Genome-wide identification and annotation of HIF-1α binding sites in two cell lines using massively parallel sequencing

We identified 531 and 616 putative HIF-1α target sites by ChIP-Seq in the cancerous cell line DLD-1 and the non-cancerous cell line TIG-3, respectively. We also examined the positions and expression levels of transcriptional start sites (TSSs) in these cell lines using our TSS-Seq method. We observed that 121 and 48 genes in DLD-1 and TIG-3 cells, respectively, had HIF-1α binding sites in proximal regions of the previously reported TSSs that were up-regulated at the transcriptional level. In addition, 193 and 123 of the HIF-1α target sites, respectively, were located in proximal regions of previously uncharacterized TSSs, namely, TSSs of putative alternative promoters of protein-coding genes or promoters of putative non-protein-coding transcripts. The hypoxic response of DLD-1 cells was more significant than that of TIG-3 cells with respect to both the number of target sites and the degree of induced changes in transcript expression. The Nucleosome-Seq and ChIP-Seq analyses of histone modifications revealed that the chromatin formed an open structure in regions surrounding the HIF-1α binding sites, but this event occurred prior to the actual binding of HIF-1α. Different cellular histories may be encoded by chromatin structures and determine the activation of specific genes in response to hypoxic shock. ELECTRONIC SUPPLEMENTARY MATERIAL: The online version of this article (doi:10.1007/s11568-011-9150-9) contains supplementary material, which is available to authorized users

Different Effects of Hypnotics and Stimulants on Sleep Between Wild Type and Sleep-less Flies

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FOXO3a-dependent regulation of Puma in response to cytokine/growth factor withdrawal

Puma is an essential mediator of p53-dependent and -independent apoptosis in vivo. In response to genotoxic stress, Puma is induced in a p53-dependent manner. However, the transcription factor driving Puma up-regulation in response to p53-independent apoptotic stimuli has yet to be identified. Here, we show that FOXO3a up-regulates Puma expression in response to cytokine or growth factor deprivation. Importantly, dysregulated Akt signaling in lymphoid cells attenuated Puma induction upon cytokine withdrawal. Our results suggest that Puma, together with another BH3 only member, Bim, function as FOXO3a downstream targets to mediate a stress response when PI3K/Akt signaling is down-regulated

Heterogeneous hydraulic properties of an insular aquifer clarified by a tidal response method with simple decomposition techniques

Two simple frequency decomposition techniques were used as part of a tidal response method to derive the hydraulic diffusivities of a freshwater-lens aquifer. Digital high-pass filtering can separate the tidal components of diurnal and shorter periods from longer-period components. Discrete Fourier transform can be used to isolate a specific tidal component. These techniques are easy to practice using the built-in functions of spreadsheet software. The applied techniques were each optimized for the frequencies of known major tidal components. Isolation of the specific tidal signals helps to reduce the errors of a basic tidal response method that uses in its calculations the amplitude attenuation and phase lag of a simple sinusoidal wave of groundwater fluctuations. Another advantage of the present tidal method is the utilization of two groundwater time series collected from near-shore and relatively inland sites affected by the same ocean tide. The method does not use surface-water observation, thus avoiding errors derived from generally possible surface-water/groundwater boundary effects.The tidal response method with simple decomposition techniques was used to investigate the aquifer properties of an uplifted limestone island located in a subtropical region of Japan. A freshwater lens is the principal water resource for this island and its sustainable development is desired. Significant hydraulic layering has not been reported in the limestone aquifer. Pairs of groundwater-level time-series data collected by simultaneous observations at near-shore and inland sites were analysed by the tidal response method. The results demonstrated heterogeneous aquifer diffusivity on the island, typically with larger values in the southeastern coastal part than in the northwestern coastal part, which is consistent with the planar distribution of the entire freshwater lens and the position of its maximum thickness that are slightly biased toward the northwestern side.</p

Genome-wide Analysis of Chemoreceptor Genes in Nematodes

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Axonal-Transport-Mediated Gene Transduction in the Interior of Rat Bone

