スーパ ーコンピ ュータシステム
令和５年度

研

究

成

果

報

京都大学化学研究所

告

書

はじめに
京都大学化学研究所スーパーコンピュータシステムは、1992 年 1 月より運用を開始した京都大学の研究設備であり、複数のスーパーコンピュータが高速ネットワークで結ばれたネットワークスーパーコンピューティングシステムを提供しています。2024 年 1 月に導入されたシステムは、ゲノムネット計算サーバ
システム A として HPE Superdome Flex(総 CPU コア数 1,152)、ゲノムネット計
算サーバ

システム B および化学計算サーバとして HPE Apollo 2000 および HPEDL380G11(総 CPU コア数 6,400、搭載 GPU 数 18)、ゲノムネット公開サーバとゲ
ノムネット開発サーバとして HPE ProLiant DL560(総 CPU コア数 640)を採用しました。化学研究所スーパーコンピュータシステムは、分子シミュレーションをはじめとする計算化学関連の応用ソフトウェア、ゲノム解析やバイオインフォマティクス研究で必要となる分子生物学関連のデータベースとソフトウェアが整備されており、こうした分野の研究をサポートすることを目的に、学内外の研究者に広く開放されています。また、分子生物学関連のデータベースとソ
フトウェアはゲノムネットデータベースサービス（https://www.genome.jp/）
として、広く国内外の研究者に提供しています。
この報告書は、令和 5 年度の 292 名の登録利用者の中から、電子メールだけの利用者、特に報告する内容のなかった利用者、特許出願などの理由で研究成果を非公開としたい利用者を除き、99 件の研究成果報告をまとめたものです。
システム稼働状況、化学研究所 WWW サービスの利用状況、ゲノムネットデータ
ベースサービス利用状況についても報告しています。
また、当システムは化学研究所共同利用・共同研究拠点の共通設備として利用され、令和 5 年度は 10 件の採択課題（バイオ情報学分野）推進に利用されました。
今後とも、スーパーコンピュータシステムをより良いものにしていくために、
皆さまのご意見やご要望を以下のメールアドレスまでお寄せくださいますようお願い申し上げます。
送付先メールアドレス：spradm@scl.kyoto-u.ac.jp
2024 年 3 月
京都大学化学研究所

バイオインフォマティクスセンターhttps://www.bic.kyoto-u.ac.jp/
スーパーコンピュータシステム
https://www.scl.kyoto-u.ac.jp/

目次

化学研究所
前駆体法を利用した拡張パイ共役分子の開発

松尾 恭平

・・・・

1

平面二次元シートに埋め込まれた低次元ケイ素材料の理論設計と動作原理の探求

高橋 まさえ・・・・

2

特異な構造をもつ有機分子の電子的性質

村田 靖次郎・・・・

3

構造制御された高分子の解析

登阪 雅聡

・・・・

4

非平面環状π共役分子の理論計算

茅原 栄一

・・・・

5

界面の振動分光学

長谷川 健

・・・・

6

細菌による細胞外膜小胞への選択的タンパク質輸送機構の解析

川本 純

・・・・

7

粗視化分子動力学シミュレーションによる環状高分子とその同族体のレオロジーの研究

佐藤 健

・・・・

8

EELSスペクトルの計算機シミュレーション

根本 隆

・・・・

9

効率的有機分子変換反応を可能とする新規金属触媒の設計と合
成

中村 正治

・・・・

10

新規鉄触媒による触媒的パイ平面活性化を活用した炭素－ヘテ
ロ原子結合形成反応の開発

道場 貴大

・・・・

11

海洋微生物コミュニティにおける種間ネットワークの研究

金子 博人

・・・・

12

全球海洋メタゲノム解析を通じた巨大ウイルスの多様性と進化の
解明

孟 令傑

・・・・

13

生物情報ネットワークの解析と制御

阿久津 達也・・・・

14

うつ病とその症状の生物学的背景を解明するための機械学習
アルゴリズムの開発

Petschner Peter ・・・・

15

高性能ペロブスカイト太陽電池作成に有効な高活性酸化スカベ
ンジャーの開発

笹森 貴裕

・・・・

16

立方体型[Mo3S4Pd]クラスターを触媒とするプロトン還元の反応機
構解析

Sameera W.M.C. ・・・・

17

環境中の微生物およびウイルスを対象としたゲノム・メタゲノム解
析

遠藤 寿

・・・・

18

湖沼に生息する微生物の環境ゲノム解析

岡嵜 友輔

・・・・

19

高周期典型元素を含む新規結合様式の創出

水畑 吉行

・・・・

20

重いアリールアニオンを基軸とした新規骨格構築反応の開発

西野 龍平

・・・・

21

化学生命科学研究領域の研究報告

緒方 博之

・・・・

22

巨大ウイルス翻訳機構研究

チョウ ルイシャン ・・・・

24

深い湖での最先端のロングリードシーケンシングによる巨大ウイル
スの包括的な調査

張 利雯

・・・・

25

ヴァイロファージのトランスクリプトーム解析

陳 婧潔

・・・・

26

深海特異的巨大ウイルスの遺伝子解析

長坂 孔明

・・・・

27

海洋プランクトン群集の網羅的死滅解析

菊矢 咲季

・・・・

28

巨大ウイルスのプロモーターの配列解析

唐威

・・・・

29

藻類発生期の自然環境における巨大ウイルス群集の継続的な遺伝的・発現的適応

夏骏

・・・・

30

深海に棲息する巨大ウイルスの生態

劉 文文

・・・・

31

海洋窒素固定生物に感染するウイルスの探索

佐藤 拓哉

・・・・

32

パルマ藻のオミクスデータ解析

伴 広輝

・・・・

33

巨大ウイルスの遺伝子獲得にはウイルス間の遺伝子移動が大きく寄与している

呉 君毅

・・・・

34

マルチスケールシミュレーションを用いた有機非晶膜における電荷トラップの分子レベル解析

梶 弘典

・・・・

35

バイオインフォマティクスを用いた巨大ウイルス感染戦略の研究

疋田 弘之

・・・・

36

項間交差より高速な逆項間交差を有する新規有機発光材料の開
発

梶 弘典

・・・・

37

小島 崇寛

・・・・

38

溶液中の核酸塩基の IR スペクトルの理解

Humeniuk Alexander ・・・・

39

疾患治療を目的としたピロール-イミダゾールポリアミドの開発

廣瀬 優希

・・・・

40

コンフォメーション変化により二重発光特性を示す化合物の網羅
探索

齊藤 尚平

・・・・

41

Ptステップ面に吸着した水の構造

渡邊 一也

・・・・

42

銅表面に吸着したフォルメート種の電子状態計算

小板谷 貴典・・・・

43

典型元素を活用した有機合成法の創出

下川 淳

・・・・

44

液体ー液体転移を示す配位高分子の構造解析

堀毛 悟史

・・・・

45

密度汎関数理論を用いた金属表面吸着分子のポテンシャル曲面
解析

倉重 佑輝

・・・・

46

シグナル伝達タンパク質の構造解析

杤尾 豪人

・・・・

47

中馬 新一郎・・・・

48

水移動型反応を活用した有機合成化学の開拓

中 寛史

・・・・

49

アルコールの脱酸素化を可能とする新規レドックス補助基の開発

竹本 佳司

・・・・

50

松本 充弘

・・・・

51

エネルギー理工学研究所
ナノ炭素材料の理論的研究
理学研究科

医生物学研究所
生殖系列サイクルのゲノム安定性の制御機構
薬学研究科

工学研究科
計算化学的手法による有機物・無機物の熱物性・輸送特性予測

分子動力学シミュレーションによる潤滑油中添加剤の吸着エネル
ギーの算出

平山 朋子

・・・・

52

プラズマ曝露により形成される材料中の局所構造解析

占部 継一郎・・・・

53

酵素応答性蛍光プローブの創製

三木 康嗣

・・・・

54

可視光応答型光触媒を用いる高効率水分解システムの開発

鈴木 肇

・・・・

55

銀ナノ粒子を配置したMoS2薄膜のラマンスペクトルの理論解析

杉山 佳奈美・・・・

56

有機電子機能性材料の素子形成と界面伝導特性評価

筒井 祐介

・・・・

57

ケイ素で架橋した環状分子の合成と特性評価

大谷 俊介

・・・・

58

吸着工学・乾燥工学等に関する分子論的検討

鈴木 哲夫

・・・・

59

キラルらせん高分子の側鎖設計にもとづく新規機能開拓

良永 裕佳子

・・・・

60

光・電気・磁気機能性有機分子の分子軌道計算

松田 建児

・・・・

61

亜鉛触媒によるシリルボランを用いたアルデヒドのシリル化反応

藤原 哲晶

・・・・

62

金属錯体多面体の集積による多孔性分子結晶の創成

徳田 駿

・・・・

63

蜂谷 寛

・・・・

64

セルロース微結晶の分散液中における構造

小林 加代子

・・・・

66

一酸化炭素酸化菌と水圏ウイルス、原生生物の分子生物学的研
究

吉田 天士

・・・・

67

一酸化炭素酸化菌と水圏ウイルス、原生生物の分子生物学的研
究

吉田 天士

・・・・

69

微生物の分子育種に関する研究

澤山 茂樹

・・・・

70

植物アレルゲンの構造

丸山 伸之

・・・・

71

津江 広人

・・・・

72

下川 瑛太

・・・・

73

伊藤 峻一郎・・・・

74

エネルギー科学研究科
エネルギー機能材料の電子構造と光物性
農学研究科

人間・環境学研究科
有機結晶の気体吸着状態についての理論的解析
生命科学研究科
基部陸上植物苔類ゼニゴケにおける活性型ジベレリンの単離と同定
地球環境学堂13族元素含有有機金属錯体の特異な光学特性の機構解明
高等研究院

金属錯体ソフトマテリアルの創成

古川 修平

・・・・

75

脂質動態を介した貪食の分子機構

大和 勇輝

・・・・

76

多能性細孔物質の深化

大竹 研一

・・・・

77

佐藤 徹

・・・・

79

遺伝子情報を用いた海洋生態学研究

西村 陽介

・・・・

80

琵琶湖流域を対象とした薬剤耐性遺伝子の分布図の作成

沈尚

・・・・

81

合金材料の触媒作用に関する理論的研究

古川 森也

・・・・

82

高次高調波によるアト秒X線パルスの増幅

Carles Serrat

・・・・

83

スギゲノムの解読と解析

藤野 健

・・・・

85

対偶遺伝学法を利用した海洋微生物の遺伝子の機能解明

富永 賢人

・・・・

86

生物システムの系統進化・群集生態

鈴木 誉保

・・・・

87

スペクトラルグラフ理論に基づく新規系統解析手法の開発

松井 求

・・・・

88

微生物の表現型データベースの開発

藤吉 真生

・・・・

89

環境DNAの解析

朱涛

・・・・

90

生命システム進化の法則解明・未来予測

今野 直輝

・・・・

91

真核生物の細胞内共生後のアミノアシルtRNA合成酵素の進化

浜口 悠貴

・・・・

92

計算化学を活用した天然物の合成研究

占部 大介

・・・・

93

凝集誘起発光についての理論的研究

山本 典史

・・・・

94

テトラフェニルエチレンの凝集誘起発光ダイナミクスに関する理論
的解析

與五澤 蓮

・・・・

95

高活性遷移金属錯体の合成による新反応開拓

岩本 貴寛

・・・・

96

代謝ネットワーク構造とその発展性の探求

平井 颯

・・・・

97

化学エネルギー変換に関わる反応活性種の構造反応性相関

太田 雄大

・・・・

98

多孔質金属錯体内における分子拡散の分子動力学シミュレー
ション

細野 暢彦

・・・・

99

マングローブおよび周辺水圏に生息する微生物のメタゲノム・メタ
トランスクリプトーム解析

長谷川 万純・・・・ 100

マウス腸内微生物由来膜小胞の機能解析

森永 花菜・・・・ 101

新規ナノ物質の設計に向けた第一原理計算研究飯田 健二

・・・・ 102

水圏環境におけるウイルス・バクテリオファージのゲノム解析

高橋 迪子・・・・ 103

微生物ゲノム情報を利用した新奇代謝遺伝子群の探索

井上 真男

・・・・ 104

西川 和嗣
福本 淳司

・・・・ 105

福井謙一記念研究センター
振電相互作用に関する理論的研究
京都大学以外の大学・研究機関・企業・NPO法人・個人等

スーパーコンピュータシステム
システム稼働状況

大久保 宏一
上原 英也
京都大学化学研究所WWWサービスの利用状況

西川 和嗣

・・・・ 110

ゲノムネットサービス利用統計西川 和嗣

・・・・ 111

スーパーコンピュータシステム講習会等開催履歴

福本 淳司

・・・・ 147

令和5年度研究課題一覧

・・・・ 154

令和 5 年度

京都大学化学研究所 スーパーコンピュータシステム 利用報告書
前駆体法を利用した拡張パイ共役分子の開発

Development of extended p-conjugated molecules using precursor method
京都大学化学研究所 物質創製化学研究系 有機元素化学研究領域

松尾 恭平

研究成果概要テトラベンゾポルフィリン(TBP)骨格は、広い共役系を有する拡張p共役分子の一つであり、
有機電界効果トランジスタ(OFET)や有機薄膜太陽電池(OPV)への応用が期待される。最近、
我々は非対称に置換基を導入したメゾ置換 TBP 誘導体 TIPS-Ph-TBP を合成し、それが結晶中でずれたパイスタックを形成し、比較的高いホール移動度を示すことを明らかにしている。
一方、TBP 骨格は金属錯体化することで、結晶構造やホール移動度が変化する例が知られており、分子構造を大きく変えることなく有機半導体特性を制御する手法として興味が持たれている。本研究では、TIPS-Ph-TBP の亜鉛および銅錯体(TIPS-Ph-ZnTBP, TIPS-Ph-CuTBP)を合成し、中心金属が結晶構造や電荷輸送特性に与える効果について明らかにすることを目的とした。X 線構造解析によって得られたそれぞれの結晶構造を基に、有機結晶中における電子カップリングの大きさを示す電荷移動積分(t)の値を、京都大学化学研究所スーパーコンピューターシステムに実装されている量子化学計算ソフトウェア ADF を用いて計算した。
TIPS-Ph-ZnTBP と TIPS-Ph-CuTBP の結晶構造は TIPS-Ph-TBP によく類似しており、結晶格子や空間群に大きな変化は見られなかった。続いて、結晶中の電荷輸送に大きく寄与すると考えられる TBP 骨格間が近接している bc 面に沿ったパッキングにおける HOMO の電荷移動
積分(tHOMO)を PBE/TZ2P の計算レベルで計算した。銅錯体は不対電子を有するため、同計算条件での比較が行えなかったため、TIPS-Ph-TBP と TIPS-Ph-ZnTBP の計算値を比較した。最近接分子間の tHOMO の値は亜鉛錯体でやや増加していたものの、それ以外の方向では大きな差は見られなかった。実際に TIPS-Ph-TBP と TIPS-Ph-ZnTBP の単結晶 FET を作製し比較したところ、平均ホール移動度はそれぞれ 0.55 および 0.42 cm2 V–1 s–1 であり、有意な差は見られなかった。これは結晶構造がほとんど変化せず、tHOMO の計算値も同程度であったこととよく一致していた。これらの結果より、非対称 TBP 誘導体における金属錯体化の電荷輸送特性への影響は小さいことが示唆された。

-1-

令和５年度

京都大学化学研究所 スーパーコンピュータシステム 利用報告書

平面二次元シートに埋め込まれた低次元ケイ素材料の理論設計と動作原理の探求
Theoretical design of low-dimensional silicon material embedded in a flat two-dimensional
sheet and exploration for operating principles
京都大学化学研究所物質創製化学研究系有機元素化学研究領域 高橋まさえ
研究成果概要本研究は、京都大学化学研究所スーパーコンピュータシステムを利用し、平面二次元シートに埋め込まれた新規低次元ケイ素材料を構築し、既存の動作原理とは異なる動作原理を探究することを目的としています。第一原理計算による物質設計では、最適化された構造のフォノン解析を行い、熱力学的にも動力学的にも安定な構造であることを確認する必要があります。
格子定数も含めた構造最適化とそのフォノン解析の可能な第一原理計算のアプリケーションは限られています。京都大学化学研究所のスーパーコンピュータにはこの目的にかなった
Materials Studio がユーザーに公開されています。
近年新しい二次元量子材料として脚光をあびている二次元シート中の低次元ナノ構造の概
念は、原子スケールで明確に定義される立体配置を備えた新しいプラットフォームを与えます。
「ケイ素版グラフェン」と呼ばれる新材料「シリセン」は、炭素原子の代わりに同じ 14 族であるケ
イ素原子を使ったシートです。シリセンは、平面構造のグラフェンとは異なり、一部の原子が浮き上がって座屈した凹凸構造をとるため、空気中できわめて不安定です。平面構造が安定なシート作製の鍵となります。2018 年度から本共同研究に採択していただき、2021 年にはシリセ
ンのナノスケール幅帯状物質シリセンナノリボンを二次元シートに埋め込み、平面構造を維持した半金属二次元シート[M. Takahashi, ACS Omega, 2021, 6, 12099]を、昨年度は、ケイ素一次元鎖ポリシリンを埋め込み平面構造を維持したタイプ I ディラック材料 Si2Be を理論設計いたしました。
今年度は、昨年度理論設計に成功したタイプ I ディラック材料 Si2Be について様々な物性（機械特性、熱安定性、熱伝導性）を調べ、論文にまとめて発表いたしました[M. Takahashi,
Sci. Rep, 2023, 13, 13182]。二次元ディラック材料は線形分散ディラックコーンを持つ特異な量子物質です。タイプ１に分類されるディラックコーンは点状のフェルミ面を持ち、傾斜した異方性線形分散を示します。第一原理分子動力学計算の結果から、タイプ I ディラック材料 Si2Be
は 700 K では安定に、また、1000 K でも 1.2 ps 程度まで、ポリシリン構造を保つことがわかりました。機械特性（二次元ヤング率、二次元ポアソン比）と熱伝導率はタイプ I ディラック材料の特性を反映して異方性を示しました。ヤング率からはグラフェンに比べて非常にやわらかいこと、熱伝導率からはグラフェンと同程度の良い熱散逸シートであることが示されました。
発表論文（謝辞あり）：M. Takahashi, Sci. Rep. 2023, 13, 13182.
発表論文（謝辞なし）：M. Takahashi, H. Matsui, E. Kwon, Y. Ikemoto, Chemical Physics
Impact 2024, 8, 100442.

-2-

令和 5 年度

京都大学化学研究所 スーパーコンピュータシステム 利用報告書
特異な構造をもつ有機分子の電子的性質
Electronic Properties of Organic Molecules with Novel Structure

京都大学化学研究所 物質創製化学研究系 構造有機化学領域

村田 靖次郎研究成果概要フラーレンには中空の微小空間があり、開口型フラーレンを用いることで適切なゲスト分子を内部に導入することができる。一般的に分子は多様な相互作用が煩雑にからみあったアンサ
ンブルとして存在するが、この手法を用いることで、元来理論計算でしかなしえなかった“単一分子の動態解析や電子状態解析”が可能となる。これには、フラーレン壁がゲスト分子に対して化学的に不活性であり、物理的な相互作用が極めて小さいことが一役担っている。
一方、その物理的相互作用を極限まで高めることで、包接分子はもはや気相中に存在する自由度の高い分子ではなくな

o-dichlorobenzene

り、結果としてホスト分子であるフラーレンの物理性状に摂動を与えると期待される。
これまでに、さまざまな分子の包接が報告されてきたが、未だ明確な物性変化を可とするホスト－ゲスト錯体の合成には至

DPV

包接体

非包接体

20 mV s−1っていなかった。これは、予想以上にフラーレンが剛直であることに加えて、極めて高い対称性をもつことが原因であると容Figure 1. Insertion of acetonitrile and differential pulse voltammograms

易に推測される。そこで、C1 対称性をもち、 (1 mM samples with 0.1 M n-Bu4NBF4 in o-dichlorobenzene).

かつゲスト分子に応じて柔軟な構造変化が期待される開口型フラーレンを選定し、高極性直線状分子であるアセトニトリルの挿入を検討した（Figure 1）。その結果、高圧条件下にて 40%のアセトニトリル内包率を達成した。メチル基をフラーレンの底に向けたコンフォメーションをもつことが NMR 分光および X 線構造解析により明らかとなり、アセトニトリル分子の回転の活性化エネルギーは+60.3 kcal/mol と見積もられた（B3LYP-D3/6-31G(d,p)）。興味深いことに、ア
セトニトリル包接体は非包接体よりも極性が高く、シリカゲルを用いたカラム分離が可能であった。理論計算により、開口型フラーレンおよび包接アセトニトリルの電気双極子モーメント同士のなす角が小さいことが示唆され、効果的にベクトル合成が起こったと考えられる。また、包接
体は非包接体に比べ還元電位が低くなることがわかった。これは、アセトニトリル分子の包接による開口型フラーレンの構造変化に大きく由来することが理論計算により示唆された。
発表論文（謝辞あり）
Guanglin Huang, Yuki Ide, Yoshifumi Hashikawa, Takashi Hirose, Yasujiro Murata*
Chem.–Eur. J. 2023, 29, e202301161. (Research Article)-3-

令和 5 年度

京都大学化学研究所 スーパーコンピュータシステム 利用報告書
構造制御された高分子の解析
Analysis of structure-controlled polymers
京都大学化学研究所 高分子制御合成研究領域

登阪雅聡

研究成果概要分岐誘導性モノマーであるエボマーを用いた可逆的失活ラジカル重合（RDRP）に基づく高分
岐ポリマー（HBP）の生成過程を確率論的シミュレーションにより検討した。独自のシミュレーションプログラムにより、重合過程における分散度（Đ）の変化を再現することに成功した。シミュレーションの結果、観測された Đ （= 1.5～2）は、望ましくない副反応ではなく、分岐数の分布によるものであることがわかった。さらに、分岐構造はうまく制御されており、大部分の HBP は理想的な構造に近いことがわかった（図 1）。また、個々の分子に注目すると、分子量によって分岐密度がわずかに変化することもシミュレーションから示唆された。この傾向は、フェニル基を持つエボマーで HBP を合成し、サイズ排除クロマトグラフィーで複数の検出器からのシグナル

◆

TeMe

•

AIBN

X

•

CO2R'

+

60 °C
= 15 equiv.

X X X

TeMe

R

X

+

X

CO2Et

• •X X
X
• X
•
X
•
•
•
X
• •
• • • X• X•
• • XX

強度を分析することで実験的に確認された。

0.05
0.04
0.03
0.02

4800
0
20
40
60
80
100
120
140

4200

Degree ofPolymerization

3600

3000

2400

1800

1200

0

600

0.01

0

Weight Fraction

Major Structure

Number of Evolmer

Fig. 1. Weight distribution of simulated structure of HBP.
発表論文（謝辞なし）[1] Tosaka, M.; Takeuchi, H.; Kibune, M.; Tong, T.; Zhu, N.; Yamago, S. Angew. Chem. Int.
Ed. 2023, 62, e202305127.

-4-

令和 5 年度

京都大学化学研究所 スーパーコンピュータシステム 利用報告書
非平面環状π共役分子の理論計算
Theoretical Study of Non-planar Cyclic -Conjugated Molecules

京都大学 化学研究所 材料機能化学研究系 高分子制御合成研究領域

茅原 栄一

研究成果概要
多層カーボンナノチューブなどの曲面 π 共役系を有する分子が積層した高次構造は、新しい電子材料として興味深い。我々は、これまでに、CPP とフラーレン間やサイズの異なるシ
クロパラフェニレン（CPP）間で van der Waals 相互作用によりホスト―ゲスト錯体が形成することを明らかにしている。2 本研究では、CPP ジカチオン 3 と中性 CPP との錯形成について検討を行い、ホスト-ゲスト錯体における電荷相互作用について検討した。
ジカチオン[5]CPP2+と中性[10]CPP とが 1:1 の包摂錯体（[5]CPP2+[10]CPP, Figure 1a）を形成することが NMR、単結晶構造解析により分かった（Figure 1b）。さらに、その結合定数は、103 mol L-1（in CD2Cl4, 50 oC）程度であり、中性同士のものよりも約 20 倍大きいことが明らかになった。さらに、吸収、電気化学測定から、[10]CPP から[5]CPP2+への部分的な電子移動の存在することが分かり、ジカチオンホスト-ゲスト錯体における電荷相互作用の存在が結合定数の違いの起源であることが示唆された。
DFT 計算(B97-XD/6-31G*)により構造最適化を行ったところ、3 つの包摂錯体が安定構造として得られた。
ホスト、
ゲスト CPP が平行に少しずれた Russian doll 型の構造（Figure 1c）と、ホスト CPP に対して
ゲスト CPP が斜めに傾いた Planetary orbit 型の構造
（Figures 1d, 1e）であり、互いの相対的なエネルギ
ー差は小さいことから、溶液中では、すべての構造の寄与が存在することが分かった。さらに、それら構造の Mulliken 解析
より、10-15％ほどの部分
的な電子移動が存在しており、実験結果と良い一致を示していた。

Figure 1. Formation of host-guest complex between CPP dicationand neutral CPP.

発表論文（謝辞あり）“Enhanced Host-Guest Complaxation between [10]Cycloparaphenylene ([10]CPP) and [5]CPP by
Cationic Charges” Kayahara, E.;* Mizuhata, Y.; Yamago, S.* Beilstein. J. Org. Chem. 2024, 20,
436-444.

-5-

令和 5 年度

京都大学化学研究所 スーパーコンピュータシステム 利用報告書
界面の振動分光学
Vibrational Spectroscopic Study of Surface Chemistry
京都大学 化学研究所 分子環境解析化学研究領域

長谷川 健

研究成果概要高性能有機半導体材料である Ph-BTBT-Cn（Fig. 1）[1]は，薄膜中で“バルク相”[2]および“薄膜相”[3]と呼ばれる 2 種類の異なる結晶構造をとる．この中でも，バルク相の薄膜が特に優れた電荷輸送特性を示す[1]． Figure 1. Chemical structure of Ph-BTBT-Cn.
したがって，これらの結晶多形の制御機構を解明することがデバイス応用の観点から重要である．本研究では，スピンコート法により製膜した薄膜を室温で放置したときの，結晶構造の変化を X 線回折法によって調べた．

また，固体測定としては高分解な 1 cm-1 での赤外分光法を用いた構造解析により，エイジングによる結晶構造の変化を，フェニル基やアルキル側鎖などの官能機単位でより詳細に調べた．
Ph-BTBT-Cn スピンコート膜を数日間大気中に放置すると，薄膜相からバルク相へと結晶構造が変化することを X 線回折により明確に観測した．さらに，量子化学計算と実測で得た赤外スペクトルを比較することによって，バルク相に特有なヘリングボーン
パッキング構造を特徴付けるためのマーカーバンドを発見した．このバンドに基づいた解析を行うことで，わずか 1 日以内に，Ph-BTBT-Cn のパッキング構造が変化し始める
ことを観測した．また，アルキル鎖の振動バンドも解析することによって，アルキル側
鎖間の相互作用が結晶構造の変化に寄与していることも解明した．
参考文献
1) Iino, H.; et al, Nat. Commun. 2015, 6, 6828.
2) Minemawari, H.; et al, Appl. Phys. Express 2014, 7, 091601.
3) Hofer, S.; et al, J. Phys. Chem. C. 2021, 125, 28039-28047.
発表論文（謝辞なし）
Oka, T.; Shioya, N.; Shimoaka, T.; Hasegawa, T. Structural Rearrangement of Organic
Semiconductor Molecules with an Asymmetric Shape in Thin Films. J. Phys. Chem. C 2023,
127 (15), 7560–7564. https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.3c01003.

-6-

令和 5 年度

京都大学化学研究所 スーパーコンピュータシステム 利用報告書

細菌による細胞外膜小胞への選択的タンパク質輸送機構の解析
Analysis of the selective protein loading to bacterial extracellular membrane vesicles
京都大学 化学研究所

川本 純

研究成果概要本研究では、京都大学化学研究所スーパーコンピュータシステムを利用し、新規の細菌
Shewanella vesiculosa HM13 より見いだされたユニークなタンパク質輸送機構の解明に取り組んだ。現在までに単離されている全ての細菌が、ナノサイズのカプセル状粒子を細胞外に分 泌 す る 。 こ れ ら の 細 胞 外 微 粒 子 は 、 細 胞 外 膜 小 胞 （ Extracellular membrane vesicles,
EMVs）や外膜小胞（Outer membrane vesicles, OMVs）と称される。EMVs は、細菌間もしくは細菌-宿主間の情報伝達ツールとして機能し、細菌の細胞塊形成（バイオフィルム）や宿主への感染といった細菌の生存戦略に重要な役割を果たしていると考えられている。一方で、細菌による EMVs 生産は、新しい微生物機能として生物工学的にも注目集めており、EMVs を基盤とする薬物送達やワクチン開発、ナノリアクターや異種タンパク質分泌生産系構築の足場としての応用が期待されている。これまでに、細菌による EMVs 生産経路として、細胞表層の突出と切り出し経路（Blebbing and pinching-off pathway）と溶菌を伴う経路（Explosive cell
lysis）の 2 つの経路が提唱されているが、詳細な分子基盤については不分明な点が多い。アジの腸管より採取されたグラム陰性細菌 Shewanella vesiculosa HM13 は、EMVs を大腸菌や類縁菌に比べて高生産する。さらに、本菌の EMVs には機能未知タンパク質 P49 がほぼ単独の主要な積荷タンパク質として輸送されている。P49 は既存の配列データベース検索からは、機能があきらかな類縁タンパク質が存在せず、そのアミノ酸配列から機能を推定することができない新規のタンパク質であった。P49 の生理機能解明や改変可能領域の同定を目的に、P49 の結晶構造解析に取り組んだ。得られた結晶を大型放射光施設 SPring8 の放射光X 線構造解析に供し、スーパーコンピュータシステムをもちいたタンパク質立体構造予測（AlphaFold2）から得られた構造予測モデルをもちいたフィッティング解析から、その構造をあきらかにした。本タンパク質は、ホモ二量体構造を形成しており、各サブユニットは比較的堅牢な構造の 2 つのドメイン（domain A と domain B）と、柔軟な構造ドメイン（domain C）から構成
さ れ て い た 。 さ ら に 、 domain A と domain B の 複 数 の ア ミ ノ 酸 残 基 に 氷 晶 防 止 剤（Cryoprotectant）としてもちいたグルコース分子が結合していた。P49 は EMV 表層を覆う莢
膜多糖（Capsular polysaccharide, CPS） と相互作用することで EMV 表層に結合する糖鎖結合タンパク質であることが生化学実験よりあきらかになっている。本結晶構造から見いだされた糖結合領域は、CPS と P49 の相互作用に関連する領域であることが予想され、本領域の点変異解析より、P49 選択的な EMVs への積荷輸送の詳細が解明されると期待される。

-7-

令和 5 年度

京都大学化学研究所 スーパーコンピュータシステム 利用報告書

粗視化分子動力学シミュレーションによる環状高分子とその同族体のレオロジーの研究
Coarse-grained molecular dynamics simulation study for rheological properties ofring polymers and those derivatives
京都大学化学研究所 複合基盤化学研究系 分子レオロジー分野 佐藤 健
研究成果概要線状／分岐／環状などの高分子の分子構造が力学特性と関係することは古くから知られて
おり、分子構造の変化に伴う物性の変化に関する多くの研究が行われてきた。特に、環状の高分子について、合成や解析技術の発展により、環状高分子やその同族体を合成し、それらを単分散試料として分離することが可能になった。このような背景から、近年ではそれらの分子を対象として、分子形状に由来する力学物性（レオロジー）の研究が行われている。分子構造と物性の関係に対する新しい知見を獲得するために、例えば、環状鎖に線状鎖の片末端が繋がったおたまじゃくし型高分子の線形レオロジー特性が調べられ、環状高分子のみの系には見られない遅い緩和が確認された[1]。その一方、合成と精製にかかるコストの大きさから、
非線形のレオロジーに関する実験研究例がほとんどない。本研究では、粗視化分子動力学（CGMD）シミュレーションによって、おたまじゃくし型高分子系のレオロジー特性を調べ、この系の特徴的な分子のダイナミクスの詳細を明らかにすることを目指した。
本研究では、高分子の CGMD シミュレーションの標準モデルである Kremer-Grest モデル[2]を用いた計算を、汎用 MD シミュレータである LAMMPS により行った。環状部のトポロジーが変わらないように系を作成し、系を平衡化するために静置下で長時間計算を行った。その後、レオロジー的性質を特徴付けるいくつかの物理量を計算した。ここでは、平衡状態の応力の時間相関関数から緩和弾性率 G(t)を、およびせん断／一軸伸長／二軸伸長の各種流動下において定義される粘度を調べた。その結果、おたまじゃくし型高分子における線状鎖部を長くすると、G(t)に特徴的な平坦部が見られた。これは、先行研究で報告された実験の結果[1]と定性的に一致する。また、非線形レオロジーの検討では、せん断流動下においては線状鎖に見られる一般的な挙動が観察された。一方で、一軸／二軸伸長流動下では粘度が定常状態に至る前にオーバーシュートをする特徴的な挙動を確認した。この特徴的な結果は、線状鎖／環状鎖の混合系で確認された挙動[3]と類似しており、系内に線状鎖と環状鎖が存在する際に見られる現象であることを示唆している。今後は、観察されたレオロジー挙動に対して分子レベルでの詳細な解析を行い、論文化を進める予定である。
参考文献[1] Y. Doi et al., Macromolecules, 48, 3140 (2015).
[2] K. Kremer and G. S. Grest, J. Chem. Phys., 92, 5057 (1990).
[3] T. Murashima et al., Macromolecules, 54, 7210, (2021).

-8-

令和 5 年度

京都大学化学研究所 スーパーコンピュータシステム 利用報告書
EELS スペクトルの計算機シミュレーション
Computer simulation of EEL Spectrum
京都大学 化学研究所 複合ナノ解析化学領域

根本隆

研究成果概要EELS 法と電子顕微鏡を組み合わせは、ナノメートルスケールの局所分析に非常に有用な手法である。EELS 法のスペクトルには試料の電子構造にかかわるスペクトルも含まれており状態分析にも有用であるが、一方で、様々な信号が重畳してスペクトルを形成しており、詳細な解釈には計算科学的手法によるシミュレーションとの比較検討による解釈が必須となる。近年
では光源にモノクロメータを挿入することで、結晶中の原子の振動解析の可能性も見えてきている。
本研究においては、SrTiO3 結晶中の酸素 K 殻励起スペクトルの微細構造に対する原子の熱振動の影響の検討を行った。
スペクトルの取得にはモノクロメータを搭載した ARM-200F 電子顕微鏡を用い、室温から800℃の間で酸素 K 殻励起スペクトルの測定を行った。
計算機シミュレーションは、 FEFF ソフトウェアを用い、格子の熱膨張のモデルと、熱振動による各原子サイトの摂動のモデルの二通りを行った。単純な熱膨張モデルでは、実験で得られたスペクトル変化の特徴は再現せず、スペクトル変化は原子間距離の変化だけでは説明がつかないことが明らかとなった。熱振動を考慮モデルは、フローズンフォノンモデル/アインシュ
タインモデルを用い、熱振動によって各原子サイトが平衡位置を中心にランダムに変位したと仮定して原子クラスターを構築し、各温度領域において 200-500 構造から計算したスペクトルの平均を計算スペクトルとして解釈を行った。
結果を図に示す。実験結果
では 533 eV 付近の谷間の強度が特徴的な変化を示しており、それを再現する結果が得られたことから、この変化が熱振動に由来していると解釈できる。
現状ではスペクトルの再現度が低いため、モデルの改善を検討中である。

図 (左) 酸素 K 殻励起スペクトルの温度依存性 (右) フ
ローズンフォノンモデルによるシミュレーション結果-9-

令和 5 年度

京都大学化学研究所 スーパーコンピュータシステム 利用報告書

効率的有機分子変換反応を可能とする新規金属触媒の設計と合成
Design and Synthesis of Metal Catalysts toward Efficient Organic Molecular Transformation
京都大学 化学研究所 元素科学国際研究センター

中村 正治

研究成果概要数十の金属原子により構成される金属ナノクラスターは，金属ナノ粒子触媒でよく知られるサイズ効果
から高い触媒効果を示すと期待され，盛んに研究が行われている。チオラートを保護配位子とする金ナノクラスターは複数の金原子により構成される安定な超原子と呼ばれるコア部位と，これを被覆保護する
ステープルと呼ばれる金―チオラートオリゴマーから成り，超原子コアの有する特異な電子構造に基づく光触媒作用，およびステープル部位に基づく様々な触媒作用が報告されている。これらの異なる構造部位は異なる触媒活性の起源となることは知られているものの，これらの両方の機能を同時に触媒反応の利用した例はこれまでに知られていなかった。最近，我々は超原子コアの光触媒作用とステープルの触媒作用が反応系中で同時に作用し，チオラート保護金ナノクラスターが二重触媒作用を示すことを初めて明らかにした。

本課題では，金ナノクラスターの二重触媒作用を解明するために，DFT 計算を用いた脂肪族
第三級アミンと末端アルキンの光触媒的脱水素クロスカップリング反応の反応経路探索を行った。その結果，アルキンによりチオラート配位子が配位子交換されたクラスターが中間体として妥当であり，光酸化により生じるイミニウムカチオンに対する炭素―炭素結合形成，及び引き続
く配位子交換／脱プロトン過程が効率良く進行することが示唆された。本計算結果は配位子交換したクラスターを用いた触媒反応実験結果とも良い一致を示し，触媒反応系中において，超原子コア，及びステープルが異なる役割を担っていることが明らかとなった。
京都大学化学研究所スーパーコンピュータシステムを用いることにより，迅速な計算機化学的な検討ができた。この成果を報告すると共に謝意を表する。
発表論文（謝辞あり）
1. “Dual Catalysis of Gold Nanoclusters: Photocatalytic Cross-Dehydrogenative Coupling by
Cooperation of Superatomic Core and Molecularly Modified Staples” Isozaki, K.; Iseri, K.; Saito, R.;
Ueda, K.; Nakamura, M. Angew. Chem. Int. Ed. 2024, 63, e202312135.

- 10 -

令和 5 年度

京都大学化学研究所 スーパーコンピュータシステム 利用報告書

新規鉄触媒による触媒的パイ平面活性化を活用した炭素－ヘテロ原子結合形成反応の開発
Iron-Catalyzed Carbon-Heteroatom Bond Formation through π-Plane Activation
京都大学 化学研究所 元素科学国際研究センター

道場貴大

研究成果概要
遷移金属触媒による炭素(sp2)－ヘテロ原子結合形成反応は、1990 年代の BuchwaldHartwig 反応の発見以来、酸化的付加と還元的脱離を経る機構により実現されてきた（σ結合活性化機構と呼ぶことにする）。一方で、遷移金属触媒のη6 配位を経るπ平面活性化機構は、当量反応においてσ結合活性化機構では低活性な基質の活性化が報告されているにもかかわらず、触媒反応への適用は限定的である。そこで我々は、当量反応において他の遷移金属と比べて特に強力なπ平面活性化効果を有するカチオン性シクロペンタジエニル鉄(II)型触媒（CpRFe+）による触媒的炭素(sp2)－ヘテロ原子結合形成反応の開発を着想した。本反応は芳香族求核置換反応（SNAr）様の機構で進行するために、σ結合活性化機構では低活性なフル
オロアレーン、クロロアレーン、ニトロアレーンのアミノ化やアルコキシ化が温和な条件下達成
できると期待される。

本触媒反応を実現する鍵は、触媒に強力にη6 配位したアレーンの交換を促進することである。そこで今回我々は、アレーンの CpFe+触媒に対する配位力を、アレーン交換反応の前後のエネルギーを Gaussian 16 パッケージを用いて計算することにより見積もった。その結果、アレーンの CpFe+触媒に対する配位力は、アレーンがメチル基やメトキシ基などの電子供与性基を有する場合に上がり、クロロ基やフルオロ基などの電子求引性基を有する場合に下がることが明らかとなった。また、ナフタレンなどの多環芳香族炭化水素の場合にも配位力が低下することがわかった。これらの知見から、基質の選択を適切に行い、触媒反応開発に繋げていくことが可能となる。
本研究では，京都大学化学研究所スーパーコンピュータシステムを用いることにより，迅速な計算機化学的な検討ができた。この成果を報告すると共に謝意を表する。

- 11 -

令和 5 年度 京都大学化学研究所 スーパーコンピュータシステム 利用報告書
海洋微生物コミュニティにおける種間ネットワークの研究
Study on interspecific networks in marine microbial communities
京都大学 化学研究所 バイオインフォマティクスセンター 化学生命科学領域 金子博人
研究成果概要本年度、私は、前年度に引き続き、京都大学化学研究所スーパーコンピュータシステムを利用し、メタバーコードデータを用いた海洋微生物生態系の衛星観測モデルの開発を行った。
海洋微生物生態系は地球の生態系や物質循環において大きな役割を持っており、その動態を把握することは理学的にも応用上でも大変重要である。広大な海洋は現場観測が容易ではないため、全球の準リアルタイムな観測が可能な地球観測衛星により得られるデータが注目されている。従来、光合成色素により光学的特性を持つ植物プランクトンを標的として、その大
きさや分類群を衛星データから予測するモデルが盛んに開発されてきた。本研究では、植物
プランクトン以外にも標的を拡大し、海洋微生物群集（コミュニティ）を構成する多様な生物種を捉えることを目指して、種間ネットワークに基づく群集タイプを衛星データから予測するモデ
ルを開発した。
前年度までの研究で、大規模な海洋真核微生物メタバーコードデータを用いて種間ネット
ワークに基づく群集タイプ推定を行い、観測地点ごとの群集タイプを正解率 7 割程度で衛星データから予測する機械学習モデルを開発した。さらに、開発したモデルを用いて、過去 19
年間の毎月の全球衛星データから群集タイプ分布の時系列変化を予測した。本年度は、スーパーコンピュータシステムの大規模計算能力を活用して、予測された群集タイプ分布の時系
列変化のデータを詳細に解析した。その結果、黒潮など西岸境界流の続流域において群集タイプに季節変動が見られることや、低緯度域を中心に海水温が上昇する中で長期的に分布面積が増加・減少している群集タイプが見られることがわかった。この成果は、9 月に ISME
Communications 誌に掲載された。
発表論文（謝辞あり）
Kaneko H., Endo H., Henry N., Berney C., Mahé F., Poulain J., Labadie K., Beluche O., El
Hourany R., Tara Oceans Coordinators, Chaffron S., Wincker P., Nakamura R., Karp-Boss L.,
Boss E., Bowler C., de Vargas C., Tomii L., Ogata H. Predicting global distributions ofeukaryotic plankton communities from satellite data. ISME Commun., 3, 101 (2023).

- 12 -

令和 ５年度 京都大学化学研究所 スーパーコンピュータシステム 利用報告書
全球海洋メタゲノム解析を通じた巨大ウイルスの多様性と進化の解明
Unveiling the Global Diversity and Evolution of Giant Viruses Through Ocean Metagenomics

京都大学 化学研究所 バイオインフォマティクスセンター 化学生命科学領域 Lingjie Meng
研究成果概要Giant viruses are a group of eukaryote-infecting double-stranded DNA viruses that possess
large

functional

repertoires.

So

far,

all

known

giant

virusesbelongtothephylum Nucleocytoviricota. By infecting a wide variety of eukaryotes, giant viruses areabundant and widespread in the ocean, from the Arctic Ocean to the Southern Ocean. Despite
their importance in the marine ecosystems, our knowledge of marine giant viral ecology andevolution remains largely limited as the scarcity of isolated virus-host pairs. Compared to
fastidious isolation approaches, in silico analyses hold the promise of bridging knowledge gaps,
to reveal the enigmatic world of marine giant viruses. Thus, taking advantage of thesupercomputer of ICR, we investigated the diversity and evolution of marine giant viruses at a
global scale.
Taking advantage of the recent large-scale marine metagenomics census, we explored theecology and evolution of marine giant viruses using global ocean data (i.e., the Tara Oceans).
Four major findings are organized into separate chapters in this dissertation as outlined below.
1) The global distribution of marine giant viruses showed various latitudinal diversity gradientpatterns along size fractions and lineages, suggesting they have a diverse host range. 2) A
distinct boundary between giant viral communities in polar and nonpolar environments was
identified. Further, results supported the hypothesis that recurrent evolutionary adaptations
across the boundary are likely driven by alterations of viral gene repertoire. 3) 'Mirusviricota', agroup of plankton-infecting DNA giant viruses with remarkable chimeric attributes, wasdiscovered prevalent in the ocean, providing missing links in the evolution of both
herpesviruses and giant viruses.
発表論文（謝辞あり）
1.

Lingjie Meng, Tom O. Delmont, Morgan Gaïa, Eric Pelletier, Antonio Fernàndez-Guerra,
Samuel Chaffron, Junyi Wu, Hiroto Kaneko, Hisashi Endo, Hiroyuki Ogata. (2023).
Genomic adaptation of giant viruses in polar oceans. Nature Communications, 14: 6233.

2.

Morgan Gaïa †, Lingjie Meng †, Eric Pelletier, Patrick Forterre, Chiara Vanni, Antonio
Fernandez-Guerra, Olivier Jaillon, Patrick Wincker, Hiroyuki Ogata, Mart Krupovic, Tom
O. Delmont. (2023). Mirusviruses link herpesviruses to giant viruses. Nature, 616(7958),
783–789.

