hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
分裂酵母の相同組換えにおけるFbh1ヘリケースの機能解析

本研究では、組換え(修復)における分裂酵母Fbh1の機能の解明を目的とした。Fbh1は出芽酵母には存在せず、ヒトなど高等生物に保存されたFボックスモチーフをもつユニークなヘリケースで、これまでの我々の遺伝学的解析から、Rad51(分裂酵母ではRhp51と呼ばれることもある)による鎖交換反応の前後2つのステップで機能することが示唆されている。さらに、Fボックスを持つことからユビキチン修飾系のE3としても機能し、Rhp51による鎖交換反応に関与するタンパク質をユビキチン化することが予想されている。Rqh1ヘリカーゼやSrs2ヘリカーゼとの二重変異株が致死になることから、これらのヘリカーゼとの機能的オーバーラッピングが予想されている。Fbh1がどのように組換え修復に関与するのかを明らかにする目的で、英国のHumphreyのグループが開発した、DNA二重鎖切断(DSB)を任意に誘導してその修復スペクトラムを解析するDSBアッセイ法を用いて、fbh1欠損株の修復スペクトラムを解析した。相同組換えの反応産物を大別すると、交差を伴う組換え体(単に交差型とも呼ばれる)と交差を伴わない組換え体(遺伝子変換型とも呼ばれる)にわかれる。上述のDSBアッセイの結果、Fbh1欠損株は野生型株に比べて有意に交差型組換えの割合が上昇していた。このことは、野生型の分裂酵母における組換え修復では、交差型組換え体の生成が抑制されていることが知られているが、この交差型組換え体生成の抑制にFbh1ヘリカーゼが関与する事を強く示唆した。本研究では、組換え(修復)における分裂酵母Fbh1の機能の解明を目的としている。今年度は、遺伝学的機能解析を重点的に行った。すなわち、ミニ染色体上に一ヶ所だけDNA二重鎖切断を人工的に導入できる分裂酵母株を利用し、この二重鎖切断によって出現する組換え体のスペクトラムを検出する系を用いて、Rqh1との機能的差異について特に検討した。その結果、Rqh1変異株と、Fbh1変異株では、組換え修復産物(栄養要求性と薬剤耐性の遺伝的マーカーによる検出)のスペクトラムに大きく変化があった。現在、パルスフィールド電気泳動で染色体の構造的変化を解析しているところである。すなわち、ミニ染色体上に一ケ所だけDNA二重鎖切断を人工的に導入できる分裂酵母株を利用し、この二重鎖切断によって出現する組換え体のスペクトラムを検出する系を用いて、Rqh1との機能的差異について特に検討した。パルスフィールド電気泳動で染色体の構造的変化を解析した結果、Fbh1変異株で交叉型組換え体が上昇していることが判明した。

このことは、野生型の分裂酵母における組換え修復では、交差型組換え体の生成が抑制されていることが知られているが、この交差型組換え体生成の抑制にFbh1ヘリカーゼが関与する事を強く示唆した。
多成分系管内固気二相流におけるトリボチャージの多重分布の測定と解析

管内固気二相流における粒子の摩擦帯電(トリボチャージ)について理論的および実験的に検討した。粒子と管壁との接触電位差に基づく電荷の移動および粒子の帯電に伴う電荷移動の抑制効果を考慮して、粒子と壁との衝突帯電の基礎式を立てた。さらに、(1)衝突回数、(2)粒子の初期電荷、および(3)衝突帯電因子のそれぞれに分布関数を導入し、各要素の影響を評価できる帯電量分布の一般式を導出した。本理論を確証するため、粉体を気流中に分散させて固気二相流とし、個々の粒子が管の内壁と衝突して得た電荷を測定する装置を製作した。正帯電性粉体および負帯電性粉体を用いて、帯電量分布に及ぼす流速、管の長さの影響について検討した結果、実験結果と理論計算結果との間には良好な一致が認められた。また、二種の粉体を混合して供給すると低濃度では、それぞれの粉体の帯電量分布の一次結合によって説明でき、濃度を高くすると正・負の帯電粒子の相互作用が現れた。金属管の材質を変えて接触電位差を変えると粒子の帯電符号を任意に制御できることも分かった。管の材質の違いは粒子の帯電過程および最大帯電量に影響するが、粒子の帯電過程は理論検討によって定式化された指数関数を用いて統一的に評価できるため、異なる材質の管を帯電特性を考慮して組み合わせると管内を流れる粒子の帯電量を任意に制御できる。本研究では、粒子の帯電量を制御するための装置のシステム化および解析のための理論を構築した。管内固気二相流での粒子の摩擦帯電(トリボチャージ)に関する理論的検討として、粒子と管壁との接触電位差に基づく電荷の移動および粒子の帯電に伴う電荷移動の抑制効果を同時に考慮したモデルから、粒子と壁との衝突回数に依存する帯電基礎式を立てた。さらに、衝突回数、粒子の初期電荷および帯電特性に対してそれぞれの分布を正規化し、個々の要素の影響を評価できる帯電量分布の一般式を誘導した。上記理論的検討結果を実験的に検証するため、粉体をエジェクターで気流中に分散させて固気二相流とし、個々の粒子が金属管の内壁と衝突する過程で得た電荷の値を測定できるように試験装置を製作した。帯電量の測定には、物理的な振動場と電場を組み合わせた空間に上記粒子を導き、個々の粒子の速度をレーザードップラーで捉えて粒子径と帯電量を解析的に求めた。試料粉体には、中位径が数ミクロンの負帯電性のフライアッシュと正帯電性のアルミナを使用した。1回の帯電量分布の計測で、6千個の粒子をカウントしており、再現性のある分布が得られた。粉体の帯電量分布の測定および解析に先立ち、試作した帯電試験装置の性能を把握するための基礎実験も併せて行った。特に、空気流速、配管長等に対する帯電量分布への影響について基本となるデーターを蓄積した。実験結果は、理論的検討結果とほぼ一致し、実験結果の解析に上記モデルが適用可能であることが分かった。また、二種類の粉体を同時に任意の割合で供給できるように装置を改良し、二成分系の粉体を気流中に同時に分散させたときの帯電量分布を得ることも可能であることが分かった。管内固気二相流での粒子の摩擦帯電(トリボチャージ)に関する実験的検討を行った。粒子の帯電現象は初期電荷の影響を受けるが、管を長くして粒子と管壁との衝突回数を増やすと粒子の平均帯電量および帯電量分布に変化が見られなくなる。これは、電荷の移動に関する平衡状態の存在を示すものである。本実験では、螺旋管を用いることによって粒子と壁との衝突頻度を高め、確実に平衡状態まで帯電を進行させることにした。粒子の濃度が低いとき、粒子と壁との衝突に関して物理的な制約がないので電荷の移動は十分に行われる。しかし、粒子の濃度を高くすると粒子同士の衝突確率は増えるが、粒子と壁との衝突確率は減少するので摩擦帯電は生じにくくなる。また、強く帯電した粒子の割合が減少するので分布の幅は狭くなる。

