hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
褥瘡対策未実施減算導入後の褥瘡に関する研究

本研究では(1)事例研究,(2)利用器具研究,(3)海外事情研究,(4)過去の研究に関する検証,を行った.(1)事例研究では,長岡健太郎研究協力者が運営する療養型医療施設「湘南健友会長岡病院」で行われている褥瘡対策に着目し,診療計画書に基づき,実現するための計画,計画の実施と実施体制,日常的な栄養管理を,患者の同意を得て時系列でデータ化した.同院倫理委員会の決議を研究着手時に得た.施設において褥瘡をなくした状況に関し,イ「褥瘡対策に関する診療計画書」記載の事項を数値化した.ロ当該病院に於ける研究参加者に関する原疾患,日常的に行われるリハビリテーション(リハ)を中心とした介入及び介護状況をデータ化した.ハ牛澤賢二研究協力者の協力を得て,褥瘡有無,日常生活自立度の変化等を基準に,データ化した事項の統計的に分析を試みた結果,要介護度5の入院患者は厚生労働省の「療養病床アンケート調査」結果より多く,褥瘡患者は同研究で4.8%,当院に関しては最小で0%,最大で4.7%,平均2.8%となっていることが分かった.また導入されているタキザワ式リハの効果で,要介護度に即した例外ないリハを実施していることを明らかになった.また(2)として体圧分布を測定した.(1)と(2)の結果,患者の体圧管理は局所圧力200mmHg以下を実現していた.(3)では高田一研究協力者と協力し,ドイツ国ニュールンベルグ赤十字及びデンマーク国オーデンセ県立器具センターの協力を得た.調査では,特別養護老人ホーム(ドイツ)では流動食は提供していないこと,平均2年で死亡すること,ターミナルケアの施設(デンマーク)では平均2ヶ月で死亡することの説明を受け,褥瘡の予防器具はクッションとマットレスを示され,乳房の下が褥瘡の好発部位と説明を受けた.(4)の研究では研究課題に関する準備状況に述べた過去研究を検証し,概要を纏めた.本研究では(1)事例研究,(2)利用器具研究,(3)海外事情研究,(4)過去の研究に関する検証,を行った.(1)事例研究では,長岡健太郎研究協力者が運営する療養型医療施設「湘南健友会長岡病院」で行われている褥瘡対策に着目し,診療計画書に基づき,実現するための計画,計画の実施と実施体制,日常的な栄養管理を,患者の同意を得て時系列でデータ化した.同院倫理委員会の決議を研究着手時に得た.施設において褥瘡をなくした状況に関し,イ「褥瘡対策に関する診療計画書」記載の事項を数値化した.ロ当該病院に於ける研究参加者に関する原疾患,日常的に行われるリハビリテーション(リハ)を中心とした介入及び介護状況をデータ化した.ハ牛澤賢二研究協力者の協力を得て,褥瘡有無,日常生活自立度の変化等を基準に,データ化した事項の統計的に分析を試みた結果,要介護度5の入院患者は厚生労働省の「療養病床アンケート調査」結果より多く,褥瘡患者は同研究で4.8%,当院に関しては最小で0%,最大で4.7%,平均2.8%となっていることが分かった.また導入されているタキザワ式リハの効果で,要介護度に即した例外ないリハを実施していることを明らかになった.また(2)として体圧分布を測定した.(1)と(2)の結果,患者の体圧管理は局所圧力200mmHg以下を実現していた.(3)では高田一研究協力者と協力し,ドイツ国ニュールンベルグ赤十字及びデンマーク国オーデンセ県立器具センターの協力を得た.調査では,特別養護老人ホーム(ドイツ)では流動食は提供していないこと,平均2年で死亡すること,ターミナルケアの施設(デンマーク)では平均2ヶ月で死亡することの説明を受け,褥瘡の予防器具はクッションとマットレスを示され,乳房の下が褥瘡の好発部位と説明を受けた.(4)の研究では研究課題に関する準備状況に述べた過去研究を検証し,概要を纏めた.障害を負った高齢者障害者の褥瘡を実際に無くした施設の現状を,利用器具,それによる体圧分散の実際,実現するための計画,計画の実施と実施体制,日常的な栄養管理,それらすべてを時系列でデータ化することにより明らかにし,褥瘡を無くす標準を構築するため研究を行った.研究協力者長岡健太郎が運営する療養型医療施設「湘南健友会長岡病院」は,介護型・医療保険型の両病床を持つ,いわゆるケアミックスの病院である.褥瘡対策に関する診療計画書に基づき,実現するための計画,計画の実施と実施体制,日常的な栄養管理,それらすべてを時系列でデータ化するために,院内の協力体制を構築し,入院患者及び家族から研究参加の同意を得た.なお同院の倫理委員会の決議は研究着手時に得ている.施設において褥瘡をなくした状況に関し,イ「褥瘡対策に関する診療計画書」記載の事項を数値化した.時系列で明らかにする準備をした.ロ牛澤賢二及び滝沢茂男研究協力者の協力を得て統計的に分析できるようデータを作成した.同時に施設内の利用器具を明確にする研究に着手する準備を行った.ニ器具利用による体圧分散の実際を,事前に山下和彦

研究協力者が東京電機大学所有の圧力分布測定システム4.131B(SENSOR_TYPE BIGMAT)を用いてデータ収集したが,本研究において分析した.本研究には福祉用具利用の関連が見込まれ,滝沢及び高田一研究協力者は研究計画を立て,ドイツ国ニュールンベルグ赤十字及びデンマーク国オーデンセ県立器具センターの協力を得て,調査を実施した.調査では,特別養護老人ホーム(ドイツ)では流動食は提供していないこと,平均2年で死亡すること,ターミナルケアの施設(デンマーク)では平均2ヶ月で死亡することの説明を受け,褥瘡の予防器具はクッションとマットレスを示された.座位保持による日常生活を保つため,乳房の下が褥瘡の好発部位と説明を受けた.本研究では(1)事例研究,(2)利用器具研究,(3)海外事情研究,(4)過去の研究に関する検証,を行った.(1)事例研究では,長岡健太郎研究協力者が運営する療養型医療施設「湘南健友会長岡病院」で行われている褥瘡対策に着目し,診療計画書に基づき,実現するための計画,計画の実施と実施体制,日常的な栄養管理を,患者の同意を得て時系列でデータ化した.同院倫理委員会の決議を研究着手時に得た.施設において褥瘡をなくした状況に関し,イ「褥瘡対策に関する診療計画書」記載の事項を数値化した.ロ当該病院に於ける研究参加者に関する原疾患,日常的に行われるリハビリテーション(リハ)を中心とした介入及び介護状況をデータ化した.ハ牛澤賢二研究協力者の協力を得て,褥瘡有無,日常生活自立度の変化等を基準に,データ化した事項の統計的に分析を試みた結果,要介護度5の入院患者は厚生労働省の「療養病床アンケート調査」結果より多く,褥瘡患者は同研究で4.8%,当院に関しては最小で0%,最大で4.7%,平均2.8%となっていることが分かった.また導入されているタキザワ式リハの効果で,要介護度に即した例外ないリハを実施していることを明らかになった.また(2)として体圧分布を測定した.(1)と(2)の結果,患者の体圧管理は局所圧力200mmhg以下を実現していた.(3)では高田一研究協力者と協力し,ドイツ国ニュールンベルグ赤十字及びデンマーク国オーデンセ県立器具センターの協力を得た.調査では,特別養護老人ホーム(ドイツ)では流動食は提供していないこと,平均2年で死亡すること,ターミナルケアの施設(デンマーク)では平均2ヶ月で死亡することの説明を受け,褥瘡の予防器具はクッションとマットレスを示され,乳房の下が褥瘡の好発部位と説明を受けた.(4)の研究では研究課題に関する準備状況に述べた過去研究を検証し,概要を纏めた.
ブラジルの日本語文学史―同人サークルの形成と民族意識の変容

