Visualization of single protein structure energy landscape using nanopore thermoscopy

使用纳米孔热镜法可视化单一蛋白质结构能量景观

• 批准号: 20J00261
• 负责人: 山崎 洋人
• 金额: $ 2.83万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-24 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J00261/
• 关键词: ナノポア; 生物物理; 局所加熱; 熱的融解

本研究は、ナノポアサーモスコピーを活用して、タンパク質の立体構造状態を観察し、波形解析を駆使することで、最終的には、生体分子構造の理解を目指す。本年度は、ナノポアサーモスコビーを用いた立体構造解析に向けて、波形データの詳細な解析・ナノポア通過時のモデルタンパク質構造状態の検証を行った。まず、昨年度の研究成果であるモデルタンパク質シトクロムcのナノポア計測結果において、遮蔽率60～50%程度の領域にブロードな通過時間分布が見られた。この研究成果の詳細な理解を深めるため、シトクロムcナノポア通過波形の電圧依存性について、解析したところ、遮蔽率60～50%程度の領域に存在する通過波形の割合が電圧上昇に伴い増加する傾向があった。この遮蔽率60～50%程度の領域に存在するナノポア通過波形は、膜タンパク質ナノポアを用いた先行研究においても、同様なナノポア通過波形結果が得られており、ナノポア通過時における分子とナノポアの相互作用、もしくは立体構造変化が由来することが示唆されている。この先行研究結果を参考にして、タンパク質変性剤である塩酸グアニジニウムを加えて、シトクロムcの構造変化がナノポア通過波形に与える影響を検証した。すると、塩酸グアニジニウムを加えたサンプルの方がこの遮蔽率60～50%程度の領域に占める通過波形の割合が多くみられ、この領域における波形分布は構造変化が由来することを示唆された。最後に、ナノポアサーモスコピーを活用して、シトクロムcのナノポア通過波形を観察したところ、ナノポア温度上昇に伴い、遮蔽率の推移が見られており、この研究結果は局所加熱場における立体構造は印加電圧場のみの条件と異なる可能性を示している。今後、温度上昇によるイオン流動性や分子通過流動性などその他の要因を精査し、本研究で明らかとなった成果をまとめる予定である。

は, this study ナ ノ ポ ア サ ー モ ス コ ピ ー を use し て, タ ン パ ク qualitative の three-dimensional structure state を 観 し, waveform parsing を 駆 make す る こ と で, eventually に は, living body of the molecular structure の understand を refers す. This year は, ナ ノ ポ ア サ ー モ ス コ ビ ー を with い た three-dimensional structure parsing に to け て, waveform デ ー タ の analytical, detailed な ナ ノ ポ ア through の モ デ ル タ ン パ ク quality construction status の 検 line card を っ た. ま ず research achievements, yesterday's annual の で あ る モ デ ル タ ン パ ク qualitative シ ト ク ロ ム c の ナ ノ ポ ア measuring results に お い て, cover rate of 60 ~ 50% degree の に ブ ロ ー ド な through time distribution が see ら れ た. こ の research の な detailed understanding を deep め る た め, シ ト ク ロ ム c ナ ノ ポ ア through waveform の electric 圧 dependency に つ い て, parse し た と こ ろ, cover rate of 60 ~ 50% に の field exist す る through a waveform の cut が rising electricity 圧 に with い raised plus す る tendency が あ っ た. こ の に の field cover rate of 60 ~ 50% extent す る ナ ノ ポ ア through waveform は, membrane タ ン パ ク qualitative ナ ノ ポ ア を with い た leading research に お い て も, with others in な ナ ノ ポ ア through the result of waveform が ら れ て お り, ナ ノ ポ ア through に お け る molecular と ナ ノ ポ ア の interaction, も し く は three-dimensional structure - the が origin す る こ と が in business Youdaoplaceholder0 されて る. こ の first results を reference に し て, タ ン パ ク mass - sexual tonic で あ る acid salt グ ア ニ ジ ニ ウ ム を plus え て, シ ト ク ロ ム c の structure - the が ナ ノ ポ ア with waveform に え る influence を 検 card し た. す る と, salt, acid グ ア ニ ジ ニ ウ ム を plus え た サ ン プ ル の party が こ の に の field cover rate of 60 ~ 50% degree of め る through waveform の cut and が く more み ら れ, こ の field に お け る は waveform distribution structure - the が origin す る こ と を in stopping さ れ た. Final に, ナ ノ ポ ア サ ー モ ス コ ピ ー を use し て, シ ト ク ロ ム c の ナ ノ ポ ア through waveform を 観 examine し た と こ ろ, ナ ノ ポ に ア temperature rises with い, cover rate の が see ら れ て お り, こ の results は bureau heating field に お け る three-dimensional structure は Inca electric 圧 field の み と の conditions different な を る possibility in し て い る. In the future, the temperature rise に よ る イ オ ン や liquid molecules by liquidity な ど そ の he の by を check し, this study で Ming ら か と な っ た results を ま と め る designated で あ る.

项目成果

レーザーエッチング効果を活用したナノポア加工技術の開発とこれを用いた分子検出

利用激光蚀刻效应的纳米孔加工技术的开发以及利用该技术的分子检测

• 发表时间: 2021
• 作者: 山崎 洋人;胡 蕊;趙 清; ワヌヌ メニ; 上村 想太郎
• 通讯作者: 上村 想太郎

フォトサーマル効果を活用した一分子ナノポア計測技術の創出

利用光热效应创建单分子纳米孔测量技术

• 发表时间: 2021
• 作者: Hisano Masumi;Chen Han Y. H.;山崎洋人 ,上村想太郎
• 通讯作者: 山崎洋人 ,上村想太郎

Northeastern University/Department of Physics(米国)

东北大学/物理系（美国）

Photothermally enhanced single molecule nanopore sensing

光热增强单分子纳米孔传感

• 发表时间: 2021
• 作者: Hirohito Yamazaki;Sotaro Uemura
• 通讯作者: Sotaro Uemura

ナノポアシーケンサーを用いた RNA 修飾の解析

使用纳米孔测序仪分析 RNA 修饰

• 发表时间: 2021
• 期刊: 細胞（特集 エピトランスクリプトミクス）
• 作者: 山崎 洋人;上田 宏生
• 通讯作者: 上田 宏生