hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
発電用風車の振動解析と制振法に関する研究

最初に,回転する1枚の剛体ブレードと弾性ブレードの振動の,回転速度に対する応答を求めた.そして,ブレードの自重による励振効果と,高さにより変化する風力による励振効果の相乗作用を明らかにした.つぎに,大きな慣性モーメントの方向差をもつ2枚ブレードをもつ風車タワーに発生する不安定振動を調べた.最後に,ブレードの振動がタワーに引き起こす振動に対する流体ダンパーの制振効果も調べた.最初に,回転する1枚の剛体ブレードと弾性ブレードの振動の,回転速度に対する応答を求めた.そして,ブレードの自重による励振効果と,高さにより変化する風力による励振効果の相乗作用を明らかにした.つぎに,大きな慣性モーメントの方向差をもつ2枚ブレードをもつ風車タワーに発生する不安定振動を調べた.最後に,ブレードの振動がタワーに引き起こす振動に対する流体ダンパーの制振効果も調べた.現在,風車は大型化して,ブレードの長さが40mにもなるものがつくられている.このような長大なブレードが回転する風車の解析モデルを作成し,運動方程式をたてた.まず,自由振動を調べた.モデルのパラメータ値は,実際の風車と振動数がほぼ同じになるような値を採用した.重力の作用も考慮し,その方程式を解いて,ブレードの固有振動数とその振動モード回転速度によってどのように変化するかを明らかにした.ブレードが回転するとき重力の作用する方向が変化するため復元力が周期的に変動するので係数励振系となる.その作用も調べた.さらに強制振動と共振現象を調べた.風速は高度により変化するので,回転することによりブレードに作用する力が周期的に変化する.この周期的な風力を考え,発生する各種の共振現象を調べた.まず数値シミュレーションにより,発生する振動をしらべた結果.共振現象としては,調和共振と各種の超調波共振が発生した.つぎにそれぞれの振動について,線形理論解析により振動特性を解明した.ブレードのたわみが大きくなると,非線形の復元力特性が現れる.したがって,大振幅の振動については,非線形振動解析も行った.以上の解析結果を検証するため,実験装置を製作した.長い鋼製の薄い板を回転軸に取り付け,それがモータにより回転する.ブレードの寸法は,実際の風車と固有振動数がほぼ等しくなるように決めた.ブレードには送風機により風を当て,周期的な力を与えるようになっている.現在実験を実施中である.風車の解析モデルとして,今年度は1枚の弾性ブレードが回転するモデルを考え,非線形運動方程式を誘導した。解析にあたり,そのパラメータは,実際の風車と振動数がほぼ同じになるような値を採用した.まず自由振動を考え,ブレードの第一モードの固有振動数が,回転速度と振幅によってどのように変化するかを明らかにした.さらに高度により変化する風速を運動方程式中に考慮して,強制振動応答を調べた.その結果,調和振動の共振点が存在しないこと,しかし,ブレードの自重による係数励振効果とブレードが受ける風力の相乗効果によって,回転速度の整数倍の超調波振動が発生することを明らかにし,その振動特性を調べた.その結果,ブレードの振幅増大に伴い,非線形復元力の影響が現れて固有振動数が下がるため,応答曲線が低速側に傾く漸硬形になることを理論的に明らかにした.実機に近い固有振動数をもつブレードで実験装置をつくり実験を行った.その装置では送風機により偏った風を当て,周期的な力を与えるようになっている.理論解析で明らかとなった超調波振動の発生を実験的に確認した.1.最近の風車では,50mを越すブレードが回転している.それをモデル化した回転する1枚の弾性ブレードの振動について,理論的,実験的に詳細に調べ,昨年度からの研究を完成させた.ブレードの回転速度を変化させたときの周波数応答を調べ,ブレードの自重による係数励振効果と,高さにより変化する風力による励振効果の相乗効果によって発生する超調波振動などの特性を明らかにした.この研究結果は,機械学会論文集に投稿中である.2.風車の1つの種類に,2枚ブレードの風車がある.これは非対称性(慣性モーメントの方向差)が非常に大きく,様々な不安定振動を引き起こす可能性がある.このような2枚ブレードの風車に特有な振動についても解析を行いその特性を明らかにした.現在は実験の途中である.解析結果の部分については,機械学会講演会で発表を申し込み中である.3.風車の振動で最も問題になるのは風車タワーの振動である。風力がブレードの振動を引き起こし,そのブレードの振動がタワーの振動を引き起こす.このような振動を流体ダンパーによって抑える研究も行った.上記1の超調波振動の共振に対して,かなりの効果が得られた.この理論解析の結果は,機械学会中国四国支部総会・講演会にて発表を行った.
効果的看護サービスに寄与する看護情報の学校・継続教育におけるガイドラインの研究

本研究では、各看護教育機関における看護学生や臨床で働く看護婦に対する看護情報教育の現状、ニーズを明確にし、看護情報教育における基準的な内容、通信回線の利用や教育情報システムなどの教育リソース、LANの整備などの教育環境を含めた、大学教育、継続教育を対象とした試験的な教育カリキュラムの試案を作成することを目的とした。方法は、各所属機関における試験的なカリキュラムでの看護情報教育の評価や、過去2年間に得られた現状やニーズのデータを基に、継続教育、看護教育機関における、看護情報教育の基準的なカリキュラムを考察、試案を作成した。また、教育リソースや内容、時間数、環境についての具体的な内容についても考察を加え、看護情報教育の教育効果の評価を試みた。その結果、1.根拠に基づいた看護実践(EBN)を行うことができる人材育成のために、広義なとらえかたとしての情報関連科目(疫学、情報学、統計学、看護研究等)における教育内容の検討や合意が必要。2.看護情報教育における基本的事項は比較的低学年で、臨床における看護データの取り扱いやシステム論については、臨床実習のスケジュールにあわせて、学年進行を考えながら実施することが望ましい。3.コンピュータ演習のための教育環境の整備や工夫、ネット通信経験を持たせることで、短時間での履修でもある程度の教育効果が期待できる。4.基本的コンピュータリテラシーについては、学生間の個人差が大きく、選択科目として実施することが望ましく、継続教育においては看護婦のニーズに添った細かい対応が必要である。5.病院情報システムなど、現実のコンピュータシステムを理解させるには、システム見学やシミュレーションソフトの活用などが効果的である。ことなどが、示唆された。広島県内の総合病院及びそれに準ずる公立系病院の看護職、170名に対し、看護情報リフレッシュ教育のニーズ調査を実施した。回収率は97.0%、165名の回答者を得た。看護婦養成機関における情報に関する教育を受けた有無については、73.0%の看護職に経験がなく、卒業した専門学校と短大・大学の間に有意な差を認めた。コンピュータの操作能力は、基本操作とワープロ機能について70.0%以上が操作可能であった。看護における情報学、統計学の必要性は、情報学で90.4%、統計学で65.0%が認めていた。しかし、勤務病院での卒後のリフレッシュ教育は、情報学70.1%、統計学94.4%の施設で行われていないのが現状であった。今後の看護情報リフレッシュ教育に望む内容として、情報学では「情報科学の基礎」「看護における情報処理」「コンピュータについて」、統計学では、「統計ソフトの使用方法」「代表値とデータのバラツキ」についての項目に第1希望が多かった。今後の展開としては、他県(佐賀、島根)との比較やデータ収集を考えている。看護情報教育リソースの研究としては、本学1年次学生59人に病院の看護情報システム見学終了後、アンケート調査を実施し、次年度講義における教育リソースについて考案する材料とした。システムの概略は、よく理解できた1人、だいたい理解できた45人、あまり理解できなかった13人。システムの画面は、良く見えた14人、だいたい見えた35人、あまり見えなかった10人。見学実習は、今後も行って欲しい50人、どちらでもよい9人、必要ないは0人だった。病院システムを理解する上で最も勉強しやすいものでは、テキスト6人、電子教材16人、現場見学37人だった。医療情報システムを学習するには、電子教材と見学をあわせたものが有効で、見学は少人数で行うようにしないと効果的ではないことが示唆された。昨年度に引き続き、看護情報学を教育するにあたり、特に病院の医療情報システムを学習させるために、見学実習を行い、その教育方法について検討した。看護情報システムの概略は、よく理解できた平成11年10人、平成12年9人、だいたい理解できた平成11年50人、平成12年51人、あまり理解できなかった平成11年1人、平成12年0人。

看護以外の病院情報システムの概略は、よく理解できた平成11年0人、平成12年8人、だいたい理解できた平成11年48人、平成12年48人、あまり理解できなかった平成11年10人、平成12年4人。平成11年度に病院のシステム見学を行なった時は、看護以外の病院情報システムの見学は、20人ほどの3グループに別れての見学であったが、看護情報システムの見学は、5から6人の少グループに別れ、さらに、短時間であるが操作経験も持てたことが、学生の評価が高かった要因であると考えられた。また、看護以外の病院情報システムの見学で、システムの概略や説明内容が、あまり理解できなかった理由として、「内容が多く、スピードが早いためわかりづらい」、「説明に情報専門用語が多い」などがあげられ、担当者の些細な気配りが、学生の理解の度合いに影響していることが示唆された。これに対し、平成12年度の調査結果では、若干の改善がみられている。これは、昨年度の学生の意見を受け入れ、説明担当者が、学生に対する説明方法やプロジェクター使用などの視覚に訴えたリソースを使用したことに一因があると考えられた。また、看護情報教育のリソースづくりとしては、メデイア教育開発センターと協力し、DVDビデオ、DVD-ROMの作成を行なった。本研究者の担当は、地域看護における情報活用と在宅と病院の継続看護を支援するシステムについて、シナリオを作成し、撮影フィールドを提供した。この教材の評価については、来年度の課題とする。本研究では、各看護教育機関における看護学生や臨床で働く看護婦に対する看護情報教育の現状、ニーズを明確にし、看護情報教育における基準的な内容、通信回線の利用や教育情報システムなどの教育リソース、LANの整備などの教育環境を含めた、大学教育、継続教育を対象とした試験的な教育カリキュラムの試案を作成することを目的とした。方法は、各所属機関における試験的なカリキュラムでの看護情報教育の評価や、過去2年間に得られた現状やニーズのデータを基に、継続教育、看護教育機関における、看護情報教育の基準的なカリキュラムを考察、試案を作成した。また、教育リソースや内容、時間数、環境についての具体的な内容についても考察を加え、看護情報教育の教育効果の評価を試みた。その結果、1.根拠に基づいた看護実践(EBN)を行うことができる人材育成のために、広義なとらえかたとしての情報関連科目(疫学、情報学、統計学、看護研究等)における教育内容の検討や合意が必要。2.看護情報教育における基本的事項は比較的低学年で、臨床における看護データの取り扱いやシステム論については、臨床実習のスケジュールにあわせて、学年進行を考えながら実施することが望ましい。3.コンピュータ演習のための教育環境の整備や工夫、ネット通信経験をもたせることで、短時間での履修でもある程度の教育効果が期待できる。4.基本的コンピュータリテラシーについては、学生間の個人差が大きく、選択科目として実施することが望ましく、継続教育においては看護婦のニーズに添った細かい対応が必要である。
薬物代謝酵素の遺伝的多型:日本人に見られる新規多型の解析と遺伝子診断法の開発

CYP2D6は,精神科領域,心血管領域の薬,および抗ヒスタミン薬など,臨床に用いられる多くの重要な薬物の代謝に関与するチトクロームP450(CYP)分子種である.CYP2D6活性を遺伝的に欠損しているヒト(PM)ではCYP2D6で代謝されるべき薬物が代謝されないため,常用量の投与でも血中濃度の異常な上昇が起こり,効きすぎにともなう有害作用が引き起こされる.申請者らは日本人のPMは欧米人のPMと異なる原因遺伝子多型を有していることを明らかにしてきた.昨年度は,日本人PMより新規な遺伝的多型として,CYP2D6*36(旧名*10C)をタンデムで有するCYP2D6*36-*36見出した.この多型は日本人におけるPMの原因多型の1つと考えられるが,日本人PMのどの程度をこの多型で説明できるかがわかれば,少なくともこの多型によってPMとなっている患者を遺伝子診断で判定し,副作用を回避させることが可能である.そこで,当該多型の遺伝子診断法を開発し,インフォームドコンセントを得た149名の日本人健常者における本多型の頻度を検討した.しかし今回調べた検体中に本多型を有するヒトは1名も見出すことができなかった.日本人ではPMの頻度が1%未満であるため,今回の検体中にはPM自体が1名いるかいないかの程度である.したがって,さらに大きな集団を用いた解析を行い,多くのPMを解析する必要がある.我々は別の集団でこれまでに少なくとも本多型を有する被検者2名を見出している.さらに最近,国内の他の研究グループでも我々の見出した多型を有する検体を見出し,抗不整脈薬であるメキシレチンの代謝が明らかに低いことが報告された.以上のことから,申請者らが日本人において見出したCYP2D6*36-*36はヘテロ接合体であってもある種の薬物の代謝に影響すると考えられる.頻度に関しても中では比較的高い可能性が考えられるため,早急に本多型の頻度を明確にし,医療の現場に還元する必要があると考えられる.CYP2D6は抗精神薬をはじめ、現在臨床応用されている多くの重要な薬物の代謝に関わるP450分子種であるが、日本人においては酵素活性が顕著に低いか欠損しているヒト(PM)の頻度は極めて少ない。そのため本邦で開発中の医薬品が本酵素の基質に該当しても、開発段階の治験でPMへの効き過ぎによる副作用が見逃される可能性が高く、上市された後多くの患者に適用されて初めて効き過ぎによる医療事故につながる危険性が高い。申請者らは本酵素の代表的基質である抗高血圧薬デブリソキンによる表現系解析で明らかにPMであると判定された検体につき遺伝子解析を行なった。その結果、片側アリルは申請者らがすでに日本人から見い出していたJ9型であったものの、他方のアリルは従来日本人PMに見い出されていたA型、B型、D型およびJ9型のいずれにも該当しないため、新たな遺伝子型を持っていると推定された。そこでCYP2D7P,CYP2D8など、相同性の高い偽遺伝子を避け、CYP2D6遺伝子のみを特異的に認識するようにプライマーを設計し、CYP2D6特異的に増幅する手法を確立した。その方法を用いてPMから得られたCYP2D6遺伝子につき塩基配列の解析を行なったところ、エクソン5のCが7つ連続する領域にさらに一塩基Cの挿入が起こっていた。このたった一塩基の挿入のためにアミノ酸の読がずれて(フレームシフト)11塩基下流において終止コドンを生じてしまい、そこで酵素蛋白質への翻訳がストップするこが明らかとなったため、C8型変異と命名した。したがってこのアリルは機能的な酵素を発現しないと結論付けられた。すなわち、被験者となった日本人は、片側アリルに酵素活性の著しい低下を招くJ9型、他方のアリルに酵素活性の完全消失を招くC8型変異を有するためにPMとなったことが明らかになった。CYP2D6は,精神科領域,心血管領域の薬,および抗ヒスタミン薬など,臨床に用いられる多くの重要な薬物の代謝に関与するチトクロームP450(CYP)分子種である.CYP2D6活性を遺伝的に欠損しているヒト(PM)ではCYP2D6で代謝されるべき薬物が代謝されないため,常用量の投与でも血中濃度の異常な上昇が起こり,効きすぎにともなう有害作用が引き起こされる.申請者らは日本人のPMは欧米人のPMと異なる原因遺伝子多型を有していることを明らかにしてきた.昨年度は,日本人PMより新規な遺伝的多型として,CYP2D6*36(旧名*10C)をタンデムで有するCYP2D6*36-*36見出した.この多型は日本人におけるPMの原因多型の1つと考えられるが,日本人PMのどの程度をこの多型で説明できるかがわかれば,少なくともこの多型によってPMとなっている患者を遺伝子診断で判定し,副作用を回避させることが可能である.そこで,当該多型の遺伝子診断法を開発し,インフォームドコンセントを得た149名の日本人健常者における本多型の頻度を検討した.しかし今回調べた検体中に本多型を有するヒトは1名も見出すことができなかった.日本人ではPMの頻度が1%未満であるため,今回の検体中にはPM自体が1名いるかいないかの程度である.したがって,さらに大きな集団を用いた解析を行い,多くのPMを解析する必要がある.我々は別の集団でこれまでに少なくとも本多型を有する被検者2名を見出している.

さらに最近,国内の他の研究グループでも我々の見出した多型を有する検体を見出し,抗不整脈薬であるメキシレチンの代謝が明らかに低いことが報告された.以上のことから,申請者らが日本人において見出したCYP2D6*36-*36はヘテロ接合体であってもある種の薬物の代謝に影響すると考えられる.頻度に関しても中では比較的高い可能性が考えられるため,早急に本多型の頻度を明確にし,医療の現場に還元する必要があると考えられる.CYP2D6は精神科領域、心血管領域の薬および抗ヒスタミン薬など、臨床的に用いられている多くの重要な薬物の代謝に関わるチトクロームP450(CYP)分子種であるが、日本人での酵素活性欠損者(PM)の頻度が低いため治験段階で副作用発生が見逃される可能性が高く、上市された後多くの患者に適用されて初めて効き過ぎに基づく有害作用による医療事故につながる危険性が高い。申請者らは本酵素の代表的基質である抗高血圧薬デブリソキンによる表現系解析で明らかにPMであると判定された検体2名のうち、昨年度は1名から新規多型CYP2D6^*21(旧名C8型)を見い出した。今年度は、もう1名のPMの遺伝子解析を行った。その結果、片側アリルは申請者らが昨年度新たに日本人から見い出していたCYP2D6^*21であったが、他方のアリルは従来Ch型と呼ばれていたCYP2D6^*10を有していた。詳細な解析を行ったところ、通常のCYP2D6^*10は、CYP2D6^*10CとCYP2D6^*10Bがタンデムで存在するか、CYP2D6^*10Bのみ存在するにもかかわらず、この検体では、CYP2D6^*10Cがタンデムで存在していた。CYP2D6^*10Bと異なり、CYP2D6^*Cは酵素活性が著しく低下させる遺伝的多型と報告されていることから、CYP2D6^*10Cがタンデムで存在する場合、酵素活性はほとんどなくなるものと考えられた。以上、この検体では片側に酵素蛋白質の翻訳が途中で停止するCYP2D6^*21多型、もう片側にCYP2D6^*10Cタンデムで有しているために、酵素活性欠損者になったことを明らかにした。CYP2D6は,精神科領域,心血管領域の薬,および抗ヒスタミン薬など,臨床に用いられる多くの重要な薬物の代謝に関与するチトクロームP450(CYP)分子種である.CYP2D6活性を遺伝的に欠損しているヒト(PM)ではCYP2D6で代謝されるべき薬物が代謝されないため,常用量の投与でも血中濃度の異常な上昇が起こり,効きすぎにともなう有害作用が引き起こされる.申請者らは日本人のPMは欧米人のPMと異なる原因遺伝子多型を有していることを明らかにしてきた.昨年度は,日本人PMより新規な遺伝的多型として,CYP2D6*36(旧名*10C)をタンデムで有するCYP2D6*36-*36を見出した.この多型は日本人におけるPMの原因多型の1つと考えられるが,日本人PMのどの程度をこの多型で説明できるかがわかれば,少なくともこの多型によってPMとなっている患者を遺伝子診断で判定し,副作用を回避させることが可能である.そこで,当該多型の遺伝子診断法を開発し,インフォームドコンセントを得た149名の日本人健常者における本多型の頻度を検討した.しかし今回調べた検体中に本多型を有するヒトは1名も見出すことができなかった.日本人ではPMの頻度が1%未満であるため,今回の検体中にはPM自体が1名いるかいないかの程度である.
骨形成能と抗菌活性を有する高機能性連通多孔体ハイドロキシアパタイトの開発

