hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
静電プラズマ乱流の非線形偏微分方程式の数学解析

Hasegawa-Wakatani方程式に対する物理系の先行論文によって、平衡密度に勾配があるとき、その勾配と一様磁場の双方に垂直方向に帯状流と呼ばれる流れが形成されて、乱流を抑制することが明らかにされている(R. Numata, R. Ball and R. L. Dewar, Phys. Plasmas, 14 (2007), article 102312.)。昨年度は、空間2次元の場合に、イオンの温度ゆらぎを未知関数に含む一般化Hasegawa-Wakatani方程式を周期境界条件で考えて、時間大域解の一意存在の証明を行った。核融合プラズマの研究への応用だけを考えるのではなくて、太陽プラズマの研究への応用を考えたときに、太陽は重力が強いため熱対流の効果を考えることが重要である。実際、太陽の表面には対流現象がみられる。そこで、本研究では、昨年度考えたモデル方程式に対して熱対流の効果を付加した拡張モデルを考えて、時間大域解の一意存在の証明を行った。昨年度投稿した論文がAnnali di Matematica Pura edApplicataに掲載されることが決定した。その論文中では、Hasawaga-Wakatani方程式がプラズマ中の乱流現象と帯状流の分岐現象を再現するモデルであることを数値シミュレーションを用いて詳しく解説をして、本論で解の存在証明を行うという構成をとった。数値シミュレーションで用いたプログラムの解説をappendixにつけた。流体の数値シミュレーションに関する先行論文を読んだり、論文の文章の構成を考えたりすることに多くの時間を使ったため、論文投稿が遅れた。そのため、本年度の研究が遅れた。プラズマ中にはさまざまな不安定性があり、特に核融合プラズマの研究においては高温プラズマを真空容器の中に閉じ込めるために不安定性のコントロールが重要である。ドリフト波と呼ばれる波が原因となって生じるドリフト波乱流と帯状流による乱流抑制の研究は、地球の大気において見られるロスビー波と帯状流に関する研究と共通点の多い研究課題であるため重要である。プラズマを記述する偏微分方程式であるHasegawa-Wakatani方程式に対する数学解析の研究を、拡張モデルを考える方向で進める予定であったが、核融合プラズマの専門家と研究討論を進める過程で、常微分方程式モデルに対して数学解析の研究を進めることになった。考えた常微分方程式モデルは、1995年にSugama, Hortonによって提案されたモデル方程式であり、Hasegawa-Wakatani方程式と類似の偏微分方程式から導出されている。Sugama-Hortonモデルは、圧力エネルギー、乱流の運動エネルギー、帯状流の運動エネルギー、を3変数とする連立非線形常微分方程式である。入力パラメータが十分小さいときには、帯状流の運動エネルギーはゼロに収束するが、入力パラメータが大きくなると、乱流の運動エネルギーが減少して、帯状流の運動エネルギーが増加することが数値的に確認されている。乱流状態にあるプラズマが自ら帯状流を作り出してその結果乱流エネルギーが減少することを意味しており、これは核融合プラズマにおける閉じ込め改善モードと呼ばれる実験結果を再現したものである。
葉緑体光定位運動を仲介するＣＨＵＰ１タンパク質の動態制御機構の解析

1.「CHUP1の新規結合因子CHIP1の解析」: CHUP1の相互作用因子として、Dual Membrane Yeast Two-Hybrid解析により同定されたCHIP1 (CHUP1-Interacting Protein 1)の葉緑体運動への影響とCHUP1動態制御機構における機能を解析した。シロイヌナズナには2種類のCHIP1ホモログが存在し、それぞれCHIP1-like 1 (CHIL1), CHIL2と命名した。一方ゼニゴケ、シダなどの下等植物ではCHIP1だけが存在する。CHIP1はCHUP1と同様に、1細胞中にある多数の葉緑体が光定位運動を示す陸上植物に広く保存されていることが明らかになった。また、CHIP1とCHUP1の細胞内での結合をBiFC法で示した。以上のことから、CHIP1はCHUP1と共に、葉緑体運動機構に必須の因子である可能性が示唆された。2.「CHUP1の細胞内分布制御におけるアクチンの役割」:CHUP1の細胞内分布制御に対するアクチンの関与を2種類のアクチン阻害剤(Cytochalasin D, CytD; Latrunculin B, LatB)を用いて調べた。その結果、アクチン繊維のbarbed endに結合しアクチンサブユニットの結合・脱結合を阻害するCytDの処理では、青色光に依存した粒状CHUP1が分散する変化が起こらないこと、アクチンモノマーに結合しアクチン重合を阻害するLatB処理では、粒状CHUP1が分散化し、その後再配置までは起こるが、葉緑体運動は起こらないことが分った。以上の結果は、CHUP1の細胞内再分布にはアクチン繊維の再構築が必要であることを示唆している。24年度が最終年度であるため、記入しない。葉緑体光定位運動は植物の生存と光合成の効率化にとって重要な生理現象である。我々は光受容体を解明し、移動の原動力となる新規アクチン繊維(cp-actin)構造及びその重合・維持に必須なCHUP1タンパク質を発見した。CHUP1はN末端で葉緑体の外包膜に、N末端側のcoiled-coilドメインで細胞膜に結合しており、phot2依存的に光条件によって葉緑体上で均一分布、粒状、大きな顆粒状、さらにオルガネラ状(CHUP body)に離合集散する。葉緑体逃避運動の起こる強光下では、葉緑体移動開始直前に葉緑体周縁部全体に見られたCHUP1は消失し、葉緑体進行方向前端部に再出現し、そこからcp-actinの伸長が観察される。従ってcp-actinはCHUP1によって重合されると考えられ、CHUP1の出現位置の決定は葉緑体の移動方向、cp-actinの重合・脱重合及びその位置の決定にとって重要な意味を持つ。本年度はまずCHUP1のcoiled-coil部分に結合しCHUP1を細胞膜へ結合させている膜タンパク質をDUALmembrane方式の酵母ツーハイブリッド法により選抜した。その結果、機能不明の、CHUP1と類似の発現パターンを持つ有望な2つのタンパク質が選抜された。3回膜貫通型タンパク質、およびcoiled-coil構造を持ったタンパク質であり、現在それらの変異体による葉緑体運動への影響を解析中である。今年度の実績で、CHUP1タンパク質の有望な結合相手が選抜された。CHUP1の細胞膜への結合が本研究の最も重要な部分であり、膜結合を仲介するCHUP1タンパク質の相手が見つかれば、その後の実験は一般的な解析法により順調に進むと考えられる。また実績には記載していないが、CHUP1の移動にはリン酸化が関与していることが分っており、CEUP1のリン酸化部位の解析も進行中である。従って全体として順調に経緯していると判断した。

