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2013 年度 実績報告書

レーザー分子注入法によるタンパク質結晶化技術

研究課題

研究課題/領域番号 23360011
研究機関大阪大学

研究代表者

森 勇介  大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (90252618)

研究分担者 吉川 洋史  大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 研究員 (50551173)
研究期間 (年度) 2011-04-01 – 2014-03-31
キーワードレーザー分子注入法 / タンパク質 / レーザー核発生 / 溶液撹拌 / ゲル
研究概要

(1)分子注入法によるタンパク質結晶核発生誘起効果の実証
ニワトリ卵白リゾチーム(HEWL)を用いてレーザー分子注入法による結晶化確率向上の評価を行い、より最適なゲル条件を決定した。パラメータとしてゲルの濃度(0.5%および2.0%)、リゾチームの過飽和度を変化させた。その結果、0.5%アガロースゲルを用いた方が、核発生可能な最低過飽和度がより低過飽和側にシフトし、より低い過飽和条件での結晶化が実現した。また、0.5%ゲルの方が、各過飽和度において核発生確率の向上も顕著であった。
また、リゾチームを用いて、核発生に最適なレーザー照射位置の検討を行っていた際、ゲル―溶液界面と同様に、気相―溶液界面でも高いレーザー照射効果が得られることが明らかになった。そこで緑色蛍光タンパク質(GFP)と高速度カメラを用い、レーザー照射時に発生するキャビテーションバブル近傍のGFP由来の輝度を観測することで、タンパク質濃縮の定量測定に挑んだ。その結果、気相―溶液界面では数倍以上の濃度圧縮が起こることが分かった。これはゲル‐溶液界面に着目した本研究では想定外の結果であったが、従来以上の高効率な核発生法となる可能性を秘めていると考えており、今後より詳細に調べていく予定である。
(2)「タンパク質・レーザー分子注入法」と「溶液攪拌法」との融合
開発した「ゲル上撹拌法」でインシュリン結晶を育成し、得られた結晶をX線で評価することで、結晶品質向上効果を定量的に示した。ゲル上育成により、結晶の環境変化に対する耐性が向上した。具体的には、結晶が溶け出す温度が2℃ほど高くなった。また、ゲル上撹拌法を行うことで、85%以上の結晶(13/15)で品質向上が確認され(比較対象、撹拌しないゲル上法)、ゲル上撹拌法の有効性が明らかになった。

現在までの達成度 (区分)
理由

25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

25年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (18件)

すべて 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (15件) (うち招待講演 1件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Laser ablation for protein crystal nucleation and seeding2014

    • 著者名/発表者名
      H.Y.Yoshikawa, R.Murai, H.Adachi, S.Sugiyama, M.Maruyama, Y.Takahashi, K.Takano, H.Matsumura, T.Inoue, S.Murakami, H.Masuhara, and Y.Mori
    • 雑誌名

      Chemical Society Reviews

      巻: Vol.43, No.7 ページ: 2147-2158

    • DOI

      10.1039/c3cs60226e

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A new practical technique for high quality protein crystallization with the solution stirring technique at the interface between high-concentrated hydrogel and solution2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Aoki 他
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: Accepted ページ: Accepted

    • 査読あり
  • [学会発表] Laser-induced Crystallization of Metastable Form of Pharmaceutical Compound Indomethacin2014

    • 著者名/発表者名
      K.Ikeda, T.Yamada, Y.Mori, Y.Takahashi, M.Maruyama, H.Y.Yoshikawa, S.Okada, H.Adachi, S.Sugiyama, K.Takano, S.Murakami, Y.Matsumura, T.Inoue, M.Yoshimura, and Y.Mori
    • 学会等名
      International Symposium on Nanophotonics and Nanomaterials 2014 (ISONP2014)
    • 発表場所
      Beijing, China
    • 年月日
      2014-01-15
  • [学会発表] 構造解析に向けた有機・タンパク質結晶化技術の新展開