BACKGROUND: Gene transduction has been considered advantageous for the sustained delivery of proteins to specific target tissues. However, in the case of hard tissues, such as bone, local gene delivery remains problematic owing to anatomical accessibility limitations of the target sites. METHODOLOGY/PRINCIPAL FINDINGS: Here, we evaluated the feasibility of exogenous gene transduction in the interior of bone via axonal transport following intramuscular administration of a nonviral vector. A high expression level of the transduced gene was achieved in the tibia ipsilateral to the injected tibialis anterior muscle, as well as in the ipsilateral sciatic nerve and dorsal root ganglia. In sciatic transection rats, the gene expression level was significantly lowered in bone. CONCLUSIONS/SIGNIFICANCE: These results suggest that axonal transport is critical for gene transduction. Our study may provide a basis for developing therapeutic methods for efficient gene delivery into hard tissues

Recommendations related to the analytical equivalence assessment of gene panel testing

Advances in cancer genome care over the past few years have included the development of gene panel testing for various biomarkers. This article summarizes issues and provides recommendations related to analytical performance evaluations for new oncology gene panels. The scope of these recommendations includes comprehensive genomic profiling assays related to gene panel testing that uses histological or serum specimens to detect gene mutations. As a research project of the Japan Agency for Medical Research and Development Research on Regulatory Science of Pharmaceuticals and Medical Devices, we convened the working group committee that consisted of more than 30 experts from academia, industry, and government. We have discussed the points that should be considered to allow maximal simplification of assessments using clinical specimens in evaluating accuracy and limit of detection in equivalence and analytical performance for three years. We provide recommendations specific to each type of gene mutation as well as to reference standards or specimens used for evaluations. In addition, in order to facilitate the discussion on the analytical performance of gene panel tests by multidisciplinary tumor boards of hospitals, the present recommendations also describe the items that companies are expected to provide information on in their packaging inserts and reports, and the items that are expected to be discussed by multidisciplinary tumor boards. Our working group document will be important for participants in multidisciplinary tumor boards including medical oncologists and genome scientists, and developers of gene panels not only in Japan but also in other countries

Fluctuation of Concentration of Nitrate Nitrogen in Groundwater of Reservoir Area of Subsurface Dam in Miyakojima Island, Japan

In Japan, an irrigation project with construction of 147 tube wells and two subsurface dams which store 20,000,000m3 of groundwater had started in 1987 and had completed in 2001 in Miyakojima Island. The island consists of Quaternary limestone with a high permeability and basement of Tertiary mudstone. Concentration of nitrate nitrogen in groundwater had been monitored at the typical observation wells in the reservation area of subsurface dam every month since 1975. Concentration of nitrate nitrogen and electric conductivity in groundwater were also measured at 39 wells in 2000 and 2003. The fluctuation of concentration of nitrate nitrogen in groundwater showed three features. 1） The concentration of nitrate nitrogen in the groundwater increased gradually, and was 11mg/l in 1988; afterward the concentration of nitrate nitrogen in the groundwater decreased gradually, and was 9mg/l in 2001. The amount of the fertilizer sales was the largest in 1982 in the Island. These results suggest that the nitrate nitrogen of the fertilizer origin infiltrated to groundwater table in six years. 2） Monthly fluctuation of the concentration of nitrate nitrogen in groundwater had decreased after the completion of the subsurface dam. The fluctuation of the nitrate-nitrogen concentration would depend on the dilution caused by a lot of precipitation in typhoon and rainy season. The result shows that the fluctuation of the concentration of nitrate nitrogen in groundwater by the dilution decreased because the amount of the storage groundwater increased. 3） The concentration of nitrate nitrogen in groundwater increased partially around the cut-off wall after the construction of the subsurface dam. After groundwater began to be used, the concentration of nitrate nitrogen in the groundwater around the cut-off wall was almost same as the concentration of surrounding. The reason for this change would be that the groundwater flowed faster by pumping. These three results suggest that the fluctuation of the concentration of nitrate nitrogen in groundwater can be understood by few monitoring after the subsurface dam is completed.地下ダムは，帯水層の空隙に地下水を蓄える施設であり，地下水の持続的な利用を可能にすると共に，地上ダムと異なり，水を貯留するために陸を水没させない，災害を被る危険がない等の長所を持つ。世界では，小規模な地下ダムがアフリカ，インド，中国などの乾燥地域で実用化されている（Hanson and Nilsson 1986）。日本においても1970年代の貯水量40万m3クラスの皆福実験地下ダムの施工を経て（沖縄総合事務局1 9 8 3），1980年代後半から潅漑のために南西諸島および奄美諸島で地下ダム事業が開始された（Nagata et al. 1993）。沖縄県をはじめとするこれら琉球石灰岩分布地域は，帯水層の有効間隙率が大きく地下水の貯留に適しているため，現在国および県によって数々の大規模地下ダムが施工されている。一方，1980年代後半から着工されてきたこれらの地下ダムは，次々と完工の時期を迎えている。地下ダムの建設によって地下水位は数十メートル上昇し，不飽和帯の厚さは従前の半分以下になった。自然状態の地下水流を止水壁で遮ることによって地下水は滞留し，用水は確保されたが，同時に既往の地下水流動環境が大きく変化した。この変化は地下水の流動経路や水質に影響を及ぼすことが予想されるが，世界的に研究例が少なく，流域の適切な地下水保全計画の策定を難しくしている（今泉ら2002）。地下ダムの築造による地域の地下水環境変化を明らかにすることは喫緊の課題である。 一般的に石灰岩に代表される溶解性炭酸塩岩類から成る帯水層は，非溶解性岩類中の帯水層と比べて水の循環と岩石の融解によって， 透水性が偏在している。Legrand and Stringfield（1971）は炭酸塩帯水層の構造について次の様に総括している。（1）水の循環と溶解活動は飽和帯の上部で最も大きく，深さが増加するにつれて小さくなる傾向がある。（2）不飽和帯において浸透水の流路となっている開口部は，溶解作用で拡大する傾向があるが，浸透水の流路となってない比較的小さな開口部は溶解作用によってほとんど拡大しない。この様な溶解チャンネル網は飽和帯の上部で特に発達している。Eric et al.（2002）は，アメリカアーカンソー州のカルスト地帯の地下水盆において，地下水流出域の湧水および土壌に含まれる硝酸濃度を定期的に測定し，肥料によってもたらされる硝酸の74％が土壌マトリクスの中を極めて遅い速度（65cm/y）で降下浸透し，26％が嵐によって発生する土壌中の大間隙流によって，より低濃度で素早く地下水に付加されることを明らかにした。 宮古島においては地下ダムの建設前，地下水中の硝酸態窒素濃度はおよそ10mg/lであった。その濃度は日本の飲料水基準の上限である。地下水の水質，特に硝酸汚染は宮古島の人々にとって最も関心の高い問題の1つとなっている。 本研究では流域の適切な地下水保全計画の策定に資するため，止水壁が完成した沖縄県宮古島の地下ダム流域内の39箇所の地下水観測孔において，窒素濃度，電気伝導度を深度毎に測定し，地下ダム完成前の値と比較するとともに，流域内の長期的な水質測定結果と，島内の肥料販売量の推移を比較し，水質環境の変化を解明した。departmental bulletin pape

Application of radioactive prospecting method to geochemical survey

To measure the degree of weathering in the bedrock more quickly and economically, the radioactive prospecting and the investigation of the degree of weathering in the bedrock were carried out in the southern Kitakami massif region where granitic rocks are distributed in Iwate Prefecture. This result showed that 40K/208Tl gamma ray counting ratio and 214Bi/208Tl gamma ray counting rate had a positive correlation with the degree of weathering of granite. This result also showed that the radioactive prospecting was effective to the investigation of the degree of weathering. Subsequently, the technology that investigates the chemistry of the ground in the large area by nondestructive, carborne radioactive prospecting method has been developed. The radioactive prospecting was carried out using this method in the North-Kanto region. 214Bi gamma ray counting rate were compared with U concentration which had been investigated in the past. This result showed that 214Bi gamma ray counting ratio had a positive correlation with U concentration. This result also showed that the radioactive prospecting was effective in mapping concentration of the element of U.岩盤の風化度の調査は，構造物の基礎設計等に必要なものであるが，従来の手法は地質踏査と鉱物分析による変質分帯によっており，時間と経費を要する。また構造物の基礎地盤の風化度判定には，岩級区分が用いられるが，目視等実施者の熟練度に依存する判定要素を含む。森ら（2001）は従来区分法が確立されていなかったD級岩盤について，土壌硬度計や簡易支持力測定器による分類法を提唱したが，すべての岩盤に適用できる物理試験法は提案されていない。岩盤を構成する元素のうちあるものは，風化の進行によって溶脱され，徐々に失われる。このことは岩盤中のある種の元素量を測定することによって，その風化度が判定できる可能性を示している。 一方，森林など人為的な影響が少ない地域の浅層地下水の水質は，帯水層の構成元素と風化による化学反応と関係している。都市部，農村など人間の経済活動が行われている地域では，人為的要因によって環境中に付加された元素（重金属，肥料等）も地下水水質に影響を及ぼす。近年，農村地域では，経済活動（リゾート建設や工場誘致などの土地利用変化，過剰施肥，農薬散布）によって，地下水中に多種多様な元素や化合物が付加されつつある。地下水汚染を早期に発見し，未然に防ぐためには，汚染されていない状態の農村において，早急に汚染されていない状態のバックグラウンドとなる地盤の化学組成を把握し，その変化を監視する必要がある。