2016 Fiscal Year Research-status Report
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16K05527
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| Research Institution | Japan Synchrotron Radiation Research Institute |
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Principal Investigator |
城地 保昌 公益財団法人高輝度光科学研究センター, XFEL利用研究推進室, 副主幹研究員 (30360415)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | コヒーレント回折イメージング / 位相回復 / X線レーザー / 構造モデリング / 実験データ解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
生命現象を理解するには、構成要素である生体粒子が機能を発現している状態の構造を捉えることが不可欠である。超短パルスのX線レーザーを利用したコヒーレントX線回折イメージングは、ナノメートルからマイクロメートルのスケールで起こる生命現象を解き明かすポテンシャルをもつ。本研究では、その実現のために、X線レーザー回折で得られる2次元スナップショットから、生体粒子構造をモデリングし、機能に関わる構造情報を抽出する方法論を開発し、X線自由電子レーザー施設SACLAの実験データ解析に適用することを目的とする。
平成28年度は、まず、生体粒子の原子モデルから溶液試料の回折パターンをできる限り実験に近い条件でシミュレートするソフトウェアを開発し、約30nmの大きさをもつリボソーム溶液の回折パターンを、粒子の方位を変えて複数計算した。さらに、リボソームをサイズ約1nmの球の集合体として表す粗視化モデルを構築し、そのモデル構造を用いてリボソーム溶液の回折パターンを、原子モデルと同じ粒子方位で計算した。計算した回折パターンを原子モデルと粗視化モデルで比較したところ、5nm分解能ではほぼ一致したが、2-5nmの分解能領域で差がみられた。
そこで、今回構築した粗視化モデルの球配置を初期値として、原子モデルから計算した回折パターンにできる限り一致する球配置を求めるソフトウェアの開発を現在進めている。このソフトウェアを実験データに適用できるようになれば、溶液構造をナノメートル分解能で解釈することが可能となると考えている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
リボソーム溶液の回折パターンを解釈するための粗視化モデルの構築が順調に進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続き、実験データを解釈するための粗視化モデルの構築を進める。
平成28年度は、シミュレーションを援用するモデリングを中心に行ったため、結晶構造解析により原子構造が解かれているリボソームの溶液を2nm分解能で捉えることを想定した研究を実施した。この実験は、SACLAで現在開発が進められている新しい実験チャンバーで実現する見込みである。平成29年度以降に実際の実験データの解析に応用していく。
一方、研究代表者らは数百ナノメートルサイズの生きた細胞を数十ナノメートル分解能でイメージングする実験も行っている。これらの実験回折パターンから細胞構造をモデリングする手法の構築を、リボソームを用いた研究の知見に基づき、今後進めていく予定である。
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| Causes of Carryover |
旅費に利用する予定であったが、その支出が無くなったため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度使用額約10万円を成果発表を効果的に行うために使用する。その他は、当初計画通りに使用する。
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