hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
発癌に関わる癌抑制遺伝子Fhitの細胞死制御機構の解明

発癌は多段階過程で進行し癌遺伝子の活性化と癌抑制遺伝子の不活性化を伴う。特に癌抑制遺伝子はジェネティック(DNAの配列変化を伴う)、エピジェネティック(DNAの配列変化を伴わないがヒストンのアセチル化やDNA・ヒストンのメチル化等の生化学的修飾を介して転写変化に帰する)異常により両親由来の2コピー遺伝子の機能が少なくとも2段階で変化する(癌抑制遺伝子Rbに代表されるKnundsonの2ヒット理論)。本研究で対象にしたFHITはヒト第三番染色体短腕13領域に存在し多くの癌で欠損が報告されている。その変異頻度の高さから癌抑制遺伝子としての機能が想定されマウスモデルでも癌の発生と進展に関わることが強く示唆されているが細胞生物学的な分子機構とその解明は十分ではない。本科学研究費補助金では最近の内外の研究の動向として同蛋白質のリン酸化制御に焦点をあてつつその機構の解明と意義の把握を推進し臨床応用に向けて基盤を構築した。特に癌抑制遺伝子はジェネティック(DNAの配列変化を伴う)、エピジェネティック(DNAの配列変化を伴わないがヒストンのアセチル化やDNA・ピストンのメチル化等の生化学的修飾を介して転写変化に帰する)異常により両親由来の2コピー遺伝子の機能が少なくとも2段階で変化する(癌抑制遺伝子Rbに代表されるKnundsonの2ヒット理論)。本年度は、Fhitがリン酸化を介して活性酸素(ROS)を制御する機構を解明に焦点を絞った。Fhit欠損および対照野生型マウスを用い、化学発癌(N-メチルベンジルアミン[NMBA]を発癌のイニシエーター+プロモーターとして作用させる)を投与、前胃上皮に腫瘍を作成。この腫瘍に対してFhitリン酸化欠損変異体を発現させるアデノおよびレンチウイルスベクターを経口、腹腔に投与する。また細胞株(Fhit欠損マウス線維芽細胞と癌細胞)に同様に遺伝子導入。得られた腫瘍細胞にFRET蛍光分子プローブ、酸化ストレス応答測定、Fhitリン酸化等の多角的検討の結果、Fhitがミトコンドリア蛋白FdxrとHsp60を介してROS制御に関わることを明らかにした。b)ミトコンドリア変異の検討ミトコンドリアDNAを欠損したρ0[ローゼロ]細胞に、Fhit改変マゥス由来のミトコンドリアDNAを血小板融合で導入した「サイブリッド」を作成、嫌気性解糖とのバランス(Warburg Effect)検討に着手した。c)透導性Fhit欠損細胞による解析loxP配列にFhitエクソンを挟んでターゲティングベクターを構築し、ES細胞のアレルを置換、キメラマウスを作成、最終的にホモマウスを作出、このマウスに種々のK14-Creトランスジェニックマウスを交配、Creレコンビナーゼを一過性に発現、loxPアレルを有する細胞作出。上皮系特異的にFhit欠損させNMBA発癌後のROS活性解析に着手した。本研究では、2ヒット理論に基づいて食道癌・肺癌・造血器障害等の発癌初期段階から比較的高い頻度で欠損・変化が観察される第3番染色体単腕のFRA3B領域からポジショナルクローニング法により同定した癌抑制遺伝子Fhitの細胞死制御機構の全容を解明することを目的とした。前年度までに、生化学的研究の基盤を整備したので本年度はその上に立って分子のレベルでの究明を進めた。特にFhitがリン酸化を介して活性酸素(ROS)を制御する機構に基づき解明を進めた。【Fhit114リン酸化の意義】Fhit欠損および対照野生型マウスを用い、化学発癌(N-メチルベンジルアミン[NMBA]を発癌のイニシエーター+プロモーターとして作用させる)を投与、前胃上皮に腫瘍を作成し解析した。細胞レベルで癌幹細胞分画と非癌幹細胞分画において酸化ストレスを調査した。【誘導性Fhit欠損細胞による解析】上皮系特異的にFhit欠損させNMBA発癌後のROS活性を解析し癌幹細胞分画と非癌幹細胞分画において酸化ストレスを調査した。分けた後の代謝産物をシステムとして追跡した。平成20年度から開始された本研究は最終年度にあたる。当初に立案した計画は順調に実施にうつされ、大きな成果をあげつつある。最終年度は研究の継続と総括に重点をおいた。周知の如く、発癌は多段階過程で進行し癌遺伝子の活性化と癌抑制遺伝子の不活性化を伴う。

特に癌抑制遺伝子はジェネティック(DNAの配列変化を伴う)、エピジェネティック(DNAの配列変化を伴わないがピストンのアセチル化やDNA・ピストンのメチル化等の生化学的修飾を介して転写変化に帰する)異常により両親由来の2コピー遺伝子の機能が少なくとも2段階で変化する(癌抑制遺伝子Rbに代表されるKnundsonの2ヒット理論)。本年度の重点項目は以下の通りである。●Fhit蛋白質リン酸化の意義【方法】Fhit欠損および対照野生型マウスを用い、化学発癌(N-メチルベンジルアミン[NMBA]を発癌のイニシエーター+プロモーターとして作用させる)を投与、前胃上皮に腫瘍を作成。この腫瘍に対してFhitリン酸化欠損変異体を発現させるアデノおよびレンチウイルスベクターを経口、腹腔に投与。また細胞株(Fhit欠損マウス線維芽細胞と癌細胞)に同様に遺伝子導入。得られた腫瘍組織中の細胞における生命機能の作動原理メカニズムの解明と癌での制御破綻をあきらかにした(FRET蛍光分子プローブ、酸化ストレス応答測定等)●高精度の発現解析Fhit欠損および対照野生型マウスを用い、これまでに得られたデータ(ミトコンドリアDNAを欠損したρ0[ローゼロ〕細胞、Fhit改変マウス由来のミトコンドリアDNAを血小板融合で導入した「サイブリッド」)と比較検討することにより、嫌気性解糖とのバランス(Warburg Effect)を究明した。
ハロゲン架橋一次元鎖状混合原子価錯体における電子の一次元拡散の磁気共鳴による研究

