hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
バイオインスパイアード反応を利用する生物活性アルカロイドの全合成研究

昨年度はプレニル化インドールアルカロイド化合物の転位反応の開発を目指し、モデル基質としてピロリジノインドリン化合物を用いて転位反応の検討を行った。具体的にはインドール環上のC3位に芳香環を有するピロリジノインドリン誘導体を基質とし、酸性条件下に伏すことでC3位からC2位へ芳香環転位反応が進行し、C2位に芳香環を有するトリプトファン誘導体が得られる反応である。溶媒効果および添加する酸の検討の結果、溶媒にジクロロメタンを選択し、メタンスルホン酸を30当量用いた際に効率的に転位反応が進行し、C3位からC2へと芳香環が転位したトリプトファン誘導体を得ることに成功した。また、詳細な条件検討の結果、添加する酸は10当量まで削減が可能であった。続いて、転位する芳香環の基質一般性の検討を行った。その結果、フェノールやアニリンといったベンゼン環を基本骨格とする誘導体のみならず、ヘテロ芳香環であるチオフェノールやインドール誘導体においても高収率で転位反応が進行し、高い基質一般性を有することが明らかとなった。以上の結果は研究実施計画に示したプレニルインドールアルカロイドの転位反応を経由する生合成仮説を示唆する結果であった。加えて、本転位反応は酸塩基反応を利用したクリーンな転位反応であり、転位生成物は原料の基質と比較して共鳴構造が拡大することにより顕著な光学特性の変化が推測されることから電子材料を始めとした材料化学分野への応用が期待される。以上、本研究は天然物に多数見られるピロリジノインドリン骨格と酸の関係性に着目した新規転位反応の開拓、および材料化学分野への応用例を示した点において極めて有意義であると考えている。28年度が最終年度であるため、記入しない。主に細菌から見い出されたトリプトファン由来の二量体型ジケトピペラジンアルカロイドの網羅的合成を行った。昨年度は標的天然物が有するジケトピペラジン環の形成反応の確立を行った。続いて、合成中間体の単離、精製作業を削減可能な環境負荷の低いワンポット反応と天然物合成の融合を目指した。具体的には独自に見いだしたトリプトファン誘導体の二量化反応により得られる二量化体を鍵中間体に設定し、これを基に多数の天然物を一挙に合成する手法である。反応条件の検討の結果、鍵二量化中間体と天然物に対応するアミノ酸との脱水縮合反応、脱保護反応は定量的に反応が進行した。また、異性化反応が懸念されたジケトピペラジン環形成反応は徹底的な添加剤の検討の結果、高収率にて反応が進行し、天然物の全行程3段階の合成を達成した。さらに、これらの鍵二量化中間体から天然物への誘導化反応をワンポット反応へと展開した。最終的に二量体型ジケトピペラジンアルカロイド天然物およびその誘導体を容易に入手可能な市販品から安価かつ簡便な操作により11種類合成する事に成功し、いずれも総収率は20%以上で使用した反応容器は二つのみと効率的かつ網羅的な合成手法を確立した。また、得られた天然物およびその誘導体11種類に対して生物活性試験を行ったところ、これまでに見いだされていない新規生物活性を発見するに至った。このように、昨年度我々が開発した合成手法は研究テーマの計画に含まれるメリナシジンIVおよびトリプロスタチンBの基本骨格構築法の根幹をなすものであり、本研究テーマを成功させる上で大きな知見となった。現在、得られた結果をまとめて論文投稿の準備を行っている。天然より見出されたトリプトファン由来二量体型ジケトピペラジンアルカロイド類の網羅的合成研究を行った。これまでの研究で二量体型ジケトピペラジンアルカロイド類の合成手法を確立していたものの、ワンポット反応へと展開した場合において収率の低下が問題となった。そこで今回はこの問題点を改善するべく詳細な反応条件の検討を行った。具体的には鍵二量化中間体の脱水縮合反応とジケトピペラジン環形成反応時の当量検討および反応温度の検討である。種々条件検討の結果、脱水縮合反応時に使用する縮合剤および縮合するアミノ酸の当量を小過剰量の場合においても高収率で反応が進行することを明らかとし、ワンポット反応時の収率の低下の原因となる求核性分子を最小限に抑えることに成功した。また、ジケトピペラジン環形成反応の検討では保護基の脱保護を伴うため230度以上と高温反応を必要とし、異性化反応により収率が低下する。そこで、温和な条件下で脱保護可能な保護基に変更し反応条件の検討を行った。詳細な条件検討の結果、室温条件と非常に温和な条件下、保護基の脱保護およびジケトピペラジン環形成反応を進行させることに成功し、また、この際懸念された異性化反応は全く観測されなかった。これらの最適化した反応条件を用いてワンポット反応へと展開した。その結果、高収率で鍵二量化中間体から天然物への誘導に成功した。これにより簡便かつ網羅的な二量体型ジケトピペラジンアルカロイド類の合成手法を見出した。以上得られた結果と共同研究により明らかとなった生物活性の結果をまとめ、論文発表および学会発表を行った。研究課題に沿った合成研究を展開しており、昨年度はトリプトファン由来二量体型ジケトピペラジンアルカロイド類の網羅的合成研究を行った。

これまでの手法では一部の基質において収率および使用するフラスコの数(ポット数)は満足いくものではなかった。そこで、試薬の当量比および詳細な反応条件等の検討を徹底的に行った。その結果、天然物およびそれら誘導体を鍵中間体から高収率かつワンポットにて合成可能な手法を見出した。また、本手法を用いてこれまで立体化学が未決定であった天然物2種類の相対立体配置を明らかとし、天然物11種類、それら誘導体7種の計18種類の化合物の網羅的な全合成を達成し、申請者が提案するバイオインスパイアード反応の有用性を実証した。得られた研究結果をまとめ、論文発表および学会発表を行った。また、昨年度はピロリジノインドリン骨格を有する化合物の転位反応の検討を行った。3位に芳香環を有するピロリジノインドリン化合物を酸性条件に伏したところ、芳香環がインドールの2位に転位した生成物が得られることを見出した。本結果は生合成で行なわれている天然物の骨格変換反応を理解する上で非常に参考になる。また、本研究課題の一つであるインドールプレニル転位反応の根幹をなすものであり、本研究を成功させる上で大きな知見となった。昨年度はプレニル化インドールアルカロイド化合物の転位反応の開発を目指し、モデル基質としてピロリジノインドリン化合物を用いて転位反応の検討を行った。具体的にはインドール環上のC3位に芳香環を有するピロリジノインドリン誘導体を基質とし、酸性条件下に伏すことでC3位からC2位へ芳香環転位反応が進行し、C2位に芳香環を有するトリプトファン誘導体が得られる反応である。溶媒効果および添加する酸の検討の結果、溶媒にジクロロメタンを選択し、メタンスルホン酸を30当量用いた際に効率的に転位反応が進行し、C3位からC2へと芳香環が転位したトリプトファン誘導体を得ることに成功した。また、詳細な条件検討の結果、添加する酸は10当量まで削減が可能であった。続いて、転位する芳香環の基質一般性の検討を行った。その結果、フェノールやアニリンといったベンゼン環を基本骨格とする誘導体のみならず、ヘテロ芳香環であるチオフェノールやインドール誘導体においても高収率で転位反応が進行し、高い基質一般性を有することが明らかとなった。以上の結果は研究実施計画に示したプレニルインドールアルカロイドの転位反応を経由する生合成仮説を示唆する結果であった。加えて、本転位反応は酸塩基反応を利用したクリーンな転位反応であり、転位生成物は原料の基質と比較して共鳴構造が拡大することにより顕著な光学特性の変化が推測されることから電子材料を始めとした材料化学分野への応用が期待される。以上、本研究は天然物に多数見られるピロリジノインドリン骨格と酸の関係性に着目した新規転位反応の開拓、および材料化学分野への応用例を示した点において極めて有意義であると考えている。研究課題に沿った合成研究を展開しており、昨年度はトリプトファン由来の二量体型ジケトピペラジンアルカロイドの合成を達成した。さらに、より効率的な反応とするために縮合するアミノ酸の基質一般性の検討を行い、同時に廃棄物の量や処理コストを低減可能なワンポット反応を積極的に取り入れた。その結果、自在に任意のアミノ酸を導入する事に成功し、容易に入手可能な市販品から安価で環境調和性の高い効率的な二量体型ジケトピペラジンアルカロイドの合成手法を確立した。また、この方法論を用いて同様な基本骨格を有する天然物の効率的な合成研究へと展開した。
膜糖蛋白GPVの血小板活性化のnegative regulatorとしての機能―GPVの細胞内ドメイン結合蛋白の同定―

血小板のフォンヴィルブランド因子に対するレセプターであるGPIb/V/IX複合体のサブユニットの一つであるGPVについて、血小板活性化における役割を明らかにするために、GPVの細胞内ドメインと結合する蛋白をBacteria及びYeast two hybrid systemを用いてスクリーニングを行った。ヒトとマウスのGPVではマウスの方がアミノ酸が8個余分に付加されており、マウスGPV由来の細胞内ドメインのcDNAからbait vectorを作成し、スクリーニングの結果、1つの陽性クローンを得、解析を行っている。またフォンヴィルブランド因子受容体であるGPIb/V/IX複合体の細胞内結合蛋白フィラミンBと相互作用する蛋白をyeast two hybrid systemを用いたスクリーニングで同定した。今回得られたクローンはフィラミンBの中央部分と相互作用し、cDNAの全長1360bp、374個のアミノ酸をコードする分子量約45kDaの蛋白で、N末にプロリンリッチドメイン、C末に2つのLIMドメインを持つZyxin、Paxillin類似の全く新しい蛋白であり、FBLP-1(Filamin Binding LIM Protein-1)と名付けた。Northern blot及びRT-PCRの結果、FBLP-1は種々の臓器や、血小板及び巨核球を含む多くの細胞に広く発現し、細胞内局在では、Spreadした細胞のFocal adhesionから伸びるストレスファイバーにそって存在し、フィラミンおよびアクチンとco-localizeしていた。またFBLP-1を過剰発現した細胞は発現していない細胞に比べよりspreadすることが観察された。従ってFBLP-1は細胞接着の制御に関わり、GPIb-IX-V複合体から細胞内へのシグナルが血小板活性化、粘着反応を引き起す過程で重要な役割を演じていると考えられた。血小板のフォンヴィルブランド因子に対するレセプターであるGPIb/V/IX複合体のサブユニットの一つであるGPVについて、血小板活性化におけるnegative regulatorとしての機能発現を明らかにするために、GPVの細胞内ドメインと結合する蛋白をyeast two hybrid systemを用いてスクリーニングを行った。ヒトとマウスのGPVではマウスの方がアミノ酸が8個余分に付加されており、マウスGPV由来の細胞内ドメインのcDNAからbait vectorを作成した。さらにマウス巨核球系細胞株におけるGPVの発現をスクリーニングし、もつともGPVの発現の高かった細胞株よりcDNAライブラリーを作成した。yeast two hybrid systemを用いたスクリーニングでfilter lift assayの結果、2種の陽性クローンを得、さらにこれらのクローンの解析を行っている。また、GPIbの細胞内ドメイン結合蛋白の1つであるFlaminについて、そのさらに下流の情報伝達系を明らかにするために、Filaminの結合蛋白もtwo hybrid systemによって同定し、その機能解析を行った。同時に、GPVのノックアウトマウスによる解析では、GPVが血小板機能を負に調節する膜蛋白であるとの考えと、その反対の報告もなされており、過剰発現での解析も必要と考え、トランスジェニック作成用のベクターも作成し、基礎検討を行っている。血小板GPVの血小板活性化における役割を明らかにするために、GPVの細胞内ドメインと結合する蛋白をBacteria two hybrid systemを用いてスクリーニングを行い、1つの陽性クローンを得た。フィラミンBは細胞骨格と膜蛋白とのCross linkingに関与するScaffolding蛋白としての機能を持つが、今回得られたクローンはフィラミンBの中央部分と相互作用し、cDNAの全長1360bp、374個のアミノ酸をコードする

分子量約45kDaの蛋白で、N末にプロリンリッチドメイン、C末に2つのLIMドメインを持つZyxin、Paxillin類似の全く新しい蛋白であり、FBLP-1(Filamin Binding LIM Protein-1)と名付けた。Northern blot及びRT-PCRの結果、FBLP1は種々の臓器や、血小板及び巨核球を含む多くの細胞に広く発現し、細胞内局在では、Spreadした細胞のFocal adhesionから伸びるストレスファイバーにそって存在し、フィラミンおよびアクチンとco-localizeしていた。またFBLP-1を過剰発現した細胞は発現していない細胞に比べよりspreadすることが観察された。従ってFBLP-1は細胞接着の制御に関わり、GPIb-IX-V複合体から細胞内へのシグナルが血小板活性化、粘着反応を引き起す過程で重要な役割を演じていると考えられた。
エラ・キャラ・デロリアの文学とアメリカの対先住民文化政策

