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極低温顕微分光による光合成研究の新展開

研究課題

研究課題/領域番号 15H04356
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 生物物理学
研究機関東北大学

研究代表者

柴田 穣  東北大学, 理学研究科, 准教授 (20300832)

研究分担者 野口 巧  名古屋大学, 理学研究科, 教授 (60241246)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
16,640千円 (直接経費: 12,800千円、間接経費: 3,840千円)
2017年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2016年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2015年度: 11,570千円 (直接経費: 8,900千円、間接経費: 2,670千円)
キーワード共焦点顕微鏡 / 極低温 / 単一分子分光 / ステート遷移 / 光合成 / 励起スペクトル / 顕微分光 / 偏光異方性
研究成果の概要

極低温顕微鏡を利用して、光合成のモデル生物であるクラミドモナスの光合成タンパク質の細胞内偏在を初めて観測した。二つの光化学系の励起バランスを保つ機構であるステート遷移と呼ばれる現象で、光エネルギーを集めるアンテナタンパク質が移動していることを初めて画像計測から明らかにした。
また、励起波長を掃引叶となるシステムを構築し、単一光合成タンパク質の励起スペクトル測定を初めて行った。蛍光スペクトルが短波長にシフトしている分子では、励起スペクトルの長波長側の強度が高いことが明らかとなり、励起エネルギーの流れに関する情報が得られた。

報告書

(4件)
  • 2017 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (33件)

すべて 2018 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 1件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (25件) (うち国際学会 12件、 招待講演 5件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] In vivo energy transfer from bacteriochlorophyll c, d, e, or f to bacteriochlorophyll a in the wild-type and mutant cells of the green sulfur bacterium Chlorobaculum limnaeum2018

    • 著者名/発表者名
      J. Harada, Y. Shibata, M. Teramura, T. Mizoguchi, Y. Kinoshita, K. Yamamoto, H. Tamiaki
    • 雑誌名

      ChemPhotoChem

      巻: 2 号: 3 ページ: 190-195

    • DOI

      10.1002/cptc.201700164

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Single bovine serum albumin molecule can hold plural blue-emissive gold nanoclusters: A quantitative study with two-photon excitation2018

    • 著者名/発表者名
      Hamza Al Kindi, Ahmed Mohamed, Shinji Kajimoto, Nurbosyn Zhanpeisov, Hideyuki Horino, Yutaka Shibata, Izabela I. Rzeznicka, Hiroshi Fukumura
    • 雑誌名

      J. Photochem. Photobiol. A

      巻: 357 ページ: 168-174

    • DOI

      10.1016/j.jphotochem.2018.02.029

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Fluorescence property of photosystem II protein complexes bound to a gold nanoparticle2017

    • 著者名/発表者名
      K. Tahara, A. Mohamed, K. Kawahara, R. Nagao, Y. Kato, H. Fukumura, Y. Shibata, T. Noguchi
    • 雑誌名

      Faraday Discussions

      巻: 印刷中 ページ: 121-134

    • DOI

      10.1039/c6fd00188b

    • NAID

      120006343676

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書 2016 実績報告書 2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Highly Enhanced Emission of Visible Light from Core-Dual-Shell-Type Hybridized Nanoparticles2017

    • 著者名/発表者名
      Sakamoto Naonari、Onodera Tsunenobu、Dezawa Takuma、Shibata Yutaka、Oikawa Hidetoshi
    • 雑誌名

      Particle & Particle Systems Characterization

      巻: 34 号: 12 ページ: 1700258-1700258

    • DOI

      10.1002/ppsc.201700258

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Red shift in the spectrum of a chlorophyll species is essential for the drought-induced dissipation of excess light energy in a poikilohydric moss, Bryum argenteum2017

    • 著者名/発表者名
      Shibata Yutaka、Mohamed Ahmed、Taniyama Koichiro、Kanatani Kentaro、Kosugi Makiko、Fukumura Hiroshi
    • 雑誌名

      Photosynthesis Research

      巻: 136 号: 2 ページ: 229-243

    • DOI

      10.1007/s11120-017-0461-0

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structure based modeling of fluorescence kinetics of photosystem II: Relation between its dimeric form and photoregulation2016

    • 著者名/発表者名
      A. Mohamed, R. Nagao, T. Noguchi, H. Fukumura, Y. Shibata
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. B

      巻: 120 号: 3 ページ: 365-376

    • DOI

      10.1021/acs.jpcb.5b09103

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書 2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 高分解極低温顕微分光法を用いてステート遷移におけるLHCII の膜内移動について検証する2018

    • 著者名/発表者名
      藤田祐輝,伊藤稚菜,柴田穣
    • 学会等名
      第59回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 極低温顕微分光法による光合成タンパク質アセンブリー中間体の探索2018

    • 著者名/発表者名
      柴田穣,小林誉宗,千葉智史,永澤廣知
    • 学会等名
      第59回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 光化学系I の極低温単一分子分光2018

    • 著者名/発表者名
      小林誉宗,Sankar Jana,Du Ting,長尾遼,野口巧,柴田穣
    • 学会等名
      第59回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] The Photosynthetic Competences of Chlorosomes Containing Bacteriochlorophyll c, d, e, or f in the Green Sulfur Bacterium Chlorobaculum limnaeum Mutants Cells2017

    • 著者名/発表者名
      Jiro Harada, Yutaka Shibata, Tadashi Mizoguchi, Misaki Ryono, Misato Teramura, Ken Yamamoto, Hitoshi Tamiaki
    • 学会等名
      2017 International Conference on Artificial Photosynthesis
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of scanning microscope for simultaneous measurements of emission and excitation spectra2017

    • 著者名/発表者名
      Sankar Jana, Yutaka Shibata
    • 学会等名
      19th IUPAB congress and 11th EBSA congress
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Photosynthetic Antenna Complexes as Regulation Valve of Excitation Energy2017

    • 著者名/発表者名
      Yutaka Shibata
    • 学会等名
      Physical Chemistry Colloquium on "Ultrafast electronic and structural dynamics"
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Single-Molecule Spectroscopy Study on Photosystem I at Low Temperatures2017

    • 著者名/発表者名
      Yutaka Shibata
    • 学会等名
      8th International Conference "Photosynthesis and Hydrogen Energy Research for Sustainability"
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Study on shuttling of light-harvesting complexes upon state transition by using cryogenic optical microscope2017

    • 著者名/発表者名
      Yuki Fujita, Yutaka Shibata
    • 学会等名
      8th International Conference "Photosynthesis and Hydrogen Energy Research for Sustainability"
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Microspectroscopy at cryogenic temperature - single molecules to living cells2017

    • 著者名/発表者名
      Yutaka Shibata
    • 学会等名
      Tohoku-Melbourne Research Workshop on Science: Recent Advances in Physical Chemistry/Chemical Physics
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Study on shuttling of light-harvesting complexes upon state transition by using cryogenic optical microscope2017

    • 著者名/発表者名
      Yuki Fujita, Yutaka Shibata
    • 学会等名
      Tohoku-Melbourne Research Workshop on Science: Recent Advances in Physical Chemistry/Chemical Physics
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of Novel Scanning Microscope for Excitation Spectra Measurement2017

    • 著者名/発表者名
      Sankar Jana, Takanori Kobayashi, Ryo Nagao, Takumi Noguchi, Yutaka Shibata
    • 学会等名
      2017年光化学討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] タンパク質中金ナノクラスターの生成過程および発光特性2017

    • 著者名/発表者名
      出澤 拓磨, Hamza Al-kindi, Izabela Rzeznicka, 福村 裕史, 柴田 穣
    • 学会等名
      Advanced Light Measurements and Life Sciences Seeking Bio. Phys. Chem. about the Triple Point, 最先端光計測とライフサイエンスの近未来 -Bio. Phys. Chem.三重点の探索
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 光化学系Iタンパク質複合体の単一分子蛍光分光2017

    • 著者名/発表者名
      柴田 穣,小林 誉宗,Du Ting,Sankar Jana,長尾 遼,野口 巧
    • 学会等名
      第11回分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 光環境変化に応じた光捕集タンパク質の膜内移動を極低温顕微分光法で検出する2017

    • 著者名/発表者名
      藤田 祐輝,柴田 穣
    • 学会等名
      第11回分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 光化学系Iの低温単一分子分光: ブリンキングの起源2017

    • 著者名/発表者名
      Sankar Jana, 小林 誉宗, Du Ting, 長尾 遼, 野口 巧, 柴田 穣
    • 学会等名
      第55回日本生物物理学会年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Understanding Light-Harvesting and Energy-Dissipation Mechanisms in Natural Photosynthesis Based on the Protein Structure at the Atomic Level2016

    • 著者名/発表者名
      Yutaka Shibata, Ahmed Mohamed, Hiroshi Fukumura
    • 学会等名
      9th Asian Photochemistry Conference 2016
    • 発表場所
      Singapre
    • 年月日
      2016-12-04
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書 2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] タンパク質中に生成した金ナノクラスターの発光特性 (Emission property of Au Nanoclusters Formed in a Protein)2016

    • 著者名/発表者名
      出澤 拓磨, Hamza Al-kindi, Izabela Rzeznicka, 福村 裕史, 柴田 穣
    • 学会等名
      第54回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      つくば国際会議場
    • 年月日
      2016-11-25
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書 2015 実績報告書
  • [学会発表] 緑化途上トウモロコシ生葉の極低温顕微分光による光合成タンパク質前駆体の蛍光スペクトル同定 (Spectral identification of late precursors to photosynthetic proteins by cryogenic microscopy of greening etiolated Zea mays leaves)2016

    • 著者名/発表者名
      永澤 廣知, 千葉 智史, 柴田 穣
    • 学会等名
      第54回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      つくば国際会議場
    • 年月日
      2016-11-25
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書 2015 実績報告書
  • [学会発表] Development of Novel Scanning Microscope for Measurement of Emission and Excitation Spectra Simultaneously2016

    • 著者名/発表者名
      Sankar Jana, 柴田 穣
    • 学会等名
      第54回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      つくば国際会議場
    • 年月日
      2016-11-25
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書 2015 実績報告書
  • [学会発表] 液体窒素温度における光化学系Iの単一分子分光2016

    • 著者名/発表者名
      柴田 穣, Du Ting, 長尾 遼, 野口 巧, Jana Sankar
    • 学会等名
      2016年光化学討論会
    • 発表場所
      東京大学駒場キャンパス
    • 年月日
      2016-09-06
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書 2015 実績報告書
  • [学会発表] Does State Transition in Chlamydomonas reinhardtii Require Shuttling of Light-Harvesting Complexes between the Two Photosystems? Indication from Cryogenic Microscopy Study2016

    • 著者名/発表者名
      Yutaka Shibata, Yuki Fujita, Wakana Itoh, Kento Washiyama
    • 学会等名
      17th International Congress on Photosynthesis Research
    • 発表場所
      Maastricht
    • 年月日
      2016-08-07
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書 2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Single Molecule Spectroscopy of Photosystem I and Its Blinking Mechanism at Liquid N2 Temperature2016

    • 著者名/発表者名
      Sankar Jana, Ting Du, Ryo Nagao, Takumi Noguchi, Yutaka Shibata
    • 学会等名
      17th International Congress on Photosynthesis Research
    • 発表場所
      Maastricht
    • 年月日
      2016-08-07
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書 2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Drought-induced fluorescence quencher in a poikilohydric moss, Breum argenteum, is formed in the photosystem II core complex2016

    • 著者名/発表者名
      Yutaka Shibata, Ahmed Mohamed, Koichiro Taniyama, Kentaro Kanatani, Makiko Kosugi, Hiroshi Fukumura
    • 学会等名
      ight-Harvesting Satellite Meeting of the 17th International Congress on Photosynthesis Research
    • 発表場所
      Egmond aan Zee
    • 年月日
      2016-08-04
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書 2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 光合成光捕集過程を精密科学として理解することを目指して2016

    • 著者名/発表者名
      柴田 穣
    • 学会等名
      第24回 光合成セミナー2016:反応中心と色素系の多様性
    • 発表場所
      龍谷大学
    • 年月日
      2016-07-09
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書 2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Single Molecule Spectroscopy of Photosynthetic Protein at Cryogenic Temperatures2016

    • 著者名/発表者名
      Yutaka Shibata
    • 学会等名
      6th IUPAC Symposium on Photochemistry
    • 発表場所
      Osaka City Central Public Hall
    • 年月日
      2016-04-04
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書 2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [図書] テイツ/ザイガー 植物生理学・発生学 原著第6版(翻訳)2017

    • 著者名/発表者名
      リンカーン・テイツ、エドゥアルド・ザイガー、イアン.M・モーラー、アンガス・マーフィー、西谷 和彦、島崎 研一郎
    • 総ページ数
      832
    • 出版者
      講談社
    • ISBN
      4061538969
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://web.tohoku.ac.jp/orgphys/index.html

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

URL: 

公開日: 2015-04-16   更新日: 2019-03-29  

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