を合成し、ハロゲンドーピングすると電気伝導度が大きく向上した。8.No.3(Si、Tc)化合物にCを微量添加すると、伸び値を広い温度範囲で高め、常温近傍で生ずる環境脆性を抑止することを見出した。9.CoHf多結晶体も、温度上昇と共に強度が上昇する、耐熱的機械機能を有していることを明らかにし、その機構を明確にした。
企業・家計の多様性に着目した都市内部構造の動態変化に関する研究

本研究は,企業と家計の多様性に着目し,都市の内部構造の変化に関して研究を行ったものである。とりわけ,その行動の変化が不動産市場の変化に現れることに着目し,住宅価格指数の推計を一つの例として,その指数のバイアスとの関係を明らかにした。住宅価格指数の推計におけるもっとも大きな問題は,推計手法に応じてどのような違いが出てしまうのかといった問題である。この問題に答えるために,1980年代半ばから1990年代初頭にかけて発生したバブル期を含む47万件以上の住宅価格に関する個票データを収集し,様々な手法で価格指数を推計した。得られた結果を見ると,しばしば新聞などでみることができる米国のケース・シラー型の価格指数の推計方法では,とりわけ市場の反転期において大きなラグが出てしまうことが明らかになった。その他,従来型の推計方法では,指数にバイアスがもたらされることが示唆された。研究を実施するための,研究用データベースの整備と基礎研究を実施した。まずは,オフィス移転を分析するために,オフィス仲介会社より,テナント移転データを購入し,基礎分析を実施した。同研究は,佐藤(2008)の発展的な分析である。また,オフィスの成約賃料データを,東京都心5区(千代田・中央・港・新宿・渋谷)に限定し1985-2007年にかけて整備した。加えて,家計の住宅立地の多様性を分析するために,株式会社リクルートと協力しアンケート調査を実施することで,住宅の取引価格と家計の属性に関するデータ整備を行った。基礎的な分析の成果としては,東京大学空間情報科学研究センターのDiscussion Paperと一橋大学物価研究センターのWorking Paperにそれぞれ2本の論文を,麗澤大学経済社会総合研究センターのWorking Reportに1本の論文を発表した。そのうち,1本はJournal of the Japanese and International Economiesに掲載されることが決定された。また,1本の論文が投稿・審査中である。一連の研究を通じて,まずは,企業の立地は単なる収益性の基準だけでなく,企業の集積の利益や企業間のネットワークにより変化してくることが予想される基礎的な知見を得た(清水(2008))。また,供給制約が強い中では,玉突き現象としてテナント移転が発生する可能性が記された(佐藤(2008))。次年度においては,帝国データバンクのデータと融合させることで,企業の特性と企業立地の多様性についても研究を進める予定である。また,家計においては,所得や家族構成といった立地主体の特性によって付け値関数が変化する可能性を,非線形性への配慮と近隣外部性を考慮したヘドニック・モデルを推定することで明らかにした。しかし,これらの分析は,直接に家計の多様性に配慮したものではない。次年度においては,これらの研究成果と,リクルートと共同で整備したデータベースを融合させて,本研究の目的としている家計の多様性に配慮したモデルの開発を行う予定である。本研究は,企業・家計の多様性に着目した都市内構造の動態変化に関して研究を行うものである.従来の研究との差別化を図るために,できる限りの都市・不動産に関するぐイクロデータベースを構築し,分析を進めている.本年度は,最終年度に向けての研究成果を上げるための基礎的な研究を実施した.公刊されていないため,本報告書には記載できないものの,海外のJournalにおいて2本が採択され,2本が審査中である.第一のテーマである土地利用転換モデルの開発においては,1991年2006年にかけての東京都区部の建物利用の変化を個別建物単位で観察するとともに,その土地利用転換に対して,経済的な用途転換によって得られる収益格差がどのような影響を与えているのかを理論・実証的に明らかにした.従来の先行研究が,集計データを用いたものであったり,単一時点での分析であったりしたのに対して,1991.1996.2001年のマイクロ・パネルデータを用いた分析であった点が特徴的である.同研究は,近くJournal of Property Investment & finance, Vol.28,No.4.に公刊される予定である.同研究を発展させて,1991.1996.2001.2006年の4時点に拡張するとともに,より一般的なモデルの開発を行うことが次の課題であり,現在進めているところである(European Real Estate Societyにて2010年6月に報告予定(イタリア・ミラノ)).第二のテーマは,家計の個別特性に応じた住宅立地及び価格決定メカニズムの解明である.本年度においては,基礎的な集計分析にとどまったが,データベースの構築を完了させることができた.第三のテーマが、賃料の個別改定プロセスの研究である.

