hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高ペクレ数乱流拡散・反応場のラグランジュ的マルチスケール混合機構の解明とモデル化

本研究は,高ペクレ数乱流拡散・化学反応場のラグランジュ的マルチスケール混合機構を実験と数値シミュレーションにより解明し,確率密度関数法(PDF法)用の数値モデルを検証・発展させることを目的として行われた.本研究により,速度三成分と濃度のボリューム同時計測システムを完成するとともに,従来の吸光スペクトル法により基本的な反応拡散場の実験を行った.また,ランダムフーリエモード法やDNSにより反応濃度場の数値シミュレーションを実施した.これらの実験・数値計算により,基本的濃度統計量の特性を確認するとともに, PDF法用の数値モデル(分子混合モデル)の検証に有効なデータを取得することができた.本研究は,高ペクレ数乱流拡散・化学反応場のラグランジュ的マルチスケール混合機構を実験と数値シミュレーションにより解明し,確率密度関数法(PDF法)用の数値モデルを検証・発展させることを目的として行われた.本研究により,速度三成分と濃度のボリューム同時計測システムを完成するとともに,従来の吸光スペクトル法により基本的な反応拡散場の実験を行った.また,ランダムフーリエモード法やDNSにより反応濃度場の数値シミュレーションを実施した.これらの実験・数値計算により,基本的濃度統計量の特性を確認するとともに, PDF法用の数値モデル(分子混合モデル)の検証に有効なデータを取得することができた.本研究は,高ペクレ数乱流場,特に液相乱流中での高シュミット数物質拡散・化学反応場のラグランジュ的マルチスケール混合機構を,流体粒子に付随した速度場・濃度場の同時測定による実験と数値シミュレーションにより解明するとともに,その結果に基づき,汎用性のあるPDF計算用分子混合モデルの開発を目指すものである.具体的には,以下に示されるように,実験(研究目的(A))とシミュレーション(研究目的(B))に分けて,研究を遂行する.○研究目的(A):高分解能ラグランジュ的マルチスケール速度・濃度計測システムの開発と乱流拡散場におけるラグランジュ的マルチスケール統計量特性の実験的解明○研究目的(B):確率微分方程式やランダムフーリエモード法を利用した拡散・反応場のPDF数値シミュレーションおよびDNS,LESによる分子混合モデルの検証○研究目的(A)について:平成22年度は,PLIF法とPIV法を組み合わせて,2次元平面内の2成分ラグランジュ速度・濃度結合統計量の測定システムの構築を行った.一方,反応濃度場については,吸光ファイバプローブにより,2次の化学反応場(R+B→S:物質Rはモノアゾ染料,物質Bはジアゾベンゼンスルホン酸,物質Sはジアゾ染料,物質Rを物質Bを含む主流中に放出して反応場を作成する)における各物質濃度の瞬時同時測定を行い条件付統計量の解析を行った.○研究目的(B)について:(1)ラグランジュ的PDF法による拡散・反応場の数値計算:2次元乱流噴流場での単成分・多成分変動スカラー場と2次の化学反応場(R+B→S)の計算を行った.(2)ランダムフーリエモード法を利用した拡散・反応場の数値計算:格子乱流中におかれた円柱まわりや2次元鈍頭物体周りのプルームの粒子軌道計算するコードの開発に着手した.(3)DNSやLESによるパッシブスカラー場や反応場の数値計算:格子乱流中のパッシブスカラー場をDNSにより計算するコードを開発した.本研究は,高ペクレ数乱流場,特に液相乱流中での高シュミット数物質拡散・化学反応場のラグランジュ的マルチスケール混合機構を,実験と数値シミュレーションにより解明するとともに,その結果に基づき,汎用性のあるPDF計算用分子混合モデルの開発を目指すものである.具体的には,以下に示されるように,実験(研究目的(A))とシミュレーション(研究目的(B))に分けて,研究を遂行する.○研究目的(A):高分解能ラグランジュ的マルチスケール速度・濃度計測システムの開発と乱流拡散場におけるラグランジュ的マルチスケール統計量特性の実験的解明○研究目的(B):確率微分方程式やランダムフーリエモード法を利用した拡散・反応場のPDF数値シミュレーションおよびDNS,LESによる分子混合モデルの検証.○研究目的(A)について:平成23年度は,既存の格子乱流水路を使用して,2次元平面内で格子乱流中の混合拡散場の速度2成分・濃度同時測定を試みた.また,2次元平面スキャン方式による3次元計測の準備を進め,計測に必要な機器を購入した.○研究目的(B)について:(1)ラグランジュ的PDF法による拡散・反応場の数値計算:前年度に引き続き,2次元乱流噴流での単成分・多成分変動スカラー場と2次の化学反応場(R+B→S)の計算を行った.その場合,速度場はDNSで計算し,スカラー場には分子混合モデルを導入して濃度統計量を計算した.(2)ランダムフーリエモード法を利用した拡散.反応場の数値計算:前年度に引き続き,格子乱流中におかれた円柱まわりや2次元鈍頭物体周りのプルームの粒子軌道計算するコードの開発を行った.(3)DNSやLESによるパッシブスカラー場や反応場の数値計算:前年度で開発したDNSコードを利用して,2次元乱流噴流拡散場を調べた.その結果,噴流の噴出レイノルズ数と出口の速度分布のスカラー場への影響を明らかにした.本研究は,高ペクレ数乱流場,特に液相乱流中での高シュミット数物質拡散・化学反応場のラグランジュ的マルチスケール混合機構を,実験と数値シミュレーションにより解明するとともに,その結果に基づき,PDF計算用分子混合モデルの開発を目指すものである.

