| 研究課題/領域番号 |
21H01772
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分28040:ナノバイオサイエンス関連
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
内橋 貴之 名古屋大学, 理学研究科, 教授 (30326300)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 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 |
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2023年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2022年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
2021年度: 7,020千円 (直接経費: 5,400千円、間接経費: 1,620千円)
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| キーワード | 高速原子間力顕微鏡 / 機械ストレス / 一分子観察 / 微小管 / アクチン線維 / 動態解析 / 膜結合タンパク質 / 一軸伸長機構 / タンパク質 / 一分子 / 一分子計測 / 脂質膜 / 応力印加 / BIN1 / 力学負荷 / ダイナミクス / キネシン |
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| 研究開始時の研究の概要 |
メカノバイオロジーの進展により、様々なタンパク質が機械的刺激を感知して機能を変化させることが明らかになってきた。しかしながら、機械的負荷に対するメカノセンサータンパク質の構造/力学応答と機能変調を単分子スケールで計測する手法はなかった。本研究では、高速AFM技術を基盤として、タンパク質に引張/圧縮による力学負荷を印加しながら、構造および力学特性の動態を解析できる技術を確立する。細胞骨格タンパク質フィラメントへの応力印加による構造・力学応答とフィラメント構造の安定性や結合タンパク質との親和性変化、細胞膜変形タンパク質の膜結合や集合体形成能と膜張力との関係を明らかにする。
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| 研究成果の概要 |
高速原子間力顕微鏡（AFM）を用いたタンパク質の機械的応答の解析を目的とし、一軸伸長装置を開発した。これにより、PDMS基板に固定したタンパク質に引張応力を加え、アクチン線維や微小管、膜結合タンパク質に応力を印加できるようになった。これにより、アクチン線維の結合タンパク質の親和性変化、微小管の屈曲挙動、BARドメインタンパク質BIN1の膜張力依存的な膜結合能を解析した。これにより、今後メカノセンサータンパク質の力学応答ダイナミクスを分子レベルで解明する基盤技術が整備された。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
学術的意義は、高速AFMと一軸伸長装置を組み合わせることで、生理的条件下でのタンパク質の力学的応答を分子レベルでリアルタイムに解析できる新たな手法を確立したことにある。この手法により、アクチン線維や微小管、膜結合タンパク質の力学応答を分子レベルで明らかにする基盤技術を確立した。
社会的意義としては、メカノバイオロジーの理解が深まることで、細胞の機械的刺激に対する応答の仕組みが解明され、将来的に医療分野での応用が期待される。例えば、細胞の機械的環境を制御することで、再生医療や創薬などに役立つ可能性がある。また、メカノセンサー分子の異常が引き起こす疾患の理解や治療法の開発にもつながると考えられる。
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