分子クラスターから細胞に至る分子認識形の光励起ダイナミクスと素過程解明

2009 年度 実績報告書

• 研究領域: 分子高次系機能解明のための分子科学―先端計測法の開拓による素過程的理解
• 研究課題/領域番号: 19056002
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 藤井 正明 東京工業大学, 資源化学研究所, 教授 (60181319)
• 研究分担者: 酒井 誠 東京工業大学, 資源化学研究所, 准教授 (60298172) ; 石内 俊一 東京工業大学, 資源化学研究所, 助教 (40338257) ; 橋本 健朗 首都大学東京, 理工学研究科, 准教授 (40202254)
• キーワード: レーザー蒸発法 / 液体噴霧法 / 超音速ジェット / 生体関連分子 / 質量分析 / 発光分析 / レーザー分光

研究概要

平成21年度は、昨年度までに確立した生体関連分子の気化法を利用した超音速ジェットレーザー分光を適用することにより、生体認識機構の好例である神経伝達関連分子についての構造解析を行なった。ホールバーニング分光、赤外分光法の結果から、これまで極めてフレキシブルと思われていた神経伝達分子の構造が実際にはほとんど一意に決定され、構造揺らぎがほとんど観測されないことを明らかとした。類似骨格の分子であっても、神経伝達を担わないとされる分子においては大きなフレキシビリティが観測されたため、神経伝達過程において構造揺らぎが重要な意味を持つ可能性が明らかとなった。
またこれらの分光測定と平行して、公募研究の米澤グループとの共同研究を通じて、レーザー蒸発法に利用するマトリックスの改良を進めた。これまでマトリックスには全波長領域の光を吸収するグラファイトが慣用的に使用されてきたが、米澤グループが開発した構造化金ナノ粒子を利用することでその蒸発効率を大きく向上できることが明らかとなった。蒸発量の高レベルでの安定化により測定時間の短縮化やこれまで困難であった系での応用が期待される。また新規マトリックスの開発も加速されると期待される。
一方、昨年度導入した高繰返し再生増幅器を利用した過渡蛍光検出顕微分光法の改良も進め、分解能1μm以下の空間分解能、5ps以下の時間分解能を有する超分解能赤外顕微分光法を可能にした。さらに、吸収飽和を利用した超超分解能顕微法の原理検証も行なった。これらの手法の開発により、例えば細胞内の極微領域ごとのダイナミクス測定を行い、気相における観測との比較検討を行う体制が確立された。

研究成果

• [雑誌論文] Pronounced Selectivity in Matrix-Assisted Laser Desorption-Ionization Mass Spectrometry with 2, 4, 6-Trihydroxyacetophenone on a Zeolite Surface : Intensitu Enhancement of Protonated Peptides and Suppression of Matrix-Related Ions (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Komori, H.Shima, T.Fujino, J.N.Kondo, K.Hashimoto, T.Korenaga
  • 雑誌名: The Journal of Physical Chemistry C 114 ページ: 1593-1600
  • 査読あり
• [雑誌論文] 蛍光検出を利用した赤外超解像顕微鏡法によるA549細胞の測定 (2010)
  • 著者名/発表者名: 大森努、井上圭一、酒井誠、藤井正明、石原美弥、菊地眞
  • 雑誌名: 日本レーザー医学会誌(JSLSM) 30 ページ: 412-419
  • 査読あり
• [雑誌論文] Plugging a Molecular Wire into Photosystem I for Reconstitution of the Photoelectric Conversion System on a Gold Electrode (2009)
  • 著者名/発表者名: N.Terasaki, N.Yamamoto, T.Hiraga, Y.Yamanoi, T.Yonezawa, H.Nishihara, T.Ohmori, M.Sakai, M.Fujii, A.Tohri, M.Iwai, I.Enami, Y.Inoue, S.Yonezawa, M.Minakata
  • 雑誌名: Angewandte Chemie International Edition 48 ページ: 1585-1587
  • 査読あり
• [雑誌論文] Isomer Selective Infrared Spectroscopy of Supersonically Cooled cis- and trans-N-phenylamides in the Region from Amide Band to NH stretching Vibration (2009)
  • 著者名/発表者名: M.Miyazaki, J.Saikawa, H.Ishikawa, T.Taira, M.Fujii
  • 雑誌名: Physical Chemistry Chemical Physics 11 ページ: 6098-6106
  • 査読あり
• [雑誌論文] Two-point-separation in a sub-micron nonscanning IR super-resolution microscope based on transient fluorescence detected IR spectroscopy (2009)
  • 著者名/発表者名: K.Inoue, N.Bokor, S.Kogure, M.Fujii, M.Sakai
  • 雑誌名: Optical Express 17 ページ: 12013-12018
  • 査読あり
• [雑誌論文] Measurement of adiabatic ionization energies of the rotational isomers of n-propylbenzene and m-fluorophenol by direct VUV laser photoionization (2009)
  • 著者名/発表者名: H.Watanabe, S.Ishiuchi, K.Misawa, M.Miyazaki, J.R.Woodward, M.Fujii
  • 雑誌名: Chemical Physics Letters 485 ページ: 31-35
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evidence for Catechol Ring-Induced Conformational Restriction in Neurotransmitters (2009)
  • 著者名/発表者名: H.Mitsuda, M.Miyazaki, I.B.Nielsen, P.Carcabal, C.Dedonder, C.Jouvet, S.Ishiuchi, M.Fujii
  • 雑誌名: The Journal of Physical Chemistry Letters 1 ページ: 1130-1133
  • 査読あり
• [雑誌論文] Formation and localization of a solvated electron in ground and low-lying excited states of Li(NH_3)_n and Li(H_2O)_n clusters : a comparison with Na(NH_3)_n and Na(H_2O)_n (2009)
  • 著者名/発表者名: K.Hashimoto, K.Daigoku
  • 雑誌名: Physical Chemistry Chemical Physics 11 ページ: 9391-9400
  • 査読あり
• [雑誌論文] Intersystem Crossing to Excited Triplet State of Aza Analogues of Nucleic Acid Bases in Acetonitrile (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Kobayashi, H.Kuramochi, Y.Harada, T.Suzuki, T.Ichimura
  • 雑誌名: The Journal of Physical Chemistry A 113 ページ: 12088-12093
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ultrafast Intersystem Crossing of 4-Thiothymidine in Aqueous Solution (2009)
  • 著者名/発表者名: Y.Harada, C.Okabe, T.Kobayashi, T.Suzuki, T.Ichimura, N.Nishi, Y.-Z.Xu
  • 雑誌名: The Journal of Physical Chemistry Letters 1 ページ: 480-484
  • 査読あり
• [雑誌論文] Multiphase Photocatalytic Oxidation in a Microreactor (2009)
  • 著者名/発表者名: Y.Matsushita, M.Iwasawa, T.Suzuki, T.Ichimura
  • 雑誌名: Chemistry Letters 38 ページ: 846-847
  • 査読あり
• [雑誌論文] 高出力、広帯域波長可変、高分解能中赤外光源の開発と赤外・紫外二重共鳴分光への応用 (2009)
  • 著者名/発表者名: 宮崎充彦、齊川次郎、藤井正明、石月秀貴、平等拓範
  • 雑誌名: レーザー研究 37(4) ページ: 296-303
  • 査読あり
• [雑誌論文] 過渡蛍光検出赤外分光による超解像イメージング (2009)
  • 著者名/発表者名: 酒井誠、井上圭一、藤井正明
  • 雑誌名: 光学 38(7) ページ: 344-349
  • 査読あり
• [雑誌論文] 細胞内部可視化を目指した赤外超解像顕微分光法の開発 (2009)
  • 著者名/発表者名: 酒井誠、井上圭一、藤井正明
  • 雑誌名: レーザー研究 37 ページ: 101-105
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photochemical Reaction of Ketoprofen with Carnosine in Solution
  • 著者名/発表者名: T.Suzuki, Y.Osanai
  • 雑誌名: Photomedicine and Photobiology (in press)
  • 査読あり
• [学会発表] レーザー脱離・超音速ジェット法による3残基ペプチドZ-Pro-Leu-Gly-NH_2の電子・振動スペクトル―気相中の安定なコンフォメーションの構造決定 (2010)
  • 著者名/発表者名: 山田浩平、浅川稔朗、石川純、石内俊一、築山光一、藤井正明
  • 学会等名: 日本化学会第90回春季年会
