hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
実名開示型多世代ＳＮＳにおけるコミュニティ活性化要件と世代間特性の解析

具体的なSNSの運営にあたっては,たとえ既存のつながりがあるユーザを対象としたSNSであっても,ユーザをより具体的な視点からセグメント化することが有効であり,単に一般的な情報提供や用途を準備するだけでは有効な運営を図れないことが明確となった.セグメント化により,実名開示や世代間の問題も解決される.現実のSNSでは,基本的にユーザの拡大に向かうものの,継続的利用を図るうえでは,ただ拡大するだけでは有効でないことが実証できた.本研究は,SNS(Curio)を研究対象および実験手段として活用し,ネットワーク上に多世代にわたるメンバーを含むコミュニティを構築し,その活性化を図るうえで有用な指針を明らかにすることを目的としている.それを達成するため,平成24年度は他の仕組みとの連携や,利用の増加が期待できる機能の増強を行った.他の仕組みとの連携の具体的内容としては,利用者が増加したfacebookとの連携が利用者増加に有効であると考え,facebookのAPIを利用して連携する機能を実装した.その効果については今後評価を実施するが,facebook側の仕様が変更され,その対応が必要になるなどの問題を生じている.利用の増加が期待できる機能の増強の具体的内容の一つとして,「いいね」ボタンを設置し,利用者が簡単に関心を表現することができ,また,他の人が関心を持っている内容を容易に知ることができる仕組みを導入した.その利用頻度については,毎月集計しており,今後評価を行う予定である.また,各同窓会のための閉じた空間を実現するための機能の実装を行った.具体的には,所属同窓会を固定するためのカスタマイズ,同窓会の名簿を閲覧するための機能の実相を行った.ユーザのつながりを調査するため,個人情報を削除した調査用データを作成する方法について検討を行い,ユーザ間のネットワークの解析を行った.今後,この結果を参考に活性化のための方向性の検討を行う予定である.本研究は,SNS(Curio)を研究対象および実験手段として活用し,ネットワーク上に多世代にわたるメンバーを含むコミュニティを構築し,その活性化を図るうえで有用な指針を明らかにすることを目的としている.それを達成するため,より現実的なコミュニティである同窓会を対象として,その活動を支援する機能の実装を行う計画で進めていたが,予定していたT学部同窓会での実証実験が内部の都合で不可能となったため,急きょ別のP学部同窓会に協力を依頼することとなった.対象となる学部同窓会が異なると,その運営方法や必要とされる要件が異なるため,改めて必要となる機能の見直しを行った.この新しく対象としたP学部同窓会では,コミュニティ全体での利用に先駆け,より小さなコミュニティである理事会での利用を希望しており,その運営に必要な,オンラインでの議事の審議機能を実装した.具体的には,理事会における議題の承認機能議決結果の提示機能,委任機能などの理事会運営に特化した機能である.また,現状の理事会では若い層の活動が活性化していないという特性があり,SNSの導入により活性化を目指す.T学部同窓会の活動の中心は実際の会合が容易にできるグループであり,活動の中心となる幹事会への導入は検討されていなかった点がP学部同窓会と異なる.P学部同窓会の理事会は多世代にわたっており,かつ学部同窓会活動の運営にかかわる理事会ということで,参加者は実名開示であり,その規模も適切であり,その運用結果が期待できる.そこで,当初の予定から期間の延長を申請し,さらに運用の状況を観察することとしている.具体的なSNSの運営にあたっては,たとえ既存のつながりがあるユーザを対象としたSNSであっても,ユーザをより具体的な視点からセグメント化することが有効であり,単に一般的な情報提供や用途を準備するだけでは有効な運営を図れないことが明確となった.セグメント化により,実名開示や世代間の問題も解決される.現実のSNSでは,基本的にユーザの拡大に向かうものの,継続的利用を図るうえでは,ただ拡大するだけでは有効でないことが実証できた.本研究は,SNS(Curio)を研究対象および実験手段として活用して,ネットワーク上に多世代にわたるメンバーを含むコミュニティを構築し,その活性化を図るうえで有用な指針を明らかにすることを目的としている。それを達成するため,平成23年度は,管理・運営体制を再構築するとともに,研究を実施するうえでの基礎的なデータを収集し機能を拡充することを計画した。平成23年度は基本設計,基礎的データの収集,一部の機能拡充・カスタマイズの実施を行った。基礎的データ収集の一環として,これまでの利用状況の分析を行った。実際の利用状況を表すページビュー数とユニークユーザー数の推移を調査したところ,運用開始後1年間は多くの利用があったがその後は10,000程度を維持していた状態が続き,最近は5,000を切る月も出てきている。Curioはその目的からも日常的に頻繁にアクセスするタイプのシステムではないといえるが,ある程度のアクセスは必要である。これを改善するため,コンテンツ充実の一環として,月に一度,「四方山話」や「写真館」の紹介という形でユーザにメッセージの送信を行ない,効果を確認した。機能拡充の一環として,同窓会名簿機能,他システムとの連携機能の開発サーバへの実装を行った。同窓会名簿機能は,これまで各同窓会が管理してきた卒業生のリストをオンライン化したものである。所属と氏名の一覧が基本であり,住所や電話番号は扱わず,連絡の取れる関連情報へのリンクのみとする。RSSを利用して予め登録した自分のBlogから記事の概要を取り込む機能は予め備わっている。これに加え,twitterやfacebookに書き込んだ内容を各ユーザのHOMEに掲載できる連携機能が必要であると考えており。平成23年度はfacebookとの連携機能を実装した。

初年度は基本設計,基礎的データの収集,一部の機能拡充・カスタマイズの実施を行った.Curioはその目的からも日常的に頻繁にアクセスするタイプのシステムではないといえるが,ある程度のアクセスは必要である.これを改善するため,コンテンツ充実の一環として,月に一度,「四方山話」や「写真館」の紹介という形でユーザにメッセージの送信を行ない,効果を確認した.2年目は機能拡充の一環として,同窓会名簿機能,他システムとの連携機能の開発サーバへの試験実装を行った.同窓会名簿機能は,これまで各同窓会が管理してきた卒業生のリストをオンライン化したものである.所属と氏名の一覧が基本であり,住所や電話番号は扱わず,連絡の取れる関連情報へのリンクのみとする.RSSを利用して予め登録した自分のBlogから記事の概要を取り込む機能は予め備わっている.これに加え, facebookとの連携が利用者増加に有効であると考え,連携機能を実装した.また,「いいね」ボタンを設置し,利用者が簡単に関心を表現することができ,また,他の人が関心を持っている内容を容易に知ることができる仕組みを導入した.3年目は各同窓会のための閉じた空間を実現するための機能の実装を行った.具体的には,所属同窓会を固定するためのカスタマイズ,同窓会の名簿を閲覧するための機能の実装を行った.また,P学部同窓会を対象に,より小さなコミュニティである同同窓会理事会の運営に必要な議事の審議機能を実装した.具体的には理事会における議題の承認機能,決議結果の提示機能,委任機能である.また,現状の理事会では若い層の活動が活性化していないという特性があり,SNSの導入により活性化を図った.期間を延長して,実際に1年間P学部理事会で運用を行ったところ,期待に近い成果が得られた.情報システム各種の連携や機能増強についてはほぼ予定通りであるが,多世代にわたるメンバーを含むコミュニティの対象として予定していた学部同窓会において,同窓会内の事情により導入が進まず,別の学部同窓会にてこれを実施することになった.同窓会によって要求仕様が異なるため,仕切り直しとなり予定よりも遅れを生じている.当初対象として学部同窓会が内部の事情で実証実験の受け入れが困難となった.そのため計画を変更し,別の学部同窓会の協力を得てSNS利用の実証実験を行うこととした.対象となる学部同窓会が異なると,運営方法が異なり,要求仕様も異なるため,再調査を行った.そのため,約1年の遅れを生じた.当初の計画では平成23年度にさらに多くの機能拡充・カスタマイズが実施できる予定であったが,実際に行えたのは同窓会名簿機能とfacebook連携機能の実装のみであった。計画している機能拡充の中ではこれらが最も重要であると考えたため,これらから着手したが,実際の名簿の構造は当初の想像よりも複雑であり,その設計・実装に予定よりも多くの時間を要したことが遅れた理由である。
コントラスト変調中性子小角散乱を基軸としたバイオミネラリゼーションの分子論的研究

多成分系の構造を1数百ナノメートルの空間スケールで定量的に決定するコントラスト変調中性子小角散乱の実験法を確立した.また、この手法を用いて、バイオミネラリゼーションの模倣系としての有機無機ナノコンポジット物質の微細構造を決定した.多成分系の構造を1数百ナノメートルの空間スケールで定量的に決定するコントラスト変調中性子小角散乱の実験法を確立した.また、この手法を用いて、バイオミネラリゼーションの模倣系としての有機無機ナノコンポジット物質の微細構造を決定した.生物は、炭酸カルシウムやリン酸カルシウムなどの無機物をタンパク質や脂質などの有機物で修飾することで、骨や甲殻等、優れた物性を持つ有機-無機ハイブリッド材料として高度に活用している。この様に生物が生体の内外に無機鉱物結晶を作る作用を「バイオミネラリゼーション」といい、生成される無機鉱物に富んだ組織を「バイオミネラル」と呼ぶ。本研究においては、今まであまり取られて来なかった物理化学的手法でバイオミネラリゼーションの研究を行う。具体的には、中性子散乱法を駆使する事でバイオミネラルの微細構造解析を行い、コロイド科学や界面科学に基づき「有機-無機相互作用」という観点から分子論的にバイオミネラリゼーションを明らかにする事を目的とする。実験課題開始初年度は、アメリカザリガニの外骨格に含まれ、キチン質と炭酸カルシウムを結合させる働きがあると考えられているCAPというペプチドを用い、(1)時分割動的光散乱法(DLS)を用いたCAPの石灰化阻害活性の研究、及び(2)コントラスト変調中性子小角散乱法を用いたCAP-炭酸カルシウム相互作用の研究、の2つを行った。その結果、DLSにより炭酸カルシウムのミネラリゼーション化速度は、CAPの添加により影響を受けることを見いだした。しかしながら、中性子散乱においては、ミネラル成分からの散乱が非常に弱く、シグナルの検出は困難であった。これはミネラルとCAPペプチドからなる複合粒子のサイズは非常に小さいということを示唆するものであった。生物は、炭酸カルシウムやリン酸カルシウムなどの無機物をタンパク質や脂質などの有機物で修飾することで、骨や甲殻等、優れた物性を持つ有機-無機ハイブリッド材料として高度に活用している。バイオミネラリゼーションの現代科学的研究は、日本に於ける真珠の研究に端を発し、最近では「歯や骨などの再生医療」・「無機有機ハイブリッドなどの材料工学」の見地からも国際的に注目されるようになってきている。バイオミネラルの形成メカニズムは、大部分を占める無機物が微量の有機物によって制御されていると考えられているが、その詳細は未だ明らかになっていない。本研究においては、中性子散乱法を駆使する事でバイオミネラルの微細構造解析を行い、コロイド科学や界面科学などの物理化学的手法でバイオミネラリゼーションの研究を行い、「有機-無機相互作用」という観点から分子論的にバイオミネラリゼーションを明らかにする事を目的とする。本年度は、合成高分子であるポリアクリル酸存在化での炭酸カルシウムのミネラリゼーション過程制御の研究を行い、光散乱法等を用いてナノ粒子が安定に存在することの確認及びその条件の決定を行った。これらの知見は、最終年度に行う予定のコントラスト変調中性子散乱実験の為に必要不可欠なものである。最終年度において、合成高分子であるポリアクリル酸存在化での炭酸カルシウムのミネラリゼーション過程制御の研究を行い、中性子小角散乱法を用いて高分子-ミネラル複合体の構造解析を行った。
血栓形成・溶解系の物質動態の磁気的制御に関する研究

超伝導マグネットを用いて、最大14テスラ強磁場中での血栓形成・血栓線維素溶解系の物質動態を調べた。1.強磁場を用いて体外から反磁性磁気力を作用させることで、非侵襲的な血栓溶解促進を行う磁場治療法の基礎的な機構を調べた。フィブリン平板法およびフィブリン・カラム法を用いた測定より、磁場と磁場勾配の積が最大370T^2/mの勾配磁場においてフィブリン溶解反応を観測した場合、フィブリン溶解量が増加することを見い出した。この機構として、反磁性物質のフィブリンや水に対して磁気力が作用した結果、フィブリンと水の磁化率の相違によって、フィブリン重合体の遊離とプラスミン溶液の拡散が磁場により促進されるモデルを提案した。2.血栓線維素溶解系の酵素プラスミン、および血液凝固系の酵素トロンビンの熱的安定性に対する強磁場暴露の影響を調べた。最長80時間の34°Cでの保温によるプラスミンの失活過程において、保温開始時刻より60時間以降のプラスミン活性が不安定な期間にて、8Tの強磁場が失活を促進することを低分子量ペプチドの合成基質を用いた活性測定により見い出した。しかし、保温開始時刻より60時間以内のプラスミン活性が安定な期間、またはフィブリンを基質とした活性測定では磁場による失活促進作用を見い出さなかった。3.磁場配向現象の生化学的測定への応用例として、プラスミンによって部分的に切断されたフィブリノーゲンを磁場中で凝固させ、フィブリンの偏光状態を測定することでフィブリノーゲンの凝固能を調べる方法を検討した。分子量34万Dのフィブリノーゲンの溶液中において、分子量が約25万DのフラグメントXと分子量が約15万DのフラグメントYが生成された時点で、フィブリンの磁場配向度が顕著に減少することを観測した。
動的運動時における循環反応の個人差―血圧上昇要因と活動筋血流反応に着目して―

運動トレーニングによる心血管系の適応現象には大きな個人差があり、これには運動中に生じる循環反応の個人差が関係している可能性が考えられるが、これまで運動時の循環反応の個人差に関する基礎的な知見はあまり得られていない。近年、静的ハンドグリップ(HG)運動を用いた簡便な実験モデルによる検討で、動脈血圧の反応に対し心拍出量や末梢血管抵抗の反応には大きな個人差が存在することが示唆されたが、リズミカルな運動(動的運動)でのこれらの反応の個人差については明らかではない。本年度においては、動的運動時における動脈血圧、心拍出量および末梢血管抵抗の反応の個人差の程度とそれらのパラメーター間の関係性を明らかにすることを目的として実験を行った。漸増負荷自転車運動を用いた実験を実施した際に、最大運動負荷のおよそ70%以上の強度では信頼性の高い心拍出量の測定が困難な被験者がみられたため、高強度においても安定した心拍出量の測定が可能な動的HGによる実験を行った。具体的には、健康な男女30名を被験者とし、最大発揮張力の50%での動的HGを疲労困憊まで行った時の動脈血圧、心拍数、心拍出量、総末梢血管抵抗、下肢血流量および下肢血管抵抗を測定した。運動時の循環反応の個人差は、被験者間変動係数(CV)により定量した。動的HG時を疲労困憊までの40%以上継続すると、心拍出量および末梢血管抵抗の反応のCVは血圧反応のCVよりも顕著に大きな値となった。また、動的HG時に心拍出量が大きく増加する者ほど、この時の末梢血管抵抗は大きく低下するという関係がみられた。これらの結果から、動的HG時においても、これまで検討されてきた静的HGと同様に、心拍出量および末梢血管抵抗の反応には血圧反応よりも大きな個人差が存在すること、また、その心拍出量の反応と末梢血管抵抗の反応との間には負の比例関係があることが示唆された。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
トランス・トランスレーションの分子メカニズム

トランス・トランスレーションは、情報分子mRNAと情報を読みとる分子tRNAの両方の機能を果たすキメラ分子tmRNAの働きにより、停滞した翻訳を解消し、結果として2本の情報分子から1本のキメラペプチドを合成する変則的翻訳システムである。そして、この変則的翻訳により生じた異常タンパク質に分解の目印を与える。本研究は、我々が新しく提案した「tmRNA結合タンパク質SmpBがtRNAおよびmRNAを分子擬態する」という新しい概念に基づいて、この変則的翻訳システムの初期過程の分子メカニズムを明らかにした。本研究は、我々が新しく提案した「tmRNA結合タンパク質がtRNAおよびmRNAを分子擬態する」という新しい概念に基づいて、この変則的翻訳システムの分子メカニズムの解明を目指すものである。1.翻訳因子(リボソーム、Phe-tRNA^<Phe>、mRNA、EF-Tu、EF-G)ならびにトランス・トランスレーション関連因子(Ala-tmRNA、SmpB)を用いて、トランス・トランスレーションの第1ステップ(Ala-tmRNAとSmpBがA部位にあり、ペプチド転移直後の状態芝および第2ステップ(Ala-tmRNAとSmpBがP部位にあり、トランスロケーション直後の状態)における中間体の作成に成功した。2. SmpBのC末端領域(mRNAを分子擬態する部分)に様々な変異を導入し、ステップごとの反応速度に与える効果を解析した。C末端領域を欠失させると、欠失させた長さに応じて第1ステップおよび第2ステップにおける反応速度がいずれも低下した。C末端領域(133-160)に1アミノ酸置換を導入したところ、147番目のトリプトファン残基を置換させると第1ステップにおける反応速度が著しく低下し、その一方で第1ステップにおける反応速度はほとんど低下しなかった。本研究は、我々が新しく提案した「tmRNA結合タンパク質がtRNAおよびmRNAを分子擬態する」という新しい概念に基づいで、この変則的翻訳システムの分子メカニズムの解明を目指すものである。1.SmpBのC末端領域(mRNAを分子擬態する部分)に様々な変異を導入し、ステップごとの反応速度に与える効果を解析した。C末端領域(133-160)に1アミノ酸置換を導入したところ、147番目のトリプトファン残基を置換させると第1ステップにおける反応速度が著しく低下したが、EF-TuによるGTP加水分解活性には影響を与えなかった。2.SmpBのC末端領域に相当するペプチドを合成し、ステップごとの反応に対する阻害効果を調べたところ、第1ステップ全体に対しては阻害効果を示したが、EF-TuによるGTP加水分解活性には影響を与えなかった。以上の結果は、「tmRNA結合タンパク質がtRNAおよびmRNAを分子擬態する」という仮説を強く指示するものであった。トランス・トランスレーションは,情報分子mRNAと情報を読みとる分子tRNAの両方の機能を果たすキメラ分子tmRNAの働きにより、停滞した翻訳を解消し、結果として2本の情報分子から1本のキメラペプチドを合成する変則的翻訳システムである。昨年度までに作成した翻訳因子(リボソーム、Phe-tRNAPhe、mRNA、EF-Tu、EF-G)ならびにトランス・トランスレーション関連因子(Ala-tmRNA、SmpB)、各種抗生物質(翻訳阻害剤)あるいはGDPNP(非加水分解型GTPアナログ)を用いて、トランス・トランスレーションの各ステップにおける中間体を用いて、トランス・トランスレーションにおける粗過程の分子メカニズムの解析を行った。1.C末端領域(mRNAを分子擬態する部分)を中心にSmpBの変異体を多数作成した。これまでのpoly(Phe)あるいはpoly(UUC)依存のペプチド転移反応測定系に加えて、AcPhe-tRNAからAcPheAla-tRNAの生成反応を測定できる系を作成した。また、この反応の速度に与える効果を解析した。2.上記のSmpBの変異体を用いて、EF-G依存のトランスロケーションを解析したところ、トランスロケーションに特異的に影響を与えるいくつかの変異を明らかにした。
ショウジョウバエの精子間競争における貯精と精子の挙動

