hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
協奏レドックス触媒で切り拓く新しい精密ラジカル重合

本研究員は、ルテニウム(Ru)や鉄(Fe)を主触媒とするLRPにおいて、フェロセン(FeCp2)やその誘導体が重合を促進する助触媒として機能する「協奏レドックス触媒系」を見出し、Ru主触媒量の低減や、高活性オール鉄触媒システムを実現した。本触媒系の特徴の一つは、触媒プロセスで生成する三価のフェロセンがイオン錯体(フェロセニウムイオン: [Fe(III)Cp2]A; A:対アニオン)であり、対アニオンによってその性質が大きく影響を受けるという点にある。例えば、フェロセニウムハライド([Fe(III)Cp2]X; X:ハロゲン)は、協奏レドックス触媒系において、ラジカル生長種に対するハロゲンキャッピング剤であるが、[Fe(III)Cp2]XにNH4PF6を反応させることで得られる[Fe(III)Cp2]PF6は非常に安定であり、ハロゲンキャッピング剤とはならない。ゆえに、Ru/FeCp2協奏レドックス触媒とNH4PF6を組み合わせると、ラジカル停止反応が促進される。本研究員はこの特徴に着目し、Ru/FeCp2/NH4PF6触媒系をポリスチレン(PSt)のラジカルカップリング反応に対する効果的な触媒系として用いることを考えた。具体的には、LRPによって合成されたPSt (α末端に開始剤由来基、ω末端にハロゲンを有する)に対してラジカルカップリングを行うことにより、両端官能基化ポリマーをほぼ定量的に得た。また、LRPによって両末端にハロゲンを有するプレポリマーを合成し、同様の条件でラジカルカップリングを行ったところ、鎖が延長されたPStが得られた。さらに、ポリエチレングリコール(PEG)部位を持つ二官能性LRP開始剤からスチレンを重合した後、ラジカルカップリングを施すことで、PEGとPStのマルチブロックコポリマーの合成にも成功した。27年度が最終年度であるため、記入しない。金属触媒を用いるリビングラジカル重合(Mt-LRP)は金属の一電子レドックスを伴う触媒サイクルで進行するリビングラジカル重合であり、構造の明確な高分子の合成に有用な重合ツールとして広く用いられている。Mt-LRPの実用性をさらに高めるためには「触媒効率のさらなる向上」と「極性モノマーに対する耐性向上」が必要不可欠である。本研究員はこれまでに、主触媒として用いるルテニウム錯体に対し、それ自身は触媒活性を示さないがレドックス特性を示すフェロセン(FeCp_2)を組み合わせることで、触媒の高活性化に成功した。モデル反応等による解析から、主触媒とフェロセンが"協奏"して一電子レドックスサイクルを促進することを明らかにし、『協奏レドックス触媒系』として研究を進めてきた。一方、鉄は地球に豊富に存在する安価な金属であり、Mt-LRPでも鉄触媒の活性向上が望まれているが、特に高極性モノマーに対する触媒活性が低いという課題があった。そこで本年度は本協奏系を、鉄錯体を主触媒とする重合系に展開することで、『"オール鉄"協奏レドックス触媒系』の開発を検討した。当初、二臭化鉄(FeBr_2)とアンモニウム塩(n-Bu_4NBr)から成る触媒系に対し、フェロセン(FeCp_2)の添加を試みたが、効果は現れなかった。しかし、ルテニウム触媒も含め、主触媒とフェロセン助触媒の酸仁還元電位の関係が触媒活性に与える影響を調べた結果、この鉄触媒系にはFeCp_2よりも酸化還元電位が低いデカメチルフェロセン(FeCp^*_2)が適しているという知見を得て、実際にこの組み合わせで高活性なオール鉄触媒系を実現した。従来の鉄触媒は、極性基によって不可逆的に配位子脱離してしまう点が問題であったが、このオール鉄触媒系はボスフィンやアミンなどの配位子を用いなくても活性が高い。そのため、極性モノマーに対しても触媒活性を示す。例えば従来の鉄触媒系では制御が困難であった水酸基やカルボン酸を含むモノマーに対して、触媒活性の向上が確認された。フェロセン(FeCp2)はレドックス活性を示す代表的な金属錯体であるが、金属レドックスに基づく「金属触媒リビングラジカル重合」(Mt-LRP)の主触媒としては機能しない。しかし、本研究員は、ルテニウム(Ru)や鉄(Fe)を主触媒とするLRPにおいて、FeCp2やその誘導体が重合を促進する助触媒として機能する「協奏レドックス触媒系」を見出し、Ru主触媒量の高度低減や、高活性オール鉄触媒システムを実現した。しかし、本触媒系に用いるRu主触媒およびフェロセン助触媒は、重合溶液からの除去が困難で、生成ポリマー中に金属が残ってしまう問題があった。一方、フェロセンは置換基設計が容易で、誘導体が多く存在するために、フェロセン助触媒に機能を付与できる。そこで、オレフィン部位を有するフェロセン誘導体(ビニルフェロセン: VFc)に着目し、高分子型フェロセンを設計することで高活性と触媒除去の両立を目指した。具体的には、ビニルフェロセンと、主触媒を担持するためのホスフィンを有するスチレン型モノマー(SDP)、さらに高分子に両親媒性と感温性を付与するためにPEG鎖を有するメタクリレート(PEGMA)をランダム共重合することにより、一分子鎖中にフェロセン、ホスフィン配位子、PEGを有するランダム共重合体(PPh3-Fc-PEG)を合成した。

この高分子のホスフィンに主触媒となるルテニウムを配位させると、二金属担持型両親媒性ポリマー触媒(Ru-Fc-PEG)となる。Ru-Fc-PEGを用い、メタクリル酸メチルのリビングラジカル重合を試みたところ、重合は速やかに進行し、得られたポリマーの分子量はよく制御されていた。さらに、重合後の溶液を水によって洗浄することで、RuとFeを、それぞれ97.9% (Ru)、98.5% (Fe)と、ほぼ定量的に除去できることがわかった。本研究員は、ルテニウム(Ru)や鉄(Fe)を主触媒とするLRPにおいて、フェロセン(FeCp2)やその誘導体が重合を促進する助触媒として機能する「協奏レドックス触媒系」を見出し、Ru主触媒量の低減や、高活性オール鉄触媒システムを実現した。本触媒系の特徴の一つは、触媒プロセスで生成する三価のフェロセンがイオン錯体(フェロセニウムイオン: [Fe(III)Cp2]A; A:対アニオン)であり、対アニオンによってその性質が大きく影響を受けるという点にある。例えば、フェロセニウムハライド([Fe(III)Cp2]X; X:ハロゲン)は、協奏レドックス触媒系において、ラジカル生長種に対するハロゲンキャッピング剤であるが、[Fe(III)Cp2]XにNH4PF6を反応させることで得られる[Fe(III)Cp2]PF6は非常に安定であり、ハロゲンキャッピング剤とはならない。ゆえに、Ru/FeCp2協奏レドックス触媒とNH4PF6を組み合わせると、ラジカル停止反応が促進される。本研究員はこの特徴に着目し、Ru/FeCp2/NH4PF6触媒系をポリスチレン(PSt)のラジカルカップリング反応に対する効果的な触媒系として用いることを考えた。具体的には、LRPによって合成されたPSt (α末端に開始剤由来基、ω末端にハロゲンを有する)に対してラジカルカップリングを行うことにより、両端官能基化ポリマーをほぼ定量的に得た。また、LRPによって両末端にハロゲンを有するプレポリマーを合成し、同様の条件でラジカルカップリングを行ったところ、鎖が延長されたPStが得られた。さらに、ポリエチレングリコール(PEG)部位を持つ二官能性LRP開始剤からスチレンを重合した後、ラジカルカップリングを施すことで、PEGとPStのマルチブロックコポリマーの合成にも成功した。研究実績の概要に要約されている通り、当初の計画以上に研究が進展していると判断できる。すなわち、これまでに得られた、ルテニウム錯体ーフェロセン誘導体の組み合わせからなる「協奏レドックス触媒系」や、その展開である、重合制御能と活性に優れたデカメチルフェロセンー臭化鉄型の「全鉄系触媒」などの研究によって得られた知見を元に、高分子に担持した新しいフェロセン系触媒を開発するという成果を得た。この高分子担持型フェロセン系触媒には、温度に応答して溶解性を変化させる機能を付与しており(温度応答性)、本ポリマー担持触媒を80°C以上の高温下有機溶媒中で、リビングラジカル重合の触媒に用いた後に、反応溶液に水を加えて、室温以下に冷却すると、簡便に触媒を除去することが出来る。すでに、誘導結合プラズマ発光分光分析法(ICP-AES)によって、この高分子担持型触媒を用いるとほぼ定量的に金属触媒を除去できることが確認されている。
敗血症性におけるHIF-1αを介した低酸素応答と凝固炎症反応連関

Hypoxia-inducible factor1-α(HIF1α)が発現を誘導する血管新生関連因子であるVEGF/VEGFR1/VEGFR2およびangiopoietin(Ang)/Tie2システムの動態とDIC、臓器不全発症との関連を、外傷、敗血症、心停止蘇生後症例で検討し、血管新生関連因子が生体侵襲の種類を問わずに同様の動態を示し、臓器不全発症に関わることを証明した。具体的内容意義血管新生関連因子が生体侵襲の種類を問わずに同様の動態を示すことを証明した意義は大きい。さらに、一連の研究で重度生体侵襲において引き起こされるDICに於ける臓器不全発症に血管新生関連因子が関与することを世界に先駆けて証明し、Ang2がこれらの症例の予後判定因子として臨床応用できる可能性を提示したことの意義も大きいと評価できる。
デジタルコンテンツを活用した1年生地学分野の学習指導法の研究

1研究目的Googleマップは、Google社がインターネットを通して提供している地図、ローカル(地域)検索サービスであり、航空写真を使って地形を俯瞰して見たり、ストリートビューを使って現地を歩いて散策した景色を画像で見たりすることができる。このサービスを中学校理科における地学領域に利用して、校外学習を疑似体験することで、学習への関心を高め、より主体的に深い学びにつながると考えた。まず、本年度は、近隣の熊本県阿蘇地方を中心に野外調査を実施し、撮影した画像を紹介するとともにGoogleマップの活用方法を模索した。2研究方法平成28年熊本地震によって被災した熊本県熊本市および益城町周辺を調査し、地震によって生じた断層および被災した熊本城などの画像を撮影し、デジタル教材の開発を行った。Googleマップに取り込むことはできなかったが、Googleマップと合わせて画像を使用することで、授業の導入段階で活用できるようにした。3研究成果(1)Googleマップを用いることで、現地に行かなくても実際に歩き回っているようなリアルな体験ができ、授業の導入段階で子どもの意欲を高めることができ、その後の主体的な学びに有効であることが明らかにできた。ストリートビューは検索できる地点が増加しており、グランドキャニオンなど教科書ではわからない地形の空間的な広がりを知ることができた。(2)今回はGoogleマップ上に現地調査を行った画像を取り込むことはできなかったが、合わせて使用することで、目的に応じた観察を行うことができ、火山灰や火山をつくる岩石の色やようすなど詳しい情報を得ることができることが確認できた。地学分野における科学的な見方として、時間的・空間的な視点で捉えることができるようになることが必要である。デジタル教材を活用することは、子どもが空間的な視点から捉えることに有効であることが確認できた。
脊椎動物ミトコンドリアDNAの系統進化

