hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
リゾフォスフォリパーゼによるコレラ毒素産生制御とToxRとの関連性

染色体上でlypAおよびtoxR両遺伝子が近傍にあるか否かを調べる目的で、パルスフィールド電気泳動法をもちい両遺伝子をプローブとしたサザンハイブリダイゼーションを行った.コレラ菌N86株の全DNAを制限酵素NotIで切断しところ、両遺伝子プローブに反応する共通のバンドが見出された。このことから両遺伝子は染色体近傍に存在する事が示唆された。フィスフォリパーゼ遺伝子(lypA)の内部をクローン化したスーサイドベクターをコレラ菌に導入してlypAを破壊した挿入変異株を作成した.これらの挿入lypA破壊株ではコレラ毒素の産生量が著しく低下した.とくに569B株においては1/500以下に低下していた.これに伴ってtoxRの発現も低下していていることが確認できた.しかし,以上方法でのlypA破壊では,挿入されたスーサイドベクターからの転写が遺伝子発現に影響している可能性が否定できない.したがって,クローン化したlypA遺伝子の上流と下流の領域を含み,構造遺伝子を含まない変異遺伝子を作成し,これをコレラ菌に導入して,二回の組換によって、lypAを完全に除いたlypAノックアウトコレラ菌の作製に成功した.遺伝子が完全に欠失しているか否かはサザンハイブリダイゼイションおよびPCR法によって確認した.コレラ毒素産生量はAKI培地を用いて菌を培養し,逆受身ラテックス凝集反応により定量した.その結果,分離されたlypAノックアウトコレラ菌では、コレラ毒素の産生性が若干低下したものもあったが,通常の産生量の高い569B株のノックアウト株では十分な産生量の低下は見られなかった.プラスミド挿入によるlypA遺伝子破壊で著しい毒素産生の低下をみせたのに対して,ノックアウト株では低下が十分に見られなかったことは,挿入変異では挿入されたプラスミド内部のプロモーターからの転写の影響でコレラ毒素産生の低下がおこったものと考えられる.このことはlypA近傍に強力にtoxRを制御する遺伝子が存在していることを示唆している.染色体上でlypAおよびtoxR両遺伝子が近傍にあるか否かを調べる目的で、パルスフィールド電気泳動法をもちい両遺伝子をプローブとしたサザンハイブリダイゼーションを行った.コレラ菌N86株の全DNAを制限酵素NotIで切断しところ、両遺伝子プローブに反応する共通のバンドが見出された。フィスフォリパーゼ遺伝子(lypA)の内部をクローン化したスーサイドベクターをコレラ菌に導入してlypAを破壊した挿入変異株を作成した.これらの挿入lypA破壊株ではコレラ毒素の産生量が著しく低下した.とくに569B株においては1/500以下に低下していた.これに伴ってtoxRの発現も低下していていることが確認できた.しかし,以上方法でのlypA破壊では,挿入されたスーサイドベクターからの転写が遺伝子発現に影響している可能性が否定できない.したがって,クローン化したlypA遺伝子の上流と下流の領域を含み,構造遺伝子を含まない変異遺伝子を作成し,これをコレラ菌に導入して,二回の組換によって、lypAを完全に除いたlypAノックアウトコレラ菌の作製に成功した.遺伝子が完全に欠失しているか否かはサザンハイブリダイゼイションおよびPCR法によって確認した.コレラ毒素産生量はAKI培地を用いて菌を培養し,逆受身ラテックス凝集反応により定量した.その結果,分離されたlypAノックアウトコレラ菌では、コレラ毒素の産生性が若干低下したものもあったが,通常の産生量の高い569B株のノックアウト株では十分な産生量の低下は見られなかった.プラスミド挿入によるlypA遺伝子破壊で著しい毒素産生の低下をみせたのに対して,ノックアウト株では低下が十分に見られなかったことは,挿入変異では挿入されたプラスミド内部のプロモーターからの転写の影響でコレラ毒素産生の低下がおこったものと考えられる.このことはlypA近傍に強力にtoxRを制御する遺伝子が存在していることを示唆している.lypAおよびtoxR領域の染色体上の関連性染色体上で両遺伝子が近傍にあるか否かを調べる目的で、コレラ菌N86株の全DNAを制限酵素NotIで切断しパルスフィールド電気泳動法をもちい両遺伝子プローブを使い、サザンハイブリダイゼーションを行ったところ、両遺伝子プローブに反応するバンドが見出された。LypAのコレラ毒素産生機構の解明LypAがctxABの発現を制御しているのかを解明する目的で、すでにクローン化したlypA遺伝子の上流と下流の領域を含み、構造遺伝子を含まない変異遺伝子を作成し、これをヒ-サイドベクターpCVD402にクローン化した(pKY434)。これをコレラ菌N86株に導入し、染色体上のlypA領域にこの変異遺伝子プラスミドが組換によって落ちたものを分離した。さらに抗生物質のプレッシ-を除き、さらにス-サイドベクターpCVD402がショ糖存在下では生育できない性質を利用して、二番目の組換によって、lypAを完全に除いたlypAノックアウトコレラ菌(N86ΔlypA)を作成した。得られた変異コレラ菌では、いずれもコレラ毒素の産生性は著しく低下した。しかし、溶血性に対してはまったく影響しなかった。以上の結果から、lypA遺伝子がコレラ毒素産生性に関与している事が証明され、病原性に深く関与していることが示唆された。

現在さらに、この変異株でのコレラ毒素遺伝子ctxABおよび、ctxABの発現調節遺伝子であるtoxRへの発現への影響をノーザン・ブロッティングを用いて研究中である。フィスフォリパーゼ遺伝子(lypA)の一部をクローン化したスーサイドベクターをコレラ菌に導入して作成し,lypA挿入変異株をいくつかの株をもちいて作成した.これらの挿入変異株ではコレラ毒素の産生量が著しく低下したことを確認した.とくに569B株においては1/500に低下していた.これにしたがってtoxRの発現も低下していていることがRT-PCR法によって確認できた.しかし,この方法では挿入されたスーサイドベクターの影響が遺伝子発現に作用している可能性が否定できない.したがって,クローン化したlypA遺伝子の上流と下流の領域を含み、構造遺伝子を含まない変異遺伝子を作成し,これをコレラ菌に導入して,二回の組換によって、lypAを完全に除いたlypAノックアウトコレラ菌を作成した。遺伝子が完全に欠失しているか否かはササンハイブリダイゼイションおよびPCR法によって遺伝子が存在しないことを確認した.コレラ毒素産生量はAKI培地をもちい菌を培養し,ラテックス凝集反応により定量した.その結果,分離された変異コレラ菌では、コレラ毒素の産生性が若干低下したものもあったが,通常の産生量の高い569B株のノックアウト株では十分な産生量は見られなかった.挿入変異で著しい低下をみせたのに対して,完全欠失株では低下が十分に見られなかったことは,挿入変異ではlypA近傍に強力にtoxRを制御する遺伝子が存在していることを示唆している.
生物多様性の視点からみた照葉樹林のデータベース作成と保全対策

岩手県・秋田県より沖縄県に至る全国の照葉樹林約200ヶ所の調査を行った。現地調査の結果および各種文献を用いて,照葉樹林構成種を定義し,国内の種数が1066種に達することを明らかにした。照葉樹林構成種の各都府県別の分布状況,環境省および各都府県のレッドリストのランクを調査し,その結果を一覧表にまとめた。また,照葉樹林の分布の中心である南西諸島においては各島ごとに照葉樹林構成種の分布状況,レッドリストのランクをまとめた。これらの表によって各都府県別,島別の照葉樹林構成種の多様性が明らかとなった。照葉樹林構成種の各都府県別の種数と各都府県のもっとも温暖な地点の最寒月の月平均気温とは正の強い相関が認められ,照葉樹林の種多様性は低温に強く制限されていた。国内の原生状態あるいはそれに近い照葉樹林については地名,面積,自然性,地形図名,優占種,天然記念物指定,海抜などを記載し,照葉樹林分布地のデータベースを作成した。なお,天然記念物等に指定されている照葉樹林については自然性の低い樹林,二次林であっても参考資料としてとりあげた。地点数は約550に達した。原生状態,自然状態などの照葉樹林の自然性を評価する指標としては,DBHと着生植物の種多様性がもっとも優れているが,その根拠となるDBHと着生植物の種多様性の対応関係を明らかにし,その成果を3本の論文にまとめた。多様性が高い照葉樹林の保全対策について「植生管理学」(朝倉書店)にまとめた。1.東北地方における北限の照葉樹林の種多様性研究宮城県,岩手県の沿岸部に保全されている照葉樹林について種多様性の視点から調査を行った。北限域の照葉樹林の種多様性はきわめて低く,100m^2あたりの種数は5種程度であった。2.宮崎県綾町における照葉原生林と二次林等の種多様性比較研究照葉原生林と各種樹林の種組成および種多様性の比較を行った。原生林は着生植物等によって特徴づけられる種多様性の高い樹林であり,二次林等では照葉樹林構成種の種多様性維持は果たせないことが明らかとなった。3.照葉原生林における着生植物の種多様性研究照葉原生林が保全されている綾南川,栗野岳,市房山,白谷雲水峡において着生植物の調査を行った。地域間の差は大きく,着生植物の豊かさは大径木の存在によると考えられた。4.西表島における照葉樹林の種多様性研究西表島において照葉の原生林と二次林の調査を行った。両者の差は比較的小さかった。1.照葉原生林における着生植物の種多様性研究照葉原生林が保全されている綾南川,大森岳(綾北川)において着生植物の調査を行った。着生植物の豊かさは大径木の存在によると考えられた。2.西表島における照葉樹林の種多様性研究西表島において照葉樹林の種多様性の調査を行った。西表島の中央部まで調査を進めたが,原生状態と思われる林分は発見できず,本島では内陸深くまで人為が加わっていることが明らかとなった。しかし,内陸部の照葉樹林と集落周辺の照葉樹林には差が認められた。3.上限の照葉樹林調査鹿児島県高隈山と紫尾山において上限の照葉樹林の調査を行った。種組成は単純であるが,北限の照葉樹林とは差が認められた。4.萩指月山照葉樹林調査指月山に残されている照葉樹林の種多様性について調査を行つた。

本地点の照葉樹林の種多樺性は比較的高かった。1宮崎県綾町およびその周辺地における照葉自然林,照葉二次林調査宮崎県中央部の社叢および里山の照葉樹林の種多様性について調査を行った。2鹿児島県奄美大島神屋国有林調査奄美大島には金作原国有林と神屋国有林に原生状態に近い照葉樹林が残されている。今回,神屋国有林の予備調査を行った。非常に発達した樹林で平成19年度に種多様性調査を実施する。3沖縄県西表島における照葉原生林,照葉二次林調査昨年度に続き調査を行い,原生林と二次林の種多様性の差を明らかにした。4宮崎県宮崎市宮崎神宮調査宮崎神宮の森は100年ほど前に植樹された照葉人工林である。照葉人工林の種多様性を調査し,原生林,自然林,二次林との比較を進めている。5照葉樹林の上限と北限の比較鹿児島県の上限林と東北地方の北限林の種組成・種多様性を比較し,その相違について考察した。植生学会誌にその成果を投稿した。1論文作成宮崎県綾町川中などの照葉原生林5ヶ所より得た着生植物群落の調査結果をもとに論文を作成した(2本印刷済み,1本は印刷中)。2鹿児島県奄美大島神屋国有林,沖縄県西表島,宮崎県宮崎神宮の照葉樹林調査良好な照葉樹林が残存しているこれらの地域で植生調査を行った。3照葉樹林構成種リストの作成照葉樹林構成種を再検討し,新しいリストを作成した。また,照葉樹林構成種の各都府県ごとの分布状況を調べ,一覧表にまとめた。
回帰熱の分子疫学とボレリアの感染予防

