| 研究課題/領域番号 |
24227005
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| 研究種目 |
基盤研究(S)
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| 研究機関 | 金沢大学 |
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研究代表者 |
安藤 敏夫 金沢大学, 数物科学系, 教授 (50184320)
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| 研究期間 (年度) |
2012-05-31 – 2017-03-31
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| キーワード | 高速AFM / タンパク質 / 細胞内オルガネラ / 機能動態 / 原子間力顕微鏡 / 走査型イオン伝導顕微鏡 |
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| 研究概要 |
代表者が世界に先駆けて開発した革新的な高速原子間力顕微鏡（以下、高速AFM）をベースに、以下３項目の内容を本研究で推進する。①分離精製されたタンパク質分子の撮影された機能動態映像からそれらタンパク質の詳細な機能メカニズムを解明、②生きたバクテリアの細胞表面や、分離調製された核、ミトコンドリアといったオルガネラ表面で起こる動的現象のin situイメージングにより、種々の動的分子プロセスを探索・解明、③極めて柔らかい生きた真核細胞表面の動的高解像イメージングを可能にする非接触型高速走査型プローブ顕微鏡（以下、高速nc-SPM）を開発。本プロジェクトの初年度である平成24年度では、今後のプロジェクト推進のための準備研究に重点をおいて研究を進めた。①については、以前から進めてきたミオシンVの歩行運動の更なる詳細機能解明に加え、微小管上を運動するダイニン、DNAの分解・修復を行うRecBCD、シャペロニンClpB、細鞭毛のHookの長さを決めていると推測されているFliKなどの試験観察を通して、アッセイ系の検討を行った。ミオシンVについては、AFM探針でアクチンに結合したモータドメインを解離させ、その後に起こる運動を解析することにより、ATP分解反応と歩行運動の関係について更に深い洞察を得つつある。②については、ミトコンドリアの調製法を検討し、分離精製できるようになった。また、ミトコンドリアの分裂に関与するダイナミン様GTPaseであるDrp1の集合プロセスの観察を行い、異なるオリゴマーが形成されるプロセスの観察に成功した。③については、走査型イオンコンダクタンス(SICM)のイメージング速度を上げるための要素技術の検討を行った。先鋭化キャピラリーの作成法、イオンコンダクタンス計測のための基本的装置の製作、及びイオンコンダクタンスの高速計測を実現するための回路の製作を行った。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
多くのタンパク質試料系の準備が進むとともにそれらの試験観察を実行できたこと、細胞内オルガネラであるミトコンドリアの調製法を確立でき、試験観察を実行できたこと、また、走査型イオンコンダクタンスの高速化に向けた準備研究を進展させられたことより、当初の計画通り順調に研究を進めることができた。
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| 今後の研究の推進方策 |
種々のタンパク質の高速AFM観察については、試料系を今後も開拓していくと同時に、機能動態の観察の見込みが立った試料系を優先的に本格的なイメージング研究を進める。試みたタンパク質系のすべてで成功する可能性は低いが、少なくとも3-4例でインパクトのある成果を出せるものと期待している。細胞内オルガネラはサイズが大きいと表面は柔らかくなり、その表面の微細構造を高速AFMで観察することが難しくなる。その場合には、SICMで観察を行う方向を検討するとともに、より微弱な力で観察できるように高速AFMやカンチレバーの改良を行う。SICMの高速化は、高速化の程度がどの程度になるかが問題であるが、少なくとも二桁台の高速化には到達できるものと予想しており、特に計画を修正する必要はないと考えている。
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