hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
非有理的多様体上の超幾何型積分の研究

テータ因子を2個除いた空間のツイストホモロジー類の構成について,平成29年度の議論の中にギャップが見つかったため,その修正および厳密な証明を書くために時間を要した。まず構成については,アーベル曲面を超立方体に展開しそれに伴いテータ因子を8角形に展開する.その際構成を修正しテータ因子の2交点のうち一つを八角形の頂点,もう一つを八角形の内点にとることにした.超立方体の境界上にツイストホモロジー類が2個容易に見つかる.残るツイストホモロジー類の構成については、上述の交点の取り方より8つのツイストホモロジー類がみつかる.これは八角形の中心から頂点へ結ぶ線分に対応する.8つの間の関係式が容易に計算でき一次従属なものを排除して4つに絞り込むことができる.以上残った計6個のツイストホモロジー類の一次独立性を証明するために,T. Kohno, Proc. japan Acad., 62,Ser. A (1986), 144-147の議論を応用する.2つのテータ因子に上の6個のツイストサイクルをくっつけた複体のオイラー数を計算すると0になることが証明され,Kohnoの一般論によりこれが一次独立性を証明している.以上で平成29年度の議論の修正が完了し,加えて一次独立性も厳密な形で証明された.しかもこれは上に述べた特殊な複体のオイラー数を計算するというある意味算術的な(計算可能な)問題に帰着させて証明した.この証明法に想到するにあたり,眞野氏(琉球大),大山氏(徳島大),土屋氏(東大)との議論が有益であった.これとは別に,28年度から研究中の基本群について,これも証明法を点検し9月の岡山大学の学会で結果の報告を行なった.この結果内容の詳細はホームページ上でPDFの形で公開している.ツイストホモロジー類の構成および一次独立性の証明についての論文も近日ホームページで公開できると思う.平成29年度のツイストホモロジー類の構成法にギャップが見つかったため,構成法を一から点検しなおし,修正に1年がかかったため,当初30年度に予定していた研究は,prime formによりコホモロジー類を書く以前の,テータ函数の基本性質の確認にとどまった(Mumford, Abelian varieties).したがって「遅れている」の判定となった.遅れた原因としては,射影空間から超平面をぬいた空間のツイストホモロジー類が良く研究されており手法が確立した分野であるのに対し,アーベル曲面からテータ因子を抜いた空間の研究は前例がなく,確立した手法もまだなく,しかも研究対象が曲がった4次元空間内の2次元サイクルを作るという幾何学的イメージを行なうのが極めて困難な研究であるため,研究中は多くの錯覚に見舞われ,議論にギャップを含む場面も多数あった.しかしながらようやく平成30年度には,時間はかかったものの、厳密な構成および一次独立性の証明が完了した.今後第三者のレビューを受けたい.(1)平成30年度の2個抜いた空間の研究を応用し,令和元年度(平成31年度)ではテータ因子をN個抜いた空間のツイストホモロジー類の考察に移る.(2)現在FayのLNM352にあるprime formの性質について分析しているのでこれを応用し超楕円曲線上のコホモロジー類の研究を行ない,解析学への応用を目指す.(3)Kummer曲面のツイストコホモロジーを研究するため、アーベル曲面から16個のテータ因子を抜き(-1)商をとった空間の幾何学的性質およびそれ上の局所定数層を調べる.2次元複素トーラスから正規交叉のテータ因子をN個除いた空間Mにおけるツイストホモロジーを構成する際,局所定数層を定める乗法的多価函数の様々な閉曲線に沿った解析接続の情報が必要である.これを調べるためには空間Mの基本群の構造を知っておく必要がある.28年度は基本群の構造を,生成元の満たす基本関係式を具体的に書き下すことにより明らかにした.類似の研究としては,複素射影空間から複数の超平面をぬいた空間の基本群がランデルにより調べられている.一方複素トーラスと射影空間,あるいはテータ因子と超平面とを比べると位相的状況が大きく異なっており,空間Mの基本群の研究に対する事実上の先行研究は調べた限り見出されていない.基本群を調べるにあたっては,まずテータ因子を2個だけぬいた空間の基本群の生成元の基本関係を求め,次いで帰納法により一般n個をぬいた空間の基本群の基本関係を求める.2個の場合では空間を適当に4分割しvan Kampenの定理を利用するのであるが,とりわけテータ因子の和の管状近傍の境界の基本群の計算の途中ではいわゆるHNN拡大を用いる場面があり,またMの基本群の基本関係の決定ではテータ因子の和の管状近傍とある特殊は二つの実2次元トーラスとの交叉を考えることで決定が行われる.したがって2個のテータ因子の場合でも基本群の決定では計算上の工夫が要求される.一般n個をぬく場合においても,テータ因子の和の管状近傍とある特殊な二つのトーラスとの交叉を考えることで基本関係が具体的に書き下せる.以上の研究は,渡辺文彦「テータ因子の補集合の基本群」(改訂版2016年12月13日)にまとめられ関係者に配布しレビューを受けている最中である.またこの小文はホームページなどの準備ができ次第一般に公開予定である.また英語による本論文も執筆中である.研究計画

調書にある当初の予定では,いきなりツイストホモロジー類の構成を行なうことになっていたが,指導原理の乏しい計算では構成を完全かつ厳密に行なうのは困難であるとの認識に想到し,ツイストホモロジー類の生息する空間M自体の構造を詳しく把握するという観点に立って,研究計画調書にある当初の予定にはない回り道ではあるが空間Mの基本群の構造を調べた。以上のことから「やや遅れている」との自己評価をした.アーベル曲面からテータ因子を2個除いた空間のツイストホモロジー類の構成では,一次独立な6個の2ホモロジー類の具体的構成が問題となる.当初の予定(以前AomotoとかSalvettiなどと唱えていたが)よりははるかに初等的な構成法となったが,複素トーラス上でのこの種のホモロジー類の構成は前例が見当たらず,また計算上の盲点や錯覚となる箇所がいくつかあり,その克服に時間を要した.構成にはまずアーベル曲面を適切な仕方で4次元超立方体に展開する.それに伴いテータ因子は8角形に展開される.超立方体の境界上に一次独立なホモロジー類が2個容易に見つかる.テータ因子は種数2のリーマン面であるので1サイクルが4個ある.各サイクルに付随して2つのテータ因子を橋渡しする円筒が4個作れ,これから自然に構成されるツイストホモロジー類が4個できる.これらの間にいくつかの線形関係式があり結局一次独立なものは1個に絞られる.一次独立な残り3個は,テータ因子で境界を縁取られた局所有限ホモロジー類のコンパクト化で得られる.この際8角形の各辺に対応して複数のホモロジー類が生じるが,線形関係式をしらみつぶしで求め3個に絞り込むことができる.以上が構成の概要である.この結果は2018年1月17日立教大学数理物理学研究センター,同年2月21日琉球大学理学部にてそれぞれ1時間講演を行い専門家からのレビューを受けた.また結果を要約したものとして「テータ因子の補集合の基本群とツイストホモロジー」というPDFの手書き文章を2月21日の琉球大学における聴講者に配布した.これはできるだけ早く活字化し一般公開予定.また2017年8月22日お茶の水女子大学における実函数論函数解析学合同シンポジウムでは2016年度までの研究結果の報告を行ないレビューを受けた.この講演内容は上記シンポジウムのレジュメとしてPDFで一般公開されている.アーベル曲面からテータ因子を2個除いた空間のツイストホモロジー類の構成の研究は,前例が見当たらず,射影空間における超平面配置の研究におけるテクニックが使えないことからテクニックをすべて自前で用意しなければならなかったため,交付申請書では平成28年度までに研究を終えるところ,29年度まで時間がかかった.しかしながら,6個の一次独立なホモロジー類の構成を完了したのに加え,昨年度の段階ではテータ因子を2個除いた空間に付随するCW複体の見当さえついていなかったところ,現時点では以上の構成のおかげでテータ因子をN個除いた空間のCW複体の候補まで挙げられるようになり,テータ因子をN個除いた空間のツイストホモロジーについての手がかりを得た.一方,交付申請書では平成29年度に予定していた,超楕円曲面上の積分については,Kumamoto J.M.(2016)で発表した論文における一般論を応用しつつ,Mumfordにおけるprime formを用い,コホモロジー基底を書くという基礎的考察の段階にあり,確定的な研究結果は平成30年度以降の予定である.以上のことから「やや遅れている」という判定になった.テータ因子を2個除いた空間のツイストホモロジー類の構成について,平成29年度の議論の中にギャップが見つかったため,その修正および厳密な証明を書くために時間を要した。まず構成については,アーベル曲面を超立方体に展開しそれに伴いテータ因子を8角形に展開する.
生物における遺伝的冗長性に関する理論的研究

遺伝的冗長性が産み出される進化機構と過程を理解するために、遺伝子重複過程を集団遺伝学的モデルとコンピューターシミュレーションを使って調べた。モデルでは不等交叉によって遺伝子数の増減が起こる。コピー数によって二つのタイプの自然選択が各固体に働くとする。最初のものは多様化選択で多くの異なるコピーを持っている個体の適応度が高くなる。この選択は少し異なった遺伝子コピーを持つことは個体がいろいろな環境に適応するのに有利であると考えて導入された。二番目の選択はコピー数選択と呼ばれ、より多くのコピーを持った個体は不利になるとする。倍数性の影響も調べるために、半数体、二倍体の両方のモデルについて調べた。シミュレーションでは一個体当たりの総遺伝子コピー数、異なるコピーの数、偽遺伝子(有害当然変異が起こったことにより死んだ遺伝子)の数の進化を、(半数体・二倍体)x(コピー数淘汰無・有)の4つの場合について、いろいろ集団のサイズを変えて調べた。その結果次のことが明らかになった。1.多様化選択はコピー選択がない場合遺伝子コピー数を増加させるのに非常に有効である。特に大きな集団ではコピー数は短い期間に爆発的に増加する。2.二倍体の方が半数体よりもコピー数増加がより急速に起こる。3.弱いコピー数選択を導入することによってコピー数の増加は劇的に遅くなる。半数体モデルではコピー数は他の場合のように集団サイズの単調増加関数とはならない。更に偽遺伝子数の割合もコピー数選択の導入によって大きく減少する。生物界において、コピー数選択のないシミュレーション実験で見られたような大きな遺伝子コピー数や多くの偽遺伝子は観察されていないので、もし多様化選択が生物の歴史の中で働き続けているとするなら、遺伝子数を増やすこと、そしてこの方法で遺伝的冗長性を増すことに対してに何らかのコストが働いていることが推測される。
制御された歪と圧力による環境半導体β-FeSi_2の光電物性の探索

β-FeSi_2はFeのd電子が価電子帯,伝導帯の両方に分布するというこれまでの半導体にない特徴を有し,高い吸収係数(1evで105^cm^<-1>)を示す。高圧力下の光吸収測定から,吸収係数は双極子近似の理論吸収係数をバンド端直上で大きく上回っていることを発見した。その説明として低次元バンド分散性に由来する励起子を提案した。また,圧力係数はたいへん低い値を持つことが分かった。その要因として価電子帯が原子間距離縮小に伴い上昇する仮説を提案した。さらに高圧力下のX線構造回折実験を行い,体積弾性率が243.5GPaであること示し,SiCを凌ぎダイアモンド,BNに次ぐ硬さを有する物質であることを明らかにした。これはFeのd電子とSiのsp結合とFeが8配位を持つことに由来する。以上の成果は全て世界初の結果であり,Phys.Rev.BとJ.Appl.Phys.に採録された。さらに,ナノFeSi_2の吸収特性を調べ,結晶に較べて10%以上吸収係数が大きいことを明らかにし,その原因としてナノFeSi_2に応力が働いているのではないかとの可能性を指摘した。環境半導体β-FeSi_2の直接吸収端の圧力効果を始めて明らかにした。試料が0.1ミクロン以下の薄膜であるため,測定した吸収係数が10^5cm^<-1>程度に達し,直接吸収端の測定であることが理解できる。そこで直接吸収端を理論曲線でフィットすることにより各圧力での吸収端を評価した。その結果,直接吸収端の圧力係数は15.9meV/GPaと見積もる事ができた。この値は良く知られたGaAsのそれと比較して1/6以下であり,β-FeSi_2の直接吸収端の圧力係数が小さい事がわかる。もちろん主要な理由の一つは体積弾性率が大きいことであるが,これは3倍程度でありこれだけでは説明できない。そこで価電子帯がFe-Siの反結合充満帯であることに着目すれば,価電子帯頂上が真空準位に向かい移動し,伝導帯の同様の動きを打ち消しあう効果が働いているとの仮説を提案した。これは以前にカルコパイライト半導体でも議論された同様の仮説である。両者はp-d混成が価電子帯を形成している点で類似あると思われる。環境半導体β-FeSi_2の直接吸収端(吸収係数は10^5cm^<-1>以上)の圧力効果を明らかにし,その結果,直接吸収端の圧力係数は15.9meV/GPaと見積もる事ができた昨年の成果に引き続き,今年度は格子定数の圧力効果と連結することにより,直接吸収端のバンドギャップの変形ポテンシャルを-3.86eVと決定することができた。また,第一原理計算によるブリルアン域Y点のバンドギャップの変形ポテンシャルは-2.4eVと見積もられた。理論では,格子定数の一様圧縮,内部座標不変などの仮定があるが,実験結果と照応していると考えられる。sp^3混成軌道からなる平均価電子<IV>群の半導体GaAs等の直接吸収端の変形ポテンシャルは-8eV程度であり,それと比較して小さい。これらの半導体の荷電子帯はsp^3混成軌道の結合軌道,伝導帯は反結合軌道であり,原子間距離の縮小に伴い,結合軌道は真空準位側へ,反結合軌道は反真空準位側へ動く。β-FeSi_2の荷電子帯はpd混成軌道の反結合軌道,伝導帯も反結合軌道であり,何れもが原子間距離の縮小に伴い真空準位側に動く。これらの定性的な差が変形ポテンシャルの差に出ていると考えられる。環境半導体β-FeSi_2と金属α-FeSi_2の高圧力下のX線回折実験を行った。これらは化学結合,格子構造の特徴,構造相転移を探索する目的で行った。また,体積弾性率の理論計算結果と比較することにより,理論計算に見られる特徴的ご誤差についても考察した。結果によれば,β-FeSi_2はa軸が他のb,c軸に較べて圧縮され易いことが判明した。

