hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
出芽酵母の可動性DNA領域VDEがゲノム中で伝播する分子機構に関する研究

出芽酵母の可動性DNA領域VDEは、コードする部位特異的エンドヌクレアーゼVDEが減数分裂期特異的に染色体の二重鎖切断を誘導し、宿主がこの切断を修復することでゲノム中を動く。これらの反応機構をより詳細に解析するために、1)VDEによって切断されたDNAとDNA修復系タンパク質との結合解析、2)VDEによる切断の減数分裂期特異性を産み出す機構の解析を行った。2)昨年度の解析によりVDEの認識配列付近のクロマチン構造は減数分裂期に変化していることを示したが、今年度は、種々の変異株を用いた解析により、このクロマチン構造の変化は減数分裂の進行に依存していることを明らかにした。また、VDEは減数分裂誘導前にも発現しており、エンドヌクレアーゼ活性も保持していることを確認した。一方、抗VDE抗体を用いたクロマチン免疫沈降法により、VDEは減数分裂期に初めて認識配列に結合し得ることを示した。従ってVDEの減数分裂期特異的な切断はaccessibilityにより制御されており、減数分裂期に見られたクロマチン構造の変化はこのaccessibilityの上昇を反映している可能性が示唆された。可動性DNA領域VDEは、コードする部位特異的エンドヌクレアーゼVDEによる染色体の二重鎖切断と、それに続くDNA修復によって出芽酵母のゲノム中を動く。ホーミングと呼ばれるこの現象には酵母のDM修復系因子が関与していることを明らかにしてきた。この修復反応機構をより詳細に解析するために、1)様々なDNA修復系因子の遺伝子破壊株におけるホーミング能、2)ホーミングに伴う交叉について解析を行った。1)組み換え反応の鍵となるRAD51及びDMC1遺伝子破壊株やこれらと相互作用するRAD54及びTID1遺伝子破壊株ではホーミングが減少していた。切断末端の消化に関わるMre11p-Rad50p-Xrs2p複合体や、Sae2タンパク質のいずれの遺伝子破壊株においても部分的なホーミング欠損が見られ、減数分裂期の染色体の接着に関わるREC8遺伝子破壊株においてもホーミングは減少していた。2)組み換えに伴う交叉は減数分裂期に高頻度に起きることが知られている。ホーミングは減数分裂期に起きるが、伴う交叉は体細胞分裂期の組み換えに伴う交叉よりも高頻度であるものの、比較的低いことが分かった。また、減数分裂期組み換えの交叉に必要なEXO1、MSH4遺伝子破壊株において、ホーミングに伴う交叉はさほど減少しなかった。以上のことから、ホーミングは減数分裂期組み換えと、修復の過程においてよく似た経路で進行するが、交叉をあまり伴わないという特徴を備えていることが分かった。次にVDEによる減数分裂期特異的な切断の制御を調べるために、3)減数分裂前DNA合成との関連を解析した。3)減数分裂前DNA合成をヒドロキシ尿素あるいはCLB5 CLB6遺伝子二重破壊によって阻害すると、VDEによる切断及びホーミングが著しく減少した。VDEのタンパク質レベルでの発現は正常であったため、その他の制御機構の存在が示唆された。出芽酵母の可動性DNA領域VDEは、コードする部位特異的エンドヌクレアーゼVDEが減数分裂期特異的に染色体二重鎖切断を誘導し、宿主が切断を修復することでゲノム中を動く。これらの反応機構をより詳細に解析するために、1)様々なDNA修復系因子の遺伝子破壊株におけるホーミング能の解析、2)VDEによる染色体切断の減数分裂期特異性に関与する宿主因子の探索を行った。1)これまでにホーミングにはRecAホモログであるDmc1p、Rad51pが必要であることを示したが、それぞれの遺伝子にエピトープタグを結合した株を作成し、クロマチン免疫沈降法により、両タンパク質がVDEによる切断部位に結合してしいることを明らかにした。更に、切断DNAへのRad51pのリクルートに関与すると考えられるRad52p、Rad55p、Rad57pもホーミングに必要であることを明らかにし、RAD55及びRAD57遺伝子破壊株では、VDEによる切断末端にRad51pは作用できないが、Dmc1pは作用できることが分かった。これらに加え、減数分裂期組換えに関与するSae3p、Sae1p、Hop2p、Mnd1pもホーミングに必要であることを明らかにした。2)VDEによる二重鎖切断の減数分裂期特異性の機構を解明するため、減数分裂期組換えの初発反応であるSpo11pによる染色体切断にかかわる16種の遺伝子破壊株を作成し、それぞれの株におけるVDEによる二重鎖切断及びホーミング能を解析した。いずれの破壊株においてもVDEによる切断は起きており、VDEはSpo11pが行う減数分裂期の二重鎖切断とは異なる様式により時期特異的な切断を引き起こすことが示された。また、VDEの切断配列周辺のクロマチン構造を調べたところ、切断配列付近のクロマチン構造が減数分裂期に変化していることが明らかになり、減数分裂期特異的な切断にクロマチン構造が関与している可能性が示唆された。

2)昨年度の解析によりVDEの認識配列付近のクロマチン構造は減数分裂期に変化していることを示したが、今年度は、種々の変異株を用いた解析により、このクロマチン構造の変化は減数分裂の進行に依存していることを明らかにした。また、VDEは減数分裂誘導前にも発現しており、エンドヌクレアーゼ活性も保持していることを確認した。一方、抗VDE抗体を用いたクロマチン免疫沈降法により、VDEは減数分裂期に初めて認識配列に結合し得ることを示した。従ってVDEの減数分裂期特異的な切断はaccessibilityにより制御されており、減数分裂期に見られたクロマチン構造の変化はこのaccessibilityの上昇を反映している可能性が示唆された。
栄養源からのシグナルによる酵母細胞周期の制御機構

Rim101によるCLN2の発現抑制をPho85が解除する機構を解析するために、Pho85とRim101の生化学的相互作用を調べた結果、、Rim101のプロセシングは野生型株とpho85欠失株で差が見られず、さらにRim101のバンドシフトパターンにも大きな違いは見られなかった。これらのことから、Pho85が直接Rim101をリン酸化しているとは考えにくい。RIM101はアルカリ条件下で誘導されることから、pho85欠失株の細胞内pHを測定したところ、野生型株よりもアルカリ側になっていることを見いだした。これより、pho85欠失により細胞内がアルカリ条件となった結果、RIM101発現が誘導され、CLN2抑制が起きると考えるのが妥当と結論した。pho85欠失株中でPho4を過剰発現させると生育停止を引きおこす。Pho4が結合する部位を酵母ゲノム全領域について、クロマチン免疫沈降とゲノム全領域をカバーするtiling arrayへのハイブリダイゼーションを組み合わせたChIP on Chip法によって解析したところ、Pho4がCLN3,WHI5,FKH2など細胞周期を制御する遺伝子の上流域に結合することを見いだした。Pho4が実際にこれら遺伝子のプロモーター領域に結合することを、遺伝子特異的なプライマーを用いて免疫沈降クロマチン画分をPCRで増幅できることで確認した。特にFKH2発現はリン酸濃度とPho4に依存することがわかり、G2/M期の制御にPho85-Pho4が関与する可能性が示された。Rim101によるCLN2の発現抑制をPho85が解除する機構を解析するために、まずPHO85とRIM101の遺伝的相互作用を調べた。Rim101はそのC-端側をプロセシングされることで活性化される。その領域を欠く活性化型変異体を野生型株中で過剰発現させると生育遅延を引き起こすが、それはPho85を過剰発現させると抑圧された。また、Rim101のプロセシングは野生型株とpho85欠失株で差が見られず、さらにRim101のバンドシフトパターンにも大きな違いは見られなかった。これらのことから、Pho85はRim101のプロセシング以降の段階でRim101の作用に拮抗していると考えられるが、直接Rim101をリン酸化しているとは考えにくい。次にPho85のどのサイクリンがCLN2の発現抑制解除に必要かを調べたところ、pho80,pcl2,またはpcl6欠失変異によるCLN2の発現低下が観察された。これらのサイクリンの内、PCL2発現がrim101欠失変異により上昇することを見いだした。Pho85が金属イオンのホメオスタシスに重要な役割を果たしていることを見いだし、銅イオンのホメオスタシスに関与する転写因子Mac1がPho85の標的である可能性を既に報告したが、鉄イオンのホメオスタシスに関与するFTR1,FRE2,FET4遺伝子の発現はpho85欠失株中で上昇することを見いだした。これらの遺伝子は転写因子Aft1によって制御されるが、Aft1はpho85欠失変異により安定化することがわかり、Aft1もPho85の標的である可能性が示された。
日本語音象徴語の統語と意味に関する理論的研究

本年度は、これまで取り組んできた日本語音象徴語(擬音・擬態語)の形式と意味からの実験的定義を再検証した上で、当該語彙の意味論的考察を本格化させた。とりわけ、構文文法と機能主義的統語モデルという理論的枠組の導入により、一般言語学における本研究の位置付けを明確に打ち出すことができた。1.まず、音象徴語の音韻形態とアスペクト特性の対応関係(例:「てくてく」等の重複形の持つ継統的意味)を体系的に分析した。こうした対応関係は、形式と意味の対を分析単位とする構文文法の考え方を本研究に効果的に取り入れることを可能にした。2.音象徴語の統語的実現に関する通言語的一般化(どんな意味の音象徴語が主動詞として機能しえ、どんな意味の音象徴語が付加詞として機能するのか)に理論的視点を加えた。即ち、意味と統語の間に有縁的・類像的な関係を想定する機能主義的統語観より、「一般語彙から意味的に逸脱しているほど、統語的にも隔てられる」という意味・統語写像モデルを構築し、音象徴語の通言語的統語論に重大な進展を齎すことができた。また、本モデルは子どもの言語習得データの分析により更なるサポートを得た。3.修士論文以降のテーマのである「感情を表す音象徴語(例:わくわく)の身体基盤性」を発展させ、国際誌に掲載が決定した。加えて、本年度は音韻論者および言語類型論者との共同研究を行った。以上の成果は、主に論文として発表した。何れも、先行研究において隔離されできた音象徴語研究に一般言語学的視点を持ち込んだ点で、音象徴語研究にとっても一般言語学においても重要な貢献と言える。本年度の研究は以下の三つに大別される。1.語の形式が特定の意味を想起するという「音象徴現象」には音韻形態的なものと分節的なものの二種類が存在することおよび、それが文法研究・音象徴語(擬音・擬態語)の定義問題・通言語比較等において重大な区別となることを様々な角度から検証した。とりわけ、音象徴語範疇の規定という、これまで不可能とさえ考えられていた課題に、心理学的実験に基づぎ音韻形態的観点から一つの解決策を提出できた。ことは有意義であった。更に別の実験により、当該範疇の意味的規定の可能性も示唆することができた。2.これまで日本語(成人および幼児)と韓国語について考察してきた音象徴語の言語化(節の主要部か非主要部か)という問題を、他の幾つかの言語に拡張考察することで、一つの通言語仮説(ある音象徴語が主動詞として機能しえないのであれば、それより類像性(形式と意味の関係の直接性)の高い語もまた主動詞として機能しえない)に到達し、学会でもこれまでにない反響を得た。3.来年度の主たる課題とする「音象徴語述語の意味論」の基盤作りを行った。先行研究の問題点を指摘した上で代替案の方向性を示し、既存の意味論よりも詳細な意味記述の必要性が示唆された。そうした詳細をも組み込んだ意味論への取り組みにより、専ら特別視されてきた音象徴語彙の「非特異性」の指摘と同時に、そうした周辺的語彙研究からの一般理論への貢献が期待される。また、参加した様々な国内外の学会や論文集では、以上の内容に加え、本研究の周辺課題である心理述語の考察も発表した。そうしたアウトプットの場の多様性に留まらず、本年度は本研究に隣接しうる音韻論者との共同研究にも着手し、手法・理論的アプローチにも広がりを持たせることができた。
イオンビーム解析によるイオン電導性酸化物内プロトンの電導機構の研究

ペロブスカイト型酸化物中の水素イオンの高速移動現象を利用して水素ガスセンサーや水素燃料電池などのへ応用を図るためには、電位勾配により駆動され導電性酸化物中を移動する水素イオンの速度や電荷の輸送におけるイオン輸率などに関する情報が必要である。本研究では、イオンビーム解析により、水素または重水素をドープした水素イオン導電性固体中の水素および重水素イオンの電位勾配による移動を調べ、水素イオンの移動速度やイオン輸率を求めることを研究の目的とする。SrCe_<0.95>Yb_<0.05>O_3円板状ペレット(直径:16mm、厚さ:1.5mm)に水素イオンまたは重水素イオンを約5mo1%収蔵させたものを試料とした。この試料ペレットの両面には(重)水素を捕捉すると同時に電極としても使用する目的で160nm厚さのZr膜がスパッター蒸着されている。種々の温度の試料に直流電圧を印加して試料中を流れる電荷量とZr電極内部に蓄積している水素をイオンビーム解析により測定した。試料に直流電流を流すと陰極側電極中の水素量が増加した。これより、SrCeo_3中の水素イオンは電位勾配により駆動されて陽極側から陰極側へ移動することが明らかになった。陰極内に蓄積した水素量は電流量の増加にほぼ比例して増加し、また試験温度が高いほど蓄積水素量は多い。電気伝導におけるイオン伝導の寄与を知るために、試料中を流れる電流と試料中の水素イオンの流束との比からイオン輸率を求め、全電気伝導度から電子的伝導度とイオン的伝導度を分離してSrCeO_3の伝導機構を考察した。室温から60C°の温度範囲では電子伝導が支配的であり、60C°から110C°迄の温度範囲は両者の混合伝導、また、110C°以上の温度ではイオン伝導が支配的であることが判った。更に、各温度で水素イオンの流速を求め、水素イオンの拡散係数を評価した。
神経細胞死発症におけるNMDA受容体と他種伝達物質受容体相互作用の意義の解析

1)NMDAは[^<45>Ca^<2+>]influxを用量依存的に増加させ、しかもこの増加はMK-801(Ca^<2+>チャネル遮断薬)により抑制されるものであった。2)GABA_A受容体作働薬は、上記のNMDA誘発性[^<45>Ca^<2+>]influxを用量依存的に増大させた。尚この増大はGABA_A受容体遮断薬であるビククリンにより阻止されたが、ピクロトキシニンの様なGABA_A受容体共役型CTチャネルの遮断薬には影響を受けなかった。3)NMDA及びGABA_A受容体作働薬により惹起される[^<45>Ca^<2+>]influxの増大は、L型電位依存型Ca^<2+>チャネル遮断薬により抑制された。4)NMDAは初代培養神経細胞からのアセチルコリン放出を著明に増大させたが、同様な作用はsodium nitroprusside(SNP)によっても惹起された。5)NMDA及びSNPによるアセチルコリン放出の増大は、いずれもsuperoxide anionの消去剤及びNOラジカル生成酵素阻害剤により阻止された。6)Superoxide anion及びNOラジカルより生成されるperoxynitriteは強いアセチルコリン放出促進能を有していた。以上の結果より、GABA_A受容体は電位依存性Ca^<2+>チャネル開放の促進の面で相互作用を有し、またNMDA受容体刺激により生成増加を来すNOラジカルは、peroxynitrite生成を介してアセチルコリンなどのシナプス性放出を促進することが考えられる。
環境可視化システムの構築によるグリーンIT教育の実践

教育機関でのグリーンITを実践するために教室内の空調環境の情報(温度、湿度、電力、CO2排出量の環境データ)を可視化する空調環境可視化システムを構築した。空調環境を評価する尺度として快適温度を適用し、夏季と冬季の快適温度を定式化した。快適温度を元に教室の空調機器をオン/オフする制御方法を明かにし、制御を適用した時に空調機器の消費電力を夏季は最大48%、冬季は最大57%消費電力量を削減することができた。本研究は学内でのグリーンIT教育(例えば、情報技術を利用した省エネルギー化に向けた環境教育)を実現するため教職員及び学生が利用できる環境可視化システムを構築するものである。具体的には大学の大教室の環境データ(温度、湿度、電力など)をいつでも、どこでも計測できるセンサネットワークを学生自ら構築し、可視化した環境データをインターネット上でだれもがどこでも閲覧できるようにして在学生の環境意識を向上することを目的とする。平成22年度は学生自身による温度、湿度、空調機器消費電力量などの環境データを計測するためのセンサネットワークを構築し、計測した環境データを蓄積するためのサーバ構築とデータを効率よく学内へ配信し、表示するシステムの構築を行った。まず、定員200人、270人規模の2教室に温度・湿度センサ及び空調機器の消費電力を計測する電力計を設置し、温度、湿度、電力のデータを無線伝送し、学内LAN経由でサーバに蓄積するネットワークを構築した。さらに、取得した電力量をCO2排出量に換算し、前日比、前月比で表せるようにデータベース化し、表示できるようにした。また、教室内を座席毎に6つの区画に分け、区画毎の温度、湿度、不快指数で数値と色区分で表示するようにした。表示箇所は教室の教卓の小型ディスプレイと教室前のPCのディスプレイである。教員は教卓に置かれた小型ディスプレイを見ることにより教室内の快適性を具体的に把握でき、学生は教室前のディスプレイにより空調機器の電力消費量、CO2排出量を当日、対前日、対前月で確認することができる。このように環境を可視化する情報システムを構築することにより学生のITスキルの向上に有効であるとともに大学で講義する教員に対する教室内環境の情報提供と学生を含めた省エネに向けた環境意識の啓発に大いに貢献することができた。さらには、大学を見学に訪れる高校生などにも環境教育の点から本学の取組みをアピールすることができた。本研究は学内でのグリーンIT(省エネルギー化(以下、省エネ)を目標とする環境教育の実践と情報技術を利用した電力消費量の削減)を実現するため学内の教室の環境を「見える化」し、教職員及び学生がいつでも、どこでも利用できる環境可視化システムを構築し、省エネの効果について評価するものである。具体的には、大学の大教室内の空調の環境データ(温度、湿度、電力など)をリアルタイムに計測できるセンサネットワークを学生自ら構築し、可視化した環境データをインターネット上でいつでも、どこでも閲覧できるようにして教職員、学生の環境意識の向上を目的とする。また、教室内の快適性を保ちながら省エネの実現について検証する。平成23年度は最初に、定員200人、270人規模の2教室の空調環境(温度、湿度、電力量)をリアルタイムに計測できる環境可視化システムを用いて温度と湿度から教室内の快適度について明らかにした。室内環境の快適度を評価する尺度として従来は不快指数が用いられているが、体感とは必ずしも一致していないことから不快指数に替えて建築環境工学で用いられている快適温度により教室内の快適度を表すようにした。快適温度はアンケート調査による申告値から統計的に処理することにより求められる。まず、冷房を使用している季節において授業中のアンケート調査をもとに回帰分析から快適温度が25.1°Cになることを明らかにした。次に、この快適温度を中心に室温が±2°Cの範囲内であれば快適とし、この範囲外であれば、教室の空調機器をON/OFFする制御方法について検討した。夏季、冬季において室温が快適温度を中心に±2°Cの範囲内を保つように冷房、暖房の空調機器をON/OFFする制御するフローを明らかにした。一方、省エネのために講義が行われていない時間に空調が使用されることがないように講義時間外は空調機器をOFFとするように節電を促す表示を行う教卓用モニターの画面表示方法と表示フローを明らかにした。教卓用モニターは講義終了5分前から次の講義が始まる前までの時間「現在、授業は行われていません。空調をOFFにして下さい。」の画面表示を行う。同時に、空調機器の当日の消費電力量と前日の消費電力量を表示する。これにより、教員は講義終了後の空調をOFFにする注意喚起がなされ、教室内の温度、空調機器が消費する電力量を把握できるので、省エネの意識を高めることができる。教室内に設置したモニターを見て空調をON/OFFする制御を行うことにより教室内の快適度は向上し、同時に空調の消費電力の削減が期待される。

本研究は学内でのグリーンIT(省エネルギー化(以下、省エネ)を目標とする環境教育の実践と情報技術を利用した電力消費量の削減)を実現するため学内の教室の環境を「見える化」し、教職員及び学生がいつでも、どこでも利用できる環境可視化システムを構築し、省エネの効果について評価するものである。具体的には、大学の大教室内の空調の環境データ(温度、湿度、電力など)をリアルタイムに計測できるセンサネットワークを構築し、可視化した環境データをインターネット上でいつでも、どこでも閲覧できるようにして教職員、学生の環境意識の向上を目的とする。また、教室内の快適性を保ちながら空調機器を制御する方法と省エネについて検証する。平成24年度は平成23年度に引き続き夏季と冬季における快適温度をアンケート調査により明らかにした。具体的には湿度を考慮した教室内の快適温度を多重回帰分析により以下のように算出することができた。6月(夏季):快適温度=(13.0845-0.049214×湿度+4)/0.53942210月(冬季):快適温度=(4.24852-0.007098×湿度+4)/0.337875快適温度は、6月が湿度66%のとき26°Cであり、10月は湿度が44%のとき23°Cである。許容範囲の±2°Cを考慮すると、6月は26°C±2°C(=24°C28°C)、10月は23°C±2°C(=21°C25°C)が快適範囲である。求めた快適温度をもとに、教卓の端末に室内の平均温度と空調の操作(ON/OFF)方法について分かり易く表示した。この画面をもとに空調機を操作(ON/OFF)した結果、夏季は最大48%、冬季は最大57%空調機の消費電力量を削減することができた。また、空調機の制御を行うことにより空調の過剰使用による教室内環境の不満を改善することができた。環境可視化システムは順調に稼働しているので、本研究の測定、評価は継続して可能となっている。また、可視化したデータはサーバに蓄積しており、リアルタイムのデータと併せてインターネット上で閲覧できるため研究を担当する学生や教職員の環境意識を高める上で大きく貢献している。従って、研究は予定通り進捗している。24年度が最終年度であるため、記入しない。平成23年度の研究成果をもとに夏季、冬季などの季節毎の快適温度を明らかにし、空調機器の制御方法に反映する。また、授業中にアンケートを実施し、快適性について評価する。さらに、空調機器の制御による省エネ評価(消費電力量削減効果)について夏季、冬季について実施する。環境の可視化は環境教育においては重要であるので、どのような情報端末(パソコン、スマートフォンなど)においても同一表示画面となるようにデザインインタフェース及び表示方法の研究を進める。
樹幹表面積の保存則の新たな展開

まず,国内外で収集された針葉樹(スギ,ヒノキ,カラマツおよびバンクスマツ)の伐倒木データと樹幹解析データを収集し,樹幹表面積を推定するための回帰モデルについて再検討した。その結果,針葉樹の場合,樹高と胸高直径を変数とするモデルによって樹幹表面積を適切に推定できること,また,モデルにおける係数の地域間・樹種間での変異は小さいことがわかった。次いで,昨年度までの研究において開発した新しい密度指標(相対樹幹表面積)について,さらに解析を進めた。収穫表の調製を目的として収集された国内のスギ・ヒノキ人工林の林分調査データを用いて,相対樹幹表面積と従来からの密度指標(収量比数,相対幹距およびReineke式に基づくrelative density)との関係を解析した。この内容は,昨年度までの内容と重複するが,本年度においては,Solomon and Zhang(2002)の方法にしたがい,厳密に自己間引き曲線を決定することに留意した。その結果,相対樹幹表面積と従来からの密度指標との関係は,べき乗式によって近似できること(従来からの指標との互換性を有すること),また,相対樹幹表面積の方が密度の変化や違いに対して,より敏感に反応することがわかった。平成28年4月に発生した熊本地震の影響のため。平成28年4月に発生した熊本地震の影響により,当初より大きな遅れが生じていたが,平成30年度においては,その遅れをおおよそ取り戻すことができた。研究期間を延長したので,平成31年度においては,これまでに得られた結果をもとに「樹幹表面積推定モデルの開発」と「樹幹表面積に基づく密度指標の提案」について,論文化の作業を早急に進めることを予定している。また,樹幹解析データと固定試験地での林分調査データをもとに,新しい密度指標(相対樹幹表面積)と林木の成長との関係について解析を進め,その成果についても論文として積極的に公表することを計画している。Inoue and Nishizono(2015; Eur J For Res)によって提案した「樹幹表面積の保存則」について,さらに詳細に検討するために,いくつかの研究を行った。まず,モウソウチクを対象として,稈表面積の計測方法について検討した。まず,fine resolution analysisにより詳細に稈形を測定し,その結果から稈表面積を算出した。次いで,稈を高さ方向に2等分,5等分,10等分および20等分した位置における稈直径を求め,区分求積法によって表面積を求めた。そして,稈高と胸高直径あるいは地際直径をもとに,稈を円錐形と仮定することで,表面積を推定した。さらに,これらの結果を比較することで,稈表面積の計測に最適な方法について検討した。その結果,稈を高さ方向に10等分した位置における直径を測定し,区分求積法によって表面積を求めることが最適であると判断できた。この成果については,Ecological Researchに投稿し,平成29年3月31日に受理された。次いで,樹幹表面積の保存則をもとに,新しい密度指標を開発した。この指標と従来からの密度指標である収量比数とを比較した。その結果,新しい密度指標は収量比数と同様,理論的に0から1の値をとる一方で,その範囲については新しい密度指標の方が広かった。このことから,新しい指標の方が,収量比数に比べて密度の変化に対し,敏感な指標であることが示唆された。また,これらの指標間の関係は,指数曲線によって上手く表現できるものの,その係数は地域や樹種によって若干異なることがわかった。この成果については,現在,論文化の作業を進めているところである。Inoue and Nishizono(2015; Eur J For Res)によって提案した「樹幹表面積の保存則」について,さらに詳細に検討するために,昨年度に引き続き,いくつかの研究を行った。まず,樹幹表面積の保存則をもとに開発した新しい林分密度指標について,さらに研究を進めた。昨年度の研究では,新しい指標と収量比数との関係を解析し,新しい指標の方が広い範囲を示すとともに,これらの指標の関係が指数式によって近似できることを示した。これに引き続き,本年度においては,新しい指標と相対幹距ならびにStand density index(SDI)との関係を解析した。その結果,収量比数と同様の結果が得られ,新しい密度指標の有用性を示すことに成功した。次いで,樹幹表面積の回帰モデルに関する理解を深めるために,マダケ属3種(モウソウチク,マダケおよびハチク)を対象として,Inoue(2004; J For Res)と同様の方法により,稈表面積と他の稈指標(胸高直径や稈高)との関係を解析した。その結果,マダケとハチクについては,種間,地域間で回帰モデルを区別する必要がない一方,モウソウチクについては稈の細りと形状比の変異のため,他の2種とは異なるモデルが必要と考えられた。また,推定のための変数としては,胸高直径と稈高の積よりも,むしろ胸高直径のみの方が有用であろうことが示唆された。さらに,現在,世界中で収集された伐倒木データと樹幹解析データをもとに,樹幹表面積を推定するための回帰モデルについてメタ解析を行っているところである。

まず,国内外で収集された針葉樹(スギ,ヒノキ,カラマツおよびバンクスマツ)の伐倒木データと樹幹解析データを収集し,樹幹表面積を推定するための回帰モデルについて再検討した。その結果,針葉樹の場合,樹高と胸高直径を変数とするモデルによって樹幹表面積を適切に推定できること,また,モデルにおける係数の地域間・樹種間での変異は小さいことがわかった。次いで,昨年度までの研究において開発した新しい密度指標(相対樹幹表面積)について,さらに解析を進めた。収穫表の調製を目的として収集された国内のスギ・ヒノキ人工林の林分調査データを用いて,相対樹幹表面積と従来からの密度指標(収量比数,相対幹距およびReineke式に基づくrelative density)との関係を解析した。この内容は,昨年度までの内容と重複するが,本年度においては,Solomon and Zhang(2002)の方法にしたがい,厳密に自己間引き曲線を決定することに留意した。その結果,相対樹幹表面積と従来からの密度指標との関係は,べき乗式によって近似できること(従来からの指標との互換性を有すること),また,相対樹幹表面積の方が密度の変化や違いに対して,より敏感に反応することがわかった。平成28年4月に発生した熊本地震の影響のため。平成28年度の熊本地震による研究の遅れを取り戻すため,平成29年度においては,既存のデータをさらに有効活用することで,研究の目標を達成するように努める。平成28年度の熊本地震による研究の遅れを,平成29年度だけでは取り戻すことができなかった。平成30年度においては,既存のデータをさらに有効活用することで,研究の目標を達成するように努める。平成28年4月に発生した熊本地震の影響により,当初より大きな遅れが生じていたが,平成30年度においては,その遅れをおおよそ取り戻すことができた。研究期間を延長したので,平成31年度においては,これまでに得られた結果をもとに「樹幹表面積推定モデルの開発」と「樹幹表面積に基づく密度指標の提案」について,論文化の作業を早急に進めることを予定している。また,樹幹解析データと固定試験地での林分調査データをもとに,新しい密度指標(相対樹幹表面積)と林木の成長との関係について解析を進め,その成果についても論文として積極的に公表することを計画している。平成28年4月に発生した熊本地震の影響により,研究を十分に進捗させることができなかったため。平成28年4月に発生した熊本地震の影響により,研究を十分に進捗させることができず,平成29年度だけでは,その遅れを取り戻すことができなかった。平成30年度においては,森林調査ならびに学会発表を積極的に行うことを計画している。研究開始初年度に熊本地震が発生し,研究のスタートが大幅に遅れたこと,ならびに,本年度の途中に所属機関の異動が決定し,研究の中断を余儀なくされたために,次年度使用額が生じた。本年度においては,研究のために要する物品の購入,これまでの研究成果の論文化(オープンアクセス)などの予算使用を計画している。調査ならびに学会発表を積極的に行うとともに,調査に際し必要となる消耗品を購入することを計画している。
沖縄の長寿と地域介護力(ユイマール)に関する研究

沖縄の長寿と介護の関連をユイマールの面から分析することを目的に、沖縄県北部の大宜味村と県南部の佐敷町の2地域の要介護高齢者のケアニーズ調査や地域活動グループを対象としたユイマールに関する調査を行った。2地域の在宅要介護高齢者のケアニーズの平均数は、家族と同居している場合大宜味村は佐敷町よりもケアニーズが多く、大宜味村では佐敷町に比べ介護が必要な高齢者が在宅で生活を維持している人が多いことがわかった。また、2地域の地域活動グループの調査の結果、沖縄に残るユイマールは良いイメージが85.5%を占め、助け合いという意味で使用される割合(70.6%)が多いことがわかった。現在ユイマールが介護面で機能していると答えた人は42%であり、地域の介護問題についてユイマールでできそうなことは声かけが82.4%であった。これらのことからユイマールが地域介護力として機能しうる可能性が示唆された。次に、対象地域を広げユイマールと高齢者介護に関する一般の人の意向を把握することを目的に、沖縄県の離島を含む5町村の40歳以上79歳の人を無作為抽出した4,161人を対象に2地域と同様なアンケート調査を実施した。有効回答数1,354人(32.9%)について分析した。ユイマールについて5地域とも良いイメージを持っている人が85%前後を占め、ユイマールについて助け合いと答えた人は60%前後と最も多く、介護面でユイマールでできそうなことは声かけ、庭掃除、買い物、送迎、食事を作って届けるの順となっていた。介護面でユイマールが機能していると答えた人は20.0%であったが、大宜味村は33.7%と最も多く、具志頭村、座間味村、佐敷町と続き、中城村は最も少なくなっていた。また、介護経験者のうち近隣と介護のやりとりがあったのは大宜味村が他4地域に比べ最も多かった。以上の結果から、健康長寿地域と言われている大宜味村は他4地域と比べユイマールが地域介護力として最も機能している地域であることがわかった。沖縄県の長寿と介護の関連を分析するため、在宅要介護高齢者のケアニーズの特徴を把握することを目的に在宅高齢者アセスメント表(MDS-HC)を用いて訪問調査を行った.大宜味村の要介護高齢者35人(90人中)と佐敷町の要介護高齢者42人(111人中)について分析した.ケアニーズの平均数をみると、大宜味村(10.9個)は佐敷町(9.1個)に比べニーズが多く、特に家族と同居している場合でみると、大宜味村(13.4個)は佐敷町(9.6個)よりもさらにニーズが多くなっていた.大宜味村では佐敷町に比べ介護が必要な高齢者が在宅で生活を維持している人が多いことが伺えた.大宜味村は、佐敷町に比べ口腔衛生の領域でニーズが多くなっていたが、これは近くに医療機関が少なく受診の機会が少なくなるためであろうと考えられた.また、大宜味村では佐敷町に比べ転倒、環境評価に関するニーズが高くなっていたことから、大宜味村には段差のある古い家が多く、住宅改造が十分対応されていないことが伺えた.

要介護高齢者の独居者の割合をみると、大宜味村(18人、51.4%)は佐敷町(13人、31.0%)に比べ独居者の割合が高くなっていた.その独居者のケアニーズについてADL/リハビリの可能性の領域をみると大宜味村0%、佐敷町51.7%であった.また、コミュニケーションの領域は大宜味村0%、佐敷町61.5%であった.大宜味村は佐敷町に比べ、各住宅間の距離が遠いこと、医療機関やお店が少なく不便であることなどひとりでも暮らしていける機能性が低く、このような過疎地域で一人で生活するためにはADLが自立しコミュニケーションが図れることは重要な条件であろうと考えられた。これらのことから要介護高齢者のケアニーズは、過疎化など地域環境によって影響されることが伺えた.次年度は長寿と地域介護力との関連について分析したい。沖縄の長寿と地域介護力(ユイマール)の関連を分析するため、地域介護力としてのユイマールの可能性を探ることを目的に調査した。ユイマールは沖縄に残る共同体としての助け合いの意味で使われることが多いが、ユイマールに対するイメージやユイマールが現在も機能しているかどうか地域の介護問題に焦点を当て、老人会、区長会、婦人会、ボランティアグループなど地域で活動する沖縄県北部の大宜味村(25人)と県南部の佐敷町(43人)の68人を分析対象にした。性別は男25人女43人であり、平均年齢は大宜味村60.8歳、佐敷町52.0歳で、大宜味村は男性が、佐敷町は女性が多くなっていた。ユイマールに対するイメージでは、良いイメージを持っている人(88.2%)が両地域とも多かった。ユイマールが介護面で機能していると答えたのは42%であり、地域別、年齢区分別でみると大宜味村の60歳以上で有意に多くなっていた。ユイマールの持つ意味については「助け合い」70.6%と答えた人が両地域とも多く、「共同作業」「労働交換」と答えた人は佐敷町に比べ大宜味村では有意に多くなっていた。地域の介護問題についてユイマールでできそうなことは「声かけ」82.4%が両地域とも多く、次いで「買い物」「庭掃除」「送迎」「食事を作って届ける」の順であり、「買い物」は大宜味村に比べ佐敷町で有意に多くなっていた。また、家族介護の経験者(61.8%)のうち近隣から何らかの世話を受けた人は47.6%であったが、両地域に有意な差はなかった。一方、介護が必要な近隣の人に何らかの世話をしたと答えた人は39.7%であり、大宜味村では佐敷町に比べ有意に多くなっていた。これらの結果から、地域や年齢や性別でユイマールに対する捉え方が異なる面が示唆されたが、両地域においてユイマールが地域介護力として機能し得る可能性が考えられた。ユイマールと高齢者介護に関する一般の人の意向を把握することを目的に、沖縄県の離島を含む5町村においてアンケート調査を行った。沖縄県北部の大宜味村(人口3,479人)、南部の佐敷町(人口11,381人)と具志頭村(人口7,560人)、中部の中城村(人口14,470人)及び離島の座間味村(人口1,063人)において40歳から79歳の人を無作為に約1/4抽出(座間味村は全数)し郵送法(大宜味村は留め置き法)による調査を実施した。調査内容は性、年齢、職業、所属グループ、ユイマールのイメージやユイマールでやれそうなこと、介護経験、介護内容、介護のやりとりなどである。アンケートを配布した4,161人のうち1,437人(回収率34.5%)から回答が得られ有効回答数1,370人(男627人;45.8%、女743人;54.2%)について分析した。ユイマールについて5地域とも良いイメージを持っている人が85%前後を占め、ユイマールの意味については助け合いと答えた人が60%前後と最も多く、介護面でユイマールでやれそうなことは声かけ(55.0%)、庭掃除(30.2%)、買い物(26.0%)、送迎(19.3%)、食事を作って届ける(12.4%)の順となっていた。
エバネッセント波の金属コート極細糸による散乱－プラズモン効果の理論的実験的解明

プリズム上の12nm程度の膜厚の白金薄膜近傍に白金を被覆した345nm程度の太さの糸を配置し、レーザー光を当ててできる散乱光強度の角度分布を測定した。得られたデータについて、対応する理論を構築し、計算により当該角度分布に当てはめて白金の屈折率を求めた結果、白金薄膜の複素屈折率が変化する現象を見出した。これは、これまでに知られているサイズ効果とは異なり、プラズモン効果を理解する上での新たな知見となると考えられる。25年度は前年度得られた成果に基づいて、プローブとして100200nm程度の太さの極細糸に白金を被覆した200300nm程度の太さの白金被覆糸を、14nmまたは90nm程度の白金薄膜が形成されたプリズム面近傍に配置した系について解析解を求めるとともに実験を行った。解析解は、2本の2重円柱によるモデル(2円柱ー2重円柱モデル)として求めることができた。実験では、まず、プローブとしての極細糸を採取し、これに白金を被覆した。波長660nmのレーザー光を当てて散乱光強度の角度分布を測定することにより、コアの太さと屈折率、被覆部分の外径と複素屈折率を求めた。次に、プリズム上に膜厚14nmまたは90nm程度の白金薄膜を形成した。膜厚とその複素屈折率は、ATR法により測定した。その後、白金薄膜上に前述の白金被覆極細糸を配置し、プリズムに全反射する入射角度でレーザー光を入射させ、白金薄膜上に現れるエバネッセント光の散乱波を測定した。実験により得られたデータを2円柱ー2重円柱モデルで計算したところ、2種のサンプルとも実験と計算が良好に一致した。この結果、目的のモデル及び実験装置の妥当性を検証できた。なお、プリズム上に白金薄膜の形成過程で膜表面に予期せず幾何学的模様が現れ、その原因を調べるための表面観察用カメラや電子線回折による構造を調べるための装置を購入し、実験を行った。これにより模様が現れない膜形成条件を得た。本研究は、近接場光(エバネッセント光;通常の光と異なる伝搬しない光)をごく細い糸(プローブ)に当てて変換した散乱波を測定することにより、プラズモン効果を定量的かつ統一的に理解できるようにすることを最終的な目的としている。その第一歩として、本年度は物性的に明確に定義できる太さ100 nm程度の極細糸をプローブとし、プリズムに入射するレーザー光を全反射させてできるエバネッセント光をこのプローブに当てる系において、プローブ自体の近接場も含む近接場を正確に散乱波に変換する系の理論(モデル)を構築して実験により検証した。このモデルでは、プローブを100nm程度の極細い円柱に、及び、これに比べてプリズム面をごく太い円柱に見立てた2円柱モデルとして散乱波の解を求めている。実験系は、100nm程度のプローブには蜘蛛の糸を用い、これとプリズム面からのナノスケールレベルの距離の調整には別の細い蜘蛛の糸2本を台糸として、プローブに対して直角に配置する方法を考案して行った。実験では、まず、プローブとしての極細糸を採取し、波長660nmのレーザー光を用いてその散乱光の角度分布を測定することにより、その太さと屈折率を測定した。次に、プリズム上に直接プローブとなる極細糸を載せたサンプルとプリズム上に台糸を載せ、その上にプローブとなる極細糸を載せたサンプル2種を作成した。これらのサンプルを用いてエバネッセント光の散乱波と、比較のために平面波の散乱波を測定した。これは、臨界角の前後の入射角で測定することで容易に実施できた。実験により得られた散乱波の強度の角度分布データを2円柱モデルで計算したところ、2種のサンプルとも実験と計算が良好に一致した。また、これにより、従来明確に解明されていなかった近接場の定量的な評価が可能となった。(1)プリズム上にスパッタ法により白金膜を形成し、ATR法により白金薄膜を形成し、その膜厚と複素屈折率を測定した。その結果、膜厚が12nmであり、複素屈折率がすでに知られているバルク値2.4+4.3iと一致することを確認した。(2)276nmのコア径の誘電体極細糸に白金を被覆した極細糸を作成し、光散乱法によりその外径、白金部分の複素屈折率を測定した。その結果、外径が345nm、複素屈折率が2.0+0.3iであることがわかり、複素屈折率がバルク値と大きく異なることを見出した。(3)(1)で形成した白金膜近傍に(2)の白金被覆糸を配置した系のサンプルを複数作成し、エバネッセント波及び平面波による散乱光強度測定実験を行った。

得られたデータについて、2円柱ー2重円柱モデルにより解析し、白金被覆糸の被覆部分の外径と複素屈折率、白金薄膜の複素屈折率を求めた。その結果、2種のサンプルとも実験に計算を良好にフィットでき、モデルの妥当性が明らかになった。また、白金被覆糸のみの場合の白金部の複素屈折率が白金のバルク値と異なること、及び白金被覆糸を白金膜近傍のプリズムに配置すると、白金膜の複素屈折率がバルク値から大きくずれ、実部虚部とも略半減することが明らかになった。また、白金被覆糸の白金部複素屈折率もある程度変化することも明らかになった。白金被覆糸のみの場合の複素屈折率の変化は一種のサイズ効果によるものと考えられるが、白金膜の複素屈折率の大きな変化はそれとは異なる、これまでに知られていない新規の現象である。これは、白金被覆糸と白金膜の間に生ずる多重散乱による相互作用により、白金部の電子の挙動が変化したことによるものと考えられる。この白金の局所的な屈折率変化は、一種のプラズモン効果によるものと考えられ、プラズモン効果を定量的に理解する上での一歩が示されたと考えられる。近接場光学24年度の成果として検証できた2円柱モデルに基づいて、25年度では、理論面からはプリズム上に金や銀、白金等の貴金属薄膜を形成し、その上に200300nm程度の太さの貴金属被覆極細糸を配置し、これに全反射入射角でレーザー光を入射させて生ずるエバネッセント波を当てる系の2円柱ー2重円柱モデルを構築することが目標であり、実験面からは、この系に対応する測定実験を行い、得られた実験データと計算結果を対照してモデルを検証することにより、プリズム面上の貴金属薄膜と空気の界面に存在する近接場の定量的な評価を可能とすることが目標であった。結果としては2円柱ー2重円柱モデルを構築し、表面が良質で安定している白金を用いた実験により理論を検証することができ、当初の計画を概ね達成することができた。24年度の計画では、理論面からはプリズム上に100 nm前後の透明な蜘蛛の糸を載せ、これに全反射入射角でレーザー光を入射させて生ずるエバネッセント波を当てる系における散乱光のパターンを2円柱モデルにより構築する。一方、実験面からは、この系に対応する測定実験を行い、得られた実験データと計算結果を対照してモデルを検証することにより、近接場の定量的な評価を可能とすることであった。結果としては2円柱モデルを構築し、これを実験により検証することができ、当初の計画を概ね達成することができた。25年度は白金薄膜と空気の界面に存在するエバネッセント光(波)の定量評価モデルとして2円柱ー2重円柱モデルを構築し、実験により検証できた。今後は、白金に代えてプラズモン効果がより大きく現れると考えられている銀や金を用いて実験を行う。まず、ごく細い蜘蛛の糸に銀を被覆し、被覆後、糸の散乱光強度パターンを測定して対応する計算モデルで解析し、銀被覆糸の太さと複素屈折率(クラッド)、屈折率(コア)を予め求める。次にプリズムに銀薄膜を形成し、形成後、薄膜の厚さと複素屈折率を全反射減衰法(ATR法)により測定する。その後、糸をプリズム上の銀薄膜上に配置して実験を行い、測定データを2円柱ー2重円柱モデルにより解析する。これにより、プラズモン効果の定量的な評価ができると考えている。ごく細い糸に銀をコーティングするには、現有設備のイオンコーターを使用するが、ターゲット(消耗品)が必要になる。また、25年度の研究成果を英文誌に投稿するとともに、今年度の得られる成果を学会等で発表する等、3年間の研究成果をまとめる。
転写因子Ｎｆｉｌ３による神経変性の抑止機構の解析

筋萎縮性側索硬化症(ALS)は、運動神経が変性し、脱落することによって引き起こされる神経変性疾患である。本研究では、筋萎縮性側索硬化症のモデルマウスを用いた解析により、転写因子Nfil3が神経保護システムにおいて重要な役割を果たすことを見出した。さらに、Nfil3によって制御を受けているであろう因子を探索し、それらのALS細胞モデルにおける保護機能を解析した結果、神経細胞の防御機構に関与する新規因子を発見した。認知・記憶・運動系の制御などの高次脳機能は、中枢神経系の神経細胞によって担われている。したがって、生涯にわたって神経細胞が健全に維持されることは、高次脳機能の維持に必要不可欠である。神経細胞は基本的には自己複製しないため、神経細胞が機能的・構造的に維持されるには、自己を守るための強固な保護システムが必要である。申請者らは、転写因子Nfil3が神経細胞を保護する役割を担い、Nfil3の発現が神経変性を抑制することを見出した。本研究では、Nfil3シグナリングの解析を通じて、Nfil3を基点とした神経保護システムの全容に迫ることを目的とする。本年度は、Nfil3の下流候補と考えられるPer2の解析を実施した。これまでに申請者らは、培養神経細胞を神経毒で刺激した際に、Per2の発現レベルが下がることを見出している。そこで、Per2の発現量を変化させた培養神経細胞において、神経毒に対する耐性を解析した。すると、Per2の発現量を低下させた神経細胞は神経毒に曝露した際の耐性が上昇していることを見出した。このことは、神経毒に対する神経保護システムにおいて、Per2の発現低下が重要な役割を果たしているという可能性を支持するものである。さらに、神経保護システムにおけるNfil3-Per2のシグナリングの生理的意義を解析するため、Per2ノックアウトマウスとPer2のトランスジェニックマウスを入手した。今後、これらマウスとALSモデルマウスを交配させて二重変異マウスを作製し、神経変性疾患の発症時期や進行度への影響を精査する。本年度は、Nfil3の下流で作用する遺伝子群を探索した。具体的には、Nfil3 Tgマウスの中枢神経系を用いたマイクロアレイ解析を行い、Tgマウスにおいて発現量が変化する遺伝子を数多く同定した。また、これと並行してNfil3の下流候補と考えられるPer2の解析を実施した。その結果、培養神経細胞を神経毒で刺激した際に、Per2の発現レベルが下がることを見出した。このことから、神経毒に対する神経保護システムにおいて、Per2の発現低下が重要な役割を果たしている可能性が考えられた。さらに本研究では、Nfil3の発現を誘導するシグナルの解明を目指す。従来、SREBPという分子が低コレステロール状態になると活性化し、コレステロール合成に関わる遺伝子群の転写を誘導することが知られる。これまでの研究において申請者らは、活性化型SERBPの発現によってNfil3の発現が促進することを報告した。本年度は、スタチン系薬剤やACAT酵素の阻害剤を培養神経細胞に投与し、低コレステロール状態にすると、SREBPの活性化に伴ってNfil3の発現が上昇することを見出した。この知見は、低コレステロール状態がNfil3を介して神経保護効果をもたらす可能性を示唆する。これまでに申請者らは、Nfil3の下流因子であるPer2に着目して研究を展開してきた。すなわち、培養神経細胞を神経毒で刺激した際に、Per2の発現レベルが下がること、および、Per2の発現量を変化させた培養神経細胞においては神経毒に対する耐性が変化することを明らかにした。このことは、神経毒に対する神経保護システムにおいて、Per2の発現量が重要な役割を果たしているという可能性を支持するものである。さらに本年度は、Per2の解析をin vivoで実施した。

神経保護システムにおけるPer2シグナリングの生理的意義を解析するため、Per2ノックアウトマウスおよびPer2トランスジェニックマウスを入手した。これらマウスとALSモデルマウスを交配させて二重変異マウスを作製し、それぞれのマウスの神経変性疾患の発症時期や進行度への影響を精査した。発生神経科学Nfil3の下流候補であるPer2においては、その発現量の低下により、培養神経細胞の細胞毒刺激に対する耐性が上昇することを明らかにした。これは、Per2の発現制御が神経保護システムに重要な役割を果たす可能性を示すものである。さらに、Per2ノックアウトマウスとPer2のトランスジェニックマウスを入手し、ALSモデルマウスとの交配を開始している。これらから、概ね当初の計画通りに研究が進行していると判断できる。本年度の当初の研究計画に掲げたように、Nfil3トランスジェニックマウスの中枢神経系を用いたマイクロアレイ解析を行った。さらに、Nfil3の下流候補であるPer2においては、培養神経細胞への細胞毒刺激により発現レベルが低下することを明らかにした。これは、Per2の発現制御が神経保護システムに重要な役割を果たす可能性を示すものであり、当初の計画通りに研究が進行していると判断できる。また、Nfil3の発現を誘導するシグナルの解明においては、培養神経細胞を低コレステロール状態にするとNfil3が発現上昇することを見出した。今後のさらなる研究によって、本研究の目的であるNfil3の発現制御メカニズムの解明につながると考えている。先の欄で述べたように、現在までの研究進捗状況は概ね順調である。そのため、今後も当初の研究計画に基づいて研究を推し進めていく。該当なし