hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ツマグロヨコバイにおける逆相関交差抵抗性の分子機構

これらを用い、生化学的な諸性質を調べたところ、粗酵素標品と同様に、抵抗性系統では殺虫剤に対する感受性低下が認められ、基質に対する特異性も感受性ではベル型であったが、抵抗性では高濃度での阻害は見られなかった。また、電気泳動法によっても、両系統で違いは認められなかった。さらに、degenerate-primerを用いてAChE遺伝子と思われる約300bpの断片を得、その塩基配列を基に、5'raceおよび3'race法を用いて残りの塩基配列を決定した。SAおよびN3D系統のAChEとも677のアミノ酸残基からなっており、分子量は75600であった。両系統間のcatalytic gorge内およびopen reading frame内で、殺虫剤抵抗性機構としてショウジョウバエ、コロラドハムシで確認されたようなAChEのアミノ酸の置換は認められなかった。従って、ツマグロヨコバイのAChEの低感受性機構はマダニで報告されているような、翻訳後修飾の可能性が考えられた。今後は、どのような翻訳後修飾が関与しているか明らかにし、ツマグロヨコバイにおける逆相関交差抵抗性の分子機構の全容を解明したい。
葉状性緑藻の形態形成物質の構造解析および機能発現と作用機構の解明

無菌培養することによって、単細胞化して本来の葉状形成機能を失った緑藻マキヒトエグサ(<Monostroma>___- <oxyspermum>___-)に対して、正常な葉状体の回復を誘導する物質を探索した。昨年度までの成果にふまえ複合脂質の抽出・分離に適した方法を再検討した。紅藻のアカバの新鮮藻体をジクロロメタン/メタノール/水で抽出した後に脂質を系統的に分別する溶媒分画法を行った。その結果、明らかに複合脂質分画に活性が観測された。活性を示したフラクションを種々のクロマトグラフィーで分離し数種の活性物質を得た。その構造式は種々のスペクトルデータを解析することにより推定した。現在までに構造式が明らかになった活性物質は、6'-スルホ-α-D-キノボピラノシルジアシルグリセロール(SQDG)およびモノアシリグリセロール(SQMG)類で、SQDGとして1-パルミトイル-2-イコサペンタエノイルおよび1-パルミトイル-2-ミリストイル誘導体などがまたSQMGとして1-パルミトイル誘導体が得られた。これらに類似した化合物は以前緑藻のアナアオサから分離されている。これらの化合物では完全な葉状体の形成は見られなかったものの現在構造解明中のα-D-グルクロニルジアシルグリセロール(GDG)類はシート状の葉を再生した。さらに、天然海水からの活性物質の分離を試みた。新鮮な海水を遠心ろ過した後に活性炭カラムに付したところ、通過した分画は活性を示さなかったが、メタノール/クロロホルムで溶出した分画は活性を示したことから形態形成物質は海水中に溶存していることが明らかとなった。以上、30数年来「謎」であった単細胞化した緑藻マキヒトエグサの正常な葉状形成を誘導・維持する物質がある種の複合脂質であることをやっと突き止めるができ活性発現機構の解明への端緒が得られた。
臨床応用を視野に入れた歯髄幹細胞の選択的増殖を目指す無血清培地の開発

歯髄細胞に特異的に高発現するマーカー遺伝子が見出された。これらのマーカー遺伝子は、歯牙発生、歯髄組織の恒常性の維持機構や歯髄細胞の分化メカニズム等の解析に役立つと考えられる。さらに、移植用細胞の品質管理にも有用であると期待される。また、従来の血清含有培地と比較して、STK2は歯髄細胞の安全で効率的な培養に役立つことが示唆された。間葉糸幹細胞用無血清培地(STK2)と無血清石灰化誘導培地(STK3)か、すでに、骨髄由来間葉系細胞の増殖能・分化能を著しく亢進させていることから、今回、ヒト歯髄細胞を間葉系幹細胞用無血清培地STK2、および無血清石灰化誘導培地STK3で培養し、10%ウシ胎児血清(FBS)を使用する従来の方法との違いを、増殖能および石灰化誘導能について比較検討をおこなった。実験に用いた歯髄細胞は歯髄組織からoutgrowth法にて採取し、STK2もしくは、10%FBS含有DMEMにて7日間培養した。細胞増殖能はCell Counting Kit-8を用いて評価し、同様に培養した歯髄細胞を、STK3血清含有骨分化誘導培地で分化誘導し、real-time PCRによるアルカリフォスファターゼ(ALP)活性の検討、およびアリザリンレッド染色を行った。その結果、STK2で培養したヒト歯髄細胞は10%FBS含有培地で培養した細胞と比較して高い増殖率を示した。また、従来の骨分化誘導培地に交換した後、ALPの高い上昇と早期の石灰化物産生が観察された。しかし、STK3で培養した歯髄細胞は石灰化分化誘導を示さなかった。STK2で培養したヒト歯髄細胞は増殖能と分化能が著しく亢進したが、STK3は骨髄由来間葉系幹細胞(MSC)と異なり歯髄細胞の分化誘導の抑制を示した。以上の実験結果よりSTK2によるヒト歯髄細胞の培養は再生治療に有望であることが明らかとなり、臨床応用へ転換可能が大いに期待できる。また、骨髄由来間葉系幹細胞(MSC)と歯髄細胞の石灰化分化過程は異なるメカニズムで誘導されていることが示唆されたといえる。〈方法と結果〉Confluentまで増殖させたALCを石灰化誘導培地で培養し、回収した上清をALC-CMとする。1.石灰化誘導培地にそれぞれ0-50%の割合でALC-CMを混合して、confluentまで増殖させた歯髄細胞に対して分化誘導を行った。その結果、ALC-CMは早期に石灰化物形成を誘導し、そしてALC-CMの濃度依存性に石灰化を促進した。〈考察〉ALC-CMは歯髄細胞の石灰化を促進し、通常ALPとOCNのmRNA発現には相関があると言われているが、ALC-CMにより石灰化誘導が促進された歯髄細胞ではALPを介さずOCNのみが影響を受けていたので、ALC-CMによる石灰化には独自のメカニズムを介することが示唆された。また、マウス由来ALCは歯髄細胞の石灰化を促進する因子を分泌していることが示唆された。再生医療に用いられる移植用細胞として,骨髄や脂肪由来の間葉系幹細胞についての研究が数多く進められているが,歯科では歯髄細胞の移植法が注目されている。しかし,歯髄細胞と間葉系幹細胞との関係は明確ではない。また,歯髄細胞の遺伝子発現の特徴や,特異的マーカーは未だ不明である。一方,細胞移植治療において,細胞培養系での血清の使用は移植用幹細胞の性質を変化させる可能性があり,その上血清からの病原体の感染リスクがある。そこで,本研究ではDNAマイクロアレイを用いて,歯髄細胞と骨髄,脂肪,滑膜由来の間葉系幹細胞および線維芽細胞を比較することにより,歯髄細胞のマーカー遺伝子を追求した。更に,歯髄細胞の無血清培養を試みた。歯髄細胞に対して各間葉系幹細胞および線維芽細胞の遺伝子発現プロファイルは高い相関係数(0.910.94)を示した。クラスター解析では,骨髄,脂肪,滑膜由来間葉系幹細胞は相互に近接したが,歯髄細胞はこれらの間葉系幹細胞や線維芽細胞から遠い関係に位置付けられた。歯髄細胞に特異的に発現する遺伝子として,MSX1,MSX2,TBX2,SFRP1,TGFB2,PDE5AおよびENTPD1を見出した。そのうち,STK2の培養系でも歯髄細胞で高レベルに発現していた遺伝子はMSX1,PDE5AおよびENTPD1であった。STK2は10%FBS含有DMEMと比較して歯髄細胞の遺伝子発現プロファイルを大きく変化させることなく増殖を促進した。STK2で前培養した歯髄細胞は10%FBS含有DMEMで前培養したものと比較して,石灰化誘導後に高レベルのALP活性と石灰化能を示した。本研究の結果から,歯髄細胞に特異的に高発現するマーカー遺伝子を見出した。これらのマーカー遺伝子は,歯牙発生,歯髄組織の恒常性の維持機構や歯髄細胞の分化メカニズム等の解析に役立つと考えられる。

