hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
モースコレクションにおける日本音楽資料の悉皆調査

4.国際交流基金ロンドン日本文化センターの招聘で、筆者が本研究結果を加えた内容で英語による2種類の講演(各回2時間)を実施。2日間の聴衆は約300人。○今年度は、当初の研究目的を次の点でほぼ達成できた。1.PEM所蔵日本音楽関係資料の悉皆調査を予定通り終了。調査の成果としては、『Japan Day by Day』の楽器や演奏場面の描画の一部が初版時に変更され、誤った描画で出版されていたことを発見、出版された活字版に未掲載の笏拍子や草笛など、伝統音具の描画も発見、コレクションリストが未整備で、詳細なリスト作成の必要性があることを確認。調査では所蔵不明の楽器や大きすぎて実測できず資料のみで調査した楽器も僅かにあるが目的は達成。PEMの日本研究部門は平成21年3月に閉鎖され、コレクションに詳しい学芸員2人が解雇になり筆者の研究計画に不都合が出た点は残念。PEMのコレクションリスト整備は今年中に終了予定。2.モースの孫娘Catharineのコレクションを所蔵するWhyte Museumで、ミニチュア楽器店などモースが持ち帰った楽器関係資料を確認。日本の楽器と共にチェロ・月琴も並び、19世紀中葉の日本の多様な音楽文化の証拠を確認した。また、モースの遺言状や来日時の新聞記事や手紙、キャサリンの日本滞在中の多くの手紙を発見。その手紙を第2の『Japan Day by Day』と位置付け現在活字に翻刻中。3.MFAの北斎の浮世絵調査を基に、アサヒ・アートスクエア地域自然リサーチプログラムにて、北斎の描いた楽器について発表。PEM所蔵楽器の調査結果も紹介。
コバロキンムおよびコバラミンを用いる有機合成反応

我々はアルキルコバロキシムを用いて補酵素B_<12>のモデル化を試みてきた。そこではアルキルコバルト結合のラジカル開裂で生じるアルキルラジカルが隣接基の関与による転位を越すものである。分子間のβ,γ位にーCOSR基を有するアルキルラジカルはR基を脱離して効率良くβーチオラクトンおよびγーチオラクトンを与える。またγー位に含イオウ基ーSCOR,ーSR,ーS(O)R等を有するアルキルラジカルはそれぞれーCORーR基を脱離して収率良くγーチオラクトン、環状スルフィド、スルホキシドを与える。これ等の反応はいづれもアルキルラジカルが分子内で含イオウ官能基のイオウを攻撃し、原子価拡大を伴ったスルフラニルラジカルを経て分子内SH_2反応を起したものである。チオエステルとの反応ではSーアルキル開裂、Sーアシル開裂のいづれも起り、分子内反応では立体因子が両者間の選択性を支配している。そこでRCOーSーArおよびArCOーSーRに対してネオペンチルコバロキシムから発生させた(CH_3)_3CCH_2を反応させると、いづれも収率良く(CH_3)_3CCH_2ーSAr,(CH_3)_3CCH_2SRを与えた。以上のことから立体規制を受けない場合は選択的にSーアシル開裂が起ることが明らかになった。さらにこれ等の反応でArとしてパラ置換フェニルチオエステル類を用いると電子吸引性基が反応を促進することが明らかとなった。したがって本ラジカル反応はイオウ原子上での求核的ラジカル置換反応である。以上のラジカル置換反応にコバロキシム(II)錯体が関与するかどうかを検討するため、ジメチルグリオキシム配位子をジフェニルグリオキシムにして中心コバルトを遮蔽したり、グリオキシムの(ーOーHーOー)を(ーOーBF_2ーOー)としてイオウへの逆配位能を抑えた錯体を用いてチオエステルのイオウ上での反応を検討したところ、いづれの場合も反応は阻害され、コバルト(II)はイオウ上でのラジカル反応性を促進することが示された。コバルト(II)の関与の様式についてはなを検討が必要である。
生体超分子チトクロム酸化酵素のプロトンポンプ機構と酸化還元機構の解明

チトクロム酸化酵素活性中心には完全酸化型状態において電子密度が存在することがわかっており、この電子密度をめぐっては20年以上も論争が続いている。この電子密度の決定は酸化還元機構を議論する上でも特に重要である。研究代表者らは昨年度にこの電子密度がハーオキサイドであることを発表したが、それに対し多くの反響と反論を得た。そこで本年度、研究代表者らは新たに回折実験を計画した。この実験はX線による異常分散効果を利用して、パーオキサイドに対する反論の矛盾点を指摘するものであった。実験には精度良い回折実験が必要であったが、これを様々な工夫により克服した。得られた結果はパーオキサイド説に対する反論を完全に否定するものであった。また研究代表者は前年度に得た1.4A分解能のX線回折データを用いて高分解能の構造解析を進めた。前年度から実施してきた、精度の高いFcを求めることを目的とした構造精密化を導入することで、原子モデルの結晶学的freeRを0.20から0.15に改善させた。この結晶系ではチトクロム酸化酵素は単量体の状態でパッキングしていたため、これまで得られていた二量体の構造と比較を行った。この比較から脂質がチトクロム酸化酵素の単量体と二量体の構造変化を制御していて、脂質分子が膜蛋白質の機能において特別な役割を果たすという、新しいモデルを提案することができた。さらに研究代表者は構造精密化後の座標中のカルボン酸の炭素原子-酸素原子間の距離からプロトン化状態を判別する方法を検討した。実験誤差をまったく含まないテストデータを用意し、このデータに対して構造精密化を行ってプロトン化状態の再現性を調べた。その結果、freeRが0.10を切る精度の高いFcのもとでは1.7A分解能でもプロトン化状態の判別が可能であることを示した。チトクロム酸化酵素のプロトン機構解明のためにはプロトン経路の決定が必須である。X線結晶構造解析によるプロトン経路決定のためにはいかにして原子パラメータを正確に決定するかが鍵となる。高精度の原子パラメータの精密化は精度良く測定された、高分解能の回折データを以て初めて為し得る。これまで研究代表者らは高分解能のデータが得られるよう条件検討を行ってきた。さらに高精度に原子パラメータを決定することを目的として精密化方法の改良を行ってきた。今年度研究代表者らは結晶化条件の検討と回折データの収集条件を検討することで目標としていた1.4Å分解能のX線回折データを収集することに成功した。これにより水素原子の観測へと大きく進歩し、研究目的の達成がより現実的なものとなった。さらに構造精密化方法の改良にも成功し、効果的に異方性温度因子を導入する方法と残余電子密度を減らす方法をこれまでの回折データに適用した結果、以前よりも高精度の原子座標を得ることができた。得られた高精度のモデルからは酵素内に電子密度として観測されていた脂質と界面活性剤を新たに同定することができた。さらに研究代表者は回折データに水素原子の情報が含まれていることを実証するために高精度の原子座標を用いて1.6Å分解能の回折データに対してテスト計算を行った。得られた計算結果から回折データの低分解能の反射には水素原子の寄与がきちんと得られていることが示された。
精神科入院患者のQOLおよびケアの満足度調査に基づくクリティカル・パスの開発

本研究の目的は1)変化の少ないケースに対する標準診療・看護過程原案(クリティカル・パス)の作成、2)患者のQOLと満足度の自記式質問紙と患者記録調査からの2つの方法による患者の満足のいく治療プログラムに対する実態調査、3)治療プログラムや、診療、ケアの過程の違いが患者のQOLと満足度にどのように関連しているかを明らかにし、クリティカル・パス原案を評価することであった。米国の実施例と比較して患者の満足度との関連についての検討を加え、さらに精神科看護の質の向上に対するケア技術、看護管理のモデルを検討することであった。本年度は、入院中の精神科患者に対し、協力を得られた人に、患者のQOLおよびケアの満足度調査、また薬物療法に対する説明やその受け止め方とケアに関する調査を実施したが、患者の個人差や背景による分析まで至らなかった。また、施設による治療プログラムの違いが患者のQOLにどう影響しているかについては検討中である。一方、協力が得られ、変化が少なく標準とできそうな患者を選定し、その標準診療・看護計画(クリティカル・パス)を作成したが、患者の目標にも個人差があり、十分に標準化した計画にするまでには至っていない。米国の精神科病院のクリティカル・パスの使用方法や、現状については示唆を得て、作成した案との違いをさらに検証していく予定である。また調査をふまえ患者にとってQOLを高める治療プログラムとケアについて提言し、標準看護計画としてのクリティカルパスを開発する予定である。本研究の目的は1)変化の少ないケースに対する標準診療・看護過程原案の作成、2)患者のQOLと満足度の自記式質問紙による調査と患者記録からの調査による患者の満足の行く治療プログラムに対する実態調査、3)治療プログラムや診療・ケアの違いが患者の満足度にどのように影響しているかの実態を明らかにしクリティカルパスの原案を作成することであった。今年度は入院中の精神科患者に対する質問紙調査のプレテストを行ったが、質問紙が十分とはいえなかったため、本調査は今後行う予定である。また、クリティカル・パスの原案として、協力が得られ変化が少なく標準とできそうな患者の標準看護計画を立案し、利用可能かどうかのテストとして、作成した看護計画の実施評価を指導したが、病院によって看護計画の立案、評価、再計画のシステムが十分にできておらず、具体的な指導からはじめる必要があった。また、患者の個人差を標準看護計画にどう生かすかなどについて今後の検討を要する。一方看護記録のしかたに関しても検討を行った。来年度は今年度の結果を踏まえ、患者への質問紙調査の実施と、施設による治療プログラムの違いがどうQOLに影響しているかを検討し、標準看護計画に取り入れ、クリティカルパスを開発する予定である。
高分子の双安定性に立脚したエネルギー変換物質の開拓

1.高密度蓄電を担う斬新な双安定物質の創出(1) Li負極に適合する電子授受席の設計:電子授受席として適用できる化学構造について,前年度に引き続いて検討し,有効な候補物質を整理した。(2)ポリマー合成と有機電気化学の解明:選定された電子授受席を当重量小さく(モノマー単位で密度高く)有するポリマーを合成した。電子的相互作用を遮断しうる非共役主鎖を選択、フェナントレンキノン置換体を分子量高く合成し、レドックス活性をポリマー膜として容量高く引き出した。生成ポリマーはNMRなど各種分光法から構造決定し、架橋度と電気化学特性の相関を解明した。容量密度はCV積分値より導出し、理論容量に近い実測値を引き出した、すなわち双安定性を発揮する膜厚と電解液等の限界条件を明確にした。電位に相応した電圧発生、電極反応速度を反映したレート特性を確かめ、試作セルで正極活物質としての安定性・耐久性を明らかにした。2.双安定性に関わる支配因子の解明電極上に形成されたn型ポリマー層の電子授受が、電子授受席の反応性だけでなく、溶媒分子の浸透性や、電荷補償イオンの分配係数および拡散性に支配されることを明確にした。膜内の電荷拡散係数はパルス電解電流にCottrell式を適用して求め、Dahms-Ruff式により自己電子交換の二次反応速度定数を算出した。アントラキノンやフェナントレンキノン類の速い外圏的電子移動が、ポリマー層中でも大きな速度定数を与えることを実証し、高速電荷輸送可能な双安定物質を創出した。また、実測容量がレドックス席数とほぼ直線関係にある条件を明らかにし、電気的双安定性として理想的振舞いを示す範囲を把握した。定常状態の電荷・物質移動過程をインピーダンス法により解析し、速い充放電速度(レート特性)の要因を裏付けた。当初に合成困難が予想されたフェナントレンキノン二置換ノルボルネンの合成は、研究室の蓄積ノウハウであるヨウ化物とボロン酸のタンデム鈴木カップリングを適用することにより合理的な反応収率で合成可能となり,ポリマーへの誘導を経て当重量に基づく理論容量に合致した高容量を実証することができた。共役系の捩れにより電子的相互作用が遮断されるポリアセチレン類は、Wilkinson触媒を用いた配位重合により合成できることを明らかにした。これらを通して、電子授受席と干渉しない開始剤や生長種を幅広く解明でき,当初の予想を超える一般性高い知見を集積することができた。高分子量化に加え、電位および電極反応速度の調節に働く置換基を導入した誘導体へ幅広く拡張できたことも,予想外の進捗であると位置付けている。電解質中への溶出抑制のため、必要に応じ架橋体を試験する方法も有効であった。アントラキノンに比べ、複素環は還元状態の塩基性度が共鳴効果により低下してLiイオンとの静電力が弱まり、一般に解離度の低い有機系Li電解液でも弱い配位系を形成することを、電極反応の可逆性の観点から明らかにしており,今後の展開につながる重要知見であると考えている。これまでの成果を踏まえ,合成されたポリマーの電荷移動抵抗を集電体界面の抵抗成分から分離し、一次構造や膨潤度との相関を解明する。一部のポリマーで,この方法論が有効であることをすでに確認できており,電荷蓄積過程の全容解明の手段として広く適用する計画である。さらに,次年度における具体的成果の集積に向けた方策として,高速パルスアンペロメトリと電気化学水晶振動子マイクロバランス法を組合せた電気化学応答による物質収支の定量とあわせ、拡散イオン種の半径や溶媒和エネルギーと見かけの拡散係数の相関から輸送現象を解明する。電荷蓄積を担う反応席を酸化型と還元型の両酸化状態で単離し、化学安定性やロバスト性も把握し、高速・大容量の双安定性もつ有機活物質としての可能性を明確にすることによって,計画後半に向けた成果集積を加速させる。1.高密度蓄電を担う斬新な双安定物質の創出(1) Li負極に適合する電子授受席の設計:電子授受席として適用でき、Li/Cなどリチウム系負極・電解液条件に合致する骨格として、化学的ロバスト性の高いアントラキノン(AQ)およびその類似骨格に加え、キノン還元体のリチウム塩における酸素原子とLiイオン間の多点相互作用が高い電気化学的可逆性に繋がることを実証したフェナントレンキノン類(PQ)について、Liイオン電池の電解液(電解質Li塩を含むEC/DECおよびGBLなどエステル系溶媒の溶液)での電極反応速度を幅広く実測し、溶媒因子との相関を明確にした。速度定数はサイクリックボルタンメトリーを用いたNicholson法、Tafelプロットによる交換電流密度、ACインピーダンス測定によるNyquistプロットなどから定量した。n型電位を絶対電極電位に換算し、計算LUMOレベルとあわせレドックス部位の化学構造との相関を明確にし、有機正極に適したレドックス席を絞り込んだ。想定される多点静電結合を単離塩の構造データ(単結晶X線構造解析など)から実証することを試み、結晶構造の観点からはまだ十分な結論には至っていないものの、還元体の安定度に関する予備的な知見を得ている。次いで、ピリジンおよびピリジニウム、ピラジン、チオフェニウムなど電子欠損複素環が縮合した多環式キノン類に焦点を絞り、対Li負極で高電圧を発生可能な貴電位を有するn型席を探索した。