これは鉄原子同士の直接的結合はないものの,鉄原子面がa軸に対してシワ構造をしていることによりa軸が他の軸より格子定数が大きくなっており,逆にシワ構造は原子間角の変形を引き起こし易く,圧縮率が大きくなる。体積弾性率は243.5GPaでこれはダイヤモンド,BNについで大きな値である事が分かった。これは鉄原子のdバンドが結合力に寄与していることによると考えられる。実験的に決定した体積弾性率を理論体積弾性率と比較する際,理論値には傾向的特徴があることが分かった。理論値は180250GPaと幅があるが,平衡体積と逆相関があることが見て取れる。これは局所密度近似の特徴として理解できることであることが分かった。しかし,逆相関のほかに内部エネルギーを過小評価している理論結果もあることが分かった。また,22GPaで構造相転移が起こることを見出したが,高圧相の決定には至らなかった。α-FeSi_2については体積弾性率を183GPaと決定できた。理論値にはやはり逆相関がみられるが,実験値は理論値の逆相関関係上におさまっている。つまり,単位胞が小さいと理論は精確な内部エネルギーを与えるとして理解できる。β-FeSi_2はFeのd電子が価電子帯,伝導帯の両方に分布するというこれまでの半導体にない特徴を有し,高い吸収係数(1eVで10^5cm^<-1>)を示す。高圧力下の光吸収測定から,吸収係数は双極子近似の理論吸収係数をバンド端直上で大きく上回っていることを発見した。その説明として低次元バンド分散性に由来する励起子を提案した。また,圧力係数はたいへん低い値を持つことが分かった。その要因として価電子帯が原子間距離縮小に伴い上昇する仮説を提案した。さらに高圧力下のX線構造回折実験を行い,体積弾性率が243.5GPaであること示し,SiCを凌ぎダイアモンド,BNに次ぐ硬さを有する物質であることを明らかにした。これはFeのd電子とSiのsp結合とFeが8配位を持つことに由来する。以上の成果は全て世界初の結果であり,Phys.Rev.BとJ.Appl.Phys.に採録された。さらに、ナノFeSi_2の吸収特性を調べ、結晶に較べて10%以上吸収係数が大きいことを明らかにし、その原因としてナノFeSi_2に応力が働いているのではないかとの可能性を指摘した。
甲状腺炎誘発性TPO特異的マウスT細胞クロ-ンのT細胞受容体特異性の解析

C57BL/6マウスにブタ甲状腺ペルオキシダ-ゼ(TPO)を免疫することに甲状腺炎を誘発できる。甲状腺炎誘発性エピト-プの同定を合成ペプチドを用いて試み、1ケ同定することに成功した(投稿中)。このエピト-プに対応するT細胞受容体の特異性を検討する予定であった。が、このブタTPO上のエピト-プに対応するC57BL/6マウスTPO上のアミノ酸配列がC57BL/6マウスにおいて甲状腺炎を誘発し得るか否か、即ちマウスTPOが自己抗原として甲状腺炎を誘発できるか否かを検討することが急務と考えられた。それ故、マウスTPOのアミノ酸配列を知るためにマウスTPOcDNAのクロ-ニングを開発した。マウスTPOの蛋白をマウス甲状腺から精製することは物理的に不可能だからである。ブタTPO上の甲状腺炎誘発性エピト-プは蛋白のC末端近くに存在するため、マウスTPOcDNAも部分的なもので良いと考えオリゴdTをプライマ-にして作成したcDNAライブラリ-から1.8kbのcDNAをヒトTPOcDNAをプロ-ブにして分離し、断片をM13ファ-ジにサブクロ-ニングし現在シ-クエンシング中である。ブタTPO上のエピト-プは15アミノ酸まで詰ているので、このオリゴペプチドに対応するマウスTPOのオリゴペプチドを合成し、甲状腺炎誘発能およびT細胞刺激能を検討する予定である。現在までにヒト、ブタ、ラットTPOの一次構造がcDNAの塩基配列から推定されているので、これらTPO上のアミノ酸配列を考慮する必要があり、場合によってはアミノ酸置換の実験をする必要も生じよう。
化学的物理的表面修飾による有機新構造の探索と評価

物理的化学的な修飾による有機薄膜の構造改変を行い新規な構造を創製することが本研究での目標であり、電子線によるナノメーターオーダーでの分子メモリー作成を試みることや、その他の方法によるミクロな構造改変の可能性を探ることにある。8年度は、グリオキシム分子による薄膜作成とその微細加工への可能性を調べた。金属グリオキシム錯体には様々な金属原子を配位した錯体があるが、特にPt,Ni,Pdを配位したものは一次元的鎖構造をとり、金属間相互作用により可視部に大きく現れるd-p遷移が特徴的である。逆にこの金属間距離を制御することで光学的な特性を制御できる。例えば、置換基の導入により金属間隔を調製できることが知られている。本研究では薄膜作成における白金グリオシキム錯体での金属間距離の変化(構造変化)と可視部での光吸収スペクトルの変化の相関を中心に研究し、1)電子線微細加工のための分子ピクセル基板の作成の可能性、2)熱的な刺激による構造改変を行う可能性、3)微細加工有機基板への他種分子の蒸着による選択的結晶成長の可能性、について検討した。白金グリオキシム錯体を様々な基板上に蒸着し、一次元的な分子カラムを基板に垂直に形成する条件を探索した。その結果、一般的には、高温基板上への蒸着で分子カラムは基板に垂直に成長し、この分子カラムを電子線描画の分子ピクセルとして使用できる事を明らかにした。その他に蒸着速度による構造変化・基板に依存した分子配向性・ヨウ素の吸着と脱離による変化・選択的結晶成長の項目について具体的な研究を進め、分子操作の可能性を探った。
抗硫酸化モノクローナル抗体作成による硫酸化プロテオーム解析

