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2007 年度 実績報告書

極限的分光計測による複雑系高次分子機能の研究

計画研究

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 19056009
研究機関独立行政法人理化学研究所

研究代表者

田原 太平  理化学研究所, 田原分子分光研究室, 主任研究員 (60217164)

研究分担者 竹内 佐年  独立行政法人理化学研究所, 田原分子分光研究室, 先任研究員 (50280582)
山口 祥一  独立行政法人理化学研究所, 田原分子分光研究室, 専任研究員 (60250239)
石井 邦彦  独立行政法人理化学研究所, 田原分子分光研究室, 研究員 (80391853)
キーワード凝縮相 / ダイナミクス / 超高速分光 / 非線形分光 / 時空間分解計測 / 単一分子計測 / 複雑分子系 / 生体関連分子
研究概要

フェムト秒時間分解蛍光分光法を駆使して、7-アザインドール二量体の光二重プロトン移動反応の研究を行った。この反応では、プロトンが一つずつ段階的に移動するか、二つが連関して協奏的に移動するかについて激しい論争となっていたが、蛍光ダイナミクスの励起波長依存性に関する綿密な実験を行い、溶液中では2つのプロトンが約1ピコ秒で協奏的に移動することを明示した。代表的銅(I)錯体であるビス-2,9ジメチル-1,10フェナントロリン銅(I)錯体に関して、MLCT励起によって誘起される構造変化のダイナミクスを、フェムト秒時間分解吸収・発光分光によって研究し、光励起直後の構造がサブピコ秒の寿命を持つことを示した。これにより、銅(I)錯体の励起状態のポテンシャル曲面はヤーン・テラー理論の予想より複雑な形状を持っていることが明らかになった。
細胞イメージングの分野で注目される蛍光タンパク質(GFP)の電子構造を理解するために、3種類の典型的なGFP(オワンクラゲGFP,Sapphire,eGFP)について,マルチプレックス二光子吸収分光法により二光子吸収スペクトルを測定した。eGFPでは,二光子吸収ピーク波長の顕著なブルーシフトが観測された。さらに,eGFPの発色団の構造を持つ有機化合物(HBDI)についても同様の差異が観測されたことから、eGFPには隠れた電子励起状態が存在していると結論した。
核酸,タンパク質などの生体高分子に特有のダイナミクスは,低分子には見られない遅い時間スケールの運動で特徴づけられ,その機能発現において本質的に重要であると考えられる。ナノ秒からミリ秒の広範な時間領域で複雑分子のダイナミクスを追跡する手段として,フェムト秒レーザー、共焦点顕微鏡およびアバランシェフォトダイオード検出器を組み合わせた汎用蛍光相関計測システムを製作した。

  • 研究成果

    (31件)

すべて 2008 2007 その他

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (22件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] The excited-state structure and the dynamics of 1,3,5-tris (phenylethynyl) benzene as studied by Raman and time-resolved fluorescence spectroscopy2007

    • 著者名/発表者名
      T. Nomoto, H. Hosoi. T. Fujino, T. Tahara, and H. Hamaguchi
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. A 111

      ページ: 2907-2912

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Real-time observation of the photoinduced structural change of bis-2,9-dimethyl-1,10-phenanthroline copper (I) by femtosecond fluorescence spectroscopy: A realistic potential curve of the Jahn-Teller distortion2007

    • 著者名/発表者名
      M. Iwamura, S. Takeuchi, and T. Tahara
    • 雑誌名

      J. Am. Chem. Soc. 129

      ページ: 5248-5256

    • 査読あり
  • [雑誌論文] The answer to concerted versus step-wise controversy for double proton transfer mechanism of 7-azaindole dimer in solution2007

    • 著者名/発表者名
      S. Takeuchi and T. Tahara
    • 雑誌名

      Prod. Natl. Acad. Sci. USA 129

      ページ: 5285-5290

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Femtosecond/picosecond time-resolved fluorescence study of hydorphilic polymer fine particles2007

    • 著者名/発表者名
      D. Nanjo, H. Hosoi, T. Fujino, T. Tahra, and T. Korenaga
    • 雑誌名

      J. Phys, Chem. B 111

      ページ: 2759-2764

    • 査読あり
  • [雑誌論文] アゾベンゼンの超高速光異性化メカニズム2007

    • 著者名/発表者名
      藤野竜也、田原太平
    • 雑誌名

      高分子 58

      ページ: 488-492

  • [雑誌論文] Hidden electronic state of enhanced green fluorescent protein

    • 著者名/発表者名
      H. Hosoi, S. Yamaguchi, H. Mizuno, A. Miyawaki, and T. Tahara
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. B (in press)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Pronounced non-Condon effect as the origin of quantum beat observed in time-resolved absorption signal from excited-state cis-stilbene

    • 著者名/発表者名
      K. Ishii, S. Takeuchi, and T. Tahara
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. A (in press)

    • 査読あり
  • [学会発表] Toward the Extreme of Vibrational Spectroscopy (invited)2008

    • 著者名/発表者名
      T. Tahara
    • 学会等名
      Tokyo International Symposium on Time-and Space-resolved Vibrational Spectroscopy
    • 発表場所
      Tokyo, Japan
    • 年月日
      20080124-25
  • [学会発表] Hidden electronic excited state of enhanced green fluorescence protein (eGFP) by new multiplex two-photon absorption spectroscopy2008

    • 著者名/発表者名
      H. Hosoi, S. Yamaguchi, H. Mizuno, A. Miyawaki and T. Tahara
    • 学会等名
      Tokyo International Symposium on Time-and Space-resolved Vibrational Spectroscopy
    • 発表場所
      Tokyo, Japan
    • 年月日
      20080124-25
  • [学会発表] Anharmonic coupling in a hydrogen bonding system revealed by impulsive mid-IR excitation (invited)2008

    • 著者名/発表者名
      K. Ishii, S. Takeuchi and T. Tahara
    • 学会等名
      The 5th Asian Conference on Ultrafast Phenomena
    • 発表場所
      Singapore
    • 年月日
      20080106-09
  • [学会発表] ハロロドプシンの光異性化初期過程の超高速ポンプープローブ分光2007

    • 著者名/発表者名
      中村巧、竹内佐年、柴田幹大、出村誠、神取秀樹、田原太平
    • 学会等名
      第45回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      20071221-23
  • [学会発表] フェムト秒時間領域振動分光を用いた分子内電荷移動における超高速構造ダイナミクスの追跡2007

    • 著者名/発表者名
      竹内佐年、田原太平
    • 学会等名
      第1回分子科学討論会
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      20070917-20
  • [学会発表] 蛍光タンパク質eGFPの‘隠れた'電子励起状態:マルチプレックス二光子吸収およびフェムト秒時間分解蛍光法による追跡2007

    • 著者名/発表者名
      細井晴子、山口祥一、水野秀昭、宮脇敦史、田原太平
    • 学会等名
      第1回分子科学討論会
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      20070917-20
  • [学会発表] フェムト秒発光分光による銅(I)フェナントロリン錯体の光誘起擬ヤーン・テラー構造変化の実時間観測:置換基による構造制御とその超高速ダイナミクスへの影響2007

    • 著者名/発表者名
      岩村宗高、竹内佐年、田原太平
    • 学会等名
      第1回分子科学討論会
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      20070917-20
  • [学会発表] 単一脂質べシクル中の位置特異的な超高速ダイナミクス:ピコ秒時間分解蛍光顕微鏡による研究2007

    • 著者名/発表者名
      Sobhan SEN、石井邦彦、田原太平
    • 学会等名
      第1回分子科学討論会
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      20070917-20
  • [学会発表] 銅(I)錯体の超高速光誘起擬ヤーン・テラー構造変化に対する、励起状態のポテンシャルの準安定構造に関する理論的研究2007

    • 著者名/発表者名
      渡邉秀和、岩村宗高、南部伸孝、田原太平
    • 学会等名
      第1回分子科学討論会
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      20070917-20
  • [学会発表] 近赤外共鳴ラマン分光法と量子化学計算による液体アンモニア中の溶媒和電子の研究2007

    • 著者名/発表者名
      亀田剛史、田原太平、坂本章
    • 学会等名
      第1回分子科学討論会
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      20070917-20
  • [学会発表] ポリアクリルアミド系ナノ微粒子の溶媒和構造2007

    • 著者名/発表者名
      藤野竜也、細井晴子、南條大輔、田原太平、伊永隆史
    • 学会等名
      日本化学会第1回関東支部大会
    • 発表場所
      八王子
    • 年月日
      20070900
  • [学会発表] The hollow on the excited-state potential for photo-induced ‘Jahn-Teller' distortion of copper complexes revealed by ultrafast spectroscopy2007

    • 著者名/発表者名
      M. Iwamura, K. Ishii, S. Takeuchi and T. Tahara
    • 学会等名
      CLEO-Pacific Rim
    • 発表場所
      Seoul, Korea
    • 年月日
      20070826-31
  • [学会発表] フェムト秒発光分光と可視吸収分光で観測したビス(1,10-フェナントロリン)銅(I)錯体の構造変化ダイナミクス2007

    • 著者名/発表者名
      岩村宗高、竹内佐年、田原太平
    • 学会等名
      第20回配位化合物の光化学討論会
    • 発表場所
      神戸
    • 年月日
      20070807-09
  • [学会発表] Real-time probing of structural dynamics in cis-stilbene photoisomerization by ultrafast time-domain Raman spectroscopy2007

    • 著者名/発表者名
      S. Takeuchi, K. Ishii, S. Ruhman and T. Tahara
    • 学会等名
      XXIII International Conference on Photochemistry
    • 発表場所
      Cologne, Germany
    • 年月日
      20070729-0803
  • [学会発表] Ultrafat solvation dynamics of hydrophilic polymer fine particles2007

    • 著者名/発表者名
      T. Fujino, H. Hosoi, D. Nanjo, T. Tahara, and T. Korenaga
    • 学会等名
      XXIII International Conference on Photochemistry
    • 発表場所
      Cologne, Germany
    • 年月日
      20070729-0803
  • [学会発表] 超高速反応する分子の核波束運動実時間観測と励起状態ポテンシャル曲面のトポロジー(招待)2007

    • 著者名/発表者名
      田原太平
    • 学会等名
      高エネルギー研究機構 ERL研究会
    • 発表場所
      つくば
    • 年月日
      20070709-10
  • [学会発表] Structural snapshots of reacting polyatomic molecules observed by ultrafast time-domain vibrational spectroscopy (invited)2007

    • 著者名/発表者名
      S. Takeuchi and T. Tahara
    • 学会等名
      12th Korea-Japan Joint Symposium on Frontier of Molecular Science
    • 発表場所
      済州島,Korea
    • 年月日
      20070705-07
  • [学会発表] Observation of photo-induced structural change of [Cu (2,9-dimethyl-1,10-phenanthroline)_2] by ultrafast spectroscopy2007

    • 著者名/発表者名
      M. Iwamura, S. Takeuchi, and T. Tahara
    • 学会等名
      17th International Symposium on the Photochemistry and Photophysics of Coordination Compounds
    • 発表場所
      Dublin, Ireland
    • 年月日
      20070624-28
  • [学会発表] Temporal vibrations of short-lived excited states observed by femtosecond time-domain spectroscopy (invited)2007

    • 著者名/発表者名
      T. Tahara
    • 学会等名
      The 13th International Conference on Time-resolved Vibrational Spectroscopy
    • 発表場所
      Freising, Germany
    • 年月日
      20070519-25
  • [学会発表] 高分子ナノ微粒子のフェムト秒時間分解蛍光分光2007

    • 著者名/発表者名
      藤野竜也、細井晴子、南條大輔、田原太平、伊永隆史
    • 学会等名
      分析化学討論会
    • 発表場所
      宇都宮
    • 年月日
      20070519-20
  • [学会発表] シススチルベン超高速異性化反応における核波束ダイナミクスとポテンシャル形状:フェムト秒時間領域振動分光実験による分光2007

    • 著者名/発表者名
      竹内佐年、田原太平
    • 学会等名
      理論化学討論会
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      20070514-16
  • [学会発表] Site specific picosecond dynamics in single liquid vesicle studied by fluorescence microscopy2007

    • 著者名/発表者名
      Sobhan SEN、石井邦彦、田原太平
    • 学会等名
      日本分光学会、顕微分光部会シンポジウム
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2007-10-26
  • [備考]

    • URL

      http://www.riken.go.jp/lab-www/spectroscopy/index.html

  • [備考]

    • URL

      http://www.riken.go.jp/lab-www/spectroscopy/en/index.html

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公開日: 2010-02-04   更新日: 2016-04-21  

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