hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
階層・ライフスタイルの多極的構造と政治--若者にみる社会的ミリューの実証研究

本研究では、2007年に東京都で若年層を主対象とする質問紙調査を実施した。このデータを用いて、(1)ライフスタイルなどの主観的諸条件によって若者を類型化し、(2)階層要因を重視する社会学モデルではとらえきれなかった若者の政治的亀裂を明らかにした。具体的には、脱産業化期に顕在化したポピュリズムおよび左派ニューポリティクスの支持基盤が、階層集団よりも文化集団(=ミリュー)によって、よりよく説明しうるという可能性を示すことができた。本研究の目的は第1に、階層などの客観的諸条件とは相対的に独立した「ミリュー」という潜在的文化集団が、ライフスタイルを中心とする主観的諸条件によって形成されるとの前提にもとづき、現代日本における若年層の分化を適切にとらえうるミリュー・モデルを構築することである。第2に、そのモデルを政治行動分析に適用し、若年層の政治的亀裂について明解な説明図式を提示することである。本年度は、東京都において「都民の社会意識と政治に関する調査」という質問紙調査を実施した。東京都知事選直後の2007年56月に都内8区市の有権者4800人を対象として実施し、有効回収数は1663票だった。若年層(2039歳)サンプルはそのうち588票である。このデータを用いた予備的分析として、本年度は都知事選の投票行動について分析を行い、石原都知事の支持基盤にみる日本型ポピュリズムの特質について検討した。分析結果は論文として公表している。また、既存のデータを使用してミリュー析出の予備的分析を行い、日本社会学会で報告を行うとともに、ミリュー研究に詳しいドイツの政治研究者を招いて行ったワークショップでも日本でのミリュー研究の暫定的な成果を発表した。また、脱政党時代の政治状況を把握し、量的データを補完すべく、政党関係者、市民運動関係者に幅広くインタビュー調査を行った。その調査内容の一部を、地方政治における投票行動に関する論文で使用している。本研究の目的は第1に、階層などの客観的諸条件とは相対的に独立した潜在的文化集団(=ミリュー)が、ライフスタイルを中心とする主観的諸条件によって形成されるとの前提にもとづき、現代日本における若年層の分化を適切にとらえうるミリュー・モデルを構築することであり、第2に、そのモデルを政治行動分析に適用し、若年層の政治的亀裂について明解な説明図式を提示することであった。本年度は、昨年度実施した東京調査のデータを用いて、上記の目的にそった分析を行った。その主要な成果として、若者におけるポピュリズムの支持基盤についての報告・論文がある。若年層において社会的属性はポピュリズムに対する支持一不支持を規定するものではなく、むしろ「ミリュー」によってこそよりよく説明されることが明らかとなった。具体的には「物質的」目標や「自分らしさ」を重視するミリューがポピュリズムに対しより肯定的であること、活動性の低さが特徴的なミリューにおいて不寛容・排外的な態度が顕著であること、いわゆる「オタク」的なミリューは逆にもっとも反ポピュリズム的であることなどが示された。このように、若年層の多様性を主観的諸条件からとらえなおすことで既存の研究が十分に明らかにしえなかった複雑な関連の一端を描き出した点に本研究の意義がみとめられよう。また、本研究で提示したミリュー・モデルは若者研究の新たな方向性を指し示すものであり、今後とも継続的に調査・分析を行っていきたい。
DNA・配位子・金属イオンの三元複合体の加水分解活性に関する研究

本研究はDNA・配位子・金属イオンの三元複合体の加水分解活性を検討することが目的である。アデニン基、チミン基及びグアニン基をメチレン鎖で結合した2-ジピリジルアミン誘導体を新規に合成し、これらの配位子・金属イオン錯体によるアデノシン5'-三リン酸(ATP)、ウリジン5'-三リン酸(UTP)及びプラスミドデオキシリボ核酸(DNA)などのリン酸エステルの加水分解活性について検討を行った。まず始めに、配位子と銅イオンはUV吸収の変化から1対1の強い錯体を形成することを確かめた。ATPの加水分解は配位子及び金属イオン共存下、中性、40°Cで反応し、イオン交換HPLCを用いて生成物ADPとAMPの定量分析を行った。種々の金属イオン錯体の中で、配位子・銅イオン錯体はATPとの濃度比2対1で最大活性を示し、ATPの末端のγーリン酸を位置選択的に加水分解し、ADPを生成することを見出した。この理由は配位子・銅イオン錯体は、ADPの加水分解を抑制するためである。銅イオンのみでは活性は高いが、ADPを生成し、次いでAMPを生成するため選択性は低い。^1H-及び^<31>P-NMR測定から、ATPと配位子の塩基間のπ-スタッキングやATPの3つのリン酸基への金属配位が重要であり、A-Aスタッキングの方がA-T間より強いことも見出した。ついで、プラスミドsuper-coiledDNAと配位子・金属イオン錯体を反応させ、電気泳動によりDNA切断活性を検討し、配位子・亜鉛イオン錯体によりnicked DNAへの切断が効果的に起こっていることを見出した。DNA塩基対にこの配位子の塩基部がインターカレーターとして挿入し、形成した複合体の亜鉛イオンに配位している水酸イオンによりDNAの加水分解を引き起こしたと考えられ、一種の制限酵素モデルとして働く可能性を示したものと考えられる。アデニン基をメチレン鎖で結合した2-ジピリジルアミン誘導体を新規に合成し、これらの配位子・金属イオン錯体によるアデノシン5^′-三リン酸(ATP)、ウリジン5^′-三リン酸(UTP)及びプラスミドデオキシリボ核酸(DNA)などのリン酸エステルの加水分解活性について検討を行った。まず始めに、配位子と銅イオンはUV吸収の変化から1対1の強い錯体を形成することを確かめ、ATPの加水分解を配位子及び金属イオン共存下、中性、40°Cで反応させ、イオン交換HPLCを用いて生成物ADPとAMPの定量分析を行った。銅イオンのみによるATPの加水分解は主にADPを最初に生成し、続いてADPからAMPを生成する。しかし、配位子・銅イオン錯体はADPを生成した後、ADPの加水分解を抑制することが解った。^1H-及び、^<31>P-NMRを用いて調べ、ATPと配位子の塩基間のπ-スタッキングやATPの3つのリン酸基への配位位置が重要であることを示唆している。更に、配位子のメチレンスペーサーの長さはATPやUTPの加水分解の活性と選択性に影響を及ぼすことを見出した。

