hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
遺伝情報による超分子構造の大きさと形の決定機構

超分子構造における大きさと形の決定機構を解明するため、λファージを材料として以下の研究を行った。筆者の従来の研究により、λファージ頭殻主要蛋白質gpEは、ミスセンス変異を持つと、大きさや形の異る5種類の構造へと集合することがわかっている。本研究では、種々の突然変異を塩基配列レベルで同定することにより、頭殻の大きさ・形の決定機構を担うgpEの構造・機能連関を明らかにし、決定機構解明への物質的基盤を整備した。具体的成果としては、43部位のアンバー変異株の位置決定を完成した。また、様々な大きさと形の頭殻関連構造を生産するミスセンス変異株31株のうち28株の同定を行った。後者には、Ser,Pro,Glyが置換されたものが多く、gpEの機能部位には分子表面のβ-ターンが多く含まれることが示唆された。一方、尾部の長さは「ものさし蛋白質」gpHの長さにより決定されることが、筆者らの研究で示されている。本研究では、invitroの遺伝子操作により、この遺伝子の中央部に様々な大きさの欠失を持つ変異株30株を作成した。このうち12株は短い尾部を持つファージ粒子を生産し、欠失がin-frameであれぱ尾部形成はほとんどの場合進行することがわかった。また、ものさし蛋白質は両端のみが他の蛋白質と相互作用して長さを測っており、中央部と他の蛋白質との特異的相互作用はないことが示唆された。上述の12株のうち2株は尾部先端の不安定性のため、10株はDNA注入の欠陥のため、ファージ粒子の感染性が失われていた。これらの機能にはgpHの中央部が重要な役割を果しているらしい。尾部筒状部の長さはgpHのアミノ酸残基数にほぼ比例するので、gpH分子全体がものさしとして使われていると思われる。これらの研究により、gpH分子の各部分の機能分担が明らかになり、長さ決定機構をさらに深く理解することができるようになった。
広域神社祭祀とコモンズに関する環境民俗学的研究

本研究では滋賀県・奈良県や大阪府などにおいて複数村落によって祭祀される神社と自然資源の共有関係について検証することを目的とした。村落関係表を作成し、そのうち滋賀県の事例の一部については「湖東地域における複数村落による神社祭祀」(『人間文化』38)において報告した。また地域的分析として滋賀県蒲生郡竜王町苗村神社の三十三年大祭の調査を行い、祭祀の中心的役割を担う9つの村落の水利関係、森の利用などについて近世文書を用いて明らかにした。また奈良県畝傍山周辺村落では、明治以降の山の国有地化や樫原神宮の創設によって、水利や山林の利用、畝傍山口神社の祭祀が大きく変化したことを明らかにしている。24年度は、A)全国的な村落連合一覧表の作成、B)現地調査を交えた代表的事例の分析、C)広域神社祭祀および自然資源利用の歴史的展開の解明を研究の主たる目的とした。A)においては前年度に継続し近畿地方各県の図書館において文献調査を実施したほか、これまでの調査でその存在が予想された静岡県・福井県・岐阜県の県立図書館・公文書館で文献調査を実施した。東京都立中央図書館でも全国的なデータの収集を実施した。その結果については県ごとに一覧表と地図を作成している。これまでに奈良県・滋賀県・大阪府についてこれを作成しているが、さらに内容について精査が必要である。当初は24年度中にデータベース作成を完了する予定であったが、予想以上にその数が多くデータベース作成は次年度も継続することとなった。またB・C)においては福井県三方五湖周辺の村落である若狭町日向・東琵琶湖岸の集落である東近江市伊庭・彦根市下石寺・奈良県橿原市畝傍山周辺などで現地調査を実施した。滋賀県の両地区では現地調査にあわせて古文書の調査を地元市町村などの協力を得て実施し神社祭祀と自然資源利用の歴史的展開の解明につとめた。ことに下石寺では現在はみられない琵琶湖での漁業や内湖である曽根沼の利用をめぐる近隣村落との関係、周辺村落と共同祭祀をしていた稲村神社の状況などについて詳細なデータを得ることができた。また広域における歴史的な状況を把握するため滋賀県県民史料室所蔵の神社明細帳の調査や、奈良県立図書情報館所蔵の畝傍神社関係の古文書の調査を実施した。平成25年度は当初予定していた福井県、奈良県において現地調査および資料調査を実施した。また前年度に引き続き滋賀県においても現地調査、資料調査を実施した。福井県においては小浜市内・若狭町内の各村落において調査をおこなった。ことに小浜市内では矢代、田烏などの海岸部の村落における神社祭祀と海浜の利用について調査をおこない、この地の代表的な祭りである手杵祭りと山・漁場の関わりなどについて確認した。また奈良県橿原市では畝傍山周辺の村落において畝傍山口神社の祭祀および山林利用、かつての水利状況などについて聞き取りを行い、また五條市湯川などにおいても山林利用と波寶神社の祭祀の関連について聞き取り調査をおこなった。さらに天理図書館、奈良県立情報文化館などにおいて資料調査(絵図・古文書)をおこなった。さらに滋賀県では米原市の志賀谷や伊吹においてオコナイ行事の調査および聞き取り調査をおこない、ことに伊吹では出雲井という用水と岡神社の祭祀の関連性について確認した。このほか滋賀県立図書館、滋賀県庁県民史料室、東京都立中央図書館などにおいても文献調査を実施し、滋賀県では神社明細帳の撮影、東京都立中央図書館では東日本における類似事例の収集をおこなった。これらの調査によって滋賀県・福井県・奈良県における広域神社祭祀の事例一覧を作成するとともに、それに関連する山・用水・海浜などの利用について概要を把握し、数地点においてはより詳細な分析をおこなうことができた。本研究においては、近畿地方を中心として広くみられる、複数村落で祭祀される神社の信仰形態と、おなじく複数村落で利用される自然資源の利用形態の関連について研究することを目的としている。23年度はa)図書館などの書籍を利用して、村落連合の一覧表を作成すること、b)代表的事例として福井県三方五湖周辺・滋賀県彦根市荒神山周辺の現地調査をおこなうことを計画していた。前者については、滋賀県下、奈良県などの事例検索収集はほぼ終了し、大阪府の事例についての検索も一部開始している。また滋賀県下については滋賀県庁がもっている山林関係の古文書などの撮影を実施した。後者については、福井県美浜町久々子や彦根市下石寺、三津屋などの集落で調査を実施し、久々子については宇波西神社と三方五湖の利用、また下石寺については荒神山神社や稲村神社と、荒神山や曽根沼、琵琶湖などの自然利用との関連について調査を進めた。また石石寺では関係の古文書の撮影を実施し、地域住民とともにその読解作業を進めている。

またそれ以外に奈良県五條市西吉野町や北九州地域洞海湾周辺についても、同種の事例を探す作業を行った。平成26年度はこれまでの文献調査などから代表的事例として選択した滋賀県彦根市荒神山周辺、同東近江市伊庭周辺、福井県小浜市周辺などにおいて現地調査を実施した。この成果の一部については「湖東地域における複数村落による神社祭祀」(『人間文化』38号)において報告した。また滋賀県竜王町の多くの集落によって祭祀されている苗村神社では三十三年に一度の大祭にあわせた調査を実施し、祭礼の観察とあわせて自然資源の利用についての聞き取り調査や神社祭祀・水利・森林利用に関する古文書調査を実施した。この成果については平成27年夏に報告書を刊行する予定であり、さらに研究論文の刊行をめざしている。さらに昨年度より調査をしてきた伊吹山周辺については「米原市伊吹のオコナイ」(『米原市文化財ニュース・佐加太』40・41号)に神社祭祀に関する部分を公表している。奈良県についても奈良県立情報文化館などでの文献収集や現地調査をおこない畝傍山周辺においては集中的な現地調査を実施した。またこれまでの調査の成果を整理し、滋賀県については神社祭祀と環境利用についての状況を整理した一覧表について複数の資料による精査を実施し、湖東部分については前述の「湖東地域における複数村落による神社祭祀」に掲載している。奈良県においても同様の一覧表の精査を実施しており、畝傍山周辺での神社祭祀・自然資源利用の近代以降の変化に関する考察とともに、27年度中に公表する予定である。日本民俗学当初24年度までに村落連合一覧表を作成する予定であったが、概ね作業は進展しているものの、予想よりもその数が多く、また範囲も中部地方に至るものがみられたため、さらに作業が必要となった。また代表的事例の分析については概ね順調に進行している。当初予定していた通り、広域神社祭祀については近畿地方を中心にほぼ事例一覧と代表的な事例の分析が実施できており概ね順調に進行しているといえる。23年度については当初計画の通り調査は進行しているが、収集したデータの整理がやや遅れ気味である。24年度に完成する予定であった全国的な村落連合一覧表の作成については、25年度の研究において完成することをめざす。またそれ以外については当初の計画通り25年度中に代表的事例として福井県三方五湖周辺・奈良県橿原市畝傍山周辺・大阪府香芝市二上山周辺において現地調査や史料調査を実施する。また文献調査の結果、広域での神社祭祀や山林の利用、水利施設の共同などが確認された大阪府南河内郡河南町においても現地調査や史料調査を行う予定である。26年度が最終年度となるのでこれまで集積したデータを一覧表や年表などの形に整理するとともに、論文や学会発表の形でアウトプットすることにつとめたい。また個別地域の分析の普遍化にも努めたい。23年度の研究が当初の計画通り概ね進行したので、今後も当初の計画に従って研究を進めていく予定である。前年度残額となった9960円については、全国的な村落連合一覧表の作成に向けての消耗品などに利用する予定である。当初より4年の計画であったため、26年度分として上記の金額が必要である。26年度は消耗品費180千円、旅費276千円、謝金など253千円を執行する予定である。
シニアの健康・快適な衣生活を支援するための被服衛生学的研究

65歳以上の高齢期を「健康で」しかも「アクティブに」生活するには、5064歳のプレ高齢期ともいうべき年齢層を含むシニア層の衣生活支援が重要であると考えられる。本研究では、加齢による心身の変化に着目した研究に発展させ、シニアの健康・快適な衣生活を支援するための基礎的・発展的研究を、圧的側面、温熱的側面、触的・審美的側面等から包括的に実施した。また、加齢による心身の衰えを防御するためだけの衣生活支援のあり方に終始せず、「老い」に対して積極的なコンセプトをもった繊維製品の開発やその設計指針を導出した。平成25年度の主な研究実績は以下の通りである。1.人体表面の圧縮柔らかさにおける加齢変化と皮下脂肪厚との関係を明らかにするための基礎研究として、圧縮子の形状や圧縮速度、最大荷重、測定部位の検討を行うなど、測定方法および測定条件を決定した。これに基づいて、20代80代までの被験者を用いて測定と解析を開始した。また、若年層を対象に、基本人体寸法、シルエット等の三次元計測、胸部における人体表面の圧縮柔らかさ、同部位の皮下脂肪厚の測定を行い、動作時のブラジャーのずれ抑制効果や防振性について動作解析装置を用いて明らかにした。高齢女性を対象に、ブラジャーについての調査を行い、若年女性と比較検討した。2.メタボリック症候群は、生活習慣病などを誘引する要因の一つである。健康的な生活のためには、体脂肪を適正に維持することが重要である。シニア層が実施可能な有酸素運動下における脂質消費量に及ぼす諸因子を明らかにした。また、軽運動負荷前後の皮膚の弾力性に及ぼす影響を明らかにした。さらに、腰痛予防を目的に、姿勢保持筋群の筋電図測定と、その周波数解析から腰部保護機能をもつ衣服設計のための指針を導出した。3.若年男女と高齢男女における温度感受性の性差および加齢による変化について、被験者実験により明らかにした。女性ファンデーションの素材について編構造が熱・水分移動特性に及ぼす影響を明らかにするとともに、薄手のストレッチ性の高い編布および不織布の肌触りに関係する特性値を得るための物理特性の測定方法について検討した。また、身体の圧迫感等による感性を、脳波解析により行った。4.シニアにとって歩行は非常に重要な日常活動であることから、靴擦れ予防ストッキングの開発についての研究テーマについて論文としてまとめた。また、サイズ適応性の観点から血栓予防靴下の開発研究を継続させ、現在特許申請準備に入っている。平成26年度の主な研究実績は以下の通りである。1.身体にフィットするファンデーション設計やタイトな衣服を設計するためには身体寸法や素材の伸長特性だけでなく、人体表面の圧縮特性の定量化が重要であるというコンセプトのもと、加齢や体型が人体表面の圧縮特性に及ぼす影響を定量化するための研究を進展させた。具体的には、被験者数を124名と増やして、年代ごとの背部の圧縮変形量に加え、圧縮回復性のパラメータについても検討した。また、若年女性を用いて、左半身88か所の圧縮変形量と皮下脂肪厚との関係について詳細な検討を行うとともに、動作時のブラジャーの快適性(ズレや防振性)に及ぼす身体特性およびブラジャー種類の影響について、昨年度実施した若年層のデータに加えてシニア層を中心とした測定により、加齢による変化を検討した。さらに、若年女性15名を対象に、左上半身の前面13か所と後面11か所の合計24か所の皮膚性状と皮下構造を明らかにした。2.下部胸囲における身体圧迫がもたらす温熱性局所発汗量の修飾とその加齢による変化について、20歳代、40歳代、60歳代の年齢群の女性を対象として検討した。また、基礎代謝の低い高齢者の保温対策としてのヒータ服開発のための基礎研究として、市販ヒータベストによる人体影響を明らかにし、効果的な加温部位を明らかにするための試作ファブリックヒータを用いた実験を開始した。3.シニア世代に適した薄手の編布や不織布の物理特性を測定し、肌触りの良い布の特性を明らかにするとともに、伸縮性のおおきな布の風合い測定条件について検討した。また、フェザーコットンを用いた吊り編布の風合い特性を明らかにした。4.その他、平成25年度に行った研究成果について学会発表を行い、依頼講演や関連著作物の執筆を行った。平成26年度の研究成果については、今後順次学会発表等を行う予定である。平成27年度の研究成果の概要は、以下の通りである。1.20歳79歳の女性145名を被験者として、人体表面の圧縮特性の特徴量を抽出し、各年代別に定量化した。また、全身の人体表面の圧縮柔らかさと皮下脂肪厚との関係について、若齢者とシニア層の比較を行った。ブラジャー着用時の背部体表面の段差を客観評価する方法として、非接触三次元デジタイザおよび画像解析ソフトを用いて得られる特性値を提案し、背部体表面の段差を抑制しうるブラジャーの具体的な設計指針を導出した。動作時のブラジャーの快適性に及ぼす身体特性、ブラジャーの種類の影響に加え、年齢との関係性についても明らかにした。さらに、椅座位時および仰臥位時における脚各部の圧迫が血液循環系および自律神経系に及ぼす影響を明らかにし、血栓予防靴下の欠点である強圧からくる皮膚血流阻害や圧ストレスを抑制する弾性靴下設計のための基礎的指針を得た。2.寒冷環境下における頸背部加温が血液循環系,自律神経系および主観評価に及ぼす影響について,季節による暑熱順化や寒冷順化がもたらす影響差について解析を行った。

また、ファブリックヒータについての研究では、高齢者の体温調節反応を若齢者と比較検討する実験を行った。温冷感覚感受性については、年齢によらず男性よりも女性で鋭敏であり、男女ともに加齢により鈍化する傾向を明らかにした。着圧パンツが体脂肪燃焼効果に及ぼす影響については、前年度までの実験にシニア世代での実験を加えた。下部胸囲圧迫と発汗反応については論文にまとめた。3.圧縮特性の異なる円筒モデルを用いた実験では、圧縮かたいほど衣服圧が高くなる傾向を明らかにするとともに、皮膚特性と肌着との摩擦特性との関係性を明らかにした。その他、審美性の観点から、いせこみが衣服のシルエット形成に及ぼす影響やハンディスキャナーを用いたシルエット把握についての研究を論文にまとめた。本研究では、加齢による心身の変化が大きくなるシニア層以上を対象に、「健康で」しかも「アクティブに」生活するための衣生活支援のあり方を提案することを目的として研究を行っている。具体的には、加齢による心身の変化を定量的に捉え、これらを把握したうえで、「老い」に対して積極的なコンセプトをもった繊維製品の開発やその設計指針を導出することを最終目的に研究を遂行している。まず、本研究題目の最もおおきなテーマである人体表面の圧縮特性の定量化については、背部で2079歳までの女性145名について明らかにした。全身については、若年層10名、シニア層10名について、全身89か所の圧縮変形量と皮下脂肪厚との関係を明らかにするなど、被験者数を増やし順調に研究を進展させている。また、ブラジャー着用時の背部段差の少ない審美性を追求したブラジャー設計や、動作時の防振性に及ぼすブラジャーデザインと身体特性の影響についてもシニア層の実験へと進展させている。温熱的快適性からのアプローチにおいても、局所加温が人体生理に及ぼす研究および温冷感覚感受性に関する研究、さらには着圧パンツが体脂肪燃焼効果に及ぼす影響に関する研究など、被験者を若齢者からシニア層へと拡大して実験を行っている。以上のように、各研究者が主体となって進めるそれぞれの研究テーマにおいて、初年度の若年層を用いた基礎研究からシニア層を被験者とする研究へ、さらには被験者数を増やすなど着々と研究を進展させ、多くの件数の口頭発表およびポスター発表および、一部は論文執筆にまで至っている。また、本研究に関連した継続研究についても、論文執筆や招待講演、一般消費者や専門家に向けたテキスト執筆を行っている。これらの観点から、本研究はおおむね順調に進展していると判断される。得られた主な実績は,以下の通りである。1)シニア層の背部シルエットの段差を抑制しうるブラジャー圧の具体的な設計指針を得ることを目的として,バックパネルの素材,形態,寸法の相違が背部シルエットに及ぼす影響を明らかにした。2)若年群および中年群を被験者として,身体形状および左半身89ヵ所の人体表面圧縮変形量,皮下脂肪厚を測定し,身体部位における圧縮変形量の特徴と年齢による相違,圧縮変形量と皮下脂肪厚との関係等について明らかにした。3)動作時のブラジャーの快適性についての研究では,補整ブラよりスポーツブラの振動抑制効果が高く,中年群は若年群より振動が大きくブラによる差が小さいこと,中年群では脂肪厚が厚くカップサイズが大きい人ほど振動もズレも大きいことなどを明らかにした。
分断型アラニンラセマーゼの分子構造形成における細胞内マトリツクスの相互作用

好熱菌由来のアラニンラセマーゼのサブユニットは、2次構造予測から2つのドメインよりなるものと推測される。両ドメインを遺伝子工学的に別々に発現させた場合、補酵素PLPを結合部位を含む、N-末端ドメインタンパク質(N-フラグメント)がinclusionbodyを形成して宿主大腸菌の不溶性の画分に回収されたのに対して、C-フラグメントは発現しなかった。しかし両者を異なるベクター上で共発現させた場合には、α2β2構造を持ち、野生型酵素の約50%の活性を示す分断型酵素が得られた。また大腸菌由来の分子シャペロンであるgroESLを共発現させた場合にはN-フラグメントは宿主E. coliの可溶性画分にえられ、ラセマーゼ活性を示した。またin vitroにおける変性N-フラグメントのリフォルディングを検討したところ、C-フラグメントまたはシャペロンGroESLとともにリフォルディングさせた場合のみラセマーゼ活性を示した。以上の結果はアラニンラセマーゼにおいてはN-末端ドメインがその活性発現に関与し、C-末端ドメインは酵素のフォルディングを助けるいわば分子内シャペロンとして働いていることを意味する。X線解析による立体構造解析の結果では、本酵素のサブユニットは大小2つのドメインから形成されるが、そのヒンジ部分の位置は予想されたドメイン領域より20残基程度N-末端側に位置した。予想されたN-末端ドメインはα,β-バレル構造をもつコアの部分と一対の逆平行β構造をもつ領域からなり、補酵素PLPはα, β-バレル構造の中心に位置している。C-末端ドメインはN-末端ドメインの突きだした部分に巻き付くように存在する。PLPを中心とする活性部位近傍には、C-末端ドメインに属する残基はほとんど存在せず、N-末端ドメインがラセマーゼの活性発現に関与するという本研究で結果を支持した。
病原菌エリシター応答における新規カルシウム結合タンパク質の機能解析

