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論文

Quantum proton entanglement on a nanocrystalline silicon surface

松本 貴裕*; 杉本 秀彦*; 大原 高志; 徳光 昭夫*; 冨田 誠*; 池田 進*

Physical Review B, 103(24), p.245401_1 - 245401_9, 2021/06

 被引用回数:0 パーセンタイル:0(Materials Science, Multidisciplinary)

We investigate the quantum entangled state of two protons terminating on a silicon surface. The entangled states were detected using the surface vibrational dynamics of nanocrystalline silicon with inelastic neutron scattering spectroscopy. The protons are identical, therefore the harmonic oscillator parity constrains the spin degrees of freedom, forming strongly entangled states for all the energy levels of surface vibrations. Compared to the proton entanglement previously observed in hydrogen molecules, this entanglement is characterized by an enormous energy difference of 113 meV between the spin singlet ground state and the spin triplet excited state. We theoretically demonstrate the cascade transition of terahertz entangled photon pairs utilizing proton entanglement.

論文

炉内トリチウム

上田 良夫*; 大宅 薫*; 芦川 直子*; 伊藤 篤史*; 小野 忠良*; 加藤 太治*; 川島 寿人; 河村 学思*; 剣持 貴弘*; 斎藤 誠紀*; et al.

プラズマ・核融合学会誌, 88(9), p.484 - 502, 2012/09

特定領域科研費「核融合炉実現を目指したトリチウム研究の新展開」のレビューのうち第3章4節を執筆した。JT-60Uの30秒Hモード放電では外側ダイバータ板からの炭化水素の発生量が多いときに容器内に残留する水素量が増加することを示した。さらに外側ダイバータ板から発生した炭化水素がプラズマ中でどのような経路を輸送されるのかを調べるため、人為的に外側ダイバータから$$^{13}$$CH$$_{4}$$を注入する実験を行い、実験後にダイバータ・タイルを取り出しタイル上の堆積物を同定した。その結果、注入口のほぼ正面の内側ダイバータ・タイル上に$$^{13}$$Cが多量のHとともに検出された。この結果は、磁力線を横切った輸送が支配的であること、及び$$^{13}$$CとHが結合した形態で輸送された可能性が高いことを示しており、これらから中性の炭化水素、すなわち$$^{13}$$CH$$_{x}$$, x=1$$sim$$4の形態で外側ダイバータから内側ダイバータまで輸送されたと解釈される。

論文

Discovery of proteinaceous N-modification in lysine biosynthesis of ${it Thermus thermophilus}$

堀江 暁*; 富田 武郎*; 斉木 朝子*; 河野 秀俊; 高 ひかり*; 峯木 礼子*; 藤村 務*; 西山 千春*; 葛山 智久*; 西山 真*

Nature Chemical Biology, 5(9), p.673 - 679, 2009/09

 被引用回数:36 パーセンタイル:65.43(Biochemistry & Molecular Biology)

Although the latter part of the lysine biosynthesis, conversion of $$alpha$$-aminoadipate (AAA) to lysine, of ${it Thermus thermophilus}$ is similar to that of the arginine biosynthesis, enzymes homologous to ArgA and ArgJ are absent in the Thermus pathway. Since ArgA and ArgJ are known to modify the amino group of glutamate to avoid intramolecular cyclization of intermediates, their absence suggests an alternative N-modification system in the pathway. We reconstituted the conversion of AAA to lysine, and revealed that the amino group of AAA is modified with the $$gamma$$-carboxyl group of C-terminal Glu54 of a small protein, LysW, and the side-chain of AAA is converted to the lysyl side-chain in LysW-attached forms. Lysine is subsequently liberated from LysW/lysine-fusion. Recognition of the acidic globular domain of LysW by biosynthetic enzymes indicates that LysW acts as a carrier protein or protein scaffold of the biosynthetic enzymes in this system. This study reveals the previously unknown function of a small protein in the primary metabolism.

論文

Crystal structures of the regulatory subunit of Thr-sensitive aspartate kinase from ${it Thermus thermophilus}$

吉田 彩子*; 富田 武郎*; 河野 秀俊; 伏信 進矢*; 葛山 智久*; 西山 真*

FEBS Journal, 276(11), p.3124 - 3136, 2009/06

 被引用回数:13 パーセンタイル:30.44(Biochemistry & Molecular Biology)

Crystal structures of the regulatory subunit (TtAK$$beta$$) of Thr-sensitive aspartate kinase (AK; EC 2.7.2.4) from Thermus thermophilus were determined at 2.15 ${AA}$; in the Thr-bound form(TtAK$$beta$$-Thr) and at 2.98 ${AA}$ ; in the Thr-free form (TtAK$$beta$$-free). Although both forms are crystallized as dimers, the contact surface area of the dimer interface in TtAK$$beta$$-free (3,200 ${AA}$ $$^{2}$$) is smaller than that of TtAK$$beta$$-Thr (3,890 ${AA}$ $$^{2}$$). Sedimentation equilibrium analyzed by ultracentrifuge revealed that TtAK$$beta$$ is present in equilibrium between a monomer and dimmer and Thr binding shifts the equilibrium to dimer formation. In the absence of Thr, outward shift of b strands near the Thr-binding site (site 1) and concomitant loss of the electron density of the loop region between $$beta$$3 and $$beta$$4 near the Thr-binding site are observed. Based on the crystal structures, the regulatory mechanism by Thr is discussed. TtAK$$beta$$ has higher thermostability than the regulatory subunit of ${it Corynebacterium glutamicum}$ AK (CgAK$$beta$$) with a difference in denaturation temperature ($$T$$$$_{rm m}$$) of 40$$^{circ}$$C. Comparison of the crystal structures of TtAK$$beta$$ and CgAK$$beta$$ showed that the well-packed hydrophobic core and highproline content in loops contribute to the high thermostability of TtAK$$beta$$.

口頭

「たんぽぽ」計画における国際宇宙ステーション上での微生物曝露実験

横堀 伸一*; Yang, Y.*; 杉野 朋弘*; 河口 優子*; 高橋 勇太*; 鳴海 一成; 橋本 博文*; 林 宣宏*; 今井 栄一*; 河合 秀幸*; et al.

no journal, , 

We proposed the "Tanpopo" mission to examine possible interplanetary migration of microbes, and organic compounds on Japan Experimental Module (JEM) of the International Space Station (ISS). Tanpopo consists of six subthemes. Two of them are on the possible interplanetary migration of microbes capture experiment of microbes at the ISS orbit and space exposure experiment of microbes. In this paper, we focus on the space exposure experiment of microbes. Microbes in space are assumed be exposed to the space environment with a kind of clay materials that might protect microbes from vacuum UV and cosmic rays, or exposed as the aggregates of which outer cells might protect inner cells from vacuum UV and cosmic rays. Dried vegetative cells of ${it D. radiodurans}$ and our novel deinococcal species isolated from high altitude are candidates for the exposure experiment. In addition, we are planning to perform another space exposure experiments of microbes. In this paper, we discuss current status of exposure experiment of microorganisms defined for the Tanpopo mission and others.

口頭

たんぽぽ計画[有機物・微生物の宇宙曝露と宇宙塵・微生物の捕集]の開発・運用準備状況

山岸 明彦*; 横堀 伸一*; 橋本 博文*; 矢野 創*; 今井 栄一*; 奥平 恭子*; 河合 秀幸*; 小林 憲正*; 田端 誠*; 中川 和道*; et al.

