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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 17H05876
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) 2017-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
10,140千円 (直接経費: 7,800千円、間接経費: 2,340千円)
2018年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2017年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
キーワード1分子計測 / 蛋白質 / X線回折 / イオンチャネル / X線
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。この方法を蛋白質1分子構造変化を定量 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本年度は下記の成果を得た。 (1)サイズ制御した金ナノ結晶の作製:液相法を用いてサイズ制御した観測プローブ開発を試みた。また、基板上に形成した金薄膜をパターンニングし、パターンを崩さないようにアニーリングする条件を検討した。(2)低ノイズ溶液置換観測チャンバーの開発:脈流のない溶液置換ポンプシステムの採用を決定し、ビームラインでの試験運用を行った。観測チップに関しては、表面修飾を行い、動態計測試験を行った。実験のプロセスは研究協力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:SPring8で1.2で作製した金ナノ結晶および観測チャンバーのテストを行った。実験は研究協力者である岩本真幸助教(福井大学)の協力を得て行った。 また領域内共同研究(九工大 安永卓夫教授)でイオンチャネル蛋白質の単粒子構造解析をすすめ、日本生物物理学会に報告した。 本研究の成果は、日本生理学会に報告すると共に、BBA-General Issuesに報告した。

現在までの達成度 (段落)

平成30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

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 4件)

  • [雑誌論文] Diffracted X-ray tracking method for recording single-molecule protein motions2019

    • 著者名/発表者名
      Shimizu Hirofumi
    • 雑誌名

      Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - General Subjects

      巻: in press 号: 2 ページ: 129361-129361

    • DOI

      10.1016/j.bbagen.2019.05.004

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Hexameric and pentameric complexes of the ExbBD energizer in the Ton system2018

    • 著者名/発表者名
      Maki-Yonekura Saori、Matsuoka Rei、Yamashita Yoshiki、Shimizu Hirofumi、Tanaka Maiko、Iwabuki Fumie、Yonekura Koji
    • 雑誌名

      eLife

      巻: 7 ページ: 1-24

    • DOI

      10.7554/elife.35419

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] PB-07Structural Analysis of KcsA by Cryo-EM Single Particle Analysis2018

    • 著者名/発表者名
      Takazaki Hiroko、Shimizu Hirofumi、Yasunaga Takuo
    • 雑誌名

      Microscopy

      巻: 67 号: suppl_2 ページ: i35-i35

    • DOI

      10.1093/jmicro/dfy096

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Method to Record Single-Molecule Fluctuations and Conformational Changes in Proteins2019

    • 著者名/発表者名
      Hirofumi Shimizu, Masayuki Iwamoto, Kentaro Kajiwara, Yoshikazu Hirai, Osamu Tabata
    • 学会等名
      9th FAOPS CONGRESS (Federation of the Asian and Oceanian physiological) societies
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] MICROFABRICATED SOLUTION CHAMBER FOR HIGH RESOLUTION DIFFRACTED X-RAY TRACKING METHOD TO OBSERVE ION-CHANNEL GATING MOTION2019

    • 著者名/発表者名
      Ikkei Yamauchi, Tomoki Tabuchi, Yoshikazu Hirai, Masayuki Iwamoto, Toshiyuki Tsuchiya, Hirofumi Shimizu, and Osamu Tabata
    • 学会等名
      Transducers 2019, The 20th International Conference on Solid-State Sensors, Actuators and Microsystems
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Structural Analysis of KcsA by Cryo-EM Single Particle Analysis2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroko Takazaki, Hirofumi Shimizu, Kaoru Mitsuoka, Takuo Yasunaga
    • 学会等名
      第55回日本生物物理学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Landscape for Structural Stabilities during Gating Transitions in KcsA Potassium Channels2018

    • 著者名/発表者名
      Hirofumi Shimizu, Masayuki Iwamoto
    • 学会等名
      95th Annual Meetings of the Physiological Society of Japan,
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] KcsAチャネル開閉構造変化の遷移過程における立体構造安定性地形2018

    • 著者名/発表者名
      清水啓史、岩本真幸
    • 学会等名
      第95回日本生理学会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 感光性基板接合材料を用いたX線1分子動態計測用マイクロ流体デバイスの作製2018

    • 著者名/発表者名
      森保彰, 田渕友樹, 平井義和, 清水啓史, 土屋智由, 田畑修
    • 学会等名
      平成30年電気学会全国大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Development of a Method for Recording Single-Molecule Dynamics of Proteins in a Sub-millisecond time resolution2018

    • 著者名/発表者名
      Hirofumi Shimizu
    • 学会等名
      Pacific Rim Nano Medicine Symposium 2018 -The 9th Japan-Taiwan Symposium on Nanomedicine-
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 低X線散乱ノイズ観測チャンバー開発による蛋白質1分子構造変化計測2017

    • 著者名/発表者名
      清水啓史, 田渕友樹, 田原樹生, 岩本真幸, 平井義和, 土屋智由, 田畑修
    • 学会等名
      第34回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム, 電気学会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Structural Stabilities during Gating Transitions in KcsA Potassium Channel Revealed by Single-Molecule Dynamics Recordings2017

    • 著者名/発表者名
      Hirofumi Shimizu, Masayuki Iwamoto
    • 学会等名
      第55回日本生物物理学会年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] An Approach to Structural Analysis of a Small Membrane Protein KcsA by Cryo-electron Microscopy2017

    • 著者名/発表者名
      Hiroko Takazaki, Hirofumi Shimizu, Naoko Kajimura, Kaoru Mistuoka, Takuo Yasunaga
    • 学会等名
      第55回日本生物物理学会年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] ingle -Molecule Recordings of Gating Motions of KcsA Potassium Channels at Sub-millisecond Time Resolution2017

    • 著者名/発表者名
      Hirofumi Shimizu
    • 学会等名
      Conformational Ensembles from Experimental Data and Computer Simulations., Biophysical Society thematic meeting.
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-12-27  

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