複素環合成は既に手応えを得ている方法で効率よく推進し、手始めに簡単な高分子反応でポリエーテル等に結合させた後、ポリマー層のn型酸化還元電位を電解質濃度の関数として求め、授受席の構造との相関を把握した。2.双安定性に関わる支配因子の解明合成したポリマー層の電子授受を解析し、高速電荷輸送可能な双安定物質の開拓に着手した。研究代表者がこれまで追究してきた有機活物質に関する知見をもとに、電気化学的な双安定性の追究を新たな高分子機能開拓の手段と位置づけ、その有用性と学術的意義を明確にしようとする目的のもと、初年度は当初計画に沿って研究を開始し、順調に成果を積み上げた。特に、ポリイミドが炭素繊維との複合化によりモノマー単位当たりでレドックス活性を発現することを初めて見出し、イミド骨格の可逆な酸化還元を二次電池の負極反応と捉え、数百回以上劣化なく繰返し充放電可能な有機負極活物質を創出した成果を起点として、明確な方法論のもと研究開始から直ちにアイデアの実証に着手することができ、初年度は当初の計画以上に進展した。具体的には、電子交換席としてのキノンが高密度に凝縮した非晶質ポリマーからなる有機負極を用いた空気二次電池の実証に繋げた方法論を適用し、その概念的拡張と普遍化により有機活物質の拡充を計ることを第一着手とした。この結果、貴な電位で電荷授受する電子交換席を創出するとともに、従来にない電圧3 V以上で発電する有機Li電池を構成する活物質としての手がかりを明確にした。これらは、第2年度以降に超高速・高密度エネルギー変換や制御された電荷輸送など具体的なデバイスの試作へつなげるための基礎を与える成果となっており、継続して引き続き成果集積できる目処が立っている。1.高密度蓄電を担う斬新な双安定物質の創出(1) Li負極に適合する電子授受席の設計:電子授受席として適用できる化学構造について,前年度に引き続いて検討し,有効な候補物質を整理した。(2)ポリマー合成と有機電気化学の解明:選定された電子授受席を当重量小さく(モノマー単位で密度高く)有するポリマーを合成した。電子的相互作用を遮断しうる非共役主鎖を選択、フェナントレンキノン置換体を分子量高く合成し、レドックス活性をポリマー膜として容量高く引き出した。生成ポリマーはNMRなど各種分光法から構造決定し、架橋度と電気化学特性の相関を解明した。容量密度はCV積分値より導出し、理論容量に近い実測値を引き出した、すなわち双安定性を発揮する膜厚と電解液等の限界条件を明確にした。電位に相応した電圧発生、電極反応速度を反映したレート特性を確かめ、試作セルで正極活物質としての安定性・耐久性を明らかにした。2.双安定性に関わる支配因子の解明電極上に形成されたn型ポリマー層の電子授受が、電子授受席の反応性だけでなく、溶媒分子の浸透性や、電荷補償イオンの分配係数および拡散性に支配されることを明確にした。膜内の電荷拡散係数はパルス電解電流にCottrell式を適用して求め、Dahms-Ruff式により自己電子交換の二次反応速度定数を算出した。アントラキノンやフェナントレンキノン類の速い外圏的電子移動が、ポリマー層中でも大きな速度定数を与えることを実証し、高速電荷輸送可能な双安定物質を創出した。また、実測容量がレドックス席数とほぼ直線関係にある条件を明らかにし、電気的双安定性として理想的振舞いを示す範囲を把握した。定常状態の電荷・物質移動過程をインピーダンス法により解析し、速い充放電速度(レート特性)の要因を裏付けた。
ヒト肝薬物代謝能を制御するmicroRNA :個人差解明のための革新的基盤研究

ヒト肝臓中に発現している転写因子HNF4αがmiR-24とmiR-34aによって、PPARαがmiR-21とmiR-27bによって、そしてARNTがmiR-24によって制御されていることを明らかにした。この発現制御機構は、それぞれの下流遺伝子の発現量にも影響を及ぼし、薬物代謝能だけでなく胆汁酸合成、脂質代謝、異物解毒能やストレス応答の個人差の原因となっていることを明らかにした。薬の効果や副作用の個人差は、薬物代謝酵素活性の個人差に起因することが多い。本研究では、薬物代謝能を制御する新たな因子としてmicroRNA (miRNA)に注目し、本年度は、薬物代謝酵素をグローバルに制御するmaster regulatorであるヒトhepatocyte nuclear factor 4α(HNF4α)および薬理学的および毒性学的に極めて重要なシトクロムP450分子種の1つであるヒトCYP2E1がmiRNAによって制御されている可能性を検討した。ルシフェラーゼアッセイなどの検討により、ヒトHNF4αの発現がmiR-24とmiR-34aの2種類のmiRNAにより制御されていることを明らかにした。興味深いことに、miR-34aは3'-非翻訳領域(3'-UTR)に結合して翻訳を抑制し、一方、miR-24は翻訳領域に結合してmRNAの低下を招く、という異なるメカニズムより、HNF4αタンパク質発現量を負に制御していることが示された。これらのmiRNAによるHNF4αの発現抑制は、胆汁酸合成酵素CYP7A1や糖新生酵素PEPCKの発現量にも影響を与えることが明らかになり、薬物代謝のみならず生理学的にも重要な意味を持つことが示唆された(Takagi, Nakajima et al.,J.Biol.Chem.,285 : 4415-4422, 2010)。次に、ヒトCYP2E1 mRNAの3'-UTRにmiR-378が結合し、発現制御に機能的に働いていることをルシフェラーゼアッセイにより明らかにした。3'-UTRを含むCYP2E1安定発現HEK293細胞にmiR-378を過剰発現させると、CYP2E1タンパク質発現量は顕著に低下したが、CYP2E1 mRNAの安定性には影響しなかったことから、翻訳抑制により発現が制御されていることが示された。25検体のヒト肝サンプルにおけるmiR-378発現量は、CYP2E1タンパク質発現量およびCYP2E1翻訳効率と有意な逆相関を示したことから、miR-378による翻訳抑制がヒト肝におけるCYP2E1の常在的な発現量に影響を及ぼしていることを明らかにした(Mohri, Nakajima et al., Biochem. Pharmacol., 79 : 1045-1052, 2010)。本年度は、脂質代謝および異物代謝に関わる多くの酵素の発現を制御する転写因子peroxisome proliferator-activated receptor α(PPARα)の発現調節にmicroRNAが関与する可能性を検討した。Insilico解析により、ヒトPPARαmRNAの3'-非翻訳領域に結合し得るmicroRNAを探索し、肝臓に高く発現する6つのmicroRNAついて検討した。その結果、ヒト肝癌由来細胞株におけるPPARαタンパク質発現量が、miR-21およびmiR-27bの過剰発現またはノックダウンにより有意に減少または増加することを明らかにした。この時、PPARαmRNA発現量は変化しなかったことから、miR-21とmiR-27bは翻訳抑制によりPPARαの発現を制御していることが示唆された。また、PPARαの下流遺伝子であるacyl CoA synthetaseの発現にも影響を及ぼすことを明らかにした。複数検体のヒト肝試料において、PPARαタンパク質とmRNA発現量の間に正の相関が認めらなかったことから、転写後調節の関与が支持された。また、PPARαタンパク質発現量および翻訳効率はmiR-21発現量と逆相関を示したが、miR-27bとは示さなかった。従って、ヒト肝臓におけるPPARαの発現制御にmiR-21が大きく寄与していることを明らかにした。本研究成果は、ヒト肝臓における常在的なPPARαの発現調節機構について新しい知見を与えた意義あるものである。ダイオキシン受容体AhRや低酸素誘導因子HIF-1αとヘテロダイマーを形成し、異物応答ならびにストレス応答に関与する多くの遺伝子の転写活性化を担うヒトAhR nuclear translocator (ARNT)の発現調節にmicroRNAが関与する可能性を検討した。ARNT蛋白質の発現は過酸化水素や活性酸素種への曝露により低下することが知られているが、その際miR-24発現レベルの増加が認められる現象に注目し、このmiRNAに焦点をあてた。ヒト肝癌由来HuH-7細胞またはHepG2細胞にmiR-24を過剰発現させた時、内因性のARNT蛋白質発現量の低下が認められた。ARNT mRNA

発現量には変化が認められなかったことから、miR-24は翻訳抑制によりARNT発現を負に制御していることが示された。AhRのリガンドである3-メチルコラントレン処置により標的遺伝子であるCYP1A1 mRNAの顕著な誘導が認められたが、miR-24の過剰発現によりその誘導は完全に消失した。さらにHIF-1αの分解を抑制して蓄積を高めるデフェロキサミンの処置によりHIF-1αの下流遺伝子である炭酸脱水酵素IXm RNAの誘導能もmiR-24の過剰発現により顕著に抑制された。複数検体のヒト肝試料において、ARNTタンパク質とmRNA発現量の間に正の相関が認められなかったことから、転写後調節の関与が支持された。ARNTタンパク質発現量はmiR-24発現量と有意な負の相関関係を示した。以上より、ヒト肝臓におけるARNTの発現制御にmiR-24が働いており、異物応答関連因子の発現量に個人差をもたらす原因となっていることを明らかにした。
ノロウイルスとサポウイルスの網羅的検出による地域流行像の解明

