超高速分子計測研究チーム
Ultrafast Spectroscopy Research Team

チームリーダー

田原 太平Tahei Tahara

理学博士

田原 太平

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tahei [at] riken.jp

光量子工学研究センター
超高速分子計測研究チーム

〒351-0198 埼玉県和光市広沢2番1号

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研究概要

超高速分子計測研究チーム研究概要

私たちは、反応する分子の刻一刻の変化を、分子の核の運動を直接観測することで追跡する先進的な分光計測法、「フェムト秒時間分解インパルシブ・ラマン分光法」(フェムト秒は1,000兆分の1秒、10-15秒)を独自に開発してきました。最近その性能を大幅に向上し、タンパク質のような複雑な分子も研究できるようになりました。これを用いて、紅色光合成細菌の青色光センサーである光受容タンパク質「イエロープロテイン(PYP)」が光刺激を受けた際の最初の変化を明らかにしました。このPYPの変化は有害な光が当たった際に細菌がそれから逃げようとする運動の引き金となるものです。実験では、青色光を照射して変化を開始させた後に光パルスでPYP分子を瞬間的に揺さぶり、その揺れる様子を刻一刻観測することでPYPの変化を“ストロボ写真”を撮るように観測しました。その結果、青色光の照射からわずか10兆分の1秒(10-13秒)で、光を吸収した部位の近くの特定の水素結合が弱まり、続いて炭素-炭素の二重結合が回転して歪んだ形の構造へと変化して、それがタンパク質の機能発現につながることを見いだしました。これは、タンパク質が機能し始める精巧な仕組みをリアルタイムで追跡した画期的な成果といえます。

研究分野

化学、物理学、生物学/生化学

キーワード

超高速分光、非線形分光、単分子分光、ダイナミクス、界面

研究テーマ

  1. 超短パルス光の発生とそれを用いた超高速分光計測法の開発
  2. 超高速分光計測の開発と応用による凝縮相分子ダイナミクスの解明と制御
  3. 非線形分光を用いた界面分子ダイナミクスの観測と解明
反応する分子の構造変化を実時間で追跡・観測する

反応する分子の構造変化を実時間で追跡・観測する

主要メンバー

田原 太平Tahei Taharaチームリーダー
石井 邦彦Kunihiko Ishii専任研究員
二本柳 聡史Satoshi Nihonyanagi専任研究員
MOHAMMED AhmedAhmed Mohammed特別研究員
KUMAR PardeepPardeep Kumar特別研究員
倉持 光Hikaru Kuramochi研究員