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バイオ光デバイスを目指した発光関連タンパク質の荷電チューニング方式の開発

研究課題

研究課題/領域番号 21651067
研究種目

挑戦的萌芽研究

配分区分補助金
研究分野 マイクロ・ナノデバイス
研究機関横浜国立大学

研究代表者

田中 正俊  横浜国立大学, 工学研究院, 教授 (90130400)

研究分担者 和田 直久  東洋大学, 生命科学部, 教授 (20120355)
関谷 隆夫  横浜国立大学, 工学研究院, 准教授 (60211322)
大野 真也  横浜国立大学, 工学研究院, 特別研究教員 (00377095)
研究期間 (年度) 2009 – 2010
研究課題ステータス 完了 (2010年度)
配分額 *注記
3,100千円 (直接経費: 3,100千円)
2010年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2009年度: 2,200千円 (直接経費: 2,200千円)
キーワードナノバイオ / 光物性 / 表面、界面物性 / マイクロ・ナノデバイス / 生体分子
研究概要

本年度の研究計画に従って、原子層単位で酸化したSi(001)表面や表面修飾により仕事関数を変化させたSi(001)表面上にGFP、ルシフェラーゼ極薄膜を作成して蛍光、生物発光の測定を試みたが,共に変化は確認されなかった.しかし,下記のような系においては,分子の荷電状態により発光色が変化する現象を見出すことができた.
1.caged ATPを用いてルシフェリン-ルシフェラーゼ反応による生物発光を起こさせると,caged ATPから放出された2-ニトロアセトフェノンによりルシフェラーゼの活性部位の荷電状態が異なり,通常の黄緑色ではなく赤色の発光を放出する.
2.GFPに静水超高圧を印加すると分子の圧縮効果により蛍光ピーク波長が短波長側へシフトするが,IGPa付近では発色団から周囲のアミノ酸残基へ電荷が移動することにより,このシフトが相殺される.
3.より単純なa-sexithiophene分子を様々に表面修飾したSi(001)表面上に供給すると,仕事関数の変化に呼応して分子から表面への電荷移動量が,そしてその結果としてπ→π*遷移のエネルギーが変化する.
以上の結果は,もっと多量な分子を表面修飾したSi(001)表面上に供給できれば発光色の変化を観測できることを示しており,本研究の目的であった「荷電状態をチューニングすることにより光スペクトルを制御し、新規なバイオ光デバイスを開発できる」可能性を初めて明らかにしたものである.

報告書

(2件)
  • 2010 実績報告書
  • 2009 実績報告書
  • 研究成果

    (6件)

すべて 2011 2010 2009

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (5件)

  • [雑誌論文] The Reaction Process of Firefly Bioluminescence Triggered by Photolysisof Caged ATP2011

    • 著者名/発表者名
      T.Kageyama, M.Tanaka, T.Sekiya, S.Ohno, N.Wada
    • 雑誌名

      Photochemistry and Photobiology

      巻: 87 ページ: 653-658

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Caged ATPの光分解で誘発されるホタル生物発光の時間依存性(Timedependence of firefly bioluminescence induced by the photoresolution of caged-ATP)2010

    • 著者名/発表者名
      景山健志、田中正俊、関谷隆夫、大野真也、和田直久
    • 学会等名
      第48回生物物理学会年会
    • 発表場所
      東北大学
    • 年月日
      2010-09-20
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Real-time optical measurement of a-sexithiophene adsorptionprocesses on modified Si(001)-(2x1)surfaces2010

    • 著者名/発表者名
      H.Toyoshima, S.Ohno, T Yokoyama, M.Tanaka
    • 学会等名
      18th Int.Vacuum Congress
    • 発表場所
      北京(中国)
    • 年月日
      2010-08-26
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Time course of firefly bioluminescence triggered by photolysis ofcaged-ATP2010

    • 著者名/発表者名
      T.Kageyama, M.Tanaka, T.Sekiya, S.Ohno, N.Wada
    • 学会等名
      16th Int.Symp.Bioluminescence and Chemil guminescence
    • 発表場所
      リヨン(フランス)
    • 年月日
      2010-04-21
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 高分子ゲルの構造変化とGFPの蛍光特性の相関2009

    • 著者名/発表者名
      宮嶋昇平, 今村元一, 工藤修平, 鈴木淳史, 田中正俊, 大野真也, 和田直久
    • 学会等名
      ナノ学会第7回大会
    • 発表場所
      東京大学
    • 年月日
      2009-05-09
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Caged ATPを用いたホタル発光反応の時間分解測定によるルシフェリン・ルシフェラーゼ相互作用の研究2009

    • 著者名/発表者名
      景山健志, 五十嵐竜馬, 関谷隆夫, 田中正俊, 大野真也, 和田直久
    • 学会等名
      ナノ学会第7回大会
    • 発表場所
      東京大学
    • 年月日
      2009-05-09
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書

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公開日: 2009-04-01   更新日: 2016-04-21  

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