hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
多様性拡大抽出物を基盤とした生物活性指向型天然化合物類縁体ライブラリーの創出

本研究では,天然資源抽出物に対して直接,化合物の主骨格を変化させる反応を行うことで得られる多様性拡大抽出物を利用することで,生物活性を示す可能性の高い化学構造を有した化合物群を創出することを目的とする.そのような化合物群として,ポリケチドとテルペノイドの構造を併せ持つメロテルペノイド型化合物に着目し,昨年度までにフェノール型メロテルペノイド・ピロン型メロテルペノイド類縁体ライブラリーの創出を行ってきている.今年度はこれらの成果をさらに拡張し,インドール骨格とテルペノイド部分を併せ持つテルペノイドアルカロイド類縁体の創出を行った.具体的には,セスキテルペン類を多く含む生薬であるコウブシならびにガジュツを原料として用い,その抽出物に対してジイソブチルアルミニウムヒドリドを作用させることで,抽出物中に含まれる化合物の一部のカルボニル基を還元した.つづいて,生じたアルコール性水酸基に対して,酸処理したモンモリロナイトを触媒としてo-ヨードアニリンで置換し,さらにパラジウム触媒存在下でHeck反応を行うことで多様性拡大抽出物を得た.これを各種クロマトグラフィにより分画し,含まれる化合物を単離・構造決定した結果,8種のインドールテルペン型テルペノイドアルカロイド類縁体を得た.これらはいずれも新規分子骨格を有した化合物であり,多様性拡大抽出物を用いた手法が構造多様性に富んだ化合物群を得る手段として有用であることが改めて示された.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では,天然資源抽出物に対して直接,化合物の主骨格を変化させる反応を行うことで得られる多様性拡大抽出物を利用することで,生物活性を示す可能性の高い化学構造を有した化合物群を創出することを目的としている.そのような化合物群として,ポリケチドとテルペノイドの構造を併せ持つメロテルペノイド型化合物の創出を行った.具体的には,セスキテルペン類を多く含む生薬であるガジュツ・コウブシ・ビャクジュツ・ウコンを原料として用い,その抽出物に対してジイソブチルアルミニウムヒドリドを作用させることで,抽出物中に含まれる化合物の一部のカルボニル基を還元した.つづいて,生じたアルコール性水酸基に対して,o-ヨードフェノールを光延反応条件下でエーテル結合させ,さらにパラジウム触媒存在下でHeck反応を行うことで多様性拡大抽出物を得た.これを各種クロマトグラフィにより分画し,含まれる化合物を単離・構造決定した結果,18種のフェノール型メロテルペノイド類縁体を得た.これらのほとんどが新規分子骨格を有した化合物であり,多様性拡大抽出物を用いた手法が構造多様性に富んだ化合物群を得る手段として有用であることが改めて示された.得られた化合物について,種々の生物活性についてin vitroにおけるスクリーニングを行った.その結果,ヘッジホッグシグナルをはじめとする様々な細胞情報伝達経路に対する阻害作用を示す化合物1種を見いだした.本化合物は,前立腺がん由来細胞LNCapなど多くのがん細胞に対する増殖阻害作用も示した.研究実績の項で記したように,数種の生薬を原料とした多様性拡大抽出物を利用することで,多くの構造多様性の高いメロテルペノイド型化合物を取得することができた.また,その中から生物活性物質を見いだすことにも成功している.これは,当初の研究目的通りの結果であり,本研究は順調に進展していると言える.本研究では,天然資源抽出物に対して直接,化合物の主骨格を変化させる反応を行うことで得られる多様性拡大抽出物を利用することで,生物活性を示す可能性の高い化学構造を有した化合物群を創出することを目的とする.そのような化合物群として,ポリケチドとテルペノイドの構造を併せ持つメロテルペノイド型化合物に着目している.昨年度までにフェノール型メロテルペノイド類縁体ライブラリーの創出を行ったので,引き続き今年度はピロン型メロテルペノイド類縁体の創出を行った.具体的には,セスキテルペン類を多く含む生薬であるガジュツ・コウブシ・ビャクジュツ・ウコンを原料として用い,その抽出物に対してジイソブチルアルミニウムヒドリドを作用させることで,抽出物中に含まれる化合物の一部のカルボニル基を還元した.つづいて,生じたアルコール性水酸基に対して,ヨードヒドロキシピロンを光延反応条件下でエーテル結合させ,さらにパラジウム触媒存在下でHeck反応を行うことで多様性拡大抽出物を得た.これを各種クロマトグラフィにより分画し,含まれる化合物を単離・構造決定した結果,10種のフェノール型メロテルペノイド類縁体を得た.これらのほとんどが新規分子骨格を有した化合物であり,多様性拡大抽出物を用いた手法が構造多様性に富んだ化合物群を得る手段として有用であることが改めて示された.得られた化合物について,種々の生物活性についてin vitroにおけるスクリーニングを行った.その結果,破骨細胞分化抑制作用を示す化合物1種を見いだした.今年度までに,数種の生薬を原料とした多様性拡大抽出物を利用することで,多くの構造多様性の高いフェノール型メロテルペノイド・ピロン型メロテルペノイド類縁体を取得することができた.また,その中から破骨細胞分化に関わる生物活性物質を見いだすことにも成功している.これは,当初の研究目的通りの結果であり,本研究は順調に進展していると言える.

本研究では,天然資源抽出物に対して直接,化合物の主骨格を変化させる反応を行うことで得られる多様性拡大抽出物を利用することで,生物活性を示す可能性の高い化学構造を有した化合物群を創出することを目的とする.そのような化合物群として,ポリケチドとテルペノイドの構造を併せ持つメロテルペノイド型化合物に着目し,昨年度までにフェノール型メロテルペノイド・ピロン型メロテルペノイド類縁体ライブラリーの創出を行ってきている.今年度はこれらの成果をさらに拡張し,インドール骨格とテルペノイド部分を併せ持つテルペノイドアルカロイド類縁体の創出を行った.具体的には,セスキテルペン類を多く含む生薬であるコウブシならびにガジュツを原料として用い,その抽出物に対してジイソブチルアルミニウムヒドリドを作用させることで,抽出物中に含まれる化合物の一部のカルボニル基を還元した.つづいて,生じたアルコール性水酸基に対して,酸処理したモンモリロナイトを触媒としてo-ヨードアニリンで置換し,さらにパラジウム触媒存在下でHeck反応を行うことで多様性拡大抽出物を得た.これを各種クロマトグラフィにより分画し,含まれる化合物を単離・構造決定した結果,8種のインドールテルペン型テルペノイドアルカロイド類縁体を得た.これらはいずれも新規分子骨格を有した化合物であり,多様性拡大抽出物を用いた手法が構造多様性に富んだ化合物群を得る手段として有用であることが改めて示された.今後も,本研究の目的が達成できるよう,研究計画にもとづいて推進していく予定である.多様性拡大抽出物を利用したメロテルペノイド型化合物群の創出については,今年度行ったフェノール型化合物だけでなく,ピロン環とテルペイドの構造の縮合によって生じるピロン型メロテルペイドを多数取得することに主眼をおいて実施する.また得られた化合物の生物活性スクリーニングについては,当初から予定していた細胞内シグナル分子に対する影響だけでなく,脂質代謝や骨代謝などに関わるスクリーニングを行い,医薬品のリード化合物になり得る新規生物活性物質を見いだしていく方針である.今後も,本研究の目的が達成できるよう,研究計画にもとづいて推進していく予定である.多様性拡大抽出物を利用したメロテルペノイド型化合物群の創出については,これまでに行ってきたフェノール型・ピロン型化合物だけでなく,化合物中に窒素原子を含むメロテルペノイドアルカロイド類縁体を多数取得することに主眼をおいて実施する.また得られた化合物の生物活性スクリーニングについては,ひきつづき細胞内シグナル分子に対する影響や脂質代謝や骨代謝などに関わるスクリーニングを行い,医薬品のリード化合物になり得る新規生物活性物質を見いだしていく方針である.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
超構造転写を利用する無機界面への官能基集積と分子形状識別への応用

