hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
制御環境化における生鮮農産物の高品質保持に関する研究

本研究は環境ガス組成を変化させるCA貯蔵条件下での各種生鮮農産物の呼吸特性及び品質判定因子の変化を測定し、農産物の生理的特性及び品質変化を明らかにするとともに、最適CA貯蔵条件を検討したものである。1.生シイタケは酸素濃度を減少させるか、二酸化炭素濃度を増加させることにより著しく呼吸速度が減少した。環境ガス制御が生シイタケ生体中のpHの減少を抑制することが測定され、低い(酸性が高い)領域で活性を増すPPO活性の抑制効果が確認された。加えて酸素濃度を下げることによりL-アスコルビン酸含量が高く維持された。これらを総合的に評価して、20%の二酸化炭素濃度における10%または5%の酸素濃度のCA貯蔵条件が他の処理条件より生シイタケの品質保持に効果があると判断された。2.イチゴは高い二酸化炭素濃度に対して比較的大きな許容性を持ち、二酸化炭素濃度が高いほど呼吸速度が低下した。二酸化炭素を増加させることは、イチゴ果実の果肉部の硬度の減少を抑制し、果皮色の退化を防止する効果となって現れ、かつL-アスコルビン酸含量の貯蔵中における減少を抑制した。カビの発生に対する防止からも20%の二酸化炭素濃度は効果的であった。アスパラガスは、酸素濃度の減少が二酸化濃度の増加より以上に呼吸速度の減少に与える効果が顕著であった。10%の酸素濃度下では二酸化炭素が高くなるほどアスパラガスの貯蔵中の伸長量が低く抑えられら。また低酸素濃度では硬さの保持効果が見られた。CA貯蔵条件下では空気中におけるよりクロロフィル濃度の減少が抑制され、果皮色が良好に保持された。糖含量はCA貯蔵条件下で20日後まで低下が抑制された。各種農産物の呼吸の温度に対する依存性はアレニスの式及びゴアの式によく適合し、温度により呼吸速度は指数関数的に増加した。また農産物のQ_<10>(温度10°C上昇時の呼吸速度の増加割合)は低温域で高い値を示し、温度が高くなるにつれ小さくなった。アスパラガス、ブドウ及びイチゴの呼吸速度は他の品目に比べ酸素濃度変化への依存性が高く、特徴ある挙動を示した。収穫後の生鮮農産物の高栄養価保持のための品質評価技術と環境調節技術の確立を目指して、これまで広く用いられてきた表面色、色素、硬度などの外観的品質指標に加え、それぞれの産物が収穫時に保持する特徴ある栄養成分、すなわち糖類、ビタミン類、酸類、その他揮発性成分に着目し、これら成分が収穫後消費者に至るまでの変化と環境制御法との関係を明らかにした。今年度は特にキノコ類の中で貯蔵の困難な生シイタケを取り上げ、温度、湿度、ガス環境制御における最適条件と鮮度保持期間の延長の可能性を明らかにした。1.低温恒温器をもとに温湿度、ガス環境が広く制御可能な貯蔵用環境制御装置を組み立て、ガス混合装置およびガスクロマトグラフを組み込み、多品目に適用可能な制御、計測システムを構築した。2.生しいたけの品質判定指標として、硬さ、表面色などの外観品位に加え、含水率、アスコルビン酸およびポリフェノールオキシダーゼ(PPO)活性を取り上げ、方法に習熟するとともにその判定指標としての有効性を確認した。3.生シイタケは、酸素濃度が低くなるほど酸素吸収が少なくなり、呼吸速度が減少し、酸素濃度5%より1%で呼吸速度は半減した。二酸化炭素との組合わせでは濃度10%、15%と増加するにつれ呼吸速度は減少し、CA効果を示した。

PPO活性は普通空気下での生しいたけが他の条件区より著しく高く品質劣化を示したが、他はいずれも低く抑制された。ただし貯蔵温度は5°Cより0°C区の方が好成績であった。一方アスコルビン酸含量はいずれの区も貯蔵日数が経過するにつれ減少したが、貯蔵温度0°Cで酸素1%区が比較的高い値を保った。収穫後の生鮮農産物の高栄養価保持のための環境調節技術とその品質評価技術の確立を目指して、表面色、色素、硬度などの外観的品質指標に加え、それぞれの産物が収穫時に保持する特徴ある栄養成分、すなわち糖類、ビタミン類、酸類、その他揮発性成分に着目し、これら成分が収穫後消費者に届くまでの変化を測定し、環境制御法との関係を明らかにした。今年度は特に試作した貯蔵用環境制御装置システムの性能を評価するとともに、キノコ類の中で貯蔵の困難な生シイタケを取り上げ、温度、湿度、ガス環境制御における最適条件と鮮度保持期間の延長の可能性を検討した。1.ガス環境が広く制御可能なCA環境制御装置を組み立て、ガス混合装置および自動サンプリングガスクロマトグラフを組み込み、幅広いガス環境に適用可能な制御、計測システムを構築した。2.生シイタケの呼吸特性:炭酸ガス一定の場合酸素濃度の違いにより呼吸速度が大きく変化した。一方酸素濃度を一定とした場合は炭酸ガスの濃度の差異による影響は貯蔵当初は見られず、貯蔵後期(10日過ぎ)になり高炭酸ガス濃度ほど呼吸速度が低く抑制された。3.生シイタケのポリフェノールオキシダーゼ活性:いずれのガス条件においてもPPO活性はpH.6、pH.7よりpH.5において活性が高く、pH.5はPPO活性が最もよく活性化する最適条件であると考えられた。酸素5%区では炭酸ガス濃度にかかわらずPPO活性が上昇した。しかし炭酸ガス20%区および酸素1%区では、それぞれもう一方の制御因子である酸素、炭酸ガス濃度に影響を受けず、PPO活性が低下した。4.シイタケの貯蔵温度:貯蔵温度0°Cの方が5°Cよりシイタケの酸性度(pH)が高く維持されるため、PPO活性が低く抑制されることになり、貯蔵には適した低温であった。本研究は環境ガス組成を変化させるCA貯蔵条件下での各種生鮮農産物の呼吸特性及び品質判定因子の変化を測定し、農産物の生理的特性及び品質変化を明らかにするとともに、最適CA貯蔵条件を検討したものである。1.生シイタケは酸素濃度を減少させるか、二酸化炭素濃度を増加させることにより著しく呼吸速度が減少した。環境ガス制御が生シイタケ生体中のpHの減少を抑制することが測定され、低い(酸性が高い)領域で活性を増すPPO活性の抑制効果が確認された。加えて酸素濃度を下げることによりL-アスコルビン酸含量が高く維持された。これらを総合的に評価して、20%の二酸化炭素濃度における10%または5%の酸素濃度のCA貯蔵条件が他の処理条件より生シイタケの品質保持に効果があると判断された。2.イチゴは高い二酸化炭素濃度に対して比較的大きな許容性を持ち、二酸化炭素濃度が高いほど呼吸速度が低下した。二酸化炭素を増加させることは、イチゴ果実の果肉部の硬度の減少を抑制し、果皮色の退化を防止する効果となって現れ、かつL-アスコルビン酸含量の貯蔵中における減少を抑制した。カビの発生に対する防止からも20%の二酸化炭素濃度は効果的であった。
患者が自分で発作を止めることができる不整脈治療装置

