hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
アルツハイマー病リスク遺伝子SV2BによるシナプスAβの産生調節機構の解明

我々は新規のβセクレターゼ(BACE1)調節タンパク質としてsynapticvesicle protein 2B(SV2B)を同定し、SV2BがBACE1によるAPPの切断を抑制的に制御していることを示してきた。本研究ではそのより詳細なメカニズムを解明することを目的としている。SV2Bノックアウトマウス及び野生型マウスの脳のライセートを使用して、密度勾配法とウェスタンブロット法を用いてBACE1の局在の変化を検証したところ、野生型に対して、SV2Bノックアウトマウスにおいて特定の分画間でBACE1が有意に移動しており、局在の変化が示唆された。一方、APPについて同様の変化は認められなかった。またSV2Bノックアウトマウスと野生型マウスにおいてはBACE1の発現量及び、BACE1活性に有意差はなかった。以上のことからSV2BはBACE1の局在を制御することで、APPのBACE1による切断を制御していると考えられた。次にSV2A、SV2Bのアイソフォーム間でBACE1に与える影響が違うかを細胞実験系で検証した。HEK293細胞にBACE1とSV2A、SV2Bのいずれかを過剰発現させた。免疫沈降実験ではSV2BはSV2Aに比べBACE1に対して親和性を有し、細胞上清中のAβ、sAPPβはコントロールに比してSV2B強制発現において有意に減少が認められ、SV2A強制発現においてはコントロールに対して減少、SV2B強制発現に対しては増加の傾向が認められたが有意でなかった。以上より、SV2BはSV2AよりもBACE1を強力に制御していることが示唆された。SV2BがBACE1の局在に影響を与えることで、BACE1によるAPPの切断が制御されていることを示すデータを集積した。SV2Aを標的とする薬剤は抗てんかん剤として既に実臨床で使用されており、アルツハイマー型認知症(AD)に対しても治療効果が期待され研究段階にある。ADの治療を想定したときに、SV2Aに対するSV2Bの優位性が示されれば本研究にとって有益なデータであり、細胞実験系のみではあるが、SV2Bの優位性を示すことができた。SV2BとBACE1結合には他のカルシウム感受性パートナー分子が存在することが想定される。CaCl2を添加したSV2Bノックアウトマウスと野生型マウス脳由来シナプトニューロソームライセートを用いて、免疫沈降法、質量分析によりこの新規パートナー分子の探索を行う。同定された新規の分子につき、BACE1、SV2Bそれぞれに対していかなる作用を有するかを確認していく。
赤外線を可視光へ変換するセラミック蛍光体の高変換メカニズムの解明

酸化亜鉛、酸化チタン、酸化イッテルビウムの混合粉末に、それぞれ酸化ホロニウム、酸化エロビウム又は酸化ツリウムを添加し、空気中、1200°Cで加熱し、生成物を得た。生成相は、Zn2TiO4を主相とし、TiO2、RE2Ti2O7, RE2TiO5相が認められた。980nmのレーザー光照射時の発光を調べた。これまでのZnO-TiO2:Ho3+/Yb3+, Er3+/Yb3+, Tm3+/Yb3+,において、それぞれ緑色(548nm)、赤色(657nm)、近赤外光(795nm)の発光を示した。これらはそれぞれ次の電子準位変化によるものである:Ho3+;5F4,5S2→5I5, Er3+;4F9/2→4I15/2 Tm3+;3H4→3H6。これらの実験要因と結果から次の固溶を提案する。Zn2TiO4結晶のZnは4配位サイト(tet)と6配位サイト(oct)があり、TiO2が過剰にある場合、Tiが4配位Znサイトに固溶するため、6配位Znサイトに空孔が生じ、これが希土類金属イオン(RE3+)の固溶を促進していると考えられる。固溶反応式は次の様に表され、Re2O3+4TiO2→2REZn+2TiZn+2TiTi+8Ox+6e+3/2O2(g)、これにより生成する固溶体式は(ZnZn)2(tet)(REZn+TiZn)+TiTi)4(oct)OO8と表せる。希土類金属イオンにより緩和準位が異なるため発光波長が異なった。本固溶についてリートベルト法による解析を試みたが、共存相であるRE2Ti2O7, RE2TiO5の正確な結晶構造データを得ることができなかったため解析できなかった。酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ホロミウム、酸化イッテルビウムの粉末混合物を空気中、1200°Cで加熱する事により近赤外レーザー光(980nm)で発光する蛍光体の合成に成功した。発光色は緑色で、発光スペクトルでは548nm及び670nmに強いピークが認められた。特に548nmの発光が強かったため目視で緑色に見えると考えられる。生成相は酸化チタンと酸化亜鉛の配合比により変化し、酸化亜鉛と酸化チタンの混合比が12ではチタン酸亜鉛、チタン酸希土類金属の2つの結晶が、混合比が0.51では酸化チタン、チタン酸亜鉛、チタン酸希土類金属の3つの結晶からなった。発光強度は酸化亜鉛と酸化チタンの混合比が1のときに最大となることを見出した。発光強度は、ホロミウム添加量0.05、イッテルビウム添加量0.09で最大を示すことが分かった。本系ではイッテルビウムがレーザー光を吸収し、これをホロミウムに2回連続して移動する事によりホロミウムに高いエネルギーが蓄えられ、これが緑色発光となって現れる。そこで、ホロミウムとイッテルビウムの濃度が高ければ高いほど強い発光を示したと考えられる。ただし、高濃度では同じ元素間でのエネルギー移動のためにロスが生じ、発光強度が低下したと考えられる。チタン酸亜鉛の結晶体積と発光強度との関係をまとめると、結晶体積が小さいほど強い発光が得られる傾向が認められた。これは発光メカニズムと大きく関係すると考えられ、更なる検討が必要である。研究実施計画通りに進捗したが、励起段数を求めるまでには至らなかった。酸化チタンゾル溶液、酸化亜鉛微粉末、硝酸エルビウム(Er)、硝酸イッテルビウム(Yb)を原料とし、TiO2:ZnOの混合比、硝酸塩の濃度、を変化させ、加熱することにより発光体を合成した。800°Cでは未反応酸化チタンが認められたが、加熱温度を高くするに従い反応が進行し、1300°Cで発光相であるZn2TiO4と副生相であるRe-Ti酸化物が共存した。1350°C以上では溶融した。また、生成物の発光強度を測定した。発光強度は1000°C以上で加熱温度の上昇と共に増大し、1300°Cで最大となり、1350°C以上で低下した。これより最適合成温度が1300°Cであることが分かった。ZnO/TiO2比(x)を変化させたところ、発光強度は、0.251.0ではx値の増加と共に増大したが、1.01.75ではx値の増加と共に低下した。これより、最適配合比は1.0であることが分かった。Er添加量を変化させたところ、発光強度はEr=03mol%ではEr添加量の増加と共に増大したが、35mol%では低下した。これより最適Er添加量は3mol%であることが分かった。前者の理由はErイオンが発光元素であるためであり、後者の理由はErが高濃度となるためにEr同士でのエネルギー移動が起こり、発光しなくなるためである。Yb添加量を変化させたところ、発光強度はYb=09mol%ではYb添加量の増加と共に増大したが、912mol%では低下した。これより最適Er添加量は9mol%であることが分かった。Ybイオンは照射光を吸収しErイオンへ移動する役割をするので、前者の理由はYb濃度が高くなったこと、後者の理由はTb同士でのエネルギー移動のためである。原料にナノ粒子を用いたアップコンバージョン

