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「数」を視点とした走光性信号伝達過程における信号増幅機構の解明

Publicly Offered Research

Project AreaSpying minority in biological phenomena -Toward bridging dynamics between individual and ensemble processes-
Project/Area Number 24115508
Research Category

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

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Biological Sciences
Research InstitutionNagoya Institute of Technology

Principal Investigator

井上 圭一  名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (90467001)

Project Period (FY) 2012-04-01 – 2014-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2013)
Budget Amount *help
¥13,780,000 (Direct Cost: ¥10,600,000、Indirect Cost: ¥3,180,000)
Fiscal Year 2013: ¥6,890,000 (Direct Cost: ¥5,300,000、Indirect Cost: ¥1,590,000)
Fiscal Year 2012: ¥6,890,000 (Direct Cost: ¥5,300,000、Indirect Cost: ¥1,590,000)
Keywords一分子観察 / ロドプシン / Cheタンパク質
Research Abstract

本研究では細菌の走光性に関わるセンサリーロドプシンI(SRI)、トランスデューサータンパク質、Cheタンパク質間の信号伝達過程における分子間相互作用を一分子観察法を用いて測定し、単一のSRIからのシグナルがどの様に増幅されるか、その解明を目的とする。
本年度は、昨年度本研究で構築した全反射型蛍光顕微鏡を用いて、カバーガラス上に固定したSRI-HtrI複合体を一分子蛍光観察し、さらに二つの複合体の間の蛍光エネルギー移動(FRET)を観察することに成功した。SRIは一般的なタンパク質と異なり、約600 nm付近まで可視吸収を持つ。従って従来の一分子測定でよく用いられている色素を用いた観察が不可能であり、これまでにない長波長蛍光色素が必要とされる。この場合カメラの量子収率がそれほど高くない領域を対象とするため、当初一分子観察に大きな困難さが伴うと予想されたが、今回の結果から本研究で構築した顕微システムが十分にSRIの信号伝達過程の一分子観察に十分な性能を持つことが示された。
また試料調整法についても、従来行われている脂質二重膜への再構成法では膜断片が大きくなりすぎるという問題があり、一分子観察を困難にするという問題点があった。しかし本年度新たに膜を小片化するミニエクストルーダーを導入することで、膜をマイクロメーターサイズにまで小さくすることに成功し、より簡便に一分子観察を行う方法を確立した。
本成果は日本生化学会の発行する会誌である「生化学」において発表を行い(現在印刷中)、また本年度においてはSRIに近縁の微生物型ロドプシンについて4件の論文発表を行い、さらに7件の招待講演を含む36学会発表を行った。

Current Status of Research Progress
Reason

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2013 Annual Research Report
  • 2012 Annual Research Report
  • Research Products

    (67 results)

All 2014 2013 2012 Other

All Journal Article (7 results) (of which Peer Reviewed: 6 results) Presentation (58 results) (of which Invited: 9 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] FTIR Spectroscopy of a Light-Driven Compatible Sodium Ion-Proton Pumping Rhodopsin at 77 K2014

    • Author(s)
      Hikaru Ono, Keiichi Inoue, Rei Abe-Yoshizumi, Hideki Kandori
    • Journal Title

      Journal of Physical Chemistry B

      Volume: in press

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] "Chimeric proton-pumping rhodopsin containing the cytoplasmic loop of bovine rhodopsin"2014

    • Author(s)
      K. Sasaki, T. Yamashita, K. Yoshida, K. Inoue, Y. Shichida, H. Kandori
    • Journal Title

      PLOS ONE

      Volume: 9 Issue: 3 Pages: 91323-91323

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0091323

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      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Molecular and evolutionary aspects of microbial sensory rhodopsins2014

    • Author(s)
      Keiichi Inoue, Takashi Tsukamoto, Yuki Sudo
    • Journal Title

      Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Bioenergetics

      Volume: 1837 Issue: 5 Pages: 562-577

    • DOI

      10.1016/j.bbabio.2013.05.005

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
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  • [Journal Article] 微生物型ロドプシンの信号伝達の解明に向けた1分子観察法の開発2014

    • Author(s)
      井上圭一
    • Journal Title

      生化学

      Volume: in press

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Journal Article] Thermal and spectroscopic characterization of a proton pumping rhodopsin from an extreme thermophile2013

    • Author(s)
      Tsukamoto, T., Inoue, K., Kandori, H., Sudo, Y.
    • Journal Title

