【研究テーマ】ナノマイクロシステム

【研究種目】研究活動スタート支援

【研究期間】2014-08-29 - 2016-03-31

【研究代表者】太田 禎生 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 客員研究員 (70731214)

【キーワード】ナノ流体 / 光電気工学 / ナノ・マイクロ工学 / 微粒子操作 / マイクロ・ナノデバイス (他9件)

【概要】本研究は、ナノ流体デバイス技術に、柔軟に可変な光パターニング技術を融合させ、ナノ空間内の光電気効果による空間選択的静電場を生成し、水中の生体一分子の非接触操作技術を開発しようとしている。電気二重層の厚みより小さな数百nm以下の流路高さと粒子が自由に動き回れる50～200umの流路幅を持つナノ流体デバイス作製法を開発した。さらに、自在な光パターンを対象に照射できる光電気工学系を実現し、実際に微粒子が...

【研究テーマ】ナノ材料・ナノバイオサイエンス

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2008 - 2010

【研究代表者】山本 貴富喜 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 准教授 (20322688)

【キーワード】1分子イメージング / ナノ計測 / 1分子操作 / ナノ流体デバイス / 電気インピーダンス測定 (他17件)

【概要】本研究は,幅や高さが数10nmサイズのナノ流路を利用して,生体分子を1分子ずつ検出する1分子センシングデバイスを実現するために必要な要素技術の開発を目的としてスタートした。その結果,ナノ流路内でfAオーダーの感度を持つ電流計測系の構築に成功し,ナノ流路内での超高感度電流測定から,ナノ流路を流れるDNA1分子の検出に成功した。さらに,オンチップ型のfA級電流測定回路の集積化にも成功し,集積化1分子計...

【研究テーマ】

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2020-04-01 - 2023-03-31

【研究代表者】佐々木 裕次 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 教授 (30344401)

【キーワード】ヘモグロビン / アロステリック効果 / １分子計測 / X線 / 光励起 (他13件)

【概要】四量体ヘモグロビン（Hb）のアロステリック現象は、タンパク質科学における基本原理であり、最大の未解明現象である。Hbには強いアロステリック効果があり、付随して起こる大規模高次構造変化（アロステリック転移）がその根幹メカニズムと考えられている。だが、その過程を直接観察した者は未だ誰もいない。2013年ノーベル化学賞受賞者のKarplusによって、Hbアロステリック転移の動態特性が2011年に計算され...

【研究テーマ】システムゲノム科学

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2014-04-01 - 2016-03-31

【研究代表者】舟橋 啓 慶應義塾大学, 理工学部, 准教授 (70324548)

【キーワード】1分子計測 / コンピュータ制御 / 画像処理

【概要】細胞分裂過程における微小管動態の制御機構は未だ明らかにされていない点が多く、これを明らかにする上で3次元的な微小管動態を定量的に評価することが重要である。しかし、現行の顕微鏡システムでは焦点移動における技術的な問題から分裂期微小管動態の解析が困難であった。本研究課題では電気式焦点可変レンズ(ETL)を顕微鏡に組み込むことで分裂期微小管動態の3次元解析を可能とするトラッキングシステムを構築し、分裂期...

【研究テーマ】生物物理学

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2004 - 2006

【研究代表者】笹井 理生 名古屋大学, 大学院工学研究科, 教授 (30178628)

【キーワード】粗視化シミュレーション / 機能ファネル / 主成分分析 / エネルギーランドスケープ / 分子モーター (他11件)

【概要】3年間の研究期間を通じて、以下のような研究の進展があった。 (1)フォールディング研究で開発されたシミュレーション法を拡張して適用した。この方法をアクトミオシンに適用し、ミオシンがアクチンフィラメント上を動く機構を分析し、レバーアーム的な運動を示すもの、偏ったブラウン運動に相当するすべり運動を示すものなどが混在していることが示された。 (2)Goモデル、および類似のモデルを用いて蛋白質のフォールデ...

【研究テーマ】生物物理学

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2008 - 2010

【研究代表者】豊島 陽子 東京大学, 大学院・総合文化研究科, 教授 (40158043)

【キーワード】ダイニン / 微小管 / 分子モーター / zincシート / プロセッシビティ (他12件)

【概要】ダイニンは非常に巨大で複雑な双頭構造をもつが、2つの頭をどのように協調させて運動を行っているのかを明らかにすることを目標に、複数頭部間の協同性の実態を調べた。亜鉛の存在下で重合させたチューブリンは、ダイニンの結合領域が1本のプロトフィラメント上にのみ露出するシート状のポリマー構造をつくる。このzincシート上でダイニンの運動を観察したところ、微小管上と同様な速度でプロセッシブに運動することがわかっ...

【研究テーマ】電子デバイス・電子機器

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2013-04-01 - 2017-03-31

【研究代表者】山本 貴富喜 東京工業大学, 工学院, 准教授 (20322688)

【キーワード】Microfluidics / Lab-on-a-chip / MEMS / NEMS / Bionanotechnology (他28件)

【概要】電気インピーダンス計測によりナノ流路内のイオン分布と輸送現象を評価した。その結果，流れがある場合，流れが無い状態に対して電気二重層の厚さが薄くなるという結果を得ることが出来た。さらに，電気二重層がオーバーラップする程に細いナノ流路内では，表面電荷を打ち消すカウンターイオンでナノ流路内が占められていると考えられ，Grahameの式で見積もった表面電荷量をDebye-Huckel-Onsager式にフ...

【研究テーマ】生物物理学

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2016-04-01 - 2019-03-31

【研究代表者】樋口 秀男 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (90165093)

【キーワード】分子モーター / 1分子 / 少数分子 / キネシン / ミオシン (他14件)

【概要】細胞内の物質輸送や細胞分裂を担うモータータンパク質であるキネシン、ミオシンV、ダイニンは一定の歩幅で長距離を解離することなく、前進運動や後退運動を行う。これら三種類のモータータンパク質の１分子の運動特性を統一的に記述するために運動を単純化して、2つの状態を遷移する数理モデルを提案し、このモデルによって本研究や過去の実験結果をうまく説明することができた。 また、筋肉由来のミオシン多分子による力発生を...

【研究テーマ】生物物理学

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2007 - 2009

【研究代表者】石渡 信一 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (10130866)

【キーワード】生体分子モーター / SPOC / 一分子計測 / 細胞分裂機構 / 細胞温度イメージング (他12件)

【概要】本課題は、分子モーターシステムの"酵素機能における力の役割"を1分子レベルから分子集合体、ひいては細胞に至るまでの階層構造に着目して研究することにある。この3年間での主な研究成果をまとめる。1)アクチンフィラメントの上を一分子で歩行運動するMyosin Vに、光ピンセットを用いて様々な方向に外力を加え、それに対するATP存在下での歩行運動の安定性や、ADP存在下での様々な角度に加え...

【研究テーマ】ナノバイオサイエンス

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2014-04-01 - 2016-03-31

【研究代表者】斎木 敏治 慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (70261196)

【キーワード】ナノポアセンシング / DNA / 蛍光計測 / プラズモン / １分子計測 (他11件)

【概要】ナノポアシーケンサにおいて高精度な塩基識別実現に向けた課題は、通過速度の低速化と安定化である。そのためには、ナノポア通過直前・直後のDNAの形態やそれに依存したドリフト運動と拡散運動の競合等を明らかにする必要がある。本研究では、ナノポア通過中、ならびに通過後のDNAコイル形成と空間的移動の観測に必要な100nm、0.1msの空間・時間分解能を有する光学的観察手法の開発、動作実証をおこない、さらにナ...