従来の研究においては,価格指数として集計された形で観察されることがほとんどであったが,本研究では個別の部屋単位での賃料の改定確率と改定幅を分析した.同研究は,Journal of Japanese and International Economyに近く公刊予定である.最後に,オフィスの玉突き現象に関する研究である.ここではテナント立地の動学過程に注目している.帝国データバンクのマイクロデータベースの整備が終了しつつあり,同データを用いて分析を開始しようとしているところである.本研究は,家計・企業の多様性に着目し,都市の内部構造の動態変化を,住宅価格,オフィス家賃,住室家賃,および家計の立地行動に関するデータを収集整備することで明らかにした。まず,Shimizu,Karato and Asami(2010)では,東京都区部の大規模な土地建物利用データの個票を用いて,土地利用転換と収益格差の関係を理論・実証的に明らかにした。その結果,理論モデルが示すように,2用途間の収益格差が生まれた後において,収益が高い方向へと土地利用転換が進むことが明らかになった。続いて,Shimizuほか(2010)の住宅家賃を対象とした分析では,家賃の価格改定の決定構造を明らかにした。住宅の家賃が,市場と契約家賃との乖離といった市場の状態によって決定されているのではなく,時間依存で決定されていることが明らかになった。このようなマイクロな構造を踏まえて,計量モデルを用いて,住宅価格の時系列変動を観察できる価格指数の開発のための基礎的研究を実施した。まず,Shimizuほか(2010)の住宅価格を対象とした研究では,住宅価格指数の推計方法として提案されてきたヘドニック価格法とリピート・セールス法とを比較して,リピート・セールス法には,無視できない大きな問題が存在していることを明らかにした。その最も大きな原因の一つめとしては,リピート・セールス法では築年効果が配慮されていない問題であり,二つ目の問題が,サンプル・セレクションバイアスの問題であった。また,Karatoほか(2010)では,そのような問題に加えて,コーホート効果の問題を明らかにするとともに,それを改善するためのノンパラメトリック推計法を提案した。続いて,佐藤・清水(2010)では,家計の行動に着目した。同研究では,大規模なアンケート調査を用いて,どのような家計特性を持つ主体が,どのような住宅の移転行動をしているのかを,GISを用いて空間的な分布の変化と合わせて解明した。このような研究は,しばしば指摘される不透明な不動産市場の解明を進めるための多くの基礎的な知見を抽出できたものと考える。
感染防御を担う活性酸素生成型食細胞NADPHオキシダーゼ活性化の分子機構

NADPHオキシダーゼは活性酸素を生成する酵素であり、生成された活性酸素は感染防御において極めて重要な役割を担う。活性酸素生成型NADPHオキシダーゼのプロトタイプは食細胞に豊富に存在することから食細胞NADPHオキシダーゼとも呼ばれるが、その酵素本体は膜蛋白質gp91^<phox>であり、p22^<phox>と会合してシトクロムb_<558>を形成している。本酵素の活性化には、特異的アダプター蛋白質(p47^<phox>,p67^<phox>,とp40^<phox>:各々がSH3ドメインをもつ)が刺激依存性に細胞質から細胞膜に移行してシトクロムb_<558>と相互作用する必要がある。私共はオキシダーゼの活性化機構を研究し、平成15年度は以下のような成果を得た。(1)p47^<phox>は、1つには、刺激依存性にp22^<phox>と結合してオキシダーゼ活性化に関与する。このp47^<phox>-p22^<phox>間の結合様式について詳細に検討し、p47^<phox>の2つのSH3ドメインがp22^<phox>の1つのプロリン・リッチ領域を挟み込むように認識し、この認識様式がオキシダーゼ活性化に必須であることを明らかにした。(2)p47^<phox>のPXドメインのホスホイノシチド結合能が、p47^<phox>の膜移行及びオキシダーゼ活性化に必須であることを明らかにし、更に、このホスホイノシチド結合能はp47^<phox>のリン酸化により誘導されることを示した。(3)大腸上皮細胞において、局所感染防御に関与すると考えられる新規NADPHオキシダーゼNox1の活性化機構について検討し、その活性化には、私共が同定・クローニングした新規p47^<phox>のホモログ(p41^<nox>)、p67^<phox>のホモログ(p51^<nox>)及び低分子量Gタンパク質Racが必要であることを明らかにした。
肺癌における翻訳開始因子eIF2γの分子機構の解明と新規治療薬の開発応用

翻訳開始因子eIF2gammaをsiRNAによって抑制することで、eIF2aのリン酸化及びその下流因子(ATF-4、CHOP)の発現がタンパク質レベルで促進され、肺癌細胞株の腫瘍増殖及び上皮間葉転換(EMT)への形質転換が抑制された。また、eIF2のshRNAによるノックダウン細胞株を作成し、マウスXenograftモデルによる腫瘍増殖能を検討したところ、皮下移植モデルにおいて腫瘍の増殖能の抑制が認められた。さらに、eIF2gammaのHA配列を有するノックイン細胞をCRISPR-Cas9法を用いて樹立した。また、マウスにおけるホモログであるeIF2s3yのノックアウトマウスをCRISPR-Cas9法を用いて作成し、精子形成が強く抑制されることを確認した。現在のところ、タンパク質翻訳解析のため、樹立した細胞を用いてリボソームフットプリント法の条件を検討中である。また、腫瘍ストレスにおける翻訳開始の発現調節を行うepigeneticsの網羅的解析を行なった。let-7familyは腫瘍ストレス下において翻訳開始を抑制し、腫瘍増殖や幹細胞の維持に対して抑制的に働くmicroRNAである(Science 2005;309:1573)。このmicroRNA (let-7)を標的としてluciferase reporter assayを用いた機能的スクリーニングを実施し、制御遺伝子の候補となる遺伝子を同定した。候補遺伝子が転写以降のmicroRNAの成熟化機構へ関与していることが示唆されており、新たなRNAの制御機構と考えられ、詳細な解析を進めている。翻訳開始因子eIF2gammaをsiRNAによって抑制することで、eIF2aのリン酸化及びその下流因子(ATF-4、CHOP)の発現がタンパク質レベルで促進され、肺癌細胞株の腫瘍増殖及びEMTへの形質転換が抑制された。現在eIF2gammaのHA配列を有するノックイン及びノックアウト細胞をCRISPR-Cas9法を用いて樹立中である。この他、タンパク質翻訳解析のため、樹立した細胞を用いて実施予定であるリボソームフットプリント法の条件を検討中である。また、腫瘍ストレスにおける翻訳開始の発現調節を行うepigeneticsの網羅的解析を行なっている。現在これらの候補遺伝子の過剰発現及び抑制系の細胞を樹立し、詳細な解析を進めている。当初予定していたeIF2aリン酸化抑制の検証及び細胞増殖、分化能への影響を検証した。一方、Cripr-Cas9法によるゲノム編集においてその変異導入の効率が悪く、ノックイン、ノックアウト細胞の作成に時間を要している。また、リボソームフットプリント法によるタンパク質翻訳解析の条件の検討において、効率的なRNase処理の条件を検討中である。Crispr-Cas9によるゲノム編集を用いたノックアウト細胞を作成し、Xenograftモデルの腫瘍移植実験を予定する。また、リボソームフットプリント法のみならず当初困難な際に検討するとしていたRNA-シークエンス解析を検討する。この他、翻訳開始因子及びmicroRNAの関連についての網羅的解析を継続して検討する。また、腫瘍ストレス下においてその翻訳を抑制し腫瘍増殖抑制に機能するlet-7を制御する新たな遺伝子を探索する機能的スクリーニングを実施した。その結果得られた候補遺伝子の過剰発現、抑制系の細胞樹立下。これらの細胞を用いて、microRNAの成熟およびその機能へ与える影響とその機序をCLIPやin vitro processing法などを駆使して解析中であ理、これらを継続して実施する。CRISPR-Ca9による細胞株樹立に時間を要しており、当該年度実施予定の実験が一部行うことができず、次年度に実施する予定となったため、これらの次年度使用額が生じた。次年度にこれらの実験を実施することで使用する予定である。
無限グラフ上のラプラシアンのスペクトルとBECの研究

