hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
トキソプラズマにおけるチーティングオルガネラ形成機構の解明

トキソプラズマは宿主細胞に侵入した後、宿主のミトコンドリアを原虫が増殖している寄生胞近辺に引き寄せるという現象が知られている。この現象を引きおこす候補タンパク質遺伝子を7つリストアップし、強制発現株によるオルガネラのリクルート能力の評価を行った。その結果、4つの遺伝子をリクルート現象関連遺伝子として同定できた。そこで引き続きこれらの遺伝子群のノックアウト株の作成を試みたところ、4遺伝子のうち3遺伝子は原虫の生存に必須でありノックアウトできなかった。残りの遺伝子についてはノックアウト株が得られ、このノックアウト株は宿主ミトコンドリアのリクルート能力が有意に減少していた。申請者が確立した、宿主ミトコンドリアへ輸送されたと思われるトキソプラズマのタンパク質リストに挙げられたタンパク質遺伝子にタグを付けて強制発現させることでミトコンドリアへの輸送を確認したところ、7つのタンパク質が寄生胞膜に局在し、宿主ミトコンドリアとの相互作用が示唆された。一方、このスクリーニングの過程で、強制発現させる遺伝子によってリクルートされるミトコンドリアの数が変化することに気づいた。つまり、タグ融合遺伝子の強制発現により原虫のミトコンドリアリクルート能力を亢進させる遺伝子群の存在が示唆できた。これらの遺伝子群はORF(Organelle Ricruitment Factor)の有力候補となるので、まず強制発現株によるオルガネラのリクルート能力の評価を行った。その結果、前述の7つの遺伝子のうち、2つが統計学的な有意差を持って、1つが有意差はないものの明らかにリクルート能力が亢進していた。現在、より詳細なリクルート能力の評価と、3つの遺伝子のノックアウトを試みている。スクリーニングの過程で、タグ融合遺伝子の強制発現により原虫のミトコンドリアリクルート能力を亢進させる遺伝子群の存在が明らかとなったことは想定外であったが、逆にORF候補の絞り込みが容易になったことから、概ね順調に進展しているものと判断している。昨年度までに、ミトコンドリアに局在する候補タンパクをスクリーニングする過程で、タグ融合遺伝子の強制発現により原虫のミトコンドリアリクルート能力を亢進させる遺伝子群の存在が明らかとなった。さらにこのリクルート能力は発現させる遺伝子により強弱があることもわかった。これらの遺伝子群はORFの有力候補となるので、本年度繰越分はこれらの遺伝子群の強制発現株について詳細を検討した。その結果、強制発現により統計学的に有意にリクルート能力を向上させた遺伝子は3つ、有意差はないものの再現よくリクルート能力の亢進が見られた1遺伝子を見出すことができた。最終年度にはこれらの遺伝子のノックアウトを試みるので、ノックアウト株と合わせて強制発現株の表現型を解析することとした。強制発現により宿主ミトコンドリアのリクルート能力を亢進することができる遺伝子を複数同定できている。これらの遺伝子群はORFの有力候補となるので、本年度はこれらの遺伝子群のノックアウト株の作成を試みた。その結果、試みた4遺伝子のうち、3遺伝子はノックアウトできず、過去の報告とも合わせ、これらの遺伝子は原虫の生存に必須である可能性が示唆された。現在、テトラサイクリン発現調節系を用いたノックダウン株を構築中である。もう一つの遺伝子についてはノックアウト株が得られた。このノックアウト株は宿主ミトコンドリアのリクルート能力が有意に減少していた。現在、マウスに対する病原性や宿主ERのリクルート能力の変化など、様々な表現型を解析中である。前述の通り、現在より詳細なリクルート能力の評価と、3つの遺伝子のノックアウトを試みている。これらの解析により、3つのORF候補遺伝子のオルガネラリクルートへの関与の実態が明らかにできるものと考えている。本年度同定できた4種の遺伝子のノックアウト株を作成し、各種の表現型を解析していきたい。29年度が最終年度であるため、記入しない。分子寄生虫学、原生生物学29年度が最終年度であるため、記入しない。
コオロギ色素拡散ホルモン様ペプチドの日周期的発現の分子生物学的解析

1.抗PDF抗体を用いて免疫染色を行い、共焦点レーザー顕微鏡により微細形態の検討を行った。視葉板PDFニューロン(PDFLa)の突起は抗体染色で強く染色されるバリコシティーとわずかしか染色されないきわめて細い部分とからなり、細胞体から直接伸張した突起が細かく分枝しながら、視葉板全体を神経支配していることがわかった。視髄PDFニューロン(PDFMe)は同様にバリコシティーを持つが、PDFLaに比べてその突起が太く、PDFLaとは容易に区別できる。PDFMeの突起は視髄前縁部全体にわたり、視葉板と視髄の接する部分まで神経支配しており、いくつかの分枝が視葉板にも進入していた。これらの結果から、PDFLaとPDFMeはそれぞれ異なる機能を有することが示唆された。2.視葉以外に、前額神経節にも左右6対のPDF免疫陽性細胞を確認した。これは初めての発見であり、これらの細胞のPDFの機能が興味深い課題である。3.染色強度の日周性を検討したところ、PDFMeではいずれの細胞でも、恒暗下で細胞体の染色強度に主観的昼に強くなる周期性が見られた。4.一日のいろいろの時刻で視葉からmRNAを抽出し、pdf遺伝子の塩基配列から設計したプライマーを用いて、real-time PCRによりpdf mRNAの発現の日周性を検討した。その結果、内部コントロールとする遺伝子の検討が残されてはいるが、PDFLa, PDFMeともに転写には日周リズムがあり、明期に高くなった。この結果はほぼ細胞体での免疫組織化学の結果と一致しているが、ELISAの結果とは一致しない。この相違は、視葉内の含有量には軸策内での蓄積、分泌など細胞体での合成以外の要因が関与するために生ずると考えられた。1.PDF発現の日周性の検討:1)明暗12:12および恒暗条件下で視葉および脳から抽出したペプチドを抽出し、抗PDF抗体を用いた競合的ELISA法によりPDFペプチド量の定量を試みた。その結果、視葉および脳葉の両方でPDF量は日周的に変動し、主観的夜の終わりに最大となり、主観的昼の中ごろに最少となることが明らかになった。2)細胞レベルでの発現リズムを検討するため、抗PDF抗体を用いた免疫組織化学による染色を行った。PDF免疫陽性細胞は、視葉に細胞体をもつ3グループが確認された。一つは視髄基部に細胞体をもつ約15個の集団(PDFMe)であり、他の2つはそれぞれ視葉板と視髄境界付近の腹側(PDFLav)と背側(PDFLad)にある数十個の細胞である。PDFMeには、強い免疫染色性を示す大型細胞(lPDFMe)と比較的弱い染色性しか示さない小型の細胞(sPDFMe)があることを確認した。この抗体の免疫染色では、核内は標識されなかった。共焦点レーザー顕微鏡を用いた観察では、いずれの細胞も夜間にPDF免疫染色性が高く、昼低い傾向があり、これはほぼELISAの結果と一致していた。2.pdf mRNA発現の日周変動の検討:転写レベルでの発現制御を見るために、pdf cDNAからdigoxygeninでラベルしたRNAプローブを作製し、in situ hybridization法を確立した。PDFMeでは大型細胞で小型細胞よりも多くのpdf mRNAが合成されていることが明らかとなった。PDFLa細胞でも標識は弱く、pdf転写量は少ないことがわかった。定量的PCRからも、PDFMe細胞での転写量がでPDFLa細胞の役10倍であることが示された。一方予備的なreal time-PCRの結果から、pdf mRNAは明期の終わりよりも明期の開始時に有意に多いことが示された。今後詳細な検討を行う計画である。
ジェームズ・ホッグを中心としたスコットランド文学・文化研究

スコットランド国境地方の出身で「エトリックの羊飼い」として知られる、イギリス・ロマン主義期を代表する詩人・作家ジェームズ・ホッグを中心に注目し、19世紀初頭の都市を中心とした著しい近代化の中で、文学作品及び文芸誌を媒体として、スコットランド固有の農村文化が保全し、再構築しようとする試みを調査、検証することにより、スコットランド文学史及び文化史におけるホッグの功績の位置づけと意義を明らかにした。本研究の目的は、「エトリックの羊飼い」として知られ、ロマン主義期のスコットランドを代表する農村労働者階級の詩人・作家James Hoggを取り上げ、文学作品とスコットランド農村文化の変容と保全の関係について考察することにある。この研究目的にしたがい、研究初年度である2009年度は研究の基盤を作り上げることに重点を置き、Hoggによる文芸誌への投稿作品を中心に、一次資料の収集及び精読・分析作業に従事した。上半期は、18101811年にHoggが自ら編集した文芸誌The Spy、またBlackwood's Edinburgh Magazineへの投稿及び同誌の連載Noctes Ambrosianaeにおける「羊飼い」像の成立、そして代表作The Private Memoirs and Confessions of a Justified Sinnerに至るHoggと都市出版文化との複雑な関係性を考察し、論文として出版した。さらにスコットランド国境地帯の民間伝承を綴ったBlackwood's Magazineへの連載The Shepherd's Calendarを始めとする投稿作品の分析、またGeorge Gordon ByronやEdinburgh Reviewとの交流のきっかけとなった作品The Queen's Wakeの読解、解釈作業を行った。下半期においては、上半期での研究成果に基づいて、まず2010年7月にドイツで開催されるThe James Hogg Societyの国際学会への発表原稿をまとめた。"James Hogg's Borders"をテーマとして開かれる本学会においては、The Shepherd's Calendarを中心として、Hoggの民間信仰についての記述が、David Humeに代表される啓蒙主義的歴史観及び懐疑主義的神学観といかに関わり、またそれを乗り越えようとしたのかを考察する。さらに、Hoggの晩年に出版された物語集Altrive Talesにも注目し、論文集『スコットランド文学その流れと本質』(仮題)への掲載論文の準備として資料収集、分析作業を行った。この研究目的にしたがい平成22年度上半期の研究実績としては、まず、7月にドイツで開催されたThe James Hogg Societyの定期大会において、The Shepherd's Calendarを中心としたHoggの民間信仰の記述とスコットランド啓蒙主義思想との関わりについて研究発表を行うともに、海外のホッグ研究家との意見交換、資料収集をすることができた。また、論文集『スコットランド文学その流れと本質』への掲載論文として、晩年に出版された物語集Altrive Talesを中心として「エトリックの羊飼い」としてのホッグ像の変化とイギリス・ロマン主義文学・文化との関わりについて研究論文をまとめた。下半期においてはThe James Hogg Societyの機関誌に投稿した日本におけるHogg受容史についての論文を執筆する傍ら、次年度に予定している実地調査のための準備、資料収集を行った。収集された主な資料としては、Hoggが晩年に携わった文化事業として重要なSt.Ronan's Border Clubについての資料や関連論文、また、19世紀初頭のEdinburgh出版文化史に関わる資料である。これらの資料の分析作業を進めるとともに、国境地帯における中世の史実を、民間伝承をもとに歴史小説化したHoggの大作The Three Perils of Manの読解作業を行った。以上の資料分析を通じて、次年度に予定しているHogg自身の生涯及びこれらの作品の舞台となった土地での実地調査の準備と目的の明確化がなされた。この研究目的にしたがい平成23年度上半期の研究実績としては、まず、18世紀から19世紀初頭に出版されたスコットランド旅行記復刻選集の編集と解説書執筆を行った。本選集はロマン主義期のスコットランド社会の変容のみならず、Walter ScottやHoggの歴史小説の背景を知る資料として意義を持つ。また、8月末から9月初めにかけて、スコットランド国境地帯を訪れ、実地調査を行った。Hogg研究者として著名なGillian Hughes氏の指導を仰ぎ、Melrose,Selkirk,Ettrickを中心に、HoggとScottの作品や伝記において重要な場所を訪ね、資料収集を行った。下半期においては、11月の関西コールリッジ研究会において、William WordsworthのThe Excursionを中心に、スコットランド啓蒙主義及びエディンバラ出版文化の問題がいかに扱われているのか、ScottやHoggの詩作品・小説と比較分析しながら考察する発表を行った。当初はスコットランド国境地帯の実地調査の成果に基づき、歴史小説The Three Perils of Manの考察を行うことを計画していたが、予定されていた校訂版の出版が延期されたため、期待していた成果を上げることができなかった。

