2015 Fiscal Year Annual Research Report
フルイド反応TEMを用いたタンパク質の結晶化過程“その場”観察
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26887001
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
山崎 智也 北海道大学, 低温科学研究所, 学術研究員 (50735032)
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| Project Period (FY) |
2014-08-29 – 2016-03-31
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| Keywords | タンパク質 / 透過型電子顕微鏡 / リゾチーム / 結晶化 / 核生成 / 結晶成長 / 溶液成長 / “その場”観察 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
溶液中やそこで生じる現象をナノのサイズスケール、実時間で直接観察できるフルイド反応透過型電子顕微鏡（FR-TEM）を用いて、リゾチームタンパク質の結晶化を“その場”観察した。
その結果、今回用いた溶液条件では、2つの結晶相（斜方晶・正方晶）とアモルファス相が共存することが分かった。これらの相を同一の視野内で“その場”観察したところ、斜方晶は成長し、正方晶とアモルファス相は溶解した。このことから、この系で最も安定な相は斜方晶であることが分かった。また、結晶核生成のための前駆物質と考えられていたクラスターは、直径数百nmのアモルファス粒子として溶液中に存在することが明らかになった。
結晶に対する電子線照射の影響を評価するため、照射する電子量を制御して斜方晶結晶の成長速度の時間変化を測定した。光学顕微鏡を用いて測定した同一の溶液条件での結晶成長速度と比較したところ、電子線照射後の数十秒間は同一の値を示した。そのため、結晶化に対して電子線の影響を無視できる電子線量のしきい値が存在することが分かった。
また、結晶が核生成する瞬間を捉えることに成功した。結晶核は、前駆物質と考えられていたクラスター（アモルファス粒子）から直接生成するのではなく、不均質核生成サイトとして働くことが明らかになった。さらに、核生成した粒子の成長速度を解析したところ、核生成直後の粒子の成長速度はバルク結晶の成長速度よりも桁で大きいことが分かった。これは、核生成直後の粒子が結晶相ではなくアモルファス相であるためと考えられ、リゾチーム結晶の核生成過程では2種類のアモルファス相が関わっていることが明らかになった。
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| Research Progress Status |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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