本研究プロジェクトは新しいホストーゲスト化学を目指すもので,官能基を規則正しく集積化させた界面(エキソレセプター)を創出し,優れた分子形状識別を引き出すことを目的としている。具体的には,自己組織的に形成される分子膜の高配向構造を安定化あるいは構造転写することによって,新規なホスト分子を開発する。昨年度までに,ピロールユニットを環状に集積化させたホスト分子を開発しており,ゲスト分子との相互作用を色や蛍光などに情報変換できることを明らかにした。これらの機能をさらに発展的に利用する次のステップは,ホスト分子をさらに集積化,階層構造化することであり,親疎水性のバランスや相互作用の制御などを考慮しながら緻密に分子デザインする必要がある。そこで,本年度は英国・オックスフォード大学のHarry L.Andersonグループにて分子デザインに関する知識を学び,新たなホスト分子の合成と集積化に取り組んだ。得られた主な成果を以下に示す。1.π-π相互作用が期待できるポルフィリンの共役ホスト高分子を合成した。また,ランタノイドとの錯体化を利用して,ポルフィリンユニットの配列・集積化を試みた。平成21年度優秀若手研究者海外派遣事業の助成課題。2.ホスト分子として,ポルフィリンの環状三量体を合成した。UV-visスペクトル滴定によって,有機溶媒中でフラーレンと強く相互作用することが明らかになった。3.ゲスト分子のキラル情報をNMRシグナルに翻訳できるアキラルなホスト分子を開発した。さらに,この系を利用してキラルなカルボン酸のエナンチオ過剰率を算出することに成功した。研究成果はJACSに掲載,Nature Chemistryにハイライトされた。4.非極性溶媒中でゲストの酸性度をRGBカラーとして可視化できるホスト分子を開発した。また,広範囲のスルホン酸やカルボン酸,アミン類に適用可能であること,非極性溶媒中にもかかわらず塩基滴定の当量点が判別できることなどが明らかになった。本研究プロジェクトは新しいホスト-ゲスト化学を目指すもので、官能基を規則正しく集積化させた界面(エキソレセプター)を創出し、優れた分子形状識別を引き出すことを目的としている。具体的には、気-液界面に形成される単分子膜の高配向構造を安定化あるいは構造転写することによって、新規な直鎖状ホスト高分子を開発する。本年度は、安定な単分子膜を形成し、かつゲスト分子と効果的に相互作用しうる両親媒性化合物を得るため、まず親水性レセプターの分子設計を行った。カルボニル基と同様に水素結合しうる官能基としてピロールに着目し、新たに環状テトラピロールを合成し、ゲスト分子との結合挙動を調査した。得られた主な結果と今後の展開を以下に示す。1.ピロールレセプターは、アニオン、カルボン酸、アルコールなどと水素結合することで、明確に色の変化を示すことが明らかになった。種々の高分子と複合化させることによって、さまざまな色のフィルムを作製することができ、とくに可塑剤と併用することでガスセンサーフィルムへ応用することに成功した。2.アニオンとの結合挙動を調査するなかで、フッ素イオンによって誘起されるポルフィリン-カリックス[4]ピロール間の変換現象を新たに発見した。メソ置換基の違いによって、アニオンに対するスイッチング挙動が大きく異なることが明らかになっており、アニオン書き込み型不揮発性メモリとしての応用を検討中。本研究プロジェクトは新しいホスト-ゲスト化学を目指すもので,官能基を規則正しく集積化させた界面(エキソレセプター)を創出し,優れ九分子形状識別を引き出すことを目的としている。具体的には,気-液界面に形成される単分子膜の高配向構造を安定化あるいは構造転写することによって,新規な直鎖状ホスト高分子を開発する。本年度は,ゲスト分子と効果的に相互作用し,かつ安定な単分子膜を形成しうる両親媒性化合物を得るため,新たに環状テトラピロールを合成し,ゲスト分子との結合挙動を調査した。さらには,自己組織化部位を環状テトラピロールに導入し,バルク中での会合挙動の調査およびそれによるゲスト分子の識別能の制御を試みた。得られた主な結果を以下に示す。1.フッ素イオンによってピロールレセプターの蛍光スイッチングができることが明らかになった。スイッチングモードの制御にも成功しており,とくに,世界で初めてアニオンによる不揮発性スイッチングが達成された。(不揮発性メモリ)2.アキラルなピロールレセプターがゲスト分子のキラル情報を^1H-NMRのシグナルに翻訳できるシステムを開発した。また,ゲストの酸性度をRGBカラーとして可視化できることも明らかになった。3.自己組織化部位を導入したピロールレセプターを利用して,環捩れの誘起,キラルな会合体形成,ゲストのキラリティーの可視化などが達成された。

そこで,本年度は英国・オックスフォード大学のHarry L.Andersonグループにて分子デザインに関する知識を学び,新たなホスト分子の合成と集積化に取り組んだ。得られた主な成果を以下に示す。1.π-π相互作用が期待できるポルフィリンの共役ホスト高分子を合成した。また,ランタノイドとの錯体化を利用して,ポルフィリンユニットの配列・集積化を試みた。平成21年度優秀若手研究者海外派遣事業の助成課題。2.ホスト分子として,ポルフィリンの環状三量体を合成した。UV-visスペクトル滴定によって,有機溶媒中でフラーレンと強く相互作用することが明らかになった。3.ゲスト分子のキラル情報をNMRシグナルに翻訳できるアキラルなホスト分子を開発した。さらに,この系を利用してキラルなカルボン酸のエナンチオ過剰率を算出することに成功した。研究成果はJACSに掲載,Nature Chemistryにハイライトされた。4.非極性溶媒中でゲストの酸性度をRGBカラーとして可視化できるホスト分子を開発した。また,広範囲のスルホン酸やカルボン酸,アミン類に適用可能であること,非極性溶媒中にもかかわらず塩基滴定の当量点が判別できることなどが明らかになった。
架線フリー化に向けた鉄道用超電導ワイヤレス電力伝送への挑戦

