AFM探針の化学修飾を基盤とする生命科学への展開

2021 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21H04127
• Research Institution: Kanazawa University
• Principal Investigator: 魏 威凛 金沢大学, ナノ生命科学研究所, 国立大学技術職員
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: AFM探針 / 三脚分子 / 化学修飾

Outline of Annual Research Achievements

本研究ではAFM探針に結合可能な新規三脚分子を用い，1) AFM探針を化学修飾し，タンパク質を導入した試料の観察，2) AFM探針先端の面積にどれくらいの分子が結合可能なのか，といった定量研究を目的として研究を開始した。
1. 化学修飾AFM探針への三脚分子の導入検討
三脚分子によってAFM探針を修飾する最適条件を探索した。金コートされたAFM探針を目的の三脚分子の中間体によって修飾し，標準サンプルとなるタンパク質アネキシンA5を観察した。A5は化学修飾されていないAFM探針で観察する場合には，A5の2次元結晶のハニカム構造が見れるが，各ハニカム穿孔内の細かい構造は観察できていない。そこで，三脚分子の中間体を用いて観察すれば，探針先端が修飾されない探針よりも先鋭であるため，A5の2次元構造のナノスケールでの分解能が高くなると期待できる。本研究では，三脚分子の濃度，探針に修飾する際の溶媒及び時間を種々検討し，最適な条件を得ることに成功した。
2. AFM探針先端に導入した三脚分子の定量分析
AFM探針（金コートなし）先端の電子像と金コートした探針の先端像をTEMで観察することを目的とした。金コートした探針先端にある一つの金のgrainの面積を測定できれば，導入できる三脚分子間にどれくらいの距離があるのかを計算できる。最終的な目標としては，探針の先端に三脚分子を一つのみ導入することである。この修飾ができれば，先鋭かつ特異性なAFM探針が化学修飾で作製でき，ターゲットとなるタンパク質と相互作用しによって，そのタンパク質の動態を観察することが期待できる。現在，金コートしたAFM探針先端に付着した三脚分子の量と分子間の距離を測定しているところである。

Research Products

• [Journal Article] Macrocyclic Peptide-Conjugated Tip for Fast and Selective Molecular Recognition Imaging by High-Speed Atomic Force Microscopy (2021)
  • Author(s): Leonardo Puppulin, Daiki Kanayama, Naohiro Terasaka, Katsuya Sakai, Noriyuki Kodera, Kenichi Umeda, Ayumi Sumino, Arin Marchesi, Wei Weilin, Hideo Tanaka, Takeshi Fukuma, Hiroaki Suga, Kunio Matsumoto, Mikihiro Shibata
  • Journal Title: ACS Applied Materials & Interfaces Volume: 46 Pages: 54817-54829
  • DOI: 10.1021/acsami.1c17708
  • Peer Reviewed