hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
建築材料の熱水分特性と内部結露解析に関する研究

結露時の材料内の熱水分性状を解析するには,材料の熱水分物性値が不可欠であり,そのなかでも,解析に重要な役割を演じている水分拡散係数および熱伝導率が重要である。これまでケイ酸カルシウム板および発泡コンクリートを用いて,その水分拡散係数および熱伝導率を測定し,それらの単層材料を用いた結露・再蒸発実験を行い,その実験に対する数値解析を行い,単層材料の結露・再蒸発機構の解明のための研究を行ってきた。今年度はさらに実験試料として石膏ボード,木材等の建築材料を用いてそれらの熱湿気物性値の測定および単層材料の結露・再蒸発実験を行う予定であったが,より実際的な多層壁の結露・再蒸発時の水分挙動の解明を先に行った方がよいと考え,その一段階として,これまでに熱湿気物性値が測定されているケイ酸カルシウム板および発泡コンクリート板の2種類の材料を用いて,2層壁の水分挙動の解明を優先させることにし、他の建築材料の物性値及び結露・再蒸発実験はその後に行うことにした。前記の2種類の材料を重ね合わせた2層壁体の片面が断湿された場合について,その内部に結露が生じる過程および内部結露水が再蒸発する過程の材料内部含水率を熱水分同時移動方程式を用いて予測計算し,その結果について考察した。また,この2層壁体の試料を作成し,室内をある温湿度条件に設定して,試料内の結露・再蒸発過程における含水率変化測定実験を行い,上記の予測計算結果との対比・検討を行った。その結果,2層壁内の温度差及び含水率差が同じであれば,室内空気側に水分拡散抵抗の大きな材料を配置した方が,その逆の場合より壁内の平均含水率は小さくなることが分かった。
量子シミュレーション手法の深化による超分子および生体分子の自己集合機構の解明

超分子・生体分子の量子化学計算により、領域内共同研究の研究成果を挙げただけでなく、若手の会やサイエンスカフェなどによるアウトリーチ活動も積極的に参画し、本新学術研究領域の推進に貢献してきた。以下、代表的な研究成果として、本領域研究計画班メンバーとの3件の共同研究成果を述べる。平岡教授との共同研究:平岡らは、メチル基を持つ歯車状両親媒性分子(1)が、25%含水メタノール溶媒中で一義的に立方体(16)に自己集合することを見出した。一方で純粋なメタノール溶媒中は自己集合をしないことも見出した。本研究では自己集合が見られないメタノール溶媒中の16の立方体構造崩壊過程を長時間分子動力学計算により追った。その結果、短時間分子動力学計算でみられた水素置換基の立方体構造崩壊と類似した崩壊過程を示すことがわかった。上久保准教授との共同研究:上久保らは、Photoactive Yellow Protein (PYP)におけるGlu46とp-coumaric acidの間で、低障壁水素結合を形成していることを見出した。昨年度、ONIOM (MC_QM:MM)法を用いた量子化学計算を行うことで、核の量子揺らぎによって、実験で観測されたのと同様な結合伸長が起きることを実証した。本年度、大規模な非調和振動計算を実施することにより、構造に関する同位体効果(幾何学的同位体効果)を再現することにも成功した。加藤教授、神谷講師との共同研究:加藤、神谷らは、methyl-α-D-glucopyranosideの円偏光二色性(CD)スペクトルのH/D同位体シフトを実験的に見出した。そこで我々は、当初研究計画にはなかったものの、ONIOM (MC_QM:MM)法を用いた量子化学計算を行うことで、その発現機構を解明した。27年度が最終年度であるため、記入しない。メタノール溶媒中のナノキューブ崩壊過程:平岡らは、メチル基を持つ歯車状両親媒性分子(1)が、25%含水メタノール溶媒中で一義的に立方体(16)に自己集合することを見出した。一方でメチル基を全て水素原子に置き換えた分子2や、純粋なメタノール溶媒中での分子1や2は自己集合をしないことも見出した。本研究では自己集合が見られないメタノール溶媒中の26の立方体構造崩壊過程を分子動力学計算により追った。その結果、16は立方体構造を保持するが、26の立方体構造は崩壊することが分かった。崩壊過程を詳細に調べると、ナノカプセルはまずメタノール分子がピリジル基のスタッキングをほどき、そこに出来た隙間からメタノール分子が内部に入り込み、一分子解離して崩壊することが確認出来た。これは、26では16に比べてピリジル基の三重スタッキングが外れやすく、また水溶媒とは異なりメタノール溶媒ではナノカプセルに溶媒和するためである。タンパク質中の低障壁水素結合に関する理論的解析: Photoactive Yellow Protein (PYP)は、中性子散乱の実験により、特にGlu46とp-coumaric acidの間では、OH結合距離が通常よりも大幅に伸長した低障壁水素結合を形成している。本研究では上記の水素結合の特性に関する知見を得るために、水素原子核の量子揺らぎを考慮できる手法として近年我々が開発したONIOM (MC_QM:MM)法を用いた量子化学計算を行った。その結果、核の量子揺らぎによって、実験で観測されたのと同様な結合伸長が起きることが実証された。また水素の化学シフトとH/D同位体シフトを計算して実験値と比較したところ、先に述べた大きな結合伸長を伴うモデルではなく、活性サイト周りの静電的環境が先とは異なる条件を仮定した、一般的な水素結合を有するモデルの計算値が実験値と最も良く一致することが分かった。

そこで我々は、当初研究計画にはなかったものの、ONIOM (MC_QM:MM)法を用いた量子化学計算を行うことで、その発現機構を解明した。プログラムの改良により、領域内での多くの共同研究を手掛けることができ、さらに具体的計算結果を得ることができた。またその成果をいくつかの査読付き論文として報告することもできたので、当初の計画以上に進展している。27年度が最終年度であるため、記入しない。今まで以上にプログラムを洗練させるとともに、共同研究を含め、さらなる応用計算を実施していきたい。
トマト果実におけるガンマ－アミノ酪酸代謝調節機構の解明