地盤の化学組成を測定する場合，従来のサンプリング，化学分析という手法は時間と経費を要するため，簡便な調査法の確立が望まれている。 これらはいずれも地盤の化学性（元素濃度）を簡便に測定出来れば解決される問題であり，本研究ではその手法として放射能探査に着目した。放射能探査は測定できる元素が放射性元素に限られるが，測定対象から放出される放射線の強度を直接測定するため，非破壊かつ非接触で測定を行うことができる。特定のエネルギーの放射線の強度は，測定対象に含まれるそのエネルギーの放射線を放出する元素の濃度に比例するので，測定値は元素濃度の指標となる。 放射能探査法とは，放射能を利用した地質調査法の総称であり，大きくは以下のように分類される。 ①人工的な線源から放出される放射線の散乱・吸収などを測定する方法 利用例：中性子水分計，γ線密度計 ②地層や土壌に含まれる天然放射性同位元素から放出される自然の放射線を検出する方法（自然放射能探査法） 利用例：ウラン鉱床等の核燃料物質，断層，温泉，地下水，地すべりなどの調査 ①は主に検層用として用いられ，地表あるいはボーリング孔にプローブを設置して，非破壊で地盤の特性を調査するものであり（二平・今泉，1998），各種の機器が市販されており，技術的にほぼ確立されている。本稿では②の自然放射能探査法のうち，γ線を測定するγ線スペクロトメトリを用いた探査法を放射能探査法と呼ぶ。放射能探査法は，ウラン鉱山の鉱脈付近で地中空気の放射能が著しく増大することが1905年にドイツで発見され，探査に応用されたのがその最初の事例である（初田，1957）。それ以後，放射性鉱物の探鉱は盛んに行われ，1928年のGM管の発明，光電子増倍管を用いたシンチレーションカウンタの開発等，測定技術の進歩と相まって，放射能探査法はウラン鉱の発見に大きな成果を挙げた。また1920年代に土壌の放射能が断層を横切る付近で増大することが発見され（Ambronn, 1928），放射能探査は放射性鉱物の探査以外にも役立つことが明らかになり，以後断層の探査にも用いられる様になった（初田，1953）。 日本でも農業土木試験場（現在の農業工学研究所）において1956年から地下水開発のため埋没断層調査を目的として，放射能探査法が開発された。落合（1965）は土中ガスや，地表面や地中孔における放射能を測定する方法で断層検出を試みた後，空間γ線を計測するシンチレーションカウンタを自動車に取り付けて，連続測定できる装置を開発した。木村（1987）はγ線のエネルギー弁別を行い，指標核種をラドン（222Rn）の娘核種である214Biに設定し，妨害因子を排除する方法をシステム化した。その後，農業工学研究所ではシステムの改良や土中ガスのラドン濃度調査法の導入を図り，様々なタイプの断層で放射能探査による調査を重ねてきた（二平・今泉，1998）。 一方で探鉱および断層調査以外にも放射能探査法は応用されている。Peck and Bissell（1971）は，水が土壌からのγ線を減衰させることを利用して，空中放射能探査によって地表の積雪水当量を測定した。Vincent（1972）は，空中放射能探査法を地質調査に応用し，全γ線輻射量から火成岩類の分布状況を推定した。今泉ら（1992）は地すべり調査に放射能探査法を応用し，地すべり地内の土中ガスのラドン濃度が極めて偏在していることを明らかにした。また近年では海洋底の調査にも放射能探査法が応用されている（Jones， 2001）。本研究では岩盤の風化度判定，広域的な元素濃度マッピングを放射能探査で迅速かつ経済的に行うために，岩手県北上山地南部の花崗岩分布地域において放射能探査および風化度調査を行い，岩盤から放出されるγ線強度と，風化度を表す他の指標との関係を明らかにした。また，福島県阿武隈山地南部の花崗岩分布地域において放射能探査を行い，岩盤から放出されるγ線強度と，既往の地球化学図を比較し，本研究で用いた手法の有効性について検討した。本研究は，γ線スペクトロメトリを用いた放射能探査法の新たな地球化学的応用手法を示すものである。 本論文の一部は東北農政局よりの受託研究の一部である。研究を進めるにあたっては東北農政局農村計画部資源課の備前地質官（当時），椎名地質官（当時），阿部地質官ら，関係各位のご指導，ご協力を頂いた。ここに，感謝の意を表する。departmental bulletin pape

Behaviors of groundwater flow caused by construction of drain tunnel in landslide area － Using the water content of the bedrock and the radon concentration in the groundwater as an indicator －

Monitoring of water content using neutron moisture logging was carried out for 18 months after the construction of drain tunnel with 2.5m (diameter) × 500m (length) × 50m(depth) in order to develop the evaluation method for efficiency of draining superfluous water around active landslide slip plane in landslide area in Niigata Prefecture. 222Rn concentration and tritium concentration in groundwater as additional evaluation method was also monitored for five years. Consequently, the location of landslide slip plane was determined by distribution and fluctuation of water content of mudstone. About 2 % of average water content of mudstone around the tunnel decreased, that is, 20% of the pore water pressure in the landslide slip plane decreased for the first four months. Afterwards, it decreased gradually. It was assumed that the groundwater around the tunnel was recharged from rain before 10 yarer on the basis of the tritium and 222Rn concentration. Therefore, these techniques are effective as the technique for investigating the effect of the drain tunnel.地すべり防止対策として，我が国では一般的に抑止工および抑制工が現場に応じて組み合わされて実施されている。一方で，近年国営事業等で対象となっている大規模地すべりに対しては，想定しているすべり面深度が深い場合抑止工の施工が難しいため，抑制工，特に地下水排除工中心の対策が行われている。地下水排除工の施工による地すべり地内の地下水流動状況の変化は，観測井の地下水位変化によって推定されることが一般的であるが，地すべり地においては地すべり地塊が過去の運動により攪乱され透水性が著しく不均質に分布している場合があること（吉松1992），すべり面の深度が深い場合岩盤内の亀裂の発達状況等に地下水流動が規制されることなどから，観測井での地下水位観測によってすべり面及びその周辺の地下水流動状況を正確に観測することは困難であり，地下水位観測以外の手法ですべり面周辺の地下水流動を把握する手法が求められている。竹内ら（1993）は地下水排除工の効果判定手法として，電気探査，地温測定調査（１m深地温），排水量測定の実施例と効果を示している。このうち電気探査，地温測定調査は主に浅層地下水を調査対象としており，排水トンネルが施工される深度50m以深における地下水流動状況の変化を捉えることは難しい。また，排水量測定についても，単純に排水量の大小が抑制効果に比例するとは言えない（竹内ら1993）。 一方仲野ら（1993）は新潟県東頸城丘陵の椎谷・寺泊層泥岩の地すべり地を対象として，地すべり粘土の完全軟化状態における有効応力と含水比の関係が採取地点によらず一定の直線関係にあることを明らかにして，その関係（完全軟化状態含水比曲線）と，泡式ボーリング・３重管式サンプリングによって得られた試料の自然含水比測定によって得られた含水比プロファイルの結果との比較から，すべり面の位置およびそこにかかる過剰間隙水圧やパイピングなどによる空洞的なみずみちの存在を推定した。また北陸農政局（1996）は，同じ第三紀層地すべり地の泥岩を対象として，自然含水比を測定することによりすべり面位置及び間隙水圧が推定できることを示した。このことは，すべり面の含水比変化を測定することによりすべり面にかかる間隙水圧の変化を捉えられる可能性を示唆している。一方，今泉（1996）は，地すべり地内のボーリング孔内において中性子水分検層を行い，孔内の鉛直含水比分布と，仲野ら（1992）が示した完全軟化含水比曲線を比較し，すべり面を特定出来ることを示した。この方法を用いれば同一箇所の含水状況の連続測定が可能であり（測定値を変化させる要因としては測定部周辺の水分量変化のみと考えられる），中性子水分計による水分量のモニタリングを行うことによりすべり面付近の含水比変化，すなわち間隙水圧の変化をとらえることも可能と考えられる。 また，排水トンネル等の大規模地下水排除工が施工された場合，施工およびその後の水抜き効果で地すべり地内の地下水流動状況が変化し，地下水の水質にその影響が現れる場合がある。浅層の地下水の場合，ボーリング施工直後には存在していなかった塩水が，掘削後徐々に地下深部から上昇する事例が報告されている（今泉1996）。また，ラドン濃度の変化によって地すべり地の地下水流動状況を推定している事例も報告されている（今泉ら1993）。 ラドン（222Rn）は岩石や土粒子に極微量に含まれているラジウム（226Ra）の崩壊によって発生する半減期約3.8日の放射性の気体である。地下水のラドン濃度は帯水層のラジウムの含有量，粒子サイズ，風化度，間隙率，地下水の流速等によって規定される，帯水層からのラドン放出量によって放射平衡濃度が決まり，地層ごとに固有の濃度（泥岩:10０～１～花崗岩:10２～３Bq/lのオーダー）を持つ（放射平衡濃度は地質条件が同じ場合，単位体積あたりの地下水と岩盤との接触面積が大きい程増加する）。これに対して地表水では供給が絶たれ濃度が非常に小さくなる（10－２～０Bq/lのオーダー）。地表から浸透した水のラドンの濃度は徐々に上昇し，数週間で放射平衡に達して帯水層固有の値となるので，地表水が比較的短時間で地下水面に到達する場合はラドン濃度が浸透水のトレーサーとなりうる（濱田ら1997）。逆にかん養から排水まで数十年以上の非常にゆっくりとした地下水流動が起こっている場合は，半減期が約12.3年と比較的長いトリチウムがその指標となり，地下水のトリチウム濃度を測定してかん養期間を推定することが出来る（Andersenら1974，今泉ら2000など）。 本論文では北陸農政局によって施工された地すべり排水トンネルにおいて，中性子水分計を用いたトンネル周辺岩盤の含水比測定および地下水のラドン濃度の測定等を行い，試験結果よりトンネル施工後の地下水流動状況の変化について考察するとともに，それぞれの手法の有効性について検討した。 本論文は北陸農政局上越農地保全事業所よりの依頼研究および受託研究の一部である。また，研究を進めるにあたっては関係各位のご指導，ご協力を頂いた。ここに，感謝の意を表する。departmental bulletin pape