これまでに合成されたすべてのハロゲン架橋混合原子価錯体においては,一次元鎖上のハロゲン原子が2価と4価の金属の中央から片寄った位置に存在する。このようなひずみを持たない一次元鎖の合成が試みられ,最近,ハロゲン原子が中央に位置する錯体,[Ni(chxn)_2X]X_2(X:Cl,Br;Chxn:cycloRexane diamine)が合成された。この錯体では,すべてのNi原子が同等になっている可能性があり,この時常磁性Ni(III)の一次元鎖の形成が期待される。本研究では,まず,鎖上のNi原子が2価と4価の二種類なのか,すべて同等なのかを調べる目的で, ^<13>C固体高分解能NMRスペクトルを測定した。その結果,塩素・臭素架橋ともに,同強度の3本線が観測された。結晶中には非等価な三種類の炭素(Chxn分子中のα,β,γ炭素に対応)が存在することが明らかにされており,本実験の結果と一致した。一方,類似構造の5種類のPd錯体の^<13>CNMRを測定したところ,すべて,α炭素(金属に最も近い炭素)が同強度の2本線に分裂した。この2本線は,Pd(II)とPd(IV)に配位したchxn分子の電子状態に差があるため分裂したと解釈される。従って,Ni錯体のα炭素が鋭い1本線であることから,Ni原子がすべて同等で,混合原子価状態ではないことが明らかになった。次に,水素核のスピン格子緩和時間の温度変化を結晶構造が同型の錯体,[M(chxn)_2][MCl_2(chxn)_2]Cl_4(M:Pt,Pd,Ni)について測定した。混合原子価状態であることがわかっているPt,Pd錯体の^1H緩和時間は110秒の桁となり,どちらも配位子の大きな運動がない反磁性物質の典型的値となった。それに対し,Ni錯体は3桁程度短い緩和時間(10ms)となった。このことは水素核が不対電子が作る強い磁場のゆらぎを感じていることを意味しており,常磁性Ni(III)の一次元鎖が作られていることが本研究により明らかに示された。
確率分布シフトを用いた高感度ユニバーサル乱数検定法に関する研究

ユニバーサルデータ圧縮符号化理論に基づく乱数検定法として,Maurerの乱数検定法やそれを改良したCoronの乱数検定法などが知られている.これらの乱数検定法は,2値系列が真の乱数のときにエントロピーレートが最大になることを利用して検定を行っている.しかし,エントロピー関数は,最大値近傍でその微分係数がゼロに近いため,真の乱数からのズレを感度よく検出できない欠点がある.本研究では,2値系列の中のビット`1'のある割合をランダムに`0'に置き換えることにより,確率分布のズレを最も感度よく検出可能な確率分布を持つ系列に変換したのち,ユニバーサル乱数検定を行う「確率分布シフトを用いた高感度ユニバーサル乱数検定法」を提案し,その性能をシミュレーションおよび理論により評価することを目的としている.2016-2017年度の研究により,2値系列の中のビット`1'を`0'に置き換える確率の最適値が約0.34であるこを理論およびシミュレーションにより明らかにした.また,提案検定法が,定常無記憶な2値乱数の偏りを,MaurerやCoronの検定法より10倍以上感度よく検出できることを明らかにするとともに,MaurerやCoronの検定法では検出できない線形合同法による擬似乱数の偏りや真性乱数の中に飛び飛びに偏りが含まれるような擬似乱数も,提案検定法では偏りを検出できることを明らかにした.今年度は,偏りが互いに打ち消しあうような特殊な条件付き確率を持つマルコフ情報源の場合に,検出感度が劣化する問題を検討した.多くの方法を検討したが,有効な手段は見つからなかった.しかし,それらは非常に特殊な場合であり,提案した検定法を他の統計的な検定法等と組み合わせて用いることにより,そのような特殊な場合でも偏りを検出できることを明らかにした.それらの成果をまとめて,情報理論および符号理論とその応用ワークショップ(ICA2019)で発表した.ユニバーサルデータ圧縮符号化理論に基づく乱数検定法として,Maurerの乱数検定法やそれを改良したCoronの乱数検定法などが知られている.これらの検定法は,2値系列が真の乱数のときにエントロピーレートが最大になることを利用して検定を行っている.しかし,エントロピー関数は,最大値近傍でその微分係数がゼロに近いため,真の乱数からのズレを感度よく検出できない欠点がある.本研究では,2値系列の中のビット`1'のある割合をランダムに`0'に置き換えることにより,確率分布のズレを最も感度よく検出可能な確率分布を持つ系列に変換したのち,ユニバーサル乱数検定を行う「確率分布シフトを用いた高感度ユニバーサル乱数検定法」を提案した.提案乱数検定法は,従来のMaurerやCoronの検定法に比べて,非常に検出感度がよく,従来の手法で検出不可能な擬似乱数の偏りを検出できることを示した.それらの結果を,国際シンポジウムIEEE ISIT2016(2016 IEEE International Symposium on Information Theory)において発表した.提案した乱数検定法は従来の検定法より感度がよいが,乱数の偏りがk次マルコフモデルに基づくような場合で,かつ,過去の状態に依存して決まる確率分布の偏りが互いに打ち消しあうような特殊な場合には,検出感度が悪くなることが新たに判明した.そのため,そのような特殊な場合に対しても,高感度な検出が可能となるように,さまざまな改良方式を新たに検討している.真の乱数のズレを感度よく検出できるように,2値系列の中のビット`1'のある割合をランダムに`0'に置き換えることによる「確率分布シフトを用いた高感度ユニバーサル乱数検定法」を提案した.この方式は,従来のMaurerやCoronの手法では検出できない真の乱数からの偏りを検出でき,さらにT-複雑度を利用した高感度な乱数検定法よりも感度がよいことを示した.これらの研究成果を既に,国際シンポジウムIEEE ISIT2016(2016 IEEE International Symposium on Information Theory)において発表した.しかし,乱数の偏りがk次マルコフモデルに基づいて互いに打ち消しあうような特殊な場合に,感度が悪くなる場合があることが判明したため,それらに対する対処方法を現在検討をしている.ユニバーサルデータ圧縮符号化理論に基づく乱数検定法として,Maurerの乱数検定法やそれを改良したCoronの乱数検定法などが知られている.これらの乱数検定法は,2値系列が真の乱数のときにエントロピーレートが最大になることを利用して検定を行っている.

しかし,エントロピー関数は,最大値近傍でその微分係数がゼロに近いため,真の乱数からのズレを感度よく検出できない欠点がある.本研究では,2値系列の中のビット`1'のある割合をランダムに`0'に置き換えることにより,確率分布のズレを最も感度よく検出可能な確率分布を持つ系列に変換したのち,ユニバーサル乱数検定を行う「確率分布シフトを用いた高感度ユニバーサル乱数検定法」を提案し,その性能をシミュレーションおよび理論により評価することを目的としている.今までの研究により,2値系列の中のビット`1'を`0'に置き換える確率の最適値が約0.34であるこを理論およびシミュレーションにより明らかにした.また,提案検定法が,定常無記憶な2値乱数の偏りを,MaurerやCoronの検定法より10倍以上感度よく検出できることを明らかにするとともに,MaurerやCoronの検定法では検出できない線形合同法による擬似乱数の偏りや真性乱数の中に飛び飛びに偏りが含まれるような擬似乱数も,提案検定法では偏りを検出できることを明らかにした.なお,提案検定法は,偏りが非対称なマルコフ情報源に対しても感度よく検出可能であるが,マルコフ情報源の条件付き確率が偏りを互いに打ち消しあうような場合に感度が悪くなる問題点があることが判明した.現在,その欠点を克服するための改良法を検討している.「研究実績の概要」欄に記載したように,提案乱数検定法は,従来のMaurerの検定法やCoronの検定法よりも,非常に感度よく擬似乱数の偏りを検出できるが,マルコフ情報源で偏りを打ち消しあう条件付き確率分布を持つように擬似乱数が偏っている特殊な場合に,検定感度が低下する問題点がある.NIST乱数検定ツールのように,乱数の検定では,多くの乱数検定法を組み合わせて使用するため,この問題点は大きな欠点とはならないが,この問題点を解決できるように提案乱数検定法を改良できれば,さらによい乱数検定法となる.そのため,研究期間を1年間延長し,この問題点を改善する方法について詳しく検討を行うこととした.ユニバーサルデータ圧縮符号化理論に基づく乱数検定法として,Maurerの乱数検定法やそれを改良したCoronの乱数検定法などが知られている.これらの乱数検定法は,2値系列が真の乱数のときにエントロピーレートが最大になることを利用して検定を行っている.しかし,エントロピー関数は,最大値近傍でその微分係数がゼロに近いため,真の乱数からのズレを感度よく検出できない欠点がある.本研究では,2値系列の中のビット`1'のある割合をランダムに`0'に置き換えることにより,確率分布のズレを最も感度よく検出可能な確率分布を持つ系列に変換したのち,ユニバーサル乱数検定を行う「確率分布シフトを用いた高感度ユニバーサル乱数検定法」を提案し,その性能をシミュレーションおよび理論により評価することを目的としている.2016-2017年度の研究により,2値系列の中のビット`1'を`0'に置き換える確率の最適値が約0.34であるこを理論およびシミュレーションにより明らかにした.また,提案検定法が,定常無記憶な2値乱数の偏りを,MaurerやCoronの検定法より10倍以上感度よく検出できることを明らかにするとともに,MaurerやCoronの検定法では検出できない線形合同法による擬似乱数の偏りや真性乱数の中に飛び飛びに偏りが含まれるような擬似乱数も,提案検定法では偏りを検出できることを明らかにした.今年度は,偏りが互いに打ち消しあうような特殊な条件付き確率を持つマルコフ情報源の場合に,検出感度が劣化する問題を検討した.多くの方法を検討したが,有効な手段は見つからなかった.
LOVドメインを用いたプロテインキナーゼ光制御系の構築

フォトトロピン(phot)は植物の光屈性などに関わる青色光受容体で、N-末端側にLOV1と2とよばれる光受容ドメインを二つ、C-末端側にはキナーゼをもち、光により活性制御されるキナーゼとして機能する。その活性制御にはLOV2とキナーゼ間に存在するJα-ヘリックスの構造変化が重要である。このLOV2とJα-ヘリックスとからなるポリペプチドを用いて、一般的なキナーゼであるプロテインキナーゼAの活性を光制御できる系の構築を試み、部分的な成功を収める一方光制御の分子機構に関する知見を得たが、これを細胞分裂・増殖に関わる鍵キナーゼ、ERK、に適用して細胞機能の光制御を行うには至らなかった。植物の光屈性などの青色光受容体であるフォトトロピン(phot)は、光によって活性制御されるプロテインキナーゼである。このphotキナーゼの光による活性制御機構を応用して、プロテインキナーゼΑ(PKΑ)活性のin vitro光制御系を作ることを目的としている。photはN-末端側にLOVとよばれる光受容ドメインを二つもち、C-末端側はセリン/スレオニン・キナーゼ(STK)となっており、青色光によりその活性が制御される。申請者らの研究などにより、1) C-末端セリン/スレオニン・キナーゼはconstitutiveな活性をもつこと、2) LOV2がphotキナーゼの阻害ドメインとして機能し、光によりこの阻害が解消されキナーゼが活性化される、つまりLOV2が光スイッチの役割を果たすこと、3)その際に、キナーゼ活性制御に関わる主要な分子構造変化はLOV2とキナーゼドメインの間のヒンジ領域に起こり、活性化には特にLOV2のC-末端側に存在するJα-ヘリックスの光反応によるアンフォールディングが重要で、これによりLOV2コアからJα-ヘリックスが解離してキナーゼ活性阻害が解消することなどが分かっている。昨年度は上記のJα-ヘリックスの構造変化を応用したSTK活性光制御系の開発を試み、60%程度の阻害効率を示すタンパク質の作製を得ている。これ以外に新たにキナーゼ活性制御にLOV2ドメインコアのN-末端側に存在する短いA'と呼ばれるα-ヘリックスとLOV2との間のGAPが活性制御に重要な働きを示すことを見つけた(雑誌論文PLOS ONE, 2015参照)。さらにJαへリックスのC-末端側、キナーゼドメインとの間に小さい2つのα-ヘリックスをもつモジュール(LAMと命名)が存在し、これがキナーゼ活性制御に重要な役割を果たすことも見つけた(雑誌論文FEBS Lett, 2015参照)。平成27年度は「PKA活性の光制御系の作製」目指して、2種類の高効率PKΑキナーゼ活性光制御系の開発を行う予定であった。1番目はシロイヌナズナphot2のLOV2とそのJα-ヘリックスのC-末端に、PKΑの活性阻害ペプチドであるPKIを結合したタンパク質(LOV2-Jα-PKIタンパク質)を作製し、光照射にともなうJα-ヘリックスの構造変化によりPKIをPKΑと相互作用させて活性阻害を引き起こす、というものである。2番目はPKIをLOV2-Jα-ヘリックスの間に挿入して(LOV2-PKI-Jαタンパク質)、同様な光によるPKAの活性阻害を引き起こす系である。生体系への応用を考慮して、90%以上の阻害効率を示すタンパク質の作製を目指したが、この内2番目で約60%の阻害を示す系を得ていたが、1,2の系を用いて様々実験を行ったがそれ以上の改善は見られず目標の90%には届かなかった。しかし実績概要で述べた様に、新たにphotキナーゼの光制御に関する重要な2つの知見を得て論文発表したことは、今後の研究を進める上で大きな成果であると考えられる。フォトトロピン(phot)は、植物の光屈性などの青色光による調節を担う光受容体で、光合成活性の最適化に重要な役割を果たしている。Phot分子はN-末端側にLOVとよばれる光受容ドメインを二つもち、C-末端側はセリン/スレオニン・キナーゼ(STK)となっており、光によって活性制御されるプロテインキナーゼとして機能する。このphotキナーゼの光による活性制御機構を応用して、プロテインキナーゼΑ(PKΑ)活性のin vitro光制御系を作ることを目的としてこの研究を申請した。申請者らのこれまでの研究などにより、1) C-末端セリン/スレオニン・キナーゼはconstitutiveな活性をもつこと、2) LOV2がphotキナーゼの阻害ドメインとして機能し、光によりこの阻害が解消されキナーゼが活性化される、つまりLOV2が光スイッチの役割を果たすこと、3)その際に、キナーゼ活性制御に関わる主要な分子構造変化はLOV2とキナーゼドメインの間のヒンジ領域に起こり、活性化には特にLOV2のC-末端側に存在するJα-ヘリックスの光反応によるアンフォールディングが重要であることなどが分かっていた。本研究では、Jα-ヘリックス構造変化の分子機構の解明を目指してアミノ酸置換を行い、キナーゼ活性制御にLOV2ドメインコアのN-末端側に存在する短いA'αと呼ばれるα-ヘリックスとLOV2との間のGAPが活性制御に重要な働きを示すこと、さらにJα-へリックスのC-末端側、キナーゼドメインとの間に小さい2つのα-ヘリックスをもつモジュール、LAM、が存在し、これがキナーゼ活性制御に重要な役割を果たすことも見つけた。

