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研究者情報

データ更新日:2017年07月24日

柴田 幹大 (しばた みきひろ) 准教授 Mikihiro Shibata

メール 研究室ウェブサイト

所属組織・役職等

新学術創成研究機構 生物物理学研究室 バイオAFM先端研究センター

教育分野

【学士課程】
理工学域 数物科学類 物理学コース
【大学院前期課程】
自然科学研究科 数物科学専攻
【大学院後期課程】
自然科学研究科 物質科学専攻

所属研究室等

生物物理学研究室 TEL:076-264-5927 FAX:076-264-5739

学歴

【出身大学院】
名古屋工業大学 博士課程 物質工学 2007/03 修了
名古屋工業大学 修士課程 物質工学 2005/03 修了
【出身大学】
名古屋工業大学 工学部 応用化学 2003/03 卒業
【取得学位】
博士(工学)

職歴

金沢大学 理工研究域 テニュアトラック准教授(2016/03/01-)
金沢大学 理工研究域 博士研究員(2015/08/01-2016/02/29)
マックスプランクフロリダ研究所 神経科学部門 博士研究員(2013/04/01-2015/07/31)
デューク大学メディカルセンター 神経科学部門 博士研究員(2011/04/01-2013/03/31)
日本学術振興会 海外特別研究員(2011/04/01-2013/02/28)
日本学術振興会 特別研究員 (SPD)(2008/04/01-2011/03/31)
日本学術振興会 特別研究員 (PD)(2007/04/01-2008/03/31)
日本学術振興会 特別研究員 (DC1)(2005/04/01-2007/03/31)

生年月

1980年08月

所属学会

日本生物物理学会 分野別専門委員(STM, AFM等)(2015-)
日本分子生物学会
米国生物物理学会

学内委員会委員等

受賞学術賞

○第9回北陸銀行若手研究者助成金(2017/03/13)
○第30回 ブレインサイエンス振興財団 研究助成(2016/07/20)
○平成28年度 花王芸術・科学財団 研究助成(2016/06/14)
○ABA Travel Award 2009(2009)
○第5回 日本生物物理学会 若手奨励賞(2009)
○第2回 日本生物物理学会 中部支部奨励賞(2006)
○第17回 加藤記念バイオサイエンス研究振興財団 国際交流助成(2005)
○第14回 国際光生物学会議 派遣補助金(2004)

専門分野

生物物理学、ナノバイオサイエンス

専門分野キーワード

原子間力顕微鏡 神経科学 光生物

研究課題

高速原子間力顕微鏡(AFM)を用いたナノバイオイメージングの推進研究

私たち人間は目を使って物を見ますが、目では見えない大切な物がこの世の中にたくさんあります。特に、自分自身を形作る細胞や、その細胞を構成・維持するタンパク質はとても小さいので、目で見ることはできません。この目では見えないタンパク質が異常になり、上手く働かなくなると様々な疾病を引き起こします。したがって、タンパク質が正常に働く仕組みを知ることが健康長寿社会の実現に向けた最重要課題となります。
 私たちの研究室では、金沢大学で研究開発された革新的原子間力顕微鏡(高速AFM)を駆使し、様々なタンパク質や細胞が働く姿を撮影することで、その仕組みの解明を目指します。さらに、学内の研究グループと融合・連携研究を推進することで、がんや生活習慣病などの原因となるタンパク質の姿を観察し、その治療薬の開発につなげることも目指します。

革新的原子間力顕微鏡で拓く脳神経科学

革新的原子間力顕微鏡で拓く脳神経科学 脳の高次機能である記憶・学習の分子メカニズム解明は生命科学において重要な研究課題の1つです。記憶の解明には、特定の脳領域を対象とする研究、脳の神経回路を対象とする研究、脳を構成する神経細胞を対象とする研究、さらには、その神経細胞を構成するタンパク質を対象とする研究といった階層性があり、最終的にはそれら全ての実験事実を統合・融合して理解する必要があります。本研究は高速原子間力顕微鏡(以下, 高速AFM)を駆使し、脳を構成する神経細胞(マイクロ)と、それらを構成するタンパク質(ナノ)の動態をナノスケールの高空間分解能、リアルタイムの高時間分解能で詳細に観察し、記憶を細胞やタンパク質の動態という事象で説明することを目指します。

著書

  • Atomic force microscopy in liquid (Arturo M Baró ed.)  Wiley-VCH Verlag GmbH (Chapter 7: High-speed AFM for observing dynamic processes in liquid) 2012 原著書 共著 T. Ando, T. Uchihashi, N. Kodera, M. Shibata, D. Yamamoto, H. Yamashita