南米移民が開始して既に1世紀以上が経過し、現在では日本語社会は縮小の一歩をたどっている。本研究は日本語活動の重要な拠点である文芸サークルの現在をブラジルとアルゼンチンで観察することを目標とし、数度にわたるフィールドワークを行ってきた。ブラジルではサンパウロとトメアスー(パラ州、アマゾン川流域)のほぼ最後の短詩サークルの句会と接触し、定型詩にこめられた自然描写や郷愁を確認した。アルゼンチンでは唯一の日本語新聞で長く働き、70年代より文芸に携わってきた崎原朝一氏とインタビューし、郊外の日系移民資料館を訪問し、文芸雑誌の所蔵を確認した。3月10日より4月8日にかけて、ブラジルを調査旅行し、日本語文芸サークルと接触した。サンパウロ州では、文芸雑誌を個人出版している伊那宏宅にて、出版物を閲覧し、聞き取り調査を行ったり、彼が所属するブラジル川柳会の月例会に出席し、出席者の文芸歴について質問を行った。『ブラジル俳文学』主宰者、間嶋稲花水と12月の新潟実地調査(佐藤念腹句碑見学ほか)について話し、彼の俳句歴について新たなエピソードを聞けた。7月に商業出版した松井太郎小説選集第2巻『遠い声』(松籟社)の著者を訪問し、収録作品についての自己解釈を訊いた。蜂鳥句会を主宰する富重久子と連絡を取り、同会主要メンバーとまとめて話す機会を得、高齢化する日本語文学界全体についての不安を聞いた。『ブラジル日系文学』誌主催の武本文学賞受賞式に出席し、松井太郎、中田みちよ他、多数の文芸関係者と談話した。とりわけ印象深かったのは、詩壇の重鎮、大浦文雄に連れられて、戦前から短歌・小説を発表してきた則近正義の病床を訪れたことで、筆談により、文芸との出会い、日本語文壇との関係、文学観について会話を行った。3月18日より27日にかけて、北ブラジルを調査した。パラ州ではトメアスーにてトメアスー俳句会の新井伯石に連れられ、同地で句会に参加する4名に聞き取り調査を行った。同氏からは最近の句会レポートの複写を入手した。ベレンでは風みどり句会の主宰者、渡辺悦子と数度面会し、同氏の俳句歴、アマゾン流域の俳句活動の歴史、特殊な季語の成立などについて、話し合った。短い滞在だったが、これまでサンパウロ州、パラナ州に偏った調査を北ブラジルへ広げることができた成果は大きい。バイーアではイタリア系文学者とブラジル文学と移民について、全般的な議論を行った。50年ほどしか続かなかった日本移民の集団が、母語に関してイタリア語圏と異なることが確認された。昨年度報告書にて記したように、年度またがりで2013年3月10日より4月8日にかけて、ブラジルへ調査出張に行き、日本語文芸サークルと接触した。本年度は時間をとってから再調査に向かうほうがよいと判断し、海外出張は行わず、メールや手紙で当事者と連絡を取りつつ、次回の調査に備えた。インタビューでは移民の高齢化に伴い、死について多く語られた。個人の死が世代や母国語の衰弱や死とつながる移民に固有の死生観が強いことが確認された。子孫に伝承されなかった母国語については、既に多くの短歌や川柳が存在するが、今日では言語社会全体が消滅しつつあると認識されていて、ある者は嘆き、ある者は超然と受け入れている。前年度調査で病床を訪れ筆談を行った則近正義が、その数ヶ月後に亡くなる事件があり、研究者として深く考えさせられた。2014年初頭には昨年度、一昨年度に俳句会にて面接していた俳人が病死し、研究の緊急性を思い知らされた。文芸作品を通して描かれる晩年の移民の死生観が今後の課題となるであろう。出版成果としては細川周平編『コレクション・モダン都市文化第93巻南米への移民』(ゆまに書房、2013年12月)の解説として執筆した「南米雄飛を求めて」が最も重要で、収録されたのは永田稠『南米日本人写真帖』(1921年、日本力行会)、古沢清外『ブラジル移民としての五年間』(1929年、海外興業株式会社)、桜井進『移植民の楽土』(1940年、日本社)で、いずれも戦前の移民政策と深くかかわる。それぞれの詳細な書誌と移民史上の意義を論じた。現地調査を行えなかったため、多くの実績を上げることはできなかったが、過去の面接映像記録やゼロックス資料の整理を行い、一部はバックアップをとった。間島稲花水氏、伊那宏氏、江沢和子氏、矢島健介氏、富重ひさこ氏、山里アウグスト氏、松井太郎氏、岡村淳氏ら、これまでに接触してきた文芸関係者との連絡は絶やさず、次年度以降の面接の下準備を続けた。また『蜂鳥』、『ブラジル日系文学』、『ブラジル俳文学』など定期刊行物を随時受け取り、ブラジルの日本語文学界の最新の状態に遅れずについていった。

