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

ヘテロダイン増強コヒーレントアンチストークスラマン光学活性顕微鏡の開発

Research Project

Project/Area Number 11J09356
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Analytical chemistry
Research InstitutionTokyo University of Science
Research Fellow 森作 俊紀  東京理科大学, 総合化学研究科, 特別研究員(PD)
Project Period (FY) 2011 – 2013
Project Status Completed (Fiscal Year 2013)
Budget Amount *help
¥2,400,000 (Direct Cost: ¥2,400,000)
Fiscal Year 2013: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2012: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2011: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Keywords蛋白質 / 光学活性 / 立体構造 / ヘテロダイン増強 / 動的粘弾性 / 細胞 / 光圧 / パワースペクトル / 水和 / 振動分光 / 水和フィルム / キラリティー / 二次構造 / 振動円二色性
Research Abstract

振動円二色性(VCD)分光法を水環境中のAβ40とAβ42の微細な構造差異の検出に応用した。Aβ42、Aβ40それぞれの水溶液を計測用基板に滴下し、N2乾燥させることで水和フィルムをそれぞれ作成した。蛋白質水溶液をフィルム化させることで、膨大なバルク水の吸収を防ぐことができ、蛋白質選択的な信号を得ることができる。VCDスペクトルでは、Aβ40は1630cm-1付近に右円偏光活性を有するアミドIバンドが観測された。一方、Aβ42では同波数位置に反対の極性、つまり左円偏光活性を有するアミドIバンドが観測された。その波数位置からAβ40とAβ42はどちらも主にβシート構造を形成しているが、それぞれの二次構造は逆の光学活性を有していることを初めて明らかにした。さらに、蛋白質二次構造の光学活性の研究に加え、ヘテロダイン増強を用いたレーザー誘起表面顕微鏡という新しい装置の開発にも着手した。その装置は、光の圧力を利用して非接触にμmスケールの試料の動的粘弾性特性が計測可能という特徴を有している。その装置を開発し、細胞1個の粘弾性計測に適用した。典型的な細胞骨格を有する繊維芽細胞のパワースペクトルから、細胞骨格の一種である微小管が細胞膜の弾性に寄与していることを初めて明らかにした。従来、微小管は細胞内での物質輸送のレールとしての役割が示されてきたが、初めて細胞膜のレオロジーへの寄与が明らかになった。さらに、大きさが1μmの細胞内小器官である芽胞と芽胞を形成する枯草菌細胞とのパワースペクトルの差異を検出した。そのことから、開発した顕微鏡を用いて1μmの大きさの試料が計測できることが実証でき、かつ従来の原子間力顕微鏡フォースカーブ計測のような接触法では原理的に不可能であった細胞内に埋もれた小器官の粘弾性計測への道を拓いた。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

振動円二色性(VCD)分光法を用いて、水環境中のAβ40とAβ42の微細な構造差異の検出に適用し、それぞれの二次構造はβシート構造を主に形成しているにも関わらず、逆の光学活性を有していることを明らかにした。
さらに、ヘテロダイン増強を用いたレーザー誘起表面顕微鏡という新しい装置を開発し、細胞1個の粘弾性に対する細胞骨格の寄与や、細胞小器官の粘弾性を明らかにした。これらの成果に対して、3報の論文を投稿準備中である。

Strategy for Future Research Activity

VCD分光法で明らかになった水環境中のAβ40とAβ42の二次構造がもつ逆の光学活性の構造起源に関して、分子シミュレーションを併用し、その構造を同定する。さらに、新しく開発したヘテロダイン増強を用いたレーザー誘起表面顕微鏡に対して、顕微ラマン計測やヘテロダイン増強旋光度計測を組み合わせることにより、対象とする細胞小器官を構成する分子の化学情報や蛋白質の光学活性の違いに基づく立体構造情報の同時取得を目指す。

Report

(3 results)
  • 2013 Annual Research Report
  • 2012 Annual Research Report
  • 2011 Annual Research Report

Research Products

(18 results)

All 2013 2012 2011

All Journal Article Presentation

  • [Journal Article] Analysis of Aquaporin-Mediated Diffusional Water Permeability by Coherent Anti-Stokes Raman Scattering Microscopy2011

    • Author(s)
      Keiji Ibata, Shinichi Takimoto, Toshinori Morisaku, Atsushi Miyawaki, Masato Yasui
    • Journal Title

      Biophysical Journal

      Volume: 101 Pages: 2277-2283

    • DOI

      10.1016/j.bpj.2011.08.045

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Noncontact Measurements of Viscoelastic Properties in a Single Living Cell by the Laser—Induced Surface Deformation Microscope : Relationship between Cell Cycle of a Budding Yeast Cell and its Viscoelastic2013

    • Author(s)
      森作俊紀、城戸優梨子、和田悠平、由井宏治
    • Organizer
      東京理科大学総合研究機構イメージングフロンティア研究部門 2013年度シンポジウム
    • Place of Presentation
      東京理科大学野田キャンパス(千葉県)
    • Year and Date
      2013-12-21
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Vibrational Circular Dichoroism Analyses on the Dehydration-Induced Initial Conformational Change of Proteins in Hydration Films2013

    • Author(s)
      T. Morisaku and H. Yui
    • Organizer
      12th Symposium on Chemical Approaches to Chirality
    • Place of Presentation
      家の光会館(東京都)
    • Year and Date
      2013-11-27
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Development of The Laser-Induced Surface Deformation Microscope And Its Application For The Non—Contact Rheology Measurements Of Single Living Colls2013

    • Author(s)
      T. Morisaku, Y. Kido, K. Asai and H. Yui
    • Organizer
      RCS Tokyo International Conference 2013 - Analytical Biochemistry & Biophysics-
    • Place of Presentation
      幕張メッセ(千葉県)
    • Year and Date
      2013-09-06
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Vibration Circular Dichroism Analyses of Conformational Changes in Proteins in Hydration Films with Varying Water Contents2013

    • Author(s)
      T. Morisaku and H. Yui
    • Organizer
      7th International Conference on Advanced Vibrational Snectroscopy
    • Place of Presentation
      神戸国際会議場(兵庫県)
    • Year and Date
      2013-05-29
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 単一生細胞レオロジーの非接触計測(1) : レーザー誘起表面変位顕微鏡の開発2012

    • Author(s)
      森作俊紀、城戸優梨子、由井宏治
    • Organizer
      東京理科大学総合研究機構 イメージングフロンティア研究部門 2012年度シンポジウム
    • Place of Presentation
      東京理科大学野田キャンパス(千葉県)
    • Year and Date
      2012-12-22
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Identification of the spectroscopic signatures for denaturation of proteins in hydration films by vibrational circular dichroism spectroscopy2012

    • Author(s)
      T. Morisaku and H. Yui
    • Organizer
      First International Symposium on Advanced Water Science and Technology (ISAWST-1)
    • Place of Presentation
      名古屋大学(愛知県)
    • Year and Date
      2012-11-12
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Noncontact Measurements on The Mechanical Properties of Biological Membranes in Single Living Cells by The Laser-Induced Surface Deformation Microscope2012

    • Author(s)
      T. Morisaku and H. Yui
    • Organizer
      International Union of Materials Research Societies-International Conference on Electronic Materials 2012 (IUMRS-ICEM 2012)
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜(神奈川県)
    • Year and Date
      2012-09-24
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Discrimination of the Differences in the Mechanical Properties of Biological Membranes between Different Types of Cells by the Laser-Induced Surface Deformation Microscope2012

    • Author(s)
      T. Morisaku and H. Yui
    • Organizer
      International Association of Colloid and Interface Scientists, Conference (IACIS2012)
    • Place of Presentation
      仙台国際会館(宮城県)
    • Year and Date
      2012-05-07
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Non-Contact Measurement on the Mechanical Properties of Single Living Cell Membranes : (1) Development of the Laser-Induced Surface Deformation Microscope2012

    • Author(s)
      T.Morisaku, A.Arita, H.Yui
    • Organizer
      PITTCON 2012
    • Place of Presentation
      Orlando (USA)
    • Year and Date
      2012-03-11
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Non-Contact Measurement on the Mechanical Properties of Single Living Cell Membranes : (2) Distinguishing the Membrane Tension Between Different Types of Cells by the Laser-Induced Surface Deformation Microscope2012

    • Author(s)
      T.Morisaku, A.Arita, H.Yui
    • Organizer
      PITTCON 2012
    • Place of Presentation
      Orlando (USA)
    • Year and Date
      2012-03-11
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Vibrational Circular Dichroism Analyses on the Secondary Structures of Protein Hydration Films for their Quality Control2012

    • Author(s)
      T.Morisaku, H.Yui
    • Organizer
      10^<th> Symposium on Chemical Approaches to Chirality
    • Place of Presentation
      森戸記念館(東京都)
    • Year and Date
      2012-02-24
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Distinguishing the Differences in the Mechanical Properties of Biological Membranes between Different Types of Cells by the Laser-Induced Surface Deformation Microscope2011

    • Author(s)
      T.Morisaku, A.Arita, Y.Igarashi, H.Yui
    • Organizer
      21^<st> Academic Symposium of MRS-Japan 2011
    • Place of Presentation
      横浜情報文化センター(神奈川県)
    • Year and Date
      2011-12-18
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Correlation between Higher-Order Structure of Collagens and their Viscoelastic Property2011

    • Author(s)
      Y.Sohara, T.Morisaku, H.Yui
    • Organizer
      9^<th> Symposium on Chemical Approaches to Chirality
    • Place of Presentation
      家の光会館(東京都)
    • Year and Date
      2011-12-14
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] レーザー誘起表面変位顕微鏡の開発と単一生細胞における生体膜力学物性の非接触測定への応用2011

    • Author(s)
      森作俊紀, 蟻田彩子, 由井宏治
    • Organizer
      日本分析化学会第60年会
    • Place of Presentation
      名古屋大学(愛知県)
    • Year and Date
      2011-09-14
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] レーザー誘起表面変位顕微鏡の開発と単一生細胞膜張力の非接触測定2011

    • Author(s)
      蟻田彩子, 五十嵐有輔, 森作俊紀, 由井宏治
    • Organizer
      第63回コロイドおよび界面化学討論会
    • Place of Presentation
      京都大学(京都府)
    • Year and Date
      2011-09-09
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Selective Detection of Hydration-Induced Structural Changes in Protein Secondary Structures by Vibrational Circular Dichroism Spectroscopy2011

    • Author(s)
      T.Morisaku, S.Arai, K.Koんo, H.Yui
    • Organizer
      IUPAC International Congress on Analytical Science 2011
    • Place of Presentation
      京都国際会館(京都府)
    • Year and Date
      2011-05-23
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Development of the Laser Induced Surface Deformation Microscope and its Application to Measure Surface Tension of Cell Membranes2011

    • Author(s)
      A.Arita, Y.Igarashi, T.Morisaku, H.Yui
    • Organizer
      IUPAC International Congress on Analytical Science 2011
    • Place of Presentation
      京都国際会館(京都府)
    • Year and Date
      2011-05-23
    • Related Report
      2011 Annual Research Report

URL: 

Published: 2011-12-11   Modified: 2016-04-25  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi