フェムト秒X線パルスを用いた高速単粒子解析による液体中微粒子の非平均構造の研究

• 研究課題/領域番号: 15K05407
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 物理化学
• 研究機関: 公益財団法人高輝度光科学研究センター
• 研究代表者: 登野 健介 公益財団法人高輝度光科学研究センター, XFEL利用研究推進室, 主幹研究員 (00353508)
• 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: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2017年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2016年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2015年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
• キーワード: X線自由電子レーザー / X線構造解析 / X線回折 / 動的構造解析

研究成果の概要

XFEL施設SACLAにおいて微小粒子の構造解析システムの開発を行い、生体物質の機能発現メカニズムの解明に向けた研究を行った。特に、システムの肝となる効率的な試料導入法として、XFELと同期させたパルス液滴ノズルから試料を導入するシステムを開発した。この試料導入システムをSACLAの回折計測システムに導入し、マイクロメーターサイズの微結晶の構造解析を行った。さらに、光学レーザーと組み合わせて光応答性蛋白質の動的構造解析実験を行い、本研究で開発した手法が物質の機能解析に有効であることを実証した。

研究成果

• [国際共同研究] Imperial College London/Diamond Light Source(英国)
• [国際共同研究] SLAC National Accelerator Laboratory(米国)
• [国際共同研究] University of Gothenburg(スウェーデン)
• [国際共同研究] Pohang Univ. of Science and Technology(韓国)
• [雑誌論文] Nanosecond pump probe device for time-resolved serial femtosecond crystallography developed at SACLA (2017)
  • 著者名/発表者名: Kubo Minoru、Nango Eriko、Murata Michio、Neutze Richard、Yabashi Makina、Iwata So, その他１８名
  • 雑誌名: Journal of Synchrotron Radiation 巻: 24 号: 5 ページ: 1086-1091
  • DOI: 10.1107/s160057751701030x
  • NAID: 120006363292
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Fluid sample injectors for x-ray free electron laser at SACLA (2017)
  • 著者名/発表者名: Kensuke Tono
  • 雑誌名: High Power Laser Science and Engineering 巻: 5
  • DOI: 10.1017/hpl.2017.6
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] X-ray Free Electron Laser Determination of Crystal Structures of Dark and Light States of a Reversibly Photoswitching Fluorescent Protein at Room Temperature (2017)
  • 著者名/発表者名: C. Hutchison、V. Cordon-Preciado、R. Morgan、T. Nakane、J. Ferreira、G. Dorlhiac、A. Sanchez-Gonzalez、A. Johnson、A. Fitzpatrick、C. Fare、J. Marangos、C. Yoon、M. Hunter、D. DePonte、S. Boutet、S. Owadai、R. Tanaka、K. Tono、S. Iwata、J. van Thor
  • 雑誌名: International Journal of Molecular Sciences 巻: 18 号: 9 ページ: 1918-1918
  • DOI: 10.3390/ijms18091918
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] 従来の数10分の1の試料で結晶構造解析を可能にする技術を開発 (2017)
  • 著者名/発表者名: 真船文隆、武田佳宏、河野淳也、登野健介、宮島謙、宮内直弥
  • 雑誌名: レーザー加工学会誌 巻: 24 ページ: 51-54
  • NAID: 40021254980
  • 査読あり
• [雑誌論文] SACLAのビームライン・実験装置の概要 (2017)
  • 著者名/発表者名: 登野 健介
  • 雑誌名: 日本結晶学会誌 巻: 59 ページ: 6-11
  • NAID: 130005437773
  • 査読あり
• [雑誌論文] Diverse Application Platform for Hard X-ray Diffraction in SACLA (DAPHNIS) (2017)
  • 著者名/発表者名: Kensuke Tono
  • 雑誌名: Synchrotron Radiation News 巻: 30 号: 1 ページ: 12-15
  • DOI: 10.1080/08940886.2017.1267555
• [雑誌論文] シリアルフェムト秒結晶構造解析における結晶導入法 (2016)
  • 著者名/発表者名: 菅原 道泰、登野 健介、南後 恵理子、岩田 想
  • 雑誌名: 放射光 巻: 29 ページ: 198-203
  • 査読あり
• [雑誌論文] Microcrystals delivery by pulsed liquid droplet for serial femtosecond crystallography (2016)
  • 著者名/発表者名: Fumitaka Mafune, Ken Miyajima, Kensuke Tono, Yoshihiro Takeda, Jun-ya Kohno, Naoya Miyauchi, Jun Kobayashi, Yasumasa Joti, Eriko Nango, So Iwata, Makina Yabashi
  • 雑誌名: Acta Crystallographica Section D: Biological Crystallography 巻: 72 号: 4 ページ: 520-523
  • DOI: 10.1107/s2059798316001480
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] Recent progress in structural biology at SACLA (2018)
  • 著者名/発表者名: Kensuke Tono
  • 学会等名: 5th Ringberg Meeting on Structural Biology with FELs
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Developments in structural biology at SACLA: Resent results and instrument updates (2017)
  • 著者名/発表者名: Kensuke Tono
  • 学会等名: 4th Ringberg Meeting on Structural Biology with FELs
  • 発表場所: クロイト（ドイツ連邦共和国）
  • 年月日: 2017-02-08
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Sample delivery methods and instruments at SACLA (2016)
  • 著者名/発表者名: Kensuke Tono
  • 学会等名: 2016 SSRL/LCLS Users’ Meeting
  • 発表場所: メンロパーク（アメリカ合衆国）
  • 年月日: 2016-10-05
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Platforms for biological researches at SACLA (2016)
  • 著者名/発表者名: Kensuke Tono
  • 学会等名: 12th International Conference on Biology and Synchrotron Radiation
  • 発表場所: メンロパーク（アメリカ合衆国）
  • 年月日: 2016-08-21
  • 国際学会
• [学会発表] XFELと同期したパルス駆動試料インジェクターの開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 登野健介、真船文隆、宮島 謙、武田佳宏、河野淳也、宮内直弥、 小林 淳、城地保昌、南後恵理子、岩田 想、矢橋牧名
  • 学会等名: 第29回日本放射光学会年会 放射光科学合同シンポジウム
  • 発表場所: 柏の葉カンファレンスセンター（千葉県・柏市）
  • 年月日: 2016-01-09
• [備考] SPring-8 Web Site
  • URL: http://www.spring8.or.jp/ja/