24年度が最終年度であるため、記入しない。研究計画の変更や研究遂行上の問題点はない。今までの計画通り、CHUP1の綿胞膜への結合相手を確定すること。更に膜結合様式の全体像を解明するためにCHUP1の複合体の単離を行う。またリン酸化、脱リン酸化がCHUP1の移動に関与しているので、CHUP1のリン酸化部位の決定とその役割の解析等と行う。
高精度音声認識手法による音声の超極低ビットテキストファイル化・知的符号化合成方式

音声の極低ビット符号化・合成方式として、ベクトル量子化手法をセグメント単位に拡張したセグメント量子化(マトリックス量子化)法が提案され、150200bit/sの極低ビット符号化で、明瞭度の優れた合成音が得られている。更に低符号化を実現するには言語に依存した符号化法を導入する必要があった。本研究では、昨年度開発した情報源の内容まで立ち入った音声の超極低ビット符号化法、いわゆる知的符号化・認識符号化(認識ボコーダ)に関して改善を図った。まず初めに、入力音声波を音声分析し、10msごとにPARCOR係数、ピッチ周波数、パワーを抽出する。これらの特徴パラメータの時系列とあらかじめ作成されている約5.00個の音節標準パターン(同様な特徴パラメータ時系列)と照合し、最適な音節系列に変換する。音節符号化のために9ビット、ピッチ、パワー、継続時間長はそれぞれ7レベル、5レベル、3レベルで表現し、合計105通り(7ビット)で表現する(約100ビット/秒)。合成時には、これらの符号化手続きの逆手順で達成する。つまり、対応する音節標準パターンの原波形をピッチ、パワー、継続時間長に従って線形に補間しながら接続し、合成する。本方式の評価として、【○!1】音節単位のセグメンテーションが完全にできる理想的な場合、【○!2】韻律情報(ピッチパターン)の有用性の検討を行なった。また、本方式の実用的観点から、符号化音声から標準的な話者の音声による復号化法についても検討した。本方式の音声了解度は、音節認識精度に大きく依存する。そのための改善策として、隠れマルコフモデルによるセグメンテーション法と音節認識法を開発した。
拡大EUで進展する国際ネットワーク型生産に関する研究

本研究の目的は、EUとCEEC(中東欧諸国)との間に急速に進展している国際ネットワーク型生産の現状を分析することにある。90年代に体制転換をしたCEECは10年をへてEUへ加盟した。この間にEU側も市場統合、通貨統合を平行して進めている同時に、欧州協定、CEFTAによる自由貿易体制でCEECをEUへ統合してきた。この間、EU産業企業は直接投資により生産ネットワークを構築した。ここでは、90年代の市場統合、通貨統合と関係させネットワーク生産の実態を明らかにした。本研究の目的は、第1にEUとCEEC(中東欧)との間に急速に進展している国際ネットワーク型生産の現状を研究することであり、第2に、90年代に直接投資をテコに急速に発展したアイルランドをCEECのモデルにして、直接投資による経済成長の可能性を検討することである。今年度の本研究の重点は第1の目的に中心をおいた。90年代前半期にCEECへの直接投資の中心はハンガリーが代表してきたが、後半以降、チャコ・ポーランドなどへの直接投資が拡大してきた。業種的にも、金融などの非製造業から自動車・電気などの製造業に変化してきている。直接投資の担い手も、EU諸国、アメリカ、日本、アジア諸国と多様化している。EU地域に広がる複数の生産拠点を結び、国際的なネットワーク型生産が、昨今では一般化している。これは、市場統合により国民経済化している90年代のEU経済を基礎に、CEECとの自由貿易協定である欧州協定、中欧自由貿易協定、EUへの加盟の展望をふまえて、EU産業企業が国際ネットワーク型生産を展開しているからである。こうしたことを背景に、EUとCEECの貿易関係の急増、直接投資の出し手国の成長動向と関連させ検討を開始している。さらに、EU,米国、日本の多国籍企業の国際ネットワーク型生産あるいは汎ヨーロッパ戦略の実情を把握するために、ベルギー、オランダ、ドイツでの調査を実施した。ベルギーでは、経済全般・環境政策と産業企業の関係、オランダでは物流ネットワークの構築との関係、ドイツではベルリン地区でのIT産業の概括的な動向を調査検討した。今後、EU、米国、日本、アジアの多国籍企業による汎ヨーロッパ戦略の実情と貿易データを踏まえて、国際ネットワーク型生産の詳細を明らかにする予定である。本研究の目的は、第1にEUと中東欧諸国(CEEC)との間に急速に進展している国際ネットワーク型生産の現状を研究すること、第2に、国際ネットワーク型生産を基盤となる直接投資が中東欧諸国の経済成長の動力になっていることを90年代に直接投資をテコに急速に発展したアイルランドと比較の下に検討することである。研究の第2年度に当たるが、前年度同様に本研究の重点は第1の目的に中心をおいた。90年代前半期に中東欧諸国への直接投資の中心はハンガリーが代表してきたが、後半以降、チャコ・ポーランドなどへの直接投資が拡大してきた。90年代以降に市場経済化してきた中東欧諸国に対し、93年の欧州協定以来、EUが市場開放し、04年に中東欧諸国へ拡大することで、いわば国民経済の拡大を図ったことを背景に、EU産業企業が直接投資により国際ネットワーク型生産を展開したことに関係する。EUと中東欧諸国の貿易数量の拡大や投資動向と経済成長の連関をこれまで検討してきた。日欧米多国籍企業の国際ネットワーク型生産の実情の一端を検討するために海外調査を実行した。ベルギーではEUのマクロ経済的実態の把握に努め、ドイツにおいてはドイツ自動車メーカーの生産の有り様を実見し、チェコにおいては日系自動車部品メーカーの供給のあり方を調査し、国際ネットワーク型生産の実情を把握した今後は直接投資・経済成長のマクロ的関係を把握し、その下での国際ネットワーク型生産の実態を明らかにする。本研究の目的は、第1に、EUの東方拡大に伴ってEUと中東欧諸国との間に急速に進展した国際ネットワーク型生産の現状を分析すること、第2に、国際ネットワーク型生産の基盤となる直接投資が中東欧諸国の経済成長の動力となっていることを90年代に直接投資をテコに急速に成長したアイルランドとの比較のもとに検討すること、である。90年代前半は中東諸国への直接投資の中心は、ハンガリーが代表してきたが、後半期には、チェコ・ポーランドなどへと拡大してきた。04年のEUの東方拡大以降はバルト3国やその他の中東欧諸国にも急速に直接投資が拡大し、これらの国の経済成長の基盤を形成してきた。業種的には、金融などの非製造業から、自動車・電気などの製造業へ拡大し、直接投資の担い手も、EU諸国、USA、日本、アジア諸国と多様化している。

90年代以降に市場経済化してきた中東欧諸国に対し、欧州協定の締結等により、EUが市場開放し、04年に中東欧にEUが拡大したことで、いわば広域での国民経済化を図ったことが、EU産業企業が直接投資を拡大することで国際ネットワーク型生産を展開した。日欧米の多国籍企業の国際ネットワーク型生産の実情の一端を検討するために、昨年のドイツ、チェコに引き続き海外調査をベルギー、イギリス、アイルランドで行った。ベルギーにおいてはマクロ経済の実態把握をし、イギリスでは折からの国際金融危機の一端を実検し、アイルランドでは日系中堅企業の中東欧への展開の萌芽形態を見聞してきた。直接投資と中東欧諸国の経済成長のマクロ的関係を検討し、その下での国際ネットワーク型生産の実態を明らかにすることを検討課題にしている。
ヒト卵巣癌における第17染色体上のがん抑制遺伝子の不活化について

(目的)以前より卵巣癌では17染色体のヘテロ接合性の消失(LOH)が報告されており、同部位または近傍に卵巣癌の発生、進展に関与するがん抑制遺伝子の存在が示唆されている。一方、17p13.1にはがん抑制遺伝子p53が同定されているが、卵巣癌の17染色体LOHとp53の不活化との関係は明らかにされていない。本研究では、17染色体のLOHとp53の不活化を同一症例上で検討し、卵巣癌におけるp53の不活化の意義および17染色体上にp53とは異なるがん抑制遺伝子が存在する可能性について考察した。(対象と方法)30例の上皮性卵巣癌を対象とした。同一症例の腫瘍組織と正常組織よりDNAを抽出し、pYNZ22およびpTHH59のVNTRプローブを用いてLOHを検討した。p53の不活化についてはSouthern法および第4exon内のpolymorphismを利用したPCR-RFLP法によりLOHを、PCR-SSCP法により第49exon内の突然変異をそれぞれ検討した。(結果)(1)17p13.3(pYNZ22)のLOHはinformativeな症例25例中9例(36%)と高頻度であったが、17q23-25(pTHH59)においては7例中1例とその頻度は低かった。(2)p53の不活化は、LOHが18例中6例(33%)、突然変異が30例中7例(23%)であった。突然変異をもち、かつ残存するalleleがinformativeなものは3例でこのうち2例でLOHが認められた。(3)17p13.3のLOHとp53のLOHの間には、有意な相関(p<0.05)が認められた。(結論)(1)卵巣癌の発生、進展にはp53の不活化の関与する例のあることが判明した。またその不活化の様式は1つのalleleの決失と残存するalleleの突然変異であることが明らかになった。(2)卵巣癌で高頻度に見られる17p13.3のLOHの背景にはp53とは異なるがん抑制遺伝子の存在より、むしろp53のLOHが存在することが示唆された。
内因性免疫によるＥＢＶ感染制御機構と上咽頭癌発癌機構に関する研究

内因性免疫は細胞自身に備わった防御機構で細胞に侵入したウイルスに変異を導入して不活化する。上咽頭癌はEpstein-Barrウイルス、中咽頭癌はヒトパピローマウイルスが発がんに関与する。そこで上、中咽頭癌における内因性免疫因子の発現とウイルスへの変異導入頻度を中心に検索したところ、内因性免疫因子の一つであるAPOBEC3G発現がいずれの癌でも亢進していることが判明した。また、HPVのE2領域における変異導入を検索したところ、APOBEC3Gに特異的な様式の変異が挿入されていた。以上から、内因性免疫因子、とくにAPOBEC3G発現はHPVによる中咽頭癌発癌に関与することが示唆された。EBVのレセプターはB細胞表面に発現するCD21である.1990年代の報告ではCD21は上皮,Tリンパ球で発現しないとされる.1994年,申請者も同様の結果を得た.また,CD21陰性である咽頭上皮細胞への感染実験によりウイルス複製誘導による受容体非依存的ウイルス細胞内侵入を報告した.しかし今日,細胞表面抗原解析テクノロジーが飛躍的に進歩し,発現量の少ない蛋白解析が可能となり,過去の通説が次々と刷新されている.また,上気道における内因性免疫発現を調査した研究は皆無であるそこで,過去10年に金沢大学病院で同一患者から摘出された口蓋および咽頭扁桃パラフィン標本を用いて,まず口蓋および咽頭扁桃におけるEBV感染細胞と感染様式,さらに,APOBECファミリーのうち村松博士から抗体を供与されたAID,APOBEC3G発現を年代ごとに比較した.予備実験としてこれらの抗体のパラフィン組織上での免疫組織化学的解析の至適条件の設定を行ったAID,APOBEC3G,に対する免疫組織化学法にてEBV陽性細胞の分画と感染状態,さらにAPOBEC発現を定性的に評価し、咽頭扁桃と口蓋扁桃において明らかな発現パターンの差がないことを判明した。また、口蓋扁桃,咽頭扁桃いずれにおいてもEBVが感染細胞内で潜伏感染しており,感染細胞と共存する潜伏感染(EBV転写産物EBERs,LMP1が発現)パターンを示す細胞のポピュレーションはまれであった.昨年までに口蓋扁桃および咽頭扁桃におけるEpstein-Barrウイルス(EBV)感染細胞と感染様式、そして内因性免疫因子APOBECファミリーおよびAID発現について免疫組織学的およびフローサイトメトリ-により検討したところ、口蓋扁桃および咽頭扁桃において明らかな差がない事が判明した。今年度は咽頭扁桃から口蓋扁桃へ中心を移し、ヒトパピローマウイルス感染とAPOBECファミリーの発現を3DPCR法で検討した。その結果、HPV陰性の口蓋扁桃癌と比較してHPV陽性の口蓋扁桃癌においてはAPOBEC3G、APOBEC3Hが高発現する事が確認された。そして、これらのAPOBEC高発現群に感染したHPVのE2領域におけるhypermutationをダイレクトシークエンス法で同定した。その結果、APOBEC3G高発現が観察された口蓋扁桃癌組織に感染しているHPVゲノムにはCからTへの変異が高頻度に導入されてることが判明した。本結果はAPOBEC3G発現が抗ウイルス作用を発揮しようとした形跡である事が示唆される。しかし、これらのAPOBECファミリーによる変異誘導は非特異的作用である事から、HPVゲノムを攻撃するの際に宿主の遺伝子に対しても変異を誘導する事が予想される。また、本申請課題に対する研究中に、EBVがコードするRNAであるEBERsが腫瘍周辺の際に発現する事、そしてそれらの細胞では、細胞競合で負け組の細胞が発現するとされるSPARCを発現する現象が観察された。そこで、本申請における課題は上述のような成果が得られたたため、上咽頭癌の発癌機構におけるEBERs分泌機構ならびに細胞競合現象の関与へと発展する形で次のステップに勧める事となった。EBVのレセプターはB細胞表面に発現するCD21である.1990年代の報告ではCD21は上皮,Tリンパ球で発現しないとされる.しかし今日,細胞表面抗原解析テクノロジーが飛躍的に進歩し,発現量の少ない蛋白解析が可能となり,過去の通説が次々と刷新されている.上気道における内因性免疫発現を調査した研究は皆無である。

