単一タンパク質の振動分光

• 研究課題/領域番号: 19685001
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 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, 大学院・理工学研究科, 助教 (70371705)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2011
• 研究課題ステータス: 完了 (2010年度)
• 配分額: 24,830千円 (直接経費: 19,100千円、間接経費: 5,730千円); 2010年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2009年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2008年度: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円); 2007年度: 10,140千円 (直接経費: 7,800千円、間接経費: 2,340千円)
• キーワード: 分光 / 低温 / タンパク質 / 単一分子分光 / 赤外 / 中赤外 / アミドI / 単一分子 / 一分子計測(SMI) / 化学物理 / 光物性 / 物性実験 / 生物体分子 / 一分子計測(SDM) / 生体分子

研究概要

本研究では、これまで誰も成功していなかったタンパク質の中赤外吸収スペクトルの1分子観測に成功した。これまで、中赤外吸収を測定するには、感度が良いとされる顕微赤外分光装置でも、100万個のタンパク質が必要であり、1分子の観測例は無かった。そこで、我々は従来法を改良するのではなく、以下に示す全く新しい光学課程を用いて、これを1分子観測を実現した。数ケルビンでも、タンパク質を結合させた色素の蛍光測定し続けていると、無蛍光状態になる。この時、タンパク質に共鳴する赤外光を入射すると、色素の状態が無蛍光状態から蛍光状態に変化することを発見した。我々はこの光学現象を用いて、タンパク質の赤外吸収スペクトルの1分子観測に成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Structural Change of a Cofactor Binding Site of Flavoprotein Detected by Single-Protein Fluorescence Spectroscopy at 1.5 K (2011)
  • 著者名/発表者名: 藤芳暁, その他
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 106
  • 査読あり
• [雑誌論文] Vibrational Microspectroscopy of Single Proteins (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Fujiyoshi, Y.Furuya, M.Iseki, M.Watanabe, M.Matsushita
  • 雑誌名: J.Phys.Chem.Lett 1号 ページ: 2541-2545
• [雑誌論文] Vibrational Microscpectroscopy of Single Proteins (2010)
  • 著者名/発表者名: 藤芳暁, その他
  • 雑誌名: Journal of Physical Chemistry Letters 巻: 1 ページ: 2541-2545
  • 査読あり
• [雑誌論文] Single-Component reflecting objective for ultraviolet imaging and spectroscopy at cryogenic temperature (2009)
  • 著者名/発表者名: M.Fujiwara, S.Fujiyoshi, M.Matsushita
  • 雑誌名: Journal of Optical Society of the America B 26 ページ: 1395-1395
• [雑誌論文] Single-Component reflecting objective for ultraviolet imaging and spectroscopy at cryogenic temperature (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Fujiwara, S. Fujiyoshi, M. Matsushita
  • 雑誌名: Journal of Optical Society of the America B 26 ページ: 1395-1395
  • 査読あり
• [雑誌論文] Single-component reflecting objective for ultraviolet imaging and spectroscopy at cryogenic temperature (2009)
  • 著者名/発表者名: 藤原・藤芳・松下
  • 雑誌名: Journal of Optical Society of Ameriaca B 26 ページ: 1395-1399
  • 査読あり
• [雑誌論文] Visible Fluorescence Spectroscopy of Single Proteins at Helium-Liquid Temperatures (2008)
  • 著者名/発表者名: S.Fujiyoshi, M.Fujiwara, M.Matsushita
  • 雑誌名: Physical Review Letters 100
• [雑誌論文] How deep is the potential well confining protein to a specific conformation? A single-molecule spectroscopy on temperature dependence of conformational change at 5-30 K (2008)
  • 著者名/発表者名: H.Oikawa, S.Fujiyoshi, T.Dewa, M.Nango, M.Matsushita
  • 雑誌名: Journal of the American Chemical Society (Communication) 130 ページ: 4580-4581
• [雑誌論文] Visible Fluorescence Spectroscopy of Single Proteins at Helium-Liquid Temperatures (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Fujiyoshi, M. Fujiwara, M. Matsushita
  • 雑誌名: Physical Review Letters 100
  • 査読あり
• [雑誌論文] How deep is the potential well confining protein to a specific conformation? A single-molecule spectroscopy on temperature dependence of conformational change at 5 - 30 K (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Oikawa, S. Fujiyoshi, T. Dewa, M. Nango, M. Matsushita
  • 雑誌名: Journal of the American Chemical Society (Communication) 130 ページ: 4580-4581
  • 査読あり
• [雑誌論文] Visible Fluorescence Spectroscopy of Single Proteins at Liquid-Helium Temperature (2008)
  • 著者名/発表者名: Satoru Fujiyoshi,* Masanori Fujiwara, and Michio Matsushita
  • 雑誌名: PHYSICAL REVIEW LETTERS 100 ページ: 168101-168101
  • 査読あり
• [雑誌論文] 四次および三次のラマン過程による界面振動分光 (2008)
  • 著者名/発表者名: 藤芳 暁
  • 雑誌名: Molecular Science 2 ページ: 184-184
  • 査読あり
• [雑誌論文] Single-Component Reflecting Objective for Low-Temperature Spectroscopy in the Entire Visible Region (2007)
  • 著者名/発表者名: S.Fujiyoshi, T.Fujiwara, C.Kim, M.Matsushita, A.M.van Oijen, J.Schmidt
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 91
• [雑誌論文] Single-Component Reflecting Objective for Low-Temperature Spectroscopy in the Entire Visible Region (2007)
  • 著者名/発表者名: S. Fujiyoshi, T. Fujiwara, C. Kim, M. Matsushita, A.M. van Oijen, J. Schmidt
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 91
  • 査読あり
• [雑誌論文] Single-component reflecting objective for low-tenperature spectroscopy in the entire visible region (2007)
  • 著者名/発表者名: 藤芳暁, 他五名
  • 雑誌名: Applied Physics Ltters 91 ページ: 511253-511253
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural Change of a Cofactor Binding Site of Flavoprotein Detected by Single-Protein Fluorescence Spectroscopy at 1.5 K
  • 著者名/発表者名: S.Fujiyoshi, M.Hirano, M.Matsushita, M.Iseki, M.Watanabe
  • 雑誌名: Physical Review Letters 106号
• [学会発表] 光合成アンテナ複合体の中赤外スペクトルの一分子観測 (2011)
  • 著者名/発表者名: 大友康平・出羽毅久・南保守・渡辺正勝・松下道雄・藤芳暁
  • 学会等名: 日本化学会2011・4B4-11
  • 発表場所: 神奈川(講演ハイライトに選出)
  • 年月日: 2011-03-29
• [学会発表] 光合成アンテナ複合体の中赤外スペクトルの一分子観測 (2011)
  • 著者名/発表者名: 大友康平, その他
  • 学会等名: 日本化学会
  • 発表場所: 神奈川大学
  • 年月日: 2011-03-29
• [学会発表] タンパク質の赤外吸収の単一分子観測:色素の光熱サイクルに対する考察 (2010)
  • 著者名/発表者名: 藤芳暁・古屋陽・伊関峰生・渡辺正勝・松下道雄
  • 学会等名: 分子科学会2010・1B20
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2010-09-14
• [学会発表] タンパク質の赤外吸収の単一分子観測:色素の光熱サイクルに対する考察 (2010)
  • 著者名/発表者名: 藤芳暁, その他
  • 学会等名: 分子科学会
  • 発表場所: 大阪大学
  • 年月日: 2010-09-14
• [学会発表] Single-component reflecting objective for single-protein spectroscopy at a few kelvins (2010)
  • 著者名/発表者名: Satoru Fujiyoshi
  • 学会等名: GSC七夕ミーティング
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2010-07-15
• [学会発表] Single-componet reflecting objective for single-protein spectroscopy at a few kelvine (2010)
  • 著者名/発表者名: Satoru Fujiyoshi
  • 学会等名: GSC七夕ミーティング
  • 発表場所: 横浜理研(招待講演)
  • 年月日: 2010-07-15
• [学会発表] 単一タンパク質の振動分光法の開発 (2010)
  • 著者名/発表者名: 藤芳暁・古屋陽・伊関峰生・渡辺正勝・松下道雄(東工大物理・総研大)
  • 学会等名: 日本化学会2010・2E1-39
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2010-03-27
• [学会発表] 単一タンパク質の振動分光法の開発 (2010)
  • 著者名/発表者名: 藤芳暁・古屋陽・伊関峰生・渡辺正勝・松下道雄
  • 学会等名: 日本化学会2010
  • 発表場所: 東工大物理・総研大
  • 年月日: 2010-03-27
• [学会発表] 単一タンパク質の振動分光法の開発 (2010)
  • 著者名/発表者名: 藤芳・古屋・伊関・渡辺・松下
  • 学会等名: 日本化学会
  • 発表場所: 近畿大学
  • 年月日: 2010-03-27
• [学会発表] 1.5K における単一色素分子の蛍光スペクトルの時間変化の起源探究 (2010)
  • 著者名/発表者名: 島内明理・櫻井敦教・平野充遙・藤芳暁・松下道雄(東工大物理)
  • 学会等名: 日本物理学会2010年春季大会・23aHL-3
  • 発表場所: 岡山
  • 年月日: 2010-03-23
• [学会発表] 1. 5Kにおける単一色素分子の蛍光スペクトルの時間変化の起源探究 (2010)
  • 著者名/発表者名: 島内明理・櫻井敦教・平野充遙・藤芳暁・松下道雄
  • 学会等名: 日本物理学会2010年春季大会
  • 発表場所: 東工大物理
  • 年月日: 2010-03-23
• [学会発表] 1.5Kにおける単一色素分子の蛍光スペクトルの時間変化の起源探究 (2010)
  • 著者名/発表者名: 島内・櫻井・平野・藤芳・松下
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 岡山大学
  • 年月日: 2010-03-23
• [学会発表] 低温固体中の単一Pr3+核スピン量子状態分光の試み (2010)
  • 著者名/発表者名: 中村一平・吉弘達矢・藤芳暁・松下道雄(東工大物理)
  • 学会等名: 物理学会2010年春季大会・21pTD-5
  • 発表場所: 岡山
  • 年月日: 2010-03-21
• [学会発表] 低温固体中の単一Pr3+核スピン量子状態分光の試み (2010)
  • 著者名/発表者名: 中村一平・吉弘達矢・藤芳暁・松下道雄
  • 学会等名: 物理学会2010年春季大会
  • 発表場所: 東工大物理
  • 年月日: 2010-03-21
• [学会発表] 光活性化アデニル酸シクラーゼの単一タンパク質分光 (2009)
  • 著者名/発表者名: 藤芳暁・平野充遙・松下道雄・伊関峰生・渡辺正勝(東工大物理・総研大)
  • 学会等名: 分子科学討論会2009・4B07
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2009-09-24
• [学会発表] 低温下における単一タンパク質分光のための反射対物レンズの開発 (2009)
  • 著者名/発表者名: 藤原正規・藤芳暁・松下道雄(東工大物理)
  • 学会等名: 分子科学討論会2009・4B06
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2009-09-24
• [学会発表] 光活性化アデニル酸シクラーゼの単一タンパク質分光 (2009)
  • 著者名/発表者名: 藤芳暁・平野充遙・松下道雄・伊関峰生・渡辺正勝
  • 学会等名: 分子科学討論会2009
  • 発表場所: 東工大物理・総研大
  • 年月日: 2009-09-24
• [学会発表] 低温下における単一タンパク質分光のための反射対物レンズの開発 (2009)
  • 著者名/発表者名: 藤原正規・藤芳暁・松下道雄
  • 学会等名: 分子科学討論会2009
  • 発表場所: 東工大物理
  • 年月日: 2009-09-24
• [学会発表] 低温下における単一タンパク質分光のための反射対物レンズの開発 (2009)
  • 著者名/発表者名: 藤原・藤芳・松下
  • 学会等名: 分子科学討論会
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 2009-09-24
• [学会発表] 光活性化アデニル酸シクラーゼの単一タンパク質分光 (2009)
  • 著者名/発表者名: 藤芳・平野・松下・伊関・渡辺
  • 学会等名: 分子科学討論会
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 2009-09-24
• [学会発表] 液体ヘリウム温度における単一タンパク質の可視蛍光分光 (2009)
  • 著者名/発表者名: 藤芳暁(東工大物理)
  • 学会等名: 日本物理学会2009年春季大会(若手奨励賞受賞講演)28pVB-2
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2009-03-28
• [学会発表] 液体ヘリウム温度における単一タンパク質の可視蛍光分光 (2009)
  • 著者名/発表者名: 藤芳暁
  • 学会等名: 日本物理学会2009年春季大会
  • 発表場所: 東工大物理
  • 年月日: 2009-03-28
• [学会発表] 低温固体中の単一Pr3+の発光検出の試み (2009)
  • 著者名/発表者名: 吉弘達矢・中村一平・藤芳暁・松下道雄(東工大物理・さきがけ)
  • 学会等名: 日本物理学会2009年春季大会・27pSK-9
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2009-03-27
• [学会発表] 低温固体中の単一Pr3+の発光検出の試み (2009)
  • 著者名/発表者名: 吉弘達矢・中村一平・藤芳暁・松下道雄
  • 学会等名: 日本物理学会2009年春季大会
  • 発表場所: 東工大物理・さきがけ
  • 年月日: 2009-03-27
• [学会発表] 低温の単一タンパク質分光の励起過程の検討 (2008)
  • 著者名/発表者名: 藤芳暁・平野充遥・古屋陽・藤原正規・松下道雄・伊関峰生・渡辺正勝(東工大物理・総研大)
  • 学会等名: 第2回分子科学討論会・3C18
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2008-09-26
• [学会発表] 低温の単一タンパク質分光の励起過程の検討 (2008)
  • 著者名/発表者名: 藤芳暁・平野充遥・古屋陽・藤原正規・松下道雄・伊関峰生・渡辺正勝
  • 学会等名: 第2回分子科学討論会
  • 発表場所: 東工大物理・総研大
  • 年月日: 2008-09-26
• [学会発表] 低温の単一タンパク質分光の励起過程の検討 (2008)
  • 著者名/発表者名: 藤芳暁、平野充遥、古屋陽、藤原正規、松下道雄、伊関峰生、渡辺正勝
  • 学会等名: 分子科学討論会
  • 発表場所: 九州
  • 年月日: 2008-09-26
• [学会発表] タンパク質の生体機能の単一分子観測に向けて (2008)
  • 著者名/発表者名: 藤芳暁(東工大物理)
  • 学会等名: 日本物理学会2008年秋季大会(シンポジウム講演)・22pWB-8
  • 発表場所: 岩手
  • 年月日: 2008-09-22
