フェムト秒コヒーレントX線を活用した複雑系生体高分子の溶液構造可視化法の構築

• 研究課題/領域番号: 23651126
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: ナノ材料・ナノバイオサイエンス
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 西野 吉則 北海道大学, 電子科学研究所, 教授 (40392063)
• 研究分担者: 城地 保昌 (財)高輝度光科学研究センター, XFEL研究推進室, 研究員 (30360415) ; 別所 義隆 独立行政法人理化学研究所, 機能解析第2研究チーム, チームリーダー (70242815)
• 連携研究者: 竹内 昌治 東京大学, 生産技術研究所, 准教授 (90343110)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2012
• 研究課題ステータス: 完了 (2012年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2012年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2011年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
• キーワード: コヒーレントX線 / フェムト秒 / 生体分子 / 放射線・X線・粒子線 / X線自由電子レーザー / コヒーレントＸ線 / 放射線、Ｘ 線、粒子線 / Ｘ線自由電子レーザー

研究概要

我々が提案するパルス状コヒーレントX線溶液散乱法の基本概念を含むレビュー論文を出版した。制御された環境下での測定を可能にする試料ホルダとして環境セルを開発した。計算機シミュレーションにより、実験配置の検討やデータ解析アルゴリズムの開発を行った。X線自由電子レーザー施設SACLAを用いて、パルス状コヒーレントX線溶液散乱測定を行い、シングルショットでのコヒーレントX線回折パターン計測に成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Time-resolved Bragg coherent X-ray diffraction revealing ultrafast lattice dynamics in nano-thickness crystal layer using X-ray free electron laser (2013)
  • 著者名/発表者名: Yoshihito Tanaka、Kiminori Ito、Takashi Nakatani、Rena Onitsuka、Marcus C. Newton、Takahiro Sato、Tadashi Togashi、Makina Yabashi、Tomoya Kawaguchi、Koki Shimada、Kazuya Tokuda、Isao Takahashi、Tetsu Ichitsubo、Eiichiro Matsubara、Yoshinori Nishino
  • 雑誌名: Journal of the Ceramic Society of Japan 巻: 121巻 ページ: 283-286
  • NAID: 130004950827
  • 査読あり
• [雑誌論文] zoom condenser lens for diffractive and scanning microscopy (2013)
  • 著者名/発表者名: Takashi Kimura、Satoshi Matsuyama、Kazuto Yamauchi、Yoshinori Nishino、Coherent x-ray
  • 雑誌名: Optics Express 巻: 21巻 号: 8 ページ: 9267-9267
  • DOI: 10.1364/oe.21.009267
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Quantifying covalency and metallicity in correlated compounds undergoing metal-insulator transitions (2013)
  • 著者名/発表者名: A. Chainani
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 87 号: 4 ページ: 45108-45108
  • DOI: 10.1103/physrevb.87.045108
  • 査読あり
• [雑誌論文] Time-resolved Bragg coherent X-ray diffraction revealing ultrafast lattice dynamics in nano-thickness crystal layer using X-ray free electron laser (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Tanaka
  • 雑誌名: Journal of the Ceramic Society of Japan 巻: 121 号: 1411 ページ: 283-286
  • DOI: 10.2109/jcersj2.121.283
  • NAID: 130004950827
  • ISSN: 1348-6535, 1882-0743
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structure of the hypothetical DUF1811-family protein GK0453 from Geobacillus kaustophilus HTA426. (2013)
  • 著者名/発表者名: B. Padmanabhan
  • 雑誌名: Acta Crystallographica Section F 巻: 69 号: 4 ページ: 342-345
  • DOI: 10.1107/s1744309113003369
  • 査読あり
• [雑誌論文] Conservation of two distinct types of 100S ribosome in bacteria. (2013)
  • 著者名/発表者名: Ueta, M., et al
  • 雑誌名: Genes to Cells 巻: 18 号: 7 ページ: 554-574
  • DOI: 10.1111/gtc.12057
  • 査読あり
• [雑誌論文] ヒトゲノムDNAの不規則で柔軟な収納原理 (2013)
  • 著者名/発表者名: 前島一博
  • 雑誌名: 日本生物物理学会誌 巻: 53 ページ: 4-10
  • 査読あり
• [雑誌論文] Advances in X-ray scattering: from solution SAXS to achievements with coherent beams (2012)
  • 著者名/発表者名: Javier Perez、Yoshinori Nishino
  • 雑誌名: Current Opinion in Structural Biology 巻: 22巻 号: 5 ページ: 670-678
  • DOI: 10.1016/j.sbi.2012.07.014
  • 査読あり
• [雑誌論文] Chromosomes without a 30-nm chromatin fiber (2012)
  • 著者名/発表者名: Yasumasa Joti、Takaaki Hikima、Yoshinori Nishino、Fukumi Kamada、Saera Hihara、Hideaki Takata、Tetsuya Ishikawa、Kazuhiro Maeshima
  • 雑誌名: Nucleus 巻: 3巻 号: 5 ページ: 404-410
  • DOI: 10.4161/nucl.21222
  • 査読あり
• [雑誌論文] Human mitotic chromosomes consist predominantly of irregularly folded nucleosome fibres without a 30-nm chromatin structure (2012)
  • 著者名/発表者名: Yoshinori Nishino、Mikhail Eltsov、Yasumasa Joti、Kazuki Ito、Hideaki Takata、Yukio Takahashi、Saera Hihara、Achilleas S Frangakis、Naoko Imamoto、Tetsuya Ishikawa、Kazuhiro Maeshima
  • 雑誌名: The EMBO Journal 巻: 31巻 号: 7 ページ: 1644-1653
  • DOI: 10.1038/emboj.2012.35
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photoemission Evidence for Valence Fluctuations and Kondo Resonance in YbAl2 (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Matsunami
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: 81 号: 7 ページ: 73702-73702
  • DOI: 10.1143/jpsj.81.073702
  • 査読あり
• [雑誌論文] Bonsu: the interactive phase retrieval suite (2012)
  • 著者名/発表者名: M.C. Newton
  • 雑誌名: Journal of Applied Crystallography 巻: 45 号: 4 ページ: 73702-73702
  • DOI: 10.1107/s0021889812026751
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fast microtomography using bright monochromatic x-rays (2012)
  • 著者名/発表者名: J. W. Jung
  • 雑誌名: Review of Scientific Instruments 巻: 83 号: 9 ページ: 93704-93704
  • DOI: 10.1063/1.4751853
  • 査読あり
• [雑誌論文] A compact X-ray free-electron laser emitting in the sub- a^^。ngstrom region (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Ishikawa, H. Aoyagi, T. Asaka, Y. Asano, N. Azumi, T. Bizen, H. Ego, K. Fukami, T. Fukui, Y. Furukawa, S. Goto, H. Hanaki, T. Hara, T. Hasegawa, T. Hatsui, A. Higashiya, T. Hirono, N. Hosoda, M. Ishii, T. Inagaki, Y. Inubushi, T. Itoga, Y. Joti, M. Kago, T. Kameshima, H. Kimura, Y. Kirihara, A. Kiyomichi, T. Kobayashi, C. Kondo, T. Kudo, H. Maesaka, X. M. Marechal, T. Masuda, S. Matsubara, T. Matsumoto, T. Matsushita, S. Matsui, M. Nagasono, N. Nariyama, H. Ohashi, T. Ohata, T. Ohshima, S. Ono, Y. Otake, C. Saji, T. Sakurai, T. Sato, K. Sawada, T. Seike, K. Shirasawa, T. Sugimoto, S. Suzuki, S. Takahashi, H. Takebe, K. keshita, K. Tamasaku, H. Tanaka, R. Tanaka, T. Tanaka, T. Togashi, K. Togawa, A. Tokuhisa, H. Tomizawa, K. Tono, S. Wu, M. Yabashi, M. Yamaga, A. Yamashita, K. Yanagida, C. Zhang, T. Shintake, H. Kitamura and N. Kumagai
  • 雑誌名: Nature Photonics 巻: 6 号: 8 ページ: 540-544
  • DOI: 10.1038/nphoton.2012.141
  • 査読あり
• [雑誌論文] X 線自由電子レーザー施設SACLAと次世代スパコン京の連携による生命科学研究と微小結晶構造解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 矢橋牧名
  • 雑誌名: 内分泌・糖尿病・代謝内科 巻: 35 ページ: 565-571
• [雑誌論文] X 線自由電子レーザー、SACLA のコミッショニングと実現された光源性能 (2012)
  • 著者名/発表者名: 田中均
  • 雑誌名: 日本加速器学会誌「加速器」 巻: 9 ページ: 60-71
• [雑誌論文] Single-nanometer focusing of hard x-rays by Kirkpatrick-Baez mirrors (2011)
  • 著者名/発表者名: K.Yamauchi, et al.
  • 雑誌名: J.Phys. : Condens.Matter 巻: 23 号: 39 ページ: 394206-394206
  • DOI: 10.1088/0953-8984/23/39/394206
  • 査読あり
• [雑誌論文] One-dimensional sub-10-nm hard X-ray focusing using laterally graded multilayer (2011)
  • 著者名/発表者名: H.Mimura, et al.
