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一分子蛍光計測による膜タンパク質構造形成過程の揺らぎ解析

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 21107514
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
研究機関京都大学

研究代表者

矢野 義明  京都大学, 薬学研究科, 助教 (60402799)

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
6,890千円 (直接経費: 5,300千円、間接経費: 1,590千円)
2010年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
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1分子計測 / 膜タンパク質 / 膜貫通ヘリックス / 蛍光励起エネルギー移動 / コレステロール / 揺らぎ
研究概要

これまでに確立した膜貫通ヘリックス会合の一分子計測条件を元に、さらに条件を最適化した。
モデル膜貫通ヘリックス(AALALAA)_3間の相互作用を蛍光励起エネルギー移動(FRET)により検出可能な事を示して来たが、FRETペアとしてCy3-Cy5ペアの代わりにより強い蛍光強度が期待できるCy3B-Cy5ペアを用いて実験を行った。Cy3をCy3Bに代えることで約1.6倍のシグナル/ノイズ比の改善が見られた。また蛍光のブリンキング、ブリーチングを抑えるには、還元剤Troloxと酸化剤Methyl viologenを併用すると良い事が明らかになった。強い自己会合が予想されるPOPC/コレステロール=7/3の組成のLUV中に、Cy3B/Cy5ラベルヘリックスを組み込み、Cy3B/Cy5の蛍光強度変化を同時測定した。ブリーチングによりCy5、Cy3Bがそれぞれ1つづつ組み込まれていたLUVを同定した。蛍光強度変化の解析を行った所、Cy3BからCy5へのFRETに揺らぎが観測された。FRET効率をヒストグラム化した所、モノマーとダイマーに相当する2つの分布ピークが見られた。さらに、モノマーとダイマーの持続時間はexponential型の分布を示し、寿命がそれぞれ160msec,50msecであった。これらから計算できる会合定数は、定常光FRET測定から得られた会合力と良く対応した。以上よりリポソーム系での一分子FRET測定は膜でのタンパク質間相互作用揺らぎを計測するのに有用な方法であることが明らかになった。また、会合揺らぎはコレステロール存在下でのみ観測された事から、脂質組成は膜貫通ヘリックスの動的挙動に大きく影響することが明らかになった。

報告書

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

    (9件)

すべて 2010 2009 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (5件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Design of a soluble transmembrane helix for measurements of water-membrane partitioning2010

    • 著者名/発表者名
      Yoshiaki Yano, Norie Shimai, Katsumi Matsuzaki
    • 雑誌名

      J.Phys.Chem.B. 114

      ページ: 1925-1931

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Tag-probe fluorescent labeling methods for live-cell imaging of membrane proteins2009

    • 著者名/発表者名
      Yoshiaki Yano, Katsumi Matsuzaki
    • 雑誌名

      Biochim.Biophys.Acta 1788

      ページ: 2124-2131

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Association-dissociation kinetics for dimerization of transmembrane helices as detected by single molecule fluorescence spectroscopy2010

    • 著者名/発表者名
      矢野義明、木谷亮太、松崎勝巳
    • 学会等名
      5^<th> International Peptide Symposium
    • 発表場所
      Kyoto Conference Center(京都府)
    • 年月日
      2010-12-06
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Fluctuation of interaction between transmembrane helices as detected by single-molecule fluorescence microscopy2010

    • 著者名/発表者名
      矢野義明、木谷亮太、松崎勝巳
    • 学会等名
      第48回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      東北大学川内キャンパス(宮城県)
    • 年月日
      2010-09-21
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 新規蛍光ラベル法を用いた生細胞膜での受容体オリゴマー解析法の開発2010

    • 著者名/発表者名
      矢野義明
    • 学会等名
      第8回次世代を担う若手のためのフィジカル・ファーマフォーラム
    • 発表場所
      岡山(岡山大学)
    • 年月日
      2010-03-26
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] OLIGOMERIZATION OF MEMBRANE RECEPTORS : FRET ANALYSIS USING COILED-COIL TAG-PROBE LABELING AND SPECTRAL IMAGING2010

    • 著者名/発表者名
      Yoshiaki Yano, Kaoru Omae, Katsumi Matsuzaki
    • 学会等名
      Biophysical Society 54th Annual Meeting
    • 発表場所
      San Francisco (Moscone Centor)
    • 年月日
      2010-02-21
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] コイルドコイル蛍光ラベル法を用いた生細胞での受容体の可視化解析2009

    • 著者名/発表者名
      矢野義明
    • 学会等名
      大阪大学蛋白質研究所セミナー「膜蛋白質の機能発現メカニズムの解明に向けて-細胞膜上での事象の解析-」
    • 発表場所
      大阪(蛋白質研究所)
    • 年月日
      2009-09-24
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.pharm.kyoto-u.ac.jp/yakkai/index.html

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [備考] 研究ホームポージ

    • URL

      http://www.pharm.kyoto-u.ac.jp/yakkai/

    • 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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