近年,蓄電池技術の進歩に伴い,架線のフリー化を目指して,鉄道用非接触給電システムの導入が期待されている。その一方,既存のシステムは,数100 kW級の電力を10 kHz程度で伝送するため,1次側および2次側コイルの発熱およびレール等に発生する渦電流損によって伝送効率が低下することが問題となっている。これらを解決する方法としては,動作周波数の低周波化が考えられるが,銅コイルを用いる場合は,低周波化するほど伝送効率の指標であるQ値が低下するため,コイル自身の発熱を抑えて大電力伝送を行うことが難しい。そこで,本年度は,低周波領域(数kHz以下)においてもQ値の低下が少ない高温超電導(HTS)コイルを鉄道用非接触給電システムに適用することを考え,低周波領域における電力伝送特性について検討した。具体的には,鉄道用非接触給電システムにHTSコイルを適用する場合の有効性を評価するため,銅コイルを用いた既存システムの実験結果とHTSコイルを適用する場合の解析結果を比較することにした。1.2 m×0.8 mの空間に約40 kWを給電する場合のHTSコイルの伝送効率は,冷凍機の運転温度に関わらず,90%以上となり,銅コイルの場合よりもコイル自身の発熱を抑制できることがわかった。また,HTSコイルを用いる場合は,動作周波数を既存システムの約10分の1程度に低減できるため,レール等に発生する渦電流損や変換器に発生するスイッチング損失を低減できると考えられる。その一方で,冷凍機の消費電力を含めた効率は,銅コイルを用いる場合の伝送効率よりも低くなることが確認された。このため,HTSコイルに発生する交流損失を低減する必要があることがわかった。本年度の目標であった,1有限要素法を用いた数値解析により,HTS線材の幅,巻数,巻き方などがHTSコイルの交流損失に与える影響の明確化,2回路シミュレータを用いて鉄道用非接触給電システムを想定した場合におけるHTSコイルの交流損失を抑えられる回路構成の明確化を達成している。また,これらの結果に加えて,HTSコイルを適用した鉄道用非接触給電システムの低周波領域における電力伝送特性を明らかにした。また,国際会議や国内会議に参加し,鉄道用非接触給電システムや高温超電導コイルの交流損失に関する情報収集を行った。なお,本年度の研究成果は,学術論文,国外および国内学会において報告している。以上より,本年度の進展はおおむね順調であったと評価した。現状の超電導線材を用いた場合,冷凍機の消費電力を含めたシステム効率は,銅コイルを用いた場合の伝送効率よりも低くなることが確認された。そのため,今後は,HTSコイルの形状の最適化を行い,低損失化の方針について検討する予定である。高温超電導コイルは,交流通電時,交流損失に伴う発熱が生じることから,非接触給電システムの電力伝送効率に影響を及ぼす可能性がある。したがって,高温超電導コイルの低損失化が求められている。一般的に高温超電導コイルの交流損失は,線材の構造上,テープ線材に対して垂直方向成分の磁場による交流損失が支配的となる。そのため,高温超電導コイルの低損失化に向け,kHz帯における高温超電導線材の垂直磁場に伴う交流損失特性を明確化する必要がある。そこで本年度は,高温超電導線材の幅広面に対して磁場が垂直方向に印加された場合における交流損失について検討した。具体的には,外部磁場印加用コイル内に高温超電導線材を設置し,ピックアップコイルおよび位相検出用のサーチコイルを用いて交流損失の測定を行った。また,有限要素法に基づく電磁界解析を用いて,kHz帯の外部磁場に対する高温超電導層内部の電流密度分布および母材の渦電流分布,また高温超電導線材で発生する全損失について評価した。以上の結果から高温超電導線材の幅広面に対して磁場が垂直方向に印加された場合,銅層の渦電流損が増加することから,10 kHz付近における高温超電導線材の全損失は,低周波領域に比べ,わずかに上昇するものの,周波数に対してほぼ一定であると近似できることがわかった。また,次年度に向けた高温超電導コイルを用いた非接触給電システムに適した回路構成についての基礎的検討を行い,電力伝送効率を上げるため,高温超電導コイルの更なる低交流損失化が重要であることがわかった。今年度の研究目標であった,1kHz帯(10 kHz程度)における高温超電導線材で発生する交流損失(通電損失,磁化損失)の周波数依存性および通電電流依存性の明確化,2有限要素法に基づく電磁界解析を用いたkHz帯の外部磁場に対する高温超電導層内部の電流密度分布および母材の渦電流分布や高温超電導線材で発生する全損失の明確化,3次年度に向けた高温超電導コイルを用いた非接触給電システムの回路構成についての基礎的検討,を達成した。また,高温超電導コイルの交流損失に関する情報収集のため,国際会議や国内会議に参加し,論文や研究会資料の収集などを行った。なお,本年度の研究成果は,学術論文および国内学会において報告している。以上より,本年度の進展は順調であったと評価した。

その一方,既存のシステムは,数100 kW級の電力を10 kHz程度で伝送するため,1次側および2次側コイルの発熱およびレール等に発生する渦電流損によって伝送効率が低下することが問題となっている。これらを解決する方法としては,動作周波数の低周波化が考えられるが,銅コイルを用いる場合は,低周波化するほど伝送効率の指標であるQ値が低下するため,コイル自身の発熱を抑えて大電力伝送を行うことが難しい。そこで,本年度は,低周波領域(数kHz以下)においてもQ値の低下が少ない高温超電導(HTS)コイルを鉄道用非接触給電システムに適用することを考え,低周波領域における電力伝送特性について検討した。具体的には,鉄道用非接触給電システムにHTSコイルを適用する場合の有効性を評価するため,銅コイルを用いた既存システムの実験結果とHTSコイルを適用する場合の解析結果を比較することにした。1.2 m×0.8 mの空間に約40 kWを給電する場合のHTSコイルの伝送効率は,冷凍機の運転温度に関わらず,90%以上となり,銅コイルの場合よりもコイル自身の発熱を抑制できることがわかった。また,HTSコイルを用いる場合は,動作周波数を既存システムの約10分の1程度に低減できるため,レール等に発生する渦電流損や変換器に発生するスイッチング損失を低減できると考えられる。その一方で,冷凍機の消費電力を含めた効率は,銅コイルを用いる場合の伝送効率よりも低くなることが確認された。このため,HTSコイルに発生する交流損失を低減する必要があることがわかった。本年度の目標であった,1有限要素法を用いた数値解析により,HTS線材の幅,巻数,巻き方などがHTSコイルの交流損失に与える影響の明確化,2回路シミュレータを用いて鉄道用非接触給電システムを想定した場合におけるHTSコイルの交流損失を抑えられる回路構成の明確化を達成している。また,これらの結果に加えて,HTSコイルを適用した鉄道用非接触給電システムの低周波領域における電力伝送特性を明らかにした。また,国際会議や国内会議に参加し,鉄道用非接触給電システムや高温超電導コイルの交流損失に関する情報収集を行った。なお,本年度の研究成果は,学術論文,国外および国内学会において報告している。以上より,本年度の進展はおおむね順調であったと評価した。本年度の研究成果より,10 kHz付近における高温超電導線材の全損失は,周波数に対してほぼ一定であると近似できることがわかった。また,電力伝送効率を上げるため,更なる高温超電導コイルの低交流損失化が必要となることがわかった。そのため今後は,有限要素法を用いた数値解析や実験により低交流損失となるコイル形状を検討した上で,高温超電導コイルに適した非接触給電の伝送方式について検討する予定である。現状の超電導線材を用いた場合,冷凍機の消費電力を含めたシステム効率は,銅コイルを用いた場合の伝送効率よりも低くなることが確認された。そのため,今後は,HTSコイルの形状の最適化を行い,低損失化の方針について検討する予定である。
高い尿素合成能を有するハゼ科魚類の尿素合成機構に関する分子生物学的研究

