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甲状腺組織特異的転写調節因子のレドックス制御に関する研究

甲状腺組織特異的転写調節因子Pax-8はサイログロブリン(TG)、甲状腺ぺルオキシダーゼ(TPO)遺伝子のプロモーターに結合する。我々はこれまでにPax-8のDNA結合活性がレドックス制御により調節されることを報告した。本研究では初めにPax-8のレドックス制御に関わるcysteine残基(レドックス感受性Cys)の同定を試みた。ラットPax-8に存在する6つのCysを単独あるいは種々の組み合わせでserineに変異させたPax8-mutantを作成し,そのin vitro翻訳産物のDNA結合能がどのようなレドックス制御を受けるかを検討した。その結果、Cys-45あるいはCys-57の単独変異Pax-8mutantではレドックス制御が観察されたが、両cysteineを同時に変異させたmutantでは、酸化剤diamide存在下でもDNA結合活性が認められ、レドックス制御が消失した。即ち、Pax-8のDNA結合ドメインに存在するN端側の2つのCysがレドックス制御に関わることが明らかになった。次に、甲状腺細胞機能のレドックス制御を抗酸化剤PDTCを用いて検討した。PDTCを甲状腺細胞に添加すると、TG遺伝子発現は変化しなかったが、TPO遺伝子の発現が顕著に低下した。同時にPax-8のDNA結合活性の低下が観察された。細胞内のH_2O_2や2価イオンの変動を検討した結果PDTCの作用は本来の抗酸化作用即ち活性酸素消去作用によるものではなく、銅イオンを細胞内に流入させる,prooxidant作用によることが示唆された。また、PDTC添加により甲状腺細胞の増殖が増加した。こうした結果から、甲状腺細胞の分化マーカーの発現や増殖にレドックス制御が重要な役割を果たしていることが示された。甲状腺組織特異的転写調節因子Pax-8はサイログロブリン(TG)遺伝子の転写調節領域に結合する。我々はこれまでPax-8のDNA結合活性がレドックス(reduction-oxidation, redox)制御により調節されることを報告した。そこで、本研究ではPax-8のレドックス制御に関わるcysteine残基(レドックス感受性Cys)の同定を試みた。ラットPax-8には6つのCysが存在し、N端より45(C1),57(C2),117(C3),147(C4),207(C5),239(C6)番目に位置している。これらのCysの内C1,C2,C3は結合ドメインであるpaired domain(PD)に存在する。そこで、Pax-8のPDのみのDNA結合活性を検討したところ、wild typeのPax-8と同様、酸化剤diamideにより結合が消失し還元剤DTTにより回復した。この結果は、レドックス感受性CysがPD内のC1,C2,C3のいずれかであることを示唆した。次に、これら3つのCysを単独あるいは種々の組み合わせでserineに変異させたPax-8mutantを作成し,そのin vitro翻訳産物のDNA結合能がどのようなレドックス制御を受けるかを検討した。その結果、C1あるいはC2の単独変異Pax-8mutantでは上述のレドックス制御が観察されたが、C1,C2を同時に変異させたmutantでは、diamide存在下でもDNA結合活性が認められ、レドックス制御が消失した。これらのCysはすべてのPaxファミリー蛋白で種を越えて保存されているため、レドックス制御はPaxファミリーに共通した制御機構であることが示唆された。近年、種々の細胞で、H_2O_2等の活性酸素種(ROS)が、細胞の機能維持や増殖に関与する細胞内シグナル伝達分子として重要な役割を果たしていることが報告されている。

甲状腺細胞は甲状腺ホルモン合成の為にH_2O_2を産生する。そこで、甲状腺細胞においてROSが細胞の機能維持や増殖に役割を果たすか否かを検討する目的で、ROSの消去剤として知られる抗酸化剤PDTC(pyrrolidine dithiocarbamate)が甲状腺細胞の分化マーカーと増殖に及ぼす影響を検討した。ラット甲状腺細胞株FRTL-5を40mMのPDTCの存在下で12時間培養後、ノザン法でTG、TPO、Pax-8、TTF-1、GAPDHの各mRNA量を検討し、ゲルシフト法でPax-8、TTF-1、TTF-2のDNA結合活性を解析した。また、^3H-thymidineの取り込みにより細胞増殖を検討した。更に、H_2O_2の産生を定量した。PDTC添加によりTPO、Pax-8mRNA量はそれぞれ24%、41%に減少した。一方、TG、TTF-1mRNA量には変化が無く、GAPDHmRNAは140%に増加した。この結果からPDTCの作用は各遺伝子に特異的であることが示された。このようなmRNA量の変化を反映して、Pax-8のTPOプロモーターDNAへの結合活性は低下したが、TTF-1、TTF-2結合活性は変化しなかった。この結果は、TPO遺伝子の発現調節にPax-8が重要であることを示している。また、PDTCにより^3H-thymidineの取り込みは約3倍に増加した。一方、PDTC添加により、FRTL-5細胞のH_2O_2の産生は45%に減少した。以上の結果より、甲状腺細胞の分化マーカーの発現や増殖にH_2O_2等のROSが関わるレドックス制御が重要な役割を果たしていることが示唆された。
単一ディラック粒子制御素子の開発