これらを応用したSTK活性光制御系の開発を試みたが、当初の60%程度の阻害効率を示すタンパク質以上の光阻害効率をもつタンパク質の作出には成功しなかった。フォトトロピン(phot)は植物の光屈性などに関わる青色光受容体で、N-末端側にLOV1と2とよばれる光受容ドメインを二つ、C-末端側にはキナーゼをもち、光により活性制御されるキナーゼとして機能する。その活性制御にはLOV2とキナーゼ間に存在するJα-ヘリックスの構造変化が重要である。このLOV2とJα-ヘリックスとからなるポリペプチドを用いて、一般的なキナーゼであるプロテインキナーゼAの活性を光制御できる系の構築を試み、部分的な成功を収める一方光制御の分子機構に関する知見を得たが、これを細胞分裂・増殖に関わる鍵キナーゼ、ERK、に適用して細胞機能の光制御を行うには至らなかった。今後も平成27年度で目指したより高効率なキナーゼ活性の光阻害を示す系を、上記2種類のコンストラクトを用いて作製することを継続して行う。さらに平成27年度に新たにLOV2ドメインコアのN-末端側に存在する短いA'α-ヘリックスとLOV2との間のGAPが活性制御に重要な働きを示すことを見つけたので、この点を考慮して新たにして、A'α-ヘリックス-LOV2- Jα-ヘリックス-PKIのコンストラクトによる光制御機構の追求も行う。光生物学
リソソーム／ミトコンドリア相互作用破綻による脂肪組織肥満病態の解明と制御法の開発

肥満症病態における様々な細胞内小器官間の機能連関とその破綻に関する研究は少ない。我々は、肥満症脂肪組織の初期病態形成に、リソソーム機能異常特にカテプシンL活性低下に伴うカテプシンBの代償的活性化が重要であること、一方、肥満症の対極に位置するカロリー制限が、脂肪酸合成転写因子Srebp1c制御下にミトコンドリア生合成関連転写補助因子Pgc1α発現の亢進を介してミトコンドリア生合成を亢進し、酸化ストレスを抑制することを明らかにした。本研究では、脂肪組織の質をリソソーム/ミトコンドリア/核での遺伝子発現相互作用の観点から検証する。そして、肥満症初期病態形成にリソソームやミトコンドリア障害を起点とした核/再びリソソームやミトコンドリア障害への悪性サイクルが関連すること、加えて、この悪性サイクルの抑制やカロリー制限の表現型模倣により、その破綻を予防・改善し、脂肪組織の質を維持することが可能であることを明らかにする。その結果、以下の点を明らかにした。1)カテプシンLの活性低下のみでは、脂肪細胞機能は低下しないこと、2)肥満症脂肪組織ではカテプシンL活性低下と同時期の早期からPgc1α発現が低下すること、3)カロリー制限によりSrebp1c制御下にPgc1αとミトコンドリアシグナルペプチダーゼであるMipepの発現が増加すること、4)カロリー制限によりMipepはSirt3など一部のミトコンドリアタンパク質の活性化を介してミトコンドリアの質の向上に関わっていること、5)Pgc1αとMipepの両因子の発現増加により脂肪細胞の機能が向上する可能性を明らかにした。カテプシンLの活性低下のみでは脂肪細胞の機能低下が生じなかったこと、全身性のMipepノックアウトマウスが胎性致死であったためマウス自体に加えMEFsの採取も困難であったこと、Pgc1αノックダウン細胞株の作製が困難であったことなどが原因で、進捗が遅れた。A.動物モデルの作製と飼育1)3種の遺伝子欠損マウス(Srebp1c全身ノックアウト(KO)マウス、Pgc1αおよびMipepに対するAdiponectin-Creシステムを用いた脂肪組織特異的KOマウスおよびそのコントロール野生型マウスにおいて、高脂肪食摂餌誘導性肥満群(HFD)、通常食自由摂食群(ND)、カロリー制限群を作製し、適宜、安楽死させて、臓器を採取する。B.上記マウス脂肪組織におけるリソソームおよびミトコンドリア機能不全メカニズムの解析1)肥満症やカロリー制限マウスの脂肪組織の機能、リソソーム機能、ミトコンドリア機能、酸化ストレス、遺伝子発現における3つの遺伝子のKOの影響を検討する。C.肥満症におけるリソソームやミトコンドリア機能不全を模倣した脂肪細胞株を用いた解析1)カテプシンLとSrebp1c、カテプシンLとPgc1α、カテプシンLとMipepなど2因子をノックダウンした細胞株やMEFsを作成して、脂肪細胞機能、リソソーム機能、ミトコンドリア機能、酸化ストレスに及ぼす影響などを評価する。2)上記細胞を用いて、リソソーム機能とミトコンドリア機能との相互作用、遺伝子発現の変化によるリソソーム/ミトコンドリア/核連関を明らかにする。3)リソソーム機能低下とミトコンドリア生合成能の低下との連関のメカニズムを明らかにする。A.動物モデルの作製と飼育1)3種の遺伝子欠損マウス(Srebp1c全身ノックアウト(KO)マウス、Pgc1αおよびMipepに対するAdiponectin-Creシステムを用いた脂肪組織

特異的KOマウスおよびそのコントロール野生型マウスにおいて、高脂肪食摂餌誘導性肥満群(HFD)、通常食自由摂食群(ND)、カロリー制限群を作製し、適宜、安楽死させて、臓器を採取する。B.上記マウス脂肪組織におけるリソソームおよびミトコンドリア機能不全メカニズムの解析1)肥満症やカロリー制限マウスの脂肪組織の機能、リソソーム機能、ミトコンドリア機能、酸化ストレス、遺伝子発現における3つの遺伝子のKOの影響を検討する。C.肥満症におけるリソソームやミトコンドリア機能不全を模倣した脂肪細胞株を用いた解析1)カテプシンLとSrebp1c、カテプシンLとPgc1α、カテプシンLとMipepなど2因子をノックダウンした細胞株やMEFsを作成して、脂肪細胞機能、リソソーム機能、ミトコンドリア機能、酸化ストレスに及ぼす影響などを評価する。2)上記細胞を用いて、リソソーム機能とミトコンドリア機能との相互作用、遺伝子発現の変化によるリソソーム/ミトコンドリア/核連関を明らかにする。3)リソソーム機能低下とミトコンドリア生合成能の低下との連関のメカニズムを明らかにする。
ジルコニアナノ粒子を用いた新規表面処理方法によるジルコニア強度の向上

