スーパ ーコンピ ュータシステム
令和３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、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。2020 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(総 CPU コア

数 5,680)、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環境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 3 年度の 353 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、93 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 3 年度は 9 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
2022 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
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

時任 宣博

・・・・

1

平面シリセンナノリボンの理論設計と新しい動作原理の探求

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

ポルフィリンの構造的特徴を活用した金錯体および金ナノクラス
ターの物性制御

鈴木 航

・・・・

4

精密合成反応の設計

山子 茂

・・・・

5

透過型電子顕微鏡による高分子結晶の高分解能観察

登阪 雅聡

・・・・

6

非平面環状π共役分子の理論計算

茅原 栄一

・・・・

7

高性能有機EL発光材料の開発

梶 弘典

・・・・

8

有機デバイスの基礎科学と高機能化

梶 弘典

・・・・

9

界面の振動分光学

長谷川 健

・・・・

10

EELSスペクトルの計算機シミュレーション

根本 隆

・・・・

11

タンパク質のX線結晶構造解析

藤井 知実

・・・・

12

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

・・・・

13

機能性高分子合成を指向した遷移金属錯体触媒の開発

脇岡 正幸

・・・・

14

淡水湖に生息するCPRバクテリアの代謝機能解析

平井 颯

・・・・

15

Interplay between planktonic interactions and climate change

劉 文文

・・・・

16

生物情報ネットワークの解析と制御

阿久津 達也・・・・

17

数理モデルによる生体ネットワーク制御手法の開発

田村 武幸

・・・・

18

マルチスケールシミュレーションによるドープ系有機EL発光層の電荷輸送解析

梶 弘典

・・・・

19

湖沼に生息する細菌・ウイルスのメタゲノム解析

岡嵜 友輔

・・・・

20

多官能基性化合物の位置選択的分子変換

上田 善弘

・・・・

21

高周期典型元素を含む新規結合様式の創出

水畑 吉行

・・・・

22

化学生命科学研究領域の研究報告

緒方 博之

・・・・

23

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

・・・・

25

ウイルス―宿主データベースの入力

朱 梦迪

・・・・

26

植物プランクトン由来のゲノムよびメタトランスクリプトーム解析

時 継宇

・・・・

27

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

・・・・

28

巨大ウイルスのトランスクリプトーム解析

チョウ ルイシャン ・・・・

29

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

木島 壮一朗・・・・

30

バイオインフォマティクスを用いた生命生態・進化の解明

井出 詩菜

・・・・

31

ViPTreeの修復及び機能追加による利便性向上並びに、ゲノムア
ライメント可視化機能に特化した新ツールの開発

山田 航平

・・・・

32

ネットワークに基づく巨大ウイルスと真核生物の関係の発見

孟 令傑

・・・・

33

巨大ウイルス間のHGTイベント

呉 君毅

・・・・

34

巨大ウイルスの進化過程に関する研究

張 利雯

・・・・

35

巨大ウイルスゲノムのアッセンブリ手法評価

疋田 弘之

・・・・

36

小島 崇寛

・・・・

37

井上 智裕

・・・・

38

環状ピロール-イミダゾールポリアミドの合成と評価

廣瀬 優希

・・・・

39

非天然ヌクレオシドの開発

平島 眞吾

・・・・

40

シグナル伝達タンパク質の構造解析

杤尾 豪人

・・・・

41

ピレン骨格をもつ柔軟な光機能分子の電子構造と光物性の解明

山角 拓也

・・・・

42

典型元素を活用した有機合成法の創出

下川 淳

・・・・

43

量子化学計算と固体NMRを用いた新規無機物質の構造解析

野田 泰斗

・・・・

44

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

松本 充弘

・・・・

45

刺激応答性プローブの創製

三木 康嗣

・・・・

46

層状アンチモン化合物の構造シミュレーション

新井 一功

・・・・

47

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

・・・・

48

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

・・・・

49

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

伊藤 峻一郎・・・・

50

吸着工学・乾燥工学等に関する分子論的検討

鈴木 哲夫

・・・・

51

ポリオール類の水素化反応用銅系触媒の開発

藤墳 大裕

・・・・

52

らせん高分子の立体配座の解析

山本 武司

・・・・

53

らせん高分子の非結合性相互作用に基づいたキラルシフト試薬
の開発

藤江 峻也

・・・・

54

光・電気・磁気機能性分子有機分子の分子軌道計算

松田 建児

・・・・

55

ロジウム触媒によるカルベン挿入反応におけるカルボキシラート
配位子の立体効果

藤原 哲晶

・・・・

56

琵琶湖水中におけるウイルスメタゲノム解析

沈尚

・・・・

57

カイラル分子における電子カイラリティの相対論的量子化学計算

黒田 直也

・・・・

58

エネルギー理工学研究所
ナノ炭素材料の理論的研究
防災研究所
SSEに伴う海面地殻変動の推定
理学研究科

工学研究科

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

蜂谷 寛

・・・・

59

生体系物質の原子・電子解析

馬渕 守

・・・・

60

材料界面・表面と生体分子の相互作用分析

袴田 昌高

・・・・

61

生体系タンパク質の動的解析

陳 友晴

・・・・

62

植物アレルゲンの構造

丸山 伸之

・・・・

63

磁場配向を利用した固体NMR解析手法の開発

久住 亮介

・・・・

64

一酸化炭素資化菌と水圏ウイルスの分子生物学的研究

吉田 天士

・・・・

65

微細藻類等の分子育種に関する研究

澤山 茂樹

・・・・

66

フルオロベンゼンと二酸化炭素との分子間相互作用の解析

津江 広人

・・・・

67

タングステン酸塩化合物の固体電子構造と光物性

上田 純平

・・・・

68

ハラタケ綱菌類における外生菌根菌の進化と多様化

佐藤 博俊

・・・・

69

藤田 博昭

・・・・

70

多能性細孔物質の深化

大竹 研一

・・・・

71

金属錯体ソフトマテリアルの創成

古川 修平

・・・・

73

CO2を 原料とした多孔性配位高分子 の合成とCO2吸着材として
の応用

堀毛 悟史

・・・・

74

自己集合を利用したタンパク質のカプセル化

藤田 大士

・・・・

75

佐藤 徹

・・・・

76

山中 俊朗

・・・・

77

遺伝子情報を用いた海洋生態学研究

西村 陽介

・・・・

78

グラフに基づく分子系統解析手法の開発と適用

松井 求

・・・・

79

規則性合金の触媒作用に関する理論的研究

古川 森也

・・・・

80

農学研究科

人間・環境学研究科

生態学研究センター
細菌群集ネットワークの動態予測
高等研究院

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
産官学連携本部
電池材料のラマンスペクトルの計算
大学・研究機関・企業・NPO法人・個人等

密度汎関数法を用いたNO還元用代替触媒探索

蒲池 高志

・・・・

81

高次高調波によるアト秒X線パルスの増幅

Carles Serrat

・・・・

82

スギゲノムの解読と解析

藤野 健

・・・・

84

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

・・・・

85

DNA配列空間に新規機能を予測する情報技術および一酸化炭
素デヒドロゲナーゼ保有微生物の分子生態

大前 公保

・・・・

86

対偶遺伝学とメタエピゲノミクスによる微生物ダークマターの機能
解析

富永 賢人

・・・・

87

計算化学を活用した天然物の合成研究

占部 大介

・・・・

88

重い元素を含む有機無機化合物

笹森 貴裕

・・・・

89

凝集誘起発光についての理論的研究

山本 典史

・・・・

90

高活性遷移金属錯体の合成による新反応開拓

岩本 貴寛

・・・・

91

新規抗菌薬の開発を目標とした病原性細菌由来タンパク質の立
体構造予測

森 茂太郎

・・・・

92

酵素模倣型[Mo3S4Fe]クラスター錯体によるN2還元反応の理論
計算

Sameera W.M.C. ・・・・

93

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

・・・・

94

複数種の赤潮の消長過程におけるウイルス叢遷移様態の網羅
的解析

高橋 迪子

・・・・

95

ゲノム・メタゲノム情報を利用した新奇微生物酵素の探索

井上 真男

・・・・

96

システム稼働状況

西川 和嗣
福本 淳司
大久保 宏一
上原 英也

・・・・

97

京都大学化学研究所WWWサービスの利用状況

西川 和嗣

・・・・ 103

ゲノムネットサービス利用統計西川 和嗣

・・・・ 104

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

・・・・ 140

スーパーコンピュータシステム

令和３年度研究課題一覧

・・・・ 146

令和 3 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
新規な結合様式を持つ高周期典型元素化合物の反応解析

Theoretical studies on the reactions of novel main group elements compounds
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 時任 宣博
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

R
R
Tbt

利用し、かさ高い置換基である Tbt

2
R
Me3Si

基を有するベンジルリチウム 1 が
験事実の検証を行った。
1 は、テルリド 2 のテルル–リチウム

3

R

R

R

Li
Ｒ

1

R
E

E+

R = CH(SiMe3)2

R
SiMe3 < –78 ˚C> –20 ˚C

SiMe3

Li+ R

Me3Si

Li

4

R

5

Li

R

R

1,4-ケイ素転位を経て異性化する実

Me3Si

R

TePh n-BuLi

R

SiMe3

SiMe3

Me3Si

SiMe3

R

Li+ R
Ｒ

Li
SiMe3

Ｒ

交換反応によって発生させた。種々の温度条件（< –78 ˚C）、求電子剤を用いて 1 の捕捉検討を行ったが、結果として転位が進行した 3 由来の捕捉体 4 が得られるのみであった。我々は以前に TbtLi 5 が–20 ˚C 以上の温度条件下 1,3-ケイ素転位を経て異性化することを報告しているが(Tetrahedron Lett. 1991, 32, 2049)、本系は、それに比しても、迅速に異性化が進行することを示している。そこで、これらの反応性の違いを理解すべく、Gaussian 16 プログラムを用いて
1 および 5 のパラ位置換基を排したモデル化合物に対する中間体および遷移状態探索を行った [B3LYP/6-31+G(d)]。その結果、両系とも対応する 5 員環および 4 員環中間体を経由し異性化が進行することを確認したが、その遷移状態エネルギーはそれぞれ、11.3 および 6.4
kcal/mol と見積もられ、5 員環経由の異性化過程の方が若干不利であるという実験事実と反する結果が得られた。本計算では、対カチオンおよび溶媒の効果を考慮しておらず、実際の系
では、それらが重要な役割をしていることを示唆している。
発表論文（謝辞あり）
1. Garcia, J. A.; Yukimoto, M.; Mizuhata, Y.; Tokitoh, N. A Unique 1,4-Silyl Group Migrationfrom Carbon to Carbon: Formation of Benzylic Silane in the Reaction of StericallyHindered Benzylic Telluride with Alkyllithium. J. Organomet. Chem. 2021, 956, 122119.
2. Oshiro, T.; Mizuhata, Y.; Tokitoh, N. Reaction of an Overcrowded 1,2-Diaryl-1,2-dibromodisilene with 1-Vinylcyclohepta-1,3,5-triene: Isolation of a 2-Vinylsilacyclopropane Derivative and Its Thermal Conversion to a Silacyclopent-3-ene Derivative.
Heterocycles 2022, 104, 389.
3.

Oshiro, T.; Mizuhata, Y.; Tokitoh, N. 2-Germaazulene: Synthesis and Properties of
2-Heteraazulene Containing a Germanium Atom as a Skeletal Element. Chem. Lett. 2022, inpress. https://doi.org/10.1246/cl.210773.

1

令和 3 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

平面シリセンナノリボンの理論設計と新しい動作原理の探究
Theoretical design of planar silicene nanoribbons and search for new 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、平面構造のナノスケール帯状物質シリセンナノリボンを構築し、既存の動作原理とは異なる新しい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、最適化された構造がポテンシャル曲面上で極小点にある安定な構造であることを、振動解
析により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振動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 が公開されています。
「ケイ素版グラフェン」とも呼ばれる新材料「シリセン」は、炭素の代わりに同族のケイ素を使った二次元シートです。グラフェンは電子構造にエネルギーギャップがない
ため論理回路への応用が望めなく、シリセンの実現が切望されています。しかし、シリセンは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。これは、シリセンの構成要素六員環が平面ではなく椅子型であることに起因します。研究代表者は、理論的にも実験的にも得られていなかった平面構造ケイ素六員環からなるシリセン分子を、BeH で末端修飾することで、理論設計に成功しています[M.
Takahashi Sci. Rep. 2017, 7, 10855.]。
六員環数 6 のコロネンでも平面構造が保たれており、無限に拡張できる可能性が示唆されます。
理論的に設計可能な、末端修飾シートとして帯状物質が考えられます。本研究では、
まず、末端を BeH で修飾したシリセンナノリボンの設計を試みましたが、安定な平面構造が得られませんでした。そこで、二次元シートにシリセンナノリボンを埋め込み、リボン同士を Be で架橋したところ、平面構造のシートが得られました。埋め込まれた
シリセンナノリボンを構築する六員環はベンゼンと同じ D6h 対称を有していました。バンド構造から、得られた平面シリセンナノリボンは負の間接バンドギャップを有する半金属であることがわかりました。非平面のジグザグシリセンナノリボンが磁性を有するのとは異なり、今回設計した平面シリセンナノリボンは非磁性を示しました。ケイ素の3p 軌道に由来する面外の π および π*軌道による明瞭な直線的分散特性がバンド構造に観測され、フェルミ準位のわずか上にディラク点の存在が見出されました。
発表論文（謝辞あり）：M. Takahashi, ACS Omega, 2021, 6, 12099–12104.
発表論文（謝辞なし）：M. Takahashi, M. Kowada, H. Matsui, E. Kwon, Y. Ikemoto,Appl. Phys. Lett. 2022, 120, 051104.

2

令和 3 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骨格内部への効率的な小分子の挿入には，開口部構造が極めて重要である．そのためには，単に開口部サイズを拡大するだけでなく，開口部の形にも主眼を置いた分子設計が必要となる．我々は，これまで着目されてこなかった後者に焦点を置き，中程度の環員数でも小分子の挿入が達成可能であると期待される円形開口部を構築するために，13員環開口体 1 の脱カルボニル化反応について検討した 1．
まず，開口体 1 を o-ジクロロベンゼン(ODCB) 溶液中，180 °C において 24 h 加熱
した．しかし，脱カルボニル化反応は進行せず，原料が回収されるのみであった (Table 1,entry 1)．ラジカルアニオン状態では目的とす
る脱カルボニル化反応が促進されると考え，テトラキス(ジメチルアミノ)エチレン(TDAE) を 1 当量加えたところ，脱カルボニル体 3, 4 に加えて，渡環反応により 2 が，イミン部位の加水分解反応により 5 がそれぞれ得られた (entry 2)．当量数の増加，またはトリス(ジメチルアミノ)メタン (TDAM) の使用により，3 及び 5 の収率は向上した (entries
3–5)．これらの構造は各種スペクトル測定により決定した．1H NMR 測定の結果，3–5 にはそれぞれ 32, 78, 32%の内包率で水分子が包接されていることがわかった．単結晶 X 線構
造解析の結果，3 及び 4 は，1 の楕円形 13 員環開口部とは異なり，より円形に近い 14 員環
開口部をもつことがわかった．理論計算により，水分子の挿入ダイナミクスについて検討した結果，3 及び 4 は，より大きな環員数をもつ楕円形 16 員環開口部と同程度の活性化障壁を示し，開口部の形が小分子挿入に重要な因子になりうることを見い出した．

発表論文（謝辞なし）
1. Hashikawa, Y.; Sadai, S.; Murata, Y. Org. Lett. 2021, 23, 9495−9499. (Cover Picture).

3

令和 3 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

ポルフィリンの構造的特徴を活用した金錯体および金ナノクラスターの物性制御
Control over physiochemical properties of gold complexes and nanoclusters
through structural designs of porphyrin ligands
京都大学 化学研究所 物質創製化学研究系 精密無機合成化学研究領域
寺西研究室 鈴木 航

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、（1）ポルフィリン
チオラートが配位した金 25 量体クラスターの構造推定や、（2）金(I)錯体による酸素活性化メカ
ニズムの推定を行った。
（1）ポルフィリンチオラートが配位した金 25 量体クラスターの構造推定
配位子保護金クラスターは比表面積が大きく、保護配位子が金クラスターコアの構造や物性に大きな影響を与えることが知られている。本研究では、配位子の結合位置の違いが金クラスターの構造や物性に与える影響に着目し、チオラート保護金 25 量体(Au25(SR)18)に対して、ポルフィリンチオラート(Por)が 1 分子導入された Au25(SR)17(Por)1 について、用いる Por の分子構造と配位子の結合位置との相関や、クラスターコア構造への影響について考察を行った。
まず、ポルフィリンチオール単体の最適化構造を DFT 計算によって推定することで、チオール
部位周りの立体的な混み具合を評価した。加えて、Au25(SR)17(Por)1 の構造推定や、Por の結合位置の違いによる Au25(SR)17(Por)1 の熱力学的安定性の比較を DFT 計算により行った。金クラスターに結合した配位子は多くの配座異性体が存在するため、Au25(SR)17(Por)1 の最安定構造の詳細な決定までは至らなかったが、Por の配位によってクラスターコアが受ける構造的な摂動に関する知見を得ることができた。
（2）金(I)錯体による酸素活性化メカニズムの推定
金ナノ粒子や金ナノクラスターによる酸素活性化の例は数多く報告されているものの、金錯体による酸素活性化の報告例はほぼない。本研究では、非平面性を有する金(I)-ポルフィリン
錯体が、プロトン性溶媒中において酸素分子を活性化できることを見出し、その反応メカニズ
ムの推定を目的として理論計算を行った。金中心に酸素分子が配位した際の電子状態を、酸
素-酸素結合長より推定したところ、酸素分子が還元的に活性化されていることが示唆された。
また、ポルフィリン配位子が有する NH プロトンと金原子に配位した酸素分子との間の水素結合相互作用が、酸素分子を活性化するために重要な役割を果たしていることも示され、理論計算を活用することで非平面ポルフィリンを金(I)錯体の配位子として用いる優位性を示すこと
ができた。

4

令和３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
精密合成反応の設計
Design of Precise Synthetic Reaction
京都大学 化学研究所 材料機能化学研究

山子 茂

研究成果概要分岐鎖を持つ高分子化合物（多分岐高分子； HBP）は、現在世の中で主に使われている
線状高分子に比べ、様々な特徴的な性質を持つことから興味がもたれている。しかし、これまで HBP 高分子の構造制御と実用性とを兼ね合わせた合成法が無いことから、HBP の材料科
学は実質的に未開拓である。そのような中、我々のグループはリビングラジカル重合の一つである、有機テルル化合物を用いるラジカル重合 TERP を用いる新しい方法の開発に成功した(Nat. Commun. 2017, 8, 1863）。すなわち、従来 TERP に用いていた重合制御剤 1 とモノマー3との重合系に、分岐有機モノマーとしてビニルテルリド 2 を加えるという簡便な方法法で、2 と 3の共重合により HBP4 が合成できた（Scheme 1）。
E'

R
TeMe
2

1

E'

E
TeMe

3

R

E
l

5

E'

azo-initiator
heat(R' = H)

E'

TeMe
TeMe

R'

l

R

E

R' MeTe
6

R'

E

E
l

E R
4

E

TeMe
n' m

TeMe
E n' mE
TeMe
R' n-1

Scheme 1. Synthesis of HBP by TERP

上記報告では、R = Me 基を持つ 2 を用いたが、これが最適とは限らない。そこで、計算化学を用いて R の最適化を行った。すなわち、この反応では、2 が共重合を起こして中間体 5 が生成する素過程と、5 における一つの TeMe 基が活性化されて重合し、中間体 6 が生成する素過程、さらに 6 から 4 への素過程において、R 置換基の効果が考えられる。そこで、様々な R 置
換基を用いた素過程の解析を行ない、幾つかの R 置換基を候補化合物として選定した。
上記に加え、ラジカルの停止反応に関する計算についても検討を行った。
発表論文（謝辞なし）“The Effect of Viscosity on the Coupling and Hydrogen-Abstraction Reaction between
Transient and Persistent Radicals”, Li, X.; Kato, T.; Nakamura, Y.; Yamago, S. Bull. Chem. Soc.,
Jpn. 2021, 94, 966-972.
“Evidence for Polarity- and Viscosity-controlled Pathways in the Termination Reaction in the
Radical Polymerization of Acrylonitrile”, Li, X.; Ogihara, T.; Nakamura, Y.; Yamago, S.
Macromolecules 2021, 54, 4497-4506.

5

令和 ３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

透過型電子顕微鏡による高分子結晶の高分解能観察
High-Resolution Observation of Polymer Crystals with a Transmission Electron Microscope
京都大学化学研究所 高分子制御合成研究領域

登阪雅聡

研究成果概要当研究室では、分子量と立体規則性の両方を同時に制御しながらラジカル重合を行う手法を開発した。この技術により合成された高分子材料は結晶化が可能となるため、さらに新しい機能が発現する可能性を有する。これまでに合成された isotactic poly(N,N-diethylacrylamide)(iPDEAA)については、二つの結晶型が存在する事を既に報告している[1]。そのうち、Form 1については全ての格子定数が決定されたが（a = 0.530 nm, b = 0.342 nm, c = 1.009 nm α = β= γ = 90°）、Form 2 については c 軸に関する情報が得られていなかった。その理由は、Form 1と比べて発生頻度が低いことであった。
そこで本研究では先ず、Form 2 の発生頻度が高くなる条件の探索を行った。試料のiPDEAA は分子量が 1.85×104 のものを用いた。その結果、o-キシレンを溶媒として沸騰させることにより 0.1wt%の溶液とし、それを室温に冷却して析出させた場合に、最も Form 2 の発生頻度が高くなる事を見出した。この試料を透過型電子顕微鏡の鏡筒内で傾斜させながら電子線回折を観察する事により、c 軸に関する情報を得る事が出来た。一例として、未傾斜およびa*軸周りに傾斜させて観察した電子回折パターンを、Fig. 1 に示す。

*

*
*

試料を傾斜

Fig. 1. Form 2 単結晶の電子回折パターン
これらの結果を解析することにより、iPDEAA の Form 2 結晶については、格子定数が𝑎𝑎 =0.748 𝑛𝑛𝑛𝑛, 𝑏𝑏 = 0.499 𝑛𝑛𝑛𝑛, 𝑐𝑐 = 0.489 𝑛𝑛𝑛𝑛, 𝛼𝛼 = 𝛽𝛽 = 𝛾𝛾 = 90 °と求められた。
発表論文（謝辞なし）[1] Park, B.; Tosaka, M.; Yamago S. Polym. J., 2021, 53, 533-538.

6

令和 3 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
研究成果概要直交するπ電子系を融合すると、π共役のねじれが生じる。そのようなπ共役分子のト
ポロジーの変化は、新たな物性発現の可能性から興味深い。シクロパラフェニレン（CPP）
は放射状に広がった面内π軌道を持つことから、平面状のπ共役分子と融合することで、
Möbiusトポロジーなどの捻じれ分子の合成について検討した。
CPPにアルケン、あるいはオ
ルトフェニレンを1、及び2分子挿入させた1、2の合成に成功した（Figure 1）。結晶状態において、1, 2ともにパラフェニレンの回転は抑制されており、1のπ平面がMöbiusトポロジーを持っていることを明らかにした。一方、
2は2回捻じれ構造を取り得るが、結晶中では捩じれを持たない構造であることが分かった。
DFT計算(B3LYP/6-31G*)によFigure 1. Synthesis of alkene-inserted [N]CPPs.

り得られた1の最安定構造は、単結晶構造解析で得られた構造と良い一致を示した。さらに、HOMO/LUMOエネルギーのサイズ依存性を見たところ、1はCPPと同じく、環サイズが小さくなるとHOMOが上昇、LUMOが低下し、HOMO-LUMOギャップが狭くなる一方で、2ではその逆の傾向が見られた。これ
は、1はCPPと同様に十分に環内で共役しているのに対し、2では十分に共役できていないためであると考えられる。さらに、1がCPPと同様に環サイズが小さいほどHOMO-LUMOギャ
ップが狭い興味深い分子であることを実験的に明らかにした。

発表論文（謝辞あり）“Synthesis of Twisted [N]Cycloparaphenylenes by Alkene Insertion”
Terabayashi, T.; Kayahara, E.;* Mizuhata, Y.; Tokitoh, N.; Nishinaga, T.; Kato, T.; Yamago, S.*
ChemRxiv 2021, DOI: 10.26434/chemrxiv.14547384

7令和３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
高性能有機 EL 発光材料の開発

Development of high-performance emitters for organic light emitting diodes
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
熱活性化遅延蛍光(TADF)材料は，Ir や Pt といった希少元素を用いずに，すべての励起子を光に変換可能なことから盛んに研究が行われている．TADF は最低三重項状態(T1)から最低励起一重項状態(S1)への逆項間交差(RISC)を介して発現する． TADF 発現機構の中で，一般的に律速過程であるRISC の高速化は重要である．近年の研究から，電荷移動(CT)性一重項および三重項(それぞれ 1CT,CT)のエネルギー準位に局所励起性三重項(3LE)のエネルギー準位を近接させることで RISC を高速3化させることがわかっているが，具体的な分子設計指針は得られていなかった．
本研究では, 量子化学計算から tilted Face-to-Face alignment with Optimal distance (tFFO)と名づけた高速な RISC を得るための分子設計指針を確立した[1,2]．この設計指針では電子ドナー・アクセプタ
ー間の距離を適切に制御することにより，1CT, 3CT および 3LE の三つのエネルギー準位の近接を実現している．また，ドナー・アクセプター面を平行から少し傾けることにより，RISC の高速化に重要なスピン軌道相互作用が増大することを見出した．この設計指針に基づき実際に得られた分子は，その逆項間交差の速度定数(kRISC)が，通常の TADF 材料(kRISC = 103–5 s−1)と比較して, いずれも 106 s−1 を超える非
常に大きな値を示した(Figure 1)．とりわけ，アクリダンドナーおよびトリアジンアクセプターからなる
TpAT-tFFO は kRISC =1.2×107 s−1 という, H,C,N 原子のみからなる TADF 材料において報告当時最速の値を示した．また，TpIBT-TFFO について，高速な RISC のみならず立体配座制御による TADF 特性の向上を実現している．今後，tFFO 設計指針に基づき，さらなる高性能な分子の設計に取り組む．本研
究のすべての量子化学計算は，京都大学化学研究所スーパーコンピュータシステム量子化学計算ソフ
トウェア Gaussian16 および ADF を使用した．

Figure 1. Chemical Structure of tFFO-based TADF molecules.

発表論文(謝辞あり)[1]

Y. Wada, H. Nakagawa, S. Matsumoto, Y. Wakisaka and H. Kaji, Nat. Photonics, 2020, 14, 643.

[2]

Y. Kusakabe, Y. Wada, H. Nakagawa, K. Shizu and H. Kaji, Front. Chem. 2020, 8, 530.

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令和３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
有機デバイスの基礎科学と高機能化
Basic Science and Functionalization of Organic Devices
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
有機材料の各種物性は、蛍光、りん光、内部転換、項間交差の競合により決まる。これら全ての電子遷移について、速度定数を定量的に計算することができれば、発光効率をはじめとする各種物性の高精度な予測が可能となる。本研究では、蛍光、りん光、内部転換および項間交差の速度定数を高速かつ定量的に計算できる理論手法を開発し、光励起されたベンゾ
フェノンの失活過程に適用した[1]。励起状態計算には、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 Gaussian 16 ならびに QChem を使用した。
表 1 に基底状態（S0）、最低励起一重項状態（S1）、最低三重項状態（T1）および高励起三重項状態（T2）の間の電子遷移速度定数を実験結果[2,3]と合わせて示す。計算値の幅は、構造の違いによる。S1 → T2 項間交差の速度定数は、S1 → T1 項間交差の速度定数よりも大きく、
また、S1 → T2 項間交差速度定数の計算値が実測値と定量的に一致していることから、実測の項間交差速度定数は S1 → T2 項間交差の速度定数であることが示唆された。S1 → S0 内
部転換、蛍光およびりん光過程についても、速度定数の計算値と実測値が定量的に一致した。
このように、計算コストの削減と定量的予測を同時に実現する速度定数計算手法の開発に成功した。速度定数の計算結果から、ベンゾフェノンの光励起状態は T2 を経由して T1 に失活することが明らかになった（図 1）。
表 1 項間交差、内部転換、蛍光およびりん光の
速度定数
電子遷移

計算値 (s−1)

実測値 (s−1)

S1 → T1 項間交差

0.5-1.4×109

S1 → T2 項間交差

2.3-5.7×1010

4-15×1010 [2]S1 → S0 内部転換

3.3-3.8×106< 107 [3]T2 → T1 内部転換

1.0-3.3×1010

S1 → S0 蛍光3.3-4.5×106

106 [3]

T1 → S0 りん光

1.9-5.8×102

102 [3]

図 1 ベンゾフェノンの失活機構[1] K. Shizu et al., J. Phys. Chem. A, 2021, 125, 9000. 発表論文(謝辞あり).
[2] R. Katoh et al., Chem. Phys. Lett. 1997, 264, 631; M. Ramseier et al., J. Phys. Chem. A
2003, 107, 3305; S. Aloïse et al., J. Phys. Chem. A 2008, 112, 224.
[3] E. H. Gilmore et al., J. Chem. Phys. 1952, 20, 829.

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令和 3 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

研究成果概要次世代の有機薄膜トランジスタ（OTFT）材料として注目を集めている Dinaphtho[2,3-b:2’,3’-f] Thieno[3,2-b]Thiophene（DNTT; Fig. 1）は、溶媒への溶解性が低いことから蒸着法を用いて製膜が行われる[1]。しかし、工業的には安価で大面積に製膜できる湿式法が望まれている。
これを実現するためには、DNTT の可溶性前駆体化合物を湿式法で製膜した後、加熱によって DNTT 薄 膜 を 得 る 前 駆 体 法 が 有 用 で あ る [2] 。 DNTT の 前 駆 体 化 合 物 と し て
DNTT-N-Phenylmaleimide

Monoadduct（ DNTT-PMI ） が 利 用 で き る 。 こ れ に は 、
endo 型と exo 型の 2 種類の立体異性体が存在し（Fig. 1）、これら前駆体化合物の粉末は加熱することで DNTT へと転化する[2]。
一方で、これらの前駆体化合物の立体異性の違いが薄膜中の構造転化反応に及ぼす影響はわかっていない[3]。

Fig. 1 The thermal conversion reaction from
DNTT-PMI to DNTT

本 研究で は、DNTT-PMI 薄 膜の構 造転 化機構を 、赤外 p 偏 光多角入射分 解分光（pMAIRS）法と微小角入射 X 線回折法（GIXD）を組み合わせた構造解析により明らかにした。
量子化学計算により各異性体および DNTT の赤外バンドの帰属を検討し、“薄膜”中ではendo 型は熱処理することで DNTT への転化反応が進行する一方で、exo 型は転化しないことがわかった[4]。いずれの前駆体も熱処理前では非晶質の薄膜を形成していたが、exo 型のみ
熱処理により結晶化が起こることがわかり、この結晶化の駆動力は分子間の水素結合であることを赤外スペクトルの解析により突き止めた[4]。exo 型は DNTT への転化点よりも低い温度で結晶化でき、一度結晶化すると DNTT への転化反応が阻害される。exo 型の“粉末試料”は加熱により DNTT へと転化することを考慮すると、前駆体の分子が基板上で結晶化に加えて高度に配向化するという、薄膜特有の性質と相関があると考えられる。
参考文献[1] T. Yamamoto, et al. J. Am. Chem. Soc. 129, 2224 (2007)., [2] Y. Kimura, et al. Adv. Mater.
27, 727 (2015)., [3] A. Hamaguchi, et al. Adv. Mater. 27, 6606 (2015).
発表論文（謝辞なし）[4] N. Shioya, M. Fujii, T. Shimoaka, K. Eda and T. Hasegawa, Sci. Rep. 12, 4448 (2022).

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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 根本 隆

研究成果概要電子エネルギー損失分光法(EELS 法) を走査透過型電子顕微鏡法（STEM 法）と組み合わせると、非常に高い空間分解能をもった分光を行うことが出来る。試料に電子が透過するときに、試料中の電子を励起すると、それに対応したエネルギー損失が起こるため、1 nm オーダ
ー以下の局所的な電子の状態を推定することができ、結晶中の１原子サイトの電子状態を解析することも可能である。しかし、一方でスペクトルの解釈にあたっては、その励起過程の推定と量子科学計算によるシミュレーションを行い、解釈を行っていく必要がある。本課題では結晶中の原子の熱振動がスペクトルに与える影響に着目してシミュレーションを行った。計算対象
は主としてチタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウムであり、X 線結晶構造解析結果をベースにフローズンフォノンモデルによる計算を行った。これは、原子の熱振動に対応した様々な変位について、対応するスペクトルの計算を行い、多数の変位に対応するスペクトルを合成して実測スペクトルと比較することにより、熱振動の解析を行う手法である。
計算の内容
本年は、結晶中の特定の原子サイトの熱振動を EELS を用いて分析する手法の開発を目指し、主に ALAMODE / VASP ソフトウェアパッケージを利用して計算を行った。
予備計算は研究室所有の PC で行い、精度を高めるため複数の温度における各 10000 個の変位構造モデルをベースにした計算をスーパーコンピュータで実施した。
結果
現時点の結果としては、チタン酸ストロンチウムについては実測スペクトルに近いシミュレーシ
ョン結果が得られており、熱振動楕円体による異方的熱振動のモデルが等方的熱振動モデルと比べてよりよい近似となっていることが明らかとなった。また、熱振動の温度依存性とスペクト
ル変化の関係も高い精度で対応付けられており、得られた実測スペクトルが局所的な熱振動を反映していることが裏付けられた。
一方で、チタン酸バリウムについては、あまり良い近似が得られておらず、実測スペクトルの再現には至っていない。原因の一つとしては、チタン酸バリウムが室温付近に相転移点を持ち、X 線結晶構造解析による平均構造と電子顕微鏡による局所構造が一致しないことが指摘されている物質であり、実際の構造・熱振動が計算に用いた文献の構造と一致していないことによる可能性もあると考えている。そのため、今後、計算科学的手法で熱振動モデル自体の構築を行う必要があると考えられる。

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令和 3 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
タンパク質のＸ線結晶構造解析
X-ray Crystal Structure Analysis of Proteins

京都大学 化学研究所 先端ビームナノ科学センター 原子分子構造研究領域

藤井 知実

研究成果概要芳香族化合物である γ-レゾルシン酸を唯一の炭素源として生育が可能である根粒菌
Rhizobium sp. strain MTP-10005 において、γ-レゾルシン酸から始まる芳香族化合物代謝経路で働く酵素群に含まれるレゾルシノール水酸化酵素は、レゾルシノールをヒドロキシキノールに変換する酵素である。本酵素は TC-FDM（Two-component flavin diffusible monooxygenase）
ファミリーに属し、還元型フラビンと酸素分子を用いて一原子酸素の添加反応を触媒するオキシゲナーゼコンポーネント（GraA）と、フラビン：NADH 酸化還元酵素であるレダクターゼコンポ
ーネント（GraD）の二成分から構成されている。GraD は NAD(P)H を用いてフラビンを還元し、生じた還元型フラビンが拡散により GraA に受け渡される。本研究では、レゾルシノール水酸化酵素の触媒機構の構造基盤を理解するために、オキシゲナーゼコンポーネントである GraAの FAD との複合体の結晶構造解析を行った。
N 末端に His タグを付加した GraA を精製し、GraA-FAD 複合体の結晶化に供した。1 mM
FAD を含む 10 mg/ml タンパク質溶液について、0.2 M 硝酸カリウムを含む 20% (w/v)
PEG3350 を沈殿剤溶液とするシッティングドロップ蒸気拡散法による結晶化を行い、Ｘ線結晶構造解析に適した結晶を得た。本結晶は、空間群 P3221 に属し、格子定数が a = b = 204.4 Å,
c = 299.9 Å であった。高エネルギー加速器研究機構・物質構造科学研究所・放射光科学研
究施設のタンパク質結晶用ビームライン BL-5A において X 線回折実験を行い、分解能 3.2Åの回折強度データ収集を行った。アポ体結晶構造を初期モデルとした分子置換法により構造を決定し、分解能 3.2 Å で精密化を行った。計算化学統合パッケージ Discovery Studio を使用し、得られた構造の検討を行った。
GraA は４つの同一サブユニットからなる四量体分子であり、本結晶の非対称単位中に４分子が含まれていた。GraA 分子は、２つのサブユニットが対となって C 末端側のヘリックス部分
どうしを斜めに接近させて分子２回軸の周りに密に会合した二量体を形成し、この二量体２つが更に分子２回軸の周りに疎に会合して四量体を形成した Dimer of Dimers 構造をとっている。
各サブユニットは、主に逆平行αヘリックスからなる N 末端ドメイン（残基 Met1–Ala121）、２枚のβシートが重なった中央ドメイン（残基 Leu122–Thr217）、長い４本の逆平行αヘリックス束からなる C 末端ドメイン（残基 Phe218–Tyr409）の３つのドメインで形成されている。FAD はこれらの３つのドメインにより囲まれた空間に位置しており、ポリペプチド鎖に親水性および疎水性相互作用で結合している。アポ体結晶構造ではディスオーダーしていた 13 残基のループ領域（残基 Gly271–Asn283）が別サブユニットの FAD を覆って固定しており、ループのターン部分が推定活性部位の入口を塞いでいる。

12令和３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 有機分子変換化学

中村 正治

研究成果概要カルボメタル化反応は有機金属種のアルケンやアルキンに対する 1,2-付加により炭素－炭素結合形成を行う重要な合成手法である。特に，オキサ，もしくはアザビシクロアルケンへの遷移金属触媒を用いた不斉カルボメタル化反応は複数の不斉点を導入した炭素骨格を一挙に構築できることから，キラルビルディングブロック合成手法として重要な位置付けにある。これまでに，ロジウムやパラジウムなどの貴金属を触媒として用いる不斉カルボメタル化反応が開発されているが，カルボメタル化中間体の β-脱離が優先することで，開環型の生成物しか得られないことが課題とされてきた。これに対し，我々は地殻埋蔵量が多く，環境調和性の高い鉄を触媒とすることで，閉環型の生成物が効率良く得られる不斉カルボメタル化反応の開発に成功した。

本課題では，X 線吸収分光法（XAS）と DFT 計算を併用することで，鉄触媒による不斉カル
ボメタル化反応の中間体の解明に取り組んだ。量論反応により鉄塩，不斉ビスホスフィン配位子，種々の当量数のジアリール亜鉛，およびアザビシクロアルケンを反応させ，得られた鉄錯体中間体の XAS スペクトルから，+II 価のビスホスフィンジアリール鉄錯体が目的のカルボメタル化生
成物を与える反応中間体であることを明らかにした。さらに，Gaussian16 を用いた反応経路解析から反応中間体として考えられるジアリール鉄錯体を用いて XAS スペクトルのフィッティング
解析を行った結果，反応溶液中において四面体型のジアリール鉄種が生成していることが明らかになった。
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（謝辞なし）“Iron-catalysed enantioselective carbometalation of azabicycloalkenes” Adak, L.; Jin, M.; Saito,
S.; Kawabata, T.; Itoh, T.; Ito, S.; Sharma, A. K.; Gower, N. J.; Cogswell, P.; Geldsetzer, J.;
Takaya, H.; Isozaki, K.; Nakamura, M. Chem. Commun. 2021, 57, 6975–6978.

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令和 3 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
機能性高分子合成を指向した遷移金属錯体触媒の開発

Development of Transition Metal Catalysts for Synthesis of Functional Polymers
京都大学化学研究所 附属元素科学国際研究センター

脇岡 正幸

研究成果概要有機電界効果トランジスタ(OFET)の優れた半導体材料である trans-ポリ(チエニレンビニレン) (PTV)は、溶解性が低く、均質な薄膜を作製するためには、通常、有毒なハ
ロゲン系溶媒を用いる必要がある。本研究では、この問題の解消を目的として、溶解性の高いと期待される cis-PTV を前駆体とする薄膜調製法を開発した(下図)。
具体的には、
cis-P1 が低環境負荷溶媒である 2-MeTHF に対して溶解するかどうか、また、cis-P1 が薄膜中においてシス-トランス異性化を起こすかどうかを調べた。
まず、ジブロモイソインディゴ 1 と(Z)-1,2-ジチエニルエテン(2)の直接的アリール化
重合により cis-P1(cis 92%, MnNMR = 9,600, MnGPC = 10,700)を合成した(下図)。cis-P1 は溶解性が高く、2-MeTHF に対して高い溶解度を示した(83 g/L)。一方、1 と(E)-2 との反応により合成した trans-P1(trans >99%, MnNMR = 9,900, MnGPC = 15,700)は溶解性が低く、2-MeTHF に対してほとんど溶解性を示さなかった(溶解度 <0.1 g/L)。続いて、cis-P1の 2-MeTHF 溶液を使用して作成した薄膜について、異性化の条件を検討したところ、
240 °C で加熱することにより、対応するトランス体(trans-P1iso; trans >99%, MnGPC =15,500)へと定量的に転化することがわかった。さらに、熱異性化を経て調製された
trans-P1iso の薄膜は、OFET において、trans-P1 の薄膜と同等の正孔移動度を示した。
R
N

O

H

Br

S

+

Br

Pd2(dba)3·CHCl3 (0.5 mol%)
L1 (2 mol%)
TMEDA (10 mol%)t-BuCO2H (1 equiv)
Cs2CO3 (3 equiv)
toluene, 100 ºC, 36 h

SNR
1 (R = 2-decyltetradecyl)
O

H

R
N

O

S
N
R

O

S

(Z)-2

n

cis-P1 (72%, cis 92%, MnGPC = 10,700, PDI = 1.7)
P
MeO

1

+

H

3

L1

Me2N
NMe2
TMEDA

S

S
(E)-2

H

cis-to-transΔ
isomerization solid state

Pd2(dba)3·CHCl3 (0.5 mol%)
L1 (2 mol%)
TMEDA (10 mol%)t-BuCO2H (1 equiv)
Cs2CO3 (3 equiv)
toluene, 100 ºC, 24 h

R
N

O

S
O

N
R

S
n

via DArP of 1 and (E)-2trans-P1 (93%, trans >99%, MnGPC = 15,700, PDI = 2.3)
via isomerization of cis-P1
trans-P1iso (trans >99%, MnGPC = 15,500, PDI = 2.5)

発表論文（謝辞あり）
Wakioka, M.; Yamashita, N.; Mori, H.; Murdey, R.; Shimoaka, T.; Shioya, N.; Wakamiya, S.;
Nishihara, Y.; Hasegawa, T.; Ozawa, F. Chem. Mater. 2021, 33, 5631.

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令和 3 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
淡水湖に生息する CPR バクテリアの代謝機能解析

Analysis of metabolic capacities of CPR bacteria in freshwater lakes
京都大学 理学部 生物科学系

平井颯

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、淡水湖に生息する Candidate Phyla Radiation（CPR）細菌を対象に代謝機能解析を行った。具体的には、メタ
ゲノムデータから metaSPAdes によるアセンブリ、minimap2 によるマッピング、MetaBAT2 によるビニングを経て metagenome-assembled genome（MAG）を構築した。そして、prodigal、
eggNOGmapper 等を用いた遺伝子機能アノテーションや dRep を用いた Average Nucleotide
Identity（ANI）の計算を行った。
淡水湖の CPR 細菌は地下水からとられたものと同様に、解糖系の前半や TCA 回路のすべてを欠いており、限定的なエネルギー産生機構をもつことが示唆された。また、細胞運動性にも地下水由来のものと共通性がみられた。一方で、今回対象とした遺伝子群では、淡水湖間による違いをみることはできなかった。また、琵琶湖の MAG と ANI が 99.5%以上であるバイカル湖由来の MAG を比較して、CPR 細菌は生息地によって必要のない遺伝子を失っている可能性が示唆された。系統解析から、CPR 細菌の系統の多様化には地理的分布とは別の要因が寄与していると考えられた。

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令和 3 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
Interplay between planktonic interactions and climate change
京都大学 化学研究所 化学生命科学研究領域 Liu Wenwen

研究成果概要From last November, I was allowed to use the supercomputer. By using supercomputer, I
started to solve some bioinformatic questions, such as read the base sequence data of KEGG
genome and count or sort them by different ways. Finally, I used the supercomputer solving M1questions.

16

令和 ３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）とスケールフリーネットワ
ークいう数理モデルを主対象にこれまでの研究を継続・発展させた。
BN に関しては以前の研究で静的および動的な定常状態（アトラクター）を観測・分類するために必要な最小の頂点数を求める計算手法を開発した。しかし、その研究ではノイズなしの場
合のみを取り扱っていた。そこで、ノイズがある場合に問題の定式化を拡張するとともに、その定式化のもとでの計算手法を開発した。具体的には各アトラクターが K 個のノイズつき頂点を持つ場合でも正しく分類できる最小の頂点集合を求める問題として定式化を行い、最大クリークというグラフ理論的問題を用いる正確なアルゴリズムと、効率的な近似アルゴリズムの両者を開発した[1]。
一方、スケールフリーネットワークに関しては、線形モデル、特に、構造可制御性に基づきネットワーク全体を制御するのに必要な最小の頂点数を計算する問題について研究を行った。
この問題については、従来より二部グラフ・マッチングに基づく計算手法が知られていたが、そこには１個の頂点が同時に複数の頂点に制御信号を送ることができるという現実的でない仮定がなされていた。その後、１個の制御頂点は１個の被制御頂点にのみ制御信号を送ることができるというモデルが提案されていた。しかし、被制御頂点の選択には自由度があった。そこで、以前に別の研究で提案されていた必須頂点、間欠頂点、冗長頂点という概念をこのモデルに適用し、整数計画法による計算手法を開発した[2]。一方、目標状態をアトラクターに限定した場合、（グラフ理論における）帰還点集合を制御頂点とすることで任意の目標状態に導けることが知られていた。そこで、実験系の研究者と共同で、マウスの脳の神経回路網から得られたネットワークデータに対して帰還点集合を計算することなどにより、抑制型ニューロンが興奮型ニューロンと比較し、より高い制御性を持つ可能性が高いなどの知見を得た[3]。
発表論文（謝辞なし）[1] X. Cheng, W-K. Ching, S. Guo, T. Akutsu, Discrimination of attractors with noisy nodes in
Boolean networks (Technical Communique), Automatica, 130, 109630, 2021.
[2] T. Shinzawa, T. Akutsu, J. C. Nacher, Uncovering and classifying the role of driven nodes incontrol of complex networks, Scientific Reports, 11(1), 9627, 2021
[3] M. Kajiwara, R. Nomura, F. Goetze, M. Kawabata, Y. Isomura, T. Akutsu, M. Shimono,
Inhibitory neurons exhibit high controlling ability in the cortical microconnectome, PLoS
Computational Biology, 17(4), e1008846, 2021.

17令和3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
数理モデルによる生体ネットワーク制御手法の開発

Developing control methods for biological networks on mathematical models
京都大学化学研究所数理生物情報田村 武幸

研究成果概要細胞内には様々な化合物が存在し、互いに化学反応を繰り返すことにより生命活動が維持される。これらの化合物と反応の関係は代謝ネットワークにより表現される。この時、反応の触媒として機能するのが、遺伝子から作られた酵素と呼ばれるタンパク質である。代謝ネットワーク
も下図のようなブーリアンモデルで記述することが可能である。 は反応、 は化合物を表すノードである。例えば反応は化合物と から化合物 と を生成する。よって反応 が起こるための条件は ∧ と表せる。一方、化合物 は反応 と から生成されるので、化合物 の生成条件は ∨ と表せる。このように代謝ネットワークは反応を∧、化合物を∨のノードで表現した否定を含まない二部グラフで表現できる。

ブーリアンモデルの代謝ネットワークにおいては各ノードに０か１が割り当てられる。化合物に１が割り当てられれば、その化合物は生成可能あるいは存在するということを意味し、０が割り当てられれば、その化合物は生成不可能あるいは存在しないということを意味する。一方で反応に１が割り当てられれば、その反応はおこることができることを意味し、０が割り当てられれば、その反応はおこることができないことを意味する。
本研究では、ブーリアンモデルに加えて流束均衡モデルでも、ネットワークを制御する手法の計算を行っている。

18

令和 3 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によるドープ系有機 EL 発光層の電荷輸送解析
Analysis of charge transport in a doped OLED emitter layer 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 デバイスの特性を理解するうえで電荷輸送の理論的研究は重要であり、これまでに多くの研究報告がなされてきた。本研究では、ホスト(H)-ゲスト(G)系からなる有機 EL 素子の発光層中での電荷輸送について、マルチスケールシミュレーションに基づいた詳細な解析を行った。
マルチスケールシミュレーションは従来の手法[1,2]に基づいて行った。発光層を構成するホスト分子には CBPを、ゲスト分子には DACT-II [3]を用いた(Fig. 1)。これらの分子の構造最適化を DFT 計算により行ったのち、それらを初期構造として、合計 4,000 分子からなる非晶凝集体を分子動力学法により作製した。非晶構造中での各種分子ペアに対して、電子カップリング、再配列エネルギー、分子軌道準位(ホッピングサイトエネルギー)を計算し、Marcus 理論により分子ペア間での正孔および電子ホッピングの速度定数を算出した。これらの計算は、通常のコンピュータで処理するには計算コストが高い。そこで、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、Python や
C++を使用することで、DFT 計算および電子カップリング、
再配列エネルギーを実用的な計算時間の範囲内で求めることに成功した。算出した速度定数に基づき、1.0 MV cm-1の電界強度下、膜厚 100 nm に対する電荷輸送シミュレー
ションを動的モンテカルロ法により行った。種々のドープ濃度でのシミュレーションを行ったが、ドープ濃度 5 mol% (8.1
wt%)における電子輸送に対し、特に詳細な解析を行った。
Table 1 に、一つの電子が 100 nm 移動する間のホッピン
グ回数 n および 1 回のホッピングに要した平均所要時間 τFig. 1. Molecular structures of CBP and DACT-II.
の計算値を示す。また、ホスト分子からホスト分子へ(H→H)、ホスト分子からゲスト分子へ(H→G)、ゲスト分子からホスト分子へ(G→H)、さらにゲスト分子からゲスト分子へ(G→G)、電子がホッピングした場合のそれぞれの寄与もあわせて示す。𝛥𝛥𝛥𝛥は、電子移動距離に対するそれぞれの寄与を示している。この表から、H→H ホッピングに対してはホッピング
回数が少なく所要時間も短いにもかかわらず、100 nm 中 73 nm と、 Table 1. Electron transfer distance ( 𝛥𝛥𝛥𝛥 ),ほとんどの電子輸送を担っていることがわかる。H→G および G→ number of hoppings (n), and average time per
H ホッピングは同程度の n を示した一方で、τ は大きく異なってい each hopping (τ) for 5 mol% DACT-II:CBP.
る。これは、H の LUMO が G よりも高くなっていることに由来してい Hopping 𝛥𝛥𝛥𝛥 / nmる(今回の系ではそのエネルギー差は 0.6 eV)。また、このエネルギ
Total
100
ー差のために一度 G に電子が入ると H に抜け出すことが困難とな
り、G→G 間での著しい回数のホッピングを引き起こす要因となって
73
H→H
いる。G→G 間では、比較的近い分子間で電子ホッピングが繰り返
2
H→G
される“round-trip” [1]が行われていることが示唆される。電荷輸送
4.4×10に要する時間は n × τ で決まることから、今回のドープ系の場合、G
2
G→H -4.2×10→H および G→G ホッピングが電子移動度を引き下げていることも明らかとなった。
11
G→G
【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).
[3] H. Kaji et al., Nat. Commun. 6, 8476 (2015).

19

n

τ/s

1.7×109

1.4×10-8

1.5×103

1.6×10-11

3.4×103

1.0×10-12

3.4×103

6.2×10-3

1.7×109

1.8×10-9

令和 3 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
湖沼に生息する細菌・ウイルスのメタゲノム解析
Metagenomics of prokaryotes and viruses 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、湖沼に生息する細菌およびウイルスの環境ゲノム解析を行っている。対象データは、琵琶湖沖において 2 水深、12 カ月にわたり採集した原核生物画分の 24 サンプルに由来し、ショートリードおよびロングリードシーケンサーを併用して得られたハイブリッドメタゲノム、およびショートリードシーケンサ
ーによって得られたメタトランスクリプトームデータである。メタゲノムについては昨年度までに、
アセンブリ、コンティグのエラー補正、ビニングを行い、湖水中の微生物のドラフトゲノムカタロ
グを得た。今年度は、これらのゲノム配列を対象に、ゲノムの微小多様性(Microdiversity)の検出を試みた。具体的には、inStrain によるショートリードを用いた塩基多型の検出と、Sniffles によるロングリードを用いた構造多型の検出を行った。その結果、各ゲノム 1 Mbp あたり平均約
25000 個の塩基多型、構造多型についてはゲノム当たり平均 35 個程度の挿入または欠失が検出された。さらに、時系列サンプルの解析から、個体数が著しく減少し遺伝的ボトルネックがかかることがゲノムの多様化を著しく制限する要因であることを明らかにした。また多型の大多数が遺伝子コード領域と重複しており、その遺伝子機能の解析から、ウイルス感染に対する防御がゲノム多様化をもたらす主要因の一つであることが示唆された。本研究成果（論文執筆中）は、湖沼細菌の高品質ゲノムを多数構築したのみならず、環境中の微生物群集を対象にゲノムの微小多様性の実態を塩基・構造多型の両側面から網羅的に解明した初の成果である。
メタトランスクリプトーム解析では、上述のメタゲノム解析で得られたゲノムに、転写産物由来のシーケンスリードをマッピングすることで、琵琶湖沖の微生物生態系において、「いつ、どこで、誰の、どの遺伝子が、どれくらい発現しているのか」という情報を得ることを目的とした。具体的には、SortMeRNA で rRNA に由来するリードを除去したのち、bwa でマッピングを行い、FADU を用いて遺伝子ごとに標準化したリード数（TPM）を得た。琵琶湖深層における硝化関連遺伝子の多量の発現が明らかになるなど、湖沼微生物生態系をとりまく理解を深化させる情報が得られつつあり、現在引き続き解析を進めている。
発表論文
なし

20

令和 3 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
多官能基性化合物の位置選択的分子変換

Site-Selective Molecular Transformation of Multi-Functionalized Compounds
京都大学化学研究所 精密有機合成化学研究領域

上田 善弘

研究成果概要
エラジタンニンは植物二次代謝産物の一種で、千を超える構造多様性を持つ加水分解性ポリ
フェノール群である。顕著な生物活性が報告されるに従って、合成研究も活発に行われてきた。
Punicafolin 及び macaranganin はグルコース 3,6 位上没食子酸ユニットで架橋された
3,6-HHDP 型エラジタンニンであり、HHDP 基の軸不斉のみが異なる天然物である (Figure 1)。
最近我々はグルコースの水酸基に保護基を利用することなく、狙った水酸基に直接位置選択
的に没食子酸ユニットを導入する手法により、両天然物の初の全合成をわずか 7 工程で達成した。鍵となったのは、連続位置選択的官能基化に加えて見出した、フェノールの立体分岐型酸化的カップリング反応でstereodivergent oxidative phenol coupling

あった。これにより、共通の中間体から両天然物を簡便に作り分けることが可能となった。本カップリング反応では、R 体と S 体の相互変換が起こることが実験的に明らかとなり、この立体選択性発現

OH

G2

RO

O
G1

RO
HO
G2

G1

O
O
O
O

O

OR 2 steps
1. ox. coupl.
OR via ring-flip

OH
OH

OH

6 O

OH

O

RO

OH

O
β

OH
OH

3
O

OR

O

O

O

5 steps
OR

O

O
O

HO

RO

OH

2. global deprot.HOO
G1

G1 G2 : galloyl groups

HO

O

RO
O

O
O

HO

HHDP
HO

O

RO

R-HHDP : punicafolin
S-HHDP : macaranganin

C(II) / (+)-sparteine
C(II) / (–)-sparteine

OR

HO

HO

α-D-glucose

OHOH

7-steps from D-glucose

Figure 1. total synthesis of punicafolin and macaranaganin

機構を明らかとするために、DFT 計算を行った。本反応では 2 つのフェノキシドが銅に配位子た中間体が想定されたため、リガンドである (-)-sparteine との錯体の安定構造を計算した (Figure 2)。その結果、

Cu
MeO

O

O

HO

OMe
OH

S
O

(S)-HHDP が配位した構造が、(R)-HHDP が配位した構造より、4.1 kcal/mol 安定となり実験結果をサポート

N

N

O

MeO

OMe

Cu(II)-(–)-sparteine-(S)-HHDP (A)

する結果がえられた。これは錯体構造中で、銅に配位した (-)-sparteine の置換基と (R)-HHDP 基の置
換基との立体反発により、Cu-O 結合が伸びてしまった結果と考察された。本計算結果と軸不斉異性体が熱力学的生成物として得られるという実験結果から、
立体選択性発現機構を明らかとすることができた。

A (ΔG = 0.0 kca/mol)stericallydemandingmoiety
N

N
Cu
MeO

O

O

HO

OMe
OH

R
MeO

O

O
OMe

Cu(II)-(–)-sparteine-(R)-HHDP (B)B (ΔG = +4.1 kca/mol)Figure 2. DFT calulcation of Cu-sparteine complex

発表論文（謝辞あり）
Shibayama, H.: Ueda, Y.; Tanaka, T.; Kawabata, T. J. Am. Chem. Soc. 2021, 143, 1428-1434.

21

令和 3 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

SiMe3
SiMe3

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、合成に成功したゲルマニウム核置換アズレンである
2-ゲルマアズレン 1 に関して、その構造・性質に関しての検証を行った。1 は、ゲルマニウム上に導入したかさ高い置換基によって、

SiMe3
SiMe3
SiMe3

Ge
SiMe3
SiMe3

1

速度論的に安定化を受けており、溶液中において熱的に安定な単量体として存在する。その溶液は鮮やかなオレンジ色を示すが、溶液の濃縮、再結晶操作等によって多量化し、無色固体となる。Ｘ線結晶構造解析によっても[4+6]型で二量化した構造を確認するに留まり、単量体の構造解析には至っていない。
そこで Gaussian 16 を用いて、1 の構造最適化を行い、その構造を用いた GIAO 計算によるNMR 化学シフト値の予測値と実測値の比較から、単量体構造の評価を行った。種々の手法を検討した結果、GIAO-B3LYP-D3/6-311+G(2df,2p)//B3LYP-D3/6-311+G(d,p)を用いた結果
が、実測値と良い一致を示すことを明らかにし、適切な単量体構造のモデルを提唱することができた。得られた構造を用いて、1 の性質を評価したところ、母体であるアズレンに匹敵する芳香族性を有している一方で、母体アズレンに特徴的である大きな双極子モーメントは、電気陽性なゲルマニウムに核置換した効果から完全に打ち消されていることが明らかとなった。
発表論文（謝辞あり）
1. Oshiro, T.; Mizuhata, Y.; Tokitoh, N. Reaction of an Overcrowded 1,2-Diaryl-1,2-dibromodisilene with 1-Vinylcyclohepta-1,3,5-triene: Isolation of a 2-Vinylsilacyclopropane Derivative and Its Thermal Conversion to a Silacyclopent-3-ene Derivative.
Heterocycles 2022, 104, 389.
2. Oshiro, T.; Mizuhata, Y.; Tokitoh, N. 2-Germaazulene: Synthesis and Properties of
2-Heteraazulene Containing a Germanium Atom as a Skeletal Element. Chem. Lett. 2022, inpress. https://doi.org/10.1246/cl.210773.
発表論文（謝辞なし）
3. Jun‐i, Y.; Mizuhata, Y.; Tokitoh, N. Template Synthesis of Novel Norcorrole Complexes
with a Phenyl‐substituted Phosphorus Center. Eur. J. Org. Chem. 2022, 2022, 1–6.
4.

Jun‐i, Y.; Mizuhata, Y.; Tokitoh, N. Convergent Synthesis of E‐Disilene by the Reduction of
Diastereomerically Separable 1,2‐Dichlorodisilanes. Eur. J. Inorg. Chem. 2022, in press.
https://doi.org/10.1002/ejic.202100962.

22

令和 3 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、微生物生態学関連のバイオインフォマティクス研究を行った。
具体的には下記を実施した。
（１）東京理科大との共同研究によるメドゥーサウイルス・メドゥーサのトランスクリプトーム解析（張瑞軒）、メドゥーサウイルス・ステンノのヒストンタンパク質の解析、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）、ヴァイロファージ・ミミウイルス感染系の解析（疋田弘之、陳婧潔、一部東京大学及び東京工業大学との共同研究）、理化学研究所との共同研究によるミミウイルスのリボソーマルプロファイリング解析（張瑞軒）など、巨大ウイルスのゲ
ノム、感染戦略に関する研究を行った。（２）京都大学農学研究科、高知大学との共同研究による、メガウイルス科ウイルスの多様性及び生物地理・環境動態の解析（Florian Prodinger、夏駿、方悦、遠藤寿）、北極圏における真核生物と巨大ウイルスの生物地理（遠藤寿、夏駿）、琵琶湖における巨大ウイルスの多様性（張利雯、井出詩菜、岡崎友輔）、巨大ウイルスの進化解析（呉君毅）、巨大ウイルスの宿主予測（孟令杰）、仏国 CNRS Tom Delmont、CEA Morgan
Gaia との共同で巨大ウイルス環境ゲノム中の新規系統群探索（孟令杰）、巨大ウイルス由来のミオシン遺伝子の系統解析（木島壮一朗）、巨大ウイルスの環境適応（孟令杰）、親潮域海洋炭素ポンプの解析（楊青偉）、深海における巨大ウイルスの転写活性（劉文文）、（３）ウイルス－宿主データベースの開発（朱梦迪）、（４）珪藻、パルマ叢のゲノム解析（伴広輝）・メタトラン
スクリプトーム解析（時繼宇）、（５）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）、（６）腸内プロファージの機能（橋本謙太郎）、（７）VIPTree の改良（山田航平）などを行った。
発表論文（謝辞あり）
1) Meng L., Endo H., Blanc-Mathieu R., Hernández-Velázquez R., Kaneko H., Ogata H.
Quantitative assessment of NCLDV–host interactions predicted by co-occurrence
analyses. mSphere, 6, e01298-20 (2021).
2) Kijima S., Delmont T.O., Miyazaki U., Gaia M., Endo H., Ogata H. Discovery of viral
myosin genes with complex evolutionary history within plankton. Front. Microbiol. 12,683294 doi: 10.3389/fmicb.2021.683294 (2021).
3) Prodinger F., Endo H., Takano Y., Li Y., Tominaga K., Isozaki T., Blanc-Mathieu R.,

23

Gotoh Y., Hayashi T., Taniguchi E., Nagasaki K., Yoshida Y., Ogata H. Year-round
dynamics of amplicon sequence variant communities differ among eukaryotes,
Imitevirales, and prokaryotes in a coastal ecosystem. FEMS Microbiol. Ecol. doi:
10.1093/femsec/fiab167 (2021).
4) Da Cunha V., Gaia M., Ogata H., Jaillon O., Delmont T.O., Forterre P. Giant viruses
encode novel types of actins possibly related to the origin of eukaryotic actin: theviractins. Mol. Biol. Evol. (2022) – accepted
5) Xia J., Kameyama ., Prodinger F., Cho K-H., Jung J., Yang E-J., Ogata H., Endo H.
Tight association between microbial eukaryote and Imitervirales communities in the
Pacific Arctic Ocean. bioRviv, doi: https://doi.org/10.1101/2021.09.02.458798 (2021).
6) Morgan Gaia, Meng L., Pelletier E., Forterre P., Vanni C., Fernendez-Guerra A., Jaillon
O., Wincker P., Ogata H., Delmont T.O. Discovery of a class of giant virus relatives
displaying

unusualfunctional

traitsandprevalentwithinplankton:theMirusviricetes.bioRxiv, doi: https://doi.org/10.1101/2021.12.27.474232 (2021).
発表論文（謝辞なし）
1) Yoshikawa G., Miyazaki K., Ogata H., Miyazaki M. The evolution of Rag geneenhancers and transcription factor E and Id proteins in the adaptive immune system. Int.
J. Mol. Sci. 22, 5888 (2021).
2) Ogawa S., Shimidzu H., Fukuda K., Tsunekawa N., Hirano T., Sato F., Yura K.,
Hasunuma T., Ochi K., Yamamoto M., Sakamoto W., Hashimoto K., Ogata H., Kanao T.,
Nemoto M., Inagaki K., Tamura T. Multiple mutations in RNA polymerase beta-subunit
gene (rpoB) in Streptomyces incarnatus NRRL8089 enhance production of antiviral
antibiotic sinefungin: modeling rif cluster region by density functional theory. Biosci.
Biotechnol. Biochem., 85, 1275-1282 (2021).
3) Sakurai T., De Velasco M.A., Sakai K., Nagai T., Nishiyama H.,Hashimoto K., Uemura
H., Kawakami H., Nakagawa K., Ogata H., Nishio K., Kudo M. Integrative analysis ofgut microbiome and host transcriptomes reveals associations between treatment
outcomes and immunotherapy-induced colitis. Mol. Oncol. (2021).
4) Sandaa R.-A., Saltvedt M.R., Dahle H., Wang H., Våge S., Blanc-Mathieu R., Steen
I.H., Grimsley N., Edvardsen B., Ogata H., Lawrence J. Adaptive evolution of viruses
infecting marine microalgae (haptophytes), from acute infections to stable coexistence.
Biol. Rev. Camb. Philos. Soc., 97, 179-194 (2021).

24

令和 ３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。
•

アンプリコンシーケンスを用いた海洋植物プランクトン群集の生物地理に関する研究。

•

海洋メタゲノムデータを用いた藻類及びウイルス群集動態の解析。

•

微生物・ウイルス群集の動態解析、および環境パラメータとの相関解析。

•

海洋および塩水湖から単離した原生生物の全ゲノム解析。

•

藻類単離培養株のメタトランスクリプトーム解析。

発表論文（謝辞あり）
1.

Prodinger F, Endo H, Takano Y, Li Y, Tominaga K, Isozaki T,Blanc-Mathieu R, Gotoh Y,
Tetsuya H, Taniguchi E, Nagasaki K, Yoshida T, and Ogata H. Year-round dynamics ofamplicon sequence variant communities differ among eukaryotes, Imitervirales, andprokaryotes

inacoastalecosystem.

FEMS

Microbiol.

Ecol.

(2021)

doi.org/10.1093/femsec/fiab167
2.

Zhang R, Endo H, Takemura M, and Ogata H. RNA-seq of the medusavirus suggests
remodeling of the host nuclear environment at an early infection stage. Microbiol. Spectr.
(2021) doi.org/10.1128/Spectrum.00064-21

3.

Kijima S, Delmont T.O, Miyazaki U, Gaia M, Endo H, and Ogata H. Discovery of viral
myosin genes with complex evolutionary history within plankton. Front. Microbiol. (2021)
doi.org/10.3389/fmicb.2021.683294

4.

Meng L, Endo H, Blanc-Mathieu R, Hernández-Velázquez R, Kaneko H, and Ogata H.
Quantitative assessment of NCLDV-host interactions predicted by co-occurrence analyses.
mSphere, (2021) doi.org/10.1128/mSphere.01298-20

5.

Yoshida K, Zhang R, Garcia K, Endo H, Gotoh Y, Hayashi T, Takemura M, and Ogata H.
Draft Genome Sequence of Medusavirus stheno, a new member of “Medusaviridae”
Isolated from the Tatakai River of Uji, Japan. Microbiol. Resour. Announc. (2021)
doi.org/10.1128/MRA.01323-20

25

令和3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
ウイルス－宿主データベースの入力
Virus-Host Database Curation

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 緒方研究室
朱 梦迪
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、ウイルス－宿主
データベース Virus-Host DB（VHDB）の情報更新を行います。VHDB は、ウイルスと宿主の関係を、系統分類群を指定する TaxID（米 NCBI 系統生物分類 ID）の『ペア』として記載したデー
タベースです。
以前、ウイルス研究にとって欠かせないウイルス-宿主の分類学的情報データリソースが不十分でした。研究者はこのデータベースを利用することにより、ウイルス宿主のペア情報、ウイル
ス・生物種の学名や一般名を入手でき、他のデータベースとの相互参照ができます。
他のデータベースの更新に合わせて、2‐3 ヶ月毎に更新されています。
より正しい情報を研究者に提供するため、マニュアルキュレーションが行われています。

付表： 令和三年度マニュアルキュレーションによる更新件数
年月

ウイルス（単位：件）

配列 （単位：件）

ゲノムコンポジション

2021 年

4月

62

90

1634

5月

107

119

120

6月

136

145

203

7月

114

117

3

8月

30

36

3140

9月

192

232

235

10 月

95

107

0

11 月

90

113

0

12 月

81

131

15

1月

86

118

0

993

1208

5350

2022 年
合 計26

令和３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

植物プランクトン由来のゲノムよびメタトランスクリプトーム解析
Analyzing phytoplankton metranscriptome and genome
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

Shih Chi-Yu

研究成果概要This study is using the supercomputer of Institute for Chemical Research, Kyoto University,
to analyze the metatranscripotme which sampled from the Matsu archipelago, located along the
Chinese coast near the mouth of the Minjiang Rive.
Diatoms and dinoflagellates were the major communities in this sampling area. Diatoms
account for more than 20% of global carbon fixation and nearly 40% of marine primary
production. They are also easily consumed by zooplankton. Thus, the abundance of diatoms isimportant for energy transfer. Dinoflagellates are also one of the major primary producers inmarine ecosystems. They can be parasites, symbionts, and grazers. Some dinoflagellate species
can produce toxins and are the main source of toxic red tides. Both communities were varied
and succeed due to nutrient input. In this study, we focus on how nitrogen and phosphorus affectgene expression in diatoms and dinoflagellates.
Phytoplankton samples for RNA analysis were collected by using a 20 μm mesh plankton
net and filtered through 1 mm and 200 μm mesh screens to remove copepods and othermesoplankton. After the nutrient manipulations, we acquired original, nitrogen replete, nitrogen
free, phosphorus replete and phosphorus free samples for total RNA extraction and RNA-seq
sequencing. After sequencing and bioinformatic analyzing, 16,672,517 contigs had been
generated by assembly. Future study will mainly focus on the differential gene expression andthe functional group enrichment analyze, that may reveal ecological functions of diatoms anddinoflagellates in a coastal ecosystem.

27令和３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、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、そのダイナミクス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。しかしながら、船舶を用いた観測にはコスト面やアクセスの上での制約が多く、観測地点や観測回数が限られてくるため、これまでの研究は局所的な現象を中心に進められてきた。地球観測衛星による全球の準リアルタイムな観測は、この問題を解決するブレークスルーになり得る。
衛星で測定される反射光スペクトルに含まれる情報は基本的に色素を持つ植物プラ
ンクトンのもののみである。しかし、動物プランクトンや細菌・アーキアもエネルギー的に植物プランクトンに依存しており、生物種間相互作用を通して結びついている。本
研究では、生態系全体の情報を丸ごと含んだメタバーコードデータを用いて生物種間ネットワークを再構築し、それを機械学習により衛星データと結びつけるというアイデア
で、海洋微生物生態系の衛星観測モデルの開発を行った。メタバーコードデータおよび
衛星データは、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、全球のサン
プルを含むビッグデータを用いた。具体的には、真核生物のメタバーコード（18S リボ
ソ ー ム RNA 遺 伝 子 の V4 領 域 ） を 集 め た デ ー タ ベ ー ス で あ る EukBank（https://unieuk.org/）、並びに NASA の MODIS センサにより得られたマルチスペクトル
データ（https://oceancolor.gsfc.nasa.gov/）および関連する衛星プロダクトを使用した。
最終的に、正解率が 7 割程度で、衛星データに基づき海洋微生物コミュニティの分布を予測するモデルを開発することができた。またこのモデルは、単に地理的位置や海水温に基づいた予測よりも高い正解率を示し、衛星データを使用することの優位性が明らかになった。今後は、このモデルを用いて過去十数年間の衛星データから微生物コミュ
ニティのデータを予測し、海洋微生物のダイナミクスの議論を行う予定である。

28

令和３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

巨大ウイルスのトランスクリプトーム解析
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、メドゥーサウイル
スという巨大ウイルスのゲノムを解析し、また、このウイルスのトランスクリプトーム解
析をおこないました。それらの結果が以下二つの論文に掲載されました。

発表論文（謝辞あり）
Yoshida K., Zhang R., Garcia K., Endo H., Gotoh Y., Hayashi T., Takemura M., Ogata H. Draft
genome sequence of medusavirus stheno, a new member of “Medusaviridae” isolated from the
Tatakai River of Uji, Japan. Microbiol. Resour. Announc., 10, e01323-20 (2021)
Zhang R., Endo H., Takemura M., Ogata H. RNA Sequencing of medusavirus suggests remodelingof the host nuclear environment at an early infection stage. Microbiol. Spectr., e0006421. doi:
10.1128/Spectrum.00064-21 (2021)29令和３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による微生物学・進化学の研究

Research for microbiology and evolutionary study with bioinformatics
京都大学 化学研究所 化学生命科学研究領域

木島 壮一朗

研究成果概要
Nucleocytoplasmic Large DNA Virus (NCLDV) は、その巨大なゲノムに多くの遺伝子を保持している。これらの遺伝子の中には、細胞性生物に特有で他のウイルスには見られないものもあり、それらが NCLDV に特徴的な感染戦略を特徴づけていると考えられる。本研究では、
細胞性生物と NCLDV の相互作用の歴史を解明するために、NCLDV ゲノムから発見された
ミオシンおよびアミノアシル tRNA 合成酵素 (aminoacyl-tRNA Synthetase; aaRS) に関する
系統解析を行った。
ミオシンは、真核生物に広くみられる遺伝子であり、筋収縮や細胞内物質輸送を実現するタンパク質である。本研究室の宮崎が NCLDV ミオシンを発見するまで、ウイルスゲノムからミオシン遺伝子は同定されていなかった。系統解析を行うことにより、ミオシン遺伝子を保持する
NCLDV は、1 個が Phycodnaviridae 科、23 個が Mimimiviridae 科の属する Imitervirales 目ウ
イルスであることが明らかになった。また、NCLDV ミオシンは SAR スーパーグループから水平伝播したことが示唆された。NCLDV ミオシンを保持するゲノムが 1 個を除いて全て海洋環境
ゲノム由来であることと、SAR スーパーグループは海洋プランクトンの多くを占めることから、
NCLDV ミオシンは海洋真核プランクトン由来であると考えられる。
aaRS は、真核生物・バクテリア・アーキアといった細胞性生物に広くみられる遺伝子である。
aaRS の機能は、tRNA に対応するアミノ酸を結合することであり、22 種類のアミノ酸に対応する
22 種類の aaRS が存在する。系統解析を行うことにより、aaRS を保持する NCLDV は
Mimiviridae に集中していることが分かった。また、NCLDV aaRS の大半は真核生物を起源とし、バクテリアやアーキア由来のものもあった。一部の NCLDV aaRS は、真核生物・バクテリ
ア・アーキアといったドメインが確立するよりも前に細胞性生物の祖先から獲得されたことが示唆された。
以上の結果から、NCLDV と細胞性生物は、細胞性生物のドメイン確立以前から以降までの幅広い年代において相互作用していることが示唆された。
発表論文（謝辞あり）[1] Kijima S, Delmont TO, Miyazaki U, Gaia M, Endo H, Ogata H. Discovery of viral myosin
genes with complex evolutionary history within plankton. Front Microbiol., 12, 683294(2021)

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令和 3 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生命生態・進化の解明

Using bioinformatics to understand the ecology and evolution of life
京都大学 薬学部 薬科学科 統合ゲノミクス

井出詩菜

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, 琵琶湖から採取された核細胞質性大型 DNA ウイルスと推定される巨大ウイルスの系統的新規性および遺伝子機能の解明を試みた. なお, 巨大ウイルスは粒子径が大きいため, 原核生物のサイズ画分を対象としたサンプルから副次的に得られた.
次世代シーケンシング(NGS)技術の発達により, 培養を介さずに微生物群集サンプル中に存在するゲノムを包括的に解析する「メタゲノム解析」が近年可能になってきた. その結果, 様々な系統の巨大ウイルスが世界中の水圏および土壌に存在していることが明らかにされた. また, 巨大ウイルスが宿主の集団動態の決定を介して, 物質循環や赤潮動態にも深く関係している可能性も示されており, 巨大ウイルスの生物学的機能の解明は微生物生態学の重要な課題である.
本研究において対象としたコンティグ(sbin546_03_JunE)は, 先行研究iのロングリード
メタゲノム解析で得られたウイルスゲノム配列である.815kb のコンティグ長, 一部の巨大ウイルスに特有の高い AT 含量, 多数のリピートといった特徴から, ショートリードを基盤とした従来法ではアセンブルが困難であった新規巨大ウイルス系統である可能性が高いと考え, 未知のウイルスコンティグについて, アノテーションや系統解析を用いてそのホストや遺伝子を探索した. コンティグにコードされる遺伝子は Mimiviridae に高い類似性を
示 す も の が 多 く , PolB の 系 統 解 析 か ら も , こ の コ ン テ ィ グ が 由 来 す る ウ イ ル ス はImitervirales に属するものと判断された. ホストの予測には至らなかった. リピート配列の最大長がショートリードによりアセンブリされたウイルスよりも顕著に長いと予測したが, リピートに関しては, sbin546_03_JunE の平均配列長および最大配列長は予想よりも短かった. しかし, 同じリピート配列が多く含まれているという点は興味深い.
本研究成果（の一部）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て得られたものです。
i

岡崎友輔, 湖沼に⽣息する細菌・ウイルスのメタゲノム解析, 京都⼤学化学研究所スーパ
ーコンピュータシステム研究成果報告書, vol.2020, pp.34

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令和３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

ViPTree の修復及び機能追加による利便性向上並びに、ゲノムアライメント可視化機能に特化した新ツールの開発
To improve the usability of ViPTree by repairing and adding functions,and to develop a new tool specialized in genome alignment visualization.
京都大学

薬学部

薬科学科

緒方研

山田

航平

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、ViPTree(the Viral Proteomic Tree server)の修復並びに機能追加を行った。ViPTreeとはウイルスプロテオミ ックツリーの作成や参照を主たる目的として GenomeNet 上で公開されている Web アプリケーションである。本アプリケーションは定期的にウイ

ルスデータベースを更新しているが、 2019 年4 月を最後に更新ができない状況に陥っていたため、更新ができる状態への復旧を行った。その後、ユーザーのゲノムのみからプロテオミックツリーを作成できる機能を中心としていくつかの新機能の開発を行い、ViPTree の利便性を向上させた。

また、ViPTree の機能の一部であるゲノムアライメントの可視化機能を特化させた新ツールDiGAlign(仮名)を現在開発中であり、年度内に必要なすべてのシステムの開発を終了予定である。

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令和 3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
ネットワークに基づく巨大ウイルスと真核生物の関係の発見

Revealing associations between giant viruses and eukaryotes in the global ocean throughcommunity networks

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 Lingjie Meng

研究成果概要Large double-stranded DNA viruses are a monophyletic group of eukaryotic viruses,
corresponding to the phylum Nucleocytoviricota, which is highly diverse and abundant inmarine environments. Giant viruses have a broad range of eukaryotic hosts, from unicellular
eukaryotes to animals. However, the number of viruses isolated in the laboratory represents asmall fraction of viral signals detected in the ocean. The interactions between giant viruses andeukaryotes and the drivers of interactomes remain poorly known. Thus, taking advantage of thesupercomputer of ICR, we investigated the global biogeography of marine giant viruses andtheir associations between eukaryotes.
First, using the recently published environmental genomic databases for Nucleocytoviricota
and eukaryotes, we built co-occurrence networks of metagenome-assembled genomes (MAGs).
We then used a phylogeny-informed filtering method, Taxon Interaction Mapper (TIM), torefine the associations in networks and predict the virus-host pairs. To further validate theprediction results, we conducted a series of genome-based analyses, such as pairwise genealignment and the Giant Endogenous Viral Elements (GEVEs) detection, using eukaryotic
MAGs and isolations genomes. As a result, we observed a total of 2,083 virus-eukaryote
associations in the network, involving 787 viral MAGs that are widespread in the
Nucleocytoviricota phylogenic tree. After TIM enrichment, we found two documented
virus-host pairs, Prasinovirus and Mamiellophyceae and Coccolithovirus and Haptophyta.
Three other predicted hosts, Thalassiosirales, Isochrysidales, and Chaetocerotales, showed alarge number of signals of giant viruses and virophages, the parasites of giant viruses,
insertions.

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令和 3 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
巨大ウイルス間の HGT イベント
Detecting HGT events among giant viruses

京都大学 化学研究所 バイオインフォテイクスセンター 緒方研究室

呉君毅

研究成果概要本研究では、京都大学研究所スーパコンピュータシステムを利用し、巨大ウイルス間の HGT
イベントを解明しました。 様々な遺伝子が水平伝播により、巨大ウイルス間に伝播した。

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令和 3 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
巨大ウイルスの進化過程に関する研究
Analysis of the evolution 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 化学生命科学領域

張 利雯

研究成果概要To understand the evolution history of giant virus, we should investigate its ecological
function first. Since there are studies looking into the diversity of giant viruses in marine system,
my study starts with investigating what kind of giant viruses are there in fresh water.
I used the metagenomic data from Biwa Lake. on the one hand, we want to investigate fromthe aspect of MAG (metagenomic assembled genomes). Firstly, SPAdes Genome assembler isused to assemble the short reads into longer contigs. Secondly, contigs are binned into MAG using
metabat. Also, to annotate the contigs and bins we got, viralrecall, virsorter, and CAT are used torecognize bacterial and viral contigs, which helped the downstream decontamination. This wholeprocess is not finished yet.
On the other hand, we detect single copy gene—polB from contig level. We considered one
polB as one individual giant virus present in the environment. We can quantitate giant viruses
from different families and look into the reason behind this ecological diversity pattern.

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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
巨大ウイルスゲノムのアッセンブリ手法評価
Assessment of genome assembly methods for giant viruses
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、ロングリードを用いた巨大ウイルスのゲノムアッセンブリ手法の評価を行なった。巨大ウイルスとは、2003 年に報告された、ウイルスとして規格外の大きさのゲノム、および粒子を持つウイルスである。近年の大規模メタゲノム解析から、巨大ウイルスが高い多様性を持つこと、および環境中に普遍的に存在することが知られている。これらのウイルスは主に原生生物に感染すると考えられており、
自由生活性アメーバと共に環境サンプルを培養する「共培養」と呼ばれる手法により、多様な巨大ウイルスが単離されている。一方、これらの単離株の内、ゲノムレベルの解析が行われた
株は少数にとどまる。これは、全ゲノムシークエンスにかかる時間と費用が多大であることに起因する。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ナノポアシークエンスのみを用いることで、共培養によって単離されたウイルス株の全ゲノム解析を迅速に行うことを目指し、その精度に関して種々の比較を行った。ナノポアシークエ
ンスは簡便なシークエンスが可能な一方、シークエンスの精度において、他の手法に劣る部
分があることが知られている。そのため、通常は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。本研究ではこの点について、カバレッジを高めることでナノポアシークエンス
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。本研究ではさらに、環境中から共培養によって得られた新規ウイルス株について、同様の手法で全ゲノム解析を行った。現在、これらの内容について、論文化を進めている。

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令和３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。

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.

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令和 3 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
SSE に伴う海面地殻変動の推定
An estimation of seafloor crustal deformation with SSE

京都大学理学研究科地球惑星科学専攻

地球物理学分野 伊藤喜宏研究室
博士 2 年 井上智裕

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、海面気圧、海上風ベクトルを駆動力とした全球の順圧海洋モデル(Inazu et al., 2012)を用いて全球の速度場を計算し、海底圧力計に含まれる海洋起源の非潮汐成分を計算した。本研究では、海底圧力計に含まれる地殻変動（SSE）成分と海洋起源成分（潮汐＋非潮汐）を分離することで、地殻変動成分を精度よく推定することを目的としている。分離するための手法として、(i) 順圧海
洋モデルの計算結果から得られる非潮汐成分を除去する、(ii)海底圧力の観測点間の差分をとる、が提案されている。特に(ii)の手法では、観測点間の海洋起源成分を共通として仮定し差分を計算するが、しばしばその仮定が問題視されてきた。本研究では、ニュージーランドヒク
ランギ沖に設置された全ての海底圧力計の記録の相関を計算し、等水深方向に海底圧力の類似性が存在することを示した(Inoue et al., 2021)。また、Inazu et al. (2012)の海洋モデルを用いても同様の傾向が見られた。今後は、相対変動を用いた統計的な地殻変動検出手法の開
発を行う。

参考文献
Inazu, D., Hino, R., & Fujimoto, H. (2012). A global barotropic ocean model driven by synoptic
atmospheric disturbances for detecting seafloor vertical displacements from in situ ocean
bottom pressure measurements. Marine Geophysical Research, 33(2), 127–148.
https://doi.org/10.1007/s11001-012-9151-7
発表論文（謝辞なし）
Inoue, T., Ito, Y., Wallace, L. M., Yoshikawa, Y., Inazu, D., Garcia, E. S. M., et al. (2021).
Water Depth Dependence of Long‐Range Correlation in Nontidal Variations in Seafloor
Pressure. Geophysical Research Letters, 48(8). https://doi.org/10.1029/2020GL092173

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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
環状ピロール-イミダゾールポリアミドの合成と評価
Synthesis and evaluation of cyclic pyrrole-imidazole polyamides

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２本鎖 DNA に塩基配列特異的に結合する分子であり、その高い結合能と配列選択性を活かして遺伝子発現制御や蛍光プローブ、抗がん剤としての応用を目指した研究が進められている。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て DNA アルキル化剤－PIP コンジュゲートと DNA の結合モデルを構築し、コンジュゲートの構造と DNA との反応性の違いとの関連性を考察した。
Discovery Studio を用いて構築した DNA-PIP 複合体のエネルギー最小化構造から、PIP に導入したアルキル化剤の反応部位と DNA の塩基との距離、角度がコンジュゲートと DNA との反応性に大きく影響することがわかった。今後はこの結果をもとに PIP の構造を最適化し、より高い反応性・選択性を有したコンジュゲートの開発につなげていきたい。

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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
非天然ヌクレオシドの開発
Development of unnatural nucleosides
京都大学 理学研究科 化学専攻 生物化学研究室

平島 眞吾

研究成果概要
核酸は遺伝情報を司る生体分子の一つであり、その構造や機能などが明らかにされてきた。一方、近年は右巻き二重らせん以外の多様な構造や、塩基配列によらない遺伝子
発現制御が注目を集めており、未だに明らかになっていないことも多い。非天然のヌク
レオシドは核酸の構造や相互作用、ダイナミクスを調べる上で有用なツールである。
今年度は(1) MD計算を用いたDNA-タンパク質複合体におけるFRET効率の理論値計算と、(2) DFT計算による新規蛍光ヌクレオシドの光物性予測の二点においてスーパーコンピュータを利用した。(1) NAMDを使用して、溶媒分子を含む10ナノ秒の全原子MD計算を行った。タ
ンパク質や核酸のために改善を加えられたAmber力場を使用し、蛍光ヌクレオシド部分には
拡張ヒュッケル法で力場パラメータを割り当てた。本FRETペア[1]はFRET効率が距離と配向の両方に依存する。計算により得られた理論値は、FRETペアの導入位置により異なる実験値を与えた要因が、配向によることを支持した。以上の成果は現在論文にまとめており、投稿準備中である。(2) Gaussianを使用したDFT計算では、新たなヘテロ原子を挿入した蛍光ヌクレオシ
ドの物性予測を行った。設計した分子が良好な吸光・蛍光波長や振動子強度を示したので、
現在合成を進めている。目的物が得られた際には、分光測定の結果を考察する際に計算を活用する予定である。
参考文献[1] Hirashima, S.; Sugiyama, H.; Park, S. Construction of a FRET System in a Double-Stranded
DNA Using Fluorescent Thymidine and Cytidine Analogs. J. Phys. Chem. B 2020, 124 (40),8794–8800.

発表論文
なし。

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令和３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、免疫応答を調節するシグナル伝達経路で働くタンパク質の構造解析を行なった。
自然免疫系は病原体（細菌、ウイルス）の高感度な検知と、その排除を行なうと同時に、抗体や T 細胞を主とする獲得免疫系の誘導を行なう生体防御にとって極めて重要なシステムである。病原体の検知を行なう主要な受容体としては、Toll 様受容体（TLR: Toll-like receptor）のファミリーが知られている。TLR は、細菌の細胞壁成分（糖脂質やペプチドグリカン）や鞭毛、ウイルス由来の DNA や RNA と結合することで活性化し、免疫や炎症の調節を行なう NF-κB
や、抗ウイルス応答を誘導する IRF (Interferon regulatory factor)といった転写因子を活性化して、サイトカインやケモカイン、インターフェロンの発現を促す。本研究では、TLR による細胞
内シグナル伝達を介在するタンパク質について、クライオ電子顕微鏡を用いた構造解析を進めている。解析対象のタンパク質の単粒子画像を、スーパーコンピュータシステムを用いて解析し、原子分解能での立体構造の決定に成功した。現在、得られた構造をもとに、培養細胞等を用いた機能解析を進めている。
また、同シグナル伝達経路に深く関わる、ユビキチン鎖の構造解析も行なった。76 アミノ酸からなるユビキチン（Ub）は、基質タンパク質に付加されることで、そのタンパク質の機能を修飾し、それによって多様な生物学的現象を制御する。多くの場合、Ub は基質タンパク質にポリ
ユビキチン鎖として付加されるが、その鎖の形成様式は複数あり、各々が異なる生物学的な意
味を持つ。本研究では、常磁性金属を利用した NMR データから、溶液中での Ub-Ub の構造
アンサンブルを調べた。今後、特定の Ub-Ub 配置を認識する Ub 結合ドメインとの複合体についても同様に解析する予定である。

発表論文（謝辞なし）
Hou XN, Sekiyama N, Ohtani Y, Yang F, Miyanoiri Y, Akagi KI, Su XC, Tochio H. (2021).
Conformational Space Sampled by Domain Reorientation of Linear Diubiquitin Reflected in Its
Binding Mode for Target Proteins. Chemphyschem, 22, 1505-1517.
doi: 10.1002/cphc.202100187.

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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
ピレン骨格をもつ柔軟な光機能分子の電子構造と光物性の解明

Electronic structure and optical properties of flapping molecules bearing pyrene wings
京都大学大学院 理学研究科化学専攻 集合有機分子機能研究室

山角 拓也

研究成果概要当研究室では、張力により分子のコンフォメーションが V 字型から平面型になることで蛍光スペクトル変化を示す独自のフォースプローブ（FLAP）を開発している。こうした FLAP のフォースプローブとしての機能は、共有結合の開裂ではなく分子のコンフォメーション変化に基づくため、破断応力の小さいゲルにかかるナノ応力集中を評価できると期待される。しかし、従来のアントラセン骨格を基盤とした FLAP は、溶媒の存在下では励起状態で自発的に平面化するためゲル中では利用できなかった。この問題を解決するため、溶媒存在下でも V 字型由来の蛍光帯を示すピレン型 FLAP を新たに開発した。温度可変蛍光スペクトル等の結果からピレン型 FLAP は、溶液中で励起状態(S1)においても V 字型構造が維持されているいると考えられる。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、アントラセン
型 FLAP とピレン型 FLAP の溶液中における励起状態構造変化の挙動の違いを考察するため
Gaussian 16 を用いた TD-DFT 計算を行った。その結果、励起状態において V 字型から平面型へ至る際のエネルギー障壁はピレン型 FLAP の方が大きく、溶液中でも V 字型由来の蛍光を示した実験結果と矛盾のない計算結果が得られた。さらに、フロンティア軌道の分布に着目したところ、アントラセン型 FLAP では中央の 8 員環を含む分子全体に非局在化している一方、ピレン型 FLAP の LUMO は電子不足なイミド部位に局在していた。このような 8 員環部位の電子的寄与の減少により、ピレン型 FLAP では構造平面化が抑制されたと考えられる。

発表論文（謝辞なし）
T. Yamakado, S. Saito, J. Am. Chem. Soc. 2022, 144, 2804–2815.

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令和 3 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た。
今回我々は、シラノラート構造とジシラン構造を併せ持つシリルシラノートが優れたシリルアニ
オン源として働くと考え、パラジウム触媒を用いたハロゲン化アリールのシリル化反応への適用を試みた。その結果、塩基を用いずとも極めて温和な条件でシリル化反応が進行することを見いだした。本反応は、ヨウ化アリールから塩化アリールまでの幅広いハロゲン化アリールだけでなく、トリフルオロメタンスルホン酸アリールなどの擬ハロゲン化物も利用可能であった。また、ト
リメチルシリル基以外に tert-ブチルジメチルシリル基やベンジルジメチルシリル基を有するシリルシラノラートが調製・利用可能であり、幅広いシリル基を簡便に導入できた。
DFT 計算を用いた反応機構解析により、シリルシラノラートからパラジウム中心へのシリル基の転位過程において、他のシリルシラノラート多量体が活性化に重要な役割を果たしていることを突きとめた。この知見は、今後新たなシリルシラノラート類縁体を設計・利用する上で活用されると期待される。

発表論文（謝辞なし）
H. Yamagishi, H. Saito, J. Shimokawa, H. Yorimitsu, “Design, Synthesis, and Implementationof Sodium Silylsilanolates as Silyl Transfer Reagents”, ACS Catal. 2021, 11, 10095. (DOI:
10.1021/acscatal.1c02733)

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令和 3 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

量⼦化学計算と固体 NMR を⽤いた新規無機物質の構造解析
Structure analysis of novel inorganic materials by using quantum chemical computing andsolid-state NMR
京都大学大学院 理学研究科 化学専攻 分子構造化学研究室

野田 泰斗

固体界面・表面は物質が外界とエネルギーや原子や分子・イオンをやり取りする通路であるばかりでなく化学反応の場としても機能している。このような界面・表面の機能はその構造に強く依存すると考えられ、現在様々な解析手法が開発されている。
申請者はこれまで固体 NMR を用いた界面・表面構造解析手法の開発に携わってきた。固体 NMR では、化学的環境を反映する化学シフトだけではなく、距離や化学結合の相関を用いて構造の候補を絞れるが最終的な候補はいくつか残ってしまう。具体的な対象物質は、化合物半導体である CdSe のクラスター物質である。実験では 113Cd NMR の信号はほぼ同じ化
学シフトを持つことが観察されている。この実験だけから、CdSe クラスターがフラーレンのような籠状構造なのか、ナノチューブのような 1 次元物質なのか、グラフェンのような層状なのか判別することは難しい。
そこで本研究では、絞られた候補の化学シフトや相関を特に Material Studio を用いて DFT法により計算し、最終的に界面・表面構造を決定することを目標としてきた。結晶系における
NMR パラメータを高効率に計算できる手法として GIPAW 法があるが、取り扱える汎関数の近似レベルが低いという欠点があるものの軽い元素系では実験と良い一致を見せている手法である。本系では Cd と Se という比較的重い元素が入っており、他の Cd が入っている系では相対論効果を考慮する必要があるという報告がある。[1]そこで、まず切断エネルギーと擬ポテン
シャルの種類（ウルトラソフト擬ポテンシャル（USPP）とノルム保存擬ポテンシャル（NCPP））、相対論効果の取り込みの必要性を検討した。
まず切断エネルギーの検討をバルク CdSe 上で行ったところ、USPP では 500 eV 以上、
NCPP では 1000 eV 以上で 113Cd NMR の信号が収束した。次に擬ポテンシャルの種類と相対論効果を取り込む/取り込まないで 2×2 のマトリックスを作成し、それぞれのマトリックスで様々なカドミウム化合物の化学シフトの計算値を実験値に対してプロットして相関関係から適切な
擬ポテンシャルと相対論効果の取り込みを検討した。結果として、どれも傾きが大きく 1 から外れ、GIPAW 法では 113Cd NMR を正確に計算するのは困難であると結論づけた。今後は分子軌道を基底関数に用い、さらに相対論効果をスピン軌道相互作用のレベルで取り込めるソフト
ウェア（例えば ADF）を用いて化学シフト計算を進めていく。
参考文献[1] S. T. Holmes and R. W. Schurko, J. Chem. Theory Comput. 15 (2019) 1785-1797.

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令和３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各種の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，主としてナノセルロース結晶を対象として，京都大学化学研究所スーパーコンピュータシステムの利用による大規模分子シミュレーションをおこなった．
ナノセルロースは，その両親媒性より乳化剤などへの応用が検討されている．両親媒性はセルロース分子の構造に由来し，通常のセルロース線維材料をナノスケールまで解繊することで，その両親媒性はより強く発現すると考えられている．本研究では，水／油界面へのナノセルロ
ース結晶の吸着挙動を調べた．右図に示すように，水／油（ここではオクタンを用いた）界面に対してナノセルロース結晶の中心軸を平行に配置し，界面からの距離 𝑥 と軸周りの回転角𝜃 を自由度として，質量中心に作用する𝑥方向の力 𝐹𝑥 と軸周りのトルク 𝑇𝑧 を求める．それらを積分することで，吸着に関する自由エネルギー曲
面 𝐴(𝑥, 𝜃) を評価した．滑らかな自由エネルギー曲面を得るために，自由度 (𝑥, 𝜃) に関する多くのサン
プリング点と長時間の時間平均が必要であり，スーパ
ーコンピュータシステムを活用した多数の並列計算を実施した．分子動力学計算のソフトウェアとしては，
LAMMPS を利用した．
得られた自由エネルギー曲面を右図に示す．結果
として，既に報告されている安定な吸着状態のほかに，薄い水液膜をはさんで水相側から吸着する新たな吸着形態が見つかった．こうした結果は，乳化作用向上のためのナノセルロースの分子設計（官能基置換など）の提案につながることが期待される．
なお，本結果の一部は国内学会で発表した[1]ほか，学術論文を準備中である．

Figure: Snapshot and obtained freeenergy surface.

発表論文（謝辞なし）[1] 伊藤憲哉・松本充弘, 水／油界面におけるセルロースの振舞い, 第 35 回分子シミュレー
ション討論会（岡山，2021 年 11 月） 114P.

45

令和３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
刺激応答性プローブの創製
Development of Enzyme-Responsive 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

研究成果概要アセチルコリンエステラーゼ（AChE）は、神経伝達物質であるアセチルコリンの発現量を制御する中枢神経細胞等に発現する重要な酵素である。AChE の発現量を追跡できる発光性
分子プローブは神経変性疾患など様々な疾病の解明に役立つと考えられる。これまで数例分
子プローブが開発されたが、毒性のある副生成物が発生するため改善が求められていた。
我々は、アセチルコリン自身を酵素認識部位に持つ分子プローブ CyCE2（Figure 1a）を設計し、これが酵素と迅速に応答するだけでなく、毒性の低い分子プローブであることを明らかにした（Figure 1b,c）。また、紫外–可視吸収スペクトル測定、電気化学測定、分子軌道計算を用いることにより、酵素応答後に生じる CyC2 の蛍光発光現象がバンドギャップや LUMO 準位に依存するのではなく、酵素応答後に生じるカルボキシラートが誘起するチアジナン環の開環反応が鍵となっていることを明らかにした。
(a)

(b)

CyCE2‐C (non‐fluorescent)CyC2‐C (non‐fluorescent)Fluorescence (×103 cps)

18

minor

major

600 min

15
12
9

0 min

6
3
0
650

AChE
minor

CyCE2‐O (fluorescent)major

CyC2‐O (fluorescent)Fluorescence intensity (a.u.)

(c)

675
700
725
wavelength (nm)

750

6
5

50

AChE (unit/mL)
25
10

0

4
3
2
1
0

0

120

240 360
time (min)

480

600

Figure 1. (a) Turn-on mechanism of CyCE2. (b) Time-dependent fluorescence spectral changes of a
CyCE2 solution incubated with AChE (50 U/mL). (c) Time-dependent fluorescence intensity changes at
670 nm of CyCE2 with 0–50 U/mL AChE and with/without 100 mM of neostigmine as an inhibitor.

発表論文（謝辞あり）
M. Oe, K. Miki, A. Masuda, K. Nogita, K. Ohe, Chem. Commun. 2022, 58, 1510–1513.

46

令和 3 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
層状アンチモン化合物の構造シミュレーション
Structure simulation of layered antimonides

京都大学大学院 工学研究科

物質エネルギー化学専攻 陰山研究室 新井一功

研究成果概要本研究ではスーパーコンピュータシステムを用いて、新規合成に成功した層状アンチモン化
合物における 3d 遷移金属とアンチモンの配列を、第一原理計算を用いてシミュレーションすること目的としている。
我々が合成した層状アンチモン化合物は 3d 遷移金属とアンチモンから成る正方格子を有しており、この正方格子内で 3d 金属とアンチモンが無秩序に配列していることが判明した。つまり、カチオンの 3d 金属とアニオンのアンチモンがディスオーダーしているのである。この現象の起源について我々は、カチオン/アニオン同士のクーロン反発による不安定性を補填する強固な結合が形成されているのではないかと仮説を立てた。これを検証するために、第一原理計
算による相の安定性の比較と、COHP による物質内の結合強度の評価を行った。
第一原理計算に用いるために Zr2ZnSb3 と Hf2ZnSb3 をそれぞれ秩序構造と無秩序構造のモデルを用意した。これらを Quantum Espresso を用いて第一原理計算を行い、全エネルギーを算出した。これら 2 つの化合物の秩序・無秩序モデル間に顕著なエネルギー差は見らなかった。これは、秩序相と無秩序相の間に安定性の大きな違いはなく、無秩序化しても大きな不安定化が起こらないことを意味している。実際、同じく 3d 金属とアンチモンがディスオーダー化す
る Hf2NiSb6 においても秩序モデルと無秩序モデルについて全エネルギーを計算すると、無秩序相の全エネルギーが秩序相の全エネルギーよりも高く、不安定化していることが判明した。
無秩序モデルの Zr2ZnSb3 と Hf2ZnSb3 の Zn と Sb の電荷を計算すると、それぞれ正電荷と負電荷を帯びていた。一方、Hf2NiSb6 では Ni はほとんど０であり、原子として存在していることが判明した。Hf2NiSb6 内の Ni は Hf に囲まれた配位環境であり、電気陰性度の低い Hf によってNi が相対的にネガティブになっているのに対し、Zｒ２ZnSb3 と Hf2ZnSb3 内の Zn は最近接原子の Sb によって正電荷を帯びていると考えられる。この結果は世界で初めての観測したカチオ
ン―アニオンディスオーダーを強く支持する計算結果である。
Hf2ZnSb3 と Zr2ZnSb3 のフェルミ面を計算すると、Γ-Z と M-A 方向に広がる円筒状のフェルミ面を形成していた。Hf2ZnSb3 は電荷密度波を形成することを実験的に明らかにしており、計算によって得られたフェルミ面は低次元電子構造特有の電荷密度波の発現を支持する結果である。

47

令和 ３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の CASTEP プログラム を利用し、新規可視光水分解用光触媒である層状酸ハロゲン化物 PbBi3O4Cl3（Fig. 1a）のバンド構造を明らかにした。PbBi3O4X3 (X = Cl, Br)の価電子帯付近の PDOS を Fig. 2a に示す。PbBi3O4Cl3の価電子帯上端（VBM）には O-2p と Cl-3p 軌
道が同程度寄与しているのに対して、
PbBi3O4Br3 では Br-4p 軌道の寄与が支配的であった。サイトの異なる二種類のハロゲンの内、Fig. 1 Crystal structures of (a) PbBi3O4X3

X2 は VBM に寄与する一方、X1 は価電子帯内(X = Cl, Br), (b) BiOX, and (c) PbBiO2X.

部に寄与していた。各アニオンの静電的安定性をマーデルングエネルギー計算によって求めたところ（Fig. 2b）、X1 は近接の Bi カチオンによって安定化される一方、X2 は近接の X アニオ
ンによって不安定化されており、この傾向はPDOS とよく一致した。O-2p 軌道の寄与が大き
な PbBi3O4Cl3 は、可視光下で安定な酸素生成活性を示したが、Br-4p 軌道の寄与が支配的である

Fig. 2 (a) Partial density of states (PDOS)

PbBi3O4Br3 は、自己酸化が起こり、ほとんど活of PbBi3O4X3 (X = Cl, Br) near VBM. (b)性を示さなかったことから、X アニオンの静電

Ionic energy levels of each anionic site in

的安定性がバンド構造や光触媒特性のチューニ

PbBi3O4X3 calculated by the sum of

ングに重要な因子であることが示された。

Madelung potential and electron affinity.

発表論文（謝辞なし）
Suzuki, H.; Higashi, M.; Tomita, O.; Ishii, Y.; Yamamoto, T.; Kato, D.; Kotani, T.; Ozaki, D.;
Nozawa, S.; Nakashima, K.; Fujita, K.; Saeki, A.; Kageyama, H.; Abe, R.: “PbBi3O4X3 (X=Cl, Br)
with Single/Double Halogen Layers as a Photocatalyst for Visible-light-driven Water Splitting:
Impact of Halogen Layer on Band Structure and Stability” Chem. Mater., 2021, 33, 9580-9587.

48

令和 3 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,有機混合原子価化合物の物性評価を理論的に行う予定である。複数のレドックス中心が架橋分子ユニットで結ばれた分子系は，酸化や還元に伴い混合原子価状態を発現する。こうした混合原子価化合物はレドックス反応に伴う電荷やスピン分布の変化や分子内の電荷移動を調べる上で重要なモデル系と考えられる。中でも，分子内電子移動現象は有機 FET や有機 EL 等の分子エレクトロニクス素子を構成する分子において重要な基礎過程であり,混合原子価化合物のレドックス中心間の電子的相互作用の 程度によって異なり，Robin–Day によってクラスⅠからクラスⅢまでに分類されている。 混合原子価化合物のレドックス中心間の電子的相互作用の評価は通常 ESR 測定（電子スピ ン共鳴測定）等で行われるが,実験データだけでは特定は困難である。そこ
で,Materials Studio に含まれる,Gaussian を活用して,有機混合原子価化合物の最適化構
造やスピン密度を量子化学計算におけるシミュレーションを行い,実験および理論的な両方の観点から混合原子価状態の解明に努める予定である。

49

令和３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、ある種のホウ素錯体において、溶液状態と固体状態において発光特性が大きく異なる例が見つかっている。今回、この原因を調査するため、Gaussian 16 を用い、密度汎関数理論（DFT）計算並びに時間依存（TD-）DFT 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 Fig. 1 に示したホウ素錯体であり、真空中
一分子および結晶構造中の再近接二分子に対して計算を行った。計算には、分散力補正された M06 汎関数を用い、基底関数として 6-31+G(d,p)を採用した。得られた最適化構造は、振動計算によって対応するポテンシャルエネルギー曲面上の極小構造であることを確かめた。二分子での計算において、真空中一分子には観測されなかった、安定な励起状態が確認され、固体状態における発光色変化の原因が、分子間に働く電子的相互作用であることが示唆された[1]。

Fig. 1 Chemical structure ofa boron complex investigatedin this research.

これらの他に、ホウ素錯体やケイ素錯体を含有する他の低分子・共役系高分子の吸収・発光特性についても検討し、それらが有する近赤外発光などの特徴的な光学特性の発現メカニ
ズムについて考察した[2,3]。その結果、特にケイ素錯体含有高分子について、ケイ素を介した共役の拡張が、吸収発光波長の長波長化に有用であることを示した[2]。
発表論文（謝辞あり）
1. Reversible Vapochromic Luminescence Accompanied by Planar–Half-Chair
Conformational Change of a Propeller-Shaped Boron β-Diketiminate Complex. Ito, S.;
Yaegashi, M.; Tanaka, K.; Chujo, Y. Chem. Eur. J. 2021, 27, 9302–9312. DOI:
10.1002/chem.202101107.
2. Near-Infrared-Emissive π-Conjugated Polymers Based on Five-Coordinated Silicon
Formazanate Complexes. Ito, S.; Ito, Y.; Kazuo, T.; Chujo, Y. Polymer 2021, 124463. DOI:
10.1016/j.polymer.2021.124463.
3. π-Conjugated Copolymers Composed of Boron Formazanate and Their Application for a
Wavelength Convertor to Near-infrared Light. Kawano, Y.; Ito, Y.; Ito, S.; Tanaka, K.;
Chujo, Y. Macromolecules 2021, 54 (4), 1934–1942, DOI: 10.1021/acs.macromol.0c02315.

50

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51

令和 3 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
ポリオール類の水素化反応用銅系触媒の開発

Development of Cu based catalyst for selective hydrogenation of polyols
京都大学大学院工学研究科化学工学専攻反応工学研究室

藤墳大裕

研究成果概要本研究では、申請者がこれまで実験的に開発してきたポリオール選択水素化用炭素担持銅
触媒を基に、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、低温低水素圧下でのポリオール類水素化反応のさらなる高選択化、高速化に資する銅系触媒の提案・開発を目指したものである。
これまでに炭素担持銅系触媒を調製し、グリセリン(C3 ポリオール)、エリスリトール(C4 ポリオール)の選択水素化脱酸素反応、キシロース(C5 ポリオール)の選択水素化反応に有効である
ことを見出している。また、炭素担持銅触媒に Mg を添加することでグリセリンの水素化脱酸素
反応活性は増加するが、エリスリトールの水素化脱酸素反応活性は低下する。これは添加金
属によって触媒表面における吸着状態、反応経路が変わることとともに添加金属種によって当該反応を促進できる可能性を示唆している。そこで、添加金属による Cu 表面の性状の変化および Cu 表面上(添加金属との界面を含む)へのポリオール類と水素の吸着状態を計算し、ポリオール類による反応性の違い、反応を促進する添加金属の探索を行う。
今年度は操作、計算手順の習得を兼ね、ポリオール類の構造最適化を行い、触媒表面を介さない異性化反応に対し遷移状態探索を実施した。次年度は Cu 表面へのポリオール類と水素の吸着、反応機構の計算を行う。実験結果と本計算との整合性を確認したうえで、Mg 添加
Cu 表面の構築、ポリオールと水素の吸着、反応経路推定を行う予定である。また、触媒調製が可能な添加金属種(Ni, Pt, Ru 等)に展開し、水素化反応活性を向上しうる添加金属種の検討を目指す。

52

令和 3 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
らせん高分子の立体配座の解析
Study on Dynamic Conformation of Helical Macromolecules
京都大学 工学研究科 合成・生物化学専攻 有機設計学講座 山本武司

研究成果概要我々は剛直で安定な一方巻きらせん構造を有するポリ（キノキサリン-2,3-ジイル）を主骨格として利用することで、主鎖のらせん構造を不斉源とするキラルらせん高分子触媒の開発をおこなっている。本研究では、水中でキラル疎水反応場を提供する新たな PQXとして、L-乳酸側鎖を有する水溶性ポリ（キノキサリン-2,3-ジイル）（PQX1）に着目した（Scheme 1）。この PQX1 を用いて銅触媒水中不斉 Diels-Alder 反応をおこなうことで、基質が水に不溶にも関わらず高収率・高エナンチオ選択的に生成物が得られている。一方で PQX 単量体モデルを用いた場合では、収率・エナンチオ選択性が著しく低下したことから、高分子骨格が不斉反応場の構築に大きな影響を与えていることが示唆された。
Cu(NO3)2 (1 mol%)
PQX1 (1 mol%)(per repeating unit)

+
O
N

Ph

KHCO3 0.1 M
H2O (8 mL)
5 ºC, 24 h

Ph
N

N

O

95% yield>95/5 dr, 99% ee

N

O
O

PQX1

CO2H
CO2H

1000

Scheme 1. Cu-catalyzed asymmetric Diels-Alder reaction in water using PQX1.
PQX1 のカルボン酸側鎖と銅がどのように錯形成しているかについて、スーパーコン
ピュータシステムの Gaussian16 をもちいて検討をおこなった。3 量体モデルを用いた計算においては、異なるキノキサリンユニット間を銅が架橋した錯体が形成されることが示唆された（Figure 1）。今後、詳細な反応機構の計算をおこなうことによって、エナン
チオ選択性の発現機構についても検討する予定である。

Figure 1. Calculated structure of 3mer-based copper aqua complex. Water molecules are omitted
for clarity.

53

令和 3 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

らせん高分子の非共有結合性相互作用に基づいたキラルシフト試薬の開発
Development of Chiral Shift Reagent Based on Nonbonding Interaction of Helical Polymer
京都大学 工学研究科 合成・生物化学専攻 有機設計学講座 藤江 峻也

研究成果概要我々はこれまでに、ポリ（キノキサリン-2,3-ジイル）の主鎖らせん不斉制御について研究を行ってきた。
（R）-2-オクタノール由来の側鎖を有するポリキノキサリン P1 （Figure a）
は純粋なシクロヘキサン中で右巻きらせん構造を形成することが知られている。また、最近シクロヘキサンに対してわずか 1mol%の 1,1,2-トリクロロエタン（1,1,2-TCE）の添加に
より主鎖らせん構造が左巻きへと反転することも見出している。このことから、P1 と
1,1,2-TCE との間に特異的な相互作用が存在することが示唆された。また、NMR を用いた観測により、1,1,2-TCE の P1 存在下でのシグナルの分裂が観測された（Figure b）。
本研究では、スーパーコンピュータシステムの Gaussian16 をもちいて、どのように P1と 1,1,2-TCE が結合しているかを計算した。その結果、1,1,2-TCE が P1 のユニット間の空隙に結合していることが明らかとなった（Figure c）。Q-chem をもちいたエネルギー分解
解析によって、この結合には、分散力と静電力が同程度の寄与をしていることがわかった。
今後は、キラルなゲスト化合物との相互作用についても検討を行う予定である。

Figure. （a）Structure of P1 and 1,1,2-TCE.（b）1H-NMR trace of 1,1,2-TCE with or without P1
in cyclohexane-d12.（c）Calculated structure of P1/1,1,2-TCE complex.

54

令和 3 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・磁気機能性分子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、有限長さのグラ
フェンナノリボンの電子輸送特性をラジカル間交換相互作用の視点から評価した。
グラフェンの部分構造であるアームチェア型グラフェンナノリボン（AGNRs）はその幅 N が N= 3n–1 (n = 1, 2, 3…) の場合に、N = 3n, 3n+1 の場合と比較して顕著に小さなバンドギャップを示すと予測されている。本研究では AGNRs の単分子コンダクタンスの分子長依存性を評価することを目的とした。具体的には、電子の長距離輸送特性の指標となる G のワイヤ長 l に対する減衰定数 bG の大きさが、両端に置換したスピン局在ラジカル間にはたらく交換相互作用 Jの減衰定数 bJ と相関することに着目した。エッジ状態の影響をペリ縮環によって抑制したモデ
ル分子（図 1b）の両端にニトロニルニトロキシド（NN）を導入した系について、J のワイヤ長 l に対する減衰定数 bJ を非制限 DFT 法（UB3LYP/6-31G*）によって評価した。その結果、ワイヤ
幅 N = 3n, 3n + 1 のときに比べて N = 3n–1 において bJ が顕著に小さくなった（図１c）。この関係は先述した AGNRs のバンドギャップの規則性と一致する結果であり、AGNRs のバンド構造に由来する導電性の評価ができた。

図１．(a) AGNRs の幅 N の定義と両端に置換するニトロニルニトロキシド（NN） (b) エッジ由来のスピンを打ち消すペリ縮環（N = 7 の系を例示） (c) NN 間交換相互作用 J の分子長依存性
発表論文（謝辞あり）
T. Shinozuka, S. Nishizawa, D. Shimizu, K. Matsuda "Evaluation of electron transport
capability of armchair graphene nanoribbons (AGNRs) by calculating exchange interaction
between terminally attached radicals" Chem. Phys. Lett. 2021, 780, 138923.

55令和３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
ロジウム触媒によるカルベン挿入反応におけるカルボキシラート配位子の立体効果

Steric Effect of Carboxylate Ligands of the Rhodium-Catalyzed Carbene Insertion Reactions
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
二つのロジウムイオンを四つのカルボキシラート配位子で架橋した構造の錯体ではロジウム－ロジウム結合に対しエカトリアル位にカルボキシラート配位子が結合し，アキシアル位が触媒反応点となる．配位子の構造によって反応点周りの立体が制限できれ
ば，位置または立体選択的なカル
ベン挿入反応が実現できる．
我々は，かさ高いカルボキシラー
ト配位子を用いて二核ロジウム錯体を合成し、カルベン挿入反応において配位子のかさ高さが反応性や選択性に与える影響を調査した．基質 1 を用いた分子内カルベン挿入
反応では，アリル位の炭素－水素(C-H) 結合に対し反応が進行した

スキーム 1．ロジウム触媒によるカルベン挿入反応におけるカルボキシラート配位子の立体効果

化合物 2 と末端の炭素－炭素二重結合にシクロプロパン化反応が進行した化合物 3 が得られる（スキーム 1）．Rh2(OPiv)4 を触媒とした反応では，2 と 3 の混合物が合計
収率 47%で得られ、24 : 76 の化学選択性で 3 が優先した。一方、かさ高いトリベンジル酢酸イオンをもつ触媒を用いると合計収率 78%

スキーム

2．カルベン挿入反応の反応座標（B3LYP-GD3BJ/SDD for Rh, others for 6-31G(d)）

で，3 が主生成物として得られた．
DFT 計算による反応解析を進めたところ，Rh2(OPiv)4 触媒による反応はシクロプロパ
ン化の活性化障壁 (8.9 kcal/mol) がアリル位の C-H 結合に挿入する反応のそれ (18.0
kcal/mol) よりも低いことが分かり，これは触媒反応の結果と矛盾しない（スキーム 2）．
今後，かさ高いロジウム触媒での計算も進め，計算化学的手法によるカルボキシラート
配位子の効果に関する機構の完全解明を進める．

56

令和 ３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
琵琶湖水中におけるウイルスメタゲノム解析
Metagenomics of viruses in Lake Biwa
国立環境研究所 琵琶湖分室 沈 尚

研究成果概要琵琶湖北湖沖帯定点（全水深 90 m）の表層と深層において採水を行った（2018 年 9 月〜
2019 年 4 月）。湖水を孔径 0.2 μm のフィルターでろ過し、ろ液をウイルス画分とした。ウイルスは鉄共沈法と塩化セシウムを用いた超遠心密度勾配法で濃縮・精製した。その後、DNA を抽出し、virome 解析へ供した。得られたウイルスコンティグ（13,761 種、>10kbp）の遺伝情報や細菌の tRNA 領域・CRISPR スペーサー領域などから宿主の推定を行った。各ウイルスコンティグの相対存在量は FPKM（fragments per kilobase per million reads）として求め、季節変動を追跡した。孔径 0.2 μm のフィルター上に捕集された細菌の群集構造・季節変動は、16S rRNA遺伝子の V3-4 領域を対象としたアンプリコンシーケンスを用いて明らかにした。宿主を推定できた 2,780 種のウイルスコンティグと 125 の優占細菌種（少なくとも 1 サンプルにおいて相対存
在量が 1%以上である細菌を優占種と定義）に対して、共起ネットワーク解析を実施し、細菌種とウイルス種の感染の組み合わせを推定した。
表層では 80 の細菌種に対して、1 種以上のウイルスが共起性を示し、感染組み合わせの総数
は 2,546 であった。これらの組み合わせの多くでは、宿主細菌の存在量が急激に増加した月にウイルスの存在量も増加していた。本研究では 1,608 種の細菌が検出されたため、共起性が検出された細菌種は全体の 5%程度である。しかし、この 80 種の細菌の相対存在量を合計すると 40〜59%であった。さらに優占細菌グループごとに着目すると、各細菌グループの存在量に対して、Cyanobacteria では最大 86％、Bacteroidetes では最大 61％、Alphaproteobacteria
では最大 92%がウイルス感染を受けていることが示唆された。これは水圏において、細菌の死亡に対してウイルス感染が原生動物による捕食と並ぶ主要な要因であるという従来の知見を指示する結果であり、琵琶湖でもウイルス感染が細菌の死亡要因に対して重要であることを意味している。また、表層に比べて細菌生産量が 100 分の 1 程度である深層においても、急激な増減を示す細菌種およびそれに感染するウイルスが検出された。

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カイラル分子における電子カイラリティの相対論的量子化学計算
Relativistic quantum chemical calculation of the electron chirality in chiral molecules
京都大学大学院 工学研究科 マイクロエンジニアリング専攻 生命数理科学研究室
黒田 直也
研究成果概要
カイラル分子の鏡像異性体間には, パリティ対称性の破れに起因したエネルギー差 ParityViolating energy difference (PVED) が存在すると予言されているが, PVED の値は非常に小さいため未だ実験で観測されていない. 将来の実験で PVED を検出するためには, より大きな
PVED の値を持つカイラル分子とその電子状態を探索する必要がある. 申請者の研究グルー
プによる従来の研究では, 最も単純なカイラル分子H2𝑋2 をモデルとして, 電子励起によりPVED が 100 倍以上増大することを相対論的量子化学計算で証明した(N. Kuroda, T. Oho,
M. Senami, and A. Sunaga, Phys. Rev. A 105, 012820 (2022)).
本研究では, 申請者の研究グループによる従来の研究で計算対象としたH2𝑋2ではなく, 実際の実験で PVED の探索が行われている CHFClBr 分子や, アラニン, セリン, バリン, システインなどのアミノ酸を計算対象として, 電子励起状態やイオン化状態において PVED が増大するかどうかを相対論的量子化学計算により調査した. また, 分子全体の電子カイラリティである ECCM は, 自然界におけるホモカイラリティの起源の可能性としての観点で PVED よりも重要であると考えられているため, 原子核近傍の電子カイラリティに対応する PVED だけでなく,
ECCM についても電子励起状態やイオン化状態で増大するかどうか調べた. 数値計算は,京都大学化学研究所スーパーコンピュータシステムに相対論的量子化学計算プログラムパッ
ケージ DIRAC21 をインストールして行った.
研究成果として, 現在の研究段階では, アラニン, セリン, バリンを対象として, HF レベル
でDirac-Coulomb-Gaunt ハミルトニアンを用いた電子構造計算により基底電子状態におけるPVED および分子全体の電子カイラリティ (ECCM) の計算を行い, 先行研究 (M. Senami
and T. Shimizu, Phys. Lett. A 384, 126796 (2020)) と定性的な結果が一致することを確認した.
さらに,

電子励起状態やイオン化状態におけるCHFClBr

分子とアミノ酸の

PVEDや

ECCMの計算を進めている. 電子励起状態やイオン化状態では, 基底状態よりも大きな計算コストが必要となるため, 今後の研究で, CHFClBr 分子とアミノ酸の PVED や ECCM が電子励起状態やイオン化状態で増大するかどうかを明らかにする.

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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
研究成果概要省エネルギー分野で注目され究極のワイドギャップ半導体とされるダイヤモンドに関する実験及びデータ解析を行った [1]。また、電気化学的安定性と高いイオン電導性を持ち、リチウムイオン電池の電解質として注目されるイオン液体についてのラマン散乱、動的光散乱（DLS）の分光実験と、Gaussian16, GAMESS による密度汎関数法（DFT）および Gromacs
による分子動力学法（MD）によるシミュレーションを行った 1。
イオン液体を電池の電解質に利用するにあたり、電荷担体の Li が溶媒和されて拡散に影響を及ぼすことが知られている。そこで、各溶液中の Li の拡散係数が重要となる。
本研究では EMITFSI (EMI: 1-ethyl-3-methylimidazolium, TFSI: bis (trifluoromethylsulfonyl)
imide) に LiTFSI を添加した系に対し、i) DLS による拡散係数の評価法を確立し、ii) 計算機実験によって溶媒和構造と溶媒和した Li の拡散挙動を明らかにすることを目的とした。LixEMI1–xTFSI を作製し、ラマン分光, DFT, MD 計算で Li の溶媒和構造を、DLS
法と MD 法の計算で溶媒和した Li の拡散挙動を検討した。

図 1 リチウムイオンの特徴的な溶媒和構造 (紫: Li, 青: N, 赤: O, 黄: S, 灰: C, 緑: F) 1

参考文献
1

阪口僚、令和 3 年度修士学位論文 京都大学大学院エネルギー科学研究科 (2022).

発表論文(謝辞なし)[1] R. Akasegawa, K. Yoshida, H. Zen, K. Hachiya, T. Goto, T. Sagawa, H. Ohgaki, Jpn. J.
Appl. Phys., 60, 102001 (2021).

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生体系物質の原子・電子解析
Atomic and electronic analyses on biological matters
京都大学大学院エネルギー科学研究科 馬渕守

研究成果概要
近年、深層学習を医療・創薬へと応用する試みが注目されている。例えば、患者のゲノム配列や疾患データを用いた疾病予測システムや、アミノ酸配列に基づくタンパク質の第一原理構造予測
等は従来の技術を大きく上回る性能を見せている。しかし、タンパク質の構造変化やリガンド結合といった動的情報の予測に関しては、計算速度や学習の安定性がネックとなり実用化が進んでいない。2019 年に提案された Boltzmann Generator (BG)1) は、分子動力学(MD)計算のサンプング性能向上を目的として提案された生成モデルだが、既存の手法より効率が高くなるのは小規模なタンパ
ク質に限られ、原子数が増えると学習に必要な訓練データ数は爆発的に増加してしまう。そこで本研究では BG の層をより深くするとともに、画像生成等で用いられる ResNet2) を導入することで大規模タンパク質にも適用可能に拡張した Deep Generative Model (DGM) の開発に取組んだ。
平衡状態のタンパク質構造は Boltzmann 分布に従って生成される。しかし、従来の MD 計算では一度構造がポテンシャル障壁にトラップされると、抜け出すのに時間がかかり、Boltzmann 分布の全体を探索するのに膨大な計算時間を要する。DGM では、複雑な Boltzmann 分布と標準ガウス分布の間の可逆な変換関係を学習し、複数のポテンシャル障壁で仕切られた準安定構造を、潜在空間上の単一極小値へと圧縮する。学習後に、ガウス分布からサンプルした点を逆変換することで一度に多様な構造を生成することができる。本研究では更に、必要な訓練データ数を抑える手法として、「Training with Exploration (TwE) 」を考案した。これは、DMG の学習領域を物理的に正しいタンパク質構造が存在する多様体上に制限し、この多様体上で新たな構造の探索と評価
を学習と同時に行う。TwE を DGM の学習に組み込むことで、訓練データを物理的に正しい (＝人為的な Data Augmentation ではない) 方向へと循環させることができる。
本研究では、約 13,000 原子からなるインテグリンに対して、DGM を学習させた。訓練データとして短時間 MD 計算で取得した 100,000 配位の構造を用いた。DGM は 1 層の特徴変換レイヤとResNet を含む 15 層の RealNVP レイヤで構成した。学習は 23stage に分けて、ハイパーパラメータを段階的に調節しながら行い、最終的に損失関数が一定値へと収束した。学習後の DGM でイン
テグリン構造を生成したところ、X 線実験構造に類似した構造や、訓練データに元々含まれていな
い遷移状態も取得された。また、Boltzmann 分布を第一、第二主成分上に射影したところ、DGM で生成した場合の方が MD 計算と比較して準安定構造間の広い遷移状態を生成できていることが確認された。また、TwE で推定した潜在空間の多様体に沿って準安定構造を補間することで、従来の MD 計算の課題であった準安定構造間の最小エネルギー遷移経路の可視化にも成功し、バイ
アスポテンシャルを用いた MD ベースの補間手法よりも 2 倍以上効率的な探索を実行できた。
参考論文： 1) F. Noe et al., Science 365 (2019) eaaw1147.
2) K. He et al., arXiv:1512.03385 (2015)60

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材料界面・表面と生体分子の相互作用分析

Analysis on the interaction between biological molecules and material interface and surface
京都大学大学院エネルギー科学研究科 袴田昌高
研究成果概要接着性細胞は、基質に接着する際にインテグリンと呼ばれる膜貫通タンパク質を介して、基質の剛性やひずみといった機械的特性を認知することが知られている。インテグリンは基質上に分布す
る細胞外マトリクス(ECM)のリガンドと特異的に結合し、結合形態の変化に応じて細胞の生理的応答を決定する。例えば、ナノポーラス金（NPG）と呼ばれる微小なポアを有する多孔質基板では、表面ひずみに基づく格子乱れにより、ECM リガンドとインテグリンの動的な結合が制限される。細胞の接着斑形成の初期過程では、結合インテグリン同士のクラスタリングが重要な役割を担うため、NPG によるインテグリン-ECM 結合の阻害は、細胞接着率の低下につながることが知られている 1)。
現在までのところ、単体のインテグリンに対しては第一原理計算や分子動力学等により、基質に依存した活性化や構造変化の詳細な機構が明らかになっている。しかし、単体のインテグリンに及ぼされる影響が、どのようにしてインテグリンの集団的挙動へと波及するかは明らかになっていない。
また、基質の表面構造がインテグリン同士の相互作用に及ぼす影響についても不明な点が多い。
そこで、本研究では単体インテグリンの結合エネルギーや基質の表面構造が集団的挙動（クラスタリング）に及ぼす影響についてモンテカルロ（MC）シミュレーションを用いて解明することを試みた。
インテグリンは、リガンドと特異的に結合すると折れ曲がった不活性構造（Bend 構造）から直立した活性化構造（Extend 構造）に変形し、隣接するインテグリンとタリン等のアダプタータンパク質を介して会合することでクラスターを形成する。本シミュレーションでは100 × 100で分割された正方形グリッド（細胞膜モデル）上にランダムにインテグリンを配置し、各計算ステップでそれぞれのイン
テグリンに対し活性化/非活性化、結合/分離、会合（クラスター化）/解離のいずれかの反応を一定の確率で生じさせた。反応しなかったインテグリンは、インテグリンが存在しない隣接位置へと拡散（ホッピング）するように設定した。また、作成した NPG モデルをもとにして、ポアに応じた会合エネ
ルギーと結合エネルギーをパラメータとして MC シミュレーションを実行し、平衡状態のクラスターの平均面積と数を比較した。
クラスター化率の経時変化より、各 MC シミュレーションモデルは 400,000 step 以内に完全に平衡状態に緩和した。NPG のポア径を変化させ、それに応じて結合エネルギーをのみを変化させた
場合はクラスターの数と面積に変化はほとんど見られなかった。一方、結合エネルギーと会合エネ
ルギーの両方を変化させたモデルでは NPG のポア径の大きい場合でクラスターの面積が大きくなることが確認され、これまでの実験と一致した。以上より、基質の表面構造が単一のインテグリンへ影響を与え、インテグリン同士の相互作用を介して集団的挙動にも波及することが確認された。
参考論文: 1) S. Deguchi et al., Mater. Sci. Eng. C 119 (2021) 111461.

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生体系タンパク質の動的解析
Dynamic analysis on biological proteins
京都大学大学院エネルギー科学研究科 陳友晴

研究成果概要マルコフ連鎖モンテカルロシミュレーション (MCMC) は、様々な多体系の配位空間探索に有効なサンプリング手法である。しかしながら、タンパク質のような複雑な高分子の配位は、多数の準安定状態をもつ多峰性の分布に従うことが知られており、サンプリング中に 1 つの準安定状態に緩和してしまうと、分布全体をサンプリングするために膨大な計算時間を要するという欠点が指摘されている。また近年、強化学習に深層学習を組み込んだ深層強化学習の発展が著しく、人間を凌駕するような性能を達成し一躍注目を浴びている。そこで従来の MCMC に深層強化学習を組み合わせた全く新しい手法である MetaQNet を開発した。この MetaQNet の発想の動機は MCMC の派
生手法であるメタダイナミクスと、深層強化学習のアルゴリズムの 1 つである内部報酬との間の類似性にある。
MetaQNet の有効性を検証するために、double-well ポテンシャル・アラニンジペプチド・BPTI という 3 つのモデルに MetaQNet を適用した。まず 2 つの準安定状態が 1 つの高いエネルギー障壁
によって隔てられた double-well ポテンシャルに MetaQNet を適用した結果について、従来のMCMC と比較して 5~6 倍程度の高効率性を達成した。また従来の MCMC ではエネルギー障壁
を越えることができず１つの準安定状態に緩和してしまい、元の double-well ポテンシャルの自由エ
ネルギー地形を再現できなかったが、MetaQNet では double-well ポテンシャル全体を高効率に探索することに成功し、元の自由エネルギー地形をよく再構成できた。
次にアラニンジペプチドに MetaQNet を適用した際の結果に関して、2 つの二面角を反応座標として描かれる自由エネルギー地形を再構成できた。サンプリング効率は、学習が進むと同時に増加し、MetaQNet の学習が安定的に進んでいることが確認された。
最後に、高分子タンパク質である BPTI に MetaQNet を適用した。先行研究 1 で BPTI に対して
1 ミリ秒の MD 計算が行われ、5 つの準安定構造が報告されている。今回 MetaQNet ではその 5 つの準安定構造を高速に捉えることができた。
参考論文：1) D. E. Shaw et al., Atomic-level characterization of the structural dynamics of proteins,
Science. 330 (2010) 341-346.

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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【研究背景】国内消費量の増加等の影響により、ナッツ類アレルギーが著しく増加している。さらに、ナッツ類は様々な加工食品に使用されており、誤食の可能性が高い食品でもあるため、ナッツ類ア
レルギーの原因抗原(アレルゲン)の解明は非常に重要である。その主要なアレルゲンは貯蔵タンパ
ク質のビシリンである。ナッツ類のビシリンは、特徴的システインモチーフをもつ N 末端領域においてプロセシングされた C 末端の成熟タンパク質領域がアレルゲンであると認識されていた。しかし近年、
ピーナッツやアーモンド種子中にビシリンＮ末端断片の残存が確認され、この断片がアレルゲンとして作用する可能性が指摘されている。そこで、プロセシングが確認されていないピスタチオのビシリンの N 末端断片を同定し、その抗原性について解析した。また、アーモンドのビシリン N 末端領域の特徴的システインモチーフと抗原性との関連性についても解析を行った。
【方法】1) ピスタチオと同じウルシ科であるカシューナッツのビシリン N 末端領域に対応する抗体を作製した。この抗体を用いて、ピスタチオ種子からビシリン N 末端断片を抽出・精製した。ビシリン
C 末端領域の N 末端配列を決定し、それらの結果に基づいて N 末端断片に対応する組換えタンパ
ク質を設計し、P.pastoris 酵母で発現、精製した。2) アーモンドビシリン N 末端断片に対する組換えタンパク質(野生型)及びそのシステイン残基をセリン残基に置換した変異型をそれぞれ P.pastoris 酵
母で発現、精製した。得られた精製タンパク質について、CD・ゲルろ過クロマトグラフィーによる構造的評価、ELISA による抗原性の評価を行った。
【結果】ピスタチオ種子からビシリン N 末端断片として分子量約 17 kDa の断片を精製した。ビシリ
ン C 末端領域の N 末端配列を決定した結果、異なる二箇所の切断部位が予測された。一方、アー
モンドのビシリン N 末端断片に対する CD 及びゲルろ過クロマトグラフィーの結果より、野生型では主にαヘリックス構造を取るのに対し、変異型ではランダムコイルに近い構造をとる事が示された。
ELISA により、野生型はアーモンドアレルギーの患者血清と反応することが示唆されたが、変異型では反応性が低くなる患者が見られた。これまでの報告と併せ、ナッツ類のビシリン N 末端断片は患者血清との反応性を有するものが存在し、その反応性にはシステイン残基が関与するという共通性がある可能性が示唆された。
＊これらの構造の推定のためにアプリケーション Discovery Studio を使用した。

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磁場配向を利用した固体 NMR 解析手法の開発

Applications of magnetic orientation techniques to solid-state NMR spectroscopy
京都大学大学院 農学研究科 森林科学専攻

久住 亮介

研究成果概要固体 NMR を使用すれば、化学シフト（CS）テンソルの解析を通じて原子核周りの電子分布について精密な情報を得ることができる。しかしながら、CS テンソルを完全に決定するためには数 mm サイズの巨大な単結晶を準備しなければならない。そこで我々はこれまでに、μm サイズの微結晶でも化学シフトテンソルの解析が可能な、磁場配向
微結晶懸濁体（Magnetically Oriented Microcrystal Suspension, MOMS）の in situ 固体 NMR法の開発に取り組んできた（Kusumi et al., J. Magn. Reson. 309, 106618 (2019)）。このMOMS-NMR 法を利用すれば、凝集しやすい結晶においても、懸濁液のまま精密な構造解析が可能になると期待される。
本研究では、還元末端の 1 位あるいは 2 位が 13C 選択ラベル化されたアジド基導入型のセルロース II 板状結晶を酵素触媒重合により作製し、得られた微結晶/水懸濁液について静磁場下での in situ 固体 NMR 測定を行なった。13C ラベル化された板状結晶は、
セロデキストリンホスホリラーゼを用いた酵素触媒重合により合成した。得られた板状結晶の水懸濁液を固体 300 MHz NMR 内に設置して一軸磁場配向させたのち、固体 13C
CP NMR 測定を行った。その後、得られた固体 NMR スペクトルについて、京都大学化学研究所スーパーコンピュータシステムの Mathematica（Wolfram）を使用してスペクト
ルシミュレーションを行った。なおシミュレーションに必要な CS テンソルには、同シ
ステムの Materials Studio 2018（Dassault Systems）に内包の CASTEP モジュールによる量子化学計算の結果を使用した。スペクトルシミュレーションの結果、還元末端における CS テンソルの主軸方向の情報を実験的に取得することができた。現在、同板状結晶の懸濁液について三次元磁場配向化と in situ での固体 NMR 解析を試みており、今後
CS テンソルをより精密に決定する予定である。

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一酸化炭素資化菌と水圏ウイルスの分子生物学的研究
Molecular biology of carboxydotrophs and aquatic viruses
京都大学 農学研究科 応用生物科学専攻

吉田 天士

原核生物が行うニッケル含有一酸化炭素デヒドロゲナーゼ (Ni-CODH) による一酸化炭素(CO) 代謝は、CO および二酸化炭素 (CO2) 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な酵素反応である。Ni-CODH はそのアミノ酸配列情報から 7グループに分類することができる。Ni-CODH が含まれる遺伝子クラスターの解析からそれぞれのグループが有する生理学的意義は異なると考えられているが、それらがどのような環境で利用されているかこれまで不明であった。そこで、スーパーコンピュータシステムを利用したゲノ
ムデータベースの網羅的解析により、各生物圏におけるＮｉ-CODH の分布パターンを明らかにした。その結果、既知のグループに属さない第 8 の Ni-CODH グループを検出することができた。また、Ni-CODH は多様な生物圏に存在するがその分布パターンは一様ではなく、生体内からより多く検出される Ni-CODH グループが存在するなど Ni-CODH グループの分布は生物圏によって異なることが明らかになった。加えて、Ni-CODH を有する原核生物分類群が各生物圏で有意に異なったことから、Ni-CODH の一様でない分布パターンは Ni-CODH を有する
原核生物が特定の生物圏に分布することによって生じていると考えられた。
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数十キロメートル規模での密な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同スーパーコンピューターシステムにより行った。
その結果、宿主微生物の分布パターンは水圏ウイルスの分布パターンと類似しており、宿主の分布パターンにより水圏ウイルスの分布が制限されていることが示唆された。水圏ウイルス
組成の類似性は距離依存的に低下し、十数キロメートル離れただけでも水圏ウイルスの組成
は種レベルで異なっていた。すなわち、水圏ウイルスの分布パターンはこれまで考えられてきた以上に局所的であり、海流などによる均一化よりも局所性を発生させる要因による影響が大きいことが明らかになった。水圏ウイルスゲノムにおける種内多様性解析を行ったところ、いず
れのサンプリング地点でも、同一ゲノム領域に配列多様性が生じていた。加えて、配列多様性があるゲノム領域には、感染などの宿主との相互作用に関わるタンパク質がコードされていた。
このことから、宿主との相互作用を通じた軍拡競争により、個体群に相当する種内多様性が局所的に発生している可能性が示唆された。
発表論文（謝辞あり）
Biome-specific distribution of Ni-containing carbon monoxide dehydrogenases(2022) Extremophiles., 26, 965

令和３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
微細藻類等の分子育種に関する研究
Study on microalgal molecular breeding
京都大学 農学研究科 応用生物科学専攻

澤山 茂樹

研究成果概要モデル生物である Chlamydomonas reinhardtii やラビリンチュラ類等の真核微生物の一部は、カロテノイドを始めとする有用物質生産能を有している。一方、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
は不飽和脂肪酸の生産源として近年注目を浴びているが、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適応を明らかとするため、網羅的転写データを取得し、その解析も実施している。

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令和 3 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
フルオロベンゼンと二酸化炭素との分子間相互作用の解析

Analysis of intermolecular interaction between fluorobenzene and carbon dioxide
京都大学 大学院人間・環境学研究科 相関環境学専攻 分子・生命環境論講座
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，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，有機分子性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 末端を保護した BocGly-L-Phe （以下，1 と略記．図１）の単結晶が，二酸化炭素を高選択的に吸着することが明らかになっている．

図 1 1 の分子構造
本研究では，1 が示す二酸化炭素に対する親和性を向上させることを目的として，側鎖フェニル基へのフルオロ基の導入の効果を理論面から検討するため，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て，モデル化合物としてのフルオロベンゼンと二酸化炭素との分子間相互作用についての解析を行った．
具体的には，Gaussian 09 を用いてフルオロベンゼン，ベンゼン，二酸化炭素の構造最適化
を MP2 レベルで行った後，フルオロベンゼンと二酸化炭素ならびにベンゼンと二酸化炭素の間の距離を変化させながら，それらに働く分子間相互作用エネルギーを MP2 レベルで計算した．基底関数重なり誤差については，counterpoise 法により補正した．その結果，フルオロベン
ゼンの方が，ベンゼンよりも二酸化炭素と効果的に相互作用することが分かった．また，最も安定な構造について，ソフトウェア GDMA と Orient を用いたエネルギー分割計算を行ったところ，フルオロベンゼンと二酸化炭素との分子間相互作用には静電力，ベンゼンとの場合では分散力が主たる引力として働いており，フルオロベンゼンとベンゼンでは分子間相互作用の要因が異なることが明らかとなった．

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令和 3 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
タングステン酸塩化合物の固体電子構造と光物性Electronic structure and luminescent properties of tungstates
京都大学 大学院人間・環境学研究科 田部研究室

上田 純平

研究成果概要CaWO4 （灰重石）を代表と するタングス テン酸塩は，紫外線または放射線励起により
W5d–O2p 軌道間での電荷移動（CT）遷移による高効率な可視蛍光を示すことから，多くの化合物で蛍光体・シンチレータ応用が研究されてきた。我々はこれまでにイオン半径が大きな
Cl−イオンを導入することにより W6+イオンまわりの局所構造が特異な四方ピラミッド型となる酸塩化物 Ca3WO5Cl2 において，酸化物 Ca3WO6 と比較して発光波長は長波長シフト，吸収端は短波長シフトすることを実験的に見出した。
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，密度汎関数理論（DFT）による酸ハロゲン化物 Ca3WO5Cl2 および酸化物 Ca3WO6 の構造最適化および電子状態計算を行い，吸収波長のシフトの化学的・構造的原因を考察した。ここで原子量の大きなW を含むため相対論効果を議論する必要があり，ZORA ハミルトニアンを用いて電子構造に対するスピン軌道相互作用の影響を考慮した。計算されたバンド図から，Ca3WO5Cl2 およびCa3WO6 の両方において価電子帯上端・伝導帯下端のエネルギーは±0.25 eV 程度の波数依存性を示した。計算されたバンドギャップはそれぞれ，Ca3WO5Cl2 では 3.440 eV，Ca3WO6 では 3.087 eV であり，Ca3WO5Cl2 における吸収端の短波長シフトと同じ傾向を示していた。

Figure 1. Band structure and PDOS curves of (a) Ca3WO6 and (b) Ca3WO5Cl2.
発表論文（謝辞あり）
1. Yuuki Kitagawa, Shota Takemura, Daigorou Hirai, Zenji Hiroi, Kazuyoshi Ogasawara,
Jumpei Ueda, Setsuhisa Tanabe, "Characterization of Charge Transfer Luminescence of [WO6]6−
Octahedron and [WO5]4− Square Pyramid with Ab Initio Energy Level Calculation” Inorg.
Chem., under revision.

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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
ハラタケ綱菌類における外生菌根菌の進化と多様化

Evolution of ectomycorrhizal fungi and diversification in Agaricomycetes
京都大学大学院 人間・環境学研究科

佐藤 博俊

研究成果概要本年度の研究では、担子菌ハラタケ綱（Agaricomycetes)の分子系統学的研究から、樹木と地下生態系で相利共生する外生菌根菌がいつどのような系統群で進化したのか、急速な種多様化がどのような系統群で起こったのかについて調べた。この研究を遂行するにあたって、ソフトウェア RAxML を用いたハラタケ綱の最尤系統樹の推定およびブー
トストラップと、ソフトウェア Beast2 を用いたベイズ法によるハラタケ綱の分岐年代推定を行うにあたって、スーパーコンピューターシステムを利用した。本研究では、376
菌種の合計 89 遺伝子 13,900 塩基（各遺伝子の第 1 コドンと第 2 コドンの連結配列）か
ら最尤法による分子系統推定を行い、7 個の化石校正点を用いてベイズ法による分岐年
代推定を行った。その結果、ハラタケ綱では少なくとも 23 回外生菌根菌の進化が独立に生じ、三畳紀の初めに最初の外生菌根菌が出現し、その後、白亜紀に多くの外生菌根菌が出現したことが示された。また、ハラタケ綱では、白亜紀後期に外生菌根性を獲得した分類群で急速な多様化が起こったことが示された。この結果は、白亜紀末に主要な系統が出現したとされる被子植物との共進化によって菌の多様化がもたらされたことを示唆する新たな発見である。現在、これらの成果について論文として報告する準備を進めている。

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令和3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
細菌群集ネットワークの動態予測
Prediction of microbiome dynamics
京都大学 生態学研究センター 東樹研究室 藤田博昭

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、細菌群集動態の予測ならびに、機能解析を行った。細菌群集の持つ機能は、時に人に対してメリットを及ぼすため、医療や農業などの応用分野において注目されている。しかし、細菌群集の組成は少しの摂動により大きく変化しうる。そのため、細菌群集の組成の変化を予測することは基礎研
究 、応 用 研 究 に お い て 重 要 で あ る。本 研 究 は 、変 化 が 生 じた 48 の 細 菌 群 集 を 用 い てEmpirical dynamic modelling を用いた時系列予測を行い、群集変化のメカニズムに踏み込む
ために、Shotgun metagenome sequencing を行って群集機能がどのように変化したかを明らかにした。
6 つの異なる環境に属する細菌群集（8 個のレプリケート）、110 日間培養し、24 時間ごとにサンプリングし、合計で 5280 サンプルを得た。全てのサンプルに対して、既知濃度の標準 DNAを混ぜ込み、定量的に 16S rRNA amplicon sequence を行い、Amplicon sequence variace(ASV) を推定した。その後、Empirical dynamic modelling により、各 ASV の個体群動態を予測し、その精度を評価した。機能解析には、ある一つの細菌群集について、10 日ごとの合計
12 サンプルを、ショットガンメタゲノムシーケンスにかけた。その後、得られた配列情報を用いて、ゲノムアセンブリ（metaSPAdes）を行い、得られたコンティグをビニング（MetaWRAP）して、
ドラフトゲノムを得た。そして、機能アノテーション（Prokka）を行い、群集の機能の時間変動について調べた。その結果、持っている機能遺伝子が類似するバクテリアは培養初期で個体数を減らしていき、培養の終わりには持っている機能遺伝子が類似しないバクテリアが生存する
ことがわかった。本研究の結果は、論文に投稿中である。

70

令和 3 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の時代（活性炭）から現代まで（ゼオライトなど）に至る長きにわたって人類の生活に不可欠なものとして利用されてきた。もし、活性炭やゼオライトが担ってきた貯蔵、分離、変換などの機能について、それらを凌駕する、もしくは全く新しい機能を有する多孔性物質が創製されれば、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、有機配位子と金属イオンが自己組織化プロセスによって組み上がる結晶性の多孔体である、多孔性配位高分子(Porous Coordination Polymer：PCP)を基盤として、多様な機能空間のデザインを試み、新現象・新機能の探索を行ってきた。PCP はその骨格構造に均一な細孔(直径数 Å〜数 nm)を有し、そこへ様々な気体分子を吸着させ取り込むことができる。
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”な挙動を見せる。
この結晶格子の変形はガス種選択的に起こり、通常、ある一定のガス圧力以上になると急激に格子が変形(開孔)し吸着が起こる。この現象は「ゲート型吸着」と呼ばれている。
既にあらゆる種類の PCP が開発され、多様なガス特異的ゲート吸着が報告されているが、そのメカニズムはそれぞれ異なる。種々のゲート型吸着メカニズムを理解するためには、格子変形に伴うエネルギー（格子変形エネルギー）と、ガス吸着による安定化エネルギー（吸着エネルギー）の両者を考慮する必要がある。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、PCP の結晶構造を基にして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の計算を行った。
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技術開発のための有用な知見となる。

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発表論文（謝辞なし）
Mickaele Bonneau, Kunihisa Sugimoto, Ken-ichi Otake, Yukiko Tsuji, Nanae Shimanaka,
Christophe Lavenn, Susumu Kitagawa”Guest-selective gate-opening by pore engineering of two-dimensional Kagomè lattice porous
coordination polymers"

Natural Science, 2021, 1, e10020.
Yifan Gu, Jia-Jia Zheng, Ken-ichi Otake, Mohana Shivanna, Shigeyoshi Sakaki, Haruka
Yoshino, Masaaki Ohba, Shogo Kawaguchi, Ying Wang, Fengting Li, Susumu Kitagawa"Host–Guest Interaction Modulation in Porous Coordination Polymers for Inverse Selective
CO2/C2H2 Separation"

Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 11588–11694

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令和 3 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
古川 修平

京都大学 高等研究院 物質―細胞統合システム拠点
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ことで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やルテニウムイオンを有する MOP、そしてロジウム、ル
テニウム、銅イオンを複数種分子内に有する MOP の結晶構造との比較を行うために、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。またパドルウィール構造の axial 位に配位している分子の金属―
配位子間結合を解析することにより、どの程度連結配位子が強く結合しているのかを見積もった。これにより、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（謝辞あり）
発表論文（謝辞なし）“Multiscale Structural Control of Linked Metal-Organic Polyhedra Gel by Aging-Induced
Linkage-Reorganization” Zaoming Wang, Christian Villa Santos, Alexandre Legrand, Frederik
Haase, Yosuke

Hara, Kazuyoshi

Kanamori, Takuma

Aoyama, Kenji

Urayama, Cara

M.

Doherty, Glen Jacob Smales, Brian R. Pauw, Yamil J. Colon, Shuhei Furukawa
Chem. Sci. 2021, 12, 12556-12563.
“Porous Colloidal Hydrogels Formed by Coordination-Driven Self-Assembly of Charged
Metal-Organic Polyhedra” Zaoming Wang, Gavin A. Craig, Alexandre Legrand, Frederik Haase,
Saori Minami, Kenji Urayama, Shuhei Furukawa
Chem. Asian J. 2021, 16, 1092-1100.

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令和 3 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

CO2 を原料とした多孔性配位高分子の合成と CO2 吸着材としての応用
CO2 Adsorption by Porous Metal–Organic Frameworks Constructed from CO2
京都大学 高等研究院 物質－細胞統合システム拠点 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、 二酸化炭素（CO2）を原料とした有機金属構造体（Metal–Organic Framework、以下 MOF）の形成機構等、解析を行った。MOF は金属イオンと架橋配位子から構成される結晶性材料である。本研究では、CO2 、CO2 と結合して架橋配位子となるピペラジンなどの環状ジアミン、亜鉛イオンから
MOF を合成し、ガス吸着材としての機能を評価した。
上述の原料をもとに合成した MOF の構造を同定するために、スーパーコンピュータシス

テムの X 線結晶構造データベース検索（Cambridge Structural Database 使用）を行った。検索結果及びリートベルト解析結果から、CO2、ピペラジン、亜鉛イオンからなる MOF は、ベンゼン-1,4-ジカルボン酸と亜鉛イオンからなる既報の MOF（MOF-5）と同様に面心立方構造（Fm3̅m）を有し、内部細孔を有する３次元的フレームワークを形成していることが明らかとなった。さらに、S-(+)-2-メチルピペラジン、R-(−)-2-メチルピペラジン、trans-2,5-ジメチルピペラジンを原料とした場合も、同様の構造が得られることがわかった。本情報をもとに、固体 NMR、
EXAFS、
熱重量分析、赤外吸収などの測定を進め、MOF のさらなる同定を行った。さらに骨格に組み入れた CO2 の安定性をスーパーコンピュータシステムを利用した計算により推察し、その高い熱安定性が高次骨格の形成によることを明らかとした。
本 MOF は内部細孔を有することから、ガス吸着材となることが期待される。そこで、
25 °C、2.6 MPa 加圧下で CO2 吸着測定を行ったところ、用いた MOF の重量に対し最大
37 wt%の CO2 が吸着されることがわかった。MOF 自体も CO2 を原料として得られることから、
本 MOF は「CO2 由来の CO2 吸着材」であり、今後温室効果ガス削減に役立つ技術として期待できる。

発表論文（謝辞あり）
発表論文（謝辞なし）“One-Pot, Room-Temperature Conversion of CO2 into Porous Metal–Organic Frameworks”
Kentaro Kadota, You-lee Hong, Yusuke Nishiyama, Easan Sivaniah, Daniel Packwood, Satoshi
Horike*, J. Am. Chem. Soc., 2021, 143, 16750–16757.

74令和 3 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
自己集合を利用したタンパク質のカプセル化
Protein encapsulation within synthetic cages
京都大学 高等研究院 物質-細胞統合システム拠点

藤田大士

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て、様々なサイズの生体高分子を内包できる有機ケージ分子の開発に取り組んでいる。有機ケージ分子は、内部に別分子（ゲスト）を取り込めるだけの空間を有した剛直な中空分子である。ケージ分子内部に取り込まれたゲスト分子は外部環境から孤立するため、顕著な安定化効果や配座規制による特殊な物理化学的性質を示すことが知られている。ここでゲストとなりうる候補分子は様々であるが、生命現象を担う最重要物質群といえるタンパク質や核酸を包摂可能なサイズの有機ケージ分子はこれまで報告されていない。そこで本研究では、タンパク質の平均粒子径である 5 nm を超える内部空間を有した有機ケージ分子の合成を行い、さらにはタンパク質と複合化した際の物理化学的・生化学的な性質変化を解明進めることで、新たな創薬モダリティや機能性バイオマテリアルへの発展を狙う。この研究を遂行する上で、巨大な有機ケージの分子設計やタンパク質構造との比較を行う必要があり、高分子材料を対象とした分子モデリングなどを目的として BIOVIA 社製 Materials Studio, 同じく BIOVIA 社製 Discovery Studio、富士通社製 SCIGRESS などを利用した。これらの計算機を用いた合理的分子設計をもとに実際に合成実験を進めたところ、現在までに分子直径 6 nm の有機ケージの合成に成功している。純粋に共有結合のみで構成された分子ケージとしては史上最大の大きさであり、内接球の半径も 5.2 nm であるため、当初から目的としているタンパク質分子を包接するのに十分なサイズの内部空間を構築できたといえる。現在、合成した有機ケージの単結晶の取得に成功しており、近日中に放射光を用いた単結晶 X 線結晶構造解析を行う予定である。また 5%の DMSO を加えた水溶液に対して沈澱を生成することなく分散させることに成功している。一方で、重水中での 1H-NMR 測定により、ケージ骨格が緩やかに分解していくことがこれまでの実験から明らかになっている。水中での安定性の向上は生体高分子を包接する上での最重要課題であるため、現在は分子構造の再設計を進めている段階である。

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令和 3 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】
触媒設計や触媒反応の反応機構を理解するために、触媒表面上における反応分子の吸着領域を予測することは重要である。振電相互作用密度 (VCD) 理論は電荷移動に伴う構造緩和の領域依存性を電子状態と振動構造により表し、化学反応の領域選択性を示す反応性指標となる。本研究では振電相互作用密度解析によって、三元触媒 Cu 担持 γ-アルミナによる NO の還元反応における領域選択性について明らかにした [1]。また、一般にアルミナのような金属酸化物表面のモデル化を行うことは困難である。その理由は、三次元周期構造を有する結晶から二次元平面に広がる固体表面を切り出す
際、酸素原子上にダングリングボンドが生じることに起因する。その解決方法としてダングリングボ
ンドを水素原子によって終端することが挙げられるが、全ての酸素上に水素原子を終端すると実際の表面と大きく異なる電子状態が得られてしまう。そこで本研究では固体表面のモデルが実際の電子状態を再現するよう、大きな分子軌道あるいは結晶軌道を有する酸素原子上に、実験によって観測されているバンドギャップを満たすまで水素原子を終端する方法を提案した [1]。
実験および計算によって予測されているアルミナ結晶からクラスターを切り出し、その軌道準位を計算したところ、エネルギーギャップは 1.0 eV 以下であった。そこでクラスターモデルのエネル
ギーギャップが実験値を再現するよう、12 個の軌道を電子が占有するまで、分子軌道が大きい酸素原
子に水素原子を終端した。得られた水素終端クラスターモデルの VCD を計算したところ、VCD は
水素原子が終端されていない酸素原子上に局在し、この酸素はルイス塩基点として作用することが明らかとなった。したがって、Cu 原子を VCD 原子が局在する酸素原子上に配置し、再度 VCD 解析を行った。その結果、VCD は Cu 原子上に局在し、NO は Cu 原子に吸着することがわかった。Cu
担持 γ-アルミナに対してフラグメント解析を行った結果、Cu の HOMO は γ-アルミナ担体と相互作用することで上昇した。したがって、γ-アルミナ上に担持された Cu は NO の LUMO と相互作用しやすくなり、NO の還元が促進することが示された。
また、ラジカル発光分子で測定されている内部転換の速度定数を、振電相互作用定数を用いて定量的に評価することに成功した [2]。

[1] W. Ota, Y. Kojima, S. Hosokawa, K. Teramura, T. Tanaka, and T. Sato, Phys. Chem. Chem.
Phys. 23, 2575 (2021).
[2] S. Kimura, M. Uejima, W. Ota, T. Sato, S. Kusaka, R. Matsuda, H. Nishihara, and T. Kusamoto
J. Am. Chem. Soc. 143, 4329 (2021).
【発表論文】(謝辞あり)(1) W. Ota, Y. Kojima, S. Hosokawa, K. Teramura, T. Tanaka, and T. Sato, Phys. Chem. Chem.
Phys. 23, 2575 (2021).
(2) S. Kimura, M. Uejima, W. Ota, T. Sato, S. Kusaka, R. Matsuda, H. Nishihara, and T. Kusamoto
J. Am. Chem. Soc. 143, 4329 (2021).

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令和 3 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
電池材料のラマンスペクトルの計算
Simulation of Raman spectrum of battery materials
京都大学 産官学連携本部

山中俊朗

研究成果概要
我々は金属フッ化物の脱フッ化とフッ化を用いる高容量の革新的 2 次電池である、フッ化物
シャトル電池の開発を進めている。BiF3、CuF2、PbF2 はこの電池の正極用活物質としてよく研究され,AlF3 は負極用活物質として研究されている。実験で活物質の電位を下げていくと、金属になる前の部分脱フッ化の時点でかなり電子状態が変化する場合があることがわかった。
そこで、今年度は斜方晶の BiF3 と立方晶の BiF3、斜方晶の PbF2 と立方晶の PbF2、AlF3 な
どが部分脱フッ化したときに、電子状態がどのように変化するかを CASTEP で計算した。AlF3の完全結晶の電子状態密度を図 1 に示す。7.1eV という大きなエネルギーギャップが見られる。
フッ素欠損を入れたときの電子状態密度を図 2 に示す。価電子帯と伝導帯の間に欠陥準位が現れ、その結果、エネルギーギャップは 1.6eV になり、半導体のレベルにまで小さくなった。
この現象は、NaCl などのアルカリハライドにおいてハロゲンの空孔ができた時に F 中心ができることと似ている。もっとギャップが小さくなれば、電子伝導が良くなり、脱フッ化が促進されると考えられる。このような電子状態の変化を様々な金属フッ化物について調べることで、活物質の設計における指針を得ることができると考えている。

図 1 AlF3 の電子状態密度

図 2 フッ素欠損がある AlF3 の電子状態密度発表論文（謝辞あり） なし。
発表論文（謝辞なし） なし

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令和 3 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

東京大学 大気海洋研究所 地球表層圏変動研究センター 生物遺伝子変動分野
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、微生物配列情報解析ツールの開発を行った。
優占する系統群の多くが未培養である海洋微生物の研究において、培養を行わずにゲノム多様性や代謝戦略、進化の過程を解明できるメタゲノミクスに期待が集まっている。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。これらのゲノムは海洋微生物生態系を理解する上で貴重なリファレンスとなると期待される。
また、これらのメタゲノム由来のデータに含まれる機能未知遺伝子の中から、光受容体等の有用な微生物遺伝子資源の探索を行うために、莫大な配列データから特定の遺伝子ファミリーの配列を抽出し、系統分類を行うためのツールの開発を行った。実際に、開発したツールを用いて、様々な環境に由来する公開されたメタゲノムデータやメタト
ランスクリプトームデータから、200,000 以上のロドプシン配列を網羅的に収集し、その系統分類を行った。

発表論文（謝辞あり）
1.

Yosuke Nishimura and Susumu Yoshizawa. 2021. ' The OceanDNA MAG catalog contains
over 50,000 prokaryotic genomes originated from various marine environments.' bioRxiv
10.1101/2021.08.18.456858

2.

Kento Tominaga, Nana Ogawa-Haruki, Yosuke Nishimura, Hiroyasu Watai, Keigo
Yamamoto,

Hiroyuki

Ogata,

Takashi

Yoshida.

2021.

‘Prevalence

of

viral

frequency-dependent infection in coastal marine prokaryotes revealed using monthly timeseries virome analysis.’ bioRxiv 10.1101/2021.09.23.461490

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令和 3 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
グラフに基づく分子系統解析手法の開発と適用

Development and application of the graph-based phylogenetic method
東京大学大学院 理学系研究科 生物科学専攻 岩崎研究室 松井求研究成果概要進化距離が大きな遺伝子群の系統樹再構築は、例えばタンパク質の初期進化といった”古い”問題だけでなく、「病原菌・ウイルス・癌の短い時間スケールにおける高速な進化」といった“ モ ダ ン な ” 問 題 を 解 決 す る た め に も 必 要 な 技 術 で あ る 。 我 々 は 、 こ れ ま で に Graph
Splitting(GS)法という新たな系統解析手法を開発し、GS 法こそが進化距離の大きな問題を解決できる手法であることを示している。
今年度は、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、大規模進化シミュ
レーションを繰り返しながら、GS 法と NJ 法を融合した方法の開発を試みた。様々な条件のもと、近隣結合(NJ)法、及び一連の標準的な手法、すなわち最節約(MP)法、最尤(ML)法、ベイズ(BI)法、と GS 法の性能を比較した結果、進化距離が十分小さい時は GS 法のようにペアワイズ
配列アライメント(PSA)に基づく NJ 法を使用し、大きい時は GS 法を使う、というように使い分けることで常に最良の系統樹を推定できることがわかった。このことは、現在広く使用されている
ML 法や BI 法ではなく、距離法に分類される NJ 法と GS 法の組み合わせが最良の系統樹推定法であることを示唆している。さらに、PSA に基づく NJ 法には「内部枝支持率を計算する良い手法が存在しない」という問題があったが、GS 法を開発する際に合わせて開発した内部枝
支持率計算手法である Edge Perturbation(EP)法を NJ 法に適用した結果、EP 法を使用することで、適切な内部枝支持率を算出できることが明らかになった。以上をまとめると、進化距離の小さな場合は PSA+NJ+EP という組み合わせで、進化距離の大きな場合は PSA+GS+EP という組み合わせで系統解析を行うのが最善であることが示された。現在、これらの新たな手法は実装済みであり、検証結果をまとめながら投稿論文を準備しているところである。
発表論文（謝辞なし）
Takao K Suzuki, Motomu Matsui, Sira Sriswasdi, and Wataru Iwasaki, Lifestyle Evolution
Analysis by Binary-State Speciation and Extinction (BiSSE) Model, Methods in Molecular
Biology , in press
Motomu Matsui, Frontier of Inferring Phylogenies, JSBi Bioinformatics Review, 2021, 2(1),30-57
Nanako Kanno, Shingo Kato, Moriya Ohkuma, Motomu Matsui, Wataru Iwasaki, and Shinsuke
Shigeto, Machine learning-assisted single-cell Raman fingerprinting for in situ andnondestructive classification of prokaryotes. iScience, 2021, 24(9):102975

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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
規則性合金の触媒作用に関する理論的研究
Theoretical study on catalysis of ordered alloys
京都大学 触媒電池元素戦略研究拠点

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、CO2 によるプロ
パン酸化脱水素に有効な PtCoIn 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。Pt2In3 に Co をドープすることで Fermi 順位近傍に Co 3d に由来する順位が現れ、結果として d バンド中心が上昇し、CO2 の吸着と活性化や C－H 活性化が促進され結果として反応が大幅に促進されることが判明した（図 1）[1]。また、振動計算により自由エネル
ギーダイアグラムを作成し、microkinetic modeling を行うことで反応速度定数および反応速度を計算し、CO2 の活性化過程が律速段階であること、また Co の導入により CO2 活性化が大幅に促進されることが同じく示された。[1]図 1．PtCoIn およびその他触媒上での(a) CO2 還元および(b) C3H8 脱水素のエネルギー
ダイアグラムおよび(c)活性化障壁と(d) d バンド構造、(e) 触媒反応機構．

発表論文（謝辞あり）[1] F. Xing, Y. Nakaya, S. Yasumura, K. Shimizu, S. Furukawa, Nat. Catal., 2022, 5, 55.

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令和 ３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
密度汎関数法を用いた NO 還元用代替触媒探索
DFT-based screening of NO reduction catalyst
福岡工業大学 工学部 生命環境化学科 蒲池高志

研究成果概要
現在ガソリン車の排ガスに含まれる NOx を還元する触媒として Pd、Pt、Rh などのレアメタルが使われている。これらレアメタルに大きく依存しない社会の構築は長期的課題であり、「元素戦略」として様々な取り組みがなされている。本研究では、密度汎関数法を用いた網羅的な計算により、NOx を還元する触媒として最適な２成分合金を探索している。これまでの計算から、
N-O 結合開裂の活性化エネルギーは金属の表面エネルギーと相関していることが明らかとなっている。これまでに、密度汎関数計算に基づいた AFLOW データベースに登録されている337 種類の２成分合金について、最も安定な面の表面エネルギーを京都大学化学研究所スーパーコンピュータシステムの CASTEP プログラムを用いて決定した。令和 4 年度は、各種遷移金属表面上のステップについて、N-O 結合開裂および N2,O2 生成活性化エネルギーや反応熱を計算しており、将来的にインフォマティクスに役立つ相関関係を見出したい。
発表論文（謝辞なし）
1. “Effect of Oxygen Vacancies on Adsorption of Small Molecules on Anatase and Rutile TiO 2 Surfaces:
A Frontier Orbital Approach”
N. Hamamoto, T. Tatsumi, M. Takao, T. Toyao, Y. Hinuma, Shimizu, T. Kamachi, The Journal of Physical
Chemistry C, 125, 3827-3844, (2021).
2. “Factors determining surface oxygen vacancy formation energy in ternary spinel structure oxides withzinc”
Y. Hinuma, S. Mine, T. Toyao, T. Kamachi, K. Shimizu, Physical Chemistry Chemical Physics, 23,23768-23777, (2021).
3. “Dynamic Kinetic Resolution of Azlactones via Phase-Transfer Catalytic Alcoholysis”
K. Wakafuji, S. Iwasa, K. N. Ouchida, H. Cho, H. Dohi, E. Yamamoto, T. Kamachi, M. Tokunaga, ACS
Catalysis 11, 14067-14075, (2021).
4. “Systematical study on the electronic properties of monoazaphenanthrene compounds by theoretical
calculations and experimental observations”
N. Hamamoto, R. Yamashita, S. Arae, R. Irie, T. Kamachi, H. Fujimoto, Chemical Physics, 552, 111370,(2022).

