極めて柔らかい膜環境にあるタンパク質分子のナノ動態イメージングの実現

2021 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 17H06121
• 研究種目: 基盤研究(S)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: ナノバイオサイエンス
• 研究機関: 金沢大学
• 研究代表者: 安藤 敏夫 金沢大学, ナノ生命科学研究所, 特任教授 (50184320)
• 研究期間 (年度): 2017-05-31 – 2022-03-31
• キーワード: バイオイメージング / 高速AFM / 走査型イオン伝導顕微鏡 / 膜タンパク質

研究成果の概要

極めて柔らかい膜環境にあるタンパク質分子のように現状の高速AFMでは観察が困難な試料系が未だ多く存在する。そのような試料系の動態観察を実現するための技術開発を進めた。その結果、 (a)非接触イメージング可能な走査型イオン伝導顕微鏡（SICM）の高速化と高解像化、及び、高解像と高速性を併せ持つ走査型ネルンストポテンシャル顕微鏡（SNPM）、(b)高速原子間力顕微鏡（高速AFM）の低侵襲性能の更なる向上とそれによる更なる高速化、(c)液－液相分離で生ずる液滴様タンパク質複合体、天然変性タンパク質系、トランスポーター膜タンパク質、がん細胞など、極めて柔らかく脆弱な試料系の高解像動態観察を実現した。

自由記述の分野

生物物理学・ナノバイオサイエンス

研究成果の学術的意義や社会的意義

代表者が開発した高速AFMは、機能動作中のタンパク質分子の構造・プロセスを直接観察できるため、その製品は世界に普及し、従来技術では得られない新しい発見を続々と生んでいる。だが、より脆弱で柔らかいバイオ試料系の観察は困難であるという問題を抱えていた。本研究は、高速AFMの高速性能・低侵襲性能の更なる向上と、SICM（及びSNPM）の高速化・高解像化を実現し、高解像動態観察可能な試料系を大幅に拡大させ得ることを実証した。この成功は、分子・細胞レベルの生命科学研究の今後の発展に大きく寄与するものである。