hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
核・細胞質間の分子コミュニケーション

細胞核と細胞質間の物質輸送のメカニズムを分子レベルで解明することは、細胞核の機能的構築を理解する上で重要である。そこで、核膜孔を介した蛋白質やmRNAの輸送に着目して研究を進め、以下のような成果を得た。1.核蛋白質輸送因子であるimportinβは、それ自身単独で核膜孔を出入りする分子であることがわかった。Ranに対するモノクローナル抗体を用いて、Ranは核と細胞質の間を常にサイクルしており、そのサイクルを阻害すると核蛋白質輸送が障害を受けることを生きた細胞で初めて証明した。さらに、p10/NTF2が、RanのGDP/GTP交換反応を抑制する因子、つまりRan-GDP dissociation inhibitor(Ran-GDI)として機能することを明らかにした。2.アポトーシス誘導に伴い、アポトーシスに特徴的な核の変性が起こるためには、能動的核蛋白質輸送が必要であることを示した。また、能動的核蛋白質輸送を利用した、核の変性を解析するin vitroアポトーシス誘導系を開発し、その系を用いて、核の変性を誘導する因子を分離・同定した。3.分裂酵母におけるmRNAの核外輸送変異株ptr6およびptr7の表現型と原因遺伝子産物の機能解析を進め、ptr6^+遺伝子産物は、転写調節因子であり、かつmRNA輸送にも関わる分子であることが推測された。4.転写因子IRF-3は、通常細胞質に留まっており、ウイルス感染によってはじめてリン酸化を受けて活性化し、核へ移行した後、コアクティベーターp300/CBPとの会合を通じて全く新しいシグナル伝達系を形成することを明らかにした。5.Rex/Revの核小体移行シグナル結合蛋白質SETは、核-細胞質間輸送関連蛋白質B23と同様に、細胞内でオリゴマーを形成して働き、その相互作用にはRan結合ドメインと相同性のある領域が関与することがわかった。細胞核と細胞質の間の情報交換の分子メカニズム解明は、細胞核の機能的構築を考える上で、極めて重要である。本研究は、このような視点に立って、以下のような成果を挙げてきた。1.核蛋白質の核への移行は、細胞質において、核蛋白質を中心に核膜孔ターゲティング複合体と呼ぶ大きな複合体が形成されて核膜にまで輸送されることが明らかとなった。この複合体を構成する2つの必須因子を同定し、それらを分子量から、PTAC58,PTAC97と名付けた。PTAC58は、核局在化シグナルを認識する分子であり、PTAC97は、PTAC58に1:1で結合して、核膜孔にまでその複合体を運ぶ役割を果たすことが明らかとなった。2.分裂酵母を用いて、mRNAの核外輸送に障害を持つ温度感受性変異株を分離し(mrt1、mrt3)、それぞれの変異を相補する遺伝子の分離に成功した。3.STAT関連の転写因子複合体ISGF3に着目し、この複合体がインターフェロン遺伝子のウィルス感染による転写活性化にも関与していることを明らかにした。また、この転写を抑制するクロマチン蛋白質の存在が示唆された。4.細胞質から核への情報伝達を考える上で、アポトーシスは1つの重要なモデル系になると考え、研究を進めてきたが、アポトーシスに関与するIceファミリー遺伝子として、ric-2,ric-3と呼ぶ遺伝子を同定した。5.蛍光物質で標識した核蛋白質を生きた培養細胞の細胞質にインジェクションした後、その動きをリアルタイムで解析するシステムの開発をスタートさせることができた。以上のように、主として、細胞質から核への物質輸送のメカニズムの分子レベルでの解明が進んだ。

細胞核と細胞質の間の情報交換のメカニズムを分子レベルで解明することは、細胞核の機能的構築を解明していく上で重要であると考え、主として、核膜孔を介した蛋白質やmRNAの輸送のメカニズムの解析を進め、以下のような成果を得た。1.細胞外刺激を受けてはじめて細胞質から核へ移行する蛋白質の代表として、転写因子の1つであるStat1に着目し、その輸送メカニズムを解析した。その結果、細胞質において核局在化シグナル(NLS)が認識されるステップが、SV40T抗原のように構成的に核内に運ばれる蛋白質と全く異なり、NLS受容体として分離された分子の1つであるNPI-1によって特異的に運ばれ、もう1つのグループに属するRch1は全く関与しないことがわかった。2.分裂酵母S.pombeを用いて、mRNA輸送に異常を示す温度感受性変異株を複数樹立し、その変異を相補する遺伝子の同定を行った。その結果、mrt-2とmrt-3と呼ぶ2つの株について、遺伝子が同定でき、それぞれ、細胞周期に関与する遺伝子であるpim-1^+とユビキチン活性化酵素E1のホモログであることがわかった。3.Bcl-2,Bcl-x_Lによって抑制される各種細胞死において、Bcl-2,Bcl-x_LはICEファミリープロテアーゼの活性化シグナル伝達経路を上流で遮断することにより、細胞死を抑制していることがわかった。また、細胞死において、核内で起こる変化を誘導するため、何らかの因子が能動的に核内に輸送されることが必要であることが明らかとなった。4.核膜孔に存在する巨大なRan結合蛋白質RanBP2は、核膜孔ターゲティング複合体の1つの構成因子であるPTAC97と結合することがわかった。以上のように、核一細胞質間物質輸送のメカニズムに関して、研究計画に沿った成果が得られた。細胞核と細胞質の間の物質輸送のメカニズムを分子レベルで解明することは、細胞核の機能的構築を解明していく上で重要である。そこで、核膜孔を介した蛋白質やmRNAの輸送機構の解析を進め、以下のような成果を得た。1.核局在化シグナルを認識する分子であるPTAC58(importin-α)は、大きなファミリーを形成する分子群であることがわかり、マウスで少なくとも5種類のアイソフォームを同定した。それらは、機能的には大きく3群に分類でき、それぞれ組織特異的な発現パターンを示すこともわかった。一方、PTAC97(importin-β)は、核蛋白質を運ぶばかりでなく、それ自身単独で、低分子量G蛋白質Ranの助けを借りずに細胞質から核へ移行する分子であることを明らかにした。2.分裂酵母S.pombeを用いてmRNA輸送に異常を示す温度感受性変異株を複数樹立し、その変異を相補する遺伝子の同定ならびに機能解析を進めてきた。その結果、prp1^+遺伝子は、スプライシング因子をコードするprp4^+,prp6^+,prp13^+遺伝子及び細胞周期に関与するcdc2^+遺伝子と遺伝的に相互作用することが示され、prp1^+遺伝子は、mRNAスプライシングと細胞周期の両者に関与することが示唆された。
流れのあるプラズマに関する安定性理論の数学的基礎