論文

  • A natural light-driven inward proton pump. K. Inoue, S. Ito, Y. Kato, Y. Nomura, M. Shibata, T. Uchihashi, S.P. Tsunoda and H. Kandori Nature Communications 7巻 13415頁 2016/11/17 査読有 原著論文 研究論文(学術雑誌)
  • Functional extension of high-speed AFM for wider biological applications. T. Uchihashi, H. Watanabe, S. Fukuda, M. Shibata and T. Ando Ultramicroscopy 160巻 182-196頁 2016/01 査読有 総説 研究論文(学術雑誌)
  • Long-tip high-speed atomic force microscopy for nanometer-scale imaging in live cells. M. Shibata*, T. Uchihashi, T. Ando and R. Yasuda* Sci. Rep. 5巻 8724頁 2015 査読有 原著論文 研究論文(学術雑誌)
  • Wide-area Scanner for High-speed Atomic Force Microscopy. H. Watanabe, T. Uchihashi, T. Kobashi, M. Shibata, J. Nishiyama, R. Yasuda and T. Ando Rev. Sci. Instrum. 84巻 053702頁 2013 査読有 研究論文(学術雑誌)
  • Role of trimer-trimer interaction of Bacteriorhodopsin studied by optical spectroscopy and high-speed atomic force microscopy.  H. Yamashita, K. Inoue, M. Shibata, T. Uchihashi, J. Sasaki, H. Kandori, T. Ando J. Struct. Biol.  184巻 2-11頁 2013 査読有 原著論文 研究論文(学術雑誌)

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  • Protein-bound water as the determinant of asymmetric functional conversion between light-driven proton and chloride pumps. K. Muroda, K. Nakashima, M. Shibata, M. Demura and H. Kandori Biochemistry 51巻 4677-4684頁 2012 査読有 原著論文 研究論文(学術雑誌)
  • Structural changes in bacteriorhodopsin in response to alternate illumination observed by high-speed atomic force microscopy. M. Shibata, T. Uchihashi, H. Yamashita, H. Kandori and T. Ando Angew. Chem. Int. Ed.  50巻 4410-4413頁 2011 査読有 原著論文 研究論文(学術雑誌)
  • High-speed atomic force microscopy techniques for observing dynamic biomolecular processes. D. Yamamoto, T. Uchihashi, N. Kodera, H. Yamashita, S. Nishikori, T. Ogura, M. Shibata, and T. Ando Methods in Enzymol. (Part B) 475巻 541-564頁 2010 査読有 総説 研究論文(学術雑誌)
  • Low-frequency dynamics of bacteriorhodopsin studied by terahertz time-domain spectroscopy. S. Kawaguchi, O. Kambara, M. Shibata, H. Kandori and K. Tominaga Phys. Chem. Chem. Phys.  12巻 10255-10262頁 2010 査読有 原著論文 研究論文(学術雑誌)
  • High-speed atomic force microscopy shows dynamic molecular processes in photoactivated bacteriorhodopsin. M. Shibata, H. Yamashita, T. Uchihashi, H. Kandori and T. Ando Nature Nanotech.  5巻 208-212頁 2010 査読有 原著論文 研究論文(学術雑誌)
  • Picosecond time-resolved ultraviolet resonance raman spectroscopy of bacteriorhodopsin: Primary protein response to the photoisomerization of retinal.  M. Mizuno, M. Shibata, J. Yamada, H. Kandori and Y. Mizutani J. Phys. Chem. B  113巻 12121-12128頁 2009 査読有 原著論文 研究論文(学術雑誌)
  • Property of anion binding site of pharaonis halorhodopsin studied by ultrafast pump-probe spectroscopy and low-temperature FTIR spectroscopy. K. Nakashima, T. Nakamura, S. Takeuchi, M. Shibata, M. Demura, T. Tahara and H. Kandori J. Phys. Chem. B 113巻 8429-8434頁 2009 査読有 原著論文 研究論文(学術雑誌)
  • Ultrafast pump-probe study of the primary photoreaction process in pharaonis halorhodopsin: Halide-ion dependence and isomerization dynamics. T. Nakamura, S. Takeuchi, M. Shibata, M. Demura, H. Kandori and T. Tahara J. Phys. Chem B 112巻 12795-12800頁 2008 査読有 原著論文 研究論文(学術雑誌)
  • Color change of proteorhodopsin by a single amino acid replacement at a distant cytoplasmic loop. M. Yoshitsugu, M. Shibata, D. Ikeda, Y. Furutani and H. Kandori Angew. Chem. Int. Ed.  47巻 3923-3926頁 2008 査読有 原著論文 研究論文(学術雑誌)
  • Halide Binding by the D212N Mutant of Bacteriorhodopsin Affects Hydrogen-bonding of Water in the Active Site. M. Shibata, M. Yoshitsugu, N. Mizuide, K. Ihara and H. Kandori   Biochemistry  46巻 7525-7535頁 2007 査読有 原著論文 研究論文(学術雑誌)
  • Deprotonation of Glu234 during the photocycle of Natronomonas pharaonis halorhodopsin. M. Shibata, Y. Saito, M. Demura and H. Kandori Chem. Phys. Lett. 432巻 545-547頁 2006 査読有 原著論文 研究論文(学術雑誌)
  • Structural changes in bacteriorhodopsin following retinal photoisomerization from the 13-cis form. N. Mizuide, M. Shibata, N. Friedman, M. Sheves, M. Belenky, J. Herzfeld and H. Kandori Biochemistry 45巻 10674-10681頁 2006 査読有 原著論文 研究論文(学術雑誌)
  • Hydrogen-bonding interaction of the protonated Schiff base with halides in a chloride-pumping bacteriorhodopsin mutant. M. Shibata, K. Ihara and H. Kandori Biochemistry 45巻 10633-10340頁 2006 査読有 原著論文 研究論文(学術雑誌)
  • Strongly hydrogen-bonded water molecule is observed only in the alkaline form of proteorhodopsin. Y. Furutani, D. Ikeda, M. Shibata and H. Kandori Chem. Phys. 324巻 705-708頁 2006 査読有 原著論文 研究論文(学術雑誌)
  • Internal water molecules of the proton-pumping halorhodopsin in the presence of azide. N. Muneda, M. Shibata, M. Demura and H. Kandori J. Am. Chem. Soc. 128巻 6294-6295頁 2006 査読有 原著論文 研究論文(学術雑誌)
  • Hydrogen-bonding alterations of the protonated Schiff base and water molecule in the chloride pump of Natronobacterium pharaonis. M. Shibata, N. Muneda, T. Sasaki, K. Shimono, N. Kamo, M. Demura and H. Kandori Biochemistry 44巻 12279-12286頁 2005 査読有 原著論文 研究論文(学術雑誌)
  • FTIR studies of internal water molecules in the Schiff base region of bacteriorhodopsin.  M. Shibata and H. Kandori Biochemistry 44巻 7406-7413頁 2005 査読有 原著論文 研究論文(学術雑誌)
  • Internal water molecules of light-driven chloride pump proteins. M. Shibata, N. Muneda, K. Ihara, T. Sasaki, M. Demura and H. Kandori Chem. Phys. Lett. 392巻 330-333頁 2004 査読有 原著論文 研究論文(学術雑誌)
  • Altered hydrogen bonding of Arg82 during the proton pump cycle of bacteriorhodopsin: A low-temperature polarized FTIR spectroscopic study. T. Tanimoto, M. Shibata, M. Belenky, J. Herzfeld and H. Kandori Biochemistry 43巻 9439-9447頁 2004 査読有 原著論文 研究論文(学術雑誌)
  • Water molecules in the Schiff base region of bacteriorhodopsin.  M. Shibata, T. Tanimoto and H. Kandori  J. Am. Chem. Soc. 125巻 13312-13313頁 2003 査読有 原著論文 研究論文(学術雑誌)

講演・口頭発表等

  • 高速原子間力顕微鏡を用いたカルシウム・カルモジュリン依存性プロテインキナーゼIIのダイナミクス観察(会議名:平成28年度生物物理学会中部支部講演会)(2017/03/06)
  • 高速AFMを用いたCRISPR/Cas9のDNA切断作動機構の解明(会議名:日本生体エネルギー研究会第42回討論会)(2016/12/19)
  • Nanoscale Visualization of Membrane Proteins by High-Speed Atomic Force Microscopy(会議名:日本化学会第97回春季年会)(2017/03/16)
  • 高速AFMを用いたナノバイオイメージング(会議名:金沢大学理学談話会)(2017/02/23)
  • 高速AFMによる生きた細胞のナノスケール観察(会議名:第1回生体界面研究会若手の会)(2017/02/09)

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  • 高速原子間力顕微鏡によるナノバイオイメージング(会議名:第2回新学術創成研究機構シンポジウム)(2017/01/26)
  • Visualization of protein molecules in action by high-speed atomic force microscopy.(会議名:第54回日本生物物理学会年会)(2016/11/25)
  • Nanoscale imaging of living cells by high-speed AFM.(2016/11/21)
  • Nanoscale visualization of morphological dynamics of living neurons by high-speed atomic force microscopy.(会議名:第89回日本生化学会大会)(2016/09/25)
  • High-speed atomic force microscopy for nano-scale imaging in live cells.(2016/07/12)

芸術・フィールドワーク

特許

共同研究希望テーマ

科研費

○若手研究(B)「高速AFMを用いたCaMKIIの多量体構造内における記憶のメカニズム解明」(2016-2018) 代表者

学域・学類担当授業科目

○電磁気学演習1(2017)
○プレゼン・ディベート論(初学者ゼミⅡ)(2017)
○初学者ゼミⅠ(2017)
○物理実験1(2017)
○生物物理学(2017)
○数学物理学演習A(2017)
○数学物理学演習B(2017)
○物理実験2(2017)

大学院担当授業科目

○演習B平成29年度入学生用(2017)
○ゼミナールB平成29年度入学生用(2017)
○課題研究B平成29年度入学生用(2017)
○生体分子構造動態論(2017)
○生物・分子物理学a(2017)
○生物・分子物理学b(2017)
○生物物理学a(2017)
○生物物理学b(2017)

他大学の客員教授

教育活動(FD)に関する研究

国際事業協力

留学生参加の社会活動

審議会等の参加

講演可能なテーマ

その他公的社会活動

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