高強度中赤外光を用いたタンパク質の光誘起構造ダイナミクス研究

• 研究課題/領域番号: 24540323
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 物性Ⅰ
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 中村 亮介 大阪大学, 産学連携本部, 講師 (70379147)
• 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: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2014年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2013年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2012年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
• キーワード: 超高速分光 / タンパク質 / 反応制御

研究成果の概要

本研究では、光受容タンパク質ＰＹＰの光反応途中において、高強度中赤外光を照射し、特定振動モードを選択的に励振する。その効果を観測することで、超高速反応を実現しているプロトン移動と構造異性化との協調機構を解明することを目的とした。中赤外光照射による反応過程の変化（促進、抑制、分岐など）は本システムの測定精度(< 10^-4)では有意の差としては現れなかったが、本研究手法により、初期状態における振動エネルギーフローの全容を明らかにすることができた。また、フェムト秒誘導ラマン散乱測定によって、励起状態における超高速水素結合ダイナミクスを世界で初めてとらえることに成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Vibrational Dynamics in Photoactive Yellow Protein Revealed by Mid-IR Pump/Visible Probe Spectroscopy (2015)
  • 著者名/発表者名: 中村亮介、濱田格雄
  • 雑誌名: Ultrafast Phenomena XIX 巻: 162 ページ: 524-527
  • DOI: 10.1007/978-3-319-13242-6_128
  • ISBN: 9783319132419, 9783319132426
• [雑誌論文] Vibrational Energy Flow in Photoactive Yellow Protein Revealed by Infrared Pump－Visible Probe Spectroscopy (2015)
  • 著者名/発表者名: 中村亮介、濱田格雄
  • 雑誌名: The Journal of Physical Chemistry B 巻: - 号: 19 ページ: 5957-5961
  • DOI: 10.1021/jp512994q
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Structural Evolution in Photoactive Yellow Protein Studied by Femtosecond Stimulated Raman Spectroscopy (2013)
  • 著者名/発表者名: 中村亮介
  • 雑誌名: EPJ Web of Conferences 巻: 41 ページ: 07008-07008
  • DOI: 10.1051/epjconf/20134107008
• [雑誌論文] Ultrafast Hydrogen-Bonding Dynamics in the Electronic Excited State of Photoactive Yellow Protein Revealed by Femtosecond Stimulated Raman Spectroscopy (2012)
  • 著者名/発表者名: 中村亮介
  • 雑誌名: Journal of Physical Chemistry B 巻: 116 号: 51 ページ: 14768-14775
  • DOI: 10.1021/jp308433a
  • 査読あり
• [学会発表] Vibrational energy flow in photoactive yellow protein studied by infrared pump and visible probe spectroscop (2015)
  • 著者名/発表者名: 中村亮介、濱田格雄
  • 学会等名: International Conference on Time-Resolved Vibrational Spectroscopy
  • 発表場所: マディソン（アメリカ）
  • 年月日: 2015-06-21 – 2015-06-26
• [学会発表] Vibrational Energy Flow of Chromophore in Protein Probed by IR Pump and Visible Probe Spectroscopy (2015)
  • 著者名/発表者名: 中村亮介、濱田格雄
  • 学会等名: 3rd International Conference on Ultrafast Structural Dynamics
  • 発表場所: チューリッヒ（スイス）
  • 年月日: 2015-06-10 – 2015-06-12
• [学会発表] Transient IR Pump-Probe Spectroscopy of Photoactive Molecules using Chirped Pulse Upconversion (2015)
  • 著者名/発表者名: 畑秀文、中村亮介、濱田格雄、神村共住
  • 学会等名: 3rd International Conference on Ultrafast Structural Dynamics
  • 発表場所: チューリッヒ（スイス）
  • 年月日: 2015-06-10 – 2015-06-12
• [学会発表] チャープパルスアップコンバージョンを用いたタンパク質の中赤外時間分解分光 (2015)
  • 著者名/発表者名: 畑秀文、中村亮介、濱田格雄、神村共住
  • 学会等名: 第62回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 東海大学（神奈川県平塚市）
  • 年月日: 2015-03-11 – 2015-03-14
• [学会発表] Influence of Steric Limitations around Chromophore in Protein Cage of Photoactive Yellow Protein (2014)
  • 著者名/発表者名: 濱田格雄、稲角直也、中村亮介
  • 学会等名: 16th International Conference on Retinal Proteins
  • 発表場所: 長浜ロイヤルホテル（滋賀県長浜市）
  • 年月日: 2014-10-05 – 2014-10-10
• [学会発表] 中赤外光励起によるタンパク質内包色素分子の振動ダイナミクスの研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 中村亮介、濱田格雄
  • 学会等名: 日本物理学会2014年秋季大会
  • 発表場所: 中部大学（愛知県春日井市）
  • 年月日: 2014-09-07 – 2014-09-10
• [学会発表] 光受容タンパク質の光誘起構造変化と水素結合ダイナミクス (2014)
  • 著者名/発表者名: 中村亮介、濱田格雄
  • 学会等名: 日本物理学会第69回年次大会
  • 発表場所: 東海大学
• [学会発表] Vibrational Dynamics in Photoactive Yellow Protein Revealed by Mid-IR Pump / Visible Probe Spectroscopy (2014)
  • 著者名/発表者名: 中村亮介、濱田格雄
  • 学会等名: 19th International Conference on Ultrafast Phenomena
  • 発表場所: 沖縄コンベンションセンター
• [学会発表] 共鳴フェムト秒誘導ラマン分光による光受容蛋白ＰＹＰの励起状態構造ダイナミクスの研究 (2012)
  • 著者名/発表者名: 中村亮介
  • 学会等名: 第６回分子科学討論会
  • 発表場所: 東京大学 本郷キャンパス