• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to previous page

タンパク質の高速揺らぎ運動と細胞内における安定性の一分子観測

Publicly Offered Research

Project AreaMolecular Science of Fluctuations toward Biological Functions
Project/Area Number 23107702
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

高橋 聡  東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (30283641)

Project Period (FY) 2011-04-01 – 2013-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2012)
Budget Amount *help
¥7,020,000 (Direct Cost: ¥5,400,000、Indirect Cost: ¥1,620,000)
Fiscal Year 2012: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
Fiscal Year 2011: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
Keywordsタンパク質 / ゆらぎ運動 / 一分子蛍光観察 / 細胞内安定性 / 折り畳み運動
Outline of Annual Research Achievements

本研究は、タンパク質の示す運動を一分子レベルで高速観察すること、さらに、細胞内でのタンパク質の一分子観察を可能にすることを目的として計画した。第一のタンパク質運動を高速測定する装置に関しては、二色の蛍光の同時観察が可能なラインフォーカス型の共焦点顕微鏡を開発し、一分子継続蛍光観察の時間分解能を数十マイクロ秒にまで短縮した。B domain of protein A(BdpA)と呼ばれるタンパク質について、変性過程の一分子観察を行った。その結果、変性状態においてさまざまな構造と運動性を持つ状態が存在することを見いだした。特に、装置の観察時間の5ms程度の間、大きく構造を変えない複数の状態の存在が示唆された。この成果を、Nature系のオンライン誌であるScientific Reportsに投稿し、現在リバイスの過程である。さらに、この装置を用いて、ユビキチンの変性過程についての高速一分子測定を行った。驚くことに、BdpAで観察された複数の構造状態がユビキチンの変性状態にも存在することを見いだした。また、マルトース結合タンパク質について、試料流路と試料との相互作用が、観測に影響を与えることを観察し、装置を使った観測のためには、流路内面の親水的なコーティングが重要であることを見いだした。そのため、流路内面をBSAなどを用いて親水コーティングする手法を開発した。以上のように、本年度の努力により、ラインフォーカス型高速一分子観察装置は、蛍光色素をラベル化した試料さえあれば誰でも簡単に一分子観察が可能な装置として、実用的な装置として完成させることができた。第二の細胞内のタンパク質の観察については、共焦点顕微鏡を開発し、ドナー蛍光とアクセプター蛍光の両方を観察しながら基板においた蛍光試料のイメージングを可能にした。この装置を用いることで、細胞のイメージングが可能になった。

Research Progress Status

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2012 Annual Research Report
  • 2011 Annual Research Report
  • Research Products

    (48 results)

All 2013 2012 2011

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 4 results) Presentation (41 results) (of which Invited: 5 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Hydration state change of horse heart cytochrome c corresponding to trifluoroacetic-acid-induced unfolding2013

    • Author(s)
      Yusuke Miyashita, Tetsuichi Wazawa, George Mogami, Satoshi Takahashi, Yoshihiro Sambongi, and Makoto Suzuki
    • Journal Title

      Biophysical Journal

      Volume: 104 Issue: 1 Pages: 163-172

    • DOI

      10.1016/j.bpj.2012.11.3825

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A new way to degrade heme: The Mycobacterium tuberculosis enzyme MhuD catalyzes heme degradation without generating CO2013

    • Author(s)
      S. Nambu, T. Matsui, C. W. Goulding, S. Takahashi, M. Ikeda-Saito
    • Journal Title

      J. Biol. Chem.

      Volume: 印刷中 Issue: 14 Pages: 10101-10109

    • DOI

      10.1074/jbc.m112.448399

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Long-Term Observation of Fluorescence of Free SingleMolecules To Explore Protein-Folding Energy Landscapes2012

    • Author(s)
      Kamagata K, Kawaguchi T, Iwahashi Y, Baba A, Fujimoto K, Komatsuzaki T, Sambongi Y, Goto Y, Takahashi S
    • Journal Title

      J. Am. Chem. Soc.

      Volume: 134 Issue: 28 Pages: 11525-11532

    • DOI

      10.1021/ja3020555

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Staring at a Protein : Ensemble and Single Molecule Investigations on Protein Folding Dynamics2012

