2021 Fiscal Year Annual Research Report
Direct visualization of molecular recognition forces by high-resolution atomic force microscopy and spectroscopy
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17H06122
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
山田 啓文 京都大学, 工学研究科, 教授 (40283626)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小林 圭 京都大学, 工学研究科, 准教授 (40335211)
平田 芳樹 埼玉工業大学, 付置研究所, 研究員 (10357858)
岩田 太 静岡大学, 電子工学研究所, 教授 (30262794)
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| Project Period (FY) |
2017-05-31 – 2022-03-31
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| Keywords | 原子間力顕微鏡 / フォースマッピング / 単一分子イメージング / 単一分子分光 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
生体分子のコンフォメーションはその機能発現に強く関連していることから、生体分子機能のメカニズム解明に向けては、こうした分子コンフォメーションの変化を直接的に反映するナノ力学応答の計測は極めて有効な手法となる。既に高分子材料のナノスケール粘弾性計測については多数の先行研究があり、AFMによるナノ力学応答計測法の基盤は確立されていることから、こうした計測法を生体試料の解析に応用し、単一分子イメージング法と組み合わせることで、分子レベルの力学物性計測の実現が可能となる。本研究では、これまでに確立した帰還制御切り替え型のフォースマップ法（時分割フォースマップ法）をさらに発展させ、帰還制御オフ時に実行する探針位置の単純なz-往復運動を、より高度な動作にすることで、通常のフォースカーブ計測に加えて、ナノ力学応答計測や特異結合の破断計測など多角的ナノ分光計測を簡便に切り替えて実行できるように改良した。これによって、ナノ弾性および局所弾性エネルギー損失の高度な２次元／３次元マッピングを行うことが可能となった。実際、Ca2+イオンの存在下でPS（Phosphatidylserine）を含む脂質膜に吸着して２次元結晶膜を形成するタンパク質分子であるAnnexin A5に対して、ナノ力学物性計測を行い、Annexin内部のヘリックスから構成されるドメインに比べて、ループ構造で構成されるドメインが柔らかいことを明らかにした。また、流動性の異なる2種類の脂質分子を用いて、脂質2重膜ーマイカ間に存在する構造化水を可視化することに成功した。さらには、その粘弾性マップ計測からこの局所領域に存在する水の粘性が上昇することを示すことができた。
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| Research Progress Status |
令和3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 |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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