本年度は、昨年度に引き続き、エラ・キャラ・デロリア(Ella Cara Deloria)関係の一次資料の収集を行った。8月に、まずは合衆国ペンシルベニア州フィラデルフィアにあるアメリカ哲学協会図書館(Library of American Philosophical Society)に赴き、デロリアとフランツ・ボアーズ(Franz Boas)の間に取り交わされた書簡を閲覧・収集した。さらに、ニューヨーク州プーキプシーにあるバサー大学に行き、その大学図書館特別閲覧室に古文書として所蔵されている資料を閲覧・収集した。バサー大学では、デロリアとルース・ベネディクト(Ruth Benedict)の間で交わされた書簡を収集することができた。また、ベネディクトの出身校であるため、ベネディクトに関する資料も豊富にあり、デロリアが親密に交わっていた人物について少なからず貴重な情報を得ることができた。本年度の調査により、デロリアとボアーズ、そしてベネディクトという、3人の人類学者の学問的のみならず文化的な関係も明らかになった。すなわち、デロリアが自らの研究や著作を発表するためには、同僚であるこれらの白人研究者たちから資金面での援助を受けなくてはならなかった。そして、そのような支援関係には、1930年代のアメリカ社会が先住民の文化に高い関心をもち、文化的価値を与えていたことが示唆されている。デロリアの唯一の小説Waterlilyは、このような時代を背景としていることから、社会へ先住民文化についての知識を広める教育効果をねらった小説であると考える。現在、この研究の成果を論文として発表するべく準備をすすめているところである。本年度は、サウス・ダコタ州ダコタ・インディアン財団において、エラ・キャラ・デロリアとフランツ・ボアーズ、そしてデロリアとルース・ベネディクトとの間に交わされた書簡を閲覧、収集することができた。デロリアは、自らの部族の文化や言語に対する知識によって、コロンビア大学におけるボアーズ人類学の発展に重要な貢献をし、白人と学問的レベルでは対等に対話ができたと言われているが、ベネディクトからデロリアへの書簡を見ても、ベネディクトが、先住民女性の文化を文化人類学的に体系化しようとする中で、デロリアの学問的な助言を請いていたことが示されている。すなわち、そこには白人女性と先住民女性の学究的連帯も存在していたと言える。しかしその一方、ボアーズのもとで有償で労働していたデロリアと、ボアーズとの間には経済的な力関係が存在し、さらに、ボアーズの部下であるベネディクトが、滞りがちな給与に対するデロリアの申し立ての窓口となっていたため、ベネディクトとデロリアの間にもしばしば緊張関係が存在していた。すなわち、文化人類学の発展は先住民文化の知識を体系化することによって先住民文化への理解を促し、インディアン・ニューディール政策すなわち先住民の経済的、文化的自立を助長する要因にはなったものの、先住民が白人と全く同等の権利を有するという意識を助長するには至らなかった。今回の調査によって明らかになった以上の点から鑑みて、登場人物の心の動きを描きつつさまざまな知識を織り交ぜていく小説Waterlilyは、知識としての先住民文化への関心と、先住民そのものへの関心を分離させまいとするデロリアの意向の表象であると言える。
超弦理論および超対称性理論に基づく特殊ホロノミー多様体の研究

「曲がった時空上でのブレイン」と「超弦理論の背景時空となりうる新たな超重力解の構成」について研究を行なった.前者については,非自明なdilatonを持つ超弦理論として,2次元ブラックホールについて解析をおこなった.超弦理論におけるブレインは共形場理論を用いて解析されることが多いが,リー代数の表現論に基づいた代数的な議論が中心であり,ブレインが背景時空でどのような形状をとるかがわかりにくい.そこで,超弦理論での超対称性に注目することにより,N=2超対称非線形シグマ模型の立場からブレインの形状を解析し,可能なBPSブレインの分類を行なった.このモデルの背景時空はtrumpetやcigarと呼ばれる形をとるが,開弦の境界条件を解析することにより,A-typeからは1次元ブレイン,B-typeからは0次元,2次元ブレインが得られ,時空の中でのブレインの具体的な幾何学的形状も決定することができた.更に,非自明なdilaton背景場を持つ2n次元時空に一般化した場合について解析を行ない,A-typeのブレインはラグランジアン部分多様体に対応し,Bブレインは複素部分多様体であることを結論づけた.0次元ブレインについてはdilatonの効果により,特定の点に局所化することが判明した.非線形シグマモデルに基づいた解析は半古典的な議論であるが,ゲージ化した線形シグマモデルの解析により,量子論の立場からの議論が可能となり,Bブレイン上での相互作用を決定した.次に,後者の立場として,任意のコセット空間上の複素線束にdilatonが結合した系を考え,背景場の方程式を解くことによってdilaton背景場が空間的に変化する新たな超重力解の構成を構成した.特殊ホロノミー多様体(G_2,Spm(7)多様体)上にコンパクト化したタイプII型弦の特性を共形場理論(CFT)の立場から解析した。従来提唱されてきたG_2,Spm(7)多様体はtoroidal orbifoldで構成できるものとCalabi-Yau 3-,4-foldsをもとにして構成できるものに限られていた。我々はwolrdsheet theoryの立場から共形場の理論を使って解析を行うことにより、coset spaceに基づいた新たな特殊ホロノミー多様体を構成することに成功した。この特殊ホロノミー多様体はRicci positiveなcoset spaceを底空間とするcone-spaceであり、conical singularityを持つものとなっている。N=1 LiouvillefieldとN=1 coset CFTを組み合わせた共形場理論として模型の構成を行い、modular invariant partition functionを解析し,spacetime supersymmetryを保つ条件からcoset spaceとして実現できる理論を書き下すcriterionを新たに提唱した。またこの理論はconical singularityを持つために、その双対理論はspacetime superconformal symmetryを持つことが判明した。この拡張された超対称性は,NS5背景場でのAdS_3/CFT_2対応において現れたsuperconformal symmetryと関連したものであり,その起源はconeの方向を記述するLiouville fieldおよびそのconical singularityに由来することを明かにした。特異性を持つ背景場での弦の双対性に密接に関連しており興味深い結果となった。AdS/CFT対応において、nearly BPS状態を調べる新たな処方(Penrose limit)としてpp-wave背景場での弦が精力的に調べられている。我々はM-theoryでの整合的な背景場および理論の双対性を調べるという目的でpp-wave上でのsupermembrane theoryの解析を行い、理論の超対称性代数、古典解の構成、dimensional reductionなどの解析を行った。理論はAdS_7の場合と密接に関連していることが判明した。string dualityの発展においてM-theoryの理解が非常に重要であると考えられている。M-theoryと11dim supermembraneの関連が提唱されており、11dim supermembraneのconsistentな背景場として許されるのは11dim supergravityの解である。AdS/CFT対応においてAdS_4,AdS_7背景場でのmembraneが精力的に調べられてきたが、BPS状態に関連した部分が主であった。それを越えるものとして、pp-wave背景場でのstring、membraneの性質を明かにすることが急務となっている。M-theoryの構造の解明に向けて、AdS_4,AdS_7背景場のPenrose極限としての11dim maximally supersymmetric pp-wave背景場(Kowalski-Glikman解)が重要な役割をはたす。maximally supersymmetric pp-wave背景場でのsupermembraneの解析として、この11次元supermembraneをdimensional reductionして得られる、N=(4,4)IIA型超弦理論の性質を調べた。Curved backgroundでの弦の量子化は一般に困難であるが、我々が得たN=(4,4)IIA型超弦のlight-cone gaugeでの作用は、調和振動子型のmassive theoryの構造をしている。そこでこの模型の量子論の整合性となるモジュラー不変性を調べ、開弦セクターとしての境界状態およびD-braneの分類を行った。その際にmassive theta functionが現れるが、その構造をより詳細に調べることにより、一般的なpp-wave背景場での超弦の分類を行った。「曲がった時空上でのブレイン」と「超弦理論の背景

時空となりうる新たな超重力解の構成」について研究を行なった.前者については,非自明なdilatonを持つ超弦理論として,2次元ブラックホールについて解析をおこなった.超弦理論におけるブレインは共形場理論を用いて解析されることが多いが,リー代数の表現論に基づいた代数的な議論が中心であり,ブレインが背景時空でどのような形状をとるかがわかりにくい.そこで,超弦理論での超対称性に注目することにより,N=2超対称非線形シグマ模型の立場からブレインの形状を解析し,可能なBPSブレインの分類を行なった.このモデルの背景時空はtrumpetやcigarと呼ばれる形をとるが,開弦の境界条件を解析することにより,A-typeからは1次元ブレイン,B-typeからは0次元,2次元ブレインが得られ,時空の中でのブレインの具体的な幾何学的形状も決定することができた.更に,非自明なdilaton背景場を持つ2n次元時空に一般化した場合について解析を行ない,A-typeのブレインはラグランジアン部分多様体に対応し,Bブレインは複素部分多様体であることを結論づけた.0次元ブレインについてはdilatonの効果により,特定の点に局所化することが判明した.非線形シグマモデルに基づいた解析は半古典的な議論であるが,ゲージ化した線形シグマモデルの解析により,量子論の立場からの議論が可能となり,Bブレイン上での相互作用を決定した.次に,後者の立場として,任意のコセット空間上の複素線束にdilatonが結合した系を考え,背景場の方程式を解くことによってdilaton背景場が空間的に変化する新たな超重力解の構成を構成した.
高いエネルギー効率をもつウラン・レドックスフロー電池の研究

劣化ウランは全世界で120万トンを超える膨大な保管量があり、その有効利用法の開発は重要な課題である。ウランはIII価とIV価、V価とVI価の組み合わせにおいて電極反応が可逆であることは、アクチノイド固有の化学的性質である。このことを利用すれば、実用化しているバナジウム電池を超えるエネルギー効率を持つレドックス,フロー電池の構築が期待できる。平成15年度にはエネルギー効率の理論的検討を進め、バナジウム電池では、正極反応VO_2^++4H^++e^-→VO^<2+>+2H_2Oは酸素の脱着を伴う遅い内圏反応であるため、電流密度70mA/cm^2での充放電サイクルにおいてエネルギーの16%が活性化過電圧により失われる。これに対してアクチノイドでは両極反応は高速であり、活性化過電圧によるエネルギー損失はネプツニウムの場合2%にとどまる。実際に、ネプツニウム電池を製作して充放電試験を行い、エネルギー効率の高さを実証した。平成16年度には、ウラン電池セルを実際に構築し、U(V)を正極液、U(IV)を負極液とするウラン電池の動作を確認し、展示用モーターの回転に十分な電圧・電流を得られることが確認できた。その一方で、放電状態におけるウラン(V)錯体、充電状態におけるウラン(III)錯体の濃度は数時間程度の半減期で自然に減少し、ウラン錯体の安定性が十分とは言えないことも明らかとなった。そこで、平成17年度には、ウラン(V)およびウラン(III)錯体の検討を進め、半年を超す半減期をもつウラン(V)錯体溶液を調製することに成功した。また、ジアミドを配位子として有するウラン(III)錯体の調製に成功し、溶液中のIII価状態の半減期11時間の間に、U(IV)/U(III)の電極反応の検討を行うことに成功した。電力中央研究所の内山洋司博士によれば、21世紀中葉には現在の主要なエネルギー源である石油や天然ガス資源の採掘は困難となり、石炭・合成燃料・原子力・自然エネルギー等に依存する時代が到来する。この中で自然エネルギーは事実上枯渇がなく、今後重要な位置を占めると予想される。しかし、自然エネルギーによる発電は出力の変動を伴い、電力の安定供給にはその出力の平滑化が必要となる。レドックスフロー電池はこの方策を担う電力貯蔵用電池の1つであり、常温で作動し、構造が単純で長寿命、電池反応はイオン間の反応であるため充放電に伴う固相の析出はない等の優れた特徴を有している。我が国でも、バナジウム・レドックスフロー電池が2年前より実用化されているが、その正極と負極の反応は、イオンの構造変化等を伴うため速いとは言えず、そのエネルギー効率は良好とは言い難い。一方、ウランのIII価からVI価までのイオンはU^<3+>,U^<4+>,UO_2^+,UO_2^<2+>であり、ウランは2組の等構造イオン対(U^<3+>/U^<4+>とUO_2^+/UO_2^<2+>)を有している。等構造のイオン対の反応は活性化エネルギーが低く、これら2組のイオン対の酸化還元反応が速いことは古くから知られている。他方、アクチニド以外の元素がもつ等構造のイオン対は高々1組であり、ウラン等のアクチニドが2組の速い酸化還元対を有することは特異な性質であり、これを電池活物質として利用ことによって、エネルギー効率の優れた電力貯蔵用電池が期待できる。

更に、原子力発電に伴い派生した劣化ウランは現在120万トンに達し、このウラン廃棄物の有効利用は資源活用の点から重要である。本研究では、ウランのVI価とIV価のテトラケトン錯体を新たに創製し、これを電池活物質としてウラン電池を実現し、その充放電特性を得て、非プロトン性溶媒中でウラン・レドックスフロー電池を実証した。しかし、問題点として、これらのテトラケトン錯体の溶解度が小さいこと、電池隔膜として用いたイオン交換膜が本来水溶液系を対象としているため非プロトン性溶媒中では必ずしもその機能が発揮されないため過電圧が高くなる等の問題点が明らかとなった。ウランのIII価からVI価までのイオンはU^<3+>,U^<4+>,UO_2^+,UO_2^<2+>であり、ウランは2組の等構造イオン対(U^<3+>/U^<4+>とUO_2^+/UO_2^<2+>)を有している。等構造のイオン対の反応は活性化エネルギーが低く、これら2組のイオン対の酸化還元反応が速いことは古くから知られている。他方、アクチニド以外の元素がもつ等構造のイオン対は高々1組であり、ウラン等のアクチニドが2組の速い酸化還元対をもつことは特異と言える。この速い2組の酸化還元対を電池の両極反応として利用すれば、両極反応における過電圧が小さく、エネルギー効率の優れた電池が期待できる。しかし、水溶液系ではUO_2^+は不均化反応のため不安定であるため、遊離のプロトンが存在しない非プロトン性溶媒中でのレドックスフロー電池を検討した。本研究では、β-ジケトンを二量体化したテトラケトン環状配位子Tを用いて、エントロピー効果によって、III価とV価錯体の安定化を試みた。その結果、このウラン錯体の溶液中での組成は、IV価とIII価でUT_2、VI価とV価でUO_2Tであることが電位差滴定から明らかとなった。この結果は、ウラン・テトラケトン錯体の2組の酸化還元対で、酸化体と還元体が等構造で電極反応が速い必要条件が満たされており、エネルギー効率の優れたウラン電池が期待できる。一方、4価から6価のテトラケトン錯体は直接合成できるが、5価と3価の錯体を直接合成することは困難である。そこで、6価錯体を電解還元して5価錯体を正極液、直接合成した4価錯体を負極液にとして、放電状態のウラン電池を作成した。次に、この5価錯体と4価錯体を電解して、正極が6価、負極が3価の充電状態の電池を作成し、電池としての作動を確認した。しかし、ウランのテトラケトン錯体の溶解度が低いことが判明したため、今後、溶解度の高いβ-ジケトン錯体について、遊離の配位子を添加することによって、平衡状態をシフトさせ、錯体配位子の解離を防止することを検討する。これまでの原子力研究開発は、主にU-235とU-238から生成されるプルトニウムの選択的な利用を主眼として進められてきた。この利用サイクルの中で派生する劣化ウランやプルトニウム以外のアクチニドは保管もしくは処分・消滅の対象であると言って良い。一方、リサイクル型の資源利用を指向する社会の動きを勘案すると、これらを保管・処分・消滅の対象としてだけ捉えるのではなく、可能な限り利用し尽くす方策を考えるべきである。原子力が成熟しつつある現在、この技術体系に内在する課題を見つめ直す作業は、原子力の健全性の向上に不可欠である。アクチニド4元素(U, Np, Pu, Am)は、VI価/V価(AnO_2^<2+>/AnO_2^+)とIV価/III価(An^<4+>/An^<3+>)という2組の等構造のイオン対を有するため、この2組の酸化還元反応は共に速いことが古くから知られている。
中国語文学における「現代主義」的思考様式の形成と変遷――穆時英・戴望舒を起点に

本研究は、穆時英(1912-1940)の小説において顕著な「直線的な時間への違和感」や「因果関係に基づかない思考のあり方への関心」といった諸特徴を、他のいわゆる「現代主義」作家とも共有可能な一般性を有する一つの思考様式(=「現代主義」的思考様式)であると暫定的に捉えた上で、1920年代から1930年代の中国において同思考様式が形成されるまでの、文学的・思想的・社会的言説の動態を明らかにすることを目指すものである。また同時に1930年代以降の複数の時代・地域におけるいわゆる「現代主義」作家のテクストを分析することで、一度形成された同思考様式が変遷していく様相についても考察を行う。
達成動機づけにおける「他者」と「自己」の調整

達成状況で他者の期待に応えることや他者への恩返しを意識する他者志向的動機は、親との良好な関係のなかで獲得されることが示された。他者志向的動機と自己志向的動機を両立させて統合している人は、感謝したり感謝されたりという経験が多いことが明らかにされた。また努力に対する肯定的な態度と関連することから、2つの動機の統合は達成行動に肯定的に働くことが示唆された。大学生を対象に質問紙調査およびREAS(リアルタイム評価支援システム)を用いたインターネット上での調査を実施した。質問紙の内容は、自己・他者志向的動機尺度、親の養育態度尺度、ボランティア活動に対する認知的評価を尋ねる尺度であった。REASでは一週間にわたり1日3回対人的感情(感謝、他者への信頼、孤独)と全体的感情(安心、心配)を報告させ、さらに毎日1日を振り返って「人に感謝した経験」と「人から感謝された経験」の有無とその具体的なエピソードを報告してもらった。自己・他者志向的動機への態度とボランティア活動に対する認知的評価の関連について、達成行動とボランティア活動の両者の動機をめぐる「自己」と「他者」の関係づけにおける共通性が浮き彫りとなったことが非常に重要である。達成行動は本来「自分のため」という理由や意識で開始、継続され、親をはじめとした重要な他者からの期待が伴うことによって、「他者の期待に応える」や「他者への恩返し」といった動機も生じてくることが明らかにされていた。ボランティア活動については本来、「困っている他者のため」という理由や意識で開始、継続される一方で、自分の経験やアイデンティティ、他者からの肯定的評価の獲得といった側面が伴うことによって、「自分のため」という動機も現れてくる。2つの行動・活動において「自分のため」と「他者のため」という動機は葛藤することもあれば、統合されて行動に対して促進的に働くこともあると予想された。今回の研究では、他者志向的動機に肯定的な態度を持つ者は、ボランティア活動のもたらす利己的な側面についても肯定的に捉えるのに対して、他者志向的動機を最終的には「自分のため」としてその動機に懐疑的な人は、ボランティア活動の利己的側面、偽善的な側面を意識しやすいことが明らかにされた。なお他者志向的動機と対人的感情経験との関連は現在分析中である。平成24年度末に実施した、大学生を対象にしたREAS(リアルタイム評価支援システム)を用いたインターネット上での対人感情に対する調査についての分析を行った。この研究では、1週間にわたって1日3回、その時点で感じている様々な感情(感謝、他者への信頼、孤独といった対人感情と一般的な快感情)を報告を求める共に、毎日1日を振り返って感情を喚起させた出来事、人に感謝した出来事、人から感謝された出来事、および研究を実施した1週間を振り返っての回顧された感情について回答を求めた。またこの研究参加者には、自己・他者志向的動機尺度、親の養育態度尺度、ボランティア活動に対する認知的評価を尋ねる尺度にも回答させた。対人感情の1週間の平均的トーンの分析では、他者志向的達成動機を保持している人が周囲の他者との関係において日常的に感謝や信頼感を感じやすいという結果が得られた。また感謝された出来事を多く報告した人の方が、他者志向的達成動機を保持している傾向が認められた。また階層線形モデルを用いて、感謝感情と一般的な快感情との関連の強さが、自己・他者志向的動機に対する態度の違いで異なるかどうかを検討したところ、男性では達成動機に関係なく、感謝を感じてる人ほど快感情が高く、女性では、感謝感情が快感情に及ぼす影響は、他者志向的動機と自己志向的動機を統合している人で強いことが明らかにされた。この研究を踏まえ、さらに他者志向的達成動機と感謝感情、および感謝される経験との関係を質問紙調査にって検討する2つの研究を行った。最初の研究では、感謝されることに対する態度を測定する尺度を作成した。別の研究では、感謝経験を感じる対人関係を検討すべく、場面想定法を用いて様々な対人関係性における感謝感情を測定する質問紙を作成した。予備的なデータ収集を完了し、現在分析を行っている途中である。大学生を対象にした質問紙調査研究を実施した。調査内容は、自己・他者志向的動機尺度、親の養育態度(関係性)を尋ねる尺度、親から期待される内容および大きさの認知を尋ねる尺度、親の学業への関わり方を尋ねる尺度、個人志向的・社会志向的達成動機尺度である。データの分析では、「親の学業への関わり方→親から期待される内容および大きさの認知→自己・他者志向的達成動機のあり方」という因果関係が親との関係性によって調整されるというモデルを検討している。従来の他者からの期待が学業達成に与える影響には、2つの指摘がなされてきた。1つ目は他者からの期待がプレッシャーとなり、子どもに不安や罪悪感を生じさせ、達成行動に否定的に働くという主張である。2つ目は、期待されることが肯定的な自己概念や自信につながって、達成行動に肯定的に働くという主張である。

両方の影響を調整している変数として、単なる期待の大きさだけでなく、期待されている内容の認知や親との関係性に着目して、一見対立する主張を整理することを試みている点に本研究の意義と独自性がある。またボランティア活動に対する動機を扱った研究のレビューも行った。達成行動とはことなり、ボランティア活動は他者のための行動として受け取られがちだが、現実の行動理由としては「他者のため」だけでなく「自分のため」の理由も挙げられ、1人のボランティアのなかで両者が葛藤したり、調整されたりすることが明らかにされている。この知見は達成動機づけにおける「他者」と「自己」の調整過程を考える上で、重要な示唆を与えるものであった。他者に感謝を感じる状況と他者からの感謝を感じる状況を想起させて、その状況での感謝感情、肯定感情、否定感情、負担感等を尋ねた。そしてこれらの反応と互恵的な対人関係意識の関連を調べた。その結果感謝を感じる状況では、互恵意識の高い人が感謝感情も肯定感情も強く感じていた。また返礼意識が援助に伴う心理的負担感と関連していた。さらに損得意識が否定的感情と関連していた。感謝される状況では、互恵意識の高い人が相手の感謝を強く推測し、それに伴う肯定感情も強かった。また返礼意識の高い人が相手の心理負担感を推測しやすかった。感謝される経験に対する認知や欲求と他者志向的達成動機への態度を調べた研究では、他者志向的動機と自己志向的動機を統合している人が、感謝されることを多く経験しさらにそれに対して喜びの感じやすいことが明らかにされた。努力観と他者志向的達成動機との関連を調べた研究では、自己志向的動機と他者志向的動機を統合している人ほど、継続的努力が結果を生じさせると信じる傾向と、努力自体に高い価値を置く傾向を保持していた。一方、他者志向的動機に負担感を感じたり、他者志向的動機に利己性を認知している人は、努力が報われるという言説への懐疑を示した。他者からの声援に対する反応と他者志向的達成動機への態度を調べた研究では、他者志向的動機と自己志向的動機を統合している人が、声援に肯定的に反応していたが、他者志向的動機に利己性を認知する人は、声援を否定的に捉えていた。本研究全体を通して、達成動機づけにおいて他者志向的動機と自己志向的動機の関係づけのあり方が、親の養育態度や期待の認知、努力観や他者からの声援に対する認知、他者に対する感謝経験や他者から感謝される経験、ボランティア活動のような向社会的活動への態度と関連していることが示され、2つの動機を統合している人の特徴が明らかにされた。動機づけ調査研究は実施されてきているものの、他者志向的動機を個人差変数ないし実験的に操作することによる実験的研究について、実験参加者の確保および実施時間の確保が十分でなかったため、まだ実施に至っていない。中学生、高校生に対する調査を実施するための協力校を探すことが難しいこと、および収集したデータを協力いただいた学校で活かすための方法を見つけること、そして協力校との話し合いのなかでの尺度項目の調整に時間がかかっている。研究代表者の所属大学の研究機関より研究費を得ることができたため、当該テーマに関連して、日本と韓国の達成動機づけにおける重要な他者の役割の比較研究を行う機会を得た。このため、尺度の選定と翻訳、調査実施依頼などの手続きに追われることとなった。
光捕捉によるアミロイド集合体の時空間形成と蛍光解析によるそのダイナミクス解明

