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2021 年度 実績報告書

時分割回折X線ブリンキングによるソフトクリスタル動的特性観測

公募研究

研究領域ソフトクリスタル:高秩序で柔軟な応答系の学理と光機能
研究課題/領域番号 20H04660
研究機関茨城大学

研究代表者

倉持 昌弘  茨城大学, 理工学研究科(工学野), 助教 (60805810)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2022-03-31
キーワードX線回折 / 時分割計測 / 結晶粒子動態 / 格子ダイナミクス / ソフトクリスタル
研究実績の概要

結晶自身のX線回折現象を利用した時分割回折X線ブリンキング法(Diffracted X-ray Blinking, DXB)を駆使し、ソフトクリスタルのラベルフリー結晶動態計測を行なった。熱や光などのマクロ力学制御場でのソフトクリスタルの動的特性を、粒子集合体の運動、結晶格子面の構造ゆらぎ、という異なる空間スケールで捉えることに取り組んだ。スクリーニング的な試料、計測条件の選定をラボX線で網羅検証し、より精細な動的情報取得には、放射光を用いた超高分解能計測を実施し、また高次データ解析技術を導入することで、運動成分の検出限界向上を実現することで、ソフトクリスタルの構造特異的な動的性質を明らかにすることを目的とした。
これまでに複数の共同研究に取り組み、結晶材料の動的計測を実施した。まず、光相転移を示す試料では、UV光刺激前後の結晶格子運動を測定した。興味深いことに、UV照射直後の結晶格子運動は一時的に抑制されることがわかり、光応答機能と動的構造の関係を明らかにできた(Taniguchi et al., Commun. Chem., 2022)。また、エレクトロクロミック (EC) 材の測定では、Ag が蓄積される ITO 基板に着目し、ITO 基板の格子動態から間接的に Ag 状態を評価する方法を検討した。ITO 鏡 (Mirror) 状と黒 (Black) 状の試料に対して、ITO(002)面の格子運動を比較した所、質的に異なる動的特性を示すことがわかった。Ag の蓄積状態の違いを ITO 格子運動から評価できる可能性が示唆された。さらに、分子ローター結晶の動的計測では、回転運動の高精度計測に挑戦した。分子回転を示す試料の格子運動と回転できない試料の比較を行った所、分子回転を示す試料のみ速い運動成分が現れる結果を得ることができた。

現在までの達成度 (段落)

令和3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

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (17件)

すべて 2022 2021

すべて 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 1件、 査読あり 8件、 オープンアクセス 7件) 学会発表 (9件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Superelasticity of a photo-actuating chiral salicylideneamine crystal2022

    • 著者名/発表者名
      Taniguchi Takuya、Ishizaki Kazuki、Takagi Daisuke、Nishimura Kazuki、Shigemune Hiroki、Kuramochi Masahiro、Sasaki Yuji C.、Koshima Hideko、Asahi Toru
    • 雑誌名

      Communications Chemistry

      巻: 5 ページ: -

    • DOI

      10.1038/s42004-021-00618-8

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Dynamic motions of ice-binding proteins in living Caenorhabditis elegans using diffracted X-ray blinking and tracking2022

    • 著者名/発表者名
      Kuramochi Masahiro、Dong Yige、Yang Yue、Arai Tatsuya、Okada Rio、Shinkai Yoichi、Doi Motomichi、Aoyama Kouki、Sekiguchi Hiroshi、Mio Kazuhiro、Tsuda Sakae、Sasaki Yuji C.
    • 雑誌名

      Biochemistry and Biophysics Reports

      巻: 29 ページ: 101224~101224

    • DOI

      10.1016/j.bbrep.2022.101224

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Diffracted X-ray Tracking Method for Measuring Intramolecular Dynamics of Membrane Proteins2022

    • 著者名/発表者名
      Fujimura Shoko、Mio Kazuhiro、Ohkubo Tatsunari、Arai Tatsuya、Kuramochi Masahiro、Sekiguchi Hiroshi、Sasaki Yuji C.
    • 雑誌名

      International Journal of Molecular Sciences

      巻: 23 ページ: 2343~2343

    • DOI

      10.3390/ijms23042343

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] New Family Members of FG Repeat Proteins and Their Unexplored Roles During Phase Separation2021

