hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
クラスター非平衡緩和法の量子モンテカルロ計算への応用

(1)イジングモデルにおけるクラスター非平衡緩和過程の磁化のスケーリング型を無限レンジモデルで厳密に導出した。この場合の時間依存性は冪的だが、この過程で得られる相関長の時間発展方程式が有限次元系でも成立すると仮定すると、むしろ引き伸ばされた指数関数型の時間依存性が一般的であり、冪的な時間依存性は時間発展方程式の係数の時間依存性が特定の冪の場合に限られ、無限レンジモデルの厳密解はこの条件を満たしている。これらの新たな知見と、規格化された相関長が引き伸ばされた指数緩和の指数σと補助的緩和指数ρの2変数でスケーリングされることの現象論的導出という前年度の知見を合わせ、2次元・3次元系(引き伸ばされた指数緩和を示す)及び4次元・無限レンジ系(冪的緩和を示す)において数値的にも確認し、論文として刊行した。(2)磁化のBinder比をσとρの2変数でスケーリングし、指数σが急激に変化する温度領域から臨界温度を推定する手法をまとめた投稿論文は、査読者に理解されなかった。臨界点直上のみで成立するスケーリングのズレから臨界点を推定する手法には限界があるということだが、量子相転移への応用もこの手法に依っていたので、この方向での発展は中断している。その代わりに、相転移の制御パラメータ(古典スピン系の場合は温度)変化に応じた物理量の振舞をスケーリングする、相補的な手法「温度スケーリング」を開発した。局所更新アルゴリズムの非平衡緩和では、動的スケーリングの関数型からこのようなスケーリングは提唱されていたが、クラスターアルゴリズムでは提唱されていなかった。またこの新手法は、局所更新アルゴリズムの非平衡緩和でも従来手法よりも良いスケーリング性質を示す。(1)クラスター非平衡緩和法を量子モンテカルロ計算に応用する目的は、量子系の基底状態に特有の新規量子相転移を見出すことである。この計算では、虚時間方向の余剰次元を導入することになり、扱える系のサイズは古典系の場合よりも制限されるため、解析の精度を上げる必要がある。そこで、Binder比に基づいた新規解析手法を開発し、古典イジング系で有効性を確認した。この手法によって相転移温度・緩和指数の推定精度を1桁以上上げることに成功した。(2) Binder比に基づいた新規解析手法をボンド希釈した2次元イジングモデルに適用し、従来手法では困難だった希釈臨界点近傍までの解析を可能にし、緩和指数はボンド希釈に対して連続的に変化することを見出した。これらは、量子希釈系の量子相転移研究の基礎となる結果である。(3)ダイマー化した2次元S=1/2反強磁性ハイゼンベルクモデルのネール・ダイマー量子相転移を、(a)コラムナー型のダイマーパターンに関して、(b)高温極限に相当する古典的なランダム状態から出発して、(c)標準的なループアルゴリズムを用い、(d)温度の逆数を系のサイズに比例して取り、(e)Binder比の有限サイズスケーリングを行うことで、定量的に十分な精度で解析できることを示した。(4)解析が比較的容易となる無限レンジ模型を用いて、イジングモデルおよび3状態ポッツモデルのクラスター更新による非平衡緩和を数値的・解析的に調べた。イジングモデルについては粒子数の1/4乗に比例する緩和時間を持つ指数緩和、3状態ポッツモデルについては粒子数に比例する緩和時間に比例する指数緩和を示すことがわかった。クラスター非平衡緩和法の量子モンテカルロ計算への応用に関しては、基本的なコードを書き上げ、ダイマー化した2次元S=1/2反強磁性ハイゼンベルクモデルのネール・ダイマー量子相転移に適用して、この相転移が本手法のベンチマークにふさわしい対象であることを確認した。当初の目標だった手法の最適化は次年度に持ち越されたが、最も時間を要する基礎コードの開発は終了している。この過程で、クラスター非平衡緩和法全般に適用できる、Binder比を用いた高精度な新規解析手法を開発した。この新規手法を用いれば、2次元ボンド希釈イジングモデルの相転移を希釈臨界点近傍まで精度良く調べられることもわかり、最終年度の目標である量子希釈系の研究を先取りする成果も得られた。総合的に見て、研究は順調に進展している。クラスター非平衡緩和法の理論的基礎付けに関しては、無限レンジ模型を用いて二次相転移を示すイジングモデルと一次相転移を示す3状態ポッツモデルについて無限系の非平衡緩和関数の解析的表式を導出するとともに、有限サイズ系のサイズ依存性を数値的に求めた。この緩和関数の表式は、通常の初期緩和の漸近型ではなく全時刻の表式であり、情報量が格段に多く有限次元系にも適用できると期待される。1次元長距離相互作用系はサイズ補正が複雑で有限次元系への単純な拡張は難しいことがわかったが、当初の見込みの問題点が早期に判明したのはむしろ好ましく、研究は総じて順調に進展している。(1)昨年度はダイマー化した2次元S=1/2反強磁性ハイゼンベルクモデルのネール・ダイマー量子相転移を古典的ランダム状態から出発して解析したが、初期緩和の振舞は記述できなかった。そこでダイマー化ボンドの強さ無限大極限の基底状態にあたる孤立ダイマー状態から出発することで、初期緩和の振舞も記述し計算精度を向上させた。(2)有限次元のイジングモデルにおいて、相関長の初期緩和が緩和指数σで特徴付けられる引き伸ばされた指数関数型を示すこと、及び規格化された相関長が補助的緩和指数ρも含む

2変数スケーリングを示すことを理論的に導出し、2次元・3次元系で数値的にも確認した。(3)規格化された相関長同様平衡状態でサイズ依存性を持たない磁化のBinder比も、同様の2変数スケーリングを示すことを2次元・3次元イジングモデルで数値的に確認した。これらの結果はρ=σを示唆し、またσの評価値の温度依存性から臨界温度を高精度で推定した。(4)上記の知見を(1)の量子相転移に拡張した。すなわち、「温度」を「ダイマー化ボンドの強さ」に読み替え、ネール秩序のBinder比の2変数スケーリングから臨界点・緩和指数を推定し、これらに基づく規格化された物理量のスケーリングから臨界指数を推定する、事前情報のない一般的な系の解析手法を確立した。またこの系ではρ=2σを示唆する結果が得られ、イジングモデルのρ=σは普遍的関係ではない。(5)上記の枠組の中での手法の最適化を行った。(a)解析に臨界指数が絡まず、直接計算できる物理量のみで構成される簡明さでBinder比は最適、(b)ネール秩序のBinder比を用いて解析する場合、相補的な孤立ダイマー状態を出発点に取るのが最適、(c)温度の逆数を実空間長と等しく取るのが精度的にも計算の安定性的にも最適、(d)ループアルゴリズムは零磁場中では計算の手間が少なく最適。今年度の計画のうち、量子系における計算手法の最適化と古典系における緩和関数型の理論的導出は計画通り進捗したが、昨年度はイジングモデルの数値計算結果から解析の際前提にしていたρ=σが理論的には自明ではないことがわかり、解析をやり直して臨界点を推定するためのデータ刻みをより詳細に取ったこともあり、量子系の解析対象の拡大は来年度に持ち越された。この解析手法の詳細の変更に伴って論文の準備と投稿も予定よりも遅れ、古典系のBinder比を用いた数値解析が投稿中、量子系の数値解析が投稿準備中、古典系の相関長の緩和関数型の理論的導出も投稿準備中である。しかし、この点は手法の根幹にあたり、数値的結果を理論的にも裏付けて足元を固めたことの意義は大きい。実際、量子系ではρ=2σになっていることがわかり、ρ=σを前提に進めていた解析の不整合が解消された。この点を固めずに進んでいたらさらに大きな困難に直面していたはずで、無理に進捗を求めなかった判断は正しかったと思う。古典系ではσの値によって相転移が大雑把に分類されたように、量子系ではσとρの関係で相転移が分類できる可能性もあり、研究の可能性が広がった。(1)イジングモデルにおけるクラスター非平衡緩和過程の磁化のスケーリング型を無限レンジモデルで厳密に導出した。この場合の時間依存性は冪的だが、この過程で得られる相関長の時間発展方程式が有限次元系でも成立すると仮定すると、むしろ引き伸ばされた指数関数型の時間依存性が一般的であり、冪的な時間依存性は時間発展方程式の係数の時間依存性が特定の冪の場合に限られ、無限レンジモデルの厳密解はこの条件を満たしている。これらの新たな知見と、規格化された相関長が引き伸ばされた指数緩和の指数σと補助的緩和指数ρの2変数でスケーリングされることの現象論的導出という前年度の知見を合わせ、2次元・3次元系(引き伸ばされた指数緩和を示す)及び4次元・無限レンジ系(冪的緩和を示す)において数値的にも確認し、論文として刊行した。
新規な酸性高分子ヒドロゲル電解質薄板の開発と電気二重層キャパシタへの応用

本年度の研究実績の概要は次の通りである。1)前年度は、4M硫酸水溶液を大量に保持する均質で透明な酸性高分子ヒドロゲル電解質薄板の作製に成功したが、本年度はまずこの電解質について種々の特性評価を行った。その結果、この電解質は電気二重層キャパシタ(EDLC)の作動電位範囲では、電気化学的に安定で、また常温で密閉容器に数ヶ月間保存しても変色、相分離などを起こさず、化学的な安定性にも優れることがわかった。さらに、この電解質は4M硫酸水溶液に近い非常に高い電気伝導率(室温で約0.6Scm^<-1>)を示すとともに、電気伝導率の活性化エネルギーも非常に近い値(8.9kJmol^<-1>)であることがわがり、このことから硫酸水溶液とイオン伝導機構が類似していることが考えられる。2)4M硫酸水溶液を保持する高分子ヒドロゲル電解質薄板を用いたEDLCの電気化学特性を評価した結果、サイクリックボルタンメトリーおよび定電流での充放電試験において、前年度までに作製した1M硫酸水溶液を保持したものに比べて大きな静電容量(1.21.3倍)を示し、また高率放電試験においても、測定したすべての電流値でより大きな放電容量を示した。以上の結果より、ヒドロゲル電解質中の硫酸を4Mのような高濃度にすることは、EDLCの特性向上に必要不可欠であることが明らかとなった。3)前年度に示した酸性高分子ヒドロゲル電解質薄板により自己放電が抑制される原因を調べるために、不純物のFeイオン種の影響について検討した。その結果、硫酸水溶液中のFe^<2+>の濃度を減少させることにより、自己放電が抑制されることがわかった。また、自己放電反応の律速段階は、正極では電荷移動過程(例えばFe^<2+>の酸化反応)で、負極では拡散過程(例えば正極で生成したFe^<3+>などの還元反応)であることが示唆された。高分子ヒドロゲル電解質による活性炭からのFeイオン種の溶出、拡散の抑制が、自己放電抑制の一因であることが強く示唆される。1)酸存在下でのポリビニルアルコール(PVA)のグルタルアルデヒド(GA)による架橋反応に着目し、この反応を利用して酸性高分子ヒドロゲル電解質薄板の作製を試みた。その結果、1M硫酸水溶液にPVA粉末を溶解させ、撹拌しながらグルタルアルデヒド(GA)溶液を添加し、架橋させるという非常に簡便な方法により、大量の硫酸水溶液を保持する均質で透明な酸性高分子ヒドロゲル電解質薄板を作製することができた。この電解質は十分な機械的強度を有し、さらに室温で約0.2Scm^<-1>の非常に高い電気伝導率と広い電位窓を有することがわかった。2)酸性高分子ヒドロゲル電解質薄板と活性炭素電極を用いて、電気二重層キャパシタ(EDLC)を組み立て、その電気化学特性を評価した。その結果、良好な電極/電解質界面を構築することができ、組み立てたEDLCはキャパシタとして良好に作動することが明らかとなった。静電容量は水溶液を用いた場合に近い値であった。また、自己放電特性を調べた結果、酸性高分子ヒドロゲル電解質薄板を使用すると、1M硫酸水溶液を電解質に用いたものと比べ、電圧保持特性が著しく向上し、リーク電流も抑制された。3)EDLCの特性を改善する目的で、より高濃度の硫酸水溶液を保持する酸性高分子ヒドロゲル電解質薄板の作製を試みた。硫酸水溶液の濃度とPVAおよびGAの量を最適化し、より温和な条件下で架橋させることにより、4M硫酸水溶液を保持する均質で透明な酸性高分子ヒドロゲル電解質薄板の作製に成功した。この酸性高分子ヒドロゲル電解質薄板は1M硫酸水溶液を保持するものと比べて高い電気伝導率を示した(室温で約0.6Scm^<-1>)。また、この電解質を用いることにより、EDLCの静電容量も1Mのものと比べて大きく増大した。

3)前年度に示した酸性高分子ヒドロゲル電解質薄板により自己放電が抑制される原因を調べるために、不純物のFeイオン種の影響について検討した。その結果、硫酸水溶液中のFe^<2+>の濃度を減少させることにより、自己放電が抑制されることがわかった。また、自己放電反応の律速段階は、正極では電荷移動過程(例えばFe^<2+>の酸化反応)で、負極では拡散過程(例えば正極で生成したFe^<3+>などの還元反応)であることが示唆された。高分子ヒドロゲル電解質による活性炭からのFeイオン種の溶出、拡散の抑制が、自己放電抑制の一因であることが強く示唆される。
単核金属錯体のキラル選択的集積化による不斉分子集合体の構築

単核錯体中にチオラト基を導入し、これを金属イオンと反応させることにより、単核錯体がある規則性をもって集合した硫黄架橋多核錯体の形成が期待される。この際、単核錯体としてキラリティーを有するものを用いれば、多数のキラル中心により構成される不斉分子集合体の構築も可能となり、同時に高次構造化に伴う不斉認識や不斉増殖も期待される。本研究では、主に、キラリティー(Δ/Λ)をもつ八面体型のトリス(チオラト)、ビス(チオラト)、およびモノ(チオラト)コバルト(III)単核錯体と直線性のAg^+や平面性のPd^<2+>との反応を行い、a)単核から多核構造への段階的な高次構造の構築、およびb)多数のキラル中心からなる不斉集合体の開発を目指した。
LPS プライミング後 LPS、BLM 再投与肺損傷の病態解析

LPS肺損傷モデルマウスを用いて、LPSプライミングの病態に関して検討した。プライミングマウスではIL-10の産生亢進が見られ、肺胞マクロファージを消失させると、効果はなくなった。炎症性サイトカインであるTNF-αの産生低下とIL-10産生亢進も見られなくなることから、LPSプライミングを受けた肺胞マクロファージが、肺損傷からの修復に重要な働きを持っていた。IL-10ノックアウトマウスでは、LPSプライミング効果は認められなかった。LPSプライミングを受けたマウスは、LPSによる気管内再投与刺激に対して、肺損傷からの回復が通常マウスに比べて早期に認められ、また、高濃度LPSに対して抵抗性を示すことが知られているが、その機序はいまだ不明である。われわれは炎症を惹起する肺胞マクロファージのsubtypeに着目してその機序を明らかにしようとした。LPSブライミング群にLPS気管内再投与した所見で、マウス肺胞洗浄液のマクロファージはCD11b^<high>CD11^<high>,CD11b^<low>CD11c^<high>,CD11b^<high>CD11c^<low>というsubtypeを示した。Narveな状態ではCD11b^<low>CD11c^<high>が主なpopulationである。このように、LPSプライミング後にもマクロファージのsubtypeが異なっていた。また、LPS再投与によるBAL中好中球のアポトーシスはプライミングで亢進していた。ここの細胞が持つサイトカインを確認するとプライミング群はIL10の産生が亢進し、TNFαの産生低下を示した。この肺胞マクロファージをクロドロネイトによりLPS再投与前に肺内よりなくすと、プライミングの効果は消失した。IL10ノックアウトマウスを使用すると、やはりLPSプライミング現象は認められなかった。BAL中好中球のアポトーシスはプライミング群、非プライミング群で差を認めず、あるsubtype群の肺胞マクロファージからIL10が産生亢進され、IL10産生肺胞マクロファージが肺損傷の収束に関与している可能性が分かった。LPSプライミング群にLPS気管内再投与した所見で、マウス肺胞洗浄液のマクロファージはCD11b^<high>CD11c^<high>,CD11b^<low>CD11c^<high>,CD11b^<high>CD11c^<low>というsubtypeを示した。Naiveな状態ではCD11b^<low>CD11c^<high>が主なpopulationである。この肺胞マクロファージをクロドロネイトによりLPS再投与前に肺内より消失させると、LPSによるプライミングの効果は消失し、肺損傷からの改善が遅れた。今回のエンドトキシン(LPS)肺損傷の修復過程に着目した研究で、LPSプライミング後に再投与LPS投与により、プライミングがないLPS肺損傷モデルに比べて炎症からの修復が早期に収束することが明らかにされた。その病態において、従来より言われていた炎症性サイトカインであるTNF-α産生に関わるNF-κB遺伝子の抑制だけではなく、抗炎症性サイトカインであるInterleukin (IL)-10の再生亢進が病態に関わることをIL-10ノックアウトマウスに対してのLPSプライミング実験の検討から明らかにされた。また、野生型マウスにおいて、LPSプライミング後に肺胞マクロファージをクロドロネイトの経気道投与により肺内より消失させると、LPSプライミングの効果はなくなり、その修復過程においてはプライミングを行っていないマウスと同じ経過となった。

また、炎症性サイトカインであるTNFαの産生は、肺胞マクロファージを肺内より消失させた群で減少は認められなかったが、IL-10の産生亢進は認められないことが分かった。この結果から、LPSにより肺胞マクロファージがプライミングを受けることで、次の刺激において、肺胞マクロファージからIL-10が余剰に産生されることで、病態修復の主をなすことが明らかにされた。また、TGFβの産生に関しては、LPSプライミングとは関係が認められなかった。制御性Tリンパ球もLPSプライミングにおける肺損傷修復には関与していなかった。将来的に、LPSプライミングされた単球を肺内へ直接移植を行うことで、炎症からの修復をもたらすことが期待できる。実験前に想定していた結果とは異なる結果となっているため、その評価を行い、追試実験を試みている。その結果により、方針を転換しなくてはいけない。24年度が最終年度であるため、記入しない。追試実験結果によって、実験の方法論を変更して、当初予定している結果の方向へ進む。それが不可能となった時点で、肺胞マクロファージだけではない、そのほかの気道上皮などの関与につき検討していく。
イネ葉の先在性新規ジテルペル系抗菌物質Oryzalide Aに関する研究

1.Oryzalide類10種の単離と構造決定イネ葉の先在性新規ジテルペン系抗菌物質Oryzalide Aと構造類似の9種の関連物質を新たに単離し,構造を決定した。すなわち,農林27号の止葉20kgを80%メタノ-ルで抽出し、常法により酸性及び中性企画を粗抽出後,シリカゲル・セファデックスLHー20カラム,高速液体クロマト,分取TLCなどによりOryzalide Aを含む酸性物質4種,中性物質6種を単離した。^1Hー, ^<13>CーNMR,HRーMS,IRその他の機器分析により構造を決定した結果,酸性物質としてOryzalideA,B,Oryzalic acid A,Bの4種,中性物質としてCompound A,B,C,D,E,Fの6を同定し,それぞれの構造上の特徴,収量,抗菌活性などを明らかにした。2.微量定量法の確立と予備定量結果収量と抗菌活性から主要物質と考えられた4種酸性物質をメチル化後,フラグメントイオンm/z305を用い,capillary columnを用いたGCーMSーSIMによる微量定量法を確立した。さらに試料調製法に分取TLCを追加・改善した結果,イネ葉中では主にOryzalide A,Oryzalic acid Aの形態で存在することが推定された。また,Oryzalide Bの17位エキソメチレンを重水素で置換させた[17ーD_2]Oryzalide Bを誘導し,内部標準として使用した。上記条件で微量定量を予備的に行った結果,イネ白葉枯病に対する低抗体を異にする4品種群・8品種のすべての健全葉中に4種抗菌物質が検出されたが,それらの含有量と低抗性の強弱との間には一定の相関は認められなかった。農林27号の器官別にみるとOryzalide類はほとんど葉にのみ存在し,茎・葉鞘には微量で,根と穂からは全く検出されなかった。生育時期別では生育が進むほど含有量が増加し,登熟期>分けつ期>幼苗期の関係であった。イネ葉身に針束で付傷すると34倍量に増加し,本病細胞不親和性系統針束接種葉で9.1倍,親和性系統針束接種葉で7.2倍に増大することが判明した。イネ葉の先在性新規ジテルペン系抗菌物質Oryzalide Aと構造類似の3種の関連物質を新たに単離し,構造を決定した。農林27号の止め葉21Kgを80%メタノ-ルで抽出し常法により酸性画分を粗抽出後,シリガゲル,セファデックスLHー20カラム,高速液体クロマト,分取TLCによりOryzalide類4種を単離した。^1Hー, ^<13>CーNMR,HRーMSその他の機器分析により構造を決定した結果は次の通りであった。Oryzalide A:A環にラクト-ル,D環にエポキサイドをもつカウレン型C_<19>新規ジテルペン系化合物。

分子式C_<19>H_<28>O_4,分子量320。収量約0.71.2mg/Kg生葉重。抗菌活性は150ppmでイネ白葉枯病細菌のコロニ-形成を60%阻害。
フォトクロミック・ダイとUVレーザを用いた熱流体場の定量的可視化と画像処理

気液界面での液体の温度および濃度勾配による表面張力変化は表面の流れ場に大きな影響を与え、マランゴニ対流を引き起こす。しかし、その表面張力変化は非常に微小であり、表面張力自身の測定は困難である。そこで、本研究では、定性的な流れの可視化とともに、流速・温度分布などと言った定量的なものについても非接触に測定可能なフォトクロミック染料活性化法という方法を用い、表面近傍の流れ場を可能化し、得られた表面近傍の速度分布をもとに表面速度勾配を求め、せん断力と表面張力の釣り合いの式から、表面張力の変化率を求めることを試みた。本研究で取り扱う流れ場は、壁面を加熱・冷却した、自由表面を持つ2次元キャビティ流れとし、作動流体としてケロシンを使用した。染料には、紫外線の照射により励起され発色し、さらに発色後、分子の熱運動により自然消色し、元の状態に戻る、スピロピラン系染料を用いた。光学系には、UV(紫外線)パルス・レーザ(窒素レーザーおよびXeClエキシマレーザー)を染料の励起に使用し、それによって形成された発色ラインを、高解像度の3CCDカメラにより撮影された画像データを画像処理することによってトレースすることにより、自由表面付近の速度測定を行い、表面張力変化を求めた。その結果、流体中に存在する汚染物質によるわずかな表面張力変化によっても自由表面の流れがせき止められ、流れ場に非常に大きな影響を与えることが判明した。なお、このフォトクロミック染料活性化法は、レーザーにより励起され発色し、一定時間後に消色する非接触な速度計測法であり、流れ場に与える影響が少ないという利点があり、今後とも非常に有益な計測方法であることも付け加えておく。
マルチモード表面波を用いたリソスフェア－アセノスフェア境界の研究

リソスフェアーアセノスフェア境界(LAB)の3次元的な空間分布を,マルチモード表面波による3次元S波速度分布とその鉛直勾配から推定する手法を開発した.特に高精度な3次元モデルが得られた豪州大陸に応用し,大陸全域のLABの空間分布復元に成功した.さらに,推定されたLAB分布と,3次元異方性分布や実体波レシーバ関数の結果との関係についても詳細な検討を行った.また表面波による3次元速度構造の更なる高精度化に向けた新しい2点間波形解析法の開発も行った.これを特に高密度な観測網が展開されている北米大陸に応用し,従来の1点法に基づくトモグラフィーモデルに比べて,水平分解を格段に向上できることが示された.本研究では,マルチモード表面波を用いて得られた高精度な3次元S波速度構造モデルとその鉛直勾配から,リソスフェアーアセノスフェア境界(LAB)の空間分布を復元し,上部マントルのダイナミクスを理解する上で最も重要な境界層であるLABの空間分布を明らかにすることを目的としている.これまで開発を進めてきた,S波速度モデルとその鉛直勾配からLABの深さ及び厚さの分布を推定する手法を,特に高精度な3次元モデルが得られた豪州大陸域に適用し,3次元異方的速度構造モデルから得られる安定大陸のLABについて詳細な検討を行った.その結果,太古代のクラトン域(特に西豪州クラトン)の直下において,LABの深さが突出して深くなり(200km以深),その厚さは50km以上に渡って漸移的に変化する境界層であることが分かった.一方,大陸東部ではLABが浅くなると共に,大きな速度勾配が見られ,シャープな境界層を持つことが分かった.さらに,大陸中央の縫合帯直下のリソスフェア内には,顕著な鉛直異方性(SH波の高速異常)も見られた.最近の岩石学的研究から,この地域は10億年以上前の大陸集合直後に高温状態となったことが報告されており(Smithies, et al., 2011),当時の影響が保存されたものと考えられる.これらの成果は,複数の国際・国内学会において発表を行い,国際学術誌に投稿し,現在改訂中である.一方,速度モデルの更なる高精度化に向け,新しい2観測点間の波形フィッティング法の開発も行い,米国の高密度観測網に適用し,その有効性を示した.この手法では, 1000km以下の短い波線の情報を大量に収集することができ,従来の一点法に基づくモデルに比べて,空間分解能を約1.52倍にまで上げることが可能となった.この波形解析手法と北米大陸の速度モデルについては,現在,国際誌に投稿中である.リソスフェアーアセノスフェア境界(LAB)の3次元的な空間分布を,マルチモード表面波による3次元S波速度分布とその鉛直勾配から推定する手法を開発した.特に高精度な3次元モデルが得られた豪州大陸に応用し,大陸全域のLABの空間分布復元に成功した.さらに,推定されたLAB分布と,3次元異方性分布や実体波レシーバ関数の結果との関係についても詳細な検討を行った.また表面波による3次元速度構造の更なる高精度化に向けた新しい2点間波形解析法の開発も行った.これを特に高密度な観測網が展開されている北米大陸に応用し,従来の1点法に基づくトモグラフィーモデルに比べて,水平分解を格段に向上できることが示された.本研究では,マルチモード表面波を用いて高精度な3次元S波速度構造モデルを構築し,それを元にリソスフェアーアセノスフェア境界(LAB)の空間分布を求め,上部マントルのダイナミクスを解明する上で重要な鍵となるLABに関する新たな地震学的知見を得ることを目的としている.今年度はまず,高密度な広帯域地震観測網が展開されている豪州・北米・北東アジア地域の観測波形記録の解析を行った.特に豪州地域に対しては,新しい3次元異方的不均質構造モデルを構築し,本地域直下のリソスフェアーアセノスフェア境界の3次元的な空間分布や境界層の厚さ分布の推定を行った.その結果,特に複数の大陸塊が集合した境界域に相当する豪州大陸中央部の直下において,LABの厚さがその周囲に比べ相対的に薄く,特にその直下のアセノスフェアでは顕著な鉛直異方性(SH>SV)が観測されることが明らかとなった.この成果は,国内および国際学会において発表し,現在,国際誌に投稿準備中である.なお,この新しい豪州の3次元モデルは,豪州大陸における上部マントルの標準3次元モデル構築の際の基準モデルの一つとしても利用され,その成果を国際誌に発表した.また北米地域に現在展開されているUSArrayを用いた2観測点間の波形解析による表面波の位相および振幅解析も進めている.新たに開発した2点間波形フィッティングの手法を応用して,北米地域全域の3次元速度構造および減衰構造の復元へ向けたデータ収集を進めている.

なお,本研究では大量の観測記録を非線形波形フィッティングの手法を用いて解析するため,今年度新規購入した計算機を活用しつつデータ収集作業の効率化をはかり,豪州以外の地域(主に北米,北東アジア,太平洋)についても,新しい上部マントル3次元モデルの構築およびLABの空間分布復元を進めていく予定である.当初の計画通り,特に豪州地域,北米地域および北東アジア地域における新たなマルチモード表面波の解析を行い,基礎データの収集を行った.また特に豪州地域に関しては,新しい3次元異方性モデルの構築を行うと同時に,当初は2年目に計画していたLABの空間分布復元と異方性との関係まで検討することができた.今後はさらに他地域についても,同様の解析を進め,地域毎の違いについてもより議論を深める予定である.今後も継続的に豪州・北米・北東アジアの各地域における観測記録のさらなる解析を続け,それらを用いた各地域の3次元モデル構築,さらにLABの空間分布の復元を進める予定である.今年度に新たに得られた知見として,海洋域のリソスフェアーアセノスフェア境界近傍の異方性構造についてもマルチモードの情報を用いて復元することの重要性を示唆する結果も得られたため,従来,基本モード表面波によるモデルで議論されてきた海洋域においても,高次モードの情報まで含めて上部マントル構造の解析を行うことを計画している.また,減衰構造については,特に高密度かつ精度の高い観測網の展開されている北米地域を主な対象として,3次元減衰モデル構築へ向けた解析を進めて行く予定である.備品・消耗品に係る経費節減や,業務の都合により当初予定していた海外出張を取りやめたことで生じた使用残額について,25年度に開催される複数の主要国際学会での研究成果発表のための出張旅費および新たな計算結果を保存するための消耗品(ファイルサーバー)の購入に使用する予定である.
ナルディライジンによる体温恒常性維持機構の解明

我々が作製したナルディライジン欠損マウス(NRDc-/-)は、寒冷環境下(4°C)での体温維持機構が破綻していた。寒冷環境下で適応熱産生を担っているのは、褐色脂肪組織(BAT)のミトコンドリア脱共役タンパク質(UCP1)である。寒冷負荷後のNRDc-/-のBATでは、UCP1の発現上昇が認められなかった。一方、NRDc-/-において熱放散が亢進していることを明らかにし、NRDc-/-における体温恒常性の破綻が、適応熱産生および熱放散抑制両者の障害によることを明らかにすることができた。我々が作製したナルディライジン欠損マウス(NRDc-/-)は、思いがけず低体温を呈し、寒冷暴露下(4°C)での体温恒常性が著しく損なわれていた(未発表)。体温恒常性は美しくデザインされた調節系の代表であり、本来哺乳動物の体温(核心温)は、外気温によらずほぼ一定に保たれる。寒冷暴露下の適応熱産生(非ふるえ熱産生)の中心と考えられているのは、褐色脂肪組織(BAT)におけるミトコンドリア脱共役タンパク質(UCP-1)によるプロトン勾配の熱への変換である。寒冷刺激は脳で察知され、交感神経活動の亢進を介してBATのβアドレナリン受容体を活性化し、転写コアクチベーターであるPGC-1αの作用を介して、UCP-1の遺伝子発現を誘導する。適応熱産生におけるこの経路の重要性は、上記遺伝子欠損マウスのいずれもが寒冷負荷で体温の低下を認めることからも明らかである。これらの欠損マウスでは、一律にBATにおける脂肪蓄積の増加と、それに伴うミトコンドリア量の低下を認め、BATがいわゆる低活性状態を呈する。それに対して、NRDc-/-では著明な体温低下を認めるにもかかわらず、BATはミトコンドリアで充満し、反対に高活性状態を呈している。この事実は、NRDcが体温恒常性の維持に必須であること、さらに未知の熱産生機構の存在を示唆するものと考えられる。これまでの研究で、野生型マウスのBATでは寒冷曝露後にPGC-1αおよびUCP-1の発現上昇が見られたが、NRDc-/-のBATではその上昇が見られなかった。今後はNRDc-/-ではなぜPGC-1αとUCP-1の発現上昇が起こらないのかを明らかにしていく予定である。これまでの研究で、NRDc-/-のBATでは寒冷曝露後にPGC-1αとUCP-1の発現上昇が起こらないことを明らかにしており、今回新たに、NRDcが核内でPGC-1αの転写コアクベーター機能を調節している可能性を見出した。我々が作製したナルディライジン欠損マウス(NRDc-/-)は、室温下でも低体温を呈し、寒冷暴露下(4°C)での体温恒常性が著しく損なわれていた。

寒冷刺激は脳で察知され、交感神経活動の亢進を介してBATのβアドレナリン受容体を活性化し、転写コアクチベーターであるPGC-1αの作用を介して、UCP-1の遺伝子発現を誘導する。適応熱産生におけるこの経路の重要性は、上記遺伝子欠損マウスのいずれもが寒冷負荷で体温の低下を認めることからも明らかである。これらの欠損マウスでは一律にBATにおける脂肪蓄積の増加を呈するが、NRDc-/-のBATは脂肪蓄積が減少し、熱産生が亢進していることが示唆された。平成22年度には、NRDc-/-のBATにおいて、室温ではPGC-1α、UCP-1の発現が亢進しているが、低温下でのそれらの発現上昇が認められないこと、一方NRDc-/-において熱放散が亢進していること、を明らかにし,NRDc-/-における体温恒常性の破綻が,適応熱産生および熱放散抑制両者の障害によることを明らかにすることができた。
モンゴルにおける自然災害の早期警戒システム構築のためのデータベース作成と基礎解析

1999/2000年以降モンゴル国では、3年連続して夏の干ばつと続くゾド(寒雪害)に見舞われて全家畜頭数のうち29%が失われ、多くの牧民は貧困状態に陥り、健康・教育レベルの低下や都市への人口集中を招いた。本研究はモンゴル気象庁気象水文研究所との協力体制のもとに、このような自然災害への対策の一環として以下の研究を実施した。牧畜気象学的データベース(気象、土壌、植生、家畜に関するデータ)を作成、解析することより、自然災害の早期警戒システム(Early Warning System以下EWSと略)の基礎となる知見を得ることを目的とし、以下の作業を行った。1.モンゴル気象庁のデータを利用した牧畜気象データベースの作成(過去約10年分のデータ収集、入力、品質管理)。2.EWS構築に必要な、干ばつとゾドの発生メカニズに関する基礎的な研究を実施し、発表した。主な成果は以下のとおりである。(1)モンゴルにおける干ばつ・ゾド研究の過去のレビュー及び研究・観測体制の現状把握(2)モンゴル草原における植物のフェノロジーと水分条件の関係(3)モンゴルの野生動物ガゼルと家畜の食性の比較(4)家畜の健康状態と環境要素に関する解析1999/2000年以降モンゴル国では、3年連続して夏の干ばつと続くゾド(寒雪害)に見舞われて全家畜頭数のうち29%が失われ、多くの牧民は貧困状態に陥り、健康・教育レベルの低下や都市への人口集中を招いた。(1)モンゴルにおける干ばつ・ゾド研究の過去のレビュー及び研究・観測体制の現状把握(2)モンゴル草原における植物のフェノロジーと水分条件の関係(3)モンゴルの野生動物ガゼルと家畜の食性の比較(4)家畜の健康状態と環境要素に関する解析本研究の目的は、モンゴル気象庁のデータを利用して牧畜気象学的データベース(気象、土壌、植生、家畜に関するデータ)を作成、解析することより、自然災害の早期警戒システム(Early Warning System以下EWSと略)の基礎となる知見を得ることを目的とする。具体的な目的は以下の2点である。(1)牧畜気象データベースの作成(過去10年分のデータ収集、入力、晶質管理)。(2)EWS構築に必要な、干ばつとゾドの発生メカニズに関する基礎的な研究。今年度は上記の目的のために以下の作業を実施し、一部の結果を発表した。1)モンゴルの主要な自然災害である干ばつとゾドに関してレビューし、EWS構築を提案した。(第一論文および日本地理学会秋季大会で篠田らが発表)2)主に気象データを収集・入力し、気温・降水量について1960-2002年の月データの品質管理を行った。3)干ばつとゾドの基礎的研究として、以下のものを行った。(1)ゾドの気候学的特徴の解明(日本地理学会秋季大会で森永らが発表)(2)1999-2002年のゾドの評価(第二論文)4)家畜の体重変化と環境(おもに植生、気象要素について)の関係を明らかにする観測。モンゴル高原の典型草原(観測点1:スフバートル県ツメンツォクト郡および観測点2:トウブ県バヤンオンジュール郡)において、干ばつとゾドの発生メカニズムに関わる基礎的観測を実施した。観測点1では気象・植生と家畜の体重の関係、観測点2では気象・土壌・植生の関係の解明を目的にしている(第三論文)。(1)モンゴルにおける干ばつ・ゾド研究の過去のレビュー及び研究・観測体制の現状把握(2)モンゴル草原における植物のフェノロジーと水分条件の関係(3)モンゴルの野生動物ガゼルと家畜の食性の比較(4)家畜の健康状態と環境要素に関する解析
含窒素環状化合物の新規合成法の開拓

本年度はジアミン誘導体とブロモアセチレンとの分子間カップリング反応によるイミダゾリジン誘導体の効率的な合成法の開拓および適用性の拡大を検討し,以下の結果が得られた.1)種々のジアミン誘導体とブロモプロピオール酸アミドをDMF溶媒中,塩基と加熱するだけで,様々なイミダゾリジン誘導体を得ることができた.2)本反応の進行の可否には,ジアミン上の保護基の選別が非常に重要であり,トシルアミドよりもNHプロトンの酸性度が低くても高くても,ダブル付加によるヘテロ環の生成はほとんど起こらないことが分かった.3)カップリングパートナーとして,ブロモプロピオール酸エステルを用いても,ブロモプロピオール酸アミドの時と同様に分子間カップリング反応が進行し,対応するエステル置換イミダゾリジン誘導体を得ることもできた.また,得られたエステル誘導体にDIBALを作用させると,収率良くアリルアルコール誘導体に導くこともできた.4)エチレンジアミンの片方のアミンをトシル基,もう一方をBoc基で保護したジアミン誘導体とブロモプロピオール酸アミドを,塩基と加熱反応させたところ,非対称のイミダゾリジン誘導体を単一の異性体として得ることができた.5)トシル基をアミノ基上に導入したアミノアルコール誘導体と,ブロモプロピオール酸アミドを塩基存在下で反応させたところ,二重結合の置換基の立体化学が制御されたオキサゾリジン誘導体を単一の異性体として得ることができた.本年度は遷移金属触媒を用いたジアミン誘導体とプロモアセチレンとの分子間カップリング反応によるテトラヒドロピラジン誘導体の効率的な合成法の開拓および適用性の拡大を検討し,以下の結果が得られた.1)遷移金属触媒および溶媒,温度等の検討したところ,触媒としてはヨウ化銅,配位子としてはN,N'-ジメチルエチレンジアミン,溶媒はジメチルホルムアミド,反応温度は150度が最適であることがわかった.2)ジアミン誘導体の適応拡大を検討したところ,環状ジアミンでも問題なく反応が進行し,双環性テトラヒドロピラジン誘導体が得られた.また,アセチレン誘導体としては,置換基としてアルキル基のみならず,アリール基,ベンジルオキシ基および三重結合を有するアセチレンでも,対応するジアザサイクルを得ることができた.更に,プロモアセチレンの代わりにジブロモオレフィンを用いると,同様にテトラヒドロピラジン誘導体を得ることができた.3)環拡大の基質(中員環など)への応用として,プロパンジアミン誘導体を用いたところ,対応する7員環ジアザ環状化合物を得ることができた.更に,N,N'-ビストシル-2-ヒドロキシ-1,3-プロパンジアミンを用いると,水酸基を保護することなく,また水酸基ではなくトシルアミドが選択的に三重結合に付加し,上記と同様に対応する7員環化合物を得ることができた.4)ジアミン誘導体の代わりにアミノアルコール誘導体を用いることにより,モルホリン誘導体の合成も可能になった.本年度はジアミン誘導体とブロモアセチレンとの分子間カップリング反応によるイミダゾリジン誘導体の効率的な合成法の開拓および適用性の拡大を検討し,以下の結果が得られた.1)種々のジアミン誘導体とブロモプロピオール酸アミドをDMF溶媒中,塩基と加熱するだけで,様々なイミダゾリジン誘導体を得ることができた.2)本反応の進行の可否には,ジアミン上の保護基の選別が非常に重要であり,トシルアミドよりもNHプロトンの酸性度が低くても高くても,ダブル付加によるヘテロ環の生成はほとんど起こらないことが分かった.3)カップリングパートナーとして,ブロモプロピオール酸エステルを用いても,ブロモプロピオール酸アミドの時と同様に分子間カップリング反応が進行し,対応するエステル置換イミダゾリジン誘導体を得ることもできた.また,得られたエステル誘導体にDIBALを作用させると,収率良くアリルアルコール誘導体に導くこともできた.4)エチレンジアミンの片方のアミンをトシル基,もう一方をBoc基で保護したジアミン誘導体とブロモプロピオール酸アミドを,塩基と加熱反応させたところ,非対称のイミダゾリジン誘導体を単一の異性体として得ることができた.5)トシル基をアミノ基上に導入したアミノアルコール誘導体と,ブロモプロピオール酸アミドを塩基存在下で反応させたところ,二重結合の置換基の立体化学が制御されたオキサゾリジン誘導体を単一の異性体として得ることができた.
自然免疫に関わる分子群の構造基盤の構築

TLR9はエンドソームに局在し,細菌やウイルス由来の一本鎖DNAの非メチル化CpGモチーフを認識することで,炎症性サイトカインやI型インターフェロンの産生を誘導する。CpG DNA単独でのTLR9の二量体化は非常に弱く,実際のTLR9の活性化にはCpG DNAに加えて他の因子が介在している可能性が示唆された。最近の研究で,CpG DNAの5'末端側の配列がTCGあるいはTCCであるものは,そうでないものと比較してTLR9を効率的に活性化することが報告された。異なるリガンドによるTLR9の活性化機構を明らかにするため構造科学的な研究を行った。TLR9との結合実験を行ったところ,CpG DNAはTLR9に強く結合するが二量体化は引きおこさないこと,5'-TCG DNAは単独ではTLR9に対してまったく結合を示さないことが明らかになった。一方,5'-TCG DNAはCpG DNA共存下のTLR9に対しては非常に強く結合し,TLR9の二量体化を誘導した。2種類のDNAの結合様式を明らかにすべく,TLR9とCpG DNAおよび5'-xCx DNAからなる三者複合体の結晶構造解析を行い,ウマおよびウシ由来のTLR9について構造決定に成功した。TLR9とCpG DNAと5'-xCx DNAは2:2:2の複合体を形成しており,5'-xCx DNAはTLR9のリング型構造の上部で2分子のTLR9にはさまれた新規の結合部位に結合していた。5'-xCx DNAの5'末端側の3塩基は,2分子のTLR9にはさまれる形でTLR9と相互作用し,TLR9の二量体化に寄与していた。2番目のシトシンはTLR9二量体の2つのプロトマーから複数の相互作用により緊密に認識されていた。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。自然免疫は病原体の感染をいち早く察知し炎症反応を引き起こす一方、後に続く獲得免疫を誘導するという極めて重要な役割を果たす。自然免疫における病原体センサーとしては、細胞質局在型のNod様受容体(NLR)と膜結合型のToll様受容体(TLR)に大別される。今回我々はNLRとしてNOD2をTLRとしてTLR7の構造解析に成功した。NOD2は典型的なNODドメインと、LRRドメインで構成されたフック型構造をとっており、NODドメインの中央にADPが結合した不活性化型構造をとっていた。ADPはNBD、HD1、WHDドメインと相互作用しており、NODドメイン内の相互作用を媒介する役割を果たしていた。一方我々はX線結晶構造解析により,TLR7,グアノシン,ポリU鎖からなる複合体,TLR7,ロキソリビン,ポリU鎖からなる複合体の構造,TLR7とR848との複合体の構造を決定した。いずれの複合体の構造も,同じくTLR7サブファミリーに属するTLR8およびTLR9の活性化型の構造とほぼ同じ配置をとる活性化型の二量体であった。この構造をもとにグアノシンおよびポリUによる協調的な活性化機構を明らかにした。TLR7ファミリーにはZ-loopと呼ばれる長い挿入配列があり、この切断がTLR7ファミリーの活性化に必須であることが知られている。なぜZ-loop切断が活性化に必要なのか構造科学的に明らかにした。Z-loopが切断されない変異体を調製し、X線結晶構造解析によってその構造を決定した。Z-loopは二量体界面側を通ることが明らかになった。さらに二量体モデルを構築したところ、Z-loopと大きく接触することがわかった。つまり、Z-loopの切断によりこの立体障害が解除されTLR7ファミリーは活性型の二量体構造が形成可能になることを示した。当研究の目標であったNLR、TLRに属するタンパク質の立体構造解析に成功し論文としてPublishすることができたため。自然免疫における病原体センサーとしては、細胞質局在型のNod様受容体(NLR;Nod-like receptor)と膜結合型のToll様受容体(TLR;Toll-like receptor)に大別される。Toll様受容体TLR7およびTLR8はウイルスや死細胞に由来するRNAを認識して自然免疫反応をひき起こすが,過剰応答の場合は、全身性エリテマトーデスなどの自己免疫疾患に関係することが指摘されている。このためTLR7/8を活性化する化合物(アゴニスト)と同様に阻害する化合物の開発も望まれている。今回我々は,ヒトのTLR8の細胞外ドメインの全長につきC末端にプロテインAタグを付加したコンストラクトを用い,糖鎖の生合成の阻害剤であるキフネンシンの存在のもとショウジョウバエS2細胞において発現させ,高純度の精製試料を得た。TLR8と,それぞれのアンタゴニストとを蒸気拡散平衡法により共結晶化し,X線結晶構造解析により分解能2.4, 2.3Åで構造を決定した。これにより,阻害剤によるTLR8の阻害機構を原子レベルで明らかにした.これまでの研究によりTLR8はリガンドが結合していない状態でも非活性型の二量体構造をとり、アゴニストが結合するとTLR8二量体が再構成され活性型となることが知られている。

今回解析した阻害剤はリガンド非結合型の二量体構造で形成されているポケットに結合し構造を安定化することによって活性型二量体への再構成を防ぐことで阻害効果を発揮することが判明した。阻害剤との複合体構造解析により、リガンド非結合型二量体にのみ存在するポケットに阻害剤が結合し安定化するというまったくあらたな阻害機構を明らかにしたため。TLR9はエンドソームに局在し,細菌やウイルス由来の一本鎖DNAの非メチル化CpGモチーフを認識することで,炎症性サイトカインやI型インターフェロンの産生を誘導する。CpG DNA単独でのTLR9の二量体化は非常に弱く,実際のTLR9の活性化にはCpG DNAに加えて他の因子が介在している可能性が示唆された。最近の研究で,CpG DNAの5'末端側の配列がTCGあるいはTCCであるものは,そうでないものと比較してTLR9を効率的に活性化することが報告された。異なるリガンドによるTLR9の活性化機構を明らかにするため構造科学的な研究を行った。TLR9との結合実験を行ったところ,CpG DNAはTLR9に強く結合するが二量体化は引きおこさないこと,5'-TCG DNAは単独ではTLR9に対してまったく結合を示さないことが明らかになった。一方,5'-TCG DNAはCpG DNA共存下のTLR9に対しては非常に強く結合し,TLR9の二量体化を誘導した。2種類のDNAの結合様式を明らかにすべく,TLR9とCpG DNAおよび5'-xCx DNAからなる三者複合体の結晶構造解析を行い,ウマおよびウシ由来のTLR9について構造決定に成功した。TLR9とCpG DNAと5'-xCx DNAは2:2:2の複合体を形成しており,5'-xCx DNAはTLR9のリング型構造の上部で2分子のTLR9にはさまれた新規の結合部位に結合していた。5'-xCx DNAの5'末端側の3塩基は,2分子のTLR9にはさまれる形でTLR9と相互作用し,TLR9の二量体化に寄与していた。2番目のシトシンはTLR9二量体の2つのプロトマーから複数の相互作用により緊密に認識されていた。他のNLRおよび自然免疫に関わるタンパク質の立体構造解析を行い、機能と構造の相関を明らかにする。TLRに加え、NLRの構造解析に注力する。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
フタル酸エステル類のエストロゲン合成酵素発現に及ぼす影響とその作用機構解明

プラスチック可塑剤として最も多量に用いられているフタル酸ジエチルヘキシル、フタル酸ジブチル、およびそれらの代謝体であるフタル酸ジエチルヘキシル(MEHP)、フタル酸モノブチルのヒトエストロゲン合成酵素発現に及ぼす影響とその作用機構解明を目的として研究を行い以下の結果を得た。1)ヒト由来ステロイド産生細胞NCI-H295Rを用いて、エストロゲン産生、アロマターゼ活性および転写への影響を検討した結果、MEHPが特異的および濃度依存的にエストロゲンの産生の抑制、アロマターゼ活性の抑制、アロマターゼ遺伝子mRNAの低下、組織特異的プロモーターIIの発現抑制、およびプロモーターIIの転写活性化を抑制した。2)MEHP暴露により、オーファンnuclear receptor NR4A familyであるNur77,Nurr1およびNOR-1が短時間で一過性に上昇した。3)MEHPによるNur77の発現はPKCインヒビターおよびPI3Kインヒビターにより抑制された。4)NR4Asはearly response geneとして知られ、種々遺伝子の転写活性の調節に関与している。そこで、NR4Asのアロマターゼ遺伝子の転写調節への影響を検討するために、NCI-H295R細胞ヘアロマターゼプロモーターIIのレポーターベクターとNR4Asの発現ベクターをコトランスフェクトして、プロモーターII活性に及ぼすNR4Asの発現の影響を検討した。その結果、NR4Asの発現によりアロマターゼプロモーターIIの転写活性化は濃度依存的に抑制された。5)Nur77のプロモーター活性に及ぼすMEHPの影響を検討する目的で、Mur77プロモーター領域を含むレポーターベクターを作成し、NCI-H295R細胞にトランスフェクトして、Nur77の転写活性化に及ぼす影響を検討した。その結果、MEHPはNur77の転写活性化を促進した。プラスチック可塑剤として最も多量に用いられているフタル酸ジエチルヘキシル(DEHP)、フタル酸ジブチル(DBP)、およびそれらの代謝体であるフタル酸ジエチルヘキシル(MEHP)、フタル酸モノブチル(MBP)を中心に、ヒトエストロゲン合成酵素発現に及ぼす影響とその作用機構解明を目的として研究を行い以下の結果を得た。1)ヒト由来ステロイド産生細胞NCI-H295Rを用いて、エストロゲン産生、アロマターゼ活性および転写への影響を検討した結果、MEHPが特異的および濃度依存的にアロマターゼ活性の抑制、エストロゲンの産生の抑制、アロマターゼ遺伝子mRNAの低下、組織特異的プロモーターIIの発現抑制、およびプロモーターIIの転写活性化を抑制した。そこで、NR4Asのアロマターゼ遺伝子の転写調節への影響を検討するために、NCI-H295R細胞へアロマターゼプロモーターIIのレポーターベクターとNR4Asの発現ベクターをコトランスフェクトして、プロモーターII活性に及ぼすNR4Asの発現の影響を検討した。以上の結果ら、MEHPによるヒトアロマターゼ発現抑制にはNR4Asを介した作用機序が存在することが示唆された。

前年度,フタル酸モノエチルヘキシル(MEHP)がエストロゲン合成酵素発現を抑制し,その発現抑制はプロモーターIIが関与する遺伝子転写レベルでの抑制的調節がなされていること,それにはNur77遺伝子(オーファンnuclear receptor NR4A family)が関与することが示唆され,今年度はさらにその詳細について検討した。1)MEHPによるNur77遺伝子発現の誘導がプロモーター活性の増加を介している可能性を検討するため,Nur77遺伝子プロモーター領域(TR3遺伝子の5'側上流-2112bpから+89bp)を含むレポーターベクターを細胞に導入してMEHP曝露によるプロモーター活性への影響を検討した。Nur77遺伝子プロモーター活性は100μM MEHP曝露後1時間で,溶媒処理の場合と比べて3.2倍,25μM FSK処理後4時間で6.1倍の増加が見られた。さらにこのMEHPによって増加したプロモーター活性は,曝露後4時間でコントロールレベルまで低下した。これらのことから,MEHPによるNur77遺伝子プロモーター活性の増加は,短時間で一時的なものであることが示唆された。2)Nur77遺伝子発現が誘導されることにより間接的にエストロゲン合成酵素の発現抑制が引き起こされることをさらに検討するため,Nur77発現ベクターをエストロゲン合成酵素プロモーターIIレポーターベクターと共にこの細胞に導入した.この結果,エストロゲン合成酵素プロモーターII活性は,25μM FSK処理により5.5倍まで誘導されるが,Nur77の細胞内強制発現により,プロモーターの転写活性化が細胞内に導入したNur77発現ベクター量依存的に抑制された。しかしNur77-ドミナントネガティブ体の細胞内強制発現では,エストロゲン合成酵素プロモーターIIの転写活性化は抑制されなかった。