本研究では、光捕捉(光トラッピング)によりタンパク質アミロイドの集合体形成を時空間制御し、顕微蛍光分光を用いてその形成過程を明らかにすることを目的とした。ニワトリ卵白リゾチームを光捕捉対象とし、アミロイドセンサーであるチオフラビンT(ThT)や標識蛍光色素を用いた蛍光解析を行った。酸性条件下で部分的に変性したリゾチームの光捕捉挙動を調べた。照射開始数分後から、顕微透過像の集光点に丸いパターンが現れ、そのコントラストは照射時間と共に強くなった。さらにレーザーを照射すると、約10分後から集合体が変形し焦点の外側にまで成長した。このように、集合体の形成と成長は二段階で進むことが明らかになった。同様に、ThTの蛍光強度も二段階で変化した。ThTの蛍光強度は、後半の集合体の変形と共に急激に増大した。この変化は、集光点でアミロイドが形成したことを意味し、アミロイド集合体の時空間形成に成功した。前年度の研究により、ThTの蛍光強度増大が観察される前の集合体は、幅1μm以下、長さ67μmの一本のヒモ状構造体が丸まって形成していることが明らかになっている。当初、この集合体は一本のアミロイド線維またはその束からなると考察した。しかしながら蛍光解析の結果は、この集合体がアミロイドではないことを示唆した。アミロイド形成に至る前の中間体のようなタンパク質が集合した場合も、アミロイドのような線維状の構造をとりうることが明らかになった。本研究では、部分的に変性したタンパク質の光捕捉(光トラッピング)を通して、タンパク質アミロイド集合体を時空間的に制御して作製し、その形成過程を明らかにすることを目指す。平成29年度は、近赤外レーザーを用いた光捕捉と顕微蛍光分光・イメージングが可能な光学系の構築、ニワトリ卵白リゾチームの光捕捉実験を行った。塩濃度、pH、加熱条件を調節することにより、部分的に変性したリゾチームの水溶液を作製した。この溶液中に波長1064 nmの連続発振レーザーを集光し、光捕捉を行った。この透過像の変化は、集光点においてタンパク質集合体が形成し時間と共に成長することを示している。対物レンズと顕微鏡ステージを操作することにより、ガラス基板上に集合体を付着させてその構造を観察したところ、集合体は幅1μm以下、長さ67μmの一本のヒモ状構造体が丸まって形成していることが明らかとなった。光捕捉の時間を短くするとヒモ状構造体の長さは短くなり、透過像観察から予想される結果とよく一致した。アミロイドセンサーであるチオフラビンT(ThT)は、このヒモ状構造体と強く相互作用し緑色の特徴的な蛍光を示した。これらの結果は、部分的に変性したリゾチームの光捕捉によって形成した集合体は、一本のアミロイド線維またはそれらが集まった束からなることを示唆している。この一本のヒモ状構造体の形成は予想外の結果であり、今後、電子顕微鏡観察を通して詳細な形状を明らかにする。また、蛍光色素がラベルされたリゾチームを用いることにより、初期リゾチームがアミロイドへと変化する過程を蛍光スペクトルの変化として観察する。平成29年度は、顕微計測(蛍光スペクトル測定、蛍光イメージング、蛍光寿命測定)が可能な光捕捉装置の構築と、部分的に変性したタンパク質サンプルの調製とその光捕捉挙動の観察を計画した。始めに、波長532、800、1064 nmの連続発振レーザーを倒立顕微鏡に導入し、光捕捉装置を構築した。市販の色素ドープポリスチレンナノ粒子の光捕捉挙動を調べ、レーザー光強度と捕捉の安定性などを検討した結果、1064 nmのレーザーを使用することにした。計画では数種類のタンパク質を対象とする予定であったが、最も扱いやすいニワトリ卵白リゾチームに注力して研究を進めた。部分的に変性したリゾチームを光捕捉することによりアミロイドを時空間的に作製することに成功した。長さ数百ナノメートル程度のたくさんのアミロイド線維が凝集した球状集合体が形成するとの予測に反し、長さ数マイクロメートルの一本のヒモ状構造体が丸まった集合体が形成することを見出した。ほぼ計画通り研究を遂行することが出来ており、予想外の新たな現象も見出していることから、おおむね順調に進展していると考えられる。

前年度の研究により、ThTの蛍光強度増大が観察される前の集合体は、幅1μm以下、長さ67μmの一本のヒモ状構造体が丸まって形成していることが明らかになっている。当初、この集合体は一本のアミロイド線維またはその束からなると考察した。しかしながら蛍光解析の結果は、この集合体がアミロイドではないことを示唆した。アミロイド形成に至る前の中間体のようなタンパク質が集合した場合も、アミロイドのような線維状の構造をとりうることが明らかになった。光捕捉によるアミロイド形成のメカニズムを明らかにするためには、最終的に得られるヒモ状構造体の形状と光捕捉ダイナミクスを関連付けて議論することが必要不可欠である。前者は、目印を付けた基板上にヒモ状構造体を堆積させたサンプルを作製し、電子顕微鏡観察を行うことにより明らかにする。後者は、蛍光色素がラベルされたタンパク質を利用することにより調べる。蛍光色素がラベルされたリゾチームを含むサンプル溶液を作製し、光捕捉を行う。光捕捉中または最終的に得られた集合体を対象として蛍光スペクトルまたは蛍光寿命を測定する。スペクトルまたは蛍光寿命の動的な変化から、初期リゾチームがアミロイドへと変化する過程を議論する。これらの分光測定・形状観察を様々な溶液条件やレーザー照射条件に対して行い、ヒモ状構造体の形状と光捕捉ダイナミクスを関連付けてアミロイド形成メカニズムを考察する。リゾチームの光捕捉とその透過像観察を優先し、その他のタンパク質や蛍光色素がラベル化されたリゾチームを購入しなかったため、次年度使用額が生じた。これらの試薬の購入に使用する予定である。また、国際学会参加と国際共同研究のための旅費として費用の一部を使用予定である。
組換え型ヒト唾液シスタチンの改造と実用化に関する研究

この研究課題は「ヒト唾液シスタチンの改造と実用化」だけに焦点を合わせているのではない。広範囲の生物資源から有益なシステインプロテアーゼインヒビターを網羅的に検索して治療薬として歯科医学や医療に役立てることを展望している。以下に得られた主要知見を述べる。1.唾液型シスタチンがヒト歯肉線維芽細胞表面のCD58分子を結合すると歯肉線維芽細胞内のNFκBが活性化されてサイトカイン(インターロイキン6ならびにインターロイキン8)の誘導発現が起こることを発見した。2.日本産ウナギ体表粘液中に低分子システインプロテアーゼインヒビターを発見した。このインヒビターがシスタチンスーパーファミリーに分類されるのかチロピンファミリーに属するかについては不明である。詳細な解析が進行中である。3.日本産ウナギの体表粘液には複数の生体防御分子が存在していることが判明した。分子群の中には歯周病菌(ポルフィロモナスジンジバリス)に対して結合活性を発揮する防御タンパク質も存在していた。4.新潟県産コシヒカリ由来米糠の加熱抽出液には歯周病菌(ポルフィロモナスジンジバリス)の増殖抑制活性が存在していることを発見した(特願2002-364053)。5.本年度の研究で開発したリバースザイモグラフ法を用いて米糠加熱抽出液の中に含まれるシステインプロテアーゼインヒビターを検索した。その結果、低分子量オリザシスタチンのほかに高分子量システインプロテアーゼインヒビターであると推定される2種類のタンパク質を検出した。分子量は何れも5070(kDa)であり、パパインやフィシンと強く結合していた。6.組換え型ヒト唾液型シスタチンのヒト皮膚に常在する菌に対する効果を調べた。その結果、唾液シスタチンにはヒト皮膚の常在細菌が原因で発生する体臭を抑制する効果が観察された(特開2002-308749)。本研究では「組換え型ヒト唾液シスタチンの改造と実用化」を目指している。得られた研究実績の概要を以下に述べる。(1)シスタチン(A,B,C,S,SA1,SA2)、キニノーゲン、ヒト唾液ヒスタチン5、ヒト唾液高プロリン含有ペプチド(P-C,P-D,P-H)などがヒト歯肉培養細胞やネズミ脾細胞にサイトカイン(インターロイキン6と8)を誘導する活性を保持するか否かを詳細に検討した。その結果、ファミリー2シスタチンだけに誘導活性を認めた。この活性はファミリー2シスタチンのシステインプロテアーゼ阻害活性部位とは異なる事が示唆された。(2)組換え型のヒト唾液シスタチンSA1とSA2に対するモノクローナル抗体の製造に着手した。その結果、2種のモノクローナル抗体(Cys2E5ならびにCys3F11)を作成する事ができた。Cys2E5はシスタチンSA2と極めて強く反応したが、シスタチンSA1とシスタチンCとの反応は著しく弱かった。Cys3F11はシスタチンSA1,SA2,Cのいずれとも反応した。しかし、いずれの抗体もシスタチンSや卵白シスタチンとは反応しなかった。モノクローナル抗体の作成技術はヒトの体液や細胞内に存在するシスタチンの選択的定量法の開発に貢献すると考えている。(3)組換え型シスタチンの発現分泌ベクターの構築手法をヒトアメロゲニン発現分泌ベクターの開発に応用した。

