１分子・多分子計測の相互理解から展開する新しいナノバイオサイエンス

从单分子和多分子测量的相互理解中发展起来的新纳米生物科学

• 批准号: 14J07839
• 负责人: 松下 祐福
• 金额: $ 1.6万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2014
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2014-04-25 至 2017-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14J07839/
• 关键词: 過飽和溶液; 溶液中局所ダイナミクス; 分子間クラスター; 溶液中の局所構造; 結晶核形成; 相転移現象; 分子クラウディング; タンパク質フォールディング; X線1分子追跡法; MHC

本研究では、DXT （X線１分枝追跡方）と DFM（暗視野顕微鏡） を用いて、無機および、タンパク質過飽和溶液のナノスケール溶液ダイナミクス観察を行った。本実験結果より、過飽和溶液中には非常に小さい局所力場（fN - aN スケール）が存在することが明らかとなった。この動的特性は、過飽和溶液中に含まれるネットワーク明滅を繰り返す動的過程を直接的に反映した場の特性であると考えられ、この場は、過飽和溶液からの結晶化現象の理解やその制御研究に貢献すると考えられる。さらに、我々は、SAXS による酢酸ナトリウム過飽和溶液中に含まれる構造体のナノスケールサイズの推定や、CD 測定を用いた、リゾチーム過飽和溶液中のリゾチーム分子内構造を計測することで、およそ数十 nm 程度で存在すると考えられているリゾチームクラスター内部の分子内構造を反映する重要な構造変化を取得することに成功した。また、DLS（動的光散乱法）を用いて、過飽和条件下におけるリゾチーム分子の凝集体形成観察実験を行った。本結果より、自発的な核形成を伴う過飽和条件下（４℃）において、2-3量体のクラスターサイズに相当する散乱強度変化を確認した。このことは過飽和条件下におけるリゾチーム分子間の核形成過程がリゾチーム分子間クラスターを経由することで、進行することを明らかにした。本結果は、現在まで平均情報として埋もれてしまっていた溶液中の密度揺らぎや、ネットワークの動的特性が、局所的な溶液状態に顕在化していることを示すものである。このことは、現在まで未解明な部分の多い、結晶化や核形成プロセス研究において、溶質分子群の動態と、その局所振る舞いの理解を促し、今後その現象解明に大きく貢献していくものと期待される。

在这项研究中，我们使用 DXT（X 射线单分支跟踪方法）和 DFM（暗视野显微镜）观察了无机和蛋白质过饱和溶液的纳米级溶液动力学。该实验的结果表明，过饱和溶液中存在非常小的局部力场（fN - aN 尺度）。该动态特性被认为是直接反映过饱和溶液中包含的重复网络闪烁动态过程的场特性，并且该场对于理解和控制过饱和溶液的结晶现象很有用，人们认为它将有助于研究。 。此外，我们通过SAXS估计了过饱和乙酸钠溶液中所含结构的纳米级尺寸，并使用CD测量测量了溶菌酶过饱和溶液中溶菌酶的分子内结构，我们成功地获得了反映溶菌酶内部分子内结构的重要结构变化。簇，被认为在一定程度上存在。我们还进行了一项实验，利用 DLS（动态光散射）观察过饱和条件下溶菌酶分子聚集体的形成。从该结果，我们确认，在伴随自发成核的过饱和条件（4°C）下，散射强度随着二聚体的簇尺寸而变化。这表明过饱和条件下溶菌酶分子之间的成核过程是通过溶菌酶分子间簇进行的。该结果表明，迄今为止一直隐藏为平均信息的解中的密度波动和网络的动态特性在局部解状态中变得明显。我们希望这将促进对结晶和成核过程研究中溶质分子动力学及其局域行为的理解，这在很大程度上尚未得到探索，并将极大地有助于将来对这些现象的阐明。

项目成果

Observation of High Accuracy Rotational Dynamics and Dissolution Characteristics of Gold Nanocrystals on Sodium Acetate Supersaturated Solution

金纳米晶体在乙酸钠过饱和溶液中的高精度旋转动力学和溶解特性观察

• DOI: 10.1380/jsssj.36.539
• 发表时间: 2015
• 作者: 松下裕福;関口博史;一柳光平;池崎圭吾;後藤佑児;佐々木裕次
• 通讯作者: 佐々木裕次

X線1分子追跡法によるタンパク質過飽和溶液中 における局所ダイナミクス構造計測

X射线单分子追踪法测量蛋白质过饱和溶液的局部动力学结构

• 发表时间: 2016
• 作者: 松下祐福; 関口博史; 太田昇; 池崎圭吾; 後藤佑児; 佐々木裕次
• 通讯作者: 佐々木裕次

マイクロ秒過飽和状態のダイナミクス観察

微秒过饱和状态动力学观察

• 发表时间: 2017
• 作者: 松下祐福;関口博史;太田昇;一柳光平;池崎圭吾;後藤祐児;佐々木裕次
• 通讯作者: 佐々木裕次

無機、タンパク質過飽和溶液中のナノサイズ分子ネットワークのマイクロ秒Ｘ線時分割観察

过饱和无机和蛋白质溶液中纳米级分子网络的微秒 X 射线时间分辨观察

• 发表时间: 2015
• 作者: 松下祐福・関口博史・太田昇・池崎圭吾・後藤佑児・佐々木裕次

酢酸ナトリウム過飽和溶液中における金ナノ結晶の分散状態とその高精度 1 分子回転動態観察

金纳米晶在过饱和乙酸钠溶液中的分散状态及其高精度单分子旋转动力学观察

• 发表时间: 2016
• 作者: 松下祐福; 関口博史; 一柳光平; 池崎圭吾; 後藤佑児; 佐々木裕次
• 通讯作者: 佐々木裕次