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氷の表面は、融点(0°C)以下の温度においても、擬似液体層と呼ばれる薄い水膜で覆われる。この現象は表面融解と呼ばれ、スケートの滑りやすさから雷の発生まで、様々な自然現象を支配する。我々は近年、形状が異なる２種類の擬似液体層（液滴状と薄い層状）が生成することを見出した。しかし、これらの擬似液体層の熱力学的安定性はまだ明らかになってはいなかった。我々は今回、２種類の擬似液体層が、水蒸気圧がある臨界の過飽和度よりも高い条件でのみ生成することを見出した。我々は、水１分子高さの段差を検出することができる光学顕微鏡を用いて、氷結晶表面上で擬似液体層を直接可視化した。その結果、ある一定の温度下では、水蒸気圧が減少するにつれて、まず薄い層状の擬似液体層が消滅し、続いて液滴状の擬似液体層が消滅する様子が観察された。しかし、２種類の擬似液体層が消滅した後も、氷結晶上では単位ステップが成長していた。これらの結果は、２種類の擬似液体層が、氷表面が融解するのではなく、過飽和な水蒸気が氷表面に析出することで、動的に生成することを示している。本成果は,これまて?長らく「表面融解」と呼は?れて来た現象の描像を根底から覆すものて?あり、擬似液体層が重要な役割を果たす幅広い現象の機構解明に役立つと共に,半導体結晶や有機物結晶なと?,様々な材料て?見られる融点直下て?の超高温表面・界面現象の解明に役立つと期待されます。

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シアン産生生物の防御機構を構成するヒドロキシニトリルリアーゼ(HNL)は、立体選択的にシアノヒドリンを合成することができる。シアノヒドリンは、ファインケミカルや農薬、医薬品の合成におけるビルディングブロックとして利用価値が高く、HNLは重要な生物触媒として工業的に利用されている。ヤンバルトサカヤスデから新たに発見したHNLは、既知のタンパク質とは全く相同性はないが、青酸と様々な芳香族アルデヒドの縮合反応を触媒し、マンデロニトリル合成においては、同様の活性を示す酵素の中で最も高い比活性を示した。更に、本酵素は広い範囲の温度とpH領域で高い安定性を示し、有機溶媒の使用なしに、99%の鏡像体過剰率でベンズアルデヒドから(R)-マンデロニトリルを合成できた。陸上動物の80%を構成している節足動物相は、バイオテクノロジーにおいて、HNLのみならず様々な新奇酵素を探索する新たな生物資源となるに違いない。

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授乳時には乳頭吸引刺激による急性的な視床下部GnRH分泌抑制, 引き続く下垂体LH分泌の減少が生じ, 一時的な不妊状態となるが, GnRH/LHの減少がなぜ誘導されるのかはよくわかっていない. 本研究では, 異なる授乳状態のラットをモデルに, GnRH分泌の上流制御因子であるKiss1が授乳時の急性的GnRH/LH減少に関わる可能性を調べた.

ラットの視床下部Kiss1発現は母仔分離・再哺乳により急性的な変動を示した. 神経投射解析により, 乳頭吸飲刺激が脊髄・中脳を介した直接投射により視床下部弓状核のKiss1ニューロンに伝達され, Kiss1発現の急性的抑制, GnRHの分泌低下を惹起する可能性を見出した. また, 授乳時の血中プロラクチンの上昇に対してもKiss1は急性的に抑制されることがわかった. 弓状核のKiss1ニューロンは背側弓状核Dopamineニューロンへの投射を介して下垂体からのプロラクチン分泌にも関わるため, この回路を介した再帰的なKiss1の発現抑制も授乳期におけるGnRH分泌の減少に関わる可能性を見出した.

これらの結果は, 授乳期の排卵抑制～一時的不妊状態の分子メカニズムを機能形態学的に明らかにするものである.

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腱板断裂の術前評価において、腱板構成筋の筋内の脂肪変性と筋萎縮の評価は治療を考える上で大切であり、特にMRIを用いた筋内の脂肪変性の画像評価は腱板断裂の予後予測および手術適応の決定において重要とされる。本研究では、2-point Dixon法を用いて棘上筋の脂肪変性の程度を定量化し、年齢、性別、腱板断裂の進行度、筋萎縮の程度との関連性について検討した。対象は肩痛に対してグラジエントエコーによる2-point Dixon法を含む肩関節3T-MRIを施行した359例。そのうち、棘上筋腱の全層断裂群は63例(平均年齢68.8歳)、部分断裂群は54例(平均年齢64.2歳)、断裂なし群242例(平均年齢55.歳)であった。棘上筋の脂肪変性の定量値と年齢との相関係数は0.348であった。脂肪含有量の上昇率には性差があり、女性の方が男性よりも年齢の上昇に伴う脂肪含有量の上昇率が高かった。棘上筋の脂肪含有量の平均値は全層断裂群で25.8%、部分断裂群で16.6％、断裂なし群で12.8%であった。また、女性の方が男性よりも筋萎縮の進行に伴う脂肪変性の進行速度が速いことが示された。63例の全層断裂群のうち、23例が広範囲断裂群で、40例がそれ以外の全層断裂群であり、それぞれ脂肪含有量の平均値は34.9%、20.5%で両者に統計学的有意差がみられた(p<0.001)。2-point Dixon法を用いた肩関節MRIは臨床的に容易に応用が可能で、腱板断裂とくに広範囲断裂の予後予測の指標に用いることを可能にしうる。

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日本人2型糖尿病患者を対象とした大規模ゲノム関連解析によって、KCNQ1遺伝子の一塩基多形が糖尿病発症の有意な危険因子であることが2008年に報告された。しかしながら、KCNQ1遺伝子が2型糖尿病を発症させるメカニズムに関してはこれまで明らかにされていなかった。筆者らは、KCNQ1遺伝子がインプリンティング遺伝子である点に注目した。マウスを用いた検討により、父親から引き継いだKcnq1遺伝子の変異は、インプリンティング制御に異常を起こすことによって、細胞周期抑制因子Cdkn1cの発現量を増加させることが明らかとなった。Cdkn1cは膵β細胞特異的に蓄積することによって、膵β細胞量を減少させ、2型糖尿病発症に至ると考えられた。今回の研究により、2型糖尿病原因遺伝子Kcnq1による糖尿病発症機序を解明し、またインプリンティング制御の異常が2型糖尿病発症につながることを初めて見出した。

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原発性アルドステロン症は高血圧症の10%を占めるとされる二次性高血圧症である。近年、網羅的遺伝子発現解析によりアルドステロン産生腺腫（APA）と隣接する副腎組織（AAG）において発現量の異なる遺伝子が多数報告されているが、これらの遺伝子発現の変化とアルドステロンの自律性分泌や腫瘍化の関連には不明な点が多い。一方、APAにおけるDNAメチル化修飾に関する報告はほとんどない。本研究ではAPA発症の分子機構を明らかにするために、同意を得た患者の手術時に採取したAPAとAAGの7症例14検体を用い、網羅的遺伝子発現解析とゲノムワイドDNAメチル化解析を同時に行った。トランスクリプトーム解析では、 APAではAAGと比較してPCP4、CYP11B2などの遺伝子の発現量増加を認め、メチローム解析ではゲノム全体が低メチル化状態であることが明らかになった。遺伝子発現とDNAメチル化修飾の統合解析により、CYP11B2やMC2Rなど遺伝子発現増加とDNA低メチル化の負の関連性を示す36遺伝子を同定した。本研究は同一症例においてAPAとAAGのトランスクリプトーム解析とメチローム解析を統合的に比較検討し、APAの発症にDNA脱メチル化による遺伝子発現制御が関与する可能性を示した初の報告である。