本研究の開発目標は、世界で初めての「患者が自分で、服の上からでも発作を停止させることができる不整脈治療装置」である。完全埋め込み型病巣電子冷却装置と、患者が自分自身で体外から治療する経皮エネルギー伝送システム開発を行い、動物実験で、その効果を確認し、埋め込み型システムとしての基本性能と安定性、生体適合性試験を行い、最終的に効果を検証するところまでを目標に置いて研究を進めた東日本大震災では、被災地の避難所での心血管イベント、不整脈発作が多発し治療に難渋した症例も多かった。そこで我々は患者が自分で心房細動の治療を行うことができる不整脈治療システムを発明し、特許を申請し研究を進め成果を得た。本研究では、発作性心房細動や、上室性頻脈、心室性頻拍などの頻脈性不整脈発作に対する新しい治療法の選択肢としての完全埋込型デバイス開発を行い、動物実験でこの効果を確認し、各疾患群における効果を確認した後、慢性耐久性試験を行い、生体毒性試験なども試みつつ、最終的には企業化産業化を目指す。そのために、本年度である平成25年度は、左心房、右心房に接触させることができるペルチェ素子による冷却デバイスの開発研究を行いつつ、経皮エネルギー伝送2次コイルとコントロールロジックのデバイス開発を試みた。並行して1次コイル及び体外ユニット開発を行い、体外から2次コイルに電力を輸送して、心房細動などの不整脈発作を停止させる方法論開発を行いつつ、小型化へ向けたリファインを進めている。今年度は計画通り年度内に動物実験結果が確定できるように準備を開始し、動物実験倫理委員会の厳正な審査の後、平均日本人男性とほぼ同じ体重を保持する山羊を用い、全身麻酔下に開胸手術を行い、心房表面を露出させて、直流通電など様々な方法論により、心房細動発作を誘発させる実験を行った。その結果、誘発した心房細動に対し、心房の表面冷却による心房細動停止効果を確認した。このように心房細動停止効果が確認された後、最適な冷却温度についても研究を行った。具体的には、ペルチェ素子の通電時間、目標温度設定などについて、熱伝達の計算シミュレーションを行い、心房内に血流が存在する場合でも目標とする心房筋組織病巣が、最適に冷却され、組織障害を起こさないための通電時間、冷却時間について研究をおこなっている。この結果に基づき、コントロールロジックとして二次コイル、制御回路、ペルチェ素子の最適設計を目指している本研究の開発目標は、世界で初めての「患者が自分で、服の上からでも発作を停止させることができる不整脈治療装置」である。そのために完全埋め込み型病巣電子冷却装置と、患者が自分自身で体外から治療する経皮エネルギー伝送システム開発を行い、動物実験で、その効果を確認し、埋め込み型システムとしての基本性能と安定性、生体適合性試験を行い、最終的には動物実験によるフィージビリティスタディなどから臨床前試験を施行するところまでを目標に置いて研究を進めた東日本大震災では被災地の避難所で不整脈発作が多発し治療に難渋した症例も多かった。高齢者での心房細動などの頻脈性不整脈の有病率は高く、脳梗塞を合併すると、生命予後はもちろん、片マヒなどの合併症の発生により罹患後の生活の質quality of life(QOL)に重大な影響をもたらす。我々は患者が自分で心房細動の治療を行うことができる電子冷却素子と経皮エネルギー伝送システムを組み合わせた「患者が服の上からでも治療できる頻脈発作治療装置」を発明し、特許を申請したので、本研究では、新しい治療法の選択肢としての埋め込み型デバイス開発を行い、動物実験でこの効果を確認し、各疾患群における効果を確認した後、慢性耐久性試験を行い、企業化産業化を目指す。そのためにペルチェ素子による冷却デバイスの開発研究を行い、経皮エネルギー伝送2次コイルとコントロールロジックのデバイス開発を試み、心房細動などの不整脈発作を停止させる方法論開発を行いつつ、小型化へ向けたリファインを行った。動物実験倫理委員会の厳正な審査の後、平均日本人男性とほぼ同じ体重を保持する山羊を用い、全身麻酔下に開胸手術を行い、心房細動発作を誘発させ心房の表面冷却による心房細動停止効果を確認した後、最適な冷却温度についても研究を行い、精力的に研究を進めている心房細動などの頻脈発作には、通常、頸動脈マッサージ治療やバルサルバ手技などの理学的な療法、薬剤による加療、電気的除細動、カテーテルアブレーションによる治療、及び、開胸手術による治療などが治療のほう方法論の選択肢として試みられるが、残念ながらいずれも奏功せず、心房細動が慢性化する場合も多い。我々は患者が自分で心房細動の治療を行うことができる電子冷却素子と経皮エネルギー伝送システムを組み合わせた「患者が服の上からでも治療できる頻脈発作治療装置」を発明し、特許を申請した。すなわち、本研究の開発目標は、世界で初めてのシステム開発となり、そのために完全埋め込み型病巣電子冷却装置と、患者が自分自身で体外から治療する経皮エネルギー伝送システムの開発研究を行ったので、その過程でも知的財産が得られている。研究の結果、動物実験で、その効果を確認することができたので、さらに、埋め込み型システムとしての基本性能と安定性、生体適合性試験を行う。研究の目標としてデバイス開発を目標に置き、発作性心房細動や、上室性頻脈発作、そして心室性頻拍などの頻脈性発作に対する新しい治療法の選択肢としての埋め込み型デバイス開発を行いつつあり、動物実験でこの効果を確認し、各疾患群における効果を確認した後、今後、さらに動物試験を行い、企業化産業化を目指そうとしているところである。