愛知県の肥育ブタにおけるNoVとSaVの感染状況を調査し、検出ウイルスについて分子疫学的に解析した。肥育ブタの腸内容物からNoV、SaVともに検出された。ブタから検出されたNoVはブタ型NoV固有の3遺伝子型に分類され、さらにヒト型NoVであるGII.2型に近縁なNoVも検出された。一方、ブタ固有な遺伝子型であるGIIIに属するSaVは検出されたが、ヒト型SaVは未検出であった。NoVおよびSaVの分子進化を把握するためには、今後ともヒトと動物における両ウイルスの継続的な感染状況調査が必要である。愛知県内の肥育ブタにおけるNoV感染状況を実態調査した。2011年7月から12年6月に愛知県内の食肉センターに搬入された肥育ブタ(月齢6カ月1年以内)の腸内容物を毎月20頭(10肥育農家から各2頭)から採取し、被検体とした。ブタ型NoV(Sw/NoV)の構造タンパク遺伝子を増幅するプライマーを新たに設計し、RT-PCRでSw/NoVの検出を試みるとともに、既知のヒト型NoV(Hu/NoV)検出プライマーを用いたHu/NoV検出も併せて実施した。PCR増幅産物の遺伝子配列をダイレクトシークエンス法で決定後、遺伝子型を決定した。その結果、検査した240検体の内、26検体(10.8%)がSw/NoV陽性であった。調査期間内の78月と翌シーズンの6月を除きNoVが検出され、9月が8検体(40%)陽性と最も陽性率が高く、次いで12月の4検体(20%)であった。肥育ブタからの検出状況に季節性を認めず、ヒトでのNoV流行状況(冬季に高頻度に検出)と異なっていた。Sw/NoV陽性26検体の遺伝子解析の結果、14検体がGII.19、8検体がGII.11(プロトタイプのブタ型NoV)、4検体がGII.18に分類された。一方、240検体の内、18検体(18/240, 7.5%)がHu/NoV陽性であった。Hu/NoV陽性18検体の遺伝子型は、15検体がGII.2,、2検体がGII.15、1検体がGII.4であった。肥育ブタにおけるNoVの感染環やHu/NoV増殖の有無は現時点で不明であるが、肥育ブタにおいて多様な遺伝子型のNoVが混在流行していることが明らかとなった。ノロウイルス(NoV)とサポウイルス(SaV)は、同じカリシウイルス科に属し、ヒトの非細菌性胃腸炎の主要な原因ウイルスである。両ウイルスともに、組織培養法で増殖できないことや感染動物モデルもないことから、ウイルスの感染機構、複製機構、病原性などの基礎的な研究が遅れている。NoVとSaVの両ウイルスともに、ゲノム組換えを起こし易いウイルスであることから、ヒトと哺乳動物の間で新たなリコンビナント株が出現し、地域流行を引き起こす可能性がある。哺乳動物の中で、ブタは人獣共通感染症の病原体に感受性が高く、ヒトへの感染拡大に関わる頻度が高いことが知られている。そこで、今年度は、愛知県の肥育ブタにおけるNoV及びSaVの感染状況をブタ型とヒト型ウイルスの検出用プライマーを用いて調査した。検査した80検体のうち、8検体(10%)がヒト型NoV陽性、9検体(11.3%)がブタ型NoV陽性であった。遺伝子解析の結果、ヒト型NoVはGII.2:7検体とGII.4:1検体、またブタ型NoVはGII.11:4検体、GII.18:3検体、GII.19:1検体に遺伝子型別された。一方、ヒト型SaVは全て陰性であったが、4検体(5.0%)がGIIIに分類されるブタ型SaV陽性であった。本研究を通じて、ブタにおけるNoVとSaVの感染環は不明であるが、地域内の肥育ブタが多様なNoV及びSaVに感染、保持している実態が明らかとなった。カリシウイルス科のノロウイルス(NoV)及びサポウイルス(SaV)は、ヒトの非細菌性胃腸炎の主要な原因ウイルスである。NoV及びSaVともに、組織培養法で増殖できず、また、感染動物モデルも確立していないことから、NoV及びSaVの感染機構、複製機構、病原性などの基礎的な研究が遅れているのが現状である。特に、NoVはウイルス学的特徴としてゲノム組換えを起こし易いウイルスであるので、ヒトと哺乳動物由来ウイルスとの間で新たなリコンビナント株が生じ、地域流行株として土着する可能性がある。哺乳動物の中でもブタは人獣共通感染症の病原体に感受性が高く、ヒトへの感染拡大に関わる頻度が高いことが知られている。

そこで、今年度は、ヒトとブタに由来するNoV及びSaVの系統関係の解析を目的として、ブタ腸内容物からのNoV及びSaVの検出系の確立を試みた。遺伝子データベースに登録されたブタ由来NoV及びSaVの遺伝子情報を基に、両ウイルスともに構造タンパク遺伝子検出用プライマーを設計したところ、新規プライマーはそれぞれ、ヒト由来のNoV及びSaVとの交差反応はなく、ブタ由来のNoV及びSaVを特異的に検出できた。また、検出されたブタ由来NoVを既知のヒトNoVと相同性解析した結果、遺伝子クループIのNoVとは6365%、遺伝子グループIIのNoVとは7377%の相同性を示し、ブタ由来NoVは遺伝子クループIIに属することが確認された。今回、確立した遺伝子検出法を用いることで、ブタにおけるNoV及びSaVの感染状況調査が可能となった。・肥育ブタにおけるブタ型とヒト型NoV流行状況の把握が可能となり、ヒトの流行株との分子疫学的解析を実施できる体制が整った。・肥育ブタの検査用検体の定期的採集・搬入体制を構築できたことから、ブタにけるNoV及びSaVの季節的流行の解明が期待される。・ブタ由来のNoV及びSaVの遺伝子検出法が確立できたので、ブタにおけるNoV及びSaVの感染状況の把握が可能となり、ヒト由来のNoV及びSaVの流行状況との比較検討できる体制が整った。・ブタの検査用検体の定期的採取も順調に経過していることから、ブタにおけるNoV及びSaVの季節的流行性の解明が期待される。・肥育ブタ由来NoVとSaVの遺伝子検出法を確立できたので、肥育ブタの継続的検査を実施し、ヒトでの流行像と比較検討する。・ブタ由来NoVについて遺伝子構造を詳細に検討し、ヒト由来NoVとの遺伝子組み換えの有無を検討する。・哺乳動物由来のNoVとして、ウシ由来NoV検出法の確立を試み、フィールド検体の検出検査に応用する。・ブタ由来NoV及びSaVの遺伝子検出法を確立できたので、今後はブタのフィールド検体を定期的に検査することでブタのNoV及びSaVの流行状況を把握し、ヒトでのNoV及びSaVの流行像と比較検討する。また、ブタNoVの代表株についてポリメラーゼ領域から構造タンパク領域までを合わせて遺伝子解析することにより、遺伝子組換えの有無を検討する。・ブタ以外の哺乳動物由来のNoVとして、ウシNoVの検出法の確立を試み、ウシのフィールド検体についてもNoVの定期的検出検査を実施する。消耗品費、論文別刷費及び学会参加旅費等に使用し、平成26年2月を目途に執行済みとする。・繰り越した研究費を活用して、検査検体保存用の低温槽を備品として購入する。・備品購入以外に、消耗品費、論文別刷費、人件費及び学会参加旅費などに使用する。
転写制御機構から探る再生原理

