hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
原生代中期(17から14億年前)の海洋の酸化還元状態と微生物活動の解明

本研究では北オーストラリアマッカーサー盆で得られた前期から中期原生代(1711億年前)の堆積岩を用いて、当時の海洋の酸化還元状態と窒素循環の関係を議論した。酸化的および還元的な海洋環境での窒素同位体比の平均値はそれぞれ2.5および2.6‰であり、先行研究で指摘されていた遠洋での硝酸枯渇に疑問を示す結果となった。さらに、酸化還元状態によってC/N比の分布が異なることが判明した。酸化的環境では20以下、還元的環境では69に達する。高いC/N比はNに枯渇した生体分子の蓄積により形成された有機物を反映している可能性がある。これは先行研究による微化石の分布およびバイオマーカーの結果とも整合的である。原生代中期の海洋の酸化還元状態を解明することは、微生物から多細胞生物への生命進化を知る上で非常に重要である。この時代の深海は、長期に渡り嫌気的で鉄に枯渇したsulfidicな状態が続いたとされているが、その証拠は乏しく、定量性はもちろん、その存在さえ未解明である。生命進化の鍵となる海洋の酸素濃度の変化は、遷移金属元素などの微量元素の組成に反映される。中でも鉄は、酸素濃度の変化に敏感な元素であり、炭素・窒素と共に生物の必須元素の一つである。本研究では、原生代中期の堆積岩に含まれる個々の黄鉄鉱の鉄同位体比を測定することで当時の海洋の酸化還元状態を解明し、海洋が長期的にsulfidicであったかどうかを検証する。また、全岩の炭素・窒素同位体比を分析することで、その海洋環境における微生物活動の変動を検証する。平成26年度は、オーストラリア地質調査所で採取済みの海洋深部および中深部の掘削試料を使用して、黄鉄鉱の鉄同位体比の局所分析と有機窒素・炭素同位体比の測定を行い、分析結果を得た。岩相から推定した海洋の深度と、黄鉄鉱の鉄同位体比の結果を組み合わせて鉄同位体比の分布の違いをみると、少なくとも17ー16億年前の海洋深部は太古代と同様に二価鉄に富むferruginousな状態であったことが示唆される結果となり、長期に渡ってsulfidicな状態が継続したわけではないと推定された。また、海洋深部と中深部の窒素同位体比の違いから浅海部分は安定して酸化的な状態であったことが示唆された。中でも鉄は、酸素濃度の変化に敏感であり、炭素・窒素と共に生物必須元素の一つである。本研究では、原生代中期の堆積岩に含まれる個々の黄鉄鉱の鉄同位体比と全岩の炭素・窒素同位体比を分析することで、当時の海洋の酸化還元状態を解明し、海洋が長期的にsulfidicであったかを検証し、その海洋環境での微生物活動の変動を検証する。平成27年度は、6月から7月にかけてオーストラリア、北部準州ダーウィンのオーストラリア地質調査所に赴き、新たに3本のドリルコア試料(Jamison-1, McA5, 14MCDDH002)から200試料を採取した。これにより、前期原生代(17億年前)から後期原生代の初め(13億年前)までの期間に渡る岩石試料をほぼ入手した。採取したすべての試料から岩石薄片・岩石粉末を作成した。作成した薄片試料のうち1640Ma付近のドロマイト試料の一部を利用して、LA-ICPMSによる微量元素測定を行った。また、窒素・炭素同位体比を測定するため、岩石粉末試料の酸処理などの測定準備を行った。現在、海洋研究開発機構で測定中である。当初は、平成27年度に採取した試料の岩石薄片を作成したのち、薄片中の黄鉄鉱の鉄同位体比を測定する予定であった。鉄同位体比の測定にはフェムト秒レーザーとマルチコレクター誘導結合プラズマ質量分析計(MC-ICP-MS)の両方が必須であるが、平成27年9月にフェムト秒レーザーが故障した。復帰後測定する予定でいたが、現在も復帰していないため鉄同位体比の測定が行えない状態が続いている。現在鉄同位体比に替わる方法を模索中である。平成28年度は平成27年度までに採取できていなかった掘削試料の採取許可を北オーストラリアのコアリポジトリより得て、現地に赴き試料の採取を行った。約150試料を採取し、窒素同位体比と鉄同位体比を測定するために岩石薄片の作成と粉末試料の作成を行い、分析準備を進めた。また、先行研究で得られた堆積環境の酸化還元状態に基づき、これまでに測定した窒素同位体比をもとに中期原生代の窒素循環についての議論を行い、国内・国外の学会で発表を行った。現時点で本研究によって新たに判明したことは次の2つである。1)遠洋部においても硝酸の枯渇は見られず、浅海域と同様の酸化的な窒素循環が観察された先行研究による北アメリカ、北オーストラリア中期原生代の窒素循環についての研究では、遠洋部では沿海部に比べて窒素同位体比が低く、遠洋部では硝酸が枯渇していたと考えられてきた。

これに対して本研究では中期原生代全体(約3億年間)、約300試料の窒素同位体比の分析を行ったところ、遠洋部でも沿海部とほぼ同じ2ー3‰の硝酸の窒素同位体比を示し、硝酸の枯渇は見られないことが判明した。2)炭素と窒素の比率から酸化的な沿岸部の堆積岩と還元的な遠洋部の堆積岩ではC/N比が大きく異なる試料があることが判明したこのことから沿岸部と遠洋部の一部では生息していた生物種に違いがあることが推定された。この違いを先行研究の微化石のデータおよび分子化石のデータと対比すると、真核藻類の生息域とシアノバクテリアの生息域に対応していると考えられた。現在は、これまでに得られた結果から中期原生代の窒素循環についての議論をまとめ、投稿に向けての準備を行っている。当初本研究では窒素同位体比に加えて鉄同位体比の測定も行う予定であったが、機器の故障のため研究期間内に行うことができなかった。鉄同位体比の測定は今後行う予定である。本研究では北オーストラリアマッカーサー盆で得られた前期から中期原生代(1711億年前)の堆積岩を用いて、当時の海洋の酸化還元状態と窒素循環の関係を議論した。酸化的および還元的な海洋環境での窒素同位体比の平均値はそれぞれ2.5および2.6‰であり、先行研究で指摘されていた遠洋での硝酸枯渇に疑問を示す結果となった。さらに、酸化還元状態によってC/N比の分布が異なることが判明した。酸化的環境では20以下、還元的環境では69に達する。高いC/N比はNに枯渇した生体分子の蓄積により形成された有機物を反映している可能性がある。これは先行研究による微化石の分布およびバイオマーカーの結果とも整合的である。平成26年度の前半は、すでに入手済みの中期原生代の海洋深部の掘削試料、99試料を使用して黄鉄鉱の局所鉄同位体分析用の岩石薄片の作成と鉄同位体比の測定および解析を行った。また、これらの掘削試料の全岩の窒素・炭素同位体比の測定用に岩石粉末を作成し、酸処理を行い、JAMSTECの分担研究者のもとで全岩の窒素・炭素同位体比の測定を行った。掘削試料の鉄同位体比と窒素同位体比の測定については、ひととおりの分析は終了し、議論に必要なデータの取得も順調に進展している。現在は、鉄同位体比と窒素同位体比の結果を用いて当時の海洋の酸化還元状態についての議論を進めているところであり、この結果から論文を作成し、国際学術雑誌に投稿する予定である。当初、平成26年度に予定していた北オーストラリアにおける地質調査は該当地域の調査可能時期にメンバーの予定を合わせることができず実現できなかったが、平成27年度に実施する予定である。詳細については次の項目で記述する。平成27年以降、北オーストラリア地質調査所とやり取りを進め、現地で行われた研究発表会にも参加した。その後、研究者や現地の企業との連携が取れるようになり、試料についての情報や状態のよい試料を入手できるような関係を築くことができた。平成28年度も昨年に引き続き、ドリルコア試料の採取のためダーウィンのコア保管施設に赴く予定である。平成27年度に一部入手済みのJamison-1からは残りの部分から50試料を追加採取し、14-13億年前の堆積物試料を連続的に採取する。また、16億年前の試料についてはより低変成度のドリルコアから採取する許可を得た。このコアから約20試料採取する予定である。帰国後は試料の岩石薄片と岩石粉末を作成する。フェムト秒レーザーが復帰し、測定可能になれば黄鉄鉱の鉄同位体比を測定する。
外国籍女性のライフコース研究　リプロダクティブヘルスの向上に向けて

本研究は、本邦に暮らす高齢化のすすむ外国人女性のリプロダクティブヘルスに焦点を当て、日本に暮らす外国人女性が各々のライフコースおいて実践してきた医療保健行動を明らかにする。特に、「ニューカマー」と分類され、就労者として、日本人の妻として移住して20年以上が経過する、40代以降のアジア(主にネパール、ベトナム)出身の女性たちについて焦点を当てた。その結果、リプロダクティブヘルスについては脆弱であった。それぞれの女性たちの在留背景の差異、および持っている資源の差異により、多様な医療保健行動の実態が明らかとなった。本研究は本邦に暮らす高齢化の進む外国人籍の女性のリプロダクティブヘルスに焦点を当てて、その女性たちがそれぞれのライフコースにおいてどのような医療保健行動をとってきたのか、その実践を明らかにするとともに、課題について検討する。特に「ニューカマー」と分類され、就労者あるいは結婚によって移住して20年以上経過している高齢化の著しいアジア女性に焦点を当てる。平成24年度は、取り組むべきテーマの枠組みの特定を行うとともに基本的文献の収集やヒヤリングおよびを行った。具体的には行政資料より外国人集住地域を含む対象地域の統計データを整理するとともに、自治体の取り組みやアジアコミュニティでのヒヤリング、研究協力の依頼を進めているところである。また関連する研修会やワークショップに参加し、情報収集をしている。ベトナムコミュニティの研究協力者については、対象選定に時間を要したが、何とか依頼ができ当研究の説明を行い導入的なインタビューを行ったほか、今後の本格的な調査協力依頼と打ち合わせを開始し、本格的調査への準備を進める予定である。本研究は、本邦に暮らす高齢化のすすむ外国人女性のリプロダクティブヘルスに焦点を当て、在日外国人女性が各々のライフコースにおいて、どのような医療保健行動を行ってきたのか、その医療保健行動の実践を明らかにすると共に、益々高齢化する女性達にとって、安心して高齢期を過ごすことを可能にするためには誰が何をするべきか、どのような保健医療制度が必要かを明らかにするものである。特に、「ニューカマー」と分類され、就労者として、日本人の妻として移住して20年以上が経過する、高齢化の著しい、アジア出身の女性たちに焦点をあてる。本年は、研究倫理診査の承認を経て、対象となる女性へのアプローチを試みているが、紹介団体との調整に時間がかかり、調査が一時停滞したが、本格的な調査にとりかかっているところである。研究をすすめる上での研究倫理審査に時間を要したこと、対象者を紹介いただく団体との調整に困難が生じ、全体的に遅れてしまったことによる。特に、「ニューカマー」と分類され、就労者として、日本人の妻として移住して20年以上が経過する、高齢化の著著しいアジア出身の女性たちに焦点をあてた。本年度は、研究倫理審査を終え、関係機関への調整とヒヤリング、そしてネパールおよびベトナム出身で日本在住20年程度の40代から70代までの女性たちにそれぞれ聞き取り調査を実施した。結果より、外国人女性のリプロダクティブヘルスが脆弱であることは明らかだが、背後には、日本と出身国の間の経済状況や社会福祉制度の差異と共に、日本社会においては「カマー(来訪者)」と位置づけられ、日本社会を支えて働いてきた老後を保障されるべき「中高齢者」とは位置づけされない社会構造上の問題があった。また、「外国人女性」として一括りにできるものではなく、永住者、ニュー・カマー、そして「就労」や「留学」の一時的滞在といった、在留背景によっても、医療保健行動の実践に大きな差異があることがわかった。以上のことより、アジア出身女性の在留背景による医療保健行動の差異に焦点を当てて更に研究を発展させていく予定である。基本的な情報収集やデータ整理に時間がかかり、対象地域での聞き取りやアンケート調査を行うための対象選定の準備が遅れていたが、関係者を通して、条件を考慮しつつ可能な地域で協力依頼をしている状況である。調査地を多少変更して、自治体の取り組みとアジアコミュニティでのヒヤリングを増やしていくこと、そして対象者への個別インタビューを本格的に進めていくこととなる。また、対象者の所属するネパールとベトナムコミュニティを中心に彼女たちの健康維持活動を支えるためのニーズと、地域資源を加味した支援策について検討し、ワークショップや座談会で議論する機会を持つ。成果物に向けての準備も合わせて行う。助産学自治体の取り組みやアジアコミュニティでのヒヤリングの対象地域を広げて、研究協力の依頼をさらに進め、データ収集の精緻化とプレ調査を行う。研究倫理審査を得て、本格的に個別の聞き取り調査を進めていく1年にする。