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令和 3 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In 2021, as a continuation of our research performed in 2020, we have further investigated theamplification of attosecond pulses in helium. In 2020, the research was based on the singleelectron numerical solution of the time-dependent Schrödinger equation (TDSE) for atomic
processes in intense laser fields. The simulations performed with helium as amplifying medium
provided interesting insight of the physical processes involved in the experimentally observed
amplification around 100 eV, far from the ionization threshold of helium. An article reporting
both theoretical and experimental results was published [C. Serrat, J. Seres, E. Seres, T-H. Dinh,
N. Hasegawa, M. Nishikino and S. Namba, "Parametric attosecond pulse amplification from highorder harmonic generation in He+ far from the ionization threshold.", Optics Express 28, 24243(2020)].
In order to simulate propagation effects in parametric amplification process, during 2022 wehave performed numerical simulations based on the single-atom response calculated by solving
the 1D Schrödinger equation in the strong field approximation (SFA) in the nonadiabatic form,
so that the full electric field of the laser pulse is used to calculate the nonlinear dipole moment. In
these simulations, the generated HHG pulse train in Jet1 is calculated and used as seed XUV pulse
together with the laser pulse in Jet2 considering different delays between them. Beyond the joint
interaction of the laser and XUV pulse with the gas medium in Jet2, the propagation of them in
the gas is also calculated. The HHG output from the first interaction in the Jet2 together with theseed and IR pulses are propagated and used as input for a second interaction with a second cell of
He atoms. The process is repeated iteratively, so that propagation is described in a particle-in-cellsimulation scheme. In order to fully consider the macroscopic effects associated to propagation,
we have taken into account the regular phase mismatch associated to neutral gas and dispersion
from the free electrons together with the geometrical phase mismatch due to the shape of thedriving laser pulse, which arises primarily from the Gouy phase shift due to the focused laser
beam. Neutral gas dispersion and absorption are calculated from the scattering cross sections (f1
and f2).
The simulations have ben compared with recently obtained results from the experiments andwe have found a good agreement between theory and experimental measurements, demonstratinga new nonlinear effect on the parametric amplification produced by plasma dispersion. These
results have been submitted for publication: J. Seres, E. Seres, C. Serrrat, T. H. Dinh, N.

82

Hasegawa, M. Ishino, M. Nishikino, K. Nakano, and S. Namba, " Nonlinear propagation effectin x-ray parametric amplification during high harmonic generation.", (Submitted).
https://arxiv.org/abs/2201.10966?context=physics
発表論文（謝辞あり）"Nonlinear propagation effect in x-ray parametric amplification during high harmonic
generation."
J. SERES, E. SERES, C. SERRAT, T. H. DINH, N. HASEGAWA, M. ISHINO, M. NISHIKINO,
K. NAKANO, AND S. NAMBA(Submitted).

83令和 3 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 大学院新領域創成科学研究科 メディカル情報生命専攻 笠原研究室 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。
スギ花粉症は日本で大きな社会問題となっており、その解決は喫緊の課題である。特に、高度成長期に植えられ、花粉を大量に放出している（伐採にはちょうど適した時期の）スギ人
工林を伐採し新たに植林を行う（条件が悪い土地ではあるいは植えない）ことが重要である。しかし、輸入材と比べた場合に日本林業の商業的な採算性は厳しく、特に私有地のスギ人工林の植え替えを促進するには多額の補助金を注ぎ込む必要があり、財政事情が厳しい政府ある
いは地方自治体では二の足を踏んでいた。
また、スギ花粉を出さないいわゆる無花粉スギ（雄性不稔スギ）はスギ花粉症への抜本的対策として期待されているが、自然変異体を利用しているため原因遺伝子は不明であり、各地の気候に適し商業的に優れた特性を持つ様々な雄性不稔スギを大量生産することはできない。
これらの課題を解決するための基礎研究として我々はスギゲノム配列を解読している。スギゲノム（約 11 Gb）はヒトゲノム（約 3 Gb）の 3.8 倍の大きさを持ち、予備解析の結果、ヒトゲノムより遙かに解読が難しいゲノム構造（極めて頻度の高い反復配列）を持っていることが分かっており、ゲノム解読には予測不能な極めて大きな計算量を必要とする。
昨年度までは主として Oxford Nanopore Technologies のシークエンサーから得られた配列
データを用いてゲノムアセンブリを試みていたが、新たに PacBio の HiFi リードが得られたことから、HiFi リードを用いたゲノムアセンブリの研究に取り組み始めた。HiFi リードはリード長に関して Oxford Nanopore Technologies のリードより短い傾向にあるがシークエンシングの精度が高いことからアセンブリの品質向上が期待できる。今後は複数のシークエンシング技術の結果を合わせたアセンブリ手法の研究なども進めていく予定である。
合わせてアセンブリ結果の評価手法についても開発を進めている。マーカーによって得られた連鎖地図とアセンブリとの整合性を評価するプログラムを開発したが、さらに評価手法を洗練させていく予定である。

84

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

令和 3 年度

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メディカル情報生命専攻 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スーパーコンピュータシステムを利用し、様々な真核生物のミトコンドリアアミノアシル tRNA 合成酵素(mt-ARS)の推定を試みた。対象とした生物群を以下に列挙する。
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 Plasmodiophora brassicae、クロララクニオン藻類 Bigelowiella natans
ハプト藻類： Emiliania huxleyi や Chrysochromulina parva などの円石藻類
クリプト藻類：Guillardia theta、Cryptophyceae sp. CCMP2293
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、もしくは消失した生物種解析の結果、以下の 3 点が示唆された。
①mt-ARS の由来細菌は複数の系統があることが示唆された。
②既知の動植物・菌類のモデル生物の mt-ARS とは配列類似性が低い、mt-ARS が数多くの原生生物及び藻類で発見された。
③ミトコンドリアが退化、もしくは消失した生物種では mt-ARS が検出されなかった。

85令和３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
DNA 配列空間に新規機能を予測する情報技術および一酸化炭素デヒドロゲナーゼ保有微生物の分子生態
Prediction of unknown function of proteins in sequence space andmolecular ecological studies of carbon monoxide dehydrogenase

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

大前 公保

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、DNA 配列空間に新規機能を予測する新たな情報技術の確立を目指す。これまでのところ、公開ゲノムデータ
ベースより延べ 18,000 件の高品質な原核生物ゲノム情報を取得し、大規模な比較ゲノム解
析、および各種タンパク質機能データベースとの紐づけを行った。また、全系統において遺伝子の在不在パターンを網羅的に解析することで、相同性検索に依らずに機能未知遺伝子の機能推定を行った。今後は解析結果をさらに分析するとともに、あらゆるユーザーがアクセスできるデータベースとして公開できるように準備を進める予定である。
一方、一酸化炭素 (CO) デヒドロゲナーゼ (CODH) は CO 酸化と CO2 還元を可逆的に触媒する酵素であり、様々な酸化還元酵素と共役することでエネルギー保存（CO 酸化）や
CO2 固定（CO2 還元）に関与する。CODH を保有する原核生物は環境中での有毒な COの除去や炭素循環に寄与することで生態学的に重要であると考えられている。本研究では水素生成と共役した CO 酸化を担う一部の系統の CODH を次世代シーケンサーによって高精度かつ高感度に検出する手法を新たに開発し、陸上温泉から未培養の新種を含む複数種の水素生成型 CO 酸化菌を検出することに成功した。また、公開データベース上の分離株ゲノムおよびメタゲノムから同定した ~8,600 配列の CODH のクラスタリングと系統分類を行うことで、CODH が哺乳類との共生系や水圏などの幅広い環境に分布する一方で、一部の系統
では哺乳類共生系に著しく偏って分布することを明らかにした。
発表論文（謝辞あり）
Omae K., Oguro T., Inoue M., Fukuyama Y., Yoshida T., Sako Y. Diversity analysis ofthermophilic hydrogenogenic carboxydotrophs by carbon monoxide dehydrogenase ampliconsequencing using new primers. Extremophiles, 25, 61-67 (2021)
Inoue M., Omae K., Nakamoto I., Kamikawa R., Yoshida T., Sako Y. Biome-specificdistribution of Ni-containing carbon monoxide dehydrogenases. Extremophiles, in press (2022)86令和３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

対偶遺伝学とメタエピゲノミクスによる微生物ダークマターの機能解析
Functional characterization of microbial dark matter bycontrapositive genetics and meta-epigenomics
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

富永賢人

研究成果概要(1) 対偶遺伝学法による機能未知遺伝子の機能予測
対偶遺伝学法は、比較ゲノム解析によって遺伝子の在不在パターンが逆相関する遺伝子ペアを抽出し、互いにその機能が「相補」するような遺伝子ペアを同定する手法である。本研
究では、DNA 複製に必須な DNA ヘリケースローダー遺伝子に対し本手法を適用し、既知ヘリケースローダーを持たないゲノム中から新規の DNA ヘリケースローダー遺伝子を探索した。
Genome taxonomy database 上の約 2 万個の細菌ゲノムのうち、全体の約 8％のゲノムに既知のヘリケースローダー遺伝子がゲノム上に認められなかった。このようなゲノムを多数含む科について、SonicParanoid によりオルソログ推定を行い、Brunner-Munzel 検定によりヘリケースローダー欠損ゲノムにのみ保有される遺伝子を抽出した。その結果、Vibrio 科細菌のヘリケース
ローダー欠損ゲノムから、ウイルス型ヘリケースローダーに構造類似性を示す機能未知遺伝子が抽出され、有力な新規ヘリケースローダー候補と示唆された。
(2) 未分離海洋 Flavobacteria 科細菌の生物地理的生態
海洋 Flavobacteria 科細菌は、海洋の優占細菌系統の一つだが、その海洋優占系統はいまだその大部分が未分離である。本研究では、本科の分離株比較ゲノム解析より近年提唱された「ソーラーパネル・パラソル戦略仮説」について、メタゲノム由来ゲノム (OceanDNA MAG
catalog, Nishimura and Yoshizawa, 2021)を用いて、本科未分離海洋優占系統を含めた再検証を行った。その結果、プロテオロドプシン遺伝子と紫外線耐性色素合成や嫌気代謝に排他的な関係が認められ、本仮説は未分離優占系統においても成立することが示唆された。加えて、プロテオロドプシンと共起的または排他的な分布を示す新規の機能未知遺伝子群を同定した。
(3) 東京地下水圏に生息する CPR 細菌に感染するウイルスの探索
メタゲノム解析により近年その存在が明らかになった巨大系統群 Candidate Phyla Radiation（CPR）は、その培養例がわずか数例に限られ、知見が不足している。本研究ではメタゲノム解析により CPR に感染するウイルスの探索を試みた。地下水の細菌画分由来メタゲノムから、複数のウイルス予測ソフトによりウイルス探索を行い、約 5000 のウイルス様コンティグを同定した。
これらのコンティグに対し、CPR の CRISPR の spacer 領域との相同性を指標として宿主推定を行ったところ、複数の CPR 感染ウイルス様コンティグが同定された。

87

令和 3 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

研究成果概要本研究では、計算化学を活用した遷移状態探索、分光学的データの予測、網羅的な配座解析を全合成に組み合わせ、複雑天然物の効率的合成、希少天然物の構造決定、構造及び配座活性相関に基づく機能性分子の設計を行うことを目標としている。今年度は主に、新規エンテロマイシン系天然物であるアカザオキシムの全合成と 1)、海洋天然物ホルモサリド類の構
造推定および合成研究を実施した。本報告書では、後者について詳しく報告する。
ホルモサリド類は海洋性渦鞭毛藻 Prorocentrum sp.から単離された、細胞毒性マクロリドである。2 つのエーテル環を含む 17 員環ラクトンと、2 つの共役ジエンを含むポリエン側鎖を構造的特徴として有する。我々はそのユニークな構造に興味をもち、構造活性相関研究を指向した全合成経路確立を目指した。研究を開始した当時、ホルモサリド類の構造は完全には決定されていなかった。すなわち、C8-C12 の相対立体配置とともに、C2,C5 の炭素鎖がトランス配
置、C16,C18 の酸素官能基がアンチである事が示されていたが、3 つの孤立した立体構造の相対的な関係性と絶対立体配置は不明であった。そこで、DFT に基づく NMR 化学シフト値計
算(mPW1PW91/6-31+G(d,p)-PCM)を行い、ホルモサリド類の相対立体配置を推定した結果、
C8-C12 の相対立体構造に対して、2S*,5S*,16S*,18S*の立体化学を有すると予想した。2021
年、Fürstner らによってホルモサリド類の全合成と構造決定が報告され、ホルモサリド類は我々が予想した相対立体配置を有し、その絶対立体配置は逆であることが明らかとなった。
研究開始当初から着手していたホルモサリド類のエナンチオマー体である ent-ホルモサリド
類の C1-C18 フラグメントを、以下の様に合成した。キラルなエポキシドから 4 工程で誘導した
C1-C8 フラグメントと TIPS アセチレンから 10 工程で誘導した C9-C18 フラグメントを薗頭カップ
リングで連結した後、金触媒によるジヒドロピラン形成により、2 つのエーテル環を含む鎖状中間体を合成した。これを椎名マクロラクトン化によって環化させる事で、ent-ホルモサリドのC1-18 に相当するマクロラクトン中間体を合成した。今後、ポリエン側鎖を付与することで entホルモサリドが全合成できると期待している。本研究成果は第 63 回天然有機化合物討論会にてポスター発表した。

発表論文（謝辞なし）
1) Igarashi, Y.; Matsuyuki, Y; Yamada, M.; Fujihara, N.; Harunari, E.; Oku, N.; Karim, M. R.
U.; Yang, T.; Yamada, K.; Imada, C.; Fukaya, K.; Urabe, D. "Structure Determination,
Biosynthetic Origin, and Total Synthesis of Akazaoxime, an Enteromycin-Class Metabolitefrom a Marine-Derived Actinomycete of the Genus Micromonospora," J. Org. Chem., 2021,
86, 6528-6537.

88令和３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
重い元素を含む有機無機化合物

Organic-Inorganic Compounds Containing Heavier Main Group Elements
筑波大学数理物質系化学域 笹森貴裕

研究成果概要本研究では、京都大学化学研究所・若宮淳志教授との共同研究に添って、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、Gaussian 16 プログラムによる量子化学計算により、高周期 15 族元素であるリンのカチオン種（ホスフェニウムおよびホスホニウム）の性質を明らかとした。一般に二配位リンカチオン種（ホスフェニウム）ンは、その空の p 軌道に起因す
る高い求電子性を有し、単離困難な活性化学種であることが知られている。近年は、速度論的安定化を施した特殊なホスフェニウム塩について、いくつか合成・単離例が報告され、小分子活性化反応に活用できる有用な反応中間体であることが示されている。そこで、活性なホス
フェニウムを温和な条件で発生することができる適切な前駆体として、ホスフェニウムにホスフィン部位が配位した R3P→P+R’2 という配位形式のホスホニウム塩を設計し、ホスフェニウム等価体としての機能を調べることとした。実際合成に成功した、図に示すホスフェニウム／ホスホ
ニウムについて Gaussian 16 プログラムを用い、種々の理論計算を行った。計算レベルは、
B3PW91/6-311G(3d)[P,Fe],6-31G(d)[C,H]を用いた。その結果、構造パラメータや NBO 計算の結果から、今回合成した化合物は、ホスフェニウム（R3P→P+R’2）というよりは、ホスホニウム（R3P+–PR’2）としての性質が強いことが分かった。

発表論文（謝辞あり）：Zhang, T.; Lee, V. Ya.; Morisako, S.; Aoyagi, S.; Sasamori, T. Eur. J. Inorg.
Chem. 2021, 3988-3991.
発表論文（謝辞なし）：特になし

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令和３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。シアノスチルベン誘導体の
CN-MBE は凝集誘起発光を示す蛍光色素であり，溶液中に分散した状態での蛍光量子収率（Φ）値は 0.001 であるが，凝集して微粒子や結晶になるとΦ値は 0.69 まで増大する。この
CN-MBE には E 体と Z 体の 2 種類の異性体があり，この 2 つの異性体のうち凝集誘起発光が観測されるのは E 体のみであり，Z 体は結晶構造でも発光が観測されない。このように
CN-MBE は凝集状態における光物性がそれぞれの異性体で大きく異なるが，その分子機構は明らかではなかった。
本研究では CN-MBE が示す凝集誘起発光のメカニズムについて，分子シミュレーシ
ョンを用いた解析をおこなった。その結果，CN-MBE は基底電子状態と励起状態のポテンシャルエネルギーが分子内 C=C 結合軸周りの回転に伴って近接し，ねじれ角度θが 90 度付近となる地点で交差（円錐交差）することが明らかになった。希薄溶液ではこの C=C 結合軸の回転がほぼバリアレスで起こり，円錐交差を経由した光励起エネルギーの無輻射失活が起こる。
しがしながら，分子同士が密に集合した凝集状態では，E 体の場合，凝集体中では光励起後，分子構造の変化（C=C 結合部分の回転）を経て円錐交差に至る経路がエネルギー的に著しく不利になっていることが明らかになった。このことから，E 体の場合，凝集構造では無輻射に緩和する経路が著しく抑制されているために強い発光を示すと考えられる。一方で Z 体の凝集
体が光励起されたときには，垂直励起したポテンシャルエネルギー曲面上の地点からバリアレ
スで円錐交差へとすみやかに緩和することが明らかになった。したがって，Z 体が凝集誘起発
光を示さない原因は，凝集体中であっても比較的容易に C=C 結合部位の回転運動が起こることですみやかにポテンシャル曲面上の円錐交差に到達することが可能であり，無輻射で緩和するためであることが明らかになった。
発表論文（謝辞なし）
Norifumi Yamamoto, Phys. Chem. Chem. Phys., Vol. 23, pp. 1317-1324 (2021)

90令和３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

研究成果概要ビニリデン転位はアルキンの触媒的分子変換に広くみられる重要な素反応過程であり、古くから詳細な研究が行われてきた。従来のビニリデン転位の多くは末端アルキンを基質として用いるが、これは水素原子の転位能が高いことに由来する。よって、内部アルキンの利用はケイ素置換体などのごく限られた例のみであった。一方、当研究室では内部アルキンのビニリデン
転位が容易に進行することを見出し、アルキン基質の適用範囲を劇的に拡大した。ビニリデン
転位の進展がみられる一方、逆ビニリデン転位に関する報告は限定的であり内部アルキンに対応する二置換ビニリデン錯体からの逆ビニリデン転位に関する研究は炭素およびケイ素置換のものに限られていた。
ごく最近、当研究室では逆ビニリデン転位の汎用性拡大を目指し種々のビニリデン錯体の転位反応を調べたところ、リン及び硫黄置換ビニリデン錯体が逆ビニリデン転位に対して活性で あ る こ と を 見 出 し た 。 本 反 応 の 反 応 機 構 に 関 す る 知 見 を 得 る た め に 、 Gaussian
16(B3PW91/LANL2DZ+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、図 1 に示す逆ビニリデン転位に対応する反応経路が求まり、その詳細な知見が得られた。

Figure 1. Retro-vinylidene rearrangement of S-substituted vinylidene complex.

91

令和 3 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

新規抗菌薬の開発を目標とした病原性細菌由来タンパク質の立体構造予測
Structure prediction of proteins from pathogenic bacteria for the development of new
antimicrobial drugs
国立感染症研究所 細菌第二部 第四室

森 茂太郎

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、病原性細菌由来タンパク質の立体構造予測を行うことによって、新規抗菌薬の開発に結びつけることを目標としている。今年度は、AlphaFold2 ならびに RoseTTAFold を用いて、結核菌由来 DNA gyrase(図を参照) や Mycoplasma pneumoniae 由来細胞接着タンパク質、ヘリコバクター属細菌由来
オートトランスポータータンパク質の立体構造について予測を行った。得られた立体構造の予測モデルを既知の立体構造と比較することによって、薬剤の標的となるタンパク質の機能発現に重要だと思われる構造部位を推定することができた。今後、詳細な機能構造相関解析を行う予定である。また、病原性細菌由来の他の標的タンパク質についても引き続き立体構造の予測を進める。

図; 結核菌由来 DNA gyrase (複合体) の立体構造予測モデル (AlphaFold2)92令和３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

酵素模倣型[Mo3S4Fe]クラスター錯体による N2 還元反応の理論計算
N2-Reduction catalyzed by Biomimetic [Mo3S4Fe] Clusters: A Computational Study
北海道大学 低温科学研究所

W. M. C. Sameera

研究成果概要The development of transition metal clusters for catalytic N2-reduction is anactive area of inorganic chemistry. The electronic structure of the transition metalclusters and its relations to the catalytic activity can be rationalized from quantum
chemical methods, most commonly employing density functional theory (DFT).
In this study, we have calculated the electronic

CpXL
Mo S
CpXL
S Mo S Fe N
Mo
CpXL

structures[Mo3S4Fe]

clusters;of the possible spin states of a, b, and c were optimized
using DFT and standard basis sets. According to DFT

Mo S
CpXL
S Mo S Fe N

CpXL

N2-bound= CpXL (b), and ([CpXL3Mo3S4Fe(N2SiPh3)] (c). Geometries

S=0

CpXL

Mo

the

[{Cp*3Mo3S4Fe}2(μ-N2)]2– (a), [CpXL3Mo3S4Fe(N2)]– (CpR

N

S

(b)

of

SiPh3

Structural parameters of the optimized ground state

N

S

(c)

calculations, the ground state of a, b, and c is S = 0.
structures are in agreement with the X-ray structures.

S=0

Electronic structure analysis indicated that the oxidation

state of Fe in all three systems is Fe(II) but slightly reduced.
発表論文（謝辞あり）(*) W. M. C. Sameera, Y. Takeda, Y. Ohki, “Transition metal catalyzed
cross-coupling and nitrogen reduction reactions: lessons from computational
studies”, Advances in Organometallic Chemistry, 2022, 78, in press.
(*) Y. Ohki, K. Munakata, R. Hara, M. Kachi, K. Uchida, M. Tada, R. E. Cramer, W.
M. C. Sameera, T. Takayama, Y. Sakai, S. Kuriyama, Y. Nishibayashi, K. Tanifuji,“Nitrogen reduction by the Fe sites of synthetic [Mo3S4Fe] cubes”, 12 May 2021,
PREPRINT(Version1)

available

https://doi.org/10.21203/rs.3.rs-477541/v1

93

atResearch

Square令和 3 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 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て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ことを目的としている。
[目的] 自然界の限られた資源を有効活用するためには、様々な元素を組み合わせて高性能な物質・材料を創造していくことが求められる。可視域に局在表面プラズモン共鳴(LSPR)吸収を示す材料の場合、周期表 11 族の単金属（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 PdIn ナノ粒子が可視域に LSPR 吸収を示すことが発見された。類似の候補材料は多く存在し、化学的安定性が高いことから光触媒への応用が期待される。
我々は、合金ナノ粒子の第一原理計算を行い、プラズモニック光触媒に適した合金ナノ粒子の設計に資する知見を得るべく研究を進めてきた。これまで、B2 型合金の比較的疎な構造によって LSPR が発現することを明らかにしてきた。そこで本年度は、PdIn と同様に比較的疎な C1 型構造を持つ PtIn2 に着目して、光学特性を解析した。
[計算手法] 本研究では、直径数 nm のナノ粒子の光電子物性を原子・電子のレベルで明らかにすることが求められる。そのため、高い並列化効率を有する第一原理計算プログラム SALMON を用いた大規模計算によって、光励起電子ダイナミクスのシミュレーションを行った。対象としたのは、図 1 に示した C1 型構造を持つ PdIn2 のナノ粒子である。結晶構造から直径約 3 nm の粒径の Pt249In432 を切り出して計算した。比較のために、同程度の大きさの Au561 についても計算を行った。
[結果と考察] 光吸収スペクトルを計算したところ、Pt249In432 は 2.8 eV

図 1. 対 象 と し た
Pt249In432 ナノ粒子の結晶構造。黒が In
で灰色が Pt。

付近に Au561 の LSPR と類似のピークが見いだされた。そこで
Pt249In432 について、2.8 eV の光によって誘起される電子ダイナミクスを解析した結果、電子の集団振動が励起されることが見いだされた。Pt249In432 でも可視光で LSPR が励起されることが明らかになった。
発表論文（謝辞なし）
飯田健二，「ナノ物質からなる不均一系の外場応答機構」，Frontier, Journal of the Japan
Society of Theoretical Chemistry, 3, 59-65 (2021).

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令和 3 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

複数種の赤潮の消長過程におけるウイルス叢遷移様態の網羅的解析
Comprehensive analysis of viral succession
during the transition of multiple types of algal blooms
高知大学 自然科学系理工学部門高橋迪子

研究成果概要高知県浦ノ内湾は全長約 12 km に対して湾口が約 1 km の細長い入り組んだ湾であり、年間を通じて様々な種類の赤潮が遷移する。本研究では、京都大学化学研究所スーパーコン
ピュータシステムを利用し、浦ノ内湾で採取した試料から単離されたアメーバ感染性ウイルスの配列解析を行った。本研究において、複数のウイルスゲノムのアセンブリや遺伝子予測、分子系統解析等を本システムのソフトウェアおよび計算資源を用いて行った。現在、単離された
16 株の全てについてアセンブリが完了し、系統解析に着手した段階である。
今年度はスーパーコンピュータシステムを用いた解析に初めて取り組んだため、解析手順
やスクリプトの実行等、基本的な手順を習得した後、ゲノムのアセンブリや系統解析を進めてきた。次年度は、構築されたウイルス配列を基に分子系統解析を進め、得られたデータをまとめ
論文化を目指す。

95

令和 3 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
ゲノム・メタゲノム情報を利用した新奇微生物酵素の探索
Genomic and metagenomic survey of novel microbial enzymes
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、微生物の新たな酵素遺伝子群の探索や分類、構造機能予測を行うことを目的とし、以下の 2 つの研究を行った。
(1) 微生物に一酸化炭素利用能を付与し、エネルギー・炭素代謝に関与する一酸化炭素
デヒドロゲナーゼについて、NCBI RefSeq、EMBL-EBI MGnify、および GTDB データベースを用いることで、その配列多様性と分子系統、微生物分類群、周辺遺伝子群の機能、生物圏
分布の関係を明らかにした。その結果、本酵素遺伝子が水圏、人工、多様な微生物叢に幅広く存在するが、その系統は生物圏によって偏っていることが明らかになったほか、本酵素系統
が代謝経路ではなく微生物叢の組成によって決定されることが示唆された。
(2) 地球化学的な硫黄・セレン循環に関与すると予想されるユニークな代謝を行う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や転写調節因子遺伝子群を同定し、微生物ゲノムにおける系統分布を明らかにした。さらに、次世代立体構造予測プログラ
ム AlphaFold2 や RoseTTAFold 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い、本代謝経路を予測することに成功した。また、本株ゲノムのほかにも複数株について完全長ゲ
ノム配列を決定しており、現在これらを含めてゲノム・メタゲノムデータベースを用いた新奇酵
素遺伝子群の探索と実験的な機能解析を行っている。
発表論文（謝辞あり）
1.

Inoue M., Omae K., Nakamoto I., Kamikawa R., Yoshida T., Sako Y. Biome-Specific
Distribution of Ni-Containing Carbon-Monoxide Dehydrogenases. Extremophiles, in press(2022).

発表論文（謝辞なし）
1.

Shimizu A., Tobe R., Aono R., Inoue M., Hagita S., Kiriyama K., Toyotake Y., Ogawa T.,
Kurihara T., Goto K., Prakash NT., Mihara H. Initial Step of Selenite Reduction via
Thioredoxin for Bacterial Selenoprotein Biosynthesis. Int. J. Mol. Sci. 22, 10965 (2021).

2.

Inoue M., Hirose Y., Tobe R., Saito S., Aono R., Prakash NT., Mihara H. Complete
Genome Sequence of Pseudomonas stutzeri Strain F2a, Isolated from Seleniferous Soil.
Microbiol. Resour. Announc. 10, e00631-21 (2021).

96京大化学研究所 - 2021年度 -システム稼働状況

システム稼働時間
部門別利用状況
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
システム名
大規模共有メモリサーバ

年間運転時間(h)
稼働 保守運休
システム運転状況
8758.0 2.0
システム稼働率 : 100.0 %(h) (h)(sdf1/sdf2)

CPUクラスタ8661.2 98.8(h) (h)システム稼働率 : 98.9 %8758.2 1.8(h) (h)システム稼働率 : 100.0 %(ap001-ap124)

GPUクラスタ(apg01-apg18)

計算サーバの月別システム稼働時間
システム名
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
720:00
720:00100 %
大規模共有メモリサーバ
5月
744:00744:00100 %
6月
720:00
720:00100 %(sdf1/sdf2)
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
742:002:00
744:0099 %
2月
672:00672:00100 %
3月
744:00744:00100 %8758:00
2:00
8760:00
100.0 %
計97
729:500:10
730:00 100.0 %
月平均CPUクラスタ(ap001-ap124)

GPUクラスタ(apg01-apg18)

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

621:40743:00
720:00744:00744:00
720:00744:00
720:00744:00744:00672:00744:008660:40
721:43
720:00744:00
718:00744:00743:15720:00744:00
720:00744:00744:00672:00744:008757:15
729:46

0:30

98:20
0:30

0:30
0:02

98:50
8:14

1:00

1:00

0:45

1:45
0:08

98

1:00
0:05

720:00744:00
720:00744:00744:00
720:00744:00
720:00744:00744:00672:00744:008760:00
729:59720:00744:00
720:00744:00744:00
720:00744:00
720:00744:00744:00672:00744:008760:00
729:59

86 %
99 %
100 %
100 %
100 %
100 %
100 %
100 %
100 %
100 %
100 %
100 %
98.9 %
98.9 %
100 %
100 %
99 %
100 %
99 %
100 %
100 %
100 %
100 %
100 %
100 %
100 %
100.0 %
100.0 %

京大化学研究所 - 2021年度 -システム稼働時間
部門別利用状況
バッチジョブ処理状況
応用ソフトウェア利用状況

システム稼働状況
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
2エネルギー理工学研究所
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
7医学研究科・医学部
8附属病院
9再生医科学研究所
10薬学研究科・薬学部
11工学研究科・工学部
12エネルギー科学研究科
13農学研究科・農学部
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
19生命科学研究科
20学術情報メディアセンター
21生態学研究センター
22高等研究院
23次世代開拓研究ユニット
24先端医工学研究ユニット
25触媒・電池元素戦略ユニット
26iPS細胞研究所
27ウイルス研究所
28福井謙一記念研究センター
29産官学連携本部
30学際融合教育研究推進センター
31その他
部局別のCPU使用時間
部局名
項番
1化学研究所
2エネルギー理工学研究所
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
7医学研究科・医学部
8附属病院
9再生医科学研究所
10薬学研究科・薬学部
11工学研究科・工学部
12エネルギー科学研究科
13農学研究科・農学部
14総合人間学部
15人間・環境学研究科
16経済研究所

利用者 計算ノード アプリ(人) 利用者数 登録者数 (人) 利用者数
(53)
(20)
150
(2)
(3)
3

1
65
12
4

(8)
(1)

(6)

4
41
5
8

(2)
(18)
(4)
(7)

(2)
(13)
(4)
(1)

4

(3)

(2)

1
8

(1)
(6)

(5)

1
1
1
44

(1)
(1)
(1)
(42)

共有メモリサーバ■(Email利用者) ■(計算ノード利用者)

(1)
(1)

CPUクラスタ

GPUクラスタ ログインノード

40058日11時間29分125847日17時間09分30219日12時間49分 17日16時間33分
666日00時間48分 295日00時間28分
00時間58分
534日02時間09分

63日17時間46分

00時間48分

1日12時間10分 33259日11時間10分 3492日18時間03分 69日13時間48分
3215日12時間39分 1062日13時間04分
11時間02分

24712日22時間19分182470日10時間38分16065日15時間46分 2日06時間39分
4314日09時間41分
388日16時間05分 496日22時間43分
03時間25分
4240日03時間17分 4271日05時間25分 886日17時間04分 6日13時間36分
1632日03時間34分

99

134日06時間15分

00時間44分

17数理解析研究所
18情報学研究科
19生命科学研究科
20学術情報メディアセンター
06時間34分 8400日13時間52分 1194日19時間50分
08時間28分
21生態学研究センター
00時間46分
424日15時間34分
55日14時間08分
01時間18分
22高等研究院
23次世代開拓研究ユニット
24先端医工学研究ユニット
25触媒・電池元素戦略ユニット
26iPS細胞研究所
27ウイルス研究所
28福井謙一記念研究センター
29産官学連携本部
30学際融合教育研究推進センター
20439日08時間15分424891日05時間15分53880日02時間35分 75日14時間17分
31その他

100

京大化学研究所 - 2021年度 -システム稼働状況

システム稼働時間
部門別利用状況
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

バッチジョブ実行時間 (HPE Superdome Flex & HPE Apollo 2000)
項目
QUICKキュー SMALLキュー
APCキューAPGキュー
SDFキュー
項番
1 総ジョブ件数
3161
85254
79310773649
1058563日02時間22分6366日11時間13分896977日05時間58分5508日02時間38分117379日11時間29分
2 総CPU時間
00時間01分
01時間47分
02時間42分
1日12時間13分
1日02時間36分
3 平均CPU時間
00時間04分
02時間24分
27日05時間03分
4日10時間03分
56日14時間02分
4 最大CPU時間
00時間01分
00時間18分
00時間15分
08時間46分
01時間32分
5 平均ジョブ実行時間
00時間01分
00時間12分
20時間00分
13時間14分
21時間36分
6 最大ジョブ実行時間
00時間00分
00時間47分
00時間14分
02時間28分
00時間14分
7 平均ジョブ待ち時間
00時間00分
07時間38分
09時間46分
02時間20分
14時間53分
8 最大ジョブ待ち時間(件)

バッチジョブ件数

CPU時間

(時間)

月別のCPU使用時間とバッチジョブ件数(2021年度)
CPU時間
月 CPU使用率
バッチジョブ件数
4月
45.4 % 80058日04時間00分
1466565月
47.6 % 92523日01時間36分
54132
6月
50.6 % 98197日10時間54分
1011737月
61.0 % 114075日11時間04分
162131
8月
54.0 % 97006日05時間05分
162521
9月
59.1 % 109542日21時間34分
2337558
10月
60.4 % 119345日07時間31分
13003711月
62.0 % 110447日20時間23分
53388
12月
63.2 % 136835日22時間05分
23196961月
52.5 % 111292日20時間34分
98453
2月
57.0 % 89288日22時間05分
2421828
3月
59.8 % 106064日23時間58分
141424-1264679日02時間55分
8128997年度計
56.0 % 105389日22時間14分
677416
月平均101■ CPU時間h)

CPU使用率(%)

京大化学研究所 - 2021年度 -システム稼働状況

システム稼働時間
部門別利用状況
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

1022021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：2022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

