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Structural basis of propagation ability and toxicity of amyloid fibrils as elucidated through the analysis of prefibrillar intermediates

Research Project

Project/Area Number 16H04778
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Research Field Biophysics
Research InstitutionKobe University

Principal Investigator

CHATANI Eri  神戸大学, 理学研究科, 准教授 (00432493)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 山本 直樹  神戸大学, 理学研究科, 特命助教 (90580671)
Project Period (FY) 2016-04-01 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥17,810,000 (Direct Cost: ¥13,700,000、Indirect Cost: ¥4,110,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Fiscal Year 2018: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2017: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2016: ¥10,270,000 (Direct Cost: ¥7,900,000、Indirect Cost: ¥2,370,000)
Keywords蛋白質 / ミスフォールディング / アミロイド / 中間体 / 伝播
Outline of Final Research Achievements

Amyloid fibrils typically propagate their own structures by a template-dependent growth mechanism, in which the termini of the fibrils serve as a propagation template. To elucidate the property of the template structure and the mechanism of its formation, we focused on “prefibrillar intermediates”, i.e., early aggregates that are assumed to be formed before demonstrating the propagation ability. We have identified a characteristic pathway of the formation of amyloid fibrils of human insulin B chain, in which prefibrillar intermediates populated significantly. We have analyzed the structural properties of the prefibrillar intermediates and tracked their formation in a time-dependent manner. We have also found the inhibition of the B-chain amyloid formation by fibrinogen, which interacted with the prefibrillar intermediates.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

アミロイド線維のもつ伝播性は、アミロイドーシスの発症・進行を担う性質として注目されている。線維前駆中間体に着眼した本研究は、伝播性を獲得し増殖するまでのタンパク質の会合や構造形成の実態に迫ろうとするものであり、タンパク質科学における学術的意義だけでなく早期診断および治療にも貢献することができる。特に鋳型や線維前駆中間体は、線維の形成阻害や分解促進のターゲットとして有用である可能性が高く、戦略的な治療と予防法の開発につながることが期待される。

Report

(5 results)
  • 2019 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • Research Products

    (105 results)

All 2020 2019 2018 2017 2016 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (9 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 8 results,  Open Access: 5 results) Presentation (92 results) (of which Int'l Joint Research: 27 results,  Invited: 26 results) Remarks (2 results) Funded Workshop (1 results)

  • [Int'l Joint Research] インド工科大学カンプール校(インド)

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      Volume: 58 Issue: 24 Pages: 2769-2781

    • DOI

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      KIMIKA

      Volume: 30 Issue: 1 Pages: 1-3

    • DOI

      10.26534/kimika.v30i1.1-3

    • NAID

      120006952747

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      J. Org. Chem.

      Volume: 84 Issue: 9 Pages: 5535-5547

    • DOI

      10.1021/acs.joc.9b00493

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      120006647353

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      Sci. Rep.

      Volume: 8 Issue: 1 Pages: 62-62

    • DOI

      10.1038/s41598-017-18390-y

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      Volume: 122 Issue: 4 Pages: 1367-1377

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      Journal of Biological Chemistry

      Volume: 292 Issue: 52 Pages: 21219-21230

    • DOI

      10.1074/jbc.m117.813097

    • NAID

      120006557632

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      Tsung-Han Liu, Ken-ichi Yuyama, Takato Hiramatsu, Naoki Yamamoto, Eri Chatani, Hiroshi Miyasaka, Teruki Sugiyama, Hiroshi Masuhara
    • Journal Title

      Langmuir

      Volume: 33 Issue: 33 Pages: 8311-8318

    • DOI

      10.1021/acs.langmuir.7b01822

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      柚 佳祐;茶谷 絵理
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      吉川 祐樹;山本 直樹;井上 倫太郎;杉山 正明;田村 厚夫;茶谷 絵理
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      茶谷 絵理;山本 直樹;赤井 大気;井上 倫太郎;杉山 正明;田村 厚夫
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      曲師 香緒里;山本 直樹;森垣 憲一;茶谷 絵理
    • Organizer
      第18回日本蛋白質科学会
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 分子夾雑環境での蛋白質凝集反応-アミロイド線維形成にもたらす他分子の共存効果-2018