申請者らはこれまで連通多孔体ハイドロキシアパタイト(IP-CHA; NEOBONE)のインプラント治療における骨形成能を証明し,臨床応用を行ってきた。しかしながら,悪性腫瘍や骨髄炎などにおける広範囲な顎骨切除後の骨補填材としてのIP-CHAの応用は国内外でも報告されていない。本研究目的はIP-CHA単独と比較して,メラトニン,細胞増殖因子FGF-2,骨芽細胞を封入した改良型IP-CHA(MFOIP-CHA)に抗菌ペプチドを封入し,抗菌作用と優れた骨形成能を併せ持つ骨補填材を開発し,広範囲な顎骨切除や骨髄炎切除後の骨補填材としての応用を考察することである。まず初めの実験として、Defensin, LL-37, Lactoferrinなどの各種抗菌ペプチドのIP-CHA内での抗菌徐放作用を検討するために,IP-CHAに各種抗菌ペプチドを申請者らの開発した真空吸引方法によって封入し,申請者らがすでに行っている抗菌アパタイトセメントの徐放効果の測定方法を応用し,抗菌ペプチドの徐放作用を検討した。その結果、いずれの抗菌ペプチドもIP-CHAから優れた徐放特性と歯周病原菌などの口腔細菌に対する,抗菌作用を持つことが明らかになった。次に前述の実験で選定した抗菌ペプチドをメラトニン,細胞増殖因子FGF-2と骨芽細胞を封入したMFOIP-CHAに封入し,抗菌徐放作用を検討したところ、IP-CHAの場合と同様にMFOIP-CHAから優れた徐放特性を示した。申請者らは現在,IP-CHA内に抗菌ペプチドを封入する方法を開発している。さらに申請者らは,ニューキノロン系抗菌薬封入型アパタイトセメントを開発しているため,骨補填材の抗菌ペプチドの抗菌作用や徐放作用の測定方法を習得しているので問題なく実験を行うことが可能である。現在,大型動物(イヌ)による広範囲顎骨離断モデルと顎骨骨髄炎モデル(ウサギ)を作製している。申請者が今まで行ってきた研究方法や,現在作製している動物モデルを用いて実験を行い、研究計画どおり実行可能であると考えている。データ分析が予定より長期化したために学会発表が遅れ、予定されていた旅費の使用ができなかったため。今後、学会発表のための旅費と論文等作成のための経費としての使用を計画している。
マルチスポット蛍光偏光法を用いたナノ粒子構造のアクティブ制御

本研究は,ナノ粒子の構造化過程における可視化計測を実現し,さらに,計測したナノ粒子から,所望のナノ構造を組み立てるアクティブナノ粒子構造制御を実現するための基盤技術を開発することを目的としている.本研究では,金属ナノ粒子の粒径を計測するための計測システムを構築し,蛍光偏光法を用いたナノ粒子粒径のin-situ計測技術を開発した.その結果,ナノ粒子粒径の計測に関する基本特性を評価し,直径10nm以下の粒子粒径の相対変化を,測定できることを実験的に確認することに成功した.本研究は,ナノ粒子の構造化過程における可視化計測を実現し,さらに,計測したナノ粒子から,所望のナノ構造を組み立てるアクティブナノ粒子構造制御を実現するための基盤技術を開発することを目的としている.本研究では,金属ナノ粒子の粒径を計測するための計測システムを構築し,蛍光偏光法を用いたナノ粒子粒径のin-situ計測技術を開発した.その結果,ナノ粒子粒径の計測に関する基本特性を評価し,直径10nm以下の粒子粒径の相対変化を,測定できることを実験的に確認することに成功した.ナノ粒子構造体は,その構造によっては,その光学的,化学的,電気的,機械的な特性が大きく変化し,従来にない特性を発現する.そのため,ナノ粒子の応用分野は多様な広がりをみせ,化学や生物学の分野では,ナノ粒子を利用したセンサプローブや自己組織化によるナノ構造デバイスの製造が検討されている.ナノ粒子を構造化して製造される材料やデバイスの実現に向け重要な技術課題となるのが,製造プロセス中における,ナノ粒子とその配列の可視化とその構造化状態の制御技術である.本研究は,ナノ粒子の構造化過程における可視化計測を実現し,さらに,計測したナノ粒子から,所望のナノ構造を組み立てるアクティブナノ粒子構造制御を実現するための基盤技術を開発することを目的としている.本研究の独創性は,独自に開発した蛍光顕微鏡システムを用いて,ナノ粒子の粒径計測と,選別を行い,また,ナノ粒子のハンドリングとナノ粒子の結合部位,結合方向を可視化するシステムを上記の蛍光顕微鏡システムに統合して,ナノ粒子構造のアクティブ制御を行う点にある.そのため,蛍光偏光法を用いたナノ粒子粒径のin-situ計測技術,ナノ粒子のハンドリング技術,SERS計測を行う顕微鏡技術をそれぞれ確立する.本年度は,金属ナノ粒子の粒径を計測するための計測システムを構築し,ナノ粒子粒径の計測に関する基本特性を評価し,直径10nm以下の粒子粒径の相対変化を,測定できることを実験手金い確認することに成功した.ナノ粒子構造体は,その構造によっては,その光学的,化学的,電気的,機械的な特性が大きく変化し,従来にない特性を発現する.そのため,ナノ粒子の応用分野は多様な広がりをみせ,化学や生物学の分野では,ナノ粒子を利用したセンサプローブや自己組織化によるナノ構造デバイスの製造が検討されている.ナノ粒子を構造化して製造される材料やデバイスの実現に向け重要な技術課題となるのが,製造プロセス中における,ナノ粒子とその配列の可視化とその構造化状態の制御技術である.本研究は,ナノ粒子の構造化過程における可視化計測を実現し,さらに,計測したナノ粒子から,所望のナノ構造を組み立てるアクティブナノ粒子構造制御を実現するための基盤技術を開発することを目的としている.本研究の独創性は,独自に開発した蛍光顕微鏡システムを用いて,ナノ粒子の粒径計測と,選別を行い,また,ナノ粒子のハンドリングとナノ粒子の結合部位,結合方向を可視化するシステムを上記の蛍光顕微鏡システムに統合して,ナノ粒子構造のアクティブ制御を行う点にある.本年度は,金ナノ粒子の粒径評価実験および,直径10nm以下の粒子の粒子形状依存特性について調べ,直径5nmおよび直径10nmの金ナノ粒子の粒径が,開発したシステムによる測定結果とよく一致することを確認した.また,球状以外の粒子についても,粒径の相対変化が,蛍光偏光度の値から比較できることを確認した.また,粒径評価および粒子形状の評価を実現するための時間分解蛍光偏光測定装置の基本設計を行った.本研究では,液中に分散するナノ粒子の粒径や分散状態などの直接評価を可能とするナノ粒子状態の可視可システムの構築を実現し,同システムにナノ粒子のアクティブマニュピレーション技術を実装することで,ナノ粒子構造のアクティブ制御を実現する技術の開発を目指して,装置開発,技術開発を実施してきた.まず,ナノ粒子の可視化に関連して,ナノ粒子の粒径評価を行った.ナノ粒子の粒径は,その回転ブラウン運動をモデル化が行われた場合に,ナノ粒子の回転拡散係数を評価することで,その平均粒径を評価することが可能となると考えられる.そのため,まず,蛍光標識金ナノ粒子の回転ブラウン運動のモデル化を行った.さらに,構築したモデルにおいて算出される蛍光偏光信号の振幅および位相特性を評価した.さらに,標準サイズの球形金ナノ粒子に対し(直径10nm以下)ナノ粒子の粒径変化に伴う回転拡散係数の計測を可能にする,強度変調型(変調周期可変)蛍光偏光度計測システムの設計と構築,また,回転拡散係数の計測基礎実験を行った.上述の実験結果と構築したモデルの数値解析実験結果を比較することで構築したモデルの実験的な検証を行い,ナノ粒子の回転拡散係数の計測結果から直径10nm以下の粒子のわずかな回転拡散係数の変化を構築したシステムを用いて検出可能であることを確認した.

