高速AFM/光ピンセット複合機を用いたSMCの液-液相分離の形成・破壊機構の解明

使用高速AFM/光镊组合装置阐明SMC中液-液相分离的形成和破坏机制

基本信息

  • 批准号:
    21K04849
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 2.75万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
  • 财政年份:
    2021
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2021-04-01 至 2024-03-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

コヒーシンやコンデンシンに代表される環状のモータータンパク質であるSMCは染色体の形成過程において重要な役目を担うが、その分子レベルの原理に関して不明な点が多い。そのため、高速AFMを用いて、サブ分子レベルでの現象を可視化し、原理解明を行うことを目的として研究を行っている。蛍光顕微鏡を用いた先行研究例では、DNAが宙に浮いた状態で実験を行うため、トポロジカル結合した分子の動きを可視化できるのに対し、高速AFMでは分子を基板に吸着させる必要があるため、うまくダイナミクスを可視化できない問題があった。この問題を克服するために、前年度の研究において、非特異吸着を防ぐことが可能な脂質膜を用いることで吸着力を抑制し、分子のダイナミクスを可視化することに成功した。しかし、吸着力を弱くした状態ではダイナミクスは見えるものの分子の構造が観察できないため、吸着力を強くすると分子が壊れてしまうという問題があった。2022年度において、脂質膜の組成と観察用のバッファー条件、分子のローディング条件などを最適化することで、DNAにSMCが結合した状態であっても長時間に渡って安定してサブ分子分解能イメージング可能な条件を見つけることに成功した。更に、SMCがDNAをトポロジカル結合するメカニズムとして、ヘッドから入る説とヒンジから入る説が未だに存在し、決着が付いていない状態にある。これを明らかにするために、ワイルドタイプと、加水分解を抑制したATPaseミュータントの実験結果を比較した実験を行い、SMCがDNAをエンブレースする真の描像を明らかにすることに成功した。
コ ヒ ー シ ン や コ ン デ ン シ ン に representative さ れ る annular の モ ー タ ー タ ン パ ク qualitative で あ る SMC は chromosome の formation に お い て mesh を bear important な service う が, そ の molecular レ ベ ル の principle に masato し て が い more unknown な point. そ の た め, high-speed AFM を with い て, サ ブ molecular レ ベ ル で を visualization し の phenomenon, the original understanding of Ming を う こ と を purpose と し を line っ て research て い る. 蛍 light 顕 micromirror を with い た leading research example で は, DNA が main に floating い た state で be 験 を line う た め, ト ポ ロ ジ カ ル combining し の た molecules move き を visualization で き る の に し seaborne, high-speed AFM で は molecular を substrate に sorption さ せ る necessary が あ る た め, う ま く ダ イ ナ ミ ク ス を visualization で き な い problem が あ っ た. こ の を overcome す る た め に, before the annual の に お い て, nonspecific, sucking を ぐ こ と が may be using い な lipid membrane を る こ と で emphatically を inhibit し, molecular absorption の ダ イ ナ ミ ク ス を visualization す る こ と に successful し た. し か し, suck on を weak く し た state で は ダ イ ナ ミ ク ス は see え る も の の molecular の tectonic が 観 examine で き な い た め, focus on strong を く す る と molecular が 壊 れ て し ま う と い う problem が あ っ た. 2022 annual に お い て, lipid membrane の と 観 examine with の バ ッ フ ァ ー conditions, molecular の ロ ー デ ィ ン グ conditions な ど を optimization す る こ と で, DNA に SMC が combining し た state で あ っ て も long に crossing っ て settle し て サ ブ molecules can イ メ ー ジ ン グ may see な conditions を つ け る こ と に successful し た. More に, SMC が DNA を ト ポ ロ ジ カ ル combining す る メ カ ニ ズ ム と し て, ヘ ッ ド か ら into る said と ヒ ン ジ か ら into る said が not だ に し, definitely the が pay い て い な い state に あ る. こ れ を Ming ら か に す る た め に, ワ イ ル ド タ イ プ と, hydrolytic decomposition を inhibit し た ATPase ミ ュ ー タ ン ト の be 験 results を し た be 験 を い, SMC が DNA を エ ン ブ レ ー ス す る is の stroke like を Ming ら か に す る こ と に successful し た.

项目成果

期刊论文数量(22)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
高速AFMの更なる高速化に向けたZ-スキャナの共振制御装置
进一步加速高速AFM的Z扫描共振控制装置
  • DOI:
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    ○巽和真;梅田健一;安藤敏夫;古寺哲幸
  • 通讯作者:
    古寺哲幸
Speeding up atomic force microscopy
加速原子力显微镜
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Architecture of zero-latency ultrafast amplitude detector for high-speed atomic force microscopy.
用于高速原子力显微镜的零延迟超快振幅探测器的架构。
  • DOI:
    10.1063/5.0067224
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    K. Umeda;C. Okamoto;M. Shimizu; S. Watanabe;T. Ando;N. Kodera
  • 通讯作者:
    N. Kodera
振幅計測装置及び振幅計測方法
振幅测量装置及振幅测量方法
  • DOI:
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
High-Speed AFM Study of Structural Maintenance of Chromosomes
染色体结构维持的高速 AFM 研究
  • DOI:
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    J. Shin;T. Kasama;R. Miyake;○K. Umeda and N. Kodera,
  • 通讯作者:
    ○K. Umeda and N. Kodera,
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Neural basis of color harmony and disharmony based on two-color combination
基于二色组合的色彩和谐与不和谐的神经基础
  • DOI:
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
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    0
  • 作者:
    梅田 健一;小林 圭;山田 啓文;Takashi Ikeda and Naoyuki Osaka
  • 通讯作者:
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液中動作FM-AFMを用いたイオン液体の局所溶媒和構造と表面構造/電荷との相関に関する研究
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  • DOI:
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    梅田 健一;小林 圭;山田 啓文
  • 通讯作者:
    山田 啓文
液中動作FM-AFMを用いた局所水和構造と表面構造/電荷の相関に関する研究
利用浸没式 FM-AFM 研究局部水化结构与表面结构/电荷之间的相关性
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    梅田 健一;小林 圭;山田 啓文
  • 通讯作者:
    山田 啓文

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    2024
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    $ 2.75万
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  • 资助金额:
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    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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  • 批准号:
    24K09425
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 2.75万
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    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 2.75万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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知道了