ついで、プラスミドsuper-coiledDNAと配位子・金属イオン錯体を反応させ、電気泳動によりDNA切断活性を検討し、配位子・亜鉛イオンによりnicked DNAへの切断が効果的に起こっていることを見出した。DNA塩基対にこの配位子のアデニン基がインターカレーターとして挿入し、形成した複合体の亜鉛イオンに配位している水酸基によりDNAの加水分解を引き起こしたと考えられ、一種の制限酵素モデルとして働く可能性を示したものと考えられる。本研究はDNA・配位子・金属イオンの三元複合体の加水分解活性を検討することが目的である。アデニン基、チミン基及びグアニン基をメチレン鎖で結合した2-ジピリジルアミン誘導体を新規に合成し、これらの配位子・金属イオン錯体によるアデノシン5'-三リン酸(ATP)、ウリジン5'-三リン酸(UTP)及びプラスミドデオキシリボ核酸(DNA)などのリン酸エステルの加水分解活性について検討を行った。まず始めに、配位子と銅イオンはUV吸収の変化から1対1の強い錯体を形成することを確かめた。ATPの加水分解は配位子及び金属イオン共存下、中性、40°Cで反応し、イオン交換HPLCを用いて生成物ADPとAMPの定量分析を行った。種々の金属イオン錯体の中で、配位子・銅イオン錯体はATPとの濃度比2体1で最大活性を示し、ATPの末端のγーリン酸を位置選択的に加水分解し、ADPを生成することを見出した。この理由は配位子・銅イオン錯体は、ADPの加水分解を抑制するためである。銅イオンのみでは活性は高いが、ADPを生成し、次いでAMPを生成するため選択性は低い。^1H-及び^<31>P-NMR測定から、ATPと配位子の塩基間のπ-スタッキングやATPの3つのリン酸基への金属配位が重要であり、A-Aスタッキングの方がA-T間より強いことも見出した。ついで、プラスミドsuper-coiledDNAと配位子・金属イオン錯体を反応させ、電気泳動によりDNA切断活性を検討し、配位子・亜鉛イオン錯体によりnicked DNAへの切断が効果的に起こっていることを見出した。DNA塩基対にこの配位子の塩基部がインターカレーターとして挿入し、形成した複合体の亜鉛イオンに配位している水酸イオンによりDNAの加水分解を引き起こしたと考えられ、一種の制限酵素モデルとして働く可能性を示したものと考えられる。
植物-植食性昆虫間相互作用における分子パターン認識の役割

植物が植食性昆虫による食害時に効果的に防御応答を誘導するためには、「分子パターン」と呼ばれる植食性昆虫由来あるいは食害に生じる分子の認識が重要な過程となる。植食性昆虫による食害の現場では、傷害とともに複数の分子パターンを植物が同時に認識すると想定されるが、複数の分子パターンを同時に扱った研究は非常に少ない。本研究では、イネにおいてクサシロキヨトウの食害認識に関与する複数の分子パターンを見出した。さらに、イネがこれら分子パターンを同時に認識することで、より強固で効果的な防御を誘導することを示唆した。植物免疫機構において、「分子パターン」と呼ばれる外敵由来あるいは外敵攻撃時に生じるリガンドを植物が認識することは、効果的に防御応答を示す上で重要な過程である。植食性昆虫による食害の現場では、複数の分子パターンや傷害を植物が同時に認識すると想定されるが、昆虫認識に関わる分子パターンの報告数は非常に少ない。そこで本研究課題では、植物の昆虫認識分子機構の解明に向けて、イネの害虫であるクサシロキヨトウおよびイチモンジセセリを用いて、新規な、または別種昆虫で報告のある分子パターンの探索を試みた。クサシロキヨトウおよびイチモンジセセリの幼虫より吐き戻し液を回収し、イネ培養細胞に対してエリシター活性を示すがどうか測定を行った。その結果、いずれの吐き戻し液も高いエリシター活性を示し、活性酸素の蓄積や防御関連二次代謝物の蓄積を誘導した。そこで、クサシロキヨトウの吐き戻し液に含まれる分子パターンの解析を行ったところ、複数の分子パターンを含むことを明らかにした。その中には、新しいタイプの分子パターンに加え、代表的な植食性昆虫由来エリシターであるFACs(Fatty acid amino acid conjugates)が含まれていた。クサシロキヨトウの新しいタイプのエリシターは、FACエリシターと協調的に働くことで、防御応答を促進することを明らかにしており、現在、より詳細な応答解析を進めている。一方で、イチモンジセセリの吐き戻し液には典型的なFACsは含まれておらず、解析した2種の植食性昆虫の間で分子パターンの組成が異なることを明らかにした。クサシロキヨトウの吐き戻し液において、複数の分子パターンが存在することを明らかにした。さらに、これら複数の分子パターンが存在することにより相乗/相加的にイネの防御応答が誘導されることを示した。またイチモンジセセリ吐き戻し液の分子パターンの解析より、2種の植食性昆虫の間で分子パターンの組成が異なることを明らかにしており、今後、クサシロキヨトウおよびイチモンジセセリの分子パターンの比較解析により、分子パターンの特異性や普遍性、また各分子パターンの機能解析への展開が可能となり、研究目的を達成するための重要な研究成果を得た。以上のように本研究課題は研究計画に沿っておおむね順調に進展している。植物の免疫機構において、「分子パターン」と呼ばれる外敵由来あるいは外敵攻撃時に生じるリガンドを植物が認識することは、有効な防御応答を示す上で重要な過程のひとつである。植食性昆虫による食害の現場では、複数の分子パターンや傷害を植物が同時に認識すると想定されるが、昆虫認識に関わる分子パターンの報告数は少ない。そこで本研究課題では、植物の昆虫認識分子機構の解明に向けて、イネの害虫であるクサシロキヨトウ食害応答に関わる、複数の分子パターンの探索を試みるとともに、それら分子パターンを同時に植物が認識した際の防御誘導機構について解析している。初年度から引き続き、クサシロキヨトウ吐き戻し液に含まれる、高分子エリシターとFACs(Fatty acid amino acid conjugates)に注目して解析を行った。これら分子パターンを同時に認識することによって、防御応答の誘導促進が起こることを初年度に見出していたが、本年度も引き続き詳細な応答解析を行った。その結果、2つの分子パターンの同時認識により、相加的あるいは相乗的に誘導される防御応答を複数見出した。また、これら応答においては高分子エリシター画分に主要なエリシター活性成分が含まれていることが示唆された。このように1種の昆虫に存在する複数の分子パターンの関係について解析した例は少ない。本研究により、植物が食害時に複数の分子パーンを認識することで、より強固な防御応答を誘導することが推察され、これら研究結果をまとめ学術雑誌に発表した。本研究課題の主要な目的の一つである、複数の分子パターン処理時の応答の解析に関して一定の成果を得られ学術雑誌に発表したことから、本研究課題はおおむね順調に進展している。植物の免疫機構において、「分子パターン」と呼ばれる外敵由来あるいは外敵攻撃時に生じるリガンドの認識は、植物が効果的な防御応答を示す上で重要な過程のひとつである。植食性昆虫食害時には、複数の分子パターンや傷害を植物が同時に認識すると想定されるが、昆虫認識に関わる分子パターンの報告数は少ない。本研究課題では、植物の昆虫認識分子機構の解明に向けて、イネの害虫であるクサシロキヨトウ食害応答に関わる、複数の分子パターンの探索を試みるとともに、イネがそれら分子パターンを同時認識した際の防御応答誘導について解析している。最終年度は、クサシロキヨトウがイネを食害する際に関与するイネ由来の分子パターンとして、ペプチド性のデンジャーシグナルOsPep3に注目して解析を行った。その結果、OsPep3をはじめとする複数のOsPepsがイネに対してエリシター活性を有することを示した。さらにOsPep3と唾液由来分子パターンの同時処理により、フェノールアミド蓄積を含む複数の防御応答、およびMAPキナーゼ活性化を含めた防御応答制御に関わる複数のシグナル伝達因子が相加的あるいは相乗的に活性化、蓄積誘導されることを明らかにした。

