高度化した一分子観察法による蛋白質の折り畳みダイナミクスの解明

2011 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21370072
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生物物理学
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 高橋 聡 東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (30283641)
• 研究協力者: 鎌形 清人 東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (90432492) ; 小井川 浩之 東北大学, 多元物質科学研究所, 教育研究支援者
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• キーワード: フォールディング

研究概要

本申請研究では、蛋白質のフォールディング現象を理解するために、第一に、一分子を長時間観察するための球面鏡システムを開発した。この装置を用いて、変性したシトクロムcのエネルギー地形を解析する研究を進めた。第二に、一分子の蛍光強度データを高時間分解能で観察するためのラインフォーカス型の共焦点顕微鏡を開発した。この装置をBdpAに適応することで、変性状態に複数の副順位が存在することを明らかにした。今後、開発した手法を新しい試料に応用することが期待される。

研究成果

• [雑誌論文] Long-Term Observation of Fluorescence of Free SingleMolecules To Explore Protein-Folding Energy Landscapes (2012)
  • 著者名/発表者名: Kamagata K, Kawaguchi T, Iwahashi Y, Baba A, Fujimoto K, Komatsuzaki T, Sambongi Y, Goto Y, Takahashi S
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc 巻: 134 ページ: 11525-11532
  • 査読あり
• [雑誌論文] Time-Resolved Small-Angle X-ray Scattering Study of the Folding Dynamics of Barnase (2011)
  • 著者名/発表者名: Tsuyoshi Konuma, Tetsunari Kimura, Shuzo Matsumoto, Yuji Goto, Tetsuro Fujisawa, Alan R.Fersht, Satoshi Takahashi
  • 雑誌名: Journal of Molecular Biology 巻: 405 ページ: 1284-1294
  • 査読あり
• [雑誌論文] Staring at a Protein : Ensemble and Single-Molecule Investigations on Protein-Folding Dynamics (2011)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Takahashi, Kiyoto Kamagata
  • 雑誌名: Advances in Chemical Physics 巻: 146 ページ: 3-22
  • 査読あり
• [雑誌論文] 一分子蛍光観察法を用いたタンパク質フォールディングの解明 (2011)
  • 著者名/発表者名: 小井川浩之、鎌形清人、高橋聡
  • 雑誌名: 高分子 ページ: 801-803
• [雑誌論文] 新しいタンパク質科学の可能性.新時代を切り拓くマルチタレントDavid Baker (2011)
  • 著者名/発表者名: 鎌形清人、高橋聡
  • 雑誌名: 化学同人 ページ: 68-69
• [学会発表] Folding dynamics of cytochrome c551 studied by long time observation of fluorescence time series from single molecules (2012)
  • 著者名/発表者名: Toshifumi Kawaguchi, Kiyoto Kamagata, Hiroyuki Oikawa, Yoshihiro Sambongi, Satoshi Takahashi
  • 学会等名: 日本化学会第92春季年会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 20120325-28
• [学会発表] Exploring The Energy Landscape of Denatured Protein Using Time-Series Detection of Fluorescence of Free Single Molecules (2012)
  • 著者名/発表者名: Kiyoto Kamagata, Toshifumi Kawaguchi, Akinori Baba, Yoshihiro Sambongi, Tamiki Komatsuzaki, Satoshi Takahashi
  • 学会等名: International Symposium on Innovative Nanobiodevices ISIN 2012
  • 発表場所: Nagoya
  • 年月日: 20120321-22
• [学会発表] See how they run:exploring the energy landscape of protein folding using time-series detection of fluorescence of free single molecules (2011)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Takahashi
  • 学会等名: 日本分光学会年会講演会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 20111130-1202
• [学会発表] Additives inhibiting the bleaching of fluorophores for the oong-time fluorescence observation of single proteins (2011)
  • 著者名/発表者名: Hironao Itabashi, Eriko Mano, Hiroyuki Oikawa, Yasuyuki Araki, Kiyoto Kamagata, Takehiko Wada, Satoshi Takahashi
