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AFMを用いた機械的伸張法によるタンパク質の揺らぎの検出と生物学的機能との関連

公募研究

研究領域揺らぎが機能を決める生命分子の科学
研究課題/領域番号 21107507
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 理工系
研究機関北陸先端科学技術大学院大学

研究代表者

川上 勝  北陸先端科学技術大学院大学, マテリアルサイエンス研究科, 講師 (70452117)

研究期間 (年度) 2009 – 2010
研究課題ステータス 完了 (2010年度)
配分額 *注記
7,020千円 (直接経費: 5,400千円、間接経費: 1,620千円)
2010年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2009年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
キーワード原子間力顕微鏡 / 1分子 / フォールディング / Halotagタンパク質 / ミオグロビン / 揺らぎ / タンパク質 / 生物物理 / 1分子測定
研究概要

蛋白質やその複合体は力学的刺激に対して構造を保持、または構造を変化(アンフォールディング過程を含む)させるが、これは細胞にとって外的刺激を信号として伝達する非常に重要な機能である。近年の研究により、タンパク質の力学的安定性はトポロジーだけでなく、側鎖のパッキング、特に疎水性コアの形成に関係していることが指摘されてきている。本年度の研究では1分子力学測定を、より多くの生物学的に重要なタンパク質へ応用できるよう、タンパク質の1分子固定化方法を開発した。具体的には、従来基板表面へのタンパク質の部位固定化には、タンパク質内のシステイン残基のチオール基を利用した共有結合を利用していたが、この方法ではシステインを多く含むタンパク質では多くの個所で基板へ固定化され、部位特異的な固定が出来ない。そこでチオール基に頼らない方法として、全く別の共有結合であるHalotagタンパク質を目的分子のN末端部へ導入し、基板へ固定したHalotag分子との共有結合により、目的分子を含むHalotagキメラ分子を固定化することに成功した。Halotagタンパク質の力学的特性も明らかにし、目的分子との信号の区別化を行った。
さらに22年度内には、ミオグロビンを対象とし、1分子力学実験が可能となるよう、タンパク質の調整を行った。
力学的特性が良く調べられたTitinをハンドル分子とし、ミオグロビンを挟む形でタンパク質を発現調整したところ、基板への部位固定化、そしてAFMによる1分子伸長実験データが取得できた。これによりミオグロビンの力学特性、ダイナミクス研究を行う可能性を明らかにした。

報告書

(2件)
  • 2010 実績報告書
  • 2009 実績報告書
  • 研究成果

    (18件)

すべて 2011 2010 2009 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (10件) 備考 (4件)

  • [雑誌論文] Application of HaloTag protein to covalent immobilisation of recombinant proteins for single molecule force spectroscopy2010

    • 著者名/発表者名
      Yukinori Taniguchi, Masaru Kawakami
    • 雑誌名

      Langmuir

      巻: 26 ページ: 10433-10436

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dynamics of the coiled-coil unfolding transition of myosin rod probed by dissipation force spectrum2010

    • 著者名/発表者名
      Yukinori Taniguchi, Bhavin S.Khatri, David J.Brockwell, Emanuele Paci, Masaru Kawakami
    • 雑誌名

      Biophysical Journal

      巻: 99 ページ: 257-262

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Reduction of the Damping on an AFM Cantilever in Fluid by the Use of Micro Pillar Stage2010

    • 著者名/発表者名
      Masaru Kawakami
    • 雑誌名

      Langmuir 26

      ページ: 1002-1007

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Identification of a Mechanical Rheostat in Hydrophobic Core of Protein L2009

    • 著者名/発表者名
      David P.Sadler
    • 雑誌名

      Journal of Molecular Biology 393

      ページ: 237-248

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Mechanical Stability of proteins probed by Atomic Force Microscopy2011

    • 著者名/発表者名
      Masaru Kawakami
    • 学会等名
      CNSI-JAIST Workshop
    • 発表場所
      CNSI, UCLA, USA
    • 年月日
      2011-01-13
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] AFMによる1分子タンパク質ダイナミクス研究の現状と問題点2010

    • 著者名/発表者名
      川上勝
    • 学会等名
      BNM(DFSを考える会)
    • 発表場所
      (財)新世代研究所(東京)(招待講演)
    • 年月日
      2010-11-16
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Energy Landscape of Single Protein Molecules Studied by Mechanical Unfolding Experiments2010

    • 著者名/発表者名
      Yukinori Taniguchi, Akiko Kobayashi, Masaru Kawakami
    • 学会等名
      Indo-Japan Joint Workshop on "New Frontiers of Molecular Spectroscopy ; from Gas Phase to Proteins"
    • 発表場所
      六甲荘(神戸)(招待講演)
    • 年月日
      2010-09-27
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] カラー3Dプリンタを利用した新しい生体分子模型の開発2010

    • 著者名/発表者名
      川上勝
    • 学会等名
      第10回国際バイオEXPO
    • 発表場所
      東京ビッグサイト(東京)
    • 年月日
      2010-07-02
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] DFSによるタンパク質ダイナミクス研究の現状と課題点2010

    • 著者名/発表者名
      川上勝
    • 学会等名
      2nd Bio-Nano Mechanics生体分子間相互作用の力学計測研究会
    • 発表場所
      財団法人新世代研究所(東京)
    • 年月日
      2010-03-11
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Dynamic Force Spectroscopy Reveals the Fluctuation of Protein Molecules2010

    • 著者名/発表者名
      Masaru Kawakami
    • 学会等名
      CNSI-JAIST Workshop
    • 発表場所
      JAIST (Ishikawa, Japan)
    • 年月日
      2010-01-18
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] 生体1分子の粘弾性測定2010

    • 著者名/発表者名
      川上勝
    • 学会等名
      167委員会
    • 発表場所
      大阪大学銀杏会館(大阪)
    • 年月日
      2010-01-07
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Exploring the Energy Landscape of Single Protein Molecules by Mechanical Unfolding Experiments2009

    • 著者名/発表者名
      Masaru Kawakami
    • 学会等名
      The 3^<rd> International Symposium on "Molecular Science of Fluctuations toward Biological Functions"
    • 発表場所
      Toyoda Auditorium, Nagoya University (Aichi)
    • 年月日
      2009-12-20
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Dynamic Force Spectroscopyによるタンパク質フォールディング研究2009

    • 著者名/発表者名
      川上勝
    • 学会等名
      ATI「DFSを考える」研究会
    • 発表場所
      財団法人新世代研究所(東京)
    • 年月日
      2009-11-26
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Quantitative Detection of the Fluctuation of Proteins with AFM2009

    • 著者名/発表者名
      Masaru Kawakami
    • 学会等名
      第47回生物物理学会年会
    • 発表場所
      アスティ徳島(徳島)
    • 年月日
      2009-10-31
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.jaist.ac.jp/ms/labo/kawakamim.html

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

    • URL

      http://www.jaist.ac.jp/profiles/info.php?profile_id=00486

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

    • URL

      http://www.jaist.ac.jp/ms/labo/kawamim.html

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.jaist.ac.jp/profiles/info.php?profile_id=00486

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書

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公開日: 2009-04-01   更新日: 2018-03-28  

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