hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
味覚シグナルの発信・伝導・認知の分子論的統合解析

上皮を用いたDNAマイクロアレイ解析の結果を野生型と比較することにより、味蕾細胞種特異的に発現する候補遺伝子を抽出した。塩味の受容を担う味細胞は甘・旨・苦味受容(typeII)や酸味受容(typeIII)の細胞と異なる、typeI細胞である。typeI細胞に特異的に発現する候補遺伝子のうち、膜貫通領域を持つものをタンパク質情報データベースUniProtおよび膜貫通部位予測プログラムSOSUIを用いて抽出し、ISHを行って味蕾での発現を調べ、Anol, Kcne3, Sec6lalのtypeI細胞特異的発現を確認した。2複合味の伝達:T1r3-WGA, T2r5-WGA, Pkdl13-WGAマウスのGGおよびNPGにおけるWGA陽性細胞特異的な発現分子として、Eya1, Eya2, 5HT3Bなどを見い出した。[2]食刺激に伴って活性化する味覚認知地図の基盤確立1味物質により活性化する味覚認知部位の解析:生後19日のマウスに3日間調味料(カプサイシン、サッカリンなど)を摂取させ、味覚シグナルに応答した大脳皮質味覚野・体性感覚野にSNAP25が蓄積することを見いだした。摂取した調味料ごとにSNAP25の大脳皮質分布が異なることから、調味料の味覚シグナルにより大脳皮質が長期的かつ可塑的に変化した。2離乳食による味覚認知の解析:マウスの離乳前後において、中枢味覚・体性感覚野の大脳皮質を取り出してDNAマイクロアレイ解析を行った結果、arcやegr-2などの神経興奮マーカー遺伝子が離乳後に2倍以上発現上昇した。塩味受容細胞の分子マーカーを取得した。また、SNAP25タンパク質を用いて食シグナルの大脳皮質における認識部位の特定に成功した。25年度が最終年度であるため、記入しない。最終年(H25)に実施予定の味覚と栄養状態の関連性に関する研究を実施し、以下の知見を得た。1マウス消化管(胃・小腸)では味覚関連遺伝子、Gustducin、PLCβ2、TRPM5が発現していることを観察した。Skn-1 KOマウスではbrush cell特異的に発現するTRPM5が完全に消失していた。また、brush cellのマーカー遺伝子群も発現が認められなかったことから、この細胞が消失していると考えられた。小腸のbrush cellはオピオイド分泌やプロスタノイド産生に関わる機能が報告されるが、その細胞の役割は不明である。2非エネルギー甘味料(サッカリン)を摂取したマウスにおいて、水摂取群に比べ、肝臓のエネルギー代謝が著しく亢進することを見出した。とくにコレステロール合成・異化、β酸化など脂質代謝系遺伝子発現が有意に上昇した。しかも、胃内投与の場合には、このような脂質代謝促進がみられないことから、サッカリンの甘味を受容した脳から末梢である肝臓への代謝関連性が示唆された。塩味受容シグナル分子の特定に向けて研究を進めると同時に、同じイオン性の酸味受容システムの解析も進める。また、離乳期の味覚認知の可塑性に関する研究を実施する。Skn-1 KOマウスの身体的特徴(体重、血中成分、呼吸商)などエネルギーの消費量を解析し、brush cellの機能との関連性を解明する。また、普通食摂取下における小腸、肝臓、白色脂肪組織、膵臓、脳のDNAマイクロアレイ解析を行う。野生(WT)
森林に生息する野生哺乳類の体験型観察プログラムの検討

専門家でない一般の人々が野生哺乳類本来の姿を知ることは、人間と野生哺乳類の共存について市民レベルで考えていくうえで重要である。しかし、現代の日常生活では野生哺乳類に遭遇する機会は少なく、一般的な観察会を開催しても哺乳類に遭遇できない可能性が高い。本研究では専門的な野生哺乳類調査に用いられる手法や機材を用いて、一般の人々が簡便かつ安全に森林で野生哺乳類を実際に観察することを目的とした体験型観察プログラムを創作・試行し、プログラムの評価・課題について検討を行った。北海道富良野市山部地区在住の小学生とその保護者の計26人を被験者として、創作した4つのプログラム(センサーカメラ調査・痕跡調査・ライトセンサス・コウモリの夜間調査)を体験してもらい、アンケート調査・聞き取り調査・行動観察の3点からプログラムの評価を行った。すべてのプログラムで個体を直接観察(目視・聴覚)すること、現地で映像・痕跡を確認することができ、臨場感ある体験・観察ができた。アンケートおよび聞き取り調査から、被験者らが全てのプログラムに強い興味を示すことがわかった。被験者らの居住地周辺には良好な森林環境が整っており、プログラムの体験以前にも野生哺乳類に遭遇・目撃した経験があったが、計画的に遭遇・観察する機会は少なく、その方法も知られていないことが示唆された。行動観察から、指導者から説明・解説を受けるより、被験者同士で自由に観察したほうが、より積極的に行動・考察を行っていることがわかり、短時間でも多くの情報を吸収することが出来ると考えられた。しかし自由な発想で観察することと、正確な知識・情報を伝えることの両立が難しく課題が残った。コウモリの夜間調査は安全な場所を実施場所としたが、足元の障害物に躓く被験者がおり、夜間歩行を伴う場合は危険要因の共有や行動範囲の制限など更なる安全対策が必要であった。
遺伝的アルゴリズムによる2次元画像からの3次元物体モデルの獲得

本研究では、2次元画像からの3次元物体モデルの獲得を、与えられた2次元画像と想定する物体モデルとの整合性を最適化するという一種の最適化問題として捉え、この最適化問題に遺伝的アルゴリズムを適用する手法について検討した。本手法では、建物のように多面体で表現されるような3次元物体形状を多視点から撮影した入力画像から、遺伝的アルゴリズムを用いて対象物体を多面体で表現することを目的とした。ここでは、仮想したモデル形状をイメージプレーンに投影して得られる2次元画像と、入力画像の整合性を評価し、遺伝的アルゴリズムによりその整合性を最適にするようなモデル形状を求めた。また、対象物体が多面体の複合体で表されるような場合にも対応できるように、シェアリングという手法を適用して、入力画像の整合性が最適になるモデルを複数検出できるようにしている。本手法の有効性を検証するための実験を行ったところ、物体の背景にテクスチャが存在するような場合でも、対象物体の多面体モデルを良好に獲得することができた。更に、多面体以外の形状モデルとして、超2次関数の利用についても検討した。入力画像中に複数の3次元物体がある状況を想定し、シェアリングを用いた遺伝的アルゴリズムにより各物体形状に対応する超2次関数パラメータを推定することによりモデル獲得を行う。この結果、複数物体がお互いに重なりあうような状況でも各物体の形状パラメータの推定が安定に行えることが確認できた。上記の結果から、2次元画像から3次元物体モデリングを行うために、遺伝的アルゴリズムを適用することが有効であることが示唆された。今後は、この結果を生かして、実画像からの3次元仮想環境のモデリングを行って行きたいと考えている。
新潟県における日本酒製造にかかわるエミッション発生構造の分析

日本酒製造は全国で約2000社の業界であり,その販売量の半分強を灘や伏見などの上位50社の大企業が占める。したがって,全国すべて47都道府県にある蔵元のほとんどは中小企業である。各蔵元から様々な銘柄の日本酒が出荷されているが,製造プロセスを考えた場合,日本酒製造は比較的画一的なフローであり,物質の出入りを把握しやすいと考えられる。そこで本研究では,日本酒の製造および消費の集積度が高い米どころ酒どころ新潟県において,酒造プロセスにおける物質のインプットおよびアウトプットのデータベース化を行うとともに,そこでのエミッション発生について,原料および副産物の性状や嗜好品生産特有の事由などの構造的側面を整理して,物質循環の促進に向けた検討課題の抽出を行った。アンケートと聞き取りによる物質フローと原単位の分析の結果、製造工程から排出される物質は,製品の清酒のほか,副産物の酒粕と米糠,廃棄物の汚泥,ガラス屑,プラスチック屑,紙屑,そして排水であった。特に,一升壜の洗浄や機器洗浄に用いる洗浄水の使用量は膨大である。一升壜の洗浄水や米糠・酒粕については蔵元によって状況が大きく異なり,一升壜リサイクルを進めるほど,端麗な酒造りを求めるほど発生原単位は大きくなるといった難しい面もある。米糠・酒粕は現段階では商業ベースで取引きされているが,将来的な不安も残されている。ゼロエミッション化への取り組みに関しては,原材料投入段階での発生抑制として,低脂肪・低タンパクの酒米の品種改良を進める試みがある。プロセス内でのリサイクルとして,一升壜や機器洗浄水の再利用が期待される。規模の小さい蔵元では産業廃棄物が自治体ステーションへ排出される場合もあり,産廃業者等の既存のリサイクルルートの活用が期待される。
トーラス電子プラズマ中へ入射する高圧力プラズモイドの開発

プラズマ電荷中性条件が破れると,プラズマ中には自己電場が発生するので,磁場閉じ込めプラズマ中においては回転流が生成すると期待できる.このことを実験的に検証する方法として,電子プラズマ中に準中性プラズマを重畳させることを考え装置の開発を進めてきた.今年度は,まず,非中性プラズマ実験用同軸ガンの製作を行った.開発したプラズマガンはマーシャルガン型で,ガンの構造対称軸上に熱陰極放射型の電子銃を装填できるようになっている。また,同軸ガンを放電させるための充放電系を構築し,ガス導入系を除いて全ての準備を整えた.次に,本実験を行うBX-U実験装置での電子プラズマの生成実験を行った.BX-Uはマルンバーグ型のトラップ装置となっている.この装置において,磁場強度が200G程度の弱磁場中で密度10^<12>m^<-3>の純電子プラズマを0.1秒の時間オーダーで閉じ込めることができることを確認した.しかし,閉じ込め時間に対する再現性にばらつきがあり,実験に対して何らかの外的要因か,制御不可能な現象が含まれている事を示唆している.このため,入射電子数や入射時間を高精度で制御できる多パルス蓄積法を行うため,制御回路系の構築を行った.第3に,電子プラズマの電位をエミッシブプローブで測定する実験をProto-RT装置において行った.従来,トーラス電子プラズマの電位はハイインピーダンスプローブで測定され,精度は高いと報告されてきているが,この測定法では空間電位ではなく,電子プラズマ中での浮遊電位を測定しているにすぎず,両者の間に大きな違いがでることを明らかにした.また,回転エネルギーを有している非中性プラズマでは密度が修正ボルツマン因子に従うので,プローブ特性から密度を算出する際には,このことを考慮しなければならないことを指摘した.さらに,電子プラズマの浮遊電位が,バックグラウンドの不純物量で変化することも示した.プラズマの電気的非中性化に伴う強い自己電場をプラズマ中の高速回転流の発生に応用するというアイデアを実験的に検証するために,電子プラズマ中に中性プラズマを入射する実験を計画しており,本研究では,その実験に用いるための新型プラズマ源の開発を進めている。このプラズマ源は,同軸ガンに電子銃を内包する構造をしており,電気的非中性プラズマ生成のための新しいツールとして開発中である。平成12年度においては,そのプラズマ源の設計を行い,本体部分の製作を終了した。また,このガンの電子銃の部分については,既に初期作動実験を行い,最大10mAの電子電流の射出を達成するとともに,この電子銃を用いて生成した純電子プラズマを直線型装置内に閉じ込めた。この電子プラズマの閉じ込め時間は最大1secであり,中性プラズマの入射を行うに可能な時間となっている。密度については,現在,直接測定の準備中であるが,電子プラズマの有する空間電位からの計算値では10^<13>m^<-3>に及んでおり,既に10^<19>m^<-3>の中性プラズマを電気的に非中性化するために十分な値を達成している。これらの結果を踏まえて,次年度においては,中性プラズマ生成部において実際にプラズマを生成し,このプラズマを射出することを試みる。また,このプラズマを,その進行方向に対して垂直となる磁場成分を持つ縦磁場中通過させることにより,プラズマのプラズモイド化も試みる。そして,これら中性プラズマと電子プラズマを同期させることにより,電気的に非中性化されたプラズマの実験を開始する。また,同軸ガンを放電させるための充放電系を構築し,ガス導入系を除いて全ての準備を整えた.次に,本実験を行うBX-U実験装置での電子プラズマの生成実験を行った.BX-Uはマルンバーグ型のトラップ装置となっている.この装置において,磁場強度が200G程度の弱磁場中で密度10^<12>m^<-3>の純電子プラズマを0.1秒の時間オーダーで閉じ込めることができることを確認した.しかし,閉じ込め時間に対する再現性にばらつきがあり,実験に対して何らかの外的要因か,制御不可能な現象が含まれている事を示唆している.このため,入射電子数や入射時間を高精度で制御できる多パルス蓄積法を行うため,制御回路系の構築を行った.第3に,電子プラズマの電位をエミッシブプローブで測定する実験をProto-RT装置において行った.従来,トーラス電子プラズマの電位はハイインピーダンスプローブで測定され,精度は高いと報告されてきているが,この測定法では空間電位ではなく,電子プラズマ中での浮遊電位を測定しているにすぎず,両者の間に大きな違いがでることを明らかにした.また,回転エネルギーを有している非中性プラズマでは密度が修正ボルツマン因子に従うので,プローブ特性から密度を算出する際には,このことを考慮しなければならないことを指摘した.さらに,電子プラズマの浮遊電位が,バックグラウンドの不純物量で変化することも示した.
対人サービス技能養成とジェンダー再生産の研究―ベトナム観光産業のジェンダー分析

本研究の課題は、ベトナムの社会経済発展のもとで観光産業を対象とし、その労働市場の特性や制度のジェンダー化などについて分析するものである。2018年度は前年度から引き続き文献調査をすすめ、これとあわせてインタビュー調査を実施した。まず、文献調査では観光産業に関する国内外の先行研究を検討した。それらの中には、観光産業についての報告書も含めて産業動向の把握にも努めた。文献の検討の際には、2017年に作成した分析概念図案をベースにしながら分析対象へのアプローチを試みるとともに、2018年は特に観光産業に従事する労働者の「感情労働」に関する文献に着目して読み進めた。さらに、日本における観光産業に関する実証分析や理論研究の文献も参照した。インタビュー調査では、観光産業での複数の主要職種に従事する/従事した人たちから実情を聞くことができた。その内容は実態把握にむけての有意義な知見となった。世界的に成長産業として注目される観光産業をめぐっては、ジェンダー研究や労働研究からも多様な関連議論が展開できると考えており、本研究でも実施したインタビューの結果から複数の論点を設定しつつ分析を進めている。他方で、観光産業に関わる研究報告を、国内外の研究者が参加したワークショップにおいて2018年10月(東京)および2019年3月(東京)に行った。その際に国内外の研究者よりコメントをいただく機会を得ることができた。2018年度ではベトナム現地でのイタンビュー調査をさらに実施する予定であったが、学内業務が重なったため、十分な訪問日程を組むことができなかった。2019年度は、文献研究での知見を活かし、当初の年度計画に沿ってインタビュー調査や文献資料の検討を深める予定である。本研究は、ベトナムの社会経済発展のもとで観光産業を対象に労働市場の特性や雇用制度のジェンダー化などについて分析するものである。そこで、本研究課題の初年度(2017年度)は文献調査を中心に進めた。その内容は観光産業に関する先行研究を検討しながら、観光産業の動向把握や雇用動向に関する文献資料の収集と分析を行った。また並行して、観光産業に関連する他産業の動向にも目配せしつつ、観光産業に関する実証分析や理論研究の先行文献を通読、参照した。観光産業は旅行業、宿泊業、飲食業、交通運送業など複合的に構成されており、他方で国際的には成長産業として言及され、女性就業者が多く、女性たちのビジネスチャンスやエンパワーメントも期待されている。こうした点はUNWTO(国連世界観光機関)においても指摘されているところである。一方、ベトナムの観光産業についてみれば、外国人旅行者受入数(2016年)は世界36位(日本16位)、アジア諸国では11位(日本5位)となっているが(観光庁HPより(原注:UNWTO出典)、今後さらなる活性化も指摘されている。こうした文献研究の知見から、当該年においては観光産業の構造およびマクロ統計的な基礎的把握、裾野産業や雇用実態などを含めた、本研究の分析概念図案を作成することができた。なお、分析進行中ではあったが、2017年8月に「ベトナムの労働市場:市場概要と分析対象としての観光産業」と題して研究報告の機会(東京)をいただき、報告した。2017年度ではベトナム現地にて研究者との研究交流を予定していたが、国際学会での報告2件とコメンテーター1件が入り、訪問日程を組むことができなかった。2018年度は文献研究での知見を活かし、またさらに深めながら、当初の年度計画に沿ってインタビュー調査などを行う予定である。調査の交通費や研究文献などの購入代にあてる。引き続き、現地調査の交通費や研究文献などの書籍購入代にあてる。
幼若ホルモンレセプター(Met遺伝子産物)の分子解剖と標的遺伝子の探索

ショウジョウバエのmethoprene-tolerant遺伝子産物(MET)を中心に、幼若ホルモン(JH)シグナリング経路に関連すると思われる数種の転写因子の解析を行ない、MET非依存性のJHシグナリング経路の存在を示唆する結果を得た。1.METとおなじくbHLH-PASファミリーに属する転写因子、GceとTgoのcDNAクローニングを行ない、これら3因子からin vitroでタンパクを作成し、ランダムな部分を含む75merの2本鎖オリゴDNAに対して種々のタンパクの組み合わせでゲルシフトアッセイを行ない、METの結合配列の濃縮を行なった。数ラウンドの濃縮の後、特定の転写因子の組み合わせでのみ有為に増幅されるオリゴDNA集団を得た。2.蚊のダイオキシンレセプターホモログを構成するAhrとArntを用いたレポーターアッセイを行ない、a)JHに反応したダイオキシン応答配列(XRE)を持つレポーター遺伝子からの転写をAhrの発現が有為に増強すること、b)AhrはJHを結合しないこと、c)AhrはXREに結合しないこと、d)METの発現はこの系に影響を及ぼさないことを確認した。以上から、METに依存しないJHシグナリング系の存在が示唆された。3.蚊の新規核内レセプター(NR)を用いたレポーターアッセイを行なった。C.fumiferanaのJH水解酵素遺伝子調節領域で見いだされたJH応答配列とされる配列を用いたところ、NRの発現によりレポーター活性が穏やかに上昇することが観察された。さらにNRの発現はS2細胞でのエクダイソンシグナリングを阻害することを明らかにし、NRは同じ核内レセプターファミリーに属するエクダイソンレセプタータンパクあるいはUSPタンパクと相互作用することが推察された。4.クローニングした新規因子のデータベースへの登録を行なった。ショウジョウバエのMet遺伝子産物はそのアミノ酸配列からbHLH-PAS型の転写因子familyに属し、Met自身も幼若ホルモン(JH)依存的な転写因子、すなわちJHレセプターとして機能する可能性を研究代表者は指摘した(Miura et al.,2005, FEBS J)。当該研究では、その可能性を多面的に追求することを目的として立案され、現在進行中である。まず、1)Met遺伝子産物がホモ2量体あるいはヘテロ2量体のどちらを形成して転写因子として機能するのか、2)どのような応答配列に結合するのかをチェックするため、パートナー因子の候補であるTgoのcDNAをショウジョウバエからクローニングし、Met、Tgoの両者のcDNAをin vitroでタンパクに翻訳したところ、両者とも全長のタンパクができていることが確認できた。このタンパク溶液を用いて、ランダムなDNA配列から、Metあるいはそのヘテロ2量体と結合する配列をgel shiftとPCRを繰り返し用いて濃縮する実験が現在進行中である。また、Met遺伝子産物の各機能ドメインを明らかにするため、3'末端からのDeletion setを作成し、そのJH依存的な転写活性化能がどの領域にマップできるかの解析が進行中である。さらに、Metのnull変異体におけるJHシグナリングのredundancyを保証すると予想されるGceのcDNAクローニングも終了し、その解析を培養細胞を用いて進めている。ショウジョウバエのmethoprene-tolerant遺伝子産物(以下MET)を中心とした解析を行ない、以下の結果を得た。また、用いた因子のうち、新規なもののデータベースへの登録を行なった。

