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研究の内容

A02班 膜超分子モーターを解析する1分子ナノバイオ技術の創出

  3次元を検出する新しい原理の光学顕微鏡で解明する膜超分子モーターの作動原理
研究代表 西坂 崇之 (学習院大学・理学部・教授)

 独自の光学顕微鏡技術を用い、膜超分子モーター(主にFoF1-ATPase)の作動原理について、1分子のレベルで解明することを目標とする。

これまでに開発を進めてきた技術として、粒子の運動を3次元で検出することのできる光学系、および色素1分子の角度を高い精度で決定できる全反射型顕微鏡がある。

これらの性能を空間分解能・時間分解能の2点から向上させ、光学顕微鏡の新しい手法を切り開く。

そしてダイナミックな構造変化が予想される蛋白の特定の領域を、単一蛍光粒子や1個の蛍光色素で標識し、蛋白質の構造変化の検出に応用する。

従来はNMRやX線結晶解析等の方法でしか議論できなかった蛋白質の構造であったが、新しい光学系により、活性を持った1分子を対象としてダイナミックな構造変化が定量的に捉えられていくはずである。

この「1分子構造研究」という新しいパラダイムの確立を目指しながら、蛋白質の精緻な作動原理を解明する。

  マイクロナノ加工技術を用いた膜タンパク質機能解明のためのプラットフォーム
研究代表 竹内 昌治 (東京大学・生産技術研究所・准教授)

 本研究の目的は、膜超分子モータの機能解明の効率化を図る実験プラットフォームを、マイクロ・ナノ加工技術によって確立することである。

具体的には、
(1) 膜分子が再構成可能な脂質2重膜アレイ(平面膜チップ)
(2) 1分子観察のための溶液交換可能なマイクロチャンバー(溶液交換マイクロチャンバー)
の実現に取り組む。

これらのシステムを、実際に他のグループに提供することによって、膜超分子モーターのサイエンスに寄与することを目指す。

平面膜チップの研究では、マイクロ・ナノ加工によって小孔を作成し、再現性,安定の問題に取り組む。

さらに,多チャンネル化に取り組み、膜タンパク質の機能を高速にスクリーニング可能なシステムを実現する。

溶液交換マイクロチャンバーの研究では、一方向バルブをマイクロ加工技術で作成し、マイクロチャンバーと集積化することによって、微小空間内の溶液を高速に還流できるシステムを実現する。

これらを誘電泳動システムや磁気ピンセットの技術と組み合わせ、F1回転モータの回転運動を、機械的、化学的に制御することで、回転機構に関する新たな知見を得る。


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