hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ヒト網膜色素上皮細胞におけるサイトメガロウイルス潜伏感染の可能性の検討

サイトメガロウイルス網膜炎は、臓器移植や免疫不全患者、および後天性免疫不全症候群に罹患した患者等に発症し、近年増加傾向を示している。本研究は、ヒト網膜色素上皮細胞由来の樹立培養細胞であるK-1034細胞を用いて、サイトメガロウイルスの株間の違いによる感受性の違い、K-1034細胞に感染したサイトメガロウイルスに対するガンシクロビルの有効性、およびK-1034細胞にサイトメガロウイルスが潜伏感染しうる可能性について検討した。3種類のサイトメガロウイルス株のうち、AD169株がTowne株、Davis株に比べてK-1034細胞への感染力が最も低かった。K-1034細胞にサイトメガロウイルスAD169株を接種したところ、間接蛍光抗体法において、6時間後にはほとんど全ての細胞にサイトメガロウイルス前初期抗原が認められたが、サイトメガロウイルス後期抗原が発現している細胞は接種4日後で約5%であった。従って、サイトメガロウイルス増殖に対するK-1034細胞の許容性の低さは、接種されたウイルスがK-1034細胞に進入できないためではなく、進入した後、前初期抗原発現まで進んだウイルス増殖サイクルが前初期抗原発現以降の段階で停止しているものと考えられた。K-1034細胞は、HEL細胞よりもサイトメガロウイルス感染に対してガンシクロビルがより効果的であった。非常に低MOIのウイルスをK-1034細胞に接種したり、ウイルス接種K-1034細胞をガンシクロビル処理すること等により、4週間以上感染性ウイルスが検出されない潜伏感染様の状態を作製した。これらは、サイトメガロウイルス網膜炎の難治性の研究に際して、有効なモデル実験系として使用できることが期待される。(1).RPEのサイトメガロウイルスに対する感受性の検討RPEは、単純ヘルペスウイルスI型、II型および水痘帯状痘疹ウイルスに対してHELとほぼ同等の感受性を示したが、サイトメガロウイルスのAD169株に対してはHELとの比較において(RPEにおける感染価/HELにおける感染価)、約0.006、Davis株に対して約0.06と、1/1001/1000の非常に低い感受性を示した。(2).RPEのCMV感染におけるガンシクロビルの効果の検討RPEおよびHELにサイトメガロウイルス液を接種し、維持液にガンシクロビルを加えて、HCMV感染価の低下をTCID_<50>法により測定した。RPEはHELに比べてガンシクロビルの抗HCMV作用は10ug/ml濃度で約10倍、100ug/ml濃度で約29倍の効果があると考えられた。以上の結果より、RPEはHCMVに対して、HELと比べて約1/1001/1000の低い感受性しか示さず、さらにガンシクロビルの抗HCMV作用は、HELにおけるにおける効果と比べて、約1029倍の高い有効性を示した。しかし、臨床のAIDSのサイトメガロウイルス網膜炎は、他の合併症よりも高頻度に発症し、しかも治療に際してガンシクロビルの効果は一時的で容易に再発する。本研究を行うにあたって、サイトメガロウイルス網膜炎が難治性である理由として3つの仮説をたてたが、3番目の仮説であるRPEに潜伏したサイトメガロウイルスがガンシクロビルによる治療に免れて生き残り、薬剤投与中断時に再活性化する可能性が高くなったと考えている。

3種類のサイトメガロウイルス株のうち、AD169株がTowne株、Davis株に比べてK-1034細胞への感染力が最も低かった。K-1034細胞にサイトメガロウイルスAD169株を接種したところ、間接蛍光抗体法において、6時間後にはほとんど全ての細胞にサイトメガロウイルス前初期抗原が認められたが、サイトメガロウイルス後期抗原が発現している細胞は接種4日後で約5%であった。従って、サイトメガロウイルス増殖に対するK-1034細胞の許容性の低さは、接種されたウイルスがK-1034細胞に進入できないためではなく、進入した後、前初期抗原発現まで進んだウイルス増殖サイクルが前初期抗原発現以降の段階で停止しているものと考えられた。K-1034細胞は、HEL細胞よりもサイトメガロウイルス感染に対してガンシクロビルがより効果的であった。非常に低MOIのウイルスをK-1034細胞に接種したり、ウイルス接種K-1034細胞をガンシクロビル処理すること等により、4週間以上感染性ウイルスが検出されない潜伏感染様の状態を作製した。これらは、サイトメガロウイルス網膜炎の難治性の研究に際して、有効なモデル実験系として使用できることが期待される。
広域インターネット観測システムにおけるエージェント機能・安全性向上手法

近年、ソフトウェアの脆弱性を利用したワーム(ウィルス)による被害が増加している。これらの被害を防ぐには、早期に被害の兆候を把握し、対策を取ることが必要となる。この早期の兆候の把握には、広域に分散配置されたコンピュータにより、ネットワークトラフィックを解析することが重要である。そこで本課題では、我々がこれまでに提案を行ってきたPeer-to-Peerネットワーク(以下、P2P)とモバイルエージェント(自律的に複数のコンピュータを移動し、情報を収集するソフトウェア。以下、エージェント)の概念を融合した新しい概念による広域インターネット観測システムに対し、実用化に向けた問題点の解決をはかることを目的としている。2010年度は、大きく分けて、以下の2点について検討を行った。(1)モバイルエージェントの移動先決定方式:本システムにおいては、エージェントがP2Pネットワーク上を移動し、情報を収集するが、その際、適切なホストを選択し移動を行わなければ、必要な情報が得られないなど、非効率的になってしまう。これは、現在の手法では、各ホストが保持している情報に関する情報を隣接ホスト間のみで行っているためである。これに対し、エージェントが移動する際に、これまでに経由したホストからの情報を他のホストに伝播し、その情報をもとに移動先決定を行う手法を提案した。これにより各管理者が望む情報を効率的に発見・収集することが可能となる。(2)実応用として、SYN Flood攻撃の検知に対して本手法の適用を検討し、実際のネットワークログを用いた検知に関する検証実験を行った。これにより、本手法を用いることで、現実のネットワーク環境において、SYN Flood攻撃を現実的な観測ホスト数、巡回すべきホスト数で検知できることを明らかにした。2009年度は、大きく分けて、以下の2点について検討を行った。(1) P2Pの規模が大きくなると、本手法で目的とするネットワーク観測情報の収集が非効率的になる。これは、現在の手法では、各管理者が望む情報の得るために巡回すべきホストを発見するのが困難であることによる。これに対し、Skip Graphの概念をもとに、本手法における要件(範囲検索が可能であること)を満たすための手法を提案した。(2)実応用として、SYN Flood攻撃の検知に対して本手法の適用を検討し、検知に必要な観測ホスト数、エージェントが巡回すべきホスト数等の理論的検討、及びシミュレーションによる検証を行った。これにより、本手法を用いることで、SYN Flood攻撃を現実的な観測ホスト数、巡回すべきホスト数で検知できることを明らかにした。
魚類性決定過程を利用した内分泌撹乱物質のリスク評価