ミトコンドリアDNAにコードされた蛋白質のアミノ酸配列から推定された分子系統樹が、核遺伝子にコードされた蛋白質や、ミトコンドリアの他の遺伝子から推定されたものと食い違う例がこれまでにいくつか知られていた。このような食い違いの原因を明らかにすることは、信頼できる分子系統樹推定法を確立するために必要なだけでなく、分子進化の機構を知る上でも重要である。本研究では、以下の2つの例について検討した。1)これまで真獣類の系統樹について、ND1だけがミトコンドリアの他の蛋白質遺伝子と食い違う関係を与えていたが、これが種のサンプリングが少ないための単なる統計的なばらつきの結果なのか、あるいは異常な進化パターンの結果なのかを判定するために、真獣類とアウトグループの有袋類のいくつかの種についてND1遺伝子の解析を行なった。ND1遺伝子では、霊長類とげっし類の間で収斂進化が起っていることが明らかになった。2)ヤツメウナギをアウトグループにとると、ミトコンドリア蛋白質の系統樹では肺魚が条鰭類よりも先に陸上動物に至る系統から分岐したという異常な結果が得られていた。そのために、ヤツメウナギよりもアウトグループとしてふさわしいサメのミトコンドリア全塩基配列を決定した。これをアウトグループにとると、肺魚が陸上脊椎動物に近いという形態学的にも受入れられる系統樹が得られ、先の異常な結果は、解析に用いた置換モデルでは捉え切れていない進化パターンによるものであるということが分かった。近年ミトコンドリアDNAの塩基配列の解析から、脊椎動物の系統進化がさかんに研究されているが、本研究ではこのような解析の問題点を検討した。われわれの以前の研究から、ミトコンドリアの遺伝子のなかで、ND1遺伝子は、真獣類の目レベルの関係について他の大多数の遺伝子と食い違った系統樹を強く支持することが分かっている。その原因を明らかにするために、われわれは霊長類、げっ歯類、有袋類、単孔類、その他の哺乳類の多くの種について、ND1遺伝子DNAの塩基配列を決定した。その結果、この遺伝子では、霊長類とげっ歯類との間で収斂進化が起こっていることが明らかになった。ミトコンドリアの全塩基配列データを用いて、肺魚、シ-ラカンス、条鰭類、四足動物の間の系統関係を、無顎綱のヤツメウナギをアウトグループとして推定したところ、四足動物と条鰭類とが姉妹群を成して、肺魚はこれらよりも遠い関係にあることが示された。この関係は既存のどの分子系統樹推定法を用いても非常に強く支持された。形態学的な証拠は、四足動物と肺魚が姉妹群を成すことを強く支持しており、分子系統学的な解析はこれとは大きく食い違うのである。もしも、分子系統学が示している関係が正しいとしたら、形態学的な証拠の解釈を全面的に見直すことが必要になる。分子系統学は、生物の系統関係を明らかにする上で有力な武器であるが、決して万能ではなく、さまざまな落とし穴が潜んでいる。従って、分子系統学から得られた上の結論も、さまざまな角度からの再検討が必要である。そのためにわれわれは、ヤツメウナギよりもイングループに近く、アウトグループとして用いるのに適切だと考えられるホシザメのミトコンドリアDNAの全塩基配列を決定した。この新しいデータをアウトグループとして解析すると、肺魚が四足動物に近いという伝統的な系統樹が支持され、ヤツメウナサギの系統でなにか異常な進化が起こったことが示唆された。これらの結果を生かして、系統樹推定のためのモデルの改善を行なった。

1)これまで真獣類の系統樹について、NDlだけがミトコンドリアの他の蛋白質遺伝子と食い違う関係を与えていたが、これが種のサンプリングが少ないための単なる統計的なばらつきの結果なのか、あるいは異常な進化パターンの結果なのかを判定するために、真獣類とアウトグループの有袋類のいくつかの種についてNDl遺伝子の解析を行なった。NDl遺伝子では、霊長類とげっし類の間で収斂進化が起っていることが明らかになった。2)ヤツメウナギをアウトグループにとると、ミトコンドリア蛋白質の系統樹では肺魚が条鰭類よりも先に陸上動物に至る系統から分岐したという異常な結果が得られていた。そのために、ヤツメウナギよりもアウトグループとしてふさわしいサメのミトコンドリア全塩基配列を決定した。これをアウトグループにとると、肺魚が陸上脊椎動物に近いという形態学的にも受入れられる系統樹が得られ、先の異常な結果は、解析に用いた置換モデルでは捉え切れていない進化パターンによるものであるということが分かった。
光増感反応の高効率化のための反応設計-ラジカルイオン三重項の反応性を支配する因子の解明

光増感反応において生成する活性中間体である励起三重項およびラジカルイオンの反応性に関して検討を行った.励起三重項を経由する反応は通常ビラジカルを経由して段階的に進行するが,最近,励起三重項から断熱的に効率のよい反応が誘起される系が見いだされ注目されている.一方,励起三重項は放射線化学的に容易に生成,観測することが可能でありパルスラジオリシス法により各種基質について検討を行った.単純な環状オレフィンやジエンではその励起三重項の寿命と環の大きさに相関が認められ,ねじれ構造を取れる大きなオレフィンでは寿命は著しく短い上に二量化反応はほとんど観測されないが,環が小さいか橋架け構造を有するものでは寿命が長く,二量化速度も大きいことが判明した.また分子内で環化しうるジエンはほとんど寿命を持たなかった.ノルボルナジエンおよびクワドリシクランの芳香族誘導体については両者から共通の異性化の中間体が検出されたが,芳香族置換基の種類によりエネルギー曲面が異なり, 1,3-ビラジカル,ノルボルナジエン構造の励起三重項,および両者の平衡をとるものがあった.また,同じ置換基を有するオレフィンではシスートランス異性化の効率が先のノルボルナジエンークワドリシクラン系とよい対応を示したことから励起三重項の構造と異性化,分子内および分子間の環化反応の効率が密接に関連していることが判明した.光電子移動反応において生成するラジカルイオンについてはユーロピウムを増感剤とする反応系で検討を行い, THF溶液中でウラシル誘導体を基質として用いた場合に一電子還元反応による位置選択的なTHF付加生成物が高収率で得られた.また,マロン酸エステルのアルコール溶液中の反応においては中間体のラジカルがユーロピウムにより還元されてカルボアニオンを生成し,位置選択的なアルコール付加体が高収率で得られた.光増感反応において生成する活性中間体である励起三重項およびラジカルイオンの反応性に関して検討を行った.励起三重項を経由する反応は通常ビラジカルを経由して段階的に進行するが,最近,励起三重項から断熱的に効率のよい反応が誘起される系が見いだされ注目されている.一方,励起三重項は放射線化学的に容易に生成,観測することが可能でありパルスラジオリシス法により各種基質について検討を行った.単純な環状オレフィンやジエンではその励起三重項の寿命と環の大きさに相関が認められ,ねじれ構造を取れる大きなオレフィンでは寿命は著しく短い上に二量化反応はほとんど観測されないが,環が小さいか橋架け構造を有するものでは寿命が長く,二量化速度も大きいことが判明した.また分子内で環化しうるジエンはほとんど寿命を持たなかった.ノルボルナジエンおよびクワドリシクランの芳香族誘導体については両者から共通の異性化の中間体が検出されたが,芳香族置換基の種類によりエネルギー曲面が異なり, 1,3-ビラジカル,ノルボルナジエン構造の励起三重項,および両者の平衡をとるものがあった.また,同じ置換基を有するオレフィンではシスートランス異性化の効率が先のノルボルナジエンークワドリシクラン系とよい対応を示したことから励起三重項の構造と異性化,分子内および分子間の環化反応の効率が密接に関連していることが判明した.光電子移動反応において生成するラジカルイオンについてはユーロピウムを増感剤とする反応系で検討を行い, THF溶液中でウラシル誘導体を基質として用いた場合に一電子還元反応による位置選択的なTHF付加生成物が高収率で得られた.また,マロン酸エステルのアルコール溶液中の反応においては中間体のラジカルがユーロピウムにより還元されてカルボアニオンを生成し,位置選択的なアルコール付加体が高収率で得られた.
光合成ダイナミクスの複数平衡点埋め込みによる変調制御に関する研究

本研究では,擬リアプノフ関数を用いて,フィードバック制御による複数平衡点埋め込みにより,ヘテロクリニック軌道やリミットサイクルを発生させることにより,非線形系のリズムパターンの変調制御を行うことを目的としている。特に,非線形系への実例に適用可能であることを示すために,ホップ分岐を起こすCAM型光合成(crassulacean acid metabolism,ベンケイソウ型有機酸代謝)と呼ばれる乾燥環境に高度に適応した炭素代謝機構に適用し,数値シミュレーションにより,光合成制御としての変調制御手法の有効性を検証した.まず,定常解であるヌルクラインを入力変数の静的フィードバック系の形で設計することにより,複数平衡点をダイナミクスの中に埋め込む手法を提案した.ヌルクラインを用いた統一的な理論解析法を導出するまでには,至らなかったが,数値解により,リミットサイクルの振幅,周期,位相の調節が可能であるかどうかを検証した.その結果,外部二酸化炭素濃度を入力とする場合には振幅の調整に,また,光の強さを入力とする場合には,位相と周波数の調整に向いていることを確認した.さらに,このような制御性能には限界が存在し,その限界がホップ分岐を引き起こす点になっていることを明らかにした.さらに,非線形系の動特性の減衰・成長率を測る非線形フローと微分フローを入力データとする瞬時リアプノフ関数を提案し,光合成リズムに適用し,微分フローを用いた瞬時リアプノフ関数平衡点周りの減衰・成長率になっている一方,非線形フローを用いた瞬時リアプノフ関数は,任意に指定した点に対する減衰・成長率になっていることを明らかにした.本研究では,擬リアプノフ関数を用いて,フィードバック制御による複数平衡点埋め込みにより,ヘテロクリニック軌道やリミットサイクルを発生させることにより,非線形系のリズムパターンの変調制御を行うことを目的としている。特に,非線形系への実例に適用可能であることを示すために,ホップ分岐を起こすCAM型光合成(crassulacean acid metabolism,ベンケイソウ型有機酸代謝)と呼ばれる乾燥環境に高度に適応した炭素代謝機構に適用し,数値シミュレーションにより,光合成制御としての変調制御手法の有効性を検証した.まず,定常解であるヌルクラインを入力変数の静的フィードバック系の形で設計することにより,複数平衡点をダイナミクスの中に埋め込む手法を提案した.ヌルクラインを用いた統一的な理論解析法を導出するまでには,至らなかったが,数値解により,リミットサイクルの振幅,周期,位相の調節が可能であるかどうかを検証した.その結果,外部二酸化炭素濃度を入力とする場合には振幅の調整に,また,光の強さを入力とする場合には,位相と周波数の調整に向いていることを確認した.さらに,このような制御性能には限界が存在し,その限界がホップ分岐を引き起こす点になっていることを明らかにした.さらに,非線形系の動特性の減衰・成長率を測る非線形フローと微分フローを入力データとする瞬時リアプノフ関数を提案し,光合成リズムに適用し,微分フローを用いた瞬時リアプノフ関数平衡点周りの減衰・成長率になっている一方,非線形フローを用いた瞬時リアプノフ関数は,任意に指定した点に対する減衰・成長率になっていることを明らかにした.本研究で我々は,Blasiusにより提案されているCAM植物1細胞モデルを用いてし,CAM生体リズムモデルを制御理論の立場から取り扱っている。これまで我々は,内部二酸化炭素量,細胞質のリンゴ酸および液胞内のリンゴ酸が観測可能と仮定し,測定するのことのできない分子レベルである液胞膜並びの巨視的平均値zや熱力学的平均場近似を用いて得られる液胞膜の非線形特性を推定する適応オブザーバを提案している。制御変数である外部二酸化炭素濃度,気温,外光の強さを変化させたときの分岐特性を解析する.特に,平衡点の安定性について詳細に調べる.4変数の微分方程式系であるため,速いモード(2次元)と遅いモード(2次元)に分割して,ヌルクラインを計算するとともに,平衡点の固有値計算を行った。この結果,2次元では,リミットサイクルは発生しないが,3次元の場合に発生することが明らかになった。ただし,その理論的意味については,次年度の課題となった。さらに,擬リアプノフ関数をエネルギー関数の一種として導入し,ホップ分岐特性との関連付けを行うとともに,適応オブザーバの推定誤差方程式の安定性と制御変数である外部二酸化炭素濃度,気温,外光の強さを変化させたときの分岐特性を解析した。特に,液胞膜の非線形関数が分岐に決定役割を担っていることがわかった。本研究で我々は,Blasiusにより提案されているCAM植物1細胞モデルを用いてし,CAM生体リズムモデルを制御理論の立場から取り扱っている。CAM生体リズムモデル4変数の微分方程式系で,速いモード(2次元)と遅いモード(2次元)に分割することができる。速いモード代数近似したCritical Manifoldを用いることにより,適応オブザーバの次元を低下させると,推定精度も向上することを計算機シミュレーションにより示した。さらに,我々が以前より提案している瞬時リアプノフ関数が,速いモードと遅いモードを区別する指標に使える可能性があることを示した。

特に,非線形系への実例に適用可能であることを示すために,ホップ分岐を起こすCAM型光合成(crassulacean acid metabolism,ベンケイソウ型有機酸代謝)と呼ばれる乾燥環境に高度に適応した炭素代謝機構に適用し,数値シミュレーションにより,光合成制御としての変調制御手法の有効性を検証した.まず,定常解であるヌルクラインを入力変数の静的フィードバック系の形で設計することにより,複数平衡点をダイナミクスの中に埋め込む手法を提案した.ヌルクラインを用いた統一的な理論解析法を導出するまでには,至らなかったが,数値解により,リミットサイクルの振幅,周期,位相の調節が可能であるかどうかを検証した.その結果,外部二酸化炭素濃度を入力とする場合には振幅の調整に,また,光の強さを入力とする場合には,位相と周波数の調整に向いていることを確認した.さらに,このような制御性能には限界が存在し,その限界がホップ分岐を引き起こす点になっていることを明らかにした.さらに,非線形系の動特性の減衰・成長率を測る非線形フローと微分フローを入力データとする瞬時リアプノフ関数を提案し,光合成リズムに適用し,微分フローを用いた瞬時リアプノフ関数平衡点周りの減衰・成長率になっている一方,非線形フローを用いた瞬時リアプノフ関数は,任意に指定した点に対する減衰・成長率になっていることを明らかにした.
不完全情報下での質疑によるエージェントの知識・信念更新：証明論的研究

本研究は、不完全情報下で「なぜ」「どうして」といった質疑により知識・信念の更新がどのようになされるかを証明論的に探究する。誤りを許容しうる論理による証明論的手法は、環境について部分的情報しか知り得ない状況下では、モデルの完全記述が必要なモデル理論的手法より利点がある。疑問文についての既存研究は主にモデル理論的研究しかなされておらず、本研究は疑問文を伴う推論の証明論的側面の探求に大きく貢献する。
アルツハイマー病モデル動物脳を用いた脳病変進展過程の検討

アルツハイマー病脳に沈着するβタンパクのN末端特異モノクローナル抗体を開発した。この抗体は特異性に優れ、また、全長型βタンパク前駆体とも反応しないため、この抗体を用いた脳アミロイド沈着に対する受動免疫療法を検討した。アルツハイマー病で見つかったヒトのβタンパク蛋白前駆体遺伝子変異を組み込み、高齢になると脳βアミロイド沈着を来すTg2576トランスジェニックマウスに、16か月齢から毎週1回で3か月間、この抗体を腹腔内投与した。すると、βタンパク免疫染色で、老人斑の数と分布領域が投与群で有意に減少していた。大脳基底核のように16か月以降に老人斑が出現する領域で、老人斑の新生がみられなかった。さらに、画像解析を行うとやはり投与群で老人斑の占める面積が有意に減少していた。また脳の不溶性βタンパク定量をギ酸で抽出してELISA法で測定すると、Aβ42とAβ40が有意に減少していた。この結果、βタンパクN末端に対する抗体を用いた受動免疫が、新たな脳βアミロイド沈着を防ぐ効果が示された。また、血液中のβタンパクを測定できるELISAシステムを開発したので、血清と血漿を用いてアルツハイマー病の診断が可能かどうか、アルツハイマー型痴呆群、軽度認知機能障害群、健常高齢者群、若年正常者群でβタンパク値を測定したが、各群間に有意差は認められず、診断への応用は難しかった。共同研究者の森は、トランスジェニックマウスの飼育を担当したほか、アポリポ蛋白E(apoE4)アイソフォーム特異的脳損傷増悪病変の病理発生と治療の可能性に関して、S100産生阻害を介してアストロサイト(AC)活性化を抑制する薬剤(Arundic acid)による効果をapoEノックイン(KI)マウスを用いて検討した。その結果、脳虚血負荷後5日目の脳損傷の程度は全KIマウスで改善され、その効果は4/4KIマウスで最も優っていた。また、4/4KIマウス特異的な遷延性脳梗塞巣拡大も抑制された。
日本の郡市環境と不動産市場に関する経済分析

我が国の大都市圏については,通勤を含む居住条件ないし環境の劣悪さが指摘されている.特に,他の先進国には見られないような通勤時の混雑に通勤者は多大な時間曝されることが多い.一方で,住宅については平均面積が次第に増加しつつあるとはいえ,欧米に比べればいまだに狭小な観は否めない.特に、この傾向は、賃貸住宅について顕著である.こうした実情を背景に,本研究では家計,資本および土地の空間的配分を歪めている条件,例えば交通社会資本,土地利用規制,通勤手当,住宅取得の促進・優遇制度,地方政府の行動などの影響を,理論的にモデル化するとともに,具体的な統計資料を用いて,それらの影響を計量的に明らかにした.具体的には,例えば,以下のような分析を行った.1.都市構造が労働市場や人口移動のパターンにどのように影響するか,現在の日本だけでなく,過去の状況もあわせて検討し、それを分析できる理論を整備した.この枠組みを用いて,都市化がどのような問題を引き起こすのか,そして,それがどのように解決され得るのかを分析した.2.都市構造と地方政府間の課税競争,および,その下で供給される社会資本の整備水準との関係を明らかにし,地方政府の政策が資本や企業活動の地理的分布にどのように影響し、それが住民の居住環境、雇用状況をどう左右するのかを理論的に分析した.3.政府および民間の経済主体の行動に住宅市場がどう反応しているのかを明らかにするために,実際のデータを用いて日本の住宅市場の動きを実証的に検証した.我が国の大都市圏については,通勤を含む居住条件ないし環境の劣悪さが指摘されている.特に,他の先進国には見られないような通勤時の混雑に通勤者は多大な時間曝されることが多い.一方で,住宅については平均面積が次第に増加しつつあるとはいえ,欧米に比べればいまだに狭小な観は否めない.特に、この傾向は、賃貸住宅について顕著である.こうした実情を背景に,本研究では家計,資本および土地の空間的配分を歪めている条件,例えば交通社会資本,土地利用規制,通勤手当,住宅取得の促進・優遇制度,地方政府の行動などの影響を,理論的にモデル化するとともに,具体的な統計資料を用いて,それらの影響を計量的に明らかにした.具体的には,例えば,以下のような分析を行った.1.都市構造が労働市場や人口移動のパターンにどのように影響するか,現在の日本だけでなく,過去の状況もあわせて検討し、それを分析できる理論を整備した.この枠組みを用いて,都市化がどのような問題を引き起こすのか,そして,それがどのように解決され得るのかを分析した.2.都市構造と地方政府間の課税競争,および,その下で供給される社会資本の整備水準との関係を明らかにし,地方政府の政策が資本や企業活動の地理的分布にどのように影響し、それが住民の居住環境、雇用状況をどう左右するのかを理論的に分析した.3.政府および民間の経済主体の行動に住宅市場がどう反応しているのかを明らかにするために,実際のデータを用いて日本の住宅市場の動きを実証的に検証した.我が国の大都市圏については通勤を含む居住条件ないし環境の劣悪さが指摘されている.特に,他の先進国には見られないような通勤時の混雑に多大な時間曝される割合が多い.一方,住宅については平均面積が次第に増加しつつあるとはいえ,欧米に比べればいまだに狭小な観は否めない.そこで,本研究では家計,資本および土地の空間的配分を歪めている条件,例えば交通社会資本,土地利用規制,通勤手当,住宅取得の促進・優遇制度などの影響を,理論的にモデル化するとともに,具体的な統計資料を用いて,それらの影響を計量的に明らかにする.上記のような基本的目標のもとに,本年度は日本の都市構造の時系列的変化の把握を目的として,中京都市圏を中心として,家計,雇用,商業集積の空間的分布の時間的変化を統計資料からたどり,それぞれの特徴を整理した.また,道路・鉄道などの交通社会資本が都市の空間的な資源配分に与える影響を,理論的にパーク・アンド・ライドを念頭にモデル化を行い,その特性を分析した.その結果,従来都市経済学で主流であった自家用車の利用を前提とした交通需要と異なり,潜在的な自家用車利用と鉄道利用の混在によって,屈折需要曲線が生み出されることにより,鉄道の参入・退出を自由にした長期的均衡においては,都市規模の拡大によって鉄道料金が上昇したり,鉄道敷設の固定費用が上昇すると料金が逆に減少したりする逆説的な比較静学結果が得られた.我が国の大都市圏については通勤を含む居住条件ないし環境の劣悪さが指摘されている.特に,他の先進国には見られないような通勤時の混雑に多大な時間曝される割合が多い.一方,住宅については平均面積が次第に増加しつつあるとはいえ,欧米に比べればいまだに狭小な観は否めない.そこで,本研究では家計,資本および土地の空間的配分を歪めている条件,例えば交通社会資本,土地利用規制,通勤手当,住宅取得の促進・優遇制度などの影響を,理論的にモデル化するとともに,具体的な統計資料を用いて,それらの影響を計量的に明らかにする.上記のような基本的目標のもとに,本年度は、まず、日本の都市構造の時系列的変化の把握を目的として,日本の住宅と土地市場の特徴と問題点について、国際比較をまじえて整理した.次に、都市構造が都市で働く人々にどのような影響を及ぼすのかについて、都市構造をもつ労働市場をモデル化し、分析を行った。

