2019 Fiscal Year Annual Research Report
Development of analysis technology for protein aggregation and crystallization in near-field area using localized light scattering
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17K05024
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| Research Institution | Ibaraki National College of Technology |
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Principal Investigator |
若松 孝 茨城工業高等専門学校, 国際創造工学科, 教授 (80220838)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
尾形 慎 福島工業高等専門学校, 化学・バイオ工学科, 准教授 (10532666)
田中 大輔 大分工業高等専門学校, 電気電子工学科, 講師 (20643729)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | タンパク質凝集体 / タンパク質結晶化 / エバネッセント光 / 光散乱 / 結晶成長 / マイクロ・ナノデバイス / 表面・界面物性 / ナノバイオ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
開発した全反射エバネッセント光励起下における前方小角散乱光計測システムを用いて、結晶化モデルタンパク質のリゾチームの凝集・結晶化プロセスを調べた。試料溶液セルを水平に設置し、ガラスプリズム／液滴の全反射条件下で液滴界面にエバネッセント光を発生させ、低角度(3-5°)における動的光散乱(DLS)をリアルタイムで経時的に計測できる。
NaCl結晶化剤を含むリゾチーム結晶化溶液の微小液滴に対して、結晶化剤の添加直後から全反射条件下の前方動的光散乱(F-DLS)の経時的測定を行い、測定データを解析した。F-DLSの時間系列データ群の周波数パワースペクトル解析を評価したところ、結晶化条件(室温)の試料では塩添加後、約30分～40分間後にF-DLSパワースペクトル分布がより低周波域(10 Hz以下)へシフトした。このような周波数シフトは、NaCl添加無や低濃度の溶液の場合、数時間の経過でも見られず、塩によるリゾチーム凝集体形成を捉えたものである。光散乱強度の増加を伴いパワースペクトル分布が低周波領域にシフトしていることから、リゾチーム凝集体のサイズがより大きく成長し、しかも密な凝集体構造を形成することが分かる。比較のため、結晶化剤を含むリゾチーム結晶化溶液の液滴をセル容器に封止せずに空気中開放した状態、すなわち、液滴溶液の蒸発が進行する状態では、パワースペクトル分布の低周波域シフトが塩添加直後から生じた。これは開放状態の場合、溶媒の蒸発によりタンパク質と結晶化剤の濃度が急激に上昇し、タンパク質の凝集化が早期より進行したと解釈できる。
本研究から、開発した全反射エバネッセント光励起によるF-DLS計測システムが、微量液滴サンプルに対してタンパク質凝集・結晶化を高感度に分析できることが判明し、タンパク質結晶化で頻繁に用いられるハンギングドロップ蒸気拡散法に適した分析法であることが分かった。
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Research Products
(3 results)
