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2018 Fiscal Year Annual Research Report

Development of high-speed AFM/single-molecule FRET to visualize synthesis and degradation of carbohydrate chain

Research Project

Project/Area Number 17K19519
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

内橋 貴之  名古屋大学, 理学研究科, 教授 (30326300)

Project Period (FY) 2017-06-30 – 2019-03-31
Keywords高速原子間力顕微鏡 / 蛍光共鳴エネルギー移動 / タンパク質 / 構造変化
Outline of Annual Research Achievements

前年度に開発した高速AFM/全反射照明蛍光顕微鏡を用いてFRET用蛍光標識を行った、K4CPおよび糖基質CH4, CH6、セルラーゼTrCel6Aの高速AFMと一分子RETの同時観察を試みた。セルラーゼFRET標識試料を高速AFM/1分子FRET複合機にて同時観察を試みた。しかしながら、セルロースに結合するTrCel6Aを頻度よく観察することが困難であった。また、蛍光画像で見られた分子と高速AFMで見られた分子が一致するかの判断も難しい状況であった。現状では、FRETを検出する実験条件(~ pM)ではTrCel6Aの濃度が低く、高速AFMで頻度よく観察することが困難で、その一方で、高速AFMで観察できる濃度では、FRETを検出するには濃いという状況にある。今後は、FRETと高速AFMの2つの実験条件を相互に最適化する必要がある。しかしながら、独立した計測では、TrCel6Aの動きを捉えることができているので、さらに実験のトライアンドエラーを繰り返し、TrCel6Aの濃度や基板条件の最適化を行なうことにより、同時観察が可能になると考えている。本研究課題の実施により、高速AFMと一分子FRETの複合装置の開発に成功し、また、高速AFM/一分子FRETのための分子への蛍光標識の条件もかなり詰めることができた。本研究課題で開発した装置はタンパク質の機能発現機構の解明の手法として大きな潜在力を有していると考えられ、一分子ダイナミクス計測の新規計測手法の開発の観点から萌芽的研究の目的は十分達せられた。

  • Research Products

    (13 results)

All 2019 2018 Other

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (8 results) (of which Int'l Joint Research: 8 results,  Invited: 8 results) Book (2 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] High-speed near-field fluorescence microscopy combined with high-speed atomic force microscopy for biological studies2019

    • Author(s)
      Umakoshi Takayuki、Fukuda Shingo、Iino Ryota、Uchihashi Takayuki、Ando Toshio
    • Journal Title

      Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - General Subjects

      Volume: 印刷中 Pages: 印刷中

    • DOI

      10.1016/j.bbagen.2019.03.011

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Rate constants, processivity, and productive binding ratio of chitinase A revealed by single-molecule analysis2018

    • Author(s)
      Nakamura Akihiko、Tasaki Tomoyuki、Okuni Yasuko、Song Chihong、Murata Kazuyoshi、Kozai Toshiya、Hara Mayu、Sugimoto Hayuki、Suzuki Kazushi、Watanabe Takeshi、Uchihashi Takayuki、Noji Hiroyuki、Iino Ryota
    • Journal Title

      Physical Chemistry Chemical Physics

      Volume: 20 Pages: 3010~3018

    • DOI

      10.1039/C7CP04606E

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Conformational dynamics relevant to disaggregation activity of ClpB visualized by high-speed atomic force microscopy2019

    • Author(s)
      Takayuki Uchihashi
    • Organizer
      RIKEN Symposium Recent Progress in Protein Conformation and Aggregation
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] High-Speed Atomic Force Microscopy for Visualization of Dynamic Processes in Biological and Artificial Supramolecules2018

    • Author(s)
      Takayuki Uchihashi
    • Organizer
      International Scanning Probe Microscopy 2018
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Dynamic Structural States of Molecular Disaggregation Machine ClpB Revealed by High-Speed Atomic Force Microscopy"2018

    • Author(s)
      Takayuki Uchihashi
    • Organizer
      Frontier Bioorganization Forum 2018
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] High-speed Atomic Force Microscopy: A tool for direct visualization of single-molecule dynamics",2018

    • Author(s)
      Takayuki Uchihashi
    • Organizer
      Minisymposium on “Advanced Atomic Force Microscopy”
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Imaging and Manipulation of Biological Molecules with High-Speed Atomic Force Microscopy2018

    • Author(s)
      Takayuki Uchihashi
    • Organizer
      ICN-T 2018
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] High-Speed Atomic Force Microscopy for Visualization and Manipulation of Biological and Artificial Molecules2018

    • Author(s)
      Takayuki Uchihashi
    • Organizer
      SPMonSPM 2018
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] High-speed atomic force microscopy for direct visualization of biological macromolecules at work2018

    • Author(s)
      Takayuki Uchihashi
    • Organizer
      The 79th Okazaki Conference "Synthetic, Biological, and Hybrid Molecular Engines"
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Connection between AFM data and computational simulation - image processing for quantitative analysis and demands from the experimental side -2018

    • Author(s)
      Takayuki Uchihashi
    • Organizer
      Trends in Computational Molecular Biophysics Workshop
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Book] Compendium of surface and interface analysis2018

    • Author(s)
      Surface Science Society of Japan
    • Total Pages
      853
    • Publisher
      Springer
    • ISBN
      9811061564
  • [Book] イメージングの選び方・使い方100+2018

    • Author(s)
      原田 慶恵、永井 健治
    • Total Pages
      236
    • Publisher
      羊土社
    • ISBN
      978-4-7581-0375-6
  • [Remarks] 名古屋大学D研ホームページ

    • URL

      http://d.phys.nagoya-u.ac.jp/index.html

URL: 

Published: 2019-12-27  

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