近年、機能性成分として注目されているγ-アミノ酪酸(GABA)は、トマト果実に高蓄積することが報告されている。その含量は緑熟期に最大に達した後、ブレーカーを転機に劇的に減少する。本研究はGABA分解酵素であるGABAアミノ基転移酵素(GABA-T)に着目し、トマト果実におけるGABA代謝調節機構を明らかにすることを目的としている。GABA-Tはアミノ基受容体の異なるGABA-TPおよびGABA-TKの2つのタイプが存在する。本研究課題ではGABA-TP13の各遺伝子を対象とした発現抑制個体を作製し、昨年度までにトマト果実におけるGABA代謝にGABA-TP、特にSlGABA-T1が重要であることを実験的に証明した。本年度は遺伝子レベルでの解析に加え、形質転換体の酵素活性についても測定し、タンパク質レベルでの評価も新たに行った。その結果、予想とは異なり野生型とGABA高蓄積系統のGABA-TP活性に有意な差は見られなかった。これは、SlGABA-T1の抑性が他のアイソフォームの活性にカバーされているためと考えられた。また、本年度は形質転換体で認められた草姿の矮化や不稔性といった異常な表現型についても解析を進めた。矮化に関して細胞レベルでの変化を明らかにするため、茎の縦断面切片を作製した。その結果、草姿の矮化が見られた系統では野生型と比較して細胞の伸長が抑制されていることを明らかにした。また、結実率の低下とGABA-TP遺伝子との相関を調べた結果、SlGABA-T1の遺伝子発現量が結実率と正の相関を示すことを明らかにし、GABAの代謝が種子や果実の形成に重要な働きをしていることが示唆された。最終年度である本年度は研究の取りまとめとして、得られた成果を学会誌Plant and Cell Physiologyへと投稿し、掲載が決定されるなど成果の公表にも努めた。γ-アミノ酪酸(GABA)は近年、健康機能性成分として注目されている物質であり、トマト果実に高蓄積することが報告されている。GABA-Tはアミノ基受容体の異なるGABA-TPおよびGABA-TKの2つのタイプが存在し、先行研究の結果からトマト果実でのGABA蓄積にはGABA-TKが重要と考えられた。本年度は植物で初となるGABA-TKの単離に向けて、候補遺伝子の塩基配列の決定ならびに酵素活性の確認に主眼を置き研究を行った。まず、GABA-TK酵素活性が高いことが確認されているトマトの赤熟果を材料に用い、3つのGABA-TK候補タンパク質を精製し部分アミノ酸配列を決定した。得られた配列情報を基に各候補タンパク質遺伝子の完全長ESTクローンを獲得し、過剰発現植物体を作出して酵素活性を解析した。しかし、何れの候補遺伝子においてもGABA-TK活性を確認することはできなかったことから、今回単離した遺伝子はGABA-TKではないという結論に達した。そこで、もう一つのGABA分解酵素であるGABA-TPに注目し、既に単離済みであるGABA-TP13遺伝子の保存領域を対象とした発現抑制個体を作製した。その結果、大半の系統において草姿に異常が確認されたことから、GABA-TPがトマトにおけるGABA蓄積に大きく関与する可能性があると考えられた。次年度は、GABA-TPが果実のGABA蓄積に与える影響について解析し、その生理的機能について解明を進めていく予定である。GABA-Tはアミノ基受容体の異なるGABA-TPおよびGABA-TKの2つのタイプが存在し、先行研究によってトマトからは3つのGABA-TP遺伝子が単離されている。昨年度の研究結果より、GABA-TPがトマトにおけるGABA蓄積に大きく関与する可能性があると考えられた。そこで、本年度は恒常的発現を促す35Sプロモーターおよび果実特異的発現を示すE8プロモーターの2つを用いてSlGABA-T13遺伝子の特異的領域を対象とした発現抑制個体をRNA interference(RNAi)法により作製した。その結果、35Sプロモーターを用いた系統では、赤熟果において野生型と比較して5倍から9倍のGABAを蓄積することが確認できた。これらの系統におけるGABA-TPの遺伝子発現を確認したところ、SlGABA-T1の発現が強く抑制されていることが明らかとなった。E8プロモーターを用いた系統についても解析したところ、野生型と比較して2倍から3倍のGABA蓄積が確認され、35Sプロモーターの系統と同様にSlGABA-T1の発現が強く抑制されていた。これらの結果からトマト果実におけるGABAの分解にはGABA-TPが重要であり、特にSlGABA-T1が強く働いていると推察された。また、GABA高含有系統のアミノ酸分析を行った結果、GABAの分解とグルタミン酸およびアスパラギン酸の蓄積に負の相関が認められた。

近年、機能性成分として注目されているγ-アミノ酪酸(GABA)は、トマト果実に高蓄積することが報告されている。その含量は緑熟期に最大に達した後、ブレーカーを転機に劇的に減少する。本研究はGABA分解酵素であるGABAアミノ基転移酵素(GABA-T)に着目し、トマト果実におけるGABA代謝調節機構を明らかにすることを目的としている。GABA-Tはアミノ基受容体の異なるGABA-TPおよびGABA-TKの2つのタイプが存在する。本研究課題ではGABA-TP13の各遺伝子を対象とした発現抑制個体を作製し、昨年度までにトマト果実におけるGABA代謝にGABA-TP、特にSlGABA-T1が重要であることを実験的に証明した。本年度は遺伝子レベルでの解析に加え、形質転換体の酵素活性についても測定し、タンパク質レベルでの評価も新たに行った。その結果、予想とは異なり野生型とGABA高蓄積系統のGABA-TP活性に有意な差は見られなかった。これは、SlGABA-T1の抑性が他のアイソフォームの活性にカバーされているためと考えられた。また、本年度は形質転換体で認められた草姿の矮化や不稔性といった異常な表現型についても解析を進めた。矮化に関して細胞レベルでの変化を明らかにするため、茎の縦断面切片を作製した。その結果、草姿の矮化が見られた系統では野生型と比較して細胞の伸長が抑制されていることを明らかにした。また、結実率の低下とGABA-TP遺伝子との相関を調べた結果、SlGABA-T1の遺伝子発現量が結実率と正の相関を示すことを明らかにし、GABAの代謝が種子や果実の形成に重要な働きをしていることが示唆された。最終年度である本年度は研究の取りまとめとして、得られた成果を学会誌Plant and Cell Physiologyへと投稿し、掲載が決定されるなど成果の公表にも努めた。本年度の研究によりトマト果実におけるGABA代謝にGABA-TPが重要であるということを、確実性の高いデータとして示すことができた。また、SlGABA-T13遺伝子の特異的領域を対象とした発現抑制個体の系統間比較によってより強い働きを示すアイソフォームの特定にも成功した。以上より、本年度は当初目標を十分に達成できたと判断できる。本研究課題ではトマト果実におけるGABA代謝調節機構の解明に加え、GABAの生理的機能についても解析していきたいと考えている。しかしながら、現在得られている形質転換体の果実には明確な表現型の変化は認められなかった。今後は、果実だけでなく他の器官も解析の対象とし代謝産物の動態調査や表現型の観察を進めていく予定である。
サイクリン・CDK複合体の核移行の分子機構

サクリンB・Cdc2複合体(Cdc2キナーゼ)がM期誘起のための活性化時特異的に核移行することを見出したことにもとづいて、その分子機構を解明することが本研究の目的であり、本年度は以下の成果を得た。1.G2期に停止したヒトデ未成熟卵を材料として解析した。その結果、G2期卵では不活性の前駆体型サイクリンB・Cdc2複合体は不溶性画分にアンカーしているが、M期開始時には、Cdc25フォスファターゼがこの複合体を活性型へ転換させるだけではなく可溶性画分に解離させると判明した。しかもこの解離のためには、Cdc25蛋白は活性型である必要はあるが、そのフォスファターゼ活性そのものおよびCdc2キナーゼの活性は必要としなかった。このようなCdc25蛋白質の効果は、サイクリンB・Cdc2複合体の核移行がM期開始時特異的に可能となることを保障するものといえる。2.Cdcキナーゼを、その活性型を保持できるがキナーゼとしては作用できないような状態にしてG2期卵に導入しても、核移行はしなかった。この事実は、Cdc2キナーゼの核移行のためには、単なる可溶化だけでは不十分で、さらに何かがリン酸化されなければならない可能性を示唆している。このリン酸化の標的がCdc2キナーゼ自身(サイクリンBの自己リン酸化)なのかあるいは細胞質中の他の因子なのか、さらにはこのリン酸化と核移行のキャリアーであるimportinsとの関連等を、現在検討中である。
ケモカインCXCL12,CXCL12発現細胞の造血幹細胞の動態、機能における役割

造血幹細胞の増殖や維持に必須の細胞外よりのシグナルは十分明らかでない。これまで、ケモカインCXCL12とその生理的受容体CXCR4は、胎児肝、骨髄でのBリンパ球の産生に必須である他、胎生期における造血幹細胞の骨髄へのホーミング(細胞が臓器に移動、定着すること)に重要で、CXCL12を高発現する細胞が胎児骨髄の血管周囲に局在し、造血幹細胞のホーミングにおけるニッチ(臓器内で必須の分子を供給する特別な微小環境)として働いている可能性が示されている。近年、私たちは、CXCL12を高発現する細胞(以下CAR細胞)が、成体骨髄においても間質の細網細胞(ストローマ細胞)の一部として存在し、多能性未分化造血細胞の大部分が、CAR細胞の突起に接着していることを見出した。そこで、MxCre/loxPによる誘導性遺伝子欠損マウスシステムを用いて、成体のCXCR4遺伝子を欠損させ、成体骨髄の造血幹細胞におけるCXCL12-CXCR4シグナルの役割を解析した。誘導性CXCR4遺伝子欠損マウス骨髄の造血幹細胞数は、対照マウスと比較して著明に減少しており、CXCL12-CXCR4シグナルは、成体骨髄において、造血幹細胞数の維持に必須であることが明らかになった。一方、誘導性CXCR4遺伝子欠損マウスでは、より分化が進んだ多能性前駆細胞分画の細胞数は対照マウスと同様に保たれていたが、その細胞周期が亢進していた。野生型およびCXCR4欠損骨髄細胞が混在したキメラマウスの解析より、造血幹細胞のCXCR4の欠損によりその数が減少し、これに対応し成熟血球細胞数を維持するために、骨髄のニッチを含む微小環境が多能性前駆細胞の細胞周期を亢進させるシグナルを出していることが示唆された。我々は、以前、ケモカインCXCL12(SDF-1/PBSF)がBリンパ球の生成、発生過程における造血幹細胞、始原生殖細胞の骨髄、生殖腺へのホーミングに必須であることを見出した。また、最近、骨髄内でリンパ球発生における骨髄内のニッチ(CXCL12産生細胞)を同定し、Bリンパ球前駆細胞が異なる種類のニッチ間を発生段階特異的に移動すること、未分化造血細胞であるc-kit+Sca-1+細胞がCXCL12産生細胞の突起に接着していることを見出した。そこで、本研究では、CXCL12、CXCR4の造血幹細胞の機能における役割、CXCL12発現細胞の造血幹細胞における機能の分子基盤の解明を目的としている。本年度の成果は以下の通りである。1.胎生期での造血幹細胞ホーミングの臓器特異性におけるCXCL12の役割の解析血管内皮細胞にCXCL12を強制発現するトランスジェニックマウスにおいて、生理的に造血幹細胞のホーミングが行われる胎生後半での、胸腺、肺など正常マウスで造血幹細胞が存在しない臓器における造血幹細胞の定量を進めた。2.体の造血幹細胞におけるCXCR4の役割の解析Mx/Cre-loxPコンディッショナル遺伝子欠損マウスシステムを用いて、成体でCXCR4遺伝子を欠損するマウスを作製することが出来た。造血幹細胞分画、表現型を解析している。3.CXCL12発現細胞の造血幹細胞の機能における分子基盤の解析CXCL12/GFPノックインマウスの骨髄よりフローサイトメトリーを用いてCXCL12発現細胞を純化する方法を確立出来た。CXCL12発現細胞が特異的に発現する遺伝子の検索に進みつつある。
モーター分子KIF1Aの分子遺伝学的研究

細胞内の多種類のオルガネラはこれらのモーター分子によって各々決められた場所へ輸送されていると考えられる。この機構を解明することは細胞生物学における非常に重要な課題である。私はそのための有力な方法のひとつとして、ジーンターゲテイング法を用いて変異マウスを作製し、得られたマウスを細胞生物的手法によって解析している。神経系に特異に発現するユニークなモノマー型順方向性モーター分子KIF1A遺伝子欠損マウスは、生後24時間以内に全て死亡したことが、これまでの我々の研究室の従来型のノックアウトの結果より明らかになっている。これらの遺伝子の機能をさらに発生・分化が進んだ段階の組織・細胞において解析するために、KIF1Aハイポモルフマウスを作成し、その解析することを通じて、KIF1Aの生体内での機能についての知見を得ようと試している。KIF1AのPH domainはトランスファーベクターに挿入し、組み替え得たウイルスを増幅して培養細胞に感染させ、KIF1Aの抗原を大量に産生させました。さらに抗体の精製を完成し、精製した抗体を用い、免疫沈降実験を行った。沈降した物質中に、Trkという神経栄養因子神経細胞での物質輸送のカーゴ分子の一つと考えられる。培養細胞では、TrkとKIF1Aのcolocalizationも発現した。TrkがDRGの細胞内に存在している、KIF1Aハイポモルフマウスは、功能障害のため、DRGの細胞が死になった。さらに、死にそうな細胞の中で、Trk抗体で染まるものがたまっていることも発現した。電子顕微鏡でたまっているものをはっきり観察した。Trk signalの下流であるリン酸化Erkとリン酸化Aktはsignalが弱くなった。今はモーター分子とカーゴ分子に蛍光蛋白を融合させ神経細胞にウィルスを用いて遺伝子導入し、モーター分子とcargoの動態を解析している。細胞内の多種類のオルガネラは多種類のモーター分子によって各々決められた場所へ輸送されていると考えられている。私はそれを研究するための有力な方法のひとつとして、ジーンターゲテイング法を用いて変異マウスを作製し、得られたマウスを細胞生物的手法によって解析している。神経系に特異に発現するユニークなモノマー型順向性モーター分子KIF1A遺伝子欠損マウスは、生後24時間以内に全て死亡することが、これまでの我々の研究室の従来型のノックアウトの結果より明らかになっている。この遺伝子の機能を、さらに発生・分化が進んだ段階の組織・細胞において解析するために、KIF1Aハイポモルフマウスを作成し、それを解析することを通じて、KIF1Aの生体内での機能についての知見を得ようと試している。KIF1AのPH domainはトランスファーベクターに挿入し、組み替え得たウイルスを増幅して培養細胞に感染させ、KIF1Aの抗体を大量に産生させた。沈降した物質中に、Trkという神経栄養因子受容体が見つかった。TrkはKIF1A神経細胞での物質輸送のカーゴ分子の一つと考えられる。モーター分子とカーゴ分子に蛍光蛋白を融合させ神経細胞にウィルスを用いて遺伝子導入し、モーター分子とcargoの動態を解析している。
高齢者胃癌の分子病理学的特徴に基づく治療戦略の探索

胃癌は加齢とともに発生率が急増する代表的ながんであり、病理学的に高齢者胃癌は若年者とは異なる病態を示す。本研究では高齢者で相対的に急増するマイクロサテライト不安定性経路による胃癌に焦点をあて、高齢者胃癌の発癌機序、臨床病理像、遺伝子異常を明らかにするとともに、最近注目されている免疫チェックポイント阻害剤の高齢者胃癌への適応について検討する。また、高齢者では悪性腫瘍による凝固系異常が発症しやすいので、その合併症対策も含め新しい治療戦略に寄与することを目的とする。
余剰汚泥の資源化と熱処理操作の最適化による新規プロピレン合成触媒の開発

余剰汚泥を未利用リン資源として活用するための,微量金属を含む水酸アパタイトのプロパン酸化脱水素触媒としての性能に及ぼす触媒合成時の熱処理操作の影響を調査した。炭化汚泥からの酸抽出を想定した微量の鉄分を含む模擬酸抽出液から水酸アパタイトを合成した場合,鉄分は全量水酸アパタイトに移り,塩基側で合成した類似の成分組成の水酸アパタイトとほぼ同じ触媒活性を示した。触媒活性は触媒の合成スキームや鉄含有量,熱処理操作や熱処理温度に影響した。550°Cにおけるプロピレン収率の比較では鉄含有量0.51.5%が好ましく,余剰汚泥のリンを活用する際の鉄分混入量に相当した。プロピレンの最大収率は4.7%であった。本研究の目的は,余剰汚泥の資源化と熱処理操作の最適化により,プロパンからプロピレンを得る触媒を開発することである。本研究では,触媒母材として水酸アパタイトを採用している。水酸アパタイトの合成にはカルシウムとリンが必要であり,リン源には余剰汚泥からの抽出物を活用する。現在リン資源は世界的に枯渇の危機にあるほか,我が国では全量輸入に頼っているのが現状である。本研究では,国内の未利用リン資源として廃棄物(余剰汚泥)に着目し,触媒用途として活用することにより,新しいリン資源リサイクルモデルを構築することを提案している。今年度は,研究代表者において,反応装置の作製を行い,各種の予備試験・機器調整を経て運転手法ならびにガス分析手法を確立した。これにより各種操作条件においてプロピレンの合成試験を行える実験系が整った。触媒の合成にあたってはまず試薬を用いた検討から開始し,従来の液相沈殿法により水酸アパタイトを合成し,その結晶性が及ぼす触媒活性への影響,ならびに報告例のある鉄分含有の影響を調査した。現在,触媒活性に影響する因子について,合成条件の検討も踏まえて更に調査中である。また,研究分担者において,アルミニウムイオンの反応性を用いた未利用リン資源回収と回収物の機能性評価について検討した。その結果,未利用リン資源である下水汚泥を炭化して得られた炭化汚泥,下水汚泥を焼却処理した焼却灰とも,酸でリン酸および鉄イオンを抽出後,鉄含有水酸アパタイトを合成した。得られた鉄含有アパタイトのフッ素吸着特性を調べた結果,試薬系で合成した鉄を含有しないアパタイトと同様の吸着特性を示した。今年度に得られた成果の一部(研究分担者分)は国内の学会で発表を行った。今年度は,研究代表者において,触媒の合成方法についての検討を前年度に引き続いて行った。予定を一部変更し,カルシウム原料として試薬以外に生体鉱物炭酸カルシウムについても検討した。従来の液相沈殿法により水酸アパタイトを合成し,得られた触媒の化学形態や結晶性が及ぼす触媒活性への影響,ならびに報告例のある鉄分含有の影響を調査した。試薬を用いた検討では,一部熱処理条件の影響についても調査した。その結果,鉄含有量が同じであっても熱処理条件が異なる場合に触媒活性に違いが生じることが分かった。現在,原料の種類や合成条件,熱処理条件が触媒活性に影響する因子について更に調査中である。また,研究分担者において,触媒用途に向けた鉄と硫酸塩を含むリン酸溶液からの水酸アパタイトの合成について検討した。未利用リン資源として期待できる炭化汚泥からの酸によるリン抽出では,安価な硫酸を用いてもリン抽出液にカルシウム原料を添加して水酸アパタイトを合成できること,また抽出液中に含有する鉄分は全量水酸アパタイトに捕捉されることを確認した。本研究では,国内の未利用リン資源として廃棄物(余剰汚泥)に着目し,触媒用途として活用するための条件の検討を行う。最終年度は,研究代表者において,余剰汚泥の活用を想定した鉄を微量含む水酸アパタイト触媒の合成とその触媒活性について,その合成方法や鉄含有の手順,鉄含有量,熱処理温度,熱処理雰囲気,熱処理方法を変えて調査した。熱処理方法については電気炉のほか,一部の条件では流動層滴下熱処理についても検討した。550°Cにおける触媒活性(プロピレン収率)を比較した結果,鉄含有量の最適値は0.51.5%の範囲にあり,触媒合成条件に依存するものの余剰汚泥のリンを活用する際に混入する鉄分に相当することが分かった。

プロピレン収率は触媒の熱処理温度や熱処理雰囲気,熱処理方法に影響し,還元性雰囲気での熱処理は酸化雰囲気に比べより触媒活性が高くなる傾向が示された。本研究では,実施期間内において電気炉熱処理を上回る流動層滴下熱処理の条件の特定には至らなかった。合成した鉄含有水酸アパタイト触媒のプロピレン収率は最大4.7%であった。余剰汚泥を未利用リン資源として活用するための,微量金属を含む水酸アパタイトのプロパン酸化脱水素触媒としての性能に及ぼす触媒合成時の熱処理操作の影響を調査した。炭化汚泥からの酸抽出を想定した微量の鉄分を含む模擬酸抽出液から水酸アパタイトを合成した場合,鉄分は全量水酸アパタイトに移り,塩基側で合成した類似の成分組成の水酸アパタイトとほぼ同じ触媒活性を示した。触媒活性は触媒の合成スキームや鉄含有量,熱処理操作や熱処理温度に影響した。550°Cにおけるプロピレン収率の比較では鉄含有量0.51.5%が好ましく,余剰汚泥のリンを活用する際の鉄分混入量に相当した。プロピレンの最大収率は4.7%であった。本研究では次の4つの研究課題を挙げている。すなわち,(1)水酸アパタイト(HAp)の結晶性や微細構造が及ぼす触媒活性への影響,(2)未利用リンを用いた触媒原料の出発形態の違いと触媒活性との関係,(3)HApと金属(M)との相互作用を熱処理方法で変化させた場合の触媒活性への影響,(4)触媒粒子の実用化に向けた展開,である。当初(1)(2)を平成25年度,(3)を平成26年度,(4)を平成27年度にて行うこととしていた。平成25年度でガス分析手法の確立に相当な時間を要したため,当初計画に遅れが生じたことから,現在までの達成度は次の通りである。(1)は大方終えたが,微細構造の分析は未着手である。(2)は一部検討を終えたが,出発形態の違いについては着手できる状態になかったことから,予定を一部変更し生体鉱物由来未利用炭酸カルシウムを用いた場合を追加項目として実施した。(3)は報告例の鉄を用いた場合の熱処理条件出しまでは大方終了したが,熱処理操作の違いの検討までは進んでいない。(4)については1年前倒しして展示会にて研究紹介を行い,廃棄物の利活用についての現状調査を先行して行った。全体として,当初の今年度までの計画のおおよそ6割程度の実施で終えている。化学工学上記に示した4つの研究課題の未着手の検討項目について進めていくが,来年度が最終年度となるため,特に(2)と(3)について重点的に行う。標準となる熱処理条件についてはおおよそ確定しているので,熱処理操作の方法に視点を向けた検討を行う。また,(4)については,実用化を意識した触媒粒子設計についての検討を開始する予定である。また実際の余剰汚泥から抽出したリンを用いた場合との比較を行うため,触媒合成時の混入微量金属として鉄以外の金属成分についても予算の範囲内で可能な限り調査し,未利用リン資源のリサイクルモデルへ展開できるかの判断材料とする。検討項目が多岐に渡るため,触媒活性向上が期待できない因子については割愛し,触媒活性の向上が期待できる因子を中心に検討を行い,触媒活性が高まる要因について表面分析等を行い明らかにしていく予定である。今年度は,触媒活性評価装置の立ち上げとガス分析方法の確立を早期に実現して本研究を進める予定であったが,不具合箇所の発見と調整,ガス分析用条件出しに相当な時間を要したため,計画はやや遅れている。
成人期のアイデンティティ再構築に関する生涯発達心理学的縦断研究

成人期のアイデンティティ再構築を時間的展望の視点から解明するために、縦断研究を行った。質問調査と面接調査を実施した。その結果、20代の未来指向は、コミットメントを強めることをとおして、アイデンティティを発達させた。他方、現在指向は、コミットメントを弱めることをとおして、アイデンティティを退行させるとともに、探求を高めた。以上から、青年期のアイデンティティを問い直す成人期前期のアイデンティティ発達は、未来指向と現在指向の両方が必要であるとされた。これはバランスのとれた時間的指向性と名づけられた。今年度は、第1に、縦断調査の対象者320名に対して、質問調査を実施した。調査の結果はデータを入力した。第2に、データの揃っている20代の12年間におよぶ質問紙調査のデータを潜在曲線モデルで分析した。具体的には、時間的指向性を説明変数とし、現在の自己投入、危機、将来の自己投入の希求の発達的変化を従属変数として、潜在成長曲線モデルでとらえた。その結果、バランスのとれた未来指向がアイデンティティの形成を促していることが明らかとなった。バランスのとれた未来指向とは、青年期のように単純に未来指向が望ましいとせず、現在を中心としながら未来にも延びているような時間的指向性もまた望ましいとみなすものである。また、ダイナミックシステムズアプローチによる分析をオランダの研究者の指導のもとで行った。この方法では2変数の関連が個人単位で捉えられるので、さらなる分析は次年度で行う。これらの成果の一部はアイデンティティ形成学会で発表され、そしてJapanese Psychological Researchに投稿され、採択された。第3に、日本青年心理学会におけるシンポジウムで縦断研究の方法論を検討した。第4に、面接調査のための検討が行われ、課題が整理された。具体的には、時間的信念を説明変数とし、アイデンティティ地位を従属変数として、潜在成長曲線モデルでとらえた。時間的信念は、満足遅延、将来関心、現在重視の3つから成り立っている。分析の結果、満足遅延、将来関心という肯定的な未来への指向性がアイデンティティのコミットメントと探求を促進していることが明らかとなった。現在重視は、アイデンティティのコミットメントを減少させるが、探求を促進していることが明らかとなった。こうして、20代の時間的信念がもつ、アイデンティティの形成の前進的な側面だけでなく、退行的な側面のメカニズムを実証的に明らかにすることができた。つまり、未来指向がアイデンティティの達成を促し、現在指向は退行を引き起こすとともに、次のアイデンティティ形成への一歩となるのである。また、42歳時の面接調査を開始した。ここでは、時間的展望、アイデンティティ、世代性、キャリア発達といった面をみるのみならず、ライフストーリーという観点からもデータを集めた。アイデンティティ研究学会のシンポジウムで、その概要を発表した。さらにデータを集めて、分析していくことは次年度に行う。具体的には、時間的態度を説明変数とし、アイデンティティ地位を従属変数として、潜在成長曲線モデルでとらえた。その結果、希望と目標指向性という肯定的な未来への態度がアイデンティティの形成を促していることが明らかとなった。他方で、21歳の時点で過去受容が高いとアイデンティティは低下すること、21歳でアイデンティティが高いと、希望が低下することも示された。これは過去や未来はアイデンティティの退行をもたらすことを示した。つまり、20代のアイデンティティの形成の前進的な側面だけでなく、退行的な側面のメカニズムを実証的に明らかにすることができた。これらの成果の一部は国際時間的展望学会のシンポジウムで発表された。ただし、アイデンティティ地位の推移をみると、24歳で達成のピークを迎えていた。つまり、直線的な推移ではなく、曲線的な推移であった。このことは、さらに分析の方法を変えていく必要があることを示している。第3に、面接調査のための検討が行われた。事例を詳しく分析し、仮説を立てた。それにより、時間的展望がアイデンティティ地位の変化に関係するというモデルを考えることができた。それをさらに洗練し仮説を立てていき、面接調査の実施は次年度に行う。質問調査と面接調査を成人期にいる人たちに実施した。時間的信念は、満足遅延、将来関心、現在重視から成り立っている。アイデンティティはコミットメント、探求、危機から成り立つ。

現在重視は、アイデンティティのコミットメントを減少させるが、探求を促進していることが明らかとなった。危機はいずれとも関連がなった。こうして、20代の時間的信念がもつ、アイデンティティの形成の前進的な側面だけでなく、退行的な側面のメカニズムを実証的に明らかにすることができた。26年度が最終年度であるため、記入しない。発達心理学26年度が最終年度であるため、記入しない。予定した定期調査は行い、分析も進み、学会誌に採択されており、順調に進んでいる。面接調査については、調査の枠組みをつくるための検討の見直しが必要なことがわかり、それが課題となっている。今年度は、縦断調査の対象者320名に対して質問調査を実施した。また、面接調査を承諾の得られた6名に行った。縦断研究の成果は、来年度の第2回国際時間的展望学会のシンポジウムで発表する予定である。縦断研究の成果は、日本心理学会の英文雑誌に掲載され、その論文は2012年までの過去の論文ダウンロードの第4位となり、世界的に注目される優れたものであった。また、第1回国際時間的展望学会のシンポジウムでも発表を要請された。他方で、面接調査のほうは、モデルの構築が懸案事項となっている。面接調査のための枠組みを見直すため、青年期と成人期の連続と非連続についての分析が必要であり、次年度はそれを行う。引き続き、縦断調査の対象者320名に対して質問調査を実施し、その分析を行う。面接調査は、継続する。成果を第2回国際時間的展望学会のシンポジウムで発表する。今年度は、引き続き、縦断調査の対象者320名に対して質問調査を実施し、その分析を行う。面接調査のほうは、モデルの構築が懸案事項となっているため、まずは国際的に第1線で活躍しているリーダー的研究者に研究のレヴューを求め、そのモデルの構築を目指す。また、面接調査を進めていき、モデルの修正につとめる。
N-Heteroaceneを基盤とした有機および有機無機機能生材料の創出

本研究では、N-hteroaceneを基盤とした有機機能性材料および有機無機複合材料の構築を目的として研究を行ってきた。1つ目は、自己組織性を有する液晶性N-heteroaceneの合成に成功した。本材料は、双極子モーメントが液晶相を安定することを解明した。2つ目は、N-heteroaceneを有機配位子とした金属錯体の構築であり、この材料合成法は新たなラジカルアニオン種を形成する手法となった。3つ目は、刺激応答性発光性N-heteroaceneの構築である。本材料は、青色発光特性を示す塗布膜を形成可能であり、この薄膜に酸蒸気を曝露することで、その発光色は橙色への変化することが確認された。N-Heteroaceneによる有機および有機無機複合材料の創製を目的とする。本申請では、我々が開発した電子アクセプター型π共役分子Tetraazanaphthacene (TANC, Isoda et al., Chem. Lett. 2012. 41, 937.)を基本骨格に用いて、1問題解決型および2新規材料創出型研究を提案する。1液晶性電子輸送型(n型)半導体の創製とその配向制御によるFET特性発現は薄膜材料により、2クラウンエーテル置換型単一分子性導体の創出は単結晶を用いて電子伝導機構の解明を行う。N-Heteroacene誘導体の研究は、近年国外で盛んになりつつある。国内では我々が先駆けて分子性導体や自己組織化材料の構築を報告しているため高い独創性を有する。また、提案したコンセプトはN-Heteroacene以外にも適応可能なため、新規材料創製の発展に貢献できると自負している。N-Heteroaceneを基幹骨格とした液晶材料の創出を行ってきた。様々な置換基を導入することで液晶性N-heteroaceneの特性や集合構造の制御等を行えているため、現在はその薄膜状態での特性評価を行っている状況である。本研究では、N-heteroaceneを用いた自己組織化材料の構築および発光生材料の創製を行ったので、報告する。我々が注目しているN-heteroacene誘導体は、oligoaceneに電子欠損性のimino-N原子が炭素の代わりに置換した化合物である。ピラジン骨格と同様に芳香環の中にimino-N原子が存在することから、当然金属イオンへの配位結合は期待できる骨格である。また、N-heteroacene分子はサイクリックボルタンメトリー(CV)測定より、還元によりラジカルアニオン種を形成することが可能である。我々は、この電子アクセプター性に注目し、薄膜内での電子輸送材料の創製を目指した。さらに、カチオン性の金属イオンへの配位同様に、プロトンとの相互作用が可能であるため、プロトンを外部刺激とした刺激応答性材料への応用を行った。1つ目の電子輸送材料の分子設計としては、p共役系が直線上に縮環したN-heteroaceneを用いた、さらに、電子輸送を行わせやすくするために電子アクセプター性を向上させる目的で、骨格内に電子吸引性であるハロゲン原子の導入を試みた。得られたN-heteroaceneはハロゲンの導入により、電子アクセプター性の向上が観測された。さらに、分子内では分極が起こることで、双極子モーメントが誘起され、これは自己組織化の駆動力として働くことが明らかとなった。2つ目の刺激応答性発光材料では、上記とは異なる骨格を有するN-heteroacene骨格を用いた。これらの分子は容易にスピンキャスト法により薄膜を作成することが可能である。その発光色は青色である。一方、この薄膜を酸蒸気に曝露すると、その薄膜の色は薄黄色から濃黄色へと変化し、さらにその発光色は橙色への変化することが確認された。

N-Heteroacene誘導体を用いた液晶材料において、n型特性を有する薄膜材料の構築が行えたことで国際学会や国内学会での英語の発表や招待講演を行うことができた。さらに、学術論文においても報告ができた。今後は、さらに優れた特性を有するN-Heteroacene誘導体の開発を行なっていく予定である。分子性導体においては、N-Heteroacene骨格からなる新たな有機ラジカルアニオンの創製を行ってきた。得られた結晶の構造上、本来の目的物質および物性には結びついていないが、新奇な構造体の発見を導くことができた。最終年度は、これまで構築してきた技術を用いて様々なN-heteroacene誘導体の構築を行っていく。これまで構築してきたジアミンを用いて、市販の合成試薬と反応させることで簡単に様々な基幹骨格を構築していく予定である。これらを成し遂げることで、本研究課題の目的である「新規N-heteroaceneの創製」を成し遂げる予定である。有機機能性材料N-Heteroacene誘導体を用いた液晶材料においては、今後置換基や骨格をかえることで更なる機能の向上を目指す予定である。具体的には電子アクセプター性を有するシアノ基やハロゲン系の置換基導入を考えている。さらに、π共役骨格の拡張なども目指していく。分子性導体に関しては、これまで骨格縛りがあったため研究があまり進展しなかったが、今後は抜本的にπ共役部位を変更していく予定である。当研究室では独自にクラウンエーテル部位を有するジアミンの合成に成功しているため、それをメインパーツとすることで様々なN-Heteroacene誘導体を構築していく予定である。
ニュートリノ種混合現象の決着と物質優勢宇宙創成の謎への挑戦

物質優勢宇宙創成の謎に迫るべく必須の液体アルゴン三次元飛跡検出装置について、試作機を構築し特性を把握した。今回の性能評価により、同測定装置は、T2K前置ニュートリノ測定装置に必要とされる能力を有することが結論付けられた。20ktから70ktの液体アルゴン三次元飛跡検出装置を、ニュートリノ源から2300kmの超長基線長かつ大深度地下(3000m水密度相当以上)に設置して研究を行えば、ニュートリノ質量階層性、レプトンのCP対称性の研究に関して、他の計画の追随を許さないものとなることが示された。又、大深度地下に測定装置を設置することが、陽子崩壊探索の感度向上に重要であるということが確認された。本研究では、数t規模の質量の液体アルゴン三次元飛跡検出装置を構築し、1)東海神岡間長基底ニュートリノ実験(T2K)の前置ニュートリノ測定装置として活用し、T2Kの主研究課題である"ミューオンニュートリノ電子ニュートリノ転換現象発見研究"の感度向上を図り、ニュートリノ種混合現象を早期決着し、2)上記発見後、"物質優勢宇宙創成の謎"に迫るべく即座に取り組むべき、"レプトンセクターのCP対称性の破れと陽子崩壊の探索研究"に必要な100kt規模の大質量液体アルゴン三次元飛跡検出装置のプロトタイプとしての性能評価を行うことを具体的目的とする。ミューオンニュートリノ電子ニュートリノ転換現象の早期発見、そして、将来、物質優勢宇宙創成の謎に迫るための足がかりを得るため、数t規模の質量の液体アルゴン三次元飛跡検出装置の構築を試みている。平成23年度は、液体アルゴン三次元飛跡検出装置ベッセル及び純化装置の製作、電荷シグナル増幅・読み出し装置の製作、シンチレーション光読み出し光検出装置の製作を中心に行なった。電荷シグナル増幅・読み出し装置については、数あるマイクロストリップガスチェンバー読み出し構想の中から、今回の測定装置に最適なものを選び出し、設計を行なった。又シンチレーション光読み出し光検出装置については、一般の光電子増倍管の感度領域から少し離れた波長の光を如何に効率よく捉えるか試行し、かつ極低温で安定動作をする光電子増倍管技術を確立する作業を行った。電離電子移動用高電圧装置、および、シグナル読みだしエレクトロニクスは、海外共同研究者であるチューリッヒ工科大学のアンドレルビア教授と、アルベルトマルキオンニ上級研究員が担当し、チューリッヒ工科大学にて開発研究を行い、日本に輸送し、測定装置に組み込みを行う作業を行った。本研究では、数t規模の質量の液体アルゴン三次元飛跡検出装置を構築し、1)東海神岡間長基底ニュートリノ実験(T2K)の前置ニュートリノ測定装置として活用し、T2Kの主研究課題である“ミューオンニュートリノ電子ニュートリノ転換現象発見研究"の感度向上を図り、ニュートリノ種混合現象を早期決着し、2)上記発見後、“物質優勢宇宙創成の謎"に迫るべく即座に取り組むべき、“レプトンセクターのCP対称性の破れと陽子崩壊の探索研究"に必要な100kt規模の大質量液体アルゴン三次元飛跡検出装置のプロトタイプとしての性能評価を行うことを具体的目的とする。平成24年度は、液体アルゴン三次元飛跡検出装置ベッセル及び純化装置の製作、電荷シグナル増幅・読み出し装置の製作、シンチレーション光読み出し光検出装置の製作をほぼ完成した。電荷シグナル増幅・読み出し装置については、今回の測定装置に最適な方法を選び出し、採用した。又、シンチレーション光読み出し光検出装置については、一般の光電子増倍管の感度領域から少し離れた波長の光を効率よく捉え、かつ極低温で安定動作をする光電子増倍管技術を確立し、採用した。電離電子移動用高電圧装置、および、シグナル読みだしエレクトロニクスも測定装置に組み込みを行う作業を行った。次年度の本格測定へ向けて、宇宙線を用いた測定装置の性能評価を行った。測定装置の構築と並行して、“レプトンセクターのCP対称性の破れと陽子崩壊の探索研究"を行うための構想の具体化を行った。液体アルゴン三次元飛跡検出装置の構築の総仕上げを行い、その宇宙線による性能評価、さらには今回の性能評価に基づいた将来の大型検出装置のデザイン作業、将来の大型検出装置を用いたニュートリノ測定の精度に関する評価をも含めて研究のとりまとめを行なった。検出装置の構築については、液体アルゴン三次元飛跡検出装置の純化装置の製作、電荷シグナル読み出し装置の製作、シンチレーション光読み出し光検出装置の製作を終了し、測定装置を完成させた。作成された液体アルゴン三次元飛跡検出装置は想定されたシグナル強度で、宇宙線の飛跡をとらえることに成功した。

電荷シグナル読み出し装置は宇宙線飛跡の三次元情報をとらえ、また、シンチレーション光読み出し光検出装置は、宇宙線のシグナルを捉えて、電荷シグナル読み出しに必要なトリガーシグナルおよび時間情報を供給することに成功した。今回の性能評価の知見に基づき、20ktおよび50ktの液体アルゴン三次元飛跡検出装置の技術設計を行い、20ktから70ktの液体アルゴン三次元飛跡検出装置を、ニュートリノ源から2300kmの距離に設置した際の、ニュートリノ質量階層性、レプトンのCP対称性の研究に関する測定精度の評価を行い、液体アルゴン三次元飛跡検出装置を極めて長い基線長との組み合わせで用いた長基線ニュートリノ実験研究が他の計画の追随を許さないものであることを示した。得られた成果は学術専門誌へ投稿し、国内外の学会、研究会で発表された。26年度が最終年度であるため、記入しない。素粒子・高エネルギー物理学の実験的研究26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究課題の遂行にあたっては、当初計画に従って、まずは、数t規模の液体アルゴン三次元飛跡検出装置の構築から着手しており、構築作業は予定に従って順調に推移している。本研究課題の遂行にあたっては、当初計画に従って、数t規模の液体アルゴン三次元飛跡検出装置の構築から着手しており、構築作業は予定に従って順調に推移している。又、並行して、“レプトンセクターのCP対称性の破れと陽子崩壊の探索研究"を行うための構想の具体化も進行している。今後も、研究計画に従い、まずは、測定装置を完成させ、その後、宇宙線等を使用した性能評価を行い、ニュートリノビーム等を照射することにより、測定装置の基礎特性を把握する。そして、ミューオンニュートリノ電子ニュートリノ転換現象の早期発見、そして、将来、物質優勢宇宙創成の謎に迫るための足がかりを得るための測定を行う。そして、ミューオンニュートリノ電子ニュートリノ転換現象の早期発見、そして、将来、物質優勢宇宙創成の謎に迫るための足がかりを得るための測定を行い、“レプトンセクターのCP対称性の破れと陽子崩壊の探索研究"の実現に向けて、構想を具体化する。
T細胞におけるHIVの遺伝子発現制御因子の研究

Mybの認識DNA配列特異性を詳細に解析するため、一連の合成オリゴヌクレオチドを用いてゲル移動度シフトアッセイを行なった。この結果よりMybは5'-AACNGN-3'という配列を特異的に認識することが明らかとなり、7番目がGの場合にはAACNG配列が存在しても結合できないことが示された。この配列はHIV LTR領域の、-304-297と113119の2ヶ所に存在し、実際にこの領域にMybが結合することが示された。Mybの中央部位に存在するロイシンジッパー部分にはインヒビターが結合する。Mybに結合するインヒビターLassinをcDNAクローニングにより同定した。LassinがMybに結合するとMybはDNAに結合できない。HIV-LTRからの転写はMybにより活性化されるが、この時Lassinが存在すると、Mybによる活性化が阻害されることが示された。
裸の特異点の量子効果に関する研究

