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2017 Fiscal Year Annual Research Report

Development of a method for simultaneous recordings of single channel dynamics and currents

Research Project

Project/Area Number 15H04675
Research InstitutionUniversity of Fukui

Principal Investigator

清水 啓史  福井大学, 学術研究院医学系部門, 講師 (50324158)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 岩本 真幸  福井大学, 学術研究院医学系部門, 助教 (40452122)
平井 義和  京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 研究員 (40452271)
Project Period (FY) 2015-04-01 – 2018-03-31
Keywords1分子計測 / X線回折 / タンパク質 / イオンチャネル
Outline of Annual Research Achievements

本研究ではイオンチャネル蛋白質の1分子電流と1分子動態の同時計測を実現するため、次の2項目の開発を行うことを目的として研究を遂行した。(1)同時計測チャンバーの開発:X線照射による散乱バックグラウンドノイズの低い材料を検討し、照射領域にあたる窓材料と流路を形成する素材の双方を確定し、ノイズの小さい観測チャンバーを開発する。(2)観測プローブである金ナノ結晶のサイズ制御・表面修飾法を確立する:観測プローブである金ナノ結晶は蛋白質と反応させる際、溶液中での分散特性、および蛋白質との反応性が重要である。これらの向上のため、分散特性・反応特性のよい金ナノ結晶の表面修飾法を開発する。
平成29年度は、平成28年度に検討したX線スペクトルと流路厚の相関データに基づき、1分子電流計測に用いる脂質二重膜を形成する穴を基板上にパターンニングした。また、パターンニングした穴を用いて1分子電流計測を行い、単分子電流計測が可能であることを確認した。また、穴を形成するのに用いた素材はX線散乱ノイズの原因とならないことを確認した。金ナノ結晶については、種々の条件を検討することにより、従来よりも分散特性がよくなる溶液条件を見出した。また、表面修飾剤との反応特性向上のための表面処理方法を検討した。
これらの研究の成果の1部分は、第34回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム、Pacific Rim Nano Medicine Symposium 2018に発表した。なお、同時計測システムの開発は引き続き平成30年度基盤(B)の研究助成を受けて継続して実施することが決定している。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (13 results)

All 2018 2017 2016

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (7 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results) Patent(Industrial Property Rights) (2 results)

  • [Journal Article] Concurrent In Vitro Synthesis and Functional Detection of Nascent Activity of the KcsA Channel under a Membrane Potential2018

    • Author(s)
      Iwamoto Masayuki、Elfaramawy Maie A.、Yamatake Mariko、Matsuura Tomoaki、Oiki Shigetoshi
    • Journal Title

      ACS Synthetic Biology

      Volume: 7 Pages: 1004~1011

    • DOI

      DOI: 10.1021/acssynbio.7b00454

  • [Journal Article] 総説:MEMS研究と応用の最新動向2017

    • Author(s)
      平井義和
    • Journal Title

      表面技術

      Volume: 68 Pages: 360-366

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Membrane Perfusion of Hydrophobic Substances Around Channels Embedded in the Contact Bubble Bilayer2017

    • Author(s)
      Iwamoto Masayuki、Oiki Shigetoshi
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 7 Pages: 6857

    • DOI

      10.1038/s41598-017-07048-4

  • [Journal Article] Channel Formation and Membrane Deformation via Sterol-Aided Polymorphism of Amphidinol 32017

    • Author(s)
      Iwamoto Masayuki、Sumino Ayumi、Shimada Eri、Kinoshita Masanao、Matsumori Nobuaki、Oiki Shigetoshi
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 7 Pages: 10782

    • DOI

      DOI: 10.1038/s41598-017-11135-x

  • [Presentation] KcsAチャネル開閉構造変化の遷移過程における立体構造安定性地形2018

    • Author(s)
      清水啓史、岩本真幸
    • Organizer
      第95回日本生理学会
  • [Presentation] 感光性基板接合材料を用いたX線1分子動態計測用マイクロ流体デバイスの作製2018

    • Author(s)
      森保彰, 田渕友樹, 平井義和, 清水啓史, 土屋智由, 田畑修
    • Organizer
      平成30年電気学会全国大会
  • [Presentation] Development of a Method for Recording Single-Molecule Dynamics of Proteins in a Sub-millisecond time resolution2018

    • Author(s)
      Hirofumi Shimizu
    • Organizer
      Pacific Rim Nano Medicine Symposium 2018 -The 9th Japan-Taiwan Symposium on Nanomedicine-
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 低X線散乱ノイズ観測チャンバー開発による蛋白質1分子構造変化計測2017

    • Author(s)
      清水啓史, 田渕友樹, 田原樹生, 岩本真幸, 平井義和, 土屋智由, 田畑修
    • Organizer
      第34回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム, 電気学会
  • [Presentation] Structural Stabilities during Gating Transitions in KcsA Potassium Channel Revealed by Single-Molecule Dynamics Recordings2017

    • Author(s)
      Hirofumi Shimizu, Masayuki Iwamoto.,
    • Organizer
      第55回日本生物物理学会年会
  • [Presentation] An Approach to Structural Analysis of a Small Membrane Protein KcsA by Cryo-electron Microscopy2017

    • Author(s)
      Hiroko Takazaki, Hirofumi Shimizu, Naoko Kajimura, Kaoru Mistuoka, Takuo Yasunaga
    • Organizer
      第55回日本生物物理学会年会
  • [Presentation] ingle -Molecule Recordings of Gating Motions of KcsA Potassium Channels at Sub-millisecond Time Resolution2017

    • Author(s)
      Hirofumi Shimizu
    • Organizer
      Conformational Ensembles from Experimental Data and Computer Simulations., Biophysical Society thematic meeting
    • Int'l Joint Research
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 脂質二重膜形成器2017

    • Inventor(s)
      老木成稔、岩本真幸
    • Industrial Property Rights Holder
      老木成稔、岩本真幸
    • Industrial Property Rights Type
      意匠
    • Industrial Property Number
      意匠登録第1585803号
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 脂質平面膜を形成するための貫通孔を有するガラス基板、およびその製造方法と用途2016

    • Inventor(s)
      老木成稔、岩本真幸
    • Industrial Property Rights Holder
      老木成稔、岩本真幸
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      特許第6128554号

URL: 

Published: 2021-12-27  

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