hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
穀類種子発芽を制御するジベレリン情報伝達に関与する新規細胞膜糖蛋白質群の機能解析

4.酵母2ハイブリッド法でENODL蛋白質のENOD domainと相互作用の可能性のある分泌蛋白質をスクリーニングし、その候補を得た。5.シロイヌナズナにおいてENODLファミリーを明らかにし、それぞれのT-DNA挿入変異株を取得した。今後、これらの詳細な解析、相同性の高いもの同士での掛け合わせを行うことにより、これらシロイヌナズナENODLファミリーの機能を明らかにする予定である。(1)アラビノガラクタン蛋白質(AGP)がどこまでジベレリン(GA)作用に特異的に関与しているかを、大麦糊粉層フロトプラストを用いてのマイクロアレイ解析により碓認した結果、GA誘導姓遺仏子の80%の発現誘導がAGPの阻害剤であるヤリブ試薬処理により抑制され、さらにヤリブ試薬処理が防御応答関連遺伝子の発現を誘導していることが明らかとなった。次に防御応答誘因物質が糊粉層におけるGA情報伝達に与える影響を検討した結果、実際に防御応答情報伝達がGA情報伝達を阻害することを加水分解酵素の活性、遺伝子発現の両方で示した。さらにヤリブ試薬はGA情報伝達の抑制因子であるNAK型キナーゼやWRKY転写因子の発現量を増加させ、これらの因子が防御応答情報伝達とGA情報伝達の相互作用に関与することを明りかにした。本研究により、GA情報伝達が防御応答情報伝達により抑制されること、さらにAGPが防御応答に関与する可能性が考えられるという2点が示された。(2)イネ糊粉層特異的な新規なタイプのAGPとして同定したENOD型AGP,OsENODL1とその相同性遺伝子OsENODL2のRNAiや過剰発現ベクターを導入したイネを作成した結果、OsENODL1とOsENODL2を共にRNAiにより発現抑制した場合に、不稔となり種子の形成が認められなかった。このことから、これ2つのENODL型AGPが機能の重複を有し、穀類種子形成過程に重要であることが明らかとなった。(3)酵母2ハイブリッド法でOsENODL1の有するplastocyanin-likeドメインと相互作用の能性のある分泌蛋白質をスクリーニングし、その候補として防御応答に閥与するxylanase inhibitorを得た。(4)シロイヌナズナにおけるENOD型AGPファミリーを明らかにし、それぞれのT-DNA挿入遺伝子破壊株を調査した。各々の一重遺伝子破壞株では形質の変化は認められなかった。しかし、二重遺伝子破壊殊の作成暗には、二重返伝子破壊株ホモラインの取得が困難なものが存在した。このラインについて追究した結果、受精時に異常が存在することが示唆され、遺伝子の発現部位を考慮すると、これらのENOD型AGP力葉精時の花粉において機能を有することが強く考えられた。
Lyb-2およびB細胞刺激因子(BSF-1)を介するB細胞活性化機構の解析

造血系細胞の増殖・分化を調節しているBSF-1とB細胞分化を制御しているLyb-2を介するB細胞活性化機構を解析し、以下の結果を得た。1.BSF-1による抗体クラスの調節過程におけるLyb-2の役割:Lyb-2はBSF-1の活性の一つであるIgG1産生誘導を、細胞レベルではIgG1産生細胞の前駆細胞が出現する過程で、また細胞内レベルではIgG1遺伝子の転写過程で制御している可能性が示唆された。以前の結果と考え合せると、Lyb-2はB細胞におけるBSF-1のほとんどすべての活性発現を抑制している分子であると結論される。2.Lyb-2の分子構成:脾B細胞、及び二種類のBリンパ腫(I-29,L1210)を^<125>Iで標識後、可溶化した材料をLyb-2抗体で免疫沈降し、SDS-PAGEで解析した。その結果、Lyb-2はS-S結合で結ばれた45kDと105kDの構成鎖からなるheferodimerと、45kDのhomotrimerあるいは45kDと^<125>Iで標識されにくい構成鎖からなるhesenodimerという二つのサブユニットから構成される分子であることが明らかになった。3.BSF-1レセプターを介するシグナリングのsecond messenger同定の試み:BSF-1のI_2抗原誘導活性を指標として、PKCの抑制剤(palmitoyl-carnitine)、カルモジュリン拮抗剤(W-13)、細胞内カルシウム拮抗剤(TMB-8)、Na/H antiport抑制剤(Amiloride)等の薬剤を用いて検討した。その結果、BSF-1によるIa発現誘導はTMB-8によってのみ抑制された。このことから、細胞内カルシウムイオン濃度を増加させないとされるBSF-1も、極微量のカルシウムイオンの動態の関与がその活性発現に必要である可能性が示唆された。BSF-1によるB細胞活性化を制御しているLyb-2分子の構造と機能の解析を行い,以下の結果を得た.1.Lyb-2の分子構成:脾B細胞及び二種類のB白血病細胞(I-29, L1210)のLyb-2についてSDS-PAGEで解析した結果,還元状態では,従来報告されている45KDの分子の他に105KDの分子が検出された.さらに還元・非還元の二次元SDS-PAGEによる解析から, Lyb-2は, S-S結合で結ばれた45KDと105KDの構成鎖からなるheterodimerと45KDのhomotrimerの二つのサブユニットから構成される分子であることが示唆された.2.Lyb-2分子の精製:I-29細胞をNP-40で可溶化後,二次元SDS-PAGEを行い,そのゲルをpolyvinylidene difluoride(PVDF)膜に転写すると約90%の効率が得られることが明かになった.現在, 100gのI-29細胞を用いて,可溶化, SDS-PAGE, PVDF膜転写,さらにアミノ酸配列の決定へと進む段階にある.3.BSF-1レセプターを介するシグナリングのsecondmessenger:BSF-1のIa抗原発現誘導活性を指標として,細胞内代謝の各種抑制剤を用いて解析した.その結果,細胞Caイオンの拮抗剤(TMB-8)によってのみ, Ia抗原発現が強く抑制された.