(研究計画)有性生殖を行なう生物種において個体の遺伝的な性は受精時に決まり、それが生殖腺の性を決め、生殖付属器官や二次性徴、さらに脳、行動などの表現型の性が決定されて性が確立すると言われている。内分泌撹乱物質などの汚染物質が環境問題として重要視されている昨今、魚類の雌化、あるいは奇形魚の殆どを占める骨形成異常について遺伝子、蛋白質レベルでの解析を行い、環境要因に敏感に応答する因子を用いたバイオセンサーを構築する事を本研究の目的とした。具体的な計画は、【1】性決定を制御する因子の序列化と探索、【2】性決定・確立に関与する遺伝子取得とマッピング、【3】骨形成過程に関与する遺伝子シグナル、細胞分化ステップの同定、【4】外的要因の受容体タンパク質を用いた環境バイオセンサーの開発。(研究経過および成果)性決定因子の序列化には至っていないが、ゼブラフィッシュ、メダカ初期胚における卵膜の可塑性をプロテアーゼ処理により向上させることに成功し、発生時における遺伝子発現プロファイリング、アポトーシス評価が可能になった。また、ヒトアポトーシス抑制遺伝子(bc1-2)を導入したトランスジェニックゼブラフィッシュが骨形成異常を起こす点も明らかにし、骨形成異常、性決定と内分泌撹乱物質の関係を調べる基礎を築くことができたと認識している。今後、特に発生段階における性決定・骨形成におけるアポトーシスの役割を調べ、内分泌撹乱物質の関連を明らかにすることは、上述の通り環境問題、発生・分化、再生医療を論ずる上でも重要である。
強誘電体セラミックスを利用した環境の温度変動からのエナジーハーベスト

分散型のセンサーシステムにおいて、その電源としてエナジーハーベストが注目されている。焦電効果を利用して環境の温度変動から電気エネルギーを取り出すエナジーハーベストについて検討した。焦電効果としては通常の線型の焦電効果に加えて、電界印加によるエリクソン熱力学サイクルを利用する非線型焦電効果も検討した。線型焦電効果では、キュリー点145°CのPZT系セラミックスで、温度変化5K/sにおいて、発生電力と発生電力面密度で5.2μWand1.66μW/cm2の発電特性を有することを見出した。また、Ba(Zr,Ti)O3セラミックスで室温付近で比較的大きな分極の温度変化を示すことを観測し、それにより非線型焦電特性を示すことを見出した。温度範囲30-125-C、電界印加0-20kV/cmの条件で58J/L/cycleのエネルギー回収を確認した。PLZTでは、同じ条件で、54.8J/L/cycleのエネルギー回収を確認した。自動車などの輸送機械や建造物に取り付けられ、それらの健全性や環境を長期間にわたって監視する分散型のスマートセンサーシステムが期待されている。こういったシステムに使われるセンサーはそれぞれが個別に電源を持つことが望まれている。この場合、寿命の問題がある化学電池に変わり、環境エネルギーから発電して必要なエネルギーを個別のセンサーごとに供給するエナジーハーベストが注目を集めている。環境からのエネルギー源には、振動、温度差、熱、空気や水の流れといったものがあるが、本研究では、強誘電体セラミックスを利用して、温度の時間的な変化を利用からエネルギーを取り出す方法を開発する。簡単なキャパシター構造でエネルギーを回収することが可能である。温度の時間的変化を利用する発電の動作原理としては、焦電効果と電気熱量効果(EC効果)がある。効率よくエネルギーを回収する強誘電体材料の探索、素子構造と回路の検討を行い、エナジーハーベスタとしての実用化を目指す。以下に具体的な実績を示す。(1)バルク材料を用いたエネルギー回収評価のシステム構築PZTバルク材料で作製されたキャパシターを用いて、実際に温度を周期的に変化させた負荷を与え、発生する電圧や電流を計測した。また、発生する電荷を全波整流回路とキャパシターで蓄積されることを確認した。より有効に電気エネルギーを回収するための回路やキャパシター素子を探索している。(2)強誘電体薄膜の最適化(対象材料:PZT、添加PZT)化学溶液法で作製したPZT薄膜に薄膜への添加物がエネルギー回収の可能性に適したものを探索した。リラクサと呼ばれる成分を添加することにより、PZTよりも電気熱量効果の大きな薄膜が得られた。本研究では、焦電効果を利用したエナジーハーベスティングについて検討を行った。ヒーター加熱と水冷による温度可変試料台を設置し、温度変化に伴う焦電効果たよる出力電圧の測定系を構築した。これにより、PZTやBaTiO_3などのセラミックスや圧電高分子PVDFの焦電出力特性を測定した。リラクサー成分の添加によりキュリー点を145°Cまでに下げたPZT系セラミックスで温度変化5K/sにおいて、発生電力と発生電力面密度で4.4μW and 1.4μW/cm^2の発電特性を有することを見出した。この結果は従来測定結果として報告されているものと比べて優れている。また、非線型の焦電効果を利用した熱エネルギーのハーベスティングについても検討を行った。温度を変化時の強誘電体試料の分極特性の測定系を構築した。低温での電界印加と高温での電界除去により、強誘電体中に蓄えられる電気エネルギーの測定を行った。キュリー点300°CのPZT系セラミックスで25から145°Cの温度変化、印加電界30kV/cmにおいて、40J/L/cycleのエネルギーが取り出せることを見出した。これについては、その他の報告に比べて、現状、それほど大きなものとはいえないが、測定条件、試料の特性向上などにより、さらに取り出せるエネルギーの向上は見込める。また、焦電効果と密接な関係があるPZTセラミックスやPVDFの電気熱量効果についても検討を行った。さらに、スパークプラズマ焼結法によるBa(Zr,Ti)O_3セラミックスの特性向上にも取り組み、通常焼結より優れた圧電特性を有するセラミックスの作製に成功した。電気熱量効果また物理的にその逆効果である焦電効果に関して研究を行った。

