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超新星爆発をつかさどるガモフテラー遷移の研究

質量が太陽の約10倍を越える星は、超新星爆発を起こし寿命を終える。鉄より重い(質量の大きな)ウランまでの元素の起源は、多くがこの超新星爆発に求められている。爆発直前には太陽質量の1.4倍程度の大きさに鉄等fpシェル核のコアーが成長するが、そこからのエネルギー生産はなく、不安定になり崩壊を始める。コアーの急激な収縮で一気に重力エネルギーが大量に放出され、星の大爆発となる。このとき、数10億度に達する恒星内部では、地上とは異なり、ニュートリノ起因の逆ベーター崩壊など、エネルギー的に低い状態から高い状態に進行し得る(遷移できる)。そこで最も重要な役割を果たすのが、ガモフテラー遷移である。これらのガモフテラー遷移は、原子核を励起する方向にも進むため、地上で自然に起こるベーター崩壊からは研究できない。荷電交換反応においては、高励起状態へのガモフテラー遷移の遷移強度が得られることが知られている。しかし従来の研究では、個々の遷移を分離するための分解能不足が問題となっていた。阪大RCNPで行っている(3He,t)荷電交換反応は、この問題を克服した。分散整合法の導入により得られた、30keVという従来比1桁高い世界最高分解能を活用し、上記超新星爆発の発端となるコアー崩壊に関わるfpシェル核、特にチタン46、クローム50、鉄54、ニッケル58、62、64、及びより軽い核についてガモフテラー遷移を調べる為の実験を行った。データ解析を進め、論文として出版し、あるいはまとめつつある。これらはベルギー、ドイツ、スペイン、南アフリカのグループとの共同研究として行った。得られたガモフテラー遷移の強度分布の結果を理論計算、特にシェルモデル計算や準重陽子モデルと比較した。大枠では最新のシェルモデル計算と良い一致を見たが、細部については改善の余地が見受けられた。今後の測定はより広い領域の原子核について行う。その結果は、超新星爆発及び、ニュートリノ起因の元素合成の理論研究に対して、強い制限条件を与えることが予想される。質量が太陽の10倍を越える星は、超新星爆発を起こし寿命を終える。鉄より重い(質量数の大きな)ウランまでの元素の起源は、この超新星爆発に求められている。地球の半分程度の大きさに成長した鉄等のコアーが、1秒程度で10km程の中性子星に変わる。このとき、数10億度に達する恒星内部では、地上とは異なり、ベーター崩壊がエネルギー的に低い状態から高い状態に進行し得る(遷移できる)。コアーが崩壊を始めると、鉄のようなエネルギー的に低い原子核からマンガン、クローム、チタン、そしてカルシュームというように、元素合成と逆向きに原子番号の低い方向にガモフテラー遷移による反応が進む。これらは、原子核を励起する方向に進むため、地上で自然に起こるベーター崩壊からは研究できない。我々は、阪大RCNPで(3He,t)荷電交換反応において従来よりほぼ1桁高い分解能を得ることに成功した。この世界最高分解能を活用し、上記超新星爆発の発端となるコアー崩壊に関わるfpシェル核に対し、個別のガモフテラー遷移を実験的に調べている。2003年10月の予備実験に続き、12月にRCNP実験計画審査委員会により認められた約一週間のビームタイムを使い、fP

シェル核、チタン46、クローム50、鉄54、ニッケル62,64についてガモフテラー遷移を調べる為の実験を、(3He,t)反応を用いて行った。分解能は世界最高の30keVが得られ、そこで得られたデータを解析する事により、今まで不可能であった個別状態に対するガモフテラー遷移強度が導出できるど意気込んでいる。今後測定をより広い領域の原子核について行う。その結果は、理論研究に対しても強い制限条件を与えることが予想される。質量が太陽の10倍を越える星は、超新星爆発を起こし寿命を終える。鉄より重い(質量数の大きな)ウランまでの元素の起源は、この超新星爆発に求められている。地球の半分程度の大きさに成長した鉄等のコアーが、1秒程度で10km程の中性子星に変わる。コアーの急激な収縮で一気に重力エネルギーが大量に放出され、星の大爆発となる。このとき、数10億度に達する恒星内部では、地上とは異なり、ベーター崩壊がエネルギー的に低い状態から高い状態に進行し得る(遷移できる)。そこで最も重要な役割を果たすのが、ガモフテラー遷移である。コアーが崩壊を始めると、一部では鉄のようなエネルギー的に低い原子核からマンガン、クローム、チタン、そしてカルシュームというように、元素合成と逆向きに原子番号の低い方向にガモフテラー遷移による反応が進み、他方では、ニュートリノ起因の逆ベーター崩壊による重元素の合成が進む。これらのガモフテラー遷移は、原子核を励起する方向に進むため、地上で自然に起こるベーター崩壊からは研究できない。阪大RCNPで行っている(3He,t)荷電交換反応においては、ガモフテラー遷移の遷移強度が得られることが知られている。従来の研究では、個々の遷移を分離するための分解能不足が問題となっていた。分散整合法の導入により得られた、30keVという従来比1桁高い世界最高分解能を活用し、上記超新星爆発の発端となるコアー崩壊に関わるfpシェル核、特にチタン46、クローム50、鉄54、ニッケル62、64、及びより軽い核についてガモフテラー遷移を調べる為の実験を行った。データ解析を進め、論文として出版し、あるいはまとめつつある。またチタン48、クローム52、ニッケル60核についても(3He,t)反応の実験を完了しデータ解析を進める。今後の測定はより広い領城の原子核について行う。その結果は、超新星爆発及び、ニュートリノ起因の元素合成の理論研究に対して、強い制限条件を与えることが予想される。このとき、数10億度に達する恒星内部では、地上とは異なり、ベーター崩壊及びその逆過程がエネルギー的に低い状態から高い状態に進行し得る(遷移できる)。
強力な水素結合を有する溶液系の微視的構造解析