本年度はリガンドスクリーニングによるカルモジュリン結合タンパク質遺伝子の単離と解析を行った。標識したカルモジュリンをリガンドとして用い、cDNAライブラリーをスクリーニングすることにより、カルモジュリンと結合するクローンが単離された。シロイヌナズナのCaMBD86と名付けた667アミノ酸からなるタンパク質をコードする遺伝子は、検索の結果、イネにおいて病原菌感染やSAR誘導剤BTHで特異的に誘導されてくる遺伝子との相同性を示した。シロイヌナズナの葉をBTHで処理すると、CaMBP86遺伝子の顕著な誘導がおこることが発現解析の結果明らかとなった。CaMBP86とカルモジュリンの相互作用について解析するため、大腸菌でCaMBP86の様々な欠失タンパク質をグルタチオンSトランスフェラーゼの融合タンパク質として発現させた。これらリコンビナントタンパク質をPVDF膜状に転写した後、ビオチン化カルモジュリンを用いてその結合能を評価したところ、アミノ酸490-554領域にカルモジュリンが結合することが明らかとなった。また、アミノ酸506-526領域の合成ペプチドIKVKLKNVSWAIASLSLKRPKAP (CMBPep)は、非変性条件下の電気泳動においてカルモジュリンの移動度をカルシウム依存的にシフトさせたことから、この領域がCaMBP86のカルモジュリン結合部位として同定された。植物の異なるカルモジュリンアイソフォームを用いた結合アッセイから、タバコにおいて過剰発現させるとSAR様の応答を引き起こすことが知られているSCaM4と相同性の高いアイソフォームMsCaMLがCMBPePに対して他より高い親和性を持っていることが明らかとなった。植物の病原菌応答において、カルシウムイオンが細胞内信号伝達物質として重要であることが示唆されている。本研究ではコムギのエリシター誘導性遺伝子にコードされる低分子量カルシウム結合タンパク質の機能解析を行うとともに、他のカルシウム結合タンパク質との機能を比較し宿主のエリシター応答に関わるカルシウム依存的細胞内シグナル伝達機構を明らかにすることを目的としている。カルシウム結合タンパク質CCD-1をコードする遺伝子は、コムギ細胞や根をエリシター処理することにより発現した。CCD-1タンパク質をアガロースビーズに固定化したカラムを作成し、植物組織抽出液からCCD-1に結合するタンパク質の同定を試みた。その結果、カルシウム依存的にカラムに結合する23-kDaおよび26-kDaタンパク質が同定された。CCD-1と同様、病原菌応答に関わることが示唆されている低分子量カルシウム結合タンパク質についても解析を行った。カルモジュリン(CaM)、カルモジュリン様タンパク質(CaMLP)(ダイズSCaM-4ホモログ)、MHRA(エンドウHRA32ホモログ)、セントリン(CEN)のタンパク質を大腸菌で発現させた後に精製し、アガロースビーズに固定した。この固定化カラムにカルシウム依存的に結合するタンパク質を解析した結果、CaMとCaMLPには複数のタンパク質が、MHRAには37-kDa付近の分子量を持つタンパク質が結合することが明らかとなった。
新規リボソーム非依存型ペプチド合成酵素の構造・機能相関に関する研究

非リボソーム型ペプチド合成酵素は生理活性のある非常に多様な複合/環状ペプチド類を合成することができる。合成最終段階の環状化反応と産物の遊離は合成酵素のC末端に存在するチオエステラーゼドメイン(TE)の働きにより進行する。Pseudomonas属細菌MIS38が有するarthrofactin合成酵素は3つのサブユニット(ArfA/B/C)から構成される。興味深いことにArfCのC末端には2つのTEが存在する。いずれのTE(TE1,TE2)も活性発現に必須のSr/Asp/Hisを有している。本研究では、これらのTEが合成反応にどのように係わっているのかを解明することを目的とした。当該遺伝子部分を大腸菌用ベクターを用いてクローニングした後、PCR法を用いて部位特異的突然変異遺伝子を構築した。さらにこの変異遺伝子を相同性組み換え法によりMIS38染色体に戻した。こうして、S91A,S91T,S383A,S383/D410A変異株を作製した。塩基配列解析を行い、それぞれの位置以外に突然変異が導入されていないことを確認した。こうして得られた変異株のarthrofactin生産性を調べた。その結果、S91A,S91T変異株は生産性を完全に失っていた。一方、S383AおよびS383A/D410A変異株は野生株に比べて5±1%の活性を保持していた。またこれら変異株が生産するarthrofactinは野生株のものと同一の構造であることを確認した。以上の結果から、S91を含むTE1が環状化反応と産物の遊離に必須であり、TE2は本質的に重要ではないことが判明した。現在,この仮説を証明するためにTE2を完全に決失した変異株を作成中である。Pseudomonas sp.MIS38が生産する強力な微生物界面活性剤Arthrofactin(以下AF)はD型7残基を含む11残基(最多)のアミノ酸と炭素鎖長812の直鎖脂肪酸からなる新規環状リポペプチドであり,植物病害微生物に対する抗菌活性など有効な生理活性も有する。既に,40kbからなるAF合成遺伝子クラスター(arfABC)の取得に成功し,その解析からリボソーム非依存型ペプチド合成酵素として従来にない特異な構造を有することを報告している。目的)本研究ではAF合成機構を遺伝子レベルで詳細に解析することにより,生物界においてセントラルドグマ(DNA-mRNA-タンパク質合成)と対峙するリボソーム非依存型ペプチド合成機構の多様性を明らかにすることを目的とする。成果概要)16年度はAF合成には必要であるがarfABCに含まれていない新規エピメラーゼ遺伝子をゲノムより探索した。類縁細菌のゲノム配列を詳細に解析した結果,エピメラーゼ(あるいはラセマーゼ)として機能する可能性のある機能未知のORF(open reading frame : AAG05812)を見出した。この遺伝子配列情報を基にPCRおよびサザン解析を行った結果,同遺伝子相当部分をMIS38からクローニングすることに成功した。現在,塩基配列決定および遺伝子構造解析を行っている。遺伝子構造解析によってエピメラーゼとして機能するのに充分なORFの存在が確認できた後にMIS38における同遺伝子領域の破壊実験を行う。続いて遺伝子破壊株が生産するリポペプチド(アルスロファクチン類似物)を逆相HPLCにより精製し,質量分析法とNMR法を用いた構造解析をおこなうことにより本遺伝子領域のAF合成に関する機能を検討する予定である。
水系太陽エネルギー貯蔵・変換システムの研究