no journal, , 

ISS-JEM(国際宇宙ステーション・日本実験棟)曝露部上での微生物と生命材料となり得る有機化合物の天体間の移動の可能性の検討と微小隕石の検出及び解析実験を提案し[有機物・微生物の宇宙曝露と宇宙塵・微生物の捕集(たんぽぽ)]、2013年度に実験開始を実現するため、準備を進めている。超低密度エアロゲルを長期間曝露し、惑星間塵や宇宙デブリを含む微粒子を捕集するとともに、新規に開発したエアロゲルの利用可能性を検証する。捕集された微粒子とそれが形成する衝突痕に対して、微生物又は微生物関連生体高分子の検出を試み、ISS軌道での地球由来微生物の存在密度の上限を推定する。また、微生物を宇宙曝露することにより、微生物の宇宙環境での生存可能性と生存に影響を与える環境因子について推定を行う。そこから、地球由来微生物の惑星間移動の可能性を検討する。さらに、宇宙塵に含まれて地球に飛来する有機物が宇宙空間で変成する可能性を検討する。実際の運用では、同装置は汎用曝露装置(ExHAM)に固定され、きぼう与圧部エアロックからロボットアームによって同曝露部に設置され、一定時間曝露された後に再度同ルートで回収、有人帰還船に搭載して地球に帰還する予定である。本講演では、本計画の概要と打上げ一年前の準備状況等について報告する。

口頭

TANPOPO: astrobiology exposure and micrometeoroid capture experiments; Proposed experiments at the exposure facility of ISS-JEM

横堀 伸一*; 橋本 博文*; 林 宣宏*; 今井 栄一*; 河合 秀幸*; 小林 憲正*; 三田 肇*; 中川 和道*; 鳴海 一成; 奥平 恭子*; et al.

no journal, , 

TANPOPO, Japanese name of dandelion, is a plant species, whose seeds with floss are spread by wind. We propose this mission to examine possible interplanetary migration of microbes, and organic compounds at the Exposure Faculty of Japan Experimental Module (JEM) of the International Space Station (ISS). The Tanpopo mission consists of six subthemes - capture of microbes in space, exposure of microbes in space, capture of organic compounds in space, exposure of organic compounds in space, measurement of space debris at the ISS orbit, and evaluation of ultra low-density aerogel special for the TANPOPO mission. Our proposal was accepted as a candidate experiment on Exposed Facility of ISS-JEM. In this paper, we overview the TANPOPO mission and discuss the current status of experiments related to the microbe existence/survival set for this mission.

口頭

たんぽぽ計画; [有機物・微生物の宇宙曝露と宇宙塵・微生物の捕集]における微生物宇宙生存可能性の検討

横堀 伸一*; 河口 優子*; Yang, Y.*; 川尻 成俊*; 白石 啓祐*; 清水 康之*; 高橋 勇太*; 杉野 朋弘*; 鳴海 一成; 佐藤 勝也; et al.

no journal, , 

熱圏を周回するInternational Space Station (ISS)を利用し、極限環境における微生物存在の検証実験を行うことを計画している。超低密度エアロゲルを長期間曝露し、惑星間塵や宇宙デブリを含む微粒子を捕集する。捕集された微粒子とそれが形成する衝突痕に対して、微生物又は微生物関連生体高分子の検出を試み、ISS軌道での地球由来微生物の存在密度の上限を推定する。また、微生物を宇宙曝露することにより、微生物の宇宙環境での生存可能性と生存に影響を与える環境因子について推定を行う。宇宙曝露実験に用いる微生物として、現在、${it Deinococcus radiodurans}$(R1株とDNA修復系変異株), ${it D. aerius}$ TR0125, ${it D. aetherius}$ ST0316, ${it Nostoc}$ sp. HK-01, ${it Schizosaccharomyces pombe}$ JY3を検討している。実際の運用では、同装置は汎用曝露装置に固定され、きぼう与圧部エアロックからロボットアームによって同曝露部に設置され、一定時間曝露された後に再度同ルートで回収、有人帰還船に搭載して地球に帰還する予定である。

口頭

たんぽぽ計画[有機物・微生物の宇宙曝露と宇宙塵・微生物の捕集]の準備状況と微生物宇宙生存可能性の検討

横堀 伸一*; 河口 優子*; Yang, Y.*; 川尻 成俊*; 白石 啓祐*; 清水 康之*; 高橋 勇太*; 杉野 朋弘*; 鳴海 一成; 佐藤 勝也; et al.

