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Kageyama Yoshiyuki

Faculty of Science　Chemistry　Physical ChemistryAssistant Professor

「分子集団として何かを自律的に行い続ける」ことを実現する研究を行っています。

主な研究成果であるベシクル自己生産反応系や光駆動結晶の研究については、一見「よくある研究の一例だ」と思われがちです。しかし、前者は分子集合体レベルでの不可逆的自触媒プロセスを、後者は分子集合体としての自励振動力学系を実現した研究であり、これまでの化学研究と比較すると「見かけは似ていても、その本質は全く違う研究」という位置づけになります。分子集団の非線形挙動の学際的研究を通じ、「化学の新領域」や「化学成果の新たな出口」の創出を目指しています。

Researcher basic information

■ Degree
  • Doctor of Multi-Disciplinary Sciences, The University of Tokyo, Mar. 2006
  • Master of Multi-Disciplinary Sciences, The University of Tokyo, Mar. 2003
■ URL
researchmap URLホームページURL■ Various IDs
ORCID IDJ-Global ID■ Research Keywords and Fields
Research Field
  • Natural Science, Biophysics, chemical physics and soft matter physics
  • Nanotechnology/Materials, Functional solid state chemistry
  • Life Science, Bioorganic chemistry
  • Nanotechnology/Materials, Structural organic chemistry and physical organic chemistry
  • Nanotechnology/Materials, Fundamental physical chemistry
■ Educational Organization

Career

■ Career
Career
  • Oct. 2013 - Mar. 2017
    Japan Science and Technology Agency, PRESTO Researcher
  • Apr. 2009
    - 北海道大学大学院理学研究院 助教
  • Apr. 2007 - Mar. 2009
    Tokyo University of Science, Faculty of Pharmaceutical Sciences
  • 2007 - 2009
    Researcher,Faculty of Pharmaceutical Sciences, Tokyo Univ. of Science
  • Apr. 2006 - Mar. 2007
    The University of Tokyo, Graduate School of Arts and Sciences
  • 2006 - 2007
    Researcher,Graduate School of Arts and Sciences, The Univ. of Tokyo
  • 2005 - 2006
    Graduate Student,Graduate School of Arts and Sciences, The Univ. of Tokyo
Educational Background
  • 2006, The University of Tokyo, 総合文化研究科, 広域科学専攻相関基礎科学系, Japan
  • 2003, The University of Tokyo, 総合文化研究科, 広域科学専攻相関基礎科学系, Japan
  • 2001, The University of Tokyo, College of Arts and Sciences, Department of Basic Science, Japan

Research activity information

■ Awards
  • Sep. 2015, Presentation Award at the 9th symposium on biorelevant chemistry, CSJ
    KAGEYAMA Yoshiyuki
  • Apr. 2013, Chemical Society of Japan, CSJ Presentation Award 2013
    KAGEYAMA Yoshiyuki
■ Papers
■ Other Activities and Achievements
■ Books and other publications
  • 〔主要な業績〕MDB技術予測レポート
    景山義之, 自律的に物質を輸送する分子ロボットへの挑戦と課題
    日本能率協会MDB, 13 Oct. 2023, [Contributor]
  • 〔Major achievements〕Photosynergetic Responses in Molecules and Molecular Aggregates
    KAGEYAMA Yoshiyuki, (Chapter 26) Interplay of photoisomerization and phase transition events provide a working supramolecular motor
    Springer, Sep. 2020, English, 27475860, [Contributor]
  • 自然科学実験2019
    景山 義之, C4 ものさしで測る分子の大きさと表面圧
    学術図書出版社, Mar. 2019, 9784780606904, 11頁, Textbook, 授業用教科書, [Contributor]
  • 〔Major achievements〕Molecular Technology: Energy Innovation
    KAGEYAMA Yoshiyuki; TAKENAKA Yoshiko; HIGASHIGUCHI Kenji, (Chapter 8) Material Transfer and Spontaneous Motion in Mesoscopic Scale with Molecular Technology
    Wiley, Jul. 2018, 9783527341634, 187-208, English, 11342187, [Contributor]
  • 自然科学実験2018
    景山 義之, C4 ものさしで測る分子の大きさと表面圧
    学術図書出版社, Mar. 2018, 11頁, Japanese, Textbook, 授業用教科書, [Contributor]
■ Lectures, oral presentations, etc.
