hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
遺伝子組換えイバラキウイルスを用いた二本鎖RNAウイルス病原性発現機序の解明

6株は、外殻であるVP2とVP5に加えて、内殻タンパク質のVP7もEHDV-6型であることが分かった。EHDV6/2およびUnaG標識EHDV6/2のBHK細胞への感染は2015年に兵庫県下で発生したEHDV-6のアウトブレイ時に、「イバラキ病様疾病」を起こしたウシの血清により中和されたが、IBAVを接種したマウスの血清では中和されなかった。一方、他の血清型の外殻を持つウイルスの感染はUnaG標識の有無にかかわらず、EHDV-6感染牛の血清では中和されず、外殻がIBAV由来のウイルスのみマウス抗IBAV血清で中和された。本年度は、地震で、今後利用予定であった大阪大学超高圧電子顕微鏡センター等が被害を受けたため、実験計画の変更をした。まず、感染細胞の三次元再構成については、切削ブロック面観察法(SBF-SEM)や収束イオンビーム観察法(FIB-SEM)とCLEMを合わせた三次元CLEM解析を行うことにした。先端バイオイメージング支援プラットフォーム(ABiS)の支援を受けるため、三次元CLEMについて久留米大学医学部先端イメージングセンターの太田啓介先生に、分担研究者である万谷から連絡を取り、支援を受けることが可能かどうかのプレコンサルタントを受けた。支援可能だとの返事を受けたが、回数に限りがあるため、事前にデーターをかなり詰める必要があるため、神戸大学内の電子顕微鏡ならびに、大阪大学微生物病研究所の施設を用いて、まずはデーターの集積をし、2019年度後半もしくは2020年度にFIB-SEMの支援を受けることになった。現在、ABiS支援の申請準備中である。また、日本国内のEHDV株を用いた研究を遂行するため、農研機構動物衛生研究部門の白藤浩明先生と、共同研究のための手続きを開始し、2019年度中に共同研究を開始できることになった。以上より、本年度は、研究の進行がかなり遅れているものの、2019年度以降に挽回できると考えられる。2019年度は、まず、本年度に引き続いて、リアソータントEHDVの作製と性状検査を行い、どの血清型のどのタンパク質がウイルスの病原性に影響を与えているかを明らかにする。また、マウス肝細胞(NMuLi)におけるEHDV増殖性について詳細に解析を行い、NMuLi内でEHDVのタンパク質の合成が可能になる要因を探索する。現在、研究代表者が保持しているウイルス株に加えて、白藤先生から分与いただく予定のウイルス株についても同様にリアソータントEHDVを作製する。また、蛍光標識EHDVを用いて、EHDVと宿主因子の動態を可視化する。さらに、神戸大学内や、大阪大学微生物病研究所の施設を用いて、FIB-SEM利用に向けての前段階として、まず、FIB-SEMに適した、観察条件の検討を行う。当初購入を予定していた簡易フローサイトメーター(Moxi Flowアズワン)のデモを行ったところ、性能に問題があり、上位機種であるMoxi Goの方が本研究には適していることが分かった。しかし、上位機種は高価であり、リース契約などの手段も検討したが、最終的に購入を断念した。また、予定していた外部施設の利用の一時取りやめに伴って実験方法の一部変更した。それに伴い、研究分担者が購入予定であった物品を2019年度以降に持ち越した。一方で、新たに導入予定の実験手法の条件検討を迅速かつ詳細に行う必要があるため、当研究室にある倒立型蛍光顕微鏡に装着する100倍の対物レンズを購入するとともに、条件検討に必要な消耗品を購入した。
時間分解全反射蛍光法による液-液界面化学過程のピコ秒計測

光誘起分子内電荷移動(CT)を示すペンダント型界面活性蛍光分子n-(9-anthroyloxy)stearic acid(n-AS n=2,6,9,12)を液/液界面に吸着させ,その蛍光挙動を独自に開発した時間分解全反射蛍光法によって計測した。これによって,光誘起分子内電荷移動に伴う溶媒分子の再配置過程を実測するとともに,液/液界面における溶媒分子の空間分布が溶媒和ダイナミクスに及ぼす影響を検討した。212ASの全ての界面蛍光スペクトルに関して,蛍光極大波長の時間依存シフトが観測され,観測初期の発光極大波長およびその時間依存性がアルキル鎖長に依存することを示している。このような蛍光スペクトルの時間分解シフトは純溶媒中では観測されないことから,界面特有の溶媒緩和過程の実測に成功したものと考えられる。また,ヘプタンとエタノールのように極性がまったく異なる溶媒を混合した溶液中で,界面と同様な蛍光スペクトルの時間分解シフトが観測され、ASの分子内光誘起電子移動過程の前後で溶媒和環境が大きく変化することがわかった。このことから,液液界面には両相の溶媒分子が混合した領域が存在し,分子の状態に応じて溶媒和状態が大きく変化することが明らかとなった。初期の発光極大は,アルキル鎖長の増加に従って発光極大波長が短波長に位置していた。それらの発光は振動構造を有しておらず,ASのへプタン溶液で観測される蛍光スペクトルに類似していることから,回転緩和後のCT状態からの発光であると結論される。そして,ASの回転緩和後の発光極大波長は溶媒極性の低下にともなって短波長化することが知られていることから,アルキル鎖長の増加にともなう極大波長の短波長化は,基底状態における発色団近傍の微視的極性が界面からの距離の増大に伴って低下していることが明らかとなった。一方,本研究で観測された遅い時間領域のダイナミックストークスシフトは,界面付近での微視的極性あるいは誘電率が時間とともに変化していることを示しており,発色団近傍における水分子の存在量がCT状態の形成後に増加することを示唆している。さらに,蛍光強度の減衰曲線の解析結果から,この特異的な溶媒緩和には二つのモードがあり,発色団と界面の距離に応じてそれらの支配性が変化することが明らかとなった。
風穴植物の系統地理学－低地に氷河期の足跡を探る

風穴は,冬の冷たい空気が夏でも吹き出す特殊な環境で,その周囲の環境に比べて1年を通して低い温度が保たれており,特異な植物種が見られる.それらの多くは本来,より高緯度または高標高に分布する.このような風穴地特異な植物種の由来としては,最終氷期に現在より広く分布していた寒冷地の植物が,その後の温暖化に際して,風穴地の特異な環境に限って遺存的に生育していると一般的に考えられている.本研究では,風穴地に特有な植物の集団遺伝分化を明らかにして,その由来を検討した.風穴地集団と高緯度・高標高集団では遺伝的分化が見られず,風穴地が寒冷地の植物のレフュージアになっているという仮説は支持されなかった.風穴植物は,風穴から流れ出る冷やされた空気のために,低地でありながら,本来は本州の亜高山や北海道などの寒冷地に分布する植物が,風穴付近に限って隔離されて分布する植物のことである.これらの植物は,最終氷期において日本列島が現在よりも冷涼な完了であった際に広く分布していた寒冷地の植物が,その後の温暖化に伴って,風穴付近に取り残されたものであるという仮説が提唱されている.本課題では,現在の風穴地が寒冷地植物のレフュージアになっているという前提のもとに,風穴集団・本州の亜高山帯の集団・北海道の集団の遺伝的分化,遺伝的多様性について,分子系統学的解析を行い,風穴付近に存在する集団のレフュージアとしての特性を明らかにすることを目的としている.本年度は,ウサギシダ,エゾヒョウタンボク,オオタカネバラについて,本州の風穴地における集団のサンプリングをさらに追加したほか,北海道の広い範囲にわたって,複数の集団からサンプリングを行った.またエゾヒョウタンボクの亜高山集団と見なされるスルガヒョウタンボクの集団を本州中部からサンプリングした.これらのサンプルを用いて,エゾヒョウタンボクとオオタカネバラについては葉緑体DNA変異に基づく,分子系統地理学的解析を行った.その結果,本州の風穴地には固有のハプロタイプが散見されるが,多くの場合には北海道の集団や亜高山の集団と共通のハプロタイプが存在し,風穴植物が遺伝的に分化しているという強い証拠は得られなかった.この理由としては,葉緑体DNAの進化速度が遅いために,地理的な隔離が生じてから,変異が蓄積するのに十分な時間が経過していない可能性があげられる.今後は,より進化速度が速い核遺伝子マーカーを用いた解析を行う必要があると考えられる.風穴は,冬の冷たい空気が夏でも吹き出す特殊な環境で,その周囲の環境に比べて1年を通して低い温度が保たれており,特異な植物種が見られる.それらの多くは本来,より高緯度または高標高に分布する.このような風穴地特異な植物種の由来としては,最終氷期に現在より広く分布していた寒冷地の植物が,その後の温暖化に際して,風穴地の特異な環境に限って遺存的に生育していると一般的に考えられている.本研究では,風穴地に特有な植物の集団遺伝分化を明らかにして,その由来を検討した.風穴地集団と高緯度・高標高集団では遺伝的分化が見られず,風穴地が寒冷地の植物のレフュージアになっているという仮説は支持されなかった.風穴植物は,風穴から流れ出る冷やされた空気のために,低地でありながら,本来は本州の亜高山や北海道などの寒冷地に隔離して分布する植物である.これらの植物は,最終氷期において日本列島が現在よりも冷涼な環境であった際に広く分布していて,その後の温暖化に伴って,風穴付近に取り残された植物であると考えられる.本課題では,「現在の風穴地は,亜高山植物および寒冷地植物のレフュージアになっている」という前提のもとに,風穴集団・本州亜高山集団・北海道集団の遺伝的分化,遺伝的多様性について分子系統地理学的解析を行い,風穴集団のレフュージアとしての特性を明らかにする.本年度は、ウサギシダ、エゾヒョウタンボク、エゾメシダの3種を解析対象種として、東北地方の複数の風穴周辺地からサンプリングを行った。これらは風穴植物として代表的な種ではあるが、必ずしもすべての風穴植生からサンプリングできたわけではなく、これらのうちの1種もしくは2種が1つの風穴付近で見られることが多かった。おおよそ1集団から20個体以上をサンプリングし(それよりも少ないときは見られる個体全てをサンプリングした)、実験室に持ち帰った。風穴そのものが隔離的に分布するため,これらの植物は遺伝的に隔離されている可能性が高い.そこで、葉緑体DNA変異の分布から集団の隔離を検討するために、複数の遺伝子間領域を決定した。現時点はサンプリング地点があまり多くないためにどの程度の隔離が見られるかについては明確ではない。今後、さらにサンプリング地点を増やして、同様のデータを収集する必要がある。また、より詳細なデータを収集するために、ウサギシダから核マイクロサテライト領域の単離を試みた。現在、これらの領域が集団遺伝学的解析に用いることができるようにプライマー設計を進めている。風穴植物は,風穴から流れ出る冷やされた空気のために,低地でありながら,本来は本州の亜高山以上の高地や北海道以北のような寒冷地に分布する植物が,低地でありながら風穴付近に限って隔離されて分布する植物のことである.これらの植物は最終氷期において,日本列島が現在よりも冷涼な環境であった際に日本全体に広く分布していたが,その後の気候温暖化にともなって,風穴付近に取り残されたまま,現在まで維持されているという仮説が提唱されている.

本課題では,現在の風穴地が寒冷地植物のレフュージアになっているという仮説を検証するために,本州の風穴地集団と北海道の寒冷地集団における遺伝的分化,遺伝的多様性を遺伝的マーカーを用いて推定を行うことを目的とした.最終年度は,核遺伝子を用いた解析を行い,前年度までの葉緑体DNA変異の解析と比較対照を行ったが,風穴地集団と寒冷地集団の間には大きな分化は見られなかった.本研究から得られた結果として,本州の風穴地には葉緑体DNAでは固有のハプロタイプが見られるが,大部分のハプロタイプは北海道の集団と共通であり,風穴地集団と寒冷地集団の間で遺伝的分化が生じているという強い証拠は得られなかった.葉緑体DNAの進化速度はあまり速くなく,地理的な隔離が生じてから,変異が蓄積するのに十分な時間が経過していない可能性が考えられる.今後の研究の展開としては,本研究で用いたよりも速い進化速度を持つ核遺伝子マーカーを用いた解析や次世代型シーケンサーを用いた大量の遺伝的情報を用いた解析を行い,風穴地集団と寒冷地集団の遺伝的分化を詳細に解析して,仮説の検討を行うことが必要であると考えられる.植物分類学集団のサンプリングについては,当初予定していた通りに進んでいる.また,エゾヒョウタンボクとオオタカネバラについては,葉緑体DNA変異による解析がおおよそ完了した.本年度は、4月に現職に異動になり、年度の始め数ヶ月を実験室や研究室のセットアップに費やさざるを得ず、研究に着手するのが若干遅れた。現在は、課題を遂行するうえで支障になる点は解決されているので、今年度以降は計画通りに研究を遂行できる予定である。サンプリングについては,若干の漏れがあるものの,おおよそ完了しているので,補足的な収集で済む予定である.また,核遺伝子マーカーについては,次世代シーケンサーによるゲノムリーディングまでは完了しているので,このデータをもとにプライマーを設計する.DNAの抽出が済んでいる集団が大部分なので,プライマーを設計後はすぐにジェノタイピングを行うことが可能である.本年度は、この課題の遂行期間3年のうち2年目である。サンプリングは本州の集団においては比較的多くカバーできているので、北海道集団でのサンプルリングを加え、分子遺伝学的解析をスピードアップさせて、計画通りの達成度へ到達させる予定である。また、共同研究者との連絡を密に取り、研究の効率化を図りたい。核マイクロサテライトマーカーのプライマー発注を平成26年度に持ち越したため.ウサギシダの解析の一部を平成26年度に持ち越したため,本年度は,核マイクロサテライトマーカーのプライマー発注を行い,ジェノタイピングを行う.また,ウサギシダの解析も完了させる予定で,これらの解析に必要な経費として平成26年度請求額と合わせて使用する予定である.次年度使用額は、当初計画していた北海道のサンプリングと分子遺伝学的解析の一部を次年度に延期したことによって生じたものであり、追加のサンプリングと分子遺伝学的解析に必要な経費として平成25年度請求額と合わせて使用する予定である。
健常高齢者による高齢弱者のための防災体制づくり支援システムの研究

(1)三陸はるか沖地震と兵庫県南部地震における木造住宅での被災を主対象に、「高齢弱者の行動と人的被災」「居住空間に関わる環境と物的被害」「高齢者の行動とボランティア活動」の各事例を集約するとともに、高齢弱者の為の防災環境や防災体制の実態調査を行った。(2)現況や被災の実態分析に基づき、被災・救援・援助等を規定するハード(物的)・ソフト(人的・組織的)要因群を抽出して、被災の拡大や抑制あるいは収束や復旧を支配する要因群相互の連鎖の過程を定式化した。(3)以上の結果に基づいて、「物自体の被害発生危険の予測法」「人身へ波及する連鎖被害発生危険の予測法」「高齢者の組織的効率的活用策」を提案した。(4)高齢弱者の居住空間の日常の利便性と調和しかつ非常時の安全性を高めるための方策を提案するとともに、高齢者ボランティアの日常活動に役立つ「現況に応じて危険の診断ができるカルテ」「弱者の存在と住環境特性に応じて提供される安全下対策メニュー」、また彼等の被災後の援助活動に役立つ「被災状況を適確に把握するためのジャッジ」「被災状況に応じて提供される有効な対処行動マニュアル」の4種の支援機能を持つシステムの基本構想を提示した。
マウスモデルを用いた逆流性食道炎からバレット食道食道腺癌発生に至る分子機構の解明

胃酸の逆流により誘起される食道の扁平上皮粘膜の変化がどのような段階を経てバレット食道・食道腺癌にいたるのかを主として分子機構に着目して解明を試みた。胃食道酸逆流症マウスモデルをバルウンにより胃食道接合部を拡張したり、食道と胃体部とを直接吻合することで作成した。小動物においても使用可能なpHモニターを制作し、マウスの食道pHモニターを用いてモニタリング法の方法論を確立した。胃食道逆流モデルマウスをコントロールマウスとともに術後50週まで飼育し、胃酸逆流の程度を検討するために数日おきにpHの変動を測定時間の2060%となっていることを確認し胃食道逆流マウスモデルとした。また、2・4・6・12・30・40・50週の7つのポイントで食道粘膜を摘出し病理組織学的解析を行ったところ2週目からすでに炎症細胞浸潤、腺上皮細胞の配列の乱れ、一部ではあるが腺管の変化などを認めた。12週以後に摘出され、上皮の異形を認めたサンプルでRNAを抽出し、differential display法、サブトラクション法、cDNA array法を用いて遺伝子発現の差異の有無をコントロールマウスの食道粘膜の場合と比較したところ、24検体のうち7検体で遺伝子発現の差異を検出した。胃酸の逆流によっておこる食道粘膜扁平上皮の変化がどのようにバレット食道、食道腺癌をひきおこすのかを主に分子機構に着目して解明した。バルウンを用いたりした胃食道接合部の拡張及び食道胃体部の直接吻合する方法により胃食道逆流マウスモデルを作成した。小動物用pHメータを改良作成し、食道pHモニターを用いてのモニタリング法を確立した。胃酸逆流の程度をコントロールマウスとともに術後50週まで飼育し数日おきにpHの変動を1日6時間12時間ずつ測定しpH4以上が測定時間の20%60%となることを確認した。また2.4.6.12.30.40.50週の7ポイントで食道粘膜を摘出し病理組織学的解析を行ったところ2週目からすでに炎症細胞の浸潤、腺上皮細胞の配列の乱れ、一部腺管の変化を認めた。12週以後の異上皮の認めたサンプルでRNAを抽出し、differential display法、サブトラクション法、cDNA array法を行ないコントロールマウスの場合と比較し一部遺伝子発現の差異を認めた。胃食道酸逆流症マウスモデルをバルウンにより胃食道接供奉を拡張したり、食道と胃体部とを直接吻合することで作成した。小動物においても使用可能なpHモニターを製作し、マウスのpHモニターを用いてモニタリング法の方法論を確立した。胃食道逆流モデルマウスをコントロールマウスとともに術後50週まで飼育し、胃酸逆流の程度を検討するために数日おきにpHの変動を1日612時間ずつ測定したところ、どのモデルマウスもpH4未満となる時間が測定時間の2060%となっていることを確認し胃食道逆流マウスモデルとした。また、2,4,6,12,30,40,50週の7つのポイントで食道粘膜を摘出し病理組織学的解析を行ったところ、2週目からすでに炎症細胞浸潤、腺上皮細胞の配列の乱れ、一部ではあるが腺管の変化などを認めた。12週以後に摘出され、上皮の異形を認めたサンプルでRNAを抽出し、differential display法、サブトラクション法、cDNA array法を用いて遺伝子発現の差異の有無をコントロールマウスの食道粘膜の場合と比較したところ24検体のうち7検体で遺伝子発現の差異を検出した。
代謝を網羅的に制御するエピゲノムシグナル機構の解明

肥満や糖尿病の成因を理解する上で、代謝関連遺伝子の転写制御機構を解明することは重要である。我々は、ヒストン脱メチル化酵素JMJD1Aの欠損マウスが肥満やインスリン抵抗性、熱産生異常を示すという発見に基づき、JMJD1Aによる熱産生制御機構を研究した。その結果、短期の寒冷によるアドレナリン刺激をうけるとJMJD1Aの265番目のセリンがリン酸化されることを見出した。さらに、リン酸化されたJMJD1Aがヌクレオソーム再構成複合体SWI/SNFと核内受容体PPARγとともに複合体を形成し、熱産生関連遺伝子の遠位エンハンサーとプロモーターの近接化を誘導して標的遺伝子の発現を促進する機構を解明した。ヒストンH3K9の脱メチル化酵素Jmjd1aが肥満や体温調節に関わるとともにβアドレナリンシグナルを制御するという新知見に基づき、新規褐色脂肪細胞株(kBAT細胞)におけるJMJD1Aの標的遺伝子と遺伝子発現制御機構について検討した。はじめに免疫沈降法と質量分析をもちいてJMJD1Aがイソプロテレノール(ISO)やPKA刺激依存性に265番目のセリン(S265)にリン酸化を受けることを発見したのち、phostagゲルや新規に作製したJMJD1A(S265)リン酸化特異的認識抗体をもちいて証明した。JMJD1A標的遺伝子の網羅的解析を行うため、Jmjd1aをノックダウンしたkBAT細胞(sh-kBAT)を作製してマイクロアレイ解析を行うとともにChIPシークエンス法をおこなってJMJD1Aが直接結合する遺伝子領域を解析した。これらの結果を統合してISO依存性にJMJD1Aの結合が増加する標的遺伝子としてAdrb1、UCP1などの代謝関連遺伝子群を明らかにした。さらにsh-kBAT細胞に対するJMJD1Aのレスキュー実験を行い、標的遺伝子の発現にS265のリン酸化が必要であることを明らかにした。また、フラックスアナライザーを用いてJMJD1AのS265A点変異が酸素消費を抑制することを明らかにした。JMJD1Aの作用複合体を検討するためにプロテオミクス解析をおこない、ISO依存性にクロマチンリモデリング複合体であるSWI/SNF複合体構成タンパクと結合することを発見した。さらに免疫沈降後のイムノブロット法を行って、JMJD1AがSWI/SNFを介して核内受容体と結合することで標的ゲノム領域と結合することを明らかにした。これらの結果は、リン酸化を受けたJMJD1Aがクロマチンリモデリング複合体を形成することで転写を調節するという新規の遺伝子発現制御機構の存在を提示した。ヒストンH3K9の脱メチル化酵素JMJD1Aの265番目のセリン(S265)がβアドレナリンシグナルによってリン酸化されることでAdrb1、Ucp1などの代謝関連遺伝子群の発現を制御するという知見に基づき、本年度の研究ではさらに詳細な分子機構を解明した。プロテオミクス法と免疫沈降後のイムノブロット法を用いた検討によって、JMJD1Aがクロマチン再構成複合体であるSWI/SNFタンパク質複合体と結合し、このSWI/SNFを介して核内受容体であるPPARγと結合することを明らかにした。さらにSWI/SNFの構成タンパクの遺伝子Arid1aやBrg1、Baf60bを褐色脂肪細胞株(kBAT細胞)内でノックダウンすることで、S265リン酸化JMJD1AがSWI/SNFを介してPPARγと結合し、標的遺伝子であるAdrb1、Ucp1の発現制御を制御することを証明した。この結果、JMJD1Aがゲノム上の特異的な結合部位を決定する機構が、SWI/SNF、PPARγタンパク複合体を介したPPREへの結合であることを示した。続いて、ChIP-seq法、ChIP-PCR法を用いてkBAT細胞におけるJMJD1AやARID1A、BRG1、BAF60b、PPARγ、H3K4me3、H3K27Acのゲノム上の位置について明らかにした。この結果、JMJD1A、SWI/SNF、PPARγがAdrb1遺伝子の転写開始点から22 kb、44 kb上流にあるエンハンサー領域にあることを発見し、アドレナリン刺激によってこれらのエンハンサー領域がプロモーター領域に近づけられることで、転写制御を行っていることを、Chromatin conformation capture法(3C法)、リポーターアッセイ法、RNA Polymerase IIのChIP-PCR法をもちいて明らかにした。前年度までの研究において、ヒストンH3K9の脱メチル化酵素JMJD1Aが、寒冷時にβアドレナリンシグナルを介してリン酸化されることを発見し、このリン酸化をうけてクロマチン再構成複合体SWI/SNFと核内受容体PPARγと結合することを見出した。さらに、この複合体形成により熱産生関連遺伝子のエンハンサーとプロモーターの近接関係が促進されることで転写が促進するという遺伝子発現機構が明らかになった。この結果は、JMJD1Aのリン酸化を維持することで熱産生によるエネルギー消費を制御し、肥満や生活習慣病の治療に応用できる可能性を示唆していた。そのため、本年度はJMJD1Aの脱リン酸化機構を検討した。非天然型アミノ酸を導入したリン酸化JMJD1Aペプチドと細胞抽出液を混じ、光刺激法によるクロスリンクで得られたタンパクを質量分析法で検討する方法で、リン酸化JMJD1Aのホスファターゼの触媒サブユニット候補を同定した。また、2種類のタグを付けたJMJD1A発現細胞を構築して2段階精製を行い、質量分析にかけることでホスファターゼの調節

サブユニット候補を同定した。さらにJMJD1Aのリン酸化部位S265に点変異を導入したS265Aノックインマウスを作製して解析を開始し、体温維持に異常を来すことを発見した。このマウスからプライマリー脂肪細胞を取得してフラックスアナライザーにかけることで、細胞レベルでの熱産生機構が変化していることを明らかにした。当初の目的にあったJMJD1Aのβアドレナリンシグナルを介した分子機構を明らかにし、論文論文化して報告した(Abe et al., Nature Communication 2015、責任著者)。さらにJMJD1Aのリン酸化制御機構の解明に踏み込み、プロテオーム解析の手法を用いてホスファターゼの触媒サブユニット、調節サブユニット両方の候補蛋白を同定するに至った。また、JMJD1A-S265Aノックインマウスの作製に成功し、生理的な解析、フラックスアナライザーを用いた代謝制御機構の解析を開始して初期データを得ており、当初の計画通りもしくはそれ以上の進展が認められているものと評価する。前年度までの研究成果に基づき、ヒストン脱メチル化酵素であるJMJD1AのS265におけるリン酸化に関する検討をマウス個体を用いて実施した。イソプロテレノールによるアドレナリン刺激および寒冷刺激(4°C)を与えたマウスから褐色脂肪を採取し、その褐色脂肪から得られたタンパク抽出液をSDS-PAGEゲルに展開してメンブレンにうつしたうえでJMJD1Aリン酸化(S265)特異的抗体を用いたイムノブロット解析を実施した。その結果、マウスの褐色脂肪組織においてもJMJD1Aがリン酸化されることを確認した。また、熱産生関連遺伝子領域におけるエンハンサーとプロモーターの近接化をChromosome conformation capture(3C)法を用いて検証することに成功した。さらに、寒冷刺激を与えたマウス個体を用いた生理学的解析を実施した。JMJD1A欠損マウスと野生型マウスにそれぞれ短時間の寒冷刺激を与え、1時間ごとの体温変化を直腸温測定で検討するとともに代謝ケージを用いて寒冷時の代謝量変化(酸素消費量および二酸化炭素排出量)を検討した。その結果、寒冷刺激下のJMJD1A欠損マウスでは、野生型マウスで認められる体温低下と代謝亢進(酸素消費量と二酸化炭素排出量の増加)の程度が低下していた。さらに、JMJD1Aのリン酸化部位点変異体ノックインマウスを用いて寒冷刺激時の直腸温測定を実施、検証した結果、ノックインマウスにおいても野生型マウスと比較してより強い体温低下を認めた。この結果は、JMJD1Aのリン酸化が個体レベルの熱産生に関与することを明確に示すものであった。当初の研究提案にあったJMJD1Aリン酸化部位の同定とそれにともなう複合体形成の解明に引き続き、マウスモデルを用いた検討を行って生理学的解析の結果を得たため、おおむね順調に進展したと判断した。動物室の空調異常とその工事による計画延長が必要となったものの、翌年度に実施して研究計画を終了できる目途が立った。JMJD1Aの細胞内局在に関して免疫組織化学法および免疫沈降後のイムノブロット法を実施して検討した。
ヒストン脱メチル酵素JUMONJIによる温度記憶の制御機構の解析

野生型とjmj変異体を用いて高温順化の表現型の解析を行った。高温のみを与えた場合には、どちらの植物も損傷が大きく、生存率が著しく減少した。一方、中程度の高温によって順化をさせて、3日間経過したのちに高温を与えた場合、野生型は高温順化して耐性を保持した。しかし、jmj変異体では、高温順化する能力が低く、耐性を維持しにくくなることがわかった。JMJの下流の遺伝子発現を調べるために、高温順化に関わる遺伝子の発現解析を行った。高温応答を制御するマスター制御因子であるHEAT SHOCK FACTOR A2の下流で機能して高温順化を制御するHEAT SHOCKPROTEIN 21 (HSP21)とHEAT STRESSASSOCIATED 32 (HSA32)の遺伝子発現には違いが見られた。野生型に順化を経て高温を与えると、2日間ほどはHSP21とHSA32の発現は高い状態に維持される。しかし、jmj変異体では、順化を行っても、高温を与えてから4時間以内に2つの遺伝子の発現量を高い状態に維持できなくなることがわかった。そのため、JMJはHSP21やHSA32のなどの高温応答遺伝子の発現を高い状態に維持するようにはたらくことがわかった。29年度が最終年度であるため、記入しない。動物とは異なり、植物は脳のような情報を集積するシステムを持たないため、情報を集積することなく、環境から得た情報をすぐに感知し、応答することが重要であると予想されてきた。そのため、これまでの研究では秒・分単位で起こる短期的な応答(重力や光への反応など)に重点が置かれてきた。しかし、エピジェネティクスの研究の進展により、遺伝子発現の変化をヒストンの修飾パターンの違いとして記憶し、長期的な応答を制御可能であることがわかってきた。我々は、ヒストンH3にある27番目のリジンのトリメチル化を除去するはたらきがあるヒストン脱メチル化酵素であるJUMONJI(JMJ)の突然変異体では、高温の経験を記憶できなくなるというデータを得た。JMJはH3K27me3の脱メチル化によるHSP遺伝子の発現制御によって、この記憶を制御することを発見した。今年度は、植物が高温に対する適応能力を発揮する記憶の分子基盤を明らかにし、“植物の記憶力を向上する"方法を確立することを目的とする。1)JMJの下流の遺伝子発現が高温順化のために必要である。2)JMJは高温順化を制御する遺伝子の発現を維持するためにはたらく。3)JMJによるH3K27me3の脱メチル化が高温の記憶を制御する。という結果を順調に得てきた。今後はa)野生型とjmj変異体での網羅的な遺伝子発現解析、b)経時的なH3K27me3や転写活性化にはたらくヒストン修飾パターンの解析、c)JMJタンパク質の下流遺伝子に対する結合などを解析することで、JMJを介した高温順化の分子基盤を明確にして、論文を公表することを目指す。さらに、JMJが制御する遺伝子とヒストン修飾をする領域の候補はいくつか得ている。そのため、そのような遺伝子発現制御領域を使って、記憶力を可視化・改変する取り組みを始める。
骨髄間質細胞の神経分化誘導作用と神経栄養効果の検討

本研究プロジェクトの達成目標は、中脳ドーパミン細胞の変性をきたすパーキンソン病に対する同細胞の再生・移植療法への応用の可能性を探るために、骨髄間質細胞(bone marrow-derived stromal cells)が有する(1)神経栄養効果と(2)神経分化誘導作用を明らかにすることにある。当該研究期間中の研究成果を以下に要約する。(1)神経栄養効果:骨髄間質細胞の培養から得られた条件培養液は、無血清培養下や神経毒6-OHDAにより惹起されるドーパミンニューロンの細胞死を有意に抑止した。さらに、同条件培養液はパーキンソン病モデル動物へのドーパミン細胞移植の生着率を有意に改善させた。また、骨髄間質細胞由来の条件培養液中に、ドーパミン細胞に対して神経栄養効果を示すFGF-2、BDNF、GGDNFが存在することをELISAにより証明した。(2)神経分化誘導作用:マウス胚性幹細胞(ES細胞)を骨髄間質細胞と共培養することにより、神経細胞への分化が有意に増強されることをTuJ1免疫染色により証明した。さらに、中脳ドーパミン細胞への分化に関与する分子であるFGF8とsonic hedgehogを分化誘導中に添加すると、全神経細胞中の約40%がTH陽性となり、同細胞培養液中にドーパミンが分泌されていることをHPLCにより証明した。本研究により、骨髄間質細胞はドーパミン細胞に対して神経栄養効果を発揮し、ES細胞に対して神経分化誘導作用を示すことが証明された。そこで、平成16年度は骨髄間質細胞が有する(1)神経栄養効果について、特にドーパミン細胞生存維持効果について主として培養実験を用いて検討した。以下に、その結果を要約する。(1)ドーパミン細胞生存維持効果:骨髄間質細胞の培養から得られた条件培液は無血清培養におけるドーパミン細胞の生存を有意に促進した。また、神経毒である6-hydroxydopamineによるドーパミン細胞障害対する保護効果も培養下において証明した。(2)移植胎児ドーパミン細胞に対する生存促進効果:胎齢14日のラットの中脳ドーパミン細胞をラットパーキンソン病モデルに移植した。この際、骨髄間質細胞由来の条件培養液で移植ドナー細胞を処置すると、対照群に比べてその生着率が有意に向上した。以上の結果より、骨髄間質細胞はドーパミン細胞に対してその生存を促進させるなんらかの液生因子を産生、分泌していることが示唆された。今後、これらの液生因子の同定ならびに定量を予定している。そこで、平成17年度は骨髄間質細胞が有する(2)神経分化誘導作用について、特にES細胞に対する分化誘導について培養実験を用いて検討した。(1)神経分化誘導作用:マウスES細胞を骨髄間質細胞と共培養することにより、90%以上の細胞が神経細胞の形態を示し、各種神経マーカーを発現することを証明した。(2)ドーパミン細胞への分化誘導:マウスES細胞を骨髄間質細胞と共培養する際、FGF-8やsonic hedgehog等のサイトカインを作用させると約40%の細胞がドーパミン細胞の性質を示す細胞に分化させることができた。以上の結果より、骨髄間質細胞はES細胞に対して神経分化誘導させる作用を有していることが示唆された。今後、この神経分化誘導作用のメカニズムの解明を予定している。

本研究プロジェクトの達成目標は、中脳ドーパミン細胞の変性をきたすパーキンソン病に対する同細胞の再生・移植療法への応用の可能性を探るために、骨髄間質細胞(bone marrow-derived stromal cells)が有する(1)神経栄養効果と(2)神経分化誘導作用を明らかにすることにある。平成18年度も前年度に引き続き、骨髄間質細胞が有する(2)神経分化誘導作用について検討した。今年度は、特にその分化誘導メカニズムの解明を試みた。以下に、その結果を要約する。(1)神経細胞マーカーの発現の経時的変化:マウスES細胞を浮遊細胞集塊として培養すると、その4日目で神経幹細胞マーカーのnestinが発現する。次に、これらの細胞集塊を骨髄間質細胞と共培養すると、神経細胞マーカーであるNCAMの発現が認められ、経過とともにその発現程度が増加することを証明した。(2)神経分化誘導作用のメカニズム:骨髄間質細胞を用いた神経分化誘導過程において、BMP4を添加すると、その分化誘導が著明に抑制される。さらに、BMPシグナル活性を抑制する分子であるnogginやchordinの発現を神経分化誘導過程のES細胞で調べると、マウスES細胞を骨髄間質細胞と共培養することにより、これらの分子に関連するmRNAの発現が著明に上昇していることが判明した。以上の結果より、骨髄間質細胞はES細胞に対してBMPシグナル活性を抑制し、神経分化誘導作用を発現させている可能性が示唆された。
自己組織化共役高分子マイクロ球体による革新的光電子機能発現

[A]電荷注入による電界誘起WGM発光:本研究に差し掛かるに当たって申請書に記載されているデバイス構造ではアクティブ層が厚すぎるために電荷を球体内で再結合させることは難しいと判断した。そこで100 nmのギャップを持つチタンを電極をEbeamリソグラフィによって作成することを検討した。レジストの種類・膜厚やドーズ量の検討を行った結果、100 nmのギャップをもつ電極作製に成功した。また、その他方でポリマー球体からの光励起によるレーザー発振の観測にも成功している。共役高分子のみからなる球体からのレーザー発振は未だに報告されておらず電荷注入による電界誘起WGMレーザーに向けた大きな一歩であると考えられる。本研究結果は現在論文提出中である。[C]高分子マイクロ球体による光捕集系の構築:Forster型エネルギー移動(FRET)は近距離では非常に高効率にエネルギー移動が起こる一方、数十ナノメートル以上離れるとその効率は著しく低下する。一方で放射型エネルギー移動(RET)は光の再吸収・再発光によるエネルギー伝達機構であり、マイクロメートルを超える距離でも起こる。しかしながら、エネルギードナーの発光が放射状に広がるために効率が非常に悪い。しかし光は理想的な真空場ではエネルギーのロスなく進むことから、ドナーの発光に方向性をもたせることができれば長距離・高効率なエネルギー移動が実現できると考えられる。本研究ではエネルギードナー・アクセプターの関係にある共役高分子をそれぞれ自己集合化させて作製したマイクロキャビティを連結させることでドナーの放射を選択的にアクセプターに誘導し高効率・長距離のRETを実現した。本研究は論文としてまとめられACS Nano 2016, 10, 5543ー5549.に掲載されている。28年度が最終年度であるため、記入しない。
線虫の感覚神経回路網における情報処理と行動制御に関する研究

今年度は、線虫C.elegansの自発的移動運動、とりわけ後退運動の調節において重要な役割を果たす、2つの感覚神経細胞、ASKとAWCの機能についての研究を中心に行った。これまでのわれわれの研究により、上記2つの感覚神経細胞のいずれかを失った線虫では、後退運動の頻度が著しく低下することが明らかとなっている。この解析の過程で我々は、これらの感覚神経細胞が、ちょうど哺乳類の網膜の視細胞のように感覚刺激を受け取ることで膜電位が低下するような応答を行うのではないかと考えた。このことを確かめるために我々はASK、あるいはAWCを含む少数の感覚神経細胞に、細胞内カルシウムの濃度に応じて蛍光強度を変化させる、カルシウムプローブ型組み換えたんぱく質GCaMPを発現するトランスジェニック線虫系統を作成した。これまでに、岩手医科大学医学部解剖学講座の佐藤教授の協力を得て、観察システムの構築をほぼ完了し、現在はこの系統の線虫を用いて細胞内カルシウム動態の観察を開始しつつある。また、我々は感覚神経回路内における情報処理機構を明らかにする目的で複数の化学刺激を与えた場合の線虫の走化性行動に注目して研究を行っている。今回我々は複数刺激の同時提示実験において野生型と異なる行動を示す変異体を単離した。得られた変異体は、2種類の化学誘引物質をそれぞれ単独で与えた際の走化性行動が野生型に比べてわずかに異常であった。一方これらの化学誘引物質を同時に与えた場合には、単独で与えた場合の異常から推測されるよりもはるかに大きな異常が観察された。このことは得られた変異体が、感覚刺激の受容に加えて、感覚情報の統合過程にも異常を持っていることを示唆していた。本年度の目標及び計画にしたがい、ゲノムワイドスクリーニングによって、線虫の移動運動の量的な形質に異常を持つ変異体を複数系統単離した。突然変異の誘発には、ショウジョウバエに由来するMos1転移因子(トランスポゾン)を利用した。得られた変異系統に対して、トランスポゾン特異的なプライマーセットを用いて挿入変異の有無を検討したところ、いずれの系統からも挿入変異は検出されなかった。変異体の表現型は、トランスポゾンが一旦挿入された後に、不正確に切り出されること(imprecise excision)によって生じたものと推測される。そこで本年度は、突然変異誘発条件の最適化を中心に実験系の再検討を行い、充分な数の挿入変異が得られると期待される実験条件を決定した。次年度はこの条件を用いて新たな変異体の単離を行う。また、移動運動の量的な性質を決定するメカニズムを知る目的で、神経伝達物質(修飾物質)のひとつ、セロトニンの関与について検討した。セロトニンの合成に異常を持つ変異体では、充分にエサを与えた線虫をエサのない培地に移動させてから50分後以降に観察される前進運動の持続時間の伸長が顕著に低下していた。この異常は培地にセロトニンを加えることで回復した。また線虫の持つ3種のセロトニン作動性神経を個別にレーザー除去したところ、やはり前進運動の持続時間に影響が見られた。以上のことから、前進運動の調節におけるセロトニンの関与が示唆された。この結果はBiosci. Biotechnol. Biochem誌に発表した。
細胞刺激により放出される活性酸素の標的蛋白の同定とアミノ酸配列の決定

我々は、外から加えた活性酸素及び、細胞から放出された活性酸素によって特異的に消失する蛋白質、spotz(分子量45KDa)を見い出し、その同定を目指している。SPOTZは^<35>S-メチオニンラベルにより2次元電気泳動ゲル上にオートラジオグラフィーによって見い出されたが、その後、クマシ-染色でも検出が可能であることを見い出し、その濃さから、2次元電気泳動ゲル1枚上に、0.10.5μg存在すると予想された。アミノ酸のマイクロシークエンスには、500pmole以上の蛋白質が必要であり、現在までに2次元電気泳動ゲル50枚より、spotz部分を切り出し、集め終わった。今後、ゲルより一旦、蛋白質を抽出後、1次元SDSゲル電気泳動してニトロセルロース膜に転写、トリプシン消化したpeptideフラグメントをマイクロシークエンスの予定である。また、細胞をTriton-X-100で可溶化分画後、このspotzは、大部分、Triton可溶化画分に存在することがわかり、細胞膜、或は、細胞質に存在する蛋白質である可能性が高いと思われた。さらに、その存在量は、細胞の種類に依存し、マクロファージへの分化能を有するヒト白血病細胞V937には多く存在するが、ヒト繊維芽細胞、内皮細胞には少量であった。活性酸素(主に過酸化水素)に被曝後、消失に要する時間を調べたところ、外から一度に多量に加えた過酸化水素によっては、15分以内に速やかに消失し、TPA処理によって細胞自身からの活性酸素放出時には、約2時間を要した。以上の結果は、spotzが我々の想定する活性酸素センサーとなりうる性質を持っていることを示唆しており、今後、シークエンスをして同定を目指す予定である。
大豆種子からの分泌熱ショック蛋白質の特性と食品加工への応用

ごく最近、我々は5060°Cにおける短期間処理で、大豆の種子外に白濁するほど分泌される特異な蛋白質をみつけることができた。しかもこの蛋白質は含硫アミノ酸に富むbasic 7S blobulin(Bg)で、少なくとも熱ショックで転写されたm-RNAからの熱ショック蛋白質と推定され、発芽抑制作用のあることも明らかにすることができた。そこで、本研究では、Bgの発現・分泌条件、物理化学的性質、生理作用および共存物質を明らかにし、種子における分泌様挙動から大豆食品加工の見直しおよび生理活性物質の活用を行ない、他種子にも応用することを目的とした。初年度にはBgの分泌に及ぼす各種条件の影響を明らかにすることができ、次年度にはBg共存物質を明らかにすることができた。分泌様成分はBg以外にシュクロース、スタキオース等のオリゴ糖、サポニン、イソフラボノイド等の配糖体成分が主成分で、種子の発芽を著しく抑制する微量成分の存在も明らかにすることができた。さらに、最終年度である本年度はその真正サポニンに注目し、構造を解明した結果、soyasapoge-nol BのC-22位にDDMP(2,3-dihydro-2,5-dihydroxy-6-methyl-4H-pyrane-4-one)がアセタール結合したsoyasaponin αg,αa,βg,βa,γgおよびγaを明らかにすることができた。しかもこのDDMPサポニンはマメ科種子に普遍的に存在し、熱で容易に分泌されやすい維管束、上胚軸(epi-cotyl)部位に分布していることを初めて明らかにすることができた。DDMPサポニンの反応性を調べた結果、加熱によって容易に芳香性成分であるマルトールに、放置によりフェノール成分にしれぞれ変化し、鉄イオンにより褐変することがわかり、食品加工上考慮すベき重要な成分であることがわかった。ごく最近、我々は、5060°Cにおける短時間処理で、大豆の種子外に白濁するほど分泌される特異な蛋白質を見つけることができた。しかもこの蛋白質は含硫アミノ酸に富むbasic 7S globulin(Bg)で、少なくとも熱ショックで転写されたmーRNAからの蛋白質と同じものであり、発芽抑制作用のあることも明らかにすることができた。この分泌様現象は種子の生理現象としても興味がもたれ、食品加工への前処理としても重要な意味をもっているものと推察された。そこで、この分泌様現象をより詳細に調べた結果、Bgだけでなく、サポニン等の配糖体成分、スタキオ-ス等の少糖類も同時に種子から滲出することが新たにわかった。サポニンとしては、ソヤサポゲノ-ルAをアグリコンとするAグル-プサポニンが他のサポニンより滲出しやすい傾向がみられ、シュクロ-ス、スタキオ-ス等の少糖類の大部分が滲出する傾向にあった。種皮の硬い品種では滲出程度がすくなかったが、脱皮による品種間差異が観察された。定量的に調べた結果、種子が含有する以上の成分が滲出することはなく、熱ショックで生じる蛋白質量は極く僅かであることもわかった。また、この滲出挙動に及ぼす温度、pH、塩類の影響を調べた結果、塩濃度が増すにつれ室温でもBgが種子外に滲出する傾向がみられた。従って、これら分泌様成分は生体内でも細胞膜、内皮に近い部位に存在するもの推測された。さらに工場規模の煮豆工程で量的に調製し、ラビットのコレステロ-ル代謝に及ぼす影響を調べた結果、その代謝に従来観察されな興味ある兆候がみられた。現在、熱処理と発芽との関係から、分泌様現象の意義について検討している。Bgの普遍性を明らかにするために、分類学上の科を異にする種子について分泌様現象を観察した。その結果、55°C、5時間で種子外液が白濁する現象はマメ科の種子に限られていることがわかった。また、Bgの種子外への放出は熱ショック現象である可能性があることから、種子の成分組成に及ぼす熱処理の影響を調べた結果、その一般組成およびアミノ酸組成にほとんど変化がみられなかった。しかし、熱処理(55°C,2時間)によって大豆種子外に固形分当たり10%弱の分泌様成分が放出され、その主成分は、オリゴ糖、配糖体およびBgであった。さらに、Bgの溶媒である0.5M NaClでも水同様の傾向がみられ、Bgの放出は5060°Cでの分泌様現象であることを確認することができた。Bgが動物細胞におけるIGFBPと対比されることから、種子の発芽との関係が注目される。そこで、Bgに随伴する分泌様成分に着目して、発芽に及ぼす分泌様成分の影響を調べた結果、分泌様現象がみられる5060°Cの処理で発芽能の著しい変化がみられた。また、発芽に及ぼす大豆種子からの分泌様成分の影響を大豆、ブラックマッペ、アルファルファ種子によって調べた結果、低い濃度では発芽が促進し、高い濃度では抑制される傾向がみられた。さらに分泌様成分を分画し、分画画分の発芽に及ぼす影響を調べた結果、ショ糖のような小糖類は発芽を促進し、低分子画分にアルファルファ種子の発芽抑制の著しい傾向がみられた。この発芽抑制画分に注目し、ブタノ-ルへの分配、セファデックスLHー20によるゲルろ過でさらに分画した結果、著しい発芽抑制画分を得ることができた。

続いてHPLCによる発芽抑制成分の単離を試みた結果、少なくとも7成分存在し、そのうち2成分の分子量は、111と113であり、分子量113の成分は300ppmでアルファルファ種子の発芽を抑制した。これら発芽抑制成分の単離および構造解析を引き続き試みている。ごく最近、我々は5060°Cにおける短期間処理で、大豆の種子外に白濁するほど分泌される特異な蛋白質をみつけることができた。しかもこの蛋白質は含硫アミノ酸に富むbasic 7S blobulin(Bg)で、少なくとも熱ショックで転写されたm-RNAからの熱ショック蛋白質と推定され、発芽抑制作用のあることも明らかにすることができた。そこで、本研究では、Bgの発現・分泌条件、物理化学的性質、生理作用および共存物質を明らかにし、種子における分泌様挙動から大豆食品加工の見直しおよび生理活性物質の活用を行ない、他種子にも応用することを目的とした。初年度にはBgの分泌に及ぼす各種条件の影響を明らかにすることができ、次年度にはBg共存物質を明らかにすることができた。分泌様成分はBg以外にシュクロース、スタキオース等のオリゴ糖、サポニン、イソフラボノイド等の配糖体成分が主成分で、種子の発芽を著しく抑制する微量成分の存在も明らかにすることができた。さらに、最終年度である本年度はその真正サポニンに注目し、構造を解明した結果、soyasapoge-nol BのC-22位にDDMP(2,3-dihydro-2,5-dihydroxy-6-methyl-4H-pyrane-4-one)がアセタール結合したsoyasaponin αg,αa,βg,βa,γgおよびγaを明らかにすることができた。しかもこのDDMPサポニンはマメ科種子に普遍的に存在し、熱で容易に分泌されやすい維管束、上胚軸(epi-cotyl)部位に分布していることを初めて明らかにすることができた。DDMPサポニンの反応性を調べた結果、加熱によって容易に芳香性成分であるマルトールに、放置によりフェノール成分にしれぞれ変化し、鉄イオンにより褐変することがわかり、食品加工上考慮すベき重要な成分であることがわかった。
気候変動下における日本主要都市の可能地下熱エネルギー評価

地下熱エネルギーを評価するために,気候と土地利用,人間活動を取り組んだ水と熱の移動を地表面と地下についてモデル化し,温暖化と都市化,経済活動による地下水温の上昇の影響を定量的に判断し,将来予測することを最終目標とする本年度は大きく,(1)水文+熱輸送モデルの作成,(2)現地観測データの収集,の2つを実施した.これらの作業の試験地域として秋田,仙台,山形,東京都市圏,中京都市圏,福岡の6地域取り上げた.モデルは,数値地図情報を基礎データとし,GCM(大気循環モデル)の出力データをもとに構築され,観測された地下水温データによって各種のパラメータの設定が行われた.(1)のモデル作成は2つの部分からなる.1つは陸域の地下浸透量を計算する地表面水収支モデル(水文モデル)である.これは土地利用と土質または地質データから降雨を蒸発散,浸透,表面流出に分配するものである.2つめは熱輸送モデルであり,熱の輸送を移流拡散式から推定する.これらのモデルの統合により,地下水温を時空間で導くことが可能となった.(2)として,モデルの検証のために上記6地域の地下水温データを収集した.広域へのモデル適用を睨んで,より広範な地下水温データの収集を行った.GCMの複数モデルと複数シナリオのCMIP5からのデータ収集をはかり,今後の不確実性評価に備えた.プロジェクト途中において,切り上げることになったが,今後もこれらのデータ,解析ツールを用いて成果を出す予定である.地下熱エネルギーを評価するために,気候と土地利用,人間活動を取り組んだ水と熱の移動を地表面と地下についてモデル化し,温暖化と都市化,経済活動による地下水温の上昇の影響を定量的に判断し,将来予測することを最終目標とする本年度は大きく,(1)水文+熱輸送モデルの作成,(2)現地観測データの収集,の2つを実施した.これらの作業の試験地域として秋田,仙台,山形,東京都市圏,中京都市圏,福岡の6地域取り上げた.モデルは,数値地図情報を基礎データとし,GCM(大気循環モデル)の出力データをもとに構築され,観測された地下水温データによって各種のパラメータの設定が行われた.(1)のモデル作成は2つの部分からなる.1つは陸域の地下浸透量を計算する地表面水収支モデル(水文モデル)である.これは土地利用と土質または地質データから降雨を蒸発散,浸透,表面流出に分配するものである.2つめは熱輸送モデルであり,熱の輸送を移流拡散式から推定する.これらのモデルの統合により,地下水温を時空間で導くことが可能となった.(2)として,モデルの検証のために上記6地域の地下水温データを収集した.広域へのモデル適用を睨んで,より広範な地下水温データの収集を行った.GCMの複数モデルと複数シナリオのCMIP5からのデータ収集をはかり,今後の不確実性評価に備えた.プロジェクト途中において,切り上げることになったが,今後もこれらのデータ,解析ツールを用いて成果を出す予定である.