回帰熱流行地アフリカ中部タンザニアのドドマ近郊に分布生息するダニを採集、ミトコンドリア遺伝子塩基配列を解析、媒介節足動物の同定と生態調査、ダニ保有ボレリアの検出と種同定、感染対称である小児の感染率を明らかにした。1ドドマ近郊Mvumi mission villageで採集したダニ186個体について調べ、この地域に分布、回帰熱媒介ダニはすべてOrnithodoros porcinusであり、6軒の民家から採集したダニはそれぞれ2070%と高率に回帰熱ボレリアを保有し、高い侵淫率であった。ついで媒介ダニ67個体について回帰熱ボレリア培養を行い、3株のボレリアを得たが、いずれも新種ボレリアではなくBorrelia duttoniiであった。2 5歳以下の小児361名の血液について回帰熱ボレリアの検出を試みた。調査したもののうち採血時に発熱していた小児からの血液では6検体から(6/54)、健康な小児血液からも13検体から(13/307)回帰熱ボレリアが検出できた。3同地域の家屋から採取したダニからのボレリア分離率はPCRによるボレリア検出率に比較して著しく低く、培地による培養は困難であることが明らかである。現在このボレリアの菌体表層蛋白遺伝子などをコードする分節染色体をそれぞれ分取して、ゲノム解析を行っている。4新種ボレリアは鞭毛遺伝子と16R rDNA塩基配列による系統解析を行った結果、旧世界回帰熱ボレリアでなく、北米大陸に分布する新世界ボレリアに近縁であることが明らかになった。5回帰熱ボレリアの抗原蛋白である菌体表層蛋白遺伝子をクローニングして、それぞれのGST融合蛋白質を大量発現、精製して3次元構造解析を行っている。現在4つのサブファミリーからひとつずつvspE, vlpE, vlpP, vlpXの立体構造を解析中である。本研究目的である、回帰熱流行地アフリカ中部タンザニアのドドマ近郊に分布生息するダニを採集、ミトコンドリア遺伝子塩基配列を解析して回帰熱媒介節足動物の同定と分布生態の調査と、これらのダニ保有ボレリアの検出と種同定を行った。1ドドマ近郊Mvumi mission villageで採集したダニ186個体について調べ、この地域に分布、回帰熱を媒介するダニはすべてOrnithodros porcinusであり、6軒の民家から採集したダニはそれぞれ2070%と高率に回帰熱ボレリアを保有し、どの家も高い侵淫率であった。2保有ボレリアの同定ではダニ媒介性ボレリアのBorrelia duttonilが多く検出されたが、同時に新種ボレリアも生息することが明らかになった。3これらのボレリアはBSKII培地を用いた培養では増殖しなかった。4この新種ボレリアは鞭毛遺伝子と16R rDNA塩基配列による系統解析を行った結果、旧世界回帰熱ボレリアでなく、北米大陸に分布する新世界ボレリアに近縁であることが明らかになった。回帰熱患者のほとんどが5歳以下であることから、同地域の5歳以下の子供の血液におけるボレリアの有無をスライド顕微鏡検査ならびにPCRによる検出を行った。1 PCR法により、有熱者血液では11%、健康人でも3%において回帰熱ボレリアが検出され、いずれもスライド鏡検に比べ約2倍の検出率であった。2血液から検出されたボレリアにもダニからのものと同じタイプの新種が含まれており、この地域には二つの回帰熱回帰熱病原ボレリア種が分布することが解った。

本研究目的は回帰熱流行地アフリカ中部タンザニアのドドマ近郊に分布生息するダニのボレリア保有率ならびに主たる感染対称である小児の感染率を明らかにして、回帰熱の予防に資することである。当該年度おこなった研究内容は以下の事項である。1昨年度から引き続いて5歳以下の小児361名の血液について回帰熱ボレリアの検出を試みた。その結果、調査したもののうち採血時に発熱していた小児からの血液では6検体から(6/54)、健康な小児血液からも13検体から(13/307)回帰熱ボレリアが検出できた。2同地域の家屋から採取したダニのボレリア保有率は昨年度報告し、平均して43%と高率であったが、さらに媒介ダニ67個体について回帰熱ボレリア培養を行った。その結果3株のボレリアを得たが、いずれも新種ボレリアではなくBorrelia duttoniiであった。この分離率はPCRによるボレリア検出率に比較して著しく低く、培地による培養は困難であることが明らかである。現在このボレリアの菌体表層蛋白遺伝子などをコードする分節染色体をそれぞれ分取して、ゲノム解析を行っている。3媒介ダニのミトコンドリア全塩基配列を解明して、この回帰熱媒介ダニの系統解析を行い、ミトコンドリア遺伝子構成は高度に保存されていることを明らかにした。4回帰熱ボレリアの抗原蛋白である菌体表層蛋白遺伝子をクローニングして、それぞれのGST融合蛋白質を大量発現、精製して3次元構造解析を行っている。現在4つのサブファミリーからひとつずつvspE,vlpE,vlpP,vlpXの立体構造を解析中である。
植物-環境系における養水分の動態制御による環境保全型農業技術

以下の4つの環境保全型農業技術の確立を目的としている.研究1.低投入低排出の環境保全型養水分管理研究2.新規地中蓄放熱システムによる温度ストレス回避のための養水分管理研究3.根圏局所低温ストレスの導入による高品質野菜生産のための養水分管理研究4.中国黄河流域における節水型および塩害防止型の養水分管理新規開発した循環型NFT水耕栽培システムにおいて,植物個体群の根群による養水分吸収に伴う培養液の成分組成変化,根の養水分吸収速度および導管液中の各元素濃度と環境条件との関係を,内皮の存在や膜輸送の機能(チャンネル,ポンプ,トランスポーター)に関連させて解析し,植物生産現場の変動環境下における根の物質吸収の機作を解明することを試みた(研究1).また,園芸施設における空気および培養液の省エネルギー温度調節を可能にする新規・顕潜熱地中蓄放熱システムの蓄熱効率の評価を行なった(研究2).一方,根圏のみに局所低温ストレスを与えることで,浸透圧調節機能および抗酸化機能を発現させて植物体内において有用物質(糖,酸,アミノ酸,ミネラル,抗酸化物質など)が高濃度に集積することを,ホウレンソウにおいて確認し,最適な根圏低温ストレスの条件(程度,時期,期間)を検討した(研究3).さらに,中国黄河上流域の灌漑農地において実験サイトを設けるとともに,灌漑水,地下水,土壌,植物体を採取してイオン分析を行って塩類化の状態を植物の根の物質吸収機能と関連させて解析した(研究4).以下の4つの環境保全型農業技術の確立を目的としている.研究I.低投入低排出の環境保全型養水分管理研究II.新規地中蓄放熱システムによる温度ストレス回避のための養水分管理研究III.根圏局所低温ストレスの導入による高品質野菜生産のための養水分管理研究IV.中国黄河流域における節水型および塩害防止型の養水分管理植物個体群の根群による水と元素の吸収速度の経時変化を同時に評価できる循環型NFT水耕栽培システムを開発し,さらに植物個体のインタクトの根系による水と元素の吸収特性を任意の環境条件下において評価するための圧力チャンバシステムを新規に開発した.今後は,根の養水分吸収に伴う培養液の成分組成変化,根の養水分吸収速度および導管液中の各元素濃度と環境条件との関係を,内皮の存在や膜輸送の機能に関連させて解析し,植物生産現場の変動環境下における根の物質吸収の機作を解明することを試みる(研究I).また,園芸施設における省エネルギーを可能にする新規・顕潜熱地中蓄放熱システムを既設のハウスに導入するとともに,エネルギー収支解析のための環境計測システムを構築した.今後は,多様な条件下および周年におけるシステムの蓄熱効率の評価を行う(研究II).一方,根圏のみに局所低温ストレスを与えることで,浸透圧調節機能および抗酸化機能を発現させて植物体内において有用物質(糖,酸,アミノ酸,ミネラル,抗酸化物質など)が高濃度に集積することを,ホウレンソウにおいて確認した,今後は,最適な根圏低温ストレスの条件(程度時期,期間)を検討する(研究III).さらに,昨年までに確立したアブシジン酸(ABA)利用による蒸散速度推定法を生育ステージの異なるトウモロコシ群落に適用して,蒸散速度と蒸発速度の分別評価を行い,トウモロコシ畑における水分動態の詳細な情報を得た.今後は,根群による吸水および土壌面蒸発に依存する塩類(養分)動態の解析を試みる(研究IV).以下の4つの環境保全型農業技術の確立を目的としている.研究1.低投入低排出の環境保全型養水分管理研究2.新規地中蓄放熱システムによる温度ストレス回避のための養水分管理研究3.根圏局所低温ストレスの導入による高品質野菜生産のための養水分管理研究4.中国黄河流域における節水型および塩害防止型の養水分管理新規開発した循環型NFT水耕栽培システムにおいて,植物個体群の根群による養水分吸収に伴う培養液の成分組成変化,根の養水分吸収速度および導管液中の各元素濃度と環境条件との関係を,内皮の存在や膜輸送の機能(チャンネル,ポンプ,トランスポーター)に関連させて解析し,植物生産現場の変動環境下における根の物質吸収の機作を解明することを試みた(研究1).また,園芸施設における空気および培養液の省エネルギー温度調節を可能にする新規・顕潜熱地中蓄放熱システムの蓄熱効率の評価を行なった(研究2).一方,根圏のみに局所低温ストレスを与えることで,浸透圧調節機能および抗酸化機能を発現させて植物体内において有用物質(糖,酸,アミノ酸,ミネラル,抗酸化物質など)が高濃度に集積することを,ホウレンソウにおいて確認し,最適な根圏低温ストレスの条件(程度,時期,期間)を検討した(研究3).さらに,中国黄河上流域の灌漑農地において実験サイトを設けるとともに,灌漑水,地下水,土壌,植物体を採取してイオン分析を行って塩類化の状態を植物の根の物質吸収機能と関連させて解析した(研究4).
次世代シークエンサーによるエピゲノム解析を用いた新規心不全治療ターゲット分子探索