高齢化と同時に世界中で罹患者が増えつつある心房細動のような頻脈発作を患者が自分でコントロールできれば、社会復帰にも直結し、医学的だけでなく社会的経済的にも大きな意義があることになる。同時に、日本発のまったく新しい概念の治療デバイスとして知的財産権も積極的に申請を行うので、この研究開発によって、東日本震災被災地から発案された知的財産による国際貿易収支への貢献も視野に置くことができる。本研究の開発目標は、世界で初めての「患者が自分で、服の上からでも発作を停止させることができる不整脈治療装置」である。完全埋め込み型病巣電子冷却装置と、患者が自分自身で体外から治療する経皮エネルギー伝送システム開発を行い、動物実験で、その効果を確認し、埋め込み型システムとしての基本性能と安定性、生体適合性試験を行い、最終的に効果を検証するところまでを目標に置いて研究を進めた東日本大震災では、被災地の避難所での心血管イベント、不整脈発作が多発し治療に難渋した症例も多かった。そこで我々は患者が自分で心房細動の治療を行うことができる不整脈治療システムを発明し、特許を申請し研究を進め成果を得た。本研究における開発目標は、世界で初めての新しい治療方法である「患者が自分で服の上からでも治療できる頻脈発作停止装置」である。そのために、体内埋め込み部として、ペルチェ電子冷却素子を用いた埋め込み型病巣冷却システム及びコントロールデバイス、体外から局所に電力を供給する1次コイル、及び、体外ユニットの開発研究を行う。更に動物実験でその安全性、治療効果について研究を試みる。そのために、左心房、右心房に接触させることができるペルチェ素子による冷却デバイスの開発研究を行い、経皮エネルギー伝送2次コイルとコントロールロジックのデバイス開発を試みるており、これと並行して1次コイル及び体外ユニット開発を行いつつ、体外から2次コイルに電力を輸送して、心房細動などの不整脈発作を停止させる方法論開発を行いつつ、小型化へ向けたリファインを行うのが年度目標であり、現在までに、動物実験結果がでるように経過している。動物実験倫理委員会の厳正な審査の後、平均日本人男性とほぼ同じ体重を保持する山羊を用い、全身麻酔下に開胸手術を行い、心房表面を露出させて、直流通電など様々な方法論により、心房細動発作を誘発させる実験に成功しているほか、誘発した心房細動に対し、心房の表面冷却による心房細動停止効果を確認しており、さらに心房の冷却部位を比較し、左心房、右心房の冷却効果の比較も行って、心房細動停止効果が確認された後、最適な冷却温度についても研究を行って順調に経過している。具体的には、ペルチェ素子の通電時間、目標温度設定などについて、研究を進め、心房内に血流が存在する場合でも目標とする心房筋組織病巣が、最適に冷却され、組織障害を起こさないための通電時間、冷却時間について研究し、コントロールロジックとして二次コイル、制御回路、ペルチェ素子の最適設計を目指しており、ほぼ成果は達成していると判断される。人工臓器開発目標は、世界で初めての新しい治療方法である「患者が自分で服の上からでも治療できる頻脈発作停止装置」である。この開発研究のために、体内埋め込み部として、ペルチェ電子冷却素子を用いた埋め込み型病巣冷却システム及びコントロールデバイス、体外から局所に電力を供給する1次コイル、及び、体外ユニットの開発研究を行う。
AE信号の定量評価に関する基礎的研究

平成9年度から平成10年度の2年間、AE信号の定量的評価を行うために、材料中でのいくつかのAE発生現象を用いて、基礎的なデータの収集を試みた。まず第一に、Al-Li合金、Ni_3AlおよびTiAl金属間化合物の塑性変形中のAE挙動を検討した。運動転位の動的挙動を、転位と析出物、転位と侵入型溶質原子および転位と結晶粒界等の相互作用と言う観点から考察した。降伏点付近の転位の運動は、析出物の粒径や規則度、規則構造や粒界構造により、著しく影響を受けることが明らかになった。次に、Cu-Al-Ni形状記憶合金単結晶のマルテンサイト変態中のAE挙動を検討した。相変態中に発生するAEは、体積効果がないことを明らかにし、マルテンサイトの核発生および成長の動的挙動に強く依存していることが確かめられた。AE波形解析を行うことにより、マルテンサイトの核発生および成長速度を評価することが可能になった。最後に、Au-Cu合金、Pd-Cu合金および歯科用材料の加熱/冷却過程におけるAE挙動を検討した。材料内の規則/不規則変態、規則化過程およびガラス転移点付近でAEの発生が初めて見い出された。これによって、従来から、拡散を伴う変態ではAEは発生しないとする考えを修正することができた。規則/不規則変態は、加熱/冷却速度に依存する協力現象であることを、AEのRMS電圧測定により明らかにした。規則化過程は、溶質原子の拡散に伴う熱活性化過程であることを利用して、RMS電圧の継続時間を測定することによりこの活性化エネルギを求めることができ、他の計測法による結果とよく一致した。また、これらの変態過程の反応エネルギを熱分析により求め、検出したAEエネルギと比較した結果、比例関係にあることが明らかにされた。この比例係数は、材料に依らないことが示された。以上より、AE発生を特定することにより、種々のAE信号の定量的評価に関する基本的な指針が得られた。AE信号の定量的評価を行うために、いくつかのAE発生現象を用いて、基礎的なデータの収集を試みた。まず、Au-24.4mass%CuおよびPd-45.0mass%Cu合金を用いて、加熱/冷却過程における規則-不規則変態および規則化過程のAE挙動を調べた。Au-Cu合金では、規則相から不規則相への変態を示す420°Cで多くのAEイベントが計測され、その溶体化試料では、不規則相から規則相への析出開始点である200°C付近においてもAEイベントが多数計測された。Pd-Cu合金では、β相(規則相)からα相(不規則相)への変態を示す630°Cで多くのAEイベントが計測され、その溶体化試料では、α相からβ相への析出開始点である400°CにおいてもAEイベントが多数計測された。これらのAEイベントのピーク温度と生じている現象との対応を図るため、示差熱分析、硬さ測定およびX線解析によって、規則-不規則変態および規則化過程のAEを捉えていることが明らかにされた。また、規則-不規則変態は、加熱/冷却速度に依存する協力現象であることも、AEのRMS電圧測定により明らかにされた。

一方、規則化過程は、溶質原子の拡散に伴う熱活性化過程であることを利用して、Pd-Cu合金溶体化試料の等温時効中のAEのRMS電圧継続時間を測定することによって、この過程の活性化エネルギを計測した結果、140KJ/molが得られた。この値は、他の計測法による結果とよく一致しており、Pd中へのCuの相互拡散の活性化エネルギとよく対応していた。次に、Cu-Al-Ni合金のマルテンサイト変態中のAE挙動およびNi_3Al金属間化合物の塑性変形中のAE挙動を検討した。前者では、疲労損傷を導入することにより、変態挙動の変化を捉え、後者では、様々な結晶粒界を導入することによりAE発生源の同定を行った。得られたAE挙動は、マルテンサイト変態速度および転位の不均一運動と密接に関係していることが明らかにされた。以上より、種々のAE信号の定量的評価に関する基本的な指針が得られた。AE信号の定量的評価を行うために、いくつかのAE発生現象を用いて、基礎的なデータの収集を試みた。まず、Au-24.4mass%CuおよびPd-45.0mass%Cu合金を用いて、加熱/冷却過程における規則-不規則変態および規則化過程のAE挙動を調べた。Au-Cu合金では、規則相から不規則相への変態を示す420°Cで多くのAEイベントが計測され、その溶体化試料では、不規則相から規則相への析出開始点である200°C付近においてもAEイベントが多数計測された。Pd-Cu合金では、β相(規則相)からα相(不規則相)への変態を示す630°Cで多くのAEイベントが計測され、その溶体化試料では、α相からβ相への析出開始点である400°CにおいてもAEイベントが多数計測された。これらのAEイベントのピーク温度と生じている現象との対応を図るため、示差熱分析、硬さ測定およびX線解析によって、規則-不規則変態および規則化過程のAEを捉えていることが明らかにされた。また、規則-不規則変態は、加熱/冷却速度に依存する協力現象であることも、AEのRMS電圧測定により明らかにされた。次に、Cu-AI-Ni合金のマルテンサイト変態中のAE挙動およびNi_3Al金属間化合物の塑性変形中のAE挙動を検討した。
スーパーオキシド産生酵素の活性調節を介する薬物有害作用発現の分子基盤の解明

