hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
惑星探査用小型飛翔体の高揚力化デバイスに関する研究

火星探査用の小型飛翔体の設計・開発に必要となる空気力学関係の要素技術として、低レイノルズ数環境下での翼型の空力特性解析を行った。低レイノルズ数流れでは渦の挙動が重要となるため、渦の運動を高精度かつ高効率に解析できる渦法の適用を試みた。従来手法との比較の結果、部分的には優位性が確認できたが、計算効率など解決すべき課題が判明した。翼端渦、前縁剥離渦の有効活用による高揚力、高揚抗比デバイスの検討を行った。翼表面にギザギザ状のデバイスを設定することで、摩擦抵抗を減少させることを確認し、揚抗比改善の可能性を示した。火星探査用小型飛翔体の設計・開発に必要となる空力関係の要素技術として、低レイノルズ数環境化での二次元翼型の空力特性解析を行った。低レイノルズ数流れでは渦の挙動が重要になるため、渦の運動を高精度かつ高効率に解析できる渦法の適用を試みた。具体的には二次元翼型NACA4402まわりのレイノルズ数1000の流れを渦法を用いて解析を行った。渦法で得られた揚力、抗力などの空力特性や計算効率を従来手法と比較した結果幾つかの知見が得られた。特に計算効率に関しては計算機環境の制約などで従来手法に比べて問題が大きく、本年度期間中には定量的な評価が十分には行えなかった。今後引き続き定量的な評価を実施する予定である。高揚力化デバイスとして複翼の干渉、翼端渦、前縁剥離渦など渦の発生とその有効活用による揚力の増大を試みた。二次元翼型NACA4402を複翼に配置し、配置の仕方による流れ場の変化および空力特性への影響を調べた。低レイノルズ数流れのため、境界層が厚く比較的大きな干渉が発生することがわかった。今後は干渉による圧力上昇などを有効に活用することで揚力を増加させる配置を探索する。火星探査用小型飛翔体の設計・開発に必要となる空気力学関係の要素技術として、低レイノルズ数環境下での二次元翼型の空力特性の解析を数値シミュレーション技術を用いて行った。低レイノルズ数流れでは大きなスケールの渦の挙動が重要になるため、渦の運動を高精度かつ高効率に解析できる渦法の適用を試みた。昨年度に引き続き、二次元翼型NACA4402まわりのレイノルズ数1,000の流れに対して渦法を用いた解析を行った。従来手法で大きな問題である計算格子の作成に関しては優位性を確認できたが、逆に計算効率などに関しては従来手法に比べて多くの解析資源(計算時間、計算機メモリ)を必要とするなど解決すべき課題が判明し、現時点では渦法よりも従来手法が適切であることが判明した。高揚力化、高揚抗比化デバイスとして翼端渦、前縁剥離渦など渦の発生とその有効活用による揚力および揚抗比の増大を試みた。今年度は二次元翼型NACA4402を対象として、翼上面に小さな渦をトラップするためのギザギザ状のデバイスを設定し、それによる流れ場の変化および空力特性への影響を調べた。本デバイスを設置することで想定通り翼上面に小さな渦をトラップすることができ、その結果、低レイノルズ数流れでは大きな要因となる摩擦抵抗を減少させることができた。この結果により低レイノルズ数流れにおける揚抗比改善の可能性を示せた。
色弱の程度を測定できるシミュレータおよびウェブページの着色文字自動変換機構の開発

平成30年度からの交付に先んじて、研究計画に挙げていた「課題1:色弱の程度を測定する方法の考案と実証」について研究会論文を投稿し、平成30年3月に採録された。この論文では、Web文章中の2ヶ所に赤色着色単語を含ませ、片方の赤色強度を下げながら、被験者がどちらの単語を早く発見するかを集計し、色弱の程度を同定する方法を試みた。いくつかの後処理の手法を比較してところ、P型色弱の被験者の特性をほぼ再現できる手法を見出した。上記の研究の内容を発展させたものを研究会論文として投稿し、平成31年3月に採録されている。この論文では、Web文章中の1ヶ所に赤色着色単語を含ませ、赤の強度を変えながら、被験者が発見に要する時間を測定することで、色弱の程度を同定する方法を試みた。研究計画に列挙した3つの課題のうち、2つについて上記の論文により基礎的な研究成果が得られたと考える。一つ目として、色弱の程度を測定する手法の後処理について、現在は人間の手作業によるものであるため、今後はこの自動化を進めたい。二つ目として、これまでに得られた研究成果をもとに、色弱者それぞれの色弱の程度に合わせた着色文字変換の最適化について検証を行いたい。三つ目として、Webコンテンツ内の赤色着色文字の自動検出手法について実装を図りたい。業務都合などにより、予定より国内研究会への参加回数が少なかったことで、旅費の支出が当初計画よりも下回ったため。
連系・自立どちらの運転状態でも高性能を発揮する新しい構造切り替え型電力変換装置