1.METとおなじくbHLH-PASファミリーに属する転写因子、GceとTgoのcDNAクローニングを行ない、これら3因子からそれぞれin vitroでタンパクを作成し、ランダムな部分を含む75 merの2本鎖オリゴDNAに対して種々のタンパク組み合わせでゲルシフトアッセイを行ない、PCRによるMETの結合配列の淡縮を行なった。数ラウンドの濃縮の後、特定の組み合わせで有為に増幅されるオリゴDNA集団を得た。2.蚊のダイオキシンレセプターホモログを構成するAhrとArntを用いたレポーターアッセイを行ない、a)ダイオキシン応答配列を持つルシフェラーゼレポーターからの転写をAhrの発現が有為に増強すること、b)AhrはJHを結合しないこと、c)Ahrは応答配列に結合しないこと、d)METの発現はこの系に影響を及ぼさないことを確認した。以上から、METに依存しないJHシグナリング系の存在が示唆された。3.蚊のEstrogen receptor-related receptor(ERR)を用いたレポーターアッセイを行なった。Choristoneura fumiferanaのJHエステラーゼ遺伝子調節領域で見いだされたJH応答配列とされる配列を用いたところ、ERRの発現によりレポーター活性が穏やかに上昇することが観察された。さらにERRの発現はS2細胞でのエクダイソンシグナリングを阻害することを明らかにし、ERRは同じ核内レセプターファミリーに属する因子であるエクダイソンレセプタータンパクあるいはUSPタンパクと相互作用することが推察された。
イオントラップ法を用いた単一微粒子のマンピュレーションに関する研究

イオントラップ中に1個の微粒子を捕捉してそのトラップ特性および微粒子の光学特性を調べた。試料はElectro-Sprayイオン源から噴出させた帯電グリセリン液滴(サイズは10μm)で、微量の色素を溶かしてある。通常、イオントラップは回転双極面型の電極から成るが、本研究で用いたものは中心に穴の開いた4枚の平行平板電極から成る。このような構造のトラップは、トラップされた微粒子の光観測がしやすいという特徴がある。4枚の電極板のうち中央の2枚に交流電圧を加え、外側2枚に直流電圧を加えることにより、中心付近に擬似双極ポテンシャルが形成されることを利用した。顕微鏡写真を撮影したり分光観測するためにはトラップ中心で0.1μmの範囲で静止していることが必要である。ラプラス方程式を解くことにより中心付近のポテンシャルを求め、このポテンシャルのもとで荷電粒子の運動をシミュレーションした。それによると、半径方向には減衰振動しながら中心に収束するが、軸方向(鉛直方向)には中心から少しずれた点を中心とした小さい振動が残ることがわかった。これは粒子に重力が作用しているためで、外側電極に直流電圧を加えこの重力の影響を消去することによって中心に静止できることがわかった。実際に観測するとそれでも両方向になお小さい振動が残る。これは電極の汚れなどによる電場の乱れが原因と考えられる。電極を支える絶縁された4本の支柱にも補正電圧を加えることにより0.1μm以内の振動に抑えることに成功した。微小液滴は表面張力のため極めて真球に近く、内部から表面に斜入射する光はほぼ全反射する。したがってポンプ光で液滴内の色素を励起すると色素の蛍光は液滴内に効率よく閉じ込められるためしきいエネルギーの低いレーザーが発振する。このレーザー光の特性の解析をも行った。液体微粒子は霧・インクジェット・車のガソリン噴射などで身近に見られる物体である。本研究では、大きさが波長の10倍程度(約10μm)の液滴を微小光共振器とみなしてその基本特性を研究した。帯電した微小液滴の生成にはElectro-Spray法を使い、それをイオントラップ中に1個だけ孤立させた状態で捕捉した。イオントラップは交流電場を使ってイオンを捕捉するタイプのもので、電場の条件を最適化することによって液滴を空間に静止させることができた。液滴には微量の色素分子をドープしておき、液滴にポンプ光を照射したときの発光を分光器と顕微鏡で調べた。このような液滴の形状はきわめて真球に近く、特定のモードの光が非常に高い効率で閉じ込められ、共振器のQ値は極めて高い。そのためレーザー発振のしきい値も非常に低くなることがわかった。レーザー発振の特性を調べるために、1)ポンプ光強度依存性、2)偏光依存性、3)色素濃度依存性の測定を行った。ポンプ光強度が弱いときは液滴全体が蛍光を発するが、ポンプ光強度を上げていくとレーザー作用を起こして表面付近からの発光が強くなり、そのスペクトルがシャープな線構造をとるようになる。これらのレーザー線の周波数はMie理論の共鳴位置と-致することがわかった。
家畜における胎子ー胎盤系の機能的形態学,特に動物種間の比較

1.樹脂注入による胎盤血管系の形態学的研究として,肉眼観察および走査型電子顕微鏡観察による研究を行った。牛の胎子胎盤,犬の母体ならびに胎子胎盤およびスンクスの母体胎盤の一般血管構築と妊娠期における変化,ならびに胎盤型による血管分布様式の違いを明らかにした。2.豚胎子下垂体の組識発生を光学および電子顕微鏡的に研究する一方,ACTH,GH,LH,PPLの各抗体を用いて酵素抗体法による検索を併行して実施した。これにより,下垂体前葉の各種腺細胞の発現時期が明らかになるとともに,胎生期間中における分布の特徴も明らかとなった。この中,特にACTH細胞とLH細胞の発現時期およびそれぞれの発達は胎子内分泌器の活性始動と密に関連することが明らかとなった。3.豚胎子副腎について組織計測的観点ならびにステロイド脱水素酵素(HSD)の検出から,層分化と内分泌活性の推移を明らかにした。初期の副腎皮質はほぼ胎生皮質細胞で構成されるが,これは中期以後次第に退縮し,代って永久皮質,特に束状帯が発達する。胎生皮質細胞と束状帯細胞はともに同様なHSD活性様式を示すことから,胎子ー胎盤系において重要な意義をもつことが示唆された。4.ネコ胎子副腎の組織発生については組織計測,HSD活性および電顕観察による結果にもとづいて検討した。ネコの場合,胎生皮質細胞は妊娠後期になっても退縮が著明でなく,細胞小器官の発達からみて,網状帯に組み込まれることが明らかとなった。従って,胎生皮質は胎生期の中期すぎまで,また,遅れて発達してくる束状帯は胎生末期に,胎子ー胎盤系のユニットとして活性をもつことが示唆された。1.ネコ胎子副腎皮質。胎性皮質は妊娠27-44日の間全皮質の約80%を占めたが、満期では約10%に減少した。一方、永久皮質は27日に10%であったが、46日で35%に急増し満期には50%を占めた。球状帯は妊娠期間中10%と不変であった。ステロイド脱水素酸素活性は胎性及び永久の両皮質に検出されたが、胎性皮質の反応は27日から検出され、50日に一旦消失し、53日に復活する特徴を示した。永久皮質には終始強度の活性が検出された。電顕的所見はステロイド物質合成の小器官像を示した。以上のことから妊娠45日までは主に胎性皮質が、4553日は永久皮質特に束状帯が、また53日以後は網状帯に移行した胎性皮質と永久皮質の束状帯がステロイド生合成の責務を担っていることが明らかとなった。2.イヌ胎子胎盤血管系。胎盤の反間膜側に付着した臍動・静脈は伴走しながら迷路部及び血腫部に小枝を送り、その終末枝は迷路部と血腫部の内部に進入し軸動・静脈となる。軸動・静脈は毛細血管を樹枝状に分枝しながら接合帯(母体側)方向へ進む。毛細血管は梯子状の吻合を重ねながら母体血管を取り巻く三次元的毛細血管網を形成する。迷路部の血管内径は妊娠の進行とともに拡張し、軸動脈は40-50日、毛細血管は45-50日で著しく拡大する。この結果、血管の有効表面積の増大と同時に血流の減速が実現し母子間の物質交換の効率上昇が形態学的に示された。母胎盤の血流と胎子胎盤の血流は体系的に対向流方式をもつことが実証された。3.本年度中に数例づつの豚、羊、山羊の妊娠材料を入手した。

現在これらの胎盤、胎子の下垂体、精巣、卵巣及び副腎について、光顕、電顕、ステロイド脱水素酵素活性、免疫抗体染色等の手技を用いて試料の処理を進めている。平成元年度以降、順次成果を発表する予定である。1.前年度に報告したイヌの胎子胎盤血管系の成果をさらに発展させる目的で、イヌ胎盤の主要部分を構成する迷路部に注目して母体血管系と胎子血管系の血流の相互関係を明らかにした。妊娠犬を用い、放血後メルコックスを注入して胎盤血管系の鋳型標本を作り立体的な観察を行った。胎盤迷路部内での母体毛細血管の血流は胎子側から母体側への方向をもつこと、一方胎子毛細血管の血流は母体側から胎子側に向かうことが実証された。この対向流方式の確立以後、胎子ならびに胎子の器官発生は加速度的となり、胎盤との間に高度な機能的関連をもつことが明らかとなった。2.加藤嘉太郎著家畜比較発生学(養賢堂、昭和44年初版)を改著するに当り、原著者の指示を受け胎盤の章を特に充実した。胎子の器官発生について、胎盤と協同的機能関係にある内分泌腺すなわち下垂体、副腎、生殖巣について考慮した。本研究の代表者山内がこれまで文部省科学研究費の補助のもとに進めてきた胎盤ならびに胎子の発達の研究成果の中から既報および未発表の資料を豊富に取り入れ、さらに最近の海外の論説も紹介して内容を充実した。3.昭和63年度中に入手できた材料は例数として不十分であった。従って平成元年度も引き続き豚、羊、山羊の胎盤および胎子の入手に努め、ほぼ所要の例数を得ることができた。これら2年度にわたる各種家畜胎子の下垂体、、副腎および生殖巣について現在組織学的検索を遂行中である。下垂体については酵素抗体法により各種腺細胞の分化と機能発現の観点から、副腎については永久皮質の確立とステロイドホルモン分泌活性の発現経過を、また生殖巣については内分泌性細胞の組織的発現とその時期に注目して組織計測的、組織化学的および電顕的検索を現在進めている。1.豚胎子下垂体腺細胞の分化と発達。豚胎子下垂体を光学ならびに電子顕微鏡的に研究した。通常の染色組織標本の観察に加えて、ACTH,GH,LH,PRL抗体を用いて酵素抗体法的検索も行った。これにより,下垂体前葉の各種腺細胞の発生時期と分布様式を解明した。ACTH細胞は胎生初期の25ー40日齢の間,GH細胞とLH細胞は中期である40ー60日齢の間,PRL細胞は末期である80ー105日の間に出現した。ACTH細胞は胎生の全期間,前葉の全域に均等に分布した。GH細胞は中期から末期まで,前葉の正中部では尾部に,外側部では全域に分布するという局在性を示した。LH細胞は胎生60日齢の前葉の正中部では吻部に局在し,末期の80ー105日の期間は前葉の全域に分布した。PRL細胞は胎生末期の105日齢で,前葉正中部の背側部と腹側部にのみ局在した。2.豚副腎皮質の分化と発達。豚胎子副腎について組織計測的ならびにステロイド脱水素酵素(HSD)検出により,永久皮質の層分化と機能活性,ならびに胎生皮質の推移と意義を明らかにした。45日齢までの胎子副腎皮質はほぼ胎生皮質細胞のみで構成される。60日齢までの間に胎生皮質細胞には退縮の微候が現われ,これ以後胎生皮質は進行性に縮小する。永久皮質細胞は胎齢40日,被膜直下の小細胞の小集塊として出発する。45日齢以後細胞集塊は急速に発達し、中期以後は球状帯および束状帯に分化する。この後,束状帯は特に激しく発達し、断面における相対的な割合も増大する。胎生皮質と永久皮質はともにΔ^5ー3βーHSD活性を示すことから,胎子ー胎盤系に有意義なプロジェストロンおよびアンドロステロンの合成能をもつことが示唆された。
甲状腺ホルモン受容体によるネガティブ制御と核受容体間のクロストークのメカニズム-核内コファクターとヒストンアセチレーションの役割-

甲状腺ホルモン(T3)は,全身に分布するT3受容体(TR)に結合しその作用を発揮する.これまではT3による刺激の視点から,数々の転写共役因子が単離されヒストン蛋白のアセチル化の意義が研究されてきた.本研究では,T3により抑制される代表的遺伝子である甲状腺刺激ホルモン(TSH)の転写調節の分子機序を解析したので報告する.T3で刺激される遺伝子では,プロモーターに結合したTRは抑制因子(CoR)/ヒストン脱アセチル化酵素(HDAC)と結合し転写を抑制,T3と結合したTRはヒストンアセチル化酵素(HAT)活性をもつ刺激因子(CoA)群と結合して転写を刺激する.TSH遺伝子は,T3のない状態でTR/CoR/HDAC複合体により転写が刺激され,T3/TR/CoA/HAT複合体により抑制されるという逆の挙動を示した.TRがTSH遺伝子に直接結合していない結果を得たことから,他の転写因子との相互作用に基づいていると思われた.Cyclic AMP応答因子(CREB)の過リン酸化やCREB結合蛋白(CBP)の過剰発現でT3/TRによる転写調節が消失し,CREBが標的因子である事が判明した.HDACの過剰発現やHDAC活性の阻害によりT3/TRによる転写調節は消失し,ヒストンアセチル化に基づく転写調節がTSH遺伝子でも主要メカニズムである事が示唆され,クロマチン免疫沈降法を用いてこれを証明した.更に,HDAC責任部位はTSH遺伝子の転写開始点下流にある事が想定された.以上の結果をin vivoで検証するため,TSHプロモーターで発現調節されるHDAC遺伝子のトランスジーンを構築した.核内受容体間のクロストークのメカニズムに関し,ビタミンD(VD)受容体(VDR)を介した転写刺激におけるTR発現が及ぼす影響を検討した.VDによる転写活性は,TR過剰発現だけでは影響されず,T3を加えると減弱,阻害効果はTR発現量に依存した.共通するCoAに対する競合が主な原因である事が示唆され,生体内では,DNA結合に対する競合性なしにコファクターを介し,種々の核内受容体間でクロストークが存在している可能性が示唆された.甲状腺ホルモン(T3)は,全身に分布するT3受容体(TR)に結合しその作用を発揮する.これまではT3による刺激の視点から,数々の転写共役因子が単離されヒストン蛋白のアセチル化の意義が研究されてきた.本研究では,T3により抑制される代表的遺伝子である甲状腺刺激ホルモン(TSH)の転写調節の分子機序を解析したので報告する.T3で刺激される遺伝子では,プロモーターに結合したTRは抑制因子(CoR)/ヒストン脱アセチル化酵素(HDAC)と結合し転写を抑制,T3と結合したTRはヒストンアセチル化酵素(HAT)活性をもつ刺激因子(CoA)群と結合して転写を刺激する.TSH遺伝子は,T3のない状態でTR/CoR/HDAC複合体により転写が刺激され,T3/TR/CoA/HAT複合体により抑制されるという逆の挙動を示した.TRがTSH遺伝子に直接結合していない結果を得たことから,他の転写因子との相互作用に基づいていると思われた.Cyclic AMP応答因子(CREB)の過リン酸化やCREB結合蛋白(CBP)の過剰発現でT3/TRによる転写調節が消失し,CREBが標的因子である事が判明した.HDACの過剰発現やHDAC活性の阻害によりT3/TRによる転写調節は消失し,ヒストンアセチル化に基づく転写調節がTSH遺伝子でも主要メカニズムである事が示唆され,クロマチン免疫沈降法を用いてこれを証明した.更に,HDAC責任部位はTSH遺伝子の転写開始点下流にある事が想定された.以上の結果をin vivoで検証するため,TSHプロモーターで発現調節されるHDAC遺伝子のトランスジーンを構築した.核内受容体間のクロストークのメカニズムに関し,ビタミンD(VD)受容体(VDR)を介した転写刺激におけるTR発現が及ぼす影響を検討した.VDによる転写活性は,TR過剰発現だけでは影響されず,T3を加えると減弱,阻害効果はTR発現量に依存した.共通するCoAに対する競合が主な原因である事が示唆され,生体内では,DNA結合に対する競合性なしにコファクターを介し,種々の核内受容体間でクロストークが存在している可能性が示唆された.甲状腺ホルモン(T3)受容体(TR)は,遺伝子発現を刺激,抑制する転写因子である.T3が転写を刺激する機序に比べ,T3による抑制のそれは不祥である.刺激される遺伝子では,TRはDNAと強く結合し,T3のない状態で遺伝子上のTRはコリプレッサー(CoR)と結合し転写を抑制,T3との結合によりTRは蛋白構造が変化してCoRを遊離,コアクチベーター(CoA)と結合し転写を刺激する.ネガティブフィードバックを受ける下垂体の甲状腺刺激ホルモン(TSH)や視床下部のTSH放出ホルモン(TRH)では,T3と結合していないTRは、抑制因子であるべきCoRと結合してネガティブ制御遺伝子を刺激する.TRのDNA結合能は必要ではなく、TRと遺伝子上の他の蛋白との相互作用により発揮される.最近、CoAがヒストンアセチル化(HAT)酵素作用をもつこと、CoRがヒストン脱アセチル化酵素(HDAC)と結合することがわかってきた.本研究で我々は,HDACの過剰発現によりTSH遺伝子のTRによる刺激が消失すること,さらにネガティブ制御遺伝子の多くはAP1やCREBといった転写因子によって刺激され,これらはHAT活性をもつCBPをTRと共有するが,CBPの過剰発現によってT3による抑制が減弱することを見い出した.HDAC阻害剤によるヒストンのアセチル化やCREBのリン酸化によってTSH遺伝子のT3による制御が消失した.

クロマチン免疫沈降法を用いて,TSH遺伝子によるヒストンのアセチル化状態を検討したところ,T3非存在下でTRはアセチル化,T3存在下でTRは脱アセチル化した.以上,TRはT3非存在下でCoRと共にHDACをブロックすることにより結果的にヒストンをアセチル化に導いて転写を刺激,T3存在下でCoAとともにCBPをブロックしてヒストンを脱アセチル化に導いて転写を抑制していることが明らかとなった.甲状腺ホルモン(T3)は,全身に分布するT3受容体(TR)に結合しその作用を発揮する.これまではT3による刺激の視点から,数々の転写共役因子が単離されヒストン蛋白のアセチル化の意義が研究されてきた.本研究では,T3により抑制される代表的遺伝子である甲状腺刺激ホルモン(TSH)の転写調節の分子機序を解析したので報告する.T3で刺激される遺伝子では,プロモーターに結合したTRは抑制因子(CoR)/ヒストン脱アセチル化酵素(HDAC)と結合し転写を抑制,T3と結合したTRはヒストンアセチル化酵素(HAT)活性をもつ刺激因子(CoA)群と結合して転写を刺激する.TSH遺伝子は,T3のない状態でTR/CoR/HDAC複合体により転写が刺激され,T3/TR/CoA/HAT複合体により抑制されるという逆の挙動を示した.TRがTSH遺伝子に直接結合していない結果を得たことから,他の転写因子との相互作用に基づいていると思われた.Cyclic AMP応答因子(CREB)の過リン酸化やCREB結合蛋白(CBP)の過剰発現でT3/TRによる転写調節が消失し,CREBが標的因子である事が判明した.HDACの過剰発現やHDAC活性の阻害によりT3/TRによる転写調節は消失し,ヒストンアセチル化に基づく転写調節がTSH遺伝子でも主要メカニズムである事が示唆され,クロマチン免疫沈降法を用いてこれを証明した.更に,HDAC責任部位はTSH遺伝子の転写開始点下流にある事が想定された.以上の結果をin vivoで検証するため,TSHプロモーターで発現調節されるHDAC遺伝子のトランスジーンを構築した.核内受容体間のクロストークのメカニズムに関し,ビタミンD(VD)受容体(VDR)を介した転写刺激におけるTR発現が及ぼす影響を検討した.VDによる転写活性は,TR過剰発現だけでは影響されず,T3を加えると減弱,阻害効果はTR発現量に依存した.共通するCoAに対する競合が主な原因である事が示唆され,生体内では,DNA結合に対する競合性なしにコファクターを介し,種々の核内受容体間でクロストークが存在している可能性が示唆された.
新規光互変性不斉金属錯体を触媒に用いた不斉選択重合による機能性高分子材料の開発

高次構造が制御された高分子には低分子では達成不可能な特異な性質を有するものが数多く存在する。そのため現在、合成高分子の分野において分子の立体構造を精密に制御することが極めて重要な課題とされている。本研究の目的は、光互変性の置換基を有する不斉触媒を設計・合成し、重合可能なモノマーの不斉選択性が可逆的に変化可能な重合系の開発および合成した光互変性不斉金属錯体を触媒に用いた不斉選択重合により、高次構造が精密に制御された機能性高分子材料の合成を達成することである。そのために触媒の合成を試みた。触媒の構造はビナフチル基やサレン骨格に光照射による異性化が可能なアゾベンゼンを導入したものとし、目的物である不斉金属錯体の合成経路を検討した。数段階の反応により、ビナフチル骨格に光照射による異性化が可能なアゾベンゼンの導入に向けて合成経路を幾つか検討したが、化合物の精製法や低収率、化合物の安定性の問題などにより、最終目的物の合成には至らなかった。しかし、最終目的物の合成に向けた合成技術など一定の結果を得ることには成功した。さらに当初の予定であった触媒の代替案として、らせん構造を有するポリイソシアナートに着目して、当初の目的であった不斉金属錯体触媒へと応用することを考えた。実際の触媒への応用までは到達することができなかったが、ポリイソシアナートの末端にキラル部位を導入することで、らせん構造が右巻きあるいは左巻きのどちらか一方に偏ったキラルなポリイソシアナートの合成を達成した。以上の研究を通して本研究の最終目的である不斉選択重合を利用した機能性高分子材料の合成は達成することができなかったが、触媒合成に関する知識や技術など多くの知見を得ることには成功した。本研究を通して得られた知識は将来の機能性材料開発に対して寄与すると考えられる。26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の目的は、光互変性の置換基を有する不斉触媒を設計・合成し、重合可能なモノマーの不斉選択性が可逆的に変化(スイッチング)可能な重合系の開発および合成した光互変性不斉金属錯体を触媒に用いた不斉選択重合により、高次構造が精密に制御された機能性高分子材料の合成を達成することである。平成24年度は、光互変性不斉金属錯体の合成を試みた。不斉配位子としてビナフチル骨格およびサレン骨格に着目した。ビナフチル基とサレン骨格を組み合わせた不斉金属錯体を触媒に用いることで、キラルなエポキシ化合物の不斉選択重合が可能であることがすでに報告されている。そこで、光互変性化合物であるアゾベンゼンを有するこれに類似した構造の触媒の合成を試みた。現在までに、ビナフトールの水酸基の保護反応やそれに続く置換基の導入反応および脱保護反応、シクロヘキサンジアミンの保護反応とそれに続くビナフチル基への導入反応、ビナフトールへの光互変性化合物の導入などを試みているが、化合物の安定性の問題などにより、いまだに最終目的物の合成が達成されていない。そのため今後は、他の合成経路の模索、あるいは化合物の再分子設計などを行うことで、触媒合成の達成を試みる。タンパク質・多糖・DNA等の生体高分子が有する分子認識能や特異的触媒作用がその好例である。これらの性質は生体高分子が持つ光学活性中心と官能基の立体配置が正確に規制されることではじめて発現される。平成25年度は、光互変性不斉金属錯体の再合成を試みた。初年度に得た知見を元に、ビナフチル基にサレン骨格を導入した不斉金属錯体の合成経路を検討した。光照射による異性化能を有するアゾベンゼンの導入に向けて合成経路を再検討したが、化合物の安定性の問題などにより、いまだに最終目的物の合成が達成されていない。そのため、他の構造を検討する必要性も示唆された。今後は、異なる光互変性化合物の導入や異なる不斉場の構築をも考慮に入れ、化合物の再分子設計や他の合成経路の模索を行い、金属錯体触媒の合成を達成する予定である。続いて、不斉重合へと展開する予定である。

本研究の目的は、光互変性の置換基を有する不斉触媒を設計・合成し、重合可能なモノマーの不斉選択性が可逆的に変化可能な重合系の開発および合成した光互変性不斉金属錯体を触媒に用いた不斉選択重合により、高次構造が精密に制御された機能性高分子材料の合成を達成することである。そのために触媒の合成を試みた。触媒の構造はビナフチル基やサレン骨格に光照射による異性化が可能なアゾベンゼンを導入したものとし、目的物である不斉金属錯体の合成経路を検討した。数段階の反応により、ビナフチル骨格に光照射による異性化が可能なアゾベンゼンの導入に向けて合成経路を幾つか検討したが、化合物の精製法や低収率、化合物の安定性の問題などにより、最終目的物の合成には至らなかった。しかし、最終目的物の合成に向けた合成技術など一定の結果を得ることには成功した。さらに当初の予定であった触媒の代替案として、らせん構造を有するポリイソシアナートに着目して、当初の目的であった不斉金属錯体触媒へと応用することを考えた。実際の触媒への応用までは到達することができなかったが、ポリイソシアナートの末端にキラル部位を導入することで、らせん構造が右巻きあるいは左巻きのどちらか一方に偏ったキラルなポリイソシアナートの合成を達成した。以上の研究を通して本研究の最終目的である不斉選択重合を利用した機能性高分子材料の合成は達成することができなかったが、触媒合成に関する知識や技術など多くの知見を得ることには成功した。本研究を通して得られた知識は将来の機能性材料開発に対して寄与すると考えられる。26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の目的は、新規な光互変性不斉金属錯体の合成と、それを利用した不斉選択重合による機能性高分子材料の合成である。平成24年度は、不斉触媒の合成と光照射による触媒の不斉構造のスイッチング能を評価することを目的として実験を行った。しかし、現在までに光互変性化合物を置換基として導入した触媒の合成が達成できておらず、他の合成経路を模索中である。本研究の目的は、光互変性不斉金属錯体の合成と、それを利用した不斉選択重合による機能性高分子材料の合成である。本年度は、触媒構造の再設計と合成を達成する予定であったが、現在までに目的の錯体を得られていない。今後は、第一に触媒の合成経路を模索し、光互変性不斉金属錯体を合成することを目的とする。その後、合成した不斉金属錯体の光照射による不斉構造のスイッチング能を評価する。加えて、本触媒を用いたエポキシ化合物の重合反応を行い、その触媒能・不斉選択能などを評価する予定である。今後は、光互変性不斉触媒の配位子と成り得る化合物を合成することを第一の目的とする。代替案として、ビナフチル基以外の他の組み合わせの光互変性配位子も視野に入れる。その後、光照射による不斉構造のスイッチング能を評価し、不斉重合等の不斉反応系へと発展させる予定である。
摩擦伝動に及ぼす接触面影形状及び潤滑油性状の影響に関する研究

摩擦伝動(トラクションドライブ)は通常2つのロ-ラを接触させ、弾性流体潤滑状態で作動させて潤滑油膜中に発生するせん断力によって駆動側から従動側へ動力を伝達させる機構であるが、ロ-ラの軸を含む断面の形状を円弧、インボリュ-ト曲線をもつロ-ラにした場合について実験を行った。この場合に曲率の影響があるが三次元の油圧分布のため、通常の二次元円筒試験との違いが生じることが確められた。現在実験を続行中である。つぎに鉱油潤滑油としてナフテン系基油、パラフィン系基油及びそれらの混合油、合成潤滑油として試作油2種類及び市販合成潤滑油(サントトラック40)についてトラクションドライブ実験を行った。この結果を要約すると(1)ナフテン系基油の方がパラフィン系基油よりトラクション係数は高い。(2)混合油のトラクション係数はその混合比(容量比)にほぼ比例することがわかる。とくに接触応力が高くなると直線的に混合比に比例してトラクション係数が変化する(3)試作油の一方は合成油であるが、それに粘度指数向上剤を加えてものが今一方であり、後者の方が特性応力toが大きくなる。(4)粘度-圧力係数αとせん断力が働く際の有効粘度-圧力係数αは区別が必要で、有効粘度-圧力係数比α/αを導入すると、トラクション特性を論ずる際に特性応力などが直線であらわされる。(5)ロ-ラ間の最小油膜厚さは、従来使用されているダウソンの式で求めた値より、実際かなり小さくなっていると推測される。つぎにロ-ラ接触部の油膜内の温度分布は従来、接触形表面温度計で測定していたが、サ-モ・スポット・センサ-で実測した結果と比較検討した。この実験は現在続行中であるが、これらの実験結果より求められる伝達効率と、トラクションドライブ実験よりの伝達効率を比較検討した。
ミスマッチ構造認識分子を活用するSNPs探索システムの構築

SNPsの探索は、緊急かつ極めて重要な課題であり、様々な検出手法が提案され利用されている。現時点でSNPs検出に最も有効な手法と考えられているDNAチップを用いる方法は、チップ作成にかかる時間、コストをどの様に低減させるかなど、将来に渡って大規模にかつ日常的に使用する上での問題点が指摘されていた。多量のサンプルから確実にSNPsを含んでいるサンプルをスクリーニングにより選別しておくことにより解決できるが、塩基配列に関係なくSNPsの存在を検出する手法は知られていなかった。本研究「ミスマッチ構造認識分子を活用するSNPs探索システムの構築」では、SNPsの一つとして、グアニン-グアニン(G-G)ミスマッチを標的として選び、G-Gミスマッチを含むDNAに高感度で結合するG-Gミスマッチ認識分子の開発に成功した。我々の創出したG-Gミスマッチ認識分子は低分子ながら、G-Gミスマッチに対して1×10の7乗(M^<-1>)の結合常数を示し、G-Aミスマッチに比べて600倍以上のG-G選択性を示すことを明らかにした。この分子を表面プラズモン共鳴(SPR)センサーのチップ表面に固定化し、ミスマッチDNAの検出を試みた。その結果G-Gミスマッチを含む27bpのDNAに対して、顕著な応答すなわちセンサーチップへのDNAの結合が確認された。対照実験としてG-A、G-Tミスマッチを含むDNAを用いた場合では応答は弱く、ミスマッチを含まないDNAによる応答強度と大差なかった。この結果から、G-Gミスマッチ認識分子を固定化したSPRチップを使った新しいSNPs検出法が実際に可能であることが示唆された。
多次元量子井戸構造による超高速光デバイスの研究

本研究は、超高速動作に適した物理的特性変化が期待される量子細線、量子箱構造などの多次元量子井戸構造の作製技術を開発し、これを超広帯域光通信用デバイスに応用することを目的として行い、以下に述べる成果を得た。多次元量子井戸構造を用いたレ-ザおよび光スイッチの理論解析を行い、レ-ザの極低しきい値化、光スイッチの小型化・低挿入損失化のための最適構造を理論的に明らかにした。多次元量子井戸構造作製に必要な極微細加工技術を開発するため、量子薄膜構造に電子ビ-ム露光法と化学エッチングにより極微細加工を行った後、有機金属気相成長法による再成長を行った。この方法により、周期70nm、幅30nm、厚さ10nmのGaInAs/GaIn AsP/InP単層量子細線構造を世界で初めて作製することに成功し、77Kにおいて電流注入による量子細線レ-ザの発振動作を達成した。多層多次元量子井戸レ-ザのように活性層体積の小さなレ-ザで重大な問題である、活性層界面の影響によるしきい値電流の増加を、埋め込み再成長直前の水素雰囲気での加熱処理とInP極薄保護層の導入により大幅に低減できることを見い出した。この方法により、GaInAs/GaInAsP/InP多層量子薄膜細線レ-ザを作製し、室温発振に成功した。低加速高真空反応性イオンビ-ムエッチングにより、微細加工においても低損傷で、垂直かつ深いエッチング形状が得られることを示した。これを用いて光スイッチ用多層量子細線構造を作製し、電界印加による屈折率変化が4%と極めて大きく、吸収損失が小さいことを初めて実験的に明らかにし、多次元量子井戸構造が高性能光スイッチに極めて有望であることを実証した。本研究は、超高速動作に適した物理的特性変化が期待される量子細線、量子箱などの多次元量子井戸構造の作製技術を開発し、これを超広帯域光通信用デバイスに応用することを目的として行われた。初年度である63年度に以下に示す結果を得た。1.有機金属気相成長法に於てバッククラウンドキャリヤ濃度3×10^<13>cm^<-3>以下という高純度結晶の成長を可能とすることで、作製したGaInAs/InP多層量子井戸構造において、明瞭な室温励起子を観測し、その良好な結晶性を確認した。またこのGaInAs/InP多層量子井戸構造を屈折率反射型光スイッチに応用し、1.5μm帯に於て初めて屈折率反射型光スイッチの動作を確認した。2.一次元量子井戸構造に化学エッチングにより極微細加工を行った後、有機金属気相成長法による再成長を行った。プロセス毎にフォトルミネッセンスによる発光特性による結晶評価を行い、従来用いられてきた液相成長法による再成長に較べて優れた形状保存性、良好な結晶性が得られることを確認した。この再成長法で、200nm周期に幅120nm、厚さ30nmの細線構造を活性層とする半導体レーザを作製し、活性層に直接微細加工を行った半導体レーザにおけるレーザ発振を初めて確認した。3.量子箱構造による屈折率反射型光スイッチの基礎として電界印加による屈折率変化を理論的に推定し、低損失の条件で大きな屈折率変化が得られることを明らかにした。本年度における本研究の結果は、多次元量子井戸構造の超高速光デバイスの実現のために重要なものであると考えられる。今後2年間の研究により目標である多次元量子井戸構造による超高速デバイスを実現できると考えられる。