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in vitro とin cellの蛋白質動態をつなぐX線1分子動態計測法の開発

公募研究

研究領域動的構造生命科学を拓く新発想測定技術-タンパク質が動作する姿を活写する-
研究課題/領域番号 15H01633
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 複合領域
研究機関福井大学

研究代表者

清水 啓史  福井大学, 学術研究院医学系部門, 講師 (50324158)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
10,400千円 (直接経費: 8,000千円、間接経費: 2,400千円)
2016年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2015年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
キーワード1分子計測 / 蛋白質 / X線 / マイクロ・ナノデバイス / X線 / 、1分子計測(SMD)
研究実績の概要

X 線1 分子動態計測法はサブミリ秒時間分解能で蛋白質1 分子の分子揺らぎと構造変化を動画として捉える事ができる。この方法を1分子の運動分布の溶液条件・温度条件依存性を定量的に評価できる汎用計測法として確立することを目的として研究を遂行した。本手法は、計測目的の生体分子1 分子の特定部位に標識した金ナノ結晶の運動を結晶面からの回折点の運動として動画計測し、~0.1 度程度の高空間分解能で生体分子の動きを計測できる。サイズ制御した観測プローブの開発、および低ノイズ観測チャンバー開発によって定量性・汎用性のある動態計測法として確立することを目指し下記の成果を得た。
(1)サイズ制御した金ナノ結晶の作製:基板材料を検討し、サイズ制御した金ナノ結晶を作成する作製法を確立した。また、条件検討過程における評価方法を確立し、大型放射光施設のマシンタイム以前に観測プローブの評価を可能にした。(2)低ノイズ溶液置換観測チャンバーの開発:素材検討を行い、散乱ノイズの小さい観測チャンバー作製材料を決定した。素材上に流路を作成した観測チャンバーを作製し、流路素材・流路形状を検討し観測に必要な条件を決定した。実験のプロセスは連携研究者である平井義和助教(京都大学)、研究協力者である田畑修教授(京都大学)の協力を得て行った。(3)SPring8 での実験:1.2.で作成した観測プローブ、低ノイズ観測チャンバーを大型放射光施設(SPring8)で利用し、X線の散乱特性を計測し、作製プロセスへのフィードバックを行って1.2.の作成プロセスの再検討し精密化を行った。実験は連携研究者である岩本真幸助教(福井大学)の協力を得て行った。
上記の研究の成果はThe 30th EUROSENSORS (EUROSENSORS XXX)、日本生物物理学会、日本生理学会、日本ー台湾ナノメディシンシンポジウムで発表した。

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2017 2016 2015

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 2件、 招待講演 3件)

  • [雑誌論文] Temperature-Jump effects on the single molecular dynamics of the KcsA Potassium2017

    • 著者名/発表者名
      Hirofumi Shimizu, Masayuki Iwamoto
    • 雑誌名

      J. Physiol. Sci.

      巻: 67 Suppl

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] Specific interactions between alkali metal cations and the KcsA channel studied using ATR-FTIR spectroscopy2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Furutani, H. Shimizu, Y. Asai, S. Oiki, H. Kndori
    • 雑誌名

      Biophysics and Physicobiology

      巻: 12 号: 0 ページ: 37-45

    • DOI

      10.2142/biophysico.12.0_37

    • NAID

      130005098800

    • ISSN
      2189-4779
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Surface-enhanced IR absorption spectroscopy of the KcsA potassium channel upon application of an2015

    • 著者名/発表者名
      A. Yamakata, H. Shimizu, S. Oiki
    • 雑誌名

      Phys Chem Chem Phys.

      巻: 17 号: 33 ページ: 21104-21111

    • DOI

      10.1039/c5cp02681d

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] KcsAカリウムイオンチャネルの1分子運動に対する試料温度ジャンプの影響2017

    • 著者名/発表者名
      清水啓史、岩本真幸
    • 学会等名
      第94回日本生理学会
    • 発表場所
      アクトシティ浜松、浜松
    • 年月日
      2017-03-28
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Single-Molecule Fluctuations and Conformational Changes of KcsA Potassium2017

    • 著者名/発表者名
      Hirofumi Shimizu
    • 学会等名
      The 8th Japan-Taiwan symposium on Nanomedicine
    • 発表場所
      Academia Sinica, Taiwan
    • 年月日
      2017-03-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 線1 分子動態計測法への試料温度ジャンプシステムの導入2016

    • 著者名/発表者名
      清水啓史、岩本真幸
    • 学会等名
      第54回日本生物物理学会
    • 発表場所
      つくば国際会議場、つくば
    • 年月日
      2016-11-25
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Photoresist Micro-Chamber for the Diffracted X-ray Tracking Method Recording Single-Molecule Conformational Changes2016

    • 著者名/発表者名
      Kio Tahara, Yoshikazu Hirai, Hirofumi Shimizu, Toshiyuki
    • 学会等名
      The 30th EUROSENSORS (EUROSENSORS XXX)
    • 発表場所
      Butapest,Hungary
    • 年月日
      2016-09-04
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] イオンチャネルの1分子構造変化計測2016

    • 著者名/発表者名
      清水啓史
    • 学会等名
      第一回イオンチャネル研究会
    • 発表場所
      福岡大学、福岡
    • 年月日
      2016-07-07
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 蛋白質の分子揺らぎと構造変化を計測するX線1分子動態計測法の開発2015

    • 著者名/発表者名
      清水啓史
    • 学会等名
      第53回日本生物物理学会年会,シンポジウム「動的構造生命科学を拓く新発想測定技術」
    • 発表場所
      金沢
    • 年月日
      2015-09-13
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 3次元微細加工技術を応用したX線1分子動態計測用低ノイズマイクロチャンバの開発2015

    • 著者名/発表者名
      田原樹生,平井義和,清水啓史,土屋智由,田畑 修
    • 学会等名
      電気学会総合研究会 E部門総合研究会
    • 発表場所
      福岡県 九州大学医学部百年講堂
    • 年月日
      2015-07-02
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2018-03-28  

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