種々の細胞に普遍的に発現するスーパーオキシド産生酵素NOX4の基本的転写調節機構を解明した。ヒト神経芽細胞腫と腎臓由来の細胞を用いた検討の結果、様々な細胞で構成的に発現する遺伝子の転写に関与することが知られている転写因子Sp3が、NOX4のユビキタスな発現にも関与することが示された。スーパーオキシドや過酸化水素などの活性酸素種は、生体内において感染微生物を死滅させる善玉としての作用と、脂質過酸化などにより生体にダメージを与える悪玉としての作用を持つ。さらに活性酸素種が細胞内シグナル伝達分子としてはたらくことも明らかとなっている。申請者は神経障害を引き起こすクリオキノール(キノホルム)がスーパーオキシド産生酵素NOX4/NADPHオキシダーゼの発現をmRNAレベルで抑制することを見出した。クリオキノールの有害作用にNOX4由来の活性酸素種の減少が関与することを想定し、その生理的意義を検討した。クリオキノールはヒト神経芽細胞腫SH-SY5Y細胞の増殖を抑制した。細胞増殖を抑制する濃度において、クリオキノールはNOX4のみでなくその会合成分であるp22phoxとPoldip2の発現もmRNAレベルで抑制した。またクリオキノールは膜画分におけるスーパーオキシドの産生を抑制した。SH-SY5Y細胞にNOX4を標的とするsiRNAを導入してRNA干渉を行ったところ、NOX4の発現抑制により細胞増殖は抑制された。以上のことから、NOX4が産生するスーパーオキシドは細胞の増殖に関与しており、クリオキノールの細胞毒性は、NOX4/NADPHオキシダーゼの発現抑制とそれに伴うスーパーオキシドの産生低下を介して引き起こされることが明らかとなった。さらにNOX4遺伝子を用いてレポーターアッセイを行ったところ、NOX4の基本転写に関与するGC-boxとは別に、クリオキノールによる発現抑制に関与する配列が5'非翻訳領域内に存在した。このことから、クリオキノールによるNOX4の発現抑制は、mRNAの安定性の調節により行われることが示唆された。申請者は神経障害を引き起こすクリオキノール(キノホルム)がスーパーオキシド産生酵素NOX4/NADPHオキシダーゼの発現をmRNAレベルで抑制することを見出し、クリオキノールの細胞毒性が、NOX4/NADPHオキシダーゼの発現抑制とそれに伴うスーパーオキシドの産生低下を介して引き起こされることを明らかにした。NOX4遺伝子を用いてレポーターアッセイを行ったところ、クリオキノールによる発現抑制に関与する配列が5'非翻訳領域内に存在した。NOX4は種々の細胞に普遍的に発現するため、その基本転写に関与する部位と関与する転写因子の解明を試みた。ヒト神経芽細胞腫と腎臓由来の細胞を用いたレポーターアッセイの結果、NOX4の基本転写には、クリオキノールによる発現抑制に関与する配列とは別の3か所のGC-boxが必須であることが判明した。ゲルシフトアッセイおよびクロマチン沈降法の結果、そのうちの2か所のGC-boxに転写因子Sp1とSp3が結合することが判明した。RNA干渉による検討の結果、NOX4の発現にはSp3が必須であることが判明した。Sp3は様々な細胞で構成的に発現する遺伝子の転写に関与することが知られており、NOX4のユビキタスな発現にも関与することが示された。
膝十字靭帯の三次元形状変形と内部応力分布特性の測定・解析

本年度は、理論的研究として線維束で補強された超3単性体の有限要素解析、実験的研究として光3単性皮膜法を用いた膝靭帯のひずみ分布測定実験の双方を実施した。まず、理論解析では、膝十字靭帯をMooney-Rivlin材を基質とし、これにコラーゲン線維が配行している複合体のひずみエネルギー関数を導出し、次いで有限要素法を用いて膝屈曲に伴う靭帯の形状変形と応力分布を求めた。次に、実験研究では次の3種類の測定実験を行った。(1)透明膝モデルによる実験:大腿・脛骨部を透明エポキシ樹脂、靭帯部をシリコンゴムで代替した膝関節モデルを製作、ポリウレタンを皮膜剤に用いて、光3単性法により、モデル靭帯の変形とひずみ分布を同時に測定した。(2)動物・生体靭帯への皮膜法の適用試験:ヒト腸脛靭帯切片に光3単性皮膜剤を塗布し、皮膜剤が靭帯張力特性に及ぼす影響、皮膜剤のひずみ追従性、靭帯への接着性などを検定した。また、日本白色家兎の側副靭帯に皮膜剤を塗布し、引張り試験で靭帯全体のひずみ分布を光3単性縞で計測した。(3)ヒト膝靭帯でのin-Uitro実験:膝の3次元運動を計測・再現し得るシミュレータ・ジグを使用し、まず、膝の3次元運動を計測した。次に膝の大腿骨顆を切除し、靭帯を露呈した上で、上記ジグにより、膝の3次元運動を再現しつつ、膝屈曲に伴う靭帯形状変形の観察と、光3単性法によるひずみ分布の測定を同時に行った。本研究では,膝屈曲に伴う膝十字靭帯付着部の三次元移動を忠実に再現しうる,「膝運動シミュレータ」および十字靭帯形状を模擬した天然ゴム素材の模擬靭帯を製作した後,模擬靭帯の三次元変形形状とひずみ分布をCCDビデオカメラによるマ-キング計測から求めた。また,非圧縮性超弾性体の有限変形理論を応用して模擬靭帯の有限要素解析を実施し,上記実験結果を検証した。次に,切断膝を対象に,大腿・脛骨関節顆を透明アクリル樹脂,十字靭帯をエポキシ樹脂で採型したモデルを作成し,光弾性法による十字靭帯ひずみ分布測定を実施した。更には,膝関節供試体6自由度設定装置を設計・製作し,実際の切断膝での十字靭帯形状をMRIで計測できるシステムをも開発した。現在MRI画像データを基に,十字靭帯形状復元と,その微分幾何学解析を行うためのソフトウェアプログラムを開発しつつある。本年度は、理論的研究として、線維束で補強された超弾性体の有限要素解析,実験的研究として、光弾性皮膜法を用いた膝靭帯のひずみ分布測定実験の双方を実施した。理論解析では、膝十字靭帯をMooney-Rivlin材を基質とし、これにコラーゲン線維が配行している複合体の歪エネルギー関数を導出し、次いで有限要素法を用いて、膝屈曲に伴う靭帯の形状変形と応力分布を求めた。実験研究では、次の3種類の測定実験を行った。(1)透明膝モデルによる実験:大腿・脛骨部を透明エポキシ樹脂、靭帯部をシリコンゴムで代替した膝関節モデルを制作,ポリウレタンを皮膜剤に用いて、光弾性法により,モデル靭帯の変形とひずみ分布を同時に測定した。(2)動物・生体靭帯への皮膜法の適用試験:ヒト腸脛靭帯切片に光弾性皮膜剤を塗布し、皮膜剤が靭帯張力特性に及ぼす影響,皮膜剤のひずみ追従性,靭帯への接着性などを検定した。また、日本白色家兎の側副靭帯に皮膜剤を塗布し、引張り試験で靭帯全域のひずみ分布を光弾性縞で計測した。(3)ヒト膝靭帯でのin-vitro実験:膝の3次元運動を計測・再現し得るシミュレータ・ジグを使用し、まず、膝の3次元運動を計測した。

