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先端的な蛍光相関分光法を応用した生体分子の揺らぎ計測

Publicly Offered Research

Project AreaMolecular Science of Fluctuations toward Biological Functions
Project/Area Number 23107732
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 InstitutionThe Institute of Physical and Chemical Research

Principal Investigator

石井 邦彦  独立行政法人理化学研究所, 田原分子分光研究室, 研究員 (80391853)

Project Period (FY) 2011-04-01 – 2013-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2012)
Budget Amount *help
¥6,760,000 (Direct Cost: ¥5,200,000、Indirect Cost: ¥1,560,000)
Fiscal Year 2012: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Fiscal Year 2011: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Keywords蛍光相関分光法 / 生体分子の揺らぎ / 蛍光寿命 / 単一光子検出器 / タンパク質の折れ畳み / 蛍光相関分光 / 生体分子 / 構造揺らぎ
Outline of Annual Research Achievements

本年度は、以下に述べる研究を行った。
1.蛍光寿命の揺らぎを計測する蛍光相関分光法(FCS)による生体分子のダイナミクス計測 我々が近年独自に開発した二次元蛍光相関分光法を用い、シトクロムcの酸性変性条件下での構造揺らぎを検討した。時間相関光子計数(TCSPC)システムを組み込んだ蛍光相関分光計を用いて得られた蛍光寿命相関データに基づき、二次元蛍光相関分光法を用いて定量的に解析することにより、各蛍光寿命成分間の相関を抽出した。その結果、マイクロ秒時間領域で複数の変性中間体を含むフォールディングスキームが得られた。
2.単一光子検出器のアフターパルス除去アルゴリズムの開発 FCSで検出器として通常用いられる単一光子アバランシェフォトダイオード(SPAD)は、光子検出による信号パルスの発生後数マイクロ秒以内にアフターパルスと呼ばれる偽の信号を確率的に発生させるため、この影響で蛍光相関関数が速い時間領域で大きく歪む現象が起こる。我々はパルス励起とTCSPC法を用いて相関信号の時間反転対称性を解析し、アフターパルスによる偽の信号を除去する方法を考案した。
3.単一光子検出器の時間軸変動の補正 SPADは時間分解蛍光測定のための高感度で優れたデバイスだが、その時間応答が計数率応答性を示すため、蛍光強度が揺らぐケースでは蛍光寿命の正確な決定が困難であった。我々はSPADの時間応答を検出光子の時間間隔と関連付けて解析し、検出時間のシフトが時間応答の計数率依存性の原因であること、このシフトの量が前の光子との検出時間間隔のみで決まることを見出した。このことを利用してSPADの時間応答の計数率依存性を補正する簡単な方法を提案した。

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

    (15 results)

All 2013 2012 2011

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (12 results)

  • [Journal Article] Note: Simple calibration of the counting-rate dependence of the timing shift of single photon avalanche diodes by photon interval analysis2013

    • Author(s)
      乙須 拓洋
    • Journal Title

      Review of Scientific Instruments

      Volume: 84 Issue: 3

    • DOI

      10.1063/1.4794769

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Analysis of Biomolecular Dynamics using Advanced Fluorescence Correlation Spectroscopy2012

    • Author(s)
      石井 邦彦
    • Journal Title

      Seibutsu Butsuri

      Volume: 52 Issue: 6 Pages: 295-298

    • DOI

      10.2142/biophys.52.295

    • NAID

      10031126106

    • ISSN
      0582-4052, 1347-4219
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Extracting decay curves of the correlated fluorescence photons measured in fluorescence correlation spectroscopy2012

    • Author(s)
      石井邦彦、田原太平
    • Journal Title

      Chemical Physics Letters

      Volume: 519-520 Pages: 130-133

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Two-dimensional fluorescence correlation spectroscopy for observing fluctuation of biomolecules2012

    • Author(s)
      石井邦彦
    • 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
      京都府京都市・京都テルサ
    • Year and Date
      2012-12-05
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 時間反転対称性を利用した蛍光相関分光における偽信号の除去2012

    • Author(s)
      石井邦彦
    • Organizer
      第6回分子科学討論会
    • Place of Presentation
      東京都文京区・東京大学
    • Year and Date
      2012-09-18
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 二次元蛍光相関分光によるシトクロムc折れ畳みダイナミクスの定量的解析2012

    • Author(s)
      乙須拓洋
    • Organizer
      第6回分子科学討論会
    • Place of Presentation
      東京都文京区・東京大学
    • Year and Date
      2012-09-18
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 蛍光寿命相関解析によるシトクロムcのマイクロ秒構造転移ダイナミクス2012

    • Author(s)
      乙須拓洋
    • Organizer
      新学術領域研究「揺らぎと生体機能」・「水を主役としたATPエネルギー変換」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
      大阪府大阪市・大阪ガーデンパレス
    • Year and Date
      2012-09-14
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Two-dimensional correlation analysis of fluorescence lifetime fluctuations2012

    • Author(s)
      石井邦彦、田原太平
    • Organizer
      新学術領域研究「揺らぎと生体機能」第5回公開シンポジウム
    • Place of Presentation
      奈良県奈良市
    • Year and Date
      2012-01-08
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Detection of microsecond molecular fluctuations through fluorescence lifetime measurement2012

    • Author(s)
      石井邦彦、田原太平
    • Organizer
      新学術領域研究「揺らぎと生体機能」第5回公開シンポジウム
    • Place of Presentation
      奈良県奈良市(招待講演)
    • Year and Date
      2012-01-07
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Fluorescence correlation spectroscopy using fluorescence lifetime information2011

    • Author(s)
      石井邦彦、田原太平
    • Organizer
      Department seminar at the Department of Chemistry, Indian Institute of Technology Kanpur
    • Place of Presentation
      インド・カンプル(招待講演)
    • Year and Date
      2011-11-23
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Fluorescence correlation spectroscopy using fluorescence lifetime information2011

    • Author(s)
      石井邦彦、田原太平
    • Organizer
      Seminar at Indian Association for the Cultivation of Science
    • Place of Presentation
      インド・コルカタ(招待講演)
    • Year and Date
      2011-11-21
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] "Do-It-Yourself" in FCS data analysis2011

    • Author(s)
      石井邦彦
    • Organizer
      National Fluorescence Workshop "Spectroscopy and Microscopy in Biology and Chemistry" (FCS-2011)
    • Place of Presentation
      インド・ニューデリー(招待講演)
    • Year and Date
      2011-11-16
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Fluorescence correlation spectroscopy for observing fluorescence fluctuations2011

    • Author(s)
      石井邦彦、田原太平
    • Organizer
      National Fluorescence Workshop "Spectroscopy and Microscopy in Biology and Chemistry" (FCS-2011)
    • Place of Presentation
      インド・ニューデリー(招待講演)
    • Year and Date
      2011-11-16
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] 生体高分子の揺らぎを観る新しい手法:二次元蛍光寿命相関分光法2011

    • Author(s)
      石井邦彦、田原太平
    • Organizer
      第5回分子科学討論会
    • Place of Presentation
      北海道札幌市
    • Year and Date
      2011-09-20
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] 二次元蛍光寿命相関分光で観る蛋白質自発ゆらぎ:シトクロムcのマイクロ秒構造転移ダイナミクス2011

    • Author(s)
      乙須拓洋、石井邦彦、田原太平
    • Organizer
      第5回分子科学討論会
    • Place of Presentation
      北海道札幌市
    • Year and Date
      2011-09-20
    • Related Report
      2011 Annual Research Report

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

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