1 0 0 0 OA 優しく動かしてみる一分子生理学
電位依存性イオンチャネルであるBKカリウムチャネルは単一チャネル電流の測定が容易である。また、シェーカーチャネルは開閉が電位だけで制御されるイオンチャネルである。これらを対象に、その電位センサー部に操作用のハンドルタグを遺伝子的に導入し、電気的仕事ではなく力学的操作で開閉させることを試みている。まだ、成功率が極めて低く、タグの導入部位やハンドルの検討を試みている段階である。回転分子モーターF1-ATPaseのATP加水分解機構において、未だに決着がついていない燐酸解離とATP分解のタイミングを決めるため、加水分解しにくいATPアナログや解離が遅くなることが示唆されている燐酸アナログを用いての実験を行った。その結果、我々の仮説がこれまで通り主張できることが分かった。また、リポソームあたりに1個未満再構成したATP合成酵素について、ATP合成の逆反応としてのATP分解駆動によるプロトンポンプ活性が定量できた。これまでは、ATP分解活性のみを測定し、プロトン/ATP比を仮定してポンプ活性を推定するしかなかったが、ATP合成酵素1個あたりのプロトン/ATP比を実験的に初めて見積もることができた。70℃以上の高温で生育する超好熱菌のReverse gyraseは、高温でDNA二重鎖がほどけてしまうのを防ぐために、ATPの加水分解エネルギーを使ってDNAの二重螺旋をきつく巻き上げている。DNAの捻れ力を引っ張り力とは独立して測定することに成功し、この酵素一分子の出すトルクをはじめて見積もることができた。その結果、一回の捻れ反応にATPを2つ以上使うことが示唆され、F1-ATPaseとは違った、割といい加減な酵素であることが分かった。
1 0 0 0 OA 10億並列・エクサスケールスーパーコンピュータの耐故障性基盤
- 著者
- 松岡 聡 實本 英之 遠藤 敏夫 佐藤 仁 丸山 直也 滝澤 真一朗 佐藤 賢斗 Leonardo Bautista Gomez Jens Domke
- 出版者
- 東京工業大学
- 雑誌
- 基盤研究(S)
- 巻号頁・発行日
- 2011-04-01
エクサ(10の18乗)フロップス・10億並列のエクサスケール・スーパーコンピュータ実現には、規模の増大による故障率の増加に対応する必要がある。このための耐故障性基盤を確立することを目的として耐故障にかかわる複数の要素を対象とした複合的数理モデルの提案とそれを用いた軽量かつ高度な耐故障化手法を提案・評価した。また、開発したシステムの一部についてはオープンソースでの公開を行っている。
1. 極低温4探針型STM(グルーン関数STM)装置システムの開発・建設これは次のような性能を持つ:(a)超高真空中で稼動し、走査電子顕微鏡と結合して4探針の配置をナノメータスケールで観察できる。(b)試料および探針を7Kまで冷却でき、その温度を20時間維持できる。(c)それぞれの探針で原子分解能のSTM像観察が可能。(d)統合型コントローラによって1台のPCで4本の探針を有機的に駆動・制御できる。(e)多機能プリアンプによって、3つの測定モード(それぞれの探針による通常のSTM/STS測定モード、4探針法による電気伝導測定モード、および2探針によるトランスコンダクタンス(グリーン関数)測定モード)を切り替えできる。このような装置は世界的にみても類例が無い。2. カーボンナノチューブ探針の開発直径10nm程度の多層カーボンナノチューブを金属探針の先端に接続して、それ全体をPtIr被覆した導電性探針を開発することに成功した。これによって、探針間隔を最小で20nm程度まで小さくすることが可能となった。PtIrの代わりにパーマロイ(NiFe)の薄膜で被覆すると、強磁性体探針となることもわかった。3. 応用計測建設した装置を用いて、さまざまな計測に応用した。直径40nm程度のCoSi_2ナノワイヤの電気抵抗は、室温において、探針間隔が20nmで測定しても拡散伝導であることがわかった。Si(111)-4×1-In表面超構造の電気抵抗の温度依存性を測定した結果、In原子鎖の沿う方向とそれに垂直方向で伝導のメカニズムが異なることがわかった。
1 0 0 0 全地球史解読PartII
本研究を要約すると以下のようになる。(1)一連の記載研究と精密分析(論文数;丸山32、磯崎9、中嶋8、圦本8)。(2)総合化(丸山:Dynamics of plumes and superplumes through time,in Superplumes;Beyond Plate Tectonics,Springer,441-502,2007、磯崎:Plume Winter Scenario for Biosphere Catastrophe,ibid,409-439,Springer)。(3)P/T境界の精密解析(磯崎:掘削試料;6)と化石(太古代1、原生代末1、古生代末5)の記載。(4)35.6億年前(世界最古生命化石)のSIMSスポット分析(δ^<13>C)と化石の認定基準(圦本、発表準備中)。(5)化石認定の新しい指標の開発と応用(中嶋;1、実験結果と認定の新基準(古細菌か真性細菌か)の提案図については投稿準備中)。以上の成果は、これまでの地球史標準モデルを更に精密化し、誕生後徐々に冷却してきた地球システムが起こす物理的必燃として説明しうるが、新たな原因として、銀河内部で起きた3回のスターバーストとの緊密な関係が浮かび上がってきた。これらは日本のみならず世界最前線の研究を更にリードするものである。これらは、地球惑星科学の中の諸分野へ大きな影響を与えるが、地球惑星科学以外の分野である天文学、ゲノム生物学、分子生物学、生命進化学、更に気象学にも大きな影響を与えるだろう。
1 0 0 0 OA 法と経済学的手法による国際知的財産担保法研究―方法論の充実と普及を目的として
知財ファイナンスをグローバルな観点から見た場合に関係する制度としての知財担保の適切な扱いのために必要な国際私法ルールと方法論を分析した。実態調査を行うとともに、法と経済学の手法による分析を行った結果、①統一法と国際私法の関係に関する一般的な理解には問題があり、一定条件のもとでは国際私法が優位性を持つことを証明した。②また国際私法の統一及び属地性に関する横断的な考察を通じて、伝統的議論に見直すべき点が少なからずあることを示した。③そして学際的なチームにより知財担保を多角的観点から分析し、新たな提案を行った。英文で公表し反響も確認できた。またイノベーションに向けた研究へのパースペクテイブを開いた。
1 0 0 0 OA 権力の生成と変容から見たアンデス文明史の再構築
本プロジェクトでは、アンデス文明初期にあたる形成期(前3000年~紀元前後)に焦点を絞り、ペルー北高地に位置するパコパンパ祭祀遺跡を調査し、遺構、出土遺物の分析を考古学のみならず理化学を含む分野横断的体制の下で進め、経済面以上に、イデオロギー面基盤を持つ社会的リーダーが紀元前800年頃に出現したことをつきとめた。またその権力形成過程や基盤に地域的多様性が認められることが判明した。この成果はアンデス以外の世界の古代文明においても適用できる可能性があり、その点で唯物史観に依存してきた文明研究に新たな視座を与えることができたと考えられる。
1 0 0 0 OA 高速バイオAFMが拓く新構造生物学
- 著者
- 安藤 敏夫 内橋 貴之 福森 義宏 福間 剛士 古寺 哲幸 紺野 宏記 ウオング リチャード 村上 聡 小椋 光 豊島 陽子 神取 秀樹
- 出版者
- 金沢大学
- 雑誌
- 基盤研究(S)
- 巻号頁・発行日
- 2012-05-31
三つの課題に取り組んだ。課題1では、既に確立した高速AFMを利用して多様な蛋白質系で起こる動的プロセスを観察し、機能メカニズムに迫るとともに、従来技術では困難な天然変性蛋白質の構造解析が高速AFMで可能であることを実証した。課題2では、振動を起こさずに広域を高速走査する技術やイメージング中に試料を操作可能なインターラクティブ高速AFMを開発し、その有効性を実証した。また、カンチレバー走査方式の高速AFMと蛍光顕微鏡との複合機を開発し、蛍光像と高速AFM像の同時取得を実現した。課題3では、非接触観察可能な走査型イオン伝導顕微鏡の高速化に向け要素技術を開発し、約100倍の高速化に成功した。
1 0 0 0 OA 最新型偏波レーダーとビデオゾンデの同期集中観測と水災害軽減に向けた総合的基礎研究
- 著者
- 中北 英一 鈴木 賢士 坪木 和久 大石 哲 川村 誠治 橋口 浩之 高橋 劭 城戸 由能 田中 賢治 中川 勝弘 岩井 宏徳 市川 温 杉本 聡一郎 鈴木 善晴 出世 ゆかり 若月 泰孝 相馬 一義 大東 忠保 山口 弘誠
- 出版者
- 京都大学
- 雑誌
- 基盤研究(S)
- 巻号頁・発行日
- 2010-04-01
集中豪雨やゲリラ豪雨による水災害軽減のための総合的基礎研究を実施した。最新型偏波レーダーとの同期フィールド基礎観測実験においてビデオゾンデ観測の汎用化をはかることでこれまで夢に描いてきた積乱雲内の多地点連続観測を実現するとともに、ヒートアイランドの影響を受ける都市域での積乱雲形成・発達過程のマルチセンサー同期観測の緒も開いた。それらを土台に積乱雲のモデル化と豪雨予測手法の開発を行い、加えて早期警戒情報提供や水位予測などの水管理に重要な手法をも構築した。特に、開発したゲリラ豪雨の早期探知・危険性予測手法は国土交通省で現業化され試験運用が開始されており、科学的にも社会的にも意義深い貢献を果たした。
1 0 0 0 OA 高密度振動モニタリングによる社会基盤施設の極限性能評価法
1 0 0 0 OA アフリカの潜在力を活用した紛争解決と共生の実現に関する総合的地域研究
- 著者
- 太田 至 島田 周平 池野 旬 松田 素二 重田 眞義 栗本 英世 高橋 基樹 峯 陽一 遠藤 貢 荒木 美奈子 野元美佐 山越 言 西崎 伸子 大山 修一 阿部 利洋 佐川 徹 伊藤 義将 海野 るみ 武内 進一 武内 進一 海野 るみ
- 出版者
- 京都大学
- 雑誌
- 基盤研究(S)
- 巻号頁・発行日
- 2011-04-01
現代のアフリカ諸社会は、紛争によって疲弊した社会秩序をいかに再生させるのかという課題に直面している。本研究では、アフリカ社会には人々が紛争の予防や解決のために自ら創造・蓄積し運用してきた知識・制度・実践・価値観(=アフリカ潜在力)が存在すること、それは西欧やイスラーム世界などの外部社会との折衝・交渉のなかで不断に更新されていることを、現地調査をとおして実証的に明らかにした。本研究ではまた、「紛争解決や共生の実現のためには民主主義や人権思想の浸透がもっとも重要である」といった西欧中心的な考え方を脱却し、アフリカ潜在力は、人々の和解や社会修復の実現のために広く活用できることを解明した。
1 0 0 0 OA 銀河と銀河団プラズマの相互作用の研究
1 0 0 0 OA 海のこころ、森のこころ─鯨類と霊長類の知性に関する比較認知科学─
チンパンジーなどの大型類人猿とハンドウイルカなどの鯨類を主たる対象として、われわれ人間の知性の進化を、特に系統発生的制約と環境適応という観点から比較認知科学の手法を駆使して検討を行ってきた。研究は、物理的世界および社会的世界の知覚・認識・理解に関して様々な観点から多様な種を対象に実施された。その結果、基礎的視知覚、空間認識における身体的制約、イルカ類における道具使用的行動、概念的メタファーの理解、他個体認識、聴覚コミュニケーションの種特異性と一般性、オランウータンやイルカにおける向社会行動の発現過程、チンパンジー、オランウータン、イロワケイルカにおける母子間関係の発達的変化を明らかにした。
1 0 0 0 OA 自然条件下における生物同調現象
「生物の同調現象」として植物の応答を研究することにより、それにかかわるメカニズムの機能を自然条件下で理解することが目的である。時系列トランスクリプトーム解析を元に3つの研究課題を実施している。①新規に発見した‘生育終了’同調現象の制御因子を同定し機能を解析する。②複雑な自然状況下での遺伝子ネットワークの機能を理解する。③遺伝子発現の応答をバオイマーカーとして利用し、環境を推定する。①これまで選抜してきたシロイヌナズナ生育終了時期のミュータントラインから選んだ6ラインをリシーケンスし、SNP解析により、変異のある座位のリストを作成した。また、そのうち4ラインについて掛け合わせ実験を行いF1から種子を採取した。30年度にF2を分離させ、Mut-Seq法による責任変異の道程を行う予定である。