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論文

Clades of huge phages from across Earth's ecosystems

Al-Shayeb, B.*; Sachdeva, R.*; Chen, L.-X.*; Ward, F.*; Munk, P.*; Devoto, A.*; Castelle, C. J.*; Olm, M. R.*; Bouma-Gregson, K.*; 天野 由記; et al.

Nature, 578(7795), p.425 - 431, 2020/02

https://doi.org/10.1038/s41586-020-2007-4
 被引用回数：220 パーセンタイル：99.5(Multidisciplinary Sciences)

Phage typically have small genomes and depend on their bacterial hosts for replication. We generated metagenomic datasets from many diverse ecosystems and reconstructed hundreds of huge phage genomes, between 200 kbp and 716 kbp in length. Thirty four genomes were manually curated to completion, including the largest phage genomes yet reported. Expanded genetic repertoires include diverse and new CRISPR-Cas systems, tRNAs, tRNA synthetases, tRNA modification enzymes, initiation and elongation factors and ribosomal proteins. Phage CRISPR have the capacity to silence host transcription factors and translational genes, potentially as part of a larger interaction network that intercepts translation to redirect biosynthesis to phage-encoded functions. Some phage repurpose bacterial systems for phage-defense to eliminate competing phage. We phylogenetically define seven major clades of huge phage from human and other animal microbiomes, oceans, lakes, sediments, soils and the built environment. We conclude that large gene inventories reflect a conserved biological strategy, observed across a broad bacterial host range and resulting in the distribution of huge phage across Earth's ecosystems.

論文

Hydrogen-based metabolism as an ancestral trait in lineages sibling to the Cyanobacteria

Matheus Carnevali, P. B.*; Schulz, F.*; Castelle, C. J.*; Kantor, R. S.*; Shih, P.*; Sharon, I.*; Santini, J.*; Olm, M. R.*; 天野 由記; Thomas, B. C.*; et al.

Nature Communications (Internet), 10, p.463_1 - 463_15, 2019/01

https://doi.org/10.1038/s41467-018-08246-y
 被引用回数：35 パーセンタイル：86.04(Multidisciplinary Sciences)

The metabolic platform in which microbial aerobic respiration evolved is tightly linked to the origins of Cyanobacteria (Oxyphotobacteria). Melainabacteria and Sericytochromatia, close phylogenetic neighbores to Oxyphotobacteria comprise both fermentative and aerobic representatives, or clades that are capablee of both. Here, we predict the metabolisms of Margulisbacteria from two distinct environments and Saganbacteria, and compare them to genomes of organisms from the related lineages. Melainabacteria BJ4A obtained from Mizunami site are potentially able to use O$$_{2}$$ and other terminal electron acceptors. The type C heme-copper oxygen reductase found in Melainabacteria BJ4A may be adapted to low O$$_{2}$$ levels, as expected for microaerophilic or anoxic environments such as the subsurface. Notably, Melainabacteria BJ4A seems to have a branched electron transport chain, with one branch leading to a cytochrome d ubiquinol oxidoreductase and the other one leading to the type C heme-copper oxygen reductase. Both these enzymes have high affinity for O$$_{2}$$, thus are adapted to low O$$_{2}$$ levels. These contemporary lineages have representatives with fermentative H$$_{2}$$-based metabolism, lineages capable of aerobic or anaerobic respiration, and lineages with both. Our findings support the idea that the ancestor of these lineages was an anaerobe in which fermentation and H$$_{2}$$ metabolism were central metabolic features.

論文

Potential for microbial H$$_{2}$$ and metal transformations associated with novel bacteria and archaea in deep terrestrial subsurface sediments

Hernsdorf, A. W.*; 天野 由記; 宮川 和也; 伊勢 孝太郎; 鈴木 庸平*; Anantharaman, K.*; Probst, A. J.*; Burstein, D.*; Thomas, B. C.*; Banfield, J. F.*

ISME Journal, 11, p.1915 - 1929, 2017/03

AA2016-0002.pdf:2.21MB

https://doi.org/10.1038/ismej.2017.39
 被引用回数：89 パーセンタイル：95.92(Ecology)

地層処分システムにおける微生物影響の可能性を評価するために、北海道の幌延深地層研究センター地下施設を利用して、堆積岩地下の生態系における微生物群集構造と代謝機能について調査を行った。全体として、微生物生態系は多様な系統群からなる微生物種で構成されており、その多くはこれまで培養されていない生物門に属していることが示された。大部分の微生物種は、酸化型[NiFe]ヒドロゲナーゼあるいはフェレドキシンをベースとする代謝経路を可能にする電子分岐型[FeFe]ヒドロゲナーゼを介して水素代謝をおこなうことが明らかになった。水素代謝と関連して、多くの微生物が炭素,窒素,鉄および硫黄を代謝することが推定された。特に、ANME-2dというメタン酸化を行う古細菌として知られている未培養微生物が、鉄関連の代謝反応を行う可能性が示唆された。得られた結果から、幌延堆積岩環境における微生物群集の生態学的概念モデルを推定した。

論文

A New view of the tree of life

Hug, L. A.*; Baker, B. J.*; Anantharaman, K.*; Brown, C. T.*; Probst, A. J.*; Castelle, C. J.*; Butterfield, C. N.*; Hernsdorf, A. W.*; 天野 由記; 伊勢 孝太郎; et al.

Nature Microbiology (Internet), 1(5), p.16048_1 - 16048_6, 2016/05

https://doi.org/10.1038/nmicrobiol.2016.48
 被引用回数：1209 パーセンタイル：99.97(Microbiology)

生命の系統樹は生物学において最も重要な中心テーマの一つである。遺伝子調査によると、莫大な数のブランチの存在が示唆されているが、フルスケールに近い系統樹でさえわかりにくいのが現状である。本研究では、これまでに報告されてきた配列情報に加えて、新たに取得した未培養生物のゲノム情報を用いて、バクテリア,アーキア,真核生物を含む系統樹を更新した。系統樹の描写は、全体的な概容とそれぞれの主要な系統における多様性のスナップショットの両方について行った。その結果、バクテリアの多様化の優勢性が示され、培養されていない生物種の重要性とともに主要な放射構造においてそれらの生物種の重要な進化が集中している現象が強調された。

論文

Dispersing zwitterions into comb polymers for nonviral transfection; Experiments and molecular simulation

Ghobadi, A. F.*; Letteri, R.*; Parelkar, S. S.*; Zhao, Y.; Chan-Seng, D.*; Emrick, T.*; Jayaraman, A.*

Biomacromolecules, 17(2), p.546 - 557, 2016/02

https://doi.org/10.1021/acs.biomac.5b01462
 被引用回数：15 パーセンタイル：55.55(Biochemistry & Molecular Biology)

We report the effect of embedding zwitterionic sulfobetaine (SB) groups in cationic comb polymers on polymer-DNA binding complexes (polyplexes), using a combination of experiments and molecular simulations. Ring-opening metathesis polymerization (ROMP) produced comb polymers with tetralysine (K4) and SB pendent groups. Dynamic light scattering, zeta potential measurements, and fluorescence-based experiments, together with coarse-grained molecular dynamics simulations, described the effect of SB groups on the size, shape, surface charge, composition, and DNA binding strength of polyplexes formed using these comb polymers. Experiments and simulations showed that increasing SB composition in the comb polymers decreased polymer-DNA binding strength, while the SB groups distributed throughout the polyplex. This allows polyplexes to maintain a positive surface charge and provide high levels of gene expression in live cells.

論文

Thermal neutron capture cross section of palladium-107

中村 詔司; 原田 秀郎; Raman, S.*; Koehler, P. E.*

Journal of Nuclear Science and Technology, 44(2), p.103 - 108, 2007/02

https://doi.org/10.3327/jnst.44.103
 被引用回数：15 パーセンタイル：70.27(Nuclear Science & Technology)

$$^{107}$$Pd試料の熱中性子捕獲により放出される即発$$gamma$$線を解析した。基底状態に遷移する$$gamma$$線強度の和を取ることにより、熱中性子捕獲断面積の下限値を求め、9.16$$pm$$0.27bを得た。今回得られた結果は、共鳴データから計算された評価値より5倍大きい。