そのため計画を変更し、Washington Irvingとスコットランド文壇との関わりに注目し、Blackwood's Edinburgh Magazineを初めとするエディンバラ出版文化において醸成された「エトリックの羊飼い」像が、いかに大西洋を越えて北アメリカの出版文化に受容されたのか、19世紀初頭の出版文化の動態とHoggの作品の近代性を明らかにすることを目的とした研究を行い、2012年6月にGlasgowで開催されるThe James Hogg Societyの定期大会で発表する予定である。本研究の目的は、「エトリックの羊飼い」として知られ、ロマン主義期を代表するスコットランド詩人・作家ジェームズ・ホッグを取り上げ、19世紀初頭の都市を中心とした著しい近代化の中で、スコットランド固有の農村文化が保全及び再構築が試みられたかを探求することにある。研究最終年度にあたる平成24年度は、過年度に行ったスコットランド国境地帯への実地調査を始めとする資料・文献分析の成果を踏まえ、これまでの研究成果をまとめることに費やした。当初はグラスゴーで開催されるThe James Hogg Societyの定期大会に参加する予定であったが、学会の都合により延期となった。したがって、当初の予定していた、Blackwood's Edinburgh Magazineを初めとするエディンバラ出版文化において醸成された「エトリックの羊飼い」像がいかに大西洋を越えて北アメリカの出版文化に受容されたのかという、19世紀初頭の出版文化の動態とHoggの作品の近代性を明らかにすることを目的とした研究をまとめ、平成25年出版予定の論文集で発表する。また、当初研究資料として検討していたThe Three Perils of Man校訂版の出版が延期されたため、研究期間中の分析が間に合わなかった。したがって、下半期においては方針を変更し、John Gibson LockhartのPeter's Letters to HisKinsfolkを中心として、Hoggとエディンバラ出版文化及びスコットランド啓蒙主義が表す近代性との関わりについて考察・研究をまとめ、関連学会の論文集で発表、及び、平成25年度にミュンヘンで行われる国際学会で発表する予定である。その他、関連学会・研究会でホッグの作品について意見交換や資料収集を行った。
ヒトサイトメガロウイルスの潜伏感染および再活性化に関する研究

我々は血液細胞特に、末梢血単核球(PBMC)、リンパ球、マクロファージ系細胞におけるサイトメガロウイルス(CMV)の持続感染に注目し、CMV感染患児における血清中のサイトカイン測定の意義について検討するとともにPolymerase chainreaction(PCR)法およびフローサイトメトリー法によるCMV感染の解析も試みた。対象は尿よりCMVTが分離され、CMV特異的IgM抗体の上昇が確認された周産期感染による乳児のCMV肝炎患児とした。高磁気ビーズで分画後のCMV肝炎患児のPBMCからCMV DNAの検索を行い、フローサイトメトリー法でCMV抗原陽性細胞について解析した。またフローサイトメトリーによるCMV感染患児のPBMCの一般的な表面マーカーの解析を行うとともにPCR法によるHCMV DNA mRNAの検出も試みた。PCR法におけるプライマーは前初期抗原(IE)をコードする領域に設定し、94C1分、55C2分、72C2分を1サイクルとして30サイクルで行った。血清中の抗CMV IgG IgM IgA抗体はELISA法で測定した。急性期の清中のsoluble IL-2 receptor(sIL-2R)、IL-4、TNF-α、IFN-γなどのサイトカインをELISA法を用いて測定した。PCRおよびフローサイトメトリーによる検索ではCD4,CD8陽性細胞におけるCMV感染の重要性が示唆された。またsIL-2RがCMV感染の病態に関与することも示唆された。以上の結果よりCMVの持続感染および再活性化の成立には多くのサイトカインの関与が推定されたが、今後はこれらの知見を基にCMV感染の成立およびその阻害因子について検討を加える予定である。悪性腫瘍の治療や臓器移植の補助療法にともなう宿主の免疫抑制状態におけるヒトサイトメガロウイルス(HCMV)感染が臨床的に問題となっている。HCMVの潜伏感染および再活性化に関しては不明な点が少なくない。我々はHCMVの潜伏感染におけるマクロファージ-単球系細胞の役割に注目し、in vitroでの検討を加えてきた。今回は周産期の初感染における末梢血単核球(PBMC)のHCMV感染の意義について検討した。尿よりHCMVが分離され、HCMV特異的IgM抗体の上昇が確認された1歳未満の乳児期肝機能障害患児13例を対象とした。またHCMV抗体陰性患者よりのPBMCを対照とした。HCMVの分離はMRC-5細胞を用いCMVのIEA,EA蛋白に対する単クローン抗体を使用した。抗HCMV-IgG,IgM抗体の測定にはELISA法を用いた。肝炎患児より分離したPBMCのCD2,CD4,CD8陽性細胞におけるHCMV-IEA,LA抗原の出現はフローサイトメトリー(FCM)を用いて解析した。またPBMCよりポリスチレン高磁気ビーズを用いて、CD2,CD4,CD8陽性細胞を分離採取し、PCR法にてHCMV-IE,LA DNAの検出を試みた。FCMでは13例中3例でCD8陽性細胞にHCMV-IE蛋白陽性細胞が高率に出現した。PCR法では同様に13例中5例の患児のPBMCのCD2,CD4,CD8の各分画よりPCRでCMV-IE,DNAが検出されたが、LA,DNAは検出されなかった。CMV抗体陰性患者のPBMCよりはFCMでCMV抗原陽性細胞は検出されず、PCR法でもCMV,DNAは検出されなかった。周産期のHCMV初感染においては、FCMおよびPCR法によってCD8陽性細胞に高率にCMV-IEA蛋白およびIEA,DNAが検出された。今回の結果より、免疫抑制状態などにおける潜伏感染および再活性化においてもsuppressor-cytotoxicT細胞におけるCMVの感染および増殖が重要な役割を持つことが示唆された。今後更に、suppressor-cytotoxic T細胞とCMV感染の再活性化の関連、特にサイトカインの関与について検討を進める予定である。

我々は血液細胞特に、抹消血単核球(PBMC)、リンパ球、マクロファージ系細胞におけるサイトメガロウイルス(CMV)の持続感染に注目し、CMV感染患児における血清中のサイトカイン測定の意義について検討するとともにPolumerase chain reaction(PCR)法およびフローサイトメトリー報によるCMV感染の解析も試みた。対象は尿よりCMVが分離され、CMV特異的IgM抗体の上昇が確認された周産期感染による乳児のCMV肝炎患児とした。高磁気ビーズで分画後のCMV肝炎患児のPBMCからCMVDNAの検索を行い、フローサイトメトリー法でCMV抗原陽性細胞について解析した。またフローサイトメトリーによるCMV感染患児のPBMCの一般的な表面マーカーの解析を行うとともにPCR法によるHCMVDNAmRNAの検出も試みた。PCR法におけるプライマーは前初期抗原(IE)をコードする領域に設定し、94C1分、55C2分、72C2分を1サイクルとして30サイクルで行った。血清中の抗CMVIgGIgMIgA抗体はELISA法で測定した。急性期の清中のsoluble IL-2 receptor (sIL-2R)、IL-4、TNF-α、IFN-γなどのサイトカインをELISA法を用いて測定した。PCRおよびフローサイトメトリーによる検索ではCD4,CD8陽性細胞におけるCMV感染の重要性が示唆された。またsIL-2RがCMV感染の病態に関与することも示唆された。以上の結果よりCMVの持続感染および細胞活性化の成立には多くのサイトカインの関与が推定されたが、今後はこれらの知見を基にCMV感染の成立およびその阻害因子について検討を加える予定である。
核内受容体リガンド依存性タンパク分解機能による新規リガンド評価系の構築

