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タンパク質の分子間相互作用の1分子観察

研究課題

研究課題/領域番号 16H04094
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 物理化学
研究機関東京工業大学

研究代表者

藤芳 暁  東京工業大学, 理学院, 助教 (70371705)

研究分担者 林 宣宏  東京工業大学, 生命理工学院, 准教授 (80267955)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
16,900千円 (直接経費: 13,000千円、間接経費: 3,900千円)
2019年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2018年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2017年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2016年度: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
キーワード1分子イメージング / 1分子観察 / 低温顕微鏡 / 抗原抗体反応 / 1分子計測(SMD) / 一分子観察 / 1分子観察(SMD) / 共焦点顕微鏡 / 生体分子 / 生物物理 / 化学物理
研究成果の概要

タンパク質は複合体をつくり生理機能を発現している。当該課題の研究目的は、その分子間相互作用を1分子観察できる光イメージング法を確立することにある。このような試みは世界的に見ても誰も成功していない。それは、分子間相互作用を研究するには、解像度1 nmで三次元全ての軸に対する空間情報を取得しなければならないからである。
このような背景から我々は、ナノメートルの分解能のクライオ蛍光顕微鏡の開発に取り組んだ。その結果、昨年、短い二本鎖DNAの両末端(長さ10 nm)を光で1分子観察することに成功した。また、分子間相互作用の観察のプラットフォームとなる非天然アミノ酸を用いた蛍光標識に成功している。

研究成果の学術的意義や社会的意義

当該研究は数nm~100 nmの長さを観察するという顕微鏡における空白領域を埋めるものであり、学術的にも社会的にも大きな意義があると考えている。さらに、分子間相互作用は長い間その意義が指摘されながらも研究が難しい対象であった。よって、当該研究は将来的にとてもおおきな可能性をもっていると考えられる。今後は、この顕微鏡を応用し、細胞内や生体組織内における観察を可能にすることで、医学・薬学に貢献したいと考えている。

報告書

(5件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (28件)

すべて 2020 2019 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (23件) (うち招待講演 3件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Aberration-corrected cryogenic objective mirror with a 0.93 numerical aperture2019

    • 著者名/発表者名
      Fujiwara Masanori、Ishii Takaki、Ishida Keita、Toratani Yasuharu、Furubayashi Taku、Matsushita Michio、Fujiyoshi Satoru
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 115 号: 3 ページ: 033701-033701

    • DOI

      10.1063/1.5110546

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nanometer Accuracy in Cryogenic Far-Field Localization Microscopy of Individual Molecules2019

    • 著者名/発表者名
      Furubayashi Taku、Ishida Keita、Kashida Hiromu、Nakata Eiji、Morii Takashi、Matsushita Michio、Fujiyoshi Satoru
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry Letters

      巻: 10 号: 19 ページ: 5841-5846

    • DOI

      10.1021/acs.jpclett.9b02184

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cryogenic Fluorescence Localization Microscopy of Spectrally Selected Individual FRET Pairs in a Water Matrix2018

    • 著者名/発表者名
      Tabe Hiroaki、Sukenobe Kei、Kondo Toru、Sakurai Atsunori、Maruo Minako、Shimauchi Akari、Hirano Mitsuharu、Uno Shin-nosuke、Kamiya Mako、Urano Yasuteru、Matsushita Michio、Fujiyoshi Satoru
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry B

      巻: 122 号: 27 ページ: 6906-6911

    • DOI

      10.1021/acs.jpcb.8b03977

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Three-Dimensional Localization of an Individual Fluorescent Molecule with Angstrom Precision2017

    • 著者名/発表者名
      古林 琢・本橋和也・若尾圭祐・松田 剛・喜井 勲・細谷孝充・林 宣宏・定家真人・石川冬木・松下道雄・藤芳 暁
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society

      巻: 139 号: 26 ページ: 8890-8994

    • DOI

      10.1021/jacs.7b03899

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 三次元カメラ共焦点クライオ(C3)蛍光顕微鏡2019

    • 著者名/発表者名
      藤芳 暁
    • 学会等名
      放射線影響学会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 開口数0.93の収差補正クライオ対物鏡の開発2019

    • 著者名/発表者名
      石井啓暉, 虎谷泰靖, 藤原正規, 石田啓太, 藤芳暁, 松下道雄
    • 学会等名
      日本物理学会秋季大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 高開口数蛍光顕微鏡の界面屈折に由来する収差の研究:メニスカスレンズによる収差補正2019

    • 著者名/発表者名
      石田啓太, 藤芳暁, 松下道雄
    • 学会等名
      日本物理学会秋季大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 温度安定化循環水によるクライオ蛍光顕微鏡のナノレベル安定化2019

    • 著者名/発表者名
      滝島研人, 古林琢, 松下道雄, 藤芳暁
    • 学会等名
      日本物理学会秋季大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] クライオ蛍光顕微鏡による分子確度イメージングの実現2019

    • 著者名/発表者名
      古林 琢、中田栄司、森井孝、藤芳暁、松下道雄
    • 学会等名
      分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 三次元カメラ共焦点顕微鏡によるクライオ1分子イメージング2019

    • 著者名/発表者名
      松田剛、古林 琢、松下道雄、藤芳暁
    • 学会等名
      分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] DNAオリガミを用いたクライオ超解像蛍光イメージング用色素の探索2019

    • 著者名/発表者名
      溝内雄太、石井啓暉、中田栄司、森井孝、藤芳暁、松下道雄
    • 学会等名
      分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 高開口数かつ広視野のクライオ対物鏡2018

    • 著者名/発表者名
      石井啓暉,虎谷泰靖,藤原正規,石田啓太,藤芳暁,松下道雄
    • 学会等名
      第12回分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] クライオ蛍光顕微観察における界面屈折に由来する収差の光学シミュレーションによる研究2018

    • 著者名/発表者名
      石田 啓太,藤芳暁,松下道雄
    • 学会等名
      第12回分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] クライオ蛍光顕微鏡による二本鎖DNAの1分子光イメージング2018

    • 著者名/発表者名
      古林琢,石田啓太,松下道雄,藤芳暁
    • 学会等名
      第12回分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] クライオ1分子顕微鏡の機械的安定化2018

    • 著者名/発表者名
      富永波輝,松下道雄,藤芳暁
    • 学会等名
      第12回分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 生体内1分子イメージングのための三次元カメラの開発2018

    • 著者名/発表者名
      松田 剛,藤芳 暁,松下 道雄
    • 学会等名
      第12回分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 3次元点像分布関数を測定することによる分子レベル光イメージング:実験2018

    • 著者名/発表者名
      古林琢, 石田啓太, 松下道雄, 藤芳暁
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 3次元点像分布関数を測定することによる分子レベル光イメージング:光学シミュレーション2018

    • 著者名/発表者名
      石田啓太, 古林琢, 松下道雄, 藤芳暁
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] クライオ蛍光顕微鏡で分子を見ると2018

    • 著者名/発表者名
      藤芳暁
    • 学会等名
      第27回バイオイメージング学会学術集会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] クライオ 1 分子蛍光顕微鏡のための試料走査機構の製作2017

    • 著者名/発表者名
      石井啓暉, 古林 琢, 藤芳 暁, 松下道雄
    • 学会等名
      日本物理学会 秋季年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 1 分子の 3 次元位置をショットノイズ限界で測定可能な 顕微法の光学シミュレーション2017

    • 著者名/発表者名
      松田 剛, 古林 琢, 藤芳 暁, 松下 道雄
    • 学会等名
      日本物理学会 秋季年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] クライオ1分子蛍光顕微鏡の高精度化に向けた技術開発2017

    • 著者名/発表者名
      古林 琢, 松下道雄, 藤芳 暁
    • 学会等名
      日本物理学会 秋季年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] クライオ超解像蛍光顕微鏡の制作2017

    • 著者名/発表者名
      資延 啓,田邊大明,石井啓暉,松田 剛,古林 琢,松下道雄,藤芳 暁
    • 学会等名
      分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 三次元分子解像度のクライオ一分子蛍光顕微鏡2017

    • 著者名/発表者名
      古林琢, 松下道雄, 藤芳暁
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      大阪
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] スペクトル選択クライオ超解像顕微法のための色素の探索2017

    • 著者名/発表者名
      資延啓, 田邊大明, 藤芳暁, 松下道雄
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      大阪
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 生体分子の高精度3Dイメージングを目指したクライオ蛍光顕微鏡の開発2017

    • 著者名/発表者名
      古林 琢・松下 道雄・藤芳 暁
    • 学会等名
      日本化学会
    • 発表場所
      神奈川
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 絶対零度で蛍光1分子を見る2016

    • 著者名/発表者名
      藤芳 暁
    • 学会等名
      日本生物物理学会
    • 発表場所
      筑波
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [産業財産権] 顕微鏡2020

    • 発明者名
      藤芳暁、石田啓太
    • 権利者名
      藤芳暁、石田啓太
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2020
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2021-02-19  

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