論文

Thermal neutron capture cross sections of Zirconium-91 and Zirconium-93 by prompt $$gamma$$-ray spectroscopy

中村 詔司; 原田 秀郎; Raman, S.*; Koehler, P. E.*

Journal of Nuclear Science and Technology, 44(1), p.21 - 28, 2007/01

https://doi.org/10.3327/jnst.44.21
 被引用回数：25 パーセンタイル：83.32(Nuclear Science & Technology)

$$^{93}$$Zr(n,$$gamma$$)$$^{94}$$Zr反応で放出される即発$$gamma$$線を測定し、熱中性子捕獲断面積の下限値を、0.63$$pm$$0.02bと求めた。今回得られた値は、評価値よりずっと小さいという結果になった。本測定では、さらに、$$^{91}$$Zrの熱中性子捕獲断面積の下限値を求め、1.30$$pm$$0.04bを得た。得られた結果は、評価値と誤差の範囲で一致した。

論文

Cross section of thermal-neutron capture reaction by$$^{99}$$Tc

古高 和禎; 原田 秀郎; 中村 詔司; 加藤 敏郎; 藤井 俊行*; 山名 元*; Raman, S.*

Journal of Nuclear and Radiochemical Sciences, 6(3), p.283 - 286, 2005/12

https://doi.org/10.14494/jnrs2000.6.3_283

$$^{99}$$Tc 核による熱中性子捕獲断面積を正確に決定するための一連の研究の結果をしるした。反応で生成する$$^{100}$$Tc 核の崩壊により作られる$$^{100}$$Ruの$$gamma$$線を測定する放射化法及び、$$^{100}$$Tc の即発$$gamma$$線の解析により断面積を決定した。放射化法で得られる結果の精度を改善するために、$$^{100}$$Ruの$$gamma$$線放出率を正確に決定する実験も行った。上記の一連の実験により、断面積の精度は改善されたが、未だ要求される精度に到達することはできなかった。精度を更に改善するための方法を示唆した。

論文

Determination of the$$^{99}$$Tc (thermal n, $$gamma$$) $$^{100}$$Tc Reaction Cross Section from the prompt $$gamma$$-Ray Yields

古高 和禎; 原田 秀郎; Raman, S.*

Nuclear Data for Science and Technology (ND2004), p.1454 - 1457, 2004/09

$$^{100}$$Tcの基底状態に遷移する即発$$gamma$$線の収量から$$^{99}$$Tcの熱中性子捕獲断面積を決定するために、既存の未解析データの解析を行った。$$gamma$$線のスペクトルは、円筒形NaI(Tl)検出器内部に同軸型Ge検出器を挿入し、コンプトン抑止モードならびにペアスペクトロメータモードで測定した。夫々の測定モードで得られた$$gamma$$線スペクトルのピーク収量解析を行い、約1100本の$$gamma$$線データを得ると共に、崩壊図を作成して基底状態への遷移を同定した。この研究では六本の基底状態への$$gamma$$遷移を同定し、その収量の和から、反応断面積の下限値が21.37$$pm$$0.62bと求まった。

報告書

Interim Report on Research between Oak Ridge National Laboratory and Japan Nuclear Cycle Development Institute on Neutron-Capture Cross Sections by Long-Lived Fission Product nuclides

古高 和禎; 中村 詔司; 原田 秀郎; Raman, S.*; Koehler, P. E.*

JNC TY8400 2004-001, 61 Pages, 2004/03

JNC-TY8400-2004-001.pdf:2.05MB

長寿命核分裂生成核種(LLFP)の中性子捕獲断面積は、放射性廃棄物の変換方法の研究の基礎をなす、重要な値である。三核種のLLFP, 99Tc, 93Zrそして107Pdの熱中性子捕獲断面積を決定するために、反応で放出される即発ガンマ線の既存の測定データの解析を行った。99Tcに対しては、即発ガンマ線から求めた断面積と崩壊$$gamma$$線から求めた断面積とを比較した。93Zrと107Pdに対しては、熱中性子捕獲断面積を初めて実験的に決定した。観測した$$gamma$$線の情報を用い、また既に文献に報告されている情報を活用し、99Tc, 93Zr及び107Pdの準位図を作成した。本研究は、核燃料サイクル機構(JNC)と米国オークリッジ国立研究所(ORNL)との間の共同研究「長寿命核分裂生成核種の中性子捕獲断面積に関する共同研究」の下で行った。

論文

Determination of the$$^{99}$$Tc (Thermal n, Gamma)$$^{100}$$Tc Reaction Cross Section from the Prompt Gamma-Ray Yields

古高 和禎; 原田 秀郎; Raman, S.*

AIP Conference Proceedings 769, p.1454 - 1457, 2004/00

https://doi.org/10.1063/1.1945278

$$^{99}$$Tc の熱中性子捕獲断面積を決定するため、反応で放出される即発$$gamma$$線の解析を行った。得られたデータから、36の準位と88本の$$gamma$$線からなる部分崩壊図を作成した。6本の$$gamma$$線が基底状態への遷移であることがわかった。基底状態への遷移の強度の和から、反応の断面積の下限値が21.37$$pm$$0.68bと求まった。準位のエネルギーの最小自乗法によるフィットから、$$^{100}$$Tcの中性子分離エネルギーが6765.20$$pm$$0.04keVと求まった。$$^{100}$$Tcがベータ・マイナス崩壊して生成する$$^{100}$$Ru核の$$gamma$$線の解析も行い、これからは熱中性子捕獲断面積が22.8$$pm$$1.8bと求まった。

論文

Cross Section of Thermal-Neutron Capture Reaction by$$^{99}$$Tc

古高 和禎; 原田 秀郎; 中村 詔司; 加藤 敏郎; 藤井 俊行*; 山名 元*; Raman, S.*

International Symposium on Technetium -Science and Utilization- (IST 2005), P. 51, 2004/00

$$^{99}$$Tcの熱中性子捕獲断面積を実験により決定するために、以下の研究を行った:(1)$$^{100}$$Ruの$$gamma$$線を観測することによる、放射化法を用いた断面積測定、(2)$$^{100}$$Ruの$$gamma$$線の放出率の測定、(3)反応で放出される即発$$gamma$$線の終了からの反応断面積の決定。発表では、これらの研究の詳細について紹介するとともに、得られた結果と他の研究で報告された値との比較を行う。施し得る実験手法の改善についても議論する。

論文

Prompt Gamma Rays Emitted in Thermal-Neutron Capture Reaction by $$^{99}$$Tc and its Reaction Cross Section

古高 和禎; 原田 秀郎; Raman, S.*

Journal of Nuclear Science and Technology, 41(11), 1033 Pages, 2004/00

https://doi.org/10.3327/jnst.41.1033
 被引用回数：14 パーセンタイル：66.09(Nuclear Science & Technology)

放射性核種である$$^{99}$$Tc の熱中性子捕獲反応により生成される、$$^{100}$$Tc 核の約1100本の一次及び二次$$gamma$$線の解析を行った。一部の$$gamma$$線を、36準位からなる$$^{100}$$Tc の準位図に組み入れた。$$^{100}$$Tcの中性子分離エネルギーは、6765.20$$pm$$0.04keVと求まった。観測された$$^{100}$$Tcの基底状態への遷移$$gamma$$線の断面積を足し合わせることにより、熱中性子捕獲断面積の下限値が21.37$$pm$$0.62bと求まった。$$^{100}$$Tcがベータ崩壊して生成する$$^{100}$$Ruの540及び591keV$$gamma$$線の収量の解析からも、反応断面積を求めた。この方法からは、断面積は22.8$$pm$$1.8bと求まった。

論文

Validation of minor actinide cross sections by studying samples irradiated for 492 days at the dounreay prototype fast reactor, 2; Burnup calculations