    • Author(s)
      Takahashi, S., Kamagata, K.
    • Journal Title

      Single-Molecule Biophysics : Experiment and Theory in Adv.Chem.Phys

      Volume: 146 Pages: 3-22

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 新しいタンパク質化学の可能性~新時代を切り拓くマルチタレントDavid Baker~2011

    • Author(s)
      鎌形清人、高橋聡
    • Journal Title

      化学

      Volume: 66 Pages: 68-69

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Journal Article] 一分子蛍光観察法を用いたタンパク質フォールディングの解明2011

    • Author(s)
      小井川浩之、鎌形清人、高橋聡
    • Journal Title

      高分子

      Volume: 60 Pages: 801-803

    • NAID

      10029795631

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] 高速一分子蛍光追跡による柔らかなタンパク質の運動追跡2013

    • Author(s)
      高橋聡
    • Organizer
      日本化学会第93回春季年会
    • Place of Presentation
      草津
    • Year and Date
      2013-03-20
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Microsecond-Resolved tracking of the Unfolded State of BdpA by a Line Confocal Detection of Single Molecule Fluorescence2013

    • Author(s)
      Satoshi Takahashi
    • Organizer
      International Symposium on Protein Folding and Its Biological Significance
    • Place of Presentation
      岡崎
    • Year and Date
      2013-03-04
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Single-molecule fluorescence and diffusion measurements of a GroEL-binding peptide2012

    • Author(s)
      Suguru Watanabe, Shion Ando, Kiyoto Kamagata, Tatsuya Nojima, Hideki Taguchi, Takahiro Hohsaka, Satoshi Takahashi
    • Organizer
      第85回日本生物化学会大会
    • Place of Presentation
      福岡
    • Year and Date
      2012-12-14
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Microsecond-resolved tracking of the unfolded state of BdpA by a line confocal detection of single molecule fluorescence#8232;2012

    • Author(s)
      Hiroyuki Oikawa,Yuta Suzuki, Masataka Saito, Kiyoto Kamagata, Munehito Arai, Satoshi Takahashi#8232;
    • Organizer
      新学術領域研究「揺らぎと生体機能」第6回公開シンポジウム
    • Place of Presentation
      京都
    • Year and Date
      2012-12-05
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] icrosecond-resolved tracking of the unfolded state of BdpA by a line confocal detection of single molecule fluorescence2012

    • Author(s)
      Hiroyuki Oikawa, Yuta Suzuki, Masataka Saito, Kiyoto Kamagata, Munehito Arai, Satsohi
    • Organizer
      Indo- Japan Workshop on 'Recent Advances in Spectroscopy and Microscopy: Fundamentals and Applications to Materials and Biology
    • Place of Presentation
      India,Hyderabad
    • Year and Date
      2012-11-20
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Microsecond-Resolved Tracking of The Unfoled State of BdpA by a Line Confocal Detection of Single Molecule Fluorescence2012

    • Author(s)
      Satoshi Takahashi
    • Organizer
      Microsecond-Resolved Tracking of The Unfoled State of BdpA by a Line Confocal Detection of Single Molecule Fluorescence
    • Place of Presentation
      India,Bangalore
    • Year and Date
      2012-10-15
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Construction of a microfluidic system for fluorescence-based single-molecule sorting2012

    • Author(s)
      Sho Saitoh, Hiroyuki Oikawa, Kiyoto Kamagata, Satoshi Takahashi
    • Organizer
      第50回日本生物物理学会年会
    • Place of Presentation
      名古屋
    • Year and Date
      2012-09-20
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Microsecond-resolved traces of protein folding by single-molecule FRET measurements2012

    • Author(s)
      Hiroyuki Oikawa, Yuta Suzuki, Kiyoto Kamagata, Munehito Arai, Satoshi Takahashi
    • Organizer
      第50回日本生物物理学会年会
    • Place of Presentation
      名古屋
    • Year and Date
      2012-09-20
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Single-molecule structural analysis of tumor suppressor p53 using scanning probe microscopes#8232;2012