no journal, , 

地地球以外の天体に生命(又はその痕跡)を探そうとする研究、探査が盛んに行われるようになってくるとともに、「パンスペルミア仮説」が再考されている。そのようなパンスペルミアがそもそも可能であるかを検討するため、微生物の宇宙空間曝露実験による生命の宇宙空間での長期間生存可能性の検証が行われてきた。われわれは、ISS-JEM(国際宇宙ステーション・日本実験棟)曝露部上での微生物と生命材料となり得る有機化合物の天体間の移動の可能性の検討と微小隕石の検出及び解析実験を提案し[たんぽぽ:有機物・微生物の宇宙曝露と宇宙塵・微生物の捕集]、2013年度に実験開始を実現するため、準備を進めている。超低密度エアロゲルを長期間(1年以上)曝露し、惑星間塵や宇宙デブリを含む微粒子を捕集するとともに、新規に開発したエアロゲルの利用可能性を検証する。捕集された微粒子とそれが形成する衝突痕(トラック)に対して、微生物又は微生物関連生体高分子(DNA等)の検出を試み、ISS軌道(高度約400km)での地球由来微生物の存在密度の上限を推定する。また、微生物を宇宙曝露することにより、微生物の宇宙環境での生存可能性と生存に影響を与える環境因子について推定を行う。

口頭

たんぽぽ計画[有機物・微生物の宇宙曝露と宇宙塵・微生物の捕集]の準備状況と微生物宇宙生存可能性の検討

横堀 伸一*; 河口 優子*; 清水 康之*; 川尻 成俊*; 白石 啓祐*; 杉野 朋弘*; 高橋 勇太*; Yang, Y.*; 谷川 能章*; 橋本 博文*; et al.

no journal, , 

ISS-JEM(国際宇宙ステーション・日本実験棟)曝露部上での微生物と生命材料となり得る有機化合物の天体間の移動の可能性の検討と微小隕石の検出及び解析実験を提案した[たんぽぽ:有機物・微生物の宇宙曝露と宇宙塵・微生物の捕集]。現在、2014年度に実験開始を実現するため、その準備を進めている。超低密度エアロゲルを長期間(1年以上)曝露し、惑星間塵や宇宙デブリを含む微粒子を捕集するとともに、新規に開発したエアロゲルの利用可能性を検証する。捕集された微粒子とそれが形成する衝突痕(トラック)に対して、微生物又は微生物関連生体高分子(DNA等)の検出を試み、ISS軌道(高度約400km)での地球由来微生物の存在密度の上限を推定する。また、微生物を宇宙曝露することにより、微生物の宇宙環境での生存可能性と、生存に影響を与える環境因子について推定を行う。本発表では、本計画の概要と準備状況(特に微生物捕集並びに微生物宇宙曝露)等について報告する。

口頭

国際宇宙ステーション上でのたんぽぽミッションにおける微生物実験

横堀 伸一*; 河口 優子*; 原田 美優*; 村野 由佳*; 富田 香織*; 林 宣宏*; 田端 誠*; 河合 秀幸*; 奥平 恭子*; 今井 栄一*; et al.

no journal, , 

ISS-JEM(国際宇宙ステーション・日本実験棟)曝露部上での微生物と生命材料となり得る有機化合物の天体間の移動の可能性の検討と微小隕石の検出および解析実験を提案した[たんぽぽ:有機物・微生物の宇宙曝露と宇宙塵・微生物の捕集]。現在、2015年中に実験開始を実現するため、その準備を進めている。超低密度エアロゲルを長期間(1年以上)曝露し、惑星間塵や宇宙デブリを含む微粒子を捕集するとともに、新規に開発したエアロゲルの利用可能性を検証する。捕集された微粒子とそれが形成する衝突痕(トラック)に対して、微生物または微生物関連生体高分子(DNA等)の検出を試み、ISS軌道(高度約400km)での地球由来微生物の存在密度の上限を推定する。また、微生物を宇宙曝露することにより、微生物の宇宙環境での生存可能性と、生存に影響を与える環境因子について、推定を行う。本発表では、本計画の概要と準備並びに進行状況(特に微生物捕集並びに微生物宇宙曝露)等について報告する。

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