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細胞内環境を模した共存分子密集状態・制約空間下におけるタンパク質の折畳みの研究

研究課題

研究課題/領域番号 22570152
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 生物物理学
研究機関群馬大学

研究代表者

平井 光博  群馬大学, 大学院・工学研究科, 教授 (00189820)

研究期間 (年度) 2010 – 2012
研究課題ステータス 完了 (2012年度)
配分額 *注記
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2012年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2011年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2010年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
キーワード構造生物学 / 放射光 X 線広角散乱 / 階層構造解析 / クラウディング / タンパク質 / 折畳み / 生体膜 / ラフト / 構造転移 / 放射光X線 / 階層構造 / 制約空間 / 浸透圧 / 広角散乱 / 高分子 / 放射光X線広角散乱
研究概要

生体高分子の水和は,それらの構造安定性や機能に重要な役割を担っている。特にタンパク質の溶媒和は,折畳みなどのタンパク質の等温平衡状態や濃度依存的な効果の決定因子である。また,細胞内は様々な高分子により極めて混雑した環境にあり,タンパク質は共存分子混雑環境で機能する様に設計されている筈である。混雑環境はタンパク質の平衡状態を変化させることに疑いはないが,タンパク質の折り畳みに関する研究の大半が希薄溶液中で行われてきたために,混雑環境効果に関しては議論が錯綜している。本研究は,高分子量共存分子(ポリビニルピロリドン:PVP)存在下でのタンパク質の折畳み機構を明らかにする目的で実施した。PVPの存在は,タンパク質に浸透圧を負荷する。放射光X線広角散乱により,卵白リゾチームの変性・折畳みを検討した結果,浸透圧の上昇は,分子内構造の揺らぎの抑制を伴った水和シェル密度の変化や,熱変性過程における変性中間状態,所謂モルテングロビュール状態を安定化させることを見出した。

報告書

(4件)
  • 2012 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2011 実績報告書
  • 2010 実績報告書
  • 研究成果

    (63件)

すべて 2013 2012 2011 2010 その他

すべて 雑誌論文 (21件) (うち査読あり 10件) 学会発表 (40件) (うち招待講演 3件) 図書 (2件)

  • [雑誌論文] Thermal unfolding and refolding of protein under osmotic pressure clarified bywide-angle X-ray scattering2012

    • 著者名/発表者名
      M. Hirai, Y. Hagiwara, K. Takeuchi, R. Kimura, T. Onai,, R. K. Hirai, N. Ohta, M. Sugiyama
    • 雑誌名

      Thermochimica Acta

      巻: 532 ページ: 15-15

    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Resonant small- and wide-angle X-ray scattering (A-SWAXS) experiments of metallo proteins in solutions2012

    • 著者名/発表者名
      M. Hirai, T. Takeuchi, R. Kimura, T. Iwasa, N. Watanabe, and N. Ohta
    • 雑誌名

      SPring-8 User Experiment Report

      巻: 2012A

    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [雑誌論文] 生体物質の小角散乱2012

    • 著者名/発表者名
      平井光博
    • 雑誌名

      日本中性子科学会誌

      巻: 22 ページ: 71-71

    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Amyloid transition of proteins under crowding environment observed by WAXS2012

    • 著者名/発表者名
      M. Hirai, T. Takeuchi, R. Kimura
    • 雑誌名

      SPring-8 User Experiment Repor, 2012

      巻: 2012B

    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [雑誌論文] Thermal unfolding and refolding of protein under osmotic pressure clarified by wide-angle X-ray scattering2012

    • 著者名/発表者名
      M.Hirai, et al.
    • 雑誌名

      Thermochimica Acta

      巻: 532 ページ: 15-21

    • DOI

      10.1016/j.tca.2011.11.019

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書 2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 生体物質の小角散乱2012

    • 著者名/発表者名
      平井光博
    • 雑誌名

      波紋

      巻: 22 ページ: 71-71

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] WatanabeStudy of Structural Stability of Protein Entrapped in Lipid Liposome2011

