Vibrational spectroscopy of single proteins

• Project/Area Number: 19685001
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Physical chemistry
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: FUJIYOSHI Satoru Tokyo Institute of Technology, 大学院・理工学研究科, 助教 (70371705)
• Project Period (FY): 2007 – 2011
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2010)
• Budget Amount: ¥24,830,000 (Direct Cost: ¥19,100,000、Indirect Cost: ¥5,730,000); Fiscal Year 2010: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2009: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2008: ¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000); Fiscal Year 2007: ¥10,140,000 (Direct Cost: ¥7,800,000、Indirect Cost: ¥2,340,000)
• Keywords: 分光 / 低温 / タンパク質 / 単一分子分光 / 赤外 / 中赤外 / アミドI / 単一分子 / 一分子計測(SMI) / 化学物理 / 光物性 / 物性実験 / 生物体分子 / 一分子計測(SDM) / 生体分子

Research Abstract

Vibrational infrared absorption of a single protein molecule was detected at a few kelvins as infrared-induced recovery of visible fluorescence of a dye with which the protein was labeled. This sensitive method of detecting infrared absorption was demonstrated for a single bovine serum albumin (BSA) molecule labeled with Alexa Fluor 660 by determining the vibrational infrared absorption spectrum of the backbone vibrations of the R-helical structure in the wavelength region around 6μm (1650cm-1). In addition to measuring the vibrational infrared absorption spectrum, the visible fluorescence can be simultaneously used for imaging of the same dye-labeled single protein molecules.

Research Products

• [Journal Article] Structural Change of a Cofactor Binding Site of Flavoprotein Detected by Single-Protein Fluorescence Spectroscopy at 1.5 K (2011)
  • Author(s): 藤芳暁, その他
  • Journal Title: Physical Review Letters Volume: 106
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Vibrational Microspectroscopy of Single Proteins (2010)
  • Author(s): S.Fujiyoshi, Y.Furuya, M.Iseki, M.Watanabe, M.Matsushita
  • Journal Title: J.Phys.Chem.Lett 1号 Pages: 2541-2545
• [Journal Article] Vibrational Microscpectroscopy of Single Proteins (2010)
  • Author(s): 藤芳暁, その他
  • Journal Title: Journal of Physical Chemistry Letters Volume: 1 Pages: 2541-2545
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Single-Component reflecting objective for ultraviolet imaging and spectroscopy at cryogenic temperature (2009)
  • Author(s): M.Fujiwara, S.Fujiyoshi, M.Matsushita
  • Journal Title: Journal of Optical Society of the America B 26 Pages: 1395-1395
• [Journal Article] Single-Component reflecting objective for ultraviolet imaging and spectroscopy at cryogenic temperature (2009)
  • Author(s): M. Fujiwara, S. Fujiyoshi, M. Matsushita