このような昆虫由来分子パターンと植物由来分子パターンの同時処理時の応答解析例は少なく、本研究により、植物が食害時に複数の分子パーンを認識することで、より強固な防御応答を誘導することが推察され、これら研究結果をまとめ学術雑誌に発表した。植物が植食性昆虫による食害時に効果的に防御応答を誘導するためには、「分子パターン」と呼ばれる植食性昆虫由来あるいは食害に生じる分子の認識が重要な過程となる。植食性昆虫による食害の現場では、傷害とともに複数の分子パターンを植物が同時に認識すると想定されるが、複数の分子パターンを同時に扱った研究は非常に少ない。本研究では、イネにおいてクサシロキヨトウの食害認識に関与する複数の分子パターンを見出した。さらに、イネがこれら分子パターンを同時に認識することで、より強固で効果的な防御を誘導することを示唆した。当初の研究計画のとおり、平成28年度はクサシロキヨトウ吐き戻し液中に見出した、新規分子パターンの精製を行う。また、複数の分子パターン同時処理による相乗/相加的な防御応答の誘導に関して、平成27年度に引き続きイネ培養細胞およびイネ植物体を用いて、一連の防御応答解析を行う。クサシロキヨトウ吐き戻し液に含まれる昆虫由来分子パターンと、傷害・食害によって誘導されるイネ由来の分子パターン(デンジャーシグナル)との関係について解析を行う。またクサシロキヨトウ吐き戻し液に含まれるエリシターの同定に向けた解析を引き続き行う。農学課題の一部を次年度に行うこととなったが、研究課題全体としておおむね順調に進展しており、次年度も実験実施計画に従い研究を推進する。当初の研究計画のとおり、分子パターン群認識時の防御応答解析については順調に進展しているが、平成29年度は遅れている課題である、クサシロキヨトウ吐き戻し液中に見出した新規分子パターンの解析を複数のアプローチで行う。研究費を植物の防御応答解析や、分子パターン精製に用いる試薬・分子生物学試薬および消耗品の購入に使用する。研究成果の発表および情報収集のため学会への参加するため、また研究打ち合わせを行うための旅費を手当てする。課題の一部を次年度に行うこととなったが、研究課題全体としておおむね順調に進展しており、次年度も使用計画に従い研究を推進する。イネの防御応答の解析に必要な試薬・分子生物学試薬および消耗品の購入に使用する。研究成果の発表のため参加するため、また研究打ち合わせを行うための旅費を手当てする。
眼窩床及び副鼻腔での様々の移植物に関する実験的研究

Blowout Fractureの実験モデルを家兎副鼻腔に作成し、4種の移植物を用いて実験を行った。移植物は家兎自家骨、同種骨、水酸化アパタイトブロック、シリコンブロックを用いて行った。1.自家骨3羽の家兎を用いて行った。第2次手術終了後12週で摘出を行うまで、感染を生じたケースは認めなかった。第3次手術で皮膚、粘膜、自家骨を一塊として摘出を行ったところ、2例で自家骨裏面に粘膜の再生を認めた。この2例は組織学的にも、摘出作業による粘膜の損傷を認めたが、家兎副鼻腔粘膜と同様の組織が確認された。1例は襄胞形成を認めた。2.同種骨2羽の家兎を用いて行った。第2次手術終了後12週で摘出を行うまでに1例は感染のため移植骨の露出を認め第2次手術終了後2週で中断を余儀なくされた。1例は、2週目に移植部の発赤を認めたが、露出することもなく第3次手術を行った。皮膚、粘膜、同種骨を一塊として摘出を行ったところ、同種骨裏面に襄胞形成を認めた。また粘膜の再生を示唆する所見は得られなかった。3.水酸化アパタイトブロック3羽の家兎を用いて行った。第2次手術終了後12週で摘出を行うまでに2例は感染のため移植骨の露出を認め術後5日目に中断を余儀なくされた。1例は、露出することはなく第3次手術を行った。皮膚、粘膜、人工骨を一塊として摘出を行ったところ、人工骨裏面に一部粘膜の再生を認めた。4.シリコンブロック3羽の家兎を用いて行った。第2次手術終了後7日以内に全例感染のため発赤露出し第3次手術を施行できなかった。以上の結果自家骨を除く移植物は、副鼻腔の露出した部分への移植は困難であることが示唆された。但し同種骨は、家兎より摘出後消毒洗浄を行ったのみで移植を施行したため、抗原性の除去が不十分であった可能性は考えられる。自家骨も3例中1例で襄胞形成を認めていたが、この1例は、実験を最初に行った例であり、技術的な問題があった可能性は否定できない。
血管新生制御による腹膜硬化症新規治療法の開発

末期腎不全により長期腹膜透析を施行された後に経験される腹膜機能低下に血管新生等の腹膜血管の異常と腹膜硬化/線維化が関与するが、現時点では効果的な治療法は無い。Sonic hedgehog(Shh)は受容体Patched-1に結合し成体での血管新生促進、虚血後組織修復作用を有する。本研究にてShhシグナルの腹膜硬化への関与について検討した。Chlorhexidine gluconate(CG)投与腹膜硬化症マウスモデルの腹膜組織にてShh,Patched-1発現増加が観察された。Shh阻害剤Cyclopamine投与CG群では、腹膜肥厚は改善せず、Shh発現アデノウィルスベクター(AdhShh)腹腔内投与群では、腹膜硬化・III型コラーゲン蓄積・単球浸潤が有意に抑制された。以上の検討より、腹膜局所的Shh過剰発現により抗線維化作用等を介して腹膜硬化症の治療効果が発揮されたものと考えられた。慢性腎臓病より末期腎不全に至り、血液透析・腹膜透析に導入される患者数は年々増加している。一方、長期腹膜透析の合併症として腹膜炎・腹膜機能低下等が認められるが、被嚢性腹膜硬化症(EPS)は最も重篤である。限外濾過不全を来した腹膜では血管新生等の腹膜血管の異常と腹膜硬化/線維化を認めるが、新たな治療法の開発が必要である。最近、我々は血管新生抑制因子endostatinpeptideのマウス腹膜硬化症モデルにおける治療効果を報告した。さらに、内皮細胞より産生される血管新生negative feedback制御因子であるVasohibin-1による腹膜硬化抑制効果を観察した。Hedgehog蛋白は発生段階にて多様な組織において形態形成に関与するが、その一つであるsonichedgehog(Shh)は受容体patched-1に結合しVEGF,angiopoietin発現誘導を介して成体での血管新生を促進し、下肢・心筋等における虚血後組織修復作用を有する。本研究にて腹膜硬化症マウスモデルを用いShhシグナルの腹膜組織における活性化・血管新生促進因子発現との関連性を検討し、さらに特異的なShh阻害剤Cyclopamineを同モデルに投与し、腹膜硬化進展抑制効果を検討した。CG投与腹膜硬化症マウスモデルの腹膜組織にてShh,Patched-1発現増加が観察された。Cyclopamine投与CG群では、対照CG群に比して腸管癒着の増悪を認め、また組織学的検討においても腹膜肥厚改善効果を示さなかった。一方、Shhは組織障害の修復に寄与することが報告されているが、腹膜でのShh過剰発現による腹膜硬化症進展抑制効果についてShh発現アデノウィルスベクター(AdhShh)を腹腔内投与し検討した。AdhShh投与群では壁側腹膜組織でのShh及び受容体Patched-1発現増加が観察された。さらに、AdhShh投与CG群では、AdLacZ投与CG群に比して有意な腹膜硬化の抑制効果が観察された。今後、Cyclopamine投与時及びAdShh投与時における腹膜組織における炎症細胞浸潤、線維化、中皮間葉系移行等に関して検討し、またAdShhとARBとの併用による相乗的治療効果等についての検討を行う予定である。更に、内皮細胞より産生される血管新生negative feedback制御因子であるVasohibin-1による腹膜硬化抑制効果を観察した。Hedgehog蛋白は発生段階にて多様な組織において形態形成に関与するが、その一つであるsonichedgehog(Shh)は受容体Patched-1に結合しVEGF, angiopoietin発現誘導を介して成体での血管新生を促進し、下肢・心筋等における虚血後組織修復作用を有する。本研究にて腹膜硬化症マウスモデルを用いShhシグナルの腹膜組織における活性化・血管新生促進因子発現との関連性を検討し、1)特異的なShh阻害剤Cyclopamineを同モデルに投与、もしくは2)腹膜でのShh発現

アデノウィルスベクター(AdhShh)を用いたShh過剰発現、による腹膜硬化進展抑制効果を検討した。Chlorhexidine gluconate(CG)投与腹膜硬化症マウスモデルの腹膜組織にてShh, Patched-1発現増加が観察された。Cyclopamine投与CG群では、対照CG群に比して腸管癒着の増悪を認め、また組織学的検討においても腹膜肥厚改善効果を示さなかった。AdhShh腹腔内投与群では壁側腹膜組織でのShh及び受容体Patched-1発現増加が観察された。さらに、AdhShh投与CG群では、AdLacZ投与CG群に比して有意な腹膜硬化の抑制効果・III型コラーゲン蓄積抑制効果・α-SMA陽性細胞数増加抑制効果・F4/80陽性単球浸潤抑制効果が観察された。以上の検討より、腹膜局所的Shh過剰発現により抗線維化作用等を介して腹膜硬化症の治療効果が発揮されたものと考えられた。
イミド含有天然物oxaleimideの生合成機構の解明

本研究課題の目的は、細胞毒性活性を有するoxaleimide類の生合成における、ユニークな反応を触媒する酵素の機能解析である。特に末端二重結合およびイミド環の連続構築や、デカリン環の環縮小反応に注目し、これらの反応機構を明らかにすべく研究を行ってきた。本年度においては昨年度に続き、デカリン環からのインデン環への環縮小反応に関与する酵素の機能解明に着手した。Oxaleimide類生合成における環縮小反応に関しては、デカリン環の二重結合の酸化、および2位の3級炭素への水酸基の導入が必要であると考えられている。最初の酸化反応を触媒する酵素、PoxDの精製を昨年度と同様に行った。膜貫通型のシトクロームP450であるPoxDは、デカリン環の二重結合の酸化を触媒することが昨年度の研究結果から明らかとなったが、その反応機構は不明のままである。そこでPoxDの結晶構造を明らかにすることで、その反応機構の解明を目指した。タンパク質結晶化には高純度のタンパク質が必須であるため、PoxDの高純度精製を試みた。PoxDは膜貫通型のタンパク質であるため、まず膜貫通領域を欠失させ可溶化タンパク質獲得を試みた。しかしながら大腸菌を宿主として発現させたが、望む可溶化タンパク質は得られなかった。そこで膜貫通領域のN末端側を改変したところ、可溶性画分にPoxDが得られることが分かった。大腸菌膜画分を界面活性剤を含む可溶化バッファーに懸濁した後、Ni-NTAと結合させ精製を行った。続いて陽イオン交換、ゲルろ過カラムクロマトグラフィーに供し、高純度精製を行った。現在、得られたタンパク質を結晶化スクリーニングに供している。今後は精製タンパク質量を増やし、化合物添加の有無やスクリーニング条件にて結晶化条件を決定する予定である。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。特に末端二重結合およびイミド環の連続構築や、デカリン環の環縮小反応に注目し、これらの反応機構を明らかにすべく研究を行っている。本年度においてはまず研究実施計画に沿って、デカリン環からのインデン環への環縮小反応について解析を行った。この反応は、導入された水酸基の酸素原子における非共有電子対からの電子の押し込みを起点としたセミピナコール型の転位反応によって進行すると考えられる。これまでの研究から、デカリン環における二重結合の酸化には、PoxD(P450)の関与が示唆されている。またalpha-ケトグルタル酸依存性酸化酵素であるPoxKは、3級炭素に水酸基を導入する酵素CmcJと相同性があることから、デカリン環の2位に水酸基を導入すると考えられている。本年度に行ったのは、PoxDおよびPoxKを用いた反応構築である。前者はシトクロームP450に分類される、1回膜貫通型の酵素である。PoxDを組み換えタンパク質として獲得するために大腸菌を用い、界面活性剤を含む抽出バッファーを用いて処理し、目的タンパク質を膜部分から可溶化することで、精製タンパク質を獲得した。本酵素を用いて実験を行い、デカリン二重結合の酸化反応の試験管内での構築に成功した。一方PoxKにおいては、多量かつ純度の高いタンパク質が得られたため、結晶化を試みた。複数の結晶が得られ、それらをX線回折装置に供した。しかしこれまでに得られた回折像の分解能は4Åまでであり、詳細な反応機構を解析するには至っておらず、より高い分解能を示す結晶の作成を続けている。研究実績の概要で既述したように、デカリン環からインデン環への環縮小反応に関わるタンパク質の精製およびX線結晶構造解析による反応メカニズムの解明に取り組んだ。水酸化酵素であるPoxKに関しては、X線構造解析に供することのできるタンパク質結晶が得られた。現在までに得られている結晶の分解能は低いものの、今後結晶化条件を最適化することで高い分解能の回折像が得られると考えている。また膜タンパク質であるP450 (PoxD)の精製が成功したことで、in vitroでの詳細な反応解析が可能となった。シトクロームP450のパートナータンパク質であるNADPH還元酵素も膜貫通型のタンパク質であるが、PoxDと同様に精製法を確立することができた。微生物の二次代謝に関わるP450を含む膜タンパク質には興味深い反応を触媒するものが多いが、精製が壁となり分子レベルでの解析が困難であった。本研究で用いた精製法は今後の膜タンパク質の研究の強力なツールとなると言える。研究実施計画通りに、oxaleimideの生合成に関わる酵素の反応メカニズムに迫る結果が得られてきていることから、おおむね順調に研究は進捗していると言える。