流れのあるプラズマに関する安定性理論の研究を行った.1887年にKelvinによって発表された解析手法が,線形プロファイルをもつ流れのあるプラズマについて一般解を与えることを数学的に示し,その手法に基づいて磁場閉じ込めプラズマ中の電流駆動不安定性,及び圧力駆動不安定性の解析を行った.流れによって作用素がエルミートでない場合にも,プラズマの線形運動が変形していくモードに分解できることを示した.これらのモードはエルミート作用素に対する指数関数から大きく外れ,過渡的な成長を示すと共に,漸近的には時間について代数的に減衰することを示した.すなわち,流れの効果がプラズマ中に内在する不安定性を安定化させるわけである.また表面波モデルを用いたKelvin-Helmholtz不安定性の解析において,従来見過ごされてきた連続スペクトルと点スペクトルとの非エルミートな相互作用による,共鳴現象が存在することを示し,数学的なスペクトル理論を構築した.非中性プラズマにおけるdiocotron不安定性についても解析を行った.固有値解析では流れによる不安定性が磁気シアーによって安定化されることを示した.初期値問題を数値的に解くと,作用素の非エルミート性から連続スペクトル同士の周波数縮退による共鳴現象が起こり,空間的に局在化する代数的な密度揺動の成長が起こることを示した.次に,相対論的速度をもつプラズマについて,高周波の波動は1次元縞状のソリトン解をもつ.これは中性流体において有名なKelvin-Helmholtz不安定性に類似した不安定性によって2次元に崩壊するが,その際に角運動量を生成する.この2次元解は非常に安定であり,それらが何らかの理由である距離以上に離れると,その角運動量は保存される.不安定性の非線形発展に関しても数値計算を行い,実際に縞状ソリトンから2次元の渦ソリトンの形成まで,時間発展を追うことによって角運動量の生成が起こることを示した.この研究に関してさらに論文を執筆中である.これは応用上,初期宇宙の角運動量形成に関連がある解として興味深いものである.流れのあるプラズマに関する安定性理論に関する研究を行った.1887年にKelvinによって発表された解析手法が,線形プロファイルをもつ流れのあるプラズマについて一般解を与えることを数学的に示し,その手法に基づいて磁場閉じ込めプラズマ中の電流駆動不安定性,及び圧力駆動不安定性の解析を行った.流れによって作用素がエルミートでない場合にも,プラズマの線形運動が変形していくモードに分解できることを示した.これらのモードはエルミート作用素に対する指数関数から大きく外れ,過渡的な成長を示すと共に,漸近的には時間について代数的に減衰することを示した.すなわち,流れの効果がプラズマ中に内在する不安定性を安定化させるわけである.また非中性プラズマにおけるdiocotron不安定性についても固有値解析を行った.ここでは流れによる不安定性が磁気シアーによって安定化されることを示した.次に,相対論的速度をもつプラズマについて,高周波の波動は1次元縞状のソリトン解をもつ.これは中性流体において有名なKelvin-Helmholtz不安定性に類似した不安定性によって2次元に崩壊するが,その際に角運動量を生成する.この2次元解は非常に安定であり,それらが何らかの理由である距離以上に離れると,その角運動量は保存される.これは応用上,初期宇宙の角運動量形成に関連がある解として興味深いものである.最後に,流れの無いプラズマにおける交換型不安定性の解析も行った.1999年に龍野らが行った研究では,円柱プラズマを仮定し,小さい磁気島等で圧力勾配が局所的に平坦化されているとすれば臨界安定点附近で固有モードがグローバルになるというものである.この研究は固有値問題を数値的に取り扱ったものであるが,今回,円柱プラズマに関する解析解,及びトロイダルプラズマに関する数値解を求めた.高次のモードに関しては粒子的な効果が働いて安定化されていると考えられるが,低モード有理面でのみ圧力が平坦化されるとすれば,圧力を局所的に平坦化することによって安定限界が数倍程度大きくなる.流れのあるプラズマに関する安定性理論の研究を行った.1887年にKelvinによって発表された解析手法が,線形プロファイルをもつ流れのあるプラズマについて一般解を与えることを数学的に示し,その手法に基づいて磁場閉じ込めプラズマ中の電流駆動不安定性,及び圧力駆動不安定性の解析を行った.流れによって作用素がエルミートでない場合にも,プラズマの線形運動が変形していくモードに分解できることを示した.これらのモードはエルミート作用素に対する指数関数から大きく外れ,過渡的な成長を示すと共に,漸近的には時間について代数的に減衰することを示した.すなわち,流れの効果がプラズマ中に内在する不安定性を安定化させるわけである.また表面波モデルを用いたKelvin-Helmholtz不安定性の解析において,従来見過ごされてきた連続スペクトルと点スペクトルとの非エルミートな相互作用による,共鳴現象が存在することを示し,数学的なスペクトル理論を構築した.非中性プラズマにおけるdiocotron不安定性についても解析を行った.固有値解析では流れによる不安定性が磁気シアーによって安定化されることを示した.初期値問題を数値的に解くと,作用素の非エルミート性から連続スペクトル同士の周波数縮退による共鳴現象が起こり,空間的に局在化する代数的な密度揺動の成長が起こることを示した.次に,相対論的速度をもつプラズマについて,高周波の波動は1次元縞状のソリトン解をもつ.これは中性流体において有名なKelvin-Helmholtz不安定性に類似した不安定性によって2次元に崩壊するが,その際に角運動量を生成する.

この2次元解は非常に安定であり,それらが何らかの理由である距離以上に離れると,その角運動量は保存される.不安定性の非線形発展に関しても数値計算を行い,実際に縞状ソリトンから2次元の渦ソリトンの形成まで,時間発展を追うことによって角運動量の生成が起こることを示した.この研究に関してさらに論文を執筆中である.これは応用上,初期宇宙の角運動量形成に関連がある解として興味深いものである.
遺伝性Wilms腫瘍症候群(PCS)のM期紡錘体チェックポイント異常の分子機構

染色分体早期解離症候群(PCS症候群)は我が国で発見された染色体不安定症候群で、ヒトにおける初めてのM期紡錘体形成チェックポイント欠損症である。患者由来の細胞は染色体分析で姉妹染色分体が高頻度に解離したpremature chromatidseparation(PCS)と多彩な異数性モザイクを示す。臨床的に小頭症・発達遅滞・Dandy-Walker奇形・Wilms腫瘍の合併を特徴とする。これまでに私たちは、PCS患者細胞株を樹立して、主主のM期チェックポイントタンパクおよびキネトコアタンパクの細胞内局在を免疫染色法で解析したところ、BubR1とp55cdcのキネトコアシグナルがほぼ消失していることを見いだした。PCS細胞株にBubR1遺伝子が存在するヒト15番染色体を移入すると、BubR1とp55cdcのキネトコア局在と、チェックポイント機能が正常化することを見いだした。一方、ごく最近Hanksらは、PCS症候群に類似した病態を示すMVA症候群患者にBubR1遺伝子変異を同定・報告した。私たちは日本人患者7例についてBubR1遺伝子の変異解析を行った。その結果、7例すべてにBubR1のヘテロな変異が同定された(一塩基欠失によるフレームシフト変異、スプライス変異および一アミノ酸置換)。しかしながら7例とも片側のアレルには変異は検出されなかった。そこでBubR1遺伝子近傍のハプロタイプ解析を行ったところ、変異の検出されないアレルは共通のハプロタイプを示すことが判明した。さらに変異の検出されないアレルはBubR1蛋白の発現量が低下していることがわかった。以上の結果から、PCS症候群のM期紡錘体チェックポイント異常はBubR1の発現低下(正常レベルの50%以下)が原因であることが明らかとなった。
パルスエバネッセント場を利用したナノメートル微粒子の相互作用解析

