hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
植物生理学的および遺伝学的手法によるイネ形態形成におけるオーキシンの役割

1、シロイヌナズナのオーキシンinflux carrierであるAUX1に類似した遺伝子が、イネ(Oryza sativa L.ssp.japonia)のゲノム上に少なくとも4つ(AK100090、AK103524、AK111849、AK102295)あることが認められた。これらの4つの遺伝子の塩基配列と発現量について、本研究で用いている野生型イネ(Oryza sativa L.ssp.indica cv IR8)とオーキシン抵抗性変異株arm2とで違いを調査したが、4つの遺伝子の塩基配列に違いは認められず、発現量にも差が認められなかった。従って、Arm2遺伝子は上記の4つの遺伝子とは異なるものであることが分かった。イネIR8から見いだされたAUX1類似遺伝子を上述の順に、OsRau1,OsRau2,OsRau3,OsRau4(related to AUX1)とすると、IR8の苗条や種子根におけるOsRau1とOsRau2の発現量が高く、胚と側根ではOxRau1の発現量が高く、OsRau3は根で、OsRau4は苗条と根の基部で中程度の発現が認められ、冠根ではOsRau1とOsRau3の弱い発現が認められた。また、高湿度条件で生育したイネでは、葉におけるOsRau1の発現量が増大し、オーキシンの葉から根への輸送が促進され、側根の形成が促進されることが見いだされた。2、イネ(Oryza sativa L.ssp.indica cv IR8)オーキシン抵抗性変異株RT62の根の成長は、1-naphthaleneacetic acid(NAA)とindole-3-butyric acid(IBA)に対して抵抗性を示したが、indole-3-acetic acid(IAA)に対する抵抗性はほとんど認められず、オーキシンの種類によって異なる抵抗性を示した。重力屈性におけるRT62の根の屈曲速度は野生型IR8の根よりも速く、根におけるオーキシンの移動速度もRT62の方が大きかった。また、野生型IR8の根の成長が赤色光によって阻害されるのに対して、RT62の赤色光に対して抵抗性を示した。この結果はIAAとIBAのシグナル伝達には異なる部分があり、RT62はIBAとフィトクロームのシグナル伝達の両方に欠陥があることを示している。1、イネ(Oryza sativa L.ssp.indica cv IR8)オーキシン抵抗性変異株arm2の根におけるオーキシンの取込み活性について解析した結果、イネ根にはindole-3-acetic acid (IAA)のinflux carrierとは異なり、もう一つの天然オーキシンであるとindole-3-butyric acid (IBA)に特異的なinflux carrierが存在することが示唆された。^3H-IAAおよび^3H-IBAを用いて、arm2変異株と野生形IR8の根におけるオーキシンの取込みおよび輸送を比較したところ、arm2根ではIBAの取込みと輸送に欠陥が認められたが、IAAの取込みと輸送については正常であった。また、arm2根の成長はIBA抵抗性を示したが、IAAによる成長抑制は正常であった。更に、arm2根の側根密度は、野生型よりわずかではあるが有意に低く(P<0.05)、拡散によって細胞内に取込まれることが知られている1-naphthalenecetic acid (NAA)処理によって、arm2の側根密度と野生型との差が消失した。このことは、Arm2遺伝子は、IBAの取込みに必要な遺伝子であり、イネの根には、IAAのinflux carrierとは別に、IBAに特異的なオーキシンinflux carrierが存在することを示しているばかりでなく、内生のIBAがイネの根の側根形成に必要であることを示唆している。IAAのinfluxは正常であるにも拘らず、IBAのinfluxに欠損のある変異体はイネarm2が初めての報告である。従って、イネarm2は、内生IBAの役割を調べるには非常に有効な変異体であることが分かった。2、DDBJでデータベース検索を行い、イネ(ただし、ssp.japonia)にも、シロイヌナズナのオーキシンinflux carrierであるAUX1に類似した配列があり、少なくともゲノム上に4つの遺伝子が認められた。DDBJのデータベースを基にしてプライマーを設計して試みたところ、4つの遺伝子とも野生型IR8の根ばかりでなく、arm2変異株の根でも発現していることが認められた。イネIR8から見いだされたAUX

1類似遺伝子を上述の順に、OsRau1,OsRau2,OsRau3,OsRau4(related to AUX1)とすると、IR8の苗条や種子根におけるOsRau1とOsRau2の発現量が高く、胚と側根ではOxRau1の発現量が高く、OsRau3は根で、OsRau4は苗条と根の基部で中程度の発現が認められ、冠根ではOsRau1とOsRau3の弱い発現が認められた。また、高湿度条件で生育したイネでは、葉におけるOsRau1の発現量が増大し、オーキシンの葉から根への輸送が促進され、側根の形成が促進されることが見いだされた。2、イネ(Oryza sativa L.ssp.indica cv IR8)オーキシン抵抗性変異株RT62の根の成長は、1-naphthaleneacetic acid(NAA)とindole-3-butyric acid(IBA)に対して抵抗性を示したが、indole-3-acetic acid(IAA)に対する抵抗性はほとんど認められず、オーキシンの種類によって異なる抵抗性を示した。重力屈性におけるRT62の根の屈曲速度は野生型IR8の根よりも速く、根におけるオーキシンの移動速度もRT62の方が大きかった。また、野生型IR8の根の成長が赤色光によって阻害されるのに対して、RT62の赤色光に対して抵抗性を示した。この結果はIAAとIBAのシグナル伝達には異なる部分があり、RT62はIBAとフィトクロームのシグナル伝達の両方に欠陥があることを示している。
ヒト・プリオン蛋白遺伝子による遺伝子置換マウスモデルの確立

クロイツ・フェルトヤコブ病(CJDと略す)の感染因子として、プリオン仮説が提唱されている。プリオン蛋白の一次構造が、動物種により異なり、動物種間のバリヤ-の1つとしてプリオン蛋白の一次構造の違いと考えられている。このプリオン蛋白の一次構造の差による種間バリヤ-を取り除くため、マウスプリオン蛋白遺伝子をヒト型に置換したマウスの作製を試みた。ES細胞を用いて標的組換え法により遺伝子置換を行うため、Cre-loxpシステムを用いた部位特異的組換えを利用した。loxpで囲んだneo遺伝子とgpt遺伝子をマーカー遺伝子として、標的組換えを行ったところ、140クローン中1クローンで組換え体を得、このES細胞からキメラマウスを作製後、germ lineにのったヘテロのマウスを確認した。ヘテロマウスの受精卵にCreプラスミドを導入し、部位特異的組換えを7匹中6匹で確認し、世界で初めてプリオン蛋白遺伝子のヒト化マウスの作製に成功した。さらにベクターを改良し、マーカー遺伝子をloxpでかこんだneo遺伝子のみとしたところ、ヒト野生型遺伝子では60クローン中1クローンに、ヒト・マウスキメラ型遺伝子では、120クローン中3クローンで標的組換え体を得、組換え効率が上昇した。この方法論により、容易にプリオン蛋白に関してヒト化マウスを作製することが可能となった。さらに、過剰発現を有するヒト化マウス作製をめざして、トランスジェニック法にてアニマルモデルの作製にも着手し、高発現系のマウスモデルの作製にも成功している。今後、これらのモデルは、ヒト・プリオン病の感染力価の同定のためのアニマルモデルとして広く応用可能である。クタイツフェルト・ヤコブ病(以下CJDと略)の病原因子としてプリオン仮説が提唱されている。プリオン蛋白遺伝子は、マウスとヒトてかなりhomologyが高いが、アミノ酸配列の少しの違いが感染性に強くかかわることは、我々の点変異を有するCJD患者の感染実験で明らかとなった。またヒトからマウスへの種間のバリヤ-を構成する1つの因子としてヒトとマウスのアミノ酸配列が考えられている。そこで我々はマウスのプリオン遺伝子をヒトのそれに置換することを目標とした。まず129SVよりプリオン蛋白遺伝子のexon3を含む部分をクローニングし、exon3上のopenreading frame(ORF)をneo遺伝子およびTK遺伝子におきかえ、1回目のhomologous recombinationを行った。G418耐性のES細胞の140クローン中6コのクローンが5′probe、3′probe、neo probeにてtargetされたことを確認した。これらのクローンは、それぞれ、ES細胞からキメラマウスを作製し、現在、knock outマウスの作製を行っており、今のところ、Agouti colorのマウスを得ている(germ line化している)。さらに、マウスのORFを全てヒトに置き換えたreplacemet vector、マウスとヒトのキメラ・プリオン蛋白のvector、加えて、ヒトのcodon145変異、codon 105/129変異、挿入変異(144bp)を導入したヒト・プリオン蛋白vectorをすでに作製し、2回目のhomologous recombinationを行うところである。さらに加えて、新しい方法であるloxp-Creの系を利用したreplacement vectorも作製しており、これにより1回のhomologous recombinationで置換可能とするベクターもすでにES細胞に導入中である。来年度もさらに上記に方法を継続して行う。クロイツフェルト・ヤコブ病(以下CJDと略す)の病原因子としてプリオン仮説が提唱されている。プリオン蛋白遺伝子は、マウスとヒトでかなりhomologyが高いが、アミノ酸配列の少しの違いが感染性に強くかかわることは、我々の点変異を有するCJD患者の感染実験で明らかとなった。

そこで我々はマウスのプリオン遺伝子をヒトのそれに置換することを本研究の目的とした。まず129SVマウスよりプリオン蛋白遺伝子をクローニングし、exon 3のopen reading frame(ORF)をヒト型におきかえ、exon 3の3′untranslate siteにloxpでかこんだneo遺伝子とgpt遺伝子を挿入し、negative selectionとしてDTA遺伝子をコンストラクトの3′側に加えた。ES細胞にこのコンストラクトを導入し、G418耐性の120クローン中1クローンでサザンブロットによりhomologous recombinationを確認した。このクローンから、キメラマウスを作製し、germ-line化したAgouti色のマウスのtailDNAの解析により50%の確立で導入したneo遺伝子の存在を確認した。現在はヘテロのマウスよりホモ化をはかっている。さらに加えて、導入したベクターの特徴としてloxpでneo遺伝子、gpt遺伝子をかこんでいるため、Cre recombinaseにてloxp間の遺伝子を欠失させることができる。このrecombinationをヘテロのマウスの受精卵にCreを導入し行ったところ、7匹のマウス中6匹でCreによるloxp間の欠失を確認した、この6匹はすでにヒト型プリオン蛋白遺伝子に完全に置換されており世界で初めて一回のhomologous recombinationにより遺伝子置換を導入することに成功した。来年度はさらに変異型プリオン蛋白の導入を試みる予定である。ヒト型プリオン蛋白遺伝子をマウスの野生型プリオン蛋白遺伝子の部位に標的組換え法を用いて置換することが本研究の目的である。129SVマウスのゲノムDNAをクローニングし、マウスのプリオン蛋白遺伝子の第3エクソンをヒト型に換え、loxpに囲まれたneo遺伝子とgpt遺伝子をマーカー遺伝子とし、3'末端にnegative selectionとしてDNA遺伝子を導入したベクターを作製した。このベクターをES細胞に導入し、標的組換えのおこったES細胞からキメラマウスを作製し、germ-line化に成功した。ヘテロの受精卵にCreプラスミドを導入し、ヒト型プリオン蛋白(codon145変異)に置換したマウスの作製に成功した。これにより、世界で初めて、プリオン蛋白のヒト化置換マウスモデルの作製に成功した。遺伝子置換法を効率よく行うため、さらにベクターを改良し、loxpに囲まれたマーカー遺伝子をneo遺伝子のみとし、ヒト化導入遺伝子を野生型およびヒトとマウスのキメラ型に変更した。野生型では、導入したES細胞の60クローン中1クローンで、キメラ型では120クローン中3クローンで標的組換え体が確認され、新しいベクターにより標的組換えの効率が上昇した。現在は、野生型およびキメラ型のキメラマウスを作成中である。
リン脂質・可溶化剤混合系が作る集合体の構造の研究

