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2018 年度 実績報告書

ODMRとin-cell NMRによる細胞内蛋白質間相互作用・動態の解析法の開発

計画研究

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 26119004
研究機関京都大学

研究代表者

白川 昌宏  京都大学, 工学研究科, 教授 (00202119)

研究期間 (年度) 2014-07-10 – 2019-03-31
キーワードODMR / in-cell NMR / 細胞内蛋白質 / 細胞小器官 / Rheo-NMR
研究実績の概要

ナノダイヤモンド(ND)を使った光検出磁気共鳴(ODMR)法について、(1)ND中でセンサーとして機能する格子欠陥(窒素-空孔中心、NVセンター)を形成する技術の開発、(2)NDによる分子特異的標識技術の開発、および(1)NVセンターを用いた新規ナノ計測技術を開発した。(2)については、NDの効率的な親水化手法として、極めて簡便なワンポット親水ポリマー化技術を開発したこの手法はNDを細胞内の標的部位に送達する際に問題となる生体分子との非特異吸着を排除する効率的な方法であり、親水化後のNDはクロスリンカーが適用可能である。更にこの手法を基盤技術として、ペプチド等のターゲティング分子と親水化NDを共有結合することで、細胞内の標的部位(ミトコンドリアや核内など)にNDを効率的に送達する手法を確立しつつある。
(2)について、蛋白質重合体(細胞骨格、ストレスファイバー)の単量体をNDに修飾することにより、細胞内で起こる重合過程を利用した新たなダイヤモンド標識方法を確立し、その動態を追跡した。NDが複数標識されたストレスファイバーの動態を追跡したところ、収縮時にストレスファイバーが歪むことが確認された。
また、試料に剪断流を加えながらNMR測定ができる新たなRheo-NMR法を開発した。従来法に比べ簡便で、極低温プローブ装着のNMR装置にも適用できる. 現在,本手法はRheo-NMR法として世界最高感度・分解能である.剪断流は異常蛋白質凝集体であるアミロイド線維の形成を促進することから、Rheo-NMR法はアミロイド線維形成をリアルタイムかつ原子分解能で追跡することに有用である。また、筋萎縮性側索硬化症に関与するSOD1に関してアミロイド線維に特異的に結合するチオフラビンTを利用することで、本来溶液NMR法で解析が困難な線維前駆体および線維の形成をリアルタイム追跡することが出来た。

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。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2018

すべて 雑誌論文 (4件) 学会発表 (2件) (うち招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Backbone and side-chain resonance assignments of the methyl-CpG-binding domain of MBD6 from Arabidopsis thaliana2018

    • 著者名/発表者名
      Iwakawa Naoto、Mahana Yutaka、Ono Arina、Ohki Izuru、Walinda Erik、Morimoto Daichi、Sugase Kenji、Shirakawa Masahiro
    • 雑誌名

      Biomolecular NMR Assignments

      巻: 13 ページ: 59~62

    • DOI

      10.1007/s12104-018-9851-2

  • [雑誌論文] One-Pot Synthesis of Highly Dispersible Fluorescent Nanodiamonds for Bioconjugation2018

    • 著者名/発表者名
      Terada Daiki、Sotoma Shingo、Harada Yoshie、Igarashi Ryuji、Shirakawa Masahiro
    • 雑誌名

      Bioconjugate Chemistry

      巻: 29 ページ: 2786~2792

    • DOI

      10.1021/acs.bioconjchem.8b00412

  • [雑誌論文] Cooperative domain formation by homologous motifs in HOIL-1L and SHARPIN plays crucial roles in LUBAC stabilization.2018

    • 著者名/発表者名
      Fujita, H., Tokunaga, A., Shimizu, S., Whiting, A.L., Aguilar-Alonso, F., Takagi, K., Walinda, E., Sasaki, Y., Shimokawa, T., Mizushima, T., Ohki, I., Ariyoshi, M., Tochio, H., Bernal, F., Shirakawa, M., and *Iwai, K
    • 雑誌名

      Cell. Rep.

      巻: 23 ページ: 1192 ~1204

    • DOI

      10.1016/j.celrep.2018.03.112

  • [雑誌論文] Enrichment of ODMR-active nitrogen-vacancy centres in five-nanometre-sized detonation-synthesized nanodiamonds: Nanoprobes for temperature, angle and position2018

    • 著者名/発表者名
      Sotoma Shingo、Terada Daiki、Segawa Takuya F.、Igarashi Ryuji、Harada Yoshie、Shirakawa Masahiro
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 8 ページ: 5463~5463

    • DOI

      10.1038/s41598-018-23635-5

  • [学会発表] ダイヤモンドNV中心を使った量子センシングの分子・細胞生物学への応用2018

    • 著者名/発表者名
      白川昌宏
    • 学会等名
      量子生命科学研究会第2回学術集会
    • 招待講演
  • [学会発表] Magnetic resonance spectroscopy of single nanoparticle - a quantum sensor for molecular and cell biology2018

    • 著者名/発表者名
      白川昌宏
    • 学会等名
      2018 Korean Magnetic Resonance Society Symposium
    • 招待講演

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公開日: 2019-12-27  

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