真骨魚類のオルニチン・尿素回路(OUC)の活性は一般に極めて低く、この回路を経て多量の尿素合成を行う真骨魚類は世界で3例しか報告されていない。我々の研究室では高い尿素合成能を持つハゼ科魚類、アベハゼMugilogobius abeiを発見することができた(ハゼ亜目では世界初)。この魚の高い尿素合成の機構を明らかすることが本研究の主要な目的である。アベハゼの組織からmRNAを抽出した後、First strand cDNAを合成した。次に、ニジマスやオオクチバスで既に明らかにされているOUCの鍵酵素であるカルバミル燐酸合成酵素(CPSIII)のシークエンスを基にプライマー(センス及びアンチセンス)を作成し、これらのプライマーと上記cDNAを用いてPCRを行い、両プライマーに挟まれた領域のPCR産物を得た。このPCR産物のシークエンスを調べると、オオクチバスやニジマスのCPSIIImRNAに対応する領域のシークエンスと80%以上の相同性が確認された。アベハゼの各組織のCPSIIImRNA発現の有無を調べるために、同様な操作をさまざまな組織から抽出したmRNAを用いて行った。これによると興味深いことに、アベハゼでは筋肉、皮膚、鰓にCPSIIImRNAの発現が見られたが、肝臓、腸、脾臓では認められなかった。また、魚をアンモニア環境にさらした後、CPSaseIIImRNAの発現量をグリセロアルデヒド3隣酸脱水素酵素GADPHmRNAを内部標準として求めると、鰓と筋肉のCPSaseIII mRNA発現量はアンモニア環境下で有意に増加することが明らかとなった。このような分子生物学的手法に加えて、各組織のOUCに関わる酵素活性についても検討を行ったが、筋肉、皮膚、鰓ともに尿素回路に関わる全ての酵素活性が検出された。真骨魚類では筋肉が尿素合成に関与することについては約2例の報告があるが、鰓や皮膚までもが尿素合成に関与することを明らかにしたのは世界で初めての発見である。我々の研究では高い尿素合成能を持つハゼ科の魚類、アベハゼMugilogobius abeiを発見することができた。(ハゼ亜目では世界初)。この魚の高い尿素合成の機構を明らかにすることが本研究の主要な目的である。アベハゼ各組織のCPSIIImRNAの発現の有無を調べるために、同様な操作をさまざまな組織から抽出したmRNAを用いて行った。これによると興味深いことに。アベハゼでは筋肉、皮膚、鰓にCPSIIImRNAの発現が見られたが、肝臓、腸、脾臓では認められなかった。

上記のような分子生物学的手法に加えて、各組織のOUCに関わる酵素活性についても検討を行ったが、筋肉、皮膚、鰓ともに尿素回路に関わる全ての酵素活性が検出された。真骨魚類では筋肉が尿素合成に関与することについては約2例の報告があるが、鰓や皮膚までもが尿素合成に関与することを明らかにしたのは世界で初めての発見である。真骨魚類のオルニチン・尿素回路(OUC)の活性は一般に極めて低く、この回路を経て多量の尿素合成を行う真骨魚類は世界で3例しか報告されていない。我々の研究室では高い尿素合成能を持つハゼ科魚類、アベハゼMugilogobius abeiを発見することができた(ハゼ亜目では世界初)。この魚の高い尿素合成の機構を明らかすることが本研究の主要な目的である。アベハゼの組織からmRNAを抽出した後、First strand cDNAを合成した。次に、ニジマスやオオクチバスで既に明らかにされているOUCの鍵酵素であるカルバミル燐酸合成酵素(CPSIII)のシークエンスを基にプライマー(センス及びアンチセンス)を作成し、これらのプライマーと上記cDNAを用いてPCRを行い、両プライマーに挟まれた領域のPCR産物を得た。このPCR産物のシークエンスを調べると、オオクチバスやニジマスのCPSIIImRNAに対応する領域のシークエンスと80%以上の相同性が確認された。アベハゼの各組織のCPSIIImRNA発現の有無を調べるために、同様な操作をさまざまな組織から抽出したmRNAを用いて行らた。これによると興味深いことに、アベハゼでは筋肉、皮膚、鰓にCPSIIImRNAの発現が見られたが、肝臓、腸、脾臓では認められなかった。また、魚をアンモニア環境にさらした後、CPSaseIII mRNAの発現量をグリセロアルデヒド3隣酸脱水素酵素GADPHmRNAを内部標準として求めると、鰓と筋肉のCPSaseIIImRNA発現量はアンモニア環境下で有意に増加することが明らかとなった。このような分予生物学的手法に加えて、各組織のOUCに関わる酵素活性についても検討を行ったが、筋肉、皮膚、鰓ともに尿素回路に関わる全ての酵素活性が検出された。
次世代ISDNを志向する超高速・多重ネットワ-クの構成法に関する研究