本研究では、ナノメートル微粒子に作用する力をパルスエバネッセント場を利用して直接測定し、さらには放射圧により制御した分子集合構造における集合構造形成ダイナミクスを解明することを目的とした。本年度は、前年度に試作したシステムにより、種々の分子集合体系ソフトマテリアルに集光レーザービームを照射し、放射圧によりコンホメーション、配向状態の変化を誘起するとともに、集合構造に作用する放射圧を測定した。捕捉用レーザー光の集光状態、偏光、強度を変化させ、放射圧による集合構造形成の最適化条件について検討した。放射圧により生成した分子集合構造にパルスレーザー光を照射して分子集合体内に含有させた蛍光色素を光励起し、コンホメーション、配向構造を解析した。気体・液体の過冷却による過飽和状態を生成し、レーザー光を集光して放射圧によりその相転移を試みたが、研究室に現有のCW-YAGレーザーでは実現困難であることがわかった。また、研究を遂行している中で、放射圧解析用のパルスエバネッセント場を照射するために、集合構造形成用の集光レーザービームの集光スポットを界面に近づけると、界面からの集光レーザービームの反射が放射圧に影響を与えていることが明らかとなった。このため、微粒子を分子集合構造のモデルとして用い、集光レーザービームと界面の距離を変化させて微粒子の位置を測定したところ、微粒子が安定に存在する位置が離散的に変化し、その周期は媒質中で形成される定在波の周期と一致することがわかった。今後、本研究で構築した計測システムを用いてさらに詳しく解析を行い、新しい光機能性材料の設計について検討する必要がある。本年度は、パルスエバネッセント場を利用した相互作用測定システムの試作及びその性能の評価を行った。倒立顕微鏡に全反射プリズムをセットし、QスイッチNd:YAGレーザーの第2高調波(パルス幅30ns,繰り返し周波数10kHz)を入射して、照明用のパルスエバネッセント場をプリズム・溶液界面に発生させた。また、Nd:YAGレーザーの基本波を倒立顕微鏡の対物レンズにより試料溶液中に集光し、測定対象となる微粒子をパルスエバネッセント場の存在するプリズム・溶液界面付近で弱く保持した。さらに、パルスエバネッセント場の微粒子による散乱光を4分割フォトダイオードで検出し、パルスレーザーに同期させたA/D変換ボードを介して微粒子の位置をナノメートルオーダーの精度で観測するシステムを開発した。システムの校正は1μmポリスチレン微粒子を用いて行った。微粒子が溶液中で激しくブラウン運動する様子を時々刻々計測しボルツマン分布を適用して熱力学的に解析することにより微粒子に作用する3次元ポテンシャルを得た。さらに、ポテンシャルの空間微分から相互作用を求めた。4μmポリスチレン微粒子及び従来の方法では測定不可能であった250nm酸化チタン微粒子について、光の放射圧のレーザー光強度依存性を測定した。その結果、レーザー光強度が大きくなると、より強い放射圧が作用して狭い領域に微粒子が捕捉される様子が観測され、理論的予測と一致した。従って、本システムが相互作用の解析に有効であることが確認できた。
複雑多様地面上の大気境界層内のエネルギー輸送の研究

1.地表面粗度群落の種類と密度のいろいろな場合について,熱輸送バルク係数を数値実験によって求めた.運動量輸送のバルク係数C_Mと熱輸送のバルク係数C_Hは共に無次元群落密度によって変化,ある密度で極大値をとる. C_MはいつもC_Hより大きな値をとる. C_Hが極大値になる群落密度はCMの極大値になる群落密度より大きい.これらの結果は野外観測結果と矛盾していない.2.V字形の谷の中を流れる夜間冷気流の三次元的な風速と気温の分布を観測した.尾根の風速が2.6m/s以下の時,冷気層内に典型的な冷気流が発生する.そのような冷気流の79の観測例を中心に解析した.谷内冷気層は二層に分かれる.最大風速の高さより下では風速は吹送距離によってあまり変わらないが,上部では吹送距離が大きくなると風速が増す.最大風速は冷気の強さの平方根に比例する.3.都市や田園集落のような非一様地表面の空気力学的粗度をロスビー数相似則を応用し,アメダスデータを解析して得ることができた.その結果,空気力学的粗度は粗度をつくる地表面の平均的な大きさに比例することが分った.これを日本全土に応用するには,国土地理院の土地利用データを利用すれば各地の空気力学的粗度を知ることができる.4.パーセルの概念を導入し,斜面冷気流の代表的厚さと流速の定式化を行うことができた.これら代表量は斜面の落差と冷気流の強さと斜面の空気力学的性質と一般場の大気安定度に依存する.多くの観測結果はこのパーセルモデルで整理することができた.5.積雪面の抵抗係数と熱交換バルク係数を実験的に決定した.抵抗係数は摩擦速度と雪面の幾何学的粗度の関数であることが分かった.熱交換バルク係数の幾何学粗度依存性は小さい.1.地表面粗度群落の種類と密度のいろいろな場合について,熱輸送バルク係数を数値実験によって求めた.運動量輸送のバルク係数C_Mと熱輸送のバルク係数C_Hは共に無次元群落密度によって変化,ある密度で極大値をとる. C_MはいつもC_Hより大きな値をとる. C_Hが極大値になる群落密度はCMの極大値になる群落密度より大きい.これらの結果は野外観測結果と矛盾していない.2.V字形の谷の中を流れる夜間冷気流の三次元的な風速と気温の分布を観測した.尾根の風速が2.6m/s以下の時,冷気層内に典型的な冷気流が発生する.そのような冷気流の79の観測例を中心に解析した.谷内冷気層は二層に分かれる.最大風速の高さより下では風速は吹送距離によってあまり変わらないが,上部では吹送距離が大きくなると風速が増す.最大風速は冷気の強さの平方根に比例する.3.都市や田園集落のような非一様地表面の空気力学的粗度をロスビー数相似則を応用し,アメダスデータを解析して得ることができた.その結果,空気力学的粗度は粗度をつくる地表面の平均的な大きさに比例することが分った.これを日本全土に応用するには,国土地理院の土地利用データを利用すれば各地の空気力学的粗度を知ることができる.4.パーセルの概念を導入し,斜面冷気流の代表的厚さと流速の定式化を行うことができた.これら代表量は斜面の落差と冷気流の強さと斜面の空気力学的性質と一般場の大気安定度に依存する.多くの観測結果はこのパーセルモデルで整理することができた.5.積雪面の抵抗係数と熱交換バルク係数を実験的に決定した.抵抗係数は摩擦速度と雪面の幾何学的粗度の関数であることが分かった.熱交換バルク係数の幾何学粗度依存性は小さい.1.盆地内大気混合層の発逹と夜間冷気層形成の熱収支的観測会津盆地において低層ラジオゾンデで大気混合層の発達と夜間冷気層の発達を観測するとともに、地表面の熱収支観測を実施し、盆地周辺の斜面が地域熱交換総量に及ぼす効果が大きいことを明らかにした。2.現実の多様地面の空気力学的粗度の決定関東地方から東北地方の気象庁アメダス観測所の風速資料及び特別に観測した各地の風速資料を解析し、ロスビー相似則を応用して広域を代表する地表面粗度を評価した。3.各地斜面流と山風のパラメータ化各地で観測した斜面流と山風を、地形と地表面状態を用いてパラメータ化し、斜面距離100メートルから数百キロメートルの南極大陸斜面の風をうまく表現することができた。4.盆地冷却のパラメータ化数値シミュレーションの手法を用いて、盆地冷却が地形と地表面状態によってどのように違うかを明らかにした。この結果と各地の盆地における観測を比較したところ、ほぼ満足できた。5.粗度群落構造と熱交換速度の関係数値モデルによって粗度群落構造と熱交換係数との関係を調べた。熱交換速度が最も大きくなるのは、群落密度が適当な大きさのところであり、運動量交換速度が最大になるところとはずれることが明らかになった。また、多くの観測資料を整理し、数値モデルの結果とも比較した。
相同的組換えの活性化点とその活性化機構の研究