グラフ上の離散ラプラシアンのスペクトルは、物質中を運動する自由粒子のエネルギーを表し、ボース・アインシュタイン凝縮(BEC)は巨視的数の粒子が最低エネルギーの状態に落ち込む現象である。この場合、グラフは物質の構造を表す。本研究では、無限グラフ上のラプラシアンのスペクトルとグラフの形状の関係を明らかにし、BECが起きるようなグラフの例を構成した。副産物として、ラプラシアンに相互作用項を加えた離散ラプラシアンやランダムウォークの量子版である量子ウォークのスペクトルの構造も明らかになった。特に、量子ウォークの長時間極限分布を与える弱収束定理も証明した。本年度は、予定されていた「スペクトルギャップの有無とペンダント頂点の配置の関係」に関する予備的研究を行った。その結果、副産物として以下に述べる離散シュレーディンガー作用素のスペクトルに関するいくつかの結果を得ることができた。これまでの申請者の研究結果により、ペンダント頂点を付加したグラフ上のラプラシアンのスペクトルギャップの有無は、ペンダントをポテンシャルに置き換えたグラフ上の離散シュレーディンガー作用素のスペクトルの言葉で次のように表現できることがわかっている。すなわち、ポテンシャルの強さを表すパラメータを導入し、上のようなポテンシャルをもつ離散シュレーディンガー作用素のスペクトル集合を各パラメータごとに直積した2次元集合を考える。このとき、その2次元集合の対角線をとって、1次元に射影した集合が、原点を除いてもとのペンダントをもつグラフのスペクトルになる。この事実を用いることで離散シュレーディンガー作用素のスペクトルを求めることにより、ペンダントをもつグラフのラプラシアンのスぺクトルギャップの有無を調べることが可能となる。そこで、本年度は、対応するグラフの離散シュレーディンガー作用素のスペクトルを計算した。特に、密度零となるポテンシャルを考え、そのようなポテンシャルの存在によって、離散シュレーディンガー作用素のスペクトルがどのように変化するかについて調べた。副産物として、そのような離散シュレーディンガー作用素の状態密度や表面状態密度などが計算できた。これにより、そのような離散シュレーディンガー作用素を1粒子ハミルトニアンにもつ無限粒子系の臨界密度の有界性も証明できた。ペンダントをもつグラフのラプラシアンのスペクトルの情報をもとに、臨界密度を計算し、BEC発現とペンダントの配置の関係を探るのが本研究の目的である。これまでの研究の成果によって、ペンダントをもつグラフのラプラシアンのスペクトルを、次のようにして離散シュレーディンガー作用素のスペクトルの言葉に翻訳することが可能である。まず、ペンダントをもつグラフにある変形を加え、ペンダントがないグラフを構成する。すると、この変形に対応するポテンシャルが定義できて、ペンダントがないグラフの離散シュレーディンガー作用素の言葉で、元のグラフのスペクトルを特徴づけることができる。そこで、本年度は対応する離散シュレーディンガー作用素の研究に注力した。特に、量子ウォークとして近年注目を集めているモデルが離散シュレーディンガー作用素の時間離散版ともいえることを発見し、対応する量子ウォークのスペクトル・散乱理論を発展させることができた。詳しくいうと、量子ウォークを記述する時間発展作用素は、ある方法で離散シュレーディンガー作用素の時間発展作用素として表すことができることがわかった。これにより、離散シュレーディンガー作用素のスペクトルの情報を量子ウォークの言葉に変換可能となった。そこで、これまで知られていなかった、量子ウォークのスペクトル・散乱理論を構築した。スペクトル・散乱理論は、考察する量子力学系の時間漸近的振る舞いとスペクトルを関連させて研究する手法で、BECを調べる上でも有効な手法の一つである。スペクトル・散乱理論の完成により、そのような方法が量子ウォークでも応用可能となった。量子ウォークのスペクトルは、離散シュレーディンガー作用素のそれに比べ計算しやすいので、本研究の遂行上極めて大きなステップとなった。また、副産物として、量子ウォークの弱収束定理を得ることができた。ここまでの研究により、目標となる、ペンダントをもつグラフのスペクトルは、離散シュレーディンガー作用素の言葉を経由して、量子ウォークの言葉にまで翻訳することが可能になった。これにより、スペクトルの計算がより簡単な量子ウォークの言葉によって、BECの研究を行うことが可能となった。