免疫化学的ツールとして抗硫酸化モノクローナル抗体の取得を目指したが、マウス免疫法では特異的な抗体は得られず、ファージディスプレイ法に手法を変えて研究を継続している。タンパク質硫酸化に関与する2種の酵素(TPST-1、-2)の大腸菌での発現系を確立し、酵素活性をもつタンパクを取得した。ADYAE配列を基準とした合成ペプチドを用いて基質の構造情報を検討し、硫酸化に必要な最短基質としてXDY(X:任意のアミノ酸)配列モチーフを見出した。長鎖の硫酸化ペプチドに対応できる合成法として、硫酸化チロシンを含むペプチドチオエステルの調製法を開発し、複数個の硫酸化チロシンを含むペプチドの化学合成に適用した。本プロジェクトは、硫酸化ペプチドの化学合成の技術を基盤として、硫酸化タンパク質の検出・同定に用いる免疫化学的な研究用ツールの開発を行い、硫酸化プロテオーム解析に展開することを目的としている。1抗原とする硫酸化ペプチドの化学合成と抗体作製・・・平成23年度に化学合成した種々の硫酸化チロシン含有ペプチドを抗原として、抗体作製を業者に委託した。得られた抗体は、硫酸化ペプチドとともに非硫酸化ペプチドにも反応することから、硫酸化チロシンペプチドに特異的な抗硫酸化ペプチドモノクローナル抗体の作製には至っていない。一方、タンパク質中のセリン/トレオニン硫酸化機構の解明には、セリン/トレオニン硫酸化ペプチドと特異的に反応する抗体が研究用ツールとして必要である。平成24年度は、抗原ペプチドとして種々の硫酸化セリン/トレオニン含有ペプチドの化学合成を行い、さらにその化学的な安定性を硫酸化チロシン含有ペプチドと比較検討した。2硫酸化ペプチドの化学合成に関する研究・・・昨年度の研究で硫酸化チロシンを含むチオエステルセグメントの合成法はほぼ確立できた。平成24年度は、こうした硫酸化ペプチドチオエステルを用いて、複数個の硫酸化チロシン残基を含むペプチドのチオエステル縮合を試みた。縮合中にチオエステル部分が加水分解を受けやすいことから、縮合収率の改善が必要であり、現在縮合条件の最適化を検討している。さらに、硫酸エステル基に保護基を採用した硫酸化チロシン含有ペプチドの合成法をチオエステル縮合に展開することを考え、硫酸エステルを保護した硫酸化チロシン誘導体の簡便な調製法を検討している。3タンパク質中のチロシン硫酸化部位の配列モチーフの網羅的な解析を目指した研究・・・平成24年度では哺乳類細胞を用いたチロシン硫酸化酵素(TPST-1、TPST-2)の発現系の構築を検討した。本研究課題では、チロシン残基が硫酸化修飾を受けたペプチドの新しい合成手法を基盤として、硫酸化タンパク質の検出・同定に用いる免疫化学的な研究用ツールを開発し、硫酸化プロテオーム解析に展開することを目的としている。1抗原とする硫酸化ペプチドの化学合成と抗体作成:従来のマウス免疫法では抗硫酸化チロシンモノクローナル抗体が取得できなかったことから、ファージディスプレイ法での取得を試みている。現在、基礎的な検討を行っている。一方、タンパク質中のセリン/トレオニン残基の硫酸化機構を解明する目的で、硫酸化セリン/トレオニン含有ペプチドを化学合成したが、チロシンの場合と比べて硫酸エステルが化学的に安定であることが示された。このことからマウス免疫法による抗体作成が可能であると考え、抗体作成を業者依頼する予定である。2チロシン硫酸化酵素の発現系の確立とチロシン硫酸化部位の配列モチーフの解析:これまで大腸菌及び哺乳類細胞を用いて、チロシン硫酸化酵素(TPST-1, TPST-2)の発現系の構築を検討してきた。大腸菌を用いた発現系から、精製及びRefoldingの条件を詳細に検討したところ、酵素活性をもつ2種のリコンビナント酵素を取得することができた。3硫酸化ペプチドの化学合成に関する研究:チオエステル縮合法による硫酸化チロシン含有ペプチドの化学合成を検討している。縮合時に硫酸化チロシンを含むチオエステルセグメントの加水分解が問題となるが、縮合に用いる2つのペプチドセグメントのモル比を変えることで縮合収率を改善できるものと考え、最適な反応条件を検討している。またモデル実験として、硫酸エステルの保護基を用いた短鎖の硫酸化ペプチドの固相合成を行い、最終的に保護基が簡便に除去できる条件を見出している。本研究は、研究代表者の硫酸化ペプチドに関する合成化学的なバックグランドを基盤に、生化学的・分子生物学的及びバイオインフォマティックスの技術と知識を持つ研究者の協力を得て、硫酸化タンパク質の検出・同定に用いる免疫化学的な研究用ツールの開発を行い、硫酸化プロテオームの解析に展開することを目的としている。平成23年度では研究を遂行するのに必要となる硫酸化ペプチドの化学合成とともに、タンパク質硫酸化に関与する酵素: TPST-1、-2の取得に向けた研究を行った。

(1)抗原とする硫酸化ペプチドの固相合成・・・抗体産生に必要な抗原として、硫酸化チロシン分子の他、硫酸化チロシンを含む種々のオリゴペプチドの化学合成を行った。また抗体スクリーニングの際に、非硫酸化ペプチド抗体や配列に特異的な抗体を排除する必要があることから、同一配列をもつ非硫酸化ペプチドや配列をD-アミノ酸で構築したコントロール用ペプチドの合成も併せて行った。(2)複数個の硫酸化チロシンを含む硫酸化ペプチドのチオエステル縮合による合成・・・長鎖ペプチドの合成に用いられるチオエステル縮合法を長鎖の硫酸化チロシン含有ペプチドの合成に適用することを目的とし、硫酸化チロシンを含むペプチドチオエステルセグメントの調製法とともにセグメント縮合の詳細な条件検討を行った。(3)硫酸化セリン/トレオニン含有ペプチドの固相合成法の確立・・・近年セリン/トレオニン残基が硫酸化を受けたペプチドが発見されていることから、硫酸化セリン/トレオニンを含むペプチドの化学合成法を検討し、保護基の脱保護条件を含めた簡便な固相合成法を確立した。(4)チロシン硫酸化酵素の大腸菌による発現の検討・・・タンパク質中のチロシン硫酸化に必要な構造モチーフの同定や2つの硫酸化酵素の基質認識機構の違いの解明に向けて、TPST-1、-2の大腸菌による発現を検討した。硫酸化チロシン含有ペプチドの簡便な固相合成法をもとに、硫酸化タンパク質の検出・同定に用いる免疫化学的な研究用ツールを開発し、硫酸化プロテオーム解析に展開することが本課題の目的である。1硫酸化タンパク質に対するモノクローナル抗体の作成:チロシン硫酸エステルの化学的な不安定性によりマウス免疫法では硫酸化チロシンに特異的なモノクローナル抗体を取得できなかったことから、ファージディスプレイ法による抗体作成に変更した。抗原として数種の硫酸化ペプチドを合成し、それらを用いた基礎的な検討を行っている段階であり、抗硫酸化チロシン抗体の取得までに至っていない。2チロシン硫酸化酵素の取得とチロシン硫酸化部位の配列モチーフの解析:大腸菌を用いたチロシン硫酸化酵素(TPST-1及び-2)の発現系を確立し、酵素活性をもつ2種のリコンビナントタンパクを取得した。ADYAE配列を基準としたアミノ酸欠損ペプチドや置換ペプチドを用いて、チロシン硫酸化に必要な最短基質ペプチドの鎖長及び配列モチーフを検索した。その結果、i)TPST-1及び-2の基質認識には、Y残基のN末端側に少なくとも2残基の鎖長が必要であり、-1位にはD残基が必要であること、ii)Y残基のC末端側+2位に酸性アミノ酸が存在すると硫酸化が進行しやすいこと等がわかり、チロシン硫酸化の基質ペプチドの配列モチーフとしてXDY(X:任意のアミノ酸)配列を見出した。3チオエステル縮合法による硫酸化ペプチドの合成研究:ペプチド鎖構築後にチオエステルに導く手法を用いて、13残基の硫酸化チロシンを含むペプチドチオエステルを調製した。
スギ・ヒノキ人工林における伐期・伐採方法が渓流水質に及ぼす影響

国内木材価格の低迷はスギ・ヒノキ人工林を長伐期へと転換させている。高齢人工林への移行および高齢林の伐採が森林生態系に及ぼす影響を研究することは、森林のもつ公益的機能を維持するうえで重要である。本研究では、スギ・ヒノキ人工林における伐期および伐採方法が渓流水質に及ぼす影響について調査した。その結果、地力の高いスギでは、高齢化になると斜面下部からの窒素の流出が危惧された。また、スギ林での林齢の増加による交換性塩基の蓄積は、硝化を促進する要因となるので、NO_3-Nの流出を軽減させるためにも流域下部の伐採を控えるべきである。斜面下部の伐採(流域面積の約20%)で、伐採後3年間は約90mmの増加がみられ、斜面下部の伐採は水収支に大きく影響する。また、伐採後の年間の流出水量増加は、降雨イベントが20mm以上の時に大きく影響していることを明らかにした。斜面下部の伐採後2年間は土壌水のNO_3-N濃度が37倍上昇した。また、伐採の影響は、1015mの林内にみられ、斜面方位によっても伐採の影響が異なることが明らかにされた。伐採後の渓流水のNO_3-N濃度は、特に成長期に増加し、4年目も伐採前よりも高い濃度をしめした。渓流からのN流出量は伐採14年目を通じて、伐採前よりも45kg/ha増加した。伐採4年後の全Cや全N量は、伐採前の1/2に減少し、無機化量も低下した。このようにスギ・ヒノキ林の高齢化および斜面下部の伐採による渓流水質に及ぼす影響について、多くの知見をえることができた。3年間の研究結果を、最終年度である平成16年度に取り纏めた。国内林業の不振はスギ・ヒノキ人工林の長伐期化へと移行させ,高齢人工林の伐採が森林生態系に与える影響を研究することは,森林の持つ公益的機能を維持するうえで重要である。本年度は,森林施業と渓流水質との関係を20年余り継続研究してきた,東京農工大学大谷山演習林(現,フィールドミュージアム大谷山)の高齢(95年生)のスギ・ヒノキ人工林小流域において,森林内を比較的速く移動している土壌水および渓流水の溶存元素に着目し,脚部伐採の影響について調査を行った。伐採面積は小流域全体1.8haに対して2割未満の0.33haである。伐採後,伐採地の地温が上がり,特に夏季の上昇が著しかった。表層土壌水のNO_3およびCa^<2+>の濃度が伐採1年目の夏季に3.5倍に上昇,逆に表層土壌水のpHは1年目の夏季に低下した。これらの傾向は,2年目も変化がなかった。また,渓流水でも1,2年とも夏季にNO_3およびCa^<2+>の濃度の上昇がみられた。以上のように,土壌が肥沃な脚部において高齢のスギ林を伐採することによる林地環境の変化(地温の上昇,表土の撹乱など)は,有機態窒素の無機化・硝化を促進し,その溶存元素に対する影響が認められた。伐採後,降水量がほとんど変らないにもかかわらず流出水量が約250mm増加した。同地域における森林の蒸発散量が約200mmであることから,流域脚部伐採の流出水量に及ぼす影響の大きいことがわかる。この流出水量の増加に伴い,溶存元素の流出量も増加するものが多かったが,NaやSiは水量増による濃度希釈で流出量が伐採前後で変わらなかった。

伐採で降雨の衝撃を緩和する森林が除去されたことにより,表層土壌から渓流への直接流出水が増え,濃度上昇したNO_3およびCa^<2+>などの流出量が増加し,一方,基底流出水に含まれる母材風化が主な由来の元素(NaやSi)は伐採で流出量に影響を受けなかったと考えられる。国内林業の不振はスギ・ヒノキ人工林の長伐期化へと移行させ,高齢人工林の伐採が森林生態系に与える影響を把握することは重要である。昨年度に引き続き本年度は,東京農工大学大谷山演習林の高齢(95年生)のスギ・ヒノキ人工林小流域において,脚部伐採(流域の約18%)による土壌水および渓流水の溶存元素動態への影響について継続調査を行った。また,同小流域における,炭素(C)と窒素(N)の動態特性を明らかにするために,無機態N量,純N無機化速度と地表面からのCO_2放出速度などの調査をとりまとめた。伐採後,表層土壌水のNO_3^-およびCa^<2+>濃度は夏季に上昇,pHは夏季に低下した。これらの傾向には13年目で変化がないものの,徐々に濃度上昇・pH低下の度合いが小さくなってきた。一方,下層の土壌水では伐採1年目より2・3年目の方が,夏季のNO_3^-およびCa^<2+>濃度上昇が大きかった。また,渓流水では13年目とも夏季に同程度のNO_3^-およびCa^<2+>濃度の上昇がみられた。以上のように,土壌が肥沃な脚部伐採による林地環境の変化(地温の上昇,表土の撹乱など)が有機態窒素の無機化・硝化を促進し,その溶存元素へ影響は伐採3年目でも認められた。無機態N量,純N無機化速度およびCO_2放出速度は脚部スギ林で大きく,尾根部ヒノキ林で小さかった。CO_2放出速度と無機態N量には正の相関性があり,土壌呼吸の盛んな時期に林木に吸収されない無機態Nが存在し,脚部スギ林で多いことがわかった。年間の純N無機化量と水抽出性有機態C消費量には正の相関性があり,C無機化特性の純N無機化量への影響が示唆された。本流域のスギ林はヒノキ林と比べて窒素同化に対する炭酸同化の割合,および無機態N供給に対するC消費割合が小さいと推察された。CとNの循環特性から高齢化した脚部スギ林では,生態系からNが流出しやすいと考えられた。国内林業はスギ・ヒノキ人工林の長伐期化へと移行しており,高齢人工林の伐採が森林生態系に与える影響を把握することは重要である。昨年度に引き続き本年度は,東京農工大学大谷山演習林の高齢(96年生)のスギ・ヒノキ人工林小流域において,斜面下部伐採(流域の約18%)による土壌水および渓流水の溶存元素動態の継続調査,出水時における流出元素動態の伐採前後の差異を解析した。また,伐採4年後の伐採地・非伐採地における表層土壌の無機態N量・純N無機化速度を調査した。伐採地の土壌水のNO_<3^->濃度は,伐採後1・2年目では夏季に伐採前より上昇したが,伐採後3・4年目には伐採前と同程度となった。伐採地の土壌水(pF3.8以下)中のNO_<3^->量は,表層土壌で伐採後1・2年目には伐採前より多く,3・4年目には少なくなった。また,伐採後4年目の表層土壌の純N無機化速度は,伐採地で非伐採地より小さかった。これらより,伐採による地温の上昇,表土の撹乱などで促進した表層土壌におけるN無機化は,リターによる有機態Nの供給がないため,次第に低下すると推察された。一方,下層では伐採後14年を通して,土壌水中のNO_<3^->量が伐採前より多かった。渓流水のNO_<3^->は,伐採後14年とも夏季に濃度が上昇し,年流出量が伐採前よりも増加した。また,渓流水のNO_<3^->濃度は,伐採前は100mm以上の降雨イベントにおける出水時ではじめて上昇がみられたが,伐採後は30mm程度でも上昇した。
ソーシャルメディアのアクティブユーザを利用した災害情報の拡散支援

近年、ソーシャルメディアから発信される災害情報の活用が進んでいる。ツイートを利用した災害情報の共有システムとしては、情報通信研究機構のDISAANAが運用されているが、一般のTwitterユーザはSNS以外のシステムを利用する可能性が低いため、Twitter上において災害情報を迅速に共有する仕組みが必要である。本研究では、過去の震災等において災害情報の拡散に貢献したアクティブユーザを特定し、災害情報をアクティブユーザにリプライすることによって被災状況の迅速な拡散を促す手法を提案する。またアクティブユーザに対して災害情報のリプライ実験を実施することにより、提案手法の有効性を明らかにする。
植物の個体レベルのＣ・Ｎ分配調節メカニズムに関する生理生態学的研究

植物体の光合成産物のシンク活性に対して、光合成器官である葉のソース活性が過剰なとき、葉に非構造性炭水化物(TNC、デンプンや可溶性糖)が蓄積すると、光合成速度が低下する現象は、光合成ダウンレギュレーションとして知られている。しかし、その詳細なメカニズムや種間差、生態学的意義については不明な点が多かった。本研究ではこれらの問題を解決するために、以下の実験を行った。アブラナ科植物5種、マメ科植物3種を用いた環境操作実験を行い、TNCが光合成速度に与える影響を評価した。その結果、TNCの蓄積による光合成速度の低下は、マメ科植物のインゲンのみにおいてしか見られなかった。ダイズとインゲンを用いた詳細な比較実験から、シンク・ソース比の減少に応じて、葉にTNCだけでなく、細胞壁などの構造性炭水化物も蓄積することが分かった。そこで、細胞壁量の増加が細胞壁厚さによるものであれば、葉内から葉肉細胞内へのCO2透過性(葉肉コンダクタンス)も減少していると仮説を立て、炭素安定同位体方による葉肉コンダクタンスの測定と、透過型電子顕微鏡による細胞壁厚さの解析を行った。その結果、両種において、シンク・ソース比の減少に応じて細胞壁厚さが3倍近く増加していた。さらに、葉肉コンダクタンスと細胞壁量・厚さの間には明確な負の相関がみられた。これらの結果から、シンク・ソース比の減少に応じた光合成ダウンレギュレーションにおいては、ルビスコなどの光合成タンパク質の減少による生理学的な調節だけでなく、細胞壁厚さの増加による形態的な調節も行われていることが示された。28年度が最終年度であるため、記入しない。植物の相対成長速度(RGR)は、炭水化物(C)や窒素(N)の分配、個葉の形態・生理的特性、貯蔵器官のシンク活性によって決定される。特に個葉の形態・生理的特性は、RGRに最も大きな影響を与える要因であり、生育環境やシンクソースバランスに応じたCN比によって調節されていると考えられる。しかし、その詳細なメカニズムや生態学的意義には不明な点が多い。本研究では、CO2濃度、N条件、接ぎ木によるシンクソース比の変化に応じた葉のCN比の変化が、個葉の形態・生理的特性に与える影響を解析し、それらのメカニズム、生態学的意義の解明を目的として、アブラナ科植物ダイコン(Raphanus sativus)を用いて以下の研究を行った。R. sativusの胚軸が肥大する品種(コメット)と肥大しない品種(葉大根)を接ぎ木してシンクソースバランスを変化させたものを、高・低CO2条件および高・低N条件下で栽培した。葉のCN比が高いほど、糖やデンプンなどの非構造性炭水化物(TNC)が多く蓄積し、葉面積あたりの葉重(LMA)も高かった。そのような葉では、LMAからTNCを差し引いた構造性LMAや、葉面積あたりの細胞壁量も高く、葉面積あたりの維管束・木部・篩部細胞も高かった。また、葉のN量やルビスコ量と最大光合成速度は良い相関を示し、N量あたりのルビスコ量も一定だった。これらの結果から、R. sativusでは、過剰に蓄積したTNCを細胞壁や維管束などの構造物に転換すること、TNCの蓄積による光合成ダウンレギュレーションは起こらないことが示唆された。さらにマメ科植物ダイズ(Glycine max)、インゲン(Phaseolus vulgaris)を用いた同様の解析から、光合成のダウンレギュレーションのタイプや種間差について明らかにすることができた。高CO2条件下で生育した植物では、しばしば光合成速度が低下する現象が観察される。この原因は、葉に蓄積した非構造性炭水化物(TNC、デンプンや可溶性糖)が引き起こす光合成タンパク質の減少や、デンプン粒による葉緑体内のCO2拡散の阻害であると指摘されている。しかし、我々の先行研究からは、TNCの蓄積に応じて細胞壁量や厚さが増加することも示唆されており、どの要素の影響が大きいのかは不明である。そこで本研究では、シロイヌナズナの野生型および葉に蓄積するTNCが過剰または過小な糖代謝変異体の系統を材料とし、高CO2条件下で起こる光合成低下に対する、各要素の影響を調べた。高CO2または低CO2、N富栄養または貧栄養条件下で栽培したときの、個葉の光合成特性(光合成速度、葉肉コンダクタンス、ルビスコ量など)と、形態的特性(解剖学的特性、細胞壁厚さなど)を解析した。全ての系統において、TNC、細胞壁量、細胞壁厚さは、高CO2条件ほど高くなる傾向を示した。しかし、これらの特性と最大光合成速度やルビスコ量の間には明確な関係はみとめられなかった。その一方で、葉肉コンダクタンスは高CO2条件ほど低下する傾向が見られ、野生型と光合成速度の高い変異体において、葉肉コンダクタンスは細胞壁厚さと負の相関を示した。これらの結果から、シロイヌナズナにおいて、過剰に蓄積したTNCは高CO2条件でも光合成速度の低下を引き起こさないが、高CO2条件における細胞壁量や厚さの増加は葉肉コンダクタンスの低下を引き起こすことで、光合成速度の低下に寄与していることが示唆された。シロイヌナズナの野生型と変異型を用いた光合成ダウンレギュレーション研究を展開し、前年度までに得られた結果の一般性を確認することができた。