  • 雑誌名: Nucl.Instrum.Methods.A 巻: 635 号: 1 ページ: S16-S18
  • DOI: 10.1016/j.nima.2010.11.047
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of Coherent X-ray Diffraction Apparatus with Kirkpatrick-Baez Mirror Optics (2011)
  • 著者名/発表者名: Y.Takahashi, R.Tsutsumi, H.Kubo, Y.Nishino, H.Mimura, S.Matsuyama, T.Ishikawa, K.Yamauchi
  • 雑誌名: AIP Conference Proceedings (The 10th International Conference on x-ray microscopy) 巻: 1635 ページ: 231-234
  • DOI: 10.1063/1.3625346
  • 査読あり
• [雑誌論文] Element-specific High-resolution Diffraction Microscopy using Focused Hard X-ray Beam (2011)
  • 著者名/発表者名: Y.Takahashi, Y.Nishino, R.Tsutsumi, H.Kubo, N.Zettsu, K.Yamauchi, T.Ishikawa, E.Matsubara
  • 雑誌名: Diamond Light Source Proceedings(SRMS-7 2011) 巻: 1 号: SRMS-7
  • DOI: 10.1017/s2044820111000013
  • 査読あり
• [雑誌論文] X-ray Diffraction Limit Workshop Series Workshop 1 - Diffraction Microscopy, Holography and Ptychography using Coherent Beams 報告 (2011)
  • 著者名/発表者名: 西野吉則
  • 雑誌名: 放射光 巻: 24 ページ: 273-274
  • NAID: 10029463208
  • 査読あり
• [雑誌論文] コヒーレントX線イメージング (2011)
  • 著者名/発表者名: 西野吉則
  • 雑誌名: 計測と制御 巻: 50 ページ: 314-319
  • NAID: 10028213403
  • 査読あり
• [学会発表] X線自由電子レーザー施設SACLAがついに指導～Ｘ線イメージングの最前線～ (2013)
  • 著者名/発表者名: 西野吉則
  • 学会等名: 第23回生物試料分析科学会
  • 発表場所: 新梅田研修センター（大阪）
  • 招待講演
• [学会発表] Ｘ線自由電子レーザーによる先端的イメージング (2013)
  • 著者名/発表者名: 西野吉則
  • 学会等名: 物質・デバイス領域共同研究拠点」[B-1]公開シンポジウム
  • 発表場所: 北海道大学（札幌市）
• [学会発表] Coherent Imaging with XFEL (2012)
  • 著者名/発表者名: Yoshinori Nishino
  • 学会等名: The 5th International Workshop on FEL Science: Creation of New Science
  • 発表場所: Gyeongju Hilton (Korea)
  • 年月日: 2012-10-29
• [学会発表] Towards Synergistic Use of SACLA and K Computer for Bio-Molecular Imaging (2012)
  • 著者名/発表者名: Yasumasa Joti
  • 学会等名: The 5th International Workshop on FEL Science: Creation of New Science
  • 発表場所: Gyeongju Hilton (Korea)
  • 年月日: 2012-10-29
• [学会発表] Exploring the Nanoworld using Coherent X-rays (2012)
  • 著者名/発表者名: Yoshinori Nishino
  • 学会等名: Korean Physical Society Meeting (KPS2012-Spring)
  • 発表場所: Daejeon Convention Center(Korea)
  • 年月日: 2012-04-26
• [学会発表] Exploring the Nanoworld using Coherent X-rays (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Nishino
  • 学会等名: Korean Physical Society Meeting (KPS2012-Spring)
  • 発表場所: Daejeon Convention Center, Korea
  • 招待講演
• [学会発表] Coherent Imaging with XFEL (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Nishino
  • 学会等名: The 17th Sagamore Conference: IUCr Commission on Charge, Spin and Momentum Densities
  • 発表場所: 第二名水亭, 伊達市北湯沢
  • 招待講演
• [学会発表] Coherent Imaging with XFEL (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Nishino
  • 学会等名: International workshop on 3D atomic imaging at nano-scale active sites in materials (3D-AINAS 2012)
  • 発表場所: ISSP, Univ. of Tokyo, Japan
  • 招待講演
• [学会発表] Coherent Imaging with XFEL (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Nishino
  • 学会等名: The 5th International Workshop on FEL Science: Creation of New Science
  • 発表場所: Gyeongju Hilton, Korea
  • 招待講演
• [学会発表] Towards Synergistic Use of SACLA and K Computer for Bio-Molecular Imaging (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Joti
  • 学会等名: The 5th International Workshop on FEL Science: Creation of New Science
  • 発表場所: Gyeongju Hilton, Korea
  • 招待講演
• [学会発表] コヒーレントＸ線を用いた自然の階層をまたいだイメージング (2012)
  • 著者名/発表者名: 西野吉則
  • 学会等名: 第2回複雑系数理とその応用に関するシンポジウム
  • 発表場所: 北海道大学（札幌市）
  • 招待講演
• [学会発表] コヒーレンＸ線イメージング (2012)
  • 著者名/発表者名: 西野吉則
  • 学会等名: 附置研究所間アライアンスによるナノとマクロをつなぐ物質・デバイス・システム創製戦略プロジェクト 平成２３年度 成果報告会
  • 発表場所: 東京工業大学（東京）
• [学会発表] SACLAにおけるコヒーレント回折イメージング手法の開発 (2012)
  • 著者名/発表者名: 城地 保昌
  • 学会等名: 第18回ビジュアライゼーションカンファレンス
  • 発表場所: タイム24ビル（東京）
  • 招待講演
• [学会発表] tRNA修飾酵素が主導する遺伝暗号の進化 (2012)
  • 著者名/発表者名: 別所義隆
  • 学会等名: 日本進化学会第１４回東京大会
  • 発表場所: 首都大学東京（東京）
  • 招待講演
• [学会発表] SPring-8/XFELの新しい光に期待される生体分子イメージング手法の開発 (2012)
  • 著者名/発表者名: 別所義隆
  • 学会等名: 日本宇宙生物科学会第26回大会
  • 発表場所: 阿波観光ホテル（徳島県徳島市）
• [学会発表] Research and development of bio-molecular imaging technology at SPring-8/SACLA. 「SPring-8/SACLAのＸ線利用技術: 生体試料イメージング手法の開発」 (2012)
  • 著者名/発表者名: 別所義隆
  • 学会等名: 第2回モデル生物丸ごと一匹学会
  • 発表場所: SPring-8（兵庫県佐用郡佐用町）
• [学会発表] SPring-8/XFEL の新しい光に期待する生体試料イメージング手法の開発 (2012)
  • 著者名/発表者名: 別所義隆
  • 学会等名: 第5回アストロバイオロジー・ワークショップ
  • 発表場所: 国立天文台（東京都三鷹市）
• [学会発表] SPring-8/SACLAでのXFEL:生体試料イメージング手法の開発 (2012)
  • 著者名/発表者名: 別所義隆
  • 学会等名: 第35回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 福岡国際会議場・マリンメッセ福岡（福岡県福岡市）
• [学会発表] コヒーレントイメージング (2012)
  • 著者名/発表者名: 西野吉則
  • 学会等名: 日本学術振興会回折構造生物第169委員会第38回研究会(招待講演)
  • 発表場所: ゆうぽうと（東京都品川区）
• [学会発表] コヒーレントＸ線イメージング (2012)
  • 著者名/発表者名: 西野吉則
  • 学会等名: 北海道大学電子科学研究所平成23年度 研究交流会
  • 発表場所: 北海道大学（札幌市）
• [学会発表] Toward Coherent Imaging Using XFEL (2011)
  • 著者名/発表者名: Yoshinori Nishino
  • 学会等名: The 4th International Workshop on FEL Science
  • 発表場所: Peppers Beach Club andSpa (Australia)
  • 年月日: 2011-08-31
• [学会発表] Imaging Cellular Organelles (2011)
  • 著者名/発表者名: Yoshinori Nishino
  • 学会等名: X-ray Diffraction Limit Workshop Series Workshop 1 -Diffraction Microscopy, Holography and Ptychography using Coherent Beams-
  • 発表場所: Cornell University (USA)
  • 年月日: 2011-06-06
• [学会発表] コヒーレントＸ線イメージング (2011)
  • 著者名/発表者名: 西野吉則
  • 学会等名: 平成23年度日本顕微鏡学会北海道支部学術講演会(招待講演)
  • 発表場所: 北海道大学（札幌市）
• [学会発表] Exploring the Nanoworld using Coherent X-rays (2011)
  • 著者名/発表者名: Yoshinori Nishino
  • 学会等名: The 12th RIES-Hokudai International Symposium(招待講演)
  • 発表場所: Chateraise Gateaux Kingdom Sapporo (Hokkaido)
• [学会発表] コヒーレント光イメージング (2011)
  • 著者名/発表者名: 西野吉則
  • 学会等名: 第11回Ｘ線結像光学シンポジウム(招待講演)
  • 発表場所: 東北大学（仙台市）
• [学会発表] Photonics / Optics Research in RIES, Hokkaido University (2011)
  • 著者名/発表者名: Yoshinori Nishino
  • 学会等名: Discussion meetings at ENS de Lyon
  • 発表場所: Ecole Normale Superieure de Lyon (France)
• [学会発表] Laboratory of Coherent X-ray Optics (2011)
  • 著者名/発表者名: Yoshinori Nishino
  • 学会等名: The France-Japan workshop "Bio-inspired approaches: Micro- and Nano- Architectures, Materials & Imaging"
  • 発表場所: Institut Europeen de Chimie et Biologie (France)
• [学会発表] Toward Coherent X-ray Diffraction using XFEL (2011)
  • 著者名/発表者名: Yoshinori Nishino
  • 学会等名: JSPS-DFG Bilateral Seminar on "Use of X-ray Free- Electron Lasers for Nano- and Life-Sciences"(招待講演)
  • 発表場所: Kyoto University (Kyoto City)
• [学会発表] 極端紫外線自由電子レーザーを用いたフェムト秒ホログラフィー (2011)
  • 著者名/発表者名: 西野吉則
  • 学会等名: 日本物理学会2011年秋季大会(招待講演)
  • 発表場所: 富山大学（富山市）
• [学会発表] コヒーレントX線を利用したバイオイメージング (2011)
  • 著者名/発表者名: 西野吉則
  • 学会等名: 日本学術振興会マイクロビームアナリシス第141委員会 第145 回研究会(招待講演)
  • 発表場所: 名城大学（名古屋市）
• [学会発表] Toward Coherent Imaging Using XFEL (2011)
  • 著者名/発表者名: Yoshinori Nishino
  • 学会等名: The 4th International Workshop on FEL Science(招待講演)
  • 発表場所: Peppers Beach Club and Spa (Australia)
• [学会発表] WS1 "Diffraction Microscopy, Holography and Ptychography using Coherent Beams" の報告 (2011)
  • 著者名/発表者名: 西野吉則
  • 学会等名: XDL2011ワークショップ報告会(招待講演)
  • 発表場所: 研究交流センター国際会議場 （茨城県）
• [学会発表] コヒーレントX線を活用したナノイメージング (2011)
  • 著者名/発表者名: 西野吉則
  • 学会等名: レーザ顕微鏡研究会第37回講演会(招待講演)
  • 発表場所: 理化学研究所（和光市）
• [学会発表] Imaging Cellular Organelles (2011)
  • 著者名/発表者名: Yoshinori Nishino
  • 学会等名: X-ray Diffraction Limit Workshop Series Workshop 1 - Diffraction Microscopy, Holography and Ptychography using Coherent Beams(招待講演)
  • 発表場所: Cornell University (USA)
• [学会発表] XFELを用いた超高速現象のコヒーレントイメージングに向けて (2011)
  • 著者名/発表者名: 西野吉則
  • 学会等名: 日本学術振興会 アモルファス・ナノ材料第147委員会 第112回研究会(招待講演)
  • 発表場所: 弘済会館（東京都）
• [図書] Synchrotron Radiation and Structural Proteomics (2011)
  • 著者名/発表者名: Yoshinori Nishino
  • 出版者: Pan Stanford Publishing
• [図書] 放射光が解き明かす驚異のナノ世界-魔法の光が拓く物質世界の可能性- (2011)
  • 著者名/発表者名: 西野吉則
  • 出版者: 講談社
• [図書] 放射光が解き明かす驚異のナノ世界-魔法の光が拓く物質世界の可能性- (2011)
  • 著者名/発表者名: 石川哲也、北村英男、矢橋牧名、西野吉則、足立伸一
  • 出版者: 講談社
• [図書] Synchrotron Radiation and Structural Proteomics (Pan Stanford Series on Nanobiotechnology Vol.3) (2011)
  • 著者名/発表者名: Eugenia Pechkova and Christian Riedel, Eds.
  • 総ページ数: 300
  • 出版者: Pan Stanford Publishing,
• [図書] ブルーバックス「放射光が解き明かす驚異のナノ世界 -魔法の光が拓く物質世界の可能性-」 (2011)
  • 著者名/発表者名: 日本放射光学会編
  • 総ページ数: 276
  • 出版者: 講談社
• [備考]
  • URL: http://cxo-www.es.hokudai.ac.jp/
• [備考] http://cxo-www.es.hokudai.ac.jp/