Petit-High Pressure Carbon Dioxide stress increases synthesis of S-Adenosylmethionine and phosphatidylcholine in yeast Saccharomyces cerevisiae

Petit-High Pressure Carbon Dioxide (p-HPCD) is a promising nonthermal technology for foods pasteurization.Cluster analysis of gene expression profiles of Saccharomyces cerevisiae exposed to various stresses exhibitedthat gene expression profile for p-HPCD stress (0.5 MPa, 25 °C) was grouped into a cluster including profilesfor Sodium Dodecyl Sulfate and Roundup herbicide. Both are detergents that can disorder membrane structurallyand functionally, which suggests that cell membrane may be a target of p-HPCD stress to cause cell growth inhibition. Through metabolomic analysis, amount of S-Adenosylmethionine (AdoMet) that is used as methyl donorto participate in phosphatidylcholine synthesis via phosphatidylethanolamine (PE) methylation pathway, wasincreased after p-HPCD treatment for 2 h. The key gene OPI3 encoding phospholipid methyltransferase that catalyzes the last two steps in PE methylation pathway was confirmed significantly induced by RT-PCR. Transcriptional expression of genes (MET13, MET16, MET10, MET17, MET6 and SAM2) related to AdoMet biosynthesis wasalso significantly induced. Choline as the PC precursor and ethanolamine as PE precursor in Kennedy pathwaywere also found increased under p-HPCD condition.We also found that amounts of most of amino acids involvingprotein synthesis were found decreased after p-HPCD treatment for 2 h. Moreover, morphological changes on cellsurface were observed by scanning electron microscope. In conclusion, the effects of p-HPCD stress on cellmembrane appear to be a very likely cause of yeast growth inhibition and the enhancement of PC synthesis couldcontribute to maintain optimum structure and functions of cell membrane and improve cell resistance toinactivation.


Urea cycle is enhanced by petit-high pressure carbon dioxide stress in yeast Saccharomyces cerevisiae

It has been demonstrated that pasteurized effect on microorganisms of petit-high pressure carbon dioxide (p-HPCD) with long time treatment is similar to the effect of HPCD with short time treatment. The petit-high pressure refers to a pressure of 1.513atm (standard atmosphere). After 0.5MPa of CO2 at 25°C for 2h treatment, specific growth rate of yeast cells in the logarithm phase was decreased by 50% approximately. Under this condition, our study analyzed transcriptional responses of Saccharomyces cerevisiae through the functional genomic approach. Transcription of 837 open reading frames (ORFs) was altered relative to cells without treatment and 476 ORFs were induced after p-HPCD treatment. These selected genes were then categorized by function of gene product using the Munich Information Centre for Protein Sequences database. Genes involved in metabolism of the urea cycle were found to be significantly induced. This enhanced metabolic process could help to remove redundant HCO3 in cellular interior, thereby decrease the production of CO23. Liberation of H+ ion could be decreased along with the inhibition of HCO3 dissociation.


Microbial Reduction and Quality Changes in Powdered White and Black Pepper by Treatment with Compressed Oxygen or Carbon Dioxide Gas

Powdered white and black peppers were treated with high-pressure oxygen (10 MPa) or carbon dioxide (5 MPa)at 70 _ 100 to decrease the microbial populations. The degree of microbial reduction in the pepper after treatment with high-pressure gases was dependent on the temperature and duration of treatment. Mesophilic aerobic bacterial counts of less than 103 CFU/g in white and black pepper were achieved with gas pressurization at 100 for 10 and 40 min, respectively. The reduction in the microbial population of the two types of pepper was attributed to the microbicidal effects of high-pressure gas and heat treatment. The piperine content of the pepper treated with gases decreased by approximately 10%. However, treated pepper also showed lower L* values, indicating a darker color, and qualitative alterations in volatile compounds.


Gravitational Annealing of Colloidal Crystals

A silica colloidal crystal obtained by centrifugation at 9 G for 2 days in water was annealed by additional stronger centrifugation at 50 G for 5 days. The number of the striations observed in the colloidal crystal under crossed polarized light decreased at some parts in a growth container after the additional centrifugation, while the number also increased at the other parts. The decrease probably shows the shrinkage of the stacking disorders under high gravity, while the increase probably shows the production of new stacking disorders.


Solubility measurements by in situ observation of the apex region formed by the (110), (1-10) and (101) faces of tetragonal lysozyme crystals


Effects of high pressure on the step velocity on the {110} faces of tetragonal lysozyme crystals


Effects of gas pressurization with ethylene on the ultrastructure of the yeast Saccharomyces cerevisiae

We investigated ultrastructural changes in the yeast Saccharomyces cerevisiae when exposed to compressed ethylene gas. Transmission electron microscopy (TEM) revealed that intracellular organelles in yeast cells treated with compressed ethylene at up to 0.640 MPa (6.4 atm), especially the nuclear and plasma membranes, were seriously damaged.

Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry


Precise characterization of grain structures, stacking disorders and lattice disorders of a close-packed colloidal crystal

The perpendicular fracture surface of a dried colloidal crystal with pillar-like grains, obtained by centrifugation of a dispersion of polystyrene particles, was observed using a scanning electron microscope. Many grain boundaries on the fracture surface were observed at the particle level. Most of the particles on the surface showed a face-centered cubic (FCC) array. Although some grains were single FCC ones, other FCC grains contained some stacking disorders. Most of the surface was covered with such grains, and the grain boundaries formed a mosaic-like pattern. From these results, we confirmed that the colloidal crystals obtained by centrifugation formed a bundle structure of pillar-like FCC grains. A fracture surface adjacent to the side wall of the growth cell was also observed. The surface was composed of several layers. In the uppermost layer closest to the wall, numerous point defects and mismatches of triangular lattices between the neighboring two-dimensional islands were observed. These mismatches and point defects probably generated several lattice defects in the crystal. Similar generation of lattice defects probably occurred at the bottom of the container or the growth front of the crystals. Screw dislocations were also found in the layers, although they were not observed frequently. From these results, it was concluded that two-dimensional nucleation growth and spiral growth probably occurred on the crystal-dispersion interfaces of colloidal crystals as well as on the surface of atomic crystals.


Effects of temperature, pressure, and pH on the solubility of triclinic lysozyme crystals

We measured the temperature dependence of the solubility, Ce, of triclinic lysozyme crystals on temperature at two pressures (0.1 and 100 MPa) and five pHs (4.3, 4.4, 4.5, 4.6, 4.7) by in situ observation of the morphological changes in the crystals. The solubility increased with increasing temperature and pressure. The enthalpies of dissolution (ΔH) decreased with increasing pressure when we used the same 50 mM sodium acetate buffer solution (pH = 4.5 at 0.1 MPa). The effects of pH on solubility were somehow complicated. Although the solubilities at pH 4.7 did not differ from those at pH 4.5, those at pH 4.3 were significantly larger than those at pH 4.5. Since the pH of an acetate buffer is known to decrease from 4.71 to 4.52 at 98.1 MPa and 25 ºC [El'yanov et al. Aust. J. Chem. 28 (1975) 933], the pH of the acetate buffer (pH 4.5 at 0.1 MPa) decreased to pH ~ 4.3 as pressure increased to 100 MPa. Thus, from the viewpoint of ``constant pH'', ΔH increased with increasing pressure, since ΔH at pH 4.3 and 0.1 MPa was smaller than that at 100 MPa. This inconsistency is probably due to the change in the hydration state in the crystal and solution with decreasing pH (from 4.5 to 4.3).


