米乐m6中国官方网站 首次观察到单个蛋白质分子聚集时的激发运动！

以生物体中蛋白质分子的异常聚集而闻名淀粉样变性（注2）它与20多种疾病的关系已被讨论，包括阿尔茨海默病和帕金森病等神经系统疾病，II型糖尿病等内分泌疾病以及朊病毒病等。然而，迄今为止尚未建立针对每种疾病的有效治疗方法。这些未解决问题的主要原因是缺乏有关生物溶液中蛋白质分子动态行为的信息。在这项研究中，我们的目标是观察蛋白质溶液的局部单分子动力学并建立其测量技术，并作为聚集过程的模型案例，过饱和溶液（注3）条件下的分子聚集。

　东京大学先端科学研究生院佐佐木雄二教授（同时兼任米乐m6官方网站-东京大学先进操作测量技术开放创新实验室）以及大阪大学、神户大学和高亮度光科学中心的研究小组X射线单分子追踪法（衍射 X 射线跟踪； DXT）8919_9024飞牛顿（注5）非常喜欢弱力场(注6)。这表明分子聚集体（网络）的重复形成和崩溃伴随着强烈的布朗运动。这些研究成果使得观察单分子蛋白质聚集过程成为可能，该过程与阿尔茨海默病等疾病的发病机制密切相关，为未来开发利用过饱和现象的全新治疗策略提供了可能性。

　在与疑难杂症相关的蛋白质分子系统中，在含有比溶解度更多的分子的溶液状态下，提取集中于单个分子的动态信息是完全不可能的。该研究小组使用的超灵敏单分子测量方法DXT，在蛋白质分子中所需的氨基酸位置上化学标记直径为20-80纳米（nm）的超细金纳米晶体，并通过X射线衍射观察对纳米晶体的运动（方向）进行高速时间分辨跟踪。这项技术和概念是由Yuji Sasaki教授于1998年设计并论证的。目前，DXT是世界上最准确、最快的单分子动力学测量技术。迄今为止，这种DXT一直用于单分子的高速测量，但这一次，这是第一次，纳米微区(注7)我们发现它可以应用于动态测量。特别是，我们尝试在蛋白质溶液条件下进行测量，其中存在实验中未证实的结晶前体，并成功地以高精度（皮米= 1/1000纳米，当转换为平动运动时）和高速（微秒）实际测量了用蛋白质分子标记的单个金纳米晶体颗粒的旋转动力学。 DXT 是大型同步加速器辐射设施SPring-8（注8）的高亮度准单色X射线的光束线（BL40XU）上进行。

　通过该实验，证实在微秒时间尺度上，在稳定的蛋白质溶液（10mg/ml溶菌酶）状态下，纳米晶体动力旋转速率在37毫弧度（mrad）处达到峰值，但在聚集状态（20mg/ml溶菌酶）中出现了95mrad的新峰。这一结果表明在溶质致密条件下存在离子网络结构，这一点在佐佐木教授课题组2015年发现的无机材料的激发运动中也得到了证实，并证实了无机和有机系统以及蛋白质分子所共有的动力学特性。此外，当将这种强烈的布朗运动转换为施加到金纳米晶体上的力时，我们证实涉及一种称为飞牛顿的弱力场。我们认为，这种动态聚集现象是一种重要的物理现象，它允许蛋白质分子剧烈运动并保持溶液状态，而不会在高浓度条件下结晶而导致沉淀。这项研究的结果由自然出版集团发表（自然出版集团) 电子期刊“科学报告'' 将于 11 月 1 日在线发布。

　本新闻稿是与东京大学、米乐m6官方网站、大阪大学、神户大学和高亮度光子科学研究中心 (SPring-8/JASRI) 的联合声明。此外，本研究是基于2014年度通过的科学研究补助金（研究领域提案型）“3D活性位点科学”（研究领域代表：奈良科学技术大学大门博教授）（研究代表：佐佐木雄二教授）和日本医疗研究开发机构的“3D活性位点科学”（研究代表：佐佐木雄二教授）研究项目“生物学中的3D活性位点科学”（研究代表：佐佐木雄二教授）。创新先行研究开发支援项目（AMED-CREST）的研究开发领域：“基于对生物稳态维持、转化、破坏机制的网络理解，实现最佳医疗护理的技术创造”（研究开发代表黑尾诚教授）^※）的支持。

