hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
主観化・間主観化および言語の解釈的用法から見た文法化の普遍性について

その結果,文法化には話し手の心的態度のみならず,聞き手との相互作用が大きな影響を及ぼすことがわかった。以上のように,人間のコミュニケーションの本質が文法化に及ぼす影響は分かったが,ここで新たな疑問が起こる。すなわち,simile概念を表す語彙項目(英語like,日本語「みたいな」)は,その語彙的意味だけが引用節導入機能への文法化を推し進めたのだろうか。それとも,これらの語彙項目が被引用句を従えるという構文的特徴が,文法化の主駆動力になったのだろうか。史的実例を見てみると,発達の初期の段階では「類似性」という,語彙項目が表す意味に依存する形で機能拡張が起こっているように見える例が目立つが,ある程度文法化が進むと,likeや「みたいな」の語彙的意味に頼らない例も散見されるようになる。そこで,文法化には語彙的意味が主導する段階と構文的意味が主導する段階があるのではないかと仮説を立て,これを検証すべく,ケーススタディとして英語受動構文の発達を考察した。その結果,受動態の機能発達では,発達初期段階では構文に現れうる動詞の語彙的意味が主な文法化駆動力となっているが,文法化がある程度進むと,さまざまな意味タイプの動詞が現れるため,動詞の語彙的意味の重要性は相対的に低下し,代わって構文としての意味機能が大きな役割を果たしているとの示唆が得られた。その際,動詞の語彙的意味に頼らない,話者の事態のとらえ方(主観化)も,文法化の重要な要因になっていると考えられる。
日本のフィリピン女性エンターテイナー達が移民前、移民中、帰国後に抱える問題の分析

本研究課題の目的は、日本のエンターテイメント産業で働くフィリピン女性の移民プロセスを移民前、移民中、帰国後の3ステージについて分析し、移民現象の全体像を明らかにすることである。研究期間の二年目となる本年度は,主に移民中と帰国後のステージの分析に必要なデータ収集のための調査を実施した。移民中ステージのフィールド調査では,仙台市等の地方中枢都市において日本国内の出稼ぎフィリピン女性と日本人夫や日本人家族,フィリピン女性を支援するNGO等に対する面接調査を実施した。出稼ぎフィリピン女性が国際結婚する動機として、フィリピン国内の家族への経済的支援とともに、日本社会や日本国内のフィリピン人コミュニティへの愛着という、彼女たち自身の日本から離れたくないという気持ちが根底にあることが明らかにされた。帰国後ステージの調査では,フィリピン国内の都市部と農村部において、日本のエンターテイメント産業への出稼ぎから帰国した女性達とその家族(親,兄弟)への面接調査を実施した。その結果、日本の生活に一度順応した出稼ぎフィリピン女性達は、帰国後、特に農村部において、フィリピンでの生活に再適応できずに家族や村の中で精神的に孤立する傾向があることが明らかにされた。さらに、都市部および農村部双方において、帰国したフィリピン女性達は、日本へ再び出稼ぎに出ることを強く希望する割合が高いことも明らかにされた。日本のエンターテイメント産業で働くフィリピン女性の移民プロセスは移民前、移民中、帰国後の3つのステージに分かれる。在日フィリピン女性に関する従来の移民研究は、移民中に職場で受ける人権問題を対象にした研究が多い。しかし、移民現象の本質的理解には、移民中だけでなく、出稼ぎ女性を生み出すフィリピンの社会経済的枠組み(移民前)から帰国した女性達が抱える精神的苦痛(帰国後)までをカバーした移民プロセス全体に渡る包括的分析が必要である。本研究は、日本とフィリピン両国におけるフィールド調査を通じて、日本のエンターテイメント産業で働くフィリピン女性の移民プロセスを移民前、移民中、帰国後の3ステージについて分析し、移民現象の全体像を明らかにするために行う。研究機関の一年目となる本年度では,主に移民前と移民中のステージの分析に必要なデータ収集のための調査を実施した。移民前ステージの調査では,フィリピン国内(マニラ、セブ等)において,出稼ぎを進める日本人エージェント組織および現地女性に対するアンケートと面接調査を実施した。また,移民中ステージのフィールド調査では,日本国内の出稼ぎフィリピン女性とその家族,フィリピン女性を支援するNGO等に対する面接調査を実施した。現在,これらのフィールド調査で得られたデータを解析している段階であるが,これまで行った移民中ステージの結果から,フィリピン女性が労働者として振る舞う明るい顔と,日常の苦悩に満ちた顔のコントラストが浮き彫りにされ,孤独感,エンターテイメント産業に従事するが故に彼女達が日常感じる社会的不名誉や社会からの疎外感などが明らかにされた。
細胞外マトリックス形成や増殖因子の機能制御に関わるプロテオグリカンの役割

CDG症候群症例より得た培養皮膚線維芽細胞にdecorinの著名な発現低下を見出した。この培養細胞ではfibronectinやtype I collagenなど接着分子のmRNA発現およびそれらの培地中のあるいはマトリックスの蛋白量は増加していたのに対し、反接着(anti-adhesion)分子tenascinの発現レベルは減少していた。つまり、接着分子群が優勢であり、それによってこの細胞は偏平な形態的特徴を示すことになっていると考えられた。次に、発現の減少しているdecorinを培地中20μg/mlの濃度に添加したところ、明らかな形態変化(正常化)を導くことができた。decorin添加による細胞形態の変化はこれらマトリックス関連分子の変化を介在して導かれたと考えられた。新生児早老様症候群もCDG症候群と同様に培養皮膚線維芽細胞においてdecorinの発現低下が報告されている患者であるが、そのdecorin発現低下は小児期を過ぎる頃には正常化すると報告されている。われわれはこのような現象を確認するとともに、SPARC(osteonectin)は年令に関わりなく、そのmRNAおよび培地中の蛋白濃度が増加していることを見いだした。SPARCは骨形成に関わる分子であり、その発現異常が本症の特徴である骨形成異常と関連している可能性が示唆された(投稿中)。一方、この疾患(neonatal progeroid syndrome)におけるdecorin発現異常は年齢依存的ではあるが、小児期(あるいはおそらく胎生期も)におけるその発現異常が本症のもうひとつの特徴である菲薄な皮膚や少ない脂肪沈着の一因となっている可能性も考えられた。
Ｂａｉｒｄ則に基づくπ共役系分子の動的物性の設計

