分子機械の一分子生理学

分子机器的单分子生理学

基本信息

批准号：
05F05903
负责人：
木下一彦
金额：
$ 1.54万
依托单位：
Waseda University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

前年度に引き続き、回転分子モーターF1-ATPaseのトルク(回転力)測定を主目的とした高精度磁気ピンセットシステムの開発を行った。基本的に、一組の水平対向型電磁石のちょうど中央に試料を置いて磁場を印加する。(1)磁場の均一性がトルク測定の精度を決めるので、地磁気および顕微鏡部品の残留磁化の影響を除くため、補助コイルを設置して均一磁場を得た。(2)励磁電流による熱が焦点ぼけを生じさせることが分かったので、断熱処置を施した。(3)磁極間中央に試料を置く必要があるため、試料台が細長い形状となり、これを微動させるときに振動が生じる問題を解決した。市販の磁気ビーズは大きさ・形状が不揃いなので、磁性ナノロッドを自作した。酸化アルミニウムの鋳型の中に金属を電着することにより、任意の形状・組成のナノロッドができるようになった。太さ40nmのものも作れるが、光学顕微鏡での撮像には太さ0.25μm、長さ1μm程度のものが適していることが分かった。上記の磁気ピンセットシステムと組み合わせることにより、1pNnmから数百nNnmまでの広範囲のトルクを測定できる。なお、この系は、空間分解能1μm程度で局所的な磁場強度の測定に使うこともでき、その場合の感度はミリガウスという、通常のガウスメーターを超える高感度を実現できる。トルクの較正ないし磁場強度測定のためには、ナノロッドをDNAを介して床面にくくりつける。ナノロッドが帯磁すると凝集する傾向があるので、面密度は低く抑える必要がある。

从上一年开始，我们开发了一个高精确的磁镊子系统，其主要目的是测量旋转分子运动F1-ATPase的扭矩（旋转力）。本质上，将样品精确地放置在一组水平相对的电磁体的中心，以施加磁场。（1）由于磁场的均匀性决定了扭矩测量的准确性，因此安装了辅助线圈以获得均匀的磁场，以消除显微镜组件的地磁和残留磁化的影响。（2）发现由激发电流引起的热量引起散焦，因此应用了绝缘。（3）由于必须将样品放在两极之间的中心中，因此样品支架变长且拉长，并且在稍微移动时就会发生振动问题。市售的磁珠的尺寸和形状不均匀，因此我制作了自己的磁性纳米棒。通过将金属电沉积到氧化铝模具中，已经使任何形状和组成的纳米棒成为可能。尽管可以创建40 nm的厚度，但已经发现厚度约为0.25μm，长度约为1μm，适用于使用光学显微镜进行成像。通过与上述磁性镊子系统结合使用，可以从1pnnm到数百个NNM测量各种扭矩。该系统还可以用来用大约1μm的空间分辨率来测量局部磁场强度，在这种情况下，灵敏度是Milligauss，可以达到超过正常高斯仪表的高灵敏度。对于扭矩校准或磁场强度测量，纳米棒通过DNA连接到地板上。由于磁性磁化时纳米棒倾向于聚集，因此必须将面积密度保持低。