磁気走性細菌（Magnetotactic Bacteria, MTB）は、磁気小体（magnetosomes）を生体鉱化する微生物です。磁気小体は膜で包まれた磁性ナノ結晶で、主に磁鉄鉱（Fe₃O₄）または硫鉄鉱（Fe₃S₄）で構成されています。これらの磁気小体は細菌の細胞内で鎖状または特定の方向に配列され、細菌に磁気双極子モーメントを与え、地球の磁力線に沿って方向運動を行う能力を提供します。この現象は磁気走性（magnetotaxis）と呼ばれます。磁気走性は、細菌が垂直な化学濃度勾配（通常は酸素勾配）の中で最適な位置を特定し維持するのに役立ちます。 磁気小体の磁性特性は、そのサイズ、形状、結晶配向、および空間配置によって決定され、これらの特性はナノ粒子の磁性を研究するための理想的なモデルと...

鉄（Fe）は地球上で最も豊富な元素の一つであり、土壌や堆積物中に広く存在し、地球規模の炭素、窒素、酸素の循環に関与しています。鉄の酸化還元反応は、特に鉄酸化と鉄還元の過程において、生物地球化学的循環において重要な役割を果たしています。鉄鉱物、特に混合価態の鉄鉱物（例えば磁鉄鉱）は、その高い表面積と酸化還元活性により、環境中の栄養素や汚染物質の移動と変換に影響を与えることができます。近年の研究では、磁鉄鉱ナノ粒子（MNPs）が微生物の電子供与体および受容体として機能し、「生物地球電池」として微生物駆動の酸化還元循環において電子を蓄積および放出することが明らかになりました。しかし、磁鉄鉱ナノ粒子が連続的な酸化還元循環においてどの程度安定であり、鉱物の完全性と性質にどのような影響を与えるかはまだ不...

水力圧裂（hydraulic fracturing）は、非在来型貯留層から天然ガスを抽出する技術ですが、その過程で大量の返排水と生産水が発生します。これらの水には複雑な有機物や無機物が含まれており、特にこれらの流体に関連する固体物質は、鉄（Fe）、有毒な有機物、重金属、天然放射性物質（NORM）が豊富です。これらの固体物質は環境や人間の健康に潜在的な脅威をもたらす可能性がありますが、その組成や微生物群集との相互作用に関する研究はまだ限られています。また、これらの固体物質の長期的な環境中での運命についても深い理解が欠けています。 本研究は、英国のBowland頁岩（Bowland Shale）で行われた水力圧裂井からの返排水中の固体物質を分析し、これらのFe(III)を豊富に含む固体が嫌気条件...

学術的背景 クロロ溶剤（例えばテトラクロロエチレンやトリクロロエチレン）の広範な使用と不適切な排出により、世界中で土壌と地下水の深刻な汚染が引き起こされています。これらの汚染物質は地下水の安全を脅かすだけでなく、食物連鎖を通じて人間の健康にも影響を及ぼす可能性があります。従来の微生物還元脱塩素技術はこれらの汚染物質を分解することができますが、分解速度が遅く、しばしば毒性の高い中間生成物の段階で止まってしまいます。分解効率を向上させるために、ナノゼロ価鉄（nZVI）材料が汚染修復に導入されました。これは化学反応を通じてクロロ溶剤を迅速に分解できるためです。しかし、nZVIの高い反応性は微生物群集に対しても毒性を及ぼす可能性があり、特に微生物修復技術と組み合わせて使用する場合、この問題が顕著にな...

学術的背景 薬物-ターゲット相互作用（Drug-Target Interaction, DTI）の予測は、薬物発見における重要なプロセスであり、実験スクリーニングのコストと時間を大幅に削減することができます。しかし、深層学習技術がDTI予測の精度を向上させたにもかかわらず、既存の方法は依然として2つの大きな課題に直面しています：汎化能力の不足とサブポケットレベルの相互作用の無視です。まず、既存のモデルは未知のタンパク質やクロスドメイン設定において性能が著しく低下します。次に、現在の分子関係学習は、サブポケットレベルの相互作用をしばしば無視しており、これらの相互作用は結合部位の詳細を理解する上で重要です。これらの課題を解決するために、研究者はSP-DTIという新しいモデルを提案し、サブポケット...