膜電位存在下におけるイオンチャネルの機能と構造変化の１分子同時計測

• 研究課題/領域番号: 24249013
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生理学一般
• 研究機関: 福井大学
• 研究代表者: 清水 啓史 福井大学, 医学部, 講師 (50324158)
• 連携研究者: 岩本 真幸 福井大学, 医学部, 助教 (40452122)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 47,710千円 (直接経費: 36,700千円、間接経費: 11,010千円); 2014年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円); 2013年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2012年度: 37,180千円 (直接経費: 28,600千円、間接経費: 8,580千円)
• キーワード: 蛋白質 / 1分子動態計測 / 1分子計測(SMD) / 生理学 / １分子計測（SMD） / X線

研究成果の概要

イオンチャネル蛋白質1分子の機能（電流）と構造変化の同時計測システムの開発を目標として、1分子電流計測と同等のサブミリ秒時間分解能の1分子動態計測を可能にすることを目指した。本助成でX線集光ミラーとX線スペクトル計測システムを導入したことにより、サブミリ秒時間分解能でX線照射による照射損傷の少ない観測光を実現した。

研究成果

• [雑誌論文] pH-dependent promotion of phospholipid flip-flop by the KcsA potassium channel (2015)
  • 著者名/発表者名: H. Nakao, K. Ikeda, M. Iwamoto, H. Shimizu, S. Oiki, Y. Ishihama, M. Nakano
  • 雑誌名: Biochim. Biophys. Acta-Biomembr. 巻: 1848 号: 1 ページ: 145-150
  • DOI: 10.1016/j.bbamem.2014.10.001
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural Changes of the KcsA Potassium Channel Upon Application of the Electrode Potential Studied by Surface-Enhanced IR Absorption Spectroscopy (2013)
  • 著者名/発表者名: Akira Yamakata, Hirofumi Shimizu, Masatoshi Osawa, Shigetoshi Oiki
  • 雑誌名: Chemical Physics 巻: 419 ページ: 224-228
  • DOI: 10.1016/j.chemphys.2013.02.035
  • 査読あり
• [雑誌論文] ATR-FTIR Spectroscopy Revealed the Different Vibrational Modes of the Selectivity Filter Interacting with K+ and Na+ in the Open and Collapsed Conformations of the KcsA Potassium Channel (2012)
  • 著者名/発表者名: Furutani, Y., Shimizu, H., Asai, Y., Fukuda, T., Oiki, S. and Kandori, H
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. Lett 巻: 3 号: 24 ページ: 3806-3810
  • DOI: 10.1021/jz301721f
  • 査読あり
• [学会発表] Relationship between Structural Fluctuations and The Opening Conformational Changes of The KcsA (2015)
  • 著者名/発表者名: Hirofumi Shimizu, Masayuki Iwamoto, Yumiko Oota, Shigetoshi Oiki
  • 学会等名: 第120回日本解剖学会総会 全国学術集会, 第92回日本生理学会
  • 発表場所: 神戸国際会議場・展示場
  • 年月日: 2015-03-21 – 2015-03-23
• [学会発表] The diffracted X-ray tracking method for recording the single-molecule conformational changes of the KcsA potassium channel in a sub-millisecond time resolution (2014)
  • 著者名/発表者名: Hirofumi Shimizu, Masayuki Iwamoto, Yumiko Oota, Yoshikazu Hirai, Osamu Tabata, Shigetoshi Oiki
  • 学会等名: The 45th Natl Inst Physiol Sci (NIPS) International Symposium
  • 発表場所: Okazaki, Japan
  • 年月日: 2014-11-25 – 2014-11-28
• [学会発表] Ｘ線１分子動態計測法で用いる低ノイズ観測チャンバーの開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 平井義和、田畑修、清水啓史
  • 学会等名: 化学とマイクロ・ナノシステム学会 第30回研究会（CHEMINAS30）
  • 発表場所: 北海道大学フロンティア応用化学研究棟
  • 年月日: 2014-10-02 – 2014-10-03
• [学会発表] The Enhancement of Structural Fluctuations Prior to The Opening Conformational Changes of The (2014)
  • 著者名/発表者名: Hirofumi Shimizu, Masayuki Iwamoto, Yumiko Oota, Shigetoshi Oiki
  • 学会等名: 第52回 日本生物物理学会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター
  • 年月日: 2014-09-25 – 2014-09-27
• [学会発表] Development of a method for measuring single-molecule motions of the KcsA potassium channel in a (2014)
  • 著者名/発表者名: Hirofumi Shimizu, Masayuki Iwamoto, Antoine Royant , David Von Stetten,
  • 学会等名: Single Protein Dynamics in Cellulo 2014: Spatio-Temporal, Structural
  • 発表場所: OIST seaside house, Okinawa
  • 年月日: 2014-04-21 – 2014-04-25
• [学会発表] Development of a method for measuring single-molecule motions of the KcsA potassium channel in a sub-millisecond time resolution (2014)
  • 著者名/発表者名: Hirofumi Shimizu , Masayuki Iwamoto , Antoine Royant, David Von Stetten, Laurent Guerin, Michael Wulff , Shigetoshi Oiki
  • 学会等名: Single Protein Dynamics in Cellulo 2014:Spatio-Temporal, Structural and Quantitative Analyses
  • 発表場所: 沖縄、OISTシーサイドハウス
• [学会発表] 高時間分解能で蛋白質の分子揺らぎと構造変化を計測するためのX線1分子動態計測法の開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 清水啓史、岩本真幸、老木成稔
  • 学会等名: 日本生物物理学会
  • 発表場所: 京都、国立京都国際会館
• [学会発表] イオンチャネル開閉構造変化のX線1分子動画計測 ─分子揺らぎと構造変化の相関の解明を目指して─ (2013)
  • 著者名/発表者名: 清水啓史
  • 学会等名: 日本物理学会第68回年次大会 シンポジウム「タンパク質の動きを解き明かす一分子計測の最前線」
  • 発表場所: 広島
  • 招待講演
• [学会発表] Development of a method for recording single molecular gating dynamics of KcsA potassium channel in a sub-millisecond time resolution (2013)
  • 著者名/発表者名: Hirofumi Shimizu
  • 学会等名: Nagoya Symposium Frontiers in Structural Physiology
  • 発表場所: 名古屋
• [学会発表] KcsA カリウムイオンチャネルの溶液条件変化応答1 分子開閉ダイナミクスの解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 清水啓史
  • 学会等名: 第50回日本生物物理学会年会，シンポジウム「先端顕微計測が照らす生命の輝き」
  • 発表場所: 名古屋
  • 招待講演
• [学会発表] カリウムチャネルの選択透過性とゲーティング (2012)
  • 著者名/発表者名: 老木成稔，岩本真幸，炭竃享司，清水啓史
  • 学会等名: 平成24年度生理学研究所研究会「膜機能分子の機能・構造ゆらぎの時空間スペクトル解析」
  • 発表場所: 岡崎
• [学会発表] サブミリ秒時間スケールでのKcsA カリウムイオンチャネル開閉構造変化の1 分子動画計測 (2012)
  • 著者名/発表者名: 清水啓史
  • 学会等名: 第12回日本蛋白質科学会年会，シンポジウム「YouTube 時代の構造生物学」
  • 発表場所: 名古屋
  • 招待講演
• [備考] イオンチャネル蛋白質1分子の動きを動画でとらえる ～X線1分子動態計測法の開発～
  • URL: https://nanonet.go.jp/magazine/