　*随着 2015 年 4 月日本医学研究开发机构的成立，该研究开发领域从日本科学技术振兴机构 (JST) 转移。

杂志名称：科学报告（11 月 1 日发布的在线版本）
论文标题：过饱和溶液中蛋白质组装网络的纳米级动力学
作者：Y松下¹，H关口²，JW。张^1,5，西岛先生³，K池崎¹，D滨田⁴，YGoto³，YC佐佐木^1,2,5（通讯作者：YC Sasaki）
1 东京大学前沿科学研究生院材料科学系、2 高亮度光子科学研究中心 (JASRI/SPring-8)、3 大阪大学、4 神户大学、5 AIST-东京大学 OPERANDO-OIL

DOI 号：101038/s41598-017-14022-7
摘要网址：wwwnaturecom/articles/s41598-017-14022-7

（注1）布朗运动

在溶液中的微粒（在本例中为金纳米晶体）中观察到随机粒子运动（旋转和平移）。从布朗运动分析中可以获得溶液粘度、密度和流速等详细信息。[返回来源]

（注2）淀粉样变性

淀粉样变性是一种不溶性蛋白质分子，一般具有纤维结构，难溶于水。淀粉样蛋白)，被定义为一组沉积在器官中并导致功能障碍的疾病。已知淀粉样蛋白是一种当使用电子显微镜观察时呈现出直径为8至15nm的纤维结构的物质。众所周知，生物体中存在的各种蛋白质分子会变成淀粉样蛋白。[返回来源]

(注3)过饱和溶液

是一种溶液状态，即使在正常溶液中可溶解的物质的量超过极限，也能稳定存在而不产生沉淀。这种现象在多种溶液中都可以观察到，从无机物到有机物甚至蛋白质分子。过饱和现象不仅是结晶技术的核心，而且在从医疗到工业领域都有广泛的应用，例如利用潜热现象（结晶过程中的放热现象）的储热技术、用于难溶性药物在体内有效运输的药物开发以及纳米材料生产过程中的形态控制（形状、尺寸、单分散性）。[返回来源]

(注4) X射线单分子追踪法(衍射 X 射线跟踪； DXT）

一种用待评估动态特性的分子或聚集体标记几十纳米的金纳米晶体的技术，并以高速时分方式跟踪金纳米晶体的运动，作为来自金纳米晶体的X射线衍射的劳厄斑的运动。它由佐佐木雄二教授于1998年发明，并于2000年公布，此后测量并发表了许多蛋白质分子的内部运动（物理评论快报、物理评论、BBRC、细胞、生物物理杂志、科学报告ETC。）。其原理如下图所示。 DXT 是目前唯一检测动态分子组装体（异质结构材料）的方法。[返回来源]

（注 5）飞牛顿

毫微微(毫微微，符号：f)是国际单位制（SI）中的前缀之一，是10的基本单位^-15金额为 0000000000000 001 倍，即万亿分之一。牛顿 (牛顿，符号：N) 是国际单位制 (SI) 中的力单位。对于质量为 1 公斤的物体，1 牛顿等于 1 米每秒 (m/s)²)加速度的力。例如，据说可以抑制纳米粒子布朗运动的力为几飞牛顿（作用于1kg重量的重力的一千万亿），据说该力大于作用于纳米粒子的重力或粘性力。以克为单位，为万亿分之一克的 1/1000。也可以称为作用在直径01微米的水滴上的重力。[返回来源]

(注6)弱力场

作用在物体上的力由物体的位置唯一确定的空间区域。该测量基本上测量单个蛋白质分子的布朗运动。在正常的自由布朗运动中，不存在力场，测量的是完全自由运动的随机运动与时间的关系。该实验的结果证实了随着时间的推移增加运动量的效果。该力场被认为与蛋白质分子聚集体的形成有关。[返回来源]

(注7)纳米微米区域

纳米(纳米，符号：n)是国际单位制（SI）中的前缀之一，是10的基本单位^-9是两倍（= 十亿分之一，0000000001 倍）。 1 纳米 = 0000000001 米。很明显，用 DXT 标记的金纳米晶体的运动不仅可以用来测量标记物体的运动，还可以测量其周围水分子的运动。这个区域就是纳米微米区域。[返回来源]

(注8)大型同步加速器辐射装置SPring-8

这是位于兵库县播磨科学园区市的 RIKEN 设施，可产生世界上最高性能的同步加速器辐射，并由日本高强度光子科学研究所 (JASRI) 运营和支持。 SPring-8 的名称是S上P霍顿环8GeV同步加速器辐射是一种薄而强大的电磁波，当电子加速到几乎等于光速并且其行进方向被电磁体弯曲时产生。在 SPring-8，我们正在利用这种同步加速器辐射进行广泛的研究，包括纳米技术、生物技术和工业应用。[返回来源]