2016 Fiscal Year Research-status Report
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16K06708
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| Research Institution | Yokohama Soei University |
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Principal Investigator |
小島 謙一 横浜創英大学, こども教育学部, 教授 (90046095)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小泉 晴比古 東北大学, 金属材料研究所, 助教 (10451626)
若生 啓 横浜創英大学, こども教育学部, 講師 (40515839)
橘 勝 横浜市立大学, 生命ナノシステム科学研究科(八景キャンパス), 教授 (80236546)
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| Project Period (FY) |
2016-10-21 – 2019-03-31
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| Keywords | 結晶塑性 / 格子欠陥 / 転位 / 放射光トポグラフ / 力学的性質 / タンパク質結晶 / 結晶評価 / 新素材 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度の研究実績は、タンパク質結晶の完全性に関して、放射光Ｘ線デジタルトポグラフによって以下のような①と②の成果を得た。また、タンパク質結晶の力学的性質に関しては③の結果を得た。
①タンパク質結晶のグリコースイソメラーゼ結晶（以下GI結晶）は、完全性が高い結晶が育成されることは分かった。それは、放射光Ｘ線トポグラフによって得られた傾きのある結晶で等厚干渉縞、いわゆるペンデル縞が観察された。このことはＸ線の動力学効果によるものであるので、結晶の完全性は極めて高いものと考えられる。従来は、タンパク質結晶は、完全性の高いものが得にくいということであったが、結晶成長の過程で種々の改良を行うことによって、完全性の高い無転位結晶が得られることが分かった。
②同様にモデルタンパク質結晶の正方晶鶏卵白リゾチウム(HEWL)結晶を用いて、タンパク質結晶の完全性を阻害しているサブグレイン間の方位差について放射光Ｘ線デジタルトポグラフ観察した。その結果、グルタルアルデヒドで架橋した種結晶を用いるとその方位差を減少させ、完全性が良くなることを見つけた。また、1MHzの電磁場を加え正方晶HEWL結晶を育成すると比較的完全性の高い結晶が得られることが分かった。
③斜方晶リゾチウム結晶のビッカース硬さを測定し、硬さと結晶中の水の量の依存性とすべり系の確定を行った。斜方晶HEWL結晶では、結晶水が十分に含まれている場合には、硬さは6－10MPaと低いが、結晶水が減少すると硬さは増加し、飽和した時の値は80－90 MPaに達する。このようにタンパク質結晶の強度は結晶水の量に依存する。また、すべり線の観察からすべり系は{011}<100>, {110}<110>, {011}<011>, {110}<001>, {100}<001>, {010}<001>の6つの系が働くことが分かった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
おおむね順調に進展している理由は、完全性の高いＧＩ結晶を得るための結晶成長の方法が確立されたことである。今までの鶏卵白リゾチウム結晶では無転位結晶の育成が難しく、変形によって導入される個々の転位の観察は、放射光Ｘ線トポグラフの分解能との関係で難しかった。しかしながら、GＩ結晶では無転位結晶の育成が可能になったことで、われわれが目的としている個々の転位の運動の観察が可能になった。それにより、タンパク質結晶においても、放射光Ｘ線トポグラフによる荷重負荷後の転位の運動や変形挙動の観察が可能になった。
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| Strategy for Future Research Activity |
これからの研究は、この無転位GI結晶を用いて、放射光Ｘ線デジタルトポグラフによって変形によって導入される転位の運動と増殖の確認をおこなう。そのために開発中のパルス式応力負荷装置を完成させて、KEKやSPring-8の放射光によって転位導入、転位の運動、転位の増殖の観察を行い、これまで明らかでなかったタンパク質結晶の塑性変形機構を解明する。また、微小領域でのビッカース硬さによる変形の機構と圧縮試験機のように結晶全体の変形を行うことによる巨視的な変形挙動との比較を行う。すなわち、タンパク質結晶にインデンテーションのような局所的に衝撃的な力を加えた時の変形と、ゆっくりと力を加えた時の変形挙動に差が出るかどうかを観察したい。また、実用材料としてタンパク質結晶を利用する際に、タンパク質結晶の強度の弱点である脆さについて、塑性から破壊にいたる機構を解明することにより、その脆性を改良し実用化をはかりたい。さらに、ナノ・インデンテーションを行うことにより分子サイズの変形と微視的なビッカース硬さ、さらに巨視的な変形との関係を調べることも行いたい。
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| Causes of Carryover |
平成28年度予算を今年度に繰り越した理由は、本科研費の決定が10月以降であったため、実際の予算配分が平成29年1月以降になってしまったことによる。そのために種々の物品の納品が、平成29年3月末までに納入できないことがわかった。そこで、これら物品の予算執行を平成29年度にすることとしたために、繰り越しが発生した。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
前年度購入できなかったものから順次発注し、なるべく前半で研究成果を出してゆきたい。
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Research Products
(5 results)