1.重力崩壊時には自己相似解が重要になるであろうという予想のもとで、ポリトロープガスの重力崩壊を記述する球対称解を調べた。ポリトロープガスでは通常の自己相似解が存在しないことが示されており、これを拡張した運動学的自己相似解と関係すると思われていた。しかし我々の解析の結果、運動学的自己相似性を持った解は存在しないことがわかった。一方、宇宙項のみが存在する場合、運動学的自己相似性を持つ新たな厳密解を発見した。2.時空の微細構造としての非可換性が超高エネルギー宇宙線の飛来に影響を及ぼす可能性を論じるなかで、粒子の速度が重要になってくる。我々は、時空非可換性を備えた典型的なモデルでは、粒子の飛来速度が通常の可換時空の場合とどう異なってくるのかについて調べた。その結果、光速度は可換時空とおなじだが、質量を持つ粒子の速度は違ってくることを示した。3.宇宙初期に重力法則が現在と同じであったことを直接的に示す証拠はなく、とくに重力定数が時間変化していた可能性が指摘されている。このような場合、原始ブラックホールがその情報を持ったまま過去や現在の宇宙に影響を及ぼす可能性がある。我々は数値計算によって、原始ブラックホールによるこのような重力定数の「記憶」とよばれる現象が起こりそうにないことを突き止めた。4.我々の銀河も含めて数多くの銀河の中心には、超大質量ブラックホールが存在することが多くの観測により確認されている。このブラックホールの形成過程は大きな謎であるが、超大質量星の重力崩壊によって形成されたとする説が有力である。我々は、この過程で放出される重力波の計算を数値シミュレーションによって行ない、重力波の波形を得た。このような重力波は2012年観測開始予定のLISA計画において、検出されることが期待されている。この仕事に関しては論文を投稿中である。
膵臓外分泌細胞に存在するKチャネル蛋白の構造機能協関

膵臓導管細胞に機能発現する内向き整流性Kチャネル(Kir)の分子基盤を明らかにするため、ラット膵臓導管細胞新鮮分離標本にセルアタッチパッチクランプ法を適用し単一チャネル電流の性質を調べた。非刺激状態において単一チャネルコンダクタンスが40pS、55pS、108pSおよび180pS(Maxi-K)の4種類のチャネル電流を認め、その出現頻度はそれぞれ40%、20%、40%および30%であった。このうち40pSのチャネルは内向き整流性Kチャネル(Kir2.1)の開閉パターンと類似した。55pSおよび108pSのチャネルはCa依存性Kチャネル(SK4/IK1)と類似した。Maxi-Kチャネルは細胞外液にセクレチンを加えると、チャネル開確率が増加した。ラット膵臓mRNAを用いたRTPCR法により、Kir2.1、Kir2.2、Kir2.4およびKir4.2の発現を認めたが、Kir1.1とKir2.3の発現は認められなかった。これらのKirの分子クローニングを試みたところ、それらの一次構造は報告されているものとほぼ一致した。免疫組織化学法により導管細胞の管腔側および基底外側細胞膜にKir2.1の発現を認めた。以上の結果から、膵臓導管細胞ではKjr分子がホモまたはヘテロで機能的チャネルを構成し、静止膜電位の維持に役割を果たす可能性が示唆された。また、SK4/IK1様チャネルおよびMaxi-Kチャネルは唾液腺腺房細胞に機能発現するものと類似していた。これらのチャネルは分泌刺激により活性化することで、膵液分泌の駆動力維持に貢献している可能性がある。重炭酸イオン輸送に役割を果たすKチャネルの分子基盤を明らかにするため、膵臓導管細胞に機能発現するKチャネルの電気生理学的同定を試みた。ラット膵臓からコラゲナーゼ処理により導管細胞新鮮分離標本を作製し、パッチクランプ法を用いてホールセル電流を測定した。細胞内Ca^<2+>濃度を100 nM以下とした膜電位固定下で、内向き整流性電流が観察された。この電流は細胞外K^+濃度依存性にコンダクタンスが増加し、その逆転電位はK^+選択性ポアーを想定した値に近い関係を示した。内向き整流性K電流の一価陽イオン透過性及びコンダクタンスの順位はK^+=Rb^+>>Na^+>NMDG^+とK^+>Rb^+>Na^+>NMDG^+であった。内向き整流性K電流は細胞外のBa^<2+> (1 mM)により抑制された。これらの性質は重炭酸イオン分泌上皮である反芻動物耳下腺腺房細胞に存在する内向き整流性Kチャネル(Kir)のものと類似していた。この結果をもとに膵臓導管細胞に発現するKir分子のクローニングを試みた。ラット膵臓からmRNAを抽出し、Kirファミリーで保存されているK^+選択性ポアー領域(H5領域)をコードする遺伝子配列をプライマーとした3'RACE法で、約3.5 kbpの増幅産物が得られた。この産物はKirファミリーのいずれか、あるいは新規のKir分子の可能性がある。膵臓導管細胞にはKirが機能発現し、上皮細胞のKirは静止膜電位の維持に寄与すること、さらに重炭酸イオン輸送に役割を果たす可能性が示唆された。膵臓導管細胞に機能発現する内向き整流性Kチャネル(Kir)の分子基盤を明らかにするため、その電気生理学的性質を調べた。ラット膵臓導管細胞新鮮分離標本にパッチクランプ法を適用し、ホールセル電流を測定した。そのKir電流は細胞外K^+濃度依存性にコンダクタンスが増加し、その傾きは0.44であった。また逆転電位はK^+選択性ポアーを想定した値に近い関係を示した。このKir電流の活性化には細胞内ATP依存性は認められなかった。非刺激状態の膵臓導管細胞のセルアタッチパッチクランプにおいて、Kirを含めてコンダクタンスが約30-100pSまでの少なくとも3種類の単一チャネル電流が認められた。非刺激状態でKir電流が観察されたことから、Kirは静止膜電位を過分極側に維持できることが示唆された。以上の機能的性質はKir2のファミリーと類似していた。この結果をもとに、ラット膵臓から精製したmRNAを用いたRT-PCR法を試みたところ、Kir2.1、Kir2.2およびKir2.4の発現を認めた。膵臓導管細胞ではこれらの分子がホモまたはヘテロで機能的チャネルを構成している可能性が示唆された。これらの結果は重炭酸イオン分泌上皮である反芻動物耳下腺腺房細胞に存在するKirと類似していた。これらの上皮細胞に機能発現するKirは静止膜電位を過分極側に維持することで、管腔側および基底外側細胞膜における重炭酸イオン輸送の駆動力維持に貢献している可能性がある。