有効質量0の特異な2次元電子系として注目されている炭素原子層一層で構成されるグラフェンは,現在の半導体微細加工技術を用いて直接シートの形状を加工することによって,量子ドット等のナノ構造を作製し電子を閉じ込めることができる。しかし,微細加工におけるバンド構造の変調によってディラック電子系としての特徴を失ってしまう。本研究は,新しいグラフェン量子ナノ構造を提案し,ディラック電子系を保持したまま電子を微小構造に閉じ込め,電子輸送を制御する「単一ディラック粒子制御素子」を作製し,磁場中でディラック電子の単一電子輸送を示す結果を得た。本研究では,新しいグラフェン量子ナノ構造と磁場の制御を駆使することによって,ディラック電子系を保持したまま電子を微小構造に閉じ込め,電子輸送を制御する「単一ディラック粒子制御素子」を開発することを目指す。最終年度である本年は,前年度において実施したデバイス構造の改良および作製プロセスの開発をもとに,グラフェンナノ構造素子の電子輸送,さらに基板から独立した架橋型グラフェンナノ構造素子の電子輸送の評価を実施した。基板から独立していないグラフェンナノ構造素子では,試料に対して一様垂直に印加される磁場によってクーロンブロッケイドが生じる量子閉じ込め効果の観測に成功した。この結果は,磁場によってディラック粒子が閉じ込められていると理論的に示唆され,単一ディラック粒子の制御に成功したと考えられる。一方で,荷電不純物等に起因する電子ホールパドルを介した多重ドット的な輸送現象も観測された。これはグラフェンと基板との相互作用および基板表面の平坦さに起因する幾何学的な構造の揺らぎが原因であると考えられる。実際,原子レベルでより平坦な六方晶窒化ホウ素を基板に用いることによりグラフェンの移動度が上昇し,またグラフェンを基板から浮かした架橋構造では基板からの散乱が完全に抑制され,理論的な限界値まで品質が上昇することが報告されている。そこで架橋されたグラフェンナノ構造素子を作製し,極低温での電子輸送測定および電流アニールを試みた。電流アニールを数回行うことによって,素子のゲート電圧依存性は理想的なグラフェンの特性に近づき,さらに量子揺らぎを伴う伝導現象が観測された。しかし電流アニールによる素子の最適化を図ることは,各回ごとの電流アニールの特性変化にばらつきがあるため難しく,今後デバイス構造とプロセスを検討する必要がある。グラフェン2次元電子系を直接微細加工することによってナノ構造を作製し,単電子トランジスタ等,量子デバイスの動作実証を行う研究は,世界的に活発に進められており,既に基本的な単一電子輸送現象の測定は,我々も含め極低温環境で実現されている。従来のトップダウンプロセスによる微細加工を行うことによって, 2次元的に広がったシート構造の特徴を大いに活かすことができるという反面,作製できる微小構造のサイズは最先端の加工技術をもってしてもナノメートルオーダーが限界となり,これがナノデバイスの動作を律速していることが近年わかってきた。加工されたグラフェンの境界の端は原子レベルでは平坦ではなく,数十個のカーボン原子のスケールで端の状態はゆらいでいることになる。この構造的な揺らぎがグラフェンの線形なバンド構造を変調,さらにはトンネルバリアのポテンシャルの揺らぎと散乱を生じさせるため,ディラック電子系としての特徴を失ってしまうことが実験的に明らかになってきている。そこで本研究では,新しいグラフェン量子ナノ構造と磁場の制御を駆使することによって,ディラック電子系を保持したまま電子を微小構造に閉じ込め,電子輸送を制御する「単一ディラック粒子制御素子」を開発することを目指す。研究初年度である本年は,試料構造を作製し,そのナノ構造のサイズ,電極間隔,トンネルバリア層の形成等の最適化を行った。特にトンネルバリア層の形成に新しいプロセス導入した。これは原子層堆積装置(Atomic Layer Deposition: ALD)を用いてアルミナ薄膜を蒸着することによって作製を行い, ALD成膜条件の確立と膜厚ートンネル抵抗の相関を調べ,低温での電子輸送測定から,トンネルバリア層の膜厚制御によるトンネル抵抗の変化を確認することに成功した。当初の研究計画通り,本年度は現在のデバイスにトンネルバリア層を導入する新しいプロセスを開発し,低温での電子輸送特性から,トンネルバリアとしての機能発現を確認することができた。また一方で,グラフェンのキャリア移動度等の特性を劇的に上昇させることができる架橋構造素子の作製も成功しおり,おおむね順調に研究は進展している。しかし,これらを融合したトンネルバリア層をもった架橋構造素子を作製するには至っていない。それは架橋構造を作製するために酸化膜基板をエッチングする際にトンネルバリア層が破壊されてしまうことが原因である。今後,トンネルバリア層の材料の選択や,架橋構造を作るプロセスを変更するなどして,最適化を行う必要がある。新構造素子による磁場誘起量子閉じ込め現象および単一電子輸送の観測,またそれをフィードバックしたデバイス構造の最適化を行う。また,この新しいトランジスタ構造は接合する金属材料を変更することが容易である。
ハプスブルク帝国における教育と民族

平成19年度には、拙稿「多民族帝国における多重言語能力の育成-モラヴィアにおける民族言語の相互習得をめぐる論争より-」が掲載された論文集、「帝国と学校」が昭和堂より発行された。本論文集はヨーロッパから日本・アジアの帝国を網羅した優れた論文集である。この仕事に参加したことによって、日本・ヨーロッパ諸国の植民地政策とハプスブルク帝国の教育政策の差異が改めて浮き彫りにされ、大いに刺激を受けた。また扱う地域は違えども、総じて少数派、被支配側の人々の活動にも焦点を当て、その内発的な運動を重視する点において、皆一致していた点は大変興味深く、今後の研究の方向性を考える上で、大いに学ぶところがあった。また、4月にはハプスブルク史研究会で報告「モラヴィアにおけるチェコ系知識人層の形成とその活動」をおこなった。教育における言語・民族問題を考える上で、教育政策を動かすアクターとして、知識人層の分析は欠かすことができない課題である。本報告では先にあげたように、モラヴィアでは少数派にあたるチェコ系住民の知識人の活動に焦点を当てることによって、民族問題への認識を深めることを意図したものである。ここでは多くの青少年が、チェコ民族的なギムナジウム教員の影響を受けて、民族意識をはぐくみ、ウィーンではなく、チェコ文化の中心地プラハの大学に進学するようになったことを示した。この人の流れの変化が、モラヴィアにおける知識人層のメンタリティを変え、より民族主義的な活動が展開される要因となったのである。この報告により、今後は中等教育、エリート教育の分野にも視野を広げて研究を行う必要があることを再認識した。本年度は、課程博士論文『多言語地域におけるナショナリズムと言語・民族問題-ブルノ市の初等教育問題を通じて-』の執筆にほぼ専念した。課程博士論文は4章構成であり。第1章では1870年代のモラヴィアにおける初等教育政策について検討した。ここでは従来の「ゲルマン化」説を否定し、モラヴィアの教育政策の寛容性を示した。次いで第2章では、ブルノ市におけるチェコ系結社「ブルノ学校協会」による「少数民族学校」建設運動について検討し、その支持基盤、活動について明らかにした。本章の成果は、「ブルノ学校協会(Brnenska matice skolska/(Matice skolska v Brne)」による「少数民族学校」建設運動(1877-1889)」として、『東欧史研究』2006年掲載予定である。第3章では19世紀末から20世紀初頭における民族対立の先鋭化現象を分析した。モラヴィアのチェコ系住民の学生がプラハへ進学し始めたことは、急進的なナショナリズムの浸透につながった。これに対抗してブルノ市のドイツ系住民の民族的結集が進行した結果、民族対立が1880年代とは異なり世界観闘争の様相を呈したことを示した。第4章では言語能力に基づく入学制限を課した「ペレク法」について扱った。同法の施行過程で作成された史料を検討した結果、「混交言語」や、ドイツ人でもチェコ人でもない「ブルノ人」の存在が示された。この「ブルノ人」とは、民族よりも地域を重視し、ドイツ語とチェコ語を使い分ける人々であった。このような集団の存在は、「国民史」の枠組みでは捉えきれない。本研究は、多言語地域の民族問題を検討していく上で、民族の論理とは距離を置く人々が存在し、ドイツ・チェコの二項対立に還元されえない多様な実態が存在していたことを示した。従来の「国民史」を脱却し、新たな視点から多言語地域の民族問題を検討することは、現在の多文化共存の問題を考察する上でも必要であろう。平成17年度に名古屋大学文学研究科へ提出した課程博士論文『多言語地域におけるナショナリズムと言語・民族問題-ブルノ市の初等教育問題を通じて-』の審査が終了した。同論文は十分な内容を持つものとして評価され、平成18年度に、正式に博士号を授与された。平成17年度より特別研究員として研究に専念してきたことの成果が結実したといえる。また平成18年度には、拙稿「ブルノ学校協会(Matice skolska v Brne)による「少数民族学校」建設運動(1877-1889)」が掲載された『東欧史研究』28(2006)が出版された。同論文はブルノ市における「少数民族学校問題」について、「ブルノ学校協会」という結社の活動に焦点を当てて論じたものである。従来ハプスブルク帝国史の「少数民族学校問題」の研究において、結社の役割を柱としたものは少なく、この点において従来の議論に一石を投じるものとなりうると思われる。加えて京極俊明「多民族帝国における多重言語能力の育成-モラヴィアにおける民族言語の相互習得をめぐる論争より-」、駒込武士、橋本伸也編『帝国と学校』、昭和堂、2007年〔2008年4月出版予定〕では、中等教育における言語問題のなかでも、言語の相互習得の制度化と多重言語能力の育成という、今日的な課題に取り組んだ。モラヴィアでは、1895年にドイツ系とチェコ系の生徒に言語の相互習得を義務付けた画期的な法案であるモラヴィア実科学校法が成立した。同法は帝国における民族問題解決のひとつのモデルとして高く評価されてきた。しかしながら本論考は、ドイツ系住民がチェコ語習得を支持した理由は、和解を求めたからではなく、チェコ語を学ぶことによってドイツ系住民の競争力を強化する点にあったこと、すなわちチェコ系住民との民族対立を優位に進めることにあったことを証明した。

今日でも言語の相互習得は和解への道と認識されることが多い。しかし、時に異言語習得は民族対立の中で優位に立つための手段として認識される場合もありうることには留意すべきであろう。平成19年度には、拙稿「多民族帝国における多重言語能力の育成-モラヴィアにおける民族言語の相互習得をめぐる論争より-」が掲載された論文集、「帝国と学校」が昭和堂より発行された。本論文集はヨーロッパから日本・アジアの帝国を網羅した優れた論文集である。この仕事に参加したことによって、日本・ヨーロッパ諸国の植民地政策とハプスブルク帝国の教育政策の差異が改めて浮き彫りにされ、大いに刺激を受けた。また扱う地域は違えども、総じて少数派、被支配側の人々の活動にも焦点を当て、その内発的な運動を重視する点において、皆一致していた点は大変興味深く、今後の研究の方向性を考える上で、大いに学ぶところがあった。また、4月にはハプスブルク史研究会で報告「モラヴィアにおけるチェコ系知識人層の形成とその活動」をおこなった。教育における言語・民族問題を考える上で、教育政策を動かすアクターとして、知識人層の分析は欠かすことができない課題である。本報告では先にあげたように、モラヴィアでは少数派にあたるチェコ系住民の知識人の活動に焦点を当てることによって、民族問題への認識を深めることを意図したものである。ここでは多くの青少年が、チェコ民族的なギムナジウム教員の影響を受けて、民族意識をはぐくみ、ウィーンではなく、チェコ文化の中心地プラハの大学に進学するようになったことを示した。この人の流れの変化が、モラヴィアにおける知識人層のメンタリティを変え、より民族主義的な活動が展開される要因となったのである。この報告により、今後は中等教育、エリート教育の分野にも視野を広げて研究を行う必要があることを再認識した。
小胞体の蛋白質分解系遺伝子の同定と機能解析

HRD1の発現抑制は,APPとAβの増加をもたらすとともに,小胞体ストレスと神経細胞死を誘発することを示めし,AD患者の大脳皮質において,HRD1タンパク質が低下していることを明らかにした.さらに,APPの分解に関与する新規エビキチンリガーゼも新たに見出した.また,小胞体ストレス応答転写因子ATF6とXBP1がAPPの分解を促進し,Aβの産生を減少させることを明らかにした.さらに,HRD1やSEL1, Kf-1を含むERAD分子は,脳神経細胞に発現していることを示した.HRD1の発現抑制は,APPとAβの増加をもたらすとともに,小胞体ストレスと神経細胞死を誘発することを示めし,AD患者の大脳皮質において,HRD1タンパク質が低下していることを明らかにした.さらに,APPの分解に関与する新規エビキチンリガーゼも新たに見出した.また,小胞体ストレス応答転写因子ATF6とXBP1がAPPの分解を促進し,Aβの産生を減少させることを明らかにした.さらに,HRD1やSEL1, Kf-1を含むERAD分子は,脳神経細胞に発現していることを示した.1.小胞体関連分解(ER-associated degradation;ERAD)は,小胞体の変性蛋白質を小胞体から細胞質に排出し,ユビキチンープロテアソーム系により分解する小胞体ストレスに対する防御機構である.ERADに関与するユビキチンリガーゼHRD1は,アルツハイマー病の原因蛋白質β-amyloid(Aβ)の前駆体蛋白質(amyloid precursor protein;APP)をユビキチン化し,分解促進することで,Aβの産生量を低下させる.本研究では,HRD1を介したERAD系の抑制は,APPの蓄積とそれに伴うAβの産生増加をもたらすとともに,小胞体ストレスと神経細胞死を誘発することが示めされた.このことから, ERAD系の破綻は新たなアルツハイマー病の発症原因となりうる可能性が示唆された.これと平行して現在,新規に発見したユビキチンリガーゼの発現抑制を行い, HRD1と同様の解析を進め,アルツハイマー病に関与する可能性がある遺伝子候補を探索している.2.小胞体のタンパク質の分解に関与するユビキチンリガーゼHRD1は中脳黒質,海馬・歯状回,大脳皮質,線条体,淡蒼球,小脳プルキンエ細胞など,広範囲に脳神経細胞に発現しており,グリア細胞には発現していなかった.また,HRD1の安定化や基質認識に関与するSEL1もHRD1同様に分布することが分かった.さらに,新規のユビキチンリガーゼKf-1も神経細胞に発現することを見出している.これらの結果から,HRD1やSEL1,Kf・1を含むERAD分子は脳神経細胞のタンパク質分解機構に関与していると推測され,神経変性疾患などの疾患との関連性が期待される.3.小胞体ストレスによるHRD1とSEL1の誘導機構について明らかにした.それによって,HRD1やSEL1の誘導を介したERAD促進薬が開発できれば,アルツハイマー病治療薬の候補となりうる可能性がある.1.小胞体関連分解(ER-associated degradation : ERAD)は,小胞体の変性タンパク質を小胞体から細胞質に排出し,ユビキチン-プロテアソーム系により分解する小胞体ストレスに対する防御機構である.ERADに関与するユビキチンリガーゼHRD1は,アルツハイマー病(AD)の原因タンパク質β-amyloid (Aβ)の前駆体タンパク質(amyloid precursor protein : APP)をユビキチン化し,分解促進することで,Aβの産生量を低下させる.今回私たちは,小胞体ストレス応答転写因子ATF6とXBP1がAPPの分解を促進し,Aβの産生を減少させることを見出した.また,このAPPの分解がERADを介したタンパク質分解であることを示し,変性したAPPが選択的に分解されることを明らかにした.これらの結果より,ATF6やXBP1を介したERAD誘導薬が,ADの治療薬となりうる可能性が示された.2. AD患者脳におけるHRD1の発現量について健常者と比較したところ,AD患者の大脳皮質において,HRD1タンパク質量の有意な低下が認められた.一方,AD患者において,GRP78 (Bip)およびCHOP mRNAの有意な増加が認められ,HRD1を含む他の小胞体ストレス応答遺伝子のmRNAも増加傾向にあったことから,AD患者脳が小胞体ストレス状態であることが判明した.また,HRD1タンパク質の減少は,mRNAの低下によるものではないことが明らかとなった,これらの結果より,ADの発症にHRD1タンパク質の減少と小胞体ストレスが関与する可能性が示された.3. APPの分解に関与するHRD1以外の新規ユビキチンリガーゼを見出し,APPと結合することを明らかにした.このことより,HRD1以外にもAPPの分解に関与する分子が存在し,ADとの関連性を明らかにする必要性を新たに示した.
ミトコンドリアと核DNAに基づくメダカ亜目魚類の系統とその上位分類に関する研究

