2025/06/09 更新

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イマフク ヤスヒロ
今福 泰浩
IMAFUKU YASUHIRO
所属
理学研究院 生物科学部門 助教
理学部 生物学科(併任)
システム生命科学府 システム生命科学専攻(併任)
職名
助教
連絡先
メールアドレス
プロフィール
研究:タンパク質分子モーターの作動原理の解明を目指す生物物理学的研究。
外部リンク

研究分野

  • ライフサイエンス / 生物物理学

学位

  • 博士(理学) (九州大学, 日本)

経歴

  • 九州大学 理学研究院 生物科学部門  助教 

    2007年3月 - 現在

研究テーマ・研究キーワード

  • 研究テーマ: 短期シナプス可塑性の研究

    研究キーワード: 神経生物学

    研究期間: 2014年4月

  • 研究テーマ: タンパク質分子モーターの作動原理の解明を目指す生物物理学的研究

    研究キーワード: タンパク質分子モーター

    研究期間: 1998年9月

受賞

  • 第15回加藤記念研究助成

    2004年3月   加藤記念バイオサイエンス研究振興財団  

論文

  • Novel Distinctive Roles of Docking Proteins in Short-term Synaptic Plasticity of Frog Neuromuscular Transmission Revealed by Botulinum Neurotoxins 査読

    Yasuhiro Imafuku, Koh ichi Enomoto, Hiroko Kataoka, Isao Ito, Takashi Maeno

    Neuroscience   369   374 - 385   2018年1月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Short-term synaptic plasticity (SSP) is a basic mechanism for temporal processing of neural information in synaptic transmission. Facilitation, the fastest component of SSP, has been extensively investigated with regard to Ca2+ signaling and other relevant substances. However, systematic analyses on the slower components of SSP, originated by Magleby and Zengel, have remained stagnant for decades, as few chemicals directly modifying these slower components have been identified. In combination with refined experimental protocols designed to study the stimulation frequency-dependence of SSP and botulinum neurotoxins A and C (BoNT-A and BoNT-C), we investigated SSP of frog neuromuscular transmission to clarify the roles of synaptosomal-associated protein of 25 kDa (SNAP-25) and syntaxin, SNARE proteins exclusively participating in vesicular events including docking, priming and exocytosis. We found that BoNT-A treatment eliminated slow potentiation, and BoNT-C poisoning abolished intermediate augmentation, two components of SSP. Fast facilitation was maintained after double poisoning with BoNT-A and -C, but the postsynaptic response became biphasic. A novel depression, termed repression, emerged by double poisoning. Repression was different from depletion because it developed even at a low-frequency stimulation of 1 Hz. We conclude that SNAP-25 and syntaxin not only play roles as cooperative exocytotic machinery, but also have roles in SSP.

    DOI: 10.1016/j.neuroscience.2017.11.022

  • Effect of elastic energy on the folding of an RNA hairpin 査読

    Neil Thomas, Yasuhiro Imafuku

    Journal of Theoretical Biology   312   96 - 104   2012年11月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    We analyse the folding and unfolding of an RNA hairpin using a conventional zipping model that includes both the free energy for RNA binding and the elastic free energy of the system. Unfolding under isotonic conditions (where we control the applied load) is known to occur at a well-defined critical load. In marked contrast, we find that unfolding under isometric conditions (where we control the extension of the hairpin) produces a series of sharp peaks in the average load as the stem of the hairpin starts to unzip base by base. A peak occurs when the elastic energy stored in the unzipped arms of the hairpin becomes so large that it is energetically favourable for the next base pair to unzip: the consequent increase in the contour length of the unzipped arms reduces their elastic energy and causes the average load to fall abruptly. However, as the contour length of the unzipped arms increases, the peaks become less distinct. Moreover, when we include the long DNA/RNA handles that have been used in single-molecule experiments, the unzipping of individual base pairs cannot be resolved at all. Instead, with the hairpin in the folded state, the average load increases with extension until the elastic energy stored in the handles makes it energetically favourable for the hairpin to unzip over a narrow range of extensions. The resultant yield point produces a mechanical hysteresis loop with a negative slope, as observed experimentally. Unfolding of the hairpin is also affected by the elastic energy stored in a compliant force transducer. We find that short, stiff handles and a stiff force transducer could improve the resolution of mechanical experiments on single molecules.