前年度に見出した特異な光逆ラセミ化現象を示すシクロオクタテトラエン(COT)誘導体に着目し研究を推進した。前年度に合成したCOT誘導体をコアとする超分子集合化能を持つ分子は、室温領域を含む幅広い温度範囲でカラムナー液晶相を発現した。さらに、このカラムナー相が室温付近において徐々に相転移を起こす動的な性質を有することを明らかにした。また、上記の分子とは別に、COT誘導体をコアとする超分子らせんモノマーを新規に設計・合成した。この分子は溶液中で超分子らせんを形成し、その過程でCOTコアの分子不斉が増幅すること、さらに光照射によって増幅の度合いが大幅に向上することを確認した。これは光照射によって超分子モノマーの動的挙動が促進されたことによる可能性が高い(Baird則に基づく新奇物性の発現)。今後は本分子に着目し、不斉増幅のメカニズム解析とさらなる増幅の実現に向けて条件検討を行っていく。研究員が発見したキラル反転可能なCOT誘導体に着目し、超分子集合体に組み込むことで新規な現象を開拓している。前年度の設計とは少々異なるものの、COT誘導体を超分子らせんに組み込むことで、予定通りキロプティカル特性を大きく向上させることができた。また、その超分子らせんに組み込まれる過程でCOT誘導体コアの不斉が増幅され、その増幅の度合は光照射下において更に顕著なものとなった。今後はこの光誘起不斉増幅という新しい現象の理解を深めていく。今回発見した光誘起不斉増幅現象の理解を深め、その増幅効率の向上に務める。まずはモノマー状態におけるキラル反転の速度論的解析を行った後、不斉増幅が最も起こりやすい温度範囲を決定する。その後、その温度範囲において濃度・溶媒等の条件検討を行い、超分子らせんの重合度の微調整を行う。最終的に光照射時間・波長の検討を行い、光誘起不斉増幅の効率の最大化に挑戦する。また、超分子らせんの向きがラセミである系に対して円偏光照射を行い、物理不斉源から分子不斉への転写・増幅にも挑戦したい。研究員は、4つのチオフェンが縮環したキラルなシクロオクタテトラエン誘導体(以下Th4COTSaddle)が動的にキラル反転を起こし、その反転の活性化エンタルピーが光励起に伴い著しく低下することを見出した。更に計算機化学的検討から、このエネルギーの低下が光励起状態の芳香族性(Baird芳香族性)の安定化効果によるものであることを明らかにした。これによりBaird芳香族性が分子にもたらす安定化効果が実験的に初めて評価され、この成果は今年度Nature Communications誌に筆頭著者論文として採択された。さらに研究を展開すべくTh4COTSaddleの光物理物性を詳細に評価していく中で、この分子がある特定の吸収波長領域において比較的高い異方性因子を持つことを明らかにした。その高い異方性因子によりTh4COTSaddleはある波長の左右円偏光照射により異なる速度でラセミ化する。光という物理刺激だけで系中の分子不斉を可逆に片方に偏らせることも、ラセミ化することもできる本分子は新規性が非常に高い。ここから研究の方向性を変え、Th4COTSaddleを基盤とするキラルスイッチの開拓を目指すことにした。異方性因子を増強し円偏光励起による逆ラセミ化を加速させる戦略として、まずはTh4COTSaddleを有する超分子集合体に着目した。新規に合成した分子は中間相としてカラムナー液晶相を発現し、また溶液中においても集合化の挙動が見られた。現在、この超分子集合体の光物理物性、キロプティカル特性、また液晶相における刺激応答能の調査を行っている。本年度は種々の軸不斉を有する分子のキラル反転の光制御を展開する予定だったが、その実験の過程でTh4COTSaddleの円偏光逆ラセミ化挙動を発見した。当初の目的とは少し異なるものの、Th4COTSaddleを基盤とするキラルスイッチの開拓に興味が持たれるため、現在はこの超分子集合化を中心とした研究にシフトしている。

今回設計した超分子集合体の光物理物性・キロプティカル物性から、光のみで系中の分子不斉を左右あるいはラセミの三状態に自由にスイッチング可能な条件を検討する。具体的には溶媒、濃度、温度、励起波長が挙げられる。最適化の後、研究戦略の検証と新奇な不斉メモリーへの展開を検討していきたい。今回発見した光誘起不斉増幅現象の理解を深め、その増幅効率の向上に務める。まずはモノマー状態におけるキラル反転の速度論的解析を行った後、不斉増幅が最も起こりやすい温度範囲を決定する。その後、その温度範囲において濃度・溶媒等の条件検討を行い、超分子らせんの重合度の微調整を行う。最終的に光照射時間・波長の検討を行い、光誘起不斉増幅の効率の最大化に挑戦する。また、超分子らせんの向きがラセミである系に対して円偏光照射を行い、物理不斉源から分子不斉への転写・増幅にも挑戦したい。
各国の性教育・薬物乱用防止教育に関する比較研究

本研究では,日本及び諸外国の性教育と薬物乱用防止教育の内容・方法について比較的研究を進め,わが国の性教育・薬物乱用防止教育の展開に示唆を得ることを目的としている.そこで最終的には,アメリカ,イギリス,西ドイツ,フランス,スウェーデン,ソ連,韓国,タイ,中国等をとりあげ,特色ある事例として分析してきた.その結果,わが国への示唆として,次の諸点を明らかにすることができた.1.性教育は,それぞれの国の性の文化や性に対する価値観と深く結びついているので,わが国にあってもそうした文化的背景を基礎とする性教育を考える必要があること.2.性教育を「生殖教育」あるいは単なるセックス否定教育にしないで,たとえばスウェーデンの「男女共生の教育」,アメリカの「新性教育」にみられる人間生活の広い観点からとらえること.3.性教育の研究については,アメリカなどで試みられているように,その教育効果に関する実証的研究が必要であること.4.薬物乱用の実態や問題行動も国によって大きく異なっており,とりわけ薬物の定義や範囲が多様であること.5.薬物乱用防止教育は,麻薬やシンナー等の教育だけでなく,アルコール,タバコといった飲酒・喫煙の教育も含むことが望ましいこと.6.薬物・麻薬は,諸外国においても青少年の問題行動の中で増大する傾向にあり,重大な問題となっている.わが国でもそうした世界的な傾向が同じようにみられるため,今後,薬物乱用防止教育への実践的とり組みとプログラム開発が必要であることなどを指摘することができる.本研究では,日本及び諸外国の性教育と薬物乱用防止教育の内容・方法について比較的研究を進め,わが国の性教育・薬物乱用防止教育の展開に示唆を得ることを目的としている.そこで最終的には,アメリカ,イギリス,西ドイツ,フランス,スウェーデン,ソ連,韓国,タイ,中国等をとりあげ,特色ある事例として分析してきた.その結果,わが国への示唆として,次の諸点を明らかにすることができた.1.性教育は,それぞれの国の性の文化や性に対する価値観と深く結びついているので,わが国にあってもそうした文化的背景を基礎とする性教育を考える必要があること.2.性教育を「生殖教育」あるいは単なるセックス否定教育にしないで,たとえばスウェーデンの「男女共生の教育」,アメリカの「新性教育」にみられる人間生活の広い観点からとらえること.3.性教育の研究については,アメリカなどで試みられているように,その教育効果に関する実証的研究が必要であること.4.薬物乱用の実態や問題行動も国によって大きく異なっており,とりわけ薬物の定義や範囲が多様であること.5.薬物乱用防止教育は,麻薬やシンナー等の教育だけでなく,アルコール,タバコといった飲酒・喫煙の教育も含むことが望ましいこと.6.薬物・麻薬は,諸外国においても青少年の問題行動の中で増大する傾向にあり,重大な問題となっている.わが国でもそうした世界的な傾向が同じようにみられるため,今後,薬物乱用防止教育への実践的とり組みとプログラム開発が必要であることなどを指摘することができる.1.性教育日本および諸外国(アメリカ,イギリス,西ドイツ,フランス,スウェーデン,ソ連,中国,タイ等)の性教育の目的・内容・方法および各国の性非行等、青少年の性の実態について、社会的・文化的背景を考慮しながら、比較的検討を進めてきた。殴米先進諸国に共通してみられる傾向の一つに、正物学的な意味でのセックスの教育から、いわゆるセクシュアリティーの教育あるいは家族・家庭・人生の教育へと変化しつつある傾向を指摘できる。また、中国やタイにみられるような人口・家族計画の一環としての性教育の位置づけの特色を明らかにしている。今後の課題は、インドネシアその他のイスラム圏諸国における「性教育」に対する考え方を明らかにすることである。性教育の国際比較調査結果と各国の事例研究の成果をまとめて、1987年末には報告書を刊行する。2.薬物乱用防止教育薬物乱用防止教育あるいは麻薬教育についての国際比較調査は必ずしも十分に成果を得ていないが、薬物の概念を若干拡大し、アルコールやタバコを入れ、各国の「薬物」乱用を防止する意図での教育プログラムを収集・分析しつつある。アメリカでは、ドラッグ教育の内容・方法を中心として明らかにし、ソ連については反アルコール教育について明らかにし、タイの薬物(麻薬)教育、その他の国々の薬物乱用防止教育の内容・方法を明らかにしつつある。この研究成果は、性教育のそれと同様に、1987年末に報告書として刊行する。今後の課題は、薬物乱用の実態にかかわるデータをもう少し整理し、実態と教育プログラムの特色を分析するとともに、その社会・文化的背景を考察して、世界の薬物教育を解明すること。1.各国の性教育アメリカ,イギリス,西ドイツ,フランス,スウェーデン,ソ連,韓国,タイおよび中国の性教育の内容・方法や性の問題の実態について分析し,それぞれの特色を明らかにするとともにわが国の性教育への示唆について検討した.その結果, (1)性教育を単なるセックスの教育に終えないで,たとえばスウェーデンのような「男女共生の教育」という視点,あるいはアメリカの「新性教育」の視点でとらえること,(2)性教育はそれぞれの性文化や性に対する価値観を背景として成立するものであり,その背景を無視する性教育は非現実的であること, (3)性教育の研究においては,アメリカで試みられているように,その教育効果に関する研究が必要であること,などを明らかにしている.2.各国の薬物乱用防止教育アメリカ,イギリス,西ドイツ,フランス,スウェーデン,ソ連,韓国の薬物乱用防止教育について最終的にとりまとめ,日本の薬物乱用防止教育の実態を分析し,それぞれの国の実態と内容・方法について明らかにし,さらにわが国にとっての示唆を検討した.