さらに,移植用細胞の品質管理にも有用であると期待される。また,従来の血清含有培地と比較して,STK2は歯髄細胞の安全で効率的な培養に役立つことが示唆された。
電子移動平衡を介する構造規則制界面の設計

本研究は、外場や外部刺激に敏感なラジカルイオン対の電子移動平衡を構造規制された電極界面に実現し、そのヘテロ混合原子価状態の変化をセンシングモードとする新しいタイプの電極表面修飾を創製するを目的とする。そのためには、界面における包接結晶の成長と電子移動平衡による擬縮退系の実現が挙げられる。今年度は、(1)π共役系分子を水素結合介したネットワーク形成できる包接結晶の探索、(2)光電気化学的なビラジカル生成が可能なアリールピリジウム共役組織体の合成、(3)原子間力顕微鏡による結晶表面の分子配列転移の観察を行った。双頭型ジホスホニウム塩ホストを合成し、水酸基を2個もつ各種フェノール誘導体ゲストとの包接結晶化を試みた。メタノール溶液あるいは水溶液から高品位な単結晶が得られるが、その収率と速度は双頭型ホストホスホニウム間距離とゲストの組み合わせに大きく依存した。X線結晶構造解析より、フェノール水酸基とハロゲン化物イオンとの水素結合が結晶全体に擬一次元的に発達したネットワーク構造が明らかとなった。特に、結晶中のホストの配座と臭化物イオンの配置は変化していないにもかかわらず、包接されたゲストによってこのネットワーク構造は大きく異なる。これらのネットワーク構造は、水素結合を介したフェノール誘導体の架橋と見なすことができ、隣接するπ共役系の相互作用による電子的機能の発現が期待される。ホスホニウム塩を電解質に用いたベンゾキノン水溶液の電解では、生成したヒドロキノンが電極表面と電解液中に包接結晶を与えた。この電解包接化は高度に構造規制された電極修飾プロセスとして利用できるものと考えられる。
身体パフォーマンステストを応用した認知機能評価法の開発

本研究の目的は、身体パフォーマンステストを応用することで高齢者の認知機能を評価するための方法を開発することである。2017年度の研究内容および成果は以下の通りである。1、6種類の身体パフォーマンステスト(握力、開眼片足立ち時間、5回椅子立ち上がり時間、timed up and go、5 m通常歩行時間、ペグ移動テスト)およびファイブ・コグによる認知機能の測定をベースライン時とその3年後に実施した169名のデータを解析した。その結果、5回椅子立ち上がり時間、timed up and go、ペグ移動テストは認知機能と横断的な関連性を示すこと、5 m通常歩行時間およびペグ移動テストの変化量(パフォーマンスの変化量)と認知機能スコアの変化量が縦断的な関連性を示すことが示唆された。これらの結果を総合し、手指の巧緻性が認知機能と強く関連する可能性を見出した。2、身体パフォーマンステストの結果と基本属性から簡易的に高齢者の認知機能を推定する方法を検討した。その結果、どのような認知機能(どの認知機能評価法の結果)を推定するかにより、身体パフォーマンステストの結果と基本属性のどの指標を組み合わせるかが異なるものの、いずれの場合でも手指の巧緻性を評価する身体パフォーマンステストは重要な指標となることが示唆された。3、ペグ移動テストとトレイルメイキングテストを組み合わせたトレイルメイキンペグテストをおこなうための機器を試作した。新たな機器はすべてコンピュータ制御であり、表示部を電光掲示に変更したが、これまで測定で使用していた妥当性と信頼性が検証済みの旧型(アナログ型)と同等の認知機能評価機器となることが示唆された。29年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の目的は身体パフォーマンステストを応用することで高齢者の認知機能を評価するための方法を開発することである。2016年度の研究内容および成果は以下の通りである。1.身体パフォーマンステストによる認知機能評価法“トレイルメイキングペグテスト"と標準化された認知機能評価法であるファイブ・コグ検査、それぞれを受けることの心理的負担感を、質問紙を用いて検討した。高齢者339名のデータを解析したところ、トレイルメイキングペグテストはファイブ・コグ検査に比して有意に心理的負担感が少ないという結果が得られた。また、ファイブ・コグ検査のスコアを基にした認知機能水準により三群(高位、中位、低位)を設定し、心理的負担感を比較した結果、トレイルメイキングペグテストについては群間に有意な差はみられなかった。一方、ファイブ・コグ検査を受けることについては、認知機能低位群が高位群に比して有意に心理的な負担が大きいと感じていることが明らかになった。以上から、身体パフォーマンステストを用いて認知機能を評価することで、被験者の心理的負担を減らせることが示唆された。2.多角的な視点から身体機能と認知機能との関連性を検討した。下肢筋力評価法によって認知機能との関連性が異なることを国際学会(63rd American College of Sports Medicine Annual Meeting)で、上肢筋力の評価法2種類と下肢筋力の評価法2種類の計4種類の身体パフォーマンステストと認知機能との関連性について国内学会(日本体育測定評価学会)で発表した。以上から、評価要素が同じであっても用いる身体パフォーマンステストによって認知機能との関連性が異なる可能性を見出した。3.身体パフォーマンステストと認知機能の関連性を縦断的に検討するためのデータ収集をおこなった。4.新たな調査フィールドを追加することができた。当初予定した計画に沿った形で研究が遂行でき、平成29年度以降につながる身体パフォーマンステストの実施方法と認知機能との関連性についての知見が得られたため。また、体育測定評価学会で発表した内容が優秀発表(第一位)に選ばれたことから、客観的にも評価される研究成果が得られていると判断できるため。平成28年度に収集したデータを基に、身体パフォーマンステストの結果と認知機能との縦断的な関連性を検討していく。

また、身体的に虚弱な高齢者における身体パフォーマンステストと認知機能との関連性を調査するためのデータ収集をおこなう。得られた知見については、最終年度の成果として取りまとめ学会発表、論文投稿をおこなう。29年度が最終年度であるため、記入しない。
脳性ナトリウム利尿ペプチドの高血圧症および心疾患における病態生理学的意義

脳性ナトリウム利尿ペプチド(BNP)の病態生理学的意義を検討するため、高血圧自然発症ラットおよびネフローゼラットにおけるBNPと心房性ナトリウム利尿ペプチド(ANP)の生合成分泌機構を病期ごとに観察した。その結果、血圧の上昇はANP,BNPの生合成が増加するが、BNPは血圧上昇前より心室においてすでに増加していることが判明した。さらに血圧上昇にともなうBNPの産生の増加は、ANPより高いことが明らかになった。ネフローゼモデルラットにおいては、血圧の上昇がないにもかかわらず、BNPが増加しており、さらにBNPを投与した時の、尿中ナトリウムや尿量の増加が低下していた。これらのことから、BNPはANPとともに、高血圧や体液量の増加した病態に関与している可能性が明らかとなった。心房性ナトリウム利尿ペプチドやエンドセリンなどの発見により新しい循環調節機構が明らかになってきたように、複雑で精巧な循環調節機構を解明していくためには、まだ同定されていない新しい循環調節因子を単離し、構造的に明らかにする研究が新たな研究の展開として非常に重要である。本研究では、循環調節に関与する可能性のある新しい生理活性ペプチドを同定する目的でラット血小板cAMP増加を指標に系統的検索を行い、ヒト褐色細胞腫より新しい降圧ペプチドであるアドレノメデュリン(AM)を発見することができた。AMは全く新しい生理活性ペプチドで、強力な降圧作用が認められた。さらに、正常人の血漿中にもかなりの濃度で、AM免疫活性が存在していることが明らかになり、AMは新しい循壊調節ホルモンの一つである可能性が高いと思われる。AMの発見は新しい循環調節機構の存在を示唆するもので、今後AMの生体内での役割を研究することで、新しい循環調節機構が明らかにされるものと期待される。1.各種心疾患の病態および高血圧の発症におけるBNPの役割(1)血中ANP・BNP濃度と血行動態との関係:心臓カテーテル検査で得られた血行力学的パラメーターと、ANPやBNPの血中濃度との間で最も有意な相関を示した因子は、左房圧を反映する肺動脈楔入圧(PAWP)と右房圧であり、前負荷がANP、BNPの上昇に関与することが明らかにされた。(2)運動負荷とANP・BNP濃度との関係:運動負荷時に、心血行動態上PAWPの高い症例では、ANP・BNP濃度は運動前ですでに高値で、運動によりさらに上昇した。つまり、心予備能の障害を有する場合、心内圧の上昇を反映してANP・BNPは分泌されると考えられた。(3)PTMC前後のANP・BNP濃度:PTMC直後より左房圧の低下と平行してANP濃度は低下したが、BNP濃度は直後に変化がなく、その後緩徐に低下した。これは、BNPが主に心室で合成され、ANPと異なる合成、分泌、代謝系を有することを示唆する。(4)高血圧疾患:プロトコールに従い、症例の蓄積を継続中である。2.BNPの心臓における合成、分泌動態(1)自然発症高血圧ラット(SHR):週齢が進み、高血圧が発症するにつれ、血中ANP・BNP濃度は上昇し、これと平行して心室ANP・BNP含量は増加した。(2)DOCA-食塩高血圧ラット:高血圧の発症、進展に伴い、血中ANP・BNP濃度は上昇し、これと平行して心室ANP・BNP含量は増加したが、逆に心房のANP・BNP含量は平行して減少した。ANPmRNAは主に心房で発現し、高血圧の進展とともに、心室でも発現した。BNPmRNAの発現は高血圧の初期には心房、心室ともに亢進し、高血圧の進展とともに心房で減少し、心室で著増した。BNPはANPと異なった合成、分泌様式を有する。

(3)SHRおよびストレプトゾトシン糖尿病併発SHRモデルにおける研究も進行中である。(4)その他、実験ネフローゼにおけるANP・BNPの血中レベルの上昇が観察されることや、ヒトの単球培養細胞(THP-1)においてCNPが合成、分泌され得ることを明らかにした。脳性ナトリウム利尿ペプチドの高血圧症および心症患における病態生理学的意義脳性ナトリウム利尿ペプチド(BNP)の病態生理学的意義を検討するため、高血圧自然発症ラットおよびネフローゼラットにおけるBNPと心房性ナトリウム利尿ペプチド(ANP)の生合成分泌機構を病期ごとに観察した。その結果、血圧の上昇はANP,BNPの生合成が増加するが、BNPは血圧上昇前より心室においてすでに増加していることが判明した。さらに血圧上昇にともなうBNPの産生の増加は、ANPより高いことが明らかになった。ネフローゼモデルラットにおいては、血圧の上昇がないにもかかわらず、BNPが増加しており、さらにBNPを投与した時の、尿中ナトリウムや尿量の増加が低下していた。これらのことから、BNPはANPとともに、高血圧や体液量の増加した病態に関与している可能性が明らかとなった。心房性ナトウリム利尿ペプチドやエンドセリンなどの発見により新しい循環調節機構が明らかになってきたように、複雑で精巧な循環調節機構を解明していくためには、まだ同定されていない新しい循環調節困子を単離し、構造的に明らかにする研究が新たな研究の展開として非常に重要である。本研究では、循環調節に関与する可能性のある新しい生理活性ペプチドを同定する目的で、ラット血小板cAMP増加を指標に系統的検索を行い、ヒト褐色細胞腫より新しい降圧ペプチドであるアドレノメデュリン(AM)を発見することができた。AMは全く新しい生理活性ペプチドで、強力な降圧作用が認められた。さらに、正常人の血漿中にもかなりの濃度で、AM免疫活性が存在していることが明らかになり、AMは新しい循環調節ホルモンの一つである可能性が高いと思われる。AMの発見は新しい循環調節機構の存在を示唆するもので、今後AMの生体内での役割を研究することで、新しい循環調節機構が明らかにされるものと期待される。
乳幼児における鏡像自己認識機能のモジュール性と認知発達の予測

