hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
低強度・長時間運動による骨格筋インスリン感受性上昇の機序

運動は骨格筋のインスリン感受性を上昇させるが、どのような運動が有効であるかについては不明である。我々は、ラットに乳酸閾値(LT)程度の低強度長時間水泳(LIS;3時間)、または、140%VO2maxに相当する高強度短時間水泳(HIS;160秒)を負荷して、速筋である滑車上筋におけるインスリン感受性(30μU/mlのインスリン刺激による糖取り込み速度)を測定した。LISならびにHISの両方ともインスリン感受性を安静時に比べて上昇させたが、その効果はLISの方が高かった。このように、インスリン感受性上昇のためには運動量が重要な因子である。さらに、本研究では、ラットにトレッドミルを用いてLT未満の運動強度である9m/分の歩行運動を90分以上負荷したところ、遅筋であるヒラメ筋ではインスリン感受性の顕著な上昇がみられた。しかし、6m/分の超低強度運動の場合、運動時間を360分に延長してもヒラメ筋におけるインスリン感受性の上昇はみられなかった。このように、LT未満の低強度長時間運動によって筋のインスリン感受性は上昇するが、運動効果を得るためには最低限必要な運動強度が存在するようだ。また、本研究では、低強度長時間水泳によって滑車上筋においてSirt1という脱アセチル化酵素のmRNA発現量が増加したが、高強度短時聞水泳はSirt1 mRNA発現量に影響を及ぼさなかった。Sirt1は筋のインスリン感受性を上昇させる可能性が示唆されており、低強度長時間運動による筋のインスリン感受性上昇のメディエータとなる可能性が示唆される。なお、運動によるインスリン感受性上昇は活動筋において局所的に生じるが、低強度長時間運動によるSirt1遺伝子発現増加も筋活動によって局所的に増加する。この点からもSirt1が低強度長時間運動による骨格筋インスリン感受性上昇に関係している可能性が示唆される。運動は骨格筋のインスリン感受性を上昇させるが、どのような内容の運動が有効であるかについては不明である。我々は、ラットに乳酸閾値程度の低強度長時間水泳運動(LIS;合計3時間)、または、140%VO2maxに相当する高強度短時間水泳運動(HIS;合計160秒)を負荷して、運動4時間後に摘出した上肢のepitrochlearis筋におけるインスリン感受性(30μU/mlのインスリン刺激による2-deoxuglucose取り込み速度で評価)を測定した。このように、インスリン感受性上昇のためには運動量(時間×強度)が重要な因子となる。運動を行うと活動筋において様々なリン酸化酵素や脱リン酸化酵素が活性化され、これらの酵素が引き起こすリン酸化カスケード反応を介して、筋のインスリン感受性上昇が惹起されると推測できる。HISはAMPキナーゼ、p38MAPキナーゼ,ERK,JNK,Aktのリン酸化を著しく上昇させるが、LISはこれらのキナーゼのリン酸化をほとんど上昇させなかった。また、LISならびにHISともにカルモジュリンキナーゼ(CaMK)のリン酸化とカルシニューリン活性化の指標であるMCIP1 mRNAを同程度に上昇させた。さらに、LISは細胞内のエネルギー状態の低下とそれにともなったNADレベルの上昇によって活性化されるSirt1という脱アセチル化酵素のmRNA発現量を増加させたが、HISはSirt1 mRNA発現量に影響を及ぼさなかった。LISによるインスリン感受性上昇に、カルシウム関連の情報伝達酵素であるCaMKやカルシニューリンの活性化、あるいは、脱アセチル化酵素であるSirt1が関係している可能性について、今後、検討したい。

我々は、これまで、筋のインスリン感受性を高めるためには運動量(時間×強度)が重要な因子である可能性を示唆してきた。そこで、本研究では、乳酸閾値を下回るような低強度運動でも長時間行って運動量を確保すればインスリン感受性を上昇させることができるのかについて検討した。ラットにトレッドミル上で速度を変えながら運動させたところ、分速18mの速度からヒラメ筋に乳酸の蓄積がみられ、この速度はラットのLTに相当する。そして、ラットにLT速度の分速18mで90分間運動させたところ、ヒラメ筋のインスリン感受性は約50%上昇した。一方、LT未満の分速9mで90分間または180分間運動させたところ、運動時間依存的にヒラメ筋のインスリン感受性は上昇し、180分間の運動で約50%上昇した。しかし、さらに低強度の分速6mで90,270,または360分間運動させてもヒラメ筋のインスリン感受性は上昇しなかった。そして、各々の運動終了後のインスリン感受性とAMPキナーゼ(AMPK)活性との間に正の相関関係が認められた。本研究の結果より、1)LT未満の低強度運動を長時間行えばラットヒラメ筋のインスリン感受性が上昇すること、しかし、2)運動強度が低すぎると長時間運動しても筋のインスリン感受性は上昇しないことが明らかになった。また、3)運動強度が低すぎて筋のインスリン感受性が上昇しない理由として、AMPK活性レベルの不足が示唆された。また、分速9mならびに18mで運動させた場合、ヒラメ筋においてSirt1mRNA発現量が増加するものの、分速6mで長時間運動させてもSirt1mRNA発現量は増加しなかった。今後、骨格筋におけるSirt1遺伝子発現とインスリン感受性上昇との関係について遺伝子導入実験によって検討する予定である。
金属クラスターの構造・電子状態と反応性

クラスターは原子分子と固体液体の中間として分子間力という基本的立場からも又新材料としての応用面からも興味ある第3の相といえる。本研究ではまずクラスター生成方法として、レーザー蒸発法の開発を試み、レーザー分光法質量分析法などと組合せ、クラスターの構造電子状態そして反応性を解明しようとするものである。又同時に本研究で開発した手法を用い当研究で従来から行われていた分子錯体の研究に応用し、新しい知見を得ることができた。(1)レーザー蒸発装置の試作:レーザー蒸発室とクラスター検出室より成る分子線装置を試作した。前者では金属ロッドをレーザー(YAG2倍波10mJ)により照射し生成したプラズマ気体を高圧のHe気体で冷却しクラスターを作る。このクラスターをスキマーを通じて次室に送り飛行時間型質量分析計で、ArFレーザーを光イオン化の光源として質量分析し、クラスター分布を定める。本研究ではHe気体を送る高圧短時間ノズルを試作し、又TOF質量分析計を試行錯誤しつつ高感度高分解能のものに作り上げ、会合数n=100程度のクラスターを容易に検出できるようになった。(2)上記の装置を用いアルミニウムクラスターAlmを生成し、これと酸素分子との反応を調べた。この際特殊な反応槽を試作した。この結果Alm(n〉13)のクラスターではAlm+【O_2】→【Al_(12)】【O_2】+【AL-(n-12)】なる反応が選択的に起る事が見出された。現在色々なクラスターの反応性の研究が進行している。(3)新しいノズルが開発されたゝめ、いままでその重要性が指摘されながら、検出が困難であった水銀の【^3Po_】に由来する錯体の励起状態を二重共鳴法により検出し、そのポテンシャルなどを決定した。(4)水素結合二重体の励起状態でのプロトン移動反応が水素結合間の伸縮振動により促進する事、又反応を起さない構造異性体の存在が確認された。
低温希ガス・小分子固体中の原子拡散におけるトンネル効果と化学反応

1.本研究は、希ガス結晶における水素、重水素原子の化学反応と拡散の過程を実験的に追跡し、その速度を相互に比較することにより、多体相互作用の場において進行するトンネル効果を測定することを目的としている。2.実験は、極低濃度にH_2Sをドープした自立した希ガス(kr,Xe)の結晶(多結晶)を作成して行った。この結晶に対して紫外部のパルスレーザー励起を行い、赤外吸収などの分光学的な方法で反応物や生成物の同定、時間的変化の追跡を試みた。(1)結晶中の単離状態とスペクトルの同定一固体中でH_2Sがどのような状態で存在しているかに関して赤外吸収スペクトルのKrとXe結晶中での濃度変化測定結果から、比較検討した。また、Kr結晶中で、D_2Sについてのスペクトルを測定した。その結果、スペクトルには単量体と多量体の両者が含まれること、また単量体のスペクトルは回転構造を有することを明らかにした。Kr結晶中では、単量体のスペクトルは2610-2640cm^<-1>の範囲に現れ、一方、多量体のスペクトルは2575cm^<-1>及びより低波数側のピークがこれに対応する。(2)紫外光分解一結晶中のH_2Sの紫外光分解を試み、赤外部の吸収スペクトルの強度変化から分解速度を検討した。単量体、多量体のピークとも紫外部のレーザー照射によって減少する。その速度は、ほぼ濃度に1次の依存性を示す。それぞれレーザー波長に対して異なった依存性を示し、特に励起波長の長波長化に伴い、多量体の分解速度が遅くなる傾向が認められた。また、H_2SとD_2Sとでは2倍程度の差異が認められ、今後、これらの測定方法を用いて同位体効果を解明する予定である。
原生動物の高濃度培養による都市下水処理UASBの安定化および高機能化

都市下水処理UASB内に生息する嫌気性原生動物種ごとの季節変動を把握するため,顕微鏡観察による原生動物の計測と18SrRNA遺伝子を標的としたクローニング解析及びダイレクトシーケンス解析による同定を行った.原生動物は水温の変化によって増減し,最大11×103cells/mL(秋期),最低で0cells/mL(春期)となった.UASB内にはMetopuscontortusが優占していた.Metopusspの一細胞をマイクロマニピュレーターを用いて捕獲し,古細菌の16SrRNA遺伝子クローニングやFISH解析を行ったところ,酢酸資化性メタン生成古細菌が104cellsレベルで共生していた.原生動物の有無による連続実験の結果MetopusspはUASB内のバクテリア細胞を含む浮遊性成分を捕食していた.都市下水処理UASB内に生息する嫌気性原生動物種ごとの季節変動を把握するため,顕微鏡観察による原生動物の計測と18SrRNA遺伝子を標的としたクローニング解析及びダイレクトシーケンス解析による同定を行った.原生動物は水温の変化によって増減し,最大11×103cells/mL(秋期),最低で0cells/mL(春期)となった.UASB内にはMetopuscontortusが優占していた.Metopusspの一細胞をマイクロマニピュレーターを用いて捕獲し,古細菌の16SrRNA遺伝子クローニングやFISH解析を行ったところ,酢酸資化性メタン生成古細菌が104cellsレベルで共生していた.原生動物の有無による連続実験の結果MetopusspはUASB内のバクテリア細胞を含む浮遊性成分を捕食していた.都市下水を通水するパイロットUASB(容積1148L、高さ4m、内径0.56m)の汚泥を観察したところ多くの嫌気性原生動物が生息していた。顕微鏡観察の結果から、UASB上部から底部に向かうほど個体数が多く、リアクター高さ500mmの汚泥中には最大で約6500cell/mlと極めて高密度に存在していた。また、夏季から秋季にかけて個体数は増加し、冬季から春季にかけては減少する傾向にあった。UASBに生息している原生動物種を解明するためにマイクロマニピュレーターを用いて原生動物1cellを単離し、18S rRNA遺伝子をターゲットに系統解析を行った。結果、4種の嫌気性原生動物の解析に成功し、夏季にはMetopus contortusが、冬季にはTrimyema compressumがUASB内で優占していることが明らかとなった。また、各原生動物の生理特性を明らかにするため分離培養を行う必要がある。その前段階として、原生動物の粗培養を行った。バイアル瓶内の培養では基質としてグルコース0.1g/lを添加した系で初期個体数約600cell/mlから最大で約1400cell/mlまでの増殖を確認できた。しかしながら、培養14日目に原生動物は死滅した。バイアル瓶内の閉鎖的環境では微生物の代謝により、pHやORPなどの環境条件が変化、原生動物の生育が阻害されたと予想される。そこで連続的に培地を入れ替える培養槽を作製した。バイアル瓶の実験と同様に基質をグルコース0.1g/1として培養したところ初期個体数約1000cell/mlから増加、減少を繰り返し最終的に約4900cell/mlの個体数まで増加したところで安定した。最長培養日数85日とバイアル瓶に比べ長期的な培養が可能であった。嫌気性有機性処理装置(UASB)内に生息する嫌気性原生動物が共存する嫌気性細菌群に与える影響を解明するため、原生動物の共存させる培養系と共存させない培養系を構築したラボスケール装置で連続運転を行った。同負荷でグルコースを供給するそれぞれの系より採取したサンプルの細菌群、古細菌群に対して分子生物学的手法であるPCR-DGGE法、Cloning法を適用し、出現した細菌群の系統解析を行った。その結果、嫌気性原生動物が共存する系ではFirmicutes門、共存しない系でPtroteobacteria門、Acidocellasp。が優占して検出された。これは共存しない系ではグルコースを細菌群が連携して嫌気分解するのに際して、共存する系ではグルコースを原生動物が消費し、原生動物の代謝物をFirmicutes門の細菌群が資化していたものである。すなわち、嫌気性原生動物と細菌群は捕食-被食の関係ではなく、基質競合関係にあると判断できる。長岡市の都市下水処理場のスクリーン通過下水を通水するパイロットUASB(容積1148L、高さ4m、内径0.56m)の汚泥を観察したところ多くの数の嫌気性原生動物が生息していた。顕微鏡観察によるダイレクトカウントの結果から、UASB上部から底部に向かうほどを個体数が多く、リアクター高さ500mmの汚泥中には最大で約8000cells/mLと極めて高密度に存在していた。また、夏季から秋季にかけて個体数は増加し、冬季から春季にかけては極めて減少する傾向にあった。真核生物を死滅させる抗生物質シクロヘキシミドや低温条件の短時間付与によって原生動物させた系と共存を維持した系を500mLのラボスケール装置で構築し、グルコース、生下水をそれぞれ基質として原生動物の共存がUADSBの処理性能や汚泥性状に与える影響について連続実験通水実験で評価した。その結果、いずれの系もCOD除去率とメタン回収率はほぼ同じレベルであったが、原生動物の共存する系は槽内の汚泥濃度MLSSが約80%まで低下していた。

