2017 Fiscal Year Research-status Report
Rapid freezing quench and ESR studies of biological molecules in transient states
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17K05758
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| Research Institution | Osaka City University |
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Principal Investigator |
松岡 秀人 大阪市立大学, 大学院理学研究科, 特任准教授(テニュアトラック) (90414002)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 電子スピン共鳴 / 生体分子 / 急速凍結 / 構造解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
生体分子の構造研究は、生物科学や物性科学など幅広い分野で欠かすことのできない研究課題となっており、特に生体機能を示す常温での構造とダイナミクスを明らかにすることは、特に重要となってきている。本研究の目的は、1）常温での生体分子の構造、および生体機能の発現過程で時々刻々と変化する中間構造を、その状態を保持したまま急速に凍結する手法を確立し、2）それによって捕捉・凍結された生体超分子の過渡的構造を電子スピン共鳴（ESR）法によって分子レベルで明らかにすることである。本研究では、噴霧ノズル直前で溶液を混合し、それを液体窒素で冷却した金属プレートに噴霧し、急速に凍結するシステムを構築した。噴霧速度やノズルと冷却済み金属プレートとの距離など噴霧条件をコントロールすることで、凍結時間の制御を行った。構築した急速凍結システムの凍結時間を校正するため、ミオグロビンへのアジド結合反応を用いた。この反応では、高スピン状態の鉄イオンが低スピンの鉄イオンへと変化し、そのスペクトルが非常に大きいため、容易に反応の追跡をすることが可能となった。また、数十マイクロ秒以下の速い速度定数を与えるため、幅広い凍結時間の校正を行った。凍結時間は噴霧溶液の温度にも依存するため、反応速度の温度依存性も詳細に調べた。構築した急速凍結システムのデモンストレーションを行うため、モデル系としてサブミリ秒の時間領域で構造変化を示す生体膜イオンチャンネルを対象として、リガンドとの反応に伴う構造変化をESR法によって追跡することに成功した。
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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
当初予定していた急速凍結システムを順調に構築でき、モデル化合物の測定にも成功した。
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| Strategy for Future Research Activity |
より精度の高い時間分解能を得るよう装置の改良を行うとともに、対象とする系を拡大する。
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| Causes of Carryover |
購入予定の試薬が受注生産のため納期が遅れ、執行を次年度に繰り越した。
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[Journal Article] Analyses of sizable ZFS and magnetic tensors of high spin metallocomplexes2017
Author(s)
Takeshi Yamane, Kenji Sugisaki, Tomoki Nakagawa, Hideto Matsuoka, Takahisa Nishio, Shigemori Kinjyo, Nobuyuki Mori, Satoshi Yokoyama, Chika Kawashima, Naoki Yokokura, Kazunobu Sato, Yuki Kanzaki, Daisuke Shiomi, Kazuo Toyota, David H. Dolphin, Wei-Ching Lin, Charles A. McDowell, Makoto Tadokoroc, Takeji Takui
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Journal Title
Phys Chem Chem Phys
Volume: 19
Pages: 24769-24791
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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