従来より,相同的組換えは染色体全体に均等にではなく,局在化して起こることが観察されてきた.この現象に対する分子レベルでの実験的根拠としてλファージのX(カイ)配列がある.このX配列(5-GCTGGTGGT-3)はλファージ上でその前後約10KbのDNAの相同的組換えを活性化し,極性を有することが知られている.一方我々は最近大腸菌のRNaseH欠損変異株を解析する過程で,この株特異的に活性化する相同的組換え点の存在を示唆する以下の様な結果を得た.つまり染色体DNA断片中には,自律複製能のないK^r_mDNA断片と結合し,環状DNAとしてRNaseH欠損株にトランスフォーメーションした場合,それが染色体に組込まれたもの以外に,逆に組換えで再度プラスミド状DNAとして回収されるもの(環状化活性)があることを見出した.当初このDNA断片には自律複製能があると考え,誤ってoriHと名付けたが,分離した8種のoriHDNA断片のうち7種が複製終結点(terC)領域に位置していた.本研究では, oriHDNAを含め, terc領域(300Kb)全域から, 20種以上のDNA断片を選択し, RNaseH欠損株中での「環状化活性」と同時にλファージ上での「X活性」の有無を調べ,両者の関係を明らかにしようとした.その結果,環状活性(+)の10種のうち1種を除き全てX活性(+)であったが,環状化活性(-)のもの12種のうち, X活性(+)5種, (-)7種と分離した.またX活性(+)の8種のうち, 5種が極性を示し,残りは両方向性を示した.さらに以上のX活性の程度は,既知のそれとほぼ等しいこと,宿主がRNaseH欠損株であろうとなかろうと,その活性に変化がないこと,環状化活性(+)の1クローンの塩基配列を決定したところ, X配列が予想通りの向きで見出されたこと等から,環状化活性点は, X配列又はX様配列でありRNaseH欠損下では, terc領域に比較的局在するそれらがなんらかの機構で活性化されると考えられる.従来より,相同的組換えは染色体全体に均等にではなく,局在化して起こることが観察されてきた.この現象に対する分子レベルでの実験的根拠としてλファージのX(カイ)配列がある.このX配列(5-GCTGGTGGT-3)はλファージ上でその前後約10KbのDNAの相同的組換えを活性化し,極性を有することが知られている.一方我々は最近大腸菌のRNaseH欠損変異株を解析する過程で,この株特異的に活性化する相同的組換え点の存在を示唆する以下の様な結果を得た.つまり染色体DNA断片中には,自律複製能のないK^r_mDNA断片と結合し,環状DNAとしてRNaseH欠損株にトランスフォーメーションした場合,それが染色体に組込まれたもの以外に,逆に組換えで再度プラスミド状DNAとして回収されるもの(環状化活性)があることを見出した.当初このDNA断片には自律複製能があると考え,誤ってoriHと名付けたが,分離した8種のoriHDNA断片のうち7種が複製終結点(terC)領域に位置していた.本研究では, oriHDNAを含め, terc領域(300Kb)全域から, 20種以上のDNA断片を選択し, RNaseH欠損株中での「環状化活性」と同時にλファージ上での「X活性」の有無を調べ,両者の関係を明らかにしようとした.その結果,環状活性(+)の10種のうち1種を除き全てX活性(+)であったが,環状化活性(-)のもの12種のうち, X活性(+)5種, (-)7種と分離した.またX活性(+)の8種のうち, 5種が極性を示し,残りは両方向性を示した.さらに以上のX活性の程度は,既知のそれとほぼ等しいこと,宿主がRNaseH欠損株であろうとなかろうと,その活性に変化がないこと,環状化活性(+)の1クローンの塩基配列を決定したところ, X配列が予想通りの向きで見出されたこと等から,環状化活性点は, X配列又はX様配列でありRNaseH欠損下では, terc領域に比較的局在するそれらがなんらかの機構で活性化されると考えられる.
高時間分解ジッターフリーポンプープローブ分光法の開発と応用

本年度の研究計画として1)ジッターフリーポンプープローブ光学系の構築2)性能評価と物性測定への応用を挙げた。現時点で1)および2)の両方を完了している。従来のポンプープローブ法に比べて本分光法は厳密に2台のフェムト秒レーザーを同期させる必要がない、ポンプ光とプローブ光の波長の組合せを全く任意に選択できる、簡単な操作で瞬時に観測したい時間領域(13ナノ秒からサブピコ秒まで)を変更できる、モーター駆動の光遅延系を用いないので機械的ノイズの影響を受けない等の利点を持っている。次にGaAs/AlGaAs多重量子井戸構造半導体を試料とし、そのスピン緩和を室温で測定することに成功した。重い正孔励起子を共鳴励起した場合の結果はロックインアンプを用いた従来の方法での結果と一致した。また軽い正孔励起子を共鳴励起し、重い正孔励起子のエネルギー位置でプローブした場合、スピンのメモリーが測定のS/Nの範囲では完全に消失していることが分かった。現在さらに検出感度を挙げる努力をするとともに、試料を低温に保ちスピン緩和のダイナミクスについてスピンメモリーの伝達に注目して研究を行っている。
咬合低下,Hypermobilityに伴う家兎顎関節の病態変化

