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2014 年度 実績報告書

高速原子間力顕微鏡を用いた一分子操作と構造ダイナミクス制御

公募研究

研究領域理論と実験の協奏による柔らかな分子系の機能の科学
研究課題/領域番号 26104514
研究機関金沢大学

研究代表者

内橋 貴之  金沢大学, 数物科学系, 教授 (30326300)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2016-03-31
キーワード一分子イメージング / 一分子操作 / タンパク質 / 高速原子間力顕微鏡
研究実績の概要

1.インタラクティブモードの多機能化と高精度化
インタラクティブモードのプロトタイプを改良し多機能化を行った。探針から分子に荷重を加える領域を1ピクセルから任意形状領域まで自由に指定できるようにし、さらに、荷重の大きさ及び印加時間を制御できるように改良した。これにより、分子操作時の制御可能なパラメータを増やすことが出来、より高精度な計測が可能になると期待される。
2.インタラクティブモードによるタンパク質の構造制御
応用研究として、本年度はF1-ATPaseの構造制御を試みた。ADP存在下でγサブユニットを抜いた六量体回転子リングを観察しながら、”Open”あるいは”Closed”構造のβサブユニットに荷重を印加し、βの構造変化を誘起出来るかどうか試みた。荷重の大きさや印加時間を様々に変えたところβの構造変化を誘起することは出来たが、今のところ十分な再現性が得られていない。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

F1-ATPaseの構造制御を試みたが、今のところ十分な再現性を持って構造制御に成功するには至っていないため。

今後の研究の推進方策

現状では、F1-ATPaseの構造制御に関して、再現性良く構造操作することには成功していないが、AMPPNPやATPγSなどのATPアナログを用いて引き続き計測を行っていく。最近V-ATPase でも回転子リング内で協同的構造変化の観察に成功したことから、今後はV-ATPaseにも本手法を応用する。また、インタレクティブモードによる分子操作をバクテリオロドプシンに適用していく。

  • 研究成果

    (18件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (11件) (うち招待講演 11件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Long-tip high-speed atomic force microscopy for nanometer-scale imaging in live cells2015

    • 著者名/発表者名
      M. Shibata, T. Uchihashi, T. Ando and R. Yasuda
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 5 ページ: 8724

    • DOI

      10.1038/srep0872

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Probing structural dynamics of an artificial protein cage using high-speed atomic force microscopy2015

    • 著者名/発表者名
      M. Imamura, T. Uchihashi, T. Ando, A. Leifert, U. Simon, A. D. Malay and J. G. Heddle
    • 雑誌名

      Nano Letters

      巻: 15 ページ: 1331-1335

    • DOI

      10.1021/nl5045617

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Two-way traffic of glycoside hydrolase family 18 processive chitinases on crystalline chitin2014

    • 著者名/発表者名
      K. Igarashi, T. Uchihashi, T. Uchiyama, H. Sugimoto, M. Wada, K. Suzuki, S. Sakuda, T. Ando, T. Watanabe, and M. Samejima
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 5 ページ: 1331-1335

    • DOI

      0.1038/ncomms4975

    • 査読あり
  • [雑誌論文] キチナーゼによる結晶性キチンのプロセッシブ(連続的)な分解機構の解明2014

    • 著者名/発表者名
      杉本華幸, 五十嵐圭日子, 内橋貴之, 鈴木一史, 渡邉剛志
    • 雑誌名

      日本応用糖質化学会誌

      巻: 4 ページ: 107-112

  • [雑誌論文] 高速原子間力顕微鏡による生体試料のダイナミクス観察2014

    • 著者名/発表者名
      内橋貴之
    • 雑誌名

      膜誌

      巻: 39 ページ: 322-328

  • [雑誌論文] 高速原子間力顕微鏡による生体分子のナノ動体撮影2014

    • 著者名/発表者名
      古寺哲幸, 内橋貴之, 安藤敏夫
    • 雑誌名

      日本物理学会誌

      巻: 69 ページ: 459-464

  • [学会発表] Hight-Speed Atomic Force Microscopy for Observation of Single-Molecule Dynamics2015

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Uchihashi
    • 学会等名
      日本化学会第95回春季年会 第6回日英シンポジウム
    • 発表場所
      日本大学船橋キャンパス
    • 年月日
      2015-03-27
    • 招待講演
  • [学会発表] High-speed atomic force microscope for imaging of biomolecular dynamics at solid surface2015

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Uchihashi
    • 学会等名
      10th Annual International Electromaterials Science Symposium
    • 発表場所
      Wollongong, Australia
    • 年月日
      2015-02-03
    • 招待講演
  • [学会発表] Visualization of single molecule dynamics at work with high-speed atomic force microscopy2015

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Uchihashi
    • 学会等名
      The 7th Biennial Australian Colloid & Interface Symposium
    • 発表場所
      Hobart, Tasmania, Australia
    • 年月日
      2015-01-27
    • 招待講演
  • [学会発表] 高速原子間力顕微鏡によるタンパク質のダイナミクスと物性計測2015

    • 著者名/発表者名
      内橋貴之
    • 学会等名
      NIBBバイオイメージングフォーラム「物理特性のイメージング」
    • 発表場所
      伊豆長岡温泉 天坊, 静岡県
    • 年月日
      2015-01-27
    • 招待講演
  • [学会発表] 高速原子間力顕微鏡の開発とバイオ応用2015

    • 著者名/発表者名
      内橋貴之
    • 学会等名
      新世代研究所水和ナノ構造・界面ナノ科学合同研究会「固液界面の水和ナノ構造と生体高分子ダイナミクス」
    • 発表場所
      伊豆長岡温泉 天坊, 静岡県
    • 年月日
      2015-01-25
    • 招待講演
  • [学会発表] High-speed atomic force microscope for studying dynamic interactions in biomolecular system2015

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Uchihashi
    • 学会等名
      The 3rd International Symposium on Dynamical Ordering of Biomolecular Systems for Creation of Integrated Functions
    • 発表場所
      合歓の郷,三重県
    • 年月日
      2015-01-10
    • 招待講演
  • [学会発表] Single-molecule imaging of proteins at work with high-speed atomic force microscopy2014

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Uchihashi
    • 学会等名
      16th International Conference on Retinal Proteins
    • 発表場所
      長浜ロイヤルホテル, 滋賀県
    • 年月日
      2014-10-26
    • 招待講演
  • [学会発表] Cooperative Conformational Change in Ring-Shaped ATPase Observed by High-Speed AFM2014

    • 著者名/発表者名
      内橋貴之
    • 学会等名
      第52回日本生物物理学会年会 Japan-China-Taiwan Joint Symposium on Cooperativity in Supramolecular Machine
    • 発表場所
      札幌国際会議場, 北海道
    • 年月日
      2014-09-26
    • 招待講演
  • [学会発表] High-speed atomic force microscopy for imaging of protein dynamics2014

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Uchihashi
    • 学会等名
      Agilent Nanomeasure 2014
    • 発表場所
      Beijing, China
    • 年月日
      2014-09-16
    • 招待講演
  • [学会発表] 高速AFMによる生体試料のダイナミクス観察2014

    • 著者名/発表者名
      内橋貴之
    • 学会等名
      日本膜学会第36回年会境界領域シンポジウム
    • 発表場所
      早稲田大学, 東京都
    • 年月日
      2014-05-13
    • 招待講演
  • [学会発表] Visualization of single molecule dynamics at work with high-speed atomic force microscopy2014

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Uchihashi
    • 学会等名
      Single Protein Dynamics in Cellulo 2014: Spatio-Temporal, Structural and Quantitative Analyses
    • 発表場所
      沖縄科学技術大学院大学、沖縄県
    • 年月日
      2014-04-23
    • 招待講演
  • [図書] “Development of high-speed AFM and its biological applications”, Chapter 8 in Atomic Force Microscopy in Nanobiology2014

    • 著者名/発表者名
      T. Uchihahsi, N. Kodera and T. Ando
    • 総ページ数
      34
    • 出版者
      Pan Stanford Publishing

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公開日: 2016-06-01  

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