hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
持続的レクリエーション利用のための森林景観管理に関する研究

3年間にわたる研究成果を整理し研究全体を総括した。1.森林レクリエーションの趨勢と自然環境森林レクリエーションの歴史的展開を整理し、その趨勢と最近の傾向を把握すると共に、現在、林野庁、環境庁の実施している施策事例を分析し、相互の比較評価を行った。さらに、首都圏1都6県を対象に、自然環境区分とレクリエーション活動との関係について分析し、立地特性と活動分類の対応付けを行った。2.森林景観の特質と保全方法日本の景観の特色と要因を整理し、森林景観を眺望景観と囲繞景観、景勝地景観と普通地景観の2軸上で捉えることの意義を明らかにした。そして、その軸上で分類された森林景観毎に保全方法を考えることの必要性を述べた。3.森林景観の保全技術森林景観の保全を具体的に実践するための計画手法と計画技術について検討を加えた。景観計画におけるレベル、手順を論理的に整理し、計画技術については、コンピュータグラフィックスが有効な技術であることを示し、その技術の開発と応用を東京大学演習林の森林データを活用した森林景観シミュレーション手法として完成させた。さらに、森林景観の評価に関して、評価実験のケーススタディをおこない、有効な評価手法の検討を行った。4.森林景観の利用と管理森林空間のレクリエーション利用のための演出法を検討し、従来の森林の取扱いだけではなく、新しい森林レクリエーション空間創出と管理の具体的提案を行った。1.都市近郊林の実態調査わが国における都市近郊林を代表すると考えられる「林野庁」「環境庁」がそれぞれ「総合利用」「自然とのふれ合い」をテ-マに整備を行っている森林を対象として、その特徴を明らかにするとともに、現状での問題点の整理を行った。その結果、前者は施設整備が十分でない点、利用を満足させるソフトの不足、後者は生態保護に重点がおかれ快適なレクリエ-ション利用への配慮が不足している点、また、ともに森林管理が不十分である点が指摘でき、今後は両者の長所を合わせ持った新しい都市近郊林の整備と森林管理が必要であることが明らかになった。2.森林の演出手法整理都市近郊林の計画・デザイン手法開発の基礎デ-タを得るため、レクリエ-ション利用に供されている森林および樹木の事例調査を行い、森林空間と森林景観の両側面から、計画的な事例分析を行った。その結果、空間については、規模、位置、形状、景観については、視点、対象、内部、外部の各項目ごとに、森林の演出手法を抽出・整理することができた。さらに、日本庭園などにみられる伝統的な造園手法を加えて、それらを計画的に組み合わせることによって、森林の総合的な演出が可能であることを示した。3.富士演習林におけるケ-ススタディ東京大学農学部附属富士演習林(38ha)を対象地として、森林レクリエ-ション園地計画を行った。計画に当たっては、数値地形情報、数値植生情報を活用して、対象地の空間・景観分析を行い、一方で導入レクリエ-ション活動の種類、原単位を選択して、適地適利用を決定しゾ-ニングを行った。1.広域レベルでの都市近郊林調査前年度調査結果を参考に、範囲を広た広域的な調査を行った。首都圏1都6県を対象にメッシュデータ分析を行い、広域的な自然環境区分と都市近郊林の位置づけを明らかにした。その結果、山麓、丘陵、台地、山間、山の各エリアタイプの地域自然特性と、各エリア毎の森林特性(種類、規模等)と分布状況を把握した。2.都市近郊林の利用状況調査首都圏500市町村を対象に、森林を含む身近な自然とのふれあいについてアンケート調査を実施した。その結果、各市町村において「自然とのふれあい」を実践している活動団体、活動場所、活動内容を明らかにした。さらに、活動場所を詳細に分析し、地域住民の生活活動範囲と自然に親しむ活動場所の関係、活動の森林への依存度を明らかにした。3.森林景観シミュレーション上記調査結果をもとに、現実的な都市近郊林の計画・デザイン手法開発を目的として、森林空間と森林景観の両側面から、計画的な事例分析を行った。

その結果、森林空間を計画する上では、広域的な自然環境のなかで都市近郊林を評価することが不可欠であり、その評価に当たっては、実際の近郊林利用者の利用状況および潜在的欲求を反映させることの有効性を明らかにした。さらに、都市近郊林のもつ景観的機能を十分に発揮させる計画には、森林景観シミュレーションを行う必要があり、従来から筆者らが開発してきたシミュレーション手法をさらに改良発展させるケーススタディを実施した。手法開発は東大演習林の地形、森林および施業をデータを使用して行った。3年間にわたる研究成果を整理し研究全体を総括した。1.森林レクリエーションの趨勢と自然環境森林レクリエーションの歴史的展開を整理し、その趨勢と最近の傾向を把握すると共に、現在、林野庁、環境庁の実施している施策事例を分析し、相互の比較評価を行った。さらに、首都圏1都6県を対象に、自然環境区分とレクリエーション活動との関係について分析し、立地特性と活動分類の対応付けを行った。2.森林景観の特質と保全方法日本の景観の特色と要因を整理し、森林景観を眺望景観と囲繞景観、景勝地景観と普通地景観の2軸上で捉えることの意義を明らかにした。そして、その軸上で分類された森林景観毎に保全方法を考えることの必要性を述べた。3.森林景観の保全技術森林景観の保全を具体的に実践するための計画手法と計画技術について検討を加えた。景観計画におけるレベル、手順を論理的に整理し、計画技術については、コンピュータグラフィックスが有効な技術であることを示し、その技術の開発と応用を東京大学演習林の森林データを活用した森林景観シミュレーション手法として完成させた。さらに、森林景観の評価に関して、評価実験のケーススタディをおこない、有効な評価手法の検討を行った。4.森林景観の利用と管理森林空間のレクリエーション利用のための演出法を検討し、従来の森林の取扱いだけではなく、新しい森林レクリエーション空間創出と管理の具体的提案を行った。
回転円板隙間流れの研究―低比速度・小型磁気浮上遠心血液ポンプ内流れ特性の究明を目指して―

