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Development of analysis technology for protein aggregation and crystallization in near-field area using localized light scattering

Research Project

Project/Area Number 17K05024
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field Nano/Microsystems
Research InstitutionIbaraki National College of Technology (2018-2019)
Fukushima National College of Technology (2017)

Principal Investigator

WAKAMATSU Takashi  茨城工業高等専門学校, 国際創造工学科, 教授 (80220838)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 尾形 慎  福島工業高等専門学校, 化学・バイオ工学科, 准教授 (10532666)
田中 大輔  大分工業高等専門学校, 電気電子工学科, 講師 (20643729)
Project Period (FY) 2017-04-01 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2019: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2018: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2017: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Keywordsタンパク質結晶 / タンパク質凝集 / エバネッセント光 / 光散乱 / 液滴 / ハンギングドロップ蒸気拡散法 / タンパク質凝集体 / タンパク質結晶化 / 結晶成長 / マイクロ・ナノデバイス / 表面・界面物性 / ナノバイオ / 蛋白質
Outline of Final Research Achievements

In protein crystallography, the crystallization of proteins is a main bottleneck. We have developed a method and an apparatus for measuring forward light scattering at small angle, induced by an evanescent wave under a total reflection, and evaluated protein aggregation in pre-crystallization for a protein solution droplet. The demonstration shows that the developed apparatus sensitively detects the aggregation process. This provides an analytical method suitable for a hanging-drop-vapor-diffusion technique that is frequently used for screening and production of protein crystals.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

タンパク質の構造解析は、タンパク質を主原料とする機能性食品、化学、化粧品や医薬品などの研究開発で重要なデータベースとなるが、構造解析に必要な良質のタンパク質結晶作製がボトルネックである。本研究では、タンパク質結晶化のスクリーニングや結晶作製で頻繁に使用される、タンパク質液滴を用いるハンギングドロップ蒸気拡散法に適するタンパク質凝集・結晶化分析法として、局在光である全反射条件下のエバネッセント光励起による前方光散乱計測技術を提案し、その実証試験を行った。結晶化モデルタンパク質のリゾチームの液滴に対して、高感度に凝集化分析が行えることが判明し、当開発技術の有用性が分かった。

Report

(4 results)
  • 2019 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2018 Research-status Report
  • 2017 Research-status Report
  • Research Products

    (13 results)

All 2019 2018 2017 Other

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (9 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Time-resolved forward-light-scattering monitoring of protein-lysozyme aggregation in precrystalline solutions2018

    • Author(s)
      Takashi Wakamatsu, Takashi Onoda, and M. Ogata
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 57 Issue: 5 Pages: 058003-058003

    • DOI

      10.7567/jjap.57.058003

    • NAID

      210000149070

    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] タンパク質凝集・結晶化の光学的分析ー前方光散乱でみるタンパク質の凝集・結晶化と電場印加の効果ー2018

    • Author(s)
      若松 孝、尾形 慎、田中 大輔
    • Journal Title

      光アライアンス

      Volume: 29 Pages: 26-30

    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 糖鎖-レクチン架橋複合体形成反応のリアルタイム観察2019

    • Author(s)
      尾形慎、小野田崇司、若松孝
    • Organizer
      日本応用糖質科学会2019年度大会(第68回)
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 前方光散乱瞬時測定による糖鎖-レクチン架橋反応のリアルタイム観察2019

    • Author(s)
      尾形慎、小野田崇司、若松孝
    • Organizer
      日本農芸化学会2019年度大会
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      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 液滴対象のエバネッセント散乱光溶液セルの試作2019

    • Author(s)
      廣戸雄大、若松孝、尾形慎、田中大輔
    • Organizer
      電気学会九州支部第9回高専研究講演会
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      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 液滴対象の全反射エバネッセント散乱光測定装置の開発2018

    • Author(s)
      若松孝、田中大輔、尾形慎
    • Organizer
      第28回電気学会東京支部新潟支所研究発表会
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  • [Presentation] 電場印加によるリゾチームの低温結晶化2018

    • Author(s)
      青木大地、鈴木萌花、田中大輔、尾形慎、若松孝
    • Organizer
      第18回日本蛋白質科学会
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      2018 Research-status Report
  • [Presentation] リゾチームタンパク質の低温結晶化における電場印加の効果2018

    • Author(s)
      青木大地、鈴木萌花、田中大輔、尾形慎、若松孝
    • Organizer
      第65回応用物理学会春季学術講演会
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  • [Presentation] 前方光散乱瞬時測定によるリゾチーム凝集・結晶化のキャラクタリゼーション2017

    • Author(s)
      若松孝、小野田崇司、尾形慎
    • Organizer
      第17回日本蛋白質科学会年会
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      2017 Research-status Report
  • [Presentation] リゾチーム結晶化における電場印加の効果2017

    • Author(s)
      青木大地、田中大輔、尾形慎、若松孝
    • Organizer
      第17回日本蛋白質科学会年会
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  • [Presentation] Effects of Salts on Lysozyme Pre-Crystalline Aggregation Evaluated by Forward Light Scattering Method2017

    • Author(s)
      若松孝
    • Organizer
      第27回MRS-Japan 2017年次大会
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  • [Remarks] JASIS 2019「タンパク質の凝集・結晶化の分析技術」2019年9月4日~6日

    • URL

      https://www.jasis.jp/2019/exhibitors/jp/research.html

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  • [Remarks] Cosme Tech 2020「タンパク質凝集・結晶化の高感度分析と結晶化制御」2020年1月22日

    • URL

      https://d.cosme-i.jp/ja/Expo/6571322/----

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      2019 Annual Research Report

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Published: 2017-04-28   Modified: 2021-02-19  

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