• [学会発表] タンパク質の生体機能の単一分子観測に向けて (2008)
  • 著者名/発表者名: 藤芳暁
  • 学会等名: 日本物理学会2008年秋季大会
  • 発表場所: 東工大物理
  • 年月日: 2008-09-22
• [学会発表] 低温固体中の単一イオンの発光検出に向けた可視顕微分光システムの開発 (2008)
  • 著者名/発表者名: 吉弘達矢・平野充遙・藤芳暁・松下道雄
  • 学会等名: 日本物理学会2008年秋季大会・20pZA-5
  • 発表場所: 岩手
  • 年月日: 2008-09-20
• [学会発表] 低温固体中の単一イオンの発光検出に向けた可視顕微分光システムの開発 (2008)
  • 著者名/発表者名: 吉弘達矢・平野充遙・藤芳暁・松下道雄
  • 学会等名: 日本物理学会2008年秋季大会
  • 年月日: 2008-09-20
• [学会発表] 二光子蛍光による低温の単一タンパク質分光 (2008)
  • 著者名/発表者名: 藤芳暁・松下道雄
  • 学会等名: 日本物理学会2008年春季大会・23pYD-6
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2008-03-23
• [学会発表] 1.5Kで使える反射対物レンズの球面収差及び色収差の改善 (2008)
  • 著者名/発表者名: 藤原正規・藤芳暁・松下道雄
  • 学会等名: 日本物理学会2008年春季大会・23pYD-5
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2008-03-23
• [学会発表] 顕微分光による光合成アンテナ複合体のエネルギー移動の研究 (2008)
  • 著者名/発表者名: 古屋陽・内山大輔・藤芳暁・松下道雄・末守良春・出羽毅久・南後守
  • 学会等名: 日本物理学会2008年春季大会・23pYD-4
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2008-03-23
• [学会発表] 二光子蛍光による低温の単一タンパク質分光 (2008)
  • 著者名/発表者名: 藤芳暁・松下道雄
  • 学会等名: 日本物理学会2008年春季大会
  • 年月日: 2008-03-23
• [学会発表] 1. 5 Kで使える反射対物レンズの球面収差及び色収差の改善 (2008)
  • 著者名/発表者名: 藤原正規・藤芳暁・松下道雄
  • 学会等名: 日本物理学会2008年春季大会
  • 年月日: 2008-03-23
• [学会発表] 顕微分光による光合成アンテナ複合体のエネルギー移動の研究 (2008)
  • 著者名/発表者名: 古屋陽・内山大輔・藤芳暁・松下道雄・末守良春・出羽毅久・南後守
  • 学会等名: 日本物理学会2008年春季大会
  • 年月日: 2008-03-23
• [学会発表] 二光子蛍光による低温の単一タンパク質分光 (2008)
  • 著者名/発表者名: 藤芳暁・松下道雄
  • 学会等名: 物理学会
  • 発表場所: 近畿大学
  • 年月日: 2008-03-23
• [学会発表] 1.5Kで使える反射対物レンズの球面収差及び色収差の改善 (2008)
  • 著者名/発表者名: 藤原正規, 藤芳暁, 松下道雄
  • 学会等名: 物理学会
  • 発表場所: 近畿大学
  • 年月日: 2008-03-23
• [学会発表] 顕微分光による光合成アンテナ複合体間のエネルギー移動の研究 (2008)
  • 著者名/発表者名: 古屋陽, 内山大輔, 藤芳暁, 松下道雄, 末守好春, 出羽毅久, 南後守
  • 学会等名: 物理学会
  • 発表場所: 近畿大学
  • 年月日: 2008-03-23
• [学会発表] 可視蛍光をプローブとした低温の単一タンパク質分光 (2007)
  • 著者名/発表者名: 藤芳暁・藤原正規・松下道雄
  • 学会等名: 第1回分子科学討論会・2C11
  • 発表場所: 宮城
  • 年月日: 2007-09-21
• [学会発表] 人工脂質膜中における光合成アンテナ複合体の会合体の分光 (2007)
  • 著者名/発表者名: 内山大輔・古屋陽・藤芳暁・松下道雄・出羽毅久・南後守
  • 学会等名: 日本物理学会2007年秋季大会・21aRK-3
  • 発表場所: 北海道
  • 年月日: 2007-09-21
• [学会発表] 可視蛍光をプローブとした低温の単一タンパク質分光 (2007)
  • 著者名/発表者名: 藤芳暁・藤原正規・松下道雄
  • 学会等名: 第1回分子科学討論会
  • 年月日: 2007-09-21
• [学会発表] 人工脂質膜中における光合成アンテナ複合体の会合体の分光 (2007)
  • 著者名/発表者名: 内山大輔・古屋陽・藤芳暁・松下道雄・出羽毅久・南後守
  • 学会等名: 日本物理学会2007年秋季大会
  • 年月日: 2007-09-21
• [学会発表] 可視蛍光をプローブとした低温の単一タンパク質分光 (2007)
  • 著者名/発表者名: 藤芳暁・藤原正規・松下道雄
  • 学会等名: 分子科学討論会
  • 発表場所: 東北大学
  • 年月日: 2007-09-18