  • 学会等名: 第49回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 姫路
  • 年月日: 20110916-18
• [学会発表] Energy landscape of denatured protein revealed by a new singe-molecule fluorescence method (2011)
  • 著者名/発表者名: Kiyoto Kamagata, Toshifumi Kawaguchi, Akinori Baba, Yoshihiro Sambongi, Tamiki Komatsuzaki, Satoshi Takahashi
  • 学会等名: 第49回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 姫路
  • 年月日: 20110916-18
• [学会発表] Imaging and tracking of single BLG molecules in solution (2011)
  • 著者名/発表者名: Sion Ando, Hiroyuki Oikawa, Kiyoto Kamagata, Kazumasa Sakurai, Yuji Goto, Satoshi Takahashi
  • 学会等名: 第49回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 姫路
  • 年月日: 20110916-18
• [学会発表] Microsecond-resolved time traces of protein conformational change by single-molecule fluorescence detection (2011)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Oikawa, Kiyoto Kamagata, Issei Iijima, Takahiro Hohsaka, Yoshihiro Sambongi, Satoshi Takahashi
  • 学会等名: 第49回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 姫路
  • 年月日: 20110916-18
• [学会発表] Submillisecond dynamics of protein folding and ligand binding detected by the line conforcal microscopy (2011)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Oikawa, Kiyoto Kamagata, Issei Iijima, Takahiro Hosaka, Yoshihiro Sambongi, Satoshi Takahashi
  • 学会等名: 第49回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 姫路
  • 年月日: 20110916-18
• [学会発表] Exploration of energy landscape of protein folding using a novel single-molecule fluorescence method (2011)
  • 著者名/発表者名: Kiyoto Kamagata
  • 学会等名: The Complexity of Dynamics and Kinetics in Many Dimensions
  • 発表場所: USA, Telluride
  • 年月日: 20110620-24
• [学会発表] 新規一分子蛍光観測法による蛋白質の自由エネルギー地形の解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 鎌形清人, 川口敏史, 馬場昭典, 三本木至宏, 小松崎民樹, 高橋聡
  • 学会等名: 第11回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 20110607-09
• [学会発表] マイクロ秒分解一分子蛍光検出による蛋白質構造変化の追跡 (2011)
  • 著者名/発表者名: 小井川浩之, 鎌形清人, 飯島一生, 芳坂貴弘, 高橋聡
  • 学会等名: 第11回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 20110607-09
• [学会発表] Single molecule and ensemble investigations of protein folding dynamics in the time domain from 30 μs to seconds (2011)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Takahashi
  • 学会等名: The 16th Biophysics Conference
  • 発表場所: National Dong Hwa University, Taiwan
  • 年月日: 20110518-21
• [学会発表] Flow and Stop Protocol for the Long-Time Observation of Fluorescence from Single Molecules: Application to the Time-Series Analysis of Protein Folding (2011)
  • 著者名/発表者名: Kiyoto Kamagata, Akinori Baba, Tamiki Komatsuzaki, Satoshi Tkahashi
  • 学会等名: 55th Annual Meeting Biophysical Society
  • 発表場所: USA, Maryland
  • 年月日: 20110305-09
• [学会発表] 一分子蛍光検出による蛋白質折り畳みのマイクロ秒分解時間追跡 (2010)
  • 著者名/発表者名: 小井川浩之, 鎌形清人, 高橋聡
  • 学会等名: 第48回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 日本,仙台
  • 年月日: 2010-09-20
• [学会発表] Single Molecule Investigation of the Denatured State Dynamics of Cytochrome c in the Time Domain form 100μs to 1S (2010)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Takahashi, Hiroyuki Oikawa and Kiyoto Kamagata
  • 学会等名: The 24th Annual Symposium of The Protein Society
  • 発表場所: USA ,San diego
  • 年月日: 2010-08-05
• [学会発表] Single Molecule Investigation of the Denatured State Dynamics of Cytochrome c in the Time Domain from 10μs to 1s (2010)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Takahashi
  • 学会等名: Indo-Japan Joint Workshop on New Frontiers of Molecular Spectroscopy from Gas Phase to Proteins
  • 発表場所: 日本,神戸
  • 年月日: 2010-06-26
• [学会発表] 蛋白質フォールディングの実験的研究:単純な速度論に潜む複雑性を検出できるか? (2010)
  • 著者名/発表者名: 高橋聡
  • 学会等名: 第10回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 日本,札幌
  • 年月日: 2010-06-16
• [学会発表] キャピラリー内トラップによる一分子長時間測定法の開発:蛋白質の折り畳みへの応用 (2010)
  • 著者名/発表者名: 鎌形清人, 高橋聡
  • 学会等名: 第10回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 日本,札幌
  • 年月日: 2010-06-16
• [学会発表] Long-time observation of a single molecule trapped in a capillary cell: application for protein folding (2010)
  • 著者名/発表者名: Kiyoto Kamagata, Satoshi Takahashi
  • 学会等名: Gordon Research Conference Protein Folding Dynamics
  • 発表場所: USA,Ventura
  • 年月日: 2010-01-10
• [学会発表] キャピラリー内トラップによる一分子の長時間観察:蛋白質の折り畳みへの応用 (2009)
  • 著者名/発表者名: 鎌形清人、後藤祐児、高橋聡
  • 学会等名: 第47回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 徳島
  • 年月日: 20091030-1101
• [学会発表] 一分子測定法による乳性蛋白質βーラクトグロブリンの折り畳み過程の観測 (2009)
  • 著者名/発表者名: 門脇喬之, 鎌形清人, 小井川浩之, 櫻井一正, 後藤祐児, 高橋聡
  • 学会等名: 第47回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 徳島
  • 年月日: 20091030-1101
• [学会発表] ライン共焦点顕微鏡による蛋白質折り畳みのマイクロ秒分解一分子追跡 (2009)
  • 著者名/発表者名: 小井川浩之, 鎌形清人, 後藤祐児, 高橋聡
  • 学会等名: 第47回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 徳島
  • 年月日: 20091030-1101
• [学会発表] 二重標識したマルトース結合蛋白質の基質結合と折りたたみの一分子観測 (2009)
  • 著者名/発表者名: 山森明弘, 鎌形清人, 飯島一生, 芳坂貴弘, 後藤祐児, 高橋聡
  • 学会等名: 第47回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 徳島
  • 年月日: 20091030-1101
• [学会発表] STARING AT A PROTEIN Single-Molecule and Ensemble Investigations of Protein Folding Dynamics (2009)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Takahashi
  • 学会等名: The Complexity of Dynamics and Kinetics in Many Dimensions
  • 発表場所: Colorado,USA
  • 年月日: 20090629-0703
• [学会発表] マイクロ秒時間分解一分子追跡による蛋白質折り畳み運動の観測 (2009)
  • 著者名/発表者名: 小井川浩之,鎌形清人,高橋聡
  • 学会等名: 第36回生体分子科学討論会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 20090619-20
• [学会発表] キャピラリー内トラップによる一分子長時間観測:蛋白質の折り畳みへの応用 (2009)
  • 著者名/発表者名: 鎌形清人,後藤祐児,高橋聡
  • 学会等名: 第9回蛋白質科学会
  • 発表場所: 熊本
  • 年月日: 20090520-22
• [図書] Protein Folding and Misfolding Shining Light by Infrared Spectroscpy, Watching Dynamical Events in Protein Folding in the Time Domain from Submilliseconds to Seconds : Continuous-Flow Rapid-Mixing Infrared Spectroscopy (2011)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Takahashi, Tetsunari Kimura
  • 総ページ数: 91-115
  • 出版者: springer
• [図書] タンパク質の立体構造入門:基礎から構造バイオインフォマティクスへ、タンパク質の変性とフォールディング、タンパク質のフォールディング問題 (2010)
  • 著者名/発表者名: 高橋聡
  • 総ページ数: 18-24,37-46
  • 出版者: 講談社
• [図書] タンパク質のはたらきを知る一分子機能と生体作用、「蛋白質の可視化とダイナミズム○1:in vitro系での研究」 (2009)
  • 著者名/発表者名: 高橋聡
  • 総ページ数: 53-66
  • 出版者: 化学同人