組織が再生する過程を理解するには、その過程で働くシグナル因子群と転写因子群のネットワークのシステム的理解が必要であるが、とくに再生の初期段階を制御する転写ネットワークについての解析はほとんど進んでいない。そこで本研究では、胚発生および幹細胞性の制御において中核的な機能をもつSox転写因子に注目して、ヒレの発生と再生過程においてこの因子群が担う役割を明らかにすることを目的に実施した。特に、SoxCグループの転写因子をコードするsox11a/ b遺伝子は、ゼブラフィッシュ成魚のヒレの再生過程において早期に誘導されることから、ヒレの発生・再生との関連が注目される。sox11a/bをアンチセンスモルフォリノオリゴを用いてノックダウンしたところ、個別のノックダウンの影響は軽微であったが、両者をノックダウンした胚のヒレには、基底膜構造の破綻に起因するとおもわれる組織構築の異常が見られた。この表現型は、Fraser syndrome関連遺伝子群の突然変異体の表現型と類似している。そこで、sox11ノックダウン胚における遺伝子の発現を調べたところ、Fraser syndrome関連遺伝子をはじめとして様々な細胞外マトリックス遺伝子をはじめとして多くの遺伝子の発現が、むしろ多少上昇していることがわかった。この一群の遺伝子発現の上昇に対するmiRNAの関与に注目したところ、sox11ノックダウン胚では、細胞増殖との関連が深く、TGF-βシグナル系に関連する遺伝子群の発現を抑えるmiRNAのクラスターファミリーに発現が低下しているものが見いだされた。したがって、このmiRNAクラスターがSox11a/bの主要な直接のターゲットの一つである可能性がある。このmiRNAクラスターがヒレ発生・再生にどのような役割を果たしているのかが今後の研究課題として残されている。24年度が最終年度であるため、記入しない。そこで本研究では、胚発生および幹細胞性の制御において中核的な機能をもつSox転写因子に注目して、ゼブラフィッシュのヒレの発生と再生過程においてこの因子群が担う役割を明らかにする。特に、sox11の発現が成魚ヒレの再生過程で早期に誘導されることに注目して、その発現誘導のメカニズムを解析し、再生の初期段階で働く転写制御システムを明らかにする。最終的には、Soxを核とした再生過程で誘導される転写ネットワークの全体像を明らかにする。本年度は、ヒレの正常発生におけるSox11転写因子の機能の解析を中心にして研究を行った。sox11aとsox11b遺伝子の両方を同時にノックダウンすると、ノックダウン胚のヒレには基底膜構造の破綻に起因するとおもわれる組織構築の異常が見られる。まず、この直接の原因となっているsox11因子の下流で働く遺伝子を明らかにするために、基底膜の形成に直接関わる細胞外マトリックス遺伝子群の発現を調べた。その結果、sox11a/sox11bダブルノックダウン胚では、様々な細胞外マトリックス遺伝子の発現レベルが増加していることがわかった。この細胞外マトリックス遺伝子群の発現上昇の原因を調べるため、sox11a/sox11bダブルノックダウン胚で変動しているシグナル系がないかを探索したところ、TGF-β系のシグナルが亢進していることがわかった。したがって、sox11a/sox11bダブルノックダウン胚では、TGFβシグナルの亢進が細胞外マトリックス遺伝子群の発現上昇につながり、それが基底膜の異常の原因となっていることが示唆される。

ゼブラフィッシュ胚のヒレの正常発生において、Sox11転写因子の下流でTGF-βシグナル系が働いていることが見いだされおり、Sox11転写因子の機能の解析はほぼ予定通り進んでいる。24年度が最終年度であるため、記入しない。ヒレ発生におけるSox11の機能の解析をより発展させ、どのようなメカニズムでsox11a/sox11bダブルノックダウン胚において、TGF-βシグナルの亢進が起こるのかを明らかにしていく予定である。さらに、成魚のヒレ再生におけるsox11の役割の解析を重点的に進める。
銅/NHC触媒による新規炭素-炭素結合形成反応の開発

比較的安価で入手容易な銅を触媒金属に用いた新しい有機合成反応の開発に成功した。安定で取り扱いやすい有機ボロン酸エステルを反応剤として使用し、新規な光学活性含窒素複素環カルベン配位子を銅触媒に担持させることにより、様々な光学活性有機化合物を温和な条件下、高い立体選択性で合成できる手法を確立した。また、今回開発した新規触媒反応の詳細な機構に関する研究においても成果を挙げた。有機化合物の迅速な骨格構築が可能となる炭素-炭素結合形成反応は非常に有力かつ効率性に優れた手法であり、とくに21世紀型の資源戦略的有機合成を考える上で、比較的安価で入手容易な遷移金属を触媒として用い、穏やかな条件下、官能基耐性にも優れた汎用性の高い反応の開発は、解決すべき大きな課題である。このような背景のもと、官能基耐性に優れ、取り扱いも容易な有機ボロン酸エステルを求核剤に用いた銅触媒による炭素-炭素結合形成反応の開発に取り組み、その結果、含窒素複素環カルベン(NHC)配位子を有する銅錯体を触媒に用いることにより、イサチン類のアリール化反応が温和な条件において効率よく進行することを見出した。ここで得られる生成物の3-ヒドロキシ-3-アリ-2-オキシンド-ルは、様々な生理活性物質に見られる骨格を有しており、銅触媒に用いる配位子として新規に合成した光学活性NHC配位子を利用することにより、反応を高エナンチオ選択的に進行させることにも成功した。また、今後の新たな炭素-炭素結合形成反応の開発を見据えて、本反応の機構に関する研究も行い、各反応中間体の単離・同定を達成し、その触媒サイクルを明らかにした。この知見に基づいて、イサチン類ばかりでなく他の基質に対する銅触媒を用いた有機ボロン酸エステルの付加反応への展開も開始し、現在までに電子不足アルケンなどいくつかの化合物のアリール化反応が進行することが分かっており、高効率反応実現への端緒を見出すことに成功している。このような背景のもと、官能基耐性に優れ、取り扱いも容易な有機ボロン酸エステルを求核剤に用いた銅触媒による炭素-炭素結合形成反応の開発に取り組み、その結果、含窒素複素環カルベン(NHC)配位子を有する銅錯体を触媒に用いることにより、電子不足アルケンへの1,4-付加反応が温和な条件において効率よく進行することを見出した。また、銅触媒に用いる配位子として新規に設計・合成した光学活性NHC配位子を利用することにより、反応を高エナンチオ選択的に進行させることにも成功した。また、今後の新たな炭素-炭素結合形成反応の開発を見据えて、本反応の機構に関する研究も行い、各反応中間体をNMRによる当量反応実験によって捕捉・同定するとともに、鍵化合物の単離およびエックス線結晶構造解析も行い、触媒サイクルを明らかにした。この知見および前年度の成果に基づいて、付加反応ばかりでなく置換反応に対しても銅触媒を用いた有機ボロン酸エステルの利用を開始し、現在までにアリルリン酸エステル類への位置選択的な置換反応が進行することを見出しており、その不斉化も含めてさまざまな高効率反応実現への端緒を見出すことに成功している。有機化合物の迅速な骨格構築が可能となる炭素-炭素結合形成を伴う有機反応は非常に有力かつ効率性に優れた手法であり、とくに21世紀型の資源戦略的な有機合成を考える上で、比較的安価で入手容易な遷移金属を触媒として用い、穏やかな条件下、官能基耐性にも優れた汎用性の高い反応の開発は、解決すべき大きな課題の一つであると言える。このような背景のもと本研究では、官能基耐性に優れ、取り扱いも容易な有機ボロン酸エステルを求核剤として用いた銅触媒による炭素-炭素結合形成反応の開発に取り組み、前年度までに、光学活性な含窒素複素環カルベン(NHC)配位子を有する銅錯体を触媒に用いることにより、カルボニル化合物や電子不足アルケンなどへの不斉付加反応が効率的に進行することを明らかにしていた。本年度は、付加反応ばかりでなくアリルリン酸エステル類への位置選択的な置換反応にも本手法が適用できることを新たに見出し、銅触媒に用いる配位子として我々が新規に設計・合成した光学活性なNHC配位子を利用することにより、反応を高収率かつ高エナンチオ選択的に進行させることに成功した。このアリル位置換反応においては、用いる基質の置換パターンを変えることにより、三級不斉炭素中心ばかりでなく、四級不斉炭素中心のエナンチオ選択的な構築も可能であり、様々な有用の高い光学活性有機化合物へと変換できるキラルビルディングブロックの効率的な合成に成功した。
動物レクチンの生化学的・分子生物学的研究