サンパウロ大学日本研究所森幸一所長と連絡を密にとり、共同研究への発展の可能性について議論した。その他のプロジェクトにより購入した戦前ブラジル発行の日本語新聞のマイクロフィルム(pdf)版の通読により、戦前の未読部分をほぼ網羅的に読むことができた。多くの書店広告資料を発見し、文芸人を取り巻くメディア環境についての理解が深まった。戦後については、国会図書館、JICA横浜移住資料館にて新聞のほか、『よみもの』、『農業と協同』、『のうそん』などの雑誌文芸欄を閲覧し、作品リストを完成した。松井太郎氏の小説選集第二弾の出版の編集作業を進め、2012年度中の刊行を確定した。共編者である西成彦立命館大学教授に、過去の草稿を読んでもらい、真摯な批評を得ることができた。これは次年度の現地調査にとって貴重な意見となるだろう。本年度より開始した南北日系移民文化研究プロジェクトのメンバーより、北米移民の文学史について、多大な参考知識を得た。ブラジルの特殊な条件と日系移民社会の共通性について考えることが多く、今後の課題が広がった。本年度は6月から7月に未調査であったアルゼンチンを訪問し、主に戦後移民の文芸活動についての知見を得た。まずブエノスアイレスの文芸サークル巴茶媽媽(パチャママ)の事実上のリーダーであった増山朗の小説『グワラニの森の物語』の主人公にして、アルゼンチン日系社会の重要人物であった帰山徳治の末娘エウロヒア・カイリヤマ氏より父親について、また家族の逸話についてうかがった。また同氏の家族にも会い非日系人から見た徳治の人柄についても聞いた。日本人移民史編纂委員会コーディネーターの久田アレハンドロ氏につきそわれ、ラプラタに所在する移民資料館を見学し、農場試験場であった歴史、他で所蔵されていない邦字雑誌『ラプラタ』の一部を書き写した。また同氏にはブエノスアイレス港にある移民博物館にもつきそってもらい、日本移民を他国からの移民の波の中で考えるヒントを得た。唯一の邦字新聞『ラプラタ報知』、増山も参加していた『アルゼンチン日本文芸』に数十年かかわる崎原朝一氏(2014年秋に没)より、1960年代の逸話や残されていない文芸詩などについての話をうかがった。上記増山作品の舞台となるミシオネス州オベラーを訪れ、徳治の末息子フアン・カルロ氏一家より徳治についての印象をうかがい、増山作品の舞台となる地を見学した。同氏にはさらに奥地に入ったアリストブロ・デルバレ在住の川柳作家小川忍氏、文芸愛好家大高ロベルト敢氏を紹介してもらい、日本との文芸的交流について、孤立の中で日本からの雑誌を読む意味について話をうかがった。ラプラタ大学アジア太平洋学科にてセシリア・オナハ教授の主催で日本移民の文芸についての講義を行った。このほか、通常通りサンパウロに滞在し、俳句サークル蜂鳥の月例会に参加したほか、歌人梅崎嘉明氏、ブラジル日系文学会の中田みちよ氏を訪問し活動状況について聞いた。移民研究前年度までの研究成果を総括する『日系ブラジル移民文学』(みすず書房、全2巻)を出版し、文芸各ジャンルごとの歴史、特筆すべき人物や作品、主題について公開できた。このテーマにとって最初の著作で、現地の文芸関係者から貴重な意見をもらっている。今年度は書評会が企画されていて、北米の日本語文学研究者や文学以外を専門とする日系移民史研究者からの意見を聞ける。
スフィンゴシンキナーゼ・S1P シグナル伝達系による脳機能の調節機構

S1Pシグナルは神経細胞のみならず、海馬の苔状繊維に於いても興奮生神経伝達物質グルタミン酸放出を引き起こすことが示され、記憶学習に重要な調節を行っていることが示唆された。また、海馬のみならず小脳や黒質にもSK1が豊富に存在することから、今後GABAやドーパミン等の神経伝達物質の放出に於いてもS1Pシグナルの機能を明らかにしてゆきたい。スフィンゴシン1燐酸(S1P)は酵母からヒトに至る真核生物に広く存在し、血管内皮細胞や繊維芽細胞等の増殖促進作用やアポトーシス抑制能など多彩な機能を有する脂質メディエーターである。中枢神経系ではSIPやその産生酵素スフィンゴシン・キナーゼ(SK)が豊富に存在するが、神経に特異的な機能に関しては不明であった。最近我々はラットの海馬の苔状線維にSKが豊富に存在することを免疫組織化学の手法を用いて明らかにした。これらの事実よりSKが神経伝達物質(グルタミン酸)の放出に関与する可能性を証明するために、SKの阻害剤やSIPがグルタミン酸放出に与える影響をラットの海馬スライスを用いて解析した。その結果、海馬の特にCA3領域に於いてS1Pが苔状線維からのグルタミン酸放出を引き起こすことを証明した。今後更に記憶形成のモデル実験系として知られるLTP形成に及ぼすSIPの影響を調べることにより、記憶・学習を中心とした海馬機能に於けるSIPシグナル伝達系の生理的意義を解明してゆきたい。スフィンゴシン1燐酸(SIP)は酵母からヒトに至る真核生物に広く存在し、血管内皮細胞や繊維芽細胞等の増殖促進作用やアポトーシス抑制能など多彩な機能を有する脂質メディエーターである。中枢神経系ではSIPやその産生酵素スフィンゴシン・キナーゼ(SK)が豊富に存在するが,神経に特異的な機能に関しては不明であった。その結果、海馬の特にCA3領域に於いてSIPが苔状線維からのグルタミン酸放出を引き起こすことを証明した。更に、記憶のモデル実験として広く用いられる海馬スライスの長期増強効果(LTP)実験において、SKを抑制すると苔状線維・CA3錐体細胞間のシナプスのLTP誘導が特異的に阻害される事を見出した。中枢神経系ではS1Pやその産生酵素スフィンゴシン・キナーゼ(SK)が豊富に存在するが、神経に特異的な機能に関しては不明であった。昨年度までの研究において我々はラットの海馬のスライスを用いた電気生理学的解析によって、海馬のCA3領域に於いてS1Pが苔状線維からのグルタミン酸放出を引き起こすことを証明した。しかしながら、S1Pによる神経伝達物質の放出調節は海馬のグルタミン酸作動性神経繊維のみに当てはまるのか、他の神経細胞にも共通して見られる現象なのか不明であった。そこで最終年度の研究で、S1Pの産生酵素スフィンゴシン・キナーゼ1(SK1)の分布を免疫組織染色を行い、S1Pの豊富に存在する部位を調べたところ、SK1は海馬のみならず小脳プルキンエ細胞などにも多く存在することから、GABA作動性の神経細胞にもS1Pが機能していることが示唆された。そこで海馬のスライスを用いて電気生理学的手法を用いて解析したところ、S1Pがグルタミン酸のみならず、GABAの放出を引き起こすことを明らかにした。以上の結果から、S1Pが海馬に於いて全体として興奮性のグルタミン酸放出、あるいは抑制性のGABAの放出のいずれを優位に引き起こすのか等を調べる基礎的実験が今後重要となるであろう。これまでに神経細胞において観察されたSIPによるグルタミン酸放出の調節が、海馬スライスに用いた実験においても認められることが明らかとなった。これは発達した脳組織においてもシナプス間の神経伝達物質の放出がSlPにより調節されていることを示す強い根拠となる。24年度が最終年度であるため、記入しない。今後更にスライス実験から個体実験へと研究をシフトすることにより、SIPによる脳機能の調節機構を明らかにしてゆきたい。
難分解性有機物質の微生物分解機構