また,ナノ粒子のアクティブマニュピレーションでは,上述の回転拡散係数計測システムの基幹となる顕微鏡システムに,金ナノ粒子に波長532nmの光を集光照射し,光誘起凝集現象を利用して,その集光スポットにおいて,ナノ粒子の凝集と成長を行うレーザ照射システムを構築し,ナノ粒子の光誘起凝集現象が行えることを実験的に確認した.
スポーツプロダクトとしての“見るスポーツの楽しさ"の構造と機能

本研究は、見るスポーツのスポーツプロダクトの概念モデルを作成した上で、スポーツイベントに来場する観戦者を対象に概念モデルを基に作成された質問紙調査を実施する事により、以下の2点を実証することを目的としている。(1)球技系スポーツの"見るスポーツについての楽しさ"をプロダクトの構造として明らかにすること。(2)プロダクトの機能として、イベントの性格によるプロダクトの特性を説明するとともにプロダクトを構成する各構造因子を明らかにすること。調査に当たっては、次の5大会の観客を対象とした。NBA東京大会、ワールドカップバレー、Vリ-グバレーボール、社会人ラグビ-大会、日本バスケットボールリ-グである。各大会ともに調査票を500票ずつ計2500票配布し、回収された有効標本は402票であった。得られたサンプルデータについて統計処理を施し考察した結果、次の2点が明らかとなった。(1)見るスポーツのプロダクトは、中心のスペクタクル層と外周のメディア層に分類され、さらに、スペクタクル層は、中核にゲーム層、その外側にエンターテイメント層で形成される構造となっている。因子分析により、6つのプロダクト構造因子が抽出された。得られた因子は、プロダクト構造要素として、ゲーム層には、結果応援因子、技術因子、学習因子が配置され、エンターテイメント層には、セレモニ-因子が、メディア層には、付加サービス因子とメディア因子が配置された。(2)イベント別に因子得点を分散分析した結果から、イベントの性格を記述すると、NBAは、技術面、セレモニ-、メディア、付加サービスが高く、5イベント中最も多機能的なイベントである。ワールドカップバレーボールは、技術面のみがやや高い。社会人ラグビ-は、メディア面が高い。Vリ-グは、応援面、技術面、セレモニ-面が高いイベントである。
水疱性類天疱瘡モデルマウス作成による病態メカニズムの解明と新規治療法の開発

本研究の目的は水疱性類天疱瘡(BP)モデルマウスを作成し,XVII型コラーゲン(COLXVII)に対する自己免疫性疾患の発症メカニズムを解明するとともに、新規治療法の開発を行う事である。BPは表皮の基底膜蛋白であるCOLXVIIに対する自己抗体により全身に水疱を生じる、最も頻度の高い自己免疫性水疱症である。本研究ではCOLXVIIノックアウトマウス(KOマウス)を用いて疾患を忠実に反映するモデルマウスを作成し、解析を行った。ヒトCOLXVII分子を表皮基底膜に発現するトランスジェニックマウスの皮膚をワイルドタイプへ植皮することで、抗ヒトCOLXVII抗体の産生を誘導した。その結果、植皮による免疫の3週間後から蛍光抗体間接法で1280倍以上の高力価の抗ヒトVII型コラーゲン抗体の産生が確認された。リコンビナントCOLXVIIタンパクを用いたウェスタンブロット法では、180kDの分子量に一致した陽性所見が得られた。植皮により免疫したC57BL/6マウスから、免疫34週間後に脾細胞を調整し、事前に放射線照射した(4-8.5Gy)COLXVIIヒト化マウス(表皮基底膜にヒトCOLXVII分子のみを発現し、マウスCOLXVII分子を欠損するマウス)に移植した。その結果、移植後10日目より高力価の抗ヒトCOLXVII抗体の産生が確認され、眼囲、口囲を主に紅斑、糜爛の形成が認められた。病理組織学的には、表皮下水疱の形成と、表皮一真皮境界部、真皮上層への炎症細胞浸潤がみられ、直接蛍光抗体法で、表皮基底膜部にIgGとC3の沈着が確認された。以上の結果より、本研究にて作成されたマウスは、臨床的、病理組織学的にBPの病熊を反映したモデルであると考えられた。水疱性類天疱瘡(BP)は表皮の基底膜蛋白であるCOLXVIIに対する自己抗体により全身に水疱を生じる、最も頻度の高い自己免疫性水疱症である。本研究ではCOLXVIIノックアウトマウス(KOマウス)を用いて疾患を忠実に反映するモデルマウスを作成し、BPの発症メカニズム泳ぎ治療法について検討することを目的に以下の実験を行った。1)リコンビナントCOLXVIIの調整:リコンビナントCOLXVII蛋白を293細胞を用いた発現系で作成した。また、COLXVIIの腫瘍なエピトープであるNC16a領域のリコンビナントタンパクは、E.coliを用いた発現系で作成した。2)COLXVII KOマウスの表現型の検討:COLXVII KOマウスを臨床的,組織学的に解析したところ、生後間もなくより手掌、足底など外力を受けやすい部分に肉眼的水疱を形成し、組織学的には表皮下水疱が形成された。免疫組織学的にCOLXVIIの発現を検討したところ、発現は認められなかった。KOマウスはワイルドタイプに比べ発育の遅延がみられ、週齢が進むにつれ脱毛を生じるが、生存率については明らかな差を認めなかった。3)リコンビナントCOLXVIIによる抗COLXVII抗体産生誘発:COLXVII KOマウスの腹腔内にリコンビナントNC16^aタンパクを免疫し、抗体産生を誘発したが、蛍光抗体間接法、ウェスタンブロット法にて明らかな抗COLXVII抗体の産生は認められなかった。そこでワイルドタイプの皮膚を植皮することで抗体産生を誘発したところ、蛍光抗体間接法で5280倍、ウェスタンブロット法で180Kdの抗COLXVII抗体の産生が認められた。

