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1分子・多分子計測の相互理解から展開する新しいナノバイオサイエンス

Research Project

Project/Area Number 14J07839
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Nanobioscience
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

松下 祐福  東京大学, 新領域創成科学研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2014-04-25 – 2017-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2016)
Budget Amount *help
¥2,500,000 (Direct Cost: ¥2,500,000)
Fiscal Year 2016: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2015: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2014: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Keywords過飽和溶液 / 溶液中局所ダイナミクス / 分子間クラスター / 溶液中の局所構造 / 結晶核形成 / 相転移現象 / 分子クラウディング / タンパク質フォールディング / X線1分子追跡法 / MHC
Outline of Annual Research Achievements

本研究では、DXT (X線1分枝追跡方)と DFM(暗視野顕微鏡) を用いて、無機および、タンパク質過飽和溶液のナノスケール溶液ダイナミクス観察を行った。本実験結果より、過飽和溶液中には非常に小さい局所力場(fN - aN スケール)が存在することが明らかとなった。
この動的特性は、過飽和溶液中に含まれるネットワーク明滅を繰り返す動的過程を直接的に反映した場の特性であると考えられ、この場は、過飽和溶液からの結晶化現象の理解やその制御研究に貢献すると考えられる。
さらに、我々は、SAXS による酢酸ナトリウム過飽和溶液中に含まれる構造体のナノスケールサイズの推定や、CD 測定を用いた、リゾチーム過飽和溶液中のリゾチーム分子内構造を計測することで、およそ数十 nm 程度で存在すると考えられているリゾチームクラスター内部の分子内構造を反映する重要な構造変化を取得することに成功した。
また、DLS(動的光散乱法)を用いて、過飽和条件下におけるリゾチーム分子の凝集体形成観察実験を行った。本結果より、自発的な核形成を伴う過飽和条件下(4℃)において、2-3量体のクラスターサイズに相当する散乱強度変化を確認した。このことは過飽和条件下におけるリゾチーム分子間の核形成過程がリゾチーム分子間クラスターを経由することで、進行することを明らかにした。
本結果は、現在まで平均情報として埋もれてしまっていた溶液中の密度揺らぎや、ネットワークの動的特性が、局所的な溶液状態に顕在化していることを示すものである。このことは、現在まで未解明な部分の多い、結晶化や核形成プロセス研究において、溶質分子群の動態と、その局所振る舞いの理解を促し、今後その現象解明に大きく貢献していくものと期待される。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2016 Annual Research Report
  • 2015 Annual Research Report
  • 2014 Annual Research Report
  • Research Products

    (21 results)

All 2017 2016 2015 2014

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 2 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (17 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 2 results)

  • [Journal Article] マイクロ秒過飽和状態のダイナミクス観察2017

    • Author(s)
      松下祐福 、関口博史 、太田昇 、一柳光平 、池崎圭吾 、後藤祐児 、佐々木裕次
    • Journal Title

      日本結晶成長学会誌

      Volume: 44

    • NAID

      130005997216

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Time-resolved X-ray tracking of expansion and compression dynamics in supersaturating ion-networks2015

    • Author(s)
      Y. Matsushita, H. Sekiguchi, N. Ohta, K. Ichiyanagi, K. Ikezaki, Y. Goto, Y. C. Sasaki
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 5 Issue: 1 Pages: 17647-17647

    • DOI

      10.1038/srep17647

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Observation of High Accuracy Rotational Dynamics and Dissolution Characteristics of Gold Nanocrystals on Sodium Acetate Supersaturated Solution2015

    • Author(s)
      松下裕福、関口博史、一柳光平、池崎圭吾、後藤佑児、佐々木裕次
    • Journal Title

      Hyomen Kagaku

      Volume: 36 Issue: 10 Pages: 539-542

    • DOI

      10.1380/jsssj.36.539

    • NAID

      130005104151

    • ISSN
      0388-5321, 1881-4743
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Single Molecular Motions of MHC Class II Rely on Bound Peptides2015

    • Author(s)
      Haruo Kozono, Yufuku Matsushita, Naoki Ogawa, Yuko Kozono, Toshihiro Miyabe, Hiroshi Sekiguchi, Kouhei Ichiyanagi, Noriaki Okimoto Makoto Taiji, Osami Kanagawa, and Yuji C Sasaki
    • Journal Title

