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新開発の極低温蛍光顕微鏡で観測する光合成タンパク質の動的性質

研究課題

研究課題/領域番号 24370060
研究種目

基盤研究(B)

配分区分一部基金
応募区分一般
研究分野 生物物理学
研究機関東北大学

研究代表者

柴田 穣  東北大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (20300832)

研究分担者 野口 巧  名古屋大学, 大学院理学研究科, 教授 (60241246)
研究協力者 浪江 慶介  
千葉 智史  
杜 婷  
研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
18,330千円 (直接経費: 14,100千円、間接経費: 4,230千円)
2014年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2013年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円)
2012年度: 9,880千円 (直接経費: 7,600千円、間接経費: 2,280千円)
キーワード1分子分光 / 顕微蛍光分光 / 極低温 / 光化学系I / クラミドモナス / 顕微分光 / 1分子分光 / エネルギー移動 / FLIM / 2光子励起顕微鏡
研究成果の概要

極低温で動作可能な高空間分解能の顕微鏡を開発した。この装置を用いて、緑藻クラミドモナスの光合成調節機能であるステート遷移現象において、実際にアンテナタンパク質LHCIIがチラコイド膜内部を移動するのかを検証する研究を行った。
光合成タンパク質光化学系I(PS I)において、単一分子蛍光分光を行い、これまで知られていなかった蛍光の明滅、ブリンキング現象が90 K程度の温度で観測されることを発見した。PS Iの構造揺らぎとの関連を考察した。
また、光化学系IIの時間分解蛍光スペクトルの温度依存性を、構造に立脚したシミュレーションにより再現することに成功した。

報告書

(4件)
  • 2014 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 研究成果

    (27件)

すべて 2015 2014 2013 2012

すべて 雑誌論文 (9件) (うち査読あり 8件) 学会発表 (18件) (うち招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Scrambled Self-Assembly of Bacteriochlorophylls c and e in Aqueous Triton X-100 Micelles2014

    • 著者名/発表者名
      Yoshitaka Saga, Tatsuya Saiki, Naoya Takahashi, Yutaka Shibata, and Hitoshi Tamiaki
    • 雑誌名

      Photochem. and Photobiol.

      巻: 90 号: 3 ページ: 552-559

    • DOI

      10.1111/php.12219

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書 2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of a novel cryogenic microscope with numerical aperture of 0.9 and its application to photosynthesis research2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Shibata, W. Katoh, T. Chiba, K. Namie, N. Ohnishi, J. Minagawa, H. Nakanishi, T. Noguchi and H. Fukumura
    • 雑誌名

      Biochim. Biophys. Acta

      巻: 1837 号: 6 ページ: 880-887

    • DOI

      10.1016/j.bbabio.2014.03.006

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書 2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 光合成系の光捕集過程を構造に立脚して理解する:理論と実験の融合で見えてきたこと2014

    • 著者名/発表者名
      柴田 穣
    • 雑誌名

      日本物理学会誌

      巻: 69 ページ: 639-643

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 開口数0.9を持つ極低温顕微鏡の開発2014

    • 著者名/発表者名
      柴田穣,加藤渉,浪江慶祐
    • 雑誌名

      分光研究

      巻: 63 ページ: 103-105

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [雑誌論文] Study of Cell-Differentiation and Assembly of Photosynthetic Proteins during Greening of Etiolated Zea mays Leaves Using Confocal Fluorescence Microspectroscopy at Liquid-Nitrogen Temperature2013

    • 著者名/発表者名
      Yutaka Shibata, Wataru Kato, and Yukari Tahara
    • 雑誌名

      Biochim. Biophys. Acta

      巻: 1827 号: 4 ページ: 520-528

    • DOI

      10.1016/j.bbabio.2013.02.001

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書 2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Two types of fucoxanthin-chlorophyll-binding proteins I tightly bound to the photosystem I core complex in marine centric diatoms2013

    • 著者名/発表者名
      Yohei Ikeda, Atsushi Yamagishi, Masayuki Komura, Takehiro Suzuki, Naoshi Dohmae, Yutaka Shibata, Shigeru Itoh, Hiroyuki Koike, Kazuhiko Satoh
    • 雑誌名

      Biochimica et Biophysica Acta

      巻: 1827 号: 4 ページ: 529-539

    • DOI

      10.1016/j.bbabio.2013.02.003

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書 2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Photosystem II does not possess a simple excitation energy funnel: Time-resolved fluorescence spectroscopy meets theory2013

    • 著者名/発表者名
      Yutaka Shibata, Shunsuke Nishi, Keisuke Kawakami, Jian-Ren Shen, Thomas Renger
    • 雑誌名

      J. Am. Chem. Soc.

      巻: - 号: 18 ページ: 6903-6914

    • DOI

      10.1021/ja312586p

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書 2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Arabitol Provided by Lichenous Fungi Enhances Ability to Dissipate Excess Light Energy in a Symbiotic Green Alga under Desiccation2013

    • 著者名/発表者名
      Makiko Kosugi, Hirohisa Miyake, Hisanori Yamakawa, Yutaka Shibata, Atsuo Miyazawa, Takashi Sugimura, Kazuhiko Satoh, Shigeru Itoh, Yasuhiro Kashino
    • 雑誌名

      Plant and Cell Physiology

      巻: 54 号: 8 ページ: 1316-1325

    • DOI

      10.1093/pcp/pct079

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Supramolecular energy transfer from photoexcited chlorosomal zinc porphyrin self-aggregates to a chlorin or bacteriochlorin monomer as models of main light-harvesting antenna systems in green photosynthetic bacteria2012

    • 著者名/発表者名
      Yumiko Kataoka, Yutaka Shibata, and Hitoshi Tamiaki
    • 雑誌名

      Bioorg. Med. Chem. Lett.

      巻: 22

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 緑色イオウ光合成細菌Chlorobaculum limnaeum RK-j-1株の変異体から単離精製した色素の異なるクロロソームの比較評価2015

    • 著者名/発表者名
      原田 二朗、柴田 穣、溝口 正、漁野 岬、寺村 美里、山本 健、民秋 均
    • 学会等名
      日本化学会第95春季年会
    • 発表場所
      日本大学
    • 年月日
      2015-03-26 – 2015-03-29
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] ピコ秒時間分解蛍光分光による極地に生育する蘚類および藻類の乾燥耐性の分子機構の研究2015

    • 著者名/発表者名
      柴田 穣、谷山 航一朗、Ahmed Ali、小杉 真貴子、福村 裕史
    • 学会等名
      第54回日本植物生理学会年会
    • 発表場所
      東京農業大学
    • 年月日
      2015-03-16 – 2015-03-18
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] CHARACTERIZATION OF CHLOROSOMES VARIANTS CONTAINING BACTERIOCHLOROPHYLL c, d, e, OR f IN THE MUTANTS DERIVED FROM THE IDENTICAL STRAIN OF BROWN-COLORED GREEN SULFUR BACTERIUM2014

    • 著者名/発表者名
      Jiro Harada, Yutaka Shibata, Misaki Ryono, Ken Yamamoto, Tadashi Mizoguchi, Hitoshi Tamiaki
    • 学会等名
      2014 International Conference on Artificial Photosynthesis
    • 発表場所
      Awaji City, Hyogo, Japan
    • 年月日
      2014-11-24 – 2014-11-28
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 極低温顕微鏡を用いた緑化途上トウモロコシ生葉の光合成タンパク質前駆体の空間分布の測定2014

    • 著者名/発表者名
      千葉 知史、福村 裕史、柴田 穣
    • 学会等名
      日本生物物理学会第52回年会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター
    • 年月日
      2014-09-25 – 2014-09-27
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 光合成蛋白質と金属ナノ粒子による水素発生人工光合成ナノデバイスの開発2014

    • 著者名/発表者名
      田原 一輝、河原 弘典、浪江 慶祐、井上 名津子、長尾 遼、加藤 祐樹、鞆 達也、柴田 穣、福村 裕史、菓子野 康浩、野口 巧
    • 学会等名
      日本生物物理学会第52回年会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター
    • 年月日
      2014-09-25 – 2014-09-27
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Target analysis of the photosystem II-enriched membrane: The effect of oxidizing agent on the fluorescence quenching in PSII2014

    • 著者名/発表者名
      Ahmed Ali, Ryo Nagao, Takumi Noguchi, Hiroshi Fukumura, Yutaka Shibata
    • 学会等名
      日本生物物理学会第52回年会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター
    • 年月日
      2014-09-25 – 2014-09-27
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 開口数0.9の極低温顕微鏡の開発と光合成タンパク質の1分子分光への応用2014

    • 著者名/発表者名
      柴田 穣
    • 学会等名
      日本分析化学会
    • 発表場所
      広島大学
    • 年月日
      2014-09-17 – 2014-09-19
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 新開発の開口数0.9の極低温光学顕微鏡による細胞内光合成タンパク質の不均一分布測定2014

    • 著者名/発表者名
      柴田 穣、千葉 知史、福村 裕史
    • 学会等名
      第36回日本光医学・光生物学会年会
    • 発表場所
      大阪大学
    • 年月日
      2014-07-25 – 2014-07-26
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 理論と実験の融合で見えてきた植物型光合成の超高速光反応2014

    • 著者名/発表者名
      柴田 穣
    • 学会等名
      第11回AMO討論会
    • 発表場所
      大阪大学
    • 年月日
      2014-06-06 – 2014-06-07
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 光合成タンパク質と金属ナノ粒子による水素発生人工光合成ナノデバイスの開発2014

    • 著者名/発表者名
      田原 一輝、河原 弘典、浪江 慶祐、井上 名津子、長尾 遼、加藤 祐樹、鞆 達也、柴田 穣、福村 裕史、菓子野 康浩、野口 巧
    • 学会等名
      第5回光合成学会年会
    • 発表場所
      近畿大学
    • 年月日
      2014-05-30 – 2014-05-31
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 新しく開発した極低温顕微鏡による光化学系Iの1分子蛍光分光2014

    • 著者名/発表者名
      浪江 慶祐、加藤 渉、中西 華代、野口 巧、福村 裕史、柴田 穣
    • 学会等名
      第53回日本植物生理学会年会
    • 発表場所
      富山大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Dedicated comparison of light-harvesting dynamics between the cyanobacterial and the higher plant photosystem II2014

    • 著者名/発表者名
      Ahmed Ali、柴田 穣、長尾 遼、野口 巧、福村 裕史
    • 学会等名
      第53回日本植物生理学会年会
    • 発表場所
      富山大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 植物型光合成反応中心の光捕集過程:構造情報に基づく理解22013

    • 著者名/発表者名
      架田穣、西俊輔、川上恵典、沈建仁、Thomas Renger
    • 学会等名
      日本物理学会2013年年会
    • 発表場所
      広島大学
    • 年月日
      2013-03-26
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Application of the home-built cryogenic microspectroscopy system with numerical aperture of 0.9 to photosynthetic organisms2013

    • 著者名/発表者名
      Keisuke Namie, Tomofumi Chiba, Mizu Kajihara, Wataru Kato, Hiroshi Fukumura, Yutaka Shibata
    • 学会等名
      16th International Photosynthesis Congress
    • 発表場所
      Saint Louis, USA
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Light-harvesting dynamics in photosystem II: a combination of time-resolved fluorescence spectroscopy and microscopic theory2013

    • 著者名/発表者名
      Yutaka Shibata, Ahmed Ibrahim Ali Mohamed, Shunsuke Nishi, Keisuke Kawakami, Jian-Ren Shen, Ryo Nagao, Takumi Noguchi, Hiroshi Fukumura, Thomas Renger
    • 学会等名
      16th International Photosynthesis Congress
    • 発表場所
      Saint Louis, USA
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 柴田 穣、浪江 慶祐、千葉 知史、梶原 瑞、加藤 渉、福村 裕史、開口数0.9の極低温光学顕微鏡の開発とその植物細胞内色素イメージングへの応用2013

    • 著者名/発表者名
      柴田 穣、浪江 慶祐、千葉 知史、梶原 瑞、加藤 渉、福村 裕史
    • 学会等名
      日本生物物理学会第51回年会
    • 発表場所
      京都国際会館
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Development of cryogenic microspectroscopy system with numerical aperture of 0.9 applicable to biological systems2012

    • 著者名/発表者名
      Keisuke Namie, Wataru Kato, Hiroshi Fukumura, Yutaka Shibata
    • 学会等名
      7th Asian Photochemistry Conference
    • 発表場所
      大阪大学
    • 年月日
      2012-11-12
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Possible non-photochemical quenching mechanism within photosystem II core complex2012

    • 著者名/発表者名
      柴田穣、酉俊鞆、川上恵典、沈建仁、Thomas Renger
    • 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
      2012-09-24
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書

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公開日: 2012-04-24   更新日: 2019-07-29  

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