膜タンパク質の配向と脂質膜の非対称性を制御した固定化平面膜の開発とAFM観察

• 研究課題/領域番号: 18K19422
• 研究種目: 挑戦的研究(萌芽)
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 中区分48:生体の構造と機能およびその関連分野
• 研究機関: 金沢大学
• 研究代表者: 角野 歩 金沢大学, ナノ生命科学研究所, 助教 (80717140)
• 研究期間 (年度): 2018-06-29 – 2022-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2021年度)
• 配分額: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円); 2020年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円); 2019年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円); 2018年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
• キーワード: 高速原子間力顕微鏡 / 非対称膜 / 非対称脂質二分子膜 / イオンチャネル / 原子間力顕微鏡 / 固定化平面膜 / 膜タンパク質

研究成果の概要

本研究の目的は、膜タンパク質の配向と脂質膜の非対称性を同時に制御した固定化平面膜の調製法を開発し、脂質膜の非対称性が機能に関わる膜タンパク質の動態を高速AFM観察することである。2019年度までに、液滴接触法によりAFM基板上で平面膜を調製することを試みた。探針走査型高速AFMの試料ステージ上で、マイクロマニピュレーターとマイクロインジェクターを用い、AFM基板上に均一な脂質薄膜を調製できた。しかし、探針走査型高速AFMの光学系が不安定という問題点があった。よって2021年度は、探針走査型高速AFMを、より動作が安定している試料走査型高速AFMに作り替え、安定動作できるレベルまで調整した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

AFM基板上での膜タンパク質の配向と脂質膜の非対称性の同時制御ができれば、膜タンパク質の機能動態に及ぼす脂質の非対称性の影響などについて分子レベルでの議論が可能になる。

研究成果

• [雑誌論文] Antibacterial Activity of Membrane-Permeabilizing Bactericidal Cyclodextrin Derivatives (2021)
  • 著者名/発表者名: H. Yamamura, T. Hagiwara, Y. Hayashi, K. Ogawa, H. Kato T. Katsu K. Masuda A. Sumino H. Yamashita R. Jinno M. Abe A. Miyagawa
  • 雑誌名: ACS Omega 巻: 6(47) 号: 47 ページ: 31831-31842
  • DOI: 10.1021/acsomega.1c04541
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Macrocyclic Peptide-Conjugated Tip for Fast and Selective Molecular Recognition Imaging by High-Speed Atomic Force Microscopy (2021)
  • 著者名/発表者名: L. Pupplin, D. Kanayama, N. Terasaka, K. Sakai, N. Kodera, K. Umeda, A. Sumino, M. Arin, W. Wei, H. Tanaka, T. Fukuma, H. Suga, K. Matsumoto, M. Shibata
  • 雑誌名: ACS Applied Materials & Interfaces 巻: 13(46) 号: 46 ページ: 54817-54829
  • DOI: 10.1021/acsami.1c17708
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Visualisation of helical structures of poly(diphenylacetylene)s bearing chiral amide pendants by atomic force microscopy (2021)
  • 著者名/発表者名: A. Yurtsever, S. Das, T. Nishimura, R. Rodriguez, D. Hirose, K. Miyata, A. Sumino, T. Fukuma, K. Maeda
  • 雑誌名: Chemical Communications 巻: 57(92) 号: 92 ページ: 12266-12269
  • DOI: 10.1039/d1cc05341h
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Essential Requirements of Biocompatible Cellulose Solvents (2021)
  • 著者名/発表者名: T. Komori, H. Satria, K. Miyamura, A. Ito, M. Kamiya, A. Sumino, T. Onshi, K. Ninomiya, K. Takahashi, J. Anderson, T. Uto, K. Kuroda
  • 雑誌名: ACS Sustainable Chemistry & Engineering 巻: 9(35) 号: 35 ページ: 11825-11836
  • DOI: 10.1021/acssuschemeng.1c03438
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Plasma membrane anchored nanosensor for quantifying endogenous production of H2O2 in living cells (2021)
  • 著者名/発表者名: Hosogi Shigekuni、Marunaka Yoshinori、Ashihara Eishi、Yamada Tadaaki、Sumino Ayumi、Tanaka Hideo、Puppulin Leonardo
  • 雑誌名: Biosensors and Bioelectronics 巻: 179 ページ: 113077-113077
  • DOI: 10.1016/j.bios.2021.113077
  • 査読あり
• [雑誌論文] Urea-assisted reconstitution of discoidal high-density lipoprotein (2020)
  • 著者名/発表者名: Fukuda, R.; Saito, M.; Shibukawa, S.; Sumino, A.; Nakano, M.; Murakami, T.
  • 雑誌名: Biochemistry 巻: 59 号: 15 ページ: 1455-1464
  • DOI: 10.1021/acs.biochem.0c00075
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-speed AFM reveals accelerated binding of agitoxin-2 to a K+ channel by induced fit (2019)
  • 著者名/発表者名: A. Sumino,T. Sumikama,T. Uchihashi,S. Oiki
  • 雑誌名: Science Advances 巻: 5 号: 7 ページ: 1-10
  • DOI: 10.1126/sciadv.aax0495
  • NAID: 120006649788
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Structural Dynamics of The Cytoplasmic Domain of Transient Receptor Potential Vanilloid1(TRPV1) in Lipid Bilayer Observed by High Speed Atomic Force Microscopy (HS-AFM) (2021)
  • 著者名/発表者名: D. Mukai, Y. Zhao, M. Shibata, M. Hattori, A. Sumino
  • 学会等名: 第44回日本分子生物学会年会
• [学会発表] 高速原子間力顕微鏡による膜中TRPV1 チャネルの動態観察 (2021)
  • 著者名/発表者名: 向 大地, Yimeng Zhao, 柴田 幹大, 服部 素之, 角野 歩
  • 学会等名: 第59回日本生物物理学会年会
• [学会発表] 高速AFMによるハブ毒液由来脂質分解酵素PLA2の膜認識機構の解明 (2020)
  • 著者名/発表者名: 神谷 孫斗, 柴田 幹大, 上田 直子, 角野 歩
  • 学会等名: 第58回日本生物物理学会年会
• [学会発表] Studying ion channels in reconstituted membrane using atomic force microscopy (2019)
  • 著者名/発表者名: 角野 歩、炭竈 享司、内橋 貴之、老木 成稔
  • 学会等名: 日本生物物理学会第56回年会
  • 招待講演
• [学会発表] 高速ＡＦＭによるサソリ毒ペプチドとＫ＋チャネルの結合動態解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 角野 歩
  • 学会等名: 大阪大学蛋白質研究所セミナー
  • 招待講演
• [学会発表] 原子間力顕微鏡のイオンチャネル研究への応用 (2019)
  • 著者名/発表者名: 角野 歩
  • 学会等名: 第３回イオンチャネル研究会