| 研究課題/領域番号 |
18K14642
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分43020:構造生物化学関連
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| 研究機関 | 国立研究開発法人理化学研究所 |
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研究代表者 |
中野 美紀 国立研究開発法人理化学研究所, 計算科学研究センター, 研究員 (40625894)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2021年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2020年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2018年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
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| キーワード | X線自由電子レーザー / 単粒子解析 / 画像解析 / コヒーレントX線イメージング / 位相回復 / 構造生物学 / 生物物理 / コンピューターシミュレーション / Ｘ線自由電子レーザー |
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| 研究成果の概要 |
XFEL単粒子照射回折像に反映される試料の向きとビーム強度を反復的に推定し、3次元強度分布を組み立てる計算アルゴリズム、スライスマッチング法を開発した。
本手法を用いて、分子構造を高分解能で再構成するための実験条件の推定とビニングなどの画像処理や計算パラメータの最適化、および分子サイズによる解像度依存性をシミュレーションにより評価した。
さらにSACLAで実際に取得された、常温常圧溶液に保持された約50nmサイズの金ナノ粒子の回折像解析を行った。回折像の選別、3次元強度分布の推定、ノイズの除去といった一連のデータ処理により、金ナノ粒子の3次元構造を復元することに成功した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
生理的条件下での生体高分子の３次元構造の取得は、生命現象の理解や創薬において重要な課題である。X線自由電子レーザー（XFEL）による単粒子立体構造解析は、結晶化が難しい生体分子や生体組織を自然に近い状態で観察できる新しい構造生物学的手法として期待されている。しかし、XFELの強いビームを用いても、単粒子の生体分子から得られる回折強度は極めて弱くSN比が小さいため、回折像の分別やノイズの除去が課題であった。本研究で開発した手法を用いて、常温常圧溶液中の金微粒子の３次元構造の復元を実現できた。本研究の成果は、次のステップである常温常圧状態での生体高分子の３次元構造取得に向けての重要な一歩となる。
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