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タンパク温度を1分子レベルで光制御するナノヒーターの開発

研究課題

研究課題/領域番号 25440062
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 生物物理学
研究機関東北大学

研究代表者

井上 裕一  東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (50323499)

連携研究者 石島 秋彦  東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (80301216)
福岡 創  東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (50447190)
研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
2015年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2014年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2013年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
キーワード分子モーター / ナノバイオ / 生物物理
研究成果の概要

生体分子の局所的温度制御および温度計測を行うことで、生体分子機能を操作することを目指し、カーボンナノチューブ(CNT)へのレーザー局所照射を用いた温度制御をシステム開発した。リニア型の生体分子モーターを用いた計測では、レーザー照射に伴う速度変化を可逆的に誘導することに成功した(平均で約10℃の温度上昇に相当)。CNTに沿った速度分布結果と有限要素法による熱拡散計算から三次元的温度分布を計算し、水中におけるCNTの熱伝導率を見積もることにも成功した。また、バクテリアべん毛モーターを用いた計測では、CNTへのレーザー光照射は、活性酸素の局所濃度制御にも有用であることも示唆された。

報告書

(4件)
  • 2015 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2014 実施状況報告書
  • 2013 実施状況報告書
  • 研究成果

    (32件)

すべて 2016 2015 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (12件) (うち査読あり 12件、 謝辞記載あり 7件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (16件) (うち招待講演 2件) 図書 (2件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Local heating of molecular motors using single carbon nanotubes2015

    • 著者名/発表者名
      Yuichi Inoue, and Akihiko Ishijima
    • 雑誌名

      Biophysical Reviews

      巻: 8 号: 1 ページ: 25-32

    • DOI

      10.1007/s12551-015-0185-3

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Torque-induced precession of bacterial flagella2015

    • 著者名/発表者名
      Yuji Shimogonya, Yoichiro Sawano, Hiromichi Wakebe, Yuichi Inoue, Akihiko Ishijima & Takuji Ishikawa
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 5 号: 1 ページ: 18488-18488

    • DOI

      10.1038/srep18488

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Dynein arms are strain-dependent direction-switching force generators.2015

    • 著者名/発表者名
      Shingyoji, C., Nakano, I., Inoue, Y. and Higuchi, H.
    • 雑誌名

      Cytoskeleton

      巻: 72 号: 8 ページ: 388-401

    • DOI

      10.1002/cm.21232

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Giant acceleration of diffusion observed in a single-molecule experiment on F1-ATPase2015

    • 著者名/発表者名
      R. Hayashi, K. Sasaki, S. Nakamura, S. Kudo, Y. Inoue, H. Noji and K. Hayashi
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Lett.

      巻: 114 号: 24 ページ: 248101-248101

    • DOI

      10.1103/physrevlett.114.248101

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Single Carbon Nanotube-Based Reversible Regulation of Biological Motor Activity2015

    • 著者名/発表者名
      Yuichi Inoue, Mitsunori Nagata, Hiroshi Matsutaka, Takeru Okada, Masaaki K. Sato, and Akihiko Ishijima
    • 雑誌名

      ACS Nano

      巻: 9

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Dynamic transformations of self-assembled polymeric microspheres induced by AC voltage and shear flow2015

    • 著者名/発表者名
      :Morimoto, N.,Wazawa, T., Inoue, Y., Suzukia, M.
    • 雑誌名

      RSC Advances

      巻: 5 号: 19 ページ: 14851-14857

    • DOI

      10.1039/c4ra17056c

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Temperature changes in brown adipocytes detected with a bimaterial microcantilever2014

    • 著者名/発表者名
      Masaaki K. Sato, Masaya Toda, Naoki Inomata, Hisataka Maruyama, Yuko Okamatsu-Ogura, Fumihito Arai, Takahito Ono, Akihiko Ishijima, and Yuichi Inoue
    • 雑誌名

      Biophysical Journal

      巻: 106 号: 11 ページ: 2458-2464

    • DOI

      10.1016/j.bpj.2014.04.044

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Direct Imaging of Intracellular Signaling Components That Regulate Bacterial Chemotaxis.2014

    • 著者名/発表者名
      1.Hajime Fukuoka, Takashi Sagawa, Yuichi Inoue, Hiroto Takahashi, and Akihiko Ishijima.
    • 雑誌名

      Science Signaling

      巻: 319 号: 319

    • DOI

      10.1126/scisignal.2004963

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Single-Cell E. coli Response to an Instantaneously Applied Chemotactic Signal2014

    • 著者名/発表者名
      Takashi Sagawa, Yu Kikuchi, Yuichi Inoue, Hiroto Takahashi, Takahiro Muraoka, Kazushi Kinbara, Akihiko Ishijima and Hajime Fukuoka
    • 雑誌名

      Biophysical Jouranl

      巻: 107 号: 3 ページ: 730-739

    • DOI

      10.1016/j.bpj.2014.06.017

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Micrometer-Size Vesicle Formation Triggered by UV Light2014

    • 著者名/発表者名
      Tatsuya Shima, Takahiro Muraoka, Tsutomu Hamada, Masamune Morita, Masahiro Takagi, Hajime Fukuoka, Yuichi Inoue, Takashi Sagawa, Akihiko Ishijima, Yuki Omata, Takashi Yamashita and Kazushi Kinbara
    • 雑誌名

      Langmuir

      巻: 30 号: 25 ページ: 7289-7295

    • DOI

      10.1021/la5008022

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Self-assembled microspheres driven by dipole-dipole interactions: UCST type transition in water2014

    • 著者名/発表者名
      Nobuyuki Morimoto, Kanna Muramatsu, Tetsuichi Wazawa, Yuichi Inoue and Makoto Suzuki
    • 雑誌名

      Macromolecular Rapid Communications

      巻: 35 号: 1 ページ: 103-108

    • DOI

      10.1002/marc.201300798

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Temperature Dependences of Torque Generation and Membrane Voltage in the Bacterial Flagellar Motor.2013

    • 著者名/発表者名
      Yuichi Inoue, Matthew A.B. Baker, Hajime Fukuoka, Hiroto Takahashi, Richard M. Berry, Akihiko Ishijima.
    • 雑誌名

      Biophysical Journal

      巻: 105 号: 12 ページ: 2801-2810

    • DOI

      10.1016/j.bpj.2013.09.061

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] バクテリアべん毛モーターの2軌道回転運動計測2016

    • 著者名/発表者名
      澤野 耀一郎、井上裕一、石島秋彦
    • 学会等名
      2016年 生体運動合同班会議
    • 発表場所
      キャンパスプラザ京都(京都市)
    • 年月日
      2016-01-08
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 新しい熱プローブを用いた細胞発熱計測および分子モーター活性制御2015

    • 著者名/発表者名
      井上裕一
    • 学会等名
      第53回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      金沢大学(金沢市)
    • 年月日
      2015-09-13
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] バクテリアべん毛モーターにおける2軌道回転2015

    • 著者名/発表者名
      澤野 耀一郎、井上裕一、石島秋彦
    • 学会等名
      第53回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      金沢大学(金沢市)
    • 年月日
      2015-09-13
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] カーボンナノチューブを用いたべん毛モーターの抑制的制御2015

    • 著者名/発表者名
      井上裕一、澤野耀一郎、福岡創、高橋泰人、石島秋彦
    • 学会等名
      第53回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      金沢大学(金沢市)
    • 年月日
      2015-09-13
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 局所レーザー照射によるべん毛モーターの活性制御2015

    • 著者名/発表者名
      井上 裕一
    • 学会等名
      第20回べん毛研究交流会
    • 発表場所
      三重県志摩市
    • 年月日
      2015-03-01 – 2015-03-03
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 局所レーザー照射による生体分子モーターの活性制御2015

