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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：
梅田健一
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Kanazawa University
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。

In the process of SMC chromosome formation, the important tasks are involved, and the principles of SMC chromosome formation are unknown. High speed AFM is used to visualize and explain molecular phenomena. A preliminary study on the use of optical micromirrors shows that the DNA is floating in the middle of the world, and the molecular motion is visualized. The high-speed AFM is necessary to visualize the molecular adsorption on the substrate. This problem has been overcome in previous years 'research, which has been successful in preventing nonspecific adsorption from occurring in lipid membranes, inhibiting adsorption forces, and visualizing molecules. The molecular structure of the molecule is observed when the absorption force is weak, and the molecular structure is observed when the absorption force is strong. In 2022, the lipid membrane composition, observation conditions, molecular decomposition conditions, optimization conditions, DNA SMC binding conditions, long-term stability, molecular decomposition energy, and possible conditions were successfully observed. In addition, SMC DNA binding can be determined by the presence and absence of DNA. The results of this study were compared with those of the previous study, and the results of this study were compared with those of the previous study.

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：
Appl. Phys. Lett.
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,

DOI：
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作者：
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作者：
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作者：
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梅田健一其他文献

National Crisis and Resilience Planning―How to Measure Huge and Compound Disaster that Causes National Crisis―

国家危机与复原力规划——如何衡量导致国家危机的巨大复合灾害——

DOI：
发表时间：
2016
期刊：
Journal of Disaster Research
影响因子：
0.8
作者：
梅田健一;小林圭;山田啓文;光田暁弘，浜野卓，喜舎場英吾，増田亮，北尾真司，小林康浩，瀬戸誠，小林寿夫，阪口友唯，依田芳卓，平尾直久，和田裕文;菅倫寛・秋田総理・清水哲哉・中島芳樹・上野剛・村上博則・平田邦夫・山下恵太郎・山本雅貴・吾郷日出夫・沈建仁;Itsuki Nakabayashi
通讯作者：
Itsuki Nakabayashi