hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
概均質ベクトル空間と代数体のイデアル類群の研究

ならびに3次体のイデアル類群の2-torsion部分群の階数の分布と密接に関係する興味深い概均質ベクトル空間であり,大野予想の類似の成立の可能性等について研究中である.Vを3次対称行列のペアのなすベクトル空間とする.群G=SL(3)×GL(2)はVに作用して,(G, V)は概均質ベクトル空間になる.Lを整数係数の3次対称行列のペアのなすVの格子とする.x=(x_1, x_2)∈Lに対して,2元3次形式Φ_x(u, v)をΦ_x(u, v)=det(ux_1+vx_2)によって定義する。これは整数係数の2元3次形式である.Γ=SL(3, Z)とおき,Γ⊂Gとみなす.そのとき,γ∈Γのx=(x_1, x_2)への作用は,γx=(γx_1^tx_1γ, γx_2^tx_1γ)によって与えられる。明らかに,Φγx=Φxである.そこで,与えられた2元3次形式Φに対して,Φx=ΦとなるようなペアxのΓ-同値類の個数はいくつあるかという問題が考えられる.J.Moralesはこの問題をもっと一般化して,いくつかの仮定の下で結果を出している.そこで,彼の仮定を設けないで何が結論されるかということを考察した.一般の整数係数2元n次形式に付随する整環がFrohlichによって定義された意味でweakly self dualであるための必要十分条件は,その2元n次形式が原始的であることを証明し,これを用いて,n次対称行列のペアの同値類の集合とn次代数体の整環のイデアル類群の2-torsion部分群の間の関係について考察した.特に,2次および3次対称行列のペアについて,Φが原始的でない場合についての結果を得た.この結果は,2001年7月にフランスのリール大学において開催された整数論に関する国際研究会であるJournees Arithmetiquesにおいて発表するとともに,学術論文として雑誌Acta Arithemeticaに掲載される予定である.
アナロジーによる学習・類推・発想:ニューラルネットと認知心理による同時研究

我々が開発したCSDF構造刈り込みの手法は、脳機能の本質に迫るとされる冗長削減原理の一形態と考える。本基盤研究では、この手法を洗練・改良した上で以下のような応用を行い、当初の目標は概ね達成されたものと考える。(A)アナロジー類推プロセッサアナロジーは認知科学、心理学、科学史、AIなどで研究されてきた。アナロジー類推を行う我々のニューロプロセッサは比較的シンプルで、そこでは抽象化内部モデルおよび具体⇔抽象の結合がCSDFの働きで自律生成されるという独自のものである。内部モデルへの引き込み等が起こることで、複合アナロジーや追加アナロジーの学習パラダイムにおいても有効であることが確認された。(B)独立成分分析(ICA)ICAもしくはBSSとは、混合された複数未知信号を分離抽出するという新IT技術である。我々の方法は、情報理論に基づいた従来法とは根本的に異なる。センサー信号を入力するオートエンコーダに恒等写像学習を行わせ、同時に、デコーダ部にCSDFを施す。すると、CSDFに抗して生き残った隠れ素子が源信号を再生する。また、デコーダ行列は混合行列を再生するので、デコーダ部は外部世界(源信号-センサ)の内部モデルとなる。従来法と比べて適応性・ロバスト性に富むことが特長で、音声や画像の実データを使った実験においてもある程度の成功を収めた。人間の知的精神活動で重要な役割を果たすアナロジーは論理や分析を伴わないで瞬時に頭の中で起こることが多い。これは視覚におけるパターン認識と似た特徴であり、脳のメカニズムの何かを物語るものと思われる。アナロジーは認知科学、心理学、教育学、科学史AIなどで研究されてきた。本研究の目的は、ニューラルネット工学と認知心理学の両方の方法により、アナロジーの理解に貢献することである。我々のANNは比較的シンプルであり、そこにはアナロジーを構成する事物の概念の相互関係に対して抽象化、抽象化内部表現モデルの生成、脱抽象化という自律プロセスが内在する独自のものである。その中核となるものは、本研究代表者が他の科研費研究テーマで開発したCSDFと呼ぶ多入力多出力ニューラルネットワークの構造淘汰(刈り込み)原理である。本年度は、上記の基礎事項を「太陽系と原子」、「家系図」、「位置関係(東西南北)」などに関する簡単なアナロジーについて確認した。また、複数組アナロジーの同時学習や追加アナロジー学習についても有効性を示す結果を得た。本研究が提出したアナロジーを行うANN(人工ニューラルネットワーク)は比較的シンプルで、そこにはアナロジーを構成する事物の概念の相互関係に対して抽象化、抽象化内部表現モデルの生成、脱抽象化という自律プロセスが内在する独自のものである。その中核は、本研究代表者が過去に開発したCSDFと呼ぶ多入力多出力ANNの構造淘汰(刈り込み)原理である。本年度は主に、これまでの本研究から派生したCSDFの応用に取り組んだ。その対象は、混合された複数の未知信号を分離抽出するという昨今注目を集めている新技術でICAあるいはBSSと呼ばれているものである。また、人間の脳内にも似たようなメカニズムが存在すると考えられている。我々のBSSの方法は、情報理論に基づいた従来のものとは根本的に異なる。センサー信号を入力としたオートエンコーダANNに恒等写像学習を行わせ、同時にデコーダ部分にCSDFを施す。すると、CSDFに抗して生き残った非線形隠れ素子が源信号を分離再生する。また、同時に、デコーダ行列は源信号-センサ間の混合行列を再現する。すなわち、隠れ層-出力層に発現する部分は外部世界(源信号-センサ)の内部表現モデルとなり、この点アナロジーの場合と一脈通じる。従来法と比べた技術的利点は、(1)幅広い種類の源信号に対処可能、(2)源信号の数は不明で良い、(3)高い適応性とロバスト性、などである。

本研究が提出したアナロジーを行うANN(人エニューラルネットワーク)は比較的シンプルで、そこにはアナロジーを構成する事物の概念の相互関係に対して抽象化、抽象化内部表現モデルの生成、脱抽象化という自律プロセスが内在する独自のものである。その中核は、本研究代表者が過去に開発したCSDFと呼ぶ多入力多出力ANNの構造淘汰(刈り込み)原理である。本年度は主に、咋年度からは、本テーマから派生したCSDFの応用に取り組んだ。その対象は、混合された複数の未知信号を分離抽出するという咋今注目を集めている新技術でICAあるいはBSSと呼ばれているものである。また、人間の脳内にも似たようなメカニズムが存在すると考えられている。我々のBSSの方法は、情報理論に基づいた従来のものとは根本的に異なる。センサー信号を入力としたオートエンコーダANNに恒等写像学習を行わせ、同時にデコーダ部分にCSDFを施す。すると、CSDFに抗して生き残った非線形隠れ素子が源信号を分離再生する。また、同時に、デコーダ行列は源信号-センサ間の混合行列を再現する。すなわち、隠れ層-出力層に発現する部分は外部世界(源信号-センサ)の内部表現モデルとなり、この点アナロジーの場合と一脈通じる。従来法と比べた技術的利点は、(1)幅広い種類の源信号に対処可能、(2)源信号の数は不明で良い、(3)高い適応性とロバスト性、などである。本年度は、これらの特長や利点を音声や画像の実データのケースについて実証することが出来た。
水田農業の総合的再編の方向と諸形態

本研究が問題とする水田農業の総合的再編の方向は、地域の自然風土条件によって多様であり、またそうあるべきである。したがって、本研究では全国各地域を対象とした調査研究の成果を土台として、実証・理論の両方法により総合的再編の方向と形態等を分析究明している。その理論的方法は、(1)『現代稲作と地域農業』や『空っ風農業の構造』等で提起した方法論の継承発展と90年代での有効性検証、(2)「夏は熱帯冬は亜熱帯」(マックス・フェスカ)という日本固有の自然条件(自然的個性)及び畑・山とも結びついた水田農業の伝統(歴史的個性)とそれらを現代化する担い手像(構造的個性)の解明、(3)米の貿易問題、農業の環境問題等をめぐる国際動向から現今の水田農業を逆照射し、21世紀を展望する水田農業像の提示、(4)その場合、農業技術研究の動向にも深く留意する等の4点に集約される。したがって、水田農業の総合的再編という概念には、以上の(1)(4)をふまえて新理論を構築するという意図が含意されている。そのような理論フレ-ムのもとで詳細な分析は、つぎの諸点を主軸として展開されている。(1)水田農業の地域分析(北海道、東北、関東・東山、東海、北陸、近畿、中国、九州及びそれらの小括)、(2)水田土地利用の総合的再編の方向と諸形態、(3)水田農業構造総合的再編の担い手問題、(4)水田農業の環境・土地問題(ヨ-ロッパの農業動向分析を含む)、(5)水田農業総合的再編の農産物価格政策と流通問題、(6)経済の国際化と水田農業(カリフォルニア、東南アジア稲作の分析と米貿易問題を含む)、(7)21世紀に向けての農業保護の新理念。いま焦眉の問題となっている米自由化の帰趨如何によっては、地域農業、地域経済が深い打撃を受けるだけでなく、国土と環境保全のうえでも看過できない影響が与えられる。本研究はこれらの問題も強く意識して行っている。1.水田農業確立対策期における農民諸階層の生産・労働・生活様式の具体相を明らかにし、今後の構造変動の潮流を展望するための調査を、各研究分担者が夫々の役割分担にもとづいて実施した。さらに、上・中流域に属する秋田県仙北郡太田町および広島県庄原市・比婆郡を対象とした営農集団、農家経営調査も、分担研究者の合同調査として実施した。合同調査の詳細については、目下分析とりまとめ中であるが、つぎのような知見が得られたと考えている。(1)営農集団を核とする地域農業の組織化のレベルによって、農作業、土地・水利用の計画化の程度が規定されている。(2)60年代は労働力結合、70年代は機械結合、80年代は土地結合といわれた営農集団の組織化契機の基軸は、90年代に入ると生活結合に変化しつつあることが確認された。(3)生活結合が重要な意味をもつようになった営農集団の今後の展開方向として、注目していくべきことは法人化の問題である。とくに高齢化社会への移行に伴ってこのことは重要になると思われる。なお、以上の調査結果については、4月12日に予定している全メンバ-の研究会で総合的検討する予定である。2.水田農業の地帯構成論、水田土地利用方式論、海外水田農業分析等についても、この研究会で分担者から報告を受け、上記の調査結果と結びつけながら、今後の研究深化の方法を吟味することになっている。

3.明年度については、本年度の調査で積み残された問題を補足することと併せて、合同研究会の開催を増し、全研究メンバ-の問題意識の一層の統一を図っていく予定である。1.水田農業確立対策期における農民諸階層の生産・労働・生活様式の具体相を明らかにし、今後の構造変動の潮流を展望するための調査を、各分担者が夫々の役割分担にもとづいて地域ごとに実施したほか、石川県能美郡川北町を対象とした合同調査も実施した。なお、この合同調査の詳細については、目下取りまとめ中である。2.1990年センサスの概要が発表されたことを機に、85年センサス結果と比較しながら、過去5ケ年間の構造変動の特徴について検討した。その詳細は省略するが、われわれが特に注目したのは、耕作放棄地が激増したこと、複合経営の増加が確認できること等であった。この2つは一般的にいえば前者は農業後退現象の指標として、また後者は農業経営の充実、発展の指標と目しうるのだが、現実の動きは果してそういえるのか(とくに複合経営の増加について)について、地域別・階層別に確認する作業が重要であることが指摘された。3.本年度の研究実施については、合同研究会をできるだけ積み重ね、研究分担者の問題意識の統一をはかることに留意した。合同研究会は計3回(4月、8月、12月)開催したが、そのなかで研究代表者は『「現代稲作と地域農業」の1980年頃と現在』と題する報告を行い、(1)日本の社会・経済の動きと農業問題、(2)「現代稲作」の現代をいまどう考えるか、(3)「地域農業」の現代的諸相、(4)「現代稲作と地域農業」以降の理論問題の素描等々をめぐる認識を深めた。また、12月の研究会では本研究の総括取りまとめ粗案を検討し、章別編成と項目別分担執筆者等について、おおよその案をつくった。なお、その確定は1991年4月に予定している合同研究会で行う予定である。1.水田農業の地域分析前年度と同様の問題意識と方法による実態調査を進め、とくに土地利用方式及び担い手像のあり方として集落営農の重要性を解明した。2.水田利用総合再編の方向と諸形態に関わり作物生産力論的考察、稲作側条施肥移植技術の経営的評価を行い、水稲連作田としての利用と水田輸作体系としての利用が土壌条件によって、その優位性を変えることを解明した。3.水田農業再編の担い手像について集落営農形態と企業形態の得失を地域調査にもとづき分析し、おかれた地域条件による経営形態の多様性を地域機能の発現の重要性、経営が企業的性格をもつ重要性を解明した。4.水田農業がもつ公益的機能評価および土地改良投資の動向公益的機能評価については、環境の価値評価に関わる従来の代替法、ヘドニック法、費用便益法に比較しながら、社会システム輸的接近方法を考察し、多次元総合評価法の有効性を考察した。5.カリフォルニア稲作をその発展プロセス、肥培管理、機械準備と作業の連関を中心に分析し、収穫作業が米の品質と収量を左右する主要因であることを検出した。
中学生や文系学生を対象とした体験型卓上型多目的電力送電システム教育装置の研究

