hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
体液塩濃度恒常性制御の脳内機構

我々はこれまでに体液中のNa濃度の上昇を検知するセンサーがNa_xチャンネルであり、その場所が脳室周囲器官であることを明らかにしてきた。脳弓下器官において、Na_xは、GABAニューロンを取り巻くグリア細胞に発現していた。本年度は、グリア細胞が検知したNa濃度上昇の情報をニューロンに伝達する仕組み、すなわち、グリア細胞が神経細胞の活動を制御する仕組みについて詳細な解析を行った。グリア細胞における:Na_xはNa^+/K^+-ATPaseと物理的、機能的にカップルしており、細胞外液のNaレベルが上昇するとNa_xが開口し、流入したNa^+イオンを汲み出すために多量にATPが消費される。このATPを補うためにグリア細胞の嫌気的糖代謝活性が上昇し、その結果乳酸が産生され、細胞外へ放出される。脳弓下器官のGABAニューロンは通常状態で4H_zで自家発火しているが、乳酸によってこのGABAニューロンが活性化することが判明した。GABAニューロンは乳酸を取り込んだ後、それを代謝することによってATP産生を活性化し、上昇した細胞内ATPがK_ATPチャンネルに作用し閉口させる。これが脱分極を誘導するため、発火頻度の上昇につながっていると考えられる。これに加えて、脳弓下器官からの投射ニューロンの投射先の解析、浸透圧センサー分子の解析、また高Na血症患者のNa_x異常の可能性について検討した。1. AngII受容体であるArla遺伝子にレポーター遺伝子としてLacZをKnock-inしたATla-LacZマウス(ATla Lacz/+)を用いて脳弓下器官(SFO)における細胞レベルの解析を行った。ATlaはNaxが発現するグリア細胞ではなくニューロンに発現していたことから、グリア細胞内において情報統合は行われていないと考えられた。さらにNaxが発現するグリア細胞がその活動を制御するGABAニューロンにおいてもArlaの発現は見られなかった。以上の結果から、Nax-KOでは脱水時においてもNax発現グリア細胞からGABAニューロンを介したSFOニューロンの活動抑制が掛からないが、それは、塩分摂取を亢進するArla発現ニューロンが活性化しているためと考えられる。今後Nax-KO ; ATla Lacz/+を作製し、脱水時のSFOにおけるArla発現ニューロンにおける神経活動活性の解析を行う。2. ATla Lacz/+マウスに対して利尿剤を投与してNa+欠乏状態を誘導し、塩分嗜好性を惹起させたときのSFOにおける神経活動活性を解析したところ、活性化したニューロンのほとんどがATla発現ニューロンであった。以上の結果、SFOに存在するATla発現ニューロンが塩分摂取行動制御を担うニューロンであると考えられた。今後ATla遺伝子およびAngiotensinogen遺伝子を特異的に欠損させたマウスを作製し、塩分摂取におけるSFOでのAngII/Arla系の役割を明らかにする。3. SFOから順向性標識を行い、いくつかの投射先を同定した。今後、それぞれの場所へのSFOにおける投射ニューロンを同定していく予定である。
近世期以降における和人とアイヌ民族の文化接触による水神信仰の変容について

平成11・12年度の2年にわたり、17世紀頃に近畿・北陸地方から北前船ルートにのって松前地へ広まった禊ぎの儀礼を含んだ水神の信仰形態の変容を明らかにするために、特に近世期以前から北海道南部の海、川、泉、池、沼、湖、井戸を祀る祭神を系統的に分類し、それぞれの祭祀形態について比較した。あわせて、アイヌ民族の口承文芸に認められるペットルン・カムイやワッカ・ウシ・カムイという川の神あるいは水の神についてもとりあげ、近世期における和人とアイヌの文化接触によって、祭祀が相互に影響を受けた可能性の有無についても検討した。この結果、各祭神の祭祀起源を時系列に分けて北海道南部の水神をみると、治水や水害を防ぐための祭神が17世紀以前から祀られているのに対して、禊ぎの儀礼を含んだ祭神の多くはその後に祀られていることが明らかになった。次に、松前地へ伝播した禊ぎの儀礼を含んだ祭神は、北海道で伝承する過程において産育の神徳が高い神へと大きく変容した。これを産育の神として概括すればこの神は、人を育てるという神として崇拝されていたアイヌ民族の水神と共通するといえる。しかしながら、それぞれの習俗について内容を比較すると、アイヌと和人における祭神には相互の関連はみられない。松前地の祭神は、あくまでも禊ぎの儀礼を基盤にしながら産育の利益が高まった祭祀形態を示していたのである。北海道西南部の水神、特に禊ぎなど川祭りの儀礼を含んだ信仰形態は、17世紀以降において北海道移住者である和人が、北前船ルートにある移住以前地である近畿・北陸地方から松前へ伝承した事例のひとつである。しかしながら、北海道西南部における水神は、神体が女面の像で、神徳が産の神様として祀る信仰形態で伝承されている。一方、近畿・北陸地方の川祭りは、夏越払いの神事を中心に伝承されているのである。このように、近畿・北陸地方から伝播した水神が北海道で伝承する過程において、祓いの神から産の神に変容したのである。このように伝承地である北海道の変容過程を明らかにするために、水神信仰における和人とアイヌ民族との接触の有無について調査を行うことを本研究の目的としている。本年の調査は、信仰形態が変容する要因として気候の変化、人口問題、他民族との接触などがあったと仮定し、先ず17世紀以降の近畿・東海・東北地方の禊ぎ祭礼について文献資料調査を実施するとともに、北海道の噴火湾沿岸部、石狩川水系の信仰形態についても調査し、それぞれの水神の信仰形態についてデータを収集した。さらに、アイヌ民族の口承文芸にみられる、川の神あるいは水の神としてのペットルン・カムイやワッカ・ウシ・カムイについて、それぞれの神の性格および信仰形態を抽出した。その結果、ペットルン・カムイやワッカ・ウシ・カムイなどの水の神は、いずれも女性の神として認識されるだけでなく、人を育てるという重要な祭祀神として崇拝されていたことを確認した。したがって調査対象地は、北海道、近畿・北陸地方である。さらに北海道は南西部だけではなく、石狩川、天塩川、十勝川の各水系をとりあげた。北海道西南部において水神は、神体が女面の像で、神徳が産の神様として祀る信仰形態で伝承されている。このように、近畿・北陸地方から伝播した水神が北海道で伝承する過程において、祓いの神から産の神に変容したことが理解できる。このように伝承地である北海道の変容過程を明らかにするために、水神信仰における和人とアイヌ民族との接触の有無について確認することを本研究の主要な目的としている。本年の調査は、信仰形態が変容する要因として気候の変化、人口問題、他民族との接触などがあったとの仮定をし調査を実施した。