本研究では、核内受容体のタンパク分解機能に着眼した、新たなin vitroリガンド評価系の構築を目的とした。評価系のモデルとしてエストロゲン/エストロゲン受容体に焦点を当てて解析を行った。これまでの研究過程において、エストロゲン受容体(Estrogen receptor: ER)がHECT型ユビキチンE3リガーゼの活性をリガンド依存的に制御することを見出してきた。そこで、本年度はこれらのリコンビナントタンパクを用いたin vitroubiquitinaiton assay系を構築し、ERに対するリガンドの評価を行った。ERの転写機能を指標に解析されている既知リガンドを用いたところ、アゴニストについてはユビキチンリガーゼ活性についてもアゴニストとして、パーシャルアゴニストについてはアンタゴニストとして作用することが示された。これらの実験系を有用評価系として用いるために、感度向上を主軸としたassay系の最適化を行った。これらのassay系では、E1, E2, E3酵素というカスケードによるユビキチンの受け渡しにより作出されたポリユビキチン鎖を活性の指標としている。これまで、E3酵素としてHECT型ユビキチンリガーゼ及びERに着眼した解析を行ってきたが、このE3の活性制御に寄与するE2酵素群のスクリーニングを行った。その結果本研究で着目しているER/E3複合体に対して、特定のE2酵素のみがリガンド依存的な活性制御に必須であることが示された。本年度はエストロゲン受容体を中心に解析を進めたが、他のステロイド受容体に関してもHECT型ユビキチンリガーゼとの相互作用が確認されており、上記のassay系が特定の核内受容体群において有用なリガンド評価系である可能性が示唆された。25年度が最終年度であるため、記入しない。リガンド依存的なタンパク分解機能のin vitro評価系を構築にあたり、エストロゲン及びエストロゲン受容体に焦点を当てた機能解析を行った。具体的には(1)エストロゲン依存的なタンパク分解を担う酵素活性中心因子群の機能解析、(2)リガンド依存性タンパク分解経路を有する細胞種の検討(3)タンパク分解能に対するエストロゲン受容体共役因子群の探索を行った。(1)については内因性エストロゲン受容体をbaitとしたアフィニティー精製により、HECT型ユビキチンE3リガーゼを同定した。ユビキチンE3リガーゼはユビキチンタンパクを一つあるいは鎖状に基質に付加する修飾酵素である。in vitro ubiquitination assay系を構築することで、エストロゲン受容体がリガンド依存的にユビキチンリガーゼ活性を制御することを明確にした。さらに、(2)エストロゲン依存性タンパク分解経路が正常子宮内膜上皮細胞や乳がん細胞株において細胞増殖に寄与することが示唆された。また、相互作用を指標としてこのユビキチンリガーゼをパートナー因子とする核内受容体群のスクリーニングを進めている。(1)(2)の結果を踏まえて、(3)リガンド依存的なタンパク分解機能の共役因子群の探索を行った。エストロゲン受容体及びユビキチンE3リガーゼを主軸にアフィニティー精製及びプロテオミクス解析を行い、網羅的な候補因子群の同定を行った。同定因子群に関してはin vivo/in vitroにおいて解析を進めており、エストロゲン受容体のタンパク分解能を制御する候補因子として新規脱リン酸化酵素を見出している。以上、本年度はエストロゲン依存性のタンパク分解機能の明確化や他のリガンド/核内受容体への応用性を検討することで、リガンド依存性in vitro評価系の基盤の一旦を構築したと言える。

平成24年度の研究目標はタンパク分解機能に選択的なER共役活性化因子群の同定であり、プロテオミクス解析を主軸とした候補因子群の網羅的な探索を行った。その結果、数種の共役活性化候補因子群が同定に成功している。さらに、同定因子群の機能解析を通じて細胞周期シグナルに関与するエストロゲン受容体のリン酸化/脱リン酸化状態がタンパク分解機能のスイッチとして機能する可能性が示唆されている。このような修飾スイッチ機構はin vitro assay系に反映可能であると考えられ、今後、本研究課題の最終目的であるリガンド依存性in vitro ubiquitination assay系の感度向上の基盤を担うものであると言える。以上、本研究課題は当初の研究目的に向かっておおむね順調に進展していると言える。また、本年度は地区ミニシンポジウムの企画を行っている。このシンポジウムは多様な視点から生理活性ステロイドについて紐解くことを目的としており、農学・医学・理学などの多岐に渡る研究背景を有する研究者同士の議論を介して、新たな研究推進方法開発の一助となることが期待される。実際にこのシンポジウムを機に共同研究が進展しており、次年度以降の研究遂行への反映を予定している。以上、本年度は自身の研究を遂行すると共に当該研究分野の活性化や研究成果の還元についても積極的に寄与しており、本研究課題はおおむね順調に進展していると言える。今後は平成24年度において同定した因子群が、リガンド依存性標的特異的遺伝子発現制御と標的特異的タンパク分解制御のいずれの制御機構に寄与するかを判別する。このうち、タンパク分解機能に特化した共役因子群に焦点をあててin vitro ubiquitination assayの再構築系に供する。分解基質のポリユビキチン化を指標に分解基質と共役活性化因子群の組み合わせを最適化する。同時に、共役活性化因子群のノックダウン細胞を用いて分解基質のタンパク量の変動を検討し、in vivoにおいても組み合わせが最適であることを確認する。確立したin vitro ubiquitination assayを行い、種々のエストロゲン(17b-estradiol, Estriolなど)、食品成分由来のエストロゲン様物質などがエストロゲン受容体を介した標的特異的タンパク分解能に与える影響を検討する。また、組織特異的なER合成リガンドでありER関連疾患の治療薬でもあるSERM: Selective ER modulator (Tamoxifen, Raloxifen,など)についても同様に検討する。これにより核内受容体の転写機能とタンパク分解機能の各機能に特化したリガンド探索への応用を試みる。核内受容体は各種疾患との密接な関連が知られているため、本評価系による新たな核内受容体リガンドの同定により、将来的には創薬や機能性食品開発への発展による社会的貢献が大いに期待される。これらの研究成果は、原著論文として国際科学誌への掲載や国内外の学会や公開シンポジウムへの参加を積極的に行うことで研究成果の還元を試みる予定である。25年度が最終年度であるため、記入しない。
カルネキシンによる糖鎖シグナル認識と糖タンパク質生合成制御機構の解明

