hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
植物の光合成誘導状態に及ぼす光と水条件の影響とその生態学の意義

本研究の目的は光合成を制御する主要な環境要因である光と湿度が誘導状態に及ぼす影響を調べ、光合成融導状態の生理生態学的意義を明らかにすることである。そこで、熱帯稚樹のShorea macropteraと温帯稚樹のシラカシ(Quercus myrsinaefolia)を主な材料として以下の実験を行った。1.同化箱内の相対湿度と光強度を変化させ、人工気象室で栽培した稚樹の光合成誘導反応を測定した。2.熱帯林林床の光と湿度環境下で林床に生育する稚樹について、約3秒の間隔で光合成の日変化を連続測定し、光合成誘導反応の特性についての検討を行った。実験1により、比較的乾燥した(相対湿度45%前後)条件と比べ、湿潤な(相対湿度85%前後)条件下では、1時間以上の光合成誘導反応を経過した葉は、定常状態での光合成速度が高く、気孔コンダクタンスと蒸散速度も高いこと、また、光量子密度を50から500μmolm^<-2>s^<-1>まで上昇させた場合、相対湿度が高い場合に、明らかに光合成誘導反応速度が高いこと、さらに、このような高い湿度での光合成誘導反応が速くなることは、気孔コンダクタンスの増加によるものであることが明らかになった。実験2より、熱帯林林床の高い空気湿度は、稚樹の光合成誘導反応を加速し、変動する光環境下での光利用効率を増加させることが明らかになった。また、ギャップ(倒木などによって形成された林冠の隙間)環境下で生育する稚樹は、林床で生育する稚樹と比べて、光利用効率に対する湿度の影響が比較的少ないことも示唆された。異なる湿度条件下での光合成誘導反応速度は熱帯と温帯稚樹の間で明瞭な違いが認めなかったが、変動する光環境下では光合成炭素同化量と水利用効率は、種によって明らかに異なることが示唆された。
すばるレーザーガイド星補償光学系で探る星形成銀河の質量集積過程

本研究の目的は、約100億年前(赤方偏移z2)の遠方銀河を、高解像度で観測する事により、その内部における星形成領域の高精度なマッピングを行い、銀河進化過程の解明において、未解決の問題の一つである質量集積過程を明らかにする事である。この目的のために、我々はz2の銀河からのHα輝線の波長に合わせた狭帯域フィルターを製作し、すばる望遠鏡の補償光学システム、及び近赤外線撮像装置を用いて観測を行った。その結果、z2の銀河の星形成領域を約0.2秒角の解像度で空間分解し、銀河内部の恒星種族の年齢分布、星形成活動の分布が得られ、銀河の中心部より外側のクランプで星形成が活発である様子が明らかになった。本研究では、銀河進化の激動期である赤方偏移1.5-2.5にある星形成銀河を、すばる望遠鏡に搭載された補償光学(AO188)を用いてこれまでで最も高い解像度で観測し、その内部の星形成活動、恒星種族分布の精密なマッピングにより、銀河進化における質量集積過程を明らかにする事である。平成25年度は、本研究の要となる狭帯域フィルターの仕様検討、および性能評価をおこなった。性能評価においては、本研究に先立ち制作した同種の狭帯域フィルターをすばる望遠鏡の近赤外線撮像分光装置(IRCS)に搭載し、狭帯域フィルターを通した天体検出感度、背景光レベルの見積もりを行った。また、フィルターに入る光束の入射角が視野内で変動する事に起因する、視野内での狭帯域中心波長の変動の見積もりを行い、ターゲットの星形成銀河からのHα輝線がフィルターに確実に含まれるような観測手法を考案した。既存フィルターの性能評価に基づき、これらの狭帯域フィルターを用いた赤方偏移1.5-2.5の星形成銀河のサンプルを構築し、初期性能評価観測として、すばる望遠鏡の共同利用観測に、IRCS+AO188を用いた狭帯域撮像観測の提案を行った。提案は採択され、平成25年11月に3晩の観測時間が割り当てられたが、悪天候によりデータを取得できなかった。その後の装置試験観測等で、フィルター性能評価に基づく観測手法を検証する機会を得る事ができ、サイエンスに使えるデータは得られなかったものの、我々の観測手法を検証する事ができた。そのため、本年度末に再度すばる望遠鏡共同利用に観測提案を提出し、現在審査を受けているところである。本研究の目的は、銀河進化の激動期である赤方偏移1.5-2.5にある星形成銀河を、すばる望遠鏡に搭載された補償光学(AO188)を用いて、ハッブル宇宙望遠鏡を凌ぐ世界最高解像度で観測し、その内部の星形成活動、恒星種族分布の精密なマッピングにより、銀河進化過程の解明においての未解決問題の一つである質量集積過程を明らかにすることである。平成26年度は、平成25年度に引き続き、すばる望遠鏡の共同利用観測に、近赤外線撮像分光装置(IRCS)とAO188を用いた狭帯域撮像観測による赤方偏移2程度の星形成銀河の観測提案を行った。我々の観測提案は無事採択され、合計5晩の観測を行った。悪天候のため観測時間の大部分を失ってしまったが、本研究の目的であった星形成銀河からのHα輝線の狭帯域撮像データを初めて得ることができた。得られたデータの空間解像度は、ハッブル宇宙望遠鏡を超える0.15秒角程度であり、銀河内部の星形成クランプを分解することができ、本研究の目的が達成できることを確認することができた。現在、得られたデータを詳細に解析し、銀河内部の構成種族の分布から、銀河内部においていつどこで星形成活動が行われたか、またそれらの性質が銀河の周辺環境によって差があるかどうかについて調べている。平成26年度得られた観測データは、まだ当初の目的の一部でしかないため、平成26年度末に再度すばる望遠鏡共同利用に観測提案を提出した。観測提案は、現在審査を受けているところである。本研究の目的は、赤方偏移1.5-2.5にある星形成銀河からのHα輝線に合わせた独自の狭帯域フィルターを製作し、すばる望遠鏡に搭載された近赤外線観測装置(IRCS)に搭載することで、補償光学(AO188)を用いた近赤外線撮像観測を行い、ハッブル宇宙望遠鏡を凌ぐ高解像度で星形成銀河内部の星形成活動、恒星種族分布の精密なマッピングをすることにより、銀河進化過程の解明において、未解決の問題の一つである質量集積過程を明らかにすることである。平成27年度は、前年度に引き続き、すばる望遠鏡の共同利用観測に応募し、IRCS+AO188を用いた狭帯域撮像による赤方偏移2程度の星形成銀河からのHα輝線の観測を行った。これまで取得したデータの解析を行い、本研究で取得したデータを用いて、赤方偏移2の銀河の内部構造を約0.2秒角(1.5kpcに相当)の解像度で空間分解し、銀河内部の恒星種族の年齢分布、星形成率の分布が得られる事を確認した。また、平成27年度は、これまでの観測で得たサンプルに加えて、さらにHα輝線での星形成銀河の観測サンプルを増やすべく、IRCS用の新たな狭帯域フィルター(NB207)を製作した。新フィルターは、平成28年度前半にIRCSにインストールされ、平成28年度の後半からの観測で使用できる予定である。

本研究の目的は、約100億年前(赤方偏移z2)の遠方銀河を、高解像度で観測する事により、その内部における星形成領域の高精度なマッピングを行い、銀河進化過程の解明において、未解決の問題の一つである質量集積過程を明らかにする事である。この目的のために、我々はz2の銀河からのHα輝線の波長に合わせた狭帯域フィルターを製作し、すばる望遠鏡の補償光学システム、及び近赤外線撮像装置を用いて観測を行った。その結果、z2の銀河の星形成領域を約0.2秒角の解像度で空間分解し、銀河内部の恒星種族の年齢分布、星形成活動の分布が得られ、銀河の中心部より外側のクランプで星形成が活発である様子が明らかになった。平成25年度行った既存狭帯域フィルターの評価結果に基づき、平成26年度は予定通りサイエンス観測を行った。提案していた観測の大半を悪天候のため達成できなかったものの、本研究の初期成果となる質の良いデータを得ることができた。その結果、我々の研究手法の妥当性を実証することができ、さらなる観測時間の獲得に役立てることができた。平成26年度は新狭帯域フィルターの製作を予定していたが、既存狭帯域フィルターでの観測が想定通りには進んでおらず、また実際にサイエンス観測を進めていく中で、新フィルターの仕様を変更することになり、平成26年度中の製作を見送った。これまで得られたサイエンスデータの解析を通して、新フィルターの仕様を確定したため、平成27年度の前半に新フィルターの製作を行う予定である。以上のことから、本研究は概ね予定どおり進んでいると考えている。銀河天文学これまでの研究により、本研究の手法の妥当性を実証することができた。平成27年度以降は、これまで得られたデータを解析し、初期成果を論文にまとめるとともに、新狭帯域フィルターの製作と、それを用いた新たな観測提案を行い、大規模な星形成銀河の高解像度撮像データの取得を目指す。当初の計画では、平成25年度に新しい狭帯域フィルターを制作する予定であったが、本年度に既存の狭帯域フィルターの評価を行い、その結果を新フィルターに反映させるために、本年度内での制作は見送った。本年度行った既存狭帯域フィルターの解析結果に基づき、新フィルターの仕様を確定し、次年度前半に制作を行う予定である。その他、本年度に計画していた、すばる望遠鏡IRCS+AO188による観測提案の提出については、予定通り行い、観測時間の獲得にも成功した。悪天候によりデータはまだ得られていないが、今後も引き続き観測提案を続けていく。研究目的である銀河進化における質量集積過程を明らかにする上で当初予定していた計画は、概ね予定通り進んでいると考えている。本研究の必要予算の大部分を占めるのは、狭帯域フィルターの購入に必要な予算である。1.本研究の当初の予定では、初年度にあたる平成25年度にフィルターを購入する予定であったが、既存の同種フィルターの性能評価試験に時間を費やしたため、初年度の購入を見送った。2年目となる平成26年度は、評価試験をもとに、フィルターを購入する予定であったが、既存フィルターを用いたサイエンス観測の結果を待って、フィルターの仕様を確定することにした。2.平成26年度後半に行ったサイエンス観測の結果、フィルターの仕様を変更した方がより良い結果が得られることが分かり、本年度の購入は見送り、平成27年度の前半に購入することにしたため、次年度使用額が生じた。これまでの研究により、本研究の最終目的に必要な狭帯域フィルターの評価、観測計画の立案などの準備は整った。平成26年以降は、実際に観測を行い、データ解析を進めていく。また、フィルターの性能評価を元に、新規狭帯域フィルターの作成も行い、新たな星形成銀河のサンプル構築を行う。
抗がん剤反応性の個人差解明をめざしたプロテオーム解析

薬剤の反応性には個人差(レスポンダー/ノンレスポンダー)がある。本研究では、がん薬物治療の個別化を目指し、タンパク質発現、細胞内代謝物の変動といった薬剤に対する生体反応の統合的解析による薬剤反応性指標マーカーを見出すことを目的とする。大腸癌治療におけるkey drugであるオキサリプラチン(L-OHP)、イリノテカン(CPT-11)、フルオロウラシル(5-FU)を対象に、ヒト大腸癌細胞株を用いたプロテオーム解析およびメタボローム解析を実施した。1.オキサリプラチン感受性予測バイオマーカーの探索:11種類のヒト大腸癌細胞株のL-OHP感受性をIC_<50>値により評価し、各種プロテインチップを用いてSurface-enhanced laser desorption/ionization time-of-flight mass spectrometry(SELDI-TOF MS)により細胞内タンパク質の発現解析を行った結果、タンパク質発現強度(ピーク強度)と、L-OHP感受性(IC_<50>値)との間に強い相関性を示すバイオマーカー候補タンパク質を見出した。2.イリノテカン治療反応性予測バイオマーカーの探索:各種大腸癌細胞株を皮下移植した担癌マウスを作成し、CPT-11に対するレスポンダー/ノンレスポンダーについて血清中のメタボロームの変動をキャピラリー電気泳動-飛行時間型質量分析計(CE-TOFMS)を用いて解析した結果、CPT-11曝露に起因して変動する血清中バイオマーカー候補化合物を見出した。3.ヒト大腸癌細胞に5-FUを曝露させた後の内因性ヌクレオチドおよび5-FU代謝物のメタボローム変化をCE-TOFMSにて一斉解析し、5-FU曝露後の5-FU関連代謝物、核酸代謝の変化を含むメタボロームのダイナミクスを初めて明らかにした。本研究では、抗がん剤反応性の個人差(レスポンダー・ノンレスポンダー、副作用発現の有無)の原因を薬効発現本体であるタンパク質を標的としたプロテオーム解析により解明し、指標となるタンパク質バイオマーカーの臨床応用実現を目的とする。本年度はまず、臨床応用に向けた基礎的研究として、薬剤感受性の異なる複数の大腸癌培養細胞株を用いてタンパク質発現プロファイルの比較解析を行い、薬剤感受性マーカー候補タンパク質の探索を試みた。1.in vivo薬剤感受性評価:12種類の大腸癌培養細胞株を種々の抗がん剤(オキサリプラチン(L-OHP)、イリノテカン活性代謝物(SN38)、5-フルオロウラシル(5-FU)、シスプラチン(CDDP))で曝露し、MTS assayにより薬剤感受性を評価した。それぞれの細胞株の薬剤感受性に基づき、レスポンダーとノンレスポンダーに分類した。2.プロテインチップによる薬剤感受性マーカーの探索:1で用いた細胞株のうち、起源を同一とする異なるクローンであり、L-OHPに対して有意に異なる感受性を示したDLD-1とHCT-15について細胞内タンパク質を抽出し、プロテインチップシステムによる網羅的なタンパク質発現パターンを比較した。その結果、分子量20kDa以下の低分子領域にDLD-1とHCT-15で発現量が著しく異なる数種類のタンパク質(ペプチド)を見出した。本研究では、がん薬物治療前診断への展開を目指し、タンパク質発現、細胞内代謝物の変動といった薬剤に対する生体反応の統合的解析による薬剤反応性指標マーカーを見出すことを目的とし、大腸癌治療におけるkey drugであるオキサリプラチン(L-OHP)、イリノテカン(CPT-11)、フルオロウラシル(5-FU)を対象に、ヒト大腸癌細胞株を用いたプロテオーム解析およびメタボローム解析を実施した。1.オキサリプラチン感受性予測バイオマーカーの探索: 11種類のヒト大腸癌細胞株のL-OHP感受性をIC_<50>値により評価し、各種プロテインチップを用いてSurface-enhanced laser desorption/

