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Molecular and kinetic studies on bio-reactions by using ultrafast surface microscopic vibrational spectroscopy

Research Project

Project/Area Number 19750054
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Analytical chemistry
Research InstitutionHokkaido University

Principal Investigator

NOGUCHI Hidenori  Hokkaido University, 大学院理学研究院, 助教授 (60374188)

Project Period (FY) 2007 – 2008
Project Status Completed (Fiscal Year 2008)
Budget Amount *help
¥3,790,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2008: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2007: ¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000)
Keywords界面水 / 生体分子 / 表面和周波分光 / 振動分光 / 和周波発生分光法 / 超高速分光 / カルモジュリン / 超高速
Research Abstract

本研究は、タンパク質等の生体分子が実際に生きて存在する水環境下での生体分子周辺の水の構造および水との間に働く相互作用(水素結合など)をリアルタイムで追跡することで、タンパク質の構造と機能発現におよぼす水の影響について速度・分子論的に解明することを目的としている。二次の非線形光学現象にもとづく和周波発生(SFG)分光法は、反転対称性の欠如をもつ界面(表面)のみの情報を選択的に得ることが可能な振動分光法であり、特に固体/液体および液体/液体界面の水のプローブには従来の分光法と異なりバルクの水の影響を考える必要がないため、SFG 分光法が適している。本研究では、カルシウム受容性タンパク質のひとつであるカルモジュリン(CaM)を固体基板上へ固定化させるほ法を確立し、カルシウムイオン存在下でのタンパクの構造変化に伴う周囲の水の構造およびCaM 自身の構造変化を界面振動分光法により評価した。CaM がカルシウムイオンと結合することでCaM 周囲に配向していた水分子の水素結合性が弱くなることを示唆する結果が得られた。これは、CaM の疎水性部位の露出により水分子の配向性が乱れたことに起因するものと考えている。同様な測定をマグネシウム存在下でも行ったが、マグネシウムイオンの添加による界面水の構造変化は観測されなかった。以上の結果から、今回観測された結果はカルシウムイオンとの結合によって引き起こされたCaM の構造変化によるものであることが明らかとなった。交付額

Report

(3 results)
  • 2008 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2007 Annual Research Report

Research Products

(18 results)

All 2009 2008 2007

All Journal Article (7 results) (of which Peer Reviewed: 7 results) Presentation (11 results)

  • [Journal Article] Metal Cation-Induced Formation of DNA Self-Assembled Monolayers on Silicon: Vibrational Sum Frequency Generation Spectroscopy2008

    • Author(s)
      Hidehiko Asanuma, Hidenori Noguchi, Kohei Uosaki, and Hua-Zhong Yu
    • Journal Title

      J. Am. Chem. Soc. 130(25)

      Pages: 8016-8022

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      2008 Final Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] SFG study on potential dependent structure of water at Pt electrode/electrolyte solution interface2008

    • Author(s)
      Hidenori Noguchi, Tsubasa Okada, and Kohei Uosaki
    • Journal Title

      Electrochim. Acta 53(23)

      Pages: 6841-6844

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      2008 Final Research Report
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  • [Journal Article] Interfacial water structure at polymer gel/quartz interfaces investigated by sum frequency generation spectroscopy2008

    • Author(s)
      Hidenori Noguchi, Minowa Hiroshi, Taiki Tominaga, Jian Ping Gong, Yoshihito Osada and Kohei Uosaki
    • Journal Title

      Phys. Chem. Chem. Phys. 10(32)

      Pages: 4987-4993

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      2008 Final Research Report
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  • [Journal Article] Molecular structure at electrode/electrolyte solution interfaces related to electrocatalysis2008

    • Author(s)
      Hidenori Noguchi, Tsubasa Okada, and Kohei Uosaki
    • Journal Title

      Faraday Discuss. 140(1)

      Pages: 125-137

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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Metal Cation-Induced Formation of DNA Self-Assembled Monolayers on Silicon : Vibrational Sum Frequency Generation Spectroscopy2008

    • Author(s)
      Hidehiko Asanuma
    • Journal Title

      J. Am. Chem. Soc 130

      Pages: 8016-8022

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  • [Journal Article] SFG study on potential dependent structure of water at Pt electrode/electr olyte solution interface2008

    • Author(s)
      Hidenori Noguchi
    • Journal Title

      Electrochim. Acta 53

      Pages: 6841-6844

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      Hidenori Noguchi
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      Pages: 4987-4993

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      野口秀典、石丸剛士、魚崎浩平
    • Organizer
      日本化学会第89 回春季年会
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      日本化学会第89 回春季年会
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      日本大学船橋
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      2009-03-28
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      野口秀典
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      化学系学協会北海道支部2009 年冬季研究発表会
    • Place of Presentation
      北海道大学札幌
    • Year and Date
      2009-02-03
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      第28 回表面科学学術講演会
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      早稲田大学東京
    • Year and Date
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      早稲田大学
    • Year and Date
      2008-11-14
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  • [Presentation] 赤外分光法による固体基板上に固定化したCalmodulin の構造機能評価2008

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      野口秀典、安達龍彦、中富晶子、矢澤道生、魚崎浩平
    • Organizer
      第2回分子科学討論会
    • Place of Presentation
      福岡国際会議場福岡
    • Year and Date
      2008-09-25
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  • [Presentation] 赤外分光法による固体基板上に固定化したCalmodurin の構造機能評価2008

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      野口秀典、安達龍彦、中富晶子、矢澤道生、魚崎浩平
    • Organizer
      第61 回コロイドおよび界面化学討論会
    • Place of Presentation
      九州大学福岡
    • Year and Date
      2008-09-07
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  • [Presentation] 和周波発生分光法による金属/電解質溶液界面の水の構造評価2008

    • Author(s)
      野口秀典、岡田翼、魚崎浩平
    • Organizer
      日本化学会北海道支部夏季研究発表会
    • Place of Presentation
      北見工業大学北見
    • Year and Date
      2008-07-19
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      2008 Final Research Report
  • [Presentation] Molecular structure at electrode/electrolyte solution interfaces related to electrocatalysis2008

    • Author(s)
      Hidenori Noguchi, Tsubasa Okada and Kohei Uosaki
    • Organizer
      Faraday Discussion 140: Electrocatalysis-Theory and Experiment at the Interface
    • Place of Presentation
      Southampton Univ. United Kingdom
    • Year and Date
      2008-07-08
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      2008 Final Research Report
  • [Presentation] 和周波発生分光法による温度応答性ポリマーの構造評価2008

    • Author(s)
      野口秀典、脇悠介、魚崎浩平
    • Organizer
      日本化学会第88 回春季年会
    • Place of Presentation
      立教大学東京
    • Year and Date
      2008-03-29
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      2008 Final Research Report
  • [Presentation] 和周波発生(SFG)分光法によるタンパク質周囲の水の構造評価2007

    • Author(s)
      安達龍彦
    • Organizer
      第60回コロイドおよび界面化学討論会
    • Place of Presentation
      信州大学(松本)
    • Year and Date
      2007-09-20
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      2007 Annual Research Report

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Published: 2007-03-31   Modified: 2016-04-21  

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