蛍光体の合成に成功し、最適合成条件(加熱温度、ZnO/TiO2の最適混合量、Er及びYbの最適添加量)を見出した。また、これらの最適条件の理由について提案することができた。以上の点は高く評価できる。ただし、X線回折による結晶構造解析が思うように進行できなかった。この理由は、研究過程で想定していた結晶相以外の結晶相が共存することが分かり、この結晶データが不足したためである。この結晶を考慮しない解析や推定データを用いた解析を試みたが、信頼性の低い値しか得られなかった。電子エネルギーソフトによる解析においては結晶データの信頼性が低く、ソフト使用料に見合う結果が得られないと考え、実験費として使用した。酸化チタンゾル溶液、酸化亜鉛微粉末、硝酸ツリウム(Tm)、硝酸イッテルビウム(Yb)を原料とし、TiO2:ZnOの混合比、硝酸塩の濃度、を変化させ、1300°Cで加熱することにより発光体を合成した。生成物には、発光相であるZn2TiO4と副生相であるRe2TiO5, Re2Ti2O7及び原料のTiO2が共存した。ZnO/TiO2モル比(x)が0.51.0まで4相が共存したが、x=1.25, 1.5ではZn2TiO4とRe2Ti2O7のみとなった。Zn2TiO4の生成割合はx値と共に増加した。980nmのレーザー光源で795nmの近赤外発光を示した。発光強度はxの増加と共に増大しx=1で最大となり、1.25以上で低下した。これはZnイオンサイトの空孔生成により説明できた。Tm添加量を変化させたところ、発光強度はEr=00.125mol%ではTm添加量の増加と共に増大したが、0.15mol%では低下した。これより最適Er添加量は0.125mol%であることが分かった。前者の理由はTmイオンが発光元素であるためであり、後者の理由はTmが高濃度となるためにTm同士でのエネルギー移動が起こり、発光しなくなるためである。Yb添加量を変化させたところ、発光強度はYb=015mol%ではYb添加量の増加と共に増大したが、18mol%では低下した。これより最適Yb添加量は15mol%であることが分かった。Ybイオンは照射光を吸収しTmイオンへ移動する役割をするので、前者の理由はYb濃度が高くなったこと、後者の理由はTb同士でのエネルギー移動のためである。また、Tm及びYbは8配位のZnサイトを置換していると考えられる。発光強度より求められた励起段数は1.01となり、多くの緩和過程が関与していることが考えられた。試料が多相であったためコンピュータソフトによるエネルギー計算は実施できなかったが、エロビウム、ホロニウム、ツリウムの添加効果、生成相、酸化亜鉛の添加量、発光メカニズム、欠陥構造について明確にできた。3報の査読付論文を発表し、2件の国際会議発表を行った。さらに1報の論文査読が通り、印刷中である。酸化亜鉛、酸化チタン、酸化イッテルビウムの混合粉末に、それぞれ酸化ホロニウム、酸化エロビウム又は酸化ツリウムを添加し、空気中、1200°Cで加熱し、生成物を得た。生成相は、Zn2TiO4を主相とし、TiO2、RE2Ti2O7, RE2TiO5相が認められた。980nmのレーザー光照射時の発光を調べた。これまでのZnO-TiO2:Ho3+/Yb3+, Er3+/Yb3+, Tm3+/Yb3+,において、それぞれ緑色(548nm)、赤色(657nm)、近赤外光(795nm)の発光を示した。これらはそれぞれ次の電子準位変化によるものである:Ho3+;5F4,5S2→5I5, Er3+;4F9/2→4I15/2 Tm3+;3H4→3H6。これらの実験要因と結果から次の固溶を提案する。
ヒト暑熱馴化後の皮膚血管拡張感受性亢進と皮膚交感神経活動の心周期同期成分

従来、ヒトにおける暑熱馴化による血液量増加は皮膚血管拡張反応を亢進させることが知られている。一方我々は、ヒトにおいて心電図のR波からの潜時が約1.1-1.3秒の心周期同期成分が、暑熱負荷時における食道温上昇により増加し、低血液量により皮膚血管拡張反応が抑制されるときに抑制されることを明らかにした。本研究では、暑熱馴化による血液量増加は食道温上昇に対するこの同期成分上昇を亢進させ、皮膚血管拡張反応を亢進させることが明らかにした。以前より我々は、持久性トレーニングによる体温上昇に対する皮膚血管拡張の感受性亢進には、血液量の増加が強く関与することを示してきた。一方、心電図の任意のR波を0時とし5秒目までの皮膚交感神経活動(SSNA)について発火頻度分布を0.05秒毎に求め1分毎に加算平均すると心周期に一致したピークを認め、さらに、この5秒間の波形のピークと基線の間の部分を積算し心拍数を乗じると(upper area;UA)、体温の上昇と共に増加傾向を示し、低血液量時に皮膚血管拡張反応が抑制されるときに、その増加の感受性が減弱することを示した。これらのことは、心周期に一致したSSNA成分が皮膚血管拡張反応に関与することを強く示唆する。そこで本研究の目的は、持久性トレーニングによる血漿量増加のため皮膚血管拡張反応が亢進するとき、UAが増強するか否かを検討することである。昨年度は、測定手技とプロトコールの確立のために、予備的に2名の被験者に対して、5日間の持久性トレーニングを行なわせ、その前後で血漿量を測定した後、暑熱負荷時におけるSSNAを腓骨神経から測定し、その支配領域である足背部のブリチリウム(血管収縮神経活動遮断剤)処置部(BT)の皮膚血流量を血圧と食道温(Tes)と共に測定した。その結果、5日間のトレーニングにより血漿量がトレーニング前に比べて6.3%もしくは4.5%増加し、同時にTes上昇に対するBT部位の皮膚血管コンダクタンス(=皮膚血流量/平均動脈圧)上昇の感受性がそれぞれ26%、29%増加した。このとき、UAはTes上昇と共に増加し、その増加の感受性(UA/Tes)はトレーニング後にそれぞれ26%、30%増加した。このことは、持久性トレーニングによる皮膚血管拡張反応の亢進がUA/Tesの増加により説明できる可能性があり、心周期に一致したこの成分が血管拡張神経成分であることを示唆する。最近我々は、ヒトにおいて心電図の任意のR波を起点とし原波形皮膚交感神経活動(SSNA)のスパイク頻度を数えてヒストグラムを求めたところ、R波からの潜時が約1.3-1.1秒の心周期同期成分を同定し、この同期成分は食道温(T_<es>)上昇により増加することを、さらに、低血液量により暑熱負荷時における皮膚血管拡張反応が抑制されるとき、この同期成分の上昇も抑制されることを明らかにした。これらの結果は低血液量がこの同期成分を減少させ皮膚血管拡張を抑制することを示す。一方我々は、暑熱馴化による血液量増加がT_<es>上昇に対する皮膚血管拡張を亢進させることを示してきた。そこで本研究では、持久性トレーニングによる血液量増加により皮膚血管拡張反応が亢進するとき、SSNA心周期同期成分が増強するか否かを検討した。若年男性2名に5日間の持久性トレーニング(暑熱馴化)を行なわせ、各トレーニング直後に1名には糖質+タンパク質(Pro-CHO)、もう1名には糖質のみを摂取させ(CHO)、その前後で血液量を測定し、暑熱負荷時におけるSSNAを腓骨神経から、その支配領域である同側足背部の血管収縮神経活動遮断剤処置部の皮膚血流量を血圧とT_<es>と共に測定した。その結果、5日間の暑熱馴化により血液量は馴化前に比べてPro-CHOで11%、CHOで2%増加し、皮膚血管コンダクタンス(CVC=皮膚血流/血圧)上昇のT_<es>閾値も馴化前にはPro-CHOで37.3°C、CHOで36.9°Cであり、馴化後にはそれぞれ0.3°C低下、0.1°C増加した。この同期成分上昇のT_<es>閾値も馴化前にはCVCのそれと同値で、馴化後にはPro-CHOで0.3°C低下、CHOで0.1°C増加した。以上の結果は、暑熱馴化による血液量増加はT_<es>上昇に対するSSNA心周期同期成分上昇を亢進させ、皮膚血管拡張反応を亢進させることを示唆する。
ドイツ憲法理論・共和主義・教会法学における職務概念の構造