これまで、PZT薄膜にリラクサ成分であるPMN-PNNを添加することで薄膜作製条件を変化させることなく、誘電分極の温度変化が大きくなることを示し、薄膜の電気熱量効果を改善させうる見通しを発表した。また、非鉛強誘電体化合物ではBaTiO3セラミックスにZrを加えたBa(Zr,Ti)O3セラミックスで室温付近で比較的大きな分極の温度変化を示すことを観測し、それにより非線型焦電特性を示すことを見出した。温度範囲25-125 ̊C、電界印加0-20kV/cmの条件で58J/L/cycleのエネルギー回収を確認した。これは非鉛の無機強誘電体化合物としては大きな値といえ、材料の選択範囲を広げる結果である。振動エネルギーハーベスティングでは、非鉛強誘電体BaTiO3セラミックスにMnを添加することで、相対変形0.8mm、振動数80 Hzを45秒間与えることにより、圧電効果により、432 μJのエネルギーの回収を確認した。これは非鉛の無機強誘電体化合物としては大きな値といえ、エネルギーハーベスティングに用いる材料の選択範囲を広げる結果である。電気熱量効果に関しても検討している。それらに加え、BaTiO3、Ba(Zr,Ti)O3セラミックスの特性向上に関してSPS(スパークプラズマ焼結)を適応し、その圧電特性が粒径により制御可能なことを示した。それに加えて、HIP(熱間等方圧加圧法)をBaTiO3セラミックスの特性向上を検討しており、SPSで得られたセラミックスより優れた圧電特性を有することを見出している。ほぼ、計画通りに進展している。測定系はほぼ整備されたので、今後、データ取得とその解析を進める。24年度が最終年度であるため、記入しない。データ取得とその解析を進めるともに積極的に成果を公表し、その中で議論を深めていく。測定条件はあまり標準化されていないが、他の研究機関とも協議を進め、できるだけ共有性の高いデータ公表に努める。特性の優れていないため、エナジーハーベスティングの特性が優れない試料は他の研究機関との共同により、高品質の試料を使用するようにする。
肝炎・肝硬変・肝癌における免疫担当細胞のmicroRNAomeによる病態生理解明

申請者は研究計画に従いmiRNAのcloningを施行した。特にHBV陽性Hepatocellular carcinoma(HCC)症例における肝癌とその周囲の肝組織よりのmiRNA sequencingとその発現頻度により臨床的患者の推移が予測できるかに着目し実験を始めた。clustering解析結果により、HCCと周囲肝組織におけるプロファイルにより多くのmiRNAの発現に統計的異差を認めており、特に肝組織に豊富に発現しているmiR-21のHCCにおける発現低下とapoptosisに関連しているmiR-21のHCCにおける発現増大は多くの症例にも認められており、疾患特異的変化の可能性が高く、研究の進行により病態生理の解明や新たな治療法の確立に至る可能性があると考えられる。これらの肝癌組織特異的miRNAを臨床統計学的手法を用いて解析したところmiR-21が有意に肝癌外科手術後の再発率と強く相関することを見出した。また、454sequencerを用いた大量cloningにおいて肝癌、非癌部よりそれぞれ30万以上のmiRNAを同定した。得られた結果のうち、新規miRNAの可能性があると考えられるものを選定しそのpre-miRNAの構造をコンピューター予測した。その結果約250種類の新規miRNAを同定した。また、既存のmiRNAに関してもpre-miRNAの反対側にも多くのmiRNAがcodeされていることが見出した。新規のmiRNAの候補の内特に可能性の高いものをバイオインフォマテックスを用いて10個選択し、それらの発現を別の手法(PCRを用いた)にて再確認することで、新規miRNAを同定するにいたった。また、これらの機能解析を実施中である。特にHBV陽性Hepatocellular carcinoma(HCC)症例(18例)における肝癌とその周囲の肝組織よりのmiRNA cloningとそのディファレンシャル解析を施行している。1症例における1000以上のcloningによる解析結果(110種類のmiRNAが検出された)で、発現頻度をclustering解析結果により、HCCと周囲肝組織における発現プロファイルに統計学的異差を認めており、特に肝組織に豊富に発現しいているmiRNA-21のHCCにおける発現低下とapoptosisに関連しているmiRNA-21のHCCにおける発現増大は多くの症例にも認められており、疾患特異的変化の可能性が高く、研究の進行により病態生理の解明や新たな治療法の確立に至る可能性があると考えている。これらの肝癌組織特異的miRNAを臨床統計学的手法を用いて解析したところmiR21が有意に肝癌外科手術後の再発率と相関することを見出した。得られた結果の内、新規miRNAの可能性があると考えられるものを選定しそのpre-miRNAの構造をコンピューター予測した。また、既存のmiRNAに関してもpre-miRNAの反対側にも多くのmiRNAがcodeされていることを見出した。これらの実験結果をまとめ現在論文投稿中である。今年度は癌細胞の転移の促進や悪性度と関連しているmiRNAの機能試験を開始した。最近癌の転移や悪性度と関連があるとされる上皮間葉転換(EMT)という現象にmiRNA200familyが強く関与するとする報告がある。まず、EMTを惹起する物質としてSH3ドメインをもった小分子(sprr2A)がこれまでの研究で判明しているため、それを用いた。用いた細胞株は胆管癌細胞3種を選んだ。このたんぱく質を発現するベクターを遺伝子導入し安定に発現する株を樹立した。蛋白質レベルの検討では多くのキナーゼ蛋白がEMT株で過剰なリン酸化を起こしており、また染色による検討でも細胞内でのDistributionに変化をきたしている。これらのキナーゼ蛋白をノックダウンすると、有意に細胞の増殖などの生理機能に変化がみられる。SH3ドメインのbinding arrayや先のEMT発現株のDNA arrayの結果よりすべての細胞株でWnt signalやIntegrin signalの変化が認められ、また、いくつかのキナーゼ蛋白の活性が有意に変動している。つまり、SH3ドメインがmiRNAの発現変化を惹起する機構が存在するとすれば、これらのキナーゼ蛋白の活性の変化によるシグナルの異常がmiRNAのTranscriptionへ関与していることが予想される。

また、既存のmiRNAに関してもpre-miRNAの反対側にも多くのmiRNAがcodeされていることが見出した。新規のmiRNAの候補の内特に可能性の高いものをバイオインフォマテックスを用いて10個選択し、それらの発現を別の手法(PCRを用いた)にて再確認することで、新規miRNAを同定するにいたった。また、これらの機能解析を実施中である。
がんウイルスが独自にコードする転写開始前複合体のウイルス生存戦略における意義