その結果、例えば、都市規模や都市内通勤網が失業者の職探し行動、ひいては都市失業率にどのような影響が及ぶのかが明らかになり、都市政策を議論する際に労働市場への影響を考慮すべきであることが示された。更に、都市における経済活動の特徴が出生率にどのような影響をもたらすのかについても理論的に分析を行い、地方で出生率が高く、都市部で低いという構造が、地方から都市部への労働力移動を通じて維持されることを明らかにした。従来より、我が国の大都市圏については、通勤を含む居住条件ないし居住環境の劣悪さが指摘されている.特に,他の先進国には見られないような通勤時の混雑に、多大な時間曝される割合が多い.一方,住宅については平均面積が次第に増加しつつあるとはいえ,欧米に比べればいまだに狭小な観は否めない.そこで,本研究では家計,資本および土地の空間的配分を歪めている条件,例えば交通社会資本,土地利用規制,通勤手当,住宅取得の促進・優遇制度などの影響を,理論的にモデル化するとともに,具体的な統計資料を用いて,それらの影響を計量的に明らかにすることを目的にしている.上記のような基本的目標のもとに,本年度は地方政府間の課税競争が、公共財として供給される都市の社会資本の整備水準をどのような条件下で低下させるか、あるいは過大にするかを検討した。さらに、都市間の人口移動が集積の経済の影響下にある場合を同時にモデル化し、課税競争が集積に与える影響を分析した。他方では、都市部と地方部の間の人口移動を前提としたとき、それによる出生率の変化を産業構造の発展段階と併せて検討し、地方部における出生率が相対的に高くなる理由など、その内生的決定メカニズムを理論的に示した。また、住宅金融公庫や銀行などによる住宅融資制度が住宅・不動産市場を歪めていることを明らかとした実証的な先行研究を再検討した。さらには、これらを拡張して,空間的な要因を考慮する形で都市の空間構造への影響を検討する分析を進めるための準備を進めた。我が国の大都市圏については通勤を含む居住条件ないし環境の劣悪さが指摘されている.特に,他の先進国には見られないような通勤時の混雑に多大な時間曝される割合が多い.一方,住宅については平均面積が次第に増加しつつあるとはいえ,欧米に比べればいまだに狭小な観は否めない.そこで,本研究では家計,資本および土地の空間的配分を歪めている条件,例えば交通社会資本,土地利用規制,通勤手当,住宅取得の促進・優遇制度などの影響を,理論的にモデル化するとともに,具体的な統計資料を用いて,それらの影響を計量的に明らかにする.上記のような基本的目標のもとに,本年度は、地方政府の政策が資本や企業活動の地理的分布にどのように影響し、それが住民の居住環境、雇用状況をどう左右するのかを理論的に分析した。その結果、例えば、地方政府がそれぞれ独自に政策を決定する状況下では、よく知られている租税競争の外部性だけでなく、雇用に関する外部性も存在し、資源配分を歪める要因となることが明らかになった。また、同時に、政府および民間の経済主体の行動に住宅市場がどう反応しているのかを明らかにするために、実際のデータを用いて日本の住宅市場の動きを実証的に検証した。
コンピューター画像計測と解析による多層状金属粉末の動的成形過程の研究

平成8年度科学研究費補助金のもとで行った『コンピューター画像計測と解析による多層状金属粉末の動的成形過程の研究』は,コンピューター画像処理装置の援用によって,従来の工学的変位計測では極めて困難であった2層を越えた多層状粉末に対する成形過程の解明に挑み,成形中のパンチと粉末粒子の移動経路および衝撃波の伝ぱ経路を求め,多層状粉末の動的成形過程を明らかにすることであった.実験では,型の中に詰め込まれた初期密度層が2層,3層および4層に加え,さらに層を増やした5層,6層の場合に超高速度カメラを用いて成形過程写真の撮影を行った.撮られた写真をコンピューター画像処理装置PIAS LA-555によって計測と解析を行った.この方法によって,型の中に詰め込まれた粉末媒質の一側面に引かれるアルミニウム粉末を用いた斜線の細線化処理技術による精度と信頼性の向上が図られた.実験は,型の中で粉末媒質を支えるプラグに貼ったStrain gageによってとらえられたひずみ信号からプラグ端面における衝撃波の到達および反射の時間と応力値が求められ,この情報のもとに画像解析における波の反射の時点の判読を容易にした.ひずみ信号はディジタルメモリースコープとパソコンの併用によってフロッピ-ディスクに保存され,そのフロッピ-からは,必要に応じて何時でもスコープ画面に信号が再現観察できるようになった.その結果,成形中に起こる各層の境界での衝撃波の透過と反射および粉末媒質中を伝ぱする衝撃波の状況が把握することができた。また,理論的には粉末媒質を連続体とみなし,成形中に粉末媒質を伝ぱする衝撃波の問題を質量および運動量の保存則と粉末媒質の状態方程式から取り扱った差分法を用いた計算プログラムにより計算を行い,衝撃波の伝ぱ経路ならびに粉末媒質の移動経路について大まかな近似を行なうことができた。
肺の組織発生および分化における遺伝子発現に関する研究