    • 著者名/発表者名
      M. Hirai, R. Kimura, T. Takeuchi, T. Iwasa, and N.
    • 雑誌名

      SPring-8 User Experiment Report

      巻: 2011B

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  • [雑誌論文] Effect of co-solute on protein structure at equilibrium2011

    • 著者名/発表者名
      M. Hirai, T. Takeuchi, R. Timura, M. Sugiyama, T. Iwasa, and N. Shimizu
    • 雑誌名

      SPring-8 User Experiment Report

      巻: 2011A

    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [雑誌論文] Characterization of structure of liposome occluding protein2011

    • 著者名/発表者名
      M. Hirai, R. Kimura, T. Takeuchi, M. Sugiyama, T. Iwasa, and N. Shimizu
    • 雑誌名

      SPring-8 User Experiment Report

      巻: 2011A

    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [雑誌論文] Kinetic asymmetry of subunit exchange of homooligomeric protein as revealed by deuteration-assisted small-angle neutron scattering.2011

    • 著者名/発表者名
      M.Sugiyama, E.Kurimoto, H.Yagi, K.Mori, T.Fukunaga, M.Hirai, G.Zaccai, and K.Kato
    • 雑誌名

      Biophys. J.

      巻: 101 号: 8 ページ: 2037-2042

    • DOI

      10.1016/j.bpj.2011.09.004

    • NAID

      120003551148

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      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Study of Structural Stability of Protein Entrapped in Lipid Liposome2011

    • 著者名/発表者名
      M.Hirai, et al.
    • 雑誌名

      SPring-8 User Experiment Report

      巻: 2011B

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  • [雑誌論文] SEffect of co-solute on protein structure at equilibrium2011

    • 著者名/発表者名
      M.Hirai, et al.
    • 雑誌名

      SPring-8 User Experiment Report

      巻: 2011A

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      2011 実績報告書
  • [雑誌論文] Kinetic Asymmetry of Subunit Exchange of Homooligomeric Protein as Revealed by Deuteration-Assisted Small-Angle Neutron Scattering2010

    • 著者名/発表者名
      M. Sugiyama, E. Kurimoto, H. Yagi, K. Mori, T. Fukunaga, M. Hirai, G. Zaccai, and K. Kato
    • 雑誌名

      Biophys.J

      巻: 101 ページ: 2037-2037

    • NAID

      120003551148

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      2012 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Morphology transition of raft-model membrane induced by osmotic pressure: Formation of double-layered vesicle similar to an endo- and/or exocytosis2010

    • 著者名/発表者名
      T. Onai, and M. Hirai.
    • 雑誌名

      J. Phys. : Conference Series

      巻: 83

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    • 査読あり
  • [雑誌論文] Recent developement and prospects of nuetron scattering study of biomaterials mainly on biomembrane2010

    • 著者名/発表者名
      M. Hirai
    • 雑誌名

      J. Vac. Soc. Jpn

      巻: 53 ページ: 739-739

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      2012 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of osmotic stress on protein folding2010

    • 著者名/発表者名
      M. Hirai, Y. Hagiwara, T. Onai
    • 雑誌名

      Photon Factory Activity Report

      巻: 27(A) ページ: 213-213

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      2012 研究成果報告書
  • [雑誌論文] Under Osmotic Pressure2010

    • 著者名/発表者名
      M. Hirai. Y. Hagiwara, T. Onai, and N. OhtaThermal Unfolding and Refolding of Protein
    • 雑誌名

      SPring-8 User Experiment Report

      巻: 2010A

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  • [雑誌論文] Morphology transition of raft-model membrane induced by osmotic pressure : Formation of double-layered vesicle similar to an endo- and/or exocytosis2010

    • 著者名/発表者名
      T.Onai, M.Hirai.
    • 雑誌名

      J.Phys. : Conference Series

      巻: 83 ページ: 12003-12003

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      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Recent developement. and prospects of nuetron scattering study of biomaterials mainly on biomembrane2010

    • 著者名/発表者名
      M.Hirai
    • 雑誌名

      J.Vac.Soc.Jpn.

      巻: 53 ページ: 739-746

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      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of osmotic stress on protein folding2010

    • 著者名/発表者名
      M.Hirai, Y.Hagiwara, T.Onai
    • 雑誌名

      Photon Factory Activity Report

      巻: 127 ページ: 213-213

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [雑誌論文] Thermal Unfolding and Refolding of Protein Under Osmotic Pressure2010

    • 著者名/発表者名
      M.Hirai. Y.Hagiwara, T.Onai, N.Ohta
    • 雑誌名

      SPring-8 User Experiment Report

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      2010 実績報告書
  • [学会発表] タンパク質内包リポソームの浸透圧下における構造2013

    • 著者名/発表者名
      木村亮太,平井光博
    • 学会等名
      第30回PF シンポジウム
    • 発表場所
      つくば市
    • 年月日
      2013-03-15
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  • [学会発表] Crowding 環境中のタンパク質構造の研究2013

    • 著者名/発表者名
      竹内一樹^1,平井光博
    • 学会等名
      第30回PFシンポジウム
    • 発表場所
      つくば市
    • 年月日
      2013-03-15
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  • [学会発表] crowding 環境下におけるタンパク質および生体膜の構造と機能2013

    • 著者名/発表者名
      平井光博
    • 学会等名
      第4回中性子小角散乱解析法研究会
    • 発表場所
      都内
    • 年月日
      2013-03-13
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      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] SWAXS study of thermal structural stability of liposomes entrapping proteins2012

    • 著者名/発表者名
      R. Kimura, M. Hirai
    • 学会等名
      日本生物物理学会第50回年会
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 年月日
      2012-09-23
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  • [学会発表] Effect of osmotic pressure on protein unfolding and cross-beta transition2012

    • 著者名/発表者名
      K. Takeuchi, M. Hirai
    • 学会等名
      日本生物物理学会第50回年会
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 年月日
      2012-09-23
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  • [学会発表] Development of resonant X-ray scattering method of metalloproteins in solutions2012

    • 著者名/発表者名
      M. Hirai, K. Takeuchi, R. Kimura, N.Ohota
    • 学会等名
      日本生物物理学会第50回年会
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 年月日
      2012-09-23
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      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] SAXS measurements of purified octopus rhodopsin2012

    • 著者名/発表者名
      S. Watanabe, M. Hirai, T. Iwasa
    • 学会等名
      日本生物物理学会第50回年会
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 年月日
      2012-09-23
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      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] ラフトモデル膜とアミロイド蛋白質との相互作用2012

    • 著者名/発表者名
      平井光博
    • 学会等名
      J-PARC プロジェクト課題「生体高分子の構造-ダイナミクス相関の解析」キックオフ会議
    • 発表場所
      東海村,J-PARC
    • 年月日
      2012-07-19
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      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] タンパク質内包リポソームの構造と熱安定性2012

    • 著者名/発表者名
      平井光博
    • 学会等名
      第29回PF シンポジウム
    • 発表場所
      つくば市
    • 年月日
      2012-03-15
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      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] タンパク質内包リポソームの構造と熱安定性2012

    • 著者名/発表者名
      平井光博
    • 学会等名
      第29回PFシンポジウム
    • 発表場所
      つくば市
    • 年月日
      2012-03-15
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      2011 実績報告書
  • [学会発表] Functional structure of raft-model membrane clarified by complementary use of neutron and X-ray2012

    • 著者名/発表者名
      M. Hirai
    • 学会等名
      Symposium on Future and Challenges of Neutron Scattering in Biology: Structural Dynamics and Dynamical
    • 発表場所
      Structures, Grenoble, France
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] 散乱法による脂質・蛋白質系の階層構造と機能解析2011

    • 著者名/発表者名
      平井光博
    • 学会等名
      日本物理学会2011 秋季大会
    • 発表場所
      富山大学
    • 年月日
      2011-09-22
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] 散乱法による脂質・蛋白質系の階層構造と機能解析2011

    • 著者名/発表者名
      平井光博
    • 学会等名
      日本物理学会2011秋季大会
    • 発表場所
      富山大学
    • 年月日
      2011-09-22
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Structure and thermal stability of liposomes entrapping proteins2011

    • 著者名/発表者名
      M. Hirai
    • 学会等名
      日本生物物理学会第49回年会
    • 発表場所
      兵庫県立大学
    • 年月日
      2011-09-17
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] structure and thermal stability of liposomes entrapping proteins2011

    • 著者名/発表者名
      M.Hirai
    • 学会等名
      日本生物物理学会第49回年会
    • 発表場所
      兵庫県立大学
    • 年月日
      2011-09-17
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 軟X線を利用した共鳴(異常)X線小角散乱の可能性2011

    • 著者名/発表者名
      平井光博
    • 学会等名
      合同PF研究会:「PFにおけるマイクロビームを利用したXAFS,XRF,SAXS実験の展望」
    • 発表場所
      高エネルギー加速器研究機構
    • 年月日
      2011-09-07
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] 脂質混合リポソームの浸透圧に誘導される変形とその可逆性2011

    • 著者名/発表者名
      小内輝明,平井光博
    • 学会等名
      合同PF 研究会:「PFにおけるマイクロビームを利用した XAFS, XRF, SAXS 実験の展望」
    • 発表場所
      高エネルギー加速器研究機構
    • 年月日
      2011-09-07
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] 軟X 線領域におけるGISAXS 法2011

    • 著者名/発表者名
      奥田浩司,平井光博, 他
    • 学会等名
      合同PF 研究会:「PFにおけるマイクロビームを利用した XAFS, XRF, SAXS 実験の展望」
    • 発表場所
      高エネルギー加速器研究機構
    • 年月日
      2011-09-07
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] 軟X線を利用した共鳴(異常)X線小角散乱の可能性2011

    • 著者名/発表者名
      平井光博
    • 学会等名
      合同PF研究会:「PFにおけるマイクロビームを利用したXAFS, XRF, SAXS実験の展望」
    • 発表場所
      高エネルギー加速器研究機構
    • 年月日
      2011-09-07
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 脂質混合リポソームの浸透圧に誘導される変形とその可逆性2011

    • 著者名/発表者名
      小内輝明, 平井光博, 他
    • 学会等名
      合同PF研究会:「PFにおけるマイクロビームを利用したXAFS, XRF, SAXS実験の展望」
    • 発表場所
      高エネルギー加速器研究機構
    • 年月日
      2011-09-07
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 軟X線領域におけるGISAXS法2011

    • 著者名/発表者名
      奥田浩司, 平井光博, 他
    • 学会等名
      合同PF研究会:「PFにおけるマイクロビームを利用したXAFS, XRF, SAXS実験の展望」
    • 発表場所
      高エネルギー加速器研究機構
    • 年月日
      2011-09-06
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 脂質・タンパク質系の放射光X線・中性子散乱利用の有効性と展望2010

    • 著者名/発表者名
      平井光博
    • 学会等名
      第10回ヘルスケア研究会
    • 発表場所
      都内
    • 年月日
      2010-12-22
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] 脂質・タンパク質系の放射光X線・中性子散乱利用の有効性と展望2010

    • 著者名/発表者名
      平井光博
    • 学会等名
      第10回ヘルスケア研究会
    • 発表場所
      都内(総評会館)
    • 年月日
      2010-12-22
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      2010 実績報告書
  • [学会発表] パルス中性子散乱を用いたタンパク質・生体 膜の階層構造研究の展望2010

    • 著者名/発表者名
      平井光博
    • 学会等名
      第48回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      東北大学
    • 年月日
      2010-09-21
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] パルス中性子散乱を用いたタンパク質・生体膜の階層構造研究の展望2010

    • 著者名/発表者名
      平井光博
    • 学会等名
      第48回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      東北大学
    • 年月日
      2010-09-21
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] ラフトモデル膜の機能構造2010

    • 著者名/発表者名
      平井光博
    • 学会等名
      第59回高分子討諭会
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      2010-09-16
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] ラフトモデル膜の機能構造2010

    • 著者名/発表者名
      平井光博
    • 学会等名
      第59回高分子討論会
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      2010-09-15
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] Morphology transition of raft-model membrane under osmotic pressure2010

    • 著者名/発表者名
      M.Hirai
    • 学会等名
      JST ERATO and CREST Joint Symposium, Future Trend in Softmaterial Research with Advanced Light Source
    • 発表場所
      兵庫,Spring
    • 年月日
      2010-09-02
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 量子ビーム科学の生命科学への応用2010

    • 著者名/発表者名
      平井光博
    • 学会等名
      平成22年度群馬大学科学技術振興会セミナー
    • 発表場所
      桐生市
    • 年月日
      2010-08-27
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Ohta Thermal Folding and unfolding of protein under osmotic pressure2010

    • 著者名/発表者名
      M. Hirai, Y. Hagiwara, T. Onai, R.K-Hirai, and N.
    • 学会等名
      21st IUPAC International Conference on Chemical Thermodynamics
    • 発表場所
      つくば市
    • 年月日
      2010-07-31
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] Thermal Foiding and unfolding of protein under osmotic pressure.2010

    • 著者名/発表者名
      M.Hirai, Y.Hagiwara, R.K-Hirai, N.Ohta.
    • 学会等名
      21st IUPAC International Conference on Chemical Thermodynamics
    • 発表場所
      つくば市
    • 年月日
      2010-07-31
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] タンパク質内包リポソームの浸透圧下における構造

    • 著者名/発表者名
      木村亮太,平井光博
    • 学会等名
      第30回PFシンポジウム
    • 発表場所
      つくば市
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Crowding環境中のタンパク質構造の研究

    • 著者名/発表者名
      竹内一樹,平井光博
    • 学会等名
      第30回PFシンポジウム
    • 発表場所
      つくば市
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] crowding環境下におけるタンパク質および生体膜の構造と機能

    • 著者名/発表者名
      平井光博
    • 学会等名
      第4回中性子小角散乱解析法研究会
    • 発表場所
      都内
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Functional structure of raft-model membrane clarified by complementary use of neutron and X-ray

    • 著者名/発表者名
      M. Hirai
    • 学会等名
      Symposium on Future and Challenges of Neutron Scattering in Biology: Structural Dynamics and Dynamical Structures
    • 発表場所
      Grenoble, France
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ラフトモデル膜とアミロイド蛋白質との相互作用

    • 著者名/発表者名
      平井光博
    • 学会等名
      J-PARCプロジェクト課題「生体高分子の構造-ダイナミクス相関の解析」キックオフ会議
    • 発表場所
      東海村
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] SWAXS study of thermal structural stability of liposomes entrapping proteins

    • 著者名/発表者名
      R. Kimura, M. Hirai
    • 学会等名
      日本生物物理学会第50回年会
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Effect of osmotic pressure on protein unfolding and cross-beta transition

    • 著者名/発表者名
      K. Takeuchi, M. Hirai
    • 学会等名
      日本生物物理学会第50回年会
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Development of resonant X-ray scattering method of metalloproteins in solutions

    • 著者名/発表者名
      M. Hirai, K. Takeuchi, R. Kimura, N. Ohota
    • 学会等名
      日本生物物理学会第50回年会
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] SAXS measurements of purified octopus rhodopsin

    • 著者名/発表者名
      S. Watanabe, M. Hirai, T. Iwasa
    • 学会等名
      日本生物物理学会第50回年会
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [図書] Contrast variation in 'Neutrons in SoftMatters'2011

    • 著者名/発表者名
      M. Hirai
    • 出版者
      John Wiley & Sons
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [図書] Contrast variation in 'Neutrons in Soft Matters'2011

    • 著者名/発表者名
      M.Hirai
    • 総ページ数
      31
    • 出版者
      John Wiley & Sons
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書

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公開日: 2010-11-30   更新日: 2019-07-29  

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