本年度においては昨年度に続き、デカリン環からのインデン環への環縮小反応に関与する酵素の機能解明に着手した。Oxaleimide類生合成における環縮小反応に関しては、デカリン環の二重結合の酸化、および2位の3級炭素への水酸基の導入が必要であると考えられている。最初の酸化反応を触媒する酵素、PoxDの精製を昨年度と同様に行った。膜貫通型のシトクロームP450であるPoxDは、デカリン環の二重結合の酸化を触媒することが昨年度の研究結果から明らかとなったが、その反応機構は不明のままである。そこでPoxDの結晶構造を明らかにすることで、その反応機構の解明を目指した。タンパク質結晶化には高純度のタンパク質が必須であるため、PoxDの高純度精製を試みた。PoxDは膜貫通型のタンパク質であるため、まず膜貫通領域を欠失させ可溶化タンパク質獲得を試みた。しかしながら大腸菌を宿主として発現させたが、望む可溶化タンパク質は得られなかった。そこで膜貫通領域のN末端側を改変したところ、可溶性画分にPoxDが得られることが分かった。大腸菌膜画分を界面活性剤を含む可溶化バッファーに懸濁した後、Ni-NTAと結合させ精製を行った。続いて陽イオン交換、ゲルろ過カラムクロマトグラフィーに供し、高純度精製を行った。現在、得られたタンパク質を結晶化スクリーニングに供している。今後は精製タンパク質量を増やし、化合物添加の有無やスクリーニング条件にて結晶化条件を決定する予定である。P450(PoxD)の酸化反応に続く、水酸化反応を触媒する酵素(PoxK)の反応機構を明らかにするために、タンパク質結晶化を引き続き進める。また、末端二重結合の形成反応に関わる酵素の同定およびその反応メカニズムの解明に関しても並行して行っていく。可能であれば、新しい研究プロジェクトとして、昨年度に確立した膜タンパク質の発現・精製法を、ほかの膜タンパク質に対しても普遍的に応用できるように発展させていきたい。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
本研究で着目した強靭で耐久性、収穫性の優れた作物の生育には、種から苗に生育する過程が極めて重要であり、苗の育成のための培土設計が重要であることを農工両分野の研究者の議論により明らかにした。この議論に基づいて、籾殻、ゼオライト、バインダーからなる合成培土と標準的な既成培土による苗の生育試験を、実験室レベルで開始した。併せて、稲の専門家である本学農学研究院・大川泰一郎教授との連携を得て、規模の大きな本学水田のライシメータで実際に稲を育て、培地による成長への影響の実験を開始した。次に、合成土壌・培土が強靭な苗を育成できる機構の基礎的解明のため、ガラスビーズ+疎水性物質をモデル土壌として、水の物質移動(蒸発、保水挙動等)の基礎的解明、土壌構造の画像解析、二値化、親水性・疎水性を導入したうえで水の物質移動、保水状態のHYDRUS(本学農学研究院・斎藤教授との共同研究で実施)による解析法も学び、新規合成培土の優れた機構解析の基礎を構築した。さらに、化学工場で発展したプロセスシステムを、農業生産に応用するため、制御モデルの構成因子、制御対象の明確化のため、input, out putの整理を行った。Inputパラメータとして、温度、湿度、水分量、日照、培土の構造(詰め方、空隙率、充填率など)、Outputデータとして、収量、品質、生育状態などが挙げられ、通常の化学プロセスに比べ、データがかなり必要であることを明らかにした。また、農場でのデータから、新培土が有意に優れていることを定量的立証法の検討に必要な、同じFieldでの実験結果(収量、生育状態、根の張りぐわいなどの画像データ)の数値化、定量化手法を検討した。また、本手法の海外展開の可能性として中国北西部の黒河中流域、及びタイのチャオプラヤ河流域において、水汚染を抑制し、環境にやさしい農業方法の導入が喫緊課題であることを確認した。強靭で耐久性、収穫性の優れた作物の生育に不可欠な苗の育成のための培土設計法として、籾殻、ゼオライト、バインダーからなる合成培土と、従来型培土の比較試験が、稲を対象に異なる規模、品種で、農学系研究者(大川教授)との新たな連携ができ、当初想定したより大きな規模で実施できる可能性が示された。島根県農協など、実際の圃場での適用も検討が開始されることになり、実験レベルと実際の圃場での検討を並行して実施が可能となり、実規模で、プロセスシステム工学の手法の応用可能性も検討できるなど、拡がりを見せている。また、基礎的な解析を目的としたモデル土壌も、ガラスビーズと疎水性粒子の組合せで検討が開始されており、このテーマも新たな農学系研究者(斎藤教授)との連携により解析方法を含め、新たな展開が構築できている。さらに、海外研究者との交流の結果、本研究で実施しているアプローチが、海外での農薬、肥料の供給過剰におる環境破壊、水質・土壌汚染が進んでいることにも起因して、環境に優しい新たな農業の展開として大きな関心があることが、明らかになり、本研究の手法を、海外にどのように普及するかなど、新たな課題も提起されるなど、進展ができている。籾殻、ゼオライト、バインダーからなる合成培土と標準的な既成培土による苗の生育試験を、実験室レベル、及び、稲の専門家である本学農学研究院・大川泰一郎教授との連携を本格的に進めながら、規模の大きな培地による苗の成長への影響の実験で得られた「苗」の生育状態を、根、葉など個別要素に着目して観察、解析する。また、得られた苗を、本学水田のライシメータで実際に稲を育て、稲の強靭さ、収量等に及ぼす培土による苗の生育の影響を定量的に検討し、本研究で対象とする人工培土の効果を検証する。人工培土の微構造を詳細に分析しながら、苗の根の成長度合い等の比較観察結果に基づいて、ガラスビーズ、人工疎水性物質等を用いたモデル土壌での水、空気等の物質移動状態を画像解析法等も含め詳細に解析し、人工培土が優れた苗の育種が可能である機構の解明を行う。さらに、従来の実圃場での稲作、作物生育場で実施されている水循環、温度管理、肥料等の供給に関する計測結果・データと、実際の作物の生育や成長のデータを比較検討し、農業プロセスに適用可能なシステム工学用制御モデルの基礎を構築する。更に、社会科学的な側面を含め、本手法の海外展開に必要な方策、事業展開の在り方について、海外での農業実態の把握を進めながら、人工培土、プロセスシステム工学の適用による農業展開の可能性を検討する。
次に、合成土壌・培土が強靭な苗を育成できる機構の基礎的解明のため、ガラスビーズ+疎水性物質をモデル土壌として、水の物質移動(蒸発、保水挙動等)の基礎的解明、土壌構造の画像解析、二値化、親水性・疎水性を導入したうえで水の物質移動、保水状態のHYDRUS(本学農学研究院・斎藤教授との共同研究で実施)による解析法も学び、新規合成培土の優れた機構解析の基礎を構築した。さらに、化学工場で発展したプロセスシステムを、農業生産に応用するため、制御モデルの構成因子、制御対象の明確化のため、input, out putの整理を行った。Inputパラメータとして、温度、湿度、水分量、日照、培土の構造(詰め方、空隙率、充填率など)、Outputデータとして、収量、品質、生育状態などが挙げられ、通常の化学プロセスに比べ、データがかなり必要であることを明らかにした。また、農場でのデータから、新培土が有意に優れていることを定量的立証法の検討に必要な、同じFieldでの実験結果(収量、生育状態、根の張りぐわいなどの画像データ)の数値化、定量化手法を検討した。また、本手法の海外展開の可能性として中国北西部の黒河中流域、及びタイのチャオプラヤ河流域において、水汚染を抑制し、環境にやさしい農業方法の導入が喫緊課題であることを確認した。強靭で耐久性、収穫性の優れた作物の生育に不可欠な苗の育成のための培土設計法として、籾殻、ゼオライト、バインダーからなる合成培土と、従来型培土の比較試験が、稲を対象に異なる規模、品種で、農学系研究者(大川教授)との新たな連携ができ、当初想定したより大きな規模で実施できる可能性が示された。島根県農協など、実際の圃場での適用も検討が開始されることになり、実験レベルと実際の圃場での検討を並行して実施が可能となり、実規模で、プロセスシステム工学の手法の応用可能性も検討できるなど、拡がりを見せている。また、基礎的な解析を目的としたモデル土壌も、ガラスビーズと疎水性粒子の組合せで検討が開始されており、このテーマも新たな農学系研究者(斎藤教授)との連携により解析方法を含め、新たな展開が構築できている。さらに、海外研究者との交流の結果、本研究で実施しているアプローチが、海外での農薬、肥料の供給過剰におる環境破壊、水質・土壌汚染が進んでいることにも起因して、環境に優しい新たな農業の展開として大きな関心があることが、明らかになり、本研究の手法を、海外にどのように普及するかなど、新たな課題も提起されるなど、進展ができている。籾殻、ゼオライト、バインダーからなる合成培土と標準的な既成培土による苗の生育試験を、実験室レベル、及び、稲の専門家である本学農学研究院・大川泰一郎教授との連携を本格的に進めながら、規模の大きな培地による苗の成長への影響の実験で得られた「苗」の生育状態を、根、葉など個別要素に着目して観察、解析する。また、得られた苗を、本学水田のライシメータで実際に稲を育て、稲の強靭さ、収量等に及ぼす培土による苗の生育の影響を定量的に検討し、本研究で対象とする人工培土の効果を検証する。人工培土の微構造を詳細に分析しながら、苗の根の成長度合い等の比較観察結果に基づいて、ガラスビーズ、人工疎水性物質等を用いたモデル土壌での水、空気等の物質移動状態を画像解析法等も含め詳細に解析し、人工培土が優れた苗の育種が可能である機構の解明を行う。さらに、従来の実圃場での稲作、作物生育場で実施されている水循環、温度管理、肥料等の供給に関する計測結果・データと、実際の作物の生育や成長のデータを比較検討し、農業プロセスに適用可能なシステム工学用制御モデルの基礎を構築する。更に、社会科学的な側面を含め、本手法の海外展開に必要な方策、事業展開の在り方について、海外での農業実態の把握を進めながら、人工培土、プロセスシステム工学の適用による農業展開の可能性を検討する。
ヒトファイブロネクチンEIIIBドメインの生物学的機能の検索

