東北大学研究Discovery Saga

亜鉛は必須微量元素の一つで、様々なタンパク質と結合・解離し多様な生命現象を支えています。そのため、亜鉛の不足や過剰は免疫機能、創傷治癒、味覚嗅覚障害といった病態を引き起こします。細胞膜や細胞内小器官（オルガネラ）の膜上で亜鉛トランスポータータンパク質が生体膜を隔てた亜鉛輸送を行うことで、細胞内の亜鉛濃度調節がなされています。ヒトには10種類のZnT、14種類のZIP亜鉛トランスポーター遺伝子がそれぞれ発見されており、それらの欠損が遺伝性疾患と関連することが多く報告されています。しかしながら、亜鉛イオン濃度制御の破綻が細胞機能の破綻につながる詳細な分子機構はほとんど未解明でした。九州...

キーワード：免疫機能/物質科学/微量元素/構造形成/スルフィド/酸化還元反応/遺伝性疾患/細胞内小器官/オルガネラ/クロストーク/ジスルフィド結合/レドックス制御/持続可能/還元反応/持続可能な開発/金属イオン/酸化還元/リボソーム/生体内/システイン/酸化酵素/生合成/嗅覚障害/細胞膜/EGF受容体/レドックス/細胞毒性/生体防御/分子機構/アミノ酸/細胞増殖/酸化反応/受容体/小胞体/生体膜/膜タンパク質/立体構造/遺伝子/創傷治癒

他の関係分野：複合領域数物系科学化学生物学工学総合生物農学

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発表日：2025年12月3日

水に強くリサイクルできるRAMOF電極を実証

―水系デバイスの材料としての幅広い展開に期待―

RAMOFは、金属と有機分子が配位結合によって連続的につながった無数の空孔をもち、材料内に酸化還元して蓄電できる部位をもつ多孔質材料であり、電池の電極材料への応用が期待されています。しかし、RAMOFを構成する配位結合は、水、特に酸で分解されやすいことが多いため、酸性水溶液を用いた水系デバイスの材料への応用は難しいとされていました。東北大学多元物質科学研究所の岡弘樹准教授（茨城大学カーボンリサイクルエネルギー研究センター特命研究員兼任）、笠井均教授、大窪航平助教、材料科学高等研究所（WPI-AIMR）の西原洋知教授（多元物質科学...

キーワード：水溶液/物質科学/炭酸塩/キノン/配位結合/有機分子/材料科学/金属有機構造体/電解液/持続可能/持続可能な開発/水環境/電池/カーボン/リサイクル/金属イオン/酸化還元/多孔質/多孔質材料/耐久性/二次電池

他の関係分野：数物系科学化学総合理工工学

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発表日：2025年9月21日

肝臓の糖新生が運動能を決める！

‐新たな運動持久力向上法、肥満・サルコペニア対処法へ‐

体の中には、空腹時や運動時にブドウ糖を作り出して低血糖を防ぐ糖新生と呼ばれる仕組みが備わっています。糖新生では、脂肪分解によりできるグリセロールや、筋肉で作られる乳酸などの材料（基質）をもとに、主に肝臓でブドウ糖が産生されます。東北大学大学院医学系研究科糖尿病代謝・内分泌内科学分野および東北大学病院糖尿病代謝・内分泌内科の金子慶三講師、堀内嵩弘特任研究員、片桐秀樹教授らのグループは、運動の強さに応じて、肝臓での糖新生に使われる基質が異なることを明らかにしました。ゆっくり走る軽い運動ではグリセロール、速く走る激しい運動では乳酸を基質とした肝臓の糖新生が活発化することにより、運動が持続...

キーワード：アミド/酸化還元反応/持続可能/還元反応/持続可能な開発/酸化還元/炭水化物/糖新生/筋肉/骨折/要介護/マウス/血液/代謝物/内分泌/加齢/高齢化/高齢者/糖尿病

他の関係分野：化学工学農学

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発表日：2025年9月14日

メタボリック症候群が胃噴門部腺癌を進展させる機序を解明

腸内環境異常が胃噴門部腫瘍の腫瘍免疫を抑制する可能性

現在、胃がん予防としてピロリ菌除菌療法が普及しています。しかし、胃噴門部腺がんは食生活の欧米化にともない増加し、ピロリ菌以外の細菌感染が関与する可能性があります。生活習慣病のメタボリック症候群と胃噴門部腺がんとの関連性は報告されましたが、両者をつなぐ機序は明らかではありません。東北大学大学院医学系研究科消化器病態学分野の正宗淳教授、宇野要講師、草野啓介大学院生（研究当時）、東北大学東北メディカル・メガバンク機構分子血液学分野の清水律子教授、同機構地域口腔健康科学分野の玉原亨講師らの研究グループは、メタボリック症候群にともなう腸内環境から漏れてきた異常な腸内細菌叢・代謝産物...

キーワード：酸化還元状態/持続可能/持続可能な開発/酸化還元/酸化物/接合部/細胞壁/糖脂質/免疫系/生体組織/Nrf2/PD-1/PD-L1/フリーラジカル/内視鏡/微小環境/高脂肪食/代謝産物/大腸/腸内環境/腫瘍微小環境/T細胞/がん細胞/ストレス応答/タンパク質発現/マウス/メタボリック症候群/ラジカル/リポ多糖/血液/細菌感染/腫瘍免疫/大腸菌/免疫チェックポイント/免疫細胞/ストレス/胃がん/遺伝子/細菌/細菌叢/酸化ストレス/脂質/食生活/生活習慣病/腸内細菌/腸内細菌叢

他の関係分野：数物系科学工学農学

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発表日：2025年8月26日

リサイクルが簡単な電極材料を開発資源の制約を乗り越えた電池の開発に期待

可逆的に電荷貯蔵（酸化還元、レドックス）できる有機レドックス高分子は、電池の電極材料として注目されています。特に最近では、安全で環境に優しい水系電池への応用に向けた研究が進められています。しかし、同高分子の多くは疎水性であり、水系電池へと応用するには、親水性を付与する必要があるほか、それらの分解は他の高分子材料と同様に簡単ではありませんでした。東北大学多元物質科学研究所の岡弘樹准教授と大窪航平助教、同大学大学院工学研究科の北嶋奨羽大学院生、日東紡績株式会社の五十嵐和彦上席技術統括SVらの共...

キーワード：水溶液/物質科学/高分子/電荷貯蔵/アミン/持続可能/ベンゼン/持続可能な開発/電池/リサイクル/高分子材料/酸化還元/電解質/親水性/レドックス/ポリアミン/官能基

他の関係分野：数物系科学化学工学総合生物

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発表日：2025年7月24日

貴金属を用いず水電解の過電圧を低減する技術を開発

─低コストなグリーン水素製造の実現に期待─

二酸化炭素（CO2）の排出を伴わないグリーン水素の製造において水電解の高効率化は喫緊の課題であり、実現のために水電解における電力コストを低減する技術が求められています。電極における反応過電圧は電力コストに直結するため、従来は高効率な貴金属触媒を用いて反応過電圧の低減が試みられてきました。特に酸素発生極における酸素発生反応（Oxygen Evolution Reaction, OER）は過電圧が大きいため、その過電圧低減が特に重要とされています。東北大学材料科学高等研究所（WPI-AIMR...

キーワード：再生可能エネルギー/キノン/酸化還元反応/電気分解/材料科学/イリジウム/貴金属/酸素発生反応/金属触媒/電解液/持続可能/還元反応/光照射/持続可能な開発/水素発生/高効率化/酸化還元/時間依存性/水素製造/天然ガス/二酸化炭素/二酸化炭素/レドックス/酸化反応

他の関係分野：環境学化学総合理工工学

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発表日：2025年5月19日

＼「隠れた色素」の働きを解読／クリプトクロム光受容タンパク質による光応答シグナル伝達の中間体構造を解明

台湾大学のManuel Maestre-Reyna助理教授、ドイツ・フィリップ大マールブルグのLars-Oliver Essen教授、大阪大学大学院基礎工学研究科の山元淳平准教授、台湾中央研究院・生物化學研究所の蔡明道特聘研究員らは、理化学研究所の別所義隆客員研究員、公益財団法人高輝度光科学研究センターの大和田成起主幹研究員、東北大学の南後恵理子教授、京都大学の岩田想教授、兵庫県立大学の當舎武彦教授、名古屋大学の梅名泰史准教授、およびグルノーブル・アルプ大学、欧州シンクロトロン放射光研究所の研究者らとの国際共同研究にて、緑藻類をはじめとした植物やハエの内に存在する青色光受容タンパク質であるク...

キーワード：X線自由電子レーザー/コヒーレンス/パルス/自由電子レーザー/非線形/物質科学/SPring-8/加速器/酸化還元状態/放射光/分子構造/芳香族/励起状態/アニオン/酸化還元酵素/X線結晶構造解析/結晶構造解析/光応答/光受容/光受容タンパク質/青色光/シンクロトロン放射/シンクロトロン放射光/パルスレーザー/クロム/原子分解能/光励起/非線形光学/持続可能/還元反応/持続可能な開発/フェムト秒/マイクロ/レーザー/酸化還元/電子ビーム/半導体/分解能/X線結晶構造/リン酸/結晶構造/立体化学/クリプトクロム/ビタミン/空間分解能/アデノシン/分子機構/光遺伝学/アミノ酸/ラジカル/構造変化/立体構造/ツール開発/遺伝学/概日リズム

他の関係分野：数物系科学化学生物学総合理工工学農学

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発表日：2025年4月15日

高温固体電解質燃料電池が動作時の応力状態評価に成功

―故障原因解明や長期運転のための設計改良への貢献に期待―

近年、グリーン水素の利用や製造技術の一環として、700ºC近傍の高温で作動する固体酸化物形燃料電池や高温水蒸気セル等の固体酸化物セル（SOC）が注目されています。しかしSOCの電解質部分は、応力が原因で割れや故障を引き起こし深刻な破壊を招くことがあります。そのため、電解質にかかる応力を正しく把握しコントロールすることが、SOCの信頼性と耐久性を確保するために極めて重要です。東北大学大学院環境科学研究科と東北大学SOFC/SOEC実装支援...

キーワード：再生可能エネルギー/水蒸気/太陽/太陽光/電気分解/固体酸/持続可能/持続可能な開発/体積変化/SOFC/YSZ/固体酸化物形燃料電池/固体電解質/残留応力/電池/燃料電池/ジルコニア/酸化還元/酸化物/耐久性/電解質/二酸化炭素/二酸化炭素/非接触/ラット

他の関係分野：環境学数物系科学総合理工工学