hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
三次元造形技術で加工した歯科用金属による新たな歯科医療技術の構築

歯科領域における歯科用金属の成形加工は、歯科精密鋳造法によって確立されてきた。近年のCAD/CAM技術の発展によって、セラミックスやレジン系材料の加工法が劇的に変化しつつあるが、金属材料は未だその域に到達していない。積層造形技術の発展により金属粉末による三次元造形法が紹介され、産業界では今後の普及が期待されているが、歯科医療への応用においては、金属材料の選別、造形物の物性、寸法精度など検討すべき問題点も多く、それらを改善することが課題とされている。本研究は、新たな歯科医療技術に適合した金属材料による製作・加工技術を構築することを目的としている。2018年度は、2種金属(コバルトクロム合金、チタン合金)について諸物性の評価(コバルトクロムは2017年済)ならびに歯冠形状を模した造形試験、試作チタン合金の造形条件の最適化を試みた。チタン合金(Ti-6Al-4V)を用いて鋳造法で製作した試験片の引張強さは約860MPa、積層造形法では約1150MPaであった。表面硬さ(ビッカース法)は、鋳造法で約470Hv、積層造形法では約380Hvであった。鋳造法ではチタンのαケースの影響により表面硬さが大きな値を示したが、積層造形法ではαケースの存在を認めず、表層と内部での硬さ変化に著しい差異は認めなかった。歯冠形状をフルクラウン基準金型をもとに作製したところ、コバルトクロム合金とチタン合金ともに積層造形法でも加工が可能であり各3個のフルクラウン造形物を作製した。積層造形法では加工条件を二通りとしたが、いずれの条件、合金ともに造形試料と基準金型の適合性はタイトであり、造形体は収縮傾向を示した。鋳造法で作製した試料では、コバルトクロム合金、チタン合金ともに基準金型辺縁部での適合性は良好であった。次年以降、造形パラメータの検討により適合性の改善を行う予定である。初年度は既存の歯科用金属であるコバルトクロム合金市販品における歯科鋳造法と積層造形法の物性の差異を検討した。既存品を使用することで、試験片作製も問題なく進行した。2018年度は、試作チタンの試験片作製における加工条件の最適化が極めて困難であったため、やや遂行に遅れが生じた。引き続き、既存金属としてコバルトクロム合金、チタン合金(Ti-6Al-4V合金)および試作チタン合金による造形試験片の製作を試みる。既存合金に関しては概ね解析が終了しているので、試作チタン合金の加工条件設定の検討を早急に進める必要がある。近年のCAD/CAM技術の発展によって、セラミックスやレジン系材料の加工法が劇的に変化しつつあるが、金属材料は未だその域に到達していないのが現状である。従来からの歯科鋳造法と積層造形法で製作した試験片の諸物性を比較検討した。金属はコバルトクロム合金を選択し、鋳造法ではコバルトクロム合金(WiroBond SG)、積層造形法ではコバルトクロム合金粉末(SP2)を使用し、それぞれ試験片(各5)を製作した。鋳造法で製作した試験片の引張強さは約680MPa、積層造形法では約1200MPaであった。表面硬さ(ビッカース法)は、鋳造法で約330Hv、積層造形法では約520であった。以上より、引張強さならびに硬さは積層造形法が鋳造法と比較して、約1.5倍高い値を示した。この違いは、造形法の違いにより金属組織の構造が大きくことなることが要因であることが示唆された。初年度は既存の歯科用金属であるコバルトクロム合金について、歯科鋳造法と積層造形法の違いによる物性を検討した。既存品を使用することで、加工による条件設定の見直しが不要であったため、おおむむ順調に進展した。

鋳造法ではチタンのαケースの影響により表面硬さが大きな値を示したが、積層造形法ではαケースの存在を認めず、表層と内部での硬さ変化に著しい差異は認めなかった。歯冠形状をフルクラウン基準金型をもとに作製したところ、コバルトクロム合金とチタン合金ともに積層造形法でも加工が可能であり各3個のフルクラウン造形物を作製した。積層造形法では加工条件を二通りとしたが、いずれの条件、合金ともに造形試料と基準金型の適合性はタイトであり、造形体は収縮傾向を示した。鋳造法で作製した試料では、コバルトクロム合金、チタン合金ともに基準金型辺縁部での適合性は良好であった。次年以降、造形パラメータの検討により適合性の改善を行う予定である。初年度は既存の歯科用金属であるコバルトクロム合金市販品における歯科鋳造法と積層造形法の物性の差異を検討した。既存品を使用することで、試験片作製も問題なく進行した。2018年度は、試作チタンの試験片作製における加工条件の最適化が極めて困難であったため、やや遂行に遅れが生じた。次年度では、既存金属としてチタン合金(Ti-6Al-4V合金)や試作チタン合金による造形試験片の製作を試みる。特に試作合金では、加工条件設定の新規検討が必須であることから装置を含め、詳細な検討が必要となってくる。引き続き、既存金属としてコバルトクロム合金、チタン合金(Ti-6Al-4V合金)および試作チタン合金による造形試験片の製作を試みる。既存合金に関しては概ね解析が終了しているので、試作チタン合金の加工条件設定の検討を早急に進める必要がある。金属粉末購入のための経費を計上していたが、特別注文品であり年度内の納入が困難であったため、繰越金が発生した。次年度分の金属粉末購入分と併せて、使用予定である。金属試料作製に必要なコバルトクロム合金材やチタン材の購入が少量であったことと、学会発表による旅費を計上していたが日程の折り合いがつかなかったことが原因である。次年度は最終年度であること、試験片の追加作成が見込まれるため、使用計画通りの予算執行ができると考える。
ポリエーテル分子の高効率合成による活性構造と精密機能の解析

赤潮毒ブレベトキシン類やシガテラ毒シガトキシン類に代表される海産ポリエーテル系天然物は、特異で複雑な巨大分子構造と従来の常識を越える極めて強力かつ多様な生物活性を有することから生命科学の関連分野で注目を集めている。しかし、天然からの試料入手が困難な極微量成分であるために、その標的生体分子や作用機構について未解明の化合物が多いだけでなく、それぞれの生物活性発現に必要な構造要因も明らかになっていない。本研究では、これらポリエーテル系天然物および構造類縁体を高効率的に合成し、詳細な構造活性相関を明らかにすることにより、ポリエーテル系天然物の多様な生物活性発現に必要な構造要因を明らかにし、作用機構解明に向けた高機能性プローブの創製と応用へと展開することを目的とした。強力な神経毒性を有するガンビエロールの効率的全合成ルートを応用して、多様な構造類縁体の合成と構造活性相関から、生物活性発現に必要な構造要因を解明した。また、合成化合物を用いた電気生理学実験の結果から、ガンビエロールが電依存性K^+チャネルの特異的な阻害剤であることを世界で初めて明らかにした。電位依存性Na^+チャネルに対するアンタゴニスト活性を有するブレベナールの提出構造に誤りがあることを全合成により明らかにし、絶対立体配置を含めた真の構造を証明した。強力な抗真菌活性を有するガンビエル酸類の9環性ポリエーテル骨格の収束的合成法を開発するとともに、AB環部の合成法を確立した。細胞毒性ポリエーテル化合物ギムノシン-Aの数種類の構造類縁体類を合成し、マウスリンパ腫細胞P388に対する細胞毒性を指標にした構造活性相関研究を行った。その結果、分子末端の2-メチル-2-ブテナール側鎖中の共役アルデヒド構造とポリエーテル骨格の長さが細胞毒性発現に重要な構造要因であることを明らかにした。また、ギムノシン-BのLMNO環部の合成を達成した。赤潮毒ブレベトキシン類、シガテラ毒シガトキシン類やマイトトキシンに代表される海産ポリエテル系天然物は特異で複雑な巨大分子構造と従来の常識を越える極めて強力かつ多様な生物活性を有することから生命科学の幅広い分野で注目を集めている。しかし、天然からの試料入手が困難な極微量成分であるため、その標的分子やその活性発現の分子機構が未同定のままの化合物が多いだけでなく、それぞれの生物活性発現に必要な構造要因もまったく未解明である。本研究では、これらポリエーテル系天然物及び構造改変体を高効率的に合成し、詳細な構造活性相関を明らかにすることにより、ポリエーテル系天然物の多様な生物活性発現に必要な構造を明らかにし、作用機構解明に向けた高機能性分子プローブの設計・合成を目的とした。強力な神経毒性を有するポリエーテル化合物ガンビエロールに関して、味細胞を用いた電気生理学的実験の結果、本化合物がナノモル濃度で電依存性カリウムチャネルを特異的に阻害することを見出した。細胞毒性ポリエーテル化合物ギムノシン類の全合成に関しては既に最初の全合成を報告しているが、フラグメントの改良合成を行い、量的供給が可能な全合成ルートを確立した。また、数種類の合成中間体に対してマウスリンパ腫細胞P388に対する細胞毒性を指標にして構造活性相関を行った。その結果、分子末端の2-メチル-2-ブテナール側鎖中のエナール構造が細胞毒性発現に重要な構造である可能性が明らかとなった。

赤潮毒ブレベトキシン類、シガテラ毒シガトキシン類やマイトトキシンに代表される海産ポリエーテル系天然物は、特異で複雑な巨大分子構造と従来の常識を越える極めて強力かつ多様な生物活性を有することから生命科学の関連分野で注目を集めている。しかし、天然からの試料入手が困難な極微量成分であるために、その標的生体分子や活性発現の分子機構が未同定のままの化合物が多いだけでなく、それぞれの生物活性発現に必要な構造要因もまったく未解明である。本研究では、これらポリエーテル系天然物及び構造改変体を高効率的に合成し、詳細な構造活性相関を明らかにすることにより、ポリエーテル系天然物の多様な生物活性発現に必要な構造を明らかにし、作用機構解明に向けた高機能性プローブの設計・合成へと展開することを目的とした。強力な神経毒性を有し、電依存性カリウムチャネルの特異的な阻害剤であることを明らかにしたポリエーテル化合物ガンビエロールの大量合成を行った。さらに、生細胞内での可視化、結合タンパク質の細胞内での局在を観察するためのに、分子左末端側鎖にフルオレセインを導入した蛍光プローブを合成した。強力な抗真菌活性を有するガンビエル酸類の分子中央部CDEFG環部モデルの収束的合成法を開発した。細胞毒性ポリエーテル化合物ギムノシン-Aの数種類の構造類縁体類を合成し、マウスリンパ腫細胞P388に対する細胞毒性を指標にした構造活性相関研究を行った。その結果、分子末端の2-メチル-2-ブテナール側鎖中のエナール構造とポリエーテル骨格の大きさ(分子長)が細胞毒性発現に重要な構造要因であることを明らかにした。ギムノシン-BのNO環部の合成法を確立した。赤潮毒ブレベトキシン類やシガテラ毒シガトキシン類に代表される海産ポリエーテル系天然物は、特異で複雑な巨大分子構造と従来の常識を越える極めて強力かつ多様な生物活性を有することから生命科学の関連分野で注目を集めている。しかし、天然からの試料入手が困難な極微量成分であるために、その標的生体分子や作用機構について未解明の化合物が多く、それぞれの生物活性発現に必要な構造要因も明らかになっていない。本研究では、これらポリエーテル系天然物および構造類縁体の高効率的合成と詳細な構造活性相関により、ポリエーテル系天然物の多様な生物活性発現に必要な構造要因を明らかにし、作用機構解明に向けた高機能性プローブの創製と応用へと展開することを目的とした。細胞毒性ポリエーテル化合物ギムノシン-Aの構造類縁体類の合成と構造活性相関研究の結果から、分子末端の2-メチル-2-ブテナール側鎖中の共役アルデヒド構造とポリエーテル骨格の長さが細胞毒性発現に重要な構造要因であることを明らかにした。ギムノシン-Bの全合成に向けて、LMNO環部の合成ルートを確立した。電位依存性ナトリウムチャネルに対するアンタゴニスト活性を有するブレベナールの全合成を行い、提出構造に誤りがあることを明らかにした。さらに、提案した改訂構造の全合成により、ブレベナールの絶対立体配置を含めた真の構造を証明した。強力な抗真菌活性を有するガンビエル酸類の9環性ポリエーテル骨格の収束的合成を達成するとともに、AB環部モデル化合物の合成を行った。この過程で、ガンビエル酸のC1C12位の相対立体配置に関して再検討の必要性があることを明らかにした。
DNA-糖鎖コンジュゲートの合成と細胞標的性をもつ新規アンチセンス分子への応用