  • Journal Title: Journal of Optical Society of the America B 26 Pages: 1395-1395
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Single-component reflecting objective for ultraviolet imaging and spectroscopy at cryogenic temperature (2009)
  • Author(s): 藤原・藤芳・松下
  • Journal Title: Journal of Optical Society of Ameriaca B 26 Pages: 1395-1399
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Visible Fluorescence Spectroscopy of Single Proteins at Helium-Liquid Temperatures (2008)
  • Author(s): S.Fujiyoshi, M.Fujiwara, M.Matsushita
  • Journal Title: Physical Review Letters 100
• [Journal Article] How deep is the potential well confining protein to a specific conformation? A single-molecule spectroscopy on temperature dependence of conformational change at 5-30 K (2008)
  • Author(s): H.Oikawa, S.Fujiyoshi, T.Dewa, M.Nango, M.Matsushita
  • Journal Title: Journal of the American Chemical Society (Communication) 130 Pages: 4580-4581
• [Journal Article] Visible Fluorescence Spectroscopy of Single Proteins at Helium-Liquid Temperatures (2008)
  • Author(s): S. Fujiyoshi, M. Fujiwara, M. Matsushita
  • Journal Title: Physical Review Letters 100
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] How deep is the potential well confining protein to a specific conformation? A single-molecule spectroscopy on temperature dependence of conformational change at 5 - 30 K (2008)
  • Author(s): H. Oikawa, S. Fujiyoshi, T. Dewa, M. Nango, M. Matsushita
  • Journal Title: Journal of the American Chemical Society (Communication) 130 Pages: 4580-4581
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Visible Fluorescence Spectroscopy of Single Proteins at Liquid-Helium Temperature (2008)
  • Author(s): Satoru Fujiyoshi,* Masanori Fujiwara, and Michio Matsushita
  • Journal Title: PHYSICAL REVIEW LETTERS 100 Pages: 168101-168101
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 四次および三次のラマン過程による界面振動分光 (2008)
  • Author(s): 藤芳 暁
  • Journal Title: Molecular Science 2 Pages: 184-184
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Single-Component Reflecting Objective for Low-Temperature Spectroscopy in the Entire Visible Region (2007)
  • Author(s): S.Fujiyoshi, T.Fujiwara, C.Kim, M.Matsushita, A.M.van Oijen, J.Schmidt
  • Journal Title: Applied Physics Letters 91
• [Journal Article] Single-Component Reflecting Objective for Low-Temperature Spectroscopy in the Entire Visible Region (2007)
  • Author(s): S. Fujiyoshi, T. Fujiwara, C. Kim, M. Matsushita, A.M. van Oijen, J. Schmidt
  • Journal Title: Applied Physics Letters 91
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Single-component reflecting objective for low-tenperature spectroscopy in the entire visible region (2007)
  • Author(s): 藤芳暁, 他五名
  • Journal Title: Applied Physics Ltters 91 Pages: 511253-511253
