2019 Fiscal Year Annual Research Report
Development of high-speed atomic force microscope with minimum load for observing protein molecules
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17K19042
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| Research Institution | Fukuoka University |
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Principal Investigator |
山本 大輔 福岡大学, 理学部, 教授 (80377902)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
武藤 梨沙 福岡大学, 理学部, 助教 (10622417)
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| Project Period (FY) |
2017-06-30 – 2020-03-31
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| Keywords | 走査プローブ顕微鏡 / ナノバイオ / 蛋白質 / 原子間力顕微鏡 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
高速AFM測定において、探針-試料間相互作用によって生じるカンチレバーの熱揺らぎの変化量を検出し、これをフィードバック信号として用いる新規AFM測定法を開発した。また、本測定法におけるカンチレバー熱揺らぎの減衰特性を理論的に導いた。本測定法においては探針が試料に与える力の平均値が10pN程度に抑えられることが示された。また、従来の高速AFM測定法に対して脆弱なタンパク質であるGroELや、膜タンパク質であるバクテリオロドプシンの微細構造の観察にも有用であることを明らかにした。本年度は、前年度までに開発した装置を用いて、主に以下の項目について研究を行った。（1）探針-試料間相互作用力の評価、（2）GroELの観察（3）バクテリオロドプシンの観察
（1）探針-試料間相互作用力の評価をフォースカーブ測定により行った。この結果より、探針-試料間に働く力が10pN程度の相互作用でカンチレバーの熱揺らぎに減衰が生じることが分かった。このことから、本測定法における探針-試料間相互作用力は10pN程度と見積もられた。
（2）GroELはダブルリング構造を形成する分子シャペロンの一種である。ここでは、従来高速AFM測定法で用いられるタッピングモード、コンタクトモードと、本研究で開発した熱揺らぎフィードバック測定法との比較を行った。その結果、従来の測定法と比べて長時間にわたりGroELを安定に測定できることを明らかになった。この結果は、本測定法は従来の測定法と比べてタンパク質に対する擾乱を大幅に抑えられることを示している。
（3）熱揺らぎフィードバック測定を用いて膜タンパク質であるバクテリオロドプシンの観察を行い、微細構造を観察することができた。この結果より、本測定法で得られる画像の空間分解能はタッピングモードやコンタクトモードと遜色ないことが明らかとなった。
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