Low Mosaicity Crystallization of Proteins by Temporal and Spatial Active-Control of Mass Transfer

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研究2年目の目標は，前年度の研究進捗状況が計画通りであったことから，申請書記載の通りとした．年度前半はタンパク質の結晶成長速度をパラメータとした最適透過膜配置の検討を数値シミュレーションにより行い，種結晶周囲の濃度場が周方向により均一となるような配置を検討した．数値シミュレーション結果より，対流による濃度斑を温度勾配起因対流により抑制できる可能性が示唆され，結晶成長に影響を及ぼさない範囲での温度勾配を種結晶周囲に形成させ濃度斑の低減を図ることとなった．併せて，有孔透過膜の最適配置についても継続検討し，濃度勾配起因対流も併用していくこととなった．以上のように，種結晶周りの濃度場均一化については，当初予定をしていた濃度対流による制御から温度対流を加味した制御に変更したことに伴い，結晶成長セルの設計・製作には本年度至ってはいない．しかしながら，温度場を局所的に制御するという新たなアイディアが創出され，それを具現化するよう研究の方向性を微変更した．これまでは温度制御は1チャネルのみを計画していたが，本年度の数値シミュレーション結果により5セグメントに種結晶周囲を分割させ，独立した温度制御を行うことで濃度斑の低減が図れることが明らかとなったため，年度後半はマルチチャネル温度制御装置の製作を行った．研究室既存のアルゴリズムを有効利用することでシステム開発期間の短縮化を行い，年度内に<0.1Kの制御を有するマルチチャネルの温度制御システムを製作した．また，有孔透過膜のタンパク質分子量依存性についても，実験的な検証を進めてきた．計3種のタンパク質を用いた膜透過量可視化実験を行い，タンパク質分子量と膜仕様の関係を導出した．本研究成果は現在国際雑誌に投稿すべく共同研究者と執筆をしている．また，4件の国際会議において講演を行い，内1件は基調講演として研究成果を世界的に周知した．