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生体分子による新しい光電変換系の構築

公募研究

研究領域人工光合成による太陽光エネルギーの物質変換:実用化に向けての異分野融合
研究課題/領域番号 25107507
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関筑波大学

研究代表者

山本 洋平  筑波大学, 数理物質系, 准教授 (40589834)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
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: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
キーワードペプチド / βシート / 荷電アミノ酸 / 電荷分離 / 自己組織化 / 2次構造
研究実績の概要

ペプチドの自己組織化過程や集合様式は、pHや温度など様々な外部刺激により変化する。基板表面における自己組織化では、これらの外的要因に加え、基板表面との相互作用がペプチドの集合様式に大きな影響を与える。最近我々は、正および負に荷電した側鎖をβシートの上下面に分離して配置した電荷分離型ペプチドβシートを報告した。本研究では、電荷分離型ペプチドβシートのマイカ基板表面への吸着特性について検討した。その結果、異なる共溶媒条件において、基板表面へのペプチドβシートの吸着様式が大きく異なることを見出した。
正および負電荷を帯びやすいアミノ酸であるリシン(K)、グルタミン酸(E)と、無極性アミノ酸であるバリン(V)を組み合わせて合成した電荷分離型ペプチドβシート: Fmoc-EVVKVをペプチド固相合成法により合成した。生成物を再沈殿法により精製した後、MALDI-TOF MSおよび分析HPLCにより同定した。合成したFmocペンタペプチドのメタノール溶液を準備し、水を加えてメタノール/水共溶媒(0.5 mM)を作製した。この溶液を25 ℃で12時間インキュベートした後、マイカ基板上に滴下し、原子間力顕微鏡を用いて基板表面における集合形態を観測した。
MeOH/H2O = 9/1ペプチド溶液からは針状のペプチド集合体が、MeOH/H2O = 7/3ペプチド溶液では、マイカ表面の結晶方位に沿って配向したペプチド集合体の形成が観測された。また、MeOH/H2O = 5/5のペプチド溶液においては、ペプチドが二次元的に集合し、マイカ表面に対して配向して吸着していることが明らかになった。一方、MeOH/H2O = 3/7や1/9のペプチド溶液においては、マイカ基板上にアイランドを形成した。アイランドの高さが1.0-1.5 nmであることから、1分子層でペプチド集合体が形成していると考えられる。

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (35件)

すべて 2015 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (10件) (うち査読あり 9件、 謝辞記載あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (21件) 備考 (2件) 産業財産権 (2件)

  • [雑誌論文] Colloidal Crystallization and Ionic Liquid Induced Partial β-Phase Transformation of Poly(Vinylidene Fluoride) Nanoparticles2015

    • 著者名/発表者名
      D. Okada, H. Kaneko, K. Kato, S. Furumi, M. Takeguchi, Y. Yamamoto
    • 雑誌名

      Macromolecules

      巻: 48

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Translation of assembling trajectory by preorganization: A study of the magnetic properties of 1D polymeric unpaired electrons immobilised on a discrete nanoscopic scaffold2015

    • 著者名/発表者名
      V. K. Praveen, Y. Yamamoto, T. Fukushima, Y. Tsunobuchi, K. Nakabayashi, S. Ohkoshi, K. Kato, M. Takata, T. Aida
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 51 号: 7 ページ: 1206-1209

    • DOI

      10.1039/c4cc08942a

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Broadband Terahertz Time-Domain Spectroscopic Study on Form II Polyvinylidene Fluoride2015

    • 著者名/発表者名
      T. Mori, H. Igawa, D. Okada, Y. Yamamoto, K. Iwamoto, N. Toyota, S. Kojima
    • 雑誌名

      J. Mol. Struc.

      巻: 1090 ページ: 93-97

    • DOI

      10.1016/j.molstruc.2014.12.004

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Charge-Separated Fmoc-peptide β-Sheets: Sequence-Secondary Structure Relationship for Arranging Charged Side Chains on Both Sides2014

    • 著者名/発表者名
      Toru Nakayama,Taro Sakuraba, Shunsuke Tomita, Akira Kaneko, Eisuke Takai, Kentaro Shiraki, Kentaro Tashiro, Noriyuki Ishii, Yuri Hasegawa, Yoichi Yamada, Reiji Kumai, and Yohei Yamamoto
    • 雑誌名

      Asian J. Org. Chem.

      巻: 3 号: 11 ページ: 1182-1182

    • DOI

      10.1002/ajoc.201402129

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Syntheses and Photovoltaic Properties of Narrow Band Gap Donor-Acceptor Copolymers with Carboxylate-Substituted Benzodithiophene as Electron Acceptor Unit2014

    • 著者名/発表者名
      K. Shibasaki, K. Tabata, Y. Yamamoto, T. Yasuda, M. Kijima
    • 雑誌名

      Macromolecules

      巻: 47 号: 15 ページ: 4987-4993

    • DOI

      10.1021/ma501078e

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Self-Assembled Conjugated Polymer Spheres as Fluorescent Microresonators2014

    • 著者名/発表者名
      K. Tabata, D. Braam, S. Kushida, L. Tong, J. Kuwabara, T. Kanbara, A. Beckel, A. Lorke, Y. Yamamoto
    • 雑誌名

      Sci. Rep.

      巻: 4 号: 1

    • DOI

      10.1038/srep05902

    • NAID

      120007136631

    • 関連する報告書
      2014 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] 光・電子機能発現に向けた分子の集合形態制御2014

    • 著者名/発表者名
      山本洋平
    • 雑誌名

      高分子

      巻: 63 ページ: 49-50

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [雑誌論文] Control ofmolecular orientation and morphology in organic bilayer solar cells: Copper phthalocyanine on gold nanodots2014

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Sasaki, Kenichi Tabata, Kazuhito Tsukagoshi, Andreas Beckel, Axel Lorke, Yohei Yamamoto
    • 雑誌名

      Thin Solid Films

      巻: 印刷中 ページ: 467-470

    • DOI

      10.1016/j.tsf.2014.03.090

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Magnetic-field-induced enhancement of crystallinity and field-effect mobilities in phthalocyanine thin films2013

    • 著者名/発表者名
      Kenichi Tabata, Takayuki Sasaki, Yohei Yamamoto
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 103 号: 4 ページ: 43301-43301

    • DOI

      10.1063/1.4816244

    • NAID

      120007136861

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of Acceptor Lamination on Photocarrier Dynamics in Hole Transporting Hexabenzocoronene Nanotubular Self-Assembly2013

    • 著者名/発表者名
      Y. Wakikata, T. Ikoma, Y. Yamamoto, T. Fukushima, T. Aida, K. Akiyama
    • 雑誌名

      Journal of Physical Chemistry C

      巻: 117 号: 29 ページ: 15295-15305

    • DOI

      10.1021/jp402640k

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Self-Assembly and Adsorption Properties of Fmoc-Substituted Short Peptide bearing Charged Side Chains2015

    • 著者名/発表者名
      Toru Nakayama, Taro Sakuraba, Yohei Yamamoto
    • 学会等名
      11th International Conference of Computational Methods in Science and Engineering (ICCMSE 2015)
    • 発表場所
      Athens, Greece
    • 年月日
      2015-03-20 – 2015-03-23
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Self-Assembly and Adsorption Properties of Fmoc-Peptide bearing Charged Side Chains2015

    • 著者名/発表者名
      Toru Nakayama, Yohei Yamamoto
    • 学会等名
      CENIDE-CNMM-TIMS Joint Workshop
    • 発表場所
      Duisburg, Germany
    • 年月日
      2015-03-16 – 2015-03-17
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 電荷分離型ペプチドβシートの基板表面への吸着特性2014

    • 著者名/発表者名
      中山徹、山本洋平
    • 学会等名
      第29回高分子学会関東支部茨城地区若手の会交流会
    • 発表場所
      つくばセミナーハウス(つくばみらい市)
    • 年月日
      2014-10-30 – 2014-10-31
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 荷電側鎖を有するFmocペプチドβシートの表面吸着特性2014

    • 著者名/発表者名
      中山徹、田代健太郎、山本洋平
    • 学会等名
      第63回高分子討論会
    • 発表場所
      長崎大学
    • 年月日
      2014-09-24 – 2014-09-26
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 荷電オリゴペプチドにおけるアミノ酸配列とβシート構造形成の関連性2014

    • 著者名/発表者名
      櫻庭太郎、中山徹、冨田峻介、石井則行、山本洋平
    • 学会等名
      第63回高分子討論会
    • 発表場所
      長崎大学
    • 年月日
      2014-09-24 – 2014-09-26
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Metal-Coordinated Peptide β-Sheet Assembly2014

    • 著者名/発表者名
      Tsukasa Mizutaru, Toru Nakayama, Taro Sakuraba, Yohei Yamamoto
    • 学会等名
      International Workshop on Science nd Patent (IWP2014)
    • 発表場所
      筑波大学
    • 年月日
      2014-09-05
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] β-Sheet Formation of Polar Fmoc-Pentapeptides for Arranging Polar Side Chains on Both Sides2014

    • 著者名/発表者名
      Toru Nakayama, Taro Sakuraba, Akira Kaneko, Kentaro Tashiro, Yohei Yamamoto
    • 学会等名
      NIMS Conference 2014
    • 発表場所
      つくば国際会議場(茨城県つくば市)
    • 年月日
      2014-07-01 – 2014-07-03
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 電荷分離型ペプチドβシート:Fmocペンタペプチドによる2次構造形成とアミノ酸配列に関する検討2014

    • 著者名/発表者名
      中山徹、櫻庭太郎、金子暁、高井英輔、白木賢太郎、山本洋平、冨田峻介、田代健太郎、石井則行
    • 学会等名
      平成26年度繊維学会年次大会
    • 発表場所
      タワーホール船堀(東京都江戸川区)
    • 年月日
      2014-06-11 – 2014-06-13
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 極性側鎖を有するペンタペプチドのβ-シート形成と集積構造に関する検討2014

    • 著者名/発表者名
      中山徹、櫻庭太郎、金子暁、冨田峻介、高井英輔、白木賢太郎、田代健太郎、石井則行、山本洋平
    • 学会等名
      第63回高分子学会年次大会
    • 発表場所
      名古屋国際会議場(愛知県名古屋市)
    • 年月日
      2014-05-28 – 2014-05-30
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 極性側鎖を有するFmocオリゴペプチドのβ-シート形成に関する検討2014

    • 著者名/発表者名
      櫻庭太郎、中山徹、石井則行、山本洋平
    • 学会等名
      第63回高分子学会年次大会
    • 発表場所
      名古屋国際会議場(愛知県名古屋市)
    • 年月日
      2014-05-28 – 2014-05-30
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Self-Assembly of Fmoc-Substituted Oligopeptides into Charge-Separated β-Sheets2014

    • 著者名/発表者名
      Toru Nakayama, Akira Kaneko, Taro Sakuraba, Kentaro Tashiro, Yohei Yamamoto
    • 学会等名
      CeNIDE-HNMM-TIMS Joint Symposium on Interdisciplinary Nanoscience and Technology
    • 発表場所
      Hsinchu, Taiwan
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 相補的な電荷を有するFmocペプチドによるβシート構造の形成2013

    • 著者名/発表者名
      中山徹、田代健太郎、山本洋平
    • 学会等名
      第62回高分子学会年次大会
    • 発表場所
      京都国際会議場(京都府)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 生体分子による新しい光電変換系の構築2013

    • 著者名/発表者名
      山本洋平
    • 学会等名
      新学術領域「人工光合成」合同班会議
    • 発表場所
      淡路夢舞台会議場(兵庫県)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Systematic Studies on the Formation of β-Sheet from Fmoc-Substitued Charged Oligopeptides2013

    • 著者名/発表者名
      Toru Nakayama, Taro Sakuraba, Akira Kaneko, Kentaro Tashiro, Yohei Yamamoto
    • 学会等名
      TICMS&IWP Joint Workshop
    • 発表場所
      筑波大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Control of Secondary Structures of Norbornene-Appended Charged Oigopeptides by Ring-Opening Metathesis Polymerization2013

    • 著者名/発表者名
      Akira Kaneko, Toru Nakayama, Yohei Yamamoto
    • 学会等名
      TICMS&IWP Joint Workshop
    • 発表場所
      筑波大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Fabrication of Organic Bilayer Solar Cells inserting Gold Nanodots2013

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Sasaki, Kenichi Tabata, Kazuhito Tsukagoshi, Yohei Yamamoto
    • 学会等名
      TICMS&IWP Joint Workshop
    • 発表場所
      筑波大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] ノルボルネンを付与したオリゴペプチドの合成と2次構造制御2013

    • 著者名/発表者名
      金子暁、中山徹、山本洋平
    • 学会等名
      第62回高分子討論会
    • 発表場所
      金沢大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 荷電アミノ酸を含むFmocオリゴペプチドのβシート形成に関する検討2013

    • 著者名/発表者名
      中山徹、金子暁、櫻庭太郎、田代健太郎、山本洋平
    • 学会等名
      第62回高分子討論会
    • 発表場所
      金沢大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Fmoc荷電オリゴペプチドのβシート形成の検討2013

    • 著者名/発表者名
      中山徹、金子暁、櫻庭太郎、田代健太郎、山本洋平
    • 学会等名
      高分子学会関東支部茨城地区若手の会交流会
    • 発表場所
      つくばセミナーハウス(茨城県)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] ノルボルネンを付与した荷電性ペプチドの開環重合による二次構造制御の検討2013

    • 著者名/発表者名
      金子暁、中山徹、山本洋平
    • 学会等名
      高分子学会関東支部茨城地区若手の会交流会
    • 発表場所
      つくばセミナーハウス(茨城県)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Fmocオリゴペプチドによる電荷分離型βシートの形成2013

    • 著者名/発表者名
      山本洋平
    • 学会等名
      新学術領域第2回公開シンポジウム「人工光合成による太陽エネルギーの物質変換:実用化に向けての異分野融合」
    • 発表場所
      立命館大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [備考] 研究室ホームページ

    • URL

      http://www.ims.tsukuba.ac.jp/~yamamoto_lab/Homepage_Japanese/toppu.html

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [備考] 山本研究室ホームページ

    • URL

      http://www.ims.tsukuba.ac.jp/~yamamoto_lab/Homepage_Japanese/toppu.html

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [産業財産権] 無機ナノ材料用分散剤2014

    • 発明者名
      山本洋平、水垂司
    • 権利者名
      山本洋平、水垂司
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2014-11-17
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [産業財産権] 自己組織化ペプチド2013

    • 発明者名
      山本洋平、中山徹、田代健太郎
    • 権利者名
      山本洋平、中山徹、田代健太郎
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2013-05-27
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書

URL: 

公開日: 2013-05-15   更新日: 2019-07-29  

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