2019 Fiscal Year Research-status Report
Real-time crystallization of protein molecules by surface laser trapping in a restricted mesoscopic space
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18K18985
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
三浦 篤志 北海道大学, 理学研究院, 准教授 (90379553)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
藤井 翔 北海道大学, 理学研究院, 助教 (90725425)
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| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2021-03-31
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| Keywords | リアルタイム結晶化 / 配向制御 / タンパク質 / レーザー捕捉 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
界面レーザー捕捉結晶化法では、光圧と微小物体の相互作用により集光点での局所的濃度上昇・高濃度液滴形成を誘起し、不飽和溶液からもたった一つの結晶を集光点からリアルタイムかつ短時間にその場で形成可能であり、結晶化の学理を研究可能な手法としても、実践的結晶化法としても高いポテンシャルを秘めている。本年度は昨年度得られたタンパク質分子配向のレーザー制御によるその場結晶化に必要不可欠な、外部摂動レーザー光の条件を元にフェムト秒パルスレーザー、ナノ秒パルスレーザー、CWレーザーなど様々な外部摂動レーザー光に加え、偏光方向を制御した上記のレーザー光を用いたタンパク質のリアルタイム結晶化の検討を行った。その結果、通常レーザー捕捉に用いられる直線偏光CWレーザーを通常と異なる特定の偏光条件とすることで、捕捉レーザーの集光点からタンパク質分子の単結晶をリアルタイムかつ短時間に形成可能であることを明らかにした。また、マイクロ流路構造中での気液界面における結晶化においても擬リアルタイム結晶化が可能であることを示す結果を得ている。本手法の新規タンパク質結晶化の方法論としての確率に向け、モデルタンパク質リゾチーム以外へも展開しその結晶化挙動を検討し、リゾチームのみならず複数のタンパク質で本手法により簡便に結晶化を誘起可能であること示す結果を得ており、微小空間界面における界面レーザー捕捉結晶化法によるタンパク質のリアルタイム結晶化に関しては道筋が付けられた。
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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
初年度における検討結果を基にレーザー種の検討をさらに行い、偏光制御パルスレーザーと比較して偏光制御CWレーザーがタンパク質のリアルタイム結晶化により有効であることを明らかにする、さらにこれに加え特定の偏光操作を行ったCWレーザーを捕捉レーザーに用いることで界面におけるリアルタイム結晶化が可能であることも明らかにする、また、微小空間界面における結晶化に関しては数百マイクロメートルスケールの微小流路界面における結晶化が可能であることを明らかにするなど、順調に結晶化条件を決定できた。これらの結果を総合的に組み合わせることにより実験を展開し、微細流路構造中での特定の偏光操作を行ったレーザーによる結晶化により擬リアルタイム結晶化が可能となるとの知見を得ている。全体として当初の計画に沿って概ね順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
本手法を新規タンパク質結晶化の方法論として確立するためには、より多様なタンパク質や結晶化の困難なタンパク質に適応し、あらゆるタンパク質において本手法により簡便に結晶化を誘起可能であることを実証する必要がある。そこで、これまでに得られた知見を基に本手法を膜タンパク質を含む様々なタンパク質へと展開する。
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| Causes of Carryover |
令和元年度に行った研究結果を、第67回応用物理学会学術講演会および第100回日本化学会年会において情報収集を行う予定であったが、新型コロナウイルスの影響により両学会とも現地開催中止となった。このため、上記結果を次年度に開催される学会において発表することとし、未使用額はその経費に充てる予定である。
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Research Products
(6 results)
