要旨 理化学研究所環境資源科学研究センター生体機能触媒研究チームの中村龍平チームリーダー、石居拓己研修生（研究当時）、東京大学大学院工学系研究科の橋本和仁教授らの共同研究チームは、電気エネルギーを直接利用して生きる微生物を初めて特定し、その代謝反応の検出に成功しました。 一部の生物は、生命の維持に必要な栄養分を自ら合成します。栄養分を作るにはエネルギーが必要です。例えば植物は、太陽光をエネルギーとして二酸化炭素からデンプンを合成します。一方、太陽光が届かない環境においては、化学合成生物と呼ばれる水素や硫黄などの化学物質のエネルギーを利用する生物が存在します。二酸化炭素から栄養分を作り出す生物は、これまで光合成か化学合成のどちらか用いていると考えられてきました。 共同研究チームは、2010年に太陽光が届かない深海熱水環境に電気を非常によく通す岩石が豊富に存在することを見出しました。そして、電

2015年9月15日 理化学研究所 生理学研究所 基礎生物学研究所 革新的技術による脳機能ネットワークの全容解明プロジェクト 要旨 理化学研究所脳科学総合研究センター高次脳機能分子解析チームの山森哲雄チームリーダー、定金理研究員、生理学研究所の伊佐正教授らの共同研究グループ※は、新世界ザル[1]であるマーモセットの大脳皮質において、2光子顕微鏡を用いてスパインと呼ばれる神経細胞の微細形態を生体内で可視化する手法を開発しました。 大脳皮質の神経細胞は、他の神経細胞群との情報伝達を行うために複雑な形態を持っています。その構成要素の一つである樹状突起には「スパイン」と呼ばれる微細な突起構造があります。神経細胞間のスパイン結合の度合いの変化は、個体の学習や記憶の基盤であると考えられています。したがって、生体内のスパインを直接観察する手法は、学習や記憶に伴って生じる神経細胞ネットワークの変化や、その

要旨 理化学研究所（理研）脳科学総合研究センター神経成長機構研究チームの上口裕之チームリーダーと神経膜機能研究チームの平林義雄チームリーダー、東北大学 大学院薬学研究科の青木淳賢教授、東京大学 大学院総合文化研究科の太田邦史教授らの共同研究グループ※は、異なる種類の感覚を伝える神経突起[1]を分別してその行き先を制御する新たな脂質を発見しました。 身体からの感覚を伝える神経突起は脊髄を経由して脳へとつながっています。痛覚（皮膚で痛みを感じること）と固有感覚（自身の関節の位置や動きを感じること）などのように、異なる種類の感覚を伝える神経突起が、それぞれ脳脊髄の異なる部位へ投射するため、私たちは感覚の種類を識別することができます。脳脊髄の神経回路が作られる段階で、痛覚と固有感覚を担う神経突起は同じ経路を通って脊髄へ到達しますが、脊髄に入った直後にこれらの神経突起は分別され、混線することなくそれ

要旨 理化学研究所（理研）生命システム研究センター一細胞質量分析研究チームの升島努チームリーダーらの研究チーム※は、植物の1細胞質量分析法のプロトコール（手順）を公開しました。1細胞質量分析法は、生命体の分子変化を1細胞あるいは1細胞内小器官[1]レベルで、細胞の動きを見ながら、数分以内にその内部の分子群を追跡できる先進手法としてさまざまな応用が期待されています。 植物内の分子動態は、従来、多数の細胞をすりつぶして試料を作り解析していたため、多細胞の平均値としてしか見ることができませんでした。本手法では、細胞1個レベルで、すぐに狙った生きた細胞中の分子群を検出することができます。これにより、植物組織内での局所の分子変化を多様な条件下でつぶさに追跡することができます。また、この技術を応用することによって、短期間の品種改良、植物内有効成分の早期検査、植物工場などでの育成条件のより詳細な検討など

要旨 理化学研究所（理研）ライフサイエンス技術基盤研究センター構造バイオインフォマティクス研究チームのケム・ツァンチームリーダー、アルノウト・ヴット国際特別研究員と、横浜市立大学大学院生命医科学研究科のジェレミー・テイム教授らの共同研究グループ※は、金属と結合するピザ型タンパク質[1]を設計し、規則正しく配列した7個のカドミウムイオンと12個の塩化物イオンから成る世界最小のナノ結晶[2]を作ることに成功しました。 生物が体の内外に鉱物（ミネラル）を作り出すことをバイオミネラリゼーション[3]と呼びます。リン酸カルシウムによる歯や骨、炭酸カルシウムによる貝殻の形成がその例です。近年、バイオミネラリゼーションを模倣することで、ナノスケール（1nmは100万分の1mm）の部品を人工的に合成する試みが進められていますが、タンパク質がどのようにバイオミネラルを形成するかについてはまだ不明な点が多く残

要旨 理化学研究所（理研）ライフサイエンス技術基盤研究センター ゲノム情報解析チームのピエロ・カルニンチ チームリーダー、ジョーダン・ラミロフスキー特別研究員、アリスター・フォレスト客員主管研究員らの研究チームは、細胞が互いにコミュニケーションする際に用いるタンパク質の大規模な発現解析を行い、ヒトで機能している細胞間相互作用の概要を可視化することに成功しました。 単細胞生物から多細胞生物への進化は、生物進化における最大の変化の1つです。多数の細胞が協調して1つの個体を作り上げ、その体を維持していくためには、細胞間コミュニケーション（細胞間相互作用）が非常に重要です。細胞間相互作用は、細胞から分泌されるホルモンや成長因子などのリガンド[1]と、細胞膜表面に存在する受容体と呼ばれるタンパク質の相互作用によって担われており、特定の生命現象に関わるリガンドや受容体の研究が精力的に行われています。し

要旨 理化学研究所（理研）統合生命医科学研究センター統計解析研究チームの岡田随象客員研究員（東京医科歯科大学 大学院医歯学総合研究科 疾患多様性遺伝子学分野 テニュアトラック講師）らの共同研究チームが参加する国際共同研究プロジェクト「ROHgenコンソーシアム[1]」は、ヒトゲノム配列におけるホモ接合度の程度が、身長や呼吸機能、学業達成度、認知機能の個人差に影響を与えることを明らかにしました。 ヒトゲノム配列において共通したゲノム配列を父親・母親の双方から受け継いでいる状態をホモ接合といい、ゲノム全体に占めるホモ接合の割合をホモ接合度といいます。一般的な集団においてホモ接合度の程度には個人差があることが知られていますが、それがヒトの形質（遺伝によって伝えられる性質や特徴）に与える影響については明らかになっていませんでした。今回、ROHgenコンソーシアムは世界中の100以上の研究施設から集

要旨 理化学研究所（理研）統合生命医科学研究センター循環器疾患研究グループの田中敏博グループディレクター、医科学数理研究グループの角田達彦グループディレクター、重水大智研究員および国立循環器病研究センターの相庭武司医長、日本医科大学の清水渉教授らによる共同研究グループは、全エクソームシークエンス解析[1]によってカルモジュリン結合遺伝子がQT延長症候群[2]の発症に関与している可能性があることを発見しました。 QT延長症候群は、突然死を引き起こす可能性がある難治性の遺伝性不整脈疾患で、約2,000人に1人の頻度で発症することが知られています。これまでに少なくとも15種類の原因遺伝子が報告されていますが、約2割の患者は既知の原因遺伝子に変異が認められず、新たな原因遺伝子の解明が急務となっていました。 そこで共同研究グループは、既知の原因遺伝子に変異が認められなかった発端者[3]とその血縁者1

要旨 理化学研究所（理研）環境資源科学研究センター細胞機能研究チームの池内桃子基礎科学特別研究員、岩瀬哲研究員、杉本慶子チームリーダーらの研究チームは、植物が分化全能性[1]の発揮を抑えることで細胞が分化を完了した状態を維持していることを明らかにしました。 多細胞生物の体が構築される過程では、分化全能性を持った受精卵が細胞分裂と細胞分化を繰り返し、最終的に特殊な構造と生理機能を持ったさまざまな細胞となります。秩序立った多細胞の体を維持するためには、分化が完了した細胞をその状態に留めておかなくてはいけません。一方、植物は分化が完了した細胞であっても単離・培養することで分化全能性を発揮し個体を再生します。しかし、植物細胞の分化全能性が通常の個体発生や分化の過程でどのように抑制されているのかは分かっていませんでした。 研究チームは、シロイヌナズナ[2]の「PRC2(Polycomb repres

要旨 理化学研究所（理研）環境資源科学研究センター生産機能研究グループの笠原博幸上級研究員らの国際共同研究グループ※は、植物ホルモン[1]「オーキシン[2]」の一種であるフェニル酢酸（PAA）が、重力によって移動方向が変わらないユニークな特徴を持つことを発見しました。 オーキシンは植物の成長や形態形成で中心的な役割を果たす植物ホルモンであり、特に光や重力に対する植物の屈性に関与することで知られています。そのオーキシンの中で、最初に同定されたのがインドール-3-酢酸（IAA）です。植物は細胞膜上の輸送体を使ってIAAを決まった方向へ輸送（極性輸送[3]）しています。植物の茎が重力を感じると、IAAは重力方向へと移動し、濃度の高くなった重力側の細胞伸長を促進することで屈性を引き起こします。一方、強力な除草剤として広く使われてきた合成オーキシンの2,4-ジクロロフェノキシ酢酸（2,4-D）などは

要旨 理化学研究所（理研）理論科学研究推進グループ階層縦断型基礎物理学研究チームの瀧雅人研究員と東京工業大学量子ナノエレクトロニクス研究センターの雨宮智宏助教と荒井滋久教授らとの共同研究チームは、非対称な光学迷彩を設計する理論を構築しました。 光学迷彩は、光を自在に曲げる装置を設計、開発することで、物体や人を光学的に見えなくする技術です。これまで様々な理論的提唱や実験的な確認がなされてきました。しかし、光学迷彩装置は向かってくる光を迂回させることで、装置自体を見えなくしています。したがって、装置内に入射する光がなく、装置内からは外部を見ることができませんでした。このように、これまでの原理では外部からも内部からも見えないという“対称的”な振る舞いを示す光学迷彩装置しか作ることができませんでした。そこで共同研究チームは、光に仮想的にクーロン力[1]とローレンツ力[2]を働かせる光学迷彩装置を提

本日、松本紘理事長が記者会見を行い「理研 科学力展開プラン」を発表しました。 理研 科学力展開プラン ～ 世界最高水準の成果を生み出すための経営方針 ～ 我が国がイノベーションにより、地球と共生し、人類の進歩に貢献し、世界トップクラスの経済力と存在感を維持するため、理研は、総合研究所として研究開発のポテンシャルを高め、至高の科学力を以って国の科学技術戦略の担い手となる。 そのため、大学と一体となって我が国の科学力の充実を図り、研究機関や産業界との科学技術ハブ機能の形成を通してこれを展開することにより、世界最高水準の成果を生み出すべく、次の五つの柱に沿って、高い倫理観を持って研究活動を推進する。 1. 研究開発成果を最大化する研究運営システムを開拓・モデル化する 理研全体の最適化に向けて本部機能を強化。また、定年制と任期制の研究人事制度を一本化し、新たなテニュア制度を構築する等、研究開発成果

要旨 理化学研究所（理研）計算科学研究機構粒子系生物物理研究チームの杉田有治チームリーダー、ジェウン・ジョン研究員、杉田理論分子科学研究室の森貴治研究員らの共同研究チーム※は、生体分子の運動を１分子レベルから細胞レベルまでの幅広い空間スケールで解析可能なシミュレーションソフトウェア「GENESIS」を開発し、5月8日からオープンソースソフトウェアとして無償で公開します。 近年、計算機によるシミュレーションは、実験、理論に次ぐ第3の解析手法として、さまざまな分野で活用されています。生命科学では分子動力学法[1]と呼ばれるシミュレーション技法が、タンパク質の立体構造予測や、酵素反応のメカニズムの解明、薬の理論設計などに広く応用されています。分子動力学法は粒子間相互作用[2]をクーロンの法則などの物理法則に基づいて計算し、ニュートンの運動方程式F = maを解くことで分子の動きをコンピュータ内で

要旨 理化学研究所（理研）社会知創成事業イノベーション推進センター中村特別研究室の中村振一郎特別招聘研究員と藤井克司客員研究員（東京大学特任教授）らの研究チーム※は、太陽光エネルギーを水素として貯蔵する安価で簡便なシステムを構築し、エネルギー変換効率15.3％を達成しました。 これからの低環境負荷社会に求められるのは、温室効果ガスであるCO2（二酸化炭素）を排出しない風力や太陽光などのクリーンな自然エネルギーを活用しつつ、安定的な供給を実現するエネルギー源です。近年、太陽光エネルギーを電気エネルギーへ転換する太陽電池の分野では、エネルギー変換効率に優れた機器・装置の開発が進み、各地で太陽光発電設備の導入が進んでいます。しかし、現在の自然エネルギーを用いた電力インフラでは天候などによる発電量変動を十分に制御することが難しく、タイムリーかつ安定的なエネルギーが供給できません。このため、自然エネ

要旨 理化学研究所（理研）倉谷形態進化研究室の倉谷滋主任研究員、武智正樹元研究員、東京大学大学院医学系研究科の栗原裕基教授、北沢太郎元大学院生らの共同研究グループ※は、マウスとニワトリの胚発生において同じ遺伝子の働きを抑える実験を行い、進化の中で哺乳類系統[1]と爬虫（はちゅう）類-鳥類系統[2]がそれぞれ独自の発生メカニズムにより鼓膜を獲得したことの発生学的証拠を発見しました。 陸上脊椎動物は、空気中の音を聴くために、鼓膜[3]と中耳骨[4]を顎（がく）関節の近くに進化させてきました。中耳骨は、哺乳類では3個、爬虫類と鳥類では1個あります。これらの骨は化石にも残ることから、その進化の歴史をたどることができ、哺乳類の祖先で顎とその支持装置を構成していた骨が次第に中耳の骨へと変化していった様子が明らかになっています。しかし、どのようなきっかけで、哺乳類系統が爬虫類-鳥類系統よりも多くの中耳骨

要旨 理化学研究所（理研）脳科学総合研究センター認知機能表現研究チームの田中啓治チームリーダーらの研究チーム※は、将棋の棋士が次の手を決める際の脳の動きを機能的磁気共鳴画像法（fMRI法）[1]で調べることで、ヒトの直観的な戦略決定が、大脳の帯状皮質[2]と呼ばれる領域を中心とするネットワークによって行われていることを明らかにしました。 複雑な状況の中で応答を迫られたとき、人はまず大まかな応答の分類（戦略）を決め、次にその戦略のもとで細部にわたる具体的な応答を決めます。このような戦略決定は具体的応答の分析を行わずに行うので直観的と呼ぶことができます。しかし、直観的な戦略決定の脳メカニズムはまったく分かっていませんでした。 研究チームは、攻めの手と守りの手の区別がはっきりしている将棋の特徴を活用し、与えられた盤面の状況によって攻めるべきか守るべきかを決定する戦略決定の脳メカニズムをfMRI法

2015年4月21日 理化学研究所 エコール・ポリテクニーク 原子核研究所宇宙物理センター/パリ第7大学 トリノ大学 カリフォルニア大学 アーバイン校 要旨 理化学研究所（理研）戎崎計算宇宙物理研究室の戎崎俊一主任研究員、光量子工学研究領域光量子技術基盤開発グループの和田智之グループディレクターらの共同研究グル―プ※は、スペースデブリ（宇宙ゴミ）の除去技術を考案しました。数センチメートル（cm）サイズの小さなスペースデブリを除去する方法の提案は、初めてです。これはエコール・ポリテクニークと原子核研究所宇宙物理センター/パリ第7大学（フランス）、トリノ大学（イタリア）、カリフォルニア大学アーバイン校（米国）との共同研究による成果です。 スペースデブリは、地球衛星軌道を周回する不要な人工物体です。近年宇宙開発の活発化に伴い増え続けています。2000年から2014年の間にスペースデブリの量は約2

多動障害や社会行動の異常を抑える新しい分子機構を発見 －アービットはCaMKIIαの活性制御を介しカテコールアミンの恒常性を維持－ 要旨 理化学研究所（理研）脳科学総合研究センター発生神経生物研究チームの御子柴克彦チームリーダー、河合克宏研究員、藤田保健衛生大学総合医科学研究所システム医科学研究部門の宮川剛教授、昌子浩孝研究員らの共同研究チーム※は、細胞内カルシウムチャネルの制御因子であるアービット(IRBIT)[1]が、脳神経系においてα型カルシウムカルモジュリン依存性キナーゼII （CaMKIIα)[2]の活性制御を介して、注意力や衝動性の制御に関わる脳内カテコールアミン[3]量の恒常性[4]を維持していることを明らかにしました。 私たちの気分や行動は、脳内で働くモノアミン[5]と呼ばれる神経伝達物質により制御されています。モノアミンの中でもドーパミンやノルアドレナリンといったカテコー

要旨 理化学研究所（理研）生命システム研究センター細胞極性統御研究チームの岡田康志チームリーダーは、オリンパス株式会社と共同で、世界最高のシャッター速度で、生きた細胞内の微細構造の観察ができる超解像蛍光顕微鏡[1]を開発しました。 超解像蛍光顕微鏡は、生命科学の研究を大きく進歩させる画期的な発明として2014年のノーベル化学賞を受賞しました。しかし、これまでの超解像蛍光顕微鏡は、1枚の画像を作成するために数秒～数分以上の撮影時間が必要で、生きた細胞の中で動くものを観察する「ライブセル・イメージング」に用いるには時間分解能不足という問題がありました。 共同研究グループは、超解像蛍光顕微鏡のシャッター速度を従来の100倍高速化（1/100秒の時間分解能）することを目指しました。超解像蛍光顕微鏡の原理を一から再検討した結果、縞（しま）模様を描いた円盤を高速回転させて、これを通して撮影するという極