また、高CO2条件では非構造性炭水化物が蓄積するだけでなく、細胞壁などの構造性炭水化物の量も増加し、葉肉コンダクタンスの低下に寄与している可能性を示すことができた。植物体の光合成産物のシンク活性に対して、光合成器官である葉のソース活性が過剰なとき、葉に非構造性炭水化物(TNC、デンプンや可溶性糖)が蓄積すると、光合成速度が低下する現象は、光合成ダウンレギュレーションとして知られている。しかし、その詳細なメカニズムや種間差、生態学的意義については不明な点が多かった。本研究ではこれらの問題を解決するために、以下の実験を行った。アブラナ科植物5種、マメ科植物3種を用いた環境操作実験を行い、TNCが光合成速度に与える影響を評価した。その結果、TNCの蓄積による光合成速度の低下は、マメ科植物のインゲンのみにおいてしか見られなかった。ダイズとインゲンを用いた詳細な比較実験から、シンク・ソース比の減少に応じて、葉にTNCだけでなく、細胞壁などの構造性炭水化物も蓄積することが分かった。そこで、細胞壁量の増加が細胞壁厚さによるものであれば、葉内から葉肉細胞内へのCO2透過性(葉肉コンダクタンス)も減少していると仮説を立て、炭素安定同位体方による葉肉コンダクタンスの測定と、透過型電子顕微鏡による細胞壁厚さの解析を行った。その結果、両種において、シンク・ソース比の減少に応じて細胞壁厚さが3倍近く増加していた。さらに、葉肉コンダクタンスと細胞壁量・厚さの間には明確な負の相関がみられた。これらの結果から、シンク・ソース比の減少に応じた光合成ダウンレギュレーションにおいては、ルビスコなどの光合成タンパク質の減少による生理学的な調節だけでなく、細胞壁厚さの増加による形態的な調節も行われていることが示された。R. sativus、G max、P. vulgarisを用いた研究から、糖やデンプンの蓄積と、葉の形態的変化、光合成のダウンレギュレーションの関係における、種間差と規則の一端を明らかにすることができた。個葉レベルのCN比を様々に変化させる実験的手法も確立できた。様々な植物における細胞壁量・厚さの環境応答と、葉肉コンダクタンスの関係を調べていく。28年度が最終年度であるため、記入しない。葉面積あたりの葉重(LMA)を構成する成分として、可溶性糖やデンプン、細胞壁以外の成分を詳細に分析する方法を確立する。研究対象の植物種を拡げ、TNCの蓄積と光合成のダウンレギュレーションに関する規則の普遍性を調べていく。
核小体の構築メカニズムの解明:ナノスケール構造解析と、多因子の時空間的解析

最終年度となる平成21年度は、計画の各方面において大きな進展がみられた。分裂期に核小体領域に結合する細胞骨格タンパク質アクチニンの解析においては、このタンパク質の分子内疎水的領域が核膜孔複合体のFGタンパク質と相互作用することにより核内に移行するという、新規の核移行分子メカニズムを明らかにした。更に、核内におけるアクチニンはINO80クロマチンリモデリング複合体と直接に相互作用し、サイクリンBなどのG2-M期に重要な特定の遺伝子発現制御に関与していることを見出した。このことを筆頭著者として学術論文にまとめ、細胞骨格主導の核機能の制御という独創的な研究分野に乗り出すことができたと考えている。また、核小体の構造解析においては、核小体の構造的基盤と考えられる多くの機能未知タンパク質をクローニングし、生化学的処理や細胞内分子モビリティーの測定などの手法を用いてその基本的な性質を明らかにした。これらの結果を国内外の様々な学会において発表しており、今後細胞内構造体の維持機構を考える上で大変意義深い知見になると考えている。また、計画していた原子間力顕微鏡を用いた解析のうち、生細胞を用いた解析システムを特に発展させ、原子間力顕微鏡と蛍光顕微鏡を組み合わせた検出系で一細胞レベルでの経時観察が可能となった。今後これらのシステムと知見とを組み合わせることで、核小体のみならず様々な細胞内構造体の構築メカニズムに対して更なる深い理解が得られるものと考えている。本研究では、これまでの核内難溶性タンパク質群に対する網羅的解析から独自に見出してきた、核小体の基盤構築に関与すると思われる機能未知なタンパク質に着目し、その核小体構造内における役割を明らかにすることを目的としている。本年度は研究計画に従い、(1)核内構造体の構造解析手法の確立を目的として、原子間力顕微鏡と蛍光顕微鏡を組み合わせて、生物試料に対するナノスケール構造解析手法を習得した。(2)核小体の構造的基盤を検索する取り組みにおいては、新たな構造タンパク質MAK16とKIAA0409をクローニングし、これまでに得られた6種類の機能未知核小体タンパク質と共にその生化学的・細胞生物学的特徴を解析した。(3)核内アクチニンの機能解析の取り組みにおいては、その核内外の輸送の分子機構を明らかにし、また核内においてクロマチンリモデリング複合体IN080と相互作用することを示した。これら一連の成果の中でも、アクチニンがその分子内の疎水的ヘリックス部分で直接核膜孔複合体と相互作用して核内に移行するという知見は、タンパク質の一般的な局在メカニズムに新たな要素を示唆するものであり、大変重要な知見であると考える。これらの成果を基に、細胞内構造体の構築モデルとして、さまざまな構造体の中心となる骨格タンパク質そのものも動的に制御されているという、「動的骨格」という新しい概念を提唱し、この考えを基にその構築原理や制御機構を明らかにすべく、引き続き本年度の研究計画を進めていこうと考えている。
劣質鉄鉱石および副生炭材からの炭材内装鉱石製造と高速還元プロセスの確立

劣質鉄鉱石と副生・廃棄炭材を組み合わせた炭材内装ゲーサイト鉱石を用いた高速製鉄システムの実プロセスへの適用を想定した以下の研究を実施する。(1)炭材内装鉱石最適作製条件の検討:ゲーサイト鉱石細孔への炭素導入機構を解明し、最適炭材内装鉱石作製条件を検討する。また、様々な炭材の利用可能性を検討する。(2)連続還元実験と速度論解析:落下型反応器による連続的な還元実験を実施し、数値計算ソフトウェアを用いた反応速度解析による反応メカニズム調査をおこなう。(3)従来製鉄との比較によるシステム評価:本提案製鉄技術の従来製鉄システムとの比較を、CO2排出量およびエクセルギーの観点から実施し客観的に判断する。
腸管を利用した尿路変向術後の尿路感染症に関する研究