  • 〔Major achievements〕Exploring nonequilibrium dynamics through a light-driven self-oscillatory organocrystal
    Yoshiyuki Kageyama
    The 76th Divisional Meeting of Division of Colloid and Surface Chemistry, 24 Sep. 2025, Japanese, Keynote oral presentation
    22 Sep. 2025 - 25 Sep. 2025, [Invited]
  • 〔Major achievements〕Submillimeter‐scale molecular‐based robots with self‐sustaining behavior
    Yoshiyuki Kageyama
    Workshop on Dissipative Processes in Molecular Systems, 20 Jun. 2024, English, Invited oral presentation
    17 Jun. 2024 - 21 Jun. 2024, 42082235, [Invited]
  • 〔Major achievements〕Synthesized micro-materials for self-sustainable works: Morphologies of active-molecule assemblies alter the apparent reaction kinetics
    Yoshiyuki Kageyama
    The 61st Annual Meeting of the Biophysics Society of Japan, 15 Nov. 2023, English, Invited oral presentation
    14 Nov. 2023 - 16 Nov. 2023, 名古屋市, [Invited], [International presentation]
  • 〔Major achievements〕Chemistry of Molecular Assemblies Demonstrating Self-Organized Behavior at the Cellular Scale
    Yoshiyuki Kageyama
    The 17th Symposium on Biorelevant Chemistry, 10 Sep. 2023, Japanese, Public symposium
    08 Sep. 2023 - 10 Sep. 2023, 42082235;27475912, [Invited]
  • 〔Major achievements〕Far-from-equilibrium behavior of ten-micrometer-scale artificial chemical assemblies ― Autocatalytic vesicular self-reproduction and light-powered crystalline self-oscillation
    Yoshiyuki Kageyama
    Systems Chemistry Virtual Symposium 2023, 10 Jul. 2023, English, Invited oral presentation
    10 Jul. 2023 - 11 Jul. 2023, France, 27475905;27475860;11342187;27475912, [Invited], [International presentation]
  • 〔Major achievements〕Light-driven self-oscillatory crystal — Concerted mechanical function generated in a reaction system with varying kinetic rate constants
    Yoshiyuki Kageyama
    日本化学会第103春季年会 中長期テーマシンポジウム 「次世代分子システム化学のフロンティア―協奏的機能発現のメカニズム」, 23 Mar. 2023, Japanese, Invited oral presentation
    22 Mar. 2023 - 25 Mar. 2023, Macroscopic functions of multimolecular systems of molecular machines under non-equilibrium conditions attract increasing attention, with the aim of constructing life-like autonomous objects and realizing autonomous molecular robots. Such research will take advantage only when the composition of the system continuously changes and consequently continues to perform mechanical work, even when the energy supply is constant without any information. Such a system is known as far-away-from-equilibrium, which is the antonym of steady state. The composition of a multi-molecular object under a steady condition is generally determined by the reaction kinetic coefficients in the object. It means that concerted mechanisms to oscillate or fluctuate the kinetic coefficients are required for far-from- equilibrium dynamics. In our light-driven self-oscillatory crystal, reversible photoisomerization-induced phase-transition of the crystal acts as a bifurcation for switching the kinetic coefficients of the photoisomerization. The oscillation in the component and the repetitive morphological change causes the oscillation in the free energy of the object to realize mechanical work. The physical background of the light-powered behavior will be discussed., 27475905, [Invited], [Domestic Conference]
  • 発動分子の階層化による自己秩序機能の創出
    景山義之
    「発動分子科学」成果報告会～分子の発動が拓く次世代の化学～ 日本化学会第103春季年会併催シンポジウム, 22 Mar. 2023, Japanese, Public discourse
    27475905
  • 〔主要な業績〕自律性を有した合成分子ロボットと実機能化のための課題
    景山義之
    新化学技術推進協会 電子情報技術部会 マイクロナノシステムと材料・加工分科会勉強会, 13 Dec. 2022, 公益社団法人 新化学技術推進協会（JACI）・電子情報技術部会・マイクロナノシステムと材料・加工分科会, Public discourse
    13 Dec. 2022 - 13 Dec. 2022, オンライン, 27475905, [Invited], [Domestic Conference]
  • 〔主要な業績〕光で駆動する自励振動結晶 ― その仕組みと特徴
    景山義之
    第32回 非線形反応と協同現象研究会, 03 Dec. 2022, 非線形反応と協同現象研究会
    03 Dec. 2022 - 03 Dec. 2022, お茶の水大学, 27475905;27475912, [Invited]
  • ナノ構造からの自律機能性材料の実現
    景山義之
    第26回VBLシンポジウム, 24 Nov. 2022, 名古屋大学ベンチャー・ビジネス・ラボラトリー, Public discourse
    24 Nov. 2022 - 25 Nov. 2022, 名古屋大学, 27475905;27475912, [Invited], [Domestic Conference]
  • 化学反応で自律系を創るということと、そこから生まれる新視点
    景山義之
    氷雪セミナー（日本分析学会・北海道支部）, 11 Jan. 2022, Invited oral presentation
    [Invited]
  • Self-organization of repetitive transformations in tiny azobenzenes to realize autonomous mechanical function on a macroscopic scale
    Yoshiyuki Kageyama; Tomonori Ikegami; Sadamu Takeda
    PACIFICHEM2021, 20 Dec. 2021, English, Invited oral presentation
    15 Dec. 2021 - 20 Dec. 2021, 27475905, [Invited], [International presentation]
  • Shape change and work behavior of bistable self-oscillatory photochromic material in aqueous condition towards microrobot
    第21回名古屋国際数学コンファレンス, 28 Sep. 2021, English, Invited oral presentation
    26 Sep. 2021 - 29 Sep. 2021, 27475912, [Invited]
  • Mechanically “working” softcrystal under steady light irradiation
    Yoshiyuki Kageyama
    錯体化学討論会シンポジウム, 16 Sep. 2021, English, Invited oral presentation
    [Invited]
  • やわらかい結晶のしなやかな光駆動自律運動
    景山義之
    第80回分析化学討論会, 日本分析化学会, Japanese, Invited oral presentation
    23 May 2020 - 24 May 2020, 北海道教育大学札幌校（ＣＯＶＩＤのため開催中止）, Japan, 27475905;27475912, [Invited], [Domestic Conference]
  • 両親媒性アゾベンゼン誘導体の集合体がみせる自己秩序型メカニカル運動
    景山 義之; 池上 智則; 小原 一馬; 里永 慎之介; 佐藤 寛泰; 武田 定
    第68回高分子討論会, 26 Sep. 2019, Japanese, Invited oral presentation
    [Invited], [Domestic Conference]
  • 生命システムを有機化学で模倣する：分子集合体の自己複製と自律運動
    景山 義之
    高分子研究会（鳥取）, 02 Jul. 2019, Japanese, Public discourse
    [Invited], [Domestic Conference]
  • 化学で創る分子モーターと実働のための自己組織化
    景山 義之
    分子モーター研究会, 28 Jun. 2019, Japanese, Invited oral presentation
    [Invited], [Domestic Conference]
  • Continuous Mechanical Motion of Layered Self -Assembly of Azobenzene Derivatives under Photo Stationary State
    KAGEYAMA Yoshiyuki
    Asian International Symposium - Photochemistry -, 18 Mar. 2019, English, Invited oral presentation
    [Invited], [International presentation]
  • Light-driven limit-cycle self-oscillation and autonomous swimming of azobenzene-assembly under photostationary state
    KAGEYAMA Yoshiyuki
    Active Matter Workshop 2019, 12 Jan. 2019, English, Invited oral presentation
    Nakano, Tokyo, [Invited], [Domestic Conference]
  • Self-sustained dynamics of molecular assembly towards construction of autonomous molecular systems
    KAGEYAMA Yoshiyuki
    Hokkaido-Strasbourg Symposium Biotic and Abiotic Molecular Machines and Motors, 14 Nov. 2018, English, Invited oral presentation
    [Invited], [International presentation]
  • Creations of molecular assemblies which show continuous morphological changes
    KAGEYAMA Yoshiyuki
    Muroran Seminar of CSJ-Hokkaido, 09 Oct. 2018, Japanese, Public discourse
    [Invited], [Domestic Conference]
  • Light-powered self-sustained mechanical motion of azobenzene crystal as the resultant of a couple of photoreaction and phase transition
    KAGEYAMA Yoshiyuki
    The 79th Okazaki Conference: Synthetic, Biological, and Hybrid Molecular Engines, 31 Aug. 2018, 分子科学研究所, English, Invited oral presentation
    岡崎市, [Invited], [International presentation]
  • 〔Major achievements〕Self-oscillatory motion of molecular assembly with self-organization in non-equilibrium steady-state
    KAGEYAMA Yoshiyuki
    International Symposium on Biofunctional Chemistry, 15 Dec. 2017, 日本化学会生体機能関連化学部会, English, Invited oral presentation
    宇治市, [Invited], [International presentation]
  • Self-organization of molecular machine for autonomous macroscopic motion under non-equilibrium steady state
    KAGEYAMA Yoshiyuki
    First MIRAI Seminar, 18 Oct. 2017, English, Invited oral presentation
    [Invited], [International presentation]
  • 集団として動き続ける分子システムの創出 ― 生命の散逸性の模倣とそ こから生まれる機能
    景山 義之
    ChemBioハイブリッドセミナー, 30 Sep. 2017, 東京大学大学院工学系研究科化学生命専攻, Japanese, Invited oral presentation
    [Invited], [Domestic Conference]
  • 自己秩序的に動き続ける分子集合体の創出 — 散逸性とその機能
    景山 義之
    北海道高分子若手研究会, 09 Sep. 2017, Japanese, Invited oral presentation
    [Invited], [Domestic Conference]
  • Design and creation of autonomous dynamics in self-assemblies
    KAGEYAMA Yoshiyuki
    The 3rd International Conference on Organic & Inorganic Chemistry, 18 Jul. 2017, English, Keynote oral presentation
    [Invited], [International presentation]
  • 定常状態でリミットサイクル振動を実現したアゾベンゼン含有分子集合体の光誘起メカニカル運動
    景山 義之
    ソフトロボット：メカニカル材料 シンポジウム, 27 May 2017, Japanese, Invited oral presentation
    [Invited], [Domestic Conference]
  • Auto-Oscillatory Flipping Motion of Azobenzene Containing Organic Co-crystal under Continuous Light Irradiation
    KAGEYAMA Yoshiyuki
    Asian International Symposium (Organic Crystals), 17 Mar. 2017, English, Invited oral presentation
    [Invited], [International presentation]
  • Organized Motion of Macroscopic Molecular Assembly Comprised of Azobenzene Derivatives under Light Irradiation
    KAGEYAMA Yoshiyuki
    HOKUDAI-NCTU International Joint Symposium on Nano, Opto and Bio Sciences, 04 Oct. 2016, English, Invited oral presentation
    [Invited], [International presentation]
  • Macroscopically Working Artificial Molecular Motor: Steady and Autonomous Conversion of Light Energy to Mechanical Motion with Dissipative Self-Organization
    KAGEYAMA Yoshiyuki
    International Symposium on Pure and Applied Chemistry, 17 Aug. 2016, English, Invited oral presentation
    [Invited], [International presentation]
  • Macroscopically Working Light-Powered Molecular Motor: Dissipative Self-Organization Resultant Oscillation
    KAGEYAMA Yoshiyuki
    The 12th HU-NU-MINS/MANA joint symposium, 29 Jul. 2016, English, Invited oral presentation
    [Invited], [International presentation]
  • ヘテロ集積分子集合体の方向性をもった遊泳
    Yoshiyuki Kageyama
    日本化学会春季年会講演予稿集, 10 Mar. 2016, Japanese, Invited oral presentation
    [Invited], [Domestic Conference]
  • Dissipative and Autonomous Motion of a Self-Assembly
    KAGEYAMA Yoshiyuki
    The 4th International Postgraduate Conference on Pharmaceutical Sciences 2016, 28 Feb. 2016, English, Invited oral presentation
    [Invited], [International presentation]
  • Cooperative Deprotonation Induced Macroscopic Morphological Transformation of Multi-Component Molecular Assembly Actuated by Azobenzene- Photoisomerization
    KAGEYAMA Yoshiyuki
    International Conference on Small Science, 06 Nov. 2015, English, Invited oral presentation
    [Invited], [International presentation]
  • 2SDP-04 Macroscopic Motion of Soft Non-covalent Molecular Assembly in Water Actuated by Chemically Synthesized Molecular Machine(Biomolecular machinery driven by surrounding water,Symposium,The 52th Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan(BSJ20
    Kageyama Yoshiyuki
    Biophysics, 20 Aug. 2014, English, Invited oral presentation
    [Invited]
■ Syllabus
  • 一般教育演習(ﾌﾚｯｼｭﾏﾝｾﾐﾅｰ), 2024年, 学士課程, 全学教育
■ Affiliated academic society
  • Sep. 2011 - Present
    分子科学会
  • Jan. 2001 - Present
    THE CHEMICAL SOCIETY OF JAPAN
  • Apr. 2018 - Mar. 2026
    THE SOCIETY OF POLYMER SCIENCE, JAPAN
  • 日本化学会有機結晶部会
  • ソフトマター研究会
  • 「細胞を創る」研究会
  • 複合系の光機能研究会
  • 日本化学会生体機能関連化学部会
  • Japanese Society for Cell Synthesis Research
■ Works
■ Research Themes
  • 踊るケミカルAIの計算間違いを量る
    科学研究費助成事業 学術変革領域研究(A)
    01 Apr. 2023 - 31 Mar. 2025
    景山 義之
    日本学術振興会, 学術変革領域研究(A), 北海道大学, 23H04392
  • Emergence of autonomous functions through hierarchical integration of molecular engines
    Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
    29 Jun. 2018 - 31 Mar. 2023
    角五 彰; 景山 義之
    生体分子モーターは優れた運動効率、高い比出力を備えた生体由来の発動分子（生体発動分子）である。この発動分子を動力源としたアクチュエーターの開発が各国で盛んに行われている。しかし、依然として実用化への道のりは遠いのが現状である。その理由として発動分子の決定論的な動作が保障されていない、耐久性や熱安定性が低い、ダイナミクスを制御・操作する技術が確立されていないなどの要因がある。本研究では生体分子モーターに人工修飾を加えたハイブリッド型生体発動分子を創出・集積し、集団で機能するエネルギー変換素子の創成を目指す。併せて人工の発動分子の集団エネルギー変換系の構築に取り組み、時空間的階層性を有した分子運動系の基礎学理構築を目指している。本年度（平成 30 年度）には、二次元界面上での生体発動分子（キネシン）の運動発現に取り組み、生体発動分子をエラストマーやリン脂質などから構成されるソフトな二次元界面上に固定化する技術を確立させた。さらに領域内連携によりATPをエネルギー源とした生体発動分子（微小管）の機械的な運動を二次元界面上で発現させ、ロバストな運動のイメージング解析を確立させた。また実験環境下での生体発動分子、特にキネシンの効率的な駆動を実現するために、班員が有する特許（熱安定化変異体のスクリーニング法をもとに熱耐性キネシンの開発に着手した。
    同時に人工発動分子の集団エネルギー変換系の学理構築に向け、①既に構築している人工発動分子集合体の自律運動について数理科学者・物理学者との連携研究の開始、および②新たに構築する化学基質駆動型の人工発動分子システムの創出に向けた試料の合成と、その二次元界面への固定化に着手した。
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area), Hokkaido University, 18H05423
  • 光異性化分子の「動き」がつくる分子集合体の「動き」を数理モデルから解き明かす
    科学研究費助成事業 新学術領域研究(研究領域提案型)
    01 Apr. 2020 - 31 Mar. 2022
    景山 義之
    日本学術振興会, 新学術領域研究(研究領域提案型), 北海道大学, 20H04622
  • Investigation into Interplay of Reversible Photoisomerization and Structural Phase Transition in the Self-Oscillatory Flipping of Molecular Assemblies
    Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
    01 Apr. 2017 - 31 Mar. 2019
    景山 義之
    物質自体の性質により光照射下で自発的に屈曲運動を繰り返す「アゾベンゼン誘導体含有薄膜状結晶」について、物理化学的あるいは化学物理的考察を推進することが、当該研究である。結晶であるにもかかわらず屈曲することに加え、光定常状態でその屈曲を繰り返す点で、研究大雨小の物質は他に類を見ない物質といえる。
    前年度に、アゾベンゼン誘導体(1)を成分とする結晶の暗所での構造解析に成功した。原子密度が疎な層と原子密度が密な層とが交互に積層した結晶構造から、原子密度が疎な相での光異性化が結晶の構造相転移を誘起すること、および原子密度が密な相が結晶の集積状態を保っていること、が推測された。
    今年度は、光照射下で形成するもう一つの結晶相の構造解析や過渡的変化の計測を目標に、独ポツダム大学との国際共同研究で、欧州放射光施設でのX線回折実験を試みた。しかし、一時的に形成する結晶を対象にしたX線回折実験は難しく、目標は達成できなかった。計測できなかった要因の一つは、光照射下で形成した屈曲した結晶が、単結晶ではなく、小さな結晶ドメインの集合体であるためではないかと考えている。
    この仮説は、構造の異なるアゾベンゼン誘導体(2)が形成する大きめの結晶の光照射下での運動を観察することで、信憑性を帯びてきた。大きめの結晶は、屈曲運動ではなく、波状運動をみせる。これは、結晶が単結晶である場合には説明しにくい、「伝搬」が働く現象である。
    すなわち、分子レベルでの可逆な光異性化が微視的な結晶の可逆な相転移を引き起こすこと、微視的結晶の可逆な相転移がマクロな結晶の可逆な構造変化を引き起こすこと、の二段階の自己組織化ダイナミクスが、この「光照射下で自律的に機械振動をみせる結晶」の中で起きていると推察された。これは、多くの化学者が漠然と興味を抱く「自己組織化」現象の基礎的かつ本質的理解を促す成果であり、継続的な研究展開が望まれる。
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area), Hokkaido University, 17H05247
  • Creation of Autonomous Macroscopic Motion using Asymmetric Transition of Organometallic Catalyst with Consumption of Chiral Chemical Fuels
    Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
    01 Apr. 2017 - 31 Mar. 2019
    景山 義之
    分子機械の構造変化を、熱力学の規律が働くマクロスコピックな継続運動へと変換するためには、空間的な対称性の破れが必要である。これに、時間的な対称性の破れ・反応の継続性が加わり、相や場で組織化することにより、マクロなレベルで自律的に動き続ける散逸分子システムを創出可能である。
    このコンセプトの確立を目的に、本研究課題では、化学反応で連続駆動する有機金属触媒を、自己配向性を有する液晶分子を用いて集積し、供給したエネルギーを消費しながら自律的に駆動する分子システムを創出する。この研究を通じて、上記仮説の証明と、ミクロとマクロをつなぐ物理的な関係を追究し、自律駆動デバイス・能動的デバイス創出にかかわる基礎学理を構築していく。
    平成２９年度は、当初計画に従い、芳香族配位子を有したパラジウム触媒とシアノビフェニル系液晶分子を混合した液晶性触媒反応場を調製し、その反応場を利用した鈴木宮浦カップリング反応を行った。まずは、不斉炭素を持たない基質を用い、反応場の触媒活性を評価した。一般的な溶液系での反応と比較し、触媒反応効率の低下が起きたものの、目的のカップリング反応を進めることはできた。反応効率低下の理由は、反応が起こる表面が少ないこと、液晶分子自体の反応による目的反応の阻害、あるいは、触媒分子の構造変化自由度が液晶分子によって阻害された、などの原因が考えらえるが、三つ目の仮説の場合、触媒分子の構造変化が液晶分子の運動状態に影響を与えていることになる。このほか、基質の反応率に対して目的物の生成量が十分ではないなど、計画申請当初想定していた「研究上の困難点」が現れてきている。
    これに伴い、困難が生じた場合の対処法として計画していた、自己集積膜(SAM)などの組織化膜を用いた実験系の準備にも取り掛かり始めた。なお、困難点の発生も含め、研究はほぼ計画通りに進行している。
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area), Hokkaido University, 17H05346
  • Comparing the rheology of water surrounding soft matter surfaces using dynamic nuclear polarization NMR measurement.
    Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
    01 Apr. 2016 - 31 Mar. 2019
    KAGEYAMA Yoshiyuki; TAKEDA Sadamu; KONDO Ryota; LEE Gyeorye
    Polymers and molecular assemblies exhibited in water (e.g. peptides and bio-membranes), stabilize their structures with the interaction between water and are worked cooperatively with water molecules. The aim of this research project is in developing the method to reveal the dynamic behavior of water surrounding such soft assemblies.
    In this project, we developed our home-made measurement system for in-situ dynamic nuclear polarization nuclear magnetic resonance, with synthesizing a newly functional probe, which change its structure by light-irradiation. Next step, we will develop the understanding about movement of water molecule around soft materials via discussion about the obtained results with physicists.
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Young Scientists (B), Hokkaido University, 16K17849
  • ヘテロ集積分子集合体の方向性をもった遊泳
    PRESTO
    Oct. 2013 - Mar. 2017
    KAGEYAMA Yoshiyuki
    「光異性化による分子集合体の散逸自己組織化」を世界で初めて実現した。
    JST, Principal investigator, Competitive research funding
  • Dynamic property at molecular scale in large molecular assembly
    Grants-in-Aid for Scientific Research
    01 Apr. 2014 - 31 Mar. 2016
    TAKEDA SADAMU; KAGEYAMA YOSHIYUKI
    In our laboratory, we have found reversible macroscopic motion of supramolecular aggregate was induced by photo-isomerization of doped azo-benzene derivative as a minor component. This phenomenon is similar to biological system, in which motion of molecules is hierarchically and cooperatively developed to induce macroscopic movement. In this research project, we made an attempt to develop “Scanning NMR Microscope” for investigating change at molecular level in supramolecular aggregate at spatial resolution of 100 micrometer by use of micro-coil NMR method. As a complementary approach of this “Scanning NMR Microscope”, enhancement of NMR signal was investigated by use of dynamic nuclear polarization.
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research, Hokkaido University, 26620001
  • Spin Transition and Crystal Defects in Coordination Compounds: a Solid-State High-Resolution NMR Study
    Grants-in-Aid for Scientific Research
    01 Apr. 2012 - 31 Mar. 2015
    GORO Maruta; KAGEYAMA Yoshiyuki
    Changes in temperature of a solid material containing metal ions may cause electron jump between (1) atomic orbitals in the metal ion or (2) the metal ion and carbon atoms or (3) metal ions arranged in the crystal, which in turn causes a drastic change in the magnetic property of the solid.
    This research has showed that the electron jump can be detected using the accompanying alterations in molecular shape and in ionic size with a commercially available apparatus called NMR spectrometer.
    With this method, we have succeeded in measuring the frequency of an electron jump, which is difficult to measure by other experimental methods.
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Scientific Research (C), Hokkaido University, 24550003
  • Measurement of rheology of water surrounding molecular assembly toward revealing the water-cooperated chemical phenomena in life
    Grants-in-Aid for Scientific Research
    2013 - 2014
    KAGEYAMA YOSHIYUKI; TAKEDA Sadamu
    As the main component of living cells is water, life phenomena are presented in water. Water surrounds cellular membranes, peptides, and other biomolecules. The surrounding water has different characteristics than general water, and the characteristics are related to the brilliant functions of biomolecules. Therefore, a development of a characteristic water analysis is required to reveal the biological phenomena.
    Selective analysis of specific water in bulk water is difficult. One potent method is the Overhauser dynamic nuclear polarization nuclear magnetic resonance (DNP-NMR). For our project, we equipped an instrument to measure the water molecules using DNP-NMR. We also used organic synthetic techniques to prepare artificial molecular assemblies, and measured the water surrounding the assemblies. In perspective, it is required to improve the accuracy of quantitative discussions for rheology of water by merging the theoretical approach with further measurements.
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research, Hokkaido University, Principal investigator, Competitive research funding, 25620002
  • Control of Proton-Cooperated Macroscopic Flexible Dynamics ofHelical Myelin Tube
    Grants-in-Aid for Scientific Research
    2011 - 2012
    KAGEYAMA Yoshiyuki
    The aim of the project is to control the motion of sub-millimeter size myelin self-assembly (myelin tube) composed of oleic acid and functional organic molecules. Amphiphilic azobenzene containing myelin tubes showed straighten and coiling motion by photoirradiation with ultraviolet light and visible light, respectively. In the photoinduced macroscopic dynamics, it became clear that both of structural change of azobenzene molecule by photoisomerization and acid dissociation behavior of oleic acids byazobenzene-isomerization take an important role.
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Young Scientists (B), Hokkaido University, Principal investigator, Competitive research funding, 23750142
  • オレイン酸を主成分とする螺旋状超分子の形成挙動に対する添加分子の役割の解明
    笹川科学研究助成(学術)
    Apr. 2010 - Mar. 2011
    景山 義之
    日本科学協会, Principal investigator, Competitive research funding
  • 細胞内イオンを利用する分子集積に基づく新しい抗がんシステムの開発
    科学研究費助成事業
    2007 - 2009
    青木 伸; 北村 正典; 景山 義之
    アポトーシスは、固体の生命を維持するために、遺伝子によって制御された細胞死であり、不要になった細胞や有害な細胞を除去する現象である。アポトーシスの誘起機構の一つとして、ミトコンドリアから遊離したカスパーゼ-9がカスパーゼ-3を活性化する経路がある。しかし、がん細胞は、カスパーゼ-9と複合体を生成するタンパクであるXIAPが、カスパーゼ-9と複合体を生成して不活性化する防御機構をもっている。
    そこで本研究では、XIAPを認識するペプチドと金属イオンキレート部をもつ化合物(L-ペプチド)を設計、合成する。がん細胞内でbpy-ペプチドが金属イオンによって自己集積してM(L-ペプチド)を生成し、M(L-ペプチド)-XIAP複合体の生成によってカスパーゼ-9を遊離してアポトーシス誘導を行う。
    平成21年度は、平成20年度に合成した2,2'-bipyridyl(bpy)基を有するジペプチド体とモノペプチド体の合成に加えて、リンカーとしてbis(picolyl)amino(BPA)基とN,N'-bis(picolyl)ethylenediamine(BISPICEN)基を有する化合物の合成に成功した。これらのXIAP結合能を蛍光偏光法によって測定したところ、いずれの化合物もnMオーダーのIC_<50>値を有することが明らかになった。亜鉛イオンの効果を検討したところ、BPAリンカーを有する化合物において、亜鉛イオンの効果が認められた。亜鉛イオン存在下、非存在下での差は決して大きくはないが(Zn^<2+>非存在下で44nM、Zn^<2+>存在下で27nM)、さらに強いZn^<2+>キレーターを加えると、IC_<50>値がZn^<2+>非存在下の値に近づいたことなどから、Zn^<2+>との錯体生成がXIAPへの結合を増大させたことが示唆された。また、弱いながらもがん細胞に対するアポトーシス誘導も観測された。現在、これらの成果を発表するべく、論文投稿の準備中である。
    日本学術振興会, 挑戦的萌芽研究, 東京理科大学, 19659026
  • Development of Photolabile Biotin Linkers by Using New Caged Compounds
    Grants-in-Aid for Scientific Research
    2006 - 2009
    AOKI Shin; YAMADA Yasuyuki; KITAMURA Masanori
    (+)-ビオチン(Btn)は、アビジン(Avn)と非常に安定な複合体を生成する。その解離定数Kdは約1fMであり、通常の抗原-抗体複合体の100万倍も強く、実質上不可逆である。本研究は、申請者らが発見したCaged化合物(8-quinolinyl sulfonates, QS)の光分解反応を利用することにより、光分解性Btn標識試薬の開発を目的とした。中性pH、常温という温和な条件下、光照射によってリガンド-レセプター複合体をintactな状態で回収し、特異的レセプターの同定、構造解析を行うための全く新しいBtn-Avnシステムを提供する。
    脳内神経伝達分子であるドーパミンを、光分解性QSリンカーを介してビオチンに結合した化合物(Biotin-Dopamine-HQ)の合成を行った。Biotin-Dopamine-HQと抗ドーパミン抗体(IgG)、および二次抗体(抗IgG抗体)を用いてELISAを行い、Avn、Biotin-Dopamine-HQ、IgG、抗IgG抗体の四者の複合体が生成することを確認した。さらにAvn、Biotin-Dopamine-HQ、IgGの三元複合体に光を照射し、リンカーが分解できることを確認し、分解後のDopamine-IgGの、Western blottingによる検出に成功した。以上の結果は、すでに論文発表された(Bioorg. Med. Chem. 2009, 17, 3405-3413)。
    また、上記の化合物もよりも長いリンカーを有するビオチン標識リンカーの合成にも成功した。同様にELISA、Western blottingを行ったところ、リンカーの延長は抗体との複合体形成、光分解にDopamine-抗体複合体の回収率に大きな変化はなかった。本結果についても、論文投稿の準備中である。さらに、本技術の基盤となるQS基質の光分解反応の反応機構についても詳細に検討し、論文投稿済みである。
    このように、本研究ではQS基質の新規光分解反応の発見、反応機構の解明を行い、それを光分解性Btn標識リンカーにまで応用した。現在、光分解性リポソームなどにも展開可能であり、今後が期待される。
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Scientific Research (B), Tokyo University of Science, 18390009
■ Academic and Social Contribution Activities/Other
Industrial Property Rights
  • 環太平洋国際化学会議2025 CSO(正)
    15 Dec. 2025 - 20 Dec. 2025
    Planning etc
    Competition etc
  • 環太平洋国際化学会議2021 CSO(副)
    Planning etc
    Competition etc
  • 分子科学討論会2021 実行委員
    Planning etc
    Competition etc
    分子科学会
  • 分子科学討論会2011 実行委員
    Planning etc
    Competition etc
    分子科学会
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