次に膝の大腿骨顆を切除し、靭帯を露呈した上で、上記ジグにより、膝の3次元運動を再現しつつ、膝屈曲に伴う靭帯変形の観察と、光弾性法によるひずみ分布の測定を同時に行った。
ニワトリ卵白リゾチームの反応機構仮説に基づく新規遷移状態アナログの分子設計と展開

本研究では、2種類の新規HEWL遷移状態アナログ阻害剤の分子設計および合成と、これら阻害剤を用いたHEWLの触媒機構の再検証について行った。さらに、本阻害剤の設計原理を他の糖質加水分解酵素にも適用可能であることを実証した。また、今回構築したオリゴ糖誘導体ライブラリーの一部は、酵素の活性を簡便に測定可能な新規材料として利用可能であることが示され、今後の更なる応用展開が期待される。《1)GN3Lの合成》Phillipsが提唱したHEWL遷移状態のアナログとして、(GlcNAc)4の還元末端GlcNAc残基を2-アセタミド-2,3-ジデオキシジデヒドロ-グルコノ-δ-ラクトン(L)構造に変換したGN3Lの合成を行った。方法は、400 mMホウ酸緩衝液(pH 7.0)に対して終濃度が100 mMとなるように(GlcNAc)4を溶解後、100°Cで1時間加熱処理した。結果、生成物として還元末端GlcNAc残基のC2とC3が選択的に脱水されたGN3Dを収率4.4%で得た。さらに、亜臨界条件で反応を行うと触媒なしでも、水溶媒のみでGNnDが合成可能であることを実証した。続いて、GN3Dを蒸留水に溶解後、活性炭触媒を15%(w/v)となるように添加し、60°Cで120時間反応を行った。結果、GN3Lへの定量的な構造変換を確認した。《2)GN3Mの合成》HEWLを触媒素子とした糖転移反応を利用することで、Koshlandが提唱した遷移状態のアナログとしてモラノリン(M)を末端構造に有するキトトリオシルモラノリン(GN3M)の合成を行った。具体的には、(GlcNAc)4とモラノリンのモル比率が1対7、反応液の全基質濃度が2.9%(w/v)となるように調整後、HEWLを添加し50°Cで100時間反応を行った。生成物としてGNM、GN2M、GN3Mを収率36.3、5.9、2.7%で得た。《3)GNnD, GNnL, GNnMの利用》1GNDを基質としてβ-NAHaseの加水分解反応を行った。その結果、GNDから遊離したD構造は直ちにChromogen Iへ構造変換することが明らかとなった。この特徴を利用して、β-NAHaseの反応速度論解析を行うことに成功した。2HEWL以外のfamily GH22リゾチームに対する阻害効果を実証するため、GN3Lと無脊椎動物型のハマグリリゾチームとの結合試験を行った結果、共結晶の構造を1.77Åの分解能で決定した。3GN2Mがコケ由来family GH19キチナーゼの基質結合サブサイトに強く結合することをITC及びNMR法によって明らかにした。【1遷移状態アナログ阻害剤の機能評価】キトトリオシルモラノリン(GN3M)とHEWLとの相互作用解析の結果、GN3MがHEWLに対して拮抗型の強い阻害活性を示すとともに、その結合位置は触媒残基が位置するー1サブサイトを含むー4からー1サブサイトであることが示された。これにより、新規遷移状態アナログGN3Mを用いることで、HEWLの共有結合中間体形成に関する新たな実証例を示すことに成功した。また、キトビオシルモラノリン(GN2M)はコケ由来ファミリーGH19キチナーゼと、GN3L(キトテトラオースのラクトン誘導体)はハマグリリゾチームとそれぞれ酵素-基質(阻害剤)複合体を形成し酵素阻害活性を示すことを明らかにした。【2α-アミラーゼ阻害剤の合成】エキソマルトテトラオヒドロラーゼとマルトトリオヒドロラーゼを触媒素子とした糖転移反応を利用することで、1-デオキシノジリマイシンを末端構造に有するマルトテトラオシルモラノリン(G4M)およびマルトトリオシルモラノリン(G3M)の合成を行った。結果として、G4Mを収量55.2 mg(収率16.5%)、G3Mを収量7.5 mg(収率9.5%)でそれぞれ得ることに成功した。【3阻害剤合成に使用する糖加水分解酵素のスクリーニングとオリゴ糖誘導体の利用研究】現在我々は、阻害剤合成に基質特異性や位置選択性の観点から糖質加水分解酵素の逆反応を利用している。そこで、フコース含有多糖を分解する酵素の阻害剤合成を目的として新規フコシダーゼの探索を行った。その結果、イトマキヒトデ膵臓より新規α-L-フコシダーゼを発見した。現在、糖転移能も含め諸性質の解明を行っている。また、平成26年度に我々が発見したキトビオース誘導体(GND)がβ-NAHaseによって加水分解されるという事実を受け、現在新たな糖質加水分解酵素の活性測定法の開発に取り組んでいる。平成27年度の研究計画および方法に掲げた、合成したキチンオリゴ糖誘導体(遷移状態アナログ阻害剤)の機能評価および標的酵素の反応機構解析を行った。その結果、使用した3種の酵素{ニワトリ卵白リゾチーム(HEWL)・コケ由来のfamily GH22キチナーゼ・ハマグリ由来のi-typeリゾチーム}それぞれに対する阻害剤の阻害効果および作用機序を明らかにした。

さらに、他の多糖分解性保持型グリコシダーゼ阻害剤への利用展開として、1-デオキシノジリマイシンをマルトオリゴ糖末端に有する新規α-アミラーゼ(ヒト唾液アミラーゼやタカアミラーゼなど)阻害剤の設計および合成を行った。また、阻害剤合成に使用する糖加水分解酵素のスクリーニングやオリゴ糖誘導体の利用研究についても計画通り研究を進めた。以上のように全体的には、平成27年度の計画に掲げた内容は十分達成できている。1【各種オリゴ糖誘導体(糖質加水分解酵素阻害剤)の機能評価】本研究プロジェクトによって合成した一連の還元末端修飾型オリゴ糖誘導体{GNnM、GNnD、GNnL、GnM(n = 04)}を用いて酵素阻害能の評価を行った。キチンオリゴ糖誘導体、特にGNnMに関しては植物由来のエンド型キチナーゼ活性を強力に阻害した。一方、マルトオリゴ糖誘導体(GnM)に関してはα-アミラーゼに対する阻害能が確認された。2【還元末端修飾型オリゴ糖誘導体の利用研究】キトビオースの還元末端一分子脱水体であるGNDは、還元末端に2-acetamido-2,3-dideoxydidehydro-glucopyranose (D)構造を有している。このGNDのβ1→4グリコシド結合が切断された場合、遊離したD構造は不安定なためピラノース型を保持できず、発色基質として知られるChromogen I(フラノース型)に構造変換されるのではないかと着想した。これを検証する目的で、GlcNAcのβ1→4グリコシド結合をエキソ型で加水分解するβ-N-アセチルヘキソサミニダーゼ(β-NAHase)を用いたGNDの加水分解実験を行ない、HPLCにより分析した。その結果、β-NAHaseにより加水分解され遊離したD構造は、定量的にChromogen Iに構造変換されることが明らかとなった。さらに、このChromogen Iの発色基質としての特徴を利用して、β-NAHaseの新たな酵素活性測定法の開発に成功した。これらの結果は、本プロジェクトで合成した各種化合物が、糖質加水分解酵素の阻害剤のみならず、様々なものに利用可能であることを示している。3【新規オリゴ糖誘導体の合成および酵素の諸性質解明】新たな酵素阻害剤としてメリビオサミンの大量合成および、阻害剤合成に使用する酵素(α-フコシダーゼ)の諸性質解明を行った。本研究では、2種類の新規HEWL遷移状態アナログ阻害剤の分子設計および合成と、これら阻害剤を用いたHEWLの触媒機構の再検証について行った。さらに、本阻害剤の設計原理を他の糖質加水分解酵素にも適用可能であることを実証した。また、今回構築したオリゴ糖誘導体ライブラリーの一部は、酵素の活性を簡便に測定可能な新規材料として利用可能であることが示され、今後の更なる応用展開が期待される。平成26年度の研究計画および方法に掲げた、HEWL遷移状態アナログの合成に関しては、Phillipusが提唱した遷移状態のアナログとして(GlcNAc)4の還元末端GlcNAc残基を2-アセタミド-2,3-ジデオキシジデヒドロ-グルコノ-δ-ラクトン(L)構造に変換したGN3Lを、Koshlandが提唱した遷移状態のアナログとして1-デオキシノジリマイシン(モラノリン;M)を末端構造に有するキトトリオシルモラノリン(GN3M)を合成した。また、GN3L、GN3Mともに反応条件の最適化を行い、合成収率をこれまでより向上することに成功した。さらに、HEWLのー4からー2サブサイトへの結合に関与するキチンオリゴ糖鎖長の影響を評価する目的で、GNL、GN2L、GNM、GN2Mも合成し、阻害剤ライブラリーの構築を行った。
極低温ラジカル反応の配向ベクトル相関と散乱部分波共鳴の多次元観測

