メタノールをエネルギー源として利用する酵母において重要な役割を担う酵素の立体構造を、クライオ電子顕微鏡を用いて高精度で解明しました。その結果、よく似た構造の2種類の酵素が環境に応じて異なる働きをする仕組みが明らかとなりました。　カーボンニュートラル社会の実現に向けて、メタノールの効率的な資源化が注目されています。本研究では、より効率的なメタノール利用の鍵を探るため、メタノールで成長する酵母Ogataea methanolica におけるアルコールオキシダーゼ（AOD）という酵素に着目し、その構造と機能の違いをクライオ電子顕微鏡を用いて明らかにしました。AODには複数の...

ダンゴムシは、飼育する時に虫かごに石を入れるとよいことが知られています。異なる種類の鉱物を与えて飼育した結果、ダンゴムシは食べた鉱物をそのまま殻にするのではなく、体内で鉱物の構造を作り替えていることを発見しました。生物が鉱物の構造を制御して利用する仕組みの理解につながる成果です。　甲殻類や貝類など多くの生物は、炭酸カルシウムなどの鉱物を利用して硬い外骨格を形成しています。このように生物が体内で鉱物を作る現象は「生体鉱物化（biomineralization）」と呼ばれ、生物材料科学や進化生物学の分野で重要な研究テーマとなっています。　ダンゴムシの外骨格（背殻）は、炭酸カ...

多くの光合成細菌にとって酸素は有害ですが、海洋性紅色非硫黄細菌は酸素存在下でも生育できます。この細菌において光合成を担うタンパク質複合体の構造をクライオ電子顕微鏡で観察したところ、新たな膜タンパク質を発見し、酸素存在下でも効率よくエネルギー変換できる仕組みの一端を解明しました。　光合成細菌は光合成の際に酸素を発生しませんが、太陽光エネルギーを高効率で化学エネルギーへ変換する能力を持ちます。また、植物が利用しない近赤外光を利用でき、淡水や海水、温泉など多様な環境に適応しています。中でも海洋性紅色非硫黄細菌Rhodovulum sulfidophilum は、酸素存在下で...

シャープペンシル芯の破断面をグラファイト化処理することで、軸方向に配向したグラフェンエッジを簡便に作製でき、そこから高品位な電子ビームが得られることを示しました。グラフェンの尖った形状により、弱い電界で、また、極高真空環境を必要とせずに安定した放出電流が得られました。　グラフェンやカーボンナノチューブなどを用いた尖った形状のナノ炭素材料は、高品位の電子ビームの発生源（電界放出電子源）としての応用が期待されています。しかし、そのために必要な、ナノ炭素材料の配向や配置の制御が困難なことから、実用的な電子源への応用はいまだ十分に開拓されていません。　本研究では、市販のシャープ...

パラオ共和国の海水湖で採集されたサンプルから、真核生物の系統の一つCRuMs（クルムス）に属する新種の単細胞生物を発見し「Glissandra oviformis」と命名しました。また、この生物の構造を電子顕微鏡で観察したところ、CRuMsに属する他の生物と共通する形態的な特徴が明らかになりました。　原生生物（動物・陸上植物・菌類を除く真核生物）は、真核生物の系統樹の大部分を構成しているため、真核生物の進化を理解する上で、それらの多様性の解明は重要な鍵となります。しかし、微小であることや培養の難しさから、その理解は依然として不十分です。　本研究では、パラオ...

ムカデの仲間のゲジ（ゲジゲジ）など多足類の卵巣を電子顕微鏡で詳細に観察し、体細胞が、一般的に細胞間の接触を妨げるはずの基底膜を貫通して卵母細胞と直接接触していることを発見しました。動物で、通説では考えられなかった様式により体細胞と生殖細胞が相互作用していること示唆する成果です。 　動物の体や器官を覆う上皮細胞は、自由に他の細胞と接触したり物質を取り入れたりする頂端側と、その反対側にあって、基底膜と呼ばれる「壁」に裏打ちされて他の細胞との接触が妨げられる基底側という方向性（極性）をもつのが一般的です。例えば、多くの動物の卵巣において、その表面に密に並ぶ濾胞（ろほう）濾胞細...

高塩濃度・高アルカリといった極限環境に適応して棲息する紅色硫黄細菌などの光合成硫黄細菌が行う光合成は、植物やシアノバクテリアとは異なり、硫化水素を使って太陽光エネルギーを化学エネルギーに変換します。この過程では、光を集めるタンパク質複合体である光捕集2複合体（LH2）とコア光捕集反応中心複合体（LH1-RC）が重要な役割を果たしています。紅色硫黄細菌の一種であるHalorhodospira halophila（Hlr. halophila）は、LH2とLH1-RCが一体化しているかのように振る舞うことで、効率的に光合成を行なっていると考えられています。一方で、一般的な紅色非硫黄細菌ではLH2とLH1-RCの相互作用は弱いことが報告されており、この違いは謎に包まれていました。...