公募研究

高速AFMで探る膜界面分子協奏の力学原理：動的曲率・力学相関法の創成

研究代表者

内橋 貴之
名古屋大学・大学院理学研究科　教授
https://www.nagoya-d-lab.com/

研究概要

膜の変形と切断を担う膜リモデリングタンパク質群が、膜の曲率を如何に感知し、協奏的に機能するのか、その物理的機構には未解明な点が多い。本研究では、この問いに答えるための新たな「解析制御手法」を開発・確立する。具体的には、申請者が開発してきた一軸伸張機構付き探針走査型高速AFMを基盤とし、①波（リップル）状と②ドーム（ピラー）状という、形状の異なる二種類の曲率を動的に制御可能な基板を開発する。これらの基板上で、ダイナミンやBIN1の動的挙動をナノスケールで追跡すると同時に、高速力学マッピング機能を駆使して、膜の局所的な力学特性の変化を定量的に計測する。具体的には、以下の3つの項目に取り組む。
① 一軸伸張機構付き探針走査型高速AFMに搭載可能な曲率可変基板システム（波状・ドーム状）の開発・最適化
② 幾何学的に異なる曲率変化に対するダイナミンおよびBARドメインタンパク質の動態計測
③ 高速力学マッピングによる、膜の力学特性変化とタンパク質機能（結合親和性や集合体形成）の相関解析

研究代表者主要業績（代表者二重線、分担者一重線）

1. Ganser C, Nishiguchi S, Chan FY, Uchihashi T. A look beyond topography: Transient phenomena of Escherichia coli cell division captured with high-speed in-line force mapping. Sci. Adv. , 2025, 11, eads3010.
2. Kanaoka Y, Mori T, Nagaike W, Itaya S, Nonaka Y, Kohga H, Haruyama T, Sugano Y, Miyazaki R, Ichikawa M, Uchihashi T, Tsukazaki T. AFM observation of protein translocation mediated by one unit of SecYEG-SecA complex. Nat. Commun. , 2025, 16, 225.
3. Yagi-Utsumi M, Kanaoka Y, Miyajima S, Itoh SG, Yanagisawa K, Okumura H, Uchihashi T, Kato K*. Single-Molecule Kinetic Observation of Antibody Interactions with Growing Amyloid β Fibrils. J. Am. Chem. Soc. , 2024, 146, 31518-31528.

キーワード

高速AFM、膜界面分子協奏、膜リモデリング、曲率可変基板、力学特性（高速力学マッピング）、ダイナミン、BIN1