このことから,現在の測定技術では細胞内Caイオン濃度を増加させないとされるBSF-1の活性発現にも極微量のCaイオンの動態が重要な役割を担っている可能性が示唆された.4.BSF-1のIgG1誘導におけるLyb-2の機能:Lyb-2抗体はBSF-1のIgG1誘導活性も抑制した.この機構を限界希釈実験で検討した結果, Lyb-2抗体はIgG1産生細胞のクローン・サイズは影響を与えないが,前駆細胞頻度を約1/6に減少させることが明かになった.さらにLyb-2による制御は, IgG1遺伝子活性化過程の特に転写過程で行なわれていることが明かになった.本研究の大部分は初年度に成果があがったため、今年度はLyb-2のcDNAクローニングのための実験を行った。Lyb-2分子はS-S結合で結ばれた45kDと105kDの二つの構成鎖からなるheteroclimerと、45kDのhomotrmerという二つのサブユニットで構成されることが明らかになった。Lyb-2がこのような複雑な構造をとること、またLyb-2抗体が膜に転写された蛋白と反応しないことから、発現型のcDNAライブラリーを抗体でスクリーニングすることは困難であると考えられた。そこで、Lyb-2蛋白のアミノ酸配列を決定することから始めた。予備実験で、用いる方法が有効であるか否かを、イムノグロブリン(Ig)を試料として検討した。IgをSDS-PAGEにかけた後にゲルからPVDF(polyvinylidene difluoride)膜に転写し、膜を蛋白染色した。この過程は、約90%の効率で行われていることが明らかになった。さらに染色された部を切り出し、シークエンサーで解析したところ、N末端から10個のアミノ酸配列を決定することができた。次に、Lyb-2のアミノ酸配列の決定を試みた。Lyb-2陽性のBリンパ腫I-29細胞100gをNP-40で可溶化後、同様にSDS-PAGEを行いLyb-2に対応する部のゲルをPVDF膜に転写した。この膜を蛋白染色し転写の状態を検討したところ、非常に材料が少なくシークエンスが極めて困難であった。現在は、さらに大量のI-29細胞を用いる方法と、Lyb-2を大量に発現している細胞株を樹立する方法とによって、再検討する段階にある。
高速測光装置を用いた可塑性神経回路の並列情報処理機能の同定

1.144チャネルのオプティカルレコーデング装置を開発し、この装置を用いて、海馬ニューロンの多点同時計測に成功した。この手法によって、時間パターン刺激で誘導される海馬(CAl)神経回路のLTP(長期増強)の違いを空間パターんの違いとして同定することができた。2.このLTPは、刺激の頻度に依存するばかりでなく、平均頻度が一定であれば相続く間隔の相関の程度に極めて鋭敏である。この結果は、刺激の詳細な時間構造が、LTP誘導に極めて重要な因子であることを意味し、海馬での学習と記憶に重要な働きをしているものと考えられる。3.この生理実験データに基づいて、LTP誘導の数学的モデルを構築した。このモデルの学習則は本質的には、ヘブ則であるが、LTPの大きさは頻度ばかりではなく、刺激の相続く間隔の相関にも依存している。4.以上の結果に基づいて、海馬一皮質系の記憶システムにおいて記憶の連合や分離がどのようになされるかの理論モデルを提案した。このモデルでは記憶内容は空間パターンとして表現され、インデックスは時間コードで表現される。このインデックスである時間コードに基づいて記憶の連合と分離がなされると仮定している。海馬での学習則に関しては、空間的同時性に加え時間パターンの一致性を仮定している。時間的に正の相関がある系列がiとjニューロンから同時的に入力されれば大きいLTP(連合)、負の相関系列の場合には小さいLTPというものである。ここで、正の相関系列は連合インデックスとなり、強い負の相関系列は非連合インデックスとして働くことになる。入ー出力層である連合野では、海馬での連合/非連合の情報に基づいて記憶事象間の類似性が再構築される。高速二次元測光ユニット(平成2年度要求設備)が完成し、現在その動作試験中である。微小変調光増幅特性のダイナミック特性におけるSN比に多少の問題があり改良中である。現在、設計中の並列情報処理システムは4台のCPUからなり、時間分解能(144画素からなる1画面を取り込むのに必要な時間)は0.144msで、1画素当たり20×20μm^2(やく神経細胞9個分に相当)の平均活動を記録できる。時間パタ-ン刺激に対する海馬ニュ-ロンCAlの結合強度(LTP)誘導については、つぎのことが明かとなった。1.高頻度の電気刺激(テタヌス)が数時間持続するシナプス伝達効率の増加を引き起こすことが知られている。本研究では、正常の生理学的活動の低い頻度の統計的刺激を用いて、LTPを誘導できることを実証した。2.そのLTPは1次の統計量(平均頻度)ばかりでなく、2次の統計量(相続く間隔の相関)にも依存して変化する。すなわち入力刺激のマクロな時間パラメ-タ(平均頻度、分散)ばかりでなく、ミクロな時間構造(相続く間隔の相関)の特徴を抽出し、シナプス加重空間へと写像している。3.刺激中の集合電位の繰り返し発火の現象からLTP誘導の動的過程を解析できた。4.この解析から、時間パタ-ン刺激に対する海馬ニュ-ロンの結合の変化が明かとなり、新しい時空間情報の学習則を導いた。その学習則はヘブ則を拡張した(1)式で表現される。第1項は時間パタ-ンの影響を示し、第2項は飽和現象を考慮したダンピング要素である。このデ-タを基に時空間刺激によるマルチユニット記録によって並列情報処理の学習理論が明かとなる。1.神経細胞を色素(voltage sensitive dye)で染色し、神経細胞の電位変化に連動して変化する色素の透過光を2次元の光センサ(16×16のホトダイオ-ド・アレイ)で測定する高速測光装置が完成した。

前年度問題となったS/N比はデ-タ処理用電子回路の低雑音化およびメカニカル振動の除去によって著しく改善し、海馬スライスの神経細胞の活動電位を実時間でしかも加算平均操作せずに検出できた。現在多変量解析ソフトおよび多チャンネル情報理論をデ-タ解析ソフトとして組み込み中である。2.海馬のCA1の長期増強(LTP)について次のことが明かとなった。(1)海馬CA1のLTPは時間パタ-ンに敏感で一定の空間パタ-ンで刺激しても時間パタ-ンが異なればLTPの大きさが変化する。ここでは時間と空間の相互作用が重要であることが明かとなった。(2)LTPの誘導には短い感覚の刺激が有効であるが、同一の刺激が長く連続するとその効果が減弱する脱感作の現象が明かとなった。(3)LTPの誘導はNMDAチャネルを介するCaイオンの細胞内流入によって引き起こされる。NMDAチャネルの伝達特性は頻度変調された入力インパルス系列に対し低域通過型フィルタとして働く。(4)ある一定の時間長の刺激であればLTPの大きさに顕著な差はない。3.2の(1)(4)の実験結果を作業仮説とする学習アルゴリズムを構築することができた。4.海馬ニュ-ロンのLTPの実験結果を説明するための数理モデルを構築し、パラメ-タ適合をすることによって学習アルゴリズムの妥当性を確認した。5.海馬ー皮質間の相互作用による学習と記憶のメカニズムを究明するための計算論的モデルの構築を開始した。並列情報処理の動作原理は、今までの逐次情報処理方式とノイマン型計算機の情報処理とは全く異なっている。ここでは、学習による自己組織化(シナプスの可塑性)がソフトウェアに代わって重要な役割を果たしている。本研究では、高速測光装置を用いて海馬のニューロンの可塑性に関し次のような新しい事実を明らかにした。1.ヘブの学習理論では、2つのニューロンの発火の同時性(空間的相関)に基づいて2つのニューロンの結合が強化されるという学習則であるが、海馬ニューロンでは、発火の同時性と時間パターン(空間的・時間的相関)がシナプスの可塑性に重要な役割を果していることが明かとなった。2.1.の実験結果と一致するような数理モデルを構築した。このモデルのパラメータ適合を実施した結果、シナプス増強と同時にシナプス減弱のメカニズムの存在の可能性が強く示唆された。3.海馬ニューロンの可塑性の原理に基づいて海馬-皮質の記憶システムの理論モデルを構築した。モデルでは1つの記憶事象に対して1つの時・空間信号を対応させ、空間パターンは情報内容を時間パターンはインデックスを表すものとし、そのインデックスに基づいて記憶情報が連合/分離するものである。この情報処理原理によって実際の脳内でなされている記憶情報操作である“記憶の情報内容の類似性とは無関係にある意志(動機)に基づいて記憶を連合したり分離したりする機能"を実現できることを示した。
イネ葉における光合成の活性化機構