ノルボルナジェン類とクワドリシクラン類との原子価異性を利用した水系での太陽エネルギーの貯蔵・変換システムの実用化のために,変換・貯蔵効率の更なる増大を目指して, (1)銀(I)による解媒異性化反応機構の解明(2)高活性な不溶性解媒の調製(3)新たな水系システムの開発を行った.(1)銀(I)触媒による水溶性クワドリシクラン類のノルボルナジェン類への水中での発熱異性化反応を詳細に検討し,コバルト(II)ポルフィリン錯体を触媒にしたときに異性化速度が著しく小さいクワドリシクラン類に対して,銀(I)触媒が特に有効に働くことが判り,銀(I)塩がコバルトポルフィリン錯体の相補的な触媒として用いられることが判明した.また,その反応機構を解明し,銀(I)塩触媒が有効に利用できる範囲も明確にした.(2)有機溶媒中におけるクワドリシクラン類のノルボルナジェン類への発熱異性化反応を,種々の可溶性触媒で検討し,高活性なるものを探究した.その中で特に高活性な触媒を,水に不溶な担体上に吸着させて,水に不溶な固定化触媒を調製した.このような不溶性触媒による水中でのクワドリシクラン類のノルボルナジェン類への発熱異性化速度を測定し,触媒の活性・安定性について検討を行い,担体と錯体触媒とのよい組合せを明らかにした.(3)アルカリを含まない水のみそ溶媒とする水系システムの開発のために種々の系を検討した結果,分子内にアミノ基とカルボキシル基の両者を有する誘導体が可逆性並びに安定性に優れ,しかも水に対する溶解度も著しく増大して単位容積当りのエネルギー貯蔵量が増し,太陽エネルギー貯蔵にとって大変有望であることが判明した.ノルボルナジェン類とクワドリシクラン類との原子価異性を利用した水系での太陽エネルギーの貯蔵・変換システムの実用化のために,変換・貯蔵効率の更なる増大を目指して, (1)銀(I)による解媒異性化反応機構の解明(2)高活性な不溶性解媒の調製(3)新たな水系システムの開発を行った.(1)銀(I)触媒による水溶性クワドリシクラン類のノルボルナジェン類への水中での発熱異性化反応を詳細に検討し,コバルト(II)ポルフィリン錯体を触媒にしたときに異性化速度が著しく小さいクワドリシクラン類に対して,銀(I)触媒が特に有効に働くことが判り,銀(I)塩がコバルトポルフィリン錯体の相補的な触媒として用いられることが判明した.また,その反応機構を解明し,銀(I)塩触媒が有効に利用できる範囲も明確にした.(2)有機溶媒中におけるクワドリシクラン類のノルボルナジェン類への発熱異性化反応を,種々の可溶性触媒で検討し,高活性なるものを探究した.その中で特に高活性な触媒を,水に不溶な担体上に吸着させて,水に不溶な固定化触媒を調製した.このような不溶性触媒による水中でのクワドリシクラン類のノルボルナジェン類への発熱異性化速度を測定し,触媒の活性・安定性について検討を行い,担体と錯体触媒とのよい組合せを明らかにした.(3)アルカリを含まない水のみそ溶媒とする水系システムの開発のために種々の系を検討した結果,分子内にアミノ基とカルボキシル基の両者を有する誘導体が可逆性並びに安定性に優れ,しかも水に対する溶解度も著しく増大して単位容積当りのエネルギー貯蔵量が増し,太陽エネルギー貯蔵にとって大変有望であることが判明した.
周期構造による超音波・表面弾性波の制御とエネルギー輸送・収穫デバイスの設計

本研究では,弾性波の伝播制御を可能にする周期構造体“フォノニック結晶"の最適設計を行い,超音波・弾性波による新しいエネルギー輸送デバイス考案とテラヘルツ弾性波発振・制御法の確立と応用開拓を目指した。具体的には,2次元GRIN型フォノニック結晶の数値設計・プロトタイプ作製と負の屈折現象・焦点化実証,圧電体薄膜上周期構造によるテラヘルツ弾性波制御の分子動力学解析,ならびに圧電-誘電体周期構造による音響ダイオードの数値設計を行った。本研究では,弾性波の伝播制御を可能にする周期構造体“フォノニック(ソニック)結晶"の最適設計と固体表面弾性波制御構造の設計を行い,超音波・弾性波を用いた高効率のエネルギー輸送デバイスを考案し,最終的には人体中の電子機器への電力伝送などへの応用や、未踏領域のテラヘルツ波発振原理の確立と応用開拓を目指している。平成25年度は,これまでシミュレーションで設計してきた2次元GRIN型フォノニック結晶のプロトタイプを作成し,負の屈折現象と焦点化の実証実験を行った。実験には,これまでこのようなフォノニック構造の特性解析のために我々が設計・作成してきた高効率トランスデューサを用い,測定系として,水中超音波分布を測定するためのハイドロフォンを購入,上記特性の検証を実施した。音響レンズ効果の高効率化・広帯域化の実現のためには網羅的な設計が必要となる。また,デバイス化に向けてより軽量で人体にも影響を及ぼさない素材を用いる必要がある。これらの要件を満たすように,CADソフトと3Dプリンタによる樹脂製フォノニック構造プロトタイプ作成も行い,水集超音波実験によって負の屈折現象などについても確認した。一方,半導体表面の周期構造によるテラヘルツ波制御への展開にむけ,大規模分子動力学シミュレーションによる構造・材料探索を開始した。具体的には,微細加工に実績のあるガリウムヒ素(GaAs)薄膜,ならびに圧電性薄膜として既に使用実績のある窒化アルミニウム(AlN)についてのシミュレーション解析を実施した。膜厚3.8nmのAlN薄膜において共振的伝搬モードが励起され,さらにその薄膜にナノスケールの周期孔構造を導入した導波路中で弾性波が閉じ込められ,それによって伝搬特性が向上することが分かり,これと圧電効果を組み合わせることによって新しいテラヘルツ波発振源が実現できる可能性を見出した。本研究では,弾性波の伝播制御を可能にする周期構造体“フォノニック(ソニック)結晶"の最適設計と固体表面弾性波制御構造の設計を行い,超音波・弾性波を用いた電力伝送など,高効率のエネルギー輸送デバイスを考案し,さらに未踏領域のテラヘルツ波発振原理の確立と応用開拓を目指した。昨年度に引き続き,水中超音波によるフォノニック結晶の音響レンズ効果の高効率化・広帯域化の検討を行った。特に,負の屈折現象などに対する定量的評価には,超音波波面の可視化とそれを数値シミュレーションと直接比較することが重要となる。昨年度に導入した超音波トランスデューサでの超音波伝搬の可視化のためのシュリーレン装置を構築し,超音波伝送の指向性およびフォノニック結晶による透過特性・伝搬方向確認までが可能となった。更にその技術を援用して,水中パイプ内を超音波が高効率で伝送するためのパイプ構造の数値設計と伝送効率の評価と伝搬の可視化解析を行った。一方,昨年度から開始した半導体表面の周期構造によるテラヘルツ波制御実現に向け,大規模分子動力学シミュレーションによる構造・材料探索を実施した。圧電性薄膜として既に使用実績のある窒化アルミニウム(AlN)についての原子レベル解析を行った。膜厚3.8nmのAlN薄膜において厚み縦振動共振モードが励起され,かつ薄膜上を安定に伝搬できること,さらにその薄膜にナノスケールの周期孔構造を導入した薄膜構造にフォノンバンドギャップが形成されることを示し,それを基に,テラヘルツ導波路を設計,その中で弾性波が閉じ込められて伝搬特性が向上することが分かった。これと圧電効果を組み合わせることによって新しいテラヘルツ波発振源を実現できる可能性が定量的に示された。また,高効率音響エネルギー回収デバイスの基本原理として,圧電体と誘電体の周期構造からなり,可聴域で動作する音響ダイオードの数値設計を行った。デバイス物理研究実績概要に記した通り,フォノニック結晶構造の設計と水中超音波伝搬特性の数値シミュレーション,ならびにプロトタイプ作成による超音波伝搬実験の実施を行い,負の屈折現象とレンズ効果についてはほぼ計画通りに完了している。加えて,当初計画になかった小型・軽量化,設計・作成の簡便性向上にも着手できている。また,ナノスケール薄膜での弾性波デバイスの設計では薄膜全体の撓み振動モードを用いることによって,より効率よく弾性波を励振・伝搬できる可能性をシミュレーションによって見出すなど,計画以上の進展も得ることができている。一方で,レンズ効果によるエネルギー伝送効率の定量的評価や,薄膜振動励起の効率(Q値)の評価など,最終目標であるデバイス実現に向けて重要な課題も浮き彫りになっている。これらの課題は初年度で定量的なめどをつけておきたかった項目である。

以上の状況を勘案し,上記(“概ね順調に進展")と自己評価する。フォノニックレンズの設計と実証に関しては,まずは平成25年度に検討し切れなかったエネルギー輸送効率の問題点と改善方法を確立する。負の屈折現象を確認した実証実験において,水中超音波分布測定系に既存のレーザー光学系を組込むことにより伝搬波面を可視化し,シミュレーション結果と対応するかどうかを確かめる。並行して,周期構造の充填率分布に多階層の傾斜をつけたGRIN構造を基本とするレンズの設計とその小型化を,前年度に引き続き3Dプリンタなどを活用して解析・実証し,シミュレーションから予測される音圧分布や音響エネルギー回収効率からのずれがあれば,測定機器と測定系の整合性を含めてその要因を同定し,可能な限り高いエネルギー収穫効率の正確な評価を目指す。特に,前述の波面可視化技術により,シミュレーション→プロトタイプ作成→水中実験・可視化→シミュレーション→・・・のサイクルを繰り返して最適構造を決定する。これらを通して,本格的モジュール化へ向けたデータ蓄積ならびに測定装置の更正を進める。同時に,例えば産業用電気機器・発電機などの環境振動発信源からのエネルギー収穫を行うためのフォノニック導波路およびそれらの組み合わせとモジュール化によるエナージーハーベスティングシステムの概念設計を行う。半導体・圧電薄膜上のミクロンスケールの周期構造に対する時間領域差分法(ないしは有限要素法)シミュレーションも実施し,テラヘルツ波発生原理の定量的検証,加えてそれらの理論設計を基に,収束イオンビーム加工装置によるプロトタイプ作成・実測も試みる。上述の計画を実現するために,光学系測定系(レンズなど)の少額消耗品,ならびに音圧分布解析用のソフトウエアの購入に研究費を充てる。加えて,最終年度であるので成果発表を積極的に行うための(国際会議を含めた)学会参加旅費にも予算を充てる。H25年度当初に計画した物品費の内,水中超音波測定用のハイドロフォンが当初計画より安い機種で十分な性能が期待できることが分かり,その変更に伴って光学系測定装置用や樹脂製フォノニック構造作製のための少額消耗品の購入に充て,その残った一部を次年度の同様な消耗品購入予算に回すこととしたため。上記の通り,少額の光学系機器および樹脂製フォノニック構造作製のための少額消耗品の購入に充てる予定である。
肝臓の細胞内情報伝達系転換因子の精製とその制御機構の解析

成熟ラットの肝細胞を、初代培養するとα_1-受容体からβ_2-受容体を介する細胞応答に転換する(「α→β転換」と称する)。『培養時に細胞と細胞の接触があると、「α→β転換」は、進行しないことを以前発見した。』そこで本研究期間で詳細に肝細胞の接着に関して解析した。その結果、肝細胞は、末端ガラクトシドを認識し、「α→β転換」が進行を抑制し、その接着にはCa^<2+>は不必要でMg^<2+>は必須であること。さらに糖結合特異性は観察できなかった。さらに肝レクチンの糖結合認識部位に対する抗体を処理しても肝細胞の接着には影響しなかった。一方、幼弱期(生後1週令)では、末端ガラクトシドは、シアル酸が付加していることが示唆された。しかしながら、糖結合特異生が認められないことから、本研究の因子を精製することが困難になり、当初の計画を変更した。本研究の途中で、「生後3週令前後のラットの肝細胞が、ガングリオシドGM3に一過性に強く細胞接着することを見いだした。」そこで、GM3に対する肝細胞の接着結合を阻害するモノクロナール抗体を作成することに成功した。作成した6-18抗体を用いて、GM3に対する肝細胞の接着を調べた。その結果、肝細胞表層の6-18抗体認識分子は、生後24日の前後数日に一過性に機能発現(接着)するが、FACS解析から、幼弱期と成熟期のどちらの肝細胞にも発現は認められた。さらに肝臓の凍結切片の蛍光免疫染色では、6-18抗体認識分子は、ラットの加齢とともに肝小葉の中心に局在化することが明らかになった。次に肝細胞の糖鎖結合特異性を調べると、末端Siaα2-3結合を認識し、GM3との接着結合には、二価の金属イオンが不必要であることが示唆された。さらに免疫沈降、Western Blotting分析の結果から、6-18抗体認識分子は、相対分子量48KDaを示し、未知の分子である可能性が示唆された。(1)肝細胞の細胞膜を介する接着には、表層のガラクトシドが関与することが示唆された。成熟ラットの肝細胞と成熟ラットの肝細胞膜との接着性を、糖鎖切断酵素を使用することで調べてみた。すると細胞膜をガラクトシダーゼで処理すると肝細胞は肝細胞膜にほとんで接着しないことが示唆された。さらにエンドグリコシダーゼFで処理でも、接着性が消失した。そこで肝細胞の接着特異性を調べると末端ガラクトシドに肝細胞が接着し、結合特異性は観察されず末端ガラクトースを認識することが示唆された。なお末端がシアル酸であるGM3とはほとんど接着しなかった。そこで肝レクチンの糖結合認識部位に対する抗体を処理しても肝細胞の接着には影響しなかった。さらに接着における金属イオン依存性を調べると、肝細胞の接着にはCa^<2+>は不必要でMg^<2+>は必須であることが示唆された。(2)肝細胞は細胞膜の接触なしに初代培養すると、α_1-受容体を介する代謝応答がβ-受容体を介する応答に数時間で転換する(アドレナリン作動性応答の「α→β転換」と略する。)。この転換には肝細胞の接着が重要であることが報告された。さらにこの転換には肝細胞膜上の糖蛋白質の関与が示唆された。

肝細胞の接着では、肝細胞に対して細胞膜と末端ガラクトシドが競合し接着結合することが観察された。(3)さらに幼若期のラットの肝細胞では、シアル酸がガラクトシドに付加することで肝細胞の接着を阻害していることが示唆された。幼若期の肝細胞膜をシアリダーゼで処理すると成熟期のラットの肝細胞膜を模倣することができた。(4)肝細胞の接着特異性があまりなく末端ガラクトシドであることからこの肝細胞膜の有効因子の精製を保留し、接着結合に関わる因子に対するモノクロナール抗体の作成の準備を現在進めている。本研究の中で、「生後3週令前後のラットの肝細胞が、ガングリオシドGM3に一過性に強く細胞接着することを見いだした。」そこで、GM3に対する肝細胞の接着結合を阻害するモノクロナール抗体を作成することを試み、成功した。モノクロナール抗体の作成には、生後24日の肝細胞をマウスに免疫し、幼弱期と成熟期の接着能の違いから、FACS解析し、さらに肝細胞がGM3に接着することを、選別した6-18抗体が阻害するかどうかを調べることで、GM3を認識する分子に対するモノクロナール抗体を作成した。肝細胞がGM3に接着する様式を次に説明する。(1)生後24日を最大にし、前後数日であること。(2)GM3に対する抗体(M2590)をGM3に結合させると肝細胞の接着は吸収された。さらにアイソタイプが同一のlgMでは肝細胞はGM3に接着した。このことから肝細胞はGM3を認識していることが示唆された。(3)糖鎖特異性を調べてみると、GM3には、強く接着し、GD3には接着しないこと、さらにGM2, GT1b, GM1には中程度に接着した。このことから肝細胞は、Siaα2-3結合を認識していた。(4)作成した6-18抗体は、GM3に対する肝細胞の接着を10 μg/mlで完全に抑制した。(5)作成した6-18抗体認識分子は、FACS解析の結果、幼弱期の肝細胞、成熟期の肝細胞に、細胞表面に発現していた。(6)肝臓の凍結切片を作成し、蛍光免疫染色を行った結果、6-18抗体認識分子は、生後24日の肝臓では、肝小葉全体に分布していた。一方、成熟期では、肝小葉の中心の肝静脈の周辺部に局在化した。(7)肝細胞を可溶化し、6-18抗体で免疫沈降し、その後Western Blotting分析すると、6-18抗体認識分子は、SDS-PAGE上で、相対分子量48KDaを示した。
次世代シークエンシングによる造血幹細胞移植後再発腫瘍のHLAアリル欠損解析

白血病に対して行われるHLA不一致の同種造血幹細胞移植(Allo-HSCT)後の再発時に,レシピエント固有のHLA消失(LOH: loss of heterozygosity)症例が報告されている。移植後再発症例が予後不良であるため、LOHを早期に検出できることが再発の予測に寄与すると考える。新たなLOH検索法となり得る次世代シークエンサーを用いたSS-SBT法によりLOHを検出する方法を、マイクロサテライト解析(MS)と比較検討した。この結果LOH有無の特定率は,MS解析では33%であるのに対し,SS-SBT法では100%でり、従来法に比べ,より高確率でLOHの検出が可能である.HLA不一致の同種造血幹細胞移植(Allo-HSCT)後の再発時に,レシピエント固有のHLA消失(LOH: loss of heterozygosty)症例が報告されているが,その機序は明らかにされていない.Allo-HSCTの移植後再発は予後が極めて悪いことで知られており,LOHの機序解明は,再発予防法の開発への重要な情報となると考える.そこで,LOHが腫瘍の免疫応答回避に関与しているという仮説のもと, HLA不一致allo-HSCT後の再発症例に対し,LOHの経時的変化を検証することを目的とした.解析法は,新たなLOH検索法となり得るSS-SBT法を選択した.本法は,従来法のSNPやマイクロサテライト解析(MS)では実現できなかった,LOHを生じたHLAの定性的特定およびLOHクローンの定量的検出が期待できる.今年度は,HLA一致・不一致移植における再発時のHLA領域LOHがSS-SBT法で検出可能かを検証した.複数再発18症例の移植前および再発時のDNAを用いた.方法は,(1)HLA領域内の8マーカーによるMS解析で,LOH症例を特定し,(2)LOHおよび非LOHの計5症例に対しSS-SBT解析を実施した.結果,MS解析によりLOHが認められた2症例は,SS-SBT解析においてもLOHが確認され,同時に消失したレシピエント固有アリルを特定した.HLA一致症例においては,ヘテロにおけるアリルリード数の比率に偏りが認められ,片側アリルがLOHを生じた可能性が示唆された.また,LOH有無の特定率は,MS解析では33%であるのに対し,SS-SBT法では100%であった。以上により,本法がAllo-HSCTのHLA不一致のみならず一致症例においても新規LOH解析ツールとして有用であることが明らかになった.更に,従来法に比べ,より高確率でLOHの検出が可能であることが示された.研究目的として掲げた,HLA一致および不一致Allo-HSCT再発時におけるHLA領域のLOH検出ツールとしてSS-SBT法が活用できるかの検証を平成28年度の研究でおおむね達成している.HLA不一致の同種造血幹細胞移植(Allo-HSCT)後の再発時に,レシピエント固有のHLA消失(LOH: loss of heterozygosty)症例が報告されているが,その機序は明らかにされていない.Allo-HSCTの移植後再発は予後が極めて悪いことで知られており,LOHの機序解明は,再発予防法の開発への重要な情報となると考える.そこで,LOHが腫瘍の免疫応答回避に関与しているという仮説のもと, HLA不一致allo-HSCT後の再発症例に対し,LOHの経時的変化を検証することを目的とした.解析法は,新たなLOH検索法となり得るSS-SBT法を選択した.本法は,従来法のSNPやマイクロサテライト解析(MS)では実現できなかった,LOHを生じたHLAの定性的特定およびLOHクローンの定量的検出が期待できる.今年度は,HLA一致・不一致移植における再発時のHLA領域LOHがSS-SBT法で検出可能かを検証した.複数再発18症例の移植前および再発時のDNAを用いた.方法は,(1)HLA領域内の8マーカーによるMS解析で,LOH症例を特定し,(2)LOHおよび非LOHの計5症例に対しSS-SBT解析を実施した.結果,MS解析によりLOHが認められた2症例は,SS-SBT解析においてもLOHが確認され,同時に消失したレシピエント固有アリルを特定した.HLA一致症例においては,ヘテロにおけるアリルリード数の比率に偏りが認められ,片側アリルがLOHを生じた可能性が示唆された.また,LOH有無の特定率は,MS解析では33%であるのに対し,SS-SBT法では100%であった。以上により,本法がAllo-HSCTのHLA不一致のみならず一致症例においても新規LOH解析ツールとして有用であることが明らかになった.本手法は,従来法に比べ,より高確率でLOHの検出が可能である.白血病に対して行われるHLA不一致の同種造血幹細胞移植(Allo-HSCT)後の再発時に,レシピエント固有のHLA消失(LOH: loss of heterozygosity)症例が報告されている。この結果LOH有無の特定率は,MS解析では33%であるのに対し,SS-SBT法では100%でり、従来法に比べ,より高確率でLOHの検出が可能である.研究目的として掲げた,HLA一致および不一致Allo-HSCT再発時におけるHLA領域のLOH検出ツールとしてSS-SBT法が活用できるかの検証を平成28年度の研究で達成した.

平成29年度は,研究計画に従い,以下の項目を実施することを目的とした.(1)再発に至るまでの経時的なLOH変化,および(2)再々発症例におけるLOH変化を観察するために,LOHを確認した2症例の複数検体(移植前,1回目移植後,1回目再発時,2回目移植前,2回目移植後,2回目再発時)に対し,有用性を確認したSS-SBT法によるLOH解析および定量性の検討を実施する.得られた解析情報と臨床データを基に,腫瘍がLOHを獲得したことによりドナーからの免疫反応を回避している可能性を検証する.更に,上記の対極仮説として,(3)LOHを有するクローンは移植後に獲得されるのではなく,白血病発症時(移植前)に既に存在していた可能性を検証する必要がある.そこで,急性骨髄性白血病,急性リンパ性白血病を対象に複数症例の初発時芽球細胞から得たDNAを用いてSS-SBT解析を実施し,LOHの有無を検証する予定である.血液内科学
ヘテロ置換ジエン前駆体としての不飽和アセタール類の活用研究

先に報告者は、2-シクロペンテノンアセタール1を加熱条件下にジエノイルと処理するとin situに生成した開環ジエノールエーテル2がジエン成分としてDiels-Alder反応に組み込まれ、付加体3のアセタールへの再閉環を経て2-ノルボルナノンアセタール類4が一段階で合成できることを見い出した。類似のケト-エノール互変異性化とは対照的に、この反応に含まれている環状アセタール類の開環体との平衡に関しては研究例が少なく、特に合成反応への反応に関しては未開拓に近い状態であった。そこで本研究では、このin situジエノールエーテルをジエン成分としたDiels-Alder反応を一般性のある簡便な有機合成手法として確立することを目的としていくつかの基礎的研究を行った。すなわち、1と種々のジエノフィルの反応による一般性の検討、中間体2および3のスペクトル分光的確認に基づく機構的研究、反応に対する溶媒および添加物の効果の検討、置換体を用いた反応のレギオ選択性の検討、4-置換2-シクロペンテノンアセタール類の分子内反応への応用、種々のエノンアセタール類を基質とした構造-反応性相関の検討、反応のジチオアセタール類への拡張、ジチオアセタール類への反応の触媒的活性化、ケテン等価体との反応に基づく選択的保護法の開発を達成した。先に申請者は、2-シクロペンテノンアセタール(1)をジエノフィルと共に加熱するとin situに生成した開環ジエノールエーテル体(2)がジエン成分としてDiels-Alder反応に組み込まれ、付加体(3)のアセタールへの再閉環を経て、2-ノルボルナノンアセタール類(4)が一段階で合成できることを見い出した。本研究では、このin situジエノールエーテルをジエン成分とするDiels-Alder反応を一般性のある簡便な有機合成手法として確立することを目的として、さらにいくつかの基質の反応を検討した。ここで明かになったことは以下のように要約される。1.1および5-8の相対反応性が5:1:6:7:8=10.3:1.0:0.2:0:0であったことから、この反応にはα,β-不飽和アセタール構造が必須であり、またアセタール環としては5員環よりも6員環の方が反応性が高いことが示された。2.9(120°C)および10(150°C)も若干より高い温度を必要とはするが、1(70°C)と同型式の反応を行うことを明かにし、この反応が一般性を持つことを確認した。3.ジチオアセタール(11)も酸素類縁体と同型式の反応を行うことを見い出した。ここに含まれるジチオアセタールと開環ビニルスルフィドとの熱的平衡過程はこれ迄に前例のない未知過程であったので、中間体の介在をスペクトル分光的に確認し、この機構に対する裏付けを与えた。先に報告者はα,β-不飽和アセタール類からin situで生じるジエノールエーテル類を活用したDiels-Alder反応を開発した。本研究ではこの方法論の(1)分子内反応への応用、(2)ジチオアセタールへの拡張、(3)不斉反応への展開を計画した。(1)に関しては、2-シクロペンテノンアセタールから5段階で合成した基質1が環化付加体2を60%収率で与えることを明らかにした。5-置換シクロペンタジエン類1,5-水素移動による1-置換体への異性化を行い易いため、この形式の分子内Diels-Alder反応には前例が無く、本研究に独特の成果といえる。(2)に関しては、主に3-メチル-2-シクロペンテノン系を用いて、ジチオアセタール類も酸素アセタール類よりも若干高温(120°C)を要するものの同形式の反応を行うことを明らかにした。また、Zn(OTf)_2を用いた反応の触媒的加速も可能であることを見い出した。(3)に関しては、3を活用したπ面区別的反応を計画したが、ラセミ体の反応を検討するにとどまり、光学活性体の反応を検討するには至らなかった。
産廃リサイクル率100%のエコブロック開発

研究目的産業廃棄物の再資源化は,循環型社会構築のためへ必要不可欠な急務な課題であり,産業廃棄物である砕石スラッジ,製紙汚泥焼却灰,廃石膏の未利用資源を用いる.これらは,現在改良土および地盤改良材として一部利用がなされているが,その多くは埋め立て処分されている.これまでに様々な方法で硬化体の作製を試みてきたが,常温加圧成形技術を用いた結果,試作段階で圧縮強度20N/mm^2程度の硬化体の製作方法を確立した.この方法の大きな利点は,溶融炉等による焼結・溶融固化する技術に比べ,低エネルギー,かつ,CO_2の発生を抑制できる特徴を持っている.本研究では,市場に流通しているコンクリート二次製品等の寸法へ適合させ,産業廃棄物が100%再資源化されたエコブロックの製品開発を目的としている.研究方法エコブロック製作方法として,廃棄物原料の配合設計,加圧力および試料圧密による体積変化の関係を測定し,製品サイズ版の加圧成形方法を確立する.また,それら条件の違いによる各供試体の性能をJIS規格等によって照査し評価した.研究成果製品サイズ版としてインターロッキングブロックの実用寸法に適合させたエコブロックは,歩道系普通インターロッキングブロックの評価項目である曲げ強度,圧縮強度,すべり抵抗値の基準値を満足していたことからその適用性が認められた.これらの成果については,平成20年度土木学会四国支部第14回技術研究発表会にて講演する.研究目的産業廃棄物の再資源化は,循環型社会構築のためへ必要不可欠な急務な課題であり,産業廃棄物である砕石スラッジ,製紙汚泥焼却灰,廃石膏の未利用資源を用いる.これらは,現在改良土および地盤改良材として一部利用がなされているが,その多くは埋め立て処分されている.これまでに様々な方法で硬化体の作製を試みてきたが,常温加圧成形技術を用いた結果,試作段階で圧縮強度20N/mm^2程度の硬化体の製作方法を確立した.この方法の大きな利点は,溶融炉等による焼結・溶融固化する技術に比べ,低エネルギー,かつ,CO_2の発生を抑制できる特徴を持っている.本研究では,市場に流通しているコンクリート二次製品等の寸法へ適合させ,産業廃棄物が100%再資源化されたエコブロックの製品開発を目的としている.研究方法エコブロック製作方法として,廃棄物原料の配合設計,加圧力および試料圧密による体積変化の関係を測定し,製品サイズ版の加圧成形方法を確立する.また,それら条件の違いによる各供試体の性能をJIS規格等によって照査し評価した.研究成果製品サイズ版としてインターロッキングブロックの実用寸法に適合させたエコブロックは,歩道系普通インターロッキングブロックの評価項目である曲げ強度,圧縮強度,すべり抵抗値の基準値を満足していたことからその適用性が認められた.これらの成果については,平成20年度土木学会四国支部第14回技術研究発表会にて講演する.