即ち、ヒトのゲノムDNAを鋳型として用い、アメロゲニンのエクソン2、3、4、5、6、7をPCRで増幅した。アメロゲニン遺伝子からは選択的スプライシングによって複数のmRNAが発生することが知られている。このことを踏まえ、自由自在にエクソンセグメントを試験管内で選択して連結させることができる技法を開発した。最終的にはアメロゲニンの遺伝子セグメントにシスタチンSの分泌シグナルをコードする遺伝子セグメントを融合させたDNAをpKK233系のベクターにクローニングした。以上の様な方法によって大腸菌のペリプラスム空間に組換え型ヒトアメロゲニンが分泌されるように発現ベクターを構築した。(4)生体機能を人工素材に固定化するための基礎研究にも着手した。現在、機能性蛋白質をシリカ表面に固定化する手法を開発中である。本年度はヒト以外の生物から新規システインプロテアーゼインヒビターを検索して歯科医療に役立てることにも着眼した.研究実績を以下に述べる.(1)カルボキシメチルパパイン(CM)-Sepharose 4Bアフィニティークロマトグラフィーにより日本産ウナギの体表粘液から2種類のシステインプロテアーゼインヒビター(分子量13kDaと16kDa)を分画することができた.プロテインシーケンサーで分析したところ,16kDaインヒビターのアミノ末端付近のシーケンスがLys-Asn-Leu-Glu-Glu-Pro-Glu-Ile-Asp-と決定された.これらのインヒビターの等電点は何れも弱塩基性であると考えられ,パパインとフィシンを強く阻害するが,pH8付近で著しい活性低下が認められた.pH7.8に調節したウナギ体表粘液をDEAE-Sepharose CL-6B(0.02M Tris-HCl, pH7.8)に直接吸着させて分画したところ,0.1M NaClで溶出される画分にもシステインプロテアーゼインヒビターが存在していることを発見した.何れのインヒビターも100°C,10min加熱処理しても阻害活性を保持していた.現在,上記の3種システインプロテアーゼインヒビターの大量精製と完全一次構造の解析を目指している.(2)ウナギ粘液のプロテアーゼ活性を測定したところ,pH4.0-8.5の領域でZ-Phe-Arg-MCA, Boc-Phe-Ser-Arg-MCA, Boc-Val-Leu-Lys-MCAの水解活性を検出した.これらの水解活性はジチオスレートールとEDTAの存在下でも発現した.Z-Phe-Arg-MCA水解活性は特にpH4.5-5.5の領域で高く,ヒトシスタチンCやE-64で阻害されるが,組換え型ヒトシスタチンSでは阻害されなかった.この解析結果はウナギの体表粘液の中に新規システインプロテアーゼが存在していることを示唆する.ウナギ体表粘液からレクチン(19kDa)も検出され,利用価値の高い多種の蛋白質が粘液中に存在することが示唆された.現在プロテオーム解析を開始した.この研究課題は「ヒト唾液シスタチンの生物活性や生理機能の活用と実用化」を展望している。今年度はヒト以外の生物資源に由来するシステインプロテアーゼインヒビターの検索と有効利用という観点からも研究を展開した。以下に得られた知見を述べる。1.ヒト唾液中に存在するシスタチンならびにシステインプロテアーゼインヒビターを選択的に検出するリバースザイモグラフ法を開発した。
自己集積型表面改質法に基づく次世代バイオナノデバイスの創製

将来の医療応用を目指して、次世代バイオナノデバイスを創製するためには、ナノ空間における界面上でのDNAやタンパク質の相互作用を詳細に調べ、これらの情報に基づいて、界面の表面改質を行うことが重要である。本研究では、この目的を達成するために、自己集積型の表面改質法を用いたバイオナノデバイスに関する研究を進めた。まず、シリコンウェファーの表面を酸化した。この際に、表面のナノメーターサイズの平坦さを保つために、条件の検討を行い、最適な酸化条件を確立した。酸化したシリコンウェファー表面の表面改質を行うために、種々の単官能性有機シラン化合物を合成し、表面改質を行った。その際に、反応条件を種々検討し、最適な反応条件を確立した。また、三官能性有機シランを合成した。その際に、炭素数6以上のアルキル基をもつものを合成し、表面改質を行うことにより、アルキル基が密に自己組織化したナノコーティングを実現できることを明らかにした。しかし、炭素数の少ないアルキル基を持つ化合物の場合は、不均質な表面改質しか実現できなかった。さらに、トリアルコキシシラン化合物の場合も、側鎖の長さが長くなるに従って均質な表面改質が可能になることを明らかにした。以上の基礎的検討に基づき、バイオナノバイオデバイスに最適な表面改質法の開発を進め、ナノ空間を自由に制御できる反応系の確立を進めた。さらに、表面改質した表面をAFMおよびエリピソメトリーなどを用いてキャラクタライゼーションを進め、今回開発した表面改質技術が、DNAやタンパク質のバイオデバイスに適していることを明らかにした。また、自己組織化した単層の表面改質膜とDNAおよびタンパク質をコンジュゲートするための官能基設計と開発を行った。これらの研究成果は、次世代バイオナノデバイスを創製する上で必要不可欠のものである。これらの研究成果は、次世代バイオナノデバイスを創製する上で必要不可欠のものであり、今後、これらの研究を進め、表面改質法の開発を進めるとともに、表面を改質したシリコンウェファー上でのDNAおよびタンパク質の相互作用を詳細に検討する予定である。