hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
対称性に基づいた新奇なトポロジカル相の探求

本年度は、スピン分解ARPES装置における励起光源の改良を行い、ダイヤモンドを用いた局所磁化測定の観測手法の開発を行った。これらの装置整備に加えて、(1)トポロジカル量子相転移の解明、(2)ディラック・ワイル半金属相の実現、(3)表面・界面のディラック電子制御による新奇物性発現、(4)トポロジカル超伝導体の開発と検証、(5)エッジ流・奇周波数電子対・マヨラナ準粒子の検証、の5つの項目を中心に研究を行った。1)および3): (Bi,Sb)2Se3混晶薄膜をチャネルに用いた電界効果型トランジスタの膜厚依存性を検証し、EF制御を実証した。特に、試料面直方向に形成されたpn接合の寄与を明らかにし、バルク中の残留電子と残留正孔の空乏層形成をバルク絶縁化に利用できることを示した。2): Ta3SiTe6が、映進対称性によって保護された線ノードとアワーグラス型準粒子励起を持つことを見出した。また、AlB2の電子構造を決定した結果、X字型バンド分散と線ノードを見出した。さらに、CoSiが新しい種類のノーダル準粒子を内包するトポロジカル半金属であることを見出した。4)銅酸化物高温超伝導体上のBi(110)薄膜において、超伝導近接効果によってBiに巨大なギャップを誘起することに成功し、Biの電子状態が高温トポロジカル超伝導発現に適していることを見出した。Sr2RuO4の極低温マイクロ波キャビティ測定を行い、奇周波電子対の効果も考慮した準古典理論との対応を検証した結果、カイラルp波対称性と矛盾しない結果を得た。5)多軌道超伝導において軌道間ペアの作り出すエッジ状態およびスピンテクスチャの存在を明らかにした。トポロジカル超伝導体におけるバルクエッジ対応を一般化させることで、エッジ表面に誘起される奇周波数クーパーペアとバルクのGreen関数で定義される量に対応があることを示した。スピン分解光電子分光装置のスピン検出効率向上においては、期待通りの性能を得ることに成功した。また、トポロジカル半金属であるCoSiでは、「スピン1粒子」と「二重ワイル粒子」と呼ばれる、これまで報告されてきたディラックおよびワイル粒子とも異なる、結晶のカイラリティに起因した全く新しい種類のノーダル準粒子を実証することに初めて成功した。この結果は、結晶のもつ点群対称性の考察に基づいた物質探索が、新しい物性機能発現に向けて極めて重要であることを示したものであり、今後の物質探索において重要な方向性を与えるものである。本研究では、その他の新奇トポロジカル物質や、トポロジカル超伝導候補物質などにおいても興味深い成果が得られており、奇周波数クーパー対の理論においても進展が見られた。以上の事から、研究が概ね順調に進展していると判断した。上記の研究をひき続き発展させるとともに、さらに以下に示す研究も進める。(1)トポロジカル量子相転移の解明: Bi2Se3薄膜で生じるトポロジカル相転移の理解を深める。また、超伝導体との接合やトンネル接合素子の評価を行って、トポロジカル相転移に伴うギャップ形成の直接観測を目指す。(2)ディラック・ワイル半金属相の実現:結晶の対称性により保護された新しい種類のノーダル準粒子を持つトポロジカル半金属の探索を行う。これまでの実験結果をまとめ、対称性の観点からトポロジカル半金属の電子構造を整理する。(3)表面・界面のディラック電子制御による新奇物性発現:強磁性トポロジカル絶縁体(TI) /超伝導体系におけるマヨラナ準粒子観測とその制御性の可能性を明らかにする。また、TlSbTe2薄膜の実現と、その技術を応用したBi2Se3/PbSe複合系薄膜の作製を実現する。(4)トポロジカル超伝導体の開発と検証: Bi2Se3薄膜との超伝導接合において、新奇なトポロジカル相との近接効果によるトポロジカル物性の観測を目指す。また、従来型超伝導体とトポロジカル絶縁体の界面における新しい原理に基づいたトポロジカル超伝導実現の可能性について電子構造の立場から明らかにする。(5)エッジ流・奇周波数電子対・マヨラナ準粒子の検証:強磁性TI上に作成したジョセフソン接合を用い、その輸送特性に基づきゲーティングによりトポロジカル-非トポロジカルの転移を実現する。これと連動してマヨラナ準粒子の存在、およびそのブレーディングの可能性を検証する。トポロジカル絶縁体上の超伝導接合のジョセフソン電流の計算を量子臨界点近傍で行う。様々なトポロジカル超伝導のモデルをスペクトラル・バルクエッジ対応で整理を行う。また多軌道超伝導体におけるトポロジカル超伝導の軌道・スピンテクスチャーを計算する。本年度は、新奇トポロジカル物質の電子状態評価のためにスピン分解光電子分光装置の改良を行うとともに、分子線エピタキシー装置を導入して高品質トポロジカル絶縁体薄膜の作製に着手した。また、スキャニングSQUIDやマイクロSQUIDの開発も行った。実験装置の整備・改良に加えて、(1)トポロジカル量子相転移の解明、(2)ディラック・ワイル半金属相の実現、(3)表面・界面のディラック電子制御による新奇物性発現、(4)トポロジカル超伝導体の開発と検証、(5)エッジ流・奇周波数電子対・マヨラナ準粒子の検証、の項目を中心に研究を行った。

