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電子顕微鏡による蛋白質結晶の三次元構造解析技術の開発

研究課題

研究課題/領域番号 05508004
研究種目

試験研究(A)

配分区分補助金
研究分野 生物物理学
研究機関東京大学 (1994)
東京工業大学 (1993)

研究代表者

豊島 近  東京大学, 分子細胞生物学研究所, 教授 (70172210)

研究分担者 大林 秀仁  (株)日立製作所, 計測器事業部・第一設計部, 部長
研究期間 (年度) 1993 – 1994
研究課題ステータス 完了 (1994年度)
配分額 *注記
43,000千円 (直接経費: 43,000千円)
1994年度: 35,000千円 (直接経費: 35,000千円)
1993年度: 8,000千円 (直接経費: 8,000千円)
キーワード電子顕微鏡 / 蛋白質結晶 / 電子線回折 / 氷包埋法 / 構造解析 / 電子線損傷 / クライオトランスファー / 結晶解析 / 電子線回析 / 低電子線量法 / CCDカメラ / 電子線 / 三次元構造解析
研究概要

本年度は、昨年度の結果をふまえて、電子顕微鏡の仕様を決定し、数多い改造を含め、実際に電子顕微鏡の製作を行った。実験としては、低電子線量法の改良と、クライオトランスファーの最適化のための真空系の見直しに特に重点を置いた。
実際の蛋白質結晶の観察にあたっては、氷包埋試料を用いるため、電子線損傷の最小化と、試料の汚染を防止することが極めて重要になる。低電子線量法では、電子線回折との有機的結合をはかるとともに、傾斜試料のために多点でフォーカスを合わせられるようにした。また、これまで目的とする領域に不必要な電子線が照射されるのを防ぐためには、ビームを振ることによって逃げていたが、電子銃のバイアス電圧や、フィラメント電流を変化させる方法も検討した。その結果、電子銃のバイアス電圧を変える方法が使え、ビームを振る方法よりも優れている可能性があることが判明した。一方、氷包埋試料の観察の最適化のために、クライオトランスファー時の霜の発生を防ぐシールドの開発を行うとともに、試料汚染防止装置の効果の検証、ドラッグポンプを用いた粗引真空系の最適化を図った。実際、配管材料等を見直すことにより、これまでよりも2ケタ良い真空度を得られることがわかった。このことは、フィルムから発生する水蒸気による試料の汚染を防ぐのに大きな効果があるはずである。
数多くの改良によって、蛋白質結晶の構造解析のために最適化された電子顕微鏡をつくりあげることが出来たが、電子線回折パターンの収集は、非常に限られた予算のために満足できる結果が得られたとは言い難い。

報告書

(3件)
  • 1994 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1993 実績報告書
  • 研究成果

    (26件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (26件)

  • [文献書誌] M.Nakasako: "A crystal mounting device made from capillary for cryogenic macromolecular crystallography." J. appl. crystallography. 28. In press (1995)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      1994 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Mimori: "The Structure of the R-type Straight Flagellar Filament of Salmonella at 9 Å Resolution by Electron Cryomicroscopy." J. Mol. Biol.249. 69-87 (1995)

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      1994 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 豊島 近: "電子顕微鏡で膜蛋白質を見る." 化学と生物. 32. 791-796 (1994)

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      1994 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 豊島 近: "アセチルコリン受容体の構造と機能" ブレインサイエンス. 5. 149-155 (1994)

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      1994 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] C.Toyoshima: "Three-dimensional cryo-electron microscopy of the calcium ion pump in the sarcoplamisc reticulum memebrane." Nature. 362. 469-471 (1993)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1994 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] C.Toyoshima: "Contrast transfer for the frozen hydrated specimen.II : Amplitude contrast at very low frequencies." Ultramicroscopy. 48. 165-176 (1993)

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      1994 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] A.Sato: "Two-dimensional crystallization of catalase on a monolayer film of poly(l-benzyl-L-histidine) spread at the air/water interface." Biochim. Biophys. Acta. 1162. 54-60 (1993)

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      1994 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 豊島 近: "膜蛋白質の電子線三次元構造解析" 蛋白質・核酸・酵素. 38. 1276-1286 (1993)

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      1994 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Bamberg: "The Sodium Pump : Structure,Mechanisms,Hormonal control and its role in disease." W.Springer, 120-130 (1994)

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      1994 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 井村裕夫: "レセプター-基礎と臨床-" 朝倉書店, 288-296 (1993)

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      1994 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Nakasako, M., Ueki, T., Toyoshima, C.and Umeda, Y.: "A crystal mounting device mada from capillary for cryogenic macromolecular crystallography" J.appl.cryst. 28 (In press).

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      1994 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Mimori, Y., Yamashita, I., Murata, K., Fujiyoshi, Y., Yonekura, K., Yoyoshima, C.and K.Namba: "The structure of the R-type straight flagellar filament of Salmonella at 9 * resolution by electron cryomicroscopy" J.Mol.Biol.249. 69-87 (1995)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      1994 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Toyoshima, C.: "Visualizing proteins by electron microscopy" Chemistry and Biology. 32. 791-796 (1994)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      1994 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Toyoshima, C.: "Structure and function of the acetylcholine receptor" Brain Science. 5. 149-155 (1994)

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      1994 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Toyoshima, C., Sasabe, H., and Stokes, D.L.: "Three-dimensional cryo-electron microscopy of the calcium ion pump in the sarcoplamisc reticulum membrane" Nature. 362. 469-471 (1993)

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      1994 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Toyoshima, C., Yonekura, K., and Sasabe, H.: "Contrast transfer for the frozen hydratd specimen. II : Amplitude contrast at very low frequencies" Ultramicroscopy. 48. 165-176 (1993)

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      1994 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Sato, A., Furuno, T., Toyoshima, C., and Sasabe, H.: "Two-dimensional crystallization of catalase on a monlayr film of poly (1-benzyl-L-histidine) spread at the air/water interface" Bichim.Biophys.Acta. 1162. 54-60 (1993)

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      1994 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Toyoshima, C.: "Three-dimensional electron microscopy of membrane proteins" Proteins, Nucleic Acids and Enzymes. 38. 1276-1286 (1993)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      1994 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Stokes, D.L., Green, N.M., Toyoshima, C.: The Sodium Pump : Structure, Mechanisms, Hormonal Control and Its Role in Disease (Bamberg and Schoner eds), "Structure studies of Ca^<2+>-ATPase by Cryoelectron Microscopy". W.Springer, New York., 120-130 (1994)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1994 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Toyoshima, C.: Receptors--Basic and Clinical Aspects (Imura et al eda.), "Three-dimensional structural analysis". Asakura Shoten, 288-296 (1993)

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    • 関連する報告書
      1994 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 豊島近: "アセチルコリン受容体の構造と機能" ブレインサイエンス. 5. 149-155 (1994)

    • 関連する報告書
      1994 実績報告書
  • [文献書誌] 豊島近: "電子顕微鏡で膜蛋白質を見る" 化学と生物. 32. 791-796 (1994)

    • 関連する報告書
      1994 実績報告書
  • [文献書誌] C.Toyoshima: "Three-dimensional cryo-electron microscopy of the calcium ion pump in the sarcoplamisc reticulum membrane." Nature. 362. 469-471 (1993)

    • 関連する報告書
      1993 実績報告書
  • [文献書誌] C.Toyoshima: "Contrast transfer for the frozen hydrated specimen.II:Amplitude contrast at very low frequencies." Ultramicroscopy. 48. 165-176 (1993)

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      1993 実績報告書
  • [文献書誌] A.Sato: "Two-dimensional crystallization of catalase on a monolayer film of poly (1-benzyl-L-histidine)spread at the air/water interface." Biochim.Biophys.Acta. 1162. 54-60 (1993)

    • 関連する報告書
      1993 実績報告書
  • [文献書誌] 豊島 近: "膜蛋白質の電子線三次元構造解析" 蛋白質・核酸・酵素. 38. 1276-1286 (1993)

    • 関連する報告書
      1993 実績報告書

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公開日: 1993-04-01   更新日: 2016-04-21  

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