Bicelleは、リン脂質のアルキル鎖間の疎水性相互作用にもとづく、リン脂質リッチな円板状の2重膜構造が、その円周部を界面活性剤(可溶化剤)の規則的な配列により安定化された円板状の分子集合体である。これは生体膜モデルの一つであり、膜タンパク質などの構造解析に有用な媒体と考えられる。本研究ではリン脂質としてDMPC、可溶化剤としてCHAPSOを用いてその構造・相図について検討し、Bicelleの構造の特性解析を行った。適当な組成、濃度条件では確かにBicelleが形成されることが光散乱・小角X線散乱測定により確認できた。組成、濃度など多様な条件について求めた相図をもとにして、溶液中で分子分散した可溶化剤分子の濃度を決定することにより、実際に混合ミセルを構築するDMPC, CHAPSO分子の総量が求められた。そして、この濃度を保った条件下で静的光散乱測定により混合ミセルの分子量が決定できた。界面活性剤総濃度C_tが50mM、[DMPC]/[CHAPSO}=0.5,0.75,1.0の場合、混合ミセルの分子量はそれぞれ11.6x10^4,6.50x10^4,4.46x10^4である。DMPC分子の形状についてのこれまでのデータを用いると、CHAPSO分子は円板の膜面内では垂直・平行の両方に配向した形で埋め込まれている事がわかった。また、その配列がDMPC, CHAPSOの組成比qが変化するにつれて変化していることが示唆された。この結果は、動的光散乱、小角X線散乱から求められた流体力学的半径、回転半径の結果とよく対応している。それと同時に、円板状の混合ミセルの分子量、サイズに基づけば、混合ミセル粒子と膜タンパク質分子が互いに1:1になるように混合することにより、膜タンパク質を定量的に混合ミセルに埋め込むことができるので、生体条件下での膜タンパク質の特性解析(NMR, X線解析)が可能となった。組成比がさらに大きくなると、膜面内に安定にCHAPSOを埋め込むことができなくなり、その結果、円板状の形状から、より多くのDMPC(より少ないCHAPSO)を集合化させるために棒状の形状に形態転移するものと考えられる。今後は、この棒状の混合ミセルについても、その集合メカニズムを明らかにしていくことを計画している。本研究では、リン脂質としてDMPC、可溶化剤としてCHAPSOを用いて、その構造・相図について検討した。全界面活性剤濃度Ct=50mM以下の範囲で、[DMPC]/[CHAPSO]=qを変化させ、温度30°Cの条件で、光散乱(DLS及びSLS)ならびにSAXSにより集合体の構造を検討した。q=0.22.0の範囲でのDLS測定によると、流体力学的半径はq>1において急激な増大を示し、0.51.0においては極めて単分散性の高nmサイズの集合体が形成される。SAXS測定からも、規則的な電子密度分布を持った構造であることがわかる。典型的な散乱関数の例を図に示す。ギニエ解析から求まる回転半径と流体力学的半径の比は、このqの範囲では1よりも小さく、コンパクトな構造を持っていることがわかる。リン脂質が2重膜構造をもったBicelleが形成されているとしてモデル計算した結果は実測の散乱関数をよく説明する。また、集合体中に組み込まれたDMPC, CHAPSOのモル数とその集合体の分子量を求めた結果は、2重膜表面中にもCHAPSOは分布していることが示唆された。円板状、あるいは、棒状の集合体構造がq値の増加と共に、表面でのDMPC, CHAPSOの分布を変えずにサイズを増大させるというスキームではなく、膜表面でのDMPC, CHAPSOの分布はqの増加とともに変化し、大きなq値ではCHAPSOが排除されると共に、サイズ(円板の半径)が増加することがわかった。

界面活性剤総濃度C_tが50mM、[DMPC]/[CHAPSO}=0.5,0.75,1.0の場合、混合ミセルの分子量はそれぞれ11.6x10^4,6.50x10^4,4.46x10^4である。DMPC分子の形状についてのこれまでのデータを用いると、CHAPSO分子は円板の膜面内では垂直・平行の両方に配向した形で埋め込まれている事がわかった。また、その配列がDMPC, CHAPSOの組成比qが変化するにつれて変化していることが示唆された。この結果は、動的光散乱、小角X線散乱から求められた流体力学的半径、回転半径の結果とよく対応している。それと同時に、円板状の混合ミセルの分子量、サイズに基づけば、混合ミセル粒子と膜タンパク質分子が互いに1:1になるように混合することにより、膜タンパク質を定量的に混合ミセルに埋め込むことができるので、生体条件下での膜タンパク質の特性解析(NMR, X線解析)が可能となった。組成比がさらに大きくなると、膜面内に安定にCHAPSOを埋め込むことができなくなり、その結果、円板状の形状から、より多くのDMPC(より少ないCHAPSO)を集合化させるために棒状の形状に形態転移するものと考えられる。今後は、この棒状の混合ミセルについても、その集合メカニズムを明らかにしていくことを計画している。
ペンの傾き・方位・筆圧での入力制御能力の解明およびペン操作技法の開発

本研究は、ペン多次元情報をベースにした操作技法デザインの理論基盤を確立することを目指し、ペンによる多次元の情報(ペンの傾き・方位・筆圧)制御能力を実験的に解明し、様々なペン操作技法のデザインを提案した。本研究はペン入力ユーザインタフェースデザインに関するものである.具体的には、ペンの入力制御能力に関する基礎実験及びペン操作技法のデザインのそれぞれについて研究を行った。ペンの入力制御能力に関する基礎実験では,人間が圧力,ペン傾き操作できる範囲・値を被験者によるパーフォマンスとアンケート評価の両者から求めた.基礎実験に基づき,いくつかのペンに適した操作法を提案し,従来の操作法に比べて有用性を実証した.主な成果を次に要約する.(1)ペンの圧力と傾きに対するコントロール能力・特性を明らかにした.(2)ペンの特徴を生かした,ユーザインタフェースの基本操作(選択・ナビゲーションなど)をペンに向いた自然な操作技法を実現した.具体的には,微小なターゲット(シングル・マルチターゲット)を迅速かつ正確にペンで選択する,いつくかの方式を提案し,それらの有用性を実証した.ペンに適したスクロール操作法を提案し,その有用性も実証した.本研究は,ペンインタラクションに関する基本操作用の新規なアルゴリズムを提案し,ペン入力の優位性(直接指示と直接操作という特長,特にモバイル環境など)を生かし,自然かつ効果的なユーザインタフェースを実現したもので,ペンインタフェースにして研究および応用するための有用な知見が明らかになり,ペン入力操作法に関して工学上,特にペンコンピューティングのユーザインタフェースデザイン上貢献するところが大きい.本研究は,ペン・モバイルコンピューティング分野における重要な話題のひとつである、ペン入力ユーザインタフェースデザインに関するものである。具体的には、本研究はペン固有の操作特性を生かすために人間の基本的な操作能力をペン属性入力量の視点から解明している。一連の実験的な基礎研究を通して人間のペン圧力、傾きと方位(ペン属性)をコントロールする能力を明らかにし、その能力を考慮したペンインタフェースデザインを提案している。主な成果を次に要約する。(1)各属性の良く使用される区間、稀に使用する区間、属性間の関連性を明らかにした。併せてメーカー提供の1024[units]圧力レベルが入力操作に不十分なことも示した。(2)ペン圧力による操作を行うため圧力を階層化にすることを目的として、人間の圧力コントロール能力に基づく利用者の特性に適応した区分法を提案した。(3)ペン入力分野で初めてペン傾きと方位に着目し、これらの属性をペンインタフェースデザインに十分利用可能なことを明らかにした。(4)ペン移動しながらオブジェクト寸法を変更する等の操作タスクなどを実現するため、入力属性を混在的に使用する必要があり、これらの属性をどのように有機的に組合せればよいかを実験的に調査した。ペン先を移動しながらのサイズ変更においてペン圧力に優位性がある一方、サイズの微小な変更操作では、傾きの学習効果が優れエラー率も一番少なかったことを明らかにした。これらの研究成果はペン入力インタフェースのデザインに役立つものである。本研究はペン入力ユーザインタフェースデザインに関するものである。ペン入力の特徴のひとつが、ペン一本だけで全操作を行うことであるが、ペンの特有の情報(圧力、傾き、方位、自転)を活用することができれば、人間とコンピュータコミュニケーションの処理能力を向上する。本研究は、ペン入力情報を有機的に連携し、シームレスかつ連続操作できるペンインタラクションモデル(interaction semantic)を提案し、それに関連したペン操作技法を提案している。各操作技法の有用性は実験で実証しただけでなく、提案した操作技法をプロトタイプシステムに実装し、これらの技法の有効性を明らかにしている。主な成果を次に要約する.(1)自然かつ効果的なペンインタラクションモデルを提案し、実験的評価を行い、その有効性を明らかにした。(2)三種のペンモードスイッチ技法を提案し、実験的評価によりペン傾き・方位によるスイッチ法が最も有効であることを明らかにした。(3)三次元オブジェクトへの操作についても、ペン入力情報の連携操作法が従来の商用システム(統合型CGソフト--Maya)の同様の機能よりも被験者から好感想が示された。(4)多重ペン入力チャンネルを用いた、シームレスかつ自然なペンに適した4種の操作法を提示した。(5)提案したインタラクションモデルと操作技法群をベースにした、プロトタイプシステムを実装し、これらの技法の有効性を明らかにした。本研究の最大貢献は,複数のパラメータを有機的に連携し、自然かつ効果的なペンインタラクションモデルを提案した点である.
p53蛋白安定化への基本転写因子TFIIHの関与