【研究テーマ】生物物理学

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2016-04-01 - 2019-03-31

【研究代表者】樋口 秀男 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (90165093)

【キーワード】分子モーター / 1分子 / 少数分子 / キネシン / ミオシン (他14件)

【概要】細胞内の物質輸送や細胞分裂を担うモータータンパク質であるキネシン、ミオシンV、ダイニンは一定の歩幅で長距離を解離することなく、前進運動や後退運動を行う。これら三種類のモータータンパク質の１分子の運動特性を統一的に記述するために運動を単純化して、2つの状態を遷移する数理モデルを提案し、このモデルによって本研究や過去の実験結果をうまく説明することができた。 また、筋肉由来のミオシン多分子による力発生を...

【研究テーマ】物理化学

【研究種目】若手研究(A)

【研究期間】2007 - 2011

【研究代表者】藤芳 暁 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助教 (70371705)

【キーワード】分光 / 低温 / タンパク質 / 単一分子分光 / 赤外 (他15件)

【概要】本研究では、これまで誰も成功していなかったタンパク質の中赤外吸収スペクトルの1分子観測に成功した。これまで、中赤外吸収を測定するには、感度が良いとされる顕微赤外分光装置でも、100万個のタンパク質が必要であり、1分子の観測例は無かった。そこで、我々は従来法を改良するのではなく、以下に示す全く新しい光学課程を用いて、これを1分子観測を実現した。数ケルビンでも、タンパク質を結合させた色素の蛍光測定し続...

【研究テーマ】機能材料・デバイス

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2004 - 2005

【研究代表者】VACHA Martin 東京工業大学, 大学院理工学研究科, 助教授 (50361746)

【キーワード】1分子計測(SMD) / 化学物理 / 光物性 / 構造・機能材料 / 単一分子分光 (他8件)

【概要】本研究では、単一分子分光法を用いて燐光発光材料であるイリジウム錯体の光物性を1分子レベルで研究した。代表的なイリジウム錯体Ir(ppy)_3の単一分子レベルでの燐光の発光強度、発光継続時間を測定した結果、一般の蛍光色素に比べて幅広い発光強度分布及び非線形的フォトブリーチング特性を持つことが分かった。これらの原因としては錯体の構造の歪みや配位子の化学的劣化による吸収断面積の違いが生じると考えられる。...

【研究テーマ】量子ビーム科学

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2014-04-01 - 2016-03-31

【研究代表者】佐々木 裕次 東京大学, 新領域創成科学研究科, 教授 (30344401)

【キーワード】中性子 / １分子 / バイオサンプル / 1分子 / 動態計測 (他6件)

【概要】直径マイクロメートル以下の中性子回折する微結晶を目的分子に標識し、秒レベルの時分割で中性子1分子追跡法(Diffracted Neutron Tracking :DNT)を実現することを目標に研究を進めてきた。同様の発想でＸ線及び電子線において1分子追跡法はすでに実現させており、本研究成果で3大量子ビ ームを用いた1分子追跡法が完成させることになる。標識可能なナノ結晶の素材を決定するために、金ナノ...

【研究テーマ】量子ビーム科学

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2014-04-01 - 2016-03-31

【研究代表者】佐々木 裕次 東京大学, 新領域創成科学研究科, 教授 (30344401)

【キーワード】中性子 / １分子 / バイオサンプル / 1分子 / 動態計測 (他6件)

【概要】直径マイクロメートル以下の中性子回折する微結晶を目的分子に標識し、秒レベルの時分割で中性子1分子追跡法(Diffracted Neutron Tracking :DNT)を実現することを目標に研究を進めてきた。同様の発想でＸ線及び電子線において1分子追跡法はすでに実現させており、本研究成果で3大量子ビ ームを用いた1分子追跡法が完成させることになる。標識可能なナノ結晶の素材を決定するために、金ナノ...

【研究テーマ】生物物理・化学物理

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2008 - 2010

【研究代表者】バッハ マーティン (VACHA Martin / VACHA MartIn) 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 准教授 (50361746)

【キーワード】高分子 / 液晶 / 1分子計測 / 共役系高分子 / 高子の配座 (他7件)

【概要】共役系高分子およびその関連の系におけるコンフォメーションと光学特性、光物理的特性の関係を1分子のレベルで研究した。共役系高分子では、コンフォメーションと励起子の局在及び励起子の分離の相関を明確にし、高分子鎖上の発光ドメーンの存在とその大きさを確認し、そしてコンフォメーションの動的特性とその関連の光物理的特性を明らかにした。一方、非共役系高分子では、高分子鎖のトポロジーが拡散特性の要因になっているこ...

【研究テーマ】生物物理・化学物理

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2006 - 2007

【研究代表者】VACHA Martin 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 准教授 (50361746)

【キーワード】1分子計測 / 共役系高分子 / 高分子の配座

【概要】本研究の目的は次のようにあった。1:共役ポリマー単一分子の配座を特定するための光学顕微鏡法の開発、2:その顕微鏡法を用いて共役ポリマー単一分子の配座の研究。 研究の前年度は、発光性共役系高分子の配座を直接測定できる新しい蛍光顕微鏡法を開発した。高分子の配座が1分子の吸収楕円体から決定できるという仮定の上、吸収楕円体を測定するための装置、2光路蛍光偏光顕微鏡を作成した。装置は主に遠視野倒立方顕微鏡と...

【研究テーマ】生物物理・化学物理

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2008 - 2009

【研究代表者】茅 元司 東京大学, 大学院・理学系研究科, 助教 (00422098)

【キーワード】生物物理 / ミオシン / 1分子計測 / 筋肉 / スティフネス (他7件)

【概要】生体内環境に近い多分子が共存するフィラメント上における、骨格筋ミオシン1分子の力学特性を捉える事を試みた。ミオシン1分子のスティフネスを計測し、ミオシンの硬さには異方性があることを示した。力を出す方向に引っ張ると硬くなって力を出し易く、反対方向に押すと紐のように柔らかくなり、反発力を軽減する機構があることがわかった。この計測から、筋肉の中で力を出し終えたミオシンが、他の分子の力発生の妨げになること...

【研究テーマ】生物物理・化学物理・ソフトマターの物理

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2014-04-01 - 2019-03-31

【研究代表者】VACHA Martin 東京工業大学, 物質理工学院, 教授 (50361746)

【キーワード】1分子科学 / 共役系高分子 / conjugated polymers / photophysics / single-molecule studies (他7件)

【概要】高分子のナノ科学において、共役系高分子鎖のコンフォメーションと光学的、電気的物性との相関は応用化に向けて重要な課題である。本研究では、共役系高分子一本鎖のコンフォメーションを能動的かつ精密に制御し、分光特性及び光電的機能を明らかにすることを目的にする。コンフォメーションの制御手法として、化学的な構造によるトポロジー、相分離ブロック共重合体が形成する一次元ナノシリンダー構造、またはマトリックスの極性...