その結果, (1)薬物線用の実態や問題は国によって異なっており,薬物の定義と範囲が多様であること,(2)薬物乱用寂止教育において,シンナー等の薬物や麻薬に限定しないで,飲酒・喫煙の問題もそのカテゴリーに入れた教育を考える必要のあること,(3)これからの青少年の問題行動の中にあって,薬物の問題が世界各国とも共通した生丈な問題になりつつあることから,わが国でも薬物乱用防止教育への実践的とり組みが強く求められること,などを明らかにした.
炭素材料と金属酸化物との界面複合化

電気伝導率の低い金属酸化物であっても、その超微粒子を電気伝導性炭素材料表面に高分散担持することによって、電子材料としての機能や電極触媒活性の発現など、新たな特性をひき出しうる可能性がある。昨年度には、電気伝導率は低いがプロトン吸・脱着能を有するMoO_3電極等の特性を、グラシーカーボン(GC)の鏡面にMoO_3を担持したモデル電極(MoO_3/GC)にて調べた。本年度は、BET表面積が異なる3種のカーボンブラック:CB-1(BET面積:29m^2/g)、CB-2(BET表面積:136m^2/g)、CB-3(BET表面積:800m^2/g)を用いて作製したMoO_3/CB電極について、疑似二重層容量を求めた。その結果、担持量が少ない場合には、担持した全てのMoO_3について、モリブデン1原子(ここでは格子中のイオン)当たり1個以上(最大3個程度)までプロトンが電荷蓄積に関与することがわかり、モデル電極で得られた知見と一致した。なお、本実験条件下ではMoO_3はメソ細孔内に分布し、サイズが30-100nmの細孔の割合を減少させていることが分かった。本年度得られた結果は次の如くにまとめられる。1)MoO_3のような電気伝導率が低い酸化物であっても、電気伝導性高表面積炭素材料表面に強固に界面複合化(高分散担持)すれば、MoO_3の特徴を活かした電極として利用できる。この結果は、本研究にてとりあげた金属種以外にもあてはまると考えられる。2)MoO_3と表面積の大きなカーボンブラックとの界面複合化により、MoO_3のプロトン吸・脱着能を利用して、大容量電気化学キャパシタ用電極を開発できる可能性がある。
ため池堆積物の環境磁気学的研究

1.約4mまでの湖底から1mまでの堆積物を表層から乱さずに採取する方法を確立した。2.走磁性バクテリアはため池によってその存否がはっきりしており、底質に依らない。また、走磁性バクテリアは、堆積物表層から約1cmの深さを中心にした表層堆積物中に分布しており、多くの場合、3cm、深くても5cm以下では観測されなかった。3.磁場の下、同層順の2つの堆積物試料を互いに反平行の方位で置き、急速に凍結し残留磁化を測定することによって、固定されていない磁性鉱物粒子の寄与(可動成分)と、すでに固定されている磁性粒子の寄与(固定成分)を分離する、凍結法を開発した。解凍・凍結の過程で、固定成分が可動成分に遷移することにより、固定成分が大きく減少する場合があるが、その他の場合の解凍・凍結の影響は、概ね両者の合計の1割以下である。4.可動成分は、表層でも3060%程度であり、1020cmになるまで、深くなるに従って減少していくものが比較的多かった。5.可動成分は、20cm以下で20%以上増大する柱状試料があった。これらの柱状試料では、堆積残留磁化の獲得時期の部分的な逆転現象が生じる可能性がある。可動成分の割合は、帯磁率周波数依存性と相関が見られる。これは、堆積環境の変動により、安定な単磁区領域の、小さな磁鉄鉱粒子の割合が変動し、それが、可動成分の変動に寄与しているからだと考えられる。1.ため池堆積物中の走磁性バクテリアの発見。西条盆地の5カ所のため池、小河川2カ所、湿地1カ所から表層の堆積物を採取し、本研究で購入した光学顕微鏡で走磁性バクテリアの存否を調べた。その結果、鏡山大池で多量の走磁性バクテリアを見いだした。しかし、同じ方法で堆積物を採取したにも関わらず、他の7カ所では、僅かの走磁性バクテリアさえも見いだせなかった。今後、同じため池で何カ所か堆積物を採取し、ため池によって走磁性バクテリアの存否が分かれるのか否かを明らかにし、さらに、走磁注バクテリアのいるため池などをできるだけ多く探し、どのような条件が走磁性バクテリアの存否に関係するか調べていく予定である。なお、堆積物の採取方法、走磁性バクテリアの観察方法は、国立極地研究所の船木博士に教授していただいた。2.軽便なため池堆積物柱状試料採取方法の確立。1mまでの堆積物柱状試料の採泥器は自作することを予定していたが、試作販売されたので校費で購入した。その採泥器を用いて、2隻のゴムボートの上に渡した板の上で堆積物柱状試料を採取する方法を考案した。この方法によって、広島大学構内のぶどう池で砂の層までの0.41mの柱状試料が採取できた。柱状試料の一部には多くの薄い層も見られ、あまり乱されずに採取できたことが分かった。得られた3本の柱状試料について、試験的に帯磁率の測定を行った。今後、工学部の静間教授に堆積物中の鉛210の変動をγ線スペクトルスコピーで測定していただき堆積速度を推定し、次年度購入予定の等温残留磁化着磁装置などを用いて、堆積する磁性鉱物の経年変化、埋没後の深さに伴う変化、走磁性バクテリアの有無による堆積物中に磁性鉱物の挙動の違いなどを調べていく予定である。本年度は、約40cmの堆積物柱状試料の採泥器を自作し、さらに、この採泥器と、初年に開発した約1mまでの柱状試料を採取する方法で取った堆積物柱状試料について、表層から連続的に乱れのない、試科を採取できる器具を自作した。

