| 研究課題/領域番号 |
19K06777
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分44050:動物生理化学、生理学および行動学関連
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| 研究機関 | 公益財団法人高輝度光科学研究センター |
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研究代表者 |
岩本 裕之 公益財団法人高輝度光科学研究センター, 散乱・イメージング推進室, 客員研究員 (60176568)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2020年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2019年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
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| キーワード | X線回折 / シンクロトロン放射光 / 昆虫飛翔筋 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
近年、X線回折像から試料の実像を復元するアルゴリズムが非常に進歩しており、主に単粒子のイメージングに応用されている。これを従来型のX線回折実験、特に本研究が該当する「X線繊維回折」という分野に適用することを試みる。試みるアルゴリズムとしては繰り返し計算法(オーバーサンプリング法)とホログラム法である。主な試料として、昆虫飛翔筋を用いる。これらの方法を用い、最終的には動作している昆虫飛翔筋内で、運動タンパクであるミオシンが動く様子を可視化することを目標とする。
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| 研究成果の概要 |
X線回折法により昆虫飛翔筋内の分子配列の3次元構造を実空間でイメージングする方法として、2つの手段を開発した。一つは回転平均化パターソン関数法で、これは研究代表者が開発した新規な方法である。これを用い、マルハナバチ飛翔筋のミオシン繊維の構造を明らかにした。二つ目の方法は、平面的な試料によく使われる繰り返し計算法(オーバーサンプリング法)の3次元拡張版で、回転平均化された回折像から試料の3次元構造を復元しようとするものである。こちらも、飛翔筋のアクチン・ミオシン繊維の格子構造から計算された回転平均化回折像から、元の格子の3次元構造をかなりよく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 |
X線回折法は、用いるX線の波長が原子のサイズと同じレベルであることから、原子分解能の構造決定手段として優れた方法である。しかし、固有の問題として、構造復元に必要な振幅と位相のうち、位相情報が検出器で記録する際に失われてしまうという問題がある。このため、従来、特に結晶性の低い試料でX線回折法により3次元構造を決定するのが難しかった。本研究では2つの方法により失われた位相情報を回復し、回転平均化された回折像しか得られない試料であっても3次元構造を実空間で復元できることを明らかにした。これは今回対象とした昆虫飛翔筋のみならず、材料科学方面にも適用できるきわめて有益なものと考えられる。
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