Colloidal crystallization by a centrifugation method

Colloidal crystals of high particle concentration were smoothly and continuously fabricated by simple centrifugation of a dispersion of polystyrene particles in water. The larger the applied centrifugal acceleration at the bottom of the growing crystals (i.e., the interior wall of the container, the higher the growth rates became. The average grain sizes in the crystals increased with decreasing , and below a critical value of , we obtained relatively large columnar-shaped grains. The average volume fraction of the obtained colloidal crystals ave. increased with an increase in the dispersion's KCl concentration CKCl: at = 82 G, ave. = 0.57 and 0.61 at CKCl = 2 × 10-3 and 8 × 10-3 molkg-1 water, respectively. The grain size also increased with an increase in CKCl. The maximum grain size in this study was greater than 0.3 mm in width and 8 mm in length.


Activation volume of crystallization and effects of pressure on the three-dimensional nucleation rate of glucose isomerase

An activation volume, DV , of the solute incorporation process at the kink site of a glucose isomerase (GI) crystal was estimated using the pressure dependency of the step kinetic coefficient, betastep, and the three-dimensional nucleation rates J of GI crystals were analyzed using classical nucleation theory. DV took a negative value. The sticking parameter, s, for the addition of a GI tetramer to a critical nucleus drastically increased with increasing pressure. This was probably due to the decrease in the activation energy needed for the addition of the GI tetramer.


Effects of compressed hydrocarbon gases on the growth activity of Saccharomyces cerevisiae

The inhibitory action of compressed hydrocarbon gases on the growth of the yeast Saccharomyces cerevisiae was investigated quantitatively by microcalorimetry. Both the 50% inhibitory pressure (IP(50)) and the minimum inhibitory pressure (MIP), which are regarded as indices of the toxicity of hydrocarbon gases, were determined from growth thermograms. Based on these values, the inhibitory potency of the hydrocarbon gases increased in the order methane < ethane < propane < i-butane < n-butane. The toxicity of these hydrocarbon gases correlated to their hydrophobicity, suggesting that hydrocarbon gases interact with some hydrophobic regions of the cell membrane. In support of this, we found that UV absorbing materials at 260 nm were released from yeast cells exposed to compressed hydrocarbon gases. Additionally, scanning electron microscopy indicated that morphological changes occurred in these cells.


Design of a stand-alone-type Beryllium vessel for high-pressure protein crystallography

A standalone-type beryllium (Be) high-pressure crystallography vessel has been developed. Using a coupler-joint unit and a pressure valve, we could keep the pressure in the vessel constant at 100+/-1 MPa for more than 24 h without connecting to a pressure-generating apparatus. Diffraction spots of a glucose isomerase (GI) crystal under 100 MPa were collected using the vessel and a rotating copper-anode in-house x-ray generator (0.8 kW). We successfully collected a 2.0 A resolution data set of a 0.5 mm size GI crystal in an aqueous solution at 100 MPa.


Effects of compressed unsaturated hydrocarbon gases on yeast growth

The effect of compressed unsaturated hydrocarbon gases on the growth of the yeast Saccharomyces cerevisiae was investigated by microcalorimetry. The growth thermograms showed that unsaturated hydrocarbon gases inhibited yeast growth. As an approach to determining the comparative toxicity of unsaturated hydrocarbon gases, we determined the 50% inhibitory pressure (IP(50)) and the minimum inhibitory pressure (MIP). On the basis of the IP(50) and MIP values, the inhibitory potency of the gases increased in the order ethylene < propylene < 1-butene. Additionally, scanning electron microscopy showed that cells treated with unsaturated hydrocarbon gases were damaged, including invagination of the cell surface.

Annals of the New York Academy of Sciences


First Direct Observation of Elementary Steps on the Surfaces of Glucose Isomerase Crystals under High Pressure


Development of the Food Sterilization Equipment by Oxygen-Nitrogen Gas Hybrid Pressurization System

酸素・窒素ガスハイブリッド加圧食品殺菌装置の開発

Microbial spoilage, including fermentation and oxidation is particularly an important factor that influences the quality of foods. In previous studies we showed that sudachi (sour citrus fruit) juice could be sterilized with oxygen gas pressurization at 10 MPa and 50°C without loss of its flavor and color. Furthermore, we reported a method to remove the dissolved oxygen in sudachi juice with nitrogen gas pressurization. However, all these results were obtained using a small-scale batch process (500 ml or less in capacity). In this research, we designed a new commercial scale food processing apparatus for the sudachi juice based on the above findings. This device consists of two parts: a sterilization part with oxygen gas pressurization and a dissolved oxygen removal part with nitrogen gas pressurization, and it has a big advantage that a large amount of sudachi juice can be treated continuously at the flow rates up to 40 L/h. Using this apparatus, the sudachi juice was sterilized under similar operation conditions (50°C and 10 MPa for 1 minute) to those of the small-scale batch system. Although the performance of dissolved oxygen removal and the quality conservation of the juice (such as flavor and color) is under investigation now, the facility and production costs are expected to be apparently less than those of high-pressure processing (liquid pressure). Because, our treatments can be completed in a short time at relatively low pressures using “oxygen-nitrogen hybrid pressurization system”. We consider further improvements of the apparatus and hope that the practical application of the method can be realized in food industry in the near future.

我々の研究から，スダチ果汁を100気圧程度の酸素ガスで直接加圧すると，香りや色等の品質を保持したまま，果汁中の酵母を殺菌でき，さらに，窒素ガスで加圧処理を行うと，果汁中の溶存酸素を除去できることが分かった．これらの研究成果は500 ml以下のバッチ式加圧処理装置によるものであったが，今回，装置のスケールアップと果汁の連続処理を実現し，高品質の柑橘系「生」果汁を生産する，一連のハイブリッドシステム装置を設計・試作した．また，試作した"酸素・窒素ガスハイブリッド加圧食品殺菌装置"で，スダチ果汁を処理したところ，基礎研究と同じ，50°C，10 MPa，1分間の処理で，果汁中の酵母を殺菌することができた．

High Pressure Bioscience and Biotechnology

高圧バイオサイエンスとバイオテクノロジー


Calorimetric Studies on the Growth Behavior of Yeast under Some Compressed Hydrocarbon Gases

代謝熱測定法による炭化水素ガス加圧下の酵母の増殖挙動解析

In this study, the inhibitory effect under compressed hydrocarbon gases on yeast growth was investigated quantitatively by microcalorimetry. The growth thermograms (heat output - incubation time curve) were obtained during incubation of yeast under various compressed hydrocarbon gases. When the gas pressure increased, the curves of thermograms shifted to the right, indicating an obvious inhibitory action on the yeast growth. After quantification of growth inhibition at various pressures, we determined the 50% inhibitory pressure (IP50) and the minimum inhibitory pressure (MIP) values as indices which represent toxic potency of each gas. The lower the IP50 and MIP values, the greater the growth inhibitory effects of the gas. Based on these values, the inhibitory potency of the gases increased in the order: methane < ethane < propane < i-butane < n-butane. In addition, the toxicity of some hydrocarbon gases was found to be correlated to their hydrophobicity. These results suggest that hydrocarbon gases interact with some hydrophobic region of the cell membrane, resulting in modification of membrane structure and function. However, no evidence was obtained in the yeast treated with compressed hydrocarbon gases as to the membrane damage. Therefore, we investigated the effects of hydrocarbon gases on the leakage of 260 nm absorbing material from treated cells. The release amount of 260 nm absorbing material increased with increasing pressure. This indicates that hydrocarbon gases affect the plasma membrane, particularly the nuclear membrane. Furthermore, we examined the effects of hydrocarbon gases on the morphology of the yeasts by scanning electron microscopy. Scanning electron microscopy showed that yeasts when exposed to compressed hydrocarbon gases undergo a dramatic morphological change that includes invagination of the cell surface.

一連の炭化水素ガス(C1∼C4)加圧下で，代謝熱測定法により酵母の増殖挙動をモニタリング・解析し，その細胞毒性を定量的に評価した．各気体ごとに，50%増殖阻止圧力(IP50: Inhibitory pressure 50)と最小増殖阻止圧力(MIP: Minimum inhibitory pressure)を決定した．その結果，炭化水素ガスの種類，異性体によって毒性が異なり，n-ブタン>i-ブタン>プロパン>エタン>メタンの順に毒性が大きいことが明らかになった．炭化水素ガスの毒性は，その疎水性との間に強い相関関係があったことから，炭化水素ガスが酵母の細胞膜などの疎水性領域と作用し，生体膜に何らかの影響を与えているものと考えられる．また，炭化水素ガス加圧により，酵母から核酸関連物質の漏出が確認された．さらに，炭化水素ガス加圧による酵母の形態変化を走査電子顕微鏡により観察したところ，細胞が変形，陥没している様子が認められた．

高圧バイオサイエンスとバイオテクノロジー


中国産クコ果汁に対する二酸化炭素ガス微高圧長期処理

中国産クコ果汁に対する二酸化炭素ガス微高圧長期処理

高圧バイオサイエンスとバイオテクノロジー


Effects of Some Compresed Hydrocarbon Gases on Yeast Growth

High Pressure Bioscience and Biotechnology


Effects of Antioxidants (α-Lipoic Acid and Vitamin E) on the Phase Transition Temperature of Bilayer Membrane of Phospholipids under Oxygen-Gas Pressure


Effects of Some Compressed Rare Gases of Yeast Growth


Sterilization of Sudachi Juice by Hybrid Gas Compression of Oxygen and Nitrogen


Colloidal crystallization by centrifugation

遠心沈降法を用いたコロイド結晶の作製

Columnar-shaped colloidal crystals (width and length of the columns -0.1-1.0 mm and 10 mm, respectively) have been grown by centrifugation of the dispersion of polystyrene particles. The crystals were re-dispersed reversibly. Close-packed colloidal crystals were obtained by drying the columnar crystals gently. The dried crystals contained no macroscopic cracks over several mm3. Some stacking disorders were observed on the cross sections of the dried crystals. The average grain size of the columnar crystals increased with decreasing centrifugal acceleration. Too fast centrifugation caused the sedimentation of randomly oriented small grains in front of the growth interfaces.

三次元的な広がりをもったグレイン(結晶粒)をもつ密充填のコロイド結晶を制御して効率よく作製するため，比重の小さなポリスチレン粒子を遠心沈降濃縮した．その結果，0.1∼1.0 mm の幅で 10 mm 程度の長さをもつ柱状のグレインの集合体からなる高粒子密度のコロイド結晶を 84G(1G=9.8 ms-1)の遠心加速度により，従来の自然沈降法よりも短い時間(1週間)で作製できた．遠心機から取り出した結晶は，単に逆さま(固液界面で分散液のほうに向かって 1G の加速度がかかる状態)にすることで可逆的に溶解したことから，通常の結晶の高品質化技術を適用できる可能性が示唆された．また，遠心沈降法によって得られた高粒子密度(体積分率φ∼0.4)のコロイド結晶をゆっくり乾燥させることで，結晶構造を壊すことなく密充填の乾燥コロイド結晶を得ることができた．遠心沈降法によって得られるコロイド結晶の平均的なグレインサイズは，沈降速度を減少させることによって大きくなった．これは，沈降速度の減少により，セル底面において生成した結晶核が減少したことによると考えられる．

Japanese Journal of Polymer Science and Technology


Solubility Measurements of Tetragonal Lysozyme Crystals

International Journal of Modern Physics B


The biological effects of high-pressure gas on the yeast transcriptome

The aim of the present study was to examine the feasibility of DNA microarray technology in an attempt to construct an evaluation system for determining gas toxicity using high-pressure conditions, as it is well known that pressure increases the concentration of a gas. As a first step, we used yeast (Saccharomyces cerevisiae) as the indicator organism and analyzed the mRNA expression profiles after exposure of yeast cells to nitrogen gas. Nitrogen gas was selected as a negative control since this gas has low toxicity. Yeast DNA microarray analysis revealed induction of genes whose products were localized to the membranes, and of genes that are involved in or contribute to energy production. Furthermore, we found that nitrogen gas significantly affected the transport system in the cells. Interestingly, nitrogen gas also resulted in induction of cold-shock responsive genes. These results suggest the possibility of applying yeast DNA microarray to gas bioassays up to 40 MPa. We therefore think that "bioassays" are ideal for use in environmental control and protection studies.

Brazilian Journal of Medical and Biological Research


Effect of high-pressure gas on yeast growth

Microcalorimetry is a useful tool for monitoring the growth behavior of microorganisms. In this study, microcalorimetry was used to investigate the effects of nitrogen, air, oxygen, nitrous oxide, argon, and krypton at high pressure on the growth of the yeast Saccharomyces cerevisiae. Growth thermograms (metabolic heat vs. incubation time) were generated to estimate metabolic activity under compressed gases and to determine the 50% inhibitory pressure (IP(50)) and minimum inhibitory pressure (MIP), which are regarded as indices of the toxicity of compressed gases. Based on MIP values, the most toxic to the least toxic gases were found to be: O(2) > N(2)O > air > Kr > N(2) > Ar.

Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry


Removal of Dissolved Oxygen in Sudachi Juice by Nitrogen Gas Pressurization

窒素ガス加圧によるスダチ果汁中溶存酸素の除去

果汁中の溶存酸素は，さまざまな形で品質劣化の原因となる．本研究は，果汁を窒素ガスで加圧したのち減圧することで，窒素が溶存酸素を同伴する作用を利用して酸素脱気する技術に関するものである．20秒間隔で，加圧と除圧を7回繰り返すことにより，効率的に脱気することができた．30℃，10 MPaで処理することにより，溶存酸素量を0.02 mg/lまで下げることができた．本技術はこれまでにない新しい技術であり，特許の出願につながった．


High Pressure Acceleration of the Growth Kinetics of Glucose Isomerase Crystals

グルコースイソメラーゼ結晶の{101}面の成長·溶解速度を0.1, 100 MPaでその場観察により測定した．25℃において，溶解度は0.1 MPaでCe = 3.1 ± 0.9 mgml-1，100 MPaで 2.6 ± 0.5 mg ml-1 となった．同じ2.5という過飽和度で比較した結果，成長速度は100MPaにおいて0.1MPaの7.6倍になった．この結果から，加圧によって結晶の成長速度が速度論的に加速されることが初めて明らかになった．二次元核成長モデルを用いて解析した結果，加圧による成長速度の加速の原因は，主に表面自由エネルギーの減少にあることが分かった．


Sterilization of Sudachi Juice by Compressed Oxygen Gas

スダチ果汁の酸素ガス加圧殺菌

新しい技術である酸素ガス加圧殺菌に関する研究．スダチ果汁を用い，果汁中酵母(Candida boidinii SYM-1)に対する加圧酸素ガスの毒性を調べ，殺菌条件を見積もった．30℃+5.0 MPaで15 min，40℃+10.0 MPaでは5 min，そして50℃+5.0 MPaでは1 min未満で殺菌が可能であった．50℃では，ビタミンCの減少を防ぐことができた．従来の加熱殺菌では，品質の劣化が著しかったが，本法により品質を維持しながら殺菌が可能となった．本研究は1件の特許出願につながった．


Effects of high pressure on the solubility and growth kinetics of monoclinic lysozyme crystals

単斜晶系リゾチーム結晶の(010)面と(0-10)面の平均成長速度R<010>を0.1, 100MPaの圧力下でその場観察により測定した．成長速度の濃度依存性から溶解度を求めた結果，溶解度は圧力の増加に伴い増加した．0.1, 100MPaにおいて同じ過飽和度下で結晶の成長速度を比較した結果，加圧に伴い，結晶の成長速度は増加した．二次元核成長モデルを用いて解析した結果，その原因は，表面自由エネルギー，活性化エネルギー，そしてステップ上のキンク間距離の加圧に伴う減少にあることがわかった．


Bioassay of various pesticides by microcalorimetry measuring the metabolic heat of yeast

Using a microcalorimeter, the heat evolved during incubation of yeast cultures at 30 degrees C was detected in the form of a growth thermogram (metabolic heat-incubation time curve). The correlation between the growth thermograms and the growth curves obtained by colony counting or from the turbidity measurements of the cultures was very good. In this study, the effects of 12 pesticides that are used widely on golf courses on the growth thermograms of yeast were investigated and the inhibitory action of the pesticides on the growth of yeast was quantitatively evaluated using a microcalorimeter (Biothermo Analyzer). The growth thermograms were applied to estimate the microbial activity of yeast in the presence of pesticide and to determine the 50% inhibitory concentration (K) and minimum inhibitory concentration (MIC), which can be regarded as good indexes of the toxic potency of pesticides. It was found that the addition of TPN, captan, thiuram and copper oxide to the yeast cultures clearly induced inhibitory action on the growth of yeast cells. On the other hand, the other 8 pesticides, iprodione, isoprothiorane, chloroneb, pencycuron, metalaxyl, toleclofos-methyl, flutolanil, and mepronil did not affect the growth over the concentration range up to 30 mg/l.


Effects of dissolved gases on the phase transition of liposomal bilayer membranes

リン脂質二分子膜の相転移に及ぼす溶存気体の影響

2種類のリン脂質二分子膜(DMPC,DPPC)のゲル-液晶間の相転移温度(Tm)を，様々な気体と接触させた開放系で加圧して決定した．使用した気体は窒素，酸素，水素，ヘリウム，アルゴンの5種類の単一気体と4種類の混合気体である．Tmに対する圧力の影響は，加圧によりTmが直線的に上昇する気体のグループと低下するグループの2つに分かれた．加圧によりTmが低下するグループの気体は，水に対する溶解度が大きいものが多いことから，溶存気体の濃度が転移温度の低下に関与していることが推測された．特に亜酸化窒素や酸素，アルゴンなどが，Tmを押し下げる効果が大きく，これらの溶存気体のリン脂質二分子膜骨格に対する作用の大きさが示唆された．


リン脂質二分子膜に及ぼす溶存気体の影響

リン脂質二分子膜に及ぼす溶存気体の影響

ジミリストイルフォスファチジルコリン二分子膜のゲル-液晶主転移温度(Tm)を様々な気体と接触させた解放系で加圧して決定した．使用した気体は酸素，窒素，水素，アルゴンの4種類の単一気体と空気，20.0%酸素(ヘリウムベース)，10.1%亜酸化窒素(窒素ベース)及び4.69%水素(窒素ベース)の4種類の混合気体である．Tmに対する圧力の影響は加圧によりTmが直線的に上昇する気体のグループと低下するグループの2つに分かれた．加圧によりTmが低下するグループの気体は，水に対する溶解度が大きいものが多いことから，溶存気体の濃度が転移温度の低下に関与していることが推察された．特に亜酸化窒素(笑気ガス)や酸素が，Tmを押し下げる効果が大きく，これらの溶存気体のリン脂質二分子膜骨格に対する作用の大きさが示唆された．


アルコールショック酵母の増殖とストレス応答

アルコールショック酵母の増殖とストレス応答

酵母に一連のアルコール(メタノール，エタノール，1-プロパノール，2-プロパノール，1-ブタノール，2-ブタノール，iso-ブタノール，tert-ブタノール)を短時間接触させることでケミカルショックを加え，誘発される二次的なストレスに対する耐性(熱耐性と圧力耐性)を見積もった．また，マイクロ熱量計を用い，培地に同様なアルコールを添加した酵母の増殖サーモグラムを描き，増殖活性に及ぼすアルコールの影響を調べた．耐性実験，サーモグラム実験共にアルコールの性質により大きく影響を受けることが分かった．アルコールの分子構造や，熱測定で求められる増殖速度定数と最小増殖阻止濃度(MIC)などをもとに，酵母細胞に及ぼす一連のアルコールの影響を調べた．一連のアルコールについて，酵母に対するMICとオタマジャクシに対する麻酔作用のED50の間には良い直線関係がみられた．


麻酔薬として一連のアルコールをとらえ，酵母のアルコールによるストレス応答を調べる手法で麻酔作用メカニズムを検討した．アルコールの炭化水素鎖長が長くなるにつれ，熱あるいは高圧に対する酵母の耐性が強化された．これらの結果を麻酔強度の説明に利用．


Thermotolerance and Barotolerance of Alcohol-Shocked Yeast

微生物の代謝熱をマイクロ熱量計を用いて測定することにより，微生物活性が評価できる．培地に種々の麻酔薬を加え薬剤作用曲線をもとに微生物の生育に及ぼす麻酔薬の影響を調べた．また，高圧熱量計を用い，熱測定による麻酔の圧力拮抗現象を説明する新しい試みについても言及．


微生物の圧力ストレス応答とトレハロースの役割

微生物の圧力ストレス応答とトレハロースの役割

生物細胞に広く含まれる二糖類の一種であるトレハロースはストレス応答物質として，重要な働きのあることが明らかになってきた．この糖を酵母懸濁液に添加して，熱ショックや圧ショック処理したのち高温，高圧などの二次的なストレスに対する耐性を調べた．トレハロースには顕著な細胞保護効果のあることが分かった．トレハロースの分子構造，なかでも水酸基の立体配置が重要な役割を演じていることから，細胞膜や水構造との係わりについても検討した．

The Review of High Pressure Science and Technology


高圧力下の微生物活性 ー圧力ショック酵母の熱測定とレーザーの生体刺激効果ー

高圧力下の微生物活性 ー圧力ショック酵母の熱測定とレーザーの生体刺激効果ー

高圧力と酵母菌を共通のキーワードとして，マイクロ熱量計による微生物活性計測，圧力ショック処理によるストレス応答物質の合成および耐性付与，低出力レーザーの生体刺激効果などについて解説．


Effect of stresses on the growth thermogram of yeast

約150 MPa までの高圧力下で熱測定が可能なマイクロ熱量計を用いて高圧力下における酵母(S. cerevisiae)の代謝熱を測定した．高温と高圧力はともに酵母細胞の代謝を抑制する方向に働くが，培地にストレス応答物質の1つであるトレハロースを加えることにより著しくこれらのストレスの影響が低下することが分かった．

The Review of High Pressure Science and Technology


Response of Bacillus subtilis and Klebsiella pneumoniae to high pressure

枯草菌と肺炎桿菌の2種類の細菌について，細胞伸長，増殖速度，熱耐性獲得に対する圧力の影響を調べた．40から80 MPa の加圧でこれらの細菌細胞は1.5から2倍伸長した．枯草菌については80 MPa(2時間)で30 kD のストレスタンパク質が合成された．肺炎桿菌については圧ショックにより熱耐性の獲得がみられた．


Stress tolerance of pressure-shocked Saccharomyces cerevisiae

酵母(S. cerevisiae)を圧力ショック処理すると，細胞内に熱ショックタンパク質(hsp104)とトレハロースを合成·蓄積し，高温，高圧，高濃度エタノールに対する耐性を獲得した．これらの二次的なストレスに対する最適ショック圧はストレスの性質により異なることが分かった．


Effects of low-power He-Ne laser on the growth of yeast under high pressure

常圧から150 MPa までの圧力範囲で，培養温度を変え(15 - 43℃)酵母の増殖に及ぼすHe-Ne レーザー照射の影響を調べた．レーザー照射には加圧による増殖抑制効果を低下させる生体刺激効果のあることが分かった．したがって，レーザー光を利用することにより，高圧力下での微生物の応用分野が拡がるものと期待できる．


酵母細胞のアルコールと圧力によるショック応答

酵母細胞のアルコールと圧力によるショック応答

酵母細胞に対するエタノールと圧力の影響を調べるため，高圧力下でアルコールショックを加えた酵母について高温，高圧，高濃度エタノールなどの二次的ストレスに対する耐性を比較．高圧力下で酵母をエタノールに接触させると一次的ストレスとしてのアルコールの効果は増大し，ストレス耐性が誘導されることが分かった．


Stimulating effects of low-power He-Ne laser on growth of Saccharomyces cerevisiae under high pressure

高圧力下で微生物懸濁液にレーザー照射をする装置を製作した．測定最高圧は約150 MPa で，試料はガラス製のスライドセルに入っており圧力により光路長は変化するため，濃度補正は不要である．酵母菌についてレーザー照射の効果を見積もったところ，50 MPa までの圧力下であれば，十分生体刺激効果が現れることが分かった．


Induction of alcohol tolerance by pressure shock treatment in yeast

酵母に圧ショック加え，アルコールに対する耐性を見積もった．電気泳動法で104 kD の熱ショックタンパク質を分離する方法で圧ショック酵母と熱ショック酵母内に蓄積されたストレスタンパク質の蓄積量を比較し，ストレス耐性の評価を行った．


Effects of pressure and ethanol on the growth of yeast

エタノールと酵母菌を用いた麻酔作用の圧拮抗に関する研究．4から8%(w/w)のエタノールを含む培地では20 MPa の圧力下で酵母細胞の生存率が増加する傾向が観察された．また，酵母にエタノールショックを加えると高温，高圧，高濃度エタノールに対して耐性を獲得した．


Thermodynamics of Anesthetic Effect on the Phase Transitions of Lipid Membranes

吸入麻酔薬が脂質二分子膜ベシクルの相転移温度およぼす効果を解析する熱力学関係式を導出した．これらの関係式を吸入麻酔薬によるジパルミトイルホスファチジルコリン二分子膜ベシクルの相転移温度降下に適用し，ラメラゲル相，リップルゲル相，液晶相間の分配係数差および近似的な液晶相への分配係数を計算した．麻酔薬の水相から液晶相への移行に関する標準Gibbs自由エネルギー変化は，それら麻酔薬の最小肺胞濃度と良い相関を示した．


レーザー治療による疼痛緩和のメカニズム

レーザー治療による疼痛緩和のメカニズム

鎮痛効果の大きい低反応レベルレーザーの，鎮痛作用メカニズムの研究内容を概説．鎮痛作用は発痛刺激の強弱，刺激伝達の抑制，下行性抑制系の賦活により生じる．これらのそれぞれについて，レーザー照射の効果を検討した結果を総括．


大腸菌と酵母の圧力応答 -非致死高圧力領域における挙動-

大腸菌と酵母の圧力応答 -非致死高圧力領域における挙動-

非致死高圧力領域の圧力を微生物に加えると環境適応のために様々な興味深い挙動を示す．大腸菌と酵母に的を絞り筆者らの研究をもとにこれらの微生物の圧力応答を総括した．細胞の異常伸長，バイオマス，耐性の獲得，レーザー照射による刺激効果などについて言及．

The Review of High Pressure Science and Technology


熱ショック酵母の生育に及ぼす高圧力とエタノ-ルの影響

熱ショック酵母の生育に及ぼす高圧力とエタノ-ルの影響

エタノールを含む培地中の酵母に熱ショックを与え，酵母の耐圧性と耐熱性を調べた．エタノール濃度が増すと酵母の耐圧性と耐熱性は低下した．熱ショック酵母は熱処理しない酵母に比べてエタノール耐性が著しく低下した．熱ショックタンパク質がエタノール変性し，外的ストレスに対する酵母の耐性を低下させると考えた．


Do low power lasers change phase transition temperature of dipalmitoylphosphatidylcholine (DPPC) membrane ?

This study was designed to investigate the effects of the He-Ne laser (632.8 nm of wavelength, 8.5 mW in power, Senko Med. Co. Ltd., Tokyo, Japan) on the phase transition temperature of dipalmitoyl phosphatidylcholine (DPPC) membranes. Liposomal bilayers of DPPC (12.5 mM) were obtained with ultrasonification for 45 min at 40 degrees C and refrigerated for 2-3 days at 5 degrees C. The bilayers vesicle solution was divided into 3-ml working aliquots, which were assigned to three groups. The aliquots in Group 1 were used as controls without irradiation and the aliquots in Groups 2 and 3 were irradiated in 37 degrees C baths for 15 to 30 min, respectively. To determine phase transition temperature, optical density (%T; percent of permittance) of each aliquot was measured spectrophotomechanically at a wavelength of 440 nm while increasing its temperature at a rate of 0.5 degrees C every minute. Main phase transition temperatures in Groups 1, 2, and 3 were 41.54 +/- 0.23 degrees C (n = 10), 41.50 +/- 0.27 degrees C (n = 10), and 41.30 +/- 0.36 degrees C (n = 10), respectively. No significant difference between the nonirradiation and irradiation groups was established. These results suggest that irradiations of low-power He-Ne lasers up to 30 min do not change important physical characteristics of artificial DPPC membranes.

DPPC二分子膜に低出力He-Neレーザー光を照射し，ゲルー液晶相転移温度に及ぼす影響を調べた．15分から30分間の照射では顕著な転移温度の変化は観察されなかった．このような条件下の照射では生体モデル膜自身に生理的な影響はないと結論した．

Journal of Clinical Laser Medicine & Surgery


Hydrophobicity of the cell surface and drug susceptibility of Escherichia coli cultivated at high pressures up to 30 Mpa

30 MPa までの高圧力下で培養した大腸菌について，生理食塩水と油(n-ヘキサデカン)間の分配係数を求め，細胞表面の疎水性の変化を見積もった．これらの疎水性と殺菌剤(ヨウ化ドデシルピリジニウム)感受性の相関について調べたところ，加圧処理した大腸菌についても良い相関が得られた．


Effect of ethanol on the growth and elongation of Escherichia coli under high pressures up to 40 Mpa

40 MPa までの高圧力下で培養した大腸菌について，生育，生存率，細胞長に及ぼすエタノールの影響を調べた．10 MPa で生育を抑制するエタノールの影響がなくなった．エタノール無添加の培地では大腸菌は40 MPa の圧力で常圧の約7倍細胞が長くなり，細胞分裂が抑制された．エタノールの影響は20 MPa 以上の圧力では消滅した．


Effects of Pressure and Ethanol on the Phase Behavior of Dipalmitoylphosphatidylcholine Multilamellar Vesicles

ジパルミトイルホスファチジルコリン多重膜ベシクルの温度-圧力相図をエタノール存在下と非存在下において構築した．圧力やエタノールに誘起された指組構造のゲル相(interdigitated gel)を観測した．圧力は脂質膜中に指組構造を出現させるエタノールの効果と拮抗するのではなく，むしろその効果を促進させることがわかった．


大腸菌の生育と伸長に対するエタノ-ルの圧力拮抗

大腸菌の生育と伸長に対するエタノ-ルの圧力拮抗

大腸菌の生育に対して負の効果のある圧力とエタノールが共存する系について，菌の生存率，細胞伸長，およびバイオマスに及ぼす圧力とエタノールの影響を圧力拮抗の観点から検討した．


Effect of irradiation of phospholipid bilayers with low-power He-Ne laser

リポソームの融合と膜損傷に及ぼす低出力He-Neレーザー照射の影響を調べた．レーザー照射はリポソームの融合を引き起こし，大きなリポソームが形成された．また，二分子膜内に取り込まれたブロモチモールブルーは20分の照射で約30%が放出されたのち一定になることから，レーザー照射により膜の一部が損傷を受けるものの直ちに修復されることなどが分かった．


A statistical mechanical analysis of the effect of long-chain alcohols and high pressure upon the phase transitision temperature of lipid bilayer membranes

Long-chain n-alcohols decrease the main phase-transition temperature of lipid vesicle membranes at low concentrations but increase it at high concentrations. The nonlinear phenomenon is unrelated to the interdigitation and is analyzed by assuming that alcohols form solid solutions with solid as well as liquid phases. The biphasic response originates from the balance of the free energy difference of alcohols in the liquid and solid membranes (delta gA) and the alcohol-lipid interaction free energy difference (delta u) between the two phases. When delta gA less than 0 and delta u greater than 0, or delta gA less than delta u less than 0, the transition temperature decreases monotonously according to the increase in the alcohol concentration. When delta gA greater than 0 and delta u less than 0, or delta gA greater than delta u greater than 0, it increases monotonously. Biphasic response occurs with a minimum temperature when delta u greater than delta gA greater than 0, and with a maximum temperature when delta u less than delta gA less than 0. When the alcohol carbon-chain length becomes closer to the lipid carbon-chain length, delta u is equalized by delta gA, and the temperature minimum of the main transition is shifted to extremely low alcohol concentrations. Hence, long-chain alcohols predominantly elevate the main transition temperature and lose their anesthetic potency. High pressure decreased both delta gA and delta u. Presumably, high pressure improves the packing efficiency of liquid membranes and decreases the difference between the solid and liquid membrane properties.

高級直鎖アルコールはリン脂質二分子膜の主転移温度を低濃度領域で低下させる．一方，高濃度領域では上昇させる．これらの現象はアルコールの麻酔作用と関連付けることができる．二分子膜の液体および固体状態の自由エネルギーを用いて麻酔効果を統計力学的に解釈した．

Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Biomembranes


High pressure antagonism of alcohol effects on the main phase-transition temperature of phospholipid membranes: biphasic response

The combined effects of high pressure (up to 300 bar) and a homologous series of 1-alkanols (ethanol C2 to 1-tridecanol C13) were studied on the main phase-transition temperature of dipalmitoylphosphatidylcholine (DPPC) vesicle membranes. It is known that short-chain alkanols depress and long-chain alkanols elevate the main transition temperature. The crossover from depression to elevation occurs at the carbon-chain length about C10-C12 in DPPC vesicle membranes coinciding with the cutoff chain-length where anesthetic potency suddenly disappears. Alkanols shorter than C8 linearly decreased the transition temperature and high pressure antagonized the temperature depression. Alkanols longer than C10 showed biphasic dose-response curves. High pressure enhanced the biphasic response. In addition, alkanols longer than the cutoff length depressed the transition temperature under high pressure at the low concentration range. These non-anesthetic alkanols may manifest anesthetic potency under high pressure. At higher concentrations, the temperature elevatory effect was accentuated by pressure. This biphasic effect of long-chain alkanols is not related to the 'interdigitation' associated with short-chain alkanols. The increment of the transition temperature by pressure was 0.0242 K bar-1 in the absence of alkanols. The volume change of the transition was estimated to be 27.7 cm3 mol-1. This value stayed constant to the limit of the present study of 300 bar.

エタノールからトリデカノールまでの一連の直鎖アルコールを添加したDPPCリン脂質二分子膜のゲルー液晶相相転移温度を濁度測定で高圧力下で決定した．アルコールの鎖長の増加による麻酔作用が消滅するcuttoff 現象や圧拮抗現象を転移温度の変化より説明した．高級アルコールについては高圧力下で転移温度が上昇する興味ある結果が得られた．


大腸菌の生育に及ぼす 400 bar までの圧力とエタノ-ルの影響

大腸菌の生育に及ぼす 400 bar までの圧力とエタノ-ルの影響

エタノール存在下で，大腸菌に400 bar までの比較的低い圧力を加えて培養し，菌数の経時変化と細胞長を測定した．エタノールには圧力の増殖抑制効果を減ずる作用のあることが分かった．また，400 bar 下では細胞長は常圧の約5倍となり，エタノールによっても伸びるが，エタノールの効果は約200 barで消滅した．


Pressure enhancement of alcohol tolerance of yeast on alcohol fermentation: Application of pressure reversal of anesthesia

エタノールを麻酔薬の1つとしてとらえ，加圧により生体が麻酔状態から醒めるいわゆる麻酔の圧拮抗現象を，酵母を用いたグルコースのアルコール発酵に応用した．常圧で24時間発酵させた懸濁液をさらに24時間300 atm下で発酵させたところ，常圧よりも生菌数が増加し，加圧発酵で高濃度アルコール製造の可能性が示唆された．


脂質二分子膜を用いた麻酔作用の圧拮抗モデル

脂質二分子膜を用いた麻酔作用の圧拮抗モデル


脂質二分子膜を用いた麻酔作用の圧拮抗モデル

脂質二分子膜を用いた麻酔作用の圧拮抗モデル

ジミリストイルホスファチジルコリン二分子膜のゲル-液晶相転移温度におよぼす吸入麻酔薬と加圧の効果を圧拮抗モデルの視点から解析した．相転移温度降下から計算した麻酔薬分配係数は加圧により減少した．麻酔薬は加圧により膜から押し出されることを，熱力学的に明らかにした．


Pressure dependence of the Hammett acidity function(H0). Part 2. Aqueous sulphuric acid solutions

酸触媒反応の速度論を研究するさい，Hammettの酸度関数は有用である．高圧力下の種々の有機反応の速度測定により，熱力学的パラーメータを見積もり反応機構を検討するために，高圧力下の酸度関数を決定しておく必要がある．本報は代表的な鉱酸である硫酸について7種類の指示薬を用い光学的な方法で1500 atmまでの高圧力下で決定したものである．


Reversed micellar systems under high presure

ほとんど研究例のない高圧力下の逆ミセル系の光反応，熱反応の速度論的研究について総括した．圧力と逆ミセルのサイズを変えることにより，反応生成物や反応速度をコントロールできる．界面活性剤の性質やミセルの構造をもとにそのメカニズムを解説．


Fluorescence polarization study of Aerosol OT reversed micelles at high pressure

Aerosol-OT 逆ミセルの性質を調べるため高圧力下での蛍光偏光解消法，極性パラメータ，ミセル内でのクリスタルバイオレットの退色反応を利用した．ANSローダミンBを蛍光プローブとして用い，加圧による蛍光偏光度の急激な変化より[H2O]/[AOT]＝30で逆ミセルの会合が起こっていることが分かった．ET-値と退色反応速度の変化もこれらの会合の発生を示唆している．


Effects of pressure on hydrolysis of p-nitrophenyl acetate in Aerosol OT reversed micelles

AOT逆ミセルは生体小胞のモデル系としてよく用いられる．この逆ミセル系における標題エステルのイミダゾール触媒加水分解反応の速度を高圧力下で測定した．反応は逆ミセルの水相の大きさと圧力により加速された．反応に対するミセル効果を反応の活性化パラメターと関係づけて検討した．

Bulletin of the Chemical Society of Japan


Effects of pressure on the photoreduction of p-benzoquinone in normal and reversed micellar systems

ミセルと逆ミセル中におけるp-ペンフェノンの光還元反応をl500 barまでの高圧力下で速度論的に調べた．アニオン性のSDSは反応を促進するの対し，カチオン性のCTABは抑制した．一方，加圧によりCTABミセル系は促進ざれるのに対し，SDS系では圧力の影響は小さかった．AOT逆ミセルでは反応はバルクのヘプタン系よりは加速されるものの，水中とほぼ等しい速度であった．ミセル中における反応物質の存在位置をCMCデータより検討し，反応機構を調ぺた．

Journal of the Chemical Society. Faraday Transactions


Aerosol OT 逆ミセルにおけるクリスタルバイオレットの退色反応に及ぼす圧力と反応場の影響

AOT逆ミセル(AOT/H20/Heptane)を反応場として選び，980 barまでの圧力下で標題の退色反応を速度論的に調べた．本反応は圧力により抑制され，逆ミセルの内殻水相の性質の影響を強く受けた．しかし，ミセルの形状，大きさの影響は見られなかった．


Survivals of yeasts (Saccharomyces cerevisiae and Saccharomyces rouxii) under high pressure

標題に示した2種類の酵母菌の耐圧性を，2000 barまでの高圧力下で酵母の生存率に対する圧依存性をみることにより調べた．S. cerevisiae は2000 bar，S. rouxiiは約l500 barで滅菌された．また，高圧力下における酵母の生存率に対する温度と添加物(エタノール，塩化ナトリウム)の影響についても検討した結果，両添加物の相乗的殺菌効果が観察された．


リン脂質二重膜の相転移に及ぼす一連の n-アルコ-ルと圧力の影響

リン脂質二重膜の相転移に及ぼす一連の n-アルコ-ルと圧力の影響

全身麻酔薬としての一連の n -アルコールを含む細胞モデル膜(DPPC)のゲルー液晶相転移温度を濁度測定により300 barまでの圧力下で決定した．C10以上の高級アルコールには二相性効果が観察され，転移温度に対するアルコールの濃度効果が逆転した．これらの現象はアルコールの鎖長と圧力の増加により顕著になった．以上の結果と麻酔の圧拮抗，cutoff の関係についても言及している．


Aerosol OT 逆ミセル系におけるp-ニトロフェニルアセテイトの加水分解反応に及ぼす圧力と反応場の影響

Aerosol-OT 逆ミセル(AOT/H20/Heptane)を反応場として選びl000 barまでの高圧力下で標題エステルの加水分解反応を速度論的に調べた．本反応は高圧力下で加速され，ミセルの形状も大きく影響を受けた．これらの結果とミセルの性質の関連についても検討した．


Studies of depolarization at high pressure of dimiristoylphosphatidyl-choline liposomes containing poly(g-benzyl-L-glutamate)

4種類のポリペブチド(PBLG)を含む細胞モデル膜を用い，膜内におけるポリペプチドの挙動，存在位置を高圧力下で蛍光偏光解消法により調べた．DPH，ANS，ダンシル化したペプチドを蛍光プローブとして用い，膜内の各部位の運動性の違い，ペプチド自身の運動性などをみた．加圧によるペプチドの絞り出し，ペプチドの重合度による運動性の差について新しい知見を得た．


ミセル系におけるp-ベンゾキノンの光還元反応に対する圧力効果

ミセル系におけるp-ベンゾキノンの光還元反応に対する圧力効果

ミセル系における光化学反応の圧力効果を調べるため，SDSとCTABミセル水溶液とAOT逆ミセルの各系におけるp-ペンゾキノンの光還元反応について，l500 barまでの高圧力下で反応速度を測定した．


7種類の塩基を用い硫酸，塩酸，硝酸および過塩素酸の Hammett 酸度関数 H0 を298.l5 Kで，l470 barまでの高圧力下で決定した．いずれの酸もH0は加圧により増加し，酸性度は減少した．また，高圧力下では酸の違いによるH0の差は常圧に比べて小さくなり，酸の強度が互いに似てくることが分かった．pK 値対圧力の関係をもとに指示薬塩基の共役酸の解離にともなう体積変化を見積もった．


高圧力下におけるAerosol-OT 逆ミセルの挙動

高圧力下におけるAerosol-OT 逆ミセルの挙動

添加水の増加によるAOT逆ミセルの構造の変化を高圧力下で蛍光法とET-試薬を利用して調べた．その結果，水とAOTのモル比がl0と30辺りでミセルの構造に大きな変化がみられた．これは逆ミセルの会合によると結論づけた．


Effects of pressure and potassium chloride on the aggregation of poly(g-benzyl-L-glutamate) in liposomal bilayers

蛍光偏光解消法により，重合度と炭化水素鎖の異なる4種類のポリ(γ-ベンジルーL-グルタメイト)を含むDMPCリポソームの高圧力下における挙動を調べた．添加した塩化カリウムは常圧，高圧ともにリポソーム2分子膜中のペブチドの会合を促進した．ペプチドの炭化水素鎖長は重合度よりも会合に大きな影響を及ぼすことが分かった．


Effects of pressure on the photodimerizatin of acenaphthylene in micellar systems

一連のn-アルキル硫酸ナトリウムとヘキサデシルトリメチルアンモニウムブロマイドのミセル系でアセナフチレンの光二量化反応をl500 barまでの圧力下で速度論的に調べた．反応はミセルの形状と大きさに強く支配されたが，ミセル表面の電荷の種類の影響は受けなかった．均一系では圧力の影響はほとんど観察されなかったが，ミセル系のような不均一系では圧力効果は大きくあらわれ，高圧力下におけるミセルの使用は光反応を有利に進める上で役立つ事が分かった．

Journal of the Chemical Society. Faraday Transactions


生体モデル膜中のペプチドの挙動に対する圧力と添加塩の影響

生体モデル膜中のペプチドの挙動に対する圧力と添加塩の影響

ジミリストイルフオスファチジルコリン2分子膜に4種類のダンシル化したポリ-γ-ベンジル-L-グルタメイトアルキルアミドを取り込ませ，蛍光法により980 barまでの圧力下で膜内のペブチドの会合，存在位置，運動性に対する．KCl，温度，およびペブチドの性質の影響を調べた．


Effects of pressure on reversed micellar systems: Rates of keto-enol transormation of pentane-2,4-dione

DAPとDABの2種類の逆ミセル系でペンタン-2,4-ジオンのケトーエノール互変異性反応の速度を980 barまでの高圧力下で測定した．反応は加圧と界面活性剤により加速された．これは特にCMC以上で顕著であった．得られた反応速度論および熱力学デー夕をもとに，反応場としての逆ミセルの性質を調べた．また，逆ミセルのCMCが加圧により減少する新しい事実を見いだした．


Macroscopic Diffusion Controll in High-Pressure Photochemistry

有機光反応を高圧力下で行うと，溶媒の粘性増加による拡散の抑制により，反応が抑制されることを示した．この結果，有機光反応には通常の熱反応では見られない特異な圧力効果が観測される可能性があることを示した論文．修士論文の一部．


Effects of pressure on the phase transition of bilayers in liposomes: influence of cholesterol and a-tocopherol

細胞モデル膜(DHPC)にコレステロールとビタミンEを添加し，膜のゲルー液晶相転移に対する圧力効果を調べた．得られた熱力学パラメータ(ΔV，ΔH，ΔS)をもとにコレステロール，ビタミンEの膜中における機能について検討した．


Effects of pressure on the mobility of hydrocarbon chains in liposomes

コレステロール，ビタミンEを含む細胞モデル膜(DHPC)の炭化水素鎖の運動性を蛍光偏光解消法で980 barまでの高圧力下で調べた．偏光度対圧力の関係をもとに，コレステロールの二重効果が高圧力下でも存在することを示し，加圧による膜の変形または崩壊の可能性を示唆した．


Pressure Effects on the Photochemical Reaction. p-Dicyanobenzene in 2-Propanol and Potassium Ferrioxalate

高圧有機光反応では，その反応を形成する素反応に対する圧力を熱反応で得られた知見に基づいて予期すると，全体の圧力効果を推察できる可能性があることを，代表的な二種類の有機光反応をモデルとして示した．修士論文の一部．

Bulletin of Faculty of Engineering, The University of Tokushima


An apparatus for the measurement of polarized fluorescence under high pressure

本論文は高圧力下における蛍光偏光度の決定に使用する装置の開発に関するものである．細胞膜のゲル‐液晶転移温度の決定，麻酔作用メカニズムの研究に利用した．


Pressure effects in a (2+2) photo-cyclo-addition and -reversion

高圧力下におけるアクリロニトリルとナフタレンの[2+2]光シクロ付加反応の速度論的な研究により，本反応の遷移状態は，協奏熱シクロ付加反応と同程度の体積を有し，反応物に近い構造をとることが分かった．


Solvent effect under high pressure 2. Determination and application to kinetic studies of the solvent polarity parameter ET-value at high pressure

溶媒の極性パラメータであるET-値とメンシユトキン反応の速度の相関を高圧力下で検討し，両者の問には直線閲係のあることを見いだした．これらの結果をもとに反応の活性化体積をET-値の圧力微分より見積り，溶媒効果を定量的に表わす方法を提案した．

Bulletin of the Chemical Society of Japan


Effects of pressure on organic reactions 6. The acid-catalyzed rearrangement of benzopinacol in acetic acid

本論文は酸触媒によるベンゾピナコールの転位反応の機構を高圧力下で速度論的に調べたものである．得られた活性化諸量をもとに，3段階からなる反応過程のうちオキサイドの転位のみが古典的なカルボニュウムイオンを形成すること，直接転位とオキサイドを経由する転位では明かに遷移状態が異なることなどが見いだされた．


Effect of pressure on the solvent polarity parameter: ET-value

溶媒の極性パラメータの1つであるET-値を4種類の有機溶媒についてl900 barまでの高圧力下で決定した．いずれの溶媒ともET-値は加圧により増加するが，圧依存性は溶媒の性質により異なった．メンシュトキン反応の速度定数とのよい相関についても言及した．


Solvent effect under high pressure 1. Participation of solvent in the activated complex in the Menschutkin reaction

ベンゼンーニトロベゼン混合系における3, 5-ルチジンとヨウ化エチルの反応速度をl900 barまでの高圧力下で測定した．これらの結果をもとに活性錯合体の溶媒和殻内の溶媒和数，内部圧を見積り，活性化体積の構造項の算出法についても言及している．速度定数の対数と溶媒極性バラメータ:ET-値との問によい直線関係が見いだされた．


Effect of solvent on spectra under high pressure: the solvatochromism of 1-ethyl-4-carbomethoxy-pyridinium iodide, Z-value

標題化合物の電荷移動吸収スペクトルを7種類の有機溶媒についてl900 barまでの高圧力下で測定し，KosowerのZ-値を決定した．圧力効果の溶媒依存性が大きく，溶媒により圧力効果が反対になる新しい現象が見いだざれた．


High pressure equipment with optical window

本論文は，光重合反応の素反応に対する圧力効果を回転セクター法で調べるために用いる高圧容器と，高圧力下で紫外可視領域の吸収スペクトルを測定するための窓付き高圧容器の設計製作に関するものである．新しいいくつかの工夫がなされている．


Effects of pressure on organic reactions 2. The acid-catalyzed rearrangement of pinacol

本論文は酸触媒ピナコール転位反応をl500 barまでの高圧力下で塩酸，硫酸水溶液を媒体に用いて速度論的に調べたものである．得られた反応の活性化諸量をもとに反応機構を検討し，反応の律速段階はメチル基の移動過程であると結論づけている．


微生物活性の熱測定によるゴルフ場農薬のバイオアッセイ

微生物活性の熱測定によるゴルフ場農薬のバイオアッセイ

徳島県保健環境センター年報

徳島県保健環境センター年報


Enlargement of Grains of Silica Colloidal Crystals by Centrifugation in an Inverted-Triangle Internal-Shaped Container

We successfully fabricated large grains of silica colloidal crystals in an inverted-triangle internal-shaped container (inverted-triangle container) by centrifugation. The largest grain in the container was much larger than that in a container which has a flat bottom and constant width (flat-bottomed container). The edged bottom of the inverted-triangle container eliminated the number of the grains, and then the broadened shape of the container effectively widened the grains.


Significant Decrease in the Solubility of Glucose Isomerase Crystals under High Pressure

グルコースイソメラーゼ結晶の溶解度を0.1, 100 MPaでその場観察により測定した．具体的にはマイケルソン干渉計を用いてある濃度の溶液が結晶と平衡状態になるための平衡温度を，溶液濃度と圧力を変えて測定した．その結果，加圧に伴い溶解度が減少した．30℃で0.1から100 MPaまで加圧すると溶解度は1/9になった．このことはVisuriらによって報告された加圧による結晶化の促進を支持する．