発表論文（謝辞なし）- 13 -

令和５年度

京都大学化学研究所 スーパーコンピュータシステム 利用報告書
生物情報ネットワークの解析と制御
Analysis and Control of Biological Information Networks
京都大学 化学研究所 数理生物情報研究領域

阿久津 達也

研究成果概要生物情報ネットワークの解析について、ブーリアンネットワーク（BN）、および、複雑ネットワークの可制御性を主対象にして、これまでの研究を継続・発展させた。
BN は遺伝子ネットワークの離散数理モデルの一つであり、各遺伝子は発現しているか（１）、いないか（０）のいずれかの値をとり、その制御規則はブール関数の形式で与えられ、単位時刻ごとに同期してネットワーク全体の状態が変化する。特に、ネットワーク全体の状態が変化しない静的定常状態は点アトラクターとよばれ、BN において重要な役割を果たす。今年度の研究では、複数の BN が与えられた場合、それらに共通する点アトラクター、および、類似の点アトラクターについて、その分布の理論解析を行うとともに、検出アルゴリズムを開発した。さらに、ランダムに作成した BN、および、実際の生体ネットワークの BN モデルを用いた計算機実験により、検出アルゴリズムの有用性を示した[1]。
複雑ネットワークの制御については、以前より最小支配集合（MDS）というグラフ理論に基づ
く制御モデルを提案し、その様々な性質や拡張について研究してきた。本年度の研究では、各頂点を含む MDS の頻度を頂点の重要度とする指標を提案し、その近似的な計算法を開発するとともに、実際の生体ネットワークモデルを用いた計算機実験を行い、その概念や計算法の有用性を示した[2]。一方、複雑ネットワークの別の制御モデルとして、帰還点集合(FVS)というグラフ理論に基づくモデルも知られている。FVS を重み付きのグラフに拡張した制御モデ
ルについて以前に研究を行ったが、今年度は実験系の研究者との共同研究として、マウスの
実際の脳の神経細胞のネットワークに対して、この拡張モデルを適用した。その結果、FVS の頂点は、興奮性の神経細胞より抑制性の神経細胞により多く存在し、他手法でも得られた「興奮性の神経細胞と比較し抑制性の神経細胞の方がネットワーク制御により寄与している」という知見と定性的に一致していることが示された[3]。
発表論文（謝辞なし）[1] Y. Cao, W. Pi, C-Y. Lin, U. Münzner, M. Ohtomo, T. Akutsu: Common attractors in multiple
Boolean networks. IEEE ACM Trans. Comput. Biol. Bioinform., 20(5), 2862-2873, 2023.
[2] W. Someya, T. Akutsu, J.M. Schwartz, J.C. Nacher: Measuring criticality in control ofcomplex biological networks, NPJ Syst. Biol. Appl., 10(1), 9, 2024.
[3] K. Matsuda, A. Shirakami, R. Nakajima, T. Akutsu, M. Shimono: Whole-brain evaluation ofcortical microconnectomes. eNeuro, 10(10), ENEURO.0094-23.2023, 2023.

- 14 -

令和 5 年度

京都大学化学研究所 スーパーコンピュータシステム 利用報告書

うつ病とその症状の生物学的背景を解明するための機械学習アルゴリズムの開発

The development of machine learning algorithms to decipher the biological backgroundof major depression and its symptoms
Bioinformatics Center, Institute for Chemical Research, Kyoto University,
Peter Petschner
研究成果概要During FY2023/2024 we continued the training, fine tuning and assessment of aneural network model on the UK Biobank derived dataset to identify genes behindmajor depressive disorder. The network architecture followed a feed-forward neuralnetwork of 3 layers with extensions to increase interpretability. As an extension toprevious years, we began analysing the full-scale dataset containing 281,376 individuals,
2 environmental (phenotypic variables) factors, depression score as output and3,778,895 genetic factors (single-nucleotide polymorphisms [SNPs]). We also used asmaller subset of this dataset, which consisted only 520,724 SNPs and the same numberof individuals.
The two datasets were used to validate contributing genes. Nonetheless, while
results from the small dataset showed consistent prediction performance improvementcompared to a baseline, the model with the large dataset failed to achieve similar
improvements. Initial assumptions were an increased amount of noise or unsatisfactory
hyperparameter settings behind these results. For hyperparameter optimization andtesting we inducted more the 20 runs with the large dataset using various settings, eachrequiring approximately 1.5 months of runtime and 900GB-1.3TB of memory, thus,
these investigative steps consumed a large amount of time and resources. After several
test runs we were still unable to achieve a performance improvement over the baselinerunning with the large dataset.
Following the contact and discussion with a consortium in the European Union
working with UK Biobank data the validity of the large dataset became questionable.
Careful investigation (independent to the supercomputer system) pointed to a potential
inconsistency in the quality control steps of the data caused by a major bug in the
most-widely used genetic software plink2 under default settings. The bug was
eventually traced traced back and reported to the developers by our group (see version
history entry on 5th of January, 2024 on https://www.cog-genomics.org/plink/2.0/).
Restart of quality controls steps followed and re-runs are currently running for theremaining part of this fiscal year.
According to the above, publications are expected in the upcoming period once thefinal results are obtained.

- 15 -

令和 5 年度

京都大学化学研究所 スーパーコンピュータシステム 利用報告書

高性能ペロブスカイト太陽電池作成に有効な高活性酸化スカベンジャーの開発

Creation of Effective Oxidation Scavenger for Efficient Perovskite-based Solar Cells
京都大学 化学研究所 複合基盤化学研究 分子集合解析 笹森貴裕

The goal of our collaborative research with Prof. Dr. Atsushi Wakamiya (ICR, Kyoto
University) is development of an organic oxidation scavenger for the creation of efficient leadfree perovskite-based solar cells, and pioneering research achievements on the basis of the fusionof elemental science and functional physical chemistry. Challenges for lead-free efficientperovskite-based solar cells such as Sn(II)-based ones compared with their Pb counterparts
predominantly include the facile oxidation of divalent Sn(II) into Sn(IV) which leads to theincreased nonradiative charge recombination in the perovskite films. Thus, we have focused our
research targets on the creation of low-coordinated main group element species as effective
oxidation scavengers, which exhibit redox-active property and considerable solubility in organic
solvents.
Organostannylenes (R2Sn:, R = organic substituent) are attractive reactive species,
which would exhibit possible ability of working as effecting oxidation scavengers. Isolable
organostannylenes remain scarce, and in most hitherto reported examples, the stannylene centeris stabilized by electron-donating substituents (e.g., heteroatoms such as nitrogen), which resultsin electronic perturbation. We have been interested in the chemistry of redox-active stannylenes
with carbon-based substituents such as ferrocenyl groups. The reaction of the stericallydemanding lithioferrocene (Fc*Li, Fc* = 2,5-bis(3,5-di-t-butylphenyl)-1-ferrocenyl) with SnBr2
afforded the corresponding bis(ferrocenyl)stannylene as a stable crystalline compound. The
physical properties such as structural parameters and UV/vis absorptions have been theoreticallyestimated based of the DFT calculations at B3PW91-D3(BJ)/SDD for Sn, 6-311G(3d) for C, H,
Fe level. We are grateful to Prof. Wakamiya (ICR, Kyoto Univ.) for his support on the research,and fruitful discussions.
Fe+ SnBr2
Li2= (Fc*Li)2- 16 -Fc*
C 6D 6
r.t.

Fc*

Sn:
1

令和 5 年度

京都大学化学研究所 スーパーコンピュータシステム 利用報告書

立方体型[Mo3S4Pd]クラスターを触媒とするプロトン還元の反応機構解析
Calculation on the mechanism of proton reduction catalyzed by cubic [Mo3S4Pd] clusters
University of Colombo,

W. M. C. Sameera

研究成果概要Background: Transition metal complexes and clusters can be used as homogeneous
catalysis to perform N2 reduction and catalytic H2 evolution under mild conditions.
Quantitative mechanistic details are very important for experimental researchers to understandatomic scale chemical events. In this direction, quantum chemical calculations, employing
Density functional theory (DFT), are essential.
Objectives: The Ohki group at the ICR developed a [CpSiEt33Mo3S4Pd]Cl cluster thatcan perform hydrogen evolution in the presence of HOCH2CF3. A detailed computational
study was performed to rationalize the mechanisms of the full catalytic cycle.
Computational methods: The possible spin states [CpSiEt33Mo3S4Pd]Cl cluster and themechanism of the hydrogen evolution and catalytic reduction of CO2 to CO were calculatedusing DFT.
Results and discussions: The ground state of the [CpSiEt33Mo3S4Pd]Cl is theclosed-shell singlet, S = 0. Starting from this, the active intermediate, [CpXLMo3S4Pd], can beformed through a free energy barrier of 26.4 kcal/mol. After that, subsequent protonation and one
election reduction steps occur through relatively low energy barriers to produce H2. This study
gave important electronic structural and mechanistic implications to develop novel transition
metal clusters for catalytic H2 evolution under mild conditions. The mechanism of the catalytic
reduction of CO2 to CO is under investigation.
発表論文（謝辞あり）
H. Izu, D. G. Bhave, Y. Matsuoka, W. M. C. Sameera, K. Tanifuji, Y. Ohki, “Synthesis,
Characterization, and Catalytic Activity of a Cubic [Mo3S4Pd] Cluster Bearing Bulky
Cyclopentadienyl Ligands”, Eur. J. Inorg. Chem. 2023, 26, e202300399.

- 17 -

令和５年度

京都大学化学研究所 スーパーコンピュータシステム 利用報告書
環境中の微生物およびウイルスを対象としたゲノム・メタゲノム解析

Genomic and metagenomic analyses of environmental microbes and viruses
京都大学 化学研究所 化学生命科学研究領域

遠藤 寿

研究成果概要本研究では、京都大学化学研究所スーパーコンピュータシステムを利用し、生体内あるいは環境中から取得したゲノムあるいはトランスクリプトーム情報の解析を実施した。
具体的な研究内容は下記の通りである。
•

九州南方海域・黒潮域の表層および中深層の溶存画分から採取した Cell-free rRNA のメタバーコーディング解析。

•

北太平洋の表層から採取した真核プランクトン群集に対する微量 RNA-seq サンプルの解析。

•

高知県浦ノ内湾から単離した藻類を用いた培養実験で得られた試料のトランスクリプトー
ム解析。

•

国際海洋探査プロジェクト Tara Oceans のメタゲノムデータを用いた海洋ウイルス群集と宿主藻類群集間の共起ネットワーク解析

発表論文（謝辞あり）
Ban H., Endo H., The EukBank Team, Kuwata A., Ogata H. Global distribution and diversity ofmarine Parmales. bioRxiv (2023) DOI: 10.1101/2023.11.09.5
Meng L, Delmont TO, Gaia M, Pelletier E, Fernandez-Guerra A, Chaffron S, Neches RY, Wu J,
Kaneko H, Endo H, and Ogata H. Genomic adaptation of giant viruses in polar oceans.
Nature Commun. 14, 6233 (2023) DOI: 10.1038/s41467-023-41910-6
Kaneko H, Endo H, Henry N, Berney C, Mahé F, Poulain J, Labadie K, Beluche O, Hourany R
EI, Tara Oceans coordinators, Chaffron S, Wincker P, Nakamura R, Karp-Boss L, Boss E,
Bowler C, de Vargas C, Tomii K, and Ogata H. Predicting global distributions of eukaryotic
plankton communities from satellite data. ISME Commun., 3, 101 (2023) DOI:
10.1038/s43705-023-00308-7
Ban H, Sato S, Yoshikawa S, Yamada K, Nakamura Y, Ichinomiya M, Sato N, Blanc-Mathieu R,
Endo H, Kuwata A, and Ogata H. Genome analysis of Parmales, a sister group of diatoms,
revealstheevolutionary

specializationof

diatomsfromphago-mixotrophs

photoautotrophs. Commun. Biol., 6, 697 (2023) DOI: 10.1038/s42003-023-05002-x- 18 -

to令和 5 年度

京都大学化学研究所 スーパーコンピュータシステム 利用報告書
湖沼に生息する微生物の環境ゲノム解析
Ecogenomics of microbes in freshwater systems

京都大学 化学研究所 化学生命科学研究領域 岡崎 友輔

研究成果概要本研究では、京都大学化学研究所スーパーコンピュータシステムを利用し、主に湖沼に生息する微生物の環境ゲノム解析を行っている。対象データは国内外の淡水湖沼をはじめとする、環境中の微生物・ウイルス群集およびその単離株に由来するメタゲノム・メタトランスクリプトーム・シングルセルゲノム情報である。スーパーコンピュータにインストールされたバイオインフォマティクスソフトウェアを用いて、シーケンスリードのクオリティーコントロール、アセンブリ、ビニングを経たゲノム構築および遺伝子予測、リードマッピングに基づくゲノム相対存在量・遺伝
子相対発現量の決定、ゲノム微小多様性の解析を行った。さらにスーパーコンピュータ上に整備されている各種バイオインフォマティクスデータベースを活用し、配列アライメント、隠れマル
コフモデル、タンパク質構造予測に基づく遺伝子の機能アノテーションや、微生物ゲノム中のウイルス由来ゲノム断片の抽出に基づく感染状況の評価を行った。特に、ロングリードマッピン
グやシングルセルゲノム解析を用いた、微生物やウイルスのゲノムの微小多様性の解明に注力しており、これまでに数百を超える環境細菌のシングルセルゲノム情報から、細胞ごとに異なる「個性」とも言うべき極めて多様化の進んだ遺伝子領域が存在すること等を明らかにした。
これらの成果は以下の通り国際学術誌にて発表済み、または現在発表準備中である。
発表論文（謝辞あり）
Fujita H, Ushio M, Suzuki K, Abe SM, Yamamichi M, Okazaki Y, Canarini A, Hayashi I,
Fukushima K, Fukuda S, Kiers T, Toju H. (2023) Metagenomic analysis of ecological niche
overlap and community collapse in microbiome dynamics. Frontiers in Microbiology,
14:1261137
Zhao H, Zhang R, Wu J, Meng L, Okazaki Y, Hikida H, Ogata H. (2023) A 1.5 Mb continuous
endogenous viral region in the arbuscular mycorrhizal fungus Rhizophagus irregularis. Virus
Evolution, 9: 2, vead064.
Hikida H, Okazaki Y, Zhang R, Nguyen TT, Ogata H. (2023) A rapid genome-wide analysis of
isolated giant viruses using MinION sequencing. Environmental Microbiology, 25: 11,2621–2635
Nishimura Y, Yamada K, Okazaki Y, Ogata H. (2024) DiGAlign: versatile and interactive
visualization of sequence alignment for comparative genomics. Microbes and Environments(in press)- 19 -

令和 5 年度

京都大学化学研究所 スーパーコンピュータシステム 利用報告書
高周期典型元素を含む新規結合様式の創出

Synthesis of Compounds Having Novel Bonds of Heavier Main Group Elements
京都大学化学研究所 物質創製化学研究系 有機元素化学研究領域 水畑 吉行
研究成果概要本研究では、京都大学化学研究所スーパーコンピュータシステムを利用し、高周期 14 族元素(Si, Ge, Sn)核置換ベンゼン 1 の還元過程に対する検証を行った。
安定化のために、かさ高いアリール置換基である Tbt 基を高周期 14 族元素に導入した Ge
および Sn 核置換ベンゼンは、還元剤との反応により脱アリール化が進行した対応する核置換
フェニルアニオン 2 を与える (ACIE 2017, 56, 4588; CEJ 2018, 24, 17039)。本反応を Si 核置
換ベンゼンに適用したところ、想定した脱アリール化反応は進行せず、置換基からの脱プロトン反応を伴ったジアニオン種 3 を与えることが明らかとなった (CAJ 2024, 19, e202300945)。
Si および Ge の系に対して、その反応過程を

Tbt
E

Gaussian 16 を用いて検証したところ、核置換ベン

t-Bu

ゼンの二電子還元体 4 が重要な中間体であり、41における 14 族元素上非共有電子対の混成状態

2 e–(Si: sp1.24, Ge: sp1.03)および 14 族元素と置換基上Disに大きな影響を及ぼしていることが示唆された。

E=
Ge/Sn

E

t-Bu

2

SiMe3
C SiMe3

E = Si

H
Dis

E

Dis

SiMe3
SiMe3

Tbt

プロトンの二次摂動エネルギーの違いが、反応性

Tbt– +

t-Bu
4

Dis

H
Si

Dis = CH(SiMe3)2

t-Bu
3

発表論文（謝辞あり）
1.

Iwai, K.; Mizuhata, Y.; Nakamura, T.; Goto, M.; Wakamiya, A.; Shimakawa, Y.; Tokitoh, N. Eur. J.
Inorg. Chem. 2023, 26 (31), e202300337.

2.

Nishino, R.; Tokitoh, N.; Sasayama, R.; Waterman, R.; Mizuhata, Y. Nat. Commun. 2023, 14 (1),
4519.

3.

Mizuhata, Y.; Ijichi, W.; Nishino, R.; Kato, T.; Kayahara, E.; Yamago, S.; Tokitoh, N. Polyhedron
2023, 244, 116614.

4.

Fujimori, S.; Mizuhata, Y.; Tokitoh, N. Proc. Japan Acad. Ser. B 2023, 99 (10), pjab.99.027.

5.

Tsuji, S.; Tokitoh, N.; Yamada, H.; Mizuhata, Y. Inorg. Chem. Front. 2024, 11 (2), 400–408.

6.

Tsuji, S.; Tokitoh, N.; Yamada, H.; Mizuhata, Y. Chem. Asian J. 2024, 19 (2), e202300945.

7.

Yanagisawa, T.; Mizuhata, Y.; Tokitoh, N. Bull. Chem. Soc. Jpn. 2024, 97 (1), bcsj.20230186.

8.

Yukimoto, M.; Kanda, K.; Aoki, T.; Mizuhata, Y.; Tokitoh, N. Eur. J. Inorg. Chem. 2024,
e202300663.

- 20 -

令和 5 年度

京都大学化学研究所 スーパーコンピュータシステム 利用報告書
重いアリールアニオンを基軸とした新規骨格構築反応の開発

Development of Novel Synthetic Reactions Using Heavy Aryl Anions
京都大学 化学研究所 有機元素化学研究領域

西野龍平

研究成果概要当研究室では、フェニルアニオン(C6H5–)のゲルマニウム類縁体であるゲルマベンゼニルア
ニオンに関する研究を行っている。これに対し 1,2-ジブロモジゲルメンを作用させると、ゲルマ
ニウム原子が他の化学種に輸送されることを見出しており、この反応を用いることで新たなゲ
ルマニウム集積化合物(クラスター化合物)を合成できると期待される。本反応ではゲルマベン
ゼニルゲルミレンが重要な中間体であり、これは Lewis 塩基との錯体(PMe3: 1, NHC: 2)として安定な化合物として単離することが可能である。本研究課題では、これらの化合物 1, 2 をゲルマニウム原子の供給源として利用するため、その基本的な性質を解明することを目的に、理論計算からのアプローチを行った。
X 線結晶構造解析で得られたジオメトリを基に、Gaussian を用いて 1, 2 の構造最適化を
B3LYP-D3/6-31G(2df,p)レベルで行った。得られた最適化構造は、いずれも X 線結晶構造解
析によって得られたジオメトリをよく再現していた。X 線結晶構造解析の結果から、1, 2 のゲルミ
レン中心のパラメーターは、NHC とホスフィンの配位能の違いに応じて大きく変化することが明らかになっている。Kohn-Sham 軌道にもこの違いが反映されており、1 ではゲルマニウム上の空軌道へのホスフィンの電子供与が比較的弱く、ゲルマベンゼン環と共役している軌道が確認された。一方、2 ではそのような相互作用は確認されなかった。また、UV-Vis スペクトルおよび TD-DFT 計算(B3LYP-D3/6-311+G(2df,p))では、この違いに起因した大きなスペクトルの変化が確認された。
この結果を基に反応を行うと、確かに 1 は 2 よりも穏やかにゲルマベンゼニルゲルミレンを放出し、Ge 原子を他の化学種に供給することがわかった。本研究課題を通じ、ゲルマニウムのト
ランスファー反応における配位子の重要性と、その選定における知見を得ることが出来た。

発表論文（謝辞あり）
R. Nishino, N. Tokitoh, R. Sasayama, R. Waterman, Y. Mizuhata, Nat. Commun. 2023, 14, 4519.

- 21 -

令和 5 年度

京都大学化学研究所 スーパーコンピュータシステム 利用報告書
化学生命科学研究領域の研究報告
Research Achievement of the Laboratory of Chemical Life Science
京都大学化学研究所化学生命科学研究領域

緒方 博之

研究成果概要京都大学化学研究所スーパーコンピュータシステムを利用して、巨大ウイルスのゲノム・メタ
ゲノム解析行うと同時に、微生物生態進化学関連の研究を行った。具体的には下記を実施した。
【ウイルス感染過程】 理研との共同研究によるミミウイルスの翻訳装置乗っ取りに関する
Ribo-Seq 解析（張瑞軒）。ヴァイロファージの感染がアメーバ及び巨大ウイルスの遺伝子発現に及ぼす影響及び感染のための必要条件を解明するためのトランスクリプトーム解析（陳婧潔）。
【新規分類群の発見及び提案】 フランス CEA、CNRS、パスツール研究所との共同研究による新規ウイルス門 Mirusviricota の発見（孟令杰）。メドゥーサウイルスを含む新規分類群マモノ
ウイルス科（Mamonoviridae）の提案（張瑞軒）。
【ウイルス進化解析】 巨大ウイルスの種の起源に関する解析（Russell Neches）。巨大ウイルスのウイルス間遺伝子水平伝播に関する研究（呉君毅）。巨大ウイルスのアミノアシル tRNA 合
成酵素の進化解析（木島壮一朗）。マルセイユウイルス科におけるゲノム組換えの解析（キンバリー・ガルシア）。菌類における巨大ウイルス感染痕跡の解析、真核微生物ゲノムデータに基づくミルスウイルスの宿主の推定（趙宏達）。巨大ウイルスのプロモータの解析（唐威）【ウイルス生態解析】 巨大ウイルス環境ゲノム構築法の樹立と長期時系列データへの応用（方悦）。赤潮ウイルス HaV の微細多様性の解析（夏駿）。無光層における巨大ウイルスの生態及び比較ゲノム解析（張利雯、劉文文、長坂孔明）。極域へのゲノム適応過程（孟令杰）。海洋における細胞外リボーソムの種組成分析（菊谷咲季）。
【生物炭素ポンプの解析】 マリンスノーキャッチャーを利用した凝集体生命圏の分析（楊青偉）。東インド洋における微生物鉛直・水平分布の分析（劉文文）。
【藻類進化】 パルマ藻と珪藻の比較ゲノム解析、地理分布解析（伴広輝、佐々木裕人）。リモートセンシングデータからの海洋微生物群集構造の予測法開発（金子博人）。
【バイオインフォマティクス解析】 ウイルス―宿主データベースの開発（緒方由紀）。KOfam の改善に向けた機械学習の応用（余兆熙）。比較ゲノム解析ツール DigAlign の開発（岡嵜友輔）。

- 22 -

発表論文（謝辞あり）
1) Gaïa M., Meng L., Pelletier E., Forterre P., Vanni C., Fernandez-Guerra A., Jaillon O.,
Wincker P., Ogata H., Krupovic M., Delmont, T.O. Mirusviruses link herpesviruses togiant viruses. Nature, 616, 783-789 (2023).
2) Ban H., Sato S., Yoshikawa S., Yamada K., Nakamura Y., Ichinomiya M., Sato N.,
Blanc-Mathieu R., Endo H., Kuwata A., Ogata H. Genome analysis of Parmales, a sistergroup of diatoms, reveals the evolutionary specialization of diatoms fromphago-mixotrophs to photoautotrophs. Commun. Biol., 6, 697 (2023).
3) Hikida H., Okazaki Y., Zhang R., Nguyen T.T., Ogata H. A rapid genome-wide analysis
of isolated giant viruses only using MinION sequencing. Environ. Microbiol., 25,
2621-2635 (2023).
4) Kaneko H., Endo H., Henry H., Berney C., Mahé F., Poulain J., Labadie K., Beluche O.,
El Hourany R., Tara Oceans Coordinators, Chaffron S., Wincker P., Nakamura R.,
Karp-Boss L., Boss E., Bowler C., de Vargas C., Tomii K., Ogata H. Predicting global
distributions of eukaryotic plankton communities from satellite data. ISME Commun., 3,
101 (2023).
5) Meng L., Delmont T.O., Gaïa M., Pelletier E., Fernandez-Guerra A., Chaffron S.,
Neches R.Y., Wu J., Kaneko H., Endo H., Ogata H. Genomic adaptation of giant virusesin polar oceans. Nat. Commun., 14, 6233 (2023).
6) Zhao H., Zhang R., Wu J., Meng L., Okazaki Y., Hikida H., Ogata H. A 1.5 Mb
continuous endogenous viral region in the arbuscular mycorrhizal fungus Rhizophagus
irregularis. Virus Evol., 9, vead064 (2023).
7) Ban H., Endo H., The EukBank Team, Kuwata A., Ogata H. Global distribution anddiversity of marine Parmales. Microbes Environ. (2024). - accepted
発表論文（謝辞なし）
1) Rigonato J., Budinich M., Murillo A.A., Brandao M.C., Pierella Karlusich J.J.,
Soviadan Y.D., Gregory A.C., Endo H., Kokoszka F., Vik D., Henry H., Fremont P.,
Labadie K., Zayed A.A., Dimier C., Picheral M., Searson S., Poulain J., Kandels S.,
Pesant S., Karsenti E., The Tara Oceans coordinators, Bork P., Bowler C., de Vargas C.,
Eveillard D., Gehlen M., Iudicone D., Lombard F., Ogata H., Stemmann L., Sullivan
M.B., Sunagawa S., Wincker P., Chaffron S., Jaillon O. Ocean-wide comparisons ofmesopelagic planktonic community structures. ISME Commun., 3, 83 (2023).

- 23 -

令和 5 年度

京都大学化学研究所

スーパーコンピュータシステム

利用報告書

巨大ウイルス翻訳機構研究
京都大学化学研究所

化学生命科学領域

緒方研究室

張

瑞軒

研究成果概要本研究では、京都大学研究所スーパーコンピュータシステムを利用し、ミミウイルスという巨大ウイルスの Ribosome Profiling, RNA-seq, tRNA-seq データ解析を実施しました。具体的に、遺伝子の発現量と翻訳速度の推定、翻訳効率の調査、また翻訳延長速度と tRNA の量の関係を探求しました。

- 24 -

令和 5 年度

京都大学化学研究所 スーパーコンピュータシステム 利用報告書

深い湖での最先端のロングリードシーケンシングによる巨大ウイルスの包括的な調査
Comprehensive survey of giant viruses with state-of-the-art long-read sequencing in a deep lake
京都大学 化学研究所 バイオインフォマティクスセンター 化学生命科学領域 張 利雯

研究成果概要To investigate giant viruses in under-investigated freshwater ecosystems and overcome previous
technical limitations of using short-read sequencing, here we utilized spatiotemporal samples
from a lake and MAG reconstruction enhanced by long-read metagenomics. We developed apipeline to reconstruct giant virus metagenome-assembled genomes from environmental
samples, where I mainly used tools related to contig assembly (Flye), genome
binner(metabat2), and viral annotation (CAT/VirSorter/ViralRecall). This approach resulted
in the recovery of hundreds of giant virus MAGs, which were the foundations ofdownstream analyses. We also inspected the diversity and distribution of giant viruses in thislake, revealing numerous new species of giant viruses.
Our spatio-temporal samples further enabled investigations of their habitat preferences acrosswater depths through read mapping using mapping tools (BWA and CoverM). And we foundtheir unique distributions in different water layer, indicating complicated life strategies
employed by giant viruses.

- 25 -

令和 5 年度

京都大学化学研究所 スーパーコンピュータシステム 利用報告書
ヴァイロファージのトランスクリプトーム解析
Transcriptome analysis of virophages

Chemical Life Science, Bioinformatics Center, Institute for Chemical Research,
Kyoto University

Chen Jingjie

研究成果概要Virophages are small double-stranded DNA (dsDNA) viruses that parasitize larger dsDNA
viruses, so-called giant viruses. Previous studies showed that a virophage, Sputnik, can only
replicate inside the host amoebae that is infected with mimiviruses. These studies also
demonstrated that virophage infection seriously affects the propagation of mimiviruses,
resulting in the reduction of the yield of infective mimivirus particles and increased formationof abnormal mimivirus virions characterized by partial thickening of the particles. However,infection mechanism of virophages in the host amoebae infected with giant viruses remain
poorly understood. To address the problem, we performed a time-course transcriptome analysis
in Acanthamoeba castellanii cells infected with Acanthamoeba polyphaga mimivirus (APMV)and Sputnik 3 virophage (hereafter called as Sputnik+) and compared their gene expression
pattern to those only infected with APMV (Sputnik-). Samples were collected every 3 hours at 0,
3, 6, and 9 hours post infection (hpi). Between Sputnik+ and Sputnik-, amoeba gene expression
pattern was similar with less than 10% of the amoeba genes showing significantly different
expression. In contrast, APMV gene expression patterns were clearly different with around 400
significantly different expressed genes out of around 900 APMV genes. A principal component
analysis of APMV gene expression pattern suggested that Sputnik infection resulted in delay of
infection progress of APMV at late stages of infection. We also found that Sputnik infection
differently affected the genes with different expression timings. APMV genes were classified
into four groups according to their expression timings in the absence of Sputnik infection:‘immediate early’ (expressed from 0 hpi), ‘early’ (expressed from 3 hpi), ‘intermediate’(expressed at 3&6 hpi) and ‘late’ (expressed at 6&9 hpi). The early genes showed similar
expression pattern between Sputnik+ and Sputnik-, but their expression level was higher inSputnik+ than in Sputnik- at late stages of infection, indicating a prolonged gene expression.
Intermediate and late genes showed lower expression level at earlier stages in Sputnik+
compared with Sputnik- but reaching similar or even higher levels at later stages, indicating adelayed expression. Overall, Sputnik infection little affects amoeba gene expression but
substantially affects APMV gene expression at late stages of infection likely by disturbing
transition from early to late stages of APMV infection.

- 26 -

令和 5 年度

京都大学化学研究所 スーパーコンピュータシステム 利用報告書
深海特異的巨大ウイルスの遺伝子解析
Genetic analysis of deep-sea specific giant viruses

京都大学 理学研究科 生物科学専攻 生物物理学教室 微生物生態進化学 長坂孔明
研究成果概要本研究では、京都大学化学研究所スーパーコンピュータシステムを利用し、深海特異的巨大ウイルスの同定と、そのためのウイルスゲノムのデータセット作成を行なった。
巨大ウイルスは真核生物に感染する二本鎖 DNA ウイルスであり、他のウイルスに比べて大きな粒子径とゲノムサイズを持つ。巨大ウイルスは全球海洋に分布し、主に原生生物を宿主とする系統群が優占することが知られる。また、系統群によって地理的な分布特性や保有遺伝子の種類が異なり、宿主生物や環境に応じた適応戦略を有することが示唆されている。海洋
深層は表層と比較して光エネルギーや有機物が制限要因となり、巨大ウイルスの宿主となる真核生物の現存量が少ない。したがって、深海に特異的に存在する巨大ウイルスは適応に関する遺伝子を持っていると考えられる。本研究では、深海に特有な巨大ウイルスおよびその遺伝子を調査することで、深海への適応戦略の可能性を模索することを目的とする。また、そのためのデータセットとして、海洋由来の巨大ウイルスの MAG、その他のウイルスも含む contigのデータベースを作成することも目的とする。
3,308 個の非冗長な巨大ウイルス MAG、一定の品質基準を満たす 2,547,742 個の contig が得られた。このデータセットを用いて、上記の通り深海適応遺伝子の発見を試みる。

- 27 -

令和 5 年度

京都大学化学研究所 スーパーコンピュータシステム 利用報告書
海洋プランクトン群集の網羅的死滅解析
Mortality analysis of marine plankton community

京都大学 化学研究所 バイオインフォマティクスセンター 化学生命科学領域

菊矢咲季

研究成果概要本研究では、京都大学化学研究所スーパーコンピュータシステムを利用し、溶存 rRNA を指標とした海洋プランクトン群集の網羅的死滅解析を行っている。
海洋中の植物プランクトンは増殖と死滅を繰り返すことで、海洋物質循環に大きく関わり、地球環境の恒常性に貢献している。植物プランクトン死滅の要因としてウイルスによる溶解感染が挙げられ、これまでの研究で多様なウイルスが物質循環に関与していることが明らかになった。しかし現状ウイルスが物質循環にどの程度貢献しているかという定量的な知見が得られていない。そこで本研究では新たにウイルス感染指標として溶存 rRNA を用いることで、どの種がどれだけ死滅したかを明らかにすることを目指す。生物量の定量にはドロップレットデジタル
PCR、種組成分析には 18S rRNA メタバーコーディングを利用し、網羅的かつ定量的に分析する。

- 28 -

令和５年度

京都大学化学研究所 スーパーコンピュータシステム 利用報告書
巨大ウイルスのプロモーターの配列解析
Analysis of the promoter sequence of giant virus
京都大学 化学研究所 バイオインフォマティクスセンター

唐 威

研究成果概要本研究では、京都大学化学研究所スーパーコンピュータシステムを利用し、プロモータの配列解析を通して、NCLDV あるいは GV のプロモータの共通祖先を支持する根拠が得られるかどうかを精査する。NCLDVは単系統であると提唱されており、その根拠として、多くのNCLDVに共通する遺伝子（コア遺伝子）の存在が上げられている。一方、こうした単系統性に着目し、プ
ロモータ配列も共通祖先から進化してきたという仮説がある。しかし、プロモータ配列の共通祖先を示唆する根拠は未だ提示されていない。
問題点としては、プロモータ配列は一般に短いため、配列類似性に基づくホモロジーの検出で、どれほど進化の深いところまで、プロモータの相同性を言えるのか、疑問である。同時に、プロモータの共通祖先を統計的に検出できなかった場合でも、そのことが共通祖先の否定にはつながらない。
今がやっている作業は、7 個のコア遺伝子に関して、GOEV データベースの全てのゲノムで、
promoter や stem-loop が保存されているかどうかを 7xN のマトリックスで表示する（N はゲノムの数）。次に、上記各遺伝子の上流配列のセットを 7 セット用意し、それぞれのセットに対して
motif 抽出と検出を行う。１つの遺伝子に複数の motif が検出されたら motif-1, motif-2 などと分類する。この分類を用いて、7xN のマトリックスを色分けで表示し、上記のマトリックスと比較
し、同じような感じか調べる。これにより、コア遺伝子における promoter や stem-loop の保存性
及び多様性が少し分かる。

- 29 -

令和 5 年度

京都大学化学研究所 スーパーコンピュータシステム 利用報告書

藻類発生期の自然環境における巨大ウイルス群集の継続的な遺伝的・発現的適応
Ongoing genetic and expression adaptation of giant virus community
in a natural environment during algal bloom period
京都大学 化学研究所 バイオインフォマティクスセンター

Xia Jun

研究成果概要This study is using the supercomputer of Institute for Chemical Research, Kyoto University, todo an analysis for exploring the phenomenon of genetic and expression adaptation of giant virus
community in an enclosed bay, west Japan.
Giant viruses are very abundant and ubiquitous in the sea water and affect marine
microbial community (especially for their eukaryotic hosts) by their lytic infection cycle.
However, there is only a few studies about the genetic and expression adaptation of giant virus
in the natural environment has been reported. Comprehensive research (especially on the virus
who infect red tide forming species) is needed.
For studying giant virus and microbial eukaryotic community, we sampled surface sea
water during algal-bloom period at coastal area of Japan. Then we did the sequencing both for
DNA and RNA samples. Metagenomic assembled genomes (MAGs) of giant virus weregenerated through an updated pipeline. Genetic and expression features were then analyzed.
Microbial eukaryotic community was analyzed based on meta-barcoding data. In the results wefound that (1) the giant virus community was incredibly diverse, even in the enclosed area
during short period; (2) Some genes were under positive selection; (3) Giant virus community
was tightly associated with their eukaryotic host community in several samples; (4) Expression
level of specific genes were surprisingly higher than usual. Future study will mainly focus on
the more detailed analysis for exploring the reasons why giant viruses keeping adapting theenvironment in such a short period.

- 30 -

令和 5 年度

京都大学化学研究所 スーパーコンピュータシステム 利用報告書
深海に棲息する巨大ウイルスの生態
Ecology of giant virus in deep ocean

The Ogata Lab, Institute for Chemical Research, Kyoto University

Liu Wenwen

研究成果概要Giant viruses (GVs) are large double-stranded DNA viruses that infect a variety of eukaryotic
microorganisms. According to the large-scale metagenomic data analyses, GVs are proved to bebroadly distributed at a high density and exhibit infectious activity in the ocean, potentially play
critical roles in the ecological and evolutionary dynamics of eukaryotic communities.
In the marine system, knowledge about GVs is so far mainly focused on the photic zone. The
investigations of GVs in the aphotic layer (at depths below 200 m) are limited because of thelower organism density and the high difficulty to conduct a large volume of sampling for
extracting high-quality of DNA and RNA from eukaryotic microorganisms and viruses. So far
only few studies reported focusing on conserved marker genes with low phylogenetic
resolution.
In this research, metagenome, metabarcoding and metatranscriptome sequencing results wereobtained by sampling at both surface and mesopelagic layer (320 m) seasonally in muroto. GV
bins were assembled and analyzed by megahit, trinity, blast and so on through supercomputer.
Based on the previous genome assemble pipeline, 4 GVs bins were assembled in mesopelagic
layer from 5 samples, and 17 bins were assembled in surface layer from 2 samples. The result
showed that GVs are less diversity in mesopelagic layer than in the surface. The GVs binsabundance results showed that in the mesopelagic layer, GVs were persistent during the whole
year, whereas GVs bins showed seasonally changing. Community composition of eukaryotic
microorganisms, which served as host of GV, also showed the same trend between surface deepsea. That indicate that GV communities may also evolute a correspond strategy to adapt to suchchange of their host and a rush environment condition in deep sea layer. Further research will
focus on the genetic composition and infectious activity of the GVs and probe the interactions
between the GVs and eukaryotic microbes in the aphotic layer.

- 31 -

令和 5 年度

京都大学化学研究所 スーパーコンピュータシステム 利用報告書
海洋窒素固定生物に感染するウイルスの探索
Exploring potential phages infecting marine diazotrophs

京都大学

化学研究所 バイオインフォマティクスセンター

佐藤 拓哉

研究成果概要本研究では、京都大学化学研究所スーパーコンピュータシステムを利用し、海洋窒素固定
生物に感染するウイルスの探索を実施した。Tara Oceans プロジェクトをはじめとした公開されている環境ウイルスゲノムおよび、海洋窒素固定生物のゲノムを整理することで、窒素固定生物に感染するウイルス探索に必要なウイルス側と宿主側のデータベースを整理した。次いで、スーパーコンピューター上に整備されている各種バイオインフォマティクスツールを用いた解析を両データベースに対して行うことで、窒素固定生物を宿主とする可能性が高いファージコ
ンティグの予測を行った。
さらに、窒素固定が卓越することが知られる日本近海からのサンプル採取も実施し、次年度以降の解析データの準備も行った。2023 年 7~8 月にかけて西部北太平洋亜熱帯海域の複数測点において、表層水（10 m）を採水した。採水したサンプルのウイルス画分（< 0.2 µm）を鉄
共沈法および超遠心密度勾配法で濃縮・精製した。その後、DNA 抽出を行い、ショットガンシ
ーケンシングを実施した。同測点において、得られた原核生物画分の DNA・RNA の採取、調整、一部シーケンシングを行った。今後は、シーケンシングにより得られたリードのアッセンブリ
等の解析を実施することにより、西部北太平洋亜熱帯域に生息する窒素固定生物およびその感染ウイルスを明らかにする予定である。

- 32 -

令和 5 年度

京都大学化学研究所 スーパーコンピュータシステム 利用報告書
パルマ藻のオミクスデータ解析
Omics data analysis of Parmales
京都大学 化学研究所 化学生命科学領域 伴広輝

研究成果概要本研究では、京都大学化学研究所スーパーコンピューターシステムを利用し、主にパルマ
藻 (Parmales) に関するオミクスデータの解析を行った。具体的には (I) パルマ藻と珪藻の比較ゲノム解析 (II) EukBank データを利用したメタバーコーディングデータ解析を行った。
(I) ではスーパーコンピューターシステムにインストールされた、各種バイオインフォマティク
スツールを用いて、タンパク質配列データからの機能機能予測、分子系統解析等を行った。
(II) では 18S rRNA 遺伝子全長配列の分子系統解析や 18S rRNA V4 領域 ampliconsequence variants; ASVs) の分子系統樹へのマッピング、及び ASV の全球規模海洋分布に関する解析を行った。
また、メタゲノムデータから巨大ウイルスの metagenome-assembled genome (MAG) を
binning するパイプラインを Nextflow を用いて実装し、スーパーコンピューターシステム上で実行できるようにした。このパイプラインはスーパーコンピューターシステムの Job 管理システムと豊富な計算資源、インストールされた各種のバイオインフォマティクスツールを活用することで、大規模なメタゲノムデータに対しても、容易に動作するようになっている。
発表論文（謝辞あり）
Ban H., Sato S., Yoshikawa S., Yamada K., Nakamura Y., Ichinomiya M., Sato N.,
Blanc-Mathieu R., Endo H., Kuwata A., Ogata H. Genome analysis of Parmales, a sister groupof diatoms, reveals the evolutionary specialization of diatoms from phago-mixotrophs tophotoautotrophs. Commun. Biol., 6, 697 (2023).

- 33 -

令和 5 年度

京都大学化学研究所 スーパーコンピュータシステム 利用報告書

巨大ウイルスの遺伝子獲得にはウイルス間の遺伝子移動が大きく寄与している
Gene transfer among viruses substantially contributes to gene gain of giant viruses
京都大学 化学研究所 バイオインフォマティクスセンター

Junyi Wu

研究成果概要Horizontal gene transfers (HGTs) integrate all forms of life and viruses into a vast network ofgene flow, which facilitates the transmission of genes beyond vertical inheritance and enhances
genomic evolution. HGT is known to occur between closely related viruses. We hypothesizedthat there is frequent HGT among nucleocytoviruses, a group of diverse but evolutionarily
related DNA viruses encoding hundreds to thousands of genes. However, the frequency of viral
HGT (vHGT) has not been systematically investigated for nucleocytoviruses. We reconciled
over 4,700 gene trees with a robust viral species tree that contains 195 reference viral genomes
mainly from cultivation as a reference to infer evolutionary events, including gene gains (geneduplication, origination, and vHGT) and losses. The inferred evolutionary scenarios revealed
that the genomes of these viruses have undergone numerous gene gain and loss events, with
vHGT representing 28% to 42% of gene gain events in each viral order. By integrating theevolutionary paths of multiple viruses, our data suggest that vHGT is crucial for nucleocytovirus
evolution. The related paper is currently under review.

- 34 -

令和 5 年度

京都大学化学研究所 スーパーコンピュータシステム 利用報告書

マルチスケールシミュレーションを用いた有機非晶膜における電荷トラップの分子レベル解析
Molecular-level analysis of charge traps in an organic amorphous film by multiscale simulation
京都大学 化学研究所 分子材料化学研究領域

梶 弘典

研究成果概要有機 EL 素子は電荷輸送層、発光層など薄膜を積層させた構造を持ち、両電極から注入されたホールと電子が再結合することにより発光する。そのため素子における電荷輸送に関する知見は重要であり、これまでに多くの研究がなされてきた。当研究室のグループでもこれまでに、量子化学計算・分子動力学計算・モンテカルロ計算を組み合わせたマルチスケールシミュレーション[1, 2]により、実験的パラメータを用いることなく、CBP (図 1) neat 膜におけるホールおよび電子移動度を定量的に予測することに成功してきた[2]。本研究では、マルチスケールシミュレーションを用いて、CBP neat 膜
における電荷輸送の詳細、特に、電荷移動度の分布と電荷トラップに関して解析を行った。その結果、サイトエネルギー差に起因するトラップ(diagonal trap, DT) と 構 造 分 布 に 起 因 す る ト ラ ッ プ (off-diagonal trap,
Fig. 1. Molecular structure of CBP.
ODT)、また、電荷が印加電界に逆らってホップするトラップ(back hopping
trap, BHT)の 3 種の存在が明らかとなった。
シミュレーションは従来の手法[2]に基づいて行った。計算は京都大学化学研究所スーパーコンピュータシステムに実装されている量子化学計算ソフトウェア Gaussian16、
古典分子動力学計算プログラム LAMMPSに加え、Python や C++で作成した自作スク
リプトにより実行した。DFT 計算(B3LYP/631G(d))により構造最適化した CBP 分子を初期構造とし、CBP neat 薄膜を模した 4,000分子からなる非晶系を分子動力学(MD)シミ Fig. 2. Dependence of elapsed time (red) and number of hops (blue)ュレーションにより作製した。得られた非晶
on the 100-nm travel for the fastest (a) and the slowest (b) holes.
凝集体内の分子あるいは分子ペアに対し、
サイトエネルギー、電子カップリング、再配列エネルギーを量子化学計算により算出した。計算により得られた値か
ら電界強度 1,000 V1/2 cm-1/2 (今回、100 nm の電荷輸送シミュレーションを行ったので、10 V の印加に相当) の条
件における、各サイトペア間における電荷移動速度定数を Marcus 理論に基づき算出した。それぞれの速度定数に基づいた動的モンテカルロ(kMC)シミュレーションにより、電荷移動度および電荷の軌跡を得た。
計算により得られたホール移動度 μh の平均値は 1.2×10-3 cm2 V-1 s-1 であったが、最大値および最小値はそれぞれ 8.5×10-3 および 4.6×10-5 cm2 V-1 s-1 と、2 桁におよぶ広い分布をしていた。この移動度の分布の原因を明らかにするため、最速と最遅の電荷に対し、輸送時間とホッピング回数を輸送距離に対してプロットした(図 2)。最速の電荷は 100 nm の距離をほぼ一定の速度で進んでいることが図 2a よりわかる。一方、最遅の電荷は、ほとんどの部分
で最速電荷に匹敵する速度で移動している一方、ある位置において大幅に速度を落としたり、また、ある位置で頻
繁にホッピングを繰り返したりしていることが明らかとなった(図 2b)。さらに詳細な解析から、前者は DT や BHT に起因しており、後者は ODT に起因していることが明らかとなった。
【文献】[1] F. Suzuki et al., J. Mater. Chem. C 3, 5549 (2015).
[2] S. Kubo and H. Kaji, Sci. Rep. 8, 13462 (2018).