メダカ亜目魚類14種からDNAを抽出し、PCR法によりミトコンドリアにコードされるチトクロームbおよび12SリボソームRNA遺伝子を増幅、単離し、塩基配列を決定した。それらの塩基配列をもとにメダカ亜目に属する魚類の系統関係を推定した。その結果、ゼノポエシルス属の魚類は、スラベシ島のメダカ属魚類を含む単系統群を形成することが明らかとなった。またゼノポエシルス属の1種(X.saracinorum)の核型を分析した結果、大型の両腕型染色体を持つことが分かった。これは核型からみても、X.saracinorumがスラベシ島のメダカ属魚類に近縁であることを示している。これらの結果は、ゼノポエシルス属の魚類がスラベシ島のメダカ属魚類とともに単系統群を形成するのはミトコンドリアの移入交雑によるのではないことを示唆している。つまり別属とされるほどの形態的な変化はニッチの変化による形態進化の加速によるものではないかと推定されるわけである。これらのことをさらに明らかにするためには、核にコードされている遺伝子配列に基づく系統解析をおこなう必要がある。現在、光回復酵素遺伝子の一部を、材料とする総ての魚種からPCR法により単離する事ができた。一部分については塩基配列も決定した。その結果エクソン部分にはほとんど変異がないが、イントロン部分には挿入や欠失あるいは塩基置換などの多数の変化があることが明らかとなった。また日本メダカの種内にも挿入/欠失型の変異があることが分かった。これを用いて、光回復酵素遺伝子の連鎖解析をおこない、連鎖する他の遺伝子座も明らかとなった。今後は単離したフラグメントの全塩基配列を決定し、それに基づく分子系統学的解析をさらに詳細におこなう予定である。
法則の概念についての分析形而上学的研究

本研究の主な成果は、1.D・ルイスが提示したラムジー的謙遜性をめぐる議論の哲学的含意を明らかにしたこと2.法則の様相的身分を解明するための課題をはっきりさせたことの二点である。D・ルイスは、組み合わせ原理と通性原理(それぞれ、法則の様相的身分が偶然的とする立場にとって重要な形而上学的原理である)を仮定したとき、「われわれは何が世界の基礎的性質であるかを本当は知りえない」ということが帰結してしまうことを指摘した。ここで言われている帰結がラムジー的謙遜性である(途中でラムジー化という操作が行われるため、とくにそのように呼ばれる)。ラムジー的謙遜性をめぐる議論はこれまで一種の懐疑論的議論として理解されてきたが、本研究ではそれを形而上学的原理の正当化をめぐる議論として捉えなおすことに成功した。また本研究ではその成果を踏まえて、法則の様相的身分を解明するには様相認識論の検討が必要であることを明らかにしている。とくに法則の様相的身分が偶然的であると主張するためには、影響力の大きいS・クリプキの議論に反対する形で様相認識論を展開する必要があることを確認した。本研究では、法則の概念の解明という課題に、近年注目を集めつつあるメタ形而上学の研究動向と結びつけながら着手することとなったが、このことからは形而上学の方法論検討への寄与という副次的成果を得ることができた。なお以上の成果を公表するための論文を執筆中であり、推敲のうえ平成24年度中には学術雑誌に投稿する予定である。また研究代表者は分析形而上学の入門書の分担執筆者として「様相」と「因果性」についての解説を執筆中であり、そこには本研究を通して得られた知見が反映されることになる。
小胞体膜ドメイン形成機構のライブイメージング解析