現在まで,ウイルス後期遺伝子発現を司っているウイルス性開始前複合体の構成因子の一つであるORF66の機能性領域の同定に取り組んできた.具体的には,他のウイルス性開始前複合体構成因子であるORF34と会合する領域の絞り込み,重要アミノ酸の同定を進めてきた.約60アミノ酸ごとを欠損させたORF66欠失変異体発現プラスミドを7種構築しPull-down法により評価したところ,ORF66のC末端領域が重要であることが示唆された.一方で,これらの欠失変異体を,Complimentation assay(欠損ウイルス産生細胞株への発現プラスミド導入によるウイルス産生量復帰試験)に供したところ,産生量の回復は認められなかった.このことは,ORF66が様々な領域をもちいて複合体中で機能していることが示唆された.ORF66のC末端領域中で,ヘルペスウイルスホモログタンパク質間で完全保存されているアミノ酸残基について,2-4残基程度のブロックごとにアラニン置換した変異体を9種構築し,同様に評価したところ,計5種のORF66アラニン置換変異体で結合能を喪失した.興味深いことに,これら計5種の置換体のうち3種について,C-X-X-Cモチーフが存在していた.このモチーフは,DNAやタンパク質などとの結合に関わるZinc-fingerドメインに存在することが知られている.さらに,1残基ごとのアラニン置換変異体解析により,それぞれのシステインが重要あることを確認している.以上のことから,ORF66は亜鉛を分子内に補足して機能構造を形成している可能性が示された.また,ブロックアラニン置換体について,Complimentation assayで評価したところ,ORF34との結合能を喪失した変異体ではいずれも回復が観察されなかった.一方で,結合する変異体の一部でも回復しなかったことから,ORF66のC末端領域には,ORF34だけではなく他の因子も会合し機能することが示唆された.本申請研究では,その他計画している課題として「“ハイブリッド複合体"であるvPICの全体像の解明」および「転写開始領域配列(TATTモチーフ)置換ウイルスによるvPICの生理的意義の解明」があり,これらにも取り組むことを予定していた.しかしながら,要の研究材料となる,タグが付加されたウイルス性開始前複合体構成因子をコードする改変ウイルス,ならびに後期遺伝子プロモータ領域中のTATT-boxをTATA-boxに置換した改変ウイルスの作出が,現時点で難航している.そのため,ウイルス性開始前複合体構成因子に対する抗体を作製するなどの代替案について現在検討をすすめている.前述のとおり,ORF66の機能的ドメインや構造に関する解析は順調にしており,現在原著論文として投稿準備中である.一方で,宿主因子を含めた複合体全体の構成因子の同定に関しては,進行が遅れている.そのため,付加するタグの変更や,ウイルス性開始前複合体構成因子の過剰発現系,さらには抗ウイルス因子抗体の使用などの代替案とも並行させて,研究展開する予定である.TATT-box置換改変ウイルスのBACクローン作出に関しては,改変標的とするTATT-boxを複数選択するなどして対応していきたい.現在まで,ウイルス後期遺伝子発現を司っているウイルス性開始前複合体の構成因子の一つであるORF66の機能性領域の同定に取り組んできた.具体的には,他のウイルス性開始前複合体構成因子であるORF34と会合する領域の絞り込み,重要アミノ酸の同定を進めてきた.約60アミノ酸ごとを欠損させたORF66欠失変異体発現プラスミドを7種構築しPull-down法により評価したところ,ORF66のC末端領域が重要であることが示唆された.一方で,これらの欠失変異体を,Complimentation assay(欠損ウイルス産生細胞株への発現プラスミド導入によるウイルス産生量復帰試験)に供したところ,産生量の回復は認められなかった.このことは,ORF66が様々な領域をもちいて複合体中で機能していることが示唆された.ORF66のC末端領域中で,ヘルペスウイルスホモログタンパク質間で完全保存されているアミノ酸残基について,2-4残基程度のブロックごとにアラニン置換した変異体を9種構築し,同様に評価したところ,計5種のORF66アラニン置換変異体で結合能を喪失した.興味深いことに,これら計5種の置換体のうち3種について,C-X-X-Cモチーフが存在していた.このモチーフは,DNAやタンパク質などとの結合に関わるZinc-fingerドメインに存在することが知られている.さらに,1残基ごとのアラニン置換変異体解析により,それぞれのシステインが重要あることを確認している.以上のことから,ORF66は亜鉛を分子内に補足して機能構造を形成している可能性が示された.また,ブロックアラニン置換体について,Complimentation assayで評価したところ,ORF34との結合能を喪失した変異体ではいずれも回復が観察されなかった.一方で,結合する変異体の一部でも回復しなかったことから,ORF66のC末端領域には,ORF34だけではなく他の因子も会合し機能することが示唆された.本申請研究では,その他計画している課題として「“ハイブリッド複合体"であるvPICの全体像の解明」および「転写開始領域配列(TATTモチーフ)置換ウイルスによるvPICの生理的意義の解明」があり,これらにも取り組むことを予定していた.しかしながら,要の研究材料となる,タグが付加されたウイルス性開始前複合体構成因子をコードする改変ウイルス,ならびに後期遺伝子プロモータ領域中のTATT-boxをTATA-boxに置換した改変ウイルスの作出が,現時点で難航している.

そのため,ウイルス性開始前複合体構成因子に対する抗体を作製するなどの代替案について現在検討をすすめている.前述のとおり,ORF66の機能的ドメインや構造に関する解析は順調にしており,現在原著論文として投稿準備中である.一方で,宿主因子を含めた複合体全体の構成因子の同定に関しては,進行が遅れている.そのため,付加するタグの変更や,ウイルス性開始前複合体構成因子の過剰発現系,さらには抗ウイルス因子抗体の使用などの代替案とも並行させて,研究展開する予定である.TATT-box置換改変ウイルスのBACクローン作出に関しては,改変標的とするTATT-boxを複数選択するなどして対応していきたい.旅費やその他費用に関して,経費額が予定額より下回った.旅費に関しては,参加した国際学会の旅費について,申請者の所属施設より支援を受けたためである.残額については少額であるため,次年度以降の物品費(試薬購入)などに充当する.
イギリス・ロマン主義文学におけるダンテの意義とコスモポリタニズム