    • 著者名/発表者名
      森 勇介
    • 学会等名
      2013年日本結晶成長学会特別講演会
    • 発表場所
      国際会議場, 東京
    • 招待講演
  • [学会発表] フェムト秒レーザー誘起結晶化によるインドメタシンの結晶多形制御

    • 著者名/発表者名
      池田 憲治 他
    • 学会等名
      日本薬剤学会第28年会
    • 発表場所
      ウインクあいち, 愛知
  • [学会発表] 超音波印加によるアセトアミノフェン、インドメタシンの結晶多形制御

    • 著者名/発表者名
      森 陽一朗 他
    • 学会等名
      日本薬剤学会第28年会
    • 発表場所
      ウインクあいち, 愛知
  • [学会発表] アセトアミノフェン多形制御に向けた結晶化溶媒の検討

    • 著者名/発表者名
      山田 利彦 他
    • 学会等名
      日本薬剤学会第28年会
    • 発表場所
      ウインクあいち, 愛知
  • [学会発表] The optimization of solution flow rate producing highquality and large protein crystals

    • 著者名/発表者名
      Y. Hayashi et al.
    • 学会等名
      17th International Conference on Crystal Growth and Epitaxy-ICCGE-17
    • 発表場所
      Warsaw, Poland
  • [学会発表] Polymorphism control of pharmaceutical compound acetaminophen by ultrasonic irradiation

    • 著者名/発表者名
      Y. Mori et al.
    • 学会等名
      17th International Conference on Crystal Growth and Epitaxy-ICCGE-17
    • 発表場所
      Warsaw, Poland
  • [学会発表] Improvement of femtosecond laser-induced nucleation technique for proteins:Studies of effect of gel-solution interface

    • 著者名/発表者名
      S. Nakayama et al.
    • 学会等名
      17th International Conference on Crystal Growth and Epitaxy-ICCGE-17
    • 発表場所
      Warsaw, Poland
  • [学会発表] フェムト秒レーザー誘起結晶化による医薬化合物インドメタシンの結晶多形制御

    • 著者名/発表者名
      池田 憲治 他
    • 学会等名
      第74回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      同志社大学, 京都
  • [学会発表] 超音波印加による医薬化合物の準安定相晶出

    • 著者名/発表者名
      森 陽一朗 他
    • 学会等名
      第37回結晶成長討論会
    • 発表場所
      長野勤労者いこいの村アゼィリア飯綱, 長野
  • [学会発表] レーザー誘起結晶化技術を用いた医薬化合物の準安定相晶出

    • 著者名/発表者名
      池田 憲治 他
    • 学会等名
      第43回結晶成長国内会議(NCCG-43)
    • 発表場所
      長野市生涯学習センター, 長野
  • [学会発表] 超音波印加による医薬化合物アセトアミノフェンの準安定相晶出

    • 著者名/発表者名
      森 陽一朗 他
    • 学会等名
      第43回結晶成長国内会議(NCCG-43)
    • 発表場所
      長野市生涯学習センター, 長野
  • [学会発表] 医薬化合物アセトアミノフェンの多形晶出に及ぼす溶媒種の影響

    • 著者名/発表者名
      山田 利彦 他
    • 学会等名
      第43回結晶成長国内会議(NCCG-43)
    • 発表場所
      長野市生涯学習センター, 長野
  • [学会発表] フェムト秒レーザーを用いたタンパク質の結晶核発生技術~キャビテーションバブル挙動制御による技術の高度化~

    • 著者名/発表者名
      中山 智詞 他
    • 学会等名
      レーザー学会学術講演会第34回年次大会
    • 発表場所
      北九州国際会議場, 福岡
  • [学会発表] フェムト秒レーザーを用いたタンパク質結晶の成長制御

    • 著者名/発表者名
      冨永 勇佑
    • 学会等名
      第61回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      青山学院大学相模原キャンパス, 神奈川
  • [図書] タンパク質結晶の最前線2013

    • 著者名/発表者名
      吉川洋史、丸山美帆子、杉山成
    • 総ページ数
      290
    • 出版者
      シーエムシー出版

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公開日: 2015-05-28  

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