自立運転時、連系運転時どちらでも高性能を発揮する構造切り替え型系統連系変換器について、ディジタルヒステリシス電流制御(DHI)と構造切り替え型ハイブリッドフィルタを用いることで実現した。DHIについてバイポーラ動作(BP)が有利であることを確認した。ハイブリッドフィルタについては、出力電圧制御方式という新方式を採用し、LCフィルタのみの場合の出力電圧歪率3.54%に対して1.04%という低歪みを得た。さらに、系統連系運転について、共振が発生する場合あることを確認して、HFの構造を切りかえてダンピング抵抗として動作させることで振動を抑制できることを確認した。(1)平成23年度の積み残し課題平成23年度の積み残し課題であった(1)ディジタルヒステリシス制御(DHI)におけるフィルタパラメータ等最適化、および(2)ハイブリッドフィルタの制御検討及び設計、の2点については、実験装置設計の過程で設計・解決を行い、その中で概ねの解決を見た。(2)DHIへのハイブリッドフィルタの実装について単相インバータについて、4kVAの装置にLC出力フィルタを付加した実験装置を製作した。LCフィルタの値については、ハイブリッドフィルタ接続時にはハイブリッドフィルタのリニアアンプ制御と密接な関係があるため、リニアアンプの設計と関連させてLCフィルタの設計も行った。まず、ハイブリッドフィルタの構造については、以前提案されたキャパシタ電流制御型ではなく、出力電圧制御方式を採用した。これは、提案する系統連系インバータにおいては、単独運転時に出力電圧制御が必要であり、そのために出力電圧センサーが必要となるためである。出力電圧制御方式では、出力電圧制御用電圧センサーとハイブリッドフィルタのセンサーを共用することが可能であるため、センサーの個数を減少させることが可能となった。ハイブリッドフィルタに使用するスイッチングリプル抽出フィルタについては、ヒステリシス制御の場合スイッチング周波数が変動するため、三角波比較方式と比較して設計が困難である。シミュレーションによる検討で、平均スイッチング周波数14kHzの場合にバンド幅を4.8kHzに設計すれば適切な制御が可能であることが判明した。このような設計に基づき実験装置を製作して実験を行った結果、L=2mH,C=5μFのLCフィルタ接続、単独運転時に、THDが1.04%という非常に低歪みの電圧出力を得ることに成功した。通常のLCフィルタのみの場合THDが3.54%であり、1/3以下にすることができた。(1)ディジタルヒステリシス制御インバータ(DHI)DHIについては、H24年度までにLCフィルタによる共振を状態フィードバックで抑制して、内側インダクタの電流をヒステリシス制御で制御する方法で実験に成功している。50Hz,100V,1kWの系統連系実験において、波形の総合歪み率(THD)2.48%,定常振幅偏差1.56%を実現した。従来のDHIは、シミュレーションでTHD 7.98%,定常偏差7.09%なので、大幅な改善が実現できた。H25年度についてはDHIについてバイポーラ動作(BP)とユニポーラ動作(UP)という二つのスイッチング動作を取り入れて、さらに広く用いられている三角波比較法との効率比較を行った。その結果、DHIではBPが87.7%,UPが90.8%,三角波比較法では,BPが86.9%,UPが87.9%となり,ヒステリシス制御の優位性が証明された。(2)構造切り替えハイブリッドフィルタ(HF)付きDHI(HFDHI)H24年度までの研究で、4kVAのLCフィルタ付HFDHI実験装置を設計・製作した。ハイブリッドフィルタについては、センサー個数低減のため、従来提案していたキャパシタ電流制御型ではなく、出力電圧制御方式を採用した。実験装置を製作して実験を行った結果、L=2mH,C=5μFのLCフィルタ接続、単独運転時にHFをフィルタキャパシタを増加させるように運転した結果、LCフィルタのみの場合の出力電圧THD3.54%に対して1.04%という低歪みの電圧出力を得ることに成功した。H25年度は系統連系運転について検討し、DHIでは連系時に共振が発生する場合あることを確認して、HFを自立運転時と異なりダンピング抵抗として動作するようにフィルタ構造を切替えることで振動を抑制できた。その結果、出力電流のTHDを4.7%から1.8%へ減少させることに成功した。1.ディジタルヒステリシス制御インバータ(DHI) LCフィルタ付き単相インバータのディジタル制御について、FPGAをベースとしたディジタル制御装置を開発して、実験を行った。実装した制御法は、昨年度までに提案している制御法であり、LCフィルタによる共振を状態フィードバックで抑制して、内側インダクタの電流をヒステリシス制御で制御する方法である。50Hz,100V,1kWを系統に出力する系統連系実験において、波形の総合歪み率(THD)2.48%,定常振幅偏差1.56%を実現した。

状態フィードバックを行わないディジタルヒステリシス制御のみの場合は、シミュレーションベースでTHD 7.98%,定常偏差7.09%なので、大幅な改善が実現できた。ヒステリシス制御で問題となるスイッチング周波数の変動は、5kHz22kHzの範囲となり、動作に支障無い範囲に収めることができた。2.ハイブリッドフィルタ付きインバータ(HFI)ハイブリッドフィルタ付きインバータについて、これまで検討していなかった単独運転時の制御特性について、シミュレーションでの検討を開始した。リニアアンプを駆動する信号の検出点については、出力電圧部分が良いであろうという結果が出ている。リニアアンプの構成については、系統連系動作時の電流制御と同等の構成で行う。過渡応答の解析等については、24年度以降の解析となる。3.実験装置の開発ハイブリッドフィルタを実装するヒステリシス制御インバータについて、ハイブリッドフィルタ部分の設計を行い、部品を発注した。ハイブリッドフィルタについては、APEX社のPA-12というパワーオペアンプを使用することとした。初年度に震災に伴う30%削減により、予算が一時的に不足して、物品の発注が予定通り行かなかった。そのため、予定よりも遅れて進行しており、その遅れでのまま進行している。震災に伴う30%削減により、予算が一時的に不足しており、物品の発注が予定通り行かなかった。削減が固定化されれば、実験装置等の規模や設計を変更する必要が有るので、理論検討・シミュレーション等も一時凍結していた。そのため、予定よりも遅れて進行している。24年度に実験装置が完成して、単独運転時の動作を確認することができた。25年度はまずは、24年度に積み残した課題については早急に行い、その後、切り替え動作の実験を行うことを優先して研究を実施する。そのためには、(1)ヒステリシス制御方式の三角波比較法との比較検討、(2)ハイブリッドフィルタ付きインバータの連系制御、(3)切り替え制御の検討、については研究を進める。切り替え制御については、ハイブリッドフィルタの制御を工夫することで単独運転時と同様の配置で制御することを基本に検討する。成果発表としては、平成25年度はECCE(9月)という電力変換では主要な国際会議に投稿する計画であったが、大学の建物改修が補正予算で急きょ実施されることになり、改修のための研究室移転がちょうど国際会議の次期と一致するため、申込みを断念した。主要な国際会議は9月から10月に集中しているため、いずれも難しく、その後の電気学会の研究会等で報告して論文誌に投稿する計画である。まず、平成23年度積み残し課題である(1)ディジタルヒステリシス制御における、●系統連係運転に伴うフィルタパラメータおよび制御パラメータの最適化、●系統連係運転に適したフィルタ特性補償制御の開発、(2)ハイブリッドフィルタにおける●過渡応答の解析および改善、●フィルタパラメータとリニアアンプ容量の検討、の各項目について優先的に取りかかる。
防護服着用作業者の暑熱ストレス評価のための標準テスト方法の開発

鳥インフルエンザなどの感染症対策、アスベストの除去作業等で、防護服の着用の機会が増え、多くの新しい防護服が開発されている。一方では、その防護性能の高さから、作業者は防護服着用時に大きな暑熱ストレスを受けることになる。そこで本研究では、比較的容易で判定精度の高い防護服着用時の暑熱負担評価テスト法を開発し、有効で簡便な生理・心理測定手技を提案することを目的とした。本年度は、安静または運動の2条件、防護服3条件、気温2条件(25、32°C)の組み合わせによる12条件の実験を行い、直腸温、赤外線式鼓膜温、皮膚温、発汗量、心拍数、主観的皮膚濡れ率、温冷感等を測定した。本研究から得られた知見を以下に示す。1)暑熱環境における非蒸散防護服着用時の運動条件では、赤外線式鼓膜温が直腸温の変化によく一致し、心拍数や発汗量などの生理指標との相関も高く、深部体温の測定方法としての妥当性が示された。しかしながら、中立気温条件や軽装条件、安静時および回復時には直腸温の変化に追従せず、測定方法の限界が示された。2)主観申告に基づく主観的皮膚濡れ率は、体温変化および心拍数や発汗量とよく一致し、熱理論式により求めた皮膚濡れ率との相関も高かった。この結果から、主観的皮膚濡れ率の妥当性が示され、フィールドテストにおける利便性、測定、計算の簡便性が示唆された。3)平均皮膚温を算出する際の体幹部皮膚温として、安静時には胸部、腹部、背部による差はなかった。しかし、運動時には体幹部皮膚温の分布が一様でなく、腹部では過小評価、背部では過大評価することが示され、3点の平均値、または1点で代表させる場合には胸部を用いることが推奨された。本研究の成果は、新しい防護服の開発や改良の際の標準評価法として利用でき、近い将来、防護服着用時の暑熱負担評価テスト法に関するISO/JIS規格の原案となりうるもので、その社会的意義は大きい。原子力施設内での作業は放射線被曝や汚染を防止する防護服の着用が必要であるが、防護服は蓄熱しやすく、透湿性が悪いため、作業中は産熱や発汗により衣服内が高温多湿状態となり、熱中症の発症リスクが極めて高い。この対策として作業員の鼓膜温や心拍数を計測して遠隔的に健康状態を監視する方法が提案されている。本研究では主たる熱中症管理の指標である直腸温と鼓膜温の時間的変動の関係性を調査し、鼓膜温測定システムが有効であるかを明らかにすることを目的とした。男子学生8名を被験者とした。防護服はTシャツと短パンを着用する(Control条件(Co)、上から一般的に現場で用いられている透湿性のあるタイベックスーツを着用するTyvek条件(Ty)、さらに重ねて透湿性のないビニールスーツを着用するVinyl条件(Vi)の3種の着衣条件をとした。相対湿度50%の実験室内の気温を25°Cと32°Cとし、椅座位を60分間続ける安静条件と20分間の走行2回を含んだ運動条件の計12条件を行った。運動条件では原子力施設での作業負荷を想定した50%VO2maxである7km/hの走行をトレッドミルを用いて行った。また、32°CのVinyl条件の走行条件は熱中症発生のリスクが高いため、1回目の走行後に実験を終了した。透湿性が低くて温熱ストレスが高まりやすいビニール製の防護服を着用した際は、負荷の重い作業や軽作業でも32°Cの高温環境下での作業では鼓膜温が直腸温より上昇して高温に達する性質を考慮して、作業員の健康状態の管理を行う必要があることが判明した。

しかし、運動時には体幹部皮膚温の分布が一様でなく、腹部では過小評価、背部では過大評価することが示され、3点の平均値、または1点で代表させる場合には胸部を用いることが推奨された。本研究の成果は、新しい防護服の開発や改良の際の標準評価法として利用でき、近い将来、防護服着用時の暑熱負担評価テスト法に関するISO/JIS規格の原案となりうるもので、その社会的意義は大きい。
Fas-FasLシステムに基づくGVHDの制御とGVL効果

Graft versus Host Disease (GVHD)及びHost versus Graft Disease (HVGD)は移植治療上重篤な合併症であり、その治療法の確立が待たれる。我々はマウスモデルを用いてGVHD, HVGDの免疫学的解析を行ってきた。マウスの実験で得たことは1.血中IgE値の高値が臓器障害と関連があること。2.T細胞分化異常として胸線double positive T細胞の減少、末梢へのdouble positive T細胞の出現があること、3.抗IL-4抗体にてGVHD, HVGDの臓器病変及び液性免疫異常(IgE, IgG1の高値)細胞性免疫異常(T細胞分化傷害)が制御できることを示した。これはGVHD, HVGDの病変にTh2細胞由来のサイトカインが重要であることを示唆する。近年、TNF-αprocessing inhibitorであるmetalloproteinase inhibitorが致死的エンドトキシンショックを予防する報告(Nature-1994)がありその臨床応用に期待が持たれている。我々はマウス急性GVHDの実験系でmetalloproteinase inhibitorがGVHDを制御し、生存率を著しく延長させることを見いだした。最近になってアポトーシスにおける重要な因子であるFas, FasLのprocessing metalloproteinaseが深く関与する事実が解明されGVHDの病態においてもFas, FasLの細胞傷害機構の重要性が指摘されている。我々は抗FasL抗体、抗TNF抗体を併用投与によりGVHDを制御出来ることを明らかにした。また担癌マウスの実験系においてmetalloproteinase inhibitorがGVHDの制御のみでなくGVL効果も誘導出来ることが判明した。このことはこの薬剤が免疫制御+抗腫瘍効果が得られたことになり、その治療薬としても期待が持たれる。以上metalloproteinase inhibitorのGVHDへの治療薬としての意義は重要であり急性白血病、悪性リンパ腫などの治療において臨床応用に直結した研究といえる。我々はこれまでモデルマウスを用いて移植免疫反応であるGVHD,HVGDの免疫学的解析を施行してきた。そして、慢性GVHDの実験系においてその病態にTh2細胞由来のサイトカインが重要な役割をなしており、抗IL-4抗体がこれらの病態を制御することを報告してきた。急性GVHDの実験系ではTNF-aのprocessing inhibitorであるmetalloproteinase inhibitorが血中のTNF-aを減少させ、GVHDの組織病変を制御し、かつ生存率を著しく延長させることを報告した。さらに我々はこのmetalloproteinase inhibitorがFasリガンドのプロセッシングも抑制することを解明しFasを介する細胞傷害、アポトーシスの制御の点でもこの物質の効果を検討した結果、抗FasL抗体+抗TNF-a抗体を急性GVHD誘導マウスに投与すると生存率の延長、病変の改善を認める結果を得た。さらに最近我々は形質細胞を投与したマウスの実験系においてつぎのような興味ある結果を得ている。ii)形質細胞腫接種したマウスにおいてmetalloproteinase inhibitor投与により形質細胞腫の臓器浸潤の進行を制御し、生存率を延長させること。以上のことからmetalloproteinase inhibitorはGVHDを制御し、且つ抗腫瘍効果(GVL効果)を高めることが判明した。移植片対宿主病(GVHD)は骨髄移植および末梢血幹細胞移植などの造血幹細胞移植治療において重要な合併症の一つである。移植治療後の免疫抑制剤としては1978年にシクロスポリンAが登場してからその治療効果が飛躍的進歩した。しかし、非血縁者間骨髄移植においては未だ重症GVHDの発症頻度は高くCsA,FK506を用いた難治療GVHDに移行する例は少なくない。この点で新しいアプローチによる免疫抑制の開発が待たれる昨今である。

我々はマウス急性GVHDのモデルにおいて抗TNF-α抗体は消化管病変を改善すること,また抗FasL抗体+抗TNF-α抗体は全てのGVHD病変を改善することを見い出した。この事は、抗FasL抗体+抗TNF-α抗体にて急性GVHDを制御出来ることを意味している。これらの抗体はTNF-α,FasLのプロセッシングを制御することによりGVHDを抑制出来る可能性があることが判明した。また抗体によるGVHDの制御と同等の作用を持つ薬剤メタロプロテナーゼインヒビター(MPI)は最近IgE産生形質細胞腫瘍担癌マウスを用いた骨髄移植の実験系に置いて、MPIがGVHDを制御し、かつ腫瘍の増殖を抑えるいわゆるGVL効果を誘導することを見いだした。この事実はMPIがGVHDを抑制しかつGVL効果を臨床に際し目指すに合致している点が興味深い。従ってメタロプロテナーゼインヒビター(MPI)のGVHDの治療薬としてではなく抗腫瘍薬としての意義は重要であり臨床応用に直結した研究といえる。Graft versus Host Disease(GVHD)及びHost versus Graft Disease(HVGD)は移植治療上重篤な合併症であり、その治療法の確立が待たれる。我々はマウスモデルを用いてGVHD, HVGDの免疫学的解析を行ってきた。マウスの実験で得たことは1.血中IgE値の高値が臓器障害と関連があること。2.T細胞分化異常として胸腺double positive T細胞の減少、末梢へのdouble positive T細胞の出現があること、3.抗IL-4抗体にてGVHD, HVGDの臓器病変及び液性免疫異常(IgE, IgG1の高値)細胞性免疫異常(T細胞分化障害)が制御できることを示した。これはGVHD, HVGDの病変にTh2細胞由来のサイトカインが重要であることを示唆する。近年、TNF-αprocessing inhibitorであるmetalloproteinase inhibitorが致死的エンドトキシンショックを予防する報告(Nature.1994)がありその臨床応用に期待が持たれている。我々はマウス急性GVHDの実験系でmetalloproteinase inhibitorがGVHDを制御し、生存率を著しく延長させることを見いだした。
オレフィンから五員環複素環化合物の一段階合成法の開発

周期表16族のテルル元素の化学はヘテロ元素の中でも未開の分野で、最近、その特異な反応性が注目されている。本研究では、IV価のテルル官能基がオレフィンに容易に求電子付加できることと、求核反応の脱離を行うことに着目し、有機テルル(IV)基質によって有機されるオレフィンから五員環複素環化合物の一段階変換法の開発および実用化を険討した。先ず最初に求電子的に活性である新規の有機テルル化合物としてベンゼンテルリン酸混合酸無水物を開発した。この化合物はオレフィンに対して容易に求電子的に付加することが分かった。水やエタノールを求核剤として共存して用いると、オキシテルリニル化反応を起こす。基質として分子内ヒドロキシオレフィンと反応させると環状エーテルを生じる。生成物からさらに導入したテルリニル基の官能基変換で有用な五、六員環環状エーテル化合物へ導くことが出来る。また、カルバミン酸エチルやアセトニトリルを求核剤として共に用いると、アミノテルリニル化反応やアミドテルリニル化反応を起こす。しかし、これらの反応を高温で行うと、付加に引き続いて導入したテルリニル基の脱離による分子内環化反応が起こり、オキサゾリジノンやオキサゾリンを高収率で生じることを見いだした。この反応はオレフィンから工業的に重要に五員環複素環化合物を一段階で生じる有用な反応である。この反応を基質としてアセチレンに適用すると、同様な付加、脱離反応が起こり、アセチレンからは不飽和員環複素環化合物のオキサゾールを一段階で生じることが分った。以上のように当初の研究課題の反応を開発できたが、実用化を目指すにはテルル試薬の触媒化が不可欠であり、今後の課題である。周期表16族のテルル元素の化学はヘテロ元素の中でも未開の分野で、最近、その特異な反応性に注目されている。本研究では、IV価のテルル基質がオレフィンに容易に付加できることと脱離基として働くことに着目し、有機テルル(IV)試薬によって誘起されるオレフィンから五員環複素環化合物の一段階変換法の開発および実用化を検討している。これまでに、オレフィンに対して活性である新規の有機テルル(IV)化合物3種[PhTe(=O)OCOCH_3],[PhTe(=O)OCOCF_3],[PhTe(=O)OSO_2CF_3]を開発することが出来た。これらの化合物は反応性に多少の差があるが、通常のオレフィンに対して極めて活性であり、容易に求電子的付加反応を引き起こすことが分かった。すなわち、適当な求核剤(酢酸、カルバマ-ト、ニトリル)と組み合わせると、オキシテルリニル化反応、アミノテルリニル化反応、及び、アミドテルリニル化反応を起こす。更に、導入したテルリニル基は良好な脱離基として働き、官能基変換することができる。特に、アミノテルリニル化反応やアミドテルリニル化反応を高温で行うと、付加の後、引き続いて分子内環化反応が起こり、それぞれオキサゾリジノン、オキサゾリンの五員環複素環化合物をオレフィンからoneーpotで生じることが分かった。目下、その他の複素環化合物への応用を検討中である。また、これらのテルル試薬は温和な酸化剤としても働くことが分かったので、官能基をもつ複素環化合物の合成に対する影響を検討中である。更に、反応の触媒化も今後の課題として検討中である。