近年の歯科治療において、機械的強度の高いジルコニアを用いたメタルフリーの歯科治療の重要性が増し、ジルコニア単体でも審美性に優れた高透光性ジルコニアの使用が増加している。しかし、これら高透光性ジルコニアは機械的強度の高い従来型と比較し、機械的強度が低く、適応範囲が限られる。そこで本研究では、高透光性ジルコニアの機械的強度をより高めることを目的とした。その方法として、ジルコニアナノ粒子を含有する表面処理溶液を塗布、焼成することで、ジルコニア表面にジルコニアナノ粒子による薄膜を形成し、機械的強度の向上を図ることとした。本年度は当初の計画通り、以下のように実施した。1ジルコニアナノ粒子を含む溶液の作製:塩化水酸化ジルコニウムを原料とし、水熱法を利用してジルコニアナノ粒子を作製し、得られた単斜晶ジルコニアナノ粒子と、水やエタノール、シリカを用いて表面処理溶液を作製した。2作製した溶液の至適配合割合の検討:ジルコニアナノ粒子、シリカの割合を変化させ、至適配合割合の検討を行った。3作製した溶液の最適な表面処理方法の検討:作製した溶液を高透光性ジルコニアに滴下させ乾燥させる表面処理方法や小筆により塗布後に乾燥させる表面処理方法などを検討し、小筆により塗布することで、隅々まで残さず塗布でき、また、乾燥方法も、強圧のエアーではなく、弱圧で乾燥させることで、均一に塗布することが可能であった。4表面処理によるジルコニア表面性状の観察:表面処理溶液を塗布し焼結した際の表面性状をSEMにて観察した。表層にジルコニアナノ粒子とシリカの薄膜が形成されていることが確認できた。5表面処理による機械的強度向上の検討:表面処理を行い、最終焼成したジルコニア体の機械的強度について万能試験機を使用して計測した。mZrO2/SiO2が10/1、8/3の割合の表面処理溶液で処理した場合に有意に機械的強度が向上した。当初の計画以上に実験を進めることができ、次年度に行う予定であった、接着せん断試験を行うこともできた。実験の目的である、高透光性ジルコニアの機械的強度の向上は達成されている一方で、接着せん断試験を行った際に、その接着強さの低下が認められ、それを解決するための処理を現在検討しており、研究を継続中である。シランカップリング処理により、接着強さの低下から回復する傾向が認められており、更なる検討を行う。今年度の結果を踏まえ、ジルコニアナノ粒子を含む溶液の組成や配合割合を再検討し、更なる機械的強度の向上に寄与する至適組成、至適割合を総当り的に見出す。また、それに伴って、表面処理によるレジン接着性の評価を再検討し、接着性への影響を調べるとともに、接着力の低下を招かないような接着処理方法を検討する。

また、それに伴って、表面処理によるレジン接着性の評価を再検討し、接着性への影響を調べるとともに、接着力の低下を招かないような接着処理方法を検討する。当初は本年度に多種にわたる材料を使用して高透光性ジルコニアの機械的強度向上のための表面処理方法を模索する予定であったが、研究が概ね順調に遂行できていたため、次年度に向けて総当り的な組み合わせの材料の研究が十分遂行できるように、次年度分に使用額を繰り越すこととした。
I類ニューロンのギャップジャンクション網におけるカオス的遍歴の情報処理

高等哺乳動物の大脳新皮質においてI類ニューロン同士のギャップジャンクション結合が豊富に存在するという観測事実に基づき、数学モデルを構築し、時々刻々変化する細胞集成体の動特性を研究した。I類ニューロンを数学的に特徴付けるとその本質的な構造が抜き出される。それは次の三性質にまとめられる。1.分岐パラメーターが分岐点に達するときに無限大の周期を有するようなリミットサイクル振動の存在、2.二つのヌルクライン間に狭いチャンネルが現れること、3.ホップ分岐が共存し、その不動点は1のリミットサイクルの内部に存在すること。これらの性質を持つモデルニューロンをI^*ニューロンと呼ぶ。これがI類ニューロンのサブクラスを形成する。ギャップジャンクション結合のモデルは拡散型を選び、境界条件は偏微分方程式との接続性からノイマン条件とした。つまり、結合振動子系の端ではオープンにしている。この系をさまざまなシステムサイズに対して、また外部電流、非線形性、結合強度をパラメーターとして数値解を求めた。その結果、この系は非常に興味深い構造を有することが分かった。二つのパラメーターを固定し、例えば結合強度を変えていくと、全同期状態の周期振動状態から発達した乱流状態に至るが、その途中で、種々のスケールを持つメタクロナール波の出現による遍歴現象、同期・非同期のカオス的スウィッチ現象などが典型的に見られる。特に後者についてはその構造を詳しく解析した。その結果、クライシスやブローアウト分岐が見られ、3種のメタクロナール波と完全同期解の組み合わせからなる状態が新しい状態になり、それが不安定化してアトラクター痕跡となることで、カオス的遍歴状態に至ることが判明した。この事実は、種々の外部入力に対するシステムの動的な応答の典型を示すものであり、ソフトコンピューティングの基礎を与えるものである。
中国の「内部発行」制度による日本文学の流通と受容

2018年度は、日本国立国会図書館や中国国家図書館「数字図書館」、データベースCNKI、古書市場「孔夫子」などを通じて、「内部発行」で刊行された書籍の所蔵状況を調べた。中国の古書市場から、三島由紀夫『豊饒の海』四部作の「内部発行」本など、希少なものを取り寄せる手続きを行った。同時に、松本清張『日本改造法案ー北一輝の死』(南京大学、1972年)や小松左京『日本沈没』(人民文学出版社、1975年)、夏堀正元『北の墓標ー小説郡司大尉』(江蘇人民出版社1977年)を比較しながら、これらの作品と1970年代中国の「日本軍国主義」批判、そして「ソ連修正主義」批判との関連性を分析した。その成果は2019年度に論文として執筆する予定である。関連する問題として、森村誠一の「731部隊」シリーズが中国に翻訳された経緯を考察し、論文「「日中友好」の時代と戦争記憶ー鄧友梅『さよなら瀬戸内海』と森村誠一「七三一部隊」シリーズ」を発表した(共著『東アジアの中の戦後日本』臨川書店、2018年8月)。2018年度は妊娠、出産のため、日本国内外の出張調査も予定通りに実現することができず、松本清張や小松左京、夏堀正元の作品分析に不可欠な情報も確認できないものがあった。また、三島由紀夫『豊饒の海』四部作の内部発行本などの取り寄せも、手続きが終わるまでに数ヶ月の時間を要したため、課題の遂行がやや遅れている。したがって、これらの作品に関する論文の執筆と公表も、2019年度の課題として残された。2019年度は、松本清張『日本改造法案ー北一輝の死』(南京大学、1972年)や小松左京『日本沈没』(人民文学出版社、1975年)、夏堀正元『北の墓標ー小説郡司大尉』(江蘇人民出版社1977年)の比較分析を行い、論文として執筆する。89月には、上海への出張調査を予定している。上海档案館や各大学図書館にて、内部発行専門誌「摘訳」を中心に考察を行う。10月は、「中国における日本文学の「内部発行」ー軍国主義批判と三島由紀夫」と題し、第七回東アジアと同時代日本語文学フォーラム(台湾)で研究発表を行う予定である。これらの作品に関するさらなる調査が必要であり、論文の執筆と公表も2019年度の課題として残された。また、内部発行の全体的状況についても考察しなければならない問題が多く、いずれも中国国内の図書館と档案館で行う必要があったが、2018年度は体調が原因で見送ることとなっていた。本来2018年度に予定していた以上の調査が、2019年度中に北京や上海などの図書館、档案館を中心に行う計画となったため、次年度使用額が発生している。
有機パラジウム錯体によるC-H結合切断を鍵とする新しい触媒的C-C結合生成反応

交付申請書に記した計画に従って、まず、パラジウム錯体触媒ならびに塩基存在下、芳香族ハロゲン化物と2-フェニルフェノールあるいは1-ナフトールとの炭素一水素結合の開裂を伴う炭素一炭素カップリング反応における置換基効果について検討した。その結果、いずれの基質に電子供与性あるいは吸引性置換基があっても反応が進行するが、フェノール性基質に電子吸引性置換基があると反応速度が遅くなることがわかった。これより、鍵中間体であるアリールパラジウム錯体のフェノール性基質への求電子攻撃が反応に関与していることが示唆された。一方、芳香族ハロゲン化物と種々五員環複素芳香族化合物との反応では、イミダゾールやチアゾール類では円滑に進行するが、より求電子攻撃を受けやすいインドールやベンゾチオフエン類ではむしろ反応をうけにくい傾向がみられた。これより、カップリング反応における触媒サイクルの求電子攻撃の段階だけでなく、それに続く脱プロトン化も反応の効率を支配する重要な段階であることが示唆された。他方、芳香族ハロゲン化物のカップリングパートナーの拡張を目的として検討したところ、エノール化が可能なケトン官能基がフェノール性水酸基と同様の機能を示し、一部の芳香族ケトン類がフェノール類と同様の反応をうけることがわかった。さらに、別方向からのアプローチとしての、芳香族基質とアルケンとの炭素一水素結合の開裂を伴う炭素一炭素カップリング反応では、芳香族基質上の配位性置換基として、フェノール性水酸基のほかスルホニルアミノ基やカルボキシル基が効率よく機能することを見い出した。芳香族ハロゲン化物とケトン類との反応ならびに芳香族基質とアルケンとの反応については今後さらに詳細に検討を行う予定である。
代替フロンHCFC-123の熱力学性質に関する研究

地球環境保護の立場からターボ冷凍機の冷媒、保温材の発泡剤等として期待されている代替フロンHCFC-123(CHCl_2CF_3)の熱力学性質の研究を、平成3、4年度に引き続き実験的にまた解析的に行った。HCFC-123はCFC-11(CCl_3F)の代替冷媒であるが、CFC-11の生産量は平成6年には平成5年までの25%に削減されており、さらに平成7年末に生産が中止されることが決定している。本年度までに、小口・高石は共同して、実験研究に加えて、実測値相互間の比較検討、各種相関式等の作成を行い、以下のような研究成果を収めた。1.飽和蒸気圧力を温度243453K、圧力0.0073.45MPaの範囲で温度および圧力の測定精度±5mK、±2.2kPaで46点、PVT関係を温度304493K、圧力16.4MPaまで、密度1446kg/m^3までの範囲で温度、圧力、密度の測定精度±5mK、±2.2kPa、0.01%で49点を測定した。2.飽和蒸気圧力および臨界点近傍における飽和限界線に沿った温度、圧力および密度の実測値の関係から臨界定数を決定した。3.飽和蒸気圧力の相関式を、本研究による実測値および公表された他の研究者による実測値に基づいて作成した。他の実測値は国際実用温度目盛り(1968)に基づいて測定されたが、これらを国際温度目盛り(1990)に換算して基礎データとした。4.熱力学状態式を、本研究による実測値および公表された他の研究者による実測値に基づいて作成した。地球環境保護の立場からタ-ボ冷凍機等の冷媒として期待されている代替フロンHCFCー123の熱力学性質の研究を実験的に行った。高精度測定を行うため現有の実験装置を一部改良した。改良したおもな点は次のとおりである。(1)温度200°Cまでの範囲で化学的にも耐蝕性のある高圧弁として,ステンレス鋼SUS304の薄膜をパッキンの代りに使用したダイアフラム型高圧弁を新しく設計,製作して使用した。(2)高圧測定を高精度で行うために,新しく空気式圧力計用ピストンシリンダ-を設備備品として購入し使用した。小口は以上の改良された実験装置を使用し,また高石は現有設備を使用し次のような研究成果をあげることができた。(1)小口は,飽和蒸気圧力を温度-30175°Cの範囲で46点の実測値を得た。(2)小口は,PVT関係を5本の等容線に沿って温度80200°C,圧力16MPaまでの範囲で35点の実測値を得た。(3)高石は,臨界点近傍において飽和限界線を実験的に明らかにするために,密度534607kg/m^3の範囲で13本の等容線に沿って温度と圧力の関係を実測した。またその結果から飽和限界線上の密度と温度の関係を臨界点近傍で明らかにした。(4)小口,高石は共同でHCFCー123の熱力学性質に関する大献収集を行った。

以上のように本年度の研究計画を目標どおり終了したが,さらに高精度の実測値を蓄積するため,次年度も実験を継続する。地球環境保護の立場からターボ冷凍機の冷媒、保温材の発砲剤等として期待されている代替フロンHCFC-123(CHCl_2CF_3)の熱力学性質の研究を,平成3年度に引きつづき実験的に行った。実験装置に次の3ヶ所の改良を行った。(1)PVT関係実験装置の高圧弁から真空状態において漏れが生じたので、新たに設計した。(2)臨界点近傍におけるPVT関係の精密測定のため,試料容器の高さを抑えた新しい構想による実験装置を製作した。(3)臨界点近傍における飽和限界線の決定装置で当初の精度が得られないことがわかり,改良を行った。小口・高石は以上の改良を施し,研究計画に沿って実験研究を行い,次のような研究成果を修めた。(1)飽和蒸気圧力の測定を150180°Cの範囲で行った。(2)PVT関係については,密度2801315kg/m^3の範囲で合計7本の等容線に沿って実測値を得た。(3)臨界点近傍における飽和限界線に沿ったPVT関係を実測するため実験精度を向上するために実験装置の一部を改良したが,その装置で飽和蒸気圧力を測定し実験装置の再現性と精度を確認した。(4)臨界点近傍のPVT関係精密測定のため試料容器の高さを抑えた新しい構想による実験装置を製作し,その装置で飽和蒸気圧力を測定し実験装置の再現性と精度を確認した。(5)実測値に基づいて,状態式の作成について検討を行った。(6)研究成果の一部をFluid phase Equilibria誌に公表した。以上のように本年度の研究計画をほゞ目標どおり実施した。地球環境保護の立場からターボ冷凍機の冷媒、保温材の発泡剤等として期待されている代替フロンHCFC-123(CHCl_2CF_3)の熱力学性質の研究を、平成3、4年度に引き続き実験的にまた解析的に行った。HCFC-123はCFC-11(CCl_3F)の代替冷媒であるが、CFC-11の生産量は平成6年には平成5年までの25%に削減されており、さらに平成7年末に生産が中止されることが決定している。本年度は本研究の最終年度として、小口・高石は共同して、実験研究に加えて、実測値相互間の比較検討、各種相関式等の作成を行い、以下のような研究成果を収めた。(1)温度333453K、圧力0.23.5MPaの範囲で飽和蒸気圧力を温度および圧力の測定精度±15mK、±1.5kPaで新たに22点を測定した。(2)飽和蒸気圧力および臨界点近傍における飽和限界線に沿った温度圧力および密度の実測値の関係から臨界定数を決定した。(3)飽和蒸気圧力の相関式を、本研究による実測値および公表された他の研究者による実測値に基づいて作成した。他の実測値は国際実用温度目盛り(1968)に基づいて測定されたが、これらを国際温度目盛り(1990)に換算して基礎データとした。熱力学状態式を、本研究による実測値および公表された他の研究者による実測値に基づいて作成した。
戦間期における実業学校・実業専門学校間の接続関係とその実態に関する研究