(2)については、空間反転対称性を破るワイル半金属候補物質NbPの単結晶育成と光電子分光測定を行い、NbおよびP終端面における表面電子構造を独立に決定することに成功した。(3)については、Fe/W界面におけるディラック電子の質量が磁化方向によって切り替え可能である事を明らかにした。さらに、観測されるエネルギーギャップがどのトポロジカル絶縁体よりも大きい事を見出した。(4)については、超格子物質(PbSe)5(Bi2Se3)3mにCuを挿入した超伝導体の電子構造を決定し、フェルミ面トポロジーの精密測定を行った。また、ポイントノードとラインノードの両方が共存する3次元カイラル超伝導体の理論を構築し、UPt3、URu2Si2における超伝導対称性の解明に貢献した。さらに、トポロジカル絶縁体、異常ラシュバ金属を含む超伝導接合の理論を構築した。(5)については、トポロジカル超伝導体候補物質SrRuO4においてジョセフソン接合における接合サイズを調整することにより、数ミクロン以下では反転対称性を保ったジョセフソン干渉パターンが観察できることを見出した。これにより真のジョセフソン効果の特性が明らかになった。スピン分解光電子分光装置の建設・改良においては、長期間にわたる高分解能・高効率の測定を実現し、期待通りの装置性能を得ることに成功した。光電子分光装置とMBE装置との真空一貫搬送システムの構築も、当初予定よりも早いペースで進んでいる。また、トポロジカル半金属においては、NbPが空間反転対称性の破れた新しいワイル半金属であることを実験的に同定するなどして、今後の物質探索に弾みがつく成果が得られた。トポロジカル超伝導体においては、これまで報告例が無かったバルクトポロジカル超格子における二次元的なフェルミ面の観測に成功したり、Sr2RuO4において真のジョセフソン効果の特性を見出すなどして、今後の実験・理論研究への重要な寄与が期待できるような成果が得られた。理論においても、ウラン系物質の超伝導対称性について興味深い結果が得られ、トポロジカル絶縁体と超伝導体との接合系のモデルにおいても大きな進展が見られた。以上の事から、研究が概ね順調に進展していると判断した。本年度は、分子線エピタキシー装置で作製したトポロジカル絶縁体(TI)薄膜をスピン分解ARPES装置に真空一貫搬送するシステムを確立した。さらに、スキャニングSQUIDによりエッジ電流を検出するシステムの開発を行った。これらの装置整備に加えて、(1)トポロジカル量子相転移の解明、(2)ディラック・ワイル半金属相の実現、(3)表面・界面のディラック電子制御による新奇物性発現、(4)トポロジカル超伝導体の開発と検証、(5)エッジ流・奇周波数電子対・マヨラナ準粒子の検証、の5つの項目を中心に研究を行った。(1)および(2):空間反転対称性を破るワイル半金属NbPのARPES実験を行い、表面電子構造がNbおよびP終端面で劇的に変化し、各終端面におけるフェルミ面の交点位置からワイルノードの位置とフェルミアークを特定した。Siの正方格子を有するHfSiSの電子構造を決定し、グライド対称性によって保護された線ノードとディラックノードアーク表面状態を明らかにした。
肥満病態におけるレプチン抵抗性の機序解明と改善に関する研究

肥満遺伝子(ob-gene)産物のレプチンは、脂肪細胞から分泌され、視床下部に局在する受容体に結合し、摂食抑制およびエネルギー代謝の亢進をきたす。一方肥満病態においては、血中レプチン濃度は高値を示すにもかかわらず、摂食が抑制されず、余分な脂肪が体に蓄積する。即ちレプチンによるネガティブフィードバックが作動せず、レプチン抵抗性が認められるが、その機序の詳細はいまだ不明である。そこで本研究では、肥満病態モデル動物(MSG肥満マウス:monosodium-L-glutamate投与)を用いて、平成12年度に、視床下部に発現するレプチン受容体のうち情報伝達機能を果たすというlong formのOB-Rbの発現低下を介するレプチン作用不全の1つの可能性を示した。平成13年度は、1)UCP familyの遺伝子発現をもとに、末梢エネルギー代謝促進作用に差異が認められるかどうか。2)産熱性β3アドレナリン作用薬によるレプチン抵抗性改善が認められるかどうかについて検討し下記の結果を得た。動物はICR系雌性マウスを用い生後1,3,5,7,9日目にMSG2mg/gを隔日5回皮下投与、対照マウスには生理食塩水を投与し4-15週齢で屠殺採血後、視床下部を切り出し、直ちに液体窒素にて凍結した。全RNAをIsogenにて抽出し、RT-PCRを行いUCP-1、UCP-2、UCP-3の発現を調べた。1)褐色脂肪に特異的に発現するUCP-1は、MSG肥満により減弱の傾向を示すが、外因性に投与した産熱性アドレナリンβ3作用薬により、発現が増大した。2)UCP-2の遺伝子発現は、脂肪組織(褐色、白色)および骨格筋において、発現に差異は認められず、又、MSG肥満による変動も観察されなかった。3)UCP-3の遺伝子発現は、骨格筋において高発現を示し、アドレナリンβ3作用薬により対照マウス、MSG肥満マウス共に発現増大が認められた。以上の結果より、MSG肥満マウスのレプチン抵抗性は、視床下部のレプチン受容体OB-Rbの発現低下が、原因の1つと推測される。一方、持続的レプチン高濃度下に曝露されている状況でも、外因性の産熱刺激(BRL37344投与)に対して反応性が残存しており、MSG肥満マウスのレプチン抵抗性には中枢性要因が大であることが推測される。そこで本研究では、肥満病態モデル動物(MSG肥満マウス:monosodium-L-glutamate投与)を用いて、レプチン抵抗性は、視床下部レプチン受容体の発現に起因するかを明らかにすべく、下記のように実験した。全RNAをIsogenにて抽出し、RT-PCRを行いレプチン受容体(Ob-RbおよびOb-Ra)の発現を調べた。又血中レプチン濃度はRIAにて測定した。血中レプチン値は、4週齢ではMSG肥満マウスと対照マウスに有意差を認めないが、6週齢以後MSG肥満マウスでは、有意な高値を示し、週齢増加と共に上昇した。又体重と血中レプチン値の有意な相関が認められた(r=0.763,p<0.01)。レプチン受容体の発現は、機能的に活性を有するOb-Rbの発現が、MSG肥満マウス(12週齢)の視床下部で減弱しており、一方Ob-Raの発現は、両群いづれの視床下部にも認められるが、差異は検出されなかった。以上の結果は、薬物誘発(後天的)肥満モデル動物において、視床下部に発現するレプチン受容体のうち情報伝達機能を果たすというlong formのOb-Rbの発現低下を介するレプチン作用不全の1つの可能性が推測される。

動物はICR系雌性マウスを用い生後1,3,5,7,9日目にMSG2mg/gを隔日5回皮下投与、対照マウスには生理食塩水を投与し4-15週齢で屠殺採血後、視床下部を切り出し、直ちに液体窒素にて凍結した。全RNAをIsogenにて抽出し、RT-PCRを行いUCP-1、UCP-2、UCP-3の発現を調べた。1)褐色脂肪に特異的に発現するUCP-1は、MSG肥満により減弱の傾向を示すが、外因性に投与した産熱性アドレナリンβ3作用薬により、発現が増大した。2)UCP-2の遺伝子発現は、脂肪組織(褐色、白色)および骨格筋において、発現に差異は認められず、又、MSG肥満による変動も観察されなかった。3)UCP-3の遺伝子発現は、骨格筋において高発現を示し、アドレナリンβ3作用薬により対照マウス、MSG肥満マウス共に発現増大が認められた。以上の結果より、MSG肥満マウスのレプチン抵抗性は、視床下部のレプチン受容体OB-Rbの発現低下が、原因の1つと推測される。一方、持続的レプチン高濃度下に曝露されている状況でも、外因性の産熱刺激(BRL37344投与)に対して反応性が残存しており、MSG肥満マウスのレプチン抵抗性には中枢性要因が大であることが推測される。肥満遺伝子(ob-gene)産物のレプチンは、脂肪細胞から分泌され、視床下部に局在する受容体に結合し、摂食抑制およびエネルギー代謝の亢進をきたす。一方肥満病態においては、血中レプチン濃度は高値を示すにもかかわらず、摂食が抑制されず、余分な脂肪が体に蓄積する。即ちレプチンによるネガティブフィードバックが作動せず、レプチン抵抗性が認められるが、その機序の詳細はいまだ不明である。そこで本研究では、肥満病態モデル動物(MSG肥満マウス:monosodium-L-glutamate投与)を用いて、平成13年度は、1)UCP familyの遺伝子発現をもとに、末梢エネルギー代謝促進作用に差異が認められるかどうか。2)産熱性β_3アドレナリン作用薬によるレプチン抵抗性改善が認められるかどうかについて検討し下記の結果を得た。1)褐色脂肪に特異的に発現するUCP-1は、MSG肥満により減弱の傾向を示すが、外因性に投与した産熱性アドレナリンβ_3作用薬により、発現が増大した。3)UCP-3の遺伝子発現は、骨格筋において高発現を示し、アドレナリンβ_3作用薬により対照マウス、MSG肥満マウス共に発現増大が認められた。以上の結果より、MSG肥満マウスのレプチン抵抗性は、持続的レプチン高濃度下に曝露されている状況でも、外因性の産熱刺激(BRL37344投与)に対して反応性が残存しており、MSG肥満マウスのレプチン抵抗性には末梢産熱作用の反応性低下の関与は少ないと推測される。
脳波計測に基づく進化計算によるユーザに合うメディアコンテンツ生成

本申請課題では,ユーザの感性や好みをメディアコンテンツ生成に反映する技術について研究を行った.技術開発においては,良い解を探索する進化計算をベースに,ユーザの脳波や脳情報をもとにコンテンツに対する感性や好みを推定し,自動的に良いコンテンツを探すことを目指した.残念ながら機器の不具合の関係で,未だシステムの改良と実験を重ねている段階である.しかしながら,基礎となる技術として,香り混合の問題において,新たな技術開発とその有効性を示すことに成功した.今後は,これらの技術を組み合わせ,改良することで,自動的にユーザの感性や好みに合う香りを探索する手法につなげる予定である.本研究課題の目的は,脳波による評価値決定に基づく対話型進化計算を拡張した手法の開発であった.この手法は,従来の対話型進化計算におけるユーザの主観評価を生体情報に置き換えたものといえる.手法の特徴は,生体情報を利用することでユーザの主観評価を推定し代替するものであり,2005年にTakagiらにより概念が提案され,拡張対話型進化計算と名付けられている.実際のシステムとしては,研究代表者により,心拍情報を利用した拡張対話型進化計算のシステムが作られている.脳波による拡張対話型進化計算は,心拍情報を用いる場合と比べ,より直接的にユーザの感性情報が推定可能となることが期待される.平成24年度に簡易脳波計や脳状態を計測可能な機器を購入したものの,それらの一部でボタンの物理的な不具合やリアルタイムフィードバックの機構の不具合があり,時間的な問題からシステムを用いた実験には至らず,発表した成果としては,手法の課題検討に留まった.現在,システム構築と改善,実験に入った段階であり,近日中にその成果を発表する予定である.研究計画としては,音や香りなどのメディア最適化技術をもとに,脳波を利用する拡張対話型進化計算につなげる予定であるが,音や香りなどのメディアをユーザが体験した際の脳の反応と好みや感性とをどのように結び付けられるのかが課題と考えられる.当該年度の他の成果としては,脳波による拡張対話型進化計算に近い研究として,その前段階である対話型進化計算による香り最適化手法の改善を行った.具体的には,新たな進化アルゴリズムとしてタブー探索の導入や,ユーザの主観評価の判断に要する時間情報の利用など,今後の発展につながる手法の提案を行った.今後の脳波による拡張対話型進化計算との接続などを予定している.本申請課題では,ユーザの感性や好みをメディアコンテンツ生成に反映する技術について研究を行った.技術開発においては,良い解を探索する進化計算をベースに,ユーザの脳波や脳情報をもとにコンテンツに対する感性や好みを推定し,自動的に良いコンテンツを探すことを目指した.残念ながら機器の不具合の関係で,未だシステムの改良と実験を重ねている段階である.しかしながら,基礎となる技術として,香り混合の問題において,新たな技術開発とその有効性を示すことに成功した.今後は,これらの技術を組み合わせ,改良することで,自動的にユーザの感性や好みに合う香りを探索する手法につなげる予定である.平成24年度は,当該研究課題について,(1)対話型進化計算によるメディアコンテンツ生成に関する研究,(2)脳情報計測技術の確立,の2点に注力して研究を実施した.(1)の研究内容は,対話型進化計算を用いてユーザの感性や好みに合うメディアコンテンツのパターンを探索するというものである.これまでは,音,香りのメディア中心に研究を行ってきたが,新たにモバイル機器で用いられる振動についても研究を行っている.また,このような新たなメディアに対応する手法を提案するとともに,進化計算のアルゴリズムの改良にも取り組んでいる.対話型進化計算は,通常の進化計算とは異なり,少ない評価回数で良い解の探索を行わなければならないため,このような制約条件に適した解探索アルゴリズムが必要である.また,個体の評価をユーザが行うため,人間が評価しやすいような評価方法が求められる.今年度は,個体数を徐々に削減する手法や,生成された個体(音楽メロディ)をユーザが直接操作するような手法を提案した.また,手法の効果を調査するための実験を行った.(2)については,脳波計測のみを行う最初の予定を若干変更し,近赤外光を用いる脳機能計測(NIRS)にも取り組むこととした.脳波計測についは新たな成果を得られていないものの,NIRSについては,楽曲メディアを聴取中の脳情報計測を行うなど,新規に導入した機材の使用を順調に行っている.その他,今後の研究の拡張性を考慮し,色に関する印象評価や生体計測の基礎的な調査も行った.平成25年度は,これらの研究成果を踏まえ,脳情報のリアルタイムフィードバックを用い,対話型進化計算によるメディアコンテンツ生成技術の拡張を行う予定である.平成24年度の研究目的は,対話型進化計算によるメディアコンテンツ生成に関する研究と,脳情報計測技術の確立,の2点であった.前者については幾つかの研究成果を発表している.後者については,脳波だけではなく脳機能計測も行うこととしたため,若干の計画の遅れが生じたが,楽曲聴取中の脳機能を計測し,その研究成果を発表する段階までこぎつけた.上記の理由から,おおむね順調に研究を遂行したと考えている.平成25年度の研究目的は,対話型進化計算によるメディアコンテンツ生成の技術と,脳情報計測技術をつなぎ,フィードバックシステムを構築することにある.脳波だけではなく脳機能計測も行うこととしたため,このシステムを構築するためには,研究計画を若干前倒しで遂行する必要があると考えている.平成25年度の研究内容の中心は,対話型進化計算によるメディアコンテンツ生成の技術と,脳情報計測技術をつなぎ,フィードバックシステムを構築することにある.

このシステムの構築に必要な機材の大部分は,平成24年度に頂いた研究費で賄っている.平成25年度には,システムの有効性を調べるための実験を行うため,被験者に支払う謝金に研究費を用いる予定である.また,平成25年度が当該研究の最終年度であるため,研究成果発表のためにも研究費を要する.平成24年度の残額84,379円は成果発表(特に論文別刷代)のために残してあったものであり,年度内での使用は行わなかったが,これについても成果発表のために活用する予定である.
壊死性腸炎の発症に対する母乳の予防的効果の検討-特に母乳中ラクトフェリン、セレンによる抗酸化作用について-

【背景・目的】壊死性腸炎の病態生理には、酸化ストレスによる組織障害がその一因であると考えられている。母乳中の抗酸化物質がfree radicalの除去に関与する可能性を証明するため、母乳中鉄不飽和型ラクトフェリンの酸化ストレスに対する防御作用を、消化管由来細胞株を実験モデルとして検討した。【方法】消化管由来細胞株としてIEC-6細胞を用いた。血清添加培地でconfluentまで培養し、鉄不飽和型ヒトラクトフェリン50μg/mlを含む/含まない(対照)無血清培地で24時間培養した。さらに、0、0.1、0.25、0.5mMの過酸化水素を作用させ、洗浄後通常の培地に変換し、24時間後の生存細胞数をneutral red uptake法によって評価した。【結果】0、0.1、0.25、0.5mMの過酸化水素を作用させたことによって対照の生存細胞数は、用量依存性に低下し、それぞれ100、100.7、76.8、21.4%であった。これに対し、鉄不飽和型ヒトラクトフェリンを予め作用させた場合には、用量依存性に低下するものの、その程度は軽く、101.5、100.1、95.7、47.7%となり、対照に比して、0.25、0.5mMの過酸化水素刺激時において有意な生存細胞数の増加が認められた。【結語】鉄不飽和型ラクトフェリンによる前処理により、過酸化水素刺激後の生存細胞数が有意に増加した。母乳中の鉄不飽和型ラクトフェリンは、不要な鉄イオンをキレー卜することにより、消化管粘膜におけるfree radicalの産生を抑制しているものと推測される。【背景・目的】鉄不飽和型ラクトフェリンは、鉄をキレートすることにより抗酸化作用を発揮しうる。今回、鉄不飽和型ヒトラクトフェリン(U-hLf)の抗酸化作用について、ヒト消化管上皮細胞株をモデルとし、細胞内酸化状態を蛍光色素を用いて定量的に検討した。【結果】蛍光輝度は、細胞膜に沿って、より強く観察され、U-hLfにより前処置を行ったCaco-2細胞において対照と比較し、有意に低値であった。[Fluorescent Intensity(Unit)による定量値の平均(標準偏差):33.41(3.53)vs46.97(10.04)]【結語】鉄不飽和型ヒトラクトフェリンは、Caco-2細胞において、過酸化水素によってもたらされる細胞内の酸化ストレスを軽減した。鉄不飽和型ラクトフェリンは、消化管上皮に対して抗酸化物質として作用しうる.【背景・目的】壊死性腸炎の病態生理には、酸化ストレスによる組織障害がその一因であると考えられている。
喘息患者好中球のFcεRIを介した活性酸素種の産生と炎症増幅因子としての役割

本研究は、気管支喘息罹患時の好中球に機能的なFcεRIが発現することに着目し、喘息症状の重症度とFcεRIを介した活性酸素種(ROS)の産生量が相関するかどうかを解析した。喘息患者の好中球は、ダニ抗原の刺激により数分以内に細胞外へROSを産生した。一方、健常人では全く認められなかった。これらの知見は、喘息の主要アレルゲンであるダニ抗原に曝露された即時相で、好中球のFcεRIを介した細胞外へのROS放出が気管支喘息の増悪に関与することを示唆した。本研究は、気管支喘息罹患時の好中球に機能的なFcεRIが発現することに着目し、喘息症状の重症度とFcεRIを介したROSの産生量を相関させることにより、喘息罹患の度合い、重症度の判定ならびにROSを標的とした新規の治療法の提案を目的にするものである。まず、症状ならびに重症度で分類した喘息患者の血液から、比重遠心法により好中球を単離し、好中球表面上のFcεRI発現量をフローサイトメトリーにより調べた。その結果、健常者の好中球はその表面にFcεRIをほとんど発現していないにも関わらず、喘息患者の好中球は機能的なFcεRIを発現していることを確認した。そこで、喘息患者から採取した好中球がダニ抗原によりROSを産生するかどうかを検討した。ウミホタルルシフェリン誘導体MCLAを用いた化学発光法による解析から、ダニ抗原による刺激は、刺激後数分以内に顕著な細胞外へのROS産生を惹起することを明らかにした。この反応は、SOD存在下では著しく減少するが、カタラーゼの影響は受けないことから、ダニ抗原刺激により細胞外にsuperoxideが遊離されるものと考えられた。なお、健常人の好中球では、上記の反応は見出せなかった。次に、このROS産生を制御する薬剤を探索した結果、NADPHoxidaseの強力な阻害剤であるdiphenyleneiodoniumが用量依存的に抑制した(30μMで>70%の抑制)。また、FcεRIの構成鎖であるSrc-like kinase、Syk kinaseの選択的阻害剤によってもほぼ完全に抑制された。以上の知見は、喘息の主要アレルゲンであるダニ抗原に曝露された即時相の段階において、マスト細胞の活性化と同様に、FcεRIを介して好中球が活性化され、細胞外にROSを放出することがアレルギー疾患の増悪に関与すると示唆された。昨年度は、重症気管支喘息患者の好中球が機能的なFcεRIを発現すること、ダニ抗原の刺激によって数分以内に細胞外へのROS産生、特にsuperoxideの遊離が顕著に惹起することを明らかにした。本年度は、まず喘息患者における重症度とFcεRIを介したROS産生能の相関性を中心に解析した。その結果、気管支喘息の重症度とFcεRI発現量とROS産生能の相関関係についてANOVAによる統計学処理を行ったところ、FcεRIを介したROS産生能が喘息重症度診断の重要なファクターになり得る可能性を示した。さらに、申請者らはマスト細胞活性化反応のシグナル伝達において細胞内ROSが重要なシグナルとなることを提示している。そこで、superoxide選択的プローブdihydroethidineを用いて好中球内のsuperoxideをモニターし、健常人と喘息患者間での好中球活性化による好中球内のROS産生について検討した。その結果、ダニ抗原刺激により喘息患者の好中球内にsuperoxide産生の可能性が示唆されたことから、好中球内に産生されたsuperoxideが好中球の刺激応答のシグナル伝達における分子シグナルとして機能することを推察させた。以上の知見は、喘息の主要アレルゲンであるダニ抗原に曝露された即時相の段階において、マスト細胞の活性化と同様にFcεRIを介して好中球が活性化され、好中球内外にROS、特にsuperoxideを産生することが気管支喘息疾患の増悪や気道炎症の発症に関与することが示唆された。
JNKによる細胞間接着および細胞極性の制御機構

脊椎動物の胚発生において収束的伸長と呼ばれる特徴的な細胞運動がみられる。この収束的伸長は非古典的Wntシグナル経路によって制御されていることが示されている。我々はこの非古典的Wnt経路の下流にJNKが存在し、収束的伸長の制御に関わっていることを報告した。非古典的Wnt経路はショウジョウバエの平面極性を制御するPCP経路と相同性が高く、共通のシグナル因子を持つことが報告されている。ショウジョウバエのPCP経路においては、細胞膜受容体Frizzledの下流で細胞内タンパク質Dishevelledを初めとするシグナル因子の局在が大きく変化することが観察されており、この局在変化がシグナルを伝達し、細胞極性を決定する上で重要な働きをしていることが示されている。同様に脊椎動物の非古典的Wnt経路においてもDishevelledなどの局在変化が重要な役割を果たしていると考えられているが、局在変化がどのように起こり、どのように下流の現象を制御しているかは未知であった。この問題を解明するため我々はアフリカツメガエル胚にGFP蛍光タンパク質を融合させたシグナル因子を他の因子と共発現させシグナル因子の局在変化を観察した。その結果DishevelledはWnt4,Wnt5,Wnt8,Wnt11と共発現させることで細胞質から細胞膜へ移行しクラスター様の局在を示すことを見出した。またこの際のDishevelledの局在変化は古典的なWntシグナル経路の下流の経路の活性化とは独立していることを示した。さらにこのWntによるDishevelledの局在変化が受容体Frizzled-7に依存しており、またFrizzled-7自身も細胞膜上でクラスター様の局在を示すことを見出した。以上の結果を第27回分子生物学会年会にて報告した。細胞運動は生物の形態形成において重要な働きを持っているが、いまだ多くの点が未解明である。近年、脊椎動物の原腸陥入における収束的伸長と呼ばれる細胞運動に関して報告がなされ、非古典的Wntシグナル経路が収束的伸長を制御していることが示された。我々は、ショウジョウバエにおけるPCP経路と脊椎動物の収束的伸長における非古典的Wnt経路の類似性に着目し、脊椎動物細胞において非古典的Wntシグナル経路の下流にJNKが存在することを示した。この、非古典的Wntシグナル経路がどのように細胞運動を制御しているのかという点について、さらなる解析を行った。GFP標識した非古典的Wntシグナル経路の因子を、アフリカツメガエルの動物極に発現させ、さまざまな因子と共発現させることにより、シグナル因子の局在がどのように変化するかを調べた。その結果、非古典的Wntシグナル経路の下流の因子であるDishevelledが興味深い局在変化を示すことを見出した。Dishevelledは単独で発現させた場合、主に細胞質及び細胞膜近傍でドット状の局在を示した。DishevelledをWnt4,Wnt5a, Wnt11といった非古典的なWntタンパク質と共に発現させるとDishevelledは細胞質から細胞膜へと局在変化し、細胞膜上でクラスター上の局在を示した。また、Wntのレセプターであると考えられているFrizzledを共発現させた場合では、一様な細胞膜への局在変化が観察された。逆に、膜タンパク質Strabismusとの共発現ではDishevelledは細胞膜近傍から排除される傾向を示した。これらの結果から我々はDishevelledの局在変化が細胞運動の方向を決定する際に重要な働きをしていると考えており、解析を進めている。
水素結合相互作用を駆使する環境調和的エンーインメタセシス反応の選択性制御

Ru-アルキリデン触媒によるエンーインメタセシス反応において、基質分子上のアリル位ヒドロキシ基は隣接するオレフィンを活性化することを申請者は見出している。この効果をもとに、アリル位ヒドロキシ基の保護/無保護によってジエンイン化合物に対するタンデムエンーインメタセシス反応の方向性を切り替えることができ、その一般性を示すことができた。反応機構解析から、アリル位ヒドロキシ基のオレフィン活性化効果は基質ー触媒間の水素結合相互作用に起因することが示唆され、反応条件の調節によって基質ー触媒間水素結合相互作用を操ることで、タンデムエンーインメタセシス反応の方向性の制御を試み、実現性が示された。本研究では、環境調和型持続型化学変換プロセスとしてのエン-インメタセシス反応の確立を目的としている。原子効率の高い化学変換であるエンーインメタセシス反応の反応性と選択性を、分子の潜在的性質に起因する分子間相互作用である水素結合相互作用を駆使して制御し、環境調和的に展開する。これまでの研究から、エン-イン閉環メタセシス反応においてアリルヒドロキシ基の加速効果を見いだし、反応機構解析からアリルヒドロキシ基によるオレフィン活性化効果が示唆された。このアリルヒドロキシ基のオレフィン活性化効果は、関連する論文(G. S. Forman et al. Organometalics 2005, 24, 4528;A. H. Hoveydaet al. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 8378)とこれまでの実験結果から、基質アリルヒドロキシ基と第一世代Grubbs触媒の塩素原子間の水素結合形成による反応活性14電子Ru錯体の円滑供給に起因すると推定している。以上から、水素結合相互作用を活用するエン-インメタセシス反応の反応性と選択性の制御の展開性が示されており、本研究においてその開発を行った。双環性化合物を効率的に構築するジエンイン化合物に対する分子内タンデムエン-イン閉環メタセシス反応の方向性をアリルヒドロキシ基の保護脱保護によって切り替え可能であることを明らかにしていたが、その適用範囲の解明した。水素結合形成に干渉し得るヘテロ原子(酸素原子、窒素原子)を含む反応基質に対しても水素結合制御の方向選択性制御が実現可能であることが明らかとなった。また、想定する基質ー触媒間の水素結合相互作用は、基質水酸基の保護脱保護による制御だけではなく、水素結合相互作用に干渉する添加剤によっても制御可能であると考えられ、現在、添加剤による制御を試みている。本研究では、環境調和型持続型化学変換プロセスとしてのエン-インメタセシス反応の確立を目的とする。以前の研究から、エン-イン閉環メタセシス反応においてアリルヒドロキシ基の加速効果を見いだし(Tetrahedron Lett. 2008,48, 265)、反応機構解析からアリルヒドロキシ基によるオレフィン活性化効果が示唆された(Chem.-Eur. J. 2008, 14, 10762)。このアリルヒドロキシ基のオレフィン活性化効果は、関連する論文(G. S. Forman et al. Organometalics 2005, 24, 4528;A. H. Hoveyda et al. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 8378)とこれまでの実験結果から、基質アリルヒドロキシ基と第一世代Grubbs触媒の塩素原子間の水素結合形成による反応活性14電子Ru錯体の円滑供給に起因すると推定している。以上から、水素結合相互作用を活用するエン-インメタセシス反応の反応性と選択性の制御の展開性が示され、本研究においてその開発を行う。これまでに、双環性化合物を効率的に構築するジエンイン化合物に対する分子内タンデムエン-イン閉環メタセシス反応の方向性をアリルヒドロキシ基の保護脱保護によって切り替え可能であることを明らかにした。また、想定する基質ー触媒間の水素結合相互作用は、水素結合相互作用に干渉するアルコール添加剤によっても影響を受けることが明らかとなった。しかしながら、現段階では添加剤による明確な方向性制御を実現できていない。今後更に制御を試みる予定である。

これまでの研究から、エン-イン閉環メタセシス反応においてアリルヒドロキシ基の加速効果を見いだし(Tetrahedron Lett. 2008, 48, 265)、反応機構解析からアリルヒドロキシ基によるオレフィン活性化効果が示唆さた(Chem.-Eur. J. 2008, 14, 10762)。このアリルヒドロキシ基のオレフィン活性化効果は、関連する論文(G. S. Forman et al. Organometalics 2005, 24, 4528;A. H. Hoveyda et al. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 8378)とこれまでの実験結果から、基質アリルヒドロキシ基と第一世代Grubbs触媒(Cl)間の水素結合形成による反応活性14電子Ru錯体の円滑供給に起因すると推定している。以上から、水素結合相互作用を活用するエン-インメタセシス反応の反応性と選択性の制御の展開性が示されており、本研究においてその開発を行う。双環性化合物を効率的に構築するジエンイン化合物に対する分子内タンデムエン-イン閉環メタセシス反応の方向性をアリルヒドロキシ基の保護脱保護によって切り替え可能であることを明らかにしていたが、その適用範囲の解明を行った。水素結合形成に干渉し得るヘテロ原子(酸素原子)を含む反応基質に対しても水素結合制御の方向選択性制御が実現可能であることが明らかとなった。現在、保護脱保護による制御ではなく、添加剤による水素結合制御を基盤とする反応の開発を行っている。ジエンイン化合物の合成が計画どおりに進まず、適用範囲の解明が遅れたため、結果的に当初の計画にある選択性制御の進化が遅れている。ジエンイン化合物の合成が計画どおりに進まない、あるいは合成した場合においてもジアステレオマーを分離できず正確な反応選択性を解析出来ない等の問題が発生し、実験結果として利用できるデータの収集が遅れている。ただ、予想どおりの結果が発現されることは確認しており、本質的には研究は大きく推進している。適用範囲の解明が当初の計画から遅れたが、本年度の研究でほぼ完了した。予想どおりの選択性制御が可能であることが確認され、今後、実験担当者を増員して選択性制御の進化を進める。現時点で実験データ収集が計画より少し遅れているため、実験を担当する人員を増やし対応する。エン-インメタセシス反応の水素結合相互作用を活用する選択性制御を更に進めるために、有機合成試薬、分析用試薬、研究備品等を購入する。また、遅れた進行状況を取り戻すために、実験担当者を増員して選択性制御の進化を進めるため、薬品使用量が増加、分析用試薬・備品の必要量も増えることが予想される。これらにかかる支出を次年度未使用額で賄う予定である。人員増強に伴い予想される研究費の増加は、繰り越した研究費を当てる。次年度の請求研究費は当初の予定どおりとする。
ゲルマニウムイマージョングレーティング分光器による大気圧プラズマの構造解析

大気圧プラズマの発光を、申請者らが赤外天文観測装置として独自に開発したゲルマニウム・イマージョングレーティング中間赤外線冷却分光器(Germanium Immersion Grating Mid-Infrared Cryogenic Spectrograph,以下GIGMICS)を用いて測定し、大気圧プラズマ中の活性領域の物理的、および化学的性質についての知見を得るためのa新たな分光測定システム構築するための、新たな冷却光学系の設計と開発を行った。これにより、微弱な大気圧プラズマ発光の高分散分光測定が可能になった。近赤外線から遠赤外線までの高波長分解能FT-IR分光器および、ゲルマニウム・イマージョングレーティング中間赤外線冷却分光器を用いたプラズマの分光測定装置の開発を行った。プラズマの分光測定においては、N2, Arの強い可視領域での電子遷移を申請者が所有するFT-IR/VIS分光器(Bomem DA-8)で観測しつつ、同一条件下での赤外遷移をGIGMICSのInSbイメージャーおよびSi:As検出器によって測定する必要がある。とりわけ、真空、冷却下で動作する高感度グレーティング分光器の内部光学系の調整は不可能である。本年度においては、反応チャンバーの発光部と分光器との精密な光軸調整を可能にするため、(a)落射照明用光学系,(b)外部ビューアー(c)ガイド用F/13.9もしくはコリメートHe-Neレーザー光源、からなる、コンパクトでGIGMICSの入射窓付近に着脱が容易で、かつ微調整が不要な、幅および奥行が200mmのコンパクトな外部スリットビューアー光学系の設計と製作を行った。その結果、反応チャンバーの焦点とGIGMICSの入射窓との限られたスペースで、安全かつ迅速な光軸合わせ作業が可能となった。さらに、例起用光源である量子カスケードレーザー、および紫外線レーザーのそれぞれに対して、特殊レンズを用いた集光光学系を設計、製作した。これにより反応チャンバー内のパルスノズル先端部のプラズマ発光部への集光が可能となった。大気圧プラズマの発光を、申請者らが赤外天文観測装置として独自に開発したゲルマニウム・イマージョングレーティング中間赤外線冷却分光器(GermaniumImmersionGratingMid-Infrared Cryogenic Spectrograph,以下GIGMICS)を用いて高感度かつ高分散な分光計測を行う目的で、下記の開発を行った。(1)大気圧プラズマの背景を冷却可能な、発光を集光する機構をもつチャンバーおよびGIGMICSとチャンバーを接続する入射光導入部の製作,(2)発光集光機構として、“天体望遠鏡と相似な"精密光学系の構築。冷却真空チャンバーの構築のため、新たにターボ分子ポンプを購入し、名古屋大学全学技術センターで、チャンバーの設計、製作をった。また、振動遷移による微弱な赤外発光を捉えるため、“天体望遠鏡と相似な"精密光学系、すなわち、楕円鏡の焦点と球面鏡の球心を共にプラズマの発光点に一致させることにより、発光点源からの全立体角への放射発光の50 %以上を楕円鏡の出射側焦点(球面鏡の中心の孔近傍)に集め、ZnSeレンズによってF/12に変換しGIGMICSに導入する光学系の詳細な設計と、加工に必要なジグ等の開発を行った。今後、名古屋大学全学技術センターの超精密加工技術と、レーザー干渉計などの精密な測定技術を適用し、大気圧プラズマ中の活性領域の物理的、および化学的性質の解明が可能である。大気圧プラズマの発光を、申請者らが赤外天文観測装置として独自に開発したゲルマニウム・イマージョングレーティング中間赤外線冷却分光器(Germanium Immersion Grating Mid-Infrared Cryogenic Spectrograph,以下GIGMICS)を用いて測定し、大気圧プラズマ中の活性領域の物理的、および化学的性質についての知見を得るための分光測定システムの設計と開発を行った。まず、既存のチャンバーのポンプ部を新型のターボ分子ポンプに交換し、プラズマ生成装置からのガスの噴出量に相応する真空能力を満たした。次にプラズマの背景を冷却可能な、発光を集光する機構をもつチャンバーおよびGIGMICSとチャンバーを接続する入射光導入部の製作を行った。大型の対向アルミニウムミラーをこのチャンバーの内部に固定した状態で、外部からの2つの光源(波長10μmの量子カスケードレーザーからの中間赤外光およびHe-Neレーザー光)をビームスプリッタにより同軸で混合し、チャンバーの背後から入射する光学系を構築した。これにより、GIGMICS専用の架台の調整機構を用いて光軸の調整が可能になった。また、対向アルミニウムミラーの冷却機構として、従来の液体窒素による冷却方式から、He循環型冷凍機を用いた冷凍方式への変更を行った。これにより、実験持続時間の制限がなく、かつ、安全な環境での実験が可能となった。宇宙化学実験に用いるFT-IR分光器:Bomem社製DA-8の動作が不調となり、その修理と再調整に時間を要した。

また、もうひとつのプラズマ発光モニター用のゲルマニウムイマージョングレーティング分光器は申請者による基盤研究(B):イマージョングレーティング分光器を用いた星間分子のラインサーベイ観測、に向けての前置光学系の変更が必要であったために、このグレーティング分光器と反応チャンバーとの結合光学系の製作がおよそ半年ほど遅れた。当初、冷却真空チャンバーに用いる真空排気系の要求性能、とりわけ排気速度に対する要求を満たすポンプとして、コストの点で油拡散ポンプを用いざるを得ないと考えて研究計画を立案していたところ、性能向上と低価格化が進んだ、ターボ分子ポンプの購入が可能になり、本科学研究費によりこれを調達することができた。油拡散ポンプからの蒸気の混入がなく、真空チャンバー内部の構造が簡素になったため、製作過程の短縮化に成功した。イマージョングレーティング分光器は本年度中に国外の望遠鏡施設への移設、再調整を行う計画であるので、本年度はFT-IR分光器と反応チャンバーとの結合により進めたい。今後、GIGMICSを用いたプラズマの分光測定装置の開発を行い、その性能を評価する。プラズマの分光測定においては、N2, Arの強い可視領域での電子遷移を申請者が所有するFT-IR/VIS分光器(Bomem DA-8)で観測しつつ、同一条件下での赤外遷移をGIGMICSのInSbイメージャーおよびSi:As検出器によって測定する。実験に際しては、チャンバー内の冷却した光学部材表面の着霜を防ぐため、チャンバー内をいったん排気したのち、乾燥空気で満たす。チャンバー内の圧力を適宜変化させ、プラズマ内の分子分布およびスペクトルの線形状の変化もモニターする計画である。実験に用いるFT-IR分光器:Bomem社製DA-8の動作が不調となり、その修理と再調整に時間を要した。また、もうひとつのプラズマ発光モニター用のゲルマニウムイマージョングレーティング分光器は申請者による基盤研究(B):イマージョングレーティング分光器を用いた星間分子のラインサーベイ観測、に向けての前置光学系の変更が必要であったために、このグレーティング分光器と反応チャンバーとの結合光学系の製作については設計段階で年度を終了し、製作のための支出を行わなかった。前年度までに設計が終了した、分光器と反応チャンバーとの結合光学系の製作費用に充当する。大半をミラーの加工代に充当する。また、一部を各種光学部品の購入に充てる。学会などでの研究成果の発表のための旅費を支出する。
磁気および電気的双安定状態を備えた金属錯体の合理的設計と外場制御

現在、オプトエレクトロニクス用の材料として、光で物質変化する材料の研究開発が活発に進められている。光により直接的に磁気特性をスイッチングできる磁性材料は、光による書き込みが可能なため、高密度化および高速化が可能であるため、光通信や光メモリーおよび光コンピューターなどの光磁気メモリー媒体や光アイソレター素子などへの応用が期待されている。本研究課題では、外場(磁場、電場、光)制御による新しい現象を実現するため、磁気および電気的双安定状態を備えた金属錯体の合理的設計と外場制御に関する研究を行った。その中で、CoイオンWイオンがシアノ基で架橋した3次元構造体CO_3[W(CN)_8]_2(ピリミジン)_4・6H_2Oにおいて、2種類の波長の光により強磁性と常磁性の可逆的なスイッチングをする光磁性現象を示すことを見出した。この物質に840nmの光を照射すると、色相が青色から赤色へと変化すると共に、T_cが40K、H_cが12kOeの強磁性相に転移することが観測された。光照射前の金属イオンの電子状態はCo^<III>(S=0)-W^<IV>(S=0)状態をとっているが、840nm光照射によって、W^<IV>からCo^<III>への電荷移動が起こり、Co^<II>(S=3/2)-W^V(S=1/2)状態に光誘起相転移することが分かった。一方、光誘起強磁性相に532nm光を照射すると磁化は消失し、常磁性状態に戻ることが分かった。この逆光反応は、532nm光励起により逆電荷移動(Co^<II>→W^V)が起こっていることに起因している。観測された光誘起強磁性相の磁気相転移温度および保磁力の値は、これまでに報告されている光磁石の中で最も優れた値である。本物質でこのような高い性能が観測された理由としては、(i)この物質が、電荷移動型スピン相転移物質(注5)であること、(ii)磁性金属イオンが3次元シアノ架橋型構造をとっているためスピン間の磁気的相互作用が強く働いたこと、また(iii)非磁性状態と磁石状態で吸収する光の波長が大きく異なっていることによると考えられる。シアノ架橋型金属錯体であるRb_χMn[Fe(CN)_6]_<(χ+2)/3>・zH_2Oは、電荷移動とヤーン・テラー効果によってヒステリシスを伴った温度誘起相転移を発現する材料である。この転移温度はRb含有量に依存し、χ=0.64の錯体がT_<1/2↓>=162K,T_<1/2↑>=302K,ΔT=140Kという巨大な温度ヒステリシス幅を持った相転移を示すことを見出した。この温度ヒステリシスを、相転移現象を記述する平均場近似式のSlichter-Drickamer式を用いて理論計算すると、低温相への相転移は生じないという予測が得られた。実際、χ=0.61の試料では低温相への相転移は見られなかった。しかし次に、χ=0.61の試料に温度140Kで410nm光を照射したところ、照射前に観測されていたXRDパターンは減少し、新たなパターンが発現した。この後、室温まで温度を上げると、構造は光照射前に戻っていた。同様の実験を、IRスペクトルを用いて行うと、この光構造相転移はMn^<III>-NC-Fe^<II>からMn^<II>-NC-Fe^<III>への電子状態の変化を伴っていることが示唆された。これは、410nm光照射が[Fe^<III>(CN)_6]の金属配位子間電荷移動を励起したことにより、Mn^<II>-NC-Fe^<III>からMn^<III>-NC-Fe^<II>への光電荷移動を引き起こしたことがドライビングフォースになっていると考えられる。本研究課題では,外場(磁場,電場,光)制御による新しい現象を実現するため,磁気および電気的双安定状態を備えた金属錯体の合理的設計と外場制御に関する研究を行った。これらの転移現象は光によって,Mn^IIからFe^IIIへの電荷移動が生じることおよびMn^IIIイオンのヤーンテラー歪に由来する双安定性によるものと考えられる。