1.ポリビニルアルコール(PVA)含有排水の共生細菌系による効率的処理法と分解機構.ポリビニルアルコール(PVA)分解共生細菌系はピロロキノリンキノン(PQQ)の授受関係で成立している。共生系によるPVA分解速度はPQQ濃度に依存しており、PVA分解菌Pseudomonas sp.VM15CのPQQ要求量を定量した。VM15CのPVA培地における最大比増殖速度は0.094/h,PQQの基質定数は1.0ng/mlであった。PQQ濃度と最大菌体収量との関係では、PQQ1ng/mlで0.47OD660ユニットの菌体が得られ、PVA2.5mg/mlを完全に分解するためには、5ng/ml以上のPQQを必要とした。PVA分解菌VM15CのPQQ要求を満たすために、PQQ生産菌としてメタノール資化細菌を検索し、通性メタノール資化性細菌MBIO株を最適株として選定した。本菌株とVM15Cとの共生系はPVA培地での速続培養で安定に成立し、この場合、補助基質としてメタノールを0.01%添加するとPVAの分解率は飛躍的に向上し、希釈率0.064/hで完全分解された。新しく造成した共生系では補助基質として安価なメタノールを用いることができる点で従来法より優れている。2.ニトリル化合物の微生物分解と分解酵素の作用機構.アクリロニトリル資化性菌Arthrobacter sp.I-9より精製単離したアクリロニトリル分解酵素は、反応中間体として、アクリルアミドを蓄積せず、またアミダーゼ活性をもたないニトリラーゼであり、アクリロニトル,メタアクリロニトリル,クロトニトリル,ベンゾニトリルなどから直接相当する酸とアンモニアを生成する反応を触媒した。ベンゾニトリル資化性菌Arthrobacter sp.J-1からは芳香族ニトリル化合物を分解するニトリラーゼを精製単離した。この酵素は基質となる芳香族ニトリル化合物よりむしろ脂肪族ニトリル化合物が良いインデューサーとなった。イソバレロニトリルによる誘導で従来の500倍の活性を有する高分解菌を得た。
アジア熱帯におけるダニ類の多様性解明の礎

今年度は研究年度の最終年度として,インドネシア科学院生物学研究所のスリィ・ハルティニ氏と共同で,インドネシアの様々な島嶼で採集された甲虫便乗性ハエダニ類の分類をまとめた。これまでに,ジャワ,スマトラ,カリマンタンのスンダ陸塊に属する島々,小スンダ列島(バリ,ロンボック,スンバ,スンバワ,チモール,フローレス),スラウェシ,イリアンジャヤの計56地点で得られたハエダニ類を精査した結果,4属52種のハエダニ科ダニ類を記録した。それらの中には,未記載種16種,インドネシア初記録種6種,既に記載公表済みの種10種が含まれている。本研究では確認できなかったが以前に記録されている種を加えるとインドネシア産のハエダニ類は5属59種となる。島嶼におけるハエダニ類の種構成に基づいた解析から以下のことがわかった:1)インドネシアのハエダニ相は東南アジア大陸部の影響を強く受けており,インドネシアの島嶼を東進するに連れて種数が減少する傾向にあるが,イリアンジャヤでは種数が増える;2)イリアンジャヤおよびスラウェシでは他の島と比較して固有種率が高い;3)インドネシア全体の固有種率も高率である。これらのことから,ハエダニ類はインドネシアで分化を遂げ,アジア大陸から離れた比較的大きな島嶼で著しい分化を遂げていることが示唆される。なお,今年度の研究成果の一部は,日本動物分類学会英文誌Species Diversity,日本昆虫学会英文誌Entomological Scienceで公表済みもしくは印刷中である。本研究成果を総括するインドネシア産甲虫便乗性ハエダニ類の再検討に関する論文を,できるだけ早期に国際誌に投稿できるよう現在準備中である。これまでのインドネシア側との共同研究により、多様なダニ類のうちハエダニ科ダニ類に関し、スマトラ島、ジャワ島、バリ島などいくつかの主要の島嶼のファウナを明らかにしてきた。インドネシア科学院生物研究所のスリィ・ハルティニ氏が上記以外の島嶼で収集した数多くの標本が、ボゴール博物館に保管されており、今年度はそれら標本の同定作業をハルティニ氏と共同で行った。標本はインドネシアのジャワ,スマトラ、カリマンタン、スラウェシ、小スンダ列島、イリアンジャヤなど幅広い地域から得られたものであり、インドネシアにおけるハエダニ類の多様性解明に必要不可欠な標本である。同定の結果、4属約40種が確認され、これまでインドネシアから記録された種類を合わせると、5属約60種(未記載種約30種を含む)のハエダニ類がインドネシアに生息することが明らかになった。この種数はオーストラリアから報告されている種数とほぼ同じであり、日本、英国の約2倍にあたる。今回の同定結果およびハエダニ類のインドネシアおよび周辺地域での分布データから、1)東南アジア大陸部から小スンダ列島まで広く分布する種が見られること、2)特定の島嶼(例えばスラウェシ島)に分布が限定される種がいること、3)イリアンジャヤのファウナにはオーストラリアとの共通種を含み、インドネシア西部のファウナとは顕著に異なること、などが明らかになった。今後、データを積み重ねていくことで、インドネシア国内のハエダニ類の多様性、生物地理、ウォーレス線の検証などが可能になると思われる。なお、今年度は未記載種のうち、西ジャワから発見されたNeopodocinum属の新種2種の記載を行い、その共著論文は平成15年中に発行予定である。また、ジャワ島のハエダニ類のファウナに関して、平成14年9月に福井県三国町で行われた第11回日本ダニ学会大会において報告している。その他の未記載種に関する記載論文は、現在投稿中もしくは準備中である。今年度は、昨年度に引き続き、インドネシア科学院生物学研究所研究員のスリィ・ハルティニ氏とともに、インドネシアの様々な島嶼で採集された申虫便乗性ハエダニ類の同定を進めた。現在までに、ジャワ、スマトラ、カリマンタン(ボルネオ)、小スンダ列島(バリ、ロンボック、スンバ、スンバワ、チモール、フローレス)、スラウェシ、イリアンジャヤで採集されたハエダニ類標本の同定をほぼ終え、未記載種に関しては、逐次、島嶼ごとあるいは分類群(属または科)ごとにまとめて記載論文を作成しているところである。昨年度および今年度の研究から、約60種のハエダニ科ダニ類がインドネシアに生息することが判明した。これまでにわかっている周辺諸国のデータもあわせて各地域のファウナをもとにクラスター解析を行ったところ、ジャワ、スマトラ、カリマンタンのスンダ陸塊、バリからフローレスにかけての小スンダ列島にスラウェシをくわえた地域がそれぞれクラスターを形成し、その外側にフィリピン、イリアンジャヤ、オーストラリアがつながるというデンドログラムが得られた。アジア大陸部のデータがかなり不足しているため、充分な解析・考察はできないが、恐らく、スンダ陸塊はアジア大陸部の影響が強く、小スンダ列島のファウナは、それとはやや違った独自のファウナをもち、イリアンジャヤのファウナはオーストラリア要素が強いものと思われる。なお、今年度は、西ジャワのNeopodocinum属の2新種、ジャワのハエダニ属の3新種、カリマンタンのハエダニ属1新種、Holostaspella属1新種の記載を行い、それらの論文は既に刊行されている。また、カリマンタンで得られたNeopodocinum属の1新種に関しても記載し、これは現在印刷中である。