次世代人工心臓としてインペラーのみがポンプ内で浮上し、完全非接触で回転する磁気浮上遠心血液ポンプは低比速度で小形であるため、このポンプの性能向上にはエネルギー損失の大半を占めるインペラーとケーシングの間の隙間流れの解明が重要で、得られた主な成果は(1)インペラーの羽根流路を塞いだ回転円板をインペラーと入れ替え、隙間漏れ流れのみが存在する場合について、ボリュートを通る流れのもつ角途効量保存効果ならびに旋回流による遠心力効果と漏れ流量・圧力との関係を明らかにした。さらにボリュート無しの場合についての同様の実験との比較から、ボリュートのもつ流動抵抗と旋回効果が漏れを抑えることがわかった。(2)隙間漏れの有無がポンプ特性に及ぼす影響の比較の結果、漏れのない場合、低流量域ではポンプ内面循環量の増加により圧力低下を招き、かえって不利となるが、高流量域でが、流量の増加となり一長一短があることがわかった。(3)ポンプとして動作している実機において、隙間の漏れ流れを直すにはポンプ入口に合流させず、一たん、迂回させて漏れ流量を測定した後、ポンプ入口に戻す工夫を施し、正規の途転状態と同じ流動状態で漏れ量を測定し、これとポンプ特性とを対応ずけた。(4)このポンプはダブルボリュート構造で2つの舌部をもっており、円板外周の圧力分布は軸対称ではない。この圧力を測定するために、測定孔の位置が360°回転できる装置により、円周方向の圧力分布を測定、その結果、ボリュートの形状によって圧力分布の対称性がく変わることを明らかにした。次世代人工心臓として注目されている磁気浮上遠心血液ポンプの開発ならびに設計法の確立を目指して流体工学的基礎研究を行っているが、その第一歩としてインペラーの回転円板とポンプケーシングの間の隙間流れを取上げている。得られた主な研究成果をつぎに示す。(1)インペラーの羽根流路をふさぎ、円板隙間の漏れ流れのみが存在する場合についてボリュートを通って流入する流れのもつ角運動量保存効果ならびに旋回流れによる遠心力効果と漏れ量との関係が明らかとなった。(2)インペラー円板隙間を柔かいシートで埋めて隙間を無くした場合と通常の場合とを比べると高流量域では後者の漏れが大きいが、低流量域では逆に前者の方が圧力が低く、損失が大きいことがわかった。(3)モータ側のインペラー隙間を広く、反対側の磁気軸受側の隙間を狭くすることにより、両側で圧力差が生び、軸方向に流体力が働き、磁気軸受側の励磁電流が減らせることがわかった。(4)インペラー円板の外周ならびに内周の圧力分布を測定した結果、この圧力による合成ベクトル力が小さいほどインペラーの半径方向安定性がよいことがわかった。なお支給された研究費は主として計測器(電磁流量計)とデータ処理の充実に当てた。本研究は次世代人工心臓としての磁気浮上遠心血液ポンプの開発研究の課題の一つである。この種のポンプは小型であるため血液粘度の影響が大で、所要動力の大半はポンプケーシングとインペラーディスクの間の隙間での摩擦ならびに漏れによる損失が占めている。この隙間の流れは一般には回転円板まわりの粘性流として把えることができ、実機では、この隙間流れはポンプ入口に直接戻るのであるが、これを一たん迂回路に導いて、流量測定後、入口に戻す工夫を施して、ポンプの種々の運転条件に対して漏れ量の測定を行った。その結果、たとえば圧力差100mmHg、流量5l/minにおいて、この漏れ量は約1l/minとなることが判った。またこの隙間内の流れを支配する3因子、(1)ポンプ作用により生じる圧力差、(2)回転円板による遠心力、(3)インペラーから吐出される主流によるジェットポンプ効果等による影響を実験結果の検討を通して把握することができた。

なお、インペラーを盲円板にとり替えて、文字通りの隙間内回転円板粘性流については昨年度実施済みであることを付記しておく。この流れに対して外部境界条件となるインペラー内外周での圧力分布はすでに測定を完了している。流れの可視化用に回転座標-静止座標変換光学系を従来の直角プリズム直交二面反射方式からダブプリズム方式に転換し、さらに光学系の改良により良質の画像が得られるようになった。また、市販のソフトを用いたポンプ内流れの数値解析も進行中で、近くポンプ内流れについて広汎な解析を行える予定である。
極低温における三体結合反応

ヘリウムガスを満たした極低温移動管内にイオンを入射し,この入射イオンを凝集核にして成長するヘリウムクラスターイオンの質量スペクトルを四重極質量分析器を用いて測定した.移動管内の電場強度を変えながら質量スペクトルを測定すると,電場が非常に強い場合にはクラスターイオンは全く観測されず,入射したイオンのみが観測される.この結果は,電場が強い場合にはイオンとヘリウム分子の衝突エネルギーが高くために結合を形成できないことを意味している.そこで移動管内を2つの領域に分けて,イオン入射側電場を強く,出口側電場を弱くすることにより,実効的な移動管の長さを変化させる方法を開発した.この手法を用いて,イオンとヘリウム分子の三体結合速度の測定を,主にアルゴンイオンおよびヘリウムイオンについて行った.電場強度を変えながら結合速度定数を測定し,測定結果を零電場に外挿することによって気体温度4Kにおける結合速度定数を求めることができた.ヘリウムイオンに対する測定値は,従来までに報告されている30K程度までの測定値の延長線上にあるとは言難く,極低温領域での測定が更に必要であることを示している.また,電場による反応速度の変化はイオン輸送現象の基本的な問題である「実効温度」とも関連しており,今後とも実験・理論の両面から研究を進めていくことが必要と考えられる.ヘリウムガスを満たした極低温移動管内にイオンを入射し,この入射イオンを凝集核にして成長するヘリウムクラスターイオンの質量スペクトルを四重極質量分析器を用いて測定した.移動管内の電場強度を変えながら質量スペクトルを測定すると,電場が非常に強い場合にはクラスターイオンは全く観測されず,入射したイオンのみが観測される.この結果は,電場が強い場合にはイオンとヘリウム分子の衝突エネルギーが高くために結合を形成できないことを意味している.そこで移動管内を2つの領域に分けて,イオン入射側電場を強く,出口側電場を弱くすることにより,実効的な移動管の長さを変化させる方法を開発した.この手法を用いて,イオンとヘリウム分子の三体結合速度の測定を,主にアルゴンイオンおよびヘリウムイオンについて行った.電場強度を変えながら結合速度定数を測定し,測定結果を零電場に外挿することによって気体温度4Kにおける結合速度定数を求めることができた.ヘリウムイオンに対する測定値は,従来までに報告されている30K程度までの測定値の延長線上にあるとは言難く,極低温領域での測定が更に必要であることを示している.また,電場による反応速度の変化はイオン輸送現象の基本的な問題である「実効温度」とも関連しており,今後とも実験・理論の両面から研究を進めていくことが必要と考えられる.
血小板の血栓形成因子としての役割解明と抗血小板薬治療法の確立