- 35 -

令和 5 年度

京都大学化学研究所 スーパーコンピュータシステム 利用報告書
バイオインフォマティクスを用いた巨大ウイルス感染戦略の研究
Study on infection strategy of giant viruses using bioinformatics
京都大学 化学研究所 化学生命科学研究領域

疋田弘之

研究成果概要本研究では、京都大学化学研究所スーパーコンピュータシステムを利用し、主に、MinION
シークエンサーを用いて巨大ウイルスのゲノムをアッセンブリ手法の有用性について検討した。
巨大ウイルスとは、その名が示す通り、ウイルスとして規格外に大きい二本鎖 DNA ウイルスである。近年の環境メタゲノム解析から、巨大ウイルスが環境中に普遍的に存在し、高い多様性を持つことが明らかになってきた。一方、メタゲノム解析では検出できないウイルスが培養系によって単離できることも知られている。すなわち、ウイルスの単離、およびそのゲノム解析は、メ
タゲノム解析が大きく発展を遂げた今もなお、ウイルスの多様性を知る上で不可欠である。これまでに、自由生活性アメーバを環境試料と共培養することで、多様な巨大ウイルスが単離されてきた。しかし、全ゲノムシークエンスにかかる時間と費用の負担から、ゲノムレベルの解析が行われた単離株は一部にすぎない。そこで本研究では、他のシークエンス技術と比べて、安価で迅速なシークエンスが可能な MinION シークエンサーを用いて、巨大ウイルスの単離株の全ゲノム解析を迅速に行う手法の確立を目指した。MinION は簡便なシークエンスが可能な一方、その精度が他の手法に劣ることが知られており、精度の高い他のシークエンス技術と組み合わせて用いられることが多い。本研究ではこの点について、カバレッジを高めることでMinION シークエンスのみから高精度でゲノムをアッセンブルすることを試みた。その結果、遺伝子組成の解析、およびウイルスの分類を行う上で十分なレベルのゲノムが MinION シークエ
ンスのみから得られることがわかった。さらに、環境中から共培養によって得られた新規ウイル
ス株、5 株について、同様の手法で全ゲノム解析を行った。その結果、これら 5 株には同種のミミウイルスが 2 株、マルセイユウイルス 2 種、ピソウイルス 1 種が含まれることが明らかになった。
また、既知のウイルスとのゲノム比較により、これら 4 種のウイルスはいずれも新規の種であることが示唆された。今回単離されたウイルスにはこれまでメタゲノムデータにしか見つかっていな
かった遺伝子が見つかった他、可動性ゲノム因子の有無において近縁種との相違が見られた。
これらの結果は単離株の全ゲノム解析がウイルスの多様性の理解に寄与することを示す。
上記の課題に加え、巨大ウイルスの感染戦略を理解するために、ウイルス感染細胞における比較トランスクリプトーム解析を行った。この結果については、現在解析中である。
発表論文（謝辞あり）
Hiroyuki Hikida, Yusuke Okazaki, Ruixuan Zhang, Thi Tuyen Nguyen, Hiroyuki Ogata. A
rapid genome-wide analysis of isolated giant viruses using MinION sequencing.
Environmental Microbiology, 2023; 25 (11): 2621–2635.

- 36 -

令和５年度

京都大学化学研究所 スーパーコンピュータシステム 利用報告書

項間交差より高速な逆項間交差を有する新規有機発光材料の開発
Development of an organic emitter exhibiting reverse intersystem crossing
faster than intersystem crossing
京都大学 化学研究所 分子材料化学研究領域

梶 弘典

研究成果概要有機 EL デバイスにおいて三重項励起子の寿命を短くすることはデバイス寿命向上の観点から重要である。一般的に、励起状態においては、最低三重項(T1 )のエネルギー準位(ET1)は最低励起一重項(S1)のエネルギー準位(ES1)より低い (ΔEST = ES1−ET1 > 0; フントの規則)。そのため、逆項間交差(RISC)よりも項間交差(ISC)の方が高速となり、三重項励起子が S1 状態に変換されても T1 状態に戻ってしまうことになる。もし、フント則を覆し ΔEST を負にすることができ
れば ISC よりも RISC の方が高速になり、この問題が解決できると期待される。このような
inverted singlet-triplet excited states (iST)は古くから研究が進められてきたが[例えば 1]、特に最近、heptazine をコア骨格とした系に対して大きな進展が見られている[2]。本研究では、非対称構造を有する asymmetric hexa-azaphenalene (A6AP)をコア骨格とした iST 分子、A6AP-Czを設計し、実際に合成と光物性評価を行った。計算は、京都大学化学研究所スーパーコンピュータシステムを利用し、実装されている量子化学計算アプリケーション Gaussian などを用いた。
Double Hybrid 密度汎関数法(B2PLYP/def2-TZVP)を用いた励起状態計算より負の ΔEST(−44 meV)が算出され、A6AP-Cz が iST 分子になると期待された。目的物は縮環反応により合成し、カラムクロマトグラフィーにより精製した。アセトニトリル溶液中(9×10−5 M)で光物性評価を行ったところ吸収スペクトルでは 400–500 nm 付近に n-π*遷移由来の小さな吸収が見られた。
発光スペクトルは 518 nm に最大発光波長を持ち、緑色の発光を示した。蛍光寿命測定(Ar バ
ブリング下)では prompt と delayed の 2 成分が観測され、delayed 成分の蛍光寿命(τDF)は 54 nsと、既報の iST 分子の中で最も短い蛍光寿命を示した。得られた蛍光寿命を用いて速度定数を算出したところ、RISC の速度定数(kRISC = 1.9×107 s−1)が ISC の速度定数(kISC = 1.0×107 s−1)
を上回り、量子化学計算の結果から期待されたように、ΔEST < 0 となることが確認された。
【文献】[1] H. Kollmar and V. Staemmler J. Am. Chem. Soc., 99, 3583 (1977).
[2] N. Aizawa et al., Nature, 609, 502 (2022).

- 37 -

令和 5 年度

京都大学化学研究所 スーパーコンピュータシステム 利用報告書
ナノ炭素材料の理論的研究
Theoretical study of nanocarbon materials
京都大学

エネルギー理工学研究所

エネルギー利用過程研究部門

分子ナノ工学研究分野

小島崇寛

ナノ炭素細線物質であるグラフェンナノリボン(GNR)は、分子幅・炭素骨格に依存した物性を有し、優れた電子・磁気特性を示す次世代型の高機能材料として期待されている。極細分子幅・エッジ構造を制御して GNR を作り分ける合成法として、我々は 2 ゾ
ーン気相成長 (2Z-CVD) 法を開発した。2Z-CVD 法により GNR を高効率合成すること
でボトムアップ型 GNR 薄膜の単離が可能となり、実験的な物性計測に成功している。
[1] また、我々は新規に開発した Z 型前駆体分子を用いることでアセン型 GNR の表面
合成にも成功している。[2] 我々が開発した Z 型分子は剛直かつしなやかな構造を有することが特徴の分子であり、金属基板上に吸着した際に、変形しアキラル構造からキラル構造へと変形する。このキラル構造の分子は Head-to-Tail 型重合反応に適した形となり、高効率重合反応の一因となっている。そこで、金属基板への分子の吸着構造を推定できれば、新規 Z 型分子の設計への一助と考え、Materials Studio を用いて、金基板上での Z型分子の吸着構造について計算を行った。これらの吸着構造の予測より最適なものを選び、分子を合成し、２Z-CVD で前駆体高分子の合成を行ったところ、前駆体高分子が金基板上に生成し、Materials Studio を用いた金基板上への分子吸着構造の予測は有用であることが明らかとなった。分子の吸着構造の計算から予測された非対称型 Z 型分子を設計、合成を行い、GNR 合成を目指した。STM 測定の結果から、非対称構造を持つ前駆体高分子の合成に成功した。さらに、我々が独自開発した低温脱水素縮環方法、Molecular Vapor assisted Low
Temperature Growth (MVLTG)法を用いることで置換基分解を起こすことなく GNR への変換に成功した。[3][4]Ref.
[1] Width‐Controlled Sub‐Nanometer Graphene Nanoribbon Films Synthesized by Radical‐
Polymerized Chemical Vapor Deposition, Adv. Mater., 2014, 26, 4134.
[2] Homochiral polymerization-driven selective growth of graphene nanoribbons,
H. Sakaguchi, S. Song, T. Kojima, T. Nakae, Nat. Chem., 2017, 9(1), 57-63.
[3] T. Kojima, K. Patel, S. Nobusue, A. Mahmoud, C. Xie, T. Nakae, S. Kawai, K. Fukami, H.
Sakaguchi, Adv. Mater. Interfaces, 2023, 10 (23), 2300214.
[4] T. Kojima, C. Xie, K. Patel, S. Nobusue, K. Fukami, H. Sakaguchi*, J. Phys. Chem. C, 2023,
127 (22), 10541.

- 38 -

令和5年度

京都大学化学研究所

スーパーコンピュータシステム

利用報告書

溶液中の核酸塩基の IR スペクトルの理解
Assignment of IR spectra of nucleobases in solution
京都大学 理学研究科 化学専攻

Alexander Humeniuk

The first step of the project was to explain the steady state infrared spectra of the nucleobases
uracil and thymine in aqueous solution. In aqueous solution the C=O stretch band has a more
complex structure than in aprotic solvents. The assignment of peaks is additionally complicatedby the fact that the experiment is performed in D2O and that the nucleobases can exchangehydrogens with solvent. To clarify the origin of the multiple peaks in the C=O stretch region,
force field molecular dynamics simulations were performed with N,N-deuterated nucleobases
solvated in a large box of D2O. Snapshots from the simulation showed that nucleobases occur inmany different hydrogen-bonded environments. We optimized the snapshots locally andcomputed the harmonic vibrational frequencies with DFT using the QM/MM approach.
Deuterated water molecules in the first solvation shell were included in the QM region. The IRbands for C=O and N-D groups shift depending on the number of attached hydrogen bonds. One
hydrogen bond lowers the carbonyl peak by ~50 cm -1. The C=C stretch vibrations on the other
hand are not affected by the presence of hydrogen bonds. Averaging the IR spectra oversnapshots sampled from the thermal distribution, a broad band with multiple humps emergesthat agrees qualitatively with the experimental spectrum. The peak intensity is determined by
the relative stability of the hydrogen bonded complexes.
The next steps in the project consists of simulating the infrared spectra of meta-stable species inthe excited state that are formed by the decay of the initially excited ππ* state.

- 39 -

令和５年度

京都大学化学研究所 スーパーコンピュータシステム 利用報告書
疾患治療を目的としたピロール–イミダゾールポリアミドの開発

Development of pyrrole-imidazole polyamides for the treatment of diseases
京都大学大学院 理学研究科 化学専攻 生物化学分科

廣瀬 優希

研究成果概要ピロール・イミダゾールポリアミド（PIP）は塩基配列特異性を有する二本鎖 DNA 副溝結合分子であり、標的とする配列に高い結合能を持つ PIP を自在に設計できることから任意の遺伝子
発現を制御する薬剤や、特定の DNA 配列に対する蛍光プローブなどとして研究されている。
例えば当研究室で開発された環状構造を持つ PIP（CWG-cPIP）は、ハンチントン病や筋強直性ジストロフィーI 型などを引きおこす CAG/CTG 反復配列を強く特異的に認識し、疾患に関わる異常遺伝子の発現の選択的な抑制や、神経機能低下の抑制を示すことが明らかになっている。1, 2 今年度は Discovery Studio を用いたエネルギー最小化を行い CWG-cPIP と DNA との結合特性を明らかにするための研究を行った。
反復回数が増加し異常に伸長した CAG/CTG 反復配列は A-A および T-T ミスマッチ塩基対を含むヘアピン構造を形成し、疾患の発生や進行に関わることが知られている。CWG-cPIP
はこのようなミスマッチ塩基対を含む二本鎖構造にも結合することや、ミスマッチ塩基対の種類によって結合能が大きく変わることが分かっており、昨年度の研究ではこのような結合能の差が生じる原因を検討した。その結果は共同研究先における薬理研究の結果とともに論文として報告された（発表論文１）。今年度は A-A ミスマッチ塩基対を含む DNA 配列と CWG-cPIPとの複合体の X 線結晶構造に基づいて Discovery Studio を用いたエネルギー最小化を行い、結晶構造と計算構造の比較を行った。この結果は CWG-cPIP の結合特性の理解や、
CAG/CTG 反復配列を認識する新たなリガンドの開発に役立つ可能性があり、論文として発表される見込みである。
上記の研究のほかにも、転写因子の結合配列を標的とした PIP と低分子化合物との複合体
が DNA を認識する結合様式の研究や DNA ナノ構造体の局所構造に関する研究を行っており、そのうちの一部は論文として発表予定である。
1

Y. Hirose, T. Ohno, S. Asamitsu, K. Hashiya, T. Bando, H. Sugiyama, ChemBioChem 2022, 23,e202100533.
2

S. Ikenoshita, K. Matsuo, Y. Yabuki, K. Kawakubo, S. Asamitsu, K. Hori, S. Usuki, Y. Hirose,

T. Bando, K. Araki, M. Ueda, H. Sugiyama, N. Shioda, J. Clin. Invest. 2023, 133, e164792.
発表論文（謝辞あり）
1. S. Ikenoshita, K, Matsuo, Y. Yabuki, K. Kawakubo, S. Asamitsu, K. Hori, S. Usuki, Y. Hirose,
T. Bando, K. Araki, M. Ueda, H. Sugiyama, N. Shioda, J. Clin. Invest. 2023, 133, e164792.

- 40 -

令和５年度

京都大学化学研究所 スーパーコンピュータシステム 利用報告書

コンフォメーション変化により二重発光特性を示す化合物の網羅探索
Exhaustive search for compounds that exhibit dual luminescence properties
by conformation change
京都大学 理学研究科 化学専攻 集合有機分子機能研究室 齊藤 尚平
研究成果概要当研究室では、コンフォメーション変化により二重発光特性を示す化合物を開発している。しかし、二重発光性の発現制御や、その発光波長の制御、励起状態における活性化障壁の制御などは未だに困難である。そこで Gaussian を用いた量子化学計算により、狙いの二重発光特性を示す化合物の網羅探索を行った。
題材としたのは既報分子を修飾した Wing1a-d および N-FLAP1a-d である。図中の置換基
X の電子的特性を変えることで、フェナジン骨格と 4-置換フェニル基の間のねじれに起因する
Hybridized Local and Charge Transfer (HLCT)励起状態のエネルギーレベルを変化させた。その結果、Wing1a-d および N-FLAP1a-d はその置換基と溶媒によって励起状態からの主な失活過程を変化させることが示唆された。

本研究では、京都大学化学研究所スーパーコンピュータシステムを利用し、様々な置換基X をもつ Wing1a-d および N-FLAP1a-d の光学特性や失活過程を計算化学の観点から調べた。Gaussian を用いた DFT 計算により、実験から得られた吸収スペクトルおよび蛍光スペクト
ルの帰属を行った。その結果、置換基 X が電子豊富になるほど蛍光スペクトルが赤方偏移す
ることが理論的にも示された。また ORCA を用いた Matrix Element of the Spin-Orbit Coupling(SOCME)の見積もりによって、置換基 X が電子不足になるほど一重項励起状態から三重項励起状態への項間交差が速くなることが示唆された。
現在、超高速分光の研究者との共同研究により励起状態からの失活経路を実験からも詳し
く調べており、本システムの利用成果を含む論文を執筆中である。

- 41 -

令和５年度

京都大学化学研究所 スーパーコンピュータシステム 利用報告書
Pt ステップ面に吸着した水の構造
Water structure at Pt stepped surfaces
京都大学大学院 理学研究科化学専攻 分子分光学分科

渡邊一也

研究成果概要我々の研究室では、超高真空下での和周波発生振動分光法を用いて白金単結晶表面に吸着した水分子の構造を研究している。本研究では、京都大学化学研究所スーパーコンピュ
ータシステムを利用し、Pt(533)面および Pt(553)面のステップに吸着した水分子の構造を推定した。あわせて振動数解析を行い、実験で観測された振動スペクトルとの比較を行った。実験では Pt(553)の方が Pt(533)に比してより高い吸着エネルギーを示し、OH 伸縮振動数がより低波数シフトする結果が得られており、この現象の微視的要因を探ることを目的とした。
アプリケーションとして、Materials Studio の CASTEP および Dmol3 を用い、３層および４層のPt 微斜面スラブを構造最適化し、そのステップに水分子を配置して構造最適化を行った。汎関数に GGA-PBE を用い、TS 法による DFT-D 補正を用いた。CASTEP では、平面波基底のエネルギーカットオフを 570 eV とし、OTFG ultrasoft 擬ポテンシャルを用いた。Dmol3 では
DNP 数値基底で全電子計算を行った。下図には、Pt(533)および Pt(553)ステップ上の水分子の構造最適化の結果と吸着電子密度差のプロットを示す。それぞれの吸着エネルギーはPt(533): 0.428 eV、Pt(553): 0.573 eV と推定され、Pt(553)の方が高い吸着エネルギーを示した。
電子密度差プロットでは、Pt(553)において、より深い subsurface の Pt 原子に d 軌道様の電子密度差が表れており、吸着による軌道混成が基板内部に及んでいることがわかる。また、ステップからテラス側に向いた OH 基とテラスの Pt 原子の間に電子密度の増大があり、基板との水素結合が形成されていることを示唆する。これらの微視的要因により、Pt(533)よりも Pt(553)の方が高い吸着エネルギーを示し、かつ、OH 伸縮振動数が低くなるという実験結果が得られたと考えられる。加えて、計算で推定された OH 伸縮振動数は、実験値と良い一致を示した。

- 42 -

令和５年度

京都大学化学研究所 スーパーコンピュータシステム 利用報告書
銅表面に吸着したフォルメート種の電子状態計算
Electronic-state calculations of formate adsorbed on Cu surfaces
京都大学大学院 理学研究科 化学専攻 分子分光学研究室

小板谷 貴典

研究成果概要本研究では、京都大学化学研究所スーパーコンピュータシステムを利用し、銅表面に吸着したフォルメート種の吸着構造および分子振動モードに関して密度汎関数法による第一原理計算を実施した。その結果、超構造中のフォルメートの分子密度と、フォルメート振動モードのエネルギーに相関があることが分かり、実験で測定した赤外振動モードと併せて銅表面上のフォ
ルメートの吸着状態に関して新たな知見が得られた。
一連の計算結果をもとにして、今後論文を執筆して学術誌に投稿する予定である。

- 43 -

令和５年度

京都大学化学研究所 スーパーコンピュータシステム 利用報告書
典型元素を活用した有機合成法の創出

Development of Molecular Transformation by means of Typical Elements
京都大学大学院 理学研究科 化学専攻 有機化学研究室

下川 淳

研究成果概要本研究では、京都大学化学研究所スーパーコンピュータシステムを利用し、典型元素のなかでもとくにケイ素を活用した新しい反応の開発とその理解を目的とした研究を行った。
有機ケイ素化合物は合成中間体や機能性材料として広く用いられており、現代の有機化学に不可欠な分子群である。しかしその合成法は、過酷な反応条件や不安定な反応剤を必要とする場合が多く、有機ケイ素化学のさらなる発展を促す上で大きな制約となっている。本年度は我々がすでに開発した７員環状ジアルコキシシリル基の構造をもったジシランに対して tertブトキシカリウムを用いた際にシリルカリウムが出る反応について詳細に検討した。
アルコキシドがジシランの一方のケイ素中心に付加した後に取りうる３つのシリカート構造
INT1 についていずれからシリルカリウムが脱離するプロセスが優先しうるかを計算し、アピカル
位にメチル基をもったものから TS2 を経て反応が進行することが適切であるということを導くことができた。計算化学的手法によってケイ素ケイ素間結合の開裂に関する知見を得ることができ
た。

‡

tBu

O

O
Si

O

via transient
apical-Silyl

K
Si

O

O
O
O Si

tBu

TS

Si

O

apical Silyl

INT1(apical OtBu)

K
O
O

TS2
INT1
(apical Me)

TS2

4.77

-8.91
1.9

tBu
O

O
Si
O

K
Si

O
O

INT1
(apical OtBu)

O
O
tBu

O
Si

O

K
Si

O
O

INT1
(apical Me)

O

Si

INT2
K
O
O
tBu SiO
INT2Free energy in kcal/mol
ωB97X-D/def2-TZVPPD in benzene (SMD)//ωB97X-D/def2-SVP at 323.15 K

発表論文 準備中- 44 -

令和 5 年度

京都大学化学研究所 スーパーコンピュータシステム 利用報告書
液体—液体転移を示す配位高分子の構造解析

Structural analysis on coordination polymers with liquid-liquid transition
京都大学大学院 理学研究科 化学専攻

堀毛 悟史

研究成果概要本研究では、京都大学化学研究所スーパーコンピュータシステムを利用した分子のエネル
ギー計算から、転移挙動を示す融解性配位高分子 (Coordination polymer, CP) の構造の解析を目的とした。CP は金属イオンと架橋配位子の自己集積から形成される結晶性材料である。
結晶相における構造や機能性の評価が盛んに為されてきたが、近年では融解挙動を示す CP群が見出された。融解性 CP は融解に伴う物性変化やガラス転移をはじめとする転移挙動が基礎応用の両面から注目されている。一方、融解性 CP は構造の複雑さや高い運動性のため構造解析の実験的手法は限定的であり、量子化学計算を用いた構造解析が必要である。
系統的な構造解析のため、類似構造を有する 3 個の融解性 CP 結晶、Li(FSI)(SN)2 (CP-1),
Li(FSI)(GN)2 (CP-2), Li(FSI)(SN)(GN) (CP-3); FSI = bis(fluorosulfonyl)imide, SN =succinonitrile, GN = glutaronitrile を合成した。CP-1, CP-2, CP-3 はそれぞれ 63, 90, 90 °C で融解を示した。これら CP に対し、−100 °C から昇温し熱量測定および温度可変 X 線回折測定を行うと、CP-1 と CP-2 はそれぞれ−69, −12 °C において、超格子の消失を伴う対称性の上昇による、結晶–結晶相転移を示した。一方、CP-3 結晶は昇温過程において 45–70 °C の温度域で広範な吸熱挙動を示した。温度可変 X 線回折測定においては、当該温度域における空間群の変化は確認されず、結晶–結晶転移や結晶–液体転移とは異なる転移挙動であることが示唆された。固体 NMR 測定、X 線回折を用いた熱膨張解析から、当該温度域においてフレームワークを構成する分子の運動性が上昇することを明らかにした。結晶中において長距離構造秩序は保持しながらも分子運動モードが変化しより高い運動性を獲得する、秩序–無秩序型の転移挙動であることが示唆された。化学研究所スーパーコンピュータシステムを利用し、
SN, GN 分子の回転障壁やポテンシャルエネルギー曲面を見積もったところ、GN が結晶中において比較的不安的な配座を有し、高い運動性を有することを示唆する結果が得られた。これは実験結果を支持するものである。現在、論文を投稿準備中である。
発表論文（謝辞あり）
K. Kageyama, T. Nishiguchi, T. Kurihara, N. Shinamaka, N. Ma, H. Tabe, S. Horike “Crystal
structure, mobility, thermal properties, and lithium-ion conductivity of lithium-based
metal–organic frameworks” in preparation.

- 45 -

令和５年度

京都大学化学研究所 スーパーコンピュータシステム 利用報告書

密度汎関数理論を用いた金属表面吸着分子のポテンシャル曲面解析
Analysis of potential energy surface of small molecules adsorbed on metal surfaces
京都大学 理学系研究科 化学専攻理論化学分科 倉重佑輝
研究成果概要本研究においては、金属表面に吸着した分子のポテンシャルエネルギー曲面解析を行うた、
めに、令和５年１０月より京都大学化学研究所スーパーコンピュータシステムの利用を開始した。研究遂行において、京都大学化学研究所スーパーコンピュータシステムは主に Material
Studio の GUI を用いて金属表面の切り出しや分子吸着など初期構造のモデリングに利用した。
具体的には、まず京都大学化学研究所スーパーコンピュータシステムで作成した初期構造をもとに、平面波基底と擬ポテンシャルを用いた密度汎関数理論により、周期境界条件のもとでの時間非依存シュレディンガー方程式の近似的な固有状態の計算を行うことで、Pt 金属切り出し表面の緩和構造を求めた。まずバルク構造の構造最適化を行い、スラブモデルを用いて切り出し表面のモデリングと構造緩和では、バルク構造からの変位が十分に小さくなるまでスラブモデルに用いる金属の層の数を増やしていきスラブモデルによる近似の影響が小さくなるよう精度の担保を確認した。また得られた切り出し表面の緩和構造をもとに、同じく京都大学化学研究所スーパーコンピュータシステムの Material Studio を用いて例えば水分子など吸着分子を種々の吸着サイトに吸着された初期構造モデリングを行い、またそれをもとに平面波基底と擬ポテンシャルを用いた密度汎関数理論により構造最適化を行うことで、吸着エネルギーや基準振動解析を行い、金属表面に吸着した分子の挙動や相互作用に関する解析を行った。

- 46 -

令和5年度

京都大学化学研究所 スーパーコンピュータシステム 利用報告書
シグナル伝達タンパク質の構造解析
Structural study of signaling proteins
京都大学 理学研究科 生物科学専攻

杤尾豪人

研究成果概要
本年度は、免疫や炎症応答のシグナル伝達経路において重要な役割を果たすユビキチン
リガーゼの構造解析に取り組んだ。
ユビキチンリガーゼによる基質のユビキチン化反応は、E2 に共有結合したユビキチン（E2-Ub）が必要となる。E2-Ub はユビキチンリガーゼと相互作用し、その後、Ub は基質に転移され、基質の機能を調節する。我々は、このユビキチン化反応の機構を解明するために、ユビ
キチンリガーゼと E2、およびユビキチンリガーゼと E2-Ub を混合した試料を作成し、クライオ電子顕微鏡による撮像を行った。得られた画像データを解析し、それぞれの試料について、分解能 9Åおよび 6Å程度の三次元マップを得ることがでた。その結果、当該タンパク質に含まれるサブユニットがどのように配置されるかについて、大まかな情報を得ることができた。一方で、現時点ではマップの分解能が不十分なため、原子分解能のモデルを構築することはできていない。今後は、クライオ電顕の撮影条件の最適化を行い、原子分解能のモデル構築を目指す。
我々はまた、ユビキチンリガーゼと E2、E2‐Ub の相互作用を、核磁気共鳴（NMR）法によっても解析した。NMR は、溶液中の分子の動的な構造と相互作用を解析するための手法である。
その結果、E2-Ub の結合に伴ってユビキチンリガーゼに大きな構造変化が起こることが示唆され、ユビキチンリガーゼの反応機構を理解するための重要な手がかりを得た。
本ユビキチンリガーゼがかかわるシグナル伝達経路の異常は様々な疾患にかかわることが知られており、得られる結果はそれら疾患の治療法開発にも寄与する可能性がある。

- 47 -

令和 5 年度

京都大学化学研究所 スーパーコンピュータシステム 利用報告書
生殖系列サイクルのゲノム安定性の制御機構
Genome stability control of germline stem cell cycle
京都大学 医生物学研究所 発生エピゲノム分野

中馬 新一郎研究成果概要ライフ時間進行に伴い増加する生殖細胞の突然変異は、次世代の個体異常の原因となる。すなわちゲノム恒常性は次世代の安全性に直結する重要な要素である。従来、主に遺伝学的解析から生殖細胞は体細胞よりもゲノム変異率が低い事が報告されてきた。実際に研究代表者はマウス精子幹細胞株のゲノム変異率を全ゲノム解析を用いて測定し、多能性幹細胞と比べて約 1/5 程度の低いレベルに維持される事を明らかにした。しかし、生殖細胞のゲノム変異率が何故多能性幹細胞や体細胞と比べて低いのか具体的な分子メカニズムは未解明である。
本研究では、生殖細胞のゲノム変異を抑制する分子基盤とその機能変容が生殖機能や次世代に与える影響を解明する為に、 (1) マウス精子幹細胞株、多能性幹細胞株、体細胞株等のゲノム変異率や変異パターンを全ゲノム解析等により計測する、(2) CRISPR
スクリーニングや低分子化合物スクリーニング等により(1)に影響を与える遺伝子・経路を探索する、(3) (2)により推定された機能遺伝子・経路候補についてゲノム編集マ
ウスや薬剤投与マウスなどを用いて生殖細胞や次世代個体のゲノム変異率や変異パターンを詳細に解析する、事を目的とする。
令和 5 年度は、京都大学化学研究所スーパーコンピュータシステムを利用し、次世代
シークエンスのショートリードデータの全ゲノ ム解析による single nucleotide
variant（SNV）、insertion deletion (INDEL）、copy number variation (CNV)、structuralvariation (SV) 及び phasing/haplotyping を行う為の一連の解析ワークフローを構築し、またゲノム変異検出の解析精度向上の為に duplex sequencing のパイプライン導入を行った。

- 48 -

令和 5 年度

京都大学化学研究所 スーパーコンピュータシステム 利用報告書
水移動型反応を活用した有機合成化学の開拓
京都大学大学院薬学研究科 薬品分子化学分野

中 寛史

研究成果概要不飽和有機物質の水和反応は，最も基本的な化学反応の 1 つである。多くの単純な不飽
和有機物質の水和反応は，実用的には古典的な強酸や強塩基を用いる条件で達成される。
しかし，複雑な化合物の水和では，しばしば所望の水和反応に加えて意図しない官能基の分解が問題となる。そのため，強酸や強塩基に頼る方法の刷新が求められてきた。これまでに様々な均一系あるいは不均一系触媒による不飽和有機物質の水和触媒反応が開発されてきたことで，官能基を有する不飽和有機物質を選択的に水和する技術が発達してきたが，類似の官能基を見分けることはいまだ困難である。我々はこの問題に対して，触媒構造と，反応点をとり囲む反応場の両方を制御することを基盤と考え，穏和な条件で官能基選択的に水和反応を促進する触媒系を開発してきた。例えば，エステルを保持したままアルキンのみをケトンへと水和する触媒反応や，ニトリルを選択的に第一級アミドへと水和する触媒反応を見出した。
さらに，これらの触媒的な水和反応の開発をきっかけとして，アルキンのヒドロアルコキシ化反応や，芳香環の水素化反応，アミドの脱水反応などにも展開した 1。
以上の研究に加えた新たな展開として，キラルな相間移動触媒（有機分子触媒, 下図）の重水素化が，触媒の頑健性を高める理由の解明に取り組んだ。当初期待していた一次の同位体効果によるものではなく，二次の同位体効果によるものであることを実験的に突き止めた 2。
以上の実験的に成果について，これらの現象がどのようにして起こっているのかを理論化学的に明らかにするために，現在スーパーコンピュータシステムを利用した検討を進めている。

発表論文（謝辞なし）
1.

Naka, H. J. Org. Synth. Chem. Jpn., 2024, 82, 14–26.

2.

Murayama, S.; Li, Z.; Liang, H.; Liu, Y.; Naka, H.; Maruoka, K. Chem. Eur. J. 2023, 29,e202301866.

- 49 -

令和 5 年度

京都大学化学研究所 スーパーコンピュータシステム 利用報告書
アルコールの脱酸素化を可能とする新規レドックス補助基の開発
Redox Auxiliaries for Direct Deoxygenation of Alcohols
京都大学 大学院薬学研究科 薬品分子化学分野

竹本 佳司

研究成果概要ヒドロキシ基は有機合成化学において最頻出の官能基の一つであり、アルコールを出発原料とした様々な官能基変換法がこれまでに開発されている。その中で還元によるヒドロキシ基の除去も天然物・医薬品合成において欠かせない基本的な分子変換であるが、C–O 結合の高い結合解離エネルギーのため、遷移金属触媒等を用いたヒドロキシ基の直接的な還元は通常高温を要する。したがって、ヒドロキシ基をより反応性の高い官能基へと活性化した後に変換する手法がより一般的に用いられる。キサントゲン酸エステルを用いる Barton-McCombie 反応はその代表例であり、その改良法も種々報告されているが、その多くは中間体の生成を必要とし、合成工程数や精製の簡便さに大きな改善の余地があった。このような背景を踏まえ、筆者らは温和な条件下ヒドロキシ基を活性化し、精製作業を挟むことなく C–O 結合の均等開裂、水素原子移動（HAT）による還元を行える新規活性化剤の開発に着手した。種々検討の結果、前年度時点で 1-アルキル-2-フルオロピリジニウム塩が有効な活性化試薬として利用できることを報告していた（下図）。
本年度は前年度より継続して、反応進行において重要であったピリジン環 3 位への置換基の導入効果について計算化学的に詳細に検証するとともに、中間体と第三級アミン間の EDA
錯体形成を経由する反応機構の可能性についても調査した。

Me
Me

-

O

O
O
HO

O
O

Me
Me

+

R
F

OTf
+

N
Me

(cat.)
fac-Ir(ppy)3
iPr NEt
2
THF, blue LEDs

- 50 -

Me
Me

O

O
O
H

O
O

Me
Me

令和５年度

京都大学化学研究所 スーパーコンピュータシステム 利用報告書
計算化学的手法による有機物・無機物の熱物性・輸送特性予測

Investigation of thermal and transport properties of organic and inorganic compounds
京都大学大学院工学研究科 機械理工学専攻 熱物理工学分野

松本充弘

研究成果概要本研究は，さまざまな機能性ナノ物質の機能発現機構の解明を目的として，量子力学計算
や分子動力学法などの計算化学的手法によるアプローチをおこなうものである．本年度は，主として次の 2 つのテーマについて，本スーパーコンピュータシステムを利用した大規模分子シ
ミュレーションによる研究を行った．
１．量子計算による接触帯電現象の解析：異なる物質の接触や摩擦に伴う帯電現象は古くより知られており，様々なタイプの TENG
(triboelectric nano-generator) への応用が試みられている．一方，その原理としては，界面近傍の電子移動・イオン移動・クラスター移動などのナノスケール機構が提案されているが，定量的評価の報告は乏しい．本研究では，いくつかの高分子間の接触帯電現象を，
DFTB+パッケージを利用した量子計算
により解析した．ここで扱った高分子は
いずれも数 eV 以上のエネルギーギャッ

図：高分子の衝突と帯電量の時間変化の例．
Polyoxymethylene と polyvinylidene chloride

プをもつため，単なる接触での電子移動は極めて小さいが，摩擦などの局所的励起を想定したエネルギー励起により，大きな電子移動が起こること（図），またその移動方向（帯電の符号）が，各高分子の第一イオン化ポテン
シャルと強く相関することを見出した．国際会議発表 [1] のほか，学術論文を準備中である．
２．界面現象の自由エネルギー評価への stochastic thermodynamics の応用：準静的過程によらない自由エネルギー評価法として，「ゆらぎの熱力学」に基づく Jarzynski 等式などが知られているが，精度を上げるためには多数回の分子動力学シミュレーションによる集団平均が必要であり，従来あまり利用されていなかった．本研究では，LAMMPS パッケージを利用し，過熱
液体中の気泡核生成や両親媒性分子の水油界面吸着をテスト系として 102～103 回の集団平均をとることで自由エネルギー評価ができることを見出している．本テーマは次年度も継続予定である．
発表論文（謝辞なし）[1] K. Yamazaki and M. Matsumoto, “Time-dependent quantum simulation of contact
electrification,” WCNSN2023 (Oct 23-24, 2023, Bangkok).

- 51 -

令和 5 年度

京都大学化学研究所 スーパーコンピュータシステム 利用報告書

分子動力学シミュレーションによる潤滑油中添加剤の吸着エネルギーの算出
Calculation of absorbed energy of additives in lubricant by molecular dynamics simulation
京都大学 大学院工学研究科 機械理工学専攻 機械機能要素工学研究室

平山 朋子

研究成果概要有機摩擦調整剤は，表面に吸着することで境界潤滑層を形成し，しゅう動面を保護すること
によって境界潤滑下における摩擦低減効果を発揮する．本研究では，京都大学化学研究所
スーパーコンピュータシステムの Materials Studio を用いて，酸化鉄と潤滑油の固液界面モデルを構築した後，MD 計算によって，異なる添加剤の吸着エネルギーを得た．吸着エネルギー
を添加剤の吸着やすさの評価指標として使った．
Fig.1 は Material Studio による構築した固液界面モデルの一例を示している．潤滑油として，
基油にヘキサンデカンを，添加剤には鎖長の異なる脂肪酸，ヘキサン酸（C6），カピリン酸（C10），ミリスチン酸（C14），ステアリン酸（C18）を用いた．

Fig.1 Material Studio による固液界面モデルの構築

シミュレーション過程として，固液界面モデルを構築した後，Smart 法で構造最適化を行い，250ps のアニーリングを行った．その後，500ps の MD 計算を行った．その間，2.5ps ごとに吸着
エネルギーを計算することによって，吸着エネルギーの時間変化曲線を得た．Fig.2 は吸着エネルギーの計算結果を示している．結果により，脂肪酸添加剤の鎖長の増加に伴い，吸着エ
ネルギーの絶対値が増加することが分かった．すなわち，脂肪酸添加剤が長ければ長いほど，酸化鉄表面に吸着しやすくなることを示唆している．
本研究は，添加剤の溶解構造と表面への吸着の関係性を調査することを目指す．今後は，X 線小角散乱法や動的光散乱法等によって添加剤分子の基油内での構造を調べるとともに，添加剤の自己凝集のしやすさについて引き続いて京都大学化学研究所スーパーコンピュータシステムの Materials Studio を用いた定量的な評価を行っていく予定である．
Fig.2 Material Studio による吸着エネルギーの算出- 52 -

令和 5 年度

京都大学化学研究所 スーパーコンピュータシステム 利用報告書
プラズマ曝露により形成される材料中の局所構造解析
Analysis of local structures in plasma-damaged materials

京都大学大学院 工学研究科 航空宇宙工学専攻 推進工学分野

占部 継一郎研究成果概要
窒化ホウ素（Boron Nitride: BN）は高温等の過酷な環境下においても安定な絶縁体であり，電気推進器の内壁などに用いられ，航空宇宙工学における重要な材料である．BN 膜の代表的な作製手法であるプラズマプロセスでは，成膜中に意図しない局所構造（欠陥）が形成されることが知られている．例えば，真空アーク放電を活用した成膜プロセスでは，電極由来の金属原子が BN 膜中に混入する[1]．これらの欠陥が BN 膜に与える影響を正確に理解し，膜特性を制御することが BN 膜応用技術の発展に必要である．本研究では，不純物侵入型欠陥を含む多層 BN 構造の電子状態解析結果から，欠陥が BN 膜特性に与える影響を予測し，実験結果と比較した．電子状態の解析には，密度汎関数理論[2]に基づく第一原理計算コード
Quantum-Espresso[3]を用いた．
Fig. 1 に，本研究で解析した，金属原子を挿入した多層 BN 構造の一例を示す．金属原子は真空アーク放電の電極材料であるタングステン（W）とした．Fig. 2 に，W 混入率が異なる 4種の BN 初期構造を構造緩和し，緩和後の BN 構造から得られた電子状態密度（DOS）分布を示す．W 混入により BN の禁制帯中にギャップ内準位が出現し，混入率増加に伴いギャップ内準位が伝導帯側に広がった．この DOS から BN 膜光学特性を予測すると，W 混入率増加によりギャップ内準位を介した光吸収過程が顕著になり，低エネルギー光子の吸収率増加が考えられる．この予測は実験により得られた W 混入率が異なる BN 薄膜の光消衰係数計測
結果（Fig. 3）と定性的に一致した．以上の知見は，第一原理計算によって BN 膜特性に欠陥が与える影響の解析が可能であることを示唆しており，本研究の計算手法を様々な BN および
5

E – Ev (eV)

4

b

W
B
N

c
a

Fig. 1: Structure of multilayer  with W interstitial.

3

2

Ec
W (%)
0.0
2.0
4.0
7.7

Band gap
4.28 eV

1
0

Ev

−1

0 1 2 0 1
2
DOS (eV −1 per unit cell)Fig. 2: Calculated DOS
of multi-layer BN
with W interstitials.

Extinction coefficient k

欠陥構造に適用することで BN 成膜プロセスの設計指針が得られることが期待される．
0.3
0.2

W (%)
1.5
3.2
4.6
5.7

0.1
0.0
1

2
3
4
5
6
Photon energy (eV)Fig. 3: Extinction coefficient of BN
films with various W ratios measured byspectroscopic ellipsometry method.

参考文献：[1] 朝本 他, 第 84 回応用物理学会秋季学術講演会, 21a-A302-6 (2023). [2] W. Kohn and L. J. Sham,
Phys. Rev. 140, 1133 (1965). [3] P. Giannozzi et al., J. Phys.: Condens. Matter 29, 465901 (2017).

- 53 -

令和５年度

京都大学化学研究所 スーパーコンピュータシステム 利用報告書
酵素応答性蛍光プローブの創製
Development of Enzyme-Responsive Fluorescence Probes
京都大学大学院 工学研究科 物質エネルギー化学専攻 三木 康嗣

研究成果概要アルデヒド脱水素酵素 1A1（ALDH1A1）は、レチナールなどの生体内アルデヒドを酸化し対応するカルボン酸へと変換する酵素である。ALDH1A1 は幹細胞において高発現していることが知られており、がん組織中に含まれるがん幹細胞（cancer stem cell: CSC）のバイオマーカーとして注目されている。我々は、ALDH1A1 に応答する turn-on 型蛍光色素 C5S-A を開発した。
しかし、ALDH1A1 は正常な幹細胞（normal stem cell: NSC）にも発現していることから、C5S-A
は NSC と CSC の区別ができない。本研究では、がん組織で高発現している β-galactosidaseに注目し、ALDH1A1 と β-galactosidase に応答して始めて光るようになる dual 応答性発光プロ
ーブ CHO_βgal を設計、合成した。C5S-A もしくは CHO_βgal を用い細胞を染色したところ、どちらもすい臓がん細胞 SUIT-2 中の CSC を可視化した（Figure 1a）。一方、ヒト臍帯静脈内皮細胞 HUVEC の C5S-A を用いる染色では擬陽性となる発光が検出されたが、CHO_βgal を用いる染色では偽陽性は検出されなかった。正常組織とがん組織を含む組織切片を染色したと
ころ、C5S-A を用いる染色では境界領域が判別できなかったが、CHO_βgal を用いる染色では CSC を明確に識別できた（Figure 1b）。

HUVEC
(normal)(b)bright field

CHO_βgal

C5S-A
normalcancer

red channel

C5S-A

SUIT-2(cancer)(a)

CHO_βgal
cancernormal200 μm 100 μm

200 μm 100 μm

Figure 1. (a) Confocal laser scanning microscope images of SUIT-2 and HUVEC cells stainedwith C5S-A (1 μM) or CHO_βgal (20 μM) without washing step. (b) Slice of the boundary
region between cancer and adipose tissues stained by CHO_βgal or C5S-A. λex = 620/60 nm(λdet = 700/25 nm).
発表論文（謝辞あり）
W. Huo, K. Miki, H. Mu, T. Osawa, H. Yamaguma, Y. Kasahara, S. Obika, Y. Kawaguchi, H.
Hirose, S. Futaki, Y. Miyazaki, W. Shinoda, S. Akai, K. Ohe, J. Mater. Chem. B in press. DOI:
10.1039/d3tb02956e.

- 54 -

令和５年度

京都大学化学研究所 スーパーコンピュータシステム 利用報告書
可視光応答型光触媒を用いる高効率水分解システムの開発
Development of Efficient Water Splitting System
by Using Visible Light Responsive Photocatalyst
京都大学大学院 工学研究科 物質エネルギー化学専攻

鈴木 肇

研究成果概要本研究では、京都大学化学研究所スーパーコンピュータシステムを利用し、近年光触媒水
分解用助触媒として注目されている 2 次元有機金属構造体（2D MOF）の水の還元（水素生成）に対する触媒能を評価した。二次元 MOF の一種である Nickelladithiolene (NiBHT)の小粒子化を目的として、キャップ配位子を添加して本材料を合成すると、水素生成活性が向上
することが明らかとなった。各種 DFT 計算から、この高活性化は微細化効果のみならず、本材
料の電子状態や触媒能自体が変化することでもたらされていることが明らかとなった。

Figure 1. (a) Structure of NiBHT. (b) Schematic of incorporating BDT nonbridging ligands into
NiBHT. (c) Contribution of Ni-4s, Ni-3d, S-3p, and S-3s to iCOHP for proton adsorption on
Ni-site or S-site of NiBHT. (d) Calculated band center for Ni-3d or S-3p of NiBHT-NP and
NiBHT-Bulk. Free energy diagram for HER process taking place on selected (e) Ni and (f) S
sites of NiBHT-NP under Volmer-Heyrovsky pathway.
発表論文（謝辞あり）
Guan, J.; Koizumi, K.; Fukui, N.; Suzuki, H.; Murayama, K.; Toyoda, R.; Maeda, H.; Kamiya,K.; Ohashi, K.; Takaishi, S.; Tomita, O.; Saeki, A.; Nishihara, H.; Kageyama, H.; Abe, R.;
Sakamoto, R. ACS Catal., 2024, 14, 1146−1156.

- 55 -

令和 5 年度

京都大学化学研究所 スーパーコンピュータシステム 利用報告書

銀ナノ粒子を配置した MoS2 薄膜のラマンスペクトルの理論解析
Theoretical analysis of Raman spectra for MoS2 thin films with Ag nano particles
京都大学 工学研究科 分子工学専攻

杉山 佳奈美研究成果概要ラマン分光法は、気体、液体、固体など物質の状態に関係なく、あるがままの状態でスペクトルが測定可能なため、生体分子やポリマー、薄膜など様々な物質の解析に広く用いられてきた。しかし得られたスペクトルだけからは解釈が困難なことも多く、理論計算による解析が必要とされている。近年、大阪大学の馬越貴之講師らは、MoS2
薄膜に銀ナノ粒子を担持すると、ラマン禁制だった振動モ
ードが許容となり、銀ナノ粒子のラマンイメージングが可能となることを明らかにした。しかし、その理由は未解明である。
これまで MoS2 薄膜など単純な薄膜のラマンスペクトルの解
析は、密度汎関数摂動理論(DFPT)などを用いて広く行われてきた。一方、分子やナノ粒子が吸着や担持した薄膜のラマンスペクトルの解析は、大きなサイズの系を取り扱う必要があり計算コストが跳ね上がるため、ほとんど行われていない。そこで本研究では、京都大学化学研究所のスーパーコンピュータシステムを活用して、銀ナノ粒子が担持した
MoS2 薄膜のラマンスペクトルを解析し、ラマン禁制モードが許容となる分子論的起源を解明することを目的とする。

図 1. 2 層の MoS2 薄膜の最適化構造。ユニットセル内の原子を球で示した。

本年度はまず、MoS2 結晶および MoS2 薄膜の構造最適表 1. 2 層の MoS2 薄膜の赤化とラマンスペクトルの解析を行った。計算には CASTEP を

外スペクトルとラマンスペクト

利用し、汎関数に LDA を用いた。まず、MoS2 結晶の原子

ルの振動数（単位 cm−1）。

座標と格子定数の最適化を行った。六方晶系に属する

振動数

IR

Raman

MoS2 結晶の格子定数 a と c はそれぞれ 3.09 Å, 12.8 Å とな

26.8

No

Yes

り，実験値 3.15 Å, 12.3 Å とよく一致した。次に、ユニットセ

45.9

No

Yes

ルを c 軸方向に 2 倍に拡張し、2 層の MoS2 薄膜スラブモデ

292.6

Yes

No

ルを作成して構造を最適化した(図 1)。このとき結晶格子は

293.8

No

Yes

固定し、原子座標のみを最適化した。得られた最適化構造

375.3

Yes

No

に対し、DFPT により赤外およびラマンスペクトルを計算した

375.6

No

Yes

(表 1)。得られた振動数や振動モードは、先行研究とよく一

418.7

Yes

No

致する。今後は作成した構造を元に、より大規模な MoS2 薄

421.6

No

Yes

膜スラブモデルを作成し、銀ナノ粒子を配置してスペクトル

466.6

Yes

No

計算と解析を行う予定である。

467.9

No

Yes

- 56 -

令和 5 年度

京都大学化学研究所 スーパーコンピュータシステム 利用報告書
有機電子機能性材料の素子形成と界面伝導特性評価
Functional organic electronic device formation andcharacterization of interfacial conductivity property
京都大学大学院 工学研究科 分子工学専攻 関研究室 筒井 祐介

研究成果概要本研究では、京都大学化学研究所スーパーコンピュータシステムを利用し、計算化学統合パッケージ Materials Studio を用いて、二次元共有結合性高分子（Covalent Organic
Framework: COF）の電子状態評価と構造解析を理論的に行う予定である。COF 材料はその多孔性のため、幅広い応用に有用であると期待されている。実験的に X 線回折測定によりそのパッキング構造に対応したパターンを得ることができるが、その構造の完全な推定
は実験のみでは困難である。これを理論的に探索するために Materials Studio を活用したいと考えている。また、特定した構造に対して Guassian などを活用し、電子状態計算も行い、実験により得られた物性との相関について評価・探求したいと考えている。

- 57 -

令和 5 年度

京都大学化学研究所 スーパーコンピュータシステム 利用報告書
ケイ素で架橋した環状分子の合成と特性評価

Synthesis and Property Evaluation of Silicon-Bridged Macrocycle
京都大学大学院工学研究科 合成・生物化学専攻 大谷 俊介
研究成果概要我々の研究グループで開発したピラー[n]アレーンは、n枚のベンゼン環がメチレン基により架橋された正多角柱型の環状分子として知られる。本研究では、炭素と同族元素であるケイ素原子によって架橋されたピラー[6]アレーンの合成を行い、構造解析及び物性評価を行うことで架橋部位の変換による効果を検証した。

Figure 1. UV–vis absorption spectra of Si6Et
and C6Et in 1.0×10−5 M toluene solution.

エトキシ基を有するケイ素架橋ピラー[6]アレーン（Si6Et）を用いてトルエン希薄溶
液状態での紫外・可視吸収スペクトル測定を行い、ケイ素架橋が電子状態に及ぼす影響について調べた。その結果、紫外・可視吸収スペクトルにおいて、ケイ素架橋によって長波長側にシフトすることが明らかになった（Figure 1）。この吸収スペクトルで観測された長波長シフトについて、京都大学化学研究所スーパーコンピューターシステムを利用した密度汎関数理論計算により考察した（Figure 2）。このとき、炭素架橋（CdiEt）、
ケイ素架橋部位（SidiEt）を有するユニットモデルをそれぞれ用いて計算を行った。最高被占軌道（HOMO）および HOMO−1 準位には大きな変化は見られなかったものの、最低空軌道（LUMO）準位においては、ケイ素架橋によってエネルギー
準位の大幅な低下が観測された。
LUMO に着目すると、ケイ素原子のσ*軌道と、ベンゼン環の π*軌道との間で相互作用が観測された。この相互作用により LUMO 準位が安定化し、結果としてより狭い
HOMO–LUMO エネルギーバンドギ
ャップを示したことで、長波長側にシフトしたと結論付けた。
発表論文（謝辞あり）

Figure 2. Geometrical structures and molecularorbital diagrams of LUMO, HOMO and
HOMO−1 of CdiEt and SidiEt.

Ohtani, S.; Akine, S.; Kato, K.; Fa, S.; Shi, T.; Ogoshi, T. J. Am. Chem. Soc. 2024, in press(DOI: 10.1021/jacs.3c12093).

- 58 -     `1-ÛV1-h²¨¾,|]Gz#%' '(&#"%#&#$%# !&"$%'#"""%""%*"
(- (- 1-bgd -1-0< 1-  B!)

bg9FHtCbg®´(--bg:ÈÜÏÜÅÚÐÕÜÊÇÈËÓÀ[§`1-
V1- 1-±°³f³ÒÙÉÈ²¨¾WY-]±}"À½¤,Oº,-O±°³yiJd-];OÀ[­GzÀr¥¯À^]¯§­¾
34´=34²5£n£ÍØÎÙÜÈ³MX8À,-ÝÞyi²»½Gz§ª©³HtÀ%¨¾k³ßf®¾ÍØÎÙÜÈ´ ¬³ Ä×ÅÜÈ¢ m§ª k®¾®Á¶Á³qL[ºR[¢¾¥¯¡¼

­¾¸ªÊÚÏÃ³mºmV>³±¦¿­¾Cbg®´~ºj±°³Q¯§­'[¦¿[±°²¬­I±bg%¢1-Z-±°®@[±$c]auÀ7¾¥¯À^]¯§­ yi²»½MSPm>³N?9² ÍØÎÙÜÈ³ToeÀ{·ª yi³ÒÙÄÖÓ´ !% À[ª ³M,¡¼±¾l/- /- / ³(£¦³N _³m?³,ÔÌ×À 9§ª©³N?À  yi³$CÉ×³*²
p§#²ÍØÎÙÜÈ, 

M,



MSPÀp§ª7¼¿ª$CÉ×³(£¦´l¡¼±¾T4 )'³ÍØÎÙÜÈ

/- /-/ ¯±«ª¥³ÔÌ×² 

KA&\D À[§%  ³  ÂÚÆÚÑ×  yiÀ.r§ªU2s
yi6xE[ÌÜÊÀ7¾ª¹³yi+6³  .& ² ­N?³9 »µ©
¿² ÍØÎÙÜÈ³e²¬­Gz§ª
$CÉ×®N?¢9§ÍØÎÙÜÈ¢mTo¦¿¾I,ÀvÒÙÄÖÓ À[­w/§ª>¢#²¬¿­ÍØÎÙÜÈMSP³M,³¢m§
N?¢9¨¾¥¯¢®£ª¥³N?³9²
SP¢ .& ²­´ÍØÎÙÜÈM)'¸®To¦¿ª¥¯¢%¡«ª¸ª yi»½mTo¦¿ªSP² ­ÍØÎÙÜÈ¢9¨¾ÃÖÈÊ³Æ&'À{·ªÃÖÈÊ³Æ&'´ÍØÎÙÜÈ,³²»½§ª± ³  ¬³ÍØÎÙÜÈ,²¬­³¢ + ®¿ ©¿¼´§­¾¯§ªT4 )'Ý"& ®´ÃÖÈÊÀ9¨¾ÍØÎÙÜÈ,´(  ,e4®f³Æ&'³ÃÖÈÊ¢ e4³®

§ªT4 )'Ý .& ®´  ,e4³ÃÖÈÊ³¢'¢  e4³ÃÖÈÊ$u¼¿ªT4)'Ý .&  )'Ý.& ®´!"­¢§ªÃÖÈÊ¢9¦¿ªÃÖÈÊ³X´ )'e4®
´X®¾¢¦¼²mTo¢#¯ X² ¨¾I,¢  yi²»½w/¦¿ª- 59 -

令和 5 年度

京都大学化学研究所 スーパーコンピュータシステム 利用報告書
キラルらせん高分子の側鎖設計にもとづく新規機能開拓

Development of New Functional Material based on Helically Chiral Polymer Bearing Designed
Side Chains
京都大学大学院 工学研究科 合成・生物化学専攻 有機設計学講座

良永 裕佳子

研究成果概要本研究では、京都大学化学研究所スーパーコンピュータシステムを利用し、Gaussian 16 を用いて、合成らせん高分子の安定配座を評価することを目的とする。特に本研究の対象は、剛直な芳香族系主鎖骨格を有するらせん高分子の、側鎖構造に依存する最安定配座である。
このらせん高分子は、共有結合で繋がれた芳香族分子が少しずつ捻じれた形で互いに相互作用することにより、ロッド状の主鎖方向と平行にらせん構造を形成しているものと考えられている。また主鎖の様々な位置に置換基を導入することによって、芳香族ユニットの捻じれ度合
いが変化することによって高分子全体の配座変化が起こると考えられ、それに応じた光学特性の変化が起こると考えられる。この想定配座の妥当性を確かめるため、高分子の構造として 12
量体までの分子の構造最適化を Gaussian 16 により行い、計算結果として得られた高分子構造がおよそ想定通りのものであることを明らかにした。またその励起状態計算によりキラル光学特性を計算化学的に見積もり、その値を実験値と比較することによっても想定配座の妥当性を確かめた。また低分子モデル骨格で同様の計算をおこない、高分子での結果と比較すること
によって、実験結果として得られているキラル光学特性が高分子構造由来であることを確かめた。現在は主鎖骨格のみでの計算による解析をおこなっているが、様々な位置に側鎖を有する場合に高分子構造およびその光学特性がどのように変化するかについても今後計算をおこなっていく予定である。

- 60 -

令和 5 年度

京都大学化学研究所 スーパーコンピュータシステム 利用報告書
光・電気・磁気機能性有機分子の分子軌道計算

Theoretical calculation of photo-, electro-, and magneto-functional organic systems
京都大学大学院工学研究科 合成・生物化学専攻

松田 建児

研究成果概要有機ラジカルは小さなスピン軌道相互作用に由来して等方的なスピン系となるため、低次元量子磁性を調べるための有望なターゲットである。本研究では、京都大学化学研究所スーパーコンピュータシステムを利用し、基底三重項となる p-フェニレン架橋ベルダジル–ニトロキ
シドジラジカルを設計した。RAS(2,2)-SF/def2-TZVP レベルの計算によって予測した分子内交換相互作用は JF/kB = +74 K であった。実際に合成したところ、予測通りこのジラジカルは高ス
ピン(S = 1) の基底状態をとり、結晶中ではスピンパイエルス転移のない等間隔の一次元鎖を形成することが分かった。この結晶中における分子内交換相互作用は JF/kB = +190K、分子間交換相互作用は JAF/kB = −2.7K であることを磁化率測定によって決定した。このような一次元
反強磁性 Heisenberg 鎖は、スピンが半整数の場合には励起ギャップを持たないが、スピンが整数の場合には励起ギャップが存在するという非古典的な量子効果が Haldane によって予測されている。今回得られたジラジカル結晶は Tc = 3.4 K 以下でヒステリシスループを示し、長距離秩序が形成されていることが分かった。さらに、ジラジカルの磁化は 1.8K で 4000 Oe の屈曲点を持つ非線形な磁場依存性を示し、励起状態へのエネルギーギャップの存在が示された。

発表論文（謝辞あり）
H. Hamamoto, D. Shimizu, K. Matsuda “Verdazyl–Nitroxide Diradical with S = 1 Ground
State: Observation of Long-Range Ordering and Haldane Gap in a Highly Isotropic S = 1
Antiferromagnetic Heisenberg Chain” J. Phys. Chem. C 2023, 127, 21822–21828.

- 61 -

令和５年度

京都大学化学研究所 スーパーコンピュータシステム 利用報告書
亜鉛触媒によるシリルボランを用いたアルデヒドのシリル化反応
Zinc-Catalyzed Silylation of Aldehydes Using Silylborane
京都大学大学院工学研究科 物質エネルギー化学専攻

藤原 哲晶

研究成果概要有機ケイ素化合物は，その変換反応の多様さと容易さから合成中間体としての価値が広く認められている．したがって，有機化合物にケイ素官能基を導入する反応は合成上有用である．
本研究では，亜鉛触媒とシリルボランを用いたアルデヒドへの求核的ケイ素導入反応の開発に取り組んだ．ベンズアルデヒド (1a) およびシリルボラン 2 をモデル基質とし，25 oC，24 時間の条件において，トリフルオロメチルベンゼン溶媒中，5 mol% のジエチル亜鉛を添加した場
合に，対応するα-シリルアルコール 3a が収率 84%で得られた（スキーム 1）．

Scheme 1. Zn-catalyzed silylation of benzaldehyde

反応機構解析のため，活性種として想定されるシリル亜鉛化学種の生成経路に関して DFT 計算を実施した．ジエチル亜鉛 Int1 にシリル
ボランの酸素原子が配位した中間
体 Int2 ら亜鉛上のエチル基がホウ素上に移動した中間体 Int3 が生成する．ここからホウ素上のケイ素が亜鉛上に移動してシリル亜鉛
Int 4 が生成する経路が見つかった．これら 2 つの素過程はそれぞれScheme 2. Reaction coordinates of a silylzinc
generation step (B3LYP-GD3BJ/SDD for Zn, 6-31G(d)for others; CPCM = CH2Cl2: Unit: kcal/mol)

23.2 kcal/mol，6.3 kcal/mol の活性化エネルギーを要することも明らかになった．今後，アルデヒドとの反応経路の探索を進める．
発表論文（謝辞あり）
Paddle-Wheel Dirhodium Complexes Bearing Bulky Carboxylate Ligands: Synthesis andCatalysis in Carbene Insertion Reactions
K. Yamashita, K. Sato, Y. Tanji, J.-y. Hasegawa, T. Fujihara, Chem. Asian J. 18, e202300223(2023).

- 62 -

令和５年度

京都大学化学研究所 スーパーコンピュータシステム 利用報告書
金属錯体多面体の集積による多孔性分子結晶の創成

Synthesis of porous molecular crystals assembled from metal-organic polyhedra
京都大学 工学研究科 合成・生物化学専攻 古川修平研究室

徳田駿

研究成果概要本研究では、京都大学化学研究所スーパーコンピュータシステムを利用し、ロジウム二核パ
ドルウィール錯体、ルテニウム二核パドルウィール錯体、または銅二核パドルウィール錯体を基本骨格に有する八面体型金属錯体多面体（metal-organic polyhedra；MOPs）の新規合成および構造解析、また分子間相互作用の解析を行った。
具体的には、本研究で合成した八面体型 MOPs の分子結晶の構造に基づき、量子化学計
算ツール「Q-Chem」を用いて、MOPs 分子間にはたらく相互作用の定量的評価、およびそのメ
カニズムごとのエネルギー的内訳を解析した。本研究では特に分子間の接触面積とその時のファンデルワールス力の大きさに注目しており、解析の結果、分子間で 150 Å2 以上の接触面積を有する場合にはファンデルワールス力が炭素―炭素単結合よりも強力になることが明らかになった（発表論文を参照）。以上の結果は配位結合や共有結合を利用して合成されてきた
多孔性フレームワーク材料が、非常に弱いとされている分子間力を用いても合成できることを示しており、従来の多孔性材料化学の常識を一新する結果を与えている。
また、同様に「Q-Chem」を用いて密度汎関数法（DFT）計算を行うことで、本研究で合成した
MOP 結晶の湿度に対する色の変化の要因を明らかにした。ロジウム配位サイトに対する水分子の配位前後のモデル構造を生成、DFT 計算によって構造最適化させた後、時間依存 DFT（TD-DFT）計算を行うことで紫外可視吸収スペクトルのシミュレーションを行ったところ、実際の測定結果と良好な一致を得た。これは本材料の可逆的な色調変化が、水分子の金属サイトへの可逆的な配位によって生じていることを強く支持している。

発表論文（謝辞あり）“Three-dimensional van der Waals Open Frameworks”
S. Tokuda and S. Furukawa
ChemRxiv 2023. doi: 10.26434/chemrxiv-2023-j7m58

発表論文（謝辞なし）- 63 -

令和５年度

京都大学化学研究所 スーパーコンピュータシステム 利用報告書

エネルギー機能材料の電子構造と光物性Electronic states and optical properties of the functional energy materials
京都大学 大学院エネルギー科学研究科 エネルギー基礎科学専攻
量子エネルギープロセス分野 蜂谷 寛
研究成果概要CsAlCl4 結晶の電子状態とフォノン分散のバンド構造について、Quantum ESPRESSO
を用いて第一原理計算を行った。 計算されたフォノンモードを分析し、先行研究におけるラマン分光法の結果と比較した。バンド構造は、Z 点付近の価電子帯上部と Γ 点の伝導帯下部との間に 5.401 eV の間接バンドギャップを示した。この相におけるフォノン振動モー
ドが低周波、中周波、高周波のモードに分割され、四面体 AlCl4-アニオンの運動を伴う低周波グローバルモードでのみ Cs 原子が振動し、AlCl4-イオン内の中周波ローカルモードでは四面体の曲げおよびねじり運動が起こり、高周波ローカルモードでは AlCl4- イオン内でAl-Cl 結合の伸縮運動が起きていることを示した。高周波モードは、完全な対称性があるかどうかによって、さらに 2 つに分類されることもわかった。

Figure1

Calculated

phononband

structure for CsAlCl4 for the optimized
structure:

(a)

all

modes,(b)low

frequency modes (mode #1-56) and (c)high frequency modes (mode #57-72).

- 64 -

mode 11mode 15

mode 16

mode 18

mode 38

mode 39

mode 42mode 43

mode 46

mode 50

mode 51

mode 53

mode 54

mode 60

mode 63

mode 64

mode 66

mode 68

mode 70

mode 71

Figure 2 Visualized phonon vibration modes of CsAlCl4 for the optimized structure. The
Cs, Al and Cl atoms are colored with turquoise, grey and lime green, respectively.

発表論文（謝辞なし）
Y. Okazaki, H. Shimizu, K. Nakamura, K. Yoshida, G. Raffy, M. Kimura, K. Tsukamoto,
R. Akasegawa, K. Hachiya, M. Takafuji, A. Del Guerzo, T. Sagawa,Materials Advances, in print (2024) DOI: 10.1039/d3ma00648d- 65 -

令和 5 年度

京都大学化学研究所 スーパーコンピュータシステム 利用報告書
セルロース微結晶の分散液中における構造
Structure of cellulose microcrystals in dispersion
京都大学大学院 農学研究科 森林科学専攻

小林 加代子

研究成果概要
セルロース微結晶の表面に特定の官能基を導入すると、形状が変化することや、高分子に対する核剤性能が向上することがわかっている。しかしながら、そのメカニズムについては不明である。また、一般的に電子顕微鏡や原子間力顕微鏡などで観察される微結晶は乾燥状態であり、分散液中でどのような状態にあるかは不明な点が多い。そこで本研究では分子動力学（MD）計算を用いて、分散液中でセルロース微結晶かどのような状態にあるか、表面構造によってそれがどのように異なるかを調べることを目的としている。
今年度は、Materials Studio 2021 HF1 を用いて、グルコシドの一種であるサリシンをセルロ
ース分子鎖の末端に導入した微結晶の分子動力学計算を行い、その結晶形状の変化を追跡した。はじめに、サリシンを末端に有するセルロース分子鎖 200 本のⅡ型結晶モデルを、結晶作成ツールと Supercell による拡張機能を用いて作成した。そして、結晶の構造最適化を行った後、分子動力学法によるシミュレーションを行った。シミュレーションの結果、結晶表面に導入した芳香環上の置換基のプロトンと β 結合するグルコース残基の酸素原子が新たに水素結合を形成しうること、グルコースと芳香環の β 結合と芳香環がなす二面角や結合長が、大きく変化しうることがわかった。これまでの観察において、結晶は水中でらせん形状に変形することが分かっているため、今後は、分散液中の条件を再現することや、計算条件を変化させることによって、結晶の変形要因を解明したいと考えている。

- 66 -

令和５年度 京都大学化学研究所

スーパーコンピュータシステム

利用報告書

一酸化炭素酸化菌と水圏ウイルス、原生生物の分子生物学的研究
Molecular biology of carboxydotrophs, aquatic viruses, and protists
京都大学

農学研究科

吉田 天士

研究成果概要一酸化炭素 (CO) 酸化菌と呼ばれる原核生物は、ニッケル含有一酸化炭素デヒ
ドロゲナーゼ (Ni-CODH) を用いてCOを代謝する。本代謝はCOおよび二酸化炭
素 (CO 2 ) を用いた炭素・エネルギー代謝を駆動するため進化研究にも応用研究にも重要である。本研究では、気相を COに置換した集積培養法を用いて未記載のCO酸化菌を分離探索し、遺伝子資源としての培養株コレクションを拡充することを目的とした。
まず、静岡県慈雲寺温泉より採取した堆積物を CO存在下で集積培養し、メタ
ゲノムシーケンスに供した。その結果、 CO酸化菌の高品質なメタゲノム由来ゲ
ノム (MAGs) を5個構築した。16S rRNAおよびコア遺伝子を用いた系統解析の結果、2 MAGsはThermolithobacter属、1 MAGはGeoglobus acetivoransの近縁種、2 MAGsはDesulfotomaculum kuznetsoviiであった。ここから、本培養系により CO
酸化菌が効果的に集積され、分離培養株の確立に至らなくとも遺伝情報を得てその系統や性状を明らかにできると示された。
鹿児島県鰻池湖底堆積物より水素 (H 2 ) 生成と共役したCO酸化を行うParageo
bacillus属細菌G301株の分離に成功した。G301株はParageobacillus toebiiと同種と判断されたが、本種のうち G301株のみがNi-CODHおよびH 2 生成の鍵酵素である
ヒドロゲナーゼECHをコードする遺伝子群を有した。さらに、G301株ゲノムには
Ni-CODHとは系統が異なるモリブデン含有 CODH (Mo-CODH) の遺伝子群がコードされていた。培養実験により、本株は Ni-CODHを用いた水素生成と共役した（嫌気的）CO酸化およびMo-CODHを用いた酸素の還元と共役した（好気的） C
O酸化のいずれも可能である唯一の分離株であることを実証した。
水深70 mの琵琶湖湖底から採取した堆積物より、CO酸化能を有する分離株を2株得た。このうち1株は既報CO酸化菌Parageobacillus thermoglucosidasiusとゲノ
ム相同性98.9%を示し、1株はCO酸化能の報告がないThermolongibacillus altinsue
nsisとゲノム相同性 99.1%を示した。両株は、 Ni-CODHおよびECHをコードする遺伝子群を有し、CO酸化菌の培養株コレクションおよび CO酸化菌を含む細菌分類群を拡張した。
以上の研究成果は、Ni-CODHに関する情報資源を大幅に拡張し、遺伝子資源として活用するだけでなく、CO酸化菌の代謝と周囲に及ぼす生態学的機能の解明に向けた基礎となると期待される。

発表論文（謝辞あり）
1.

Imaura, Y., Okamoto, S., Hino, T., Ogami, Y., Katayama, A.Y., Tanimura, A., Inoue, M.,
Kamikawa, R., Yoshida, T., Sako, Y. Isolation, genomic sequence and physiologicalcharacterization of Parageobacillus sp. G301, an isolate capable of both hydrogenogenic andaerobic carbon monoxide oxidation. Appl. Environ. Microbiol., 89, e00185-23, 2023. DOI:
10.1128/aem.00185-23- 67 -

2.

Suzuki, J., Imaura, Y., Nishida, S., Kamikawa, K., Yoshida, T. Draft genome sequence ofThermolongibacillus altinsuensis strain B1-1: A novel hydrogenogenic CO oxidizer isolated
from a sediment of Lake Biwa in Japan. Microbiol. Resour. Announc. 12, e00334-23, 2023.
DOI: 10.1128/mra.00334-23

3.

Nishida, S., Omae, K., Inoue, M., Sako, Y., Kamikawa, R., Yoshida, T. Construction ofmultiple metagenome assembled genomes containing carbon monoxide dehydrogenases
from anaerobic carbon monoxide enrichment cultures. Arch. Microbiol. 205, 292, 2023.
DOI: 10.1007/s00203-023-03635-4

4.

Nishida, S., Suzuki, J., Inoue, M., Kamikawa, R., Yoshida, T. Draft genome of Parageobacillus
thermoglucosidasius, a member of hydrogenogenic carbon monoxide utilizers, isolated from a
freshwater lake sediment. Microbiol. Resour. Announc. 13, e00795-23, 2024. DOI:
10.1128/mra.00795-23- 68 -

令和５年度 京都大学化学研究所

スーパーコンピュータシステム

利用報告書

一酸化炭素酸化菌と水圏ウイルス、原生生物の分子生物学的研究
Molecular biology of carboxydotrophs, aquatic viruses, and protists
京都大学 農学研究科

吉田 天士

研究成果概要水圏ウイルスは、微生物への感染を通じて微生物群集組成の動態や代謝に多大な影響を与える。そのため水圏ウイルスの分布パターンの解明は地球規模の物質循環をモデル化する上で重要である。そこで大阪湾における月に一度のサンプリングと24時間3時間
ごとのに周期的サンプリングを行い、微生物群集と水圏ウイルスのメタゲノム解析を行った。またウイルス感染培養系を用いたメソコズム実験による微生物群集に日周をもたらす分子機構の解明を試みている。
日周性の分子機構の解明に先立ち、一次生産者である赤潮藻類が1日ごとの微生物・ウイルス群集構造に与える影響を明らかにした。メソコズム培養系を用い、赤潮形成ラ
フィド藻Heterosigma akashiwoおよび赤潮形成珪藻Chaetoceros sp.が微生物-微生物感染性ウイルス動態に及ぼす影響を調査した。両赤潮形成種培養液から調整した細胞内容物(それぞれHIFおよびCIF)に、大阪湾定点で採水した海水中の微生物群集を添加した。培
養後7日間、微生物を種内個体群レベル（ASVs）で、ウイルスを種レベル(vOTU) で動態を追跡した。ASVの組成はHIFおよびCIF区間で違いが生じ、前者ではVibrio属やPseudoalteromonas属、後者にはPolaribacter属やRhodobacteriales目のASVが特異的に増加した。さらに前者ではVibrio感染性ウイルス、後者ではBacteroidetes感染性ウイルスやRhodobacteriales感染性ウイルスが含まれ、このうち16のvOTUの宿主は同一実験区で特異的に優占したASVと一致する系統であった。このような共起動態は大阪湾メタゲノム
データにおいても確認され、環境中でも生じることが明らかになった。以上より、赤潮
形成藻類種の違いは系統的に異なる微生物の増殖を促し、それらの微生物に感染するウ
イルスの動態にまでその差異が及ぶことが示唆された。
月に一度の動態調査で海洋優占微生物種（株レベル）の内、ラン藻に注目し、ウイルスとの相互作用と日周的感染過程を明らかにした。大阪湾定点より 海水を3時間毎に10回採取し得た原核生物画分とウイルス画分から、 DNAとRNAを抽出した。これらを16S rRNA遺伝子解析および原核生物とウイルスのメタゲノム、
メタトランスクリプトーム解析による日周転写動態に供した。ラン藻では、一つのSynechococcus属ASVのみが優占し、これと共在する2系統（属レベル）150以上のラン藻ウイルスが見出された。これらウイルスが宿主光合成と同調して一斉に感染することを明らかにした。
発表論文（謝辞あり）
1.

Takebe, T., Tominaga, K., Isozaki, T., Watanabe, T., Yamamoto, K., Kamikawa, R., Yoshida, T.
Taxonomic difference in marine bloom-forming phytoplanktonic species affects dynamics ofboth bloom-responding prokaryotes and prokaryotic viruses. mSystems. DOI:
https://doi.org/10.1128/msystems.00949-23（2024 年 2 月 13 日受理）

2.

Shen, S., Tominaga, K., Tsuchiya, K., Matsuda, T., Yoshida, T. and Shimizu, Y.
Virus–prokaryote infection pairs associated with prokaryotic production in a freshwater lake.
mSystems, 9, e00906-23, 2024. DOI: https://doi.org/10.1128/msystems.00906-23

3.

Tominaga, K., Takebe, H., Murakami, C., Tsune, A., Okamura, O., Ikegami, I., Onishi, Y.,
Kamikawa, K. and Yoshida, T. Population-level prokaryotic community structures associatedwith ferromanganese nodules in the Clarion-Clipperton Zone (Pacific Ocean) revealed by 16S
rRNA gene amplicon sequencing. Environ. Microbiol. Rep. 16, e13224. DOI:
https://doi.org/10.1111/1758-2229.13224- 69 -

令和 5 年度

京都大学化学研究所 スーパーコンピュータシステム 利用報告書
微生物の分子育種に関する研究
Studies on molecular breedings of microorganisms
京都大学 農学研究科 応用生物科学専攻

澤山 茂樹

研究成果概要微細藻類やラビリンチュラ類等の真核微生物の一部は、ω３系脂肪酸やカロテノイド等の有用物質生産能を有している。カロテノイド生合成系に関与する遺伝子には未同定のもの、制御機構が未解明のものが多く存在している。本研究では、京都大学化学研究所スーパーコン
ピュータシステムを利用し、広範なデータからの注釈付を行うことでそれらの候補遺伝子を探索し、分子生物学実験に活用している。また、ラビリンチュラ類はω３系脂肪酸の生産源として近年注目されているが、それらの生態や環境適応については未解明である。当研究室では、本種の特定の環境変化への分子適応メカニズムを明らかとするため、低塩濃度条件等の網羅的転写データを取得し、その解析も実施している。

- 70 -

令和５年度

京都大学化学研究所 スーパーコンピュータシステム 利用報告書
植物アレルゲンの構造
Structure of allergens derived from plant materials
京都大学大学院 農学研究科 品質設計開発学分野

丸山 伸之

背景と目的
「花粉食物アレルギー症候群」は、花粉と食物のアレルゲン間での交差反応によって起こるアレ
ルギーである。花粉が一次感作源とされており、生の野菜や果物を摂取した際に症状が出る頻度が高い。口腔アレルギーを示すことが多いが、全身症状を示すこともある。
「花粉食物アレルギー症候群」の原因となる代表的なアレルゲンは感染特異的タンパク質-10(pathogenesis-related
protein: PR-10)やプロフィリンである。PR-10 やプロフィリンは一次構造の保存性が高いことか
ら植物間で立体構造が類似し、交差反応しやすいとされている。最近、GRP が「花粉食物アレル
ギー症候群」の原因アレルゲンである可能性が指摘されている。GRP は snakin/GASA プロテイン
ファミリーに属する抗菌ペプチドで、植物において病原菌に対する防御などに寄与するとされる。
大豆アレルギーにおいてはカバノキ科花粉の PR-10 である Bet v 1 が関与することが多いという報告があり 1)、症状も重篤になることが多いため、その摂取において注意が必要である。花粉への感作の頻度が多くなる学童期以降の大豆アレルギー患者における PR-10 以外のアレルゲンの感作頻度などについては報告が少ない。本研究は、36 例の大豆アレルギー患者について感作抗原を解析することにより、学童期以降の大豆アレルギー患者における抗原への感作頻度を明らかにすることを目的とした。

結果
約 80%において PR-10 に対する特異的 IgE 抗体が検出された。それらの患者以外の 8 例中 4
例に対しプロフィリンに感作されていた。それら以外の患者において、BBPI について感作された患者が 1 名であった。以上の様に、学童期以降の大豆アレルギー患者では PFAS に関連するアレルゲンが原因となる比率が高く、それら以外のアレルゲンが原因となる例も存在する
ことが示された。
＊これらの構造の比較ためにアプリケーション Discovery Studio を使用した。
1) J Allergy Clin Immunol. 2012 Mar;129(3):860-863.e3. doi: 10.1016/j.jaci.2012.01.031.

- 71 -

令和 5 年度

京都大学化学研究所 スーパーコンピュータシステム 利用報告書
有機結晶の気体吸着状態についての理論的解析
Theoretical analysis of the gas sorption state of organic crystals
京都大学 大学院人間・環境学研究科 人間・環境学専攻 物質科学講座
津江広人

研究成果概要多孔性材料は，気体分子の分離・精製・貯蔵などの用途に広く適用可能なため，古くから研究されており，現在でもなお新規材料の開拓が活発に進められている．これまでに当研究室では，有機結晶が発現する気体吸着特性の解明を目的として，安価かつ生体適合性をもつジペプチドに着目し，その結晶構造と気体吸着挙動の関係について報告してきた．その研究過程において，N 末端と C 末端の両方を保護した化合物 1（図１）の単結晶が，CO2 を高選
択的に吸着することが判明している．

SMe
H
N

BocNH
O

CO2Me
Me

図１ 1 の分子構造

図２ 1 の CO2 吸着状態の OTREP 図

1 の CO2 吸着状態の結晶構造については，既に–173 ℃で解析済みであったが，本研究では，新たに–85 ℃での解析を行った．また，結晶中において 1 と CO2 との間に働く分子間相互作用を計算化学により解析した．ここでは，京都大学化学研究所スーパーコンピュータシステ
ムを利用した．
単結晶Ｘ線構造解析の結果，–85 ℃においても 1 の CO2 吸着状態を原子レベルで可視化することに成功した（図２）．結晶中において 1 と CO2 との間には有意な原子接触が見られた．
そこで，計算化学アプリケーション Materials Studio を用いて，CO2 吸着状態の原子座標を用
いて結晶構造の構造最適化を行った後，Gaussian 16 を用いて二次の摂動法による ab initio
計算とエネルギー分割計算を行い，1 と CO2 との間に働いている分子間相互作用を解析した．
その結果，–173 ℃の場合と同じく，–85 ℃においても，両者の間に働く主要な分子間相互作
用は分散力であり，1 による高選択的な CO2 の吸着挙動は，同相互作用によって発現していることが分かった．

- 72 -

令和 5 年度

京都大学化学研究所 スーパーコンピュータシステム 利用報告書

基部陸上植物苔類ゼニゴケにおける活性型ジベレリンの単離と同定
Identification of active gibberellins in the basal land plant Marchantia polymorpha
京都大学 生命科学研究科 遺伝子特性学分野

下川瑛太

研究成果概要本研究では、京都大学化学研究所スーパーコンピュータシステムを利用し、基部陸上植物
苔類ゼニゴケにおける活性型ジベレリン生合成経路の同定および生理機能の解明を目指している。
植物ホルモン・ジベレリンは生活環を通して植物の成⻑、生殖を多面的に制御する化合物であり、関連遺伝子や分子の作用機序が明らかにされてきた。しかし、これらの知見の多くは被子植物に着目した研究から得られたものであり、ジベレリン生理機能の進化的起源の理解には至っていない。本研究では基部陸上植物の苔類ゼニゴケを材料として遺伝学的な実験から見出された新奇因子について、京都大学化学研究所スーパーコンピュータシステムを利用し、新奇因子の機能喪失変異体を用いたトランスクリプトーム解析、および RAxML-ng を用いた系統解析も実施し、機能の考察や陸上植物における保存性を調べた。
また、スーパーコンピュータシステムを利用して、ゼニゴケの近縁種であるアカゼニゴケのゲ
ノム解析も行なっており、RepeatModeler による反復配列の探索、BRAKER3 による遺伝子モ
デリング実施した。
これらの成果は投稿へ向けて準備中である。

- 73 -

令和５年度

京都大学化学研究所 スーパーコンピュータシステム 利用報告書
13 族元素含有有機金属錯体の特異な光学特性の機構解明

Investigation of optical properties of organometallic complexes containing group 13 elements
京都大学 大学院地球環境学堂 地球親和技術学廊

伊藤 峻一郎研究成果概要本研究では、京都大学化学研究所スーパーコンピュータシステムを利用し、13 族元素を含有する金属錯体の光学特性について、量子化学計算を用いた解析を行ってきた。当研究室
ではこれまでに、13 族元素であるホウ素やアルミニウム、ガリウムなどを中心元素とする種々の錯体を合成し、それらの吸収・発光特性に関する評価を行ってきた。特に、置換基の位置や数が異なる種々のジイミンホウ素錯体を合成したところ、1,3 位に置換基をもたない 3Ph においてのみ効率よい溶液発光をしめした（図 1a）。今回、この原因を調査するため、Gaussian 16 を用いた密度汎関数理論（DFT）計算並びに時間依存 DFT 計算、Molpro を用いた制限活性空間自己無撞着場（RASSCF）法による円錐交差構造の最適化およびエネルギー計算を行って化合物の電子状態を評価した。
対象とする分子は図１a に示した分子で、代表例として 3Ph および 4Ph に対する計算結果を図 1b,c に示す。基底状態・励起状態の構造最適化は CAM-B3LYP/631+G(d,p)のレベルを採用した。さらに、基底状態 S0 と励起状態 S1 のエネルギー曲面が交わる円錐交差の極小エネルギー構造
を、RASSCF 法によって得た。また、励起状態の最安定構造と円錐交差の内部座標を内挿して得られた構造のエネルギー計
算により、円錐交差に至る活性化エネルギ
ーを見積もった。結果として、溶液発光を示す 3Ph は、溶液発光を示さない 4Ph に比べて円錐交差に至る活性化エネルギーが高いため失活しにくいことが示唆さ れた。したがって、置換基の置換位置の違い
によって、励起状態の分子の構造変化の図１．(a) ジイミンホウ素錯体の構造と溶液・結晶における発光の様子。(b) 3Ph および (c)4Ph のポテンシャルエネルギー曲線。

起こりやすさが変化し、発光特性を制御できることが明らかとなった。
発表論文（謝辞あり）
1. Ito, S.; Hashizume, M.; Taka, H.; Kita, H.; Tanaka, K.; Chujo, Y. Mater. Chem. Front.
2023, 7 (20), 4971–4983. https://doi.org/10.1039/D3QM00761H.

- 74 -

令和５年度

京都大学化学研究所 スーパーコンピュータシステム 利用報告書
金属錯体ソフトマテリアルの創成
Fabrication of Coordination Soft Materials
京都大学 高等研究院 物質―細胞統合システム拠点 古川 修平

研究成果概要本研究では、京都大学化学研究所スーパーコンピュータシステムを利用し、ロジウム二核パ
ドルウィール錯体、ルテニウム二核パドルウィール錯体、銅二核パドルウィール錯体を基本骨格に有する金属錯体多面体（metal-organic polyhedra）の合成を行った。この MOP をポーラス
モノマーとして用い、イミダゾールやピリジン系連結配位子を用いて配位重合を行う、またはMOP を分子間相互作用を用いて結晶化させることにより、金属錯体ソフトマテリアルの合成を行った。
具体的には、新規に合成したロジウムイオン、ルテニウムイオン、または銅イオンを有する
MOP の結晶構造中における配位環境の違いや分子の歪みを解析するために、X 線結晶構
造データベース検索を行った（Cambridge Structural Database を用いた）。ここでは、金属種に依存したパドルウィール構造中の金属―金属間距離の変化、そしてパドルウィール構造の歪みを定量的に解析した。結晶構造が不明な化合物については Material Studio を用いて分子構造をシミュレートすることで、解析を行った。またスーパーコンピュータシステムに既に導入されている計算パッケージ「Q-Chem」を用いて MOP 分子間の相互作用を定量的に評価することにより、MOP 分子構造がその集積構造に与える影響について調査した。以上の解析により、合成した金属錯体ソフトマテリアルの構造情報と、シミュレーションによって推定したポリマー構造との相関に関する研究を行った。
発表論文（謝辞なし）
1. “Dual photoresponsive & water-triggered nitric oxide-releasing materials based on
rhodium-based metal-organic polyhedra”, F. J. Carmona, T. N. Chuba, E.
Sánchez-González, J. Pirillo, Y. Hijikata, S. Furukawa, J. Mater. Chem. B 2024, 12,233-239.
2. “Porous supramolecular gels produced by reversible self-gelation of ruthenium-based
metal-organic polyhedra”, J. Troyano, F. Tayier, P. Phattharaphuti, T. Aoyama, K.
Urayama, S. Furukawa, Chem. Sci. 2023, 14. 9543-9552.
3. “Pore-Networked Gels: Permanently Porous Ionic Liquid Gels with Linked
Metal–Organic Polyhedra Networks”, Z. Wang, A. Ozcan, G. A. Craig, F. Haase, T.
Aoyama, D. Poloneeva, K. Horio, M. Higuchi, M.-S. Yao, C. M. Doherty, G. Maurin, K.
Urayama, A. Bavykina, S. Horike, J. Gascon, R. Semino, S. Furukawa, J. Am. Chem.
Soc. 2023, 145, 14456–14465.