精子間競争は性淘汰において重要と考えられている。体内受精を行う動物では、精子が運動能を維持しながら雌体内に一定期間留まり(貯精)、精子間競争に大きく関わると考えられる。また、ショウジョウバエでは、貯精は、雌の再交尾を抑制し、はじめに交尾した雄の精子が他の個体との精子間競争を避けるように働く。そこで、キイロショウジョウバエ(Drosophila melanogaster)を用いて、貯精器官の数に変異のある系統や貯精に異常のある雄不妊突然変異ms(3)236を用い、精子間競争における貯精の影響を明らかにすることにした。精子間競争:ショウジョウバエの雌には貯精器官が2種類(管状受精嚢および2個1組の受精嚢)あるが、当研究室では受精嚢が3個あるショウジョウバエ系統が選抜され維持されている。受精嚢が3個あるショウジョウバエ系統を雌として、精子の尾部が蛍光を発する改変遺伝子(di-GFP)を導入したms(3)236雄と持たない野生型の雄と順に(または、逆順に)交配し、第1回目と第2回目のどちらの交配による子であるかを判定した。その結果、受精嚢の数と精子間競争の間には明確な相関は見られなかった。ms(3)236の遺伝学的解析:昨年度の解析により、ms(3)236は第3染色体の右腕95Fの領域の31.3kbの範囲に位置づけられた。そこで、この領域の一部を欠失する染色体を持つ系統を利用して欠失マッピングを行ったところ、ms(3)236は23.9kbの範囲に位置づけられた。次に、23.9kbの範囲にある2つの遺伝子(CG6364またはCG13610)に挿入したP因子を再転移させ、系統を確立したが、ms(3)236突然変異を相補しない系統を得ることはできなかった。したがって、ms(3)236はCG6364およびCG13610ではない可能性が高いと考えられた。また、ショウジョウバエでは、貯精は、雌の再交尾を抑制する。これまでに、我々が単離したキイロショウジョウバエ(Drosophila melanogaster)の雄不妊突然変異ms(3)236の雄は、形態の正常な、運動能力のある精子を作り、交尾中に精子を雌の体内に送り込むが、その精子は雌の貯精器官(受精嚢、管状受精嚢)にほとんど貯蔵されず、1日以内で雌からほとんど排出される。このことから、ms(3)236の不妊の原因は、交尾した相手(雌)の体内において貯精されないためと考えられた。まず、精子は作らないが、正常な精液を作る雄(XO雄)にms(3)236突然変異を交配により導入し、ms(3)236を持つXO雄を得た.この雄と野生型雌とを交配し、交尾した雌を選び出し、翌日、野生型の雄と交配し再交尾率を測定した。ms(3)236突然変異の精液だけを受け取った雌に、再交尾の抑制が見られた。したがって、再交尾抑制に関しては、ms(3)236突然変異の精液には異常がないと結論した。次に、ms(3)236雄と交尾した翌日、雌が産んだ卵を集め、精子特異的な抗体を用いて免疫染色し、精子の卵への進入率と発生の進行を観察した。その結果、ms(3)236突然変異雄と交尾した雌か産んだ卵のほとんどには精子が観察されなかった。しかし、稀に精子が観察された卵では、核分裂の進行が見られた。したがって、ms(3)236突然変異の精子は、卵に進入すればその後の発生に異常がないと考えられた。そこで、貯精に異常のあるキイロショウジョウバエ(Drosophila melanogaster)の雄不妊突然変異ms(3)236を用い、精子間競争における貯精の影響を明らかにすることにした。これまでに、ms(3)236雄の精子は交尾した相手(雌)の体内において貯められないために不妊になること、遺伝学的および欠失染色体マッピングによりms(3)236は第3染色体の95Fの領域の140kbの範囲に位置することが分かった。そこで、この領域内の遺伝子であるcrumbs(crb)に挿入したP因子を再転移させ、crb遺伝子に加え、もうひとつP因子が挿入したと考えられる系統を97系統作製した。このうちの1系統(P3-4-7系統)がms(3)236と相補性しなかったため、ms(3)236の新たな対立遺伝子が得られたと考えられた。インバースPCR法により新しい挿入位置の決定を試みたところ、当初の期待とは異なり、P3-4-7系統にはP因子の挿入はひとつだけであること、jaguar(jar)遺伝子とcrbの間の31.3kbを欠失していることが明かとなった。

ms(3)236は雄の妊性に関してjar突然変異を相補すること、ウェスタンブロッティング法によりms(3)236はjar産物を発現していることが明らかとなった。ショウジョウバエのゲノム情報によると、31.3kbの欠失の中には6つの遺伝子が存在または推定されており、ms(3)236はこのうちのひとつであると考えられる。精子間競争は性淘汰において重要と考えられている。体内受精を行う動物では、精子が運動能を維持しながら雌体内に一定期間留まり(貯精)、精子間競争に大きく関わると考えられる。また、ショウジョウバエでは、貯精は、雌の再交尾を抑制し、はじめに交尾した雄の精子が他の個体との精子間競争を避けるように働く。そこで、キイロショウジョウバエ(Drosophila melanogaster)を用いて、貯精器官の数に変異のある系統や貯精に異常のある雄不妊突然変異ms(3)236を用い、精子間競争における貯精の影響を明らかにすることにした。精子間競争:ショウジョウバエの雌には貯精器官が2種類(管状受精嚢および2個1組の受精嚢)あるが、当研究室では受精嚢が3個あるショウジョウバエ系統が選抜され維持されている。受精嚢が3個あるショウジョウバエ系統を雌として、精子の尾部が蛍光を発する改変遺伝子(di-GFP)を導入したms(3)236雄と持たない野生型の雄と順に(または、逆順に)交配し、第1回目と第2回目のどちらの交配による子であるかを判定した。その結果、受精嚢の数と精子間競争の間には明確な相関は見られなかった。ms(3)236の遺伝学的解析:昨年度の解析により、ms(3)236は第3染色体の右腕95Fの領域の31.3kbの範囲に位置づけられた。そこで、この領域の一部を欠失する染色体を持つ系統を利用して欠失マッピングを行ったところ、ms(3)236は23.9kbの範囲に位置づけられた。次に、23.9kbの範囲にある2つの遺伝子(CG6364またはCG13610)に挿入したP因子を再転移させ、系統を確立したが、ms(3)236突然変異を相補しない系統を得ることはできなかった。したがって、ms(3)236はCG6364およびCG13610ではない可能性が高いと考えられた。
スギ雄花着花に寄与する遺伝子の同定と解析

1.開発したマーカーによる変異体CR46の交配家系(F2集団)の解析今年度に新たに63のSTSマーカーを開発した。うち、スギの雄花着花に関する変異体CR46の交配家系の親間で多型のあるものは21であった。交配家系のF2集団について、前年度開発したDNAマーカーとあわせて,F2個体について遺伝子型の決定を行っている。現在までに終了した49遺伝子座のうち、変異形質と強く連鎖するマーカーは得られていない。また、新たに得られたSTSマーカーについて、着花個体と未着花個体間で発現量の差をRT-PCRにより調べたが、明瞭な差はみられなかった。2.雄花の着花に寄与する可能性のある遺伝子のクローニング昨年度得られた雄花を多くつける個体とつけない個体間で発現に差のある可能性がある遺伝子及び被子植物で花成に関わる遺伝子(LEAFY、FT、GIGANTEA, ID1など)の断片をSTS化した。DNA多型を調べたところ、これまでに得られている領域にはCR46に特有の変異はみられなかった。そこで、これらの遺伝子の全長を得る為に全長cDNAライブラリを作成した。また、CR46は着花する樹齢が低くなる、雄花のみが多くつく、という表現形質の他、通常は着花しないような部位に雄花が形成される、樹形や針葉の形態が通常個体とは異なる、等の形質がみられる。これらの変異形質が植物の形態を調節するタイプIのKNOX遺伝子の変異により引き起こされる形質に類似していることから、KNOX遺伝子の単離を行った。マツ科針葉樹では4つのタイプIに属するKNOX遺伝子が得られているが、これまでにスギから3つのKNOX遺伝子を得、うち2つについては全長が得られた。また遺伝子領域をカバーするようSTS化を行った。・形質調査スギの雄花着花に関する変異体CR46の交配家系(F2集団)について、2003年12月に着花調査を行い、2002年1月、2003年1月に行った調査とあわせて形質の遺伝性について解析した。調査項目は、着花の有無、着花の程度、着花の位置、根元直径、の4点である。3年連続で着花した個体は全体の約4分の1であり、また3年連続で着花した個体は着花量も多い傾向にある。このことから雄花をつけやすい、という性質に関しては、以前から示唆されるように劣性遺伝である可能性が高い。また、個体サイズとは関連がなかった。・マーカーの開発238遺伝子に由来するSTSマーカーについてCR46及び種子親として用いた2個体、計3個体間の塩基多型をスクリーニングした。STSマーカーに用いた遺伝子は、(1)雄花着花個体で誘導される遺伝子や発現が抑制される遺伝子が濃縮されるようサブトラクション法で構築したcDNAライブラリから得られた遺伝子、(2)発達中のスギの雄花より構築したCDNAライブラリから得られた遺伝子、(2)スギの連鎖地図上から10cM間隔となるように選んだ遺伝子、の3タイプを含んでいる。165STSについてスクリーニングを終了し、遺伝解析に使用可能な140マーカーを得た。・F2集団の遺伝解析CR46に特有の変異を持つ遺伝子座のうち23について、遺伝子型と着花に関する形質の関連を調べたが、特定の遺伝子型との関連は今までのところ見いだされていない。・雄花誘導時に発現の変化する遺伝子の同定マーカー開発の過程で得られた、花成に関与する可能性のある遺伝子について発現の季節的変化を着花個体、未着花個体でチェックした。着花個体、未着花個体で差がある候補遺伝子を3つ得た。
保護基フリー触媒的多連続不斉アルドール反応による次世代ポリオール合成

アルドール反応は炭素ー炭素結合形成を伴い、キラルビルディングブロックとして価値の高いβ-ヒドロキシカルボニル化合物を与えるため、その発見から現在に至るまで140年以上にわたり研究されてきた。しかし、既存の手法を複雑分子合成に適用しようとすると、官能基の保護・脱保護や酸化還元操作が必須であり、天然物など複雑な分子骨格を立体選択的に構築できる最も基本的かつ効率的な方法でありながら、アルドール反応の持つ潜在力は未だ最大限発揮されているとは言えない。そこで、次世代アルドール反応を「高度に修飾されたポリオール、究極的には高分子の高立体選択的・超効率的合成」であると考え、保護基フリー触媒的多連続不斉アルドール反応の開発に取り組んむこととした。昨年度、当研究室では触媒的不斉アルデヒド交差アルドール反応を達成した。すなわち、キラルホスフィン配位子を有する一価銅を用い、アルデヒド由来のキラル銅エノラートを発生させることで、所望のシン選択的アルドール反応が高立体選択的に進行することを見出した。そこで今年度は、これを足掛かりとして、触媒的多連続不斉アルドール反応の実現に向けた検討を行った。具体的には銅エノラートの高い求核性に着目し、その反応性を最大限活用できるようエノラート前駆体の最適化を行った。これにより、反応性の高いドナーを穏和な条件下発生させることに成功した。更に、反応後の還元操作とLC/MSを駆使した解析によりマルチアルドール反応に至るまで検討可能な評価系を確立した。そして、基質のキラリティに依存せずに立体制御を実現する強固な不斉触媒系を見出し、ダブルアルドール反応を良好な収率・選択性にて達成した。また、共同研究者によりこの手法がトリプル・クアドラプルアルドールにまで展開可能であることが明らかとなり、次世代アルドール反応の端緒が開けたものと考えている。27年度が最終年度であるため、記入しない。アルドール反応は炭素-炭素結合形成を伴い、キラルビルディングブロックとして価値の高いβ-ヒドロキシカルボニル化合物を与えるため、その発見から現在に至るまで140年以上に渡り研究されてきた。しかし、既存の手法を複雑分子合成に適用しようとすると、官能基の保護・脱保護や酸化還元操作が必須であり、天然物など複雑な分子骨格を立体選択的に構築できる最も基本的かつ効果的な方法でありながら、アルドール反応の持つ潜在力は未だ最大限発揮されているとは言えない。そこで私は、次世代アルドール反応を「高度に修飾されたポリオール、究極的には高分子の高立体選択的、超効率的合成」であると考え、保護基フリー触媒的多連続不斉アルドール反応の開発に取り組んでいる。具体的には、(1)ハイブリッド型新規含ホウ素触媒の開発、(2)無保護糖に対する金属エノラートの付加、の二つによる連続的アルドール反応の達成を目指している。(1)では、これまでルイス酸として用いられることの多かったホウ素を、ルイス酸性のみならず、そのエステル交換能を期待して触媒に組み込み、有機触媒の機能性と金属触媒特有の反応性とを併せ持つ新規ハイブリット型触媒の創製による触媒的多連続不斉アルドール反応の達成を目指してきた。実際、ボロン酸(エステル)やボリン酸(エステル)により望みのエステル交換が進行したが、現段階ではホウ素のルイス酸性を生かした基質の活性化には至っていない。(2)では、容易に入手可能なキラル源である無保護糖を用い、不斉触媒制御による高い立体選択性の獲得を目指している。既に達成した、ロジウム触媒によるアリルアルコールの異性化を起点とするアルドール反応を用いて種々検討したが、いずれも副反応が優先的に進行してしまい、この反応系をそのまま無保護糖を用いたマルチアルドール反応に適用するのは困難であることが分かった。そこで、次世代アルドール反応を「高度に修飾されたポリオール、究極的には高分子の高立体選択的、超効率的合成」であると考え、保護基フリー触媒的多連続不斉アルドール反応の開発に取り組んでいる。昨年度の研究結果から、保護基フリー触媒的多連続不斉アルドール反応による次世代ポリオール合成達成のためには、新たな反応系が必要であることが分かった。即ち、これまではアクセプターとなるβ-ヒドロキシアルデヒドの活性化に主眼を置いてきたが、今後は非常に高い反応性を有するドナーを選択的に発生させることで目的の多連続不斉アルドール反応を実現しようと考えた。そこで、当研究室の過去の報告で高い求核性を有することが既に分かっていた銅エノラートに着目した。アルデヒド由来の銅エノラートは発生法や反応性についての知見が皆無であったため、共同研究者とともにホウ素やケイ素からのトランスメタル化による生成を試み、所望のエノラート生成と続くアルドール反応が高立体選択的に進行することを見出した。これにより、触媒的不斉アルデヒド交差アルドール反応を達成した。既にマルチアルドール反応まで展開可能な反応系に成り得るという知見を得ており、引き続き検討を進める予定である。