これは、当初計画で予期していたことではなかったが、スペクトルの計算の簡単化という点で、本研究にとって大きな前進である。前年度の結果から、離散シュレーディンガー作用素のスペクトルの情報はある変換を使って、量子ウォークのスペクトルの情報を引き出すことができる。このことを用いれば、量子ウォークの言葉でもBECを記述できる可能性が示唆されている。そこで、本年度は量子ウォークと関連する離散シュレーディンガー作用素のスペクトルの研究に注力した。特に、異方性をもつ1次元量子ウォークや2次元上の量子ウォークに関係する離散シュレーディンガー作用素のスペクトルを調べ、以下の結果を得た。(1)異方性をもつ離散シュレーディンガー作用素に関係する1次元量子ウォークについて、左右の極限の違いによって、離散固有値が現れることを発見した。特筆すべき点として、このような固有値の出現には、左右の極限のみが関係しているので、原点付近の情報は関係しないことが示せた。また、この固有値に対応する固有状態の空間遠方での指数減衰評価も得た。これにより、固有状態は原点付近に局在するといえる。これらの構造は、この固有状態がトポロジカルな性質をもつことを示唆している。さらに、特異連続スペクトルの非存在を証明し、スペクトル・散乱理論も構築した。(2) 2次元以上で原点にのみ摂動を加えた量子ウォークに関係する離散シュレーディンガー作用素に対して、離散スペクトル(多重度有限孤立固有値)が現れるための条件を明らかにした。これにより、量子ウォークでも離散スペクトルが現れることが示された。

研究計画に含まれる離散シュレーディンガー作用素のスペクトルに関する研究に進展があり、副産物的に量子ウォークのスペクトルに関する想定外の結果を得ることもできた。また、本年度得られた結果は既に学会等で発表していおり、一部は2篇の論文として雑誌に投稿中である。これまでの研究で、ペンダントをもつ無限グラフのスペクトルは、離散シュレーディンガー作用素のスペクトルの言葉で表現できることがわかっている。さらに、離散シュレーディンガー作用素のスペクトルは、量子ウォークのスペクトルとも関係する。こうして、本研究は当初の計画を超えてさまざまな対象へ波及しながら、多様な視点から無限グラフのスペクトルを考察できるようになった。本年は、量子ウォークの研究において豊富な成果を得た。(1)異方性をもつ量子ウォークの弱収束定理を証明した。これにより、そのような量子ウォーカーの速度分布が明らかになった。この結果によると、これまで知られていた分布の形状より複雑なものが現れることが確認できた。(2)離散シュレーディンガー作用素と関係する量子ウォークに対して、離散スペクトルの多重度が超対称性と関係していることを明らかにした。また、そのような量子ウォークの弱収束定理も得られた。また、原点に欠損があるケースも昨年に引き続き研究したが、これまでに一般の次元で得られていた条件より、よい条件で2次元の場合の離散固有値の存在がいえた。(3)量子ウォークを非線形化したモデルの散乱理論と逆散乱理論、弱収束定理を完成させた。このモデルはBECを説明する理論に表れる非線形シュレーシンガー方程式の時空間の離散版と考えられる。今後の計画として、量子ウォークの言葉でBECを記述する理論を考えたい。グラフ上の離散ラプラシアンのスペクトルは、物質中を運動する自由粒子のエネルギーを表し、ボース・アインシュタイン凝縮(BEC)は巨視的数の粒子が最低エネルギーの状態に落ち込む現象である。この場合、グラフは物質の構造を表す。本研究では、無限グラフ上のラプラシアンのスペクトルとグラフの形状の関係を明らかにし、BECが起きるようなグラフの例を構成した。副産物として、ラプラシアンに相互作用項を加えた離散ラプラシアンやランダムウォークの量子版である量子ウォークのスペクトルの構造も明らかになった。特に、量子ウォークの長時間極限分布を与える弱収束定理も証明した。当初計画では、ペンダントの配置とギャップの有無につい調べる予定であったが、その予備的考察として、対応するシュレーディンガー作用素のスペクトルが理解できた。
月惑星初期進化の実証的解明をめざしたカリウム・アルゴン年代その場計測法の開発