動物の金属依存性β-ガラクトシド結合性レクチン(このファミリーでガレクチンという総称で呼ぼうという合意がごく最近、関係研究者の間でなされた)の存在意義を解明し、あわせて生命にとっての糖鎖の意義を明らかにすることを目的とし、従来より続けてきた脊椎動物(ヒト、ニワトリ)由来のものに加え、本研究者らが初めて無脊椎動物で発見した線虫C.elegansガレクチンについて多角的に研究した。ヒト・ガレクチンについては、大腸菌内で発現される系を確立して大量調製への道を開き、更に部位指定突然変異により種々のアミノ酸残基を置換した組替えガレクチンを作成し、機能との関係を検討した結果、いくつかの残基について必要性の評価を変更するべきであるという興味ある知見が得られた。また天然物よりもはるかに安定性の高い組替え体も得られ、生体や細胞に対する作用の検討に大いに貢献している。ニワトリ・ガレクチンについては、胚発生に際しての皮膚の形態形成における役割を、真皮と表皮において免疫組織化学的手法により詳細に解析し、それぞれの組織で異なる部位とことなる時期に役割を果たしていることが解明された。線虫ガレクチンについては、完全一次構造、cDNAのクローニングと塩基配列の決定、遺伝子工学による大腸菌内での発現等を行った。線虫ガレクチンは、脊椎動物ガレクチンと相同なアミノ酸配列が2回繰り返されるという特異な構造をしていることが解明され、それぞれの部分が特異的糖結合能力を持つことも遺伝子工学で証明された。線虫の受精卵から成虫にいたる発生過程において、ガレクチンがいつどこで発現されるかを免疫組織化学的手法で検討し、すでに多くの興味ある結果を蓄積している。金属非依存性のβ-ガラクトシド結合性レクチンは、胚の発生、組織の形態形成などの多彩な制御現象において、複合糖質との相互作用を通じて重要な役割を果たし、さらには免疫現象や癌細胞の転移などにも関与すると考えられている。これまでは脊椎動物でしか発見されていなかったため、限られた動物のみで働いている特殊なタンパク質である可能性もあったが、本研究においてついに下等な無脊椎動物である線虫C.elegansにも存在することが解明された。これにより、本レクチンは動物の進化のきわめて初期からすでに機能を果たしていたこと、おそらく全ての動物にとって必須の基本的かつ普遍的役割を果していることがほぼ確実になった。本レクチン研究の重要性は一気に高まったといえよう。線虫のレクチンは背椎動物のそれと明かな一次構造上の類似性を持っているが、1分子内に2回レクチン領域を繰り返すという、これまで知られていたものとは全く異なる、興味深い分子構成を持っていた。今回の発現のもうひとつの大きな意義は、線虫が糖鎖生物学の材料となりうることを示したことである。線虫はきわめて広い分野で多細胞動物の簡単なモデルとして使える価値の高い実験動物であり、高等動物を使ったのでは困難な課題を解決できる可能性が高い。複合糖質がからむ生命現象の解明に線虫は大きく貢献するであろう。今後は、これまでのヒト、ニワトリのレクチンに線虫のレクチンを加え、構造生化学、細胞生化学、分子生物学、進化学などの観点で研究を推進する。動物の金属依存性beta-ガラクトシド結合性レクチン(このファミリーをガレクチンという総称で呼ぼうという合意がごく最近、関係研究者の間になされた)の構造と機能を解明するため、従来から研究してきた脊椎動物(ヒト、ニワトリ)由来のものに加え、本研究者らが初めて無脊椎動物で発見した線虫C.elegansレクチンについて多角的に研究した。ヒト・ガレクチンについては、部位指定突然変異により種々のアミノ酸残基を置換した組み替えレクチンを作成し、機能との関係を解明した。そのうちのひとつ、1個のシステインをセリンに置換した組替え

ガレクチンは、野性型と全く同じ生物活性を示しながら、著しく安定性が向上した。これまでガレクチンの生体や細胞等に対する生物活性を検討する際、その不安定性のゆえに再現性の高い実験結果を得にくかったが、これにより著しい改善が期待され、現在、様々な実験系(マウス培養細胞におけるTGFgammaの誘導、ガン細胞におけるコラゲナーゼの活性化、等)で興味ある結果が蓄積中である。ニワトリ・ガレクチンについては、胚の皮膚発生過程における役割を、免疫組織化学的手法により、真皮と表皮において詳細に解明した。線虫ガレクチンについても、受精卵から成虫にいたる発生過程における挙動を、免疫組織化学的に解明し、多くの知見を得た。線虫ガレクチンは、脊椎動物ガレクチンと相同なアミノ酸配列が2回繰り返されるという特異な構造をしている。遺伝子工学により、全体、N末端側半分、C末端側半分、それぞれを大腸菌内で発現させたところ、いずれも特異的糖結合活性を保持していることが示されたので、1分子で2個の糖鎖を結合することが確認された。これら組替え体は、大量に調製できるので、今後の諸研究にきわめて有用である。
NMRを用いた最適触媒の予測