    • Author(s)
      Seiya Takahashi, Yasuyuki Sainoo, Risa kashima, Takashi Tokino, Tadahiro Komeda, Satoshi Takahashi, Kiyoto Kamagata
    • Organizer
      第50回日本生物物理学会年会
    • Place of Presentation
      名古屋
    • Year and Date
      2012-09-20
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] マイクロ秒分解一分子蛍光検出による変性状態タンパク質の高速構造揺らぎ2012

    • Author(s)
      小井川浩之, 鎌形清人, 新井宗仁, 高橋聡
    • Organizer
      新学術領域「揺らぎと生体機能」「水和とATP」合同公開シンポジウム「ゆらぎと水 - 生命のエネルギーと機能の分子機構を探る」
    • Place of Presentation
      大阪
    • Year and Date
      2012-09-14
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 新規一分子FRET計測技術によるABCトランスポーターのATP加水分解機構の解析2012

    • Author(s)
      中野駿介, 七谷圭 , 魚住信之, 高橋聡, 鎌形清人
    • Organizer
      新学術領域「揺らぎと生体機能」「水和とATP」合同公開シンポジウム「ゆらぎと水 - 生命のエネルギーと機能の分子機構を探る」
    • Place of Presentation
      大阪
    • Year and Date
      2012-09-14
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 一分子蛍光観察によるタンパク質のエネルギー地形解析2012

    • Author(s)
      高橋聡,小井川浩之,鎌形清人
    • Organizer
      第12回日本蛋白質科学会年会
    • Place of Presentation
      名古屋
    • Year and Date
      2012-06-20
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] マイクロ秒分解一分子FRET測定による蛋白質構造変化の追跡2012

    • Author(s)
      小井川浩之, 鎌形清人, 飯島一生, 芳坂貴弘, 高橋聡
    • Organizer
      第12回日本蛋白質科学会年
    • Place of Presentation
      名古屋
    • Year and Date
      2012-06-20
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 高橋聡#8232;新規一分子蛍光観測法による蛋白質の折り畳みの自由エネルギー地形の探索2012

    • Author(s)
      鎌形清人, 川口敏史, 馬場昭典, 三本木至宏, 小松崎民樹, 高橋聡
    • Organizer
      第12回日本蛋白質科学会年
    • Place of Presentation
      名古屋
    • Year and Date
      2012-06-20
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 高速一分子FRET追跡によるタンパク質のフォールディングダイナミクス2012

    • Author(s)
      高橋聡
    • Organizer
      最近の光源開発・計測法の進歩と分光学への応用
    • Place of Presentation
      京都
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Construction of a microfluidic system for fluorescence based single-molecule sorting#8232;2012

    • Author(s)
      Sho Saitoh, HIroyuki Oikawa, Kiyoto Kamagata, Satsohi Takahashi
    • Organizer
      第12回東北大学多元物質科学研究所研究発表会
    • Place of Presentation
      仙台
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] GroEL結合ペプチドの一分子蛍光拡散測定2012

    • Author(s)
      渡邉優, 安藤嗣音, 鎌形清人, 野島達也, 田口英樹, 芳坂貴弘, 高橋聡
    • Organizer
      日本生物物理学会東北支部会2012
    • Place of Presentation
      仙台
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] マイクロ秒分解一分子FRET測定によるタンパク質折り畳み運動の追跡2012

    • Author(s)
      小井川浩之
    • Organizer
      日本生物物理学会東北支部会2012
    • Place of Presentation
      仙台
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 工タンパク質のデザインを目指した蛍光一分子ソーターの開発2012

    • Author(s)
      斉藤翔, 小井川浩之, 鎌形清人, 高橋聡#8232;
    • Organizer
      日本生物物理学会東北支部会2012
    • Place of Presentation
      仙台
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Exploring The Energy Landscape of Denatured Protein Using Time-series Detection of Fluorescence of Free Single Molecules2012