極低温域での配向-配向ベクトル相関実験の実現のために、分子偏向器を用いた分子線偏向型合流衝突実験装置を開発し、分子線を低速化することなく極低衝突エネルギー領域での反応研究を可能とする新手法の開発を行った。この達成のために、湾曲した四極子分子偏向器を開発し、その性能評価を行った。これにより本手法の有効性と実用上の問題点を明らかにした。複雑な多自由度系の反応ダイナミクスの研究には、散乱部分波共鳴の多次元構造の直接観測が極めて有効であると期待される.この観測には反応分子間の相対配向を制御したもとでの極低衝突エネルギー実験が必要である。この実現には、2つの分子線を浅い角度で衝突させるいわゆる合流型分子線衝突が有効であるとの着想に基づき本研究を計画した。湾曲不均一磁場にラジカル種を入射すると、不均一磁場によるゼーマン効果により力を受け、変位し速度方向を徐々に変え、原理的には、ターゲット分子線と合流角0°で衝突する。偏向器に流す電流値を調整し、磁場強度を掃引することで速度選別を行う。上記の手法の開発が本研究の目的となる。この手法の実現に向けて、本年度は有限要素法を用いて湾曲したコイル様四極子分子偏向器を設計試作し、研究手法の問題点を見出し必要な実験条件を確定することを試みた。準安定希アルゴン原子を用いて、試作した湾曲不均一磁場による変位に基づく速度選別の程度を予備的に求め、問題点を明らかにした。予備実験では、偏向変位が十分でなく、切り出しコリメータースリット径を0.1mm径まで小さくしないと分子線幅により、十分に速度選別できないことが分かった。実用レベルの分子線強度を実現するには、分子線幅を下げることはできないこと、およびラジカル分子線装置の制約上、初期合流角が比較的大きくなること、などの問題点があり、変位幅を大きくする必要がある。実用に十分な磁場強度を得るに必要な電流値を予備実験から算出したところ、現状の連続通電では、加熱の問題が生じることが分かった。この解決のため、現在、GBTモジュールを用いた大電流(400A)のパルス(10マイクロ秒)駆動可能なパルス電源を試作している。本年度は有限要素法を用いて湾曲したコイル様四極子分子偏向器を設計試作し、研究手法の実用上の問題点を見出し必要な実験条件を確定した。予備実験では、切り出しコリメータースリット径を0.1mm径まで小さくすると速度選別が可能であることが分かった。一方で、試作装置では偏向変位が十分でなく、分子線幅により、十分に速度選別できないことが分かった。また最終目的のラジカル分子線への展開には、ラジカル分子線装置の制約上、初期合流角が比較的大きくなること,および、実用レベルの分子線強度を実現するには、分子線幅を下げることはできないため、実用に向けて変位幅を大きくする必要がある。実測値に基づき実用に十分な磁場強度を算出したところ、連続通電では、加熱の問題が生じることが分かった。研究手法の問題点を予備実験により定量的に明らかにできた。複雑な多自由度系の反応ダイナミクスの研究には、散乱部分波共鳴の多次元構造の直接観測が極めて有効であると期待される。この観測には反応分子間の相対配向を制御したもとでの極低衝突エネルギー実験が必要である。この実現には、2つの分子線を浅い角度で衝突させるいわゆる合流型分子線衝突が有効である。この実現のために湾曲不均一磁場によるラジカル種の偏向装置を試作した。原理的には、ターゲット分子線と合流角0度で衝突することが可能であるが、一方で、実際に2つのラジカル分子線の初期衝突角を30度以内で交差することができないため、偏向角30度の実現をめざした。この手法の実現に向けて、湾曲したコイル様四極子分子偏向器を設計試作し、研究手法の問題点を見出すことを試みた。準安定希アルゴン原子を用いて、試作した湾曲不均一磁場による変位に基づく速度選別の程度を求めた。試作したCW装置では、通電加熱のため十分な偏極変位を得られなかった。十分な磁場強度を得て加熱を抑えるため、GBTモジュールを用いた大電流(400A)のパルス(10マイクロ秒)駆動可能なパルス電源を試作した。その結果、実用レベルの十分な偏極を得ることが可能となった。一方で、切り出しコリメータースリット径を0.1mmまで小さくしないと合流角ゼロにおいても選択分子線の速度幅を十分小さくできず、散乱部分波共鳴の観測に十分な速度選別できないことが分かった。実用レベルの分子線強度を実現するには、ある程度の分子線の初速度の冷却を併用するが必要であることが分かった。実用レベルの分子線強度を実現するには、変位幅を大きくする必要が生じた。

また2つのラジカル分子線の初期合流角度を十分に小さくできないため、最終目的に向けて、十分な変位を得るために磁場強度を上げる必要がある。このためには、大電流を流す必要があるが、連続通電では加熱の問題が生じることが分かった。この解決のため、現在、予備実験の結果に基づき、パルス駆動可能な新たな不均一磁場偏向器の設計とGBTモジュールを用いた大電流(400A)のパルス(10マイクロ秒)駆動可能なパルス電源を試作している。これにより,十分な変位を実現し、本手法の実用化を目指す。反応動力学当初、本研究に必要な装置を新たに製作後、予備実験を行い、必要な実験条件を見出し改良する予定していたが、現有装置を流用しての予備実験が可能となったため、現有装置による予備実験を始めに行い、この結果をもとに必要な装置を新たに開発することにしたため次年度使用額が生じた。現有装置を用いた予備実験結果に基づき、手法の問題点を解決し、新たな装置開発を行う必要があるので、これに使用する。
近代化の過程における日本農村社会的変動-中国との比較のためのフィールド調査

筆者は平成6年7月から10月まで千葉県富里町に短期的に住み込み、この地域の生業経済や歴史変化などの背景を中心に調査を行った。平成6年11月から平成7年3月まで調査範囲を新橋という古い集落に限定し、家族制度、親族組織、人生儀礼、年中行事などとそれらの変化についてフィールド調査を行ってきた。新橋の場合、日本全国の農村で一般的に見られるような社会現象が見られる。例えば、農業の機械化や農村における工業化、近代化が高度に進められている一方、家族内の農業人口は減少し、兼業化が進み、専業農家率は著しく低下している。また、農業に従事する青年層の割合は非常に低く、嫁不足が深刻な問題になっている。しかし、集落の人々の日常生活をよく観察して見ると、伝統的な社会組織や儀礼は近代化に伴って変化している一部分もあるが、全く消滅されたのではなく、依然として人間関係に機能していると思われる。例えば、葬式儀礼において、新しい火葬は伝統的土葬に完全にとって代わっているが、伝統的な葬式儀礼は殆ど変わっていない。特に葬式儀礼の中で、伝統的な無縁講とカマス付き合いは依然として重要な役割をはたしており、日常生活の中でも人間関係を維持、強化している。今後はこのような調査資料をよく整理、分析し、これまでの関連研究の成果を踏まえ、その位置付けを明らかにしてから、さらに中国との比較研究を展開していくつもりである。
膀胱腫瘍の悪性進展のマーカーとしての糖鎖抗原の発現およびその調節因子測定の意義

[研究の目的]膀胱癌の進展とシアル酸やシアリルルイスXの癌細胞における発現との関連を調べ,簡便で実用可能な腫瘍マーカーを提示することを目的とした.[研究の結果]1.膀胱癌組織のシアル酸は663.2±399.4mg/mg.proteinと,腎癌組織・正常腎組織・正常膀胱粘膜組織(それぞれ110.4,181.5および73.3mg/mg.protein)に比べ高値を示した.低分化型膀胱癌組織のシアル酸は1039mg/mg.proteinおよび1468mg/mg.proteinと,高分化型膀胱癌や正常腎組織・腎癌組織(それぞれ653,664および507mg/mg.protein)に比べ高値を示した.2.22例の膀胱癌症例と54例の非膀胱癌症例(血尿の症例)でシアル酸の値を比較してみると,膀胱癌症例では平均値±SDが10.6±3.4mg/dl,中央値が10mg/dlで,非膀胱癌症例のそれぞれ5.7±4.3mg/dlおよび5mg/dlよりも有意に高い値であった.Cut-off値を≧8mg/dlとすると,尿中シアル酸の腫瘍マーカーとしてのSensitivityは100%,Specificityは81.8%,Positive predictive valueは67.7%,Negative predictive valueは100%であった.3.抗シアリルルイスX酵素抗体法では検討した7例のうち腫瘍組織では6例にシアリルルイスXの発現を認めた.RT-PCRでは腫瘍組織においてFuc-T III,V,VI,VIIの発現が認められた.Fuc-TsのmRNAレベルの発現とsialyl Lewisxの発現および臨床病理所見との間には明らかな関連は認められなかった.[研究の目的]膀胱癌の進展とシアル酸やシアリルルイスXの癌細胞における発現との関連を調べ,簡便で実用可能な腫瘍マーカーを提示することを目的とした.[研究の結果]1.膀胱癌組織のシアル酸は663.2±399.4mg/mg.proteinと,腎癌組織・正常腎組織・正常膀胱粘膜組織(それぞれ110.4,181.5および73.3mg/mg.protein)に比べ高値を示した.低分化型膀胱癌組織のシアル酸は1039mg/mg.proteinおよび1468mg/mg.proteinと,高分化型膀胱癌や正常腎組織・腎癌組織(それぞれ653,664および507mg/mg.protein)に比べ高値を示した.2.22例の膀胱癌症例と54例の非膀胱癌症例(血尿の症例)でシアル酸の値を比較してみると,膀胱癌症例では平均値±SDが10.6±3.4mg/dl,中央値が10mg/dlで,非膀胱癌症例のそれぞれ5.7±4.3mg/dlおよび5mg/dlよりも有意に高い値であった.Cut-off値を≧8mg/dlとすると,尿中シアル酸の腫瘍マーカーとしてのSensitivityは100%,Specificityは81.8%,Positive predictive valueは67.7%,Negative predictive valueは100%であった.3.抗シアリルルイスX酵素抗体法では検討した7例のうち腫瘍組織では6例にシアリルルイスXの発現を認めた.RT-PCRでは腫瘍組織においてFuc-T III,V,VI,VIIの発現が認められた.Fuc-TsのmRNAレベルの発現とsialyl Lewisxの発現および臨床病理所見との間には明らかな関連は認められなかった.10例の膀胱腫瘍組織と3例の正常膀胱上皮の組織を用い,シアル酸含量をNANA-Aldolase法を用いた酵素法にて,シアリルLewis Xの含量は抗シアリルLewis Xモノクロナール抗体(SNH-3)を用いたELISA法にて定量した.さらに,シアル酸については,Triton-X100にて処理し,可溶化分画の比率を検討した.シアル酸の血中の基準値は4774mg/dlであるのに対して,膀胱腫瘍症例の血中のシアル酸含量は98.92【.+-。】1.62mg/dlと有意に上昇していた.そこで,細胞内のシアル酸の局在を調べるために細胞分画法を行い,正常組織と腫瘍組織のシアル酸含量の比率を検討した結果,正常組織では膜結合分画が87.4%,可溶化分画が11.4%であるのに対し,腫瘍組織では,それぞれ99.3%および1.20%と膜結合分画の含量の上昇がみられた.さらにTriton-X100を用いて可溶化を行うと可溶化分画の比率は正常組織では65.2%であるのに対して,腫瘍組織では52%と低い値であった.腫瘍組織中のシアリルLewis Xの含量を正常組織と比較すると上昇がみられたが症例によるばらつきが多く今後症例を重ねての検討を要する.尿中のシアル酸およびシアリルLewis Xの含量を正常症例(19例)と腫瘍症例(7例)で比較したところ,シアル酸含量は正常症例が5.42【.+-。】2.53mg/dl,腫瘍症例が27.38【.+-。】10.18と有意に高く,特に遠沈後の上清ではそれぞれ0.03【.+-。】0.07mg/dlおよび5.83【.+-。】7.65mg/dlと顕著な差がみられた.シアリルLewis Xの含量はそれぞれ20.73【.+-。】

9.75μg/mlおよび43.5【.+-。】10.6μg/mlであった.血清中のシアル酸含量は正常症例で60.4【.+-。】15.4mg/dl,腫瘍症例で75.93【.+-。】25.01mg/dlと差がみられなかった.FucT-III,V,VIでは全例,FucT-IV,VIIでは6例中4例に,mRNAの発現を認めた一方,正常膀胱粘膜ではFuc-T-III,IV,V,VIの発現は認めず,また6例中2例にFucT-VIIの発現を認めた.腫瘍組織におけるこれら遺伝子の発現と病理組織学的所見には明らかな関連は認められなかった.本研究では,α1.3-フラシルトランスフェラーゼの各サブタイプが様々な悪性進展段階でその発現量を変化させるとの予想から,それぞれのmRNA発現量を半定量化したが,症例数が少なく,そこまでの検討ができなかった.今後症例を増やして検討する予定である.
アンモニア酸化細菌のマルチヘム蛋白質の構造生物学

(1)チトクロムc-554とチトクロムc-552のX線結晶構造解析一般に、蛋白質の立体構造の解明は、その分子量でなく結晶の性質に依存する。私たちが解明したヒドロキシルアミン酸化還元酵素の分子量は約210,000であるが、分子量約26,000のチトクロムc-554と分子量約12,000のチトクロムc-552については結晶が得られているのみで、分子構造は明らかとなっていない。そこで、本年度は両チトクロムcの結晶化を検討した。その結果、チトクロムc-552についてはアモルファス沈澱を得ることができたが、チトクロムc-554については、全く結晶を得ることができなかった。(2)マルチヘム蛋白質分子内及び分子間電子伝達機構の解明ヒドロキシルアミン酸化還元酵素の反応機構に関してはヒドロキシルアミンが“NOH"を中間体として、亜硝酸に酸化されるモデルが一般に受け入れられている。すなわち、2回の2電子酸化反応が酵素分子内で迅速に進行することがきわめて重要であると考えられる。しかしながら、酵素分子に含まれる電子伝達成分は全てヘムであり、1電子伝達体である。一方、その電子受容体であるチトクロムc-554もヘムcを4分子持つマルチヘム蛋白質である。本年度は、立体構造の情報に基づきヒドロキシルアミン酸化還元酵素の電子伝達機構を明らかにすることを試みた。その結果、酵素1分子内にある8個のヘムは、ヘムクラスターを形成しており、3ヘムクラスターが1個、2ヘムクラスターが2個および1ヘムが1個という形で分子内に分布していた。とくに、3ヘムクラスター内の1つのヘムは基質結合部位であることから、分子内では3ヘムクラスター→2ヘムクラスター→2ヘムクラスターの2電子伝達がすみやかに進行するヘム配置が保持されていることが明らかになった。本研究の目的は、ヒドロキシルアミン酸化還元酵素の立体構造やヘムの分子内配置を、さらに詳細に検討するばかりでなく、その電子受容体であるチトクロムc-554およびチトクロムc-552の立体構造を明らかにし、マルチヘム蛋白質の分子内及び分子間電子伝達機構の解明を試みることである。平成9年度は、これまで明かにすることができなかったヒドロキシルアミン酸化還元酵素の疎水的なC末端部分の立体構造の決定を試みた。その結果、本酵素のC末端部分は1つの構造をとるのではなく。少なくとも2種類の立体構造をとることを明かとした。この結果は、本酵素のC末端部分が細胞質膜と相互作用することにより固定されると、可溶性部分が回転(あるいは部分的移動)することを示唆する。しかしながら、これまで本酵素は可溶性蛋白質であると考えられており、細胞質膜に存在するという報告はなかった。そこで、本年度はさらに、膜結合性ヒドロキシルアミン酸化還元酵素の精製を試みた。その結果、界面活性剤CHAPSの存在下、イオン交換クロマトグラフィとゲルろ過により膜結合型ヒドロキシルアミン酸化還元酵素の部分精製標品を得ることに成功した。その酵素活性やサブユニット構造を可溶性ヒドロキシルアミン酸化還元酵素と比較したところ、蛋白質的性質に相違は無いが、Vmaxは約2倍であることを見い出した。従って、本酵素はC末端部分で膜に結合することにより、高い電子伝達活性を示すことが示唆された。(1)トクロムc-554とチトクロムc-552のX線結晶構造解析一般に、蛋白質の立体構造の解明は、その分子量でなく結晶の性質に依存する。

私たちが解明したヒドロキシルアミン酸化還元酵素の分子量は約210,000であるが、分子量約26,000のチトクロムc-554と分子量約12,000のチトクロムc-552については、分子構造は明らかとなっていない。そこで、本年度は両チトクロムcの結晶化を検討した。その結果、チトクロムc-552についてはアモルファス沈澱を得ることができたが、チトクロムc-554については、全く結晶を得ることができなかった。(2)ルチヘム蛋白質分子内及び分子間電子伝達機構の解明ヒドロキシアルアミン酸化還元酵素の反応機構に関してはヒドロキシアルアミンが“NOH"を中間体として、亜硝酸に酸化されるモデルが一般に受け入れられている。すなわち、2回の2電子酸化反応が酵素分子内で迅速に進行することがきわめて重要であると考えられる。しかしながら、酵素分子に含まれる電子伝達成分はすべてヘムであり、1電子伝達体である。一方、その電子受容体であるチトクロムc-554もヘムcを4分子持つマルチヘム蛋白質である。本年度は、立体構造の情報に基づきヒドロキシアルアミン酸化還元酵素の電子伝達機構を明らかにすることを試みた。その結果、酵素1分子内にある8個のヘムは、ヘムクラスターを形成しており、3ヘムクラスターが1個、2ヘムクラスターが2個および1ヘムが1個という形で分子内に分布していた。特に、3ヘムクラスター内の1つのヘムは基質結合部位であることから、分子内では3ヘムクラスター→2ヘムクラスター→2ヘムクラスターの2電子伝達がすみやかに進行するヘム配置が保持されていることが明らかになった。
資本使用的技術進歩と生乳供給調整に関する日米欧の比較研究

伝統酪農大国オランダ、ドイツ、アメリカと北海道の1975年85年の1頭当り生乳生産量の国際比較を行った。後代検定の進展等の生物的技術発達や、高度に発達した資本設備の導入によって、他の農業生産部門よりも高い生産性の伸びを実現していることが明らかになった。各国の酪農に共通した特徴点は、資本使用的技術への偏向的進歩であった。それは単に労働代替ではなく、搾乳技術、衛生管理、哺乳管理、糞尿処理方法の高度化、そして経営管理の計数化をもたらしていた。西欧の酪農は、わが国の稲作同様に食料安保に連動した基幹作目であって、条件不利地も含めて広範囲に、かつ多数の小規模生産者によって担われていた。資本使用的技術進歩が供給弾力性を小さくした。このため、1980年頃までは政策価格である生産者価格を需給事情に応じて調整できない。これが当時の生産過剰の背景であるが、その解決のために「デカップリング政策」による農業調整が実施された。一口にデカップリングと言っても、完全な市場経済化を目指すアメリカと、家族経営中心に営まれていて、当面の「過剰」の解決を主眼とするECで概念の相違があったが、いずれも農業生産と農家所得を切り離す政策体系である。わが国と同様に小規模な農家によって農業が担われているドイツでは、農業者年金制度の充実(農業者老齢年金、離農年金、生産中止年金)、地域・構造政策の転換(所得政策の生産中立化、農民的家族経営の維持、農業・農村の多面的機能の活用、条件不利地への政策配慮)を柱とする総合的な農業デカップリング政策が採用されている。デカップリング政策の採用によって、酪農品の生産過剰を抑制し、農家福祉を維持し、生態系・環境の保全への努力がなされてきた点が明らかになった。わが国の今後の生乳供給調整政策としても、このドイツ型デカップリング政策の導入が待たれる。