hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
FT ICR MSを用いた水圏中微量金属元素－溶存有機物錯体の分子構造解析

水中に微量に存在するCuやFeなどの金属元素は生命活動に必須な元素として知られているが、その大部分が溶存有機物と錯形成を行っていることが知られている。錯生成反応により、有害金属の毒性が緩和されたり、難溶性金属イオンの水中での安定性が増すなど、水圏における生物活動・物質循環が制御されているにもかかわらず、水中に存在する有機配位子の化学構造や供給源については解明されていない。本研究では固定化金属アフィニティクロマトグラフィー(Immobilized Metal Affinity Chromatography : IMAC)を用いて琵琶湖水試料からCu-有機配位子錯体の分離・濃縮を行い、フーリエ変換イオンサイクロトロン共鳴型質量分析(Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry: FT-ICR MS)の適用による分子の同定を試みた。有機配位子の分離は配位pHを7に、溶離pHを3.0に調整した。質量分析の際にはC18固相抽出をおこなった。質量分析は9.4テスラの超伝導マグネットを備えたFT-ICR質量分析器により測定した。測定はネガティブイオンモードで行い,イオン化はエレクトロスプレーイオン化法を選択した。質量イオンピークの分子式は,Molecular Formula Calculator v1.1(@NHMFL)を用いて予測した。このようにして±0.9 ppmの範囲で分子式を予想することができたピーク数は141であった。IMACにより分離された有機配位子は、リグニン領域および脂質・タンパク領域を中心に分布した。しかしながら、O/Cの大きい炭水化物領域や縮合タンニン領域にも分子が見出された。縮合芳香環領域(Condensed HA)にはほとんど検出されなかった。初年度である今年度は,固定化金属アフィニティクロマトグラフィー(Immobilized Metal Affinity Chromatography: IMAC)を用いて天然水試料からCu-有機配位子錯体の分離・濃縮を行うことを試みた.IMACとは,アガロースに結合したイミノ二酢酸に二価の金属イオンを配位させ,さらにその金属イオンと錯形成する有機配位子を選択・分離する方法である.溶出した試料水は三次元励起蛍光スペクトル(EEM)によって蛍光強度を測定し,IMACによる分離・濃縮の成否を確認した.結合緩衝液としてホウ酸アンモニウム緩衝液(pH9.0)を用いて配位子を分離し,ギ酸アンモニウム緩衝液(pH3.5)を溶離緩衝液として使用して分離を行った結果,琵琶湖中に溶存する銅と配位する能力をもつ有機配位子は,三次元蛍光スペクトル測定の結果Ex/Em = 320/380-407 nm付近にピークを有した.このピーク波長は一般に腐植様物質が示すといわれる波長域である.また、この結合,溶離条件で、約80%の回収率が得られた.また,琵琶湖水中の銅と溶存有機配位子の錯安定度定数の測定をPseudopolarographyを用いて測定を行い,モデル配位子のlogKと半波電位の関係が直線になることを利用して琵琶湖水中には銅との錯安定度定数を算出した.モデル配位としてエチレンジアミン四酢酸(EDTA: logK=17.94),ジエチレントリアミン五酢酸(DTPA: logK=20.43),1,4,8,11-テトラアザシクロテトラデカン(Cyclam: logK=26.50)を用いた.モデル配位子溶液の最終濃度はEDTA・DTPAは200 μM,Cyclamは0.25 μMになるように調整した.結果として,logK=1718程度のものと,logK=24程度の配位子の少なくとも2種類が存在していることが示唆された。今年度は実験条件の確立を中心として研究を進めた。琵琶湖水中から有機配位子を固定化金属アフィニティクロマトグラフィーを用いて分離する条件を検討し、また同時にPseudopolarographyを用いて配位子の条件安定度定数を求めることにも取り組んだ.どちらもよい成果が得られたので、次年度以降も計画を進めていくことが可能である.配位子のFT-ICRMS測定については、溶離緩衝液の除去を試みながら進める必要があるので,まだ検討をしなければならないと考えられる.今年度は、有機配位子の分離および琵琶湖水中の有機配位子の条件安定度定数の測定に取り組んだ。琵琶湖水中の銅と溶存有機配位子の錯安定度定数の測定をPseudopolarographyを用いて測定した。はじめにモデル配位子と銅の錯生成実験を行い、得られた電位-電位曲線から半波電位を測定し、得られた半波電位と銅モデル配位子錯体のlog Kの関係が直線になることを利用して、琵琶湖水中の有機配位子と銅との錯安定度定数の測定を行なった。モデル配位子にはエチレンジアミン四酢酸(EDTA:log K=17.94)、ジエチレントリアミン五酢酸(DTPA:log K=26.50)、1,4,8,11-テトラアザシクロテトラデカン(Cyclam:log K=26.50)を用いた。UV湖水10 mlに対して、最終濃度200 nMになるようCu2+溶液を加えた。その後ホウ酸アンモニウム緩衝液をpH8.35になるよう加えた。モデル配位子溶液の最終濃度はEDTA・DTPAは200 μM、Cyclamは0.25 μMになるように調整した。

琵琶湖水中の銅との錯生成定数を算出した結果、深度2 mにおいては銅との錯生成定数がlog K=1213、log K=2021、log K=32程度の有機配位子が存在することが示唆され、88 mにおいてはlog K=1314程度とlog K=27程度の配位子の少なくとも2種類が存在することが示唆された。直上水においてはlog K=1314、log K=24程度のものが存在することが示唆され、深度によって異なる溶存有機配位子の存在が示唆された。IMACにより分離された配位子の安定度定数測定および質量分析にも取り組んだが、ホウ酸緩衝液の存在により分析はまだ成功していない。分離法の改善またはホウ酸の除去を行っていく予定である。溶存有機配位子の天然水からの分離については、IMACを用いて、琵琶湖および児島湖水を対象に行った。三次元蛍光スペクトル測定結果から、分離がうまく行えていることは確認できている。しかし、分離された配位子濃度は高くないと考えられ、疑似ポーラログラフィにおいてもFT-ICR MS測定においても、ブランクとの違いがほとんど見られない結果となってしまった。IMACを用いた分離を今後も行っていくが、各種測定を行うためには、分離された配位子のマトリックスからの分離が必要になる。これについて、検討を急ぎ行っていかなくてはならない。また、コンタミネーションが存在するため検討を見送っていた、他の担体を用いた配位子の分離にも取り組む必要があると考えられる。具合的にはイミノジ酢酸以外の配位子を修飾したアフィニティカラムを作成し、試すということである。どちらにしても、溶離緩衝液が次の測定に対して妨害するということは解決の必要があるため、優先して解決していくことが求められる。水中に微量に存在するCuやFeなどの金属元素は生命活動に必須な元素として知られているが、その大部分が溶存有機物と錯形成を行っていることが知られている。錯生成反応により、有害金属の毒性が緩和されたり、難溶性金属イオンの水中での安定性が増すなど、水圏における生物活動・物質循環が制御されているにもかかわらず、水中に存在する有機配位子の化学構造や供給源については解明されていない。本研究では固定化金属アフィニティクロマトグラフィー(Immobilized Metal Affinity Chromatography : IMAC)を用いて琵琶湖水試料からCu-有機配位子錯体の分離・濃縮を行い、フーリエ変換イオンサイクロトロン共鳴型質量分析(Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry: FT-ICR MS)の適用による分子の同定を試みた。有機配位子の分離は配位pHを7に、溶離pHを3.0に調整した。質量分析の際にはC18固相抽出をおこなった。質量分析は9.4テスラの超伝導マグネットを備えたFT-ICR質量分析器により測定した。測定はネガティブイオンモードで行い,イオン化はエレクトロスプレーイオン化法を選択した。質量イオンピークの分子式は,Molecular Formula Calculator v1.1(@NHMFL)を用いて予測した。このようにして±0.9 ppmの範囲で分子式を予想することができたピーク数は141であった。IMACにより分離された有機配位子は、リグニン領域および脂質・タンパク領域を中心に分布した。
免疫電顕を用いたナトリウム利尿ペプチドファミリ-の心筋細胞内超徴形態の解析

本研究の目的は1)ANPとBNPが心筋細胞内のどこに存在するのか、2)ANPとBNPはどの特異顆粒にも共存して存在するのかまたはそれぞれ別個の特異顆粒に存在するのか、3)ANP、BNPが心の負荷により増大するとき同時に心筋細胞内の特異顆粒も増えるのかという問題を解明することである。対象はブタおよびヒトの心房ならびに心室筋である。ヒトの場合は手術で得られた心房筋および心内膜心筋生検時の心室筋を用いた。方法としてまずヒト、ブタのANPとBNPに対するモノクロナ-ル抗体を作製し、金コロイドでラベルした。ヒト・ブタの心房・心室筋をサンボニ-固定した后電顕包埋し、超薄切片を作製した。大小(10nmと5nm)2種類の金コロイドでラベルしたANPとBNPのモノクロナ-ル抗体を超薄切片にのせ切片の表と裏で心筋組織と免疫反応させ、電顕にて観察した。結果および考察:心房筋ではヒト・ブタ共に2重免疫電顕によりANPのみを含む顆粒(type 1)とANPとBNPが共存する顆粒(type 2)が認められた。これら2種の顆粒に形態学的な差(大きさや濃度など)認められなかった。ほぼすべての心房筋細胞でこの2種類の顆粒は混在していたが、type 1とtype 2の比は場所により大きく異なっていた。すなわち内膜側ではtype 2が多く、外膜側ではtype 1の顆粒が多かった。顆粒における金コロイドの密度はANPにおいては比較的一定であったが、BNPにはかなりばらつきがあった。心室においてはヒトの拡張型心筋症の左心の生検組織で顆粒が発見された。それらはすべてAND・BNP両者を共に有するtype 2の顆粒であった。顆粒の量は心機能、特に収縮能とよく相関した。以上より心筋細胞はwall stressに反応して増大するsiーngle、multipotentialな細胞の集団であり、ANPとBNPは心筋細胞内の特異顆粒中に貯蔵され負荷時には同一顆粒内にANPとBNPが共に含まれるtype 2の顆粒が増大する。
2重調和写像・2重調和部分多様体の分類問題の研究とその応用

現時点での研究結果は以下の通りである: Ye-Lin Ou教授との共同研究により以下の研究結果を得た。(1)空間形内のアインシュタイン超曲面が2重調和であるための必要十分条件は(a)極小もしくは(b)第2基本形式のノルムの2乗がある定数となることである。この系として次を得た。(2)ユークリッド空間及び双曲空間内の2重調和アインシュタイン超曲面は極小である。また,球面内のコンパクトな2重調和部分多様体についてはスカラー曲率一定のもの次の結果を得た。(3)球面内のコンパクトかつスカラー曲率一定な2重調和部分超曲面は(a)極小,もしくは(b)平均曲率が一定でありかつ,第2基本形式のノルムの2乗がある定数となる。(4)アインシュタイン定数がドメインの次元以下となるアインシュタイン多様体内のコンパクトアインシュタイン超曲面が2重調和となる必要十分条件は(a)極小もしくは(b)第2基本形式のノルムの2乗がある定数となることである。(5)非正曲率を持つアインシュタイン多様体内のコンパクトかつスカラー曲率一定な2重調和部分超曲面は以下の場合極小。(a)ある有限のp>2に対して,平均曲率の勾配のノルムがLp空間に含まれる。(b)平均曲率の勾配のノルムがL2空間に含まれるかつリッチ曲率が下から距離関数の2乗により抑えられている。その系として次を得た。(6)ユークリッド空間内のスカラー曲率一定な完備2重調和超曲面であり,ある(5)の(a)の条件を満たせば極小。以上の研究はChen予想及びBMO予想の肯定的部分的解決である。当初の予定通り,Chen予想及びBMO予想の部分的肯定的解決ができたため。アインシュタイン多様体内の2重調和部分多様体の結果をより一般のRicci solitonへ拡張する。また,Ye-Lin Ou教授との共同研究を行い,予想に対してアプローチを行う。球面内の2重調和部分多様体の研究を行い,「球面内の2重調和部分多様体は平均曲率一定であろう」というBalmus-Montaldo-Oniciuc予想( BMO予想)の肯定的部分的解決を行った.具体的には以下のとおり:球面内の完備2重調和超曲面が第2基本形式にある種の仮定があるときに,エネルギー有限性よりも弱い積分条件の元平均曲率一定である.他に以下の結果を含む3編の論文の掲載が決定した.1.これまで2重調和写像の例は数多く与えられていたが,3重調和写像に対してはあまり例が与えられていなかった.そこで,球面への3重調和写像の例を構成した.これは自明でなくかつ2重調和でないため,2重調和と3重調和は包含関係がないことがわかり,個別に研究する必要があることがわかった.2.これまでは2重調和写像の研究,3重調和写像の研究がなされていたが,より一般のk重調和写像を考え,ドメインの完備性の条件とある種の積分条件のもとユークリッド空間へのk重調和等長はめ込みは自明なものに限ることを示した.3. Nobumitsu Nakauchi, HajimeUrakawaとの共同研究により完備リーマン多様体から非正定曲率を持つリーマン多様体への3重調和等長はめ込みを考え,4-エネルギー有限性とテンション場のL4ノルム有限性の条件の元,写像は自明なものに限ることを示した.この結果は3重調和版一般化されたChen予想の肯定的部分的解決である.今年度の目標であった,BMO予想に対する肯定的部分的解決ができたため.1年目の研究をより発展させる研究を行った。特に,ターゲットの曲率が抑えられている時,また,特に球面内の2重調和部分多様体の研究を行った。そして,「球面内の2重調和部分多様体は平均曲率一定な部分多様体であろう」という,BMO予想の部分的解決を行った。得られた結果は以下の通りである:1.ドメインがコンパクトのとき,第2基本形式が抑えられていると2重調和部分多様体は自明なものすなわち極小部分多様体しか存在しないことは知られていた。一方でドメインが完備の時は自明なもの以外が存在するか否か分かっていなかった。本研究ではより一般に,ターゲットの曲率が上から抑えられている場合を考え,平均曲率に関するある種の弱い積分条件の元で,自明なものしかないことを示した。また,ドメインのRicci曲率が抑えられている時にも同様の結果を得た。2.球面内の2重調和超曲面を研究し,ドメインの完備性と第2基本形式の仮定及び,非常に弱い積分条件の元,BMO予想の部分的解決を行った。この論文ではRicci solitonで使われているテクニックをbiharmonicへ応用したものである。3. YongLuo氏から共同研究の申し出があり,共同研究を行った。この研究により上述した2の積分条件をさらに弱いものとした。積分条件の仮定を非常に弱いものとするために,logを重ねて使い,積分条件のorderを緩めた。Yong Luo氏から共同研究の申し出があり,BMO予想の部分的解決ができ,昨年度の研究を更に発展させることができたため。(1)空間形内のアインシュタイン超曲面が2重調和であるための必要

十分条件は(a)極小もしくは(b)第2基本形式のノルムの2乗がある定数となることである。この系として次を得た。(2)ユークリッド空間及び双曲空間内の2重調和アインシュタイン超曲面は極小である。また,球面内のコンパクトな2重調和部分多様体についてはスカラー曲率一定のもの次の結果を得た。(3)球面内のコンパクトかつスカラー曲率一定な2重調和部分超曲面は(a)極小,もしくは(b)平均曲率が一定でありかつ,第2基本形式のノルムの2乗がある定数となる。(4)アインシュタイン定数がドメインの次元以下となるアインシュタイン多様体内のコンパクトアインシュタイン超曲面が2重調和となる必要十分条件は(a)極小もしくは(b)第2基本形式のノルムの2乗がある定数となることである。(5)非正曲率を持つアインシュタイン多様体内のコンパクトかつスカラー曲率一定な2重調和部分超曲面は以下の場合極小。(a)ある有限のp>2に対して,平均曲率の勾配のノルムがLp空間に含まれる。(b)平均曲率の勾配のノルムがL2空間に含まれるかつリッチ曲率が下から距離関数の2乗により抑えられている。その系として次を得た。(6)ユークリッド空間内のスカラー曲率一定な完備2重調和超曲面であり,ある(5)の(a)の条件を満たせば極小。以上の研究はChen予想及びBMO予想の肯定的部分的解決である。当初の予定通り,Chen予想及びBMO予想の部分的肯定的解決ができたため。得られた結果における仮定は幾分強いが,BMO予想はコンパクトのときにおいても同じ条件下で解決されているにすぎないため,今後はもう一度,球面内のコンパクト2重調和部分多様体に対して研究を行い,予想に対する方向性を見極めたい.今後は様々な角度から解決すべき問題を見るために,多くの共同研究を行っていく。特に,アメリカの研究者との共同研究を行うことで,突破口を見つけたい。アインシュタイン多様体内の2重調和部分多様体の結果をより一般のRicci solitonへ拡張する。また,Ye-Lin Ou教授との共同研究を行い,予想に対してアプローチを行う。業務により予定していた研究集会への参加を1日見合わせたため.大学の業務等により出張を1日とりやめなければならなかったことによる。現在,米国で研究中であるが,周辺に公共交通機関がなく,予定していた研究集会に参加できなかったため。PC周辺機器もしくは旅費として使用する。研究集会参加のための旅費に使用する.使用できなくなってしまったUSBがあったため,その購入に充てる。
リコンビントニックβ２グリコプロテイン１ドメインＶを用いた血栓症治療の可能性

β2-グリコプロテインI(β2GPI)は5つのドメインからなる糖タンパクで、抗リン脂質抗体症候群における自己抗原である。我々は、β2GPIがプラスミンによって限定分解されたニックβ2GPIがドメインVを介してアンジオスタチン(AS)に結合し、その作用を阻害する事を報告した(Blood 2009)。本研究ではニックβ2GPIドメインVをリコンビナント蛋白として作製し、血管新生に与える影響を検討した。インタクト/ニックβ2GPIドメインVを用いて分子間相互作用解析を行い、ニックβ2GPIドメインVのみASに結合した。血管内皮細胞を用いた増殖アッセイではいずれも軽度の細胞増殖抑制能を有した。β2-グリコプロテインI(β2GPI)は5つのドメインからなる糖タンパクで、抗リン脂質抗体症候群における自己抗原として知られている。我々は、β2GPIがプラスミンによって限定分解を受けたニックβ2GPIが、そのドメインVを介してプラスミンの自己分解産物で強力な血管新生抑制物質であるアンジオスタチンに結合、その作用を阻害する事を報告した(Nakagawa et al., Blood 2009)、血栓部位ではニックβ2GPIが血管新生に働く可能性が示唆された。一方で, β2GPI自体にはそのドメインIを介したVEGF依存性の血管新生抑制作用が報告されており、ニックβ2GP Iの作用を複雑なものにしている。本研究ではニックβ2GPIドメインVをリコンビナント蛋白として作製し、血管新生効果が得られるかどうかを検討することを目的とした。これまでに、リコンビナントβ2GPIドメインVを大腸菌を用いて大量に作製した。インタクト・ニックβ2GPIドメインVを用いて、分子間相互作用解析によりアンジオスタチンとの結合試験を行い、ニックβ2GPIドメインVがアンジオスタチンに対して用量依存性に結合することを示した。当該年度には、得られたニックβ2GPIドメインVを用いてその機能を明らかにすることを目的とした。ヒト臍帯静脈血管内皮細胞(HUVEC)を用いた増殖アッセイの結果、HUVECに対して軽度の増殖抑制能を有した。我々は、β2GPIがプラスミンによって限定分解を受けたニックβ2GPIが血管新生抑制物質であるアンジオスタチン(AS)に結合、その作用を阻害する事を報告した(Nakagawa et al., Blood 2009)。一方で, β2GPIにはドメインIを介したVEGF依存性の血管新生抑制作用が報告されている。本研究ではニックβ2GPIドメインVを作製し、AS存在下で血管新生効果が得られるかどうかを検討することを目的とした。これまでに、リコンビナントβ2GPIドメインVをまずはほ乳類細胞株を用いて作製した。インタクト・ニックβ2GPIドメインVを用いて、分子間相互作用解析によりアンジオスタチンとの結合試験を行い、ニックβ2GPIドメインVがASに対して用量依存性に結合することを示した(KA 1.89-4.61e7 (1/M), KD 2.17-5.28e-8 (M))。得られたニックβ2GPIドメインVが血管新生に及ぼす影響に関して、ヒト臍帯静脈血管内皮細胞(HUVEC)を用いた増殖アッセイの結果、ニックβ2GPIドメインVは軽度の増殖抑制能効果を有した。インタクトβ2GPIドメインVも弱い増殖抑制能を示した。大量の蛋白を得るために大腸菌を用いた発現系に切り替えて作製したが、LPSを感度以下まで除去することが困難であった。今後は発現効率が良くLPS混入が少ない昆虫細胞の系を用いてリコンビナントβ2GPIドメインVを作製し、ASとの相互作用による血管新生への影響をin vitro, in vivoで検証する。インタクト・ニックβ2GPIドメインVとも血管新生を抑制することは我々の予想に反しており、ドメインIの機能検証も必要である。β2-グリコプロテインI(β2GPI)は5つのドメインからなる糖タンパクで、二次性血栓症・習慣流産の原因として重要である抗リン脂質抗体症候群における自己抗原として知られている。最近我々は、β2GPIがプラスミンによって限定分解を受けた産物であるニックβ2GPIが、おそらくそのドメインVを介して同じくプラスミンの自己分解産物で強力な血管新生抑制物質であるアンジオスタチンに結合、その作用を阻害する事を報告した(Nakagawa et al., Blood 2009)。この研究により、血栓部位ではニックβ2GPIが血管新生に働く可能性が示唆された。一方で, β2GPI自体にはそのドメインIを介したVEGF依存性の血管新生抑制作用が報告されており、ニックβ2GPIの血管新生における作用を複雑なものにしている。

