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インド大乗仏教瑜伽行学派における刹那滅論の研究

研究課題「インド大乗仏教瑜伽行学派における刹那滅論の研究」にかんして、本年度は瑜伽行学派を代表するマイトレ-やアサンガの著作のうち『瑜伽師地論』、『大乗荘厳経論』、『顕揚聖教論』に重点を置き、刹那滅論にかんする資料を収集・整理し、その解読研究を通じて、この学派における時間論である刹那滅論の特色解明に努めた。具体的には以下の如くである。(1)『大乗荘厳経論』にかんしては、仏教の根本真理の一つである「諸行無常を」「諸行刹那滅」として論証しようとする第XVIII章第82、83偈(刹那滅論証)および第8488偈(内なるものの刹那滅論証)の本文校訂とその解読研究を、偈頌・Vasubandhu釈・Sthirtamati釈・Asvabhava釈についておこない、その内容を明らかにした。その研究成果は「無常と刹那(承前)」として近く『南都仏教』に掲載の予定である。(2)刹那滅論と対立する常住論については、『顕揚聖教論』第4章「成無常品」を中心に「刹那滅と常住説批判」として既に長崎大学教育学部『人文科学研究報告』(No.39;1989,6)に発表した。その常住説を代表する有神論説批判を、『喩伽師地論』および『顕揚聖教論』を中心に解明し、それに関連するサンスクリト語及びチベット語訳の校訂版とともに上記『人文科学研究報告』(No.40;1990,3)に掲載する。(3)『顕揚聖教論』は瑜伽行学派の刹那滅論を研究するために不可欠の基礎資料である。この論書全体の思想内容を明確にするため、科文を作製する必要がある。本年度の研究成果の一つとして、この科文を作製し、「『顕揚聖教論』の科文」なる論文を発表することができた(長崎大学教育学部『社会科学研究報告』No.40;1990,3)。
RNAの運命決定制御とヘテロクロマチンにおける転写装置の役割

RNAポリメラーゼIIにより転写されたRNAはmRNA、non-coding RNA (ncRNA)は様々な形のプロセシングを受け、異なる運命をたどる。この運命決定機構について解析をおこない、転写伸長制御因子が分裂酵母ヘテロクロマチンncRNAの運命決定に関与することを明らかにした。さらに、分裂酵母ヘテロクロマチンにおいてncRNAがDNA:RNAハイブリッド形成を通じてクロマチン近傍に残りヘテロクロマチン形成に寄与するという新規の機構を発見した。また転写伸長制御因子が転写伸長を制御する分子機構を明らかにした。代表者の村上は分裂酵母のRNAi依存的ヘテロクロマチン形成において、ヘテロクロマチンから転写されるnon-coding RNA(ncRNA)がクロマチン上に存在することを見いだしていたが、この分子機構の解析をおこなった。その結果、ncRNAが転写と共役してDNA : RNA hybridを形成することを見いだした。またRNase Hの過剰発現、欠失により、DNA : RNA hybridがそれぞれ増加・減少し、どちらの場合もヘテロクロマチンが損なわれた。つまり、適度の量のhybrid形成がヘテロクロマチン形成に重要であることが示された。一方、転写調節に関わるメディエータ複合体のサブユニットPmc6がヘテロクロマチン形成に干与することを示していたが、他のサブユニットについて解析を進めたところ影響を与える物とあたえない物が存在した。これはヘテロクロマチン特異的なメディエーターサブコンプレックスが存在することを示唆している。研究分担者である山口は、第1に、転写伸長因子DSIFおよびNELFがsnRNA遺伝子の3ユプロセシングに果たす役割を解析するため、その評価系の確立を目指した。まず、ほとんど先例のないsnRNA前駆体の試験管内切断系を試みたが困難を極めた。代替法として、トランスフェクション・レポーター系を確立することができた。第2に、RNA分解関連因子Dom3とリン酸化型DSIFとの相互作用について詳細な解析を進めた。Biacore解析によりそれらの解離平衡定数が10(-8)M程度であり、結合力が極めて強いことが分かった。また数十種類の点変異体を用いた解析から、DSIFとの結合に重要なDom3のアミノ酸残基を特定した。さらに、東大医科研の濡木先生と共同で、Dom3とDSIFリン酸化部位の共結晶構造の解析を進めた。RNAは細胞の状況やクロマチン構造によりその運命が変化するが、その分子機構は明らかではない。研究代表の村上は分裂酵母を用いてRNAi依存性ヘテロクロマチン形成の契機となるnon-coding RNAの転写にかかわる因子の同定解析をおこなっている。本年度は転写伸長に共役してRNAの運命決定やクロマチン構造制御に深く関わるRNAポリメラーゼIIのCTDリン酸化とヘテロクロマチン形成の関連を解析した。その結果CTDの2番目のセリンのリン酸化がヘテロクロマチン形成に必要で有ることが示された。また、転写の初期段階の慎重制御に関与するSpt4タンパク質(下記山口のDISFのサブユニット)が欠失するとヘテロクロマチンによる転写抑制が機能しなくなることも見いだした。これらの結果はヘテロクロマチンないでの転写伸長制御がダイナミックにヘテロクロマチン形成・転写抑制に関わるという新規のコンセプトを示唆している。研究分担者である山口は、第1に、転写伸長因子DSIFによる伸長活性化のメカニズムについて生化学的解析を行ない、DSIFが他の転写伸長因子Tat-SF1およびPaf1複合体と協調的に転写伸長を活性化することを明らかにした。第2に、DSIFがリン酸化依存的にRNA品質管理因子Dom3と結合することについて機能・構造解析を進めた。コロンビア大学のTong研究室と共同で、DSIFのリン酸化ペプチドとDom3の共結晶構造を解析した。第3に、3'プロセシング因子CFImの機能・構造解析を行ない、CFImが(25)2-59-68というヘテロ4量体を形成すること、そして細胞内において多数の遺伝子上で選択的ポリ(A)付加を制御するユニークな役割を果たしていることを明らかにした。
微小単結晶量子磁性体の極低温超高感度磁化測定