職務の概念は、ドイツにおける憲法理論、教会法学、共和主義において、憲法、教会、共和国とその対象を異にするとはいえ、共通した構造を基本的に持っている。それは、信徒であれ牧師であれ、官吏であれ市民であれ、その職務の地位に座る者すべてに神の言葉又は公共善へと方向づけ、この諸々の職務の蓄積により教会又は共和国を構成するという構造である。ここに、憲法理論、教会法学、共和主義における職務の概念の、欧州法律学のローマ法以来の伝統に由来する固有の特徴を発見することができる。平成25年度においては、ドイツ憲法理論の古典的存在としてのルドルフ・スメントの見解をその職務概念の観点から再検討する作業、及び、彼の職務概念が生成され展開されてきた文脈として教会法上の職務概念の意味を確認する作業を、それぞれ行った。第一に、スメント学説における職務概念を検討する作業を行った。既に彼自身の手により公表されている論文においてこの概念の意味を確認するだけでなく、彼の未公刊論文、中でも1934年の講演草案「現代の憲法問題とドイツの学問」について詳細な検討を加えた。とりわけ後者は、現在では判読困難な当時のジュッターリン体と呼ばれる書体による手書き原稿であるため、ゲッティンゲン大学のハンス・ミヒャエル・ハイニヒ教授、ユルゲン・シャールマン博士らの協力を仰いだところである。この成果については、平成26年度中に公表する予定である。なお、この作業の過程において、スメント主著の一つである『国法論文集』が登場した背景も検討することができた。これに関しては、三宅雄彦「スメント『国法論文集』の出版と改訂」として近く公表する予定である。第二に、教会法学における職務概念の意味を確認する作業を行った。これについても、ゲッティンゲン大学のハイニヒ教授、ヘンドリク・ムゾンニウス博士の協力を仰ぎながら、ドイツ福音主義教会法学の全体像、及びその歴史的展開の中での当該概念の構造を分析したところである。具体的には、現代ドイツの代表的神学者の一人、マルティン・ホネッカーの見解を素材としながらの検討であるが、この成果については、三宅雄彦「教会法の神学的基礎」として既に公表済みである。平成26年度においては、ドイツ憲法理論及び教会法学の古典的存在としてのルドルフ・スメントの見解をその職務概念の観点から再検討する作業、及び、彼の職務概念が生成され展開されてきた文脈としての教会法上の職務概念の意味を確認する作業を、平成25年度に引き続き、それぞれ行った。中でも1934年の講演草案「現代の憲法問題とドイツの学問」について詳細な検討をくわえた。これについては、三宅雄彦「スメント職務国家論の誕生」として既に公表済みである。また、スメント職務概念の思考を現在における行政裁量論、更には行政組織論への応用可能性についても検討を加えた。これに関しては、三宅雄彦「行政裁量と憲法構造」として近く公表する予定である。第二に、教会法学における職務概念の意味を確認する作業を、引き続き行った。とりわけ今年度は、世俗国法とは全く構造を異にする教会法学の全体構造を概観、把握することに努めたが、その中で、スメントが職務概念を強調することで、福音主義教会法学の中で一体何を企図していたのかが明らかになった。この成果については、邦語及び独語論文において、平成27年度中に公表する予定である。平成27年度においては、研究計画のまとめとして、ドイツ教会法学及び憲法理論における職務概念の世俗の実定憲法解釈学における役割を再検討する作業、及び、同概念の古典的理論家としてのルドルフ・スメントの戦後ドイツ学界における役割を再検討する作業を、平成26年度に引き続き、それぞれ行った。第一に、職務概念の世俗の実定憲法解釈学における役割を再検討する作業を行った。一つには、ドイツ連邦憲法裁判所の判例理論において、職務理論がどのように展開されるかについて、二つには、憲法変遷論を具体例として、職務概念により構築される職務憲法の構想がどのように発展しうるかについて、それぞれ検討した。前者については、日独憲法対話(国際学会)において報告しており、また後者については、ドイツ連邦憲法裁判所判決の評釈2篇をドイツ憲法判例研究会編『ドイツの憲法判例4』で平成28年秋に公表の予定である。第二に、スメントの戦後ドイツ学界における役割を検討する作業を行った。一つには、戦後ドイツにおける彼の職務理論の継承の問題について、二つには、より広い文脈で戦後ドイツ大学史の文脈における彼の憲法理論及び国法理論の意味、そして彼のゲッティンゲン大学の戦後初代学長としての役割について、それぞれ検討した。前者については、三宅雄彦「スメントの後任問題」として既に公表済みであり、後者については、三宅雄彦「学長時代のスメント」として平成28年5月に公表の予定である。ドイツ福音主義教会法学の全体構造を理解する作業、なかでも、職務概念がこの法学体系の中で持つ役割、更には、スメントがこの概念によって導入した理論変革について解明することができたため。

加えて、スメントの職務理論が当時及び現在の公法理論、国法理論に対して持つ理論的示唆についても、試験的ながらも詳細に検討することができたため。社会科学引き続き、憲法理論、教会法学、更には共和主義における職務概念の役割を検討するのみならず、最終年度である今年度においては、ドイツ滞在中での研究パートナーであったハンス・ミヒャエル・ハイニヒ教授を日本に招き、職務概念についてのまとめ的な意見交換を行い、さらには共同で研究成果を公表することを、予定している。スメント職務概念の意味内容を検討する作業、とりわけ、ゲッティンゲン大学附属図書館の所蔵するスメント文庫の資料を、詳しく調査する機会が得られ、その調査の成果を具体的に利用する作業を展開することができたため。加えて、教会法上の体系構造や基礎概念を検討することにより、スメント学説の教会法上の文脈を精査する前提条件を獲得することができたため。研究代表者は2013年8月から2015年4月まで、ドイツ・ゲッティンゲン大学にて在外研究であったが、その際の受け入れ教授である、ハンス・ミヒャエル・ハイニヒ教授を、2015年度末に日本にお招きして、埼玉大学において互いに、本研究について研究報告をすることとなった。科学研究費からハイニヒ教授の渡航費用を支出するため、埼玉大学と相談したうえ、2015年度予算に余裕をもたせる必要が生じたために、一部予算を次年度に繰り越すこととした。教会法学上の職務概念については、スメント学説のみならず、ドイツ福音主義の教会法学者、とりわけスメントの周辺、例えば、ジークフリート・グルントマン、ヨハンネス・ヘッケルなどの、20世紀の教会法学者の見解を検討すること、更には、その成果を踏まえた上で、これまで研究してきたスメント門下の国法学者の職務概念と突き合わせながら、職務概念の教会法学上と国法学上の意味連関を検討することを、予定している。上記のとおり、ゲッティンゲン大学ハンス・ミヒャエル・ハイニヒ教授を、研究報告を埼玉大学で行っていただくために、彼の渡航費用の一部として使用する計画である。
漢字圏バイリンガルにおける言語処理と視空間認知の発達の神経基盤

本研究の目的は、アルファベット表記を用いる言語話者を中心に検討されてきたバイリンガル相互活性化プラス(BIA+)モデルが、漢字圏言語話者の語彙処理にどこまで適用されるかを認知神経科学手法によって検証することである。日本語と中国語における書字が同じ漢字語と書字が類似する漢字語を、実際の視覚処理の軌跡を追う視線計測、認知処理の時間分解能に優れる脳波計測、および空間分解能に優れる磁気共鳴画像法(MRI)等といった複数の生体反応計測を通して比較検討し、漢字圏バイリンガルの語彙処理における書字表象の役割を見出す。さらに、これらの実験手法で得られた成果をまとめ、漢字圏バイリンガルの語彙処理能力と視空間認知処理能力の神経連絡の機序を把握し、漢字使用者一般の生涯にわたる認知機能の発達過程を明らかにし、多言語併用者の言語処理能力を解明する認知神経科学研究の実験パラダイムを確立させることを目指している。それを踏まえて、2018年度では認知神経科学的実験の準備として、予備調査および予備実験を行った。まず、日本語と中国語の漢字2字熟語の書字的類似性、音韻的類似性、および意味的類似性を、中日バイリンガルに7段階で評価してもらった。また、日本語の漢字語の具象性について日本語母語話者に7段階で評価してもらった。以上の手続きで、実験材料の統制に必要とされる情報がそろった。さらに、これらの情報を用いてMRIの実験の予備実験、および視線計測を用いた漢字2字熟語の処理実験を行った。2018年度では、次年度に向けて神経科学的実験の準備を行い、順調に進捗した。具体的には、中日バイリンガルおよび日本語母語話者を対象に、実験材料についての調査を実施した。次に、中日バイリンガルを対象に、予備実験として、5つの行動実験を行い、神経科学的実験のタスクについて検討した。さらに、以上の手続きで得られた情報を用いて、中日バイリンガルを対象に視線計測を用いた漢字2字熟語の処理実験を行った。次年度は、今年度で収集した各調査および実験結果をまとめ、投稿論文の形で随時公表していきたい。さらに、各調査および実験の結果に基づき、神経科学的実験を行い、得られた成果を発表する。
DNA結合性高機能インドールアルカロイドおよびキノロン類の合成とその機能

1.合成(1)インドールアルカロイドを分子認識素子とする新規DNA結合分子の合成法の開発:β-カルボリン誘導体を30種類以上,エリプチシン誘導体を約30種類新たに合成した。さらに相当するメチルニトロソユリア誘導体をそれぞれ合成し,各合成法を確立することに成功した.また,これらの化合物のDNA結合様式をPNA一軸配向膜偏光分光法を用いて決定した。(2)1,6-ナフチリジン骨格を分子認識素子とする新規DNA結合分子合成法の開発:1,6-ナフチリジン骨格を母核とするDNA結合性新規メチルニトロソユリア誘導体の合成法を検討し,相当するメチルニトロソユリア体の前駆体を合成した.また、関連化合物としてキノロン、キノリンおよびトリアザナフタレン誘導体の高収率、高効率新規合成法を新しく開発することに成功した。特にトリアザナフタレンの中間体であるピリミジン誘導体の4成分連結反応による合成法と2-エチニルアニリンの二分子付加反応によるキノリンの合成法は従来にないまったく新しいタイプの合成法であり、注目に値する。2.抗腫瘍活性の評価とDNA-ドラッグ複合体の構造解析上記1-2で合成した各化合物の抗腫瘍活性をセルラインSarcoma 180,HeLa S-3,L1210を用いて抗腫瘍活性を測定し,IC_<50> 1μM以下の化合物を発見した.また,DNA-drug複合体の構造解析を分子動力学法を用いておこない,求めたDNA-薬物複合体の安定化エネルギーが結合定数の対数値に比例することを証明した。上記Iで合成したメチルニトロソユリア誘導体を用いてDNAのメチル化反応を行い、リンカーの長さ、種類がメチル化収率、グルーブ選択性、塩基配列選択性に及ぼす影響を調べた.その結果,メチル化のグルーブ選択性において最適のリンカー長があること,置換基の位置,母核の違いにより選択性が著しく変化すること等を明らかにした。I.合成1.インドールアルカロイドを認識素子とする新規DNA結合分子の液相合成法の開発:β-カルボリン誘導体を22種類,エリプチシン誘導体を15種類新たに合成し,相当するメチルニトロソユリア誘導体をそれぞれ5種類ずつ合成し,各合成法を確立した.2.1,6-ナフチリジン骨格を分子認識素子とする新規DNA結合分子合成法の開発:1,6-ナフチリジン骨格を母核とするDNA結合性新規メチルニトロソユリア誘導体の合成法を検討し,メチルニトロソユリア体の前駆体の合成まで到達することができた.今後最終化合物を合成すると同時に,各種誘導体合成に展開する予定.3.固相合成法によるインドールアルカロイド誘導体合成法の開発:β-カルボリン誘導体の液相合成法を固相合成法に応用し、9位にリンカーをもつ誘導体のより簡便な合成法を確立できた.II.抗腫瘍活性の評価化合物の機能評価とDNA-ドラッグ複合体の構造解析:上記12で合成した各化合物の抗腫瘍活性をセルラインSarcoma 180,HeLa S-3,L1210を用いて抗腫瘍活性を測定したところ,IC_<50> 1μM以下を示す化合物があることをはじめて明らかにした.また、DNA-drug複合体の構造解析を分子動力学法を用いておこない,求めたDNA-薬物複合体の安定化エネルギーが結合定数の対数値に比例することを証明した。上記1で合成したメチルニトロソユリア誘導体を用いてDNAのメチル化反応を行い、リンカーの長さ、種類がメチル化収率、グルーブ選択性、塩基配列選択性に及ぼす影響を調べた.