現在、若年層の理科離れが進み、親から子供への連鎖が危惧されている。また、電力分野でも、原発事故以降、電力分野に興味関心を持つ学生が減少し、再生可能エネルギーやスマートグリットなど将来の新しい電力システムの構築に必要な人材が輩出されづらい状況となっている。そのため、本研究では、中学生を対象として、電力分野に興味・関心を向けてもらうための実験を、外出先や専門的な機器や道具のない中学校でも可能とするための教育的な実験装置の研究を行う。
病原細菌の新規染色体複製システムの解明

24年度はDNAマイクロアレイを用いた複製中の染色体DNAの定量を行なった。ウェルシュ菌strain 13をGAM培地中にて37°Cで培養を行い、増殖の活発な対数増殖期の染色体DNAを調製し、さらにコントロールとして静止期のDNAを調製した。両DNAを鋳型としCy5、Cy3でラベルしたcDNAを合成し、ウェルシュ菌DNAマイクロアレイにハイブリダイズさせ、本菌の全遺伝子領域ごとの両増殖時期のDNA量を定量し静止期を分母とした対数増殖期のDNA量を計算した。その結果、対数増殖期の複製開始点(ori)のDNA量は複製終止点(ter)よりも2倍程度多く、基本的なori-ter型の複製が進んでいることが示されたが、oriからterに至る途中の領域にもDNA量が多い部分、つまり部分的にDNA複製が起きている可能性のある領域が複数確認された。これらの染色体複製部位を詳細に解析するため、対数増殖期静止期における時間ごとの変化を解析した。これらの複製部位におけるDNA量は初期では複数の複製開始ピークが見られたが、時間とともにその数と大きさが減少し通常の複製パターンを示していくことが判明した。培養温度を30°Cに変化させ増殖速度を抑制すると、通常のori-ter型の複製パターンしか見られなかったことから、複数の複製開始ピークは増殖速度が速い時に現れる現象であることが推察された。さらに独立した実験として、ウェルシュ菌DNA断片をクロラムフェニコール耐性遺伝子に結合させて遺伝子ライブラリーを作成し、ウェルシュ菌に形質転換したところ、本来はDNAを複製できずに耐性菌の生育が見られないはずのところ、多数の菌が生育した。このことはこれらの菌内にあるDNAにDNA複製開始部位が含まれることを示唆しており、ウェルシュ菌DNAには自己複製部位が多数存在することが強く考えられた。当初の計画では、24年度にはマイクロアレイ実験を主として進め、ウェルシュ菌の染色体上に存在する複数の複製開始部位を詳細に解析するものであったが、研究を進めるにあたり非常に順調に結果が得られ、ウェルシュ菌染色体には複数の複製開始部位が存在することの確証が得られ、さらにこの複製部位が増殖速度の速い時期にしか見られないこと、30度程度の増殖速度の遅い条件では現れないこと、などのデータが再現性よく得られてきた。さらに当初計画に加えて、ランダムライブラリーを用いた実験により、ARS(自発的複製関連配列)のクローニングにも成功し、ウェルシュ菌染色体にはoriC以外にも自発的に複製を開始できる部位が複数存在する可能性を機能的な方面からも確認できたことにより、当初計画以上に研究が進展していると思われる。1.自律的複製領域(ARS)の同定:24年度に同定された染色体領域が本当に複製領域として機能するかを確認するため、ARSの同定および複製能の解析を試みる。すでにウェルシュ菌strain 13の染色体ライブラリーによる複製活性のスクリーニングを開始しているが、結果としてウェルシュ菌内でプラスミドとして複製され、Cm耐性を発現しCmプレートにコロニーを作るクローンが多数得られている。今後もARSが含まれるDNA断片を可能な限り集めるとともに、各断片の塩基配列を決定してゲノム情報と参照することにより、染色体のどの位置にARSが存在するのかを決定する。2. ARSの機能解析:染色体ライブラリーから200個程度の独立したクローンを得て、ARSの染色体上の位置が明らかになれば、先のマイクロアレイ実験で得られた複製ピークの位置情報と照合し、ウェルシュ菌染色体に存在するARSの位置と数を推定する。得られたARSから数種類を任意に選択し、それらの塩基配列を基にPCRにて様々なARSのdeletionを作製し、各deletion断片をウェルシュ菌に形質転換して複製に必要な最低限のDNA領域を同定し、ARSとして機能するDNA配列や領域を特定しウェルシュ菌のDNA複製に関与するori以外のARSの機能を明らかにしていく。3. ARSの構造解析:以上により得られた最小単位のARS塩基配列や本来のori配列などを相互に比較解析し、すべてに共通する塩基配列上の特徴や二次構造上の類似性を明らかにし、全ゲノム上でその配列に類似する部分をさらに検索してそのDNAをPCRで増幅しARS活性を調べる。これにより情報解析から推測されたARSの共通構造がウェルシュ菌のDNA複製機構に普遍であることが証明され、本菌のDNA複製が他の細菌とまったく異なる機構により行なわれていることが証明できると思われる。24年度の研究費の使用はほぼ計画通りに行なわれ、むしろ研究計画以上の成果を達成したと思われる。未使用分の研究費は180円とごくわずかであり、この研究費は25年度のピペットチップ分に使用する予定であり、25年度の研究計画には変更なく、目的達成のために予定通り使用していく。

これらの染色体複製部位を詳細に解析するため、対数増殖期静止期における時間ごとの変化を解析した。これらの複製部位におけるDNA量は初期では複数の複製開始ピークが見られたが、時間とともにその数と大きさが減少し通常の複製パターンを示していくことが判明した。培養温度を30°Cに変化させ増殖速度を抑制すると、通常のori-ter型の複製パターンしか見られなかったことから、複数の複製開始ピークは増殖速度が速い時に現れる現象であることが推察された。さらに独立した実験として、ウェルシュ菌DNA断片をクロラムフェニコール耐性遺伝子に結合させて遺伝子ライブラリーを作成し、ウェルシュ菌に形質転換したところ、本来はDNAを複製できずに耐性菌の生育が見られないはずのところ、多数の菌が生育した。このことはこれらの菌内にあるDNAにDNA複製開始部位が含まれることを示唆しており、ウェルシュ菌DNAには自己複製部位が多数存在することが強く考えられた。当初の計画では、24年度にはマイクロアレイ実験を主として進め、ウェルシュ菌の染色体上に存在する複数の複製開始部位を詳細に解析するものであったが、研究を進めるにあたり非常に順調に結果が得られ、ウェルシュ菌染色体には複数の複製開始部位が存在することの確証が得られ、さらにこの複製部位が増殖速度の速い時期にしか見られないこと、30度程度の増殖速度の遅い条件では現れないこと、などのデータが再現性よく得られてきた。さらに当初計画に加えて、ランダムライブラリーを用いた実験により、ARS(自発的複製関連配列)のクローニングにも成功し、ウェルシュ菌染色体にはoriC以外にも自発的に複製を開始できる部位が複数存在する可能性を機能的な方面からも確認できたことにより、当初計画以上に研究が進展していると思われる。1.自律的複製領域(ARS)の同定:24年度に同定された染色体領域が本当に複製領域として機能するかを確認するため、ARSの同定および複製能の解析を試みる。すでにウェルシュ菌strain 13の染色体ライブラリーによる複製活性のスクリーニングを開始しているが、結果としてウェルシュ菌内でプラスミドとして複製され、Cm耐性を発現しCmプレートにコロニーを作るクローンが多数得られている。今後もARSが含まれるDNA断片を可能な限り集めるとともに、各断片の塩基配列を決定してゲノム情報と参照することにより、染色体のどの位置にARSが存在するのかを決定する。2. ARSの機能解析:染色体ライブラリーから200個程度の独立したクローンを得て、ARSの染色体上の位置が明らかになれば、先のマイクロアレイ実験で得られた複製ピークの位置情報と照合し、ウェルシュ菌染色体に存在するARSの位置と数を推定する。得られたARSから数種類を任意に選択し、それらの塩基配列を基にPCRにて様々なARSのdeletionを作製し、各deletion断片をウェルシュ菌に形質転換して複製に必要な最低限のDNA領域を同定し、ARSとして機能するDNA配列や領域を特定しウェルシュ菌のDNA複製に関与するori以外のARSの機能を明らかにしていく。
「大国の代償等」等の歴史的分析を踏まえた日本の国家モデルの将来予測に関する基礎研究

