バクテリオロドプシンとカーボンナノチューブの複合型マイクロナノ光センサーの構築

• 研究課題/領域番号: 16651061
• 研究種目: 萌芽研究
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: ナノ材料・ナノバイオサイエンス
• 研究機関: 中央大学 (2005); 東京工業大学 (2004)
• 研究代表者: 宗行 英朗 中央大学, 理工学部, 助教授 (80219865)
• 研究期間 (年度): 2004 – 2005
• 研究課題ステータス: 完了 (2005年度)
• 配分額: 3,400千円 (直接経費: 3,400千円); 2005年度: 1,300千円 (直接経費: 1,300千円); 2004年度: 2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
• キーワード: ナノチューブ / 光スイッチ / マイクロ・ナノデバイス / バイオテクノロジー / バクテリオロドプシン / カーボンナノチューブ / 電界効果トランジスター

研究概要

本研究の目標は(1)カーボンナノチューブ(CNT)の電極端子間架橋構造の構築,(2)CNT側面部分への光感応蛋白質であるバクテリオロドプシン分子の配向・固定,(3)光でON/OFFするFET(電解効果トランジスタ)型の超高感度光バイオセンサーの作製・動作検証,であった.
しかし残念ながら最大のボトルネックであったCNT-FETの供給が最後まで十分に得られず,率直に言って再現性の確認の取れるような光照射によるFET動作のmodulationは確認できていない.ただし,生体分子計測研究所に移籍した杉山幸宏氏と静岡大学電子科学研究所の藤本教授との共同研究は進んでおり,ほぼ,CNT-FETの自力供給が静岡大学でできるようになってきている.このCNT-FETの作成方法は従来のCCVD法とは異なる被覆固定法を用いており,この点に関しては当初の目標(1)が達成できているし,今後(2),(3)に向かって進める予定である.また,バクテリオロドプシンとCNTの結合・付着条件の検討を行う途中できわめて興味深いことが発見された.電子顕微鏡でCNT上に付着した変性バクテリオロドプシンを観察すると,特徴的な縞模様が見られた.そのフーリエ変換から周期を求めると約0.7nmとなり,βシート構造の周期性と一致した.更にアミロイド構造に対して蛍光を発するFSBを用いて蛍光観察を行ったところ,はっきりした蛍光がCNT上に見られた.これらの知見は主にαヘリックスからなるバクテリオロドプシンが変性してCNTに吸着することによってβ構造に転移したことを示唆しており,想像をふくらませるとBSEの原因となるプリオン繊維の形成とも共通性があるのではないかと思われる.現在そのような可能性も考えて,バクテリオロドプシンとCNTの接着様式について高分解能TEMによる観察を静岡大学電子科学研究所の藤本教授の下で行っている.

研究成果

• [雑誌論文] An Alternative Reaction Pathway of F_1-ATPase Suggested by Rotation without 80°/40° Substeps of a Sluggish Mutant at Low ATP. (2006)
  • 著者名/発表者名: Shimabukuro K, Muneyuki E, Yoshida M.
  • 雑誌名: Biophys J. 90・3 ページ: 1028-1032
• [雑誌論文] The Characteristics of the (αV^<371>C)_3(βR^<337>C)_3γ Double Mutant Subcomplex of the TF_1-ATPase Indicate that the Catalytic Site at the α_<TP>-β_<TP> Interface with Bound MgADP in Crystal Structures of MF_1 Represents a Catalytic Site Containing Inhibitory MgADP. (2005)
  • 著者名/発表者名: Bandyopadhyay, S., Muneyuki, E., Allison, W.S.
  • 雑誌名: Biochemistry 44・7 ページ: 2441-2448
• [雑誌論文] One Rotary Mechanism for F_1-ATPase over ATP Concentrations from Millimolar down to Nanomolar. (2005)
  • 著者名/発表者名: Sakaki N, Shimo-Kon R, Adachi K, Itoh H, Furuike S, Muneyuki E, Yoshida M, Kinosita K.Jr.
  • 雑誌名: Biophys J. 88・3 ページ: 2047-2058
• [雑誌論文] One Rotary Mechanism for F1-ATPase over ATP Concentrations from Millimolar down to Nanomolar (2005)
  • 著者名/発表者名: Sakaki N, Shimo-Kon R, Adachi K, Itoh H, Furuike S, Muneyuki E, Yoshida M, Kinosita K. Jr
  • 雑誌名: Biophys J. 88・3 ページ: 2047-2056
• [雑誌論文] The Characteristics of the (αV^<371>C)_3(βR^<337>C)_3γ Double Mutant Subcomplex of the TF_1-ATPase Indicate that the Catalytic Site at the α_<TP>-β_<TP> Interface with Bound MgADP in Crystal Structures of MF_1 Represents a Catalytic Site Containing Inhibitory MgADP (2005)
  • 著者名/発表者名: Bandyopadhyay, S., Muneyuki, E., Allison, W.S.
  • 雑誌名: Biochemistry 44・7 ページ: 2441-2448
• [雑誌論文] Chemo-mechanical coupling in F_1-ATPase revealed by simultaneous observation of nucleotide kinetics and rotation. (2004)
  • 著者名/発表者名: Nishizaka, T., Oiwa, K., Noji, H., Kimura, S., Muneyuki, E., Yoshida, M., Kinosita, K.Jr.
  • 雑誌名: Nature Structural & Molecular Biology 11 ページ: 142-148
• [図書] Handbook of ATPases (Chapter 10 Rotation of F_1-ATPase) (2004)
  • 著者名/発表者名: Muneyuki, E., Yoshida, M.(Eds.M.Futai, Y.Wada, J.Kaplan)
  • 総ページ数: 493
  • 出版者: WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. Weinheim