辻本 和文; 河野 信昭; 篠原 伸夫; 桜井 健; 中原 嘉則; 向山 武彦; Raman, S.*

Nuclear Science and Engineering, 144(2), p.129 - 141, 2003/06

https://doi.org/10.13182/NSE03-A2348

マイナーアクチノイドの断面積データの検証のため、アクチノイドサンプルが英国PFRにおいて全出力換算日で492日間照射された。照射されたサンプルは、原研と米国オークリッジ国立研究所で成分分析された。お互いに独立なこれらの分析により、非常に有用な放射化学分析結果が得られた。主要核種($$^{235}$$U and $$^{239}$$Pu)とドジメータサンプルの予備燃焼解析結果をもとに、サンプル照射位置での中性子束を決定した。この論文(Part.2)では、燃焼解析と実験結果との比較を行った。その結果、$$^{234}$$U, $$^{238}$$Pu, Am及びCmに対するFIMAは若干計算値は課題評価する傾向にあるもの、おおむね計算値と実験値はよく一致していた。しかしこれらの核種に対する$$^{148}$$Ndの核分裂収率の誤差は非常に大きく、今後再評価していく必要があると考えられる。今回解析に用いたJENDL-3.2のMA核データに関しては、MAの核変換システムの概念検討には十分であるが、詳細設計を行うにはさらに改善されていく必要がある。幾つかの核種、特に$$^{238}$$Puと$$^{242}$$Puの断面積データは新たな測定データによる再評価が必要である。

論文

Validation of minor actinide cross sections by studying samples irradiated for 492 days at the dounreay prototype fast reactor, 1; Radiochemical analysis

篠原 伸夫; 河野 信昭; 中原 嘉則; 辻本 和文; 桜井 健; 向山 武彦*; Raman, S.*

Nuclear Science and Engineering, 144(2), p.115 - 128, 2003/06

https://doi.org/10.13182/NSE03-A2347

英国ドンレイ高速中性子原型炉で492日間照射したアクチノイド試料を放射化学的手法を用いて分析し、核分裂生成物(Mo,Zr,Nd)とアクチノイド(U,Np,Pu,Am,Cm,Cf)の同位体組成を精度良く測定した。本論文(PaperI)では、化学分析の詳細と得られた分析データを記述した。本研究で得られたデータは米国オークリッジ国立研究所で得られたデータと良い一致を示すとともに、本分析データは今後の燃焼計算コードのベンチマーク情報として、さらに核データライブラリの検証に役立つものである。なお別報(PaperII)では、本分析データを用いて核データの検証を試みた。

論文

Validation of minor actinide cross sections by studying samples irradiated for 492 days at the dounreay prototype fast reactor, 1; Radiochemical analysis

篠原 伸夫; 河野 信昭; 中原 嘉則; 辻本 和文; 桜井 健; 向山 武彦*; Raman, S.*

Nuclear Science and Engineering, 144(2), p.115 - 128, 2003/06

https://doi.org/10.13182/NSE03-A2347
 被引用回数：12 パーセンタイル：62.23(Nuclear Science & Technology)

英国ドンレイ高速中性子原型炉で492日間照射したアクチノイド試料を放射化学的手法を用いて分析し、核分裂生成物(Mo,Zr,Nd)とアクチノイド(U,Np,Pu,Am,Cm,Cf)の同位体組成を精度よく測定した。本論文(Paper 1)では、化学分析の詳細と得られた分析データを記述した。本研究で得られたデータは米国オークリッジ国立研究所で得られたデータと良い一致を示すとともに、本分析データは今後の燃焼計算コードのベンチマーク情報として、さらに核データライブラリの検証に役立つモノである。なお別報(Part 2)では、本分析データを用いて核データの検証を試みた。

論文

Validation of minor actinide cross sections by studying samples irradiated for 492 days at the dounreay prototype fast reactor, 2; Burnup calculations

辻本 和文; 河野 信昭; 篠原 伸夫; 桜井 健; 中原 嘉則; 向山 武彦*; Raman, S.*

Nuclear Science and Engineering, 144(2), p.129 - 141, 2003/06

https://doi.org/10.13182/NSE03-A2348
 被引用回数：11 パーセンタイル：59.38(Nuclear Science & Technology)

マイナーアクチノイドの断面積データの検証のため、アクチノイドサンプルが英国PFRにおいて全出力換算日で492日間照射された。照射されたサンプルは、原研と米国オークリッジ国立研究所で成分分析された。お互いに独立なこれらの分析により、非常に有用な放射化学分析結果が得られた。本研究では、これらの放射化学分析データと燃焼解析による計算値との比較を行い、マイナーアクチノイド断面積データの検証を行った。その結果、$${}^{234}$$U、$${}^{238}$$Pu、Am及びCmに対するFIMAは、若干計算値は実験値を過大評価する傾向にあるものの、おおむね計算値と実験値はよく一致していた。しかし、これらの核種に対する$${}^{148}$$Ndの核分裂収率の誤差は非常に大きく、今後再評価していく必要があると考えられる。今回解析に用いたJENDL-3.2のMA核データに関しては、MAの核変換システムの概念検討には十分であるが、詳細解析を行うには今後さらに改善されていく必要がある。いくつかの核種、特に$${}^{238}$$Puと$${}^{242}$$Puの断面積データは新たな測定データによる再評価が必要である。

論文

How good are the internal conversion coefficients now?

Raman, S.*; Nestor Jr., C. W.*; 市原 晃; Trzhaskovskaya, M. B.*

Physical Review C, 66(4), p.044312_1 - 044312_23, 2002/10

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.66.044312
 被引用回数：52 パーセンタイル：89.78(Physics, Nuclear)

励起状態にある原子核が$$gamma$$線を放出する代わりにK,L,M,…原子軌道電子を放出する現象を、$$gamma$$線の内部転換と呼ぶ。核構造を解析するために、内部転換が起こる確率と$$gamma$$線が出る確率との比で定義される、内部転換係数の測定が広く行われている。現在までに5%の誤差内で測定された100種類の内部転換係数について、理論値との比較を行った。理論計算には、相対論的Harterr-Fock-Slater(RHFS)法とDirac-Fock(DF)法の2種類を用いた。その結果、RHFS法よりもDF法による理論計算の方が実験値をより良く再現することを確認した。さらに、DF計算で取り入れた(1)電子の交換相互作用,(2)原子内の電子の空孔状態,(3)有限な核半径の効果の重要性を定量的に示した。

論文

Plan of LLFP neutron cross section measurements for nuclear transmutation

原田 秀郎; 馬場 務; 井頭 政之*; 山名 元*; Raman, S.*

Journal of Nuclear Science and Technology, 39(Suppl.2), p.366 - 368, 2002/08

http://www.tandfonline.com/doi/pdf/10.1080/00223131.2002.10875116?needAccess=true

サイクル機構では、核変換技術の基礎基盤研究として放射性廃棄物核種の核データを系統的に測定する計画がある。本発表では、米国オークリッジ国立研究所、東京工業大学、京都大学と共同で進める超長寿命核分裂生成核種の中性子断面積研究計画について発表する。

論文

Efficiency calibration of a Ge detector in the 0.1-11.0MeV region

Raman, S.*; 米澤 仲四郎; 松江 秀明; 飯村 秀紀; 篠原 伸夫

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 454(2-3), p.389 - 402, 2000/11

https://doi.org/10.1016/S0168-9002(00)00493-9
 被引用回数：43 パーセンタイル：91.24(Instruments & Instrumentation)

原研JRR-3Mの熱中性子ビームラインに設置された即発$$gamma$$線分析装置の大容量Ge検出器の0.1$$sim$$11.0MeV領域の検出効率曲線を測定した。$$gamma$$線検出効率は、2754keV以下の低エネルギー領域では放射性核種$$^{22}$$Na,$$^{54}$$Mn,$$^{60}$$Co,$$^{88}$$Y,$$^{133}$$Ba,$$^{137}$$Cs,$$^{152}$$Eu,$$^{207}$$Bi,$$^{241}$$Am,$$^{226}$$Ra,$$^{228}$$Thの$$gamma$$線源を使用し、2754keV以上の高エネルギー領域では$$^{12}$$C(n, $$gamma$$)と$$^{14}$$N(n, $$gamma$$)反応による即発$$gamma$$線を使用した。本Ge検出器により高エネルギー$$gamma$$線を放出する$$^{56}$$Co(T$$_{1/2}$$=77d),$$^{66}$$Ga(T$$_{1/2}$$=9.5h)及び塩素の中性子捕獲$$gamma$$線$$^{35}$$Cl(n, $$gamma$$)を測定し、各$$gamma$$線の正確な放出率を求めた。本研究により、これらの$$gamma$$線源はGe検出器の効率測定のための2次標準として使用することができるようになった。

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