これまでに,ジャワ,スマトラ,カリマンタンのスンダ陸塊に属する島々,小スンダ列島(バリ,ロンボック,スンバ,スンバワ,チモール,フローレス),スラウェシ,イリアンジャヤの計56地点で得られたハエダニ類を精査した結果,4属52種のハエダニ科ダニ類を記録した。それらの中には,未記載種16種,インドネシア初記録種6種,既に記載公表済みの種10種が含まれている。本研究では確認できなかったが以前に記録されている種を加えるとインドネシア産のハエダニ類は5属59種となる。島嶼におけるハエダニ類の種構成に基づいた解析から以下のことがわかった:1)インドネシアのハエダニ相は東南アジア大陸部の影響を強く受けており,インドネシアの島嶼を東進するに連れて種数が減少する傾向にあるが,イリアンジャヤでは種数が増える;2)イリアンジャヤおよびスラウェシでは他の島と比較して固有種率が高い;3)インドネシア全体の固有種率も高率である。これらのことから,ハエダニ類はインドネシアで分化を遂げ,アジア大陸から離れた比較的大きな島嶼で著しい分化を遂げていることが示唆される。なお,今年度の研究成果の一部は,日本動物分類学会英文誌Species Diversity,日本昆虫学会英文誌Entomological Scienceで公表済みもしくは印刷中である。本研究成果を総括するインドネシア産甲虫便乗性ハエダニ類の再検討に関する論文を,できるだけ早期に国際誌に投稿できるよう現在準備中である。
高等植物Ca^<2+>チャネル遺伝子の単離と解析

本研究の目的は、出芽酵母(Saccharomyces cerevisiae)のCa^<2+>流入欠損株(midl変異株)の致死性を相補する高等植物のcDNAをスクリーニングすることにより、高等植物のCa^<2+>チャネルcDNA、およびそれと関連してはたらくCa^<2+>シグナルの受容・伝達因子やCa^<2+>チャネル制御因子などのcDNA群を単離し、解析することである。本年度の研究により、midl変異株を部分的に相補するcDNAを、シロイヌナズナ実生のcDNAライブラリーから6個、タバコ培養細胞BY-2のcDNAライブラリーから3個を単離することに成功した。それらの塩基配列を決定した結果、Ca^<2+>チャネルのcDNAは含まれていなかったが、シロイヌナズナ実生のcDNAライブラリー由来の一つは、低分子量Gタンパク質の一種であるADP-リボシレーションファクター1(ARF1)のアラビドプシスホモログをコードしていることを明らかにした。動物ではホルモンのシグナルを受けたARF1はCa^<2+>チャネルを開口させ、Ca^<2+>依存的にホスホリパーゼDを活性化することが示唆されている。今後はさらにcDNAのスクリーニングを続けるとともに、アラビドプシスARF1のCa^<2+>シグナル伝達における役割を研究する予定である。
小学校における「海洋教育」の構想とその実践

初等教育において海洋教育をもっと盛り上げていく必要があると感じた1年間となった。また総合的な学習の時間も時数の縮減が決まり、本来の価値を見いだしていくことが困難になってくることが予想される。「新学習指導要領解説総合的な学習の時間編」で掲げられている「問題の解決や探究活動の過程を質的に高めていくことを心がける」ことの配慮事項として「他者との協同活動」「言語活動の充実」が挙げられた。この2点を踏まえて1年間を振り返りたい。訪問させていただいた地域は、海の実践を総合的な学習の時間で成果を挙げていた。子どもと地域にとことん寄り添い、学びを積み上げていると感じた。中でも鳴門教育大学セミナーで出会った兵庫県の先生は、子どもたちの表現力を高めるために、プレゼンテーションソフト、情報機器を駆使し、さらに外部評価を積極的に取り入れていた。今後の自分の実践に役立つものだと思った。今回行かせて頂いた地域で知ったことを、買わせていただいた機器を十分に生かして、新しい海の実践を構築していきたいと考えている。
心筋ネクサスのキネティクスと興奮伝導における役割に関する電気生理学的研究

心筋では、興奮伝導障害が、reーentryを誘発することから不整脈の起因として重要である。機能的合抱体と称される心筋では、細胞間の興奮伝播の場がgap junctionであることが広く示唆されているからには、gap junctionの電気的抵抗の変化と細胞間興奮伝導との関係を追究することは、不整脈の解明においても意義をもつものと思われる。Gap junctionの電気的抵抗の直接の測定には、ラット心室筋酵素処理paired cellを用い、double voltage clamp法で行った。その結果、正常状態と思われる条件でも、極めて広い範囲の抵抗値が得られた(1200MΩ)。これは細胞分離の状態に依存しているのかも知れない。この抵抗の範囲では、興奮伝導速度と抵抗との関係を求めることは出来なかった。興奮伝導に影響を与える抵抗は200MΩ以上と考えられる。そこでgap junctionの抵抗と興奮伝導速度との関係を、より生体に近い条件の多細胞標本を用い、impedance法で追究した。この方法では、longitudinalおよびtransverseのgap junctionの抵抗と興奮伝導速度との相関を求めることが可能であった。transverseのgap junctionの抵抗は約400Ωcmで、longitudinalのそれの約5倍であった。transverseの伝導速度は、longitudinalのそれの約0.45倍であった。ouabain中毒によって、伝導速度が75%に減少するとき、gap junctionの抵抗は、3.5倍に増加した。この様に、興奮伝導速度は、gap junctionの抵抗の平方根に逆比例することが示された。またWー7によって、ouabainによるgap junctionの抵抗上昇と伝導速度の減少は軽減された。このことから、gap junction channel開閉調節におけるCa^<++>の作用には、calmodulinが関与していることが示唆された。
心理社会的ストレスにより分泌されるタンパクの新たな生理的意義