ファイブロネクチン(Fn)は細胞外マトリックスを構成する代表的な糖タンパク質であり、細胞接着、遊走、分化などに重要な働きをする。各組織特有のオールタナティブスプライシングを受ける主な三つのドメイン(EIIIB,EIIIA,IIICS)の内、前者二つのドメインは、初期発生及び創傷治癒過程においてスプライシングを受けずに多く発現する事が知られているが、その生物学的活性は未だわかっていないので、検索した。(1)リコンビナントヒトFnフラグメントの分離精製:FnタイプIIIドメインから構成されるフラグメントでEIIIB,EIIIAを含むか含まないかにより8種類のものをpET expressionsystemを用い、原核細胞に発現させ、分離精製した。さらにMonoQクロマトグラフィーを用いて精製度をあげた。これらフラグメントの精製純度はSDS/PAGE法にて約90%程度であった。(2)吸着試験:上記タンパクがポリ塩化ビニルアッセイ・プレートに吸着されることをELISA法を用いて確認したところ、いずれのフラグメントも約10nMで安定して吸着された。(3)細胞接着試験:二種類の細胞接着試験を試みた結果、ハムスター継代培養線維芽細胞(NIL)とヒト歯肉線維芽細胞(HGF)はいずれのフラグメントに対しても接着した。EIIIBドメインを含むフラグメントは含まないものと比較し、低濃度において細胞接着が認められた。EIIIBドメインへの直接的な細胞接着は認められなかったものの、他のフラグメントとの競合試験を行なった結果、EIIIBドメインには細胞接着を促進する可能性があることが示された。EIIIAを含むフラグメントと含まないものとで、細胞接着に特に有為差はみられなかった。
自己組織化現象を利用した三次元ナノ構造作製技術

ポリスチレンとポリメチルメタクリレートのジブロック共重合体が持つ自己組織化現象によって構成される30100nm程度のピラー,ポア,膜の各自己組織化ナノ構造を三次元ナノ構造として作製する技術を開発した。具体的には,(1)三次元ナノ構造表面に自己組織化構造を配置する方法,(2)ナノテンプレートを利用して三次元的に自己組織化構造の配列を制御する方法,(3)自己組織化構造をテンプレートにした多層膜を作製する技術,(4)三次元ナノフレームに自己組織化自由膜を作製する方法,(5)エネルギービーム照射による自己組織化構造のナノパターンニング技術,(6)集束イオンビーム照射による薄膜接合技術を提案し,実験により可能性を示した。本研究は,機械的手法に基づいて量産性を有する三次元ナノ構造作製技術を開発することを目的とする.今年度は,三次元ナノ構造作製技術の要素として,薄膜形成の局所配列・配向成長制御方法,薄膜積層の三次元構造化手法,三次元ナノ構造表面への薄膜形成方法の3つを検討した.1)薄膜形成の局所配列・配向成長制御ジブロック共重合体(PS-PMMA)によるミクロ相分離構造において,垂直配向円柱構造の作製に最適な膜厚・温度・時間の条件を求めた.また,部分的に表面を処理してPS,PMMA両親和性あるいは部分的親水性をもたせることで,所望の位置にドット構造やライン構造を作製することに成功した.これにより,部分的表面処理基板がミクロ相分離の構造の制御に有用であることを示した.2)薄膜積層による三次元構造作製方法ジブロック共重合体の自己組織化膜を積層して三次元構造を作製する方法を検討した.一つ目の方法は,一層目の自己組織化膜の上に積層する手法として,中間層としてAuを挟むことによって垂直配向シリンダを積層できることを確認した.二つ目の方法は,基板とジブロック共重合体の薄膜との間に水溶性のポリビニルアルコール膜を挟むことによって,ジブロック共重合体膜を着脱して転写する手法である.いずれの方法においても二層目の積層に成功した.3)三次元ナノ構造表面への薄膜形成方法ジブロック共重合体の自己組織化は二次元基板上でしか行われていない.そこで,これを3次元構造上で行うことを検討した.まず,Si基板上に集束イオンビーム化学気相成長法を用いて,Diamond-like Carbon (DLC)の斜面を作製した.次に,この斜面にAuを100nmスパッタで積層した.ジブロック共重合体をデップコート法により塗布して,加熱することにより,三次元ナノ構造の表面に自己組織化がなされることを確認した。ポリスチレン(PS)-ポリメチルメタクリレート(PMMA)で構成されるジブロック共重合体による垂直シリンダ構造をFIB-CVD法を利用した作製した3次元DLC構造に形成させる試みを行った.通常,PS-PMMAのランダム共重合体の単層膜を形成したあと,ジブロック共重合体の薄膜を塗布しアニールする.しかしながら,DLCの場合表面自由エネルギが大きいため,ランダム共重合体の代わりに金を3次元DLC構造体に被膜させ,ディツプコート法によりジブロック共重合体を塗布し,アニールした.その結果,3次元DLC構造体構成面の角度によらず,垂直シリンダ構造の形成に成功した.次に.使用したジブロック共重合体の粘性の高さに着目し,自己組織化膜の空中形成を試みた.FIB-CVD法とウェットエッチングを利用して近接する平行な梁構造を作製し,これにジブロック共重合体を塗布すると,梁と梁の間にジブロック共重合体の薄膜が形成される.これをアニール処理した結果,この薄膜に垂直シリンダ構造が形成されることがわかった.次に,ジブロック共重合体の垂直シリンダ構造をテンプレートとしてプラズモン共鳴を起こすデバイスの試作と,光学多層膜を作製する方法について検討を行った.プラズモン共鳴を起こすデバイスは,2種類のブロック共重合体を混合させるとともに,薄膜の厚さを連続的に変化させる塗布方法を検討した.膜厚一定の自己組織化構造を使ってプラズモン共鳴を起こすデバイスの作製には成功した.薄膜厚を連続的に変化させるためにディップコータを試作した.光学多層膜に関しては,自己組織化させたあと,PMMAを除去しナノホール構造を構成し,バイアススパッタ法により屈折率の異なる材料を立体格子状に配置する.この方法による実験的検討を進めた.これは,自己組織化ナノ周期構造の光デバイスへの応用を示す意義がある本研究は,自己組織化現象を利用して量産性を有する三次元ナノ構造作製技術を開発することを目的とする.今年度の具体的な成果を以下に述べる.第一は,3次元構造の枠組をFIB-CVD法で構成し,その枠組にPS-b-PMMA自由液膜を表面張力によって形成したあと,熱アニール処理を施すことによって微細周期構造を有する膜構造を立体的に配置するものである.

矩形膜(60x60nm348x4,000nm),六角形膜(80nm^2280nm^2)の作製に成功した.この技術によってフィルタ機能を有す封止構造の作製が可能となる.第二は,ブロック共重合体自己組織化ナノ構造を利用した光学多層膜の作製技術開発である.PS-b-PMMAとPMMAの混合によるミクロ相分離機構を利用し膜厚を変化させることによってナノ構造の寸法を制御できる.この構造をテンプレートに高屈折材料Si_3N_4と低屈折材料SiO_2をバイアススパッタ法により,それぞれ70nmずつ成膜した積層構造を作製した.光の反射,透過率測定の結果,70nm程度のバンドギャップを確認した.自己組織化ナノ構造をテンプレートに積層構造を作製して光デバイスの実現可能性を示した.第三は,PS-b-PMMAでナノ構造を自己組織化させたあと,FIBリソグラフィにより所望の構造をパターニングし,カーボン化させることによって,微細周期構造を有するナノメカニカル構造を作製する方法である.自己組織化を利用してボトムアップアプローチで構成すればナノメカニカル構造に微細周期構造を組み込むプロセスが容易になる.また,ナノメカニカル構造に剛性が必要な場合にカーボン化のプロセスが非常に有効となる.このような構造は例えば,光吸収を促す微細周期構造をナノメカニカル振動子に組み込んでセンシング機能を付与する方法として適用可能である.
バクテリオロドプシン配向膜の光プロトンポンプ活性の検証

バクテリオロドプシン(bR)のプロトン輸送を利用した機能性薄膜を作製するため、これまで(1)bR配向膜の作製、(2)第二高調波発生による配向度の評価、を行ってきた。本研究では、その第二ステップとして、bR薄膜におけるプロトン輸送を光学的に検出することを目的として研究を行った。バクテリオロドプシンからのプロトンの放出・取り込みを局所的pHのトランジェントな変化として検出するため、pH感受性色素1-Hydoxypyrene-3,6,8-trisulfonic acid(HPTS)の溶液もしくはゲル薄膜をbR試料薄膜に密着させた。2mMHPTSをpolyacrylamideゲル薄膜に固め、これをpolyvinyl alcohol中に懸濁した紫膜(bRの二次元微結晶)の薄膜(ゲル)に密着させる。フラッシュ光(lambda>600nm)を照射してbRの光反応を起こさせ、lambda=450nmでの吸収の経時変化を記録した。lambda=532nmでモニタした基底状態の減少分、lambda=436nmでモニタしたM中間体の生成分を紫膜のみの試料と比較することにより、M中間体の生成と同期して(フラッシュ照射後1ms)bRからプロトンが放出され、基底状態への復帰と同期して(放出量と同僚の)プロトンが取り込まれていることを観察した。
モザイク荷電膜による圧透析