そして、広島県西条盆地の11カ所のため池について、走磁性バクテリアの有無を調ベ、うち、厚い堆積物が確認できた6カ所から、これらの器具で、堆積物柱状試科を採取した。これらの堆積物について岩石磁気学的性質、なかでも、古地磁気学で重要な、堆積残留磁化獲得の堆積物による違いを、「凍結法」という新しく開発した方法で調ベた。「凍結法」では、磁場の下、同層順の2つの堆積物試料を互いに反平行の方位で置き、急速に凍結し残留磁化を測定することによって、固定されていない磁性鉱物粒子の寄与と、すでに固定されている磁性粒子の寄与を分離できる。ため池堆積物について、それらの寄与の深さに伴う変化を調べたところ、堆積物表層で既に、4割から7割程度の残留磁化が固定されていた。また、表層から1020cmの深さの範囲では、固定成分の変動は、含水率の変動と概ね負の相関を示した。それより深い部分では、固定成分が、安定な単磁区粒子から超常磁性粒子にかけての微小粒径の磁性鉱物量の指標となる帯磁率周波数依存係数と負の相関を示す柱状試料があった。堆積環境の違いが、含水率や微小粒径の磁性鉱物量を通して堆積物に反映され、それによって、固定成分の割合が単調に減少せず、深さによっては、一部の残留磁化獲得時期が前後する可能性が示された。現在までのところ、走磁性バクテリアの有無によって残留磁化獲得の仕方の違いに明瞭な差は観測できていないが、今後磁性鉱物に照準を合わせその差を明らかにすると共に、海底堆積物などに於いても、このような一部の堆積残留磁化獲得時期が前後する可能性があるのか調べていきたい。
走査トンネル顕微鏡を用いた低次元量子スピン系のボトムアップ構築と局所磁性観察

従来、磁石は「向きの自由度のみを持つスピンの集団」として捉えられてきたが、その描像では定性的にもその性質を説明できない低次元量子磁性体(もしくは量子スピン系)の研究が近年盛んに行われおり、化学的手法によって多くの磁性体が合成され調べられている。これに対し我々は、表面上に吸着させた磁性分子を構成要素とし、走査トンネル顕微鏡(STM)を用いて、理想的な低次元量子磁性体をボトムアップ構築し、その磁性を詳細に調べることを目指している。本研究ではその鍵となる技術である、原子・分子マニピュレーションとスピン偏極STMを確立した。スピン液体・朝永ラッティンジャー液体・ハルデンギャップなど様々な興味深い量子多体現象が注目されている低次元量子スピン系の研究舞台は、これまで化学的手法によるバルク試料が主流であった。本研究では、表面上に吸着させた磁性分子を構成要素とし、理想的な1次元、2次元量子スピン系を走査トンネル顕微鏡(STM)を用いてボトムアップ構築し、スピン偏極STMによる磁化測定、非弾性トンネル分光そして現在開発中の電子スピン共鳴STM(ESR-STM)を用いて、その基底状態および励起状態のエネルギー構造を詳しく調査する。これを通して、これまでバルク試料の3次元性に隠されて見えなかった基底状態の本質に迫ることが本研究の主な目的である。本年度は、まず研究室に現有の低温・強磁場下(最低温度2.6K、最高磁場11T)の走査トンネル顕微鏡(STM)に改良を加え、ESR-STMを行える環境を整えた。次に、Ag(111)表面の清浄化の条件出しを行い、走査トンネル分光(STS)によるAg(111)面の表面状態および表面定在波の低ノイズ・高精度観察を可能とした。さらに、Ag(111)表面に蒸着された有機分子ピセンの研究を通してSTMの性能を評価した。そして、ピセンの成長過程とそれに伴うAg(111)面の表面準位のエネルギーシフト、さらにカリウムをドープした際の電子状態の変化などの観測に成功した。また、この実験を通して、STS測定の高精度化・高分解能化を行った。また、スピン偏極STM探針として有力な、高純度のクロムの薄板を使ったクロム探針の作成法を確立することに成功した。スピン液体などの様々な興味深い量子多体現象が注目されている低次元量子スピン系の研究舞台は、これまではバルク試料が主流であった。本研究では、表面上に吸着させた磁性分子を構成要素とし、理想的な低次元量子スピン系を走査トンネル顕微鏡(STM)を用いてボトムアップ構築し、スピン偏極STMによる磁化測定、非弾性トンネル分光という測定手法を用いて、これまでバルク試料の3次元性に隠れて見えなかった基底状態の本質に迫ることが本研究の主な目的であった。本年度は、最終目的であるAg(111)表面上の吸着酸素分子のスピン偏極STMを行う上で、重要な参照試料となるコバルト(Co)ナノアイランドのスピン偏極STMの実験を主に行った。磁性探針には前年度に開発したクロムバルク探針を用いた。その結果、スピン偏極シグナルを明確に確認し、磁場依存のスピン偏極STM像を観察に成功した。さらに、その磁気コントラストの変化を磁場の関数でプロットすることで、Coナノアイランドの磁気ヒステリシス曲線を見積もることに成功した。その成果は、2013年の1月に行われた国際会議(Symposium on surface and nano science 2013)と日本物理学会第68回年次会において公表され、高い評価を得ており、現在論文投稿に向けて論文執筆中である。また、Ag(111)表面上でのAg単原子のマニピュレーションを成功させ、低温STMを用いたマニピュレーションの技術を確立した。この二つの主要な成果によって、ボトムアップ構築した低次元量子スピン系を調査する技術的な土台が整ったことになり、今後が期待される。また国内には、信頼できるスピン偏極STMの結果を安定に供給できるグループは無いので(国外でも数グループ)、本研究における成果は非常に意味深く、スピン偏極STMの拠点を国内に確立するための大きな一歩となった。現有の低温・強磁場の走査トンネル顕微鏡(STM)が故障中でかつ改良中(ESR・STMへ)であったことで、当初予定していたスピン偏極STMの実験をすぐに始めることが出来ず、装置の修理と改良の完了に時間がかかったため。24年度が最終年度であるため、記入しない。現在はSTMが非常に安定して動作しているので、申請当初に予定していた実験を急ピッチで進めて行く予定にしている。使用予定のAg(111)表面の清浄化は完了しているので、まずは測定対象である酸素分子をAg(111)表面に低温で吸着させ、その構造のSTM観察を行うところから開始する。