濃厚な無機酸水溶液中において、オキソニウムイオン(H_3O^+)は隣接する水分子との間に非常に強い水素結合を形成しており、通常の水溶液とは異なる特有の水素結合ネットワークが存在する。本研究では、x線回折、中性子回折、Isotropic Ramanスペクトルおよび赤外吸収スペクトル等の実験手段を用いて、濃厚なHCl、HNO_3およびH_3PO_4水溶液の構造解析を行なった。H/D同位体置換法中性子回折実験から、21mol%HCl水溶液中のH-H、X-HおよびX-X(X:O,Cl)部分構造因子を求め、最小二乗法解析により溶液中の分子間水素結合構造に関する新しい知見を得た(Bull.Chem.Soc.Jpn.,71,1305(1998))。さらに、HClおよびHBr水溶液中の最近接分子間構造の組成依存性をX線回折データから検討した。H/D同位体置換法中性子回折を36mol%HNO_3水溶液に対して適用し、溶液中の部分構造因子を導出する事ができた。今回導入したFT-IR装置を用いて、濃厚なHCl、Zn(ClO_4)_2およびNaClO_4水溶液中の近赤外領域(透過法)および基準振動領域(ATR法)におけるカップリングしていないO-D伸縮振動バンドの観測および二重差分法による解析を行なった。19mol%HCl溶液中でH_3O^+に隣接しているHDO分子のO-D伸縮振動バンドをν2400cm^<-1>に見出した。さらに、X線回折および低波数Isotropic Ramanスペクトルより濃厚水溶液中におけるNa^+の水和構造の解析も行なった(Bull.Chem.Soc.Jpn.,71,2769(1998))。H/D同位体置換法中性子回折を用いて、21mol%HCl水溶液、36mol%HNO_3水溶液および純水の構造解析を行なった。H/D同位体分率の異なる3種類の試料溶液から得られた干渉項を組み合わせる事により、H-H、H-XおよびX-X(X:O、ClまたはN)部分構造因子を導出した。さらに求めた部分構造因子に対して、最小二乗法を用いた解析を行い、溶液内水素結合構造を特徴付ける構造パラメータ、最近接原子間距離、配位数等を決定した。21mol%HCl溶液中の最近接O...H距離は1.69±0.02Åであり、純水中の値に比較して約0.2Aも短い事が明らかになった。さらにこの溶液の最近接H...H距離は純水中の値に比べて約0.4Å短い2.02±0.05Åであった。これ等の値は通常の水分子間水素結合構造ではあり得ない値であり、この溶液中に存在するオキソニウムイオン-水分子間の強力な水素結合に特有なものであると考えられる。これ等の結果は「第20回溶液化学シンポジウム(1997)」にて発表、また「Gordon Research Conferences,USA(1998)」にて発表予定である。さらにBull.Chem.Soc.Jpn.に投稿中である。本補助金により導入したフーリエ変換赤外分光光度計を用いて、4000≦ν≦8000cm^<-1>(0-H伸縮振動第2倍音領域)の波数範囲で、強酸水溶液の測定を行うための準備実験を行なった。その結果、厚さ1mmの石英製窓板と0.1mm厚テフロンスペ-サを用いる事により良好な吸収スペクトルが得られる事を確認した。さらに、O-D伸縮振動領域(2000≦ν≦3000cm^<-1>)で再現性良く差

スペクトルによる解析が可能かどうかを調べる目的でATR測定装置(Geプリズム付)を新たに導入し、Zn(ClO_4)_2およびNaClO_4水溶液を用いた予備実験を行い、良好な差スペクトルが得られる事を確かめた。濃厚酸水溶液に対する吸収スペクトル測定およびデータ解析を現在行っている。濃厚な無機酸水溶液中において、オキソニウムイオン(H_3O^+)は隣接する水分子との間に非常に強い水素結合を形成しており、通常の水溶液とは異なる特有の水素結合ネットワークが存在する。本研究では、X線回折、中性子回折、Isotropic Ramanスペクトルおよび赤外吸収スペクトル等の実験手段を用いて、濃厚なHCl、HNO_3およびH_3PO_4水溶液の構造解析を行なった。H/D同位体置換法中性子回折実験から、21mol%HCl水溶液中のH-H、X-HおよびX-X(X:O,Cl)部分構造因子を求め、最小二乗法解析により溶液中の分子間水素結合構造に関する新しい知見を得た(Bull,Chem.Soc.Jpn.,71,1305(1998))。さらに、HClおよびHBr水溶液中の最近接分子間構造の組成依存性をX線回折データから検討した。H/D同位体置換法中性子回折を36mol%HNO_3水溶液に対して適用し、溶液中の部分構造因子を導出する事ができた。今回導入したFT-IR装置を用いて、濃厚なHCl、Zn(ClO_4)_2およびNaClO_4水溶液中の近赤外領域(透過法)および基準振動領域(ATR法)におけるカップリングしていないO-D伸縮振動バンドの観測および二重差分法による解析を行なった。19mol%HCl溶液中でH_3O^+に隣接しているHDO分子のO-D伸縮振動バンドをν2400cm^<-1>に見出した。さらに、X線回折および低波数Isotropic Ramanスペクトルより濃厚水溶液中におけるNa^+の水和構造の解析も行なった(Bull.Chem.Soc.Jpn.,71,2769(1998))。
プロトン導電性リチウム化合物の水素吸収放出特性

酸化物中の水素挙動は、核分裂炉・核融合炉材料、高耐食性材料や燃料電池材料などのエネルギー材料の研究、開発に直接関係する重要な問題である。しかしながら、現在の所その挙動は十分に理解されているとは思われない。本研究では、プロトン導電性を示す可能性の高いリチウム化合物としてLi_2O及びLi_2ZrO_3を、非常に大きなプロトン導電性を示す化合物としてよく知られているSrCe_<0.95>Yb_<0.05>O_3を研究の対象とし、水素の吸収放出特性として電気導電率並びに水素溶解度の測定を実施した。Li_2O及びLi_2ZrO_3における電気導電率の温度依存性並びに水蒸気圧依存性を明らかにした。Li_2O及びLi_2ZrO_3における電気伝導機構はイオン導電であり、その導電イオン種は主としてLi^+であることが分かった。水蒸気を含む雰囲気での電気伝導率の上昇は、試料中に溶解したH^+による導電性の直接的上昇というよりも、H^+溶解に伴うリチウム欠陥の増加による影響の方が大きいと考えられる。したがって、これらのリチウム化合物は、条件によってはプロトン導電性を示す可能性はあるものの、通常の条件ではプロトン導電性よりもリチウムイオン導電性のほうが支配的であると考えてよい。Li_2O及びSrCe_<0.95>Yb_<0.05>O_3の水素溶解度の反応温度依存性及び水蒸気圧依存性を明らかにした。また、提案した熱化学反応式により水素の溶解が説明できることが分かった。核融合炉の燃料システムのブランケットではリチウム酸化物がトリチウム固体増殖材料として提案されている。本研究では、酸化物のプロトン導電性に着目し、増殖材の温度制御のみならず増殖材の電圧制御により自由にブランケットからのトリチウムの綴じ込め取り出しを可能にし、燃料システムの性能を飛躍的に向上させようとするものである。リチウム酸化物あるいは他の酸化物とリチウム酸化物の複合系からのトリチウム回収性能を十分に把握すること並びに高温における関連する特性を理解しておくことが重要である。このような観点から、本研究では、プロトン導電性酸化物として、まずSrCeO_3系の複合酸化物を対象とし温度500-1050°C水素同位体の吸収放出挙動に注目し試験装置を作成し、測定、解析を行った。その結果、SrCeO_3系の酸化物は、1-3x10^<-2>H/oxideモル比程度水素を溶解することが見いだされ加熱により容易に水素の吸収放出が生じさせることができることが確認できた。また、平衡水素溶解度の水蒸気圧依存性、温度依存性を明らかにすることができた。さらに、Li-Nb-O系の複合酸化物を対象し、少量の添加物(Fe、Ni、Mn)を加えた焼結体を合成し、同様の試験を行った。現在、これらの化合物の電気的性質の測定を水素同位体(軽水素及び重水素)を含んだ種々の雰囲気で進めている。測定結果よりプロトン導電性の組成依存性などを系統的に整理、検討し、その電気化学的な解析、評価を行う予定である。核融合炉の実用化に向けて燃料システムの開発が急務でありのは言うまでもない。システムの高度化、即ち安全性及び経済性の向上を目指し研究、開発は、進められなければならない。現在、燃料システムのブランケットではリチウム酸化物がトリチウム固体増殖材料として提案されている。本研究では、リチウム化合物のプロトン導電性に着目しトリチウム回収を増殖材の温度制御のみならず増殖材の電圧制御により自由にトリチウムの綴じ込め取り出しを可能にし、燃料システムの性能を飛躍的に向上させようとするものである。リチウム化合物としては、Li-Zr-O、Li-Nb-Oの複合酸化物を対象した。リチウム複合酸化物の焼結体を合成し、試料として使用した。

これらのリチウム化合物の電気伝導率は、温度500-1000°Cの範囲で真空、純酸素、水蒸気/酸素混合雰囲気で複素インピーダンス法により測定した。雰囲気によりリチウム化合物の電気伝導率が大きく変化することが確かめられ、雰囲気により大きなプロトン導電性が生じている可能性があることが見いだされた。水素溶解度測定は、水素同位体吸収放出測定装置を使用し温度500-1000°Cの範囲で水蒸気/酸素混合雰囲気で行った。また、同様な温度範囲、混合ガス条件下で水素放出速度を測定した。これらリチウム化合物中への水素吸着量及び吸蔵量を求めることができた。得られた測定及び解析結果に基づき、リチウム化合物中の水素挙動を評価し、核融合炉の燃料システムへのプロトン導電性を示すリチウム化合物を適応の可能性を見い出した。
連鎖順の異なる新規トリ、およびテトラブロック共重合体の精密合成とナノ構造の構築

本研究の目的は、リビングアニオン重合と特別に分子設計した結合反応を組み合わせた合成法の確立と汎用性を追求して、リビングアニオン重合のみでは合成が困難な連鎖順の異なる新規トリ、テトラ、及びマルチブロック共重合体の精密合成を可能にすることである。本年は昨年度まで用いてきたビニルモノマー類であるスチレン、2-ビニルピリジン、メタクリル酸エステルに加え、これらとは大きく反応性の異なる開環重合性モノマーであるブチレンオキシドを用いてテトラブロック共重合体の精密合成を行った。開始末端および停止末端に結合点を導入したポリブチレンオキシドを設計し、リビングポリマーアニオンとの結合反応を繰り返すことで、末端ブロックだけでなく、中央ブロックにも開環重合して得られるポリブチレンオキシドセグメントが導入されたテトラブロック共重合体の合成に成功し、提案している合成法の有用性を確かめた。一連の研究では、リビングアニオン重合と特別に分子設計した結合反応を組み合わせた独創的な合成法の開発を行うことで、任意の連鎖順のブロック共重合体を合成できるようになると考えられ、高分子合成における長年の懸案が解決される。それにより連鎖順と物性、モルフォロジーなどの機能発現の関係が明らかとなり、幅広い分子設計ができるようになるため、NanoscienceやNanotechnologyを目指した材料開発も可能となり、高分子合成のみならず物性面でも極めてインパクトの大きい研究となる。27年度が最終年度であるため、記入しない。本年はスチレンとは大きく反応性の異なるパラ位に電子求引性基を有する4種類のスチレン誘導体を用いて、新規のシークエンスのトリブロック共重合体の精密合成を行った。官能基含有セグメントをブロック共重合体中の任意の位置に導入することに成功し、提案している合成法の有用性を確かめた。また、スチレン、2-ビニルピリジンに加え、アニオン重合性の異なる環状モノマーであるエチレンオキシドを用いた連鎖順の異なるトリブロック共重合体の精密合成にも取り組んだ。本年はリビングアニオン重合と結合反応を組み合わせた合成法の確立を目指し、ビニルモノマーであるスチレン(a)、2-ビニルピリジン(b)、tert-ブチルメタクリレート(c)に加え、エポキシド類であるブチレンオキシド(d)を用いて任意のシークエンスを有するテトラブロック共重合体の精密合成を試みた。ブチレンオキシドは開環重合性モノマーであり、その重合性はビニルモノマーであるa、b、cとは大きく異なるため、モノマーの逐次添加法で任意の連鎖順のテトラブロック共重合体を合成するのは極めて困難である。そこで、ポリ(d)の停止末端の官能基化および、各リビングポリマーアニオンとの結合反応を繰り返すことにより、任意の連鎖順のテトラブロック共重合体の合成を試みた。実際に、B-C-D-Aおよび、C-B-D-Aの連鎖順の連鎖順を有するテトラブロック共重合体の合成に成功した。引き続き、ポリ(d)の開始末端の官能基化にも取り組んでおり、より効率的な任意の連鎖順のテトラブロック共重合体の合成手法の開発を行っている。

一連の研究では、リビングアニオン重合と特別に分子設計した結合反応を組み合わせた独創的な合成法の開発を行うことで、任意の連鎖順のブロック共重合体を合成できるようになると考えられ、高分子合成における長年の懸案が解決される。それにより連鎖順と物性、モルフォロジーなどの機能発現の関係が明らかとなり、幅広い分子設計ができるようになるため、NanoscienceやNanotechnologyを目指した材料開発も可能となり、高分子合成のみならず物性面でも極めてインパクトの大きい研究となる。先行研究のスチレン、2-ビニルピリジン、メタクリレート類に加え、エポキシド類を用いたテトラブロック共重合体の精密合成にも本合成法が有用であることが確認できたため、本年度の研究目標は達成できていると考える。27年度が最終年度であるため、記入しない。今後はHelixやRod構造といった特殊な立体構造を有するセグメントを導入したトリブロック共重合体の精密合成にも取り組み、シークエンスが物性面に与える影響についても調査する。また、本年度に引き続き、4種類の異なる反応性を有するセグメントからなるテトラブロック共重合体の精密合成を行う。先行研究のスチレン、2-ビニルピリジン、メチルメタクリレートを用いた場合だけでなく、官能基を有するセグメントを用いた場合でも提案している合成法が有用であることが確認できたため、本年度の研究目標は達成できていると考える。今後はビニルモノマーに加え、アニオン重合性の大きく異なる環状モノマー類(エポキシド、ラクトン、ラクチドなど)を用いて、任意のシークエンスを有するトリブロック、およびテトラブロック共重合体の精密合成を行い、提案している合成法の更なる一般化を行う。また、HelixやRod構造といった特殊な立体構造を有するセグメントを導入したトリブロック共重合体の精密合成にも取り組み、シークエンスが物性面に与える影響についても調査する。
感情障害者のモノアミン受容体遺伝子の解析