高波長分解能(0.1 nm)の分光器を用いてカリウム定量実験を行った。レーザーエネルギーが20 mJ以上あれば300 ppmという低濃度の試料からもK輝線が検出できた。これは、Kに乏しい月面高地の岩石や、火星隕石に対してもKを検出できることを示唆する。また、10-35 mJのレーザーエネルギーに応じて検量線を得て、検出限界を求めた。その結果、エネルギー35 mJでは約5100 ppm、30 mJでは9300 ppm、20 mJでは2 wt%という結果が得られた。また、20 mJのレーザーでも、K濃度が1.8 wt%以上あれば、既知濃度とのずれは20%以下に収まることが分かった。本研究では、惑星探査におけるカリウム・アルゴン年代計測装置の開発を目指して一連の実験を行った。これまでの研究で用いてきた分光器を使った実験では、岩石中に大量に含まれるシリコン発光輝線がカリウム輝線の近くに存在し、両者を分離することができなかった。このことが、高精度のカリウム計測の阻害要因となっていた。そこで平成26年度の研究では、高波長分解能の分光器を導入した。これを用いて、既知のカリウム濃度をもつガラス試料9種類にレーザーを照射し、発光スペクトルを取得した(K2O=0.034.37 wt%)。その結果、半値幅約0.15 nmの高分解能発光スペクトルが得られるようになり、カリウムの発光輝線のみを分離・取得することができるようになった。この分光器を用いて、10 mJから35 mJまでのレーザーエネルギーにおいて、カリウムの定量実験を行った。その結果、300 ppmという低いカリウム濃度をもつ試料に対しても、20 mJのレーザーエネルギーでカリウム発光輝線を計測することができた。この結果は、惑星探査機に搭載される小型のレーザーによっても微量のカリウムを検出できることを示唆する。また、9種類の標準試料を計測することで、カリウムの検量線を取得した。この検量線を用いた定量分析の結果、1.5 wt%程度のカリウムが20%より良い確度で求められ、5000 ppm程度のカリウムが40%程度の確度で定量可能で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。数物系科学26年度が最終年度であるため、記入しない。
神経細胞の変性、壊死における脂質過酸化とその防御、修復因子の意義

キノリン酸(QA)は、“endogenous excitotoxin"として知られ、また、ラット線条体への投与でハンチントン病様病変を発生させることで注目されていた。しかし、その作用機序については何ら解明されていなかった。我々は、昨年度までの本研究で、ラット肝細胞より作製した燐脂質リポリームにO_2、Fe^<3+>の存在下でQAを作用させ、QAの濃度依存性の脂質過酸化(LP)増強を認めた。一方、阻血一再疎通でラット大脳に作製した軟化巣(神経細胞壊死、変性)では、神経細胞のGlutahione Peroxidase(GSH-PO,LPのもっとも有効な防御因子)は消失し、同部位でのLPの増強が認められた。興味あることに軟化巣周辺部には、所得"active astrocytes"の集中像が認められ、これらには、正常astrocyteには殆ど認められなかったGSH-POが増強していた。そこで、我々はBealらの方法に従い450nM/1mlのQAをラット線条体に直接注入し、ハンチントン病様病変の作製を試みたが、通常病理組織学的検索では、半数以下に線条体の軽度の縮小を認めたのみで、有意な変化は観察されなかった。しかし、GSH-POの免疫組織化学的、生化学的(免疫測定法)検索では、神経模胞にこれらの軽度の減少が観察された。明瞭な壊死、変性巣が発生しなかったが、astrocyteを始めグリア細胞におけるGSH-POの増強は認められなかった。その後、これも神経細胞毒と見なされているキノホルムをラットに皮下大量投与した実験では、それらの線条件で、GSH-POの神経細胞におけるごく軽度の減弱と、グリア細胞における軽度の増強が認められた。これら神経細胞毒の投与量、方法に色々問題があり、仲々期待したような病変が得られなかったが、軽度ながらLPの防御系としてのGSH-POなどの減弱が認められた。GSH-POの活性基として、またその合成に必須であるセレニウムの欠乏ラットを使って同様な実験を行った場合、より明瞭な病変とLPのPathogenesisとして意義が明らかにされるものと思う。