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論文

Impacts of friction stir processing on irradiation effects in vacuum-plasma-spray coated tungsten

小沢 和巳; 谷川 博康; 森貞 好昭*; 藤井 英俊*

Fusion Engineering and Design, 98-99, p.2054 - 2057, 2015/10

 被引用回数:1 パーセンタイル:11.04(Nuclear Science & Technology)

低放射化フェライト鋼(F82H)は先進核融合炉の構造材料候補である。第一壁ならびにダイバータではプラズマスパッタ抑制のため、タングステン被膜が必須とされている。F82H鋼に、真空プラズマ溶射法でタングステン(W)を皮膜し、その後摩擦攪拌処理(FSP)にて強化した試料に対しイオン照射実験を実施し、WとF82Hの各要素のイオン照射後の硬さと微細組織に及ぼす細粒化の影響を調べた。これまでの結果からは、800$$^{circ}$$C、5.4dpaでイオン照射したFSP-W皮膜の顕著な照射硬化は認められていない。

論文

Modification of vacuum plasma sprayed tungsten coating on reduced activation ferritic/martensitic steels by friction stir processing

谷川 博康; 小沢 和巳; 森貞 好昭*; Noh, S.*; 藤井 英俊*

Fusion Engineering and Design, 98-99, p.2080 - 2084, 2015/10

 被引用回数:9 パーセンタイル:66.41(Nuclear Science & Technology)

核融合炉内機器のプラズマ対向壁材料として有力視されているタングステン(W)皮膜形成法として真空プラズマ溶射(VPS)法が現実的手法として期待されている。しかし、VPS-Wでは空孔率が高いことから、バルクWに比べて熱伝導率が著しく引く、強度も低くなる、といった課題を示している。そこで本研究では、VPS-W皮膜の摩擦撹拌処理(FSP)による強化を試みた。その結果、FSP処理により空孔率が低く、バルクW並の強度と熱伝導率を有する細粒Wに強化することに成功した。

論文

Sequence-dependent DNA deformability studied using molecular dynamics simulations

藤井 聡*; 河野 秀俊; 竹中 繁織*; 郷 信広; 皿井 明倫*

Nucleic Acids Research, 35(18), p.6063 - 6074, 2007/09

 被引用回数:93 パーセンタイル:86.57(Biochemistry & Molecular Biology)

タンパク質がDNAを認識するには、DNAとの水素結合や静電相互作用による直接的な認識とDNAの構造特性に由来した間接的な認識がある。われわれは、後者の間接的な認識を定量化するために、DNAの構造特性を分子動力学計算によって調べた。結果、これまで2塩基対で特徴づけられていた構造は、その特性を記述するのに不十分であること、塩基対の配列依存性が2つ先の塩基対までかなり影響することなどを示した。さらに、間接認識ポテンシャルを作成し、それが細胞内で見られるDNAのヌクレオソーム構造形領域を予測できることを示した。

論文

DNA deformability and hydration studied by molecular dynamics simulation

米谷 佳晃*; 河野 秀俊; 藤井 聡*; 皿井 明倫*; 郷 信広

Molecular Simulation, 33(1-2), p.103 - 107, 2007/01

 被引用回数:5 パーセンタイル:17.42(Chemistry, Physical)

5'AATT3'と5'TTAA3'の2種類の塩基配列のDNAについて分子動力学シミュレーションを行い、構造変化と水和の関係を調べた。シミュレーションから、5'AATT3'では、DNAは構造変化しにくく、水和水は構造化しやすいが、5'TTAA3'では、DNAは構造変化しやすく、水和水は構造化しやすいことが明らかになった。この結果に基づいてDNAの構造変化と水和の関係について議論した。

論文

Overview of national centralized tokamak program; Mission, design and strategy to contribute ITER and DEMO

二宮 博正; 秋場 真人; 藤井 常幸; 藤田 隆明; 藤原 正巳*; 濱松 清隆; 林 伸彦; 細金 延幸; 池田 佳隆; 井上 信幸; et al.

Journal of the Korean Physical Society, 49, p.S428 - S432, 2006/12

現在検討が進められているJT-60のコイルを超伝導コイルに置き換える計画(トカマク国内重点化装置計画)の概要について述べる。本計画はITER及び原型炉への貢献を目指しているが、その位置づけ,目的,物理設計及び装置設計の概要,今後の計画等について示す。物理設計については、特に高い規格化ベータ値を実現するためのアスペクト比,形状因子及び臨界条件クラスのプラズマや完全非誘導電流駆動のパラメータ領域等について、装置については物理設計と整合した設計の概要について示す。

論文

Overview of the national centralized tokamak programme

菊池 満; 玉井 広史; 松川 誠; 藤田 隆明; 高瀬 雄一*; 櫻井 真治; 木津 要; 土屋 勝彦; 栗田 源一; 森岡 篤彦; et al.

Nuclear Fusion, 46(3), p.S29 - S38, 2006/03

 被引用回数:13 パーセンタイル:43.27(Physics, Fluids & Plasmas)

トカマク国内重点化装置(NCT)計画は、大学における成果を取り込みつつJT-60Uに引き続き先進トカマクを進めるための国内計画である。NCTのミッションは発電実証プラントに向けて高ベータ定常運転を実現するとともに、ITERへの貢献を図ることである。高ベータ定常運転を実現するために、装置のアスペクト比,形状制御性,抵抗性壁モードの帰還制御性,電流分布と圧力分布の制御性の機動性と自由度を追求した。

論文

Engineering design and control scenario for steady-state high-beta operation in national centralized tokamak

土屋 勝彦; 秋場 真人; 疇地 宏*; 藤井 常幸; 藤田 隆明; 藤原 正巳*; 濱松 清隆; 橋爪 秀利*; 林 伸彦; 堀池 寛*; et al.

Fusion Engineering and Design, 81(8-14), p.1599 - 1605, 2006/02

 被引用回数:1 パーセンタイル:10.41(Nuclear Science & Technology)

JT-60定常高ベータ装置(トカマク国内重点化装置)は、経済的な核融合炉の実現を目指した定常高ベータプラズマ運転の実証が重要なミッションの一つである。現在、プラズマ形状及びアスペクト比について広いパラメータ領域で研究を行えるように、装置の物理的・技術的設計検討を進めている。本装置の目標とする高ベータプラズマは、自由境界MHD安定性限界を超えた領域にあるため、電子サイクロトロン加熱による新古典テアリングモードの抑制に加えて、安定化板及び容器内コイルを用いた壁不安定性モードの抑制など、さまざまなMHD不安定性の制御手法を駆使する必要がある。それらを踏まえて、今回は、高ベータと臨界条件クラスのプラズマを同時に達成できるプラズマパラメータの解析評価、及び自由境界MHD安定性限界を超えた高ベータプラズマの非誘導電流駆動制御シナリオの検討結果について報告する。また、広いパラメータ領域で定常高ベータプラズマ運転を実現させるための装置設計の現状に関して、超伝導コイル及び放射線遮へい材を中心に報告する。

論文

Sequence-dependent conformational energy of DNA derived from molecular dynamics simulations; Toward understanding the indirect readout mechanism in protein-DNA recognition

Ara$'u$zo-Bravo, M. J.*; 藤井 聡*; 河野 秀俊; Ahmad, S.*; 皿井 明倫*

Journal of the American Chemical Society, 127(46), p.16074 - 16089, 2005/11

 被引用回数:46 パーセンタイル:73.53(Chemistry, Multidisciplinary)

すべてのテトラマー配列(136通り)を12merのDNA配列の真中にもつDNAの分子動力学計算を行い、DNA構造,ダイナミクスの配列依存性を解析した。その結果、ピリミジン-プリンステップを持つ配列は非常に前後の配列の影響を受けやすいことがわかった。また、分子動力学計算から得られた構造アンサンブルから統計ポテンシャルを計算し、簡便にDNAの構造エネルギーを評価できるようにした。

論文

Prediction of material behavior by database and neural network model within Bayesian framework

辻 宏和; 藤井 英俊*

Proceedings of 10th German-Japanese Workshop on Chemical Information, p.127 - 130, 2002/00

304ステンレス鋼照射材のクリープ破断特性を予測することを目的として、原研で整備した材料データベースをもとに、ベイズ推定とニューラルネットワークを組み合わせたモデルを構築した。応力水準を、クリープ破断時間,クリープ試験温度,材料の化学組成(10元素),熱処理温度,熱処理時間,中性子照射温度,高速中性子照射量,熱中性子照射量,照射時間の関数としてモデル化した。モデル化に用いたのは材料データベースに格納されている347クリープ破断データセットである。ベイズ推定を適用することでエラーバーを含めた予測が可能となり、個々の条件因子の重要度がわかるようになった。

論文

多変量解析手法の材料特性予測への適用; ニューラルネットワークとベイズ推定の組合わせによる解析例

辻 宏和; 藤井 英俊*

多変量解析実例ハンドブック, p.107 - 114, 2002/00

原子炉の炉心の近くで使用される構造材料の供用期間中の中性子照射によるクリープ特性の変化という現象には非常に多くの因子が複雑に絡み合っている。このように非常に多くの因子が絡み合う複雑な現象の処理に対して有効な多変量解析手法であるニューラルネットワークにベイズ推定を組み合わせることによって予測結果に統計的意味を持たせ、エラーバーを含めた予測が可能なモデルを構築した。このモデルを用いて、実際の原子炉で使用されている材料が、30年間の稼働後にどのようなクリープ強度特性を有しているかということを予測した。

口頭

蛋白質-DNA認識における直接認識と間接認識の寄与バランス

河野 秀俊; Kumar, S.*; Ahmad, S.*; Ara$'u$zo-Bravo, M. J.*; 藤井 聡*; 郷 信広; 皿井 明倫*

no journal, , 

転写因子などのDNA結合蛋白質はDNA配列に特異的に結合する。DNA結合蛋白質のDNA配列の認識は、おもに静電相互作用,水素結合,ファンデルワールス相互作用などの塩基とアミノ酸残基の直接的な相互作用によって行われていると考えられてきた。しかし、多くの蛋白質-DNA複合体構造が明らかになるにつれ、直接的な相互作用の数が少ないこと,直接に蛋白質と相互作用をしていない塩基配列を変えても結合強度が変わることなどが明らかになり、直接的でない認識、つまり、間接認識の重要性も認知されるようになってきた。間接認識とは、配列に依存したDNAの特異構造や曲がりやすさなどの構造情報や物性情報を通してDNA配列を蛋白質が間接的に認識することをさす。したがって、蛋白質とDNAの認識機構を解明するには、この両者の寄与を明らかにする必要がある。しかしながら、直接認識と間接認識の寄与を定量化することが難しいため、その寄与バランスはよくわかっていない。われわれは、両者の寄与を定量化する方法を開発し、さまざまな蛋白質-DNA複合体についてその寄与バランス調べた。直接認識は、蛋白質-DNAの複合体構造から抽出されたアミノ酸と塩基の空間分布から計算されるknowledge-based potentialを、間接認識では、複合体のDNA構造の配列依存性から抽出されるknowledge-based potential及びさまざまなDNA配列の分子動力学計算による構造アンサンブルから計算されるpotential of mean forceを用いて、それぞれの寄与をエネルギーとして定量化した。計算したエネルギーは、ランダムDNA配列とのエネルギーの差としてそれぞれで標準化し(Z-score化)、直接認識と間接認識の寄与を評価した。本発表では、約200の蛋白質-DNA複合体における寄与バランスを報告する。

口頭

タンパク質によるDNA配列の間接認識; 分子動力学によるDNA配列の構造特性の解析

藤井 聡*; Ara$'u$zo-Bravo, M. J.*; 竹中 繁織*; 河野 秀俊; 郷 信広; 皿井 明倫*

no journal, , 

タンパク質によるDNA配列の認識には、タンパク質のアミノ酸残基による塩基との直接相互作用による直接認識だけでなく、DNAの配列特異的な構造や物性を通した間接的な認識も重要であることがわかってきた。DNAの構造や物性は塩基配列により異なるため、それらの配列依存性を調べることが重要である。そこで本研究では、DNAの塩基配列ごとに特徴的に存在する構造や柔軟性を調べるため、DNAの水溶液中における動態を分子動力学シミュレーションを実行した。ユニークなテトラマー136種類(AATT, AAAC, CGATなど)を含む12塩基対の二本鎖DNA d(CGCGWXYZCGCG)2 (WXYZ:テトラマー)それぞれについて分子動力学計算を行い、その各10nsのトラジェクトリーからDNAの構造特性を表すステップパラメータを算出し、中央部のユニークなダイマー(AA, AG, GA, GG, AC, AT, GC, CA, CG, TA)ごとにまとめ比較を行った。ステップパラメータの分布に、配列それぞれに特徴的な相関性が観察された。また、ステップパラメータの分布とDNAのリン酸骨格の関係についても報告する。一方、ステップパラメータの分布から平均場ポテンシャルを計算し、そのポテンシャルを用いて、与えられた配列と構造を持ったDNAあるいはタンパク質・DNA複合体中のDNAのコンフォメーションエネルギーと間接認識の特異性の関係解析を行った。

口頭

Analysis of sequence-dependent conformation of DNA backbone torsion angles by molecular dynamics simulations

