酵素反応追跡のためのピコリットルインクジェットによる新規高速混合器の試作
Publicly Offered Research
Project Area | Science on Function of Soft Molecular Systems by Cooperation of Theory and Experiment |
Project/Area Number |
26104532
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Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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Allocation Type | Single-year Grants |
Review Section |
Science and Engineering
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Research Institution | University of Hyogo |
Principal Investigator |
小倉 尚志 兵庫県立大学, 生命理学研究科, 教授 (70183770)
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Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2016-03-31
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Project Status |
Completed (Fiscal Year 2015)
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Budget Amount *help |
¥7,020,000 (Direct Cost: ¥5,400,000、Indirect Cost: ¥1,620,000)
Fiscal Year 2015: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
Fiscal Year 2014: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
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Keywords | 酵素 / 機能メカニズム / 高速混合器 / インクジェットヘッド / 振動分光 / 反応ダイナミクス / 液滴 / タンパク質 |
Outline of Annual Research Achievements |
いかなる生命現象も突き詰めるとタンパク質が駆動する化学反応がもとになっている。したがって、生命とは何か?という問いに答えるためには、タンパク質の機能メカニズムを明らかにする必要がある。この目的のためにはタンパク質の立体構造とダイナミクスの情報が不可欠である。本研究の目的は、タンパク質の構造ダイナミクスを研究するための微量高速混合装置の試作である。構想では、2つのインクジェットヘッドから高速(1~10 m/s)で吐出される微量(100 pL~1 nL)の酵素および基質をそれぞれ含む液滴を衝突させることによって混合し、酵素反応を開始させて時間軸に沿って追跡する。 インクジェットヘッドは、ピエゾ素子に電圧パルス(第1パルス、第2パルス)を印加して液滴を吐出する。これらの電圧パルスの幅はそれぞれ110 μs, 15 μs程度であり、遅延時間は50 μsである。電圧は30 V程度である。これらの最適な値は、液体の粘度と表面張力により異なるため、脱イオン水、緩衝液、界面活性剤入り緩衝液、タンパク質水溶液についてそれぞれ試行錯誤により求めた。 次に液滴の吸収スペクトルを測定するための光学系を組み立て、酸素化型ミオグロビン液滴の吸収スペクトルを測定して試した。その結果、800 pmol以下の試料で測定可能であることがわかった。 さらに、2台のインクジェットヘッドをそれぞれxyzθ軸微動ステージに固定したミキサーを製作した。そして、2つの液滴の衝突・混合を行った。一方、微量試料(80 μl)用吸い上げ式ヘッドについては、電圧パルス印加前に試料溶液が流れ出さないよう保持するために±5 kPa程度の安定した微圧を発生する必要があり、そのための微圧発生装置を組立てた。それを用いて吸い上げ式ヘッドによる液滴の吐出に成功した。 以上により、ピエゾ式インクジェットヘッドの用いた液滴混合装置の試作に成功した。
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Research Progress Status |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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Strategy for Future Research Activity |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(72 results)
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[Journal Article] A Model for the Active-Site Formation Process in DMSO Reductase Family Molybdenum Enzymes Involving Oxido-Alcoholato and Oxido-Thiolato Molybdenum(VI) Core Structures2016
Author(s)
Hideki Sugimoto, Masanori Sato, Kaori Asano, Takeyuki Suzuki, Kaoru Mieda, Takashi Ogura, Takashi Matsumoto, Logan J. Giles, Amrit Pokhrel, Martin L. Kirk, and Shinobu Itoh
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Journal Title
Inorg. Chem.
Volume: 55
Issue: 4
Pages: 1542-1550
DOI
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Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Effects of Heme Electronic Structure and Distal Polar Interaction on Functional and Vibrational Properties of Myoglobin2016
Author(s)
Y. Kanai, R. Nishimura, K. Nishiyama, T. Shibata, S. Yanagisawa, T. Ogura, T. Matsuo, S. Hirota, S. Neya, A. Suzuki, Y. Yamamoto
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Journal Title
Inorg. Chem.
Volume: 55
Issue: 4
Pages: 1613-1622
DOI
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Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] A Nearly On-axis Spectroscopic System for Simultaneously Measuring UV-visible Absorption and X-ray Diffraction in the SPring-8 Structural Genomics Beamline2016
Author(s)
M. Sakaguchi, T. Kimura, T. Nishida, T. Tosha, Y. Yamaguchi, S. Yanagisawa, G. Ueno, H. Murakami, H. Ago, M. Yamamoto, T. Ogura, Y. Shiro, M. Kubo
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Journal Title
J. Synchro. Rad.
Volume: 23
Issue: 1
Pages: 334-338
DOI
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Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Generation, Characterization, and Reactivity of a CuII-Alkylperoxide/Anilino Radical Complex: Insight into the O-O Bond Cleavage Mechanism2015
Author(s)
Sayantan Paria, Takehiro Ohta, Yuma Morimoto, Takashi Ogura, Hideki Sugimoto, Nobutaka Fujieda, Kei Goto, Kaori Asano, Takeyuki Suzuki, and Shinobu Itoh
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Journal Title
J. Am. Chem. Soc.
Volume: 137
Issue: 34
Pages: 10870-10873
DOI
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Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Higdla is a oositive regulaator of cytochrome c oxidase2015
Author(s)
T. Hayashi, Y. Asano, Y. Shintani, H. Aoyama, H. Kioka, O. Tsukamoto, M. Hikita, K. Shinzawa-Itoh, K. Takajuji, S. Higo, H. Kato, S. Yamazaki, K. Matsuoka, A. Nakano, H. Asanuma, M. Asakura, T. Minamino, Y. Goto, T. Ogura, M. Kitakaze, I. Komuro, Y. Sakata, T. Tsukihara, S. Yoshikawa, S. Takashima
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Journal Title
Proc. Nat. Acad. Sci. U.S.A.
Volume: 112
Issue: 5
Pages: 1553-1558
DOI
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Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Influence of ligand flexibility on the electronic structure of oxidized Ni(III)-phenoxide complexes2014
Author(s)
M. Kawai, T. Yamaguchi, S. Masaoka, F. Tani, T. Kohzuma, L. Chiang, T. Storr, K. Mieda, T. Ogura, r. K. Szilagyi, and Y. Shimazaki
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Journal Title
Inorganic Chemistry
Volume: 53
Issue: 19
Pages: 10195-10202
DOI
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[Journal Article] Electronic control of ligand-binding preference of a myoglobin mutant2014
Author(s)
R. Nishimura, D. Matsumoto, T. Shibata, S. Yanagisawa, T. Ogura, H. Tai, T. Matsuo, S. Hirota, S. Neya, A. Suzuki, Y. Yamamoto
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Journal Title
Inorganic Chemistry
Volume: 53
Issue: 17
Pages: 9156-9165
DOI
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[Journal Article] Determination of damage-free crystal structure of an X-ray sensitive protein using an XFEL2014
Author(s)
Hirata K, Shinzawa-Itoh K, Yano N, Takemura S, Kato K, Hatanaka M, Muramoto K, Kawahara T, Tsukihara T, Yamashita E, Tono K, Ueno G, Hikima T, Murakami H, Inubushi Y, Yabashi M, Ishikawa T, Yamamoto M, Ogura T, Sugimoto H, Shen J-R, Yoshikawa S, Ago H
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Journal Title
Nature Methods
Volume: 11
Issue: 7
Pages: 734-736
DOI
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Peer Reviewed
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[Journal Article] Highly Reactive Nonheme Iron(III)-Iodosylarene Complexes in Alkane Hydroxylation and Sulfoxidation Reactions2014
Author(s)
S. Hong, B. Wang, M. S. Seo, Y. M. Lee, M. J. Kim, H. Kim, T. Ogura, R. Garcia-Serres, M. Clemancey, J. M. Latour, W. Nam
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Journal Title
Angewant Chemie Intl. Edi.
Volume: 53
Issue: 25
Pages: 6388-6392
DOI
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[Presentation] 酸素活性種を含む二核鉄錯体の酸化反応性2015
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関野実緒, 古舘英樹, 藤波修平, 秋根茂久, 酒田陽子, 野村高志, 小倉尚志, 鈴木正樹
Organizer
錯体化学会第65回討論会
Place of Presentation
奈良女子大学(奈良県奈良市北魚屋西町)
Year and Date
2015-09-21
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[Presentation] Development of On-axis Simultaneous Measurement System of UV-Visible Absorption and X-ray Diffraction at SPring-82015
Author(s)
M. Sakaguchi, T. Kimura, T. Nishida, T. Tosha, S. Yanagisawa, G. Ueno, H. Murakami, H. Ago, M. Yamamoto, T. Ogura, Y. Shiro, M. Kubo
Organizer
Synchrotron Radiation Instrumentation (SRI2015)
Place of Presentation
NY Marriot Marquis (USA)
Year and Date
2015-07-06
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Int'l Joint Research
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[Presentation] ケージドNOを用いた脱窒カビ由来NO還元酵素結晶における反応中間体の調製2015
Author(s)
西田拓真, 當舎武彦, 坂口美幸, 木村哲就, 柳澤幸子, 上野 剛, 村上博則, 山本雅貴, 小倉尚志, 城 宜嗣, 久保 稔
Organizer
第15回日本蛋白質科学会年会
Place of Presentation
あわぎんホール(徳島県徳島市藍場町2-14)
Year and Date
2015-06-24
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[Presentation] チトクロムc酸化酵素の反応初期過程の研究2015
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西口達人, 李 辰, 伊藤‐新澤恭子, 吉川信也, 中島 聡, 小倉尚志
Organizer
日本化学会第95回春季年会
Place of Presentation
日本大学理工学部船橋キャンパス/薬学部(千葉県船橋市習志野台7-24-1)
Year and Date
2015-03-26 – 2015-03-29
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[Presentation] 一酸化炭素よりも酸素に対して高い親和性を示すミオグロビンの創製2014
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R. Nishimura, D. Matsumoto, T. Shibata, S. Yanagisawa, T. Ogura, H. Tai, T. Matsuo, S. Hirota, S. Neya, A. Suzuki, Y. Yamamoto
Organizer
第52回日本生物物理学会年会
Place of Presentation
札幌コンベンションセンター(北海道札幌市白石区東札幌6条1丁目1-1)
Year and Date
2014-09-25 – 2014-09-27
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[Presentation] チトクローム酸化酵素の反応初期過程における共役機構の解明2014
Author(s)
S. Nakashima, M. Kubo, I. Ishigami, K. Shinzawa-Itoh, S. Yoshikawa, T. Ogura
Organizer
第52回日本生物物理学会年会
Place of Presentation
札幌コンベンションセンター(北海道札幌市白石区東札幌6条1丁目1-1)
Year and Date
2014-09-25 – 2014-09-27
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[Presentation] α鎖あるいはβ鎖の近位ヒスチジンがグリシンに置換された変異ヘモグロビンの機能と構造2014
Author(s)
S. Nagatomo, Y. Nagai, Y. Aki, H. Sakurai, N. Maruyama, K. Imai, N. Mizusawa, T. Ogura, T. Kitagawa, M. Nagai
Organizer
第52回日本生物物理学会年会
Place of Presentation
札幌コンベンションセンター(北海道札幌市白石区東札幌6条1丁目1-1)
Year and Date
2014-09-25 – 2014-09-27
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[Presentation] ハーフメトHb Mにおける酸素親和性と正常鎖、異常鎖の配位状態との関係2014
Author(s)
S. Hashihara, M. Okumura, S. Nagatomo, M. Nagai, T. Ogura, T. Kitagawa, M. Hishida, Y. Yamamura, K. Saito
Organizer
第52回日本生物物理学会年会
Place of Presentation
札幌コンベンションセンター(北海道札幌市白石区東札幌6条1丁目1-1)
Year and Date
2014-09-25 – 2014-09-27
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[Presentation] 酸素活性種を含む二核鉄錯体の合成と酸化反応性2014
Author(s)
関野実緒, 田崎京佑, 石川敬直, 古舘英樹, 藤波修平, 鈴木正樹, 秋根茂久, 酒田陽子, 野村高志, 小倉尚志
Organizer
錯体化学第64回討論会
Place of Presentation
中央大学後楽園キャンパス(東京都文京区春日1-13-27)
Year and Date
2014-09-18 – 2014-09-20
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[Presentation] Ni(III)-salen 錯体の一電子酸化体の電子状態2014
Author(s)
川合 穂, 山口峻英, 正岡重行, 谷 文都, 高妻孝光, Linus Chiang, Tim Storr, 小倉尚志, Robert K. Szilagyi, 島崎優一
Organizer
錯体化学第64回討論会
Place of Presentation
中央大学後楽園キャンパス(東京都文京区春日1-13-27)
Year and Date
2014-09-18 – 2014-09-20
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[Presentation] 酸素結合型ミオグロビンにおける量子化学的共鳴を通した酸素親和性および自動酸化反応速度の調節2014
Author(s)
西村 龍, 西山康太郎, 松本大地, 柴田友和, 石上 泉, 小倉尚志, 太 虎林, 長尾 聡, 松尾貴史, 廣田 俊, 荘司長三, 渡辺芳人, 今井清博, 根矢三郎, 鈴木秋弘, 山本泰彦
Organizer
第41回生体分子科学討論会
Place of Presentation
九州大学西新プラザ(福岡県福岡市早良区西新2-16-23)
Year and Date
2014-06-06 – 2014-06-07
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[Presentation] チトクローム酸化酵素の反応初期過程での共役機構2014
Author(s)
中島 聡, 久保 稔, 石上 泉, 新澤-伊藤恭子, 吉川信也, 小倉尚志
Organizer
第6回日本生物物理学会 中国四国支部大会
Place of Presentation
とりぎん文化会館(鳥取県鳥取市尚徳町101-5)
Year and Date
2014-05-17 – 2014-05-18
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