ionization time-of-flight mass spectrometry (SELDトTOF MS)により細胞内タンパク質の発現解析を行った結果、タンパク質発現強度(ピーク強度)と、L-OHP感受性(IC_<50>値)との間に強い相関性を示すバイオマーカー候補タンパク質を見出した。2.イリノテカン治療反応性予測バイオマーカーの探索:各種大腸癌細胞株を皮下移植した担癌マウスを作成し、CPT-11に対するレスポンダー/ノンレスポンダーについて血清中のメタボロームの変動をキャピラリー電気泳動-飛行時間型質量分析計(CE-TOFMS)を用いて解析した結果、CPT-11曝露に起因して変動する血清中バイオマーカー候補化合物を見出した。ヒト大腸癌細胞に5-FUを曝露させた後の内因性ヌクレオチドおよび5-FU代謝物のメタボローム変化をCE-TOFMSにて一斉解析し、5-FU曝露後の5-FU関連代謝物、核酸代謝の変化を含むメタボロームのダイナミクスを明らかにした。
Ｃ－Ｈ・・・Ｏ相互作用の基礎と医薬化学への応用

医薬品ータンパク質複合体のX線結晶構造の調査の結果、X線構造300個中106個の例で短いC-H-O距離がみられ、CH-O水素結合の存在が示唆された。上記の調査の調査の中で見られた短いCH-O距離をもつ一つの酵素ー阻害薬複合体に着目し、C-H-O水素結合の数が少なくなると予想される化合物の合成、酵素阻害活性評価を行ったところ、予想されるC-H...O水素結合数と阻害活性には正の相関が見られ、C-H-O水素結合が阻害活性に影響する可能性が示唆された。本研究では、医薬品ータンパク質複合体のX線結晶構造の調査、およびN+-CH-O水素結合を利用した酵素阻害薬の設計・合成・評価を行いその重要性を示すことを試みる。平成24年度に「日本の医薬品構造式集」(JAPIC)記載のアミン構造を含む全医薬品の中から、Protein Data Bank(PDB)でタンパク質とのX線共結晶があるものを選出し、アンモニウムカチオンに隣接するCH結合の水素原子とタンパク質アミノ酸残基の酸素原子との距離が水素原子と酸素原子のファンデルワールス半径の和である2.72Aより短いものがあるかどうかを調査し、その結果、多くの例で短いCH-O距離が見られ、CH-O水素結合の存在が示唆された。平成25年度は、上記の調査の中で見られた短いCH-O距離の例の一つであるG9a-like protein (GLP)とその阻害薬の複合体に着目した。GLP阻害薬のジメチルアミノ基の窒素原子に隣接するCH基がAsp1131とCH-O水素結合を形成していることがX線結晶構造解析により示唆された。そこで、GLPとのGLP阻害薬の認識にCH-O水素結合が重要であることを実験的に示すために、GLP阻害薬のジメチルアミノ基をメチルアミノ基とした化合物、アミノ基とした化合物、CH-O水素結合に陽電荷が重要であることを示すためにイソプロピル基とした化合物を設計・合成・GLP阻害活性評価を行った。その結果、N+-CH基の数が減るに従い、GLP阻害活性の低下がみられた。また、陽電荷をなくした化合物では大きく活性が低下する結果となった。これによりGLPと阻害薬間でCH-O水素結合が重要であることが示唆された。本研究では、医薬品ータンパク質複合体のX線結晶構造の調査、およびN+-CH-O水素結合を利用した酵素阻害薬の設計・合成・評価を行いその重要性を示すことを試みた。まず、アミン構造を含む生物活性物質の中から、Protein Data Bank(PDB)でタンパク質とのX線共結晶があるものを選出し、アンモニウムカチオンに隣接するCH結合の水素原子とタンパク質アミノ酸残基の酸素原子との距離が水素原子と酸素原子のファンデルワールス半径の和である2.72Aより短いものがあるかどうかを調査し、その結果、300のX線結晶構造中160の例で短いCH-O距離が見られ、CH-O水素結合の存在が示唆された。つぎに、上記の調査の中で見られた短いCH-O距離の例の一つであるG9a-like protein (GLP)とその阻害薬の複合体に着目し、N+-CH-O水素結合が実際に生物活性に寄与するかどうかを調べた。GLP阻害薬のジメチルアミノ基の窒素原子に隣接するCH基がAsp1131とCH-O水素結合を形成していることがX線結晶構造解析により示唆されたことから、GLPとのGLP阻害薬の認識にCH-O水素結合が重要であることを実験的に示すために、GLP阻害薬のジメチルアミノ基をメチルアミノ基とした化合物、アミノ基とした化合物、CH-O水素結合に陽電荷が重要であることを示すためにイソプロピル基とした化合物を設計・合成・GLP阻害活性評価を行った。また、CH-O距離が2.72Aより長くCH-O水素結合が見られないTie2阻害薬について上記と同様の実験を行ったが、N+-CH基の数と生物活性には相関は無かった。以上の結果、タンパク質と阻害薬間でCH-O水素結合が重要であることが示唆された。医薬品ータンパク質複合体のX線結晶構造の調査、およびN+-CH-O水素結合を利用した酵素阻害薬の設計・合成・評価を行いその重要性を示すことを試みた。「日本の医薬品構造式集」(JAPIC)記載のアミン構造を含む全医薬品の中から、Protein Data Bank(PDB)でタンパク質とのX線共結晶があるものを選出し、アンモニウムカチオンに隣接するC-H結合の水素原子とタンパク質アミノ酸残基の酸素原子との距離が水素原子と酸素原子のファンデルワールス半径の和である2.72 Åより短いものがあるかどうかを調査した。

その結果、多くの例で短いCH-O距離が見られ、CH-O水素結合の存在が示唆された。当研究グループが最近見出したKDM4A選択的阻害薬NCDM-32は、KDM4A活性中心においてジメチルアミノ基の窒素原子に隣接するCH基がTyr 177, Ser 288, Gly 170, Glu 190とCH-O水素結合を形成していることがモデリング計算により示唆された。そこで、KDM4AのNCDM-32の認識にCH-O水素結合が重要であることを実験的に示すために、NCDM-32のジメチルアミノ基をメチルアミノ基とした化合物、アミノ基とした化合物、CH-O水素結合に陽電荷が重要であることを示すためにイソプロピル基とした化合物を設計・合成・阻害活性評価を行った。その結果、N+-CH基の数が減るに従い、KDM4A阻害活性の低下がみられた。また、陽電荷をなくした化合物では大きく活性が低下する結果となった。これによりKDM4Aと阻害薬間でCH-O水素結合が重要であることが示唆された。本研究では、小分子モデルを用いて、陽電荷に隣接するC-H基と酸素原子間の水素結合の存在を証明する実験データを得ること、CHO水素結合を基盤とする医薬化学研究を行うことにより、生体高分子と薬物間の結合におけるCH-O水素結合の重要性を示すことを目的としている。今年度は、医薬品とタンパク質間にある短いCH-O距離の重要性を調べるために、低分子GLP阻害剤の構造変換および阻害活性測定試験を行った。その結果、タンパク質-阻害薬間でCH-O水素結合が重要であるという実験データを得た。上記のように、本研究は、当初の予定通り、順調に進展している。本研究では、小分子モデルを用いて、陽電荷に隣接するC-H基と酸素原子間の水素結合の存在を証明する実験データを得ること、CH-O水素結合を基盤とする医薬化学研究を行うことにより、生体高分子と薬物間の結合におけるCH-O水素結合の重要性を示すことを目的としている。今年度は、医薬品とタンパク質の共結晶構造の調査により、医薬品とタンパク質間に短いCH-O距離が存在することを明らかにし、さらに低分子KDM4阻害剤の構造変換および阻害活性測定試験により、タンパク質-リガンド間で阻害薬間でCH-O水素結合が重要であるという実験データを得た。このように、本研究は、当初の予定通り、順調に進展している。今後は、さらに別の小分子モデルを設計、合成し、CH-O水素結合の重要性を示す実験データを収集する予定である。さらに本研究が順調に進展すれば、CH-O水素結合を利用したドラッグデザイン、合成、生理活性測定まで行いたいと考えている。今後は、さらに別のタイプの小分子モデルを設計、合成し、CH-O水素結合の重要性を示す実験データを収集する予定である。さらに本研究が順調に進展すれば、CH-O水素結合を利用したドラッグデザイン、合成、生理活性測定まで行う予定である。次年度の研究費600,000円のうち、550,000円は、試薬代やガラス器具代の消耗品として使用し、50,000円は、学会参加の際の旅費として使用する予定である。
家族企業の戦略行動と企業業績の関連性に関する実証分析

本研究では、家族企業(ファミリービジネス)と非家族企業の戦略行動の違いを明らかにする。近年、世界的にみて家族企業が上場企業を代表する組織形態であること、また平均的に家族企業の業績が高いことが明らかになってきているが、なぜ業績が高いかは明らかにされていない部分が多い。本研究では、このような問題意識に基づき、家族企業と非家族企業の戦略行動の違いが業績の違いをもたらしているのかを検証する。そのために、主に多角化戦略・M&A戦略・国際化戦略等の観点から、家族企業と非家族企業の戦略の違いを多面的に考察し、家族企業の戦略行動と業績との関係性の理解を深めることを目的とする。
マダニの生存を支配する栄養代謝ネットワークの解明

栄養環境の応答に関わるシグナル伝達が、飢餓時ならびに飽血時のマダニの生存を制御する最も重要な現象である点に着目し、栄養代謝に関わる分子の機能解明を試みた。(1)ヒストン脱アセチル化酵素Sir2をコードする遺伝子の相同遺伝子HlSIRT5およびHlSIRT7を単離同定することに成功した。(2)RNAiにより、オートファジー関連遺伝子はマダニの卵形成だけでなく胚発生時においても重要な役割を担うことが明らかになった。(3)AMP活性化プロテインキナーゼ(AMPK)についてRNAiを実施した結果、吸血後に活性化される栄養シグナル伝達にはAMPKは関与しないことが判明した。1.栄養シグナル伝達経路に関与する新規マダニ遺伝子の単離:フタトゲチマダニESTデータベースを用い、リボソームタンパクS6相同遺伝子の単離を試み、cDNA塩基配列を部分的に得た。また、同様の手法で、ヒストン脱アセチル化酵素Sir2(silent information regulator 2)の相同遺伝子単離を実施し、全長cDNAを得た。2.オートファジー関連遺伝子発現解析:単離済みのオートファジー関連遺伝子(HlATG3、HlATG4、HlATG8、HlATG12)について、卵巣および卵における遺伝子発現解析を実施した。未吸血、吸血2日目・4日目、飽血、産卵前、産卵期の雌ダニ卵巣ならびに、産卵開始日より経日的に回収した卵についてtotal RNAを抽出し、リアルタイムPCR法を実施した。その結果、卵巣におけるHlATG遺伝子発現は飽血後に上昇し、産卵期には最も高いレベルに達することが判明した。一方、卵においては、発育の進行に伴いHlATG遺伝子発現レベルが低下した。これらのことから、HlATG遺伝子は母性mRNAである可能性が示唆され、卵形成あるいは胚発生時において重要な役割を果たすことが推測された。これらの研究成果はVeterinary Parasitology誌に受理・掲載された。3.AMPキナーゼ(AMPK)の特性解明:AMPKについて、遺伝子発現解析ならびにRNAiを実施した。雌ダニの唾液腺、中腸、脂肪体においては、吸血開始後にAMPK遺伝子発現レベルが上昇し、飽血後に低下した。臓器別の比較では、卵巣においてAMPK遺伝子発現レベルが最も高く、未吸血および吸血に関わらず高い発現レベルを示した。一方、雌成ダニに対しRNAiを実施したところ、RNAi群のマダニは対照群と同様に吸血、産卵を行った。現在、再実験を実施中である。1.フタトゲチマダニHaemaphysalis longicornis発育胚cDNAライブラリーより得た、ヒストン脱アセチル化酵素Sir2(silent information regulator 2)に相同な2つの遺伝子について特性解明を実施した。BLAST解析より、本研究で得られた2つのSir2相同遺伝子はSIRT5およびSIRT7に相同な遺伝子であることが判明した。H. longicornis SIRT5 (HlSIRT5)のcDNAは全長3,015 bp、ORFは891 bpであり、推定産物は296アミノ酸から構成され、その推定分子量は31.9 kDaであった。一方、H. longicornis SIRT7 (HlSIRT7)のcDNAは全長2,695 bpであり、ORFは1,320 bpであった。推定産物は439アミノ酸から構成され、分子量は50.2 kDaと推測された。HlSIRT5およびHlSIRT7アミノ酸配列は、マダニの一種Ixodes scapularisのchromatin regulatory protein sir2と最も高い相同性を示し、それぞれ86%、75%であった。2.未吸血および吸血マダニより中腸を回収し、未吸血(飢餓状態)および吸血マダニのリン酸化タンパク質プロファイリングに供するタンパク質抽出液を作製した。3.血液と血清を様々な割合で混合し、各々を人工吸血法により雌ダニに摂取させ、表現型を解析した。その結果、飽血体重、卵重量、卵の孵化率について対照群と実験群との間に有意差は無かったが、血清の割合が多くなるほど卵および幼ダニの色(琥珀色)が薄くなる傾向が認められた。摂取赤血球量の減少、すなわちマダニ体内におけるヘモグロビン量の減少が卵黄タンパク質が保有するヘム量の減少をもたらし、その結果として卵および幼ダニの色が退色したと推測された。1.degenerate PCR法によるオートファジー関連遺伝子ATG13のフタトゲチマダニ相同遺伝子の単離を試みたが、単離には至らなかった。そこで、ATG3、ATG4、ATG8、ATG12のフタトゲチマダニ相同遺伝子(HlATG3、HlATG4、HlATG8、HlATG12)のそれぞれについて、栄養条件下でのRNAiを実施した。その結果、HlATG3ノックダウン雌ダニが産出した卵において発生異常が認められた。HlATG12ノックダウン雌ダニでは、その半数が飽血時に死亡し、生存した半数の雌ダニは産卵したものの、それらの卵は孵化に至らなかった。HlATG4およびHlATG8ノックダウン雌ダニについては、対照群と同様の表現型を示した。以上のことから、マダニの胚発生にはオートファジー関連遺伝子HlATG3およびHlATG12が重要な役割を果たすことが示唆された。

オートファジーの阻害がマダニ胚の発生異常を誘導するという現象は、新たなマダニ制圧法開発のための重要な知見になると期待される。2.ヒストン脱アセチル化酵素Sir2(silent information regulator 2)に相同な2つのフタトゲチマダニ遺伝子(HlSIRT5、HlSIRT7)のうち、HlSIRT7についてリアルタイムPCRによる遺伝子発現解析を行った。HlSIRT7遺伝子は、雌ダニの中腸、卵巣、唾液腺において吸血後に発現上昇すること、脂肪体においては吸血前後で発現が変動しないことが明らかになった。3.フタトゲチマダニAMPキナーゼ(HlAMPK)の組換えタンパク質を大腸菌発現系にて作製し、分子量約53kDaの可溶性タンパク質を得た。精製した組換えHlAMPKをマウスに免疫し、抗血清を作製中である。栄養環境の応答に関わるシグナル伝達が、飢餓時ならびに飽血時のマダニの生存を制御する最も重要な現象である点に着目し、栄養代謝に関わる分子の機能解明を試みた。(1)ヒストン脱アセチル化酵素Sir2をコードする遺伝子の相同遺伝子HlSIRT5およびHlSIRT7を単離同定することに成功した。(2)RNAiにより、オートファジー関連遺伝子はマダニの卵形成だけでなく胚発生時においても重要な役割を担うことが明らかになった。(3)AMP活性化プロテインキナーゼ(AMPK)についてRNAiを実施した結果、吸血後に活性化される栄養シグナル伝達にはAMPKは関与しないことが判明した。昨年度単離したSIRT5およびSIRT7相同遺伝子について特性解明を実施した。Sir2遺伝子はマダニの一種Ixodes scapularisのゲノムデータベース上に存在するが、その特性解明は未だ行われていない。サーチュインファミリー遺伝子はカロリー制限時の寿命延長に関与することが様々な生物種において知られている。したがって、マダニにおけるSir2遺伝子の役割を明らかにすることは、生活史の約95%以上を飢餓状態で過ごすマダニの栄養代謝の分子基盤を解明するための重要な手がかりになると期待される。また、リン酸化タンパク質プロファイリングに供するサンプル調整に時間を要したが、解析に必要なサンプルを十分量得ることができ、現在解析を進めていることから、進捗状況に問題はないと考える。さらに、人工吸血法により、対照群とは異なる体色のマダニを人為的に作製することが可能となった。この表現型が幼ダニにとって致死的であるか、その後の発育期に移行できるか否か等の検証を進める必要がある。しかしながら、本法を応用することにより、マダニの吸血、卵形成、胚発生、飢餓時における栄養代謝の分子基盤を解明できると期待される。以上のことから、おおむね順調に進展していると評価する。節足動物衛生工学今後は、今年度の研究成果をさらに発展させ、加えて、平成27年度の計画に沿った研究を遂行する。3年間の研究成果を総括する。1.SIRT5およびSIRT7相同遺伝子についてリアルタイムPCRによる遺伝子発現解析、RNAiを実施し、マダニ栄養代謝におけるサーチュインファミリー遺伝子の機能解明を図る。2.作製済みのタンパク質抽出液を用いて、飢餓および吸血マダニのリン酸化タンパク質プロファイリングを実施し、飢餓・吸血マダニの栄養シグナル伝達に必須のタンパク質同定を試みる。
圧電体の音響電気効果を用いた固体表面の触媒作用の人工制御

固体触媒に外部から信号を送り、その触媒作用をコントロールすることを可能とする固体触媒を開発することを目的として、対称中心を持たない強誘電体に著しい格子変位を発生できる共振効果を応用した。強誘電体結晶として、表面に垂直な自発分極軸を持ち結晶の表裏に(+)および(-)分極面を露出したz-カットLiNbO3単結晶(以下z-LiNbO3と略す)を用いた。共振状態での機械的および電気的特性を明らかとするため、強誘電体の共振特性、格子変位量および表面電位を測定した。第1基本共振周波数として3.4MHzが得られ、圧電方程式に基づいて解析し、共振周波数の測定値と理論値の良い一致を示すこと、また、格子変位量測定と共振周波数の理論計算からz-LiNbO3は厚さ方向の振動モードを持つことを明らかにした。さらに、表面電位測定から共振状態ではフォノンドラッグ効果によって(+)分極面では負電位、(-)分極面では正電位の分極場が形成されていることを示した。z-LiNbO3強誘電体に触媒を接合し、触媒の機能に及ぼす共振効果を調べるために、共振効果によるエタノール酸化反応に対するPd、AgおよびNi触媒表面上のアセトアルデヒド生成活性増加を検討した。エタノール酸化反応では用いた触媒の中で、Pdが最も高い活性を示し、3Wの印加による共振効果において、343Kの反応温度で触媒活性が1900倍増加し、活性化エネルギーも非共振の156kJmol^<-1>から共振では12KJmol^<-1>に92%低下することを見出した。これに対し、AgおよびNi触媒では、共振効果による活性増加は小さく、共振効果は金属触媒の種類によって異なることが示された。本研究において、強誘電体単結晶に発生できる共振現象は固体触媒の人工制御に対し極めて有効であり、高度な機能を持つ触媒への展開が期待できることを結論した。本年度は圧電体素子の基本特性、および音響電気効果が金属触媒の活性増加と反応選択性に与える効果を調べた。圧電体として、円板状のチタン酸ジルコン酸鉛(PbTi_xZr_<1-x>O_3)焼結体および長方形型に切りだしたニオブ酸リチウム(LiNbO_3)単結晶を用い、その表裏にAl電極を蒸着により取りつけ圧電体素子とした。ネットワークアナライザーを用いて、各圧電体の周波数特性を測定し、それぞれ84および66kHzの第1共振周波数を持つことを示した。圧電体素子の両面に、触媒活性なPdおよびAg金属を現有の蒸着装置により50nmおよび100nmの薄膜で蒸着し触媒とし、高周波入力用電極をもつ反応セルを閉鎖循環反応装置に組み込み、ファンクションゼネレーターによりサイン波を発生させ、高速電力増幅器により増幅し、圧電体触媒素子へ高周波電圧を印加するシステムを作製した。計算結果より、PbTi_xZr_<1-x>O_3では径方向、またLiNbO_3では長さ方向の振動モードをもつことが示された。PbTi_xZr_<1-x>O_3に50nmの膜厚のPdを接合した触媒において、C_2H_5OH酸化反応に対し、共振周波数84kHzを印加した場合にCH_3CHO生成活性は460倍も増加した。この著しい増加は共振周波数のみで生じた。Pd/LiNbO_3触媒においても共振周波数の印加により600倍の活性増加が生じることを見いだした。