カルネキシンは粗面小胞体(ER)に存在するレクチン様分子シャペロンであり、糖タンパク質のフォールディング中間体の正しい組み立てを促進することから、ERでの糖タンパク質の品質管理にとって重要な役割を果たしている。平成12年度は、カルネキシンについて糖タンパク質認識機構の解析を進めるため、カルネキシンin vitroフォールディングアッセイ系の作成と解析を行った。具体的には、モノグルコシル化糖鎖(Glc1Man9)をもつJack bean α-mannosidaseと、α-mannosidaseからEndoHで糖鎖を除去した基質を作成して、カルネキシンの認識する基質に用いた。これらα-mannosidaseを6M塩酸グアニジンで変性した後、熱処理でタンパク質の凝集を誘導した。精製した可溶化カルネキシンを添加して、その基質の凝集抑制能を測定(Light scattering)することにより、シャペロン作用を評価した。また、α-mannosidaseの変性と再活性化について酵素活性の測定を行い、アッセイ系にオリゴ糖やATPを加えることにより、シャペロン作用への影響を検討した。解析の結果、カルネキシンは糖タンパク質のモノグルコシル化糖鎖を認識するとともに変性したポリペプチド部分をも認識することが明かとなった。また、カルネキシンがin vitroでの基質タンパク質の熱による変性を防ぎ、変性タンパク質の再活性化を助けることにより、シャペロン活性を示すことを見い出した。さらに、in vitro実験系ではカルネキシンの基質タンパク質認識において、糖鎖に対する親和性が最も重要であること、また、その分子制御機構において、ATPはカルネキシンのシャペロン機能を促進し、糖鎖結合部位への糖鎖の結合はカルネキシンのペプチド結合能を抑制することも明らかになった。
エストロゲン合成酵素の遺伝子発現制御

女性ホルモンであるエストロゲンは性分化や性周期、発ガンなどの生命現象に深く関わっているステロイドホルモンである。エストロゲン合成酵素(或はアロマターゼP450とも呼ばれる)はエストロゲンの生合成の律速酵素であり、生体内のエストロゲン量は本酵素の発現量によって制御されている。申請者は、ヒト絨毛性腫瘍細胞を用いて、代表的な発がんプロモーターである12-O-tetradecanoyl-phorbol 13-acetate(TPA)による本酵素遺伝子の転写の誘導機構を分子レベルで解明する目的で本研究を行った。この転写誘導には本酵素遺伝子の転写開始点の上流2141-2098の位置にある44塩基対の配列が必須であることが明らかになっていた。そこで、転写誘導に関与する核内因子が結合するために必要な最小限のmotifを明らかにするたに、44塩基対の種々の領域をカバーするoligonucleotideを合成し、gel retardation assayおよびCAT assayをった。その結果、TPAによる転写誘導には-2141と-2115の領域にある26塩基対が必要であること、そしてこの26塩基対には今までに報告された転写の制御配列とhomologyを示す配列がないことが判明した。さらに細胞へのTPA処理の時間に依存して、この26塩基対に結合する核内因子が高分子化し、この高分子化と本酵素遺伝子の転写誘導との間に相関関係があることが明かとなった。申請者は今後、この核内因子の特性をさらに究明するため、因子の精製さらにはそのcDNAの単離を行う計画である女性ホルモンであるエストロゲンは性分化や性周期、発ガンなどの生命現象に深く関わっているステロイドホルモンである。申請者は今後、この核内因子の特性をさらに究明するため、因子の精製さらにはそのcDNAの単離を行う計画である
中重核イラスト領域における非線型集団運動の徴視的研究

本研究においては,中重核イラスト領域における集団運動理論に,運動学的・動力学的非調和効果をくり込む理論的枠組みを確立し,これを用いて低・高スピン領域の集団運動を分析することを目的とした。低スピン領域の側面からのアプロ-チとして,1.低スピン領域における集団的励起状態を,球形基底に基づいたダイソンボソン展開法によって分析した。特にこの方法をSm同位原子核や^<208>Pbの八重極ユフォノン状態の構造の研究に応用した。2.非線型結合効果をくり込んだ形の動力学的ボソン展開法であるダイソン型自己無撞着集団座標法を確立し,これを用いてSm同位原子核の振動・回転相転移現象を分析した。また高スピン領域の側面からのアプロ-チとして,3.回転・振動・回転整列した準粒子モ-ドの統一的記述のため,変形基底に基づく「回転殻模型+RPA+準核子・振動回転結合模型」を確立した。4.超高スピン状態における巨大変形回転バンド,対相転移,準核子回転バンドのE2,M1遷移の異常性を上記(3)の方法で分析した。5.ソフトな変形効果を取扱うため,集団的回転・振動の高次の相互作用をくり込めるようボソン展開法を拡張し,核の首振り運動の分析に応用した。その他,本研究の副産物として,角運動量合成の数式処理の世界最初のプログラムの開発に成功した。このプログラムは今後量子物理学の各分野で利用されるであろう。原子核における集団的励起モードと非集団的モードとの間の結合から生じる非線型性を組織的に取扱う方法としてのダイソン型自己無撞着集団座標法と、その量子化された理論を,簡単なモデルに適用し、その結果を厳密解と比較することによって、この理論の正当性を確かめた。さらにこの理論をSm同位原子核に応用し、質量数が150から154へ変るときの球形から変形へのスペクトルの急激な変化(相転移)を微視的に説明することに成功した。このとき、J=4の非集団的モードからの結合効果が変形スペクトルにとって本質的に重要であることが明かにされた。また基底状態相関をとり入れたRPAフォノンを基礎とした新い形のダイソン・ボソン写像法を開発し、その有用性を確かめた。原子核の集団的励起状態においては、この系が有限多体フェルミオン系であるという特徴の表われとして、パウリ原理(反対称効果)に基づく運動学的非調和性の他に、集団的自由度と他の多くの非集合的自由度との間の相互作用から生じる非線型性が重要な役割を果たす。本年度の研究においては、この非線型性を微視的に量子力学的多体論として取扱う2つの方法、即ちダイソン型ボソン展開法とダイソン型自己無撞着集団座標法(SCC法)、の整備と、具体的問題への応用を行った。1.ボソン展開法におけるいわゆる「非物理的状態」の混入の問題がどのように生じ、いかにして解決できるかということを、単j殻模型とSU(3)模型を用いて分析し、従来我々が開発し、応用してきた集団的フェルミオン部分空間(多フォノン部分空間)に対するダイソン型ボソン展開法でこれが完全に解決されていることを示した。2.ダイソン型ボソン展開法の発展形と考えられるダイソン型SCC法を用いて、集団的フォノンへの非集団的モ-ドからの結合効果をとり入れ、Smアイソト-プの球形-変形「相転移」のメカニズムを調べた。その結果、従来から行われてきた集団的多フォノン部分空間に対するダイソンボソン展開では不十分であり、上記の非集団的フォノンモ-ド(四重極のみならず十六重極等の高い多重極モ-ド)との結合効果を取り入れはじめてSmの球形-変形相転移現象が説明できることが明らかになった。3.さらに、ダイソンボソン展開法を用いて、^<208>Pb等の閉殻付近の八重極(3^-)フォノンの2フォノン状態の理論的分析を行いつつあるが、最終結果は来年度になる。

本研究においては,中重核イラスト領域における集団運動理論に,運動学的・動力学的非調和効果をくり込む理論的枠組みを確立し,これを用いて低・高スピン領域の集団運動を分析することを目標にしたが,本年度の研究成果は次の通り。まず低スピン領域の側面からのアプロ-チとして,1.前年度までの研究で確立されたダイソン型ボソン展開法を^<208>Pbのいわゆる八重極2つフォノン状態の構造の微視的解析に応用し,実験結果を合理的に説明できることを示した。2.前年度までの研究でその基盤が確立したダイソン型自己無撞着集団座標法を,Sm同位原子核の振動・回転相転移現象の分析に応用し,中性子数が88から90の間での急激を相転移を微視的に説明することに成功した。また高スピン領域の側面からのアプロ-チとして,3.超高スピン状態における巨大変形回転バンド,対相転移,準粒子回転バンドのE2,M1遷移の異常性を,「回転殻模型+RPA+準粒子・振動回転結合模型」を用いて分析した。4.ソフトな変形効果を取扱うため,集団的回転・振動の高次の相互作用をくり込めるようボソン展開法を拡張し,核の首振り(ウォブリング)運動の分析に応用した。5.本研究の副産物として,角運動量合成の数式処理の世界最初の計算機プログラムの開発に成功した。
光学活性ジルコニウム、ニオブ、タンタル触媒の開発と医薬品合成への展開

本年度の研究では、ニオブを中心金属として用いる新規光学活性Lewis酸触媒の開発、および光学活性ジルコニウム触媒を用いるピリドン骨格の不斉構築法の開発研究を行った。ニオブはその価数が5価であり、チタンやジルコニウムの4価と比べて一つ価数が多い。よって、これまでよりも比較的強いLewis酸活性が期待できる一方、用いる光学活性配位子は、金属に対してより多点で配位して制御することが必要であると考えられる。そこで、ニオブ原子の周囲に有効な不斉環境を構築するべく多座不斉配位子の設計を行ったところ、ビナフトール骨格を有する三座型配位子が有効であることが明らかになった。そこで、この配位子からなる触媒を用いてさらなる展開を行うべく、触媒の構造検討を行ったところ、触媒溶液のNMR解析、不斉反応における不斉配位子の光学純度と生成物の光学純度との非線形効果の観察、さらに、触媒由来と考えられる結晶のX線構造解析検討を行った結果、本ニオブ触媒が架橋構造を有する二量体構造をとっていることが示唆された。この結果は、ニオブを用いる新規光学活性触媒の開発に対して有用な知見を与えるものである。一方、イミンと活性ジエンを用いる不斉アザDiels-Alder反応は光学活性ピペリジン誘導体を与える有用な手法である。しかしながら、これまでの手法では脂肪族アルデヒド由来のイミンに対して十分な結果を与えていなかった。そこで、脂肪族アルデヒド由来のものでも安定な、ベンゾイルヒドラゾンをイミン等価体として用いて検討を行ったところ、光学活性ジルコニウム触媒を用いたとき、高いエナンチオ選択性をもって目的物を得ることができた。また、本手法を用いて、天然物であるconiineの形式的不斉合成を達成した。本反応は不斉アザDiels-Alder反応による光学活性ピペリジン誘導体の供給において、新たな可能性を与える手法であると言える。本年度の研究においては、ニオブやタンタルを中心金属として用いる新規光学活性Lewis酸触媒の開発、および安定で長期間保存可能な光学活性ジルコニウム触媒の開発研究を行った。ニオブやタンタルはその価数は5価であり、チタンやジルコニウムの4価と比べて一つ価数が多い。そこで今回新たな多座配位子として、ビナフトール骨格を有する新規3座配位子を設計し合成を行った。得られた配位子を用いて光学活性ニオブ触媒を調製し、これをイミンとケテンシリルアセタールとの不斉Mannich型反応へと適用したところ、反応が円滑に進行し高い不斉収率を与えることを見出した。本例はニオブをLewis酸触媒として用い、高エナンチオ選択的反応を実現した初めての例である。一方で、我々はこれまでにジルコニウムを中心金属として用いる多種類の光学活性Lewis酸触媒を開発しており、イミンやアルデヒドに対する反応において極めて有効に機能することを明らかにしている。また、これらのうち、不斉Mannich型反応において有効な触媒をゼオライトの一種であるモレキュラーシーブス上に分散させることで、安定で長期間保存可能な高選択的光学活性Lewis酸触媒を開発している。そこで、本手法を用いることにより、他のジルコニウム触媒も安定化できるのではないかと考え、不斉アルドール反応において有効である触媒を用いて試みたところ、同様に安定化できることを明らかにした。本触媒は長期間にわたって安定に保存でき、アルドール反応における選択性も低下しないことを明らかにした。
1970年以降のわが国企業の支配構造と企業業績に関する研究

本研究は、1970年、1980年、1990年、2000年のわが国企業(非金融業売上高上位1000社)の支配構造と企業業績の関連について分析を行い、両者の関係を解明することを目的としている。1.支配構造の分析は、実質一位株主(利害を共通にしている株主のグループ)が、どの程度株式を所有しているか、という観点から行った。実質一位株主の最上位の類型を、個人株主、事業会社株主、金融会社株主、その他とした。第一に対象企業の実質一位株主の類型と持株割合を明らかにした。第二にこれを分析して、各年次における支配構造の特徴ならびに年次の推移に伴う変化の動向を明らかにした。2.支配構造と企業業績指標の関連の分析のために、一般的に使用されている企業業績指標値を対象会社の財務データから作成した。3.この企業業績指標値と支配構造に関するデータの関係を統計学的な手法で分析した。第一に企業業績指標値に関して実質一位株主の類型の間に有意な差異があるか、統計的な検定を行った。その結果、個人株主の会社は、資本利益率と成長率が有意に高く、事業会社株主の会社は資本付加値率が高いことが分かった。第二に実質一位株主の経営者に対する影響力の大きさを見るために、その株式所有割合と企業業績指標値の回帰分析を行った。その結果、株式所有割合は企業業績指標値に対して、ほとんど影響力を持たないことが分かった。以上を総合すると、実質一位株主はその属性に従って、経営者に対してそれぞれ特有の方向を指示するが、様々な要因の中で行われている企業活動の結果として生じている企業業績指標値の大きさを大きく規定するものではないという結論に到達した。本年度は、3年間の研究期間の初年度であるため、次のような基礎的データの作成を中心とする作業を行った。1)調査対象企業の確定-「日経NEEDS非金融業企業財務データ」(上場企業を対象としている)より、1970,80,90,2000年度の売上高上位1000社を抽出し、これを対象企業とした。このリスト(ファイル)を作成(業種別にソートし、業種別集計に対応)2)大株主データの入力-「会社年鑑」(日本経済新聞社、各年度)の10大株主名簿より、上記の会社の当該年度の実質一位株主(同一家族、企業グループ(6大企業グループ等)、親子・関連会社は、1株主とする)とその持ち株数を入力、発行済み株式総数(日経NEEDS企業財務データベースより抽出)に対する持株割合(%)を算出した。3)実質1位株主の類型別・持株割り合い別集計-個人(経営者、その他)、事業会社、金融会社、企業グループ、以上の複合型等の大株主の類型を仮設的に設定し、上記各年度毎に類型別・持株割合階層別の集計を行った。4)財務指標データ作成のための準備作業-上記分析対象会社(各年度売上高上位1000社)の財務指標作成のために必要な勘定科目別データを日経NEEDS企業財務データベースより抽出するためのEXCEL VBAによるマクロプログラムを作成した。本年度は、3年間の研究期間の2年度目であるため、昨年度に引き続き、次のような基礎的なデータの作成を中心とする作業を行った。1)1970,80,90,2000年度の売上高上位1000社の支配形態との関係を検討するための財務諸比率を会社別に作成した。B/S関係-流動資産比率等37比率、P/L関係-売上高営業利益率等18比率、利益処分計算書関係-配当性向等5比率、製造原価報告書関係-製造原価売上高比率等18比率、その他-労働分配率等19比率

2)各年度の1000社の支配形態を確定するため、昨年度「会社年鑑」(日本経済新聞社、各年度)の10大株主名簿等より作成した各年度の実質一位株主につき、次の理由により再検討を行った。(1)基準の変更等(例えば、信託銀行持株につき、信託口分を除外する、持株会持株は経営者が支配するものとする等)が必要であることが分かった。(2)各社の4つの年次のデータを通して(ヨコに並べて)見ると、一時的な要因による変異と認められる場合がでてくるが、それを除去する必要が生じた。また、分析対象会社の社名変更の経緯や上場廃止となったものの上場廃止事由等についても調査した。3)本研究の部分的成果として、「1970,80,90,2000年における大企業の支配株主の状況」(仮題)を論文として公表するよう準備をしているが、年度内の公表には間に合わなかった。本年度は、3年間の研究期間の最後の年であるため、これまでに作成した1970、80、90、2000年の非金融業売上高1000社の実質一位株主の持株割合に関するデータおよび企業業績指標に関するデータを使用して、株式所有状況の分析および株式所有状況と企業業績指標の関係の分析を行い、併せて研究成果の公表を行った。1)上記の調査対象会社の実質一位株主の株状況について分析を行い、「11.研究発表(平成17年度の研究成果)」に示した論文として公表した。ここでは、実質一位株主の類型を、個人株主・事業社会株主・金融会社株主・その他に分類し、各年次におけるそれらの持株状況について明らかにするとともに、年次の推移に伴う実質一位株主類型の変化、持株状況の変化、その他について明らかにした。2)調査対象会社の実質一位株主の持株状況と企業業績指標の関係について分析し、1)において明らかにした実質一位株主の株式所有動向と併せて、「研究成果報告書」としてとりまとめ、別途提出した。ここでは、第一に、株主類型毎に異なった要求が企業に対してなされているか検証するために、株主類型毎の企業業績指標値の間に有意な差異があるか、統計的検定を行った。第二に実質一位株主の企業に対する支配力ないし影響力がその持株割合に対応するならば、持株割合と特定の企業業績指標の間にプラスないしマイナスの関係が確認できるはずである。この点について回帰分析によって検討した。第三に、以上の結果、多くの企業業績指標において特定の株主類型間に有意な差異が見出されたが、その影響力は持株割合によって企業業績指標値に差異が生ずるというほどには強力でない、という結論を得た。
赤血球酵素異常症:ピルジン産キナ-ゼ異常症の遺伝子レベルでの病因解明

赤血球酵素異常症の新症例発堀については、昭和63平成元年の2年間に全国から檢体依頼を受けた原因不明の遺伝性溶血性貧血98例からピルビン酸キナ-ゼ(PK)異常症4例、グルコ-ス-6-リン酸脱水素酵素(B6PD)異常症4例,三炭糖リン酸イソメラ-ゼ(TPI)異常症2例1家系、アデニル酸キナ-ゼ(AK)異常症1例の計4種10家系11例を発見した。このうちTPIおよびAK異常症はハンガリ-より依頼をうけて送られた血液で見出したもので稀な症例である。PKのアイソザイムにはM_1とM_2、LとRの4種があり前2者はM遺伝子、後2者はL遺伝子から産生されることが野口、田中らのラットの研究で知られている。われわれは昭和62年度にヒトL型PKcDNAの全塩基配列を決定したが、昭和63年度にはヒトM_2型PKcDNAの全塩基配列、ヒトM_2型PK蛋白のし一次構造を決めることができた。ヒトMおよびL′型を区別できる3′端の塩基対からなるプロ-ブを作成し、ヒト諸組織でのアイソザイム発現をノ-ザン解析でしらべ、肝、腎ではM、L両者が発現し、白血球ではMが主だがLも少量発現していることをみた(昭和63年度)。平成元年度にはヒト白血球DNAからL型PK遺伝子DNAをクロ-ニングして解析した。ヒトL型PK遺伝子は全長約10.5キロ塩基対で11個のエクソンからなり、その構成はラットL型PK遺伝子とよく似ていた。プロモ-タ-領域にはCAATボックス称配列及び肝特異的転写促進因子LF-B1に認識されうる配列(GTGTTAAATTATGGACCC)が認められた。更に、上流にはR型PKの5′端を構成すると考えられる配列が認められ、ラットと同様ヒトL、R両アイソザイムのmRNAはそれぞれ異なるプロモ-タ-を用いて転写され生成する可能性が示唆された。なお血族結婚の両親から生まれたホモ接合体PK異常症例1例で単一アミノ酸置換を見出したが未決定。赤血球ピルビン酸キナーゼ(PK)異常による遺伝性溶血性貧血は解糖系の酵素異常症の中で最も頻度が高く、われわれの研究室で昭和62年迄に61例発見しているが、今年度さらに1例を見出すことができた。PKのアイソザイムにはM_1、M_2、LおよびRの4種があり、野口、田中らのラットによる研究ではこの4種のcDNAのクローニングがなされ、M_1とM_2、LとRはそれぞれ同一の遺伝子から産生されること、R型は赤血球に、L型は肝に存在するが1つのエクソンの相異によることがわかっている。一方、われわれはすでに赤芽球系前駆細胞では分化過程でM_2型からL(R)型への転換がおこるが、白血球や血小板ではM_2のままであることを示した。またわれわれは前年度にヒトのL型PKcDNAの全塩基配列を決めた。本年度はヒトのM_2型PKcDNAのクローニングに成功し、その全塩基配列、M_2型PKの一次構造を決めることができた。M_2型ヒトPKcDNAは5′端に109塩基の非翻訳配列、530コのアミノ配をコードする1593コの塩基配列についで3端に585塩基の非翻訳配列がある。Insituハイブリダイゼーション法により本遺伝子は第15番染色体の長腕g2 2領域に存在することも決めることができた。アミノ配レベルでのホモロジーをみると、ヒトL型PKとの間で70.8%、ラットM_2型PKとの間で96.8%であった。次のステップにそなえて、2例のホモ接合型PK異常症例の網赤血球よりメッセンジャーRNAを得た。またDNAも得た。これは次年度行う予定の異常PK遺伝子の解析に用いるためである。ヒトL型PK遺伝子は全長約10.5キロ

塩基対で11個のエクソンからなり、その構成はラットL型PK遺伝子とよく似ていた。プロモ-タ-領域にはCAATボックス称配列及び肝特異的転写促進因子LF-B1に認識されうる配列(GTGTTAAATTATGGACCC)が認められた。更に、上流にはR型PKの5′端を構成すると考えられる配列が認められ、ラットと同様ヒトL、R両アイソザイムのmRNAはそれぞれ異なるプロモ-タ-を用いて転写され生成する可能性が示唆された。なお血族結婚の両親から生まれたホモ接合体PK異常症例1例で単一アミノ酸置換を見出したが未決定。ヒトピルビン酸キナ-ゼ(PK)のL型cDNAは先年度全塩基配列を決定したが、PK異常症の遺伝子レベルでの病因解明を進める上で、その前段階としてヒトL型PK遺伝子の解析をまず行なった。L型PK遺伝子の単斉には、ヒト末梢血白血球DNAからλファ-ジベクタ-(λDASH)を用いて作製した遺伝子ライブラリ-に、ヒトL型PKcDNA、hlpkーE、Aおよび1をプロ-ブとして用いた。得られたヒトL型PK遺伝子は全長約10.5キロ塩基対で、11個のエクソンからなり、エクソンの数、大きさ、イントロンの位置のいずれも既に報告されているラットL型PK遺伝子に酷似していた。ヒト遺伝子DNAから類推するアミノ酸配列とラットL型PKとの間のホモロジ-はアミノ酸レベルで93.0%、塩基レベルで87.1%であった。ヒトL型PKcDNAの5端に相当する部位を+1とし、それより上流の配列をマイナス表示すると、-71から-67塩基対にCAATボックス様配列、-195から-178塩基対には、肝臓に特異的に発現する遺伝子の転写促進因子であるLFーB1の認識配列と考えられる塩基配列が認められた。ラットL型PK遺伝子では、肝に発現するL型と赤芽球系細胞・網赤血球に発現するR型の両アイソザイムのmRNAは、L型PK遺伝子の異なったプロモ-タ-を用いて転写され生成されることが明らかにされている。今回ヒトL型PK遺伝子の上流部分の-440から-342塩基対に、ラットR型PKとホモロジ-の高い領域が見出された。その領域から翻訳されるアミノ配列とラットのそれとを比べると、アミノ酸レベルで60.6%であった。近親婚の両親から生れた真のホモ接合のPK遺常による遺伝性溶血性貧血の1例についてその病因解明のための遺伝子解析を開始し、単一塩基置換を見出すことができた。しかしこれが病因であると結論できるまでにいたっていない。
高分子のピコ秒レーザー加熱過程に関する量子論的研究

本研究は、高分子における赤外線の吸収過程および熱への緩和過程を、赤外域に拡張された温度変調分光法を用いて光学的に把握することを目的としている。水冷された銅の研磨表面に厚さ1μmのポリスチレン薄膜を付着させる。この表面にパルス状のCO_2レーザー光(波長10.6μm)を照射し、加熱すく。このパルス光は、シンクロナスモーターに取り付けられた、可変スリットを有する歯車により得られる。パルス幅は2μs、パルス間隔は14μsである。この周期で、ポリスチレン薄膜は加熱・冷却を繰り返す。これに連動して、同じ歯車でパルス光となったHe-Neレーザー光(波長3.39μm)が同じ加熱面に照射される。この反射光強度が検出器により測定される。この時、歯車に垂直に入射するCO_2レーザー光をその接線方向へ平行移動させることで、2つのパルス光の時間遅れが設定できる。この時間遅れを300ナノ秒毎にパルス間隔時間(1周期間)まで変化させた実験の結果、ある特定の時間遅れにおいてのみ反射光強度が高くなった。この立ち上がりから、完全に初期の値まで戻る時間はおよそ2μsであり、この近傍で2つのパルス光が同調していることがわかった。すなわち、温度変調分光法が赤外域においても利用できることが明らかとなった。さらに、パルス光の時間遅れに関する時間分解能は3×10^<-7>秒であり、数百ナノ秒オーダーの加熱過程が光学的に検出できることを明らかにした。なお、CO_2レーザーの振動数はポリスチレン内のベンゼン環にあるC=C-Hの面外変角振動に近い振動数であり、He-Neレーザーの振動数は2つのベンゼン環の間にあるH-C-Hの伸縮振動に一致している。本実験の時間遅れに関する時間分解能は振動の緩和時間10^<-9>10^<-7>秒オーダーに極めて近いことから、本実験においてレーザー光吸収後の熱への緩和過程が捉えられる可能性が示唆された。本研究は超高速電子写真技術におけるトナーの溶融定着や各種高分子の表面加工・処理に欠かせないピコ秒オーダーのレーザー加熱過程について、高分子内における分子レベルのレーザー光吸収過程および引き続き生ずるエネルギー状態の遷移過程、さらに熱への緩和過程を光学的な反射率測定に基づいて追跡すると同時に量子論的な理論解析モデルを構築し、そのモデルから予想される結果と光学的に測定される反射率の比較から、一連の過程におけるどの状態を反映した物理量であるかを探ることを目的としている。これは2つの異なる波長のレーザーを用いて、一方で加熱し、他方で反射率をわずかに時間を遅らせて測定することによって達成される。ここではトナー高分子に対して吸収係数の高い赤外線レーザー(加熱用:HeNeレーザー3.39μm、計測用:炭酸ガスレーザー10.6μm)を用いることとした。また、パルス状にするには電気効果素子(光シャッター)を用いることとした。なお、単発パルスでは反射率を検出できないので連続パルス光とし、加熱用のレーザーパルスと測定用のレーザーパルスの位相を光遅延回路を用いてずらすことにより加熱後の高分子の振動回転状態の遷移または熱への緩和過程を追跡することを試みた。本年度はこの光遅延回路の設計を主に行い、2枚の反射鏡面を対向させ、その間で光を往復させ、入射角を変えて光路長を変化させることによって数十から数百ナノオーダーの遅延時間が達成されることを明らかにした。