その結果,メチル化のグルーブ選択性において最適のリンカー長があること,置換基の位置,母核の違いにより選択性が著しく変化すること等が,今回新たにわかった.1.合成計画(1)インドールアルカロイドを認識素子とする新規DNA結合分子の液相合成法の開発平成17年度はβ-カルボリン誘導体,エリプチシン誘導体についてそれぞれ新たにニトロソユリア部へのリンカーの種類(-CH_2-,-O-,-NH-結合)と長さ(n=2-5)、接合位置を種々変化させた誘導体を合成した。(2)1,6-ナフチリジン骨格を分子認識素子とする新規DNA結合分子合成法の開発平成16年度に開発した1,6-ナフチリジン骨格を母核とするDNA結合性新規メチルニトロソユリア誘導体の合成法をさらに展開した。また、今年度新たに関連化合物としてキノロン、キノリンおよびトリアザナフタレン誘導体を取り上げ、その高収率、高効率新規合成法を開発した。特にトリアザナフタレンの中間体であるピリミジン誘導体の4成分連結反応による合成法と2-エチニルアニリンの二分子付加反応によるキノリンの合成法は従来にないまったく新しいタイプの合成法であり、注目に値する。(3)固相合成法によるインドールアルカロイド誘導体合成法の開発平成16年度に開発したβ-カルボリン誘導体の固相合成法を改良し、さらに他の誘導体合成への本法の応用の可能性を追求した。2.生成物(薬物)の機能評価とその作用機構の解明平成16年度行ったセルラインSarcoma 180,HeLa S-3,L1210に対する抗腫瘍活性試験を、今年度は正常線維芽細胞(NIH 3T3)に拡張し、細胞特異性を調べた。また、薬物の作用機構を膜透過性、細胞のアポトーシスの観点から追求した。また、薬物とDNAの結合モードを磁場一軸配向DNA膜を用いた偏光分光法を用いて決定する新たな方法を開発した。3.DNA結合性高機能アルキル化分子(DNA-targeting Alkylation Molecule)によるDNAのアルキル化リンカーの長さ、種類がDNAのメチル化収率、グルーブ選択性に及ぼす影響を詳細に調べ、メチル化の収率の向上、グルーブ選択性の向上を達成することができた。
ランダムスキャン２光子励起顕微鏡による神経細胞機能の可視化

本研究は申請者の開発したランダムアクセス型2光子励起顕微鏡システムを用いて、これまで困難だった遊離タンパク質の動態を直接計測することを目指す。多点で同時に蛍光相関分光法(FCS)を適用することにより樹状突起の細胞質中を高速に移動するタンパク質分子の動態を捉え、シナプスと核を連絡するシグナル系の実態を明らかにすることを目的とする。これまで細胞質内を拡散する遊離型タンパク質は拡散速度の桁違いの大きさのため直接的な動態の計測は困難だった。蛍光相関分光法(FCS)は溶液中での一分子の振る舞いを計測する手法で、これを細胞内に適応することにより細胞質内の遊離タンパク質の挙動を追跡できる。しかし従来のFCS装置は細胞内の一点からしか記録できず、細胞内の様々な部位における機能タンパク質の動態解析を行うには制約があった。特に神経細胞は細胞内の機能局在性が高く、同時多点からのFCS解析は非常に多くの情報をもたらすことが期待される。本研究では新規に開発した2光子励起顕微鏡システムを用いカルモジュリン、CamKII、Ca結合タンパク質(calbindin等)などシナプス機能に重大な機能分子のスパイン内外での動態を検出することを試みた。本年度は初代培養神経細胞を用いて樹状突起およびスパイン内のタンパク質のFCS計測を試みた。GFP発現プラスミドあるいはGFP融合CamKIIタンパク質発現プラスミドをマウス由来初代培養神経細胞に発現させ細胞質の複数点から蛍光強度変化を10kHz以上の時解像度で取得することに成功した。自己相関関数よりタンパク質の細胞局所での拡散係数が異なることを見いだした。24年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は申請者の開発したランダムアクセス型2光子励起顕微鏡システムを用いて、これまで困難だった遊離タンパク質の動態を直接計測すること、および多点同時膜電位計測を目指している。本研究では新規に開発した2光子励起顕微鏡システムを用いカルモジュリン、CamKII、Ca結合タンパク質などシナプス機能に重大な機能分子のスパイン内外での動態を検出することを試みる。本年度は株細胞を用いて細胞質のタンパク質のFCS計測を実際に試みた。GFP発現プラスミドをHEK293細胞に発現させ細胞質の複数点から蛍光強度変化を10kHz以上の時解像度で取得することに成功した。また、自己相関関数にフィットさせるソフトウェアを完成させた。現在コントロールであるGFPの自己相関が理論通り得られるよう光学系の調整を行っている。多点同時膜電位計測においては、膜電位感受性色素の選定を行い、染色法の条件設定を行っている。脂溶性の高い色素を用いるため、細胞外液に添加する方法は使えず、遺伝子銃による染色法を採用し、条件設定を行っている。非常に複雑な光学系を用いておりFCS計測に適した光学条件を見いだすのに時間がかかっている。さらに高感度にFCS計測を行うために条件検討を引き続き行っている。現在神経細胞内で蛍光タンパクを融合した機能タンパク質のFCS測定を施行している。
軽度知的障害のある高校生への自立活動における自己理解教育の単元化

本研究では、軽度知的障害のある高校生を対象に自己理解教育を中心とした自立活動の単元開発を行い、その学習効果について検討した。研究協力校高等部3年次に在籍し、一般就労を希望する生徒4名(生徒AD)を対象に、特別支援学校(知的障害)高等部教職経験7年の教諭(以下「授業者」と表記)が授業を実施した。本単元の実施に当たっては、筆者らが開発した学習テキスト(三原・衞藤, 2016)及び単元計画を使用した。授業者は単元計画表の配付説明を受けた後、本時の目的、生徒が行う活動、発問の例示等の解説を付加した指導書を参照して各回の授業を実施した。学習効果は、1学習後における配慮申請行動の自発の有無、2学習前後の配慮要請意識得点の比較により測定した。2の測定では5件法のリッカート尺度で構成する質問紙(三原・衞藤, 2016)に対象生徒が回答し、配慮要請意識が最も低い回答を1、最も高い回答を5として数値化した。本単元を実施した結果、1名(生徒B)に配慮申請行動の自発が見られた。申請内容は作業遂行に関するもので、授業者により妥当と判断されたため実際に配慮提供された。配慮要請意識得点の変化では2名で増加し(A : 2.67→3.75, C : 3.25→3.58)、1名は減少(B : 3.67→3.42)、1名は増減なし(D : 3.75)であった。これらの結果は筆者らの研究(三原・衞藤, 2016)と同程度の学習効果であり、指導書等を活用することで開発者以外の授業者でも自己理解教育を中心とした自立活動の単元実施が可能であった。一方で、4名中1名しか申請行動が自発しなかったことから、テキスト学習終了後の申請手続きのガイダンスの導入、配慮の疑似体験など体験を伴って自己理解を深める展開の工夫等、単元計画の改善点が示唆された。
きらめきのある画像の処理に関する研究

1 HLS色空間を用いた解析同一物体に対しつやあり、つやなしの状態を作成し、両データをHLS色空間に変換した。その空間内での各画素の分布を解析することにより、つやありとつやなしの差異は、その分布範囲に現れた。また、つやありの分布は、L-S平面内において、双曲線に沿って拡張することが解った。次に、各画素についての明度とmax-minの変化を解析し、これらの変化からつやのある画像の性質を確認した。2つやのない画像のつやのつき得る領域の推定つやのない物体の画像に対し、明度とmax-minによる領域分割を行ない、各領域についてつやを評価する評価値を求め、それによりつやのつく領域を推定した。この領域と、実際につやのある物体のつや領域を比較することにより、本手法の有効性を確認した。3つやの写像の検討つやなしからつやありへの写像について、つやのつく領域とそれ以外について、2次元線形写像及び2次元非線形写像を仮定し,検討を行なった。以上の解析を、本年度申請した予算で購入したワークステーションにより行なった。また、今後様々な対象物に対する解析、検討を行なうために、つやのある物体である陶磁器の取材に予算費用を使用した。現在は、写像についての詳しい解析、及び以上の結果を合わせ、つやのない画像からつやのある画像の作成を行なっている。
偏微分方程式に関する協力研究(楕円型方程式と放物型方程式の解の局所構造と大域構造)

楕円型方程式の解の一意接続性に関する研究が大鍛治、De Carliによって行われた。まず大鍛治は、高多重度を持つ楕円型作用素の一意接続性について研究を行い、その多重度が一定で高々4のとき、ある条件の下に一意接続性が成り立つことを証明した。この結果から特にPlis型作用素に関しては長年未解決であった4階の場合に一意接縮生が成り立つことがわかった。6階以上のPlis型作用素は一般に一意接続性が成り立たないことが知られているので、これにより未解決なのは5階についてのみとなった。さらに、特異なポテンシャルを持つシュレーディンガー方程式に対する一意接続姓およびDirac方程式の解の強一意接続性についての共同研究が大鍛治とDe Carliによって行なわれた。特に、Dirac作用素の場合はスカラーCoulombポテンシャル型の場合には常に強一意接続性が成り立つことを示し、また一般のポテンシャルの場合にはそのマトリックスポテンシャルが正・負各々の状態に働く際これらの間の遷移が少ないという仮定が重要であることを明らかにした。次にSchroedinger型方程式の解の局所的・大域的構造、特に超局所解析的方法による平滑化効果ならびに特異性の伝播についての基礎構造の詳細な研究が大鍛冶、土居によってなされた。また、楕円型方程式の解についての基礎構造の詳細な研究がFerone、Trombetti、Alvino、Posteraro達によって行われた。彼らは対称化法による比較定理とその応用、実関数論的方法を用いた非線形楕円型・放物型方程式に対する解の存在となめらかさおよび変分問題等について研究を行った。当初計画中、日本側研究者、岩崎、大鍛治のナポリ訪問に関しては、大鍛治が9月の1カ月訪問、双方の研究計画に関する調整を行った。岩崎の訪問は、教育上、その他学内理由により取りやめとなった。土居は、研究課題の研究知識強化の目的をも込め、フランスへ留学、新たに伊藤に共同研究者として入ってもらった。9年1月の2週間、大鍛治、伊藤の2名を研究計画の調整と共同研究のため、ナポリへ派遣、トロンベッチ、アルビノの2名が来日予定であったが、両氏とも調整がつかず、新たに、若手の研究者であるフェロ-ネ氏に共同研究者となってもらうと共に9年2月に来日してもらった。関連研究者の来日、研究助言については、Tonia Ricciardi(ナポリ大学院生、旅費先方)(11月初旬)が来日、京都大学数理解析研究所研究集会での講演と共に京都大学大学院理学研究科数学教室で氏の研究の解説を行ってもらった。又、来日中のL.R.Ricciardi氏とは(11月18日)来年度計画について話し合い、その結果、渡辺信三(確率論)に分担者に入ってもらう事となった。平成9年2月には、来日中のB.Nisson(スウェーデン)氏に偏微分方程式の数式処理による研究方法についての教授を受けた。研究の進展状況:大学院生の協力を得て、生物モデル等を含む非線形放物型方程式の解の漸近的性質に関する研究を進めている。又、大鍛治により、コントロール問題への一意性定理の応用に関する研究、Alvino-Trombetti-Diaz-Lionsらにより、楕円型方程式と対称化について、Ferone-Fuscoにより汎関数の極小化に関する連続性について、Del-Pasteraroにより非線形楕円型方程式に対する存在と一意性について、研究がなされている。平成9年4月、岩崎がドイツのオ-ベルヴォルハッハ数学研究所で行われた国際研究集会「擬微分作用素と超局所解析」に出席し、各国の研究者との意見交換、最新の研究知識を取得した。ついで、平成9年7月、ナポリ大学側研究者DeCarli氏に来日してもらい、日本側研究者大鍛治と楕円型作用素の解の強一意接続性に関する共同研究を開始した。平成9年9月には大鍛治がナポリ大学を訪問し、互いの研究状況の進展を確認するとともに先の共同研究をさらに発展させた特異ポテンシャルを持つシュレ-ディンガー作用素の場合に拡張を試みた。

その後平成10年2-3月に再びDeCarli氏に来日してもらい共同研究の最終調整と取りまとめに関する打ち合わせを行なった。この間平成10年1月に岩崎の急死に伴い、日本側研究者土居を研究計画の再調整ならびに共同研究の進展のため平成10年3月にナポリ大学に派遣した。また、Trombetti、Ferone両氏はRearrangement法による非線型楕円型作用素の解の滑らかさの研究、DeCarli氏はフーリエ解析における制限定理に関する研究、大鍛治は対称構造に着目した新しい方法による偏微分方程式の解の特異性の伝播に関する研究、土居はRiemann多様体上の時間依存シュレ-ディンガー作用素の解の平滑化作用に関する研究、伊藤はディラック作用素の散乱逆問題に関する研究を行った。我々の行った研究は大きく分けると次のように大別できる。すなわち、楕円型方程式の解の一意接続性、シュレーディンガー型方程式の解の局所的・大域的構造、特に超局所解析的方法による平滑化効果ならびに特異性の伝播についての基礎構造の研究、対称化法による比較定理とその応用、実関数論的方法による非線形楕円型・放物型方程式および変分問題の研究、最後に偏微分方程式の解の基礎構造に深く関わるその他の諸問題について研究である。以下その主なものについてのべる。大鍛治は特異なポテンシャルを持つDirac方程式およびシュレーディンガー方程式に対する解の強一意接続性、および一意接続性についてDe Carliと共同研究を行なった。特に、Dirac作用素について、ポテンシャルがスカラーのCoulomb型の場合には常に強一意接続性が成り立つことを示し、従来の結果を改良した。さらに、一般のポテンシャルの場合についても考察を行った。その結果マトリックスポテンシャルが正・負各々の固有状態に掛け算作用素として働く際、これらの間の遷移が少ないという仮定が重要であることを明らかにした。さらに、大鍛治は特異性の伝播の研究に有効な新しい方法、すなわちWigner変換を通じて対称化された波束(FBI変換)を導入することにより、特異性の伝播の問題に非常に有効な新しい方法を開発した。これをシュレーディンガー方程式に適用することにより、遠方で2次増大度ポテンシャルを持つシュレーディンガー方程式の解に対するの特異性の伝播ならびに平滑化効果の詳細な情報を得ることに成功した。また土居は多様体上におけるシュレーディンガー作用素および分散型作用素の解の平滑化効果について研究を行った。
霊長類における苦味感覚の適応進化機構の解明

