グラフェンを用いた革新的超高分解能低温電子顕微鏡法の開発

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 24657104
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 生物物理学
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 難波 啓一 大阪大学, 生命機能研究科, 教授 (30346142)
• 研究協力者: 藤井 高志 理化学研究所, 生命システム研究センター, 基礎特別研究員 (10582611) ; 加藤 貴之 大阪大学, 生命機能研究科, 助教 (20423155) ; 梶村 直子 日本電子株式会社, 嘱託職員 (40403175)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2013-03-31
• キーワード: 極低温電子顕微鏡法 / グラフェン / 蛋白質 / 生体分子 / 構造生物学

研究概要

試料グリッドの多孔カーボン薄膜上に単原子層グラフェンシートを載せ、その表面に生体分子を吸着させることで、氷薄膜の厚さ制御と同時に膜タンパク質複合体の効率的な画像データ収集を可能にする技術の確立を目指したが、作成委託したグラフェンシート搭載グリッドは小さなフレークが重なり合い使い勝手の大変悪いものであったため、大面積単層グラフェンシートを独自に作成する必要が生じた。とりあえず代替案として、独自作成の極薄カーボン膜を多孔カーボン薄膜グリッド上に搭載し、赤痢菌ニードル複合体の像を収集し、解像度の高いクラス平均像を得た。

研究成果

• [雑誌論文] Structure of the ParM filament at 8.5Å resolution (2013)
  • 著者名/発表者名: Gayathri, P., Fujii, T., Namba, K., Löwe, J.
  • 雑誌名: J. Struct. Biol. 巻: 184 ページ: 33-42
  • DOI: 10.1016/j.jsb.2013.02.010
  • 査読あり
• [学会発表] 生体ナノマシンの動作原理の解明 (2014)
  • 著者名/発表者名: 難波啓一
  • 学会等名: 第119回日本解剖学会総会・全国学術集会解剖学会・顕微鏡学会合同シンポジウム「最近の顕微鏡法が拓く機能分子解剖学の新展開」
  • 発表場所: 自治医科大学(栃木県・下野市)
  • 年月日: 2014-03-29
• [学会発表] Structural analysis of the flagellar hook-basal body with the C ring by electron cryomicroscopy (2013)
  • 著者名/発表者名: Miyata, T., Kato, T., Fujii, T., Nakamura, S., Morimoto, Y.V., Minamino, T., Matsunami, H. and Namba, K.
  • 学会等名: Nagoya Symposium -Frontiers in Structural Physiology-
  • 発表場所: Nagoya University(愛知県・名古屋市)
  • 年月日: 20130122-24
• [学会発表] Structure and domain movement of FliD cap from Cryo-EM map of cap-junction complex (2013)
  • 著者名/発表者名: Makino, F., Miyata, T., Kato, T. and Namba, K.
  • 学会等名: Nagoya Symposium -Frontiers in Structural Physiology-
  • 発表場所: Nagoya University(愛知県・名古屋市)
  • 年月日: 20130122-24
• [学会発表] Cryo-EM analysis of the FljB filament-implications for immune escape (2013)
  • 著者名/発表者名: Toma, S., Kato, T., Namba, K.
  • 学会等名: Nagoya Symposium -Frontiers in Structural Physiology-
  • 発表場所: Nagoya University(愛知県・名古屋市)
  • 年月日: 20130122-24
• [学会発表] Structural analysis of 100S ribosomes in two different types of bacteria (2013)
  • 著者名/発表者名: Kato, T., Ueta, M., Miyata, T., Wada, C., Yoshida, H., Wada, A. and Namba, K.
  • 学会等名: Nagoya Symposium -Frontiers in Structural Physiology-
  • 発表場所: Nagoya University(愛知県・名古屋市)
  • 年月日: 20130122-24
• [学会発表] 生命を支える超分子ナノマシンの機能構造の解明に向けて (2013)
  • 著者名/発表者名: 難波啓一
  • 学会等名: 日本顕微鏡学会・関西支部「若手の会」設立記念講演会
  • 発表場所: KKRホテルびわこ(滋賀県・大津市)
  • 年月日: 2013-12-07
• [学会発表] クライオ電子顕微鏡による生体超分子ナノマシンの機能構造の解明に向けて. High-resolution high-throughput cryoEM image analysis of macromolecular assemblies (2013)
  • 著者名/発表者名: 難波啓一
  • 学会等名: 第36回日本分子生物学会年会フォーラム
  • 発表場所: 神戸国際会議場(兵庫県・神戸市)
  • 年月日: 2013-12-03
• [学会発表] 赤痢菌ニードル複合体の極低温電子顕微鏡による構造解析.(Structural analysis of needle complex from shigella flexineri by cryo microscopy.) (2013)
  • 著者名/発表者名: Kajimura, N., Cheung, M.P., Kato, T., Blocker, A.J., Namba, K.
  • 学会等名: 第51回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 国立京都国際会館(京都府・京都市)
  • 年月日: 2013-10-28
• [学会発表] CryoEM image analysis of macromolecular motor assemblies (2013)
  • 著者名/発表者名: Namba, K.
  • 学会等名: ComBio 2013
  • 発表場所: Perth Convention and Exhibition Centre (Perth, Australia)
  • 年月日: 2013-09-30
• [学会発表] クライオ電子顕微鏡による超分子・細胞の3Dイメージング (2013)
  • 著者名/発表者名: 難波啓一
  • 学会等名: 日本学術会議公開シンポジウム「医学・生命科学の革新的発展に資する統合バイオイメージングの展望」
  • 発表場所: 日本学術会議(東京都・港区)
  • 年月日: 2013-09-17
• [学会発表] CryoEM image analysis of macromolecular motor assemblies (2013)
  • 著者名/発表者名: Namba, K.
  • 学会等名: BSCB Autumn Meeting
  • 発表場所: Low Wood Bay Hotel (Windermere, UK)
  • 年月日: 2013-09-03
• [学会発表] クライオ電子顕微鏡による生体超分子ナノマシンの機能構造の解明に向けて (2013)
  • 著者名/発表者名: 難波啓一
  • 学会等名: 第7回細菌学若手コロッセウム
  • 発表場所: 広島エアポートホテル(広島県・三原市)
  • 年月日: 2013-08-08
• [学会発表] CryoEM helical image analysis of various macromolecular assemblies (2013)
  • 著者名/発表者名: Namba, K.
  • 学会等名: GRC on Three Dimensional Electron Microscopy
  • 発表場所: Colby-Sawyer College (New London, USA)
  • 年月日: 2013-06-26
• [学会発表] ナノスペースでの生命のしくみ (2013)
  • 著者名/発表者名: 難波啓一
  • 学会等名: 医学振興銀杏会総会
  • 発表場所: 大阪大学銀杏会館(大阪府・吹田市)
  • 年月日: 2013-05-25
• [学会発表] クライオ電子顕微鏡による生体超分子ナノマシンの機能構造の解明. (High-resolution high-throughput cryoEM helical image analysis of macromolecular assemblies.) (2013)
  • 著者名/発表者名: 難波啓一
  • 学会等名: 第六回風戸賞受賞講演会
  • 発表場所: ホテル阪急エキスポパーク(大阪府・吹田市)
  • 年月日: 2013-05-20
• [学会発表] 低温電子顕微鏡による細菌べん毛キャップ連結部の3次元再構成. (Structure and domain movement of FliD cap from Cryo-EM map of cap-junction complex.) (2013)
  • 著者名/発表者名: 牧野文信
  • 学会等名: 2012年度べん毛研究交流会
  • 発表場所: よろこびの宿しん喜(群馬県・渋川市)
  • 年月日: 2013-03-05