      J. Biol. Chem.

      Volume: 288 Issue: 30 Pages: 21581-21592

    • DOI

      10.1074/jbc.m113.479394

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      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Hayato Yamashita, Keiichi Inoue, Mikihiro Shibata, Takayuki Uchihashi, Jun Sasaki, Hideki Kandori, Toshio Ando2013

    • Author(s)
      Hayato Yamashita, Keiichi Inoue, Mikihiro Shibata, Takayuki Uchihashi, Jun Sasaki, Hideki Kandori, Toshio Ando
    • Journal Title

      Journal of Structural Biology

      Volume: in press

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      2012 Annual Research Report
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  • [Journal Article] "A light-driven sodium ion pump in marine bacteria"2013

    • Author(s)
      K. Inoue, H. Ono, R. Abe-Yoshizumi, S. Yoshizawa, H. Ito, K. Kogure, H. Kandori
    • Journal Title

      Nature Commun.

      Volume: 4 Issue: 1 Pages: 1678-1678

    • DOI

      10.1038/ncomms2689

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  • [Presentation] アーキロドプシン-3の光駆動型プロトンポンプから光ゲート型チャネルへの機能転換2014

    • Author(s)
      井上圭一、下野和実、鈴木悠斗、谷ヶ崎仁、宮内正二、林重彦、神取秀樹、須藤雄気
    • Organizer
      日本化学会第94春季年会(2014)
    • Place of Presentation
      名古屋
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  • [Presentation] 光駆動ナトリウムポンプの機能と光反応の研究2014

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      加藤善隆、井上圭一、大野光、吉住玲、神取秀樹
    • Organizer
      日本化学会第94春季年会(2014)
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      名古屋
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  • [Presentation] 光のエネルギーでナトリウムイオンを運ぶ:光駆動ナトリウムポンプ型ロドプシンの機能とメカニズム2014

    • Author(s)
      井上圭一
    • Organizer
      遺伝研研究会2014「単細胞システムの細胞構築・運動・増殖機構の研究」
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      三島
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      井上圭一
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    • Place of Presentation
      松山
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  • [Presentation] 「数」を視点とした走光性信号伝達過程における信号増幅機構の解明2014

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      井上圭一
    • Organizer
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      北海道
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  • [Presentation] 新たなロドプシンが切り拓く、光操作の新地平2013

    • Author(s)
      井上圭一
    • Organizer
      名古屋工業大学オプトバイオテクノロジー研究センター設立シンポジウム
    • Place of Presentation
      名古屋
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  • [Presentation] 海洋性細菌から発見された光駆動ナトリウムポンプ型ロドプシン2013

    • Author(s)
      井上圭一
    • Organizer
      日本生体エネルギー研究会 第39回討論会
    • Place of Presentation
      静岡
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  • [Presentation] 光駆動ナトリウムポンプの機能および光反応の解析2013

    • Author(s)
      加藤善隆、井上圭一、大野光、吉住玲、神取秀樹
    • Organizer
      日本生体エネルギー研究会 第39回討論会
    • Place of Presentation
      静岡
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      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 光駆動型ナトリウムポンプの低温赤外分光測定による構造解析2013

    • Author(s)
      大野光、井上圭一、吉住玲、加藤善隆、神取秀樹
    • Organizer
      日本生体エネルギー研究会 第39回討論会
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      静岡
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      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] ナノディスクを用いたHaloarcula vallismortisセンサリーロドプシンIの光反応ダイナミクスの研究2013

    • Author(s)
      川本健一、井上圭一、佐々木 純、谷ヶ崎 仁、本間道夫、須藤雄気、神取秀樹
    • Organizer
      日本生体エネルギー研究会 第39回討論会
    • Place of Presentation
      静岡
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      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 海洋性の細菌から見つかった光駆動型ナトリウムポンプ2013

    • Author(s)
      井上圭一
    • Organizer
      大阪市立大学セミナー
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      大阪
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      2013 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] The Chimeric Protein between Bovine Rhodopsin and Microbial Rhodopsin which is Activatable Transducin (Gt)2013

    • Author(s)
      Keiichi Inoue, Kengo Sasaki, Aya Nakatsuma, Takahiro Yamashita, Kazuho Yoshida, Yoshinori Shichida, Hideki Kandori
    • Organizer
      GPCR Workshop 2013
    • Place of Presentation
      Maui, Hawaii, USA
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      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] The optical control of G-protein activity by chimeric proteins of microbial rhodopsins and GPCRs2013

