• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2011 年度 実績報告書

エックス線1分子計測によるイオンチャネル開閉ダイナミクスの解析

公募研究

研究領域分子高次系機能解明のための分子科学―先端計測法の開拓による素過程的理解
研究課題/領域番号 22018007
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

本年度初めまで、フランスESRFに滞在し、エックス線1分子計測法を用いてイオンチャネルの構造変化を5000frames/sの高速度で計測し観測データを蓄積した。データの解析には観測プローブである金結晶からの回折点を画像から抽出し、その運動を追跡するプログラムが必要である。帰国後、慶応大学 青木准教授、レンヌ大学 Guerin,L.博士と3年にわたって開発に努めてきたデータ解析プログラムの開発を申請者自身が担当した。
観測データ解析プログラムの開発は下記の点が困難なポイントであった。
1.画像枚数が1データ2万枚程度と多いこと、またデータの総量が多いこと。
2.観測画像から輝点を抽出するのに通常の解析アルゴリズムではエラーが多く使用できないこと。
3.背景画像の変化、輝点の性質の変化があり、運動の自動追跡が困難なこと。
申請者は新たな輝点抽出アルゴリズムを開発し、抽出エラーを最小限にとどめることに成功した。
また、抽出エラー、輝点の追跡エラーを修正するプログラムを開発し、初期解析でエラーがあってもそれを補うことができる解析システムの構築に成功した。さらに追跡結果が妥当かどうかの検証プログラムの開発も行い、妥当性の検証が可能になった。また、並列化できる処理は並列化することで、計算機の性能を最大限利用して、大量の画像の効率的な処理が行えるようになった。
以上の開発により、すべてのデータセットに関して初期データ解析を行い、成果をアメリカ生物物理学会で発表した。発表はインパクトが高い発表であるとして、口頭発表課題に選出された。
領域内の8つの共同研究も順調に推移し、2つの課題については論文投稿に至っている。

  • 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, Masavuki 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 fo「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., Wvilff 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
    • 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i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 Diffracted 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://seiri1.labos.ac/ja

URL: 

公開日: 2013-06-26  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi