• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 前のページに戻る

バイオルミネッセンスの色決定機構における化学反応ダイナミックス

研究課題

研究課題/領域番号 15K05379
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 物理化学
研究機関群馬大学 (2017)
東京大学 (2015-2016)

研究代表者

樋山 みやび  群馬大学, 大学院理工学府, 准教授 (90399311)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2017年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2016年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2015年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
キーワードホタル生物発光 / オキシルシフェリン / 水和 / 量子化学計算 / 分子動力学計算 / 発光体 / 振電相互作用 / 吸収スペクトル / 蛍光スペクトル / フランクコンドン因子
研究成果の概要

従来法によりオキシルシフェリンの吸収・蛍光スペクトルにおける振電相互作用の解析を行い、ケト型のみに特異な水和の影響を見つけた。同時に、この影響は従来法では解析できず、理論計算における水和の扱いは非常に難しいことが明確になった。生物発光のタンパク質酵素は水溶液中で働くことから、まず水和の問題を解決する必要があった。水和問題に対応するため第一原理分子動力学計算を実施し、ケト型のみにみられる特異な水和の影響はその疎水的な水和構造に起因することを突き止めた。この計算に基づく理論吸収スペクトルでは、実験とよく一致し、「化学種の疎水性の影響がスペクトル形状に現れる」という、新しい関係性を見つけた。

報告書

(4件)
  • 2017 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2016 実施状況報告書
  • 2015 実施状況報告書
  • 研究成果

    (25件)

すべて 2017 2016 2015

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (21件) (うち国際学会 9件、 招待講演 5件)

  • [雑誌論文] The effect of dynamical fluctuations of hydration structures on the absorption spectra of oxyluciferin anions in an aqueous solution2017

    • 著者名/発表者名
      Miyabi Hiyama, Motoyuki Shiga, Nobuaki Koga, Osamu Sugino, Hidefumi Akiyama and Yoshifumi Noguchi
    • 雑誌名

      Physical Chemistry Chemical Physics

      巻: 19 号: 15 ページ: 10028-10035

    • DOI

      10.1039/c7cp01067b

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Theoretical insights into the effect of pH values on oxidation processes in the emission of firefly luciferin in aqueous solution2017

    • 著者名/発表者名
      Hiyama Miyabi、Akiyama Hidefumi、Koga Nobuaki
    • 雑誌名

      Luminescence:The Journal of Biological and Chemical Luminescence

      巻: 32 号: 6 ページ: 1100-1108

    • DOI

      10.1002/bio.3308

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Reverse Stability of Oxyluciferin Isomers in Aqueous Solutions2016

    • 著者名/発表者名
      Yoshifumi Noguchi, Miyabi Hiyama, Motoyuki Shiga, Osamu Sugino, and Hidefumi Akiyama
    • 雑誌名

      The Journal of Physics Chemistry B

      巻: 120 号: 34 ページ: 8776-8783

    • DOI

      10.1021/acs.jpcb.6b04963

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Vibronic structures in absorption and fluorescence spectra of firefly oxyluciferin in aqueous solutions2015

    • 著者名/発表者名
      Miyabi Hiyama, Yoshifumi Noguchi, Hidefumi Akiyama, Kenta Yamada, Nobuaki Koga
    • 雑誌名

      Photochemistry and Photobiology

      巻: 91 号: 4 ページ: 819-827

    • DOI

      10.1111/php.12463

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] pH dependence of oxidation reaction pathway of firefly luciferin2017

    • 著者名/発表者名
      Miyabi Hiyama, Hidefumi Akiyama, Nobuaki Koga
    • 学会等名
      The 55th Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] クマリン・ケージドルシフェリンの電子励起状態の理論的研究2017

    • 著者名/発表者名
      薄倉淳子、樋山みやび、倉田麻貴、挾間優治、Xingping Qiu、Francoise Winnik, 古賀伸明、秋山英文
    • 学会等名
      第11回分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] ホタルオキシルシフェリン吸収スペクトルにおける水分子鎖の構造ゆらぎの影響2017

    • 著者名/発表者名
      樋山みやび、野口良史、志賀基之、杉野修、秋山英文、古賀伸明
    • 学会等名
      第11回分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] GRRM 法による水溶液中ケージドルシフェリンの構造探索2017

    • 著者名/発表者名
      薄倉淳子、樋山みやび、倉田麻貴、挾間優治、Xingping Qiu、Francoise Winnik, 古賀伸明、秋山英文
    • 学会等名
      シンポジウム「化学反応経路探索のニューフロンティア」
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] nstantaneous absorption spectra of firefly oxyluciferin using the first principle molecular dynamics simulations2017

    • 著者名/発表者名
      Miyabi Hiyama, Yoshifumi Noguchi, Motoyuki Shiga, Osamu Sugino, Hidefumi Akiyama, Nobuaki Koga
    • 学会等名
      1th Triennial Congress of the World Association of Theoretical and Computational Chemists, 27 August-1 September 2017, Munich, Germany
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effects of water solvation on absorption spectra of firefly oxyluciferin2017

    • 著者名/発表者名
      Nobuaki Koga, Miyabi Hiyama, Yoshifumi Noguchi, Motoyuki Shiga, Osamu Sugino, Hidefumi Akiyama
    • 学会等名
      The 28th International Conference on Photochemistry (ICP 2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 水溶液中のオキシルシフェリン異性体の安定性2016

    • 著者名/発表者名
      野口良史、樋山みやび、志賀基之、杉野修、秋山英文
    • 学会等名
      第30回分子シミュレーション討論会
    • 発表場所
      大阪大学(大阪府・豊中市)
    • 年月日
      2016-11-30
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Hydration effects on absorption and fluorescence spectra of firefly oxyluciferin2016