【研究テーマ】生物物理・化学物理・ソフトマターの物理

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2014-04-01 - 2019-03-31

【研究代表者】VACHA Martin 東京工業大学, 物質理工学院, 教授 (50361746)

【キーワード】1分子科学 / 共役系高分子 / conjugated polymers / photophysics / single-molecule studies (他7件)

【概要】高分子のナノ科学において、共役系高分子鎖のコンフォメーションと光学的、電気的物性との相関は応用化に向けて重要な課題である。本研究では、共役系高分子一本鎖のコンフォメーションを能動的かつ精密に制御し、分光特性及び光電的機能を明らかにすることを目的にする。コンフォメーションの制御手法として、化学的な構造によるトポロジー、相分離ブロック共重合体が形成する一次元ナノシリンダー構造、またはマトリックスの極性...

【研究テーマ】生物物理・化学物理

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2008 - 2010

【研究代表者】バッハ マーティン (VACHA Martin / VACHA MartIn) 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 准教授 (50361746)

【キーワード】高分子 / 液晶 / 1分子計測 / 共役系高分子 / 高子の配座 (他7件)

【概要】共役系高分子およびその関連の系におけるコンフォメーションと光学特性、光物理的特性の関係を1分子のレベルで研究した。共役系高分子では、コンフォメーションと励起子の局在及び励起子の分離の相関を明確にし、高分子鎖上の発光ドメーンの存在とその大きさを確認し、そしてコンフォメーションの動的特性とその関連の光物理的特性を明らかにした。一方、非共役系高分子では、高分子鎖のトポロジーが拡散特性の要因になっているこ...

【研究テーマ】分析化学

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2014-04-01 - 2016-03-31

【研究代表者】西野 智昭 東京工業大学, 理工学研究科, 准教授 (80372415)

【キーワード】界面・微粒子分析 / 分析科学 / 1分子計測（SMD） / 走査プローブ顕微鏡 / 原子・分子物理 (他6件)

【概要】ナノ科学・テクノロジーへの期待と共に微細加工技術のめざましい進展によって，近年極めて微小な電子デバイスの創製を目的とした研究開発が盛んになされている．その性能評価のために熱特性を評価することは不可欠であるが，計測手法が確立していない．これを解決するため，本研究では，単一分子スケールにおける温度測定手法を開発することを目的とした．具体的には，熱応答性ポリマーを走査型トンネル顕微鏡の探針に修飾し機能化...

【研究テーマ】分析化学

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2014-04-01 - 2017-03-31

【研究代表者】西野 智昭 東京工業大学, 理学院化学系, 准教授 (80372415)

【キーワード】界面・微粒子分析 / 分析化学 / 生体機能利用 / 1分子計測（SMD） / 原子・分子物理 (他8件)

【概要】近年，光合成における電荷分離過程をモデルとして，様々な光エネルギー変換デバイスの研究が盛んになされている．いずれの光エネルギー変換デバイスにおいても，さらなる高効率化を図ることが喫緊の課題となっている．そのためには天然光合成における効率の極めて高い光電変換過程の分子レベルにおける理解が不可欠である．そこで，本研究では，光誘起電子移動を単分子レベルで計測できる手法を開発した．具体的には，電子ドナー単...

【研究テーマ】物理化学

【研究種目】若手研究(A)

【研究期間】2011-04-01 - 2014-03-31

【研究代表者】藤芳 暁 東京工業大学, 理工学研究科, 助教 (70371705)

【キーワード】タンパク質 / １分子観察 / 低温 / 分光 / 構造 (他14件)

【概要】温度1.5 Kに冷却した生体分子の三次元イメージングをするための１分子蛍光顕微鏡を開発した。この顕微鏡の特性をＱdotにより評価した。まず、この顕微鏡は635, 532, 405 nmのどの波長でも色収差なく使用することが可能であった。さらに、その焦点付近の光分布（点像分布関数）は理論値の1.2倍以下であった。これを用いて、２個の分子の位置決定精度（解像度）を見積もったところ、焦平面方向が3 nm...

【研究テーマ】物理化学

【研究種目】若手研究(A)

【研究期間】2007 - 2011

【研究代表者】藤芳 暁 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助教 (70371705)

【キーワード】分光 / 低温 / タンパク質 / 単一分子分光 / 赤外 (他15件)

【概要】本研究では、これまで誰も成功していなかったタンパク質の中赤外吸収スペクトルの1分子観測に成功した。これまで、中赤外吸収を測定するには、感度が良いとされる顕微赤外分光装置でも、100万個のタンパク質が必要であり、1分子の観測例は無かった。そこで、我々は従来法を改良するのではなく、以下に示す全く新しい光学課程を用いて、これを1分子観測を実現した。数ケルビンでも、タンパク質を結合させた色素の蛍光測定し続...

【研究テーマ】連携探索型数理科学

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2014-07-18 - 2018-03-31

【研究代表者】林 久美子 東北大学, 工学研究科, 助教 (00585979)

【キーワード】非平衡統計力学 / 分子モーター / 医療 / 生物物理 / １分子計測 (他6件)

【概要】分子モーターキネシンやダイニンによるオルガネラ輸送は医療や美容と関連が深い。例えばアルツハイマー病などの神経疾患では軸索輸送障害が問題となるし日焼けの原因となるメラニン色素の顆粒輸送もキネシンやダイニンが担う。非平衡統計力学は輸送を扱う学問であるが、非平衡統計力学の恒等式をこのような輸送に応用した。これらの輸送は非平衡確率過程とみなせるからである。具体的にはシナプス小胞前駆体輸送とメラニン色素顆粒...

【研究テーマ】連携探索型数理科学

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2014-07-18 - 2018-03-31

【研究代表者】林 久美子 東北大学, 工学研究科, 助教 (00585979)

【キーワード】非平衡統計力学 / 分子モーター / 医療 / 生物物理 / １分子計測 (他6件)

【概要】分子モーターキネシンやダイニンによるオルガネラ輸送は医療や美容と関連が深い。例えばアルツハイマー病などの神経疾患では軸索輸送障害が問題となるし日焼けの原因となるメラニン色素の顆粒輸送もキネシンやダイニンが担う。非平衡統計力学は輸送を扱う学問であるが、非平衡統計力学の恒等式をこのような輸送に応用した。これらの輸送は非平衡確率過程とみなせるからである。具体的にはシナプス小胞前駆体輸送とメラニン色素顆粒...

【研究テーマ】量子ビーム科学

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2014-04-01 - 2016-03-31

【研究代表者】佐々木 裕次 東京大学, 新領域創成科学研究科, 教授 (30344401)

【キーワード】中性子 / １分子 / バイオサンプル / 1分子 / 動態計測 (他6件)

【概要】直径マイクロメートル以下の中性子回折する微結晶を目的分子に標識し、秒レベルの時分割で中性子1分子追跡法(Diffracted Neutron Tracking :DNT)を実現することを目標に研究を進めてきた。同様の発想でＸ線及び電子線において1分子追跡法はすでに実現させており、本研究成果で3大量子ビ ームを用いた1分子追跡法が完成させることになる。標識可能なナノ結晶の素材を決定するために、金ナノ...

【研究テーマ】物理化学

【研究種目】若手研究(A)

【研究期間】2007 - 2011

【研究代表者】藤芳 暁 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助教 (70371705)

【キーワード】分光 / 低温 / タンパク質 / 単一分子分光 / 赤外 (他15件)

【概要】本研究では、これまで誰も成功していなかったタンパク質の中赤外吸収スペクトルの1分子観測に成功した。これまで、中赤外吸収を測定するには、感度が良いとされる顕微赤外分光装置でも、100万個のタンパク質が必要であり、1分子の観測例は無かった。そこで、我々は従来法を改良するのではなく、以下に示す全く新しい光学課程を用いて、これを1分子観測を実現した。数ケルビンでも、タンパク質を結合させた色素の蛍光測定し続...

【研究テーマ】ナノ材料・ナノバイオサイエンス

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2010 - 2012

【研究代表者】佐々木 裕次 東京大学, 大学院・新領域創成科学研究科, 教授 (30344401)

【キーワード】1分子イメージング / ナノ計測 / １分子計測 / 放射光 / ナノバイオ (他9件)

【概要】2000年に大型放射光施設を用いたX線1分子追跡法(DiffractedX-rayTracking:DXT)を提案し、それ以来、ポリマーやDNA分子、抗原抗体反応、そして機能性膜タンパク質と分子内運動をマイクロ秒からミリ秒レベルで、かつピコメートルという超高精度で高速1分子計測してきた。この高精度1分子追跡法を実験室レベルで計測可能とする装置開発を行い汎用的手法として確立させることが本研究の目的で...

【研究テーマ】

【研究種目】若手研究

【研究期間】2020-04-01 - 2022-03-31

【研究代表者】伊藤 由馬 東京工業大学, 生命理工学院, 助教 (70803245)

【キーワード】1分子計測 / 生細胞イメージング / 相分離 / 生細胞１分子イメージング

【概要】本研究は、生体機能に重要な相分離の機構を調べるための、薬剤添加により細胞内相分離を人工的に誘導する系を確立し、液滴内の分子動態を生細胞１分子イメージングで計測することを可能にした。本手法により、液滴形成における細胞内環境の影響、液滴内外での分子拡散や交換、相分離に寄与するアミノ酸組成等が、多様な相分離タンパク質の天然変性領域について1分子レベルの精密な定量情報として得られた。 ...

【研究テーマ】

【研究種目】若手研究

【研究期間】2018-04-01 - 2020-03-31

【研究代表者】伊藤 由馬 東京工業大学, 生命理工学院, 助教 (70803245)

【キーワード】１分子計測 / 生細胞イメージング / 相分離 / 細胞核 / 1分子計測 (他7件)

【概要】本研究は、高解像度の生細胞１分子追跡法を確立することにより、核内タンパク質の相分離挙動を、生きた細胞内で直接定量することを可能にした。本手法を用いた核内タンパク質動態の定量解析から、リボソーム生合成に依存した核小体内の分子挙動や、ヘテロクロマチンタンパク質のヘテロクロマチン領域とは独立したクロマチンとの相互作用のような、これまで測定が困難であった生細胞内の粘弾性挙動ついて新たな定量的知見が得られた...

【研究テーマ】電子デバイス・電子機器

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2017-04-01 - 2020-03-31

【研究代表者】山本 貴富喜 東京工業大学, 工学院, 准教授 (20322688)

【キーワード】ウイルスセンサー / バクテリアセンサー / 感染予防 / 電気インピーダンス計測 / バイオセンサー (他35件)

【概要】感染症の早期発見に基づく安全・安寧な社会の実現をめざし，高電界非線形電気インピーダンス法を利用したウイルスの電気的測定法の創成を目的として，ナノポア型とナノ流路型のウイルスセンサーの開発を行った。その結果，定量性には課題が残るものの，インピーダンス測定データをウイルスの電気的等価回路モデルを元に解析することによって，ウイルス種の同定が可能となることを示唆する結果が得られた。 ...

【研究テーマ】

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2022-04-01 - 2026-03-31

【研究代表者】平松 光太郎 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (60783561)

【キーワード】振動分光法 / 一分子計測 / ラマン / 蛍光 / テラヘルツ

【概要】

【研究テーマ】物理化学

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2016-04-01 - 2020-03-31

【研究代表者】藤芳 暁 東京工業大学, 理学院, 助教 (70371705)

【キーワード】１分子イメージング / １分子観察 / 低温顕微鏡 / 抗原抗体反応 / １分子計測(SMD) (他11件)

【概要】タンパク質は複合体をつくり生理機能を発現している。当該課題の研究目的は、その分子間相互作用を１分子観察できる光イメージング法を確立することにある。このような試みは世界的に見ても誰も成功していない。それは、分子間相互作用を研究するには、解像度1 nmで三次元全ての軸に対する空間情報を取得しなければならないからである。 このような背景から我々は、ナノメートルの分解能のクライオ蛍光顕微鏡の開発に取り組ん...

【研究テーマ】物理化学

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2015-04-01 - 2019-03-31

【研究代表者】松下 道雄 東京工業大学, 理学院, 准教授 (80260032)

【キーワード】１分子観察 / 一分子計測(SMD) / 一分子観察 / １分子計測(SMD) / 一分子観察(SMD) (他13件)

【概要】我々は、結晶中にある無数のイオン一つ一つをそれぞれ1量子ビットずつに割り当てることで、量子ビットを高度に集積することを目指して、新しい系の探索と観察する光学顕微鏡の独自開発を10年にわたり続けてきた。当該研究では、Pr3+同士の三次元相対位置を決定する場合に、遷移双極子の向きにより、20~30 nmの系統誤差が生じることが分かった。そこで、三次元のすべての軸を高精度に決定することで、この系統誤差を...

【研究テーマ】物理化学

【研究種目】若手研究(A)

【研究期間】2007 - 2011

【研究代表者】藤芳 暁 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助教 (70371705)

【キーワード】分光 / 低温 / タンパク質 / 単一分子分光 / 赤外 (他15件)

【概要】本研究では、これまで誰も成功していなかったタンパク質の中赤外吸収スペクトルの1分子観測に成功した。これまで、中赤外吸収を測定するには、感度が良いとされる顕微赤外分光装置でも、100万個のタンパク質が必要であり、1分子の観測例は無かった。そこで、我々は従来法を改良するのではなく、以下に示す全く新しい光学課程を用いて、これを1分子観測を実現した。数ケルビンでも、タンパク質を結合させた色素の蛍光測定し続...

【研究テーマ】

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2020-04-01 - 2023-03-31

【研究代表者】佐々木 裕次 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 教授 (30344401)

【キーワード】ヘモグロビン / アロステリック効果 / １分子計測 / X線 / 光励起 (他13件)

【概要】四量体ヘモグロビン（Hb）のアロステリック現象は、タンパク質科学における基本原理であり、最大の未解明現象である。Hbには強いアロステリック効果があり、付随して起こる大規模高次構造変化（アロステリック転移）がその根幹メカニズムと考えられている。だが、その過程を直接観察した者は未だ誰もいない。2013年ノーベル化学賞受賞者のKarplusによって、Hbアロステリック転移の動態特性が2011年に計算され...

【研究テーマ】ナノ材料・ナノバイオサイエンス

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2010 - 2012

【研究代表者】佐々木 裕次 東京大学, 大学院・新領域創成科学研究科, 教授 (30344401)

【キーワード】1分子イメージング / ナノ計測 / １分子計測 / 放射光 / ナノバイオ (他9件)

【概要】2000年に大型放射光施設を用いたX線1分子追跡法(DiffractedX-rayTracking:DXT)を提案し、それ以来、ポリマーやDNA分子、抗原抗体反応、そして機能性膜タンパク質と分子内運動をマイクロ秒からミリ秒レベルで、かつピコメートルという超高精度で高速1分子計測してきた。この高精度1分子追跡法を実験室レベルで計測可能とする装置開発を行い汎用的手法として確立させることが本研究の目的で...

【研究テーマ】物理化学

【研究種目】若手研究(A)

【研究期間】2007 - 2011

【研究代表者】藤芳 暁 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助教 (70371705)

【キーワード】分光 / 低温 / タンパク質 / 単一分子分光 / 赤外 (他15件)

【概要】本研究では、これまで誰も成功していなかったタンパク質の中赤外吸収スペクトルの1分子観測に成功した。これまで、中赤外吸収を測定するには、感度が良いとされる顕微赤外分光装置でも、100万個のタンパク質が必要であり、1分子の観測例は無かった。そこで、我々は従来法を改良するのではなく、以下に示す全く新しい光学課程を用いて、これを1分子観測を実現した。数ケルビンでも、タンパク質を結合させた色素の蛍光測定し続...

【研究テーマ】物理化学

【研究種目】若手研究(A)

【研究期間】2007 - 2011

【研究代表者】藤芳 暁 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助教 (70371705)

【キーワード】分光 / 低温 / タンパク質 / 単一分子分光 / 赤外 (他15件)

【概要】本研究では、これまで誰も成功していなかったタンパク質の中赤外吸収スペクトルの1分子観測に成功した。これまで、中赤外吸収を測定するには、感度が良いとされる顕微赤外分光装置でも、100万個のタンパク質が必要であり、1分子の観測例は無かった。そこで、我々は従来法を改良するのではなく、以下に示す全く新しい光学課程を用いて、これを1分子観測を実現した。数ケルビンでも、タンパク質を結合させた色素の蛍光測定し続...

【研究テーマ】物理化学

【研究種目】若手研究(A)

【研究期間】2011-04-01 - 2014-03-31

【研究代表者】藤芳 暁 東京工業大学, 理工学研究科, 助教 (70371705)

【キーワード】タンパク質 / １分子観察 / 低温 / 分光 / 構造 (他14件)

【概要】温度1.5 Kに冷却した生体分子の三次元イメージングをするための１分子蛍光顕微鏡を開発した。この顕微鏡の特性をＱdotにより評価した。まず、この顕微鏡は635, 532, 405 nmのどの波長でも色収差なく使用することが可能であった。さらに、その焦点付近の光分布（点像分布関数）は理論値の1.2倍以下であった。これを用いて、２個の分子の位置決定精度（解像度）を見積もったところ、焦平面方向が3 nm...

【研究テーマ】物理化学

【研究種目】若手研究(A)

【研究期間】2011-04-01 - 2014-03-31

【研究代表者】藤芳 暁 東京工業大学, 理工学研究科, 助教 (70371705)

【キーワード】タンパク質 / １分子観察 / 低温 / 分光 / 構造 (他14件)

【概要】温度1.5 Kに冷却した生体分子の三次元イメージングをするための１分子蛍光顕微鏡を開発した。この顕微鏡の特性をＱdotにより評価した。まず、この顕微鏡は635, 532, 405 nmのどの波長でも色収差なく使用することが可能であった。さらに、その焦点付近の光分布（点像分布関数）は理論値の1.2倍以下であった。これを用いて、２個の分子の位置決定精度（解像度）を見積もったところ、焦平面方向が3 nm...

【研究テーマ】物理化学

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2016-04-01 - 2020-03-31

【研究代表者】藤芳 暁 東京工業大学, 理学院, 助教 (70371705)

【キーワード】１分子イメージング / １分子観察 / 低温顕微鏡 / 抗原抗体反応 / １分子計測(SMD) (他11件)

【概要】タンパク質は複合体をつくり生理機能を発現している。当該課題の研究目的は、その分子間相互作用を１分子観察できる光イメージング法を確立することにある。このような試みは世界的に見ても誰も成功していない。それは、分子間相互作用を研究するには、解像度1 nmで三次元全ての軸に対する空間情報を取得しなければならないからである。 このような背景から我々は、ナノメートルの分解能のクライオ蛍光顕微鏡の開発に取り組ん...

【研究テーマ】生物物理学

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2004 - 2006

【研究代表者】笹井 理生 名古屋大学, 大学院工学研究科, 教授 (30178628)

【キーワード】粗視化シミュレーション / 機能ファネル / 主成分分析 / エネルギーランドスケープ / 分子モーター (他11件)

【概要】3年間の研究期間を通じて、以下のような研究の進展があった。 (1)フォールディング研究で開発されたシミュレーション法を拡張して適用した。この方法をアクトミオシンに適用し、ミオシンがアクチンフィラメント上を動く機構を分析し、レバーアーム的な運動を示すもの、偏ったブラウン運動に相当するすべり運動を示すものなどが混在していることが示された。 (2)Goモデル、および類似のモデルを用いて蛋白質のフォールデ...

【研究テーマ】生物物理学

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2013-04-01 - 2016-03-31

【研究代表者】野地 博行 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (00343111)

【キーワード】1分子生物物理 / ナノバイオ / ATP合成酵素 / 生体エネルギー / マイクロチャンバー (他14件)

【概要】F1-ATPaseの分子機構に関し大きな進展があった。細胞内制御に係わる阻害状態への遷移する機構の解明に加え、加水分解とリン酸解離の角度が異なることを明らかとした。また、ATPのリン酸部部分との相互作用がトルクに直接寄与することを明らかにした。ナノロッドの異方性散乱を用いた超高速1分子計測技術を確立し、F1に加えキネシンの新しい反応中間体を発見することに成功した。また、超微小リアクタを脂質二重膜で...

【研究テーマ】機能材料・デバイス

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2004 - 2005

【研究代表者】VACHA Martin 東京工業大学, 大学院理工学研究科, 助教授 (50361746)

【キーワード】1分子計測(SMD) / 化学物理 / 光物性 / 構造・機能材料 / 単一分子分光 (他8件)

【概要】本研究では、単一分子分光法を用いて燐光発光材料であるイリジウム錯体の光物性を1分子レベルで研究した。代表的なイリジウム錯体Ir(ppy)_3の単一分子レベルでの燐光の発光強度、発光継続時間を測定した結果、一般の蛍光色素に比べて幅広い発光強度分布及び非線形的フォトブリーチング特性を持つことが分かった。これらの原因としては錯体の構造の歪みや配位子の化学的劣化による吸収断面積の違いが生じると考えられる。...

【研究テーマ】機能材料・デバイス

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2004 - 2005

【研究代表者】VACHA Martin 東京工業大学, 大学院理工学研究科, 助教授 (50361746)

【キーワード】1分子計測(SMD) / 化学物理 / 光物性 / 構造・機能材料 / 単一分子分光 (他8件)

【概要】本研究では、単一分子分光法を用いて燐光発光材料であるイリジウム錯体の光物性を1分子レベルで研究した。代表的なイリジウム錯体Ir(ppy)_3の単一分子レベルでの燐光の発光強度、発光継続時間を測定した結果、一般の蛍光色素に比べて幅広い発光強度分布及び非線形的フォトブリーチング特性を持つことが分かった。これらの原因としては錯体の構造の歪みや配位子の化学的劣化による吸収断面積の違いが生じると考えられる。...

【研究テーマ】機能材料・デバイス

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2004 - 2005

【研究代表者】VACHA Martin 東京工業大学, 大学院理工学研究科, 助教授 (50361746)

【キーワード】1分子計測(SMD) / 化学物理 / 光物性 / 構造・機能材料 / 単一分子分光 (他8件)

【概要】本研究では、単一分子分光法を用いて燐光発光材料であるイリジウム錯体の光物性を1分子レベルで研究した。代表的なイリジウム錯体Ir(ppy)_3の単一分子レベルでの燐光の発光強度、発光継続時間を測定した結果、一般の蛍光色素に比べて幅広い発光強度分布及び非線形的フォトブリーチング特性を持つことが分かった。これらの原因としては錯体の構造の歪みや配位子の化学的劣化による吸収断面積の違いが生じると考えられる。...

【研究テーマ】物理化学

【研究種目】若手研究(A)

【研究期間】2011-04-01 - 2014-03-31

【研究代表者】藤芳 暁 東京工業大学, 理工学研究科, 助教 (70371705)

【キーワード】タンパク質 / １分子観察 / 低温 / 分光 / 構造 (他14件)

【概要】温度1.5 Kに冷却した生体分子の三次元イメージングをするための１分子蛍光顕微鏡を開発した。この顕微鏡の特性をＱdotにより評価した。まず、この顕微鏡は635, 532, 405 nmのどの波長でも色収差なく使用することが可能であった。さらに、その焦点付近の光分布（点像分布関数）は理論値の1.2倍以下であった。これを用いて、２個の分子の位置決定精度（解像度）を見積もったところ、焦平面方向が3 nm...

【研究テーマ】物理化学

【研究種目】若手研究(A)

【研究期間】2007 - 2011

【研究代表者】藤芳 暁 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助教 (70371705)

【キーワード】分光 / 低温 / タンパク質 / 単一分子分光 / 赤外 (他15件)

【概要】本研究では、これまで誰も成功していなかったタンパク質の中赤外吸収スペクトルの1分子観測に成功した。これまで、中赤外吸収を測定するには、感度が良いとされる顕微赤外分光装置でも、100万個のタンパク質が必要であり、1分子の観測例は無かった。そこで、我々は従来法を改良するのではなく、以下に示す全く新しい光学課程を用いて、これを1分子観測を実現した。数ケルビンでも、タンパク質を結合させた色素の蛍光測定し続...

【研究テーマ】機能材料・デバイス

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2004 - 2005

【研究代表者】VACHA Martin 東京工業大学, 大学院理工学研究科, 助教授 (50361746)

【キーワード】1分子計測(SMD) / 化学物理 / 光物性 / 構造・機能材料 / 単一分子分光 (他8件)

【概要】本研究では、単一分子分光法を用いて燐光発光材料であるイリジウム錯体の光物性を1分子レベルで研究した。代表的なイリジウム錯体Ir(ppy)_3の単一分子レベルでの燐光の発光強度、発光継続時間を測定した結果、一般の蛍光色素に比べて幅広い発光強度分布及び非線形的フォトブリーチング特性を持つことが分かった。これらの原因としては錯体の構造の歪みや配位子の化学的劣化による吸収断面積の違いが生じると考えられる。...

【研究テーマ】生物物理・化学物理

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2008 - 2010

【研究代表者】バッハ マーティン (VACHA Martin / VACHA MartIn) 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 准教授 (50361746)

【キーワード】高分子 / 液晶 / 1分子計測 / 共役系高分子 / 高子の配座 (他7件)

【概要】共役系高分子およびその関連の系におけるコンフォメーションと光学特性、光物理的特性の関係を1分子のレベルで研究した。共役系高分子では、コンフォメーションと励起子の局在及び励起子の分離の相関を明確にし、高分子鎖上の発光ドメーンの存在とその大きさを確認し、そしてコンフォメーションの動的特性とその関連の光物理的特性を明らかにした。一方、非共役系高分子では、高分子鎖のトポロジーが拡散特性の要因になっているこ...

【研究テーマ】生物物理・化学物理・ソフトマターの物理

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2014-04-01 - 2019-03-31

【研究代表者】VACHA Martin 東京工業大学, 物質理工学院, 教授 (50361746)

【キーワード】1分子科学 / 共役系高分子 / conjugated polymers / photophysics / single-molecule studies (他7件)

【概要】高分子のナノ科学において、共役系高分子鎖のコンフォメーションと光学的、電気的物性との相関は応用化に向けて重要な課題である。本研究では、共役系高分子一本鎖のコンフォメーションを能動的かつ精密に制御し、分光特性及び光電的機能を明らかにすることを目的にする。コンフォメーションの制御手法として、化学的な構造によるトポロジー、相分離ブロック共重合体が形成する一次元ナノシリンダー構造、またはマトリックスの極性...

【研究テーマ】生物物理学

【研究種目】基盤研究(S)

【研究期間】2012-05-31 - 2017-03-31

【研究代表者】安藤 敏夫 金沢大学, バイオAFM先端研究センター, 特任教授 (50184320)

【キーワード】走査プローブ顕微鏡 / 1分子計測・操作 / バイオイメージング / タンパク質 / 細胞 (他19件)

【概要】三つの課題に取り組んだ。課題1では、既に確立した高速AFMを利用して多様な蛋白質系で起こる動的プロセスを観察し、機能メカニズムに迫るとともに、従来技術では困難な天然変性蛋白質の構造解析が高速AFMで可能であることを実証した。課題2では、振動を起こさずに広域を高速走査する技術やイメージング中に試料を操作可能なインターラクティブ高速AFMを開発し、その有効性を実証した。また、カンチレバー走査方式の高速...

【研究テーマ】物理化学

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2016-04-01 - 2020-03-31

【研究代表者】藤芳 暁 東京工業大学, 理学院, 助教 (70371705)

【キーワード】１分子イメージング / １分子観察 / 低温顕微鏡 / 抗原抗体反応 / １分子計測(SMD) (他11件)

【概要】タンパク質は複合体をつくり生理機能を発現している。当該課題の研究目的は、その分子間相互作用を１分子観察できる光イメージング法を確立することにある。このような試みは世界的に見ても誰も成功していない。それは、分子間相互作用を研究するには、解像度1 nmで三次元全ての軸に対する空間情報を取得しなければならないからである。 このような背景から我々は、ナノメートルの分解能のクライオ蛍光顕微鏡の開発に取り組ん...

【研究テーマ】物理化学

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2015-04-01 - 2019-03-31

【研究代表者】松下 道雄 東京工業大学, 理学院, 准教授 (80260032)

【キーワード】１分子観察 / 一分子計測(SMD) / 一分子観察 / １分子計測(SMD) / 一分子観察(SMD) (他13件)

【概要】我々は、結晶中にある無数のイオン一つ一つをそれぞれ1量子ビットずつに割り当てることで、量子ビットを高度に集積することを目指して、新しい系の探索と観察する光学顕微鏡の独自開発を10年にわたり続けてきた。当該研究では、Pr3+同士の三次元相対位置を決定する場合に、遷移双極子の向きにより、20~30 nmの系統誤差が生じることが分かった。そこで、三次元のすべての軸を高精度に決定することで、この系統誤差を...

【研究テーマ】生物物理学

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2013-04-01 - 2016-03-31

【研究代表者】野地 博行 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (00343111)

【キーワード】1分子生物物理 / ナノバイオ / ATP合成酵素 / 生体エネルギー / マイクロチャンバー (他14件)

【概要】F1-ATPaseの分子機構に関し大きな進展があった。細胞内制御に係わる阻害状態への遷移する機構の解明に加え、加水分解とリン酸解離の角度が異なることを明らかとした。また、ATPのリン酸部部分との相互作用がトルクに直接寄与することを明らかにした。ナノロッドの異方性散乱を用いた超高速1分子計測技術を確立し、F1に加えキネシンの新しい反応中間体を発見することに成功した。また、超微小リアクタを脂質二重膜で...

【研究テーマ】生体関連化学

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2011 - 2012

【研究代表者】吉村 英哲 東京大学, 大学院・理学系研究科, 特任助教 (90464205)

【キーワード】タンパク質 / 細胞・組織 / 生体分子 / 1 分子計測(SMI) / 生体関連化学 (他11件)

【概要】本研究では、細胞内シグナル伝達における受容体クラスター形成の意義の理解を目的とした。この目的のため、シグナル伝達分子Aktの1分子動態観察と、受容体ナノクラスターの人工的形成法の開発を行った。前者では、細胞外からのシグナル入力により、Aktの細胞膜滞在時間が延びることを見出した。この結果は、Akt動態が細胞表面の受容体クラスターに影響されることを示している。後者では、光感応性タンパク質を融合した受...

【研究テーマ】生体関連化学

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2011 - 2012

【研究代表者】川井 清彦 大阪大学, 産業科学研究所, 准教授 (50314422)

【キーワード】DNA / 一分子観測 / 生物有機化学 / 蛍光相関分光 / blinking (他15件)

【概要】様々な蛍光分子を種々の位置に修飾したDNAを化学合成し、蛍光相関分光（FCS）測定により、蛍光分子の発光挙動を1分子レベルで見たときに観測される発光の点滅（＝blinking）において蛍光分子が光っていない時間（＝OFF time）からモレキュラービーコンの1分子レベル観測を試みた。OFF timeは、蛍光分子が溶媒から遮蔽されて、蛍光分子の三重項励起状態と酸素の反応速度が遅くなるほど長くなること...

【研究テーマ】物理化学

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2015-04-01 - 2019-03-31

【研究代表者】松下 道雄 東京工業大学, 理学院, 准教授 (80260032)

【キーワード】１分子観察 / 一分子計測(SMD) / 一分子観察 / １分子計測(SMD) / 一分子観察(SMD) (他13件)

【概要】我々は、結晶中にある無数のイオン一つ一つをそれぞれ1量子ビットずつに割り当てることで、量子ビットを高度に集積することを目指して、新しい系の探索と観察する光学顕微鏡の独自開発を10年にわたり続けてきた。当該研究では、Pr3+同士の三次元相対位置を決定する場合に、遷移双極子の向きにより、20~30 nmの系統誤差が生じることが分かった。そこで、三次元のすべての軸を高精度に決定することで、この系統誤差を...

【研究テーマ】物理化学

【研究種目】若手研究(A)

【研究期間】2011-04-01 - 2014-03-31

【研究代表者】藤芳 暁 東京工業大学, 理工学研究科, 助教 (70371705)

【キーワード】タンパク質 / １分子観察 / 低温 / 分光 / 構造 (他14件)

【概要】温度1.5 Kに冷却した生体分子の三次元イメージングをするための１分子蛍光顕微鏡を開発した。この顕微鏡の特性をＱdotにより評価した。まず、この顕微鏡は635, 532, 405 nmのどの波長でも色収差なく使用することが可能であった。さらに、その焦点付近の光分布（点像分布関数）は理論値の1.2倍以下であった。これを用いて、２個の分子の位置決定精度（解像度）を見積もったところ、焦平面方向が3 nm...

【研究テーマ】生体関連化学

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2017-04-01 - 2020-03-31

【研究代表者】川井 清彦 大阪大学, 産業科学研究所, 准教授 (50314422)

【キーワード】DNA / 高次構造 / 1分子検出 / 構造転移 / 速度 (他11件)

【概要】研究代表者がこれまで進めてきた、蛍光点滅現象（blinking）の理解・制御・活用に基づいた1分子レベル分析・診断法（Kinetic Analysis based on the Control of the fluorescence Blinking: KACB法）を発展させ、DNA高次構造転移の1分子観測法を確立した。酸化・還元反応によるblinkingの制御により、DNAのヘアピン、二本鎖、B...

【研究テーマ】ケミカルバイオロジー

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2015-04-01 - 2018-03-31

【研究代表者】川井 清彦 大阪大学, 産業科学研究所, 准教授 (50314422)

【キーワード】DNA / supercoil / fluorescence / blinking / 1分子測定 (他13件)

【概要】生体内においてDNAは、2重らせんをほどくように（2本の鎖の巻きつき回数を減らすように）ねじられた状態で存在していて、このようなねじれは負の超らせん（negative super coil）と呼ばれます。本研究では、負の超らせんによりDNAがほどけた際に生じると考えられている、DNA３重鎖構造を1分子レベルで検出する方法を開発しました。光をあてると光る蛍光分子と呼ばれる分子が、蛍のように点滅する現...

【研究テーマ】生体関連化学

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2011 - 2012

【研究代表者】川井 清彦 大阪大学, 産業科学研究所, 准教授 (50314422)

【キーワード】DNA / 一分子観測 / 生物有機化学 / 蛍光相関分光 / blinking (他15件)

【概要】様々な蛍光分子を種々の位置に修飾したDNAを化学合成し、蛍光相関分光（FCS）測定により、蛍光分子の発光挙動を1分子レベルで見たときに観測される発光の点滅（＝blinking）において蛍光分子が光っていない時間（＝OFF time）からモレキュラービーコンの1分子レベル観測を試みた。OFF timeは、蛍光分子が溶媒から遮蔽されて、蛍光分子の三重項励起状態と酸素の反応速度が遅くなるほど長くなること...

【研究テーマ】生体関連化学

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2017-04-01 - 2020-03-31

【研究代表者】川井 清彦 大阪大学, 産業科学研究所, 准教授 (50314422)

【キーワード】DNA / 高次構造 / 1分子検出 / 構造転移 / 速度 (他11件)

【概要】研究代表者がこれまで進めてきた、蛍光点滅現象（blinking）の理解・制御・活用に基づいた1分子レベル分析・診断法（Kinetic Analysis based on the Control of the fluorescence Blinking: KACB法）を発展させ、DNA高次構造転移の1分子観測法を確立した。酸化・還元反応によるblinkingの制御により、DNAのヘアピン、二本鎖、B...

【研究テーマ】ケミカルバイオロジー

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2015-04-01 - 2018-03-31

【研究代表者】川井 清彦 大阪大学, 産業科学研究所, 准教授 (50314422)

【キーワード】DNA / supercoil / fluorescence / blinking / 1分子測定 (他13件)

【概要】生体内においてDNAは、2重らせんをほどくように（2本の鎖の巻きつき回数を減らすように）ねじられた状態で存在していて、このようなねじれは負の超らせん（negative super coil）と呼ばれます。本研究では、負の超らせんによりDNAがほどけた際に生じると考えられている、DNA３重鎖構造を1分子レベルで検出する方法を開発しました。光をあてると光る蛍光分子と呼ばれる分子が、蛍のように点滅する現...

【研究テーマ】生体関連化学

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2011 - 2012

【研究代表者】川井 清彦 大阪大学, 産業科学研究所, 准教授 (50314422)

【キーワード】DNA / 一分子観測 / 生物有機化学 / 蛍光相関分光 / blinking (他15件)

【概要】様々な蛍光分子を種々の位置に修飾したDNAを化学合成し、蛍光相関分光（FCS）測定により、蛍光分子の発光挙動を1分子レベルで見たときに観測される発光の点滅（＝blinking）において蛍光分子が光っていない時間（＝OFF time）からモレキュラービーコンの1分子レベル観測を試みた。OFF timeは、蛍光分子が溶媒から遮蔽されて、蛍光分子の三重項励起状態と酸素の反応速度が遅くなるほど長くなること...

【研究テーマ】生体関連化学

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2011 - 2012

【研究代表者】川井 清彦 大阪大学, 産業科学研究所, 准教授 (50314422)

【キーワード】DNA / 一分子観測 / 生物有機化学 / 蛍光相関分光 / blinking (他15件)

【概要】様々な蛍光分子を種々の位置に修飾したDNAを化学合成し、蛍光相関分光（FCS）測定により、蛍光分子の発光挙動を1分子レベルで見たときに観測される発光の点滅（＝blinking）において蛍光分子が光っていない時間（＝OFF time）からモレキュラービーコンの1分子レベル観測を試みた。OFF timeは、蛍光分子が溶媒から遮蔽されて、蛍光分子の三重項励起状態と酸素の反応速度が遅くなるほど長くなること...

【研究テーマ】生体関連化学

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2011 - 2012

【研究代表者】吉村 英哲 東京大学, 大学院・理学系研究科, 特任助教 (90464205)

【キーワード】タンパク質 / 細胞・組織 / 生体分子 / 1 分子計測(SMI) / 生体関連化学 (他11件)

【概要】本研究では、細胞内シグナル伝達における受容体クラスター形成の意義の理解を目的とした。この目的のため、シグナル伝達分子Aktの1分子動態観察と、受容体ナノクラスターの人工的形成法の開発を行った。前者では、細胞外からのシグナル入力により、Aktの細胞膜滞在時間が延びることを見出した。この結果は、Akt動態が細胞表面の受容体クラスターに影響されることを示している。後者では、光感応性タンパク質を融合した受...

【研究テーマ】生体関連化学

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2011 - 2012

【研究代表者】川井 清彦 大阪大学, 産業科学研究所, 准教授 (50314422)

【キーワード】DNA / 一分子観測 / 生物有機化学 / 蛍光相関分光 / blinking (他15件)

【概要】様々な蛍光分子を種々の位置に修飾したDNAを化学合成し、蛍光相関分光（FCS）測定により、蛍光分子の発光挙動を1分子レベルで見たときに観測される発光の点滅（＝blinking）において蛍光分子が光っていない時間（＝OFF time）からモレキュラービーコンの1分子レベル観測を試みた。OFF timeは、蛍光分子が溶媒から遮蔽されて、蛍光分子の三重項励起状態と酸素の反応速度が遅くなるほど長くなること...

【研究テーマ】生体関連化学

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2011 - 2012

【研究代表者】川井 清彦 大阪大学, 産業科学研究所, 准教授 (50314422)

【キーワード】DNA / 一分子観測 / 生物有機化学 / 蛍光相関分光 / blinking (他15件)

【概要】様々な蛍光分子を種々の位置に修飾したDNAを化学合成し、蛍光相関分光（FCS）測定により、蛍光分子の発光挙動を1分子レベルで見たときに観測される発光の点滅（＝blinking）において蛍光分子が光っていない時間（＝OFF time）からモレキュラービーコンの1分子レベル観測を試みた。OFF timeは、蛍光分子が溶媒から遮蔽されて、蛍光分子の三重項励起状態と酸素の反応速度が遅くなるほど長くなること...

【研究テーマ】

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2021-04-01 - 2024-03-31

【研究代表者】川井 清彦 大阪大学, 産業科学研究所, 准教授 (50314422)

【キーワード】1分子計測 / RNA / １分子計測 / ダイナミクス / 過渡構造

【概要】2021年度は、RNA構造転移の測定法の１つとして、三重項－三重項エネルギー移動を利用した、RNA構造転移の測定法の開発に取り組んだ。一重項－一重項エネルギー移動であるFRETでは、一般にエネルギードナー、アクセプター間の距離が50Å程度以上変化する大きな構造転移の観測に優れている。これに対し、三重項－三重項エネルギー移動では、ドナー、アクセプター間の衝突が必要であるため、ドナー、アクセプターが衝...

【研究テーマ】分子生物学およびその関連分野

【研究種目】挑戦的研究(萌芽)

【研究期間】2017-06-30 - 2020-03-31

【研究代表者】樋口 秀男 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (90165093)

【キーワード】超解像度 / 金コロイド / ナノメートル精度 / ミオシン / 細胞 (他11件)

【概要】通常の顕微鏡で撮影した画像に対して超解像度を得る方法の開発を行った。骨格筋ミオシンフィラメントに顕微鏡の分解能以内に位置するミオシン２～３分子に金ナノ粒子（40nm）を結合し、高速カメラで金ナノ粒子をイメージングを行った。分解能以内にある複数の金粒子の位置を解析するために、Multi-Emitters Localization 法を用いて、各ミオシン分子の変位に分離することに成功し、アクチンと相互...

【研究テーマ】ナノバイオサイエンス

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2016-04-01 - 2018-03-31

【研究代表者】斎木 敏治 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (70261196)

【キーワード】バイオセンシング / ナノポア / 相変化材料 / DNA / 金ナノ粒子 (他9件)

【概要】ナノポア技術への期待はシーケンサ応用にとどまらず、分子・粒子識別、タンパク分子解析や細胞観察・遺伝子導入などに広がりつつある。本研究では、固体ナノポアに対してアクティブな制御機能を具備させることを目的とした。ナノポアを相変化材料で被覆し、結晶相・アモルファス相間の大きな光学的コントラストを利用することによって、ナノポア近傍に生じる対流、熱泳動を制御し、DNAやナノ粒子のナノポア通過過程のスイッチン...

【研究テーマ】生物物理・化学物理

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2008 - 2010

【研究代表者】バッハ マーティン (VACHA Martin / VACHA MartIn) 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 准教授 (50361746)

【キーワード】高分子 / 液晶 / 1分子計測 / 共役系高分子 / 高子の配座 (他7件)

【概要】共役系高分子およびその関連の系におけるコンフォメーションと光学特性、光物理的特性の関係を1分子のレベルで研究した。共役系高分子では、コンフォメーションと励起子の局在及び励起子の分離の相関を明確にし、高分子鎖上の発光ドメーンの存在とその大きさを確認し、そしてコンフォメーションの動的特性とその関連の光物理的特性を明らかにした。一方、非共役系高分子では、高分子鎖のトポロジーが拡散特性の要因になっているこ...

【研究テーマ】分析化学