8,987

21,724135,291

461,169

31.05 GB

5月

8,546

20,121

137,879435,252

28.83 GB

6月

9,038

19,738124,203431,91319.71 GB

7月

8,755

19,583

138,703419,187

31.29 GB

8月

8,130

19,782

182,535

461,45052.78 GB

9月

8,537

20,485

169,981

470,965

42.94 GB

10月

8,954

21,619156,783

496,344

31.26 GB

11月

8,883

21,095148,034

475,037

28.95 GB

12月

8,599

19,317

143,762

450,94228.61 GB

1月

9,157

21,116

154,130

510,264

46.97 GB

2月

9,046

19,934

151,731491,38562.22 GB

3月

9,215

21,500136,916

507,151

36.27 GB合計

105,847

246,014

1,779,948

5,611,059

440.90 GB

国内外の利用比率（2021年度）
9,648

4,824

2012年

2013年

2014年

2015年

2016年

2017年

訪問者数の推移 (2012年1月より表示)

103

2018年

2019年

2020年

2021年

2021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
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・テーブルシステム情報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
ゲノム情報
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
ケミカル情報
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
ヘルス情報
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
サービス
KEGG OC
Virus-Host DB
TaxonomyvarDB

内 容
KEGG OC (KEGG Ortholog Cluster) へのインタフェース
ウィルスとその宿主のデータベース
生物種分類の早見表および検索
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
BLAST
FASTA
MOTIF
CLUSTALW
MAFFT
PRRN
TREE
ゲノム情報解析サービス

内 容
配列類似性検索
配列モチーフ検索
配列のマルチプルアライメントおよび進化系統樹解析

内 容
104

ViPTree

ウィルスゲノムのproteomic treeを生成
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
大量のESTデータからコンセンサスコンティグ自動生成

KAAS
EGassembler
GENIESDINIES
KofamKOALA
ケミカル情報解析サービス
SIMCOMPSUBCOMP
KCaM
PathComp
PathSearch
PathPred
E-zyme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
医薬品ー標的ネットワーク予測
遺伝子機能予測とKEGGマッピング
内 容
化合物類似構造検索
化合物部分構造検索
糖鎖類似構造検索
化合物間の反応経路計算
類似反応経路検索
分解・合成反応経路予測
化合物間の酵素反応と酵素遺伝子予測

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
1. KEGGデータベース
2. その他のDBGETデータベース
3. Web上の検索可能データベース
4. Web上のリンクのみのデータベース
5. PubMedデータベース

検索コマンド
備考
bget bfind blink
yes yes yes
ゲノムネットでミラーリング
yes yes yes
no yes yesnono
yes 各サイトのサービスを利用
yes noyes

KEGGデータベース (カテゴリー1)
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
brite
pathway
moduleorthology
genomemgenomegenes
mgenescompoundglycan内 容
機能階層・オントロジー
パスウェイマップ
KEGGモジュールオーソログ (KO) グループ
KEGG生物種
メタゲノム
高精度ゲノム中の遺伝子カタログ
メタゲノム中の遺伝子カタログ
化合物
糖鎖

105

備考
KEGG BRITE
KEGG PATHWAY
KEGG ORTHOLOGYKEGG GENOME
KEGG GENES
KEGG COMPOUND
KEGG GLYCAN

reactionrclassenzymenetworkvariant
diseasedrug
dgroupexpression

化学反応
反応クラス
酵素分類
疾患関連のネットワーク要素
ヒト遺伝子バリアント
ヒト疾患
医薬品
医薬品グループ
マイクロアレイ遺伝子発現プロフィール

KEGG REACTION
KEGG NETWORKKEGG VARIANT
KEGG DISEASE
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。
データベース内 容
元サイト
refnuc
核酸塩基配列refseqNCBI
refpepタンパク質アミノ酸配列
swissprot
uniprot
タンパク質アミノ酸配列
ExPASy / EBI
tremblrg001
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
refgene rg002
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
rg003
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
prositeExPASymotifdic pfam
タンパク質配列モチーフ
Sangerncbi-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ExPASyWeb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
genbank
insdc ddbj
embl
ncbi-geneensemblhgnc
brc-dna
brc-epdgointerpropubchemchebi
pdb-ccd
lipidmaps

内 容
核酸塩基配列Entrez 遺伝子データベース
真核ゲノムアノテーション
ヒト遺伝子名
ヒト完全長cDNAクローン
植物の完全長cDNAクローン
遺伝子オントロジー
タンパク質ファミリー・ドメイン
PubChem 化合物データベース
ChEBI 化合物データベース
PDB リガンド辞書
脂質代謝
106

元サイト
NCBI
国立遺伝学研究所
EBI
NCBI
Ensembl
HGNC
理研BRC
理研BRC
GO
EBI
NCBI
EBI
PDB
LIPIDMAPS

lipidbank
knapsack
hmdb
3dmet
drugbank
ligandbox
sider

脂質
植物二次代謝産物
ヒトメタボローム
天然化合物の立体構造
医薬品とターゲット
医薬品の立体構造
医薬品の副作用LipidBank
KNApSAcKHMDB
3DMET
DrugBank
LigandBox
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)
データベース内 容
pubmed
医学・生化学文献データベース

107

元サイト
NCBI

月別のWWWサービス利用状況（2021年度）
更新日時：2022年4月5日 19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

1,825,116

3,381,933

17,828,932

44,691,415

2319.54 GB

5月

1,798,844

3,308,248

14,348,979

42,101,307

1919.85 GB

6月

1,898,821

3,605,677

14,939,470

44,130,583

1631.85 GB

7月

2,127,536

4,100,414

14,716,251

47,493,961

1888.28 GB

8月

2,138,191

3,999,125

14,395,341

45,291,674

1678.35 GB

9月

2,478,422

4,533,998

15,852,049

48,781,581

2422.16 GB

10月

2,524,636

4,727,130

16,303,669

50,970,909

2188.42 GB

11月

2,135,121

4,095,716

16,462,578

51,268,228

2347.57 GB

12月

2,641,079

5,306,928

17,029,364

57,475,969

2276.66 GB

1月

3,031,107

6,209,640

19,685,996

65,785,904

2671.03 GB

2月

2,902,338

5,833,938

17,289,205

61,488,961

2236.02 GB

3月

3,231,110

6,710,757

19,479,215

71,837,728

3748.05 GB

合計

28,732,321

55,813,504

198,331,049

631,318,22027327.76 GB

日本: 81,781,676 件
海外: 116,549,373 件
不明:

国内外のアクセスページ数比率（2021年度）

108

0件

月別のKEGG利用状況（2021年度）
更新日時：2022年4月4日 18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

1,534,956

2,811,790

8,966,756

28,017,079

829.20 GB

5月

1,556,126

2,806,516

8,605,768

29,084,581

953.59 GB

6月

1,680,154

3,093,747

8,854,531

30,733,909

708.48 GB

7月

1,922,744

3,631,527

9,607,993

35,631,708

770.46 GB

8月

1,944,542

3,566,032

9,360,621

34,245,499

755.83 GB

9月

2,264,933

4,078,767

10,366,880

36,942,810

826.38 GB

10月

2,300,734

4,245,008

10,495,547

38,084,740

842.92 GB

11月

1,912,586

3,619,671

10,029,870

37,168,660

919.66 GB

12月

2,397,987

4,810,905

11,447,759

45,526,424

993.59 GB

1月

2,826,339

5,785,485

14,660,548

55,068,330

1182.64 GB

2月

2,719,795

5,446,692

11,750,440

50,443,203

924.85 GB

3月

3,035,263

6,265,000

14,261,817

59,521,482

1158.34 GB

合計

26,096,159

50,161,140

128,408,530

480,468,425

10865.96 GB

日本: 73,265,203 件
海外: 55,143,327 件
不明:0件

国内外のアクセスページ数比率（2021年度）
4,653,620

2,326,810

2016年

2017年

2018年

2019年

訪問者数の推移 (2016年1月より表示)

109

2020年

2021年

月別のMEDICUS利用状況（2021年度）
更新日時：2022年4月5日 11時47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

1,381,047

2,465,408

4,636,576

17,483,267

232.28 GB

5月

1,417,293

2,489,320

4,529,799

18,888,062

232.62 GB

6月

1,518,255

2,742,272

4,955,072

20,670,401

258.75 GB

7月

1,789,082

3,301,115

5,675,094

24,793,969

298.56 GB

8月

1,809,873

3,249,860

5,516,316

24,037,499

285.10 GB

9月

1,844,834

3,386,341

5,907,966

26,059,825

312.21 GB

10月

1,859,310

3,516,822

6,272,659

27,287,700

335.38 GB

11月

1,758,398

3,269,797

6,044,252

25,183,322

326.94 GB

12月

2,189,721

4,335,888

7,474,759

33,946,484

420.59 GB

1月

2,584,792

5,227,026

9,411,433

41,810,225

514.12 GB

2月

2,576,883

5,116,913

8,510,173

40,193,141495.68 GB

3月

2,846,144

5,834,345

9,909,343

46,251,141557.06 GB

合計

23,575,632

44,935,107

78,843,442

346,605,036

4269.29 GB

日本: 69,447,465 件
海外: 9,395,977 件
不明:0件

国内外のアクセスページ数比率（2021年度）
2,989,557

1,494,778

2016年

2017年

2018年

2019年

訪問者数の推移 (2016年1月より表示)

110

2020年

2021年

月別のお薬手帳利用状況（2021年度）
更新日時：2022年4月5日 13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

6,533

7,710

42,656

49,837244.29 MB

5月

6,315

7,568

44,98252,002249.39 MB

6月

6,754

8,014

41,99448,099216.60 MB

7月

7,277

8,487

43,77749,500222.51 MB

8月

8,431

9,802

45,441

51,347232.76 MB

9月

8,096

9,460

45,26550,835250.55 MB

10月

8,286

9,678

44,67449,738236.03 MB

11月

7,191

8,549

46,98351,715286.89 MB

12月

7,408

8,797

47,66953,799293.35 MB

1月

7,775

9,153

43,636

48,671208.82 MB

2月

7,981

9,411

44,03849,049181.62 MB

3月

11,71013,57558,21065,124255.65 MB

合計

93,757110,204

549,325

619,716

2.81 GB

日本: 539,445 件
海外:9,880 件

不明:

0件

国内外のアクセスページ数比率（2021年度）
11,710

5,855

2016年

2017年

2018年

2019年

訪問者数の推移 (2016年4月より表示)

111

2020年

2021年

月別のKEGG API利用状況（2021年度）
更新日時：2022年4月6日 08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

22,20559,096

72,521,470

72,522,058

510.89 GB

5月

22,30758,24067,522,492

67,522,943

783.24 GB

6月

24,15560,92859,993,784

59,994,037

1372.08 GB

7月

22,33659,897

48,695,149

48,695,414

639.89 GB

8月

1,638,217

7,743,643

79,433,455

79,433,871

880.75 GB

9月

1,365,632

4,954,502

64,185,734

64,189,007

1625.38 GB

10月

450,230

714,308

43,242,141

43,242,573

429.99 GB

11月

25,601

65,262

31,377,982

31,378,404

629.22 GB

12月

31,46082,39375,146,911

75,147,394

787.26 GB

1月

24,37961,862

48,521,886

48,522,328

691.47 GB

2月

24,04958,221

67,475,447

67,475,839

1203.95 GB

3月

30,58078,15454,643,506

54,643,935

598.77 GB

合計

3,681,151

13,996,506

712,759,957

712,767,803

10152.89 GB

日本: 14,086,429 件
海外: 698,673,528 件
不明:0件

国内外のアクセスページ数比率（2021年度）
1,638,217

819,108

2016年

2017年

2018年

2019年

訪問者数の推移 (2016年1月より表示)

112

2020年

2021年

月別のKEGGを除くサービス利用状況（2021年度）
更新日時：2022年4月4日 15時11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

91,086

170,097

1,608,517

3,754,422

639.05 GB

5月

111,313214,634

2,101,825

5,424,505

351.07 GB

6月

130,629

267,9432,467,792

5,819,556

353.46 GB

7月

122,519

255,187

2,158,633

5,483,999

526.11 GB

8月

113,662

226,800

1,826,623

4,769,362

452.80 GB

9月

124,235

246,190

2,570,083

5,785,2651086.84 GB

10月

138,030

274,156

2,919,829

6,627,311

806.83 GB

11月

143,579

283,319

3,162,816

7,255,769

805.51 GB

12月

192,543354,661

3,003,738

6,467,546

742.18 GB

1月

144,599

281,7712,440,839

5,641,246

936.61 GB

2月

124,128

244,433

3,220,957

6,351,087

773.19 GB

3月

156,378

298,659

2,606,655

6,678,050

1935.59 GB

合計

1,592,701

3,117,850

30,088,307

70,058,118

9409.25 GB

日本: 4,871,506 件
海外: 25,216,801 件
不明:

0件

国内外のアクセスページ数比率（2021年度）
192,543

96,271

2016年

2017年

2018年

2019年

訪問者数の推移 (2016年4月より表示)

113

2020年

2021年

月別のLinkDB利用状況（2021年度）
更新日時：2022年4月5日 09時32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

18,95327,314

119,240

309,396

76.71 GB5月

18,15225,073

94,195

235,635

33.59 GB

6月

19,532

27,654

94,105

223,650

27.47 GB

7月

18,57632,233

98,919224,858

20.87 GB8月

16,361

24,74593,382

198,420

16.39 GB9月

17,404

27,173

139,830

270,960

26.54 GB10月

18,15024,206108,042240,964

27.86 GB11月

18,244

24,590128,423

262,960

19.94 GB12月

19,96237,064272,242426,38636.30 GB

1月

15,991

22,709203,779

320,50538.37 GB2月

15,71921,699122,054234,19622.30 GB3月

32,28841,492

159,686

316,369

51.54 GB合計

229,332

335,952

1,633,897

3,264,299

397.89 GB

日本:

79,496 件

海外: 1,554,401 件
不明:

国内外のアクセスページ数比率（2021年度）

114

0件

月別のMGENES利用状況（2021年度）
更新日時：2022年4月5日 11時52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

1,047

1,242

2,462

6,338

399.96 GB

5月

692

836

1,492

3,460

54.31 GB

6月

703

854

1,552

3,396

11.25 GB

7月

819

1,056

9,816

11,112134.70 GB

8月

645

826

7,685

9,141

9.81 GB

9月

663

841

9,066

10,641432.40 GB

10月

730

944

15,43317,029133.18 GB

11月

775

1,063

6,940

8,577

499.81 MB

12月

645

914

1,856

2,999

123.80 GB

1月

454

659

2,148

3,058

101.11 GB

2月

479

635

6,137

7,153

3.05 GB

3月

608

774

2,697

4,077

938.10 GB

合計

8,260

10,64467,28486,9812342.17 GB

日本: 8,592 件
海外: 58,692 件
不明:

国内外のアクセスページ数比率（2021年度）

115

0件

月別のOC利用状況（2021年度）
更新日時：2022年4月5日 11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

557

1,025

19,18620,99231.56 GB

5月

517

853

1,918

3,394

1.94 GB

6月

628

843

1,653

3,322

1.31 GB

7月

623

898

1,645

2,795

15.53 GB

8月

370

469

1,162

2,599

25.86 GB

9月

314

450

37,74539,42371.40 GB

10月

288

439

25,72827,57258.29 GB

11月

317

471

1,629

3,675

70.55 GB

12月

307

505

15,432

17,34921.92 GB

1月

357

561

2,103

3,755

15.48 GB

2月

313

541

12,60914,38256.75 GB

3月

300

495

1,514

3,233

16.35 GB

合計

4,891

7,550

122,324

142,491386.95 GB

日本: 39,247 件
海外: 83,077 件
不明:

国内外のアクセスページ数比率（2021年度）

116

0件

月別のVirus-Host DB利用状況（2021年度）
更新日時：2022年4月5日 13時23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

6,759

8,715

33,741

109,230

2.89 GB

5月

5,861

7,549

17,821

84,5532.67 GB

6月

5,389

6,854

17,05078,8302.61 GB

7月

5,279

6,764

48,931

110,985

8.97 GB

8月

5,023

6,591

17,92872,79127.48 GB

9月

4,491

6,060

84,725

135,281

5.81 GB

10月

4,877

6,518

36,632

91,82716.05 GB

11月

4,768

6,626

53,896

107,00713.53 GB

12月

4,480

6,517

19,946

68,117

11.91 GB

1月

5,237

7,696

18,201

71,031

12.89 GB

2月

5,152

7,393

20,382

72,82712.95 GB

3月

5,123

7,216

16,52675,49615.11 GB合計

62,43984,499385,779

1,077,975

132.88 GB

日本: 23,722 件
海外: 362,057 件
不明:

0件

国内外のアクセスページ数比率（2021年度）
12,984

6,492

2016年

2017年

2018年

2019年

2020年

訪問者数の推移 (2016年8月より表示)

117

2021年

月別のTaxonomy利用状況（2021年度）
更新日時：2022年4月5日 13時19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

1,097

1,311

2,313

12,4191.85 GB

5月

979

1,121

1,687

9,644

743.77 MB

6月

796

934

3,041

12,693813.61 MB

7月

657

800

1,160

6,163

95.51 MB

8月

1,401

1,619

2,942

8,138

1.11 GB

9月

897

1,077

1,796

8,876

4.31 GB

10月

1,009

1,188

2,473

13,810158.28 MB

11月

1,035

1,278

2,165

11,0795.22 GB

12月

654

1,002

2,074

8,017

1.51 GB

1月

697

1,105

1,609

6,430

245.68 MB

2月

662

1,004

1,583

6,256

161.96 MB

3月

701

946

1,710

8,477

511.77 MB

合計

10,585

13,38524,553112,00216.67 GB

日本:

924 件

海外: 23,629 件
不明:0件

国内外のアクセスページ数比率（2021年度）
2,266

1,133

2017年

2018年

2019年

2020年

訪問者数の推移 (2017年1月より表示)

118

2021年

月別のReaction Ontology利用状況（2021年度）
更新日時：2022年4月5日 13時15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

1,440

1,815

5,405

80,571850.69 MB

5月

1,312

1,650

4,590

84,390839.07 MB

6月

1,142

1,460

4,789

73,286738.76 MB

7月

1,137

1,449

3,989

140,777

1.44 GB

8月

960

1,225

4,400

110,9391.10 GB

9月

1,081

1,375

7,366

65,209650.30 MB

10月

1,253

1,573

8,335

85,375851.16 MB

11月

1,375

1,725

8,290

85,403853.85 MB

12月

1,209

1,634

8,586

73,622709.85 MB

1月

1,030

1,304

4,909

62,285612.52 MB

2月

1,052

1,308

5,642

61,869613.69 MB

3月

1,305

1,585

6,713

82,143802.91 MB

合計

14,29618,10373,014

1,005,869

9.89 GB日本: 7,210 件
海外: 65,804 件
不明:

国内外のアクセスページ数比率（2021年度）

119

0件

月別のvarDB利用状況（2021年度）
更新日時：2022年4月5日 13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

890

1,255

3,432

5,590

91.04 MB

5月

850

1,201

3,165

5,615

102.95 MB

6月

646

983

2,413

4,310

73.46 MB

7月

583

890

1,952

3,910

59.66 MB

8月

514

729

1,851

3,549

55.75 MB

9月

571

776

1,741

3,589

54.18 MB

10月

718

1,093

2,462

4,307

69.83 MB

11月

848

1,337

2,982

5,427

73.40 MB

12月

721

1,235

2,235

4,230

58.70 MB

1月

683

1,040

1,931

3,573

51.94 MB

2月

596

847

1,542

2,983

44.26 MB

3月

763

1,110

2,435

4,750

69.42 MB

合計

8,383

12,49628,141

51,833804.58 MB

日本:

501 件

海外: 27,640 件
不明:

国内外のアクセスページ数比率（2021年度）

120

0件

月別のSequence Analysis利用状況（2021年度）(BLAST / FASTA / MOTIF/ MAFFT / CLUSTALW / PRRN / TREE)
更新日時：2022年4月5日 13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

34,62263,546996,867

1,547,810

60.15 GB5月

32,75557,185869,282

1,381,956

49.74 GB6月

29,36454,366

899,750

1,395,439

77.43 GB7月

27,04549,828904,591

1,343,123

42.74 GB

8月

22,75442,093

662,632

1,037,260

35.62 GB

9月

25,403

46,415618,590

1,035,497

29.59 GB

10月

30,56055,100976,340

1,494,308

45.16 GB11月

31,97957,885

1,108,465

1,667,911

53.71 GB12月

29,04553,734923,4431,437,972

50.73 GB

1月

33,49961,021

806,135

1,280,498

48.43 GB2月

33,90762,404917,241

1,375,835

52.12 GB3月

30,01656,397

857,982

1,387,380

67.06 GB合計

360,949

659,974

10,541,318

16,384,989

612.49 GB

日本: 2,315,467 件
海外: 8,225,851 件
不明:0件

国内外のアクセスページ数比率（2021年度）

月別のサービス訪問者数比較（2021年度）
月

BLAST

FASTA

MOTIF

MAFFT

CLUSTALW

PRRN

TREE

4月

5,694

1,277

3,978

1,007

25,390

648

5,506

5月

4,563

959

4,212

833

24,473

537

5,200

6月

4,637

1,016

4,005

911

21,462

520

4,581

7月

4,558

847

3,443

875

19,485

552

3,809

8月

3,341

681

2,759

724

17,107

492

3,395

9月

3,877

772

3,052

713

18,905

439

3,455

10月

4,519

988

3,181

1,093

23,135

673

4,637

11月

3,955

916

3,539

1,091

24,966

657

5,595

12月

3,661

911

3,002

1,005

22,807

603

4,504

1月

10,223

824

2,749

918

21,127

535

3,807

2月

11,014

709

2,972

777

20,286

469

4,122

3月

4,150

870

3,548

972

22,998

597

4,311

合計

64,192

10,77040,44010,919262,141

6,722

52,922121

月別のBLAST利用状況（2021年度）
更新日時：2022年4月4日 12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

5,694

11,08064,352

99,1885.47 GB

5月

4,563

8,049

56,797

87,9154.95 GB

6月

4,637

8,507

63,37895,9056.04 GB

7月

4,558

7,747

52,31980,0364.76 GB

8月

3,341

5,833

35,83255,1462.94 GB

9月

3,877

6,511

48,55870,395

3.49 GB

10月

4,519

8,067

57,771

85,2104.44 GB

11月

3,955

6,642

44,351

68,5493.68 GB

12月

3,661

6,322

43,414

66,356

3.69 GB

1月

10,223

17,25373,31896,3034.53 GB

2月

11,014

20,391

71,03891,2193.75 GB

3月

4,150

7,220

56,18985,3844.90 GB合計

64,192

113,622667,317

981,606

52.64 GB

日本: 238,457 件
海外: 428,860 件
不明:

国内外のアクセスページ数比率（2021年度）

122

0件

月別のFASTA利用状況（2021年度）
更新日時：2022年4月4日 15時15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

1,277

1,646

3,776

6,799

890.11 MB

5月

959

1,229

2,793

5,064

121.17 MB

6月

1,016

1,326

3,329

5,789

163.73 MB

7月

847

1,075

2,145

3,800

120.44 MB

8月

681

865

1,795

3,053

75.50 MB

9月

772

981

2,147

3,841

82.82 MB

10月

988

1,286

2,533

4,650

125.05 MB

11月

916

1,201

2,283

4,172

74.11 MB

12月

911

1,153

2,495

4,455

394.81 MB

1月

824

1,006

2,107

3,826

122.21 MB

2月

709

884

2,055

3,574

874.03 MB

3月

870

1,060

2,747

4,724

221.08 MB

合計

10,77013,71230,20553,747

3.19 GB

日本: 9,887 件
海外: 20,318 件
不明:

国内外のアクセスページ数比率（2021年度）

123

0件

月別のMOTIF利用状況（2021年度）
更新日時：2022年4月5日 11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

3,978

5,842

25,98933,4611.32 GB

5月

4,212

6,018

30,196

37,7781.51 GB

6月

4,005

5,777

30,79937,998

1.11 GB

7月

3,443

4,998

23,56929,5201.35 GB

8月

2,759

4,275

22,16327,0601.11 GB

9月

3,052

4,462

22,20527,7532.08 GB

10月

3,181

4,631

20,12825,9811.55 GB

11月

3,539

5,115

25,02832,0382.21 GB

12月

3,002

4,417

17,83823,364

1.54 GB

1月

2,749

4,059

16,52921,4141.15 GB

2月

2,972

4,346

21,962

27,2672.86 GB

3月

3,548

5,235

23,61029,774

1.82 GB合計

40,44059,175

280,016

353,40819.62 GB

日本: 24,775 件
海外: 255,241 件
不明:

国内外のアクセスページ数比率（2021年度）

124

0件

月別のMAFFT利用状況（2021年度）
更新日時：2022年4月5日 09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

1,007

1,240

4,887

10,57966.17 MB

5月

833

974

3,479

7,847

50.62 MB

6月

911

1,216

4,615

9,822

70.15 MB

7月

875

1,086

4,359

9,568

58.17 MB

8月

724

910

3,013

6,007

45.54 MB

9月

713

910

3,630

7,530

47.45 MB

10月

1,093

1,371

7,589

16,254100.77 MB

11月

1,091

1,424

6,438

13,71968.17 MB

12月

1,005

1,327

6,073

12,88488.83 MB

1月

918

1,186

4,735

9,568

59.58 MB

2月

777

962

3,476

7,628

95.35 MB

3月

972

1,247

4,283

9,282

111.03 MB

合計

10,91913,85356,577

120,688861.85 MB

日本: 14,910 件
海外: 41,667 件
不明:

国内外のアクセスページ数比率（2021年度）

125

0件

月別のCLUSTALW利用状況（2021年度）
更新日時：2022年4月4日 14時46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

25,39045,224308,167

713,452

18.10 GB5月

24,47342,147

268,839

642,455

15.23 GB6月

21,46239,374

267,914

630,42118.30 GB7月

19,48536,261

240,133

571,568

18.55 GB8月

17,10731,496220,240

506,025

16.42 GB9月

18,90534,680244,999566,789

10.06 GB10月

23,13541,236284,883

673,433

22.71 GB11月

24,96644,932301,939

716,538

18.80 GB

12月

22,80742,157285,873

681,61020.06 GB

1月

21,12739,233

268,848

642,449

22.31 GB

2月

20,28637,000250,644598,392

16.13 GB3月

22,99843,139290,690

698,10221.52 GB合計

262,141

476,879

3,233,169

7,641,234

218.20 GB

日本: 792,929 件
海外: 2,440,240 件
不明:

国内外のアクセスページ数比率（2021年度）

126

0件

月別のPRRN利用状況（2021年度）
更新日時：2022年4月5日 13時13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

648

772

2,724

4,958

21.90 MB

5月

537

592

1,773

3,343

17.64 MB

6月

520

566

1,544

2,834

12.69 MB

7月

552

592

1,339

2,523

14.20 MB

8月

492

553

1,350

2,418

12.02 MB

9月

439

489

1,357

2,530

8.81 MB

10月

673

771

2,402

4,620

19.11 MB

11月

657

766

2,343

4,276

19.16 MB

12月

603

669

1,704

3,208

13.99 MB

1月

535

588

1,298

2,448

9.14 MB

2月

469

516

1,280

2,304

9.32 MB

3月

597

676

1,648

2,937

10.66 MB

合計

6,722

7,550

20,76238,399168.63 MB

日本: 1,832 件
海外: 18,930 件
不明:

国内外のアクセスページ数比率（2021年度）

127

0件

月別のTREE利用状況（2021年度）
更新日時：2022年4月4日 14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

5,506

7,621

601,112686,178

1.50 GB

5月

5,200

7,090

517,490

599,439

1.25 GB

6月

4,581

6,453

537,828

612,823

1.31 GB

7月

3,809

5,261

589,398

647,410

1.39 GB

8月

3,395

4,803

386,766

438,386

883.34 MB

9月

3,455

4,725

303,435

356,796751.18 MB

10月

4,637

6,440

613,895

689,937

1.34 GB

11月

5,595

7,777

739,725

832,209

1.91 GB

12月

4,504

6,479

578,933

653,0421.24 GB

1月

3,807

5,478

449,836509,959

1.05 GB

2月

4,122

5,815

577,696

650,147

1.25 GB

3月

4,311

6,254

490,658

560,4941.29 GB

合計

52,922

74,196

6,386,772

7,236,820

15.13 GB日本: 1,260,077 件
海外: 5,126,695 件
不明:

国内外のアクセスページ数比率（2021年度）

128

0件

月別のGenome Analysis利用状況（2021年度）(ViPTree / KAAS / KofamKOALA / EGassembler / GENIES / DINIES)
更新日時：2022年4月4日 15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

6,373

10,801

96,731

221,388

11.88 GB

5月

6,049

10,22098,491

222,075

10.42 GB

6月

5,616

9,663

82,571

181,459

9.15 GB

7月

5,162

8,739

81,327

191,032

11.25 GB

8月

4,727

8,323

73,581

171,368

10.72 GB

9月

4,911

8,580

85,639209,550

13.00 GB

10月

5,117

9,015

129,152

364,235

17.34 GB

11月

5,251

9,192

114,161

268,227

11.79 GB

12月

5,028

9,478

128,190

269,875

31.87 GB

1月

4,832

8,930

81,996

203,79610.21 GB

2月

5,027

9,046

106,501

235,38110.07 GB

3月

6,154

11,666

210,865

385,208

27.88 GB合計

64,247

113,653

1,289,205

2,923,594

175.59 GB

日本:

63,632 件

海外: 1,225,573 件
0件

不明:

国内外のアクセスページ数比率（2021年度）

月別のサービス訪問者数比較（2021年度）
月

ViPTree

KAAS

KofamKOALA

EGassembler

GENIESDINIES

4月

911

3,602

1,221

900

142

227

5月

658

3,676

1,217

825

125

174

6月

499

3,478

1,188

735

114

177

7月

541

2,884

1,270

656

109

163

8月

434

2,911

1,133

508

112

174

9月

475

2,870

1,185

592

104

174

10月

486

3,013

1,204

678

116

162

11月

434

3,107

1,324

612

121

178

12月

552

3,005

1,194

537

129

183

1月

510

2,593

1,453

545

127

155

2月

535

2,598

1,513

621

117

163

3月

642

3,421

1,849

698

146

210

合計

6,677

37,15815,751

7,907

1,462

2,140

129

月別のVipTree利用状況（2021年度）
更新日時：2022年4月5日 13時24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

911

1,530

27,70991,7232.07 GB

5月

658

1,161

23,53978,903

1.69 GB

6月

499

964

19,107

65,1551.24 GB

7月

541

965

24,95579,0971.42 GB

8月

434

759

19,66759,6271.06 GB

9月

475

793

16,73956,8721.08 GB

10月

486

950

32,074

115,483

1.64 GB

11月

434

937

32,863

114,398

1.81 GB

12月

552

1,195

30,955

112,101

2.56 GB

1月

510

1,030

27,10593,5752.07 GB

2月

535

1,069

40,671

114,872

2.03 GB

3月

642

1,379

41,426

133,660

2.00 GB

合計

6,677

12,732336,810

1,115,466

20.67 GB

日本: 21,680 件
海外: 315,130 件
不明:

国内外のアクセスページ数比率（2021年度）

130

0件

月別のKAAS利用状況（2021年度）
更新日時：2022年4月4日 15時24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

3,602

6,312

52,57581,561

6.54 GB

5月

3,676

6,371

56,69885,3095.09 GB

6月

3,478

6,122

46,346

72,5894.59 GB

7月

2,884

5,264

41,31565,4725.70 GB

8月

2,911

5,285

36,18659,9155.08 GB

9月

2,870

5,319

42,682

66,826

5.52 GB

10月

3,013

5,571

42,05366,7484.78 GB

11月

3,107

5,614

41,538

66,1094.00 GB

12月

3,005

5,674

44,81270,3505.28 GB

1月

2,593

5,042

40,301

62,8175.32 GB

2月

2,598

4,961

49,66073,1454.75 GB

3月

3,421

6,776

149,602

192,90222.82 GB合計

37,15868,311

643,768

963,743

79.47 GB

日本: 29,125 件
海外: 614,643 件
不明:

国内外のアクセスページ数比率（2021年度）

131

0件

月別のKofamKOALA利用状況（2021年度）
更新日時：2022年4月5日 09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

1,221

1,892

7,711

29,5251.45 GB

5月

1,217

1,871

9,823

41,332

1.34 GB

6月

1,188

1,928

6,729

24,6071.22 GB

7月

1,270

1,969

7,947

31,7112.33 GB

8月

1,133

1,991

12,41941,0722.44 GB

9月

1,185

1,947

20,48273,388

4.11 GB

10月

1,204

1,905

48,661

167,453

9.47 GB

11月

1,324

2,086

14,88154,4382.70 GB

12月

1,194

2,063

10,026

39,1382.89 GB

1月

1,453

2,422

10,25937,2882.24 GB

2月

1,513

2,419

9,124

33,363

1.52 GB

3月

1,849

2,983

12,272

43,6472.21 GB合計

15,751

25,476

170,334

616,96233.92 GB

日本:

9,247 件

海外: 161,087 件
不明:

国内外のアクセスページ数比率（2021年度）

132

0件

月別のEGassembler利用状況（2021年度）
更新日時：2022年4月4日 14時49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

900

1,222

6,386

13,914

1.59 GB

5月

825

1,076

6,447

12,7282.11 GB

6月

735

1,004

8,321

15,3071.90 GB

7月

656

909

5,051

10,913

1.61 GB

8月

508

661

3,405

7,545

1.97 GB

9月

592

821

3,776

8,929

2.09 GB

10月

678

912

4,464

11,0681.26 GB

11月

612

853

21,531

27,2903.15 GB

12月

537

794

40,34044,31420.52 GB

1月

545

726

2,436

6,414

422.44 MB

2月

621

864

5,158

10,4681.62 GB

3月

698

986

4,840

10,457658.31 MB

合計

7,907

10,828112,155

179,347

38.87 GB日本:

1,114 件

海外: 111,041 件
不明:

国内外のアクセスページ数比率（2021年度）

133

0件

月別のGENIES利用状況（2021年度）
更新日時：2022年4月4日 15時22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

142

336

636

1,273

51.38 MB

5月

125

319

680

1,267

46.92 MB

6月

114

295

682

1,138

39.28 MB

7月

109

324

646

1,142

54.53 MB

8月

112

272

684

949

35.40 MB

9月

104

281

569

978

40.68 MB

10月

116

299

710

1,195

47.10 MB

11月

121

305

1,730

3,224

46.24 MB

12月

129

305

652

1,214

42.98 MB

1月

127

304

601

1,113

32.31 MB

2月

117

278

568

1,022

24.52 MB

3月

146

338

812

1,344

63.54 MB

合計

1,462

3,656

8,970

15,859524.87 MB

日本: 1,829 件
海外: 7,141 件
不明:

国内外のアクセスページ数比率（2021年度）

134

0件

月別のDINIES利用状況（2021年度）
更新日時：2022年4月4日 14時48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

227

394

1,521

3,199

177.91 MB

5月

174

321

983

2,215

129.90 MB

6月

177

343

1,193

2,470

165.27 MB

7月

163

342

1,247

2,531

140.06 MB

8月

174

290

1,103

2,143

135.66 MB

9月

174

312

1,247

2,413

175.58 MB

10月

162

298

1,013

2,111

161.70 MB

11月

178

329

1,429

2,579

93.79 MB

12月

183

343

1,166

2,519

603.26 MB

1月

155

283

1,107

2,402

132.14 MB

2月

163

305

1,109

2,300

131.61 MB

3月

210

383

1,663

2,948

143.88 MB

合計

2,140

3,943

14,781

29,8302.14 GB

日本:

598 件

海外: 14,183 件
不明:

国内外のアクセスページ数比率（2021年度）

135

0件

月別のChemical Analysis利用状況（2021年度）(SIMCOMP / SUBCOMP / KCaM / PathComp / PathSearch / PathPred / Ezyme)
更新日時：2022年4月4日 14時44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

1,946

2,830

6,989

16,779211.89 MB

5月

2,140

2,923

11,05022,978835.92 MB

6月

2,013

2,636

8,776

18,288349.64 MB

7月

1,894

2,445

10,536

20,592260.01 MB

8月

1,692

2,136

5,708

12,893152.74 MB

9月

1,744

2,210

7,732

17,793225.30 MB

10月

1,980

2,493

10,752

23,505285.70 MB

11月

2,002

2,640

11,78922,204237.08 MB

12月

2,008

2,664

12,47926,733461.83 MB

1月

1,725

2,364

16,69630,994510.51 MB

2月

1,649

2,170

6,183

15,236222.75 MB

3月

1,985

2,591

10,16923,126368.38 MB

合計

22,77830,102

118,859

251,1214.03 GB日本: 13,603 件
海外: 105,256 件
不明:

国内外のアクセスページ数比率（2021年度）

136

0件

月別のGenomeNet API利用状況（2021年度）
更新日時：2022年4月1日 13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

1,049

1,687

693,185

693,185

1.10 GB

5月

995

1,619

3,082,917

3,082,925

229.60 MB

6月

1,012

1,737

2,489,783

2,489,783

986.34 MB

7月

1,036

2,371

45,57345,5746.30 GB

8月

1,024

1,857

271,444

271,445

3.29 GB

9月

1,124

1,887

64,79764,7992.86 GB

10月

1,080

1,949

98,68598,6941.76 GB

11月

1,016

1,776

14,122

14,124595.38 MB

12月

999

1,850

3,990

3,993

2.39 GB

1月

934

1,851

12,36012,3641.40 GB

2月

808

1,585

819,537

819,539

4.33 GB

3月

1,011

1,939

86,65486,65611.01 GB合計

12,088

22,108

7,683,047

7,683,081

36.22 GB日本: 111,740 件
海外: 7,571,307 件
不明:

国内外のアクセスページ数比率（2021年度）

137

0件

月別のFTPサービス利用状況（2021年度）
更新日時：2022年4月4日 15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/db/rclass//db/community/ /db/mgenes//db/refgene/ /db/virushostdb/(件数 バイ(件数 バイト)(件数 バイト)(件数 バイト)(件数 バイト)ト)/kegg/(件数 バイ

訪問

訪問

者

数

4
月

285

436

28,241593.51
GB

249

1001.43
2
MB

3.23 KB 375

345.43
9 26.05 KB 310
MB

1.09 GB

322

2.20
GB

99

482.69
KB

5
月

220

445

41,260463.76
GB

367

539.49MB

684.20
KB

4

1.93
MB

3

8.68 KB

271

966.24
MB

286

2.17
GB

78

364.73
KB

6
月

192

362

10,762624.74GB

308

394.28
10 1.66 MB
MB

3

12.03
KB

2

5.79 KB

290

926.58
MB

275

1.85
GB

152

55.49
MB

7
月

163

338

43,1611517.56
9,849
GB

32.94
GB

33 6.06 MB

18

117.28
5 14.47 KB
MB

47221.26
MB

247

1.73
GB

185

39.24
MB

8
月

137

416

30,212459.05GB431

209.29MB

11.61 KB

6

36.48
MB

2

5.79 KB

69

432.49
MB

252

1.88
GB

135

53.27
MB

9
月

134

324

29,380526.63GB

223

631.08MB

2

3.23 KB

2

18.69
KB

1

2.89 KB

52

287.19
MB

283

1.63
GB

66

26.81
MB

10
134
月

319

21,314529.73GB

315

8.05 GB 7

3.57 MB

7

53.64
MB

0

0

40

290.93
MB

356

2.19
GB

59

1.35
MB

11
162
月

362

36,839654.06GB644

6.83 GB 3

4.84 KB

2

1.92
MB

1

2.89 KB

59

352.45
MB

334

1.95
GB

182

114.39
MB

12
123
月

287

17,925609.16
GB

1,263 5.39 GB 6

583.75
KB

4

3.56
MB

1

2.89 KB

51

270.68
MB

248

1.63
GB

18

71.08
KB

1
月

130

325

28,092624.50GB284

31.18 MB3

425.67
5 11.58 KB
KB

38191.88
MB

222

1.77
GB

99

7.24
MB

2
月

128

484

33,168862.46
GB

5,404 1.47 GB 8

4.69 MB

8

50.07
MB

1

2.89 KB

125

687.00
MB

221

1.43
GB

163

112.22
MB

3
月

181

368

68,1231291.33
14,892
GB

11.34
GB

5

3.52 MB17147.86
1MB

2.89 KB

65

332.49
MB

346

2.19
GB

63

482.36
KB

1,989 4,466 388,477

8756.50
34,229
GB

69.05
GB

85 21.93 MB 449

月

合
計

件数

バイト

331.49MB5

758.6022.61
411.3831 86.84 KB 1,417 5.93 GB 3,392
1,299
MB
GB
MB

日本: 46,501 件
海外: 341,976 件
不明:

国内外のアクセス件数比率（2021年度）

138

ト)

/tools/(件数 バイト)0件

月別のMEDICUS FTP利用状況（2021年度）
更新日時：2022年4月4日 15時19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

58

94

19,3442.27 GB

5月

57

94

38,0182.29 GB

6月

52

83

7,415

1.87 GB

7月

45

78

26,066

1.82 GB

8月

46

75

26,682

1.97 GB

9月

50

102

364

1.63 GB

10月

48

105

13,0832.23 GB

11月

45

98

27,8702.04 GB

12月

35

81

440

1.63 GB

1月

36

88

17,886

1.83 GB

2月

28

81

24,5241.51 GB

3月

53

101

50,2342.36 GB

合計

553

1,080

251,92623.45 GB

日本: 45,436 件
海外: 206,490 件
不明:

国内外のアクセス件数比率（2021年度）

139

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
1992.01.14

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
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
15名 CTCラボ社 今村 浩三

1992.01.28

2日 QUANTA 講習会

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)

1992.02.27

2日 QUANTA 講習会

約50
名
17名 CTCラボ社 今村 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 浩三

1992.11.18

1日 UniChem1.1 講習会

16名 日本クレイ社 田村 祐介

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 利博

師 (敬称略)良一

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)

1993.04.19

1日 スーパーコンピューター利用説明会

約50
名

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 淳

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 浩三

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 浩三

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 剛一

良一

1994 年度の講習会等開催記録
開催日

期間

内

容

参加者

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 浩三

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

講 師 (敬称略)
宏1995 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)

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 泰

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 泰

1995.05.19

0.5日 ネットワーク入門

16名 日本クレイ社 佐藤 一茂

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

1995.06.02

1日 UNIX応用

5名 CTCラボ社 高橋 伸一
140

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

2名 日本クレイ社 佐藤 一茂

1995.09.01
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 實

1995.11.17

0.5日 ＣＲＡＹツール

3名 日本クレイ社 佐藤 一茂

1995.12.13

0.5日 QUANTA-NMRオプション説明会

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 師 (敬称略)

8名

1996.04.19

0.5日 スーパーコンピューター利用説明会

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

4名 京都大学化学研究所 五斗 進
11名 日本クレイ社 福本 淳司

1日 UniChem

8名 CTCラボ社 高橋 伸一

1日 QUANTA/CHARMm

36名 京都大学化学研究所 五斗 進

0.5日 ゲノムネットデータベース利用説明会

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

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

講 師 (敬称略)

39名

0.5日 スーパーコンピューター利用説明会

1997.06.12

1日 Origin2000最適化

12名 日本SGIクレイ社 芦沢

芳夫

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1998 年度の講習会等開催記録
開催日
1998.04.21
1998.04.22
1998.04.21

期間

内

容

参加者
1 名 CTCラボ社 盛 崇

1日 InsightII/Discover基礎

1 名 CTCラボ社 盛 崇

1日 InsightII/Discover応用
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
141

講 師 (敬称略)

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

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

講 師 (敬称略)

2000 年度の講習会等開催記録
開催日

期間

内

容

参加者

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

講 師 (敬称略)

2001 年度の講習会等開催記録
開催日

期間

内

容

参加者

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

講 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

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

講 師 (敬称略)

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
1422004 年度の講習会等開催記録
開催日
2004.05.25～27

期間

内

容

参加者

講 師 (敬称略)

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

3日 MDL/ISIS化学情報データベース

2004.07.14～16

3日 Materials Studio

9 名 アクセルリス株式会社 アクセルリス アプリケーションサイエンテ

2004.09.02～03

2日 InsightII/CHARMm,Homology

14 名 アクセルリス株式会社 アクセルリス アプリケーションサイエンテ

2004.12.07

1日 Cerius2入門

2 名 アクセルリス株式会社 アクセルリス・アプリケーションサイエン

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 アクセルリス株式会社 アクセルリス・アプリケーションサイエン

2005.06.16

1日 CASTEP

3 名 アクセルリス株式会社 アクセルリス・アプリケーションサイエン

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 アクセルリス株式会社 アクセルリス・アプリケーションサイエン

2005.10.28

1日 InsightII/Homology Modeling

15 名 アクセルリス株式会社 アクセルリス・アプリケーションサイエン

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 アクセルリス株式会社 アクセルリス・アプリケーションサイエン

2006.06.15

1日 Materials Studio/応用

13 名 アクセルリス株式会社 アクセルリス・アプリケーションサイエン

2006.07.19

1日 InsightII/CHARMm

1 名 アクセルリス株式会社 アクセルリス・アプリケーションサイエン

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 アクセルリス株式会社 アクセルリス・アプリケーションサイエン

2007.06.19

1日 Materials Studio/Discover,Amorphous cell

2 名 アクセルリス株式会社 アクセルリス・アプリケーションサイエン

2007.06.20

1日 Materials Studio/CASTEP

2 名 アクセルリス株式会社 アクセルリス・アプリケーションサイエン

2007.06.20

1日 Materials Studio/Discover_BTCL入門

3 名 アクセルリス株式会社 アクセルリス・アプリケーションサイエン

2007.07.26,27

2日 Elsevier MDL 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
2008.05.29

期間

内

容

参加者

講 師 (敬称略)

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) カスタマーケア部 吉岡

須賀恵美子

2009 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)

2009.08.07

1日 AVS/Express Viz

1 名 (株)KGT 松岡 憲昭

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) アプリ担当

2011 年度の講習会等開催記録
開催日

期間

内

容

143

参加者

講 師 (敬称略)

出羽 俊和

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

5 名 アクセルリス(株) アブジット チャテジー

2日 Materials Studio2012.09.14

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
10 名 ゼファー・ビヨンド(株) 瀧本まゆみ

0.5日 Reaxys講習会

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

2日 Materials Studio 講習会

6 名 アクセルリス(株) 永田 徹哉

2013.07.25
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
2015.07.16
2015.08.07

期間

内

容

0.5日 Gaussian 講習会

参加者

講 師 (敬称略)

9 名 (株)ヒューリンクス 高橋

麻里奈

2日 Materials Studio 講習会

10 名 BIOVIA Abhijit Chatterjee

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

0.5日 第1回ゲノムネット講習会京大化研スパコン利用法

参加者

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
2017.07.11
2017.07.12

期間

内

容

参加者

1日 Discovery Studio 講習会

2 名 BIOVIA 髙岡 雄司

2日 Materials Studio 講習会

6 名 BIOVIA Abhijit Chatterjee

講 師 (敬称略)

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
1442018 年度の講習会等開催記録
開催日
2018.07.17
2018.07.18

期間

内

容

参加者

1日 Discovery Studio 講習会

3 名 BIOVIA 髙岡 雄司

2日 Materials Studio 講習会

13 名 BIOVIA Abhijit Chatterjee

講 師 (敬称略)

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

145令和3年度研究課題一覧
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 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 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 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 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 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 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 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

時任 宣博
高橋 まさえ村田 靖次郎村田 靖次郎村田 靖次郎
廣瀬 崇至
橋川 祥史
川端 猛夫
寺西 利治
寺西 利治
寺西 利治
坂本 雅典
佐藤 良太
猿山 雅亮
Trinh Thuy
高畑 遼
鈴木 航
遠藤 健一
辻井 敬亘
大野 工司
山子 茂
山子 茂
高見 佐織
登阪 雅聡
茅原 栄一
路 楊天
水落 憲和
森下 弘樹
藤原 正規
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
河野 健一
河野 健一
山口 信次郎
渡辺 文太
増口 潔
青山 卓史
青山 卓史
安田 敬子
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
Mendoza Aileen
梶 弘典
梶 弘典
梶 弘典
志津 功將
宗林 由樹
長谷川 健
長谷川 健
下赤 卓史
中原 勝
栗原 達夫
栗原 達夫
竹中 幹人
竹中 幹人
石田 華子
小川 紘樹
中西 洋平
金谷 利治

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
平面シリセンナノリボンの理論設計と新しい動作原理の探求
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
軸性不斉エノラートを用いる４置換炭素の不斉構築
化学研究所連絡用
精密無機合成化学
不斉化学
ナノ粒子超構造の構築
無機ナノ粒子の精密合成と機能デバイスへの応用
可視光応答性水分解光触媒の開発
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
ポルフィリンの構造的特徴を活用した金錯体および金ナノクラスターの物性
高分子ブラシの構造と物性
リビングラジカル重合法による新規機能性高分子の合成
精密合成反応の設計
精密合成反応の設計
透過型電子顕微鏡による高分子結晶の高分解能観察
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
ダイヤモンド発光中心を利用した光ﾅﾉ材料研究
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
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
機能性人工蛋白質の創出
機能性ペプチドの創製
生体機能設計化学の研究支援
亜鉛ファンガータンパク質を用いた転写制御分子の創製
ペプチドの膜透過ペプチドの膜透過
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
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
ケミカルバイオロジー
有機非晶質科学の研究
高性能有機EL発光材料の開発
有機デバイスの基礎科学と高機能化
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
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

146

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
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 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

金谷 利治
渡辺 宏
三宅 晴美
三宅 晴美
松宮 由実
佐藤 健
若宮 淳志
若宮 淳志
若宮 淳志
Murdey Richard
中村 智也
平井 圭子
矢沢 健児
井上 峻介
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
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 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 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

中村 正治
中村 正治
高谷 光

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 化学研究所共通
化学研究所 化学研究所共通
化学研究所 環境物質化学研究 分子材料化学
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 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 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
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 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

高分子物質科学領域のホームページ
からみ合い高分子の分子レオロジー

高分子系の流動誘電緩和
機能性π共役系化合物の開発

ピンチェラ フランチェスカ

礒崎 勝弘
松田 博
大木 靖弘
池田 奈緒子
脇岡 正幸
谷藤 一樹
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
平井 颯
劉 文文
阿久津 達也
田村 武幸
森 智弥
馬見塚 拓
Nguyen Hao
Petschner Peter

高性能フィルム型太陽電池の開発
レーザー物質科学
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
新奇なペプチド触媒を用いる木質バイオマスの循環資源化
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
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
人工漆材料の高効率合成のための研究
元素科学研究にかかる事務処理
機能性高分子合成を指向した遷移金属錯体触媒の開発
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

小野 輝男
中川 秀樹
高石 茉耶
畑 恵梨
谷 亜美
山岡 秀香
武田 麻友
藤橋 明子
上村 美由紀濵岡 芽里
中野 友佳子
梶 弘典
岡嵜 友輔
上田 善弘
水畑 吉行
行本 万里子
緒方 博之
緒方 博之
遠藤 寿
朱 梦迪
時 継宇
Prodinger Florian
金子 博人
伴 広輝
チョウ ルイシャン
橋本 謙太郎ガルシア キンバリ
木島 壮一朗
井出 詩菜
山田 航平

147

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
化学生命科学秘書業務
淡水湖に生息するCPRバクテリアの代謝機能解析Interplay between planktonic interactions and climate change
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
広報
化学研究所発表会申込
広報
質量分析業務
同窓会事務関連業務
広報関係業務マルチスケールシミュレーションによるドープ系有機EL発光層の電荷輸送
湖沼に生息する細菌・ウイルスのメタゲノム解析
多官能基性化合物の位置選択的分子変換
高周期典型元素を含む新規結合様式の創出
高周期典型元素を含む高反応性化学種の合成と性質
化学生命科学研究領域の研究報告
微生物生態学の研究
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
ウイルス―宿主データベースの入力
植物プランクトン由来のゲノムよびメタトランスクリプトーム解析
海洋巨大ウィルスとその宿主の多様性解析について
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
パルマ藻・珪藻の比較ゲノム解析
巨大ウイルスのトランスクリプトーム解析
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技術の習得
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
バイオインフォマティクスを用いた生命生態・進化の解明
ViPTreeの修復及び機能追加による利便性向上並びに、ゲノムアライメント
可視化機能に特化した新ツールの開発

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
エネルギー理工学研究所 エネルギー機能変換研究部門
エネルギー理工学研究所 エネルギー利用過程研究部門
エネルギー理工学研究所 エネルギー利用過程研究部門
防災研究所 地震防災研究部門
防災研究所 附属地震予知研究センター
宇治地区事務部 総務課
宇治地区事務部 総務課
宇治地区事務部 総務課
宇治地区事務部 総務課
宇治地区事務部 総務課
宇治地区事務部 総務課
宇治地区事務部 総務課
宇治地区事務部 総務課
宇治地区事務部 総務課
宇治地区事務部 総務課
宇治地区事務部 総務課
宇治地区事務部 総務課
宇治地区事務部 総務課
宇治地区事務部 総務課
宇治地区事務部 総務課
宇治地区事務部 総務課
宇治地区事務部 総務課
宇治地区事務部 総務課
宇治地区事務部 総務課
宇治地区事務部 総務課
宇治地区事務部 総務課
宇治地区事務部 総務課
宇治地区事務部 総務課
宇治地区事務部 総務課
宇治地区事務部 総務課
宇治地区事務部 総務課
宇治地区事務部 経理課
宇治地区事務部 経理課
宇治地区事務部 経理課
宇治地区事務部 経理課
宇治地区事務部 経理課
宇治地区事務部 経理課
宇治地区事務部 経理課
宇治地区事務部 経理課
宇治地区事務部 研究協力課
宇治地区事務部 研究協力課
宇治地区事務部 研究協力課
宇治地区事務部 研究協力課
宇治地区事務部 研究協力課
宇治地区事務部 研究協力課
宇治地区事務部 研究協力課
宇治地区事務部 研究協力課
宇治地区事務部 研究協力課
宇治地区事務部 研究協力課
宇治地区事務部 研究協力課
宇治地区事務部 研究協力課
宇治地区事務部 研究協力課
宇治地区事務部 研究協力課
宇治地区事務部 研究協力課
宇治地区事務部 研究協力課
宇治地区事務部 研究協力課
宇治地区事務部 研究協力課
宇治地区事務部 研究協力課
宇治地区事務部 研究協力課
宇治地区事務部 研究協力課
宇治地区事務部 研究協力課
宇治地区事務部 施設環境課
宇治地区事務部 施設環境課
宇治地区事務部 施設環境課
宇治地区事務部 施設環境課
宇治地区事務部 施設環境課
宇治地区事務部 施設環境課
宇治地区事務部 施設環境課
宇治地区事務部 施設環境課

巨大ウイルスの宿主同定
ネットワークに基づく巨大ウイルスと真核生物の関係の発見
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を用いた微生物生態系理解に関する研究
巨大ウイルス間のHGTイベント
巨大ウイルスの進化過程に関する研究
海洋ウイルスの群集分析
巨大ウイルスゲノムのアッセンブリ手法評価

夏骏
孟 令傑
方悦
楊 青偉
呉 君毅
張 利雯
陳 婧潔
疋田 弘之
松田 一成
小島 崇寛
中田 栄司
倉田 真宏
井上 智裕
平冨 勇介
太田 浩二
大村 慶子
大槻 薫
土屋 庸子
林 香織
酒井 博美
上地 恭子
立花 則子
上道 京子
大山 慶子
東城 初和
澤田 尚美
元野 信子
藤本 ちなみ糸田 理江
松江 絵里子
澤田 奈津子
朝子 愛
山岡 秀香
相澤 貴子
新久 直子
野田 麻紀
岡田 哲也
竹辺 公子
松井 華代
平田 美穂
黒田 常平
田嶌 琴美
川﨑 智子
中尾 久乃
福田 美菜穂尾崎 さゆり
能勢 理絵
山本 啓
三原 一晃
幸 俊烈
杉本 裕美
八木 裕美
田上 款
中野 留美子
永田 明世
福井 智加子
谷川 禅
福島 典子
中谷 浩美
中野 直子
鹿間 順子
井出 恵美子工藤 亜矢
柴田 由香里
大西 愛
嶋津 里香
北川 伸代
伊勢脇 純子
森脇 友里恵
菊本 恵二
本多 まき
古田 学
眞木 麻香
濱本 文平
光嶋 葵
米木 豊
長田 知己

ナノ炭素材料の理論的研究
DNAナノ構造体に精密配置したタンパク質の機能評価
地震時における構造物の破壊
SSEに伴う海面地殻変動の推定
E-mail利用
E-mail利用
E-mail利用
E-mail利用
E-mail利用
E-mail利用
E-mail利用
E-mail利用
E-mail利用
E-mail利用
E-mail利用
E-mail利用
E-mail利用
E-mail利用
E-mail利用
E-mail利用
E-mail利用
E-mail利用
E-mail利用
E-mail利用
E-mail利用
E-mail利用
E-mail利用
E-mail利用
E-mail利用
E-mail利用
E-mail利用
E-mail利用
E-mail利用
E-mail利用
E-mail利用
E-mail利用
E-mail利用
E-mail利用
E-mail利用
E-mail利用
E-mail利用
E-mail利用
E-mail利用
E-mail利用
E-mail利用
E-mail利用
E-mail利用
E-mail利用
E-mail利用
E-mail利用
E-mail利用
E-mail利用
E-mail利用
E-mail利用
E-mail利用
E-mail利用
E-mail利用
E-mail利用
E-mail利用
E-mail利用
E-mail利用
E-mail利用
E-mail利用
E-mail利用
E-mail利用
E-mail利用
E-mail利用
E-mail利用148宇治地区事務部 総合環境安全管理センタ
宇治地区事務部 総合環境安全管理センタ
理学研究科 理学部 物理学・宇宙物理学専攻
理学研究科 理学部 物理学・宇宙物理学専攻
理学研究科 理学部 化学専攻
理学研究科 理学部 化学専攻
理学研究科 理学部 化学専攻
理学研究科 理学部 生物科学専攻
理学研究科 理学部 化学専攻
理学研究科 理学部 化学専攻
理学研究科 理学部 化学専攻
理学研究科 理学部 化学専攻
理学研究科 理学部 化学専攻
医学研究科 医学部 人間健康科学系専攻
医学研究科 医学部 人間健康科学系専攻
医学研究科 医学部 人間健康科学系専攻
医学研究科 医学部 医学・医科学専攻
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
薬学研究科 薬学部 医薬創成情報科学専攻
薬学研究科 薬学部 医薬創成情報科学専攻

清水 節子
水口 裕尊
寺嶋 孝仁
荒木 武昭
渡邊 一也
廣瀬 優希
平島 眞吾
杤尾 豪人
山角 拓也
下川 淳
黒木 尭
野田 泰斗
中野 義明
奥野 恭史
小島 諒介
長 展生
林 一広
瀧川 紘
竹本 佳司
大野 浩章
掛谷 秀昭

E-mail利用
E-mail利用
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

薬学研究科 薬学部 薬学専攻

太田 亮作

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 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 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 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 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
工学研究科 工学部 化学工学専攻

松本 充弘
占部 継一郎
竹内 繁樹
沼田 圭司
大江 浩一
三木 康嗣
陰山 洋
野㞍 聡子
片岡 紘子
タッセル セドリック
Tassel Cedric
高津 浩
加藤 大地
新井 一功
近藤 輝幸
木村 祐
阿部 竜
坂本 良太
鈴木 肇
冨田 修
藤原 哲晶
宮崎 晃平
小久見 善八
江口 浩一
伊藤 彰浩
細川 三郎
今堀 博
梅山 有和
東野 智洋
筒井 祐介
伊藤 峻一郎
鈴木 哲夫
山本 量一
藤墳 大裕
大嶋 光昭
山本 武司
藤江 峻也
松田 建児
上野 哲也

工学研究科 工学部 機械理工学専攻
工学研究科 工学部 物質エネルギー化学専攻

西川 雅章
藤原 哲晶

工学研究科 工学部 都市環境工学専攻
工学研究科 工学部 マイクロエンジニアリング専攻
工学研究科 工学部 材料化学専攻
エネルギー科学研究科 エネルギー社会・環境科学専攻
エネルギー科学研究科 エネルギー基礎科学専攻
エネルギー科学研究科 エネルギー応用科学専攻
エネルギー科学研究科 エネルギー応用科学専攻
エネルギー科学研究科 エネルギー応用科学専攻
農学研究科 農学部 農学専攻
農学研究科 農学部 森林科学専攻

沈尚
黒田 直也
宇治 広隆
小川 敬也
蜂谷 寛
馬渕 守
袴田 昌高
陳 友晴
丸山 伸之
久住 亮介

環状ピロール-イミダゾールポリアミドの合成と評価
非天然ヌクレオシドの開発
シグナル伝達タンパク質の構造解析
ピレン骨格をもつ柔軟な光機能分子の電子構造と光物性の解明
典型元素を活用した有機合成法の創出
不飽和結合への電子注入に基づく高度官能基化法の創出
量子化学計算と固体NMRを用いた新規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
創薬のための合成反応予測
機械学習を用いた製剤・創薬関連のための化学反応関連問題への応用
βストランド架橋ペプチド
高反応性化学種を活用する有機合成化学
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
タンパク質構造に基づくヒト免疫不全ウイルスの抗ウイルス薬に対する耐性の予測
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
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
構造タンパク質の構造解析と物性予測
含窒素複素環をニトレン前駆体とする触媒
刺激応答性プローブの創製
固体化学
固体化学
固体化学
固体化学
層状アンチモン化合物の構造シミュレーション

高効率可視光応答型光触媒系の開発
機能性分子低次元系の創製
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
炭化水素の低温燃焼触媒の研究
金属酸化物ナノ粒子の合成とその応用
人工光合成系の開発
光合成モデル化合物の合成
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
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
吸着工学・乾燥工学等に関する分子論的検討
ソフトマターのモデリング
ポリオール類の水素化反応用銅系触媒の開発
らせん高分子の立体配座の解析
らせん高分子の非結合性相互作用に基づいたキラルシフト試薬の開発
光・電気・磁気機能性分子有機分子の分子軌道計算
Si,Cのアモルファス化、結晶化に関するタイトバインディング法を活用した理論的研究
エポキシ樹脂の架橋反応による構造形成と力学特性発現の関係の評価
ロジウム触媒によるカルベン挿入反応におけるカルボキシラート配位子の立体効果
琵琶湖水中におけるウイルスメタゲノム解析
カイラル分子における電子カイラリティの相対論的量子化学計算
プロトン伝導機構の解明
エネルギー機能材料の電子構造と光物性
生体系物質の原子・電子解析
材料界面・表面と生体分子の相互作用分析
生体系タンパク質の動的解析
植物アレルゲンの構造
磁場配向を利用した固体NMR解析手法の開発

149

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 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
生態学研究センター 生態学研究部門
高等研究院 物質－細胞統合システム拠点 北川グループ
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 堀毛グループ
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 谷口グループ
高等研究院 物質－細胞統合システム拠点 iCeMS解析センター
高等研究院 物質－細胞統合システム拠点 iCeMS解析センター
触媒 電池元素戦略ユニット
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

寺本 好邦
吉田 天士
吉田 天士
澤山 茂樹
村田 和樹
津江 広人
上田 純平
高橋 弘樹
佐藤 博俊
藤田 博昭
大竹 研一
古川 修平
堀毛 悟史
藤田 大士
深澤 愛子
日高 拓也
張 育銓
隅田 健治
朝倉 博行
佐藤 徹
山中 俊朗

セルロースナノファイバーの応用に向けた計算化学の活用
一酸化炭素資化菌と水圏ウイルスの分子生物学的研究
一酸化炭素資化菌と水圏ウイルスの分子生物学的研究
微細藻類等の分子育種に関する研究
RNA-seqによるパンコムギNAM集団のジェノタイピング
フルオロベンゼンと二酸化炭素との分子間相互作用の解析
タングステン酸塩化合物の固体電子構造と光物性
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
細菌群集ネットワークの動態予測
多能性細孔物質の深化
金属錯体ソフトマテリアルの創成
CO2を原料とした多孔性配位高分子の合成とCO2吸着材としての応用
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
膜タンパク質を認識する人工化学抗体の開発（大学・研究機関・企業・NPO法人・個人等）
情報・システム研究機構 データサイエンス共同利用基盤施設
東京大学 大気海洋研究所 地球表層圏変動研究センター
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
東京工業大学 生命理工学院 山田研究室
茨城大学 工学部 物質科学工学科
北海道大学 触媒科学研究所
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 構造制御材料研究部
広島大学大学院 先進理工系科学研究科
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

五斗 進
西村 陽介
松井 求
明石 基洋
柳 美帆
吾郷 友宏
古川 森也
黒飛 敬
蒲池 高志
半田 佳宏
中江 隆博
Carles Serrat
笠原 雅弘
藤野 健
浜口 悠貴
今野 直輝
大前 公保

生体分子情報データベースの開発とその応用
遺伝子情報を用いた海洋生態学研究
グラフに基づく分子系統解析手法の開発と適用

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
大阪大学 理学研究科 高分子科学専攻
国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構
国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構
東レ株式会社 滋賀事業場 先端材料研究所
株式会社リコー 先端技術研究所 IDPS研究センター
株式会社リコー 先端技術研究所 IDPS研究センター
京都大学 化学研究所 分子集合解析研究領域
千葉工業大学
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

富永 賢人
占部 大介
武智 恭世
氏原 ともみ
林 宣之
吉元 健治
高島 健悟
後藤 大輔
笹森 貴裕
山本 典史
岩本 貴寛
上田 敦史
阿久津 達也LG Japan Lab株式会社 Diaplay研究室
シュレーディンガー株式会社
岡山大学大学院 環境生命科学研究科 生物機能化学講座
国立感染症研究所 細菌第二部 第四室一橋大学 経済学研究科

髙城 淳
井本 文裕
田村 隆
森 茂太郎
石丸 翔也
上野 哲也
Sameera W.M.C.
川崎 里佳
飯田 健二
千葉 卓紘
平瀬 ひのき高橋 迪子
井上 真男

京都大学 化学研究所
宝酒造株式会社 SCM部 分析センター
北海道大学 触媒科学研究所
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 自然科学系 理工学部門
立命館大学 生命科学部 生物工学科

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

ヒト腸内細菌群集構造に基づく疾患共通因子の解明
典型元素の特性を活かした光機能性材料の開発
規則性合金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
高次高調波によるアト秒X線パルスの増幅
スギゲノムの解読と解析
スギゲノムの解読と解析
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
生命システム進化の法則解明・未来予測
DNA配列空間に新規機能を予測する情報技術および一酸化炭素デヒドロ
ゲナーゼ保有微生物の分子生態
対偶遺伝学とメタエピゲノミクスによる微生物ダークマターの機能解析
計算化学を活用した天然物の合成研究
高分子および鎖状分子化合物の振動スペクトルの解析
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計算
有機化合物に対する量子化学計算
有機化合物に対する量子化学計算
重い元素を含む有機無機化合物
凝集誘起発光についての理論的研究
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新規第一原理計算スキームの創出による物性研究
酵素・補酵素複合体の分子モデリング
新規抗菌薬の開発を目標とした病原性細菌由来タンパク質の立体構造予
大学教育と労働市場の機会の地理的差異
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形成
酵素模倣型[Mo3S4Fe]クラスター錯体によるN2還元反応の理論計算
酒類において生育する各種乳酸菌のゲノム比較
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
新規ナノ物質の設計に向けた第一原理計算研究
複数種の赤潮の消長過程におけるウイルス叢遷移様態の網羅的解析
ゲノム・メタゲノム情報を利用した新奇微生物酵素の探索

150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