また、STM探針によるマニピュレーションを行う環境も整えたので、酸素分子の観察が終われば酸素分子のマニピュレーションを試みる予定である。原子のマニピュレーションが上手く行かない場合は、テストサンプルとして用いた酸素よりずっと大きな分子であるピセンを蒸着し、マニピュレーションを試みる。酸素分子の磁性を調べるための、スピン偏極STMの立ち上げとして、当初の予定通りAg(111)のMnの磁性を標準試料として用いる予定である。ただし、観察が困難である場合に備えて、スピン偏極STMのための標準サンプルが多く存在するW(110)を購入し、さらにW(110)の清浄化が可能なサンプルホルダーの開発も同時に行う予定にしている。24年度が最終年度であるため、記入しない。
嫌気的環境における有機塩素化合物の生分解過程

嫌気的環境において2,4,6トリクロロフェノール(2,4,6TCP)は還元的に脱塩素され,2,4ジクロロフェノール(2,4DCP)を経て,4クロロフェノール(4CP)と2クロロフェノール(2CP)に転換されることを確認した。このとき2,4,6TCPはその95%以上が4CPに転換され,2CPに転換される割合は5%以下であった。生成された4CPはほとんど分解されずに系内に蓄積したが,2CPはさらに脱塩素されてフェノールに転換された。2,4,6TCPの還元的脱塩素に対するメタン生成細菌(MPB)と硫酸塩還元細菌(SRB)の関与を調べたところ,2,4,6TCPから4CPと2CPまでの脱塩素反応はSRBが直接関与しているが,2CPのフェノールへの脱塩素反応はMPBによって行われた。MPBによる2CPの脱塩素過程でSRBによる硫酸塩還元が起こる場合,MPBの脱塩素活性は硫酸塩50mg/L程度から生成される硫化水素でも大きく低下し,100mg/L以上になると完全に停止した。硝酸塩存在下での2CPの生分解,すなわち硝酸塩還元(脱窒)と2CP分解との関連を調べた。電子供与体としての酢酸が存在する場合,硝酸の有無にかかわらず,2CPは消化汚泥により還元的に脱塩素され,フェノールに転換された。また,硝酸塩添加系で阻害剤(クロロホルム,BESA)によりMPBの活性を抑えると,硝酸塩は窒素に還元(脱窒)されるが2CPは分解されないことから,2CPはMPBにより還元的に脱塩素されることが確認された。一方,電子供与体(酢酸)が存在しない場合,硝酸塩を添加していない系では2CPの生分解は起こらないが,硝酸塩を添加すると硝酸塩還元とカップリングした2CP生分解,すなわち2CPの酸化的分解が起こることが明らかになった。本年度は2,4,6トリクロロフェノール(2,4,6TCP)の還元的脱塩素過程、その反応に関与する細菌、および硫酸塩還元反応や硫化水素の影響等について調べるため、嫌気消化汚泥を植種した回分式および連続式の反応器を用いて実験を行った。嫌気的環境において、2,4,6TCPは還元的に脱塩素され、2,4ジクロロフェノール(2,4DCP)を経て、4クロロフェノール(4CP)と2クロロフェノール(2CP)に転換されることを確認した。このとき、2、4、6TCPはその95%以上が4CPに転換され、2CPに転換される割合は5%以下であった。生成された4CPはほとんど分解されずに系内に蓄積したが、2CPはさらに脱塩素されてフェノルに転換された。2,4,6TCPの還元的脱塩素に対するメタン生成細菌(MPB)と硫酸塩還元細菌(SRB)の関与を調べたところ、2,4,6TCPから4CPと2CPまでの脱塩素反応はSRBが直接関与しているが、2CPのフェノールへの脱塩素反応はMPBによって行われることが明らかになった。さらに、MPBによる2CPの脱塩素にはSRB以外の真正細菌が間接的に関与している可能性があることがわかった。MPBによる2CPの脱塩素過程でのSRBによる硫酸塩還元が起こる場合、MPBの脱塩素活性は硫酸塩還元により生成される硫化水素の毒性により阻害を受けることが明らかになった。MPBの脱塩素活性は硫酸塩50mg/L程度から生成される硫化水素でも大きく低下し、100mg/L以上になると完全に停止した。

このように、メタン生成活性と比較してMPBの脱塩素活性は硫化水素に対してかなり感受性が高く、自然界あるいは処理プロセスにおいてもクロロフェノールの還元的脱塩素反応が硫化水素の影響を強く受ける可能性があるものと考えられる。本年度は,メタン生成細菌(MPB)による2クロロフェノール(2CP)の還元的脱塩素に及ぼすpHと温度の影響を調べるため,温度37°Cで50mg/Lの2CPに十分馴養した嫌気性汚泥を植種した回分式反応器を用いて,pHと温度をそれぞれpH7と温度37°Cを対照系として段階的に変えながら実験を行った。なお,嫌気的環境下で2CPがMPBにより脱塩素されることについては,昨年度の実験で確認した。まずpHの影響として,MPBによる2CPの脱塩素速度はpH7の系(対照系)が最も高く,pH8の系では脱塩素速度が大きく低下し,2CPが約40%分解したところで脱塩素およびメタン生成ともにほとんど停止することが分かった。一方,pH6の系では2CPの脱塩素速度が対照系に比べて約20%低下し,pH5になると2CPが約70%の分解を受けたところで停止した。また,pH5の系ではメタンの生成は見られなかった。つぎに温度の影響としては,温度37°Cの系(対照系)と45°Cの系では2CP脱塩素速度に違いはなく,脱塩素の結果生成されるフェノールの分解速度はむしろ45°Cの系の方が若干高いことが分かった。しかし,50°Cの系になると2CPの脱塩素に対照系の1.5倍の時間を要し,フェノールの分解速度は大きく低下した。一方,30°Cの系では2CPの脱塩素に対照系の2倍の時間を要し,フェノールの分解には1.5倍の時間を要した。さらに,25°Cになると2CPの脱塩素速度が大きく低下し,20°Cの系では2CPが約60%の分解を受けたところで停止した。これらの結果から,MPBによる2CPの脱塩素においてpHは67および温度は3745°Cが最適条件であることが明らかになり,2CPの脱塩素反応はpH5と8で停止し,また2CP脱塩素の最適温度はメタン生成の一般的な最適温度より高い範囲にあることが明らかになった。本年度は,硝酸塩存在下での嫌気性消化汚泥による2-クロロフェノール(2CP)の生分解,すなわち硝酸塩還元(脱窒)と2CP分解との関連を調べた。さらに,嫌気性条件下にある河川底泥を用いた2CPの生分解も調べ,昨年度までに行った消化汚泥による2CPの生分解との比較検討を試みた。電子供与体としての酢酸が存在する場合,硝酸塩の有無にかかわらず,2CPは消化汚泥により還元的に脱塩素され,フェノールに転換された。また,硝酸塩添加系で阻害剤(クロロホルム,BESA)によりメタン生成細菌(MPB)の活性を抑えると,硝酸塩は窒素に還元(脱窒)されるが2CPは全く分解されないことから,2CPはMPBにより還元的に脱塩素されることが確認された。一方,電子供与体(酢酸)が存在しない場合,硝酸塩を添加していない系では2CPの生分解は起こらないが,硝酸塩を添加すると硝酸塩還元とカップリングした2CPの生分解,すなわち2CPの酸化的分解が起こることが明らかになった。嫌気的環境において,2CPは電子供与体の有無によって,還元的脱塩素あるいは酸化的分解を受けることが分かった。河川底泥による生分解試験において,MPBの活性を阻害剤により抑えても2CPは分解されるが,真正細菌の阻害剤であるパンコマイシンを脱窒細菌や硫酸塩還元細菌を阻害しないレベルで添加すると,MPBのメタン生成活性は十分維持されているにもかかわらず,2CPの分解はほとんど停止した。消化汚泥による2CP分解とは異なり,河川底泥中には2CPの分解能を持つ真正細菌(脱窒細菌や硫酸塩還元細菌を除く)が存在し,逆にMPBはその分解能を持っていなかったことになる。
マイクロバブル浮選による放射性セシウムナノ吸着剤の高効率回収

放射性Csを含む汚染水の浄化においては、微細吸着剤により濃縮されるが、同吸着剤の回収が課題となっている。本研究では、マイクロバブルフローテーション(MBF)をゼオライト超微粉末あるは各種フェロシアン化金属塩に対して適用し、水中から浮上回収することを試み、その分離挙動を界面化学的に解析した。まず、各吸着剤のゼータ電位のpH変化が緩やかであることを見出し、Kイオンの陽イオン交換により同電位の負電荷が低下していると考えられた。このような吸着剤を陽イオン性捕収剤を用いてMBFにより浮上回収することを試み、回収率の高い範囲は負電位の大きな範囲と一致することから静電的相互作用が支配的であると指摘した。はじめに:福島第一原子力発電所の事故により、放射性物質が拡散され環境の水質を汚染しており、その対策が迫られている。現在、放射性Cs汚染水の除染方法として、Cs吸着剤微粒子によってCsを吸着処理する方法が行われているが、これらナノメートルサイズの吸着剤微粒子を回収することは困難とされており、これを迅速に回収する手法の開発が望まれている。本研究では、吸着剤としてゼオライト微粉砕物を選定し、マイクロバブル浮選(MBF)により回収することを目指すと共に、その浮遊挙動を界面化学的に検討した。実験:実験では、市販ゼオライト粉末を用いた。-5マイクロメートルに粉砕したものを濃塩酸で洗浄後濾過・乾燥したものをCs吸着剤として用いた。ゼータ電位測定は、顕微鏡電気泳動法より測定した。MBF試験には直径50 mm、高さ500 mmの円筒形アクリル製分離セルを有するMBF浮選試験器を用い、試験器の底部に設置した孔径0.5マイクロメートルのSPG膜から空気を75 ml/minで導入してマイクロバブル浮選を行った。結果及び考察:ゼオライトのゼータ電位について、pH 212の領域においてpHに関係なく負に帯電していることが確認できた。したがって、陽イオン性捕収剤であるドデシルアミン塩酸塩(DAC)を用いてMBFを試みたところ、DAC 30 ppmにおいてpH 2.412.2の広い範囲において回収率は8599 %でほぼ一定であったが、DAC 5、10 ppmにおいては高pH領域において浮上率が低下する傾向が確認された。ドデシルアンモニウムイオンは12付近のpH領域においては非解離のドデシルアミン分子の状態で存在し、捕収効果が消失するためと考えらるが、高濃度のDACの高pH域においても高回収率を示す原因については、捕収剤の静電的な相互作用以外の相互作用が働いているためと推察された。以上の傾向はCsイオンを添加しても何ら変化が無く、Cs吸着による影響はほとんど無いことが確かめられた。現在のところ、放射性セシウム汚染水の除染方法として、セシウム吸着剤微粒子によってセシウムを吸着処理する方法が主流となっているが、これらナノメートルサイズの吸着剤微粒子を回収することは困難とされており、これを迅速に回収する手法の開発が喫緊の課題となっている。本研究では、吸着剤としてフェロシアン化金属系の吸着剤を選定し、マイクロバブル浮選により回収することを目指すと共に、その浮遊挙動を界面化学的に検討を行った。実験:実験では、市販のフェロシアン化カリウムを等量の金属塩化物塩を添加して作製した懸濁液をそのままセシウム吸着剤を含む懸濁液として使用した。ゼータ電位測定には顕微鏡電気泳動法により行った。マイクロバブル浮選試験には、直径50 mm、高さ500 mmのアクリル製円筒形分離セルを有する試験器を用い、試験器の底部に設置した孔径0.5マイクロメートルのSPG膜モジュールから空気を25 ml/minで導入し、マイクロバブル浮選試験を15分間行った。結果及び考察:フェロシアン化第二鉄(プルシアンブルー)粒子のゼータ電位について、pH 37の範囲で負に帯電し、pHの増加とその絶対値を増加させる傾向を確認し、同粒子を回収する捕収剤として陽イオン性捕収剤であるドデシルアミン塩酸塩の使用が効果的であることを推察した。同捕収剤を用いてマイクロバブル浮選試験を行ったところ、推察通り、pH 47の領域で高い回収率を示し、セシウム吸着剤として使用したフェロシアン化金属微粒子の界面動電位すなわちゼータ電位が捕収剤の選定と回収率向上の最適化にとって極めて重要であることを指摘した。以上の効果は、ニッケルあるいは銅と金属の種類を変えてもその浮上特性の傾向は類似し、同様に考察できることを指摘した。平成28年度は、平成27年度に得られた結果を踏まえ、海水系の放射性セシウム含有排水を想定した高塩濃度溶液でのマイクロバブル浮選試験を行い、淡水系の排水を用いた前年度までの結果と比較と検証を行うことで、セシウムナノ吸着剤を効率よく回収するためのマイクロバル浮選の適用可能性を統括的に考察する。上述の流れは、ほぼ計画通りに推移している。放射性Csを含む汚染水の浄化プロセスにおいては、フェロシアン化系ナノ吸着剤により吸・収着処理される場合が多いが、同吸着剤の回収が課題となっている。そこで本研究においては、超微粒子にも有効なマイクロバブルフローテーション法(MBF)を吸着剤に対して適用し、水中から浮上分離・回収することを試み、その分離挙動を界面化学的に解析した。

実験では、各種フェロシアン化金属塩はフェロシアン化カリウムを所定の塩化物塩から合成し、ナノ吸着剤分散系模擬試料として用いた。ゼータ電位は顕微鏡電気泳動法により測定した。捕収剤としてドデシルアミン塩酸塩、起泡剤としてTriton X-100および4-メチル-2-ペンタノンを用い、円筒形セル底部からSPG膜モジュールを通じて所定の空気流量で所定時間通気することによりMBFを行った。回収率は浮選後のカラム内の濁度を濁度センサーで測定することにより算出した。実験結果として、まず、吸着剤のゼータ電位とpHの関係を検討し、ゼータ電位のpH変化が緩やかであることを見出した。一般に金属酸化物は解離性表面水酸基の存在により水素イオンと水酸化物イオンが電位決定イオンとして作用するためゼータ電位のpH変化は顕著であるが、フェロシアン化物は陽イオン交換能によって、カリウムイオンの吸収着によりゼータ電位の負電荷が低下していると考えられた。この界面動電学的特性を有する吸着剤を陽イオン性捕収剤を用いてMBFにより浮上回収することを試みた。その結果、回収率の高い範囲はゼータ電位の負の絶対値の大きな範囲と合致した。これは吸着剤のMBFで捕収剤の静電的吸着が支配的であると指摘し、また、塩基性条件下で回収率が低下していることについて、捕収剤イオンの分子化により捕収効果が消失することを考察した。放射性Csを含む汚染水の浄化においては、微細吸着剤により濃縮されるが、同吸着剤の回収が課題となっている。本研究では、マイクロバブルフローテーション(MBF)をゼオライト超微粉末あるは各種フェロシアン化金属塩に対して適用し、水中から浮上回収することを試み、その分離挙動を界面化学的に解析した。まず、各吸着剤のゼータ電位のpH変化が緩やかであることを見出し、Kイオンの陽イオン交換により同電位の負電荷が低下していると考えられた。このような吸着剤を陽イオン性捕収剤を用いてMBFにより浮上回収することを試み、回収率の高い範囲は負電位の大きな範囲と一致することから静電的相互作用が支配的であると指摘した。平成26年度は、主に粘土系鉱物の吸着剤を用いた浮選試験とその機構解明を行った。平成27年度からはフェロシアン化金属塩を用いた実験に、当初目的通りに移行する予定である。平成28年度は、前年度までの結果を踏まえ、フェロシアン化金属塩の界面動電位学的挙動とマイクロバブル浮選試験の浮遊特性との相関性をさらに把握し、高塩濃度溶液での介在物の影響を調査するとともに、フェロシアン化金属塩のマイクロバブル浮選による分離機構解明を行う。さらに、これらの結果を基に、実在する放射性セシウム含有排水を模した試験液を用いてマイクロバブル浮選試験を行い、本方法の実排水への適用可能性について調査を行う。資源エネルギー学平成27年度は、前年度の結果を踏まえ、フォロシアン化金属塩系ナノ粒子吸着剤の界面動電学的特性とマイクロバブル浮選(MBF)浮上特性の相関性の把握を行う。粘土系Cs吸着剤よりもさらに数十ナノメートルレベルに微細化したフェロシアン化金属系(フェロシアン化鉄=プルシアンブルー、フェロシアン化ニッケル、フェロシアン化銅など)のナノ粒子吸着剤のいくつかを選定し、平成26年度に調査を行った粘土系Cs吸着剤の浮上特性をもとに、ゼータ電位測定とその介在物(無機塩類)の影響についての調査を行い、浮選剤(捕収剤など)の吸着メカニズムについて検討を行う。
膜の曲率を制御する両親媒性ペプチドの創製：配列効果に基づいた設計原理の樹立と応用

生体膜の局所的な曲率変化は、細胞の形態や膜の物性に広く関与することで注目されている。本研究では、膜を介した多様な細胞機能の操作、メカニズムの解明につながると考えられる、生体膜の曲率を制御するペプチドの創製を目的とする。現在、曲率の形成・維持に関する分子メカニズムとして両親媒性へリックスが主要な役割を果たすことが多く示されているが、配列効果の詳細が明らかでない上、曲率変化の評価法も限られている。そこで、両親媒性へリックスペプチドの配列と曲率誘導能との関係についての包括的な検討を進めている中で、昨年度は、極性感受性蛍光プローブdi-4-ANEPPDHQ(細胞膜及び人工脂質膜両方において脂質のパッキング状態の評価に用いられる)を用いた解析の結果、アルギニンペプチドの膜透過促進効果を著しく示した正の曲率誘導性ペプチドは、細胞膜の脂質パッキング密度を低下させる効果をもつことが示唆された。本年度は、このパッキング密度の低下がアルギニンペプチドの膜透過促進の要因として寄与しているかどうか、および、両親性へリックスペプチドの配列とパッキング密度の低下効果との相関を明らかにすることを目的に検討を進めた。その結果、二次構造や配列と膜活性との相関は本ペプチドシリーズ中では断定することはできなかったが、アルギニンペプチドが、膜上でパッキング密度の低い領域に流入点を形成することが示唆され、パッキング密度の低下がアルギニンペプチドの膜透過促進の要因として寄与しうることが示された。28年度が最終年度であるため、記入しない。そこで、両親媒性へリックスペプチドの配列と曲率誘導能との関係についての包括的な検討、膜曲率変化の定量的な評価法の開発を行い、それらに基づく曲率誘導ペプチドの設計指針の樹立を目指す。本年度は、既知の曲率誘導・認識機能をもつ両親媒性へリックスペプチドの配列効果、及び膜活性と曲率誘導能との関係について検討を行うことに焦点を置いた。まず、アデノウイルス由来の曲率誘導ペプチドの構造活性相関に取り組んだ。疎水面における脂肪族アミノ酸からフェニルアラニンをはじめとする芳香族アミノ酸に置換した変異体ペプチドを合成し、各種物理化学的アッセイで検討を行った。結果、変異体ペプチドにおいてへリックス性が低下することがわかった。一方で、正曲率誘導性をもつペプチド存在下でアルギニンペプチドの膜透過が促進されるという報告に基づき、アルギニンペプチドの膜透過促進効果と曲率誘導能との関係について検討を行った。人工膜の形態変化を生じることが知られる細胞内小胞形成関連タンパク質の両親媒性へリックス領域7種類を採用し、相当する配列のペプチドをFmoc固相合成して用いた。示差走査型熱量測定によって各ペプチドの曲率誘導性の正負を、共焦点顕微鏡観察によって蛍光標識したアルギニンペプチドの膜透過性促進効果をそれぞれ評価した。結果、正の曲率誘導性を示す配列より、アルギニンペプチドの膜透過促進効果を示す配列が見出された。そこで、両親媒性へリックスペプチドの配列と曲率誘導能との関係についての包括的な検討を進めている中で、現在は、曲率誘導性をもつペプチドのアルギニンペプチドの膜透過促進効果について検討を行っている。昨年度に、正の曲率誘導性を示すペプチドからアルギニンペプチドの膜透過促進効果を示す配列が見出された。本年度は、この膜透過を促進する機構の詳細について明らかにするため、アルギニンペプチドの流入点における脂質のパッキング状態の評価を行った。細胞膜における評価に際して、極性感受性蛍光プローブdi-4-ANEPPDHQ(細胞膜及び人工脂質膜両方において脂質のパッキング状態の評価に用いられる)を導入した。解析の結果、アルギニンペプチドの流入点に相当する部分において特に、脂質のパッキング状態が低下することが示唆された。加えて、アルギニンペプチドの膜透過促進効果を示さなかった、両親媒性ペプチドは、細胞膜のパッキング状態にほとんど変化をもたらさないことが示唆された。培養細胞の膜及び人工脂質膜と、ペプチドとの相互作用による膜の物性変化をモニターする、環境応答型の蛍光プローブを用いた手法を確立した。その結果、各種小胞形成タンパク質由来の配列存在下でアルギニンペプチドの膜透過が促進される機構において、脂質パッキングの変化が寄与している可能性を示すことができた。アルギニンペプチドの直接膜透過機構に関して、これまでも脂質二重膜の物性や構造変化の重要性は指摘されてきたが、人工脂質膜を用いた評価法に基づく報告が主だった。