②自然の複雑な状況における機能に焦点を当て、自然集団の時系列ヒストン修飾解析を実施している。ヒストン修飾(活性修飾H3K4me3と抑制修飾H3K27me3)について、鍵となる花成抑制因子FLCの2年間のデータをもとにモデリングを行い、H3K27me3が過去の転写状況を反映して制御されることを見出した。全ゲノムについては1ヶ月毎に1年間のデータを取得し、抑制型ヒストン修飾H3K27me3が多くの遺伝子で同調的の変化するという現象を発見した。この同調的変化現象は、より高次元のクロマチン構造を介した制御の存在を示唆している。③トランスクリプトームをバイオマーカーとし、植物を「環境測器」として利用する。バイオマーカー利用の対象をウイルス量とし、ウイルス接種・温度操作実験とを実施するとともに自然集団でのトランスクリプトーム解析の結果を分析した。
1 0 0 0 OA KLF転写因子による生活習慣病・癌の病態分子機構解明と治療応用
KLFファミリーはzincフィンガー型転写因子であり、現在17種類が知られている。本研究では、KLF5とKLF6に着目し、生活習慣病とがんにおける機能の解明をめざした。心臓においては心筋細胞ではKLF6が、線維芽細胞ではKLF5が働き、心臓肥大や線維化を制御している。また、KLF6は大動脈瘤と解離の病態に重要である。腎臓においては、KLF5が腎傷害に対する炎症を制御しており、慢性腎臓病に寄与することを見いだした。またKLF5が大腸癌と関連することを明らかとした。本研究で明らかにされたメカニズムは、新しい治療法や診断法開発の標的となる。
1 0 0 0 OA High throughput sequencerによる癌のエピゲノーム解析
MDSに脱メチル化剤が大きな期待を集めているが、作用機序については不明だ。本研究では、最終的に4人の患者さんの骨髄から得たCD34陽性ブラスト細胞について、治療前後経時的にゲノムワイドにメチロームと遺伝子発現を解析した。まず、正常、DCMD1, RAEB2と悪性度が進むに連れて、プロモーター領域のメチル化が上昇する傾向を見る事が出来た。また、メチル化の変化が見られた遺伝子でも、極めて限られた転写調節領域が特異的に、転写のメカニズムと連携してメチル化が行われている事がわかった。この遺伝子リストには白血病に深く関わる多くの遺伝子が存在していた。
1 0 0 0 OA 人・車両・異種インフラのマイクロモジュール連携による超分散型時空間情報集約機構
今年度は次のような研究を実施した。(1)屋内空間における高精度トラッキング技術と都市街区や公共交通機関におけるトラッキング・状況理解技術の開発を行った。特に、駅構内(大阪駅など)や列車内の混雑度や乗客の行動を複数人のスマートフォンを用いて高精度に推定する技術などを開発し、その結果をユビキタス系難関国際会議PerCom2018などで発表した。また、(2)都市街区の移動ノードやデータの偏在性、モビリティの偏向性がもたらす課題とそれに対する堅牢で柔軟なフレームワークの構築手法を考案し、その成果が分散システムに関する難関国際会議IEEE ICDCS2018に採録された。さらに、(3)都市街区に多数配置されたマイクロモジュール間の通信機能や超分散型の時空間情報集約機能(自律的ロードバランス、モビリティの自動把握・調整など)をEdge Computingベースで構築し、DCOSS 2017国際会議やMobile Information Systems誌で発表した。また、災害支援のための包括的プラットフォームに関する成果をSMARTCOMP 2017国際会議での招待講演や分散システムに関する国際会議IEEE ICDCS2017で発表した。現在、(4)複数のマイクロモジュールを対象環境に配置し、十数名のモバイルユーザにより人や車のモビリティ収集実験を行うと共に、大阪大学吹田キャンパスでの実証実験を目指した取り組みを開始した。実証実験では、数十台の固定カメラやLIDAR、ドライブレコーダー、スマートフォンなどを併用した包括的プラットフォームを開発し、携帯電話網が部分的に機能しなくなった場合を想定し、(a) 安否確認メッセージなどの伝達、(b) 写真などの災害関連情報の収集、(c) 各エリアでの人流センシングに基づいた実時間空間情報の把握と可視化、などに必要な要素技術の開発を行っている。
1 0 0 0 OA ナノ空間を利用したシングルサイト光触媒の設計と応用
ゼオライトやメソポーラスシリカなどのナノ多孔材料を利用して、細孔空間や骨格内に調製したシングルサイト光触媒(孤立四配位酸化物種、光機能性金属錯体)の機能・特性の評価、ナノ多孔材料の構造・形態制御、表面修飾や他の機能性材料との複合化を通して、シングルサイト光触媒を利用する環境調和型機能材料の開発と応用を試みた。平成29年度では、以下の研究を実施した。1)シングルサイト光触媒の特異反応性の評価と可視光応答性の付与: 複数金属元素からなる多核錯体を前駆体とする可視光応答型光触媒の調製を試みた。 2)シングルサイト光触媒を組込んだ三次元ナノ細孔構造とコア・シェル構造の設計: ヨーク・シェル構造の設計に特化し、サイズ制御した細孔をシェル構造に組み込むことを目指した。 3)疎水性多孔体の創製による光触媒の高効率化: ナノ細孔内表面を機能性炭素や酸・塩基官能基で修飾することで、細孔内の疎水性や酸塩基性を制御し、反応基質の吸着濃縮を進め触媒反応の高効率化を目指した。 4)シングルサイト光触媒を利用する金属ナノ触媒・プラズモニック触媒の調製: 貴金属の使用低減を目指した汎用元素を利用するプラズモニック触媒の開発、幅広い波長域の光を効率利用する光触媒系の開発を目指した。 5)コア・シェル構造触媒設計による高効率ワンポット触媒反応系の設計: ヨーク・シェル構造の設計においてシェル内部空間の反応場環境を制御することで、ワンポット触媒反応の高効率化を目指した。 6)ナノ細孔空間で機能する金属錯体シングルサイト光触媒の設計: 励起電子の移動性が高い高表面積多孔性カーボンやC3N4を利用し、多孔担体表面の化学特性が金属錯体に与える影響を検討した。
1 0 0 0 OA 遺伝子破壊細胞を使った、化学物質の生物効果をハイスループットに解析するシステム
変異原性化学物質をハイスループットに検出するバイオアッセイを、ニワトリDT40細胞由来のゲノム編集細胞(DNA損傷修復遺伝子の欠損細胞)を使って創った。開発した試験の妥当性を、米国National Toxicology Program (NTP) の化学物質ライブラリー(約10,000種類)を解析した。感度および特異性ともに高いことが示された。上記の変異原性試験は、ニワトリ細胞を使っていることを問題点として指摘された。そこでCRISPR/Cas9手法を使い、OECD諸国政府が変異原性化学物質検出に使う標準ヒト細胞株(TK6)をゲノム編集し、DNA損傷修復遺伝子の欠損細胞を創った。
1 0 0 0 OA 内耳発生メカニズムの解明と再生医療への応用
根本的治療方法のない感音難聴に対して、その主要な責任部位である内耳蝸牛の発生メカニズムを解明し、内耳再生医療の確立を目指す本研究では以下の事を達成することができた。1.再生のための操作対象となる蝸牛内幹細胞群の同定、2.内耳発生に重要な役割を果たす新規遺伝子候補の同定、3.NotchシグナルやIGF1の内耳再生医療への応用、4.ヒトiPS細胞の有毛細胞への誘導プロトコールの改良。本研究で得られたこれらの成果を適切に組み合わせることにより、内耳再生医療のヒトへの応用に近づくことができると考えられる。
1 0 0 0 OA トランスポゾン侵略から生殖細胞ゲノムをまもるpiRNA動作原理の統合的理解
PIWI-interacting RNA(piRNA)は正しい遺伝情報を次世代へと受継ぐ使命を担う生殖細胞でDNA損傷を引き起こす転移性因子トランスポゾンから生殖細胞のゲノムをまもる役割を担う。しかし、その動作原理は未だ不明である。本研究課題では、特に[I] piRNA生合成と[II] piRNAによる核内サイレンシングの仕組みに焦点を絞り解析を進めることによってpiRNA機構の全貌解明を目指した。また、[III] 人工piRNAを産生する仕組みの構築および人工piRNAによる任意遺伝子の抑制も目指した。いずれの項目においても当初の計画以上の進展があり、複数の論文として発表することができた。