広帯域ISDN(BーISDN)実現に向けての課題は多数あるが,特に高い信頼性をもつ加入者収容網を安価に構成することが重要である.本研究課題の目的はこのようなBーISDNの加入者収容網,あるいは超高速MANとして,Shuffle Ring(SR)ネットと名付けた新しいネットワ-クを提案し,その諸特性の解明と特性改善を試みることであった.これに対する最終的な研究成果は以下の通りである.1.SRネットの詳細なトラヒック特性を明らかにし,バッファが有限長である実用的な条件の元での解析を行った.これによって,SRネットに要求される所要バッファ数,パケット遅延時間,所要伝送速度が明らかとなった.2.SRネット上での不均衡負荷に対する対策を考慮し,集中制御的手法に依らずとも分散的な方法によって不均衡負荷による特性劣化を回避しうることを示した.3.SRネットをBーISDNの加入者網として用いる場合には,バ-チャルパスの設定等によるパケットの順序保証が必要となるが,各ノ-ドが自律的に次のノ-ドまでの経路を設定する分散的手法でパスを設定しても,集中制御による方法と,同等のトラヒック特性が得られることを明らかにした.4.SRネットの信頼性向上を目的とした,双方向のリングを用いるBidirectional Shuffle Ring Network(BSRN)を提案し,過負荷対策やパスの設定法についての検証を加えた.5.SRネットを含む,より広範なネットワ-クトポロジ-をもつネットワ-クに対して,呼単位に帯域を割り当てる方法によりマルチキャストを行える方法を導き,そのためのル-ティング方法を解明した.6.SRネット,及びSRネットの拡張形であるBSRNを含むより応用範囲の広い様々なネットワ-クが与えられたときに,これが呼レベルで非閉塞となるための条件について理論的な検討を行った.7.両年度の成果を総合し,SRネットをBーISDNにおける加入者収容網,あるいはMANとして実現するための設計指針を与えた.広帯域ISDN(BーISDN)実現に向けての課題は多数あるが,特に高い信頼性をもつ加入者収容網を安価に構成することが重要である.本研究課題の目的はこのようなBーISDNの加入者収容網,あるいは超高速MANとして,Shuffle Ring(SR)ネットと名付けた新しいネットワ-クを提案し,その諸特性の解明と特性改善を試みることであった.これに対する最終的な研究成果は以下の通りである.1.SRネットの詳細なトラヒック特性を明らかにし,バッファが有限長である実用的な条件の元での解析を行った.これによって,SRネットに要求される所要バッファ数,パケット遅延時間,所要伝送速度が明らかとなった.2.SRネット上での不均衡負荷に対する対策を考慮し,集中制御的手法に依らずとも分散的な方法によって不均衡負荷による特性劣化を回避しうることを示した.3.SRネットをBーISDNの加入者網として用いる場合には,バ-チャルパスの設定等によるパケットの順序保証が必要となるが,各ノ-ドが自律的に次のノ-ドまでの経路を設定する分散的手法でパスを設定しても,集中制御による方法と,同等のトラヒック特性が得られることを明らかにした.4.SRネットの信頼性向上を目的とした,双方向のリングを用いるBidirectional Shuffle Ring Network(BSRN)を提案し,過負荷対策やパスの設定法についての検証を加えた.5.SRネットを含む,より広範なネットワ-クトポロジ-をもつネットワ-クに対して,呼単位に帯域を割り当てる方法によりマルチキャストを行える方法を導き,そのためのル-ティング方法を解明した.6.SRネット,及びSRネットの拡張形であるBSRNを含むより応用範囲の広い様々なネットワ-クが与えられたときに,これが呼レベルで非閉塞となるための条件について理論的な検討を行った.7.両年度の成果を総合し,SRネットをBーISDNにおける加入者収容網,あるいはMANとして実現するための設計指針を与えた.広帯域ISDN(BーISDN)は,情報の伝送交換方式としてATM(非同期伝送モ-ド)方式を採用することによって,数10b/sの超低レ-トから,150Mb/sに達する超高レ-トの情報を統一的,かつ柔軟に取り扱えるユ-ザ-網インタ-フェ-スを提供することを志向している.本研究課題の目的は,このようなBーISDN加入者収容網の構成法として,Shuffle Ring(SR)網と名付けた新しいネットワ-クを提案し,その諸特性を理論とシミュレ-ションによって明らかにすると共に更なる改善を施すことであった.これに対する本年度の成果は以下の通りである.(1)SRネットをBーISDNの加入者網として用いる場合には,一つの呼に対して唯一つのバ-チャルパスを設定することによって,パケットの順序を保証することが必要となる.これに対して,各ノ-ドが自律的に次のノ-ドまでの経路を決定する分散制御による方法でパス設定を行っても,集中制御による方法と同等のトラヒック特性が得られることを明らかにした.(2)SRネットのトラヒック特性について,各ノ-ドのバッファ長を有限とした実用的な場合についての理論的な検討を行うと共に,シミュレ-ションによって理論解析の妥当性を確かめた.これによって,各ノ-ドに必要なバッファ長や,パケットの遅延時間分布が明らかになった.(3)不均衡負荷に対する特性の劣化について検討を行った.その結果,SRネットが本来もつ負荷分散機能によって,不均衡負荷による特性の劣化の程度は,当初の想像より小さいものになることが明らかになった.

また,特性劣化に対する有効な対策としてトラヒックによって動的に制御手法を変化させることを考えている.この点について平成3年度も引続き検討を加える予定である.(4)SRネットでの同報通信アルゴリズムについて基礎的検討を行った.(5)SRネットの信頼性向上を目的として,双方向のリングを用いたBSRNを提案した.光ファイバを伝送媒体として用いる高速LAN(Local Area Network)の研究が現在盛んに行われており,動画像を含んだマルチメディア通信を可能性が高まっている.本研究課題の目的は,既に広く商用化されておりまたデ-タ伝送の際のオ-バ-ヘッドの少ないFDDI(Fiber Distributed Data Interface)上で,マルチメディア伝送,特に動画像伝送行う際の諸問題を解決することであった.これに対する成果は以下の通りである.1.パケットロスが無い条件の元での動画像符号化法を考察し,DCT等の変換符号化に比べ帯域分割符号化が,符号化効率・ハ-ドウェア設計の面から適していることをシミュレ-ションにより示し,また最適な帯域分割フィルタの設計方法を明らかにした.2.FDDIのタイムドト-クンプロトコルが備えている,パケットの優先度を規定する時間パラメ-タと実際にステ-ションが送ることのできる伝送速度の関係を理論的解析によって明らかにし,この時間パラメ-タを適切に設定することによってFDDI上でマルチメディア伝送が可能となることを示した.また,シミュレ-ションによってこの理論の検証を行った.3.伝送中のパケットロス対策として,動画像パケットに対して,タイムドト-クンプロトコルの時間パラメ-タだけでなく,ステ-ション側で実装しえる様々な方法でプライオリティを付与した場合の動画像符号化特性についての検討を行うことともに,デ-タ等他の呼種とのトラヒックの干渉の度合についてシミュレ-ションにより明らかにした.4.1.3.の結果を踏まえ,様々なメディアの情報を転送するステ-ションが存在する実用的な条件を仮定し,パケットの遅延時間・画質等について多角的観点から検討を行い,FDDI上ではテレビ会議レベルの動画像通信が十分行えるという最終的な結論を得た.
ヒトcーHaーras遺伝子産物の機能発現の分子機構

Rasタンパク質のエフェクタ-部位(32ー40番目,タ-ゲットと相互作用する部位と考えられている)のN末端側およびC末端側の十数アミノ酸残基について部位特異的変異を行い,30種類の変異<ras>___ー遺伝子を作成した.変異<ras>___ー遺伝子をPC12細胞で発現させて形態変化促進活性を調べるとともに,精製した変異Rasタンパク質についてGAPタンパク質によるGTPase活性上昇の程度を調べた.これにより,エフェクタ-部位のN末端側には,GAPタンパク質によるGTPase活性の上昇に関与する残基が,C末端側には,シグナル伝達に必須な残基が存在することが明らかになった.これらの変異Rasタンパク質のうちで,30ー31番目の残基をK<rev>___ー1タンパク質のものに置換した変異体は,PC12細胞において,発癌性Rasタンパク質の活性を抑制した.この変異体は,Rasタンパク質のタ-ゲットと競合的に結合すると考えられ,今後の解析に有用である.他方,最新のNMRの手法を駆使して,Rasタンパク質の水容液(生理的条件)における高次構造を解析し,X線結晶解析では得られなかった重要な知見が得られた.まず,ランダムな窒素15標識,アミノ酸残基に選択的な窒素15標識およびランダムな炭素13・窒素15二重標識したRasタンパク質を調製し,2次元および3次元NMRの測定を行なった.その結果,GDP結合型Rasタンパク質のほぼ全部のアミノ酸残基についてシグナルを帰属することに成功した.これに基づいて核オ-バ-ハウザ-効果を定量的に解析し,水容液におけるGDP結合型Rasタンパク質の高次構造モデルを作成し,GTP結合型との差異を調べた.特にGTP結合型で,X線解析による結晶化Rasタンパク質の構造との差異が顕著であった.これにより,Rasタンパク質の機能発現(タ-ゲットとの相互作用)に直結する重要な高次構造が明らかになった.Rasタンパク質のエフェクタ-部位(32ー40番目,タ-ゲットと相互作用する部位と考えられている)のN末端側およびC末端側の十数アミノ酸残基について部位特異的変異を行い,30種類の変異<ras>___ー遺伝子を作成した.変異<ras>___ー遺伝子をPC12細胞で発現させて形態変化促進活性を調べるとともに,精製した変異Rasタンパク質についてGAPタンパク質によるGTPase活性上昇の程度を調べた.これにより,エフェクタ-部位のN末端側には,GAPタンパク質によるGTPase活性の上昇に関与する残基が,C末端側には,シグナル伝達に必須な残基が存在することが明らかになった.これらの変異Rasタンパク質のうちで,30ー31番目の残基をK<rev>___ー1タンパク質のものに置換した変異体は,PC12細胞において,発癌性Rasタンパク質の活性を抑制した.この変異体は,Rasタンパク質のタ-ゲットと競合的に結合すると考えられ,今後の解析に有用である.他方,最新のNMRの手法を駆使して,Rasタンパク質の水容液(生理的条件)における高次構造を解析し,X線結晶解析では得られなかった重要な知見が得られた.まず,ランダムな窒素15標識,アミノ酸残基に選択的な窒素15標識およびランダムな炭素13・窒素15二重標識したRasタンパク質を調製し,2次元および3次元NMRの測定を行なった.その結果,GDP結合型Rasタンパク質のほぼ全部のアミノ酸残基についてシグナルを帰属することに成功した.これに基づいて核オ-バ-ハウザ-効果を定量的に解析し,水容液におけるGDP結合型Rasタンパク質の高次構造モデルを作成し,GTP結合型との差異を調べた.特にGTP結合型で,X線解析による結晶化Rasタンパク質の構造との差異が顕著であった.これにより,Rasタンパク質の機能発現(タ-ゲットとの相互作用)に直結する重要な高次構造が明らかになった.
タイ王宮壁画の保存修復技法の研究-修復技法の指導をとおして-

光学機器等を用いた現地での研究によって当該壁画が制作された当時のタイ壁画技法の特質と保存上の問題点を解明した。また、熱画像カメラ等による調査を元に現在の壁画の劣化には壁体内の水分分布が関与していることを具体的データで示したが、両者間の相関関係の完全解明には至らなかった。そして、従来の対症療法的な修復法の限界と問題点を提示し、その解決のためにタイの歴史的壁画全体を視野に入れた新たな研究プロジェクトを日タイ共同で立ちあげた。今年度は、より精度が高い赤外線サーモグラフィによって正確で厳密なデータを得るように研究を進める。2.光フィイバーの斜光線と接写レンズによる観察と撮影によって、壁画のオリジナル部分と修復された部分との識別、および、現行の修復作業の問題点を研究した。オリジナル部分においても、各制作者のそれぞれの独自の技法によって壁画の堅牢性に大きな差があること、そして、保存状態が良好な作例に共通する望ましいタイ画技法の具体例について理解が深まったことは意義がある。最も重要なポイントとしては,タマリンド糊剤による白土層の強度と描画絵具のクラチン糊剤との最も望ましい相互関係を明らかにすることが重要であるが分かったのは意義がある.3.上記の問題を追及するために,研究室において数多くの実験サンプルを作製した.さらに,古典技法による模写を行った.4.各壁画は制作者によって技法がかなり異なり,その壁体の条件(水分との関係による)も大きく異なっているので,それらのデータを178面の全壁画において記録しなければならない.そのために必要なベースとしての壁画の画像を作製中である.5.白華現象については,その元凶である壁体内の水分のコントロールと,蜜蝋のコーティングによる対応の両方が必要だと思われるので関連実験を研究室で行ったが,今年度は現場での具体的な実験が必要だと考えている.本研究の目的は、王宮寺院の回廊壁画の劣化の原因を解明し、長期的視野に立って壁画保存のための有効な手段(修復方法)を確立することである。その目的達成のために、(1)現地におけるタイ壁画技法の研究、(2)回廊壁画の保存状態の現状分析、(3)研究室における実験による研究の3つの方法によって研究を進めた。(1)については、タイ文献と現地での壁画模写をとおして、(2)については、光ファイバーの斜光線およびサーモグラフィ(熱画像カメラ)による調査によって具体的かつ科学的手法を重視して研究した。(3)の実験では、(1)と(2)の方法によって得られた推論を補強、確認する上で有効であった。本研究で確認されたのは、研究対象である1930年代の全面的描き直しにおいて実施された壁画技法は、絵画組成の面から言って長期保存に適した表現法ではないという極めて深刻な事実であった。白土層の描画面にクラチン絵の具で描写する場合、厚塗りによる表現は不適当であるにもかかわらず、西洋絵画の影響もあって全体的に厚塗りによる表現が主流になっているからである。問題解決のために、保存状態が比較的良好なルート・プワンプラデット氏の表現法を重視し、より耐久性に勝れた描写法(修復法)を明らかにした。そして、長期的視野に立ったタイ壁画全体の保存修復の問題について、回廊壁画を含め各地域、各時代のタイの歴史的壁画の技法と修復法を研究する日、タイ共同の研究プロジェクトを新たに立ち上げた。技術面に基礎を置きながら、壁画保存の共通理念を確立するための組織づくりが出来たことで、本研究の成果は確実に継承。発展させていくことになったのは大いに意義があると認められる。
高速フォトクロミズムを基盤とする実働分子マシン開発

分子マシンの実現には多数励起分子の協同的光応答の動的制御が不可欠であり、高度な複合光励起応答系の構築が基盤となる。本研究では、光駆動部としての新規高速フォトクロミック分子を開発するとともに、連結部および実働部の分子設計について考究してきた。主要な研究実績としては、新規高速フォトクロミック分子としてフェノキシルーイミダゾリルラジカル複合体(PIC)を創出したこと、および、様々な二光子フォトクロミック反応系の開発に成功したことである。フェノキシルーイミダゾリルラジカル複合体(PIC)の創製:アリール基のオルト位にフェノキシルラジカルとイミダゾリルラジカルを導入したビラジカルが、分子内ラジカル結合により高速フォトクロミズムを示すフェノキシルーイミダゾリルラジカル複合体を生成することを見いだした。ヘテロラジカル複合体がラジカル解離型フォトクロミズムを示す初めての例である。二光子フォトクロミック反応系の創製:亜鉛ポリフィリンを導入した架橋型イミダゾール二量体(ImD)では、可視光の二光子吸収により生成したポルフィリン部位の高励起状態からImD部位へと電子移動が起こり、フォトクロミック反応を誘起することを見いだした。ビラジカルーキノイド原子価異性化を利用することで、従来の「一光子吸収と一分子応答」を超える新規複合励起応答分子系の構築が可能となることを示した。一分子内に二つのImDあるいはPIC部位を導入することで、入力光強度に閾値を有するバイフォトクロミック分子を開発した。さらに、一分子内に正フォトクロミズムを示すユニットと逆フォトクロミズムを示すユニットを組み込んだバイフォトクロミック分子を開発し、光強度の異なる可視光を照射することで着色状態の色調を変えることに成功した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の目的は、分子集合体がリアルワールドで協調性のある動的性質を示す分子マシンの創製であるが、その実現には多数励起分子の協同的光応答の動的制御が不可欠であり、高度な複合光励起応答系の構築が基盤となる。2014年度は、光駆動部となる新たな高速フォトクロミック部位の開発と、実働部となるペプチドファイバーに関する検討を行った。主な研究成果としては、新たな高速フォトクロミック分子の開発、高速フォトクロミック分子を組み込んだ光応答性ジペプチドファイバーの開発があげられる。1ペンタアリールビイミダゾール(PABI)の開発:アリール基のオルト位に二つのイミダゾール環を導入したPABIを合成し、高速フォトクロミズムを示すことを明らかにした。PABIは容易に合成ができ、イミダゾール環の2位に結合しているアリール環に官能基を導入することが容易であるため、今後、様々な分野で高速光スイッチ分子として利用されることが期待される。2フェノキシルーイミダゾリルラジカル複合体(PIC)の開発:アリール基のオルト位にフェノキシルラジカルとイミダゾリルラジカルを導入したビラジカルが、分子内ラジカル結合により高速フォトクロミズムを示す無色のPICを生成することを見いだした。3フォトクロミックジフェニルアラニンの自己組織化ナノファイバーの創出:フェノキシルーイミダゾリルラジカル複合体(PIC)をジフェニルアラニンに組み込んだフォトクロミックジペプチド誘導体を合成し、それらの自己組織化体の形成、及び物性評価を行った。このジペプチド誘導体は自己組織化により、ピッチ長が数十nmの螺旋ファイバーを形成することが明らかになった。このジペプチドファイバーは、分子マシンの実働部として期待できる。本研究の目的は、分子集合体がリアルワールドで協調性のある動的性質を示す分子マシンの創製であるが、その実現には多数励起分子の協同的光応答の動的制御が不可欠である。さらに、本新学術領域研究の目的の一つとして、「多光子吸収や多重励起を利用した高位・禁制電子状態における選択的・特異的光反応」を可能とする新規複合励起応答分子系の構築があげられる。そこで平成27年度には、分子内に二つの光応答部位をもつ新規高速フォトクロミック分子を合成し、その二光子反応について検討を行った。[2.2]パラシクロファン架橋型イミダゾール二量体の高速フォトクロミズムとビラジカルーキノイド互変異性の二つの特性に着目し、効率的に段階的二光子反応が進行する新たな分子系の開発を行った。本研究で開発した化合物は、2つのイミダゾール二量体部位が[2.2]パラシクロファンで架橋された構造をしており、一光子反応により一つのCーN結合が解離してビラジカルを生じ、ビラジカルがさらに光を吸収すると他方のCーN結合が解離してキノイドを生成する。ビラジカルとキノイドは色、熱消色特性などの物性が全く異なり、この二光子過程はLEDなどの連続光によっても誘起できるほど高効率であることがわかった。フォトクロミック反応により繰り返し生成する過渡種を長寿命の励起状態と同等として捉え、多光子過程へと応用した本研究の発想の転換は、これまで別々に発展してきた非線形光学過程と有機反応過程とを結び付ける可能性を持っており、今後フォトクロミズムを活用した新しい高効率多光子反応過程の発展が期待される。従来の「一光子吸収」を超える「複合励起と応答」の学理構築と応用を行い、光子有効利用を可能とする新規複合励起応答分子系の構築を目指す、という本新学術領域研究の目的に適う新しい光応答システムの創出に成功した、という点で高く評価できる。また、

ポルフィリン部位を有する[2.2]パラシクロファン架橋型イミダゾール二量体を合成し、この分子が可視二光子吸収により生成した高位電子励起状態からの電子移動により誘起される二光子フォトクロミズムを示すことも見いだした。さらに、ビナフチル架橋型フェノキシルーイミダゾリルラジカル複合体を開発することで、これまでは困難と考えられてきた高速逆フォトクロミズムの実現に成功した。これらの新規フォトクロミック分子は、従来の光化学の枠を超えた、新たな光応答分子システムとして、光子の有効利用という観点からも重要な進展といえる。平成28年度には、効率的に段階的二光子反応を示すデュアルフォトクロミック分子系の創製に成功し、従来の「一光子吸収と一分子応答」を超える新規複合励起応答分子系の実現に道を開いた。具体的には、ナノ秒パルスレーザーを段階的に照射することで、一方のフォトクロミック部位が反応することで生成した短寿命過渡種が、さらに一光子を吸収することで、もう一方のフォトクロミック部位が反応して長寿命過渡種が生成する段階的二光子反応を示すことを見いだした。架橋型イミダゾール二量体(ImD)やフェノキシルーイミダゾリルラジカル複合体(PIC)はラジカル解離型のフォトクロミズムを示すが、1分子内に二つのImDあるいはPIC部位を導入し、フォトクロミック反応によりベンゼン環のパラ位に二つのラジカル部位が生成する分子を設計することで、入力光強度に閾値を有するデュアルフォトクロミック分子を開発した。このように、1分子内に複数の光応答部位を組み込んだフォトクロミック分子系を活用することで、複合励起手法を用いた高次光機能集合系の構築が期待される。1分子内に二つのフォトクロミック部位を有するデュアルフォトクロミック分子を合成開発することで、従来の「一光子吸収と一分子応答」を超える新規複合励起応答分子系の実現に道を開いた。励起光強度が弱い場合には、片方のフォトクロミック部位が反応し短寿命の着色体を生成するが、励起光強度が強い場合には、段階的二光子反応により両方のフォトクロミック部位が反応し、さらに着色部位間の強い電子的相互作用により原子価異性反応が起き、長寿命の着色体を生成することを一般化することに成功した。このようなデュアルフォトクロミック分子系では、入力光強度に閾値を有する特異な光応答を示すことを明らかにし、1光子反応を基盤とする従来の光化学の枠を超えた新たな光応答分子システムの創製という観点から重要な進展といえる。平成29年度は段階的二光子フォトクロミック反応に関して研究を進めた。日常生活に使われるインコヒーレント連続(CW)可視光を用いて、弱光下では応答せず、ある閾値以上の光強度下でのみ応答する可視光非線形応答型フォトクロミック分子の創製は、背景光に影響されない高選択的光スイッチ分子の実現という観点からも重要な課題である。平成29年度には、一分子内に正フォトクロミズムを示すユニットと逆フォトクロミズムを示すユニットを組み込んだバイフォトクロミック分子を開発し、光強度の異なる可視光を照射することで、着色状態の色調を変えることに成功した。照射光強度が弱い時には逆フォトクロミズムによる消色反応が支配的に起こり、溶液の色調は橙色から黄色に変化する。
内因性抗酸化分子を誘導する食品因子の新規評価法の開発と応用

第二相解毒酵素誘導能のスクリーニングから、熱帯産ハーブの一種、ニガショウガの主要成分であるゼルンボンに、強力なグルタチオン転移酵素誘導活性を見出し、新しい内因性細胞防御因子として評価できた。これまでに、ゼルンボンの抗炎症作用にα,β不飽和カルボニル構造が重要であることが提唱されていたが、この第二相解毒酵素誘導作用においても求電子性を欠如した誘導体であるフムレン誘導体を用いた詳細な実験から、標的分子のチオール基との求電子反応の関与を示唆する結果も得られた。一方、酸化ストレス防御因子の探索も幅広く行い、パパイヤ果実に含まれるベンジルイソチオシアナートが、マウス皮膚での炎症性酸化ストレスを特異的な経路で抑制し、新しい抗酸化性発がん予防剤の候補になり得るものと評価できた。以上に加えて、本研究過程では、炎症部位におけるDNA損傷特異的なバイオマーカーとして、新規ハロゲン化DNAを同定し、生体内からの検出にも成功している。その他、抗酸化作用を持たないゴマリグナン類を麹菌醗酵により、抗酸化成分へと変換する方法を確立し、そのラジカル消去作用を体系的に評価した。以上の様に、様々な素材に生体内で抗酸化作用を発揮する化合物を求め、単離精製、活性評価、誘導機構の解析を行い、数種の新規活性物質を見出した他、解毒酵素誘導物質の持つ潜在的生理活性として、生体内抗酸化作用やアポトーシス誘導効果を明らかにし、解毒酵素誘導物質はがん予防食品を開発する上で極めて重要な物質群であるという評価をさらに強固なものにすることが出来た。解毒酵素誘導能のスクリーニングから、合成抗酸化剤であるブチルハイドロキノンに、強力なグルタチオン転移酵素誘導活性を見出し、新しい内因性細胞防御因子として評価できた。これまでに、ブチルハイドロキノンの解毒酵素誘導に活性酸素生成反応が重要であることが他のグループによって提唱されていたが、活性酸素は生成するが求電子性は欠如した誘導体であるジブチルハイドロキノンを用いた詳細な実験から、活性酸素の関与を否定する結果も得られた。一方、酸化ストレス防御因子の探索も幅広く行い、既知の合成アラキドン酸カスケード阻害剤やパパイヤ果実に含まれるベンジルイソチオシアナート(BITC)が、マウス皮膚での炎症性酸化ストレスを特異的な経路で抑制し、新しい抗酸化性発がん予防剤の候補になり得るものと評価できた。その他、食品添加物として注目されているジヒドロカルコン類の簡易合成法を確立し、そのラジカル消去作用を体系的に評価した。これまでに、BITCについては第二相解毒酵素誘導作用とその分子機構について研究を行ってきたが、本研究ではじめて、細胞周期制御とアポトーシス誘導作用を結び付ける分子を同定し、抗アポトーシス因子Bcl-2のMAPキナーゼ依存的なリン酸化がアポトーシス誘導の引き金であることを明らかにした。MAPキナーゼは解毒酵素誘導にも関与が示唆されていることから、解毒酵素誘導とアポトーシス誘導との間に存在する細胞内シグナル伝達のクロストークの解明が今後の課題として挙げられる。以上の様に、様々な素材に生体内で抗酸化作用を発揮する化合物を求め、単離精製、活性評価、誘導機構の解析を行い、数種の新規活性物質を見出した他、解毒酵素誘導物質の持つ潜在的生理活性としてアポトーシス誘導効果を明らかにし、解毒酵素誘導物質はがん予防食品を開発する上で極めて重要な物質群であるという評価をさらに強固なものにすることが出来た。
集積型ポルフィリン高分子錯体による酸素促進輸送

高分子配位子鎖上に、酸素分子結合の動的および平衡挙動の異なる一連のポルフィリン錯体が連続して結合した「集積型」のポルフィリン高分子錯体を構築し、これら錯体から薄膜を作成、膜内に選択的かつ多量に取り込まれた酸素分子が、ポルフィリン錯体の集積場内を結合脱着を繰り返しながら拡散する動的過程を高速分光および透過測定から同時解析し、酸素が選択的に透過する促進輸送現象として実証することを目的とした。(1)配位子部に水素結合をもつ高分子配位子としてポリ(4(5)-ビニルイミダゾール-コ-オクチルメタクリレート)を新しく合成、そのコバルトポルフィリン錯体で最大の酸素親和性を観測した。膜の酸素透過係数は供給酸素分圧が低い領域で著しく増大した。(2)π共役高分子配位子としてポリ(3,4-アゾピリジン)およびピリジルアセチレンとフェニルアセチレンの共重合体を合成した。ポルフィリン錯体は可逆的に酸素結合したが、溶液、固相膜中で親和性は低かった。酸素の脱着速度定数が1桁以上大きく、酸素の透過性および選択性が共に大きな特異な膜となった。(3)1-ビニルイミダゾール、4-ビニルピリジン、2-ビニルピリジンの各共重合体とポルフィリン錯体から作成した3層集積膜の酸素透過係数は大きく、(酸素/窒素)選択性は70に達した。集層膜内に生じたカスケード様の急峻な濃度勾配がその推進力であると解析できた。
ICT・IPWに資する生活支援記録法によるミクロ～マクロの革新的好循環モデル構築

研究目的は、医療福祉のIPWでのミクロ・メゾ・マクロレベルにて、生活支援記録法(IPWの各レベルの実践過程を、生活支援の観点から、当事者ニーズや観察、支援の根拠、働きかけと当時者の反応等を、F-SOAIPの項目で可視化し、PDCAサイクルに多面的効果を生むリフレクティブな経過記録)導入のための研修やOJTが、もたらす革新的好循環のモデル構築を図ることである。本研究は、量的・質的な混合研究方法とし、選定した本記録法研修受講者の各レベル前後での質問紙結果、生活支援記録法ワークシート【初回・導入・OJT版】とリフレクション結果を分析し、ICT活用等も含め革新的好循環モデルの全体像を明示する。