我々が開発した光増感反応を応用した内皮損傷動脈血栓モデルを用いて,血栓性閉塞および血栓溶解処置後の再閉塞における血小板活性化と血小板由来の血管収縮の関与について検討した.生体顕微鏡システムを用いてラット腸間膜動脈に励起光と色素rose bengalにより血小板血栓の形成を誘導し,その形成課程を検討した結果,先ず照射部位への血小板粘着・凝集がおこり,その後照射部及びその下流近傍でspasm性の血管収縮を伴った後,血管内腔が血小板血栓により閉塞する様子がみられた.しかし,血管によってはspasmを伴わずに閉塞することがある.この場合でも,閉塞部位の血管径は短縮しており,閉塞時に収縮を伴ったものと考えられる.この収縮はTX拮抗薬と5-HT拮抗薬との併用により抑制された.したがって、活性化血小板より放出されたTXA2と5-HTが局所的血管収縮(照射部とその下流近傍)をひきおこしたと考えられた.そこで血小板由来の血管収縮がどの程度閉塞性血栓形成に関与しているかについて,モルモット大腿動脈血栓モデルを用いて血小板抗体(GPIIb/IIIa拮抗薬)とこれまでに検討した他の抗血小板薬の抗血栓作用と抗凝集作用を比較することにより検討した.血小板抗体はTX拮抗薬に比べて血小板凝集を顕著に抑制したが,逆に抗血栓作用は弱かった.抗体は凝集自体は抑制したが,放出反応の抑制は弱かった.したがって,放出反応に伴う血管収縮を抑制できなかったことが,抗凝集作用に比べて抗体の抗血栓作用が弱かった一因と考えられ血栓形成において血小板由来の血管収縮が重要な役割を演じていることが示唆された.同様に血栓溶解薬t-PA処置後の再閉塞についても,その予防効果はTX拮抗薬に比ベ血小板抗体の方が弱かった.したがって,PTCA後の再閉塞にも血小板由来血管収縮が関与していることが示唆された.我々が開発した光増感反応を応用した内皮損傷動脈血栓モデルを用いて,血栓性閉塞および血栓溶解処置後の再閉塞における血小板活性化と血小板由来の血管収縮の関与について検討した.生体顕微鏡システムを用いてラット腸間膜動脈に励起光と色素rose bengalにより血小板血栓の形成を誘導し,その形成課程を検討した結果,先ず照射部位への血小板粘着・凝集がおこり,その後照射部及びその下流近傍でspasm性の血管収縮を伴った後,血管内腔が血小板血栓により閉塞する様子がみられた.しかし,血管によってはspasmを伴わずに閉塞することがある.この場合でも,閉塞部位の血管径は短縮しており,閉塞時に収縮を伴ったものと考えられる.この収縮はTX拮抗薬と5-HT拮抗薬との併用により抑制された.したがって、活性化血小板より放出されたTXA2と5-HTが局所的血管収縮(照射部とその下流近傍)をひきおこしたと考えられた.そこで血小板由来の血管収縮がどの程度閉塞性血栓形成に関与しているかについて,モルモット大腿動脈血栓モデルを用いて血小板抗体(GPIIb/IIIa拮抗薬)とこれまでに検討した他の抗血小板薬の抗血栓作用と抗凝集作用を比較することにより検討した.血小板抗体はTX拮抗薬に比べて血小板凝集を顕著に抑制したが,逆に抗血栓作用は弱かった.抗体は凝集自体は抑制したが,放出反応の抑制は弱かった.したがって,放出反応に伴う血管収縮を抑制できなかったことが,抗凝集作用に比べて抗体の抗血栓作用が弱かった一因と考えられ血栓形成において血小板由来の血管収縮が重要な役割を演じていることが示唆された.同様に血栓溶解薬t-PA処置後の再閉塞についても,その予防効果はTX拮抗薬に比ベ血小板抗体の方が弱かった.したがって,PTCA後の再閉塞にも血小板由来血管収縮が関与していることが示唆された.
五山禅宗寺院に伝わる典籍の総合的な調査研究-建仁寺両足院所蔵本を中心に-

これまで、平成16年度から平成18年度の三カ年で都合8回の調査を行い、箱に収められている書跡をすべて採録する悉皆調査で第70箱目までの調査を終えた。これまでの概要を述べれば、江戸時代の仏教書が大半を占めているが、しばしば中国・明時代の版本の復刻と見られる典籍が収蔵されていることが確認された。その中でも、特に重要と思われるのは、第33箱に納められている版本類である。中国の版本としては、明時代の崇禎十七年(一六四四)の刊記がある『禅林宝訓』一冊(33-10)を確認し、朝鮮本では『緇門警訓』二巻・『続集』一巻(33-36)が十六世紀中頃、江原道の表訓寺において刊行されたと見られる。五山版では、嘉慶元年(一三八七)の刊記がある『冥枢会要』三冊(33-35)は、詳しく調査した結果、江戸時代の後摺りと見られることがわかった。このように、第33箱には中国・朝鮮・日本という漢字文化圏三国にわたる版本が納められており、両足院の蔵書の特徴の一端をよく表している。尚、本研究は、平成19年度より基盤研究B「建仁寺両足院に所蔵される五山文学関係典籍類の調査研究」に引き継がれており、平成22年度末には残りの書跡・典籍類の調査研究を終了する予定である。研究初年度にあたる本年は、1週間規模の調査を3回実施し、全体で約180箱あると見られる典籍類のうち、26箱分の調査を終了した。調査終了済みは、冊数にすると約2000冊になるかと見られるが、それらの各々について、書名・法量・装訂・外題・首題・尾題・版式・行数・訓点・奥書・刊記などの書誌学的事項を調書に記入した。内容的には、まず第1箱目に明治期と見られる「蔵書目録」が存在することが確認され、明治期における典籍類の様子が把握可能となったばかりでなく、今後の重要な情報源となることが確認された。26箱約2000冊の大半が江戸時代に刊行された仏教典籍であったが、第7箱目には初学者のために仏典中の用語や故実などを注解した『釈子要覧』(宋、道誠編)の明時代万暦十一年(1583)の刊記を有する二巻本も確認された。この『釈子要覧』の調巻は、宋版では三巻本であるが、明時代では二巻本も出版されたことがわかる資料である。その他では、両足院歴代の一人で江戸時代の建仁寺を代表する学僧、高峯東■(しゅん、日へんに俊の右側、1736-1801)の『金剛般若経』をはじめとした写経や撰述書・手沢本が数多く含まれていることが確認された。高峯東■(しゅん、日へんに俊の右側)は、18世紀後半に活躍した僧侶であり、江戸時代の建仁寺を代表する学僧の一人である。東■(しゅん、日へんに俊の右側)は、内外の学問に精通しており、江戸時代における両足院の蔵書収集の大きな役割を果たしたと見られ、今後の調査で更に数多い筆写本・手沢本などが確認されると思われる。今年度は、両足院所蔵の書跡・典籍類のうち第28箱から第50箱までと番外の朝鮮通信史関係の文書の調査を実施し、およそ400タイトルの書跡・典籍類の調査を行い、書名・法量・装訂・外題・首題・尾題・版式・行数・訓点・奥書・刊記などの書誌学的事項を調査カードに記入した。これらの書跡・典籍類の中では、江戸時代の仏教書が大半を占めており、中国・明時代の版本の復刻なども多数収蔵されていることがわかった。

