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Structure modeling of biological particles from X-ray laser diffraction patterns

Research Project

Project/Area Number 16K05527
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field Biological physics/Chemical physics/Soft matter physics
Research InstitutionJapan Synchrotron Radiation Research Institute

Principal Investigator

Joti Yasumasa  公益財団法人高輝度光科学研究センター, XFEL利用研究推進室, 主幹研究員 (30360415)

Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
KeywordsXFEL / コヒーレント回折イメージング / 構造モデリング / X線レーザー / 実験データ解析 / 位相回復 / 生物物理 / 機能構造 / モデリング
Outline of Final Research Achievements

To understand life phenomena, it is important to image function-related structures of biological particles. Coherent X-ray diffraction imaging with ultrafast X-ray laser has potential to reveal life phenomena in the range of nanometer to micrometer. To realize that, we have developed a methodology for structure modeling of biological particles from X-ray laser diffraction pattern.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

コヒーレント回折イメージングでは、コンピュータによる位相回復計算により実験画像から試料像を再生する。広く利用されている位相回復アルゴリズムは、実験データの質によっては複数の解を与える場合があり、その信頼性に問題があった。本研究では、コヒーレント回折イメージングに、構造モデリングという別の解析アプローチを提示することが出来た。

Report

(4 results)
  • 2018 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2017 Research-status Report
  • 2016 Research-status Report
  • Research Products

    (20 results)

All 2019 2018 2017 2016

All Journal Article (5 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 2 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results) Presentation (15 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 3 results)

  • [Journal Article] Gaussian mixture model for coarse-grained modeling from XFEL2018

    • Author(s)
      Nagai Tetsuro、Mochizuki Yuki、Joti Yasumasa、Tama Florence、Miyashita Osamu
    • Journal Title

      Optics Express

      Volume: 26 Issue: 20 Pages: 26734-26734

    • DOI

      10.1364/oe.26.026734

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Three-dimensional reconstruction for coherent diffraction patterns obtained by XFEL2017

    • Author(s)
      Nakano Miki、Miyashita Osamu、Jonic Slavica、Song Changyong、Nam Daewoong、Joti Yasumasa、Tama Florence
    • Journal Title

      Journal of Synchrotron Radiation

      Volume: 24 Issue: 4 Pages: 727-737

    • DOI

      10.1107/s1600577517007767

    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] SACLAを用いた環境制御ナノイメージング2017

    • Author(s)
      西野吉則,木村隆志,鈴木明大,城地保昌,別所義隆
    • Journal Title

      レーザー研究

      Volume: 45 Pages: 508-512

    • NAID

      130007957391

    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Journal Article] X-ray Free Electron Laser Single Particle Analysis for Biological Systems2017

    • Author(s)
      O. Miyashita and Y. Joti
    • Journal Title

      Curr. Opin. Struct. Biol.

      Volume: 43 Pages: 163-169

    • DOI

      10.1016/j.sbi.2017.03.014

    • Related Report
      2016 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Coherent Imaging Using SACLA2017

    • Author(s)
      西野吉則、木村隆志、鈴木明大、城地保昌、別所義隆
    • Journal Title

      Nihon Kessho Gakkaishi

      Volume: 59 Issue: 1 Pages: 18-23

    • DOI

      10.5940/jcrsj.59.18

    • NAID

      130005437789

    • ISSN
      0369-4585, 1884-5576
    • Related Report
      2016 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] SACLAにおける高分解能コヒーレント回折イメージングのための超高密度集光光学系の開発―多層膜ミラー光学系の評価―2019

    • Author(s)
      木村円香, 鈴木明大, 木村隆志, 三友秀之, 城地保昌, 別所義隆, 居城邦治, 西野吉則
    • Organizer
      第32回日本放射光学会年会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] X線自由電子レーザーを用いたポンプ・プローブコヒーレント回折イメージング法の開発2019

    • Author(s)
      鈴木芳幸, 鈴木明大, 木村隆志, 三友秀之, 城地保昌, 別所義隆, 居城邦治, 西野吉則
    • Organizer
      第32回日本放射光学会年会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] グラフェンに担持した白金ナノ粒子のX線レーザー回折測定に向けた試み2019

    • Author(s)
      橘健朗, 山崎憲慈, 鈴木明大, 木村隆志, 城地保昌, 別所義隆, 郷原一寿, 西野吉則
    • Organizer
      第32回日本放射光学会年会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] High-fluence x-ray focusing optics for high-resolution coherent diffractive imaging using X-ray free electron laser2018

    • Author(s)
      Hirokatsu Yumoto, Takahisa Koyama, Takashi Kimura, Akihiro Suzuki, Takashi Kameshima, Yasumasa Joti, Kensuke Tono, Naoya Tani, Tatsuro Tachibana, Yusuke Konishi, Yoshitaka Bessho, Yoshinori Nishino, Makina Yabashi, and Haruhiko Ohashi
    • Organizer
      SRI 2018
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Development of Multilayer Focusing Mirror System for XFEL CDI Experiments of Biological Particles2018

    • Author(s)
      Takahisa Koyama, Hirokatsu Yumoto, Takashi Kimura, Akihiro Suzuki, Takashi Kameshima, Yasumasa Joti, Kensuke Tono, Naoya Tani, Tatsuro Tachibana, Yusuke Konishi, Yoshitaka Bessho, Yoshinori Nishino, Makina Yabashi, and Haruhiko Ohashi
    • Organizer
      14th International Conference on X-ray Microscopy
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] SACLAにおける高分解能コヒーレント回折イメージングのための超高密度集光光学系の開発―多層膜ミラー光学系の評価―2018

    • Author(s)
      小山貴久, 湯本博勝, 木村隆志,鈴木明大,亀島敬,城地保昌, 登野健介, 谷直哉, 橘健朗, 小西祐輔, 別所義隆, 西野吉則, 矢橋牧名, 大橋治彦
    • Organizer
      第31回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] X線レーザー回折による温度応答性金ナノ粒子の溶液中イメージング2018

    • Author(s)
      鈴木明大, 木村隆志, 飯田良, 三友秀之, 城地保昌, 別所義隆, 新倉謙一, 居城邦治,西野吉則
    • Organizer
      第31回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] X線レーザー回折による生細胞の温度制御イメージング2018

    • Author(s)
      木村円香,楊影,木村隆志,鈴木明大,城地保昌,森屋利幸,大島泰郎,別所義隆,西野吉則
    • Organizer
      第31回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] インクジェットを利用した微量液体試料のX線自由電子レーザーイメージング技術の開発2018

    • Author(s)
      木村隆志, 鈴木明大, 三友秀之, 城地保昌, 居城邦治, 別所義隆, 西野吉則
    • Organizer
      第31回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] SACLAにおける高分解能コヒーレント回折イメージングのための超高密度集光光学系の開発―顕微システムの構築と集光ビームの評価―2018

    • Author(s)
      湯本博勝,小山貴久,木村隆志,鈴木明大,亀島敬,城地保昌,登野健介,谷直哉,橘健朗,小西祐輔,別所義隆,西野吉則,矢橋牧名,大橋治彦
    • Organizer
      第31回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] パルス状コヒーレントX線溶液散乱法による3次元イメージングに向けて2017

    • Author(s)
      鈴木明大、橘健朗、谷直哉、城地保昌、別所義隆、木村隆志、西野吉則
    • Organizer
      第30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
      神戸芸術センター(兵庫県神戸市)
    • Year and Date
      2017-01-07
    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Presentation] X線レーザー回折イメージングのための脂質膜マイクロチャンバーの開発2017

    • Author(s)
      谷直哉、木村隆志、鈴木明大、城地保昌、別所義隆、西野吉則
    • Organizer
      第30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
      神戸芸術センター(兵庫県神戸市)
    • Year and Date
      2017-01-07
    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Presentation] Biological applications of X-ray laser diffraction at SACLA2017

    • Author(s)
      Yasumasa Joti
    • Organizer
      Workshop on “Advances in Structural Biology and Beyond”
    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Imaging live cell at nanoscale by X-ray laser diffraction2016

    • Author(s)
      Y. Joti
    • Organizer
      第54回生物物理学会年会BSJ-ASB Joint Symposium “Live cell imaging”
    • Place of Presentation
      つくば国際会議場(茨城県つくば市)
    • Year and Date
      2016-11-25
    • Related Report
      2016 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] X 線自由電子レーザー施設 SACLA による生命科学研究の現状と大規模データ解析2016

    • Author(s)
      城地 保昌
    • Organizer
      第16回蛋白質科学会年会ワークショップ「生命分子計測のスパースモデリング」
    • Place of Presentation
      福岡国際会議場(福岡県福岡市)
    • Year and Date
      2016-06-07
    • Related Report
      2016 Research-status Report
    • Invited

URL: 

Published: 2016-04-21   Modified: 2020-03-30  

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