本研究では、天然に稀に存在する核酸塩基が糖で修飾されたDNAを模倣し、アンチセンス分子と細胞標的性遺伝子導入試薬の二つの役割を同一分子内にあわせもつ安定な分子として、DNA-糖鎖コンジュゲートを開発し、その分子認識特性を明らかにすることを目的としている。今年度はまず、以前我々が開発したジアゾカップリング法によりプラスミドを糖鎖で修飾し、クロマチンリモデリングを模倣したレクチンおよび糖鎖による人工転写制御系の構築を検討した。その結果、糖鎖修飾プラスミドの場合、特異的レクチンを添加することによって転写の抑制が観察された。また最近、DNAを機能分子を規則的に並べるためのmolecular glueとして利用する研究が注目されている。そこで、塩基修飾型オリゴDNA-ガラクトースコンジュゲートを固相法により合成し、その半分ずらした相補鎖とハイブリダイゼーションさせ、自己組織化させることで糖を一定の空間配置でクラスター化することができるのではないかと考えた。コンジュゲートと半分ずらし相補鎖は、45°Cの融解温度を示す二重鎖を形成した。また分子量測定により集合体を形成していることがわかった。このコンジュゲートと半分ずらし相補鎖の1:1溶液をFITC-RCA_<120>溶液に加えると、シグモイド型の濃度依存性を示して結合することがわかった。これは、オリゴDNAの自己組織化にも濃度依存性があるために、ある程度の濃度から組織化が起こり、幾つかのガラクトース残基が協同的にRCAに結合しているためであろうと思われる。この系の特徴は、糖鎖間隔を厳密に制御できることにある。そこで、長さの異なるコンジュゲートを合成し、糖鎖間隔の異なる糖クラスターを構築した。その結果、糖鎖が同一の方向を向いているときのみ、強いレクチン認識能が現れることがわかった。
ヒト瘢痕由来線維芽細胞に対する細胞増殖因子の作用

創傷治癒過程において、様々な要因により、線維芽細胞などを抑制する条件に異常が生じ、肥厚性瘢痕や、ケロイドが形成されると考えられているが、これらの発生原因や治療法に関しては、今だ不明な点も多い。ヒト皮膚線維芽細胞に対する細胞増殖因子や、サイトカインなどの影響について現在まで、様々な報告がなされ、ケロイド形成においても細胞増殖因子や、サイトカインなどの関与が報告されてきた。創傷治癒過程において、何らかの要因により、線維芽細胞などを抑制する条件に異常が生じ、肥厚性瘢痕や、ケロイドが形成されると考えられているが、これらの発生原因や治療法に関しては、今だ不明な点も多い。また、腫瘍壊死因子(TNF)は細胞傷害活性物質と考えられていた。現在では各々に、線維芽細胞や他の様々な細胞に対して多様な生物活性を示すことが報告されている。瘢痕由来の線維芽細胞に対する細胞増殖因子の相互作用としては、それぞれ単独では細胞増殖や、コラーゲン代謝に関して促進作用を示すのに対し、TGFとTNFを併用すると、抑制する作用が見られる。瘢痕形成における細胞増殖因子の関与と解明する上で、有意義であろうと思われる。TGF-βは、最初、肉腫細胞より産生され、腫瘍の増殖に関する物質,形質転換因子として発見され、その後の研究により、様々な組織に線維化をもたらす因子の一つとして注目を集めている。またTNF-αは、様々な組織や細胞において多彩な作用を示し、感染症や炎症性疾患などの反応を引き起こす細胞傷害活性原因物質として注目されている。本研究で我々は、手術時に得られたケロイドおよび周辺正常組織から線維芽細胞を遊出し、細胞増殖因子、特にTransforming Growth Factor(TGF)-βとTumor Necrosis Factor(TNF)-αとの相互作用について、コラゲナーゼの酵素活性とそのメッセンジャーRNA(mRNA)について検討を行った。その結果、ケロイド由来の線維芽細胞においてTNF-α単独刺激ではコラゲナーゼの酵素活性が促進されたのに対し、TNF-αおよびTGF-βの併用によるコラゲナーゼの酵素活性抑制がみられた。またmRNAレベルではTNF-α単独刺激と、TNF-αおよびTGF-βの併用には優位な差が見られなかった。これらの結果は、酵素活性レベルでのTGF-βのTNF-αに対する抑制作用と考えられる。細胞増殖因子によるケロイドに対する治療の可能性が示唆された。
非金属系元素の特性を生かした触媒反応の開発

遷移金属元素を含まない有機ホウ素分子の合成と様々な条件における水素分子に対する反応性について検討した。ビス(ペンタフルオロフェニル)ボリル基をもつトリアリールホウ素化合物は酸素や水に対して極めて不安定であったが,近傍に配位性のピリジンやアミド,ホルミル,エーテルが存在すると,その化学的安定性が増大し,空気中での取り扱いが可能になることを明らかにすることができた。合成した有機ホウ素分子は水素分子に対する反応性を示さなかったが,エーテル型有機ホウ素分子のエーテル酸素のホウ素原子への配位は可逆性をもつことを明らかにすることができ,今後の触媒設計における重要な指針を得ることができた。初年度の知見をもとに,空気や水に対して安定な性質をもつニ種の有機ホウ素化合物,すなわち1.立体障害の大きなメシチル基をホウ素原子上にニつ有する有機ホウ素化合物,2.ピリジン由来の窒素原子を分子内の適切な位置にもつ有機ホウ素化合物に関して,気体状水素の固定化能および触媒的水素化反応への応用を検討した。1および2のいずれの有機ホウ素化合物について,水素圧や反応温度,溶媒の検討を行ったが,ホウ素原子上への気体状水素の固定化はNMRやMassスペクトルにおいて確認できなかった。さらにイミンに対する水素化反応に関してもあわせて検討を行ったが,望みとする反応は進行しなかった。そのため,2のピリジンを分子内にもつ有機ホウ素化合物に対して,様々なブレンステッド酸やルイス塩基,フッ素アニオン,シラン等の添加を行い,有機ホウ素化合物の活性化を試みたが,水素化反応は進行しなかった。これは,ピリジン由来のsp2性窒素原子の孤立電子対がホウ素の空の2p軌道に予想以上に強固に配位しているためであると仮定し,新たな有機ホウ素化合物の合成を検討した。その結果,ホウ素原子の近傍にエーテル性のsp3酸素原子をもつ化合物とホウ素原子の近傍にカルボニル性のsp2酸素原子をもつニ種の新規有機ホウ素化合物の合成に成功した。これらの化合物において,酸素原子とホウ素原子の空間的な距離と置換基が,その化学的安定性に極めて重要であることが現在までに確認できている。したがって,これらを調整することによって,空気や水に対して適度な化学的な安定もち,かつ気体状水素に対して反応性を有する有機ホウ素化合物が見出せることを期待し,気体状水素の固定化と触媒的水素化反応の検討を進める。研究開始初年度はホウ素原子とリン原子または,ホウ素原子と窒素原子を含む「非金属分子」の合成を試みた。光学活性な有機ホウ素化合物としては,面不斉をもつフェロセン誘導体,軸不斉をもつビフェニル誘導体,アミノ酸由来の不斉をもつオキサゾール誘導体の合成を検討した。しかしながら,いずれもホウ素原子の導入が困難であること,さらに合成したトリアリールホウ素化合物が化学的に極めて不安定であり,その単離や精製,分子構造の決定が難しいことが問題となった。そこで水や空気に対して比較的安定な性質を有する有機ホウ素化合物の合成を行うこととした。有機ホウ素化合物の化学的安定性に関する様々な検討を重ねたところ,1.立体障害の大きなメシチル基を少なくともホウ素原子上に2つもつ化合物,または,2.ピリジン由来の窒素原子を分子内の適切な位置にもつ有機ホウ素化合物が水や空気に対して安定性をもつことを明らかにすることができた。このような知見をもとに,ピリジンをもつアキラルな7種のトリアリールホウ素化合物の合成に成功した。また光学活性化合物に関しては,軸不斉をもつビフェニル構造をもつピリジン誘導体の合成を行っており,現在,ホウ素原子の導入を検討している。気体状水素分子に対するピリジンをもつトリアリールホウ素化合物の反応性についても検討を行っており,水素加圧条件(100気圧)や加熱条件,様々な反応溶媒や反応基質に対して水素化反応を行ったが,現在のところ水素付加体は得られていない。これはホウ素の空軌道に対して,ピリジンの窒素原子が強く配位していることが原因として考えられることから,この配位結合を切断するためにブロンステッド酸やルイス塩基の添加物の検討を引き続き行う。従来の触媒的な水素化反応はRhやRu,Irなどの遷移金属錯体を中心として行われてきたが,これらの中心金属は地球上における埋蔵量が乏しく資源として貴重であることから,非金属元素であるホウ素原子を用いた水素化反応の可能性を検討した。研究開始初年度は,触媒的不斉水素化反応の実現を目指して,ビナフチル基のもつ軸不斉を基盤とした有機ホウ素化合物の合成とフェロセンのもつ面不斉を基盤とした有機ホウ素化合物の合成を試みた。しかしながら,いずれもトリアリールホウ素化合物が空気や水に対して極めて不安定であるために,それらの合成や単離が難しいことを確認することとなった。

有機ホウ素化合物を安定化する要因を化合物中に取り込ませることが本研究を実現する上で重要な鍵であると考えた。そこで次年度は,ホウ素原子の空の軌道に相互作用可能なピリジン環を導入した有機ホウ素化合物の合成を検討し,7種のビス(ペンタフルオロフェニル)をもつトリアリール型の有機ホウ素化合物の合成に成功した。当初の予想どおり,これらの化合物は空気や水に対して安定であり,トリアリールホウ素化合物がもつ化学的不安定性の問題を克服することに成功した。しかし,これらの合成した有機ホウ素化合物はいずれも気体状水素に対する反応性を示さなかった。最終年度は,有機ホウ素化合物の化学的安定性と気体状水素に対する反応性を両立する化合物の合成を目指して研究を行った。その結果,ホウ素原子の近傍にsp2およびsp3性の酸素原子を導入すると,有機ホウ素化合物の化学的安定性が保持されることを見出し,あらたに5種のビス(ペンタフルオロフェニル)をもつトリアリール型の有機ホウ素化合物の合成に成功した。これらの化合物は,分子内に存在する酸素原子のホウ素原子への配位の可逆性が確認されており,気体状水素および気体状二酸化炭素に対する反応性について検討を継続している。医歯薬学トリアリール型有機ホウ素化合物が極めて不安定であるため,当初予定していた光学活性をもつ有機ホウ素化合物の合成および同定が困難であった。この問題については,ホウ素原子上の置換基を嵩高くすること(立体保護効果)や分子内の適切な位置にピリジン環などの配位性元素をもつ置換基を持たせることで,空気や水に対して安定であり,取り扱いが容易な化合物の合成を見出すことができた。しかしながら,ピリジン由来のsp2性窒素原子の孤立電子対がホウ素の空の2p軌道に極めて強固に配位しており,この結合を切断することが当初の予想以上に難しく,有機ホウ素化合物の分子設計を見直す必要性が生じたためである。当初の予定であった1.ホウ素および非共有電子対をもつ典型元素を含む「非金属分子」の合成については目的を達成した。検討の結果,重要な知見としてホウ素原子上のアリール置換基の立体的大きさと化学的安定性の関係,およびピリジンの窒素原子のホウ素空軌道への配位による化合物の安定化効果の関係を明らかにすることができた。これらの知見は,より複雑な構造をもつ有機ホウ素化合物を合成するうえで極めて重要な示唆を与えるものである。第二の目標であった水素分子に対する「非金属分子」の反応性と触媒的水素化反応への適用については,肯定的な実験結果が得られていない。すでに気体状水素の固定化については,水素圧や反応温度,その他の反応条件について検討を行っているが,水素の有機化合物への固定化は確認できていない。これは分子内におけるホウ素原子への窒素原子の配位結合が強すぎるためであることが考えられ,今後この結合の開裂させることを中心に添加物についての検討を中心に進める。現在までに他の競合するグループにより,FLPs概念に基づいた気体状水素を固定化し水素化反応に適用可能な有機ホウ素化合物が報告されている。しかしいずれの化合物も空気や水に不安定であるために,その構造は極めて単純なものに限られており,高い機能性を有する有機ホウ素化合物の開発には至っていない。
mRNA分解と小胞体ストレス応答のクロストークによる小胞体恒常性維持機構

小胞体膜局在型エンドヌクレアーゼIreAが、麹菌のアミラーゼ高分泌生産時などの小胞体ストレス条件下においてα-アミラーゼなどのmRNA分解に関与していることが示された。ireA発現抑制株ではα-アミラーゼの生産が著しく抑制されており、IreAによって切断されるイントロンを欠失させたhacAを導入すると、α-アミラーゼ生産が野生株と同等にまで回復した。HacAによって制御されるbipAやpdiAの高発現株においても、α-アミラーゼの生産が有意に回復したことから、unfolded protein responseによる分子シャペロン遺伝子の発現誘導がα-アミラーゼ生産に必要であることが示唆された。マルトースパーミアーゼ遺伝子(malP) mRNAに加え、ジチオトレイトール添加により強制的に小胞体ストレスを誘導した場合には、α-アミラーゼ遺伝子mRNAの切断も生じることが明らかになった。一方で、グルコアミラーゼ遺伝子のmRNAでは切断によって生じる低分子の断片が観察されなかったことから、切断を受けるmRNAに選択性が存在することが示唆された。また、小胞体膜貫通型エンドヌクレアーゼであるIreAの発現を抑制することでmalPやα-アミラーゼ遺伝子mRNA切断断片が生じなくなったことから、IreAによってこれらのmRNAが切断されていることが示された。さらに、野生株ではアミラーゼ生産条件で小胞体ストレスが誘導されていたのに対し、アミラーゼの発現を制御する転写因子(AmyR)の破壊株では小胞体ストレスの誘導が著しく抑制され、amyRの破壊によりmalP mRNAの切断断片が検出されなくなった。以上の結果から、アミラーゼの生産によって誘導された小胞体ストレスによりIreAが活性化し、malP mRNAやα-アミラーゼ遺伝子mRNAを切断することが示された。小胞体ストレスによって発現が誘導されるbipAの発現を調べたところ、アミラーゼ発現条件においてski2破壊株では野生株よりも発現量が増加していた。さらに、終始コドンを持たないnonstop mRNAの分解・翻訳に関わると推定されるHbsA及びDom34とski2との二重破壊株を作成した結果、アミラーゼ生産条件での生育が回復し、bipAの発現量が野生株と同等に低下した。また、ski2とamyRの二重破壊株でも生育が回復したことから、アミラーゼ生産によって誘導される小胞体ストレスが生育の悪化に関与している可能性が示された。malP mRNAに加えてα-アミラーゼ遺伝子mRNAも小胞体ストレス依存的に切断され、これらのmRNA切断がIreAによって行なわれていることが明らかなった。また、ski2破壊株の生育悪化と小胞体ストレスとの関連性を示唆する結果が得られた。以上の結果より、研究計画に示したエンドヌクレアーゼの同定および小胞体ストレスと生育への影響については期待した通りの成果が得られており、順調に進展していると判断できる。一方、研究計画に示した切断によって生じたnonstop mRNA分解機構の解析については、分解に関わると予想されたHbsAおよびDom34の破壊によりski2破壊株の生育回復・小胞体ストレスの緩和が観察されたことから、HbsAとDom34の機能解析を進めることでmRNA切断のより詳細な分子機構を明らかにすることができる可能性が示された。麹菌はマルトース存在条件下でアミラーゼを高生産するが、アミラーゼ生産に伴ってunfolded protein response(UPR)が誘導され、ireAの条件的発現株ではireAの発現を抑制することでアミラーゼ生産条件での生育が完全に失われ、アミラーゼの生産を抑制することで生育が回復したことから、麹菌のアミラーゼ生産条件での生育にUPRが必要であることが示された。しかし、UPRの抑制がアミラーゼ生産に与える影響については不明であったことから、今年度はireA発現抑制株のアミラーゼ生産について解析を行った。ireA発現抑制株のα-アミラーゼ生産を調べた結果、野生株と比較してα-アミラーゼの生産が著しく抑制された。IreAによって切断される20塩基のイントロンを人為的に欠失させたhacAを導入したところ、ireA発現抑制株のα-アミラーゼ生産が野生株と同等にまで回復した。このことからUPRがα-アミラーゼ生産に必要であることが示唆された。さらに、α-アミラーゼ遺伝子の転写産物量を調べた結果、ireA発現抑制株でも強い発現が認められたことから、UPRは転写後の過程においてα-アミラーゼの生産に必要であることが示唆された。ireA発現抑制株においてα-アミラーゼ遺伝子のプロモーターでbipAやpdiAを強制発現させた結果、pdiAを強制発現させた場合において、アミラーゼ生産条件における生育がわずかに回復した。また、いずれの強制発現株においても、α-アミラーゼの生産が有意に回復したことから、UPRによる分子シャペロン遺伝子の発現誘導がα-アミラーゼ生産に必要であることが示唆された。

HbsAとDom34はnonstop mRNA上に停滞したリボソームを乖離させる因子であることが明らかとなっている。HbsAおよびDom34の破壊によりski2破壊株の生育回復・小胞体ストレスの緩和が観察されたことから、切断によって生じたnonstop mRNAの翻訳が生育の悪化と小胞体ストレスの誘導に関わっている可能性が考えられる。そこで、GFP融合MalPを各遺伝子破壊株で発現させ、抗GFP抗体を用いたウェスタン解析により切断断片の翻訳産物の検出を試みる。また、最近の出芽酵母での研究により、nonstop mRNAからの翻訳産物の分解にユビキチンリガーゼLtn1が必要であることが明らかとされたことから、Ltn1オーソログの破壊による生育・mRNA切断・小胞体ストレス誘導への影響について解析を行う。さらに、nonstop mRNAの蓄積と生育および小胞体ストレス誘導への影響の関係性を調べるため、人為的に終始コドンを欠失させたグルコアミラーゼ遺伝子を高発現させ、生育と小胞体ストレス誘導への影響を調べる。応用微生物学実験が順調に進んだこともあり、予定していたよりも試薬類が少なくてすんだため。次年度の実験に使用する消耗品費に充てる。
AE原波形解析による高温構造用セラミックスの割れ,及び相変態の定量検出と強度評価

1.研究目的:構造用セラミックスの開発における最大の課題はその脆性克服にあり、微視割れまたは相変態を利用した靭性の向上が試みられている。本研究では著者らの開発したAE原波形解析手法をセラミックスの破壊試験に適用し、最終不安定破壊以前に生ずるAE信号より三次元位置標定を行ない。放射型式計測により、割れモードを決め、微視割れと変態の区別を行ない、且つ原波形解析により、割れの大きさを定量的に評価し、微視割れの形成と破壊靭性(KIc)の関係を明らかにする。2.計測システムの確立:従来の2チャンネルの波形収録装置を拡大して6チャンネルのAE波形収録装置を完成させている。まず、変換子は擬似音源を用いた定量校正装置を作成し、その応答関数を求めている。一方、媒体のグリーン関数は擬似音源を用いる手法および差分法によるシミュレーションによりITCT試験片について解が得られている。特に信号レベルの小さいセラミックス用に、低ノイズプリアンプを試作している。これらの応答関数を用い、逆たたみ込み積分によりAE原波形を求めるシステムを確立した。同時に、AE波の到達時間差より三次元位置標定を行うプログラムを開発した。3.研究経過:ITCTアルミナの破壊靭性試験に伴い発生するAEを計測し、主き裂進展に先行して生ずる1020μmの微視割れを定量的に検出評価している。また、最終不安定破壊直前には100μm程度の微視割れが生ずることを明らかにしている。この結果より、破壊靭性向上に寄与する有益な微視割れと、最終破壊につながる割れの分類が可能になる。また、6チャンネルの計測によるAE発生の位置標定を行ない、破壊源との対応に成功している。
歩行時の靴による足への拘束力と滑り摩擦量が履き心地に及ぼす影響

靴購入時だけではなく、靴生活において安全で快適、健康な、人に優しい履き心地のよい靴の物理的パラメーターを、拘束力と滑り摩擦力から求めることを目的としている。そこでまず個々様々である消費者の靴購入時の選択要因の実態を把握し明らかにし、履きやすい靴・履きにくい靴について、成人女子を対象に履き心地と痛みをともなう部位についてアンケートを実施することにした。アンケート項目の再検討およびデータ分析:履き心地のよい靴・悪い靴について、拘束力、滑り摩擦力測定と同時に、フェースデータとして収集してきたが、今回、"購入時の選択要因""履きにくい靴の経験的な要因"などについての質問項目の再検討を行った。そして、靴選び(購入)要因抽出のための履き心地に関わる項目を複数回答とし、アンケートデータを以て、データ処理ができるようにアンケート作りを行ない、データ数(サンプル)も多くすることとした。そしてアンケート結果からの考察・検討は、多変量解析法として履き心地の良い靴と悪い靴の判別分析的手法、および履き心地と要因との間で重回帰分析的な手法を考えている。計測値の精度・安定:被験者のフェースデータとして"足長×足幅"を変数とし、その被験者が選択した靴の"靴サイズ(cm)"または"靴幅(E,EEなど)"を従属変数とする。そして、"箱形理論"を取り入れ、この理論が靴選びにも有意であることを明らかにしたい。合わせて、従来のELFシステムセンサ(ニッタ(株))のハンドルをUSBポートに変更・再購入し、歩行実験のデータの再現性を高めた。
「心理的プロセスとしての集団主義」へのアプローチ-日本人とアメリカ人の集団主義の比較を通じて

本研究の目的は、内集団へのアイデンティティー(同一化)と忠誠心の心理過程を日米間で比較し、その差異と同質性を明らかにすることであった。この目的達成のために、本年度は相関研究と実験研究をそれぞれ1つずつ実施するとともに、理論の洗練化を行った。第1の相関研究では、日米の大学生を対象とし、所属大学に対する忠誠心の基礎となる要因を検討した。その結果、予測通り、米国人は、所属大学の地位を高く知覚し、自己と大学全体の同一視が強まるほど、大学に対してより強い忠誠心を感じていた。一方日本人は、他の学生たちとの個人レベルの同一視が強まるほど、強い忠誠心を感じていた。この結果は、昨年の研究の結果と一貫して、米国人の内集団アイデンティティーの心理過程は自己カテゴリー化モデルに当てはまるが、日本人の内集団アイデンティティー過程はネットワークモデルに当てはまるという仮説を支持するものであった。第2研究では、米国と日本の社会構造の違いが内集団アイデンティティー過程の違いを生み出すと仮定し、実験を行った。具体的には、米国は大きな集団間に頻繁に利益葛藤が見られる社会、一方日本はそれが比較的見られにくい社会であり、この異なる社会構造的文脈の中で異なる心理過程が生じるとの仮説を立てた。そこで実験室に二つの社会状況を人為的に作り出し、日本人実験参加者の行動がどのように異なるか検討した。参加者たちは、予測どおり、集団間の利益葛藤がある状況の下では自己カテゴリー化モデルから予測されるような集団行動を示し、一方集団間の利益葛藤がない状況のもとではネットワークモデルから予測されるような集団行動を示した。昨年度及び本年度の研究を総括すると、日米間の異なる集団アイデンティティー過程の存在を確認すると共に、その差異の原因の探求に着手した。本研究の目的は、集団主義的行動や集団同一化(アイデンティティ)の基盤となる心理プロセスを異文化間で比較し、その差異と同質性を明らかにすることである。そのため、本年度は2つの実証研究、及び理論的なレビューを行った。ここでは、実証研究の結果について報告する。第1研究では、日米両国の大学生を対象とし、大/小所属集団に対する集団同一化の程度と、その基礎となる集団知覚要因について検討した。その結果、予測通り、1)小集団に対しては日本人もアメリカ人も強い同一化を持つが、2)大集団に対しては、日本人の同一化がアメリカ人のそれよりも有意に弱いことがわかった。しかし、集団同一化の基礎となる集団知覚要因については、予測と異なり文化差が見られなかった一方、集団サイズの違いによる一貫した差異が見られた。すなわち、両国において、3)小集団同一化の最も強い規定因は、自分以外のメンバーとの個人的つながり知覚であったが、4)大集団への同一化の規定因は、自分と他のメンバーとの類似性知覚であった。これをふまえ、第2研究では、サイズと種類が異なる6種類の内集団に対する同一化の程度とその規定因について検討した。その結果、日本人は、数万人から数億人で構成されるような比較的大きな集団に対してよりも、数人から数百人で構成される比較的小さな内集団に対してより強い同一化を感じているということがわかった。また、そういった同一化を規定するのは、メンバー間の個人的なつながりやメンバー間の助け合いといったメンバー間関係に関する認知であり、研究1の結果とは異なり、大集団においても自他の類似性知覚の効果は見られなかった。アメリカ人と中国人のデータに関しては、現在分析中である。以上の結果は、内集団への同一化というものが、文化的文脈と集団サイズの複雑な関数であることを示唆している。来年度はこの点をより深く検討していく。
コミュニケーション機構の解明に関する研究

本研究においては、コミュニケーションにおける各段階を、トップダウン的に、概念/情報の相互理解、情報表現、表層表現/メッセージ伝達、伝送メディアという階層的なレベルに分けてモデル化し、互いに交流する二つのシステムの各々の持つ知識の間の相互作用として捉えて、高次コミュニケーションのための基本的な機構を解明し、機能を定式化することを目的としている。本年度においては、次の項目について研究を行なった。また、重点領域研究計画班として、公募の4班を加えて2回の研究会を開催した。1.コミュニケーション機構の階層的なモデル化(a)思考と概念の伝達、理解の過程、知識と知識の相互作用、概念レベルと表現レベル、メデイアレベルと伝送レベルの基本的な機能についての考察、(b)概念レベルと表現レベルについて、対話の特性、概念レベルと表現レベルのインタフェース、(c)メデイアレベルと伝送レベルについて、メデイアの特性、メデイアレベルと伝達レベルとのインタフェース、鍵盤入力のインタフェース、複数のアルゴリズムの協調的並列実行。2.知識-知識の相互作用主として、言語を用いた人と機械のコミュニケーションにおける知識処理を対象にして、(a)不特定話者を対象とする日本語音声認識に関して、判別分析及びマルコフモデルを用いる方法の比較検討、(b)統合的自然言語理解に関して、曖昧性に起因する複数の解釈を統合的に判断するシステムの作成、(c)自然言語テキストからの空間情景の復元、(d)知識に関する適当な詳細度を探索する方法としての理論形成、(e)コミュニケーションに着眼した論理3.対話におけるパートナモデル対話の履歴に関する情報を用いて、ユーザの、(a)問題解決力、(b)の表現力、(c)理解・解釈力の観点からとらえたモデル化と機能の定式化。
カルコゲナイドスピネルの圧力誘起絶縁体超伝導体転移機構の解明と新機能創成

本研究により,カルコゲナイドスピネルCuRh_2S_4の超伝導体絶縁体転移機構は,主に2つの起源からなることが分かった。室温においても圧力印可によって伝導が金属的から半導体的た変わるのは金属Ybに見られるバンド縮退の破れによるものであり,さらに低温におけるT*ではCuIr_2S_4でみられる電荷秩序である。低温においては両機構の発現によりキャリアが失われ,超伝導体から絶縁体に転移する。当該転移機構の応用により,新規のSQUID等,全く新規のアクティブデバイスが開発できる。現在,当該新機能を用いた特許を考案中である。物質開発については,CuCrZrS_4,CuCr_2Te_4,CeMg_2(Cu_<1-x>Ni_x)_9等の作製に成功した。CuCrZrS_4は58Kで強磁性へ転移するが驚くべき事に比熱に異常が出ない。転移がスピンの逐次グラス凍結によるもとすると説明できる。CuCr_2Te_4は構造を決定するとともにT_c=324Kにキュリー温度をもつ強磁性体であることが初めて分かった。380から650Kにおよぶキュリー・ワイス則から,有効磁気モーメントμ_<eff>=4.14μ_B/Cr-ion,ワイス定数θ=+357Kをえた。更に低温磁化は,ブロッホのT^<3/2>よびT^<5/2>則を示し,スピンは励起があることも判明した。CeMg2(Cu_<1-x>Ni_x)_9に関し,x=0では2.5Kにx=0.02では1.7Kに大きな比熱異常を観測し,その起源は反強磁性転移であることが分かった。ショットキー型異常の起源は4f電子の結晶場効果であり理論解析の結果,x=0では第1励起状態が60K,第2励起状態が130Kに存在することが判明した。一方,x=0.02ではそれぞれ,78Kと143Kという結果を得た。結晶場分裂幅のx依存性は,銅イオンをニッケルイオンで置換することによって生じる化学圧力による試料圧縮効果によるものと推察できる。1.圧力誘起超伝導体絶縁体転移物質CuRh_2S_4の超伝導状態に関する詳細な情報を得るため,比熱及び圧力下における磁化測定を行った。断熱法による比熱の温度依存性から電子比熱係数(γ=22.93 mJ/K^2mol)と超伝導転移における比熱不連続の大きさΔCを精密測定したところ,ΔC/γT_cの値が2.13とBCS理論からの予想値1.43を大きく上回ることが明らかになった。CuRh_2S_4は超伝導体絶縁体転移することから,その起源を探る上で秩序変数の圧力依存性を知る必要がある。そこで,現有のカンタムデザイン社SQUID磁束計で使用出来るピストンシリンダー型圧力印可試料セルを自作し,反磁性の遮蔽体積分率を測定した。その結果,0.8GPaまでの範囲では,遮蔽体積分率は圧力変化に対し一定であることが分かった。

さらに,外部磁場中で試料に圧力印可することにより,絶対零度上部臨界磁場H_<c2>(0)を見積もると,圧力印可とともに増大しその変化率は,dH_<c2>(0)/dP=5.51kOe/GPaであることが分かった。2.カルコゲナイドスピネル化合物における新物性探索の一環として,CuCrZrS_4およびCuCr_2Te_4の磁性及び各種熱力学量の測定を行った。CuCrZrS_4では,比熱の温度依存性に驚くべき異常な振る舞いが現れることが分かった。磁化・磁化率の測定から,本物質は58Kで強磁性へ転移するが,自発磁化は0.27_<μB>/f.u.と小さく,6K以下の温度で磁化が顕著な不可逆性を示すものの6Kから58Kの温度域では弱い不可逆性を示す。緩和法により比熱の温度依存性を測定したところ,実験法の誤差範囲内で強磁性転移温度の周辺に全く比熱の異常が現れないことが分かった。この原因として,次の2つのシナリオを想定して解析を進めている。一つ目は,LaCrSb_3で初めて示唆されているような局在と遍歴スピンの共存及び転移点以上の温度領域における局在スピンの異常なポーラライゼーションによる効果。もう一つは,スピンの逐次グラス凍結である。一方,本研究においてCuCr_2Te_4が326Kにおいて強磁性転移することを見出した。4.2Kから比較的高温の250Kまでの温度域で磁化がプロッホ則T^<3/2>およびT^<5/2>則に従うスピン波励起を観測した。圧力誘起絶縁体超伝導体転移カルコゲナイドスピネルCuRh_2S_4関連新物質における新機能の探索を開始した。1.チオスピネルCuCrZrS_4の純良多結晶の作製に成功した。Cu(99.99%),Cr(99.99%),Zr(99.9%),S(99.999%)をストイキオメットリクに秤量し石英管のなかで1023K,7日間,固相反応を行い粉末状試料をまず作製した。それをアスペクト比1:5で矩形の棒状に1023K,2日間シンターすることにより純良多結晶を得た。この試料に対して,dc磁化率,磁化および比熱の測定を行った。磁化率は,QD社MPMS SQUID磁束計を用い,2から300Kの温度域でゼロフィールドクールおよび100Oeのフィールドクールの条件で測定した。磁化は,2から120Kの温度域で-45kOeから+45kOeまで磁場を変化させて測定した。等圧比熱は,1.8から150Kの温度域で,QD社PPMSを用いて熱緩和法により測定した。本研究の結果,この物質における強磁性的振る舞いは,通常の長距離強磁性秩序に起因するものでは無いことが判明した。dc磁化率および磁化から,Tc*=51K以下で0.36μB/f.u.(atT=0K)の小さい自発磁化をもつ強磁性的振る姪となることを確認した。温度降下とともにdc磁化率の不可逆性がTc*で現れるが,更に温度を下げるとT_f=6Kにおいて磁化率が急激に増大する。比熱は,驚くべき事に測定温度範囲1.8から150Kにおいて,磁気転移に特徴的な異常が全くない。これらの起源に関する早急な解明が必要である。2.固相反応法により,新物質テルライドスピネルCuCr2Te4の多結晶作製に成功した。X線回折実験,比熱,dc磁化率および磁化の測定を行った。構造は,格子定数a=11.134Aの立方晶スピネル構造である。さらに,T_C=324Kにキュリー温度をもつ強磁性体であることが初めて分かった。380から650Kにおよぶキュリー・ワイス則から,有効磁気モーメントμ_<eff>=4.14μB/Cr-ion,ワイス定数θ=+357Kをえた。更に低温磁化は,ブロッホのT^<3/2>およびT^<5/2>則を示し,スピンは励起があることを示唆している。幸い,昨年度まででほぼ当初の計画を達成することが出来た。
X線および活性酸素による適応応答の誘導と致死,突然変異原性DNA損傷修復の機構

(1)電離放射線や活性酸素(O_2、H_2O_2、・OHなどの酸素分子の還元過程で生じる反応性の高い中間生成物)の突然変異原性DNA損傷の同定と突然変異誘発機構について研究を行った。その結果、チミングリコ-ル、APサイトさらに8ーヒドロキシグアニンが主要な突然変異原性損傷であるという事実を明らかにすることができた。とくに、大腸菌のmutM変異株では8ーヒドロキシグアニン(8ーohG)を認識するDNAグリコシラ-ゼが欠損しており、好気的条件で培養するだけで生成している活性酸素によってDNA上に生じた8ーohGの修復ができないため、GC→TAトランスバ-ジョンの頻度が高くなること、X線や過酸化水素でもこの型の塩基置換の頻度が高いことが分かった。さらに、X線の致死作用に対してもmutM変異株の感受性は高い結果が得られた。mutM変異株の抽出液中には実際に8ーohGーDNAグリコシラ-ゼ活性が欠損していることを明らかにすることができた。(2)活性酸素による遺伝子発現とその機構についてもいくつかの新知見を得ることができた。すなわち、活性酸素で誘導される遺伝子にはO_2あるいはH_2O_2それぞれによって特異的に誘導されるものがあること、さらに過酸化水素誘導性遺伝子の発現を正に調節する遺伝子oxyRをクロ-ニングし、その解析とOxyRタンパク質の純化を行い、OxyRタンパク質によるoxyRレギュロンの発現調節機構を明らかにした。また、新しいO_2誘導性のsoi遺伝子をlacZとの融合遺伝子として分離することにも成功した。soiーlacZこの発現誘導は、oxyR遺伝子およびrecA遺伝子には依存性が見られなかったが、sodA(MnーSOD遺伝子)やnfo(エンドヌクレア-ゼIV遺伝子)などの調節遺伝子であるsoxRの欠損株(soxRーTn10)では、soi遺伝子の発現誘導は8種ともに起こらなかった。得られた結果と考察:(1)大腸菌の種々のDNA修復欠損株のX線および過酸化水素感受性を比較した結果、xth/nfo(それぞれはexonucleaseIII、endonucーleaseIV欠損)二重変異によって致死、突然変異誘発作用に対して高感受性になった。また、nth変異体(endonucleaseIII欠損)では致死感受性は正常であるが、突然変異誘発頻度の増大が見られた。これらの結果は、二重鎖切断に加えて、これらの酵素が本来認識・修復しうるAP部位や3'ブロック損傷が致死性かつ突然変異原性のDAN損傷であること、さらにチミンの分解物も突然変異を引き起こすことを示唆している。(2)大腸菌でのDNAの酸化的損傷の修復経路は、xth/nfo遺伝子の働きを必要とせず、直接DNApolymeraseが修復する場合、xth/nfo産物がそれぞれ反応した後でpolymeraseが修復できるようになる場合およびxth/nfo遺伝子の作用のみ必要とする場合など、損傷の種類や互いの相互作用で明らかに異なり、いわゆる多重経路で修復されることが分かった。(3)X線や活性酸素で生じるグアニンの損傷である8ーヒドロキシングアニンを液クロ/電気化学検出器(本研究費で購入)で分析し、大腸菌抽出液中にこの損傷を除去する酵素活性を同定することに成功した。(4)大腸菌の過酸化水素誘導性遺伝子の発現を調節するoxyR遺伝子をクロ-ン化し、このタンパク質(OxyR)を純化精製した。試験管内反応で、OxyRがそのレギュロン遺伝子のプロモ-タ-領域に結合すること、自らの発現に対しては抑制することを明らかにした。(5)大腸菌のス-パ-オキシド(O^ー_2)

誘導性の遺伝子(soi)を分離する試みを行い、8個の異なる遺伝子が分離できた。それぞれは、従来からO^ー_2誘導性であることが分かっているsodAやnfoとは全く違う新しい遺伝子であることを明らかにした。(6)酸素スレレス以外の他のストレスでもsodA遺伝子は誘導されること、その原因は膜に存在する電子伝達系の乱れの招来と関連していることを膜作用試薬を用いた研究から明らかにした。得られた結果はつぎのとうりである。(1)大腸菌のmutM変異株では、X線や過酸化水素による致死および突然変異誘発効果に対する感受性が増大する。とくに、GCからTAへのトランスバ-ジョンの頻度が著しく上昇する。X線や活性酸素の作用でDNAのグアニン塩基の8位の炭素にOHラジカルが付加反応を起こして8ーヒドロキシグアニン(8ーohG)が生成することが分かっているが、mutM変異株の抽出液には、この8ーohGを修復するグリコシラ-ゼ活性は欠損していることを明らかにした。しかも、8ーohGの異性体の1つは本来のシトシン(C)とではなくアデニン(A)と塩基対を形成することも分かった。したがって、これらの結果から、8ーohGはDNAの酸化的損傷のうち8ーohGは主要な突然変異誘発性損傷であることを証明することができた。(2)sodA遺伝子は本来ス-パ-オキサイド誘導性であるが、熱ショックでも酸素依存的に誘導される。この原因は熱により膜存在の電子伝達系の乱れに伴うス-パ-オキサイドの異常産生であると仮定し、同様の作用を示す膜作用試薬で処理した細胞で、やはり酸素依存的にsodA遺伝子の発現誘導が起こることを証明した。(3)soi(ス-パ-オキサイド誘導性)遺伝子を新しく8クロ-ン分離することに成功した。これらの遺伝子の発現はsoxRと呼ばれる調節遺伝子によって正に調節を受けることを明らかにした。これらの遺伝子を欠損した変異株はパラコ-トやメナジオンなどのス-パ-オキサイド増産剤にきわめて感受性が高く、これらの遺伝子産物が活性酸素の毒性に対する防御において重要な役割を果たすことを明らかにした。その中でもっとも重要だと考えられるsoil0ーlacZ融合遺伝子のクロ-ニングの第一段階として、安定なλ溶原菌に変えることに成功した。