モザイク荷電膜は1枚の膜中にサブミクロンのオーダーで陰イオン交換領域、陽イオン交換領域および中性領域を合わせ持つ構造のために、外部から電場を印加することなしに、膜を挟んだ両側の電解質の濃度差あるいは圧力差によってイオンの透過が可能となり、電解質と非電解質の分離に極めて有効である。本研究で使用されるモザイク荷電膜は、poly(isoprene-b-styrene-butadiene-b-(4-vinylbenzyl)dimethylamine-b-isoprene)の4成分5元ブロック共重合体をリビングアニオン重合により合成し、ついでキャスティング法により製膜した後、p(4-vinylbenzyl)dimethylamine部分を4級化することにより陰イオン交換領域とし、p-diene部分を架橋し、p-styrene部分をスルホン化することにより陽イオン交換領域とすることにより調製された。本研究においては、著者らの作成したモザイク荷電膜を圧透析操作に利用して、電解質と非電解質の分離が透析操作と同じように可能であるかを検討した。圧透析実験には、回分式および連続式の圧透析試験用セルを使用し、食塩等のイオンの定量はイオンクロマトグラフィーを用い、ショ糖等の非電解質の定量は高速液体クロマトグラフィーを用いた。食塩およびショ糖の混合水溶液の圧透析実験を行い、溶質流および体積流を測定し、加えた圧力による溶質流と体積流の変動を考察した。また、電解質物質の濃縮率を計算し、最適圧力を見いだした。非平衝熱力学から誘導されたケデム・カルチャルスキーの理論式に実験で得た溶質流と体積流のデータを当てはめることにより、理論式の妥当性を検討した。
植物由来未知多糖を用いた機能性ゲルの熱的性質

多糖類は地球上に最も多量に存在するバイオマスで、大量に生産され、多方面に利用されている。海藻等の植物には多くの多糖類が含まれており、水溶性食物繊維として機能性が注目されているものも多い。多糖類は古くは食品、近年では医薬品、化粧品、生体適合材料としても利用されているが、未知の多糖も多く存在する。多糖類は僅かな化学構造の違いから、水との相互作用が異なる物性を示す興味深い物質である。食物繊維である多糖の新たな可能性を明らかにすることは、幅広い食品への利用が進むと考えられる。ゲルはソフトマテリアルとして特徴的な挙動を示す物質で、多くの分野で応用できる。本研究では植物由来多糖の新たな機能性を主に熱的視点から物性を検討した。本年度は、代表的な植物由来多糖を用いて、他の成分を複合し、冷却によりゲル化した熱可逆性ゲルの調製能を検討し、ゲル化が可能であることを明らかにした。植物由来多糖を用いた複合ゲルのゲル-ゾル転移温度等の熱的性質を示差走査熱量分析で検討し、さらに、水中での熱機械的性質を測定した。複合ゲルのゲル-ゾル転移温度、ゲル-ゾル転移エンタルピーは、複合条件により異なることが分かった。熱機械分析で測定した貯蔵弾性率も、複合条件により変化が認められた。1種の多糖単体のゲルよりも、複合ゲルの方が、複雑な高次構造になっているためと考えられる。以上の結果から、植物由来多糖複合ゲルの食品へ応用の可能性が考えられる。本年度は、代表的な植物由来多糖を用いて、他の成分を複合し、冷却によりゲル化させた熱可逆性ゲルの調製能を検討し、ゲル化が可能であることを明らかにした。植物由来多糖を用いた複合ゲルのゲル-ゾル転移温度等の熱的性質を示差走査熱量分析で検討したが、複合ゲルのゲル-ゾル転移温度、ゲル-ゾル転移エンタルピーは、複合条件により異なることが分かった。さらに、水中での熱機械的性質を測定したが、熱機械分析で測定した貯蔵弾性率にも変化が認められた。これらの結果は、2019年5月に学会発表行なう予定である。本年度は代表的な植物由来多糖を用いた複合ゲルの熱的性質について、主に実験を行ったので、今後は、分子構造モデルを検討する。また、他の植物由来多糖に関して、低水分率領域での熱的挙動から水と多糖分子の構造を実験結果から検討するとともに、多量に水を含有するゲルのゲル-ゾル転移や熱機械的性質を検討する。これらの結果から食品への応用を検討する。
低コスト貯蔵による青果物の緑色保持と退色機構に関する研究

1)ブロッコリー(Brassica oleracea L.var.Italica)は収穫後常温で素早く老化し、小花は黄化するため、たなもちは短い。本研究は粉末アルコールによる簡便で低コストなエタノール蒸気処理を目指し、収穫後のブロッコリーを用いて老化の抑制と小花の緑色保持の機構を明らかにした。ブロッコリーからブランチレットを調製し、有孔ポリエチレン袋に粉末アルコール(0,3,6,12g)とともに包装し、暗所に貯蔵した。その結果、3gの粉末アルコールによるエタノール蒸気処理はブロッコリーのたなもちを延長し、黄化の抑制に有効であるが、12gによる高濃度の蒸気は小花の異臭や軟化、緑色の黒ずみを引き起こすことを示した。一方、無処理区では貯蔵23日でエチレン生成は著しく増加し、またACC酸化酵素の活性も増加したが、粉末アルコールで処理されたものはどちらもほとんど増加しなかった。これらの結果より、粉末アルコールによる処理はACC酸化酵素の活性を抑制してエチレン生成を抑え、簡便、低コストでブロッコリーのたなもちを延長することが明らかになった。2)上記の実験結果より、高濃度のエタノール蒸気処理による細胞の異常現象の発現の機構を明らかにするため、透過型電子顕微鏡(TEM)を用い、粉末アルコールによる貯蔵中のブロッコリー小花におけるガクの細胞とクロロプラストの構造変化を調査した。その結果、3gの粉末アルコールによる適切な濃度のエタノール蒸気はブロッコリーのガク細胞に構造変化を引き起こすことなく、クロロプラストからクロモプラストへの変化を遅らせることが明らかになった。一方、高濃度のエタノール蒸気は偽原形質分離、細胞膜の破断、色素体の変化を引き起こし、異臭の発生や小花の緑色の黒ずみをもたらすことを示唆した。3)赤色のピーマンは成熟した果実であり、最近市場で販売されている。本研究は緑熟段階で収穫されたピーマン果実の常温貯蔵における品質改善を目指したものである。この実験ではピーマン果実の成熟中におけるクロロプラストの変遷の機構を明らかにするため、SEM(走査型電子顕微鏡)と正Mを用いて、色素体の微細構造変化を調査した。SEM観察によると成熟の進行とともに、グラナとストロマチラコイドが崩壊し、成熟の進行した段階では、チラコイド膜から生成された多くの節をもった管状構造が色素体を占めるに至った。この段階のTEM観察では、色素体の大部分は寄り集まった管状構造で満たされ、完熟段階では繊維状構造がみられた。電顕計測学的調査では成熟に伴い、色素体に対するグラナチラコイドやストロマチラコイドの割合は減少し、シングルチラコイド、小胞、油滴、管状構造、繊維状構造は増加した。これらの値は電顕観察によるサブオルガネラの数値的変化を裏付けた。ブロッコリー(Brassica oleracea L.,Italica group)の品質は常温では損なわれやすく、緑色の保持は困難である。