調査は、先ず幕末から近世初期の文献史料をとりあげて、17世紀以降の松前・蝦夷地の神社および祭神から、水に係わる神について抽出しリスト化した。あわせて、近畿地方の禊ぎ祭礼についての文献史料調査を実施し、特に名越大祓にかかわる祭祀儀礼を示す絵画史料を収集した。また、北海道の噴火湾沿岸部、石狩川水系、天塩川水系の神社祭祀およびその信仰形態についても調査し、それぞれの水神の信仰形態についてのデータを集積した。さらに、アイヌ民族の口承文芸にみられる、川の神あるいは水の神としてのペットルン・カムイやワッカ・ウシ・カムイについて、それぞれの神の性格、祭祀者、およびその信仰形態についての抽出を継続して進めた。その結果、ペットルン・カムイやワッカ・ウシ・カムイなどの水の神が、いずれも女性の神として認識されるだけでなく、人を育てるという重要な祭祀神として崇拝されていたことを改めて確認するとともに、アイヌ民族が信仰する両神と松前地・蝦夷地において和人が信仰していた水神の信仰形態との比較検討を試みた。
ゲノムマイニングによる新規ポリケタイド合成酵素の探索及び物質生産系の構築

ポリケタイドは天然で最も構造多様性に富む化合物群である。本研究課題の目的は、微生物及び植物のゲノム解析により見出された機能未同定のIII型ポリケタイド合成酵素(III型PKS)の網羅的機能解析である。我々は、枯草菌Bacillus subtilisと粘液細菌Myxococcus xanthusのIII型PKS(それぞれBcsAとFTP)の機能解析を行った。その結果、BcsAはアルキルパイロンの合成を触媒し、FTPはアルキルレゾシノールの合成を触媒することが明らかになった。また、イネOryza sativaのARAS1およびARAS2が新規なアルキルレゾシノール合成酵素であることを明らかにした。また、ウコンCurcuma longa L.からferuloyl-CoAにmalonyl-CoAを縮合しdiketide-CoAの合成を触媒するdiketide-CoA synthase (DCS)、feruloyl-CoAとDCSの産物であるdiketide-CoAからクルクミンの合成を触媒するcurcumin synthase(CURS)を見出した。以上よりウコンにおいてクルクミはDCS及びCURSの二つの鍵酵素により炭素骨格が生合成されていることが明らかとなった。この発見により植物はもとよりそれ以外の生物種におけるウコンの生産が可能になる。我々は以前、窒素固定細菌Azotobacter vinelandiiからphenolic lipidの生合成に関与するarsオペロン(arsABCD)を発見した。ArsB及びArsCはIII型ポリケタイド合成酵素であり、phenolic lipidのフェノール部位合成を触媒する。今回、ArsA及びArsDが、phenolic lipidの脂質部位の合成を触媒する新規なI型脂肪酸合成酵素であることが明らかとなった。ArsA及びArsDはmalonyl-CoAから炭素鎖長22、24、26の脂肪酸を合成する。この反応の生成物はArsAに共有結合しているが、反応にArsBまたはArsCを加えると生成物はArsBまたはArsCに受け渡されそれらの基質となる。I型脂肪酸合成酵素からIII型ポリケタイド合成酵素への基質の受け渡しの報告例は無く、本機構を利用した新規ポリケタイドの合成などの応用が期待される。イネOryza sativaのゲノムは、30種以上のIII型ポリケタイド合成酵素様遺伝子がコードされている。我々は、これら遺伝子の網羅的な機能解析を行っている。そのうちの1遺伝子os07g17010(CUSと命名)は、2分子の4-coumaroyl-CoAと1分子のmalonyl-CoAからクルクミノイドを合成することが判明した。また、CUSは、ウコンの主要なクルクミノイドであるクルクミンの合成も触媒した。これまでクルクミノイドの合成を触媒する酵素の報告例は無く、本活性は非常に興味深い。本発見により、CUSを用いたクルクミンの微生物による生産などが可能になると考えられ、その応用に期待が持たれる。イネOryza sativaのゲノム上には30種類以上のIII型ポリケタイド合成酵素がコードされている。我々は以前、その中の1遺伝子os07g17010(CUSと命名)が2分子のferuloyl-CoAと1分子のmalonyl-CoAからクルクミンの合成を触媒することを明らかにしていた。今回我々は、この知見を基にウコンCurcuma longa L.からIII型ポリケタイド合成酵素遺伝子と相同性を有するc DNAを複数種クローニングし、その機能解析を行った。その結果、diketide-CoA synthase(DCS)と命名した酵素は、feruloyl-CoAにmalonyl-CoAを縮合しdiketide-CoAの合成を触媒する新規酵素であることが判明した。またcurcumi nsynthase(CURS)と命名した酵素は、feruloyl-CoAとDCSの産物であるdiketide-CoAからクルクミンの合成を触媒する酵素であることが判明した。イネはクルクミンを生産しないためCUSのイネにおける生理的意義は不明である。一方、ウコンはその有効成分としてクルクミンを生産し、DCS及びCURSの二つの鍵酵素により炭素骨格が生合成されていることが分かった。

この発見により植物はもとよりそれ以外の生物種におけるウコンの生産が可能になる。枯草菌Bacillus subtiltsと粘液細菌Myxococcus xanthusのIII型ポリケタイド合成酵素(それぞれBcsAとFTP)の機能解析を行った。その結果、BcsAはアルキルパイロンの合成を触媒し、FTPはアルキルレゾシノールの合成を触媒することが明らかになった。
医療圏域からみた都市住民の入院医療の実態に関する研究

1.目的:本調査は、国民健康保険の実績をもとに大阪府下の基本医療圏別の入院、および入院外医療の実態について分析を行い、今後の医療計画の策定に資する知見を明らかにすることを目的に実施したものである。2.対象・方法:調査対象は大阪府下の44全市町村であり、平成7年5月診療分の国民健康保健の入院診療(74,486件)、および入院外診療(1,860,062件)の実績について診療報酬明細書に記載された内容をもとに分析を行った。調査項目は、医療機関所在地、医療機関経営主体、診療実日数、診療点数、在院日数などである。3.結果:(1)件数の割合:入院件数の割合をみると、基本保健医療圏別には豊能、三島では65歳以上の者がそれぞれ63.2%、62.4%で高率であった。(2)受診率(被保険者百人当たり):入院受診率は大阪市西部が3.2で最も高く、ついで泉州の3.1、堺市の2.9などの順であった。75歳以上の者では、最も高い泉州(12.0)と最も低い豊能(9.1)の差は百人当たり3人であった。(3)長期入院受診率(被保険者千人当たり):6ケ月以上の長期入院受診率は泉州が11.6で最も高く、最も低い北河内(7.0)と泉州との差は4.6であった。75歳以上の者では最も高い泉州(54.5)と最も低い豊能(29.4)の差は25.1であった。(4)診療実日数の割合:入院診療実日数に占める割合をみると豊能、大阪市南部では65歳以上の者が全入院総数のそれぞれ66.1%、66.0%を占め、最も高率であった。(5)診療点数の割合:高齢者が入院診療点数に占める割合は、三島、豊能、南河内では65歳以上の者が全入院総数の65%を占め、高率であった。本研究は、大阪府国民健康保険連合会の協力を得て、平成7年度の大阪府下44市町村における国民健康保険の入院医療の実績について、8つの基本医療圏、および市町村単位に分析を行い、都市住民の入院医療に実態について、医療法施行後の特徴を明らかにすることを目的に実施したものである。本年度の研究実績として、大阪府下44市町村の平成7年5月分の入院診療の実績について、診療報酬明細書から、患者の性、年齢、住所地市町村名、主要な傷病名、入院年月日、合計請求点数、診療実日数、医療機関の所在地(医療圏区分)について、電算機への入力を完了することができた。入力を行なった診療実績の合計診療件数は7万4486件、合計診療実日数は151万4382日、合計診療点数は30億3659万8365点であった。確保されたデータをもとに、今後、医療圏域別の入院医療の受療動向の分析では、各圏域における医療充足度の実態、人口当たり病床数と受診率の関係、地理的な医療機関の分布と受療動向の関連、また市町村別の分析では、診療行為別診療点数、および入院日数の特徴、また高齢長期入院患者の実態、および老人保健法による保健サービスの実績、また福祉施設面の実態、福祉サービスの実績との入院医療実績との関連を中心に分析を進めたいと考える。

また、各医療圏における年齢階級別人口、また疾病分類別受診率、平均在院日数に対応した、専門診療部門別に期待必要病床数を算出し、8つの医療圏における入院医療システムのモデル案を提示したいと考える。1.目的:本調査は、国民健康保険の実績をもとに大阪府下の基本医療圏別の入院、および入院外医療の実態について分析を行い、今後の医療計画の策定に資する知見を明らかにすることを目的に実施したものである。2.対象・方法:調査対象は大阪府下の44全市町村であり、平成7年5月診療分の国民健康保健の入院診療(74,486件)、および入院外診療(1,860,062件)の実績について診療報酬明細書に記載された内容をもとに分析を行った。調査項目は、医療機関所在地、医療機関経営主体、診療実日数、診療点数、在院日数などである。3.結果:(1)件数の割合:入院件数の割合をみると、基本保健医療圏別には豊能、三島では65歳以上の者がそれぞれ63.2%、62.4%で高率であった。(2)受診率(被保険者百人当たり):入院受診率は大阪市西部が3.2で最も高く、ついで泉州の3.1、堺市の2.9などの順であった。75歳以上の者では、最も高い泉州(12.0)と最も低い豊能(9.1)の差は百人当たり3人であった。(3)長期入院受診率(被保険者千人当たり):6か月以上の長期入院受診率は泉州が11.6で最も高く、最も低い北河内(7.0)と泉州との差は4.6であった。75歳以上の者では最も高い泉州(54.5)と最も低い豊能(29.4)の差は25.1であった。(4)診療実日数の割合:入院診療実日数に占める割合をみると豊能、大阪市南部では65歳以上の者が全入院総数のそれぞれ66.1%、66.0%を占め、最も高率であった。(5)診療点数の割合:高齢者が入院診療点数に占める割合は、三島、豊能、南河内では65歳以上の者が全入院総数の65%以上を占め、効率であった。
降水粒子計測と稠密気象資料による都市の降水特性と短時間強雨発生予測に関する研究

本研究では,降水粒子計測,稠密雨量計網やレーダの観測資料を用いた東京圏における短時間強雨の実態把握,並びに稠密気象観測による短時間強雨の予測手法の検証を目的とした.短時間強雨の開始時には,大粒径の雨滴比率が高く,急激に降水強度が増大する.都区部北部から埼玉県南部では,範囲が狭く集中度の高い強雨域の発現が多い.都区部西部では強雨頻度の極大が16時頃と22時頃にあり,日変化する局地風系との関連が示唆された.多数事例の統計的解析から,短時間強雨発生のシグナルとして強雨開始40,50分前から現れる収束量増大の有効性が確認され,予測手法の確立に向けた課題も指摘された.平成24年度においては主として以下の(1)(4)について研究を進展させた。(1)東京都区部を対象に、2011、2012年夏季の時空間的に密な風観測データを用いて、強雨とそれに先行する収束・発散との関係を調べた。都区部内で降水強度20mm/h以上のエコーが現れた31事例を抽出し、東京都常監局などによる地上風観測データを2km間隔の格子点に内挿して10分間隔の発散量の算出を行った。大半の事例で降水強度極大の40分ほど前に収束方向への大きな変化があり、20分前から降水の極大時にかけて収束量の極大が現れていた。強雨発生時には、発散量の時間変化割合として一定以上の収束方向への変化がみられた。この手法・閾値によれば、空振り率は大きくなるものの、強雨の中心が現れる位置に関して数十分前に概ね予測可能と考えられた。(2)東大地震研が首都圏に展開する約300カ所の高密度観測システム(MeSO-net)の気圧データを入手し、2010,2011年8月の気圧空間偏差に主成分分析を施した。海陸風と関連した海岸部と内陸部の気圧の大小関係逆転を示す成分のほか、夏季日中の都区部北部における高温・収束強化との関連が考えられる都区部北部と埼玉県南部の間で符号を逆にする気圧変化成分が得られた。2011年8月26日に都内で発生した局地的豪雨について、気圧場と気温・降水量の時空間変化の関係を各成分の時系列に注目して検討した。(3)関東平野における都市化の進展が、夏季静穏日の対流性降水に及ぼす影響について調査した。気象官署データ(1960-2010)およびアメダスデータ(1978-2010年)を用いた経年変化の解析から、夏季静穏日の15時において、関東平野中央部で気温上昇と気圧低下傾向があり、そこに向かう気流収束と夕方以降の降水量増加傾向が認められた。198090年代における当該地域の急速な都市化の影響の可能性がある。(4)準備の整った東京都内2か所にディスドロメータを設置し、降水粒子の計測を開始した。なお、納品の遅れ等から未設置の都区部2か所と仙台についても平成25年5月末までに設置予定である。(1)予定していたディスドロメータの設置(東京都江東区,杉並区,北区,小金井市,宮城県仙台市)は全て完了した。データ蓄積のある八王子市の観測に基づき,転倒ます型雨量計による降水量との対応を確認した上で,雨滴粒径階級ごとの雨滴数から降水量を構成する雨滴粒径別の降水量割合を検討した。その結果,暖候期の中でも梅雨季の6,7月には小さい粒径,盛夏季の8月には大きい粒径の雨滴の割合が大きく,また対流性の強雨イベントでは降り始めに大きい雨滴の卓越する傾向が認められた。仙台市における台風による強雨時の解析では,粒径は並雨と同様であり,降水強度と降水粒子数は相関関係にあることが指摘され,低気圧に伴う大雪時には降雪粒径の大きな変動が観測された。(2)関東平野の夏季晴天日日中における風系の経年変化傾向を19792008年のアメダスと常監局のデータを用い,発散量分布の統計解析に基づいて検討した。東京都心北側における収束域の分布に対応して,鹿島灘などからの東風侵入の有無が大きいシグナルとして得られた。東風が侵入しにくく南風が関東平野に卓越するのは地衡風風向が北西寄りの場合に相当し,このような風系の出現が近年やや増加傾向にあり,関東平野の経年的な風系変化が示唆された。(3)2011,2012年夏季の強雨事例から得られた強雨発生域と収束量時間変化との統計的な関係に基づき,過去の強雨事例を用いて強雨発生の予測可能性を検討した。その結果,収束の時間増加量の閾値を設定することにより,顕著な強雨事例においては発生の4,50分前に予測が可能であった。ただし,空振り率の低減が大きな課題として残された。(4)環境教育の観点から調査を行い,児童の気温高低の認識は具体的体験と季節認識などを併せて獲得されていると考えられ,初等教育段階における気候体験や季節認識に関する学習の重要性が指摘された。1ディスドロメータによる1分ないし30秒間隔の雨滴粒径観測を東京都の都心・郊外5地点と仙台市1地点で継続して行った。200mm/hの降水強度が10分間ほど継続した仙台市の局地的な雷雨事例など,いくつかの短時間強雨事例が捉えられた。

予察的な解析から,降水強度と降水粒子数との相関性や降水粒径の時間変化などが捉えられた。233年間の一般風が弱い夏季日中を対象とした関東地方の風系分布等の解析を行い,南寄り海風が卓越して風速が大きく,東寄り海風が侵入しない類型が近年増加傾向にあり,海風前線の侵入や広域海風への移行はむしろ早まる傾向が認められた。一方,風速の大きくない南寄り海風の出現頻度は減少しており,関東平野中央部で南寄り海風と東寄り海風が収束する類型や東寄り海風が卓越する類型には経年変化が認められなかった。3首都圏を中心とする強雨発現特性解明の一環として以下の解析を行った。強雨域の発現特性として,5年間の8月を対象に関東地方で発現した降水強度30mm/h以上の強雨域の空間スケール,ピーク強度,ピークに対する集中度に関する地域性と日変化特性を気象庁合成レーダーデータを用いて解析した。東京都区部北部から埼玉県南東部は関東平野の中でも降水の集中度が高く空間スケールの小さい強雨域が近接して発生している地域とみなされた。関東地方におけるアメダス観測点の時別・日別降水量を用いて夏季総降水量に対する降水階級別の寄与を調べた。関東地方北部や西部の山地および南関東では日降水量で,関東地方北部から西部の山麓域や都心付近では時間降水量で,大きい降水量階級の総降水量に対する寄与が大きい。また,多摩西部における夏季降水頻度の経年的変化を江戸時代末期から明治時代の古日記から復元したところ数十年周期の変動が認められた。本年度は,1ディスドロメータによる雨滴粒径観測,2東京都心における強雨と環境場,3首都圏の気温分布と気圧分布との関係について研究を進展させた。1東京都区部と郊外域および仙台市に設置した5台のディスドロメータによる雨滴粒径観測を継続し,これまでの観測結果をデータベース化した。地域や季節,擾乱などによる差異とともに,対流雲の盛衰に対応した雨滴粒径スペクトルの時間変化が解析可能な程度にデータの蓄積が進んだ。都区部の降水強度と雨滴粒径との関係を解析し,一般的に降水強度に比例して雨滴数が多くなるが,弱い降水であっても雨滴数が多くなる場合のあること,月降水量に寄与が大きい雨滴粒径は季節によって異なることなどが示された。仙台市においては集中豪雨の典型例として,平成27年9月関東・東北豪雨(2015年9月10-11日)における時間降水量50mmの強雨事例が捉えられた。2東京・埼玉を中心とする空間的に稠密な夏季20年間の時間降水量資料を用いて,局地的強雨の時刻別発現頻度を解析し,都区部西部では午後(16時頃)と夜半前(22時頃)に顕著な頻度の極大が認められた。その要因として,内陸から吹走する北風と日中に侵入する東風の収束機会が昼過ぎと夜の始めにあることが示唆された。また,強雨域が都心部に孤立して発現する場合,都心部に南寄りおよび東寄りの風の収束域が存在するが,なかでも関東平野における気温および日照時間の南北差が大きい事例の増加傾向が認められ,都心の強雨発現と南関東の高温に関わる総観場の経年変化を考える必要性が示された。3首都圏高密度気象観測網(広域METROS)による気温と気圧の観測データに主成分分析を適用した結果、両者の第2成分に都心部を中心とするパターンが抽出され、両者のコンポジット解析から都心部の高温域形成(ヒートアイランド)に伴って都心部内外で気圧が低下することが明らかになった。本研究では,降水粒子計測,稠密雨量計網やレーダの観測資料を用いた東京圏における短時間強雨の実態把握,並びに稠密気象観測による短時間強雨の予測手法の検証を目的とした.短時間強雨の開始時には,大粒径の雨滴比率が高く,急激に降水強度が増大する.都区部北部から埼玉県南部では,範囲が狭く集中度の高い強雨域の発現が多い.都区部西部では強雨頻度の極大が16時頃と22時頃にあり,日変化する局地風系との関連が示唆された.多数事例の統計的解析から,短時間強雨発生のシグナルとして強雨開始
経済社会データおよび環境データを用いた次世代航空機ネットワーク構造の最適化

世界の航空輸送ネットワーク構造の特定と、空間リスク、利便性、経済性の各指標を表す複数の目的関数から成るネットワーク構造の多目的最適化問題を定式化し、この数値解法アルゴリズムを提案した。空間リスクとして空港の自然災害リスクを特定し、津波リスクと感染症リスクとを計算するためのモデルと計算方法を導出した。また、重力モデルに基づき、利便性と経済性を計算するために、全世界における流量予測モデル係数を、2014年の1年間の航空輸送ボリュームデータと、Socioeconomic Data and Application Center (SEDAC)の人口グリッドデータを用いることにより算出した。本年度は以下の研究開発を行った。(1)データ共有プラットフォームの構築:京都大学内にデータ共有サーバを設置し、京都大学とNICTに設置されたクライアントPC上から暗号化通信を使用することにより安全にデータを共有する仕組みを構築した。(2)位置情報付き経済社会データベースの構築:人口、経済活動、航空輸送統計、エネルギー消費量に関するデータを総務省統計局、国土交通省、United Nations Statistics Division、geonameから収集、整理しデータ共有プラットフォーム内データベースサーバー上に蓄積した。日本国内においては1km四方3次メッシュデータにより国勢調査人口データ、経済センサスデータ、標高傾斜角データを連結したデータを構築し、標高と人口および労働者分布に関する分析を行った。(3)自然災害リスク空間分布の定量化:地形、地震、津波、火山噴火のカタログデータ(過去1000年分)をアメリカ気象大気庁(NOAA)の公開データから収集、整理し、データ共有プラットフォーム内のデータベースサーバー上に蓄積した。更に、一般化パレート分布を用いた津波高さに関する確率外挿方法を用い津波被害の発生頻度を推定するための分析用ソフトウエアをR言語を用いて実装した。アメリカ気象大気庁のデータについては付加的なデータ検証作業が必要であることが認識された。(4)航空機データの収集と整備:世界の商用空港に関する位置と性能に関するデータを収集・整理し、データ共有プラットフォーム内のデータベースサーバ上に蓄積した。オープンデータに基づく空港データには付加的なデータ検証作業が必要であることが認識された。日本国内におけるタイムテーブルデータをアメリカFlightaware社から購入し、国内の輸送状況に関するデータ可視化と分析作業を行った。(5)国際会議に参加することによる国際情報交換の実施リスク、経済性、利便性を考慮した旅客機ネットワークの最適化アルゴリズムの実装と国土交通省航空輸送統計、総務省国勢調査メッシュデータ、アメリカ海洋大気庁の津波カタログデータを用いた国内空港パラメータの抽出を行った。空港属性としてリスク、経済性、利便性の3種類の目的関数を定義し、現実のデータから抽出した空港パラメータを用いて、有効フロンティアを得るためのネットワーク構造の多目的最適化アルゴリズムの実装を行った。日本国内の空港と国内線網に対するデータから、空港パラメータを算出し、多目的最適化アルゴリズムから有効フロンティアを得た。更に、世界的な航空機タイムテーブルデータ(カバー率93%)を購入し、このデータを用いた世界の旅客機航空ネットワークの構造分析を行った。分析により2014年1年間に世界の空を飛んだ座席総数は約45億座席、1日約1千万座席強が世界の空を飛んでいる計算となることが判明した。この航空機タイムテープデータに含まれる世界の約3,600の空港を対象として、津波リスクの推計を行い、世界で津波リスクが高い上位250空港のリストを得た。平成26年度「京」およびHPCI共用計算資源の利用研究課題「経済社会データおよび環境データを用いた空間評価指標の大規模計算」(課題番号:hp140076)(資源提供機関:統計数理研究所, 17,142ノード時間)と連動することで並列計算機資源を活用し、空港パラメータの抽出と多目的最適化のための計算を行った。更に、京都大学大学院情報学研究科主催EU-Japan Workshop 2015 in Kyoto and Osaka "Exploring complex socio-techno-environmental systems across the boundary"(2015年3月21日23日開催、京都大学時計台百周年記念館およびグランフロント大阪)に共催し、欧州(イギリス、イタリア、スイス、ドイツ)の研究者との間で国際旅客便の航空輸送に関する国際情報交換を行った。H27年度は(1)航空会社ごとのネットワークデータの分析、(2)ネットワーク構造の改善・最適化ソフトウエアの開発、および(3)航空会社ごとのスケジュール改善アルゴリズムの開発を研究課題と設定し、研究を行った。(1)については2014年1年間の月次航空輸送ボリュームデータに含まれる世界725の航空会社の輸送ネットワーク構造の特定と構造の定量化に成功した。(2)については航空会社ごとにネットワーク構造を分解し、H26年度までに国内航空輸送統計データを用いて動作確認済みの多目的最適化アルゴリズムを各航空会社のネットワーク構造と輸送ボリューム、空港パラメータに対して適用し、航空会社ごとのネットワーク構造を多目的最適化する並列計算アルゴリズムを開発した。このアルゴリズムを用いることにより、航空会社ごとの部分最適化を通じて、全世界の航空輸送ネットワーク構造の多目的最適化解の現状構造からの可到達解のひとつを得る方法を確立した。これにより、現状の世界の航空輸送ネットワーク構造からの可到達な有効フロンティアを計算するためのアルゴリズム原理を示した。(3)については、(2)で行った航空会社ごとの多目的最適化により輸送経路の計画改善アルゴリズム開発につながった。また、本研究により、緻密に多目的最適解候補を算出するためには、航空会社ごとの空港キャパシティーを知る必要が有ることが判明した。これは航空会社ごとに有する発着枠と経済合理性との関係で決まるため、航空会社ごとの離発着枠およびその費用に関するデータが必要となる。

上述の航空会社ごとにネットワーク構造の分析、ならびに、本研究課題のように、局所的に航空会社毎に多目的最適計算を行いながら、全世界の航空ネットワークの多目的最適化計算を行う大規模計算に対しては、京を含むHPCI課題研究(hp150106)の計算機資源(統計数理研究所提供)を利用した。世界の航空輸送ネットワーク構造の特定と、空間リスク、利便性、経済性の各指標を表す複数の目的関数から成るネットワーク構造の多目的最適化問題を定式化し、この数値解法アルゴリズムを提案した。空間リスクとして空港の自然災害リスクを特定し、津波リスクと感染症リスクとを計算するためのモデルと計算方法を導出した。また、重力モデルに基づき、利便性と経済性を計算するために、全世界における流量予測モデル係数を、2014年の1年間の航空輸送ボリュームデータと、Socioeconomic Data and Application Center (SEDAC)の人口グリッドデータを用いることにより算出した。本年度研究計画では以下3つの目標を掲げていた。(1)世界的な航空機網の調査(2)経済性、リスク、利便性の空港パラメータに基づく航空機網の最適化アルゴリズムの開発(3)多目的最適化アルゴリズムの効率化である。これら3つの目標は本年度中の研究実施により達成することができた。(1)については2014年1年間のカバー率93%の航空機タイムテーブルデータの購入と分析を年度中に行った。(2)については日本国内線についての経済性、リスク、利便性の空港パラメータの抽出と抽出されたパラメータ値を用いた最適化アルゴリズムの実装をおこなった。(3)については重力モデルを仮定したフライト数をコントロールパラメータとした旅客数の推定アルゴリズムを導入してネットワーク多目的最適化問題を最急勾配法を用いて解くアルゴリズムの開発を行った。一部世界規模での航空ネットワークの分析および世界規模でのリスク、経済性の計量について先行して研究を推進し定量的な結果を得るに至っている。データ中心科学(経済情報学、経済物理学)今後の推進方策として世界規模での航空機ネットワークデータ、NASAが提供する人口推定値のメッシュデータおよびNOAA津波データを用いて全世界規模でのリスク、経済性、利便性の空港パラメータを抽出することと、これらを考慮した多目的最適化アルゴリズムの実装があげられる。更に、航空会社ごとでの世界航空機ネットワークデータの分析、および、航空会社ごとのスケジュール改善方法の開発、ネットワーク構造の改善・最適化ソフトウエアの開発がある。
海水ウラン捕集機能を有するペプチド樹脂の開発

本研究では、海水ウランに対し高吸着能を示すアミノ酸樹脂を、更に高機能なペプチド樹脂に発展させるため、低次のペプチドを担持した樹脂の開発とウラン捕捉性能に関する基礎的な検討を行った。先ず、クロロメチルポリスチレン樹脂を基体としてアミノ酸樹脂を合成し、これを出発物資に、順次アミノ酸鎖長を延長したペプチド樹脂を合成した。また、アミノメチル樹脂を基体として、枝分れしたペプチドを導入したポリペプチド樹脂を開発した。樹脂1g当りのウラン平衡吸着量は2075mg程度であったが、炭酸溶液中では著しく増大し、Arg(200mg)、Lys(110mg)となったが、この傾向は天然海水を用いても殆ど変わらなかった。ペプチド樹脂はかなり速いウラン吸着速度を有するが、末端アミノ酸のα-アミノ基と側鎖カルボキシル基が捕捉に関与することを確認した。吸着ウランは、鉱酸を用い容易に溶解し得たが、樹脂は優れた再使用性、耐酸性を保持することが明確になった。基礎実験と併行して、簡便な海水ウラン採取装置を試作し、能登臨海実験所に於て本樹脂の実用的な評価を行った。200lの海水を処理して得られたウラン採取量は、Arg(78ug/g-樹脂)、1le(175ug)などであった。温度、処理速度を制御することにより、更に採取量が増すものと思われる。また、樹脂は海水中の主要マトリックス元素であるCa、Maを殆ど吸着しないことが判明した。ウラン吸着機構については、プロトン付加したアミン基が海水中でアンテナとなり、イオンサイズの大きな炭酸ウラニル種とイオン的相互作用を及ぼし、これが駆動力となり、側鎖官能基、ペプチド結合がウランの捕捉に有効に働くことが明らかになった。ペプチド樹脂は両性イオン交換体であり、海水マトリックス成分とウラニル種との置換反応も容易である。更に安価且つ高性能なペプチド支持体を開発すれば、海水ウランの実用的採取に到達し得るものと考える。
アメリカの教育改革における教員評価・教員資質向上の施策と成果に関する研究

第1(平成12)年度においては、第1に、1980年代以降のアメリカの教育改革における教員評価・教員資質向上に関する、アメリカの雑誌論文・著書の収集に努めた。第2に、ニューヨーク州のロチェスター大学およびロチェスター教員組合において研究課題に関する資料の収集をするとともに、同大学における専門家から同課題にに関する知見を得た。第3に、収集した資料や知見について、日本の教員評価・教員資質向上に関する状況との比較の観点から検討を加えた。第2(平成13)年度においては、第1に、引き続き1990年代のアメリカの教育改革における教員評価・教員資質向上に関する、アメリカの雑誌論文・著書の収集に努めた。第2に、カリフォルニア州デイビス市のデイビス合同学区教育委員会および同学区立学校を訪問し、教員研修制度関係資料を収集するとともに、実態を調査した。第3に、収集した資料や知見について、昨年に引き続き、教職の専門職性の観点から、日本の教員の在り方との比較を念頭に置きつつ、検討した。第3(平成14)年度においては、第1に、引き続き1990年代のアメリカの教育改革における教員評価・教員資質向上にに関する、アメリカの雑誌論文・著書の収集に努めた。第2に、それらと前年度アメリカで収集した資料を分析し、検討した。第3に、教職の専門職性の観点から、日本の教員の在り方、具体的事例としては、愛知県犬山市の教育改革のなかでみられる教員の在り方との比較をしつつ、アメリカの教員評価・資質向上について検討した。教員評価における同僚評価、資格取得促進におけるインセンティブは、注目すべき事項である。第4に、最終年度のまとめとして、本研究全体の成果を整理して、研究成果報告書を印刷・刊行した(資料編を含め全404頁)。平成12年度においては、第1に、1980年代以降のアメリカの教育改革における教員評価・教員資質向上に関する、アメリカ雑誌論文・著書の収集に努めた。第2に、ニューヨーク州のロチェスター大学において同事項に関する資料を収集するとともに、同大学の専門家から同事項に関する知見を得た。第3に、収集した資料や知見について、日本の教員の在り方との比較の観点から検討を加えた。その一端を示せば、以下のとおりである。アメリカでは、教員免許状は各州によって授与されるが、州によっては免許状の更新制を採用し、終身免許状制を廃止する傾向がある。このことについて、教職の専門職化にとって有益であるとする見解が見られるが、日本でこの更新制の採用が可能か否かは、議論の余地があると言える。アメリカには、多くの種類の教員(能力)テスト、および教員の勤務評定に基づくメリット・ペイやキャリア・ラダーがあるが、これらについては評価が分かれている。アメリカ教員組合(AFT)は批判的である。しかし、全米教職基準委員会(NBPTS)による優秀教員の認定については、AFTも好意的である。教員テストやメリット・ペイ等は、多くの教員の資質向上に必ずしもつながらないが、優秀教員の認定は教員資質向上に有益であるとするのである。このことは、注目してよい。学校を基礎とする経営(SBM)においては、父母・住民、教員、さらには生徒からなる学校協議会が学校の目標、カリキュラム、予算執行計画等に関する権限をもつため、一見するとSBMは教職の専門職化と矛盾するように見えるが、必ずしもそのように把握されていない。また、SBMの下でも、教員組合は団体交渉を必要であると考えている。SBMとの関係におけるこれらのことは、さらに深めるべき論点の一つである。平成13年度においては、第1に、引き続き1990年代のアメリカの教育改革における教員評価・教員資質向上に関する、アメリカの雑誌論文・著書の収集に努めた。第2に、カリフォルニア州デイビス市のデイビス合同学区教育委員会および同学区立学校を訪問し、教育研修制度関係資料を収集するとともに、実態を調査した。

第3に、収集した資料や知見について、昨年に引き続き、教職の専門職性の観点から、日本の教員の在り方との比較を念頭に置きつつ、検討した。アメリカでは、全米教職基準委員会(NBPTS)による専門職基準は、大きな広がりをみせているとともに、年々その内容も充実せられてきた。そして、資格取得のための各種のインゼンティブを用意する州や学区の増加にも示されるように、委員会資格は一定に評価を受けるようになっている。しかし、その一方で資格の広がりとともに、とりわけ基準設定を中心として、批判的見解も登場するようになっている。教員評価システムについては、リーバス(Ribas,W.B.)によれば、今日ほとんどの職員団体の代表は、「悪い教員を守る」という評判を避けることに関心をもっている。論者のいうように、専門職団体の早期からの積極的関与は、教職の質的コントロールを専門職の責任において行うシステムをつくる点で、部分的には教職の専門職性の向上につながるといえよう。SBMと教員の姿勢との関係について、ヘス・ジュニア(Hess Jr.,G.A.)は生徒の学力向上への教師の姿勢を取り上げているが、SBMの下で学校の意思決定への参加、および教員のアカウンタビリティの強化は、教職の専門職性を高め、そして教職の専門職性を高めることが、教員の教育に対する積極的姿勢につながったといえる。以上は、検討の一端である。平成14年度においては、第1に、引き続き1990年代のアメリカの教育改革における教員評価・教員資質向上に関する、アメリカの学術雑誌論文・著書の収集に努めた。第2に、それらと前年度アメリカで収集した資料を分析し、検討した。第3に、教職の専門職性の観点から、日本の教員の在り方、具体的事例としては、愛知県犬山市の教育改革のなかでみられる教員の在り方との比較をしつつ、アメリカの教員評価・資質向上について検討した。第4に、最終年度のまとめとして、本研究全体の成果を整理して、研究成果報告書を印刷・刊行した(資料編を含め全404頁)。検討の端を示せば、次の通りである。アメリカでは、教員組合の団体交渉対象が拡大される傾向にある。そのような変化の要因の一つに、同僚評価の問題がある。AFT地方支部は、1990年代半ばに同僚評価の交渉を始めていた。それは、教員を指導教員にしたり、初任者教員と問題をもっている教員の両方を評価する改革であった。インセンティブについて、ケリーらの主張によれば、全米教職基準委員会資格の取得に対する地域の理解を示し、教員による資格取得を促進する。委員会資格の取得は、教員個人の職能発達と学区における貢献において高い効果を有している。委員会資格のインセンティブによって促進され、資格取得の意義が強調されればされるほど、委員会資格への挑戦は「踏み絵」となって、挑戦しない教員や不合格になる教員のマイナス点が浮き彫りになる可能性がある。他方、同程度のインセンティブがあっても、資格取得者がそれほど多くない地域もある。これは、州の抱える事情の違いや州のほか学区のインセンティブの影響も大きいと考えられる。
日本南西諸島に分布するホンハブの島嶼環境適応の検証

沖縄本島で土壌などの棲息環境が互いに独立している国頭村と糸満市で捕獲したハブについて、ホスホリパーゼA2(PLA2)を中心とした毒アイソザイムの組成と一次構造を比較した。その結果、沖縄島ハブ固有の毒アイソザイムの組成や一次構造は共通していたが、地域固有のサブタイプが含まれることも見出した。本研究は、個体の可塑性や小さい地域に由来する多様さと、それらが集団としての表現型へ収束するダイナミクスをタンパク質と遺伝子で実験的に観察・検証している。粗毒の採集が完了していないため、毒タンパク質の比較実験はまだ着手出来ていない。一方で、予備の臓器を用いたゲノムPCRによる筋壊死ホスホリパーゼA2遺伝子の比較解析が次の成果に寄与した。ホスホリパーゼA2(PLA2)はCa2+依存的にグリセロリン脂質を加水分解する酵素だが、ヘビ粗毒にはこのCa2+結合部位である49番目のアミノ酸がアスパラギン酸とは正反対の荷電をもつリシンとなった[Lys49]PLA2が低いリパーゼ活性にも関わらず強い筋壊死因子として含まれる。今回、この[Lys49]PLA2が南西諸島最北端のトカラハブでは1つ、奄美大島ハブでは3つ、徳之島ハブでは2つ、沖縄ハブでは欠失しており、最南端のサキシマハブでは新奇の[Arg49]PLA2となっていることを見出し、それらのゲノム遺伝子をクローニングして構造を比較したところ、[Lys49]PLA2遺伝子の島嶼特異的なコピー数と分子進化に寄与したと考えられるレトロトランスポゾンを同定し、その分子機序を解明した。・沖縄島北部(国頭)と南部(糸満)で捕獲したハブより、粗毒と毒腺を採取してきた。これまでに粗毒のゲル濾過と陽イオン交換クロマトグラフィーを行ったところ、陽イオン交換クロマトグラフィーでは中性領域のピーク組成が異なっていることがわかった。毒腺cDNAを解析したところ、糸満ハブにのみ中性[Asp49]PLA2のサブタイプが含まれることがわかり、この結果は毒クロマトグラフィーの結果とも符合する。今後は、中性領域のハブ毒PLA2アイソザイムの解析を中心に進めるとともに、毒腺cDNAの解析とゲノムDNAの構造解析をすすめていく。昨年度中にハブ粗毒のクロマトグラフィー解析と毒腺cDNAの解析を行ったところ、これまでにクサリヘビにはサブタイプが存在せず、強固に保存されているとされていた溶血性中性[Asp49]PLA2アイソザイムのサブタイプを見出した。さらに、その結果と対応する毒タンパク質クロマトグラフィーも得られ、cDNAレベルのアーティファクトではないことも裏付けられた。さらに、浮腫誘導塩基性[Asp49]PLA2アイソザイムも沖縄本島特有のものと、2013に沖縄属島である伊平屋島、久米島ハブから見出された新しいサブタイプの2種類が含まれることが示された。捕獲がすすまない渡嘉敷島のハブは、今年度中に沖縄県衛生研究所と打ち合わせを行い、研究代表者自身で捕獲に赴くことを検討する。また、宝島、小宝島、奄美大島、徳之島、沖縄、伊平屋島、久米島、石垣島、西表島、黒島、竹富島のハブ各数個体のミトコンドリアDNAの塩基配列を比較し、その生物学的距離と地質学的距離に相関があることを明らかにした(九州大学生体防御医学研究所・柴田弘紀准教授)。沖縄島北部(国頭)と南部(糸満)でハブをそれぞれ3匹ずつ駆除捕獲し、沖縄県衛生研究所にて馴化飼育しながら定期的に採毒を行った。約7 ml/匹を採毒した段階で、ヘビを麻酔死させ、毒腺と肝臓を採取した。採取した臓器は液体培地で凍結させて冷凍宅急便で大学へ送った。毒腺よりcDNAライブラリーを作成し、毒PLA2をコードするcDNAを網羅的にスクリーニングして塩基配列を解読したところ、オーソドックスな溶血性・中性[Asp49]PLA2と浮腫誘導性・塩基性[Asp49]PLA2および神経毒性・高塩基性[Asp49]PLA2に加えて、中性[Asp49]PLA2の2残基置換サブタイプを見出した。中性[Asp49]PLA2はクサリヘビでは遺伝子同士を比較しても数個の同義置換が見出される程度の非常に保存度が高いアイソザイムであり、サブタイプはこれまでに報告がなかった。一方、各粗毒はゲル濾過で分画し、さらに中分子量画分を陽イオン交換クロマトグラフィーで分画した。中性領域のピークパターンがそれぞれの地域で特異的だったので、これらのピークタンパク質を逆相HPLCにてさらに詳細に分画し、国頭、糸満ハブ毒で固有のretention timeを示すピークタンパク質を5本見出した。注目する標的は先述の中性[Asp49]PLA2サブタイプとして、これらのnativeタンパク質及び酵素断片のN末端アミノ酸配列を解読することで全アミノ酸配列を決定することを予定していたが、地震によるアミノ酸シークエンサーの損傷補修などで当該年度はアミノ酸配列解読が全くできなかった。

並行してマススペクトロメトリーによる質量分析も予定していたが、こちらも同じく地震により補修が必要な状態だった。今後、修理が終了次第、各タンパク質の解読を進めるとともに、当該毒タンパク質をコードするゲノムDNAの構造解析をすすめていく。研究が進んでいない最大の理由はハブ毒の採取が難航しているためである。まず、高田爬虫類研究所の大谷氏と行う予定だった捕獲と飼育について、採毒後の毒腺摘出などの作業環境を考え、捕獲後の飼育を沖縄衛生研で行うことに変更した。その上で、平成26年夏に課題の沖縄本島北部(国頭産に変更)と南部(糸満)のハブを捕獲し、沖縄衛生研にて飼育を開始した。ただし、予想以上に野生が強く、捕獲後すぐに採毒を開始すると衰弱死してしまう可能性が考えられた。粗毒のロット(個体特異性)も比較項目であったため、十分な馴化飼育を行った上で、同一個体からの連続採毒を行うことにした。幸い、昨年度末から始めた採毒は順調に進んでいるとのことで(3月末で数ミリリットル相当と連絡を受けている)、2015年5月17日に訪沖して粗毒を受け取るとともに、同一個体の毒腺も採取して帰ることになっている。待機している間に、奄美ハブの粗毒を用い、ゲル濾過からイオン交換までの条件を合わせた比較実験系を調整済みである。捕獲を島民に依頼してあった渡嘉敷島のハブは、平成26年度中は生け捕り個体を得ることができなかった。平成27年度も引き続き捕獲を依頼しているが、高田爬虫類研究所の大谷氏と衛生研の協力のもと研究代表者自身で捕獲に赴くことも検討している。一方で、平成24年度より着手していた日本南西諸島ハブ属ヘビでは筋壊死毒[Lys49]PLA2の組成が島嶼特異的な遺伝子のコピー数変化に関与したと考えられるレトロトランスポゾンを同定、論文として2015年5月中に投稿予定である。更に、島嶼のハブ間の生物学的系統関係を明らかにするためにトカラハブ、奄美大島/徳之島/沖縄ハブ、サキシマハブの各数個体のミトコンドリアDNAの塩基配列の比較解析を九州大学生体防御医学研究所の柴田弘紀准教授が行っている。平成27年度に沖縄島内でも北部(国頭)と南部(糸満)に棲息するハブでは、毒組成が異なることが明らかにした。特に中性域に含まれる、溶血性中性[Asp49]PLA2アイソザイムに糸満特有の新規サブタイプが見出されたこと、浮腫誘導塩基性[Asp49]PLA2アイソザイムには沖縄本島特有のものに加えて離島(伊平屋島、久米島)特有のサブタイプも含まれていたことは注目に値する。そこで平成28年度は、HPLCなどのさらなるクロマトグラフィーを行って、当該PLA2アイソザイムをハブ毒より単離・精製し、その全アミノ酸配列を決定することが中心課題となる(この作業は平成29年度まで持ち越す可能性が高い)。その上で、当該[Asp49]PLA2アイソザイムの分子生物学的背景を明らかとするため、毒腺cDNAおよびゲノムDNAの詳細な解析を行う(これは平成28年度中に解析完了を目途とする)。得られた成果は28年末の分子生物学会で報告するとともに、平成29年度投稿を目途に論文にまとめる。渡嘉敷島ハブは、島民による協力が難しいとのことだったので、沖縄県衛生研究所の協力のもと研究代表者自身で捕獲に行くことを検討している。環境学2015年5月17日に沖縄衛生研より持ち帰ったハブ粗毒は条件検討が済んだクロマトグラフィーで分画する。
ウニ胚細胞系譜特異的発現遺伝子の空間的発現調節を司るシスエレメントの研究

この研究ではウニ胚の反口側外胚葉に特異的に発現するArs遺伝子の細胞系譜特異的発現調節を担うシスエレメントの特定化を試みた。Ars遺伝子の転写調節領域(転写開始点から-3kbとエンハンサー活性を持つ第3イントロンの断片)とリポーター(CAT)との融合遺伝子を構築し、これを卵に注入して発生させ、抗CAT抗体で融合遺伝子の空間的発現パターンを検出した。その結果、内在性Ars遺伝子同様の反口側外胚葉特異的なCATの発現が見られた。したがって、融合遺伝子構築に用いたArs遺伝子の転写調節領域内に反口側外胚葉特異的な発現を担うエレメント存在することが示された。Ars遺伝子上流には3本鎖DNA構造をとり得る特徴的な約1kbのホモピリミジン領域が存在する。この領域ではヌクレオソーム構造をとらないと考えられ、転写調節への関与が強く示唆される。この領域を欠失させた融合遺伝子の発現パターンを調ベたところ、細胞系譜特異的発現に乱れが生じ、内胚葉、間充織細胞でも発現がみられた。したがって、このホモピリミジン領域に細胞系譜特異的な発現調節を受けるのに必要なエレメントが存在することが示された。現在、さらに詳細な欠失、変異をこの領域に与え、細胞系譜特異的発現調節を担うエレメントの特定化を急いでいる。一方、我々はこの領域に、別の遺伝子(ウニの細胞質性アクチンCyIIIa遺伝子)で細胞系譜特異的発現に必要と考えられているP3AサイトやGストリングが存在する事を、フットプリント法を用いて示しており、これらのサイトをリガンドとしたアフィニティークロマトグラフィーによって転写因子の精製を行っている。Gストリング結合因子に関しては、発現cDNAライブラリーをサウスウェスタン法によりスクリーニングする事により、4種類のcDNAをクローニングしており、その塩基配列を解析している。