p53蛋白の安定化にTFIIHを構成するCAKによるp53のセリン33のリン酸化が寄与しているとの予想のもと、まず細胞にダメージを与えた後に免疫沈降したCAKを用いたin vitroキナーゼアッセイを施行した。ダメージの前後でCAKのGST-p53に対するセリン33リン酸化活性の増強は認められなかった。そこでやはりセリン33をリン酸化する事が知られているp38MAPキナーゼに着目し、p38MAPキナーゼ活性化に直接関与するMAPKKであるMKK6のドミナントネガティブ型(Ser207Ala,Thr211Ala)を構成的に発現させた細胞を作成した。この細胞に各種細胞ダメージを与えたところ、セリン33のリン酸化を伴わないp53の蓄積が認められ、1.セリン33のリン酸化はp53安定化には寄与しないこと、また2.in vivoではp38がp53のセリン33をリン酸化する事が明らかになった。これまでp53のセリン33をin vitroでリン酸化するキナーゼとして、CAKの他にもJNK(c-jun kinase)、p38MAPキナーゼが報告されている。今回2種類の細胞株についてp38活性を抑制するMKK6のドミナントネガティブ型を構成的に発現させ、細胞ダメージを与えているが、両者ともp53のセリン33リン酸化は認められなかった。この事はin vivoではp38MAPキナーゼがセリン33をリン酸化しており、CAK・JNKはこのリン酸化には関与していない事を示している。さらにセリン33のリン酸化を伴わないp53が蓄積した状態では通常p53により発現が誘導されるp21/WAF1の発現は認められず、3.セリン33のリン酸化は転写活性化に働き、しかもp21/WAF1の転写活性化に必須であると考えた。この他、α-アマニチンにより直接RNA polymerase IIを阻害した場合にもセリン33のリン酸化、すなわちp38MAPキナーゼの活性化が見られることから、4.転写抑制時にはそのシグナルは転写に関わる複合体よりMAPキナーゼの経路に伝えられ、その活性化に至る事が考えられた。
心不全の病態生理における腸上皮バリアおよび腸内細菌叢の機能異常の役割の解明

本研究の目的は、心不全における心と腸の関連を探究し、腸上皮バリアおよび腸内細菌叢の機能異常が心不全の病態生理において果たす役割を解明することである。本研究では、以下の2つのテーマに焦点を当てて研究を進めている。1)心不全における腸上皮バリア機能障害の分子機序の解明心不全患者では、腸上皮バリアが破綻することにより腸内細菌や細菌由来エンドトキシンが循環血中に移行し、全身の炎症反応が活性化されると考えられている。本研究では、心不全における腸上皮バリア機能障害の分子機序を解明するために、心不全モデルマウスの腸上皮・粘液層を分子レベル・組織レベルで解析し、腸上皮での抗菌物質の発現量が心不全モデルマウスにおいて減少していることを見出した。2)心不全における腸内細菌の代謝産物の役割の解明腸内細菌叢は極めて多様な代謝物質を産生し、宿主の恒常性維持に重要な役割を果たしている。本研究では、心不全における腸内細菌の代謝産物の役割を解明するために、心不全モデルマウスの腸内細菌叢への介入を行い、腸内細菌叢を喪失させると心肥大が軽減して死亡率が低下することを発見した。さらに、マウス糞便の代謝物質解析を行い、心不全モデルマウスでは腸内代謝物質プロファイルが変化することを見出した。これまでの研究結果から、1)腸上皮での抗菌物質の発現が腸上皮バリア機能の制御を介して心不全の病態に関与している可能性2)腸内細菌叢が細菌代謝産物を介して心不全の病態に影響を及ぼしている可能性が考えられる。これらを検証するために、さらに研究を進めていく。1)心不全モデルマウスにおいて腸上皮バリア機能を制御することによって、心不全の病態が改善するか検証する。2)心不全モデルマウスにおいて腸内代謝物質の不均衡を是正することによって、心不全の病態が改善するか検証する。
魚類精子成熟過程におけるプロゲステロン及びプロスタグランジンの作用機構の解明

