| Project/Area Number |
19H02665
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 32010:Fundamental physical chemistry-related
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology (2020-2021)
Tohoku University (2019) |
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Principal Investigator |
Kondo Toru 東京工業大学, 生命理工学院, 講師 (30452204)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥17,420,000 (Direct Cost: ¥13,400,000、Indirect Cost: ¥4,020,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Fiscal Year 2020: ¥7,280,000 (Direct Cost: ¥5,600,000、Indirect Cost: ¥1,680,000)
Fiscal Year 2019: ¥7,930,000 (Direct Cost: ¥6,100,000、Indirect Cost: ¥1,830,000)
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| Keywords | １分子分光 / 顕微分光 / 生体系の動的挙動と機能の相関 / 光合成 / タンパク質ダイナミクス / １分子吸収 / 電子移動 / エネルギー移動 / 生体光反応 |
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| Outline of Research at the Start |
近年、タンパク質構造が原子分解能で明らかにされ、構造を基にした機能解析が可能になってきた。一方で、生体内の生理環境は刻一刻と変化しており、構造は常に変動している。このようなタンパク質構造ダイナミクスを解析するため、１分子蛍光分光法が発展した。しかし蛍光検出では、非蛍光性の分子・状態・反応中間体は解析できない。そこで本研究では、１分子の吸収分光法を新たに開発し、光合成光反応の光電変換過程を１分子レベルで観測する。タンパク質構造ダイナミクスと反応経路・速度の相関解析から、『構造自由度の高い生体タンパク質のような巨大高分子で、どのように反応の経路・速度が安定化されているのか？』を明らかにする。
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| Outline of Final Research Achievements |
Highly-sensitive absorption microscope was developed for the single-molecule absorption spectroscopy. To detect a feeble absorption signal, we reduced noises caused by a laser source, light scattering, inappropriate optics, and instability of an optical system. Additionally, a sensitive photodetector was utilized. Consequently, we achieved the absorption imaging of single photosystem I (PS I) particles with diffraction-limited spatial resolution.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
近年、タンパク質構造が原子分解能で明らかにされ、構造を基にした機能解析が可能になってきた。一方で、生体内の生理環境は刻一刻と変化しており、構造は常に変動している。このようなタンパク質構造ダイナミクスを解析するため、１分子蛍光分光法が発展した。しかし、蛍光検出では非蛍光性の分子・状態・反応中間体は解析できない。そこで、吸収検出をベースにした１分子分光法の開拓が不可欠となる。本研究で開発した高感度吸収顕微技術を発展させることで、従来の蛍光顕微では見えなかった生体光反応の１分子観測が可能となり、生体系の動的挙動の意義の解明に繋がる。
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