    • Author(s)
      Kazuho Yoshida, Keiichi Inoue, Takahiro Yamashita, Rei Abe-Yoshizumi, Kengo Sasaki, Yoshinori Shichida, Hideki Kandori
    • Organizer
      GPCR Workshop 2013
    • Place of Presentation
      Maui, Hawaii, USA
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      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 光駆動ナトリウムポンプの発見と展開2013

    • Author(s)
      井上圭一
    • Organizer
      分子研研究会「ロドプシン研究の故きを温ねて新しきを知る」
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      岡崎
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  • [Presentation] 光駆動型ナトリウムポンプの低温赤外分光測定2013

    • Author(s)
      大野光、井上圭一、吉住玲、神取秀樹
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      分子研研究会「ロドプシン研究の故きを温ねて新しきを知る」
    • Place of Presentation
      岡崎
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  • [Presentation] ナノディスクを用いたセンサリーロドプシンIの光反応ダイナミクスの研究2013

    • Author(s)
      川本健一、井上圭一、佐々木純、谷ヶ崎仁、本間道夫、須藤雄気、神取秀樹
    • Organizer
      分子研研究会「ロドプシン研究の故きを温ねて新しきを知る」
    • Place of Presentation
      岡崎
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      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] GsおよびGqの光制御に向けた新規キメラタンパク質のデザイン2013

    • Author(s)
      吉田一帆、井上圭一、山下高廣、吉住玲、佐々木賢吾、七田芳則、神取秀樹
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      分子研研究会「ロドプシン研究の故きを温ねて新しきを知る」
    • Place of Presentation
      岡崎
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      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Study of Anabaena Sensory Rhodopsin Mutant P206D That Contains the 13-cis Form Dominantly2013

    • Author(s)
      Yoshitaka Kato, Akira Kawanabe, Keiichi Inoue, Kwang-Hwan Jung, Hideki Kandori
    • Organizer
      The 51th Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan
    • Place of Presentation
      Kyoto
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  • [Presentation] Photoreaction Dynamics of Sensory Rhodopsin I in Nanodiscs2013

    • Author(s)
      Kenichi Kawamoto, Keiichi Inoue, Jun Sasaki, Jin Yagasaki, Yuki Sudo, Michio Homma, Hideki Kandori
    • Organizer
      The 51th Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan
    • Place of Presentation
      Kyoto
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      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Role of N- and C-terminus in a Light-Driven Sodium Ion Pump2013

    • Author(s)
      Shinya Sugita, Yoshitaka Kato, Rei Abe-Yoshizumi, Jun Sasaki, Keiichi Inoue, Kwang-Hwan Jung, Hideki Kandori
    • Organizer
      The 51th Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan
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      Kyoto
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      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Designs of New Chimeric Proteins for Optical Activation of Gs- and Gq-proteins2013

    • Author(s)
      Kazuho Yoshida, Keiichi Inoue, Takahiro Yamashita, Rei Abe-Yoshizumi, Kengo Sasaki, Yoshinori Shichida, Hideki Kandori
    • Organizer
      The 51th Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan
    • Place of Presentation
      Kyoto
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  • [Presentation] Laser Flash Photolysis study on Photochemistry of Rhodopsin Mimics2013

    • Author(s)
      Keiichi Inoue, Yuuya Ozaki, James H. Geiger, Babak Borhan, Hideki Kandori
    • Organizer
      The 51th Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan
    • Place of Presentation
      Kyoto
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  • [Presentation] Light-induced Inward Proton Transport in a Blue-shifted Archaerhodopsin-3 Mutant2013

    • Author(s)
      Keiichi Inoue, Takashi Tsukamoto, Jin Yagasaki, Kazumi Shimono, Seiji Miyauchi, Shigehiko Hayashi, Hideki Kandori, Yuki Sudo
    • Organizer
      The 51th Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan
    • Place of Presentation
      Kyoto
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  • [Presentation] Low-temperature FTIR Spectroscopy of a Light-driven Sodium Ion Pump2013

    • Author(s)
      Hikaru Ono, Keiichi Inoue, Rei Abe-Yoshizumi, Kwang-Hwan Jung, Hideki Kandori
    • Organizer
      The 51th Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan
    • Place of Presentation
      Kyoto
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  • [Presentation] 青色受容型アーキロドプシン3変異体のイオン輸送特性と光化学反応2013

    • Author(s)
      井上圭一、谷ヶ崎仁、下野和実、宮内正二、林重彦、神取秀樹、須藤雄気
    • Organizer
      第7回分子科学討論会
    • Place of Presentation
      京都
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      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Mechanism of light-driven sodium ion pump2013

    • Author(s)
      Hikaru Ono, Keiichi Inoue, Rei Abe-Yoshizumi, Hideki Kandori
    • Organizer
      IGER International Symposium on Cell Surface Structures and Functions
    • Place of Presentation
      Nagoya
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  • [Presentation] Differences of Photo Reaction Dynamics of Sensory Rhodopsin I in Acidic- and Alkaline forms2013

    • Author(s)
      Kenichi Kawamoto, Keiichi Inoue, Jin Yagasaki, Yuki Sudo, Michio Homma, Hideki Kandori
    • Organizer
      IGER International Symposium on Cell Surface Structures and Functions
    • Place of Presentation
      Nagoya
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  • [Presentation] 分光学者と微生物型ロドプシン:分子の基礎研究と応用への路2013

    • Author(s)
      井上圭一
    • Organizer
      第45回分子病態医学セミナー
    • Place of Presentation
      東温
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    • Invited
  • [Presentation] 「数」を視点とした走光性信号伝達過程における信号増幅機構の解明2013

    • Author(s)
      井上圭一
    • Organizer
      第65回日本細胞生物学会大会
    • Place of Presentation
      名古屋
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  • [Presentation] 「数」を視点とした走光性信号伝達過程における信号増幅機構の解明2013

    • Author(s)
      井上圭一
    • Organizer
      新学術領域研究「少数性生物学」第5回領域会議
    • Place of Presentation
      大津
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  • [Presentation] ナトリウムポンプ型ロドプシン(NaR)のイオン輸送ダイナミクス研究2013

    • Author(s)
      井上圭一、大野光、吉住玲、吉澤晋、木暮一啓、神取秀樹
    • Organizer
      第40回生体分子科学討論会
    • Place of Presentation
      大阪
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  • [Presentation] 微生物型ロドプシンを用いた光駆動性Gs及びGq活性型キメラタンパク質の構築2013

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      吉田一帆、山下高廣、佐々木賢吾、吉住玲、井上圭一、七田芳則、神取秀樹
    • Organizer
      第40回生体分子科学討論会
    • Place of Presentation
      大阪
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  • [Presentation] 青色光受容型プロトンポンプによる神経活動抑制2013

    • Author(s)
      須藤雄気、岡崎史子、大野 光、谷ヶ崎仁、須郷聖也、神谷基司、Louisa Reissig、井上圭一、井原邦夫、神取秀樹、高木新、林重彦
    • Organizer
      第40回生体分子科学討論会
    • Place of Presentation
      大阪
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  • [Presentation] Differences of Photo Reactions of Haloarcula vallismortis Sensory Rhodopsin I in Acidic- and Alkaline forms2013

    • Author(s)
      Kenichi Kawamoto, Keiichi Inoue, Jin Yagasaki, Yuki Sudo, Michio Homma, Hideki Kandori
    • Organizer
      IMS Workshop on "Hierarchical Molecular Dynamics: From Ultrafast Spectroscopy to Single Molecule Measurements"
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      Okazaki
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      Kazuho Yoshida, Takahiro Yamashita, Kengo Sasaki, Rei Abe-Yoshizumi, Keiichi Inoue, Yoshinori Shichida, Hideki Kandori
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      IMS Workshop on "Hierarchical Molecular Dynamics: From Ultrafast Spectroscopy to Single Molecule Measurements"
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      Okazaki
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      井上圭一
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      日本化学会第93春季年会(2013)・若い世代の特別講演会
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      平成24年度 生物物理学会中部支部 講演会
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      2012-10-17
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      井上圭一
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      名古屋
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      4th International Symposium on Emergence of Highly Elaborated π-Space and Its Function
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      Hamamatsu
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  • [Presentation] Conformational Change in the Photo Reactions of Acidic- and Alkaline Sensory Rhodopsin I2012

    • Author(s)
      Kenichi Kawamoto, Keiichi Inoue, Jin Yagasaki, Yuki Sudo, Michio Homma, Hideki Kandori
    • Organizer
      4th International Symposium on Emergence of Highly Elaborated π-Space and Its Function
    • Place of Presentation
      Hamamatsu
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] グロイオバクター(GR)の光反応中間体で起こる過渡的な体積及び会合数の変化2012

    • Author(s)
      永田久美子、井上圭一、神取秀樹
    • Organizer
      第43回 中部化学関係学協会支部連合秋季大会
    • Place of Presentation
      名古屋
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 海洋性細菌より発見された新規微生物型ロドプシンの構造機能相関の研究2012

    • Author(s)
      大野光、井上圭一、神取秀樹
    • Organizer
      第43回 中部化学関係学協会支部連合秋季大会
    • Place of Presentation
      名古屋
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] センサリーロドプシンIの酸性型および塩基性型の2つの状態の光反応ダイナミクスの違い2012

    • Author(s)
      川本健一、井上圭一、谷ヶ崎仁、須藤雄気、本間道夫、神取秀樹
    • Organizer
      第43回 中部化学関係学協会支部連合秋季大会
    • Place of Presentation
      名古屋
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 海洋性細菌から発見した新しいロドプシン2012

    • Author(s)
      大野光、井上圭一、吉住玲、吉澤 晋、木暮啓一、伊藤洋康、神取秀樹
    • Organizer
      第4回光操作研究会
    • Place of Presentation
      岡崎
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 分光計測で迫るロドプシンの構造・機能ダイナミクス2012

    • Author(s)
      井上圭一
    • Organizer
      第4回光操作研究会
    • Place of Presentation
      岡崎
    • Related Report
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    • Invited
  • [Presentation] Physiological role and molecular properties of proteorhodopsin from marine bacterium2012

    • Author(s)
      Rei Abe-Yoshizumi, Keiichi Inoue, Susumu Yoshizawa, Kazuhiro Kogure, Hideki Kandori
    • Organizer
      The 50th Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan
    • Place of Presentation
      Nagoya
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Spectroscopic study of photoreaction dynamics of Groeobacter rhodopsin2012

    • Author(s)
      Kumiko Nagata, Keiichi Inoue, Hideki Kandori
    • Organizer
      The 50th Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan
    • Place of Presentation
      Nagoya
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  • [Presentation] 海洋細菌から見つかった新規なアミノ酸配列を持つロドプシンの機能解明2012

    • Author(s)
      井上圭一、鷲崎涼、吉澤晋、吉住玲、木暮一啓、神取秀樹
    • Organizer
      第6回分子科学討論会
    • Place of Presentation
      東京
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  • [Presentation] センサリーロドプシンIの光反応ダイナミクスの研究2012

    • Author(s)
      川本 健一、井上圭一、谷ヶ崎仁、須藤雄気、本間道夫、神取秀樹
    • Organizer
      第6回分子科学討論会
    • Place of Presentation
      東京
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  • [Presentation] 新規微生物型ロドプシンに対する構造機能相関の研究2012

    • Author(s)
      大野光、井上圭一、神取秀樹
    • Organizer
      新学術領域研究「高次π空間の創発と機能開発」第8回公開シンポジウム
    • Place of Presentation
      加賀
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  • [Presentation] 「数」を視点とした走光性信号伝達過程における信号増幅機構の解明2012

    • Author(s)
      井上圭一
    • Organizer
      新学術領域研究「少数性生物学」第2回領域会議
    • Place of Presentation
      大津
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  • [Presentation] 時間分解分光法によるミクロからマクロにおよぶタンパク質の反応ダイナミクスの理解2012

    • Author(s)
      井上圭一
    • Organizer
      特定領域研究「高次系分子科学」成果公開シンポジウム
    • Place of Presentation
      横浜
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  • [Presentation] センサリーロドプシンIの光反応ダイナミクスの研究2012

    • Author(s)
      川本健一、井上圭一、谷ヶ崎仁、須藤雄気、本間道夫、神取秀樹
    • Organizer
      特定領域研究「高次系分子科学」成果公開シンポジウム
    • Place of Presentation
      横浜
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      2012 Annual Research Report
  • [Remarks] 国立大学法人 名古屋工業大学  研究者データベースシステム

    • URL

      http://researcher.nitech.ac.jp/html/14_ja.html

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      2013 Annual Research Report
  • [Remarks] 井上圭一-生命・物質工学科

    • URL

      http://researcher.nitech.ac.jp/html/14_ja.html

    • Related Report
      2012 Annual Research Report

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Published: 2013-05-15   Modified: 2019-07-29  

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