また、植皮片を経時的に観察したところ約半数が4週間以内に脱落した。また植皮2週間後に植皮片を生検し、病理組織学的に検討したところ表皮下水疱の形成が認められた。今後は、ワイルドタイプの皮膚移植にて免疫したCOLXVII KOマウスからリンパ球を調整し免疫不全マウスへ移植することでBPモデルマウスの作成し、そのフェノタイプを検討する。本研究ではCOLXVIIノックアウトマウス(KOマウス)を用いて水庖性類天庖瘡(BP)の病態を忠実に反映するモデルマウスの作成を行った。平成17年度の研究にて、COLXVII KOマウスにワイルドタイプの皮膚を植皮することで抗体産生を誘発が認められた。また、植皮片を生検し、病理組織学的に検討したところ表皮下水庖の形成が認められ、病原性を有する抗体であることが確認された。本年度の研究ではワイルドタイプの皮膚を用いて免疫したCOLXVII KOマウスから脾細胞を調整し、免疫不全マウスであるRAG2 KOマウス移植したところ、低力価の抗体産生が一過性にみられたが、持続性の抗体産生は認められず、明らかなフェノタイプも出現しなかった。そこで、標的抗原をマウスCOLXVIIからヒトCOLXVII分子へと変更した。具体的にはヒトCOLXVII分子を表皮基底膜に発現するトランスジェニックマウス(TGマウス)の皮膚をワイルドタイプへ植皮することで、抗ヒトCOLXVII抗体の産生を誘導した。その結果、植皮3週間後から高力価の抗ヒトCOLXVII抗体の産生が間接蛍光抗体法、ELISA法にて確認された。さらに事前に放射線(48.5Gy)を照射した表皮基底膜にヒトCOLXVII分子のみを発現する(マウスCOLXVII分子を欠損する)COLXVIIヒト化マウス(Nishie W, et al. Nat Med. 2007)に、抗体産生が確認されたマウスから調整した脾細胞を移植した。移植後10目より高力価の抗ヒトCOLXVII抗体の産生が蛍光抗体間接法ならびにELISA法にて確認された。この抗体産生は少なくとも移植後4週までは持続して認められた。高力価の抗ヒトCOLXVII抗体の産生が認められたヒト化マウスを臨床的,組織学的に解析したところ、プレリミナリーな結果として抗体沈着をともなった表皮下水庖の形成が認められている。今後は、皮膚移植にて免疫したワイルドタイプマウスから各リンパ球を調整して移植した際のフェノタイプの検討、抗ヒトCOLXVII抗体のエピトープマッピングとともに、既存ならびに新規治療法の検討を施行予定である。本研究の目的は水疱性類天疱瘡(BP)モデルマウスを作成し,XVII型コラーゲン(COLXVII)に対する自己免疫性疾患の発症メカニズムを解明し、新規治療法を開発する事である。BPはCOLXVIIに対する自己抗体により全身に水疱を生じる、最も頻度の高い自己免疫性水疱症である。本研究ではCOLXVIIノックアウトマウス(KOマウス)を用いて疾患を忠実に反映するモデルマウスを作成し、解析を行った。ヒトCOLXVII Tgマウスより採取した皮膚をC57BL/6マウスの背部に植皮し、血清中の抗ヒトCOLXVII抗体の産生を検討した。植皮による免疫の3週間後から蛍光抗体間接法で1280倍以上の高力価の抗ヒトVII型コラーゲン抗体の産生が確認された。リコンビナントCOLXVII
頭蓋内圧・圧波-plateau wave-の発現に関与する脳内動的神経機構の研究

頭蓋内圧・圧波-plateau wave-の発現は脳幹の機能不全と密接に連関しており、その反復と共に重篤な虚血性変化をもたらす。本研究は頭蓋内圧・圧波(A波)の脳内動的発現機構を調べることを目的とした。〔II〕LCにglutamateを微量注入すると頭蓋内尼の下降、その後の再上昇が惹起された。CPAにcarbacholを注入するとA波様の圧上昇をみた。Hypothalamusに破壊巣を作製すると圧上昇がみられた。〔III〕LCとCPAとの間のニューロン機構の検索:【○!1】LCから単一ニューロンの細胞外導出をおこないながら、CPAに電気的刺激を加えると、LCニューロンの自発発射は著明に制御された。【○!2】単一LCニューロンの細胞内記録をおこなうとCPA刺激によって過分極電位が記録された。【○!3】単一CPAニューロンのスパイク発射を記録しながら、同側あるいは対側のLCに電気刺激を加えると100400m secの間スパイク発射は抑制された。これらCPAニューロンは橋内を吻尾側に比較的広範囲(正中より2mm外側)に分布している。以上の実験結果から、LCとCPAとの間には相互抑制機構が存在し、更に、hypotralamusを加えた3者が頭蓋内圧・圧波-プラトー波-の発現に密接に関与していることが推察される。頭蓋内圧亢進を呈する患者の多くに頭蓋内圧・圧波が高頻度にみられ脳幹の機能不全と密接に連関しており、また圧波が出現するとその反復と共に脳に重篤な虚血性変化をもたらす。本研究は頭蓋内圧・圧波の脳内動的発現機構を調べることを目的とした。カオリン水頭症ネコを用い、クロラロース浅麻酔下に実験をおこなった。大腿動脈圧,呼吸,頭蓋内圧(硬膜外圧)を連続記録した。(【i】)単一ニューロンの発射活動と頭蓋内圧・圧波との時間的因果関係:(2)chorinoceptive pontine areaのニューロン活動は、plateau waveの圧上昇相に先行して発射頻度が増加し始め、plateau相で顕著な増加を維持し、圧下降相に先行して発射頻度は減少した。このようにplateau wave発現時、Locus CoeruleusComplexニューロンとchorioceptive pontine areaニューロンは共に連関した発射頻度の変化を示したが、その発射パターンの変化はmirror imageを呈していた。(【ii】)脳内薬物微量注入の頭蓋内圧に対する効果:Locus Coeruleus Complexにglutamateを微量注入すると、血圧の軽度の上昇と頭蓋内圧の下降が惹起された。また頭蓋内圧の下降の後、再上昇がみられた。chorioceptive pontine areaにAch又はcarbacholを微量注入すると、圧波様の頭蓋内圧の上昇が誘発された。頭蓋内圧亢進を呈する患者の多くに頭蓋内圧・圧波-piateav wave-の出現が高頻度にみられ,圧波の高さ,持続,間隔の変化は脳幹の機能不全と密接に連関しており,また圧波が出現するとその反復と共に脳に重篤な虚血性変化をもたらす.本研究は頭蓋内圧・圧波の脳内動的発現機構を調べることを目的とした.これまでの研究でplateav wave発現時, Locus Coeruleus Complexニューロンとchorioceplive pontine Areaニューロンは共に連関した発射頻度の変化を示すことがわかっている.本年度はクロラロース麻酔ネコを用い,小脳虫部を剔出し,第4脳室底を露出した標本を作製し, Locus Coeruleus Complexとchorioceptive pentine areaとの間のニューロン機構を調べた.[i]Hypothalamusの破壊、薬物注入の頭蓋内圧に対する効果:(1)Hypothalamusに金属針を2ー3回刺入することによって極小さな破壊巣を作製するとプラトー波状の頭蓋内圧の上昇がみられ、時に血圧の上昇を伴った。