今年度の調査の中で特に重要視されるのは、第33箱に納められている版本類であり、中国・朝鮮・日本という三国にわたる版本類が納められており、これらは両足院の蔵書の特徴の一端をよく表していると見られるものであった。その第33箱のうち、中国の版本としては中国・明時代の崇禎十七年(1644)の刊記がある『禅林宝訓』一冊の存在を確認し、詳細な書誌学的事項の調査を行い、書影の撮影も実施した。ついで朝鮮本としては、『緇門警訓二巻続集一巻』についての詳細な調査を行い、その結果、十六世紀なかば、江原道・表訓寺において刊行されたと見られることがわかったのは大きな成果であった。また五山版としては、嘉慶元年(1387)の刊記がある『冥枢会要』三冊を確認したが、詳しく調査した結果、江戸時代の後摺りと見られることもわかった。また朝鮮通信史関係では、対馬・以酊庵に関する文書を順次、調査し、両足院と以酊庵のつながりの深さが確認されるに至っている。今年度の調査では、興膳宏・京都国立博物館前館長、米谷均(朝鮮通信史研究者)、李際寧・中国国家図書館善本特部副研究員の三氏が研究協力者して参加した。今年度は、4回の調査を実施し、両足院所蔵の版本や古写本などの典籍類のうち、ほぼ第30箱から第70箱までの書名・法量・装訂・外題・首題・尾題・版式・行数・訓点・奥書・刊記などを詳しく調査し、それぞれを調書に記入した。これまでの調査概要としては、江戸時代の仏教書が大半を占めているが、しばしば中国・明時代の版本の復刻と見られる典籍が収蔵されていることがわかった。その中でも、特に重要と思われるのは、第33箱に納められている版本類である。中国の版本としては、明時代の崇禎十七年(1644)の刊記がある『禅林宝訓』一冊の存在を確認し、朝鮮本では、『緇門警訓二巻続集一巻』が十六世紀中頃、江原道・表訓寺において刊行されたと見られることがわかった。また五山版では、嘉慶元年(1387)の刊記がある『冥枢会要』三冊を確認したが、詳しく調査した結果、江戸時代の後摺りと見られることがわかった。後摺りか否かは、実際に調査をしないと確認出来ない問題である。このように、第33箱には中国・朝鮮・日本という漢字文化圏三国にわたる版本類が納められていることから、この点でも両足院の蔵書の重要性や特徴をよく表している。合わせて、関連資料として静嘉堂文庫の宋版の調査とその資料収集を行った。両足院所蔵の朝鮮通信史関係の資料も順次調査を行い、その概要をまとめるところである。研究協力者として中国文学の碩学興膳宏・京都国立博物館前館長(京都大学名誉教授)と朝鮮通信史の研究では第一人者である米谷均氏の参加を得た。
ペルオキシソーム病患者血清の新規脂質分子に着目した病態解明と臨床指標への医用展開

本研究は、ペルオキシソーム病の副腎白質ジストロフィーで、病態の解明と診断マーカーへの応用を目指して、病態に応じて変動する脂質分子種を探索する事を目的とした。そのために質量分析計を用いた解析系の構築に取り組み、リン脂質のスフィンゴミエリン、アシルCoA、糖脂質全般の網羅的解析に対する測定系を構築した。本疾患の原因遺伝子ABCD1を欠損したマウスの脳に対してリン脂質の測定系を適用したところ、数十種の極長鎖脂肪酸を含む分子種が増加しており、それらの構造も明らかにした。さらにABCD1を欠損した培養細胞の樹立にも成功し、これらのリン脂質の合成酵素の探索を開始することができた。本研究は、先天代謝異常症のうち極長鎖脂肪酸を蓄積するペルオキシソーム病である副腎白質ジストロフィー(ALD)を主な対象として、高感度のLC-MS/MSシステムを用いたリピドミクス解析を行うことにより、脳の白質部の炎症性脱髄という後天的発症の診断マーカー分子を見いだすことを目的としている。本研究の実施項目は、1解析系の構築、2リピドミクス解析、3ターゲット分子のサンプル中での存在様式と代謝系の解析、4診断マーカーの探索、の4つを計画している。申請時には2と3はホスファチジルセリンを中心に記載したが、実際にはより広範な脂質クラスについて解析を実施している。平成26年度の実施概要は以下の通りである。解析系の構築では、定量解析と構造解析の測定系を目指している。脂質定量解析では三連四重極型LC-MS/MSを用い、脂質クラスごとに極性基に特徴的なフラグメントイオンと想定される親イオンでMRM解析を網羅的に行い定量する。ホスファチジルイのシートール、ホスファチジルグリセロール、ホスファチジン酸、リゾホスファチジルコリンについて測定が可能となった。脂質構造解析ではイオントラップ型LC-MS/MSを用い、定量解析で差があったホスファチジルコリン、ホスファチジルエタノールアミン、ホスファチジルセリンのシグナルについて、脂肪酸とリゾ体のフラグメントイオンを測定し構造が決定できるような測定系が構築できた。糖脂質に関しても、市販品を用いてガングリオシド数種の糖鎖解析条件をほぼ確定することができた。リピドミクス解析に関しては、ALDの原因遺伝子ABCD1のノックアウトマウスと正常マウス各4例の脳を用いて、上記各脂質クラスについて定量解析を行った。その結果、約500近くのシグナル中、ノックアウトマウスに特定的に増加しているシグナル数十個と減少しているシグナル十数個を検出した。本研究の実施項目は、1解析系の構築、2リピドミクス解析、3ターゲット分子のサンプル中での存在様式と代謝系の解析、4診断マーカーの探索、の4つを計画しており、申請時に記載したホスファチジルセリンに加え、より広範な脂質クラスについて解析を実施している。平成27年度の実施概要は以下の通りである。解析系の構築では、定量解析と構造解析の測定系を目指しており、脂質定量解析では三連四重極型モードでLC-MS/MSを用い、脂質クラスごとに極性基に特徴的なフラグメントイオンと想定される親イオンでMRM解析を網羅的に行い定量する系を構築した。ホスファチジルコリン、ホスファチジルエタノールアミン、ホスファチジルセリン、ホスファチジルイノシートール、ホスファチジルグリセロール、ホスファチジン酸、リゾホスファチジルコリン、スフィンゴミエリンについて測定が可能となった。脂質構造解析ではイオントラップ型モードでLC-MS/MSを用い、上記グリセロリン脂質のうち定量解析で差があったシグナルについて、脂肪酸とリゾ体のプロダクトイオンを測定し構造が決定できるような測定系がほぼ構築できた。糖脂質に関しては、既知標品の質量分析計の解析条件をほぼ確定することができた。天然由来サンプルを用いたリピドミクス解析への適用に関しては、高速液体クロマトの分離条件の確立が必要であり、引き続き検討中である。ターゲット分子の代謝解析については、ALDの原因遺伝子ABCD1の欠損細胞を樹立した。診断マーカーに関しては、疾患サンプルでの解析を進めている。解析系の構築はリン脂質、リゾリン脂質、糖脂質、アシルCoA、中性脂質を主な対象としている。脂質定量解析については、リン脂質に関しては完了した。それ以外の脂質についても条件検討を進めている。手法としては選択性と感度に優れるMRM解析を網羅的に行うが、その前提として各脂質の脂質構造解析系で得られるプロダクトイオンパターンが必要であり、その中で効率のよいものを選んでMRMを組む必要があるため、構造解析系の確立が必要である。ここでプロダクトイオンパターンの解析し構造を推定する。論文的にも確定していなかった糖脂質やアシルCoA、中性脂質の解析条件ついてほぼ確定することができた。ただし糖脂質に関しては高速液体クロマトの分離条件を検討中である。構造解析についてはグリセロリン脂質は脂肪酸とリゾ体のフラグメントイオンを測定し構造が決定できるような測定系が構築できた。スフィンゴミエリンについては、LC-MS/MS/MSを用いてより詳細な解析が必要であることが判明し系を構築した。リピドミクス解析については、患者サンプルに先立ちノックアウト(KO)マウスの脳を用いて定量解析を行った。その結果に基づく構造解析を実施中であり、KOマウスと正常マウス各4例の脳を用いて、上記各リン脂質クラスについて定量解析を行った。その結果、約500近くのシグナル中、ノックアウトマウスで選択的に増加しているシグナル数十個と減少しているシグナル十数個を検出した。これは当初の計画通りである。

ターゲット分子の代謝解析については、各種ヒト細胞を検討した結果、HeLa細胞をベースとしてABCD1の欠損細胞を樹立した。ALD発症前診断マーカーの探索に関しては患者サンプルを用いて予備的に実施中であり、ほぼ計画の通りである。以上より一部が予定より遅れているものの、全般としてはほぼ計画に沿うものである。ペルオキシソーム病の副腎白質ジストロフィーではABCD1遺伝子の変異に伴い極長鎖脂肪酸レベルが上昇する。発症機構の解明と発症のマーカーを探索する事を目的として、1解析系の構築、2リピドミクス解析、3ターゲット分子の存在様式と代謝系の解析、4発症マーカーの探索、の4つについて、申請時に記載したホスファチジルセリンに加え、より広範な脂質クラスについて実施した。解析系の構築は、まず選択性と感度に優れるMRM定量解析を網羅的に行い、疾患に関連して変動するシグナルを明らかにして、次にプロダクトイオンパターンから構造解析した。リン脂質、リゾリン脂質、アシルCoA、糖脂質について定量解析系を構築した。構造解析では、スフィンゴミエリンについては、MS/MS/MSを用いた解析系を構築し、糖脂質に関しては高速液体クロマトグラフィーの新規分離系を開発した。リピドミクス解析については、ABCD1ノックアウト(KO)マウスと正常マウス各6例の脳を用いて、各リン脂質クラスについて定量解析を行った。その結果、約500のシグナルのうち、KOマウスで選択的に増加しているシグナル数十個が検出され、主に極長鎖脂肪酸を含むホスファチジルコリンとホスファチジルエタノールアミン、スフィンゴミエリン分子種であった。一方十数個の減少しているシグナルも検出され、主にホスファチジルセリンやホスファチジルイノシトールの分子種であった。患者サンプルに関しては、期間内には予備的な解析を実施するにとどまった。ターゲット分子の代謝解析については、HeLa細胞をベースとしてABCD1の欠損細胞株を樹立した。本細胞株では、極長鎖脂肪酸含有リン脂質が増加していた。その合成酵素のSiRNA法を用いたスクリーニングを開始した。発症マーカーの探索に関しては、患者サンプルを用いた解析が予備的な実施にとどまったため、今後の更なる検討が必要である。本研究は、ペルオキシソーム病の副腎白質ジストロフィーで、病態の解明と診断マーカーへの応用を目指して、病態に応じて変動する脂質分子種を探索する事を目的とした。そのために質量分析計を用いた解析系の構築に取り組み、リン脂質のスフィンゴミエリン、アシルCoA、糖脂質全般の網羅的解析に対する測定系を構築した。本疾患の原因遺伝子ABCD1を欠損したマウスの脳に対してリン脂質の測定系を適用したところ、数十種の極長鎖脂肪酸を含む分子種が増加しており、それらの構造も明らかにした。さらにABCD1を欠損した培養細胞の樹立にも成功し、これらのリン脂質の合成酵素の探索を開始することができた。解析系の構築はリン脂質、リゾリン脂質、糖脂質、アシルCoA、中性脂質を主な対象としている。脂質定量解析については、リン脂質に関しては完了した。
大腸菌における染色体とプラスミドの分配の分子機構の解明