    • Author(s)
      茶谷 絵理;後藤 祐児
    • Organizer
      第18回日本蛋白質科学会
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      2018 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 様々なpHにおけるインスリンB鎖のアミロイド核形成反応中間体の観察2018

    • Author(s)
      吉川 祐樹;山本 直樹;田村 厚夫;茶谷 絵理
    • Organizer
      第18回日本蛋白質科学会
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] タンパク質の広帯域誘電分光;水和水ダイナミクスおよびその熱活性の検証2018

    • Author(s)
      山本 直樹;伊藤 奨太;太田 薫;中西 真大;田村 厚夫;井上 圭一;神取 秀樹;茶谷 絵理;富永 圭介
    • Organizer
      第18回日本蛋白質科学会
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Exploring the mechanisms of protein self-assembly underlying amyloid nuclei formation2018

    • Author(s)
      Eri Chatani, Naoki Yamamoto
    • Organizer
      新学術領域「動的秩序と機能」第6回国際シンポジウム
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      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Characterization and stabilization of prefibrillar aggregate of insulin B chain for inhibition of amyloid fibril formation2018

    • Author(s)
      Naoki Yamamoto, Taiki Akai, Shoko Tsuhara, Atsuo Tamura, Rintaro Inoue, Masaaki Sugiyama, Eri Chatani
    • Organizer
      新学術領域「動的秩序と機能」第6回国際シンポジウム
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Broadband dielectric spectroscopy on proteins and lipid bilayers from sub-GHz to THz2018

    • Author(s)
      Naoki Yamamoto, Yu Kadomura, Shota Ito, Masahiro Nakanishi, Eri Chatani, Kei-ichi Inoue, Hideki Kandori, Keisuke Tominaga
    • Organizer
      13th DAE-BRNS Biennial Trombay Symposium onRadiation & Photochemistry
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Nucleation dynamics in amyloid formation as investigated by the analysis of prefibrillar intermediates2017

    • Author(s)
      Eri Chatani, Naoki Yamamoto
    • Organizer
      新学術領域「動的秩序と機能」第5回国際シンポジウム
    • Place of Presentation
      東京大学駒場キャンパス(東京都・目黒区)
    • Year and Date
      2017-01-22
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      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Role of prefibrillar intermediates of insulin B chain in its amyloid fibril formation2017

    • Author(s)
      Naoki Yamamoto, Shoko Tsuhara, Atsuo Tamura, Eri Chatani
    • Organizer
      新学術領域「動的秩序と機能」第5回国際シンポジウム
    • Place of Presentation
      東京大学駒場キャンパス(東京都・目黒区)
    • Year and Date
      2017-01-21
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      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] A New fibrinogen function of trapping amyloid intermediate conformation2017

    • Author(s)
      Taiki Akai, Naoki Yamamoto, Eri Chatani
    • Organizer
      新学術領域「動的秩序と機能」第5回国際シンポジウム
    • Place of Presentation
      東京大学駒場キャンパス(東京都・目黒区)
    • Year and Date
      2017-01-21
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      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 線維前駆中間体の観察によるアミロイド核形成の機構解明と制御2017

    • Author(s)
      茶谷 絵理
    • Organizer
      蛋白質異常凝集研究会
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    • Invited
  • [Presentation] pHおよび塩濃度に依存したトランスサイレチン凝集反応の観察2017

    • Author(s)
      下地 恭平, 山本 直樹, 茶谷 絵理
    • Organizer
      第4回 新学術領域研究「動的秩序と機能」若手研究会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 弱酸性条件におけるAβ1-40のアミロイド線維形成と膜破壊機構の解明2017

    • Author(s)
      曲師 香緒里, 山本 直樹, 平松 貴人, 茶谷 絵理
    • Organizer
      第4回 新学術領域研究「動的秩序と機能」若手研究会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] A specific form of prefibrillar aggregates that functions as a precursor of amyloid nucleation2017

    • Author(s)
      山本 直樹, 津原 祥子, 田村 厚夫, 茶谷 絵理
    • Organizer
      第55回日本生物物理学会年会
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  • [Presentation] Investigation of inhibition mechanism of fibrinogen in the amyloid fibrillation2017

    • Author(s)
      赤井 大気, 山本 直樹, 茶谷 絵理
    • Organizer
      第55回日本生物物理学会年会
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  • [Presentation] Amyloid fibrillation of Aβ1-40 under weak acidic conditions2017

    • Author(s)
      曲師 香緒里, 山本 直樹, 平松 貴人, 茶谷 絵理
    • Organizer
      第55回日本生物物理学会年会
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  • [Presentation] 弱酸性条件におけるAβ1-40アミロイド線維形成反応の観察2017

    • Author(s)
      曲師 香緒里, 平松 貴人, 山本 直樹, 茶谷 絵理
    • Organizer
      第17回日本蛋白質科学会年会
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  • [Presentation] アミロイド形成における蛋白質分子集合プロセスの観察2017

    • Author(s)
      茶谷 絵理
    • Organizer
      第17回日本蛋白質科学会年会
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    • Invited
  • [Presentation] 超音波照射によるインスリンB 鎖アミロイド前駆中間体の線維化誘導2017

    • Author(s)
      山本 直樹, 津原 祥子, 田村 厚夫, 茶谷 絵理
    • Organizer
      第17回日本蛋白質科学会年会
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  • [Presentation] トランスサイレチン凝集反応のpH および塩濃度依存性の解析2017

    • Author(s)
      下地 恭平, 山本 直樹, 茶谷 絵理
    • Organizer
      若手フロンティア研究会2017
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  • [Presentation] Aβ1-40のアミロイド線維形成と膜破壊能に 対するpHの効果2017

    • Author(s)
      曲師 香緒里, 山本 直樹, 平松 貴人, 茶谷 絵理
    • Organizer
      若手フロンティア研究会2017
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  • [Presentation] Characterization of prefibillar intermediates that function as a precursorof the amyloid fibrils2017

    • Author(s)
      Naoki Yamamoto, Shoko Tsuhara, Atsuo Tamura, Eri Chatani
    • Organizer
      Horizon in Molecular Biology 2017
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Investigating amyloid polymophism by using iodine staining2016

    • Author(s)
      Takato Hiramatsu, Seongmin Ha, Yuki Masuda, Mitsuru Yasuda, Mika Ishigaki, Yukihiro Ozaki, Eri Chatani
    • Organizer
      Japan-Taiwan Medical Spectroscopy International Symposium
    • Place of Presentation
      淡路夢舞台国際会議場(兵庫県・淡路市)
    • Year and Date
      2016-12-05
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Structural analysis of Insulin amyloid fibril in the formation process by Raman spectroscopy2016

    • Author(s)
      Kana Morimoto, Mika Ishigaki, Eri Chatani, Roumiana Tsenkova, Yukihiro Ozaki
    • Organizer
      Japan-Taiwan Medical Spectroscopy International Symposium
    • Place of Presentation
      淡路夢舞台国際会議場(兵庫県・淡路市)
    • Year and Date
      2016-12-05
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Investigation of protein aggregation processes leading to amyloid formation2016

    • Author(s)
      Eri Chatani, Naoki Yamamoto
    • Organizer
      Japan-Taiwan Medical Spectroscopy International Symposium
    • Place of Presentation
      淡路夢舞台国際会議場(兵庫県・淡路市)
    • Year and Date
      2016-12-05
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    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Protein hydration dynamics studied by broadband dielectric spectroscopy2016

    • Author(s)
      Naoki Yamamoto, Shota Ito, Kaoru Ohta, Atsuo Tamura, Eri Chatani, Hideki Kandori, Keisuke Tominaga
    • Organizer
      Japan-Taiwan Medical Spectroscopy International Symposium
    • Place of Presentation
      淡路夢舞台国際会議場(兵庫県・淡路市)
    • Year and Date
      2016-12-05
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    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 様々な炎症物質を認識するNLRP3-LRRドメインの発現系の確立とその構造的基盤の解明2016

    • Author(s)
      山本 良太、山下 和人、今村 比呂志、鍔木 基成、茶谷 絵理
    • Organizer
      第39回日本分子生物学会年会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜(神奈川県・横浜市)
    • Year and Date
      2016-12-01
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  • [Presentation] Investigation of water molecular system dynamics in the early stages of amyloid formation2016

    • Author(s)
      Eri Chatani, Takato Hiramatsu, Yukari Itakura, Roumiana Tsenkova
    • Organizer
      AQUAPHOTOMICS: UNDERSTANDING WATER in BIOLOGY 2nd INTERNATIONAL SYMPOSIUM
    • Place of Presentation
      神戸大学(兵庫県・神戸市)
    • Year and Date
      2016-11-28
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  • [Presentation] Early detection of amyloid nucleus formation by near infrared spectroscopy2016

    • Author(s)
      Takato Hiramatsu, Yukari Itakura, Eri Chatani, Roumiana Tsenkova
    • Organizer
      AQUAPHOTOMICS: UNDERSTANDING WATER in BIOLOGY 2nd INTERNATIONAL SYMPOSIUM
    • Place of Presentation
      神戸大学(兵庫県・神戸市)
    • Year and Date
      2016-11-27
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  • [Presentation] Effects of hydration on protein dynamics and its thermal excitation studied by broadband dielectric spectroscopy2016

    • Author(s)
      Naoki Yamamoto, Shota Ito, Hideki Kandori, Kaoru Ohta, Atsuo Tamura, Eri Chatani, Keisuke Tominaga
    • Organizer
      AQUAPHOTOMICS: UNDERSTANDING WATER in BIOLOGY 2nd INTERNATIONAL SYMPOSIUM
    • Place of Presentation
      神戸大学(兵庫県・神戸市)
    • Year and Date
      2016-11-27
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  • [Presentation] Effects of hydration and thermal excitation of globular and membrane proteins studied by broadband dielectric spectroscopy2016

    • Author(s)
      山本 直樹、伊藤 奨太、茶谷 絵理、神取 秀樹、富永 圭介
    • Organizer
      第54回日本生物物理学会年会
    • Place of Presentation
      つくば国際会議場(茨城県・つくば市)
    • Year and Date
      2016-11-26
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  • [Presentation] Investigating early steps in amyloid fibril formation2016

    • Author(s)
      茶谷 絵理
    • Organizer
      第54回日本生物物理学会年会
    • Place of Presentation
      つくば国際会議場(茨城県・つくば市)
    • Year and Date
      2016-11-25
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    • Invited
  • [Presentation] Investigation of molecular basis underlying the recognition of various inflammatory substances by NLRP3-LRR domain2016

    • Author(s)
      山本 良太、山下 和人、今村 比呂志、鍔木 基成、茶谷 絵理
    • Organizer
      第54回日本生物物理学会年会
    • Place of Presentation
      つくば国際会議場(茨城県・つくば市)
    • Year and Date
      2016-11-25
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  • [Presentation] Fibrinogen inhibits amyloid fibrillation by stopping at the stage of intermediates2016

    • Author(s)
      赤井 大気、山本 直樹、茶谷 絵理
    • Organizer
      第54回日本生物物理学会年会
    • Place of Presentation
      つくば国際会議場(茨城県・つくば市)
    • Year and Date
      2016-11-25
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  • [Presentation] Effects of amyloid fibrillations on geometries of human insulin as studied by time-resolved EPR spectroscopy2016

    • Author(s)
      安倍 知花、立川 貴士、茶谷 絵理、Paul Zierep、Stefan Weber、森 俊文、斎藤 真司、小堀 康博
    • Organizer
      第54回日本生物物理学会年会
    • Place of Presentation
      つくば国際会議場(茨城県・つくば市)
    • Year and Date
      2016-11-25
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  • [Presentation] Molecular exploration of prefibrillar intermediates that lead to formation of amyloid fibrils2016

    • Author(s)
      Eri Chatani, Naoki Yamamoto
    • Organizer
      Indo-Japan Joint Seminar on "Frontiers in Molecular Spectroscopy: From Fundamentals to Applications on Material Science and Biology"
    • Place of Presentation
      Indian Institute of Technology, Kanpur (Kanpur, India)
    • Year and Date
      2016-11-14
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    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Hydration and thermal-excitation effects of purple membrane dynamics probed by broadband dielectric spectroscopy2016

    • Author(s)
      Naoki Yamamoto, Shota Ito, Eri Chatani, Hideki Kandori, Keisuke Tominaga
    • Organizer
      Indo-Japan Joint Seminar on "Frontiers in Molecular Spectroscopy: From Fundamentals to Applications on Material Science and Biology"
    • Place of Presentation
      Indian Institute of Technology, Kanpur (Kanpur, India)
    • Year and Date
      2016-11-14
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  • [Presentation] 線維前駆中間体に作用点をもつフィブリノーゲンのアミロイド線維化阻害機構2016

