2019 Fiscal Year Annual Research Report
膜電位存在下におけるイオンチャネルの機能と構造変化の１分子同時計測
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18H02596
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| Research Institution | University of Fukui |
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Principal Investigator |
清水 啓史 福井大学, 学術研究院医学系部門, 講師 (50324158)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岩本 真幸 福井大学, 学術研究院医学系部門, 教授 (40452122)
平井 義和 京都大学, 工学研究科, 助教 (40452271)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 1分子計測 / 蛋白質 / X線回折 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究ではイオンチャネル蛋白質の1分子構造変化と1分子電流の同時計測システムを確立することを目指し、同時観測システムの開発を行っている。観測チャンバーについては、脂質二重膜形成部にパターンニング可能な新素材を採用し、薄層同時計測チャンバーを作製する方針で進めてきた。同時計測のための膜形成デバイスの作製プロセスの検討を行い、膜穴形成のパターンニングプロセスを開発し、改良を進めた。作製したデバイスに脂質二重膜を形成し、電気容量計測を行った。 電気容量とデバイス材料の相関データを取得し、ノイズ源となる電気容量の低減プロセスを開発した。次に、デバイス上への電極のパターンニングプロセスを行った。電極材料、パターンニング法の検討を行い、デバイス上への電極を配置した。このデバイスを用いて、放射線照射実験を行い、照射に伴う電気ノイズレベルの計測と散乱X線の遮蔽方法についての検討を行った。放射光実験については、観測チャンバーの表面修飾方法、観測プローブ作製法、蛋白質との反応方法を改良することによって、データ取得効率が向上した。低ノイズ観測チャンバーの作製は研究分担者である平井義和助教（京都大学）の協力を得て行った。放射光施設でのX線回折実験については研究分担者である岩本真幸教授の協力を得て行った。低ノイズ観測チャンバーとそれを用いた観測データについての結果をTransducers 2019で発表し、優秀な発表としてoutstanding paper award finalist top 9に選ばれた。また、CHEMINAS39においても優秀発表賞を受賞した。
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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
本研究では、イオンチャネル蛋白質の1分子構造変化と1分子電流の同時計測システムを確立することを目指し、同時観測システムの開発を行っている。同時計測チャンバー開発における最大の関門であるＸ線透過性の高い素材を用いて脂質二重膜形成用の穴がパターン形成するプロセスについて昨年度、本年度の研究によって改良することができた。Ｘ線透過性が高く、基板材料との接着性も確保できる素材で、膜形成用の穴を作製し、実際に脂質二重膜を形成してその電気容量を計測し、電気ノイズの原因となる電気容量低減の方法について見通しを立てた。さらに、デバイス上への電極の配置を行うプロセスを決定し、放射線照射による、電気的なノイズが生じないようにするための、遮蔽方法を確立した。また、もう一つの課題である、金ナノ結晶と蛋白質の複合体から回折点が観測できる効率の向上についても、金ナノ結晶の作製法と反応方法の改良によって課題をクリアしつつある。これまでの成果を国際学会（Transducers 2019）に報告し優秀な発表としてoutstanding paper award finalist top 9に選ばれた。また、CHEMINAS39においても優秀発表賞を受賞した。X線1分子動態計測実験の現況についてはBBA誌に報告した。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究では、イオンチャネル蛋白質の1分子構造変化と1分子電流の同時計測システムを開発している。同時計測デバイス開発について、基板材料、膜穴形成素材の検討・プロセス、電極配置の検討を行ってきた。今後はもう一つの要素技術である、流量制御して溶液を送液するシステム開発を行う。これまでに確立したデバイス作製プロセスを行った後に、流路を封止し、送液流量を制御して溶液を流す。適切な流量の条件検討を行う。また、1分子動態計測については、金ナノ結晶の作製プロセスを改良し、データ収集効率を向上させることで、同時計測のデータ収集効率を向上させる。
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