Ｘ線自由電子レーザーを用いた非結晶サブミクロン粒子のナノメートル分解能構造解析

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 24654140
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 生物物理・化学物理
• 研究機関: 慶應義塾大学
• 研究代表者: 中迫 雅由 慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (30227764)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: コヒーレントＸ線回折イメージング / Ｘ線自由電子レーザー / 三次元再構成 / 非結晶粒子 / ナノ構造 / シミュレーション / 計算物理学 / リボソーム

研究概要

コヒーレントＸ線回折顕微鏡法は、レンズが不要なイメージング手法であり、Ｘ線自由電子レーザーの持つ強度と空間コヒーレンスの両方を活用することで、結晶化が原理的に不可能または極めて困難な巨大分子・粒子やその集合体などの構造解析に適用できるものと期待されている。本研究では、将来的な分子構造解析の可能性の検討、データ処理や構造解析の新しい方法の提案を行って、結晶化が困難な粒子の構造解析の理論およびソフトウエア基盤構築を試みた。

研究成果

• [雑誌論文] Single-shot 3D structure determination of nanocrystals with femtosecond X-ray free electron laser pulses (2014)
  • 著者名/発表者名: R. Xu, H. Jiang, C. Song, J. A. Rodriguez, Z. Huang, C.-C. Chen, D. Nam, J. Park, M. Gallagher-Jones, S. Kim, S. Kim, A. Suzuki, Y. Takayama, T. Oroguchi, Y. Takahashi, J. Fan, Y. Zou, T. Hatsui, Y. Inubushi, T. Kameshima, K. Yonekura, K Tono, T. Togashi, T. Sato, M. Yamamoto, M. Nakasako, M. Yabashi, T. Ishikawa and J. Miao
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: (印刷中)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Data processing software suite SITENNO for coherent X-ray diffraction imaging using X-ray free electron laser SACLA (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Sekiguchi, T. Oroguchi, Y. Takayama and M. Nakasako
  • 雑誌名: Journal of Synchrotron Radiatio 巻: 21 ページ: 600-612
  • DOI: 10.1107/S1600577514003439
  • 査読あり
• [雑誌論文] X線自由電子レーザーを用いた非結晶粒子のコヒーレントX線回折イメージング実験 (2014)
  • 著者名/発表者名: 中迫雅由他14名
  • 雑誌名: 日本結晶学会誌 巻: 56 ページ: 27-35
  • URL: http://www.crsj.jp/digitalBook/CrSJ-56-01/_SWF_Window.html
  • 査読あり
• [雑誌論文] Statistical coherent diffraction imaging analysis of shape-controlled nanocrystals with focused hard x-ray free electron laser pulses (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Takahashi, A. Suzuki, N. Zettsu, T. Oroguchi, Y. Takayama, Y. Sekiguchi, A. Kobayashi, M. Yamamoto and M. Nakasako
  • 雑誌名: Nano Letter 巻: 13 ページ: 6028-6032
  • DOI: 10.1021/nl403247x
  • 査読あり
• [雑誌論文] KOTOBUKI-1 apparatus for cryogenic coherent X-ray diffraction imaging (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Nakasako他19名
  • 雑誌名: Review of Scientific Instruments 巻: 84 ページ: 093705 (11 pages)
  • DOI: 10.1063/1.482212
  • 査読あり
• [雑誌論文] Three-dimensional structure determination protocol for noncrystalline biomolecules using x-ray free-electron laser diffraction imaging (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Oroguchi and M. Nakasako
  • 雑誌名: Physical Review E 巻: 87 ページ: 022712 (15 pages)
  • DOI: 10.1103/PhysRevE.87.021227
  • 査読あり
• [雑誌論文] 先端的X線光源による細胞の空間階層イメージング (2013)
  • 著者名/発表者名: 中迫雅由,山本雅貴
  • 雑誌名: パリティ 巻: 28 (7) ページ: 16-19
  • URL: http://pub.maruzen.co.jp/book_magazine/magazine/parity-back/parity2013/2013_07/1307_cont.html
• [雑誌論文] コヒーレントX線回折イメージング構造解析理論の開発と展望 (2013)
  • 著者名/発表者名: 中迫雅由他7名
  • 雑誌名: 放射光 巻: 26 ページ: 11-25
  • URL: http://www.jssrr.jp/journal/26-1.html
  • 査読あり
• [雑誌論文] Humidity-controlled preparation of frozen-hydrated biological samples for cryogenic coherent X-ray diffraction microscopy (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Takayama and M. Nakasako
  • 雑誌名: Review of Scientific Instruments 巻: 83 ページ: 054301 (6 pages)
  • DOI: 10.1063/1.4718359
  • 査読あり
• [雑誌論文] X線自由電子レーザーを用いた非結晶粒子のコヒーレントX線回折イメージング実験 (2012)
  • 著者名/発表者名: 中迫雅由他13名
  • 雑誌名: オプトロニクス 巻: 368 ページ: 101-106
  • URL: http://www.optronics.co.jp/magazine/opt.php?year=2012&month=8
• [雑誌論文] 非結晶粒子のコヒーレントX線回折イメージング (2012)
  • 著者名/発表者名: 中迫雅由他13名
  • 雑誌名: レーザー研究 巻: 40 ページ: 680-686
  • URL: http://www.lsj.or.jp/laser/40/40_9.pdf
  • 査読あり
• [学会発表] Classification protocol of projection images by manifold : Toward analysis of dynamics of particles with coherent x-ray diffraction imaging (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Yoshidome他3名
  • 学会等名: Biophysics Society Annual Meeting
  • 発表場所: San Francisco, USA
  • 年月日: 20140200
• [学会発表] SACLA-CXDI実験データ処理ソフトウェア「四天王」の現状と将来 (2014)
  • 著者名/発表者名: 関口優希他3名
  • 学会等名: 第27回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
  • 発表場所: 広島
  • 年月日: 2014-01-13
• [学会発表] CXDI位相回復の成否評価方法 (2014)
  • 著者名/発表者名: 橋本早紀他4名
  • 学会等名: 第27回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
  • 発表場所: 広島
  • 年月日: 2014-01-13
• [学会発表] 中心対称性を考慮したコヒーレントX線回折パターンの暗視野位相回復 (2014)
  • 著者名/発表者名: 小林周他4名
  • 学会等名: 第27回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
  • 発表場所: 広島
  • 年月日: 2014-01-13
• [学会発表] 生体粒子のコヒーレントX線回折イメージングにおける金コロイド粒子を利用した回折シグナル増幅及び位相決定法の開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 高山裕貴,他4名
  • 学会等名: 第27回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
  • 発表場所: 広島
  • 年月日: 2014-01-13
• [学会発表] XFELコヒーレント回折イメージングによる金属ナノ粒子の組織と粒度分布の複合解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 高橋幸生他8名
  • 学会等名: 第27回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
  • 発表場所: 広島
  • 年月日: 2014-01-13
• [学会発表] クライオ試料照射装置"壽壱号"を用いたSACLAでのコヒーレントX線回折イメージング実験の現状 (2014)
  • 著者名/発表者名: 中迫雅由他16名
  • 学会等名: 第27回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
  • 発表場所: 広島
  • 年月日: 2014-01-13
• [学会発表] 低温X線構造解析の展開蛋白質水和構造解析からコヒーレントX線回折イメージングまで (2013)
  • 著者名/発表者名: 中迫雅由
  • 学会等名: 超高速光エレクトロニクス研究会・光波シンセシス研究グループ研究会・理研シンポジウム
  • 発表場所: 和光
  • 年月日: 2013-12-11
  • 招待講演
• [学会発表] X線自由電子レーザーSACLAで開く新しい構造研究の地平 (2013)
  • 著者名/発表者名: 中迫雅由
  • 学会等名: 第40回日本臨床バイオメカニクス学会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2013-11-22
  • 招待講演
• [学会発表] Cryogenic CXDI experiments for non-crystalline particles using KOTOBUKI-1 apparatus at SACLA : the present status and future plan (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Nakasako他21名
  • 学会等名: 6-th Workshop on FEL Science
  • 発表場所: Tainan, Taiwan
  • 年月日: 2013-11-04
  • 招待講演
• [学会発表] Coherent X-ray diffraction imaging of non-crystalline particles with sub-micrometer dimensions (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Nakasako他21名
  • 学会等名: Modeling biomolecular systems in cellular environment
  • 発表場所: Kyoto, Japan
  • 年月日: 2013-10-31
  • 招待講演
• [学会発表] Humidity-controlled preparation of frozen-hydtrated biological samples for cryogenic coherent X-ray diffraction imaging using XFEL (2013)
  • 著者名/発表者名: 高山裕貴他14名
  • 学会等名: 第51回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2013-10-28
• [学会発表] KOTOBUKI-1 apparatus for cryogenic coherent X-ray diffraction imaging at SPring-8 and SACLA (2013)
  • 著者名/発表者名: Nakasako他19名
  • 学会等名: The 7-th Asia Oceania Forum for Synchrotron Radiation Research
  • 発表場所: Himeji, Japan
  • 年月日: 2013-09-22
  • 招待講演
• [学会発表] Image reconstruction from diffraction patterns in coherent X-ray diffraction imaging using the dark-field phase-retrieval method (2013)
  • 著者名/発表者名: A. Kobayashi他3名
  • 学会等名: The 7-th Asia Oceania Forum for Synchrotron Radiation Research
  • 発表場所: Himeji, Japan
  • 年月日: 2013-09-22
• [学会発表] SHITENNO software suite for processing diffraction patterns coherent X-ray diffraction data collected using X-ray free electron laser SACLA (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Sekiguchi他3名
  • 学会等名: The 7-th Asia Oceania Forum for Synchrotron Radiation Research
  • 発表場所: Himeji, Japan
  • 年月日: 2013-09-22
• [学会発表] クライオ試料照射装置"壽壱号"を用いたSACLAでの低温コヒーレントX線回折イメージング実験 (2013)
  • 著者名/発表者名: 中迫雅由他13名
  • 学会等名: 蛋白質科学会
  • 発表場所: 鳥取
  • 年月日: 2013-06-12
  • 招待講演
• [学会発表] SACLAで拓く新しい構造研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 中迫雅由
  • 学会等名: SPring-8一般公開
  • 発表場所: 播磨
  • 年月日: 2013-04-27
  • 招待講演
• [学会発表] Cryogenic X-ray diffraction for illustrating hierarchical structures in cells (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Nakasako
  • 学会等名: International Symposium on Protein Folding and its Biological Significance
  • 発表場所: Okazaki, Japan
  • 年月日: 2013-03-05
  • 招待講演
• [学会発表] XFELコヒーレントX線回折イメージング実験の現状と将来 (2013)
  • 著者名/発表者名: 中迫雅由,山本雅貴
  • 学会等名: レーザー学会学術講演会第33回年次大会
  • 発表場所: 姫路
  • 年月日: 2013-01-28
  • 招待講演
• [学会発表] クライオ試料照射装置"壽壱号"を用いたSACLAでのコヒーレントX線回折イメージング実験 (2013)
  • 著者名/発表者名: 中迫雅由他12名
  • 学会等名: 第26回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2013-01-14
• [学会発表] 暗視野位相回復法によるコヒーレントX線回折パターンからの像再生 (2013)
  • 著者名/発表者名: 小林周他3名
  • 学会等名: 第26回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2013-01-12
• [学会発表] クライオ試料固定照射装置を用いて得られるXFEL-CXDIデータ処理ソフトウェアの開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 関口優希他3名
  • 学会等名: 第26回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2013-01-12
• [学会発表] Cryogenic CXDI of non-crystalline particles at SACLA (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Nakasako他14名
  • 学会等名: 4-th Japan-France Joint Seminar
  • 発表場所: Harima, Japan
  • 年月日: 2013-01-09
  • 招待講演
• [学会発表] コヒーレントX線回折イメージング実験における計算機利用 (2012)
  • 著者名/発表者名: 中迫雅由
  • 学会等名: 将来HCPI調査研究「アプリ分野」会合
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2012-11-20
  • 招待講演
• [学会発表] SACLAと京-ミクロなものの姿と動きを調べる- (2012)
  • 著者名/発表者名: 中迫雅由
  • 学会等名: 芦屋市市民講座
  • 発表場所: 芦屋
  • 年月日: 2012-11-17
  • 招待講演
• [学会発表] Possibility of CXDI of bio-molecular assemblies using X-ray free-electron laser (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Nakasako,他3名
  • 学会等名: 5-th Workshop on FEL Science
  • 発表場所: Gyeongju, Korea
  • 年月日: 2012-10-29
  • 招待講演
• [学会発表] コヒーレントX線回折イメージングによる非結晶粒子の構造解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 中迫雅由
  • 学会等名: 計算物質科学イニシアティブシンポジウム
  • 発表場所: 柏
  • 年月日: 2012-10-23
  • 招待講演
• [学会発表] SACLAとSPring-8を利用した非結晶粒子のコヒーレントX線回折イメージング (2012)
  • 著者名/発表者名: 中迫雅由
  • 学会等名: バイオ産業情報化コンソーシアム
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2012-09-26
  • 招待講演
• [学会発表] Cryogenic Coherent X-ray Diffraction Imaging of non-Crystalline Particles using SACLA (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Nakasako他11名
  • 学会等名: 生物物理学会第50回年会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2012-09-23
• [学会発表] A protocol for structure analysis of non-crystalline particles with X-ray free electron laser (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Oroguchi and M. Nakasako
  • 学会等名: 生物物理学会第50回年会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2012-09-23
• [学会発表] X線波の干渉で分子の姿・かたちを調べる (2012)
  • 著者名/発表者名: 中迫雅由
  • 学会等名: 理研/JASRIサイエンスサマーキャンプ
  • 発表場所: 播磨
  • 年月日: 2012-08-01
  • 招待講演
• [学会発表] Cryogenic CXDI of non-crystalline particles at SACLA (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Nakasako他12名
  • 学会等名: COHERENCE 2012
  • 発表場所: Fukuoka
  • 年月日: 2012-06-18
  • 招待講演
• [学会発表] Humidity-controlled preparation of frozen-hydrated, non-crystalline particles for cryogenic coherent X-ray diffraction imaging (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Takayama,他12名
  • 学会等名: COHERENCE 2012
  • 発表場所: Fukuoka
  • 年月日: 2012-06-18
• [学会発表] XFELのバイオ・イメージング研究への応用 (2012)
  • 著者名/発表者名: 中迫雅由
  • 学会等名: 兵庫県立大学先端技術セミナー2012
  • 発表場所: 姫路
  • 年月日: 2012-04-27
  • 招待講演
• [学会発表] X線自由電子レーザー(SACLA)を用いたバイオサイエンスの展開 (2012)
  • 著者名/発表者名: 中迫雅由
  • 学会等名: 味の素株式会社イノベーション研究所セミナー
  • 発表場所: 川崎
  • 年月日: 2012-04-10
  • 招待講演
• [備考]
  • URL: http://www.phys.keio.ac.jp/guidance/labs/nakasako/nakasako-lab.html