2018 Fiscal Year Annual Research Report
Nanopore probe: nano-environment measurement using namespace of a channel protein
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17K19138
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| Research Institution | Tokyo University of Agriculture and Technology |
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Principal Investigator |
川野 竜司 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (90401702)
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| Project Period (FY) |
2017-06-30 – 2019-03-31
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| Keywords | ナノポア / 一分子計測 / 脂質二分子膜 / マイクロ流体 / ホフマイスター効果 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、チャネル膜タンパク質(αHL)のナノ空間を利用し、単一に制限されたナノ空間内での物質の物理化学的振る舞いが観測可能な手法について構築を行う。
αHLのナノ空間にヘアピンDNAを挿入し、イオン電流計測によりヘアピンDNAがナノ空間内で分子運動する様子が一分子レベルで観測可能である。本研究では、これを利用しナノ空間内の溶液状態をヘアピンDNAの分子運動の変化から読み取る事ができるのではないかと着想し検討を行った。
H29年度の研究の結果、同程度の粘性率を持つが粘性のミクロな機序が異なる低粘性液体（グリセロール）と高粘性液体（PEG）を用いてナノポアプローブによりナノ空間内での挙動の解析に成功した。その結果同程度の粘性であるにもかかわらず、ナノ空間内ではhpDNAの運動性が大きく異なることがわかった。
この知見を元に、H30年度はナノ空間内でのホフマイスター効果について検討を行った。ホフマイスター効果はタンパク質の溶解への塩の影響として知られており、タンパク質の凝集、変性、酵素活性などの分子レベルにおける影響が近年報告されている。ナノポアプローブを用い、種々のホフマイスター塩の効果をカチオン、アニオンに分けて調べたところ、バルク溶液とは異なるホフマイスター系列が得られた。またこのナノポアプローブシステムを金ナノニードルの先端にセットし、空間分解能を付与する取り組みも行った。
本成果は国際会議を含む複数の学会で発表し、粘性評価、ホフマイスター効果に関する論文は現在執筆中であり、金ナノニードル上に脂質二分子膜を形成し、αHLのチャネル電流計測に成功した成果は米国化学会誌のACS Nanoに報告した。
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