    DOI: 10.1016/j.jtbi.2012.07.021

  • Hopping and stalling of processive molecular motors 査読

    Yasuhiro Imafuku, Neil Thomas, Katsuhisa Tawada

    Journal of Theoretical Biology   261 ( 1 )   43 - 49   2009年11月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    When a two-headed molecular motor such as kinesin is attached to its track by just a single head in the presence of an applied load, thermally activated head detachment followed by rapid re-attachment at another binding site can cause the motor to 'hop' backwards. Such hopping, on its own, would produce a linear force-velocity relation. However, for kinesin, we must incorporate hopping into the motor's alternating-head scheme, where we expect it to be most important for the state prior to neck-linker docking. We show that hopping can account for the backward steps, run length and stalling of conventional kinesin. In particular, although hopping does not hydrolyse ATP, we find that the hopping rate obeys the same Michaelis-Menten relation as the ATP hydrolysis rate. Hopping can also account for the reduced processivity observed in kinesins with mutations in their tubulin-binding loop. Indeed, it may provide a general mechanism for the breakdown of perfect processivity in two-headed molecular motors.

    DOI: 10.1016/j.jtbi.2009.07.011

  • Direction and speed of microtubule movements driven by kinesin motors arranged on catchin thick filaments 査読

    Toshiki Taba, Masaki Edamatsu, Shiori Toba, Keitaro Shibata, Yasuhiro Imafuku, Yoko Yano Toyoshima, Katsuhisa Tawada, Akira Yamada

    Cytoskeleton   65 ( 10 )   816 - 826   2008年10月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Conventional kinesin (Kinesin-1) is a microtubule-based molecular motor that supports intracellular vesicle/organelle transport in various eukaryotic cells. To arrange kinesin motors similarly to myosin motors on thick filaments in muscles, the motor domain of rat conventional kinesin (amino acid residues 1-430) fused to the C-terminal 829 amino acid residues of catchin (KHC430Cat) was bacterially expressed and attached to catchin filaments that can attach to and arrange myosin molecules in a bipolar manner on their surface. Unlike the case of myosin where actin filaments move toward the center much faster than in the opposite direction along the catchin filaments, microtubules moved at the same speed in both directions. In addition, many microtubules moved across the filaments at the same speed with various angles between the axes of the microtubule and catchin filament. Kinesin/catchin chimera proteins with a shorter kinesin neck domain were also prepared. Those without the whole hinge 1 domain and the C-terminal part of the neck helix moved microtubules toward the center of the catchin filaments significantly, but only slightly, faster than in the opposite direction, although the movements in both directions were slower than those of the KHC430Cat construct. The results suggest that kinesin has substantial mechanical flexibility within the motor domain, possibly within the neck linker, enabling its interaction with microtubules having any orientation.

    DOI: 10.1002/cm.20303

  • Anomalous fluctuations in sliding motion of cytoskeletal filaments driven by molecular motors Model simulations 査読

    Yasuhiro Imafuku, Namiko Mitarai, Katsuhisa Tawada, Hiizu Nakanishi

    Journal of Physical Chemistry B Materials   112 ( 5 )   1487 - 1493   2008年2月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    It has been found in in vitro experiments that cytoskeletal filaments driven by molecular motors show finite diffusion in sliding motion even in the long filament limit [Imafuku, Y. et al. Biophys. J. 1996, 70, 878-886. Noda, N. et al. Biophysics 2005, 1, 45-53]. This anomalous fluctuation can be evidence for cooperativity among the motors in action because fluctuation should be averaged out for a long filament if the action of each motor is independent. In order to understand the nature of the fluctuation in molecular motors, we perform numerical simulations and analyze velocity correlation in three existing models that are known to show some kind of cooperativity and/or large diffusion coefficient, i.e., the Sekimoto-Tawada model [Sekimoto, K.; Tawada, K. Phys. Rev. Lett. 1995, 75, 180], the Prost model [Prost, J. et al. Phys. Rev. Lett. 1994, 72, 2652], and the Duke model [Duke, T. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1999, 96, 2770]. It is shown that the Prost model and the Duke model do not give a finite diffusion in the long filament limit, in spite of the collective action of motors. On the other hand, the Sekimoto-Tawada model has been shown to give a diffusion coefficient that is independent of filament length, but it comes from the long time correlation whose time scale is proportional to filament length, and our simulations show that such a long correlation time conflicts with the experimental time scales. We conclude that none of the three models represent experimental findings. In order to explain the observed anomalous diffusion, we have to search for a mechanism that will allow both the amplitude and the time scale of the velocity correlation to be independent of the filament length.

