分子クラスターから細胞に至る分子認識系の光励起ダイナミクスと素過程解明

2010 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, ソリューション研究機構, 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22年度は、昨年度までに実用を開始した生体関連分子の気化法の改良を進め、数残基のアミノ酸から構成されるペプチド分子に対する超音速ジェットレーザー分光を実現するに至った。実際に、神経伝達系のイオンチャンネル開閉をつかさどる受容体タンパク質の基質結合部位のモデルペプチド分子に対しホールバーニング分光、赤外分光法を適用した。理論計算による構造計算の支援を得ることで、これまで極めてフレキシブルと思われていたペプチド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。また、アドレナリン、ノルアドレナリンといった上記受容体の刺激物質となるカテコールアミン神経伝達物質についての分光研究も平成21年度に引き続き推進した。気化法の改良により測定データの質が劇的に向上した結果、これまでの研究では測定データの質の問題から見落とされていた異性体を新たに発見するに至った。
一方、昨年度導入した高繰返し再生増幅器を利用した赤外顕微分光法の改良も進め、振動和周波発生分光法を顕微分光法と融合させることで空間分解能1μm以下、時間分解能およそ3psを有する超分解能赤外顕微分光法を可能にした。これにより例えば、染色を行なうことなく、かつ細胞の部位選択的に生細胞の赤外分光を行なうことが可能になる。これらの手法の開発により細胞内の受容体と基質の結合部位のみの情報を抽出し、気相における観測との比較検討から包括的に分子認識機構の研究をする体制が確立された。

研究成果

• [雑誌論文] Ionization-induced II→H site switching dynamics in phenol-Ar_3 (2011)
  • 著者名/発表者名: Shun-ichi Ishiuchi, Mitsuhiko Miyazaki, Makoto Sakai, Masaaki Fujii, Matthias Schmies, Otto Dopfer
  • 雑誌名: Physical Chemistry Chemical Physics 巻: 13 ページ: 2409-2416
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photoionization-induced large-amplitude pendular motion in phenol^+-Kr (2011)
  • 著者名/発表者名: Mitsuhiko Miyazaki, Akihiro Takeda, Shun-ichi Ishiuchi, Makoto Sakai, Otto Dopfer, Masaaki Fujii
  • 雑誌名: Physical Chemistry Chemical Physics 巻: 13 ページ: 2744-2747
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mass analyzed threshold ionization spectra of phenol…Ar_2 : ionization energy and cation intermolecular vibrational frequencies (2011)
  • 著者名/発表者名: Antonio Armentano, Xin Tong, Mikko Riese, Simon M.Pimblott, K.Muller-Dethlefs, Masaaki Fujii, Otto Dopfer
  • 雑誌名: Physical Chemistry Chemical Physics 巻: (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of a Non-scanning Vibrational Sum-Frequency Generation Detected Infrared Super-Resolution Microscope and Its Application to Biological Cells (2010)
  • 著者名/発表者名: Keiichi Inoue, Masaaki Fujii, Makoto Sakai
  • 雑誌名: Applied Spectroscopy 巻: 64 ページ: 275-281
  • 査読あり
• [雑誌論文] Infrared imaging of an A549 cultured cell by a vibrational sum-frequency generation detected infrared super-resolution microscope (2010)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Kogure, Keiichi Inoue, Tsutomu Ohmori, Miya Ishihara, Makoto Kikuchi, Masaaki Fujii, Makoto Sakai
  • 雑誌名: Optics Express 巻: 18 ページ: 13402-13406
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dual Emission Caused by Ring Inversion Isomerization of a 4-Methyl-2-pyridyl-pyrimidine Copper(I) Complex (2010)
  • 著者名/発表者名: Michihiro Nishikawa, Kuniharu Nomoto, Shoko Kume, Keiichi Inoue, Makoto Sakai, Masaaki Fujii, Hiroshi Nishihara
  • 雑誌名: Journal of the American Chemical Society 巻: 131 ページ: 9579-9581
  • 査読あり
• [雑誌論文] Excited state hydrogen transfer dynamics in substituted phenols and their complexes with ammonia : ππ^*-πδ^* energy gap propensity and ortho-substitution effect (2010)
  • 著者名/発表者名: G.A.Pino, A.N.Oldani, E.Marceca, M.Fujii, S.-I.Ishiuchi, M.Miyazaki, M.Broquier, C.Dedonder, C.Jouvet
  • 雑誌名: The Journal of Chemical Physics 巻: 133 ページ: 124313(12)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tribute to Klaus Muller-Dethlefs (2010)
  • 著者名/発表者名: Daniel Neumark, Masaaki Fujii, Michael Duncan
  • 雑誌名: The Journal of Physical Chemistry A 巻: 114 ページ: 11027-11027
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fragmentation Energetics of the Phenol^+…Ar_3 Cation Cluster (2010)
  • 著者名/発表者名: Antonio Armentano, Mikko Riese, Mehran Taherkhani, Med Ben Yezzar, Klaus Muller-Dethlefs, Masaaki Fujii, Otto Dopfer
  • 雑誌名: The Journal of Physical Chemistry A 巻: 114 ページ: 11139-11143
  • 査読あり
• [雑誌論文] Excited-State Triple-Proton Transfer in 7-zaindole(H_2O)_2 and Reaction Path Studied by Electronic Spectroscopy in the Gas Phase and Quantum Chemical Calculations (2010)
  • 著者名/発表者名: Kenji Sakota, Christophe Jouvet, Claude Dedonder, Masaaki Fujii, Hiroshi Sekiya
  • 雑誌名: The Journal of Physical Chemistry A 巻: 114 ページ: 11161-11166
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural Evolution of (1-NpOH)_n Clusters Studied by R2PI and IR Dip Spectroscopies (2010)
  • 著者名/発表者名: Morihisa Saeki, Shun-ichi Ishiuchi, Makoto Sakai, Kenro Hashimoto, Masaaki Fujii
  • 雑誌名: The Journal of Physical Chemistry A 巻: 114 ページ: 11210-11215
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Hybrid Data Base : Quantum Chemistry Literature Data Base II-New Concept and New Technology- (2010)
  • 著者名/発表者名: Keiko Takano, Nobuaki Koga, Toshio Matsushita, Kenro Hashimoto, Haruo Hosoya, Hidenori Matsuzawa, Umpei Nagashima, Takeshi Nishikawa, Hiroaki Wasada, Shinichi Yamaba, Masanori Tachikawa, Masahiko Hada
  • 雑誌名: Bulletin of the Chemical Society of Japan 巻: 83 ページ: 660-666
  • 査読あり
• [学会発表] 生体分子の気相分光法の開発と分子認識機構へのアプローチ (2011)
  • 著者名/発表者名: 藤井正明
  • 学会等名: 日本化学会春季年会:先端ウォッチ「高次実在分子システムのための分子科学:実験と理論による機能発現の分子論的理解」
  • 発表場所: 分子科学研究所(招待講演)
  • 年月日: 2011-03-27
• [学会発表] 高次分子システム研究のためのバーチャル研究所(高次分子システム研究所) (2011)
  • 著者名/発表者名: 藤井正明
  • 学会等名: 学協会連携分子研研究会「物理化学・生物化学の更なる発展のための提案と方策」
  • 発表場所: 分子科学研究所(招待講演)
  • 年月日: 2011-03-01
• [学会発表] IR imaging of living cells by a vibrational sum-frequency generation detected IR super-resolution microscope (2010)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Kogure, Keiichi Inoue, Katsuya Kikuchi, Kana Kitatsugu, Masaaki Fujii, Makoto Sakai
  • 学会等名: The 2010 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies
  • 発表場所: Honolulu, Hawaii, USA
  • 年月日: 2010-12-19
• [学会発表] Study of the proton transfer in the zeolite-2,4,6 trihydroxyacetophenon (THAP) complex (2010)
  • 著者名/発表者名: Kenro Hashimoto
  • 学会等名: The 2010 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies
  • 発表場所: Honolulu, Hawaii, USA(Invited)
  • 年月日: 2010-12-19
• [学会発表] Ionization induced site switching reaction in phenol/Ar cluster : Spectroscopic view of dynamical motion of Ar atom (2010)
  • 著者名/発表者名: Shun-ichi Ishiuchi, Mitsuhiko Miyazaki, Makoto Sakai, Otto Dopfer, Klaus Muller-Dethlefs, Masaaki Fujii
  • 学会等名: The 2010 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies
  • 発表場所: Honolulu, Hawaii, USA
  • 年月日: 2010-12-18
• [学会発表] Development of a vibrational sum-frequency generation detected IR super-resolution microscope and its application to cells (2010)
  • 著者名/発表者名: Keiichi Inoue, Satoshi Kogure, Katsuya Kikuchi, Masaaki Fujii, Makoto Sakai
  • 学会等名: The 2010 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies
  • 発表場所: Honolulu, Hawaii, USA
  • 年月日: 2010-12-17
• [学会発表] Electronic and vibrational spectra of jet-cooled Z-Pro-Leu-Gly-NH_2 obtained by laser desorption supersonic jet technique-structural determination of stable conformers in gas phase (2010)
  • 著者名/発表者名: Kohei Yamada, Toshiro Asakawa, Jun Ishikawa, Shun-ichi Ishiuchi, Koichi Tsukiyama, Masaaki Fujii
  • 学会等名: The 2010 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies
  • 発表場所: Honolulu, Hawaii, USA
  • 年月日: 2010-12-17
• [学会発表] Infrared spectroscopic study on the ground state proton transfer reaction of phenol-(NH_3)_n (n〓11) clusters (2010)
  • 著者名/発表者名: Mitsuhiko Miyazaki, Ayako Kawanishi, Iben Nielsen, Aifan Alata, Claude Dedonder-Lardeux, Christophe Jouvet, Masaaki Fujii
  • 学会等名: The 2010 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies
  • 発表場所: Honolulu, Hawaii, USA
  • 年月日: 2010-12-17
• [学会発表] IR-VUV studies of 3-buten-2-ol monomer and multimers in a molecular beam (2010)
  • 著者名/発表者名: Jonathan R.Woodward, Hirokazu Watanabe, Mitsuhiko Miyazaki, Shun-ichi Ishiuchi, Masaaki Fujii
  • 学会等名: The 2010 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies
  • 発表場所: Honolulu, Hawaii, USA
  • 年月日: 2010-12-17
• [学会発表] Excited-state multiple-proton transfer in solvated 7-azaindole clusters in the gas phase (2010)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Sekiya, Kenji Sakota, Christophe Jouvet, Claude Dedonder, Masaaki Fujii
  • 学会等名: The 2010 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies
  • 発表場所: Honolulu, Hawaii, USA
  • 年月日: 2010-12-16
• [学会発表] Evidence for catechol ring-induced conformational restriction in neurotransmitters (2010)
  • 著者名/発表者名: Masaaki Fujii, Shun-ichi Ishiuchi, Haruhiko Mitsuda, Mitsuhiko Miyazaki, Claude Dedonder, Christophe Jouvet
  • 学会等名: The 2010 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies
  • 発表場所: Honolulu, Hawaii, USA
  • 年月日: 2010-12-16