しかし、それぞれの汚泥のメタン生成比活性については、酢酸基質では同レベルであったが、水素+CO2基質では共生系の汚泥の方が約10%高い値を示した。また、UASB内に保持された汚泥の16S rRNA遺伝子クローニングによる解析では両系に大きな違いは認められなかった。本研究は、長岡市下水処理場の実験サイトのパイロットプラントと実験室内のラボスケール装置で実施している。ラボスケール実験は計画どおりに実施できたが、パイロットプラント実験で装置内の汚泥が抜け出る事故が発生し、運転を再開したが約4ヶ月間に渡って原生動物がほとんど出現しなくなり当初の研究計画の実施が遅れている。24年度が最終年度であるため、記入しない。パイロットプラント実験の遅れを取り戻すべく研究を実施しており、24年度内には計画通りに研究を進展することができる。系内の酸化還元電位の違いによる優先原生動物種の検討は、パイロットプラントに出現している原生動物種が数種に限られてしまっているので実施が困難となっている。新たな湖沼底泥等の植種源を探し、多くの原生動物種が出現するように工夫を重ねる予定である。
D粒子と反D粒子の多体系を記述する行列模型による超弦理論の再構成

90年代半ば以降、Dブレーンや双対性をキーワードとして超弦理論に対する理解は大きく進展した。しかし超弦理論の強結合領域がどのような物理で記述されるかは未だに謎であり、この問題を理解する上で重要なのがMブレーンを基本的物体とするM理論である。M理論はMブレーンを量子化して摂動的に構成されると期待されているが、現段階ではこの試みは上手くいっていない。従ってM理論の研究においてはその低エネルギー有効理論である11次元超重力理論を用いた解析が主流である。超重力理論の枠内ではMブレーンは重力場やU(1)ゲージ場のソース(ブラックブレーン解)として記述される。これらのブラックブレーン解はM理論を用いてブラックホール力学を理解する上で非常に重要である。しかしながらM理論の摂動論が完成してMブレーンの散乱振幅が計算可能となった場合、それらの結果から超重力理論は高次微分を含む項によって補正を受けると考えられる。これはM理論と超弦理論が双対性で結びついていることと、超弦理論における4つの重力子の散乱振幅がノンゼロであることから容易に予想されることである。具体的な補正項の形としてはリーマンテンソルの4乗の補正項(R^4項)が存在することが予想される。このような補正項はM理論におけるブラックホール力学に重大な影響を及ぼすと考えられるが、今のところ完全な形、特にU(1)ゲージ場に関する補正項は未だ完全には導出されていない。以上の観点から、私はM理論の有効作用を構成する研究は非常に重要であると考えており、この有効作用のうちR^4項の部分を用いて完全に決定した。この研究の成果としては、局所超対称性を明白にした形で作用を構成できたこと、および作用と超対称変換の形を成分の形で具体的に書き下せたこと、が挙げられる。なお計算を実行するに当たって私は独自のプログラムを構成した。ここ数年、超弦理論は双対性を軸に発展してきた。双対性はある物理状態を様々な視点から考察できるという点で非常に重要である。これと類似した状況はDブレインを導入した場合にも当てはまり、私は特に空間2次元に拡がるD2膜とD粒子の束縛状態についての研究を行った。この状態はD2膜の有効理論の立場からもD粒子の多体系の理論からも解析でき、D膜の性質を理解する上で重要であると考えている。1.私は、ファジー球、面、シリンダーの周りでのD粒子の有効作用の揺らぎを調べて、それがどのような構造になるかを調べた。そこで得られた結論は、連続極限においては有効理論はU(1)ゲージ場とスカラー場のBorn-Infeld型の作用になるというものである。このU(1)ゲージ対称性はファジー幾何がもつ軸対称性に起因している。得られたBorn-Infeld型の作用は、磁束のあるD2膜の作用に同様な揺らぎを与えて得られるものと類似している。しかし完全に一致するのはD2膜上の単位磁束が占める面積とD粒子1個がなすファジー面の面積がちょうど(2πl_3)^2に等しくなるときだけである。(l_sは弦の長さパラメータ。)2.IIA型超弦理論には1/4超対称性を残す配位としてバイオン解(BIon)が存在する。これはD2膜-D粒子-弦の束縛状態で、D2膜-D粒子のなす2次元平面に弦が垂直に突き刺さったような配位をしている。D粒子は無限個必要である。弦の端点はD2膜-D粒子上では電荷として理解でき、このため正確にはD2膜-D粒子は平面を成していない。しかしそれでも1/4超対称性を残す安定な配位である。私はバイオンを行列模型の解として構成した。この解は行列によって記述されているのでファジーバイオンと名づけた。低エネルギー極限を考えた場合、我々はD膜に関して2通りの記述方法を持っている。一つは超重力理論の古典解として記述する方法であり、もう一つはD膜上で展開される弦又は場の理論による記述である。これらD膜の2通りの記述を用いることで、我々はブラックホールのエントロピーを微視的に導出することができる。よく知られた例としては、IIB型理論におけるD1-D5-運動量の系である。この系はコンパクト化して得られる5次元超重力理論の中ではチャージを持ったブラックホールとして記述され、ホライズンの面積を評価することでエントロピーを導出できる。一方この系のD1とD5に端を持つ開弦が運動量を持つ状態は縮退しており、この微視的な状態数を数え上げて得られるエントロピーは、前述のものと数係数を含めて一致する。これはチャージが3つある系での成功例であるが、私はこれをチャージが2つある系でも成り立つかを研究している。実際、私はIIA型理論のスーパーチューブと呼ばれる2チャージの系のエントロピーを、スーパーチューブ上の場の理論を用いて微視的に導出することに成功した。スーパーチューブの興味深い性質としては、チャージを固定しても一般にはチューブの形状を揺らがせる自由度が残る点である。私はこの揺らぎを量子論的に取り扱い、スーパーチューブの縮退した状態を数え上げた。その結果重力理論から期待されるエントロピーを再現することができた。ただこの重力かち得られるエントロピーは表面積を評価して得られるものではない。