    DOI: 10.1021/jp074838l

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講演・口頭発表等

  • Novel Roles of SNARE Proteins in Short-term Synaptic Plasticity of Frog Neuromuscular Transmission

    Yasuhiro Imafuku, Koh-ichi Enomoto, Hiroko Kataoka, Isao Ito, and Takashi Maeno

    第41回日本神経科学大会  2018年7月 

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    開催年月日: 2018年7月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:神戸コンベンションセンター   国名:日本国  

  • TNBS, a denaturing reagent, mimics the actions of Botulinum neurotoxin types A and C on the synaptic plasticity.

    Yasuhiro Imafuku, Naoya Suzuki, Koh-ichi Enomoto, Hiroko Kataoka, Isao Ito, and Takashi Maeno

    第42回日本神経科学大会  2019年7月 

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    開催年月日: 2018年7月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:朱鷺メッセ   国名:日本国  

  • Novel Distinctive Roles of Docking Proteins in Short-term Synaptic Plasticity of Frog Neuromuscular Transmission

    Yasuhiro Imafuku, Koh-ichi Enomoto, Hiroko Kataoka, Isao Ito, and Takashi Maeno

    第55回日本生物物理学会年会  2017年9月 

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    開催年月日: 2017年9月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:熊本大学   国名:日本国  

  • ATP synthesis by elastically coupled molecular motors

    Yasuhiro Imafuku, Nils Gustafsson and Neil Thomas

    第52回日本生物物理学会年会  2014年9月 

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    開催年月日: 2014年9月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:札幌コンベンションセンター   国名:日本国  

    ATP synthesis by elastically coupled nanomotors

  • ATP synthesis by elastically coupled nanomotors

    Yasuhiro Imafuku, Nils Gustafsson and Neil Thomas

    第50回日本生物物理学会年会  2012年9月 

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    開催年月日: 2012年9月

    会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:名古屋大学・理学部   国名:日本国  

    ATP synthesis by elastically coupled nanomotors

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Works(作品等)

  • MeasureWin.exe

    今福泰浩

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    粒子運動の動画を観察する際に、粒子の位置を測定するソフトウェア。Microsoft Windows において使用可能。ただし、.NET 1.1 および DirectX9 が必要。開発には C# を使用した。

所属学協会

  • 日本生物物理学会

  • 神経科学学会

学術貢献活動

  • 座長(Chairmanship)

    第41回日本生物物理学会年会  ( 新潟市 ) 2003年9月

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    種別:大会・シンポジウム等 

  • シンポジウム企画および座長

    生物物理学会年会  ( 新潟市 ) 2003年9月

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    種別:大会・シンポジウム等 

    参加者数:200

共同研究・競争的資金等の研究課題

  • キネシン分子モーターとRNAヘアピンの構造変化ダイナミクスと機能の関連

    2011年 - 2013年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(C)

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    担当区分:研究代表者  資金種別:科研費

  • キネシンネックリンカードッキングにおけるATPの役割:RNAヘアピンとの比較

    2011年 - 2012年

    日本学術振興会・文部科学省  科学研究費助成事業  新学術領域研究

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    担当区分:研究代表者  資金種別:科研費

  • 再構成キネシン繊維上での微小管滑り運動の速度と揺らぎ

    研究課題/領域番号:19770132  2007年 - 2009年

    科学研究費助成事業  若手研究(B)

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    担当区分:研究代表者  資金種別:科研費

  • 天然の筋肉構造にヒントを得た再構成分子モーター繊維の作成と滑り運動の解析

    研究課題/領域番号:18048035  2006年 - 2007年

    科学研究費助成事業  特定領域研究

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    担当区分:研究代表者  資金種別:科研費

  • 多数の生物分子モーターが非線型相互作用することでおこるマクロな滑り運動の創発

    2005年

    平成17年度稲盛財団研究助成

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    担当区分:研究代表者  資金種別:受託研究

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教育活動概要

  • 基礎生物物理学実験、生物物理学、生物学概論、などの講義を担当。

担当授業科目

  • 生物学概論

    2025年10月 - 2026年3月   後期

  • 基礎生物物理学実習

    2025年10月 - 2026年3月   後期

  • 生物物理学

    2025年4月 - 2025年9月   前期

  • 生物学概論

    2024年10月 - 2025年3月   後期

  • 基礎生物物理学実習

    2024年10月 - 2025年3月   後期

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FD参加状況

  • 2023年3月   役割:参加   名称:【生物学科】大学発明の出願・権利化に関するFD

    主催組織:学科

  • 2022年3月   役割:参加   名称:リベラルサイエンス教育開発FD「今、教養教育に求められるもの:イギリス教養史にみる科学の受容から」

    主催組織:部局

  • 2022年3月   役割:参加   名称:【生物学科】入学者選抜試験に関するFD

    主催組織:学科

  • 2021年6月   役割:参加   名称:理系研究室の運営技術 ― ラボラトリーマネジメントという考え方 ―

    主催組織:学科

  • 2020年12月   役割:参加   名称:【オンライン配信】新型コロナウィルス感染拡大状況での学生のメンタルヘルス

    主催組織:部局

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その他教育活動及び特記事項

  • 2021年  クラス担任  学部

  • 2020年  クラス担任  学部

  • 2013年  クラス担任  学部

その他部局等における各種委員・役職等

  • 2022年4月 - 現在   部門 安全・衛生部会

  • 2020年4月 - 2021年3月   部門 学生実習担当者会議世話人

  • 2018年4月 - 現在   研究院 高圧ガス安全委員

  • 2013年4月 - 現在   研究院 教育支援室室員

社会貢献・国際連携活動概要

  • なし

社会貢献活動

  • 出前講義

    山口県立下関西高等学校  2015年10月

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    対象:幼稚園以下, 小学生, 中学生, 高校生

    種別:セミナー・ワークショップ

  • 進学セミナー

    長崎県立長崎北高等学校  2009年11月

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    対象:幼稚園以下, 小学生, 中学生, 高校生

    種別:セミナー・ワークショップ

  • 社会人講演会

    福岡県立筑紫丘高等学校  2005年6月

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    対象:幼稚園以下, 小学生, 中学生, 高校生

    種別:セミナー・ワークショップ

外国人研究者等の受け入れ状況

  • The University of Birmingham

    受入れ期間: 2005年8月 - 2005年9月   (期間):1ヶ月以上

    国籍:グレートブリテン・北アイルランド連合王国(英国)

    専業主体:日本学術振興会

  • The University of Birmingham

    受入れ期間: 2004年4月   (期間):1ヶ月以上

    国籍:グレートブリテン・北アイルランド連合王国(英国)

    専業主体:外国政府・外国研究機関・国際機関

  • The University of Birmingham

    受入れ期間: 2003年8月 - 2003年12月   (期間):1ヶ月以上

    国籍:グレートブリテン・北アイルランド連合王国(英国)

    専業主体:外国政府・外国研究機関・国際機関

海外渡航歴

  • 2012年3月

    滞在国名1:グレートブリテン・北アイルランド連合王国(英国)   滞在機関名1:University of Birmingham, UK

  • 2011年1月 - 2011年2月

    滞在国名1:グレートブリテン・北アイルランド連合王国(英国)   滞在機関名1:University of Birmingham, UK

  • 2010年8月 - 2010年9月

    滞在国名1:グレートブリテン・北アイルランド連合王国(英国)   滞在機関名1:University of Birmingham, UK

  • 2009年8月 - 2009年9月

    滞在国名1:グレートブリテン・北アイルランド連合王国(英国)   滞在機関名1:University of Birmingham, UK

  • 2008年8月 - 2008年9月

    滞在国名1:グレートブリテン・北アイルランド連合王国(英国)   滞在機関名1:University of Birmingham, UK

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