藤井 聡*; 河野 秀俊; 竹中 繁織*; 郷 信広; 皿井 明倫*

no journal, , 

DNAの分子動力学計算を行い、リン酸骨格の構造に注目して解析を行った。リン酸骨格はA型,B型DNA構造を決める指標になっており、蛋白質が結合した構造ではA型構造に構造が変化するDNA配列が知られている。そこで、その構造転移が配列固有の特性によるものかどうか調べるために、DNA配列とリン酸骨格の構造の関係を解析した。その結果、構造転移を起こしやすい配列が存在することがわかった。その配列は既に知られているA型に構造転移する配列をも含んでいた。これらの結果は、DNAの物性自体も蛋白質との相互作用に対する情報を持つことを示す。

口頭

Sequence context dependent flexibility of DNA studied by molecular dynamics simulation

藤井 聡*; 河野 秀俊; 竹中 繁織*; 郷 信広; 皿井 明倫*

no journal, , 

DNA構造は配列によって構造変形のしやすさが異なることが知られている。近年、われわれはDNAの曲がりやすさが蛋白質のDNA認識において重要な要因であることを指摘している。本研究では、DNA配列のまがりやすさを定量化するために、さまざまなDNA配列の分子動力学計算を行った。サンプリングした構造アンサンブルからDNAの構造変形のしやすさを計算したところ、プリン-ピリミジンの並びは前後の塩基対にかかわらず似たような構造をとる、つまり、硬い構造であることがわかった。一方、ピリミジン-プリンの並びでは前後の塩基対に構造が大きく依存していることがわかった。蛋白質が結合する配列は柔らかい配列が多い傾向が見られた。

口頭

DNA sequence-dependent deformability associated with hydration; Implication for indirect readout in protein-DNA interactions

河野 秀俊; 米谷 佳晃*; 藤井 聡*; 皿井 明倫*; 郷 信広

no journal, , 

タンパク質は、アミノ酸と塩基の直接的な相互作用とDNA配列に依存した構造特性によって、特定のDNA配列に結合する。われわれは、分子動力学計算によってDNAの構造の配列依存性を調べ、DNAの構造変形能の配列依存性を定量化した。また、DNAの水和水の分布に配列依存性があること、それが構造変形能と相関していることを見いだした。水和が構造変形にどのようにかかわっているのか、また、DNA配列に依存した構造変形がどの程度タンパク質のDNA認識に寄与しているのか報告する。

口頭

蛋白質-DNA認識における配列依存的DNAリン酸骨格コンフォーメーションの役割

藤井 聡*; 河野 秀俊; 竹中 繁織*; 郷 信広; 皿井 明倫*

no journal, , 

DNAが関係する多くの生体機能には、DNAの配列依存的な構造や物性が関係している。例えば、小分子や蛋白質とDNAとが相互作用する際、DNAの構造特性が影響することが知られている。そのような認識において、DNAの外観、つまりDNAのリン酸骨格のコンフォーメーションも重要な役割を果たしていると考えられる。そこで、このようなDNAの配列依存的な構造特性を調べるためにFreeのDNAに対して分子動力学計算を行い、リン酸骨格の構造に着目して解析を行った。ユニークなテトラマー136種類(AATT, AAAC, CGATなど)を含む12塩基対の二本鎖DNA d(CGCGWXYZCGCG)2 (WXYZ:テトラマー)について、それぞれ10ns分子動力学計算を行い配列ごとのtorsion angleの分布を比較した。特徴的であったのは、$$varepsilon$$/$$zeta$$における2個のコンフォーメーションの安定状態(BI/BII)であった。このBII状態を取る頻度には配列依存性が現れていた。また、蛋白質-DNA複合体の結晶構造を調べたところ、BII構造が特徴的な部位に存在していた。したがって、蛋白質-DNA認識においてこのようなリン酸骨格の構造特性が重要であると考えられる。