低次元量子スピン物質や強相関物質などの純良単結晶試料は、微小な結晶としてしか得られないことが多い。本研究課題では、研究代表者がこれまで開発してきた極低温磁化測定装置を、微小結晶試料の測定に対応できるように従来比で100倍高感度化した。この装置による主要な成果は、(1)スピン1/2の一次元ハイゼンベルグ反強磁性体CuPzN単結晶の低温磁化の磁場温度依存性が厳密解と高い精度で一致することを検証、(2)スピン三重項超伝導の期待の高いSr2RuO4の低温におけるc面内方向の超伝導-常伝導転移が磁化に不連続な飛びを伴う一次転移となることを確認し超伝導対称性を特定する上で重要な知見を得た、等である。1.磁化センサーであるキャパシタンスセルの反磁性バックグラウンド磁化率を大幅に減らすために、従来用いたAl合金の代わりにパウリ常磁性金属として超高純度(99.9999%)のMgを使用したMg-2%Al合金を作製し材料として用いた.この結果キャパシタンスセルの反磁性バックグラウンドおよびAl核スピンの影響を大幅に減らすことに成功し、超高感度化に成功した。2.S=1/2カゴメ格子反強磁性体ボルボサイトの単一単結晶試料の極低温磁化測定を行い、磁気転移温度1.18K以下における磁場誘起相転移の異方性を調べた。その結果、磁場誘起のI-II相転移はab面に対して垂直・平行方向共に、転移磁場の僅かな違いを除いてほぼ同等に出現することがわかった。(T/J=0.008)の低温極限における飽和(臨界磁場14T)に至る磁化曲線を正確に求めた。その結果はベーテ仮設に基づく厳密解の計算結果とよく一致した。また有限磁場下の磁化の温度依存性を詳細に調べ、帯磁率が極大となる温度(ゼロ磁場で約7K)が磁場とともに減少し、臨界磁場下ではT=0に向かって磁化が増大しつづける振る舞いが明確に得られた。S=1/2一次元量子スピン反強磁性体の量子臨界的挙動を磁化で初めて観測することができた。本研究では、純良微小単結晶を用いた極低温磁化測定により各種量子磁性体や強相関系の新奇現象を見出し解明することを目的としている。本年度はまず、S=1/2一次元量子スピン反強磁性体CuPzNの飽和磁場Hc14T近傍の量子臨界性について、磁化の温度変化を詳細に調べた。CuPzNの磁化率の温度依存性には、一次元性を反映して約7Kでブロードなピークが現れる。磁場増加とともにこのピークは低温側にシフトするが、そのピーク温度の磁場変化はHc付近ではHc-Hに比例して減少することがわかった。またちょうどHcにおける磁化はT=0に向かって-√Tの温度依存性を示す結果が得られた。これらの実験結果はマグノン励起のフェルミオン近似による理論的予測に定量的に合うことを確認した。直交ダイマー化合物Yb2Pt2Pbの磁化困難軸方向における反強磁性転移温度の磁場変化を15Tまで測定し、この方向には転移温度が殆ど磁場変化しないことを確認した。これはこの系の強いイジング異方性を示す結果であり、我々が以前に提案したモデルを支持する結果である。トリプレット超伝導の有力候補と考えられているSr2RuO4の高純度微小単結晶試料(0.7mg)について、超伝導状態におけるab面内方向の磁化測定を行った。その結果、約700mK以下において、超伝導上部臨界磁場Hc2における超伝導-ノーマル転移が磁化の不連続な飛びを伴う一次転移になることがわかった。この結果は、最近の磁気熱量効果の実験結果を検証する。Hc2において観測された磁化の飛びの大きさは、ノーマル状態の磁化の20%程度におよぶこともわかった。このようなHc2における一次転移はこれまでこの物質の超伝導対称性について提案されていたカイラルp波超伝導では容易に説明がつかず、Sr2RuO4の超伝導研究に新たな展開をもたらすものと期待される。スピン1/2一次元ハイゼンベルグ反強磁性体CuPzNについて、単結晶試料の極低温磁化測定を、これまでの80mKからさらに低温の40mKにまで測定することに成功した。これにより、80mKでの測定で観測された磁化飽和点近傍での磁化曲線の「なまり」が鎖間相互作用によるものではなく有限温度効果によるものであることを検証した。

3重項超伝導体として期待の大きいSr2RuO4について磁場がc面内方向近傍での磁化トルク測定を行い、擬2次元超伝導体の理論との比較を行った。その結果、本質的な超伝導異方性は100mKの低温領域でも約60程度と大きいことが確定的となった。これは、c面内方向の上部臨界磁場の軌道極限がおよそ4.5Tであることを意味し、実際の上部臨界磁場が何らかの機構で1/3に低く抑えられていることになる。この結果を3重項超伝導で説明することは困難である。新規スピンラダー有機磁性体α-2-Cl-4-F-Vは、分子軌道計算からS = 1/2スピン間の最近接が強磁性、次近接が反強磁性型のJ1J2鎖と呼ばれる相互作用モデルが主要な構成要素であると予想される。さらにJ1J2鎖間にもフラストレートした相互作用が存在している。したがって、その相互作用の効果が磁性に対してどのような影響を与えるかを研究する上で重要な物質である。低温磁化測定を行った結果、磁化曲線からは約4.5Tで飽和する1次元反強磁性的であることがわかったが、磁化の温度依存性にフラストレーションの効果によると思われる異常が観測された。26年度が最終年度であるため、記入しない。固体物理学26年度が最終年度であるため、記入しない。本課題を遂行するうえで最も核となる技術開発(常磁性Mg合金により磁力計の反磁性バックグラウンドを減らすこと)が達成できたため。当初予定していなかったSr2RuO4の微小単結晶試料の磁化測定を行い、Hc2における転移が磁化の飛びを伴う一次転移であることを確認できた。この物質はトリプレット超伝導体であると期待され、国内外で盛んに研究が行われている。最近、1mg以下の高純度単結晶試料でHc2における転移が低温で一次になることが比熱測定から報告され、その原因が注目された。このような微小単結晶の磁化測定は以前には困難であったが、本研究課題により実現可能となり、研究業績の概要で述べたように、学術的に極めて重要な結果が得られた。本研究課題の計画に大きな変更はなく、当初の予定どおり進める。研究は順調に進んでいるため、とくに大きな計画の変更はない。技術的な改良点として、装置の常磁性不純物による磁化バックグラウンドをより軽減すること、および試料の一軸回転機構を導入して磁場方向に敏感な物質に対応できるようにしていく。液体ヘリウムの使用量が増加傾向にあり、加えてその単価も上昇しているので、主に寒剤費として使用する。当初予定していたよりも測定が短時間で済み、ヘリウムの使用料が予定額を下回ったためさらに測定を行うためにヘリウム代の一部として充てる
コラーゲンとコラーゲナーゼ遺伝子の比較生物学的研究