1)原発性肺癌組織におけるp53遺伝子異常を,免疫組織学的方法,PCR-SSCP法で検討した。その結果,p53の異常は扁平上皮癌,小細胞癌で高頻度に,腺癌では低頻度に認められた。またp53の異常は,喫煙者で高頻度に認められ,非喫煙者では認められなかった。したがってp53は喫煙者における肺癌発癌の標的遺伝子と考えられた。p53異常は腫瘍径が3cm以下のT1症例でも既に認められ,同一症例では原発巣と転移巣間を保存されていることから,発癌進展の比較的初期に生じた異常が,臨床的な進行の過程で維持されていると考えられた。さらに原発性発癌手術例97例のうち,治癒切除例の検討では,同異常を有する者は異常を有しない者に比し,有意に予後不良であった。2)肺の線維化の機序について:特発性間質性肺炎の病因に,膠原病の関与が言われている。そのため膠原病自然発症マウスであるIpr/Ipr,その対照として,Ipr遺伝子を持たない+/+マウスを用い,シリカの直接気管内注入を行った,その結果,予想に反して1pr/1prよりも+/+マウスで線維化が強かった。また線維化病巣の形成には,好中球による活性酸素の関与も言われている。そのためオゾン感受性のC57/B16Jとオゾン低抗性のC3H/HeJマウスを用い,シリカとブレオマイシンを投与した。その結果,急性期の反応ではブレオマイシン投与において線維化はC57/B16Jで有意に強かった。しかしシリカ吸入では両群間に差を認めず,シリカとブレオマイシンによる線維化過程は異なる可能性が示唆された。3)肺のサイトカインおよびその遺伝子発現:LPS刺激肺胞マクロファージのTNFα産生能は,健常者に比べサルコイドーシス患者で亢進していた。また喫煙者と非喫煙者間で比較すると,サルコイドーシス患者,健常者共に喫煙者で有意に低下していた。以上よりサルコイド病変の形成にTNFαが関与しており,従来より喫煙が肉芽腫性肺疾患の発症に抑制的に働くのは,そのTNFα産生の低下が関与していることが示唆された。さらに微量のmRNAを増幅するRT-PCR法により,サルコイドーシス,過敏性肺炎,健常者において気管支肺胞洗浄細胞のIL-3,GM-CSF,M-CSFのmRNAの検出を行った。その結果IL-3はいずれの群でも検出されず,M-CSFは全ての群で検出された。GM-CSFはサルコイドーシス患者20名中15名において検出された。GM-CSF mRNAは過敏性肺炎では検出されず,ある程度サルコイドーシスに特異的と考えられた。GM-CSF産生者では臨床的に肺病変が不変,ないし悪化する例が多く,肺以外の病変を有するものが多かった。また気管支肺胞洗浄液中T細胞のCD4/CD8比も高かった。以上よりサルコイドーシスにおいてGM-CSUの産生は,病変形成とその維持に密接なかかわりがあることが示唆された。

さらに微量のmRNAを増幅するRT-PCR法により,サルコイドーシス,過敏性肺炎,健常者において気管支肺胞洗浄細胞のIL-3,GM-CSF,M-CSFのmRNAの検出を行った。その結果IL-3はいずれの群でも検出されず,M-CSFは全ての群で検出された。GM-CSFはサルコイドーシス患者20名中15名において検出された。GM-CSF mRNAは過敏性肺炎では検出されず,ある程度サルコイドーシスに特異的と考えられた。GM-CSF産生者では臨床的に肺病変が不変,ないし悪化する例が多く,肺以外の病変を有するものが多かった。また気管支肺胞洗浄液中T細胞のCD4/CD8比も高かった。以上よりサルコイドーシスにおいてGM-CSUの産生は,病変形成とその維持に密接なかかわりがあることが示唆された。肺の組織発生の過程における細胞の分化と遺伝子発現の抑制機構を明らかにすることを目的に研究が行なわれた。分離用超遠心機、微量用遠心機などの設備が納入され、肺癌培養細胞株からのtotal RNAの分離精製、ノ-ザンブロット法、プロ-ブDNAの32Pラベリング、32Pープロ-ブとのハイブリダイゼ-ション、オ-トラジオグラフィといった分子生物学的実験システムを確立した。実験的マウス肺線維症モデルの作製を開始した。膠原病自然発症マウス1pr/1prとそのコントロ-ルとして、1pr遺伝子をもたない+/+マウスを選んで実験を開始した。シリカ暴露はExposurechamber内での経気道的暴露で100時間行なった。現在2系統の暴露群、非暴露群、合計4群において気管支洗浄液中の細胞の変化、肺ハイドロキシプロリン値、病理学的変化を検討中である。サルコイド-シスでは気管支肺胞洗浄液中の細胞が極めて高率にGMーCSFを産生すること、このGMーCSFの気管支肺胞内での産生現象は他の肺疾患では極めて希であり、GMーCSFが肉芽腫性肺疾患の形成に重要な役割を果していることを明らかにした。このGMーCSFの産生状況とサルコイド-シスの活動性が密接な相関性があることが明らかになった。一方、農夫肺ではGMーCSFの産生は見られず、同じ肉芽腫性肺疾患でもサイトカイン産生状況が異なることが明らかにされた。肺の組織発生の過程における細胞分化と遺伝子発現の機構を明らかにすることを目的に研究が行なわれた。肺癌において核内レチノイン酸リセプタ-(RAR)遺伝子の構造異常や発現異常が肺癌の発現や進展に果たす役割を明らかにするため、肺癌細胞より全細胞RNAを抽出し、ノ-ザンブロット法でRAR遺伝子の発現異常の有無を検討した。検討したすべての肺癌細胞株において、RARーαおよびーγ遺伝子の発現を認めた。一方、RARーβ遺伝子の発現は認めなかった。生後5週齢のラットの各臓器より全細胞RNAを抽出し、ノ-ザンブロット法でcーmyc,Lーmyc,cーjunおよびRARーα、ーβおよびγ遺伝子の発現を検討した。上記遺伝子は各臓器で異なった発現様式をとることが明らかになった。マウスでの気道内シリカ注入により間質性肺炎・肺線維化病変が形成されることが確認された。膠原病自然発生マウス1prー1prとそのコントロ-ルとして+/+マウスにシリカの気道内注入を行い、間質性肺炎および線維化の程度を比較したところ、むしろ+/+マウスで間質性肺炎および線維化の程度が有意に高かった。この結果は1pr遺伝子がむしろ線維化を抑制する方向に働いている可能性を示していると考えられた。サルコイド-シスにおいてGMーCSFmRNAの発現と臨床的意義を検討した。
改変翻訳系を用いた天然デプシペプチドの全合成及び誘導体ライブラリの構築

微生物が産生するペプチド性の二次代謝産物(デプシペプチドに代表される特殊ペプチド群)は、しばしば薬剤として用いられてきた、有望な薬剤候補化合物群である。しかしながら、その薬剤展開には、微生物の収集や二次代謝産物の煩雑な精製過程といった、労力を要するステップ複数のが必要であり、その汎用性に問題があった。そこで本研究では、「翻訳系を使う」というまったく新しいアプローチにより、特殊ペプチドライブラリの構築を容易にし、さらには新規生理活性をもつデプシペプチドの開発を目指し研究を行った。研究計画は、(1)環状構造という特殊骨格をもつペプチド翻訳合成法の確立、(2)それを用いたライブラリの構築、及びスクリーニング法の確立、(3)新規生理活性ペプチドの探索、という大きく3点に分かれていた。(1)の目標を達成するため私は、翻訳合成ペプチド中のチオエステルの構築、N末端アミノ基の構築、及びそれらを用いたネイティブケミカルライゲーションを、翻訳系内で連続させるという、全く新しい手法を開発した。また、その技術をさらに応用し、1000種類の環状ペプチドライブラリを構築し、モデル系のスクリーニングを行い、トリプシン阻害活性のある環状ペプチドの探索に成功した。すなわち上記(2)の目的を達成した事になる。最後に、トロンビン、C型肝炎ウイルスのNS3プロテアーゼ阻害剤の開発を試みたが、それらの試みは失敗に終わった。以上より、本システムを用いて特殊ペプチドの薬剤探索が可能である事が分かり、今後このシステムを用いたさらなる応用研究が期待できる。本研究の目的は、当研究室で開発された特殊ペプチド合成技術を用いることで、微生物が産出するような複雑な構造をもつペプチドを合成し、さらにそれをライブラリ化、スクリーニングする事で新規な生理活性ペプチド探索することである。本年度は、その中でも天然物を模倣した主鎖環化ペプチド翻訳合成技術の開発に成功した。また今後の応用を見越して、環化ペプチドライブラリ構築法及びスクリーニングのパイロット実験を行った。微生物が代謝するペプチドの多くは、主鎖が環状化した骨格を持っている。これは3次構造の剛直化とそれに起因する標的との結合力の増強、ならびにペプチダーゼ耐性及び膜透過性の向上に寄与している。一方、翻訳系を用いて合成されたペプチドは主鎖が直鎖のものに限られている。そこで筆者は、C末端にチオエステル骨格へと自発的に変換するCys-Pro-Glycolicacid配列(非天然アミノ酸:グリコール酸)を挿入し、N末端アミノ基とのペプチドゲーション反応を起こす事で、ペプチド環化を試みた。質量分析の結果、定量的に環化反応が進行することが分かり、薬剤候補化合物である主鎖環化ペプチド、scleramideの翻訳合成に成功した。また、筆者らは当研究室で開発された、チオエーテル架橋による環化ペプチド合成技術を利用して、天然の抗菌ペプチドを模倣した環化ペプチドライブラリを構築した。このライブラリはいくつかの共同研究先に提供された他、筆者自身においても抗菌ペプチドのスクリーニングに活用された。残念ながら、本スクリーニングではヒット化合物は見いだされなかったが、ライブラリ構築法及びスクリーニング法を確立することができた。
酵素プローブを用いたRNA修飾部位網羅的探索の実践と応用

RNA修飾酵素をプローブとし、RNA-修飾酵素の共有結合複合体の形成過程を利用したRNA修飾の網羅的探索法の構築を試みた。培地中の核酸アナログ分子を取り込んだHeLa細胞に対し、共有結合複合体を形成しうる修飾酵素を一過的に発現させたところ、アナログ分子の添加に依存して修飾酵素に結合したRNAが回収できることを見出した。また、RNAに酵素的前処理を行うことで特定の修飾構造の変換が促進されたという観察に基づき、新規のRNA修飾標識法の検討を進めた。TrmAヒトホモログ遺伝子など対象とするRNA修飾遺伝子についてタグ融合状態でヒト培養細胞内で発現できるようクローニングした。アミノ酸置換による不活性変異体も行っている。作成したコンストラクトについて汎用的な培養細胞株での発現確認を行い、報告のなかった細胞内局在に関する知見を得た。またケミカルプロービングのための核酸アナログ分子の培養細胞RNA内への取り込み効率を培地中濃度と培養時間で検討した。複数の候補分子から細胞生育への影響が少ないものについて取り込み効率が最大(結果として約15%)となる濃度と培養時間を決定した。最終的にアナログ分子導入条件下におけるRNA結合能を評価した。ここではシュードウリジン合成酵素PUS1の一過性発現とアナログ分子導入をあわせて行い、PUS1のタグ抗体免疫沈降画分におけるRNAに既知の基質RNAが濃縮されているかをqRT-PCRによって検討し、アナログ分子依存的に既知の基質RNAの濃縮が確認された。当初の計画にあったmRNAのシュードウリジンの網羅的探索に関し、昨年度に様々な他グループから複数の報告が立て続けになされた。申請者の方法論はそれらとは全く異なり単独の修飾酵素PUS1による修飾部位特定が可能となる手法と考えているが、昨今の状況を鑑み慎重に計画を進める必要があると考えている。またmRNA修飾検出手法の検討から、m6Aに対し酵素を作用させ官能基を変換し、そこにビオチンリンカーなど化学修飾の導入が可能であることを見出した。反応産物の確認をLC/MSで行いながら反応の最適化を行った。ビオチン標識RNAはアビジン濃縮が可能であり、RNA調製のスケールアップとcDNAライブラリの作成を更に進める方針とした。目的遺伝子を複数クローニングし、発現条件とアナログ分子の取り込みを検討した。既知RNA基質での検証段階とはいえアナログ分子依存的な酵素へのRNA濃縮ができたと考えられ、コンセプト実証という観点から一定の達成があったと考えている。また目的遺伝子としてクローニングしたうちには未だ基質が不明なものもあり、細胞内局在の知見を得ることで標的基質の推測や今後の検証を進める足がかりを得た。分子生物学今回みられたRNA回収物の検証やRNA回収法の最適化は引き続きすすめる必要がある。mRNA中の修飾同定という観点ではこの年度だけで多くの論文が発表され、存在証明という点では先行されてしまった修飾構造も存在する。一方、方法論としては未だ実証されていない新規なアイデアであることや探索されていない修飾を対象にしているなど既報にない要素を含めつつ計画を推進していく必要があると考えている。現段階ではモデル実験とその検証、そのための条件検討を行ったが、小スケールでも可能な実験系をデザインし、実施したものが多かったことが挙げられる。今後は培養細胞をより大きなスケールで扱う実験系が考えられ、次年度使用によるそれを補っていく計画である。また今後の目標である大規模シーケンス解析と、それに供するcDNAライブラリの作成に活用する計画である。