そのため今回、細胞膜をリアルタイムで観察することにより、脂質二重膜のパッキング状態の変化がアルギニンペプチドの直接膜透過に寄与している可能性を示すことができたことには、大きな意義があると考えられる。生体膜の局所的な曲率変化は、細胞の形態や膜の物性に広く関与することで注目されている。本研究では、膜を介した多様な細胞機能の操作、メカニズムの解明につながると考えられる、生体膜の曲率を制御するペプチドの創製を目的とする。現在、曲率の形成・維持に関する分子メカニズムとして両親媒性へリックスが主要な役割を果たすことが多く示されているが、配列効果の詳細が明らかでない上、曲率変化の評価法も限られている。そこで、両親媒性へリックスペプチドの配列と曲率誘導能との関係についての包括的な検討を進めている中で、昨年度は、極性感受性蛍光プローブdi-4-ANEPPDHQ(細胞膜及び人工脂質膜両方において脂質のパッキング状態の評価に用いられる)を用いた解析の結果、アルギニンペプチドの膜透過促進効果を著しく示した正の曲率誘導性ペプチドは、細胞膜の脂質パッキング密度を低下させる効果をもつことが示唆された。本年度は、このパッキング密度の低下がアルギニンペプチドの膜透過促進の要因として寄与しているかどうか、および、両親性へリックスペプチドの配列とパッキング密度の低下効果との相関を明らかにすることを目的に検討を進めた。その結果、二次構造や配列と膜活性との相関は本ペプチドシリーズ中では断定することはできなかったが、アルギニンペプチドが、膜上でパッキング密度の低い領域に流入点を形成することが示唆され、パッキング密度の低下がアルギニンペプチドの膜透過促進の要因として寄与しうることが示された。既知の曲率誘導・認識機能をもつ両親媒性へリックスペプチドをモデル配列として用いた検討により、今後の計画に重要な知見が得られた。正曲率誘導を介した膜傷害性をもつことが知られるアデノウイルス由来の配列を用いた実験では、疎水面における疎水性アミノ酸1残基置換によって二次構造が変化することがわかった。また、各種小胞形成タンパク質由来の配列を用い、アルギニンペプチドの膜透過性促進効果を指標として膜活性を比較検討した。この実験により、脂質のラメラ相から逆ヘキサゴナル相への相転移温度の変化を指標として判定される正または負の曲率誘導能だけでは、膜活性をもたらす曲率制御ペプチドとして不十分であることが示唆された。そこで、ペプチドー膜相互作用による膜物性変化をモニターするために、環境応答型の蛍光プローブを用いた手法を導入した。培養細胞の膜及び人工脂質膜ともに、時間・空間的に定量的な解析ができることが確認できたため、両親媒性ペプチド配列と膜相互作用に関して包括的な検討を行う上で、膜傷害性や膜への挿入の深さなどのアッセイに加えて有用な手法であると考えている。用いてきた7種類の両親媒性ペプチド配列のうち、特に顕著なアルギニンペプチドの膜透過促進効果を示したものに関して、その二次構造と膜活性との相関を検討する。アミノ酸置換によって二次構造が異なる変異体ペプチドを用意し、細胞膜の脂質パッキングの変化を誘導する性質と膜傷害性をそれぞれ評価する予定である。脂質パッキングの変化は、培養細胞及び人工脂質膜に同じ環境応答型の蛍光プローブを導入することでモニタリングを行う。
ＳＩＲＴ７阻害薬の設計、合成と生物活性評価

ヒストン脱アセチル化酵素の一つであるSIRTには、SIRT1-7の7種類のアイソザイムが知られているが、最近、SIRT7が、肝臓がんや乳がんの増殖に関与することが示された。したがって、SIRT7選択的阻害薬は抗がん剤として期待されている。本研究では、SIRT7の脱アシル化活性は、SIRT7とDNAやRNAとの結合により活性化されるという知見を基に、いくつかのチオアセチル型SIRT阻害薬-DNA結合分子複合体を設計・合成し、その中から、高い活性、選択性を示すSIRT7阻害薬を見出す。高いSIRT7阻害活性、SIRT7選択性を示す化合物については、細胞レベルの評価、動物実験レベルの評価を行い、抗がん剤としての有効性を確かめる。2018年度は、前年度までに設計したSIRT7阻害薬候補化合物の合成を行った。その結果、目的のペプチド系阻害剤候補化合物および小分子阻害剤候補化合物を計10化合物を合成した。さらにSIRT7活性評価系を構築することにも成功した。今後、合成化合物のSIRT7阻害活性評価、選択性の評価を実施する予定である。予定通り、設計化合物を合成することが出来た。合成化合物のSIRT阻害活性評価および他のアイソザイムに対する活性評価を行うことで、SIRT7選択的阻害薬を見出す。ヒストンのアセチル化は、がんなどの疾患に関与することが知られており、ヒストン脱アセチル化酵素(HDAC)阻害剤は、現在、皮膚T細胞性リンパ腫治療薬として臨床応用されている。しかし、HDAC阻害剤のがん治療効果は十分ではなく、副作用も多いことから、より強力かつ選択的なHDAC阻害剤が望まれている。HDACの一つであるSIRTには、SIRT1-7の7種類のアイソザイムが知られているが、最近、SIRT7が、肝臓がんや乳がんの増殖に関与することが示された。これらの研究成果を基に、SIRT7選択的阻害薬の創製を行った。まず、SIRT7阻害薬のドラッグデザインのために、SIRT7のホモロジーモデルを作成化学計算ソフトウェアを用いて作成した。つぎに、上記で作成したSIRT7ホモロジーモデルを基に小分子およびペプチド我型SIRT7阻害薬を設計した。設計した化合物の合成ルートを考案し、合成を開始した。今後、SIRT7阻害活性の評価、選択性の評価を実施する予定である。予定通り、SIRT7のホモロジーモデルを作製し、それを基に分子設計することができた。設計化合物を合成し、SIRT7阻害活性評価および他のアイソザイムに対する活性評価を行うことで、SIRT7選択的阻害薬を見出す。