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Structural Change of a Cofactor Binding Site of Flavoprotein Detected by Single-Protein Fluorescence Spectroscopy at 1.5 K
  • Author(s): S.Fujiyoshi, M.Hirano, M.Matsushita, M.Iseki, M.Watanabe
  • Journal Title: Physical Review Letters 106号
• [Presentation] 光合成アンテナ複合体の中赤外スペクトルの一分子観測 (2011)
  • Author(s): 大友康平・出羽毅久・南保守・渡辺正勝・松下道雄・藤芳暁
  • Organizer: 日本化学会2011・4B4-11
  • Place of Presentation: 神奈川(講演ハイライトに選出)
  • Year and Date: 2011-03-29
• [Presentation] 光合成アンテナ複合体の中赤外スペクトルの一分子観測 (2011)
  • Author(s): 大友康平, その他
  • Organizer: 日本化学会
  • Place of Presentation: 神奈川大学
  • Year and Date: 2011-03-29
• [Presentation] タンパク質の赤外吸収の単一分子観測:色素の光熱サイクルに対する考察 (2010)
  • Author(s): 藤芳暁・古屋陽・伊関峰生・渡辺正勝・松下道雄
  • Organizer: 分子科学会2010・1B20
  • Place of Presentation: 大阪
  • Year and Date: 2010-09-14
• [Presentation] タンパク質の赤外吸収の単一分子観測:色素の光熱サイクルに対する考察 (2010)
  • Author(s): 藤芳暁, その他
  • Organizer: 分子科学会
  • Place of Presentation: 大阪大学
  • Year and Date: 2010-09-14
• [Presentation] Single-component reflecting objective for single-protein spectroscopy at a few kelvins (2010)
  • Author(s): Satoru Fujiyoshi
  • Organizer: GSC七夕ミーティング
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2010-07-15
• [Presentation] Single-componet reflecting objective for single-protein spectroscopy at a few kelvine (2010)
  • Author(s): Satoru Fujiyoshi
  • Organizer: GSC七夕ミーティング
  • Place of Presentation: 横浜理研(招待講演)
  • Year and Date: 2010-07-15
• [Presentation] 単一タンパク質の振動分光法の開発 (2010)
  • Author(s): 藤芳暁・古屋陽・伊関峰生・渡辺正勝・松下道雄(東工大物理・総研大)
  • Organizer: 日本化学会2010・2E1-39
  • Place of Presentation: 大阪
  • Year and Date: 2010-03-27
• [Presentation] 単一タンパク質の振動分光法の開発 (2010)
  • Author(s): 藤芳暁・古屋陽・伊関峰生・渡辺正勝・松下道雄
  • Organizer: 日本化学会2010
  • Place of Presentation: 東工大物理・総研大
  • Year and Date: 2010-03-27
• [Presentation] 単一タンパク質の振動分光法の開発 (2010)
  • Author(s): 藤芳・古屋・伊関・渡辺・松下
  • Organizer: 日本化学会
  • Place of Presentation: 近畿大学
  • Year and Date: 2010-03-27
• [Presentation] 1.5K における単一色素分子の蛍光スペクトルの時間変化の起源探究 (2010)
  • Author(s): 島内明理・櫻井敦教・平野充遙・藤芳暁・松下道雄(東工大物理)
  • Organizer: 日本物理学会2010年春季大会・23aHL-3
  • Place of Presentation: 岡山
  • Year and Date: 2010-03-23
• [Presentation] 1. 5Kにおける単一色素分子の蛍光スペクトルの時間変化の起源探究 (2010)
  • Author(s): 島内明理・櫻井敦教・平野充遙・藤芳暁・松下道雄
  • Organizer: 日本物理学会2010年春季大会
  • Place of Presentation: 東工大物理
  • Year and Date: 2010-03-23
• [Presentation] 1.5Kにおける単一色素分子の蛍光スペクトルの時間変化の起源探究 (2010)
  • Author(s): 島内・櫻井・平野・藤芳・松下
  • Organizer: 日本物理学会
  • Place of Presentation: 岡山大学
  • Year and Date: 2010-03-23
• [Presentation] 低温固体中の単一Pr3+核スピン量子状態分光の試み (2010)
  • Author(s): 中村一平・吉弘達矢・藤芳暁・松下道雄(東工大物理)
  • Organizer: 物理学会2010年春季大会・21pTD-5
  • Place of Presentation: 岡山
  • Year and Date: 2010-03-21
• [Presentation] 低温固体中の単一Pr3+核スピン量子状態分光の試み (2010)
  • Author(s): 中村一平・吉弘達矢・藤芳暁・松下道雄
  • Organizer: 物理学会2010年春季大会
  • Place of Presentation: 東工大物理
  • Year and Date: 2010-03-21
• [Presentation] 光活性化アデニル酸シクラーゼの単一タンパク質分光 (2009)
  • Author(s): 藤芳暁・平野充遙・松下道雄・伊関峰生・渡辺正勝(東工大物理・総研大)
  • Organizer: 分子科学討論会2009・4B07
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2009-09-24
• [Presentation] 低温下における単一タンパク質分光のための反射対物レンズの開発 (2009)
  • Author(s): 藤原正規・藤芳暁・松下道雄(東工大物理)
  • Organizer: 分子科学討論会2009・4B06
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2009-09-24
• [Presentation] 光活性化アデニル酸シクラーゼの単一タンパク質分光 (2009)
  • Author(s): 藤芳暁・平野充遙・松下道雄・伊関峰生・渡辺正勝
  • Organizer: 分子科学討論会2009
  • Place of Presentation: 東工大物理・総研大
  • Year and Date: 2009-09-24
• [Presentation] 低温下における単一タンパク質分光のための反射対物レンズの開発 (2009)
  • Author(s): 藤原正規・藤芳暁・松下道雄
  • Organizer: 分子科学討論会2009
  • Place of Presentation: 東工大物理
  • Year and Date: 2009-09-24
• [Presentation] 低温下における単一タンパク質分光のための反射対物レンズの開発 (2009)
  • Author(s): 藤原・藤芳・松下
  • Organizer: 分子科学討論会
  • Place of Presentation: 名古屋大学
  • Year and Date: 2009-09-24
• [Presentation] 光活性化アデニル酸シクラーゼの単一タンパク質分光 (2009)
  • Author(s): 藤芳・平野・松下・伊関・渡辺
  • Organizer: 分子科学討論会
  • Place of Presentation: 名古屋大学
  • Year and Date: 2009-09-24
• [Presentation] 液体ヘリウム温度における単一タンパク質の可視蛍光分光 (2009)
  • Author(s): 藤芳暁(東工大物理)
  • Organizer: 日本物理学会2009年春季大会(若手奨励賞受賞講演)28pVB-2
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2009-03-28
• [Presentation] 液体ヘリウム温度における単一タンパク質の可視蛍光分光 (2009)
  • Author(s): 藤芳暁
  • Organizer: 日本物理学会2009年春季大会
  • Place of Presentation: 東工大物理
  • Year and Date: 2009-03-28
• [Presentation] 低温固体中の単一Pr3+の発光検出の試み (2009)
  • Author(s): 吉弘達矢・中村一平・藤芳暁・松下道雄(東工大物理・さきがけ)
  • Organizer: 日本物理学会2009年春季大会・27pSK-9
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2009-03-27
• [Presentation] 低温固体中の単一Pr3+の発光検出の試み (2009)
  • Author(s): 吉弘達矢・中村一平・藤芳暁・松下道雄
  • Organizer: 日本物理学会2009年春季大会
  • Place of Presentation: 東工大物理・さきがけ
  • Year and Date: 2009-03-27
• [Presentation] 低温の単一タンパク質分光の励起過程の検討 (2008)
  • Author(s): 藤芳暁・平野充遥・古屋陽・藤原正規・松下道雄・伊関峰生・渡辺正勝(東工大物理・総研大)
  • Organizer: 第2回分子科学討論会・3C18
  • Place of Presentation: 福岡
  • Year and Date: 2008-09-26
• [Presentation] 低温の単一タンパク質分光の励起過程の検討 (2008)
  • Author(s): 藤芳暁・平野充遥・古屋陽・藤原正規・松下道雄・伊関峰生・渡辺正勝
  • Organizer: 第2回分子科学討論会
  • Place of Presentation: 東工大物理・総研大
  • Year and Date: 2008-09-26
• [Presentation] 低温の単一タンパク質分光の励起過程の検討 (2008)
  • Author(s): 藤芳暁、平野充遥、古屋陽、藤原正規、松下道雄、伊関峰生、渡辺正勝
  • Organizer: 分子科学討論会
  • Place of Presentation: 九州
  • Year and Date: 2008-09-26
• [Presentation] タンパク質の生体機能の単一分子観測に向けて (2008)
  • Author(s): 藤芳暁(東工大物理)
  • Organizer: 日本物理学会2008年秋季大会(シンポジウム講演)・22pWB-8
  • Place of Presentation: 岩手
  • Year and Date: 2008-09-22
• [Presentation] タンパク質の生体機能の単一分子観測に向けて (2008)
  • Author(s): 藤芳暁
  • Organizer: 日本物理学会2008年秋季大会
  • Place of Presentation: 東工大物理
  • Year and Date: 2008-09-22
• [Presentation] 低温固体中の単一イオンの発光検出に向けた可視顕微分光システムの開発 (2008)
  • Author(s): 吉弘達矢・平野充遙・藤芳暁・松下道雄
  • Organizer: 日本物理学会2008年秋季大会・20pZA-5
  • Place of Presentation: 岩手
  • Year and Date: 2008-09-20
• [Presentation] 低温固体中の単一イオンの発光検出に向けた可視顕微分光システムの開発 (2008)
  • Author(s): 吉弘達矢・平野充遙・藤芳暁・松下道雄
  • Organizer: 日本物理学会2008年秋季大会
  • Year and Date: 2008-09-20
• [Presentation] 二光子蛍光による低温の単一タンパク質分光 (2008)
  • Author(s): 藤芳暁・松下道雄
  • Organizer: 日本物理学会2008年春季大会・23pYD-6
  • Place of Presentation: 大阪
  • Year and Date: 2008-03-23
• [Presentation] 1.5Kで使える反射対物レンズの球面収差及び色収差の改善 (2008)
  • Author(s): 藤原正規・藤芳暁・松下道雄
  • Organizer: 日本物理学会2008年春季大会・23pYD-5
  • Place of Presentation: 大阪
  • Year and Date: 2008-03-23
• [Presentation] 顕微分光による光合成アンテナ複合体のエネルギー移動の研究 (2008)
  • Author(s): 古屋陽・内山大輔・藤芳暁・松下道雄・末守良春・出羽毅久・南後守
  • Organizer: 日本物理学会2008年春季大会・23pYD-4
  • Place of Presentation: 大阪
  • Year and Date: 2008-03-23
• [Presentation] 二光子蛍光による低温の単一タンパク質分光 (2008)
  • Author(s): 藤芳暁・松下道雄
  • Organizer: 日本物理学会2008年春季大会
  • Year and Date: 2008-03-23
• [Presentation] 1. 5 Kで使える反射対物レンズの球面収差及び色収差の改善 (2008)
  • Author(s): 藤原正規・藤芳暁・松下道雄
  • Organizer: 日本物理学会2008年春季大会
  • Year and Date: 2008-03-23
• [Presentation] 顕微分光による光合成アンテナ複合体のエネルギー移動の研究 (2008)
  • Author(s): 古屋陽・内山大輔・藤芳暁・松下道雄・末守良春・出羽毅久・南後守
  • Organizer: 日本物理学会2008年春季大会
  • Year and Date: 2008-03-23
• [Presentation] 二光子蛍光による低温の単一タンパク質分光 (2008)
  • Author(s): 藤芳暁・松下道雄
  • Organizer: 物理学会
  • Place of Presentation: 近畿大学
  • Year and Date: 2008-03-23
• [Presentation] 1.5Kで使える反射対物レンズの球面収差及び色収差の改善 (2008)
  • Author(s): 藤原正規, 藤芳暁, 松下道雄
  • Organizer: 物理学会
  • Place of Presentation: 近畿大学
  • Year and Date: 2008-03-23
• [Presentation] 顕微分光による光合成アンテナ複合体間のエネルギー移動の研究 (2008)
  • Author(s): 古屋陽, 内山大輔, 藤芳暁, 松下道雄, 末守好春, 出羽毅久, 南後守
  • Organizer: 物理学会
  • Place of Presentation: 近畿大学
  • Year and Date: 2008-03-23
• [Presentation] 可視蛍光をプローブとした低温の単一タンパク質分光 (2007)
  • Author(s): 藤芳暁・藤原正規・松下道雄
  • Organizer: 第1回分子科学討論会・2C11
  • Place of Presentation: 宮城
  • Year and Date: 2007-09-21
• [Presentation] 人工脂質膜中における光合成アンテナ複合体の会合体の分光 (2007)
  • Author(s): 内山大輔・古屋陽・藤芳暁・松下道雄・出羽毅久・南後守
  • Organizer: 日本物理学会2007年秋季大会・21aRK-3
  • Place of Presentation: 北海道
  • Year and Date: 2007-09-21
• [Presentation] 可視蛍光をプローブとした低温の単一タンパク質分光 (2007)
  • Author(s): 藤芳暁・藤原正規・松下道雄
  • Organizer: 第1回分子科学討論会
  • Year and Date: 2007-09-21
• [Presentation] 人工脂質膜中における光合成アンテナ複合体の会合体の分光 (2007)
  • Author(s): 内山大輔・古屋陽・藤芳暁・松下道雄・出羽毅久・南後守
  • Organizer: 日本物理学会2007年秋季大会
  • Year and Date: 2007-09-21
• [Presentation] 可視蛍光をプローブとした低温の単一タンパク質分光 (2007)
  • Author(s): 藤芳暁・藤原正規・松下道雄
  • Organizer: 分子科学討論会
  • Place of Presentation: 東北大学
  • Year and Date: 2007-09-18