吉里はフランスに赴きフランス側と研究計画全体に関する打ち合わせを行った。また、これと同時に、ヨーロッパにおけるコラーゲンの応用利用(医療用、化粧品用、食品用その他)の現状に関する調査をあわせて行った。さらに、リヨン第一大学と広島大学との間での大学問協定締結のための打ち合わせがあわせて行われた。ウニのコラーゲン遺伝子は我々の研究グループ及び他の研究者らにより、すでにクローン化されている。そして、それから予想されるアミノ酸配列には、脊椎動物型のコラゲナーゼが認識し切断する特徴的なアミノ酸配列が見いだされている。このことから、ウニにも脊椎動物型のコラゲナーゼが存在している可能性は極めて高い。そこで、大房は、フランス側研究施設を訪問し、昨年度までの共同研究の結果得られたclone 8のcDNAをプローブとして用いてフランス産ウニより抽出したDNAよりGarrone.Expositoらによって作成されたゲノムライブラリをclone8 cDNAの全長、合成オリゴヌクレオチド、及び他のMMP遺伝子をプローブとして用いたスクリーニングによりcIone 8遺伝子のゲノムクローン単離を行った。二宮は訪仏した際にフランス側と哺乳動物のコラーゲン遺伝子と無脊椎動物のコラーゲンに関する比較研究に関する意見交換を行った。加藤は訪仏した際に、培養細胞における哺乳類のコラーゲン遺伝子の発現制御に関する意見交換を行った。吉里は10月にフランスに赴きフランス側と研究計画全体に関する打ち合わせを行った。また、これと同時にウニ・カイメンのコラーゲン遺伝子に関する研究を行った。大房は、10月にフランスを訪問し、フランス産ウニの胚より調製したRNAをもとにcDNAを作製し、PCR法を用いてウニ胚より脊椎動物のMMP遺伝子の増幅を試みた。ウニのコラーゲンcDNAの解析はGarrone,Expositoらによって行われており、ウニのコラーゲンcDNAからは、他種のコラーゲン遺伝子には見つかっていない。特殊な繰り返し構造の存在が明らかにされている。大房が、フランスで実施し帰国後解析を続行している研究の結果からフランス産ウニ胚より増幅されたcDNA断片の1つであるclone8は、脊椎動物のMMP9に類似性の高い配列であることが判明した。これまでウニで知られているMMP類似の金属プロテアーゼは、孵化酵素だけであったが、今回得られた断片は同種のウニの孵化酵素とは明らかに異なっていることから、ウニのMMPのcDNA断片を得た初めてのケースと考えている。さらに2度目の訪仏では、Garrone,Expositoの協力の下でウニcDNAライブラリを得た。このライブラリによるclone8の全長を含むクローンの得ることは次年度の重要課題の1つである。また、カイメンのコラゲナーゼ検出に関する研究も進行中である。これまでカイメンはコラーゲン分解活性を有していないとされてきたが、カイメンの単離細胞がコラーゲンゲル溶解活性を持つことが明らかになった。ExpositoとGarroneは、3月に来日し、ウニ初期胚への遺伝子導入によるウニ胚コラーゲン遺伝子の発現調節の解明のための基礎実験を行った。また、Garrone,Expositoの来日に併せて広島大学理学部において、シンポジウム"Information Exchange on Extracellular Matrix in Baseic and Applied Science"を実施した。さらに吉里は、マトリックス研究会第44会大会の期日に併せて日仏マトリックスシンポジウムを主催した。吉里は1997年12月にフランスに赴きフランス側と研究計画全体に関する打ち合わせを行った。また、これと同時に12月16日から18日まで、フランス・パリの日仏工業技術協会で行われた日仏科学技術シンポジウムに出席し、生命科学のセクションで、昆虫細胞を用いた組換え型コラーゲンの産生に関する講演を行った。大房は、1997年11月に研究協力者である大学院生2名(朝比奈欣治、沢田卓哉)を伴って、フランスを訪問し、昨年度の共同研究の結果得られたclone8のcDNAをプローブとして用いてフランス産ウニ胚より抽出したRNAをもとに、当該遺伝子の発現の解析を実施した。また、clone8の完全長cDNAを得るために、フランス産ウニの胚を材料としてGarrone,Expositoらによって作成されたcDNAライブラリのスクリーニングを実施した。のべ80万プラークに及ぶライブラリをサザンブロットハイブリダイゼーションによりスクリーニングを実施したが現在までのところ完全長cDNAは得られていない。二宮は、1998年2月に訪仏し、フランス側と哺乳動物のコラーゲン遺伝子と無脊椎動物のコラーゲンに関する比較研究に関する意見交換を行った。また大房は、1998年3月に再度訪仏し、カイメンのコラゲナーゼのcDNAを得るための実験を実施した。昨年度、本研究において初めて見いだされたカイメンのコラゲナーゼに関する研究も進行中である。本年度は、放射標識コラーゲンを基質にしたアッセイ法により活性を定量的に測定する系を確立し生化学的解析をすすめた。

そこで、大房は、フランス側研究施設を訪問し、昨年度までの共同研究の結果得られたclone 8のcDNAをプローブとして用いてフランス産ウニより抽出したDNAよりGarrone.Expositoらによって作成されたゲノムライブラリをclone8 cDNAの全長、合成オリゴヌクレオチド、及び他のMMP遺伝子をプローブとして用いたスクリーニングによりcIone 8遺伝子のゲノムクローン単離を行った。二宮は訪仏した際にフランス側と哺乳動物のコラーゲン遺伝子と無脊椎動物のコラーゲンに関する比較研究に関する意見交換を行った。加藤は訪仏した際に、培養細胞における哺乳類のコラーゲン遺伝子の発現制御に関する意見交換を行った。
脳内神経伝達機能の画像診断を目的とした新規放射性診断薬の開発に関する基礎研究