    • 著者名/発表者名
      井上 裕一, 永田 光範, 石島 秋彦
    • 学会等名
      生体運動合同班会議2015
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2015-01-07 – 2015-01-09
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] カーボンナノチューブ1本を用いて生体分子モーター活性を操る2014

    • 著者名/発表者名
      井上裕一
    • 学会等名
      第14回 東北大学多元物質科学研究所 研究発表会
    • 発表場所
      仙台市
    • 年月日
      2014-12-05
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 高負荷におけるバクテリアべん毛モーターの回転ステップ解析2014

    • 著者名/発表者名
      井上 裕一, 福岡 創, 高橋 泰人, 石島 秋彦
    • 学会等名
      第52回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      札幌市
    • 年月日
      2014-09-25 – 2014-09-27
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Regulation of the rotational switching of bacterial flagellar motor by binding of an intracellular signaling protein CheY2014

    • 著者名/発表者名
      Hajime Fukuoka, Takashi Sagawa, Yuichi Inoue, Hiroto Takahashi, Akihiko Ishijima
    • 学会等名
      第52回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      札幌市
    • 年月日
      2014-09-25 – 2014-09-27
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ウニ精子のカルシウム依存性鞭毛運動制御における脂質ラフト形成2014

    • 著者名/発表者名
      中野 泉, 井上 裕一, 金澤 尊, 北島 健, 真行寺 千佳子
    • 学会等名
      日本動物学会 第85回仙台大会
    • 発表場所
      仙台市
    • 年月日
      2014-09-11 – 2014-09-13
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 回転ステップ運動の高時間分解能検出に向けた高 S/N 計測系の開発2014

    • 著者名/発表者名
      井上 裕一
    • 学会等名
      生物物理学会・東北支部会
    • 発表場所
      盛岡市
    • 年月日
      2014-08-25
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] タンパク質単分子の構造変化を計測する暗視野顕微鏡の開発2014

    • 著者名/発表者名
      鎌形清人, 間野絵梨子, 七谷圭, 阿蘇裕樹, 井上裕一, 小井川浩之, 高橋聡
    • 学会等名
      第14回日本蛋白科学会年会
    • 発表場所
      横浜市
    • 年月日
      2014-06-25 – 2014-06-27
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 楕円体プローブを用いたバクテリアべん毛モーターの角度ステップ解析2014

    • 著者名/発表者名
      井上裕一, 分部寛道, 佐川貴志, 福岡創, 石島秋彦
    • 学会等名
      2014年 生体運動研究合同班会議
    • 発表場所
      千葉市
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] カーボンナノチューブ上におけるアクトミオシン運動と温度分布解析2013

    • 著者名/発表者名
      井上裕一
    • 学会等名
      新学術領域研究「水を主役としたATPエネルギー変換」終了公開シンポジウム
    • 発表場所
      東京都千代田区
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Analysis of angular steps of bacterial flagellar motors using an elliptic probe2013

    • 著者名/発表者名
      井上 裕一, 分部 寛道 , 佐川 貴志, 福岡 創 , 石島 秋彦
    • 学会等名
      第51回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      京都市
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 高負荷時におけるバクテリアべん毛モーターの角度ステップ解析2013

    • 著者名/発表者名
      井上裕一
    • 学会等名
      生物物理学会東北支部会2013
    • 発表場所
      仙台市
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [図書] 化学, 生体分子モーター機能を操る –生体分子活性のリアルタイム可逆制御を目指して2015

    • 著者名/発表者名
      井上裕一、石島秋彦
    • 総ページ数
      2
    • 出版者
      化学同人
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [図書] 1分子生物学2014

    • 著者名/発表者名
      原田慶恵・石渡信一 編
    • 総ページ数
      292
    • 出版者
      化学同人
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [備考] 石島研ホームページ

    • URL

      http://www.tagen.tohoku.ac.jp/labo/ishijima/Index-J-tate.html

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [備考] 石島研究室ホームページ

    • URL

      http://www.tagen.tohoku.ac.jp/labo/ishijima/Index-J-tate.html

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書

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公開日: 2014-07-25   更新日: 2019-07-29  

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