本研究では、ダンテの『神曲』を受容するという形でロマン派第二世代の詩人たちによって表明された政治的美学的改革とコスモポリタニズムの精神性とを明らかにした。具体的には、『神曲』は、ロマン派詩人の叙事詩創作に大きな影響をもたらし、当時の叙事詩に要請された伝統的な様式を超える、革新的、近代的なスタイルの範となったことを呈示した。また、ダンテ受容と軌を一にして、ロマン派の詩人たちが唱えた新しい「ヨーロッパ」文学とは、『神曲』に内在する普遍性と個との有機的調和によって生み出される、コスモポリタン的知の循環と革新性であったことを明らかにした。今年度の研究においては、19世紀初頭にイギリスで受容されたダンテの中心的作品は『神曲』であり、特にロマン派の詩人による叙事詩の創作に大きな影響をもたらした点に焦点をあて、叙事詩としての『神曲』の意義について考察した。当時、叙事詩に要請された美学的趣味は、フランス的新古典主義の主潮を汲む節度と抑制であった。ナショナリズムの意識が顕著化した時代性を反映するように、イギリスの文学的遺産であるジョン・ミルトンの『失楽園』がその範とみなされ、『失楽園』の抑制された崇高なイメージとスタイルが伝統的な規範として信奉された。そうした時代背景にあって、ミルトンと双璧をなす作品として、イタリアのダンテの『神曲』がロマン派の第二世代の詩人たちの叙事詩創作に大きな影響を与えたことの意義について考察した。具体的には、ジョン・キーツの叙事詩『ハイペリオン』の創作が、イギリスの文学的伝統に名を連ねることよりも、当時の叙事詩に求められた伝統的規範を逸脱する、自由主義的な詩作を目指すことであったことを明らかにした。キーツの意図した自由主義的詩風は、ミルトンの『神曲』に内包された抑制されたスタイルを拠り所とする伝統的趣味によってもたらされたのではなく、過剰ともいえる抒情的なミルトン的崇高さによってもたらされたことを論じた。またさらに、その抒情的なミルトン的崇高さは、ダンテの『神曲』と通底するスタイルであったことを考察し、ミルトンとダンテを詩作の淵源として生み出されたキーツの自由主義的叙事詩は、イギリスの文学的伝統とイタリアの文学遺産との融合によって生み出されたコスモポリタンの精神性に基づいていたという結論に至った。前年度までの研究において、イギリス・ロマン派の詩人たちは、ダンテの『神曲』の詩的イメージにおける視覚的直截性や、ミルトンの叙事詩と通底する抒情的崇高に、イギリスの文学的遺産を揺るがす革新性を見い出したことを明らかにしてきた。今年度の研究においては、ダンテの革新性についてさらに論を進め、イギリスにおける19世紀初頭のダンテの受容と軌を一にして、ロマン派の詩人たちが新しい「ヨーロッパ」文学の創出を唱えたことに着目し、ダンテを通して、イギリス・ロマン派の詩人たちが希求した新しい「ヨーロッパ」文学像の意義と革新性を明らかにした。特にイギリス・ロマン派第二世代の詩人たちは、ダンテの『神曲』に顕著である、感情を吐露する表現やイメージに詩人の主体性の優位を見い出し、そこに詩の近代性を認識した。そして、感情という個や特殊性に属する詩的ヴィジョンが、普遍性をも獲得しているというダンテの両義的な詩的特徴に、個と全体との有機的調和を見出した。その調和は、当時の政治的文脈においては、ヨーロッパ諸国間の独立性と統一性とを両立させるための新しい「ヨーロッパ」像を呈示した。さらに、ダンテの詩的調和は、一人の詩人の詩的ヴィジョンが国境を越えてヨーロッパのヴィジョンとして流動し、知の循環を生み出すというダイナミズムと、新しい「ヨーロッパ」文学像を内包していた。すなわち、ダンテの『神曲』の受容は、イギリス・ロマン派第二世代の詩人たちにとって、偏狭なナショナリズムに異を唱えるための、国家の枠を超えたコスモポリタン的知の循環と革新性をもたらす契機を担っていたことを明らかにした。今年度の研究においては、キーツ、ハントらのコックニー詩派と称されたロマン主義第二世代の詩人たちの詩作において、ダンテの『神曲』がどのような影響を与え、ダンテが担ったイタリア文化がどのような意義を持っていたかについて明らかにした。具体的には次の2つの観点からのアプローチを行った。まず1点目は、ダンテの『神曲』地獄篇のフランテェスカとパオロの愛のエピソードがキーツやハントらによってどのように改作され、ダンテがイギリス文化へどのように包摂されたかについて考察した。次に、キーツの叙事詩『ハイペリオン』が、イギリスの文学遺産としてのミルトンの『失楽園』ではなく、ダンテの『神曲』を範とし、近代的文学の創出を模索した可能性について考察を行った。

まず、一点目の研究においては、ダンテの『神曲』の翻訳が19世紀初頭のイギリスにおいて流行した歴史的経緯を概観し,ダンテを受容したロマン主義時代の美学的主潮を呈示した。特に、『神曲』の地獄篇の愛のエピソードを改作することによってキーツらが目指したことは,偏狭なナショナリズムに異を唱えた、イギリス詩の改革であったことを明らかにした。さらに、当時のヨーロッパにおいてイタリアが専制政治への抵抗を象徴する国となった際,ダンテもまたロマン派詩人の自由主義思想を代弁する詩人とみなされたことを明らかにした。二点目の研究においては、キーツが『ハイペリオン』においてミルトンの『失楽園』を叙事詩のスタイルとして援用しながらも、自身の初期の詩作において顕著であった視覚中心主義の描写を敢えて用いて叙事詩を創作した背景には、当時の叙事詩に要請された伝統的様式を超える、革新的、近代的な詩のスタイルを希求するというキーツの実験的試みが存在したことを明らかにした。そしてその創作的試みのための範となった詩作スタイルがダンテの『神曲』の視覚的イメージであったことを呈示した。今年度は、保守反動の動きを強めたイギリスにおいて、ロマン派の第二世代の詩人たちが叙事詩を創作することは、自国のナショナリズムを唱えることではなく、イギリスとイタリアとの文学的文化的融合というコスモポリタニズムにより新しい叙事詩を生み出すことであったことを明らかにした。そして、そのためにダンテの『神曲』が重要な役割を果たしたことを考察し、研究目的であったダンテの『神曲』とコスモポリタニズムの精神性を明らかにするという目標をおおむね達成した。また、この成果を国際学会で口頭発表し、専門誌において論文として発表したことにより、研究はおおむね順調に進展しているといえる。今年度は、研究の目的であった、19世紀初頭のイギリスにおけるダンテの再評価を通してみたイギリスロマン主義時代の美学的主潮を明らかにし、その成果の発表は、二つの国際学会にての口頭発表と、論文(国際的ジャーナル)と図書の刊行とによって達成した。特に国際学会で発表した二つの英語の論文については、国際学会に参加したロマン主義研究を主導する多くの海外の研究者らと議論し、指導を仰ぐ機会を得、今後研究を発展させるための重要な指針を見出すことができた。従って、今年度研究の目的とした研究内容の達成とその成果の国際学会での発表の実施という点において、当初の研究計画を上回る進捗状況となっている。研究期間の最終年度にあたる平成25年度においては、これまでに国際学会で発表した3本の英語論文をさらに発展させ、ヨーロッパ近代文学の祖と謳われたダンテの『神曲』の近代性に着目することによって、イギリス・ロマン派第二世代の詩人達によって表明されたコスモポリタニズムの精神性をより具体的に明らかにする予定である。その研究の成果は、国内外の雑誌にて論文を発表する予定である。今後の研究の推進方策については、平成23年度において国際学会で発表した英語論文の加筆・修正を、学会での議論で得た新たな知見を基に行い、国内外の学会誌での論文の刊行として発表する予定にしている。またさらに、ダンテを含むイタリア文学が、当時のロマン主義詩人たちが使命として抱いた近代文学の創出と、イギリスの美学的政治的改革においてどのような意義を担っていたかについて考察し、ダンテとイギリスロマン主義文学との関係についての研究を押し進める予定としている。その研究の成果は平成24年度に実施される国際学会で発表することが予定されており、その成果を学会での口頭発表によって公表する。
哺乳動物中枢神経系の発生と分化における転写制御因子の生理機能

ヒトを含む哺乳動物の脳は、発生過程で生み出される1万種類を越える神経細胞、グリア細胞より構成されている。最近になって、これら多様な脳細胞は多能性神経幹細胞とよばれる共通の前駆細胞より発生すると考えられるようになってきた。しかしながら、この神経幹細胞の分化の分子メカニズムは未だほとんど明らかになっていない。我々は最近、不死化細胞株を用いて神経幹細胞が分化する過程を試験管内で再構成することに成功している。本研究ではこの細胞株を用いて、幹細胞から神経細胞、グリア細胞が発生する際に機能すると考えられる一群の転写制御因子について、その発現制御ならびに機能を解析した。特に本年度は、発生期初期の脳において特異的に発現するヘリックス-ループ-ヘリックス型転写因子Mash-1、およびホメオドメインを有するProx-1に着目した研究をおこなった。その結果、Mash-1は未分化な神経幹細胞が分化の経路にコミットした最も初期の段階で一過的に発現し、さらにこのコミットメントの誘導そのものに重要な役割を果たす遺伝子であることが明らかになった。Mash-1の発現によって幹細胞マーカーであるnestinの発現は消失し、さらにProx-1の発現が誘導されるものの、細胞は未だ多分化能を保持していた。従って、幹細胞からの神経細胞、グリア細胞の分化は、様々な中間過程の細胞を経て起こる現象であり、また特定の遺伝子が一過的に発現することによって各過程が特異的に制御されていることが明らかになった。
アスパラギン結合型動物糖タンパク質糖鎖の新しい代謝機構の発見、実証、意義づけ

糖タンパク質は、多細胞生物の営みにとって重要な生体物質の一つである。糖タンパク質の糖鎖の機能を分子レベルで解明するためには、生合成の研究と並んで、代謝の研究が重要であるにも拘らず不充分である。本研究は、魚卵および魚類初期胚に、局在性と機能の全く異なる糖タンパク質に由来すると思われる糖タンパク質糖鎖が、遊離状態で存在する現象を見出したことに端を発する。これらの遊離糖鎖の構造は、非還元末端部分も、還元末端(ペプチドとの結合部位)もアスパラギン結合型糖鎖として完全なものであることから、遊離糖鎖が単に糖タンパク質の異化産物ではなく、糖タンパク質の機能との関連で脱離したものであることが推測された。また、糖鎖はペプチドとの結合の根元から切断された構造を持つことから、脱離には従来動物細胞においては報告例のないペプチド:N-グリカナーゼ(PNGase)が関与することが推論された。これらの推論は本研究によって証明され、糖鎖生物学および初期発生細胞生物学分野において重要な、下記の新しい発見がなされた。(i)動物細胞における最初の例として、ペプチド:N-グリカナーゼ(PNGase)の存在が魚卵で証明された。メダカ胚から、酸性およびアルカリ性PNGaseを単離し、部分精製した。(ii)魚類未受精卵に蓄積される遊離糖鎖の起源がホスビチンであることを、糖鎖の構造解析によって証明した。(iii)メダカ胚の胞胚期から嚢胚期にかけて、表層胞糖タンパク質(hyosophorin)の糖鎖が脱離する現象を見出した。hyosophorinの機能は未解明であるが、この時期に糖鎖が脱離し活性ペプチドが生成することが推測された。魚卵の系で観察、証明された事象から、PNGaseは動物細胞一般に存在する酵素であり、この酵素によって解媒される糖鎖脱離は、細胞活動の制御機構として存在するタンパク質の再修飾反応であると推論された。本研究は、数種魚卵に糖タンパク質由来のアスパラギン結合型糖鎖が遊離状態で多量に蓄積されているという本研究者の発見に端を発する。動物細胞においてこのような現象は従来知られておらず、この現象の解明によって、糖タンパク質糖鎖の機能や代謝経路についての新しい知見が得られることが期待される。本年度に下記の実績を挙げた。(1)遊離糖タンパク質糖鎖が多量に蓄積されているアユおよびウグイ未受精卵について、それぞれの遊離糖鎖と同一構造の糖鎖をもつ糖タンパク質を検索し、ホスビチンの一分子種であるリン酸化糖ペプチドの糖鎖が遊離糖鎖と同一構造をもつことを明らかにした.ホスビチンはビテロジェニンのプロセシングで形成されることから、遊離糖鎖はビテロジェニン由来であり、糖鎖の結合と遊離は卵細胞によるビテロジェニンの受容,輸送そして卵黄形成のためのタンパク質部分分解の過程で意義をもつ機構であることが推定された。(2)糖タンパク質から糖鎖が遊離する反応を触媒する酵素(PNGase)は植物の種子や細菌由来のものが知られているが、動物細胞に存在することを示した報告は無い。魚卵における糖タンパク質糖鎖の遊離には、PNGaseが関与していることが推定される。この酵素の存在が証明されれば、動物細胞に見出された初めての例となるので重要である。

この目的に適した実験系として、実験室で飼育・採卵が可能なメダカ卵を検討したところ、メダカ卵においても、ホスビチンの糖鎖と同一構造の遊離糖鎖が蓄積されていることが見出された。(3)PNGase活性の検出に用い得る感度と特異性の高いアッセイ法の確立を試みた。概要は、糖鎖遊離前後で分子の大きさが著しく異るような糖ペプチドを調製し、そのN末端を放射標識したものを基質に用い,反応後反応物から生成物を分離するものである。本研究者は、ある種の魚卵に糖タンパク質由来のNーグリコシド型糖鎖が遊離状態で蓄積されていることを見出した。動物細胞におけるこのような現象は従来未知であり、この現象の解明によって糖タンパク質糖鎖の存在意義、機能および代謝経路についての新知見が得られることが期待される。初年度の研究で、アユおよびウグイの卵形成期に蓄積される遊離糖鎖が、同種魚卵のホスビチンの一分子種であるリン酸化糖タンパク質の糖鎖と同一構造をもつことで明らかにし、遊離糖鎖がビテロジェニン由来であり、糖鎖の結合と遊離は卵細胞によるビテロジェニンの受容、細胞内輸送および卵黄形成のための限定分解の過程で意義をもつものであることを推定し得た。本年度は、上記推定に基き、糖鎖遊離に関与する酵素の存在を証明すること、糖鎖遊離の起る時期を特定することを目標とし、実験室で飼育・産卵が制御できるメダカを実験動物として以下の結果が得られた。(1)メダカ卵においても卵形成期に蓄積されるビテロジェニン由来の、そして受精後のメダカ胚には表層胞局在糖タンパク質由来の遊離Nーグリコシド型糖鎖が存在することを、単離精製した糖鎖の構造解析から明らかにした。(2)更に、糖タンパク質糖鎖の遊離に関与する酵素ペプチド:Nーグリコシダ-ゼ(PNGase)活性の存在を証明し、部分精製酵素を得た。メダカ胚より単離したPNGaseはフェツイン由来糖ペプチドおよびメダカ表層胞由来糖タンパク質のNーグリコシド鎖を、つけ根から遊離させ、その際糖結合AsnをAspに変換させることを反応産物の構造解析から明らかにした。このような反応を触媒するPNGaseは、従来バクテリヤや植物種子に見出されているが、動物細胞においては本研究による発見が初めての報告である。本酵素の生理的役割すなわち、糖タンパク質糖鎖の生成ー離脱機構の普遍的存在の証明とその意義の解明を目指したい。(1)メダカ胚酸性PNGase(ペプチド:N-グリカナーゼ)の同定,精製および性質。本酵素は至適pHが3.7であり,分子量は150kであった。卵巣および胚体形成期以降には活性が検出されるが,4-cellのう胚初期には活性が認められなかった。本酵素は,メダカ卵より単離したホスビチン(グリコホスホプロティン)をよい基質とし,その糖鎖を切り出した。従って本酵素は未受精卵に蓄積されるホスビチン糖鎖の遊離(前年度までに明らかにした)に実際に関与する酵素であり,卵黄タンパク質のプロセシングや細胞内輸送(卵黄形成)に役割を果たしていると思われる。(2)メダカ胚アルカリ性PNGaseの同定と性質。胞胚期のメダカ胚から胚盤を単離し,その抽出液に至適pH79.5のアルカリ性PNGaseを同定した。本酵素活性は,胞胚期に活性上昇が認められ,胞胚後期で最大値に達した。本酵素は,表層胞由来の糖タンパク質L-hyosophorinに作用し,その糖鎖を遊離させた。メダカ胚において,L-hyosophorinの糖鎖の脱離は,受精後からのう胚期にかけて起こることが,先年度までに明らかにされているが,この時期には(1)の酸性PNGase
白色LED用Mn4+付活狭帯域赤色蛍光体の量子材料設計

多次元多重項エネルギーダイヤグラム作成用のデータを効率的に計算するための自動計算システムを開発し、Mn4+賦活新規酸化物赤色蛍光体の開発において極めて有用な設計指針を提供する多くの多次元ダイアグラムを作製することに成功した。また、α-Al2O3中、MgO中および、Li2TiO3中のd3イオン(V2+, Cr3+, Mn4+)について、CASTEPを用いた第一原理計算に基づく構造最適化を行うことにより、格子緩和による構造変化および、それらが多重項エネルギー準位に与える影響を定量的に評価することができた。多次元多重項エネルギーダイヤグラムの構築に関しては、酸化物中のd3イオン(Cr3+, Mn4+)について、結合距離および歪の度合いを示すパラメーターの値を徐々に変化させて作成した6配位D3d対称のモデルクラスターを用いて、第一原理多電子計算プログラムであるDVME計算プログラムによる多重項エネルギーの計算を行うことで、2次元多重項エネルギーダイヤグラムを構築した。これにより、6配位D3d対称の局所構造を持つ酸化物中のd3イオンについて、構造と多重項エネルギー準位の相関を明らかにすることができた。格子緩和効果の第一原理計算による解析に関しては、α-Al2O3中およびMgO中のd3イオン(V2+, Cr3+, Mn4+)について、第一原理分子動力学計算プログラムCASTEPを用いて構造最適化を行い、最適化構造を用いてDVME計算プログラムによる多重項エネルギー準位・吸収スペクトルの第一原理計算を行ったところ、実験結果をよく再現する結果が得られた。更に、α-Al2O3中Cr3+については、圧力依存性についても実験結果をよく再現する結果が得られており、母体結晶が酸化物の場合に構造最適化がうまくいっていることを示唆する結果が得られた。一方、CASTEPを用いてK2MnF6,の構造最適化を行ったところ、実験的に得られている結晶構造を再現することができず、母体結晶がフッ化物の場合は構造最適化がうまくいかない場合があることが分かった。多次元多重項エネルギーダイヤグラムの効率的な構築に向けて、膨大な計算・データ処理を自動化するプログラムの開発を行った。このプログラムでは、D4h対称およびD3d対称の場合について、結合距離および歪の度合いを示すパラメーターの値を徐々に変化させた一連のクラスターに対応した入力ファイルを生成し、順次多重項エネルギー準位の自動計算を行う。更に、一連の計算結果から、エネルギー準位のデータを抜き出して結合することにより、多次元ダイヤグラムを描画するためのデータを作成することができる。このプログラムを用いることで、これまでに作成したD4h対称およびD3d対称について、より精密なダイヤグラムを作成することに成功した。格子緩和効果を考慮した第一原理計算に関しては、α-Al2O3中およびMgO中のd3イオン(V2+, Cr3+, Mn4+)について、種々の計算条件でCASTEPによる構造最適化を行ったところ、スピン分極を考慮した計算による最適化構造が最もよく実験結果を再現することがわかった。また、α-Al2O3中Cr3+では、R線発光のエネルギーが通常の電子雲膨張効果と矛盾することが知られていたため、その要因を明らかにするために、クーロン積分および相関補正因子の圧力依存性を解析したところ、圧力が高くなるにつれて、軌道の収縮により分子軌道のクーロン積分は増加するが、電子相関の高価が急激に増大するために、有効クーロン積分の値が減少することがわかった。これは、通常の電子雲膨張効果と矛盾する「逆電子雲膨張効果」とも言うべき現象であり、R線発光エネルギーの圧力依存性が電子相関効果によって支配されていることを始めて明らかにした。多次元多重項エネルギーダイヤグラム作成用のデータを効率的に計算するための自動計算システムを活用し、D4h対称およびD3d対称のCrO6クラスター及びMnO6クラスターについて、結合距離および歪の度合いを示すパラメーターの値を徐々に変化させた一連のクラスターに関して多重項エネルギー準位の自動計算を行うことにより、詳細な多重項エネルギーダイヤグラムを作成することに成功した。また、結晶場パラメーターと局所構造の相関を明らかにするために、分子軌道エネルギーから求めた種々の結晶場パラメーターについても結合距離および歪の度合いを示すパラメーターに対するマップを作製した。更に、共有結合性の効果を表す軌道歪みパラメーターや電子相関の効果を表す相関補正因子、更に結晶場パラメーターについても同様なマップを作製することができた。本研究を通じて、新規赤色蛍光体の開発において極めて有用な設計指針を提供する多くのパラメーターマップを作製することに成功した。また、格子緩和効果を考慮した第一原理計算に関しては、Li2TiO3中のd3イオン(Cr3+, Mn4+)について、CASTEPを用いた第一原理分子動力学計算に基づく構造最適化を行い、構造緩和を定量的に評価した。また、最適化構造に基づくLi2TiO3中のMn4+イオンの多重項エネルギーの第一原理計算結果が、報告されている実験値とよく一致していることが確認できた。本研究を通じて、酸化物中のMn4+における多重項エネルギーを理論的に予測する手段を確立すると共に、格子緩和が多重項エネルギー準位に与える影響を定量的に評価することができた。

また、α-Al2O3中、MgO中および、Li2TiO3中のd3イオン(V2+, Cr3+, Mn4+)について、CASTEPを用いた第一原理計算に基づく構造最適化を行うことにより、格子緩和による構造変化および、それらが多重項エネルギー準位に与える影響を定量的に評価することができた。多次元多重項エネルギーダイヤグラムの構築に関しては、当初、対称性の高いものから順次計算を行う予定であったが、膨大な量の計算およびそのデータ処理に予想以上の時間がかかることが分かったため、2014年度は自動計算システムの構築に取り組み、完成させることができた。このシステムを用いることで、より多くのデータ点を考慮することが可能となり、これまでに作成したD4h対称およびD3d対称について、より精密なダイヤグラムを作成することができた。他の対称性についても今後はスムーズに計算を推進することが可能であると考えられる。格子緩和効果を考慮した第一原理計算に関しては、α-Al2O3中およびMgO中のd3イオン(V2+, Cr3+, Mn4+)について、種々の計算条件でCASTEPによる構造最適化を行い比較することで、実験結果を再現するための計算条件の最適化を行った。また、α-Al2O3中のCr3+イオンの圧力依存性については、実験との比較が可能であったため、第一原理計算結果に基づいて多重項エネルギー準位を支配する要因を詳細に調べることとした。その結果、共有結合性の効果よりも電子相関効果が支配的であることが分かり、新規赤色蛍光体の理論設計において極めて重要な設計指針が得られた。一方、フッ化物については、種々の計算条件でCASTEPによる構造最適化を試みたが、不純物ではなく化合物としてMnが含まれているK2MnF6においてさえ結合距離が再現できないことが分かったため、フッ化物については第一原理計算ではなく、EXAFS等の実験データに基づいて格子緩和を考慮した計算を行ったところ、実験データの傾向をよく再現する結果が得られた。全体として、ある程度予定の変更はあったが、おおむね順調に進んでいると考えられる。量子材料設計多次元多重項エネルギーダイヤグラムの構築に関しては、膨大な計算およびそのデータ処理を効率的に行うため、多重項計算・データ処理の自動化を行うためのシステムを新たに開発したところである。D4h対称およびD3d対称について、良い結果が得られているため、今後はこの自動計算システムを様々な対称性に対応させ、赤色蛍光体の理論設計に向けた種々のダイヤグラムの作成を推進する。格子緩和効果を考慮した第一原理計算に関しては、酸化物については、これまでにCASTEPによる構造最適化を行うことで実験結果が良く再現できることを確認すると共に、実験結果をより良く再現するための計算条件の最適化を行った。今後はこの計算条件で種々の酸化物中のd3イオンについて、順次、格子緩和効果を考慮した第一原理計算を行う。フッ化物中のd3イオンについては、CASTEPではうまく再現できないことが分かったため、第一原理計算ではなく、EXAFS等の実験データに基づいて格子緩和効果を考慮した計算を行う。実際に理論設計が必要なのは酸化物であるため、第一原理計算による格子緩和効果の計算は、今後は酸化物中のd3イオンのみに適用する。
実機条件下でのグラファイトならびに各種セラミックスの耐プラズマ安定性の評価

当研究代表者らは、数年間にわたり核融合炉第一壁として低原子番号材料の表面特性およびプラズマと第一壁との相互作用について検討してきた。昭和61年度からは、これらの成果にもとづき次期大型核融合装置の条件下で用いられる第一壁材料の特性評価を行うとゝもに、適切な材料の選択のためのデータを蓄積することを目的として研究を実施した。まず、現在最も高い耐プラズマ安定性を示している黒鉛材料を重点的に評価するため、国内の黒鉛メーカーでつくられている黒鉛材料18種類を選択した。これらのほとんどは等方性黒鉛であるが、比較検討のため異方性黒鉛も含めた。これらの材料は、(1)真空工学的特性にすぐれているものと(2)熱機械的特性がすぐれているものとに分類して集められた。集めた黒鉛材料を、共通の試験材料として11の分担研究者グループに配布して組織的かつ系統的研究を開始した。研究内容は、真空工学的特性評価と実機プラズマ条件下での耐プラズマ安定性に関する評価とに大別できる。真空工学的特性としては、プラズマのリサイクリング過程で重要となる表面粗さ(内部表面積)と、プラズマの軽元素不純物源となる吸着ガス量を測定した。この結果から、当初密度が高いほど真空工学的特性が良いと考えられたが、むしろ逆の傾向となっている事が分った。核融合炉からトリチウムのもれが問題とされているが、その基本となる水素透過率についても種々の圧力条件下で調べた。黒鉛材料からスパシタリングにより放出される炭素量はプラズマの点火条件を左右するが、イオンおよび原子線によるスパシタリング率の測定もすでに行い、今後改質するべき点を明らかにした。また電子線を用いた照射実験も行って、高温下における損傷について調べた。
タンパク質・核酸分子の機能調節スイッチとして働く人工加水分解酵素の開発

生体分子を加水分解する酵素と同様の機能をもつ低分子化合物は,生体機能の人工的な制御や,外来性タンパク質の除去などと関連して,現在世界的に注目され,早期開発が期待されている機能性分子の一つである。本研究では,生理条件下で水酸化物イオンを捕捉し,強い求核剤となる部分構造と,弱酸性分子(チオールやフェノールなど)をアニオンとして強く捕捉する部分構造を併せもつ分子を開発し,特定のアミノ酸や核酸分子を認識し,かつその近傍の化学結合を加水分解する人工加水分解酵素を開発することを目的とした。それらのデザイン・合成に必要な反応場(酵素活性中心類似の環境)の性質を調べる目的で亜鉛のルイス酸としての性質を検討できる数種類の亜鉛酵素モデルを合成した。新らたに合成した人工亜鉛酵素モデルの溶液内構造を,pH滴定法,NMR測定などにより調べた。それらの水溶液中での安定性,加水分解触媒としての活性や基質であるペプチドや核酸分子との相互作用をNMR測定により検討した。その結果,生理条件下で特定の核酸塩基配列を認識し,核酸分子の二重らせん構造を解離させることのできる新規低分子亜鉛化合物を作り出すことに成功し,効率的な遺伝子多形分析システムを開発した。さらに,亜鉛酵素モデルとチオールやリン酸化物質との錯体の安定性についても検討を行った。実用的な生体分子加水分解触媒はまだ得られていないが,本研究成果により新規の人工機能性分子(遺伝子情報制御分子,自己集積型の水溶性超分子,フォスフォプロテオーム解析試薬など)を開発することができた。それらのデザイン・合成に必要な反応場(酵素活性中心類似の環境)の性質を調べる目的でまず亜鉛のルイス酸としての性質を検討できる数種類の亜鉛酵素モデルを合成した。その結果,生理条件下で特定の核酸塩基配列を認識し,核酸分子の二重らせん構造を解離させることのできる新規低分子亜鉛化合物を作り出すことに成功した。さらに,亜鉛酵素モデルとチオールやフェノールとの錯体の安定性についても検討を行った。実用的な生体分子加水分解触媒はまだ得られていないが,本研究成果により新しい人工機能性分子(遺伝子情報制御分子や自己集積型の水溶性超分子など)を見い出すことができた。今後,天然の酵素との組み合わせなどによる生体分子機能の調節についても検討を行っていく予定である。