2015 Fiscal Year Annual Research Report
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24227005
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
安藤 敏夫 金沢大学, 数物科学系, 教授 (50184320)
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| Project Period (FY) |
2012-05-31 – 2017-03-31
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| Keywords | 構造生物 / 1分子計測・操作 / バイオイメージング / タンパク質 / 細胞 / 走査プローブ顕微鏡 / ダイナミクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成27年度における本プロジェクトの研究実施内容と成果は以下の通り。
①タンパク質分子の機能動態撮影：本プロジェクトの開始以来、この課題はかなり進展したことから、次に取り組むべき試料系を開拓しつつ、観察実験を進めてきた。具体的には、膜孔形成毒素、種々の機能を有する天然変性タンパク質、酸化還元酵素、分子シャペロンなどである。膜孔形成毒素のひとつについては、成果を論文に発表した。天然変性タンパク質で見出した天然変性領域に関する一般則とその応用の成果を投稿し、現在審査段階にある。H27年度に投稿予定であったインターラクティブ高速AFMをミオシンＶに適用して得られた画期的な成果については、論文執筆を継続中である。膜孔形成毒素、酸化還元酵素、Rett症候群に関係する天然変性タンパク質については、H28年度中に投稿予定である。
②細胞などの大きな系で起こる動態を観察するための技術開発：高速・広域走査技術が確立した。探針走査型高速AFMの開発については、最適なカンチレバー固定法を見出し、論文として発表した。探針走査型高速AFMに組み込み可能な高速・広域スキャナーを完成させた。いくつかのタンパク質や細胞系で探針走査型高速AFMの性能を確認した。但し、カンチレバーのＸＹ走査をトラッキングするシステムに一部誤設計があったため、その修正作業を進め、H28年度前半で完了予定である。
③高速SICMの開発：イオン電導計測の高速化と低ノイズ化、ガラスキャピラリーを高速走査可能なスキャナーの開発が進んだため、試作装置全体を組み上げた。
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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
1. 試料ステージ走査方式の高速AFMを活用したタンパク質のダイナミクス観察と機能解明は既にかなり多くの系で進んでおり、当初の予定より進展している。
2. カンチレバーのXY走査をトラッキングする光学系に一部誤設計があったものの、探針走査型高速AFMはほぼ確立したと言ってよい。その結果、当初の計画になかった機能拡張の研究にも着手できるようになった。
3. 当初の予定になかったインターラクティブ高速AFMにより、ミオシンＶに加え新たに酸化還元酵素についても意義ある応用研究を行うことができた。
4. 高速SICMを実現するための要素技術をほぼ確立させ、試作機の製作が完了し、性能実証のための観察実験を進める段階に達した。
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| Strategy for Future Research Activity |
(1) H28年度（本プロジェクトの最終年度）
①タンパク質の動態観察：分離精製したタンパク質分子系の高速AFM観察及びインターラクティブ高速AFM観察の成果の内、未発表部分の多くを論文として発表する。
②広域・高速走査可能な高速AFM：広域走査可能な高速AFMを外膜が極めて柔らかいミトコンドリアに適用したとろこ、電位依存性チャネルの像を得ることができた。当初の技術的目的を達成したと言える。但し、走査条件によっては、外膜、或いは、外膜、内膜とも壊れることもあった。この破壊を逆に利用して内部の構造を観察可能か検討する。
③探針走査型高速AFM：既に完成間近であり、次年度（最終年度）前半に完成させる。
④高速SICM：試作機で性能実証のための観察研究を進めつつ、最終年度内に本格利用可能な装置全体を完成させる。
(2) 最終年度以降：①探針走査型高速AFMの応用研究として、膜を取り去った細胞やミトコンドリアの内部構造とその動態の観察、ニューロン（特にスパイン）の刺激への構造応答など、新しい研究に取り組む、②探針走査型高速AFMは他の技術との融合が可能なことから、機能拡張とともに、従来の高速AFMでは不可能であったイオンチャネルやタンパク質輸送膜タンパク質系の動態観察に道を拓く、③高速SICMの走査速度は飛躍的に向上したものの、空間分解能に未だ限界があることから、ガラスキャピラリー先端に更にナノ加工を施すなどして、空間分解能をAFMに匹敵するレベルにまで上げる、といったことを検討している。
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Research Products
(40 results)
