ナノレベルイメージングによる分子の機能および構造解析

文献情報

• 文献番号: 200500203A
• 報告書区分: 総括
• 研究課題名: ナノレベルイメージングによる分子の機能および構造解析
• 課題番号: H14-ナノ-001
• 研究年度: 平成17(2005)年度
• 研究代表者(所属機関): 盛 英三(国立循環器病センター研究所 心臓生理部)

研究分担者(所属機関)

• 望月直樹(国立循環器病センター研究所　循環器形態部)
• 若林繁夫(国立循環器病センター研究所　循環分子生理部)
• 武田壮一(国立循環器病センター研究所・心臓生理部)
• 増田道隆(国立循環器病センター研究所・循環器形態部)
• 井上裕康(奈良女子大学生活環境学部生活環境学科食物科学専攻)
• 中村俊(国立精神・神経ｾﾝﾀｰ神経研究所･診断研究部)
• 諸根信弘(国立精神・神経ｾﾝﾀｰ神経研究所･微細構造研究部)
• 和田圭司(国立精神・神経ｾﾝﾀｰ神経研究所･疾病研究第四部)
• 土屋利江(国立医薬品食品衛生研究所)
• 中澤憲一(国立医薬品食品衛生研究所)
• 中岡竜介(国立医薬品食品衛生研究所)
• 永井健治(北海道大学・電子科学研究所)

• 研究区分: 厚生労働科学研究費補助金 厚生科学基盤研究分野 萌芽的先端医療技術推進研究【ナノメディシン分野】
• 研究開始年度: 平成14(2002)年度
• 研究終了予定年度: 平成18(2006)年度
• 研究費: 152,200,000円
• 研究者交替、所属機関変更: -

研究報告書（概要版）

研究目的

疾患制圧のためにナノテクノロジーを駆使して、病態の理解・診断法、および治療法の開発を目指した研究を行う。

研究方法

①分子機能イメージング：循環系では細胞の接着にかかわるRap1分子の機能解明を可視化した。神経系では蛍光性神経機能分子を作製し、タンパク質の細胞内での構造・動態を明らかにした。新たなイメージング技pの開発として、化学発光法の応用と活性酸素（一重項酸素）の産生による生体分子の選択的破壊法を開発する。②構造イメージング：X線回折法を用いて疾患関連タンパク質の結晶構造を解析した。ナノ医用材料の開発に関して、ATP受容体（ラットP2X2受容体）の構造をAFMで観察し、硫酸イオンおよび骨芽細胞の分化を促進するニオブイオンを取り込んだ新規セラミックス材料の骨形成能を評価した。

結果と考察

① 分子機能イメージング：循環系では、VE-cadherin依存性の細胞接着に関して、cAMPの下流でEpac
(Rap1の活性化因子)の関与を証明した。神経系では、脳由来神経栄養因子BDNFが発達期の興奮性シナプスの受容体形成に重要であることを示した。また、ユビキチン水解酵素L1型の分子構造と発症リスクの関連中性子小角散乱法で明らかにした。新たなイメージング技術の開発では、化学発光タンパク質を導入して、短い露光時間（30ms?5s）での画像取得を実現した。また、効率よく一重項酸素を産生する色素を見出した。２種類以上の生体分子を異なる波長で独立に破壊する技術を開発した。②分子構造イメージング：X線回折法により、蛇毒由来血管内皮細胞アポトーシス誘導因子の構造を2.5Å分解能で決定した。また、イオン交換輸送体調節因子複合体の結晶構造を2.8Åの解像度で解明した。さらに、BARドメイン構造を有する細胞内情報伝達分子等のタンパク構造EndophilinのBAR(Bin-Amphiphysin-Rvs)ドメインの結晶構造を明らかにした。ナノ構造に基づく医用材料の開発に関して、ATP受容体(P2X2)の構造をAFMで観察した。また、ニオブイオンが導入された新規なHApナノ粒子の合成に成功した。これが骨芽細胞の骨形成能を促進することが明らかとなった。

結論

イメージングによる細胞内・組織での分子の機能の理解、分子の構造決定による創薬基盤情報、さらにはこれらのナノテクノロジーに基づく臨床画像診断技術の開発、新規医用材料の開発など次世代医療の基盤技術に貢献した。

公開日・更新日

• 公開日: 2006-04-12
• 更新日: -