また在日外国人女性の健康問題やNPO団体の専門家からのヒヤリングを行う機会とともに研究会を開催する。ベトナムコミュニティ、ネパールのコミュニティの女性に対してもインタビューやワークショップを通じて保健医療行動についての詳細なデータを収集し課題抽出していく。調査結果は国内の学会あるいは研究会で報告する機会を得られるよう準備していく。インタビューを開始するにあたっての調整に時間がかかったためである。1年目に予定していた専門家からの聞き取り、研究協力者へのアンケート調査、インタビューの対象選定に手間取り2年目に持ち越したためである。すでに調整はできたので、今後は本格的なインタビューを行っていくこととなる。助成金の使用計画としては、調査にかかる研究協力者の謝礼、データ収集時の支援やデータ入力などの人件費、アンケート用紙の作成および通信費、研究者のフィールド調査にかかる交通費、宿泊費に充てる予定である。
非線形拡散方程式の解の漸近解析

テーマ1.O.D.E.型解の漸近解析非線形項が冪型吸収項と指数型吸収項の場合では、解の時間大域挙動には大きな違いがあったにも関わらず、解から常微分方程式の解を引いて線形化し、解の積分表示を用いて詳細な漸近解析を行う手法が有効であることに着目した。いずれのO.D.E.型解も第二次漸近形は常微分方程式の解と熱方程式の解で記述されるため、より広範な非線形項F=-f(f>0)に対してO.D.E.型解が熱拡散の効果を受けると予想し、その非線形構造の解明に取り組んだ。冪型タイプと指数型タイプに分けて考察し、いずれのタイプにおいてもfの零点近傍での凸性が重要となる一方、指数型タイプではfの導関数の有界性を仮定する。これらの議論は比較原理を用いるため、分数冪ラプラス作用素にも適用できる。また、吸収項ではなく劣線形熱方程式の非線形項F(s)=s^p(0テーマ2.非線形拡散方程式の解の高次漸近展開理論の構築石毛和弘氏、川上竜樹氏と共同研究を行い、例えば多重ラプラス作用素や分数冪ラプラス作用素が拡散項である場合を含むよう、積分核が持つ共通の性質を抜き出して抽象化し、熱核を一般化した積分核をもつ半線形拡散方程式を考察した。始めに、時間大域解の存在の最適な十分条件を与え、初期値の空間遠方での振舞いとの特徴付けをした。ここでは、初期値はルベーグ空間を含んでいる弱ルベーグ空間の元としたことで、ルベーグ空間では扱うことのできない臨界指数の場合を扱うことができる。さらに、半線形拡散方程式の初期値問題に対して、積分核のように振舞う時間大域解の高次漸近展開理論を構築した。具体例として、多重ラプラス作用素や分数冪ラプラス作用素を持つ半線形拡散方程式、粘性Hamilton-Jacobi方程式に対する初期値問題に対して、本研究の議論が応用可能であることも示した。26年度が最終年度であるため、記入しない。
新規癌抑制遺伝子Prox1:遺伝子改変マウスの解析

遺伝子導入で11種のESクローンを作製し、その中から3種のキメラマウスを作製し得た。FLPマウスとの交配を合計2回行い、最終的にジェノタイピングにより確認された雄5匹雌5匹のcKOヘテロマウスを得た。cKOヘテロマウス同士を交配させてcKOホモマウスを作製することにも成功した。cKOマウスを用いてAdeno-Creを食道に感染させて食道粘膜のProx1発現を無くした状態にしてNMBA(N-nitrosomethylbenzylamine)による食道癌誘発モデルを用いて食道癌におけるProx1の役割について検討を行った。【方法】Prox1のコンディショナル・ノックアウト(cKO)マウスを以下の手順で作製した。Prox1遺伝子のExon2をloxP配列で挟み、FLT配列で挟んだNeo遺伝子をタンデムにおいたターゲティングベクターを構築し、ES細胞に遺伝子導入を行った。neomycinで陽性選択を行い、ESクローンを作製した。これをマウス胚にマイクロインジェクションして、キメラマウスを作製した。このキメラマウスと正常マウスを交配し、ジェノタイピングによりヘテロマウスを確認した。これとFLPマウスを交配して、Neo遺伝子が除かれたcKOヘテロマウスを作製した。【結果】遺伝子導入で11種のESクローンを作製し、その中から3種のキメラマウスを作製し得た。FLPマウスとの交配は合計2回行い、最終的にジェノタイピングにより確認された雄5匹雌5匹のcKOヘテロマウスを得た。今後はcKOマウスを用いてAdeno-Creを食道に感染させて食道粘膜のProx1発現を無くした状態にてNMBA (N-nitrosomethylbenzylamine)による食道癌誘発モデルを用いて食道癌におけるProx1の役割について検討を進めていくことを予定している。Prox1のコンディショナル・ノックアウト(cKO)マウスを以下の手順で作製した。cKOマウスを用いてAdeno-Creを食道に感染させて食道粘膜のProx1発現を無くした状態にてNMBA (N-nitrosomethylbenzylamine)による食道癌誘発モデルを作成することで、食道癌におけるProx1の役割について検討した。また、当科で収集しているヒト食道癌細胞株KYSEシリーズでついて、Prox1を遺伝子導入によって強制発現させたり、siRNAにより発現抑制したりすることで、形態、分化、増殖、アポトーシス、遊走能の変化などを評価している段階である。
生体微量元素セリウム(Ce)による生物機能制御の検証

昨年度までに、モリブデン・鉄-硫黄クラスター・FAD含有型酸化酵素であるウラシル・チミン脱水素酵素の活性が生体微量元素セリウム(Ce)により活性化される現象を発見している。本年度は、Ceによる活性化現象を精製ウラシル・チミン脱水素酵素を用いて詳細に解析した。まず、電子受容体をmethylene blueに固定し、様々な基質を用いた際の活性化現状を観察した。その結果、uracil、thymine、5-fluorouracilのいずれを基質とした際にも活性化現象が観察され、反応初速度はCe非添加時の25.5倍となった。次に、基質をuracilに固定し、様々な電子受容体を用いた際の活性化現象を観察した。その結果、methylene blue、phenazine methosulfate、benzoquinone、α-naphthoquinoneのいずれを電子受容体とした際にも活性化現象が観察され、反応初速度はCe非添加時の1.55.5倍となった。基質、電子受容体の種類に関わらずCeによる反応の加速が観察されたことから、この活性化現象が、酵素蛋白質とCeの直接の相互作用によるものであることが予想された。また、同種の反応機構を有するキサンチン脱水素酵素について粗酵素を用いてCeによる活性化現象を検討したところ、ウラシル・チミン脱水素酵素同様の活性化現象を見いだした。また、Ceの効果が電子受容体の分子種により異なること、すなわち、NAD^+を電子受容体とした際、Ceによる活性化現象がほとんど見られないのに対し、methylene blueを用いた際、Ceによる活性化が顕著となることを見だいした。以上の結果から、Ceによる活性化現象化が、これらモリブデン・鉄-硫黄クラスター・FAD含有型酸化酵素が電子伝達系依存的に機能する際に見られる共通の現象であることが予想された。微生物における核酸塩基ピリミジンの酸化的代謝を酵素レベルで解析していく過程で、代謝の初発酵素であるウラシル・チミン脱水素酵素の活性が生体微量元素セリウム(Ce)により活性化される現象を発見した。セリウムの生理機能の解明へ向け、モリブデン・鉄-硫黄クラスター・FAD含有型酸化酵素であるウラシル・チミン脱水素酵素の単離精製・諸性質の解明を行うとともに、精製酵素に対するCeの作用を、種々の電子受容体との相互作用に着目しながら解析した。セリウムによる活性化現象を精製酵素を用いて解析したところ、この活性化現象はウラシル、チミン、5-ハロゲン置換ウラシルのいずれを基質とした際にも、また、methyleneblue、phenazine methosulfateのいずれを電子受容体とした際にも観察された。
マンノース結合型イネレクチンとイネいもち病菌のConA結合型糖鎖との相互作用

(1)MRL遺伝子の構造解析と未同定イソ体遺伝子の探索マンノース結合型イネレクチン(MRL)は水分ストレスや病害・傷害ストレス等により誘導され、いもち病菌胞子や白葉枯病細菌を凝集し、いもち病菌侵入部位周縁に蓄積する。MRLは数種の等電点の異なるイソレクチンからなり、その主要イソレクチンでpI4.85に相当するMRL 4.85遺伝子を単離同定し、遺伝子構造解析から、本遺伝子はalternative mRNAsplicingにより、flame shiftを起こさず、8アミノ酸残基欠失した分子量の小さな翻訳産物をストレス時には生成すること、転写制御領域は類似のsalT遺伝子とは異なり、一部が大きく欠失して異なるABA反応配列を持つこと、本遺伝子を含めてイソレクチン遺伝子と想定される遺伝子配列はイネ第1染色体上にあり、MRL4.85遺伝子の上流約130kbに存在することが示唆された。(2)MRL4.85遺伝子発現制御組換え体イネの創成MRLの病害抵抗性における機能について直接的な証拠を得る目的で、CaMV35Sプロモーターに高発現化カセットを導入したpC1304Eを構築し、その下流にGFP/GUSのレポーター遺伝子およびMRL4.85遺伝子を正逆両方向に組み込んだbinary vectorを構築した。そのベクター系を用いて、MRL4.85遺伝子の発現増幅型および発現抑制型形質転換体イネを創成中で、形質転換体イネカルスレベルでの選抜検定を終え、MRL遺伝子の発現量を検定している。それらが成苗になった時点で、いもち病菌接種ならびに本菌のConA結合型糖タンパク質との相互作用を検証する。(3)いもち病菌が分泌するConA結合型糖タンパク質糖鎖の構造解析いもち病菌胞子発芽液からConA affinityクロマト、HPLC等で、目的とする主要糖タンパク質(約28K)の精製手法を確立した。その修飾糖鎖はN-グルコシドではなく、O-グルコシド結合と推定され、末端糖を標識後、ペプチド鎖をピリジン分解し、NMRならびにTOF-MS等の機器分析により構造解析を行っている。また、N-末端アミノ酸配列、およびプロテーアーゼ消化後の内部アミノ酸部分配列の解析から、多くのアミノ酸残基が糖鎖修飾を受けている可能性が示唆された。本年度実施計画の下記の3項目について以下の成果が得られている。(1)MRL未同定遺伝子の探索とクローニング既に同定したsalT遺伝子類似のMRL4.85遺伝子以外のイソレクチン遺伝子の存在がゲノムサザン解析から示唆された。農水省生物資源研耐病性研究室で構築されたイネゲノムBACライブラリーではMRL4.85は単一クローンとしか反応しなかったことから、MRL4.85を含む類似遺伝子がクラスターを成しているものと推察され、そのクローンを解析中である。(2)MRL4.85遺伝子発現制御組換え体イネの創成CaMV35Sプロモーターを高発現化させたpC1304Eの下流に、GFP/GUSのレポーター遺伝子およびMRL4.85遺伝子を正逆両方向に組み込んだbinary vectorを構築した。

現在、そのベクター系を用いて、MRL4.85遺伝子の発現増幅型および発現抑制型形質転換体イネを創成中で、形質転換体イネカルスレベルでの選抜検定を行っている。確認され次第、MRL遺伝子の発現といもち病菌ConA結合型糖タンパク質の相互作用を検証する。(3)いもち病菌が分泌するConA結合型糖タンパク質糖鎖の構造解析いもち病菌胞子発芽液からConA affinity columnを用いて、ConA結合型糖タンパク質を回収しHPLC等で分離解析後、目的とする主要糖タンパク質が約28Kでること、その活性はイネ葉鞘以外のセロファン等のin vitro検定系でも確認できることを明らかにし、今後、酵素的にタンパク質と糖鎖を分離後、NMRならびにTOF-MS等の機器分析により構造解析を行う段階まできている。本年度実施計画の下記の3項目について以下の成果が得られている。(1)MRL遺伝子の構造解析と未同定イソ体遺伝子の探索MRL4.85遺伝子の構造解析から、本遺伝子はalternative splicingにより、flame shiftを起こさず、8残基欠失した分子量の小さな翻訳産物をストレス時には生成すること、転写制御領域は類似のsalT遺伝子とは異なり、一部が大きく欠失して異なるABA反応配列を持つこと、本遺伝子を含めてイソレクチン遺伝子と想定される遺伝子配列がイネ第1染色体上にあり、MRL4.85遺伝子の上流約130kbに存在することがイネゲノムBACライブラリーの解析およびイネゲノム研究結果から示唆された。(2)MRL4.85遺伝子発現制御組換え体イネの創成CaMV35Sプロモーターを高発現化させたpC1304Eの下流に、GFP/GUSのレポーター遺伝子およびMRL4.85遺伝子を正逆両方向に組み込んだbinary vectorを構築した。そのベクター系を用いて、MRL4.85遺伝子の発現増幅型および発現抑制型形質転換体イネを創成中で、形質転換体イネカルスレベルでの選抜検定を終え、MRL遺伝子の発現量を検定している。それらが成苗になった時点で、いもち病金接種ならびに本菌のConA結合型糖タンパク質との相互作用を検証する。(3)いもち病菌が分泌するConA結合型糖タンパク質糖鎖の構造解析いもち病菌胞子発芽液からConA affinityクロマト,HPLC等で、目的とする主要糖タンパク質(約28K)の精製手法を確立した。その修飾糖鎖はN一グルコシドではなく、O-グルコシド結合と推定され、末端糖を標識後、ペプチド鎖をアルカリ分解し、NMRならびにTOF-MS等の機器分析により構造解析を行っている。また、N-末端アミノ酸配列、およびプロテーアーゼ消化後の内部アミノ酸部分配列の解析から、多くのアミノ酸残基が糖鎖修飾を受けている可能性が示唆された。
色素細胞発生機構の実験的系統解析-原索動物の遺伝子はマウスの色素細胞を分化させることができるか否か-

本研究は、これまでにクローニングされている脊椎動物色素細胞の分化に関わる遺伝子群に対するマボヤホモログの探索を行い、それら配列の系統解析、マボヤ個体発生における発現パターンの解析、さらにそれら遺伝子をマウス細胞に導入し、脊椎動物の細胞系譜の中で、原索動物の遺伝子がどのように振る舞うかを、発現部域と機能の保存性に注目して解析し、色素細胞発生の分子機構の進化を推察することを目的とした。1.マウスでは小眼球症(microphthalmia)遺伝子座の産物(MITF:microphthalmia-associated transcription factor)が、メラニン産生の鍵酵素チロシナーゼやその関連配列TRPをコードする遺伝子の転写調節に深くかかわっていることが知られている。この遺伝子のマボヤホモログのクローニングに成功した。マウス小眼球症遺伝子の突然変異体の解析から、脊椎動物特異的な細胞系譜を持つ色素細胞であるメラノサイトの分化には、当該遺伝子の特定のアイソフォームが必須であることを発見した。原索動物であるマボヤの当該遺伝子ホモログはこの脊椎動物タイプのアイソフォームを発現できないことがわかった。2.マウスの培養細胞にマボヤの遺伝子を導入し、その機能の保存性を解析することにした。その結果、マボヤの小眼球症遺伝子はヒトやマウスのチロシナーゼ遺伝子の転写調節領域に結合し、その転写活性を亢進することが強く示唆された。一方ヒトやマウスの小眼球症遺伝子のある一種類のアイソフォームだけが、マボヤのチロシナーゼ遺伝子の転写調節領域を活性化できた。この結果は、原索動物マボヤがもつ小眼球症遺伝子は祖先型の遺伝子の性質を残しており、脊椎動物誕生の過程で、脊椎動物に進化してゆく動物は、脊椎動物タイプのアイソフォーム発現を可能にする第1エクソンとその転写調節領域を獲得したことを示唆しているものと考えている。本研究は、色素細胞分化の分子機構の進化を推察することを目的としている。今年度はこの研究の初年度にあたり、次の成果を得た。1.マウスで既にクローニングされている色素細胞の発生分化に関与するマボヤのホモログのスクリーニングを始めた。クローニングに成功したマボヤチロシナーゼ遺伝子の発現をin situハイブリダイゼイションによって解析した(Sato et al.)。この遺伝子や、その関連タンパク質(TRP)の遺伝子の上流域とレポーター遺伝子を繋いでミニ遺伝子を作製し、それらをマボヤ受精卵にマイクロインジェクションしてそれぞれの転写調節領域の詳細な解析を行った。これまでのところ,これら遺伝子の脊髄動物ホモログに保存されている配列は見つかっていない。しかしながらマボヤにおいてもこれら色素細胞の分化マーカーは細胞種特異的に発現しており、これを保証する何らかの共通のメカニズムがあるはずである。トランスジェニック動物を用いた解析の必要性がますます高くなった。2.マボヤのPax-3,7を異所的に発現させることにより、チロシナーゼの発現を誘導しうることを発見した。Pax-3,7がチロシナーゼ遺伝子ファミリーに直接作用する可能性が高くなった(Wada et al.)。3.脊髄動物の色素細胞の分化に関与するmi(microphthalmia)とW遺伝子についてはそのホモログをPCR法により解析中であり、可能性のある増幅産物を得ることができた。4.筋肉の分化にbHLH-LZ型の転写調節因子が重要な働きをしていることがわかっているが、脊髄動物の色素細胞分化においてもmiがこのタイプの因子として重要である。一つのコントロール実験として、マボヤ筋肉からトロポニン遺伝子をクローニングしておいた(Yuasa et al.)。

5.マウスチロシナーゼの転写調節領域とcDNAよりなるミニ遺伝子を作製し、メダカにおける当該遺伝子の発現とメラニン形成への影響を解析した(Ono et al.)。本研究は、これまでにクローニングされている脊椎動物色素細胞の分化に関わる遺伝子群に対するマボヤモログの探索を行い、それら配列の系統解析、マボヤ個体発生における発現パターンの解析、さらにそれら遺伝子をマウス細胞に導入し、脊椎動物の細胞系譜の中で、原索動物の遺伝子がどのように振る舞うかを、発現部域と機能の保存性に注目して解析し、色素細胞発生の分子機構の進化を推察することを目的とした。1.マウスでは小眼球症(microphthalmia)遺伝子座の産物(MITF:microphthalmia-associated tran-scription factor)が、メラニン産生の鍵酵素チロシナーゼやその関連配列TRPをコードする遺伝子の転写調節に深くかかわっていることが知られている。この遺伝子のマボヤホモログのクローニングに成功した。マウス小眼球症遺伝子の突然変異体の解析から、脊椎動物特異的な細胞系譜を持つ色素細胞であるメラノサイトの分化には、当該遺伝子の特定のアイソフォームが必須であることを発見した。原索動物であるマボヤの当該遺伝子ホモログはこの脊椎動物タイプのアイソフォームを発現できないことがわかった。2.マウスの培養細胞にマボヤの遺伝子を導入し、その機能の保存性を解析することにした。その結果、マボヤの小眼球症遺伝子はヒトやマウスのチロシナーゼ遺伝子の転写調節領域に結合し、その転写活性を亢進することが強く示唆された。一方ヒトやマウスの小眼球症遺伝子のある一種類のアイソフォームだけが、マボヤのチロシナーゼ遺伝子の転写調節領域を活性化できた。この結果は、原索動物マボヤがもつ小眼球症遺伝子は祖先型の遺伝子の性質を残しており、脊椎動物誕生の過程で、脊椎動物に進化してゆく動物は、脊椎動物タイプのアイソフォーム発現を可能にする第1エクソンとその転写調節領域を獲得したことを示唆しているものと考えている。
TCF-4/CLAUDIN-2/HES1軸による肝癌幹細胞様形質制御

平成29年度、「Wnt/TCF-4系によるHES1/CLAUDIN-2発現調節能」の一端を明らかにした。すなわち、Wntシグナル経路の重要な転写因子であるTCF-4のisoform Jとisoform K-mutant 273AがHES1発現増強に関係していることを明らかにした。このことは、Notchシグナル経路がWntシグナル経路と密接に関係していることを示唆している。平成30年度は、Wntシグナルの直接制御下にあるCLAUDIN-2(膜局在)からHES1(核局在)へ、あるいは逆にHES1からCLAUDIN-2へのシグナルリレーを明らかにすることを目的とした。とくにCLAUDIN-2/HES1系が肝癌細胞のsphere形成能と正に相関することから、種々の癌幹細胞関連分子(EpCAM, CD90, CD13, CD133, NANOG, OCT4, SOX2)の挙動も併せて検討した。その結果、CLAUDIN-2ノックダウンによってcancer sphere形成能(造腫瘍能)およびNANOG発現の著しい低下を認めたが、HES1の低下は見られなかった。一方、CRISPRシステムによるHES1のノックアウト状況下では、cancer sphere形成能(造腫瘍能)およびNANOG発現の著しい低下とともに、著明なCLAUDIN-2発現低下も観察された。これらのことから、肝癌細胞や混合型肝癌細胞の細胞間接着因子であるCLAUDIN-2はWntシグナルおよびNOTCH/HES1シグナルの両方から制御されていることが示唆された。また、HES1は肝癌細胞においてsphere形成能や造腫瘍能、さらに癌幹細胞関連分子の発現に重要な役割を果たしていることが強く示唆された。実験計画に掲げていた「免疫不全マウスにおける造腫瘍能の検討」まで完了することができたことで、おおむね順調に進展していると判断した。最終年度(平成31年度、令和元年度)は、HES1ノックアウト細胞に現れる形質を詳細に明らかにしたい。これまで、HES1ノックアウト肝癌細胞では、p57のup-regulation(既報)の他に新規の核内転写因子・転写制御因子の発現変化がみられており、統合的な理解が困難な状況にある。したがって、今後、特異な条件下で決定される細胞形質においてHES1が必須なのかどうかについて結論を出していきたい。まず、「CLAUDIN-2/HES1発現がTCF-4 isoformに内在する「SxxSS」モチーフ依存性か否かの検証」をおこなった.すなわち,HAK-1A肝癌細胞株をベースに,empty vector (EV),TCF-4J(SxxSSなし),TCF-4K(SxxSSあり),K-mutant 269A(AxxSS),K-mutant 272A(SxxAS),K-mutant 273A(SxxSA)のそれぞれを過剰発現させた細胞株を作成し,接着および浮遊(sphere)条件下で培養しサンプルを作成した後,Real-time PCRとWestern blotにより,CLAUDIN-2およびHES1のmRNAと蛋白の発現レベルを検討した.その結果,TCF-4Jのsphereでほぼ特異的に見られたCLAUDIN-2,HES1の発現増強は,TCF-4K-mutant 273Aで再現(ミミック)された.したがって,とりわけHES1発現制御機能はTCF-4におけるSxxSSモチーフの欠損あるいはSer273のリン酸化によって制御されている可能性が示唆された.発現した蛋白の局在については,確かに細胞膜(CLAUDIN-2)や核(HES1)にあることを共焦点レーザー顕微鏡で確認した.次に,CLAUDIN-2ノックダウンや過剰発現によるcancer sphere形成とHES1発現制御の解析をおこなった.その結果,CLAUDIN-2発現低下によってcancer sphere形成能の著しい低下を認めたが,HES1の低下は見られなかった.Hep3BおよびHLFベースのCLAUDIN-2過剰発現細胞株によるHES1発現制御の解析をおこなったが,大きな変化は見られなかった.したがって,本実験系においては,Wnt/TCF-4系によるHES1やCLAUDIN-2発現調節能がわかった.1CLAUDIN-2/HES1発現がTCF-4 isoformに内在する「SxxSS」モチーフ依存性か否かの検証.2CLAUDIN-2ノックダウンや過剰発現によるcancer sphere形成とHES1発現制御の解析.を平成29年度におこなう実験計画として挙げていたが,これらはほぼ遂行できた.ただ,CLAUDIN-2とHES1シグナルの交差点として予想していた「CLAUDIN-2とJAGGED1会合」については,免疫沈降およびプロテオミクス解析の結果,陽性所見が得られなかった.代わりに,CLAUDIN-2過剰発現HLF細胞株における予想外の増殖抑制所見が得られており,その機序解明において新たな発見が生まれつつある.平成29年度、「Wnt/TCF-4系によるHES1/CLAUDIN-2発現調節能」の一端を明らかにした。

平成30年度は、Wntシグナルの直接制御下にあるCLAUDIN-2(膜局在)からHES1(核局在)へ、あるいは逆にHES1からCLAUDIN-2へのシグナルリレーを明らかにすることを目的とした。とくにCLAUDIN-2/HES1系が肝癌細胞のsphere形成能と正に相関することから、種々の癌幹細胞関連分子(EpCAM, CD90, CD13, CD133, NANOG, OCT4, SOX2)の挙動も併せて検討した。その結果、CLAUDIN-2ノックダウンによってcancer sphere形成能(造腫瘍能)およびNANOG発現の著しい低下を認めたが、HES1の低下は見られなかった。一方、CRISPRシステムによるHES1のノックアウト状況下では、cancer sphere形成能(造腫瘍能)およびNANOG発現の著しい低下とともに、著明なCLAUDIN-2発現低下も観察された。これらのことから、肝癌細胞や混合型肝癌細胞の細胞間接着因子であるCLAUDIN-2はWntシグナルおよびNOTCH/HES1シグナルの両方から制御されていることが示唆された。また、HES1は肝癌細胞においてsphere形成能や造腫瘍能、さらに癌幹細胞関連分子の発現に重要な役割を果たしていることが強く示唆された。実験計画に掲げていた「免疫不全マウスにおける造腫瘍能の検討」まで完了することができたことで、おおむね順調に進展していると判断した。平成30年度は,計画通りCLAUDIN-2ノックダウン細胞株や過剰発現細胞株を用いて免疫不全マウスにおける造腫瘍能を検討している.その他,概ね計画通りに研究を遂行する予定であるが,前述のように,CLAUDIN-2過剰発現HLF細胞株における予想外の増殖抑制所見が得られており,その機序解明において単に細胞周期の解析にとどまらず,autophagyの関与など新たな側面からCLAUDIN-2の新機能がわかりつつあり,その解明にも注力していきたい.最終年度(平成31年度、令和元年度)は、HES1ノックアウト細胞に現れる形質を詳細に明らかにしたい。これまで、HES1ノックアウト肝癌細胞では、p57のup-regulation(既報)の他に新規の核内転写因子・転写制御因子の発現変化がみられており、統合的な理解が困難な状況にある。したがって、今後、特異な条件下で決定される細胞形質においてHES1が必須なのかどうかについて結論を出していきたい。予想以上に試薬類の使用を節約できたことで平成29年度は物品費を抑制することができた.しかし一方で,鍵となる実験系である網羅的解析(マイクロアレイ)への支出など,「その他」への支出が増加した.これは予想外の好ましいデータが出たことへの対応である.試薬類を節約することにより、物品費を大幅に縮小することができた。最終年度は、詰めの実験費用として再び物品費の増加が見込まれ、さらに網羅的遺伝子解析やリン酸化蛋白解析などの解析費用に充当していく計画である。
ドメインシャッフリングによるムタナーゼキメラ酵素の作製とバイオフィルムの分解

う蝕原性細菌のミュータンスレンサ球菌はスクロースを基質としてバイオフィルム形成に強く関与する非水溶性グルカンを合成する。このグルカンのα1, 6-およびα1, 3-グルコシド結合を効率的に分解できる酵素を創出するのが本研究の目的である。そのため、デキストラナーゼおよびムタナーゼ遺伝子をプラスミッドに組み込み、作製されたキメラ遺伝子を発現ベクターに組み込んで大腸菌に発現させた。産生されたデキストラナーゼ・ムタナーゼキメラ酵素の性質を調べたところ、本キメラ酵素はデキストランおよびムタンを効率よく分解することが分かった。今後は更に高機能のキメラ酵素の創出を目指す。S.mutans UA 159からDNAを抽出し、PCRによりdextranase Aおよびdextranase B遺伝子を増幅した。これらの遺伝子を一旦pUC plasmidにクローニングした後、発現ベクターであるpQE vector(QIAGEN)にサブクローニングした。このpQEベクターにはHis tagが付与されている。Dex A、Dex Bそれぞれを大腸菌にトランスフォーメーションを行い、IPTGで発現誘導を行うとともにHis tagを利用して精製を行った。His tagによる精製は成功し、ポリアクリルアミド電気泳動によりシングルバンドであることを確認した。Dex AおよびDex Bを導入した形質転換大腸菌を培養し、菌体を遠心分離により集菌した。破砕機にて菌体を分解したのち、遠心分離上清を集め、素酵素標品とした。素酵素標品中のDextranase活性は市販デキストランを基質としてSomogyi-Nelson法にて測定した。その結果、dextranase Aの活性は明らかに確認できた。しかし、dextranase Bの活性は確認できなかった。今後はdextranase B遺伝子の効率的な導入と、さらに非水溶性グルカンの主要な結合であるα1,3-結合を分解するムタナーゼ遺伝子の導入を検討する予定である。一方、Dextranase遺伝子にドメインシャッフリングにより結合させる予定のムタナーゼ遺伝子の収集を共同研究により試みた。ムタナーゼはミュータンスレンサ球菌のバイオフィルム形成に最も強く関与する非水溶性グルカンの主要結合であるα1,3-結合を分解する酵素である。市販の納豆から分離される細菌の多くがムタナーゼ活性をもつことがわかった、ムタナーゼ活性が検出されたのはPaenibacillus spとBacillus spであった。特にPaenibacillusの一種からムタナーゼ遺伝子をクローニングし、塩基配列を決定した。その結果ムタナーゼ遺伝子は分子量約11.5万のムタナーゼをコードしていることが示唆された。今後はこのムタナーゼ遺伝子と先にクローニングされているDextranase Aをドメインシャッフリングすることにより高機能キメラ酵素の作製を予定している。ミュータンスレンサ球菌のバイオフィルム形成に最も強く関与する非水溶性グルカンの主要結合であるα1,3-結合を分解するムタナーゼの遺伝子を探索し、Paenibacillus humicusからムタナーゼ遺伝子をクローニングした。一方、S.mutans UA159株からデキストラナーゼA(dex A)遺伝子をクローニングし、両遺伝子を同一ベクター内でドメインシャッフリングにより連結して大腸菌に発現させた。この大腸菌を培養後、遠心分離により上清と沈渣に分画し、沈渣をクラッシャーで機械的に破壊したのち、遠心分離した(上清をLysate-1とする)。この沈渣にQproteome^<[○!R]> Bacterial Protein Prep Kit(QIAGEN)を用い、タンパク質を可溶化させ遠心分離した(上清をLysate-2とする)。さらに、沈渣にInclusion Body Solubilization Reagentを加え、封入体の破壊を行い遠心分離した(上清をLysate-3とする)。得られたキメラ酵素の各画分をカルボキシメチルムタンおよびデキストランと反応させた。各画分の酵素活性をSomogyi-Nelson法を用いて比較すると、培養上清、Lysate-1、Lysate-2で活性が認められ、細胞内に可溶性タンパクとして存在するものが一番多いことがわかった。デキストラナーゼ活性の至適pHは5をピークに45.5で、ムタナーゼのそれはpH46.5の広いピークであった。キメラ化したことで、ムタナーゼ活性、デキストラナーゼ活性を消失することなく、両酵素の性質を保つことが確認できた。今後はミュータンスレンサ球菌のバイオフィルムの形成と分解に対するキメラ酵素の有効性を検証する必要がある。
沈み込み帯における巨大地震発生サイクルと津波生成の統合モデル構築

本課題では、沈み込み帯における巨大地震発生と津波生成のメカニズムの統一的解明を目的とし、巨大地震発生サイクルモデル構築と津波を引き起こす断層モデルの解析を行った。先ず、摩擦発熱による間隙圧増大を考慮した千島海溝沈み込み帯における地震発生サイクルモデルを構築した。次に、浅部の摩擦特性を考慮した東北沖地震発生モデルを構築した。また、東北沖に関して、2011年東北沖地震と1896年明治三陸津波地震の津波の解析を行い、津波を生成したすべり過程を明らかにした。モデルにより得られたすべり分布は、津波の解析により得られたすべり分布と調和的で、浅部の摩擦特性が津波生成において重要であると言える。本研究では、東北沖、千島海溝、ペルー沖等海外の沈み込み帯を対象にし、過去に発生した巨大地震の発生と津波生成の統合モデルを構築し、巨大地震の発生予測並びに津波危険度評価に資する。本年度は、主に2011年東北地方太平沖地震の津波生成モデル及び千島海溝南部における超巨大地震発生サイクルモデルの構築を行った。2011年東北地方太平沖地震について、沖合の海底圧力計とGPS波浪計、沿岸の波浪計、検潮所で記録された津波波形のインバージョン解析により、プレート形状を考慮したすべりの時空間分布を明らかにした。その結果、プレート間深部のすべりに引き続き、海溝軸付近での大きなすべりが発生していたことを明らかにした。1896年明治三陸地震については、同地震のアナログ検潮記録を用い、津波波形モデリングから断層のすべりを推定した。1896年明治三陸地震のすべり量は、2011年東北地方太平沖地震の同じ震源域で半分程度であったことが分かった。また、ペルーリマ市沖で発生した1746年の巨大地震を想定した津波波源モデルによる、リマ市カヤオ地区における津波浸水シミュレーションを実施した。千島海溝南部(北海道沖)で発生する超巨大地震の発生サイクルモデルを構築した。十勝沖地震と根室沖地震のアスペリティを設定した。さらに、最近の地殻変動解析により海溝付近にすべり欠損があることから、海溝付近に大きなアスペリティを設定した。アスペリティー内では速度弱化、それ以外の領域では速度強化の性質を与えた。また、摩擦発熱による間隙圧増大による強度弱化(Thermal pressurization)も考慮した。シミュレーション結果から、およそ100年間隔で発生する十勝沖地震と根室沖地震と、およそ400年間隔で発生するMw8.8の地震を再現することができた。本研究では、東北沖、千島海溝や海外の沈み込み帯を対象にし、過去に発生した巨大地震の発生サイクルと津波生成のモデルを構築し、巨大地震発生並びに津波危険度評価に資する。本年度は、主に1896年明治三陸地震の津波生成モデル及び東北沖浅部断層物質の摩擦を考慮したすべり過程のモデルの構築を行った。2011年東北地方太平沖地震の津波波源モデルを基に、1896年明治三陸地震の津波波源を再検討した。2つの地震による津波高は岩手県三陸沿岸では同程度であるのに対し、検潮所の津波波形では、2011年の方が1896年より振幅がはるかに大きい。1896年の検潮記録にマルチタイムウィンドウ津波波形インバージョンを適用して推定したすべり量は、2011年の約半分程度であることが分かった。しかし、このモデルでは岩手県三陸沿岸の津波高が過小評価となるため、津波波源モデルのさらなる検討が必要である。JFASTにより東北沖浅部プレート境界のすべりの挙動や摩擦特性が明らかにされてきている。低速から中速での実験結果では、低速ではすべり速度弱化、中速ではすべり速度強化の摩擦特性が示されている。このような摩擦特性は、スロースリップイベントや津波地震を引き起こすことが準動的解析により示された。明治三陸津波地震は、このような浅部の断層摩擦特性に起因する可能性がある。千島海溝南部(北海道沖)で発生する超巨大地震に関しては、発生サイクルモデルを構築し地殻変動計算を行った。これを基に津波の生成を計算することが可能である。この他、過去の地震の津波波形及び地殻変動データを用いたインバージョン結果をコンパイルし、M9クラス海溝型巨大地震の津波ハザード評価に適用可能なスケーリング則を提案した。本研究では、東北沖、千島海溝や海外の沈み込み帯を対象にし、巨大地震の発生サイクルと津波生成のモデルを構築し、巨大地震の発生や津波危険度の評価に資する。本年度は東北沖における断層浅部摩擦特性とThermal Pressurizationを考慮した地震発生サイクルモデルの詳細な検討と、津波を引き起こす地震断層モデルの推定を行った。前年度に引き続き、東北沖断層浅部で採取された粘土鉱物を含む断層物質を用いた実験により得られた低速での速度弱化と中間速度での速度強化、さらに高速でのThermal Pressurizationを考慮した準動的モデル化を実施した。東北沖浅部断層物質の摩擦特性を浅部プレート境界に与えるが、観測事実を基に三陸沖では幅広く与えた。その結果、超巨大地震発生の際には、三陸沖まですべりが伝播することが示された。また、1896年明治三陸地震の津波波源を検潮記録と津波痕跡高から推定し、2011年東北地震の津波波源モデルと比較・再検討した。

その結果、1896年の地震のすべり域は2011年と同様に海溝軸付近にあり、2011年の最大すべり域の北側、長さ150 km、幅50 kmの領域に位置していることが分かった。その他の地域に関しては、2014年4月のチリ北部(イキケ)沖地震(M8.2)による津波について、速報的な津波シミュレーションを行った。また、沖合の津波計や検潮所における津波波形データを用いたインバージョン解析を行い、震源から深い領域が最大で約5mすべったことを明らかにした。2007年ペルー(ピスコ)地震(M8.1)の津波波形インバージョンを実施し、津波波源モデルを構築した。本研究課題で開発したGPGPUによる津波計算コードを上記の津波シミュレーションやインバージョンに用いるグリーン関数の計算に活用した。本研究では、東北沖、千島海溝や海外の沈み込み帯を対象にし、巨大地震の発生サイクルと津波生成のモデルを構築し、巨大地震の発生や津波危険度の評価に資する。本年度は1896年明治三陸地震の津波波源の詳細な検討と、ヒクランギ沈み込み帯における地震発生サイクルのモデル化を行い、津波を生成する地震のメカニズムの検討を行った。前年度に引き続き、1896年明治三陸地震の津波波源を検潮記録と津波痕跡高から推定し、2011年東北沖地震の津波波源モデルと比較・再検討を行った。1896年明治三陸地震の大すべり域(20 mの小断層2枚)での2011年東北沖地震のすべり量は3 mと14 mであった。一方、それより浅い部分でのすべり量は、1896年明治三陸地震は3 m、2011年東北沖地震は20 mと36 mであったことから、1896年と2011年のすべりは相補的であったといえる。2011年東北地方太平洋沖地震は、1896年明治三陸地震よりもさらに浅部の小断層で大きなすべりが発生していたことになる。また、ニュージーランド北島ヒクランギ沈み込み帯では1947年に津波地震が発生している。津波地震が発生した領域は、海山周辺で強く固着していると考えられている。また、この地域の周辺では浅部スロースリップも発生している。そこで、スロースリップと海山により強く固着しているアスペリティを考慮したすべり過程のモデル化を行った。強く固着している領域で破壊が生じると地震時すべりはスロースリップ領域まで伝播する。これにより、津波地震が発生すると考えられる。本課題では、沈み込み帯における巨大地震発生と津波生成のメカニズムの統一的解明を目的とし、巨大地震発生サイクルモデル構築と津波を引き起こす断層モデルの解析を行った。先ず、摩擦発熱による間隙圧増大を考慮した千島海溝沈み込み帯における地震発生サイクルモデルを構築した。次に、浅部の摩擦特性を考慮した東北沖地震発生モデルを構築した。また、東北沖に関して、2011年東北沖地震と1896年明治三陸津波地震の津波の解析を行い、津波を生成したすべり過程を明らかにした。モデルにより得られたすべり分布は、津波の解析により得られたすべり分布と調和的で、浅部の摩擦特性が津波生成において重要であると言える。1896年明治三陸地震の津波波源と、2011年東北地震の津波波源モデルと比較・再検討し、1896年の地震のすべり域は海溝軸付近にあり、2011年の最大すべり域の北側に位置していることが分かった。。