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

基本信息

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

项目摘要

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。

这位首席研究人员在2019年一直在建造稳定的圆形二色性光谱仪。在2020财年，由于Covid-19的蔓延，由于无法在设备上进行进一步的施工工作，因此延迟了一些延迟。在2021财年，我们继续向设备引入超短脉冲光线以提供时间分辨率。但是，结果，由于光学元素的交付延迟，无法实现该设备在2021财政年度的开发。另一方面，我们在旨在开发与碳纳米管（CNT）和蛋白质有关的新材料的研究中取得了成果，这些材料是本研究中测量的目标，并了解物理性质。到去年，我们报告说，它可以通过将蛋白吸附到CNT中来调节CNT的电子状态，并一直在努力详细阐明这些机制。结果，揭示了蛋白质中的半胱氨酸残基调节CNT的电子状态。此外，揭示了在将CNT复合物加工到膜上后，半胱氨酸残基有效地工作。这一研究发现可以作为控制CNT功能的新方法。我们还对与纳米级相互作用有关的抗体蛋白进行了研究。人们担心在制造和储存抗体药物期间形成的抗体聚集体会诱导不良的免疫反应。在这项研究中，我们研究了体外实验，以确定抗体聚集体表面的变化，当时这些聚集体在给药后立即与血清蛋白相互作用等。结果，发现血清蛋白吸附在抗体聚集体表面上，形成蛋白质电晕，粒径进一步生长。这项研究的结果已提交给国际期刊，目前正在修订版中准备。此外，通过构建新的协作研究，他已经获得了与上述所有研究有关的技术设计，表达和净化蛋白质的技术。

项目成果

期刊论文数量（12）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

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

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
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

DOI：
发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
0
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)
影响因子：
0
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

DOI：
发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
0
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。

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
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