1.大腸菌の細胞内では複製起点oriC・複製終点ter・複製フォーク・MukB-GFPが規則的に配置される。我々はまず様々な条件下で培養した大腸菌の姉妹染色体分配に関わる現象のタイムコースを非同調条件下で詳細に解析した。姉妹染色体のコヒージョンを調べるため、oriCとterに関して蛍光顕微鏡で局在を調べ、フローサイトメトリーや新たに開発したBrdU染色法による解析でコピー数を調べた。oriCやterのフォーカス数はコピー数よりも増殖速度の非常に遅い僅かな例外を除いて少なくなり、コヒージョンの存在を証明した。mukB欠失変異株ではoriC・ter・複製フォークの局在が異常になるが、コヒージョンは見られた。複製フォークは貧栄養培地では二方向性複製に関与している1対が複製途中に分かれて移動するが、富栄養培地では近接して存在した。MukB-GFPフォーカスの数は複製フォークの数よりも常に多く、細胞長の伸長に従って数が増えた。これらの結果と核様体と細胞膜の形態のDAPI・FM4-64二重染色による解析、FtsZのZリングの細胞周期における数と位置の変遷の解析から大腸菌染色体動態に関わる現象のタイムコースを推測した。2.前年我々が提唱したPOCシステムの特徴づけを行うため、各構成因子におけるGFP融合タンパク質を用いた退色実験(FRAP)による遊離分子数と高次構造形成分子数の比の測定を行い、各タンパク質が反応拡散系を構成しうる特徴を持つかどうかを検証した。またPOCシステムの遺伝子変異株を用いた複製起点・複製フォーク・MukBクラスターの位置解析を行い、POCシステムが核様体全体だけでなくこれらの因子の位置決定にも影響を与えていることを確認した。さらには同じく遺伝子変異株を用いた細胞内往復運動のエピスタシス解析を行い、SecAを中心としたタンパク質問相互作用の順番により実際に往復運動が起こっていることを証明した。これらのことから我々の発見したPOCシステムが複製起点・複製フォーク・MukBクラスターの位置決定に関わる反応拡散系であることが支持された。我々は大腸菌の複製フォークをチミンアナログBrdUによりパルス標識されたDNA(論文1段目)、SeqAタンパク質(複製開始も制御する、既発表)の蛍光焦点として免疫蛍光顕微鏡法によって観察する方法を開発した。SeqAは生細胞内において複製開始前は核様体近傍に螺旋状構造をとって分布するが、複製開始後すぐに新たな構造物として1つの蛍光焦点が細胞中央部に現れ、複製途中に2つの強い蛍光焦点に分かれ、細胞長の1/4と3/4の位置など規則的な位置に局在することも分かった(一部未発表)。これらのこととMukB-GFP、複製起点oriC、複製終点近傍のdif、染色体分配の異常株の解析から、細胞長の1/4と3/4などの規則的な位置が染色体分配や染色体複製において重要な意味を持つらしいことが分かってきた。これらの研究は大腸菌の染色体動態の現象論を研究する上で重要であると思われる。一方、バクテリアの細胞内においては、染色体分配に関わる様々なタンパク質や染色体自身がそれぞれの細胞内での自己の位置を認識し、細胞内の規則的な構造形成に関わっている。その一例としてプラスミドやバクテリアの染色体の分配に関わるタンパク質であるParA/SopAがあげられる。このような振動の現象は、化学反応の数式の表現としては「反応拡散系」により上手く説明できる。「反応拡散系」は二種類以上の物質の相互作用と拡散係数の違いにより定常なパターンや動的な振動を説明できる数学の系で、振動の説明と同時に規則的な構造形成も説明できる。我々の論文(2段目)では上述のタンパク質群のうちシンプルな系だと考えられるFプラスミドのSopA/SopB/DNAのSopシステムが実際に「反応拡散系」であることを既知の生化学的データと独自の実験に基づく理論とシミュレーションから提唱し、バクテリアの細胞内での規則的構造形成のメカニズム解明に一石を投じた。我々は、これらのタンパク質群の遺伝子変異株全てとseqA変異株がDNAジャイレースの阻害剤ノボビオシンに対して超感受性を示すことを発見した。必須遣伝子変異株のsecA、secYとacpPはPar^-(染色体分離異常)表現型を示した。GFP融合タンパク質の解析により、これらのタンパク質群の局在は二重螺旋状で細胞の一端から一端へ振動することが分かった。SecAのATPase阻害剤であるアジ化ナトリウムはこれらの振動を阻害し、SecAのATPase活性が振動において重要な役割を果たすことも分かった。これらの結果は、大腸菌の細胞内には染色体の構築と位置決定に関わる局在が振動するタンパク質群の相互作用ネットワークが存在することを示している。これらのタンパク質群の局在のパターンは、物質の位置決定を説明する数学の系の「反応拡散系」のパターンと類似しており、以前Fプラスミドの分配機構について提唱した「反応拡散系モデル」と同様に、このネットワークがSecAをアクチベーター、SecYをインヒビターとした「反応拡散系」として染色体の位置決定に関わることを学会で提唱した。.我々はこのシステムを`POC (Positioning of Chromosomes)'システムと命名した。

姉妹染色体のコヒージョンを調べるため、oriCとterに関して蛍光顕微鏡で局在を調べ、フローサイトメトリーや新たに開発したBrdU染色法による解析でコピー数を調べた。oriCやterのフォーカス数はコピー数よりも増殖速度の非常に遅い僅かな例外を除いて少なくなり、コヒージョンの存在を証明した。mukB欠失変異株ではoriC・ter・複製フォークの局在が異常になるが、コヒージョンは見られた。複製フォークは貧栄養培地では二方向性複製に関与している1対が複製途中に分かれて移動するが、富栄養培地では近接して存在した。MukB-GFPフォーカスの数は複製フォークの数よりも常に多く、細胞長の伸長に従って数が増えた。これらの結果と核様体と細胞膜の形態のDAPI・FM4-64二重染色による解析、FtsZのZリングの細胞周期における数と位置の変遷の解析から大腸菌染色体動態に関わる現象のタイムコースを推測した。2.前年我々が提唱したPOCシステムの特徴づけを行うため、各構成因子におけるGFP融合タンパク質を用いた退色実験(FRAP)による遊離分子数と高次構造形成分子数の比の測定を行い、各タンパク質が反応拡散系を構成しうる特徴を持つかどうかを検証した。またPOCシステムの遺伝子変異株を用いた複製起点・複製フォーク・MukBクラスターの位置解析を行い、POCシステムが核様体全体だけでなくこれらの因子の位置決定にも影響を与えていることを確認した。さらには同じく遺伝子変異株を用いた細胞内往復運動のエピスタシス解析を行い、SecAを中心としたタンパク質問相互作用の順番により実際に往復運動が起こっていることを証明した。これらのことから我々の発見したPOCシステムが複製起点・複製フォーク・MukBクラスターの位置決定に関わる反応拡散系であることが支持された。
アシネトバクター属菌のカルバペネム耐性化機構の解明と検査法開発

