| 研究課題/領域番号 |
20K03877
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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13040:生物物理、化学物理およびソフトマターの物理関連
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| 研究機関 | 筑波大学 |
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研究代表者 |
長友 重紀 筑波大学, 数理物質系, 講師 (80373190)
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| 研究分担者 |
中谷 清治 筑波大学, 数理物質系, 教授 (00250415)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 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)
2022年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2021年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2020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 | ヘムタンパク質 / シリカゲル / 細孔 / 拡散 / 振動分光 / ヘモグロビン / ミオグロビン / 蛍光 / 共焦点顕微鏡 / ラマンスペクトル / 亜鉛 / 吸収スペクトル / 倒立型顕微鏡 / 協同効果 / ゆらぎ / テラヘルツ |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究の概要は，酸素運搬タンパク質であるヘモグロビン（Hb）の酸素結合における協同効果発現機構に関して提案されている「タンパク質主鎖の大振幅揺らぎ説」，「低振動数モードの寄与説」の実験的に検証するために，Hbを比誘電率の小さい多孔質シリカゲルの細孔に入れて（水溶液中では水の大きな比誘電率のため，タンパク質由来のシグナルが水の強いシグナルのために隠れてしまい検出が事実上できなかった）ギガヘルツ，テラヘルツ領域の低振動数モードの分光測定により検証を行う研究である．さらに，細孔内に入ったHbと水溶液のHbの分子構造の比較から，Hbの協同効果発現機構における重要な因子の解明を目指す研究である．
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| 研究成果の概要 |
生体内存在するヘモグロビン分子の機能の発現におけるGHz, THzの振動数の果たす寄与を解明すべく本研究に取り組んだ．水の寄与を減らすということで誘電率の小さいシリカゲル細孔内に閉じ込めてGHz, THzの振動数の検出を試みたが，水の寄与は想像以上に大きく研究の進展が困難であった．そこで，本課題に関する基礎的な知見を得るべく，細孔内におけるヘムタンパク質の挙動を調べることに視点をおいた．共焦点顕微鏡，顕微吸収分光法を用いて研究を進め，細孔内でのヘムタンパク質の挙動には，細孔内表面とタンパク質との静電相互作用による脱着が大きく寄与することを明らかにした．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
細孔内に取り込まれたヘムタンパク質の挙動を調べることで，ヘムタンパク質が変性されることなく細孔内を移動する過程を追跡できたことにより，タンパク質分離の過程を解き明かすことに貢献した．とりわけpHを変化させることでヘムタンパク質の拡散挙動が表面拡散の脱着速度に大きく依存していることを実証したことは細孔内におけるヘムタンパク質の挙動に関する基礎的知見を得ることに大きく貢献している．本研究で得られた知見は，混合物からのタンパク質分離を考えるときに大きな学術的意義をもち，さらにはヘモグロビン分子の機能の発現におけるGHz, THzの振動数の果たす寄与の解明につながると考える．
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