セロトニン5-HT1受容体が、精神疾患や精神状態に何らかの役割を果たしていることが推測されている。今回、分子生物学的手技を用いて、気分障害、不安障害における5-HT1受容体遺伝子の検討を行った。症例は、アメリカ精神医学会の診断基準、DSM-III-Rを満たした、気分障害50人(大うつ病25人、双極性障害25人)、不安障害(パニック障害20人)である。健常者は同じ地域に住む、精神科受診歴、遺伝歴のない50人を集めた。いずれも、研究の主旨を理解し、同意を得ている。末梢血5mlを採取し、フェノール・クロロホルム法によりゲノムDNAを抽出した。Polymerase chainreaction(PCR)を用いて、気分障害の5-HT1A受容体遺伝子、不安障害の5-HT1Dα受容体、5-HT1Dβ受容体遺伝子の増幅を行った。引き続いて、ディデオキシ法により塩基配列をスィークエンスした。健常者においては、これら3種類の遺伝子を調べた。5-HT1A受容体遺伝子の454番目から459番目の塩基配列はCCGCGTではなく、CGCGCCGCTであり、対応するアミノ酸もプロリン、アルギニンではなく、アルギニン、アラニン、アラニンであった。これは、疾患特異的ではなく、健常者にもみられた。5-HT1Dα受容体遺伝子の1080番目の遺伝子がTからCに置換している症例があったが、ともに対応するアミノ酸はアスパラギンであった。5-HT1Dβ受容体遺伝子の276番目の遺伝子がAからGに置換している症例があったが、対応するアミノ酸はともにアラニンであった。これらの結果は、気分障害、不安障害における5-HT1受容体遺伝子の塩基配列の異常の可能性が低いことを示唆している。今後は、転写、翻訳の過程やセカンドメッセンジャー系との連関の検討が必要になろう。
産業技術史研究の国際比較のその望ましいあり方についての研究

本共同研究では、年間4回の研究会および研究協力者を主とする小数メンバ-でのの予備検討会、ならびに日本産業技術史学会との協力によるシンポジウム1回を行い、下記のような事項を討議した。スミソニアン協会に代表される研究・博物館経営・知識の普及を結合し、総合的に推進する組織をつくる方法、イギリスのトラスト機構のように研究と保存の両立をさぐる活動、フランスのいくつかの大型国公立(準ずるものを含む)博物館が行っているように学会、企業との積極的な提携によって研究活動と対社会活動の範囲をより拡大すると同時に財政的にも双方の利を図る方法などをはじめとする欧米の事例を中心として事例資料の収集ならびに関連情報の所有者からの聞き取りによって検討を重ねた。検討過程では大学院教育を含む後継研究者の育成問題にも若干ふれた。討論の結果をもとに、わが国での産業技術史研究の実状を再考してみると、専門研究者の間でさえ産業技術史の理解がまだかなり狭義であり、広範な理解を示している場合でもせいぜい経済、経営史をはじめとする社会科学の特定部分まででとどまっていることが明らかになった。将来に於て国際的な研究協力を成立させるには、より広範な周辺諸領域との関連づけまで研究対象を拡張する必要がある。その実現には、まだいくつかの大きな障害ともいえる事項が存在する。話題となった例を1、2示すと、広い視野をもって研究を推進できる研究者の育成、研究者と企業間での情報交換・交流がよりおこない易い形で実施できる場と機会の確保・拡充などである。
細胞膜突出構造の膜形態制御機構と生理機能

様々な生命現象に応じた多彩な細胞膜の突起構造が作り分けられる機構は明らかではない。細胞膜に結合し、共通のアクチン制御因子を制御するタンパク質ファミリーとしてBARタンパク質が同定された。本研究では、BARタンパク質のなかで新規に突起構造形成への関与が示された二つのタンパク質の新規な突起膜構造形成機構を明らかにした。それらは、膜陥入構造を形成できないヘテロ多量体を形成し、陥入構造形成の抑制によって細胞の移動に関わる突起構造形成を行う機構と、ホモ多量体形成によるタンパク質シート構造により大きな突起様のファゴサイトーシスカップを形成する機構であった。細胞の移動やがん細胞の浸潤転移などの様々な生命現象に関わる細胞膜の突起構造に関わる膜形態を制御するタンパク質として、膜の形態を直接結合することにより変形させるFーBARドメインを含有するタンパク質に注目する。F-BARドメインはこれまで、突起ではなく細胞膜の陥入構造に関与すると考えられてきた。しかし、CIP4とGAS7は、F-BARドメインを持つにもかかわらず突起構造への関与が見出されており、これまでと異なる作用機序を持つ可能性の高い。したがって、CIP4とGAS7の構造機能解析および細胞生物学的な解析を行う。CIP4については、特異的な結合タンパク質を得た。本年度の研究では、CIP4の陥入膜形成を特異的な結合タンパク質がどのように変化させるかについて、まず試験管内で生化学的手法により調べるために、タンパク質の大量発現系の構築を行った。その結果、大量のタンパク質の調整に成功した。このタンパク質をもとに、ウサギに免疫を行い、特異抗体の作成を行った。また、生化学的にCIP4と特異的な結合タンパク質の脂質結合を調べるためのリポソーム共沈実験を行った。GAS7については、すでに突出膜形成の関わる細胞機能に関わることを明らかにしている。本年度の研究では、GAS7のF-BARドメインの構造解析に成功した。GAS7のF-BARドメインは、これまで構造が解明されているF-BARドメインに照らし、幾つかのユニークな特徴を有していることがわかった。さらに、GAS7全長の結晶の作成にも成功した。次に酵母の2-hybrid法を用いて、GAS7の結合タンパク質を探しいくつかの結合タンパク質の候補を得た。本年度の研究では、前年度に確立した、CIP4結合タンパク質の発現系を用い、結合タンパク質の生成を行った。次に、生化学的にCIP4と特異的な結合タンパク質の脂質結合を調べるためのリポソーム共沈実験を行った。脂質結合実験の結果、CIP4に加えて、程度の違いはあるものの、PACSIN2やFBP17と脂質の結合も抑制することを見出した。すなわち、CIP4結合タンパク質として同定されたものの、多様なF-BARドメインタンパク質の機能を調節していることが示唆された。つまり、このタンパク質は、膜形態の一般的な制御因子となっている可能性を見出した。また変異導入を進め、脂質結合面を明らかにした。その結果、機能する膜構造と立体構造の関連について示唆を得ることができた。CIP4の結合タンパク質については、当初よりも結合するタンパク質の種類が多いことが示唆され、膜形態の一般的な制御因子となっている可能性を見出した。このことは当初期待していたよりも広範囲の細胞機能を調節できることを示唆している。GAS7については、構造機能解析が順調に進んでいる。CIP4の結合タンパク質については、結晶の作成にはまだ至っていないが大量発現系の構築に成功している。GAS7については、想定よりも早く結晶構造の決定に一部成功している。機能解析は順調に推移している。YPELについては、様々なBARドメインとの結合を調べ、共結晶の作成を目指す。また生化学的、細胞生物学的解析も進める。GAS7については、試験管内においても脂質膜と結合し,脂質膜の形状を変化させると考えられる。