• [学会発表] サルモネラ菌におけるFljBとFliCのべん毛繊維の構造比較. Differences between the Salmonella typhimurium FljB and FliC flagellar filament structures (2013)
  • 著者名/発表者名: 當間頌子
  • 学会等名: 2012年度べん毛研究交流会
  • 発表場所: よろこびの宿しん喜(群馬県・渋川市)
  • 年月日: 2013-03-05
• [学会発表] Structural insight into torque generation mechanism of the bacterial flagellar motor (2013)
  • 著者名/発表者名: Namba, K.
  • 学会等名: Biophysical Society 57th annual meeting
  • 発表場所: Pennsylvania Convention Center, (Pennsylvania, USA)
  • 年月日: 2013-02-06
• [学会発表] High-resolution high-throughput cryoEM helical image analysis of macromolecular assemblies (2013)
  • 著者名/発表者名: Namba, K.
  • 学会等名: Nagoya Symposium -Frontiers in Structural Physiology-
  • 発表場所: Nagoya University(愛知県・名古屋市)
  • 年月日: 2013-01-24
• [学会発表] Structural analysis of the flagellar hook-filament junction by electron cryomicroscopy (2012)
  • 著者名/発表者名: Makino, F., Miyata, T., Kato, T., Namba, K.
  • 学会等名: Gordon Research Conference on Three Dimensional Electron Microscopy
  • 発表場所: Les Diablerets Conference Center (Les Diablerets, Switzerland)
  • 年月日: 20120530-31
• [学会発表] 電子顕微鏡で捉えた運動マシーナリー : 高速回転モーターの謎 (2012)
  • 著者名/発表者名: 加藤貴之
  • 学会等名: 第85回日本生化学会
  • 発表場所: 福岡国際会議場他(福岡県・福岡市)
  • 年月日: 2012-12-15
• [学会発表] 細菌べん毛モーター・スイッチ複合体の極低温電子顕微鏡による構造解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 宮田知子,加藤貴之,藤井高志,中村修一,森本雄祐,南野徹,松波秀行,難波啓一
  • 学会等名: 第35回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 福岡国際会議場他(福岡県・福岡市)
  • 年月日: 2012-12-13
• [学会発表] 飢餓的ストレス条件下における細菌の生存戦略 (2012)
  • 著者名/発表者名: 加藤貴之,上田雅美,宮田知子,吉田秀司,和田千恵子,和田明,難波啓一
  • 学会等名: 第35回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 福岡国際会議場他(福岡県・福岡市)
  • 年月日: 2012-12-13
• [学会発表] 生体超分子モーターの立体構造と動作機構 (2012)
  • 著者名/発表者名: 難波啓一
  • 学会等名: 大阪大学ナノ理工学人材育成産学コンソーシアム平成24年度第3回ナノ理工学情報交流会「ナノバイオミメティックスの新展開」
  • 発表場所: 大阪大学(大阪府・豊中市)
  • 年月日: 2012-12-04
• [学会発表] 飢餓的ストレス下での100Sリボソーム形成による細菌の生存戦略. Survival strategy of bacteria under the starvation stress by 100S ribosome formation (2012)
  • 著者名/発表者名: Kato, T., Ueta, M., Miyata, T., Yoshica, H., Wada, A., Namba, K.
  • 学会等名: 第50回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 名古屋大学(愛知県・名古屋市)
  • 年月日: 2012-09-24
• [学会発表] 低温電子顕微鏡による細菌べん毛キャップ連結部の3次元再構成. The structure of the flagellar cap-junction complex by electron cryomicroscopy (2012)
  • 著者名/発表者名: Makino, F., Kato, T., Miyata, T., Namba, K.
  • 学会等名: 第50回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 名古屋大学(愛知県・名古屋市)
  • 年月日: 2012-09-24
• [学会発表] 細菌べん毛モーターの回転方向変換制御機構の解明. Elucidation of the directional switching mechanism of the bacterial flagellar motor (2012)
  • 著者名/発表者名: Miyata, T., Kato, T., Fujii, T., Nakamura, S., Morimoto, Y., Minamino, T., Matsunami, H., Namba, K.
  • 学会等名: 第50回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 名古屋大学(愛知県・名古屋市)
  • 年月日: 2012-09-23
• [学会発表] High-resolution high-throughput cryoEM helical image analysis of macromolecular assemblies (2012)
  • 著者名/発表者名: Namba, K.
  • 学会等名: Department seminar, Research Institute of Chemical and Process Engineering, University of Pannonia
  • 発表場所: Pannonia, Hungary
  • 年月日: 2012-09-18
• [学会発表] Structural changes of actin and myosin upon rigor complex formation (2012)
  • 著者名/発表者名: Namba, K.
  • 学会等名: Actin Dynamics Meeting 2012
  • 発表場所: Kongress- und Kulturzentrum Kolpinghaus Regensburg, (Regensburg, Germany)
  • 年月日: 2012-09-15
• [学会発表] 極微の世界に秘められた生命のしくみを解き明かす夢 (2012)
  • 著者名/発表者名: 難波啓一
  • 学会等名: 香川いちょう会総会
  • 発表場所: JRホテルクレメント高松(香川県・高松市)
  • 年月日: 2012-07-29
• [学会発表] 低温電子顕微鏡による細菌べん毛キャップ連結部複合体の3次元像再構成 (2012)
  • 著者名/発表者名: 牧野文信,加藤貴之,宮田知子,難波啓一
  • 学会等名: 第9回21世紀大腸菌研究会
  • 発表場所: 長浜ロイヤルホテル(滋賀県・長浜市)
  • 年月日: 2012-06-22
• [学会発表] 生体超分子ナノマシンの構造と機能 (2012)
  • 著者名/発表者名: 難波啓一
  • 学会等名: ナノ学会第10回大会
  • 発表場所: 大阪大学会館(大阪府・豊中市)
  • 年月日: 2012-06-15
• [備考]
  • URL: http://www.fbs.osaka-u.ac.jp/jpn/general/lab/02/result/