1本研究の目的本研究は、21世紀におけるマルチ・ポラリゼ-ション及び高度技術社会の時代を迎えて、我が国がどのような国際国家として生きて行くのが最適であるかという基本的課題を実証的に追究することを目的とする。2本研究から得られた主な知見1)覇権国の変替は16世紀以降、イベリア勢力(ポルトガル又はパプスブルク・スペイン)、オランダ、イギリス〔1次〕,イギリス〔2次〕,アメリカと順次交替している。2)このように覇権国の交替が起こる学問的裏づけとしては、E。R。サ-ヴィスの「退縮理論(involution theory)」,すなわち環境に適応しようとして特殊化を深めて行く、そのことが新たな文化を生み出す可能性を自ら奪ってしますという理論が最も妥当性があると考える。3)コンドラチェフの長波との関連の下に、覇権システムのモデル化を試みた。その結果、覇権国の繁栄の中心的時期は、コンドラチェフの長波のあるピ-ク時から次のピ-ク時までのおよそ半世紀となっていることが分かった。一方、繁栄の中心的時期に至る前段階の覇権爭奪期も、およそ半世紀のサイクルを持っている。4)へゲモニック・パワ-については、一般的なトレンドとしては、一次的パワ-(経済力とその原動力となる技術力)、二次的パワ-(政治力とそれを担保する軍事力)、三次的パワ-(基礎的科学力を含む文化力)の順にその興亡が訪れる。R。
ノックアウトマウスを用いた血漿蛋白質群(PHBPとIHRP)の生理活性の解析

1)PHBPに関する研究PHBP(Plasma Hyaluronan-binding Protein)は、1996年に研究代表者らがヒト血漿より発見した。その構造は、3個のEGF、1個のクリングル、セリンプロテアーゼ・ドメインからなり、1個所切断されると、プロテアーゼ活性を発現する。しかし、まだ生体内での役割を解明できていない。そこで本研究においてPHBP遺伝子ノックアウトマウス(KO)を作製することで生理活性を解析することにした。本研究では、まずマウスPHBPの遺伝子構造を決定した。次に第一エクソンを含む約1kbをネオマイシン耐性遺伝子と組換えるためのターゲティングベクターを構築した。これを用いてPHBP遺伝子KO-ES細胞のクローニングに成功し、現在、KOマウスを作製中である。2)IHRPに関する研究3)GBP-28に関する研究上記の研究中にヒト血漿よりGBP-28(Gelatin Binding Protein of 28 kd)を発見した。GBP-28は脂肪細胞が特異的に発現しているmRNA・apM1として松沢ら(大阪大医)が報告した翻訳産物であった。後に松沢らは本蛋白質をアディポネクチンと命名した。昨年、本蛋白質は糖尿病薬になる可能性が発表され注目され始めたので、急遽、KOマウスを作成中である。初年度である平成11年度は、まずPHBPノックアウトマウス作成に集中することにした。1)マウスPHBP遺伝子のクローニングノックアウトマウスの作成に使用するE14系マウスのDNAからラムダファージ系ゲノムライブラリーを作成した。次に既に本研究者がクローニングしていたマウスPHBPcDNAをプローブとしてゲノムクローニングを行った。既に6クローンを得ており、その構造を解析したところ、既に決定していたヒトPHBPゲノム構造とイントロンの長さの違いを除けば極めて高い相同性をもっと結論できた。2)PHBP遺伝子ターゲティングベクタ一の構築べクター構築にはpLXNTKを用いた。これは選択用にヘルペスウイルス・チミジンキナーゼTKとネオマイシン耐性遺伝子Neoを含む。マウスPHBP遺伝子の第一及び二エクソンを含む約20kbのDNA断片を数種類の制限酵素で切断して、長腕用DNAと腕用DNAを作成した。長腕と単腕の間にある第一エクソンを含む約5kbをノックアウトするように設計した。次に両腕をプラスミドベクターにサブクローニングし、長腕DNAと短腕DNAの間にNeo遺伝子を挿入し、長腕側の末端にはTK遺伝子を結合させた。このように作成した夕一ゲティングベクターを大腸菌にて調製した。3)PHBP遺伝子ノックアウトマウスES細胞クローンの調製上記のターゲティングベクタ一を、E14由来ES細胞培養株にエレクトロポレーションにて導入した。非相同組み換えが起ると、TK遺伝子が挿入されるためにGANC感受性になるので、相同組み換えが起こったES細胞をNeo耐性・GANC耐性細胞として選択可能である。約2千万個のES細胞にトランスフェクション後、薬剤耐性選別して、127細胞クローンを得た。この全クローンを増殖させてから、PCR解析したが、正確な相同組換えを起こしている細胞は得られなかった。欠損させるDNA長が5Kbと長いのが、相同組換え率を下げたのではないかと推定して、現在、欠損DNA部位が短いべクターを構築中である。1) PHBP遺伝子ノックアウト(KO)マウスの作成昨年度まで失敗した原因は、KOする遺伝子長が長すぎたと考え、1kb長をKOするために、第一イントロン(約8kb長)の配列を決定して、適当な制限サイトを見つけた。これを用いてターゲッティングベクターを構築しなおし、ノックアウトES細胞のクローニングを行った。現在、キメラマウスを得るために検討中である。KOマウスの作製は未経験であるため、研究速度が遅いが、必ず作製すべく努力中であるので、もう少し時間をいただきたい。2) GBP-28遺伝子トランスジェニック(Tg)マウスの創製ヒト血漿から新規蛋白質PHBPを発見した後、同様の細胞外マトリックス成分を用いたアフィニティクロマトグラフィにより新規蛋白質GBP-28も発見した。

