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原子間力顕微鏡を用いた統合ナノ計測によるPrestinの構造変化メカニズム解明

研究課題

研究課題/領域番号 22791564
研究種目

若手研究(B)

配分区分補助金
研究分野 耳鼻咽喉科学
研究機関東北大学

研究代表者

村越 道生  東北大学, 大学院・工学研究科, 助教 (70570901)

研究期間 (年度) 2010 – 2011
研究課題ステータス 完了 (2011年度)
配分額 *注記
3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2011年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2010年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
キーワード外有毛細胞 / Prestin / 膜タンパク質 / タンパク質モーター / 膜貫通構造 / 原子間力顕微鏡
研究概要

哺乳類の鋭敏な聴覚は,内耳に存在する外有毛細胞(outer hair cell: OHC)の伸縮運動に起因する.この運動能は,細胞側壁の膜タンパク質prestin(プレスチン)の構造変化で実現されると予測されている.しかし膜タンパク質の立体構造とその構造変化を計測する方法は確立されておらず,そのためprestinの構造変化メカニズムは解明されていない.そこで本研究では,原子間力顕微鏡(atomic force microscope: AFM)を用いてプレスチンの一分子構造および構造変化を直接計測できる技術を確立し,分子レベルでその構造変化メカニズムを解明することを目指す.
本年度は,膜タンパク質の構造変化を捉えることができる新たな原子間力顕微鏡(AFM)システム(パッチクランプAFM)を開発し,プレスチンの構造変化メカニズムを解明することを目的とし,AFM用膜電位制御デバイスの作製に取り組んだ.細胞膜電位の制御にパッチピペットを用いず,細胞を播種する基板に直接パッチ用の穴を設ける.パッチクランプ時に電気的漏れがない状態(ギガシール状態)を高効率で達成するため,当初計画では基板にborosilicate(ボロシリケイト)製のものを使用することを検討していたが,ボロシリケイトガラスは硬くて脆い材料であり,穴あけ加工が困難であった.そこで,計画を変更し,耐薬品性,耐電気特性が高い樹脂であるテフロン樹脂を用いて基板作製を試みた.その結果,直径~5μmの穴の開いた基板の作製に成功した.今後,作製したテフロン基板の膜厚や穴径の最適化を行い,基板上に細胞膜を単離し,その電気特性の計測を行う計画である.

報告書

(2件)
  • 2011 実績報告書
  • 2010 実績報告書
  • 研究成果

    (19件)

すべて 2012 2011 2010 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (12件) 備考 (4件)

  • [雑誌論文] Salicylate-induced translocation of prestin having mutation in the GTSRH sequence to the plasma membrane2010

    • 著者名/発表者名
      Shun Kumano, et al.
    • 雑誌名

      FEBS Lett.

      巻: 584 ページ: 2327-2332

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Atomic force microscopy imaging of the structure of the motor protein prestin reconstituted into an artificial lipid bilayer2010

    • 著者名/発表者名
      Shun Kumano, et al.
    • 雑誌名

      FEBS Lett.

      巻: 584 ページ: 2872-2876

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Salicylate restores transport function and anion exchanger activity of missense pendrin mutations2010

    • 著者名/発表者名
      Kenji Ishihara, et al.
    • 雑誌名

      Hear.Res.

      巻: 584 ページ: 110-118

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Prestin, the inner ear motor protein-its structure and function2012

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Wada, et al
    • 学会等名
      The 18th International Symposium of Tohoku University Global COE Programme Global Nano-Biomedical Engineering Education and Research Network Centre
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      2012-03-06
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Analysis of membrane topology of prestin expressing in CHO cells2011

    • 著者名/発表者名
      Michio Murakoshi, et al
    • 学会等名
      The 11th International Mechanics of Hearing Workshop
    • 発表場所
      ウィリアムズタウン,マサチューセッツ州,アメリカ
    • 年月日
      2011-07-17
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] High-resolution AFM imaging of prestinpurified and reconstituted into an artificial lipid bilayer2011

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Wada, et al
    • 学会等名
      The 11th International Mechanics of Hearing Workshop
    • 発表場所
      ウィリアムズタウン,マサチューセッツ州,アメリカ
    • 年月日
      2011-07-17
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Atomic force microscopic analysis of membrane topology of the inner ear motor protein prestin2011

    • 著者名/発表者名
      村越道生, 他
    • 学会等名
      第50回日本生体医工学会大会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2011-04-30
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 原子間力顕微鏡を用いたタンパク質モータprestin発現培養細胞のナノ機械運動計測(Measurement of nanomechanical motion of the cell expressing the motor protein prestin using an atomic force microscope)2011

    • 著者名/発表者名
      野村祐太朗, 他
    • 学会等名
      日本機械学会東北学生会 第41回学生員卒業研究発表講演会
    • 発表場所
      盛岡
    • 年月日
      2011-03-03
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 極低周波変動磁場と化学物質の複合曝露によるA172細胞内APサイト形成の増幅効果(ELF magnetic fields enhance chemically induced formation of apurinic/apyrimidinic(AP)sites in A172 cells)2011

    • 著者名/発表者名
      小山眞, 他
    • 学会等名
      日本機械学会 第23回バイオエンジニアリング講演会
    • 発表場所
      熊本
    • 年月日
      2011-01-08
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 内耳増幅機構における外有毛細胞の協調運動の重要性(Importance of outer hair cell coordinating movement for cochlear amplification)2011

    • 著者名/発表者名
      鈴木翔, 他
    • 学会等名
      日本機械学会 第23回バイオエンジニアリング講演会
    • 発表場所
      熊本
    • 年月日
      2011-01-08
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 内耳モータータンパク質プレスチンの膜貫通構造解析-原子間力顕微鏡を用いて-(Analysis of transmembrane structure of the inner ear motor protein prestin-atomic force microscopy study-)2011

    • 著者名/発表者名
      村越道生, 他
    • 学会等名
      日本機械学会 第23回バイオエンジニアリング講演会
    • 発表場所
      熊本
    • 年月日
      2011-01-08
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Translocation of prestin having mutation in the GTSRH sequence by salicylate2010

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Wada, et al.
    • 学会等名
      The 47th Inner Ear Biology
    • 発表場所
      プラハ,チェコ
    • 年月日
      2010-08-29
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Analysis of transmembrane structure of prestin by single molecule force spectroscopy2010

    • 著者名/発表者名
      Michio Murakoshi, et al.
    • 学会等名
      The 47th Inner Eaz Biology
    • 発表場所
      プラハ,チェコ
    • 年月日
      2010-08-29
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Recovery by salicylate of the plasma membrane expression of prestin mutants2010

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Wada, et al.
    • 学会等名
      The 6th World Congress of Biomechanics
    • 発表場所
      シンガポール,シンガポール
    • 年月日
      2010-08-02
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Single molecule force spectroscopy of the inner-ear motor protein prestin using an atomic force microscope2010

    • 著者名/発表者名
      Michio Murakoshi, et al.
    • 学会等名
      The 6th World Congress of Biomechanics
    • 発表場所
      シンガポール,シンガポール
    • 年月日
      2010-08-02
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://db.tohoku.ac.jp/whois/detail/353e3195336b6alf99c88b2c990cdc0d.html

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.wadalab.mech.tohoku.ac.jp/index-j.html

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://db.tohoku.ac.jp/whois/detail/353e3195336b6a1f99c88b2c990cdc0d.html

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.wadalab.mech.tohoku.ac.jp/index-j.html

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書

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公開日: 2010-08-23   更新日: 2016-04-21  

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