鏡に見立てた液晶画面に映る映像を時間(遅延の有無)と空間(マスキングの有無)で制御する実験装置を開発し、鏡像自己認識に影響を与える2つの認知的要因の分離を試みた。その結果、乳幼児の鏡像自己認識では顔認知成分より視覚運動成分(随伴性)が優位であることが示された。また、自閉症児は時間随伴性の歪み(遅延再生)の影響を受けやすいが、感覚運動成分(動きの同期性)に対して健常児より敏感に反応する傾向があった。本研究初年度においては、乳幼児における鏡像自己認識機能を測定評価するための実験装置(鏡映イメージ・フィードバック・システム)の開発が最大の課題であった。この装置の性能が次年度以降の研究の成否に直結するので、試作機の予備実験やシミュレーションを繰り返して改良を重ねた。その結果、(1)鏡としての機能(液晶ディスプレイに映る自分の像はVTRを通した映像であるが、あたかも鏡に映った自分として感じられる)、(2)遅延再生機能(約33ms単位で、任意のインタバルの過去の映像として見ることができる)、(3)映像ボカシ機能(映った像の輪郭や動きはわかるが、細部までは見えないようにボカシを入れることで、顔の認知を妨害する)、(4)映像切り替え機能(自分が映っている状態から瞬時に他者の映像に切り替えることができる。その逆も可能)などを有する装置が完成し、同じものを仙台(東北大学)と京都(同志社大学)に設置した。これにより、平成19年度から本格的な一連の実験を開始する準備が整えられた。実験装置の開発と併行して、乳幼児を対象とした選好注視、固有感覚受容、各種の発達検査やK-ABCなどの関連データの収集を行い、さらに、発達障害児の認知に関する観察と検査を行った。また、社会性の発達について、仙台コホートを用いて母親に対する質問紙調査(S-M社会生活能力検査とVinelandのmaladaptive behaviorを参考に作成した問題行動のリスト)に着手した。前年度に作成した鏡映イメージ・ビデオ・フィードバックシステムを用いて、鏡像自己認識成立の機序を探るための2つの実験を、仙台と京都の生後1231ヶ月の幼児56名を対象に行った。第1の実験では、古典的なルージュ課題を通過した子どもは、通過できなかった子どもに比べて、鏡を見ながら手足を動かす(自己探索)時間が有意に長いことがわかった。さらに、鏡に見立てた映像に遅延(1秒)を加えた場合のルージュ課題通過率は、遅延なしの場合に比べてやや低い傾向が見出された。次に、被験児が鏡(スクリーン)の前でジャンケンを行う第2の実験では、自己映像より他者(同年代の他児)映像の方が、またマスク(明瞭度低い)映像よりリアル映像の方が注視時間が有意に長かった。鏡を見ながら手足を動かす回数と時間は、マスキングの有無にかかわらず他者映像より自己映像の方が有意に多いことがわかった。以上のことから、鏡像自己認識においては、顔認知成分だけではなく、自己探索の際に見られる運動感覚と視覚的フィードバックの同時性(時間的随伴性)などの視覚運動成分が重要な役割を担っていることが改めて示された。また、鏡像自己認識は、1歳半から2歳前後といわれる古典的ルージュ課題の通過可能年齢以前の段階にその萌芽が見られ、本研究によりそれを把握するための行動的手がかりについての基礎データが得られた。本年度は、健常幼児(25歳)24名と自閉性障害児(生活年齢711歳、社会生活年齢26歳)10名を対象に、自己鏡映像をリアルタイムで提示する場合と遅延提示する場合について初年度に開発した鏡映イメージ・フィードバック・システムを用いて比較分析した。その結果、遅延条件(1秒)でステッカー課題(ルージュまたはマーク・テストと同じ)を通過したのは健常幼児が50%、自閉性障害児が20%であったのに対し、リアルタイム条件ではそれぞれ67%、50%であった。すなわち、遅延条件では鏡映像が自分であることを確認できなかつたがリアルタイム条件では確認できた者は、健常幼児では17%であったのに対し、自閉性障害児では30%にのぼった。また、自閉性障害児は健常幼児に比べて、課題遂行中に観察された自己探索行動の生起頻度が遅延条件では低かったが、リアルタイム条件では逆に高かった。以上のことから、(1)自己の芽生えとされる鏡像自己認識の成立は、健常児と社会生活年齢をマッチングした自閉性障害児では著しい遅れはない。しかし、(2)時間随伴性の歪み(鏡映イメージの遅延再生)が与えられると、自閉性障害児の自己認識は大きく低下する。ただし、(3)自閉性障害児は鏡映イメージの感覚運動成分(すなわち動きの同期性)に対してより敏感に反応する傾向がある。さらに、(4)自閉性障害児は現在の自分には興味があり認識もできるが、過去の自分になると途端に興味を失い自己認識もできなくなる、ということが指摘できる。

また、このことは、鏡映イメージの認知に関して顔認知成分にのみ注目するのではなく、発達的により初期に現れる手がかりとしての視覚運動成分(随伴性)について、神経科学的基礎も含めて詳しく分析する必要があることを示唆するものである。
新概念：根から葉までのCO2輸送コンダクタンスの確立

根圏のCO2濃度は大気中のCO2濃度に比べて非常に高く,植物が利用できるCO2源として考えられる.しかし,根圏CO2の利用動態を明らかにした例はほとんどない.本研究では,根圏のCO2がどのような経路で植物に利用されているかを明らかにする目的で試験を行った.根圏CO2はpHが低い可溶性のCO2の場合には,植物の葉で数分後に光合成測定装置にて検出することができた.しかし,根から蒸散流に乗って吸収されたのち,その多くは,直接,大気に放出され,近接した植物にCO2を供給することを明らかにした.このような根圏からのCO2の供給が近接した植物へのCO2供給の役割を持つことを初めて明らかにした.根圏のCO2濃度は大気中のCO2濃度に比べて非常に高く,植物が利用できるCO2源として考えられる.しかし,根圏CO2の利用動態を明らかにした例はほとんどない.本研究では,根圏のCO2がどのような経路で植物に利用されているかを明らかにする目的で試験を行った.根圏CO2はpHが低い可溶性のCO2の場合には,植物の葉で数分後に光合成測定装置にて検出することができた.しかし,根から蒸散流に乗って吸収されたのち,その多くは,直接,大気に放出され,近接した植物にCO2を供給することを明らかにした.このような根圏からのCO2の供給が近接した植物へのCO2供給の役割を持つことを初めて明らかにした.植物の光合成に必要なCO2は大気のみならず,根圏からも供給される.本研究では,根から葉までのCO2輸送を明らかにすることを目的とする.本年度は,オーストラリア国立大学において大気13Cと12Cを連続的に測定できるTDL装置を葉に設置し,植物(ヒマワリ)を用いて試験を行った.まず,葉のみを植物体から切り離し,その葉柄の先端部を高濃度CO2(pH8.0)にさらすと,蒸散速度から推定される期待CO2量の80%程度のCO2が検出できた.一方で,高濃度CO2(pH5.0)にさらすと,全くCO2が検出できないことを見出した.しかし,ビニル袋を用いて植物からの拡散を抑制すると,わずかであるがCO2を検出することができた.CO2はpHによりその形をBicarbonateからDisolved CO2にかわり,pHが低い条件のDisolved CO2についてはわずか1020cm程度の移動の間にほぼすべてが拡散してなくなることを証明した.通常の植物体の根圏に同様の処理を加えると,CO2(pH8.0)についてもCO2を検出することができず,このことは根からBicarbonateの吸収ができないことを示唆した.一方,CO2(pH5.0)においてビニル袋で拡散を抑制した条件ではCO2シグナルを葉で検出することができた.すなわち,植物の根圏からはDisolved CO2のみを吸収でき,その多くが拡散で大気中に放出される可能性が示された.昨年度の試験により,根圏CO2,特に可溶性CO2,を植物は葉まで輸送することを明らかにした.このことは,近接する植物に根圏のCO2を供給していることが推定されるが,これまで直接的に評価した例は皆無である.本年度は,閉鎖チャンバーを用いた安定同位体13CO2付加試験を実施し,実際に近接する植物(水で生育)が根圏由来のCO2を利用しているかを付加1時間後に評価した.その結果,根圏にBicarbonateとして13CO2を付加した場合,その植物そのものの根圏には吸収されるが,地上部への移行がみられず,また近接する植物への13Cの供給が認められなかった.一方,根圏に可溶性13CO2として付加した場合,その植物そのものの根圏に比較的多く13Cがみられるとともに,地上部にも13Cが認められた.加えて,近接する植物の地上部においても13Cを確認した.このことは,植物は根圏のCO2を植物体の蒸散活動を通じて,地上部に供給し,自身へのCO2供給のみならず,近接する植物にCO2を供給することをはじめて明らかにした.これまでは,根圏由来のCO2は,みかけの光合成としては分離評価できず,その重要性がほとんど指摘されてこなかった.しかし,本研究により,根圏由来のCO2は根から植物が吸収し,特に可溶性CO2については大気中に揮発させ,近接する植物へのCO2の供給源となることを示した.このことは,根圏由来のCO2が全球におけるCO2循環に大きく寄与している可能性を示すものとなった.作物学根から葉へのCO2伝達に供給されるCO2溶液のpHが強く作用することを見出し,その全体像をとらえることができた.根から供給されたCO2がどの程度,大気中に拡散し,どの程度,植物体に残存するのか,トレーサー実験にてそれを定量的に明らかにする.
イスラム文化に即した美術教育構築に向けた基盤形成