(1)当教室で施行した腸管利用尿路変向術(Kock pouch,Indiana pouch,回腸導管)後患者の尿中分離細菌を調査した.尿定量培養(患者1人当たり複数回を含む)の結果,回腸導管からは99%細菌が検出され,複数菌感染の比率が高かった(29%)のに対し,Indiana pouchでは26%, Kock pouchでは8%が無菌尿であった.またKock pouch,Indiana pouchでは単独菌感染が多く,尿中細菌数にも大きな違いはなかった.尿中分離菌種の分布は3群間で大きな差は認めなかった.(2)Kock pouch,Indiana pouch患者でのパウチ内結石の発生状況を調査した.パウチ内結石はKock pouch患者の42%,Indiana pouch患者の13%に発生し,Indiana pouch患者での発生頻度が有意に低かった.この差はKock pouch内に存在する異物(金属ステープル等)によると考えられた.結石分析の結果,struvite±carbonate apatiteを主成分とする感染結石の頻度が高かったが,calcium oxalate/calcium phosphateのいわゆる代謝結石も認められた.(3)腸管を利用した尿路変向術に伴う代謝異常の結果として代謝結石が発生した可能性を検討するため,24時間蓄尿し,尿路結石危険因子(カルシウム,燐酸,尿酸,蓚酸,クエン酸,マグネシウム)の尿中排泄量を測定した.その結果,Kock pouch,Indiana pouchでは回腸導管に比べ有意に尿中のCa,P,Mgの排泄量が多く,腸管からの尿中諸物質再吸収による代謝異常の可能性が考えられた.尿中蓚酸は異常なし.尿中クエン酸は個体差が大きく,細菌によるクエン酸分解の影響が考えられた.これらの尿中諸物質排泄量に明かな経時的変化は認められなかったことから,代謝異常はパウチ粘膜の萎縮にもかかわらず術後長期間継続すると考えられた.(4)尿路感染症防御機構として,腸管からの免疫グロブリン分泌が重要と考えられる.上記の24時間蓄尿を用いて尿中slgA排泄量を測定した.その結果,Kock pouch,Indiana pouchでは回腸導管に比べ有意に尿中sIgA排泄量が多く,感染防御に重要な役割を果たしていると考えられた.また主に結腸を利用するIndiana pouchのほうが,回腸を利用するKock pouchよりも尿中sIgA排泄量が多い傾向が認められた.尿中sIgA排泄量は個体差が大きく,尿中細菌の種類・濃度にも相関せず,また(3)の尿中諸物質排泄量と同様,経時的変化は認められなかった.以上の研究結果は,現在3篇の論文(うち2篇は投稿中)にまとめている段階である.(1)当教室で施行した腸管利用尿路変向術(Kock pouch,Indiana pouch,回腸導管)後患者の尿中分離細菌を調査した.尿定量培養(患者1人当たり複数回を含む)の結果,回腸導管からは99%細菌が検出され,複数菌感染の比率が高かった(29%)のに対し,Indiana pouchでは26%, Kock pouchでは8%が無菌尿であった.またKock pouch,Indiana pouchでは単独菌感染が多く,尿中細菌数にも大きな違いはなかった.尿中分離菌種の分布は3群間で大きな差は認めなかった.(2)Kock pouch,Indiana pouch患者でのパウチ内結石の発生状況を調査した.パウチ内結石はKock pouch患者の42%,Indiana pouch患者の13%に発生し,Indiana pouch患者での発生頻度が有意に低かった.この差はKock pouch内に存在する異物(金属ステープル等)によると考えられた.結石分析の結果,struvite±carbonate apatiteを主成分とする感染結石の頻度が高かったが,calcium oxalate/calcium phosphateのいわゆる代謝結石も認められた.(3)腸管を利用した尿路変向術に伴う代謝異常の結果として代謝結石が発生した可能性を検討するため,24時間蓄尿し,尿路結石危険因子(カルシウム,燐酸,尿酸,蓚酸,クエン酸,マグネシウム)の尿中排泄量を測定した.その結果,Kock pouch,Indiana pouchでは回腸導管に比べ有意に尿中のCa,P,Mgの排泄量が多く,腸管からの尿中諸物質再吸収による代謝異常の可能性が考えられた.尿中蓚酸は異常なし.尿中クエン酸は個体差が大きく,細菌によるクエン酸分解の影響が考えられた.これらの尿中諸物質排泄量に明かな経時的変化は認められなかったことから,代謝異常はパウチ粘膜の萎縮にもかかわらず術後長期間継続すると考えられた.(4)尿路感染症防御機構として,腸管からの免疫グロブリン分泌が重要と考えられる.上記の24時間蓄尿を用いて尿中slgA排泄量を測定した.その結果,Kock pouch,Indiana pouchでは回腸導管に比べ有意に尿中sIgA排泄量が多く,感染防御に重要な役割を果たしていると考えられた.また主に結腸を利用するIndiana pouchのほうが,回腸を利用するKock pouchよりも尿中sIgA排泄量が多い傾向が認められた.尿中sIgA

排泄量は個体差が大きく,尿中細菌の種類・濃度にも相関せず,また(3)の尿中諸物質排泄量と同様,経時的変化は認められなかった.以上の研究結果は,現在3篇の論文(うち2篇は投稿中)にまとめている段階である.
バンコマイシン耐性菌に有効な新分子の創製と機能解析

プェノキサゾン環をリンカー構造に含む、バンコマイシン2量体の合成を進めた。従来より行なってきた糖部結合2量体に於いては合成法の改良を行った。リンカー鎖長の短い誘導体(D-08)は、2量化反応直前に溶解度が低下するため最終生成物の収量に再現性が乏しいと言う問題を有していた。対イオン種の種類を適切に制御することで、中間生成物の溶解性を保ち、安定して2量体を合成することができるようになった。続いて、リンカー結合位置をバンコマイシンペプチド鎖C末端に変更した新規フェノキサゾン型2量体の合成を進めた。合成した誘導体の抗菌活性をバンコマイシン感受生、耐性菌株について評価した。2量体の機能解析の一環として、耐性誘導の有無について検討を始めた。2量体分子がバンコマイシン耐性遺伝子の発現を促しているかという点は重要である。プラスミド、または、染色体にコードされる耐性遺伝子のうちvanXによって合成されるD, D-ジペプチダーゼ活性によって定量的に耐性誘導の開始を検出できると考えた。今後は、合成した2量体がVanA, VanBサブタイプのVREにおいて耐性を誘導するか否か検討を進める。