hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
エナンチオ選択的キャロル転位反応を利用したテトラアルキル不斉炭素構築法

これまで,キラルなall carbon quaternary centerを含む化合物の合成法はいくつか報告されてきたが,今回のように汎用性の高い方法は皆無であり,その実用的な応用に期待が高まる.任意のアルキニル誘導体から根岸ヨードアルミネーション,パラジウム(0)触媒存在化での一酸化炭素挿入を伴うキラルオキサゾリジノンとのカップリングにより導ける(S,E)-3-(3-メチル-2-アルケノイル)-4-フェニルオキサゾリジン-2-オン誘導体に対し,エーテル中-50°Cで(H_2C=CH)_2Cu(CN)Liを作用させると高いジアステレオ選択性(S:R=95:5)で1,4-付加反応が進行し,(S)-3-((S)-3-メテル-3-ビニルアルカノイル)-4-フェニルオキサゾリジン-2-オン誘導体が収率よく得られることを見出した.さらに,1,4-付加体の一つである(S)-3-|(S)-6-(tert-ブチルジフェニルシリルオキシ)-3-メチル-3-ビニルアルカノイル|-4-フェニルオキサゾリジン-2-オンを出発物質とし,水酸化リチウム/過酸化水素処理による加水分解,EDCを用いたエタノールとの縮合,LiAlH_4による還元,Dess-Martin酸化によりアルデヒド中間体へとみちびいた後,臭素化p-メトキシフェニルマグネシウムの求核付加,生じた水酸基のメシル化と続く脱離により二重結合形成後,HF-pyridineによるシリル基の脱保護,Dess-Martin酸化,Witting反応による側鎖メチルプロペニル基の形成およびヨウ化メチルマグネシウムを用いたS_N2型のメチル基の脱保護により天然物(+)-Bakuchiolのエナンチオ選択的な全合成を達成することに成功した.これはキラルなallcarbonquaternary centerを含む様々な生理活性を持つ天然物や医薬品リード化合物の合成に有用な方法となることが期待される.これまで,キラルなall carbon quaternary centerを含む化合物の合成法はいくつか報告されてきたが,今回のように汎用性の高い方法は皆無であり,その実用的な応用に期待が高まる.3-ブチンオールから根岸ヨードメチル化に続くTBDPS化およびPd(0)触媒下での一酸化炭素挿入を伴う(S)-フェニルオキサゾリジノンとのカップリングにより高立体選択的かつ効率的に3を得た.次いで,(H_2C=CH)_2Cu(CN)Li_2を3と反応させると,高ジアステレオ選択的(95:5)かつ高収率(92%)で付加体2が得られることを見いだした.さらに,3段階の反応によりオキサゾリジノン部を除去して共通中間体1へと変換できた.これにより,ビブサニン類の合成における共通中間体1が光学的に純粋な形で大量供給可能となった光学的に純粋な1を6段階の反応により,ω-アルケニル-α-ヨードアルケン4へと変換後,根岸らの方法に準じ,環化カルボニル化-エステル化タンデム反応に付したところ,良好な収率で環化体5が得られてきた.本反応を6員環の形成に用いた例はほとんど知られておらず,複雑な構造を持つ天然物の合成に使われた初めての例である.続いて,6段階の変換により,今川・西澤らによる(±)-ネオビブサニンBの合成中間体6に光学的に純粋な形で導くことができた.これにより,(+)-ネオビブサニンBの初のエナンチオ選択的な形式合成が完了した.
ゲンジボタル・ルシフェラーゼ:反応中間複合体結晶の低温X線結晶構造解析

本研究の目的はゲンジボタルルシフェラーゼの発光反応現象を立体構造に基づき、その機構を明らかにすることである。ルシフェラーゼは最終生成物である励起されたオキシルシフェリンが基底状態に戻るときに緑色の発光を起こす。そこで今回は発光反応を終了させた構造、すなわちAMPとオキシルシフェリン複合体のX線結晶構造解析を行った。結晶化は沈殿剤にPEG4000、塩としてLiClを用いておこなった。得られた結晶のX線回折強度データの収集はSPring-8のビームラインBL45PXにおいて行い、1.6Å分解能の回折強度データが得られた。すでに得られているATP:デヒドロルシフェリン複合体の立体構造から電子密度図を計算したところ、オキシルシフェリンおよびAMPの電子密度がともに観測された。ATP:デヒドロルシフェリン複合体では、本来予想される結合様式ではない非選択的な構造が観測された。しかし今回の構造ではチアゾール官の酸素がAMPのαリン酸の近傍に位置し、ルシフェラーゼが本来持つルシフェリンの結合の様式を初めて明らかにした。またオキシルシフェリンのベンゾチアゾール官の窒素原子が水を介してルシフェラーゼと結合しており、ルシフェリンの認識に重要な結合であることが判明した。また発光色を決定している要因を探るために橙色に発光するSer286Asn変異体についても同様の複合体のX線結晶構造解析を行った。1.5分解能で構造を決定したところ、オキシルシフェリンの結合様式は野生型のときとは異なり、デヒドロルシフェリン複合体の時に見られた非選択的な反転した結合様式で結合していた。これは生成されたオキシルシフェリンが一旦酵素外に放出された後、もう一度酵素内に戻り活性を失活させると考えられた。このことはこの変異体が野生型に比べて発光の減衰が早いことを説明できると考えられる。本研究の目的はゲンジボタルルシフェラーゼとATPおよびデヒドロルシフェリンとの複合体のX線結晶構造解析を行い、発光反応中間体の構造を決定するということである。デヒドロルシフェリンは本来の基質であるルシフェリンのアナログであり、酵素中でATPと反応し、デヒドロルシフェリルAMP中間体を形成すると考えられている。そこで、まず酵素とこれらの基質とを反応させた複合体の結晶化条件の検討を行った。沈殿剤としてPEG4000を用いた時に結晶が得られた。得られた結晶のX線回折強度データをSPring-8のビームラインBL45PXにおいて収集したところ、1.48Å分解能の回折強度データが得られた。すでに得られているATP複合体の立体構造から電子密度図を計算したところ、デヒドロルシフェリルAMPの電子密度は観測されなかったが、AMPとデヒドロルシフェリンの電子密度が観測され、はじめてルシフェリンの結合位置を明らかにすることができた。しかしデヒドロルシフェリンは化学反応が起こるような結合様式は取っておらず、非選択的な結合様式をしていた。ルシフェリンの結合領域はルシフェリンに対して非常に大きく、ルシフェリンがまださらに3Å程度移動できるような空間が存在していた。またルシフェラーゼの残基とデヒドロルシフェリンが水素結合しているところはほとんど観測されなかった。また発光色を決定している要因を探るために、橙色に光るSer286Asn変異体についても、同様の複合体の結晶化条件の検討を行った。これについても同様の結晶化条件により結晶は得られたものの、2.5Å分解能程度の反射しか得られず、野生型の酵素の結晶に比べて結晶性が悪いことが判明した。そして得られた回折強度データから構造決定を行ったが、AMPの電子密度は見られたものの、デヒドロルシフェリンの電子密度は観測されなかった。

これは生成されたオキシルシフェリンが一旦酵素外に放出された後、もう一度酵素内に戻り活性を失活させると考えられた。このことはこの変異体が野生型に比べて発光の減衰が早いことを説明できると考えられる。
海流による沿岸域への水環境影響評価システムの構築に関する研究

海流による沿岸域への水環境影響評価システムの構築について数値解析と海洋観測データの解析,ならびに模型実験を踏まえて総合的に検討した.本モデルの適用の対象としたのは我が国有数沿岸域である瀬戸内海の流れ場に及ぼす黒潮の影響評価である.まず,19821999年を3期に分けて瀬戸内海の海洋観測結果を3期に分類するとともに,実測の密度分布および気圧配置の季節変動を考慮した平面二次元モデルによって瀬戸内海全域の流れ場を解析し,通過流量の強さと流向の変化は下層の低塩分水塊の滞留域の変化によく一致することを示した.次に,運動量保存則に基づいた考察から,黒潮流軸の位置とそれに沿った流速等の水理量を三角級数で近似する数値モデルを構築した.瀬戸内海の通過流量は1010m3/monthのオーダーで期毎に異なり,黒潮流路の蛇行・直進による影響は季節変動量の約34割に相当することが推定された.海洋動態実験においても海流の接岸と開口部からの流入傾向は一致しており,海流の流路変化に伴う開口部境界域での流れ特性の違いを反映させることがモデルの高精度化につながることが示された.海流による沿岸域への水環境影響評価システムの構築について数値解析と海洋観測データの解析,ならびに模型実験を踏まえて総合的に検討した.本モデルの適用の対象としたのは我が国有数沿岸域である瀬戸内海の流れ場に及ぼす黒潮の影響評価である.まず,19821999年を3期に分けて瀬戸内海の海洋観測結果を3期に分類するとともに,実測の密度分布および気圧配置の季節変動を考慮した平面二次元モデルによって瀬戸内海全域の流れ場を解析し,通過流量の強さと流向の変化は下層の低塩分水塊の滞留域の変化によく一致することを示した.次に,運動量保存則に基づいた考察から,黒潮流軸の位置とそれに沿った流速等の水理量を三角級数で近似する数値モデルを構築した.瀬戸内海の通過流量は1010m3/monthのオーダーで期毎に異なり,黒潮流路の蛇行・直進による影響は季節変動量の約34割に相当することが推定された.海洋動態実験においても海流の接岸と開口部からの流入傾向は一致しており,海流の流路変化に伴う開口部境界域での流れ特性の違いを反映させることがモデルの高精度化につながることが示された.1.海洋観測データの整理黒潮流軸データ,黒潮流軸上での流速データ,瀬戸内海および日本南方海域で測定・公開されている水温・塩分データ,西日本沿岸の潮位,ならびに人工衛星による海面高度の海洋観測データを用いて,黒潮の蛇行・直進に伴う日本南岸水位分布の変化と瀬戸内海の水温・塩分変化特性を整理した.1982年1999年を黒潮流路の蛇行・直進や瀬戸内海の水質特性により8288,8993,9499年の3期間に分け,実験で必要な黒潮の水理条件データを決定した.2.蛇行流れ制御モデルの構築ならびに数値実験海洋沿岸域の流動が解析可能な3次元数値モデルにおいて,蛇行流れを強制的に作る流向制御モデルと計算格子形状に依存しない移流スキームを導入し,黒潮の蛇行流れの沿岸域(浅水域)の流れへの影響を数値的に考察した.ここでは,実現象を考慮して,水温・塩分の移流・拡散を考慮することが可能なモデルの改良を行った.黒潮流路の蛇行・直進が瀬戸内海開口部の水位差に及ぼす影響は約20cmと見積もられた.また,黒潮流路の影響は瀬戸内海における通過流量の34割程度の変動があることが推定された.3.循環式回転平面水槽の設計・製作ならびに流向制御装置等の設計循環式回転平面水槽を設計・製作し,海洋動態実験に必要な基礎的な機能と実験条件について具体的検討を行った.また,数値モデルの考え方を参考に流向制御装置ならびに測定機器設置用のトラバース器具の設計を行った.(1)蛇行流れ制御モデルの構築ならびに数値実験による流向制御の検討外洋沿岸域の流動が解析可能な3次元数値モデルにおいて,蛇行流れを強制的に作る流向制御モデルと計算格子形状に依存しない移流スキームを導入し,蛇行流れの沿岸域(浅水域)の流れへの影響を数値的に考察した。また,実海域の現象を考慮して,水温・塩分の移流・拡散を考慮することが可能なモデルの改良を行った.の結果,80年代90年代における瀬戸内海の通過流と黒潮流路の関係を定量的に明らかにし,季節的な通過流の変動量は約3,000m^3/s,黒潮流路の違いによる通過流の変動量は1,500m^3/sのオーダーであることが推算された.(2)循環式回転水槽を用いた海洋動態実験循環式回転水槽(平成18年度購入)内における流向制御装置を設計・製作した.また,流向制御装置ならびに測定機器設置用のトラバー器具の製作,ならびに流体解析装置の開発を行い,実際に稼動実験を行うことで実験パラメータの検討を行い,実験手法のノウハウを蓄積する.また,地形模型による実験を行い,回転流動場における基本的な流動特性を明らかにした.今後,これらの結果を踏まえ,感度解析,再現実験を進めるとともに解析結果との比較を行う.近年,沿岸域の水質や水産資源の変動と地球規模の大気・海洋変動の関係性の解明0806445が課題となっている.

外洋と沿岸域の流れの相互作用とそのメカニズムの解明とその影響評価システムの構築のため,本研究では外洋に面した内湾域の流動・水質場を実験・解析する技術を提案し,内湾域の水管理技術の学問的基礎を確立することを目標としている.まず,循環式回転水槽を用いた海洋動態実験を行い,循環式回転水槽(平成18年度購入)内において海洋観測データおよび数値解析データを参考に流向と流量を制御し地形模型と海流の接岸と離岸を再現することで本州・四国南岸を模した地形を有する外洋と沿岸の境界域における流れ場の特性を明らかにした.次に,蛇行流れ制御モデルの構築ならびに数値モデルの瀬戸内海への適用とその有効性の検討を行った.外洋沿岸域の流動が解析可能な3次元数値モデルにおいて,蛇行流れを強制的に作る流向制御モデルと計算格子形状に依存しない移流スキームを導入し,蛇行流れの沿岸域(浅水域)の流れへの影響を数値的に考察した.モデルでは実海域と同様に水温・塩分の移流・拡散が考慮された.この結果, 80年代90年代における瀬戸内海の通過流と黒潮流路の関係を定量的に明らかにし,季節的な通過流の変動量は約3,000m3/s,黒潮流路の違いによる通過流の変動量は1,500m^3/sのオーダーであることが推算された.また,数値解析と海洋動態実験の両方において接岸時に紀伊水道側からの流入が強まる傾向にあり,海洋観測で得られている低塩分水塊の滞留位置の移動方向と一致することが明らかとなった.
増殖抑制シグナルによるTTBK2の活性化機構と一次繊毛形成における機能解明

一次繊毛は細胞周期休止期に中心体から形成される。TTBK2は増殖抑制依存的な一次繊毛形成に必須のキナーゼであるが、その活性化機構は不明である。本研究では、TTBK2の母中心小体への局在化に関わるCep164と、DNA損傷応答キナーゼATRに着目し、TTBK2の活性化機構の解明を目的として研究を実施した。その結果、TTBK2の分子内結合がキナーゼ活性を抑制していること、Cep164がTTBK2のC末端に結合することで、その分子内結合を解離させTTBK2を活性化させることを明らかにした。このことから、Cep164がTTBK2の局在だけでなくその活性化にも寄与していることが明らかになった。一次繊毛は脊椎動物の多くの細胞に見られる突起構造であり、細胞外からの様々な刺激を受容する「アンテナ」としての役割を有する。一次繊毛は、個体の発生や組織恒常性の維持に必須であり、その形成や機能の欠損は繊毛病と総称される遺伝性疾患の原因となる。培養細胞において、一次繊毛は増殖抑制条件下で形成され、特にTTBK2キナーゼがその過程に必須であることが知られているが、その活性化機構は不明である。私たちは、TTBK2がDNA損傷応答キナーゼATRによってリン酸化・活性化される可能性を検証した。これまでの解析から、DNA損傷ストレスによるTTBK2のリン酸化の亢進や、ATR阻害剤によるTTBK2のリン酸化への影響が見られず、ATRによるTTBK2の活性化を示す結果は得られなかった。私たちは以前に、中心体タンパク質Cep164がTTBK2を中心体へとリクルートすることで、その一次繊毛形成能を制御していることを報告している。本研究ではさらにCep164がTTBK2のキナーゼ活性に与える影響を検証した。TTBK2はN末端側にキナーゼドメインを有し、C末端側がN末端側と相互作用することでそのキナーゼ活性を自己阻害している。そこで、in vitroキナーゼアッセイを行い、TTBK2のN末端断片タンパク質が全長タンパク質に比べて高いキナーゼ活性を有すること、さらにC末端断片タンパク質を結合させることで、そのキナーゼ活性が抑制されることを確かめた。さらに、Cep164のN末端側がTTBK2のC末端側と結合することで、TTBK2のN末端側とC末端側同士の相互作用を解離させ、それによってN末端側のキナーゼ活性が上昇することを示した。以上から、TTBK2に対するCep164の相互作用が、TTBK2の中心体局在を規定しているだけでなく、その活性化にも寄与していることが強く示唆された。これまでの解析から、当初予想されていたATRキナーゼによるTTBK2の活性化を示す実験結果は得られなかった。しかし、TTBK2の分子内結合がキナーゼ活性を自己阻害的に抑制していることをin vitroキナーゼアッセイにより明らかにした。さらに、Cep164がTTBK2の分子内結合を抑制し、キナーゼ活性を亢進していることを見出した。この結果は、Cep164がTTBK2の活性化に寄与していることを強く示唆するものであり、一次繊毛形成過程におけるTTBK2の活性化機構を明らかにするという本研究目的の進捗に貢献するものである。以上の点から、研究はおおむね順調に進展しているものと判断した。一次繊毛は脊椎動物の多くの細胞に見られる突起状のオルガネラであり、細胞外からの物理的・化学的な刺激を受容する機能を有する。一次繊毛は個体の発生や組織の恒常性維持に必須であり、その形成や機能の欠陥は嚢胞腎・網膜変性・肥満・多指症などを併発する繊毛病の原因となる。一次繊毛の形成と消失は細胞周期の進行と密接な関係があり、培養細胞では血清飢餓などの増殖抑制条件下で形成されることが知られている。TTBK2は脊髄小脳変性症の原因となるセリン・スレオニンキナーゼだが、最近増殖抑制依存的な一次繊毛形成に必須であることが報告された。しかし、その活性化制御機構は未だに不明であった。私たちはこれまでに、一次繊毛形成時におけるTTBK2の活性化機構を解明する目的で研究を行い、以下のような結果を得た。1)脊髄小脳変性症の原因となるTTBK2変異体の活性測定:TTBK2はN末端側にキナーゼドメインを有し、C末端側がN末端側と分子内相互作用することでそのキナーゼ活性を自己阻害している。脊髄小脳変性症の家系においては、TTBK2のキナーゼドメインの直後に変異を生じ、結果としてC末端側が欠損した変異タンパク質を発現する。私たちは、この変異体に相当するTTBK2のN末端断片タンパク質を作製し、キナーゼアッセイにより活性を測定したところ、野生型タンパク質と比べて活性が著しく低下していることが明らかとなった。2) Cep164によるTTBK2の活性化:Cep164とTTBK2の精製タンパク質を用いた結合実験により、Cep164のN末端側のWWドメインがTTBK2の分子内相互作用の解離に必要であることを明らかにした。また、Cep164と結合できないTTBK2変異体が野生型TTBK2に比べて自己リン酸化レベルが著しく低下していたことから、Cep164との結合がTTBK2の活性化に必要であることが明らかとなった。

TTBK2は増殖抑制依存的な一次繊毛形成に必須のキナーゼであるが、その活性化機構は不明である。本研究では、TTBK2の母中心小体への局在化に関わるCep164と、DNA損傷応答キナーゼATRに着目し、TTBK2の活性化機構の解明を目的として研究を実施した。その結果、TTBK2の分子内結合がキナーゼ活性を抑制していること、Cep164がTTBK2のC末端に結合することで、その分子内結合を解離させTTBK2を活性化させることを明らかにした。このことから、Cep164がTTBK2の局在だけでなくその活性化にも寄与していることが明らかになった。今後は、in vitroでの解析で明らかになったCep164によるTTBK2の活性化が、増殖抑制依存的な一次繊毛形成に関与しているかどうかを解明する。まず、増殖抑制刺激によるCep164とTTBK2の相互作用の変化や、TTBK2の局在変化に対するCep164発現抑制の影響を検証する。また、TTBK2の基質として報告されているKIF2Aのリン酸化に着目し、増殖抑制依存的なKIF2Aのリン酸化レベルの変化とCep164、TTBK2の発現抑制による影響を検証する。それによって、KIF2Aが増殖抑制依存的にTTBK2によってリン酸化されることが明らかになった場合、KIF2Aの発現抑制及び、リン酸化変異体の発現が一次繊毛形成に与える影響を解析することにより、増殖抑制依存的な一次繊毛形成におけるKIF2Aのリン酸化の役割を明らかにする。細胞生物学今年度は、ATRによるTTBK2の活性化を示す実験結果が得られなかったため、研究開始当初想定していた、一次繊毛形成過程におけるATRによるTTBK2のリン酸化部位の同定、DNA損傷応答シグナルにおけるTTBK2機能解析などの研究計画を実施しなかった。そのため、実験に使用する消耗品や試薬の使用を減らすことができ、次年度使用額が発生した。前年度に引き続き、消耗品の購入、研究成果報告のための旅費、および研究成果の投稿料を計上する予定である。
黄体ホルモン・プロゲステロンによる植物生長制御の分子機構

ステロイド骨格は類縁ながら側鎖形状が動物ステロイドホルモンとは異なるブラシノステロイド類に限られていると考えられていた。本研究では、動物ステロイドホルモンとして知られるプロゲステロンについて、プロゲステロン内部標準物質とGC-MS解析によって、イネとアラビドプシスにおいて、確かにプロゲステロンが内生することを明らかにした。さらに、エンドウ、トマト、ジャガイモ、リンゴなど様々な植物にも植物ホルモンと同程度の内生量で存在すること、また、主に未熟種子などで内生量が多いことから、植物においても生殖期に機能する可能性を示した。続いて、シロイヌナズナを被験植物として、弱光および暗黒条件下における胚軸伸長に対するプロゲステロンの作用を調べた結果、プロゲステロンの伸長促進活性が明らかとなった。これにより、プロゲステロンが植物に内生するに留まらず、確かに生理機能を持ち、植物成長においても重要な機能を果たす活性化合物であることを明らかとした。さらに、生理機能発現の第一段階として、プロゲステロン受容体の探索を行い、ヒトのプロゲステロン結合タンパク質に対する相同性遺伝子を3種類と、7つの膜貫通領域を有するGタンパク質共役型受容体(mPR)に対する相同性遺伝子を6種類得た。特にAmPR1遺伝子について解析を進め、AmPR1遺伝子破壊突然変異体においては、胚軸伸長が低下しており、また、AmPR1遺伝子産物は花器官で高い存在量を示すことを明らかとした。これらのことより、AmPR1が植物におけるプロゲステロン受容体である可能性が高いという考察結果が得られた。ステロイドホルモンは多細胞生物の種を越えて保存される生理活性物質である。このステロイドホルモンの中で、コレステロールから2段階の酵素反応を経て生成するプロゲステロンは、哺乳類では女性ホルモンに分類され、受精卵の着床や妊娠の維持などの生理機能を持つこと、など、数多くの研究が展開されているが、植物における研究例はほぼ皆無であり、その存在確認すら明瞭な報告例はなかった。しかし、本申請者らの共同研究グループは、プロゲステロンが確かに植物体内においても内生されていることを明らかにした。また、さらにプロゲステロンの外部からの投与によって、植物の生育過程において形態形成の制御を行っている可能性を示唆する知見を得た。魚類(スズキ)において、先に報告されている核内型とは異なるタイプのプロゲステロン受容体mPRが発見され、この相同性遺伝子がヒトやマウスにも存在すること、さらにこれらの哺乳類mPRも明瞭なプロゲステロン結合活性を持つ事が報告された。申請者らは、このGタンパク質共役型の受容体に着目し、シロイヌナズナの遺伝子データベースを解析した結果、ヒトやマウスにおけるこの受容体に対して高い相同性を示す遺伝子を数種類同定し、AmPR1と呼称することとした。このAmPR1はAmPR1:GFP形質転換体の解析により、細胞膜に局在すること、AmPR1 promoter:GUS形質転換体の解析により、花器官の特に雄しべの葯に特異的に発現すること、と明らかにした。さらに直接的なAmPR1によるプロゲステロンの受容活性について解析するために、大腸菌によるリコンビナントタンパク質の大量発現系の構築と条件検討を進め、少なくともN末端の細胞外ドメインについては可溶性状態での発現に成功した。今後、プロゲステロン標識化合物による結合実験を進める予定である。

これにより、プロゲステロンが植物に内生するに留まらず、確かに生理機能を持ち、植物成長においても重要な機能を果たす活性化合物であることを明らかとした。さらに、生理機能発現の第一段階として、プロゲステロン受容体の探索を行い、ヒトのプロゲステロン結合タンパク質に対する相同性遺伝子を3種類と、7つの膜貫通領域を有するGタンパク質共役型受容体(mPR)に対する相同性遺伝子を6種類得た。特にAmPR1遺伝子について解析を進め、AmPR1遺伝子破壊突然変異体においては、胚軸伸長が低下しており、また、AmPR1遺伝子産物は花器官で高い存在量を示すことを明らかとした。これらの結果は、プロゲステロン処理による胚軸伸長が促進作用、プロゲステロン内生量の花器官における高蓄積、という研究前半において得られた知見と連動することより、AmPR1が植物におけるプロゲステロン受容体である可能性が高いという考察結果が得られた。
国境を越える移動・エスニシティ・地域社会の再構築に関する比較社会学的研究

1,調査研究の概要本研究は、アジアの2つの地域を中心に、移動・移住とエスニシティの交錯、地域社会が再構築されていくダイナミズムを実証的に研究した・調査は、(1)中国・朝鮮半島を中心とした東アジア地域、(2)タイと周辺近隣地域、(3)フランスとカナダにおけるアジア系移民を対象とした。2,研究から得られた知見の鞭(1)東アジアの各国は、外国人労働者の導入が事後承認的に拡大している。外国人労働者が雇用される条件は、社会的な制度や構造の面で制限が大きく、また入国に際してもブローカーの手配に頼らざるを得ない場合が多い。このような労働環境が移住労働者の生活を過酷にする悪条件を生んでいる。(2)外国人労働者はネットワークを移動先の社会に広げているのみではなく、故郷との緊密な関係を維持し続けている。中国・青島に移住した韓国人のエスニックビジネスが表すように、本国の文化へのアクセスが文化資本に転じる場合、「ホンモノ」の文化を移住先で演出することもある。(3)移動者たちは、移住先の地域社会から隔離されたコミュニティを構成することが多い。彼らが劣悪な生活と労働の環境におかれるならば、周縁的な位置に閉じ込められている構造を他者との差異化によって地位を反転させたいという願望が強くなる。韓国における中国朝鮮族が「中国」の「朝鮮族」として韓国社会から一線を引こうとするエスニックな感情は、その典型的な姿を表現している.(4)タイに移住したミャンマー人モーン族が定住志向を高め、またタイ東北部のベトナム移住者が集団としてのアイデンティティを希薄化させている事例も本研究は明らかにした。タイに移動した人々が過酷な条件の下にあっても必ずしも不幸の中に押しつぶされていないことも明らかにされた事実である。移動性を高めた都市は、異種混交性、雑居性、脱中心(権威)的な構造を都市の性格として内在化させおり・移動者が新しい生活チャンスを獲得する空間を出現させている事実も存在している。1,本年度の研究の目的は、中国・朝鮮半島,タイと近隣地域、フランス(パリ)における実証研究の準備と、3つの地域の国際的な比較研究を理論的に組み立てる手法の開発とにあった。この目的を遂行するために、研究会、シンポジウムの開催、現地における実証研究準備を以下の日程で実施した。2,研究会、シンポジウム(1)2003年5月10日報告者:佐々木、藤井、福田(院生)(2)2003年7月20日報告者:長坂、谷口、坪内(3)2003年9月27日報告者:水口、野口、佐々木・藤井・白鳥(4)2003年12月13日フランス、タイ、韓国から研究者を招聘してシンポジウムを開催した。3,現地調査の準備(1)2003年7月24-28日タイ調査(東北部・コーンケーン・ノーンカイ地区)(2)2003年8月1-7日韓国調査(大邸市・ソウル市地区)(3)2003年8月20-25日タイ調査(中部・チョンブリ地区)(4)2003年9月2-10日フランス調査(パリ地区)(5)2003年10月24-31日中国調査(青島地区)(6)2003年12月25-29日韓国調査(ソウル市地区)

4,今年度の研究の成果と来年度への展開脱ナショナリズムと再ナショナリズム化、および脱エスニシティ化と再エスニシティ化のダイナミズムに関する諸問題を実態的な研究と、このためには移動者のクロスボーダーな家族ネットワークの構成と移住先でのコミュニティへの参与の二つの面からの論究が必要なことがわかった。本年度の調査研究は、現地調査による資料収集、理論的枠組みの検討、平成15年度と16年度の研究成果を中間報告としてまとめることの3点にあった。1,中国、韓国、タイを中心に、移動と地域社会の変容に関する具体的な資料を収集した。(1)中国・青島:韓国人の移動とコミュニティ、中国朝鮮族の集住区、経済開発区の調査を実施した。(2)韓国・ソウル:中国朝鮮族の集住する九老区における朝鮮族、韓国住民の双方から聴き取り調査を実施した。(3)タイ・チョンブリ:漁業に従事する外国人労働者と地域社会に関する調査を実施した。(4)パリ:華人系フランス人、フィリピンからの移住者の生活とネットワークに関する聴き取り調査を実施した。(5)カナダ・トロント:「多文化主義」とアジア人コミュニティの形成に関する予備的調査を実施した。(6)ラオスにおける移動に関する文献調査をした。2,資料にもとづいて理論的な枠組みを検討した。(1)7月25日検討会:金永基、長坂格、藤井勝の報告と討論。(2)11月23日-12月2日:油井清光によるインスブルック大学、トレント大学における連続講義。(3)12月11日検討会:佐々木衛、小林和美、李路路(中国人民大学)の報告と検討。(4)2005年1月11日:李路路教授の特別講演と検討会。(5)7月に北京で開催された世界社会学会第36回大会で、佐々木衛、油井清光、白鳥義彦が研究成果を報告した。3,平成15年度と16年度の調査資料と研究報告をとりまとめて中間報告書を作成した。『国境を越える移動・エスニシティ・地域社会の再構築に関する比較社会学的研究-中間報告-』(2005年2月、1-401頁)平成17年度は、2年間の研究成果の上に、国際的な研究協力体制を確立して、実証的研究と理論的枠組みの検討を進める。本年度の調査研究の目的は、現地調査による資料収集、理論的枠組みの検討、および論文集の発行にあった。1,現地調査による資料収集(1)東アジア・中国青島における移動とエスニシティ、地域社会の変容に関する調査(1)青島における韓国人の移動、集住地域、エスニシティとナショナリズムの変容に関する調査(2)青島における日本人の移動、コミュニティの調査(3)青島における地域開発と住宅開発、「遷移地帯(transition zone)」に関する調査(2)カナダ・カルガリーに移動した中国人のコミュニティ調査(3)タイにおける移動とエスニシティに関する調査(1)バンコックにおけるミャンマー人の移動と生活に関する調査(2)チョンブリー県とノーンカイ県における外国人労働者の調査(3)ラオス国境、ビルマ国境の市場における人の移動と文化伝統に関する調査(4)パリにおけるフィリピン人と華人のネットワークに関する調査2,研究会(1)理論的枠組みを検討する研究会(1)6月25日2005年度調査の実施のための打ち合わせ検討会(2)12月11日中間総括のための検討会(2)国際シンポジウムの開催(1)4月29日「グロバリゼーションの中の日本」
GABA伝達シグナルを介した神経障害性疼痛治療への挑戦

1マウス脛骨神経損傷モデルを用いて、慢性疼痛の発生機序を解析している。本年度は、さらに症例数を増やし、後角を脛骨神経領域、腓腹神経領域に分けて精査し、様々な変化の時間的相関性を詳細に解析した。その結果、神経障害性疼痛の発症と持続では別のメカニズムがあることを明らかにした。神経障害性疼痛の発症は以下の機序である。(1)損傷によって神経線維の末梢部分がワーラー変性を生じる。(2)変性に続いて、知覚神経の中枢側終末より、サイトカインなどの因子が放出される。(3)(2)で放出される因子に反応してミクログリアが増殖・活性化される。(4)ミクログリアよりBDNFが放出される。(5)BDNFに反応して知覚神経でのKCC2の発現が抑制される。(6)細胞内Clイオン濃度が上昇する。(7)GABAの抑制機能が低下する。(8)痛覚反応閾値が低下し、アロジニアが発生する。一方、持続に関しては以下のメカニズムが働くと考えられた。(1')ワーラー変性が収束し、軸索の再生が進む。(2`)障害されていない神経(腓腹神経)の中枢側終末より別の種類の因子が放出される。(3')(2')の因子に反応してミクログリアの活性化が持続する。(4)以下は共通でアロジニアが持続する。これらの結果は、論文として投稿し、結果を待っている。2GABA伝達に関連する分子のうちKCC2のノックアウトマウスとVGATのノックアウトマウスのヘテロ接合体を用いて、痛覚閾値の変化を経時的に解析した。その結果、いずれのマウスにおいても、手術前から閾値の低下(アロジニア)が観測された。脛骨神経障害モデルを作製すると、さらに閾値が低下し、長期間持続した。これらのことより、脛骨神経損傷後、GABAの抑制作用が減弱することが明らかになった。さらに、これまで予想されていた興奮性への変化は生じず、抑制性のままであることが明らかになった。正常マウスにおける神経障害性疼痛の発症と持続のメカニズム解析は終了し、論文査読結果を待っている段階である。ノックアウトマウスに関しては、すでに研究を始めて結果が出始めている。最終年度は症例数をさらに増やし、遺伝子変化の解析を進めれば、期間内に目標を達成することが可能と考えている。GABA伝達のうち、GABAの作用の変化に大きく関与する分子は、その作用を決定するKCC2とGABA放出に関与するVGATの2分子である。これらの分子をすべて欠損させると出生後すぐに死亡するため、発現量がそれぞれ半分であるヘテロ接合体を使用している。大まかな傾向は、概要で記載したとおりである。最終年度は、症例数を増加させ、また、障害の種類を、切断縫合のほかに、結紮、切断も採用し、行動評価を詳細に検討している。加えて、これまで進んでいなかった、脊髄後角でのシグナル分子の変化、ミクログリアの変化を重点的に解析する予定である。(1)行動評価は従来のvon Frey法を用いる。(2)ミクログリアの増殖はIba1の免疫組織化学法を用いる。(3)GABAの機能に関与するKCC2の発現量は、RT-PCR法と免疫組織化学法を用いた形態計測を行って評価する予定である。さらに、上記の結果をもとに、KCC2の拮抗薬を用いた介入研究を試験的に行う予定である。神経障害性疼痛は、神経損傷後、長期間にわたって機械的刺激に対する過剰な痛みが持続する疾患で、世界的な問題となっている。我々は、その発生メカニズムの解析と治療法の探索を目的として、本年度は以下の解析を行った。C57/BLマウスを用いて、脛骨神経結紮モデルと脛骨神経切断モデルを作成し、疼痛変化、神経の病理組織像の変化、GABA・グリシンシグナル関連分子の発現変化、ミクログリアの経時的変化を解析した。その結果、結紮モデルでは、3か月以上に渡って、腓骨神経領域にアロジニアが認められた。病理組織学的には、早期にすべての軸索が変性し、時間とともに軸索再生が認められたが、90日経過しても、変性軸索が認められた。GABA・グリシンシグナルに関係する分子では、プレシナプスの分布、受容体タンパク質の分布に変化は認められなかった。一方、GABA・グリシンの作用を抑制性に導くK,Cl供輸送体(KCC2)の分布が優位に減少した。この変化は、3か月経過しても継続していた。加えて、ミクログリアの増殖、活性化も認められ、3か月継続していた。これらの変化は、結紮した脛骨神経に該当する領域のみならず、アロジニアが認められる腓骨神経の領域でも認められた。一方、脛骨神経切断モデルにおいても、上記の変化が認められた。しかし、手術後1か月を経過すると、徐々に回復していった。これらのことから、以下のことが明らかになった。1結紮モデルの方が、慢性疼痛のモデルとして適している。2神経障害がミクログリアの増殖を誘導し、それから分泌されると考えられるBDNFを介してKCC2の発現を抑制し、その結果二次知覚ニューロンの細胞内塩化物イオン濃度の上昇を招き、GABA、グリシンの抑制性が低下し、最終的には、腓骨神経領域で知覚過敏が起こり、慢性疼痛が発症することが明らかになった。

さらに、結紮モデルではこれらの変化が3か月間継続していた。1年目の研究は、正常マウスにおける慢性疼痛発症のメカニズムの解明に関する実験がほぼ終了している。現在、論文としてまとめる準備をしているところである。2年目以降の遺伝子改変マウスを用いた解析の準備も進んでいる。1マウス脛骨神経損傷モデルを用いて、慢性疼痛の発生機序を解析している。本年度は、さらに症例数を増やし、後角を脛骨神経領域、腓腹神経領域に分けて精査し、様々な変化の時間的相関性を詳細に解析した。その結果、神経障害性疼痛の発症と持続では別のメカニズムがあることを明らかにした。神経障害性疼痛の発症は以下の機序である。(1)損傷によって神経線維の末梢部分がワーラー変性を生じる。(2)変性に続いて、知覚神経の中枢側終末より、サイトカインなどの因子が放出される。(3)(2)で放出される因子に反応してミクログリアが増殖・活性化される。(4)ミクログリアよりBDNFが放出される。(5)BDNFに反応して知覚神経でのKCC2の発現が抑制される。(6)細胞内Clイオン濃度が上昇する。(7)GABAの抑制機能が低下する。(8)痛覚反応閾値が低下し、アロジニアが発生する。一方、持続に関しては以下のメカニズムが働くと考えられた。(1')ワーラー変性が収束し、軸索の再生が進む。(2`)障害されていない神経(腓腹神経)の中枢側終末より別の種類の因子が放出される。(3')(2')の因子に反応してミクログリアの活性化が持続する。(4)以下は共通でアロジニアが持続する。これらの結果は、論文として投稿し、結果を待っている。2GABA伝達に関連する分子のうちKCC2のノックアウトマウスとVGATのノックアウトマウスのヘテロ接合体を用いて、痛覚閾値の変化を経時的に解析した。その結果、いずれのマウスにおいても、手術前から閾値の低下(アロジニア)が観測された。脛骨神経障害モデルを作製すると、さらに閾値が低下し、長期間持続した。これらのことより、脛骨神経損傷後、GABAの抑制作用が減弱することが明らかになった。さらに、これまで予想されていた興奮性への変化は生じず、抑制性のままであることが明らかになった。正常マウスにおける神経障害性疼痛の発症と持続のメカニズム解析は終了し、論文査読結果を待っている段階である。ノックアウトマウスに関しては、すでに研究を始めて結果が出始めている。最終年度は症例数をさらに増やし、遺伝子変化の解析を進めれば、期間内に目標を達成することが可能と考えている。(1)正常マウスを用いた、慢性疼痛発生のメカニズムに関して、原著論文としてまとめ発表する。そのための追加実験を継続する。(2)GABA伝達、グリシン伝達に関与する分子を改変させた動物を用いて、慢性疼痛モデルマウスを作製し、解析を行う予定です。予備的な研究結果として、痛覚が逆に過敏になっており、その原因の探索を行う予定です。(3)さらに、GABA伝達、グリシン伝達に関与する分子に作用する薬物などを投与して、治療法の確立を進めて行きたいと考えている。GABA伝達のうち、GABAの作用の変化に大きく関与する分子は、その作用を決定するKCC2とGABA放出に関与するVGATの2分子である。これらの分子をすべて欠損させると出生後すぐに死亡するため、発現量がそれぞれ半分であるヘテロ接合体を使用している。
外国企業の対日投資と在日経営に関する経営史的研究

次の調査研究を行った。1、多国籍企業の対日直接投資についての歴史的展開の全体像2、多国籍企業の対日進出と組織能力の構築-高度成長期のゼネラルフーヅー3、多国籍企業の対日進出と組織能力の構築-高度成長期のネスレー4、多国籍企業の対日進出と組織能力の構築-高度成長期のコカコーラー5、日本市場へ後発的に参入した多国籍企業の経験-ユニリーバ、19642000年-6、多国籍食品企業の多国籍企業の対日進出と組織能力の構築に関する比較経営史的分析-ゼネラルフーヅ、ネスレ、コカコーラー、ユニリーバ次の調査研究を行った。1、多国籍企業の対日直接投資についての歴史的展開の全体像2、多国籍企業の対日進出と組織能力の構築-高度成長期のゼネラルフーヅー3、多国籍企業の対日進出と組織能力の構築-高度成長期のネスレー4、多国籍企業の対日進出と組織能力の構築-高度成長期のコカコーラー5、日本市場へ後発的に参入した多国籍企業の経験-ユニリーバ、19642000年-6、多国籍食品企業の多国籍企業の対日進出と組織能力の構築に関する比較経営史的分析-ゼネラルフーヅ、ネスレ、コカコーラー、ユニリーバ1、外国に本社を置く多国籍企業の売り上げ500社にはいる企業の、対日進出のプロセスを、1967年、1985年、2002年時点について、データベース化した。2、1をよりどころにして、1967年時点の130社の対日進出がその後現在に至るまで、その成果すなわち成長、停滞、撤退を追求した。そうしたデータベースを作った。3、1965-67年にハーバードビジネススクールで調査された、アメリカ多国籍企業のファイル・ドキュメントを、同大学ベーカーライブラリーにおいて、閲覧、資料収集した。4、食品多国籍企業のゼネラルフーズ、ネスレについて、ケース研究をほぼ完成した。コカコーラとユニリーバについては、資料を蓄積した。コカコーラとネスレについては母国の本社において資料収集をした。5、ゼネラルフーズ、ネスレ、コカコーラ、ユニリーバの比較研究の完成に向かっているが、その分析の視点は、国際人的資源管理である。それは各社のトップマネジメントのグローバルマインドを反映して作られ実践されている。国際ビジネス要員のキャリア開発・キャリアパスの仕組みによって、日本のそれら子会社の組織能力の形成と経営成果に違いが出てきたことが明らかにされつつある。6、これ等の成果の一端を、「外国企業の対日投資-高度成長期インスタントコーヒー市場におけるゼネンラルフーズとネスレ-」と題して経営史学会関西部会(2004年9月29日)、経営史学会全国大会(2004年10月19日)、及び多国籍企業研究会(2004年12月19日)において報告した。言うまでもなく、順次改善されている。1、昨年度以来継続している、ゼネラルフーヅ、ネスレ、コカコーラの対日進出と在日経営の調査を、インタビューと、業界誌記事の収集を主としておこなった。さらに、ケーススタデイの対象となる、残りの1社のユニリーバの調査を本格的に開始した。2005年9月18日-10月2日、及び2006年3月4日-18日に、イギリスリバプール近郊のポートサンライトのユニリーバ文書館で、1910年代から1970年代にかけての、ユニリーバの対日事業を調査した。同文書館における文書は、日本へのアプローチと日本での経営実態を克明詳細に記述した当時の報告書が多数保存されており、それらの一部を解読、収集した。2、以上の調査を踏まえて、経営史学会関西部会2005年10月例会(京都大学にて)で、「食品多国籍企業の組織能力形成-高度成長期のゼネラルフーヅ、ネスレ、コカコーラを中心としてー」を報告し、次いで、経営史学会第41回全国大会(神戸大学六甲台キャンパスにおいて、2005年11月19,20日開催)における統一論題として、「第2次世界大戦後の多国籍企業の対日進出と組織能力の構築」を組織し、桑原は自らは、「問題提起-課題と方法、歴史的背景-」、および個別報告「食品多国籍企業の組織能力形成-高度成長期のゼネラルフーヅ、ネスレ、コカコーラを中心としてー」をおこなった。3、ゼネラルフーズの事例研究を公刊した。ネスレの事例と、コカコーラの事例は、草稿を完成した。また歴史的背景としての、1930年、1967年、2002年の世界の製造企業最大500社のリストとそのなかで、日本への直接投資を行った企業のファイルをほぼ8割がた完成した。「日本におけるユニリーバの現地経営」のケース研究は、現在草稿を作成中である。第二次世界大戦後、多数の多国籍企業の対日直接投資が見られた。世界の最大500社にはいる外国企業で対日投資を行った企業は、1930年時点の29社(外国企業合計の6%)から1967年には133社(同29%)、2002年には174社(同44%)へと増加していった。こうした多国籍企業は、日本市場において予想以上の日本企業の競争力に直面した。そうしたなかで、多国籍企業の間で日本市場をめぐる行動には、非常に大さな多様性がみられた。

1967年時点の133社のその後の動きを追跡すると、比較的順調にリーディイング企業としての地位を打ち立てる企業、長い試行錯誤の跡で地位を確立した企業にたいして、不振ゆえの撤退を余儀なくされた企業、キャピタルゲイを求めて持分を売却した企業、製品のライフサイクルが成熟期に入ったのを見届けて投資を回収した企業がみられた。これは、多国籍企業の日本投資の成果が、日本におけるそれら各企業による組織能力の構築の成否によるものであることを示唆している。こうした観点に基づいて、代表性がある食品多国籍企業をとりあげて、その歴史的調背景と個別企業の事例研究をおこなった。目次構成は次のとおりである。1、多国籍企業の対日直接投資についての歴史的展開の全体像2、多国籍企業の対日進出と組織能力の構築-高度成長期のゼネラルフーヅー3、多国籍企業の対日進出と組織能力の構築-高度成長期のネスレー4、多国籍企業の対日進出と組織能力の構築-高度成長期のコカコーラー5、日本市場へ後発的に参入した多国籍企業の経験-ユニリーバ、19642000年6、多国籍食品企業の多国籍企業の対日進出と組織能力の構築に関する比較的経営史的分析-ゼネラルフーヅ、ネスレ、コカコーラー、ユニリーバ
哺乳類胚におけるエピゲノム制御のシステムレベルでの解析

DNAのメチル化は哺乳類の発生に必須であるが、その直接的な機能については未だ不明な点が多い。そこで、DNAメチル化酵素を欠損したES細胞及び分化した中胚葉経細胞、栄養膜幹細胞を用い、野生株細胞と比較し、遺伝子発現及びヒストン修飾のゲノムワイドな解析を行った。その結果、遺伝子発現、ヒストン修飾状態のどちらについても、DNAメチル化の消失よりも主として細胞種の違いに依存すること、遺伝子群によりDNAメチル化の消失に対する感受性が異なることを明らかにした。ゲノムDNAのメチル化は、エピジェネティックな遺伝子発現制御システムであり、発生や分化に代表される重要な生命現象や疾病への関与が明らかになりつつある。このゲノムDNAのメチル化により染色体における遺伝子発現制御は変化し、遺伝子の発現・制御のネットワークは大きな影響を受けている。したがって遺伝子の発現・制御のネットワークを明らかにするためには、発生・分化といった細胞の状態変化時におけるゲノムDNAのメチル化の役割をゲノムワイドに調べる必要がある。そこで、本研究では哺乳類発生におけるエピジェネティックな遺伝子発現制御ネットワークのシステムを理解することを目的とする。そのために、マウス胚体および胚体外細胞系列におけるDNAメチル化の役割を解析する研究に参加し、バイオインフォマティクスによる遺伝子発現プロファイルの解析を行った(Sakaue, M.,Ohta, H., et al., Cllrrent Biology, 2010)。したがって遺伝子の発現・制御のネットワークを明らかにするためには、発生・分化といった細胞の状態変化時におけるゲノムDNAのメチル化の役割をゲノムワイドに調べる必要があり、本研究ではエピジェネティックな遺伝子発現制御ネットワークのシステムを理解することを目的とする。そのために前年度取得した、ES細胞、中胚葉系細胞、栄養膜幹細胞の3種類の細胞の、3つのDNAメチル化酵素を欠損しDNAメチル化が存在しない細胞(TKO細胞)とそれぞれの野生株細胞について、遺伝子発現及びヒストンH3 lysine4残基のジメチル化(H3K4me2)、lysine27残基のトリメチル化(H3K27me3)、lysine9残基のジメチル化(H3K9me2)の3種類のヒストン修飾のChIP-chip法によるゲノムワイドデータについて、バイオインフォマティクスによる解析とその解析手法の開発を行った。その結果、1.遺伝子発現ではDNAメチル化の有無の影響は3つ細胞種類間の違いよりも小さく、また、DNAメチル化の有無の影響は細胞種類によって異なること、2.DNAメチル化の有無は3種類のヒストン修飾の中でH3K27me3に最も大きく影響すること、3.(1)プロモーター領域のCpG配列の密度が低い遺伝子、(2)プロモーター領域のCpG配列の密度が高い遺伝子で、DNAメチル化の有無のH3K27me3に対する影響が異なることを明らかにした。そのために前年度までに取得したES細胞、中胚葉系細胞、栄養膜幹細胞の3種類の細胞の、3つのDNAメチル化酵素を欠損しDNAメチル化が存在しない細胞(TKO細胞)とそれぞれの野生株細胞について、遺伝子発現及びヒストンH3 lysine 4残基のジメチル化(H3K4me2)、lysine27残基のトリメチル化(H3K27me3)、lysine9残基のジメチル化(H3K9me2)の3種類のヒストン修飾のChIP-chip法によるゲノムワイドデータについて、引き続きバイオインフォマティクスによる解析を行った。その結果、前年度までに明らかにした点に加えて、1. DNAメチル化のH3K27me3に対する影響は、特に転写開始点の上流領域で大きく異ること、2.栄養膜幹細胞においては、X染色体におけるエピジェネティック制御がES細胞、中胚葉系細胞と大きく異なっていることを明らかにした。これらの研究成果は現在論文の投稿準備中である。DNAメチル化の遺伝子発現制御ネットワークに与える影響を、ヒストンのメチル化修飾与える影響を通して明らかにすることができつつある。24年度が最終年度であるため、記入しない。本研究課題における研究実績をまとめ、論文の投稿を行う予定である。
応答電磁場のナノ空間構造による光学応答の特異的サイズ依存性の研究

本研究課題では以下のことを行った。1.ナノスケール物質系において、単一量子状態が広域にコヒーレンスを保つ場合の光と物質の相互作用の特質を解き明かすため、広域コヒーレンス系における光-物質結合系のモード構造、及び、モード構造と非線形応答の関係を調べた。2.非線形応答のサイズ共鳴増大や、輻射緩和のサイズ共鳴高速化など、理論的に予想されてきた特異現象について、GaAs系多層薄膜を用いて実験と理論の比較を行った。3.長波長近似の枠内では予想できない新規現象を理論的に探った。また、それぞれについて以下のような成果を得た。1.薄膜に重心運動を閉じ込められた励起子と輻射場の結合モードの実部については、試料の膜厚増大とともに負にシフトした後、特定の膜厚で上枝ポラリトン分枝のエネルギーにジャンプするという特異な振る舞いが各準位の場合で現れる。内部電場成分の共鳴増大が、このジャンプが起こるより薄い膜厚で生じる条件で、巨大な非線形信号が得られることが分かった。2.光学的に高品質なGaAs多層周期構造に対して、時間分解反射測定を行い、理論で予言されていたように多層周期構造の周期数を増加することにより励起子に基づく信号成分が増大することを見出した。3.ナノメートルオーダーの超薄膜の場合でも長波長近似を越えた領域では、内部電場のナノスケール空間構造のため、インバーター的な入出力特性やこのような特性を伴った光双安定が生じることが理論的に明らかになった。本研究課題は,内部電場のナノ空間構造に基づく特異な光-物質相互作用を理論,実験の詳細な比較検討により明らかにすることを目的としているが,14年度はその準備として次の2点のことを行った。(1)実験データにおいて線形応答スペクトルと非線形信号がどのように対応すべきかを理解するために,線形応答の範囲で決まる薄膜中励起子の輻射補正を用いて非線形信号のサイズ依存性を理論的に記述することを試みた。(2)内部電場のナノ空間構造に基づく新規な現象を理論的に提案した。それぞれについての結果は以下の通りである。(1)非局所応答理論により線形応答を決めるセルフコンシステントな式を書き下すと各励起子準位に対応した誘起分極の振幅(これをXとする)を係数とした連立一次式となる。一方,1励起子準位に共鳴する縮退四光波混合の場合,3次非線形分極の中心的寄与を占める項の表式は,同じXの3次の積で展開できることが分かった。上記の連立一次方程式からXは幅射シフトを含む共鳴位置で特異的に増強することが分かるが,非線形信号も同じエネルギー位置で増強することがこの表式から分かった。また各準位による信号増強の程度の違いはそれぞれの準位の輻射シフトの大きさから理解できることもこの表式から明らかになった。[H. Ishihara : Nonlinear Optics 29,pp.663-669(2002),invited paper]本研究課題は,内部電場のナノ空間構造に基づく特異な光-物質相互作用のサイズ依存性を明らかにすることを目的としているが,15年度は次の2点を中心に調べた。1.GaAs薄膜を用いた縮退四光波混合の実験データにおいて、環境層に分布ブラッグ反射器などの構造を設定することによって非双極子的準位の輻射緩和時間が著しく変化するとの結果が得られた。これを理論的に裏付けるため環境層の誘電的構造を変化させた場合の閉じ込め励起子の輻射寿命を系統的に調べた。2.内部電場のナノ空間構造に基づく光学応答の特異なサイズ依存性はナノスケールな分極配向構造によっても現れると考えられる。ここでは特異な分極配向構造の一例として生体高分子などに見られる螺旋構造を想定し、その線形・非線形応答を調べた。それぞれについての主な結果は以下の通りである。

1.環境層における誘電的構造のナノスケールな変化によって活性層中での輻射場の振幅と位相が多様に変化し、これにより非双極子的励起子準位の応答速度が劇的に制御できることが分かった。この結果は、電子的活性部位と環境の構造をトータルに捉えて全系を設計し、活性部位内の輻射場の振幅と位相を適切に設定できれば、長波長近似の枠内では現れないような高速な応答速度を実現できることを示唆している。[IQEC2004にて発表予定]2.同じ膜厚でも螺旋の条件によって光と相対的に強く相互作用するモードが様々に変化するという結果が得られ、螺旋周期が光学応答制御の重要な自由度となることが明らかになった。また、直線偏光入射の場合においても純粋な円偏光を持つ非線形信号が発生するなどナノスケールな分極配向構造が通常の固体結晶では現れない光学応答を発現させる有効な自由度であることを示す結果が得られた。