口頭

DNAの柔らかさと水和構造の塩基配列依存性

米谷 佳晃*; 藤井 聡*; 皿井 明倫*; 河野 秀俊; 郷 信広

no journal, , 

DNAの柔らかさは塩基配列に依存し、その配列による違いが蛋白質との複合体形成の親和性を大きく左右することがある。そのため、DNAの柔らかさの塩基配列依存性は、蛋白質との相互作用を考えるうえで重要な性質である。一方、DNAの水和構造も塩基配列に依存することが知られている。例えば、配列5'AATT3'の場合には、副溝に沿って水分子が連なる秩序構造が形成されるが、5'TTAA3'の場合には形成されにくいことが、X線結晶構造解析から示されている。このような水和秩序構造の発見により、それがB型DNAの構造安定性に影響しているのではないかと考えられるようになったが、さまざまな配列における水和構造とDNAの柔らかさの関係についてはよくわかっていない。本研究では、両者の関係を明らかにするために、DNAの柔らかさと水和構造をさまざまな配列について系統的に調査した。DNAの柔らかさについては、既に4塩基配列の全配列パターン(136通り)について分子動力学計算を行い、その配列依存性を導いている。今回は、さらに136通りの配列について水和構造を解析した。導かれた水和構造をDNAの柔らかさと比較し、DNAの柔らかさに対する水和構造の変化とその配列による違いを示した。水和構造とDNAの柔らかさが互いにどのように影響しあっているのかを議論する。

口頭

DNA sequence specific hydration responsible for conformational flexibility; Molecular dynamics simulation on all possible tetramer sequences

米谷 佳晃*; 藤井 聡*; 皿井 明倫*; 河野 秀俊; 郷 信広

no journal, , 

DNAの構造とその構造変形のしやすさは配列組成に依存することが知られている。例えば、ATAT...配列を含む配列は非常に構造変形しやすい。このような構造変形は、蛋白質による配列特異的なDNA認識において重要なファクターであると信じられている。われわれは、DNAの構造変形のしやすさの一因となっている水和に着目して配列系統的に解析するために、さまざまなDNA配列の分子動力学計算を行った。その結果、構造変形のしやすさと水和のしやすさに正の相関があることがわかった。

口頭

DNA柔らかさの塩基配列依存性と水和の関係

米谷 佳晃*; 藤井 聡*; 皿井 明倫*; 河野 秀俊; 郷 信広

no journal, , 

DNAの柔らかさは塩基配列に依存し、その配列による違いが蛋白質との複合体形成の親和性を大きく左右することがある。そのため、DNAの柔らかさの塩基配列依存性は、蛋白質との相互作用を考えるうえで重要な性質である。一方、DNAの水和構造も塩基配列に依存することが知られている。例えば、配列5'AATT3'の場合には、副溝に沿って水分子が連なった秩序構造(スパイン)が形成されるが、5'TTAA3'の場合には形成されにくいことが、これまでのX線結晶構造解析から示されている。このような水和秩序構造の発見により、それがB型DNAの構造安定性に影響しているのではないかと考えられるようになったが、さまざまな配列に対して、水和構造とDNAの柔らかさがどのように関係しているかよくわかっていない。本研究では、両者の関係を明らかにするために、DNAの柔らかさと水和構造をさまざまな配列について系統的に調査した。DNAの柔らかさについては、すでに4塩基配列の全配列パターン(136通り)について分子動力学計算を行い、その配列依存性を導いている。今回は、さらに136通りの配列パターンについて水和構造を解析した。導かれた水和構造をDNAの柔らかさと比較し、DNAの柔らかさに対する水和構造の変化、そしてその配列による違いを示した。水和構造とDNAの柔らかさが互いにどのように影響しあっているのかを議論する。

口頭

DNAの柔らかさの塩基配列依存性と水和の関係

米谷 佳晃*; 藤井 聡*; 皿井 明倫*; 河野 秀俊; 郷 信広

no journal, , 

DNAの柔らかさは塩基配列に依存し、その配列による違いが蛋白質との複合体形成の親和性を大きく左右することがある。そのため、DNAの柔らかさの塩基配列依存性は、蛋白質との相互作用を考えるうえで重要な性質である。一方、DNAの水和構造も塩基配列に依存することが知られている。例えば、配列5'AATT3'の場合には、副溝に沿って水分子が連なった秩序構造(スパイン)が形成されるが、5'TTAA3'の場合には形成されにくいことが、これまでのX線結晶構造解析から示されている。このような水和秩序構造の発見により、それがB型DNAの構造安定性に影響しているのではないかと考えられるようになったが、さまざまな配列に対して、水和構造とDNAの柔らかさがどのように関係しているかよくわかっていない。本研究では、両者の関係を明らかにするために、DNAの柔らかさと水和構造をさまざまな配列について系統的に調査した。DNAの柔らかさについては、すでに4塩基配列の全配列パターン(136通り)について分子動力学計算を行い、その配列依存性を導いている。今回は、さらに136通りの配列パターンについて水和構造を解析した。導かれた水和構造をDNAの柔らかさと比較し、DNAの柔らかさに対する水和構造の変化、そしてその配列による違いを示した。水和構造とDNAの柔らかさが互いにどのように影響しあっているのかを議論する。

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