  • 発表場所: 近畿大学本部キャンパス(招待講演)
  • 年月日: 2010-03-28
• [学会発表] フェノール・アルゴンクラスターカチオンの赤外分光とイオン化誘起異性化反応ダイナミクス (2010)
  • 著者名/発表者名: 田中慎也、宮崎充彦、石内俊一、酒井誠、藤井正明
  • 学会等名: 日本化学会第90回春季年会
  • 発表場所: 近畿大学本部キャンパス
  • 年月日: 2010-03-28
• [学会発表] 生きたままの細胞を観察するための赤外超解像顕微鏡の開発 (2010)
  • 著者名/発表者名: 酒井誠
  • 学会等名: 日本化学会第90回春季年会、第24回若い世代の特別講演会
  • 発表場所: 近畿大学本部キャンパス
  • 年月日: 2010-03-27
• [学会発表] 超解像レーザー分光法による極微小空間ダイナミクス評価法の開発 (2010)
  • 著者名/発表者名: 藤井正明、酒井誠、井上圭一
  • 学会等名: ポストシリコン物質・デバイス創製基盤技術アライアンス
  • 発表場所: 東京国際フォーラム
  • 年月日: 2010-03-10
• [学会発表] 生きたままの細胞内部を観察できる赤外超解像顕微鏡の開発 (2010)
  • 著者名/発表者名: 酒井誠、井上圭一、藤井正明
  • 学会等名: レーザー学会学術講演会第30回年次大会
  • 発表場所: 大阪府豊中市千里ライフサイエンスセンター(招待講演)
  • 年月日: 2010-02-04
• [学会発表] 赤外超解像顕微鏡を用いた生細胞の赤外イメージング (2009)
  • 著者名/発表者名: 酒井誠
  • 学会等名: 日本分光学会平成21年度生細胞分光部会
  • 発表場所: 首都大学東京(招待講演)
  • 年月日: 2009-12-14
• [学会発表] 2波長レーザー分光法を用いた赤外超解像顕微鏡の開発と細胞の赤外分光測定 (2009)
  • 著者名/発表者名: 井上圭一
  • 学会等名: 第5回先端レーザー分光の若手シンポジウム
  • 発表場所: 東京工業大学すずかけ台キャンパス(招待講演)
  • 年月日: 2009-12-11
• [学会発表] 気相赤外分光によるZ-アミノ酸の安定コンフォマーの研究 (2009)
  • 著者名/発表者名: 眞柄宏司
  • 学会等名: 第5回先端レーザー分光の若手シンポジウム
  • 発表場所: 東京工業大学すずかけ台キャンパス(招待講演)
  • 年月日: 2009-12-11
• [学会発表] HAMPドメインの構造変化ダイナミクス:センサリーロドプシンII-トランスデューサータンパク質 (2009)
  • 著者名/発表者名: 井上圭一、寺嶋正秀
  • 学会等名: 第47回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 徳島文理大学徳島キャンパス・アスティとくしま(招待講演)
  • 年月日: 2009-11-01
• [学会発表] 振動和周波発生赤外超解像顕微鏡の開発と細胞への応用 (2009)
  • 著者名/発表者名: 井上圭一、小暮聡、菊地克也、藤井正明、酒井誠
  • 学会等名: 第47回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 徳島文理大学徳島キャンパス・アスティとくしま
  • 年月日: 2009-10-30
• [学会発表] VSFG検出赤外超解像顕微鏡を用いた生きた細胞の赤外イメージング (2009)
  • 著者名/発表者名: 小暮聡、井上圭一、菊地克也、藤井正明、酒井誠
  • 学会等名: 第47回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 徳島文理大学徳島キャンパス・アスティとくしま
  • 年月日: 2009-10-30
• [学会発表] 振動和周波(VSFG)赤外超解像顕微鏡の開発と細胞内構造の赤外イメージング (2009)
  • 著者名/発表者名: 井上圭一、小暮聡、菊地克也、酒井誠、藤井正明
  • 学会等名: 第3回分子科学討論会
  • 発表場所: 名古屋大学東山キャンパス
  • 年月日: 2009-09-24
• [学会発表] PhOH-(NH_3)_n(n=4～10)クラスターの赤外分光～プロトン移動反応のサイズ依存性～ (2009)
  • 著者名/発表者名: 川西絢子、Nielsen Iben、宮崎充彦、石内俊一、Jouvet Christophe、Dedonder Claude、藤井正明
  • 学会等名: 第3回分子科学討論会
  • 発表場所: 名古屋大学東山キャンパス
  • 年月日: 2009-09-24
• [学会発表] レーザー脱離・ジェット冷却法によるシネフリン及び神経伝達物質類の気相分光-紫外及び赤外スペクトルによる安定コンフォマーの構造決定 (2009)
  • 著者名/発表者名: 浅川稔朗、満田晴彦、宮崎充彦、石内俊一、藤井正明
  • 学会等名: 第3回分子科学討論会
  • 発表場所: 名古屋大学東山キャンパス
  • 年月日: 2009-09-23
• [学会発表] ジェット冷却したZ(N-carbobenzoxyloxy)-アミノ酸の赤外分光 (2009)
  • 著者名/発表者名: 眞柄宏司、宮崎充彦、石内俊一、藤井正明
  • 学会等名: 第3回分子科学討論会
  • 発表場所: 名古屋大学東山キャンパス
  • 年月日: 2009-09-23
• [学会発表] 2波長分光法のための波長可変真空紫外レーザーシステムの開発(2) (2009)
  • 著者名/発表者名: 渡邊裕一、Woodward Jonathan、石内俊一、藤井正明
  • 学会等名: 第3回分子科学討論会
  • 発表場所: 名古屋大学東山キャンパス
  • 年月日: 2009-09-23
• [学会発表] ピコ秒ポンプ-プローブ法によるベンゼンダイマーのエキシマー形成ダイナミクスの実時間観測 (2009)
  • 著者名/発表者名: 宮崎充彦、酒井誠、藤井正明
  • 学会等名: 第3回分子科学討論会
  • 発表場所: 名古屋大学東山キャンパス
  • 年月日: 2009-09-22
• [学会発表] 振動和周波赤外超解像顕微鏡を用いた生細胞の赤外イメージング (2009)
  • 著者名/発表者名: 小暮聡、井上圭一、菊地克也、酒井誠、藤井正明
  • 学会等名: 第3回分子科学討論会
  • 発表場所: 名古屋大学東山キャンパス
  • 年月日: 2009-09-22
• [学会発表] IR-VUV studies of 3-buten-2-ol monomer and multimers in a molecular beam (2009)
  • 著者名/発表者名: J.Woodward, H.watanabe, M.Miyazaki, S.Ishiuchi, M.Fujii
  • 学会等名: 第3回分子科学討論会
  • 発表場所: 名古屋大学東山キャンパス
  • 年月日: 2009-09-21
• [学会発表] レーザー脱離・ジェット冷却法を用いたオーキシン関連物質の気相分光 (2009)
  • 著者名/発表者名: 石川純、浅川稔朗、宮崎充彦、石内俊一、藤井正明
  • 学会等名: 第3回分子科学討論会
  • 発表場所: 名古屋大学東山キャンパス
  • 年月日: 2009-09-21
• [学会発表] Real time observation of excited state hydrogen transfer reaction in phenol-(NH_3)_n(n=4, 5)clusters by ps time resolved infrared spectroscopy (2009)
  • 著者名/発表者名: M.Miyazaki, S.Ishiuchi, M.Sakai, M.Fujii
  • 学会等名: 238th National ACS Meeting, Division of Physical Chemistry
  • 発表場所: Washington D.C., USA(Invited)
  • 年月日: 2009-08-17
• [学会発表] Electronic Spectra of Catecholamines and Related Molecules (2009)
  • 著者名/発表者名: M.Fujii
  • 学会等名: Gordon Research Conference on "Electronic Spectra and Dynamics"
  • 発表場所: Colby College, ME, USA
  • 年月日: 2009-07-20
• [学会発表] Micro Reaction System for Photochemical Reactions (2009)
  • 著者名/発表者名: Y.Matsushita, N.Ohba, Y.Sato, T.Suzuki, T.Ichimura
  • 学会等名: International Conference on Photochemistry
  • 発表場所: Toledo, Spain
  • 年月日: 2009-07-19
• [学会発表] Gas phase spectroscopy of neurotransmitters and their relevant molecules (2009)
  • 著者名/発表者名: S.Ishiuchi, H.Mitsuda, T.Asajawa, M.Miyazaki, M.Fujii
  • 学会等名: Gordon Research Conferences on "Biological Molecules In The Gas Phase"
  • 発表場所: Tilton School, NH, USA
  • 年月日: 2009-07-08
• [学会発表] Excited State Dynamics of Thio- and Aza-Substituted DNA/RNA Bases/Nucleosides and Their Applications (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Suzuki
  • 学会等名: First World Congress of the International Academy of Nanomedicine(IANM)
  • 発表場所: Sanya, Hainan, China(Invited)
  • 年月日: 2009-06-12
• [学会発表] 赤外超解像顕微鏡を用いた培養細胞の赤外イメージング (2009)
  • 著者名/発表者名: 酒井誠
  • 学会等名: 第48回日本生体医工学会 オーガナイズドセッション「ラマン散乱顕微鏡による生体診断の探索」
  • 発表場所: タワーホール船堀 東京(招待講演)
  • 年月日: 2009-04-25
• [図書] 分光測定入門シリーズ1. 分光測定の基礎 (2009)
  • 著者名/発表者名: 小尾欣一(著)、鈴木正(編)
  • 総ページ数: 186
  • 出版者: 講談社サイエンティフィック
• [備考]
  • URL: http://www.res.titech.ac.jp/~kiso/koujikei.html
• [備考]
  • URL: http://www.titech.ac.jp/bulletin/archives_category/research/research_111.html