従って、試験管内で精製脂質により構成した人工脂質膜と反応させ、その形状の変化を電子顕微鏡を用いて調べる。さらに、結合する脂質分子に特異性がないか検討する。さらに、分子の並びを超解像解析などにより同定することを目指す。細胞生物学計画通りに遂行する予定である。当初予定していた立体構造解析のための試薬類が、すでに保有していた試薬により間に合ったため購入せずに済んだため。2016年度のタンパク質精製や構造機能解析のための試薬の購入に充てる予定である。
サイトカインとトロンボモジュリン分析による長時間手術での凝固異常要因の解析

【目的ならびに方法】長時間頭頸部悪性腫瘍手術では,手術経過に伴って著しい凝固亢進が生じることをすでに報告した。この凝固亢進の原因として,基礎疾患,軟組織損傷に伴う組織因子(TF)の血中遊離,直接的な血管内皮の損傷などが考えられるが,明らかでない。そこで凝固亢進の要因を知る目的で,顕微鏡下遊離皮弁移植による即時再建術を含む悪性腫瘍手術を対象として,凝固,侵襲,組織損傷,血管損傷,線溶マーカーとして,prothrombin fragment 1+2(F1+2),インターロイキン6(IL-6),TF,tissue factor pathwayinhibitor(TFPI),トロンボモジュリン(TM),α2プラスミンインヒビター・プラスミン複合体(PAP),組織型プラスミノゲンアクチベーター(tPA)を用い,手術中から術後1,2日(1POD),2POD)までの推移を検討した。【結果】F1+2,IL-6,tPAは,手術経過に伴って増加し,麻酔終了時に最大となり,術後に低下したが,2PODにおいても高値を示し,F1+2との間にIL-6,tPAは強い相関関係を認めた。これに対して,TF,TFP),TM,PAPは手術中に明らかな変動を示さず,F1+2との間に相関性は認められなかった。【考察】侵襲程度を反映するとされるIL-6の推移は,F1+2と強い相関性を示したことから,侵襲に伴うインターロイキンが凝固亢進に関与していることが示唆された。また,PAPの変動は示されなかったものの明らかなtPAの増加が手術経過に伴って現れたことは,TMを放出するほどの血管損傷はないものの,長時間頭頸部手術では経時的あるいは創傷の拡大に伴って血管内皮への侵襲が加わっていることを表しており,凝固亢進に何らかの関与をしているものと考えられた。一方,TF,TFPIが手術中に明らかな変動を示さなかったことから,これまで手術中の凝固亢進の原因として重要であるとされている軟組織あるいは損傷血管からのTFの血管内遊離が長時間頭頚部悪性腫瘍手術での凝固亢進の主因ではないと考えた。【目的】長時間を要する悪性腫瘍手術では、手術経過とともに著しい血液凝固能の亢進が生じ、血栓性合併症の要因となる可能性がある。この長時間手術での凝固線溶異常の要因として、基礎疾患、手術に伴う広範な軟組織損傷に伴う組織因子(TF)の血中遊離、血管吻合による直接的な血管内皮損傷などの関与が考えられるが、明かにされていない。われわれは凝固異常を凝固マーカーであるfragment 1+2(F1+2)と線溶マーカーであるplasmin α2-plasmin inhibitor complex(PIC)、血管損傷の程度をトロンボモジュリン(TM)、組織損傷の程度をTFとtissue factor pathwayinhibitor(TFPI)、侵襲程度をインターロイキン6(IL-6)の変動について手術中ならびに術後2日までの推移を検討した。【対象ならびに方法】対象は、日本歯科大学歯学部附属病院において行った顕微鏡下遊離皮弁移植による即時再建術を含む悪性腫瘍手術患者9名とした。

F1+2、PIC、TM、TF、TFPI、IL-6の測定は、麻酔開始時、頸部郭清術終了時、顕微鏡下手術終了時、麻酔終了時、術後1、2日(1POD、2POD)に行った。【結果ならびに考察】F1+2は手術経過とともに著増して麻酔終了時に最大となり、2PODにほぼ麻酔開始時のレベルまで低下した。PICは麻酔終了時と1PODに増加した患者がいたが、2PODには低下した。TM、TF、TFPIは麻酔中、術後とも明かな変動はなかった。IL-6は手術経過とともに増加し、術後低下した。以上の結果から、頭頸部悪性腫瘍手術中に侵襲反応としてIL-6が著増するにも関わらず、組織損傷、血管損傷の程度は少なく、組織、血管損傷の手術中の凝固亢進への関与は大きくないものと考えられた。【目的】平成11年度の研究において,長時間頭頸部悪性腫瘍手術では,凝固亢進を示すprothrombinfragment 1+2(F1+2)の推移に手術侵襲を反映するインターロイキン6(IL-6)が強い相関性を示すことが明らかであったが,軟組織損傷に伴って増加すると予想されたtissue factor(TF),tissue factor pathwayinhibitor(TFPI),トロンボモジュリン(TM)の変動は明らかでなく,組織,血管損傷の関与は大きくないことが判明した。そこで平成12年度は,さらに組織型プラスミノゲンアクチベーター(tPA)とプラスミンα2プラスミンインヒビター複合体(PAP)を測定して,凝固活性の亢進の線溶活性への影響について検討した。【方法】対象は顕微鏡下遊離皮弁移植による即時再建術を含む悪性腫瘍手術とし,F1+2,IL-6,TM,TF,TFPI,PAP,tPAについて,麻酔開始時,頸部郭清術終了時,顕微鏡下手術終了時,麻酔終了時,術後1,2日(1POD,2POD)に測定した。【結果ならびに考察】F1+2とIL-6は手術経過に伴って増加し,麻酔終了時に最大となり,術後低下した。tPAの推移も同様であったが,TM,TF,TFPI,PAPは明らかな変動を示さなかった。この結果は,凝固亢進によるフィブリン産生に応じて,血管内皮細胞からtPAが放出されるが,プラスミノーゲン活性化インヒビタ-1(PAI-1)による抗線溶活性の亢進によってPAPの上昇が抑制されたものと考えられた,すなわち,長時間手術での凝固亢進の線溶活性におよぼす影響は,プラスミン活性を大きく亢進させるほど大きくはないが,tPA産生は凝固亢進状態に応じて変動していることが明らかであった。また,手術の血管侵襲は,血管内皮細胞に明らかな影響を及ぼすが,TMを遊離するほど大きいものではないと考えられた。
固体ホウ素コンバータを用いた超伝導中性子検出器による超高空間分解能イメージング

固体ホウ素10Bで中性子を吸収させ、核反応により生じるα線やリチウム核のエネルギーを熱に変換して超伝導転移端センサ(TES)で読み出す新しい超伝導中性子検出器の開発を進めた。プロトタイプとなるスズ放射線吸収体をIr-TESの上に搭載した素子において、イオン粒子のエネルギーの計測実証を行い、中性子核反応により生じるα線やリチウム各のエネルギーもTESで検出しうることを確かめた。そして10B中性子吸収コンバータブロックをイリジウム(TES)上に搭載した検出素子の作製に成功した。本年度は、中性子コンバータを搭載した超伝導転移端センサ検出素子の作成プロセスを確立した。本研究開始当初は、蒸着にて10B4Cを積膜することを検討していたが、使用予定であった蒸着装置の真空排気系に不具合が生じており、本年度はこの蒸着プロセスについては実施できなかったが、その替わりとして、バルクの10B4Cを少量入手できたので、この10B4Cの小塊を超伝導温度薄膜センサ上に搭載・固定する手法を開拓した。まず、窒化シリコン膜付き両面研磨Siウエハ基盤を300°Cに加熱し、スパッタリングにてイリジウム/金を(イリジウム層:100nm厚、金層:10nm厚)積膜した。これをフォトリソグラフィー及びリアクティブイオンエッチニングを用いて250μm角にパターンニングし、TESの心臓部である超伝導薄膜温度センサを作成した。次にニオブ電極をスパッタリングを用いて作成した後、イリジウム/金薄膜上に中性子コンバータ(吸収体)を搭載するための土台となる金バンプポストを作成した。そして、基盤裏面からヒドラジンを用い検出部下のSiを除去して、センサーが熱的に外部の系と弱く結合させるための窒化シリコンメンブレン構造を完成させた。最後にこの検出素子のイリジウム/金薄膜上の金パンプポスト上に10B4Cの小塊を搭載し、エポキシで固定して、試作検出素子を完成させた。本研究では、前年度までにイリジウム/金薄膜(イリジウム層:100nm厚、金層:10nm厚)から成る超伝導薄膜温度センサ上に金バンプポストを作成し、その上にバルクの10B4C製中性子コンバータを搭載し極少量エポキシで固定した検出素子の作成プロセスを開拓した。しかしながら、本年度春以降、超伝導薄膜温度センサを構成するイリジウムおよび金を製膜するプロセス装置に不具合が発生したためイリジウム/金薄膜の供給が困難となった。そのため、イリジウム/金薄膜の代替として、モリブデン/銅の薄膜を用いたセンサの開発を進めた。具体的には、シリコンウエハ上に窒化シリコン1ミクロン厚を積膜した基板上にスパッタリングでモリブデン/銅のバイレイヤが製膜された基板を導入し、それにフォトリソグラフィおよび化学エッチング処理を用いてパターニングして超伝導温度センサを作成した。そしてニオブ電極、および裏面のシリコンを除去して、窒化シリコンメンブレン上にモリブデン/銅センサが製膜された構造の検出素子を作成した。この素子を希釈冷凍機にて極低温にまで冷却して、その超伝導転移特性を評価したところ、100mK近傍で超伝導転移するという想定と大きく異なる800mK付近での超伝導転移を確認した。この原因について、モリブデン/銅薄膜の化学エッチング処理時に上層の銅膜がオーバーエッチングされてエッジ部のモリブデン層が露出して、その部分が800mKで超伝導転移してしまうことを突き止めた。ただし、この素子の常伝導抵抗値は極めて低く、イリジウム/金膜の10%以下の低抵抗であることがわかった。これは、熱センサとして熱伝導率が高いことを意味しており、中性子入射によるコンバータ内での核反応の熱検出において高い感度を有することが期待される。また、超伝導転移温度を低減させるため、モリブデン/銅膜のエッジ部に金層を上から製膜したバンク構造を持つ素子の開発を進め、その試作素子を完成させた。超伝導薄膜製膜装置の不具合により、素子開発に少なからず影響が出ている。しかしながらその代替としての素子開発を急いで進めており、その結果、これまで本研究者が適用してきたイリジウム/金膜より優れた熱伝導特性が期待される結果を得たことは、超伝導転移端センサの特性向上を図る上で重要な成果と考える。検出素子作成において前年度に生じた超伝導薄膜製膜装置の不具合の改善を進めた。その結果、検出素子の心臓部であるイリジウム/金薄膜の膜質が改善されたばかりか、極低圧アルゴン下での製膜も可能となり、以前よりも良質な膜が得られるようになった。まず薄膜の抵抗値、RRRが低減された。また下地の窒化シリコンメンブレンとの付着力も向上し、リフトオフ法によるパターンニングが可能となった。これにより従来のBCl3ガスを用いたRIE法によるパターニングと比べて、Ir/Au膜の膜厚を容易に厚くすることを可能になるため、検出素子の電気抵抗値の低減、すなわち超伝導温度センサ内における熱伝導率特性の向上が期待される。このIr/Au膜上に金バンプの台座を作成し、超伝導温度センサ部を完成させた。そして、この金バンプ上に10Bの中性子吸収体を搭載固定した検出素子を作成しているところである。なお、これと並行して、中性子が中性子コンバータで吸収され原子核反応によって生じる粒子の検出特性を精査するべく、加速器からのイオンをTESに照射して得られる入射信号の特性について評価した。

その結果、エネルギーが2MeV以上の粒子入射に対して、TESの温度上昇が大きく超伝導転移領域を飛び越え一時的に完全に常伝導状態に移行して入射応答パルスは先がつぶれた飽和波形を示すが、その飽和時間を検出することにより、入射粒子のエネルギーを高精度に特定できることを実証した。このような優れたエネルギー弁別特性をベースとして中性子吸収による粒子のエネルギーを精密に検出し、中性子/ガンマ線の正確な弁別を可能にするものと考えらえる。固体ホウ素10Bで中性子を吸収させ、核反応により生じるα線やリチウム核のエネルギーを熱に変換して超伝導転移端センサ(TES)で読み出す新しい超伝導中性子検出器の開発を進めた。プロトタイプとなるスズ放射線吸収体をIr-TESの上に搭載した素子において、イオン粒子のエネルギーの計測実証を行い、中性子核反応により生じるα線やリチウム各のエネルギーもTESで検出しうることを確かめた。そして10B中性子吸収コンバータブロックをイリジウム(TES)上に搭載した検出素子の作製に成功した。10B4Cの中性子コンバータを搭載した超伝導転移端センサの作成プロセスを確立することができ、本年度予定していた最も重要な研究開発項目について達成できたものと考える。本手法は、当初想定した蒸着により10B4Cの積層膜を得る手法とは異なるが、バルクの固体を用いるため、容易にコンバータ層を厚くすることができるため、中性子変換(吸収)効率に優れており、高い検出特性が期待される。ただし、現時点では、10B4Cのバルクの形状整形を行う手法については開発していないので、ピクセルアレイ化において、各ピクセルの検出特性をアレイ内で揃える(画一化)ことは困難である。10B4Cは、非常に高価な物質であり、試行的に形状整形のテストを何度も試みることは困難であるが、物理的に不可能な事ではないので、今後の作成プロセス実施において、10B4Cバルク試料のロスの無い取り扱いを心掛けつつ、各ピクセルに搭載する中性子コンバータの形を揃える手法についても暫時検討を進める。現在、超伝導薄膜製膜プロセス装置の修理を進めており、来年度前半には復帰することが予想される。装置復帰後は、イリジウム/金薄膜の検出素子開発も再開する予定であるが、今年度、代替として開発を進めたモリブデン/銅薄膜素子についても高い検出性能を実現させたい。なお、中性子コンバータの搭載工程については、すでに開発済みであり、100mK近傍で動作する超伝導薄膜検出素子が供給できれば、速やかに中性子検出が可能となる検出素子の完成、評価が実施できるものと考えている。放射線計測試作した検出素子の超伝導転移特性を評価すると共に、SQUIDアレイを用いた動作回路に組み込み、実際に検出素子の動作実証を進める。また、検出素子のアレイ化に向けた素子設計に取り掛かり、10B4Cバルク製中性子コンバータの整形術を確立し、ピクセルアレイ上に同じ形状・大きさの中性子コンバータを搭載するアレイ素子作製プロセスの確立を図る。さらに、中性子源を用いた試作素子の中性子検出特性評価も進める予定である。本研究における検出素子を作成するプロセス装置に不具合が生じ、イリジウム/金の薄膜供給が中断しているため、イリジウム/金超伝導薄膜センサの開発が遅れており、研究計画に変更が生じたため。
生理活性物質の実用的合成と活性増強

多様な生理活性を併せもつ天然生理活性物質(天然物)においては、ある活性が他の活性の副作用として働き、実用化に問題を生じる場合が少なくない。したがって、それらの活性発現機構を明らかにすることによって、活性を構造ユニット別に分離することができれば、副作用の低減のみならず望みの活性を増強できる可能性がある。それはナノレベル以下で精密に分子設計・合成することにより初めて成し遂げられる。本年度は、以下の4種の天然生理活性物質の全合成を達成した。1)Ca2+シグナル阻害活性を示すYCM1008Aの最初の全合成を、N-および0-付加環化反応を連続的に起こさせ立体選択的に基本骨格と末端のメチル基を構築する方法を開発することにより、想定される4つの異性体をすべて合成して達成すると共に絶対構造を決定した。さらに、この構造-活性相関研究の結果、末端のメチル基の有無と立体配置が活性に関係していることを見いだした。2)エンドセリン変換酵素阻害物質TMC-66の最初の全合成を、連続する七環式構造の効率的かつ立体選択的な構築法を新規の銅酸化剤による閉環反応を見いだして完成し、絶対配置も決定した。3)制がん活性を示す(+)-BE-52440Aの全合成を、既に全合成したnanaomycin類の鍵中間体から立体選択的な酸化反応と付加反応を開発することにより達成すると共に絶対構造も決定した。また、構造-活性相関研究の結果、二量体に相当する架橋構造をもつとnanaomycin類には認められない制がん活性を示すが抗菌活性を示さないことを明らかにした。4)抗アレルギー物質(-)-TMC-264の全合成を、位置選択的ハロゲン化、保護、環化およびキノールの構築法を開発することにより達成すると共に絶対配置を決定した。本研究は、まず、有用な天然生理活性物質の全合成を新しい合成法と戦略を展開して完成する。続いて、その手法を効果的に応用することによって種々の構造ユニットを合成し、構造-活性相関研究から活性発現機構を明らかにする。つぎに、特徴ある活性を構造ユニットごとに分離あるいは増強し、副作用の少ない新薬のリード化合物を創製し工業的合成法も開発することを目的とした。この過程において新しい活性の発見と展開も期待できる。研究対象物質は、多様な生理活性や絶対構造が未決定のために展開が遅れているが、新規医薬品としての開発が期待されている9種類の天然物であるが、今年度の所期の目標を達成した。1)抗菌活性とエストロゲン拮抗作用を有する非ステロイド系のナピラジオマイシン類の初の全合成を完成させて一般的合成法を確立した。2)抗菌活性、免疫抑制作用、骨吸収阻害活性を有するルミナシン類の初の全合成を完成して絶対構造を決定した。さらに、構造ユニットを合成し構造-活性相関研究により新しい活性を示す構造ユニットを見いだした。3)制がん作用と抗菌活性を示すコクレアマイシン類の初の全合成も完成した。4)養殖魚の敗血症に有効で抗菌活性を有するテトロデカマイシン類の全合成に必要な新規合成法を開発すると同時に構造ユニットの合成を行った。5)中枢神経に関与するGABAの拮抗物質であり、抗菌活性を示すゼノブレン類の全合成に必要な構造ユニットの合成を行った。6)制がん作用と抗HIV活性を示すエシュバイレノール類の初の全合成を完成させた。7)制がん作用と免疫抑制作用を有するリンホスチンの全合成研究と構造ユニットの合成を行った。8)制がん作用を有するBE-54238Bの全合成研究を既に完成したナナオマイシン類などのエナンチオジバージェント合成法を活用して行った。9)制がん作用を有するトリコスタチン類の全合成研究を行った。本研究は、まず有用な天然生理活性物質の全合成を独自の合成法と戦略を展開して完成する。続いてその手法を効果的に応用することによって種々の構造ユニットを合成し、構造-活性相関研究から活性発現機構を明らかにする。つぎに、特徴ある活性を構造ユニットごとに分離あるいは増強し、副作用の少ない新薬のリード化合物を創製し工業的合成法も開発することを目的とする。研究対象物質は、多様な生理活性や絶対構造が未決定のために展開が遅れているが、新規医薬品としての開発が期待されている下記の7種類の天然物である。合成研究の結果、それぞれの天然物について今年度の所期の目標を達成した。1)免疫抑制作用と制がん作用を示すlymphostinの最初の全合成を完成し、さらに構造-活性相関研究の結果、新たに制がん作用を有する構造ユニットを見いだした。2)制がん作用を有するBE-54238Bの最初の全合成を完成し、絶対構造を決定した。また、中間体のnanaomycin類縁体が強い抗真菌作用を示すことを見いだした。3)抗ウイルス作用とTPO受容体アゴニスト活性を示すxanthocillin X dimethyletherの最初の立体選択的全合成を完成し立体配置を確定した。また、構造-活性相関研究の結果、活性発現の最小ユニットを見いだした。4)制がん作用を有するtrichostatin類の最初の全合成を完成すると共にtrichostatin Aの絶対構造も決定した。5)結核菌に強い活性を示すtubelactomicin Aの全合成を完成した。6)養殖魚の病原菌に有効な活性を有するtetrodecamycinの最初の全合成を完成し絶対構造を確定した。

7)中枢神経に関与するGABAの拮抗物質であり、抗菌活性を示すxenovuleneの全合成に必要な構造ユニットの合成を行った多様な生理活性を併せもつ天然生理活性物質(天然物)においては、ある活性が他の活性の副作用として働き、実用化に問題を生じる場合が少なくない。したがって、それらの活性発現機構を明らかにすることによって、活性を構造ユニット別に分離することができれば、副作用の低減のみならず望みの活性を増強できる可能性がある。それはナノレベル以下で精密に分子設計・合成することにより初めて成し遂げられる。本年度は、以下の3種の天然生理活性物質の全合成を達成した。1)ヘリコバクター・ピロリ菌に著効を示すactilopyrone Aの全合成を、4つのセグメントから合成した安定な共役系をもつ前駆体の還元的非共役化を開発することによって完成した。2)5-リポキシゲナーゼ阻害活性を有するlagunamycinの全合成を、隔離された1個の不斉炭素の構築に、不斉ビニロガスアルドール反応を活用して完成し、同時に絶対構造も確定した。また、温度可変によるNMR測定を精密に行うことにより回転異性体の比率を初めて確定した。3)脊髄神経再生作用を有するvillaxanthoneの最初の全合成を完成させると同時に絶対構造を決定した。全合成は独自に開発した[4+2]付加環化反応(空気と2,6-di-t-butyl-4-methylphenolの存在下)を鍵として行った。また、昨年度全合成を完成しxanthocillin Xの種々の類縁体を合成して構造-活性相関研究を行い、造血幹細胞の増殖作用の活性発現中心に関して新知見を得た。多様な生理活性を併せもつ天然生理活性物質(天然物)においては、ある活性が他の活性の副作用として働き、実用化に問題を生じる場合が少なくない。本年度は、以下の4種の天然生理活性物質の全合成を達成した。1)Ca2+シグナル阻害活性を示すYCM1008Aの最初の全合成を、N-および0-付加環化反応を連続的に起こさせ立体選択的に基本骨格と末端のメチル基を構築する方法を開発することにより、想定される4つの異性体をすべて合成して達成すると共に絶対構造を決定した。さらに、この構造-活性相関研究の結果、末端のメチル基の有無と立体配置が活性に関係していることを見いだした。2)エンドセリン変換酵素阻害物質TMC-66の最初の全合成を、連続する七環式構造の効率的かつ立体選択的な構築法を新規の銅酸化剤による閉環反応を見いだして完成し、絶対配置も決定した。3)制がん活性を示す(+)-BE-52440Aの全合成を、既に全合成したnanaomycin類の鍵中間体から立体選択的な酸化反応と付加反応を開発することにより達成すると共に絶対構造も決定した。また、構造-活性相関研究の結果、二量体に相当する架橋構造をもつとnanaomycin類には認められない制がん活性を示すが抗菌活性を示さないことを明らかにした。
哺乳類生殖細胞におけるRNP顆粒の形成機構と機能

生殖細胞は配偶子へと一方向に分化する単能性の細胞であるが、潜在的に多能性を保持していると考えられている。その傍証として、マウス始原生殖細胞(PGC)が精細管内で初期胚様細胞へと転換して分化多能性の精巣性テラトーマを生じること、また、始原生殖細胞を特定の条件下で培養すると分化多能性のEG細胞を生じることなどが知られている。申請者は、RNA結合タンパク質Dead end1(DND1)を移動期のPGCで欠損させると分化多能性の精巣性テラトーマを発症することを見出している。そこで、本研究においては、DND1がPGCにおいて潜在的分化多能性を抑制する分子機構を明らかにすることを目指した。具体的には、DND1条件付き欠損PGCからEG細胞を樹立し、その樹立効率を正常なPGCからEG細胞を樹立する際の効率と比較した。手法として、Nanog遺伝子のプロモーターの下流でGFPを発現するトランスジーンをタモキシフェン誘導型DND1条件付き欠損マウスに導入することによってPGCをGFPで蛍光標識し、その蛍光を指標としてPGCをセルソーターで単離したのちにLIF, bFGF, SCFの3種サイトカインを加えて培養してEG細胞を樹立した。その結果、EG細胞の樹立効率はDND1を欠損した場合に優位に上昇することが明らかになり、生体内で精巣性テラトーマ発症の一部を培養系で再現することに成功した。今後は、この系を用いてDND1の結合タンパク質やRNAを同定し、より詳細な分子機構を明らかにする必要がある。27年度が最終年度であるため、記入しない。Dead endは脊椎動物間で保存されたRNA結合タンパク質であり、ゼブラフィッシュおいて生殖細胞の発生に必須であることが報告されている。マウスにおけるホモログ遺伝子Dead end1(Dnd1)は発生直後の始原生殖細胞に発現し、かつ、そのnull変異個体においては、移動期の始原生殖細胞が劇的に減少することが知られている。このことから、マウスDND1は移動期の始原生殖細胞の発生に重要であることが明らかになっている。しかしながら、生殖巣に到達した後の雄性分化におけるDND1の機能については不明であった。本研究において、申請者はまず、雄性始原生殖細胞におけるDND1を免疫学的手法で可視化したところ、RNP顆粒に局在することが明らかになった。そこで、DND1の条件付き欠損マウスを用いて始原生殖細胞が生殖巣に到達した後にDND1を欠損させたところ、このRNP顆粒はほぼ完全に消失した。DND1が制御するRNP顆粒形成機構を明らかにするために、DND1-3FLAGを発現するトランスジェニックマウスを利用して、FLAGタグを利用した免疫沈降によってDND1に結合するタンパク質とRNAの同定を行った。その結果、約20種類のDND1結合タンパク質の候補と、数百種類のDND1結合RNAを同定した。平成27年度においては、これらの因子とDND1との結合について、生化学的、細胞生物学的に解析し、生殖細胞に特異的なRNP顆粒形成機構を明らかにすることを目指す。DND1に結合するタンパク質を同定し、RNP顆粒を形成するメカニズムについて培養細胞を用いて解析する系を立ち上げた。また、これらの因子についてin vivoで解析するための強制発現と機能喪失のマウスも作成している。おおむね順調である。今後は引き続き培養細胞でRNP顆粒形成をアッセイする系を用いて、全てのDND1結合タンパク質候補について解析を行う。一方で、作製途上のマウスが成熟したら、in vivoにおけるRNP顆粒の状態を解析する。