イネ葉の光合成活性化機構について、Rubiscoを活性化する酵素Rubisco activaseに着目して研究を行った。(1)イネ葉について初めてこの酵素の抽出・精製を試みた結果、他の植物同様に存在することが明らかになった。(2)この酵素と生理的現象との関係はまだ不明であるので、この酵素の含量に窒素供給量や光強度の生育環境がどのような影響を与えるかをまず調べた。この結果、Rubiscoとは異なる反応を示し、生育光環境とは無関係に葉の窒素含量と比例することが明らかになった。また、この活性化酵素の含量は生体内のRubisco活性の指標である同化効率をよく説明できることがわかった。(3)つぎに、葉の加齢に伴う光合成能力とこれらの酵素量の変化を調べた結果、活性化酵素の葉内成分中で最も大きく変化し、光合成の変化パターンと類似していることが明らかになった。また、Rubiscoとの量比や光合成能力との相関関係から、Rubisco過剰にある若い葉では活性化酵素が最大光合成能力を量的に制限している可能性が示唆された。今後は、対象を野生イネにも広げ、実際の葉やRubiscoの活性化状態を調べることなどに取り組む予定である。イネ葉の光合成速度は、葉内因子の中で最初に炭酸固定を行う酵素Rubiscoの活性や含量と最も密接な関係にあり、この酵素によって律速されていると考えられている。しかし、ガス交換レベルの速度を必ずしも説明できず、何らかの活性化機構が存在することも示唆されている。Rubisco-activaseはシロイヌナズナの変異体から発見されたもので、ホウレンソウなどを用いた研究によりRubiscoを活性化する酵素であることが明らかになっている。今年度の研究では、この活性化酵素がイネ葉にも存在するか、また加齢に伴ってどのように変化するか、どのような環境の下でよく合成されるか、の点について検討を行った。既報に準じて分画・精製した結果、イネ葉にもRubisco-activaseが存在することが明らかになった(日本作物学会第197回講演会にて発表)。さらに、この酵素の抗血清を作成することによって免疫学的な定量が可能になった。そして、加齢に伴うRubisco-activase含量の変化は葉内成分の中で最も大きく、光合成能力の変化を最もよく説明できること(日本作物学会第199回講演会にて発表予定)、この酵素の生成は生育中の光の強弱とは無関係であるが、窒素の供給量には著しく反応すること(第10回国際光合成会議にて発表予定)が明らかになった。1.イネ葉について初めてこの酵素の抽出・精製を試みた結果、他の植物同様に存在することが明らかになった。2.この酵素の生理的現象との関係はまだ不明であるので、この酵素の含量に窒素供給量や光強度の生育環境がどのような影響を与えるかをまず調べた。3.つぎに、葉の加齢に伴う光合成能力とこれらの酵素量の変化を調べた結果、活性化酵素が葉内成分中で最も大きく変化し、光合成の変化パターンと類似していることが明らかになった。また、Rubiscoとの量比や光合成能力との相関関係から、Rubiscoが過剰にある若い葉では活性化酵素が最大光合成能力を量的に制限している可能性が示唆された。
知的所有権と独占禁止法の相互関係の法理論的検討

論文や判例を読むことにより、米国の知的財産権制度の強化の理由は知的所有権制度のもつ投資を促進する機能や、企業の創意工夫を促す機能に着目し、この機能を一層強めようとすることにあることが判明した。このような知的所有権制度の見方は、1960年代から70年代にかけて米国で通用していた制度観とは大きく変ってきている。当時は、知的所有権制度が法的独占の付与を通じて競走を阻害し、企業の創造工夫をかえって抑圧するという観念が中心だった。今では前述の良き機能が強論されている。そのため、独占禁止法の運用も、創意工夫に満ちた産業社会を抑圧しないように自制され、独禁法の運用緩和が行われている。このような認識は、筆者にとって一面でたいへん参考になるとともに反面でまた危惧をいだくものとなった。我が国でも同じ領域で同じ問題があり、米国の投資促進論や創意工夫の刺激機能が同様の強さでは認識されていなかったことは大いに参考になったが、当該制度の強化が反面でもたらす有害な効果に楽観的であることに参考としてはならない面を見い出した。米国の特許法が制定されて200年、独禁法の制定から100年に及ぶ歴史の中で次第に形成されてきた弊害面の認識が10年程度の変化で根本的に変れることはないはずである。我が国でも同じである。このような認識を基調にして、独禁法二三条の解釈論を中心とした論文をいくつか発表した(11研究発表の項目参照)。さらに、米国の議論を紹介する論文を次に執筆する予定である。
脳内神経変性疾患に対する再生医療効果判定を可能にする新規放射性診断薬の開発

近年、精神疾患に対する再生医療が望まれており、そのために神経変性および再生医療の効果判定指標を明らかにする必要がある。本研究では、まず偏側神経破壊パーキンソン病モデルラットを用い、発症過程にみられる脳内ドーパミン神経機能変化をPET製剤投与により解析した。線条体のD2レセプターおよびドーパミン動態は急性期から変化し、これらは行動薬理試験や免疫染色の結果とも相関しており、発症過程の先行指標になり得ると考えられた(Neurosci. Lett., 389: 30-34, 2005)。加えて、再生医療の効果判定を目的として、同パーキンソン病モデルラットの破壊側線条体に胎仔中脳を移植した移植モデルを作成し、神経機能回復過程における内因性因子の経時的変化を評価した。その結果、胎仔脳移植群では、発現が低下した転写制御因子FosとZif268の濃度が回復することが明らかとなった(Synapse, 62: 920-926, 2008)。一方、SPECTへの応用を計画し、我々が開発した新規放射性ヨウ素標識アミノ酸を用いて同様に評価した結果、特にドーパ脱炭酸酵素活性では急性期より低下する傾向が認められ、早期診断への応用が期待された。また、核医学画像診断薬は、速やかに尿中排泄されるものが望ましい。既に、上記標識アミノ酸の尿排泄に有機酸輸送系(OAT)など複数の輸送蛋白が関与していることを確認し(Nucl. Med. Biol., 30: 31-37, 2003)、腎尿細管輸送機構を明らかにした(Ann. Nucl. Med., 18: 227-234, 263-270, 2004)。今回、Fanconi症候群モデルマウスの腎尿細管輸送特性を解析し、アミノ酸再吸収機能の特異的評価法を確立した(Ann. Nucl. Med., 20: 175-181, 2006)。さらに、腎尿細管分泌に関与するOATの一過性阻害により、標的組織移行性を向上させ得ることを示した(Nucl. Med. Biol., 34: 1003-1008, 2007)。以上より、処置後早期より変化する神経機能を検出し得たことから、これらを先行指標としたパーキンソン病あるいは再生医療効果判定の早期画像診断の可能性が示唆された。近年、精神疾患や痴呆等の脳内神経変性疾患の早期検出と、治療法としての再生医療の検討が望まれている。これらの推進には、神経変性過程の早期に変化し、発症に至る神経機能変化の先行指標を見い出すと共に、再生医療の効果判定における最も鋭敏な指標を明らかにする必要がある。本研究では、種々の脳内神経変性疾患モデル動物による発症過程に加え、再生医療の効果判定を目的として、神経変性後の移植モデルにおいて、神経機能との関わりが深い放射性診断薬を用いて同一個体における機能変化を評価し、行動薬理・免疫組織化学的評価との比較等、病態発症及び機能回復との相関を明らかにする。

パーキンソン病の早期診断を目的とし、6-ヒドロキシドーパミンによる偏側神経破壊パーキンソン病モデルラットを用いて、発症過程にみられる脳内ドーパミン神経機能変化を、ドーパミンレセプターリガンドや、ドーパミンの前駆物質であるドーパ誘導体等のPET製剤投与により画像化し、解析した。その結果、大脳皮質や小脳では、無処置側に対する処置側の集積比に顕著な変化は認められなかった。線条体における集積は、D1レセプターは急性期には変化せず、発症期に微増した。D2レセプターでは急性期から顕著な増加がみられ、発症期にはさらに増加した。ドーパミン動態では急性期に低下し、発症期に回復傾向が認められた。これらの変化は、行動薬理試験や免疫染色の結果とも相関しており、発症過程の先行指標になり得ると考えられた。また、再生医療効果判定への応用を計画し、上記偏側神経破壊パーキンソン病モデルラットの破壊側線条体に胎仔中脳ドーパミン神経細胞を移植した移植群と疑似移植群を用いて、回転運動の観察により移植による代償及び機能的亢進を評価した。しかし、移植群中の個体差が大きく、疑似移植群と有意な機能回復傾向が必ずしも認められず、PETによる機能回復過程の評価には、再現性の点で問題が提起された。近年、精神疾患や痴呆等の治療法としての再生医療の確立が望まれている。これらの推進には、神経変性過程の早期に変化し、発症に至る神経機能変化の先行指標を見い出すと共に、再生医療の効果判定における最も鋭敏な指標を明らかにする必要がある。本研究では、種々の脳内神経変性疾患モデル動物による発症過程に加え、再生医療の効果判定を目的として、神経変性後の移植モデルにおいて、神経機能との関わりが深い放射性診断薬を用いて同一個体における機能変化を評価し、行動薬理・免疫組織化学的評価との比較等、病態発症及び機能回復との相関を明らかにする。パーキンソン病の早期診断を目的とし、6-ヒドロキシドーパミンによる偏側神経破壊パーキンソン病モデルラットを用いて、発症過程にみられる脳内ドーパミン神経機能変化を、ドーパミンレセプターリガンドや、ドーパミンの前駆物質であるドーパ誘導体等のPET製剤投与により解析した。その結果、大脳皮質や小脳では、無処置側に対する処置側の集積比に顕著な変化は認めらしれなかったのに対し、線条体における集積は、D1レセプターは急性期には変化せず、発症期に微増した。これらの変化は、行動薬理試験や免疫染色の結果とも相関しており、発症過程の先行指標になり得ると考えられた(Neurosci.Lett., 389:30-34,2005)。これまでは、移植群中の個体差が大きく、疑似移植群と有意な差が認められず、再現性の点で問題があったが、行動薬理試験および免疫染色による機能回復に一定の効果が得られるようになった。そこで、同一個体のX線CTや脳血流測定を加え、PETによる機能回復過程における神経機能変化のより詳細な評価を実施した。これらの推進には、神経変性過程の早期に変化し発症に至る神経機能の先行指標を見い出すと共に、再生医療の効果判定における最も鋭敏な指標を明らかにする必要がある。
トンネル突入波の3次元数値解析

高速列車がトンネルに突入する際に、トンネル入り口周辺に圧力波(トンネル突入波)を放出する。本研究では、高速列車がトンネルに突入する過程をシミュレーションし、トンネルに対してオフセットした状態での突入や、トンネル入り口における地理の影響を評価することを目的とし、CIP法による3次元シミュレーションシステムを構築し、簡単なモデルについてのシミュレーションを行った。シミュレーションシステムでは、高速列車の突入に関する流体解析部分と突入波の放射に関する音響解析部分で分けて構成した。両解析システムとも距離減衰が理論通り現れず、保存則の適用に問題があることが明らかとなった。本研究は、高速列車のトンネル突入について3次元数値解析を行い、トンネル入口周辺に放射するトンネル突入波をシミュレーションし、トンネルへのオフセット突入及びトンネル周辺地形の突入波への影響を評価することを目的としている。初年度である20年度は、数値解析用システムの構築と解析ソルバの開発及び評価を行った。解析システムは、本研究で調達した解析用PC上に小空間でのTVD風上差分法によるものとCIP法を用いたものを試作し、その制度及び安定性について評価を行った。また、可視化ソフトウェアにより、解析結果をより分かりやすく評価するシステムの構築を行った。本研究前に用いていた2次元TVD風上差分法ソルバを拡張したものは、3次元化により安定条件が厳しくなり計算時間間隔を短くする必要があったが、列車のトンネル突入をシミュレーションするには計算ステップ数が著しく増加し、その間の累積的誤差が大きくなり、計算が発散する傾向を示し、そのため計算結果の信頼性も疑われた。そこでCIP法によるソルバの開発を開始した。試作ソルバでは、計算に必要となるメモリー等のコンピュータ資源は著しく増大したものの、安定条件が緩く、計算時間間隔を大きく取れることから累積的な誤差も小さく、TVD法によるものと比べ良好な結果が得られた。試作ソルバでは、単純なモデルまでしか解析できないことから、現在は実際的なトンネル突入モデルを評価するためにソルバの改良を行っている。本年度は初年度であることから成果発表には至っていないが、21年度以降成果を発表する予定である。本研究は、高速列車がトンネルに突入する際に発生するトンネル突入波を、3次元的に数値解析するものでる。現在の新幹線トンネルは複線で、トンネル突入時にトンネルセンターからオフセットして突入している。またトンネル入り口付近の地形影響により突入波の発生および伝搬過程に影響を受ける。そこで本研究ではこのオフセットや地形影響について評価を行うことを最終目的としている。昨年度はTVD法によるソルバを開発し安定性を評価したが、計算時間ステップが膨大になり計算誤差の累積が大きく安定性に欠けることから、CIP法によるソルバに改良することとした。そこで本年度は2次元、3次元のCIP法ソルバを開発し簡易なモデルでその評価を行うこととした。開発したソルバはCCUP法を基にしたソルバに非定常問題に対応できるよう重なり格子法を適用し、停止したトンネル空間と移動する列車周りの空間を表現し、重なる空間を補間しつつ解析ものとした。開発したソルバは、TVD法による方法と比較し、少ない計算回数で重なり部分において満足できる精度で解析できることを確認した。一方で、トンネル空間モデルで本来空間外に広がってゆくべき音波がモデル境界において反射し、トンネル入り口周辺に放射する音波の時間波形の解析をするにあたり精度を低下させるなど大きな障害になっている。そこで現在は完全無反射条件の設定方法を検討しているところである。成果発表については、無反射条件の設定などに問題があったためまだ行っていないが、この問題を改善したうえで22年度に発表を行う予定である。前年の結果よりTVD法では安定性が悪く列車の突入時のシミュレーションを行うことができなかったため、本年度はソルバをCIP法によるものを新たに開発しなおし、3次元トンネル突入シミュレーションを行うこととした。ソルバはCIP-CSL法によるものとして、高速列車のトンネル突入の過程をシミュレーションできるように重なり格子法によるものを開発した。また、シンプルなトンネル突入条件でその有用性について評価した。トンネル突入時のトンネル入り口からの圧力波の放射過程をイメージ化することはできた。一方で無限境界が十分に設定できず、計算エリア端部からの反射波が生じ、長時間におけるシミュレーション、特に列車速度が低速の場合におけるシミュレーションに問題が生じた。圧力波の放射速度(音速)及び拡散による減衰について実際との開きが比較的大きいものとなった。本研究では、列車軌道のトンネル中心からのオフセットがトンネル突入波に影響を与えるかについてのシミュレーションを行った。トンネル入り口近傍に於いて、トンネル壁に近い側に於いて圧力波振幅が大きくなる傾向が見られた。しかしながら、トンネル入り口から距離が離れた地点に於いては、圧力減衰が適切ではないため模型実験などと比較し誤差を生じた。また、地形影響については、トンネル入り口の傾斜影響について評価を行い、傾斜が大きくなるに従いトンネル入り口の壁面に沿った方向の放射が強くなる傾向を得た。
マウス生殖細胞におけるメス性決定分子機構の解明

メス分化におけるBMP-SMAD4の機能を解析するために、single cell-RNA-Seq(scRNA-Seq)を用いて、BMP-SMAD4シグナルが活性化しする時期について検討した。その結果、メス分化に関与しているもう1つのシグナルであるRA-STRA8が活性化する前の生殖細胞でBMP-SMAD4シグナルが活性化していることが確認できた。このことはBMP-SMAD4シグナルがメス分化のトリガーであるという考えを支持する。SMAD4の標的細胞を同定するため、1. Smad4-KOにおける発現変動遺伝子、2.メス生殖細胞で発現が高い遺伝子、3. ChIP-SeqのデータベースであるChIP-Atlasから得たSMAD4の推定標的遺伝子のリストを比較し、13全てのリストに含まれる遺伝子22個を同定した。これらの遺伝子はBMP-SMAD4によってメス生殖細胞で発現が誘導されている遺伝子と予想される。これらの遺伝子が生殖細胞で実際にBMP-SMAD4によって制御されているかはChIP-qPCRなどを行い確認する。同定した22個の遺伝子がメス分化を制御するか解析するため、キメラ解析の系を利用してStra8との多重KOでオス分化マーカーであるNANOS2の発現を解析することを目指す。キメラ解析のために、申請者はES細胞を用いてStra8-KO細胞を作成し、多重KOを可能な環境を整えた。このStra8-KO ES細胞やWT細胞を用いて候補遺伝子のKOを作成し、表現型解析を行っている。候補遺伝子の中にはいくつかのファミリー遺伝子が含まれており、機能が重複していることも予想されるが、キメラ解析系は多重KOを簡便に行うことができる系であることから、メス分化が複数の遺伝子によって制御されている場合でも、責任遺伝子を解明することが期待できる。当初は、生殖細胞内でのSMAD4の標的遺伝子をChIP-Seqを行い、Globalに行うため、生殖細胞で特異的にTag付SMAD4を発現するマウスを作成し、実験を行う予定であったが、発現が生殖細胞で適切に誘導する事が出来なかった。そこでChIP-Seqの公共データベースであるChIP-Atlasを用いる事で、SMAD4の推定標的遺伝子を同定した。今後これらが実際にSMAD4の標的であるかを、ChIP-qPCRなどを行い、確認する必要がある。生殖細胞のメス化制御候補遺伝子の絞り込みは、ほぼ終了しているため、予定通り、キメラ解析の系を用いて、候補遺伝子について機能解析を行い、責任遺伝子の同定を行う。想定したSMAD4の標的候補遺伝子について、実際にメス分化課程に置いてSMAD4によって直接制御されているのかを確かめるため、SMAD4に対するChIP-qPCR等を行う事で、直接の標的遺伝子をさらに絞り込む。同定された候補遺伝子について、その発現パターンやKO表現系の解析から、メス化遺伝子の同定とメス化制御機構の解明を目指す。候補遺伝子には、単純KOで胎生致死を示す遺伝子が含まれているため、キメラ解析の系を利用して表現系の解析を行う。メス分化を制御する遺伝子をKOすると、生殖細胞がメス生殖巣であってもオス分化すると予想される。オス分化の指標として、オス分化制御因子として知られるNANOS2の発現を確認する。KOによってNANOS2の発現を誘導できた遺伝子がメス分化制御を担うと予想されるため、機能解析を行うことで生殖細胞メス分化機構の解明を目指す。機能が重複すると考えられる遺伝子群については、多重KOによる表現系解析も並行して行う。

そこでChIP-Seqの公共データベースであるChIP-Atlasを用いる事で、SMAD4の推定標的遺伝子を同定した。今後これらが実際にSMAD4の標的であるかを、ChIP-qPCRなどを行い、確認する必要がある。生殖細胞のメス化制御候補遺伝子の絞り込みは、ほぼ終了しているため、予定通り、キメラ解析の系を用いて、候補遺伝子について機能解析を行い、責任遺伝子の同定を行う。想定したSMAD4の標的候補遺伝子について、実際にメス分化課程に置いてSMAD4によって直接制御されているのかを確かめるため、SMAD4に対するChIP-qPCR等を行う事で、直接の標的遺伝子をさらに絞り込む。同定された候補遺伝子について、その発現パターンやKO表現系の解析から、メス化遺伝子の同定とメス化制御機構の解明を目指す。候補遺伝子には、単純KOで胎生致死を示す遺伝子が含まれているため、キメラ解析の系を利用して表現系の解析を行う。メス分化を制御する遺伝子をKOすると、生殖細胞がメス生殖巣であってもオス分化すると予想される。オス分化の指標として、オス分化制御因子として知られるNANOS2の発現を確認する。KOによってNANOS2の発現を誘導できた遺伝子がメス分化制御を担うと予想されるため、機能解析を行うことで生殖細胞メス分化機構の解明を目指す。機能が重複すると考えられる遺伝子群については、多重KOによる表現系解析も並行して行う。
花粉を介した植物への新しい遺伝子導入法の開発

本研究では、新しい植物の形質転換法の確立を目指す。これまでに、シーケンス技術の革新やゲノム編集技術の出現により、多様な植物種、作物種の遺伝子改変が理論上可能となった。しかし、多くの植物種で使える簡便な形質転換系が存在していないため、細胞内への遺伝子やタンパク質の導入は依然として困難である。本研究では、寄生植物コシオガマを材料に、花器官にアグロバクテリウム菌液をかけることにより花粉への遺伝子導入を促し、遺伝子導入花粉を用いて次世代種子への安定的な形質転換を行う方法の開発を行う。
金属クラスターのバイオケミカルコーディング

次世代触媒として期待される金属クラスターの構成原子数や化学組成を、プログラムのコードに基づき自在に生成できる新技術「金属クラスターのバイオケミカルコーディング」の実現が目的である。本提案は、設計図に基づき3Dプリンターが物体を形作るのと同様、オンデマンドで多品種のクラスターを精密に形成する、従来法にないアドバンテージを持つ。本研究を「クラスターのケミカルコーディング」にむけた概念実証(PoC)と位置づけ、合金クラスターの自動合成を目指した研究を行う。
食料品店・飲食店に関する全国規模の地理的情報データベースの開発と疫学研究への適用

食環境データセット(店舗名と住所をもとに開発)と既存の女子学生のデータセット(約300の市区町村に居住する約1000人)を用いて、食環境と栄養素摂取量(24時間畜尿による)との関連を検討した。近隣に駄菓子屋/パン屋が多いひとほど、尿中カリウム排泄量が少なく、尿中ナトリウム・カリウム比が高かった。また、米屋が多いひとほど、カリウム排泄量が少なく、スーパー/食料品店が多いひとほど、カリウム排泄量が多かった。さらに、八百屋が多いひとほど、ナトリウム・カリウム比が低かった。日本全国の電話帳データ(個人名を除く。約770万件)を用いて、食環境のデータベースの開発に手した。しかし、データ量と作業量が膨大であり、また、電話帳データは毎年更新されていくことを考慮して、まずは、既存データ(約300の市区町村に居住する約1000人の女子大学生の横断研究のデータ)の解析に必要とされる地域のみ(約137万件)について、この作業を行った。電話帳データのうち、重複している店舗情報を削除したうえで、店舗の住所情報(および各対象者の自宅住所情報)を、アドレスマッチングを用いて緯度・経度情報に変換した。また、それぞれの店舗を、店舗名をもとに、事業所・企業統計調査産業分類に従って分類した。今回使用した分類は、百貨店、総合スーパー/各種食料品小売業(スーパー/食料品店)、食肉小売業(肉屋)、鮮魚小売業(魚屋)、野菜・果実小売業(八百屋)、菓子・パン小売業(駄菓子屋/パン屋)、米穀類小売業(米屋)、コンビニエンスストア(コンビニ)、および外食店(レストラン、喫茶店など)である。各対象者の自宅から直線距離で0.8km以内に存在する食料品店および飲食店の店舗数を算出し、この変数を近隣の食料品店および飲食店の利用可能性(neighborhood availability)とした。このようにして開発した食環境データと既存の女子大学生のデータセットを用いて、食環境と食品および栄養素摂取量(自記式食事歴法質問票および24時間畜尿による)との関連を検討した。考えられる交絡要因を調整した結果、近隣に駄菓子屋/パン屋が多いほど、尿中カリウム排泄量が少なく、尿中ナトリウム・カリウム比が高かった。また、米屋が多いほど、カリウム排泄量が少なく、スーパー/食料品店が多いほど、カリウム排泄量が多かった。さらに、八百屋が多いほど、ナトリウム・カリウム比が低かった。一方、近隣の外食店の店舗数と食事摂取量とのあいだには明確な関連はみられなかった。約770万件)をもとにして、店舗の住所情報を、アドレスマッチングを用いて緯度・経度情報に変換した。それぞれの店舗を、店舗名をもとに、事業所・企業統計調査産業分類に従って分類した。各対象者の自宅から直線距離で0.8km以内に存在する食料品店(スーパー/食料品店;肉屋;魚屋;八百屋;駄菓子屋/パン屋;米屋;コンビニ)と外食店の店舗数を算出し、この変数を近隣の食料品店および飲食店の利用可能性(neighborhood availability)とした。このようにして開発した食環境データと既存の女子大学生のデータセット(約300の市区町村に居住する約1000人)を用いて、食環境と食品および栄養素摂取量(自記式食事歴法質問票および24時間畜尿による)との関連を検討した。さらに、八百屋が多いほど、ナトリウム・カリウム比が低かった(Br J Nutr 2010 ; 104 : 1043-50.)。一方、近隣の食料品店および外食店の店舗数と食事摂取量とのあいだには明確な関連はみられなかった(Nutr Res 2010 ; 30 : 565-73.; J Nutr Sci Vitaminol 2011 ; 57 : 87-94.)。
13世紀北シリアにおける地方史叙述とウラマー

本研究では、前近代シリアにおける地方史叙述の特徴を明らかにする研究の一環として、13世紀の北シリア地方史の重要な作品であるイブン・アルアディーム著『アレッポ史の探究』を取り上げ、そこに収められた伝記集の情報を分析した。まず、各伝記項目から伝記対象人物の生没時期、経歴などの情報を抽出し、データベース化する作業に取り組んだ。全伝記項目を処理する計画であったが、予想以上に作業に手間取り、約2,100項目の伝記のうち618項目のみデータベース化を終えた。データベース化した情報を分析した結果、同書の伝記項目数は、著者の同時代である13世紀に近づくにつれて単純に増加していくわけではなく、910世紀が1213世紀と並んで多いことが判明した。さらに、伝記の対象となった人物の経歴を分析し、時期による伝記対象者の社会的属性の傾向と北シリアをめぐる政治・社会状況の関連を考察した。その結果、たとえば以下のような点が明らかになった。9世紀の項目には特に軍人の伝記が目立つ。その背景として、この時期にシリア辺境をめぐってアッバース朝がビザンツ帝国と軍事衝突を繰り返していたことが指摘できる。一連の戦闘に関与した軍人の伝記が収録され、当該期の伝記項目数を押し上げることにもなった。また、1213世紀にはさまざまな分野で活躍するウラマー(学者・知識人)の伝記が急増する。これは、当時シリアを治めていたザンギー朝とアイユーブ朝の下で進められた学院の設立や司法制度の再編などによって、ウラマーの活躍の場が拡大したことの反映とみられる。本研究においては『アレッポ史の探究』に含まれる伝記のうち3割弱について分析したに過ぎないが、同書がイスラーム創始期の7世紀から13世紀に至る北シリアに関する伝記情報を幅広く収め、その情報から各時期の状況を読み取ることができる重要な史料であるということは明らかにし得た。(1)主たる研究対象である『アレッポ史の探究』の大部分は伝記集から成るため、まず先行研究や他の伝記集を参照しながら、アラブ=イスラーム文化における伝記叙述の歴史とその様式についての理解を深めた。その結果、アラビア語伝記文学の歴史を考える上で、イスラーム以前からの伝記叙述の伝統とイスラームの登場と普及に伴うハディース(宗教的伝承)学の影響との双方を考慮に入れなくてはならないことを確認した。また、前近代のアラビア語伝記文学における人物描写は、非常に類型的で人物の内面を描き出すことはまれであることも確認した。(2)『アレッポ史の探究』のデータベース化の準備として、この書物の続編として執筆された中規模の地方史・伝記集であるイブン・ハティーブ・アンナースィリーヤ著『アレッポ史における選り抜きの真珠』を対象として、伝記項目となっている人物の名前に限って情報の抽出をおこなった。その結果、人物名に限っても、肩書きや説明的な文言の挿入などがデータベース化する際に問題になる等といった点が明らかになってきた。『アレッポ史における選り抜きの真珠』はいまだ校訂本が出版されておらず、写本の複写物を取り寄せて検討した。その作業の中で、特にオクスフォードのマートン・カレッジ図書館所蔵本(Ms.Codd.Or.XI-XIV)とパリのフランス国立図書館所蔵(Ms.Arabe 2139)の2点の写本を選んで比較検討した。その結果、前者は全4巻がすべて揃っているものの書写生のミスと思われる遺漏がかなり見られる写本であり、一方後者は、第3巻しか残っていないものの、著者の草稿と近い関係にある重要な写本であることが明らかになった。(3)年度途中の採択であったため、以上のような予備的な研究を実施するにとどめた。

1.主たる研究対象である『アレッポ史の探究』のデータベース作成作業は、計画よりも遅れ気味である。本年度は全体の20-30%のデータベース化を目指していたが、本書の伝記集部分に項目として立てられている人名の入力作業に予想以上に時間がかかり、その作業の一部を次年度に持ち越すことになった。したがって、データベース化の本格的な作業は、次年度以降に進めることになる。2.『アレッポ史の探究』を北シリアの歴史叙述の流れの中に位置づける作業の一貫として、地方史史料に見える宗教施設のデータを抽出し分析を試みた。対象としたのは、本研究が注目する13世紀を含む、12世紀から15世紀までである。その結果、13世紀末までと14世紀以降では、宗教施設をめぐる状況に変化が見られることが明らかになった。明らかになった点は以下の通りである。(1)施設数の変化について見ると、宗教施設の総数は時代を下るに従って徐々に増えていったが、施設の種類ごとに違いが見られた。13世紀前半までに急増したマドラサなどの学院は、13世紀後半以降のマムルーク朝時代には新設数が大きく減少した。他方、14世紀以降は、ジャーミィ(金曜モスク)が急増した。(2)設立者の社会層については、13世紀半ばまでは支配者層が圧倒的に多かったが、マムルーク朝時代になると、支配者層以外の設立者の割合が増加する。宗教施設の設立が、社会的に広がっていったようである。(3)14世紀以降は、宗教施設の機能にも変化が見られるようになる。ジャーミィと学院が併設されるというような複合化が進む一方で、学院に付随していた墓廟が独立して建設されるなど、複合化と分化という2方向の動きが見られるようになる。1.主たる研究対象である『アレッポ史の探究』のデータベース作成作業は、計画よりもかなり遅れている。本書の伝記集部分に項目として立てられている人名の入力作業が8月にようやく終了したが、データベース作成は見込み通りには進まなかった。最終的には、本年度中に全体の約10%の作業が終了した。2.『アレッポ史の探究』を北シリアの歴史叙述の流れの中に位置づける作業の一貫として、昨年度に引き続き、地方史史料に見える宗教施設のデータを抽出し分析を試みた。本年度は、12世結から15世紀までを対象に、宗教施設の運営規定について分析を進めた。その結果、明らかになった点は以下の通りである。(1)ワクフ財源の大部分は、アレッポ市街の商工業施設や公衆浴場やアレッポから50km圏内の農地などであった。(2)施設の設立や維持に中心的な役割を果たしたのは、アレッポの総督や住民という現地に直接利害関係をもつ人々であった。(3)以上のよこうに、宗教施設の設立・維持は一地域内で完結する傾向にあり、政治的には中央集権化が進んだマムルーク朝においても、地方都市の宗教施設の設立・維持に関しては、カイロのスルターンの関与は少なかった。この傾向は、シリア中部のダマスクスにも共通するが、聖地エルサレムは現地に直接利害関係を持たない設立者を多く惹きつけた点で際立っていた。ただし、宗教施設の財政基盤の大半が地城内にあったという点では、エルサレムも同じであった。本年度の研究成果は現時点では未公表であるが、成果の2についでは『東洋史研究』第66巻
ストレス及び虚血に応答する蛋白質・遺伝子に関する法医分子病理学的研究

1.虚血心筋細胞内情報伝達系と細胞死、細胞障害に関する研究:ラット潅流心を用い、再潅流中に生成する一酸化窒素(NO)がProtein Kinase C(PKC)isoformを活性化し、収縮不全を軽減することを見出した。また狭心症発作後に心筋梗塞が起こりにくい現象のモデルであるIschemic Preconditioningに関与するPKC isoformを同定した。さらに、心筋由来培養細胞を用い、虚血再潅流によりPKC-ζ-PI3kinase-MAP kinase-c-fosのカスケードが活性化し、アポトーシスによる細胞死を抑制することを見出した。また、MAP kinase family酵素の新規の活性化機構の一端を解明した。2.熱ショック蛋白(HSP)27、MKBP等のsmall HSPが心筋の虚血に伴い筋原繊維に移転すること、また出生直後一過性に増加することを見出した。HSPはプロテアソーム感受性の転写因子により誘導を受けること、既知の転写因子とは異なる転写因子により、発現が調節されることを見出した。3.情動ストレスによる早期反応遺伝子・細胞内情報伝達系活性化:ラットの拘束ストレスモデルを用い、α,β-アドレナリン受容体を介するMAP kinase活性化と早期反応遺伝子誘導機構の一端を解明した。4.ラットの冠動脈閉塞解放による心筋梗塞モデルにおいて、虚血がMAP kinaseを再潅流がJun kinaseを活性化し、アポトーシスがネクローシスと独立に起こることを示した。1.虚血再灌流時、一酸化窒素(NO)によるProtein Kinase C(PKC)isoform活性化:ラット摘出灌流心にNO産生酵素阻害剤L-NAMEを虚血時または再灌流時に流し、PKC isoformの転移と左心室内圧を調べた。その結果、心筋の虚血再灌流時生成される一酸化窒素(NO)が直接PKC isoformを活性化転移し、再灌流による心筋収縮不全を抑制する、すなわち、NOは心筋に対して保護的に働くことが示された。2.虚血プレコンディショニング(Ischemic Predonditioning;IP)に関与するPKCisoform反復する狭心症(短時間虚血)により心筋梗塞(長時間虚血)に対する保護効果が生じることが臨床的・実験的に確かめられていて、PKCの関与が注目されている。ラット摘出灌流心に短時間虚血再灌流反復(IP)処置するとPKC-α,δ,εが膜分画に転移(活性化)するとともに、続く20分虚血後30分再灌流による収縮不全を改善する。このIP効果はPKC阻害剤でブロックされる。IP処理の条件を種々修飾し、PKC isoformの転移と収縮不全改善とを比較すると、IPの保護効果には、PKC-δまたはεのみで十分であることがわかった。3.虚血再灌流によるMAP kinase(MAPK)活性化とアポトーシス抑制:虚血時MAPKが細胞質から核に移行し、再灌流時活性化されてc-fos mRNAを誘導した。心筋由来培養細胞において、阻害剤とアンチセンス処理などを用いて、低酸素再酸素化により、PI3-kinase,PKC-ζ,MAPK活性化酵素(MEK),MAPKが次々に活性化されることによって、アポトーシスによる細胞死を抑制することが明らかになった。2.熱ショック蛋白(HSP)27、MKBP等のsmall HSPが心筋の虚血に伴い筋原繊維に転移すること、また出生直後一過性に増加することを見出した。
ミネラルコルチコイド誘発性高血圧におけるNa^+/H^+交換輸送体の役割