    • 著者名/発表者名
      Shinkai Yoichi、Kuramochi Masahiro、Miyafusa Takamitsu
    • 雑誌名

      Frontiers in Cell and Developmental Biology

      巻: 9 ページ: -

    • DOI

      10.3389/fcell.2021.708702

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Laboratory diffracted x-ray blinking to monitor picometer motions of protein molecules and application to crystalline materials2021

    • 著者名/発表者名
      Arai Tatsuya、Inamasu Rena、Yamaguchi Hiroki、Sasaki Daisuke、Sato-Tomita Ayana、Sekiguchi Hiroshi、Mio Kazuhiro、Tsuda Sakae、Kuramochi Masahiro、Sasaki Yuji C.
    • 雑誌名

      Structural Dynamics

      巻: 8 ページ: 044302~044302

    • DOI

      10.1063/4.0000112

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Living-Cell Diffracted X-ray Tracking Analysis Confirmed Internal Salt Bridge Is Critical for Ligand-Induced Twisting Motion of Serotonin Receptors2021

    • 著者名/発表者名
      Mio Kazuhiro、Fujimura Shoko、Ishihara Masaki、Kuramochi Masahiro、Sekiguchi Hiroshi、Kubo Tai、Sasaki Yuji C.
    • 雑誌名

      International Journal of Molecular Sciences

      巻: 22 ページ: 5285~5285

    • DOI

      10.3390/ijms22105285

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Structural basis for the coiled-coil architecture of human CtIP2021

    • 著者名/発表者名
      Morton C. R.、Rzechorzek N. J.、Maman J. D.、Kuramochi M.、Sekiguchi H.、Rambo R.、Sasaki Y. C.、Davies O. R.、Pellegrini L.
    • 雑誌名

      Open Biology

      巻: 11 ページ: 210060~210060

    • DOI

      10.1098/rsob.210060

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] X線1分子追跡法を用いたTRPイオンチャネル運動の高速時分割計測と制御機構の理解2021

    • 著者名/発表者名
      三尾 和弘、藤村 章子、倉持 昌弘、関口 博史、佐々木 裕次
    • 雑誌名

      日本放射光学会誌

      巻: 34 ページ: 258-266

    • 査読あり
  • [学会発表] 線虫C. エレガンスにおける凝集タンパク質および分子夾雑場のX線1分子観察2022

    • 著者名/発表者名
      倉持昌弘
    • 学会等名
      新学術領域研究「分子夾雑化学」第6回領域会議
  • [学会発表] 回折X線ブリンキングによる結晶材料の動的構造解析2022

    • 著者名/発表者名
      倉持昌弘、引田理英、佐々木裕次
    • 学会等名
      2021年度量子ビームサイエンスフェスタ
  • [学会発表] 時分割回折X線ブリンキングによるソフトクリスタル動的特性観測2022

    • 著者名/発表者名
      倉持昌弘
    • 学会等名
      新学術領域研究「ソフトクリスタル」第8回公開シンポジウム
  • [学会発表] 線虫C. エレガンスにおける凝集タンパク質および分子夾雑場のX線1分子観察2021

    • 著者名/発表者名
      倉持昌弘
    • 学会等名
      新学術領域研究「分子夾雑化学」第5回領域会議
  • [学会発表] 時分割回折X線ブリンキングによるソフトクリスタル動的特性観測2021

    • 著者名/発表者名
      倉持昌弘
    • 学会等名
      新学術領域研究「ソフトクリスタル」第7回公開シンポジウム
  • [学会発表] Mechanism of in-cell protein crystallization with supersaturated environment and its application2021

    • 著者名/発表者名
      倉持昌弘
    • 学会等名
      線虫研究の未来を創る会
  • [学会発表] X-ray avoidance behaviour in C. elegans2021

    • 著者名/発表者名
      大津乃亜、倉持昌弘
    • 学会等名
      線虫研究の未来を創る会
  • [学会発表] Cryopreservation of C. elegans by ice-binding protein2021

    • 著者名/発表者名
      下谷祐平、倉持昌弘
    • 学会等名
      線虫研究の未来を創る会
  • [学会発表] X線ブリンキング法による生物個体内の結晶化タンパク質および分子夾雑場観察2021

    • 著者名/発表者名
      倉持昌弘
    • 学会等名
      3新学術領域合同シンポジウム
    • 招待講演

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公開日: 2022-12-28  

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