出芽酵母S.cerevisiaeのCOPIIコートタンパク質は小胞体膜上に安定な輸送小胞の出芽領域(ERES)を形成することを明らかにした。このERESは、主に小胞体膜シート、及びチューブの辺縁の曲率の高い膜領域に局在した。小胞体膜の曲率維持に働くタンパク質群の欠損株では、ERESの分布が変化し、残存した小胞体シートの辺縁に集積することから膜の曲率がERES局在に重要なことが判明した。小胞体は、分裂と融合を繰り返す動的なオルガネラである。小胞体は、連続した膜構造を持つにもかかわらずシート状とチューブ状の形態的に異なる構造を持つとともに、独立した機能を有するいくつかのサブコンパートメントを含んでいる。サブコンパートメントには、種々のオルガネラや細胞膜を構成するタンパク質群および分泌タンパク質群が合成される場である粗面小胞体、脂質の供給や毒物の代謝の場である滑面小胞体に加えて、近年明らかになってきた輸送小胞の出芽領域と考えられる領域や、小胞体で合成された変異タンパク質を留めておく領域などがある。そこで本研究では、形態的な違いにより分布が異なるタンパク質群と機能的に異なるタンパク質群をそれぞれ蛍光タンパク質で可視化し、多色同時ライブイメージングによってそれらタンパク質の局在を明らかにし、機能欠損株での解析を組み合わせることで、形態の違い(シートとチューブ)が機能領域(輸送小胞の出芽領域)の形成へどのように関与しているかを明らかにしていく。COPII小胞を形成するSec24p、Sec13p、Sec31pおよびSec16pは、細胞内で共局在してDotを形成していた。Dotの経時変化を観察した結果、細胞表面の同じ領域にとどまって局在し、蛍光強度が増減するDotと、同じ領域にはとどまらず、移動して、消失するものや他のDotと融合するものが観察された。次に小胞体形態(シート状とチューブ状)に依存して局在するタンパク質群と局在の比較を行った。COPIIのDotは、Sec12pなどの小胞体シートに局在するタンパク質群の辺縁に局在していることがわかった。さらにチューブ状の小胞体を形成するReticulonタンパク質と局在比較した結果、シートの縁をReticulonタンパク質が囲んでおり、そのさらに周囲にCOPIIのDotが局在することが明らかになった。本研究では、形態的な違いにより分布が異なるタンパク質群と機能的に異なるタンパク質群をそれぞれ蛍光タンパク質で可視化し、多色同時ライブイメージングによってそれらタンパク質の局在を明らかにし、機能欠損株での解析を組み合わせることで、形態の違い(シートとチューブ)が機能領域(輸送小胞の出芽領域)の形成へどのように関与しているかを明らかにしていく。出芽酵母のCOPIIコートタンパク質Sec24p、Sec13p、Sec31pおよびSec16pは、輸送小胞の出芽領域ERESに共局在し、融合拡散を繰り返していることを明らかにした。また、ERESには、Sar1GTPaseも集積した。次に小胞体形態(シート状とチューブ状)に依存して局在するタンパク質群とERESの局在を比較した。ERESは、主にシート状小胞体に局在するSec12とはあまり共局在が見られなかったが、チューブ状小胞体やシート状小胞体の縁に局在し、膜の曲率を維持するReticulonタンパク質と共局在を示した。小胞体膜の曲率を維持するタンパク質を多重で欠損する株では、シート状小胞体は肥大化し、ERESが一部残った小胞体の高い曲率領域に集積したことから、ERESの局在に小胞体形態(膜曲率)が重要であることを見出した。さらに、詳細に小胞体形態を解析した結果、ERESは主に小胞体の馬鞍形領域に局在することも明らかとなった。小胞体は、分裂と融合を繰り返す動的なオルガネラであり、連続した膜構造を持つにもかかわらず形態的にはシート状とチューブ状の異なる構造を持っている。それとともに、小胞体は、独立した機能を有するいくつかのサブコンパートメントを含んでいる。種々のオルガネラや細胞膜を構成するタンパク質群および分泌タンパク質群が合成される場である粗面小胞体、脂質の供給や毒物の代謝の場である滑面小胞体に加えて、近年明らかになってきた輸送小胞の出芽領域と考えられる領域や、小胞体で合成された変異タンパク質を留めておく領域などがある。

本研究では、形態的な違いにより分布が異なるタンパク質群と機能的に異なるタンパク質群をそれぞれ蛍光タンパク質で可視化し、多色同時ライブイメージングによってそれらタンパク質の局在を明らかにし、機能欠損株での解析を組み合わせることで、形態の違い(シートとチューブ)が機能領域(輸送小胞の出芽領域)の形成へどのように関与しているかを明らかすることを目的に研究を遂行した。出芽酵母S.cerevisiaeのCOPIIコートタンパク質が小胞体膜上に安定な輸送小胞の出芽領域(ERES)を形成することを明らかにした。このERESは、主に小胞体膜シート、及びチューブの辺縁の曲率の高い膜領域に局在した。小胞体膜の曲率維持に働くタンパク質群の欠損株では、ERESの分布が変化し、残存した小胞体シートの辺縁に集積することから膜の曲率がERES局在に重要なことが判明した。この結果は、J. Cell Sci.誌に発表した。現在までの解析により、当初の目的である小胞体形態(小胞体膜の曲率)が機能領域(ERES)の分布に重要であることを明らかにでき、論文として発表出来た(J. C. S. in press)。24年度が最終年度であるため、記入しない。来年度は、以下を解析していくことにより、小胞体膜形態と機能の関係性についての研究を進展させる。1)ERESの新規形成時や集積拡散への小胞体膜の曲率の影響2)小胞体膜の曲率によるSar1ダイナミクスへの影響の解析24年度が最終年度であるため、記入しない。
全身性エリテマトーデス特化型マイクロアレイを用いた予後因子同定研究

全身性エリテマトーデス(SLE)は多彩な症状を呈する代表的自己免疫疾患である。近年では、多様な免疫抑制剤の開発により、治療選択の幅は広がりつつある。発症要因については遺伝要因と環境要因の両者が関与するとされるが未だ不明であり、予後についても発症時の年齢や自己抗体の発現パターン、腎生検組織像などから予測するが、より積極的な治療が必要かどうかを治療開始前に判断することは困難である。不十分な治療であれば、臓器障害をきたす恐れがある一方、過剰な免疫抑制療法は合併症の増加をきたす。(たとえば、近年のSLEの死因のトップは感染症である。)こうしたなか、低侵襲の検査で新たな診断根拠が得られれば、必要十分な治療の選択が可能となる。本研究では過去に申請者が同定したSLE患者で発現上昇をきたす遺伝子群をもとに作成したSLE特化型DNAチップセットを用い、治療前後におけるSLIE患者末梢血における発現遺伝子量を測定し、治療内容・病態を踏まえ、予後因子を同定することを目的としている。さらに、SLEに関する予後規定因子は他の難治性自己免疫疾患の予後にも関連する可能性があり、類縁疾患に対しても応用可能と考える。平成23年度においては、免疫内科を擁する近畿圏の5施設の協力のもと、一部のSLE患者について治療後末梢血の採取・RNAの抽出を行い、また、性別・年齢を合致させた健常人ボランティア末梢血からのRNA抽出を行った。採取したRNAについて、順次遺伝子の発現状態を測定しており、結果が出そろった段階で・多変量解析を行う。全身性エリテマトーテス(SLE)は多彩な症状を呈する代表的自己免疫疾患である。本研究では過去に申請者が同定したSLE患者で発現上昇をきたす遺伝子群をもとに作成したSLE特化型DNAチップセットを用い、治療前後におけるSLE患者末梢血における発現遺伝子量を測定し、治療内容・病態を踏まえ、予後因子を同定することを目的としている。平成22年度においては、免疫内科を擁する近畿圏の5施設の協力のもと、未治療のSLE患者のエントリーおよび治療前末梢血の採取・RNAの抽出を行った。現在のエントリー患者数は20人を超えており、同時に性別・年齢を合致させた健常人ボランティアのエントリーも行っている。まだ予備実験の段階であるが、未治療SLE患者では、末梢血中のインターフェロン関連遺伝子の発現上昇がみられ、過去の報告とも合致した結果が得られつつある。来年度中に測定を終え、多変量解析を行う予定である。
逆ディールス・アルダー反応を応用した共役拡張分子の物性制御

ペンゾポルフィリンやフタロシアニンの様に平面性の高い共役拡張分子は,有機分子半導体としてエレクトロニクスへの応用が期待されている興味深い分子である。従来の半導体デバイスの作製は,真空蒸着の方法が主流であったが,有機分子半導体の特徴として,塗布によるデバイス作製が可能である点が有利である。本研究では,ビシクロ環が縮環したピロールを用いてポルフィリンやフタロシアニンを可溶化し,塗布法により有機薄膜を作製し,加熱してエチレンを除き半導体に変化させてそのトランジスター特性を検討した。また,ベンゾポルフィリンやフタロシアニンを真空蒸着の方法により薄膜トランジスターを作製しその特性を比較した結果,塗布法により作製したトランジスターの方が,移動度,オン・オフ比共に優れていた。また,このトランジスター特性に及ぼす不純物,酸素,水の影響を検討し再現よく優れた特性がでる薄膜トランジスターの作製に成功した。さらに,ピロールを含まないチオフェンやポリアセン系にもこの逆Diels-Alderの方法を基にした薄膜トランジスターの開発に成功した。また,熱以外の刺激による塗布法の薄膜トランジスター作製として,アルミナ触媒や光反応による物性制御にも成功した。これらの成果は,インクジェットやリソグラフィーの技術と組み合わせることにより,微細パタン作製への応用が可能である。ベンゾポルフイリンやフタロシアニンのように平面性が高い共役拡張分子は,有機半導体としてエレクトロニクス分野への応用に興味がもたれている。しかし,これの分子は,溶解性が低くエレクトロニクスへの応用に可能な高純度のサンプルを合成することは困難である。この問題を解決する方法として,ビシクロ環が縮環したポルフィリンを用いことにより,前駆体が可溶化され,この段階で精製し純度の高いサンプルを得て,続いて加熱することにより高純度のベンゾポルフィリンの合成に成功した。また,逆Diels-Alder反応で脱離する部位に水酸基を導入することに成功し、水溶性の色素を加熱により顔料へ変換することにも成功した。このように,染料の顔料への変換の新手法の開発に成功した。この手法をフタロシアニンの合成にも応用して,予備的な実験であるが可溶化された前駆体の合成にも成功した。この方法により,高純度の共役拡張分子の合成が可能になり,エレクトロニクスへの応用として,電界効果トランジスタへの応用を検討した結果,塗布法により電界効果トランジスタを作成できた。
新築・既存・被災ＲＣ造建物の耐震性能評価法の統合と高精度化

本研究は、鉄筋コンクリート(RC)造の脆性破壊部材を含む架構の耐震性能の評価法を開発し、現在は個別の性能評価法が適用されている新築・既存・被災建物に統一的に適用可能な耐震性能評価法を開発することを目的とした。建物の性能として、構造部材の損傷量に基づく修復性と残存耐震性能に基づく終局安全性を対象とし(1)脆性破壊後の部材の耐力低下挙動の解明とモデル化、(2)耐力低下部材を含む架構の挙動解析、(3)部材の損傷量と架構の残存耐震性能の評価、(4)架構の安全限界状態の評価法の提案、及び、(5)架構の修復限界状態の評価法の提案を行った。(1)耐力低下する部材の耐力低下挙動の解明、および、(2)耐力低下部材を含む架構の挙動解析平成23年度に鉄筋コンクリート造架構の加力実験を行った。その結果に基づき、部材の軸耐力の低下を模擬できる理論モデルを開発した。また、軸耐力の低下を解析するための解析アルゴリズムを開発した。これらを用いて骨組の静的増分解析を行った結果、実験結果の荷重-変形関係と良好な対応を示し、建物が軸崩壊に至る挙動を静的解析で追跡することが可能となった。(3)部材の損傷量と残存耐震性能の評価部材の損傷量モデルの高精度化を行い、軸力比やせん断スパン比をパラメータとして精度良く損傷量を解析することが可能になった。また、損傷量と残存耐震性能の関係を、過去に行った高強度コンクリートを用いた柱実験結果に基づいて検討を行った。その結果、柱に生じる残留ひび割れ幅と「部材の」残存耐震性能は、高強度コンクリートを用いた場合でも良好に対応することが分かった。また、これまでは特定の崩壊形の建物を前提に「架構の」残存耐震性能を評価する手法が開発され、その他の崩壊形の建物にも準用する形で利用されてきたが、さまざまな崩壊形の建物に適用可能な残存耐震性能評価法を開発した。(4)部材の損傷量と残存性能に基づく架構の修復限界及び安全限界の評価法の提案これまで、架構の修復限界は部材損傷に基づいた残存耐震性能から評価されており、修復費用などの経済的な要因が考慮されていなかったが、本研究では架構の修復限界を、構造部材の損傷量だけでなく非構造部材に生じる損傷や建物のライフサイクルコストなどを考慮して評価する手法の提案を行った。安全限界は等価線形化法や(1)(2)で提案した手法を用いて建物が崩壊する変形を求めることが可能となったため、個々の建物については建物が崩壊に至らない限界、すなわち安全限界を評価することが可能となっている(1)脆性破壊後の部材の耐力低下挙動の解明とモデル化:架構の安全限界状態を精度よく評価するために、RC造架構の静的載荷実験を行い、部材の脆性破壊後のせん断及び軸耐力低下挙動を解析するための、耐力低下型復元力特性モデルと軸縮み変形を考慮できるモデルを開発した。(2)耐力低下部材を含む架構の挙動解析: (1)で開発した部材モデルを組み込んだ骨組のPush-over解析を行うプログラムを開発した。部分的に耐力低下が生じる架構での変位分布や地震力分布の変化に対応するため、Modal Adaptive Pushover Analysis法など固有値解析に基づく変位増分解析の適用性を検討し、変位増分法に基づく骨組の静的解析プログラムを開発した。これを用いて、脆性部材破壊後の応力再配分メカニズムや、一部の部材の脆性破壊後の、架構全体としての倒壊限界の評価法を提案した。(3)部材の損傷量と残存耐震性能の評価:前田らが提案しているRC柱・梁部材の残留ひび割れ幅・長さの評価モデルを拡張し、ひび割れ幅ごとの総ひび割れ長さ、圧壊面積などの損傷量評価モデルを開発した。また、最大残留ひび割れ幅に基づく損傷度から評価している柱・梁部材の残存耐震性能について、損傷量や破壊モード・変易性能に基づき精度よく評価する方法を構築した。(4)部材の損傷量と残存性能に基づく架構の修復限界及び安全限界の評価法の提案: (3)で開発した部材の損傷量と残存性能の評価モデルから、架構全体の修復限界及び安全限界状態を定める方法を提案した。これを架構のPush-over解析結果に基づく等価1質点系の荷重変形関係に適用することで、現行の構造設計の限界耐力計算法に基づいて、限界地震動の大きさ、すなわち、耐震性能を評価することが可能となるようにした。以上より、変形性能や破壊モードの異なる部材から構成されるRC造純ラーメン架構の修復性能および終局安全性能の評価法を提案した。(1)耐力低下する部材の耐力低下挙動の解明、および、(2)耐力低下部材を含む架構の挙動

解析:平成23、24年度に鉄筋コンクリート造架構の加力実験を行った。その結果に基づき、部材の軸耐力の低下を模擬できる理論モデルを開発した。また、軸耐力の低下を解析するための解析アルゴリズムを開発した。これらを用いて骨組の静的増分解析を行った結果、実験結果の荷重ー変形関係と良好な対応を示し、建物が軸崩壊に至る挙動を静的解析で追跡することが可能となった。(3)部材の損傷量と残存耐震性能の評価:部材の損傷量モデルの高精度化を行い、軸力比やせん断スパン比をパラメータとして精度良く損傷量を解析することが可能になった。また、損傷量と残存耐震性能の関係を、過去に行った高強度コンクリートを用いた柱実験結果に基づいて検討を行った。その結果、柱に生じる残留ひび割れ幅と「部材の」残存耐震性能は、高強度コンクリートを用いた場合でも良好に対応することが分かった。また、これまでは特定の崩壊形の建物を前提に「架構の」残存耐震性能を評価する手法が開発され、その他の崩壊形の建物にも準用する形で利用されてきたが、さまざまな崩壊形の建物に適用可能な残存耐震性能評価法を開発した。(4)部材の損傷量と残存性能に基づく架構の修復限界及び安全限界の評価法の提案:これまで、架構の修復限界は部材損傷に基づいた残存耐震性能から評価されており、修復費用などの経済的な要因が考慮されていなかったが、本研究では架構の修復限界を、構造部材の損傷量だけでなく非構造部材に生じる損傷や建物のライフサイクルコストなどを考慮して評価する手法の提案を行った。安全限界は等価線形化法や(1)(2)で提案した手法を用いて建物が崩壊する変形を求めることが可能となったため、個々の建物については建物が崩壊に至らない限界、すなわち安全限界を評価することが可能となっている。耐力低下する部材および架構の挙動解析については、静的解析プログラムを作成し実験結果の解析ができる状態になった。部材の損傷量について既往の評価モデルを改良し、また、残存耐震性能評価法を開発し、さまざまな崩壊形に適用できる可能性を示した。架構の修復・安全限界の評価法についても、上記の成果をもとに検討を行っており、全体として順調に研究が進展している。25年度が最終年度であるため、記入しない。現在までのところ、研究を遂行する上での大きな問題点はなく、これまでの研究計画通り推進していくことで問題はないと考えている。架構の実験については、昨年度に1層2スパン架構実験を実施し、作成した分力計により、柱・梁部材の軸力およびせん断力をおおむね精度良く測定できることが確認できた。したがって、今年度は、2層の架構試験体を作成して多層骨組みの実験を行いデータを収集する。このデータを用いて、架構の残存耐震性能評価法、修復限界・安全限界評価法の検証・改良および高精度化を行っていく。
『岩倉公実記』編纂過程における歴史観の形成

本課題研究によって得られた研究成果のうち『岩倉公実記』の編纂過程は次の通りである。1.明治16年8月香川敬三に岩倉具視行状取調べが命ぜられると、香川は岩倉家職員山本復一に資料蒐集を依頼、写字生を使い、おそくも同年11月より蒐集作業を開始した。2.明治17年5月頃から城多董が加わり、18年6月頃より薄井竜之が加わるが、薄井は同年8月にはやめ、かわって多田好問が加わった。3.城多董は年語編集に集中したが、18年8月頃には岩倉具視絵伝(絵巻物)の作成にかかった。絵伝の絵は田中有英に描かせた。4.編纂費用は当初香川敬三が立替え、17年頃より21年3月までは内閣機密金から支出され、その後28年9月までは皇后の手元金から支出された。5.明治2122年頃から三条実万・実美父子の年譜作成が本格化し、山本復一・城多董がこれに関与することになった為、岩倉行状取調べは停滞しつつも、多田好問が中心になり、西尾為忠が加わった。6.26年末には岩倉行述編輯は多田が主筆となり、西尾は絵伝の詞書を担当、資料整理は沢渡広孝が行なっていて、具視の10年祭には間に合わなかった。7.30年前後は編纂が進まず、33年西尾の死去、35年沢渡の転出にあい、多田一人で執筆する状態になった。8.岩倉の20年祭(36年7月)を目標に編纂を急ぎ、多田が執筆した原稿を香川・原保太郎・薄井竜之とで校読会を開いて修正した。9.明治36年12月に『岩倉公実記』稿本を奉呈した。これらのことから、資料蒐集、年譜編集、伝記編纂と、歴史編纂に必要な手順を踏んでいることが明らかとなった。途中で絵伝作成が加わったが、これで明治40年代に湯川松堂が描いて完成した。当時、目で見てわかる歴史絵巻がわかりやすく、必要なものと認識されており、明治天皇もそれを要望した。三条実美の伝記も、年譜と絵伝を作成しているところから、当時の歴史編纂に絵伝の占める地位は大きかったと結論づけられる。13年度は研究初年度のため,基礎的な調査を行なった。まず明治39年版の『岩倉公実記』と昭和2年版の同書との内容比較を,学生の協力を得て行なった。初版本を大きく変更した内容となっている箇所は3ヶ所あるとすでに指摘されていたが,それ以外に一部文章の削除・加筆が若干確認でき,さらに誤植などの訂正がほぼ頁ごとに見られることが判明した。本書は3,000頁以上になるので,集成箇所の集計は現在続行している。一方香川敬三関係文書から,『岩倉公実記』編纂にかかわった人物からの来簡を抽出,解読を進めた。関係者の来簡のうち城多董書簡34通,山本復一書簡30通,城多・山本連名書簡8通,西尾為忠書簡4通,薄井竜之書簡4通,計80通が編纂にかかわるものであった。

この80通については解読を終え,『皇學館大学文学部紀要』の第40輯に掲載した。引続き,原保太郎や多田好問の書簡についても解読を進めている。ただし,年号不詳の書簡が意外と多いため,内容から年代比定をする必要があるが,手間取っているところが実情である。また、岩倉具視や三条実美の伝記編纂にかかわる史料を蒐集し,明治期の歴史観形成を解読しようと考えているが,関連史料の所在と概要の把握をした。東京の国立国会図書館憲政資料室・国立公文書館内閣文庫・宮内庁書陵部の史料を調査し,相当数の編纂にかかわる史料の存在を確認した。また京都の岩倉公旧蹟保存会対岳文庫の調査も実施,北泉社からマイクロフィルムが販売されているが,殆んどこれに収録されているものの,なお追加調査の必要がある。マイクロフィルム化されたものから一部は紙焼きをして,内容分析を進めているところである。本年度は、『岩倉公実記』編纂過程を主に解明することに努めた。岩倉公旧蹟保存会、国立公文書館内閣文庫、国立国会図書館憲政資料室、宮内庁書陵部の史料調査をはじめ、皇学館大学史料編纂所で借用中の香川敬三関係文書に含まれる関連文書の分析を進めた。この結果、およそ次のような編纂過程を経たことがわかった。(1)明治16年8月香川敬三に岩倉具視行状取調べが命ぜられ、史料蒐集が開始された。(2)18年頃より本格的な編纂活動が始まり、年譜稿がまず作成された。(3)20年頃明治天皇より絵伝(絵巻物)の作成指示があったらしい。(4)23年頃には田中有美が描いた絵巻物の下絵が作られた。(5)その後絵巻物の作成は中断し、20年代後半には伝記の編纂が始まった。(6)20年代後半に編纂されつつあった伝記が不十分なものと考えられ、多田好問を中心に大幅に改訂増補する内容の伝記(これが『岩倉公実記』となる)が30年代に入った頃から本格的に編纂された。(7)多田好問の個人的な理由などもあって大幅に遅れたが、36年12月『岩倉公実記稿本』が完成、天皇に奉呈された。(8)39年9月『岩倉公実記』上下2冊が印刷・刊行された。皇后宮職蔵版として宮内省より刊行されたが、少部数で寄贈先も限定された。(9)40年代に『岩倉公絵巻』が完成した。絵は湯川松堂が描き、別冊の「詞書」が付された。(10)費用は、少なくとも20年代は皇后の手許金から支出されていたことが判明した。以上のごとく、かなり詳細な編纂事情を解明することができた。『岩倉公実記』は岩倉具視の伝記であるとともに,幕末から明治16年までの日本の政治史を叙述したものといってもよい。この編纂は具視に信頼されていた宮内少輔兼皇后宮大夫香川敬三に委嘱され,18年より関係者への資料提供を呼びかけ,年譜稿が作成された。20年ごろ明治天皇の指示で絵伝の作成にかかり,田中有美によって下絵が作成されたものの中断,20年代後半には伝記編纂が始まり,36年12月に稿本が完成した。実際執筆者の中心は多田好間であったが,費用は20年代は皇后の手許金から賄われていた。39年9月『岩倉公実記』上下2冊で100部弱を印刷-刊行したが,40年代に,中断していた「岩倉公絵巻」に再び着手、湯川松堂が絵を描いて完成,詞書が付された。以上の経緯が香川敬三関係文書により解明できた。岩倉の伝記編纂開始後の明治21年から三条実美の伝記編纂が始まり,24年からは宮内省図書寮で編纂,39年12月に『三条実美公年譜』を完成(34年刊行)させている。また40年には『三条実美公履歴』(絵伝)を刊行している。『岩倉公実記』より先に完成をみているが,岩倉,三条の伝記を比較すると,年譜が作成されていること,絵伝が作成されていることに共通性が見い出せる。ただし岩倉の場合,年譜は刊行されずに,さらに進んで伝記が叙述されたことが異なる。伝記叙述となると,歴史的は評価が含まれることになり,香川と言う一個人に任された事業であったことからできたものと推察される。
生物圏における窒素サイクルの化学的シミュレーション

自然界の無機窒素化合物であるN_2, NH_3, NO_2^-およびNO_3^-は窒素サイクルにより循環して平衡を保っている.大多数の緑色植物やバクテリヤは空中窒素固定能を持たないために,土壌中に存在しているNO_2^-およびNO_3^-を還元してNH_3を合成し(同化), CO_2固定回路で生成させたケトカルボン酸と反応させて,各種のアミノ酸合成を行っている.特に,光合成バクテリヤはCO_2固定とNO_3^-の同化型還元に4:1の割合で電子を消費していると考えられている.また, O_2に対して不安定な嫌気性微生物はNO_3^-をN_2に還元することにより(異化,脱窒あるいは硝酸呼吸),生命活動に必要なエネルギーを獲得している.生命活動に必須なこれらの還元反応には鉄イオウ蛋白であるフェレドキシンが電子伝達体として機能していることが知られている.本研究では生体内でのフェレドキシンの機能を化学的に明らかにするために,四鉄フェレドキシンモデル化合物である〔Fe_4S_4(SPh)_4〕^<2->を触媒とするNO_2^-の異化型還元反応にカップルしたCO_2固定反応を行った.〔Fe_4S_4(SPh)_4〕^<2->, NO_3^-およびPhCOCH_3を含むCO_2飽和アセトニトリルをグラシーカーボン電極を用いてモレキュラーシーブ存在下, -1.25V VS SCEで定電位電解還元を行うと, N_2ならびにPhCOCH_2CO_2^-が1:7の割合で生成した.さらに, N_2の前駆体N_2OとN_2Oの前駆体N_2O_2^-が気相および液相中に検出されたことから, PhCOCH_3をプロトン源とするNO_2^-の異化型還元にカップルしたCO_2固定反応の化学量論は式(1)で示される.プロトン源をPhCOCH_3 8PhCOCH_3+2NO_2^-+8CO_2→8PhCOCH_2CO_2^-+N_2+4H_2O (1)に代えてPhC≡CH,CH_3COCH_3およびシクロヘキサノンを用いても式(1)と同様にNO_2^-の異化型還元にカップルしたCO_2固定反応が進行した.これらの反応は炭素-水素結合の開裂を伴った初めての触媒的二酸化炭素固定によるカルボン酸合成反応である.自然界の無機窒素化合物であるN_2, NH_3, NO_2^-およびNO_3^-は窒素サイクルにより循環して平衡を保っている.大多数の緑色植物やバクテリヤは空中窒素固定能を持たないために,土壌中に存在しているNO_2^-およびNO_3^-を還元してNH_3を合成し(同化), CO_2固定回路で生成させたケトカルボン酸と反応させて,各種のアミノ酸合成を行っている.特に,光合成バクテリヤはCO_2固定とNO_3^-の同化型還元に4:1の割合で電子を消費していると考えられている.また, O_2に対して不安定な嫌気性微生物はNO_3^-をN_2に還元することにより(異化,脱窒あるいは硝酸呼吸),生命活動に必要なエネルギーを獲得している.生命活動に必須なこれらの還元反応には鉄イオウ蛋白であるフェレドキシンが電子伝達体として機能していることが知られている.本研究では生体内でのフェレドキシンの機能を化学的に明らかにするために,四鉄フェレドキシンモデル化合物である〔Fe_4S_4(SPh)_4〕^<2->を触媒とするNO_2^-の異化型還元反応にカップルしたCO_2固定反応を行った.〔Fe_4S_4(SPh)_4〕^<2->, NO_3^-およびPhCOCH_3を含むCO_2飽和アセトニトリルをグラシーカーボン電極を用いてモレキュラーシーブ存在下, -1.25V VS SCEで定電位電解還元を行うと, N_2ならびにPhCOCH_2CO_2^-が1:7の割合で生成した.さらに, N_2の前駆体N_2OとN_2Oの前駆体N_2O_2^-が気相および液相中に検出されたことから, PhCOCH_3をプロトン源とするNO_2^-の異化型還元にカップルしたCO_2固定反応の化学量論は式(1)で示される.プロトン源をPhCOCH_3 8PhCOCH_3+2NO_2^-+8CO_2→8PhCOCH_2CO_2^-+N_2+4H_2O (1)に代えてPhC≡CH,CH_3COCH_3およびシクロヘキサノンを用いても式(1)と同様にNO_2^-の異化型還元にカップルしたCO_2固定反応が進行した.これらの反応は炭素-水素結合の開裂を伴った初めての触媒的二酸化炭素固定によるカルボン酸合成反応である.