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X線1分子動態計測による温度依存性イオンチャネル開閉制御機構の動的解明

公募研究

研究領域温度を基軸とした生命現象の統合的理解
研究課題/領域番号 18H04692
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
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) 2018-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
10,010千円 (直接経費: 7,700千円、間接経費: 2,310千円)
2019年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2018年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
キーワード1分子計測 / 蛋白質 / X線回折
研究実績の概要

本研究では、大きな構造変化から1分子揺らぎまで計測できるX線1分子動態計測法を用いて温度依存性TRP(transient receptor potential)チャネルファミリー分子の1分子動態計測を行い、温度依存性の開閉機構を動的側面より解明することを目的として研究を行った。まず初めにTRPチャネルの分子種を選択し、真核細胞で発現させ、機能チェックを行った。報告されている立体構造情報から、X線1分子動態計測に用いるための基板との反応部位、金ナノ結晶の反応部位を仮に決定し、培養細胞での発現系の構築、機能評価システムの構築を行った。複数の変異体を作製し、野生型と比較して変異体の機能がどのように変化しているかについて基礎データを得て一次スクリーニングを行った。次に蛋白質を大量発現し、精製後、1分子電流計測によって機能チェックを行い、発現した複数の種類の分子が機能を保持していることを確認した。また、決定した反応部位の妥当性の評価のため、放射光実験施設で最終評価を行った。これらの研究の結果、TRPチャネルの1分子動態計測に成功し、初期データをアメリカ生物物理学会にて発表した。発現精製については研究協力者である小川治夫准教授(東京大学)、村山尚准教授(順天堂大学)の協力を得て行った。低ノイズ溶液置換観測チャンバー(X線照射による温度変化のないデバイス)については研究協力者である平井義和助教(京都大学)、田畑修教授(京都大学)の協力を得て行った。また放射光施設での実験および1分子電流評価は研究協力者である岩本真幸教授 (福井大学)の協力を得て行った。

現在までの達成度 (段落)

令和元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

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2020 2019 2018 その他

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 (12件) (うち国際学会 6件) 備考 (1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
      2019 実績報告書 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] SINGLE-MOLECULE TWISTING MOTIONS DURING GATING OF THE HUMAN TRPV1 CHANNEL RECORDED WITH SUB-MILLISECOND TIME RESOLUTION.2020

    • 著者名/発表者名
      Hirofumi Shimizu, Takuya Kobayashi, Masayuki Iwamoto, Kentaro Kajiwara, Nagomi Kurebayashi, Haruo Ogawa, Takashi Murayama.
    • 学会等名
      64th Annual Meeting of Biophysical Society
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Structural Analysis of KcsA by Cryo-EM Single Particle Analysis.2019

    • 著者名/発表者名
      Hiroko Takasaki, Hirofumi Shimizu, Takuo Yasunaga
    • 学会等名
      The 57th Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Structural analysis of KcsA potassium channel by Cryo-EM.2019

    • 著者名/発表者名
      Hiroko Takazaki, Hirofumi Shimizu, Takuo Yasunaga.
    • 学会等名
      日本顕微鏡学会生体解析分科会 Frontiers in Cellular, Viral and Molecular Microscopy with Cryo-specimen Preparation Techniques
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 「クライオ電子顕微鏡単粒子解析法を用いたKcsAの構造解析.」2019

    • 著者名/発表者名
      髙﨑寛子, 清水啓史, 安永卓生.
    • 学会等名
      第61回日本顕微鏡学会九州支部集合・学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] “シリコン窒化膜を用いたX線一分子動態計測用溶液チャンバの開発”2019

    • 著者名/発表者名
      山内一慶, 田渕友樹, 平井義和, 岩本真幸, 土屋智由, 清水啓史, 田畑修,
    • 学会等名
      第80回 応用物理学会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 「X 線1 分子動態計測法に適する新たなターゲット分子の探索」2019

    • 著者名/発表者名
      清水啓史
    • 学会等名
      第4回イオンチャネル研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [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
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 「イオンチャネルの開閉機構観察のための高解像度X 線一分子動態計測用溶液チャンバの開発」2019

    • 著者名/発表者名
      山内一慶,田渕友樹,平井義和,岩本真幸,土屋智由,清水啓史,田畑修
    • 学会等名
      CHEMINAS39
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [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 Taba
    • 学会等名
      9th FAOPS CONGRESS
    • 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
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Microchannel Fabrication using a Photo Patternable Adhesive Material for Recording Conformational Changes of KcsA Channel with the Diffracted X-ray Tracking2018

    • 著者名/発表者名
      Yoshikazu Hirai, Yasuaki Mori, Tomoki Tabuchi, Hirofumi Shimizu, Toshiyuki Tsuchiya, Osamu Tabata
    • 学会等名
      The EUROSENSORS 2018
    • 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 Takasaki, 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
  • [備考] 福井大学統合生理学

    • URL

      https://www.med.u-fukui.ac.jp/laboratory/integrative/

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

URL: 

公開日: 2018-04-23   更新日: 2021-01-27  

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