      Biophysical Journal

      Volume: 108 Issue: 2 Pages: 350-359

    • DOI

      10.1016/j.bpj.2014.12.004

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 酢酸ナトリウム過飽和溶液中における金ナノ結晶の分散状態とその高精度 1 分子回転動態観察2016

    • Author(s)
      松下祐福, 関口博史, 一柳光平, 池崎圭吾, 後藤佑児, 佐々木裕次
    • Organizer
      第36回表面科学学術講演会
    • Place of Presentation
      名古屋国際会議場
    • Year and Date
      2016-11-29
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Internal Secondary Structural Changes and Aromatic Rings Conformation of Protein under Supersaturated Condition2016

    • Author(s)
      Yufuku Matsushita, Hiroshi Sekiguchi, Jae-won Chang, Keigo Ikezaki, Masaki Nishijima, Daizo Hamada, Yuji Goto, Yuji C. Sasaki
    • Organizer
      第54回日本生物物理学会
    • Place of Presentation
      つくば国際会議場
    • Year and Date
      2016-11-25
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Time-resolved Local Dynamics Measurement of Supersaturated Solution by Diffracted X-ray Tracking2016

    • Author(s)
      Yufuku Matsushita, Hiroshi Sekiguchi, Keigo Ikezaki, Yuji Goto, Yuji C. Sasaki
    • Organizer
      30th European Crystallographic Meeting
    • Place of Presentation
      Congress Center Basel, Switzerland
    • Year and Date
      2016-08-28
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] X-ray Observation of Novel Nucleation Factor in Protein Supersaturated solution2016

    • Author(s)
      Yufuku Matsushita, Hiroshi Sekiguchi, Noboru Ohta, Keigo Ikezaki, Yuji Goto ,Yuji C. Sasaki
    • Organizer
      Biophysical Society 60th Annual Meeting
    • Place of Presentation
      Los Angeles Convention Center, 1201 S Figueroa St, Los Angeles, CA 90015 アメリカ合衆国
    • Year and Date
      2016-02-27
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] X線1分子追跡法によるタンパク質過飽和溶液中 における局所ダイナミクス構造計測2016

    • Author(s)
      松下祐福, 関口博史, 太田昇, 池崎圭吾, 後藤佑児, 佐々木裕次
    • Organizer
      第29回日本放射光学会年会放射光科学合同シンポジウム
    • Place of Presentation
      千葉県柏市若柴178番地4 柏の葉キャンパス148街区4 東京大学柏の葉キャンパス駅前サテライト
    • Year and Date
      2016-01-09
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] X 線1 分子追跡法よるフェムトニュートン力場でのタンパク質ネットワーク観察2015

    • Author(s)
      松下祐福, 関口博史, 太田昇, 池崎圭吾, 後藤佑児, 佐々木裕次
    • Organizer
      第53回日本生物物理学会年会
    • Place of Presentation
      石川県金沢市角間町 金沢大学
    • Year and Date
      2015-11-25
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] X線1分子追跡法を用いた溶液中タンパク質分子ネットワークの極微小ダイナミクス計測2015

    • Author(s)
      松下祐福, 関口博史, 太田昇, 池崎圭吾, 後藤佑児, 佐々木裕次
    • Organizer
      第15回日本蛋白質科学会
    • Place of Presentation
      徳島県徳島市藍場町2丁目14番地 あわぎんホール
    • Year and Date
      2015-06-24
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Dynamics of Nanoscopic Supersaturated Solution by Diffracted X-ray Tracking2015

    • Author(s)
      Yufuku Matsushita, Hiroshi Sekiguchi, Noboru Ohta, Kosuke Yamazoe, Keigo Ikezaki, Yuji Goto ,Yuji C. Sasaki
    • Organizer
      588. WE-Heraeus Seminar Element Specific Structure Determination in Materials on Nanometer and Sub-Nanometer Scales using modern X-Ray and Neutron Techniques
    • Place of Presentation
      Physikzentrum, Hauptstrasse 5, 53604 Bad Honnef, ドイツ
    • Year and Date
      2015-04-26
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 無機、タンパク質過飽和溶液中のナノサイズ分子ネットワークのマイクロ秒X線時分割観察2015

    • Author(s)
      松下祐福・関口博史・太田昇・池崎圭吾・後藤佑児・佐々木裕次
    • Organizer
      第3回物構研サイエンスフェスタ
    • Place of Presentation
      茨城県つくば市竹園2-20-3 つくば国際会議場
    • Year and Date
      2015-03-17 – 2015-03-18
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Microsecond X-ray Observations of nano Supersaturated protein’s Network dynamics2015

    • Author(s)
      Yufuku Matsushita, Hiroshi Sekiguchi, Kohei Ichiyanagi, Yuji Goto ,Yuji C. Sasaki
    • Organizer
      Biophysical Society 59th Annual Meeting
    • Place of Presentation
      Baltimore Convention Center,One West Pratt Street, Baltimore Maryland 21201, United State of America
    • Year and Date
      2015-02-07 – 2015-02-11
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] X線1分子追跡法によるナノ過飽和現象のダイナミクス観察2015

    • Author(s)
      松下祐福・関口博史・太田昇・池崎圭吾・後藤佑児
    • Organizer
      第28回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
    • Place of Presentation
      滋賀県草津市野路東1丁目1-1 立命館大学びわこ・くさつキャンパス
    • Year and Date
      2015-01-10 – 2015-01-12
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] X線1分子追跡法によるナノ過飽和3D構造ネットワークの発見とその生体分子系への応用2014

    • Author(s)
      松下祐福・関口博史・太田昇・池崎圭吾・山添康介・後藤佑児・佐々木裕次
    • Organizer
      第1回3D活性サイトワークショップ
    • Place of Presentation
      大阪市東淀川区東中島1丁目19番4号 新大阪NLCビル5・6・7F
    • Year and Date
      2014-11-21 – 2014-11-22
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] X線1分子追跡法を用いた結晶化前駆体クラスター動態観察とその界面物性評価2014

    • Author(s)
      松下祐福・関口博史・太田昇・池崎圭吾・後藤佑児・佐々木裕次
    • Organizer
      第34回 表面科学学術講演会
    • Place of Presentation
      島根県松江市学園南1丁目2-1島根県立産業交流会館
    • Year and Date
      2014-11-06 – 2014-11-08
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] X線1分子追跡法を用いた過飽和水溶液中前駆体クラスターの物性評価2014

    • Author(s)
      松下祐福・関口博史・太田昇・池崎圭吾・後藤佑児・佐々木裕次
    • Organizer
      平成26年度日本結晶学会年会及び総会
    • Place of Presentation
      東京都文京区弥生1-1-1東京大学農学部キャンパス
    • Year and Date
      2014-11-01 – 2014-11-03
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] X 線 1 分子追跡法を用いたタンパク質過飽和溶液中における核形成前駆体クラスターの動態観察2014

    • Author(s)
      松下祐福・関口博史・太田昇・池崎圭吾・後藤佑児・佐々木裕次
    • Organizer
      第52回日本生物物理学会
    • Place of Presentation
      札幌市白石区東札幌6条1丁目1-1札幌コンベンションセンター
    • Year and Date
      2014-09-25 – 2014-09-27
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Time-resolved X-ray Observations of Inidividual Single Super-saturated Molecule Network Units2014

    • Author(s)
      Yufuku Matsushita, Hiroshi Sekiguchi, Kohei Ichiyanagi, Yuji Goto ,Yuji C. Sasaki
    • Organizer
      International Union of Materials Research Societies 2014
    • Place of Presentation
      福岡市城南区七隈八丁目19-1 福岡大学
    • Year and Date
      2014-08-24 – 2014-08-30
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] X線1分子追跡法によるタンパク質分子の過飽和ネットワークダイナミクス観察2014

    • Author(s)
      松下祐福・関口博史・一柳光平・後藤佑児・佐々木裕次
    • Organizer
      第14回日本蛋白質科学会
    • Place of Presentation
      神奈川県横浜市中区山下町24-1 ワークピア横浜
    • Year and Date
      2014-06-25 – 2014-06-27
    • Related Report
      2014 Annual Research Report

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Published: 2015-01-22   Modified: 2024-03-26  

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