    • 著者名/発表者名
      Miyabi Hiyama, Yoshifumi Noguchi, Hidefumi Akiyama Kenta Yamada, Nobuaki Koga
    • 学会等名
      The 54rd Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan
    • 発表場所
      つくば国際会議場(茨城県・つくば市)
    • 年月日
      2016-11-25
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ホタルルシフェリン酸化反応経路の理論的研究2016

    • 著者名/発表者名
      樋山みやび、秋山英文、古賀伸明
    • 学会等名
      第10回分子科学討論会
    • 発表場所
      神戸ファッションマート(兵庫県・神戸市)
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Effects of vibronic transitions and water solvation on absorption and fluorescence spectra of firefly oxyluciferin2016

    • 著者名/発表者名
      Miyabi Hiyama, Yoshifumi Noguchi, Kenta Yamada, Hidefumi Akiyama, Nobuaki Koga,
    • 学会等名
      19th International Symposium on Bioluminescence and Chemiluminescence 2016
    • 発表場所
      つくば国際会議場(茨城県・つくば市)
    • 年月日
      2016-05-29
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Stability of keto-, enol-, enolate-type oxyluciferin anions in aqueous solutions2016

    • 著者名/発表者名
      Yoshifumi Noguchi, Miyabi Hiyama, Motoyuki Shiga, Osamu Sugino, Hidefumi Akiyama
    • 学会等名
      19th International Symposium on Bioluminescence and Chemiluminescence 2016
    • 発表場所
      つくば国際会議場(茨城県・つくば市)
    • 年月日
      2016-05-29
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Theoretical study for photoluminescence of firefly-bioluminescence-related molecules2015

    • 著者名/発表者名
      (1)Miyabi Hiyama, Yoshifumi Noguchi, Toshimitsu Michizuki, Kenta Yamada, Hidefumi Akiyama, Nobuaki Koga
    • 学会等名
      環太平洋国際化学会議 THE INTERNATIONAL CHEMICAL CONGRESS OF PACIFIC BASIN SOCIETIES (Pacifichem 2015
    • 発表場所
      ホノルル(米国)
    • 年月日
      2015-12-16
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] All-electron first-principles X-ray adsorption spectra calculations for acetone and acetic acid.2015

    • 著者名/発表者名
      2.Yoshifumi Noguchi, Miyabi Hiyama, Hidefumi Akiyama, Yoshihisa Harada, Nobuaki Koga
    • 学会等名
      環太平洋国際化学会議 THE INTERNATIONAL CHEMICAL CONGRESS OF PACIFIC BASIN SOCIETIES (Pacifichem 2015)
    • 発表場所
      ホノルル(米国)
    • 年月日
      2015-12-15
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ホタル生物発光の量子化学計算と反応機構2015

    • 著者名/発表者名
      樋山みやび
    • 学会等名
      量子化学探索研究所講演会2015
    • 発表場所
      東京大学 (東京都・文京区)
    • 年月日
      2015-11-29
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 生物発光における量子化学計算2015

    • 著者名/発表者名
      樋山みやび
    • 学会等名
      第3回津田沼RBKフォーラム
    • 発表場所
      千葉工業大学 (千葉県・習志野市)
    • 年月日
      2015-11-28
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 生物発光における分子科学2015

    • 著者名/発表者名
      樋山みやび
    • 学会等名
      原子衝突学会第40回年会
    • 発表場所
      首都大学東京 (東京都・八王子市)
    • 年月日
      2015-09-30
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 水溶液中オキシルシフェリンの吸収・蛍光スペクトルにおける振電構造の解析2015

    • 著者名/発表者名
      樋山みやび, 野口良史, 秋山英文, 山田健太, 古賀伸明
    • 学会等名
      第9回分子科学討論会
    • 発表場所
      東京工業大学 (東京都・目黒区)
    • 年月日
      2015-09-19
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 生物発光の光制御に向けたケージド・ルシフェリンの分光評価2015

    • 著者名/発表者名
      倉田麻貴, 樋山みやび, 挟間優治, 東暉舜, 吉田正裕, 望月敏光, 秋山英文
    • 学会等名
      第9回分子科学討論会
    • 発表場所
      東京工業大学 (東京都・目黒区)
    • 年月日
      2015-09-18
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] イクオリン生物発光の量子収率測定2015

    • 著者名/発表者名
      挾間優治, 東暉舜, 倉田麻貴, 樋山みやび, 吉田正裕, 久保田英博, 井上敏, 秋山英文
    • 学会等名
      日本物理学会2015年秋季大会
    • 発表場所
      関西大学 (大阪府・吹田市)
    • 年月日
      2015-09-17
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Analysis of Photoluminescence Pathways of Firefly Oxyluciferin in Aqueous Solution2015

    • 著者名/発表者名
      Miyabi Hiyama, Toshimitsu Mochizuki, Hidefumi Akiyama, Nobuaki Koga
    • 学会等名
      The 53rd Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan
    • 発表場所
      金沢大学 (石川県・金沢市)
    • 年月日
      2015-09-13
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] オキシルシフェリン光ルミネッセンスにおける発光反応経路と振動構造2015

    • 著者名/発表者名
      樋山みやび、野口良史、望月敏光、秋山英文、古賀伸明
    • 学会等名
      物性研究所短期研究会 機能物性融合科学研究会シリーズ(3)「反応と輸送」
    • 発表場所
      東京大学物性研究所 (千葉県・柏市)
    • 年月日
      2015-06-24
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2015-04-16   更新日: 2019-03-29  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi