蛍光ダイヤモンドナノ粒子を使った生体分子のダイナミクス解析

• 研究課題/領域番号: 26286028
• 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: ナノバイオサイエンス
• 研究機関: 大阪大学 (2016); 京都大学 (2014-2015)
• 研究代表者: 原田 慶恵 大阪大学, 蛋白質研究所, 教授 (10202269)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 16,120千円 (直接経費: 12,400千円、間接経費: 3,720千円); 2016年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2015年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2014年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円)
• キーワード: ナノバイオ / 生物物理学 / 生物物理

研究成果の概要

倒立型蛍光顕微鏡をベースに、任意方向の外部磁場を印加してダイヤモンド内のNVセンターのODMRスペクトルを測定する装置を開発するとともに、ダイヤモンドナノ粒子の向きを正確に決定するための制御・解析プログラムを作成した。EGF受容体が多数存在するA431細胞を用い、抗EGF受容体抗体を介してEGF受容体にダイヤモンドナノ粒子を特異的に標識した。ODMRスペクトルを数分毎に測定し、ダイヤモンドナノ粒子の向きを逐次決定することで、EGF受容体の動きすなわち、細胞膜のゆらぎ運動を検出することができるようになった。今後は、この技術を様々な生体分子ダイナミクス計測に発展させていく。

研究成果

• [雑誌論文] Reversible morphological control of tubulin-encapsulating giant liposomes by hydrostatic pressure (2016)
  • 著者名/発表者名: Hayashi M., Nishiyama M., Kazayama Y., Toyota T., Harada Y. & Takiguchi K.
  • 雑誌名: Langmuir 巻: 32 号: 15 ページ: 3794-3802
  • DOI: 10.1021/acs.langmuir.6b00799
  • NAID: 120006457110
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Preferential 5-Methylcytosine Oxidation in the Linker Region of Reconstituted Positioned Nucleosomes by Tet1 Protein (2016)
  • 著者名/発表者名: Kizaki, Seiichiro; Zou, Tingting; Li, Yue; Han, Yong-Woon; Suzuki, Yuki; Harada, Yoshie; Sugiyama, Hiroshi
  • 雑誌名: Chemistry 巻: 22 号: 46 ページ: 16598-16601
  • DOI: 10.1002/chem.201602435
  • NAID: 120006460116
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The application of fluorescence-conjugated pyrrole/imidazole polyamides in the characterization of protein-DNA complex formation (2016)
  • 著者名/発表者名: Han YW, Sugiyama H, Harada Y
  • 雑誌名: Biomater Sci. 巻: 4 号: 3 ページ: 391-399
  • DOI: 10.1039/c5bm00214a
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Suppression of Non-Specific Protein-Nanodiamond Adsorption Enabling Specific Targeting of Nanodiamonds to Bio-molecules of Interest (2015)
  • 著者名/発表者名: Shingo Sotoma, Ryuji Igarashi, Jun Iimura, Yuta Kumiya, Hedehito Tochio, Yoshie Harada and Masahiro Shirakawa,
  • 雑誌名: Chemistry letters 巻: 44 号: 3 ページ: 354-356
  • DOI: 10.1246/cl.141036
  • NAID: 130004868380
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] ECHO-liveFISH: in vivo RNA labeling reveals dynamic regulation of nuclear RNA foci in living tissues. (2015)
  • 著者名/発表者名: Oomoto, I., Suzuki-Hirano, A., Umeshima, H., Han, YW., Yanagisawa, H., Carlton, P., Harada, Y., Kengaku, M., Okamoto, A., Shimogori, T. and Wang, DO.
  • 雑誌名: Nucleic Acids Res. 巻: 43(19) 号: 19 ページ: e126-e126
  • DOI: 10.1093/nar/gkv614
  • NAID: 120005619785
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Synergistic effect of ATP for RuvA-RuvB-Holliday junction DNA complex formation. (2015)
  • 著者名/発表者名: Iwasa, T., Han, Y. W., Hiramatsu, R., Yokota, H., Nakao, K., Yokokawa, R., Ono, T., Harada, Y.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 5 号: 1 ページ: 18177-18177
  • DOI: 10.1038/srep18177
  • NAID: 120005712940
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Optically Detected Magnetic Resonance of Nanodiamonds In Vivo; Implementation of Selective Imaging and Fast Sampling. (2015)
  • 著者名/発表者名: Yoshinari, Y., Mori, S., Igarashi, R., Sugi, T., Yokota, H., Ikeda, K., Sumiya, H., Mori, I, Tochio, H., *Harada, Y. and Shirakawa, M.
  • 雑誌名: J Nanosci Nanotechnol. 巻: 15 号: 2 ページ: 1014-1021
  • DOI: 10.1166/jnn.2015.9739
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Comprehensive and quantitative analysis for controlling the physical/chemical states and particle properties of nanodiamonds for biological applications (2015)
  • 著者名/発表者名: Sotoma, S., Akagi, K., Hosokawa, S., Igarashi, R., Tochio, H., Harada, Y., and Shirakawa
  • 雑誌名: RSC Advances 巻: 5 号: 18 ページ: 13818-13827
  • DOI: 10.1039/c4ra16482b
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 蛍光ダイヤモンド粒子を用いた生体イメージング技術の開発 (2015)
  • 著者名/発表者名: 蛍光ダイヤモンド粒子を用いた生体イメージング技術の開発
  • 雑誌名: 応用物理 巻: 84 ページ: 56-60
• [雑誌論文] Hard X-ray-induced Optical Luminescence via Biomolecule-directed Metal Clusters (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Osakada, T. Teranishi, B. Cui et al.
  • 雑誌名: Chem. Commun. 巻: 50 号: 27 ページ: 3549-3551
  • DOI: 10.1039/c3cc48661c
  • 査読あり
• [雑誌論文] Real-time single-cell imaging of protein secretion (2014)
  • 著者名/発表者名: Yamagishi, M. Suzuki, N. Izawa, K. Nakahara, A. Mizuno, J. Shoji, S. Heike, T. Harada, Y. Nishikomori, R. Ohara, O.
  • 雑誌名: Sci Rep 巻: 4 号: 1 ページ: 4736-4736
  • DOI: 10.1038/srep04736
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Quantitative in vivo fluorescence cross-correlation analyses highlight the importance of competitive effects in the regulation of protein-protein interactions (2014)
  • 著者名/発表者名: Sadaie W, Harada Y, Matsuda M, Aoki K
  • 雑誌名: Molecular and Cellular Biology 巻: 34 号: 17 ページ: 3272-3290
  • DOI: 10.1128/mcb.00087-14
  • NAID: 120005625632
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Effective Production of Fluorescent Nanodiamond Containing Negatively-Charged Nitrogen-Vacancy Center by Ion Irradiation (2014)
  • 著者名/発表者名: Shingo Sotoma, Yosuke Yoshinari, Ryuji Igarashi, Akiyoshi Yamazaki, Shige H. Yoshimura, Hidesato Tochio, Masahiro Shirakawa and Yoshie Harada
  • 雑誌名: Diamond and Related Materials 巻: 49 ページ: 33-38
  • DOI: 10.1016/j.diamond.2014.07.011
  • NAID: 120005474529
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] ナノダイヤモンドNVCを使った新しい生体・細胞計測 (2014)
  • 著者名/発表者名: 杤尾豪人、外間進悟、原田慶恵
  • 雑誌名: 生化学 巻: 86 ページ: 145-153
• [学会発表] Studies on Biomolecules Using Single-Molecule Imaging Technique (2017)
  • 著者名/発表者名: Yoshie Harada
  • 学会等名: RIKEN Joint Retreat 2017
  • 発表場所: 浜名湖ロイヤルホテル（静岡県、浜松市）
  • 年月日: 2017-02-02
  • 招待講演
• [学会発表] Prototype Magnetometer with diamond NV centers for scalable applications (2016)
  • 著者名/発表者名: Yuji Hatano , Kosuke Tahara , Takayuki Iwasaki , Susumu Yasuda , Yoshie Harada , Mutsuko Hatano
  • 学会等名: MRS Fall Meetings
  • 発表場所: Boston (USA)
  • 年月日: 2016-11-27
• [学会発表] Functional Analysis of Biomolecules using Single-molecule Imaging Technique (2016)
  • 著者名/発表者名: Yoshie Harada
  • 学会等名: 第77回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 朱鷺メッセ（新潟県、新潟市）
  • 年月日: 2016-09-13
  • 招待講演
• [学会発表] Application of Fluorescent Nanodiamonds to Bio-imaging (2016)
  • 著者名/発表者名: Yoshie Harada
  • 学会等名: BISC ′16:Biomedical Imaging and Sensing Conference 2016
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県、横浜市）
  • 年月日: 2016-05-17
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Development of a new fluorescence imaging technique using nanodiamonds (2016)
  • 著者名/発表者名: Yoshie Harada
  • 学会等名: E-MRS (European Materials Research Society) 2016 Spring Meeting
  • 発表場所: Lille (France)
  • 年月日: 2016-05-02
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] The new bioimaging method using fluorescent diamond nanoparticles (2016)
  • 著者名/発表者名: Yoshie Harada
  • 学会等名: MANA International Symposium 2016
  • 発表場所: Tsukuba International Congress Center（茨城県・つくば市）
  • 年月日: 2016-03-11
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Development of a new fluorescence imaging technique using diamond nanoparticles (2015)
  • 著者名/発表者名: Yoshie Harada
  • 学会等名: Pacifichem 2015
  • 発表場所: the Hawaii Convention Center（United States of America）
  • 年月日: 2015-12-16
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 蛍光性ナノダイヤモンドによる超解像イメージング及び角度計測に関する研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 外間進悟、五十嵐龍治、杤尾豪人、原田慶恵、白川昌宏
  • 学会等名: 第38回分子生物学会年会・第88回生化学会大会合同大会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド（兵庫県・神戸市）
  • 年月日: 2015-12-04
• [学会発表] DNA-タンパク質相互作用のデジタルカウンティング (2015)
  • 著者名/発表者名: 原田慶恵
  • 学会等名: 第38回分子生物学会年会・第88回生化学会大会合同大会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド（兵庫県・神戸市）
  • 年月日: 2015-12-02
  • 招待講演
• [学会発表] 見えないものを観る ～からだの中の分子のはたらき～ (2015)
  • 著者名/発表者名: 原田慶恵
  • 学会等名: 平成27年度静中静高同窓会総会記念講演
  • 発表場所: グランディエール ブケトーカイ（静岡県・静岡市）
  • 年月日: 2015-11-07
  • 招待講演
• [学会発表] Application of fluorescent diamond nanoparticles to bio-imaging (2015)
  • 著者名/発表者名: Ryuji Igarashi, Shingo Sotoma, Masahiro Shirakawa and Yoshie Harada
  • 学会等名: JSAP-OSA Joint Symposia 2015
  • 発表場所: 名古屋国際会議場（愛知県・名古屋市）
  • 年月日: 2015-09-16
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Force generation mechanism of the RNA polymerase (2015)
  • 著者名/発表者名: Yoshie Harada
  • 学会等名: The 53th Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan
  • 発表場所: 金沢大学（石川県・金沢市）
  • 年月日: 2015-09-14
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Application of fluorescent diamond nanoparticles to bio-imaging (2015)
  • 著者名/発表者名: Yoshie Harada
  • 学会等名: Diamond Quantum Sensing Workshop 2015
  • 発表場所: Kagawa International Conference Hall（香川県・高松市）
  • 年月日: 2015-08-07
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Characterization of RuvA-RuvB-Holliday junction DNA complex formation process using Single molecule fluorescence imaging technique (2015)
  • 著者名/発表者名: Yong-Woon Han, Takuma Iwasa, Ryo Hiramatsu, Hiroaki Yokota, Ryuji Yokokawa, Teruo Ono, and Yoshie Harada
  • 学会等名: The 18th iCeMS International Symposium & The 15th International Membrane Research Forum
  • 発表場所: Kyoto University
  • 年月日: 2015-03-03
• [学会発表] ナノ開口基板を用いたDNAメチル化パターン維持機構に関与する生体分子の機能解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 韓龍雲、原田慶恵
  • 学会等名: 光・量子デバイス研究会
  • 発表場所: ゆふいん七色の風 大分
  • 年月日: 2015-01-26
• [学会発表] 1分子イメージング技術を使った生体分子機能解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 原田慶恵
  • 学会等名: 大阪大学蛋白研究所未来コロキウム
  • 発表場所: 大阪大学蛋白質研究所
  • 年月日: 2014-12-08
  • 招待講演
• [学会発表] ナノ開口を用いたDNAとDNA結合タンパク質の相互作用解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 原田慶恵
  • 学会等名: 日本細胞生物学会大会
  • 発表場所: 奈良県新公会堂 奈良
  • 年月日: 2014-06-12
• [学会発表] Studies on biomolecules using single-molecule imaging techniques (2014)
  • 著者名/発表者名: Yoshie Harada
  • 学会等名: The 19th Annual Conference of the Biophysical Society of ROC
  • 発表場所: National Cheng Kung University, Tainan, Taiwan
  • 年月日: 2014-05-08
  • 招待講演
• [図書] 発光の事典 ―基礎からイメージングまで― 7.1.5 ダイヤモンドナノ粒子 (2015)
  • 著者名/発表者名: 原田慶恵
  • 総ページ数: 4
  • 出版者: 朝倉書店
• [備考] 原田研究室研究テーマ
  • URL: https://www.ccc.osaka-u.ac.jp/protein/nanobiology/research/
• [備考] 原田研究室研究テーマ
  • URL: http://www.harada.icems.kyoto-u.ac.jp/research.html
• [備考] 原田研究室 研究テーマ
  • URL: http://www.harada.icems.kyoto-u.ac.jp/research.html