(2)Achの微量注入をおこなうと血圧の下降と共に頭蓋内圧は一時下降するが直ちに再上昇に移り、時に圧波状の頭蓋内圧上昇が惹起された。(3)Glutamateの微量注入ではこれまでの実験では圧上昇は惹起されていない。(1)CPAから単一ニューロンの自発発射を記録しながら、同側あるいは対側のLCにelectrical microstimulationを加えると、100400m secの間スパイク発射は抑制された。これらCRAニューロンの脳幹内分布を調べ、橋内をrostro-caudalに比較的広範囲に分布(正中より2mm lateralで)していることが判明した。LCから抑制性入力を受けるCPAニューロンには前肢及び後肢の知覚神経より、早期の弱い促進とその後の強い抑制性入力が観察された。以上これまでの実験結果と合わせ考えるとLCとCPAとの間には相互抑性機構が存在し、更にhypothalamusを加えた三者が頭蓋内圧・圧波の発現に密接に関与していることが推察される。
宇宙氷の変形機構とその組成、温度、歪速度依存性に関する実験的研究

H_2Oを主成分としたアンモニア、メタン等の揮発性物質を含む氷の粘弾性は、氷天体の進化を研究する上で最も重要な物理的性質である。特にこれらの混合物は広い温度・組成領域で部分溶融状態を示すため、氷天体の火山活動、テクトニクスに重大な影響を与えたと思われる。本研究の目的は、外惑星環境下で氷を主成分とする揮発性物質の粘弾性的性質を実験的に明らかにすることである。特に、太陽系に広く多量に存在し、氷天体を構成していると思われるH_2OとNH_3の混合氷の粘弾性を調べることに研究の主眼を置いた。本研究で得られた成果を要約すると以下の通りである。1.外惑星環境下で氷混合物の粘弾性的性質を測定する方法を確立した。温度30K-220Kの範囲で溶液、固体の両方を扱うことのできる同心円筒型の変形試験機を開発した。冷却にはヘリウムガスサイクル型の冷凍機を用い、トルク・変位の制御・計測にはサーボモーターを用いた。2.氷-アンモニア混合物のクリープ実験から、以下の事が明らかになった。なおアンモニアの組成は、2-8.4wt.%、実験温度は、180K-220K、与えた剪断応力は、10kPa-0.1MPaである。(1.)部分溶融状態での氷-アンモニア混合物は非ニュートン流体の特徴を示す。その時の応力と歪速度の関係は以下のように書ける。(2.)定常クリープにおける歪速度の温度依存性から得られる、活性化エネルギーの値は、約34kJ/moleである。この値は、アンモニア水溶液の値と非常に近い。(3.)今回の研究から得られた構成方程式より見積もられる有効粘性率は、応力0.1MPaの時、10^7-10^9Pasとなる。これは固相状態の氷-アンモニア混合物より、10^<10>倍以上低い値である。以上のことから、氷-アンモニア混合物は、いったん共融点を超えて部分溶融状態になると、そのメルトフラクションが30%以下であっても急激に粘性率が減少して流動性に富むようになることがわかる。平成4年度は低温変形実験用の装置開発を主に行った。また予備実験として旧型の装置を用いてH_2O-多結晶氷の力学変形実験も行った。まず装置開発についてであるが、低温度で長期間実験を行うためにヘリウムガス圧縮型の極低温冷凍機(平成4年度申請)を購入した。この形式の冷凍機は最低温度で10Kまで達し、その温度で連続冷却運転できるのでクリープ、緩和実験などの1日から数日かかる変形実験でも容易に行うことができる。この冷凍機を中心に真空チャンバー、変形試験機から今回の低温変形実験装置は成り立っている。真空チャンバーは試料の断熱(冷却効率を上げる)と空気の混入を防ぐために10^<-6>torrまで内圧を下げることができる。試料は冷凍機の先端に取り付けられた冷却板から熱伝導により冷やされる。温度調節はこの冷却板に巻き付けられたヒーターを加熱することにより行う。設定可能温度は40K-263Kであり、±1°Cの温度幅で試料温度を制御することができる。

変形実験は二重円筒回転式変形実験装置を用いて行う。最大回転速度は1.5rps、最大トルクは10Nmまでの条件で定歪速度、定荷重、周期振動型の実験が可能である。以上のような低温変形実験装置を現在開発準備している。固体メタン・固体アンモニア試料の作製に関しては、冷却板にセットされた治具中に一次冷却装置(冷媒、液体窒素)で冷却・液化したメタンまたはアンモニアを流し込むことにより凍結成長させて試料を作る装置を設計し現在製作中である。予備実験として行ったH_2O氷の低温下での力学的緩和実験では、-10-70°Cでの氷の緩和時間の温度依存性と応力依存性を見つけだすことに成功した。それによると氷の緩和時間は温度が-60°C以上では応力の3から4乗に比例し、また応力が一定の場合は温度の低下とともにこの緩和時間が急速に長くなる(30°C低くなると3040倍長くなる)ことが明らかになった。H_2Oを主成分としたアンモニア、メタン等の揮発性物質を含む氷の粘弾性は、氷天体の進化を研究する上で最も重要な物理的性質である。特にこれらの混合物は広い温度・組成領域で部分溶融状態を示すため、氷天体の火山活動、テクトニクスに重大な影響を与えたと思われる。本研究の目的は、外惑星環境下で氷を主成分とする揮発性物質の粘弾性的性質を実験的に明らかにすることである。特に、太陽系に広く多量に存在し、氷天体を構成していると思われるH_2OとNH_3の混合氷の粘弾性を調べることに研究の主眼を置いた。本研究で得られた成果を要約すると以下の通りである。1.外惑星環境下で氷混合物の粘弾性的性質を測定する方法を確立した。温度30K-220Kの範囲で溶液、固体の両方を扱うことのできる同心円筒型の変形試験機を開発した。冷却にはヘリウムガスサイクル型の冷凍機を用い、トルク・変位の制御・計測にはサーボモーターを用いた。2.氷-アンモニア混合物のクリープ実験から、以下の事が明らかになった。なおアンモニアの組成は、2-8.4wt.%、実験温度は、180K-220K、与えた剪断応力は、10kPa-0.1MPaである。(1.)部分溶融状態での氷-アンモニア混合物は非ニュートン流体の特徴を示す。その時の応力と歪速度の関係は以下のように書ける。(2.)定常クリープにおける歪速度の温度依存性から得られる、活性化エネルギーの値は、約34kJ/moleである。この値は、アンモニア水溶液の値と非常に近い。(3.)今回の研究から得られた構成方程式より見積もられる有効粘性率は、応力0.1Mpaの時、10^7-10^9Pasとなる。これは固相状態の氷-アンモニア混合物より、10^<10>倍以上低い値である。以上のことから、氷-アンモニア混合物は、いったん共融点を超えて部分溶融状態になると、そのメルトフラクションが30%以下であっても急激に粘性率が減少して流動性に富むようになることがわかる。
環状テトラピロールの生合成メカニズムの解明：ヒドロキシメチルビランの構築と環化

生体におけるテトラピロールの構築と環化に関わる2つの酵素について,その反応メカニズムを立体構造の面から検討した。特に,ヒドロキシメチルビランシンターゼ(HMBS)はジピロメタン補因子をもち,これに4分子のポルホビリノーゲンを連結して鎖状テトラピロールを生成する酵素である。反応途中のHMBSを基質分子の結合数に応じて分取し,基質を2分子結合した反応中間体についてX線結晶構造解析に成功した。この複合体では,基質の結合によって補因子が活性部位の奥側に移動し,その元の位置を2つの基質分子が占めていた。これは,テトラピロール構築の際にHMBSの活性部位のコンホメーションが大きく変化することを示している。ポルフィリン生合成経路においては,ヒドロキシメチルビランシンターゼ(HMBS)の合成する鎖状テトラピロールであるヒドロキシメチルビラン(HMB)が,ウロポルフィリノーゲンIIIシンターゼ(UROS)によって環化されてウロポルフィリノーゲンIIIとなる。本研究課題では,HMBSによる4分子のポルホビリノーゲン(PBG)から1分子のHMBへの縮合過程と,UROSによるD環ピロールの反転を伴うHMBの環化過程について,詳細な反応機構の解明を目的とする。今年度は,おもに構造生物学的な手法によって研究を行った。HMBSについては,その補因子の先に反応を進行させないPBG類似体をひとつだけ結合させた反応中間体のES1型と,ビリルビン等の鎖状テトラピロールを結合させたES4型の複合体の結晶を調製し,大型放射光施設SPring-8のビームラインBL44XUを用いてX線結晶構造解析を実施した。PBG類似体とヒトHMBSのES1型複合体については立体構造を解析することができ,PBG類似体が補因子の近傍に結合してHMBS反応を阻害することを明らかにした。これはHMBSの活性部位に最初の基質が結合する状況を模倣したものと考えられ,HMBSの反応機構を考察する上での重要な情報を得ることができた。一方,ビリルビン等との複合体については良質な単結晶を得ることができておらず,構造解析には至らなかった。またUROSについては,反応の進行しない基質類似体として鎖状テトラピロールのビリルビン等とヒトUROSとの複合体の結晶化を試みたが,これまでのところ構造解析に用いることのできる良質な単結晶を得ることはできていない。今後さらなる結晶化条件の検討が必要である。研究分担者の一人が産前産後の休暇および育児休業を取得したことに伴って,当該分担者が担当していた酵素の発現・精製,酵素活性の解析などを研究代表者が代わりに実施することにしたが,想定したようには進行しなかった。また,HMBSおよびUROSについて,酵素と基質類似体との複合体の結晶構造解析を進めるにあたり,良質の単結晶がなかなか得られなかった。このようなことから,研究の進行に若干の遅れが生じた。ポルフィリン生合成経路において,ヒドロキシメチルビランシンターゼ(HMBS)の合成する鎖状テトラピロールであるヒドロキシメチルビラン(HMB)は,ウロポルフィリノーゲンIIIシンターゼ(UROS)によって環化されてウロポルフィリノーゲンIIIになる。本研究課題では,HMBSによる4分子の基質ポルホビリノーゲン(PBG)から1分子のHMBへの縮合過程と,UROSによるD環ピロールの反転を伴うHMBの環化過程について,詳細な反応機構の解明を目的としている。ヒトHMBSに,反応を進行させないPBG類似体を一つだけ結合させたES1型複合体については,これまでにX線結晶構造解析に成功し,補因子の近傍にPBG類似体が結合してHMBS反応を阻害することを示した。今年度は,鎖状テトラピロールであるHMB,ビリルビン(BR)やビリベルジン(BV)とのそれぞれの複合体について,結晶調製と構造解析を試みたが,立体構造の解明には至らなかった。ホロ型HMBSの結晶をBRやBVの溶液に浸した際にあまり着色しなかったことから,結晶中での複合体形成が十分ではなかったと考えられる。さらに,HMBSに対してBRまたはBVを添加して紫外-可視吸収スペクトルの変化を調べたが,いずれも明確なピークシフト等は観測されす,文献で報告されているほど親和性は高くないことが推測された。一方,HMBSとUROSの間の相互作用について,ネイティブPAGE(電気泳動)法を用いて検討した。両酵素だけの条件の他,PBGまたは基質類似体をそれぞれ添加して検討したが,複合体に対応するような新しいバンドの検出には至らなかった。両酵素間の相互作用が明確に観測されるためには,基質一つ分(モノピロール)の結合では不十分で,HMBに対応する鎖状テトラピロールの結合が必要なのではないかと推察された。HMBSおよびUROSについて,酵素と基質類似体または生成物類似体との複合体の結晶調製が,文献調査に基づいて予想していたよりも難航したことから,X線結晶構造解析が想定していたほどには順調に進行しなかった。そのために,研究全体の進行に若干の遅れが発生した。ポルフィリン生合成経路では,ヒドロキシメチルビランシンターゼ(HMBS)の合成する鎖状テトラピロールがウロポルフィリノーゲンIIIシンターゼ(UROS)により環化される。本研究ではHMBSによる4分子のポルホビリノーゲン(PBG)から1分子のヒドロキシメチルビラン(HMB)への縮合過程と,UROSによるHMBの環化過程について反応機構の解明を目指した。