一連の検討結果より、脳内神経伝達物質の生合成前駆体であるチロシン、ドーパの誘導体I-AMT、I-DOPAが、脳のアミノ酸膜輸送機能を選択的に測定し得る放射性診断薬として有用であることを明らかにするとともに、DOPAの部位選択的ハロゲン標識に関しては、固相化標識法を確立した(06770731,07770764)。また、脳内神経終末に取り込まれたアミノ酸を神経伝達物質に変換する芳香族アミノ酸脱炭酸酵素(AADC)活性測定を目的として、AADCの阻害剤であるDFMTを標識原料として合成し、そのヨウ素標識体の評価を行った。I-DFMTの代謝安定性は高く、その脳集積はAADC活性に依存していたが、アミノ酸輸送系への親和性を有しておらず、脳への集積量は低かった(08770750)。昨年までの検討より、I-DFMTは生理的pHではアミノ基が十分に解離しておらず、カルボキシル基の荷電により膜輸送機構に対する親和性を失ったと考えられた。そこで、脂溶性による脳移行性の向上と脳内での酵素的解裂によりI-DFMT生成が期待されるメチルエステル体(I-FTM)をプロドラッグとして応用することを計画した。さらに、メチルエステル体のプロドラッグとしての利用の妥当性を確認する目的で、FTM、DFMTのα-炭素上の官能基を水素に置換したモデル化合物を合成し、脳移行性と酵素的変換に関して比較検討した。I-FTMは予想通り高い脂溶性を示し、脳への移行性は顕著に改善した。I-FTMは脳内で速やかに脱メチル化され、I-DFMTに変換されることが確認された。I-FTMの脳スライスへの集積は、I-DFMTと同様にAADC阻害剤の前処理により有意に低下し、I-FTMの脳への集積がAADC活性の指標になると考えられた。これらの研究成果により、第36回日本核医学会賞を受賞した。同様の結果がモデル化合物においても確認され、カルボキシル基を有する脳機能診断薬開発におけるエステル化の有用性が示された。これまでの検討結果より、脳内神経伝達物質生合成前駆体であるチロシン、ドーパの誘導体^<123>I-AMT、^<123>I-DOPAが、脳におけるアミノ酸膜輸送機能を選択的に測定し得る放射性診断薬として優れた性質を有することを明らかにし、^<123>I-DOPAに関しては部位選択的標識と品質管理の簡便化の観点から、固相化標識法を確立した(06770731,07770764)。更に、脳内神経終末に取り込まれたアミノ酸を神経伝達物質に変換する最終反応を掌る芳香族アミノ酸脱炭酸酵素(AADC)活性測定を目的として、AADCの不可逆的阻害剤であるDFMTを標識原料に選択し、その^<125>I標識体の評価を行った。^<125>I-DFMTの脳スライスへの集積は、AADCの不可逆的阻害剤前処理により有意に低下し、^<125>I-DFMTの脳集積はAADC活性を反映すると考えられたが、アミノ酸輸送の盛んな脳や膵臓への特異的集積は認められなかった(08770750)。分配係数のpH依存性から、^<125>I-DFMTは生理的pHではアミノ基が十分に解離しておらず、結果としてアミノ酸膜輸送機構に対する親和性を失ったと考えられた。そこで、脂溶性による脳移行性の向上と酵素的変換を期待し、DFMTのメチルエステル体(FTM)をプロドラッグとして応用することを計画した。FTMは合成により得た。^<125>I標識FTMは、簡便に高収率かつ高比放射能で得られ、精製の際、標識原料との分離を確認した。^<125>I-FTMは、予想通り高い脂溶性を示し、脳への移行性は顕著に改善した。^<125>I-FTMは体内において速やかに^<125>I-DFMTに変換されることが確認された。^<125>I-FTMの脳スライスへの集積は、^<125>I-DFMTと同様にAADC阻害剤の前処理により有意に低下し、^<125>I-FTMの脳への集積がAADC活性の指標になると考えられた。よって、^<123>I-FTMは脳内神経伝達物質生合成機能の画像診断薬として優れた性質を有するものと考えられた。

そこで、脂溶性による脳移行性の向上と脳内での酵素的解裂によりI-DFMT生成が期待されるメチルエステル体(I-FTM)をプロドラッグとして応用することを計画した。さらに、メチルエステル体のプロドラッグとしての利用の妥当性を確認する目的で、FTM、DFMTのα-炭素上の官能基を水素に置換したモデル化合物を合成し、脳移行性と酵素的変換に関して比較検討した。I-FTMは予想通り高い脂溶性を示し、脳への移行性は顕著に改善した。I-FTMは脳内で速やかに脱メチル化され、I-DFMTに変換されることが確認された。I-FTMの脳スライスへの集積は、I-DFMTと同様にAADC阻害剤の前処理により有意に低下し、I-FTMの脳への集積がAADC活性の指標になると考えられた。これらの研究成果により、第36回日本核医学会賞を受賞した。同様の結果がモデル化合物においても確認され、カルボキシル基を有する脳機能診断薬開発におけるエステル化の有用性が示された。
低温・高密度プラズマの規格化パラメータを用いた緩和時間モデルの構築

金属(固体)の性質とプラズマの性質を併せ持った低温(0.1eV-10eV)・高密度プラズマ0.001ρs-ρs:ρsは固体密度)である低温・高密度プラズマ(Warm Dense Matter)は,固体物性やプラズマ物性が共存する体系であるため,その理解を進めることで普遍的な物性論を構築できる可能性を秘めている.本研究の目的は,申請者らが開発した定積加熱放電法と熱伝導率計測法を用いて,ローレンツ数,イオン-イオン結合定数,電子縮退度に対する輸送特性をモデル化し,固体-プラズマ境界領域である低温・高密度プラズマ領域の衝突・緩和時間モデルを構築することである.本年度は,自発光成分を除去してルビー蛍光のみを観測し,蛍光強度の空間分布を観測できる実験系の構築を行い,低温・高密度プラズマの熱伝導率を高精度に観測できる実験系を構築する.これに向けて,熱伝導率の高精度計測を行うため,定積加熱放電装置の構造を変更し,モノクロメータとその場観測できる光ファイバーを導入した.また,他機関よりパルスナノビ秒YAGレーザーを導入した.これにより,ルビー蛍光の空間・時間変化が観測できるようになった.現在これらの観測を進め,その性能について検討をしている.また,ルビーキャピラリーによるプラズマの閉じ込め性能の再現性が課題となっており,その構造について検討を行った.それにより従来法よりも高精度に電気伝導率が計測できるようになった.得られた結果に対して,密度および温度依存性を評価した結果,縮退度θ<1の領域では,金属的な電気伝導率の温度依存性を示し,一方縮退度θ>1の領域では,プラズマ的な電気伝導率の温度依存性を示すことが明らかとなった.また,本手法を派生させて放電生成プラズマを利用した高密度絶縁体導電率計測法を確立した,所望の実験計測系を構築したこと,精度の高い電気伝導率計測系を構築できたことから,ローレンツ数,イオン-イオン結合定数,電子縮退度に対する輸送特性をモデル化に向けて基盤を整えたと言える.また,本手法を派生させて放電生成プラズマを利用した高密度絶縁体導電率計測法を確立したことから,本手法を用いた新しい低温・高密度プラズマの計測方法として用いることが期待できる.初年度に得られた知見を基に,熱伝導率,電気伝導率の同時計測を行いローレンツ数の直接測定,各種輸送特性の温度・密度依存性を評価し,その体系化を目指す.また,ルビー蛍光を利用した圧力計測方法などから,状態方程式などの関係を探ることも合わせて進める.金属(固体)の性質とプラズマの性質を併せ持った低温(0.1eV-10eV)・高密度プラズマ0.001ρs-ρs:ρsは固体密度)である低温・高密度プラズマ(Warm Dense Matter)は,固体物性やプラズマ物性が共存する体系であるため,その理解を進めることで普遍的な物性論を構築できる可能性を秘めている.本研究の目的は,申請者らが開発した定積加熱放電法と熱伝導率計測法を用いて,ローレンツ数,イオン-イオン結合定数,電子縮退度に対する輸送特性をモデル化し,固体-プラズマ境界領域である低温・高密度プラズマ領域の衝突・緩和時間モデルを構築することである.本年度は,自発光成分を除去してルビー蛍光のみを観測し,蛍光強度の空間分布を観測できる実験系の構築を行い,低温・高密度プラズマの熱伝導率を高精度に観測できる実験系を構築する.これに向けて,熱伝導率の高精度計測を行うため,定積加熱放電装置の構造を変更し,モノクロメータとその場観測できる光ファイバーを導入した.また,他機関よりパルスナノビ秒YAGレーザーを導入した.これにより,ルビー蛍光の空間・時間変化が観測できるようになった.現在これらの観測を進め,その性能について検討をしている.また,ルビーキャピラリーによるプラズマの閉じ込め性能の再現性が課題となっており,その構造について検討を行った.それにより従来法よりも高精度に電気伝導率が計測できるようになった.得られた結果に対して,密度および温度依存性を評価した結果,縮退度θ<1の領域では,金属的な電気伝導率の温度依存性を示し,一方縮退度θ>1の領域では,プラズマ的な電気伝導率の温度依存性を示すことが明らかとなった.また,本手法を派生させて放電生成プラズマを利用した高密度絶縁体導電率計測法を確立した,所望の実験計測系を構築したこと,精度の高い電気伝導率計測系を構築できたことから,ローレンツ数,イオン-イオン結合定数,電子縮退度に対する輸送特性をモデル化に向けて基盤を整えたと言える.また,本手法を派生させて放電生成プラズマを利用した高密度絶縁体導電率計測法を確立したことから,本手法を用いた新しい低温・高密度プラズマの計測方法として用いることが期待できる.初年度に得られた知見を基に,熱伝導率,電気伝導率の同時計測を行いローレンツ数の直接測定,各種輸送特性の温度・密度依存性を評価し,その体系化を目指す.また,ルビー蛍光を利用した圧力計測方法などから,状態方程式などの関係を探ることも合わせて進める.
弾性率漸減型ハイブリッドバイオマテリアルの開発と特性評価

