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エックス線1分子計測によるイオンチャネル準安定状態の観測

公募研究

研究領域過渡的複合体が関わる生命現象の統合的理解-生理的準安定状態を捉える新技術-
研究課題/領域番号 22121507
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, 医学部, 講師 (50324158)

研究期間 (年度) 2010 – 2011
研究課題ステータス 完了 (2011年度)
配分額 *注記
11,180千円 (直接経費: 8,600千円、間接経費: 2,580千円)
2011年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
2010年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
キーワード生理学 / 生体分子 / 生物物理学 / 放射線 / 蛋白質 / 1分子計測(SMD)
研究概要

本研究課題は、X線1分子計測法において溶液pHを観測中にジャンプさせ、イオンチャネルの構造変化の遷移過程を連続的に計測することであった。
昨年度から今年度初めまでヨーロッパ放射光施設(ESRF,フランス)に滞在して実験系の構築・確認・データの蓄積に取り組んだ。
レーザー光を用いて観測中に溶液pHを7から4へとジャンプさせる実験系の構築に成功した。現地の研究者である、Stetten, V.D., Royant,A. 両博士と協力してレーザー光の照射輝度と照射時間、pHの変化量に関する基礎データを蓄積し、照射条件を決定した。またGuerin, L.博士と協力してX線照射位置とレーザー光の照射位置を重ね合わせ、X線照射とレーザー光照射、カメラのスタートのトリガーインタープレイシステムを構築し、観測中にpHを任意のタイミングでジャンプさせることが可能になった。
これらのシステムと研究代表者が導入した高速観測システムの連携により、閉状態から開状態への状態遷移過程を連続的に5000フレーム/秒の速度で観測することに成功した。また、自動計測システムの導入も行い、効率的にデータを蓄積することが可能になった。
帰国後、データ解析プログラムを研究代表者自身が開発し、画像データから輝点座標の時系列データを抽出し軌跡を追跡することに成功した。多量の画像データの初期データ解析を終え、結果をアメリカ生物物理学会で発表した。発表はインパクトの高い発表として口頭発表課題に選出された。

報告書

(2件)
  • 2011 実績報告書
  • 2010 実績報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2012 2011 2010 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (12件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Single Molecular Gating Dynamics for the KcsA Potassium Channel2011

    • 著者名/発表者名
      Shigetoshi Oiki, Hirofumi Shimizu, Masayuki Iwamoto, Takashi Konno
    • 雑誌名

      Advances in Chemical Physics

      巻: 146 ページ: 147-194

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [雑誌論文] A cytotoxic peptide from a marine sponge exhibits ion channel activity through vectorial-insertion into the membrane.2010

    • 著者名/発表者名
      Iwamoto M, Shimizu H, Muramatsu I, Oiki S.
    • 雑誌名

      FEBS Letter

      巻: 584(18) ページ: 3995-3999

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Single Molecular Gating Dynamics for the KcsA Potassium Channel.

    • 著者名/発表者名
      Shigetoshi Oiki, Hirofumi Shimizu, Masayuki Iwamoto, Takashi Konno
    • 雑誌名

      Advances in Chemical Physics.

      巻: 146(In press)

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Development of a diffracted X-ray tracking method for measuring gating transitions of the KcsA potassium channels in a sub-millisecond time resolution2012

    • 著者名/発表者名
      Shimizu H., Iwamoto M., Konno T., Royant A., Stetten V.D., Guerin L., Wulff M., Oiki S.
    • 学会等名
      The 89th Annual Meeting of the Physiological Society of Japan
    • 発表場所
      Matsumoto, Japan
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Laser-Triggered Single Molecular Gating Motions of the KcsA Potassium Channels Recorded in a Sub-Millisecond Time Resolution2012

    • 著者名/発表者名
      Shimizu H., Iwamoto M., Konno T., Royant A., Stetten V.D., Guerin L., Wulff M., Oiki S.
    • 学会等名
      56th Annual Meeting of Biophysical Society
    • 発表場所
      San Diego, USA
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] サブミリ秒時間スケールでのイオンチャネル構造変化の光トリガーX線1分子計測2012

    • 著者名/発表者名
      清水啓史
    • 学会等名
      特定領域「高次系分子科学」第15回ミニ公開シンポジウム
    • 発表場所
      大阪大学(招待講演)
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] X線1分子計測法によるイオンチャネル開閉構造変化の計測2011

    • 著者名/発表者名
      清水啓史
    • 学会等名
      新学術領域研究「過渡的複合体」公開シンポジウム
    • 発表場所
      東京大学(招待講演)
    • 年月日
      2011-07-21
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Recordings of Gating Motions of the KcsA Potassium Channels in a Single Molecule Level'2011

    • 著者名/発表者名
      Hirofumi Shimizu
    • 学会等名
      "New Developments in Time-Resolved Studies with Synchrotron Radiation" Structural Dynamics Workshop of the ESRF Users' Meeting
    • 発表場所
      Grenoble, France
    • 年月日
      2011-02-11
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] X線1分子計測法によるカリウムイオンチャネルの1分子ダイナミクスの計測2011

    • 著者名/発表者名
      清水啓史、岩本真幸、今野卓、Antoine Royant, David Von Stetten, Laurent Guerin, Michael Wulff, 老木成稔
    • 学会等名
      第49回日本生物物理学会年会「膜蛋白質の構造変化を研究するための新しい実験ツール」シンポジウム
    • 発表場所
      兵庫(招待講演)
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Analysis of the Single-molecular Gating Motions of Ion Channels with Diffracted X-ray Tracking Method2011

    • 著者名/発表者名
      Hirofumi Shimizu
    • 学会等名
      特定領域「高次系分子科学」第5回公開シンポジウム
    • 発表場所
      札幌(招待講演)
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] イオンチャネル開閉構造変化の光トリガーX線1分子計測システムの開発2011

    • 著者名/発表者名
      清水啓史, 岩本真幸, 今野卓, Royant A.Stetten V.D., Guerin L., Wulff M., 老木成稔
    • 学会等名
      第58回中部生理学会
    • 発表場所
      福井
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Gating Motions of KcsA Potassium Channel Measured in a Single Molecule by Diffracted X-ray Tracking Method2010

    • 著者名/発表者名
      Hirofumi Shimizu
    • 学会等名
      Seminaires at Institute of Physics in University of Rennes 1
    • 発表場所
      Rennes, France
    • 年月日
      2010-12-14
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Gating motions of KcsA potassium channel detected in a single molecule2010

    • 著者名/発表者名
      Hirofumi Shimizu
    • 学会等名
      Seminars in Institut de Biologie Structurale
    • 発表場所
      Grenoble, France
    • 年月日
      2010-09-23
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Conformational changes of KcsA potassium channel during gating detected in a single molecule2010

    • 著者名/発表者名
      Hirofumi Shimizu
    • 学会等名
      Scientific Highlights of Soft Matter Science Day (European Synchrotron Radiation Facility)
    • 発表場所
      Sassenage, France
    • 年月日
      2010-09-15
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Global Twisting Motions of KcsA Potasium Channels upon Gating2010

    • 著者名/発表者名
      Hirofumi Shimizu
    • 学会等名
      Seminar in PSB Carl-Ivar Branden building
    • 発表場所
      Grenoble, France
    • 年月日
      2010-07-07
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://seiri1.labos.ac/ja

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書

URL: 

公開日: 2010-08-23   更新日: 2018-03-28  

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