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2011 年度 実績報告書

電場と動態:膜電位存在下でのイオンチャネルの機能と構造変化の1分子同時計測

研究課題

研究課題/領域番号 20679002
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)

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

本課題では、1分子電流と1分子構造変化の同時計測システムの開発を目指して研究を進めてきた。順調に開発は進んでおり、中間評価も「中間評価A当初目標に向けて順調に研究が進展しており、期待通りの成果が見込まれる」とされている。下記にこれまで開発に成功した事項を列挙する。
1.新たな観測システムの導入により、1分子電流計測と同等の観測速度である、5000フレーム/秒の観測速度を実現した。本業績により、2010年文部科学大臣表彰若手科学者賞を受賞した。
2.1分子電流・動態同時計測チャンバー開発の要素技術開発のため2溶液置換チャンバー開発を行い、100msの速度で2溶液が置換可能な溶液置換チャンバーの開発に成功した。溶液流制御、チャンバー素材決定という重要な要素が確定した。
3.SPring8で観測に必要な集光された白色X線のビームラインが廃止された。ヨーロッパ放射光施設(ESRF)に1年滞在し、ビームラインが通常提供しているX線ではなく本手法に最適化したX線スペクトルを現地研究者とともに「創る」ことに成功した。
4.リガンド依存性チャネルを含む多くの膜蛋白質に適応可能なシステムとするためには開閉の開始リガンド濃度を光で制御し、観測中に任意のタイミングで開閉を開始できるシステムの開発に成功した。
5.5000フレーム/秒という高速度測定によって得られる大量の画像データ解析プログラム開発に成功。本解析プログラムは1分子電流・動態同時計測システムにおいて必要不可欠であり、計測システムの重要な要素技術が確立したことを意味する。
初期解析結果をアメリカ生物物理学会で発表した。インパクトが高い発表として口頭発表に選出された。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2012 2011 その他

すべて 雑誌論文 (1件) 学会発表 (7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

  • [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
    • 年月日
      20120529-20120531
  • [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(oral)
    • 年月日
      20120224-20120229
  • [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)
    • 年月日
      20120123-20120124
  • [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
    • 年月日
      20111101-20111102
  • [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)
    • 年月日
      20110916-20110918
  • [学会発表] Analysis of the Single-molecular Gating Motions of Ion Channels with Difiracted 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)
    • 年月日
      20110711-20110713
  • [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
  • [備考]

    • URL

      http://seiril.labos.ac/ja

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公開日: 2013-06-26  

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