具体的には,以下に示されるように,実験(研究目的(A))とシミュレーション(研究目的(B))に分けて,研究を遂行する.研究目的(A):高分解能ラグランジュ的マルチスケール速度・濃度計測システムの開発と乱流拡散場におけるラグランジュ的マルチスケール統計量特性の実験的解明,研究目的(B):確率微分方程式やランダムフーリエモード法を利用した拡散・反応場のPDF数値シミュレーションおよびDNS,LESによる分子混合モデルの検証.○研究目的(A)について:平成24年度は,前年度に引き続き,既存の格子乱流水路を使用して,2次元平面内で格子乱流中の混合拡散場の速度2成分・濃度同時測定を試みた.また,2次元平面スキャン方式による3次元計測の準備を進めた.また,2次元噴流の反応場の計測も行った.○研究目的(B)について:(1)ラグランジュ的PDF法による拡散・反応場の数値計算:前年度に引き続き,2次元乱流噴流での単成分・多成分変動スカラー場と2次の化学反応場(R+B→S)の計算を行った.その場合,速度場はDNSで計算し,スカラー場には分子混合モデルを導入して濃度統計量を計算した.(2)ランダムフーリエモード法を利用した拡散・反応場の数値計算:前年度に引き続き,格子乱流中におかれた周りのプルームの粒子軌道計算するコードの開発を行った.また,格子乱流中の反応を伴う混合層の計算を実行した.(3)DNSやLESによるパッシブスカラー場や反応場の数値計算:前年度までに開発したDNSコードを利用して,2次元乱流噴流拡散場や反応場の特性を詳細に調べた.当初の計画通りに研究を遂行し,水路実験の準備をほぼ完了することができた.また,数値計算についても必要な計算コードの開発をほぼ完了し,実験との比較も計画どおり進んでいる.以上の理由により「(2)おおむね順調に進展している」と判断した.24年度が最終年度であるため、記入しない。格子乱流水路を使用して,2次元平面内で格子乱流中の混合拡散場のラグランジュ的速度2成分・濃度同時測定を行い,乱流フラックスへのマルチスケール構造の影響を調べる.また,2次元平面スキャン方式による3次元計測システムを完成し,2次元乱流噴流や格子乱流中のスカラー混合場の3次元速度・濃度場を計測する.速度場をDNSで解き,スカラー場に分子混合モデルを使用するDNS併用ラグランジュ的PDF法の計算をさらに進める.その場合,実験との比較により,液相での分子混合モデルの検証を行う.ランダムフーリエモード法による2次元鈍頭物体周りのプルームの数値計算を進める.また,LESによる2次元乱流噴流混合拡散場の計算コードを開発する.24年度が最終年度であるため、記入しない。
腎での有機イオントランスポータによる薬物輸送機構とその臨床的意義の解明

1)プラバスタチンとシメチジンに対するヒトおよびラットの有機アニオントランスポーターの関与プラバスタチンはhOAT1/rOAT1、hOAT2/rOAT2,hOAT3/rOAT3、hOAT4の輸送に対して阻害作用を認め、hOATlとhOAT2については非競合的に阻害し、hOAT3とhOAT4については競合的に阻害した。シメチジンはhOAT1/rOAT1、hOAT3/rOAT3、hOAT4の輸送に対して阻害作用を認め、hOAT1については非競合的に阻害し、hOAT3については競合的に阻害した。したがってプラバスタチンとシメチジンは有機アニオン輸送の阻害作用があり、ヒトとラットの間で種差はあるものの著明ではなかった。2)近位尿細管管腔側有機アニオン/ジカルボン酸交換体としてのヒトOAT4ヒト有機アニオントランスポーターOAT4は腎臓と胎盤に発現し、エズトロン-3-硫酸(E1S)の高親和性輸送を担っている。以前E1Sによるトランス輸送亢進が認められず、有機アニオン輸送の動態が不明だった。本研究ではOAT4安定発現マウス近位尿細管細胞株を用いて、OAT4の駆動力について検討した。OAT4依存性E1S輸送はグルタル酸(IC50:1.25mM)で抑制され、14C-グルタル酸輸送および14C-E1Sはトランス側5mMグルタル酸により優位に亢進し、4C-グルタル酸の排出はE1Sの外液添加により優意に亢進した。グルタル酸とPAHの間でも同様の関係があった。OAT4はOAT1およびOAT3と同一セグメント内に発現していた。ヒト有機アニオントランスポータ(hOAT)による利尿薬の輸送の分子機構の解明1.利尿薬(ループ、サイアザイド、炭酸脱水素酵素阻害薬)によりhOAT1、2、3、4による有機アニオン輸送が阻害された。2.阻害実験のIC50値を基にすると、hOAT1、hOAT3は各々サイアザイド系利尿薬、ループ利尿薬、に対する親和性が高かった。3.OAT1とacetazolamideとの相互作用にはヒトとラットとの間で種差が認められた。4.HOAT1、3、4によるbumetanide輸送活性が認められ、hOAT3、hOAT4によるbumetanide輸送のKm値は1586nM、306μmであった。5.HOAT3、4によるbumetanide排出活性が認められた。6.HOAT1,3によるループ利尿薬furosemideの輸送活性が認められた。結論として、各hOATsの腎内局在を考慮すると、hOAT1、3は近位尿細管基底側での利尿薬の腎移行に、hOAT4は上皮側における利尿薬の尿中排出あるいは再吸収に関与することが示唆された。中でもhOAT1、hOAT3は各々サイアザイド系利尿薬、ループ利尿薬、の腎移行へ各々関与することが強く示唆された。またbumetanideは基底側においてhOAT1,3により取り込まれ、上皮側においてhOAT4により尿中に排出される一方向性輸送機構が考えられた。II.ヒト有機カチオントランスポータ3(hOCT3)による抗不整脈薬の輸送の分子機構の解明1.hOCT3はquinidineを時間、濃度依存的に輸送し、そのKm値は216μMであった。2.hOCT3はquinidineを時間、濃度依存的に輸送し、そのKm値は139μMであった。3.HOCT3はprocainamide, disopyramideの輸送活性を示した。

4.種々の抗不整脈薬はhOCT3による有機カチオン輸送を阻害しそのIC50値は0.75656μMであった。結論としてhOCT3は腎での抗不整脈薬輸送に関与する。1)プラバスタチンとシメチジンに対するヒトおよびラットの有機アニオントランスポーターの関与プラバスタチンはhOAT1/rOAT1、hOAT2/rOAT2、hOAT3/rOAT3、kOAT4の輸送に対して阻害作用を認め、hOAT1とhOAT2については非競合的に阻害し、hOAT3とhOAT4については競合的に阻害した。シメチジンはhOAT1/rOAT1、hOAT3/rOAT3、hOAT4の輸送に対して阻害作用を認め、hOAT1については非競合的に阻害し、hOAT3については競合的に阻害した。したがってプラバスタチンとシメチジンは有機アニオン輸送の阻害作用があり、ヒトとラットの間で種差はあるものの著名ではなかった。2)近位尿細管管腔側有機アニオン/ジカルボン酸交換体としてのヒトOAT4ヒト有機アニオントランスポーターOAT4は腎臓と胎盤に発現し、エストロン-3-硫酸(E1S)の高親和性輸送を担っている。以前E1Sによるトランス輸送亢進が認められず、有機アニオン輸送の動態が不明だった。本研究ではOAT4安定発現マウス近位尿細管細胞株を用いて、OAT4の駆動力について検討した。OAT4依存性E1S輸送はグルタル酸(IC50:1.25mM)で抑制され、14C-グルタル酸輸送および14C-E1Sはトランス側5mMグルタル酸により優位に亢進し、4C-グルタル酸の排出はE1Sの外液添加により優位に亢進した。グルタル酸とPAHの間でも同様の関係があった。OAT4はOAT1およびOAT3と同一セグメント内に発現していた。
高速連続測定器による対流圏メタンの広域分布の研究

平成2年度においては、試作ずみのメタン連続測定器に改良を加えて、移動プラットフォーム搭載用モデルを設計・製作し、実験室内における性能試験を行った。また南極観測船「しらせ」に搭載して、南極への航海途上に振動・動揺体プラットフォーム上での性能テストと、水蒸気の測定への影響チェックを行った結果、データ処理操作により、数分程度の時間分解能で5%程度の測定精度を実現しており、測定データがメタン濃度の緯度分布を描き出していることが判明した。平成3年度には、試作器の動作テストを続けた結果、測定誤差を規定しているのは主としてレーザー光特性の安定性であることをつきとめ、特に温度変化が安定性をそこなう主原因であると推定した。そこでレーザー発振管周囲温度の空間的均一性と安定性をはかるように改良した測定器を設計・製作した。平成4年度から5年度にかけて、さらに測定器の改良を繰返し、数分程度の時間分解能で1%の測定精度が得られることを確認できたので、自動車と飛行船に搭載して、茨城県の水田周辺のメタン分布測定、および首都圏上空における広域分布の測定を行った。水田におけるメタン濃度分布の測定データに拡散モデルを適用し、水田からのメタンの発生量フラックスの推定を行い、その結果をチェンバー法および傾度法による値と比較して、大筋においては一致することを確かめた。これにより、拡散モデルを用いて数100メートルから数キロメートルのメタン発生量フラックスを広域的に求めうる可能性を示すことができた。また首都圏上空における飛行船観測では、東京湾岸の浦安上空で2ppmvを越す濃度が観測され、この付近に強い発生源があることが示唆された。大気中のメタン濃度に経年的な増加傾向が見られることから、温室効果や対流圏・成層圏オゾンに対する影響が問題とされている。しかしながら、メタン濃度の増加の原因が大気供給源強度の増大にあるのか、大気中の消失反応の衰退によるものか、必ずしも確定してはいない。さらにメタンの大気供給源としても、湿地・沼沢地・田圃・家畜腸内発酵・バイオマス燃焼・埋立地・廃棄物・石油石炭採掘などがあり、これらの発生源の強さとその変動は十分に解明されてはいない。発生源強度は人間活動と自然の生態系の様態によって地域的にも大いに異っていると考えられる。この研究においては、新規に開発した大気メタン連続測定器を航空機に搭載して、対流圏メタン濃度の水平・鉛直方向分布の変動性を広域的に測定する。これによって得られたデ-タを解析して、発生源強度分布を推定し、メタン濃度増加の原因究明に資する。平成2年度においては、まず、試作ずみのメタン連続測定器を改良して、航空機搭載用モデルを製作した。搭載用モデルの設計・部品の購入・組立を終了し、実験室内における性能試験を行った。試験の結果、試作したプロトモデルに比べ、測定ノイズが予想以上に大きく、安定動作のために種々の工夫を付加する必要が生じた。野外テストとして、船上での動作試験を行い、数分から10分程度の測定時間をかければ、船の振動によるノイズを押さえて、1%程度の測定精度を達成できることが判明した。航空機搭載用としては、10秒以下の測定時間で1%程度の測定精度を出すことが必要であり、引続き改良を続ける予定である。大気メタン濃度の増加原因が大気供給源強度の増大にあるのか、大気消失反応の衰退によるものか、まだ確定してはいない。またメタンの大気供給源として知られる各種の発生源の強さとその変動は十分に解明されてはいない。この研究は、新規に開発した大気メタン連続測定器によって、対流圏メタン濃度の水平・鉛直分布を人間活動および自然生態系の様態を考慮しながら広域的に測定する。得られた測定デ-タを解析して、発生源強度分布を推定し、メタン濃度増加の原因究明に資する。平成2年度に製作した測定器を南極観測船「しらせ」に搭載して、南極への航海途上に観測を実施する機会があった。

この観測は振動・動揺体プラットフォ-ムでの性能テストと、測定への水蒸気の影響検査を兼ねたものであった。この観測デ-タを解析した結果、デ-タ処理操作により、5%程度の測定精度は実現しており、測定デ-タがメタン濃度の緯度分布を描き出していることは判明した。しかし、当初意図した測定器の性能、すなわち時間分解能10秒以内で1%の精度という性能にはまだ開きがある。試作器の動作テストを続行した結果、測定精度を規定しているのは主にレ-ザ-光特性の安定性であり、特に温度変化が安定性をそこなう主原因であると推定できる根拠を得た。レ-ザ-発振管周囲温度の空間的均一性と安定性を保証すれば、所定の測定精度を達成できるものと考えるに至った。このような考えのもとに、改良した測定器を設計し直し製作した。今後テストを行い、性能を確認する予定である。一方発生源調査のためには、測定高度や時間分解能の点から、航空機よりも飛行船を利用する方がメリットがあるので、飛行船の利用を検討することとした。現場検分の結果、技術的には飛行船の利用は十分可能であるが、予算の関係で平成3年度内には実現させることができなかった。
オーラルフレイル対策を包含したコモンリスクファクターアプローチによる介護予防戦略

超高齢社会の日本において、要介護者数の抑制は喫緊の重要課題である。本研究では、1観察研究として、経年的な後期高齢者歯科健康診査と国保データベースからのデータを突合した解析により、要介護に至る口腔保健関連因子を解明する、2介入研究として、モデル地域高齢者への多職種協働によるコモンリスクファクターアプローチ(衛生、栄養、運動)としてオーラルフレイル対策を包含した介入により、要介護に関与する指標の維持・改善を図ることが可能か検証する。
非線形領域分割法を用いた高速な大規模並列溶接力学解析の実現

溶接変形や溶接残留応力を最小化する溶接施工条件最適化のためには、溶接継手周辺に留まらない複雑な構造全体を考慮した高精度な大規模溶接解析が必要である。本研究は、溶接解析に特化した分散メモリ型並列非線形有限要素法解析手法を提案することによって、複雑形状溶接構造物の高速な大規模溶接解析を実現するものである。また、溶接解析に特化した大規模非線形有限要素法解析手法を加工、成形、破壊、損傷などの各種の非線形有限要素法解析へ水平展開することによって、大規模非線形有限要素法のあるべき姿を横断的に提案するものである。
搭乗型道具を活用可能となるヒューマノイドの行動計画・動作知識獲得法の研究

本研究の目的は,脚立や車椅子のような搭乗型道具をヒューマノイドロボットが活用するための,行動計画法とそれに基づく動作知識獲得機能の構成法を明らかにすることである.そのために本年度は,(1)行動レベル,(2)動作レベルそれぞれに焦点を当て,研究を遂行した.(1)道具利用形態変化に対応可能な接触状態遷移記述実行方式:搭乗型道具を利用する際には,道具を運搬する・乗り込むといった利用形態変化が起こり,その間で生じる道具・環境・ロボットの間の接触状態遷移をロボットが扱うことが重要となる.本年度は研究代表者が先行研究にて行った,接触状態に基づく物体操作の行動記述実行方式を発展させ,道具操作・自律移動を接触状態に基づき統一的に記述実行する行動制御システムを提案した.具体的には,道具環境ロボット間の接触状態のうち,道具操作に対応する道具環境接触・道具ロボット接触の遷移,自律移動に対応する環境ロボット接触の遷移と,接触状態記述監視を別々に扱い,それらを階層化することで自律移動・道具操作を統合的に扱えること示した.(2)動作生成器・制御器構築:搭乗型道具利用時には歩行のような脚移動だけでなく,脚腕協調した移動や道具操作が不可欠となる.本年度は,脚腕協調動作における接触やバランス維持・関節負荷軽減を考慮した動作生成器・制御器の構築を行い,検証実験を行った.動作計画法として,全身関節角度を求める逆運動学演算と手先足先接触力および関節トルクを考慮する力学最適化計算を反復計算する方法を適用した.また,計画された手先接触力および関節角度列を再現する制御器を構築し,検証実験を通して実ロボットにおいて脚立昇降動作が実現可能であることを示した.さらに本研究の成果として,ヒューマノイドロボットの全身動作生成器・制御器に関するソフトウェアを整備し,ソフトウェアのオープンソース化を段階的に進めてきている.翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
アフリカの獣害発生地域における野生動物と人間の共存に関する研究

本研究は、アフリカゾウによる農作物被害が発生している地域で、地域住民がゾウといかに共存できるのかを「被害認識の緩和」の視点から実証的に明らかにすることを試みた。研究の過程では、タンザニアのセレンゲティ国立公園に隣接する村落において、被害対策(車による追払い・養蜂箱の設置)を実践し、多様な関係者(県・地元NGO・国際NGO・観光企業・日本人ボランティアなど)が連携する場をつくった。その結果、被害対策において多義的な関係性を創出することが、被害認識の緩和につながる可能性が示唆された。本研究の目的は、1)獣害認識形成過程の解明、2)被害緩和策の実践、を実施し、その上で、3)「有害な野生動物と人間の共存」のアフリカ的モデルの構築を試みることである。本年度は、1)アフリカゾウによる農作物被害に対する住民の認識を明らかにするために、8月にタンザニア・セレンゲティ国立公園周辺村落においてフィールドワークを実施し、住民へのインタビュー調査を行った。その結果、2年前から村によって実施されている車によるゾウの追払いによって、被害認識が緩和している傾向が見られた。次年度は、これを、さらに検証する調査を実施したい。5月には、調査地の村人5名が日本に来日した機会を利用して、村が抱える課題に関して議論し、「観光」「ゾウ害」「伝統文化」「土地権利の問題」などに関する見解を収集することができた。特に世代間で見解が異なることが明らかになった。これに関しては、公開講座「地域住民が語る:東アフリカの自然保護の光と影」(早稲田大学)において公開した。9月には、タンザニア国立公園公社のジェームス・ワキバラ氏より、タンザニアの野生動物保全政策に関してインタビューを実施した。その内容を公開講座「タンザニアの国立公園の挑戦:開発と自然保護の両立に向けて」(早稲田大学)によって社会に公開した。2)の被害緩和策の実施に関しては、早稲田大学平山郁夫記念ボランティアセンターのプロジェクトとの連携で、(株)三菱自動車の協賛により、2台目のゾウパトロールカーを調査村へ寄贈した。この際、車両が適正に管理運用されるように、使用目的や使用条件に関する覚書を交わし、効果的に使われるよう配慮した。現地でのモニタリングを実施するために、現地NGO・SEDERECとの連携体制を整えた。本研究の調査地は、タンザニアのセレンゲティ国立公園に隣接する村落で、国立公園から出てくるアフリカゾウが、村の農作物を食害する被害が出ている地域である。本年度は、2)被害緩和策の実践として、2010年2月に寄贈したパトロールカーを村政府および現地NGOと連携しながら運用し、被害軽減に努力した。1)獣害認識形成過程の解明の一環である聞き取り調査の結果では、村は適正な運用に努力しており、村人から高い評価を受けていた。今年度の調査から明らかになった独創的な点は、「被害に遭うこと」と「被害苦情の声の強さ」が、必ずしも相関関係にはならない点である。2010年は、2009年と被害世帯の割合は同等であったが(2009年77%および2010年72%)、被害対策を実施する村政府や国立公園局に対する不満の意見は、より小さかった。この結果は、ゾウパトロールカーを導入し、「村政府」という「自分の所属する組織」によって、対策の努力をしたことが、大きく影響していると考えられる。ニホンザルによる被害認識を研究した鈴木(2008)は、被害感情を共有する相手がいることで、被害者が被害意識を先鋭化させないことを指摘している。つまり、第三者が被害者に寄り添って共感することで、被害を受けている住民が被害を許容する度合いが高まるのである。これは、セレンゲティでも同様な可能性があり、絶滅危惧種であるアフリカゾウではなく住民の生活に配慮し寄り添う第三者が増えれば、住民が被害を乗り越えてゾウと共存する意識を高めることにつながることを示唆している。本研究の目的は、1)獣害認識形成過程の解明、2)被害緩和策の実銭、を実施し、その上で、3)「有害な野生動物と人間の共存」のアフリカ的モデルの構築を試みることである。本年度は、2)被害緩和策の実践として、ゾウパトロールカー普及に向けて、セレンゲティ県マンチラ郡の村長たちと会議を開いて協議し、導入のための予算獲得や組織作りなどの準備行程を具体化させた。また、ケニアで開発された「養蜂箱フェンス」の視察・研修を行い、セレンゲティへの導入を現地NGO・SEDERECの主導により進めている。

1)獣害認識形成過程については、セレンゲティ県内でも条件の異なる地域(被害規模・外部支援の有無・住民組織の有無)での聞き取りをすすめることができた。今年度の研究からは、住民による主体的な被害対策手段(本研究の事例ではパトロールカー)を有している村は、手段を持っていない村よりも、被害の補てん責任を上位政府組織(県・国など)に問わない傾向が明らかになった。被害量そのものは、一時的には減少したが、再び増加する傾向がある。パトロールカー導入以前の被害世帯割含は89%(2006年)であった。導入直後の2007年2008年は40%台に半減したが、その後再び悪化して2009年2010年は70%台の世帯が被害にあっている。しかし、それにもかかわらず、対策や補てんを求める意見は導入以前ほど強くはなかったのである。被害量が減ることは住民への経済的損失を減らす上で必要なことである。しかし、被害認識の観点からは、主体的な被害対策手段をもっているかどうかが、大きな要因となることを示唆している。これは、「動物との共存モデル」を構築する上で、たいへん重要な示唆である。本研究は、「被害を減らす」という従来の被害緩和策の考え方ではなく、「害獣との多義的関係を創出することによって、被害に対する許容力を上げる」という被害認識面を意識した対策を実践しつつ、「住民の動物(害獣)に対する認識」を動態的に明らかにする。また、援助機関や自然保護団体が想定する「住民とアフリカゾウの共存」の概念を再検討し、害をたらす動物との共存モデルの構築を試みる。最終年度の2012年は、「アフリカゾウとの共存モデル」の再検討をおこなった。「共存」という言葉からイメージされるのは、二者が同じ空間を平和的に利用する状態が想起されがちだが、現実にはさまざまなバリエーションがある。タンザニアの場合は保護区と畑の間に柵や壁などの障壁はなく、ゾウが人間の空間(畑)に出てきており、その結果として軋轢が生じている。一方ケニアでは、電気柵で保護区を囲い込み、人間の空間(畑)とゾウの空間(保護区)を分離することが実践されている。また、セレンゲティ地域を通時的にみてみると、1970年代ごろはゾウが畑までやってくることはなく、これは狩猟によって村人が動物を攻撃していたために、ゾウが人間を恐れていたと考えられる。一方、現在は狩猟が禁止され、国立公園の中には観光客の車がゾウを取り囲んでも危害を加えることはないことを、ゾウも経験し学習している。このような「共存」のバリエーションの中で、各地域が望ましい状態を実現するうえで障害となる課題を指摘した。研究目的では「『有害な野生動物と人間の共存』のアフリカ的モデルの構築」を4年間のゴールとしている。これまで3年間の現地調査からデータは蓄積されており、さらに学会・研究会等での発表や議論通じて、アフリカ他地域での事例や日本の事例との比較作業も進めている。今年度は、さらに考察を深めて、モデル構築の到達を目指す。24年度が最終年度であるため、記入しない。今年度は、これまで現地調査で収集した資料を整理し、文献資料を参照しながら論文執筆を進める。また、現地での被害対策活動を日本から後押しすることも継続していく。また、次の科学研究費を申請し、東アフリカの事例を中心にした現在のモデルから、さらに南部アフリカや中部アフリカの事例も加えて、アフリカゾウという生物との共存について考察を深める計画である。
ビタミンD受容体リガンドの長寿命化：代謝抵抗性獲得と不活化酵素選択的阻害剤の開発

本研究課題では第一に、優れた骨形成作用および制がん作用を有する新規活性型ビタミンD3誘導体をビタミンD3の特異的な不活性化酵素CYP24A1に対する代謝抵抗性獲得の観点からそれぞれ見出すことを目的としている。第二に、CYP24A1選択的阻害剤を設計・合成する。第一の目的に対し、我々が見出した骨形成作用の強いAH-1と制がん作用の強いMART-10のCYP24A1酸化反応点に段階的にフッ素原子を導入し、酸化的代謝不活性化を防止する。また、これまでの知見から、AH-1のように代謝産物においても有効な生物活性を維持する活性物質の合成を行う。MART-10とAH-1のCYP24A1酸化反応点であるCD環側鎖上の23位、24位、26位に段階的にフッ素原子を効率よく導入し、生物学的半減期を大幅に延ばしたMART-10-FsおよびAH-1-Fsを開発する。これらは共通の側鎖であり、MART-10のA環とAH-1のA環とを今回新たに開発する側鎖と結合させることにより、生物活性をもつ類縁体数は倍になる。今年度の実験は、26位と27位へのヘキサフルオロ化から始め、取扱い困難なトリフルオロアセトンを使用する現状の方法とは異なる新規合成経路を開発し、CD環側鎖への6つのフッ素原子導入に成功し、論文発表に至った。次に、23位のモノ水酸化に成功し、本年度内に論文発表に至り、続いて本化合物を基質として立体選択的に23位に一つだけフッ素原子をもつ、新規誘導体の合成に成功した。フッ素原子の導入された23位の立体化学によって、ヒトCYP24A1に対する代謝速度が異なることが判明した。現在、論文投稿して審査中である。また、24位へのフッ素原子の導入については、立体選択的な24位水酸化の方法を見出したので、そのフッ素化を検討中である。一方、第二の目的であるヒトCYP24A1阻害剤開発は、アゾール類含有ビタミンD誘導体を合成し、活性を検討中である。上記第一の課題に関しては順調に進んでいる。現在、医薬品として用いられているファレカルシトールの側鎖部分の改良合成法となる方法を見出して、論文発表した。CYP24A1代謝に抵抗性を獲得すべく26位と27位がトリフルオロメチル基に変換された薬物である。次に、23位に立体選択的に一つのフッ素原子を導入するため、23位の立体選択的な水酸化に成功し、論文発表に至った。本手法をもとに、23位モノフッ素化にも成功し、現在論文投稿中である。第二の課題について、AH-1やAH-1の19ノル化した化合物について、アゾール基を導入した化合物を種々合成しており、引き続きCYP24A1阻害活性の有無を調査する。第一の課題のフッ素原子の導入について、残るは24位であるが、24位への立体選択的な水酸化にはすでに成功しているので、その化合物を基盤にフッ素原子への変換は順調に進むと思われる。以上により、生物学的半減期を大幅に延ばしたMART-10-FsおよびAH-1-Fsを開発する。第二の課題については、MART-10に一連の2α-アゾールアルキル基を導入し、アゾール基のヘム鉄配位によるCYP24A1選択的阻害剤を開発する。更に、AH-1やその誘導体の共役トリエン構造への光照射で得られるスプラステロール構造を新規骨格とし、CYP24A1阻害活性の有無を検討する。CYP24A1阻害活性に関しては、富山県立大学工学部の榊利之教授と共同研究を進める計画である。

また、24位へのフッ素原子の導入については、立体選択的な24位水酸化の方法を見出したので、そのフッ素化を検討中である。一方、第二の目的であるヒトCYP24A1阻害剤開発は、アゾール類含有ビタミンD誘導体を合成し、活性を検討中である。上記第一の課題に関しては順調に進んでいる。現在、医薬品として用いられているファレカルシトールの側鎖部分の改良合成法となる方法を見出して、論文発表した。CYP24A1代謝に抵抗性を獲得すべく26位と27位がトリフルオロメチル基に変換された薬物である。次に、23位に立体選択的に一つのフッ素原子を導入するため、23位の立体選択的な水酸化に成功し、論文発表に至った。本手法をもとに、23位モノフッ素化にも成功し、現在論文投稿中である。第二の課題について、AH-1やAH-1の19ノル化した化合物について、アゾール基を導入した化合物を種々合成しており、引き続きCYP24A1阻害活性の有無を調査する。第一の課題のフッ素原子の導入について、残るは24位であるが、24位への立体選択的な水酸化にはすでに成功しているので、その化合物を基盤にフッ素原子への変換は順調に進むと思われる。以上により、生物学的半減期を大幅に延ばしたMART-10-FsおよびAH-1-Fsを開発する。第二の課題については、MART-10に一連の2α-アゾールアルキル基を導入し、アゾール基のヘム鉄配位によるCYP24A1選択的阻害剤を開発する。更に、AH-1やその誘導体の共役トリエン構造への光照射で得られるスプラステロール構造を新規骨格とし、CYP24A1阻害活性の有無を検討する。CYP24A1阻害活性に関しては、富山県立大学工学部の榊利之教授と共同研究を進める計画である。合成原料であるビタミンDのCD環を別途予算で購入できたため、残金は来年度の物品費(消耗品費)に充当する。また、本年度の研究成果を国際会議で発表するための旅費としても充当する計画である。
TRPCチャネルに着目した心筋虚血再灌流傷害の発生機転の解明と新しい予防法の確立

本研究課題では,虚血再灌流障害に関わる細胞内Ca2+過負荷に、細胞膜Ca2+透過型陽イオンチャネルであるTRPC(transient receptor potential canonical)チャネルが関与している可能性を、広く正常心臓から病態心臓(肥大心,不全心)を用いて検討を行うことを目的としている。1.成体C57BL/6Jマウス(78週令、オス)を実体顕微鏡下に第2肋間より左開胸して、腕頭動脈と左総頸動脈の間の大動脈弓部に7-0絹糸でbandingを行い、大動脈狭窄を作成して左心室に圧負荷をかけるTAC(transverse aortic constriction)手術を行った。さらに同様の操作を行うが、bandingを行わないSham手術も施行した。手術後約24週間に、TACマウスとShamマウスの心臓/体重比を計測すると、TACマウスにおいて有意に増加していることが確認できた。2. TAC手術およびSham手術を行ったマウスの心臓から酵素処理により左心室筋細胞を単離してパッチクランプ法を施行した。まず、左心室筋細胞の細胞膜容量を計測すると、TACマウスにおいてShamマウスと比較して有意に大きいことが確認できた。これらの結果は、TACマウスにおいて左心室筋細胞の増大に起因した心肥大が発生していることを示している。3.虚血再灌流傷害のトリガーの一つと考えられている活性酸素種の一つである過酸化水素(H2O2)を作用させると、TAC心室筋細胞で有意に遅延後脱分極(delayed afterdepolarization, DAD)とそれに伴う撃発活動(triggered activity)の発生が増加していた。このことは、TAC左心室筋細胞において、虚血再灌流傷害に対する脆弱性(vulnerability)が亢進していることを示唆している。以下の実験の進捗により、本研究課題の進捗状況について、おおむね順調に進展していると判断する。1. TAC(transverse aortic constriction)手術により心肥大・心不全モデルマウスの作成を行うことができたこと。2. TAC手術およびSham手術を行ったマウスの左心室心筋にウェスタンブロッティングを施行して、Ca2+/カルモジュリン依存性タンパク質キナーゼII(CaMKII)とリン酸化II型リアノジン受容体の発現を検討することができたこと。3.酵素処理により左心室筋細胞を単離してパッチクランプ法を施行して、虚血再灌流傷害のトリガーの一つである過酸化水素(H2O2)を作用を検討することができたこと。その結果、TAC左心室筋細胞において、虚血再灌流傷害の原因である遅延後脱分極(delayed afterdepolarization, DAD)とそれに伴う撃発活動(triggered activity)の発生が増加することが明らかとなり、このことはTAC心臓が虚血再灌流傷害に関わるCa2+過負荷に対する脆弱性(vulnerability)が亢進していることを示唆している。Sham手術を施行したマウスから得られたコントロール心臓およびTAC手術によって作成した肥大心臓、不全心臓を用いて以下の実験を行い、肥大心、不全心におけるTRPCチャネルのアイソフォーム発現の変化および虚血再灌流傷害の発生の程度の変化について解析する。1.コントロール心臓および肥大心臓、不全心臓に酵素(コラゲナーゼ)処理を行い,左心室筋細胞を単離して、Real-time PCR法、ウェスタンブロッティング法、免疫細胞化学法、パッチクランプ法を適用して、TRPCチャネルの機能的発現の変化を解析する。2.ShamマウスおよびTACマウスから摘出した心臓をランゲンドルフ灌流下に虚血(30分間の灌流停止)および再灌流(60分間)を施行する。左心房から左心室にバルーンカテーテルを挿入して左心室機能(収縮期・拡張期圧)の計測を行い,さらに心電図記録により不整脈の発生も解析して,再灌流時の心機能の回復の程度から、肥大心および不全心における虚血再灌流傷害の程度を正常心と比較する。さらに、2-APB(5 μM)、La3+(10 μM)、Pyr3(0.5 μM)、YM-58483(0.5 μM)の作用から、肥大心、不全心におけるTRPCチャネルの虚血再灌流傷害における関与を検討する。虚血心筋の再灌流時に発生する虚血再灌流傷害は、細胞内Ca2+過負荷を主な原因とする心筋傷害であるが、その発生メカニズムは十分には解明されていない。さらに肥大心や不全心ではこの虚血再灌流傷害が増悪することが知られており、その発生メカニズムの解明は臨床的観点からも急務である。本研究課題では,細胞膜Ca2+透過型陽イオンチャネルであるTRPC(transient receptor potential canonical)チャネルに着目して、その虚血再灌流傷害における関与を広く正常心臓から病態心臓(肥大心,不全心)を用いて検討を行うことを目的としている。まず、平成29年度の実験において、正常心臓における虚血再灌流傷害にTRPCチャネルが関与していることを実験的に確認した。正常マウスから摘出した心臓をランゲンドルフ灌流下に虚血(30分間の灌流停止)および再灌流(60分間)を施行した。左心房から左心室にバルーンカテーテルを挿入して左心室機能(収縮期圧・拡張期圧)の計測を行い、さらに心電図記録により不整脈の発生も解析して、再灌流時の心機能の回復の程度から虚血再灌流傷害を評価した。再灌流開始後5分間に、TRPCチャネルブロック作用をもつ2-aminoethoxydiphenyl borate(2-APB; 5 μM)

およびLa3+(10 μM)を投与すると、再灌流後60分の時点で計測した左心室発生圧の改善が確認できた(コントロール、50.9%;2-APB、82.8%;La3+、86.1%)。これらの結果は、再灌流時早期にTRPCチャネルが活性化されて心筋虚血再灌流傷害の発生に関与していることを示唆している。1.正常マウスから得られた心室筋細胞において、TRPC1、TRPC3、TRPC4、TRPC6チャネルの発現を、免疫細胞化学法およびウェスタンブロッティング法により確認した。さらに、パッチクランプ法により、タプシガルギン(thapsigargin)で活性化されて2-aminoethoxydiphenyl borate(2-APB)でブロックされる電流の存在を確認した。これらの結果から、マウス心室筋細胞におけるTRPCチャネルの機能的発現を確認した。3.TAC(transverse aortic constriction)手術により心肥大・心不全モデルマウスの作成を行った。成体C57BL/6Jマウス(78週令、オス)を実体顕微鏡下に第2肋間より左開胸して、腕頭動脈と左総頸動脈の間の大動脈弓部に7-0絹糸でbandingを行い、大動脈狭窄を作成して左心室に圧負荷をかけるTAC手術を行った。さらに同様の操作を行うが、bandingを行わないSham手術も施行した。手術後約24週間に、TACマウスとShamマウスの心臓/体重比を計測すると、TACマウスにおいて、有意に増加していることが確認できた。さらに、酵素処理によって単離した左心室筋細胞にパッチクランプ法を適用して細胞膜容量を計測すると、TACマウスではShamマウスと比較して有意に大きいことが確認できた。これらの結果は、TACマウスにおいて左心室筋細胞の増大に起因した心肥大が発生していることを示している。本研究課題では,虚血再灌流障害に関わる細胞内Ca2+過負荷に、細胞膜Ca2+透過型陽イオンチャネルであるTRPC(transient receptor potential canonical)チャネルが関与している可能性を、広く正常心臓から病態心臓(肥大心,不全心)を用いて検討を行うことを目的としている。1.成体C57BL/6Jマウス(78週令、オス)を実体顕微鏡下に第2肋間より左開胸して、腕頭動脈と左総頸動脈の間の大動脈弓部に7-0絹糸でbandingを行い、大動脈狭窄を作成して左心室に圧負荷をかけるTAC(transverse aortic constriction)手術を行った。手術後約24週間に、TACマウスとShamマウスの心臓/体重比を計測すると、TACマウスにおいて有意に増加していることが確認できた。2. TAC手術およびSham手術を行ったマウスの心臓から酵素処理により左心室筋細胞を単離してパッチクランプ法を施行した。まず、左心室筋細胞の細胞膜容量を計測すると、TACマウスにおいてShamマウスと比較して有意に大きいことが確認できた。
モリブデン・クラスタ-化合物における半導体ー金属転移と電子局在・磁性

モリブデン・クラスタ-化合物Ga_<0.5>Mo_2S_4は,モリブデンとして,唯一,強磁性磁気秩序を示す興味ある物質であるが,その強磁性の起源を探るため,帯磁率、比熱、強磁場磁化温程、更に、超高圧下での電気伝導性の研究を行った。結果の概略を以下に述べる。1.比熱はTs=44KとTc=20Kにピ-クを示す。前者は構造相転移(高温側立方晶,低温側菱面体晶)に,後者は強磁性磁気秩序を意味する。特に、温度域Tc2Tcに異常に高γ値(【similar or equal】200mJ/mol・K^2)が観測され,重い電子系の存在或いはアグノン励起が高温域まで生き残っていることを示唆している。2.高温域帯磁率から求めた有効磁化は四面体Moクラスタ-当り1.74μ_Bであり、一方、4.2kにおける強磁場磁化は四面体Moクラスタ-当り1μ_Bの飽和磁化を示す。これらの結果は共にMoクラスタ-当り1ケの不対電子が局在し磁化を担っていることを意味する。3.温度域Tc2Tcにおいて1/xーT^2依存性が観測され,StonerーWorfarthモデルに基いた遍歴弱強磁性を示唆している。4.42GPaに到る超高圧下での等圧抵抗温度依存性の測定が阪大極限物質研究センタ-遠藤教授の協力のもとに行われ、その結果,略に38GPaにおいてエネルギ-・ギャップは消失し半導体から金属へ転移することを確認した。また、この金属化は一次転移を伴わなかった。本実験での最高圧42GPa加圧下で温度が室温以下2kまで可変されたが,この範囲において、初期に期待した金属状態での超伝導への転移は認められなかった。これは、Moー4d電子系による強磁性磁気秩序が超伝導の発生を押えているものと推測される。今後は、中性子回析、NMRの測定を行い、この物質の強磁性発現のミクロな機構解明を目指す。
大豆食品と魚油の組み合わせによる肝臓・脂肪組織での脂質代謝調節機能

大豆タンパク質と魚油摂取が脂質代謝に及ぼす影響を検討した。カゼインおよびパーム油と比べ、ラットの血清脂質濃度は大豆タンパク質および魚油により低下した。大豆タンパク質は肝臓脂肪酸合成系の抑制、魚油は脂肪酸合成系の抑制および脂肪酸酸化系の活性化により脂質代謝を改善することが示された。凍り豆腐の作用は大豆タンパク質と類似していた。大豆タンパク質と魚油の同時摂取は、各々の単独摂取よりも血清脂質低下作用を増強したが、相乗効果はほとんどなかった。大豆や魚の摂取による血清脂質濃度の低下作用機構と、大豆タンパク質と魚油を組み合わせて摂取した場合の影響を明らかにするため、肝臓と脂肪組織での脂質代謝の変化を解析した。雄SDラットを4群に分け、異なるタンパク質源(食餌重量の20%;カゼインまたは大豆タンパク質)と脂質源(パーム油15%またはパーム油5%+魚油10%)を組み合わせた食餌で21日間飼育した。カゼイン+パーム油食と比べ、魚油添加群では血清中性脂肪濃度は有意に低下し、カゼインを大豆タンパク質に置き換えた食餌群では低下傾向を示した。血清コレステロール濃度はカゼインと比べて大豆タンパク質、パーム油と比べ魚油添加食により低下し、大豆タンパク質+魚油群で最低の値を示した。肝臓の脂肪酸合成系酵素活性は魚油添加食で大きく減少し、大豆タンパク質もこれらを低下させたが、魚油存在下では大豆タンパク質による低下量は小さくなった。肝臓β-酸化系酵素活性は、一部の酵素を除いて魚油または大豆タンパク質摂取で増加し、これらの同時投与は単独摂取より高い値を示した。コレステロール合成関連酵素のmRNAレベルは大豆タンパク質摂取により抑制されたが、魚油は有意な低下作用を示さなかった。一方、コレステロール排出に関与すると考えられているATP-bindingcassette transporter (ABC) G5とABCG8のmRNA量は大豆タンパク質により上昇傾向が認められ、魚油ではそのパラメータが大きく増加した。睾丸周辺脂肪組織および肩胛骨間褐色脂肪組織では、グルコース輸送体4のmRNA量は大豆タンパク質摂取により有意に増加した。大豆タンパク質と魚油の摂取は、肝臓での脂肪酸合成とβ-酸化、コレステロール合成と排出を調節することが示唆されたが、同時摂取による相互作用は肝臓脂肪酸合成系酵素以外ではほとんど見られなかった。大豆や魚は日本食の基本素材であり、いずれも血清脂質濃度の低下に有効であると考えられている。そこで、凍り豆腐と魚油をそれぞれ単独で摂取した場合、あるいは同時摂取した時の生体での脂質代謝への影響を解析した。20%カゼイン、またはそのタンパク質15%相当を凍り豆腐に置換したタンパク質源と、15%大豆油、またはその5%の脂質を魚油に置換した脂質源とを組み合わせた食餌により、雄SDラットを3週間飼育した。血清中性脂肪およびコレステロール濃度は、カゼイン食および大豆油食と比べ、凍り豆腐食および魚油食によりそれぞれ有意に減少したが、脂質源とタンパク質源の組み合わせによる相互作用は見られなかった。肝臓での脂肪酸合成系酵素の活性およびmRNA発現量は、凍り豆腐および魚油により低下した。コレステロール代謝関連の遺伝子では、コレステロール排出に関与すると考えられているATP-bindingcassette transporter(ABC)G5とABCG8の発現量は凍り豆腐により大きく上昇し、魚油もこれらの発現量を上昇させた。胆汁酸合成に関わる酵素Cyp7alの発現量は凍り豆腐摂取群で増加したが、食餌脂質の影響は観察されなかった。これらの結果を昨年度の実験データと比較したところ、凍り豆腐食は大豆タンパク質と類似した脂質代謝調節作用を持っことが明らかになった。一方、肩胛骨間褐色脂肪組織では、ペルオキシソーム増殖因子活性化受容体γ(PPARγ)と脱共役タンパク質(UCP)の発現量が凍り豆腐および魚油摂取群で増加したが、睾丸周辺白色脂肪組織ではそれらの変化が認められなかった。以上の結果より、タンパク質が豊富な大豆食品と長鎖不飽和脂肪酸が豊富な魚の摂取は、肝臓での脂質代謝関連遺伝子の発現に影響を与え、血清脂質濃度の低下に寄与すると考えられた。また、凍り豆腐および魚油を同時に摂取すると、それぞれの脂質代謝調節作用が相加的に現れる傾向があることが示唆された。
ヒストンシャペロンによるクロマチンのダイナミック制御

ヒストンシャペロンTAF-Iの生理機能を明らかにすることを目的とした。TAF-I KOマウスは胎生12.5日目までに重度の貧血と未熟な血管形成を示して致死となった。TAF-I KO ES細胞は野生型に比べて細胞増殖が著しく低下し、初期胚を模した胚様体の形成が遅延する様子を示した。培養細胞を用いた解析から、TAF-IはヒストンH1を介してインターフェロン誘導性遺伝子の転写制御に関わることが明らかとなった。生化学的解析から、TAF-Iの分子内相互作用によるヒストンH1シャペロン活性制御機構を明らかにした。TAF-Iをプローブとした感染細胞におけるアデノウイルスゲノム動態解析法を確立した。TAF-IがヒストンH1のクロマチン結合量の制御を介して、インターフェロン誘導性遺伝子の転写制御に関わることを明らかとした(論文投稿中)。またN末端領域の数十アミノ酸のみが異なる2つのサブタイプであるTAF-IαとTAF-Iβの機能について比較解析したところ、TAF-Iβはαに比べて高いヒストンH1シャペロン活性を示した。TAF-Iαとβの発現量を調節することで、ヒストンH1を介して組織特異的に転写が制御されている可能性が考えられる。TAF-I KOマウスは重度な貧血と未熟な血管形成を示し、胎生12.5日目までに致死であった。cDNAマイクロアレイを用いて遺伝子発現パターンを網羅的解析したところ、TAF-I KO胚では低酸素応答遺伝子群や解糖系に関連する遺伝子群の発現量が増加していることが明らかとなった。またTAF-I以外のヒストンH1結合タンパク質についても解析を進め、Cullin4-DDB1 E3ユビキチンリガーゼ複合体の構成因子であるVprBPが、DNA損傷により誘導されるヒストンH1のユビキチン化を介して相同組換え修復関連遺伝子の転写活性化に関わる可能性が示唆された。アデノウイルスの感染後期におけるウイルスクロマチン上へのProtein VIIの配置機構とTAF-Iの機能について解析を行った結果、TAF-Iとは異なる細胞性因子がTAF-Iとは独立してProtein VIIと複合体を形成しウイルスゲノム上への配置に関与している可能性が示唆された。また、これまで感染後期においてウイルスクロマチン構造はヒストンの配置された細胞型からProtein VIIの結合したウイルス粒子型に変換されると考えられてきたが、新規合成されたウイルスDNAにヒストンが結合する前にProtein VIIの配置が行われるという新たな経路の可能性が示唆された(投稿準備中)。(2)クロマチン構造変換に基づく遺伝子制御機構:培養細胞系においてsiRNAを用いたTAF-I KDを行い遺伝子発現への影響を解析したところ、インターフェロン誘導性遺伝子群の転写に異常が観察された。TAF-IはヒストンH1シャペロンとして、ヒストンH1のクロマチン結合性を制御することが明らかとなっている。そこで、TAF-Iがインターフェロン誘導性遺伝子領域におけるヒストンH1の量的変化に与える影響を、クロマチン免疫沈降法により解析した。その結果、TAF-IをKDした細胞ではインターフェロン添加前のインターフェロン誘導性遺伝子プロモーターのヒストンH1量が減少し、またmRNA量も増加していることが分かった。一方インターフェロン添加後は、TAF-I KD細胞ではヒストンH1のプロモーターからの解離が遅延し、またそれに並行して転写活性かも遅延した。以上の結果より、TAF-IはヒストンH1を介してインターフェロン誘導性遺伝子の正常な刺激応答性転写活性化に関わる事が明らかとなった。本申請課題では、ヒストンの動態に深く関与すると考えられるヒストンシャペロンの生理機能を明らかにすることを目的とし、ヒストンH1シャペロンであるTAF-Iの機能解析を行う。平成27年度は、クロマチン構造変換に基づく遺伝子制御機構の解明のため、以下の2つの解析を中心に進めた。(1)TAF-Iの2量体構造に基づくヒストンシャペロンの機能制御機構の解析:ヒトおよびマウスには、N末端の約30アミノ酸領域のみが異なるTAF-IαとTAF-Iβの2つのアイソフォームが存在し、ホモあるいはヘテロ2量体を形成する。TAF-Iβの方がTAF-Iαより高いヒストンシャペロン活性を示すが、その機能差を生み出すメカニズムは明らかでない。これについて生化学的解析により検証したところ、TAF-Iβに比して塩基性アミノ酸に富むTAF-IαのN末端領域が、TAF-Iの活性に重要なC末端酸性アミノ酸領域と分子内相互作用を形成することでその機能を抑制することを見出した。(2)TAF-Iをプローブとした感染細胞におけるアデノウイルスゲノム動態解析:TAF-Iがアデノウイルス感染初期にprotein VIIとの結合を介してウイルスDNA上にリクルートされることに着目し、EGFP/mCherryを融合させたTAF-Iを用いたライブセルイメージング系を確立し、感染初期におけるウイルスDNAの挙動をリアルタイムで観察した。その結果、広く信じられている「DNAウイルスのゲノムはPML-nuclear body(PML-NB)に局在する」という仮説に反して、アデノウイルスゲノムは感染初期においてPML-NBに局在しないこと、さらに他の核内の抗ウイルス因子にも認識されない可能性が示された。