次に、多成分の混合粉体に拡張するために、正帯電性の粉体と負帯電性の粉体を同時に螺旋管に流して帯電量分布を測定した。二台のテーブルフィーダーを用いると、それぞれの粉体を任意の質量流量で供給することができる。各粉体をエジェクター型分散機で気流中に分散させたのち合流させた。混合粉体の帯電量の分布を測定した結果、低濃度では各粉体の帯電量分布の一次結合の結果と一致したが、濃度を高くすると、その濃度における帯電量分布の一次結合の結果よりも分布の幅は狭くなった。これは、正・負に帯電した粒子にクーロン力が働き、凝集によって電荷が打ち消されたためと考えられる。凝集粒子の存在は、気流中を浮遊する粒子径を測定することによって確認することができた。管内固気二相流における粒子の摩擦帯電(トリボチャージ)について実験的および理論的に検討した。異なる金属管(ステンレス鋼,真鍮,銅,アルミニウム)を用いて,数ミクロンの粒子を搬送し,それぞれの管に対する粒子の帯電特性を解析した.粒子の摩擦帯電の駆動力は,接触する二つの物質の仕事関数の差(この値を電気素量で割った値が接触電位差)に起因しており,管の材質を変えることによって,粒子を正にも負にも帯電させることができる.粒子の帯電量は管の長さとともに大きくなり,帯電量の変化は指数関数で表せることが分かった.帯電のメカニズムとして,接触電位差と静電容量を考慮し,粒子と壁の接触回数を乗ずることによって定式化できる.この式において粒子の帯電を特徴づけるのは,帯電特性定数と最大(平衡)帯電量である.帯電特性定数は,粒子が壁との衝突によって帯電していくときの程度を表したものである.最大表面電荷密度(最大帯電量を粒子の表面積で割った値)を実測すると,その値に広い分布が見られた.この分布は,接触電位差と接触表面間距離の比の値に対応しており,粒子表面の化学組成の不均一性と粒子と壁の表面粗さを含めた衝突時の動的接触間距離の分布に依存する.帯電量の分布は粉体種によって異なるが,異種の管を組み合わせると帯電量の分布の幅を制御(小さく)できる.これは,異なる管が粒子の帯電を交互に抑制するためであり,異種の管の結合間隔を短くするほど分布の幅は狭くなる.また,二つの管の長さの比を変えることによって粒子の平均帯電量を任意に決めることも可能である.このことは,理論的に説明でき,実験によって確証された.粒子の帯電精度をさらに高めるには,これらの知見を活かした異種混合管の開発が望まれる.
ポドサイト病の発症進展機序

本研究は、ポドサイト特異的障害するモデル(NEP25)の糸球体障害機序について、とくにポドサイトの剥離という、糸球体硬化には重要なステップが起きる機序について検討した。このモデルではポドサイトを均一に毒素で障害するが、糸球体病変の発生は部分的であり、障害とそのout putである糸球体硬化との因果関係が明らかにされていない。本年度の研究の結果として、1.ポドサイト剥離にはポドサイト足突起消失が必須である、2.ポドサイト剥離は糸球体のどの部位からでも起きうるが、進展すると尿細管極にその局在が移動する、3.尿管結紮で糸球体濾過を停止すると、足突起消失は起きるが、剥離は全く起きない、4.糸球体濾過量の増加により剥離は進行するが一定の局在は示さない。以上からポドサイト病の発症起点のひとつとして糸球体に内在する構造的因子と濾過というforceが機械的ストレスになりポドサイト剥離が起き、ひとつの糸球体内でも濾過量のheterogeneityが硬化病変が分節性である基盤となると考えられる。同時に行っているポドサイト障害と壁側上皮細胞の反応については、同マウスモデルを用いて、ケモカインの発現などを検討した。その結果2. CD44,ケモカインCXCR4の発現と、そのリガンドであるmacrophageinhibitoryfactor (MIF), stromal cell-derived factor 1 (SDF-1)の発現は、障害ポドサイトにみられるが、その後に壁細胞にもde novoの発現を認める。また、in vitroの検討では、CD44をsiRNAで発現抑制した場合、TBF-betaで刺激しても遊走能が低下することから、障害ポドサイトに誘導されたMIF, SDF1が壁細胞でも発現しオートクライン機序でCD44、CXCR4と反応し、壁細胞が糸球体側に移動する可能性が示唆された。この背景にはポドサイトと壁細胞が別々に分化しているにもかかわらず、障害に対しては同様の因子を発現する可能性が考えられる。剥離実験に関しては在論文作成中である。ケモカインの働きについては、阻害薬を用いた実験を現在行っている。ポドサイト剥離実験については、電子顕微鏡で観察された所見が、in vivo imagingとして捉えられないかと、二光子顕微鏡を用いて、障害部位と濾過との関連を明らかにする。また、壁細胞の実験では、ケモカインによる病変の進行の意義について阻害実験を進め、論文化をする。ポドサイト病はポドサイトを標的として起きる一連の糸球体病変であり、実験的にはポドサイトを特異的に障害するモデルがその機序の解明には最も適している。本研究はポドサイト病の発症進展機序について、ポドサイト特異的障害するモデル(NEP25)を用いた。1.ポドサイトの剥離機構の検討:ポドサイト障害が糸球体内に波及し、ポドサイトの剥離を進展する機構を、NEP25マウスの糸球体を経時的に電子顕微鏡で観察した。病変のある糸球体のうち、血管極と尿細管極両方を含むもの約80個を抽出し、剥離部、足突起消失部、正常部を色分けし、部位と長さ、連続性を調べた。結果)剥離は尿細管極部に起きる傾向があった。複数のポドサイトが集簇して剥離し、その背景にはポドサイトの障害によってできるsubpodocyte spaceがdriving forceとして重要であると考えられた。2.ポドサイト障害に伴う壁細胞の変化と背景分子の検討:NEP25マウスの病変形成における、CD44,ケモカインCXCR4の発現と、そのリガンドであるmacrophageinhibitoryfactor (MIF), stromal cell-derived factor 1 (SDF-1)の発現について免疫組織化学的に検討した。さらに壁細胞株を用いてCD44阻害遊走アッセイを行った。結果)ポドサイト障害初期にはMIF, SDF-1はポドサイトに発現し、その後CD44とCXCR4が壁細胞側に発現する。さらにin vitroの検討では、CD44をsiRNAで発現抑制した場合、TBF-betaで刺激しても遊走能が低下することが分かった。すなわち、障害ポドサイトに誘導されたMIF, SDF1が壁細胞でも発現しオートクライン機序でCD44、CXCR4と反応し、壁細胞が糸球体側に移動する可能性が示唆された。申請時に計画した研究の半分程度は完了しており、ここまでの成果は論文作成中である。