そこで,過去10年に金沢大学病院で同一患者から摘出された口蓋および咽頭扁桃パラフィン標本を用いて,まず口蓋および咽頭扁桃におけるEBV感染細胞と感染様式,さらに,APOBECファミリーのうち村松博士から抗体を供与されたAID,APOBEC3G発現を年代ごとに比較した.すなわち、生検組織から採取した粘膜上皮をトリプシン処理後,フローサイトメトリー(FCM)にてLMP1(II型潜伏感染), BZLF1, CD3, CD20, CD21, CK18, CK19, CD133(上皮系幹細胞マーカー)発現を検討しEBV感染細胞の分画および感染様式を検討した。パラフィン組織上での免疫組織化学的解析の至適条件の設定を行ったAID,APOBEC3G,に対する免疫組織化学法にてEBV陽性細胞の分画と感染状態,さらにAPOBEC発現を定性的に評価し、咽頭扁桃と口蓋扁桃において明らかな発現パターンの差がないことを判明した。また、口蓋扁桃,咽頭扁桃いずれにおいてもEBVが感染細胞内で潜伏感染しており,感染細胞と共存する潜伏感染( EBV転写産物EBERs,LMP1が発現)パターンを示す細胞のポピュレーションはまれであった.耳鼻咽喉科・頭頸部外科23年度は科学研究費の支給額および支給時期について減額もしくは遅延が生じる懸念から,年度当初しばらく予算執行を制限した影響があると推測する。25年度が最終年度であるため、記入しない。本申請では,EBVの組織トロピズムおよび発癌機構を分子レベルで解明する足がかりとして,咽頭扁桃と口蓋扁桃における上皮およびBリンパ球のEBV感受性について,近年のHIV研究によりクローズアップされた内因性免疫という新しい免疫学的概念に基づいて解析することを目的としている.23年度/24年度を通じて口蓋扁桃と咽頭扁桃におけるAPOBECファミリー発現ならびにEpstein-Barrウイルス遺伝子産物発現に関する実験系の最適化が順調に進んだ。そして、データも順調に蓄積しつつある。以上の点をふまえておおむね順調に進展しているという自己評価をするに至った。来年度はまず今年度施行開始予定であったAPOBECファミリー発現について解析し、速やかにスコア化する.そして,サンプル全体および同一個体での咽頭扁桃・口蓋扁桃のEBV陽性細胞分画ならびにAPOBECファミリー発現の関連性について検討する。さらにEBV陽性細胞株においてウイルス複製を誘導し、APOBECファミリー発現とウイルス産生に関連性について検討する。25年度はEBV陰性の上咽頭癌組織と陽性の上咽頭癌組織におけるこれらのマーカー発現を検討するとともに、上咽頭癌と同様にウイルス発癌様式を取る事が注目されている中咽頭癌(50%がHPV陽性)組織おいてこれらのマーカー発現を比較検討し、ウイルス発癌様式の差異を明らかにする.ウイルス感染細胞でウイルス増殖が起こると,その細胞はがん化するどころか溶解してしまう.EBV・HPVともに腫瘍細胞ではウイルスは潜伏感染様式を取るはずである。そこで、昨年に続き、咽頭・口蓋扁桃由来のBリンパ球・上皮細胞におけるウイルス複製トロピズムを評価するii)各々の細胞分画におけるAPOBECファミリー発現プロフィールを解析するしたところAPOBEC3ファミリーの発現がウイルス発癌に特徴的であるとの知見を得た.そこで、感染許容細胞と非許容細胞におけるcDNAライブラリーを作製しサブトラクション法によりAPOBEC3ファミリーの発現に焦点を当てて解析する.
わが国における健康推進学校活動の成果と課題

本研究では、昭和26年に開始され平成8年に終了した朝日新聞社・全日本健康推進学校表彰会主催の「健康推進学校表彰事業」(平成2年までは健康優良学校表彰事業)の実施にあたっての活動成果の評価観点と表彰校のその後の活動展開を調査することにより、こんにち国際的に推進がなされている「ヘルス・プロモーティング・スクール」プロジェクトとの比較を行うことにより学校教育における学校保健活動や健康教育活動が果たす積極的役割とその課題を明らかにすることを目的とした。調査は、国内外の関連資料・文献による検討と都道府県教育委員会および既表彰校への質問紙調査によって行った。その結果の概要は以下の通りである。1)日本の健康推進学校においては、学校・家庭・地域の連携が重視され、学校保健委員会を中心にその活動が立案・運営されている。2)健康に関する学習および指導は全教科を通じて展開されるとともに、教科外の諸活動や学校行事、校外活動、社会参加、保健管理を通した包括的教育体制が指向されている。3)以上の過程で児童・生徒の体験的・研究的・組織的活動が積極的に取り入れられている。4)ヘルス・プロモーティング・スクールにおいては、物理的および社会的環境の整備・改善を行い得る意思決定および合意形成がめざされ、個別の学習課題よりも、ネットワークやコミュニケーションに重点をおいた教育が指向されている。以上の結果から、日本の健康推進学校活動は、ヘルス・プロモーティング・スクールに比して教育内容レベルでの多様化が進んでいる反面、ネットワークや環境整備の点で課題が残されていることがわかった。本年度は健康推進学校活動の全体像を把握するために、日本およびアメリカ合衆国の公衆衛生、学校保健および健康教育の展開の過程で、学校における健康推進がどのような教育目的や教育観にもとづいて構想され、計画化されたかを文献的に検討した。また、日本において健康推進学校活動として1951年(昭和26年)より1996年(平成8年)まで実施されてきた朝日新聞社主催の全日本健康優良学校表彰事業(平成3年からは健康推進学校表彰)の歴史を先行研究にもとづいて整理し、その成果と問題点を明らかにすることにつとめた。その結果、健康優良学校表彰はさまざまな批判を受けつつも、日本の戦後初期における新教育運動の影響を強く受け、経験主義的教育観と健康管理・健康教育活動と教科・特別活動との有機的構成、総合的学習活動の展開、学校教育への地域社会の参加などの特徴をもつことが明らかになった。さらに、本研究では、各地域においてどのような活動が優れた健康推進学校として評価され、表彰の大正となっていったかを明らかにするため、前記の表彰事業において地方で審査を担った朝日新聞社地方本社における資料調査と具体的に推薦業務を行った各都道府県表彰会事務局(各都道府県教育委員会保健体育所管部局)数カ所のヒヤリングを実施した。その結果は、目下整理中である。今後は、各年度において優秀校として表彰された実績のある学校の現地調査を実施し、表彰後に活動がどのように発展もしくは変容しているかを検証することにより、日本における健康推進学校活動の成果と課題を考察していくことを予定している。
X線分光観測と理論予測との比較によるブラックホール連星の円盤風噴出機構の解明

ブラックホールX線連星(星質量ブラックホールと恒星の連星系)は、星からブラックホールにガスが落ち込む過程で「降着円盤」と呼ばれるガス円盤を形成し、強いX線を出して輝く。降着円盤のガスの全てがブラックホールに呑み込まれるわけではなく、その一部は、「円盤風」として秒速数千キロものスピートで円盤に沿って外側に噴き出し、X線の青方偏移した吸収線として観測される。本研究では、Chandra衛星や、2022年頃に打上予定の日本のX線衛星XRISMで得られる吸収線データを、円盤風の理論から予測される吸収線の形状と比較することで、円盤風の噴出機構を明らかにする計画である。
毛嚢における不活性化メラノサイトの局症-三次元的免疫組織手法を用いて-

メラノサイトはsvn screenとしての機能の他に、皮膚において惹起されるあらゆる炎症は全て色素沈着を伴うが、それはメラノサイトが炎症をコントールするためでありさらにメラニンはcarcinogenesisを抑制するというコンセンサスがえられつつある。そこで毛嚢におけるメラノサイトを二次元的、三次元的免疫組織学的手法を用いて解析している.EDTAtreated isolation technique of humanhair follicaps (Narisawa Y.et al.J Invest Dernofol 103:191-195 1994)に準じ、頭部、顔面よりanagen,vellus,intermediateの毛嚢を処理し、メラノサイトに特異的に染まる抗体(monoclonal munne antibody : NKI/beteb)を用いてメラノサイトの局在を観察中である。本来、毛嚢におけるメラノサイトの分布は毛漏斗部と毛球(毛母)に活性化メラノサイト(Dopa陽性)があるが、他にも不活性化(Dopa陰性)のメラノサイトが存在し、事常性自班の色素再生時には不活性化メラノサイトが活性化され増殖すると言われているが、今回メラノサイトはVellus hair,intermediate hairの毛嚢の毛陰起部分性も存在する事が新しく判明した.これまで毛隆起(balge)の機能としてはよくわかっていなかったがメラノサイトがhair cycleに関与している事、毛隆起がメラノサイトの集積場所となっており、毛嚢の発症が毛隆起より起こるという見解を考え合わせると興味深い結果が出つつある。
酵素ステープラーを用いた代謝チャネリング技術

バイオマスを有効利用する手段として、代謝改変微生物を用いた有用物質生産は重要な研究分野である。本研究では、新規な代謝改変ツールとして代謝酵素の連結に基づく代謝チャネリング技術の開発を目指した。代謝酵素を連結する手段として、sortase Aを「酵素ステープラー」として用いることで、任意の代謝経路を代謝チャネリングによって強化する手法の開発を目指した。実際に、大腸菌体内でアセチルCoAを分岐点として、その前後の酵素をsortase Aによって繋げることで酢酸生産能が強化されることを見出した。本研究の目的は、大腸菌を利用した有用物質生産を効率化するための新たなツールとして、酵素ステープラーを用いた代謝チャネリング技術を開発することである。当該年度においては、酵素ステープラーとして、Sortase Aの大腸菌体内での発現およびそれを用いたタンパク質の細胞内連結、さらにはモデル代謝経路へ適用することによる大腸菌代謝への影響を調査した。恒常発現プロモーターを用いて、Sortase Aの認識配列を挿入したCFPおよびYFPを発現させた。Sortase Aは誘導発現プロモーターを用いて発現した。IPTGを添加することによって、Sortase Aの発現を誘導し、大腸菌体内でCFP・YFPを連結した。ウエスタンブロッティングによる確認の結果、Sortase AによってCFP・YFPが連結していることを確認した。同様に、ピルビン酸蟻酸リアーゼ(PFL)およびリン酸アセチルトランスフェラーゼ(PTA)にSortase Aの認識配列をそれぞれ挿入し、大腸菌体内での代謝酵素の連結についても検討を行った。アセチルCoAを代謝分岐点として、酢酸生産へのフラックスが増加させることを目的とした。その際、他の代謝経路からの酢酸生産を抑制するために、ピルビン酸酸化酵素をコードする遺伝子を破壊した。また、元株のPFLおよびPTAも欠損させ、これらの遺伝子はSortase Aの認識配列を持つg-PFL、PTA-lpとして、プラスミドで補完した。Sortase A発現プラスミドを形質転換し、菌体を培養することにより、代謝への影響を調査した。現在、HPLCで有機酸などの代謝物を測定することで、Sortase Aの発現誘導時期・培地組成などを検討している。本研究の目的は、Sortase Aを用いた代謝チャネリング技術の確立とその応用である。平成27年度においては、Sortase Aによる代謝酵素の大腸菌体内での連結技術の確立を行った。モデル系として連結対象として蛍光タンパク質を用い、Sortase Aを誘導型プロモーターで発現することで、IPTGの添加とともに大腸菌体内でタンパク質が連結される系の確立に成功した。当初の計画通り、本技術を代謝酵素に適用し、その評価を行っているところである。以上より、全体として概ね順調に進展していると考える。本研究の目的は、大腸菌を利用した有用物質生産を効率化するための新たなツールとして、酵素ステープラーとしてsortase Aを用いた代謝チャネリング技術を開発することである。当該年度においては、酵素ステープラーとしてのsortase Aの大腸菌体内での働きをより詳細に調査した。具体的には、アセチルCoAを大腸菌中央代謝における分岐点と捉え、その前後の酵素であるピルビン酸ギ酸リアーゼ(PFL)およびリン酸アセチルトランスフェラーゼ(PTA)にsortase Aの認識配列をそれぞれ賦与し、sortase Aを用いた両者の連結による大腸菌代謝への影響を調べた。微好気条件下、グルコース5g/Lを含むLB培地で培養した。(A)PFLのみを発現する株、(B)PFLおよびPTAを発現する株、(C)PFL、PTAおよびsortase Aを発現する株について、それぞれ、培養上清をHPLCで分析することで有機酸の生産を分析したところ、C株においてはSortase AによってPFL-PTAが連結された後に、B株よりも酢酸生産が増大したという結果が得られた。A株、B株においては酢酸生産の代わりにピルビン酸が培養上清に分泌されていたこと、消費グルコース量がC株と比較して少量であったことから、C株のみにおいて大腸菌の中央代謝が酢酸生産に傾いていたということが示唆された。このことから、sortase Aを用いた代謝酵素の連結によって、代謝チャネリングを引き起こすことが可能であるということが示唆された。今後は、他の代謝酵素の連結による本技術の汎用性の拡張、あるいは外来経路を用いた実際の物質生産への応用が期待される。前年度に引き続き、アセチルCoAを代謝分岐点とした酢酸生産へのフラックスの変化について調査を行う。Sortase Aの発現誘導時期や培地組成による代謝への影響を調べることで、本技術の評価を行う。また、PFLにアルコール酸化酵素(ADH)を連結することで、エタノール生産についても検討を行い、本技術の汎用性を評価する。同時に、本技術の応用例として、n-ブタノールをターゲット化合物に設定する。n-ブタノール生合成経路の導入と、代謝チャネリング技術の適用により、n-ブタノールの効率的な生産を行う予定である。