本研究は、高速シークエンス技術を用いた心不全の新たな治療標的探索を目標とした。圧負荷をかけたマウス心不全モデルを作成し、転写活性化の目印であるヒストン修飾(H3K4me3)のエピゲノム解析とRNAシークエンス法による発現解析を施行した。我々は独自の定量化アルゴリズムを開発し、H3K4me3修飾が、転写因子の転写開始点に特に集積することを見出した。心不全において発現が上昇する遺伝子群に対し、H3K4me3定量値によるフィルタリングを行ったところ、機能未知の転写因子を見出した。現在本因子が心不全の進展に関与しているとの仮説を立て、創薬シーズ候補とし機能解析を継続中である。本研究では、心不全の病態解明、新たな薬剤標的探索を目標に、高速次世代シークエンサーを用いた分子スクリーニング系の確立を行った。我々は、代表的な活性化ヒストン修飾であるトリメチル化ヒストンH3リジン4(H3K4me3)の集積が、心不全進行過程における遺伝子発現の新たなマーカーとなり得ると考えた。そこで、マウス圧負荷心不全モデルを用い、クロマチン免疫沈降法、高速次シークエンス解析により網羅的エピゲノム解析を施行し、同時にRNAシークエンス法による転写発現解析を行った。更に、Linuxサーバーを用いて、得られる膨大なシークエンス結果から、エピゲノムの定量的解析方法を確立し、遺伝子発現変化と組み合わせた2方向のプロファイリングを行った。コントロールマウス心臓組織を用いた予備解析の結果、従来単に“転写活性化の目印"とみなされていたH3K4me3修飾において、その集積の程度に差異があることが判明した。特に、転写因子やクロマチン修飾因子の発現量はRNAシークエンス解析上低値であるにも関わらず、その転写開始点には多くのH3K4me3修飾が集積していることが判明した。次に圧負荷心不全マウス心臓組織において転写レベルが上昇する遺伝子群に対し、さらにH3K4me3定量値の増加という2つ目のプロファイルによるフィルターをかけてスクリーニングを行ったところ、我々は心血管病態において過去の報告がない機能未知の転写因子を見出した。本因子のH3K4me3修飾は圧負荷が持続した慢性心不全心において顕著に誘導され、コピー数は少ないもののmRNA発現量も顕著に上昇していた。そこで、本因子が圧負荷心不全の進行に伴い誘導され、心不全の進展に関与しているとの仮説を立て、創薬シーズ候補遺伝子とし機能解析を継続中である。本研究では、心不全の病態解明、新たな薬剤標的探索を目標に、次世代ツールを用いた分子スクリーニング系の確立を目的とした。培養心筋細胞を用いた基礎的検討の後、マウス圧負荷心不全モデルを用い、代表的な活性化ヒストン修飾に着目し、クロマチン免疫沈降法、高速次世代シークエンス解析により網羅的エピゲノム解析を行った。また同時にRNAシークエンス法による転写発現解析を行った。具体的内容として、マウス正常心臓組織、圧負荷心臓組織からのクロマチン分画の抽出、特異抗体による免疫沈降、DNAの精製、次世代シークエンサー解析のためのライブラリ作成に至る分子生物学的な手法を確立した。同時に、Linuxサーバーを用いて、得られる膨大なシークエンス結果を対象ゲノム配列へマッピングし、その結果から特異的な修飾変化・発現変化を示す遺伝子リストの作成に至る解析パイプラインの構築を行った。ラット培養心筋細胞を用いた基礎的検討では、フェニレフリンによる薬剤刺激により、特定の遺伝子座のクロマチン状態が動的に変化することを見出した。圧負荷心不全により急性圧負荷モデル、慢性圧負荷モデルを作成し各病態においてエピゲノム解析を行ったところ、活性化エピゲノム状態が外部環境刺激により変化すること、その変化の程度は転写レベルの変化に必ずしも相関しないこと、病期により変化する遺伝子群が異なることが明らかとなった。これら特異的に変化する遺伝子群より、心不全の病態に関連する分子を抽出し、機能解析を行うことを次年度の目標とする。次世代シークエンサー解析系は、DNAの免疫沈降による濃縮・適切な断片化・サイズ選択・精製といった分子生物学的な手法と、その後に得られる膨大なデータについて、ファイルの変換・対象ゲノム配列へのマッピング・可視化・正規化・定量化・リスト化といった情報分析手法に大きく2分され、その双方が結果を得るために必要とされる。本研究では、これら解析系の新たな立ち上げ、構築が当初最も困難な課題と予想された。しかし、この1年において目的DNAの取得・精製・ライブラリ作成に至る分子生物学的手技の確立が行えたこと、また、その後の膨大なデータを解析するLinux専用サーバーでのドライ解析について一定の成果が得られたことから、当初予想に比し、プロジェクトとして順調に進展していると考える。本年度に確立した次世代シークエンサーを用いたスクリーニング系を用いて、さらに治療介入対象となり得る候補分子の同定を行う必要がある。

そのためには、得られた膨大なデータを可視化、さらにリスト化する作業が必要であり、従来のDNAマイクロアレイのような簡便なユーザーインターフェースを備えたソフトはまだ一般に利用できる状況でないため、専用Linuxサーバー、LinuxPC言語を用いた独自のパイプラインアルゴリズムの構築が必要である。現時点でChIPシークエンス、RNAシークエンスに関して、データの加工、ゲノム配列へのマッピング、その正規化、定量化の解析パイプラインを確立したが、最も肝要である対象コントロールと病態群との比較解析から対象分子を抽出するアルゴリズムを模索中である。特に病態間でのエピゲノム状態の比較を定量的に行った報告はないため、新たな解析系の確立が必要とされている。また、いくつかの候補分子を抽出した後には、培養心筋細胞、遺伝子改変マウス、遺伝子改変ゼブラフィッシュを用いた機能解析を予定している。具体的には、siRNAによる下流ターゲットの探索、アデノウイルス導入による形態解析、独自の技術によるゼブラフィッシュ心臓への遺伝子導入による形態解析により、その分子が心不全進展のどの段階で、どのように関与するのかを明らかにし、分子への介入による治療方法の可能性探求を目標とする。該当なし
滑膜細胞における小胞体ストレス応答の解明と顎関節症への応用

顎関節症は様々な原因で発症するが、共通してみられる病理所見が滑膜細胞の過増殖と活性化である。この滑膜細胞過増殖の原因遺伝子として、小胞体品質管理に関わるE3ユビキチンリガーゼSynoviolin/HRD1が同定されている。これまでの小胞体品質管理機構に関する研究により、HRD1がユビキチン様タンパク質NEDD8による翻訳後修飾を受け、その活性化が制御されることを示唆する知見を得た。本研究では、HRD1の翻訳後修飾NEDD化による活性制御メカニズムを明らかにし、顎関節症の新規治療法の開発に繋がる知見を得た。口腔外科領域で極めて多い疾患の一つが顎関節症である。顎関節症は様々な原因で発症するが、共通してみられる病理所見が滑膜細胞の過増殖とそれに伴う軟骨変性、骨破壊、線維化である。同様の所見がみられる関節リュウマチの原因遺伝子として、Nakajimaらのグループにより小胞体膜局在型E3ユビキチンリガーゼSynoviolin/HRD1が同定された。そのメカニズムとして、HRD1の過剰発現およびそれに伴う活性化が、滑膜細胞の過増殖に繋がることが明らかにされている。従って、HRD1の活性化メカニズムを明らかにすることは、滑膜細胞の増殖制御を可能にすると考えられ、顎関節症の克服に向けた全く新たな治療法の確立に繋がると期待される。顎関節症に共通してみられる病理所見が滑膜細胞の過増殖と活性化である。一方、申請者はこれまで小胞体品質管理機構に関する研究に取り組んでおり、その過程でHRD1がユビキチン様タンパク質NEDD8による翻訳後修飾を受け、その活性化が制御されることを示唆する知見を得ている。そこで本研究では、HRD1の翻訳後修飾NEDD化による活性制御メカニズムを明らかにすることで、顎関節症の新規治療法の開発に繋げることを目的として研究を進めた。下記項目について実験を進め一定の成果を得たため。・HRD1は6回幕貫通タンパク質で、N末端とC末端が細胞質側を向き、E3活性中心であるRing領域はC末端に位置する。この領域を含め、Ub化、NEDD化されうるリジン(K)残基はわずか5ヶ所である。そこで、これらのアミノ酸変異を全ての組み合わせで作製し、HEK293細胞を用いた過剰発現系でUb化とNEDD化を検証した。・Ub化がHRD1のタンパク質安定性(あるいは分解)に関与している可能性を[35S]-Metパルスラベルにより検討する。また、E3活性への影響については、イヌ膵臓由来ミクロゾームを用いた系で、in vitroでHRD1のE3活性を測定する。具体的には、in vitro translationによりHRD1をミクロソーム膜上に、ERAD基質をミクロゾーム内腔に合成した。・HEK293細胞を用いた過剰発現系で、Derlin-1-C末端とCSN3のそれぞれの結合最小領域を同定する。マッピングされた領域ペプチドを発現させ、Derlin-1-CSN3結合の競合的阻害による、脱NEDD化阻害によるHRD1Ubへの影響を検証した。申請者はこれまで小胞体品質管理機構に関する研究に取り組んでおり、その過程でHRD1がユビキチン様タンパク質NEDD8による翻訳後修飾を受け、その活性化が制御されることを示唆する知見を得ている。そこで本研究では、HRD1の翻訳後修飾NEDD化による活性制御メカニズムを明らかにすることで、顎関節症の新規治療法の開発に繋げることを目指した。これまでに解析してきた小胞体品質管理に重要な分子の一つDerlin-1の結合分子同定を試みたところ、その一つとして、COP9シグナロソーム(CSN)のコンポーネントCSN3を同定した。CSNは、メタロプロテアーゼ活性によって基質タンパク質からユビキチン様タンパク質NEDD8を切断除去する脱NEDD化活性を有する。このNEDD化・脱NEDD化の意義の一つは、CSNがユビキチン(Ub)リガーゼE3と結合して、基質分解におけるUb化に関わる経路を制御することである。Derlin-1がCSNコンポーネントと結合したことから、ERADにおけるNEDD化の関与を探索した結果、ERAD-E3の一つHRD1がCSN3の発現抑制によりNEDD化され(HRD1NEDD)、それがNEDD化E1阻害剤により抑制されることを見出してた。このような知見をもとに、CSNによるHRD1のUb化制御を介したE3活性制御メカニズムを明らかにするとともに、NEDD化とUb化のクロストークの分子メカニズムを解明した。

本研究では、HRD1の翻訳後修飾NEDD化による活性制御メカニズムを明らかにし、顎関節症の新規治療法の開発に繋がる知見を得た。平成28年度は、下記項目に関する検討を予定している。・Derlin-1-CSN3結合ペプチドcTgマウス解析:関節リュウマチと肝硬変において、滑膜細胞や線維芽細胞におけるHRD1の活性亢進が滑膜細胞と慢性肝炎の線維化を導いていることが報告されている。すなわち、両細胞におけるHRD1のUb化とNEDD化を標的とした活性制御を可能にすることは、疾患克服の分子標的の発見に繋がる。そこで、結合阻害ペプチドを組織特異的に発現するcTgマウスの表現系を観察する。また、Derlin-1-CSN3結合ペプチドcTgマウスおよびHRD1KOマウスを用いて、関節腔への炎症惹起による顎関節症モデル実験を行い病理学・生化学的に検証する。・HRD1のUb化とNEDD化E3スクリーニング:H27年度に構築したHRD1UbとHRD1NEDDを定量化する系を用いてHRD1のUb化とNEDD化に関与するE3を同定し、その機能解析を行う。細胞生物学
発話行為のメッセージの「意味」に着目するプレゼンテーションを中心とした授業開発

プレゼンテーション活動は総合的に英語学習に効果のある学習活動である。特に,学習活動を通して,学生が学習者として最も求められている自律した学習者として育っていったことである。プレゼンテーションをするということは,学習者個人の独自の活動が要求されるため,自律的な取り組みがこの授業にもともと含まれているため,他者からの目や質問を意識し,それを鏡にして自分の発表の仕方の良さや物足りなさに気づき,互恵的に他者への配慮が働くようになる。プレゼンテーションは発表のために割り当てられた時間的制約に加えて,この他者との関わりを重視した活動であり,それが自律的学習者を育てる大切な要因となっているからである。本研究の目的は、工業高等専門学校において発話行為のメッセージの「意味」に着目するプレゼンテーションを中心とした授業を開発し、学生のコミュニケーションに対する積極性を高めることである。本授業実践では,写真とプリントを用いて各単元のまとめでプレゼン活動を行った。これにより,学生は基本的な新出文型や新出単語を発話し,写真を説明することができた。プレゼン活動を行ったあと,10分の制限時間を設け,発表した内容をプリントに書かせた。多くの学生は自分で話したことを書きあげることができた。書かれた内容については単語のスペリングミスや意味を取り違えて使用する場合も見られたが,発話活動としては理解できる内容となっていた。以上のことから流暢さという面では学習効果はかなり見られたが,正確さについては教師からの継続的なフィードバックを行っても学生自ら正確さを求めなければ正しい英文を書くことは容易ではないことが示された。要約すれば,持続発展可能な英語学習を学生ができるようになるには,学習者に内在するメタ認知能力を引き上げるテスト評価の必要性を今回の研究では実感した。授業観察やアンケート結果を総合すると,英語のプレゼンが総合的に効果のある学習活動であることを示している。特に,プレゼン活動を通して学生が学習者として最も求められる自律した学習者として育っていったことである。プレゼン活動には,学習者個人の独自の活動が多く要求されるため,自律的な取り組みがこの授業活動にもともと含まれている。プレゼン活動をすることで,学習者は他者からの目や質問を意識し,それを鏡にして,自分の発表の仕方の良さや物足りなさに気づき,互恵的に他者への配慮が働いていくのである。プレゼンは発表のために割り当てられた時間的制約に加えて,この他者との関わりを重視した活動であり,それが自律的学習者を育てる大切な要因となっていると思われる。28年度が最終年度であるため、記入しない。認知言語学28年度が最終年度であるため、記入しない。
ドコサヘキサエン酸の血管平滑筋細胞iNOS発現促進機序に関わる細胞内情報伝達系

本研究の目的は、ドコサヘキサエン酸(DHA>の持つ動脈硬化症等の循環器疾患に対する有効性の作用機序を明らかにするために、血管平滑筋細胞機能に対する影響を検討することであった。培養ラット血管平滑筋細胞をインターロイキン(IL)-1βで刺激すると誘導型一酸化窒素合成酵素(iNOS)およびmRNA発現、一酸化窒素(NO)産生が誘導されるが、DHAはそれらを有意に増強した。エイコサペンタエン酸も弱いながら同様の作用を示したが、アラキドン酸は無効であった。IL-1βによるiNos発現はp44/42MAPキナーゼの上流を阻害するPD98059により著明に抑制され、iNos発現にp44/42MAPキナーゼが重要であることが示唆された。そこでMAPキナーゼのリン酸化(活性化)を解析したところ、DHAはIL-1βによるp44/42MAPキナーゼ活性化をさらに増強した。このIL-1β刺激時には、同時にシクロオキシゲナーゼ-2(COX-2)が誘導される。そこで、COX-2発現誘導作用に対するDHAの影響についても検討し、DHAはIL-1β刺激によるCOX-2 mRNAおよびCOX-2蛋白発現誘導作用も増強することを明らかとした。しかしCOX-1蛋白発現に対しては影響を示さなかった。DHAは、PKC活性化薬であるフォルボルエステルによるCOX-2 mRNAおよび蛋白発現に対しても増強作用を示した。以上の結果より、DHAの循環器疾患に対する有用性には、持続的で緩和なiNos及びCOX-2蛋白発現増強作用が何らかの形で関与していることが示唆された。これらの作用を、in vivoの系で実際に検証することが今後の課題である。本研究の目的は、ドコサヘキサエン酸(DHA)の持つ動脈硬化症等の循環器疾患に対する有効性の作用機序を、血管平滑筋細胞機能に対する影響から検討することである。今年度は、培養ラット血管平滑筋細胞の誘導型一酸化窒素合成酵素(iNOS)蛋白及びmRNA発現に対するDHAの作用と、その機序におけるMAPキナーゼ系などの関与を分子薬理学的に明らかにすることであった。血管平滑筋細胞をインターロイキン(IL)-1βで刺激するとiNOS蛋白およびmRNA発現、一酸化窒素(NO)産生が誘導されるが、DHAはそれらを有意に増強した。IL-1βによるiNOS発現はp44/42 MAPキナーゼの上流を阻害するPD98059により著明に抑制されたが、p38 MAPキナーゼの阻害薬SB203580では阻害されにくく、iNOS発現にp44/42MAPキナーゼが重要であることが示唆された。また、DHAにより増強されたiNOS発現も同様に抑制された。そこでMAPキナーゼのリン酸化体に対する特異的抗体を用いて解析したところ、DHAはIL-1βによるp44/42 MAPキナーゼ活性化をさらに増強することが明らかとなった。DHAのiNOS誘導促進作用におけるNF-κB転写活性への作用検討は実験手技の問題より今後の検討課題として残った。一方、iNOSと同様にIL-1βにより誘導されるシクロオキシゲナーゼ(COX)発現もDHAにより増強されるが、これには両MAPキナーゼ経路が関わり、プロティンキナーゼCは関わっていないことも示唆され、この点についての検討も今後の重要な検討課題と考えられた。

本研究の目的は、ドコサヘキサエン酸(DHA)の持つ抗動脈硬化作用など循環器疾患に対する有用性の機序を明らかにすることであり、前年度より、循環調節に重要な役割を担う一酸化窒素(NO)産生系に対する影響を培養血管平滑筋細胞を用いて検討してきた。そして、DHAは、インターロイキン(IL)-1β刺激による誘導型NO合成酵素(iNOS)発現誘導作用、NO産生をp44/42 MAPキナーゼを介して亢進することを明らかにした。このIL-1β刺激時には、同時にシクロオキシゲナーゼ-2(COX-2)が誘導され、NOと同様に重要な循環調節作用を持つプロスタグランジンI_2(PGI_2)が産生される。そこで、今年度はこのCOX-2発現誘導作用に対するDHAの影響についての検討も不可欠、重要な課題と考え、この点を重点的に検討することにした。その結果、DHAはIL-1β刺激によるCOX-2 mRNAおよびCOX-2蛋白発現誘導作用を増強することが明らかとなった。しかしCOX-1蛋白発現に対しては影響を示さなかった。DHAは、PKC活性化薬であるフォルボルエステルPMAによるCOX-2 mRNAおよび蛋白発現に対しても増強作用を示した。また、DHAはIL-1βおよびPMAによるp44/42 MAPキナーゼ活性化をさらに促進した。従って、DHAは細胞内情報伝達機構に対する普遍的な作用であることが示唆された。その作用は緩和な作用であった。以上の結果より、DHAの循環器疾患に対する有用性には、持続的で緩和なCOX-2蛋白発現増強作用が何らかの形で関与していることが示唆された。今後はこれらの作用を、in vivoの系で実際に検証することが今後の課題である。
英語語用論的能力の教授法開発―発達モデルの検証と教授効果の測定から

本研究課題は「日本人英語学習者の語用論的能力を発達に資する有効な教授法を探る」ものであり,学習者の「動機づけ要因」が語用論的意識に及ぼす影響を考察したものである。その結果,知覚の面では,「自律的である学習者ほど,語用論的誤りへの気づきの度合いが高い」ということが明らかになり,自律的であることに「習熟度の高さは必要条件ではない」ことも明らかになった。産出においても,自律的な学習者ほど間接的な表現を用いることが明らかとなった。このことから,習熟度の高さが,語用論的能力の高さを示しているとは限らず,その育成を検討する際に学習者の自律性に十分に留意する指導が必要であることが分かった。本研究の目的は、「日本人英語学習者の語用論的能力を発達させるために、有効な教授法はどのようなものか」を研究テーマとして、学習者の語用論的能力の発達過程をより詳細に記述をした上で、語用論的能力の指導モデルを構築し、各発達段階に有効な教授法を明らかにすることである。平成22年度においては、「英語学習者の語用論的能力と動機付けの関連」について継続して検討を行った。田頭・大和・磯田(forthcoming)では、Bardovi-Harlig and Dornyei(1998)の研究を基に、学習者の動機づけ要因が語用論的意識に及ぼす影響を、学習者の動機づけプロファイリングから考察した。その結果、より自律的である学習者ほど、語用論的誤りへの気づき度が高いことが明らかとなった。換言すれば、より自律的である学習者ほど、形式へのnoticingから、語用論的内容を含めたunderstandingへの意識の移行(Schmidt,1995)がなされていると示唆される。さらに、大和・田頭・磯田(2010)では、学習者の動機づけ要因に加え、学習者の習熟度も合わせた上で、語用論的意識への影響を検討した。その結果、同様の結果が示されたが、習熟度に関しては、必ずしも習熟度が高い方が、語用論的意識が高い訳ではないことが明らかとなった。これらの結果を受け、次年度以降は、教授法の更なる検討と、測定方法の観点の検討に入る予定である。本研究の目的は,「日本人英語学習者の語用論的能力を発達させるために,有効な教授法はどのようなものか」を研究テーマとして,学習者の語用論的能力の発達過程をより詳細に記述をした上で,語用論的能力の指導モデルを構築し,各発達段階に有効な教授法を明らかにすることである。これまでに,動機づけ要因が語用論的意識に及ぼす影響を,アンケート調査を基に考察した。その結果,より自律的である学習者ほど,語用論的誤りへの気づき度が高いことが明らかとなった。換言すれば,より自律的である学習者ほど,形式へのnoticingから,語用論的内容を含めたunderstandingへの意識の移行(Schmidt,1995)がなされていることが示唆された(田頭・大和・磯田,2011)。また,習熟度を要素の一つに加えた調査では,先と同様の傾向が見られたことに加え,必ずしも習熟度が高い方が,語用論的意識が高い訳ではないことが明らかとなった(大和・田頭・磯田,in press)。これらの結果を受け,平成23年度においては,語用論的能力の発達過程の明確化の一環として,測定方法の観点から心理言語学的手法である反応時間測定を用いることを検討してきた。その準備段階として,依頼表現のうちどのような表現が最も典型的であるのかについて調査を行うこととし,学習者に対してパイロット調査アンケートを実施した。次年度以降は,その調査を基に,項目の精選を行い,反応時間測定を実施する予定である。また,それらの調査結果を受けて,教授法の更なる検討と,測定方法の観点の検討に入る予定である。本研究の目的は,「日本人英語学習者の語用論的能力を発達させるために,有効な教授法はどのようなものか」を研究テーマとした。その結果,「自律的である学習者ほど,語用論的誤りへの気づきの度合いが高い」ということが明らかとなった。これはつまり,「自律的である学習者ほど,形式へのnoticingから,語用論的内容を含めたunderstandingへの意識の移行(Schmidt,1995)がなされている」と言い換えることができる(田頭・大和・磯田,2011)。

また,習熟度を要素の一つに加えた調査では,動機づけ要因による影響については同様の傾向が見られたが,必ずしも習熟度が高いことと語用論的意識が高いこととが共起している訳ではないことが明らかとなった(大和・田頭・磯田, 2013)。これらの結果を受け,当初は語用論的能力の発達過程をより明らかにするために反応時間を測定する観点を検討していたが,その前に上記アンケート調査において触れた「表現に対する知覚面」から「表現の産出面」について確認することを優先することとした。そこで,「日本人英語学習者がどのような依頼表現を典型的に用いるのか」についてアンケート調査を実施し,考察した。その結果,学習者の動機づけ要因が選択する依頼表現に影響を与えているであろうことが明らかとなり,自律的である学習者はより間接的な表現を,自律的でない学習者はより直接的な表現を選択・使用する傾向にあることが分かった。これまで,習熟度が高ければ語用論的能力も高いであろうという発達過程が想定されていたであろうところ,実際は動機づけ要因による表現の知覚や産出への影響が大きいであろうことが明らかとなり,英語教育における語用論的能力の育成において留意すべき点を提起することができたのではないかと考える。本研究の目的は,「日本人英語学習者の語用論的能力を発達させるために,有効な教授法はどのようなものか」を研究テーマとして,学習者の語用論的能力の発達過程をより詳細に記述をした上で,語用論的能力の指導モデルを構築し,各発達段階に有効な教授法を明らかにすることである。具体的には,1)現在までの教授効果研究のメタ分析に基づき,語用論的能力の発達段階を明確化させ,2)発達段階に基づいた語用論的能力に対する教授法の提案を行うことにより,教育実践への示唆を求めたい。これまで,動機づけ要因が語用論的意識に及ぼす影響を,アンケート調査を基に考察した。その結果,より自律的である学習者ほど,語用論的誤りへの気づき度が高いことが明らかとなった。換言すれば,より自律的である学習者ほど,形式へのnoticingから,語用論的内容を含めたunderstandingへの意識の移行(Schmidt, 1995)がなされていることが示唆された(田頭・大和・磯田, 2011)。また,習熟度を要素の一つに加えた調査では,同様の傾向が見られたことに加え,必ずしも習熟度が高い方が,語用論的意識が高い訳ではないことが明らかとなった(大和・田頭・磯田, in press)。これらの結果を受け,平成24年度においては,語用論的能力の発達過程の明確化の一環として,語用論的意識の知覚面だけではなく,産出面において検討することとし,依頼表現のうちどのような表現を用いるのが最も典型的であるのかについてパイロット調査を行った。その結果,より自律的である学習者ほど,産出面においても状況に配慮した語用言語的形式を用いることが明らかとなった(磯田・田頭・大和, 2012)。次年度は,先の産出面のパイロット調査に習熟度を考慮した形で拡充した上で,これまでの調査の結果をまとめ,学習者要因に配慮した語用論的能力の指導への示唆を探ることとする。当初2011年度途中で出版予定となっていた,大和・田頭・磯田(in press)の査読が大幅に遅れ,論文の修正等に予想外の時間が掛かってしまい,その後のアンケート項目の検討・パイロット調査の実施等に関して十分な打ち合わせを重ねることができなかったため,(3)の自己評価とした。25年度が最終年度であるため、記入しない。当初の目的として,1)学習者の語用論的能力の発達過程をより詳細に記述をした上で,2)語用論的能力の指導モデルを構築し,3)各発達段階に有効な教授法を明らかにする,という各段階をクリアすることを設定していた。
ハイブリッド型不連続Galerkin法の新展開

Hybridizable Discontinuous Galerkin (HDG)法の新手法を提案し,数学解析を行った.提案手法は,弱定式化時に行う部分積分から生じる全ての要素境界積分項において,数値トレースの近似空間への$L^2$直交射影を導入することにより得られる.これはLehrenfeld-Schoberlらにより提案されたHDGスキームの拡張になっている.彼らのHDGスキームにおいて,勾配の近似多項式を上げすぎると超収束というHDG法特有の良い性質が失われるということを申請者は発見しており,提案手法はこの欠点を解消するものである.Poisson方程式をモデル問題として,提案手法が超収束することを数学的に証明することができた.これらの一連の結果は,査読付き雑誌に掲載決定済みである.当該論文には記載しなかったが,定常移流拡散方程式に対しても,提案手法が超収束することは数値実験で確認している.したがって,提案手法は2階の楕円型問題に対して有効であると考えられる.滑り境界条件のStokes方程式のペナルティ法の有限要素法の研究も並行して行った.有限要素法において,滑り境界条件の素朴な離散化は上手くいかないことが知られている.申請者並びに共同研究者は,これを克服するために,ペナルティ有限要素法を提案している.今年度は時間非定常のStokes方程式に対して,数学解析を行い,一定の成果を得た.また,ペナルティ法の離散化として,Crouzeix-Raviart非適合有限要素法が適合有限要素法よりも有効であることが判った.HDG法の新スキームを得るという研究目的が部分的に達成され,それに関する論文も掲載決定になった.さらに,滑り境界条件のペナルティ有限要素法についても,論文が出版された.以上より,本研究課題は順調に進展していると判断する.数値流束などの数値トレース以外の量を未知変数としたHDG法の新しいスキームの開発及び数学解析を行う.さらに重調和方程式に対して,超収束するHDG法の研究も並行して行う.特に,二階微分に関して超収束する新スキームの開発を目指す.滑り境界値問題のペナルティ法に関するCrouzeix-Raviart非適合有限要素法の研究も継続する.Hybridizable Discontinuous Galerkin (HDG)法の新手法を提案し,数学解析を行った.提案手法は,弱定式化時に行う部分積分から生じる全ての要素境界積分項において,数値トレースの近似空間への$L^2$直交射影を導入することにより得られる.これはLehrenfeld-Schoberlらにより提案されたHDGスキームの拡張になっている.彼らのHDGスキームにおいて,勾配の近似多項式を上げすぎると超収束というHDG法特有の良い性質が失われるということを申請者は発見しており,提案手法はこの欠点を解消するものである.Poisson方程式をモデル問題として,提案手法が超収束することを数学的に証明することができた.これらの一連の結果は,査読付き雑誌に掲載決定済みである.当該論文には記載しなかったが,定常移流拡散方程式に対しても,提案手法が超収束することは数値実験で確認している.したがって,提案手法は2階の楕円型問題に対して有効であると考えられる.滑り境界条件のStokes方程式のペナルティ法の有限要素法の研究も並行して行った.有限要素法において,滑り境界条件の素朴な離散化は上手くいかないことが知られている.申請者並びに共同研究者は,これを克服するために,ペナルティ有限要素法を提案している.今年度は時間非定常のStokes方程式に対して,数学解析を行い,一定の成果を得た.また,ペナルティ法の離散化として,Crouzeix-Raviart非適合有限要素法が適合有限要素法よりも有効であることが判った.HDG法の新スキームを得るという研究目的が部分的に達成され,それに関する論文も掲載決定になった.さらに,滑り境界条件のペナルティ有限要素法についても,論文が出版された.以上より,本研究課題は順調に進展していると判断する.数値流束などの数値トレース以外の量を未知変数としたHDG法の新しいスキームの開発及び数学解析を行う.さらに重調和方程式に対して,超収束するHDG法の研究も並行して行う.特に,二階微分に関して超収束する新スキームの開発を目指す.滑り境界値問題のペナルティ法に関するCrouzeix-Raviart非適合有限要素法の研究も継続する.購入予定であった一部の計算機等の購入を見送ったため,次年度使用額が生じた.次年度の物品日及び旅費に充当する予定である.