光合成膜タンパク質間相互作用と膜形態変化を時空間で追跡する３次元超解像顕微分光法

• 研究領域: 分子高次系機能解明のための分子科学―先端計測法の開拓による素過程的理解
• 研究課題/領域番号: 19056012
• 研究種目: 特定領域研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 理工系
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 熊崎 茂一 京都大学, 大学院・理学研究科, 准教授 (40293401)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2011
• 研究課題ステータス: 完了 (2011年度)
• 配分額: 33,300千円 (直接経費: 33,300千円); 2011年度: 1,600千円 (直接経費: 1,600千円); 2010年度: 3,700千円 (直接経費: 3,700千円); 2009年度: 9,700千円 (直接経費: 9,700千円); 2008年度: 10,100千円 (直接経費: 10,100千円); 2007年度: 8,200千円 (直接経費: 8,200千円)
• キーワード: シアノバクテリア / チラコイド膜 / 葉緑体 / 顕微分光 / 光化学系 / 2光子励起 / アンチストークス蛍光 / 近赤外レーザー / 蛍光スペクトル / 多光子励起 / 光化学系I / 光化学系II / ヘテロシスト / 蛍光顕微鏡 / クロロフィル / 植物 / 超解像 / 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 / 光合成 / 二光子励起 / 顕微蛍光 / 共焦点顕微鏡 / 緑藻

研究概要

シアノバクテリアや植物葉緑体が示す可視光領域の自家蛍光スペクトルには光合成色素が示す光化学特性などの豊富な情報が含まれている。近赤外レーザー励起の時に放つ蛍光スペクトルについて調べたところ、パルスレーザー励起の時に2光子励起蛍光スペクトルが見られたほかに、連続発振レーザー励起においても1光子励起が原因である蛍光スペクトルが観測された。この近赤外1光子励起では光化学系Ｉ蛍光が容易に観測されることが分かり、通常の可視光線励起では低温で専ら測定される光化学系Ｉを常温で高選択的に観測できる新手法の発見となった。

研究成果

• [雑誌論文] アンチストークス蛍光スペクトルと２光子励起蛍光スペクトルによる光合成膜の顕微分光分析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 熊崎茂一
  • 雑誌名: 生物物理 巻: 51 号: 6 ページ: 274-275
  • DOI: 10.2142/biophys.51.274
  • NAID: 10030038018
  • ISSN: 0582-4052, 1347-4219
• [雑誌論文] Anti-Stokes Fluorescence Spectra of Chloroplasts in Parachlorella kessleri and Maize at Room Temperature as Characterized by Near Infrared Continuous Wave Laser Fluorescence Microscopy and Absorption Microscopy (2011)
  • 著者名/発表者名: Makoto Hasegawa, Takahiko Yoshida, Mitsunori Yabuta, Masahide Terazima, and Shigeichi Kumazaki
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. B. 巻: 115 号: 14 ページ: 4184-4194
  • DOI: 10.1021/jp111306k
• [雑誌論文] ライン走査型2光子励起蛍光スペクトル顕微鏡を用いた植物細胞中の葉緑体内部微細構造観察 (2011)
  • 著者名/発表者名: 熊崎茂一, 長谷川慎
  • 雑誌名: 分光研究 巻: 60(1) ページ: 19-21
  • NAID: 10027959134
• [雑誌論文] Anti-Stokes Fluorescence Spectra of Chloroplasts in Parachlorella kessleri and Maize at Room Temperature as Characterized by Near Infrared Continuous Wave Laser Fluorescence Microscopy and Absorption Microscopy (2011)
  • 著者名/発表者名: Makoto Hasegawa, Takahiko Yoshida, Mitsunori Yabuta, Masahide Terazima, Shigeichi Kumazaki
  • 雑誌名: Journal of Physical Chemistry B 巻: 115 ページ: 4184-4194
  • 査読あり
• [雑誌論文] Selective Excitation of Photosystems in Chloroplasts inside Plant Leaves Observed by Near-Infrared Laser-Based Fluorescence Spectral Microscopy (2010)
  • 著者名/発表者名: Makoto Hasegawa, Takashi Shiina, Masahide Terazima and *Shigeichi Kumazaki
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol. 巻: 51 号: 2 ページ: 225-238
  • DOI: 10.1093/pcp/pcp182
  • NAID: 10027346696
  • 査読あり
• [雑誌論文] Selective Excitation of Photosystems in Chloroplasts inside Plant Leaves Observed by Near-Infrared Laser-Based Fluorescence Spectral Microscopy (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Hasegawa, T. Shiina, M. Terazima, S. Kumazaki
  • 雑誌名: Plant Cell Physiology 51 ページ: 225-238
  • NAID: 10027346696
  • 査読あり
• [雑誌論文] A line-scanning semi-confocal multi-photon fluorescence microscope with a simultaneous broadband spectral acquisition and its application to the study of the thylakoid membrane of a cyanobacterium Anabaena PCC7120 (2007)
  • 著者名/発表者名: Shigeichi. Kumazaki, Makoto Hasegawa, Mohammad Ghoneim, Yugo Shimizu, Kenji Okamoto, M. Nishiyama, H. Oh-oka and M. Terazima
  • 雑誌名: J. Microsc. 巻: 228 号: 2 ページ: 240-254
  • DOI: 10.1111/j.1365-2818.2007.01835.x
• [雑誌論文] 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)
  • 著者名/発表者名: S. Kumazaki, M. Hasegawa, M. Ghoneim, Y. Shimizu, K. Okamoto, M. Nishiyama, H. Oh-oka, M. Terazima
  • 雑誌名: Journal of Microscopy Vol.228 ページ: 240-254
  • 査読あり
• [雑誌論文] 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)
  • 著者名/発表者名: S. Kumazaki*, M. Hasegawa, M. Ghoneim, Y. Shimizu, K. Okamoto, M. Nishiyama, H. Oh-oka, M. Terazima
  • 雑誌名: Journal of Microscopy 228 ページ: 240-254
  • 査読あり
• [学会発表] 顕微蛍光スペクトル測定で捉えたヘテロシスト形成過程のチラコイド膜変化 (2012)
  • 著者名/発表者名: 熊崎茂一
  • 学会等名: 日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 京都産業大学
  • 年月日: 2012-03-16
• [学会発表] 顕微蛍光スペクトル測定で捉えたヘテロシスト形成過程のチラコイド膜変化 (2012)
  • 著者名/発表者名: 明里将志, 長谷川慎, 寺嶋正秀, 熊崎茂一
  • 学会等名: 日本植物生理学会
  • 発表場所: 京都産業大学
  • 年月日: 2012-03-16
• [学会発表] 近赤外レーザー励起顕微蛍光スペクトルと顕微吸収スペクトルによる酸素発生型光合成膜の研究 (2012)
  • 著者名/発表者名: 熊崎茂一
  • 学会等名: 私立大学戦略的研究基盤形成支援事業「光合成初期過程器官の時間・空間高分解分光」第1回公開シンポジウム
  • 発表場所: 立命館大学(招待講演)
  • 年月日: 2012-03-13
• [学会発表] アンチストークス蛍光の特性 : 異種葉緑体識別能力と人工的クロロフィル会合体検出 (2012)
  • 著者名/発表者名: 熊崎茂一
  • 学会等名: 分子科学討論会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター
• [学会発表] アンチストークス蛍光の特性:異種葉緑体識別能力と人工的クロロフィル会合体検出 (2011)
  • 著者名/発表者名: 長谷川慎, 吉田隆彦, 薮田光教, 寺嶋正秀, 熊崎茂一
  • 学会等名: 分子科学討論会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター
  • 年月日: 2011-09-21
• [学会発表] Anti-Stokes Fluorescence Spectra of Chloroplasts in Green Alga and Plant at Room Temperature as Characterized by Near-Infrared Laser-Based Fluorescence Spectral Microscopy (2011)
  • 著者名/発表者名: S.Kumazaki, et al
  • 学会等名: 5th Asia Oceania Conference on Photobiology
  • 発表場所: 奈良県立公会堂
  • 年月日: 2011-07-31
• [学会発表] 葉緑体個々の構造と機能を同時に見る (2010)
  • 著者名/発表者名: 熊崎茂一
  • 学会等名: 京都植物バイテク懇話会主催、第16回植物バイテクシンポジウム「植物機能を観る、見る、視る、診る、みる」
  • 発表場所: 京都府職員研修・研究支援センター(招待講演)
  • 年月日: 2010-06-17
• [学会発表] Simultaneous Sensing of Photosynthetic Activity and Thylakoid Morphology Realized by Fluorescence and Absorption Spectral Microscopy (2010)
  • 著者名/発表者名: S. Kumazaki
  • 学会等名: The 70th Okazaki International Conference on Molecular mechanism of photosynthetic energy conversion: the present research and future prospects
  • 発表場所: Okazaki, Aichi, Japan
• [学会発表] Simultaneous Sellsing of Photosynthetic Activity and Thylakoid Morphology Realized by Fluorescence and Absorption Spectral Microscopy (2010)
  • 著者名/発表者名: Shigeichi Kumazaki
  • 学会等名: The 70th Okazaki International Conference on Molecular mechanism of photosynthetic energy conversion : the present research and future prospects
  • 発表場所: Okazaki, Aichi, Japan(招待講演)
• [学会発表] Simultaneous Sensing of Photosynthetic Activity and Thylakoid Morphology Realized by Fluorescence and Absorption Spectral Microscopy (2010)
  • 著者名/発表者名: Shigeichi Kumazaki
  • 学会等名: The 70th Okazaki International Conference on Molecular mechanism of photosynthetic energy conversion : the present research and future prospects
  • 発表場所: Okazaki, Aichi, Japan(招待講演)
• [学会発表] 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)
  • 著者名/発表者名: 熊崎茂一
  • 学会等名: 日本分光学会生細胞分光部会平成21年度 生細胞分光部会シンポジウム
  • 発表場所: 首都大学
  • 年月日: 2009-12-04
• [学会発表] 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)
  • 著者名/発表者名: 熊崎茂一
  • 学会等名: 日本分光学会、生細胞分光部会シンポジウム
  • 発表場所: 首都大学東京、八王子、東京
  • 年月日: 2009-12-04
• [学会発表] 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)
  • 著者名/発表者名: 熊崎茂一
  • 学会等名: シンポジウム「見る生物学3」
  • 発表場所: 奈良先端科学技術大学院大学、奈良県生駒市
  • 年月日: 2008-11-14
• [学会発表] Simultaneous broadband fluorescence spectral imaging of a cyanobacterium and chloroplasts facilitated by line-scanning of multiphoton excitation pulses (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Kumazaki
  • 学会等名: Focus on Microscopy
  • 発表場所: Awaji Yumebutai、Hyogo, Japan
  • 年月日: 2008-04-15
• [学会発表] 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)
  • 著者名/発表者名: 熊崎茂一
  • 学会等名: 奈良先端科学技術大学院大学主催 シンポジウム「見る生物学3」
• [学会発表] 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)
  • 著者名/発表者名: 熊崎茂一
  • 学会等名: 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
  • 発表場所: 愛知県岡崎市
• [学会発表] Simultaneous broadband fluorescence spectral imaging of a cyanobacterium and chloroplasts facilitated by line-scanning of multiphoton excitation pulses (2008)
  • 著者名/発表者名: Shigeichi Kumazaki
  • 学会等名: Focus on Microscopy 2008
  • 発表場所: 淡路島夢舞台
• [学会発表] Micro-regulation of oxygenic photosynthesis unveiled by fluorescence microspectroscopy (2007)
  • 著者名/発表者名: S. Kumazaki
  • 学会等名: The 67th Okazaki Conference, at Okazaki Conference Center, Molecular Science and Chemical Biology of Biomolecular Function
• [学会発表] Micro-regulation of oxygenic photosynthesis unveiled by fluorescence microspectroscopy (2007)
  • 著者名/発表者名: S. Kumazaki
  • 学会等名: The 67th Okazaki Conference "Molecular Science and Chemical Biology of Biomolecular Function"
  • 発表場所: Okazaki, Aichi, Japan
• [学会発表] A Line-Scanning Multiphoton Fluorescence Spectromicroscope Applied to the Study of the Thylakoid Membrane in Cyanobacteria and Chloroplasts (2007)
  • 著者名/発表者名: Shigeichi Kumazaki
  • 学会等名: 14th International Congress of Photosynthesis
  • 発表場所: Glasgow, Scotland
• [学会発表] A Line-Scanning Semicoufocal Multiphoton Fluorescence Microscope with a Simultaneous Broadband Spectral Acquisition and its Application to the Study of the Thylakoid Membrane of a Cyanobacterium (2007)
  • 著者名/発表者名: Shigeichi Kumazaki
  • 学会等名: state transition
  • 発表場所: London, United Kingdom
• [学会発表] Micro-regulation of oxygenic photosynthesis unveiled by fluorescence microspectroscopy (2007)
  • 著者名/発表者名: Shigeichi Kumazaki
  • 学会等名: The The 67th Okazaki Conference, Molecular Science and Chemical Biology of Biomolecular Function
  • 発表場所: Okazaki, Japan
• [図書] Three-Dimensional High-resolution Microspectroscopic Study of Environment-Sensitive Photosynthetic Membranes”(Ed. by H.Fukumura, M.Irie, Y.Iwasawa, H.Masuhara and K.Uosaki)in Molecular Nano dynamics, Volume 2 Chapter 30 (2009)
  • 著者名/発表者名: Shigeichi Kumazaki, Makotoh Hasegawa, Mohammad Ghoneim, Takahiko Yoshida, Masahide Terazima, Takashi Shiina, Isamu Ikegam
  • 出版者: Wiley-VCH
• [図書] 「葉緑体の内部をレーザーで探る」(章著)「反応すれば形が変わるナノの世界～細胞から結晶まで～」 (2009)
  • 著者名/発表者名: 熊崎茂一
  • 出版者: クバプロ
• [図書] 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)
  • 著者名/発表者名: S. Kumazaki, M. Hasegawa, M. Ghoneim, T. Yoshida, M. Terazima, T. Shiina, I. Ikegami
  • 出版者: Wiley-VCH
• [図書] 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)
  • 著者名/発表者名: 熊崎茂一
  • 出版者: クバプロ
• [図書] Molecular Nano dynamics, Volume 1, Chapter 16, (Ed. by H. Fukumura, M. Irie, Y. Iwasawa, H. Masuhara and K. Uosaki) (2009)
  • 著者名/発表者名: S. Kumazaki, M. Hasegawa, M. Ghoneim Yoshida, M. Terazima, T. Shiina, I. Ikegami
  • 総ページ数: 20
  • 出版者: Wiley-VCH
• [図書] Photosynthesis. Energy from the Sun, (Ed. by Allen JF, Gantt E, Golbeck JH, and Osmond B.), Volume I, section 2, 93-96 (2009)
  • 著者名/発表者名: S. Itoh, T. Uzumaki, S. Takaichi, M. Iwaki, S. Kumazaki, K. Itch, and H. Mino
  • 総ページ数: 4
  • 出版者: Springer, Dordrecht, The Netherlands
• [図書] Photosynthesis. Energy from the Sun, (Ed. by Allen JF, Gantt E, Golbeck JH, and Osmond B.), Volume I, section 7. 787-790 (2009)
  • 著者名/発表者名: S. Kumazaki, M. Hasegawa, T. Yoshida, T. Taniguchi, T. Shiina and I. Ikegami
  • 総ページ数: 4
  • 出版者: Springer, Dordrecht, The Netherlands
• [図書] A Line-Scanning Multiphoton Fluorescence Spectromicroscope Applied to the Study of the Thylakoid Membrane in Chloroplasts”, Photosynthesis. Energy from the Sun, (Ed. by Allen JF, Gantt E, Golbeck JH, and Osmond B.), Volume I, section 7 (2008)
  • 著者名/発表者名: Shigeichi. Kumazaki, Makotoh. Hasegawa, Takahiko Yoshida, Tarou Taniguchi, Takashi Shiina and Isamu Ikegami
  • 出版者: Springer, Dordrecht, The Netherlands
• [図書] Energy from the Sun (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Kumazaki*, M. Hasegawa, T. Yoshida, T. Taniguchi, T. Shiina and I. Ikegami
  • 総ページ数: 4
  • 出版者: Springer
• [図書] Molecular Nono Dynamics (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Kumazaki*, M. Hasegawa, M. Ghoneim, T. Yoshida, M. Terazima, T. Shiina, I. Ikegami
  • 総ページ数: 20
  • 出版者: Wiley-VCH
• [備考]
  • URL: http://kuchem.kyoto-u.ac.jp/hikari/kumazaki/microscopic_main.htm