hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
河床・河岸の状態が二次元水面変動パターンに及ぼす影響に関する研究

本課題では,開水路流れの境界条件として底面状態あるいは側岸形状が変化する場合に,それらの影響が水面にどのような影響を与えるのかについて,実験および数値シミュレーションによる検討を行った.本課題の遂行において共通して用いた開発技術は,実験においては流れの可視化画像を活用したPIV(Particle lmage Velocimetry)および2台の高速ビデオを用いたステレオ計測法,数値シミュレーションにおいては水面変動を考慮して開発したLESプログラムである.底面状態の変化が水面に及ぼす影響については,単純化された河床面として桟粗度を配置した流れ場を対象とし,桟粗度の間隔とフルード数の変化に応じて著しく水面変動が異なってくること,水面変動の発生には桟粗度間に発生する剥離渦の消長が大きく関与することを可視化実験によって明らかにした.水面変動が比較的小さな流れ場に対してはLESによる解析も行い,乱れ強度などの乱流統計量が良好に実験値と一致することを確認した.さらに,桟粗度要素によって発生する剥離渦が水面に向かって上昇し,それが水面に到達した場合に水表面に局所的な正の発散場を生じさせる三次元的な渦の様子を可視化し,桟粗度流れの三次元的な構造を示すことができた.側岸形状が変化する開水路流れ場については,側壁の一方を凹部形状にしたサイドキャビティ流れについて検討を行った.凹部における水面変動は開発したステレオ計測手法によって詳細な二次元計測が可能となり,凹部のアスペクト比によってその変動パターンが大きく変化すること,変動モードはPOD解析によるモード分解により整理できることなどを明らかにした.実験条件に合わせたLESによる数値シミュレーションも行い,凹部内の水面変動の卓越周波数を再現できることを示すとともに,凹部領域への流体塊の流入・流出に伴う流れ場の三次元構造を明らかにした.本課題では,開水路流れの境界条件として底面状態あるいは側岸形状が変化する場合に,それらの影響が水面にどのような影響を与えるのかについて,実験および数値シミュレーションによる検討を行った.本課題の遂行において共通して用いた開発技術は,実験においては流れの可視化画像を活用したPIV(Particle lmage Velocimetry)および2台の高速ビデオを用いたステレオ計測法,数値シミュレーションにおいては水面変動を考慮して開発したLESプログラムである.底面状態の変化が水面に及ぼす影響については,単純化された河床面として桟粗度を配置した流れ場を対象とし,桟粗度の間隔とフルード数の変化に応じて著しく水面変動が異なってくること,水面変動の発生には桟粗度間に発生する剥離渦の消長が大きく関与することを可視化実験によって明らかにした.水面変動が比較的小さな流れ場に対してはLESによる解析も行い,乱れ強度などの乱流統計量が良好に実験値と一致することを確認した.さらに,桟粗度要素によって発生する剥離渦が水面に向かって上昇し,それが水面に到達した場合に水表面に局所的な正の発散場を生じさせる三次元的な渦の様子を可視化し,桟粗度流れの三次元的な構造を示すことができた.側岸形状が変化する開水路流れ場については,側壁の一方を凹部形状にしたサイドキャビティ流れについて検討を行った.凹部における水面変動は開発したステレオ計測手法によって詳細な二次元計測が可能となり,凹部のアスペクト比によってその変動パターンが大きく変化すること,変動モードはPOD解析によるモード分解により整理できることなどを明らかにした.実験条件に合わせたLESによる数値シミュレーションも行い,凹部内の水面変動の卓越周波数を再現できることを示すとともに,凹部領域への流体塊の流入・流出に伴う流れ場の三次元構造を明らかにした.河床や河岸の形状が水面変動に与える影響について検討するため、本年度は以下の検討を行い、いくつかの成果を得た。まず、河岸形状に関しては、都市域での親水護岸を想定した側岸凹部流れについての検討を行った。側岸凹部流れの特徴は、凹部形状のアスペクト比によって水面変動の形態が大きく変化する点にあるが、本年度は、まず、ステレオ配置したCCDカメラを用いて二次元的な水面変動の計測を行った。その結果、凹部周辺の水面には、水路幅、凹部長さなどを代表長さとするセイシュ的な変動に加えて、流速の影響を受ける別のモードの水面変動があることを確認した。この点は、二次元浅水流モデルに基づく数値シミュレーションでもある程度、確認することができた。実験値との比較検討の際には、POD解析を用い、実験結果と計算結果の二次元水面変動をモード分解することによって特徴的な変動パターンが把握できることを示した。底面形状が水面に与える影響については、単純な形状として、斜め段落ちと孤立粗度を取り上げて検討を行った。斜め段落ちの流れにおいては、本研究で開発した高精度の画像計測手法を用いて詳細な計測を行った結果、段落ちの傾斜角度によって底面から水面につながる渦領域が生成される場合があり、それが水面形状の変形に影響を及ぼしていることを示した。孤立粗度を用いた実験では、粗度によって生じた剥離渦が粗度の下流側の水面に到達し、それが水面流速場の発散値の変化として捉えることができることを明らかにした。シミュレーションにおいては、HSMAC法をベースとしたLESのコードを開発し、固定格子を用いて、比較的緩やかな水面変動を良好に再現できることを確認した。また、直交格子座標系において、任意の底面形状を与えることのできる境界埋め込み法についても数値モデルの開発を行った。これらの解析結果については来年度の発表を予定している。本課題では,開水路流れの境界条件として底面状態あるいは側岸形状が変化する場合に,それらの影響が水面にどのような影響を与えるのかについて,実験および数値シミュレーションによる検討を行った.

本課題の遂行において共通して用いた開発技術は,実験においては流れの可視化画像を活用したPIV(Particle Image Velocimetry)および2台の高速ビデオを用いたステレオ計測法,数値シミュレーションにおいては水面変動を考慮して開発したLESプログラムである.底面状態の変化が水面に及ぼす影響については,単純化された河床面として桟粗度を配置した流れ場を対象とし,桟粗度の間隔とフルード数の変化に応じて著しく水面変動が異なってくること,水面変動の発生には桟粗度間に発生する剥離渦の消長が大きく関与することを可視化実験によって明らかにした.水面変動が比較的小さな流れ場に対してはLESによる解析も行い,乱れ強度などの乱流統計量が良好に実験値と一致することを確認した.さらに,桟粗度要素によって発生する剥離渦が水面に向かって上昇し,それが水面に到達した場合に水表面に局所的な正の発散場を生じさせる三次元的な渦の様子を可視化し,桟粗度流れの三次元的な構造を示すことができた.側岸形状が変化する開水路流れ場については,側壁の一方を凹部形状にしたサイドキャビティ流れについて検討を行った.凹部における水面変動は開発したステレオ計測手法によって詳細な二次元計測が可能となり,凹部のアスペクト比によってその変動パターンが大きく変化すること,変動モードはPOD解析によるモード分解により整理できることなどを明らかにした.実験条件に合わせたLESによる数値シミュレーションも行い,凹部内の水面変動の卓越周波数を再現できることを示すとともに,凹部領域への流体塊の流入・流出に伴う流れ場の三次元構造を明らかにした.
ATPに対する新規P_2型プリン受容体の同定とクローニング

1)ラット副腎髄質由来の神経細胞株であるPC12細胞に,アデニル酸シクラーゼと抑制的に連関している新規ATP受容体を見いだした。このATP受容体はP2型であったが,従来報告されているP2受容体とは薬理学的性質が異なっており,また百日咳毒素処理によってもその抑制作用が消失しないという特徴を有していた。この新規ATP受容体のクローニングを検討中である。ATP受容体刺激によって,神経伝達物質放出と共に,低分子量GTP結合蛋白質ARFが細胞膜画分に移行する事を見いだした。ARFをADPリボシル化した場合には,伝達物質放出が減少し,ATP受容体刺激にARFの移行が関連することを明らかにした。2) PC12細胞でのATP受容体刺激は,細胞外からのCa流入を促進させた。一酸化窒素(NO)のチオール型誘導体であるS-ニトロソシステインは,Ca流入を減少させた。一方,カフェインによるリアノジン受容体を介した細胞内CaプールからのCa動員も低濃度S-ニトロソシステインにより完全に消失した。この結果は,ATP受容体に連関しているCaチャネル活性がNOにより調節されることを示している。3)ラット初代培養グリア細胞において,LPSやサイトカイン刺激によって誘導型NO合成酵素(iNOS)の発現誘導が見られた。ATPと培養したグリア細胞では,iNOS誘導が著しく増強されていた。このATP受容体の性質は,ADPβSも増強作用を示すという特徴を有しており,現在クローニング中である。この作用には,プロテインキナーゼCの活性化が必須であったが,MAPキナーゼ群のうちERKやp38キナーゼは関与していない。また核内転写囚子NFκBの活性化を促進していることが推定された。2)ラット初代培養グリア細胞においてリポポリサッカライド(LPS)やサイトカイン刺激によって誘導型NO合成酵素(iNOS)の発現誘導が見られる。あらかじめATP存在下で培養したグリア細胞では,LPSやサイトカイン刺激によるiNOS誘導が著しく増強されることを見いだした。このATP受容体の性質はP2型であったが,ADPβSも増強作用を示し,一方で2メチルチオATPがアンタゴニストとして作用するという特徴を有していた。このATP作用はプロテインキナーゼCの阻害薬で消失したことから,ATP受容体がイノシトールリン脂質代謝-ジアシルグリセロール-Cキナーゼ系を活性化いると推定されるが,現在詳細な情報伝達系を解析中である。3)ATPなどの受容体刺激がアラキドン酸(AA)放出を促進させる。脳下垂体由来の神経内分泌細胞株GH3で細胞ストレスの一つである過酸化水素(H_2O_2)刺激が細胞質型ホスホリパーゼA_2を活性化しAA放出を促進することを見いだした。H_2O_2刺激やAA添加はGH3細胞でアポトーシスと言われる細胞死を引き起こした。現在GH3細胞のAA放出や細胞死に対するATPの作用を検討している。1)ラット副腎髄質由来の神経細胞株であるPC12細胞で,ATP受容体刺激によって,神経伝達物質ノルアドレナリン放出と共に,低分子量GTP結合蛋白質ARFが細胞膜両分に移行する事を見いだした。ARFの移行も伝達物質放出も細胞外Caに依存していた。

またコレラ毒素と24時間培養し,内在性のGsやARFをADPリポシル化した場合には,ATP受容体刺激やKC1脱分極刺激による伝達物質放出が減少し,ATP受容体刺激にARFの移行が関連することを明らかにした。2) PC12細胞でのATP受容体刺激は,細胞外からのCa流人を促進させた。一酸化窒素(NO)のチオール型誘導体であるS-ニトロソシステインは,高濃度でこのATP作用を減少させた。一方,カフェインによるリアノジン受容体を介した細胞内CaプールからのCa動員は低濃度S-ニトロソシステインにより完全に消失した。またムスカリン受容体刺激によるIP3受容体を介した細胞内CaプールからのCa動員は高濃度のS-ニトロソシステインにより減少した。この結果は,ATP受容体に連関しているCaチャネル活性がNOにより調節されることを示している。3)ラット初代培養グリア細胞において,リポポリサッカライド(LPS)やサイトカイン刺激によって誘導型NO合成酵素(iNOS)の発現誘導が見られる。ATPと培養したグリア細胞では,LPSやサイトカイン刺激によるiNOS誘導が著しく増強されることを見いだした。このATP受容体を介した作用には,プロテインキナーゼCの活性化が必須であった。MAPキナーゼ群のうちERKやp38キナーゼは関与していないと考えられた。またATP受容体は核内転写因子NFκBの活性化を促進していることが推定された。
オフターゲット効果が低く標的遺伝子に特異的なsiRNA設計法の確立

哺乳類細胞でRNAi実験を行うには,標的遺伝子と相同な21塩基の短い2本鎖RNA(siRNA)またはsiRNAを発現するベクターを細胞に導入する方法が一般的に用いられる.このとき,導入したsiRNAが本来の標的とは別の遺伝子の相同部分を認識し,その遺伝子を抑制してしまう現象を,siRNAのオフターゲット効果と呼ぶ.本研究では,siRNA配列とmRNA配列との間にどの程度の相同性があるとオフターゲット効果が生じるかを検討するため,まず任意の標的配列に対して特定のsiRNAが示す標的切断活性を評価するアッセイ系(標的切断アッセイ)を構築した.その概略は,siRNAの標的となる短い配列を組み込んだ発現ベクターとsiRNAとを同時に培養細胞に導入して,ベクターから発現する標的mRNAがsiRNAによって切断される効率を,リアルタイムRT-PCRで定量するというものである.本アッセイ系を用いて,siRNA配列に対して様々なミスマッチをもつ標的mRNAを発現するコンストラクトを系統的に構築した.標的配列に1塩基のミスマッチを導入した場合,多くの例でsiRNAによる切断活性は残ったが,特に標的配列の中央付近のミスマッチにより切断活性が失われる傾向があった.しかし切断活性が失われるような置換の正確な位置または塩基の種類について規則性は見いだせなかった.標的配列に2塩基のミスマッチを導入した場合,中央付近の連続するミスマッチにより切断活性がほぼ失われたが,末端付近のミスマッチにおいては切断活性が残る場合があるなど,ミスマッチの位置や種類によってその影響は異なった.標的配列に3塩基のミスマッチを導入した場合,切断活性はほぼ失われた.以上の結果を考慮すると,siRNA設計においては,標的と無関係なすべての遺伝子に対してかならず3塩基以上がミスマッチする配列を選択することが望ましいと考えられた.哺乳類細胞でRNAi実験を行うには,標的遺伝子と相同な21塩基の短い2本鎖RNA(siRNA)またはsiRNAを発現するベクターを細胞に導入する方法が一般的に用いられる.このとき,導入したsiRNAが本来の標的とは別の遺伝子の相同部分を認識し,その遺伝子を抑制してしまう現象を,siRNAのオフターゲット効果と呼ぶ.本研究では,siRNA配列とmRNA配列との間にどの程度の相同性があるとオフターゲット効果が生じるかを検討するため,まず任意の標的配列に対して特定のsiRNAが示す標的切断活性を評価するアッセイ系(標的切断アッセイ)を構築した.その概略は,siRNAの標的となる短い配列を組み込んだ発現ベクターとsiRNAとを同時に培養細胞に導入して,ベクターから発現する標的mRNAがsiRNAによって切断される効率を,リアルタイムRT-PCRで定量するというものである.本アッセイ系を用いて,siRNA配列に対して様々なミスマッチをもつ標的mRNAを発現するコンストラクトを系統的に構築した.標的配列に1塩基のミスマッチを導入した場合,多くの例でsiRNAによる切断活性は残ったが,特に標的配列の中央付近のミスマッチにより切断活性が失われる傾向があった.しかし切断活性が失われるような置換の正確な位置または塩基の種類について規則性は見いだせなかった.標的配列に2塩基のミスマッチを導入した場合,中央付近の連続するミスマッチにより切断活性がほぼ失われたが,末端付近のミスマッチにおいては切断活性が残る場合があるなど,ミスマッチの位置や種類によってその影響は異なった.標的配列に3塩基のミスマッチを導入した場合,切断活性はほぼ失われた.以上の結果を考慮すると,siRNA設計においては,標的と無関係なすべての遺伝子に対してかならず3塩基以上がミスマッチする配列を選択することが望ましいと考えられた.
キラルな両親媒性物質の界面膜形成に関する熱力学的研究

本研究では、キラルな化学構造を持つ両親媒性物質の界面吸着膜形成について研究を行なった。両親媒性物質として、炭化水素鎖の炭素数が18で極性基にアミノ酸構造を持つオクタデカノイル-L-ロイシンメチルエステルとオクダデカノイル-DL-ロイシンメチルエステルを選び、ヘキサン/水界面に形成される界面吸着膜の状態を界面張力の温度と温度依存性の測定と熱力学的解析より研究した。その結果、以下のことが明らかになった。1、界面張力の濃度依存性より求めた1分子あたりの占有面積と界面張力の温度依存性より求めた吸着のエントロピー変化およびエネルギー変化より、界面吸着膜状態は膨張膜状態であることが明らかとなった。2、極性基が水酸基であるオクタデカノールの膨張膜状態での吸着と比較すると、吸着によりエネルギーが大きく減少していることが分かった。これより、界面でのアミノ酸型極性基と水との相互作用は大きいと考えられる。3、L体とDL体(ラセミ混合物)で界面張力、界面密度(あるいは1分子当りの占有面積)、吸着の熱力学量変化等を比較した結果、不溶性単分子膜の相変化に見られるようなキラルな構造に依存した相違は、界面吸着膜では生じていないことが明らかとなった。1の結果から、これは、配向単分子膜状態でキラル構造識別が生じるのに十分な分子のパッキングが吸着膜では得られないためであると考えられる。4、今後、アミノ酸構造及び炭化水素鎖の鎖長を変化させるなどして吸着膜におけるキラル構造の識別等について系統的な研究を続ける予定である。
骨延長術における骨代謝調節因子遺伝子導入による骨延長期間への影響に関する研究

平成14年度では,従来われわれが使用してきた非増殖性アデノウイルスベクター(COS-TPC法により作製)の増殖と精製を行い,高力価ウイルス液8.75×10^8plaque forming unit(PFU)/mlの高力価ウイルス液を得た.そしてマウス,ヒト筋芽細胞を用い,BMP-2アデノウイルスベクターを感染させ,BMP MOI-20でALP-activityが1.3 +/- 0.4、IU/mg proteinにまで上昇することを確認した.一方,コントロールのLacZ MOI-20ではALP-activityの上昇は起こらなかった.平成15年度はin vivo検定を行い,BMP-2アデノウイルスベクターでは,免疫抑制下にラット下腿筋肉内に注入し,X線学的および組織学的検査で異所性骨誘導が認められたことを確認した.さらに,このウイルス液(8.75×10^8plaque forming unit(PFU)/ml)を用いて,ラット下腿の実験的骨延長術に使用した.先ずラットに骨延長装置を装着し,1)骨きり部位に待機期間の0,3日後にウイルス液(10ul)を注入した.2)待機期間を経た後,延長期間7,14日後に注入.3)固定期間7,14日後に注入した.結果:2)延長期間中にウイルス液を注入したものが組織学的に良好な成熟した骨形成が観られ,骨量も同様に増加していた.これは1日あたりの骨延長量を増大できる可能性を示唆している.しかし,形成される骨形態の制御は困難で,ウイルス注入量と注入方法に課題が残った.残りの1),3)の実験では骨形成はウイルス注入した部位のみに観られ,延長期間そのものに影響を及ぼさなかった.ALP activityは,ウイルス液を注入しないコントロール(1.25 IU/mg Protein)に比べて,2)は約4倍(4.92 IU/mg protein)であった.結論:骨延長に対してrhBMP-2は,延長時期に投与するとその異所性骨誘導能により,骨形成を増大させ、延長期間を縮小させる可能性が示唆された.平成14年度では,従来われわれが使用してきた非増殖性アデノウイルスベクター(COS-TPC法により作製)の増殖と精製を行い,高力価ウイルス液8.75×10^8plaque forming unit(PFU)/mlの高力価ウイルス液を得た.そしてマウス,ヒト筋芽細胞を用い,BMP-2アデノウイルスベクターを感染させ,BMP MOI-20でALP-activityが1.3 +/- 0.4、IU/mg proteinにまで上昇することを確認した.一方,コントロールのLacZ MOI-20ではALP-activityの上昇は起こらなかった.平成15年度はin vivo検定を行い,BMP-2アデノウイルスベクターでは,免疫抑制下にラット下腿筋肉内に注入し,X線学的および組織学的検査で異所性骨誘導が認められたことを確認した.さらに,このウイルス液(8.75×10^8plaque forming unit(PFU)/ml)を用いて,ラット下腿の実験的骨延長術に使用した.先ずラットに骨延長装置を装着し,1)骨きり部位に待機期間の0,3日後にウイルス液(10ul)を注入した.2)待機期間を経た後,延長期間7,14日後に注入.3)固定期間7,14日後に注入した.結果:2)延長期間中にウイルス液を注入したものが組織学的に良好な成熟した骨形成が観られ,骨量も同様に増加していた.これは1日あたりの骨延長量を増大できる可能性を示唆している.しかし,形成される骨形態の制御は困難で,ウイルス注入量と注入方法に課題が残った.残りの1),3)の実験では骨形成はウイルス注入した部位のみに観られ,延長期間そのものに影響を及ぼさなかった.ALP activityは,ウイルス液を注入しないコントロール(1.25 IU/mg Protein)に比べて,2)は約4倍(4.92 IU/mg protein)であった.結論:骨延長に対してrhBMP-2は,延長時期に投与するとその異所性骨誘導能により,骨形成を増大させ、延長期間を縮小させる可能性が示唆された.平成14年度は,従来われわれが使用してきた非増殖性アデノウイルスベクター(COS-TPC法により作製)の増殖と精製を行った.(1)高力価ウイルス液の作製,精製と力価測定.in vitro検定.インサートに組み込んだコスミドベクターと親ウイルスDNA-TPCを293細胞(ヒト胎児腎細胞株)にリン酸カルシウム法でco-transfectし,得られたウイルス液をさらに293細胞で3回継代し,8.75x10^8plaque forming unit(PFU)/mlの高力価ウイルス液を得た.そしてマウス,ヒト筋芽細胞を用い,BMP-2アデノウイルスベクターを感染させ,BMP MOI-20でALP-activityが1.3+/-0.4IU/mg proteinにまで上昇することを確認した.一方,コントロールのLacZ MOI20ではALP-activityの上昇はおこらなかった.BMP-2アデノウイルスベクターについては,免疫抑制下にラット下腿筋肉内に注入して骨誘導を確認した.その結果,X線学的および組織学的検査で異所性骨誘導が認められた.

平成14年度では,従来われわれが使用してきた非増殖性アデノウイルスベクター(COS-TPC法により作製)の増殖と精製を行い,高力価ウイルス液8.75x10^8plaque forming unit (PFU)/mlの高力価ウイルス液を得た.そしてマウス,ヒト筋芽細胞を用い,BMF-2アデノウイルスベクターを感染させ,BMP MOI-20でALP-activityが1.3+/-0.4IU/mg proteinにまで上昇することを確認した.一方,コントロールのLacZ MOI-20ではALP-activityの上昇は起こらなかった.平成15年度はin vivo検定を行い,BMP-2アデノウイルスベクターでは,免疫抑制下にラット下腿筋肉内に注入し,X線学的および組織学的検査で異所性骨誘導が認められたことを確認した.さらに,このウイルス液(8,75x10^8plaque forming unit (PFU)/ml)を用いて,ラット下腿の実験的骨延長術に使用した.先ずラットに骨延長装置を装着し,1)骨きり部位に待機期間の0,3日後にウイルス液(10ul)を注入した.2)待機期間を経た後,延長期間7,14日後に注入.3)固定期間7,14日後に注入した.結果:2)延長期間中にウイルス液を注入したものが組織学的に良好な成熟した骨形成が観られ,骨量も同様に増加していた.これは1日あたりの骨延長量を増大できる可能性を示唆している.しかし,形成される骨形態の制御は困難で,ウイルス注入量と注入方法に課題が残った.残りの1),3)の実験では骨形成はウイルス注入した部位のみに観られ,延長期間そのものに影響を及ぼさなかった.ALP activityは,ウイルス液を注入しないコントロール(1.25IU/mg Protein)に比べて,2)は約4倍(4.92IU/mg protein)であった.結論:骨延長に対してrhBMP-2は,延長時期に投与するとその異所性骨誘導能により,骨形成を増大させ,延長期間を縮小させる可能性が示唆された.
バスケットボール試合中のシュート成功率を高める“良い”シュート動作の解明

本研究の目的はバスケットボールにおける試合中の成功率が高い、良いシュート動作を明らかにすることであった。研究期間全体を通して、高校生から大学生、プロ選手まで、様々な競技レベルの男子バスケットボール選手の動作解析を実施できた。本研究においては、ボールのリリースパラメータ(リリース角度、リリーススピード、リリース高)とボールの到達位置の関係を正確に算出するための計算方法を確立できた。その結果、バスケットボールの試合中の成功率を高めるためには、選手がバラつきを最低限に抑えられ、かつ、バラつきが生じてもシュートが成功できる範囲が大きいリリースパラメータを選択することが重要であることが明らかになった。本研究の目的はバスケットボールのシュート動作をバイオメカニクス・運動制御研究の知見、及び現場のコーチの観点から多角的に評価して、試合中のシュート成功率を高められる“良い"シュート動作を明らかにし、日本のバスケットボール競技力向上に貢献することであった。シュートの成功率を高められる軌道やボールの回転の特徴を明らかにするために、平成27年度は様々なレベルのバスケットボール選手(ナショナルレベル、大学生、高校生)のシュート動作の動作解析を実施する計画であった。そこで、初年度はシュートの軌道や回転数、全身の動きが確実に測定できる手法を確立するために、予備実験を繰り返し実施し、測定の手法を確立した。市販のセンサー内蔵バスケットボールによって算出された回転数を光学式3次元動作解析システムで得たデータから算出した回転数や、ハイスピードカメラ映像を基に算出した回転数とを比較した。その結果、センサー内臓ボールを使用して非常に高い精度でボールの回転数を測定することが可能であることが明らかになった。一方、センサー内蔵バスケットボールは、ボールの軌道を算出することが出来ないため、光学式3次元動作解析システムを用いてボールの軌道と全身の動きを測定する必要があった。スリーポイントシュートのように長い距離の測定では、限られたカメラの台数で前動作範囲を測定することが非常に困難であった。しかし、繰り返し予備実験を実施して、カメラの設置位置や、ボールに貼付するマーカー及び解析方法を工夫することにより、身体及びボールの動作範囲全てを測定することが出来るようになった。そこで、昨年度はその手法を用いてナショナルチーム代表選手2名、大学生9名、高校バスケットボール部所属選手11名に対して動作解析を実施した。今後、データの解析を進めていく。今年度は、「シュート1投の成功率を高める動作」を明らかにするために、様々なレベルの被験者に対して動作解析を実施し、解析まで終了する予定であったが、予定をしていた全てのレベルの被験者に対する測定と、解析を終えることはできなかった。予定では、ナショナルレベルの選手、大学生、高校生、中学生各10名程度測定を実施する予定であったが、今年度は、ナショナルレベルの選手2名、大学生10名、高校生11名の測定にとどまり、中学生に関しては測定が実施できなかった。これは、測定方法の確立に時間を要したことが一番の要因であった。しかし、予備実験を繰り返し実施した結果、ボールの回転数はセンサー内蔵ボールを用いて簡単に、かつ高い精度で測定できることが明らかになり、また、ボールの軌道及び全身の動きに関しても、3次元動作解析システムを用いて広範囲の測定ができるようになった。今年度確立した方法を用いて、上記の被験者がゴールからの距離が異なる3条件でシュートを打った際のボールの軌道や回転数、全身の動きを記録した。各距離から50本シュートを打ってもらい、バラつきに関しても観察できるような条件とした。さらに、回転を多くするように意識した条件とボールの軌道を高くするように意識した条件を加えて、それぞれに貢献する身体の動きについて検討するためのデータを取得した。現在、取得したデータを解析中であり、来年度は今年度得られたデータの解析結果を基に、新たに実験を実施していく予定である。今年度確立した方法を用いて、来年度は今年度よりも早いペースで測定と解析が実施できると考えられる。本研究の目的はバスケットボールのシュート動作をバイオメカニクス及び運動制御の観点と競技現場やコーチの観点を統合して多角的に評価して、試合中のシュート成功率を高められる良いシュート動作を明らかにして、日本のバスケットボール競技力向上に貢献することであった。平成28年度は、平成27年度に実施した実験データ(大学トップ選手10名のシュート動作)の解析及び、日本トップレベルのプロバスケットボールプレーヤーのシュートの動作解析を実施した。ボールが空中にある際に受ける空気抵抗及び揚力の影響を最適化計算によって明らかにできたことにより、シュートを打った直後のボールの速さと角度(以降、初期条件とする)から、ボールがゴールに到達するまでの軌道を正確に算出できるようになり、ひいては、初期条件のバラつき及び選択とシュートの成否の関係について検討することができた。初期条件の選択に関しては、リングの直径がボール約2個分の大きさであるため、シュートが成功する初期条件はひとつだけではないことから、シュート成功のための許容範囲が大きい条件と小さい条件が存在することを考慮したうえで、選択した条件を評価した。その結果、初期条件の選択が最適ではない選手、初期条件の選択は良いがバラつきが大きいためにシュートが外れやすい選手、バラつきは大きいがそのバラつきにあわせて良い初期条件を選択している選手等、シュートが外れる原因が選手によって異なることが明らかとなった。しかしながら、フリースローの成功率が99%の選手では、初期条件の選択も最適であり、かつ、バラつきも非常に小さいことから、成功率向上のためにはやはり両者を考慮して練習していく必要があることが明らかとなった。今後は、ボール軌道のバラつきや初期条件の選択に影響する全身の動きについても検討・明らかにしていく予定である。

平成28年度は、ボールの軌道の再現性を高めるために身体がどのように制御されているかを明らかにする予定であったが、身体を制御した結果である、ボールの投射初期条件をどのように制御しているか、という知見までしか得られなかった。これは、バスケットボールが空中で予想よりも空気抵抗や揚力の影響を受けるため、ボールの軌道を初期条件から推定するための方法を確立しなければならなかったためである。しかし、その問題が解決でき、初期条件の選択とシュートの成功率の関係について明らかにできたため、当初の計画からはやや遅れてはいるが、全身の動作について検討するためには、初期条件の選択の方略について事前に明らかにする必要があったため、有用な知見が得られたと考えている。本研究の目的はバスケットボールにおける試合中の成功率が高い、“良い"シュート動作を明らかにすることであった。本研究の研究期間全体を通して、国立スポーツ科学センターにおいて高校生から大学生、プロ選手まで、様々な競技レベルの男子バスケットボール選手の動作解析を実施できた。また、本研究においては、ボールのリリースパラメータ(リリース角度、リリーススピード、リリース高)とボールの到達位置の関係を正確に算出するための計算方法を確立できた。具体的には、バスケットボールの軌道は空気抵抗やボールの回転による揚力の影響を受けるため、単純な放物運動ではないことを考慮して最適化計算を行う手法を用いた。この算出方法が確立されたことによって、リリースパラメータの選択が成功率に及ぼす影響を検討することができた。その結果、シュートの成功率を向上させるためには、リリースパラメータの試行間のバラつきを抑えるだけでなく、リリースパラメータにある程度バラつきが存在してもシュートが成功するようなリリースパラメータを選択していることが明らかになった。特に、リリース高を高くして、リリーススピードを抑え、必要以上にリリース角度を高くしないことによって、バラつきを抑えることと、バラつきが生じてもシュートが成功するパラメータの選択を実現していたことがわかった。また、シュートの成功率が高い選手では、近位部から遠位部の順に関節の運動が起きることにより、遠位部における大きな力発揮を抑えることができており、バラつきの低減に貢献していたと考えられた。以上の結果から、バスケットボールの試合中の成功率を高めるためには、選手がバラつきを最低限に抑えられ、かつ、バラつきが生じてもシュートが成功できる範囲が大きいリリースパラメータを選択することが重要であることが明らかになった。本研究の目的はバスケットボールにおける試合中の成功率が高い、良いシュート動作を明らかにすることであった。研究期間全体を通して、高校生から大学生、プロ選手まで、様々な競技レベルの男子バスケットボール選手の動作解析を実施できた。
巻雲を介した熱帯成層圏対流圏結合と気候変動影響の解明

巻雲は大気上層にできる薄い氷雲であり、熱帯の成層圏と対流圏の相互作用を通して、1週間数年程度先の気象・気候予測に影響する可能性がある。本研究は世界最新鋭の気象・気候予測に用いられる気象研究所地球システムモデルを改良し、巻雲の再現性を高めた上で数値実験を行い、巻雲が熱帯の成層圏と対流圏の相互作用に及ぼす影響とその仕組みを解明する。またそれが地球温暖化に伴いどう変化するかも明らかにする。
真皮線維芽細胞の脱分化,再分化系でのEgr-1,TGF-β遺伝子の発現

真皮線維芽細胞の分化型が成熟真皮線維芽細胞であり、脱分化型が肉芽組織や瘢痕組織の線維芽細胞と仮定し、培養系の作成に先立ち、ラット皮膚切開創モデルにおいてTGF-βとEgr-1の発現を経時的に検討した。その結果、創作成直後では創縁に遊走する線維芽細胞のTGF-βの染色性低下が認められ、肉芽組織形成後より染色性の回復が認められた。以上から、in vivoにおいては線維芽細胞の遊走に際しTGF-β作用が減弱し、線維形成期に再度発現することが示唆された。Egr-1は創辺縁の真皮内細胞に直後より強い発現が認められた。この細胞は血球由来マクロファージと思われ、発現は極めて一過性で術後12日にピークに達し、創が上皮化する術後3日には既にほとんど認められなかった。組織マクロファージにはEgr-1の発現を全く認めなかった。また、創内および周囲真皮組織における線維芽細胞にはEgr-1の発現がほとんど認められなかった。ヒトにおいても肉芽組織や瘢痕組織、正常皮膚いずれでもEgr-1の発現は全く認められなかった。念のため検討した培養線維芽細胞においてもEgr-1はほとんど認められなかった。これに対して、表皮細胞では線維芽細胞よりも明らかに発現が認められた。すなわち、予想に反して結合組織におけるTGF-βやEgr-1の発現は表皮に比べて著しく低いことが示された。そこで、追加実験では、表皮細胞におけるTGF-β関連物質の発現の消長をより正確に組織学的に検討した。その結果、TGF-β各isoformは全て発現が認められ、さらに、その細胞内シグナル伝達系物質であるSmads,Tak-1の創傷治癒過程における消長が判明し、TGF-βの細胞内シグナル伝達系がin vivoにおいて初めて確認された。ラット皮膚線維芽細胞脱分化系の作成に先立ち,ラット皮膚切開創モデルにおいてin vivoの皮膚創傷治癒における真皮線維芽細胞におけるTGF-βの発現を経時的に検討した結果.創作成後12日では創縁に遊走する線維芽細胞のTGF-β各isoformの染色性低下が認められ,肉芽組織形成後より染色性の回復増強が認められた。TGE-βのsignal transductioncomponentであるTak1やSmadsもほぼ同様な変化が認められた。以上から,in vivoにおいては線維芽細胞の遊走に際しTGE-β作用が減弱し,線維形成期に再度発現することが示唆された。Egr-1の免疫染色では明確な結果は得られていない。in vitroでは培養線維芽細胞で遊走状態と線維形成状態を再現する系の開発が必要と考えられ,後者に関しては以前われわれが報告した活性持続型ビタミンCを用いた培養系での検討を進めている。また,ヒト皮膚や瘢痕を用いた検討ではbFGFの発現が亢進している組織のexplant cultureで遊走してくる線維芽細胞はやはりbFGFの発現が亢進しており,組織によっては既に脱分化状態にあることも示唆された.また,RT-PCRでの検討は線維芽細胞の脱分化培養系が確立されていないため,A431M胞を用いてbFGF,EGF刺激後のEgr-1,c-fosの発現を経時的に検討した結果,添加30分以内に両者の発現は一旦低下し,1時間で増強,以後漸減するという二相性の経過を示し,両因子の速やかな反応が見られた。Egr-1は培養線維芽細胞においてはほとんど発現が認められなかった。そこで、ラット皮膚切開創モデルにおいてin vivoにおけるEgr-1の発現を再検討した。

その結果、創辺縁の真皮内細胞に創作成4時間ころより強い発現が認められた。この細胞は血球由来マクロファージと思われ、発現は極めて一過性で術後12日にピークに達し、創が上皮化する術後3日には既にほとんど認められなかった。創には遅れて組織マクロファージが浸潤してくるが、この細胞にはEgr-1の発現を全く認めなかったことから、血球由来マクロファージにおけるEgr-1の発現は特異的であった。また、創内および周囲真皮組織における線維芽細胞にはEgr-1の発現がほとんど認められなかった。TGF-βは創作成直後に創縁の線維芽細胞の発現が低下することも認められた。術後3日ころから創内では線維芽細胞の増殖が認められるが、免疫組織学的にはこれらの細胞におけるEgr-1やTGF-βの発現は正常真皮の線維芽細胞における発現と同程度であった。一方、表皮細胞では線維芽細胞よりも強い発現が認められた。ヒトにおいて,線維芽細胞が脱分化している可能性があるのは未熟な肉芽組織であり、逆に再分化していると考えられるのは瘢痕組織やケロイドであるが、炎症細胞が多い肉芽組織においてもEgr-1の発現は全く認められなかった。これに対して、表皮細胞では線維芽細胞よりも明らかに発現が認められた。すなわち、予想に反して結合組織におけるTGF-βやEgr-1の発現は表皮に比べて著しく低いことが示唆された。そこで、実験では、表皮細胞におけるTGF-β関連物質の発現の消長をより正確に組織学的に検討した。その結果、TGF-β各isoformは全て発現が認められ、さらに、その細胞内シグナル伝達系物質であるSmads,Tak-1の創傷治癒過程における消長が判明し、TGF-βの細胞内シグナル伝達系がin vivoにおいて初めて確認された。
生細胞多重蛍光標識を用いたタンパク合成定量法の開発と応用

神経細胞において活動依存的な局所タンパク翻訳は神経細胞の恒常性・可塑性に重要な役割を果たしていると考えられる。平成18年度においては局所タンパク翻訳を可視化し、定量的に解析する方法を確立することを目的として研究を行い、以下の成果を得た。1.タンパク合成レポーター系の構築樹状突起における局所タンパク翻訳が示唆されているシナプス関連タンパク質に酵素タグを付加したレポーターを作製し、部位特異的タンパク蛍光標識を用いた蛋白検出システムの構築をした。この系を用いて蛍光多重パルスチェイス染色を行うことにより、既存および新規に合成されたタンパクを検出することが可能となつた。2.神経細胞における活動依存的、局所タンパク合成の可視化・定量1で作製したレポータープラスミドを分散培養神経細胞に導入し、樹状突起において神経活動依存的なタンパク合成を可視化し、定量解析した。また、細胞体から切り離された単離樹状突起を標本に用いて、新規に合成されたタンパクの検出を試みた。蛍光基質の最適化やシグナル増幅の検討を行い、単離樹状突起における局所タンパク合成の可視化に成功した。3.レポーターの改良レポーターに以下の使用目的に応じた改変を加えた。(1)神経細胞への導入を効率化するためレポーターコンストラクトのウイルスベクターへの導入。(2)レポーターの発現量および時期を制御するため、薬剤発現制御システムへ導入。
ビタミンB6欠乏患者のピリドキサールリン酸を用いたAST、ALT測定の有用性

肝障害のマーカーであるAST、ALTはビタミンB6の活性型であるピリドキサールリン酸を補酵素とする。ビタミンB6欠乏状態では、ピリドキサールリン酸を添加しない日本の測定法では、血清AST、ALTが見かけ上低値となり、肝障害を過小評価する可能性がある。本研究では、ビタミンB6欠乏患者を対象に、ピリドキサールリン酸を添加した測定系でAST、ALTを測定し、その有用性を検証する。
架橋高分子内に存在する不均一構造の直接観察

架橋高分子は、高分子材料の中でも独特な性質を有しており、他の高分子では代替が不可能な特定の用途を担っている。しかしながら、架橋高分子が形成する網目鎖構造と各種物性の関係は未解明な部分も多い。架橋高分子内で形成されている不均一構造を原子間力顕微鏡観察に基づき直接観察した結果、網目鎖密度の相違に基づく不均一構造が観察された。ウレタン系架橋高分子の網目構造を原子間力顕微鏡(AFM)観察に基づき評価した。原料として、両末端水酸基であるポリオールとしてポリ(オキシプロピレン)グリコールを、ジイソシアネートとして反応性が異なる三種を使用した。これにより、架橋密度の制御を試みた。ジイソシアネートの反応性の上昇に伴い、ゲル分率は高い値を示した。反応性が高いジイソシアネートを用いた場合は、架橋密度が高くAFM像でも、位相差が小さい領域が広く観察されたのに対し、反応性が低いそれを用いた場合は、位相差が大きい領域が連続相として観察された。本研究では、高架橋度のポリウレタンおよびエポキシ材料の凝集構造を評価することを目的としている。これまでに、高架橋度のポリウレタンにおいて、均一相が形成されると考えられていた系において、原子間力顕微鏡(AFM)観察により異種相が共存している可能性が示されている。しかしながら、AFMで得られている異種相の存在の根拠であるインターミッテントモードの位相差の起源に関して、本ポリマー系においてあまり知見が得られていない。このため、高架橋度のポリウレタンおよびエポキシ材料の凝集構造を評価する上で、やや低い架橋度を有し物理架橋に加えて化学架橋密度の制御が容易なセグメント化ポリウレタンの凝集構造を併せて評価することにより、本系における位相差の起源を解明することは極めて有効であると期待される。さらに、セグメント化ポリウレタンが形成する物理架橋は、極めて高い凝集力を発現するため、高架橋度のポリウレタンにおいても大きな影響をもたらすと考えられ、ウレタン結合の凝集力の本質を理解する観点からも大変意義深い。物理架橋と化学架橋密度が異なるウレタン系架橋高分子を合成した。原料として、ポリ(オキシテトラメチレン)グリコール、1,4-水添キシリレンジイソシアネート(1,4-H6XDI)、1,4-ブタンジオール、1,1,1-トリメチロールプロパンを用いて種々のハードセグメント含有量(20および30wt%)を有するウレタン系架橋高分子を合成した。得られた試料について、小角X線散乱測定に基づき、相分離度および相分離サイズを評価した。本研究で調製したウレタン系架橋高分子は相分離系であり、ハードセグメント含有量の増加に伴い、相分離度および相分離サイズが増大することが明らかとなった。また、化学架橋を導入すると、ソフトセグメント末端への架橋構造の導入に由来して、相混合傾向を誘起したが、結晶化したハードセグメントの融点も上昇させた。したがって、化学架橋の導入は、ソフトセグメント相の非純粋化を引き起こす一方、ハードセグメント相の純粋化あるいは分子鎖の高秩序化をもたらすと結論できる。架橋高分子は、制震材、弾性材料、吸水材料、生医学材料、電子材料、塗料、接着剤など幅広い用途に用いられており、われわれの生活に必要不可欠な材料である。この架橋高分子は、化学架橋からなる網目構造を有しており、この構造に由来して、様々な物性を示す。代表的な物性の制御因子としては、1.架橋点間の分子鎖の分子運動性(ゴム状態かガラス状態かなど)、2.ダングリング鎖(ぶら下がり鎖)の導入、3.架橋点間分子量(架橋密度)の変化などが挙げられる。しかしながら、実際は、架橋高分子の網目構造には特有の不均一性が存在しており、このことが物性制御の妨げになる。この網目構造の不均一性について、これまで散乱技術により評価されているものの、直接観察された例は皆無である。学術的な真理の究明の観点に加えて、実用的な観点からも、架橋高分子の網目構造の不均一性の可視化は極めて重要である。本研究では、架橋高分子の網目の不均一構造を顕微鏡により直接観察するとともに、放射光X線散乱により相補的に構造評価を行うことを目的とする。試料としてポリ(オキシプロピレン)グリコール(PPG,分子量1000および8000の混合物で分子量1000の成分が30および70%であるもの)およびリジントリイソシアネート(LTI)を用いて合成した。得られた試料について、インターミッテントモードAFM観察および大型放射光施設(SPring-8)において小角X線散乱測定を行い網目構造を評価した。原子間力顕微鏡(AFM)による直接観察により、分子量1000のPPGの分率が高い場合、相対的に弾性率が高い相が孤立して存在することが明らかとなった。これは、高い反応性を有する分子量1000のPPGが重合過程で直ちに反応したことに由来すると考えられ、化学架橋高分子における不均一相が存在することが明らかとなった。初年度に予定していた研究内容をほぼ実施できた。平成27年度に調製した各種ウレタン系架橋高分子について原子間力顕微鏡観察に基づき、ミクロ相分離構造の相分離度および相分離サイズを直接観察する。

これらの知見を、高度に架橋したポリウレタンおよびエポキシ材料にも適用し、種々の架橋高分子の凝集構造解析を達成する。高分子材料科学当初の予定通り、エポキシ材料を基材とする架橋高分子の網目構造を評価する。AFM観察に加えて、小角X線散乱測定も利用して、詳細に評価する。平成27年度に調製予定であったエポキシ系の原料の購入を平成28年度に持ち越したため。当初購入を予定していた装置よりも優先順位が高い装置を二年目に購入した方が研究の効率が上がると判断したため。試料調製の原料購入に充当する。本年度、顕微鏡用昇降温装置を購入予定である。
リグナン生合成の多様性とその代謝制御の解明

リグナンは高等植物に広く分布する一群のフェニルプロパノイド誘導体であり、種々の生理活性を有する。本研究では、リグナン生合成反応の立体化学的機構の実体についてキタコブシ、エゾウコギ、亜麻のリグナンを対象に精査した。まず、フロフラン型リグナンを特徴的に含有するキタコブシを対象にリグナンの生成を検討した。その結果、樹皮中のeudesminやyangambinなどの非フェノール性フロフラン型リグナンは、いずれも光学的に純粋で(+)体のみであり、一方、pinoresinolやsyringaresinolなどのフェノール性フロフラン型リグナンは、光学的に純粋ではなかった。また、部位によって同一のリグナンでも生合成の立体化学的制御機構に相違があることが示唆された。さらに無細胞系でのトレーサー実験の結果、pinoresinolやsymgaresinolなどのフェノール性フロフラン型リグナンの(+)体が主に優先的にメチル化され、それぞれ光学的に純粋な(+)-eudesminや(+)-yangambinなどの非フェノール性フロフラン型リグナンが生成するものと考えられた。また、これらの非フェノール性フロフラン型リグナンの生成にエナンチオ選択的なO-メチル基転位酵素が関与していることが示唆された。次にエゾウコギに含まれるリグナンの検討では、二分子のsinapyl alcoholの非立体選択的カップリングによる(±)-syringaresinolの生成、次いで樹皮中ではさらに(+)-syringaresmolが優先的に配糖体化され、syringaresinol diglucosideが生成することが示唆された。さらに、亜麻リグナンの検討では、亜麻種子中のリグナンは主にアシル化されたポリマーの形態で存在していることが示唆された。また、種子中に光学的に純粋な(+)-pinoresinolの存在が明らかとなり、少なくとも亜麻種子中のリグナン生合成では、初発段階でその生合成が立体化学的に厳密に制御されていることが示唆された。近年、リグナンの生合成研究は、立体化学的制御機構を解明する観点から徐々に知見が蓄積しつつある。本研究では、リグナン生合成反応の立体化学的機構の実体について精査するとともに、リグナン生合成の酵素系について、遺伝子レべルでの研究展開を図ることを目的としている。平成11年度は、主にフロフラン型リグナンの生成を検討した。まず、酵素反応の基質や標品として必要なラセミ体フロフラン型リグナン類を化学的または酵素的に合成するとともに、トレーサー実験に必要な安定同位体及び放射性同位体標識リグナンの合成を検討した。次にフロフラン型リグナンを特徴的に含有するモクレン属キタコブシを植物材料として用い、含有するリグナンのエナンチオマー組成を精査した。その結果、キタコブシ樹皮中に含有するピノレジノール、ユーデスミンおよびヤンガンビンは、いずれも光学的に純粋であり、一方、シリンガレジノールはほぼラセミ体であった。また、部位によりリグナンのエナンチオマー組成が異なる場合があり、同一のリグナンの生成においても立体化学的制御機構に相違があることが示唆された。さらに無細胞系でのトレーサー実験の結果、キタコブシにおける光学的に純粋な非フェノール性フロフラン型リグナンの生成に、エナンチオ選択的な新規O-メチルトランスフェラーゼが関与していることが示唆され、現在酵素的に検討中である。また、フロフラン型リグナンの配糖体化反応に関し、幾つかの植物を対象に研究材料としての適性を検討するとともに、この反応の立体化学的性質に着目し、アッセイ条件を検討した。

リグナンは、植物中に広く分布する一群のフェニルプロパノイド誘導体であり、種々の生理活性を有する。近年、リグナンの生合成研究は、立体化学的制御機構を解明する観点から多くの知見が蓄積してきている。本研究では、リグナン生合成反応の立体化学的機構の実体について精査するとともに、リグナン生合成の酵素系について、遺伝子レベルでの研究展開を図ることを目的とする。平成12年度は、植物材料としてエゾウコギ(ウコギ科)と亜麻(亜麻科)を用い、含有するリグナンの生成を検討した。まず、酵素反応の基質や標品として必要な数種のラセミ体リグナン類を化学的または酵素的に合成した。次にエゾウコギに含まれるシリンガレジノールやシリンガレジノールジグルコシドをはじめとするリグナン類のエナンチオマー組成を精査するとともに、リグナンの配糖体化反応に関し、とくにその立体化学的性質に着目して検討した。その結果、木部及び樹皮中では、2分子のシナピルアルコールの非立体選択的カップリングによる(±)-シリンガレジノールの生成、次いで、樹皮中ではさらに、(+)-シリンガレジノールが優先的に配糖体化され、シリンガレジノールジグルコシドが生成することが示唆された。また、亜麻の各種抽出物およびそれらの酵素加水分解物のHPLC分析の結果、いずれもセコイソラリシレジノール、ラリシレジノール及びマタイレジノールなどが主要なリグナンであることが示唆された。これらのリグナンの生成について現在酵素的に検討中である。リグナンは、高等植物に広く分布する一群のフェニルプロパノイド誘導体であり、二量体レベルでは数千種に及ぶ構造が既に知られている。近年、リグナンの生合成経路や酵素系に関する基礎的知見はしだいに蓄積され、リグナン生合成における立体化学的制御機構は、植物によってかなり多様であることが指摘されている。本研究は、リグナン生合成反応の立体化学的機構の実体について精査するとともに、リグナン含有植物の新規用途開発の一助とするために行うものである。平成13年度は、亜麻に含有するリグナンに着目して検討を行った。まず、酵素反応の基質や標品として必要なラセミ体リグナン類を合成した。次に亜麻の各種抽出物およびそれらの酵素加水分解物やケン化物のHPLC分析を行った結果、主要なリグナンとしてセコイソラリシレジノールジグルコシド、セコイソラリシレジノール、ピノレジノールなどを確認した。また、種子中ではこれらのリグナンは、主にアシル化されたポリマーの形態で存在していることが示唆された。さらにリグナンのエナンチオマー組成の分析で、亜麻種子中に光学的に純粋な(+)-pinoresinolの存在が明らかとなり、少なくとも亜麻種子のリグナン生合成では、初発段階でその生合成が立体化学的に厳密に制御されていることが示唆された。また、肝炎のモデル動物として知られているLECラットを用い、リグナンの抗炎症作用による放射線及び活性酸素誘導細胞障害の抑制効果を検討した。その結果、亜麻リグナンが四塩化炭素による細胞内での酸化作用及び肝細胞死に対して抑制効果を示すことを明らかにし、亜麻リグナンがLECラットの自然発生肝炎を遅延させる可能性が示唆された。