本研究では、IV価のテルル基質がオレフィンに容易に求電子付加できることと求電子反応の脱離を行うことに着目し、有機テルル(IV)によって誘起されるオレフィンから五員環複素環化合物の一段階変換法の開発および実用化を検討している。前年度までの研究で、オレフィンに対して活性である新規の有機テルル(IV)合化物(ベンゼンテルリン酸混合酸無水物)を開発した。この化合物はオレフィンに対して極めて活性で容易に求電子付加反応を引き起こし、適当な求核剤と組み合わせると、アミノテルリニル化反応やアミドテルリニル化反応を起こすことが分かった。更に、これらの反応を高温で行うと、付加に引き続いてテルニリル基の脱離による分子内環化反応が起こり、オキサゾリジノン、オキサゾリンの五員環複素環化合物を一段階で生ずることが分かった。本年度は更に、この反応のアセチレンへの拡張を検討した。同様な反応が起こるとアセチレンから不飽和の五員環複素環化合物を一段階で得られる可能性がある。そこでアセチレンをアセトニトリル中混合酸無水物のベンゼンテルリニル=トリフレ-トと取り扱うと、末端アセチレンからはシス-β-アセトアミドテルリド付加体を、一方、内部アセチレンからはオキサゾ-ルを主生成物として生じることが分かった。この反応性の違いを理解するために、内部アセチレンとの反応を低温で行うと、まずトランスの付加体を与え、これがオキサゾ-ルに分子内環化反応を起こすことが分かった。また、一部はシスに異性化を起こすが、これからはオキサゾ-ルを生じないことが分かった。このオキサゾ-ルを生じる新反応は不飽和五員環化合物の簡便な合成反応であり、目下、その他の複素環化合物への応用を検討中である。周期表16族のテルル元素の化学はヘテロ元素の中でも未開の分野で、最近、その特異な反応性が注目されている。本研究では、IV価のテルル官能基がオレフィンに容易に求電子付加できることと、求核反応の脱離を行うことに着目し、有機テルル(IV)基質によって有機されるオレフィンから五員環複素環化合物の一段階変換法の開発、応用および実用化を検討した。これまでの研究で求電子的に活性である新規の有機テルル化合物としてベンゼンテルリン酸混合酸無水物を開発した。この化合物はオレフィンに対して容易に求電子的に付加することが分かった。カルバミン酸エチルやアセトニトリルを求核剤として共に用いると、アミノテルリニル化反応やアミドテルリニル化反応を起こす。しかし、これらの反応を高温で行うと、付加に引き続いて導入したテルリニル基の脱離による分子内環化反応が起こり、オキサゾリジノンやオキサゾリンを高収率で生じることを見いだした。この反応はオレフィンから工業的に重要な五員環複素環化合物を一段階で生じる有用な反応である。そこで、この反応の拡張および限界を検討した。基質としてアセチレンに適用すると、同様な付加、脱離反応が起こり、内部アセチレンからは不飽和五員環複素環化合物のオキサゾールを一段階で生じることが分かった。しかし、末端アセチレンからはシス付加体が得られただけで、オキサゾールには変換しなかった。また、共役ジエンやアレンを基質として反応させると付加体は得られるが、つぎの環化反応は起こり難いと分かった。また、実用化にとって重要なテルル試薬の触媒化はいまだ成功してなく、今後の課題である。
中枢神経シナプス受容体モジュレーターの合成化学的開発

イオンチャネル型グルタミン酸レセプター(iGluR)は、脊椎動物の中枢シナプスの神経伝達において中心的な役割を担い、創薬ターゲットとして注目されている。本研究では、申請者が見いだした抑制化合物IKM-159の活性の強さと選択性の向上に取り組みつつ、そのパーシャルアゴニズムあるいはアロステリックな作用機構を構造生物学を含むタンパク質レベルから個体レベルまでの評価系で解明し、神経性疾患の治療薬へと発展が可能なリガンドの創製を目指した。まず、そのC環部類縁体の多様合成法を開発し、さらにIKM-154の構造活性相関を明らかにして、AMPA受容体の活性を自在に調節する鍵化合物の開発に成功した。iGluRは20種のサブタイプタンパク質が知られている構造・機能共に極めて多様性の高い受容体であるが、最近、研究代表者の及川はiGluRリガンド候補として多様な構造を有する人工Gluアナログ類の化学合成を行い、酒井(研究分担者)が生物活性を評価したところ、マウスの自発的行動を抑制する化合物IKM-159を見出した。またSwanson博士(Northwestern University, USA)はIKM-159が培養海馬神経細胞の自発的興奮性シナプス電流を抑制することも見出した。本研究では、IKM-159の活性の強さと選択性の向上に取り組みつつ、そのパーシャルアゴニズムあるいはアロステリックな作用機構を構造生物学を含むタンパク質レベルから個体レベルまでの評価系で解明し、神経性疾患の治療薬へと発展が可能なリガンドの創製を目指す。こうしたリガンドは未だ解明されていないiGluRのチャネル開閉マシナリーの解析をも可能にするものである。本年度は、IKM-159の神経生理活性に、その選択性や強さにおいて変調を与えると予想されるC環部類縁体11種類の合成を行った。具体的には、この類縁体群を効率よく得るために共通の中間体を多段階合成の中盤以降に設定し、それに対する多様性指向型有機合成により骨格多様な5種の類縁体、および置換基多様性を有する類縁体6種を合成した。このうち、4種についてはマウスに対するin vivo活性試験を酒井が実施し、3種はIKM-159が有していた活性をほぼ失ったことを明らかにした。残り1種についても活性の低下が認められ、IKM-159に含まれていたC5-amino基の存在がその抑制活性の発現に重要であると判明した。本年度は、IKM-159のC7位/C9位に構造多様性を有する類縁体群9化合物を共通中間体を経る多様性指向型有機合成により合成し、研究分担者の酒井がそのin vivo活性評価をマウスを用いて実施した。その結果、いずれの化合物もIKM-159が有する特徴的なふさぎ込みの活性を完全に失っていることが判明した。10位に置換基を導入したことで、その分子標的であるAMPA受容体との相互作用が失われたと考えられた。この知見を利用して、次世代類縁体の設計が可能になった。多数の類縁体合成を可能にする合成経路の開発に成功した。合成類縁体は活性を失っていたが、この知見により次世代類縁体の設計が可能になった。

こうしたリガンドは未だ解明されていないiGluRのチャネル開閉マシナリーの解析をも可能にするものである。本年度は、IKM-159とほぼ同様の構造を有していながら、その個体レベルでの活性が逆の興奮性であることが疑われていたIKM-154の1ラセミ体での大量合成と、2不斉合成、を行った。その結果、IKM-154は微弱ではあるがたしかにマウスに対し興奮性を示し、その(2R)体が活性を担っていることを明らかにした。構造活性相関、およびAMPA受容体との相互作用が解明されているIKM-159に関しすでに得られている知見を考慮し、今回のIKM-154もAMPA受容体に対し同じ位置に結合して、その機能を亢進させていることが示唆された。イオンチャネル型グルタミン酸レセプター(iGluR)は、脊椎動物の中枢シナプスの神経伝達において中心的な役割を担い、創薬ターゲットとして注目されている。本研究では、申請者が見いだした抑制化合物IKM-159の活性の強さと選択性の向上に取り組みつつ、そのパーシャルアゴニズムあるいはアロステリックな作用機構を構造生物学を含むタンパク質レベルから個体レベルまでの評価系で解明し、神経性疾患の治療薬へと発展が可能なリガンドの創製を目指した。まず、そのC環部類縁体の多様合成法を開発し、さらにIKM-154の構造活性相関を明らかにして、AMPA受容体の活性を自在に調節する鍵化合物の開発に成功した。IKM-159のC環部類縁体の多様合成法を開発することができ、それにより11種類縁体のマウス活性評価を行い、C5-oxy類縁体は活性が大きく損なわれることを明らかにすることができた。以上の点においては順調であるが、IKM-159とは性質の異なる活性化合物の開発に至らず、in vitro活性評価に進むことができなかった点においてやや遅れていると考えている。C7位/C9位に置換基を有する類縁体の活性喪失の原因は、これまでの構造活性相関の知見から、C9位に置換基を導入したためと推察している。今回開発したPrins-Ritter反応による多様性指向型有機合成法は、C9位に置換基導入を伴うものであるが、この反応を改良してC9位誘導化を引き起こさない反応の開発を進めており、良好な結果を得ている。この新しいPrins反応によりC7位だけが置換されたIKM-159類縁体の合成を進める方針が立った。28年度が最終年度であるため、記入しない。ケミカルバイオロジーC5-oxy類縁体において活性が低下したことは、IKM-159におけるC5-amino基の重要性を表している。また、C9位に導入したカルボニル基など官能基の存在が、マイナスに働いていることも示唆されている。これらの情報を新たに化合物設計に盛り込み、あらためて類縁体の多様合成を開始している。これにより失われた活性の回復を見込んでいる。平成27年10月、in vivo活性評価実験に基づく構造活性相関の解析の結果、当初の予想に反し、C9位置換基の存在が活性発現を阻害していることが明らかになった。研究遂行上、この現象の本質を見極めることが不可欠であることから、C9位に置換基を有さない化合物を合成し、そのin vivo活性評価を追加で実施する必要が生じた。
野猿公園における適正な給餌方法確立のためのニホンザル採餌行動に関する実験研究

【目的】全国の野猿公園で、ニホンザル(Macaca fuscata)の個体数管理は大きな課題である。サルの個体数増加抑制には給餌量削減が必要であるが、急激な削減は農作地への出没を促す等の危険があり、総給餌量を増やさずに、低順位個体の採餌量を増やす(採餌量の順位格差を縮める)給餌方法の確立が、本研究の究極的な目標である。その目標に向けた一環として、27年度は、採餌量の順位格差縮小のヒントを得るべく、給餌環境の違いが個体の採餌行動に及ぼす影響を検証することとした。具体的には、幸島(宮崎県串間市)のサルが、管理者から播かれた小麦粒を地面から採る際に、1舌で舐め取る行動と、2指でつまんで口に運ぶ行動の2種類を織り交ぜることに着目し、「幸島個体は、その時の餌分布条件に応じて採餌効率が高くなるよう、行動を選択している」との仮説を立て、数種類の餌分布条件を実験的に設定し、各条件下で2種類の採餌行動の生起頻度を測定するというものである。【方法】下記の各種餌分布条件下で、30cm×59cmの実験区画に小麦を播いて対象個体に提示し、2種類の行動の生起パタンを記録した。2種類の行動選択に影響を及ぼす要因と仮定したのは、空腹度、小麦粒が播かれた地面の形状、及び小麦粒の密度である。その際、実験的に設定した餌分布条件とは、空腹度については、管理者が小麦を播く「管理者給餌」の前(空腹時)と後(満腹時)の2条件、地面形状については、平坦と凸凹の2条件、小麦密度については、地面の小麦密度を変えた4条件である。【成果】空腹度における2条件間での違いは明確ではなかったが、土地が凸凹の場合や小麦分布密度が低いほど、行動2の生起頻度が高いことが明らかになった。これらの結果は、(小麦の存在を確認し易い)平坦な地面に、高密度で分布する小麦を採るには、顔を地面に近づけて舌で舐め取る(行動1)方が効率的であることを示唆している。
協調作業環境下での中世文書の網羅的収集による古文書学の再構築

1600年以前の日本の古文書に関する諸情報を共有し、文書名の付与や年代比定などの基礎作業を共同で行う「古文書バーチャルラボ」を構築した。「古文書バーチャルラボ」の運用により、史料編纂所歴史情報システム上の古文書に関するデータを修正・追加することを試行し、また古文書学上の研究成果については公開研究会において発表した。また『鎌倉遺文』未収録の文書数について検討した。以上の内容を報告書にまとめ、「東京大学史料編纂所研究成果報告2012-4」として刊行した。本研究は、1600年以前の古文書を対象として、古文書の所在情報、画像、釈文を共有し、文書名の付与・年代比定等の古文書利用のための基礎作業を共同で行い、文書の形態・様式・機能・伝来等々に関する古文書学上の議論を組織する協調作業環境をネットワーク上のバーチャルオーガニゼーション(「古文書バーチャルラボ」と称する)として構築することである。「古文書バーチャルラボ」を構築するために、史料編纂所歴史情報処理システム(SHIPS)上の「鎌倉遺文バーチャルラボラトリ」「鎌倉遺文フルテキストデータベース」「日本古文書ユニオンカタログ」について、システム改善の要件定義を行った。またシステム開発については、段階を分け、各段階について検証しながら次の段階の開発の微調整を行う、各段階において最適の業者を選定するという方式を計画した。開発は2010年度において行う予定であったが、一部について先行して着手した。なお連携ツール搭載のためにサーバを導入した。「古文書バーチャルラボ」の基本設計と、これを古文書共同利用・共同研究拠点のツールとして活用する場合の問題点を検討するために、9月14日と1月15日の2回全体会を開催し、そのほか随時に会合を設定した。研究協力者(特任研究員・学術支援専門職員・学術支援職員)により、「日本古文書ユニオンカタログ」および「鎌倉遺文フルテキストデータベース」のデータ修正・追加について試行した。「古文書バーチャルラボ」を構築するために、史料編纂所歴史情報処理システム(SHIPS)上の「鎌倉遺文バーチャルラボラトリ」「鎌倉遺文フルテキストデータベース」「日本古文書ユニオンカタログ」について、昨年度の要件定義にもどづき、改善のためのシステム開発を行った。東京大学・早稲田大学・東北大学・名古屋大学・広島大学に所属する分担研究者を中心にシステムを運用し、8月5日に関係者全員による全体会議を開催したほか、随時打ち合わせを行い、システムを改善すべき点について検討した。「古文書バーチャルラボ」にデータを搭載する対象となる古文書原本の調査を行った。本研究は、1600年以前の古文書を対象として、古文書の所在情報、画像、釈文を共有し、文書名の付与・年代比定等の古文書利用のための基礎作業を共同で行い、文書の形態・様式・機能・伝来等々に関する古文書学上の議論を組織する協調作業環境をネットワーク上のバーチャルオーガニゼーションとして構築することである。「古文書バーチャルラボ」を構成する「鎌倉遺文バーチャルラボラトリ」「鎌倉遺文フルテキストデータベース」「日本古文書ユニオンカタログ」及び「鎌倉遺文VL-FT連携ツール」の各システムについて、2010年度の運用実態に基づいて所要の改善を行った。研究分担者海老澤衷が代表を務める鎌倉遺文研究会による東寺百合文書に関する研究成果を「鎌倉遺文バーチャルラボラトリ」上に登録し、「鎌倉遺文フルテキストデータベース」に反映させる準備を進めた。また、そのほかのデータの追加・修正を研究補助者(特任研究員・学術支援専門職員・学術支援職員)の作業により進めた。関係者全員による全体会議を9月6日に開催し、システム運用上の問題点と研究成果の共通基盤とすべき作業の計画について討議した。また連携研究者山田太造が本研究の現状の一部を第93回人文科学とコンピュータ研究発表会(1月27日、奄美私立奄美博物館)において発表した。本年度は最終年度として研究成果をまとめるため、9月18日に全体会議を持つとともに、公開研究会を開催し、研究成果の一部を発表した。(第1部科研・研究成果の概要近藤成一/第2部古文書研究をめぐる諸問題/『鎌倉遺文』未収録の荘園帳簿について海老澤衷/広島大学所蔵の『鎌倉遺文』未収録文書について本多博之/『鎌倉遺文』未収の天皇家御願寺関連史料ー京都大学文学部所蔵「金剛心院文書」から遠藤基郎/

『鎌倉遺文』の「古田券」を典拠とする文書について柳原敏昭/弘長三年東寺観智院金剛蔵所蔵『仁和寺興隆倹約等条々』について稲葉伸道/古文書写二題ー『宝永三年秋鹿・島根両郡神社書出帳』と『岩国藩中諸家古文書』よりー西田友広/中世の位記について遠藤珠紀/豊臣秀次朱印状の一斉発給について金子拓/第3部鎌倉遺文バーチャルラボラトリの課題について渡邉正男)「古文書バーチャルラボ」運用の成果として、「鎌倉遺文バーチャルラボラトリ」上に蓄積されたデータを、点検を経た上で、「鎌倉遺文フルテキストデータベース」に移行し、公開した。また「日本古文書ユニオンカタログ」により、『鎌倉遺文』のある鎌倉時代の古文書データの存在状況について分析し、古文書研究に関する協調作業環境の課題について考察した。以上の内容を、報告書に印刷し、配布した。(研究の概要/公開研究会の記録/論考4本/『鎌倉遺文』未収鎌倉時代古文書目録)システムの構築とその運用に基づく修正は順調に進んでいる。システム運用のための人的管理体制についての議論も進めている。またシステム利用による古文書研究は関係者各員において進められている。24年度が最終年度であるため、記入しない。システムの改善は本質的にはエンドレスであるが、本研究期間におけるシステム構築と改善の到達点をまとめる作業に進む。システム運用のための人的管理体制について討議を重ねてきた内容をとりまとめる。関係者各員において進められてきた古文書研究の内容をとりまとめ、「古文書学再構築」の方向について討議する。
DNA損傷・損傷応答とミトコンドリア活性変化の相関の解明

X線の生物影響を明らかにする上で細胞小器官へ影響を解明していく必要がある。本研究では特にミトコンドリアに対する放射線影響に着目し、ミトコンドリア活性とミトコンドリア量がX線のダメージによってどのように変化するのか、さらに細胞内部位特異的なX線照射やDNA損傷修復タンパク質の阻害剤を用いることで、DNA損傷とミトコンドリア活性・量変化の関連性を明らかにすることを目的とする。これにより外部ストレスに対する細胞小器官を含めた細胞応答の一端を明らかにできると期待される。生命活動に必須なATP産生の大半を担うミトコンドリアの機能、活性が放射線被ばくによりどのように変化するかを解明することは、放射線生物影響解明を進めるうえで重要な要因である。X線照射時に観察されるミトコンドリア量増加がDNA損傷に由来するのか、あるいはミトコンドリアに損傷が誘発されたことに起因するのかを解明するために、細胞核あるいは細胞質のみへの細胞内部分照射法の確立と、照射後のミトコンドリア量あるいは活性変化を観察する実験系の確立を行った。高エネルギー加速器研究機構フォトンファクトリーBL27BのX線マイクロビーム照射装置を用いて細胞内部分照射を行い、細胞核あるいは細胞質にのみX線照射を行い、JC-1染色とライブセルイメージングを行いミトコンドリア量と活性(ミトコンドリア膜電位)の経時変化を観察した。その結果、照射数日後に細胞核照射を行った場合にミトコンドリア量が増加し、一方細胞質照射を行った場合には減少することが明らかになった。この時、ミトコンドリア膜電位には照射部位特異的な変化は観察されなかった。今回の結果は過去の研究で明らかにされていたX線照射後のミトコンドリア量増加が細胞核への損傷、つまりDNA損傷により誘発されていたことを示唆していると考えられ、細胞小器官への放射線影響研究を実施する場合に、DNA損傷により誘発される現象とその細胞小器官への損傷により誘発される現象を切り分けて評価することが重要であることを示唆すると考えられる。昨年度はヒト正常線維芽細胞に対するX線マイクロビームを用いた細胞内部分照射法と、照射後のミトコンドリア量・活性の評価方法の確立を目指した。X線マイクロビーム照射用プレートに細胞が接着しない問題が生じたが、適切な表面コーティング剤を検討することでこの問題を解決した。また、ミトコンドリア量および活性を評価するための試薬が退色する問題も生じたが、これも染色・観察方法を改善することで解決した。本研究の第一目的である照射部位特異的なミトコンドリアの量および機能変化の経時観察に成功し、照射部位特異的な経時変化を特定し、細胞核照射によりミトコンドリア量が増加する、一方細胞質への照射ではミトコンドリア量が減少することを発見した。照射部位特異的なミトコンドリアへの放射線影響を解明できたことから、研究計画は順調に進捗していると考えられる。細胞核照射(DNA損傷)により生じるミトコンドリア量増加とDNA損傷修復の関係を明らかにするためにDNA損傷修復たんぱく質の阻害剤を用いて損傷修復を阻害し、X線照射後のミトコンドリア量の経時変化を観察する。また、核照射後のミトコンドリア量増加のメカニズムの一つとして、細胞周期中のM期をスキップするmitotic skipによる細胞分離が考えられる。この仮説を確認するためにタイムラプスイメージング法を用いた細胞周期とミトコンドリア量の相関関係の解明を試みたい。一方で細胞質照射によりミトコンドリア量が減少した要因としてはミトコンドリアのオートファジーであるマイトファジーによるミトコンドリアの分解が考えられる。この仮説を証明するために、マイトファジーの検出試薬および阻害剤を用いて、実際にマイトファジーが行われていること、およびオートファジーが照射後のミトコンドリア量減少に関与していることを明らかにしていきたい。