同時に行っているポドサイト障害と壁側上皮細胞の反応については、同マウスモデルを用いて、ケモカインの発現などを検討した。その結果2. CD44,ケモカインCXCR4の発現と、そのリガンドであるmacrophageinhibitoryfactor (MIF), stromal cell-derived factor 1 (SDF-1)の発現は、障害ポドサイトにみられるが、その後に壁細胞にもde novoの発現を認める。また、in vitroの検討では、CD44をsiRNAで発現抑制した場合、TBF-betaで刺激しても遊走能が低下することから、障害ポドサイトに誘導されたMIF, SDF1が壁細胞でも発現しオートクライン機序でCD44、CXCR4と反応し、壁細胞が糸球体側に移動する可能性が示唆された。この背景にはポドサイトと壁細胞が別々に分化しているにもかかわらず、障害に対しては同様の因子を発現する可能性が考えられる。剥離実験に関しては在論文作成中である。ケモカインの働きについては、阻害薬を用いた実験を現在行っている。今後は、剥離実験の結果をまとめて論文化すると同時に、電子顕微鏡で観察された所見が、in vivo imagingとして捉えられないかと、二光子顕微鏡を用いて、障害部位と濾過との関連を明らかにする。また、壁細胞の実験では、ケモカインによる細胞の変化について抑制実験などを進め、形態として捉えられる所見の背景因子をさらに明らかにする。ポドサイト剥離実験については、電子顕微鏡で観察された所見が、in vivo imagingとして捉えられないかと、二光子顕微鏡を用いて、障害部位と濾過との関連を明らかにする。また、壁細胞の実験では、ケモカインによる病変の進行の意義について阻害実験を進め、論文化をする。
絡み目と3次元多様体のクラスパー計算とグサロフ-葉廣有限型不変量

1.ブルニアン絡み目に沿った手術と大槻有限型不変量ブルニアン絡み目とは、それ自身を除く任意の部分絡み目が自明であるような絡み目のことである。研究分担者のMeilhan, Jean-Baptisteは、次数2nにおけるn+1成分絡み目のグサロフーバシリエフ加群のブルニアン絡み目によって生成される部分が、各成分に沿って(1/k)-手術する(kは整数)という操作によって、整係数ホモロジー球面の大槻フィルトレーションの次数化における次数3n-3成分へ、有理数体上で同型に写されることを示した。(論文は前年度から引き続き準備していたもので、今年度に完成した。)2.ブルニアン絡み目の絡み目有限型不変量研究代表者の葉廣和夫と研究分担者のMeilhan, Jean-Baptisteは、以前に、次数2nの有限型不変量のn+1成分ブルニアン絡み目への制限が、長さn+1のミルナー絡み目ホモトピー不変量の2次式として記述されることを証明していたが、彼らは、この結果のKontsevich積分を用いた別証明を与えた。Meilhanは、安原晃氏との共同研究で次の場合におけるC_n-moveに関する絡み目の分類定理を得た。(1)2,3成分ブルニアン絡み目のC_4-moveによる分類。(2)C_3-moveで自明になるn成分絡み目のC_4-moveによる分類。(3)絡み目ホモトピーで自明になるn成分ブルニアン絡み目のC_{n+1}-moveによる分類。1.ブルニアン絡み目のグサロフ-バシリエフ有限型不変量ブルニアン絡み目とは、それ自身を除く任意の部分絡み目が自明であるような絡み目のことである。研究代表者の葉廣和夫は、n+1個の成分を持つブルニアン絡み目は、次数が2nより小さい(グサロフとバシリエフの意味での)有限型不変量によっては、自明な絡み目から区別することができないことを証明した。研究代表者の葉廣和夫と研究分担者の, Jean-Baptisteは、次数2nの有限型不変量のn+1成分ブルニアン絡み目への制限が、ミルナーの長さn+1の絡み目リンクホモトピー不変量の2次式として記述されることを証明した。さらに、次数2nにおけるグサロフ-バシリエフ加群の(n+1)-成分ブルニアン絡み目によって生成される部分が、各成分に沿って(+1)-手術するという操作によって、大槻による整係数ホモロジー球面の有限型フィルトレーションの次数化における次数3n-3成分へ、同型に写されることを示した。(論文準備中)2.整係数ホモロジー3球面のキャッソン不変量のYグラフによる公式任意の整係数ホモロジー3球面は、3次元球面を有限個のYグラフに沿って手術することにより得られることが、マトヴェーエフ、グサロフ、葉廣により知られている。Meilhan, Jean-Baptisteは、そのようにして得られる整係数ホモロジー3球面のキャッソン不変量を、Yグラフの古典的な不変量(フレーミング、絡み数、長さ3のミルナー絡み目不変量)により記述する明示的な公式を与えた。(論文準備中)1.整係数ホモロジー3球面のキャッソン不変量のYグラフによる公式任意の整係数ホモロジー3球面は、3次元球面を有限個のYグラフに沿って手術することにより得られる。研究分担者のMeilhan, Jean-Baptisteは、そのようにして得られる整係数ホモロジー3球面のキャッソン不変量を、Yグラフの古典的な不変量(フレーミング、絡み数、長さ3のミルナー絡み目不変量)により記述する明示的な公式を与えた。2.ブルニアン絡み目の絡み目有限型不変量ブルニアン絡み目とは、それ自身を除く任意の部分絡み目が自明であるような絡み目のことである。研究代表者の葉廣和夫は、n+1成分からなるブルニアン絡み目は、次数が2nより小さい絡み目有限型不変量によっては、自明な絡み目から区別することができないことを証明した。研究代表者の葉廣和夫と研究分担者のMeilhan, Jean-Baptisteは、次数2nの有限型不変量のn+1成分ブルニアン絡み目への制限が、長さn+1のミルナー絡み目ホモトピー不変量の2次式として記述されることを証明した。(以上1,2は基本的には前年度に得ていた結果であるが、今年度に論文を完成させ、投稿済み。)3.ブルニアン絡み目に沿った手術と大槻有限型不変量研究分担者のMeilhan, Jean-Baptisteは、さらに、次数2nにおけるグサロフ-バシリエフ加群の(n+1)-成分ブルニアン絡み目によって生成される部分が、各成分に沿って(+1)-手術するという操作によって、整係数ホモロジー球面の大槻フィルトレーションの次数化における次数3n-3成分へ、有理数体上で同型に写されることを示した。(3.の基本的なアイデアは前年度にすでに得ていたが、今年度はこれを発展させた。論文はほとんど完成しているが、いまだ準備中。)1.ブルニアン絡み目に沿った手術と大槻有限型不変量ブルニアン絡み目とは、それ自身を除く任意の部分絡み目が自明であるような絡み目のことである。

研究分担者のMeilhan, Jean-Baptisteは、次数2nにおけるn+1成分絡み目のグサロフーバシリエフ加群のブルニアン絡み目によって生成される部分が、各成分に沿って(1/k)-手術する(kは整数)という操作によって、整係数ホモロジー球面の大槻フィルトレーションの次数化における次数3n-3成分へ、有理数体上で同型に写されることを示した。(論文は前年度から引き続き準備していたもので、今年度に完成した。)2.ブルニアン絡み目の絡み目有限型不変量研究代表者の葉廣和夫と研究分担者のMeilhan, Jean-Baptisteは、以前に、次数2nの有限型不変量のn+1成分ブルニアン絡み目への制限が、長さn+1のミルナー絡み目ホモトピー不変量の2次式として記述されることを証明していたが、彼らは、この結果のKontsevich積分を用いた別証明を与えた。Meilhanは、安原晃氏との共同研究で次の場合におけるC_n-moveに関する絡み目の分類定理を得た。(1)2,3成分ブルニアン絡み目のC_4-moveによる分類。(2)C_3-moveで自明になるn成分絡み目のC_4-moveによる分類。(3)絡み目ホモトピーで自明になるn成分ブルニアン絡み目のC_{n+1}-moveによる分類。
西ドイツにおける休暇制度の歴史と現状

本研究は,西ドイツにおける休暇制度の歴史と現状を我国との比較において分析することを目的とするものであった.一年にわたる研究の結果,およそ以下の事がらが明らかになった.(1)ドイツおいては法律に根拠をもつ休暇制度は1873年帝国官吏法より見られるが, 1918年までは休暇の権利をもつのは官吏と職員に限定され,その日数もわずかであった.休暇制度の本格的発展はワイマール時代の労働協約によって開始され,それはナチス時代にも中断されることなく継続する.さらに,第二次大戦以後,休暇制度は世界的な時間短縮運動や人間の尊厳理念の浸透などにより大きく促進され,その日数も大幅に増加していった.1963年に成立した連邦休暇法によれば,最低休暇日数は18労働日であるが,ほとんどの労働協約がその水準を上まわっており,大部分の労働者が46週間の休暇を傍受している.(2)休暇制度の重要問題の一つは,休暇の取得時期である.わが国では年休の未消化が多い一つの理由は,取得時期の指定が各労働者に委ねられている点にあるといわれている.この点,西ドイツの法制度および実態は以下のような特徴をもっているといえる.(a)法律によって連続休暇が原則とされていること,(b)年度内消化の原則が法律に明記されていること,(c)大部分がいわゆる計画年休であり,計画の方法は,経営の実情に応じて,全員一斉休暇,グループローテーション,個人別ローテーションなどがあること, (d)計画の作成にあたって個人の意思を尊重すべきことが法律上明記されていること, (e)計画政策にあたっては経営協議会が決定的な役割を果たしていること,などである.わが国でも,改正労基法によって計画年休の制度が導入されたが,その運用にあたって西ドイツの実務から学ぶべきものは多い.本研究は,西ドイツにおける休暇制度の歴史と現状を我国との比較において分析することを目的とするものであった.一年にわたる研究の結果,およそ以下の事がらが明らかになった.(1)ドイツおいては法律に根拠をもつ休暇制度は1873年帝国官吏法より見られるが, 1918年までは休暇の権利をもつのは官吏と職員に限定され,その日数もわずかであった.休暇制度の本格的発展はワイマール時代の労働協約によって開始され,それはナチス時代にも中断されることなく継続する.さらに,第二次大戦以後,休暇制度は世界的な時間短縮運動や人間の尊厳理念の浸透などにより大きく促進され,その日数も大幅に増加していった.1963年に成立した連邦休暇法によれば,最低休暇日数は18労働日であるが,ほとんどの労働協約がその水準を上まわっており,大部分の労働者が46週間の休暇を傍受している.(2)休暇制度の重要問題の一つは,休暇の取得時期である.わが国では年休の未消化が多い一つの理由は,取得時期の指定が各労働者に委ねられている点にあるといわれている.この点,西ドイツの法制度および実態は以下のような特徴をもっているといえる.(a)法律によって連続休暇が原則とされていること,(b)年度内消化の原則が法律に明記されていること,(c)大部分がいわゆる計画年休であり,計画の方法は,経営の実情に応じて,全員一斉休暇,グループローテーション,個人別ローテーションなどがあること, (d)計画の作成にあたって個人の意思を尊重すべきことが法律上明記されていること, (e)計画政策にあたっては経営協議会が決定的な役割を果たしていること,などである.わが国でも,改正労基法によって計画年休の制度が導入されたが,その運用にあたって西ドイツの実務から学ぶべきものは多い.
TiO_2光触媒とする芳香族化合物の光酸化反応

光機能界面の特性を利用した新規光触媒システムの構築とその機構の解明ならびに合成化学的に有用な反応系の開発を目的として、電子供与性1,2-ジアリールシクロプロパンおよび関連する芳香族化合物の光誘起電子移動反慮を行ない、過塩素酸マグネシウムの添加による反応の加速効果、カルボキシ基による吸着の効果について以下の知見を得た。(1)窒素ドープTiO_2(N-TiO_2)または窒素ドープZnO(N-ZnO)などの可視光応答型光触媒の存在下、タングステンランプを用いて、シス-1,2-ジアリールシクロプロパン(1)のアセトニトリル溶液への可視光照射を行なった。その結果、Mg(ClO_4)_2共存下でN-TiO_2を用いた場合にシスートランス異性化反応が効率よく進行し、N-ZnOでは異性化の効率が低下した。また、TiO_2(P-25)を用いた場合にはジオキソラン誘導体(3)、アルデヒド(4)、ケトン(5)まで酸化反応が進行した。Mg(ClO_4)_2が存在しない場合、反応は進行しなかった。本反応は、光照射によって1から生成した光触媒の正孔への-電子移動によって進行し、窒素ドープによる荷電子帯の電位め上昇が選択性に寄与しているものと推定した。(2)分子内にシンナミル基をもつフェナントレン-9-カルボン酸(6)をTiO_2またはSiO_2に吸着させ、固相または固-液相における光化学的挙動を検討した。6を含むベンゼン均一溶液に高圧水銀灯、Pyrexフィルターを用いて光照射すると、光環化付加体7および6のcis体がそれぞれ64%、11%の収率で得られた。SiO_2を添加した場合にもほぼ同様に反応が進行した。ところがTiO_2を加えると、7の生成割合が著しく減少した。6を吸着したTiO_2およびSiO_2の拡散反射スペクトルを比較すると、SiO_2に吸着させた固体の方がTiO_2に吸着させた固体に比べて長波長領域に反射帯が広がることがわかった。6は溶液中で弱い蛍光を示すが、TiO_2またはSiO_2に吸着させるとほとんど蛍光を出さないことが分かった。二酸化チタンを光触媒とする芳香族化合物の高効率・高選択的な光酸化反応の開発と、反応活性種および反応機構の解明を目的として研究を行ない、以下の成果を得た。(1)尿素と二酸化チタンまたは酸化亜鉛の混合物からメカノケミカル法、焼成処理により調製した窒素ドープ二酸化チタンおよび窒素ドープ酸化亜鉛の拡散反射スペクトルを測定したところ、それぞれ400nm-500nmに吸収帯が現れることが分かった。また、窒素ドープ二酸化チタンを過塩素酸マグネシウムと混合すると、その吸収帯の吸光度が増大した。芳香環にメトキシ基を導入した1,2-ジアリールシクロプロパンのシス-トランス光異性化反応および光酸素酸化反応をこれらの半導体光触媒を用いて過塩素酸マグネシウム共存下検討したところ、窒素ドープ二酸化チタンを用いた場合にシス-トランス光異性化反応の効率が増大し、窒素ドープ酸化亜鉛では効率が減少すること、および光酸化反応がそれ以上に抑制されるため窒素ドープ光触媒は可視光照射による選択的なシス-トランス光異性化に適していることが分かった。これらの結果は価電子体の電位の上昇に起因するものと推定した。(2)芳香族カルボン酸の光環化付加反応における二酸化チタンの効果について検討した。9位にカルボキシ基、10位にトランス体のオキサアルケニル基をもつフェナントレン誘導体(trans-1)のベンゼン溶液に光照射したところ、二酸化チタンが存在しない場合には分子内光環化付加体(2)とシス体(cis-1)が得られたのに対し、二酸化チタンを加えて反応を行なうと、2の収率が減少し、cis-1の収率が増加した。また、trans-1は固体でも溶液中でも蛍光を示すが、二酸化チタンに吸着したtrans-1は蛍光をほとんど出さないことが分かった。

6を含むベンゼン均一溶液に高圧水銀灯、Pyrexフィルターを用いて光照射すると、光環化付加体7および6のcis体がそれぞれ64%、11%の収率で得られた。SiO_2を添加した場合にもほぼ同様に反応が進行した。ところがTiO_2を加えると、7の生成割合が著しく減少した。6を吸着したTiO_2およびSiO_2の拡散反射スペクトルを比較すると、SiO_2に吸着させた固体の方がTiO_2に吸着させた固体に比べて長波長領域に反射帯が広がることがわかった。6は溶液中で弱い蛍光を示すが、TiO_2またはSiO_2に吸着させるとほとんど蛍光を出さないことが分かった。
実現可能性を考慮した量子計算モデルの解析に関する研究

本年度の研究実績としては主に次の3点が挙げられる.1つ目は,量子オートマトンに関する結果であり,量子プッシュダウンオートマトンに関して,対応する古典モデルとの比較を行い,量子モデルの優位性を示した.具体的には,片側誤りの条件の下で,古典スタック付き量子プッシュダウンオートマトンが古典プッシュダウンオートマトンよりも真に能力が高いこと,及び,エラーなし計算の条件の下で,量子プッシュダウンオートマトンで計算可能であるが,古典プッシュダウンオートマトンでは計算不可能な部分関数が存在することを示した.2つ目は,分散計算において,量子プロトコルが古典プロトコルと比べて通信量を減らすことができることを示した.具体的には,分散計算のためのネットワークにトポロジを取り入れ,リング上のn人でDistinctnessと呼ばれる関数を計算する効率的なプロトコルを提案した.また,そのプロトコルが条件によっては最適であることを示した.3つ目の結果として,効率的に盗聴者の存在を検出できる量子秘密通信プロトコルを開発した.送信者と受信者の間で,秘密情報および囮情報を複数回やりとりすることにより,安全に量子情報を送信することができる.量子情報を送信できる秘密通信プロトコルの提案は,筆者の知る限り初めてであり,重要な結果であるといえる.その他にも,エラーを含むオラクルを用いた場合の量子質問量に関する結果として,オラクルがエラーを含む場合でも効率的に問題を解くためのアルゴリズムを提案した.また,量子封印プロトコルについても,成果を挙げている.これらの結果は,いずれも量子デバイスだけでなく古典デバイスとの協調計算を行ったり,問題設定として現実的な状況を考えており,結果として現実的な状況を考慮した場合に置ける量子計算機の優位性を示している.量子計算機として実現の可能性が高いモデルを提案し,従来の計算モデルとの計算能力の違いを解析するのが本研究の主たる目的である.このため,3つの量子計算モデルを提案し,その能力の解析を行った.一つ目は,量子有限オートマトンに従来の確率計算の手法を導入したもの(確率量子有限オートマトン)であり、このモデルを用いると、(1)ある特定の言語について、従来の量子有限オートマトンよりも誤り確率を低くできる。(2)ある特定の言語について、従来の確率有限オートマトンよりも状態数を少なくできる。(3)観測の回数を1回に制限すると、従来の量子有限オートマトンでは認識できない言語を認識できる。以上の3点を示した。二つ目は、古典スタックを持つ量子プッシュダウンオートマトンであり、片側誤りの制約のもとで、従来の確率プッシュダウンオートマトンよりも真に能力が高いことを示した。つまり、(1)古典スタックを持つ量子有限オートマトンで、任意の確率プッシュダウンオートマトンをシミュレートできる。(2)従来の確率プッシュダウンオートマトンでは認識できないが、古典スタックを持つ量子有限オートマトンでは認識できる言語が存在する。ということを示した。三つ目は、Golovkinsによって提案された量子プッシュダウンオートマトンについて、エラーなし計算の条件のもとで、量子プッシュダウンオートマトンでは計算可能であるが、従来の決定性プッシュダウンオートマトンでは計算不可能な関数があることを示した。これは、量子プッシュダウンオートマトンの能力が従来のプッシュダウンオートマトンより優れている可能性を示唆する結果である。さらに、平成16年度に予定していたVLSI量子計算シミュレータの開発を前倒しして、本年度から着手し、いくつかの成果をあげている。通常,量子チューリング機械に代表される量子計算モデルはそのすべてが量子デバイスを用いて構成される.しかしながら,実際の量子計算機の実現にあたっては,必要な部分にのみ量子デバイスを用い,その他の部分は古典デバイスを用いるのが現実的である.そこで,本研究ではこのような量子デバイスと古典デバイスが協調して動作するような計算機の能力の解析を行った.量子デバイスと古典デバイスが協調して動作するモデルを考えることは,上述の理由の他に,可逆性を緩和できるという利点がある.量子計算モデルは量子力学から来る制約上,可逆な計算モデルでなければならない.この制約は場合によっては量子計算モデルの能力を古典計算モデルより弱くすることにもなりうる.しかしながら,古典デバイスはこのような可逆性という制約を受けないため,自由に操作ができる.本研究では,計算モデルとしてプッシュダウンオートマトンを考え,その有限状態制御部とテープヘッドに量子デバイスを,スタックに古典デバイスを用いた量子-古典協調計算モデルを提案し,その能力の解析を行った.結果として,片側誤りのもとで,量子計算モデルの方が古典計算モデルよりも認識できる言語のクラスが大きくなる,つまり,能力が高くなることを示した.また,分散計算環境における量子計算モデルにおいて,古典の乱数を取り入れることにより,古典モデルよりも通信量の点で効率的に計算できる場合があることを示した.この結果も,量子モデルに古典デバイスを導入したモデルの優位性を示すものとなっている.さらに,このような量子-古典協調計算機向けの開発環境として,量子プログラミング言語の策定に取り組んでいる.この量子プログラミング言語を用いることにより,量子計算機で実行すべき部分と古典計算機で実行すべき部分に対し,適切に処理を行う量子-古典協調回路を作成することが可能となる.本年度の研究実績としては主に次の3点が挙げられる.1つ目は,量子オートマトンに関する結果であり,量子プッシュダウンオートマトンに関して,対応する古典モデルとの比較を行い,量子モデルの優位性を示した.具体的には,片側誤りの条件の下で,古典スタック付き量子プッシュダウンオートマトンが古典プッシュダウンオートマトンよりも真に能力が高いこと,及び,エラーなし計算の条件の下で,量子プッシュダウンオートマトンで計算可能であるが,古典プッシュダウンオートマトンでは計算不可能な部分関数が存在することを示した.

2つ目は,分散計算において,量子プロトコルが古典プロトコルと比べて通信量を減らすことができることを示した.具体的には,分散計算のためのネットワークにトポロジを取り入れ,リング上のn人でDistinctnessと呼ばれる関数を計算する効率的なプロトコルを提案した.また,そのプロトコルが条件によっては最適であることを示した.3つ目の結果として,効率的に盗聴者の存在を検出できる量子秘密通信プロトコルを開発した.送信者と受信者の間で,秘密情報および囮情報を複数回やりとりすることにより,安全に量子情報を送信することができる.量子情報を送信できる秘密通信プロトコルの提案は,筆者の知る限り初めてであり,重要な結果であるといえる.その他にも,エラーを含むオラクルを用いた場合の量子質問量に関する結果として,オラクルがエラーを含む場合でも効率的に問題を解くためのアルゴリズムを提案した.また,量子封印プロトコルについても,成果を挙げている.これらの結果は,いずれも量子デバイスだけでなく古典デバイスとの協調計算を行ったり,問題設定として現実的な状況を考えており,結果として現実的な状況を考慮した場合に置ける量子計算機の優位性を示している.
揮発性硫黄化合物の海洋からのフラックスと大気中での変質過程

「硫黄の地球規模での循環」像を明らかにする目的で、2年間にわたり、海に面した名古屋大学太陽地球環境研究所付属佐久島観測所と名古屋大学東山キャンパスの福井県若狭湾内を中心として地上観測を実施した。佐久島観測所での観測は、慶応大学の研究グループと共同でNOx、O3、気象観測要素と共に、揮発性硫黄化合物の観測を実施した。さらに、航空機観測による自由大気中および大気境界層内の揮発性硫黄化合物の鉛直分布の観測を実施した。これらの観測に於ては、ガスクロマトグラフ法を用いて、多種の揮発性硫黄化合物を同時に計測し、大気中における輸送や反応過程を明らかにしようとした。その結果、多成分の同時観測が、自然起源、人為起源といった起源の異なる物質の輸送と反応の複合的な過程を解析するために有効なことが明らかになった。また、航空機によって、海面起源で寿命の短いジメチルスルフォイドの濃度が上層で高く、下層で低くなることがあることが観測さ、同時に実施されたエロゾルなどの観測、気象状況の解析を行った。その結果、東アジア域において、偏西風による輸送や鉛直方向の拡散による輸送過程に加え、鉛直方向の擾乱によりエアロゾルなどが海表面付近から自由大気中に輸送されるプロセスがあること、揮発性硫黄化合物の循環にはこのような輸送プロセスと光化学反応の複合的な過程が重要な役割を果たしていることが明らかになった。「硫黄の地球規模での循環」像を明らかにする目的で、海に面して気象観測要素を常時得ている名古屋大学太陽地球環境研究所付属佐久島観測所、日本海(若狭湾)に面した福井県白木、及び都市域を代表して名古屋大学東山キャンパスの3観測地点において、大気中の揮発性硫黄化合物の観測を夏季と秋季に実施した。同時に、豊川市の研究所及び東山キャンパスに設置されているライダーによる対流圏のエアロゾルの観測、太陽紫外線モニター(岩坂)とオゾン濃度のモニター(林)の観測により、気象観測要素の結果と併せて光化学反応に関わる諸要因について予備的データを取得した。現在、冬季観測の準備中である。揮発性硫黄化合物として、大気中には硫化水素、硫化カルボニル、二硫化炭素、メタンチオール、ジメチルサルファイドが存在した。これらの成分について日変化や地域による変動特性の差異が明らかにされつつある。また、季節による変動特性については今後の観測を待たねばならない。海水中の揮発性硫黄化合物の予備観測(松永)、高感度SO2測定装置によるSO2モニターについては予備試験を終了し、今後本観測に供する(林)。地上のエアロゾルサンプリングはロープレッシャーインパクターにより夏季から試料採取を実施している(林・長田)。要求備品のエアロゾル微量成分分析装置を立ち上げ、地上サンプルの分析を開始している(松永・長田)。大気中の揮発性硫黄化合物については、航空機観測(岩坂ら)に便乗させてもらい、高度2Kmと4Kmにおいてサンプリングし、これらの成分の鉛直分布を得ている。今後とも機会があれば観測を参加させて頂く予定である。「硫黄の地球規模での循環」像を明らかにする目的で、昨年同様に、海に面した名古屋大学太陽地球環境研究所付属佐久島観測所と名古屋大学東山キャンパスの2観測地点を中心にとして地上観測を実施した。また、日本海に面した富山・鳥取・福岡等にエアロゾル採取のための地上ネットワークを構築し、日本海起源およびユーラシア大陸起源の粒子状物質の地球規模物質循環に及ぼす影響評価を試みた。さらに本年度は、地上観測だけでなく、航空機観測による自由大気中および大気境界層内の揮発性硫黄化合物の鉛直分布の観測に重点をおいた。これにより、大気中における揮発性硫黄化合物の輸送・反応機構の解明に努めた。これらの、航空機観測と地上ネットワーク観測により、偏西風によって大陸から輸送されてくる黄砂を化学組成より同定することに成功した。それと共に、航空機によって、海面起源で寿命の短いジメチルスルフォイドの濃度が上層で高く下層で低くなることがあることが観測された。

このことにより、東アジア域においては、単に偏西風によって運ばれるだけでなく、鉛直方向の擾乱によって、揮発性硫黄化合物やエアロゾルが海表面付近から自由大気中に輸送され、大気中での反応を伴いながら、日本上空へ達するプロセスがあることを示している。そして、航空機観測によるエアロゾルなどの観測結果・気象状況の解析などにより、このプロセスが、物質輸送や大気中の化学反応系を検討するうえで無視できないことが明らかにされた。
胎児脳・未熟脳における星状グリアの産生メカニズムの解明と治療応用にむけた機能解析

高次脳機能の中枢である大脳皮質の発生は、遺伝情報により規定されたシナリオに従って進行しつつ、胎内・生後環境により直接的・間接的に影響を受ける。これまでに我々は、大脳皮質内の投射神経細胞が神経前駆細胞から形成される過程をマウスで解析し、大脳皮質発生の数学モデルを確立した。一方、大脳皮質表層の多くを占める星状グリアについてはこれまで定量解析されておらず、その大脳皮質機能へ果たす役割は不明であった。近年の細胞レベルの研究では、星状グリアが神経伝達物質のトランスポーターや受容体を有したり、シナプスの剪定や修飾、細胞栄養因子の合成など、多様な機能を持つ点が指摘されており、大脳皮質機能異常の原因を追究するためには星状グリアの解剖学的・機能的解析が不可欠と考えられた。そこで本研究では、まず大脳皮質の正常発生後半に産生される星状グリアが発生時期に応じてどこで産生され、どのように大脳皮質内に分布しているのかについて、幼若・成体マウス大脳皮質において星状グリアを特異的マーカーで免疫組織染色することで大脳皮質内分布を検討した。また、大脳壁内脳室側にある二次性増殖細胞群が星状グリアを産生しうるかについて解析を進めた。さらに、我々の先行研究結果からヒストン脱アセチル化酵素阻害作用を持つバルプロ酸を胎内曝露した場合、1)神経前駆細胞の異常な分化能低下により投射神経細胞の産生数が増加し大脳皮質が肥厚化すること、2)これらの異常に神経前駆細胞数が増加した形跡としてPax6陽性神経前駆細胞数の増加を認めたことが判明している。Pax6陽性細胞はグリア細胞の産生母体として知られている一方、核形態のみで識別したグリア細胞の数には変動を認めなかった。そこで本研究では、前述の星状グリアに対する免疫組織染色をバルプロ酸に曝露された仔マウス脳においても実施した。申請時の計画においては、初年度に正常な大脳皮質内での星状グリア細胞の産生メカニズムを解析し、それらを基に次年度以降に遺伝子変異や環境要因の異常が星状グリア産生に与える影響を解析する方向で検討していた。現状、当初の計画通り、生後4日目・21日目のマウス大脳皮質における星状グリアの大脳皮質内分布や、胎児大脳壁内での星状グリア産生部位の解析が進んではいるが、最終的な結果が得られておらずやや遅れていると判断した。臨床医を兼ねる研究代表者・分担者、連携協力者が研究活動に集中できる時間の確保が重要な課題となっている。昨年度研究遂行をサポートする実験補助者を雇用し、研究の効率的な遂行が一部可能となったことから、引き続き現在得られているサンプル解析を分担してもらうことで、実験の効率的遂行や盲検化による科学的信頼性の確保に努めたいと考えている。それらをもとに、細胞周期のG1期進行を抑制する蛋白質の強制発現、機能消失や環境汚染物質・薬物の胎内曝露が神経前駆細胞の増殖・分化誘導に悪影響を与え、大脳皮質構築異常を生じる点を明らかにしてきた。そこで本研究では、まず大脳皮質の正常発生後半に産生される星状グリアが発生時期に応じてどこで産生され、どのように大脳皮質内に分布しているのかについて、マウスを用いて解析を行った。具体的には出生4、21日目の仔マウス大脳を4%パラフォルムアルデヒドで還流固定し、成熟星状グリアのマーカーであるS100βに対する一次抗体で免疫組織染色した。また、星状グリアの胎児大脳壁内産生部位を特定するため、出産直前の妊娠17-18日目の母マウスにS期特異的マーカーであるBrdUを腹注、主に二次性増殖細胞群を標識し、その後生後4、21日目まで養育させた。前述のごとく還流固定後抗BrdU抗体と抗S100β抗体で共染色し、共焦点レーザー顕微鏡で検出、大脳皮質内分布を解析中である。申請時の計画においては、初年度正常な大脳皮質内での星状グリア細胞の産生メカニズムを解析し、それらを基に遺伝子変異や環境要因の異常が星状グリア産生に与える影響を翌年度以降解析する方向で検討していた。現状、当初の計画通り、生後4日目・21日目のマウス大脳皮質における星状グリアの大脳皮質内分布や、胎児大脳壁内での星状グリア産生部位の解析が進んでいるため、おおむね順調に進展していると判断した。

これまでに我々は、大脳皮質内の投射神経細胞が神経前駆細胞から形成される過程をマウスで解析し、大脳皮質発生の数学モデルを確立した。一方、大脳皮質表層の多くを占める星状グリアについてはこれまで定量解析されておらず、その大脳皮質機能へ果たす役割は不明であった。近年の細胞レベルの研究では、星状グリアが神経伝達物質のトランスポーターや受容体を有したり、シナプスの剪定や修飾、細胞栄養因子の合成など、多様な機能を持つ点が指摘されており、大脳皮質機能異常の原因を追究するためには星状グリアの解剖学的・機能的解析が不可欠と考えられた。そこで本研究では、まず大脳皮質の正常発生後半に産生される星状グリアが発生時期に応じてどこで産生され、どのように大脳皮質内に分布しているのかについて、幼若・成体マウス大脳皮質において星状グリアを特異的マーカーで免疫組織染色することで大脳皮質内分布を検討した。また、大脳壁内脳室側にある二次性増殖細胞群が星状グリアを産生しうるかについて解析を進めた。さらに、我々の先行研究結果からヒストン脱アセチル化酵素阻害作用を持つバルプロ酸を胎内曝露した場合、1)神経前駆細胞の異常な分化能低下により投射神経細胞の産生数が増加し大脳皮質が肥厚化すること、2)これらの異常に神経前駆細胞数が増加した形跡としてPax6陽性神経前駆細胞数の増加を認めたことが判明している。Pax6陽性細胞はグリア細胞の産生母体として知られている一方、核形態のみで識別したグリア細胞の数には変動を認めなかった。そこで本研究では、前述の星状グリアに対する免疫組織染色をバルプロ酸に曝露された仔マウス脳においても実施した。申請時の計画においては、初年度に正常な大脳皮質内での星状グリア細胞の産生メカニズムを解析し、それらを基に次年度以降に遺伝子変異や環境要因の異常が星状グリア産生に与える影響を解析する方向で検討していた。現状、当初の計画通り、生後4日目・21日目のマウス大脳皮質における星状グリアの大脳皮質内分布や、胎児大脳壁内での星状グリア産生部位の解析が進んではいるが、最終的な結果が得られておらずやや遅れていると判断した。当初の計画通り着実に研究を進める予定であるが、臨床医を兼ねる研究代表者・分担者、連携協力者が研究活動に集中できる時間の確保が重要な課題となっている。そのような意味で、研究遂行をサポートする実験補助者を雇用する計画である。特に現在すでに得られているサンプル解析を分担してもらうことで、研究の効率的な遂行に努めたいと考えている。臨床医を兼ねる研究代表者・分担者、連携協力者が研究活動に集中できる時間の確保が重要な課題となっている。昨年度研究遂行をサポートする実験補助者を雇用し、研究の効率的な遂行が一部可能となったことから、引き続き現在得られているサンプル解析を分担してもらうことで、実験の効率的遂行や盲検化による科学的信頼性の確保に努めたいと考えている。
癌原性化学物質への感受性に関与するチトクロムPー450遺伝子の発現とその調節

1.P450I遺伝子群の構造と発現調節:メチルコラントレン(MC)を投与したラット肺P450MCのcDNAの全塩基配列を決定した.その配列はラット肝P450cのそれと非常に類似していたが, 5'端のイントロンI部位でCAGの欠損が認められ,スプライシングの異常をもたらすの能性を示唆した.犬肝のP450D2の部分的cDNAを得, P450IA2に属することを確め,ポリ塩化ビフェニイルの投与により肝と共に腎,肺,小腸にもmRNAが存在することを確めた.2.P450II遺伝子群の構造と発現調節:雄ラット肝に特異的で,構成的に発現しているP450Mー1と,これに関連性のあるP450PBー1,P450fのcDNA構造を明らかにした. 35kbのサイズのP450Mー1ゲノムDNAの構造を決定し,エクソン,イントロン構造がP450bと一致していることを確め, 5′上流域にGRE塩基配列と類似の配列を認めた.フェノバルビタール(PB)投与によってもP450PBー1(b)が主として発現し, P450PBー4(e)の少ない変異ラットを発見し,この変異は劣性遺伝することを確めた.雄ラット肝に特異的なP450gの分部的cDNAを得,ヘム蛋白が測定できなかったラットの系統でもmRNAの存在を認めたが,雌ラットでは見出せなかった.3.ヒトP450遺伝子の発現:ヒトP450cゲノムDNAの塩基配列を決定し, 5′上流域にXRE塩基配列を認め,メチル化のないCGクラスターが多く存在することを確めた.4.P450依存酵素活性の調節:蛋白合成ならびにポリADP〓ホース合成酵素の阻害剤の添加により,ラット肝初代培養細胞のAHH活性誘導が促進された.5.P450と活性酵素との関連:変異原性物質のエモジンはP450と水酸化されて後,活性酸素を生成することを確めた.6.将来への展望:種々のP450遺伝子を用い,ヒト組織におけるDNA,mRNAレベルの発現を詳細に検討し,発癌剤の代謝との関連について考察する.1.P450I遺伝子群の構造と発現調節:メチルコラントレン(MC)を投与したラット肺P450MCのcDNAの全塩基配列を決定した.その配列はラット肝P450cのそれと非常に類似していたが, 5'端のイントロンI部位でCAGの欠損が認められ,スプライシングの異常をもたらすの能性を示唆した.犬肝のP450D2の部分的cDNAを得, P450IA2に属することを確め,ポリ塩化ビフェニイルの投与により肝と共に腎,肺,小腸にもmRNAが存在することを確めた.2.P450II遺伝子群の構造と発現調節:雄ラット肝に特異的で,構成的に発現しているP450Mー1と,これに関連性のあるP450PBー1,P450fのcDNA構造を明らかにした. 35kbのサイズのP450Mー1ゲノムDNAの構造を決定し,エクソン,イントロン構造がP450bと一致していることを確め, 5′上流域にGRE塩基配列と類似の配列を認めた.フェノバルビタール(PB)投与によってもP450PBー1(b)が主として発現し, P450PBー4(e)の少ない変異ラットを発見し,この変異は劣性遺伝することを確めた.雄ラット肝に特異的なP450gの分部的cDNAを得,ヘム蛋白が測定できなかったラットの系統でもmRNAの存在を認めたが,雌ラットでは見出せなかった.3.ヒトP450遺伝子の発現:ヒトP450cゲノムDNAの塩基配列を決定し, 5′上流域にXRE塩基配列を認め,メチル化のないCGクラスターが多く存在することを確めた.4.P450依存酵素活性の調節:蛋白合成ならびにポリADP〓ホース合成酵素の阻害剤の添加により,ラット肝初代培養細胞のAHH活性誘導が促進された.5.P450と活性酵素との関連:変異原性物質のエモジンはP450と水酸化されて後,活性酸素を生成することを確めた.6.将来への展望:種々のP450遺伝子を用い,ヒト組織におけるDNA,mRNAレベルの発現を詳細に検討し,発癌剤の代謝との関連について考察する.