紫外円偏光二色性によるタンパク質構造のフェムト秒時間分解観察

利用紫外圆二色性对蛋白质结构进行飞秒时间分辨观察

• 批准号: 19J21800
• 负责人: 中山 智仁
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: University of Tsukuba
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-25 至 2022-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19J21800/
• 关键词: CNT; 抗体; タンパク質凝集体; ナノ材料; ナノ粒子; タンパク質; 二次構造; 円偏光二色性; 超高速分光; 深紫外パルス光; カーボンナノチューブ; 熱電材料

本研究代表者はこれまでに、2019年度は定常的な円偏光二色性分光装置の構築に取り組んだ。2020年度では、新型コロナウイルス感染症の感染拡大に伴い装置のさらなる構築作業を実施することができなかったために、やや遅れが生じていた。2021年度では引き続いて装置への超短パルス光を導入し時間分解能を付与することを試みた。しかしながら結果として、光学素子の納入の遅れなどを理由に2021年度中の装置の開発には至らなかった。一方で、本研究の測定対象であるカーボンナノチューブ(CNT)やタンパク質に関する新規材料の開発や物性理解を目指した研究においては成果を上げた。昨年度までに、タンパク質をCNTに吸着させることでCNTの電子状態を変調し得る可能性が示唆されたことを報告し、その詳細な機構の解明に取り組んできた。その結果、タンパク質中のシステイン残基がCNTの電子状態を変調していることを明らかにした。さらに、システイン残基はCNT複合体をフィルム上に加工した後も有効に働くことを明らかにした。本研究成果はCNTの新たな機能制御の手法として期待できる。また、ナノスケールでの相互作用に関連した抗体タンパク質に関する研究も実施してきた。抗体医薬品の製造過程や保管過程で形成されることが報告されている抗体凝集体は望まぬ免疫応答を誘発することが懸念されている。本研究では、この凝集体が投与された直後に血清タンパク質等と相互作用することで抗体凝集体の表面にどのような変化が生じるのかをin vitroの実験系で調査した。その結果、抗体凝集体の表面に血清タンパク質が吸着することでタンパク質コロナを形成し、さらに粒径が急激に成長することを発見した。本研究成果は国際誌に投稿し、現在改訂版を作成中である。その他、新たな共同研究を築くことで上記研究全てに関連する技術であるタンパク質の設計、発現、精製技術を習得した。

The representative of this study is to select the construction of a steady polarized dichroic spectrometer in 2019. In 2020, the construction of new types of infectious diseases and equipment was carried out. In 2021, we will try our best to introduce ultra-short light into the equipment. As a result, the optical element is included in the device development in 2021. In this study, the development and understanding of new materials were studied. In the past year, the CNT adsorption mechanism has been discussed in detail, and the electronic state of CNT has been changed. As a result, the electronic state of CNT is modulated by the residue in the molecule. In addition, it has become clear that the stilbene residues can be effectively processed on the CNT complex. The results of this study are expected to provide new functional control methods for CNT. The study on the relationship between antibody and quality in the interaction between the two groups has been carried out. The production process and storage process of antibody drugs are reported, and antibody aggregates are expected to induce immune responses. In this study, we investigated the interaction between antibody aggregates and serum in vitro. As a result, the surface of the antibody aggregate was adsorbed on the serum and the particle size was rapidly increased. The results of this research were submitted to the International Journal and are now being revised. The joint research of other and new technologies will be carried out in order to learn the technology of quality design, development and refinement.

项目成果

ヒト血清アルブミンが引き起こすヒトIgG凝集体の成長

人血清白蛋白诱导人 IgG 聚集体的生长

• 发表时间: 2021
• 作者: 中山智仁;平野篤
• 通讯作者: 平野篤

Alteration of Fermi-Level of Single-Wall Carbon Nanotubes via Protein Adsorption Observed by Ultrafast Spectroscopy

超快光谱观察蛋白质吸附改变单壁碳纳米管费米能级

• 发表时间: 2020
• 作者: Tomohito Nakayama;Takeshi Tanaka;Atsushi Hirano and Muneaki Hase
• 通讯作者: Atsushi Hirano and Muneaki Hase

Ultrafast photoinduced mechanical distortion of carbon nanotubes via electronic excitation

通过电子激发碳纳米管的超快光致机械变形

• DOI: 10.1364/up.2020.m4a.20
• 发表时间: 2020
• 期刊: OSA Technical Digest (Optical Society of America, 2020)
• 作者: Tomohito Nakayama;Takeshi Tanaka;Atsushi Hirano;and Muneaki Hase
• 通讯作者: and Muneaki Hase

Size evolution of antibody aggregates by the adsorption of serum albumin

血清白蛋白吸附引起的抗体聚集体尺寸演变

• 发表时间: 2020
• 作者: 中山 智仁; 長谷宗明;平野篤
• 通讯作者: 平野篤

Non-specific protein adsorption effect on electronic properties of carbon nanotubes investigated by ultrafast spectroscopy.

超快光谱研究非特异性蛋白质吸附对碳纳米管电子性能的影响。

• 发表时间: 2021
• 作者: Tomohito Nakayama;Hirotaka Inoue;Yuho Shigeeda;Yasuhiko Hayashi;Takeshi Tanaka;Atsushi Hirano and Muneaki Hase
• 通讯作者: Atsushi Hirano and Muneaki Hase