アルドステロンによる血管平滑筋細胞Na^+-H^+交換輸送体への影響を検討した。SDラットの胸部大動脈より酵素法にて中膜平滑筋細胞を単離培養後、継代数10代以下の細胞を実験に用いた。細胞内pH(pHi)測定用蛍光色素であるBCECF/AMを用いて細胞内を酸性化した後のpHi回復速度(dpHi/dt)を測定しNa^+-H^+交換輸送体の活性を解析した。細胞内酸性化後のdpHi/dtは、Na^+-H^+交換輸送体の阻害薬であるEIPAにてほぼ完全に抑制され、一方、アルドステロン1μMによりコントロール群と比較してdpHi/dtは3時間後より上昇し始め、24時間後もその増加が持続された。血管平滑筋細胞Na^+-H^+交換輸送体の活性化を示すdpHi/dtの上昇は、3時間負荷(短時間負荷)ではミネラルコルチコイド受容体および蛋白合成を介さずに、一方、24時間負荷(長時間負荷)では受容体および蛋白合成を介して起こることが判明した。また、両者ともプロテインキナーゼCの活性化に依存性がみられた。このようにアロドステロンは血管平滑筋細胞においてNa^+-H^+交換輸送体を短時間負荷と長時間負荷で異なった機序により活性化し血管機能に影響を与えることが示唆された。
グリセリンを原料とするポリカーボネート合成

バイオディーゼル燃料製造の避けることのできない副生物として、ここ数年、グリセリンの商業生産がかなり増大してきた。グリセリンの効果的な利用として、ポリカーボネート原料として使われるグリセロールカーボネート(4一ヒドロキシメチルー2一オキソー1,3一ジオキソラン)のグリセリンからの新しい合成を検討した。グリセリンの、DMF中、80°C、1.0MPaの一酸化炭素を用いた硫黄によって促進されるカルボニル化反応と臭化銅(II)による酸化反応を組み合わせることによって、グリセロールカーボネートを好収率で合成する簡便な方法を開発した。さらに、少し過剰量のグリセリンの、DMF中、20°C、0.1MPaの条件下、一酸化炭素と炭酸カリウムを用いるセレン触媒によるカルボニル化反応と、その後、20°C、0.1 Mpaの条件下、酸素による酸化反応によって、グリセロールカーボネートが好収率で得られた。また、一酸化炭素と酸素、3:1の混合気体中、20°C、0.1MPaの条件下で、グリセロールカーボネートの触媒的な合成が達成された。グリセリンは、脂肪酸や石けんの製造工程で副生し、さらにエコ燃料使用拡大の中で、天然油脂を原料とするバイオディーゼル燃料(BDF)の生産の発展に伴って、新しい発生源が加わっている。したがって、副生するグリセリンが余り気味となり、産業廃棄物化することが懸念される事態となっている。本年度の研究においては、グリセリンの一酸化炭素と硫黄を利用したカルボニル化反応と酸化剤による酸化反応を組み合わせて、容易にグリセリンを環状カーボネート(グリセロールカーボネート)に変換する新しい合成反応を開発した。研究代表者は、1989年にTHFを溶媒に用いて、一酸化炭素と硫黄を用いたアルコール類のカルボニル化と塩化銅(II)による酸化反応を組み合わせることによって、加圧条件下、カーボネート誘導体が容易に得られる初期的な報告を行った。しかし、本法においては、高圧条件が必要であるなどの改善すべき点が残っていた。本年度の研究において、一酸化炭素、硫黄を用いるグリセリンのカルボニル化反応において、DMFを溶媒とし、臭化銅(II)を酸化剤とする事によって、比較的低圧条件でグリセロールカーボネートが高収率で得られることを見出した。さらに、グリコール類のカルボニル化反応にも、応用が可能であった。この新規カルボニル化反応によって、グリセリンを容易にグリセロールカーボネートと変換し、これを原料としたポリカーボネート製造に展開できる。すなわち、エチレンカーボネートを中間原料とする旭化成ポリカーボネート製造法に応用すれば、副生グリセリンを原料として利用したポリカーボネート合成の可能性が拓かれた。本研究は、グリセリンを一酸化炭素によるカルボニル化反応によって、環状のカーボネートに変換し、需要の伸びているエンジニアリングプラスチック、ポリカーボネートの原料として利用する新しい戦略を提案するものである。さらに、旭化成ポリカーボネート法において、副生するエチレングリコールを、ポリカーボネート原料へ変換する新しい手法に応用可能である。本研究開発において、現在、開発を進めている一酸化炭素を利用した種々のアルコール類のカルボニル化反応を応用して、一酸化炭素によるカルボニル化反応と酸化剤による酸化反応を組み合わせて、容易にグリセリンを環状カーボネートに変換する新しい合成反応を開発することを計画した。既に、グリセリンからの一酸化炭素・硫黄によるカルボニル化反応による環状カーボネート合成も研究を進めており、今年度、この反応をセレン触媒による反応に発展させた。すなわち、常温・常圧の温和な条件下、セレン触媒・一酸化炭素によるカルボニル化反応と酸素による酸化反応によって、グリセリンを環状カーボネートとし、これを原料としたポリカーボネート製造法が開拓された。本年度は以下の点を中心に研究を進めた。1)セレン触媒によるカルボニル化反応による環状カーボネート合成の収率の向上2)反応条件のマイルド化(常温常圧条件)3)酸化条件の改良(酸素酸化)