本研究では、ストレスにより生じる社会回避行動と過剰になるエネルギー消費の関係に着目し、その分子メカニズムと生理的意義を解明することを目的とした。本実験では、心理社会的ストレスを模倣した「社会敗北性」ICR系統のリタイアマウスを用いた。その結果、ストレス開始3日後から社会回避行動を生じるとともに、既知の分泌タンパク"F"の血中レベルが著しく上昇した。組織網羅的解析の結果、肝臓におけるmRNA発現が高かったため、分泌責任臓器は肝臓だと考えられる。また、ストレス後の血中"F"濃度は、アドレナリンβ受容体阻害薬の投与により低下したため、血中アドレナリンあるいは交感神経による関与が示唆される。過度な精神的ストレスは、過食になるとともにエネルギー消費が増大する。このような精神的ストレスは身体をも蝕むと言われているが、その理由およびメカニズムは不明である。本研究では、ヒトの心理社会的ストレスを模したマウスの実験系を用いて、ストレスにより生じる社会回避行動と過剰になったエネルギー消費の関係に着目し、その分子メカニズムと生理的意義を解明することを目的とした。本実験では、心理社会的ストレスを模倣した「社会敗北性ストレス」を、実験用マウスである雄性C57BL/6Jに対して与えた。攻撃用マウスとしてはC57BL/6Jより大きく気性が荒いICR系統の雄性リタイアマウスを用いた。また、ストレス負荷法および釈迦回避行動の計測は、我々が発表した方法を用いた(Otsuka A, Shiuchi T et al. 2015 Physiol & Behav.)。その結果、ストレス開始3日後から社会回避行動を生じるとともに、既知の分泌タンパク"F"の血中濃度が著しく上昇することを突き止めた。この分泌タンパク"F"が分泌される臓器は様々であるため、組織網羅的な解析を行った結果、肝臓においてストレス後におけるmRNA発現の増強を認めた。さらに、この分泌は一過性であり24時間後にはベースラインに戻ること、最初のストレス負荷時と比較すると、3日(3回)以上継続したストレスにより分泌量が多くなることが示唆された。分泌タンパク"F"の責任臓器が肝臓である可能性を見出した。また、"F"の遺伝子欠損マウスを搬入し、繁殖に成功しているため、平成29年度からは当初の計画にはなかった遺伝子欠損マウスを用いた新たな実験が可能な状況にある。このような精神的ストレスは身体を蝕むと言われているが、その理由およびメカニズムは不明である。本実験では、心理社会的ストレスを模倣した「社会敗北性ストレス」を、実験用マウスである雄性C57BL/6Jマウスに対して与えた。攻撃用マウスとしてはC57BL/6Jマウスより大きく気性が荒いICR系統のリタイアマウスを用いた。また、ストレス負荷法及び社会回避行動の計測は、我々が発表した方法を用いた(Otsuka A, Shiuchi T et al. 2015 Physiol & Behav)。今後は、その分泌制御を突き止めるとともに、分泌された"F"のストレス時におけるエネルギー消費への関与について解明する予定である。今後は、どのような刺激で"F"が分泌されるのか、ストレス負荷後に分泌される"F"は何のために分泌されているのか、について検討を行う。また、遺伝子欠損マウスを用いて、心理社会的ストレスに対する応答を調べ、分泌タンパク"F"の生理的意義について検討を進める。生理学当初の計画になかった遺伝子欠損マウスを使えるようになり、野生型マウスの実験もlittermatesで行ったほうが良いため、実験を順延させたことが理由となる。本年度はマウスの交配や繁殖、ジェノタイピングにかかる物品・人件費は使用したが、それ以外の物品費などは実験を行う来年度へ繰り越すことにした。当初計画していた実験を行うための物品費に用いる。予定していた実験よりもマウスの種類が増えるため、その分だけ物品費が増やす必要がある。
地球コア形成の素過程に関する実験的研究-希ガス地球科学的アプローチ-

前々年度のグラファイト試料容器を用いた実験では希ガスは金属にはほとんど入らないという結果が得られていたが、前年度のMgOの試料容器を用いた実験では金属とシリケイトに同量程度分配されることが新たに判明していた。我々は、前者の場合には金属に炭素が大量に溶け込み、このことが分配に影響を与えるのもかしれないと推測していた。走査型電子顕微鏡での観察などで、まさにMgO容器と試料が反応していることが判明した。当該年度も、窒素の分配を中心に測定を試みたが、試料容器と試料が反応しないように試料容器を工夫した。同時に試料中の炭素の量も測定し、鉄中に溶解する炭素が分配にどのように影響するかを中心に調べた。前々年度、前年度に引き続き、試料には一の目潟産レルゾライト粉末と純鉄を混合したものを用意し、MgOの半焼結体、およびフォレストライト容器を用いた。MgOあるいはフォレストライト容器の内側にMoのホイルを巻き、試料容器とシリケイト試料が反応しないように工夫した。また、鉄の下にMgOを置き、鉄とMoが直接反応しないようにした。圧力を2GPaにし、炭素の含有量を変えた条件下での実験を詳細に行った。この結果、試料中の炭素の量を任意に決めることができるようになった。金属鉄に取り込まれる炭素の量は0.5から5wt%であり、炭素が金属鉄に溶け込むに従い、窒素、カルゴンの金属鉄への溶解は減少するという面白いことがわかった。また、隕石試料についても希ガス測定を行ったが、宇宙線による放射性起源のものが中心であった。当該年度は、これまで行われてきた金属-シリケイト間の高圧下での希ガスの分配データについて整理を行うとともに、新たに導入したイギリスFIISOTOPIOC NANALYSIS社製の気体用質量分析計VG5400の立ち上げを中心に研究を行った。また、分配実験用の試料については、質量分析計の実際の地球コアのモデルに近づけるため、新たに硫黄を入れた系について高圧下での希ガスの分配実験を行った。硫黄をメタル成分にして10%と20%混ぜ20、40、60気圧下で金属部分とシリケイトを分離し、各々の希ガスを測定した。最初に行った10%硫黄の系では、金属試料中の気泡の存在が実験結果に大きな影響を与えていることがわかった。そのため、硫黄20%の系では細かくすり潰すなど工夫をこらして試料を作成した。20%硫黄の系では純粋の金属試料を用いた場合よりも、希ガスはより多く金属部分に取り込まれる結果が得られたが、これについてはさらなる追試実験が必要である。さらに窒素の分配の測定も試みた。これまで行ってきた実験方法で、高圧下で試料を作成する時のカプセルとして窒化ボロンを使用している。窒化ボロンには窒素が主成分で入っているため、試料中への窒化ボロンの少量の混入が窒素の分配に大きく影響することがわかった。そのためMgOの容器を用いた実験方法を確立した。これまで得られている結果は、窒素は金属にとりこまれやすいこと、また、希ガスの分配についても使用容器の種類により影響されることなどがわかっている。これらの詳細についてもさらに実験を重ねる計画である。当該年度は、窒素の分配を中心に測定を試みた。これまで行ってきた実験方法では、高圧下で試料を作成する時のカプセルとして窒化ボロンを使用していたが、窒化ボロンには窒素が主成分で入っているため、試料中への窒化ボロンの少量の混入が窒素の分配に大きく影響することが前年度の研究からわかっていた。そのため当該年度はMgOの容器を用いた実験方法を確立した。一の目潟産レルゾライトと純鉄それぞれの粉末を混合したものを用意し、粉末試料の隙間(空隙率40-50%)に存在する大気のN_2の分配を調べた。