音響電気効果が触媒活性に与える効果を調べるために、反応の選択性に与える効果をAg触媒上のエタノール脱水素および脱水反応について調べ、音響電気効果により脱水反応がより促進されることを明らかにした。固体触媒に外部から信号を送り、その触媒作用をコントロールすることを可能とする固体触媒を開発することを目的として、対象中心を持たない強誘電体に著しい格子変位を発生できる共振効果を応用した。強誘電体結晶として、表面に垂直な自発分極軸を持ち結晶の表裏に(+)および(-)分極面を露出したz-カットLiNbO3単結晶(以下z-LiNbO3と略す)を用いた。共振状態での機械的および電気的特性を明らかとするため、強誘電体の共振特性、格子変位量および表面電位を測定した。第1基本共振周波数として3.4MHzが得られ、圧電方程式に基づいて解析し、共振周波数の測定値と理論値の良い一致を示すこと、また、格子変位量測定と共振周波数の理論計算からz-LiNbO3は厚さ方向の振動モードを持つことを明らかにした。さらに、表面電位測定から共振状態ではフォノンドラッグ効果によって(+)分極面では負電位、(-)分極面では正電位の分極場が形成されていることを示した。z-LiNbO3強誘電体に触媒を接合し、触媒の機能に及ぼす共振効果を調べるために、共振効果によるエタノール酸化反応に対するPd、AgおよびNi触媒表面上のアセトアルデヒド生成活性増加を検討した。エタノール酸化反応では用いた触媒の中で、Pdが最も高い活性を示し、3Wの印加による共振効果において、343Kの反応温度で触媒活性が1900倍増加し、活性化エネルギーも非共振の156kJmol^<-1>から共振では12kJmol^<-1>に92%低下することを見出した。これに対し、AgおよびNi触媒では、共振効果による活性増加は小さく、共振効果は金属触媒の種類によって異なることが示された。本研究において、強誘電体単結晶に発生できる共振現象は固体触媒の人工制御に対し極めて有効であり、高度な機能を持つ触媒への展開が期待できることを結論した。
視細胞外節障害時の視細胞応答機構の解明

中心性漿液性脈絡網膜症(CSC)の漿液性剥離消失後にOCTで観察される視細胞外節消失領域内の視物質密度と網膜感度を検討した。視細胞外節が消失した領域内では視物質密度の低下、網膜感度の低下、視細胞応答の低下が見られた。1)視細胞外節機能評価目的:視細胞の重要な機能である、光情報生成のfirst stepは視細胞外節におけるレチノールの構造変化である。視細胞外節機能を評価する目的で、眼底自発蛍光を用いた視物資密度計測(autofluorescence densitometry;AFD)を開発した。この手法は、市販の蛍光眼底撮影装置(HRA2)を用いて、視物質密度を計測することができるが、波長特性より主に桿体におけるロドプシン密度が測定されていると考えられる。中心窩の視物質密度の計測のためにはより長波長の光源を用いた計測が必要であるためより長波長の自発蛍光によるAFD計測の可能性について検討する。方法:本年度はHRA2の照射光(488nm)より長波長のレーザー光源(532nm)を有するF-1O(ニデック社)を一部改良し、画像の撮影が可能かどうかを評価した。結果:励起光フィルターを555nmに設定することにより、中心窩の黄斑色素に影響を受けない自発蛍光像を撮影することが可能になった。現在、取得画像より視物質密度を計測するいくつかの解析手法に関して検討中である。2)赤外自発蛍光と網膜色素上皮機能の関連性の検討目的:赤外自発蛍光は、RPE内および脈絡膜のメラニンに由来するため赤外自発蛍光を観察することにより、RPEの機能が評価できる可能性がある。しかし、現在のところ赤外自発蛍光とRPE機能の関連については不明である。赤外自発蛍光の機能への意義付けを考える目的で中心性漿液性脈絡網膜症(CSC)における赤外自発蛍光の変化を検討した。方法:CSCの赤外自発蛍光と青色光自発蛍光、OCT所見、視力との関連を検討した。結果:青色光自発蛍光を示す部位は長期の経過で赤外光自発蛍光低蛍光となった。赤外光自発蛍光が低蛍光がある症例では有意に視力が低下していた。(IOVS in press)赤外光自発蛍光が低下している部位ではRPE内のメラニンの減少に伴うRPE細胞機能低下が生じている可能性がある。今後、赤外自発蛍光低下と視細胞外節機能の関連に関して検討する予定。本研究は視細胞外節障害時の視細胞応答機構を、自発蛍光による視物質密度測定、SD-OCT所見、多局所ERG所見、網膜感度測定を用いて検討することを目的とする。平成22年度は自発蛍光を用いた視物質密度測定(AFD)の再現性の向上と臨床症例における網膜外層の形態学的変化の観察を目標とし研究を行った。(1)532nm照射光を用いたAFDの再現性の検討532nmのローカットフィルターを用いて撮影された眼底自発蛍光の蛍光輝度は低いく、従来のように連続画像を用いた計測ができなかった。そこで撮影開始時と終了時に撮影した5枚の連続画像を用いて加算平均画像を作成し、この2枚の画像の差分を計算することで視物質密度を評価することで、532nmAFDによる視物質密度分布を作成することが可能となった。ただし、光照射前後の画像のずれにより、網膜血管や色素上皮病変の周囲で見かけ上、視物質密度が高く表示されてしまうという問題点があることがわかった。また、光照射前後で加算平均された2画像を比較する場合、必ずしも2画像間の時間的間隔が一定しないことで再現性が低下する問題があることがわかった。今後、画像のずれ、測定時間間隔について検討していく予定である。(2)網膜外層の形態学的変化裂孔原性網膜剥離術後に復位した網膜外層の長期変化をSD-OCTで観察した。視細胞内接外節境界と考えられているIS/OSは、網膜復位直後はほとんどの症例で消失していた。IS/OSは1-3ヶ月で観察されるようになったが、症例によっては完全に回復するまで1年を要する症例があった。IS/OSと網膜色素上皮の間に見られcone sheathと考えられるCOST lineの回復は、cone sheathの回復には長期間を要すると考えられた。現在、532nmAFDが測定できる症例を収集している。視細胞外節障害時の視細胞応答機構の解明にあたって、眼底自発蛍光を用いて検討を行うことから、基礎的研究として、剥離網膜下細胞の自発蛍光特性を検討した。臨床的には中心性漿液性脈絡網膜症の治癒過程における視細胞密度を検討した。(1)基礎研究:眼底自発蛍光を応用し視細胞外節障害時の視細胞応答機を解明する研究の一環として構陳旧性の裂孔原性網膜剥離に見られる網膜下細胞の種類と自発蛍光特性について検討した。網膜下には網膜色素上皮細胞、マクロファージとその他の細胞が見られた。網膜色素上皮細胞とマクロファージのautofluorescence spectrumを検討した。網膜色素上皮細胞とマクロファージはほぼ等しい蛍光特性を示した。

このことからマクロファージは視細胞外節を貪食し、自発蛍光を獲得することが明らかとなった。両者の蛍光特性がほぼ等しいことから自発蛍光物質は、貪食される前の視細胞外節で既に産生されている可能性が示唆された。臨床的には、現在の眼底自発蛍光観察器機では網膜下のマクロファージと網膜色素上皮細胞の判別は難しいことが明らかとなった。(2)中心性漿液性脈絡網膜症における漿液性網膜剥離の消退期の視物質密度を、眼底自発蛍光を応用したAutofluorescence densitometry (AFD)で検討した。漿液性網膜剥離が存在すると視物質密度は減少した。網膜復位後、視物質密度は回復した。視物質密度の回復は、光干渉断層計による観察で視細胞外節・内節接合部位が明瞭に観察できる症例で著明であったが、AFD所見と必ずしも一致しなかった。このことから、AFDはOCTによる形態観察のみでは評価できない視細胞外節機能の評価が可能であることを明らかにできた。
前立腺癌原因遺伝子ETV1のタンパク質分解機構解析と前立腺癌治療への応用

前立腺癌患者では変異型ETV1のタンパク質発現が亢進し、細胞の癌化へと導く。しかし、ETV1のタンパク質量の制御機構は未解明のままである。申請者は最近、CUL3/SPOPユビキチンE3複合体の基質タンパク質探索の中で、ETV1がその候補分子である事を突き止めた。本研究では、CUL3/SPOP複合体によるETV1の詳細な分解制御機構を解明し、当該複合体を標的とした変異型ETV1の分解促進剤を導出する。具体的には、ETV1のCUL3/SPOPによる分解制御を細胞レベルで質量分析で実証する。更に、前立腺癌患者で検出されている変異型ETV1がSPOP認識部位を保持しているか否かを細胞レベルで検証する。
Nrf2の賦活化は運動誘発性の酸化ストレス応答を制御し，筋疲労・筋損傷を抑制する

骨格筋運動時に発生する酸化ストレスは,筋タンパク分解や疲労の蓄積を誘導するリスクが高まる.スルフォラファン(SFN)はNrf2を賦活化し,酸化ストレスに対する保護効果を有する物質である.申請者は動物実験において,SFN投与は運動負荷誘発性の酸化ストレスを抑止し,筋疲労と筋損傷を軽減することを見出した.しかしながら,ヒトにおいても同様の効果が出るかは未知である.これらを背景とし,ヒトにおける運動誘発性の筋痛・筋損傷の評価を運動直後から1日毎に行い,比較検討し,運動に対するSFNの効果を明らかにするものである.骨格筋運動時に発生する酸化ストレスは,筋タンパク分解や疲労の蓄積を誘導するリスクが高まる.スルフォラファン(SFN)はNrf2を賦活化し,酸化ストレスに対する保護効果を有する物質である.申請者は動物実験において,SFN投与は運動負荷誘発性の酸化ストレスを抑止し,筋疲労と筋損傷を軽減することを見出した.しかしながら,ヒトにおいても同様の効果が出るかは未知である.これらを背景とし,ヒトにおける運動誘発性の筋痛・筋損傷の評価を運動直後から1日毎に行い,比較検討し,運動に対するSFNの効果を明らかにするものである.
司法府・行政府・立法府の戦略的相互関係

全裁判官の経歴に関するデータ・べースを構築した。これを用いて、9月開催のアメリカ政治学会で、福元・増山は共著論文を発表した。これは、裁判官の青年法律家協会への加入の有無が部総括への昇進を遅らせるとする先行研究に対して、分割母集団生存分析とマッチングの手法を用いるとそうした効果は見られないことを示した。福元は次の研究を行った。(1)立法府から行政府への委任は、最終的な司法府の判断を考慮に入れながらなされる。立法府の議員の選好が多様であることも委任をもたらす。(2)議院が他の議院の政策選好に関する情報が不確実であったり、法案が重要であったりすると、後議院修正や両院協議会が起きる。坂本は、政治・司法関係の変遷について、1962年の臨時司法制度調査会の発足から1987年の中曾根内閣終了までに関し、衆参の法務委員会における司法行政や関連法案の審議に際し、どのような頻度で最高裁事務総局裁判官が出席を求められ、どのような質問をされたか、その頻度データや質疑内容の分析をおこなった。それに、最高裁長官がどのような行事に出席しているか、三権の長が揃って出席する催しにはどんなものがあるか、事例を収集・整理した。待鳥は、日本の地方政府を素材として、行政府と立法府の部門間関係が政策選択に与える影響について分析した共著書『日本の地方政治-二元代表制政府の政策選択-』を刊行した。また、二元代表制が地方政府の運営に与える影響を概観した小論も公表した。増山は二院制の論点整理を試み、第二院と行政権の問に「信任関係」を制度化する方策を検討し、「二院制と行政権」と題する論文を日本公共政策学会で報告するとともに、戦後の日本における首相の信任、不信任に関してより多角的な検討を進めている。全裁判官の経歴に関するデータ・ベースを構築した。坂本は、立法と司法との関係につき、最高裁事務局裁判官の衆院・参院法務委員会への出席状況および質疑への答弁状況の頻度データを、それに歴代の最高裁総務局長の職歴一覧表を作成した。7月開催の世界政治学会(IPSA)福岡大会で、福元は「不均質な選好による行政への委任:動学ゲーム・モデル」という報告を行った。立法府から行政府への委任は、最終的な司法府の判断を考慮に入れながら、なされる。従来は、立法府に政策情報がないことが委任の理由とされてきたが、ゲーム論を用いて、立法府の議員の選好が多様であることも委任をもたらすことを論じた。福元が2月末に刊行した本では、次の3点を論じた。第1に、行政府から立法府への法案提出をめぐり、行政府が提出期限を過ぎると、立法府は法案を成立させないため、かえって行政府内の統合がうながされる。第2に、立法府内における衆議院と参議院との間で、議員構成と法案審議の両面において違いは見られなかった。第3に、定足数は遵守されておらず、野党の国対戦術として利用されるに過ぎない。待鳥は、日本の地方政府を素材として、行政府と立法府の部門間関係が政策選択に与える影響について分析を進めた。その成果は、来年度にも共著書として刊行される見通しである。

立法府の議員の選好が多様であることも委任をもたらす。(2)議院が他の議院の政策選好に関する情報が不確実であったり、法案が重要であったりすると、後議院修正や両院協議会が起きる。(3)有権者は、小泉首相・抵抗勢力・郵政法案について何も知らなくても、内閣の信任がかかった法案が議会で否決されただけで、内閣の政策選好が改革志向であると推論し、政権与党を大勝させる。(4)敗色が濃厚な現職議員は戦略的に引退するので、現職が優位である度合いは通常の分析では過大評価される。適切にモデル化し、MCMC法を用いて推定すべきである。坂本は、政治・司法関係の変遷について、1962年の臨時司法制度調査会の発足から1987年の中曾根内閣終了までに関し、衆参の法務委員会における司法行政や関連法案の審議に際し、どのような頻度で最高裁事務総局裁判官が出席を求められ、どのような質問をされたか、その頻度データや質疑内容の分析をおこなった。それに、最高裁長官がどのような行事に出席しているか、三権の長が揃って出席する催しにはどんなものがあるか、事例を収集・整理した。待鳥は、日本の地方1政府を素材として、行政府と立法府の部門間関係が政策選択に与える影響について分析した共著書『日本の地方政治-二元代表制政府の政策選択-』を刊行した。また、二元代表制が地方政府の運営に与える影響を概観した小論も公表した。増山は二院制の論点整理を試み、第二院と行政権の間に「信任関係」を制度化する方策を検討し、「二院制と行政権」と題する論文を日本公共政策学会で報告するとともに、戦後の日本における首相の信任・不信任に関してより多角的な検討を進めている。
集積化ニュ-ロン計算機の基本的研究

集積化ニュ-ロン計算機を製作するうえでの基礎的問題の主なものは、ニュ-ロン素子、シナプス、構成、外部との入出力である。本研究においては、構成は1チップ平面に限定し、外部からの制御をできるだけ少なくしたアナログ方式を採用した。従って、ニュ-ロンの特性及びシナプス荷重をどの様に製作するかが中心課題である。ニュ-ロンは2対のcMOSトランジスタ-、シナプスは1対のcMOSトランジスタ-と1ケのnMOSトランジスタ-により構成することにした。ニュ-ロンは入力電圧の正負によって-5VからOVの間を遷移するシグモイド特性を持つこと又シナプスは入力に対して出力電圧は比例しその比例定数はnMOSのゲ-トサイズL/Wによって決定されるよう設計しシミュレ-ションで確かめた。又、プロセス中のパラメ-タ-のばらつきを補正する入力もとりつけた。パタ-ンサイズは加工の難易度から当面4μル-ルで設計した。高抵抗部の製作にはAsとBの打ち込みを試み、熱処理工程に対する安定性から後者を選ぶこととした。製作したニュ-ロンは、設計通りのシグモイド特性を持つしきい値素子特性を示すことが判明した。又、シナプスは、わずかなオフセットが存在することが判りチャンネルド-ブを改良する必要があることが判った。以上の結果を基に、アナログADコンバ-タ-の製作を試みた。これは4ニュ-ロンと12シナプスからなる4ビットのものである。シナプスを対称的にするホップフィ-ルドの提案するモデルは誤動作が多く、非対称的な荷重にすることにより正解のみを与えるADコンバ-タ-を製作することが可能であることをシミュレ-ションによって確認し、これを集積化中であり間もなく動作測定が可能となる。以上、本研究において集積化ニュ-ロン計算の基礎的研究を行い、その実用化に対する見通しをつけることができた。
固体表面と金属錯体のシナジーを活かした高度触媒機能の創発

より環境負荷やエネルギー消費の小さな有機合成プロセス開発の鍵となる環境対応型の新触媒の開発は、重要な課題である。本研究では、第一級アミンと1,4-ブタンジオール等のジオール類間のモノアミノ化反応による直鎖アミノアルコール合成反応に有効な金属酸化物担持イリジウム触媒を開発した。一方、チタン含有シルセスキオキサンとシリカを組み合わせた触媒が、tBuOOHを酸化剤とするシクロオクテンエポキシ化反応に優れた活性を示すことを見出した。シルセスキオキサン配位子とシリカ表面のシラノール基間での配位子交換によってシリカ表面にチタン種が固定化され、これが高い触媒活性を示すと推察される。特に金属錯体と固体担体との機能の相乗効果によって、想定外の触媒機能の創発が期待できる。そこで本研究では、表面と金属錯体のシナジーを活かすことによる特異的触媒機能の創発メカニズムを系統的に検討し、活性・選択性の支配因子を解明することで、従来とは異なる触媒活性・選択性を有する新しいタイプの環境対応型固体触媒開発の一般的方法論の確立を目指す。今年度は、前年度に開発した第一級アミンと1,4-ブタンジオール等のジオール類間の反応による直鎖アミノアルコール合成反応に有効な担持Ir触媒について、触媒の担体効果を詳細に検討し、前処理段階でのIr種の変化と高触媒性能の発現機構を検討した。Ir触媒の担体としては、CeO2に加えてFe2O3および希土類ー鉄複合酸化物が有効であった。H2-TPR,およびXRD測定の結果から、本反応に有効なこれらの触媒の共通点として、Ir種に加えて触媒担体の還元が比較的低温で進行し,かつ担体の結晶構造が還元処理によって変化しないことが重要であることが判明した。これより、前処理段階で触媒担体表面に酸素欠陥が構築され、これが基質のジオールの片方の水酸基を効率的に捕捉することで、モノアミノ化が選択的に進行すると推察された。また、フェニレンジアミン類と第一級アミンからの脱水素型のベンズイミダゾール類合成に有効なIr触媒の候補を見出した。さらに、前年度に開発したtBuOOHを酸化剤とするシクロオクテンエポキシ化反応に有効な均一系触媒触媒として機能するチタン含有シルセスキオキサンとシリカを複合化した触媒について、触媒調製条件および反応条件を最適化した。その結果、1600 h-1以上の高い触媒回転頻度を示す触媒を開発した。今年度は、第一級アミンと1,4-ブタンジオール等のジオール類間の反応による直鎖アミノアルコール合成反応に有効な触媒を開発し、触媒調製法および前処理条件の最適化による生成物収率および選択率の最大化を図った。その結果、150°Cで水素還元処理を施した酸化セリウム(セリア)担持イリジウム触媒が特に有効であり、500以上のTOFで高選択的に目的生成物が得られた。反応溶液へのイリジウム種の溶出は僅かであり、熱時ろ過試験の結果から反応は主に固体触媒表面で進行していると推察される。他の金属酸化物担体を用いて調製した触媒は本反応にはほとんど活性を示さなかった。一方、均一系触媒としてチタン含有シルセスキオキサンを用いた、tBuOOHを酸化剤とするシクロオクテンエポキシ化反応において、シリカを添加することによる顕著な活性向上が認められた。回収したシリカのXPSおよび拡散反射UV-visスペクトル測定の結果、および不完全縮合シルセスキオキサンをモデル化合物とする検討結果から、シルセスキオキサン配位子とシリカ表面のシラノール基間での配位子交換が進行し、表面にチタン種が固定化され、これが高い触媒を活性を示すと推察された。今年度の検討によって、担持イリジウム触媒による直鎖アミノアルコール合成において、高いTONを達成するなど、本研究開始段階の目標をほぼ達成している。さらに、チタン触媒におけるシリカの共存効果を明らかにし、その活性向上の原因をNMR等によって明らかにする等、一部で当初の計画以上に進展した成果を得ている。酸化物以外の担体の検討等が遅れているものの、おおむね順調に進展していると判断される。イリジウム系触媒による含