- 75 -

令和 5 年度

京都大学化学研究所 スーパーコンピュータシステム 利用報告書
脂質動態を介した貪食の分子機構
Molecular mechanisms of engulfment through lipid dynamics

京都大学高等研究院 物質―細胞統合システム拠点 鈴木グループ

大和 勇輝

研究成果概要本研究では、京都大学化学研究所スーパーコンピュータシステムを利用し、死細胞貪食因子を利用した新規貪食誘導分子開発のため、構造予測を行い新規貪食誘導候補分子の探索を行った。これにより得られた候補分子を用いた分子生物学実験を行うことができた。来年
度も、さらに計算機を用いた解析を行うことにより、貪食を最適化するための因子の改良に努
め、論文として発表する予定である- 76 -

令和 5 年度

京都大学化学研究所 スーパーコンピュータシステム 利用報告書
多能性細孔物質の深化
Development of multifunctional porous materials

京都⼤学 ⾼等研究院 物質－細胞統合システム拠点 北川グループ
大竹研一
研究成果概要多孔性物質は古代エジプト（例：活性炭など）から現代に至るまで長い間、人類の生活に欠かせない役割を果たしてきた。特に、活性炭やゼオライトといった多孔性物質は、貯蔵、分離、変換などの重要な機能を提供し、現代社会では欠かせない材料となっている。これらの既存の物質を凌駕するか、全く新しい機能を持つ新たな多孔性物質の開発が出来れば、人類の生活に革新的な変化をもたらす事が期待される。そのためには、微少空間を持つ物質の合成、構造、性質についての新しいサイエンスの開拓が必要である。

我々は、多孔性配位高分子（Porous Coordination Polymer：PCP）と呼ばれる結晶性の多孔体を基盤として、さまざまな機能空間のデザインと新しい現象・機能の探索を行ってきた。PCP は
均一な細孔を持ち、さまざまな気体分子を吸着し取り込む性質を有する。さらに、一部の PCP
は、ガス吸着に伴い結晶格子が変形する「フレキシブル」な性質を示し、ガス選択性のゲート型吸着と呼ばれる挙動を示す。近年、世界中でさまざまな PCP が開発され、さまざまなガスに対して特異的なゲート型吸着挙動が報告されているが、その詳細な機構については、いまだに解明がされていないことが多く残っている。ゲート型吸着挙動の詳細な機構を理解するためには、格子変形エネルギーとガス吸着エネルギーの両方を考慮する必要がある。本研究では、
京都大学化学研究所のスーパーコンピュータシステムを利用して、PCP の結晶構造からガス
分子の吸着サイトを予測し、ゲート開閉前後のエネルギー変化とガス吸着エネルギーを計算した。ゲート型吸着を示す PCP について、Material Studio の DMol3 パッケージを用いた密度汎関数法(LDA, VWN)による構造最適化、続いて Adsorption Locator パッケージを用いた
Simulated-Annealing 法によるガス吸着サイトのモンテカルロ探索を行った。PCP の細孔中のVan der Waals 相互作用は、Lennard-Jones (LJ) potential を用いて計算を用いた。
得られたガス吸着状態の構造を基に、一点計算(GGA, PBE)によりエネルギーを求め、PCP の格子変形エネルギーと吸着エネルギーの関係を明らかにすることで、ゲート型吸着の起源について解明した。こうした知見は、PCP への選択的吸脱着を利用した将来のガス分離・貯蔵技術開発のための有用な知見となる。
発表論文（謝辞なし）
Mohana Shivanna, Jia-jia Zhang, Keith Ray, Sho Ito, Hirotaka Ashitani, Yoshiki Kubota, Shogo
Kawaguchi, Vitalie Stavila, Ming-shui Yao, Takao Fujikawa, Ken-ichi Otake, and Susumu- 77 -

Kitagawa”Selective sorption of oxygen and nitrous oxide by an electron donor-incorporated flexible
coordination network "Commun. Chem., 6, 62, 2023
Yifan Gu, Jia-Jia Zheng, Ken-ichi Otake, Shigeyoshi Sakaki, Hirotaka Ashitani, Yoshiki
Kubota, Shogo Kawaguchi, Ming-Shui Yao, Ping Wang, Ying Wang, Fengting Li & Susumu
Kitagawa"Soft corrugated channel with synergistic exclusive discrimination gating for CO2 recognitionin gas mixture"

Nature Communications volume 14, Article number: 4245 (2023)
Mohana Shivanna, Ken-ichi Otake, Shotaro Hiraide, Takao Fujikawa, Ping wang, Yifan Gu,
Hirotaka Ashitani, Shogo Kawaguchi, Yoshiki Kubota, Minoru T. Miyahara, and Susumu
Kitagawa“Crossover Sorption of C2H2/CO2 and C2H6/C2H4 in Soft Porous Coordination Networks”

Angew. Chem. Int. Ed., 62, e202308438, 2023

- 78 -

令和 5 年度

京都大学化学研究所スーパーコンピュータシステム利用報告書
振電相互作用に関する理論的研究
Theoretical Study on Vibronic Couplings
京都大学 福井謙一記念研究センター 理論研究部門

佐藤徹【研究成果概要】
分子における核の運動を扱う表現として Born–Oppenheimer (BO) 表現と Crude Adiabatic (CA) 表
現がある。また、遷移における始状態, 終状態を、スピン軌道相互作用を含まない電子ハミルトニア
ンの固有状態 (純粋スピン状態) とするか、スピン軌道相互作用を含んだ電子ハミルトニアンの固有状態 (混合スピン状態) とするかの違いがある。本研究では、混合スピン CA 表現に基づき、分子の全振動モードを考慮した無輻射遷移速度定数の解析的表式を導出し、テトラセンを例として計算を行った。また、振電相互作用の密度形式である振電相互作用密度 (VCD) により、遷移において重要な振動モードの振電相互作用の起源を明らかにした。
混合スピン CA 近似における、混合スピン電子状態 M から N への無輻射遷移速度定数は
∑
2π
nr
nr
nr
kN
kN
kN
|VN M,α |2 Θα←M =←M,α ,←M,α =ℏα(1)

ここで、VN M,α は電子状態 N と M の間の非対角振電相互作用定数 (VCC) である。Θα は速度定数の振動部分であり、

Θα =

∑
να

[

(να + 1)ℏ (α)να ℏ (α)
Pmνα (T )F (+ℏωα ) +F (−ℏωα )
2ωα
2ωα

]
(2)

ここで、F (α) (E) は全ての振動モードからモード α を除いた Franck–Condon envelope である。無輻射遷移は、混合スピン状態 M と N の主成分のスピン多重度が同じ場合を内部転換、異なる場合を系間交差と分類できる。非対角 VCD は非対角 VCC の被積分関数として与えられる。
∫
VN M,α = dx ηN M,α (x),ηN M,α (x) = ρN M (x) × vα (x)(3)ρN M (x) は電子状態 N と M の間の重なり密度、vα (x) は振動モード α のポテンシャル導関数である。
テトラセンの S1 -T2 間の系間交差速度定数を計算した。その計算値は 3.1 × 107 s−1 であり、実験
nr
値を良く再現した。また、α = 4 に対する kN←M,α が大きな値を持つことがわかった。α = 4 の非対角 VCD 解析の結果、非対角 VCC は主に C5a から生じることがわかった。
【発表論文】(謝辞あり)(1) W. Ota, M. Uejima, T. Sato, Bull. Chem. Soc. Jpn. 96, 582 (2023).
(2) W. Ota, M. Uejima, N. Haruta, T. Sato, Bull. Chem. Soc. Jpn. in press.
(謝辞なし)(3) M. Sakamoto, M. Hada, W. Ota, F. Uesugi, T. Sato, Nat. Commun. 14, 4471 (2023).
(4) R. Xiaotian, W. Ota, T. Sato, M. Furukori, Y. Nakayama, T. Hosokai, E. Hisamura, K.
Nakamura, K. Matsuda, K. Nakao, A. P. Monkman, K. Albrecht Angew. Chem. Int. Ed. 62,e202302550 (2023). Nat. Commun. 14, 4471 (2023).

- 79 -

令和 5 年度

京都大学化学研究所 スーパーコンピュータシステム 利用報告書
遺伝子情報を用いた海洋生態学研究
Research on marine ecology using genetic information

国立研究開発法人 海洋研究開発機構 海洋機能利用部門 生命理工学センター
西村 陽介

研究成果概要昨年度に引き続き、京都大学化学研究所スーパーコンピュータシステムを利用し、メタゲノム
データを活用した微生物生態系の研究と、微生物ゲノム解析ツールの開発を行った。
公開された海洋メタゲノムデータを網羅的に利用するとともに、メタゲノムからゲノムを再構築する独自の手法を開発することで、2,057 メタゲノムから 52,325 個の原核生物ゲノムを再構築した。これらの原核生物ゲノムを活用して、北極域に存在する新規な窒素固定細菌を複数同定し、それらの生態学的分布や代謝ポテンシャルを明らかにした。さらに、比較ゲノム解析により、窒素固定細菌の極域への環境適応において鍵となる遺伝子の候補として、芳香族化合物
分解酵素や低温ショックタンパク質が同定された[1]。
また、ウイルスや微生物の比較ゲノム解析ツールである DiGAlign の開発を行い、GenomeNet
にて公開した[2]。DiGAlign では、比較ゲノム解析における可視化手法であり、ゲノム間の類似性を分かりやすく示す「シンテニーマップ」を作成するウェブツールであり、これまでの類似ツールでは不可能な、最大 300 ゲノムの大規模な比較ゲノム解析が可能である。独自の機能として、類似性をもとに構築されるゲノム系統樹である「ガイドツリー」によって、類似性の高いゲノム間の比較図を迅速に表示できる上に、遺伝子の同定とその機能予測も可能である。
DiGAlign は以上の機能により、ウイルスデータを解釈するための仮説を持たない場合でもデータ駆動でゲノムデータの理解を促進し、大量のゲノム情報を入手可能な現代におけるゲノム
解析のスピードを加速する。
発表論文（謝辞あり）（*は責任著者、#は共に筆頭著者）
1.

Takuhei Shiozaki#, Yosuke Nishimura#, Susumu Yoshizawa, Hideto Takami, Koji
Hamasaki, Amane Fujiwara, Shigeto Nishino, Naomi Harada. 2023. ‘Distribution andsurvival strategies of endemic and cosmopolitan diazotrophs in the Arctic Ocean.’ The
ISME Journal 17(8):1340-1350. doi:10.1038/s41396-023-01424-x

2.

Yosuke Nishimura*, Kohei Yamada, Yusuke Okazaki, Hiroyuki Ogata*. ‘DiGAlign:versatile and interactive visualization of sequence alignment for comparative genomics’
Microbes and Environments (Accepted.)- 80 -

令和５年度

京都大学化学研究所 スーパーコンピュータシステム 利用報告書
琵琶湖流域を対象とした薬剤耐性遺伝子の分布図の作成
Antibiotic resistance genes in the Lake Biwa watershed
立命館大学 理工学部 沈尚研究成果概要2018 年から 2022 年にかけて、琵琶湖（北湖３地点、南湖１地点）および流入河川（12 河川）から採水した（計 69 サンプル）。試料水から細菌およびウイルス DNA を抽出し、ショットガンシー
ケンスを行った。個々のメタゲノムサンプルから細菌の個別ゲノムを MAGs（Metagenomic
Assembled Genomes）として再構築した（MetaWRAP, MAGRE, PlasFlow）。その後、dRep を用いて重複ゲノムを取り除き、種レベルでユニークな MAGs セットを得た。ウイルスゲノムは、
SPAdes, VirSorter2, CheckV を用いて再構築した。同種の冗長性を排除するため、塩基配列
相同性 95%でクラスタリングを行った。得られた細菌およびウイルスゲノム内の薬剤耐性遺伝
子は、RGI（--include_loose）および CARD を用いて検出した。細菌およびウイルスの存在量はTPM（transcripts per million）として計算した。
琵琶湖および流入河川サンプルから 922 個の MAGs、41,824（>5 kbp）のウイルスゲノムを再構築することが出来た。これらのうち、858 MAGs から 33,605 個の薬剤耐性遺伝子が、191 個のウイルスゲノムから 200 個の薬剤耐性遺伝子が検出された。細菌は多剤耐性遺伝子、テトラサイクリン耐性遺伝子を多く保有していた。また薬剤耐性遺伝子プロファイルやその存在量について、地点間で大きな差は見られなかった。一方で、ウイルスは地点間で薬剤耐性遺伝子
プロファイルや存在量が異なることが明らかとなった

発表論文（謝辞あり）
Shen S, Tominaga K, Tsuchiya K, Matsuda T, Yoshida T, Shimizu Y.2024.Virus–prokaryote
infection

pairs

associatedwithprokaryotic

production

mSystems9:e00906-23.https://doi.org/10.1128/msystems.00906-23

発表論文（謝辞なし）- 81 -

ina

freshwaterlake.

令和 5 年度

京都大学化学研究所 スーパーコンピュータシステム 利用報告書

合金材料の触媒作用に関する理論的研究
Theoretical study on catalysis of alloy materials
大阪大学大学院 工学研究科 応用化学専攻

古川 森也

研究成果概要本研究では、京都大学化学研究所スーパーコンピュータシステムを利用し、メタンのドライリ
フォーミング（CH4＋CO2 →2CO+H2）に有効な(Ni0.5Co0.5)3Ge 合金触媒の作用機構について
DFT 計算を利用した詳細な機構解明を行った。Ni3Ge(111)スラブ構造を作成し、その中の Ni
サイトの半数を Co で置換することで上記三元系合金の表面構造をモデル化した（図 1a）。本系では Co をドープすることで CO2 の活性化が促進されることが示唆されていたが、DFT 計算
では CO2 活性化過程（CO2→CO＋O: TS2）のおける活性化障壁が Co の導入により低下する
反応サイトが複数現れることが確認された（図 1b）[1]。以上のことから、本系においては CO2 の活性化が促進することで、メタンドライリフォーミングがより効率的に進行していることが示唆される。[1]

図 1．DFT 計算の概要 (a) Ni3Ge(111)および(Ni0.5Co0.5)3Ge(111)モデル表面構造とCO2 吸着・活性化の幾何学配置、および(b) 各配置における CO2 吸着および活性化のエネルギーダイアグラム．

発表論文（謝辞あり）[1] K. Liu, F. Xing, Y. Xiao, N. Yan, K. Shimizu, S. Furukawa, ACS Catal., 2023, 13,3541-3548.

- 82 -

令和 5 年度

京都大学化学研究所 スーパーコンピュータシステム 利用報告書
高次高調波によるアト秒 X 線パルスの増幅
Amplification of X-ray attosecond pulses

Department of Physics, UPC-Polytechnic University of Catalonia, Carles Serrat
研究成果概要Our research, spanning from 2020 to 2023, has focused on elucidating the intricate dynamics
of attosecond pulse amplification in helium and understanding the spectral shifts observed in highharmonic generation. Our efforts have involved a combination of experimental observations,numerical simulations, and theoretical analyses, aiming to unravel fundamental aspects ofultrafast optics and nonlinear phenomena in laser-matter interactions.
In 2020, we initiated our investigations by employing single-electron numerical solutions of
the time-dependent Schrödinger equation (TDSE) to explore atomic processes in intense laser
fields. Our simulations provided valuable insights into the amplification of attosecond pulses inhelium, particularly around 100 eV, far from the ionization threshold. Theoretical andexperimental results were reported in a seminal article by Serrat et al. (2020), showcasing theparametric attosecond pulse amplification phenomenon. Subsequent simulations, based on thestrong field approximation (SFA) in nonadiabatic form, revealed the influence of plasma
dispersion on parametric amplification, leading to a publication in the Journal of the OpticalSociety of America B (2022).
Recent experimental observations unveiled spectral shifts and splits in harmonic lines duringhigh harmonic generation in helium gas in a long-interaction gas tube.
Numerical simulations, employing a 3D propagation model under the strong fieldapproximation, elucidated the role of laser beam profile distortions in altering phase-matchingconditions and causing the observed spectral phenomena. These findings, highlighted in our paper
published in "Seres, J.; Seres, E.; Serrat, C.; Dinh, T.-H.; Hasegawa, N.; Ishino,M.; Nishikino,
M.; Namba, S. Spectral Shift and Split of Harmonic Lines in Propagation Affected High
Harmonic

GenerationinaLong-Interaction

Gas

Tube.

Atoms

2023,

11,

150.

(https://doi.org/10.3390/atoms11120150)", underscore the potential for generating tunable
narrow-band harmonic sources for spectroscopy and seeding X-ray lasers.
Building upon our achievements, we aim to delve deeper into the following extension:
Further refinement and extension of our 3D propagation model to encompass additional
complexities and interactions, enabling a more comprehensive understanding of harmonic
generation mechanisms including circular polarization of the driving field in a long-interaction
gas tube.
Thank you for considering our application for supercomputer allocation in 2024.

- 83 -

発表論文（謝辞あり）“Spectral Shift and Split of Harmonic Lines in Propagation Affected High Harmonic
Generation in a Long-Interaction Gas Tube”, Jozsef Seres, Enikoe Seres , Carles Serrat ,Thanh-Hung Dinh , Noboru Hasegawa , Masahiko Ishino ,Masaharu Nishikino andShinichi Namba, Atoms 11, 150 (2023).

- 84 -

令和 5 年度

京都大学化学研究所 スーパーコンピュータシステム 利用報告書
スギゲノムの解読と解析
Genome sequencing and analysis of Japanese cedar
東京大学 新領域創成科学研究科 メディカル情報生命専攻

藤野 健

研究成果概要本研究では、京都大学化学研究所スーパーコンピュータシステムを利用し、スギゲノムの解読と解析に取り組んだ。
スギのゲノムサイズはヒトゲノム（約 3 Gb）に比べてはるかに巨大であり、フローサイトメトリーを用いた既存の解析で約 11 Gb という推定が得られていた。また、スギゲノムは極めて頻度の高い反復配列を持つことが予備解析から判明している。このため、スギゲノムの解析には大きな計算資源を必要とする。
我々はスギから高分子 DNA を抽出し、PacBio HiFi リードを得ることでゲノムアセンブリを行った。この結果、N50 で約 12Mb, 合計で約 9 Gb のコンティグを得ることができた。さらに
Omni-C 技術によって構築した Illumina ライブラリをシークエンシングした結果と合わせることで、コンティグの 97 % を 11 本の染色体上に配置することができた。
本年度は、昨年度に行ったゲノムアセンブリに対する解析をより発展させる形で、スギゲノムの遺伝子アノテーションやアセンブリに対する評価を行った。具体的には、EnTAP を用いてスギの遺伝子に機能アノテーションを付与し、SonicParanoid を用いてシロイヌナズナの遺伝子との ortholog 検出を行った。また、PacBio HiFi リードや PCR-free Illumina リードを利用してGenomeScope でゲノムサイズの推定を行った結果、スギのゲノムサイズが約 9 Gb であるとの結果を得た。この値はゲノムアセンブリのサイズと整合し、過去のフローサイトメトリーを元にした
ゲノムサイズの推定が過大評価である可能性を示唆している。

発表論文（謝辞あり）
Fujino, Takeshi, et al. "A chromosome-level genome assembly of a model conifer plant,
the Japanese cedar, Cryptomeria japonica D. Don." bioRxiv (2023): 2023-02.

発表論文（謝辞なし）- 85 -

令和 5 年度

京都大学化学研究所 スーパーコンピュータシステム 利用報告書
対偶遺伝学法を利用した海洋微生物の遺伝子の機能解明

Analysis of gene function in marine microorganisms using contrastive genetics.
東京大学 大学院新領域創成科学研究科 先端生命科学専攻 岩崎研究室 富永賢人
研究成果概要本研究では、京都大学化学研究所スーパーコンピュータシステムを利用し、主に対偶遺伝学法を利用した微生物の遺伝子の機能解明を進めた。対偶遺伝学法は、多数の種の比較ゲノム解析により、在不在が排他関係にある遺伝子のペアを抽出し、互いにその機能が相補する遺伝子ペアを同定する手法であり、相同性に依存せず機能未知遺伝子の機能推定が可能である。本年度は本手法を軸に主に海洋微生物を対象に以下のような解析を進めた。
(１) 対偶遺伝学法による新規 DNA ヘリケースローダーの探索
DNA ヘリケースローダーは原核生物から真核生物まで広く保存された生物の DNA 複製に必須なタンパク質である。しかし、一部の原核生物では既知の DNA ヘリケースローダー
がゲノム上に同定されない。本年度は、昨年度までに対偶遺伝学法により海洋細菌から同定した新規のウイルス型ヘリケースローダーについて立体構造予測を進めるとともに、既知の細菌型ヘリケースローダーについてその配列多様性の解析を進めた。さらに、ウイ
ルス型のヘリケースローダーについてもその多様性について解析を進めた。
(２) 細菌における新規 DNA 複製開始機構の探索
細菌の DNA 複製は、開始調節因子 DnaA に制御され、単一の oriC を開始点とする
DnaA-oriC 型の開始様式が一般的である。しかし一部の細菌は DNA 複製の開始がDnaA に依存せず、その開始位置や機構も不明である。本研究では、対偶遺伝学的なアプローチにより、複製開始が DnaA に依存しないゲノムの特徴を調べ、その複製開始機構への理解を試みた。DnaA 非依存型の複製開始を行うシアノバクテリアゲノムについて、
DnaA 結合配列や機能未知ヌクレアーゼの増加、DNA 修復や組み換え系の保持傾向の変化といった特徴を発見し、DnaA 非依存型の複製開始との関連を示唆する知見を得た。
(３) 天然変性領域を持つタンパク質の海洋細菌における生態学的意義の探索
決まった構造を持たない天然変性領域(IDR)を持つタンパク質は、「液-液相分離」を介した生体分子凝縮体の形成により、様々な細胞内の現象に関与する。本研究は、海洋細菌の有するタンパク質の IDR について、特にその生態学的な知見の拡充を試みた。IDR の長さを持ち主のゲノムの特徴と環境分布と比較したところ、サイズが大きく GC 含量の高いゲノムを持つ深層優占種がより長い IDR を持つ傾向が認められた。このことは、タンパク質の液-液相分離のしやすさの変化が、海洋細菌の環境適応に重要な可能性を示唆した。
これらの研究成果について、微生物生態学会、ゲノム微生物学会の国内学会において発表を行うとともに、遺伝学会にて招待講演を行った。また、現在査読ありの投稿論文を投稿中である。

- 86 -

令和５年度

京都大学化学研究所 スーパーコンピュータシステム 利用報告書
生物システムの系統進化・群集生態
Phylogenetic evolution and community ecology of biological systems
東京大学大学院 新領域創成科学研究科 先端生命科学専攻

鈴木 誉保

研究成果概要本研究では、京都大学化学研究所スーパーコンピュータシステムを利用し、細菌表現型形
質の組み合わせ進化を解析した。系統比較法により細菌表現型形質のマクロ進化パスウェイ
を明らかにした結果を利用して解析を行った。この解析で特定の表現型形質の組み合わせが重要であるとわかったため、系統比較法解析により系統的な種分化率・絶滅率を算出した。また、GTDB207 データベースを利用し、エンリッチメント解析を行い、進化した表現型形質において特有の遺伝子群を同定した。エンリッチメント解析で同定されて遺伝子群の相関進化について、系統比較法により解析し、系統相関ネットワーク構造を明らかにした。さらに、InterProScan を利用し、タンパク質スーパーファミリー・ファミリーを検出し、エンリッチメント解
析・系統比較法解析を行った。また、UniProt の API を叩き、遺伝子情報を集めエンリッチメント
解析に利用した。
次に、細菌表現型形質の隠れ状態の系統進化を解析した。系統比較法により隠れマルコフ
モデルを利用して形質の隠れ状態の進化を解析した。
また、今後の研究課題として、昆虫ゲノムを解析すべく、外部データベースからゲノムや CDS
情報を wget し、内容確認など解析準備を進めた。
上記の解析は京大スパコンシステムが提供している、R、Singularity、InterProScan モジュールを利用している。

- 87 -

令和 5 年度

京都大学化学研究所 スーパーコンピュータシステム 利用報告書
スペクトラルグラフ理論に基づく新規系統解析手法の開発

Developing the novel phylogenetic method based on the spectral graph theory
東京大学大学院 新領域創成科学研究科 先端生命科学専攻 松井求研究成果概要分子系統学の分野では近年、AlphaFold2 の登場を契機に、タンパク質の立体構造情報を系
統樹推定法に取り込もうという取り組みが活発に行われている。しかしながら、タンパク質立体構造の進化過程に関する理解がまだ不十分なことから、進化モデルをどのように構築すべきか？立体構造の情報を既存の系統樹推定のスキームにどのように接続すべきか？など基礎的な知見の蓄積すら十分ではない。
本研究では、これまでに開発してきた Graph Splitting（GS）法、Edge Perturbation（EP）法、および PA+NJ+EP（PANJEP）法をタンパク質立体構造も利用できるようにアルゴリズムを改善し、実データに適用することで有効な手法であるか検証した。アルゴリズムの開発と検証は、京都大学化学研究所スーパーコンピュータシステムにおいて、AlphaFold DB に登録されている膨大な立体構造データセットに上記の新手法を適用することで行った。ベンチマーク解析の結果、これまでアミノ酸配列情報からでは系統解析が困難だったタンパク質スーパーファミリーについて、十分な精度の立体構造情報が蓄積していれば、立体構造に基づく GS+EP 法や
PANJEP 法は内部枝がよく支持された良い系統樹を推定できることが分かった。タンパク質立体構造予測の手法開発は日進月歩で進んでおり、その進捗を積極的に分子系統学に取り込
んでいくことは、機能未知遺伝子の機能予測やその進化解析など幅広い波及効果も期待できることも相まって、重要課題となっている。本成果は、その嚆矢になりうるものと考えている。
発表論文（謝辞なし）
Hirotaka Matsumoto, and Motomu Matsui, NeTaGFT: A similarity network-based method
for trait analysis, Methods in Ecology and Evolution, 2024, 15(1):153–163- 88 -

令和 5 年度

京都大学化学研究所 スーパーコンピュータシステム 利用報告書
微生物の表現型データベースの開発
Development of Microbial Phenotype database
東京大学大学院 新領域創成科学研究科 先端生命科学専攻

藤吉真生

研究成果概要本研究では、京都大学化学研究所スーパーコンピュータシステムを利用し、微生物の表現型
データベースの開発を行なった。微生物の表現型は微生物群集と環境との関係を議論する上で重要であるにも関わらず、これまで十分な研究がされていない。そこで本研究では、微生物生態系の表現型解析を行うことを目的とする。その達成のために、微生物の表現型解析を可能にするデータベースの構築、表現型解析による微生物生態系の構成機序の分析を行った。まず微生物の配列情報と表現型情報が紐づいた大規模なデータベースを作成したのち、表現型を推定する際に最適な手法の探索を行なった。推定が難しい表現型については何が推定を困難にしているのかを詳しく調べた。また、表現型データベースとして公開するために、
ウェブインターフェースを開発した。同時に開発したデータベースの実データへの適用も進めており、炎症性腸疾患患者の腸内細菌叢について、その表現型組成を調べた。

発表論文（謝辞あり）

発表論文（謝辞なし）- 89 -

令和5年度

京都大学化学研究所 スーパーコンピュータシステム 利用報告書
環境 DNA の解析
Environmental DNA Data Analysis
東京大学 新領域創成科学研究科 先端生命科学専攻 ZHU TAO

研究成果概要In this study, I analyzed metabarcoding sequencing data derived from approximately one
million environmental DNA (eDNA) samples t using a custom pipeline. This analysis utilized
the APC queue, involving 250GB of memory and CPU usage reaching 500. The entire
analytical process spanned roughly three months.
The results indicate that eDNA metabarcoding has been widely applied to extensively sample
and research bacteria, fungi, invertebrates, and fish species. In contrast, reptiles and birds weredetected in far fewer samples. Despite the diversity of barcodes employed across the samples,the 16S rRNA, 18S rRNA, and the internal transcribed spacer (ITS) region emerged as the top
three most commonly used, indicating a significant preference in barcode usage.

- 90 -

令和 5 年度

京都大学化学研究所 スーパーコンピュータシステム 利用報告書
生命システム進化の法則解明・未来予測

Pattern detection and future prediction of biological system evolution
東京大学大学院 理学系研究科 生物科学専攻 岩崎渉研究室

今野 直輝

研究成果概要本研究では、京都大学化学研究所スーパーコンピュータシステムを利用し、原核生物の遺伝子獲得/欠失による進化がどれだけ予測可能なのかを定量的かつ網羅的に明らかにする解析手法の構築を行っている。微生物ゲノムはさまざまな遺伝子を獲得/欠失しながら多様化してきた。その進化の過程にはパターンがあり、細菌の遺伝子獲得/欠失が他の遺伝子の有無から予測できることを我々はこれまで明らかにしてきた。このようなゲノム進化の背後にある法則性を理解する上では、異なる系統において独立に共通の進化が起こる「収斂進化」が鍵となる。今年度の研究では薬剤耐性遺伝子の獲得進化の予測を行い、その予測によって系統関係を用いたナイーブな予測よりも高い性能を達成できた。
また、今年から収斂進化によって誕生したドメイン融合遺伝子の探索を開始した。主にBLAST 検索や遺伝子アノテーションなどのソフトウェアの実行に本スーパーコンピュータを活用した。その結果として、新規のドメイン融合遺伝子を発見し、その後の実験による機能解析
へと結びつけることができた。
学会発表•

Naoki Konno and Wataru Iwasaki, Machine learning predicts biological system evolution bygene gains and losses, STATPHYS28 Satellite Meeting, The University of Tokyo, Aug. 3, 2023•

Naoki Konno, Machine learning enables prediction of metabolic system evolution in bacteria,
iSCB EvolCompGen Webinar, Online, Apr. 12, 2023•

Naoki Konno, Wataru Iwasaki. 大規模ゲノム情報と系統樹から未来の進化を予測する. 第 46回日本分子生物学会年会 2023, 神戸ポートアイランド. (2023/12/06-08)•

Naoki Konno, Wataru Iwasaki. Predicting gene gain/loss evolution based on repeating long-term
evolution. 日 本 進 化 学 会 第 25 回 沖 縄 大 会 . 琉 球 大 学 ・ 沖 縄 県 市 町 村 自 治 会 館 .
(2023/08/31-09/03)•

Naoki Konno, Machine learning predicts biological system evolution by gene gains and losses.
RIKEN iTHEMS セミナー. オンライン. (2023/04/20) Invited Seminar•

Naoki Konno, Wataru Iwasaki, Predicting biological system evolution by gene gain and loss
using Evodictor, EMBO Workshop Predicting evolution, EMBL Heidelberg and Virtual, Jul.
11-14, 2023

- 91 -

令和５年度

京都大学化学研究所

スーパーコンピュータシステム 利用報告書

真核生物の細胞内共生後のアミノアシル tRNA 合成酵素の進化
Eukaryote aminoacyl-tRNA synthetase evolution after endosymbiont

東京大学大学院 新領域創成科学研究科 先端生命科学専攻 岩崎研究室

浜口 悠貴

研究成果概要本研究では、京都大学化学研究所のスーパーコンピュータシステムを活用して、様々な真核生物におけるミトコンドリアアミノアシルtRNA合成酵素(mt-ARS)の20種にわたる包括的な系統学的解析を行いました。本研究の対象となった生物群は、オピストコ
ンタ、アメーボゾア、アーケプラスチダ、SARスーパーグループ、ハプト藻類、クリプト
藻類、Discoba、Metamonodaなど多岐にわたります。これらのカテゴリは、後生動物や真菌類、緑藻類や紅藻類、珪藻類やクロメラ類など、非常に多様な生物を含んでいます。以下にその対象生物のグループを列挙します。
オピストコンタ:後生動物などから成る Metazoa、Choanoflagellate、真菌類の担子菌門や子嚢 菌門、ツボカビ類や接合菌類などから成る Basal Fungi linage、単細胞ホロゾア
Capsaspora owczarzaki、アプソゾア Thecamonas trahens、ヌクレアリア類 Fonticula albaアメー

ボゾア: Dictyostelium discoideum などの粘菌や Acanthamoeba castellanii アーケプラスチダ:
緑藻類・紅藻類・灰色藻類
SAR スーパーグループ:珪藻類、偽菌類、Bigyra、繊毛虫類、アピコンプレクサ類、クロメラ類、 褐虫藻、ネコブカビ類、クロララクニオン藻類
ハプト藻類: Emiliania huxleyi などの円石藻類
クリプト藻類:Guillardia theta、Cryptophyceae sp.
Discoba: Naegleria gruberi や Andalucia godoyi などの盤状クリステ類
Metamonoda : Streblomastix strix、Monocercomonoides exilis などのミトコンドリアが退化、も しくは後天的に消失した生物種研究の結果、20種のmt-ARSに関する最尤推定樹は、真核生物のミトコンドリアが共通の祖先から発生した後、複数回にわたって水平遺伝子移動(HGT)によってmt-ARSが伝播されたことを強く示唆しています。この水平遺伝子移動は、複数の生物グループにおいて異なるHGTドナーから受け継がれたことを示唆しており、特に光合成を行う真核生物では、多数の細菌種からHGTを受けたことが確認されました。
この発見は、ほとんどのmt-ARSが複数の起源を持ち、一部の真核生物クレードでは細菌
由来のARSによって置き換えられていることを示しています。これらの結果から、ミトコンドリアアミノアシルtRNA合成酵素の起源と進化の経路が、従来考えられていたより
もはるかに複雑で多様であることが明らかになりました。

- 92 -

令和 5 年度

京都大学化学研究所 スーパーコンピュータシステム 利用報告書
計算化学を活用した天然物の合成研究
Natural products synthesis utilizing computational chemistry
富山県立大学 工学部生物工学科 生物有機化学講座

占部 大介

研究成果概要
天然物合成における複雑分子の反応を理論的に解析するためには、反応分子の立体配座挙動に対する深い理解が重要である。本研究では、千田、佐藤らによるファシクラリン合成[1][2]における鍵反応である、N-アルコキシイミニウムイオンとアリルシランの分子内アザスピロ環化（図中 a、1 → 2 → 3a 及び 3b）の立体選択性の起源を明らかにするため、６員環形成時における遷移状態を立体配座網羅的に解析した。はじめに、結合形成時における遷移状態の立体配座を網羅的に取得した（step 1）。次に、形成する６員環のパッカリングパターンに注目し、すべての配座異性体を"energy-enhanced Cremer-Pople diagram"にプロットした（step 2）。それぞれのパッカリングパターンにおける特徴的なコンフォメーションを解析することにより（spte 3）、反
応基質のアリルシランの幾何異性及び、生成物の立体化学に依存して、遷移状態が異なるコ
ンフォメーション傾向を持つことを明らかにした。また、キラル補助基としてトリル基を用いた不斉環化についても同様の手法で解析した。

[1] S. Yamamoto, Y. Komiya, A. Kobayashi, R. Minamikawa, T. Oishi, T. Sato, N. Chida, Org.
Lett. 2019, 21, 1868. [2] R. Minamikawa, K. Fukaya, A. Kobayashi, Y. Komiya, S. Yamamoto,
D. Urabe, N. Chida, T. Sato, Synthesis, 2021, 53, 4621.

発表論文（謝辞あり）
Fukaya, K.; Sato, T.; Chida, N.; Urabe, D. "Computational Study Focusing on a Comprehensive
Conformational Analysis of Transition States for Aza-Spiro Ring Formations with
N-Alkoxyamides" J. Org. Chem. 2023, 88, 13655-13665.

- 93 -

令和５年度

京都大学化学研究所 スーパーコンピュータシステム 利用報告書
凝集誘起発光についての理論的研究
Theoretical Study on the Aggregation-Induced Emission
千葉工業大学山本 典史

研究成果概要本研究では、京都大学化学研究所スーパーコンピュータシステムを利用し、凝集誘
起発光についての理論的研究に取り組んだ。
近年，単体では発光しないが，分子が多数凝集すると発光する特性を持つ蛍光色素が注目されている。この現象は凝集誘起発光と呼ばれている。クマリンを三脚巴状に縮合した化合物（triskelion-shaped molecule）は、希薄溶液中に分散した状態では蛍光をほとんど発しないが、凝集状態になると発光強度が 100 倍程度増加する。このような凝集誘起発光（Aggregation-Induced Emission; AIE）特性を示すメカニズムとして、凝集に伴って湾曲構造の反転運動が抑制されるためと推測されているが、詳細は明らかになっていなかった。
本研究では、三脚巴状分子の AIE 過程に関して、量子化学計算と分子動力学計算に基づく自由エネルギープロファイル解析に取り組んだ。
本研究で取り組んだ解析により、三脚巴状分子について、基底状態と励起状態が交差する円錐交差点の構造は、ベンゼン環骨格内の炭素原子 1 個が持ち上げられるように変形し、非平面な envelope 型となることが明らかになった。また、自由エネルギープロファイルから、希薄溶液中でこの分子が発光しない原因は、光照射後、励起した Franck-Condon 点から
円錐交差点へ自発的に緩和することで無輻射緩和するためであることが明らかになっている。
さらに凝集構造中では、光励起後、分子の構造変化を経て円錐交差点に至る無輻射経路がエネルギー的に不利となり、発光を示すことが明らかになっている。
さらに本年度は、π系を拡張した３種類の異なる三脚巴状分子について、その凝集誘起発光特性を量子化学計算に基づいて理論的に解析した。その結果、π系を拡張することでこの分子の螺旋反転運動が抑えられること、発光波長・発光強度が大きく変化するメカニズ
ムを明らかにした。
発表論文（謝辞なし）
Ueda, M., Kumamochi, M., Shimizu, R., Ohba, Y, Yamamoto, N., Mazaki, Y.,
Benzocoumarin-fused Triskelions Exhibit AIEE Because of Inhibited Molecular Inversion, Eur.
J. Org. Chem., 投稿中 (2024)- 94 -

令和５年度

京都大学化学研究所 スーパーコンピュータシステム 利用報告書

テトラフェニルエチレンの凝集誘起発光ダイナミクスに関する理論的解析
Theoretical Analysis of Aggregation-Induced Emission Dynamics of Tetraphenylethylene
千葉工業大学與五澤 蓮

研究成果概要本研究では、京都大学化学研究所スーパーコンピュータシステムを利用し、テトラフェニルエチレン TPE 1)の凝集誘起発光ダイナミクスに関する理論的解析に取り組んだ。
近年，単体では発光しないが，分子同士が多数凝集すると強く発光する特性を持つ
新しいタイプの蛍光色素が注目されている。この現象は凝集誘起発光（Aggregation Induced
Emission; AIE）と呼ばれる。AIE が発現する系では，分子が凝集するというシンプルな現象のもとで非断熱遷移過程が制御されて，その発光効率が高まると考えられるが，メカニズムの詳細は明らかではない。
本研究では，AIE を示す代表的な色素分子である TPE を対象として，非断熱遷移の制御という観点から，AIE ダイナミクスの理論的な解析に取り組んだ。
本研究で取り組んだ解析により、TPE について、基底状態と励起状態が交差する円錐交差点の構造は、ethylenic C=C 結合部位の二面角が 90°近傍に遷移し、pyramidalization
することが明らかになった。また、自由エネルギープロファイルから、希薄溶液中でこの分子が発光しない原因は、光照射後、励起した Franck-Condon 点から円錐交差点へ自発的に緩和することで無輻射緩和するためであることが明らかになっている。さらに凝集構造中では、光励
起後、分子の構造変化を経て円錐交差点に至る無輻射経路がエネルギー的に不利となり、発光を示すことが明らかになっている。
次年度以降、TD-DFTB-MD 計算を用いて、THF 溶液中と凝集状態における TPE のAIE ダイナミクスの解析に取り組む予定である。凝集状態では、周囲の分子との立体障害のため ethylenic C=C 結合の回転は起こらず、S1/S0 円錐交差点に到達しないと予想される。これらの解析に基づいて、TPE の AIE メカニズムを明らかにすることを目指す。
[1] Zhao, Z., et al, J. Mater. Chem., Vol. 22, p. 23726 (2012)- 95 -

令和 5 年度

京都大学化学研究所 スーパーコンピュータシステム 利用報告書
高活性遷移金属錯体の合成による新反応開拓

Development of New Reaction Based on Novel Transition Metal Catalysts
中央大学 理工学部 応用化学科

岩本 貴寛

研究成果概要本研究では、実験化学的に見出した有機金属錯体の構造、反応性、電子状態を量子科学
計算により評価することで、錯体の性質理解の深化に繋げると共に、新たな反応開拓に繋がる知見を得ることを目的とした。
遷移金属触媒によるアルキンのビニリデン転位は有用なアルキン変換反応として汎用されているが、ビニリデン錯体からアルキンを与える逆ビニリデン転位に関する研究も古くから行われてきた。一般にビニリデン転位に活性を示すアルキンの多くは転位能の高い水素置換基を持つ末端アルキンであり、そのため逆ビニリデン転位に関する研究も末端アルキンの報告例が多い。当研究室では、内部アルキンにおいてもビニリデン転位が起きることを見出すとともに、その過程で炭素二置換ビニリデン錯体が逆ビニリデン転位を起こすことを明らかにした。しかし、ビニリデン転位に活性なヘテロ元素置換内部アルキンにおける逆ビニリデン転位の研究は限られていた。所属研究室では、リンおよび硫黄元素置換基を持つアルキン由来のビニリデン錯体が逆ビニリデン転位を起こすことを見出すとともに、置換基の電子的効果についても明らかにしている。本研究では、本反応の反応機構に関する知見を得るために、Gaussian 16(B3PW91/SDD+6-311G(d))により中間体および遷移状態の最適化を行った。その結果、想定していた逆ビニリデン転位に対応する反応経路が求まり、またエネルギーや構造に関する詳細な知見も得られた 1。
発表論文（謝辞あり）
1. “Retro-Vinylidene Rearrangements of P- and S-Substituted Ruthenium Vinylidene
Complexes” Iwamoto, T.; Saito, K.; Mitsubo, T.; Kuwabara, T.; Ishii, Y.
Organometallics 2023, 42, 167–173.
2.

“Binuclear

Complexes

SupportedbyaTetrapyridyl

Ligandwitha

Bending

Anthraquinodimethane Linker” Iwamoto, T.; Sotome, Y.; Ishii, Y.
ACS Organic & Inorganic Au, 2023, 3, 305–311.
3. “One-pot Syntheses of Benzo- and Benzofuran-fused Iridaoxabenzenes via CH Bond
Activations of Alkyl-bridged Diphenol Derivatives” Iwamoto, T.; Suzuki, M.; Hasegawa, H.;
Abeta, H.; Matsuo, Y.; Tanaka, T.; Yasuda, N.; Ishii, Y.
Chem. Asian. J. 2023, e202300640.

- 96 -

令和 5 年度

京都大学化学研究所 スーパーコンピュータシステム 利用報告書
代謝ネットワーク構造とその発展性の探求

Topological assessment of metabolic network structure and evolution
東京工業大学 生命理工学院 生命理工学系

平井颯

研究成果概要細胞内では様々な生化学反応が相互に連携し、環境中から取り入れた栄養源を利用してエネルギーを生産し、生存に必要な物質を合成している。これらの生化学反応のつながりは、化合物をノード、反応をエッジとする代謝ネットワークとして記述することができる。代謝ネットワー
クの構造を解析する手法のひとつとして Network expansion アルゴリズムが知られている。この手法では、各反応についてすべての反応物が存在すれば反応が進むと仮定する。ある化合物の集合（seed）から計算を開始し、新たな化合物が生じなくなるまでこの操作を繰り返すと、最初に存在する化合物から代謝ネットワークを介して生成可能なすべての化合物を見つけることができる。
本研究では、多様な微生物種の代謝ネットワークをゲノム情報をもとに構築し、Network
expansion を用いてその構造について解析した。まず、微生物ゲノム情報に対して遺伝子機能
アノテーションを行って代謝能を抽出し、代謝ネットワークを構築した。次に、生命の生存に必須と考えられる化合物を定義し、それらの化合物の生成のために代謝ネットワークにインプットとして与える必要のある最小限の化合物の集合（minimal seed set）を貪欲法によって探索した。
その結果、minimal seed set に含まれる化合物の数と代謝ネットワークに含まれる反応の数に相関関係があることが明らかとなった。また、minimal seed set と生理機能との関係について解析した。今後は、minimal seed set に含まれる化合物の特徴を解析するほか、解析アプローチの改良を行い、実際の微生物の栄養要求性の理解に資する結果を得ることを目指す。
代謝ネットワークの構築のため、スーパーコンピュータシステム上で eggNOG-mapper を用いた遺伝子機能アノテーションを行った。また、Julia を用いて代謝ネットワーク構造の解析を行った。

- 97 -

令和５年度

京都大学化学研究所 スーパーコンピュータシステム 利用報告書
化学エネルギー変換に関わる反応活性種の構造反応性相関

Geometric and Electronic Structure/Reactivity Correlation in Catalysis for Energy Conversion
山陽小野田市立山口東京理科大学 工学部応用化学科

太田 雄大

研究成果概要高効率な水の酸化反応は人工光合成において要となる化学反応であり、海水の直接電解を可能にする触媒の開発が求められる。海水の電解では併発する塩化物イオン（Cl–）の酸化を抑制することが必要である。本研究では、酸化ルテニウムによる水および Cl–の酸化機構について考察するために、単核および二核ルテニウム錯体をモデル化合物とした量子化学計算を行った。計算は京都大学化学研究所スーパーコンピュータシステムの Gaussian16 を利用して行った。反応活性種は高原子価ルテニウムオキソ（Ru=O）として各種反応について検討した。単核 Ru=O に対して O-O 結合を生成するためには水酸化物イオン（OH–）が求核的に反応する機構が考えられる。また、Cl–の酸化反応においては、まず Cl–が Ru=O に求核的に反応して Ru-OCl を生成し、この化学種と Cl–が反応して Cl2 を発生すると考えられている。これらの反応座標に沿ってポテンシャルエネルギーを計算したところ、単核錯体においては、いずれも吸熱反応で活性化エネルギーに大きな違いは見られなかった。一方、二核錯体においては Ru-OH と Ru=O のカップリングによる、O-OH 結

O合の生成が発熱反応であるのに対して、Ru-OCl とHO OH

Cl– の反応は吸熱反応であることがわかった。前者の反応では、生成するヒドロペルオキソ種が二核 Ru
中心を架橋することで、生成物が安定化されること

HO O
Ru OH

HO Ru OH

OH

HO OH

HO

O

HO Ru

O Ru OHHO OH HO O

O Ru OHHO OH HO Oがわかった。一方、Cl–の酸化においては、Cl-Cl 結合の生成にともない金属中心との相互作用は弱まり、生成物が安定化されないことが示された。したが

O

HO Ru

Cl
O

Cl

Cl

O Ru
HO OH

Cl
O

O

OH
Ru OH

O Ru

O

HO OH

O

OH
Ru OH
O

–

って、多核 Ru 中心では水の酸化反応が Cl の酸化より有利に進行しうることが示唆された。

図 1.ルテニウム錯体による O-OH および Cl-Cl結合の生成発表論文(謝辞なし)
Takehiro Ohta, Mami Mitori, Tomoyuki Takeyama, Masayuki Wakioka, Tatsuya Higaki, Roger
E. Cramer, Yasuhiro Ohki, “Electrocatalytic CO2 Reduction with Cofacial Porphyrin Dimers”,
6th Symposium on Advanced Biological Inorganic Chemistry, Jan 7-11/2024, Kolkata, India(Invited talk）.