本研究の目的は、イスラム文化圏におけるフィールドワークを通して収集した「美術教育を通したイスラムの実践」事例を、イスラムの教義と対応させて構造化することによって、イスラム文化に即した美術教育の基礎理論を生成することである。本年度は、本研究課題採択前の期間も含めた過去数年で収集した研究資料の整理と分析、およびそれらを用いた研究発表に取り組んだ。モルディブ、英国、エジプト、それぞれ異なる特色をもつイスラム文化圏3カ国において実施したこれまでのフィールドワークを通して、ムスリムである教師たちにはイスラムに基づく価値観・習慣等を美術教育に結びつけて解釈し、自らの教育実践に宗教的価値を付加する傾向があり、それは各地域の特色を反映しながらもある程度の一般化が可能な現象であることを明らかにしつつある。「美術教育を通したイスラムの実践」と独自に定義したこの現象の理論的な解明を目指し、「美術科授業(=授業題材、使用素材など)」「イスラムの実践(=教師が美術科授業において意識的に実践している宗教的行為・言動など)」「宗教的根拠(=聖典コーランにおける章句や預言者ムハンマドの言行録ハディースにおける言説)」の関係性を暫定的に構造化する作業を中心に行った。昨年度、フィールドワークの実施を予定していた相手国の事情により繰越申請したので、今年度繰越が承認された経費については、上述したこれまでの研究成果をまとめて発表する費用に充てた。平成29年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の目的は、イスラム諸国における「美術教育を通したイスラムの実践」事例から、イスラム文化に即した美術教育構築のための理論を生成することである。本年度の研究計画における実績は以下の通り。1.イスラム諸国における美術教育の包括的把握イスラム諸国における美術教育の有無やその大まかな特色などを、各国の宗教的特徴などと重ね合わせて世界規模で整理した。その結果、多くのイスラム諸国において美術教育に相当する科目が存在すること、それらは特に宗教にもとづく表現(例えばイスラム美術など)を重視したものではないこと、その一方で、人物や動物の具象的な表現を避けるといったイスラム社会の一般的な傾向が教育現場においても現れていること、この3点が広範囲で共通していることが明らかとなった。この成果は、大学美術教育学会誌「美術教育学研究」にて発表している。2.フィールドワーク対象地の検討フィールドワーク対象地の候補であるエジプト・アラブ共和国における美術教育について、文献調査を進めた。教育省が作成しているカリキュラムや教師向けガイドブック、その他先行研究や歴史的資料を通して、エジプトの美術教育も他のイスラム諸国同様、特別に宗教を強調しているものではないことが明らかになってきた。その一方で、エジプトを含むイスラム圏における近年の治安悪化により渡航が実現不可となる事態が予想されることを鑑み、英国のイスラム系教育機関を調査対象地として追加した。同教育機関における調査は年度末に既に実施し、その成果の一部を美術科教育学会にて口頭発表した。イスラム諸国における美術教育の包括的な状況を投稿論文として発表することが出来た。美術カリキュラムなどの資料も、世界的な規模ではないが、今後の調査地に的を絞って収集した。フィールドワーク対象地は、当初の計画通りに進んだ場合とそうでなかった場合、両方を想定して柔軟に対応できるようにその選択肢を増やした。1.フィールドワークを通して、「美術教育を通したイスラムの実践」事例を収集する。2.イスラム文化に即した美術教育構築のための理論を生成する。
遷移金属触媒による付加環化反応の開発と精密有機合成への応用

