2013 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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24249013
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| Research Institution | University of Fukui |
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Principal Investigator |
清水 啓史 福井大学, 医学部, 講師 (50324158)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 1分子計測(SMD) / 生理学 / 蛋白質 |
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| Research Abstract |
本研究では、1分子電流と1分子構造変化の同時計測システムを日本国内で構築することを目指す。国内の大型放射光施設（SPring8）に白色X線集光ミラーシステム、X線スペクトル計測システムを導入することで、1分子電流計測と同等の観測速度で1分子構造変化計
測を行うことを実現する。また、1分子電流と構造変化の同時計測システムの開発を行い、同時計測の実現を目指す。
上記目的を達するため、次の3つの課題に取り組んだ。１．SPring8 BL28B2ビームラインに白色X線集光ミラー、およびX線スペクトル計測システム を導入し、X線スペクトルをX線1分子計測法に最適化する。２．1分子電流と構造変化の同時計測システム開発を行う。３．温度管理システムの導入により、観測サンプルの温度管理を厳密に行う。
１．については昨年度導入したX線集光ミラー、およびスペクトル計測システムを用いて観測を開始した。観測ミラーシステムについては、設計通りの集光特性が得られ、日本国内で1分子電流計測と同等のサブミリ秒時間分解能での動態計測に成功した。一方、スペクトル計測システムについては、計測システムの不具合により観測スペクトルの最適化については次年度の課題として繰り越した。２．についてはX線照射によってバックグラウンドノイズの原因とならない素材を昨年度決定した。この素材を用いたマイクロ流路を形成し、マイクロ流路および流路中の溶液層を含んだ状態でのバックグラウンドを計測し、従来観測チャンバーよりも大幅にバックグラウンドノイズの小さい観測チャンバーのデザインを決定した。３．については昨年度までに導入した温度計測システムを用いて、実際に温度変化の少ないレーザー照射条件を決定した。また積極的に温度を変化させた場合の温度変化に対する運動応答の初期データ取得に成功した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
X線集光ミラーの導入よって1分子電流計測と同等のサブミリ秒の時間分解能で蛋白質1分子の動態計測が日本国内で可能となったことは非常に大きな成果であった。また、観測チャンバー開発においてバックグラウンドノイズ後いたなマイクロ流路デザイン（素材、形状）が決定できたことは大きな進歩であった。さらに、観測中のレーザーおよびX線の照射によって温度が変化しないチャンバー素材および照射条件を決定できたことも予想以上の成果であった。さらに、積極的に温度を変化させることによる温度に対する運動応答を計測することが可能になったのは特筆すべき進展といえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
X線スペクトル計測システムを用いて、蛋白質に対する照射損傷の小さい観測X線スペクトルを探索し、そのスペクトルを決定する。この際、サブミリ秒時間分解能を維持する。また、観測チャンバー開発においてこれまでに決定した素材を用いて、同時計測チャンバーを開発する。さらに、溶液組成条件に対する運動応答データの蓄積と解析、および温度変化に対する運動応答の計測を行う。
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