    • Author(s)
      赤井 大気、山本 直樹、茶谷 絵理
    • Organizer
      新学術領域研究「動的秩序と機能」第3回若手研究会
    • Place of Presentation
      加賀観光ホテル(石川県・加賀市)
    • Year and Date
      2016-10-12
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  • [Presentation] 広帯域分光による水/ジメチルスルホキシド二成分液体中におけるタンパク質の構造安定性2016

    • Author(s)
      飯沼 美紀、山本 直樹、太田 薫、茶谷 絵理、富永 圭介
    • Organizer
      第10回分子科学討論会
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      神戸ファッションマート(兵庫県・神戸市)
    • Year and Date
      2016-09-15
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  • [Presentation] ラマン分光法を用いたインスリンアミロイド線維形成過程の解析2016

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      森本 佳奈、石垣 美歌、茶谷 絵理、Roumiana Tsenkova、尾崎 幸洋
    • Organizer
      日本分析化学会第65年会
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      北海道大学工学部(北海道・札幌市)
    • Year and Date
      2016-09-14
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    • Author(s)
      山本 直樹、伊藤 奨太、茶谷 絵理、神取 秀樹、富永 圭介
    • Organizer
      第10回分子科学討論会
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      神戸ファッションマート(兵庫県・神戸市)
    • Year and Date
      2016-09-13
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      安倍 知花、立川 貴士、茶谷 絵理、Till Biskup、Stefan Weber、小堀 康博
    • Organizer
      第20回ESRフォーラム研究会 in 神戸
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      神戸大学 瀧川記念学術交流会館(兵庫県・神戸市)
    • Year and Date
      2016-07-16
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      山本 直樹、伊藤 奨太、茶谷 絵理、神取 秀樹、富永 圭介
    • Organizer
      第43回生体分子科学討論会2016
    • Place of Presentation
      名古屋大学 野依記念学術交流館(愛知県・名古屋市)
    • Year and Date
      2016-06-24
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      Tomoka Abe, Takashi Tachikawa, Eri Chatani, Till Biskup, Stefan Weber, Yasuhiro Kobori
    • Organizer
      4th Awaji International Workshop on “Electron Spin Science & Technology: Biological and Materials Science Oriented Applications”
    • Place of Presentation
      淡路夢舞台国際会議場(兵庫県・淡路市)
    • Year and Date
      2016-06-20
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  • [Presentation] 線維前駆中間体を経由したアミロイド線維形成機構  -インスリン B 鎖が形成する初期会合体のキャラクタリゼーション-2016

    • Author(s)
      山本 直樹、津原 祥子、田村 厚夫、茶谷 絵理
    • Organizer
      第16回日本蛋白質科学会年会
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      福岡国際会議場(福岡県・福岡市)
    • Year and Date
      2016-06-09
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      山下 和人、山本 直樹、鍔木 基成、茶谷 絵理
    • Organizer
      第16回日本蛋白質科学会年会
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      福岡国際会議場(福岡県・福岡市)
    • Year and Date
      2016-06-09
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      赤井 大気、山本 直樹、茶谷 絵理
    • Organizer
      第16回日本蛋白質科学会年会
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      福岡国際会議場(福岡県・福岡市)
    • Year and Date
      2016-06-08
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      森本 佳奈、石垣 美歌、茶谷 絵理、Roumiana Tsenkova、尾崎 幸洋
    • Organizer
      第76回分析化学討論会
    • Place of Presentation
      岐阜薬科大学・岐阜大学(岐阜県・岐阜市)
    • Year and Date
      2016-05-28
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      茶谷 絵理
    • Organizer
      第63回日本生化学会近畿支部例会
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      神戸薬科大学(兵庫県・神戸市)
    • Year and Date
      2016-05-21
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    • Author(s)
      平松 貴人、Ha Seongmin、増田 裕輝、安田 充、石垣 美歌、尾崎 幸洋、茶谷 絵理
    • Organizer
      第63回日本生化学会近畿支部例会
    • Place of Presentation
      神戸薬科大学(兵庫県・神戸市)
    • Year and Date
      2016-05-21
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      http://www2.kobe-u.ac.jp/~echatani

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      淡路夢舞台国際会議場(兵庫県・淡路市)
    • Year and Date
      2016-12-04
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Published: 2016-04-21   Modified: 2021-02-19  

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