霊長類における苦味受容体の適応進化について、遺伝子多型解析から適応的な意義を考察する(研究1)、適応した採食特徴からその分子基盤を解明する(研究2)という二つのアプローチでの解明を行った。一つ目の研究では、ニホンザルの紀伊集団で地域特異的に生じた苦味受容体遺伝子TAS2R38の機能変異の進化的背景を探った。出産・育児による中断期間に入るまでに、表現型解析、TAS2R38の遺伝子周辺領域の配列解析およびコンピューターシミュレーションによる適応的意義の解明についての実験・解析はすべて終えた。復帰後は、これらのすべての結果をまとめた論文を投稿し、国際学術誌PLOS ONEに発表した。本論文は、ニホンザルの特定の集団で見つかった、苦味感受性変異は正の自然選択により集団中に急速に拡がったという大変興味深い内容であったため、研究者だけでなく報道関係者からの興味もひき、新聞5紙に報道され、さらには海外のウェブサイトでも紹介され、本研究の重要性が評価された。二つ目の研究では、霊長類の中でも葉食という特徴的な採食形態をもつ葉食ザル(コロブス類)を対象にして苦味受容体遺伝子解析を行うことで、葉食適応時に苦味受容体がどのように進化したのかを探った。復帰後も継続的に、野生種の糞から抽出したDNAをもちいて、苦味受容体遺伝子の配列解析を行った。これまでおこなった苦味受容体遺伝子の配列解析から、葉食ザルの苦味受容体遺伝子には浄化選択がはたらき、保存的傾向があることを明らかにした。この成果は国内学会で発表しており、現在は、より詳細な配列解析と並行して投稿論文の執筆にとりかかっている。27年度が最終年度であるため、記入しない。霊長類の採食行動は進化の過程において、多様に変化してきたが、それに伴う遺伝的な背景はほとんど明らかになっていない。本研究では採食行動に深くかかわる味覚受容体遺伝子に着目し、その種内差、種間差を比較する二つの手法を用いて、適応的な進化機構の遺伝的背景の解明を目指している。まず紀伊集団ニホンザル40個体のTAS2R38遺伝子周辺領域(約10kbp)の配列を解読した。ニホンザル集団間の遺伝的交流を把握するために、紀伊集団とその近隣7集団の計8集団64個体について、非コード領域9座位の配列を解読した。また、コンピューターシミュレーションを用いた解析を行うことにより、TAS2R38の機能変異の中立性を検討した。すべての解析結果から、TAS2R38感受性変異型は比較的最近に紀伊集団に生じ、その後、遺伝子変異が引き起こした苦味感受性差に対して正の自然選択が働いたことによって、短期間に急速にこのアレルが集団中に拡がったことが示唆された。二つ目の研究では、霊長類の中でも葉食という特徴的な採食形態をもつ葉食ザル(ラングール)に着目して、苦味受容体遺伝子と適応的な採食行動との関係の解明を目的としている。近縁なアカゲザルでは26種類の苦味受容体を持つことが知られているため、アカゲザルのゲノム配列を参考にプライマーを作成し、遺伝子領域の解析を行った。その結果、解析に成功した15種類の苦味受容体遺伝子のうち14種類の苦味受容体遺伝子は機能的であると推測された。まだ予備的な結果ではあるが、葉食ザルでも苦味受容体レパートリーが保存されており苦味感覚を用いて食べられる植物を選択していることが推測された。二つの研究結果から、霊長類において苦味受容体遺伝子は採食特徴に応じて柔軟に適応的に進化していることが示唆された。これは霊長類の進化過程を考えるうえで非常に興味深い結果である。昨年度までに、細胞および個体レベルでの表現型解析、TAS2R38遺伝子周辺領域解析による進化解析を終えた。本年度は中立的な遺伝子領域の配列解析からもとめたニホンザルの移動度を用いて、移出入を仮定したコンピューターシミュレーションを行い、紀伊集団での感受性変異型の拡がりの中立性を検討した。すべての結果から、ニホンザルの特定の集団で見つかった、苦味感受性変異は正の自然選択により集団中に急速に拡がったという、大変興味深い結果が得られた。この結果は、ニホンザルで地域特異的に苦味受容体遺伝子の環境適応が起きたことを示唆しており、この発見は野生動物において初めての例である。この成果を投稿論文としてまとめ終え、現在国際誌に投稿中である。昨年度までにPCRベースによる苦味受容体遺伝子配列決定を試みた。今年度はさらに詳細な配列解析を行うためにゲノム配列から遺伝子コード領域であるエクソン部分のみを抽出し解析するエクソーム解析を行った。ほぼすべての苦味受容体