遷移金属触媒の作用により不飽和アルコールやアミンなどが分子内付加環化反応し,複素環式化合物を与える反応を開発し,精密有機合成に応用することを研究した.含窒素複素環としては,アルカロイド合成への利用を考慮して置換インドールをアルキニルアニリンから合成することを検討し, 3-アリルインドールおよび3-ブロモインドールを高収率で合成した. 3位に導入するアリル基は反応系内に存在する塩化アリルが位置選択的に組込まれたものであり,この炭素-炭素結合生成を含む全反応に対して,ジメチルオキシランが助剤として使用されるのみで,パラジウム触媒の他には酸塩基等の反応剤を全く必要としない新しい反応である. NBSを存在させると3-ブロモ体が生成する.各種インドール合成に利用できる中間体である.またアルキニルアミンからテトラヒドロピリジン合成を行う新方法も開拓し,ピペリジンおよびピロリジンアルカロイドの光学活性体合成への新しい展開を示した.プロパルギルアルコールに二酸化炭素と塩化アリルを作用させて環状炭酸エステルを合成できることを示したが,この反応はまたカルボニル化合物にリチウムアセチリドを反応させることが,このカルボニル化合物にアシル陰イオン等価体を反応させることになると云った意味をもたせることができることを示している.このように新規付加環化反応の開発により,精密有機合成に役立つ反応が開拓されている.この付加反応の応用としてアルキニルケトンから位置選択的にジケトンを合成することができる.パラジウム触媒により温和な条件で反応するのでプロスタグランジンなどに適用しても選択的に反応することが示され,新しいプロスタグランジン誘導体が合成できた.その他パラジウム触媒によるアセチレンへの新規ヒドロスタニル化,ビニルスズ化合物から含フッ素オレフィン合成,ビニルスズ化合物やアリルスズ化合物の新規合成法を開拓した.遷移金属触媒の作用により不飽和アルコールやアミンなどが分子内付加環化反応し,複素環式化合物を与える反応を開発し,精密有機合成に応用することを研究した.含窒素複素環としては,アルカロイド合成への利用を考慮して置換インドールをアルキニルアニリンから合成することを検討し, 3-アリルインドールおよび3-ブロモインドールを高収率で合成した. 3位に導入するアリル基は反応系内に存在する塩化アリルが位置選択的に組込まれたものであり,この炭素-炭素結合生成を含む全反応に対して,ジメチルオキシランが助剤として使用されるのみで,パラジウム触媒の他には酸塩基等の反応剤を全く必要としない新しい反応である. NBSを存在させると3-ブロモ体が生成する.各種インドール合成に利用できる中間体である.またアルキニルアミンからテトラヒドロピリジン合成を行う新方法も開拓し,ピペリジンおよびピロリジンアルカロイドの光学活性体合成への新しい展開を示した.プロパルギルアルコールに二酸化炭素と塩化アリルを作用させて環状炭酸エステルを合成できることを示したが,この反応はまたカルボニル化合物にリチウムアセチリドを反応させることが,このカルボニル化合物にアシル陰イオン等価体を反応させることになると云った意味をもたせることができることを示している.このように新規付加環化反応の開発により,精密有機合成に役立つ反応が開拓されている.この付加反応の応用としてアルキニルケトンから位置選択的にジケトンを合成することができる.パラジウム触媒により温和な条件で反応するのでプロスタグランジンなどに適用しても選択的に反応することが示され,新しいプロスタグランジン誘導体が合成できた.その他パラジウム触媒によるアセチレンへの新規ヒドロスタニル化,ビニルスズ化合物から含フッ素オレフィン合成,ビニルスズ化合物やアリルスズ化合物の新規合成法を開拓した.申請した計画に沿って研究を進め、次のような成果をあげることができた。パラジウム触媒を用いてプロパルギルアルコールのリチウム塩,二酸化炭素および塩化アリルを反応させて高収率で環状炭酸エステルを合成する反応を見出した。この反応は炭酸ガスの固定反応としても興味がある。また生物物の加水分解によりプロパルギルアルコールの三重結合にアリル基と水酸基とを位置選択的に付加させたかたちのヒドロキシケトンが得られることからも合成的に有用である。一方プロパルギルアルコールのリチウム塩はケトンにリチウムアセチリドを作用させても得られることから、ケトン,リチウムアセチリド,二酸化炭素および塩化アリルから高選択的に環状炭酸エステルが得られることになる。合成的にはリチウムアセチリドをアシル陰イオンとして利用する新反応とみることができる。光学活性アルキニルアミンの分子内付加反応をもとにして光学活性ピベリジンおよびピロリジンアルカロイドを合成する方法の開拓に着手したが、従来用いていたパラジウム触媒では不充分であることが認められ、探索の結果、塩化金酸ナトリウムを触媒として用いると5-ドデシニルアミンから6-ヘプチル-2,3,4,5-テトラヒドロピリジンがほとんど定量的に得られることを見出した。この触媒を用いた研究を継続中である。2-アルキニル-1-アミノベンゼンにパラジウム触媒を作用させるとインドールが生成することを認め、この反応に塩化アリルを共存させておくと3-アリルインドールが生成することを見出した。アリル基は位置選択的に反応するので、3位に置換基をもつインドール誘導体の新規合成法としても有用であると考え、更に検討を続けている。光学活性アセタールの合成のために基礎的検討は終り、目下光学純度の高いアセタールの合成,更に昆虫フェロモンなど有用化合物の合成法の確立のために研究を続けている。
岐阜県神岡鉱床における銀の挙動と銀鉱物

本年度は神岡鉱床における銀の鉱化作用を全体鉱化作用の中で位置づけをするため、スカルン鉱物および閃亜鉛鉱を中心として、主としてEPMAによる分析を行った。その結果を要約すること。(1)単斜輝石は鉛一亜鉛杢地鉱および銅杢地鉱に産する。前者中の単斜輝石は後者のものより鉄含有量が少くサーライトないしフエロサーライであり、後者中に産する単斜輝石は灰鉄輝石に属する(2)鉛一亜鉛杢地に産するざくろ石は単斜輝石とほゞ同時晶出の灰ばん一灰鉄ざくろ石と後期晶出の灰鉄ざくろ石に分けられる。銅杢地鉱中に産するざくろ石は灰鉄ざくろ石である。(3)鉛一亜鉛杢地鉱と鉛一亜鉛白地鉱中の閃亜鉛鉱は銅杢地鉱・鉛白地鉱中の閃亜鉛鉱よりも一般にFeS固溶量が少い。銅鉱中の閃亜鉛鉱は鉄が多くまた微量成分としてInを含むのが特徴的である。(4)鉛一亜鉛杢地鉱・固白地鉱中の閃亜鉛鉱はしばしば中心部で鉄・マンガンが少く、周縁部で多いという組成累帯を示す。このような閃亜鉛鉱と共存する単斜輝石は比較的鉄が多い。(5)鉛一亜鉛杢地鉱一同白地鉱中の方鉛鉱には閃亜鉛鉱とほゞ同時晶出のものとやゝ後期晶出のものとがあり、前者の方が含銀量が多い。(6)灰色石英一銀鉱中の閃亜鉛鉱は均質で比較的Fe-S固溶量が少い。前年度までの研究を綜合すると、神岡鉱山茂住鉱床の金属鉱化作用は第一期のAg-Zn-Pb、第二期のCu-Zn-Fe-In、および第三期のAg-Snに分けることができる。第一期の初期では銀は鉛および蒼鉛と結合して含銀方鉛鉱あるいはブスタファイト・リリアナイトとして沈澱し、その後期ではアンチモニー・銅と結合した四面銅鉱を作り、第三期にはSnと結合してカンフィールダイを作り、単独で輝銀鉱・自然銀を生じた。
味細胞分化・再生メカニズムの解明

