Three-dimensional super-resolution spectromicroscopy to trace inter-protein interactions and morphological changes in photosynthetic membranes on spatial and temporal domains

2009 Fiscal Year Self-evaluation Report

• Project Area: Molecular Science for Supra Functional Systems ? Development of Advanced Methods for Exploring Elementary Process
• Project/Area Number: 19056012
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: KUMAZAKI Shigeichi Kyoto University, 大学院・理学研究科, 准教授 (40293401)
• Project Period (FY): 2007 – 2011
• Keywords: 生物物理化学 / 電子・エネルギー移動 / 色素体機能・光合成 / 光計測

Research Abstract

酸素発生型光合成反応は、植物などの葉緑体とシアノバクテリア細胞内のチラコイド膜(光合成膜)で行われるが、その光化学的性質と微細構造は、成長、細胞機能分化、環境などに応じて様々な時間スケールで変化していく。その有様を生理的条件下で直接捉えるための研究方法論と必要な顕微分光法を開発するのが本研究課題の目的である。従来の回折限界を超える空間分解能の達成をチラコイド膜の観察で達成すし、蛍光スペクトル、顕微吸収スペクトルをはじめとする多角的な分光手法の統合により、葉緑体毎や微細構造毎の光化学反応に関する詳細な情報を得る。

Research Products

• [Journal Article] Selective Excitation of Photosystems in Chloroplasts inside Plant Leaves Observed by Near-Infrared Laser-Based Fluorescence Spectral Microscopy (2010)
  • Author(s): M. Hasegawa, T. Shiina, M. Terazima, S. Kumazaki
  • Journal Title: Plant Cell Physiology 51 Pages: 225-238
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A Line-Scanning Semiconfocal Multiphoton Fluorescence Microscope with a Simultaneous Broadband Spectral Acquisition and its Application to the Study of the Thylakoid Membrane of a Cyanobacterium Anabaena PCC7120 (2007)
  • Author(s): S. Kumazaki, M. Hasegawa, M. Ghoneim, Y. Shimizu, K. Okamoto, M. Nishiyama, H. Oh-oka, M. Terazima
  • Journal Title: Journal of Microscopy Vol.228 Pages: 240-254
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 葉緑体内部構造を見るための2光子励起蛍光スペクトル顕微鏡の諸様式 (2009)
  • Author(s): 熊崎茂一
  • Organizer: 日本分光学会、生細胞分光部会シンポジウム
  • Place of Presentation: 首都大学東京、八王子、東京
  • Year and Date: 2009-12-04
• [Presentation] 酸素発生型光合成膜微細構造変化を直接捉える顕微分光法 (2008)
  • Author(s): 熊崎茂一
  • Organizer: 分子科学研究書研究会「分子の視点から見る光合成」セミナー(招待講演)分子科学研究所
  • Place of Presentation: 愛知県岡崎市
  • Year and Date: 20080310-20080311
• [Presentation] 顕微蛍光スペクトルで解析する葉緑体とシアノバクテリアのチラコイド膜自家蛍光 (2008)
  • Author(s): 熊崎茂一
  • Organizer: シンポジウム「見る生物学3」
  • Place of Presentation: 奈良先端科学技術大学院大学、奈良県生駒市
  • Year and Date: 2008-11-14
• [Presentation] Simultaneous broadband fluorescence spectral imaging of a cyanobacterium and chloroplasts facilitated by line-scanning of multiphoton excitation pulses (2008)
  • Author(s): S. Kumazaki
  • Organizer: Focus on Microscopy
  • Place of Presentation: Awaji Yumebutai、Hyogo, Japan
  • Year and Date: 2008-04-15
• [Presentation] Micro-regulation of oxygenic photosynthesis unveiled by fluorescence microspectroscopy (2007)
  • Author(s): S. Kumazaki
  • Organizer: The 67th Okazaki Conference "Molecular Science and Chemical Biology of Biomolecular Function"
  • Place of Presentation: Okazaki, Aichi, Japan
  • Year and Date: 20071110-20071112
• [Book] Molecular Nano Dynamics Vol. 2(H. Fukumura, M. Irie, Y. Iwasawa, H. Masuhara and K. Uosaki eds, Three-Dimensional High-resolution Microspectroscopic Study of Environment-Sensitive Photosynthetic Membranes, Chap. 30) (2009)
  • Author(s): S. Kumazaki, M. Hasegawa, M. Ghoneim, T. Yoshida, M. Terazima, T. Shiina, I. Ikegami
  • Total Pages: 589-606
  • Publisher: Wiley-VCH
• [Book] 反応すれば形が変わるナノの世界～細胞から結晶まで～(葉緑体の内部をレーザーで探る, ISBN 978-4-87805-099-2) (2009)
  • Author(s): 熊崎茂一
  • Total Pages: 108-117
  • Publisher: クバプロ