PHBPがヒアルロン酸に親和性を示すのに対してゼラチンに親和性を示す。この蛋白質は脂肪細胞特異的に発現しているmRNAの翻訳物であることが判明し、mRNA発見者の松沢ら(大阪大・医)はアディポネクチンと命名した。本蛋白質の機能が不明であるため、発現量を増加させた場合なにが起こるかに興味をもち、Tgマウスを作製したが、残念ながら優位な形質的違いを見出せなかった。3) GBP-28遺伝子アンチセンス・トランスジェニックマウスの創製KOマウス創製の前手段としてアンチセンスTgマウスを作製し、GBP-28発現を抑制した場合の影響を調べた。このアンチチセンスTgマウスは、栄養条件のストレスに耐性が弱いという興味深い結果が得られつつある。
材料工学と細胞生物学の融合による魚鱗コラーゲンマテリアルテクノロジーの構築

コラーゲン線維からなる魚鱗の階層構造を人工的に構築することを目的として、魚の鱗から抽出したコラーゲンを温度・pH・塩濃度を制御した流れ場の中で線維化させることで、一方向に配向したコラーゲン線維膜を形成させた。同時に、細胞がコラーゲンを分泌させる経路を世界で初めてその場計測する技術を確立した。また、魚鱗由来の細胞を培養することで、鱗の階層構造を構築するためには基板の形態が重要であることを明らかとした。本研究課題では,材料工学的に魚うろこの階層構造と類似したコラーゲン線維配向層状構造の構築並びに細胞生物学的に細胞が産出するコラーゲン線維配向形成及びその構造変換物質の探索を目的としている.本年度は,前年度に引き続き、流れ場中におけるコラーゲン線維形成を評価した.特に積層化に関して検討を行った。その結果、基盤としてガラスもしくはシリコンウェファーを用い、シリコン表面での配向性に優れることを明らかとした。積層化に関しては、作製したコラーゲン基材の剥離が問題となることから、さらなる条件最適化が必要であった。一方,金魚の鱗から単離した細胞を用いて,細胞染色並びにコラーゲン染色を行うことで、単離した細胞がコラーゲンを生合成していることをライブイメージにより明らかにした。蛍光抗体法により魚鱗由来の細胞で観察できることを世界で初めて示した。コラーゲンが核に局在している可能性、さらにコラーゲン線維との関係を検討している。通常の動物由来細胞と比較して、活動性が高いことから、ライブイメージ取得技術の最適化が必要であった。また、コラーゲン分泌に関する遺伝子にGFPを導入した細胞を調製することを試みている。本研究課題では,材料工学的に魚うろこの階層構造と類似したコラーゲン線維配向層状構造の構築並びに細胞生物学的に細胞が産出するコラーゲン線維配向形成及びその構造変換物質の探索を目的としている.本年度は,流れ場中におけるコラーゲン線維形成を評価した.ティラピアのうろこから抽出したアテロ化コラーゲンを用い,流れ場中におけるコラーゲン線維形成並びに配向性に関して検討した.コラーゲン溶液をいれた容器の角度を10度傾け,これを左右に周期的に傾斜させることで流れ場を作製した.底面部の温度及び容器内に設置したガラス表面の温度を制御した.配向性が最も高い値を示した条件は,底面部の温度が35°Cで周期時間が3.6秒/サイクルであることを見出した.また、基板とコラーゲン分子との相互作用力が重要であることを示唆していた.一方,実験モデルとして金魚から採取した鱗をそのまま培養し基質形成細胞の増殖能等を検討した.24時間培養すると細胞がシャーレ上に広がるが,長期培養(一ヶ月)では増殖しなかった.すなわち,得られた鱗基質形成細胞は細胞密度が粗になると死滅すること並びに増殖停止期であるG1期の細胞割合が70%以上であることを明らかとした.さらに,鱗基質形成細胞の株化に取り組んだ.SV40ウィルスのLarge T抗原を定常的発現ベクターのEF promoter下流にのせ,Lipofectamine2000を用いて鱗基質形成細胞に導入した.培地にG418を加えることにより,ネオマイシン耐性遺伝子を指標として安定的導入細胞の選別を行った.遺伝子導入効率は約10%程度であった.このことは,G418処理を継続することで細胞密度が粗となり,全ての細胞が死滅したと考えられる.G418の添加と除去を繰り返すことで,徐々に安定的導入細胞の割合を増やし株化に成功した.今後,株化細胞を用いた線維配向の構造変換物質探索を行う.本研究課題では、材料工学的に魚うろこの階層構造と類似したコラーゲン線維配向層状構造の構築並びに細胞生物学的に細胞が算出するコラーゲン線維配向形成及びその構造変換物質の探索を目的としている。最終年度は、これまでに引き続き、流れ場中におけるコラーゲン線維形成を評価した。流れ場を層流(レイノルズ数3.06×10-3以下)にしたとき、底面温度を35°Cにしたときに最も高い配向指数を示すコラーゲン線維膜が得られた。コラーゲン線維の直径は、温度と流速の関係により変化するが、流速を遅くすると(0.02m/s)線維系が120nmと太くなり、早くする(0.6m/s)と40nmと細くなることを明らかとした。これらは、コラーゲン分子の用いる基板への吸着とコラーゲン分子の自己組織化による線維形成の割合が関連していると考えられる。一方で、コラーゲンcDNAに二種類の蛍光タンパク質遺伝子を組み込んだプラスミドを作製し、NIH3T3線維芽細胞に発現させた。用いたプラスミドには、コラーゲンの本体部分が緑色(EGFP)に、C末端側には赤色(mCherry)になるように蛍光タンパク質を組み込んだ。C末端の細胞上部への排泄挙動が明確に観察され、Z軸方向に沿って分担化(極性化)が観察された。これにより、世界で初めてコラーゲン分泌プロセスのライブイメージング化に成功した。

また、分泌されたコラーゲンは、約100nm直径の線維を形成していた。26年度が最終年度であるため、記入しない。生体材料26年度が最終年度であるため、記入しない。当初予定の配向構造作製には成功しているものの、積層構造体の構築に至っていない。一方で、魚鱗由来細胞に関しては、コラーゲン分泌に関して解明が進められている。(理由)当初予定の配向構造作製,並びに鱗基質形成細胞の株化に成功しており,おおむね順調に研究は進展している.次年度以降,流れ場発生方法にポンプによる流路へと変更することで,さらに配向性を高めたコラーゲン線維構造の積層構造体を構築する.一方魚鱗から単離した細胞のコラーゲン分泌に関わる現象をライブイメージ化するため.GFP導入した細胞を培養し,繊維配向メカニズムを明らかにする。次年度以降,流れ場発生方法にポンプによる流路へと変更することで,さらに配向性を高めたコラーゲン線維構造を構築する.また,コラーゲン分子の糖鎖との関連を明らかにする.一方魚鱗には,形態・増殖能・運動能といった性質が全く異なる細胞種が予想外に多数存在していることを新たに見出した.この結果から,各細胞の単離法・同定法・培養条件を再検討する必要が生じたため,H24年度研究費の繰り越しにより補助員を増員し,研究を深化させることとした.
ニュートリノ質量分光に向けたマクロコヒーレンス増幅における幾何学的効果の検証

ニュートリノ物理における質量絶対値などの未解決問題は標準理論をこえる物理を構築するための重要課題として、今なお盛んに研究されている。これらの課題を解決しうる新しい手法として、ニュートリノ質量分光が提案されている。この過程が起こる確率は非常に小さいため、コヒーレンスによる増幅が計画されている。これまでコヒーレンス増幅は二光子放出を用いて研究されてきたが、本課題では三光子放出における増幅の検証を行う。三光子放出はコヒーレンス増幅の条件が複雑になるため、大きな幾何学的効果を示すことが予想される。この効果はニュートリノ質量分光で観測されるスペクトルにも影響を与えうるため、重要な課題である。
量子化学計算に基づいた多核金属錯体による分子素子設計指針の構築と物性予測

本年度は、まず、Niによる1次元多核錯体の磁性と伝導性に関して研究を進めた。磁性に関しては金属ー金属結合に由来するdσ並びにdδ軌道が担っており、さらに伝導性に関しては、錯体内のσ軌道のみならず、軸上配位子と金電極の非局在軌道が単分子伝導性に大きく寄与することを明らかにした。加えて、巨大多核金属錯体の電子状態並びに分子構造計算のための新規QM/QM'方の提案を行った。また、領域内で合成・測定された、錯体の機能発現機構の解明を行った。まず、西原ループのπ共役配位子を使った長距離電子移動錯体と棚瀬グループのAu4核錯体ならびにPd8核1次元錯体、大塩グループのシアン化物イオン架橋擬一次元Fe-Co錯体、オキソバナジウム環状錯体を主たる研究対象とした。まず、西原ループ錯体に関しては、π共役配位子を有する多核錯体の、非常に高い発光特性の原理解明を行った。まず、溶媒環境下でのDFT計算により分子構造を求め、TDDFT計算を実行した。その結果、エネルギー準位の異なる配位子間での電子移動が重要であることが明らかとなった。棚瀬グループの錯体に関しては、まず、様々な構造を有するAu4核錯体における吸収および発光特性をDFT計算とTDDFT計算により調べた。分子構造、発光波長、吸収波長とも実験と一致し、すべてAuの軌道により構成されるHOMO-LUMO間の遷移で説明された。またPd8核錯体に関しては伝導特性を調べるため、電極との接合に適した軸上配位子をDFT計算により探った。大塩グループの錯体に関しては、XMCDスペクトルの帰属をDFT計算により行い、その結果、錯体の電子状態・スピン状態を明らかにした。25年度が最終年度であるため、記入しない。多核遷移金属錯体は、次世代の分子素子として大変注目されており、その実現に向けた研究が活発に行われている。本研究は、その過程で最も基本的となる、「構造・電子状態・物性発現の相関」を量子化学計算により明らかにし、分子素子設計のための指針を導出することを目的とした。特に構造と電子状態及び磁性・伝導性・光物性の関係を切り口として研究を進め以下の(1)(5)の点で成果を上げた。(1)大塩先生のグループで合成された(VO)n環状錯体におけるVO間の磁気的相互作用を密度汎関数(DFT)法で見積もることを行った。特に、基底関数依存性をJ値から除く方法を開発し、既存の汎関数と基底関数を評価することに成功した。(2)大塩先生のグループで合成された、シアン化物イオン架橋Fe-Co環状4核錯体の電子状態、磁性そして光吸収特性をDFTおよびTDDFT計算により明らかにした。TDDFT計算により励起状態を探ることにより、810nmと819nmにFeイオンからCoイオンに遷移する2つのIVCTバンドがあることを示した。また、HS状態でFe-Co間の磁気的相互作用も求めることに成功した。(3)西原先生のグループで合成されたBODIPY配位子およびその類似配位子を用いたZn(II)錯体の分子構造・電子状態および電荷移動をDFTおよびTDDFT法により明らかにした。DFT計算の結果、heteroleptic錯体とすることで、HOMOとLUMOがうまく一つずつの配位子に局在し、CT遷移が起こりやすくなっていることを明らかにした。(4)棚瀬先生のグループで合成されたPd8核一次元錯体の電子状態および励起状態と分子変形や溶媒効果の関係をDFTおよびTDDFT法により明らかにした。

(5)巨大な巨大ビラジカル分子の構造最適化のために、低計算機コストで計算精度を上げる新規手法を開発した。本新学術領域研究「配位プログラミング」には平成22年度より参画させて頂いた。最初は基礎的な手法開発・検証から徐々に実在分子の計算へと進めることができている。平成24年度は、(a)西原グループの錯体に関しては、DFT法による分子構造の最適化と、分子軌道に解析による電子移動メカニズムの解明、(b)棚瀬グループの錯体では、TDDFT計算による電子状態解明と金電極との接合構造の設計、(c)大塩グループの錯体では、DFT計算による電子状態とJ値の詳細な解析、TDDFT法による励起状態解析を掲げて研究をスタートさせたが、上述の研究実績に記したように、概ね達成できているのではないかと考えている。論文も、共同研究者と連名で2報、自身のグループで4報の合計6報出版することができ、また、現在執筆中および執筆予定の論文も複数抱えていることからも、研究は概ね順調に進んでいるのではないかと思われる。当初の計画では、平成25年度は、より分子素子の設計指針構築を意識した研究を進める予定である。具体的には、(a)西原グループの錯体では、中心金属の組み合わせによるCTの効率化の予測と、実際に金電極を付けた電気伝導計算による伝導度の予測、(b)棚瀬グループの錯体では、I-V曲線の予測、(c)大塩グループの錯体では、光誘起電子移動に有効な軌道と構造変異の関係解明の3点が主たる内容である。これらは、さらに一段高い理論化学的にも高度な内容であるため、蓄積したデータと経験を生かし、研究を進めなければならない。経験、ノウハウなどは十分に得られており、その点は心配ないと考えている。加えて、得られた結果は速やかに実験研究へとフィードバックする必要があり、共同研究者の先生方とのさらに密接に連携をとることを予定している。また本年度は最終年度ということから、結果をより系統的にまとめることにより、総合的に分子素子開発に向けた設計指針を構築することも方針としている。25年度が最終年度であるため、記入しない。
複合負荷を受ける軸部品に対する二方向同時締結技術の開発

軸部品をモデル化した軸部材と円盤部材に対し、円盤部材の塑性変形により両部材を締結して一体化する工法において、単純な加圧動作だけで軸方向とねじり方向の二方向に十分な締結強度を得ることを試みた。周方向と軸方向に独立した溝を与えるAと、両者を組み合わせた形状を用いるBを検討した結果、A、Bとも二方向に母材と同等の締結強度が得られる加工条件が存在した。また、Bの方がより短い締結長さで同等の締結強度を達成できることが明らかになった。本研究では軸部材と円盤部材を塑性変形により締結して一体化する工法において,単純な加圧動作で軸方向とねじり方向の両方向に機械的なかみ合いを形成し,複合的な負荷を受ける軸部品にも適用可能な締結技術の確立を目指す.平成27年度は軸先端の周方向に歯形を,軸方向に段と溝を付与した焼入れ軸を用い,純アルミニウム製の円盤材との締結実験を行った.歯形部,段部および溝部の寸法形状は過年度の基礎実験で得られた結果をもとに決定した.歯形の終焉部に段部と溝部を与えることで,歯形部による周方向のかみ合い形成から連続的して軸方向のかみ合い形成を行うことが可能であった.得られた主要な結果を以下にまとめる.1.結合時の荷重線図から,段部の押し込みが始まる時点で荷重の増加が大きくなり,周方向よりも軸方向のかみ合い形成に要する荷重が高いことがわかった.2.溝部の充填は円盤材への段部の貫入深さとともに増加し,約80%の充填率で飽和した.一方,歯形部の充填は穴縁の成形代の位置よりも深くなり特に溝に近い位置ほど充填率が高くなる傾向が見られた.これは溝部に充填した材料の一部が歯形部へ流動したことを示し,歯形部と溝部の連成により双方の充填を補填することで結合荷重の過度な高まりを抑制する効果があると考えられる.3.結合体に対して軸の押し抜き試験およびねじり試験を行った.得られた荷重およびトルクからかみ合い部分のせん断強度を算出して母材(円盤材)のせん断強度と比較した結果,軸方向,周方向ともにかみ合い部の充填量が60%以上の条件で母材以上の締結強度が得られた.当初の計画に比べて段部の寸法形状のパラメータに関してまだ検討していない部分があるが,実施した条件範囲にて軸方向とねじり方向の両方向に対して十分な締結強度を実現できることが判明し期待された成果が得られている.本研究では軸部材と円盤部材を塑性変形により締結して一体化する工法において,単純な加圧動作で軸方向とねじり方向の二方向に機械的なかみ合いを形成し,複合的な負荷を受ける軸部品にも適用可能な締結技術の確立を目指す.平成27年度は軸に付与する歯型部,溝部,段部の寸法形状を適正に選ぶことで,軸方向およびねじり方向に対して母材と同程度の締結強度が得られることを示した.平成28年度は,前年度の軸形状を基準として段部および溝部の形状を変更し,軸方向強度への影響を調査した.得られた主要な結果を以下にまとめる.1.軸方向負荷を受ける部位の面積を同一として,軸の段部の形状を変化させた締結実験を行った.加圧面となる段部は軸に垂直とするよりも傾斜を与えた方が締結強度は増加した.しかし,段部をテーパにするとその分だけ締結部の長さは増加するため,強度を維持して締結長さを低減することはできなかった.また,段の幅を広げることで段部の押込み量を低減することも試みたが,成形荷重の増加や円盤部の反りの発生など他の問題が生じることがわかった.2.段部の直下に配置していた溝部を歯型部に細かい溝として分散させて配置した.軸方向負荷を受ける部位の面積が等しい条件で上記1の場合と強度を比較した結果,細かい溝を付与した方が軸方向の締結強度は低下した.溝の設置位置が歯筋方向に長く分布するため,段部から遠い溝部への材料流動が少なくなり,その部位の溝で十分なかみ合いが形成されないことが原因だと判明した.前年度で検討した段部および溝部の形状よりも締結強度を向上させることはできなかったが,段部の形状がかみ合い部の強度に及ぼす影響を明らかにすることができた.また,歯型部に細かい溝を多数分散させる方法に対しては具体的な改善策の見通しを立てている.本研究では軸部材と円盤部材を塑性変形により締結して一体化する工法において,単純な加圧動作で軸方向とねじり方向の二方向に機械的なかみ合いを形成し,複合的な負荷を受ける軸部品にも適用可能な締結技術の確立を目指す.平成27年度および28年度の成果として,周方向のかみ合いを形成する歯形部に隣接して,軸方向のかみ合いを与える溝部と溝部への充填を促す段部を追加した軸Aにおいて,軸方向およびねじり方向に母材と同等の結合強度が得られる加工要件を明らかにした.しかし,軸Aでは二方向のかみ合い部を独立して設けているため締結長さが長くなってしまう.

平成29年度はこの課題を解決するために,軸Aの溝部の代わりに歯形の歯筋部に微細な溝を分散させた軸Bを新たに提案し,締結強度を維持して締結長さの削減を試みた.得られた主要な結果を以下にまとめる.1.軸方向のかみ合いに関して,段部の押し込み量を増加するほど歯筋上に与えた溝部への充填率は向上したが,押込みが一定以上になると飽和傾向を示した.前年度の軸Aと比較すると,同等の結合荷重で微細溝に対して平均で75%程度の充填が得られた.軸方向負荷に対してこの充填部がせん断されることで十分な結合強度が得られた.2.ねじり方向の負荷に対して,締結長さを同等にして軸Aと比較すると,軸Bは軸Aの溝部にも歯形を設置できる分だけねじりトルクが向上した.また,軸Bにおいて歯筋長さを変えた実験では,歯筋長さに比例したトルクが得られた.3.軸A,軸Bを用いた結合体はいずれも軸方向およびねじり方向の負荷に対して,円盤材のかみ合い部がせん断されることが判明した.単一せん断面を仮定し,せん断を受ける面積から負荷方向のせん断強度を概算した結果,どちらの軸も二方向の負荷に対して母材と同程度のせん断強度が得られることがわかった.軸部品をモデル化した軸部材と円盤部材に対し、円盤部材の塑性変形により両部材を締結して一体化する工法において、単純な加圧動作だけで軸方向とねじり方向の二方向に十分な締結強度を得ることを試みた。周方向と軸方向に独立した溝を与えるAと、両者を組み合わせた形状を用いるBを検討した結果、A、Bとも二方向に母材と同等の締結強度が得られる加工条件が存在した。また、Bの方がより短い締結長さで同等の締結強度を達成できることが明らかになった。上記の方法では軸方向のかみ合いを得るために溝部と段部,さらに段部の押し込み代の寸法を確保する必要があり,結合に必要な軸方向寸法が増えてしまう.この点に関して,上記方法で締結強度を落とさずに溝部と段部の所要寸法を低減できる可能性を探るとともに,歯形部の歯筋に細かな溝を多数付与する新たな方法についても検討する.歯筋に細かな溝を多数配置する方法は,歯型部のみで軸方向と周方向のかみ合いを形成することができ締結部をコンパクトに設計できるメリットがある.今年度の知見をもとに段部からの距離に応じて材料流動が変化することを考慮して各溝の形状を最適化することで改善を図る予定である.また,本手法では軸方向とねじり方向に母材と同程度の締結強度が得られているが,これは各方向に個別に与えた負荷である.今後は複合的な負荷や周期的な負荷に対して各方向の強度を評価し,一方向だけのかみ合いとの比較から本手法の優位性を実証する予定である.塑性加工
多環性アルカロイドを用いた新機能性分子の創製