2GPa,1900°Cの条件では金属の方にシリケイトの22倍ものN_2がより多く入ることがわかった。また、MgOの試料をもちいた場合に希ガスの分配データが前に報告した値とは異なることがわかった。前年度のグラファイト試料容器を用いた実験では希ガスは金属にはほとんど入らないという結果が得られていたが、MgOの試料容器を用いた実験では金属とシリケイトに同量程度分配されることが新たに得られた。これはグラファイトの容器を用いた場合には金属に炭素が大量に溶け込み、このことが分配に影響を与えるのかもしれないと考えられる。これについては詳細を検討中である。また、隕鉄を用いた金属とシリケイト包有物間の希ガス分配実験についても測定を開始した。隕鉄には母天体内でのマグマ作用でつくられたと思われるものがあり、これらの物質から希ガスの分配データが得られるものと期待される。前々年度のグラファイト試料容器を用いた実験では希ガスは金属にはほとんど入らないという結果が得られていたが、前年度のMgOの試料容器を用いた実験では金属とシリケイトに同量程度分配されることが新たに判明していた。我々は、前者の場合には金属に炭素が大量に溶け込み、このことが分配に影響を与えるのかもしれないと推測していた。走査型電子顕微鏡での観察などで、まさにMgO容器と試料が反応していることが判明した。当該年度も、窒素の分配を中心に測定を試みたが、試料容器と試料が反応しないように試料容器を工夫した。同時に試料中の炭素の量も測定し、鉄中に溶解する炭素が分配にどうように影響するかを中心に調べた。前々年度、前年度に引き続き、試料には一の目潟産レルゾライトの粉末と純鉄を混合したものを用意し、MgOの半焼結体、およびフォレストライト容器を用いた。MgOあるいはフォレストライト容器の内側にMoのホイルを巻き、試料容器とシリケイト試料が反応しないように工夫した。また、鉄の下にMgOを置き、鉄とMoが直接反応しないようにした。圧力を2GPaにし、炭素の含有量を変えた条件下での実験を詳細に行った。この結果、試料中の炭素の量を任意に決めることができるようになった。金属鉄に取り込まれる炭素の量は0.5から5wt%であり、炭素が金属鉄に溶け込むに従い、窒素、アルゴンの金属鉄への溶解は減少するという面白いことがわかった。また、隕鉄試料についても希ガス測定を行ったが、宇宙線による放射性起源のものが中心であった。
脳血管の異常収縮を特異的に阻害する新規の細胞膜脂質分子の同定とシグナル伝達の解明

脳血管攣縮は、くも膜下出血後の重篤な合併症であり、その原因として、Rhoキナーゼによる血管平滑筋のCa2+非依存性の異常収縮が注目されている。従って、この血管の異常収縮を引き起こすメカニメムとその原因因子を解明する事によって、脳血管攣縮の根本的な予防法や治療法を開発することが、国民衛生上の緊急かつ最重要課題である。本研究では、脳血管において、Ca2+非依存性の異常収縮を制御する細胞内シグナル伝達メカニズムを明らかにし、そのシグナル経路を特異的に阻害する因子を同定する事を目的とする。初年度は、脳血管異常収縮の原因分手として細胞膜スフィンゴ脂質の代謝産物であるスフィンゴシルホスホリルコリン(SPC)を同定し、そのシグナル経路は、RhQキナーゼを介するものであるが、従来言われていたG蛋白質やPKCとは独立した新規のシグナル経路である事を見出した。本年度は、下記のような結果を得た。1)脳血管において、エイコサペンタエン酸(EPA)は、SPCによるCa2+非依存性収縮を著明に抑制したが、Ca2+依存性の正常収縮や細胞質Ca2+濃度レベルには全く影響しなかった。2)SPCは、Srcファミリーチロシンキナーゼを活性化させ、さらにRhoキナーゼを活性化させることによって、脳血管に異常収縮を引き起こしていた。3)SPCは、SrcファミリーチロシンキナーゼおよびRhoキナーゼを細胞質から細胞膜へ移動させた。4)EPAは、Srcファミリーチロシンキナーゼの細胞膜への移動を阻止した。これらの成果により、EPAは、Ca2+シグナル系および血管の正常なCa2+依存性収縮には影響を与える事無く、Srcファミリーチロシンキナーゼの機能を阻害する事によって、特異的に脳血管の異常収縮を阻害することがわかった。脳血管攣縮は、クモ膜下出血後の重篤な合併症であり、その原因として、Rhoキナーゼによる血管平滑筋のCa2+非依存性の異常収縮が注目されている。従って、このCa2+非依存性収縮を引き起こすメカニズムとその原因因子を解明することによって、脳血管攣縮の根本的な予防法や治療法を開発することが、国民衛生上の緊急・最重要課題である。本研究では、スキンド血管にリコンビナント蛋白を導入すること、細胞質Ca2+濃度と血管張力の同時測定、標的分子の細胞内分布、等の手法を駆使して、下記の結果を得た。1)脳血管において、スフィンゴ脂質の1種であるスフィンゴシルホスホリルコリン(SPC)は、細胞質Ca2+濃度を変化させることなく、異常収縮を引き起こした。このSPCによる異常収縮は、Rhoキナーゼ阻害薬で完全に抑制された。2)スキンド脳血管において、SPCは、Ca2+非依存性収縮を引き起こした。このSPCによる収縮は、G蛋白の活性化に必要なGTPが無い状態でも発生した。このSPCによる収縮は、Rhoキナーゼのドミナント・ネガティブ体によって、完全に阻害された。3)血管平滑筋細胞において、SPCは、Rhoキナーゼを細胞質から細胞膜へ移動させた。4)プロテインキナーゼC(PKC)の偽基質ペプチドは、PKC活性化薬によるCa2+非依存性収縮を完全に阻害したが、SPCによる収縮には無効であった。逆に、SPCによる収縮を完全に阻害するRhoキナーゼのドミナント・ネガティブ体は、PKC活性化薬によるCa2+非依存性収縮には無効であった。以上の結果により、1)SPCは、Rhoキナーゼの上流にあって、血管のCa2+非依存性収縮を引き起こす新規のシグナル分子である事、2)SPC-Rhoキナーゼ経路は、G蛋白やPKCとは独立した機構である事が判明した。
機能電極界面を用いた金属タンパク質の電子移動反応速度制御因子の解明と機能解析