遺伝子配列を決定し、現在は近縁種との配列比較を行い、葉食ザルでの苦味受容体遺伝子が適応的に進化しているかどうかを解析中である。霊長類における苦味受容体の適応進化について、遺伝子多型解析から適応的な意義を考察する(研究1)、適応した採食特徴からその分子基盤を解明する(研究2)という二つのアプローチでの解明を行った。一つ目の研究では、ニホンザルの紀伊集団で地域特異的に生じた苦味受容体遺伝子TAS2R38の機能変異の進化的背景を探った。出産・育児による中断期間に入るまでに、表現型解析、TAS2R38の遺伝子周辺領域の配列解析およびコンピューターシミュレーションによる適応的意義の解明についての実験・解析はすべて終えた。復帰後は、これらのすべての結果をまとめた論文を投稿し、国際学術誌PLOS ONEに発表した。本論文は、ニホンザルの特定の集団で見つかった、苦味感受性変異は正の自然選択により集団中に急速に拡がったという大変興味深い内容であったため、研究者だけでなく報道関係者からの興味もひき、新聞5紙に報道され、さらには海外のウェブサイトでも紹介され、本研究の重要性が評価された。二つ目の研究では、霊長類の中でも葉食という特徴的な採食形態をもつ葉食ザル(コロブス類)を対象にして苦味受容体遺伝子解析を行うことで、葉食適応時に苦味受容体がどのように進化したのかを探った。復帰後も継続的に、野生種の糞から抽出したDNAをもちいて、苦味受容体遺伝子の配列解析を行った。これまでおこなった苦味受容体遺伝子の配列解析から、葉食ザルの苦味受容体遺伝子には浄化選択がはたらき、保存的傾向があることを明らかにした。この成果は国内学会で発表しており、現在は、より詳細な配列解析と並行して投稿論文の執筆にとりかかっている。27年度が最終年度であるため、記入しない。二年間の研究計画は計画以上に進展している。具体的には、一つ目の研究としてあげたニホンザルの苦味受容体遺伝子の進化的研究においては、当初計画していた実験は順調に進み、さらには、解析するうえで必要になった、進化的に中立的な領域である非コード領域9座位について64個体で配列を解読した。また、実際の進化過程のシミュレーションを行い、より具体的かつ多角的に解析が進行した。二つめの研究内容である葉食ザルの苦味受容体配列レパートリー解析も順調に解析が進んでおり、葉食ザルの苦味受容体は保存的であるという予備的な結果が得られた。以上のことから、研究計画以上に進展していると考えられる。妊娠に伴う体調不良等のため、本年度は学会発表・野外調査等を行うことができなかったが、実験、解析および論文作成などのデスクワークを中心に行い、おおむね順調に研究を進展させることができた。具体的には、一つ目の研究としてあげたニホンザルの苦味受容体遺伝子の進化的研究においては、すべての実験・解析を終えて論文としてまとめ、現在国際誌に投稿中である。二つめの研究内容である葉食ザルの苦み受容体配列レパートリー解析も順調に解析が進んでおり、葉食ザルの苦み受容体レパートリーを明らかにした。復帰後、さらに詳細に解析を行う予定である。
芳香族化合物ラジカルカチオンの反応におけるトンネル効果

我々は平成8年度の本重点領域研究の公募研究の成果から、パルスラジオリシス法およびγ線ラジオリシス法によってのアニシルアルカンのラジカルカチオンではC-H結合開裂反応が起こること、この反応が77Kマトリックスの昇温(<100K)でも起こることを見出し、トンネル反応の可能性が示唆された。そこで平成9年度は、室温から77Kの温度領域でこのC-H結合開裂反応速度定数を測定し、反応速度の温度効果を明らかにする。また、開裂する水素を重水素化したアニシルアルカンを合成しC-D結合開裂反応速度定数の重水素効果を明らかにする。この結果から、この反応におけるトンネル反応についての結論を得る。ジアニシルメタンのラジカルカチオンではC-H結合開裂反応が起こり、ジアニシルメチルラジカルとジアニシルメチルカチオンが生成する。このC-H結合開裂反応の反応機構の詳細を、阪大産研のLバンドライナックからのナノ秒電子線パルスラジオリシスおよびコバルト60-γ線照射により明らかにした。また、このC-H結合開裂反応速度定数の室温から150Kの温度領域での反応速度定数の温度効果や、C-H結合の重水素効果を調べ、ジアニシルメタンのラジカルカチオンのC-H結合開裂反応におけるトンネル効果について議論した。さらに、1,1-ジアニシルエタン、ο-およびm-メトキシル基のジアニシルメタン、あるいは、1,2-ジアニシルエタンのラジカルカチオンのC-H結合開裂反応の反応機構、温度効果などについても検討した。
宇宙環境におけるクローズド分離を目指したバイポーラー膜併用電気透析システムの開発

本研究は,バイポーラー膜により生じる電気的な水解離現象を利用し,電気透析槽内に安定なpH勾配を設けるための基礎技術の確立,ならびにその勾配を分離の場として利用することを目的として行われた。電気透析槽内に安定なpH勾配を設けるためには,バイポーラー膜から生成する水素イオンの膜透過速度を槽内の各室間で制御する必要がある。そのため,使用する電解質の種類,濃度の他,電流密度,溶液中に存在する他の物質の影響を明らかにすることが重要であることから,はじめにpH勾配の形成条件と種々の操作条件との関係について調べた。その結果,各室のpHを任意の値に設定するためには,陽イオン交換膜を用いて低pH勾配を形成させる場合には溶液中の陰イオンの濃度が,また陰イオン交換膜を用いて高pH勾配を形成させるためには,溶液中の陽イオンの濃度がpH勾配を形成させるための最も重要な操作条件であることがわかった。次ぎに,上記の手法で得られるpH勾配を各室間で24の範囲になるような条件の下で運転し,分離への応用の一例として酸性アミノ酸であるリシンと中性アミノ酸のメチオニンの相互分離を試みた。リシン,メチオニンとも,pH2付近においては正の荷電を有するため,pHを2に設定した室からは両アミノ酸ともpHを3に設定した室へ透過したが,メチオニンはpHを3に設定した室から他の室へは透過せずリシンのみが選択的に透過した。この結果より,本手法により形成したpH2-4の勾配を用いることにより,リシンとメチオニンの相互分離が良好に達成されることが明らかとなった。以上の結果を基に,溶液の電気的中性条件,溶液の解離平衡,溶液-膜間のイオン交換平衡さらには膜内の透過速度を考慮に入れたモデルを構築し解析を行った。その結果,モデルによる解析値と実験結果は良好に一致し,本手法における任意のpH勾配を形成するための条件,ならびにリシンとメチオニンの分離挙動を予測することが可能となった。本研究の目的であるバイポーラー膜併用型の新しい電気透析システムを考える場合,バイポーラー膜及びイオン交換膜を用いることによって形成される水素イオンの濃度勾配をどのように作るかが重要となる。そのためには,分離に大きく影響を与えると考えられるアミノ酸のイオン交換膜による分離特性を把握する必要がある。そこで本年は,本研究における分離対象物質であるアミノ酸およびアミノ酸と同様にpHによりイオンの価数が変化する数種の有機酸について膜透過特性を調べるとともにモデル解析を行い,種々のpHにおける膜透過特性についてシミュレーションを行った。実験では,はじめにバイポーラー膜を装着しない電気透析装置を用いて,溶液のpHを種々の値に調整して電気透析を行い,酸性,中性,塩基性のアミノ酸および数種類の有機酸の膜透過速度の測定を行った。その結果,アミノ酸,有機酸とも膜透過速度はpHによって大きく影響を受け,適度な条件を設定することによりアミノ酸混合物あるいは有機酸混合物における相互の分離が良好に行えることが明らかになった。これにより,バイポーラー膜を装着して電気化学的にpH勾配を設けると,装置内の室間で分離目的イオン種の濃度分率が異なる可能性が示唆された。これらの結果を基に,溶液内の解離平衡,電気的中性条件,溶液-膜間のイオン交換平衡さらにはイオン交換膜内の透過速度を考慮に入れたモデルを構築し,モデル解析を行った。解析の結果,実験結果と計算値はほぼ一致し,分離のメカニズムをほぼ把握することができた。なお現在,次段階としてバイポーラー膜を装着した装置を試作中である。