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Hirosaki hairless rat (HHR) はSprague-Dawley rat (SDR) から自然発生した遺伝性の変異ラットである。Comparative genomic hybridizationで、HHRでは第１染色体長腕21に phospholipase A2 group IVc (Pla2g4c)を含む50-kbの欠損を認めた。Pla2g4cはSDR乳腺の腺管細胞と筋上皮細胞に発現していた。7,12-dimethylbenz[a]anthraceneによるHHRの乳がん発生率はSDRより低く、乳がんもSDRに比べ小さく、TUNEL陽性のアポトーシスが観察された。ラット乳腺腫瘍細胞（RMT-1）を用いてPla2g4cをsiRNAでノックダウンすると、アポトーシスが誘導されるとともにlipocalin 2 (Lcn2) と NF-κB関連遺伝子の発現が亢進した。Pla2g4cノックダウンによるアポトーシスは、Lcn2のノックダウンあるいはNF-κB阻害剤により抑制された。これらの結果から、Pla2g4cを欠損したラット乳腺ではNF-κB/Lcn2 経路の活性化によりアポトーシスが誘導され、乳がん発生が抑制されることを明らかにした。

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尿管癌では、術前CTによるT因子診断が治療方針の決定に重要である。今回、術前CT診断にて、T2以下 / T3以上の選別を目的とした新たな診断基準を提案し、その臨床的妥当性を検討した。尿管癌30例（手術・病理診断例）の術前CTを、3名の放射線診断医（腹部を専門としない放射線科医）で読影実験を行い、提案基準の有無で診断能がどのように変化するかについてROC解析を行った。提案するCT基準では、mass形成と索状影の有無により病変を6 patternに分類した。「提案基準あり」及び「提案基準なし」でのROC曲線におけるArea under the curve (AUC)は、それぞれ0.54 (SD 0.09)、0.73 (SD 0.08)であり、提案基準を用いた方が診断能は統計学的に有意に高かった（p<0.01）。提案基準がT因子診断の精度向上に寄与する可能性が示唆された。

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一般に、微生物は固体と液体の界面に付着し、自ら生産した菌体外マトリックス内で凝集し、バイオフィルムの中で生息する。歯周病は Porphyromonas gingivalis 等のバイオフィルム形成によって始まる口腔感染症である。菌体外マトリックスがバイオフィルム細菌を保護するバリアとして機能するため、バイオフィルム感染症の治療に化学療法は不適切である。先行研究では、最小発育阻止濃度以下のマクロライド系抗菌薬が P. gingivalis バイオフィルムを減少させること、さらに、枯草菌の遺伝子 sinR のオルソログ PGN_0088 が P. gingivalis バイオフィルムの菌対外マトリックスの構成要素である糖成分の合成を抑制することを報告した。本研究では、この遺伝子による菌体外マトリックス中の糖成分の減少が、マクロライド系抗菌薬の浸透率やバイオフィルムの機械的強度に影響を及ぼすことを解明した。

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生体には多数のアルデヒド分子が存在する。アルデヒド分子は一般的に反応性が高いため，蓄積すると毒性を示す。アルデヒドデヒドロゲナーゼ（ALDH）は，アルデヒドを毒性の低いカルボン酸へと変換する酵素である。マウスには21種のALDHが存在するが，本報告ではそれらのうちALDH3サブファミリーメンバー（ALDH3A2，ALDH3B1，ALDH3B2，ALDH3B3）が，長鎖アルデヒド（炭素数10-20）を除去する役割があることを明らかにした。これらの基質特異性は類似していたが，細胞内の局在場所は異なっていた（ALDH3A2，小胞体；B1とB3，細胞膜；B2，脂肪滴）。ALDH3A2は膜貫通領域により小胞体膜に局在するが，ALDH3B1-3には膜貫通領域が存在しない。その代わりに，これらはC末端が脂質修飾（ゲラニルゲラニル化）されることで膜局在をしていた。さらに脂質修飾部位近傍の正電荷アミノ酸残基がALDH3B3の細胞膜局在，２つのトリプトファン残基がALDH3B2の脂肪滴局在を規定していた。生体膜を構成する脂質分子には不飽和結合が存在するため，酸化ストレスによりアルデヒドへと変換される。様々なオルガネラで生じたこれらの脂質由来アルデヒドを除去するために細胞内には異なった局在性を示す複数のALDHが存在すると考えられる。

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本論文は、医薬品特許の保護範囲について、有効成分（ＡＰＩ）とは化学的に異なる物質であるプロドラッグや代謝物、あるいは、代謝物自体が有効成分となる場合について、主要国でどのように保護されるか（あるいはされないか）を概説するものである。特許の保護範囲は、文言解釈に従い、物質特許の場合は、構造が異なる場合は権利範囲外となることも多く、実際の有効成分が当初の理解と異なる場合に権利行使が十分に行えない問題や、文言上は特許の権利範囲に入らないが実質的に「均等」の場合は侵害を問えるいわゆる「均等論」の適用があるかどうか、あるいは、医師や患者の侵害行為に基づき侵害を問う、米国などで法的理論が進む間接侵害／教唆侵害の適用を論じ、日米欧の判例にも触れ、最近問題となっている米国最高裁判例（天然物や自然法則を特許の対象外と判断したMayo事件やMyriad事件）からみた将来の知財保護の問題点を解説している。そして、プロドラッグや代謝物を考慮し、研究開発の進展をにらみつつ、各国の特許要件について十分な理解に基づく専門的な見地から有効な知的財産戦略を提案する内容となっている。

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高拡散，低粘性の超臨界流体二酸化炭素（SCCO₂）を移動相として用いる超臨界流体クロマトグラフィー（SFC）は，高分離，ハイスループットなど分離分析技術として多くの利点を有する．また，SFCはSCCO₂が低極性であることから疎水性化合物の分離に好適であるとされてきたが，最近の研究で親水性化合物の分析にも利用できることが示され注目を集めている．代謝物の網羅的な解析を目的とするメタボロミクスにおいては，幅広い性質の化合物が対象となるだけなく，夾雑物が混在する試料において多成分の一斉分析が必要となる場面も少なくない．そのため，クロマトグラフィーによる分離の重要性は高く，また選択性及び感度の高い質量分析計（MS）による検出も必要となっている．そこで本稿では，SFCの分離技術としての基本的な特性を説明するとともに，SFC/MSを用いた代謝物分析手法の開発とその応用例について紹介する．

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【目的】死後多列検出器型CT検査（PMMDCT：post-mortem multidetector CT）において所見のない頚髄損傷（SCIWORA：spinal cord injuries without radiographic abnormalities）の頻度を調査し、その特徴を検討する。
【方法】解剖前PMMDCTが施行された894例の連続事例の剖検所見を検討し、頚髄損傷が死因であった30事例を集めた。死後画像読影経験4年以上の放射線科専門医2名がCT読影を行い、画像上頚髄・頚椎に外傷所見のないものをSCIWORAと定義した。
【結果・考察】30事例中6事例(20%、95%信頼区間 6-34%)がSCIWORAの定義を満たした。全SCIWORA事例で、CT前に外表所見などから外傷死であることは推定できなかった。また全SCIWORA事例がC3レベル以下の損傷であった。さらに全SCIWORA事例で、解剖所見において、頚椎骨折は認めない一方、CT陰性の頚椎椎間板損傷と椎体周囲出血が認められた。5事例（83%）のSCIWORAで頚髄以外の部位に致死的な外傷は見られなかった。
【結論】致死的な頚髄損傷事例の中には、かなりの割合でSCIWORA事例が見られた。PMMDCTで死亡を評価するとき、評価者はSCIWORAの存在を認識し、CT所見のみで頚髄損傷による死亡を除外してはならない。MRIを使わない限り、頚髄損傷の除外のためには、解剖を行わなければいけない。

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鉄は生命にとって必須の分子であり、様々な補酵素として機能する。一方、活性酸素の産生に深く関与している。そのため、細胞内鉄量を厳密に制御することが重要である。鉄を細胞内に取り込む主な分子は二価鉄膜輸送体DMT1である。鉄は酸化ストレスの原因になるにも関わらず、DMT1によって取り込まれた鉄は細胞質内の“鉄イオンプール”に送られると長く信じられてきた。我々は、DMT1が取り込んだ二価鉄イオンを細胞質側で受容し輸送する分子があるという仮説のもと、解析を進めた。その結果、DMT1にポリC結合蛋白質(PCBP2)が結合することを見出した。DMT1又はPCBP2をノックダウンすると、細胞質内への鉄の取り込みが抑制された。さらに、鉄負荷DMT1はPCBP2と結合するが、鉄除去DMT1にはPCBP2が結合しないことを示した。即ち1) DMT1に鉄が取り込まれる、2) DMT1にPCBP2が結合、3) PCBP2へと鉄が渡される、4) DMT1から鉄結合PCBP2が乖離する、さらに5) 鉄排出を担う膜輸送体フェロポルチンFPN1と鉄結合PCBP2の間にも同様な結合を確認した。このように、膜輸送分子と細胞質の間で鉄の受け渡し機構が存在していることを証明し、PCBP2は「鉄のシャペロン分子」として“Gateway keeper”の役割を果たしていることが明らかになった。

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ヘモグロビンは4つのサブユニットからなり、各サブユニットに1分子の酸素が結合する。一つの酸素分子が結合すると別（アロ）のサブユニットの構造変化を引き起こして、さらなる酸素分子の結合が容易になる。このような促進反応はアロステリック効果として知られ、その仕組みを知るために膨大な研究が行われてきた。しかしアロステリック効果はタンパク質のサブユニットスケールの微小空間で起きる現象なので、その反応過程を溶液中で直接観察した例はない。タンパク質アクチンの重合により形成されるアクチン線維にアクチン調節タンパク質コフィリンが結合する。このコフィリンの結合には正の協同性があり、コフィリンの結合によるアクチン線維の構造変化がこの協同性を生むと考えられている。この研究では超高解像蛍光顕微鏡を用いてアクチン線維へのコフィリン分子の結合が更なるコフィリン分子の結合を促進することを示し、それらの結合位置を超解像測定してコフィリンの結合で結合促進が生じる距離、すなわちアロステリック効果が到達する距離を世界に先駆けて明らかにした。また、コフィリン結合部位でのアクチン線維の揺らぎを分析し、コフィリンの結合による協同的結合促進（アロステリック効果）の分子メカニズムの一端を明らかにした。

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昆虫と細菌の栄養相利共生は、あらゆる共生関係のうちで最も高度なものの１つであり、しばしば宿主と共生者はまるで一つの生命体のように統合され、お互いなしでは生きていけない。しかしこのような必須共生細菌も、もとをたどれば自由生活性の細菌に由来するはずである。どのようにして高度な必須相利共生が、より一般的な関係から生じたのかは進化的に興味深い。本研究では、昆虫類における共生細菌ボルバキアとの栄養相利共生に着目してこの問題に取り組んだ。ボルバキアは多様な昆虫類に普遍的にみられ、一般には宿主昆虫にとって必須でない寄生的な共生細菌であるが、トコジラミ（＝南京虫）に共生するボルバキア系統wCleは例外で、宿主の成長および繁殖に必須である。このボルバキアwCleの1,250,060塩基対の全ゲノム配列を決定したところ、全般的なゲノム構造は他の寄生的なボルバキア系統とそっくりであったが、例外的な特徴として完全なビオチン（＝ビタミンB7）合成経路を含むオペロンが存在していた。このビオチンオペロンは過去に共感染していた他の共生細菌から遺伝子水平転移により獲得したものと推定された。栄養生理学的実験により、ボルバキアwCleは確かに宿主体内でビオチンを合成しており、そのビオチンが宿主の適応度に有意に寄与していることが示された。これらの知見は、ビオチン合成遺伝子クラスターの獲得がボルバキアとトコジラミの栄養相利共生関係の基盤となったことを強く示唆しており、任意共生から必須共生への進化が遺伝子水平転移により促進されたことが明らかになった。

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ネコモルビリウイルス（feline morbillivirus：FmoPV）感染症は、ネコの新興ウイルス感染症であり、尿細管間質性腎炎との関連が疑われている。FmoPVは中国で2012年に初めて報告されたが、他の国におけるウイルス分離の報告はなかった。我々は日本で初めてFmoPVの分離に成功し、その性状を調べたので報告する。日本国内の動物病院を受診したイエネコ13頭の尿をRT-PCR検査したところ、3頭が陽性と判定された。これらの陽性個体からFmoPVを3株分離した。FmoPVに感染したCRFK細胞では融合を伴うCPEが観察され、間接蛍光抗体法によりFmoPVのN蛋白質が検出された。また電子顕微鏡による観察では、多形性のウイルス粒子のエンベロープ上に明瞭な糖蛋白質のスパイクがみられた。HおよびL遺伝子の系統樹解析ではFmoPVの遺伝的多様性が見られたが、正の選択は受けていないことがわかった。