アルドール反応は炭素ー炭素結合形成を伴い、キラルビルディングブロックとして価値の高いβ-ヒドロキシカルボニル化合物を与えるため、その発見から現在に至るまで140年以上にわたり研究されてきた。しかし、既存の手法を複雑分子合成に適用しようとすると、官能基の保護・脱保護や酸化還元操作が必須であり、天然物など複雑な分子骨格を立体選択的に構築できる最も基本的かつ効率的な方法でありながら、アルドール反応の持つ潜在力は未だ最大限発揮されているとは言えない。そこで、次世代アルドール反応を「高度に修飾されたポリオール、究極的には高分子の高立体選択的・超効率的合成」であると考え、保護基フリー触媒的多連続不斉アルドール反応の開発に取り組んむこととした。昨年度、当研究室では触媒的不斉アルデヒド交差アルドール反応を達成した。すなわち、キラルホスフィン配位子を有する一価銅を用い、アルデヒド由来のキラル銅エノラートを発生させることで、所望のシン選択的アルドール反応が高立体選択的に進行することを見出した。そこで今年度は、これを足掛かりとして、触媒的多連続不斉アルドール反応の実現に向けた検討を行った。具体的には銅エノラートの高い求核性に着目し、その反応性を最大限活用できるようエノラート前駆体の最適化を行った。これにより、反応性の高いドナーを穏和な条件下発生させることに成功した。更に、反応後の還元操作とLC/MSを駆使した解析によりマルチアルドール反応に至るまで検討可能な評価系を確立した。そして、基質のキラリティに依存せずに立体制御を実現する強固な不斉触媒系を見出し、ダブルアルドール反応を良好な収率・選択性にて達成した。また、共同研究者によりこの手法がトリプル・クアドラプルアルドールにまで展開可能であることが明らかとなり、次世代アルドール反応の端緒が開けたものと考えている。当初予定していた、ハイブリッド型新規含ホウ素触媒によるβ-ヒドロキシアルデヒドの活性化と続くアルドール反応が、想定外の安定中間体生成のため困難であることを明らかにした。現在は研究課題実現のため、非常に高い反応性を有するアルデヒド由来のエノラートを選択的に発生させることで目的の多連続不斉アルドール反応実現を試みている。現段階で比較的良好な結果を得ており、今後の検討により研究課題実現に進展があると期待できる。現段階で非常に良好な結果を得ており、今後の検討により研究課題実現に大きな進展があると期待できる。27年度が最終年度であるため、記入しない。保護基フリー触媒的多連続不斉アルドール反応による次世代ポリオール合成達成のためには、新たな反応系が必要であることが分かった。これまでは、求電子剤となる基質の活性化に主眼を置いてきたが、今後は、非常に高い反応性を有する求核剤を選択的に発生させることで目的の多連続不斉アルドール反応を実現したいと考えている。
次世代型RNAバイオマーカーの基盤構築と臨床応用

体液中に分泌されるマイクロRNA(小さな非コードRNA)は疾患のバイオマーカーとして有用である。私達は、質量分析法により、マイクロRNA配列上の特定部位のメチル化修飾を計測する新技術を世界で初めて開発した。私達のパイロット研究で、膵癌を含む消化器癌の早期診断において、従来のバイオマーカーを凌駕する高い性能が得られている。マイクロRNAのメチル化は、細胞組織のエピゲノム病態を反映しているため、高精度に得られた計測結果は、早期診断やサブクラス分類にきわめて有用である。本計画ではこの『コア技術』を活用して、消化器癌や他の疾患を含めて幅広く検討し、『データ科学』に基づく次世代医療のバイオマーカーとして確立する研究を実施した。マイクロRNA配列上の特定部位のメチル化修飾を計測する技術の精度を確立して、細胞株、手術材料、さらには低侵襲で得られるリキッドバイオプシーからのサンプルを用いて、計測を進めた。臨床材料は順調に収集が進捗し、順次解析を実施した。特に、体内の固形腫瘍の部分と、末梢血から得られるエクソゾーム内のマイクロRNAとを比較して、両者のデータからコンパニオン診断としての性能を検討することができた。このように臓器横断的に得られるRNAのメチル化の情報を元にして、プロファイリングの幅を広げて生体の恒常性をプロファイルする研究を進め理ことができた。特に平成31年度は、がんに特異的な情報を得るためにエクソゾームの表面タンパク質の解析も進めることにより、数個の特異的なマーカーを用いて濃縮、解析し、高精度のがん診断に応用することを順調に進めた。現在、手術の前後での病態を鋭敏に反映したバイオマーカーであるかどうかの性能の検証を進めており、現在までの結果では期待通りのデータを得つつある。さらに、新たなバイオマーカー、シークエンサーの技術融合を加えて大阪大学発の知的財産として特許整備を進めていく。平成29年度の段階で、目標の概ね半数の症例の解析を進めるとともに、さらに同一症例の追跡調査を進めることにより、手術の前後での病態を鋭敏に反映したバイオマーカーであるかどうかの性能の検証まで発展させて行うことができた。さらに、本研究領域の内外の進捗を踏まえて、病態解析のための動物モデルを作成してメカニズム解析を進めた。すなわち、RNAメチル化に関わる酵素の遺伝子改変マウスと発がんマウスを掛け合わせて、個体レベルでの臓器横断的なRNAのメチル化修飾の重要性を明らかにしつつある。次年度以降も継続して研究し、特に腫瘍組織の癌部と間質部における微小環境に応答したRNAのメチル化制御の機構を明らかにして、バイオマーカーを創生する分子機能の解明や、バイオマーカーの高精度化に向けて研究を展開しつつある。特に膵癌は極めて予後不良であり、その期診断は喫緊焦眉の国民的課題である。低侵襲に体液から早期膵癌の診断バイオマーカーとして確立することのより得られたデータは、ステージ別の予後予測、有害事象の予測、患者の層別化、サブクラス分類に応用できることが期待される。さらに、『データ科学』を通じて産学連携を深め、質量分析に依る新しい検査事業やデータ評価等、新産業を振興することができると期待される。このように、本研究では、患者の血清からマイクロRNAを抽出し、世界初の『コア技術』である核酸に特化した質量分析法でメチル化修飾を計測することを推進し、その基盤部分を整備した。消化器癌から他疾患に研究を進めて国際基準に合致したバイオマーカーとして性能を検証し、さらに細胞の代謝が関わる他疾患で新たにマイクロRNAを加えて検討し、普遍性の高い新技術として開発していく。特に、効率よくバイオマーカー、シークエンスを行う画期的な技術として大阪大学発の知的財産として特許申請を進め、JST支援を得たかたちでPCT出願を進めていく。私達の消化器癌でのパイロット研究をもとにして、他の癌代謝や癌幹細胞が関わる乳癌、肺癌などでも検討し、さらに非腫瘍性疾患も含めて検討して、波及効果と普遍性を明らかにする。機能的には、マイクロRNAのアデニンの修飾がRNA結合蛋白HuRを介して安定性への関与を示唆するパイロット研究によるデータを得ており、本研究で生命の恒常性の維持機構を臓器横断的に理解し、またその破綻としての腫瘍化における役割を明らかにすることが期待される。特に、動物個体レベルでの解析により、従来では知られていなかったエピトランスクリプトームの機能が明らかとなり、疾患の新たな診断法と革新的な治療法の開発に向けて大きく展開することができる。さらに成果の社会への還元を加速化するために、大学発ベンチャーなどの産学連携の体制を利用しながら、成果の還元を積極的に推し進めていく計画である。特に、本基盤B研究でのコンセプトは、周辺の若手の研究のプロジェクトにも良い影響をあたえ、我が国の将来を担う人材の育成とライフサイエンスの信仰に向けて継続的に発展させる計画である。中心となる論文の公表の手段は、査読のある高いインパクトの英文誌を第一義とし、国際学会、国際シンポジウムでの積極的な発表に務める。また、若手の育成の観点からは、英語化とともに国内での学会や情報交換の場を豊富に準備して整える。また、アウトリーチ活動として、オープンキャンパス、出身高校での講演、市民講座等の複数の機会を通じで専門家以外の国民への情報発信を行っていく。広く国民から科学技術に対する強い信頼を得る上で、アウトリーチ活動を積極的に進める。特に、大阪大学未来医療センターのシーズ開発とも密接に連携したかたちで、コンパニオン診断に役立つバイオマーカー技術として発展させ、医師主導治験のコアとして大学発の開発研究として情報を発信していく。

体液中に分泌されるマイクロRNA(小さな非コードRNA)は疾患のバイオマーカーとして有用である。私達は、質量分析法により、マイクロRNA配列上の特定部位のメチル化修飾を計測する新技術を世界で初めて開発した。私達のパイロット研究で、膵癌を含む消化器癌の早期診断において、従来のバイオマーカーを凌駕する高い性能が得られている。マイクロRNAのメチル化は、細胞組織のエピゲノム病態を反映しているため、高精度に得られた計測結果は、早期診断やサブクラス分類にきわめて有用である。本計画ではこの『コア技術』を活用して、消化器癌や他の疾患を含めて幅広く検討し、『データ科学』に基づく次世代医療のバイオマーカーとして確立する研究を実施した。平成29年は、マイクロRNA配列上の特定部位のメチル化修飾を計測する技術の精度を確立して、細胞株、手術材料、さらには低侵襲で得られるリキッドバイオプシーからのサンプルを用いて、計測を進めた。臨床材料は順調に収集が進捗し、順次解析を実施した。特に、体内の固形腫瘍の部分と、末梢血から得られるエクソゾーム内のマイクロRNAとを比較して、両者のデータからコンパニオン診断としての性能を検討することができた。このように臓器横断的に得られるRNAのメチル化の情報を元にして、プロファイリングの幅を広げて生体の恒常性をプロファイルする研究を進め理ことができた。さらに、がんに特異的な情報を得るためにエクソゾームの表面タンパク質の解析も進めることにより、数個の特異的なマーカーを用いて濃縮、解析し、高精度のがん診断に応用することを順調に進めた。現在、手術の前後での病態を鋭敏に反映したバイオマーカーであるかどうかの性能の検証を進めており、現在までの結果では期待通りのデータを得つつある。本計画では、計画開始までの私達のパイロット研究を踏まえて、消化器癌のデータを蓄積することを実施したが、平成29年度の段階で、目標の概ね半数の症例の解析を進めるとともに、さらに同一症例の追跡調査を進めることにより、手術の前後での病態を鋭敏に反映したバイオマーカーであるかどうかの性能の検証まで発展させて行うことができた。さらに、本研究領域の内外の進捗を踏まえて、病態解析のための動物モデルを作成してメカニズム解析を進めた。すなわち、RNAメチル化に関わる酵素の遺伝子改変マウスと発がんマウスを掛け合わせて、個体レベルでの臓器横断的なRNAのメチル化修飾の重要性を明らかにしつつある。次年度以降も継続して研究し、特に腫瘍組織の癌部と間質部における微小環境に応答したRNAのメチル化制御の機構を明らかにして、バイオマーカーを創生する分子機能の解明や、バイオマーカーの高精度化に向けて研究を展開しつつある。特に膵癌は極めて予後不良であり、その期診断は喫緊焦眉の国民的課題である。低侵襲に体液(唾液、血清等)から早期膵癌の診断バイオマーカーとして確立することのより得られたデータは、ステージ別の予後予測、有害事象の予測、患者の層別化、サブクラス分類に応用できることが期待される。さらに、『データ科学』を通じて産学連携を深め、質量分析に依る新しい検査事業やデータ評価等、新産業を振興することができると期待される。
水中で機能する超分子ミオグロビンモデルの構築

本申請研究では我々が開発したミオグロビンモデル(hemoCD)のキャルクタリゼーションを詳細に実施し、その学術的および応用化学的有用性を明らかにすることができた。我々が開発したhemoCDは世界で初めての水中で機能するミオグロビンモデルであり、今後、人工血液としての利用が要望である。hemoCDは天然におけるHisの代わりにピリジンを第5配位子として用いているが、ピリジンをイミダゾールに置き換えると、そのモデル化合物の酸素親和性が飛躍的に上昇することも発見した。さらにより簡単に合成可能なFe(II)PCDを用いたミオグロビンモデル化合物と一酸化窒素(NO)との相互作用を詳細に検討し、NO-Fe(II)PCD錯体は空気飽和の水中で安定ではあるが,徐々に自動酸化を受けて,Fe(III)PCDとNO_3^-イオンへと分解することを見出し.その酸化機構を解明した。主として速度論的な検討を実施した結果,分解反応はゆっくりとしたNO-Fe(II)PCDからO_2-Fe(II)PCDへの配位子交換がシクロデキストリンキャビティー内で進行し,続いてO_2-Fe(II)PCDと近傍にあるNOとが速い速度で反応し,Fe(III)PCDとNO_3^-を与えることを明らかにした.生体系のミオグロビンのNO錯体の自動酸化反応について,その機構論的研究がこれまでに2例あり,そのうちの1例は,我々の提出したものと同じ機構を考えている.生体系ではその反応機構を断定することは難しい(多くの因子が反応に関与するため)が,我々のモデル系から,ミオオグロビンNO錯体の自動酸化機構を明らかにすることができた.本申請研究では我々が開発したミオグロビンモデル(hemoCD)のキャルクタリゼーションを詳細に実施し、その学術的および応用化学的有用性を明らかにすることができた。主として速度論的な検討を実施した結果,分解反応はゆっくりとしたNO-Fe(II)PCDからO_2-Fe(II)PCDへの配位子交換がシクロデキストリンキャビティー内で進行し,続いてO_2-Fe(II)PCDと近傍にあるNOとが速い速度で反応し,Fe(III)PCDとNO_3^-を与えることを明らかにした.生体系のミオグロビンのNO錯体の自動酸化反応について,その機構論的研究がこれまでに2例あり,そのうちの1例は,我々の提出したものと同じ機構を考えている.生体系ではその反応機構を断定することは難しい(多くの因子が反応に関与するため)が,我々のモデル系から,ミオオグロビンNO錯体の自動酸化機構を明らかにすることができた.前年度までに水中で機能するミオグロビン(Mb)機能モデルの構築に成功している。すなわち、水溶性鉄(II)pポルフィリン(Fe(II)TPPS)とピリジンをリンカーに有するパーメチル化シクロデキストリンダイマーの包接錯体(hemoCD)が、水中で可逆的に酸素分子を吸脱着することを見出した。今年度はさらに閃光分解法を用いた動力学的な検討を行い、酸素および一酸化炭素結合速度とoxy-hemoCD並びにCO-hemoCDからの酸素およびCO脱離速度を測定した。その結果、K_<on>については顕著な異常性は認められなかったが、K_<off>^<CO>は異常に小さな値を示した。CO-hemoCDの共鳴ラマンスペクトルの結果から、CO-hemoCDの配位結合は極めて弱いと推定されるにも関わらず、この一酸化炭素錯体が生体系や有機溶媒中のモデル系に比べて安定な理由は、シクロデキストリンが作り出す疎水的で狭いcleft中では、CO-hemoCDから脱離した疎水性の高いCO分子は、バルク水層へ拡散することなくcleft内に留まるため、再結合が容易に進行し、見かけ上CO-hemoCDを安定化するものであると結論した。oxyMbやoxyHbの自動酸化機構は多くの研究がなされているにもかかわらず、タンパク質の複雑さから、いまだに解明されていないのが現状である。我々のモデル系はタンパク質とは異なり、極めて単純化されているため、Fe(II)ポルフィリンの酸素錯体の自動酸化機構を明らかにすることができる。自動酸化に及ぼすpHおよび無機アニオンの効果を速度論的に検討した結果、oxy-hemoCDの自動酸化は水分子や無機アニオンが求核剤となって作用するShikamaらの提唱してきた機構が正しいことを証明することができた。これまで、水中で機能するMbやHbモデルの構築が困難であった理由は、タンパク質グロビンが作り出す疎水的な環境を鉄ポルフィリン周辺に提供することができなかったため、水分子による自動酸化を防げなかったことが原因である。分子動力学計算によると、hemoCDにおけるポルフィリン鉄中心は、2つのメチル化シクロデキストリン、ポルフィリンのメソ位にある2つのスルホナトフェニル基、およびピリジンリンカーによって完全に覆われた環境にあることが分かった。

今年度は、アキシャル塩基としてイミダゾールを有するモデル化合物も合成に成功し、その酸素親和性がピリジンを塩基とするhemoCDよりも高いことを見出している。さらに詳細を検討中である。(1)昨年度は、グロビンモデルとしてピリジンで連結されたO-メチル化β-シクロデキストリン二量体(Py3CD)を用い、それと水溶性ポルフィリン(Fe(II)TPPS)との包接錯体「hemoCD」を構築した。hemoCDは単純な系でありながら、水溶液中で機能する良好なミオグロビンモデルであることをこれまでに報告している。しかし応用を考えた場合には、Py3CDの合成が繁雑であり、その収率も低いことが問題となる。本年度は簡便に調製できるミオグロビンモデルの構築を目指し、新たなグロビンモデル(Py2CD)を二段階で合成することを試み、成功した。さらに、PyCD2とFe(II)TPPSとの包接錯体(1)の示すミオグロビンモデルとしての機能について検討した。吸収スペクトル測定により1が水溶液中で酸素錯体を形成することを確認した。共鳴ラマンスペクトル測定より得られたFe-O_2の伸縮振動数(v_<Fe-O2>=568cm^<-1>)がウマのミオグロビン(v_<Fe-O2>=571cm^<-1>)とほぼ一致したことより、1は良好なミオグロビンモデルであることが示された。1はhemoCDと同様に可逆的に酸素を吸脱着することができ、また多くのモデル化合物が一酸化炭素に対して不可逆的な吸着をするのに対し、1は一酸化炭素の吸着も可逆的であることが明らかとなった。それぞれの親和性はhemoCDのそれよりも低いが、1は著しく自動酸化を抑制することが明らかとなった。これは、Py3CDよりもPy2CDがポルフィリンを非常に強く包接し、自動酸化を促進する水分子の進入を著しく抑制したためだと考えられる。(2)Py3CDやPy2CDは2つのO-メチル化β-シクロデキストリンを、ピリジンを含むリンカーで結合させて、ピリジンをFe(II)へ配位させて機能発現を行っている。しかし天然のミオグロビンやヘモグロビンへはヒスチジンのイミダゾールがFe(II)へ配位している。この相違は、Fe(II)への電子供与性に違いを生じるため、酸素親和性に大きな違いが生まれる。そこで昨年度から試みてきたイミダゾールをリンカーとするシクロデキストリン二量体(Im3CD)を合成し、その機能を研究した。その結果、1m3CDのFe(II)TPPS包接錯体は、hemoCDよりも10倍も高い酸素親和性を示すことが明らかになった。しかし、その酸素付加体はoxyhemoCDに比べて約10倍も不安定であった。これはリンカーをアミド結合でシクロデキストリンに結合させたため、Im3CDのflexibilityが不足し、2つのシクロデキストリン間の間隙が大きく、そのために水分子がO_2-Fe(II)結合を攻撃して、比較的速い自動酸化を引き起こすためであることが判明した。(3)今年度から新たな試みとして、これまでに構築してきたミオグロビンモデル化合物の一酸化窒素親和性につき検討を始めた。これまでNOの自動酸化機構が不明であったが、我々のモデル系からこの機構を明らかにする。