現在はストリングの補正を考慮してこのエントロピーが表面積則から導出できるかどうかを研究中である。90年代半ば以降、Dブレーンや双対性をキーワードとして超弦理論に対する理解は大きく進展した。しかし超弦理論の強結合領域がどのような物理で記述されるかは未だに謎であり、この問題を理解する上で重要なのがMブレーンを基本的物体とするM理論である。M理論はMブレーンを量子化して摂動的に構成されると期待されているが、現段階ではこの試みは上手くいっていない。従ってM理論の研究においてはその低エネルギー有効理論である11次元超重力理論を用いた解析が主流である。超重力理論の枠内ではMブレーンは重力場やU(1)ゲージ場のソース(ブラックブレーン解)として記述される。これらのブラックブレーン解はM理論を用いてブラックホール力学を理解する上で非常に重要である。しかしながらM理論の摂動論が完成してMブレーンの散乱振幅が計算可能となった場合、それらの結果から超重力理論は高次微分を含む項によって補正を受けると考えられる。これはM理論と超弦理論が双対性で結びついていることと、超弦理論における4つの重力子の散乱振幅がノンゼロであることから容易に予想されることである。具体的な補正項の形としてはリーマンテンソルの4乗の補正項(R^4項)が存在することが予想される。このような補正項はM理論におけるブラックホール力学に重大な影響を及ぼすと考えられるが、今のところ完全な形、特にU(1)ゲージ場に関する補正項は未だ完全には導出されていない。以上の観点から、私はM理論の有効作用を構成する研究は非常に重要であると考えており、この有効作用のうちR^4項の部分を用いて完全に決定した。この研究の成果としては、局所超対称性を明白にした形で作用を構成できたこと、および作用と超対称変換の形を成分の形で具体的に書き下せたこと、が挙げられる。なお計算を実行するに当たって私は独自のプログラムを構成した。
塩基置換を利用したゲノム編集技術の最適化

「Target-AID法」は改変体Cas9とエフェクターとしてデアミナーゼを組み合わせたものであり、塩基置換を誘導できる有用なゲノム改変ツールである。本研究ではより効率よく安全にゲノム編集を実行できるように「Target-AID法」の改善に取り組む。
超流動ヘリウムの沸騰熱伝達とそれに伴う振動/カオス現象の研究

実験は、ステンレス薄膜(10ミクロン厚)に細いスリットを入れてジグザグに整形して作った。これは、事実上平面ヒータと見なすことが出来ることが確かめられた。沸騰中のヒーターの平均表面温度はその電気抵抗変化から求めることが出来、これより、周囲のHe IIの温度や圧力等のいろいろな熱力学条件下において、沸騰状態における熱伝達係数を求めることが出来る様になった。同時にヒーターのすぐ上方で、沸騰に誘起されて起こる温度と圧力の変動も測定された。測定データから、上記の温度と圧力の変動は高度な相関をもっており、さらにその変動は可視化画像に見られるほぼ周期的な蒸気泡変形、急激な膨張と収縮の繰り返し、等とも同期していることが確かめられた。その内、大振幅変動については、カオス解析の観点からも解析され、各測定値の相互関係が詳しく調べられた。膜沸騰状態下での熱伝達係数は、ヒーター上方で計られた温度と圧力の変動にも強く依存することが分かった。3種類の膜沸騰状態、ノイジー、遷移状態、サイレントの各膜沸騰、における熱伝達係数の測定からは、沸騰状態はヒータ位置の静圧(液面からの深さに比例)に依存してそのモードが明らかに変わるが、熱伝達係数はそのモードに余り依存せずに大体同一であり、殊にλ点に近い温度では修正されたBreen-Westwater相関式で統一的に良く記述されることが確認された。さらに、これら沸騰モード間の分布マップも、温度-静圧-熱流束からなる、3次元表現として求められた。これら沸騰モードの差異は、その状態、特に蒸気-液界面の安定/不安定性に起因することも分かった。
血栓形成過程における血小板活性化機構の生体内リアルタイムイメージング解析

【目的】生体内血栓形成機構を解明するために,生体内,ずり応力の存在下で血管内皮及び血管内皮下組織も含めた一連の血栓形成過程として,レーザー照射により傷害された血管内皮上における血小板粘着及び凝集反応と,血小板細胞内カルシウム濃度の動態,その際の血小板膜表面へのphosphatidylserine(PS)発現機構をPSの発現を血小板活性化の指標として生体内リアルタイムイメージングで解析し,生体内での血栓形成過程における血小板の活性化機構を時間的・空間的に解析する.【対象/方法】はじめに血小板の活性化の過程における細胞内カルシウム濃度([Ca2+]i)とPSの発現の関係を調べるためにin vitroの系で実験を行った.次いで緑色蛍光タンパク(GFP)を遺伝子導入したGFP mouseとwild type mouseの腸間膜動静脈を生体内共焦点レーザー顕微鏡で観察した.この際に蛍光標識したAnnexin Vを静注しPS発現の指標とした.また,種々の血栓形成阻害薬を用いて血栓形成過程およびPSの発現を観察した.【結果】血小板活性化の過程では先ず[Ca2+]iの持続的な上昇がみられ、次いで膜表面へのPSの発現が観察された.GFP mouse,生体内共焦点レーザー顕微鏡蛍光標識したAnnexin Vなどを用いて生体内での血栓形成過程を時間的・空間的に観察することが可能になった.血栓内でのPSを発現する血小板の局在は時間的・空間的に広がりがみられた.生体内での血栓形成過程における血小板凝集過程および凝固過程の両方を同時に観察することができた.血管壁の存在などを損なわず血小板凝集及び活性化をモニターすることによりin vivoでの血栓形成過程を可視化し評価することにより血栓塞栓症の病態の解明などに役立つと考えられる.【目的】生体内血栓形成機構を解明するために,生体内,ずり応力の存在下で血管内皮及び血管内皮下組織も含めた一連の血栓形成過程として,レーザー照射により傷害された血管内皮上における血小板粘着及び凝集反応と,血小板細胞内カルシウム濃度の動態,その際の血小板膜表面へのphosphatidylserine(PS)発現機構をPSの発現を血小板活性化の指標として生体内リアルタイムイメージングで解析し,生体内での血栓形成過程における血小板の活性化機構を時間的・空間的に解析する.【対象/方法】緑色蛍光タンパク(GFP)を遺伝子導入したGFP mouseとwild type mouseの腸間膜動静脈を生体内共焦点レーザー顕微鏡で観察する.この際に蛍光標識したAnnexin Vを静注しPS発現の指標とした.また,種々の血栓形成阻害薬を用いて血栓形成過程およびPSの発現を観察した.【目的】生体内血栓形成機構を解明するために,生体内,ずり応力の存在下で血管内皮及び血管内皮下組織も含めた一連の血栓形成過程として,レーザー照射により傷害された血管内皮上における血小板粘着及び凝集反応と,血小板細胞内カルシウム濃度の動態,その際の血小板膜表面へのphosphatidylserine(PS)発現機構をPSの発現を血小板活性化の指標として生体内リアルタイムイメージングで解析し,生体内での血栓形成過程における血小板の活性化機構を時間的・空間的に解析する.【対象/方法】はじめに血小板の活性化の過程における細胞内カルシウム濃度([Ca2+]i)とPSの発現の関係を調べるためにin vitroの系で実験を行った.次いで緑色蛍光タンパク(GFP)を遺伝子導入したGFP mouseとwild type mouseの腸間膜動静脈を生体内共焦点レーザー顕微鏡で観察した.この際に蛍光標識したAnnexin Vを静注しPS発現の指標とした.また,種々の血栓形成阻害薬を用いて血栓形成過程およびPSの発現を観察した.【結果】血小板活性化の過程では先ず[Ca2+]iの持続的な上昇がみられ、次いで膜表面へのPSの発現が観察された.GFP mouse,生体内共焦点レーザー顕微鏡蛍光標識したAnnexin Vなどを用いて生体内での血栓形成過程を時間的・空間的に観察することが可能になった.血栓内でのPSを発現する血小板の局在は時間的・空間的に広がりがみられた.生体内での血栓形成過程における血小板凝集過程および凝固過程の両方を同時に観察することができた.血管壁の存在などを損なわず血小板凝集及び活性化をモニターすることによりin vivoでの血栓形成過程を可視化し評価することにより血栓塞栓症の病態の解明などに役立つと考えられる.
植物バイオマーカー炭素同位体比による地質時代大気二酸化炭素分圧の評価

極域や海洋では、氷床コア、珊瑚、有孔虫酸素同位体組成などからCO_2分圧や水温の変動を推定できる。しかしながら、陸域における気候変動や大気組成の変化を評価する方法は古植物相に基づく方法以外に知られていない。大気CO_2分圧は光合成にともなう炭素同位体分別に大きな影響を与えることが知られている。本研究では、陸上高等植物の光合成にともなう炭素同位体分別に注目して,過去の大気CO_2分圧の変動を推定する新しい方法の確立を試みた。その結果,本研究により以下の研究成果を得た。(1)北海道古第三紀始新世石炭・炭質頁岩、北海道新第三紀中新世石炭、島根県新第三紀中新世石炭、サハリン新第三紀中新世石炭試料にはditerpane類やdiaromatic totarane、reteneといった陸上高等植物起源バイオマーカーが顕著に認められた。(2)北海道古第三紀始新世石炭・炭質頁岩に含まれるabietane type化合物の存在度とreteneの存在度の間には正の相関が認められた。(3)北海道古第三紀始新世石炭・炭質頁岩に含まれるdi-aromatic totarane、reteneそれぞれの存在度とoleananeの存在度の間には負の相関が認められた。(4)北海道古第三紀始新世石炭・炭質頁岩に含まれるdibenzofuran類とoleananeの存在度の間には正の相関が認められた。(5)北海道古第三紀始新世石炭・炭質頁岩、北海道新第三紀中新世石炭、島根県新第三紀中新世石炭、サハリン新第三紀中新世石炭の試料に含まれるn-alkaneは炭素数が増加するに従い、その安定炭素同位体比が減少するという傾向が認められた。(6)始新世の石炭に含まれるn-alkane、β-norisopimarane、diaromatic totarane、reteneは中新世の石炭に含まれるものに比べ^<13>Cに富んでいた。また特にdiaromatic totaraneではその傾向が顕著であった。(7)高速液体クロマトグラフィー(HPLC)はGC-C/IR-MSによる陸上高等植物起源バイオマーカーの個別炭素同位体比測定の前処理法として非常に有効であることが分かった。(8)一連の植物バイオマーカー炭素同位体比変化曲線が過去の大気二酸化炭素分圧の変動を反映している可能性が示唆された。北海道古第三紀炭質頁岩,石炭(三美炭鉱;夕張層,美唄層,幾俊別層,羽幌炭鉱;羽幌層),島根県中新世石炭(高窪炭鉱;川合層/波多層,矢田炭鉱;松江層)を採取した。これらと既存のサハリン新第三紀石炭について高等植物バイオマーカーのガスクロマトグラフ質量分析(申請設備:HP6890+H5973 GC-MS)を行った。一部の試料について現有設備により分子レベル炭素同位体比の測定を行った。試料ごとに高等植物

由来の化合物組成が異なっていたが,北海道始新世石炭は最も多様な高等植物バイオマーカーを含んでおり,各種ジテルペノイドが検出された。これらの分子レベル炭素同位体比は-26パーミルから-15パーミルの範囲にあるがいずれもn-アルカンの炭素同位体比(約-28パーミル)よりも大きな値を示した。ジテルペノイドの中ではジアロマティックトタラン(diaromatic totarane)が最も小さな炭素同位体比を示し,この前駆的化合物(トタノール)の生合成に際して最も大きな炭素同位体分別が生じていることを示している。各種バイオマーカーのうち芳香族バイオマーカーである,リテン(retene)とジアロマティックトタランはすべての試料に共通して含まれていた。いくつかの試料についてこれらの分子レベル炭素同位体比を測定したところ新しい時代のものほど炭素同位体比がより軽くなる傾向が明らかに認められた。とくにジアロマティックトタランでは顕著であった。古第三紀新世から新第三紀始中新世の期間は大局的に著しい寒冷化の時代であり,大気の二酸化炭素分圧がおおきく低下していったことが考えられる。高等植物バイオマーカーの炭素同位体比から過去の大気の二酸化炭素分圧を検討できる可能性があり,残りの研究期間,さらにデータを増やして検討を深めたい。極域や海洋では、氷床コア、珊瑚、有孔虫酸素同位体組成などからCO_2分圧や水温の変動を推定できる。しかしながら、陸域における気候変動や大気組成の変化を評価する方法は古植物相に基づく方法以外に知られていない。大気CO_2分圧は光合成にともなう炭素同位体分別に大きな影響を与えることが知られている。本研究では、陸上高等植物の光合成にともなう炭素同位体分別に注目して,過去の大気CO_2分圧の変動を推定する新しい方法の確立を試みた。その結果,本研究により以下の研究成果を得た。(1)北海道古第三紀始新世石炭・炭質頁岩、北海道新第三紀中新世石炭、島根県新第三紀中新世石炭、サハリン新第三紀中新世石炭試料にはditerpane類やdiaromatic totarane、reteneといった陸上高等植物起源バイオマーカーが顕著に認められた。(2)北海道古第三紀始新世石炭・炭質頁岩に含まれるabietane type化合物の存在度とreteneの存在度の間には正の相関が認められた。(3)北海道古第三紀始新世石炭・炭質頁岩に含まれるdi-aromatic totarane、reteneそれぞれの存在度とoleananeの存在度の間には負の相関が認められた。(4)北海道古第三紀始新世石炭・炭質頁岩に含まれるdibenzofuran類とoleananeの存在度の間には正の相関が認められた。(5)北海道古第三紀始新世石炭・炭質頁岩、北海道新第三紀中新世石炭、島根県新第三紀中新世石炭、サハリン新第三紀中新世石炭の試料に含まれるn-alkaneは炭素数が増加するに従い、その安定炭素同位体比が減少するという傾向が認められた。(6)始新世の石炭に含まれるn-alkane、β-norisopimarane、diaromatic totarane、reteneは中新世の石炭に含まれるものに比べ^<13>Cに富んでいた。また特にdiaromatic totaraneではその傾向が顕著であった。
ネットとリフレクションが支える、文化の枠を超えた創造的な学びの場

1.学習環境の構築(1)理論的展開:従来のモデルを発展させ「創発的活動のマトリクスモデル」を開発。社会・文化的背景を考慮したワークショップデザイン及び分析等、概念化と実践をつなげる新たな展開を得た。(2)異年齢の学びのコミュニティー「LearningAssistants」を継続し、異年齢間の連携を強めるなど改良し、学びの過程を分析した。(3)大学と地域が連携した学び:i.豊田市生涯学習センターと共同で、学生と地域住人の学び合いの場として「保見地域カレッジ」を企画・運営。ii.愛知県児童総合センターの「遊具・遊びプログラム開発研究会」委員として同センターでの企画や公募審査を行い、大学の講義と連携して学生の社会経験の場とした。iii.豊田市のFM局の協力を得て、放送番組制作ワークショップで学生が作品を放送。2.学会、研究会でのワークショップ(3)異業種・異分野交流会にて講演およびワークショップ「階層型からネットワーク型へ:インターネットとコミュニケーションの動向」を企画実施。■学習環境の構築・Reflection in Actionを狙いとした「コラージュ・リフレクション」を開発し、「表現のプロセス」で実践した。・理論的枠組みの構築:「異文化連携の三段階モデル」を発展させ、Emergent learningやLeaming Artの概念と、自分観・学習観の変容に関して、実践につながる新たな展開が得られた。■学会発表、ワークショップなど・創発的学びの場としてのプレイショップデザイン、宮田義郎、上田信行、Hillel Weintraub、日本認知科学会第22回大会予稿集、p68-69、2005・表現を深めるヴィジュアルリフレクションの開発と実践、中村太郎、宮田義郎、日本認知科学会第22回大会予稿集、p274-275、2005・オンラインの話し合いにおける発言の自発化、具体化を起こす、段階に合ったサポート、加藤正太、宮田義郎、山内智博、日本認知科学会第22回大会予稿集、p144-145、2005・「World Youth Meeting」日本・台湾・インドネシアなどの小中高校大学生のコラボレーションの記録をリフレクションムービーとして制作、ミーティングの最後に上映。(2005.5-7)・「Meta-Cognitive Video(映像制作ワークショップ)」(同志社女子大上田研究室と共同開催)(2005.8)・アートとしての学びを提言するLearning Art 2005実行委員1.学習環境の構築(1)理論的展開:従来のモデルを発展させ「創発的活動のマトリクスモデル」を開発。(2)異年齢の学びのコミュニティー「Learning Assistants」を継続し、異年齢間の連携を強めるなど改良し、学びの過程を分析した。2.学会発表、ワークショップ(2)異文化間教育学会シンポジウムにて提案「出会い、継続、創造-メタ認知的にみた異文化の学びのプロセス-」およびプレセミナー「ワークショップの作り方:Workshop on workshop」を実施。
p53癌抑制遺伝子カスケード異常の指標としての中心体過剰複製

p53癌抑制遺伝子はヒトの癌において最も変異している遺伝子であり、遺伝子治療の標的として注目されている。しかしながら、P53蛋白の不活化を検討する場合、p53遺伝子の塩基配列の解析、p53に変異が認められない場合でもMdm2の過剰発現についての解析が必要である。本研究では、イヌやネコの自然発生腫瘍材料を用い、p53カスケードの異常と中心体過剰複製の相関を体系的に解析し、中心体過剰複製がp53カスケードの異常の指標となるか否かを期間内に結論づけることを目標として研究を遂行した。1.ネコのMdm2遺伝子の塩基配列は不明であったため、このクローニングを行った(Miki et al.,Gene,投稿中)。2.ネコのリンパ腫細胞を用いてp53遺伝子変異、Mdm2遺伝子・蛋白の発現を検討したところ、Mdm2の過剰発現は認められなかったが、p53遺伝子変異と中心体過剰複製に相関が認められた(Miki et al.,Am. J. Vet. Res.,投稿中)。3.イヌの種々の自然発生腫瘍50検体を用いて、p53遺伝子変異、P53蛋白・Mdm2蛋白・Cyclin E蛋白の過剰発現と中心体過剰複製の相関を体系的に解析したところ、中心体過剰複製が20%以上の割合で起こっていたものは16検体認められ、P53カスケードに異常の認められた検体は全て中心体過剰複製を生じていた。また、中心体過剰複製を生じていなかった検体はP53カスケードに異常が認められなかった。以上の結果から、P53蛋白の不活化のスクリーニング検査として簡便な中心体の免疫染色を行うことが有用であることが明らかとなった(Okuda et al.,CancerLetters,投稿中)。p53癌抑制遺伝子はヒトの癌において最も変異している遺伝子である。P53蛋白の不活化した細胞ではDNA損傷が生じても細胞周期が停止せず遺伝子異常が蓄積したまま増殖を続け、しかも細胞死がおこりにくいことから癌化に重要である。ヒトの腫瘍ではP53の不活化は一方のアエルの不特定部位の点突然変異と残りのアレルの欠失でおこる場合が多いことが知られているが、突然変異の部位によってはドミナントネガティブに作用し残りのアレルの野生型P53を不活化してしまう場合も存在する。また、MDM2はP53蛋白に結合してそれを不活化することが知られている。このようにP53蛋白の不活化を検討する場合、p53癌抑制遺伝子の変異の解析、MDM2の過剰発現についての解析が最低限必要となる。また、これまでに明らかとなっていないP53の不活化の機構が存在する可能性も否定できない。中心体は均等な染色体分配に必要不可欠な細胞内小器官である。これまでヒトの腫瘍細胞において中心体が3つ以上存在する中心体過剰複製が多く認められ、発癌における染色体不安定性に重要な役割を果たしていると考えられている。この中心体過剰複製の原因としてp53癌抑制遺伝子の変異、MDM2の過剰発現によるP53蛋白の不活化が明らかとなっている。本研究では、犬の自然発生腫瘍を用い、P53カスケードの異常と中心体過剰複製の相関を体系的に解析し、中心体過剰複製がP53カスケードの異常の指標となるか否かを明らかとすることを目的とする。これまで約50例の自然発生犬腫瘍を用いて、P53蛋白、MDM2蛋白、サイクリンE蛋白の発現と中心体過剰複製の関係を検討している。一部、p53癌抑制遺伝子の変異の解析も行い、中心体過剰複製がP53カスケードの異常の指標となる可能性が示唆されている。
ｆ電子系超格子についての理論的研究

本補助事業では、f電子の自由度が重要となる人工超格子における電子相関効果について、研究を行った。研究内容は、主に、(1)近藤効果と電気抵抗、(2)反強磁性と超伝導、(3)強磁性についてである。(1)近藤効果が超格子構造によってどのように影響を受けるかを調べ、また、そこで形成された重い電子の電子輸送について議論した。(2)超格子における反強磁性的有効磁気相互作用と近藤効果の競合を解析した。また、遍歴的なスピン揺らぎの性質、及び、それが引き起こす超伝導についても研究を行った。(3)近藤超格子における、強磁性量子臨界点の可能性や磁気抵抗効果を議論した。平成26年度は、(1)f電子系超格子における磁性と超伝導、(2)ウラン系超伝導体における磁性と超伝導について研究を行った。(1)f電子系超格子においては、これまでの実験からスピン揺らぎが重要であることが知られているため、この系におけるスピン揺らぎとそれが誘起する超伝導について解析を行った。その結果、以前からある磁性超格子において知られていた面間磁気相互作用の振動現象をミクロな立場から再現するとともに、磁気揺らぎの次元性がスペーサー層の枚数に応じて変化することを示した。この次元性の変化に対応して、3次元的な磁気秩序は抑制される一方、有効的な2次元スピン揺らぎは超格子において増大する。これらの振る舞いは、CeIn3/LaIn3超格子における実験とコンシステントである。さらにこの揺らぎの誘起するd波超伝導に関しても解析を行い、スピン揺らぎの低次元化のために、超格子において超伝導性が強まることを明らかにした。これは、通常の金属超伝導超格子においては一般的に近接効果のために超伝導が抑制されることとは対照的であり、電子相関効果と超格子構造の協力現象であるということができる。これらの結果は現在、論文投稿中である。研究(2)は、超格子にヒントを得て物質の特徴的結晶構造に着目したものである。研究の対象とした強磁性超伝導体UCoGeにおいては、ウランがジグザグ鎖的構造をもっており、それがf電子系超格子系で研究されているような反対称スピン軌道相互作用をもたらす。本研究では、この効果を考慮することで実験で観測されている磁場中の磁気異方性を理解できることを示した。さらに、その磁気異方性の結果として、自然に超伝導の上部臨界磁場の異方性も理解されることを明らかにした。平成27年度は、(1)超格子におけるスピン揺らぎと超伝導、(2)端をもつ系における表面流、(3)局所空間反転対称性のない系の磁性や超伝導について研究を行った。これらの系は、一見異なる系に見えるが、いずれも実空間の構造が本質的に重要であるという共通点がある。とくに、(1)と(2)は用いた理論的取扱いにも共通点があり、また、(3)は(1)のような超格子を含む系や強磁性超伝導体として活発に研究されているUCoGeなどを念頭においたものである。(1)に関しては、前年までの研究をまとめて論文として出版した。f電子系超格子に特有の現象として、純粋な3次元系よりも超格子系の方が超伝導転移温度が高くなりうることを理論的に示した。これまでの電子相関の弱い超格子では、超伝導転移温度が3次元物質よりも低いことが知られており、この結果は電子相関によってはじめてもたらされたものである。さらに現在、f電子系超格子における磁性について、これまでの研究を論文にまとめているところである。また、現在、超格子に使われている物質であるCeCoIn5の超伝導に対する乱れの効果について解析を進めている。(2)に関しては、前年までの研究をまとめて論文として出版するとともに、関連する内容に関して、数学的に厳密な解析を行った。一般に端をもつような系の理論的解析は難しいため、基本的な事柄を厳密な形で把握しておくことは、今後の研究の基礎になると考えられる。また、数値的な研究も合わせて行い、これまでなされてきた近似的計算の妥当性について検討を行っているところである。(3)に関しては、とくに上記の強磁性超伝導体UCoGeを念頭において、現在研究中である。また、これまでの研究をまとめた論文を準備中である。研究の進捗状況はやや遅れている。これに関しては、主な理由として、計算の技術的困難と計算結果の物理的解釈の難しさがあげられる。例えば、実験と比較しうる現実的な状況を計算しようとすると、あまりに計算時間がかかる一方、モデルを簡単化して計算コストを下げようとすると、現実の物質との対応が不明瞭になり、結果の妥当性の判断が難しくなるということがあった。ほかにも、「研究実績の概要」に挙げた、表面流の研究に関しては、問題設定が難しすぎて実りある結果が得られない試行錯誤に非常に時間を費やした。平成28年度は、主に、重い電子系超格子における磁性について研究を行った。前年度までに、この系における常磁性状態の近藤効果について研究を行っており、これと競合する反強磁性を理解することは基本的な問題である。また、同じく前年度には、磁気揺らぎと超伝導について弱相関領域からの摂動計算によって議論しており、28年度に行った研究はこれとは相補的なものである。具体的には、近藤格子模型を超格子上で考え、ハーフフィリングにおける反強磁性秩序の性質を動的平均場計算によって議論した。

その結果まず、予想される通り、3次元近藤格子模型に比べて、超格子系ではスペーサー層である金属層の枚数を増やすに従って磁気秩序の強さは抑えられていくことが確認された。f電子層の間の有効的磁気結合は、スペーサー層の枚数に依存して反強磁性・強磁性の間を振動し、その強さは通常のRKKY相互作用よりも長距離的であり、層間距離の逆数で減衰する。このような振る舞いは近藤結合定数が小さいときに見られ、既存の磁性超格子と基本的にはよく似た振る舞いである。一方で強結合のときには、層間距離を増大させると臨界的層間距離が存在して、それ以上の層間距離では常磁性重い電子状態が形成される。加えて、この現象には、離れたf電子層の間におこる近藤効果の干渉も重要であり、f電子系超格子に特有の興味深い現象といえる。ただし、これらの結果は実際の実験に直接適用することは難しいため、今後、この研究では取り入れられていな効果などを考慮し、計算を改良していく必要がある。平成28年度は、本補助事業にも有益ではあるが異なる事業・長期海外出張にエフォートを向けたため、進捗状況は遅れてしまった。それら事業においては、技術的には長周期をもつ系の精密な数値計算方法を習得できたため、本事業においても適当な条件の下で、これまで以上の計算を行えるようになった。また、あわせて、非一様な系に関する新しい知見を得ることもできた。平成29年度は、これらの経験を活かし、「今後の研究」に述べる具体的問題などに取り組んでいきたいと考えている。当該年度においては、まず、f電子系超格子の強磁性について研究を行った。後述するように、より一般的立場から眺めたとき、この問題はf電子系の強磁性量子臨界現象と深く関係する基本的問題であると考えられる。量子臨界現象は、f電子系だけでなく、広く強相関電子系における重要問題であり、中でも強磁性量子臨界現象はその雛形として古くから研究されてきた。f電子系においても、多くの物質で強磁性的量子臨界現象が観測されており、理論的にも様々な事柄が議論されてきた。しかし、一方で、f電子系の最も基本的な理論モデルの一つである近藤格子モデルにおいては、絶対零度の強磁性相転移は一般に強い1次相転移であると信じられている。それゆえ、この基本的モデルを用いると、強磁性量子臨界現象は記述できず、実験を説明できないという問題があった。一方で、近藤格子モデルは、重い電子の形成や反強磁性量子臨界点を記述できることが知られている。この問題は、近藤格子モデルのf電子系への適用可能性という、極めて基本的な問題と関係している。そこで我々は、現実の強磁性物質が、Ceのような重元素だけでなく、他の軽元素との化合物であることに注目し、これらの元素を取り込んだ上で、強磁性量子臨界点の可能性を議論した。このモデルは、軽元素を露わに含むために超格子モデルとなっており、これまでの知見を活かしてその解析を行った。その結果、軽元素部分と重元素部分との近接効果により、強磁性が抑えられ、量子臨界点が実現されうることを見出した。このことから、一般に近藤格子モデルは、自然な条件の下で強磁性量子臨界現象を記述可能で、現実のf電子系強磁性体へ適用可能であると推論される(現在、論文準備中)。
炭素およびヘテロ環カゴ型化合物の合成と特異的機能開発に関する研究

本研究班は研究目標を主に次の3つに絞って共同研究を行ってきた。その第1は、高歪み、高対称性をもつ硬直なカゴ型分子の物性と修飾誘導体の設計による新機能素材の開発研究、第2はヘテロカゴ分子の分子設計と生理活性など新機能の開発、さらに柔軟なカゴ分子内の疎水空間へのゲスト捕足能を利用した人工酸素開発の研究、第3は新奇カゴ分子の理論計算による予測研究である。2年間には若干の班員交代はあったものの、各位の研究成果は目覚ましいものがあり、当初の目標は可成り達成したものではないかと思う。全員の成果は紙面の都合上報告し得ないので以下に顕著な成果について述べる。大平の高歪による存在限界化合物への挑戦の成果として[5]パラシクロファンの証明、吉田・三木によるクワドリシクラン誘導体の光エネルギー変換と貯蔵の研究、三角の多層カゴ分子のホトクロミズム、岩村の多重トリプチセンの相関内部回転、山川の多架橋フェロセノファンは世界的にも高く評価されるものであり、本研究班の目覚ましい成果の一つである。環太平洋国際会議(1989年12月)のカゴ分子中心のシンポジウム"非天然系化合物の合成と化学"に上記班員の3名が招待講演者に予定されていることは、当研究班の研究成果水準の高さの一端を表わすものである。兼田のリチウム認識発光能をもつ蛍光色素化シクロファン、兼松のホトクロミッククラウンおよび稲津のヘキサメタキシリレンテトラミンのカリウム選択的補足などカゴ分子によるホスト・ゲスト化学の研究展開もきわめて顕著である。桜井のケイ素と秋葉のヒ素ヘテロカゴ化合物の合成と物性研究の進歩も素晴しい。さらに未知のカゴ型分子について大沢の分子力学計算と飯塚のグラフ理論によるC_<60>多面体構造体の分子設計は有機合成化学者に大いなる指標を提供する研究として高く評価される。本研究班を下記の4グループに分けて分担課題の研究を推進している.1.高歪脂環式カゴ分子班(1)熱あるいは光開環反応により元のオレフィンに戻るというフォトクロミズムを示すクワドリシクランおよびシクロファン誘導体などの高歪カゴ型分子を合成した.これらは,熱や光のエネルギーを化学エネルギーに変換して貯蔵できる化合物であり,高効率化が問題となっている.(2)脂環式カゴ型分子の疎水性を活かすクラウンエーテルを合成し,現在その錯形成能およびゲスト選択性について検討している.2.芳香族カゴ分子班(1)リチウムイオンだけを特異的に取り込み,しかも強い蛍光を発するという特異な機能を有するスフェランド型色素を合成した.(2)内部回転障壁およびπ電子渡環相互作用を検討するためのモデル化合物であるトリプチセンおよびシクロファン類の合成研究が進行している.3.ヘテロカゴ分子班(1)窒素,珪素,硫黄原子を含むヘテロカゴ分子の合成は,高い歪によって炭素ーヘテロ原子間の結合が切断されやすいためにしばしば困難に直面してきたが,班員間での情報交換によって着実な歩みを続けている.(2)窒素原子を含む網目状の多環状化合物を合成し,包接能を検討している.4.カゴ分子の理論と設計班多くの新奇カゴ型化合物の分子力場およびグラフ理論により解析を行った.思いがけぬ結果には特に合成研究者の注目を集めた.5.昨年末,大阪において2泊3日の日程で研究業績発表会を開催し,情報交換,討論,親睦等に多大の成果を得た.来年度もこの種の討論会を開催する予定である.本研究班を下記

4グループに分けて分担研究を行うのは昨年度と同じであるが、本年度は顕著な成果を挙げた研究について記述する。1)高歪脂環式カゴ分子班大平らは高歪のため単離不可能な[5]パラシクロファンより若干歪みが少いと推測される[6]パラシクロファ-3Z-エンをごうせいし、TCNEとは極低温でも[2+2]付加反応を示す程高歪、高活性を示した。三角は高歪カゴ分子のテトラチオ誘導体の新合成の開発と構造解析による西独研究者の以前発表した構造の誤りを訂正した。2)芳香族カゴ分子班岩村はジアゾメタン化シクロファン誘導体の光分解反応から凝縮系におけるホット分子効果を提案し、兼田は色素化シクロファンクラウン化合物のアミン選択的捕捉と呈色における構造相関の興味ある報告を発表。山川は多架橋フェロセノファン及び核酸塩基対をキャップしたポルフィリンの合成とその機能についての中間報告。3)ヘテロカゴ分子班稲津はN-ニトロソアゾ基の分解による[2.2]メタシクロファンの新合成法の開発とククルビチュリル環状縮合カゴ分子の合成。桜井はゲルマニウムプリズマンからデュワーベンゼンへの転移反応及びケイ素架橋鎖を持つ各種シクロファンの合成など新境地開拓研究は興味深い。兼松はクラウン化キノンの機能とその誘導体クラウン化カゴ分子の設計とホトクロミズムを利用する金属イオン輸送は興味深い研究である。4)カゴ分子の理論と設計班大沢は[2+2]光反応によるキュバン合成不可の理由を探る目的でテトラキスペンタノキュバンの分子設計及びポリシクロブタン環状化合物イスラエラン、ヘルベタンの理論計算の報告は合成の有益な指標である。