今回の結果は過去の研究で明らかにされていたX線照射後のミトコンドリア量増加が細胞核への損傷、つまりDNA損傷により誘発されていたことを示唆していると考えられ、細胞小器官への放射線影響研究を実施する場合に、DNA損傷により誘発される現象とその細胞小器官への損傷により誘発される現象を切り分けて評価することが重要であることを示唆すると考えられる。昨年度はヒト正常線維芽細胞に対するX線マイクロビームを用いた細胞内部分照射法と、照射後のミトコンドリア量・活性の評価方法の確立を目指した。X線マイクロビーム照射用プレートに細胞が接着しない問題が生じたが、適切な表面コーティング剤を検討することでこの問題を解決した。また、ミトコンドリア量および活性を評価するための試薬が退色する問題も生じたが、これも染色・観察方法を改善することで解決した。本研究の第一目的である照射部位特異的なミトコンドリアの量および機能変化の経時観察に成功し、照射部位特異的な経時変化を特定し、細胞核照射によりミトコンドリア量が増加する、一方細胞質への照射ではミトコンドリア量が減少することを発見した。照射部位特異的なミトコンドリアへの放射線影響を解明できたことから、研究計画は順調に進捗していると考えられる。細胞核照射(DNA損傷)により生じるミトコンドリア量増加とDNA損傷修復の関係を明らかにするためにDNA損傷修復たんぱく質の阻害剤を用いて損傷修復を阻害し、X線照射後のミトコンドリア量の経時変化を観察する。また、核照射後のミトコンドリア量増加のメカニズムの一つとして、細胞周期中のM期をスキップするmitotic skipによる細胞分離が考えられる。この仮説を確認するためにタイムラプスイメージング法を用いた細胞周期とミトコンドリア量の相関関係の解明を試みたい。一方で細胞質照射によりミトコンドリア量が減少した要因としてはミトコンドリアのオートファジーであるマイトファジーによるミトコンドリアの分解が考えられる。この仮説を証明するために、マイトファジーの検出試薬および阻害剤を用いて、実際にマイトファジーが行われていること、およびオートファジーが照射後のミトコンドリア量減少に関与していることを明らかにしていきたい。
殺虫剤抵抗性遺伝子の予想されるアミノ酸配列保存領域を利用したクローニング

コリンエステラーゼ族に保存されているN-末端近傍のペプチド配列に基づく縮重プライマーを設計し,RT-PCRとそれに引き続き3′RACE法により,ツマグロヨコバイ,Nephotettix cincticeps,の殺虫剤感受性系統よりアセチルコリンエステラーゼ(AChE)をコードするcDNA配列を得た。cDNAに基づくAChEの部分的アミノ酸配列はタンパク前駆体のC-末端を含む507アミノ酸残基をコードし,予想される完全長前駆体の約4/5に相当した。この部分的タンパク質配列は,アラインメント窓の上で著しく可変的な領域を除外すると,コロラドハムシと3つの双翅目昆虫(キロショウジョウバエ,Anopheles stephensi,ネッタイシマカ)のものと比較して,それぞれ,80%と65-68%の同一性を示し,また,ハイドロパシー・プロファイルは,N-末端側の著しく親水的な20-30アミノ酸残基が3つの双翅目昆虫が特異的に有する点を除けば,これら5種の間で非常に類似していた。電荷リレー機構の触媒三つ組みと推察される3つのアミノ酸残基(Ser,Glu,His),サブユニット内でジスルフィド結合を形成するCysは,これまで知られている種々の動物由来AChEと比較して,完全に保存されていた。これらの特徴から,増幅したcDNAは確かにツマグロヨコバイのAChEをコードしているといえた。本研究に使用した縮重プライマーセットは,また,配列未知のイエバエのAChE cDNAを増幅する際にも働き,遺伝子プローブを用いてはクローニングが困難な未知の異種昆虫のAChE cDNAの一次増幅産物を得るのに役立つ可能性がある。1.イエバエのジフルベンズロン抵抗性に関わるP450のcDNA解析:昆虫のCYP6族のP450でタンパク配列が保存されているP450還元酵素結合領域およびヘム結合領域より,3つの縮重フォワード・プライマーを設計し,一方,mRNAのpoly(A)部位を認識する12のリバース・プライマー((ACGT)(ACG)T_<10>-anchor)を用意し,それらを用いたPCRにより感受性系統由来cDNA配列を増幅し,6個の部分的cDNA配列を単離した。これらは,CYP6族P450のC-末端近傍に特徴的な保存されたアミノ酸を含んでいたことから,P450をコードする配列である可能性がある。そのうち2つはイエバエで既知のCYP6A1およびCYP6D1のcDNA配列と98%以上一致した。単離した配列がP450配列をコードするというためには,さらに,既知のP450遺伝子スーパーファミリーのヘム結合領域でほぼ完全に保存されているFXXGXRXCXG配列を有することを確認しなければならない。2.ツマグロヨコバイの有機りん剤低感受性アセチルコリンエステラーゼ(AChE)のcDNA解析:昆虫3種および線虫1種のAChEでタンパク配列が高度に保存されている4つの領域から縮重したプライマーを設計し,それらを用いたPCRにより感受性系統由来cDNAを増幅し,73アミノ酸をコードする部分的cDNA配列を単離した。この配列は,すべてのコリンエステラーゼで保存されているFGESAGエステラーゼ部位をコードしていた。そのタンパク配列相同性は,3種の双翅目昆虫AChE(40-42%)に対してよりも,線虫AChE,ヒトBuChE,およびシビレエイAChE(44%,48%,および51%)に対して高かった。核酸ハイブリダイゼーション解析の結果,抵抗性系統AChE遺伝子では,遺伝子増幅もmRNAレベルの亢進も認められず,遺伝子コード領域の構造変化により抵抗性がもたらされていることを示唆した。タンパク質コード領域全長にわたる感受性および抵抗性系統由来配列を現在解析中である。

コリンエステラーゼ族に保存されているN-末端近傍の2ヶ所のアミノ酸配列にもとづいて縮重プライマーを設計し,PCRにより殺虫剤感受性系統のツマグロヨコバイから160bpのcDNA断片を増幅し,さらにRACE法によりその上流および下流領域を増幅した。アセチルコリンエステラーゼ(AChE)をコードする完全長のアミノ酸配列は,シグナルペプチドと推定される29残基と予想される分子量が68.0kDaである成熟タンパク質からなっていた。成熟タンパク質はキイロショウジョウバエとコロラドハムシのものに対して,78と56%のアミノ酸残基の同一性をもっていた。触媒三つ組残基を形成すると推定されている3つの残基(Ser,Glu,His),およびサブユニット内ジスルフィド結合を形成する6つのCysは,配列が既知の脊椎・無脊椎動物の15のAChEと比較すると完全に保存されていた。これらの特徴から,解析したcDNAはツマグロヨコバイのAChEをコードすることを示した。有機りん剤やカ-バメイト剤に対して低感受性を示すAChEをもつ1つの殺虫剤抵抗性系統をもちいてもAChE配列を解析中であり,低感受性をもたらすアミノ酸置換を実験的に明らかにする予定である。今回利用した1組の縮重プライマーセットをもちいて,配列が未知のイエバエのAChEcDNA配列も得ることができたので,同様な研究を進めている。このプライマーセットは,遺伝子プローブをもちいてはクローン化が困難な異なる昆虫種AChEcDNAの一次増幅産物を得るのに役立つ可能性がある。