hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
シリコン太陽電池の高効率化に向けたCuInS_2薄膜のエピタキシャル成長の検討

本研究は、将来的にシリコンとCuInS_2のヘテロ接合太陽電池やシリコン太陽電池とのタンデム化を検討することを念頭におき、Si基板上CuInS_2薄膜のエピタキシャル成長の検討と結晶学的データの蓄積を目的として計画した。試料の作製方法には、蒸発源に構成元素の単体を用いた「多元同時真空蒸着法」を採用した。平成13年度の研究で、CulnS_2は立方晶系のスファレライト構造で結晶化し、また基板温度400-500°C程度で原料のInと基板のSiが反応してしまうことから、Si基板上に正方晶系のカルコパイライト構造で成長することは困難であることが示された。研究の最終的な目標から考えれば、CuInS_2薄膜がどのように結晶化するにせよ、太陽電池としての性能が向上できればよいが、本研究の目的は結晶学的データの蓄積であるので、平成14年度は結晶性の向上を狙い、Cu(In, Ga)S_2薄膜のエピタキシャル成長を主に検討した。Ga添加の効果はCu-In-Se系で報告されており、Cu(In, Ga)Se_2薄膜太陽電池の変換効率が、カルコパイライト系太陽電池の現在のトップデータとなっていることから考えても、本研究にとって有効である。また、申請者らは、以前の研究でカルコパイライト構造のCuGaS_2薄膜をSi基板上に成長することに成功しており、混晶化することで結晶性の向上が図れる可能性がある。Si基板上へのCu(In, Ga)S_2薄膜の成長を基板温度400-550°Cで検討し、X線回折パターンによる分析から、配向成長させるための基板温度に制限値が存在することを確認した。この制限値は、組成比[In]/[Ga]≒1の場合に対して、約450°Cであった。また、RHEEDパターンより、CuInS_2がカルコパイライト構造で結晶化しなかったにも関わらず、Cu(In, Ga)S_2はカルコパイライト構造で結晶化させることができることを確認した。さらに、RHEEDパターンを詳細に分析することにより、Si基板上に成長したCu(In, Ga)S_2薄膜の配向は、c-軸成長,2種類のa-軸成長と4種類の{112}双晶の合計7種類であることを提案した。本研究は、将来的に、シリコンとCuInS_2のヘテロ接合太陽電池やシリコン太陽電池とのタンデム化を検討することを念頭におき、Si基板上CuInS_2薄膜のエピタキシャル成長の検討と結晶学的データの蓄積を目的として計画した。試料の作製方法には、蒸発源に構成元素の単体(Cu, In, S)を用いた「多元同時真空蒸着法」を採用した。これまでの研究で、次の事柄を確認した。1 4つの成長速度(0.06,0.17,0.33,0.66μm/h)で、他のパラメータを揃えて(基板温度400°C,化学量論的組成,膜厚0.35-0.40μm)ガラス基板上に成長した試料群の観察から、成長速度を遅くした方がグレインサイズが大きくなり、膜厚方向の結晶粒界が減少することが示された。2基板温度400°CでSi基板上に成長した場合、CuInS_2薄膜は基板方位の影響を受けて配向し、ガラス基板上に成長した場合などに見られる多結晶成長は見られない。3基板温度400°Cで成長した場合、CuInS_2薄膜は立方晶系のスファレライト構造に結晶化する。4基板温度500°C付近から、原料のInと基板のSiが反応し、膜質に著しい低下が見られる。また、この反応によりIn(化合物)の再蒸発またはウェハ内への拡散が生じ、組成制御が困難になる。上の3及び4は、本研究の「多元同時真空蒸着法」では、Si基板上にカルコパイライト構造のCuInS_2薄膜を成長することは困難であることを示唆している。しかしながら、この研究の最終目標は、シリコンベース太陽電池の高効率化にあるので、必ずしもCuInS_2をカルコパイライト構造に結晶化させる必要はない。すなわち、今後の方向性として、結晶性は現状のままで、太陽電池として評価する際に必要となる結晶学的データの蓄積を行っていく方向と、結晶性の向上を狙っていく方向の2通りを考えている。

Ga添加の効果はCu-In-Se系で報告されており、Cu(In, Ga)Se_2薄膜太陽電池の変換効率が、カルコパイライト系太陽電池の現在のトップデータとなっていることから考えても、本研究にとって有効である。また、申請者らは、以前の研究でカルコパイライト構造のCuGaS_2薄膜をSi基板上に成長することに成功しており、混晶化することで結晶性の向上が図れる可能性がある。Si基板上へのCu(In, Ga)S_2薄膜の成長を基板温度400-550°Cで検討し、X線回折パターンによる分析から、配向成長させるための基板温度に制限値が存在することを確認した。この制限値は、組成比[In]/[Ga]≒1の場合に対して、約450°Cであった。また、RHEEDパターンより、CuInS_2がカルコパイライト構造で結晶化しなかったにも関わらず、Cu(In, Ga)S_2はカルコパイライト構造で結晶化させることができることを確認した。さらに、RHEEDパターンを詳細に分析することにより、Si基板上に成長したCu(In, Ga)S_2薄膜の配向は、c-軸成長,2種類のa-軸成長と4種類の{112}双晶の合計7種類であることを提案した。
トポタクティック層間架橋による新規メタロアルミノホスフェートゼオライト骨格形成

本研究では層間に有機カチオンを有する既知構造の層状アルミノホスフェート(ALPO)のカチオン交換により、ALPO層構造を基本的に保持したまま層間を金属イオンで架橋させ、メタロアルミノホスフェート(MeAPO)ゼオライトを合成することを目的とした。有機溶媒中での二段階のカチオン交換によりトポタクティックな層間架橋を伴って3D骨格が形成され、有機SDAを含まないAFY型MeAPOの合成に成功した。本研究は、層間有機カチオンを有する層状アルミノホスフェート(ALPO)を前駆体とし、層構造を保持しながらカチオン交換により層間に架橋金属イオンを導入することによりメタロアルミノホスフェート骨格の形成を目指すものである。従来の水熱合成法によらない新たなゼオライト類縁物質の合成戦略の可能性を開拓するもので、新規ゼオライト骨格の形成が期待される。平成27年度は、(1)層状ALPO [H3N(CH2)4NH3]1.5[Al3P4O16]のAFY骨格への転換、及び(2)層状ALPO (EtNH3)3[Al3P4O16]の新規3次元MeAPO骨格への転換について検討を行った。両層状ALPO前駆体について当初水溶媒中でのアルカリ金属カチオン交換を検討したが、いずれも層構造が保持された状態でカチオン交換させる条件を見出すことはできなかった。層構造の保持には弱塩基性が望ましいが、水酸化亜鉛の沈殿を防止する必要もあり、有機溶媒系での2段階での層間カチオン交換を検討した。(1)については、酢酸アルカリ金属塩のメタノール溶液を用いることにより層構造を保持したまま層間有機カチオンを交換・除去することができた。さらに硝酸亜鉛/酢酸亜鉛混合物のメタノール溶液を用いることにより、予想される理想組成であるK:Zn:Al:P=1:1:3:4に近い組成の生成物が得られ、文献既知のAFY構造に近い粉末X線回折パターンを与えた。本成果は、国際ゼオライト協会により認定されているゼオライト骨格がトポタクティック層間架橋により形成された初めての例である。(2)については、ナトリウムカチオン交換による層間有機アミンの除去には成功しており、今後層構造の規則性保持状態を向上させるようカチオン交換条件を最適化することが必要である。層状アルミノホスフェート前駆体の有機溶媒中での2段階層間カチオン交換によるトポタクティック層間架橋により、有機カチオンを含まないAFY型ジンコアルミノホスフェートゼオライト骨格の形成に成功した。本成果は、ゼオライト類縁化合物合成の新しい方法論を提供できる点で大きな意義があり、既往の水熱合成法により得られるAFY型ジンコアルミノホスフェートゼオライトでは有機カチオン焼成時に構造が崩壊することを踏まえると、AFY型ゼオライトの応用の可能性を拡げるものと言える。これまで主にAFY型骨格形成に注力したため、現在のところ新規メタロアルミノホスフェート骨格の形成には至っていないものの、層状前駆体のカチオン交換が可能であることを確認しており、研究は概ね順調に進展していると判断している。本研究の目的は、層間に有機カチオンを有する既知構造の層状アルミノホスフェート(ALPO)のカチオン交換により、層構造を基本的に保持したまま層間を金属イオンで架橋させ、新規な骨格を有するメタロアルミノホスフェート(MeAPO)を合成することである。昨年度、AFY型MeAPOの層状前駆体(PreAFY)のZnイオンによるトポタクティック層間架橋によりAFY型構造のカリウム型ジンコアルミノホスフェート相(K-ZnAFY)が得られたことを報告したが、結晶性が低く合成の再現性も低かった。特に2段階イオン交換の第1段階で得られるアルカリ金属(M)カチオン交換体(M-PreAFY)の結晶性の保持が課題であった。合成条件検討の結果、M-PreAFYは風乾すると結晶性が大きく低下するものの、溶媒存在下では安定であることがわかった。キャピラリ中にM-PreAFYを溶媒とともに封じて高分解能XRDパターンを測定したところ、高い結晶性を保持しており、Mによらず比較的類似したXRDパターンを与え、同型構造が示唆された。このXRDデータを用いてCs-PreAFYの結晶構造モデルの決定とRietveld法による構造精密化に成功し、PreAFYの層構造が保持され、3つのアルカリ金属カチオンが層間四面体サイトの周囲に配置された構造が解明された。第2段階の2価カチオンとの交換においてNa-PreAFYを用いた場合には溶媒存在下で高い結晶性を保持しているものの層間架橋は起きずイオン交換のみに留まっていると考えられる。一方、K-PreAFYを用い、ZnやMnの酢酸塩及び硝酸塩の混合物でカチオン交換を行った場合に、既報のAFY型MeAPOと似たXRDパターンを与える生成物が得られ、層間架橋によりAFY型構造が形成されたことが確認された。

AFY型メタロアルミノホスフェート系については、結晶構造や欠陥構造の評価を行うとともに、アルカリ金属カチオンの交換とガス吸着挙動への影響、亜鉛以外の層間架橋金属イオンの導入条件についても検討を行う。これらの検討結果を踏まえて、トポタクティック層間架橋法を利用した新規メタロアルミノホスフェートゼオライトや関連するメタロホスフェートの合成を目指す。無機合成化学、無機材料化学
日本語学習者の自然な言語活動支援用マルチメディアデータベース構築の基礎研究

日本語は人間関係や場面による使い分けがむずかしく、学習レベルが上がるにつれ、自分の発話が適切かどうか悩むことが多くなる。実際の談話では音声情報と視覚情報が互いに有機的に機能しているのに、教室では主に前者しか与えられないからだ。そこで、学習者に総合的な情報が提供できるデータベースが必要となってくる。そのパイロットスタディとして研究計画にそって次の2つを実施した。1)ニーズ調査の実施昨年、本学留学生を対象にニーズ調査を試みたが、初級教材開発を目的とし、どういう音声情報が必要とされるかの資料をえるためのものだった。そこで今回は中級、上級に限り、どんな場面や状況で自分が使った表現が適切かどうか悩んだかを中心に面接方式で調査を行い、分析をいそいでいる。本学ではアジア系の留学生が少ないので、他大学にも協力を求め、広い範囲での分析を試みる予定であったが、本年度は実施できなかった。2)画像・音声情報の抽出上記ニーズ調査と同時進行なので、調査の結果に基づいて取り上げる場面や機能を選択する当初の計画を変更し、上級学習者が困難度を感じることが多い会社での人間関係をとりあげ、「用を頼む・断る・謝る・叱責する」機能の画像・音声情報の抽出を試みている。この場面に限ったのは、登場人物の上下年齢、親疎、公式、非公式などの属性が分類しやすいことによる。現在のところ、蓄積された情報が十分ではなく、妥当な分析結果は得られていない。
線形計画問題の微分幾何学の研究

線形計画問題の背後にある微分幾何学的構造を解明した。その構造は甘利俊一氏が提案した確率分布族の双対接続の幾何学と密接な関係をもっていることが判明した。さらに線形計画の場合には主問題と双対問題の間に射影幾何学的対応が存在することが判った。この立場から線形計画問題の可能集合の`解析中心的胞体分割'が得られこれを中心平坦化写像で写すとその像は凸錐による分割となり、線形計画問題の最密解の構造が鮮明に表現される。さらにこの考察から、様々な内点法(伊藤・今井法や山下法)の局所的収束性および大域的収束状に関する詳細な知見が得られた。それを更に発展させて、可能領域の外側からも出発させることが可能であるような新しい解法を開発した。この方法は一般の制約条件つき最適化問題にも直接拡張するこしができる。これらの方法に関して数値的実験を試みているが、比較的小規模の問題については非常に有効であることが判った。将来は大規模な問題を組織的にテストしたい。
便中マイクロRNA検出による膵癌スクリーニング技術の開発

我々は便中から組織特異的に発現しているmiRNAを検出することによって、便中メチル化CpG検出法で検査陽性となった被験者に対し、その腫瘍局在の推測を可能とすることによる、新規膵癌スクリーニング技術の開発を行った。近年、ゲノム解析の発展に伴い、発がん過程におけるエピゲノム変化の重要性が示され、メチル化DNAとmicroRNA (miRNA)は新規がん診断技術のバイオマーカーとして注目されている。研究代表者は現在までにメチル化DNAを便から簡易に検出する技術の開発を行い、その結果、大腸がんだけでなく胃がんもスクリーニング可能であることを世界で初めて示した(Nagasaka T et al. J Natl Cancer Inst 2009)。また、miRNAも便から検出可能であることを示し、検出ツールとしての可能性も示している(Nagasaka T et al. Cancer Epidemiol Biomarkers Prev. 2010)。まず、メチル化DNAをバイオマーカーに用い、便中メチル化DNA検出による膵癌患者スクリーニングの検討を行った結果、膵癌患者から得られた術前2日間にわたり採取された便検体を解析した結果、62.5%(5/8)にMethylation Score 2以上が認められた。61人の健常人でMethylation Score2以上が認められたは6.5%(4/61)であった。なんらスクリーニングツールを持たない膵癌に対するスクリーニング技術としては非侵襲的であることも含めると優秀であると判断できる。膵がんに特徴的なmiRNAマーカー群を同定し、まったく新しい原理による便からのmiRNA検出技術の確立に関する研究成果では、まず、miRNAマーカーであるが、組織特異的なmiRNA群の同定をmiRNAアレイを用いて選別を行った。検出技術の確立については現在も鋭意開発を行っている。近年、ゲノム解析の発展に伴い、発がん過程におけるエピゲノム変化の重要性が示され、メチル化DNAとmiRNAは新規がん診断技術のバイオマーカーとして注目されている。研究代表者は現在までにメチル化DNAを便から簡易に検出する技術の開発を行い、その結果、大腸がんだけでなく胃がんもスクリーニング可能であることを世界で初めて示した。また、miRNAも便から検出可能であることを示し、検出ツールとしての可能性も示している。本研究は、先行研究の成果により確立された簡易便ヒトメチル化DNA検出技術に加えて、膵がんに特徴的なmiRNAマーカー群を同定し、まったく新しい原理による便からのmiRNA検出技術の確立を行い、これら2種類のエピゲノムマークスを組み合わせることによる非侵襲的膵がんスクリーニング技術の開発を目標とする。平成23年度の研究成果であるが、まず、miRNAアレイによる各組織・腫瘍特異的発現miRNAの同定を行なった。これは本研究の肝となる研究である。我々は、miRCURY LNA microRNA Arrayを用いてまず各組織間・各腫瘍間のmiRNA発現の検討を行った。具体的には各消化器系疾患の手術時に得ることができる凍結消化器組織を用いてmiRNA profilingを行った結果、明らかに各消化器組織特異的に発現しているmiRNAの同定が可能であった。この解析結果にて各組織特異的発現を示すmiRNAの選定を行い、バイオマーカーとしての検討を現在行なっている。また、便中のmiRNAの検出には、(1)Total RNAの抽出、精製(2)リアルタイムPCRによる検出という手順を踏む。我々は、現在、便検体量は便潜血反応の際に収集する量にて検出可能にしているが、(1)の手順はいまだ煩雑である。我々は(1)の手順をスキップ(簡略化)して(2)のステップに移行する方法を現在、検討中である。平成23年度の目標として、P1: miRNAアレイによる各組織・腫瘍特異的発現miRNAの同定、P2:新規便中miRNA抽出技術の開発、P3:手術予定患者/検(健)診参加者からの定期的な検体収集(便・摘出標本を含む、P4:メチル化DNAマーカーセットを用いた多医療施設による消化器がんスクリーニング試験の実地と解析(P3にて収集された検体を用いて)を掲げたが、P1は無事終了しており、現在P2に鋭意取り組んでいる最中である。P3は定期的に収集されており、P4のメチル化マーカーでの検討は適宜施行されている。このため、P2が完成すれば本研究のほとんどは遂行されることになる。メチル化DNAマーカーセットを用いた多医療施設による消化器がんスクリーニング試験の実地は想像以上に良好な結果を得ている。したがい、新規便中miRNA抽出法の開発が今後の本研究の中心となる。現在、基本的な方法ではある程度、便中からmiRNAを増幅可能であるが、臨床応用できるレベルには達していないと我々は考えており、今後、以下にそれらの問題点を克服できるのかが鍵となる。新規便中miRNA抽出法の開発および、それを用いての検体の解析を行うための材料費にすべて用いる予定である。
高エネルギーギャップ半導体の結晶成長と光学的性質に関する研究

(1)成長条件の解析, ZnS及びZnSeを原料とするCVD法の成長条件を熱力学的に解析し, 0.2<×<1の極めて広い範囲での組成制御が可能であることを明らかにした.(2)成長実験,原料温度900-950°C基板温度680-820°Cの範囲で,組成0.44<×<0.92の良質のエピタキシャル膜が得られた.組成及び成長速度の温度依存性は熱力学的解析結果とよく一致した.(3)光学的性質, 4.2-300Kにおけるホトルミネセンスに三つのピークを見い出した.これらのピークの温度依存性,組成依存性,励起スペクトル,時間分解スペクトルから,成長中に導入された不純物との関連を明らかにした.またマラン散乱の測定を行い, Znの拡散により生じたP型GaP中のLOフォノンープラズモン結合モードを初めて検出した.(1)組成制御,原料としてTMG(TEG), TMA, NH_3を用い,原料ガスの混合条件を最適化することにより全固相組成範囲での成長に成功した.(2)バッファ層の効果,低温(800-900°C)で成長させたALNバッファ層が結晶性の改善に有効であることを明らかにした.エピタキシャル膜の成長過程を詳細に調べ,バッファ層の導入により, C軸方向への微結晶の成長は抑制され,横方向への成長が著しく促進されることを明らかにした.(3)励起子によるI_2ラインと光吸収係数の組成依存性を測定し,エネルギーバンドギャップの組成依存性を決定した. Znによる青色の発光帯の温度依存性,組成依存性を詳細に調べ,この発光帯はGaまたはALサイトに入ったZnとその回りのNまたは格子空孔の作る複合センター内で起こっていると推測された.(1)成長条件の解析, ZnS及びZnSeを原料とするCVD法の成長条件を熱力学的に解析し, 0.2<×<1の極めて広い範囲での組成制御が可能であることを明らかにした.(2)成長実験,原料温度900-950°C基板温度680-820°Cの範囲で,組成0.44<×<0.92の良質のエピタキシャル膜が得られた.組成及び成長速度の温度依存性は熱力学的解析結果とよく一致した.(3)光学的性質, 4.2-300Kにおけるホトルミネセンスに三つのピークを見い出した.これらのピークの温度依存性,組成依存性,励起スペクトル,時間分解スペクトルから,成長中に導入された不純物との関連を明らかにした.またマラン散乱の測定を行い, Znの拡散により生じたP型GaP中のLOフォノンープラズモン結合モードを初めて検出した.(1)組成制御,原料としてTMG(TEG), TMA, NH_3を用い,原料ガスの混合条件を最適化することにより全固相組成範囲での成長に成功した.(2)バッファ層の効果,低温(800-900°C)で成長させたALNバッファ層が結晶性の改善に有効であることを明らかにした.エピタキシャル膜の成長過程を詳細に調べ,バッファ層の導入により, C軸方向への微結晶の成長は抑制され,横方向への成長が著しく促進されることを明らかにした.(3)励起子によるI_2ラインと光吸収係数の組成依存性を測定し,エネルギーバンドギャップの組成依存性を決定した. Znによる青色の発光帯の温度依存性,組成依存性を詳細に調べ,この発光帯はGaまたはALサイトに入ったZnとその回りのNまたは格子空孔の作る複合センター内で起こっていると推測された.
薬物依存症治療薬開発に向けた脳内有機カチオントランスポーターの機能研究

本年度は、薬物依存症モデルを用い、脳内ドパミン遊離挙動について検討を行った。すなわち、覚せい剤メタンフェタミン(MAP)の自己投与実験法を用い、"薬物への渇望"(薬物探索行動)を作成する過程((1)薬物摂取行動)、(2)消去過程におけるドパミン遊離の経時的変化を正常動物と比較した。その結果、(1)薬物摂取行動における1)薬物関連刺激提示ではドパミン遊離が起こらないこと、2)MAP少量投与によるドパミン遊離は正常動物と変わらないこと、(2)消去過程におけるドパミン遊離も正常動物とほとんど変わらないことが明らかになった。以上より、覚せい剤依存症動物モデルにおけるドパミン遊離挙動には変化はないことが明らかになった。しかしながら、薬物依存におけるドパミンの重要性は明らかであり、むしろドパミンによる受容体刺激シグナル、セカンドメッセンジャー系の異常や、ドパミン作動性神経の機能を調節する他のニューロンの機能変化が重要である可能性が示唆された。本年度は、薬物依存症モデルを用い、カチオントランスポーターの発現変容について検討を行った。また、モデルで起こる行動変容についての解析を行った。すなわち、覚せい剤メタンフェタミン(MAP)の自己投与実験法を用い、"薬物への渇望"(薬物探索行動)を作成する過程((1)薬物摂取行動)、(2)消去過程におけるカチオントランスポーターの発現を正常動物と比較した。その結果、カチオントランスポーターの発現が両時期に低下していることを明らかにした。この結果より、薬物依存症におけるカチオン輸送系の影響は明らかであり、カチオントランスポーターを標的とした創薬が重要である可能性が示唆された。また、同モデルにおいてカンナビノイド系、CRFシステムの機能亢進が関与すること、ドパミン神経系、特にドパミンD1受容体が関与することも明らかとなり、現存の薬物では難治性である薬物依存症の発症メカニズム解明と新規創薬に新たな方向性が示された。次年度は、カチオントランスポーターの関与を更に詳細に明らかにするために、トランスポーターノックダウンの影響や従来より薬物依存との強い関係が示唆されているドパミンの遊離の変容とカチオントランスポーターの関連を明らかにしていく予定である。
新生代の大陸基礎生産と地球気候変動

高等植物バイオマーカーの安定水素同位体比と菌類バイオマーカーの存在度に注目して地質時代における陸域の水循環を評価する方法を提案した.新生代始新世・漸新世の一連の堆積岩に適用した結果,同時期の中緯度陸域は著しく多雨湿潤であり,顕著な基礎生産と炭素固定が行われていたと考えられる.新生代始新世から現在までの長期的な地球気温の低下は草本質植物の進化拡大や大陸基礎生産による生物フォーシングが重要な役割を果たしたと考えられる.高等植物バイオマーカーの安定水素同位体比と菌類バイオマーカーの存在度に注目して地質時代における陸域の水循環を評価する方法を提案した.新生代始新世・漸新世の一連の堆積岩に適用した結果,同時期の中緯度陸域は著しく多雨湿潤であり,顕著な基礎生産と炭素固定が行われていたと考えられる.新生代始新世から現在までの長期的な地球気温の低下は草本質植物の進化拡大や大陸基礎生産による生物フォーシングが重要な役割を果たしたと考えられる.新生代における陸上基礎生産と長期的な地球寒冷化との関係を解明するため,初年度は以下の研究を実施した.1.始新世・漸新世堆積岩試料の採取と試料調整:基礎試錐「三陸沖」について,ガスクロマトグラフ質量分析計(GC-MS:現有設備)を用いて被子植物バイオマーカーと裸子植物バイオマーカーの分析を行い,分子レベル炭素・水素同位体比測定のための前処理と試料調整を行った.また,学術振興会日ロ共同研究(代表,小笠原憲四郎,筑波大学教授)によりロシア国サハリン島において古第三紀堆積岩試料(始新世,Takaradai層,漸新世,Arakai層)の採取を行い,試料調整と有機物抽出,CNS濃度の測定を元素分析計(現有設備)により行った.一部の試料についてはGC-MSによる珪藻バイオマーカーの分析を行った.また,北海道の中新世珪質泥岩(八雲層,望来層,声問層)についても試料採取と同様の分析を行った.古第三紀,新第三紀珪質泥岩より同時代の海洋における炭素固定を評価した.また,インドネシアの古第三紀,新第三紀の陸成堆積岩試料の提供を国際石油開発(株)に申し入れた.2.植物バイオマーカーの分子レベル炭素同位体比による大陸基礎生産力の評価:本研究費で申請していた分子レベル炭素・水素同位体比を測定するための設備備品,DELTA VAdvantage質量分析計とCHN測定用GC-C/TC IIIインターフェイス(サーモエレクトロン社)が納入された.同装置によってバイオマーカーの炭素・水素同位体比を測定するために必要な炭化水素標準物質を準備し,デュアルインレット法による標準炭化水素の炭素・水素同位体比測定を行った.その結果,次年度からの陸上高等植物,海洋植物プランクトンのバイオマーカー炭素・水素同位体比測定が可能になった.平成19年度はサーモフィッシャー社製ガスクロマトグラフィー燃焼同位体比質量分析計(GC-C/TC-DELTA V Advantage)に水素炎イオン化検出器(FID)を接続.同分析のガスクロマトグラフィーの条件設定が容易になる.炭素,水素同位体比測定のための有機化合物標準試料を作製.炭化水素標準試料を熱酸化分解して得たCO_2をトラップ精製用ガラスライン(現有設備)により単離・濃縮し,フィニガンマット社製気体質量分析計(MAT252)(現有設備)に導入し同位体比標準試料(計7試料)を作製.基礎試錐「三陸沖」の古第三紀を入手するため,管理組織である石油天然ガス・金属資源鉱物機構に申請.試料保管先の石油資源開発(株)技術研究所にて始新世・漸新世の泥質岩試料を中心に約100試料採取.同試料の一部を分析し,陸上植物バイオマーカー(被子植物バイオマーカー,裸子植物バイオマーカー)組成の変遷を解明.濃度の高いバイオマーカーについて炭素同位体比を測定することに成功.被子植物バイオマーカーの炭素同位体比は-25-29‰,裸子植物バイオマーカーの炭素同位体比(-22-24‰)よりも明らかに軽い.これにより,これまで起源不明であった代表的陸起源有機物であるペリレン(多環芳香族炭化水素)の起源について考察.ペリレンは主に被子植物に由来したものと結論.陸上植物バイオマーカーの水素同位体比の測定を開始.最終年度の研究のため,岩手県北部の陸源有機物に富む古第三紀堆積岩を採取.バングラデシュのベンガル湾新生代堆積物の入手を計画し,交渉を開始.最終年度にはバイオマーカー水素同位体比に基づいて新生代における陸上水循環の活発度を解明し,同時代の陸上基礎生産と気候変動の関係を解明.本研究の目的は,新生代における長期的な寒冷化は高等植物の進化と繁栄(大陸における活発な基礎生産)による顕著な炭素固定(大気二酸化炭素濃度を急減)が行われたために生じたのではないかという作業仮説を検証し,生物進化が誘発する長期的な地球気候変動の可能性を検討することである.地球気候変動の復元と比べると過去の大陸基礎生産量を評価することは容易ではない.大陸基礎生産は降水量と密接に関係しているので,本研究では過去の水循環を復元し間接的に地質時代の大陸基礎生産を復元することを目指した.最終年度は,これまで検討してきたバイオマーカー水素安定同位体比による大陸湿潤性の復元法を基礎試錐「三陸沖」(資源エネルギー庁)の坑井試料と北日本の白亜系,古第三系より採取した陸起源有機物に富む泥質岩試料に適用した.

その結果,始新世の植物ワックスの安定水素同位体比は-220-200‰の範囲にあり,白亜紀や中新世のものと比べて明らかに3050‰程度小さいことが初めて明らかになった.試料の熟成度から判断して,この値は植物成長時の水素同位体比を示していると考えられる.また,この値は現在の中緯度地域の植物の値と比較しても明らかに小さく,始新世を通じて非常に水循環が盛んな湿潤気候であったことを示している.また,これは始新世の堆積物中に菌類に由来するバイオマーカーが非常に多いこととも調和しており,始新世・漸新世の時期には低緯度から中緯度地域にかけた大陸において非常に高い基礎生産(陸上高等植物の繁栄)があったものと考えられる.これが大量の大気二酸化炭素の除去と固定を促し,地球気候の長期的な寒冷化をもたらした可能性が高い.
稀なゲノムコピー数変異に着目した統合失調症の分子病態研究

統合失調症の発症に稀なゲノムコピー数変異(CNV)が関与することが知られている。4つの病的意義の明確なCNV(1q21.1欠失、3q29欠失、16p13.11重複、22q11.21欠失)について、患者の表現型を後方視的に検討し、神経発達症や先天性疾患を高い率で認めた。家系解析からは3q29欠失、22q11.21欠失がde novo変異であることを確認し、その病的意義を明確化した。患者・健常者のCNVデータから、統合失調症の病態にシナプス機能障害が存在することを確認した。1大規模CNVを持つ患者の臨床表現型解析:1q21.1欠失、3q29欠失、16p13重複、22q11.2欠失など、統合失調症との関連が明確化している大規模CNVについて表現型の確認を実施した。1q21.1欠失では知的障害、3q29欠失で低出生体重、先天性心奇形、22q11.21欠失では先天性心疾患、難聴、口蓋裂、知的障害、てんかん等を確認した。また22q11.2欠失では15名中少なくとも4名で治療抵抗性を示した。2CNVの家系解析:患者の両親からゲノムが得られた場合、同様にCNV解析を実施し、de novoか否かの確認を実施した。その結果、3q29欠失、22q11.2欠失がde novo変異であることが確認でき、その病的意義を支持する所見を得た。これら家系では、精神疾患の家族歴を認めなかった。3統合失調症の遺伝子ネットワーク障害の特定:統合失調症の病態にシナプス機能障害の存在が示唆されていることから、バイオインフォマティクスの手法を用いて確認を行った。まず、公開されているデータベースからシナプスに関連した遺伝子セットを得た。次に、gene set enrichment解析を実施し、患者の稀なCNVが健常者のものと比較して、シナプス関連遺伝子に集積しているか検討した。その結果、プレシナプス側とポストシナプス側の両方で患者CNVの有意な集積を確認できた。またRNA結合タンパクFMRPのターゲット遺伝子、カルシウムシグナリングに関連した遺伝子でも患者CNVの有意な集積を確認し、これらネットワークが統合失調症の病態に関連することを明らかにした。26年度が最終年度であるため、記入しない。精神医学26年度が最終年度であるため、記入しない。
ヌートカ語アハウザット方言の自然談話データベース構築およびテキスト集の作成

本研究は、消滅の危機に瀕し研究資料の蓄積も少ないヌートカ語(Nuuchahnulth;ワカシュ語族;カナダ、ブリティッシュ・コロンビア州)のアハウザット方言を対象として、平成27年度29年度基盤研究(C)「ヌートカ語アハウザット方言の統合テキストデータベースの構築」の成果であるテキストデータベースを基盤に、さらなる未発表言語資料を処理・分析し、アハウザット方言の言語総合データベースを構築拡充させることを目的とする。ヌートカ語は、他の北米大陸の先住民と同じく、急速に進む白人社会への同化の流れに置かれ、消滅の危機に瀕する。本データベースでは、研究の成果が言語構造、伝統社会・生活、地域の歴史などに関する研究、および現地コミュニティーでの伝統文化と文化の再活性化に大きく貢献できるよう、データの内容と構造の両面において幅広いニーズを想定した形に作り込んでいる。内容面では、伝説、昔話、歴史的な出来事についての語り、伝統社会・文化・技術・生活様式・しきたりについての解説などを幅広く含む。構造面では、文法分析を加えた自然談話データを、音声データ・語彙集とリンクさせ、従来の文法研究や人類学的研究のみならず、近年急速に重要性を増している自然談話の構造に関する研究や言語再活性化のための教材作成など、幅広い範囲の研究・社会活動に活用できる基礎資料として整える。研究初年度の平成30年度には、テキスト、音声、語彙の各データベースの詳細仕様を改正更新し、書き起こしが終了したテキスト資料を分析、処理しつつ、データベースの拡充を行った。本年度は夏期の現地調査は行わず、すでに収集・書き起こし済みの談話データの分析およびデータベースへの収録を集中的に行った。2019年度は、さらにテキスト資料の処理を進め、テキスト・音声・語彙の各データベースの拡充をはかっていく。夏期には文法や文化的情報などに関する聞き取り調査のための現地調査を行う。さらに学会やワークショップなどを通じて、他のフィールド言語学者や言語記述・再活性化活動に従事する人々とその成果を共有し、フィードバックを得て、データベースの研究資源としての質的向上に役立てる。本年度はすでに収集・書き起こし済みの談話データの分析およびデータベースへの収録を集中的に行ったため、夏期の現地調査を実施せず、来年度以降の現地調査にて文法や文化情報についての確認作業および談話データのさらなる拡充をすすめる。さらに、学会やワークショップに参加し、他のフィールド言語学者や言語記述・再活性化活動に従事する人々と情報交換を行い、フィードバックを得て、データベースの研究資源としての質的向上に努める。
遺伝子工学で量産されたインターロイキン2とβーインターフェロンの立体構造の解明

1)X線自動回折計のソフトウェアの改良:遺伝子工学で量産されたタンパク質の結晶には,その規則性,機械的強度等に難点がある落合が多い.このような結晶を相手とするX線回折データ収集の問題に対処するために,農水省・生物研の回転対陰極型自動回折計の測定ソフトウェアの改良を行い, 24時間で5,700反射の測定を可能とした.2)インターロイキンー2(ILー2) :従来単に"板状結晶"として記述していた結晶には,斜方晶系のものと単斜晶系のものの二種類が存在することが分った.この両者の間の最も顕著な差は,そのb軸の長さの差にある.今後は,単斜晶系のものについて解析を進めることとした.この単斜晶系の結晶について本格的な回折データ収集を始めたところ,データ収集中に格子定数が最大2%も変化する現象に悩まされた.現在,その原因を探るべく, X線照射前と後の結晶の成分のHPLCによる分析を行っている.3)βーインターフェロン(IFNーβ) :先に斜方晶系の結晶を得ることに成功したが,この結晶によるX線回折強度データ収集は,結晶の乱れや,双晶形成の傾向によって著しい困難に遭遇した.後に結晶化母液のジオキサン濃度を23%に上げることにより,六方晶系(空間群P6)の新型結晶を得ることに成功した.この結晶は,分解能も良く, X線照射にも安定である.既に,上記1)のシステムによる"native"回折強度データの収集を終り,現在,重原子同型置換体の探索を行っている.1)X線自動回折計のソフトウェアの改良:遺伝子工学で量産されたタンパク質の結晶には,その規則性,機械的強度等に難点がある落合が多い.このような結晶を相手とするX線回折データ収集の問題に対処するために,農水省・生物研の回転対陰極型自動回折計の測定ソフトウェアの改良を行い, 24時間で5,700反射の測定を可能とした.2)インターロイキンー2(ILー2) :従来単に"板状結晶"として記述していた結晶には,斜方晶系のものと単斜晶系のものの二種類が存在することが分った.この両者の間の最も顕著な差は,そのb軸の長さの差にある.今後は,単斜晶系のものについて解析を進めることとした.この単斜晶系の結晶について本格的な回折データ収集を始めたところ,データ収集中に格子定数が最大2%も変化する現象に悩まされた.現在,その原因を探るべく, X線照射前と後の結晶の成分のHPLCによる分析を行っている.3)βーインターフェロン(IFNーβ) :先に斜方晶系の結晶を得ることに成功したが,この結晶によるX線回折強度データ収集は,結晶の乱れや,双晶形成の傾向によって著しい困難に遭遇した.後に結晶化母液のジオキサン濃度を23%に上げることにより,六方晶系(空間群P6)の新型結晶を得ることに成功した.この結晶は,分解能も良く, X線照射にも安定である.既に,上記1)のシステムによる"native"回折強度データの収集を終り,現在,重原子同型置換体の探索を行っている.
増殖因子REGを分子標的とした新規抗がん剤リード化合物の探索

(2)上述の新規遺伝子を含め全ての遺伝子の上流約1kbpをルシフェラーゼ遺伝子の上流に挿入したレポータープラスミドを構築した。2.大腸・直腸がんや胃がんなど種々のがん細胞でREG遺伝子ファミリーの遺伝子発現をRT-PCRで検討した。大腸・直腸がんではSW948,SW1417,COLO205,HCT15、胃がんではKATO III,MKN28,AGSなど多くの細胞でREG遺伝子ファミリーの発現が認められた。3.SW948細胞にREG遺伝子ファミリーのレポーター遺伝子を導入し、ルシフェラーゼアッセイを行ったところ、ルシフェラーゼ活性はRT-PCRで確認された遺伝子発現量に対応していたので、REG遺伝子ファミリーの発現は、転写レベルで調節されていることが明らかになった。4.REG遺伝子ファミリーのうち、ヒト大腸がん患者の生命予後と強い関連を示すのはREG Iαの発現である。そこで、REG Iαのレポーター遺伝子を導入したSW948細胞の培養培地に種々の化学物質を添加し、レポーターアッセイによりREG Iα遺伝子発現を抑制する化合物のスクリーニングを行った。この結果、数種類のREG Iα遺伝子発現低下を引き起こす化合物質を見出した。
近世中期文化を視野に入れた初期草双紙の総合的研究

2006年度より2008年度までは、これまでに取り上げられることのなかった初期草双紙作品27点について基礎研究(書誌調査、翻刻、注釈、内容分析)を行い、学会を中心に初期草双紙資料を新たに紹介する成果を示した。2009年度においては、前年度までに基礎研究した資料をはじめ、既に紹介、研究されてきた初期草双紙230点余りを対象として検討し、初期草双紙における表現方法(絵の構図、絵と文章との関係性等)について新たな見解を示すことができた。本課題は近世中期に出版された初期草双紙(赤本・黒本・青本)を中心に、(1)刊行事情の解明(2)初期草双紙の内容分析による近世中期における歴史事象の伝承の解明(3)初期草双紙の絵の分析による錦絵の画題との関係性について研究している。・現在影印資料としての準備の無い、大東急記念文庫所蔵の初期草双紙の善本について調査・影印資料の作成・収集を行った。影印資料として10点余りの資料を作成した。・現在影印資料の準備のある東北大学附属図書館狩野文庫所蔵本の初期草双紙を中心に、研究代表者、研究分担者、研究協力者が原則として一人1作品を担当し、基礎研究である書誌調査、諸本調査、翻刻、注釈、内容分析を行った。・原則として月1回の研究会を行い、調査内容、及び研究内容についての報告会を行った。・平成19年2月に研究成果を整理し、原稿を作成し、研究成果(中間)報告書(叢28号)として印刷製本した。・研究成果(中間)報告書(叢28号)を関係研究者に送付し、関係研究者の指摘を受け、調査等の問題点について検討した。・18年度の成果を踏まえ、19年度の計画を立案した。研究成果(中間)報告書(叢28号)としてまとめた研究は下記の通りである。『〔女三宮簾の追風〕』について徳永結美『新板仇敵打出槌』について細谷敦仁黒本『須磨浦青葉笛』について(書誌的記録・翻刻)ジョナサン・ミルズ『〔にほいふくろ〕』について藤井舞『和泉式部花鏡』について(一)丹和浩黒本『新板若恵比須吉例之釣初』について大橋里沙黒本・青本『〔しほかま〕』について三好修一郎『〔四人与市〕』について黒石陽子『卯花重奥州合戦』について佐藤智子合巻『瑠璃紫江戸朝顔』について其之二桧山裕子豆本『繪本頼光山入』について加藤康子・草双紙の書誌調査参考資料の書籍、日本の近世期の絵画資料の研究についての参考資料を収集購入した。・平成20年2月に研究成果を整理し、原稿を作成し、研究成果(中間)報告書(叢29号)として印刷製本した。・研究成果(中間)報告書(叢29号)を関係研究者に送付し、関係研究者の指摘を受け、調査等の問題点について検討した。・19年度の成果を踏まえ、20年度の計画を立案した。研究成果(中間)報告書(叢29号)としてまとめた研究は下記の通りである。『夫は石橋山/是は狂言山上股野真田下〆』について黒石陽子黒本『刈萱筑紫櫻』について藤井舞黒本『須磨浦青葉笛』について(語釈・考察)ジョナサン・ミルズ黄表紙『[女かたき討]』(都立中央図書館加賀文庫蔵)について細谷敦仁黄表紙『御伽百物語』について有働裕咄本『今昔/萬作豊年ばなし』について杉本紀子合巻『朝紫曙草紙』について(一)檜山裕子翻刻・豆本『頼光一代記』について加藤康子・現在影印資料の準備のある東北大学附属図書館狩野文庫所蔵本の初期草双紙を中心に、研究代表者、連携研究者、研究協力者が原則として一人1作品を担当し、基礎研究である書誌調査、諸本調査、翻刻、注釈、内容分析を行った。・平成21年2月に研究成果を整理し、原稿を作成し、叢30号として印刷製本した。・研究成果(叢30号)を関係研究者に送付し、関係研究者の指摘を受け、調査等の問題点について検討した。・20年度の成果を踏まえ、21年度の最終報告に向けての計画を立案した。研究成果(叢30号)としてまとめた研究は下記の通りである。

『新板根元石橋山』について黒石陽子、黒本・青本『遊君須磨明石』について三好修一郎、『[女くろふね]』について大橋里沙、『[京みやげ]』について朴順花黄表紙『佐藤鈴木/対兄弟天晴梅武士』についてジョナサン・ミルズ黄表紙『敵討くらま天狗』について細谷敦仁、黄表紙『高芋/卑芋芋世中』について杉本紀子、合巻『朝桜曙草紙』について(二)について檜山裕子上方絵本『絵本大江山』について加藤康子・平成18年度より、平成20年度まで、研究代表者、連携研究者、研究協力者によって継続してきた初期草双紙の基礎研究(書誌調査、諸本調査、翻刻、注釈、内容分析)の成果を踏まえ、それらを総合的に捉える研究活動を行った。これらは近世中期に刊行され、広く享受された初期草双紙の内容を具体的に検討することで、近世中期文化の様相と性格を明らかにしようという研究の目的に基づく。・近世中期における草双紙の作り方を検討するために、初期草双紙における、絵の部分と言葉の部分との関係性について注目し、担当者がそれぞれの視点から研究した。・月1回の研究会を実施し、担当者の発表と討議を重ねた。また夏期に合宿を行い、研究内容の精度を高めるととともに、論文執筆についての準備を行った。・研究会での検討の成果をもとに各自論文を作成し、「近世中期文化を視野に入れた初期草双紙の総合的研究」研究成果報告書を作成し、印刷製本した。さらにそれらを関係研究者、及び関係公共機関に送付し広く公開するとともに、関係研究者からの指摘を受け、それらをもとに、今後の課題を明らかにした。研究成果報告書の内容は下記の通りである。「初期草双紙における「石橋山伏木隠れ」の描かれ方について」黒石陽子、黄表紙『軍法伊澤硯』の典拠依拠の内実と絵の描かれ方について三好修一郎、「赤本『兎大手柄』の絵」加藤康子、「草双紙に描かれた紫式部-その独自性と影響関係-」有働裕、「黄表紙『敵討鞍馬天狗』の絵」細谷敦仁、「富川房信の敵討物に見られる絵の工夫」細谷敦仁、「草双紙の絵-黒本『〔周防内侍〕』-」檜山裕子、「〔『相そう〕』の絵と咄を立ち上げる挿絵の役割」杉本紀子、「『藤原のちかた』にみられる絵の効果」佐藤智子、「黒本『新板若恵比寿吉例之釣初』における物語と絵画化の発想」大橋里沙、「払子太子と達磨-読み手に人物を想起させる構図-」大橋里沙、「黒本『須磨浦青葉笛』画中の平敦盛像」ジョナサンミルズ、「黒本『〔女三宮簾の追風〕』の絵」徳永結美、「『〔京みやげ〕」の絵の描かれ方について朴順花
インスリン分泌を制御する新規のアシル化蛋白の同定とその生理的意義の解明

近年急増している2型糖尿病では膵β細胞からのインスリン分泌が低下している。本研究ではそのインスリン分泌のあらたなメカニズムを解明する。ブドウ糖は膵β細胞のKATPチャネルを閉鎖することでインスリン分泌を引き起こすとされている。本研究で我々は、ラットランゲルハンス氏島を用いて、糖尿病の治療薬ターゲットとしても注目を集めているインクレチン作用が存在するとKATPチャネルが関与せずにインスリン分泌を惹起することができる実験モデルを確立した。本研究目的の基盤となる膵β細胞でアシル化される蛋白の具体的同定に力をいれた。膵β細胞株(INS1)を用いて1D-PAGE,2D-PAGEゲルから、あるいは直接トリプシンにて消化後にLC-MS/MSを用いて解析し、パルミチル化蛋白質の網羅的解析及び同定を試みた。その結果複数個の蛋白の同定に成功した。これらの実験と平行して、同定された蛋白のインスリン分泌制御における意義を検討した。siRNAを用いた実験系では、現在までのところ「生理的なインスリン分泌制御」に直接関わっていることを示唆する蛋白の同定には至っていない。しかし、同定したもののまだ機能解析に取りかかれていない蛋白もあり、今後も解析を継続し、具体的なインスリン分泌の分子基盤と考えられる蛋白を見いだすべく実験を続けている。インスリン分泌実験としては、我々が探索している新規アシル化蛋白がcAMPにより機能修飾をうける可能性を探るためインクレチン作動薬(DPP4阻害薬)をラットに慢性投与し、単離した膵島からのインスリン分泌の予備的な検討をおこなった。パルミチル化の抑制がcAMPのインスリン分泌増強効果を同時に抑制することが明らかとなり,両経路の機能的な関連が強く示唆された。また、高脂肪食負荷状態で認められるインスリン分泌亢進には膵β細胞内のアシル化蛋白を介する経路が重要であることを示唆する所見も得られた。糖尿病状態での変化を確認する予定である。当初、セットアップを予定していたHPLC実験システムは、上記の蛋白の同定やインスリン分泌の実施に予定以上の労力がかかり、本年度は開始できなかった。次年度以降の課題である。本研究目的の基盤となる膵β細胞でアシル化される蛋白の同定その生理的意義の解析をおこなった。昨年度までに同定した蛋白のインスリン分泌制御における意義を検討した。残念ながら、本年度にこころみた蛋白スポットで今後の発展を期待できるものは得られなかった。しかし、この過程が本研究の不可欠な段階であるため、今後も様々な工夫を加えて、機能解析をすすめたい。具体的なインスリン分泌の分子基盤と考えられる蛋白を見いだすべく実験を続けている。インスリン分泌実験としては、我々が探索している新規アシル化蛋白がcAMPにより機能修飾をうける可能性を探るためインクレチン作動薬(DPP4阻害薬)をラットに慢性投与し、単離した膵島からのインスリン分泌の予備的な検討を昨年度に継続して行なった。おこなった。本年度は糖尿病モデル動物での解析を予定している。本研究目的の基盤となる膵β細胞でアシル化される蛋白の同定とその生理的意義の解析を継続しておこなった。昨年度までに同定した蛋白は、現在までのところ「生理的なインスリン分泌制御」に直接関わっていることを示唆するデータは得られていない。今後は様々な工夫を加えて、あらたな新規蛋白の候補を探索し、それらの機能解析をすすめたい。インスリン分泌実験としては、我々が探索している新規アシル化蛋白がcAMPにより機能修飾をうける可能性を探るためインクレチン作動薬(DPP4阻害薬)をラットに慢性投与し、単離した膵島からのインスリン分泌の予備的な検討を継続して行なった。cAMPによるインクレチン作用が、我々が探索している「新規のアシル化される蛋白に対して機能的に増強作用をしめす可能性を示唆するインスリン分泌実験の結果がまとまり、2011年の欧州糖尿病学会で発表した。現在論文投稿準備中である。インスリン分泌は従来細胞内カルシウムの上昇が惹起経路として位置づけられていたが、インクレチン作用の存在する生理的な条件では、我々が探索している新規の経路とcAMPが相乗的に作用することでカルシウムとは独立してインスリン分泌を惹起できることが明らかとなった。

この経路は生理的条件のなかでも比較的低濃度のブドウ糖変化によるインスリン分泌の制御に関与しており、従来のKATPチャンネルをかいした経路は比較的高濃度以上でのインスリン分泌制御に関与している事が判明した。この知見は、インスリン分泌機構の研究にあらたなフレームワークを導くものと考えている。本研究課題の主題である「インスリン分泌を制御する新規のアシル化蛋白の同定」に関しては、プロテオーム解析によりパルミチル化される蛋白を網羅的に解析し151個の蛋白スポットを認めた。その中でブドウ糖や脂肪酸刺激で変動する蛋白の構造解析をおこなった。しかし、膵B細胞で機能的な役割を果たしていると確信できる分子の同定には至らなかった。これは、今後の継続すべき課題となった。一方、インスリン分泌を制御するうえで重要なインクレチン作用についてはあらたな知見が得られた。インクレチン作用はcAMPの上昇でもたらされるため、膵B細胞でcAMPを増加させるフォルスコリンで刺激した条件でインスリン分泌を詳細に検討した。その結果、従来インスリン分泌を惹起するために必須とされていたKATPチャネルと電位依存性カルシウムチャネルをそれぞれ、ジアゾキシドとニフェジピンで同時に遮断しても、生理的濃度のブドウ糖が急峻なインスリン分泌を惹起することをみいだした。この条件下で測定した細胞内遊離カルシウム濃度は、ブドウ糖刺激により一時的に低下し、インスリン分泌とカルシウムシグナルとの間に解離が認められた。この事実は、生理的なインスリン分泌の制御機構においてもあらたな観点として貴重である。このデータはEndocrine Journalに発表した。本研究課題に関連して、この他に2編の英文総説を発表した。新規のアシル化蛋白の最終的な同定には至っていないが、その有力な候補をピックアップでき、インスリン分泌におけるインクレチン作用の新たな作用機序を示唆するデータが得られているため。24年度が最終年度であるため、記入しない。本研究課題は「新規のインスリン分泌制御にかかわるアシル化蛋白の同定」であるが、生理的なインスリン分泌調節機構におけるブドウ糖とcAMP作用の機能解析もあらたな課題ととらえて、実験をすすめている。24年度には、本研究期間に得られた知見を統括し、次の研究課題へと発展できるよう努力を続ける。
高圧下におけるNMR、分子分光併用測定法の開発とその応用

本年度は本研究の最終年度として、試作に成功した四ツ窓付きレ-ザ-フォトリシス高圧セルを用いて、ヘム蛋白質の酸素、一酸化炭素の再結合反応速度の圧力依存性に関する詳細な測定実験を行った。本年度は特に、単離したα鎖、β鎖(ヘモグロビン)とCOの結合反応の圧力依存性を詳細に検討した。α、β鎖のCO結合体にレ-ザ-光を照射すると、COが解離した後ヘム鉄に再結合する。このCO再結合反応はナノ秒およびミリ秒の二つの時間領域で観測され、それぞれCOが蛋白質内部再結合する反応、COが蛋白質外部(溶媒)から再結合する反応に対応している。先ず加圧に併ってCOは蛋白質内部で再結合する割合が大きくなった。各素過程の圧力依存性からこれら素反応過程についての活性化体積が見積られた。これより、α、β鎖ともにCOが蛋白質内部に入る際には一旦体積が増加した後、減少することが分かった。この反応に伴う体積変化は、昨年度行ったミオグロビンと酸素の結合反応にも観測されており、ヘモグロビン、ミオグロビンに共通した挙動と考えられる。また、α鎖とβ鎖を比較するとの鎖の方は1モル当り16cm^3だけ体積が増加した後、11cm^3減少する。それに対し、β鎖の方は12cm^3増加後、7cm^3減少とα鎖の方が変化量が大きいことが分かった。このようなα鎖とβ鎖の違いはヘム近傍構造の違いを反映していると考えられた。本研究は、高圧下(数千気圧)におけるNMR、分光測定を簡便なガラスセルを用いて行うことのできる新しい測定手法の開発と応用を目的としている。本年度は高圧下においてレーザーフラッシュフォトリシスの測定ができるようなシステム一式の製作の完成とそのヘム蛋白質化学への応用を試みた。昨年度試作した四ツ窓付きレーザーフォトリシス高圧セルの改良を行ない、これを既設のフラッシュフォトリシス測定装置に附属させて、ヘム蛋白質の酸素、一酸化炭素の再結合反応速度の圧力依存性に関する詳細な測定実験を行った。その結果、極めて満足すべき結果が得られ、高圧レーザーフラッシュフォトリシスの測定装置の完成をみた。たとえば、ミオグロビンの酸素結合体のレーザーフラッシュフォトリシスを種々の圧力F(13000気圧)で、マイクロ秒、ナノ秒のタイムスケールで測定を行った結果、ヘム鉄への酸素分子の結合過程の活性化体積は負、タンパク質内部の拡散過程の活性化体積は正の符号をもつことが始めて明らかにされた。タンパク質のアミノ酸構成が少し異なるクジラ、ウマ、イヌ、ヒツジのミオグロビンで比較したところ、ヘム近傍のアミノ酸残基が1つ或は2つ異なると、これらの活性化体積は符号とともに著しく異なることが見出され、酸素分子のタンパク内の拡散過程のパスについて新しい知見が得られた。またこの方法をヘモグロビンの一酸化炭素の再結合反応にも応用したところ、α鎖、β鎖において結合反応の活性化体積は著しく異なっていた。さらに高圧NMR測定の結果と合せて、圧力下におけるヘモグロビンの構造変化とリガンドの結合能の変化との相関関係も明らかにされた。