下顎頭のhypermobilityによる病態変化の研究を始めたのは臨床においてヒト下顎頭は最大開口では大部分が関節結節を越えいわゆるhypermobilityの状態にあることがわれわれの研究より判明したためである。そこでこのhypermobilityが顎関節症と何らかの関わりをもっているのではないかと考え、動物実験を計画した。実験動物としてラットを使用し上下切歯の切断でhypermobilityを与えることにした。この処置でラットは食物の摂取で上下の切歯咬合をするため下顎切歯が前方に移動し、前方位をとらざるをえなくなる。切歯切断は5-7日に一度の割合で行ない、処置後一か月、三か月で観察した。その結果処置後一か月ではコントロール群に比し明瞭な差異を認めなかったが、処置後三か月群では関節円板後部の滑膜組織のヒダ状増殖や滑膜の重層化を認めた。すなわち滑膜炎が生じたことになる。この所見はH・E染色のみの所見であり、今後この顎関節滑膜炎とそれにともなう下顎頭、関節結節の硬組織および関節円板組織について組織化学的に検討していく予定である。同時に滑膜組織の病態がより長期間続いた場合の観察が必要と考えられたので、並行して実験を開始した。すなわちラット上下切歯の切断方法は同じで、観察期間は3か月、5か月、7か月、9か月とした。その結果、3か月群と9か月群では予想に反して滑膜組織に変化には殆ど差を認めず、滑膜組織のヒダ状増殖の程度もほぼ同じであった。しかし実験の遅れから詳細な検討がなされてないので早急に行なっていく予定である。もし長期のhypermobilityでも関節円板に大きな病理変化が生じないのであれば、臨床で考えられている下顎頭のhypermobilityによる関節円板の病変の可能性に疑問が出るかもしれない。あるいはhypermob-ilityのみでは顎関節に外傷性変化をおこしえないので、他の要因も考慮した実験方法も考える必要がある。平成2年度の当初の計画調書では実験動物として咬合異常およびHypermobilityを家兎に与える予定であったが、しかし実際にやってみるとこの処置を長期にわたって与えることは困難であることが判明した。実験モデルは単純な操作でおこなえるものが再現性もあり良好と考えられたため、実験方法について再吟味した。その結果、実験動物およびその方法について修正せざるをえなかった。そこで実験動物としてラットを調用し上下切歯の切断でHypermobilityを与えることにした。この処置でラットは食物の摂取で上下の切歯咬合をするため下顎切歯を前方に移動するが、切歯の切断により前方位をさらざるをえなくなる。切歯切断は5ー7日に一度の割合で行ない、処置後一か月、三か月で観察した。その結果処置後一か月ではコントロ-ル群に比し明瞭な差異を認めなかったが、処置後三か月群では顎関節円板後部の滑膜組織のヒダ状増殖を認めた。また滑膜炎にともなう関節頭、関節結前の骨組織および円板組織の組織化学的変化も予想されるため現在検索中である。今後はこの病変をもっと強く生じさせ、また長期に及んだ場合の観察が必要であり、現在以下の実験を行なっている。ラット上下切歯の切歯を3ー4日に一度にし、より高頻度にする。観察期間は3か月、5か月、7か月、9か月とする。

また平成2年度に行なった著者らの方法で顎関節後部結合組織に滑膜炎の発生することが確認されたが、平成3年度はラットに同処置を行ない、滑膜炎の初期病変について電顕的に見ていく予定である。平成2年度の当初の計画調書では実験動物として咬合異常およびHypermobilityを家兎に与える予定であったが、しかし実際にやってみるとこの処置を長期にわたって与えることは困難であることが判明した。実験モデルは単純な操作でおこなえるものが再現性もあり良好と考えられたため、実験方法について再吟味した。その結果、実験動物およびその方法について修正せざるをえなかった。そこで実験動物としてラットを使用し上下切歯の切断でHypermobilityを与えることにした。この処置でラットは食物の摂取で上下の切歯咬合をするため下顎切歯を前方に移動するが、切歯の切断により前方位をとらざるをえなくなる。切歯切断は5ー7日に一度の割合で行ない、処置後一か月、三か月で観察した。その結果処置後一か月ではコントロ-ル群に比し明瞭な差異を認めなかったが、処置後三か月群では顎関節円板後部の滑膜組織のヒダ状増殖を認めた。すなわち滑膜炎が生じたことになる。今年この顎関節滑膜炎とそれにともなう関節頭、関節結節の骨組織および円板組織の組織化学的変化について学会発表を予定している。さらに昨年より同方法を一部修正してより長期の実験を開始している。すなわちラット上下切歯の切断を3ー4日に一度にし、より高頻度にし、観察期間は3か月、5か月、7か月、9か月とした。現在この実験は終了し、3か月から9か月までの組織標本を作成しているところである。平成2年度、3年度に行なった著者らの方法で顎関節後部結合組織に滑膜炎の発生することが確認されたが、平成4年度はそれ以上の種々の変化が生じていることが予想される。また滑膜炎の初期病変についても電顕的に見ていく予定である。当初の計画調書では実験動物として咬合異常およびHypermobilityを家兎に与える予定であったが、この処置を長期にわたって与えることは困難であることが判明した。そして種々な動物でhypermobilityを与える方法を模索した結果、実験動物としてラットを使用し上下切歯の切断でHypermobilityを与えることにした。この処置でラットは食物の摂取で上下の切歯咬合をするため下顎切歯を前方に移動するが、切歯の切断でより前方位をとらざるをえなくなる。この状態では下顎頭は下顎窩を逸脱している。切歯切断は5-7日に一度の割合で行ない、処置後一か月、三か月で観察した。その結果処置後一か月ではコントロール群に比し明瞭な差異を認めなかったが、処置後三か月群では顎関節円板後部の滑膜組織のヒダ状増殖や滑膜の重層化を認めた。平成3年度後半よりは、さらにこの顎関節滑膜炎とそれにともなう下顎頭、関節結節の硬組織および関節円板組織についての組織化学的な検討と、滑膜組織の病態がより長期間続いた場合の観察と並行して実験を開始した。すなわちラット上下切歯の切断方法は同じで、観察期間は3か月、5か月、7か月、9か月とした。その結果をみると3か月群と9か月群では予想に反して滑膜組織の変化にはほとんど差を認めず、滑膜組織のヒダ状増殖の程度もほぼ同じであった。しかし実験の遅れから詳細な検討がなされていないので早急に行なっていく予定である。
ヴィンチェンツオ・ダンティの『完全比例論第一書』の研究

メディチ公国において活躍したヴィンチェンツオ・ダンティの芸術論テクスト『完全比例論第一書』の美術史的意味を、公国の芸術環境との関わりの中で解明すべく、当時の諸芸術論、すなわちアレッサンドロ・アッローリの『素描の規則』、ベンヴェヌート・チエリーニの『素描術学習の原理と方法』その他の原典資料や、『完全比例論』同様アリストテレス『詩学』の感化を受け、『完全比例論』とまったく同時期に著されたフランチェスコ・ボッキの『アンドレア・デル・サルトの卓越性について』に着目して、その比較検討をおし進め、ダンティの当該テクストの邦訳を完了した。またダンティ自身のフィレンツェ到来後の足跡を、コジモ1世時代の芸術環境から明らかにすべく、当時の対抗宗教改革の芸術思潮の中で、マニエラの彫刻の可能であった所以や、コジモ・バルトリのテクスト『ラッジョナメンティ・アカデミチ』その他から推測される16世紀後半のフィレンツェの「彫刻状況」の変容を意識しつつ、これを分析し、フィレンツェ到来直後のダンティはジョルジョ・ヴァザーリやスフォルツア・アルメーニと結びつき、前者の芸術パルタイの一員であっていまだ独自の様式を形成するまでには至っていなかったこと、またやがてネプチューン像コンクールや、後者のために制作した《虚偽に打ち勝つ名誉》によって純粋マニエラの芸術を作り上げて名声を確立するとともに、やがて『完全比例論』を執筆する外因のひとつをなしえたことを暗示した。それゆえ、最初の明快なマニエリスム芸術論に他ならない『完全比例論』は、抽象化された芸術論であったにしても、マニエラとしてのマニエラの芸術という、彼自身のフィレンツェ期における芸術行路の不可避の所産でもあったと理解さるべきことになる。メディチ公国において活躍したヴィンチエンツオ・ダンティの芸術論テクスト『完全比例論第一書』の美術史的意味を、公国の芸術環境との関わりの中で解明すべく、同時期のアレッサンドロ・アッローリの草稿『素描の規則』、ファン・デ・バルベルデの解剖学書その他の原典資料をマイクロフィルム、文献複写などを通して入手し分析を進めた。アッローリの『素描の規則は、1群(c.1-c.20)、2群(c.21-c.32)、3群(c.33-c.55)4群(c.56-c.65)、5群(c.66-79)、6群(c.80-c.93)の草稿群からなっていた。とくに注目に値すると思われたのは、ヴェザリウスや、ヴェザリウスの翻案作品ともいうべきバルベルデの解剖学書『人体構造論』への関心を暗示している箇所で(cc.3、25、39)、おそらくアッローリは、自身も会員であったフィレンツェ素描アカデミーの最初の医師アレッサンドロ・メンキの指導下に解剖学に知悉し、ヴェザリウスやバルベルデヘの知見の援用しつつ、その芸術論を洗練させていったのであろうとの結論を得た。他方、ダンティの『完全比例論』全15書の当初の構成もまた、II.骨、IV.頭部筋肉、V.肩胛骨、腕、手を動かす筋肉、VI.背中、胸、腹部を動かす筋肉、VII.腿、膝、脚を動かす筋肉など、バルベルデの『人体構造論』の内容を強く意識していると考えられた。従って、ダンティもまたメンキを始めとする同時代の知見に導かれて、おそらく同様の意図で『完全比例論』を著した可能性はきわめて高いと推測される。またダンティの芸術論の理解にとって不可欠な、メディチ公国の芸術環境や、イタリア前近代の芸術理論、美術アカデミー全般への理解を深めるべく、フィリッポ・バルディヌッチその他について検討を加え、一定の成果を得た。

メディチ公国において活躍したヴィンチエンツオ・ダンティの芸術論テクスト『完全比例論第一書』の美術史的意味を、公国の芸術環境との関わりの中で解明すべく、平成14年度に引き続いて、当時の諸芸術論、すなわちアレッサンドロ・アッローリの『素描の規則』、ベンヴェヌート・チエリーニの『素描術学習の原理と方法』その他の原典資料を用いて分析を進めた。またとくに、『完全比例論』同様アリストテレス『詩学』の感化を受け、『完全比例論』とまったく同時期に著されたフランチェスコ・ボッキの『アンドレア・デル・サルトの卓越性について』に新たに着目して、その比較検討をおし進め、ダンティの当該テクストの邦訳を完了した。さらにダンティの芸術論の理解にとって不可欠な、メディチ公国の文化環境や、イタリア前近代の芸術理論、同じく美術アカデミー全般への理解を深めるべくつとめ、これらに関して一定の成果を得た。とくにダンティ自身については、フィレンツェ到来後の足跡を、コジモ公国の芸術環境から明らかにすべく、当時の対抗宗教改革の芸術思潮の中で、マニエラの彫刻の可能であった所以や、コジモ・バルトリのテクスト『ラッジョナメンテイ・アカデミチ』その他から推測される16世紀後半のフィレンツェの彫刻状況の変容を意識しつつ、これを分析し、フィレンツェ到来直後のダンティはジョルジョ・ヴァザーリやスフォルツア・アルメーニと結びつき、前者の芸術パルタイの一員であっていまだ独自の様式を形成するまでには至っていなかったこと、またやがてネプチューン像コンクールや、後者のために制作した《虚偽に打ち勝つ名誉》によって純粋マニエラの芸術を作り上げて名声を確立するとともに、やがて『完全比例論』を執筆する外因のひとつをなしたことを示した。このうち、印刷費用の都合上、成果の一部を平成14・15年度科学研究費報告書として公刊した。その他のダンティ関糸の成果は本年度中に公刊される。
脂肪細胞内lipolysisの分子機構

[目的]脂肪細胞lipolysisには複数のTG水解酵素が関与するが、それぞれの寄与や肥満との関係はあきらかではない。[方法]開腹手術症例34例を対象に、開腹部の皮下脂肪、大網、腸間膜脂肪を採取した。各脂肪組織におけるしTG分解酵素群{ホルモン感受性リパーゼ(HSL)、adipoce TG lipase (ATGL)、TG水酸酵素(TGH)}、TNFα、F4/80の遺伝子発現をreal-time PCR法を用いて定量した。さらにTG分解活性を脂肪部位別に測定した。それぞれの遺伝子発現量とTG分解活性、各種臨床指標との間の相関を調べた。[結果]対象群において、インスリン抵抗性指標(HOMA-R)はBMI、臍高部CTで算出される皮下脂肪面積(SFA)、内臓脂肪面積(VFA)、両者の和である総脂肪面積(TFA)と有意な正相関を示した。TFAは血清HDL-C値と負の相関を示した。脂肪部位別にみるとATGL、F4/80、TNF-αは皮下に比し大網で発現が亢進していたPLINは皮下で発現が亢進していた。TG分解活性は皮下で腸間膜より有意に活性が高かった。皮下、大網のTGリパーゼ活性はTFAと正の相関を示した。HSLは皮下において、BMI,血清インスリン値と負の相関を示し、大網ではウエスト周囲径と正の相関を示した。ATGLは大網でウエスト周囲径やTGリパーゼ活性と正の相関を示した。TGHは皮下、大網でTFAと正の相関を示した。さらに大網のTGHは血清LDL-Cと正の相関を示した。炎症性の各遺伝子は各種臨床指標との相関に乏しかったが、皮下大網でHSL,ATGL,PLINと正の相関を示した。[結論]皮下脂肪のTG分解活性は腸間膜より高く、また皮下のHSLは、肥満・インスリン抵抗性と負の相関を示し、lipolysisにおける負のフィードバック機構の存在が推測された。自治医大附属病院の外科と産婦人科において開腹手術を予定した症例において説明同意を行った上で、開腹部の皮下脂肪、大綱、腸間膜脂肪を採取した。現時点で解析に使用した対象者は男性16人、女性13人で基礎疾患としては胃癌や大腸癌等の悪性腫瘍25例を占めた。各脂肪組織からRNAを抽出しreal-time PCR法を用いて、TG分解酵素群(ホルモン感受性リパーゼ(HSL)、adipoce TG lipase(ATGL)、TG水酸酵素(TGH))の遺伝子発現を定量した。それぞれの発現量と各種臨床指標との間の相関を調ぺだ。対象群において、インスリン抵抗性指標(HOMA-R)はBMI、腰高部CTで算出される皮下脂肪面積(SFA)、内臓脂肪面積(VFA)、両者の和である総脂肪面積(TFA)と有意な正相関を示した。全例をまとめると、HSLとTGHは部位別に差を認めないが、ATGLのみ皮下脂肪に比し大網脂肪で有意に高値であった。HSLmRNA発現は皮下脂肪において、BMI、TFA、VFA、HOMA-Rと負の相関を示した。ATGLmRNA発現は、大網と勝間膜脂肪においてウエスト周囲値と正の相関を示した。TGHmRNA発現は、皮下脂肪において、TFA、SFAと正の相関を、皮下と大網において血清LDL-コレステロール値と正の相関を示した。皮下脂肪のHSLは、肥満・インスリン抵抗性と負の相関を示し、脂肪分解(lipolysis)における負のフィードバック機構の存在が推測された。

炎症性の各遺伝子は各種臨床指標との相関に乏しかったが、皮下大網でHSL,ATGL,PLINと正の相関を示した。[結論]皮下脂肪のTG分解活性は腸間膜より高く、また皮下のHSLは、肥満・インスリン抵抗性と負の相関を示し、lipolysisにおける負のフィードバック機構の存在が推測された。
セラマイドによる白血病細胞アポトーシス誘導時のsrcファミリイの意義

我々は、HL-60細胞の分化誘導過程における脂質を介した細胞内シグナル伝達機構解明のため、分化誘導時のスフィンゴ脂質の役割について研究し、従来は膜構成成分としてのみ考えられていたセラマイドがヴィタミンD3による分化誘導時約2時間後にスフィンゴミエリンが減少し最低値となり、一方その分解産物であるセラマイドが増加し最高値となること-すなわち“スフィンゴミエリンサイクル"(スフィンゴミエリン【tautomer】ホスフォリルコリン+セラマイド)が存在することを見いだした。今回、分化療法時の白血病細胞の病態を解明するため分化誘導過程におけるセラマイドを介した細胞内シグナル伝達機構におけるタイロシン蛋白燐酸化/脱燐酸化の関与につき検討した。(1)タイロシンカイネース阻害剤、ハ-ビイマイシンAやタイロシンフォスファターゼ阻害剤、バナデ-トのセラマイドによるHL-60細胞分化誘導への効果を検討したところ、ハ-ビイマイシンAではNBT活性により判定した分化誘導はほとんど影響されなかったがバナデ-ト処理により増強された。また、細胞増殖に対しては高濃度で両者供に抑制を示した。(2)セラマイドによるHL-60細胞分化誘導時のタイロシン蛋白燐酸化/脱燐酸化を抗タイロシン抗体により検討したところ、95KDa、45KDa付近の蛋白が1時間以内にリン酸化されていた。95KDa付近の蛋白については分子量95KDaであるvavの可能性を考え抗vav抗体にて免疫沈降後に抗タイロシン抗体によりウエスタンブロティングを試みた。結果はvav蛋白が早期にタイロシンのリン酸化を受けていることが判明した。以上よりセリン/スレオニン蛋白リン酸化のみでなくタイロシン蛋白リン酸化、とりわけvavを介したシグナル伝達系のセラマイド/SMサイクルでの重要性を示唆した。
眼運動解析によるメニエール病モデルマウス内耳の内リンパ水腫存在部位の診断法の開発

メニエール病はめまいを主訴とする疾患で最も頻度の高いものの一つであり、その患者数は極めて多い。メニエール病の病期分類は客観性に乏しく、臨床や研究にほとんど活用されていないのが現状である。メニエール病の病態は内耳の内リンパ水腫であり、内リンパ水腫は蝸牛、球形嚢、卵形嚢、三半規管へと順に進行し、最終的には内耳全体へ波及し内耳機能が廃絶する。よって、内耳のどこまでに機能障害が起こっているのかを評価すれば、内リンパ水腫の存在範囲が決定できる。申請者らはこれまで、ヒトにて卵形嚢機能、三半規管機能の評価法を開発してきた。本研究課題ではメニエール病モデルマウスの蝸牛、球形嚢、卵形嚢、三半規管の機能を評価し、これらの機能と内リンパ水腫の存在範囲との相関を検討することにより、これらの機能の評価から内リンパ水腫の存在範囲が決定できる検査法を開発することを目的とする。バソプレシンは下垂体後葉から分泌される抗利尿ホルモンであり、その受容体が内耳にも存在するので、バソプレシンを全身投与すると、内耳に内リンパ水腫が形成される(Equmi et al., Lab Invest, 2013)。この方法により、メニエール病モデルマウスの作成に成功した。また、正常マウスの蝸牛機能を我々が所有しているTucker-Davis Technologies社製のマウス用聴性脳幹反応検査機にて評価した。2016年は正常マウスの半規管動眼反射のデータをToxicology letters誌(2016)に発表した。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
高共役π電子系化合物の高純度合成法の開発

高共役π電子系化合物は、電界効果トランジスタ(FET)やセンサーなどの高機能性材料として大変興味が持たれているにもかかわらず、合成困難なため電子状態や光特性などの基本的な物性も知られていない化合物が多くある。申請者は、ペリ環状反応を最終反応として用いることで、これら高共役π電子系化合物の高純度合成法の開発することを目指した。高いモビリティーを有することから注目されているペンタセンを、ペンタセンの6,13-位に光や熱で分解可能な架橋部を導入することで、ペンタセンの可溶前駆体を開発した。これにより、ペンタセン前駆体の塗布法によるFETデバイス作成に道を開くことができた。不安定で合成反応に用いることのできなかったイソインドールの合成等価体として、ビシクロ[2.2.2]環の縮環したピロールを見出した。これを出発原料として用いた合成反応を展開し、新しいπ電子系を有するポルフィリノイドの合成やπ電子系の融合したポルフィリンオリゴマーの合成に成功した。この合成過程に於いては逐次型ペリ環状分解反応が進行し、分子の構造によってその分解反応の起こりやすさが異なることを解明した。また、これらπ電子系の融合したポルフィリンオリゴマー前駆体は、その分子中に大きさのほぼ決まった空孔を持つ。これによりフラーレン類の選択的分子認識が行えることを明らかにした。申請者は、ペリ環状反応を最終反応として用いることで、これら高共役π電子系化合物の高純度合成法の開発し、有機FET等の有機分子デバイスにこれらを用いることを目指した。6,13-位をシュウ酸ユニットで架橋した前駆体は、一般の有機溶媒に可溶で精製も簡単に行うことができた。これにシュウ酸ジケトン部のn-π*遷移に相当する460nnの光を照射したところ、定量的にペンタセンとなった。この反応は、ガラス上に塗布した状態でも行うことができた。この成果は、テトラヘドロンレターズ誌の表紙を飾った。加熱することによりイソインドールを与えることから、不安定で合成反応に用いることのできなかったイソインドールの合成等価体として、ビシクロ[2.2.2]環の縮環したピロールを見いだした。一部の成果についてはすでに公表しているが、現在、これらの新しいπ電子系化合物の構造と基本的な物性を研究中である。申請者は、ペリ環状分解反応を最終反応として用いることで、これら高共役π電子系化合物の高純度合成法の開発し、有機FET等の有機分子デバイスにこれらを用いることを目指した。ビシクロ[2.2.2]オクタジエン環の縮環したピロール、チオフェン及びフランは加熱することによりイソインドール、イソチアナフテン及びイソベンゾフランを与え、不安定で合成反応に用いることのできなかったこれらの化合物の合成等価体として用いられることをすでに報告している。これらを出発原料として、中心の窒素原子が硫黄や酸素に置き換わった高共役ポルフィリノイドの合成やπ電子系の融合したポルフィリンオリゴマーの高純度合成に成功した。これら化合物の光物性及び電子特性を検討中である。

また、フッ素化フタロニトリルを還元することで、一段階でフッ素化イソインドールとすることに成功した。これを用い、フッ素化ポルフィリン類の合成を行った。現在、これらの物質の有機電界効果型トランジスタ特性を検討している。ペンタセンに代表されるアセン類の可溶性前駆体を合成し、光や熱でアセンを生成させることで有機薄膜電界効果型トランジスタを作成し、特性の評価を行っている。高共役π電子系化合物は、電界効果トランジスタ(FET)やセンサーなどの高機能性材料として大変興味が持たれているにもかかわらず、合成困難なため電子状態や光特性などの基本的な物性も知られていない化合物が多くある。申請者は、ペリ環状反応を最終反応として用いることで、これら高共役π電子系化合物の高純度合成法の開発することを目指した。高いモビリティーを有することから注目されているペンタセンを、ペンタセンの6、13-位に光や熱で分解可能な架橋部を導入することで、ペンタセンの可溶前駆体を開発した。これにより、ペンタセン前駆体の塗布法によるFETデバイス作成に道を開くことができ、0.34Vcm^<-2>s^<-1>の移動産を達成した。不安定で合成反応に用いることのできなかったイソインドールの合成等価体として、ビシクロ[2.2.2]環の縮環したピロールを見出した。これを出発原料として用いた合成反応を展開し、新しいπ電子系を有するポルフィリノイドの合成やπ電子系の融合したポルフィリンオリゴマーの合成に成功した。この合成過程に於いては逐次型ペリ環状分解反応が進行し、分子の構造によってその分解反応の起こりやすさが異なることを解明した。5員環部に置換基を持たないイソインドールの中で安定な4、5、6、7-テトラフルオロイソインドールの簡便な合成法を開発した。この4、5、6、7-テトラフルオロイソインドールが安定な理由をX線構造解析により明らかにするとともに、これを用いて種々の高共役π電子系化合物の合成を行った。
ヘテロポリ酸の特殊反応場を用いた触媒反応系の分子反応工学

1.これまでの経緯ヘテロポリ酸を持つ様々な機能を複合化させることにより、新しい反応場を構築し、目的とする反応系への最適触媒を設計する反応工学的な検討を分子論的な視点から行っている。すでに、分子論的なアプローチによる反応器設計について新MTBE合成プロセスの提案を行った。また、部分イオン交換による不溶性と強酸性を複合化した反応場の工学的展開を図る目的で、トルエンと無水安息香酸によるフリーデル・クラフツアシル反応を検討し、副反応の影響を考慮した新しい反応速度式を提案した。本研究では、強酸性と酸化力を複合化した反応場における、ベンゼンの液相直接酸化によるフェノール合成の可能性を検討した。2.触媒の設計とスクリーニング当研究室において研究実績のある塩化鉄触媒を用い、オートクレーブ中酸素10MPa加圧下、300Kで反応を行った。塩化鉄のみ、ヘテロポリ酸のみではいずれも反応は起こらなかったが、塩化鉄とヘテロポリ酸を混合すると反応が進行した。この場合は均一系で反応し、H_3PW_<12>O_<40>が最も効果的であった。一方、ヘテロポリ酸を鉄で部分イオン交換することで、こうした反応場を不溶性の固体上で固定化することに成功した。活性の序列はヘテロポリ酸の酸性に依存し、H_3PW_<12>O_<40>が高活性を示したが、均一系の場合と比べると活性は低下した。このことは、固体触媒の粒子内拡散の影響等を考慮する必要があることを示唆している。3.活性劣化機構反応は酸素分圧に依存したが、経時変化は反応率が15から25%程度で停止することを示した。そこで、12時間経過して、反応が停止した後にL-アスコルビン酸を添加したところ、活性が回復した。これは、反応の進行に伴って活性な鉄イオンが酸化されてしまい失活するが、還元剤であるL-アスコルビン酸の投入により再度、活性が回復することを示唆した。