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横田 浩章 准教授


光を利用して生命現象を可視化・計測します。 准教授 / 博士(理学)大阪大学
専門
  • 生物物理学
  • 生理学
  • ライフサイエンス関連

タンパク質1分子を直視する
:タンパク質1分子のダイナミクスに迫る

DNA-タンパク質間相互作用の模式図

DNAに刻まれている遺伝情報は、DNAが様々なタンパク質と相互作用することによって継承されています。これまで、これらDNAと相互作用する数々のタンパク質が同定され、詳細な生化学的解析に基づいて反応機構のモデルが提唱されてきました。しかしながら、これらのタンパク質分子が実際にどのように相互作用して機能しているのか、そのダイナミクスについては不明な点が多く残されています。 私たちは、そのダイナミックなプロセスの理解には直接タンパク質が機能している現場を可視化することが鍵となると考え、光を使って個々のタンパク質1分子を直視する技術を開発してきました。この技術を用いて種々のDNA-タンパク質間相互作用の素過程を明らかにしようとしています。

DNA 1分子を操作し、計測する
:DNA 1分子の状態を制御し、またその微小な構造変化を計測する

1分子計測顕微鏡

DNA-タンパク質間相互作用の素過程の理解には、DNA 1分子を操作する技術も有用です。私たちは、いくつかのDNA 1分子操作法を開発し、タンパク質との相互作用によって起こるDNAの微小な構造変化を、光を使って計測する技術を開発してきました。また、DNA 1分子を操作しながら、タンパク質1分子を直視する同時計測技術も開発しています。

新規顕微鏡技術開発
:疾病診断・創薬支援に向けて

DNA-タンパク質間相互作用の破綻は、様々な病態の発現につながることが知られています。例えばDNA修復機構の欠損は、発がん、神経変性、早期老化の原因となることがわかっています。私たちは、これまで開発してきた1分子計測技術を応用し、疾病診断や創薬に役立つ蛍光プローブや高感度な光センサーデバイスの開発を目指しています。

【連携】神戸大学、京都大学、大阪大学、九州大学他
【特許】「蛍光顕微鏡装置」出願番号 2010-1095271

キーワード

  • DNA-タンパク質間相互作用の1分子計測 1分子イメージング、DNA1分子操作、生化学・遺伝子工学技術
  • 新規顕微鏡技術開発 光学顕微鏡、蛍光顕微鏡、微細加工、蛍光プローブ開発


研究業績

論文

Okuno, D., Hirano, M., Yokota, H., Onishi, Y., Ichinose, J., Ide, T. A simple method for ion channel recordings using fine gold electrode, Anal. Sci. 32(12) 1353-1357 (2016).

Iwasa, T., Han, Y.W., Hiramatsu, R., Yokota, H., Nakao, K., Yokokawa, R., Ono, T., Harada, Y. Synergistic effect of ATP for RuvA-RuvB-Holliday junction DNA complex formation. Sci. Rep. 5, 18177 (2015).

Yoshinari, Y., Mori, S., Igarashi, R., Sugi, T., Yokota, H., Ikeda, K., Sumiya, H., Mori, I., Tochio, H., Harada, Y., Shirakawa, M. Optically detected magnetic resonance of nanodiamonds in vivo; Implementation of selective imaging and fast sampling. J. Nanosci. Nanotechnol. 15(2), 1014-1021 (2015).

Han, Y. W., Tsunaka, Y., Yokota, H., Matsumoto, T., Kashiwazaki, G., Morinaga, H., Hashiya, K., Bando, T., Sugiyama, H., Harada, Y. Construction and characterization of Cy3- or Cy5-conjugated hairpin pyrrole/imidazole polyamides binding to DNA in the nucleosome. Biomater. Sci. 2, 297-307 (2013).

Yokota, H., Chujo Y., Harada Y. Single-molecule imaging of the oligomer formation of the non-hexameric Escherichia coli UvrD helicase. Biophys. J. 104(4), 924-933 (2013).

Igarashi, R., Yoshinari, Y., Yokota, H., Sugi, T., Sugihara, F., Ikeda, K., Sumiya, H., Tsuji, S., Mori, I., Tochio, H., Harada, Y., Shirakawa, M. Real-time background-free selective imaging of fluorescent nanodiamonds in vivo. Nano Lett. 12(11) 5726-5732 (2012).

Han. Y. W., Matsumoto, T., Yokota, H., Kashiwazaki G., Morinaga, H., Hashiya, K. Bando, T., Harada, Y., Sugiyama, H. Binding of hairpin pyrrole and imidazole polyamides to DNA: Relationship between torsion angle and association rate constants. Nucleic Acids Res. 40(22),11510-11517 (2012).

Yokota, H., Han, Y. W., Allemand, J.F., Xi, X.G., Bensimon, D., Croquette, V., Ito, Y., Harada, Y. Single-molecule visualization of binding modes of helicase to DNA on PEGylated surfaces. Chem. Lett. 38(4), 308-309 (2009).

Kozuka, J., Yokota, H., Arai, Y., Ishii, Y., Yanagida. T. Dynamic polymorphism of single actin molecules in the actin filament. Nat. Chem. Biol. 2(2), 83-86 (2006).

Yokota, H., Saito, K., Yanagida, T. Single molecule imaging of fluorescently labeled proteins on metal by surface plasmons in aqueous solution. Phys. Rev. Lett. 80(20), 4606-4609 (1998).


学会発表

横田浩章, 蛍光1分子イメージング技術に基づいた高精度蛍光顕微鏡法の開発, 日本分子生物学会第38回年会【ワークショップ】 細胞機能を解析し創る新技術:1分子から時間空間制御(神戸ポートアイランド(神戸市), 2015/12/2).

横田浩章, タンパク質の1 分子動態計測~1 分子直視 と1 分子顕微鏡開発~, 第12回バイオオプティクス研究会(TKP浜松アクトタワーCC(浜松市), 2015/11/27).

横田浩章, 蛍光1分子バイオイメージングにおける蛍光プローブとナノ光学-蛍光ダイヤモンドナノ粒子と近接場照明を中心に-, 先進理工学研究科セミナー(電気通信大学(調布市), 2015/7/8).

横田浩章, DNA結合タンパク質の蛍光1分子イメージング, 第19回生命分子ダイナミクスセミナー(東北大学多元物質科学研究所(仙台市), 2015/7/2).

横田浩章, 戸根大輔, 大西優貴, 韓龍雲, 原田慶恵, 菅澤薫, 哺乳類ヌクレオチド除去修復タンパク質XPCのDNA結合モードの1分子イメージング, 日本分子生物学会第37回年会(パシフィコ横浜(横浜市), 2014/11/27).

Yokota, H., Iwasa, T., Yokokawa, R., Harada, Y. Single-molecule imaging of ATPase reactions catalyzed by a DNA helicase., Symposium on Hydration and ATP Energy 2013(秋保温泉ホテル岩沼屋(仙台市), 2013/3/6).


著書

Yokota, H., Direct visualization of single-molecule DNA binding proteins along DNA to understand DNA-protein interactions. Protein Interactions, 195-214, Edited by Jianfeng Cai and Rongsheng E. Wang, InTech(2012).

横田浩章,妻鳥千鶴子, 理系英語論文を書くための類義語使い分けBOOK, ベレ出版(2007).


報道

「不思議」焼きそばが3色に変化」静岡新聞(2016/10/4)

「緑の焼きそばをつくろう」中日新聞(2016/10/2)


特許

「蛍光顕微鏡装置」白川昌宏, 原田慶恵, 横田浩章, 吉成洋祐, 辻成悟 (2010).