キラルな化合物には,エナンチオマー間で異なった生理活性を示す場合があり,一方のエナンチオマーのみを選択的に合成する手法,すなわち触媒的な不斉合成反応の開発は,有機化学において極めて重要な課題の一つである。研究代表者は,(R)-ビナフトール由来のキラルリン酸が優れた不斉触媒として機能することを見出している。しかしながら,キラルリン酸を用いた新たな不斉触媒反応を開発するためには,その都度,キラルリン酸の最適な3,3'-位の置換基を明らかにすることが必要であり,数多くの実験を行うことが不可欠である。実際に不斉合成実験を行うことなく,最適な置換基を見出すことができれば,触媒開発が大きく効率化され,より短時間で,優れた不斉触媒反応を開発することが可能となると期待される。研究代表者は,すでに,基質と触媒との1:1混合物の1H NMRを測定することにより,最適な置換基を有する触媒を見出すことができる可能性を見出している。本研究においては,これまでの研究を発展させ,NMRにより,最適触媒を見出す一般論の確立を目指した。複数のヒドロキ基を有する化合物の非対称アシル化反応に着目し,様々なキラルリン酸を検討し,様々なポリヒドロキシ化合物の非対称的不斉アシル化反応により,対応するアシル化体が良好な収率かつ,高い不斉収率で得られることを見出した。しかしながら,1H NMRと最適触媒との間に明らかな相関関係が存在することを見出すことはできなかった。優れた不斉触媒反応の開発は,有機化学における最も重要な課題の一つであり,効率の良い不斉触媒反応の開発研究が活発に行われている。しかし,優れた不斉触媒,不斉配位子等を見出すためには,high through-put screening等の技術も開発されているものの,試行錯誤的に膨大な数の実験が必要であるのが現状である。我々は,(R)-BINOL由来のキラルリン酸を2004年に開発し,キラルリン酸を用いた不斉触媒反応の開発研究を行っている。近年,キラルリン酸を用いた非対称化反応を伴う臭素化反応による,キラルビアリールの不斉合成反応を見出した。本臭素化反応に最適なリン酸を選択する際に,様々な3,3'-位の置換基を検討した。その研究のなかで,基質とリン酸との錯体の1H NMRスペクトルを解析する事により,優れた触媒,置換基を選択するための有益な情報が得られる事を見出している。すなわち,HaとHbの化学シフトの差δ(Ha-Hb)と,不斉収率に相関関係が見出された。良好な不斉収率を与えたリン酸は,大きな化学シフト差を示した事から,実際の実験を行う事なく,NMR実験のみで優れた触媒を見出す事ができると考えた。また,本手法は,触媒の予測のみならず,適用可能な基質の予測へ展開できる可能性についても明らかにしている。我々が見出した,NMR実験による触媒の最適化という概念の一般化を目指して,この概念が,どこまで適用可能であるか,その展望と限界を明らかにし,更に本手法が適用が可能な不斉触媒系を探索することにより,触媒予測の一般的な方法論へと展開することを目指している。本年度は,主に過去に合成した基質を用いて,キラルリン酸との錯体の1H NMRの測定実験を行った。これまでに報告した臭素化反応の基質を用いて,リン酸との1:1錯体の1H NMRを測定し,優れた不斉収率を与えた基質と低い不斉収率を与えた基質との比較を詳細に行った。その結果,これまでの予想通り,多くの基質において,ある程度の相関関係が見出された。優れた不斉触媒反応の開発は,有機化学における最も重要な課題の一つであり,効率的な不斉触媒反応の開発研究が極めて活発に行なわれている。一方,優れた不斉触媒,ならびに不斉配位子等を見出すためには,high through-put screenなどの技術も開発されているが,試行錯誤的に厖大な数の実験を行うことが必要であるのが現状である。近年,キラルリン酸を用いた非対称化反応を伴う臭素化反応による,キラルビアリールの不斉合成反応を見出した・本臭素化反応に最適なリン酸を選択する際に,様々な3,3'-位の置換基を検討した。その研究の中で,基質とリン酸との錯体の1H NMRスペクトルを解析することにより,優れた触媒,置換基を選択するための有益な情報が得られることを見出している。すなわち,HaとHbの化学シフトの差δ(Ha-Hb)と不斉収率との間に相関関係が見出された。良好な不斉収率を与えたリン酸は大きな化学シフトを示したことから,実際の実験を行うことなく,NMR実験のみで優れた触媒を見出すことができると考えた。また,本手法は,触媒の予測ならず,適用可能な基質の予測へ展開できる可能性についても明らかにしている。我々が見出したNMR実験による触媒の最適化という概念の一般化を目指して,この概念がどこまで適用可能であるか,その展望と限界を明らかにし,さらに本手法が適用可能な不斉触媒系を探索することにより,触媒予測の一般的な方法論へと展開することを目指している。

本年度は,ジオールの不斉アシル化反応を中心に不斉触媒反応の開発を目指して触媒の検討を行った。ジオールの不斉アシル化反応に着目して様々な基質,様々な置換基を有するキラルリン酸を用いて検討を行ったが,高い不斉収率を示す触媒を見出すことができていない。キラルな化合物には,エナンチオマー間で異なった生理活性を示す場合があり,一方のエナンチオマーのみを選択的に合成する手法,すなわち触媒的な不斉合成反応の開発は,有機化学において極めて重要な課題の一つである。研究代表者は,(R)-ビナフトール由来のキラルリン酸が優れた不斉触媒として機能することを見出している。しかしながら,キラルリン酸を用いた新たな不斉触媒反応を開発するためには,その都度,キラルリン酸の最適な3,3'-位の置換基を明らかにすることが必要であり,数多くの実験を行うことが不可欠である。実際に不斉合成実験を行うことなく,最適な置換基を見出すことができれば,触媒開発が大きく効率化され,より短時間で,優れた不斉触媒反応を開発することが可能となると期待される。研究代表者は,すでに,基質と触媒との1:1混合物の1H NMRを測定することにより,最適な置換基を有する触媒を見出すことができる可能性を見出している。本研究においては,これまでの研究を発展させ,NMRにより,最適触媒を見出す一般論の確立を目指した。複数のヒドロキ基を有する化合物の非対称アシル化反応に着目し,様々なキラルリン酸を検討し,様々なポリヒドロキシ化合物の非対称的不斉アシル化反応により,対応するアシル化体が良好な収率かつ,高い不斉収率で得られることを見出した。しかしながら,1H NMRと最適触媒との間に明らかな相関関係が存在することを見出すことはできなかった。1H NMRによるリン酸と基質との比較実験を幅広い種類の不斉反応に適用する。例えば,イミンの水素移動型還元反応によるアミンの不斉合成,キラルビアリールの不斉合成反応,アシル化反応など,数多くの反応に着目し,NMR実験を遂行する。さらに,実際に触媒及び基質を合成し,NMR実験と実際の合成実験により得られる不斉収率との比較を行う。それにより,NMR実験による最適触媒の推測が可能になるように適用可能例を広げていく。アシル化反応に加えて,他の触媒反応についても検討し,1H NMRを用いた実験も行い,相関関係を見出すことを目指す。平成28年度は,基質及びキラルリン酸の多くが研究室にストックのあったため,新たに合成する必要があまりなかった。そのため,試薬等を多く購入する事が不要になった。また,1H NMR実験を行うための重溶媒も研究室のストックを用いる事ができた。当初の計画により研究を進めていたが,予想した通りの結果が得られていないために,さらに用いる化合物の種類を増やしてさらに検討することが必要になったため。平成29年度は,新たな基質及びリン酸を合成する必要があるため,試薬,溶媒,さらにはNMR実験を行うための重溶媒を新たに大量に購入する必要がある。また,研究成果の発表も行うための予算(論文の校正,投稿料)も必要である。