生物化学工学研究室の既存の設備備品を用いることで、当初予定していたよりも主に物品費に関して経費を抑えることができた。次年度に実施する研究計画を推進するための物品費、得られた成果を学会発表するための旅費に計上する予定である。
細胞内情報伝達機構の制御による肝癌遺伝子治療の基礎的検討

本研究では細胞内情報伝達機構の制御によるヒト肝癌進展抑制の可能性を検討するために、まずヒト肝癌組織において細胞内情報伝達経路であるMitogen-activated protein kinase (MAPK)カスケードの活性化について解析した。MAPK活性が非癌部に比して癌部では高値を呈した。カスケードの上流に存在するRaf-1 kinaseは癌部、非癌部でその活性には明らかな相違は認められなかったが、MEK kinase (=MAPK kinase kinase)は癌部で活性で上昇していた。即ち、肝癌組織では肝組織増殖過程(Rafl kinase→MAPK)とは異なる経路(MEK kinase→MAPK)で、恒常的にMAPKが活性化されている事が明らかになった。このように活性化されたMAPKの役割の一つとして転写因子の誘導が考えられる。そこで癌組織において転写因子の遺伝子発現を検討すると、MAPKの基質であるElk-1, c-jun蛋白質の燐酸化が増強しており、その結果c-fos蛋白質、c-jun蛋白質の発現が亢進していた。さらにこれら転写因子はサイクリンD1などの細胞周期関連遺伝子群を誘導する。c-fos蛋白質の発現が亢進している肝癌組織において、サイクリンD1の発現は増強していた。さらに癌部でMAPK活性の高い症例ではサイクリンD1蛋白質の発現が亢進していた。これまでにサイクリンD1と発癌との関連が報告されており、我々の結果は肝細胞癌におけるMAPKの活性化が転写因子の発現誘導を介してサイクリンD1遺伝子発現を増強し、肝癌の増殖進展に結びつく事を示唆するものである。次に肝細胞癌におけるMAPKの活性化に、カスケードのいかなる細胞内情報伝達物質が関与するかを検討した。細胞内情報伝達物質でありインスリンおよびインスリン構成長因子の受容体のチロシンキナーゼ活性の細胞内基質であるIRS-1 (insulin receptor substrate-1)蛋白質に焦点を当てると、ヒト肝癌組織において高頻度に発現した燐酸化(活性化)を受けている事が観察された。そこでIRS-1の発癌過程における役割を検討するために、ヒトIRS-1発現ベクターをNIH3T3細胞に感染させ、恒常的にIRS-1を発現、活性化するstable transfectantを作製した。このstable transfectantは形質転換しており腫瘍形成能を有していた。またstable transfectantにおいてはMAPKカスケードの活性化が認められ、活性化の程度の強いtransfectantほど腫瘍形成能が強い傾向にあった。またIRS-1アンチセンスベクターをヒト肝癌細胞株に導入すると細胞増殖速度が抑制された。これらの結果はIRS-1がヒト肝癌組織において、細胞内情報伝達機構の活性化を通じて肝癌進展過程に重要の一翼をになっている事を示唆するものである。今後、IRS-1をはじめとした細胞内情報伝達物質の特異的阻害剤等の開発を通して、ヒト肝癌進展抑制のためのSignal transduction therapyへと研究を進展していく予定である。またIRS-1アンチセンスベクターをヒト

肝癌細胞株に導入すると細胞増殖速度が抑制された。これらの結果はIRS-1がヒト肝癌組織において、細胞内情報伝達機構の活性化を通じて肝癌進展過程に重要の一翼をになっている事を示唆するものである。今後、IRS-1をはじめとした細胞内情報伝達物質の特異的阻害剤等の開発を通して、ヒト肝癌進展抑制のためのSignal transduction therapyへと研究を進展していく予定である。本年度の研究目的は細胞内情報伝達機構の制御による肝細胞癌化進展抑制の基礎的検討として、1)細胞内情報伝達物質であり、インスリンおよびIGF-1の受容体のチロシンキナーゼ活性の細胞内基質であるIRS-1の、肝発癌過程における役割を解析する。2)ヒト肝発癌過程における細胞内情報伝達機構の活性化を解析し、正常細胞増殖と比較検討する事である。結果と考察1)ヒトIRS-1 cDNAをサイトメガロウイルスの早期プロモーターにより制御される哺乳動物発現ベクターに導入しIRS-1発現ベクターを作製し、これをNIH3T3細胞に感染させた後、恒常的にIRS-1を発現するstable transfectantを確立した。次にstable transfectantをヌードマウスに接種し腫瘍形成を確認した。さらにstable transfectantではRaf 1/MAP kinase (MAPK)系の情報伝達経路が活性化されていた。またヒト肝癌組織ではIRS-1の発現が観察された。2)ヒト肝癌症例で情報伝達経路であるRaf1/MAP kinase系、PI-3kinase (PI3K)/S6kinase系の活性化を検討した。MAPK活性は非癌部に比べて癌部では同等あるいは高値を呈し、またPI3K活性は一部の症例で癌部で高値を示した。さらにMAPK活性の高い症例ほどPI3K活性は低く、逆にMAPK活性の低い症例ほどPI3K活性は高値であり、肝癌組織において二つの情報伝達経路の活性化には相反的な関係が観察された。また癌部組織ではRaf1活性は上昇しておらず、正常な増殖過程とは異なる経路でMAPKが活性化されている可能性が示唆された。以上の結果からIRS-1蛋白質が細胞内情報伝達経路を活性化し肝癌発育進展をもたらす可能性が示唆されるが、本蛋白質以外に種々の増殖因子受容体からのシグナルも情報伝達経路を活性化する可能性があり、これらの点も多面的な解析が必要である。本研究では細胞内情報伝達機構の制御によるヒト肝癌進展抑制の可能性を検討するために、まずヒト肝癌組織において細胞内情報伝達経路であるMitogen-activated protein kinase(MAPK)カスケードの活性化について解析した。MAPK活性は非癌部に比して癌部では高値を呈した。カスケードの上流に存在するRar-
SV40 large Tによる筋細胞複製の過程におけるc-jun誘導の機構

誘導性のプロモーターにつないだSV40 large T抗原遺伝子をマウス骨格筋細胞株C2にトランスフェクトして得た形質転換細胞株C2SVTでは,未分化の筋芽細胞にlarge Tを発現させると,分化が阻害される.またあらかじめ最終分化を起こして筋管細胞を形成させた後にlarge Tを発現させると,不可逆的にG0期に停止していると考えられていた細胞が脱分化をして,細胞分裂がもたらされる.分化阻害と脱分化のいずれの過程においても,Junファミリー(c-Jun,JunB,JunD),Fosファミリー(c-Fos,FosB,Fra-1,Fra-2),およびc-Mycのうちで,c-Junのみがlarge Tの発現ときわめて協調的に誘導された.このc-Junの誘導は,転写レベルで活性化されたことによるものであった.また,転写因子AP-1が結合するTRE配列を持つcollagenase遺伝子プロモーターが,large Tの発現により活性化されたことから,誘導されたc-JunはAP-1として機能していることが示された.さらに,junファミリーとfosファミリーのアンチセンスオリゴヌクレオチド(ASONs)を用いた実験では,large Tを発現させた筋芽細胞におけるDNA合成は,c-jun ASONにより阻害されたが,その他のASONsでは阻害されなかった.したがって,large Tによる細胞周期の再開には,誘導されたc-JunがおそらくホモダイマーでAP-1として機能することが不可欠であると考えられる.また,筋芽細胞と筋管細胞にlarge Tを発現させても,フォスフォチロシン量の増大,フォスフォリパーゼCの活性化,Rasの活性化(結合GTP/GDP比の増大),およびMAPキナーゼの活性化はみられなかった.したがって,核内に局在するlarge Tは,これらの細胞質のシグナルを活性化せずに,AP-1などの核内の転写因子を活性化することにより,細胞周期を誘導するものと結論される.誘導性のプロモーターにつないだSV40 large T抗原遺伝子をマウス骨格筋細胞株C2にトランスフェクトして得た形質転換細胞株C2SVTでは,未分化の筋芽細胞にlarge Tを発現させると,分化が阻害される.またあらかじめ最終分化を起こして筋管細胞を形成させた後にlarge Tを発現させると,不可逆的にG0期に停止していると考えられていた細胞が脱分化をして,細胞分裂がもたらされる.分化阻害と脱分化のいずれの過程においても,Junファミリー(c-Jun,JunB,JunD),Fosファミリー(c-Fos,FosB,Fra-1,Fra-2),およびc-Mycのうちで,c-Junのみがlarge Tの発現ときわめて協調的に誘導された.このc-Junの誘導は,転写レベルで活性化されたことによるものであった.また,転写因子AP-1が結合するTRE配列を持つcollagenase遺伝子プロモーターが,large Tの発現により活性化されたことから,誘導されたc-JunはAP-1として機能していることが示された.さらに,junファミリーとfosファミリーのアンチセンスオリゴヌクレオチド(ASONs)を用いた実験では,large Tを発現させた筋芽細胞におけるDNA合成は,c-jun ASONにより阻害されたが,その他のASONsでは阻害されなかった.したがって,large Tによる細胞周期の再開には,誘導されたc-JunがおそらくホモダイマーでAP-1として機能することが不可欠であると考えられる.また,筋芽細胞と筋管細胞にlarge Tを発現させても,フォスフォチロシン量の増大,フォスフォリパーゼCの活性化,Rasの活性化(結合GTP/GDP比の増大),およびMAPキナーゼの活性化はみられなかった.したがって,核内に局在するlarge Tは,これらの細胞質のシグナルを活性化せずに,AP-1などの核内の転写因子を活性化することにより,細胞周期を誘導するものと結論される.
アテローム血栓症の発症におけるアネキシンA5の関与

動脈硬化を基盤とする血栓形成は心筋梗塞などの虚血性疾患の成因に関して重要である。今回我々は血栓形成とアネキシンA5との関連について検討した。ヒト病変部位での検討。心筋梗塞または狭心症をきたした患者さんから得られた血栓、または病理解剖例の冠動脈組織で血栓を組織学的に検討した。アネキシンA5は免疫染色で陰性であった。またPCRを用いてmRNAについて検討したが、mRNAでの発現は認められなかった。臨床的な血栓の危険因子とアネキシンA5との関連はなかった。ウサギ大腿動脈バルーン再障害モデルを作製しまたIn vitro血栓イメージングモデルを作製した。これらの血栓においてもアネキシンA5の蛋白、mRNAの発現は認められなかった。以上の結果より血栓形成に関してアネキシンA5の発現は認められず、血栓形成には関与しないことが推測された。平成21年度ヒト剖検症例血栓症の免疫組織学的検討アテローム血栓症は死因の上位を占め、その病態の解明と予防・治療法の確立は医学のみならず社会的にも急務の課題となっている。アテローム血栓症の発症における血栓形成には、血小板の活性化とともに凝固因子活性化が重要である。我々はこれまでに、プラーク内には血液凝固系の引き金である組織因子が強く発現しており、プラーク破綻に伴って凝固活性が亢進され、これが血栓形成を促進し、急性心筋梗塞や不安定狭心症の発症に大きく関与することを明らかにしてきた。しかしプラーク内での組織因子の発現機序および血栓が血管内で成長する機序はまだ明らかにされていない。アネキシンA5は、臍帯および胎盤から精製された抗凝固活性を持つ蛋白質である。アネキシンA5は、様々な細胞質に存在し、組織因子活性化に必須のリン脂質に結合することが知られている。近年の報告では活性化もしくはアポトーシスにおちいった内皮細胞表面のリン脂質にアネキシンA5が結合することによって、組織因子活性を抑制し、抗凝固活性に働く可能性が示唆されている。しかし、動脈硬化症の進展およびアテローム血栓症の発症におけるアネキシンA5の関与については不明である病理組織学的に検討したところヒト動脈硬化巣において、アネキシンA5は、マクロファージに一致して分布しており、マクロファージの浸潤が強いほど、アネキシンA5の発現が強い傾向にあった。血栓自体には発現を認めなかった。これまでの報告では、アネキシンA5は、細胞のアポトーシスとの関連が示唆されており、血栓形成そのものには大きく関与しないことが推測される。今後、動物モデルを用いた解析をとおして、さらにアネキシンA5と血栓形成との関連を検討していく。平成22年度ヒト剖検症例血栓症の免疫組織学的検討アテローム血栓症は死因の上位を占め、その病態の解明と予防・治療法の確立は医学のみならず社会的にも急務の課題となっている。