多様な植物資源に含まれる多環性アルカロイドを用いて新しい機能性分子を開発し,創薬リード化合物を開発することを目的として検討した.抗マラリア活性を有する新しい骨格のアルロイド類や脂肪的蓄積抑制作用を有するリモノイドを発見して活性評価を検討した.多様な植物資源に含まれる多環性アルカロイドを用いて新しい機能性分子を開発し,創薬リード化合物を開発することを目的として検討した.抗マラリア活性を有する新しい骨格のアルロイド類や脂肪的蓄積抑制作用を有するリモノイドを発見して活性評価を検討した.申請者は,メガダイバーシティセンターと呼ばれる生物資源の豊富な熱帯資源国にアクセスし,多様な植物資源を利用することで,新しい環骨格を有する多環性含窒素骨格を有する機能性分子を見出してきた.これらの多環性アルカロイドを用いて新しい多機能性分子を開発するとともに,既に数百種もの保有する未利用資源植物の抽出物ライブラリーを用いて,新しい機能性を有するアルカロイドを探索し,創薬リード化合物を創製することを目的として検討した.抗マラリア活性を有するCassiarin Aを創薬素材分子とした合成化学的手法による構造活性相関の検討を行った結果,Cassiarin Aの窒素原子に芳香環の置換したアナログに強い抗マラリア活性を見出した.また,マレーシアにて採集した熱帯未利用植物資源600種を用いてライブラリーを構築して,各種ヒト由来のがん細胞を用いた増殖阻害試験,抗炎症スクリーニング,血管平滑筋弛緩作用のスクリーニングを開始した.さらに、活性を示した植物抽出物のなかで,キョウチクトウ科Leuconotis griffithiiより細胞増殖阻害活性を示すBisleuconothine A,キョウチクトウ科Hunteria zeylanicaより血管平滑筋弛緩作用を示すBisnicalaterines BおよびC,キョウチクトウ科Alstoniapneumatophoraより抗炎症作用を示すAlsmaphorazine AおよびBを発見し,これらの新しい多環性アルカロイドの構造を解明した.申請者は,メガダイバーシティセンターと呼ばれる生物資源の豊富な熱帯資源国にアクセスし,多様な植物資源を利用することで,新しい環骨格を有する多環性含窒素骨格を有する機能性分子を見出してきた.これらの多環性アルカロイドを用いて新しい多機能性分子を開発するとともに,既に数百種もの保有する未利用資源植物の抽出物ライブラリーを用いて,新しい機能性を有するアルカロイドを探索し,創薬リード化合物を創製することを目的として検討した.また,マレーシア,インドネシアにて採集した熱帯未利用植物資源のスクリーニングの結果,活性を示した植物抽出物の活性成分の検討を開始した.インドネシア産のstemona javanicaに,NO産生阻害活性を見出し,活性成分としてアルカロイドstemofolineを単離した.さらに,マレーシア産のHunteria zeylanicaに,抗マラリア活性を見出し,活性成分としてビスインドール型アルカロイド,bisnicalaterine類を見出した.申請者は、メガダイバーシティセンターと呼ばれる生物資源の豊富な熱帯資源国にアクセスし、多様な植物資源を利用することで、新しい環骨格を有する多環性含窒素骨格を有する機能性分子を見出してきた。これらの多環性アルカロイドを用いて新しい多機能性分子を開発するとともに、既に数百種もの保有する未利用資源植物の抽出物ライブラリーを用いて、新しい機能性を有するアルカロイドを探索し、創薬リード化合物を創製することを目的として検討した。抗マラリア活性を有するCassiarin Aの関連アルカロイドを探索した結果、新たにCassiarin Fなどの新規骨格のアルロイドを発見した。また、Cassiarin Fの全合成を達成することにより構造を決定、,創薬素材分子として活性評価を検討した。また、マレーシア、インドネシアにて採集した熱帯未利用植物資源のスクリーニングの結果、活性を示した植物抽出物の活性成分の検討を行った。活性成分として、様々なアルカロイド、テルペノイドの構造を明らかにするとともに、生物活性の評価して作用機序の解析を行った。創薬素材分子の探索課程で見出したCassiarin類に関して,合成的手法と天然物化学的手法を用いることにより,より活性の高い化合物を見出した.また,未利用植物資源より活性植物抽出物を見出していることから,順調に研究が進行している.24年度が最終年度であるため、記入しない。スクリーニングによって見出した新たな未利用植物抽出物があり,引き続き活性成分の探索を検討する予定である.24年度が最終年度であるため、記入しない。
遷移金属錯体などの凝縮退系へも適用できる分子理論の開発

本研究の目的は、凝縮退系に対しても電子状態を高精度で記述する分子理論である多参照多状態摂動法を確立し、遷移金属錯体に代表される凝縮退系の計算の理論上の困難を解決すること、この方法により得られる化学反応のポテンシャル面の解析的微分法の開発をすることであった。本年度は、これらの目的に沿い、1.CrF6の構造に関する研究、2.ベンゼンの励起状態の研究、3.五員環化合物シクロペンタジエン、フラン、ピロールの励起状態の研究を行った。また、解析的微分法の開発は本年度はプログラム開発を行った。1.CrF6は現在実験的にも理論的にもその構造がOh型、D3h型であるか、興味が持たれている化合物である。従来理論的には、この二つの型のエネルギー差はわずかで、計算方法によって最安定構造が異なることが知られていた。我々は、多参照摂動法を用いて、Oh型が46kcal/mol安定であることを示した。この差は従来の方法と比較して大きく、CrF6の構造はOh型であるとはっきりと結論づけた。2.3.共約有機分子のUV領域にある励起状態も数eVの領域に多くのエネルギー準位のある凝縮退系である。ベンゼン、および、五員環化合物の励起スペクトル(励起エネルギー、および振動子強度)の計算を多参照摂動法を用いて行った。原子価・リュードベリ励起ともに、実験値と非常に良い一致を示し、励起エネルギーでは、最大誤差でもピロールにおける0.30eVであった。この精度は、多参照摂動法が、励起スペクトルの理論的同定に大きな役割を果たし得ることを示すものである。2についての論文は発表予定(印刷中)であり、1と3に関する論文が、現在投稿中である。