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孤立ナノ空間に形成された水クラスターの水素結合ダイナミクス解析

研究課題

研究課題/領域番号 20050013
研究種目

特定領域研究

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関分子科学研究所 (2009)
名古屋工業大学 (2008)

研究代表者

古谷 祐詞  分子科学研究所, 生命・錯体分子科学研究領域, 准教授 (80432285)

研究分担者 古沢 道人 (吉沢 道人)  東京工業大学, 資源科学研究所, 准教授 (70372399)
研究期間 (年度) 2008 – 2009
研究課題ステータス 完了 (2009年度)
配分額 *注記
3,500千円 (直接経費: 3,500千円)
2009年度: 1,600千円 (直接経費: 1,600千円)
2008年度: 1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
キーワード超分子 / 赤外分光法 / 光化学 / 生体分子 / 生物物理
研究概要

「かご状有機金属錯体」は、自己組織化により特異なナノメートルサイズの疎水的空間を内部に形成し、様々な化学反応の場を提供する「分子フラスコ」としてはたらく。本研究では、この特異なナノ空間中における水クラスターおよびアダマンタンの光化学反応メカニズムを赤外および可視分光法で比較解析し、ナノ空間に束縛された水クラスターの水素結合ダイナミクスを明らかにすることを最終的な目的としている。
これまでにアダマンタンを内包したかご状錯体に対する低温赤外分光解析により、光電子移動によるアダマンタンおよびかご状錯体の構造変化を検出した(Y.Furutani et al., J.Am.Chem.Soc., 2009)。このような構造変化を実時間で捉えるために、2009年3月に異動した分子科学研究所において、新たに時間分解赤外分光計測系を立ち上げた。光受容タンパク質であるバクテリオロドプシンについては、内部結合水のO-H, O-D伸縮振動の変化を含む4000-900cm^<-1>領域での計測を12.5マイクロ秒の時間分解能で実現した。また、アダマンタンからかご状錯体への光誘起電子移動に伴う可視吸収変化を実時間で捉えるために、東工大資源研の藤井正明教授、酒井誠准教授、井上圭一特任助教(現、名古屋工業大学助教)に協力頂いて、266nm紫外光励起、500-750nm可視光プローブのピコ秒過渡吸収計測を行った(A01班内共同研究)。さらに、A03班の須藤雄気准教授との共同研究として、光センサー蛋白質の分子機構について赤外分光計測を行い、3件の論文を発表した。以上の研究により、ナノ空間に束縛された水クラスターの水素結合ダイナミクスだけでなく、蛋白質場での特異な光誘起構造変化による情報伝達機構などについても様々な知見を得た。

報告書

(2件)
  • 2009 実績報告書
  • 2008 実績報告書
  • 研究成果

    (53件)

すべて 2010 2009 2008

すべて 雑誌論文 (16件) (うち査読あり 16件) 学会発表 (37件)

  • [雑誌論文] An FTIR Study of Monkey Green- and Red-Sensitive Visual Pigments2010

    • 著者名/発表者名
      Kouta Katayama et al.
    • 雑誌名

      Angew.Chem.Int.Ed. 49

      ページ: 891-894

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Manipulation of the Protein-complex Function by Using an Engineered Heterotrimeric Coiled-coil Switch2009

    • 著者名/発表者名
      Toshihisa Mizuno et al.
    • 雑誌名

      Org.Biomol.Chem. 7

      ページ: 3102-3111

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effects of Chloride Ion Binding on the Photochemical Properties of Salinibacter Sensory Rhodopsin I2009

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Suzuki et al.
    • 雑誌名

      J.Mol.Biol. 392

      ページ: 48-62

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Engineering an inward proton transport from a bacterial sensor rhodopsin2009

    • 著者名/発表者名
      Akira Kawanabe et al.
    • 雑誌名

      J.Am.Chem.Soc. 131

      ページ: 16439-16444

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Characterization of signaling complex composed of sensory rhodopsin I and its cognate transducer protein from the eubacterium Salinibacter rubber2009

    • 著者名/発表者名
      Yuki Sudo et al.
    • 雑誌名

      Biochemistry 48

      ページ: 10136-10145

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Interaction between Na+ ion and carboxylates of the PomA-PomB stator unit studied by ATR-FTIR spectroscopy2009

    • 著者名/発表者名
      Yuki Sudo et al.
    • 雑誌名

      Biochemistry 48

      ページ: 11699-11705

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Proton release group of pharaonis phoborhodopsin revealed by ATR-FTIR spectroscopy2009

    • 著者名/発表者名
      Y. Kitade, Y. Furutani, N. Kamo and H. Kandori
    • 雑誌名

      Biochemistry 48

      ページ: 1596-1603

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] In situ Spectroscopic, Electrochemical, and Theoretical Studies on the Photoinduced Host-Guest Electron Transfer that Precedes Unusual Host-mediated Alkane Photooxidation2009

    • 著者名/発表者名
      Y. Furutani, H. Kandori, M. Kawano, K. Nakabayashi, M. Yoshizawa, and M. Fujita
    • 雑誌名

      J. Am. Chem. Soc. 131

      ページ: 4764-4768

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Color Change of Proteorhodopsin by a Single Amino Acid Replacement at a Distant Cytoplasmic Loop2008

    • 著者名/発表者名
      M. Yoshitsugu, M. Shibata, D. Ikeda, Y. Furutani and H. Kandori
    • 雑誌名

      Angew. Chem. Int. Ed. 47

      ページ: 3923-3926

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Steric Constraint in the Primary Photoproduct of Sensory Rhodopsin II Is a Prerequisite for Light-Signal Transfer to Htr II2008

    • 著者名/発表者名
      M. Ito, Y. Sudo, Y. Furutani, T. Okitsu, A. Wada, M. Homma, J. L. Spudich and H. Kandori
    • 雑誌名

      Biochemistry 47

      ページ: 6208-6215

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Salinibacter Sensory Rhodopsin : Sensory Rhodopsin I-like Protein From a Eubacterium2008

    • 著者名/発表者名
      T. Kitajima-Ihara, Y. Furutani, D. Ikeda, K. Ihara, H. Kandori, M. Homma and Y. Sudo
    • 雑誌名

      J. Biol. Chem. 283

      ページ: 23533-23541

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structural Changes of Salinibacter Sensory Rhodopsin I upon Formation of the K and M Photointermediates2008

    • 著者名/発表者名
      D. Suzuki, Y. Sudo, Y. Furutani, H. Takahashi, M. Homma, and H. Kandori
    • 雑誌名

      Biochemistry 47

      ページ: 12750-12759

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] FTIR Study of the L-Intermediate of Anabaena Sensory Rhodopsin : Structural Changes in the Cytoplasmic Region2008

    • 著者名/発表者名
      A. Kawanabe, Y. Furutani, Y. S. Ryong, K.-H Jung, and H. Kandori
    • 雑誌名

      Biochemistry 47

      ページ: 10771-10778

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fuctional Evaluation of Iron Oxypyriporphyrin in Protein Heme Pocket2008

    • 著者名/発表者名
      S. Neya, M. Suzuki, H. Ode, T. Hoshino, Y. Furutani, H. Kandori, H. Hori, K. Imai, and T. Komatsu
    • 雑誌名

      Inorg. Chem. 47

      ページ: 10771-10778

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A photochromic photoreceptor from a eubacterium2008

    • 著者名/発表者名
      D. Suzuki, T. Kitajima-Ihara, Y. Furutani, K. Ihara, H. Kandori, M. Homma and Y. Sudo
    • 雑誌名

      Communicative & Integrative Biology 1

      ページ: 1-3

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 粘土でロドプシンをつくる2008

    • 著者名/発表者名
      古谷祐詞、神取秀樹
    • 雑誌名

      生物物理 48

      ページ: 284-286

    • NAID

      110006935709

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] X-H, X-D伸縮振動領域の赤外分光法から何が分かるか?2010

    • 著者名/発表者名
      古谷祐詞
    • 学会等名
      分子研研究会「拡がるロドプシンの仲間から“何が分かるか"“何をもたらすか"」
    • 発表場所
      岡崎コンファレンスセンター、岡崎
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] 霊長類色覚視物質の赤外分光解析2010

    • 著者名/発表者名
      片山耕大
    • 学会等名
      新学術領域「π空間」第3回公開シンポジウム
    • 発表場所
      岡崎コンファレンスセンター、岡崎
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] KcsAチャネルの全反射赤外分光解析2010

    • 著者名/発表者名
      浅井佑介
    • 学会等名
      新学術領域「π空間」第3回公開シンポジウム
    • 発表場所
      岡崎コンファレンスセンター、岡崎
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] センサーロドプシンを用いたプロトンポンプ研究2010

    • 著者名/発表者名
      川鍋陽
    • 学会等名
      分子研研究会「拡がるロドプシンの仲間から“何が分かるか"“何をもたらすか"」
    • 発表場所
      岡崎コンファレンスセンター、岡崎
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] 霊長類色覚視物質の赤外分光解析2010

    • 著者名/発表者名
      片山耕大
    • 学会等名
      分子研研究会「拡がるロドプシンの仲間から“何が分かるか"“何をもたらすか"」
    • 発表場所
      岡崎コンファレンスセンター、岡崎
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] 高速原子間力顕微鏡によるロドプシンの動態観察―ロドプシンの直接観察から何が分かるか、何をもたらすか―2010

    • 著者名/発表者名
      山下隼人
    • 学会等名
      分子研研究会「拡がるロドプシンの仲間から“何が分かるか"“何をもたらすか"」
    • 発表場所
      岡崎コンファレンスセンター、岡崎
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] 霊長類色覚視物質の赤外分光解析2010

    • 著者名/発表者名
      片山耕大
    • 学会等名
      平成21年度生物物理学会中部支部講演会
    • 発表場所
      岡崎コンファレンスセンター、岡崎
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] 全反射赤外分光法で膜タンパク質-イオン問相互作用を観る2009

    • 著者名/発表者名
      古谷祐詞、神取秀樹
    • 学会等名
      平成20年度生物物理学会中部支部講演会
    • 発表場所
      名古屋大学野依記念学術交流館
    • 年月日
      2009-03-31
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 赤外分光法による膜タンパク質の機能発現機構の解析-セルセンサー、チャネル、トランスポーターへの適用-2009

    • 著者名/発表者名
      古谷祐詞
    • 学会等名
      東京工業大学資源化学研究所セミナー
    • 発表場所
      東京工業大学資源化学研究所
    • 年月日
      2009-01-29
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] ATR-FTIR Spectroscopy for Investigating Interaction Changes upon Binding of Ions to Transmembrane Proteins2009

    • 著者名/発表者名
      古谷祐詞
    • 学会等名
      First World Congress of International Academy of Nanomedicine(IANM)
    • 発表場所
      Sanya, China
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] 赤外分光法による膜タンパク質の機能発現に伴う構造変化解析2009

    • 著者名/発表者名
      古谷祐詞
    • 学会等名
      第49回分子科学若手の会夏の学校
    • 発表場所
      もみのき森林公園、広島県廿日市市
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] “KcsAチャネルに対する赤外分光の狙い"は達成されたのか?2009

    • 著者名/発表者名
      古谷祐詞
    • 学会等名
      特定領域研究「高次系分子科学」第7回ミニ公開シンポジウム
    • 発表場所
      越前町生涯学習センター越前分館、越前
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Interaction between membrane protein and ions characterized by ATR-FTIR spectroscopy2009

    • 著者名/発表者名
      古谷祐詞
    • 学会等名
      The 47th Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan
    • 発表場所
      ASTY Tokushima, Tokushima
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Stimulus-Induced Difference FTIR Spectroscopy for Archaeal-Type Rhodopsins2009

    • 著者名/発表者名
      古谷祐詞
    • 学会等名
      2nd Japan-Korea Seminar on Biomolecular Sciences-Experiments and Simulations
    • 発表場所
      Symposion Hall, Nagoya University, Nagoya
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Analysis of Hydrogen-Bonding Dynamics of a Water Cluster Formed in an Isolated Nanospace2009

    • 著者名/発表者名
      古谷祐詞
    • 学会等名
      The 3rd Symposium on "Molecular Science for Supra Functional Systems"
    • 発表場所
      Tokyo Institute of Technology, O-okayama
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] 全反射赤外分光法によるKcsAチャネルのイオン選択およびpHセンシング機構の解析2009

    • 著者名/発表者名
      古谷祐詞
    • 学会等名
      第3回分子科学討論会
    • 発表場所
      名古屋大学、名古屋
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Sodium ion binding sites of V-ATPase studied by ATR-FTIR spectroscopy2009

    • 著者名/発表者名
      古谷祐詞
    • 学会等名
      The 47th Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan
    • 発表場所
      ASTY Tokushima, Tokushima
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] 孤立ナノ空間に形成された水クラスターの水素結合ダイナミクス解析2009

    • 著者名/発表者名
      古谷祐詞
    • 学会等名
      特定領域研究「高次系分子科学」第4回合同班会議
    • 発表場所
      別府湾ロイヤルホテル、別府
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] 古細菌型ロドプシンで実現した内向きのプロトシポンプ2009

    • 著者名/発表者名
      川鍋陽
    • 学会等名
      第36回生体分子科学討論会
    • 発表場所
      北海道大学学術交流会館、札幌
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] 霊長類色覚視物質の赤外分光解析2009

    • 著者名/発表者名
      片山耕大
    • 学会等名
      生物物理若手の会第49回夏の学校
    • 発表場所
      支笏湖ユースホステル、支笏湖
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] ロドプシンのカーボンナノチューブへの内包2009

    • 著者名/発表者名
      川島崇睦
    • 学会等名
      生物物理若手の会第49回夏の学校
    • 発表場所
      支笏湖ユースホステル、支笏湖
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] ロドプシンのカーボンナノチューブへの内包2009

    • 著者名/発表者名
      川島崇睦
    • 学会等名
      新学術領域研究「高次π空間」第2回公開シンポジウム
    • 発表場所
      京都テルサ、京都
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] 霊長類色覚視物質の赤外分光解析2009

    • 著者名/発表者名
      片山耕大
    • 学会等名
      第3回分子科学討論会
    • 発表場所
      名古屋大学、名古屋
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] 古細菌型ロドプシンのカーボンナノチユーブへの内包2009

    • 著者名/発表者名
      川島崇睦
    • 学会等名
      第3回分子科学討論会
    • 発表場所
      名古屋大学、名古屋
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] An FTIR Study of Monkey Green- and Red-Sensitive Visual Pigments2009

    • 著者名/発表者名
      片山耕大
    • 学会等名
      Horiba-ISSP International Symposium(ISSP-11)on "Hydrogen and Water in Condensed Matter Physics"
    • 発表場所
      Seimeinomori Resort, Chiba
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] An FTIR Study of Monkey Green- and Red-Sensitive Visual Pigments2009

    • 著者名/発表者名
      片山耕大
    • 学会等名
      The 47th Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan
    • 発表場所
      ASTY Tokushima, Tokushima
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] ATR-FTIR study of KcsA channel2009

    • 著者名/発表者名
      浅井佑介
    • 学会等名
      The 47th Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan
    • 発表場所
      ASTY Tokushima, Tokushima
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Study on chimeric archeal-rhodopsin containing cytoplasmic loop of bovine rhodopsin2009

    • 著者名/発表者名
      Aya Nakatsuma
    • 学会等名
      The 47th Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan
    • 発表場所
      ASTY Tokushima, Tokushima
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Encapsulation of ion-pumping rhodopsins into multi-wall carbon nanotubes2009

    • 著者名/発表者名
      川島崇睦
    • 学会等名
      The 47th Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan
    • 発表場所
      ASTY Tokushima, Tokushima
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Study on chimeric archeal-rhodopsin containing cytoplasmic loop of bovine rhodopsin2009

    • 著者名/発表者名
      Aya Nakatsuma
    • 学会等名
      1^<st> International Symposium on Emergence of Highly Elaborated π-Space and Its Function
    • 発表場所
      Hotel Hankyu Expo Park, Suita
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] FTIR Studies on Molecular Mechanism of Light Reception and Signal Transduction in Sensory Rhodopsins2009

    • 著者名/発表者名
      Y. Furutani and H. Kandori
    • 学会等名
      India-Japan Workshop on Frontiers in Molecular Spectroscopy and Theory
    • 発表場所
      カルカッタ(インド)
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 創薬を支援する赤外分光計測装置の開発2008

    • 著者名/発表者名
      古谷祐詞、神取秀樹
    • 学会等名
      名工大・名市合同テクノフェア2008
    • 発表場所
      名古屋市中小企業振興会館吹上ホール
    • 年月日
      2008-11-05
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Protein-Protein Interactions in Sensory Rhodopsins Studied by FTIR Spectroscopy2008

    • 著者名/発表者名
      Y. Furutani and H. Kandori
    • 学会等名
      The 13 th International Conference on Retinal Proteins
    • 発表場所
      バルセロナ(スペイン)
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 全反射赤外分光法によるファラオニスフォボロドプシンの情報伝達機構の解析2008

    • 著者名/発表者名
      古谷祐詞、北出祐也、加茂直樹、神取秀樹
    • 学会等名
      第35回生体分子科学討論会
    • 発表場所
      兵庫県立先端科学技術支援センター
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] M6L4型かご状錯体のアダマンタン包接体における光誘起電子移動反応の赤外分光解析2008

    • 著者名/発表者名
      古谷祐詞、河野正規、中林耕二、吉沢道人、神取秀樹、藤田誠
    • 学会等名
      第2回分子科学討論会
    • 発表場所
      福岡国際会議場
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Molecular Mechanism of Light Reception and Signal Transduction in Sensory Rhodopsins Studied by FTIR Spectroscopy2008

    • 著者名/発表者名
      Y. Furutani and H. Kandori
    • 学会等名
      4 th Asia Oceania Conference on Photobiology
    • 発表場所
      バラナシ(インド)
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] アナベナセンサリーロドプシンとトランスデューサータンパク質との相互作用の全反射赤外分光法による研究2008

    • 著者名/発表者名
      古谷祐詞、中妻亜弥、川鍋陽、Kwang-Hwan Jung、神取秀樹
    • 学会等名
      日本生物物理学会第46回年会
    • 発表場所
      福岡国際会議場
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書

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公開日: 2008-04-01   更新日: 2018-03-28  

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