2017 Fiscal Year Research-status Report
Development of electron nano-diffraction for the study on membrane structures
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17K15107
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
木下 祥尚 九州大学, 理学研究院, 助教 (40529517)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 電子線散乱 / 脂質膜 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
H29年度は脂質膜に対する電子線散乱適応技術の開発を行った。申請書に記述した通り、電子線散乱を用いて脂質膜の構造解析を行うためには、(1)電子線照射による試料ダメージの低減や、(2)水中での構造を維持したまま脂質膜試料を乾固する手法の開発が不可欠である。
まず、我々は、(1)を解決するため電子線照射量の最適化を行った。通常の電子顕微鏡観察とほぼ同じ強度の電子線(40e/nm2s)脂質膜に照射したところ、ビームダメージにより、わずか1秒以内に脂質膜の構造が崩壊し、試料由来の散乱ピークが消滅した。このような短期間で脂質膜由来の散乱ピークを視認し、それをCCDカメラを撮影することは不可能である。そこで、我々は、電子線の照射量をおよそ1/40以下(＜１e/nm2s)に低下させたところ、およそ数十秒間、試料由来の散乱を観察することができるようになった。このように、極低量の電子線を照射することで、脂質膜由来の散乱パターンの取得が可能になった。
次に、我々は(2)の問題を解決するため、急速凍結-華法を用いて脂質膜試料を乾固させた。まず、水和した脂質膜を半固形の窒素に投入し急速凍結した。次に、真空中で氷を昇華させた。この手順を通じて、脂質の運動は凍結されているため、水中の構造を維持したまま試料を乾固することができきる。また、この手法は生体試料を電子顕微鏡観察する際に幅広く用いられている手法である。次に、この手法を用いて作製した脂質膜に、低量の電子線を照射したところ、X線散乱とほぼ同じ位置に脂質炭素鎖充填構造に対応する散乱が得られた。
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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
H29年度は脂質膜に対する電子線散乱適応技法の開発を予定していたが、上記の通り、本研究課題は、ほぼ予定通り遂行することができた。一方、本申請課題では、本学共通機器である電子顕微鏡を用いた研究を行うが、本年度は十分なマシンタイムが配分されなかったため、再現性の確認等は不十分である。この分に関しては、H30年度初頭に速やかに追加実験を行う予定であり、当初、H30年度に予定していた実験課題の遂行に影響はない。
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| Strategy for Future Research Activity |
H30年度は、まず、これまでに得られたデータの再現性を確認する。次に、人工的に作製した相分離膜に対し電子線を照射することで、それぞれの相の構造情報を選択的に取得する。人工膜ではおよそ1μmサイズの相分離が生じることが知られている。そこで我々は、制限視野絞りを用いることで、直径1μm以下の膜領域からの電子線散乱を選択的に取得する手法を確立する。
H31年度は、電子線のサイズをサブミクロンサイズに縮小し、生体膜に存在するラフトに対して選択的に電子線照射を行い、ラフトのみの構造情報を選択的に取得する。
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| Causes of Carryover |
本研究課題は本学共通の電子顕微鏡を使用して実験を遂行する。一方、本年度配分されたマシンタイムは予定より少なかったため、装置使用料が少なくなった。また、それに伴い、電子得顕微鏡の消耗品に要する費用も少なくなった。そのため、実験データの再現性などの確認が十分になされていない状況である。この経費は、来年度の電子顕微鏡使用料や消耗品購入に補填し、そのマシンタイム内で再現性などの確認を行う。
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