魚類において、精子形成後にどのように成熟がおきるのか、その分子機構はまだほとんど分かっていない。今回、哺乳類において精子形成・成熟機構に関与していることが知られているプロゲステロン及びプロスタグランジンに着目し、魚類精子においてのその作用の解明を行った。今年度は以下の実験を行った。1.サケ科魚類精子の成熟及び運動性に対するプロスタグランジンとプロゲステロンの効果ニジマス及びシロサケを用い、精子成熟及び運動に対するプロゲステロン及びプロスタグランジンの影響を調べる実験を行った。まず精漿内のプロスタグランジンの量の変化を調べたところ、保存期間が長くなるに従って精漿内のPDE2の割合が増えることが示された。また、雌の卵腔液を精子に作用させると、著しく精子の運動時間が引き延ばされることが明らかとなった。2.魚類の生殖に対するプロスタグランジン合成酵素阻害剤の効果in vivoにおけるプロスタグランジンの生殖に対する役割を調べるため、メダカを実験材料に、飼料にプロスタグランジン合成酵素阻害剤であるresveratol及びNS398を混ぜて長期間経口投与し、精子及び卵の形成能及び受精能について検討を行った。その結果、COX1阻害剤であるResveratolは雌の産卵数や雄の精子数を減じることが解った。従ってプロスタグランジン合成系、特にCOX1は魚類の生殖に重要な役割を持っていると思われる3.魚類精子のカルシウム動態とプロゲステロン及びプロスタグランジンの効果魚類精子は運動活性化時にカルシウム流入が見られることが知られている。そこでプロゲステロン及びプロスタグランジンがニジマス精子のカルシウム動態に影響を与えるか検討した。その結果、プロスタグランジンは影響を与えないことが明らかとなった。一方、プロゲステロンは4-pregnene-3,20-dioneのみカルシウム上昇と精子の活性化を引き起こすことが解った。このプロゲステロンによるカルシウムの上昇はアルブミンによって阻害される。今回、哺乳類において精子形成・成熟機構に関与していることが知られているプロゲステロン及びプロスタグランジンに着目し、その作用の解明を行い、最終的には哺乳類等の精子成熟過程と比較検討することで、普遍性と特殊性の解明を目指している。研究期間中においては、まず魚類の精子成熟や精子運動においてもプロゲステロンやプロスタグランジンが作用するのかを検討し、その作用機作について、細胞内カルシウムの変動を中心に検討する予定である。1)ニジマスを用いて精子成熟及び運動に対するプロゲステロン及びプロスタグランジンの影響を調べる実験を開始した。今年度は特別研究員であるKowalskiの来日が10月であったため、実験系の構築をするのみにとどまった。2)ニジマスと同様の実験系を日本産の海産魚を用いて行うため、まずどの海産魚を用いることが出来るか検討を行った。これまでの半年聞において、マコガレイ及びヒガンフグを使うことに目処をつけ、プロゲステロン及びプロスタグランジンの作用実験系の構築を行った。3)魚類精子内のカルシウムの測定を行うため、ニジマス・マコガレイ・ヒガンフグの精子を用いてカルシウム測定用蛍光プローブの導入を試みた。過去に確立しているユウレイボヤの系を参考に条件検討を行い、何とか測定が可能な条件を見つけたが、まだ至過な条件ではないので、引き続き検討を行っている。魚類において精子形成後にどのように成熟がおきるのか、その分子機構はまだほとんど分かっていない。今回、哺乳類において精子形成、成熟機構に関与していることが知られているプロゲステロン及びプロスタグランジンに着目し、魚類精子においてのその作用の解明を行い、最終的には哺乳類等の精子成熟過程と比較検討することで、普遍性と特殊性の解明を闘指している。1.サケ科魚類精子の成熟及び運動性に対するプロスタグランジンとプロゲステロンの効果ニジマス及びシロサケを用い、精子成熟及び運動に対するプロゲステロン及びプロスタグランジンの影響を調べる実験を行った、まず精漿内のプロスタグランジンの量の変化を調べたところ、保存期間が長くなるに従って精漿内のPDE2の割合が増えることが示された。一方、プロスタグランジンは精子の運動性に対しては影響を与えないことが明らかとなった。2.海産魚類精子の運動性に対するプロスタグランジンの効果海産魚においてもニジマスと同様の効果があるがどうか、クサフグを用いて実験を行った。その結果、クサフグ精子の運動に対してもプロスタグランジンの影響は少ないことが示唆された。3.魚類の生殖に対するプロスタグランジン合成酵素阻害剤の効果in vivoにおけるプロスタグランジンの生殖に対する役割を調べるため、メダカを実験材料に、飼料にプロスタグランジン合成酵素阻害剤であるresveratoi及びNS398を混ぜて長期間経口投与し、精子及び卵の形成能及び受精能について検討を行った。その結果、プロスタグランジン合成酵素阻害剤は産卵数や精子運動能に影響を与える可能性が示された。今後引き続き詳しい調査を行う予定である。

今年度は以下の実験を行った。1.サケ科魚類精子の成熟及び運動性に対するプロスタグランジンとプロゲステロンの効果ニジマス及びシロサケを用い、精子成熟及び運動に対するプロゲステロン及びプロスタグランジンの影響を調べる実験を行った。まず精漿内のプロスタグランジンの量の変化を調べたところ、保存期間が長くなるに従って精漿内のPDE2の割合が増えることが示された。また、雌の卵腔液を精子に作用させると、著しく精子の運動時間が引き延ばされることが明らかとなった。2.魚類の生殖に対するプロスタグランジン合成酵素阻害剤の効果in vivoにおけるプロスタグランジンの生殖に対する役割を調べるため、メダカを実験材料に、飼料にプロスタグランジン合成酵素阻害剤であるresveratol及びNS398を混ぜて長期間経口投与し、精子及び卵の形成能及び受精能について検討を行った。その結果、COX1阻害剤であるResveratolは雌の産卵数や雄の精子数を減じることが解った。従ってプロスタグランジン合成系、特にCOX1は魚類の生殖に重要な役割を持っていると思われる3.魚類精子のカルシウム動態とプロゲステロン及びプロスタグランジンの効果魚類精子は運動活性化時にカルシウム流入が見られることが知られている。そこでプロゲステロン及びプロスタグランジンがニジマス精子のカルシウム動態に影響を与えるか検討した。その結果、プロスタグランジンは影響を与えないことが明らかとなった。一方、プロゲステロンは4-pregnene-3,20-dioneのみカルシウム上昇と精子の活性化を引き起こすことが解った。このプロゲステロンによるカルシウムの上昇はアルブミンによって阻害される。
三次元構造解析に基づく繊毛微小管の構築と繊毛運動の分子メカニズム解明

1.内腕ダイニンを制御する新規複合体の発見繊毛ダイニンの1つである内腕ダイニンfのmotor domainを微小管に固定するtether complexを発見し、それがFAP43/FAP244とFAP44の複合体で構成されることを示した。また、内腕ダイニンfのATP依存的構造変化を三次元的に解析し、tether complexがダイニンの構造的安定性に寄与することで、モーター活性を制御していることを示した。また、tether complexにより固定された内腕ダイニンfのモータードメインは、微小管の長軸方向ではなく鉛直方向にpower strokeを起こすことを明らかにした。(Kubo et al, Molecular Biology of the Cell, 2018)2.外腕ダイニンを制御する新規タンパク質の発見機能未知の繊毛タンパク質であるFAP70の構造と機能を解析し、それが繊毛ダイニンの1つである外腕ダイニンの活性を制御することを発見した。外腕ダイニン複合体の構成分子は、生化学的にすべて同定されていると考えられてきたが、FAP70は外腕ダイニンとの結合が緩いため、これまで注目されていなかった。今回の発見により、外腕ダイニンの外側基部に新規制御分子が存在していることがわかった。FAP70は単離された外腕ダイニンのモーター活性には関与しないため、繊毛内においてより高次な運動制御に関わっていると考えられる。(Shamoto et al cells 2018)平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。1.繊毛微小管を構成するチューブリンの翻訳後修飾に着目し、ポリグルタミル化が繊毛微小管とダイニン制御複合体との接合面に限局して起こることを、抗ポリグルタミル化抗体による構造ラベリングとクライオ電子トモグラフィーを用いて三次元的に示した。また遺伝子改変を用いて、負に荷電したポリグルタミル化チューブリンと、正に荷電したダイニン制御複合体との間の電荷的相互作用が微小管の滑り運動を制御していることを示した。この電荷的相互作用は精緻に制御されており、相互作用が強すぎても弱すぎても繊毛運動に負の影響を与えることを明らかにした。(Kubo and Oda, Molecular Biology of the Cell 2017)2.繊毛ダイニンの1つである内腕ダイニンfのmotor domainを微小管に固定するtether complexを発見し、それがFAP43/FAP244とFAP44の複合体で構成されることを示した。(Kubo et al, Molecular Biology of the Cell, 2018)繊毛におけるチューブリンの翻訳後修飾の生理的意義について、そして新規繊毛タンパク質の繊毛運動における役割について、それぞれ論文を発表し、研究は順調に進展している。線虫の構造解析についても、すでに方法論を確立し、論文を準備中である。センモウヒラムシについても、繊毛の三次元構造の再構成に成功したので、これも論文を準備中である。(Shamoto et al cells2018)1.クラミドモナスの研究については、外腕ダイニンおよび内腕ダイニンの構築に必須な新規タンパク質の同定に成功した。この分子について、さらなる解析を進めている。2.線虫の研究については、標的タンパク質に改変ビオチン化酵素を付加することで、近傍のタンパク質をビオチン化ラベルするproximity proteomicsについて、実験系の立ち上げを試みている。3.センモウヒラムシについては、microinjection系を用いた遺伝子導入を試みている。成功すれば、繊毛タンパク質のラベルを行い、多細胞生物における繊毛運動の機能・構造解析を行う計画である。
マウス掌蹠皮膚紋理の発生学・実験奇形学的解析

ヒトの掌蹠に見られる皮膚紋理の変異は,種々の先天異常の診断に役立っている。本研究の目的は,実験動物モデルとしてマウス掌蹠の皮膚紋理の標準的な形態とその発生過程を記載し,遺伝的あるいは環境的因子によって,その形態がどのように乱されるかを明らかにすることである。マウス掌蹠には指パッド,指間および手・足根パッド,キャタピラ-パッド,敷石状パッドの4種がみられる。指間パッドは胎生15日にはすでに出現していたが,指パッドは胎生16日に現われた。キャタピラ-パッドと敷石状パッドは胎生17日から18日にかけて出現した。遺伝性四肢奇形マウスであるメロメリアでは,皮膚紋理の観察から,掌側の一部が背側化していることが明らかとなった。肢形成期に発現するShh,Wnt-5a,Wnt-7aなどパターン形成に関係する遺伝子の発現をホモ胚子の肢芽で調べたところ,野性型胚子と差が認めらた。5-フルオロウラッシル,レチノイン酸,アセタゾールアミド,およびメトキシ酢酸は投与時期,投与量に応じて多指,合指,欠指などさまざまな指列異常を誘発したが,皮膚紋理にもこれらに対応した異常が認められた。明らかな指列異常が認められない肢でも,皮膚紋理に異常が見られる場合もあり,皮膚紋理が微小な異常の検出に役立つこと,環境因子の発生毒性検出指標としても有用であることが示された。また,その因子特異性から,皮膚紋理の観察が四肢奇形の発生機序考察にも役立つことが分かった。マウス,ラット,モグラ,ヒミズ,ウサギなどの掌蹠皮膚紋理を比較したところ,パッドが地上での歩行や,ものを掴む,よじ登るなどの行動に適応して進化したことが示唆された。正常なヒトの掌蹠に見られる皮膚紋理の変異は,種々の先天異常の診断に役立っている。本研究の目的は,実験動物モデルとして,マウス掌蹠の標準的な形態とその発生過程を記載し,遺伝的あるいは環境的因子によって,その形態がどのように乱されるかを明らかにすることである.まず,成熟Jcl:ICRマウスの掌蹠の表皮をアルカリ処理で剥離し,真皮表面をトルイジン青で染色して,紋理を観察した.掌蹠に見られる隆起は,各指先にある指パッド,中手(足)遠位部にある指間パッド(前肢3個,後肢4個),掌蹠近位部にある手(足)根パッド(前後肢とも2個),指腹を横走する横隆起,指間・手(足)根パッドの間にある多数の小さな敷石状結節,に分類された.この中で横隆起と敷石状結節はわれわれにより初めて記載されたものである.正常個体では指パッド,指間パッドおよび手(足)根パッドの数と位置は一定していた.Jcl:C57BLマウスとの比較でも系統差は認められなかった.光学顕微鏡でパッド内には汗腺が認められ,走査電顕でパッド表面には汗腺開口と,真皮乳頭が連なった隆線が観察された.さらに,胎生14日(腟栓発見=0日)から生後3週までのJcl:ICRマウスでパッドの発生を観察した.

指間パッドは胎生15日,指パッドは胎生16日,横隆起と敷石状結節は胎生17日から18日にかけて出現した.これらの正常所見を規準として,5フルオロウラシル,レチノイン酸など既知の四肢奇形誘発物質の投与を受けたマウス母体からの妊娠末期胎仔の掌蹠皮膚紋理の観察を開始した.多指や欠指などの指列異常を誘発する閾値以下の投与量でもパッド異常が誘発される場合のあることが既に確認されており,マウス掌蹠皮膚紋理が発生毒性検出指標として意義があることが示された.ヒトの掌蹠に見られる皮膚紋理は変異は,種々の先天異常の診断に役立っている.本研究の目的は,実験動物モデルとして,マウス掌蹠の標準的な形態とその発生過程を記載し,遺伝的あるいは環境的因子によって,その形態がどのように乱されるかを明らかにすることである.昨年度の研究で明らかにされた正常像を規準として,本年度は遺伝的あるいは環境的な因子によって,その形態がどのように乱されるかを明らかにした.当教室で系統維持している変異種メロメリア(meromelia)マウスでは,指パッド,キャタピラ-パッドが消失し,毛包に置換されている所見から,掌側の一部が背側化していることが明らかとなった.また,慈恵医大形成外科学教室より供与された変異種ハンマートウ(hammer-toe)マウスでは,キャタピラ-パッドの減形成から,掌側構造の低形成が屈指の成因であることが示唆され,後肢V指外側の過剰指パッドと指間パッドの存在から,多指も加わっていることが明らかになった.環境因子の影響を見るために、妊娠Jcl:lCRマウス(膣栓発見=妊娠0日)に,(1)5-フルオロウラシル:妊娠10日より12日まで,半日間隔で10,20,30mg/kg,腹腔内1回,(2)レチノイン酸:妊娠10日より12日まで,半日間隔で10,20,40,80mg/kg,経口1回,(3)アセタゾールアミド:妊娠9.5,10.0,10.5日,500,1000mg/kg,経口計3回,(4)メトキシ酢酸:妊娠10日より12日まで,半日間隔で0.32,0.64,0.96ml/kg,経口1回,を投与し,妊娠18日に胎仔を取り出して,掌蹠皮膚紋理を観察した.その結果,これらの処置により,パッドの過形成,減形成,分裂,変位など,種々の異常が誘発されること,異常のパターンには時期特異性,因子特異性,量反応関係が見られること,指列異常誘発閾値より低い投与量でもパッド異常が誘発されることが明らかとなり,掌蹠皮膚紋理の観察が遺伝性異常や環境化学物質の発生毒性の検出指標として意義があることが示された.ヒトの掌蹠に見られる皮膚紋理の変異は,種々の先天異常の診断に役立っている。本研究の目的は,実験動物モデルとして,マウス掌蹠の皮膚紋理の標準的な形態とその発生過程を記載し,遺伝的あるいは環境的因子によって,その形態がどのように乱されるかを明らかにすることである。昨年度までの研究で明らかにされた正常像と,種々要因による異常像を基に,本年度は掌蹠皮膚紋理異常の形成機序を解析した。さらに,数種の動物の掌蹠皮膚紋理を比較し,動物の生態と皮膚紋理形成の関係を調べた。当教室で系統維持している変異種メロメリア(meromelia)マウスでは,皮膚紋理の観察から,掌側の一部が背側化していることが明らかとなったが,肢形成期に発現するShh, Wnt-5a, Wnt-7aなどパターン形成に関係する遺伝子の発現をホモ胚子の胚芽で調べたところ,野性型胚子と差が認められ,これらの遺伝子の紋理形成への関与が示唆された。また,胎生期レチノイン酸投与による掌蹠パッド異常の病的発生過程を調べたところ,アポトーシスによる細胞死が認められた。しかし,アセタゾールアミドでは特異的なパッド異常が誘発されるにもかかわらず,胚芽に過剰な細胞死は認められなかった。パッド異常の病的発生過程にも因子による差があることが推察される。マウス,ラット,モグラ,ヒミズ,ウサギなどの掌蹠皮膚紋理を比較したところ,パッドが地上での歩行や,ものを掴む,よじ登るなどの行動に適応して進化したことが示唆された。
ファージを用いたナノパーティクルキャリアの創製と機能性タンパク質の腸内生産

現在、細菌感染症の治療には主に抗生物質が用いられているが、多剤耐性菌の出現や副作用が問題となっている。そこで、抗生物質に代表される化学療法に代わる治療法として、バクテリオファージを用いる治療、ファージセラピーを実施した。モデル疾患として大腸菌O157:H7を選定した。家畜糞便や下水流入水から大腸菌O157:H7特異的ファージをスクリーニングした。26種のファージの溶菌特性を解析し、出現した各ファージ耐性菌に対しスポットテストを実施した。プラークを形成したファージの組み合わせから、3種のファージ混合液(SP15-21-22)を選定した。SP15-21-22カクテルは好気条件下の回分培養では、耐性菌の出現を伴わない大腸菌O157:Hの制御を行うことができた。しかし、嫌気条件下では耐性菌の出現が認められた。SP15-21-22カクテルをマウスに経口投与することで、腸管内大腸菌O157:H7のコントロールを試みた。低濃度(10^8PFU/mouse)のファージ投与では、腸管からファージが流失してしまった。一方高濃度(10^<10>PFU/mouse)のファージを毎日投与した群では、マウス糞便、および腸管内の大腸菌O157:H7濃度を減らすことができた。ファージは宿主細菌以外への感染は無い。従って、腸管細菌叢のなかで、病原菌だけを抑制する手段として期待される。腸管出血性大腸菌(EHEC)による細菌感染症は、1996年以降、国内で継続的に発生している。感染者から検出されるEHECの血清型はO157:H7が最も多く、発生源や感染経路の特定には迅速な病原菌の検出が必須である。しかし、公定法に基づく大腸菌O157:H7の検出には、幾つかの培養操作を必要とすることから23日程度の時間を要する。家畜糞便からスクリーニングした大腸菌O157:H7に特異的に感染するファージPP01の頭殻表層に、蛍光タンパクを発現するファージを分子構築した。このファージを大腸菌O157:H7に感染させ、紫外線を照射すると、緑色蛍光を発するため、ファージの吸着段階で大腸菌O157:H7を検出することができた。特異的感染のメカニズムは細菌表層に提示されるレセプターとファージテールファイバーの先端にあるレセプター認識リガンドの結合特異性に起因するもので、PP01ファージの場合、リガンドタンパクは3%の僅かなアミノ酸配列差を識別した。また本技術の応用として、上下水道などにおける糞便性大腸菌K12に特異的に感染するT4ファージに同様な処理をほどこすことにより、同様なメカニズムによりK12を検出することができ、これにより上下水道などの水質安全性の連続監視が可能になると考えられる。本技術の新規性は特定の細菌に特異的に感染するファージを見つけ、それに緑色蛍光タンパク質をコードする遺伝子を組み込んだ、蛍光性ファージを分子構築したところにある。本年度は、比蛍光強度の高かったPP01を用いてO157:H7の検出実験を行った。混合菌体に対する感染多重度1000、25、10分間の接触後、リン酸緩衝液で洗浄し、蛍光顕微鏡で確認した。混合比を変え蛍光顕微鏡で観察されるO157の割合と計算値を比較すると良い相関が得られた。同様な実験をT4ファージとK12の組み合わせについて行い、ほぼ同等の結果を得た。
ラバウルカルデラにおける浅部マグマ供給システムの究明

パプアニューギニアのラバウル火山は約1400年前にカルデラ噴火を起こした若いカルデラである.カルデラの西端と東端にはそれぞれ,ブルカン,タブルブルの2火山が存在し噴火を繰り返している.ラバウル火山の噴火は,この2火山の同時噴火で特徴づけられる.同時噴火は1878年、1937年に発生し,1994年には両火山が約1時間の間隔で相次いで噴火を開始した.ブルカン火山の噴火は約2週間で終わったが,タブルブル火山の噴火は現在(2003年)まで断続的に続いている.我々は2火山を同時に噴火させたマグマ供給システムを解明するため,またタブルブル火山の現況を把握するため,2001年2003年の3年間,科研費海外学術調査を企画して繰り返し現地調査を実施した.すべての現地調査は,ラバウル火山観測所と共同で行われた.2001年の現地調査では,1994年の噴火および歴史時代の噴火イベントに伴う噴出物の基本的な層序を明らかにし,岩石サンプルを採取した.2002年と2003年には,火山近傍において火山ガスや温泉水を調査するとともに,火山活動をモニターするための土壌ガス濃度の繰り返し測定を実施した.土壌ガスの測定は,我々が現地に滞在している期間だけではなく,ラバウル火山観測所の職員によって定期的に実施する体制も整えた.また,タブルブル火山の噴火活動は活発であったため,できる限り頻繁に火山灰を採取し,水溶性付着成分から噴火活動の推移を探ることも試みた.さらに,2001年2003年の調査期間中に,1994年の噴火で発生した小規模な津波による津波堆積物の分布とテフラ中における層序を調べ,噴火時系列の中における津波発生プロセスについて検討した.パプアニューギニアのラバウル火山は約1400年前にカルデラ噴火を起こした若いカルデラである.カルデラの西端と東端にはそれぞれ,ブルカン,タブルブルの2火山が存在し噴火を繰り返している.ラバウル火山の噴火は,この2火山の同時噴火で特徴づけられる.同時噴火は1878年、1937年に発生し,1994年には両火山が約1時間の間隔で相次いで噴火を開始した.ブルカン火山の噴火は約2週間で終わったが,タブルブル火山の噴火は現在(2003年)まで断続的に続いている.我々は2火山を同時に噴火させたマグマ供給システムを解明するため,またタブルブル火山の現況を把握するため,2001年2003年の3年間,科研費海外学術調査を企画して繰り返し現地調査を実施した.すべての現地調査は,ラバウル火山観測所と共同で行われた.2001年の現地調査では,1994年の噴火および歴史時代の噴火イベントに伴う噴出物の基本的な層序を明らかにし,岩石サンプルを採取した.2002年と2003年には,火山近傍において火山ガスや温泉水を調査するとともに,火山活動をモニターするための土壌ガス濃度の繰り返し測定を実施した.土壌ガスの測定は,我々が現地に滞在している期間だけではなく,ラバウル火山観測所の職員によって定期的に実施する体制も整えた.また,タブルブル火山の噴火活動は活発であったため,できる限り頻繁に火山灰を採取し,水溶性付着成分から噴火活動の推移を探ることも試みた.さらに,2001年2003年の調査期間中に,1994年の噴火で発生した小規模な津波による津波堆積物の分布とテフラ中における層序を調べ,噴火時系列の中における津波発生プロセスについて検討した.今年度の現地調査は2001年12月に約3週間,西村と中川が中心となり,ラバウル火山観測所のIma Itikarai所長ら現地スタッフと共同で実施した.今回は主に1994年ラバウル噴火と津波の発生について検討するため,噴出物に基づく噴火経緯と津波堆積物の産状を調査した.1994年のラバウル噴火津波は小さく,波高にして最大で5m程度と報告されている.津波堆積物としてもたらされた砂も,はかない薄層を形成したのみだったと推測される.通常ならこうした薄いイベント層は,ラバウルのような熱帯雨林地域ではすぐに洗い流されたりして消滅する可能性が高い.しかしながら,津波が発生した当時,ラバウル周辺には断続的に2つの火山からの火山灰が降り続いていた.また,さらに激しい降灰が噴火が始まった日の夜にあり,すべてを厚い火山灰の下に埋め尽くした.この火山灰により,打ち上げられた津波堆積物はそのままの産状でパックされてよく残されている.津波堆積物の層は海岸から100m程度内陸までシート上に分布する.層厚や平均粒径は海からの距離に応じて減少する傾向があり,津波堆積物の一般的性質を満たしている.津波堆積物層は,少なくとも3層あり,これらは火山灰にサンドイッチされているため,それぞれを識別できた.これらを追跡することにより,津波の波高が最大で約7mであったこと,また発生したのはブルカン火山の噴火最盛期で,おそらくは大規模な火砕流かベースサージにより引き起こされたと推測される.今後は,採取した火山噴出物を室内で検討し,噴火経緯をより詳しく調べる予定である.

一方,来年度の調査項目である火山化学的な観測については,これまでの資料の収集と観測場所や項目の絞り込みを,現地スタッフと協議した.また,その際に必要となる消耗品については,その一部をすでに準備した.今年度の現地調査は2002年11月に約2週間,西村,大場,野上の3名がラバウルを訪れ,ラバウル火山観測所のスタッフと共同で実施した.今回は主に,1994年以来活発な噴火活動を続けているタブルブル火山,およびブルカン火山周辺において火山化学的な手法に基づく観測を実施した.タブルブル火山の噴火は,昨年度は収まっていたものの,今回の観測時には数分間隔で噴煙柱を吹き上げる活動を続けるなど,大変活発であった.そこで,周辺の温泉水の調査,噴気ガスの採取,地中からしみ出してくる炭酸ガスの測定等を実施した.さらに,噴火による新鮮な火山灰を採取し,火山灰に付着したガス成分の分析も実施した.サンプリングや現地における簡単な分析の手順は現地スタッフに伝授し,また必要な機材一式も貸し与えて,日本人研究者が帰国後もある程度の観測は継続できる体制を整えた.これは,火山の化学的なデータは,活動のパターンが変化することに対応して大きく変わることが期待され,長期的な繰り返し観測が特に必要なためである.実際,日本の火山では,噴火の沈積化や活発化に伴う変化が確認されており,こうした観測を継続することでラバウルの火山噴火予知に役立つ可能性も低くないと思われる.また,国内では,昨年度の現地調査で採取した津波堆積物の粒度分析を西村が,また火山噴出物の岩石学的分析を中川が推進した.結果の一部は,2002年5月にニュージーランドで開催された西太平洋地球物理国際会議の場で発表された.ラバウル噴火津波の特徴と今年度の観測で得られた地球化学的な知見については,2003年5月の国内合同学会,および2003年7月のIUGG国際学会においても公表される予定である.2003年の現地調査は、11月10日から20日まで西村と野上がラバウルへ行き、現地の観測所スタッフと共同して地球化学的調査と津波の痕跡調査を実施した。地球化学的調査は、2002年度に引き続きタブルブル火山周辺で温泉水および火山ガスを採取、またマチュピト島からラバウル市街地にかけて土壌ガスの濃度を測定した。火山ガスの観測については、ラバウル火山観測所のスタッフが2002年から2003年にかけて実施したデータとともに解析と解釈を進めている。また、津波については、2002年までに実施してきた1994年噴火津波の痕跡調査を補充し、波高や発生時期に関する十分な資料を得ることができた。さらに、現地調査以外にも、前年度までの現地調査で採取した1994年に噴出した岩石や軽石の化学分析、また、ダブルブル火山が調査期間中に噴火した際に採取した火山灰の水溶性成分の分析が実施された。岩石学的研究に基づくラバウルカルデラのマグマ供給系については、研究分担者中川の指導のもと、北海道大学理学研究科の学生の修士論文としてまとめられた。岩石、化学、津波に関する研究成果は、2002年度に開催された国際学会で3件、国内学会で1件が発表された。さらに、2003年の5月に開催予定の国内学会で5件が集中的に発表される予定である。今年度は最後の年度でもあるので、研究成果を報告書として印刷する予定もある。