カエル味覚器である茸状乳頭は切り取って除去した後、再生してくる。本研究の目的は再生過程にあるカエル味覚器内細胞の電気生理学的特性を細胞タイプ別に調べ、成熟味細胞と比較することで、味細胞の分化・再生機構を明らかにすることである。まず、成熟味細胞の基礎的データを得るために、味細胞タイプ別に味覚受容機構を調べた。成熟味細胞ではIb型およびII型細胞が苦味を受容する細胞であり、III型細胞が塩味を受容する細胞であることを明らかにした。摘出後1ヶ月経過し再生してきた味覚器は苦味や塩味を受容することを明らかにした。摘出後1ヶ月で苦味および塩味を受容する細胞タイプに分化していることが明らかになった。本年度は成熟味細胞の基礎的データを得るために、味細胞タイプ別に味覚刺激に対する応答を調べた。味覚刺激にはカエル味覚神経である舌咽神経に特徴的な応答を引き起こす苦味物質のキニーネとCaCl_2を用いた。カエルの単一茸状乳頭スライス標本を作製した。Ca^<2+>感受性蛍光色素入りのパッチ電極内液を用いてタイプIb、II、およびIII細胞からホールセルパッチクラシプ記録を行い、味覚刺激を与えた時の膜電流変化と細胞内Ca^<2+>動態の同時記録を行った。味覚刺激は10mM塩酸キニーネと40mM CaCl_2を味細胞の先端部ヘパフ投与した。キニーネ刺激はタイプIbおよびII細胞に内向き電流と細胞内Ca^<2+>濃度の上昇を引き起こしたがタイプIII細胞では変化が見られなかった。細胞外灌流液をCa^<2+>freeにしても、この細胞内Ca^<2+>の上昇は見られたため、上昇したCa^<2+>は細胞内Ca^<2+>ストアからもたらされたものと思われる。CaCl_2刺激はタイプIII細胞にのみ内向き電流と細胞内Ca^<2+>濃度の上昇を引き起こした。以上の結果より、カエル味覚器細胞ではタイプIbおよびII細胞が苦味受容細胞で、タイプIII細胞はCa^<2+>受容細胞であることを見出した。今年度の研究で成熟味細胞の味覚応答について基礎的データが得られたので、来年度は再生過程の味細胞の電気生理学特性と味覚刺激に対する応答を成熟味細胞のそれらと比較してその特徴を明らかにする。カエル味覚器である茸状乳頭は切り取って除表した後、再生してくる。本年度は、成熟味細胞の基礎的データを得るために、味細胞タイプ別にNaCl味覚刺激に対する応答を調べた。さちに、除去後1ヶ月経過し再生してきた茸状乳頭を用いて再生過程における味細胞の電気生理学的特性をパッチクランプ記録にて調べた。カエル舌咽神経のNaCl味覚応答を増強する2mM NiCl_2を加えた等張NaCl溶液を刺激液に用いて味細胞のNaClに対する応答をパッチ電極法とCa^<2+>イメージングにより調べた。NaCl刺激はタイプIII細胞にのみ内向き電流と細胞内Ca^<2+>膿度の上昇を引き起こしたが、タイプIbおよびタイプII細胞は応答を引き起こさなかった。細胞外灌流液のCa^<2+>を抜いても、刺激による細胞内Ca^<2+>は上昇したため、Ca^<2+>は細胞内Ca^<2+>ストア、からもたらされたものと思われる。次に、内向き電流の成因をcaged Ca^<2+>を用いて調べた。caged Ca^<2+>を充填したパッチ電極内液を用いてタイプIII細胞からパッチクランプ記録を行った。405nmレーザーでuncagingを行い、細胞内Ca^<2+>濃度を上昇させた。細胞内Ca^<2+>濃度の上昇に伴って内向き電流が観察された。NaCl受容機構には細胞内Ca^<2+>ストアからのCa^<2+>放出と細胞内Ca^<2+>濃度の上昇に伴う非選択的陽イオンチャネルの開口が関与していることが示唆された。再生過程にあるダイブIbおよびタイプIII細胞から膜電流を記録した。両タイプとも外向きおよび内向き電流が成熟味細胞と比べ小さくなっていた。再生過程において膜電流の大きさが変化することが明らかになった。
反応中間体の単分子検出ラマン分光測定の試み

低濃度の短寿命過渡分子種のラマンスペクトルを時間分解測定することに成功した.メタノール溶液中のtrans-4-ヒドロキシスチルベンを光励起して,生成した電子励起状態におけるtrans-4-ヒドロキシスチルベンの時間分解ラマンスペクトルを銀コロイドの存在下で測定した.銀コロイドを添加すると,電子励起状態のtrans-4-ヒドロキシスチルベンに由来するラマンバンドの強度が銀コロイドのないときに比べて約2倍増大した.表面増強効果を利用したピコ秒時間分解ラマン分光測定の高感度化が実現可能なことを示すことができた.本研究課題は,ピコ秒時間分解ラマン分光法において表面増強ラマン散乱効果を利用することによって,溶液中における化学反応の中間体を高感度で分光検出するための新たな方法を開発することを目的としている.本年度は,表面増強ラマン散乱効果を利用して低濃度の化学種のラマンスペクトルを効率的に測定するための方法を検討した.表面増強ラマン散乱効果を利用してラマンスペクトルを測定するために,二種類の異なった方法を試みた.まず,銀のナノ粒子をガラス板上に固定した表面増強ラマン散乱用の基板を利用して表面増強ラマンスペクトルを測定する方法を試みた.この基板上にb-カロテンやtrans-スチルベンなどの分子を吸着させてラマンスペクトルを測定した.ラマン分光測定の励起光には,He-Neレーザーの出力光を用いた.分光および検出部は,ピコ秒時間分解ラマン分光測定に利用する分光器とCCD検出器を用いた.この測定によって,吸着された試料の表面増強ラマンスペクトルを測定することができた.しかし,時間分解測定のときに必要となる共鳴条件下では,励起光の吸収による試料の損傷を防ぐことが困難であることが明らかになった.二番目の方法として,水溶液中の銀コロイド上に試料分子を吸着させて表面増強ラマン散乱スペクトルを測定する方法を試みた.硝酸銀水溶液を還元することで銀コロイド水溶液を作成し,表面増強ラマン散乱に活性な銀表面を得た.測定分子であるピリジンをこのコロイド水溶液に加えて,ラマン分光測定用の試料とした.この方法を用いて,ピリジンの表面増強ラマンスペクトルを測定することができた.銀コロイド水溶液の試料を用いれば,測定時の光損傷を避けるために試料を循環させることができる.次の段階として共鳴条件下での時間分解ラマンスペクトルを測定することを考えて,今後は銀コロイド水溶液を試料として採用することとした.本研究課題の遂行には,表面増強ラマン散乱を示す試料においてピコ秒時間分解ラマンスペクトルを測定することが必要になる.ピコ秒時間分解ラマンスペクトルの測定のためには,ピコ秒のポンプ光およびプローブ光を出力するレーザー光源が必要となる.研究代表者らは,ピコ秒時間分解ラマン分光測定の光源として持続時間が2ピコ秒のポンプ光およびプローブ光を出力するピコ秒チタンサファイア再生増幅器と光パラメトリック増幅器のレーザーシステムを利用している.しかし,平成27年度中は,光源の主要構成要素であるピコ秒チタンサファイア再生増幅器の不調が続いた.この不調は,光学系と電気系による複合的な要因によるものだった.平成27年10月には再生増幅した光パルスの時間幅を圧縮するコンプレッサーを構成する回折格子の回折効率が低下したために,この回折格子を交換した.ピコ秒のレーザー光源においてこのような状況が続いたために,表面増強ラマン散乱を示す試料に対してピコ秒時間分解ラマン分光測定を試みることが十分にできなかった.一方で,前項に記載したように,平成27年度は表面増強ラマン散乱を示す試料形態の中から,本研究の遂行のためには水溶液中の銀コロイド粒子上に試料分子を吸着させる方法が適していることを見出すことができた.この銀コロイド水溶液での表面増強ラマンスペクトルを測定したときの励起光源はピコ秒パルスではなく連続発振のHe-Neレーザーであった.しかし,ラマンスペクトルを測定するときの集光部,分光部,および検出部はピコ秒時間分解ラマンスペクトルの測定のための装置と同一である.ゆえに,He-Neレーザーによる測定に適合していると判断された試料系は,そのままピコ秒時間分解ラマンスペクトルの測定にも適合していると結論できる.これらの状況を総合的に勘案して,本研究課題の現在までの進捗状況は「やや遅れている」と判断した.本研究課題は,ピコ秒時間分解ラマン分光法において表面増強ラマン散乱効果を利用することによって,溶液中における化学反応の中間体を高感度で分光検出するための新たな方法を開発することを目的とした.平成28年度は,表面増強ラマン散乱効果を利用して低濃度の短寿命過渡分子種のラマンスペクトルを時間分解測定することに成功した.前年度の研究において,銀のナノ粒子をガラス板上に固定した表面増強ラマン散乱用の基板を利用して時間分解ラマン分光測定を行うことが難しいことが判明していた.そこで今年度は,硝酸銀水溶液を還元して得た銀コロイドを利用した表面増強ラマン測定を試みた.測定のための試料分子としては,4-ヒドロキシスチルベンを用いた.この試料分子に合わせてポンプ光とプローブ光の波長をそれぞれ305 nmと550 nmに設定して,これらの波長での測定が可能なようにピコ秒レーザー光源や光学素子を調整した.