獲得型カルバペネマーゼ遺伝子(OXA-23型、OXA-58型、IMP型)を有するカルバペネム耐性アシネトバクター属菌42株(菌種内訳:Acinetobacter baumannii 17株, Acinetobacter pittii 14株, Acinetobacter nosocomialis 10株, Acinetobacter ursingii 1株)を対象に、全ゲノム解読を実施し、カルバペネマーゼ遺伝子の局在(染色体もしくはプラスミド)の検討及びカルバペネマーゼ遺伝子配列の周辺構造比較を行った。全ゲノム解読は、S1-PFGEにて染色体DNAとプラスミドDNAを分離後に実施した。カルバペネマーゼ遺伝子が検出されたプラスミドについては、得られた解読配列を用いて既報(Bertini et al., Antimicrob Agents Chemother 2010、Towner KJ et al., Antimicrob Agents Chemother 20011)に従い、in sillicoでレプリコンタイピングを実施した。また、一部のプラスミドについては、既報のアシネトバクター属菌のプラスミド配列との比較を行った。IMP型カルバペネマーゼ遺伝子は、全ての解析対象株において、プラスミド上に存在することが示唆されたが、OXA-23型カルバペネマーゼ遺伝子は、一部の株を除き、解読したプラスミドDNA上には検出されなかったことから、染色体上に存在する可能性が示唆された。また、IMP型とOXA-58型の2つのカルバペネマーゼ遺伝子を含むプラスミドが検出された。引き続き、詳細な比較解析を進める予定である。獲得型カルバペネマーゼ遺伝子(OXA-23型、OXA-58型、IMP型)を有するアシネトバクター属42株を対象に、S1-PFGE後の全ゲノム解読を実施することができた。得られた解読配列からrep遺伝子配列を抽出し、既報に従いプラスミドレプリコンタイピングを試みたところ、一部のプラスミドではレプリコンタイプを決定できたものの、レプリコンタイプの決定には至らないプラスミドが散見された。また、上述の42株に加え、新たに数株の獲得型カルバペネマーゼ遺伝子陽性のアシネトバクター属を得ることができた。次年度、同様にS1-PFGE後の全ゲノム解読を進める。獲得型カルバペネマーゼ遺伝子を含むプラスミド配列の詳細な比較解析をすすめ、その遺伝的背景を明らかにする。レプリコンタイプ決定に至らなかった株については、新たなレプリコンタイプ提唱を視野にデータを蓄積する。プラスミド性のカルバペネマーゼ遺伝子については、接合実験を行い実験的に伝達性の有無を確認する。染色体性のカルバペネマーゼ遺伝子の存在が示唆された株については、その局在を明らかにする。得られた成果をまとめ、学会や論文にて発表する。アシネトバクター属のカルバペネム耐性化が世界的に進んでいる。その主な耐性機構はOXA-23型、OXA-58型、OXA-40型、IMP型、NDM型などのカルバペネマーゼ遺伝子を獲得し、産生することによる。それに加えて、アシネトバクター属のうちアシネトバクター・バウマニは、染色体上にOXA-51型カルバペネマーゼ遺伝子を元来有しており、獲得型カルバペネマーゼ遺伝子によらない耐性機構も有する。本研究では、アシネトバクター属のカルバペネム耐性化のメカニズムを明らかにするとともに、それに基づく検査診断方法の開発を目的とする。平成28年度は、獲得型カルバペネマーゼ非産生の臨床分離アシネトバクター・バウマニ160株のOXA-51型カルバペネマーゼ遺伝子配列をシークエンスにより決定し、カルバペネム系抗菌薬に対する最小発育阻止濃度(MIC)と比較した。産生するOXA-51型カルバペネマーゼ遺伝子配列がOXA-66であった株は全てCLSI2015の基準で「感性」と判定されたのに対して、OXA-82等の5種類の遺伝子型産生株では、「耐性」と判定される高いMICを示した。耐性株の産生するOXA-51型カルバペネマーゼの配列は、OXA-66に比べて1アミノ酸置換を生じる1塩基置換のみを認めた。このことから、染色体上に元来存在するOXA-51型カルバペネマーゼ遺伝子の変異によってカルバペネム耐性化することが示唆された。これらのカルバペネム耐性化への寄与を明らかにするために、OXA-66及びOXA-82等をコードする遺伝子のクローニング株を作製検討している。当初の計画に比べてより多くの臨床分離株を解析対象に含めた。その結果、より多くの種類のOXA-51型カルバペネマーゼ遺伝子を今後の解析に用いることが可能となった。そのため当初計画していたクローニングの実験を次年度に実施することとした。さらに、獲得型カルバペネマーゼ産生50株のゲノム配列解読を実施し、データ解析を進めている。世界的に進むアシネトバクター属の薬剤耐性化は、流行株と呼ばれる特定の遺伝子型のまん延と関連があることが示唆されている。本年度は、国内の医療機関で分離されたアシネトバクター属866株を対象に、流行株アシネトバクターバウマニIC IIの分離状況とその特徴を調べた。

日本は諸外国に比べアシネトバクター属の薬剤耐性率が低いことから、アシネトバクターバウマニIC IIは少ないと予想していたが、それに反し、解析対象株の約3割がIC IIであった。また、諸外国で報告されるアシネトバクターIC IIの多くが獲得型カルバペネマーゼ遺伝子を有しているのに対して、本研究で解析したIC IIのうち獲得型カルバペネマーゼ遺伝子を有した株は9株(4%)のみであった。本研究で解析したIC IIは、諸外国で報告されるST(ST208及びST219)と国内型ST(ST469)に大別され、国内型STは多くの抗菌薬に感性であった。獲得型カルバペネマーゼ遺伝子保有株が少ないこと、国内型STの存在が、日本でアシネトバクター属の薬剤耐性化が諸外国に比べて進んでいない要因であることが示唆された。本研究課題では、昨年度、アシネトバクターバウマニが染色体上に有するOXA-51型カルバペネマーゼ遺伝子の変異によってカルバペネム耐性化することを示唆するデータを得ている。獲得型カルバペネマーゼ遺伝子保有株が少ない日本では、OXA-51型カルバペネマーゼのカルバペネム耐性化への寄与を明らかにする意義は大きいと考え、次年度以降引き続き検討を進める。実験室の移転作業があったため、予定していたクローニング等の実験計画を一部変更し、分子疫学解析を主に進めた。獲得型カルバペネマーゼ遺伝子(OXA-23型、OXA-58型、IMP型)を有するカルバペネム耐性アシネトバクター属菌42株(菌種内訳:Acinetobacter baumannii 17株, Acinetobacter pittii 14株, Acinetobacter nosocomialis 10株, Acinetobacter ursingii 1株)を対象に、全ゲノム解読を実施し、カルバペネマーゼ遺伝子の局在(染色体もしくはプラスミド)の検討及びカルバペネマーゼ遺伝子配列の周辺構造比較を行った。全ゲノム解読は、S1-PFGEにて染色体DNAとプラスミドDNAを分離後に実施した。カルバペネマーゼ遺伝子が検出されたプラスミドについては、得られた解読配列を用いて既報(Bertini et al., Antimicrob Agents Chemother 2010、Towner KJ et al., Antimicrob Agents Chemother 20011)に従い、in sillicoでレプリコンタイピングを実施した。また、一部のプラスミドについては、既報のアシネトバクター属菌のプラスミド配列との比較を行った。IMP型カルバペネマーゼ遺伝子は、全ての解析対象株において、プラスミド上に存在することが示唆されたが、OXA-23型カルバペネマーゼ遺伝子は、一部の株を除き、解読したプラスミドDNA上には検出されなかったことから、染色体上に存在する可能性が示唆された。また、IMP型とOXA-58型の2つのカルバペネマーゼ遺伝子を含むプラスミドが検出された。引き続き、詳細な比較解析を進める予定である。獲得型カルバペネマーゼ遺伝子(OXA-23型、OXA-58型、IMP型)を有するアシネトバクター属42株を対象に、S1-PFGE後の全ゲノム解読を実施することができた。得られた解読配列からrep遺伝子配列を抽出し、既報に従いプラスミドレプリコンタイピングを試みたところ、一部のプラスミドではレプリコンタイプを決定できたものの、レプリコンタイプの決定には至らないプラスミドが散見された。また、上述の42株に加え、新たに数株の獲得型カルバペネマーゼ遺伝子陽性のアシネトバクター属を得ることができた。次年度、同様にS1-PFGE後の全ゲノム解読を進める。
炭化水素類の酸素酸化プロセス構築を指向した触媒デバイスの開発

酵素反応と同様な、温和な条件下での炭化水素類の選択酸化反応の実現を目指し、液相均一系で機能する錯体触媒および液固不均一系で機能する固定化錯体触媒を開発した。金属支持配位子の電子的特性を制御したニッケル錯体が、過酸化物を酸化剤としたアルカンの選択的水酸化に対し触媒活性を示すことを明らかにし、その反応中間体の構造及び反応特性を明らかにした。またニッケル錯体触媒に硫黄ドナー配位子を導入することで、分子内電子移動反応を引き金とする酸素分子活性化が進行することを見出した。さらに酵素の触媒活性点に類似した環境を有する固定化錯体触媒を開発し、過酸化水素を酸化剤とする炭化水素への酸素添加反応に適用可能であることを見出した。アルカン水酸化酵素の触媒活性点構造に類似した、硫黄と窒素ドナーが共存した配位環境を有する遷移金属錯体触媒を調製し、その酸化触媒活性を検討した。ホスフィンへの酸素添加反応に対する触媒活性はマンガンやコバルト錯体よりもニッケル錯体が高活性であった。またニッケル錯体はホスフィン共存下でのスルフィドへの酸素添加反応を触媒することを見出した。すなわち、本研究で開発したニッケル錯体は、通常は酸素分子に対する反応性を示さないニッケル(II)種でありながら酸素分子を活性化し、しかもホスフィンを還元剤とすることで酵素と同様に硫黄化合物への酸素原子添加反応を触媒することが明らかになった。さらにニッケル錯体と酸素分子との反応により生じる活性酸素錯体がアルカンからの水素引き抜き活陸を有していることも明らかになった。またラジカル性配位子を有するコバルト錯体触媒を開発し、これがヒドロキノン類を犠牲試薬とした酸素分子から過酸化水素への変換反応を触媒することを明らかにした。さらに過酸化水素を酸化剤とするアルケン類のエポキシ化に活性を示すタングステン錯体触媒を組み合わせることで、酸素分子を酸化剤とするアルケンエポキシ化反応系の構築を検討した。コバルト錯体触媒およびアルキル置換ヒドロキノンを有機溶媒相に溶解させ、さらに水相にアリルアルコールおよびタングステンペルオキソ錯体を溶解させて液相二層系とし、これに酸素分子を作用させたところ、有機溶媒相で発生した過酸化水素が水相に移動し、これにタングステン触媒が作用してアリルアルコールのエポキシ化が進行することが明らかになった。アルカン水酸化酵素の触媒活性点構造に類似した、硫黄と窒素ドナーが共存した配位環境を有するニッケル錯体触媒を調製し、その酸素活性化能や酸化触媒活性を検討した。硫黄ドナー配位子上の置換基の電子的特性に応じて酸素に対する反応性が異なり、電子供与性置換基を導入した場合には酸素分子に対する反応速度は高いものの、触媒分子自体の酸化的変質が速やかに進行することが判明し、外部基質に対する酸素添加触媒活性は低かった。これに対し、電子吸引性置換基であるニトロ基を有する錯体触媒は、溶媒に応じて酸素に対する反応性が変化し、アセトニトリル共存下においてのみ酸素分子と速やかに反応し、かつ触媒活性を示すことが明らかになった。触媒分子の固体および溶液状態での構造解析を行い、触媒活性発現はニトロ基を有するチオフェノラート配位子の特異な電子状態、すなわちアセトニトリル存在下においてのみチオン型の共鳴構造をとることに起因するものと推定した。さらにニッケル錯体触媒による過酸化物を酸化剤とするアルカン水酸化反応について、反応機構の解明を試みた。極低温での触媒前駆体と有機過酸との反応により生じる反応中間体の検出に成功した。またこの反応中間体がジクロロメタンから塩素を引き抜くこと、さらにアルカン水酸化の過程で、中間体上の酸素と外部から添加した水分子中の酸素原子の交換反応が進行しないことから協奏的な機構によるアルカンへの酸素転移反応が進行している可能性を見いだした。酵素反応と同様な、温和な条件下での炭化水素類の選択酸化反応を実現することを目指し、触媒活性点である金属中心の配位環境と酸素分子や過酸化物に対する活性化能の相関について検討した。過酸化物を酸化剤とする飽和炭化水素への酸素添加反応の機構解明を目指した研究を実施し、+2価ニッケル中心にアシルペルオキシドイオンがキレート配位した反応中間体の検出・同定に成功した。また金属支持配位子の電子状態と反応特性の相関解明を目的として、反応中間体の分解過程の速度論解析を行い、配位子への電子吸引基導入によりニッケル-アシルペルオキソ種が安定化されることや、アシルペルオキシドのO-O結合開裂と後続する溶媒分子との反応による低原子価ニッケル種の発声を経た錯体分子構造の変化が段階的に進行することを明らかにした。

また酸素分子を活性化してリンや硫黄などのヘテロ元素に対する酸素添加反応を触媒するチオフェノキシ配位子含有ニッケル錯体触媒について、金属支持配位子の電子的特性と反応速度や硫黄ドナー部位への酸素添加活性の相関を見出し、チオフェノキシ配位子からニッケル中心への電子移動により発生するNi(I)-ラジカル配位子錯体が酸素分子の活性化に寄与している可能性を見出した。また人工酵素の開発を目指した固定化錯体触媒の開発においては、イミダゾリルボレート配位子のリンカーとして導入したカルボキシ基が酸化酵素と同様な単核鉄錯体活性点の構築に寄与していることを明らかにした。