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Control of Cytoskeletal Networks by Photophysical Methods

Research Project

Project/Area Number 20K21117
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Medium-sized Section 28:Nano/micro science and related fields
Research InstitutionOsaka University (2021-2022)
Saitama University (2020)

Principal Investigator

Yoshikawa Hiroshi  大阪大学, 大学院工学研究科, 教授 (50551173)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 川村 隆三  埼玉大学, 理工学研究科, 助教 (50534591)
杉山 輝樹  奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 客員教授 (80397687)
Project Period (FY) 2020-07-30 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Keywordsレーザートラッピング / レーザーアブレーション / 細胞骨格 / チューブリン / モータータンパク質 / キネシン / 化学エネルギー / 微小管 / タンパク質 / 光電場 / 対流 / 光熱作用 / レーザー操作 / 自己組織化 / 構造制御 / レーザー加熱
Outline of Research at the Start

本研究では、レーザーの物理作用(圧力・熱等)を駆使して、タンパク質の凝集・配列を非侵襲かつ直接的に制御し、高次に配向制御された3次元細胞骨格構造を作製する手法を開発する。さらに、作製した細胞骨格を用いて、細胞骨格の3次元構造と運動性との定量相関を調べ、並進や回転などの秩序的な集団運動が発現する細胞骨格構造を解明する。

Outline of Final Research Achievements

In this research, the technique for the control of aggregation and alignment of protein molecules was developed by utilizing photophysical effects of focused laser beams (e.g., electric fields and photothermal effects). This technique enabled us to reconstruct highly ordered cytoskeletal fiber networks in in vitro in a spatiotemporal manner. In addition, we succeeded in inducing specific motions of the reconstructed fiber networks.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究の意義は、光物理作用により細胞骨格タンパク質を直接的に制御する、生命科学研究における革新的手法論を開発した点である。実際本手法の原理は、オプトジェネティクスや、光によるゲノム編集技術などの分子生物学的手法とも全く異なる。光物理作用は原理的に全ての物質系の自己組織化制御に応用できるため、潜在的な汎用性は非常に大きく、様々な用途への応用が期待できる。

Report

(4 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • Research Products

    (52 results)

All 2023 2022 2021 2020 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (7 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Peer Reviewed: 6 results,  Open Access: 3 results) Presentation (43 results) (of which Int'l Joint Research: 10 results,  Invited: 6 results)

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    • Author(s)
      高橋秀実,吉川洋史
    • Journal Title

      有機結晶部会ニュースレター

      Volume: 53 Pages: 3-4

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      Tsuri Yuka、Maruyama Mihoko、Tsukamoto Katsuo、Adachi Hiroaki、Takano Kazufumi、Usami Shigeyoshi、Imanishi Masayuki、Yoshimura Masashi、Yoshikawa Hiroshi Y.、Mori Yusuke
    • Journal Title

      Applied Physics A

      Volume: 128 Issue: 9 Pages: 803-803

    • DOI

      10.1007/s00339-022-05909-y

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    • Journal Title

      iScience

      Volume: 25 Issue: 10 Pages: 105109-105109

    • DOI

      10.1016/j.isci.2022.105109

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      Matsuzaki Takahisa、Terutsuki Daigo、Sato Shoma、Ikarashi Kohei、Sato Kohei、Mitsuno Hidefumi、Okumura Ryu、Yoshimura Yudai、Usami Shigeyoshi、Mori Yusuke、Fujii Mai、Takemi Shota、Nakabayashi Seiichiro、Yoshikawa Hiroshi Y.、Kanzaki Ryohei
    • Journal Title

      The Journal of Physical Chemistry Letters

      Volume: 13 Issue: 40 Pages: 9494-9500

    • DOI

      10.1021/acs.jpclett.2c01673

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      Takahashi Hozumi、Yamaji Mayu、Ikeyama Jun、Nakajima Makoto、Kitahara Hideaki、Tetsukawa Syouei、Kobayashi Naritaka、Maruyama Mihoko、Sugiyama Teruki、Okada Shuji、Mori Yusuke、Nakabayashi Seiichiro、Yoshimura Masashi、Yoshikawa Hiroshi Y.
    • Journal Title

      The Journal of Physical Chemistry C

      Volume: 125 Issue: 15 Pages: 8391-8397

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.0c10636

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      Takahashi Hozumi、Sugiyama Teruki、Nakabayashi Seiichiro、Yoshikawa Hiroshi Y.
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      Applied Physics Express

      Volume: 14 Issue: 4 Pages: 045503-045503

    • DOI

      10.35848/1882-0786/abf053

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    • Author(s)
      Abe Yoshinori、Meguriya Keisuke、Matsuzaki Takahisa、Sugiyama Teruki、Yoshikawa Hiroshi Y.、Morita Miyo Terao、Toyota Masatsugu
    • Journal Title

      Plant Biotechnology

      Volume: 37 Issue: 4 Pages: 405-415

    • DOI

      10.5511/plantbiotechnology.20.1201a

    • NAID

      130007960232

    • ISSN
      1342-4580, 1347-6114
    • Year and Date
      2020-12-25
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    • Author(s)
      Yuka Tsuri, Mihoko Maruyama, Katsuo Tsukamoto, Takashi Onuma, Ryutaro Shimada, Tomohiko Tateshima, Kazufumi Takano, Hiroaki Adachi, Yoichiroh Hosokawa、Masashi Yoshimura, Hiroshi Y. Yoshikawa and Yusuke Mori
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      Hiroshi Y.Yoshikawa, Chi-Shiun Wu, Hozumi Takahashi, Mayu Yamaji, Makoto Nakajima, Masahi Yoshimura, Mihoko Maruyama, Yusuke Mori, Teruki Sugiyama, Seiichiro Nakabayashi
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      Hozumi Takahashi, Satomi Ebihara, Teruki Sugiyama, Seiichiro Nakabayashi, Hiroshi Yoshikawa
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      16th International Conference onLaser Ablation (COLA 2021/2022)
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      Takahisa Matsuzaki, Sayaka Goto, Seiichiro Nakabayashi, Hiroshi Y Yoshikawa
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      16th International Conference onLaser Ablation (COLA 2021/2022)
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  • [Presentation] Effects of pulse duration on the laser-induced crystallizaiton of urea2022

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      Yuka Tsuri, Mihoko Maruyama, Hiroshi Y Yoshikawa, Katsuo Tsukamoto, Kazufumi Takano, Hiroaki Adachi, Shigeyoshi Usami, Masayuki Imanishi, Masashi Yoshikimura, Yusuke Mori
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      16th International Conference onLaser Ablation (COLA 2021/2022)
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      Mihoko Maruyama, Yuka Tsuri, Hiroshi Y Yoshikawa, Katsuo Tsukamoto, Takashi Onuma, Ryutaro shimada, Tomohiko takeshima, Kazufumi Takano, Hiroaki Adachi, shigeyoshi Usami, Masayuki Imanishi, Masashi Yoshimura, Yusuke Mori
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    • Author(s)
      Ryuzo Kawamura, Keisuke Meguriya, Shiori Kikuchi, Naritaka Kobayashi, Sei-ichiro Nakabayashi, Hiroshi Y Yoshikawa
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      16th International Conference onLaser Ablation (COLA 2021/2022)
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      高橋 秀実、釣 優香、丸山 美帆子、吉村 政志、杉山 輝樹、中林 誠一郎、森 勇介、吉川 洋史
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      釣優香、丸山美帆子、吉川洋史、塚本勝男、高野和文、安達宏昭、宇佐美茂佳、今西正幸、細川陽一郎、吉村政志、森勇介
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      Hozumi Takahashi, Satomi Ebihara, Yusuke Takaoka, Yuka Tsuri, Mihoko Maruyama, Masashi Yoshimura, Seiichiro Nakabayashi, Teruki Sugiyama, Yusuke Mori, Hiroshi. Y. Yoshikawa
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    • Author(s)
      釣 優香, 丸山 美帆子, 塚本 勝男, 大沼 隼 志, 島田 竜太郎, 立嶋 知彦, 高野 和文 , 細川 陽一 郎, 吉村 政志, 吉川 洋史, 森 勇介
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      高橋秀実、釣優香、丸山美帆子、吉村政志、中林誠一郎、森勇介、吉川洋史
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      Yuka Tsuri, Mihoko Maruyama, Katsuo Tsukamoto, Takashi Onuma, Ryutaro Shimada, Tomohiko Tateshima, Kazufumi Takano, Hiroaki Adachi, Yoichiroh Hosokawa、Masashi Yoshimura, Hiroshi Y. Yoshikawa and Yusuke Mori
    • Organizer
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      高橋 秀実
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      高橋 秀実、釣 優香、丸山 美帆子、 吉村 政志、中林 誠一郎、 森 勇介、吉川 洋史
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Published: 2020-08-03   Modified: 2024-01-30  

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