メタノール溶液中の4-ヒドロキシスチルベンを光励起して,生成した電子励起状態における4-ヒドロキシスチルベンの時間分解ラマンスペクトルを1000 cm-1から1700 cm-1の波数領域で測定した.時間遅延は-3 psから50 psまで変化させた.得られたラマンスペクトルを,銀コロイドを添加したときと添加しないときで比較すると,電子励起状態の4-ヒドロキシスチルベンに由来するラマンバンドの強度が銀コロイドの添加によって2倍以上増大していた.この実験によって,表面増強効果を利用したピコ秒時間分解ラマン分光測定の高感度化が実現可能なことを示すことができた.低濃度の短寿命過渡分子種のラマンスペクトルを時間分解測定することに成功した.メタノール溶液中のtrans-4-ヒドロキシスチルベンを光励起して,生成した電子励起状態におけるtrans-4-ヒドロキシスチルベンの時間分解ラマンスペクトルを銀コロイドの存在下で測定した.銀コロイドを添加すると,電子励起状態のtrans-4-ヒドロキシスチルベンに由来するラマンバンドの強度が銀コロイドのないときに比べて約2倍増大した.表面増強効果を利用したピコ秒時間分解ラマン分光測定の高感度化が実現可能なことを示すことができた.ピコ秒時間分解ラマンスペクトルを測定するために,ピコ秒チタンサファイア再生増幅器を整備・調整して,時間分解ラマンスペクトルの測定に注力できる実験環境を整える.必要であれば,本補助金を用いてレーザーシステム内の光学部品あるいは電気部品を交換する.平成27年度の研究によって得られた結論に従って,水溶液中の銀コロイド表面に試料を吸着させて,ピコ秒時間分解ラマンスペクトルの測定を試みる.最初の試料には,研究代表者が通常のピコ秒時間分解ラマンスペクトル測定を経験しているtrans-スチルベンを用いる.ただし,trans-スチルベンは水に溶解しないので,水溶液中の銀コロイド表面にtrans-スチルベン分子を吸着させることが困難な可能性がある.この場合は,スチルベン分子に極性基を導入した試料での測定を検討する.ポンプ光としては,trans-スチルベンの通常のピコ秒時間分解ラマン測定時と同じ300 nmの光を用いる.プローブ光にも,通常のピコ秒時間分解ラマン測定と同じ600 nmの光を用いる.ラマンスペクトルの測定のためには,プローブ光からの弾性散乱光を排除するためのノッチフィルターが必要であるが,研究代表者らの研究グループは600 nmのプローブ光によるラマンスペクトル測定のためのノッチフィルターを既に所持している.ピコ秒時間分解ラマンスペクトルの測定時には,低濃度の化学種のラマンスペクトルを測定するために共鳴ラマン効果を利用するが,この共鳴条件下ではプローブ光が試料に吸収される.さらに,ポンプ光も試料に吸収される.このため,ポンプ光あるいはプローブ光による試料の光損傷が懸念される.ゆえに,コロイド水溶液の試料を循環させて光損傷を回避する.研究代表者らは,試料を循環させてラマンスペクトルを測定するための試料セルを既に所持している.本研究課題のために,まずこの試料セルを利用する.分光物理化学平成27年度には,研究代表者の研究グループに設置してあるピコ秒チタンサファイア再生増幅器の光学系および電気系の不調が続いた.この実験装置は,ピコ秒時間分解ラマンスペクトルを測定するときのポンプ光およびプローブ光を発生するための光源の役割を担っている.ピコ秒チタンサファイア再生増幅器が不調だったために,ピコ秒時間分解ラマンスペクトルを測定することができない時期が続いた.
bHLH型転写制御因子による味蕾の各細胞型への分化制御機構の解明

さらに培養舌上皮細胞にMash1を強制発現させると、味蕾の3型細胞のマーカーであるPGP9.5,NCAMの発現がMash1を発現させた細胞で観察された。また、培養舌上皮細胞にHes6を強制発現させると、2型細胞のマーカーのgustducinの発現が認められた。これらの結果から、bHLH型転写制御因子は、成体において味蕾内での各細胞型への分化決定に関与していることが示唆された。さらに培養舌上皮細胞にMash1を強制発現させると、味細胞のマーカーの1つであるPGP9.5の発現がMash1を発現させた細胞で観察された。これらの結果から、Notch signal系は発生期においては舌上皮の中で味蕾の前駆細胞の分化決定に、成体では味蕾内での各細胞型への分化決定に関与していることが推測された。
生育温度の限界を決めているのは何か

高度好熱性細菌Thermus thermophilusのポリアミン生合成系遺伝子に関する逆遺伝学的研究は、予想もしなかった大きな発展を遂げ、これまで存在が知られていなかった新しいポリアミン生合成経路を発見した。高度好熱性細菌T. thermophilusのポリアミン合成は大腸菌、酵母、哺乳動物などとは異なりアルギニンを出発物質とする。最初の酵素はspeAコードされている。ある種の細菌や植物と同じくこの酵素はアルギニンデカルボキシラーゼであり、アグマチンを作る。次にSpeEホモログが働き、アミノプロピル・アグマチンが生成する。これは従来自然界に存在を知られていなかった新物質である。次に、SpeBホモログがこれを加水分解してスペルミジンを生成する。SpeBは通常、アグマチナーゼであるが、本好熱菌ではアミノプロピルアグマチナーゼ(新酵素)であり、精製した酵素標品もアグマチンを基質として受け付けない。スペルミジンはプトレシンを経由することなく生産される点で従来全く知られていない代謝系である。この代謝系はこれまで気付かれなかっただけで、他の細菌類にも存在する可能性がある。上記の遺伝子をノックアウトすると、変異株が示す表現型は78°Cで増殖できないこととカロテノイド色素の生産が見られなくなることである。高度好熱性細菌T.thermophilusは長直鎖および分岐型といった特異なポリアミンを生産するが、特に分岐型ポリアミンを添加するとこれら二つの表現型が元に復帰する。すなわち、これらの特異なポリアミシはカロテノイド生産と高温下の生体反応に必須である。変異株にスペルミジンを添加しても、細胞内にこれらの特異ポリアミンが生産され、高温下の増殖とカロテノイド生産能が回復する。分岐型ポリアミンは特にRNAを安定化するので、高温下に特異ポリアミンの存在を要求する生体反応はRNA関連の反応であろう。