本研究ではニックβ2GPIドメインVをリコンビナント蛋白として作製し、血栓部位における血管新生効果が得られるかどうかを検討することを目的とした。該当年度には、リコンビナントβ2GPIドメインVをコードする発現ベクターをほ乳類用・大腸菌用とも作製し、ほ乳類細胞および大腸菌を用いて発現、Tagを用いて精製した。リコンビナントβ2GPIドメインVの一部はプラスミン処理にてニックβ2GPIドメインVとした。尚、コントロールとしてβ2GPIドメインIを作製した。作製したインタクト・ニックβ2GPIドメインVを用いて、まずはBIACOREを用いた分子間相互作用解析によりアンジオスタチンとの結合試験を行った。アンジオスタチンをビオチン化してチップに固定化、インタクトまたはニックβ2GPIドメインVをアナライトとして解析を行った。結果、インタクトβ2GPIドメインVはアンジオスタチンに結合しなかったのに対し、ニックβ2GPIドメインVはアンジオスタチンに対して用量依存性の結合を示した。大腸菌系でリコンビナントニックβ2GPIドメインVを作成することに予想外に時間を要した。ようやく比較的多量に純度の高い蛋白が得られ、機能アッセイを開始することが可能となっている。当初作製していたβ2GPIドメインVの発現ベクターはほ乳類細胞用のもので、FLAG tagを付加していたため精製は容易であったが、充分量を効率よく得ることができず、大腸菌の系に変換する必要があったため、若干の遅れが生じている。さらにはマトリゲルを充填したシリコンチューブをマウス皮下に埋め込むin vivo angiogenesis assayを用いて血管新生に対するニックβ2GPIドメインVの作用を検討する。血管内皮細胞の遊走への影響を評価する目的でMatrigel Invasion chamberを用いてHUVECの遊走実験を行い、アンジオスタチン存在下にニックβ2GPIドメインVを添加することでアンジオスタチンによる内皮細胞遊走抑制効果が阻害されるかどうか確認する。HUVECと線維芽細胞をVEGF, FGF存在下に共培養するin vitrotube formation Assayを用いて、ニックβ2GPIドメインVがアンジオスタチンの管腔形成抑制効果を阻害し、結果的に血管形成を促進するかについて検討する。マウス皮下における細胞外基質への血管進入を定量的に評価できるアンジオリアクターを用いたin vivoの検討を行い、アンジオスタチンによる血管新生抑制作用をニックβ2GPIドメインVが効果的に阻害しうるかどうかを検討する.。次に、実際に血管内に血栓が形成された際にニックβ2GPIドメインVが側副血行路の形成を促すかどうかを検証する。マウス脳梗塞モデル(Choudhri et al., J exp Med.1999)を用いてその血管新生促進効果を評価する。これらの虚血・再潅流モデルにおいては、ニックβ2GPIドメインVを尾静脈より静注してその血栓部位における血管新生が促進されるかどうかを組織学的に観察する。ヒト大動脈血管内皮細胞(HAEC)を用いて細胞増殖アッセイを行う。
エピゲノム調節を基盤にしたRXRを介したアルドステロン産生腺腫増殖機構の解明

申請者はアルドステロン産生腺腫(APA)におけるDNAメチル化を基盤にしたアルドステロン合成制御機構の解明から創薬基盤因子の探索行ってきた.これまでの研究結果から,レチノイドX受容体(RXR)共役因子Xは,プロモーター領域の脱メチル化により転写が促進され,APAに発現するATPase体細胞変異がその脱メチル化を誘導することをている.本研究ではRXRを介したAPAの腫瘍増殖機構およびアルドステロン合成制御における合成機構を解明することを目的とする.申請者はアルドステロン産生腺腫(APA)におけるDNAメチル化を基盤にしたアルドステロン合成制御機構の解明から創薬基盤因子の探索行ってきた.これまでの研究結果から,レチノイドX受容体(RXR)共役因子Xは,プロモーター領域の脱メチル化により転写が促進され,APAに発現するATPase体細胞変異がその脱メチル化を誘導することをている.本研究ではRXRを介したAPAの腫瘍増殖機構およびアルドステロン合成制御における合成機構を解明することを目的とする.
新規ＩＦＮ－γ産生γδＴ細胞サブセットの解析

採用1年度ではBcl11b条件的欠損マウスを用いて、Bcl11b非依存性IFN-γ産生γδT細胞を同定し、Cell Reportsに発表した。マウスTCRγ鎖遺伝子座には7種類の可変(Vγ)遺伝子が存在し、Bcl11b依存性IL-17A産生γδT細胞はVγ6もしくはVγ4陽性γδT細胞であるが、今までVγ6鎖を直接認識する抗体が存在せず、Vγ6γδT細胞の詳細な解析が不可能であったため、Vγ6γδT細胞受容体に対する抗原および抗原認識による生体防御機構は未だに不明である。そこで当該年度では、マウスVγ6鎖特異的なモノクローナル抗体の作製を試みた。Vγ4/Vγ6欠損マウスにVγ6の超可変領域(CDR1, CDR2)のリコンビナントペプチドで免疫し、その後腸骨リンパ節を採取しミエローマ細胞と細胞融合を行いハイブリドーマを1600以上作製し、Vγ6/Vδ1もしくはVγ5/Vδ1遺伝子を導入したTG40細胞株を用いた抗体染色によるスクリーニングにより、Vγ6/Vδ1遺伝子を導入したTG40細胞株のみ染色可能な抗Vγ6モノクローナル抗体を産生する3つのハイブリドーマの作製に成功した。作製した抗Vγ6抗体は、Vγ6γδT細胞が多く占める野生型マウスのVγ1ーVγ4ーγδT細胞を陽性に染色でき、Vγ4/Vγ6欠損マウスでは染色されないことが確認できた。生後0日目の胸腺を抗Vγ6抗体で免疫染色した結果、Vγ6γδT細胞は胸腺髄質上皮細胞(mTEC)と共局在していることが明らかとなり、Vγ6γδT細胞の分化にmTECが関与している可能性が示唆された。さらに、抗Vγ6抗体を投与したマウスにK. pneumoniaeを感染させた結果、アイソタイプ抗体投与群と比べて有意に死亡し、作製した抗Vγ6抗体の投与は感染防御におけるVγ6γδT細胞の機能を解析する方法として有用であることがわかった。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は、IFN-γ産生γδT細胞にはBcl11b非依存的にCD4ーCD8ー(DN)2aより分化するBcl11b非依存性γδT細胞とBcl11b依存的にDN3より分化するBcl11b依存性γδT細胞の2種類存在する意義を明らかにすることを目的とし、Bcl11b条件付き欠損マウスを主に用いて、Bcl11b非依存性γδT細胞の解析を行った。DNAマイクロアレイ解析による網羅的な遺伝子発現解析やフローサイトメトリーによる染色解析の結果、Bcl11b非依存性γδT細胞はCD5ーNK1.1+Granzyme B+であり、γδT細胞受容体の刺激によりカルシウム流入を伴わずIFN-γを産生することができ、3週齢の野生型マウスでは肝臓に豊富に存在することがわかった。また、γδT細胞欠損マウスとBcl11b条件付き欠損マウスを交配させたマウスにおけるリステリア感染実験の結果、感染後1日目および3日目の肝臓と脾臓における細菌数はBcl11b条件付き欠損マウスよりも有意に高かったことから、Bcl11b非依存性γδT細胞はリステリア感染後早期の防御に寄与することが明らかとなった。さらに、野生型マウスにおけるリステリア感染実験の結果、感染後3日目の肝臓では、IFN-γおよびGranzyme B、またはGranzyme Bを産生するエフェクターγδT細胞の主な集団はBcl11b非依存性CD5ーNK1.1+γδT細胞であり、感染後5日目ではBcl11b依存性CD5+NK1.1ーγδT細胞であった。これらの結果から、細菌感染後、Bcl11b非依存性CD5ーNK1.1+γδT細胞はBcl11b依存性CD5+ NK1.1ーγδT細胞よりも早期に現れ感染防御に寄与することが明らかとなった。また、この感染防御に関わる時期の違いは、胸腺内における発生中のそれらγδT細胞の経時的な出現に似ていることが示唆された。本年度では新規IFN-γ産生γδT細胞サブセットでありBcl11b非依存的にCD4ーCD8ー(DN)2aより分化するBcl11b非依存性γδT細胞の特徴及び細菌感染時の生体防御機能の解析を行った。Bcl11b非依存的にDN2aより発生するγδT細胞のみ解析可能であるBcl11b条件付き欠損マウスを用いて、γδT細胞受容体刺激時のγδT細胞における細胞内カルシウムを解析した結果、Bcl11b非依存性γδT細胞はγδT細胞受容体刺激時にカルシウム流入を伴わずIFN-γを産生できる特徴を見いだした。次に、DNAマイクロアレイ解析による網羅的な遺伝子発現解析やフローサイトメトリーによる染色解析の結果、平成29年度の研究計画であったBcl11b非依存性γδT細胞の表面マーカーを同定し、その際Bcl11b非依存性γδT細胞では細胞内寄生菌に対して感染防御に働くGranzyme Bの発現が高く認められたため、引き続き平成30年度の研究計画であったリステリア感染に対するBcl11b非依存性γδT

細胞の生体防御機能の検討を行った。その結果、Bcl11b非依存性γδT細胞はリステリア感染後1日目および3日目という感染早期に感染防御に寄与し、さらにBcl11b非依存性γδT細胞はBcl11b依存性γδT細胞よりも早期に現れ細菌感染防御に寄与することが明らかとなった。以上のように、本年度ではBcl11b非依存性γδT細胞の特徴を同定し、感染に対する生体防御に関わる時期がBcl11b非依存性γδT細胞とBcl11b依存性γδT細胞では異なることを見いだしたことから、平成29年度および平成30年度の研究計画に対して結果を示し、さらに本研究成果をCell Reportsに発表した(Hatano Shinya, et al., Cell Rep., 2017)ことから、当初の計画以上に進展したと考える。採用1年度ではBcl11b条件的欠損マウスを用いて、Bcl11b非依存性IFN-γ産生γδT細胞を同定し、Cell Reportsに発表した。マウスTCRγ鎖遺伝子座には7種類の可変(Vγ)遺伝子が存在し、Bcl11b依存性IL-17A産生γδT細胞はVγ6もしくはVγ4陽性γδT細胞であるが、今までVγ6鎖を直接認識する抗体が存在せず、Vγ6γδT細胞の詳細な解析が不可能であったため、Vγ6γδT細胞受容体に対する抗原および抗原認識による生体防御機構は未だに不明である。そこで当該年度では、マウスVγ6鎖特異的なモノクローナル抗体の作製を試みた。Vγ4/Vγ6欠損マウスにVγ6の超可変領域(CDR1, CDR2)のリコンビナントペプチドで免疫し、その後腸骨リンパ節を採取しミエローマ細胞と細胞融合を行いハイブリドーマを1600以上作製し、Vγ6/Vδ1もしくはVγ5/Vδ1遺伝子を導入したTG40細胞株を用いた抗体染色によるスクリーニングにより、Vγ6/Vδ1遺伝子を導入したTG40細胞株のみ染色可能な抗Vγ6モノクローナル抗体を産生する3つのハイブリドーマの作製に成功した。作製した抗Vγ6抗体は、Vγ6γδT細胞が多く占める野生型マウスのVγ1ーVγ4ーγδT細胞を陽性に染色でき、Vγ4/Vγ6欠損マウスでは染色されないことが確認できた。生後0日目の胸腺を抗Vγ6抗体で免疫染色した結果、Vγ6γδT細胞は胸腺髄質上皮細胞(mTEC)と共局在していることが明らかとなり、Vγ6γδT細胞の分化にmTECが関与している可能性が示唆された。さらに、抗Vγ6抗体を投与したマウスにK. pneumoniaeを感染させた結果、アイソタイプ抗体投与群と比べて有意に死亡し、作製した抗Vγ6抗体の投与は感染防御におけるVγ6γδT細胞の機能を解析する方法として有用であることがわかった。平成29年度では、平成30年度の研究計画に対しても結果を示したことから、今後の研究推進方策として新たに研究計画を提示する。平成29年度においてBcl11b非依存性γδT細胞の表面マーカーの同定を行った際、無刺激時ではIL-15受容体として知られているCD122の発現が高いことがわかっている。また、IL-15欠損マウスの腹腔内におけるIFN-γ産生CD122+γδT細胞の絶対数が、野生型マウスと比較して減少することが報告されている(Shibata K., etal., J Immunol.,2008)。そして、胸腺に存在する胸腺髄質
日・仏・欧比較による多層的規制モデルの構築

2018年9月からフランスのボルドー政治学院で在外研究をしている。共同研究者の協力を得ながら、今年度は、(1)多層的規制モデルの理論的検討、(2)フランス行政の調査、(3) EU行政の調査の3観点から研究に取り組んだ。(1)上記モデルの特長のうち、規制決定権限の所在に関連して、ワシントン条約を念頭に置きながら、国際条約の国内実施を検討した。その成否の規定要因として、先行研究が、(a)条約実施に有効な資源が国際機関に備わっていること、(b)国際機関の資源の効果を邪魔する要素が各国にないこと、を挙げていることが分かったが、これが近年のワシントン条約にも当てはまるか、また、これ以外の行政的要因の有無について、各国の規制実態を踏まえて検討している。(2)フランス行政における多層的規制の例として、1地方分権改革による国・地方関係の変化、2コンセイユ・デタによる行政の適正化、3食品の品質認証制度に係る官民関係等についての情報収集をした。1については、地方、とりわけ大都市への分権が進んだ1980年代以降、建物の老朽化対策に関して、(a)進捗が各都市の政治状況や政策手法の巧拙によってまちまちになっていること、(b)分権化されればされるほど責任を負うことになる自治体は、現場でその果たすべき役割と権限と責任を実感せずにはいられない状況に置かれていることが明らかになった。(3) EU行政については、1加盟各国に対するEUの行政的意味における重み、2「民主主義の赤字」に対する欧州議会の地位向上の意義、3規制の透明化と効率化を目指すBetter Regulation Strategyの動向といった点について、情報収集をした。そうしたEU全体の近況把握と併行して、EU・加盟各国・政策現場の各「レベル」でdiscretionを分け合っている例として、地域開発基金の情報収集もした。本研究では、「規制機関の多層性と規制の公益性」を基課題としつつ、1日本・フランス・EUの事例調査、2規制の政策決定・執行過程研究の連結、3日本・フランス・EUの規制監督機関の比較研究を行い、政治的・技術的正当性の観点でその機能条件を抽出した上で、4公益に資する「多層的規制モデル」を構築することを目的としている。今年度は、実際にフランスに赴き、研究環境を整えた上で、規制(監督)機関の制度・組織・活動等、多層的規制の実態調査を行うことを計画していたところ、結果として(1)多層的規制モデルの理論的検討、(2)フランス行政の調査、(3) EU行政の調査の3つに取り組むこととなった。成果公表の数こそ少なくなってしまったものの、地方創生とEUの地域開発基金との比較を念頭に置いた英語論文を執筆するに当たって共同研究者と意見交換ができたことには、一定の意義があった。また、さらなる実態調査は次年度以降の課題となったものの、それに向けた、分析枠組みに関する先行研究のレビューやEU全体の近況把握など、主に理論面からの取り組みを深めることができた。以上を総合し、「おおむね順調に進展している」とした。現時点で残された諸課題に取り組みながら、次年度も引き続き、日本・フランス・EUの事例調査と、それらの規制(監督)機関の比較研究を行う。それと併行して、本研究の「国際・国内に多層的に存在する社会的・経済的規制機関の活動が「公益」実現に繋がる条件を明らかにする」という当初の目標に立ち戻り、規制の「上層」機関が「下層」機関へ「モノ申す」権限とその正当(統)性根拠を仕組むことが「公益性」の実現に有効か否かという問題意識で、事例調査の成果を整理したい。EUの各種規制・誘導政策やフランスのコンセイユ・デタなどが、具体例となるだろう。その上で、フランスの規制行政・官僚制が、EUの多層的規制体制の中にあって、いかに「公益性」を観念しそれを実現しようとするのかについて、情報収集をするとともに、現地の研究者との議論もしたい。内定年度:20172018年9月からフランスのボルドー政治学院で在外研究をしている。

(3) EU行政については、1加盟各国に対するEUの行政的意味における重み、2「民主主義の赤字」に対する欧州議会の地位向上の意義、3規制の透明化と効率化を目指すBetter Regulation Strategyの動向といった点について、情報収集をした。そうしたEU全体の近況把握と併行して、EU・加盟各国・政策現場の各「レベル」でdiscretionを分け合っている例として、地域開発基金の情報収集もした。本研究では、「規制機関の多層性と規制の公益性」を基課題としつつ、1日本・フランス・EUの事例調査、2規制の政策決定・執行過程研究の連結、3日本・フランス・EUの規制監督機関の比較研究を行い、政治的・技術的正当性の観点でその機能条件を抽出した上で、4公益に資する「多層的規制モデル」を構築することを目的としている。今年度は、実際にフランスに赴き、研究環境を整えた上で、規制(監督)機関の制度・組織・活動等、多層的規制の実態調査を行うことを計画していたところ、結果として(1)多層的規制モデルの理論的検討、(2)フランス行政の調査、(3) EU行政の調査の3つに取り組むこととなった。成果公表の数こそ少なくなってしまったものの、地方創生とEUの地域開発基金との比較を念頭に置いた英語論文を執筆するに当たって共同研究者と意見交換ができたことには、一定の意義があった。また、さらなる実態調査は次年度以降の課題となったものの、それに向けた、分析枠組みに関する先行研究のレビューやEU全体の近況把握など、主に理論面からの取り組みを深めることができた。以上を総合し、「おおむね順調に進展している」とした。現時点で残された諸課題に取り組みながら、次年度も引き続き、日本・フランス・EUの事例調査と、それらの規制(監督)機関の比較研究を行う。それと併行して、本研究の「国際・国内に多層的に存在する社会的・経済的規制機関の活動が「公益」実現に繋がる条件を明らかにする」という当初の目標に立ち戻り、規制の「上層」機関が「下層」機関へ「モノ申す」権限とその正当(統)性根拠を仕組むことが「公益性」の実現に有効か否かという問題意識で、事例調査の成果を整理したい。EUの各種規制・誘導政策やフランスのコンセイユ・デタなどが、具体例となるだろう。その上で、フランスの規制行政・官僚制が、EUの多層的規制体制の中にあって、いかに「公益性」を観念しそれを実現しようとするのかについて、情報収集をするとともに、現地の研究者との議論もしたい。
光メモリー機能をもつ電子写真有機感光体による多数枚静電複写

本試験研究は、現在の情報化時代を支えている電子写真複写機の感光体に光メモリー機能を付与して、一度の像露光で感光体に露光像を記憶させ、その後は露光なしに帯電のみの静電方式による多数枚複写の開発に関するものである。筆者らは、Potemberらによって報告されたCuまたはAgのTCNQ(テトラシアノキノジメタン)錯体における電界誘起の電導度のスイッチング現象を有機感光体に組み込むことによって、目的とする光メモリー機能をもつ有機感光体が構築できることを示し、実際に一度の帯電・露光を行うことによって、感光体の露光部分にのみ持続性導電性像が形成され、その後は露光なしに静電記録方式による多数枚複写が可能となり、複写試験を試みた結果、50枚以上の複写が得られた。しかし実用化に向けては、金属基板上にTCNQ錯体を含むスイッチング層と有機感光体を積層することによって金属板から剥離し易いという問題点を有していた。研究後半においてはその解決のため、種々のスイッチング膜作成法の検討と剥離の防止の検討を行い、金属と密着性のよいポリビニルブチラール樹脂にTCNQ錯体を分散した系が良好な結果を与え、実用化の可能性を示した。しかしこのメモリー感光体は、光書き込み感度の観点から通常の電子写真感度と比較すると劣ること、また近年のデジタル化の進展を考えると電子写真方式に依らない光書き込み方式が望まれ、現在レーザー光による直接書き込みを検討している。また、種々の錯体膜形態を検討している過程で、熱Cu基板上へのTCNQの真空蒸着によって得られる錯体膜は、その上に樹脂層を積層することによって印加電界方向に依存する片方向スイッチングを示し、逆方向電圧印加で、抵抗スイッチング状態が消去される特異なスイッチング特性を示し、新しい記憶デバイスの可能性を示すことができた。本研究は、現在の情報化時代を支えている電子写真複写機の感光体に光メモリー機能を賦与して、通常の電子写真複写のように毎回像露光を行うのでなく、一度の像露光で感光体に露光像を記憶させ、その後は露光なしに帯電・現像・転写・定着の静電複写による多数枚複写を目指すものである。1.まずスイッチング層にCu・TCNQ(テトラシアノキノジメタン)錯体微結晶樹脂分散膜を用い、光導電体層にポリビニルカルバゾール(PVK)・TeNF(テトラニトロフルオレノン)有機光導電体を用いた積層有機感光体について、光メモリー機能発現機構を検討した。その結果、基本的な光メモリー機能発現機構が把握でき、その詳細についてはすでに報告した。2.Cu・TCNQ錯体を中心に、スイッチング膜の成膜法を検討した結果、新しく加熱Cu基板にTCNQの真空蒸着による固相拡散熱反応によって緻密な錯体薄膜形成が可能であることを見い出し、さらにその上に有機光導電体層を塗布した感光体においても良好な光メモリー効果を確認し、より高感度化の可能性を示唆する結果を得た。またCu・TCNQに代ってAg・TCNQを用いた場合には、正負両帯電において光メモリー効果に示すことが分った。3.メモリー保持能に関しては、現在のところ室温で約3時間程度で、温度の上昇とともにメモリー能は低下するが、この結果は、1つのメモリー消去法の指針を与えるものである。4.Cu・TCNQ樹脂分散膜とPVK・TeNF光導電体層からなる積層感光体において静電複写試験を行い、少なくとも一度の露光で50枚以上の複写が可能であることが分ったが、実用化へは像露光による光書き込み過程の高感度化が鍵となるものと考えている。
匂い学習記憶を支える嗅覚系の多領域ネットワーク機能の解析

嗅覚は動物の根源的な行動を支えており、日々変わる匂い環境に対して適切な行動を選択する匂いの学習記憶は極めて重要である。また匂いは強い情動・モチベーションを誘導して行動を促進する。これまでの私共の研究から、嗅覚神経系回路の可塑的変化が覚醒睡眠サイクルに沿って行われること、睡眠中には嗅皮質から嗅球への中枢性入力が促進すること、嗅皮質の1領域である嗅結節にモチベーション行動に対応した機能ドメインがあることが分かってきた。本研究は以上を踏まえ、嗅覚学習記憶の形成機構を、覚醒睡眠サイクルおよび嗅覚系脳領域間にまたがる多領域ネットワーク機能の観点から明らかにすることを目的とした。前年度に、嗅覚領域の電気生理学的解析(局所電場電位記録)により、覚醒時の嗅覚タスク中に嗅球と梨状皮質(嗅皮質の最も広い領域)において低周波数帯波(ベータ波)の強度と領域間同調性が高まること、タスク後の睡眠時に梨状皮質から嗅球への中枢性入力が促進することを明らかにした。本年度はマウスに匂いに基づく忌避性連合学習を行わせ、1嗅球、2梨状皮質、3嗅結節前内側ドメイン(匂いと報酬の連合学習により活性化)、4嗅結節外側ドメイン(匂いと忌避的刺激の連合学習により活性化)の神経活動を解析した。その結果、匂いの忌避学習によって、覚醒時タスク中の嗅結節外側ドメインのベータ波の強度が増強すること、嗅結節外側ドメインと梨状皮質のベータ波の同調性が高まることが判明した。つまり、匂い学習によって、学習内容(忌避学習)に対応した嗅覚系多領域ネットワークの情報伝達効率が促進されることが明らかとなった。今後更に、タスク後の睡眠中の多領域間相互作用について嗅結節機能ドメインを含めた解析に発展させる。29年度が最終年度であるため、記入しない。また匂いは強い情動・モチベーションを誘導して行動を促進する特性がある。これまでの私共の研究から、嗅覚神経回路の可塑的変化が覚醒睡眠サイクルに沿って行われること、睡眠中には嗅皮質から嗅球への中枢性入力が促進すること、嗅皮質の1領域である嗅結節にモチベーション行動に対応した機能ドメインがあることが分かってきた。本研究は以上を踏まえ、嗅覚学習記憶の形成機構を、嗅覚系脳領域の領域間相互作用、多領域ネットワーク機能の観点から明らかにする。その際、覚醒睡眠サイクルに基づく相互作用と嗅結節機能ドメインの役割を着目点として進める。これまでの研究により、・マウスの嗅覚系脳領域の複数箇所に電極を留置し、覚醒時の嗅覚タスク中、その後の睡眠時の局所電場電位(LFP)記録を行う手法を確立した。また、2種類の匂いを区別して、一方の匂い提示では水がもらえ他方の匂い提示では水がもらえないという匂いと水報酬の連合学習の実験系を確立した。・覚醒時の嗅覚タスク中は、嗅球と上位中枢である嗅皮質の代表的な領域である梨状皮質において、LFPの低周波数帯のベータ波の強度が増し、嗅球・梨状皮質間のベータ波の同調性が促進することを見いだした。・嗅覚タスク後の睡眠時は、嗅球および梨状皮質のLFPにおいて持続時間が短く振幅の大きい鋭波が促進することを見いだした。・嗅皮質の1領域である嗅結節では報酬と結びついた匂い刺激によって活性化する「前内側機能ドメイン」と、忌避刺激と結びついた匂い刺激によって活性化する「外側機能ドメイン」があることを見出し、それぞれのドメインに記録電極を刺入する技術を確立した。・平成28年度に研究代表者が異動したため、本研究の実験環境を新たに整備した。嗅結節の機能ドメインを含む嗅覚神経系の複数領域の活動性を同時に記録し、匂い学習の過程における変化を検討する実験系を確立することができ、実際に神経活動の可塑的変化を観察している。以上のことから研究計画は概ね順調に進展している。

つまり、匂い学習によって、学習内容(忌避学習)に対応した嗅覚系多領域ネットワークの情報伝達効率が促進されることが明らかとなった。今後更に、タスク後の睡眠中の多領域間相互作用について嗅結節機能ドメインを含めた解析に発展させる。以上これまでに得られた知見をもとに、今後は以下の解析を進める。・嗅球、梨状皮質、嗅結節前内側ドメイン、嗅結節外側ドメインの4か所に記録電極を留置し、匂い学習に伴うLFPの変化を解析する。嗅覚タスク中ではベータ波に着目し、各領域のベータ波の強度、領域間のベータ波の同調性が学習に応じてどのように変化するかを検討する。その際、水がもらえる匂いともらえない匂いに対する応答性が、嗅結節前内側ドメインではどのように異なるかを検討し、匂い学習とモチベーション応答の関連を検討する。また、2つの匂いに対する応答性を嗅結節外側ドメインにおいても検討する。・タスク後の睡眠中におけるLFPの鋭波に着目する。上記4つの各領域の鋭波の頻度および大きさ、さらに領域間の鋭波の同調性を調べ、睡眠中に領域間の情報伝達効率がどのように促進されているかを検討する。・嗅覚タスク後の睡眠中の嗅皮質の神経活動が、匂い学習記憶の成立に重要であると想定している。これを検証するため、嗅皮質の投射ニューロン特異的にCreを発現するNtsr-Creマウスとウイルスベクターによる機能分子発現を組み合わせ、リガンド(CNO)投与によって嗅覚タスク後の睡眠中の嗅皮質の神経活動を抑制する。この操作が匂い学習記憶の成立と上記のLFP変化にどのような影響を及ぼすかを検討する。29年度が最終年度であるため、記入しない。
燃焼生成物の発生・消滅機構の解明

本研究では,焼焼における生成物の発生・消滅機構を速度論的立場から解明し,効率的な燃焼制御ならびに汚染物質の低減のための基礎的知見を得ることを目的とするもので,主に次の事項について研究した.1.すでに提案したすす生成理論を発展させ,ポリアセチレンおよび炭素蒸気を経由して生成する炭素クラスタ-を考慮した動力学的理論を提案した.さらにレ-ザ-シ-ト法により噴流および噴流火炎内の乱れ渦の生成状況を瞬間撮影し,拡散火炎内の乱れ渦の状態について論じた.2.炭素クラスタ-作成反応装置を用いて実験的に検討して次の結果を得た.炭化水素は蒸発用レ-ザ-照射により固体表面でプラズマ化されて分解し,生成した炭素質ラジカル等が成長して高質量炭素クラスタ-を生成する.炭素クラスタ-の生成速度は十分速く,周囲の炭化水素の効果を受けにくい.カ-ボンロッドの蒸発により,エキスパンダ-外部にまで微粒子の存在が確認される.3.火炎中で生成するすす粒子の成長および酸化の機構を調べるため,カ-ボンブラックを飛散させたAr中にH_2OもしくはO_2を加えて,無声放電反応装置に導いて実験した。その結果,炭素の酸化にはO_2よりもH_2Oのほうが効果的であり,酸化剤としてH_2Oを加えたときに生成するOH濃度はH_2O濃度にとともに増加するが,炭素酸化量はH_2Oが過剰になると減少した.一方,O_2を加えたときに生成するO原子濃度はO_2濃度に依らず一定であり,また炭素酸化量もO_2濃度に依らない.4.アセチレンー空気予混合火炎ならびに拡散火炎で生成するベンゼン環を反応動力学的に解析した.それによると,予混合火炎では当量比が増すにつれて,PAHが生成しやすくなる.火炎温度が低下するとベンゼン環の濃度ピ-クは減少するが,生成量は増加する.拡散火炎では燃料側に酸素を添加するとベンゼンの生成速度が増す.本研究では,焼焼における生成物の発生・消滅機構を速度論的立場から解明し,効率的な燃焼制御ならびに汚染物質の低減のための基礎的知見を得ることを目的とするもので,主に次の事項について研究した.1.すでに提案したすす生成理論を発展させ,ポリアセチレンおよび炭素蒸気を経由して生成する炭素クラスタ-を考慮した動力学的理論を提案した.さらにレ-ザ-シ-ト法により噴流および噴流火炎内の乱れ渦の生成状況を瞬間撮影し,拡散火炎内の乱れ渦の状態について論じた.2.炭素クラスタ-作成反応装置を用いて実験的に検討して次の結果を得た.炭化水素は蒸発用レ-ザ-照射により固体表面でプラズマ化されて分解し,生成した炭素質ラジカル等が成長して高質量炭素クラスタ-を生成する.炭素クラスタ-の生成速度は十分速く,周囲の炭化水素の効果を受けにくい.カ-ボンロッドの蒸発により,エキスパンダ-外部にまで微粒子の存在が確認される.3.火炎中で生成するすす粒子の成長および酸化の機構を調べるため,カ-ボンブラックを飛散させたAr中にH_2OもしくはO_2を加えて,無声放電反応装置に導いて実験した。その結果,炭素の酸化にはO_2よりもH_2Oのほうが効果的であり,酸化剤としてH_2Oを加えたときに生成するOH濃度はH_2O濃度にとともに増加するが,炭素酸化量はH_2Oが過剰になると減少した.一方,O_2を加えたときに生成するO原子濃度はO_2濃度に依らず一定であり,また炭素酸化量もO_2濃度に依らない.4.アセチレンー空気予混合火炎ならびに拡散火炎で生成するベンゼン環を反応動力学的に解析した.それによると,予混合火炎では当量比が増すにつれて,PAHが生成しやすくなる.火炎温度が低下するとベンゼン環の濃度ピ-クは減少するが,生成量は増加する.拡散火炎では燃料側に酸素を添加するとベンゼンの生成速度が増す.