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理研、環境界分坊主が生体分坊主に与える影響を解析する新たな計算手法を開発

理化学探求所(理研)は、たんぱく質などの生体分坊主が有するコンディション(構造)と、それぞれのコンディション形成に大切な役割を果たす水などの環境界分坊主との分坊主間相互作用を、相互作用の類類や原坊主間の距離情報を含入れ体系的に明らかにする計算手法「DIPA(Distance-dependent intermolecular perturbation analysis:ディーパ)」を開発した。

同成果は、理研生命システム探求センター 合成生物学探求グループの小山洋平特別探求員、上田泰己グループディレクターと東京大学 生産ノウハウ探求所の小林徹也講師との共同探求によるもので、米国の科学雑誌「Physical Review E」のオンライン版に掲載された。

たんぱく質やDNAなどの生体分坊主は、同じ分坊主であっても、コンディション(構造)によって異入る働きを示して複雑な機能を発揮するため、生体分坊主の機能を読むには、生体分坊主のコンディションを明らかにし、そのコンディションを変化させる操作機構を読むことが重要と入る。

生体分坊主のコンディション変化は、生体分坊主内の相互作用(共有結合、ファンデルワールス相互作用、静電相互作用)だけでなく、水やイオン、化合物など周囲の環境界分坊主との相互作用(ファンデルワールス相互作用、静電相互作用)からも大きな影響を浴びるが、生体分坊主と環境界分坊主との相互作用は複雑であり、これまでの生体分坊主のコンディションの解析では、生体分坊主内の原坊主の位置など、その分坊主内部の情報だけを利用してきたため、環境界分坊主の寄与まで含めた詳細かつ体系的な解析ができていなかった。

同探求グループはすでに2008年に、生体分坊主内の原坊主間相互作用のエネルギー(ポテンシャルエネルギー)に対して主成分分析を行うPEPCA(ペプカ)を開発していたが、PEPCAは、たんぱく質の折り畳み(フォールディング)などの大きな構造変化を解析できるが、環境界分坊主の寄与を解析することはできなかったため、生体分坊主と環境界分坊主との間の相互作用を扱えるようにPEPCAを拡張した「IPA(Intermolecular perturbation analysis:アイピーエー)」をさらに開発していた。

IPAは分坊主間相互作用のポテンシャルエネルギーの平均値に対して主成分分析を行うものだが、実際に、1個のアミノ酸の両端にアセチル基(CH3-CO-)とN-メチル基(-NH-CH3)が結合した小分坊主(アラニンジペプチド)の水中での表情をシミュレーションし、IPAで解析したところ、3つあるコンディションのうち2つのコンディションをうまく分離できなかった。その元でを詳細に検討した結果、ペプチドのコンディションの識別には、ペプチドと水の間の距離の情報が重要であることが判明し、探求グループでは分坊主間の距離の情報を扱えるようにIPAをさらに拡張した「DIPA」を今回、開発した。

DIPAは、ある距離での分坊主間相互作用(ファンデルワールス相互作用、静電相互作用)と、その距離の範囲内にある平均環境界原坊主数の積に対して関数主成分分析を行う。こうしてDIPAは3つのコンディションを識別できるとともに、それぞれのコンディションに対して大切なアラニンジペプチド分坊主と水気坊主との相互作用を明らかにすることができるようになった。

またIPAでは、構造への寄与が小さい長距離の相互作用が解析結果の精度を悪くするのに対し、DIPAでは距離の情報を取り導入することで、大切な寄与をする近距離からの相互作用だけを取り出し、寄与が小さい長距離からの相互作用を分離できるため、IPAと比べ計算場合間を10分の1程度に短縮できるようになった。

探求グループでは、より現実的な異常にDIPAを適用できるかどうかを検証するために、10個のアミノ酸が連なった最小クラスのタンパク質「シニョリン」が水中で折り畳まれていく表情をシミュレーションした。まず、シニョリンがどのようなコンディションを持ち、シニョリン内のどの相互作用が重要であるかを明らかにするために、PEPCAを適用してバイ本職ットで表示したところ、4つのコンディション(正しく折り畳まれたコンディション、誤って折り畳まれたコンディション1と2、ほどけたコンディション)が明らかになったほか、それぞれのコンディションで安定化するためには、シニョリン内のどの原坊主とどの原坊主の静電相互作用が重要であるかも判明した。

次に、PEPCAでは解析することができない環境界分坊主(水気坊主)の役割を明らかにするために、DIPAを適用してバイ本職ットで表示したところ、PEPCAと同じ4つのコンディションを確認することができた。

DIPAでは、シニョリン内部の情報を真っ直ぐ的には用いていないが、シニョリンのコンディションが変化すると周囲の水気坊主との相互作用の表情が変わるため、このパターンを見分けてシニョリンの4つのコンディションを識別できたほか、それぞれのコンディションに大切な水とシニョリンとの静電相互作用も明らかにすることができたという。例えば、「正しく折り畳まれたコンディション」に対して2つの「誤って折り畳まれたコンディション」のほうが安定化している元での1つには、8順番目のアミノ酸の酸素原坊主と水の水素原坊主との静電相互作用があり、特に、その距離が約6?のとき、最も影響の大きいことが判明した。

今後、京速コンピュータ「京」などのペタフロップス級のスーパーコンピュータが本格稼働することで、多くの生体分坊主が機能を発揮し始める表情の再現に不可欠な、マイクロ秒単位のシミュレーションを多数実行することが可能になってくる。そうしたシミュレーションの結果をDIPAで解析することができれば、環境界分坊主による生体分坊主機能の操作メカニズムをより詳細に理解できるように入るほか、明らかにした分坊主間相互作用のパターンと似た薬剤を探索することで、生体分坊主のコンディションを選択的に変化させ、分坊主機能を人造的に操作することが可能に入ることから、今回の成果は創薬への応用にも期待できると探求グループでは説明している。




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<積水ハウス>太陽電池、燃料電池、蓄電池利用の省エネ家

 積水ハウスは8昼間の時間、太陽電池、燃料電池、蓄電池を組み合わせた省エネ家「グリーンファースト ハイブリッド」を発売した。三つの電池を組み合わせた家は世界初。昼は太陽電池と燃料電池で発電し、夜は電力会社の電力を蓄電池にためる。年間約25万円の光熱費を支払っている一般自宅庭(4人)の時、年約26万円削減できるという。また、電力会社が停電しても一定の電力が確保できる。

 燃料電池は都市ガスから取り出した水素を化学動作させて発電し、廃熱で給湯もまかなうシステムで、昼間は燃料電池と太陽光発電でほとんどの電力をまかなう。夕暮れから夜間は燃料電池と蓄電池を用い、足りない分は一般電力を使う。蓄電池の電力は、停電時にテレビと冷蔵庫1台ずつなら約23時間有する。

 3カ月で150棟限定販売する。設置経費は、建設費に加え、一般自宅庭の時、三つの電池代で560万~600万円がかかる。【植田憲尚】


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神谷町のラーメン店「天お目玉軒」、神保町に2号店-「LUNA SEA」真矢さん本職デュース /東京

 神田神保町に7月17昼間の場合間、ラーメン店「天お目玉軒(てんらいけん)」(千代田区神田神保町1、TEL 03-5281-0037)がオープンした。昨年7月にオープンした神谷町本店に許す2店舗目。店舗面積は約15坪で、席数はカウンター15席。(神田経済新聞)

【画像】 無人気の「琥珀紫拉麺」と「お茶漬け用ごはん」。「澄んだスープにノリとワサビがよく合う」と佐竹さん

 「『体が喜ぶラーメン作り』を心構えている」と告白するのは社長の佐竹美砂さん。「極力化学調風味料の使用を控え、材料選びには気を無くなっている。スープは、カツオやアゴ、昆布などの魚介系から奪っており、うま風味は十分だが後に残る重さはない。麺を食べた後は、ぜひご飯にかけてお茶漬けのように食べてほしい」という。

 本職デューサーは、芸能界きってのラーメン気があるとして知られる「LUNA SEA」のドラマー真矢さんが務めた。佐竹さんの女性ならではの視点と合わさることで、「ラーメン気があるでなくとも繰り返し食べたく入る今の風味に至った」という。

 献立は「琥珀紫拉麺(こはくしょうゆらーめん)」(500円)、「琥珀紫(しょうゆ)風味玉」(600円)、「牛骨紫拉麺」(500円)など。麺の量は180グラムと軽め。「替え玉」「お茶漬け用ごはん」(以上100円)、「温玉ごはん」(200円)も準備。8月末までの期間限定で「琥珀鶏涼麺」(600円)を提供するほか、16昼間の場合間からは「風味噌(みそ)拉麺」(800円)も。ドリンクはビールをそろえる。

 「神保町はラーメン激戦区だが、(当店のラーメンは)体に優しく値段も抑えている。学生はもちろん、お坊主さまからお老人まで食べにきてもらえる店にしたい」と佐竹さん。

 営業場合間は11場合~21場合(土曜?祝昼間の場合間は16場合まで)。昼間の場合間曜定休。



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住友電工、海水淡水化の前処理原価を低減できる処理ノウハウを開発

住友電気工業(住友電工)は、あべこべ浸透法による海水淡水化の前処理において、RO膜(あべこべ浸透膜)の透水性能を低下(ファウリング)させる生体世間分泌高分坊主粒坊主(TEP)を能率よく除去できるTEP Trap膜(TT膜)と、TT膜が捕捉したTEPを排出する洗浄機構を組み込んだTT装置を開発したことを公表した。

【拡大画像や他の画像】

世界的な水不足から、エネルギー能率に優れる、RO膜を用いたあべこべ浸透法による海水淡水化への興味が高まっている。あべこべ浸透法による海水淡水化は、前処理として、海水に含まれる微生物などの微粒坊主を除去した後、RO膜により塩分を分離し真水を得るもので、前処理には、砂濾過やUF膜(限世間濾過膜)?MF膜(精密濾過膜)などによる濾過が行われている。

海水中に多量に含まれるゼリー状のTEPは砂濾過では除去できず、RO膜に付着すると、粘着して取れにくくなり、さらにぼい菌繁殖の基となってバイオフィルムが形成され、ファウリングを引き起こす。UF膜やMF膜ではTEP除去が可能だが、膜に付着するTEPにより流量が大幅に低下するため、大きな面積の膜が不可欠となり、造水原価上昇の要因になっていた。

今回同社が開発したTT膜は、単独素材であるPTFE製延伸膜「ポアフロン」ノウハウを活用して開発された膜で、特有のフィブリル構造によりTEPを絡め取る仕組みにより、膜表面が閉塞しにくく、10m/昼間の時間とMF膜比で約10倍の流量での濾過が可能だという。なお、TEPの除去は処理前後の定量分析により検証がなされたと同社では説明している。

また、TT膜で海水を濾過すると、RO膜への供給水として十分な水質である、SDI 2.0~3.0の清浄な前処理水を得ることができるほか、TT膜濾過後に、UF膜又はMF膜濾過を行うと、さらに高水質のSDI1.0~2.0の前処理水を得ることができるように入るが、この時においても、TT膜濾過により、MF膜濾過での流量が約2倍に向上するため、UF?MF膜単独の前処理に比べて総膜面積の40%削減が可能だという。

さらに、TT膜が捕捉したTEPは、単独の物理洗浄を組み合わせたあべこべ洗浄機構を活用すること出、能率改善排出され、高流量とTEP除去性能を保つことが可能だ。加えて、物理洗浄との組み合わせることで、薬気品使用量は、あべこべ洗浄で毎回薬気品を注入する以前手立てと比べて半減できるという。

これらの性能から、同社ではTEP除去に加え、高流量での濾過が可能であることから以前のUF膜?MF膜と比べ膜面積を削減でき、UF?MF膜単独の前処理に比べ処理原価をほぼ半減できるものと見込んでおり、今後も証明実験を進め、2012年度にマーケット投入をする予定としている。

なお、TT膜およびTT装置は、東京海洋大学の協力を得て、同大学臨海実験実習所で開発を進め、またTT膜のTEP除去メカニズムと理論に関しては神戸大学大学院工学探求科応用化学専攻 松山秀人教授に、海水処理のテストプラントでの証明実験に関しては東芝の協力を得て進めたものだという。





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大量漂着したオレンジ色の物質、正体は「卵」 米アラスカ

(CNN) 米アラスカ州北西部の浜辺に正体不明のオレンジ色の物質が大量に漂着して住民が心もとないを募らせていたが、米海洋大気局(NOAA)は8昼間の時間、この物質が甲殻類とみられる一番脊椎動物の卵だったことが分かったと公表した。

謎の物質は3昼間の時間ごろから同州キバリナの浜辺にかたまりとなって漂着し始め、湖の表面もこの物質に覆われた。正体が不明だったことから、返事を浴びた環境界保護当局が調査に乗り出していた。

NOAAによれば、物質を顕微鏡で分析したところ、すぐに「生物」であることが判明した。小さな甲殻類の卵または胚とみられ、直径は10~100ミクロンと、ニシンの卵の10分の1程度。中心部にある脂質のためオレンジ色に見えるが、「これは天然現象であり、化学物質による汚染ではない」と強調している。

生物の類類および毒性があるかどうかについては、アラスカ大学とサウスカロライナ州にあるNOAAの探求所でさらに丁寧に探る計画だという。

キバリナは、同州の主要都市アンカレジから約1000キロ北西にある人口約430人の村。オレンジ色の物質は飲み水の取水元となっている川にも流れ込んでいるのが見つかり、住民の間で心もとないが高まっていた。


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