• [学会発表] Pyrimidine ring inversion behaviors of a copper(I) complex containing 4-methyl-2-pyridyl-pyrimidine and their effects on the photoprocess (2010)
  • 著者名/発表者名: M.Nishikawa, K.Nomoto, S.Kume, Keiichi Inoue, Makoto Sakai, Masaaki Fujii, H.Nishihara
  • 学会等名: The 2010 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies
  • 発表場所: Honolulu, Hawaii, USA
  • 年月日: 2010-12-16
• [学会発表] LDI-MS of low molecular weight drugs and toxic items by using inorganic nanoparticle sample plates (2010)
  • 著者名/発表者名: Takashi Asano, Tetsu Yonezawa, Kohei Yamada, Jun Ishikawa, Toshiro Asakawa, Shun-ichi Ishiuchi, Masaaki Fujii
  • 学会等名: The 2010 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies
  • 発表場所: Honolulu, Hawaii, USA
  • 年月日: 2010-12-16
• [学会発表] レーザー蒸発気相分光による神経伝達物質のコンフォーメーションと分子認識 (2010)
  • 著者名/発表者名: 藤井正明
  • 学会等名: 分子アンサンブル2010シンポジウム
  • 発表場所: 理化学研究所和光本所鈴木梅太郎ホール(招待講演)
  • 年月日: 2010-11-15
• [学会発表] Ionization induced dynamics of Ph…Ar clusters (2010)
  • 著者名/発表者名: Masaaki Fujii
  • 学会等名: International Symposium "frontiers in Photon Science"
  • 発表場所: photon Science Institute, The University of Manchester, England(Invited)
  • 年月日: 2010-10-14
• [学会発表] Development of an IR super-resolution microscope and its application to sigle cells-Expansion to 6 μm mid-IR region- (2010)
  • 著者名/発表者名: Kana Kitatsugu, Katsuya Kikuchi, Masaaki Fujii, Makoto Sakai
  • 学会等名: 2010日本生物物理学会第48回年会
  • 発表場所: 東北大学川内北キャンパス
  • 年月日: 2010-09-21
• [学会発表] フェノール・希ガスクラスターのイオン化誘起異性化反応ダイナミクス～Rydberg状態の赤外分光～ (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: 第4回分子科学討論会
  • 発表場所: 大阪大学豊中キャンパス
  • 年月日: 2010-09-17
• [学会発表] レーザー脱離・ジェット冷却法を用いたカテコールアミン代謝生成物の気相分光-コンフォメーション制御におけるカテコール骨格の重要性- (2010)
  • 著者名/発表者名: 石川純、浅川稔朗、山田浩平、宮崎充彦、石内俊一、藤井正明
  • 学会等名: 第4回分子科学討論会
  • 発表場所: 大阪大学豊中キャンパス
  • 年月日: 2010-09-17
• [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: 第4回分子科学討論会
  • 発表場所: 大阪大学豊中キャンパス
  • 年月日: 2010-09-16
• [学会発表] ピコ時間分解分光によるPhenol-(NH_3)_n(n=3～5)の励起状態水素移動ダイナミクスの研究 (2010)
  • 著者名/発表者名: 小原隆平、宮崎充彦、石内俊一、酒井誠、藤井正明
  • 学会等名: 第4回分子科学討論会
  • 発表場所: 大阪大学豊中キャンパス
  • 年月日: 2010-09-15
• [学会発表] 赤外超解像顕微鏡による細胞観察-6μm領域への拡張- (2010)
  • 著者名/発表者名: 菊地克也、北次加奈、藤井正明、酒井誠
  • 学会等名: 第4回分子科学討論会
  • 発表場所: 大阪大学豊中キャンパス
  • 年月日: 2010-09-15
• [学会発表] ピコ秒時間分解分光を用いたPhenol-(NH_3)_5の励起状態水素移動反応メカニズムの研究-電子・プロトン段階的移動の可能性- (2010)
  • 著者名/発表者名: 宮崎充彦、小原隆平、石内俊一、酒井誠、藤井正明
  • 学会等名: 第4回分子科学討論会
  • 発表場所: 大阪大学豊中キャンパス
  • 年月日: 2010-09-14
• [学会発表] Phenol-(NH_3)_nクラスターの中赤外分光～プロトン移動反応のサイズ依存性～ (2010)
  • 著者名/発表者名: 川西絢子、Alata Iban、 Nielsen Iben、宮崎充彦、石内俊一、Jouvet Christophe、Dedonder Claude、藤井正明
  • 学会等名: 第4回分子科学討論会
  • 発表場所: 大阪大学豊中キャンパス
  • 年月日: 2010-09-14
• [学会発表] レーザー脱離・ジェット冷却法を用いたフェニレフリン及びカテコールアミン類の気相分光 (2010)
  • 著者名/発表者名: 浅川稔朗、石川純、宮崎充彦、石内俊一、藤井正明
  • 学会等名: 第4回分子科学討論会
  • 発表場所: 大阪大学豊中キャンパス
  • 年月日: 2010-09-14
• [学会発表] Gas-phase spectroscopy of biomolecules by gold nano particle assisted laser desorption supersonic jet technique (2010)
  • 著者名/発表者名: Shun-ichi Ishiuchi
  • 学会等名: The 2010 Molecular and Ionic Clusters Conference
  • 発表場所: Toukamachi, Niigata, Japan(Invited)
  • 年月日: 2010-09-08
• [学会発表] Gas-phase spectroscopy of biomolecules by gold nano particle assisted laser desorption supersonic jet technique (2010)
  • 著者名/発表者名: Shun-ichi Ishiuchi
  • 学会等名: The 2010 Molecular and Ionic Clusters Conference
  • 発表場所: Toukamachi, Niigata, Japan
  • 年月日: 2010-09-08
• [学会発表] Ionization induced isomerization reaction dynamics of phenol-rare gas clusters -Infrared spectroscopy in Rydberg state- (2010)
  • 著者名/発表者名: Makoto Sakai
  • 学会等名: The 2010 Molecular and Ionic Clusters Conference
  • 発表場所: Toukamachi, Niigata, Japan
  • 年月日: 2010-09-07
• [学会発表] An Electron Moves Together with a Proton or Not-Picosecond Dynamics in Excited State Hydrogen Transfer (2010)
  • 著者名/発表者名: Masaaki Fujii
  • 学会等名: The 2010 Molecular and Ionic Clusters Conference
  • 発表場所: Toukamachi, Niigata, Japan
  • 年月日: 2010-09-06
• [学会発表] Growing mechanism of chiral carbon nano tube (2010)
  • 著者名/発表者名: Kenro Hashimoto, Takeshi Kodama, Yohji Achiba
  • 学会等名: The 2010 Molecular and Ionic Clusters Conference
  • 発表場所: Toukamachi, Niigata, Japan
  • 年月日: 2010-09-06
• [学会発表] What is behind pronounced intensity enhancement of protonated peptides in maldi spectrometry with 2,4,6-trihydroxyacetophenon on zeolite surface? (2010)
  • 著者名/発表者名: Kenro Hashimoto, Tatsuya Fujino
  • 学会等名: XXIII IUPAC Symposium on Photochemistry
  • 発表場所: Ferrara Italy
  • 年月日: 2010-07-13
• [学会発表] Pronounced Selectivity in MALDI Mass Spectrometry using 2,4,6-trihydroxyacetophenone on zeolite surface (2010)
  • 著者名/発表者名: Tatsuya Fujino, Yusuke Komori, Hisashi Shima, Junko N.Kondo, Kenro Hashimoto, Takashi Korenaga
  • 学会等名: XXIII IUPAC Symposium on Photochemistry
  • 発表場所: Ferrara Italy
  • 年月日: 2010-07-13
• [学会発表] 金属ナノ粒子プレートを用いた薬毒物のLDI-MS (2010)
  • 著者名/発表者名: 浅野貴志、米澤徹、阿部猛、石内俊一、藤井正明
  • 学会等名: The 1st Asian & Oceanic Mass Spectrometry Conference
  • 発表場所: Tsukuba, Ibaraki, Japan
  • 年月日: 2010-06-18
• [学会発表] Evidnece for catechol ring-induced conformational restriction in neurotransmitters (2010)
  • 著者名/発表者名: Haruhiko Mitsuda, Shun-ichi Ishiuchi, Claude Dedonder, Christophe Jouvet, Masaaki Fujii
  • 学会等名: Isolated Biomolecules and Biomolecular Interactions 2010
  • 発表場所: Berlin, Germany
  • 年月日: 2010-06-13
• [学会発表] Laser Desorption Supersonic Jet Spectroscopy of Tri-Peptide ; Z-Pro-Leu-Gly-NH_2 (2010)
  • 著者名/発表者名: Shun-ichi Ishiuchi, Kohei Yamada, Masaaki Fujii
  • 学会等名: Isolated Biomolecules and Biomolecular Interactions 2010
  • 発表場所: Berlin, Germany
  • 年月日: 2010-06-13
• [備考]
  • URL: http://www.res.titech.ac.jp/~kiso/koujikei.html