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Death-associated protein kinase 3 (DAPK3)は別名zipper-interacting kinase (ZIPK)としても知られるセリン・スレオニンキナーゼで、その主たる機能は細胞死や平滑筋収縮の調節であることが報告されている。加えて、我々のグループはこれまでにDAPK3の蛋白質発現が自然発症高血圧ラット(SHR)の血管組織で増加し、血管の炎症性反応を促進することで高血圧症の進展に関わることを報告してきた。本研究では、高血圧進展に関わる他の重要な病態プロセスである血管平滑筋の増殖・遊走に及ぼすDAPK3の影響をin vitro, ex vivo, in vivoにおいて検討した。その結果、DAPK3は血小板由来増殖因子PDGF-BBによるp38/HSP27シグナルの活性化を介して平滑筋細胞の増殖・遊走と新生血管内膜の形成を促進することを明らかにした。本研究結果からDAPK3は高血圧症治療に対する新たな分子標的となる可能性が示唆された。

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アシネトバクター属菌（Acinetobacter spp.）の薬剤耐性化・院内感染事例の増加は、Acinetobacter baumannii流行型（epidemic ST-AB）と呼ばれる特定の遺伝型株の広がりと関連があると言われている。一方で、A. baumannii非流行型（non-epidemic ST-AB）に関する報告は少ない。我々は、日本の臨床分離アシネトバクター属菌87株をepidemic-ST AB（31株）、non-epidemic ST-AB（15株）、他のアシネトバクター属菌（non-baumannii Acinetobacter spp.；41株）の3群に分類し、カルバペネム耐性遺伝子と薬剤感受性を比較した。カルバペネム耐性遺伝子に関して、epidemic ST-ABはOXA-23型、OXA-51型β-ラクタマーゼ遺伝子を保有したのに対し、non-epidemic ST-ABとnon-baumannii Acinetobacter spp.は、OXA-58型β-ラクタマーゼ遺伝子、メタロ-β-ラクタマーゼ遺伝子を保有していた。解析したepidemic ST-ABのうち48%が多剤耐性であり、non-epidemic ST-ABやnon-baumannii Acinetobacter spp.に比べ多剤耐性株の割合は有意に高かった。特にepidemic ST-ABのフルオロキノロン耐性率は、極めて高かった。今回の結果から、カルバペネム耐性遺伝子や薬剤感受性において、non-epidemic ST-ABは、non-baumannii Acinetobacter spp.と同様の特徴を示し、同じ種であるepidemic ST-ABとは異なる特徴を持つことが明らかとなった。

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日本の白神山地に生育するミズナラ(Quercus crispula)の樹皮から細菌株P-1^Tを分離した。P-1^T株はグラム染色陰性で、楕円形の内生胞子を形成する好気的な、わずかに好酸性の、幅0.8 µm長さ2–5 µmの桿状細菌で、周鞭毛によって運動した。P-1^T株は種々の炭水化物を増殖基質として利用したが、増殖試験に用いた有機酸は利用しなかった。主要な細胞脂肪酸はanteiso-C_15?:?0で、全細胞脂肪酸の64.2%を占めていた。主要な呼吸鎖キノンはメナキノン7 (MK-7)であった。P-1^T株の細胞膜には極性脂質として、ホスファチジルグリセロール、ジホスファチジルグリセロール、ホスファチジルエタノールアミン、未同定アミノ脂質が4種、未同定リン脂質が1種、未同定極性脂質が2種含まれていた。P-1^T株はPaenibacillus pini S22^T (96.6?%), Paenibacillus chibensis JCM 9905^T (96.1?%)およびPaenibacillus anaericanus MH21^T (95.9?%)に高い16S rRNA遺伝子配列類似性を示した（カッコ内は類似度）。DNAのG+C含量は43.9 mol%であった。これらのデータはP-1^T株がPaenibacillus属内の新規種を代表することを示しており、筆者らは本種の名称として新種Paenibacillus shirakamiensisを提案する。本種の基準株はP-1^T (NBRC 109471^T?=?DSM 26806^T?=?KCTC 33126^T?=?CIP 110571^T)である。