    • Author(s)
      Kiyoto Kamagata, Toshifumi Kawaguchi, Akinori Baba, Yoshihiro Sambongi, Tamiki Komatsuzaki, Satoshi Takahashi
    • Organizer
      International Symposium on Innovative Nanobiodevices ISIN 2012
    • Place of Presentation
      Nagoya
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Folding dynamics of cytochrome c551 studied by long time observation of fluorescence time series from single molecules2012

    • Author(s)
      Toshifumi Kawaguchi, Kiyoto Kamagata, Hiroyuki Oikawa, Yoshihiro Sambongi, Satsohi Takahashi
    • Organizer
      日本化学会第92春季年会
    • Place of Presentation
      横浜
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] 新規一分子FRET計測技術によるABCトランスポーターのATP加水分解機構の解析2012

    • Author(s)
      中野駿介, 七谷圭, 古田忠臣, 櫻井実, 魚住信之, 高橋聡, 鎌形清人
    • Organizer
      新学術領域研究「水を主役としたATPエネルギー変換」
    • Place of Presentation
      仙台
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] 走査プローブ顕微鏡による癌抑制因子p53の一分子解析2012

    • Author(s)
      高橋聖弥, 道祖尾恭之, 鹿島理沙, 時野隆至, 米田忠弘, 高橋聡, 鎌形清人
    • Organizer
      新学術領域研究「天然変性タンパク質の分子認識と機能発現」第2回公開シンポジウム
    • Place of Presentation
      大阪
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Single-molecule diffusion mesurement of a GroEL-binding peptide2012

    • Author(s)
      Suguru Watanabe, Shion Ando, Kiyoto Kamagata, Hideki Taguchi, Satoshi Takahashi
    • Organizer
      新学術領域研究「揺らぎが機能を決める生命分子の科学」第5回公開シンポジウム
    • Place of Presentation
      奈良
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Single-molecule dynamics of MsbA, a member of ABC transporter2012

    • Author(s)
      Shunsuke Nakano, Kei Nanatani, Kiyoto kamagata, Nobuyuki Uozumi, Satoshi Takahashi
    • Organizer
      新学術領域研究「揺らぎが機能を決める生命分子の科学」第5回公開シンポジウム
    • Place of Presentation
      奈良
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Microsecond-Resolved Time Traces of Protein Conformational Changes by Single-Molecule Fluorescence Detection2012

    • Author(s)
      Hiroyuki Oikawa, Kiyoto Kamagata, Issei Iijima, Takahiro Hohsaka, Satoshi Takahashi
    • Organizer
      新学術領域研究「揺らぎが機能を決める生命分子の科学」第5回公開シンポジウム
    • Place of Presentation
      奈良
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] マイクロ秒分解一分子蛍光検出による蛋白質構造変化の追跡2011

    • Author(s)
      小井川浩之、鎌形清人、飯島一生、芳坂貴弘、高橋聡
    • Organizer
      第11回東北大学多元物質科学研究所研究発表会
    • Place of Presentation
      仙台
    • Year and Date
      2011-12-08
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] 大腸菌トランスポーターMsbAの一分子計測2011

    • Author(s)
      中野駿介、七谷圭、鎌形清人、魚住信之、高橋聡
    • Organizer
      第37回日本生体エネルギー研究会シンポジウム生体エネルギー論の再発見
    • Place of Presentation
      京都
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] 新規一分子蛍光観測法による蛋白質の折り畳みのエネルギー地形の解明2011

    • Author(s)
      鎌形清人、馬場昭典、小松崎民樹、高橋聡
    • Organizer
      CREST「生命現象の解明と応用に資する新しい計測・分析基盤技術」研究領域シンポジウム
    • Place of Presentation
      東京
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] タンパク質フォールディングと一分子時系列解析2011

    • Author(s)
      鎌形清人、高橋聡
    • Organizer
      蛋白研セミナー「タンパク質科学の未来を語る~実験・理論研究者の対話~」
    • Place of Presentation
      大阪
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Imaging and tracking of single BLG molecules in solution2011

    • Author(s)
      Sion Ando, Hiroyuki Oikawa, Kiyoto Kamagata, Kazumasa Sakurai, Yuji Goto, Satoshi Takahashi
    • Organizer
      第49回日本生物物理学会年会
    • Place of Presentation
      姫路
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Microsecond-resolved time traces of protein conformational change by single-molecule fluorescence detection2011

    • Author(s)
      Hiroyuki Oikawa, Kiyoto Kamagata, Issei Iijima, Takahiro Hohsaka, Yoshihiro Sambongi, Satoshi Takahashi
    • Organizer
      第49回日本生物物理学会年会
    • Place of Presentation
      姫路
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Additives inhibiting the bleaching of fluorophores for the oong-time fluorescence observation of single proteins2011

    • Author(s)
      Hironao Itabashi, Eriko Mano, Hiroyuki Oikawa, Yasuyuki Araki, Kiyoto Kamagata, Takehiko Wada, Satoshi Takahashi
    • Organizer
      第49回日本生物物理学会年会
    • Place of Presentation
      姫路
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Energy landscape of denatured protein revealed by a new singe-molecule fluorescence method2011

    • Author(s)
      Kiyoto Kamagata, Toshifumi Kawaguchi, Akinori Baba, Yoshihiro Sambongi, Tamiki Komatsuzaki, Satoshi Takahashi
    • Organizer
      第49回日本生物物理学会年会
    • Place of Presentation
      姫路
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Submillisecond dynamics of protein folding and ligand binding detected by the line conforcal microscopy2011

    • Author(s)
      Hiroyuki Oikawa, Kiyoto Kamagata, Issei Iijima, Takahiro Hosaka, Yoshihiro Sambongi, Satoshi Takahashi
    • Organizer
      第49回日本生物物理学会年会
    • Place of Presentation
      姫路
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Imaging and tracking of single BLG molecules in solution2011

    • Author(s)
      Shion Ando, Hiroyuki Oikawa, Kiyoto Kamagata, Kazumasa Sakurai, Yuji Goto, Satoshi Takahashi
    • Organizer
      グローバルCOEサマースクールシンポジウム(iremc分子系高次構造体化学国際教育研究拠点)
    • Place of Presentation
      仙台
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Single-Molecule Dynamics of MsbA, a member of ABC transporter2011

    • Author(s)
      Shunsuke Nakano, Kei Nanatani, Kiyorto Kamagata, Nobuyuki Uozumi, Satoshi Takahashi
    • Organizer
      グローバルCOEサマースクールシンポジウム(iremc分子系高次構造体化学国際教育研究拠点)
    • Place of Presentation
      仙台
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] マイクロ秒分解一分子蛍光検出による蛋白質構造変化の追跡2011

    • Author(s)
      小井川浩之、鎌形清人、飯島一生、芳坂貴弘、高橋聡
    • Organizer
      第38回生体分子科学討論会
    • Place of Presentation
      筑波
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] 新規一分子蛍光観測法による蛋白質の自由エネルギー地形の解析2011

    • Author(s)
      鎌形清人、川口敏史、馬場昭典、三本木至宏、小松崎民樹、高橋聡
    • Organizer
      第11回日本蛋白質科学会年会
    • Place of Presentation
      大阪
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] マイクロ秒分解一分子蛍光検出による蛋白質構造変化の追跡2011

    • Author(s)
      小井川浩之、鎌形清人、飯島一生、芳坂貴弘、高橋聡
    • Organizer
      第11回日本蛋白質科学会年会
    • Place of Presentation
      大阪
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Single molecule and ensemble investigations of protein folding dynamics in the time domain from 30μs to seconds2011

    • Author(s)
      Satoshi Takahashi
    • Organizer
      The 16th Biophysics Conference
    • Place of Presentation
      台湾(招待講演)
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Book] Protein Folding and Misfolding Shining Light by Infrared Spectroscopy, Watching Dynamical Events in Protein Folding in the Time Domain from Submilliseconds to Second : Continuous-Flow Rapid-Mixing Infrared Spectroscopy2011

    • Author(s)
      Satoshi Takahashi, Tetsunari Kimura
    • Publisher
      Springer
    • Related Report
      2011 Annual Research Report

URL: 

Published: 2011-04-06   Modified: 2018-03-28  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi