| 研究概要 |
リゾチーム正方晶系結晶表面上の単位成長ステップ,個々のタンパク質分子,および結晶中の格子欠陥を,新規に作製したレーザー共焦点微分干渉顕微鏡,近接場1分子観察蛍光顕微鏡,および光散乱トモグラフィー顕微鏡を用いてその場観察し,下記の成果を得た.
1.流れの効果:強制流下で結晶表面の成長ステップの挙動をその場観察し,流れが結晶表面への不純物の輸送を促進し,ステップを顕著に束化することを見いだした.
2.結晶上での表面拡散:結晶表面近傍での蛍光ラベル化リゾチーム分子の拡散運動をその場観察,結晶表面近傍ではバルク溶液中に比べて拡散係数が4桁小さいこと,および結晶方位に応じて拡散係数に異方性が見られることを初めて明らかにした.
3.不純物タンパク質の吸着機構:リゾチームおよび共有結合性リゾチーム・ダイマーを蛍光ラベル化し,結晶表面への吸着過程をその場観察した.その結果,蛍光ラベル化リゾチームは選択的にステップに,そして蛍光ラベル化ダイマーはテラスにランダムに吸着すること,および吸着機構に応じてステップ前進速度の過飽和度依存性が異なることを見出した.
4.結晶中の格子欠陥:結晶を溶解させることなく,結晶中の転位のその場観察に成功した.また,結晶表面に付着した微結晶が母結晶中へ固相インクルージョンとして取り込まれると転移の発生源となり,インクルージョン直上に渦巻成長丘が発達することを見出した.さらに,結晶中の空孔や不純物粒子を起源とするマイクロ欠陥と考えられるコントラストのその場観察にも成功した.
5.総括:結晶表面でのタンパク質分子の表面拡散・吸着・脱離過程を初めて明らかにした.また,高品質結晶を成長させるためには,不純物タンパク質の吸着サイトに応じて最適過飽和度が異なること,流れは抑制した方がよいことを見いだした.さらに,成長している結晶中の主な格子欠陥のその場観察技術を確立した.
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