本研究は、従来言及されることの少なかった実業学校と実業専門学校との接続関係を明らかにし、中学校に比較して傍系と位置づけられ、単純に完成教育機関として認識されてきた実業学校の進学機能についてその実態を明らかにしようとするものである。本研究の研究成果は以下の通りである。1.佐々木享氏らによる先行研究から、戦前一貫して実業学校から同種の実業専門学校への進学は一定の開かれたルートとして存在しており、入学者に占める実業学校卒業者の割合は例外的として無視できるようなものではなく、実態として十分認知されるような数値であったことを再確認した。また、実業専門学校の学校要覧を確認することにより、各学校ごとに実業学校卒業者に対する受験上、履修上の配慮を探ったが、個別学校ごとに相当の強弱が見られること、また実際にその配慮の恩恵をうけた実業学校卒業者がどの程度であったのかを示す公の資料は不在であることが明らかとなった。2.したがって『受験と学生』『中学世界』といった受験雑誌は有力な資料となるため、それらに掲載されている記事、投稿を分析した。しかしその大半は中学校在学者(および卒業者)をターゲットとしており、例えば商業学校出身者のための簿記会計、商業要項といった高等商業学校入学試験科目についての解説、勉強法などの記事は皆無に近い。また商業学校在学の読者も投稿において、その情報の少なさに不満を持っていること明らかとなった。3.実業学校からの受験者の投稿や体験談によれば、受験準備はほぼ独学によるものが大半であった、大正後期に商業学校校長会が、各高商に神戸高商の入試方式(すなわち、商業出身者枠の設定)の導入を求めるなど、学校側としても実業-実業専門のルートに関心を示していた痕跡は見られるが、実際には実業学校からの受験者は準独学者的な受験準備を強いられたと考えられる。4.当初予測していた大正末期からの専門学校の大学昇格運動による実業学校と元実業専門学校間の接続関係の断絶については、東京や神戸の商科大学が自校の予科よりも多くの定員を設定していたため、実質的にも高等商業学校出身者用の入学定員枠は確保されており、商科大学への昇格により、従来の商業-高等商業、だけではなくそこからさらに大学へという接続が設けられることになったことが明らかとなった。実業専門学校の昇格問題は一方で実業-実業専門間の門戸を狭めるが、他方で実業専門-大学のルートを確保することになるという両面があることを指摘できた。5.実業学校と実業専門学校との関係について、総じて専門学校個別の配慮や事情、受験生個人の受験動機などが多様であり、制度的に存在する接続関係を確認するのみでは両者の関係の実態に迫ることが困難である、という方法論上の課題を明らかにすることができた。戦前の学校制度を分岐型として単純化することは、現在求められている高校教育の多様化のあり方を考える上でも克服されるべき認識である。本研究は、従来言及されることの少なかった実業学校と実業専門学校との接続関係を明らかにし、中学校に比較して傍系と位置づけられ、単純に完成教育機関として認識されてきた実業学校の進学機能についてその実態を明らかにしょうとするものである。今年度の研究成果は以下の通りである。1.受験雑誌の合格体験記では、実業学校出身者の専門学校受験生が、学校による進学のトリートメントを受けず、ほぼ独学で受験に臨んだと談じており、実業学校在学者が、実業学校の進学指導を期待していなかったことが明らかとなった。2.しかしその一方、特に高等商業学校では商業学校出身者に対する配慮が見られる事も明らかとなった。当時の受験雑誌や学校要覧などを分析すると、中学出身者の数学や地理に対して、商業出身者には簿記、商業要項が受験科目として設定されており、例えばその結果、小樽高商入学生の5分の1から3分の1は商業出身者で占められていた(大正末年から昭和初期)。また神戸高商のようにはじめから商業出身者定員枠を設定している学校もあり、実業専門学校が実業学校からの進学者の存在を認知していることが理解された。3.また大正末期には商業学校校長会が、各高商に神戸高商の入試方式(すなわち、商業出身者枠の設定)の導入を求めており、実業学校が職業教育機関であると同時に、実業学校-同種の実業専門学校という進学ルートとしても機能し始めている実態が明らかとなった。4.なお当初予測していた大正末期からの専門学校の大学昇格運動による実業学校と元実業専門学校間の接続関係の断絶については、神戸商業大学の事例に限っては、神戸商大が高等学校出身者とは別に、高等商業学校出身者用の入学定員枠を設定しており、商業-高等商業-商業大学という形で接続が保たれ、むしろ専検よりも通過が容易と思われる実業学校から大学という進学ルートが確保されるようになったことがわかった。

また、実業専門学校の学校要覧を確認することにより、各学校ごとに実業学校卒業者に対する受験上、履修上の配慮を探ったが、個別学校ごとに相当の強弱が見られること、また実際にその配慮の恩恵をうけた実業学校卒業者がどの程度であったのかを示す公の資料は不在であることが明らかとなった。2.したがって『受験と学生』『中学世界』といった受験雑誌は有力な資料となるため、それらに掲載されている記事、投稿を分析した。しかしその大半は中学校在学者(および卒業者)をターゲットとしており、例えば商業学校出身者のための簿記会計、商業要項といった高等商業学校入学試験科目についての解説、勉強法などの記事は皆無に近い。また商業学校在学の読者も投稿において、その情報の少なさに不満を持っていること明らかとなった。3.実業学校からの受験者の投稿や体験談によれば、受験準備はほぼ独学によるものが大半であった、大正後期に商業学校校長会が、各高商に神戸高商の入試方式(すなわち、商業出身者枠の設定)の導入を求めるなど、学校側としても実業-実業専門のルートに関心を示していた痕跡は見られるが、実際には実業学校からの受験者は準独学者的な受験準備を強いられたと考えられる。4.当初予測していた大正末期からの専門学校の大学昇格運動による実業学校と元実業専門学校間の接続関係の断絶については、東京や神戸の商科大学が自校の予科よりも多くの定員を設定していたため、実質的にも高等商業学校出身者用の入学定員枠は確保されており、商科大学への昇格により、従来の商業-高等商業、だけではなくそこからさらに大学へという接続が設けられることになったことが明らかとなった。実業専門学校の昇格問題は一方で実業-実業専門間の門戸を狭めるが、他方で実業専門-大学のルートを確保することになるという両面があることを指摘できた。5.実業学校と実業専門学校との関係について、総じて専門学校個別の配慮や事情、受験生個人の受験動機などが多様であり、制度的に存在する接続関係を確認するのみでは両者の関係の実態に迫ることが困難である、という方法論上の課題を明らかにすることができた。戦前の学校制度を分岐型として単純化することは、現在求められている高校教育の多様化のあり方を考える上でも克服されるべき認識である。
わが国の地下圏生命科学の推進と国際会議ISSMの準備

これを受けて、加藤は、静岡市コンベンションビューロとの話し合いを早速開始し、会場を静岡市駿河区のグランシップに確保するとともに、会議に関連する必要情報の収集を開始した。同時に、開催補助についての準備に着手した。会期は、2008年11月16日20日とし、我が国の地下圏微生物研究を推進する中堅で活力の高い研究者からなる実行委員会を組織した。実行委員会メンバー:加藤憲二(静岡大学)、山本啓之(海洋科学技術研究機構)、青木和弘(日本原子力機構)、稲垣史生(海洋科学技術研究機構)、高井研(海洋科学技術研究機構)、長沼毅(広島大学)、難波謙二(福島大学)これを受けて、加藤は、静岡市コンベンションビューロとの話し合いを早速開始し、会場を静岡市駿河区のグランシップに確保するとともに、会議に関連する必要情報の収集を開始した。実行委員会メンバー:加藤憲二(静岡大学)、山本啓之(海洋科学技術研究機構)、青木和弘(日本原子力機構)、稲垣史生(海洋科学技術研究機構)、高井研(海洋科学技術研究機構)、長沼毅(広島大学)、難波謙二(福島大学)
アルコールを出発物質とする複素環化合物のワンポット多段階合成

本年度は、イソオキサゾリン類の合成および新規合成ルートの開発について検討を行った。イソオキサゾリン類の合成に関して、当初二種のアルコールから置換アルケンを生成させてα-ニトロケトンから生じるニトリルオキシドと反応させることを想定していたが、これらの反応は想定以上に過剰量のアルコールや酸触媒を必要としたことから、その最適条件を検討しつつ、一種のアルコールとα-ニトロケトンを用いたイソオキサゾリン類の合成について注力して研究を進めた。この反応では、アルコールの種類に依存して3つの反応経路で反応が進行することが確認された。また、環状脂肪族アルコールは非環状脂肪族アルコールを用いたときよりも良好な収率で目的物を得ることが出来た。いずれの反応においても、生成物の構造異性体が得られたことから、様々な酸触媒を用いてその選択的合成の検討を行った。クロマン類の合成に関して、1様々なo-ヒドロキシベンズヒドロール類を用いたフェニルクロマン類の合成、2種々のo-ヒドロキシベンジルアルコールを用いたクロマン類の合成、および、3種々のアルキルアルコールとo-ヒドロキシベンズヒドロールを用いた多置換クロマン類の合成について検討を行い良好な収率で目的物質が得られることを確認した。また、2級ベンジル型アルコールは本反応に不向きであると考えられたが、環化を受ける芳香環上の特定の位置に置換基を存在させると対応する目的物を与えることが確認されその条件決定に至った。昨年度末に着手した当初予定外の新しいイソオキサゾリン誘導体の合成法の開発が想定以上に進められた。一方、本年度に予定していた「酸存在下二種のアルコールおよびα-ニトロケトンの三成分からイソオキサゾリンのワンポット合成」に関しては、基質に対して想定以上に過剰量のアルコールや酸触媒を必要としたことから、反応条件の最適化に時間がかかっている。クロマン類の合成に関して、2級ベンジル型アルコールは本反応に不向きであると考えられたが、環化を受ける芳香環上の特定の位置に置換基を存在させると対応する目的物を与えることが確認されその条件決定に至った。このことを応用してさらなる展開が可能となる。・イソオキサゾリン類の合成1)酸存在下、二種のアルコールおよびα-ニトロケトンの三成分からイソオキサゾリンのワンポット合成の反応条件の検討。この反応では、二種のアルコールから置換オレフィンを、α-ニトロケトンからニトリルオキシドを系内で生成させる必要があるがいずれの反応においても水が副生する。この水が触媒活性を阻害していることが推察されることから、耐水性の触媒検討などを様々な方面から検討をおこなう。2)アルドオキシムとアルコールを用いたイソオキサゾリン類の合成の検討を行う。出発原料にアルドオキシムを用いることでα-ニトロケトンを用いた反応とは異なり3-位にアシル基が存在しないイソオキサゾリン誘導体の合成を検討する。・クロマン類の新規合成ルートの開発30年度に検討した、1様々なo-ヒドロキシベンズヒドロール類を用いたフェニルクロマン類の合成、2種々のo-ヒドロキシベンジルアルコールを用いたクロマン類の合成、および、3種々のアルキルアルコールとo-ヒドロキシベンズヒドロールを用いた多置換クロマン類の合成についてさらなる拡張を行う。特に生成するオレフィンと反応生成物の立体選択性について検討する。また、2級ベンジル型アルコールは本反応に不向きであると考えられたが、環化を受ける芳香環上の特定の位置に置換基を存在させると対応する目的物を与えることが確認されたことから、このことを応用してさらなる新規化合物の合成を試みる。本年度は、初めに種々の脂肪族アルコールを用いた異種アルコールのカップリング反応による置換オレフィンの合成について検討を行い、この反応を種々の脂環式化合物や複素環化合物合成へ応用する可能性を検討した。異種アルコールのカップリング反応はアルコールとして1級アルコールを用いるとカップリング反応は進行しなかった、2級アルコールを用いた場合にはベンジル型アルコールを用いたときに目的の反応が進行したが非環式2級アルコールを用いた反応では対応するエーテルが生成し、環状脂肪族アルコールを用いた反応ではオレフィンが生成する知見が得られた。この結果を踏まえてインダン類(脂環式化合物)の高立体選択的新規合成について、アルコールとしてtert-ブチルアルコールおよびtert-アミルアルコールを用いて検討したところ、種々のベンズヒドロールから10種類程度のインダン類が短時間において高収率かつ高立体選択的に得られることを確認した。検討途中で環状脂肪族アルコールから生成したオレフィンは、我々の先の研究より、容易にニトリルオキシドと反応してイソオキサゾリン誘導体を生成することが知られていたので次年度以降の類似した計画をアレンジしてイソオキサゾリン誘導体のワンポット合成の検討も併せて行った。例えば、シリカゲル担持硫酸水素ナトリウム存在下α-ニトロケトンとtert-ブチルアルコールを加熱攪拌すると、α-ニトロケトンからニトリルオキシドが、tert-ブチルアルコールからイソブテンがそれぞれ生成され、これらが系内で双極子付加反応を起こすことで、イソオキサゾリン誘導体が生成した。・種々の脂肪族アルコールを用いたカップリング反応による置換オレフィンの合成検討の知見を当初予定よりも早く得ることができたことから、30年度より検討予定であったインダン類の立体選択的合成法の開発に着手することが可能となった。