この物質に840nmの光を照射すると、色相が青色から赤色へと変化すると共に、T_cが40K、H_cが12kOeの強磁性相に転移することが観測された。光照射前の金属イオンの電子状態はCo^<III>(S=0)-W^<IV>(S=0)状態をとっているが、840nm光照射によって、W^<IV>からCo^<III>への電荷移動が起こり、Co^<II>(S=3/2)-W^V(S=1/2)状態に光誘起相転移することが分かった。一方、光誘起強磁性相に532nm光を照射すると磁化は消失し、常磁性状態に戻ることが分かった。この逆光反応は、532nm光励起により逆電荷移動(Co^<II>→W^V)が起こっていることに起因している。観測された光誘起強磁性相の磁気相転移温度および保磁力の値は、これまでに報告されている光磁石の中で最も優れた値である。本物質でこのような高い性能が観測された理由としては、(i)この物質が、電荷移動型スピン相転移物質(注5)であること、(ii)磁性金属イオンが3次元シアノ架橋型構造をとっているためスピン間の磁気的相互作用が強く働いたこと、また(iii)非磁性状態と磁石状態で吸収する光の波長が大きく異なっていることによると考えられる。
活性酸素産生遺伝子Nox1を介するRasおよびヒト発癌機構の解析

我々は、ROSによるレドックスシグナリングの調節異常が多段階発癌に寄与するという立場から、その分子機構を解明しようとしてきた。この仮説を支持するものとして、我々は、既に、Ras発癌モデルを用い、ROS産生遺伝子Nox1の発現が、Ras-MAPK経路を介して誘導され、Nox1によって生成されたROSが、Ras癌細胞の癌形質発現に必須であることを発現した。また、ヒト癌との関わりで、大腸癌細胞では、Nox1が、膵癌では、Nox4がAKT-ASK1のカイネースカスケードを介して、cell survivalシグナルを伝達することを示した。この知見は、Noxファミリーがある種のヒト癌の形成に、律速的役割を果たすことを示唆する。Nox1レドックスシグナルにおいて、生成されたROSの標的蛋白を同定することは、癌化機構を理解する上で、重要な課題であるが、未解決のままである。本研究では、この課題にとりくみ、標的蛋白の同定と機能の解析を旨とした。その結果、第一年目の研究で、小胞体蛋白のPDIファミリーに属する蛋白(p55)が標的候補として同定された。p55は、Nox1によって産生されたROSにより、cys残基のSHが酸化され、かつ細胞膜に、局在することが判明した。本年、さらに、p55が転写因子NFkB活性を負に調節し、炎症性サイトカインの産生を調節することを解明した(出版準備中)。この結果は、Nox1-p55のレドックスシグナリングが炎症性疾患に基因した癌化過程に重要な媒介的役割を果たすことを示唆して極めて興味深い。他の成果として、Ras癌細胞の癌化形質に必須的役割をもつNox1の活性を低分子量G蛋白Rac1が調節することを解明した(J.Biol.Chem. in press)。我々は、従来の活性酸素(ROS)によるgenotoxic processによる細胞の癌化以外に、ROSによるレドックスシグナリングの調節異常が多段階発癌に寄与するという立場から、その分子機構を解明しようとしてきた。また、ヒト癌との関わりで、大腸癌で、Nox1の発現の亢進がみられ、膵癌では、Nox4がAKT-ASK1のカイネースカスケードを介して、cell survivalシグナルを伝達することを示した。その結果、TOF-Mass分析を駆使することにより、小胞体蛋白のPDIファミリーに属する蛋白(p55)が標的候補として同定された。一方、p55は、Ras癌細胞のDNA合成に影響を与えず、他の癌形質に寄与する可能性がある。現在、p55とNox1の物理的、機能的相互作用を検討中である。小胞体蛋白は、蛋白の熟成における蛋白フォールディング、シャペロン分子としての機能が確立されているが、それ以外の活性を介して、Noxレドックスシグナリングに参加している可能性があり、この方面の精力的な探究の結果が期待される。

他の成果として、Ras癌細胞の癌化形質に必須的役割をもつNox1の活性を低分子量G蛋白Rac1が調節することを解明した(J.Biol.Chem. in press)。
シアナミド架橋の柔構造を利用した多核錯体の合成戦略と高次構造化

本研究ではシアナミド架橋多核構造の多様性を追究して混合金属錯体を含む多核構造の自在な構築のための手法を確立し,さらにはシアナミドの架橋配位能を活用して多核錯体を構造ユニットとして集積させた「クラスターオブクラスター」へと展開することを目的として以下検討を行った.まず[Cp^*IrCl_2]_2と2倍モルのNa_2(NCN)とを乾燥メタノール中室温で反応させたところ,シアナミド架橋二核錯体[Cp^*Ir(μ_2-NCN)]_2(1)が濃赤色結晶として収率47%で得られた.錯体1は,架橋N原子がsp^3混成による非平面構造を取って孤立電子対を持つ一方,二核コアの電子数(32e)からは潜在的に配位不飽和であると考えられる興味深い錯体である.実際に1はその構造的特徴に基づくさまざまな反応性を示し,エロンゲーテッドキュバン型錯体やキュバン型錯体への二量化,ホスフィンの配位,COの挿入によるシアノゲンイソシアナート錯体の生成,異種金属フラグメントの取り込みによる混合金属三核錯体の生成などの特徴ある変換が起こることを見出した.また、キュバン型錯体への二量化については速度論的解析を行い,これが二次反応であること,キュバン錯体に近い会合状態が遷移状態であることなどを明らかにした。一方,[Cp^*RuCl]_4とNa_2(NCN)をメタノール中で反応させることにより空気に不安定なNa[(Cp^*Ru)_3(μ_3-NCN)_2](2)暗赤色の結晶性固体として得た.2はアニオン性錯体であることから,種々の求電子剤と反応することが期待される.実際に,HClとの反応ではプロトンが1つのRu-Ru結合に付加したヒドリド架橋錯体,[AuCl(PPh_3)]との反応からは一方のNCN配位子の末端窒素原子に{Au(PPh_3)}^+が結合した四核錯体が生成した.この結果は2の三核コアを金属イオンで連結した「クラスターオブクラスター」合成につながるものである。