ミリ秒の高時間分解能を持つ新しい蛍光顕微解析系の開発

开发具有毫秒级高时间分辨率的新型荧光显微镜分析系统

• 批准号: 16687006
• 负责人: 西坂 崇之
• 金额: $ 19.14万
• 依托单位: Gakushuin University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16687006/
• 关键词: 1分子ナノ計測; バイオイメージング; 蛋白質の構造; 分子マニピュレーション; 1分子生理学; 光学顕微鏡; 分子モーター; F_1ATPase; F_1-ATPase; 蛋白質分解酵素

本研究課題の最終目標は、蛋白質1分子の構造が変化する時の情報を、ミリ秒という高い時間分解能で画像化することであった。本研究期間中に、装置の基本概念に関する3件の特許出願を行い、そのうち2件が基礎研究に応用が可能であることを実施例を通して示すことができた。主な研究成果を以下にあげる。(1)高速カメラを用い、粒子の位置をサブミリ秒の分解能で3次元的に追跡する実験手法を開発した。さきがけ研究(JST)で独自に開発した技術(特願2005-197049「3次元位置観測方法及び装置」)に、粒子を低ノイズかつ高速で撮影する手法を加えたもので、現在1.4ナノメートルの位置決定能を実現している。第51回米生物物理学会等で報告。(2)まだミリ秒の分解能には満たないものの、蛋白質のサブユニットの動きを3次元的に観測することに成功した。試料は回転分子モーターF_1-ATPaseであり、この蛋白の中のγサブユニットはATPを分解するエネルギーにより一方向に回転する。この正確な回転平面を、個々の分子を対象にして決定し、軸の倒れを正確に見積もることができた。第44回生物物理学会年会等で報告。今後は蛋白質の3次元の構造変化について、装置系と観察する試料と改良を加え、ミリ秒の分解能を達成するべく様々な手法を総合的に開発する。また独自の顕微鏡技術の応用として、異なるテーマを進めている他の研究者と積極的に交流を進めており、これら共同研究からの新しい結果も期待される。特に大阪市立大の宮田真人教授、東大新領域の田口英樹助教授、情報通信研究機構との大岩和弘グループリーダーとの共同研究は活発である。光ピンセットや3次元顕微鏡等を用い、細胞運動、細胞内の蛋白の可視化、リニア分子モーターの挙動など、様々な分野に新しい研究手法を発展させることに成功した。

The ultimate goal of this research project is to provide information on the structural transformation of protein 1 molecules, and to provide information on the structural transformation of protein 1 molecules. During the research period, there were 3 licensed applications related to the basic concept of the device, and 2 applications related to the basic research. The main research results are as follows. (1)High speed tracking, particle position resolution, and three-dimensional tracking techniques have been developed. JST (Japanese Patent Application No. 2005-197049,"Three-dimensional Position Measurement Method and Device"), a method for detecting particles at low speeds and high speeds, and a method for determining the position of particles. The 51st chapter of the biophysical society et al. report. (2)The decomposition of protein and protein can be achieved in three dimensions. The sample is composed of two molecules: F_1-ATPase and ATP. The correct plane, the correct molecule, the correct axis, the correct product. Report on the 44th Annual Meeting of the Biophysical Society. In the future, the three-dimensional structural transformation of protein, the improvement of the device system, the improvement of the decomposition ability of protein, and the development of the integration method will be carried out. The application of micro-mirror technology alone, the progress of different researchers, the active communication, the joint research and the new results are expected. Professor Miyata of Osaka Municipal University, Professor Hideki Taguchi of Tokyo University, and Information and Communication Research Institute The application of optical microscope and 3D microscope, cell movement, visualization of proteins in cells, molecular dynamics, and differentiation of new research methods have been successfully developed.

项目成果

Single-molecule observation of rotation of F1-ATPase through microbeads.

通过微珠对 F1-ATPase 旋转的单分子观察。

• DOI: 10.1007/978-1-59745-490-2_12
• 发表时间: 2007
• 期刊: Methods in molecular biology
• 作者: T. Nishizaka;Kana Mizutani;T. Masaike
• 通讯作者: T. Masaike

3次元位置観測方法及び装置

3D位置观察方法及装置

• 发表时间: 2005

Tracking of 3-D motion with nanometer accuracy.

以纳米精度跟踪 3D 运动。

• 发表时间: 2007
• 期刊: Biophysical Journal Jan(abstr.)
• 作者: H.Umakoshi;N.Yoshimoto;R.Kuboi;久保井 亮一ら;水谷佳奈(他3名)
• 通讯作者: 水谷佳奈(他3名)

化学反応の1分子イメージング技術

化学反应的单分子成像技术

• 发表时间: 2007
• 期刊: 蛋白質 核酸 酵素 52
• 作者: H.Umakoshi;N.Yoshimoto;R.Kuboi;久保井 亮一ら;水谷佳奈(他3名);西坂宗之(他1名)
• 通讯作者: 西坂宗之(他1名)

Imaging of structural change of F_1-ATPase at the single molecular level.

F_1-ATPase 在单分子水平上的结构变化成像。

• 发表时间: 2006
• 期刊: Biophysical Journal Jan(abstr.)
• 作者: H.Umakoshi;N.Yoshimoto;R.Kuboi;久保井 亮一ら;水谷佳奈(他3名);西坂宗之(他1名);西坂宗之(他2名);西坂崇之(他3名)
• 通讯作者: 西坂崇之(他3名)