3年間の研究期間を通じて,放電プラズマ焼結法(SPS法)によって,ポーラスメタルの空孔内にβ-TCP(リン酸三カルシウム)などの生分解性リン酸カルシウム系セラミックスを充てんした複合材料(ハイブリッドバイオマテリアル)を開発した.計画1年目は,市販のチタンビーズと市販セラミックス試薬を用いてポーラスTiとリン酸カルシウムからなる複合材を作製した.作成にはSPS法を用いた.作製した試料を用いて,圧縮試験,溶解試験を行い素材の基礎的な特性を評価した.またメカニカルアロイング(MA)法,均一沈殿法,SPS法などこの研究計画の核となる要素技術をそれぞれ確立した.2年目には,独自に設計したMA合金粉末に市販のセラミックス試薬を組合せた複合材の開発を進め,合金種ごとの最適化設計(組成,組織,MA条件など)検討した.あわせて独自に開発した生分解性セラミックスの特性評価を行った.これに並行して,市販Ti合金(Ti-6Al-4V合金Ti-6Al-7Nb合金など)を利用したポーラス材料の作製を行った.最終年度にはこれまでの成果を総合し,生分解性を制御した新しい骨折部内固定用ハイブリッドバイオマテリアルを完成させ,学協会等で報告した.3年間の研究期間を通じて,放電プラズマ焼結法(SPS法)によって,ポーラスメタルの空孔内にβ-TCP(リン酸三カルシウム)などの生分解性リン酸カルシウム系セラミックスを充てんした複合材料(ハイブリッドバイオマテリアル)を開発した.計画1年目は,市販のチタンビーズと市販セラミックス試薬を用いてポーラスTiとリン酸カルシウムからなる複合材を作製した.作成にはSPS法を用いた.作製した試料を用いて,圧縮試験,溶解試験を行い素材の基礎的な特性を評価した.またメカニカルアロイング(MA)法,均一沈殿法,SPS法などこの研究計画の核となる要素技術をそれぞれ確立した.2年目には,独自に設計したMA合金粉末に市販のセラミックス試薬を組合せた複合材の開発を進め,合金種ごとの最適化設計(組成,組織,MA条件など)検討した.あわせて独自に開発した生分解性セラミックスの特性評価を行った.これに並行して,市販Ti合金(Ti-6Al-4V合金Ti-6Al-7Nb合金など)を利用したポーラス材料の作製を行った.最終年度にはこれまでの成果を総合し,生分解性を制御した新しい骨折部内固定用ハイブリッドバイオマテリアルを完成させ,学協会等で報告した.放電プラズマ焼結法(SPS法)によって,ポーラスチタンの中にβ-TCP(三リン酸カルシウム)を複合化した.比較的大きいチタン粉末(粒子直径150μm以下,ならびに250600μmの粉末)使用したとき,焼結が不十分で,試験片の作製が困難であった.粒子直径45μm以下のチタン粉末を使用したとき,良好な焼結体が得られた.このときの焼結条件は,焼結温度1273K,焼結圧力60MPa,保持時間10minであった.チタン粉末同誌が接触している部分では,粉末同誌の全面的な焼結による合体や,粉末間でのネック形成による良好な焼結が達成されているのが認められた.しかし,チタンとβ-TCPの界面では両者間の反応がおこり,リン化チタンが形成しているのが認められた.粒子直径45μm以下のチタン粉末を使用して作製した試験片を用いて圧縮試験を行った.一部の試験片は焼結後そのまま,残りの試験片は純水中に最長9日間浸漬し,最大で約7.3%の気孔を導入して,圧縮試験に供した.β-TCPを溶出しない焼結まま試験片のヤング率に比較して,2.7%気孔材,7.3%気孔材のヤング率は減少し,それぞれ焼結まま試験片の83%,66%となった.このことから,チタン/β-TCP複合材料からβ-TCPを溶出させることにより,見かけのヤング率を低下させることが可能であることを確認した.作製する試料の特性は,ポロシティ,ポアのサイズ,分布などにからく影響を受けるため,各種条件を変化させて資料を作製した.具体的には,SPS法のパラメータ(パンチ圧力,電流条件など)だけでなく,素材として用いるチタン合金の粒子サイズやリン酸カルシウム粒子サイズ,リン酸カルシウム粒子の表面性情などが影響を及ぼすことが考えられるので,望ましい特性を発揮する複合材を得ることを目的に,チタン合金のサイズ,(均一沈殿法の製造条件などからコントロールした)リン酸カルシウム粒子サイズを変えて,複合材料を作製した.均一沈殿法については,反応温度,反応時のpH,基質濃度,攪拌速度,共存アニオン添加剤(吸着性有機物,界面活性剤など),溶媒(通常は水だがアルコール,グリコール等との混合溶媒を使うこともありえる)などと変化させた.均一沈殿法により作製したリン酸カルシウム凝集粒子は3050μmのサイズに凝集していることが明らかになった.これを大気中で熱処理することにより得られたβ-TCP粉末とガスアトマイズTi粉末を混合し,SPSで試料を作成した.作製した複合材試料を用いて,圧縮試験,摩耗試験,溶解試験などの各種評価を行い,組織と特性の観点から調査した.リン酸カルシウムの溶解に伴う,試料の特性の変化を検討した後,とくにポロシティと機械的性質(強さ,ヤング率)の関係に注目し,両者間の対応を詳細に検討した.Tiとβ-TCPの体積分率が50:50となる試料の純水中における質量変化を測定し,約1200ksの溶出で約88%となった.

これは当初配合したβ-TCPの体積分率に及ばず,閉気孔内に閉じ込められ溶出できないものがあったためと考えられる.また,β-TCPの溶出前後でヤング率が減少することをみいだした.3年間の研究期間を通じて,放電プラズマ焼結法(SPS法)によって,ポーラスメタルの空孔内にβ-TCP(リン酸三カルシウム)などの生分解性リン酸カルシウム系セラミックスを充てんした複合材料(ハイブリッドバイオマテリアル)を開発した.1年目には市販のチタンビーズと市販セラミックス試薬を用いてポーラスチタンとリン酸カルシウムからなる複合材を作製した.作製にはスパークプラズマ焼結機(SPS)を用いた.作製した試料を用いて,圧縮試験,溶解試験を行い,基礎的な素材の特性を評価した.また,MA法,均一沈殿法,SPS法など,この研究計画の核になる要素技術を確立した.2年目には,独自に設計したMA合金粉末に市販セラミックス試薬を組合せた複合材の作製を進め,合金種ごとの最適化設計(組成,組織,MA条件など)を検討した.また並行して,独自に開発した生分解性セラミックスを用いて複合材の作製を行い,この複合材を用いて種々の評価を行った.生分解性セラミックスの作製は均一沈殿法で行い,その製造条件を検討した.最終年度の3年目には,これまでの成果を総合し,生分解性を制御した新しい骨折部内固定材用バイブリッドバイオマテリアルを完成させ,学協会等で報告した..当初計画した通りのステップで研究が進展している.24年度が最終年度であるため、記入しない。最終年度に当たるため,分担研究者とのを緊密にし,情報のフィードバックに務める.最終的な報告に向けて,データの不足している部分を整理し,年度内に達成するよう協力する.24年度が最終年度であるため、記入しない。
遺伝子増幅現象の意義と分子機構の実験的検証

遺伝子増幅現象は薬剤耐性現象、癌の悪性化、ゲノム進化等、多様な生物現象に関わっているが、その分子機構は未だ不明なままである。本研究は代表者らが酵母を用いて初めて確立した増幅系から得られた知見を基に癌遺伝子の増幅機構を解く手がかりを得ることに成功した。また遺伝子進化と増幅の関係を知るツールとして増幅に伴う変異導入を高感度に検出できるマーカー遺伝子の構築に取り組んだ。当初の計画通り、平成21年度は「天然の遺伝子増幅現象におけるDRCR増幅の役割」を検証するため、長い逆位反復配列(IR)を含む構造を人工的に構築することに取り組んだ。確実に増幅系を構築するためには、(1)IR構築のために2種類の部位特異的組換系を利用してバクテリア人工染色体(BAC)を2回効率良く染色体に挿入する系、(2)IRを倍加してdicentric chromosomeを形成するための系を確立する必要がある。(1)では、まず転写がactiveなゲノム部位にFRT配列をもつCHO細胞に、FRT配列に加え2度目の挿入で用いるlox配列を配したプラスミドを、Flp発現ベクターと共に導入して薬剤選択により1次挿入株を取得した。次にlox配列をもつプラスミドをCre発現ベクターと共に導入して異なる薬剤により2次挿入株を取得した。ここで予想より多くの時間を費やしたが、組換えにより薬剤耐性遺伝子を活性化するデザイン、2種類の蛍光タンパク質(GFP・mCherry)を利用したスクリーニング方法、非耐性細胞の混在が最小になる薬剤濃度、最短期間で挿入株を得るためのプロトコール、を最適化することに成功した。(2)では、まず実際の増幅系構築にも用いるBACを構築した。これにはセルソーターを用いた増幅細胞の選択を可能にする誘導発現可能なGFP遺伝子、タンパク質生産系への応用を評価するための発現ユニット、増幅選択マーカーDHFR遺伝子、複製開始領域Oriβ等と共に、ゲノムを特異的に切断しヘアピン構造を形成してdicentric chromosomeを形成するtos配列が配置されている。これまで上述のFRT配列をもつCHO細胞にこのBACを導入して1次挿入株を取得し、現在2次挿入株の樹立を行っている。平成21年度に引き続き「天然の遺伝子増幅現象におけるDRCR増幅の役割」を検証するため、長い逆位反復配列(IR)の構築に取り組んだ。前年度に樹立されたtos配列を含むBACが挿入されたCHO細胞株にTelN発現ベクターを導入した結果、全体の15%の分裂期染色体像にTelN作用直後の染色体やTelNにより形成された二動原体染色体が見られ、期待通り系が機能していることが確認できた。次にリアルタイムに増幅をモニターするためのTetR-EYFP遺伝子とtetOリピートを配置したBACを挿入し長いIRを構築した。しかし分裂期FISH法によりTelN発現誘導前の細胞を解析したところ、予想されるBAC挿入染色体に加え、二動原体染色体らしき像にシグナルが得られた。これは長大なIRがtos-TelN系の働きを代行して一部の細胞で二動原体染色体が形成され、増えたblasticidin耐性遺伝子のため選択されたと考えられる。この結果は増幅初期に形成される構造がさらなる増幅を促すポテンシャルをもつこと、想定よりも高い頻度でゲノム不安定化を引き起こす可能性があること、を示唆している。本来は染色体再編成を含まない細胞を用いるべきであるが、予想されるBAC挿入位置に加え二動原体染色体の少なくとも一方にもtos配列が含まれる可能性が高くTelN発現誘導によりさらなる遺伝子増幅が期待できることから、この細胞を基に増幅選択を行った。増幅を予めBACに配置したG-CSF遺伝子の発現量で評価した結果、TelN発現により発現量が向上すること、増幅選択薬剤の濃度を200nM以上とした時に生産性が増すことが分かった。以上の様に動物細胞での増幅初期に見られるIR構造はさらなる増幅を促す構造的基盤であることが強く示唆された。平成22年度に予定していた「遺伝子増幅と遺伝子進化の関係」にまず着手した。当初はフレームシフトにより活性が低下したlys2遺伝子を変異検出マーカーとする考えであったが、これではフレームを戻す復帰変異しか検出できない。そこでタンパク質分解を誘導できるタグに注目し、その分解を阻害できる多様な変異を検出する方法を考案した。まず薬剤Shield1により安定化できるFKBP12タンパク質変異体の系を試みたが、出芽酵母ではShield1非存在下でも効率良く分解されないことが判明した。これは変異導入以前に高バックグラウンドが現れることを意味し深刻な問題である。そこで現在Auxin依存的分解ドメイン(AID)をカナマイシン等の耐性遺伝子に融合させ検討している。使用している酵母株では一般的な50μMよりも高濃度のAuxinが分解に必要であることが判明しつつある。平成23年度に予定していた「増幅を起こす細胞種と起こさない細胞種の相違」については多様な細胞種を用いて増幅選択を行う時間が不足したことを考慮し、増幅の成否を担う分子機構の遺伝学的解析を行った。

動物細胞の増幅初期に見られる構造を模した二組の逆位反復配列を出芽酵母染色体に構築し、数種類の遺伝子欠失株を作製して増幅頻度を調べた。rad18、rad27、mus81では増幅頻度が約10、55、80倍に増加し、これらが上記構造で停滞する複製フォークの維持や再生に関与していることが示唆された。さらに二次元電気泳動によりその構造での複製フォーク進行を調べたところ、フォーク進行阻害が検出できた。一方、rad9、ddc1では39、74%に増幅頻度が低下した。本来、染色体異常を防ぐ役目をするチェックポイント機構が増幅活性化に必要である結果は意外であるが、これらがフォーク進行阻害を感知することが増幅を引き起こす誤った修復に繋がっていると考えられた。
諏訪地域におけるユスリカ喘息の血清疫学的研究

近年、アレルギー性疾患は増加傾向にあり、食生活の変化、環境汚染物質の増加がその主たる要因と考えられている。中でも喘息疾患については、アレルゲンとしてダニ、及び花粉に加えてユスリカが問題となっている。ユスリカは日本全国、水のある場所にはどこでも生息し、繁殖する昆虫であるだけに、アレルゲンとしての重要性を確認する検討は急務である。本研究では、日本有数のユスリカ被害地域である諏訪湖周辺に居住する気管支喘息患者123名を対象に、ユスリカ成虫の抗原性を血清疫学的に明らかにした。諏訪地区(62人)と対昭区としての松本地区(61人)とで、ユスリカ成虫発生時期に合わせて血清を採取し、DPC-Specific IgE Kit(Ala STAT)により、オオユスリカについて特異的IgE抗体を測定した。また、近年、諏訪湖で発生量が増加しているアカムシユスリカについてもセスジユスリカと併せてCAP RAST Systemにより、特異的IgE抗体を測定した。これらの結果は居住地別に統計処理を行った。その結果、オオユスリカ、セスジユスリカ、アカムシユスリカの抗体陽性者数は気管支喘息患者全体を母集団とした場合、各々、8例(6.5%)、11例(8.9%)、3例(2.4%)であった。一方、外因性気管支喘息患者を母集団とすると各々の陽性率は12.3%、16.9%、4.6%という値を示した。この値を、外因性気管支喘息患者集団で全国規模の調査が成されているセスジユスリカ抗原で比較してみると、諏訪地区ではかなり高い陽性率(年齢構成を考慮)を示していることが明らかとなった。今後は抗体陽性者に対してユスリカ抗原吸入試験などを実施し、より詳細に発症メカニズムを検討して行く予定である。2年継続の1年目である本年度は、ユスリカ成虫に対する人々の意識の調査と、来年度に向けての血清疫学的調査の予備調査を行った。特に、以下の二項目について検討を行い下記の様な成果を得た。1.諏訪湖周辺地域の住民、観光業者、観光客に対するアンケート調査の実施諏訪湖周辺地域の住民(250名)、並びに観光業者、諏訪湖に訪れた観光客(150名)に、ユスリカに対する意識、迷惑度、健康障害の有無などについて、成虫発生期である秋期にアンケート調査を行った。その結果、住民と観光客との間に、意識上、大きなずれのあることが明らかになった。すなわち、住民は「ある一定期間だけ我慢すれば後は済む」と言ったあきらめの気持ちが強く、湖からの成虫発生量がある程度以上にならないと、不快感を示さないことが解った。一方、観光客は、僅かな成虫発生量でも強く不快感を感じ、両者間で大きな隔たりがあった。また、湖岸より500m以内の地域でユスリカ成虫に対して「極めて不快」と答える者の割合が多く、この結果は、成虫飛来量調査と極めて良く一致していた。2.気管支喘息患者のユスリカ特異IgE抗体の保有調査(予備調査)諏訪地区の岡谷塩嶺病院の第一内科に来院した気管支喘息の患者34名と、松本地区(コントロール)の信州大学医学部附属病院呼吸内科に来院した気管支喘息の患者46名について、オオユスリカ、アカムシユスリカ、セスジユスリカの抗体保有率の調査を行った。また、抗原として、一般的に良く知られているダニやガについても併せて検討した。調査時期は、諏訪湖からユスリカ成虫大発生の見られる9月から11月の間に集中的に行った。採集した血清は、DPC-Specific IgE Kitなどにより測定した。

現在分析中のものもあり、データを全てまとめるには至ってはいないが、全体で1割程度の者がユスリカ抗体を保有している模様である。結果がまとまり次第、患者の居住地と、ユスリカ成虫高密度飛来地域との因果関係を検討する予定である。また、他抗原との交叉性などについても検討して行く予定である。2年継続の最終年である本年度は、気管支喘息患者に対し、ユスリカ特異IgE抗体の保有率について本調査を行った。その結果、以下のような成果を得ることができた。(1)調査対象集団について:諏訪地区(岡谷塩嶺病院:34人、市立岡谷病院:7人、諏訪日赤病院:29人、諏訪中央病院:9人)で79人、松本地区(信大病院)で44人の合計123人の患者について調査を行った。このうち諏訪地区以外に居住していて諏訪地区内の病院に通院している者などを調整して、最終的には、諏訪地区で62人、松本地区では61人となった。統計的な解析を行う上で、諏訪・松本両集団間には、年齢、性別等に有意な差はなかった。(2)気管支喘息患者のユスリカ特異IgE抗体の保有率について:アトピー鑑別試験の結果、全体で65人(52.8%)の者が陽性となった(諏訪地区33人:50.8%、松本地区32人:49.2%)。このうち、ダニ抗原に33人(50.8%)、ガ抗原に28人(43.1%)、セスジユスリカ抗原に11人(16.9%)、オオユスリカ抗原に8人(12.3%)、アカムシユスリカ抗原に3人(4.6%)が陽性を示した。セスジユスリカは河川、水田、湖沼沿岸域など、止水・流水を問わずに様々な水域から大量発生する種であるので、湖沼の様な止水域から主に発生するオオユスリカやアカムシユスリカに比べて、成虫抗原に暴露される機会が多く、患者の陽性率が高くなっていると思われた。諏訪地区と松本地区とで、抗原ごとに陽性率を比較してみると、ガ抗原とセスジユスリカ抗原とで有意に諏訪地区の方が高い値を示した。ガ抗原は、カイコの羽より抽出されたもので、チョウ、その他のガ、さらにユスリカを含めた他の昆虫類との間に共通抗原性が認められるものであり、昆虫類全体の感作の指標となり得るもので、諏訪地区では、ダニ抗原よりも高い陽性率を示した。
オキサゾリジノン環を有するキラル補助基の効率的除去法の開発とその応用

オキサゾリジノン環は,不斉合成のキラル補助基として有機合成上重要な複素環化合物である。本研究では,N-アシルオキサゾリジノンからの効率的なオキサゾリジノン除去法の開発を目的として,炭酸ジメチル存在下におけるメトキシドアニオンとの反応を検討している。今年度はより効率的な反応条件の確立を行うとともに,本法を面不斉シクロファン分子の合成へと応用することを目的として研究を行った。我々が開発したオキサゾリジノン除去反応は,炭酸ジメチル5当量存在下にメトキシドイオンを反応させる方法であり,この方法でN-アシルオキサゾリジノンのN-アシル開裂が効率的に行えることを明らかにした。本法では炭酸ジメチルの添加効果により,副生するヒドロキシエチルアミドからオキサゾリジノン環への再環化反応を促進させていることから,反応をさらに効率的に進める目的で,炭酸ジメチルを溶媒として用いる改良法についても検討した。その結果,様々なアルキル基およびアリール基を持つ基質において顕著な反応時間の短縮が観測され,炭酸ジメチルを溶媒として用いる効果が確認された。特に我々の従来法では補助基の選択的除去が困難であった3級アルキル基を持つ基質の反応速度が飛躍的に向上し,望むエステル誘導体のみを高収率で与えることが示された。一方,N-アシルオキサゾリジノンと平衡系にあるヒドロキシエチルアミドは,我々が別途開発を行っている面不斉シクロファン分子の立体制御に極めて有用なキラル補助基である。そこで,様々なヒドロキシエチルアミドを炭酸ジメチル存在下にメトキシドイオンとの反応を行ったところ,いずれの基質からも高収率でエステルが得られることを見いだし,本法がヒドロキシエチルアミドのN-アシル開裂としても極めて有効であることを明らかにした。また,この反応を利用して光学的に純粋な面不斉シクロファン分子を実質的に不斉合成することに成功した。この補助基の簡便な除去試薬であるメトキシドアニオンを用いたエステルへの変換反応では,その選択性が基質の置換基に依存し,開環生成物であるヒドロキシエチルアミドが副生することが多かった。我々は,これらの反応の平衡系をエステルへ移動させることが選択性の向上において重要であると考え,本年度は炭酸ジメチル存在下におけるメトキシドアニオンとの反応について検討した。基質として置換基がアルキル(1級および2級),アルケニル,およびアリールを導入した様々なN-アシルオキサゾリジノンを用い,過剰の炭酸ジメチル存在下,室温にてナトリウムメトキシドとの反応を行った。その結果,いずれの基質も極めて選択的に反応が進行し,目的とするメチルエステルとオキサゾリジノンを高収率で与えることを見出した。また,炭酸ジメチルのない条件で参照実験を行った場合は,ヒドロキシエチルアミドがかなり生成する場合が多く見られ,炭酸ジメチルの添加効果が顕著に現れていることが確認できた。これらの反応は反応系内に炭酸ジメチルを加えることで,副生するヒドロキシエチルアミドから反応物であるN-アシルオキサゾリジノンへの再環化が促進し,結果的にメチルエステルへの変換が選択的に進行したものと合理的に説明できる。これらの結果は,選択的開裂の難しいN-アシルオキサゾリジノンからの効率的なキラル補助基の除去法として有機合成上有用であるものと思われる。

本研究では,N-アシルオキサゾリジノンからの効率的なオキサゾリジノン除去法の開発を目的として,炭酸ジメチル存在下におけるメトキシドアニオンとの反応を検討している。今年度はより効率的な反応条件の確立を行うとともに,本法を面不斉シクロファン分子の合成へと応用することを目的として研究を行った。昨年度我々が開発したオキサゾリジノン除去反応は,炭酸ジメチル5当量存在下にメトキシドイオンを反応させる方法であり,この方法でN-アシルオキサゾリジノンのN-アシル開裂が効率的に行えることを明らかにした。本法では炭酸ジメチルの添加効果により,副生するヒドロキシエチルアミドからオキサゾリジノン環への再環化反応を促進させていることから,反応をさらに効率的に進める目的で,炭酸ジメチルを溶媒として用いる改良法について検討した。その結果,様々なアルキル基およびアリール基を持つ基質において顕著な反応時間の短縮が観測され,炭酸ジメチルを溶媒として用いる効果が確認された。特に我々の従来法では補助基の選択的除去が困難であった3級アルキル基を持つ基質の反応速度が飛躍的に向上し,望むエステル誘導体のみを高収率で与えることが示された。一方,N-アシルオキサゾリジノンと平衡系にあるヒドロキシエチルアミドは,我々が別途開発を行っている面不斉シクロファン分子の立体制御に極めて有用なキラル補助基である。そこで,様々なヒドロキシエチルアミドを炭酸ジメチル存在下にメトキシドイオンとの反応を行ったところ,いずれの基質からも高収率でエステルが得られることを見いだし,本法がヒドロキシエチルアミドのN-アシル開裂としても極めて有効であることを明らかにした。また,この反応を利用して光学的に純粋な面不斉シクロファン分子を実質的に不斉合成することに成功した。
高分子パラクリスタルで形成される分子鎖間水素結合の可視化の検討

本研究は、射光施の高輝度X線を利用して高SN比で測定した粉末X線回折データと情報理論に基づく期待値の推定法であるマキシマムエントロピー法(MEM)を用いて、線状高分子(ポリマー)結晶の1電子密度分布を推定、可視化し、2隣接分子鎖間で形成される水素結合を見える化する。本研究で確立する精密構造解析法により得られた結晶構造の電子密度マップを使って、3主鎖を構成する元素の電子密度分布の広がりと偏りを数値化することにより、高分子の結晶格子(パラクリスタル格子)の特徴やそこに充填される分子鎖の不規則な螺旋構造を検討する。