LB膜の積層によるX線解析用タンパク質人工結晶の作成

• Project/Area Number: 15651086
• Research Category: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Applied genomics
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 鈴木 淳巨 名古屋大学, 工学研究科, 助教授 (40196788)
• Project Period (FY): 2003 – 2004
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2004)
• Budget Amount: ¥3,400,000 (Direct Cost: ¥3,400,000); Fiscal Year 2004: ¥500,000 (Direct Cost: ¥500,000); Fiscal Year 2003: ¥2,900,000 (Direct Cost: ¥2,900,000)
• Keywords: タンパク質 / 結晶化 / 二次元結晶 / 累積 / 人工結晶 / LB膜

Research Abstract

単分子層からなる蛋白質2次元結晶を累積して3次元規則性を有する結晶とするためには、2次元結晶の面内にある2つの結晶軸を、累積する2層間で正確に一致させることが必要となる。そこで本年度は、2次元結晶の各結晶軸の方向を正確に検出する方法についての検討を行った。
サンプルとしては、ビオチン化したフォスファチジルコリンとアビジンを用い、手法としては、基盤上に転写された2次元結晶に対しては原子間顕微鏡(AFM)とX線界面回折法を用い、水面に形成された2次元結晶に対しては、ブリュスター角反射型偏光顕微鏡を用いた。
水中におけるタッピングモードにおけるAFMによる観察では、プローブのスキャンにより2次元結晶が破壊され、その後の累積に向かないことがわかった。一方、X線界面回折法では、2次元結晶からの回折X線強度は非常に弱く、転写する基盤としてマイカ、グラファイト、シリコン等を検討したが、2次元結晶の各軸の方向を判別することができなかった。一方、ブリュスター角反射型偏光顕微鏡を使った水面上の2次元結晶の観察では、結晶方位を10度以内の精度で決めることができた。しかしながらこの精度では累積による3次元規則性の形成に十分な精度とはいえない。
今回の研究から、タンパク質からなる柔らかくて脆い単分子2次元結晶中の分子の配置を非破壊で正確に測定することが非常に難しいことが明らかとなった。今後は、こうした測定法について研究するとともに、単分子膜を基盤にしてその上に分子の自己組織化により3次元規則性を持った「人工結晶」を成長させる方法についても検討していきたいと考えている。