- 98 -

令和 5 年度

京都大学化学研究所 スーパーコンピュータシステム 利用報告書

多孔質金属錯体内における分子拡散の分子動力学シミュレーション
Molecular Dynamics Simulation of Molecular Diffusion in Metal-Organic Frameworks
東京大学大学院 工学系研究科 応用化学専攻

細野 暢彦

研究成果概要多孔性金属錯体(Metal-Organic Framework: MOF)は、ナノサイズの細孔を無数に有する結晶性化合物であり、その細孔にはガス分子のような小分子から、分子量 400 万を超える極めて長い高分子までもが取り込まれることがこれまでの研究からわかっている 1。特に、長い紐状の形を持つ高分子鎖は、本来の絡み合った構造を解きながら末端より MOF の細孔へと浸入することが、これまでの実験や分子動力学シミュレーション(MD)により明らかにされている 2。
最近我々は、この高分子浸入の速度や細孔内拡散経路が、高分子鎖の化学構造および部分
官能基によっても大きく異なり、結果として MOF への吸着量にも違いが現れることを実験的に見出した 3,4。本研究では、京都大学科学研究所スーパーコンピュータシステムを利用して、本高分子拡散プロセスの全原子 MD を行うことにより、本現象の分子論的な描像を得ることでそのメカニズムの全貌解明に迫った。シミュレーションにおいては大規模並列計算に特化した
LAMMPS ソフトウェアを選択し、計算環境を整備した。
単結晶構造データをもとに作成した
MOF、およびポリエチレングリコール(PEG)の主鎖上中央にベンゼン環を有するオルト置換体またはパラ置換体各 15 分子をそれぞれ十分な構造緩和計算したのちに、MOF の(001)面にゲスト分子群を接触配置すること

Figure 1. A snapshot of the MD simulation.

で初期構造を得た。これらの構造に対し 393 K で 100 ns の MD 計算を実行することで、 MOFのナノ細孔に対する PEG 誘導体の浸入拡散挙動を追跡した(Figure 1)。ベンゼン環の置換位置によるコンフォメーションの違いが、ナノ細孔への浸入および拡散挙動に優位な差を与えることが明らかとなった。
参考文献
1. N. Oe, N. Hosono, T. Uemura, Chem. Sci. 2021, 12, 12576-12586.
2. T. Uemura, G. Washino, S. Kitagawa, H. Takahashi, A. Yoshida, K. Takeyasu, M.
Takayanagi, M. Nagaoka, J. Phys. Chem. C 2015, 119, 21504-21514.
3. N. Mizutani, N. Hosono, B. Le Ouay, T. Kitao, R. Matsuura, T. Kubo, T. Uemura, J. Am.
Chem. Soc. 2020, 142, 3701-3705.
4. T. Sawayama, Y. Wang, T. Watanabe, M. Takayanagi, T. Yamamoto, N. Hosono, T.
Uemura, Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 11830-11834.

- 99 -

令和 5 年度

京都大学化学研究所 スーパーコンピュータシステム 利用報告書

マングローブおよび周辺水圏に生息する微生物のメタゲノム・メタトランスクリプトーム解析
Metagenomic analysis of microorganisms in mangroves and surrounding aquatic habitats
国立研究開発法人海洋研究開発機構 超先鋭研究開発部門 超先鋭研究開発プログラム
長谷川 万純研究成果概要本研究では、京都大学化学研究所スーパーコンピュータシステムを利用し、マングローブ林
およびその周辺水圏に生息する微生物のうち、主に原核生物を対象にメタゲノム・メタトランス
クリプトーム解析を行っている。今年度は、日本国内の複数のマングローブ林にて採集した堆
積物サンプル（一部の地点では経時調査を実施）から得られたシーケンスデータについての解析を行った。
スーパーコンピュータにインストールされているバイオインフォマティクスツールを用いて、シーケンスデータのクオリティチェック、アセンブリ、ビニング、bin の統合を行い、再構築ゲノムを取得した。取得した再構築ゲノムは、CheckM によるクオリティチェックと、GTDB-Tk を用いた系統のアノテーションを行った。加えて、コンティグの定量化による各再構築ゲノムのサンプルごとの平均アバンダンスの算出や、シーケンス配列セット全体を用いた微生物の多様性比較
解析を行なった。その結果、潮汐変化にともなう細菌多様性の変化や、特定の潮汐タイミング・
マングローブ林でのみ見られる細菌種の存在を見出した。
現在は、再構築ゲノムの取得に加え、CAT を用いたコンティグの系統アノテーションによるサ
ンプルごとの比較や、マングローブ林の堆積物サンプルに加えて、マングローブ林内の河川
水、および沿岸水サンプルから得られたシーケンスデータについても解析を進めている。

- 100 -

令和 5 年度

京都大学化学研究所 スーパーコンピュータシステム 利用報告書
マウス腸内微生物由来膜小胞の機能解析

Functional analysis of membrane vesicles of mouse intestinal microbiota
産業技術総合研究所 生物プロセス部門 生物資源情報基盤研究グループ 森永 花菜
研究成果概要本研究では、京都大学化学研究所スーパーコンピュータシステムを利用し、マウスの腸内細菌が生産する膜小胞 (メンブレンベシクル・MV) の機能解明を目指す。細菌が生産する
MV は、細胞膜から構成されており、その内部に細菌由来の核酸やタンパク、毒素などが含まれていることが知られている。このことより、MV は、遺伝子の水平伝播や、細菌間、さらには細菌-宿主間の情報伝達など、多様な機能を有することが近年明らかとされている。しかしながら、これらの明らかとされた機能の多くが、一種類の細菌を試験管内で培養して得られた知見である。多様な微生物が存在するような環境における MV の機能については、未解明な部分が多い。本研究では、近年宿主の健康や疾患に寄与することが明らかにされつつある腸内細菌叢に着目し、腸内細菌が生産する MV に含まれるゲノム情報を元に、マウス腸内における MV の機能を解明することを目的とした。
今年度は、昨年度にシーケンシングしたマウス糞便及びマウス糞便由来 MV に含まれる
DNA の詳細な解析を行った。まず、マウス糞便由来 DNA データを用いて、マウス腸内細菌のMAG を取得した。マウス糞便由来 MV の DNA のリードを、取得した MAG にマッピングした
ところ、MV 産生菌の種類は、マウス糞便を構成する腸内細菌叢と比率が大きく異なっていたことから、マウス糞便由来 MV は、特定の細菌が産生していることが明らかになった。さらに、特定の細菌が産生するマウス糞便由来 MV には、MV を産生した細菌のゲノムが均等に含まれるわけではなく、特定の遺伝子配列が蓄積していることが明らかになった。今後は、MV に含まれる遺伝子の機能の解明を目指す。マウス糞便由来 MV に蓄積する遺伝子の機能を明らかにすることで、マウス糞便由来 MV の腸内における機能の実態に迫る。

- 101 -

令和 5 年度

京都大学化学研究所 スーパーコンピュータシステム 利用報告書
新規ナノ物質の設計に向けた第一原理計算研究
First-Principles Study for Designing Novel Nanomaterials
北海道大学触媒科学研究所 触媒理論研究部門 飯田健二

研究成果概要本研究では、京都大学化学研究所スーパーコンピュータシステムを利用し、ナノ物質の第一原理計算を行う。電子構造や光学特性を原子レベルで明らかにして、得られた知見に基づき光や電圧を利用する不均一系触媒の設計指針を提案するべく研究を進めている。本年度は、
PtIn2 ナノ粒子と Au ナノ粒子の局在表面プラズモン共鳴の機構の違いを解明した。
[序論] 可視域に局在表面プラズモン共鳴(LSPR)吸収を示す材料としては、周期表 11 族の金属(Cu，Ag，Au)のみが使われてきた。しかし近年、B2(塩化セシウム)型や C1 型の合金ナノ粒
子が可視域に LSPR 吸収を示すことが京大化研寺西研究室にて見いだされた。我々は、合金
ナノ粒子の LSPR 特性を制御するための理論的指針を構築することを目的として、第一原理計算を進めてきた。2023 年度は、C1 型構造を持つ PtIn2 ナノ合金の光励起の機構を解析し、Au ナノ粒子との違いを明らかにした。
[計算手法] 高い並列化効率を有する第一原理計算プログラム SALMON を用いて、光励起
電子ダイナミクスをシミュレーションした。結晶構造から直径約 3 nm の Pt249In432 ナノ粒子を切り出して計算した。比較のために、Au561 ナノ粒子の計算も行った。
[結果と考察] 光吸収スペクトルを計算したところ、Pt249In432 では 2.8 eV に、Au561 では 2.3 eV
にて LSPR に由来するピークが見いだされた。LSPR の励起エネルギーは d 電子のバンド間遷移に強く依存する。しかし Pt249In432 では、In の d 電子のエネルギーが非常に低いため、LSPRに寄与する d 電子の数は Au561 より遥かに少ない。従って、電子構造のみからでは Pt249In432が可視光にて LSPR 吸収を示すことを説明できない。
LSPR の発現機構を解明するために、光励起電子ダイナミクスを解析した。その結果、Au561と Pt249In432 のいずれでも、クラスター表面にて LSPR に由来する大きな分極が生じていた。一方、Pt249In432 クラスターの内部では Au561 より大きな変位の分極が見いだされた。この内部での大きな変位の分極は、少ない d 電子で効率的に LSPR のエネルギーを低下させる。PtIn2 ナノ合金について、原子レベルの幾何的特性が LSPR の機構を決定づけていることが明らかになった [3]。
発表論文（謝辞あり）[1] K. Iida, T. Takeuchi, R. Katsumi, T. Yatsui, J. Phys. Chem. A, 127, 7718 (2023).
[2] T. Chiba, K. Iida, S. Furukawa, J. Hasegawa, Phys. Chem. Chem. Phys., 25, 9454 (2023).
[3] H. Takekuma, R. Sato, K. Iida, T. Kawawaki, M. Haruta, H. Kurata, K. Nobusada, T.
Teranishi, Adv. Sci., 2307055 (2024).

- 102 -

令和 5 年度

京都大学化学研究所 スーパーコンピュータシステム 利用報告書
水圏環境におけるウイルス・バクテリオファージのゲノム解析

Genome analysis of viruses and bacteriophages in aquatic environments
高知大学 医学部 外科学講座

高橋迪子

研究成果概要本研究では、京都大学化学研究所スーパーコンピュータシステムを利用し、水圏におけるウ
イルスおよびバクテリオファージのゲノム解析を行った。下記に主な成果を示す。
1.

高知県浦ノ内湾の海底泥から単離されたアメーバ感染性ウイルスのゲノム解析を行った。
具体的には、ウイルス由来の DNA から NovaSeq によるシークエンスを行い、得られたリードについて本システムのソフトウェアおよび計算資源を用いてリードの前処理、ゲノム構
築、遺伝子予測、分子系統解析を行った。その結果、少なくとも 4 つの系統から成る 12
株のアメーバ感染性ウイルス株が得られ、各々についてゲノムを構築することができた。
現在、論文投稿し査読中である（謝辞記載あり）。

2.

赤潮原因藻 Heterosigma akashiwo に感染する DNA ウイルス HaV のゲノムを構築した。
これまでに HaV の登録配列は 1 株のみに限られ、異なる宿主範囲をもつウイルス株を中心としたゲノム情報の拡充が必要とされていた。本研究では約 1300 通りの感染交叉性試
験（宿主 60 株 × ウイルス 22 株）の結果から異なる種内特異性をもつ HaV 代表株を 4株選抜し、各株についてゲノム解析を行った。HaV の DNA 由来のショートリードシークエ
ンス、ロングリードシークエンス、および HaV 上の高度反復領域（74 aa×31 反復）をター
ゲットとしたロングリードアンプリコンを用いてリードの前処理、ゲノム構築を行った。現在、数カ所のギャップ領域をサンガーシークエンス等で埋める作業を進めている。ゲノム構築が完了次第、ウイルス株間におけるゲノム比較解析を行う予定である。

- 103 -

令和 5 年度

京都大学化学研究所 スーパーコンピュータシステム 利用報告書
微生物ゲノム情報を利用した新奇代謝遺伝子群の探索

Exploration of novel metabolic genes using microbial genomic information
立命館大学 立命館グローバル・イノベーション研究機構

井上 真男

研究成果概要本研究では、京都大学化学研究所スーパーコンピュータシステムを利用したバイオインフォマティクス解析によって、微生物の新たな代謝遺伝子群の探索や分類を行い、これらの構
造や機能を明らかにすることを目的とした。今年度の主な研究成果を以下に示す。
(1) 地球化学的な硫黄・セレン循環を駆動する複数の新種細菌の完全長ゲノム配列を決定した。本代謝の鍵酵素遺伝子群を同定し、微生物ゲノムにおける系統分布を明らかにした。
さらに、AlphaFold2 を用いることで、これらのタンパク質群の構造機能予測を行った。精製酵
素や遺伝子組換え株を用いた機能解析によって本代謝経路を明らかにした。 (2) 複数の細菌・アーキア株について、硫黄・セレン化合物に対する網羅的な転写応答を RNA シーケンス
によって明らかにした。 (3) 新奇呼吸酵素複合体遺伝子群について微生物ゲノム分布を明らかにしたほか、酵素複合体の AlphaFold2 予測構造から立体構造の多様性と分子進化に関する知見を得た。 (4) 一酸化炭素を酸化し水素を生成する微生物について、環境試料から新属を含む 5 つのメタゲノムアセンブルゲノムを構築することに成功した。
発表論文（謝辞あり）
1.

Nishida S., Omae K., Inoue M., Sako Y., Kamikawa R., Yoshida T. Construction ofmultiple metagenome assembled genomes containing carbon monoxide dehydrogenases
from anaerobic carbon monoxide enrichment cultures. Arch. Microbiol. 205, 292 (2023).

2.

Imaura Y., Okamoto S., Hino T., Ogami Y., Katayama Y.A., Tanimura A., Inoue M.,
Kamikawa R., Yoshida T., Sako Y. Isolation, Genomic Sequence and Physiological
Characterization of Parageobacillus sp. G301, an Isolate Capable of Both Hydrogenogenic
and Aerobic Carbon Monoxide Oxidation. Appl. Environ. Microbiol. 89, e00185-23 (2023).

発表論文（謝辞なし）
1.

Nishida S., Suzuki J., Inoue M., Kamikawa R., Yoshida T. Draft genome of
Parageobacillus thermoglucosidasius, a member of hydrogenogenic carbon monoxide
utilizers, isolated from a freshwater lake sediment. Microbiol. Resour. Announc. 13,
e00795-23 (2024).

- 104 -

京大化学研究所- 2023年度 -システム稼働時間
部門別利用状況

システム稼働状況

バッチジョブ処理状況
応用ソフトウェア利用状況

スーパーコンピュータシステム
日本ヒューレット・パッカード合同会社

福本 淳司、大久保 宏一、上原 英也、西川 和嗣

システム稼働時間
稼働状況

年間運転時間(h)
稼働

システム名

保守 運休

8604.8 179.2
大規模共有メモリサーバ

(h)

(h)

システム運転状況
システム稼働率 : 98.0 %(sdf1/sdf2)

8784
(h)

CPUクラスタシステム稼働率 : 100 %(システム停止なし)(ap001-ap124/cs01-cs44/cm01-cm40/cl01-cl20)

8784
GPUクラスタ(h)

システム稼働率 : 100 %(システム停止なし)(apg01-apg18/ch1-ch9)

計算サーバの月別システム稼働時間
システム名
大規模共有メモリサーバ(sdf1/sdf2)

CPUクラスタ(ap001-ap124/cs01-cs44/cm01-cm40/cl01-cl20)

年月 稼働時間(b) 保守時間(c) 故障時間(d) 運転時間(e=b+c+d) 稼働率(b/e)
4月

695:0524:55

720:0096 %

5月

732:10

11:50

744:0098 %

6月

704:00

16:00

720:0097 %

7月

744:00744:00100 %

8月

744:00744:00100 %

9月

720:00

720:00100 %

10月

744:00744:00100 %

11月

710:00

10:00

720:0098 %

12月

696:1047:50

744:0093 %

1月

715:0029:00

744:0096 %

2月

656:20

39:40

696:0094 %

3月

744:00744:00100 %

計8604:45

179:158784:00

98.0 %

月平均

717:03

14:56

731:5998.0 %

4月

720:00

720:00100 %

5月

744:00744:00100 %

6月

720:00

720:00100 %

7月

744:00744:00100 %

8月

744:00744:00100 %

9月

720:00

720:00100 %- 105 -

GPUクラスタ(apg01-apg18/ch1-ch9)10月

744:00744:00100 %

11月

720:00

720:00100 %

12月

744:00744:00100 %

1月

744:00744:00100 %

2月

696:00

696:00100 %

3月

744:00744:00100 %

計8784:00

8784:00

100.0 %

月平均

732:00732:00100.0 %

4月

720:00

720:00100 %

5月

744:00744:00100 %

6月

720:00

720:00100 %

7月

744:00744:00100 %

8月

744:00744:00100 %

9月

720:00

720:00100 %

10月

744:00744:00100 %

11月

720:00

720:00100 %

12月

744:00744:00100 %

1月

744:00744:00100 %

2月

696:00

696:00100 %

3月

744:00744:00100 %

計8784:00

8784:00

100.0 %

月平均

732:00732:00100.0 %

- 106 -

京大化学研究所- 2023年度 -システム稼働時間
部門別利用状況

システム稼働状況

バッチジョブ処理状況
応用ソフトウェア利用状況

スーパーコンピュータシステム
日本ヒューレット・パッカード合同会社

福本 淳司、大久保 宏一、上原 英也、西川 和嗣

利用者数の月別推移
項番

部局名

1 化学研究所

利用者 計算ノード アプリ
(人)

142

利用者数 登録者数 (人) 利用者数
(50)

(14)

(5)

(3)

18

(15)

(12)

9 医生物学研究所

1(1)

10 薬学研究科・薬学部

5

(5)

(2)

11 工学研究科・工学部

44

(22)

(13)

12 エネルギー科学研究科

2

(2)

(2)

13 農学研究科・農学部

6

(5)

(1)

4

(2)

(1)

19 生命科学研究科

3(3)

20 地球環境学堂・学舎

1

(1)

6

(6)

29 福井謙一記念研究センター

1(1)

30 産官学連携本部

1

(1)

54

(50)

2 エネルギー理工学研究所

5

3 生存圏研究所
4 防災研究所

1

5 宇治地区事務部
6 理学研究科・理学部
7 医学研究科・医学部
8 附属病院

14 総合人間学部
15 人間・環境学研究科
16 経済研究所
17 数理解析研究所
18 情報学研究科

21 学術情報メディアセンター
22 生態学研究センター
23 高等研究院(4)

24 次世代開拓研究ユニット
25 先端医工学研究ユニット
26 触媒・電池元素戦略ユニット
27 iPS細胞研究所
28 ウイルス研究所(1)

31 学際融合教育研究推進センター
32 その他- 107 -■(Email利用者) ■(計算ノード利用者)

部局別のCPU使用時間
項番

部局名

1 化学研究所

共有メモリサーバ

CPUクラスタ

GPUクラスタ ログインノード

45370日11時間56分 226550日16時間11分 43183日19時間02分

2 エネルギー理工学研究所

968日15時間22分

59日06時間29分

8日17時間01分
00時間27分

3 生存圏研究所
4 防災研究所
5 宇治地区事務部
6 理学研究科・理学部

859日08時間30分 10488日17時間07分 1830日17時間15分 108日20時間02分

7 医学研究科・医学部
8 附属病院
9 医生物学研究所

98日20時間55分

02時間02分

10 薬学研究科・薬学部

2636日06時間15分

623日11時間16分

14時間00分

11 工学研究科・工学部

13235日20時間09分 101674日04時間33分 12567日22時間51分

1日12時間09分

12 エネルギー科学研究科
13 農学研究科・農学部

185日18時間15分

1日08時間40分

5048日20時間11分

734日11時間58分

7日21時間53分

00時間53分

09時間02分

7063日22時間34分

2695日04時間27分 2095日06時間30分

14時間16分

2722日17時間32分

6169日22時間05分 1803日22時間06分

08時間59分

7637日14時間01分 204788日05時間50分 25227日06時間32分

26日15時間57分

1109日18時間20分

14 総合人間学部
15 人間・環境学研究科

3日03時間29分

16 経済研究所
17 数理解析研究所
18 情報学研究科
19 生命科学研究科
20 地球環境学堂・学舎

77日09時間08分

8日02時間02分

21 学術情報メディアセンター
22 生態学研究センター
23 高等研究院
24 次世代開拓研究ユニット
25 先端医工学研究ユニット
26 触媒・電池元素戦略ユニット
27 iPS細胞研究所
28 ウイルス研究所
29 福井謙一記念研究センター
30 産官学連携本部
31 学際融合教育研究推進センター
32 その他- 108 -

京大化学研究所- 2023年度 -システム稼働時間
部門別利用状況

システム稼働状況

バッチジョブ処理状況
応用ソフトウェア利用状況

スーパーコンピュータシステム
日本ヒューレット・パッカード合同会社

福本 淳司、大久保 宏一、上原 英也、西川 和嗣

応用ソフトウェア利用時間 (ジョブ件数とCPU時間)
ジョブ件数とCPU時間

ジョブ件数とCPU時間

ジョブ件数とCPU時間

ジョブ件数とCPU時間

ジョブ件数とCPU時間- 109 -

2023年度
WWWサービスの利用状況
日本ヒューレット・パッカード合同会社 西川和嗣

更新日時：2024年4月1日 00時30分

4月

5月

6月

7月

8月

9月

10月 11月 12月

1月

2月

3月

月

訪問者

訪問数

ページ

件数

バイト

4月

12,161

27,034

165,019

600,51646.52 GB5月

11,21821,293

151,677

574,13949.54 GB

6月

10,674

20,314

137,367

567,772

37.43 GB

7月

10,96922,153

158,421600,032

48.16 GB

8月

11,63724,066

156,330

572,17849.29 GB9月

11,65824,959148,401

541,516

52.16 GB10月

13,27430,163

162,758

647,858

92.56 GB

11月

13,30027,871

168,146604,70178.95 GB12月

12,90325,374143,076

561,41887.41 GB1月

14,41628,351

141,159

559,938101.90 GB

2月

14,52531,174

153,526

591,01788.88 GB3月

13,19630,810234,550

735,405133.01 GB

合計

149,931313,562

1,920,430

7,156,490

865.82 GB

国内外の利用比率（2023年度）
14,525

7,262

2014年

2015年

2016年

2017年

2018年

2019年

訪問者数の推移 (2014年1月より表示)- 110 -

2020年

2021年

2022年

2023年

2023年度
ゲノムネットサービス利用統計西川

和嗣(日本ヒューレット・パッカード合同会社)

KEGG 生命システム情報統合データベース
KEGG (Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes) はゲノムや分子レベルの情報から細胞、個体、エコシ
ステムといった生命システムの機能や有用性を理解するためのリソースです。生命システムのコンピュータ表現として、遺伝子やタンパク質（ゲノム情報）と化合物など（ケミカル情報）の分子部品の情報を、分子間の相互作用・反応・関係ネットワーク（システム情報）の知識で統合した生命システム情報統合データベースです。さらに
生体システムのゆらぎとして疾患・医薬品情報（ヘルス情報）も統合されています。
カテゴリ
システム情報ゲノム情報

ケミカル情報ヘルス情報

データベース内容KEGG PATHWAY

KEGG パスウェイマップ

KEGG BRITE

BRITE 機能階層・テーブルKEGG MODULE

KEGG モジュール

KEGG ORTHOLOGY

機能オーソログ

KEGG GENOME

全ゲノム配列既知の KEGG 生物種

KEGG GENES

遺伝子・タンパク質

KEGG SSDB

GENES の配列類情報

KEGG COMPOUND

化合物

KEGG GLYCAN

糖鎖

KEGG REACTION

生体内化学反応

KEGG RCLASS

反応クラス

KEGG ENZYME

酵素

KEGG NETWORK

疾患関連のネットワーク要素

KEGG VARIANT

ヒト遺伝子バリアント

KEGG DISEASE

ヒト疾患

KEGG DRUG

医薬品

KEGG DGROUP

医薬品グループ

ゲノムネットデータベースリソース
内サービス
KEGG OC容KEGG OC (KEGG Ortholog Cluster) へのインタフェース

Virus-Host DB ウィルスとその宿主のデータベース
Taxonomy

生物種分類の早見表および検索

varDB

抗原変異性遺伝子のデータベース

ゲノムネットの計算ツール
ゲノムネットでは以下の３つのカテゴリーで計算サービスを提供しています。配列解析の標準的なプログラム以
外はすべて京都大学化学研究所バイオインフォマティクスセンターで開発されたものです。
配列解析
サービス

内
- 111 -容

BLAST
FASTA
MOTIF

配列類似性検索
配列モチーフ検索

CLUSTALW
MAFFT
PRRN

配列のマルチプルアライメントおよび進化系統樹解析

TREE
ゲノム情報解析サービス

内容

DiGAlign

ゲノムアラインメントビューアー

ViPTree

ウィルスゲノムのproteomic treeを生成

KAAS

ゲノムまたはESTコンティグの自動アノテーションとパスウェイマッピング

GENIES

カーネル法での多様なオミクスデータ統合による遺伝子ネットワーク予測

DINIES

医薬品ー標的ネットワーク予測

KofamKOALA

遺伝子機能予測とKEGGマッピング

ケミカル情報解析サービス

内

SIMCOMP

化合物類似構造検索

SUBCOMP

化合物部分構造検索

KCaM

糖鎖類似構造検索

PathComp

化合物間の反応経路計算

PathSearch

類似反応経路検索

PathPred

分解・合成反応経路予測

E-zyme化合物間の酵素反応と酵素遺伝子予測

容

DBGET/LinkDB: ゲノムネット統合データベース検索システム
DBGET は世界中に存在する分子生物学データベースを対象とした統合データベースシステムです。ゲノムネッ
トや KEGG のバックボーンシステムとして利用されています。DBGET でサポートする分子生物学データは、各
データベースのエントリー（ページ）をノード、エントリー間の参照情報をエッジ（リンク）とした膨大なグラフとして表現されます。各データベースエントリーはデータベース名とエントリー名（またはアクセッション番号）のペアで指定され、これは一般には対応するページのURLに変換することができます。このような名前空間を考え、名前同士のつながりを蓄積したのが LinkDB データベースです。
DBGET/LinkDB システムでは多数のデータベースを統合するために、データベース利用条件の違い（ミラーリ
ング可、キーワードインデクシング可、リンクのみ）を考慮して、各データベースを以下の５つのカテゴリーに分類しています。

カテゴリー

検索コマンドbget bfind blink

備考

1. KEGGデータベース

yes

yes

yes

2. その他のDBGETデータベース

yes

yes

yes

3. Web上の検索可能データベース

no

yes

yes

4. Web上のリンクのみのデータベース

nono

yes 各サイトのサービスを利用

5. PubMedデータベース

yes

no

yes

KEGGデータベース (カテゴリー1)- 112 -

ゲノムネットでミラーリング

ゲノムネットが提供するKEGGデータベースは以下の通りで、多くのものは毎日更新されています。
データベース

内

容

備考

brite

機能階層・オントロジー

KEGG BRITE

pathway

パスウェイマップ

moduleKEGGモジュールorthology

オーソログ (KO) グループ

genomeKEGG生物種

mgenome

メタゲノム

genes

高精度ゲノム中の遺伝子カタログ

mgenes

メタゲノム中の遺伝子カタログ

compound

化合物

KEGG COMPOUND

glycan

糖鎖

KEGG GLYCAN

reaction

化学反応

rclass

反応クラス

enzyme酵素分類

network

疾患関連のネットワーク要素

KEGG NETWORK

variant

ヒト遺伝子バリアント

KEGG VARIANT

disease

ヒト疾患

KEGG DISEASE

drug

医薬品

dgroup医薬品グループ

expression

マイクロアレイ遺伝子発現プロフィール

KEGG PATHWAY
KEGG ORTHOLOGYKEGG GENOME
KEGG GENES

KEGG REACTION

KEGG DRUG
著者による登録

その他のDBGETデータベース (カテゴリー2)
ゲノムネットがミラーリングしているデータベースは以下の通りです。
データベース
refsequniprot

内

refnuc

核酸塩基配列refpepタンパク質アミノ酸配列

swissprot
tremblrg001

refgene rg002
rg003

容

元サイト
NCBI

タンパク質アミノ酸配列

SIB / EBI

海洋微生物メタゲノムのリファレンス遺伝子セット（OM-RGC） EMBL
ヒト腸内細菌メタゲノムのリファレンス遺伝子セット（IGC）

BGI/EMBL

海洋微生物メタゲノムのリファレンス遺伝子セット（MATOU） Tara Oceans

pdb

タンパク質立体構造

RCSB

pdbstr

PDBアミノ酸配列

京都大学

epd

真核生物プロモーター

ISREC

prositemotifdic pfam

ExPASyタンパク質配列モチーフ

EBI

ncbi-cdd

NCBI

pmd

変異タンパク質

国立遺伝学研究所

aaindex

アミノ酸指標京都大学

carbbank

糖鎖構造 (更新なし)

帝京大学/ジョージア大学

prosdoc

PROSITE文献ExPASy- 113 -

Web上の検索可能データベース (カテゴリー3)
ゲノムネットでキーワード検索のみできるデータベースは以下の通りです。
データベース内

容元サイト

genbank
insdc

ddbj

NCBI
国立遺伝学研究所

核酸塩基配列embl

EBI

ncbi-gene

Entrez 遺伝子データベース

NCBI

ensembl

真核ゲノムアノテーション

Ensemblhgnc

ヒト遺伝子名

HGNC

brc-dna

ヒト完全長cDNAクローン

理研BRC

brc-epd

植物の完全長cDNAクローン

理研BRC

go

遺伝子オントロジーGOinterproタンパク質ファミリー・ドメイン

EBI

pubchem

PubChem 化合物データベース

NCBI

chebi

ChEBI 化合物データベース

EBI

pdb-ccd

PDB リガンド辞書

PDB

lipidmaps

脂質代謝

LIPIDMAPS

knapsack

植物二次代謝産物

KNApSAcK

hmdb

ヒトメタボローム

HMDB

3dmet

天然化合物の立体構造

3DMET

ligandbox

医薬品の立体構造

LigandBox

sider

医薬品の副作用

SIDER

LinkDB検索のみ可能なデータベース (カテゴリー4)
LinkDBで検索可能なデータベースは以下のとおりです。
https://www.genome.jp/linkdb/link_only.html
PubMedデータベース (カテゴリー5)
内

データベース
pubmed

容医学・生化学文献データベース- 114 -

元サイト
NCBI

月別のWWWサービス利用状況（2023年度）
更新日時：2024年4月4日 04時14分

4月

5月

6月

7月

8月

9月

10月 11月 12月

1月

2月

3月

月

訪問者

訪問数

ページ

件数

バイト

4月

3,351,250

7,475,897

21,130,301

100,310,213

6462.83 GB

5月

3,428,232

7,792,070

23,231,178

106,876,786

7238.42 GB

6月

3,317,572

7,615,907

22,629,975

104,450,249

7522.75 GB

7月

3,456,268

7,850,412

22,536,000

105,860,655

7061.83 GB

8月

3,605,220

8,153,217

25,972,770

114,259,237

7287.99 GB

9月

3,940,288

8,757,638

28,574,968

120,651,234

15501.06 GB

10月

4,110,808

9,295,988

34,371,927

130,368,686

9372.14 GB

11月

3,362,574

7,579,465

53,967,517

138,815,416

9472.17 GB

12月

3,813,110

8,379,390

38,976,456

124,009,331

8273.32 GB

1月

4,500,553

10,304,592

34,670,756

134,368,086

8829.53 GB

2月

4,584,418

10,440,468

33,543,337

136,504,645

8605.81 GB

3月

3,974,515

8,787,755

40,794,302

132,802,096

11297.24 GB

合計

45,444,808

102,432,799

380,399,487 1,449,276,634 106925.09 GB

日本: 141,887,473 件
海外: 238,512,014 件
不明:

国内外のアクセスページ数比率（2023年度）- 115 -

0件

月別のKEGG利用状況（2023年度）
更新日時：2024年4月2日 12時34分

4月

5月

6月

7月

8月

9月

10月 11月 12月

1月

2月

3月

月

訪問者

訪問数

ページ

件数

バイト

4月

3,137,637

6,972,070

16,140,455

88,553,696

4985.96 GB

5月

3,199,509

7,225,080

17,380,772

93,366,331

5222.95 GB

6月

3,120,469

7,112,742

17,542,429

92,309,993

5103.61 GB

7月

3,253,443

7,357,164

17,426,770

94,681,709

5292.44 GB

8月

3,372,025

7,611,520

18,720,920

101,145,580

5506.23 GB

9月

3,690,767

8,152,485

20,457,327

106,013,309

5786.08 GB

10月

3,854,081

8,636,955

21,525,214

109,671,387

6203.91 GB

11月

3,125,575

6,964,758

25,369,330

102,219,738

5441.50 GB

12月

3,116,748

6,866,998

25,362,585

100,826,371

5377.38 GB

1月

3,107,065

6,865,992

23,354,780

100,596,680

5476.23 GB

2月

3,224,016

7,084,505

23,588,577

103,020,889

5618.53 GB

3月

3,120,101

6,848,980

31,656,397

108,129,930

6255.69 GB

合計

39,321,436

87,699,249

258,525,556 1,200,535,613 66270.50 GB

日本: 135,576,871 件
海外: 122,948,685 件
不明:0件

国内外のアクセスページ数比率（2023年度）
4,653,620

2,326,810

2017年

2018年

2019年

2020年

2021年

訪問者数の推移 (2017年1月より表示)- 116 -

2022年

2023年

月別のMEDICUS利用状況（2023年度）
更新日時：2024年4月2日 15時10分

4月

5月

6月

7月

8月

9月

10月 11月 12月

1月

2月

3月

月

訪問者

訪問数

ページ

件数

バイト

4月

2,956,667

6,560,066

12,061,346

75,643,082

4320.45 GB

5月

3,035,018

6,806,551

13,746,610

80,821,284

4575.44 GB

6月

2,967,640

6,723,571

13,665,145

80,160,997

4511.41 GB

7月

3,070,052

6,933,006

13,760,005

82,633,912

4635.14 GB

8月

3,185,273

7,183,763

14,405,484

87,832,1684839.46 GB

9月

3,221,486

7,319,317

14,590,535

89,120,777

4954.08 GB

10月

3,270,791

7,527,812

15,153,327

92,573,288

5107.66 GB

11月

2,942,548

6,466,778

13,290,305

79,813,864

4387.14 GB

12月

2,891,449

6,296,036

17,300,254

82,851,003

4463.38 GB

1月

2,912,117

6,361,130

13,318,153

80,180,268

4378.96 GB

2月

3,046,673

6,722,924

15,427,699

85,531,619

4610.34 GB

3月

2,889,792

6,245,198

19,286,063

84,553,282

4422.32 GB

合計

36,389,506

81,146,152

176,004,926 1,001,715,544 55205.78 GB

日本: 130,511,979 件
海外: 45,492,947 件
不明:0件

国内外のアクセスページ数比率（2023年度）
3,332,544

1,666,272

2017年

2018年

2019年

2020年

2021年

訪問者数の推移 (2017年1月より表示)- 117 -

2022年

2023年

月別のお薬手帳利用状況（2023年度）
更新日時：2024年4月2日 16時20分

4月

5月

6月

7月

8月

9月

10月 11月 12月

1月

2月

3月

月

訪問者

訪問数

ページ

件数

バイト

4月

11,516

13,62653,37056,181

175.36 MB

5月

12,241

14,72659,43962,366186.11 MB

6月

10,355

12,782

56,21359,415186.69 MB

7月

10,93813,31455,07958,108180.56 MB

8月

12,38814,852

58,68361,752174.72 MB

9月

11,21013,52352,67355,434166.65 MB

10月

12,14814,65454,971

57,623

159.47 MB

11月

11,13813,52851,70654,504

153.41 MB

12月

11,531

13,97959,872

63,388185.00 MB

1月

11,414

14,21254,60957,867170.64 MB

2月

11,006

13,81956,47660,221183.00 MB

3月

9,969

12,90951,96554,862

157.75 MB

合計

135,854

165,924

665,056

701,7212.03 GB

日本: 640,527 件
海外: 24,529 件
不明:0件

国内外のアクセスページ数比率（2023年度）
15,954

7,977

2017年

2018年

2019年

2020年

2021年

訪問者数の推移 (2017年4月より表示)- 118 -

2022年

2023年

月別のKEGG API利用状況（2023年度）
更新日時：2024年4月13日 15時58分

4月

5月

6月

7月

8月

9月

10月 11月 12月

1月

2月

3月

月

訪問者

訪問数

ページ

件数

バイト

4月

29,00868,46365,536,290

65,536,624

768.69 GB

5月

28,72967,714

37,666,091

37,666,598

707.82 GB

6月

27,56266,01636,800,505

36,800,976

634.97 GB

7月

27,77065,77839,041,389

39,041,863

888.08 GB

8月

28,23368,74635,123,698

35,124,188

868.32 GB

9月

1,052,267

2,822,293

44,189,884

44,190,332

745.01 GB

10月

983,768

3,060,399

30,452,917

30,453,317

621.93 GB

11月

33,18280,22031,076,714

31,077,195

686.18 GB

12月

32,28075,49432,714,399

32,714,850

1262.98 GB

1月

33,293

79,20330,340,621

30,341,101

682.62 GB

2月

30,102

67,03540,653,252

40,653,693

755.62 GB

3月

64,532

115,289

66,063,228

66,063,602

2241.53 GB

合計

2,370,726

6,636,650

489,658,988

489,664,339

10863.74 GB

日本: 54,206,780 件
海外: 435,452,208 件
不明:0件

国内外のアクセスページ数比率（2023年度）
1,638,217

819,108

2017年

2018年

2019年

2020年

2021年

訪問者数の推移 (2017年1月より表示)- 119 -

2022年

2023年

月別のKEGGを除くサービス利用状況（2023年度）
更新日時：2024年4月1日 21時28分

4月

5月

6月

7月

8月

9月

10月 11月 12月

1月

2月

3月

月

訪問者

訪問数

ページ

件数

バイト

4月

173,794360,846

2,778,788

6,920,514

857.35 GB

5月

185,773

389,066

3,469,506

8,306,600

1377.46 GB

6月

161,349

332,5832,835,207

7,277,482

1824.09 GB

7月

164,660

323,097

3,103,325

6,851,956

1227.70 GB

8月

173,709351,029

5,113,700

8,771,149

1181.52 GB

9月

186,153

422,387

5,648,502

9,530,631

9117.56 GB

10月

205,005

485,651

9,808,795

14,259,520

2390.48 GB

11月

203,617499,172

22,417,130

26,831,867

3079.04 GB

12月

90,705296,917

1,543,601

2,810,115

1043.13 GB

1月

95,542

341,071

1,870,778

3,329,484

1518.77 GB

2月

101,317340,102

1,579,445

3,013,658

1322.86 GB

3月

114,561

370,577

1,934,351

3,706,339

3100.42 GB

合計

1,856,185

4,512,498

62,103,128

101,609,315

28040.36 GB

日本: 3,215,882 件
海外: 58,887,246 件
不明:

0件

国内外のアクセスページ数比率（2023年度）
298,532

149,266

2017年

2018年

2019年

2020年

2021年

訪問者数の推移 (2017年4月より表示)- 120 -

2022年

2023年

月別のLinkDB利用状況（2023年度）
更新日時：2024年4月2日 12時41分

4月

5月

6月

7月

8月

9月

10月 11月 12月

1月

2月

3月

月

訪問者

訪問数

ページ

件数

バイト

4月

17,99225,514

214,959

354,118

28.25 GB5月

18,36730,882

372,412519,43545.66 GB6月

16,98827,291

266,241

394,555

26.49 GB7月

15,92923,221

422,724

549,892

23.98 GB8月

16,27728,878264,483

385,73646.70 GB9月

18,83460,141

439,213575,720

27.33 GB10月

21,66088,6201,917,523

2,087,902

57.79 GB11月

23,021

68,255542,275

731,82364.35 GB

12月

22,224

153,020

623,972

750,973

28.82 GB

1月

24,613

183,200

566,257

700,139

18.26 GB2月

24,364

191,881

528,466

647,073

17.86 GB3月

25,499175,550

546,122700,074

18.01 GB

合計

245,768

1,056,453

6,704,647

8,397,440

403.50 GB

日本: 200,593 件
海外: 6,504,054 件
不明:

国内外のアクセスページ数比率（2023年度）- 121 -

0件

月別のMGENES利用状況（2023年度）
更新日時：2024年4月2日 16時00分

4月

5月

6月

7月

8月

9月

10月 11月 12月

1月

2月

3月

月

訪問者

訪問数

ページ

件数

バイト

4月

588

750

1,332

2,495

293.58 MB

5月

534

682

1,800

2,764

227.44 GB

6月

572

765

6,066

6,950

346.73 GB

7月

557

934

3,901

4,716

240.59 GB

8月

482

650

1,728

2,526

245.44 GB

9月

863

1,237

3,483

4,287

7829.84 GB

10月

951

1,316

2,825

3,803

417.07 GB

11月

1,166

1,925

3,288

4,207

80.00 GB

12月

2,405

3,207

5,557

7,325

561.86 GB

1月

1,701

2,097

2,933

4,391

194.94 GB

2月

1,649

1,968

2,594

4,630

1055.02 GB

3月

1,316

2,066

3,194

4,412

2654.96 GB

合計

12,784

17,59738,70152,50613854.21 GB

日本: 4,493 件
海外: 34,208 件
不明:

国内外のアクセスページ数比率（2023年度）- 122 -

0件

月別のOC利用状況（2023年度）
更新日時：2024年4月2日 16時09分

4月

5月

6月

7月

8月

9月

10月 11月 12月

1月

2月

3月

月

訪問者

訪問数

ページ

件数

バイト

4月

287

455

837

3,369

5.52 GB

5月

350

597

5,220

9,168

124.37 GB

6月

277

458

964

2,954

14.17 GB

7月

329

522

1,207

3,363

15.92 GB

8月

405

1,478

8,332

10,68257.95 GB

9月

505

1,192

2,944

4,648

15.62 GB

10月

476

2,331

2,992

4,794

16.59 GB

11月

660

1,218

2,992

5,437

22.33 GB

12月

2,197

2,576

4,366

6,395

11.85 GB

1月

6,066

6,417

7,952

10,60746.41 GB

2月

6,216

6,569

7,148

9,201

10.69 GB

3月

5,138

5,876

6,616

9,521

22.08 GB合計

22,906

29,68951,57080,139363.50 GB

日本: 1,271 件
海外: 50,299 件
不明:

国内外のアクセスページ数比率（2023年度）- 123 -

0件

月別のVirus-Host DB利用状況（2023年度）
更新日時：2024年4月2日 16時57分

4月

5月

6月

7月

8月

9月

10月 11月 12月

1月

2月

3月

月

訪問者

訪問数

ページ

件数

バイト

4月

6,787

8,885

20,76998,512

15.63 GB

5月

7,725

10,66623,900107,972

21.28 GB

6月

6,725

8,746

17,714

94,89812.29 GB

7月

6,464

8,594

36,917

104,651

11.49 GB

8月

8,211

11,09919,061

93,67613.24 GB

9月

8,537

11,371

24,099100,052

21.46 GB

10月

8,826

13,046

27,776109,293

11.60 GB

11月

9,101

20,831

56,971

139,11213.84 GB

12月

9,736

15,11725,67799,89311.93 GB

1月

9,149

20,80738,372

115,108

27.99 GB

2月

7,883

11,711

24,733

93,99118.54 GB

3月

9,302

13,73875,215

152,80544.70 GB合計

98,446

154,611391,204

1,309,963

223.99 GB

日本: 83,507 件
海外: 307,697 件
不明:0件

国内外のアクセスページ数比率（2023年度）
12,984

6,492

2017年

2018年

2019年

2020年

2021年

訪問者数の推移 (2017年8月より表示)- 124 -

2022年

2023年

月別のTaxonomy利用状況（2023年度）
更新日時：2024年4月2日 16時33分

4月

5月

6月

7月

8月

9月

10月 11月 12月

1月

2月

3月

月

訪問者

訪問数

ページ

件数

バイト

4月

1,138

1,307

2,393

11,901140.44 MB

5月

1,065

1,218

1,906

9,762

2.89 GB

6月

918

1,073

4,369

24,6082.55 GB

7月

954

1,072

3,317

18,006

1.87 GB

8月

765

878

32,40838,1982.61 GB

9月

920

1,016

1,431

7,854

110.49 MB

10月

1,047

1,276

2,762

15,0641.76 GB

11月

1,538

7,401

18,73534,975887.42 MB

12月

2,228

8,666

29,10039,356

1.53 GB

1月

4,596

5,813

10,05147,876461.63 MB

2月

3,203

4,209

9,546

47,642276.26 MB

3月

1,248

1,932

5,491

27,536

5.48 GB合計

19,62035,861

121,509322,778

20.51 GB日本: 1,587 件
海外: 119,922 件
不明:0件

国内外のアクセスページ数比率（2023年度）
4,596

2,298

2017年

2018年

2019年

2020年

2021年

訪問者数の推移 (2017年1月より表示)- 125 -

2022年

2023年

月別のReaction Ontology利用状況（2023年度）
更新日時：2024年4月2日 16時27分

4月

5月

6月

7月

8月

9月

10月 11月 12月

1月

2月

3月

月

訪問者

訪問数

ページ

件数

バイト

4月

1,166

1,399

6,274

73,055728.54 MB

5月

1,242

1,509

8,576

84,432988.56 MB

6月

1,163

1,481

5,935

92,563926.54 MB

7月

1,043

1,330

8,420

65,848640.30 MB

8月

1,142

1,433

8,276

63,122619.68 MB

9月

1,213

1,473

7,999

69,610665.37 MB

10月

1,399

1,713

8,200

86,240882.30 MB

11月

1,510

2,086

8,699

81,725925.47 MB

12月

1,943

2,401

9,320

85,788880.98 MB

1月

1,426

1,850

6,976

84,137841.37 MB

2月

1,279

1,603

5,838

67,003667.60 MB

3月

1,575

1,991

10,351

99,727988.22 MB

合計

16,101

20,26994,864

953,250

9.53 GB日本: 7,483 件
海外: 87,381 件
不明:

国内外のアクセスページ数比率（2023年度）- 126 -

0件

月別のvarDB利用状況（2023年度）
更新日時：2024年4月2日 16時55分

4月

5月

6月

7月

8月

9月

10月 11月 12月

1月

2月

3月

月

訪問者

訪問数

ページ

件数

バイト

4月

754

1,146

1,849

3,551

54.90 MB

5月

761

1,316

2,101

3,884

55.05 MB

6月

725

1,240

1,905

3,453

46.59 MB

7月

964

1,558

2,508

4,515

62.47 MB

8月

663

1,119

1,838

3,330

45.81 MB

9月

611

1,029

1,694

3,200

47.48 MB

10月

729

1,297

2,094

4,278

66.86 MB

11月

1,178

1,929

3,062

6,248

89.92 MB

12月

942

1,787

2,776

4,735

67.28 MB

1月

915

1,669

2,644

4,753

63.95 MB

2月

1,049

1,605

2,355

4,099

55.36 MB

3月

1,026

1,708

2,791

5,080

73.14 MB合計

10,317

17,403

27,617

51,126728.81 MB

日本:

786 件

海外: 26,831 件
不明:

国内外のアクセスページ数比率（2023年度）- 127 -

0件

月別のSequence Analysis利用状況（2023年度）(BLAST / FASTA / MOTIF/ MAFFT / CLUSTALW / PRRN / TREE)
更新日時：2024年4月2日 16時31分

4月

5月

6月

7月

8月

9月

10月 11月 12月

1月

2月

3月

月

訪問者

訪問数

ページ

件数

バイト

4月

41,42087,058783,391

1,352,929

118.86 GB

5月

40,086

72,919722,798

1,293,297

90.38 GB

6月

30,68956,560645,365

1,151,886

69.28 GB7月

33,13464,457455,540

965,91363.35 GB8月

32,336

60,105608,534

1,084,640

77.70 GB9月

27,88951,616626,277

1,154,719

60.23 GB10月

34,67365,789711,140

1,355,523

72.48 GB11月

37,284

71,571

618,272

1,246,277

109.25 GB

12月

32,355

62,131

436,125

965,580

74.96 GB

1月

31,85569,710871,950

1,465,185

28.91 GB2月

39,69075,443673,903

1,336,894

34.75 GB

3月

49,50991,259760,6021,548,976

56.90 GB合計

430,920

828,618

7,913,897

14,921,819

857.06 GB

日本: 1,437,650 件
海外: 6,476,247 件
不明:0件

国内外のアクセスページ数比率（2023年度）

月別のサービス訪問者数比較（2023年度）
月

BLAST

FASTA

MOTIF

MAFFT

CLUSTALW

PRRN

TREE

4月

10,916

859

3,948

1,294

26,909

625

5,426

5月

9,165

907

4,007

1,400

27,334

746

5,669

6月

4,289

848

3,607

1,209

23,239

606

4,391

7月

8,624

850

3,234

1,093

21,510

518

4,110

8月

9,658

769

3,150

818

19,871

519

3,376

9月

3,507

829

3,133

979

21,613

556

4,084

10月

3,786

893

3,604

1,193

27,731

552

5,417

11月

4,037

925

4,004

1,276

29,555

660

5,703

12月

3,817

831

3,590

1,178

25,236

631

4,915

1月

4,618

852

3,749

1,067

24,253

628

4,713

2月

4,029

1,151

3,530

1,827

32,118

762

6,008

3月

5,590

1,461

4,015

1,865

38,662

905

7,825

合計

72,036

11,17543,571

15,199318,031

7,708

61,637- 128 -

月別のBLAST利用状況（2023年度）
更新日時：2024年4月1日 20時56分

4月

5月

6月

7月

8月

9月

10月 11月 12月

1月

2月

3月

月

訪問者

訪問数

ページ

件数

バイト

4月

10,91632,724

176,384

199,338

6.23 GB

5月

9,165

17,42367,621

92,596

6.19 GB

6月

4,289

7,577

49,501

74,9504.04 GB

7月

8,624

17,22374,61397,3034.43 GB

8月

9,658

16,97850,666

70,1092.90 GB

9月

3,507

5,911

36,44755,9863.65 GB

10月

3,786

8,928

42,70664,4993.63 GB

11月

4,037

6,260

40,101

62,6733.50 GB

12月

3,817

5,921

35,95355,7192.84 GB

1月

4,618

7,184

52,251

74,8753.00 GB

2月

4,029

6,107

30,963

48,7612.47 GB

3月

5,590

8,544

38,95463,442

3.09 GB

合計

72,036

140,780

696,160

960,25145.97 GB

日本: 200,433 件
海外: 495,727 件
不明:

国内外のアクセスページ数比率（2023年度）- 129 -

0件

月別のFASTA利用状況（2023年度）
更新日時：2024年4月1日 21時30分

4月

5月

6月

7月

8月

9月

10月 11月 12月

1月

2月

3月

月

訪問者

訪問数

ページ

件数

バイト

4月

859

1,056

2,610

4,334

139.45 MB

5月

907

1,108

2,505

4,445

104.45 MB

6月

848

1,032

2,143

3,948

114.21 MB

7月

850

1,016

2,476

4,234

145.88 MB

8月

769

911

2,748

4,135

330.14 MB

9月

829

1,001

1,791

3,344

92.16 MB

10月

893

1,061

2,036

3,855

259.71 MB

11月

925

1,075

2,314

4,324

197.84 MB

12月

831

1,028

2,071

3,889

91.66 MB

1月

852

1,113

19,415

24,774306.34 MB

2月

1,151

1,326

2,357

4,863

162.52 MB

3月

1,461

1,704

3,789

7,553

180.59 MB

合計

11,175

13,431

46,25573,6982.08 GB日本: 7,932 件
海外: 38,323 件
不明:

国内外のアクセスページ数比率（2023年度）- 130 -

0件

月別のMOTIF利用状況（2023年度）
更新日時：2024年4月2日 16時07分

4月

5月

6月

7月

8月

9月

10月 11月 12月

1月

2月

3月

月

訪問者

訪問数

ページ

件数

バイト

4月

3,948

5,755

32,516

39,5712.64 GB

5月

4,007

5,804

25,26032,3681.80 GB

6月

3,607

5,152

23,882

29,8612.76 GB

7月

3,234

4,760

19,28524,724

1.97 GB

8月

3,150

4,648

240,014245,569

1.89 GB

9月

3,133

4,659

238,050

243,255

3.35 GB

10月

3,604

5,332

236,313242,458

2.05 GB

11月

4,004

5,680

120,282

127,085

1.38 GB

12月

3,590

5,534

22,63728,588

1.69 GB

1月

3,749

6,716

406,561

412,505

3.59 GB

2月

3,530

5,335

136,732

142,260

3.15 GB

3月

4,015

5,924

183,514

190,085

3.49 GB合計

43,571

65,2991,685,046

1,758,329

29.76 GB日本:

25,393 件

海外: 1,659,653 件
不明:

国内外のアクセスページ数比率（2023年度）- 131 -

0件

月別のMAFFT利用状況（2023年度）
更新日時：2024年4月2日 12時43分

4月

5月

6月

7月

8月

9月

10月 11月 12月

1月

2月

3月

月

訪問者

訪問数

ページ

件数

バイト

4月

1,294

1,536

6,411

14,164112.57 MB

5月

1,400

1,708

5,833

13,091101.14 MB

6月

1,209

1,593

6,078

13,231105.38 MB

7月

1,093

1,305

5,288

11,87857.70 MB

8月

818

994

3,653

8,286

102.02 MB

9月

979

1,168

4,045

9,153

67.54 MB

10月

1,193

1,489

6,154

13,331143.06 MB

11月

1,276

1,544

7,110

15,101102.85 MB

12月

1,178

1,519

5,488

12,22870.87 MB

1月

1,067

1,314

4,632

9,779

59.68 MB

2月

1,827

2,172

7,597

16,91080.11 MB

3月

1,865

2,218

7,722

16,880128.71 MB

合計

15,19918,56070,011

154,032

1.11 GB日本: 12,550 件
海外: 57,461 件
不明:

国内外のアクセスページ数比率（2023年度）- 132 -

0件

月別のCLUSTALW利用状況（2023年度）
更新日時：2024年4月1日 21時01分

4月

5月

6月

7月

8月

9月

10月 11月 12月

1月

2月

3月

月

訪問者

訪問数

ページ

件数

バイト

4月

26,90947,211

312,165

748,843

12.67 GB5月

27,334

48,144

311,869

746,770

18.84 GB

6月

23,23942,606

280,191

673,868

14.17 GB

7月

21,51041,268288,747

693,980

24.32 GB8月

19,87137,373

252,313607,530

24.42 GB9月

21,61339,845

284,062

679,877

17.63 GB10月

27,73150,514

348,526

837,00914.10 GB11月

29,55557,977

358,511

836,655

16.18 GB12月

25,23649,291

302,197

718,775

10.32 GB

1月

24,25355,333314,117735,950

8.53 GB

2月

32,11861,764

367,819883,733

13.48 GB3月

38,66273,097433,902

1,035,554

15.49 GB合計

318,031604,423

3,854,419

9,198,544

190.14 GB

日本: 870,368 件
海外: 2,984,051 件
不明:

国内外のアクセスページ数比率（2023年度）- 133 -

0件

月別のPRRN利用状況（2023年度）
更新日時：2024年4月2日 16時25分

4月

5月

6月

7月

8月

9月

10月 11月 12月

1月

2月

3月

月

訪問者

訪問数

ページ

件数

バイト

4月

625

701

2,178

4,046

21.18 MB

5月

746

1,023

2,408

4,121

17.46 MB

6月

606

734

1,361

2,254

10.00 MB

7月

518

611

1,189

1,999

11.07 MB

8月

519

671

1,329

2,297

9.71 MB

9月

556

653

1,349

2,286

13.90 MB

10月

552

678

1,759

3,135

14.90 MB

11月

660

803

1,740

2,982

29.50 MB

12月

631

837

1,739

2,761

17.65 MB

1月

628

831

1,371

2,252

8.66 MB

2月

762

908

2,043

3,309

14.61 MB

3月

905

1,074

2,170

3,770

18.79 MB

合計

7,708

9,524

20,63635,212

187.44 MB

日本: 2,049 件
海外: 18,587 件
不明:

国内外のアクセスページ数比率（2023年度）- 134 -

0件

月別のTREE利用状況（2023年度）
更新日時：2024年4月1日 21時18分

4月

5月

6月

7月

8月

9月

10月 11月 12月

1月

2月

3月

月

訪問者

訪問数

ページ

件数

バイト

4月

5,426

7,172

265,165

344,663953.99 MB

5月

5,669

7,549

321,426

405,5281.01 GB

6月

4,391

5,848

292,502356,263894.91 MB

7月

4,110

5,619

72,858133,970

564.87 MB

8月

3,376

4,639

65,928

116,529470.99 MB

9月

4,084

5,670

71,412

133,759596.25 MB

10月

5,417

7,172

88,509169,381690.49 MB

11月

5,703

7,738

102,792

190,046875.65 MB

12月

4,915

6,861

78,434

147,904652.37 MB

1月

4,713

6,512

80,533

155,769

627.63 MB

2月

6,008

8,155

142,235

232,480808.89 MB

3月

7,825

10,160109,543

219,175

1.08 GB

合計

61,637

83,095

1,691,337

2,605,467

9.06 GB

日本: 346,453 件
海外: 1,344,884 件
不明:

国内外のアクセスページ数比率（2023年度）- 135 -

0件

月別のGenome Analysis利用状況（2023年度）(DiGAlign / ViPTree / KAAS / KofamKOALA / GENIES / DINIES)
更新日時：2024年4月1日 21時37分

4月

5月

6月

7月

8月

9月

10月 11月 12月

1月

2月

3月

月

訪問者

訪問数

ページ

件数

バイト

4月

5,654

10,688107,366

270,468

13.60 GB

5月

6,045

10,889123,478

305,376

16.14 GB

6月

5,565

10,265

115,549

295,580

17.24 GB

7月

5,004

8,903

100,269

277,940

9.49 GB

8月

4,791

8,708

134,771

332,605

15.39 GB

9月

5,392

9,643

111,744

327,049

10.67 GB

10月

5,778

10,10998,911

265,173

10.11 GB

11月

5,999

10,966

111,724

292,860

11.44 GB

12月

5,845

10,934

97,782259,5129.66 GB

1月

5,851

12,265

121,085

352,175

10.30 GB

2月

6,172

10,851

120,233

322,280

11.36 GB

3月

6,958

13,089127,771354,19615.23 GB合計

69,054

127,3101,370,683

3,655,214

150.62 GB

日本: 118,967 件
海外: 1,251,716 件
不明:

0件

国内外のアクセスページ数比率（2023年度）

月別のサービス訪問者数比較（2023年度）
月

DigAlign

ViPTree

KAAS

KofamKOALA

4月

136

1,034

2,963

5月

215

1,209

3,271

6月

181

1,358

7月

175

8月

111

9月
10月

GENIESDINIES

1,870

94

169

1,797

124

202

2,663

1,659

139

210

1,016

2,598

1,543

118

200

1,000

2,366

1,542

142

225

148

1,234

2,580

1,689

131

231

142

1,174

2,769

2,007

112

209

11月

214

1,281

2,824

2,054

139

239

12月

220

1,127

2,970

1,913

143

269

1月

230

1,128

3,049

2,054

187

283

2月

248

1,180

3,273

1,978

203

306

3月

422

1,514

3,220

2,376

173

302

合計

2,442

14,25534,54622,482

1,705

2,845

- 136 -

月別のDiGAlign利用状況（2023年度）
更新日時：2024年4月1日 21時03分

4月

5月

6月

7月

8月

9月

10月 11月 12月

1月

2月

3月

月

訪問者

訪問数

ページ

件数

バイト

4月

136

182

5,503

12,5871006.90 MB

5月

215

316

17,59223,091642.82 MB

6月

181

311

11,732

19,520518.49 MB

7月

175

284

7,395

11,181156.80 MB

8月

111

175

2,485

4,161

67.49 MB

9月

148

235

13,09839,32749.90 MB

10月

142

241

3,818

6,700

53.86 MB

11月

214

316

4,044

7,412

271.04 MB

12月

220

365

6,466

13,092321.01 MB

1月

230

422

21,54349,888245.27 MB

2月

248

368

7,839

16,167302.18 MB

3月

422

672

11,38423,920995.55 MB

合計

2,442

3,887

112,899

227,046

4.52 GB

日本: 42,683 件
海外: 70,216 件
不明:

国内外のアクセスページ数比率（2023年度）- 137 -

0件

月別のVipTree利用状況（2023年度）
更新日時：2024年4月2日 16時59分

4月

5月

6月

7月

8月

9月

10月 11月 12月

1月

2月

3月

月

訪問者

訪問数

ページ

件数

バイト

4月

1,034

1,961

50,649158,661

4.88 GB

5月

1,209

2,225

63,639191,590

7.98 GB

6月

1,358

2,452

57,741

188,448

3.69 GB

7月

1,016

1,890

53,994

178,479

3.52 GB

8月

1,000

1,882

44,481

148,4092.92 GB

9月

1,234

2,346

62,109235,584

2.41 GB

10月

1,174

2,049

49,048167,040

2.81 GB

11月

1,281

2,378

62,169196,035

3.70 GB

12月

1,127

2,180

46,011

161,131

3.46 GB

1月

1,128

2,331

55,881

236,815

3.96 GB

2月

1,180

2,118

59,795205,5074.26 GB

3月

1,514

2,812

61,372219,961

4.79 GB

合計

14,255

26,624

666,889

2,287,660

48.38 GB

日本: 68,118 件
海外: 598,771 件
不明:

国内外のアクセスページ数比率（2023年度）- 138 -

0件

月別のKAAS利用状況（2023年度）
更新日時：2024年4月1日 21時42分

4月

5月

6月

7月

8月

9月

10月 11月 12月

1月

2月

3月

月

訪問者

訪問数

ページ

件数

バイト

4月

2,963

5,734

40,654

63,3365.90 GB

5月

3,271

5,950

42,60965,0975.37 GB

6月

2,663

5,247

41,64563,61610.32 GB

7月

2,598

4,557

29,79447,6203.21 GB

8月

2,366

4,399

68,01790,451

7.69 GB

9月

2,580

4,704

32,85150,2856.10 GB

10月

2,769

5,006

34,38752,3524.90 GB

11月

2,824

5,293

34,20552,881

5.29 GB

12月

2,970

5,635

34,092

52,646

3.93 GB

1月

3,049

6,360

34,60253,267

3.41 GB

2月

3,273

5,447

40,63359,5553.70 GB

3月

3,220

6,110

40,10561,4054.62 GB

合計

34,54664,442473,594

712,51164.45 GB

日本: 24,883 件
海外: 448,711 件
不明:

国内外のアクセスページ数比率（2023年度）- 139 -

0件

月別のKofamKOALA利用状況（2023年度）
更新日時：2024年4月2日 12時37分

4月

5月

6月

7月

8月

9月

10月 11月 12月

1月

2月

3月

月

訪問者

訪問数

ページ

件数

バイト

4月

1,870

3,165

12,03742,6422.67 GB

5月

1,797

2,830

11,45341,0342.62 GB

6月

1,659

2,568

9,756

35,1043.00 GB

7月

1,543

2,436

11,34542,6412.62 GB

8月

1,542

2,427

16,97180,8514.64 GB

9月

1,689

2,605

9,021

31,744

1.98 GB

10月

2,007

3,037

10,82739,3172.27 GB

11月

2,054

3,225

11,455

38,1172.21 GB

12月

1,913

3,026

10,97837,2412.02 GB

1月

2,054

3,448

12,19941,7752.72 GB

2月

1,978

3,263

14,28849,7953.05 GB

3月

2,376

4,108

16,93561,241

5.61 GB

合計

22,482

36,138147,265

541,50235.41 GB日本: 7,529 件
海外: 139,736 件
不明:

国内外のアクセスページ数比率（2023年度）- 140 -

0件

月別のGENIES利用状況（2023年度）
更新日時：2024年4月1日 21時39分

4月

5月

6月

7月

8月

9月

10月 11月 12月

1月

2月

3月

月

訪問者

訪問数

ページ

件数

バイト

4月

94

270

473

916

36.85 MB

5月

124

303

650

1,162

49.30 MB

6月

139

320

580

1,054

32.65 MB

7月

118

295

1,453

4,232

36.14 MB

8月

142

340

2,703

8,879

31.00 MB

9月

131

349

670

1,108

43.63 MB

10月

112

356

751

1,216

39.69 MB

11月

139

370

698

1,126

40.97 MB

12月

143

386

615

985

30.93 MB

1月

187

417

669

1,141

38.23 MB

2月

203

390

599

1,050

98.02 MB

3月

173

422

851

1,442

69.89 MB

合計

1,705

4,218

10,712

24,311547.30 MB

日本: 1,701 件
海外: 9,011 件
不明:

国内外のアクセスページ数比率（2023年度）- 141 -

0件

月別のDINIES利用状況（2023年度）
更新日時：2024年4月1日 21時16分

4月

5月

6月

7月

8月

9月

10月 11月 12月

1月

2月

3月

月

訪問者

訪問数

ページ

件数

バイト

4月

169

298

1,135

2,495

116.08 MB

5月

202

336

957

2,323

110.25 MB

6月

210

356

1,702

3,233

198.19 MB

7月

200

317

811

2,096

99.92 MB

8月

225

368

1,179

2,596

103.92 MB

9月

231

403

935

2,170

120.87 MB

10月

209

402

1,081

2,431

96.46 MB

11月

239

418

1,134

2,638

199.59 MB

12月

269

451

1,230

2,653

204.48 MB

1月

283

468

1,759

3,202

155.03 MB

2月

306

446

1,173

2,628

244.35 MB

3月

302

513

1,905

3,544

118.73 MB

合計

2,845

4,776

15,001

32,0091.73 GB

日本:

231 件

海外: 14,770 件
不明:

国内外のアクセスページ数比率（2023年度）- 142 -

0件

月別のChemical Analysis利用状況（2023年度）(SIMCOMP / SUBCOMP / KCaM / PathComp / PathSearch / PathPred / Ezyme)
更新日時：2024年4月1日 20時58分

4月

5月

6月

7月

8月

9月

10月 11月 12月

1月

2月

3月

月

訪問者

訪問数

ページ

件数

バイト

4月

2,050

2,610

7,870

20,563289.90 MB

5月

2,389

3,073

16,43734,434555.80 MB

6月

2,382

2,968

40,15970,5681.05 GB

7月

2,134

2,612

40,24762,2591.02 GB

8月

1,949

2,525

10,04021,387490.61 MB

9月

2,168

2,685

7,283

17,063335.38 MB

10月

2,376

3,159

12,83928,993498.83 MB

11月

2,699

5,942

12,774

26,782368.26 MB

12月

3,103

4,802

11,23323,065426.89 MB

1月

4,679

5,807

15,06828,936511.98 MB

2月

4,353

5,512

18,11738,323651.72 MB

3月

2,955

3,950

10,827

26,851358.77 MB

合計

33,23745,645

202,894399,224

6.45 GB

日本: 23,309 件
海外: 179,585 件
不明:

国内外のアクセスページ数比率（2023年度）- 143 -

0件

月別のGenomeNet API利用状況（2023年度）
更新日時：2024年4月1日 18時51分

4月

5月

6月

7月

8月

9月

10月 11月 12月

1月

2月

3月

月

訪問者

訪問数

ページ

件数

バイト

4月

1,126

2,552

85,91885,9251.28 GB

5月

1,076

2,049

93,50093,5034.97 GB

6月

1,036

2,102

147,413

147,416

2.22 GB

7月

1,123

2,152

93,997

93,9991.76 GB

8月

1,191

2,380

15,577

15,581602.33 MB

9月

1,184

2,676

37,69837,701643.44 MB

10月

1,062

2,688

41,81341,815769.76 MB

11月

1,045

2,932

77,927

77,9301.32 GB

12月

1,010

1,967

101,050

101,052

2.15 GB

1月

1,029

2,002

44,31944,32616.28 GB

2月

913

1,926

18,202

18,207649.69 MB

3月

990

2,130

85,233

85,237370.98 MB

合計

12,78527,556

842,647

842,692

32.95 GB日本: 17,311 件
海外: 825,336 件
不明:

国内外のアクセスページ数比率（2023年度）- 144 -

0件

月別のFTPサービス利用状況（2023年度）
更新日時：2024年4月1日 21時33分

4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月 1月 2月 3月

訪問

訪問

者

数

4
137
月
5
月

月

/db/rclass//db/community/ /db/mgenes//db/refgene/ /db/virushostdb//kegg/(件数 バイ(件数 バイト) (件数 バイト)
(件数 バイト)(件数 バイト)(件数 バイト)
ト)

件数

バイト

268

50,1581794.22GB

859

371.2913 2.45 MB
MB

7

2.02
MB

136

250

12,476

1269.50
GB

97

81.11
MB

19

100.61
4 11.58 KB
MB

6
104
月

222

14,2621103.99
10,754 2.36 GB 7 15.39 KB 2
GB

10.69
KB

1

7
113
月

275

19,0051073.20
14,682 1.92 GB 1
GB

8
月

144

270

23,0281009.67GB

223

447.88
MB

9
124
月

262

11,9351081.63
GB

188

10
159
月

269

3,675

1548.24
GB

11
155
月

350

3,509

12
180
月

374

1
151
月
2
月

1

103.50
KB/tools/(件数 バイト)

983.66
MB

465

3.20
GB

26

1.50
MB

39

171.81
MB

338

2.47
GB

22

85.08
KB

2.89 KB

307

959.08
MB

248

2.06
GB

39

129.07KB

5 14.47 KB 324

5.70 KB

5

36.63
MB

4 11.58 KB

57190.56
MB

367

2.76
GB

55

19.73
MB

0

0

1

1.77
MB

0

0

80

209.69
MB

350

2.74
GB

13

498.34KB

113.88MB

1

1.17 MB

3

3.56
MB

2

5.79 KB

29

142.35
MB

269

1.90
GB

34

314.96
KB

221

181.93MB

8

2.15 MB

2

18.69
KB

1

2.89 KB

102

333.00
MB

30

88.05
348.9857MB
KB

1158.62GB

347

1.52 GB 14 4.17 MB

1

9.34
KB

1

2.89 KB

81

115.69MB80735.84511.32
34
MB
KB

3,128

1011.87GB

280

683.72MB

22.34 MB

2

1.99
MB

1

2.89 KB

312

809.22
MB

12

81.12
165.43
40
MB
KB

384

4,437

1121.67GB

718

761.52MB

6

2.36 MB

3

28.03
KB

0

0

96

467.12
MB

23

191.58
40
MB

104

293

2,965

1209.15GB

489

692.86MB

2

1.12 MB

5

2.02
MB

4 11.58 KB

37148.18MB

33

199.15231.47
27
MB
KB

3
129
月

238

13,9511295.42GB855

3.86 GB 1

1.61 KB

7

68.79
MB

0

35

216.93MB

44290.42257.05
37
MB
KB

合
計

1,636 3,455 162,529

14677.17
29,713
GB

12.91
GB

56 15.89 MB 57

0217.47
16.69
25.12
23 66.57 KB 1,499 4.64 GB 2,259
424
MB
GB
MB

日本: 10,535 件
海外: 151,994 件
不明:

国内外のアクセス件数比率（2023年度）- 145 -

1.40
MB

0件

月別のMEDICUS FTP利用状況（2023年度）
更新日時：2024年4月1日 21時34分

4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月 1月 2月 3月
月

訪問者

訪問数

件数

バイト

4月

40

124

45,9353.35 GB

5月

41

121

3,697

2.49 GB

6月

18

79

306

2.06 GB

7月

19

87

1,717

2.77 GB

8月

23

114

18,3862.80 GB

9月

19

94

9,613

1.93 GB

10月

12

30

89

88.26 MB

11月

25

42

159

736.04 MB

12月

8

9

28

81.19 MB

1月

17

17

64

191.73 MB

2月

13

23

69

199.28 MB

3月

18

25

9,207

322.60 MB

合計

253

765

89,27016.98 GB

日本: 9,117 件
海外: 80,153 件
不明:

国内外のアクセス件数比率（2023年度）- 146 -

0件

講習会等開催履歴
1991 年度の講習会等開催記録
開催日

期間

1992.01.04

内

容

参加者

講

師 (敬称略)

スーパーコンピューター稼働開始

1992.01.14

1日 スーパーコンピューター利用説明会(宇治地区)

約70
名1992.01.28

2日 QUANTA 講習会

15名 CTCラボ社 今村

1992.02.19

1日 スーパーコンピューターラボラトリー披露式

1992.02.27

1日 スーパーコンピューター利用説明会(京大、ゲノム)

約50名1992.02.27

2日 QUANTA 講習会

17名 CTCラボ社 今村浩三

浩三

1992 年度の講習会等開催記録
開催日

期間

内

容

参加者

講

1992.06.02

1日 CHARMm 講習会

48名 CTCラボ社 今村

1992.11.18

1日 UniChem1.1 講習会

16名 日本クレイ社 田村

1992.11.24

1日 BIOSYM 講習会

8名 菱化システム社 片岡

1992.12.01

2日 FORTRAN 講習会

25名 日本クレイ社 木下

師 (敬称略)

浩三
祐介
良一
利博

1993 年度の講習会等開催記録
開催日

期間

内

容

参加者

講

師 (敬称略)約50

1993.04.19

1日 スーパーコンピューター利用説明会

1993.04.20

1日 データベース利用講習会

32名 化学研究所 荻原

1993.05.18

3日 UNICOS 講習会

18名 日本クレイ社 飯坂剛一

1993.06.15

3日 Ｃ言語入門 講習会

8名 日本クレイ社 飯坂剛一

1993.07.13

1日 QUANTA/CHARMm 講習会

14名 CTCラボ社 今村

1993.07.28

1日 Insight2/Discover 講習会

9名 菱化システム社 片岡

1993.10.19

1日 UniChem2.0 講習会

4名 日本クレイ社 飯坂剛一

1993.10.21

1日 FORTRAN/C 最適化講習会

8名 日本クレイ社 飯坂剛一

1993.11.24

1日 CHARMm22 講習会(応用編)

11名 CTCラボ社 今村

1994.01.28

1日 ドキュメントツール講習会

7名 日本クレイ社 飯坂

名
淳

浩三
良一

浩三
剛一

1994 年度の講習会等開催記録
開催日

期間

内

容

参加者

講

師 (敬称略)1994.04.19

1日 スーパーコンピューター利用説明会

56名

1994.05.27

1日 AVS 講習会

4名 旭化成情報システム社 山口

1994.06.24

1日 FORTRAN最適化 講習会

7名 日本クレイ社 佐藤

一茂

1994.07.14

2日 UNIX 講習会

16名 日本クレイ社 佐藤

一茂

1994.07.29

1日 UniChem2.0 講習会

4名 日本クレイ社 佐藤

一茂

1994.09.21

1日 ドキュメントツール 講習会

10名 日本クレイ社 佐藤

一茂

1994.09.27

1日 QUANTA4.0/CHARMm22.2 講習会

15名 CTCラボ社 今村

1994.10.21

1日 FORTRAN90 講習会

5名 日本クレイ社 佐藤

一茂

1994.11.18

1日 UniChem2.3 講習会

1名 日本クレイ社 佐藤

一茂

1995.02.17

1日 ドキュメントツール 講習会

10名 日本クレイ社 佐藤

一茂

宏

浩三

1995 年度の講習会等開催記録
開催日

期間

内

容

参加者

講

1995.04.18

0.5日 スーパーコンピューター利用説明会(宇治地区)

30名

1995.04.19

0.5日 ゲノムネットデータベース利用説明会

21名 京都大学化学研究所 秋山

1995.04.25

0.5日 スーパーコンピューター利用説明会(吉田地区)

29名

1995.04.25

0.5日 ゲノムネットデータベース利用説明会(吉田地区)

78名 京都大学化学研究所 秋山

1995.05.19

0.5日 ネットワーク入門

16名 日本クレイ社 佐藤- 147 -一茂

師 (敬称略)泰泰1995.05.19

0.5日 UNIX入門

15名 日本クレイ社 佐藤

一茂

1995.05.25

1日 QUANTA/CHARMm

5名 CTCラボ社 高橋

1995.06.02

1日 UNIX応用

7名 日本クレイ社 佐藤

一茂

1995.07.28

1日 UniChem

5名 日本クレイ社 佐藤

一茂

1995.08.11

1日 Ｃ言語入門

5名 日本クレイ社 佐藤

一茂

1995.08.24

1日 FORTRAN最適化

5名 日本クレイ社 佐藤

一茂

1995.08.25

1日 Fortran90

4名 日本クレイ社 佐藤

一茂

1日 ドキュメントツール

1995.09.01

伸一

2名 日本クレイ社 佐藤

一茂

1995.09.14

0.5日 ネットワーク入門

4名 日本クレイ社 佐藤

一茂

1995.10.20

0.5日 WWW講習会

13名 日本クレイ社 佐藤

一茂

1995.11.15

0.5日 ゲノムネットデータベース利用説明会(病院地区)

51名 京都大学化学研究所 金久1995.11.17

0.5日 ＣＲＡＹツール

3名 日本クレイ社 佐藤

1995.12.13

0.5日 QUANTA-NMRオプション説明会

實

一茂

3名 CTCラボ社 高橋

伸一

1996.02.14

1日 QUANTA/CHARMm

18名 CTCラボ社 高橋

伸一

1996.03.14

1日 ドキュメントツール

2名 日本クレイ社 佐藤

一茂

1996 年度の講習会等開催記録
開催日

期間

内

容

参加者

講

1996.04.19

0.5日 スーパーコンピューター利用説明会

8名

1996.05.16

0.5日 UNIX入門

9名 日本クレイ社 福本

淳司

1996.05.17

0.5日 ネットワーク入門

12名 日本クレイ社 福本

淳司

1996.05.22

0.5日 ゲノムネットデータベース利用説明会(吉田地区)

1996.06.21
1996.06.28
1996.07.16

1日 UniChem

4名 京都大学化学研究所 五斗
11名 日本クレイ社 福本

1日 QUANTA/CHARMm

8名 CTCラボ社 高橋

0.5日 ゲノムネットデータベース利用説明会

師 (敬称略)進

淳司

伸一

36名 京都大学化学研究所 五斗1996.07.25

1日 Fortran90

2名 日本クレイ社 福本

淳司

1996.09.26

1日 FORTRAN最適化

2名 日本クレイ社 福本

淳司

1996.10.02

1日 ドキュメントツール

5名 日本クレイ社 福本

淳司

進1997 年度の講習会等開催記録
開催日
1997.04.15

期間

内

容

参加者

0.5日 スーパーコンピューター利用説明会

講師 (敬称略)39名

1997.06.12

1日 Origin2000最適化

12名 日本SGIクレイ社 芦沢

1997.06.19

1日 ネットワーク入門

15名 日本SGIクレイ社 福本 淳司

1997.06.19

1日 UNIX入門

16名 日本SGIクレイ社 福本 淳司

1997.07.17

1日 UniChem

10名 日本SGIクレイ社 福本 淳司

1997.09.04

1日 Fortran90

4名 日本SGIクレイ社 福本 淳司

1997.09.08

1日 QUANTA/CHARMm

6名 CTCラボ社 盛 崇

1997.09.11

1日 Ｃ言語入門

4名 日本SGIクレイ社 福本 淳司

1997.09.17

1日 Cerius2基礎

3名 CTCラボ社 安田 誠

1997.09.24

1日 InsightII/Discover基礎

3名 CTCラボ社 長浜 明子

1997.10.16

1日 ドキュメントツール

3名 日本SGIクレイ社 福本 淳司

1997.12.18

1日 MIPSproFortranプログラミング

6名 日本SGIクレイ社 福本 淳司

1997.12.09

1日 QUANTA/CHARMm応用

1名 CTCラボ社 盛 崇

1997.12.15

1日 Cerius2基礎

2名 CTCラボ社 安田 誠

1997.12.26

1日 InsightII/Discover応用

1名 CTCラボ社 長浜 明子

1998.01.12

1日 QUANTA/Biodolvmer

1名 CTCラボ社 盛 崇

1998.01.13

1日 QUANTA/Homologv

1名 CTCラボ社 盛 崇

1998.01.23

1日 InsightII/Homologv

1名 CTCラボ社 盛 崇

芳夫

1998 年度の講習会等開催記録
開催日

期間

内

容

参加者

1998.04.21

1日 InsightII/Discover基礎

1 名 CTCラボ社 盛 崇

1998.04.22

1日 InsightII/Discover応用

1 名 CTCラボ社 盛 崇- 148 -

講師 (敬称略)1998.04.21

0.5日 スーパーコンピューター利用説明会

22名 京都大学化学研究所 金久 實

1998.05.14

0.5日 パソコンからの利用

9 名 日本SGIクレイ社 福本 淳司

1998.05.14

0.5日 UNIX入門

5 名 日本SGIクレイ社 福本 淳司

1998.05.15

1日 UNIX応用

5 名 日本SGIクレイ社 福本 淳司

1998.05.22

1日 UNIX入門

5 名 日本SGIクレイ社 福本 淳司

1998.06.19

1日 HTML入門

7 名 日本SGIクレイ社 福本 淳司

1998.06.23

1日 FORTRAN最適化

5 名 日本SGIクレイ社 福本 淳司

1998.07.17

1日 UniChem

10 名 日本SGI社 福本 淳司

1998.08.07

1日 HTML入門

5 名 日本SGI社 福本 淳司

1998.08.12

1日 HTML入門

3 名 日本SGI社 福本 淳司

1998.07.14

1日 InsightII/Discover基礎

1 名 CTCラボ社 盛 崇

1998.07.15

1日 InsightII/Discover応用

1 名 CTCラボ社 盛 崇

1998.09.29

1日 QUANTA/CHARMm

8 名 CTCラボ社 盛 崇

1998.09.11

1日 InsightII/Discover基礎

7 名 CTCラボ社 盛 崇

1998.10.02

1日 Cerius2基礎

6 名 CTCラボ社 盛 崇

1998.10.30

1日 Ｃ言語入門

4 名 日本SGI社 福本 淳司

1998.12.18

1日 ドキュメントツール

3 名 日本SGI社 福本 淳司

1998.12.24

1日 VIDEOシステムの利用

4 名 住商エレクトロニクス 倉田 真宏

1999 年度の講習会等開催記録
開催日

期間

内

容

参加者

講

師 (敬称略)1999.04.22

1日 スーパーコンピューター利用説明会

15 名 京都大学化学研究所 五斗 進

1999.06.23

1日 QUANTA/CHARMm

2 名 住商エレクトロニクス 盛 崇

1999.06.24

1日 Cerius2基礎

9 名 菱化システム 千葉 貢治

1999.06.25

1日 InsightII/Discover基礎

5 名 菱化システム 千葉 貢治

1999.11.12

1日 UNIX入門

5 名 日本SGI社 福本 淳司

1999.11.19

1日 UNIX応用

5 名 日本SGI社 福本 淳司

2000 年度の講習会等開催記録
開催日

期間

内

容

参加者

講

師 (敬称略)

2000.04.21

1日 スーパーコンピューター利用説明会

5 名 京都大学化学研究所 金久 實

2000.05.17

1日 UNIX入門

7 名 日本SGI社 西川 和嗣

2000.05.25

1日 ホモロジーモデリング3 名 菱化システム 千葉 貢治

2000.05.24

1日 UNIX応用

2 名 日本SGI社 西川 和嗣

2000.05.18

1日 UNIX入門

3 名 日本SGI社 西川 和嗣

2000.06.15

1日 UniChem

5 名 日本SGI社 西川 和嗣

2000.07.18

1日 Cerius2基礎

2 名 菱化システム 佐藤 史一

2000.07.19

1日 InsightII/Discover基礎

3 名 菱化システム 濱田 史子

2000.09.21

1日 HTML入門

3 名 日本SGI社 西川 和嗣

2000.12.07

1日 ドキュメントツール

1 名 日本SGI社 西川 和嗣

2001 年度の講習会等開催記録
開催日

期間

内

容

参加者

講

2001.05.24

1日 UNIX入門

7 名 日本SGI社 上原 英也

2001.05.31

1日 Ｃ言語入門

6 名 日本SGI社 西川 和嗣

2001.07.05

1日 Cerius2基礎

5 名 菱化システム 佐藤 史一

2001.07.06

1日 InsightII/Discover基礎

5 名 菱化システム 濱田 史子

2001.08.23

1日 UniChem

3 名 日本SGI社 西川 和嗣

2001.12.11

1日 スーパーコンピューター利用説明会

17 名 日本SGI社 西川 和嗣

師 (敬称略)2002 年度の講習会等開催記録
開催日

期間

内

容

参加者

2002.04.25

1日 UNIX入門

8 名 日本SGI社 西川 和嗣

2002.05.23

1日 Materials Studio講習会

7 名 日本SGI社 西川 和嗣

2002.07.25

1日 SpaceFinder

2 名 ダイキン工業 末綱 聖

- 149 -

講師 (敬称略)2002.07.26

1日 Origin並列化プログラミング

7 名 日本SGI社 松本 明子

2002.09.26

1日 HTML入門

4 名 日本SGI社 山崎 正道

2002.10.25

1日 MPI/OpenMP

8 名 日本SGI社 松本 明子

2002.11.28

1日 Ｃ言語入門

4 名 日本SGI社 山崎 正道

2003 年度の講習会等開催記録
開催日

期間

内

容

参加者

講

師 (敬称略)2003.05.07

1日 UNIX入門

5 名 日本SGI社 山崎 正道

2003.06.06

1日 HTML入門

2 名 日本SGI社 山崎 正道

2003.07.23

1日 Materials Studio/CASTEP

8 名 アクセルリス株式会社 稲田 安治

2003.08.25

1日 InsightII/Homology Modeling7 名 アクセルリス株式会社 Hongwei Huang

2003.09.26

1日 VMD基礎

3 名 日本SGI社 山崎 正道

2004 年度の講習会等開催記録
開催日

期間

内

容

参加者

講

師 (敬称略)2004.05.25～27

3日 MDL/ISIS化学情報データベース

13 名 日本MDLインフォメーションシステムズ 岸本/羽島/橋野/有田2004.07.14～16

3日 Materials Studio

9 名 アクセルリス(株) アプリケーションサイエンティスト

2004.09.02～03

2日 InsightII/CHARMm,Homology

14 名 アクセルリス(株) アプリケーションサイエンティスト

2004.12.07

1日 Cerius2入門

2 名 アクセルリス(株) アプリケーションサイエンティスト

2005 年度の講習会等開催記録
開催日

期間

内

容

参加者

講

師 (敬称略)2005.05.24

1日 UNIX入門

7 名 日本SGI 山崎 正道

2005.05.26

1日 HTML入門

8 名 日本SGI 山崎 正道

2005.06.15

1日 Materials Studio/Discover

7 名 アクセルリス(株) アプリケーションサイエンティスト

2005.06.16

1日 CASTEP

3 名 アクセルリス(株) アプリケーションサイエンティスト

2005.07.21

1日 MDL-ISIS化学情報データベース

9 名 日本MDLインフォメーションシステムズ 日本MDLエンジニア

2005.10.27

1日 QUANTA/DSセミナー

2 名 アクセルリス(株) アプリケーションサイエンティスト

2005.10.28

1日 InsightII/Homology Modeling

15 名 アクセルリス(株) アプリケーションサイエンティスト

2006 年度の講習会等開催記録
開催日

期間

内

容

参加者

講

師 (敬称略)2006.06.14

1日 Materials Studio/基礎

13 名 アクセルリス(株) アプリケーションサイエンティスト

2006.06.15

1日 Materials Studio/応用

13 名 アクセルリス(株) アプリケーションサイエンティスト

2006.07.19

1日 InsightII/CHARMm

1 名 アクセルリス(株) アプリケーションサイエンティスト

2007 年度の講習会等開催記録
開催日

期間

内

容

参加者

講

師 (敬称略)2007.06.19

1日 Materials Studio/Visualizer

1 名 アクセルリス(株) アプリケーションサイエンティスト

2007.06.19

1日 Materials Studio/Discover,Amorphous cell

2 名 アクセルリス(株) アプリケーションサイエンティスト

2007.06.20

1日 Materials Studio/CASTEP

2 名 アクセルリス(株) アプリケーションサイエンティスト

2007.06.20

1日 Materials Studio/Discover_BTCL入門

3 名 アクセルリス(株) アプリケーションサイエンティスト

2007.07.26,27

2日 ISIS/Isentris化学情報データベース

16 名 Elsevier MDL Elsevier MDL エンジニア

2008 年度の講習会等開催記録
開催日

期間

内

容

参加者

講

師 (敬称略)2008.05.29

1日 Gaussian入門

14 名 日本SGI(株) HPCサービス事業本部 五十木 秀一

2008.06.19

1日 MOPAC入門

4 名 富士通(株) バイオIT事業開発本部 鮫島圭一郎

2008.07.31

2日 Materials Studio

4 名 アクセルリス(株) 稲田 安治

2008.08.07

1日 Q-Chem入門

2 名 ビヨンド・コンピューティング(株) 田島 澄恵

2008.08.26

1日 Mathematica

4 名 日本電子計算(株) 大阪産業開発部 金光 安芸子

2008.09.11

1日 IMSL

1 名 日本ビジュアルニューメリックス(株) 技術部

2008.11.06

1日 Altix並列化プログラミング

1 名 日本SGI(株) HPCサービス事業本部 五十木 秀一

2008.11.14

1日 Isentris概要

7 名 シミックステクノロジーズジャパン(株) 吉岡 由子

2009 年度の講習会等開催記録
開催日
2009.08.07

期間

内

容

参加者

1日 AVS/Express Viz

1 名 (株)KGT 松岡 憲昭- 150 -

講師 (敬称略)須賀恵美子

2009.08.26

1日 Discovery Studio

4 名 アクセルリス(株) 斎藤 丈

2009.08.27

1日 Materials Studio/Discover,Amorphous cell

9 名 アクセルリス(株) アブジット チャテジー

2009.08.28

1日 Materials Studio/CASTEP

8 名 アクセルリス(株) アブジット チャテジー

2009.10.23

1日 Isentris概要

6 名 シミックステクノロジーズジャパン(株) 出羽 俊和

2009.11.20

1日 Reaxys概要

15 名 エルゼビアジャパン(株) エンジニア

2010 年度の講習会等開催記録
開催日

期間

内

容

参加者

講

師 (敬称略)2010.07.30

1日 AVS/Express Viz

1 名 (株)KGT 松岡 憲昭

2010.08.03

2日 Materials Studio/基礎

3 名 アクセルリス(株) アブジット チャテジー

2010.08.05

1日 Discovery Studio

3 名 アクセルリス(株) アブジット チャテジー

2010.10.15

1日 Mathematica

5 名 日本電子計算(株) 産業システム本部 伊藤雅将

2010.11.11

1日 Reaxys概要

24 名 エルゼビアジャパン(株) Elsevier MDL エンジニア

2010.11.11

1日 Isentris/DiscoveryGate

12 名 シミックステクノロジーズジャパン(株) 出羽 俊和

2011 年度の講習会等開催記録
開催日

期間

内

容

参加者

講

師 (敬称略)2011.07.21

1日 Mathematica

3 名 日本電子計算(株) 大阪産業開発部 金光 安芸子

2011.09.14,15

2日 Materials Studio

15 名 アクセルリス(株) アブジット チャテジー

2011.09.16

1日 Discovery Studio

11 名 アクセルリス(株) 高岡 雄司

2011.10.21

1日 Reaxys概要

4 名 ゼファー・ビヨンド(株) 瀧本まゆみ

2012 年度の講習会等開催記録
開催日

期間

内

容

参加者

講

師 (敬称略)2012.06.15

1日 計算サーバ利用講習会

6 名 日本SGI(株) 福本 淳司

2012.06.29

1日 並列化プログラミング講習会

4 名 日本SGI(株) 五十木 秀一

2012.07.05

1日 AVS/Express Viz講習会

1 名 サイバネットシステム(株) 松岡 憲昭

2012.07.13

1日 SCIGRESS講習会

3 名 富士通(株) TCソリ事業本部 大輔

2012.09.04

1日 Discovery Studio

7 名 アクセルリス(株) 大村 忠宏

2012.09.05,06

2日 Materials Studio

5 名 アクセルリス(株) アブジット チャテジー

2012.09.14

0.5日 Gaussian

16 名 (株)ヒューリンクス 田島 澄恵

2012.09.20

0.5日 Mathematica

15 名 日本電子計算(株) 大阪産業開発部 金光 安芸子

2012.09.25
2012.12.13

1日 DS Developer Client講習会

2 名 アクセルリス(株) 大村 忠宏

0.5日 Reaxys講習会

10 名 ゼファー・ビヨンド(株) 瀧本まゆみ

2013 年度の講習会等開催記録
開催日

期間

内

容

参加者

講

師 (敬称略)2013.07.03

1日 最適化・並列化プログラミング講習会

1 名 日本SGI(株) 五十木 秀一

2013.07.23

1日 Discovery Studio 講習会

6 名 アクセルリス(株) 大村 忠弘

2013.07.25

2日 Materials Studio 講習会

6 名 アクセルリス(株) 永田 徹哉

2013.07.30

0.5日 Mathematica 講習会

2 名 日本電子計算(株) 大阪産業開発部 金光 安芸子

2013.09.18

0.5日 Gaussian 講習会

6 名 (株)ヒューリンクス 田島 澄恵

2014 年度の講習会等開催記録
開催日

期間

内

容

参加者

講

師 (敬称略)2014.07.18

1日 Discovery Studio 講習会

3 名 アクセルリス(株) 大村 忠弘

2014.07.23

2日 Materials Studio 講習会

13 名 アクセルリス(株) 永田 徹哉

2014.08.27

0.5日 Discovery Studio 講習会

6 名 アクセルリス(株) 大村 忠弘

2014.07.30

1日 最適化・並列化プログラミング講習会

2 名 日本SGI(株) 五十木 秀一

2014.09.03

0.5日 Gaussian 講習会

5 名 (株)ヒューリンクス 田島 澄恵

2014.10.16

0.5日 Mathematica 講習会

1 名 日本電子計算(株) 産業事業部 伊藤 雅将

2014.11.06

0.5日 Reaxys講習会

1 名 ゼファー・ビヨンド(株) 瀧本 まゆみ

2015 年度の講習会等開催記録
開催日
2015.06.17
2015.07.14

期間

内

容

参加者

0.5日 Gaussian 講習会

講

9 名 (株)ヒューリンクス 高橋

2日 Materials Studio 講習会

師 (敬称略)麻里奈

10 名 BIOVIA Abhijit Chatterjee- 151 -

2015.07.16
2015.08.07

1日 Discovery Studio 講習会

9 名 BIOVIA 髙岡 雄司

0.5日 SCIGRESS 講習会

2 名 富士通(株) 松本大輔

2016 年度の講習会等開催記録
開催日
2016.05.13
2016.07.05
2016.07.06

期間

内

容

参加者

0.5日 ゲノムネット講習会京大化研スパコン利用法

講

師 (敬称略)27 名 日本SGI(株)上原英也、京大化研 緒方博之・五斗進

1日 Discovery Studio 講習会

2 名 BIOVIA 髙岡 雄司

2日 Materials Studio 講習会

16 名 BIOVIA Abhijit Chatterjee

2016.07.20

0.5日 Gaussian 講習会

6 名 (株)ヒューリンクス 高橋 麻里奈

2016.09.02

0.5日 SCIGRESS 講習会

2 名 富士通(株) 松本 大輔

2016.09.15

0.5日 Mathematica 講習会

1 名 (株)ヒューリンクス 勝 明次郎

2016.11.18

0.5日 Reaxys講習会

3 名 エルゼビア社認定講師 瀧本 まゆみ

2016.11.25

1日 最適化・並列化プログラミング講習会

1 名 日本SGI(株) 五十木 秀一

2017 年度の講習会等開催記録
開催日

期間

内

容

参加者

講

師 (敬称略)2017.07.11

1日 Discovery Studio 講習会

2 名 BIOVIA 髙岡 雄司

2017.07.12

2日 Materials Studio 講習会

6 名 BIOVIA Abhijit Chatterjee

2017.07.20

0.5日 Reaxys講習会

2 名 エルゼビア社認定講師 瀧本 まゆみ

2017.09.07

0.5日 Gaussian 講習会

15 名 (株)ヒューリンクス 田島 澄恵

2017.09.15

0.5日 バイオユーザのための化研スパコンシステム利用法 23 名 日本ヒューレット・パッカード(株) 上原 英也

2018 年度の講習会等開催記録
開催日

期間

内

容

参加者

講

師 (敬称略)2018.07.17

1日 Discovery Studio 講習会

3 名 BIOVIA 髙岡 雄司

2018.07.18

2日 Materials Studio 講習会

13 名 BIOVIA Abhijit Chatterjee

2018.07.20

0.5日 Mathematica 講習会

1 名 (株)ヒューリンクス 勝 明次郎

2018.09.11

0.5日 Gaussian 講習会

19 名 (株)ヒューリンクス 田島 澄恵

2018.09.13

0.5日 SCIGRESS 講習会

1 名 富士通(株) 高橋 篤也

2018.10.25

0.5日 バイオユーザのための化研スパコンシステム利用法 26 名 日本ヒューレット・パッカード(株) 上原 英也

2018.11.16

0.5日 Materials Science Suite 講習会

11 名 シュレーディンガー(株) 永田 徹哉

2019 年度の講習会等開催記録
開催日
2019.07.09
2019.07.11

期間

内

容

参加者

講

師 (敬称略)2日 Materials Studio 講習会

7 名 ダッソー・システムズ（株）Abhijit Chatterjee

1日 Discovery Studio 講習会

4 名 ダッソー・システムズ（株）髙岡 雄司

2019.07.12

0.5日 Gaussian 講習会

8 名 (株)ヒューリンクス 田島 澄恵

2019.07.24

0.5日 Mathematica 講習会

3 名 (株)ヒューリンクス 勝 明次郎

2019.07.25

0.5日 SCIGRESS 講習会

1 名 (株)富士通九州システムズ 杉原 裕介

2020 年度の講習会等開催記録
開催日

期間

内

容

参加者

講

師 (敬称略)

2020.05.07

0.5日 バイオユーザのための化研スパコンシステム利用法 28 名 日本ヒューレット・パッカード(株)2020.07.30

0.5日 Gaussian 講習会

14 名 (株)ヒューリンクス 田島 澄恵

2020.10.02

0.5日 Mathematica 講習会

3 名 (株)ヒューリンクス 降籏 大輔

上原 英也

2020.10.07

2日 Materials Studio 講習会

4 名 ダッソー・システムズ（株）美馬 俊喜、Abhijit Chatterjee

2020.10.09

1日 Discovery Studio 講習会

2 名 ダッソー・システムズ（株）大村 忠弘

2020.10.29

0.5日 Reaxys 講習会

3 名 エルゼビア社 礒辺 隆

2021 年度の講習会等開催記録
開催日
2021.05.21
2021.06.11
2021.07.08

期間

内

容

参加者

講

師 (敬称略)

0.5日 バイオユーザのための化研スパコンシステム利用法 39 名 日本ヒューレット・パッカード(同)
1日 最適化・並列化プログラミング講習会

2 名 日本ヒューレット・パッカード(同)0.5日 Gaussian 講習会

上原 英也
鈴木/福本

7 名 (株)ヒューリンクス 田島 澄恵

2021.07.27

2日 Materials Studio 講習会

5 名 ダッソー・システムズ（株）美馬 俊喜、Abhijit Chatterjee

2021.09.29

1日 Discovery Studio 講習会

3 名 ダッソー・システムズ（株）大村 忠弘

2022 年度の講習会等開催記録- 152 -

開催日

期間

内

容

参加者

講

師 (敬称略)

2022.05.12

0.5日 バイオユーザのための化研スパコンシステム利用法 35 名 日本ヒューレット・パッカード(同)2022.07.26

0.5日 Gaussian 講習会

上原 英也

10 名 (株)ヒューリンクス 田島 澄恵

2022.07.28

2日 Materials Studio 講習会

3 名 ダッソー・システムズ（株）美馬 俊喜

2022.10.20

1日 Discovery Studio 講習会

1 名 ダッソー・システムズ（株）大村 忠弘

2023 年度の講習会等開催記録
開催日
2023.05.11

期間

内

容

参加者

講

師 (敬称略)

0.5日 バイオユーザのための化研スパコンシステム利用法 30 名 日本ヒューレット・パッカード(同)上原 英也

2023.06.01

2日 Materials Studio 講習会

5 名 ダッソー・システムズ（株）美馬 俊喜

2023.06.09

1日 Discovery Studio 講習会

2 名 ダッソー・システムズ（株）大村 忠弘

2023.06.15

0.5日 Gaussian 講習会

21 名 (株)ヒューリンクス 田島 澄恵

2023.06.22

0.5日 Mathematica 講習会

4 名 (株)ヒューリンクス 降籏 大輔- 153 -

令和5年度研究課題一覧
所属（京都大学）
化学研究所 物質創製化学研究 有機元素化学
化学研究所 物質創製化学研究 有機元素化学
化学研究所 物質創製化学研究 有機元素化学
化学研究所 物質創製化学研究 有機元素化学
化学研究所 物質創製化学研究 有機元素化学
化学研究所 物質創製化学研究 有機元素化学
化学研究所 物質創製化学研究 有機元素化学

氏名

研究課題

山田 容子
水畑 吉行
時任 宣博
行本 万里子
松尾 恭平
山内 光陽
高橋 まさえ有機エレクトロニクス材料を志向した芳香族化合物の設計

化学研究所 物質創製化学研究 構造有機化学
化学研究所 物質創製化学研究 構造有機化学
化学研究所 物質創製化学研究 構造有機化学
化学研究所 物質創製化学研究 構造有機化学
化学研究所 物質創製化学研究 構造有機化学
化学研究所 物質創製化学研究 精密有機合成化学
化学研究所 物質創製化学研究 精密無機合成化学
化学研究所 物質創製化学研究 精密無機合成化学
化学研究所 物質創製化学研究 精密無機合成化学
化学研究所 物質創製化学研究 精密無機合成化学
化学研究所 物質創製化学研究 精密無機合成化学
化学研究所 材料機能化学研究 高分子材料設計化学
化学研究所 材料機能化学研究 高分子制御合成
化学研究所 材料機能化学研究 高分子制御合成
化学研究所 材料機能化学研究 高分子制御合成
化学研究所 材料機能化学研究 高分子制御合成
化学研究所 材料機能化学研究 高分子制御合成
化学研究所 材料機能化学研究 高分子制御合成
化学研究所 材料機能化学研究 無機フォトニクス材料
化学研究所 材料機能化学研究 無機フォトニクス材料
化学研究所 材料機能化学研究 ナノスピントロニクス
化学研究所 材料機能化学研究 ナノスピントロニクス
化学研究所 材料機能化学研究 ナノスピントロニクス
化学研究所 材料機能化学研究 ナノスピントロニクス
化学研究所 材料機能化学研究 ナノスピントロニクス
化学研究所 材料機能化学研究 ナノスピントロニクス
化学研究所 生体機能化学研究 生体機能設計化学
化学研究所 生体機能化学研究 生体機能設計化学
化学研究所 生体機能化学研究 生体機能設計化学
化学研究所 生体機能化学研究 生体機能設計化学
化学研究所 生体機能化学研究 生体触媒化学
化学研究所 生体機能化学研究 生体触媒化学
化学研究所 生体機能化学研究 生体分子情報
化学研究所 生体機能化学研究 生体分子情報
化学研究所 生体機能化学研究 生体分子情報
化学研究所 生体機能化学研究 生体分子情報
化学研究所 生体機能化学研究 生体分子情報
化学研究所 生体機能化学研究 ケミカルバイオロジー
化学研究所 生体機能化学研究 ケミカルバイオロジー
化学研究所 生体機能化学研究 ケミカルバイオロジー
化学研究所 生体機能化学研究 ケミカルバイオロジー
化学研究所 生体機能化学研究 ケミカルバイオロジー
化学研究所 生体機能化学研究 ケミカルバイオロジー
化学研究所 環境物質化学研究 分子材料化学
化学研究所 環境物質化学研究 分子材料化学
化学研究所 環境物質化学研究 分子材料化学
化学研究所 環境物質化学研究 水圏環境解析化学
化学研究所 環境物質化学研究 分子環境解析化学
化学研究所 環境物質化学研究 分子環境解析化学
化学研究所 環境物質化学研究 分子環境解析化学
化学研究所 環境物質化学研究 分子環境解析化学
化学研究所 環境物質化学研究 分子環境解析化学
化学研究所 環境物質化学研究 分子微生物科学
化学研究所 環境物質化学研究 分子微生物科学
化学研究所 環境物質化学研究 分子微生物科学
化学研究所 複合基盤化学研究 高分子物質科学
化学研究所 複合基盤化学研究 高分子物質科学
化学研究所 複合基盤化学研究 高分子物質科学
化学研究所 複合基盤化学研究 高分子物質科学
化学研究所 複合基盤化学研究 高分子物質科学
化学研究所 複合基盤化学研究 高分子物質科学
化学研究所 複合基盤化学研究 高分子物質科学
化学研究所 複合基盤化学研究 分子レオロジー
化学研究所 複合基盤化学研究 分子レオロジー
化学研究所 複合基盤化学研究 分子レオロジー

村田 靖次郎村田 靖次郎村田 靖次郎
廣瀬 崇至
橋川 祥史
大宮 寛久
寺西 利治
坂本 雅典
高畑 遼
佐藤 良太
猿山 雅亮
辻井 敬亘
山子 茂
山子 茂
高見 佐織
登阪 雅聡
登阪 雅聡
茅原 栄一
水落 憲和
藤原 正規
小野 輝男
小野 輝男
小野 輝男
山口 美保
森山 貴広
塩田 陽一
二木 史朗
二木 史朗
田中 由美
今西 未来
山口 信次郎
増口 潔
青山 卓史
青山 卓史
柘植 知彦
加藤 真理子
寺本 日出美上杉 志成
佐藤 慎一
Perron Amelie
竹本 靖
安保 真裕
中島 光恵
梶 弘典
梶 弘典
志津 功將
宗林 由樹
長谷川 健
長谷川 健
森 泰蔵
下赤 卓史
中原 勝
栗原 達夫
栗原 達夫
川本 純
竹中 幹人
竹中 幹人
石田 華子
小川 紘樹
中西 洋平
金谷 利治
金谷 利治
三宅 晴美
松宮 由実
渡辺 宏

- 154 -

新規な結合様式を持つ高周期典型元素化合物の反応解析
高周期典型元素を含む高反応性化学種の合成と性質
前駆体法を利用した拡張パイ共役分子の開発
平面二次元シートに埋め込まれた低次元ケイ素材料の理論設計と動作原
理の探求
新規フラーレン誘導体の電子的性質
特異な構造をもつ有機分子の電子的性質
フラーレンの構造変換に関する研究
新規構造を有するπ共役系化合物の構造有機化学
三次元π共役系の合成と性質に関する研究
ラジカル制御型有機触媒の創製
精密無機合成化学
ナノ粒子超構造の構築
単一構造カドミウムカルコゲニドクラスター群の精密合成と光物性評価
新奇三次元ナノ粒子超格子の創製
高分子ブラシの構造と物性
精密合成反応の設計
リビングラジカル重合制御剤の開発
透過型電子顕微鏡による高分子結晶の高分解能観察
構造制御された高分子の解析
非平面環状π共役分子の理論計算
ダイヤモンド中のNV中心を用いた研究
ダイヤモンドを用いた量子情報およびバイオイメージング研究
ナノスピントロニクス
化学研究所連絡用
ナノスピントロニクスの研究
ナノスピントロニクス研究に関する事務補佐
高周波スピントロニクスデバイスの研究
ナノスピントロニクス
機能性ペプチドの創出
機能性ペプチドの創製
生体機能設計化学の研究支援
遺伝子制御物質の創製
植物ホルモンの分子機構の研究
植物ホルモンに関する研究
植物の細胞内の情報伝達
分子生物学
植物環境応答制御機構の分子基盤
植物形態形成に関わる細胞内情報伝達機構の解析
植物分子生物学の研究
ケミカルバイオロジー：小分子化合物を起爆剤とした生物学の研究
ケミカルバイオロジー
ケミカルバイオロジー
ケミカルバイオロジー
ケミカルバイオロジー
ケミカルバイオロジー
有機非晶質科学の研究
有機EL発光材料の計算
理論化学、計算化学に基づいた新規有機デバイス材料の開発
水圏微量元素の研究
界面の振動分光学
界面の振動分光
凝縮系の振動分光学
超臨界水の化学
低温菌の低温適応機構の解析
極限環境微生物の生理機能解析
細菌による細胞外膜小胞への選択的タンパク質輸送機構の解析
量子ビームによる高分子構造解析
高分子物質科学のホームページ
Eメールの利用
量子ビームを用いた高分子構造解析
量子ビームを用いた高分子集合体の構造解析
アモルファス高分子のダイナミックス
高分子物質科学領域のホームページ

化学研究所 複合基盤化学研究 分子レオロジー

佐藤 健

化学研究所 複合基盤化学研究 分子集合解析
化学研究所 複合基盤化学研究 分子集合解析
化学研究所 複合基盤化学研究 分子集合解析
化学研究所 複合基盤化学研究 分子集合解析
化学研究所 複合基盤化学研究 分子集合解析
化学研究所 複合基盤化学研究 分子集合解析
化学研究所 先端ビームナノ科学センター レーザー物質科学
化学研究所 先端ビームナノ科学センター 複合ナノ解析化学
化学研究所 先端ビームナノ科学センター 原子分子構造
化学研究所 元素科学国際研究センター 有機分子変換化学

若宮 淳志
若宮 淳志
若宮 淳志
Murdey Richard
中村 智也
平井 圭子
時田 茂樹
根本 隆
藤井 知実
中村 正治

化学研究所 元素科学国際研究センター 有機分子変換化学
化学研究所 元素科学国際研究センター 有機分子変換化学
化学研究所 元素科学国際研究センター 有機分子変換化学
化学研究所 元素科学国際研究センター 有機分子変換化学
化学研究所 元素科学国際研究センター 有機分子変換化学

中村 正治
中村 正治
礒崎 勝弘
ピンチェラ フランチェスカ

道場 貴大

化学研究所 元素科学国際研究センター 錯体触媒変換化学
化学研究所 元素科学国際研究センター 錯体触媒変換化学
化学研究所 元素科学国際研究センター 錯体触媒変換化学
化学研究所 元素科学国際研究センター 錯体触媒変換化学
化学研究所 元素科学国際研究センター 錯体触媒変換化学
化学研究所 元素科学国際研究センター 光ナノ量子物性科学
化学研究所 元素科学国際研究センター 光ナノ量子物性科学
化学研究所 元素科学国際研究センター 光ナノ量子物性科学
化学研究所 元素科学国際研究センター 先端無機固体化学
化学研究所 元素科学国際研究センター 先端無機固体化学
化学研究所 元素科学国際研究センター 先端無機固体化学
化学研究所 元素科学国際研究センター 先端無機固体化学
化学研究所 バイオインフォマティクスセンター 化学生命科学
化学研究所 バイオインフォマティクスセンター 化学生命科学
化学研究所 バイオインフォマティクスセンター 化学生命科学
化学研究所 バイオインフォマティクスセンター 化学生命科学
化学研究所 バイオインフォマティクスセンター 化学生命科学
化学研究所 バイオインフォマティクスセンター 化学生命科学
化学研究所 バイオインフォマティクスセンター 化学生命科学
化学研究所 バイオインフォマティクスセンター 化学生命科学
化学研究所 バイオインフォマティクスセンター 数理生物情報
化学研究所 バイオインフォマティクスセンター 数理生物情報
化学研究所 バイオインフォマティクスセンター 数理生物情報
化学研究所 バイオインフォマティクスセンター 生命知識工学
化学研究所 バイオインフォマティクスセンター 生命知識工学
化学研究所 バイオインフォマティクスセンター 生命知識工学

大木 靖弘
大木 靖弘
池田 奈緒子
谷藤 一樹
檜垣 達也
金光 義彦
金光 義彦
廣理 英基
島川 祐一
島川 祐一
市川 能也
菅 大介
緒方 博之
緒方 博之
Gong Chunjie
金子 博人
方悦木島 壮一朗孟 令傑
余 兆熙
阿久津 達也
田村 武幸
森 智弥
馬見塚 拓
Nguyen Hao
Petschner Peter

化学研究所 化学研究所共通
化学研究所 化学研究所共通
化学研究所 化学研究所共通
化学研究所 化学研究所共通
化学研究所 化学研究所共通
化学研究所 化学研究所共通
化学研究所 化学研究所共通
化学研究所 化学研究所共通
化学研究所 化学研究所共通
化学研究所 複合基盤化学研究 分子集合解析

小野 輝男
服部 緑
武田 麻友
藤橋 明子
上村 美由紀畑 恵梨
桂 聖賀
岩城 佳耶奈平井 菜穂
笹森 貴裕

化学研究所 元素科学国際研究センター 錯体触媒変換化学
化学研究所 バイオインフォマティクスセンター 化学生命科学
化学研究所 バイオインフォマティクスセンター 化学生命科学
化学研究所 物質創製化学研究 有機元素化学
化学研究所 物質創製化学研究 有機元素化学
化学研究所 バイオインフォマティクスセンター 化学生命科学
化学研究所 バイオインフォマティクスセンター 化学生命科学

Sameera W.M.C.
遠藤 寿
岡嵜 友輔
水畑 吉行
西野 龍平
緒方 博之
Neches Russell

化学研究所 バイオインフォマティクスセンター 化学生命科学
化学研究所 バイオインフォマティクスセンター 化学生命科学
化学研究所 バイオインフォマティクスセンター 化学生命科学

チョウ ルイシャン
楊 青偉
張 利雯

化学研究所 バイオインフォマティクスセンター 化学生命科学
化学研究所 バイオインフォマティクスセンター 化学生命科学
化学研究所 バイオインフォマティクスセンター 化学生命科学
化学研究所 バイオインフォマティクスセンター 化学生命科学
化学研究所 バイオインフォマティクスセンター 化学生命科学
化学研究所 バイオインフォマティクスセンター 化学生命科学

陳 婧潔
長坂 孔明
菊矢 咲季
唐威
佐々木 裕人夏骏- 155 -

粗視化分子動力学シミュレーションによる環状高分子とその同族体のレオロ
ジーの研究
機能性π共役系化合物の開発

EELSスペクトルの計算機シミュレーション
タンパク質のX線結晶構造解析
新たな機能および反応性を有する有機金属化合物による次世代合成化学の開拓
効率的有機分子変換反応を可能とする新規金属触媒の設計と合成
元素科学研究にかかる広報・情報（HP)公開
分子性金属活性種の解析手法の開発と超分子反応場の構築・反応制御
木質バイオマスの高度利用を志向した金属ナノ粒子触媒の開発
新規鉄触媒による触媒的パ イ平面活性化を活用した炭素－ヘテロ原子結合形成反応の開発
錯体触媒変換化学に関する研究
元素科学研究にかかる事務処理
金属-硫黄クラスターの合成,反応,および生体関連機能の研究
光ナノ科学

無機機能性材料の合成と評価
機能性酸化物材料の研究
遷移金属酸化物の合成と物性
機能性遷移金属酸化物の研究
秘書業務
研究室秘書業務バイオインフォマティクスを利用した微生物の研究
海洋微生物コミュニティにおける種間ネットワークの研究
バイオインフォマティクスによるゲノム解析
バイオインフォマティクスによる微生物学・進化学の研究
全球海洋メタゲノム解析を通じた巨大ウイルスの多様性と進化の解明
巨大ウイルスの進化学的研究
生物情報ネットワークの解析と制御
数理モデルによる生体ネットワーク制御手法の開発
次世代シーケンシングデータの解析
機械学習に基づく生体分子パスウェイの解析
バイオインフォマティクス
うつ病とその症状の生物学的背景を解明するための機械学習アルゴリズムの開発
スピントロニクスセンターのHP公開のため
広報関係業務広報
質量分析業務
同窓会事務関連業務
広報

高性能ペロブスカイト太陽電池作成に有効な高活性酸化スカベンジャーの開発
立方体型[Mo3S4Pd]クラスターを触媒とするプロトン還元の反応機構解析
環境中の微生物およびウイルスを対象としたゲノム・メタゲノム解析
湖沼に生息する微生物の環境ゲノム解析
高周期典型元素を含む新規結合様式の創出
重いアリールアニオンを基軸とした新規骨格構築反応の開発
化学生命科学研究領域の研究報告
コンパクトなde Brujinグラフから核細胞質大型DNAウイルス（NCLDV）の検出と系統解析
巨大ウイルス翻訳機構研究
バイオインフォマティクスを用いた微生物生態系理解に関する研究
深い湖での最先端のロングリードシーケンシングによる巨大ウイルスの包括的な調査
ヴァイロファージのトランスクリプトーム解析
深海特異的巨大ウイルスの遺伝子解析
海洋プランクトン群集の網羅的死滅解析
巨大ウイルスのプロモーターの配列解析
巨大ウイルスの遺伝子解析
藻類発生期の自然環境における巨大ウイルス群集の継続的な遺伝的・発現的適応化学研究所 バイオインフォマティクスセンター 化学生命科学
化学研究所 バイオインフォマティクスセンター 化学生命科学
化学研究所 バイオインフォマティクスセンター 化学生命科学
化学研究所 バイオインフォマティクスセンター 化学生命科学
化学研究所 バイオインフォマティクスセンター 化学生命科学

劉 文文
趙 宏達
佐藤 拓哉
伴 広輝
呉 君毅

化学研究所 環境物質化学研究 分子材料化学

梶 弘典

化学研究所 バイオインフォマティクスセンター 化学生命科学
化学研究所 物質創製化学研究 精密有機合成化学

疋田 弘之
長尾 一哲

化学研究所 環境物質化学研究 分子材料化学
梶 弘典
エネルギー理工学研究所 エネルギー機能変換研究部門
松田 一成
エネルギー理工学研究所 エネルギー利用過程研究部門
中田 栄司
エネルギー理工学研究所 エネルギー機能変換研究部門
Xiang Yubei
エネルギー理工学研究所 エネルギー機能変換研究部門
Wang Haonan
エネルギー理工学研究所 エネルギー利用過程研究部門
小島 崇寛
防災研究所 地震防災研究部門
倉田 真宏
理学研究科 理学部 物理学・宇宙物理学専攻
寺嶋 孝仁
理学研究科 理学部 物理学・宇宙物理学専攻
荒木 武昭
理学研究科 理学部 化学専攻
北川 宏
Humeniuk Alexander
理学研究科 理学部 化学専攻
理学研究科 理学部 化学専攻
廣瀬 優希
理学研究科 理学部 化学専攻
野田 泰斗
理学研究科 理学部 化学専攻
中野 義明
理学研究科 理学部 化学専攻
齊藤 尚平
理学研究科 理学部 化学専攻
渡邊 一也
理学研究科 理学部 化学専攻
小板谷 貴典
理学研究科 理学部 化学専攻
下川 淳
理学研究科 理学部 化学専攻
堀毛 悟史
理学研究科 理学部 化学専攻
倉重 佑輝
理学研究科 理学部 化学専攻
高橋 杏花里
理学研究科 理学部 生物科学専攻
杤尾 豪人
医生物学研究所 再生組織構築研究部門 発生エピゲノム分野
中馬 新一郎医生物学研究所 生命システム研究部門 がん・幹細胞シグナル分野 中山 泰斗
薬学研究科 薬学部 医薬創成情報科学専攻
大野 浩章
薬学研究科 薬学部 医薬創成情報科学専攻
掛谷 秀昭
薬学研究科 薬学部 薬科学専攻
薬学研究科 薬学部 薬科学専攻
工学研究科 工学部 機械理工学専攻
工学研究科 工学部 機械理工学専攻

中 寛史
竹本 佳司
松本 充弘
平山 朋子

工学研究科 工学部 機械理工学専攻
工学研究科 工学部 航空宇宙工学専攻
工学研究科 工学部 電子工学専攻
工学研究科 工学部 材料化学専攻
工学研究科 工学部 物質エネルギー化学専攻
工学研究科 工学部 物質エネルギー化学専攻
工学研究科 工学部 物質エネルギー化学専攻
工学研究科 工学部 物質エネルギー化学専攻
工学研究科 工学部 物質エネルギー化学専攻
工学研究科 工学部 物質エネルギー化学専攻
工学研究科 工学部 物質エネルギー化学専攻
工学研究科 工学部 物質エネルギー化学専攻
工学研究科 工学部 物質エネルギー化学専攻
工学研究科 工学部 物質エネルギー化学専攻
工学研究科 工学部 物質エネルギー化学専攻
工学研究科 工学部 物質エネルギー化学専攻
工学研究科 工学部 物質エネルギー化学専攻
工学研究科 工学部 物質エネルギー化学専攻
工学研究科 工学部 物質エネルギー化学専攻
工学研究科 工学部 物質エネルギー化学専攻
工学研究科 工学部 物質エネルギー化学専攻
工学研究科 工学部 物質エネルギー化学専攻
工学研究科 工学部 物質エネルギー化学専攻
工学研究科 工学部 物質エネルギー化学専攻
工学研究科 工学部 分子工学専攻
工学研究科 工学部 分子工学専攻
工学研究科 工学部 分子工学専攻
工学研究科 工学部 分子工学専攻
工学研究科 工学部 分子工学専攻
工学研究科 工学部 高分子化学専攻
工学研究科 工学部 高分子化学専攻
工学研究科 工学部 高分子化学専攻
工学研究科 工学部 合成・生物化学専攻

谷 海洋
占部 継一郎
竹内 繁樹
久保 拓也
大江 浩一
三木 康嗣
陰山 洋
野㞍 聡子
青木 真希子
タッセル セドリック
高津 浩
加藤 大地
生方 宏樹
ZHU Tong
近藤 輝幸
木村 祐
阿部 竜
箕田 江里
中田 明伸
鈴木 肇
冨田 修
藤原 哲晶
宮崎 晃平
小久見 善八杉山 佳奈美
今堀 博
梅山 有和
東野 智洋
筒井 祐介
杉安 和憲
渡邊 雄一郎
深谷 菜摘
大谷 俊介- 156 -

深海に棲息する巨大ウイルスの生態
バイオインフォマティクを利用した微生物生態と進化の研究
海洋窒素固定生物に感染するウイルスの探索
パルマ藻のオミクスデータ解析
巨大ウイルスの遺伝子獲得にはウイルス間の遺伝子移動が大きく寄与している
マルチスケールシミュレーションを用いた有機非晶膜における電荷トラップの分子レベル解析
バイオインフォマティクスを用いた巨大ウイルス感染戦略の研究
酸非存在下におけるカルボカチオンの触媒的発生に基づいた結合形成
反応
項間交差より高速な逆項間交差を有する新規有機発光材料の開発
ナノ光科学に関する研究
DNAナノ構造体に精密配置したタンパク質の機能評価
原子層二次元半導体の電子状態および光学特性の計算
原子層二次元半導体の励起子状態と光学特性の計算
ナノ炭素材料の理論的研究
地震時における構造物の破壊
遷移金属酸化物薄膜の合成と物性
ソフトマターの相転移ダイナミクス
溶液中の核酸塩基の IR スペクトルの理解
疾患治療を目的としたピロールーイミダゾールポリアミドの開発
量子化学計算と固体NMRを用いた無機物質の構造解析
分子性導電・磁性材料の設計と理論的解析
コンフォメーション変化により二重発光特性を示す化合物の網羅探索
Ptステップ面に吸着した水の構造
銅表面に吸着したフォルメート種の電子状態計算
典型元素を活用した有機合成法の創出
液体ー液体転移を示す配位高分子の構造解析
密度汎関数理論を用いた金属表面吸着分子のポテンシャル曲面解析
密度汎関数理論を用いた金属表面吸着分子のポテンシャル曲面解析
シグナル伝達タンパク質の構造解析
生殖系列サイクルのゲノム安定性の制御機構
生物活性化合物の創製を指向した有機化学研究
ケモインフォマティクスおよびバイオインフォマティクスを活用したケミカルバ
イオロジー研究
水移動型反応を活用した有機合成化学の開拓
アルコールの脱酸素化を可能とする新規レドックス補助基の開発
計算化学的手法による有機物・無機物の熱物性・輸送特性予測
分子動力学シミュレーションによる潤滑油中添加剤の吸着エネルギーの算出
分子シミュレーションによる潤滑油中添加剤の吸着特性の評価
プラズマ曝露により形成される材料中の局所構造解析
光子を用いた量子情報科学に関する研究
含窒素複素環をニトレン前駆体とする触媒
酵素応答性蛍光プローブの創製
固体化学
固体化学
固体化学
固体化学
固体化学

高効率可視光応答型光触媒系の開発

可視光応答型光触媒を用いる高効率水分解システムの開発
光触媒を用いた可視光水分解系の構築
電極材料の電子構造計算
リチウムイオン電池に関する研究
銀ナノ粒子を配置したMoS2薄膜のラマンスペクトルの理論解析
人工光合成系の開発
有機分子を用いた新規な機能性材料の開発
有機電子機能性材料の素子形成と界面伝導特性評価
超分子ポリマーの精密合成
電場下ナノスケール制御による超分子ポリマーマテリアルの設計
生細胞内で相分離する合成ペプチドの創製と機能開拓ケイ素で架橋した環状分子の合成と特性評価

工学研究科 工学部 化学工学専攻
工学研究科 工学部 化学工学専攻
工学研究科 工学部 附属工学基盤教育研究センター
工学研究科 工学部 材料化学専攻
工学研究科 工学部 合成・生物化学専攻
工学研究科 工学部 合成・生物化学専攻
工学研究科 工学部 合成・生物化学専攻

鈴木 哲夫
藤墳 大裕
大嶋 光昭
清水 雅弘
山本 武司
良永 裕佳子松本 祐輔

工学研究科 工学部 合成・生物化学専攻
工学研究科 工学部 物質エネルギー化学専攻
工学研究科 工学部 合成・生物化学専攻
エネルギー科学研究科 エネルギー基礎科学専攻
エネルギー科学研究科 エネルギー基礎科学専攻
農学研究科 農学部 森林科学専攻
農学研究科 農学部 応用生物科学専攻
農学研究科 農学部 応用生物科学専攻
農学研究科 農学部 応用生物科学専攻
農学研究科 農学部 食品生物科学専攻
農学研究科 農学部 農学専攻
農学研究科 農学部 農学専攻
人間・環境学研究科 相関環境学専攻
人間・環境学研究科 相関環境学専攻
人間・環境学研究科 相関環境学専攻
人間・環境学研究科 相関環境学専攻
生命科学研究科 統合生命科学専攻
生命科学研究科 統合生命科学専攻
生命科学研究科 統合生命科学専攻
生命科学研究科 統合生命科学専攻
生命科学研究科 統合生命科学専攻
地球環境学堂 学舎 地球親和技術学廊 元素材料化学論
高等研究院 物質－細胞統合システム拠点 古川グループ
高等研究院 物質－細胞統合システム拠点 藤田グループ
高等研究院 物質－細胞統合システム拠点 深澤グループ
高等研究院 物質－細胞統合システム拠点 鈴木グループ
高等研究院 物質－細胞統合システム拠点 谷口グループ
高等研究院 物質－細胞統合システム拠点 谷口グループ
高等研究院 物質－細胞統合システム拠点 北川グループ
福井謙一記念研究センター 理論研究部門
産官学連携本部

松田 建児
藤原 哲晶
徳田 駿
蜂谷 寛
黄 珍光
小林 加代子
吉田 天士
吉田 天士
澤山 茂樹
後藤 剛
石澤 日向
丸山 伸之
津江 広人
廣戸 聡
高橋 弘樹
佐藤 博俊
東樹 宏和
島 玄太
林 息吹
景山 拓矢
下川 瑛太
伊藤 峻一郎
古川 修平
藤田 大士
深澤 愛子
大和 勇輝
Yixuan Wu
日高 拓也
大竹 研一
佐藤 徹
山中 俊朗

（京都大学以外の大学・研究機関・企業・NPO法人・個人等）
海洋研究開発機構 海洋機能利用部門 生命理工学センター
立命館大学 理工学部
国際医療福祉大学 福岡薬学部
大阪大学大学院 工学系研究科 応用化学専攻
大阪大学大学院 工学系研究科 応用化学専攻
久留米工業高等専門学校
福岡工業大学 工学部 生命環境科学科
株式会社 生物技研
株式会社KRI スマートマテリアル研究センター
広島大学大学院 先進理工系科学研究科 機械工学プログラム
東京大学 新領域創成科学研究科 メディカル情報生命専攻
東京大学 新領域創成科学研究科 メディカル情報生命専攻
東京大学大学院 新領域創成科学研究科 先端生命科学専攻
東京大学大学院 新領域創成科学研究科 先端生命科学専攻
東京大学大学院 新領域創成科学研究科 先端生命科学専攻
東京大学大学院 新領域創成科学研究科 先端生命科学専攻
東京大学大学院 新領域創成科学研究科 先端生命科学専攻
東京大学大学院 新領域創成科学研究科 先端生命科学専攻
東京大学大学院 新領域創成科学研究科 先端生命科学専攻
東京大学大学院 新領域創成科学研究科 先端生命科学専攻
東京大学大学院 新領域創成科学研究科 先端生命科学専攻
富山県立大学 工学部 生物工学科
農業・食品産業技術総合研究機構 観音台第２管理部
農業・食品産業技術総合研究機構 観音台第２管理部
金沢大学 設計製造技術研究所
株式会社リコー 先端技術研究所 IDPS研究センター
千葉工業大学 工学部 応用化学科
千葉工業大学 工学部 応用化学科
中央大学 管財部 理工学部管財課
大塚製薬株式会社
特定非営利活動法人バイオインフォマティクス・ジャパン

西村 陽介
沈尚
川端 猛夫
古川 森也
中谷 勇希
黒飛 敬
蒲池 高志
半田 佳宏
中江 隆博
Carles Serrat
笠原 雅弘
藤野 健
大前 公保
富永 賢人
鈴木 誉保
松井 求
藤吉 真生
朱涛
明石 基洋
今野 直輝
浜口 悠貴
占部 大介
氏原 ともみ
林 宣之
吉元 健治
後藤 大輔
山本 典史
與五澤 蓮
岩本 貴寛
上田 敦史
阿久津 達也

Fracta Leap 株式会社
栗田工業株式会社 イノベーション本部 共通基盤グループ
岡山大学大学院 環境生命科学研究科 生物機能化学講座
東京工業大学 地球生命研究所

高島 健悟
廣澤 史也
田村 隆
平井 颯

- 157 -

吸着工学・乾燥工学等に関する分子論的検討
ポリオール類の水素化反応用銅系触媒の開発
酸化物ガラスの第一原理シミュレーション
らせん高分子の立体配座の解析
キラルらせん高分子の側鎖設計にもとづく新規機能開拓
P-キラルホスホロアミダイト部位を有する動的キラルらせん高分子配位子の開発
光・電気・磁気機能性有機分子の分子軌道計算
亜鉛触媒によるシリルボランを用いたアルデヒドのシリル化反応
金属錯体多面体の集積による多孔性分子結晶の創成
エネルギー機能材料の電子構造と光物性
セルロース微結晶の分散液中における構造
一酸化炭素酸化菌と水圏ウイルス、原生生物の分子生物学的研究
一酸化炭素酸化菌と水圏ウイルス、原生生物の分子生物学的研究
微生物の分子育種に関する研究
脂肪細胞の褐色化に作用する化合物の探索
植物のストレス耐性機構
植物アレルゲンの構造
有機結晶の気体吸着状態についての理論的解析
新規機能性π共役分子の合成と機能創出
優先富化現象を示す有機化合物の検索
ハラタケ綱菌類における外生菌根菌の進化と多様化
生物群集の安定性と動態

基部陸上植物苔類ゼニゴケにおける活性型ジベレリンの単離と同定
13族元素含有有機金属錯体の特異な光学特性の機構解明
金属錯体ソフトマテリアルの創成
自己集合を利用したタンパク質のカプセル化
新奇非ベンゼン系π共役化合物の創製と機能開拓
脂質動態を介した貪食の分子機構
特定のタンパク質を認識する人工抗体の開発
多能性細孔物質の深化
振電相互作用に関する理論的研究
電池材料のラマンスペクトルの計算

遺伝子情報を用いた海洋生態学研究
琵琶湖流域を対象とした薬剤耐性遺伝子の分布図の作成
合金材料の触媒作用に関する理論的研究
合金材料の触媒作用に関する理論的研究
密度汎関数法を用いたNO還元用代替触媒探索
ゲノム解析
炭素材料の物性研究
高次高調波によるアト秒X線パルスの増幅
スギゲノムの解読・解析とゲノム解析アルゴリズム開発
スギゲノムの解読と解析
DNA配列空間に新規機能を予測する情報技術
対偶遺伝学法を利用した海洋微生物の遺伝子の機能解明
生物システムの系統進化・群集生態
スペクトラルグラフ理論に基づく新規系統解析手法の開発
微生物の表現型データベースの開発
環境DNAの解析
生命システム進化の法則解明・未来予測
真核生物の細胞内共生後のアミノアシルtRNA合成酵素の進化
計算化学を活用した天然物の合成研究
食品成分の分子間相互作用の解析
電子構造解析による食品成分分子の理論的研究
高分子溶液の相分離に関する大規模シミュレーション
有機化合物に対する量子化学計算
凝集誘起発光についての理論的研究
テトラフェニルエチレンの凝集誘起発光ダイナミクスに関する理論的解析
高活性遷移金属錯体の合成による新反応開拓
次世代シーケンスデータを用いたバイオインフォマティック解析
特定非営利活動法人バイオインフォマティクス・ジャパンのホームページ運営のため水処理における凝集剤の量子力学シミュレーション
水処理技術へのマテリアルズインフォマティクスの適用検討
酵素・補酵素複合体の分子モデリング
代謝ネットワーク構造とその発展性の探求

東京工業大学 地球生命研究所
山陽小野田市立山口東京理科大学 工学部 応用化学科
一橋大学 経済学研究科
東京大学大学院 工学系研究科 応用化学専攻
海洋研究開発機構 超先鋭研究開発部門

Li Hau Fatima
太田 雄大
石丸 翔也
細野 暢彦
長谷川 万純

北海道大学 人獣共通感染症国際共同研究所
産業技術総合研究所 生物プロセス研究部門
東京大学 環境安全研究センター

五十嵐 学
森永 花菜
鯉渕 領

(個人)
(個人)
宝酒造株式会社 SCM部 分析センター
大阪公立大学工業高等専門学校 総合工学システム学科

上野 哲也
上野 哲也
川崎 里佳
出口 海斗

北海道大学 触媒科学研究所
北海道大学 触媒科学研究所
高知大学 医学部 外科学講座
立命館大学 生命科学部 生物工学科

飯田 健二
平瀬 ひのき高橋 迪子
井上 真男- 158 -

温泉環境に生息する微生物のメタゲノム解析
化学エネルギー変換に関わる反応活性種の構造反応性相関
大学教育と労働市場の機会の地理的差異
多孔質金属錯体内における分子拡散の分子動力学シミュレーション
マングローブおよび周辺水圏に生息する微生物のメタゲノム・メタトランスク
リプトーム解析
立体構造予測を活用した新規ウイルスの探索
マウス腸内微生物由来膜小胞の機能解析
分子クラスターモデルを用いた結晶相励起状態ダイナミクスの量子化学
解析
シリコンデポによるアモルファスシリコン太陽電池の薄膜作成
シリコンデポによるアモルファスシリコン太陽電池の薄膜作成
酒類において生育する各種乳酸菌のゲノム解析
金属クラスターを用いる第三級アミンの酸化的アルキニル化反応の理論
研究
新規ナノ物質の設計に向けた第一原理計算研究
新規ナノ物質の設計に向けた第一原理計算研究
水圏環境におけるウイルス・バクテリオファージのゲノム解析
微生物ゲノム情報を利用した新奇代謝遺伝子群の探索京都大学化学研究所
スーパーコンピュータシステム〒611-0011 京都府宇治市五ケ庄
TEL 0774-38-3265
spradm@scl.kyoto-u.ac.jp
https://www.scl.kyoto-u.ac.jp