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KUR け 子ビームを用いたナノ構造研究 杉山正明
KUR け 子ビームを用いたナノ構造研究
京大原子炉 粒子線物性学研究分 杉山正明 井上倫太郎 佐藤信治 守島 健
１． ：
粒子線物性学研究分 X 線 中性子 ー ザー光 い た各種 子ビームを用い 物質 ナノ 構造研究を本プロ ェクト 子ビーム 核科学 革新的複合利用 端的物質科学 分析研究拠 点 構築 連携し 進 い 研究体制 (A) 当 分 運 用 し い 中 性 子 小 角 散 乱 (Small-Angle Neutron Scattering: SANS) 分光器 Cu 線源及び Mo 線源 X 線小角散乱(Small-Angle X-ray Scattering: SAXS)分 光 器 動 的 光 散 乱 装 置(Dynamic Light Scattering: DLS)分光器 分析超遠心器 (Analytical Ultracentrifuge: AUC ) 国内外 SAXS分 光 器(KEK-PF, SPring8) SANS 分 光 器(Quokka@
ANSTO, D22@ILL)を用いた構造測定 B) 中性子
散乱 い 今後ますます 要 水素化生体 高分子 供給 調製技術開発 (A), B 2つを中心
し い Fig.1 以後 各装置 研究開発 現状
ト ックス つい 簡単 紹介す
．SANS
当実験所 研究用原子炉再起動 伴いCN2 設置 SANS分光器(KumaSANS) 再稼働を進 い 導 管出口シャッター 改造 伴い従来 コ メーショ ンシステム 使用 く たた 新規 シス テム 設置を進 い 年度内 設置を完了し 測定を再開す 予定 あ
海外 SANS分光器を用いた研究 水晶体内タン パク質ク スタ ン 時計タンパク質 小麦タンパ ク質 を中心 遂行し い こ 研究 現 状 成果 つい 詳細 井上 佐藤 守島 報告を参照さ たい
．SAXS
当分 運用 SAXS装置 Cu線源 Mo線源 多く 共同利用申請 あ 運用開始直後 関わ
既 年間 30 件近く 共同利用を受け入 非常 高い活性状態 あ
Mo線源 SAXS装置 牛作 そ 高い物質透 過力を活用し 鉄鋼 固体材料 ナノ構造解析 を中心 利用さ い 加え 今年度 京 大院工 長田助教 共同 有機溶媒中 高分子構 造 研 究 開 始 し た 有 機 溶 媒 中 塩 素 等 中 原子を含 溶媒 場合光路長 1㎜程度
Cu 特性X線 透過す こ い
溶液構造 解析 牛作 利用 必須
Cu線源SAXS (CumaSAX: 熊作) 低寄生散乱ス ットを用いた光学系を装備し い こ あ 高輝度 ビーム 利用可能 あ こ 特長を生 し 高強度を保ち 測定可能 Q-range を小角 領域 ま 拡張す た 更 寄生散乱除去光 学系 導入を進 い こ 光学系 設置後
試料位置 2×108n/sec 強度を保ち 実用的
測定範囲を Q-0.005Å-1ま 広 こ 期待さ い 更 3 連 温度制御セル 導入 進 運用 効率化を図 予定 あ
小角散乱法 け 最大 問題点 試料 凝集 あ 特 機能性タンパク質 不安定 あ 濃 度 依存す 精製後 時間経過 単分 散状態 多様 凝集体を含 多分散状態 遷移 す こ 多い 一方 小角散乱 い 生体高分 子 構造解析 た 単分散溶液 必須条件 あ 凝集物を含 多分散溶液 構造解析 ほ 不 可能 あ こ 問題を解決す た 放射光施 設 設置 SAXS装置 分離精製カラム 抽出液を直接測定セル 流し そ 高強度を生 し
流 いく溶液 含ま 凝集前 生体高分子 を 希 薄 濃 度 ま ま SAXS 測 定 を す い う SEC-SAXS (Size-Exclusion Chromatography SAXS) シ ステムを装備し い 本分 パラメータを 流 速 濃 度 を 調 節 し 最 適 化 を 施 す こ こ
SEC-SAXS システム 同等 測定を熊作 い
可能 あ こ を確認した そこ 現在UNISOKU
共同 Lab-SEC-SAXSシステム 開発を行 い
．AUC
AUC 溶 質 分 子を 含 溶 液セ ルを 高 速回 転す こ 遠心力 遠心方向 溶質分子 凝集し
いく =沈降し いく 過程 経時変化を観測す Figure 1. 研究体制 模式図
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KUR け 子ビームを用いたナノ構造研究 杉山正明
沈降速度 分子 分子 形状 依存す AUC 溶質分子こ 構造パラメータを得 こ
AUC Beckman Coulter社製 超遠心分 析装置XL-Iを導入した 現在 初期トラブルをほ 克服し 種々 蛋白質 測定を開始し い XL-I
UV吸光光学系 イ ー干渉光学系 実装さ い 単純 タンパク質溶液 く ATP 含有水溶液 DNA,RNA 核酸 金ナノ粒 子 多様 分子 構造パラメータを取得す こ
可能 あ
今後 2つ SAXS分光器 SANS分光器 相補的 利 用 を 展 開 し い く 予 定 あ (詳 細 守 島 報 告を参照さ たい)
．KIDs project
中性子散乱 い タンパク質 水素化 外すこ い主要技術 あ KIDS project 単 水素化タンパク質を調製す こ を目指す く
水素化タンパク質 供給体制 確立 水素化率 制御技術 確立
水素化率 測定技術 確立
高効率 大 調製技術 確立
低コスト調製技術 確立
を目指し い
詳細 井上 報告 詳しい 本年度 水中 不可視化可能 75% 水素化タンパク質 大 調製 成 し こ を用いた高濃度系 タンパク 質 様態観測 成 し い
．ナノ構造研究
ナノ構造研究 成果 ク スタ ン 時計タン パク質 クロマチン PbaA TAF 多岐 わた い また 食品科学 注目し こ ま
小麦タンパク質 加え 大豆タンパク質 ナノ構 造研究 ま 展開し い こ 研究 詳細 佐藤 報告を参照さ たい
７．今後
本分 上述 う 装置開発 測定法開発 解析法開発 実際 生体高分子 ナノ構造研究ま
幅広く展開し 今後 こ 方向を発展さ せ い たい 考え い こ 中 今後 多 く 共 同 研 究 を 受 け 入 た 小 角 散 乱 測 定 試料調製 計算機を用いた構造解析 可能 人 材 必要
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