理論と実験の協奏による柔らかな分子系の機能の科学-文部科学省科学研究費補助金「新学術領域研究」領域代表者 田原太平 (平成25-29年度) やわぶん

 

A02項目 柔らかな分子系計測

 時間分解分光法、単一分子計測法、非線形分光法などの先端的計測法は、レーザー技術の進歩を背景に飛躍的に発展しています。これによって計測のフロンティアは大きく広がり、これまで困難であったさまざまな分子現象の計測が実現可能になってきました。この発展を活かして挑むべき最も重要な課題のひとつが、複雑分子系のもつ柔らかさとその機能発現の解明です。

 本研究項目では、分子系のもつ多様な準安定構造とそれらのダイナミクスを計測する手法を開発し、それらを用いて観測された分子系の柔らかさと機能発現との関係を明らかにします。最先端計測法を最大限に活用することで、超分子、自己組織化集合体、タンパク質およびポリペプチドを始めとする複雑分子系の機能発現機構や、構造形成過程における過渡的構造とそのダイナミクスを調べます。また、界面など不均一系の分子レベルの構造、物質移動や反応場としての機能に対する理解を深めることも本研究領域の重要な目標のひとつです。これらの研究を遂行するためには理論研究および創成研究との協力も不可欠であり、観測された分子の動的性質と機能との関係をA01 項目およびA03 項目と連携して解明します。

TOPICS
先端的分光法による
柔らかな分子系の計測

先端的分光法による柔らかな分子系の計測

テーマ

(1) 分子系の準安定構造とそれらのダイナミクス計測による機能発現機構の解明
(2) 界面など不均一系の分子レベルの構造、物質移動や反応場としての機能の解明
(3) 複雑分子系の柔らかさとその機能発現機構を解明するための新しい計測手法の開発

キーワード

時間分解分光、空間分解分光、非線形分光、単一分子分光

研究分野

分光学、顕微光学、生体分子科学

計画研究課題

分子機能を生み出す柔らかさの時間分解観測とその発現機構解明

代表:水谷 泰久 (大阪大学大学院理学研究科 教授)

石川 春人 (大阪大学大学院理学研究科 講師)

水野 操 (大阪大学大学院理学研究科 助教)

先端的な超高速分光と非線形分光による多自由度複雑分子系の研究

代表:田原 太平 (理化学研究所田原分子分光研究室 主任研究員)

竹内 佐年 (理化学研究所田原分子分光研究室 専任研究員)

石井 邦彦 (理化学研究所田原分子分光研究室 専任研究員)

山口 祥一 (埼玉大学大学院理工学研究科 教授)

須藤 雄気 (岡山大学医歯薬学総合研究科 (薬学系) 教授)

高度化した一分子蛍光計測によるタンパク質の構造形成運動の解明

代表:高橋 聡 (東北大学多元物質科学研究所 教授)

鎌形 清人 (東北大学多元物質科学研究所 助教)

小井川 浩之 (東北大学多元物質科学研究所 助教)

気相分光による水素結合系の構造多様性と水和ダイナミクスの解明

代表:藤井 正明 (東京工業大学科学技術創成研究院 教授)

石内 俊一 (東京工業大学科学技術創成研究院 准教授)

宮﨑 充彦 (東京工業大学科学技術創成研究院 助教)

石川 春樹 (北里大学理学部 教授)

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公募研究課題 (平成 28 ~ 29 年度)

全内部反射ラマン・振動SFG分光システムの構築と固液界面への応用

代表:石橋 孝章 (筑波大学数理物質系化学域 教授)

奥野 将成 (筑波大学数理物質系化学域 助教)

近藤 正人 (筑波大学数理物質系化学域 助教)

分子クラスターの運動制御・分光・画像観測による分子間相互作用ダイナミクスの研究

代表:水瀬 賢太 (東京工業大学理学院 助教)

大島 康裕 (東京工業大学理学院 教授)

固体NMRによる膜タンパク質の機能的な相互作用の観測

代表:川村 出 (横浜国立大学大学院工学研究院 機能の創生部門 准教授)

高速AFMで明らかにする真正細菌型イオンポンプロドプシンの多量体構造と機能動態

代表:内橋 貴之 (名古屋大学大学院理学研究科 教授)

柴田 幹大 (金沢大学理工研究域数物科学系 准教授)

過飽和に制御される変性蛋白質の柔らかで大きな構造相転移の計測

代表:後藤 祐児 (大阪大学蛋白質研究所 教授)

宗 正智 (大阪大学蛋白質研究所 助教)

D-アミノ酸への転換反応追跡用次元拡張型振動円二色性分光法の開発

代表:佐藤 久子 (愛媛大学大学院理工学研究科 教授)

常磁性in-cell NMRによるヒト培養細胞内の蛋白質動態解析

代表:伊藤 隆 (首都大学東京大学院理工学研究科 教授)

三島 正規 (首都大学東京大学院理工学研究科 准教授)

平井 剛 (理化学研究所袖岡有機合成化学研究室 専任研究員)

八木 宏昌 (理化学研究所生命システム研究センター 研究員)

液滴衝突法による微量タンパク質の反応追跡

代表:小倉 尚志 (兵庫県立大学生命理学研究科 教授)

中島 聡 (兵庫県立大学生命理学研究科 特任准教授)

柳澤 幸子 (兵庫県立大学生命理学研究科 准教授)

高感度・超高速赤外円偏光二色性分光による光駆動分子の絶対配置の追跡

代表:坂本 章 (青山学院大学理工学部 教授)

岡島 元 (青山学院大学理工学部 助教)

阿部 二朗 (青山学院大学理工学部 教授)

広時間域近赤外振動分光による葉緑体の動力学の直接観測と光合成機構の解明

代表:高屋 智久 (学習院大学理学部化学科 助教)

柔らかな固液界面における化学反応ダイナミクス

代表:山方 啓 (豊田工業大学大学院工学研究科 准教授)

金属ナノプローブを用いた分子モーターの運動と構造変化の高速1分子計測

代表:飯野 亮太 (自然科学研究機構岡崎統合バイオサイエンスセンター・分子研 教授)

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公募研究課題 (平成 26 ~ 27 年度)

マルチ励起光を用いた能動的測定による準安定状態にある分子系の研究

代表:吉澤 雅幸 (東北大学大学院理学研究科 教授)

全内部反射ラマン・振動SFG分光システムの構築と固液界面への応用

代表:石橋 孝章 (筑波大学数理物質系化学域 教授)

江口 美陽 (物質・材料研究機構 主任研究員)

奥野 将成 (筑波大学数理物質系化学域 助教)

金ナノロッドを用いた分子モーター構造ダイナミクスの高速1分子計測

代表:飯野 亮太 (岡崎統合バイオサイエンスセンター/分子科学研究所 教授)

固体高分解能NMRを用いた細胞膜中で機能する光受容膜タンパク質の構造解析

代表:川村 出 (横浜国立大学大学院工学研究院 准教授)

高速原子間力顕微鏡を用いた一分子操作と構造ダイナミクス制御

代表:内橋 貴之 (金沢大学理工研究域 准教授)

生体巨大分子の混み合いが形成する制限された水和空間での蛋白質の構造転移とその制御

代表:関谷 博 (九州大学理学研究院 教授)

迫田 憲治 (九州大学理学研究院 助教)

酵素反応追跡のためのピコリットルインクジェットによる新規高速混合器の試作

代表:小倉 尚志 (兵庫県立大学生命理学研究科 教授)

長友 重紀 (筑波大学数理物質科学研究科 講師)

広い時間領域にわたる時間分解赤外円偏光二色性分光法による構造変化方向の直接観測

代表:坂本 章 (青山学院大学理工学部 教授)

阿部 二朗 (青山学院大学理工学部 教授)

岡島 元 (青山学院大学理工学部 助教)

発色団とタンパク質の選択的結合と励起緩和動力学:超高速近赤外振動分光による計測

代表:高屋 智久 (学習院大学理学部 助教)

分子クラスターの振動コヒーレント制御による分子間相互作用ダイナミクスの研究

代表:水瀬 賢太 (東京工業大学大学院理工学研究科 助教)

大島 康裕 (東京工業大学大学院理工学研究科 教授)

非接触原子間力顕微鏡による柔らかな分子系の超解像度イメージング技術の確立

代表:清水 智子 (物質・材料研究機構極限計測ユニット 主任研究員)

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