今後、動物モデルを用いた解析をとおして、さらにアネキシンA5と血栓形成との関連を検討していく。動脈硬化を基盤とする血栓形成は心筋梗塞などの虚血性疾患の成因に関して重要である。今回我々は血栓形成とアネキシンA5との関連について検討した。平成21年度ヒト病変部位での検討。心筋梗塞または狭心症をきたした患者さんから、冠状動脈の狭窄部位切除術(DCA)標本、吸引してえられた血栓、または病理解剖例の冠動脈組織で血栓を組織学的に検討した。これらの血栓は、フィブリン、血小板、赤血球で構成される混合血栓であった。これらの血栓は、免疫染色で、抗フィブリン抗体、抗血小板抗体、抗赤血球抗体陽性であった。アネキシンA5は免疫染色で陰性であった。またPCRを用いてmRNAについて検討したが、mRNAでの発現は認められなかった。また臨床的な血栓の危険因子(年齢、性別、肥満度、喫煙の有無、高血圧の有無、脂質代謝異常症の有無、糖尿病の有無、痛風の有無)との関連について検討した。これらの危険因子とアネキシンA5との関連はなかった。平成22年度ひきつづき心筋梗塞または狭心症をきたした患者さんから、DCA標本、吸引血栓、または病理解剖例の冠動脈組織で血栓を組織学的に検討した。また臨床的な血栓の危険因子とアネキシンA5との関連はなかった。平成23年度ウサギ大腿動脈バルーン再障害モデルを作製しまたIn vitro血栓イメージングモデルを作製した。これらの血栓においてもアネキシンA5の蛋白、mRNAの発現は認められなかった。以上の結果より血栓形成に関してアネキシンA5の発現は認められず、血栓形成には関与しないことが推測された。
国際規模の先端量子ビーム利用による次世代回折構造研究

本研究では、デンマーク・オーフス大との国際共同研究により、中型と大型の世界最高性能の放射光施設とXFELを利用した物質科学研究を推進し、日本の次世代放射光計画とSPring-8アップグレード計画が立ち上がった時、世界最先端の構造計測を実現する技術とノウハウを獲得する。実験データの測定には、筑波大とオーフス大で立ち上げたドイツPetra-IIIの回折装置、オーフス大が管理するスェーデンMAX-IVのDanmaXビームライン、国際共同研究メンバーで2021年までビームタイムを獲得したSPring-8、XFEL SACLAを利用する。原子スケール構造計測の将来を国際連携の知を集約して開拓する。
ボリル基を活用するベンザイン反応の位置制御

本課題では、ボリルベンザインを用いた種々の反応において、ホウ素の持つ性質を最大限利用することで、選択性を制御可能とすることを目的とした。最終年度ではまず、ボリルベンザインとアジドとの(3+2)反応において、ホウ素上の保護基の効果を検討した。従来のボリルベンザインの反応では、立体効果よりも電子的な効果の方が優位に現れていたが、ホウ素上の保護基によって、立体効果の強弱が変化することが判明した。この立体効果の強弱は、単純な置換基のかさ高さだけでなく、ボリル基の平面性が大きく関わっていることも実験および計算化学による遷移状態計算から示唆された。その結果から、ホウ素上の置換基を調整することで、選択性を制御できないかと考え検討を行ったが、ベンザイン反応に耐える最適な保護基を見出すには致らなかった。しかし、種々の保護基を持つボリル基が、ベンザイン反応の遷移状態においてどの様な振る舞いを見せるか、どの程度立体的な影響を持つのかの知見を得ることができた。また、アミン類の求核付加反応では、溶媒の性質によって選択性が大きく変化するという知見が以前からあったため、さらに詳細にその効果を調べるべくホウ素上の保護基と溶媒それぞれの効果について検討した。その結果、保護基の中でも水素結合を容易に形成できる部位を持つボリル基が、溶媒効果による選択性の変化に敏感であることが判明した。以上の結果から、ボリルベンザインはホウ素の持つ独特な性質により、反応条件を少し変化させるだけで、反応性・選択性の大幅な変化を生みだすことが可能であると示すことができた。これらの選択性制御法を利用することで、ボリルベンザインを利用した新しい多環式化合物の合成が期待できる。本申請研究はホウ素が置換したベンザインを用いた反応における反応位置を、理論と計算を相補的に活用して制御することを目的とした研究である。当該年度は研究実施計画に基づき大きく2つの結果を得た。1.計算化学による反応選択性の予測と実証:銅触媒を用いたホウ素置換ベンザインとアルキン、アルキルハライドの三成分連結反応における位置選択性の制御に取り組んだ。まず、先行研究における三成分連結反応の位置選択性発現機構について、計算化学を利用することで解明を試みた。その結果、選択性の発現にはホウ素上の保護基とアルキンのπ電子が反発が大きく関与していると考察した。そのため、ホウ素上の保護基を適切に選択することで選択性の制御が可能となると考え、立体効果や電子的効果の異なる保護基(8種類)を用いて同様の計算を行ったところ、1,8-ジアミノナフタレン(dan)を保護基として用いた場合に従来のピナコール(pin)を保護基とした反応と選択性が逆転することが明らかとなった。そこで実際にdanを保護基としたホウ素ベンザインを発生させて反応を行ったところ、計算結果と同様に選択性が逆転する結果が得られた。2.水素結合を利用した選択性の制御:先行研究にてホウ素置換ベンザインとアミン類の求核付加反応において、溶媒を種々変更することで反応位置選択性が変化すること、配位性の高い溶媒を用いることでオルト選択性が向上することは明らかとなっていた。そこで更なる条件を変更することで、メタ体を優先的に得る手法を開発することとした。検討の結果、溶媒としてピリジンを用いた場合にメタ体が優先的に得られることがわかったが、収率に問題が残されていた。ベンザインの発生法に配位性の強いフッ化セシウムを用いる代わりに炭酸セシウムを用いると収率の向上が見られた。反応条件と水素結合との関係性については現在調査中である。本年度は当初の計画とは順番が異なり、まず計算化学の有用性を示すために計算化学を利用した選択性予測を取り入れた研究を重点的に行った。これにより、ホウ素置換ベンザインを用いた反応の選択性予測にも広く計算化学が利用できるであろうことが判明したため、今後の研究を円滑に進めるための有力な情報が得られた。また、求核付加反応についても選択性・収率の問題が改善されたため、基質や官能基の汎用性を調べることで選択性制御を行うことができると考えられる。1.ボリルベンザインとアミン類との求核付加反応においてジアミノナフタレンを有するボリル基を持つベンザインは、ベンザインの発生に利用するフッ化セシウム由来のフッ素アニオンとも反応し、フッ素付加生成物が得られることが判明した。本条件では求核力の高いアミンが存在していても付加体が得られるため、ジアミノナフタレニルボリル基のフッ素アニオンへの親和性が非常に高いことが考えられた。この結果は計算化学からも強く支持することができ、ジアミノナフタレニルアミド基のプロトン性水素との水素結合が高い選択性に関与していることが示唆された。そこで、収率の向上を目指してベンザインの発生に使用するフッ素アニオンの量を低減すると、フッ素化体の生成が抑制されることで収率の改善が見られ、位置異性体の生成比を比較することができた。