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テンプレートによるタンパク質結晶の核形成の促進とマイクロ流体デバイスへの応用

研究課題

研究課題/領域番号 13J07016
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 マイクロ・ナノデバイス
研究機関北海道大学 (2014)
九州大学 (2013)

研究代表者

真栄城 正寿  北海道大学, 工学研究院, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
2,300千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 300千円)
2014年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2013年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワードマイクロ流体デバイス / タンパク質 / 結晶化 / 脂質二重膜 / マクロ流体デバイス
研究実績の概要

今年度は、基板上に形成させたテンプレートによるタンパク質結晶の核形成促進を目的として、昨年度設計した試作型デバイスを用いて、脂質二重膜をテンプレートにしたタンパク質の結晶化に着手した。さらに、その結果を基にしてマイクロ流体デバイスへの応用を試みた。
試作型デバイスは、金薄膜を蒸着したガラス基板上にリソグラフィー技術によってSU-8製のマイクロウェルを作製した。マイクロウェル上に脂質二重膜を形成させ、その上にHisタグ付きタンパク質を固定化してテンプレートを作製した。結晶化に最適なテンプレートを作製するために、溶液濃度や脂質二重膜の条件、固定化時間などを検討した。Hisタグ付きGFPをモデルタンパク質として結晶化実験を行った。脂質の種類、脂質の混合比について検討を行った結果、Hisタグ付きGFPを固定するための脂質濃度が高くなるにつれて、GFPの結晶が析出しにくくなることが分かった。一方で、脂質の混合比を調整して、hisタグ付きタンパク質の濃度を低下させると、液滴中に多数の結晶の析出が観測された。これらの結果から、テンプレートであるHisタグ付きタンパク質の固定化密度が結晶化挙動に影響を与えていることが示唆された。
次に、本年度の目標であるマイクロ流体デバイスへの応用を行った。マイクロデバイスでは、1条件あたりに必要な結晶化溶液の体積は約30 nLであり、試作型と比較すると30~40分の1程度のサンプル量で結晶化が可能であった。また、単位体積あたりの結晶数を従来法や試作型デバイスと比較すると、析出した結晶数が劇的に増加することが明らかとなった。これらの結果から、マイクロ流体デバイスと脂質二重膜-Hisタグ付きタンパク質を用いた結晶化手法は、タンパク質の核形成を促進させる可能性が見出された。

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (18件)

すべて 2014 2013

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 5件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (12件) (うち招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Microreactor Extraction System with Macrocyclic Host Compounds for Rare Metal Recovery2014

    • 著者名/発表者名
      Keisuke Ohto, Jee Young Kim, Shintaro Morisada, Masatoshi Maeki, Kenichi Yamashita, Masaya Miyazaki
    • 雑誌名

      International Journal of the Society of Materials Engineering for Resources

      巻: 20 ページ: 92-96

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Crystal Habit Modification of Protein by Using Microfluidic chip2014

    • 著者名/発表者名
      Masatoshi Maeki, Ashtamurthy Pawate, Keiichi Watanabe, Manabu Tokeshi, Paul J. A. Kenis, Masaya Miyazaki
    • 雑誌名

      Proceeding of the 18th International Conference on. Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences

      巻: - ページ: 1083-1085

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] A Method of Effective Cryoprotection for X-ray Analysis of Protein Crystal2014

    • 著者名/発表者名
      Masatoshi Maeki, Ashtamurthy S. Pawate, Kenichi Yamashita, Masahide Kawamoto, Keiichi Watanabe, Manabu Tokeshi, Paul J. A. Kenis, Masaya Miyazaki
    • 雑誌名

      Proceedings of the 6th International Symposium on Microchemistry and Microsystems

      巻: - ページ: 224-225

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [雑誌論文] Controlling Protein Crystal Nucleation by Droplet-based Microfluidics2014

    • 著者名/発表者名
      Masatoshi Maeki, Yuki Teshima, Saori Yoshizuka, Hiroshi Yamaguchi, Kenichi Yamashita, Masaya Miyazaki
    • 雑誌名

      A Chemistry European Journal

      巻: 20 号: 4 ページ: 1049-1056

    • DOI

      10.1002/chem.201490013

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Controlling One Protein Crystal Growth by Droplet-based Microfluidics System2013

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Yamaguchi, Masatoshi Maeki, Kenichi Yamashita, Hiroyuki Nakamura, Masaya Miyazaki, Hideaki Maeda
    • 雑誌名

      The Journal of Biochemistry

      巻: 153 号: 4 ページ: 339-346

    • DOI

      10.1093/jb/mvt001

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] マイクロ流体技術のタンパク質化学への応用2013

    • 著者名/発表者名
      真栄城 正寿
    • 雑誌名

      化学とマイクロ・ナノシステム研究会誌

      巻: 12 ページ: 19-22

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] マイクロ流体デバイスによるタンパク質の結晶化制御技術2014

    • 著者名/発表者名
      真栄城正寿,Ashtamurthy S. Pawate, 渡邉啓一, 渡慶次学, Paul J. A. Kenis, 宮崎真佐也
    • 学会等名
      平成26年度日本結晶学会年会
    • 発表場所
      東京大学(東京都、文京区本郷)
    • 年月日
      2014-11-01 – 2014-11-03
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Crystal Habit Modification of Protein by Using Microfluidic chip2014

    • 著者名/発表者名
      Masatoshi Maeki, Ashtamurthy Pawate, Keiichi Watanabe, Manabu Tokeshi, Paul J. A. Kenis, Masaya Miyazaki
    • 学会等名
      The 18th International Conference on. Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences (Micro Tas 2014)
    • 発表場所
      San Antonio, TX, (USA)
    • 年月日
      2014-10-26 – 2014-10-30
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] A Method of Effective Cryoprotection for X-ray Analysis of Protein Crystal2014

    • 著者名/発表者名
      Masatoshi Maeki, Ashtamurthy S. Pawate, Kenichi Yamashita, Masahide Kawamoto, Keiichi Watanabe, Manabu Tokeshi, Paul J. A. Kenis, Masaya Miyazaki
    • 学会等名
      The 6th International Symposium on Microchemistry and Microsystems (ISMM2014)
    • 発表場所
      Singapore(Singapore)
    • 年月日
      2014-07-30 – 2014-08-01
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] マイクロ流路を用いたタンパク質の晶癖制御2014

    • 著者名/発表者名
      真栄城正寿、Ashtamurthy Pawate、渡邉啓一、 渡慶次学、Paul J. A. Kenis、宮崎真佐也
    • 学会等名
      化学とマイクロ・ナノシステム学会 第29回研究会
    • 発表場所
      日本女子大学(東京都、文京区目白台)
    • 年月日
      2014-05-22 – 2014-05-23
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] タンパク質結晶のOn-chip段階的抗凍結処理法2014

    • 著者名/発表者名
      真栄城正寿・山下健一・河本正秀・渡邉啓一・宮崎真佐也
    • 学会等名
      平成26年度日本生化学会 九州支部例会
    • 発表場所
      九州大学(福岡県、福岡市)
    • 年月日
      2014-05-17 – 2014-05-18
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] マイクロ流体デバイスを用いたタンパク質結晶のシーディング2013

    • 著者名/発表者名
      真栄城正寿、湧川盛洋、Ashtamurthy Pawate、山下健一、渡邉啓一、Paul J. A. Kenis、宮崎真佐也
    • 学会等名
      化学とマイクロ・ナノシステム学会 第27回研究会
    • 発表場所
      東北大学(宮城県仙台市)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] マイクロ流体技術のタンパク質化学への応用2013

    • 著者名/発表者名
      真栄城正寿
    • 学会等名
      化学とマイクロ・ナノシステム学会 第27回研究会
    • 発表場所
      東北大学(宮城県仙台市)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] マイクロ流体デバイスを用いた好冷細菌Pseudoalterommonas sp. AS-131由来グルコキナーゼ結晶のシーディング2013

    • 著者名/発表者名
      真栄城正寿、湧川盛洋、Ashtamurthy Pawate、山下健一、Paul J. A. Kenis、宮崎真佐也、渡邉啓一
    • 学会等名
      平成25年度日本生化学会九州支部例会
    • 発表場所
      佐賀大学(佐賀県佐賀市)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] マイクロ空間を用いる晶析制御2013

    • 著者名/発表者名
      真栄城正寿
    • 学会等名
      マイクロ化学プロセス分科会 第4回討論・交流会
    • 発表場所
      産業技術総合研究所九州センター(佐賀県鳥栖市)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Crystallization of Glucokinase from Psychrophilic Pseudoalteromonas sp. AS-131 in Microfluidic Chip and Its Application for On-chip X-ray Diffraction2013

    • 著者名/発表者名
      Masaya Miyazaki, Masatoshi Maeki, Ashtamurthy S. Pawate, Morihiro Wakugawa, Kenichi Yamashita, Keiichi Watanabe, Paul J. A. Kenis
    • 学会等名
      RSC Tokyo International Conference 2013
    • 発表場所
      幕張メッセ(千葉県千葉市)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] マイクロ流体デバイスとミクロシーディング法による好冷細菌Pseudoalteromonas sp. AS-131由来グルコキナーゼの結晶化の制御2013

    • 著者名/発表者名
      真栄城正寿、湧川盛洋、Ashtamurthy Pawate、河本正秀、山下健一、Paul J. A. Kenis、渡邊啓一、宮崎真佐也
    • 学会等名
      第86回 日本生化学会大会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] On-chipでのタンパク質結晶の段階的抗凍結処理と回折強度への影響2013

    • 著者名/発表者名
      真栄城正寿、Ashtamurthy Pawate、山下健一、河本正秀、渡邉啓一、Paul J. A. Kenis、宮崎真佐也
    • 学会等名
      化学とマイクロ・ナノシステム学会 第28回研究会
    • 発表場所
      イーグレ姫路(兵庫県姫路市)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書

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公開日: 2014-01-29   更新日: 2024-03-26  

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