主に単結晶電極表面を原子・分子レベルで機能化した界面を用いて、金属タンパク質分子等の電子移動反応に及ぼす支配制御因子の詳細の解明とその応用を目的として研究を進め、下記の研究成果を得た。1.熱安定性に優れたフェレドキシンを抽出・精製し、電子移動メディエーターとしてポリペプチド薄膜中に酵素と共に固定化することで、人工光合成類似反応が可能な金属タンパク質・酵素固定化機能電極を作製した。2.金属タンパク質の電子移動のための機能化表面について、単結晶金電極表面を用いて機能表面の構造を分子レベルで明らかにした。特に機能化分子として、ピリジンチオール系およびピリミジンチオール系の系統的な検討を行い、機能分子修飾電極表面の構造を表面分光学手法やプローブ顕微鏡観察から分子レベルで明らかにすると共に、表面吸着分子の性質を明らかにした。また、金属タンパク質の機能化表面での電子移動のメカニズムがシトクロムcとアズリンでは異なることを示した。3.機能電極を用いて、軽水および重水中でのミオグロビン及び変異分子、酸化還元中心改変半人工再構成分子などの電子移動速度を測定し、電子移動反応速度制御因子(電子移動に伴う電子移動活性中心周辺の構造変化、中心金属イオンの電子移動速度の大きさ、電極面への金属タンパク質分子の配向に伴う電極と活性中心の距離など)を明らかにした。また、天然ミオグロビンのヘム構造の意味を解明し、天然物を越えるミオグロビン機能分子を作製した。4.人工金属タンパク質型の人工電子移動制御機能素子の構築に関連して、合成ペプチド固定化機能電極にヘム部位を導入した電子移動制御機能素子を開発した。また、金属タンパク質の電子移動において、電極と金属タンパク質の酸化還元中心との距離に依存した電子移動速度の関係を明らかにした。本研究では、原子・分子レベルで制御された機能界面を用いて金属タンパク質分子、特に、ミオグロビンおよびフェレドキシン、さらにその改変・変異分子を用いて、その電子移動反応の詳細を明らかにすることを目的としている。本年度は、以下のような研究成果を得た。1.金属タンパク質の抽出・精製について、現在、市販されていない金属タンパク質、特に熱安定性に優れたクロレラ由来のフェレドキシンを抽出・精製する手法を確立した。2.金属タンパク質の電子移動のための単結晶機能界面の創製と表面構造の原子・分子レベルでの評価に関して、フレームアニーリング法および真空蒸着法で作製した平滑で原子レベルで制御した表面上に電子移動プロモーター分子を配向させて、その表面の原子解像のプローブ顕微鏡観察および表面増強ラマンおよび赤外分光法を用いて構造解析し、2-、4-ピリジンチオール(2-PySH、4-PySH)、2-ピリミジンチオール(2-PymSH)等の界面構造や吸着分子のピリジン窒素のpKaは変化などを明らかにした。4-PySHの金(100)面上での吸着構造やアントラキノン部位を持つアルキルチオールの金電極上での酸化還元に伴う吸着構造の変化を明らかにした。2-PymSH修飾金電極上では銅タンパク質であるアズリンの速い電子移動反応が観測できることを明らかにした。3.ミオグロビン及び変異分子の電子移動反応速度制御因子の解明に関して、ミオグロビン、ヘム部位を改変した半人工ミオグロビン、およびアミノ酸変異分子を用いて、電極上での電子移動速度とミオグロビン構造との相関を明らかにした。4.金属タンパク質固定化素子の構築と電子移動反応機構の解明について、金単結晶電極面上に種々の方法で金属タンパク質を特定の配向で固定化できることを明らかにした。本研究では、原子・分子レベルで制御された機能界面を用いて、金属タンパク質分子およびその改変・変異分子を用いて、その電子移動反応に及ぼす支配制御因子の詳細の解明とその応用を目的としている。

1.熱安定性に優れたクロレラフェレドキシンを抽出・精製し、特に、ポリリジン薄膜の中に酵素(FNRなど)と共に取り込むことで、人工光合成反応が可能な金属タンパク質固定化酵素機能電極の作製に成功した。2.金属タンパク質の電子移動のための機能化表面について、単結晶金電極表面を用いて機能表面の構造を分子レベルで明らかにした。特に新しい機能化分子として、3-ピリジンチオール(3-PySH)を見出し、その表面構造を原子解像のプローブ顕微鏡観察および表面増強ラマンおよび赤外分光法、さらに表面の親水性評価法などを用いて解析した。金属タンパク質の機能化表面での電子移動のメカニズムの一端を解明すると共に、金属タンパク質が要求する機能化表面の性質がシトクロムcとアズリンでは異なることを実証的に示した。3.軽水及び重水中で、機能電極上でのミオグロビン及び変異分子、ミオグロビン機能シトクロムb-562などの電子移動速度の測定から、電子移動反応速度制御因子として、1)電子移動活性中心周辺の構造、特に、水分子のネットワーク形成(電子移動過程に伴う分子の再配列エネルギーの増大による電子移動速度の低下)、2)中心金属イオンの電子移動速度の大きさ、3)電極面への金属タンパク質分子の配向などを明らかにした。4.金属タンパク質電子移動制御機能素子としての合成ペプチド固定化機能電極の作製方法の開発や、機能分子を介して金属タンパク質を固定化した電極を用いて、電極と金属タンパク質の酸化還元中心との距離に依存した電子移動速度の関係を明らかにした。本研究では、主に単結晶電極表面を原子・分子レベルで制御した機能界面を用いて、金属タンパク質分子等の電子移動反応に及ぼす支配制御因子の詳細の解明とその応用を目的としている。本年度は、以下のような研究成果を得た。1.金属タンパク質の電子移動反応制御が可能な機能修飾電極上での、修飾分子の特性評価法として、表面分光法が利用できることを実証すると共に、機能分子修飾電極表面の構造を分子レベルの解像度で解明した。2.フェレドキシンを電子移動メディエーターとして、ポリペプチド薄膜中に酵素と共に固定化することで、人工光合成類似反応が可能な金属タンパク質・酵素固定化機能電極を作製した。3.金属タンパク質の電子移動のための機能化表面について、単結晶金電極表面を用いて機能表面の構造を分子レベルで明らかにした。特に機能化分子として、ピリジンチオール系およびピリミジンチオール系の系統的な検討から、電極表面の親水性が各種イオン種の電極反応に大きく影響することや、金属タンパク質の機能化表面での電子移動のメカニズムがシトクロムcとアズリンでは異なることを示した。