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タンパク質結晶装置用の気泡噴出部材及びタンパク質吸着気泡噴出部材、タンパク質結晶装置及びタンパク質結晶化方法、並びにタンパク質結晶切削装置及びタンパク質結晶切削方法

国内特許コード P150012097
整理番号 K035P51
掲載日 2015年6月24日
出願番号 特願2013-179848
公開番号 特開2015-048268
出願日 平成25年8月30日(2013.8.30)
公開日 平成27年3月16日(2015.3.16)
発明者
  • 山西 陽子
  • 新井 史人
  • 栗木 宏樹
出願人
  • 国立研究開発法人科学技術振興機構
発明の名称 タンパク質結晶装置用の気泡噴出部材及びタンパク質吸着気泡噴出部材、タンパク質結晶装置及びタンパク質結晶化方法、並びにタンパク質結晶切削装置及びタンパク質結晶切削方法
発明の概要 【課題】タンパク質溶液に熱影響を与えることなくタンパク質結晶を生成できるタンパク質結晶装置及びタンパク質結晶化方法、タンパク質結晶に熱影響を与えることなくタンパク質結晶を切削できるタンパク質結晶切削装置及びタンパク質結晶切削方法、並びに前記装置に用いることができる気泡噴出部材及びタンパク質吸着気泡噴出部材を提供する。
【解決手段】タンパク質結晶装置に用いられる気泡噴出部材1であって、導電材料で形成された芯材3と、絶縁材料2で形成され、芯材3の先端より延伸した延伸部5を含み、且つ芯材3に少なくとも一部が密着して芯材3を覆う外郭部6、及び、延伸部5及び芯材3の先端との間に形成され且つ気泡噴出口8を有する空隙7、を含む。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要



タンパク質の構造や機能を知るためには、タンパク質の構造解析が不可欠である。タンパク質の構造解析の最も一般的な手法はX線構造解析法であるが、このX線構造解析法によりタンパク質の三次元結晶構造を解析するためには、タンパク質の良質な単結晶を得る必要がある。





タンパク質のX線構造解析用の結晶を生成する方法としては、従来より蒸気拡散法、沈殿法等が知られている。しかしながら、蒸気拡散法では、タンパク質の結晶化に数週間程度必要であり、時間がかかるという問題がある。また、沈殿法ではタンパク質の結晶化に必要な時間は1週間程度であるが、沈殿材を用いるため、沈殿材が不純物となりタンパク質の結晶の純度が低下するという問題がある。





上記問題を解決するため、非晶質タンパク質を含むタンパク質と前記タンパク質の飽和溶解度に対応する量より少ない量の溶媒とを混在させる溶媒混在工程と、前記タンパク質を静置する静置工程と、静置後の前記タンパク質に撹拌、超音波、電磁波等の刺激を与える刺激付与工程とを含む方法により、沈殿剤を不要とする方法が知られている(特許文献1参照)。しかしながら、下記特許文献1に記載の方法においては、タンパク質を静置する工程が必要であり、依然として結晶化に時間を要するという問題がある。





タンパク質を溶解した溶液(以下、「タンパク質溶液」と記載することがある。)に刺激を与えることでタンパク質を結晶化する方法としては、タンパク質溶液にピコ秒パルスレーザー又はフェムト秒パルスレーザーを照射する方法も知られている(特許文献2参照)。しかしながら、上記レーザーを照射するための装置は大きく且つ高価で、また、レーザーをタンパク質溶液に照射するためには光学系機器が必要であり、焦点を合わす等、操作が煩雑であるという問題がある。また、下記特許文献2に記載されている方法では、パルスレーザーを集光した時に、焦点で急激な光吸収による爆発現象(レーザーアブレーション)が起き、焦点付近の溶液が瞬間的に蒸発し、溶液の濃縮が起こるため結晶核が生成すると考えられているが、焦点では急激な熱上昇が起こり、タンパク質が変性する恐れがある。





また、X線構造解析法によりタンパク質の三次元結晶構造を解析するためには、得られたタンパク質結晶の角を落とす等の加工成形を行うことが好ましく、タンパク質結晶をフェムト秒レーザーで切削することが知られている(非特許文献1参照)。しかしながら、フェムト秒レーザーを用いたタンパク質結晶の切削は、高密度エネルギーが局所的にあたることから、タンパク質結晶の切削面タンパク質が変性する恐れがある。

産業上の利用分野



本発明は、タンパク質結晶装置用の気泡噴出部材及びタンパク質吸着気泡噴出部材、タンパク質結晶装置及びタンパク質結晶化方法、並びにタンパク質結晶切削装置及びタンパク質結晶切削方法に関するもので、特に、気泡噴出部材の気泡噴出口から気泡を噴出、又はタンパク質吸着気泡噴出部材のタンパク質吸着気泡噴出口から界面にタンパク質が吸着した気液を噴出することで、タンパク質結晶を容易に生成することができるタンパク質結晶装置用の気泡噴出部材及びタンパク質吸着気泡噴出部材、前記気泡噴出部材又はタンパク質吸着気泡噴出部材を含むタンパク質結晶装置、及び該タンパク質結晶装置を用いたタンパク質結晶化方法に関するものである。更に、本発明は、タンパク質結晶をX線構造解析等に用いるために、角状のタンパク質結晶の角を切削する等、タンパク質結晶を切削して成形するためのタンパク質結晶切削装置及びタンパク質結晶切削方法に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
タンパク質結晶装置に用いられる気泡噴出部材であって、
導電材料で形成された芯材と、
絶縁材料で形成され、前記芯材の先端より延伸した延伸部を含み、且つ前記芯材に少なくとも一部が密着して芯材を覆う外郭部、及び、
前記延伸部及び前記芯材の先端との間に形成され且つ気泡噴出口を有する空隙、
を含むことを特徴とする気泡噴出部材。

【請求項2】
前記外郭部の延伸部がテーパー状であることを特徴とする請求項1に記載の気泡噴出部材。

【請求項3】
タンパク質結晶装置に用いられるタンパク質吸着気泡噴出部材であって、
請求項1又は2に記載の気泡噴出部材の外郭部の外側に、
前記外郭部の中心軸と同心軸を有し、前記外郭部との間に空間を有するように前記外郭部から離間した位置に形成し、タンパク質吸着気泡噴出口を有する外側外郭部、
を含むことを特徴とするタンパク質吸着気泡噴出部材。

【請求項4】
前記延伸部の外側に形成された前記外側外郭部の部分が、テーパー状であることを特徴とする請求項3に記載のタンパク質吸着気泡噴出部材。

【請求項5】
前記外郭部と前記外側外郭部との間の空間及び/又は前記気泡噴出部材の先端と前記外側外郭部で形成される空間に、タンパク質溶液を含むことができることを特徴とする請求項3又は4に記載のタンパク質吸着気泡噴出部材。

【請求項6】
請求項1又は2に記載の気泡噴出部材、対向電極及び電気出力手段を含むことを特徴とするタンパク質結晶装置。

【請求項7】
請求項3~5の何れか一項に記載のタンパク質吸着気泡噴出部材、対向電極及び電気出力手段を含むことを特徴とするタンパク質結晶装置。

【請求項8】
請求項6に記載のタンパク質結晶装置の気泡噴出部材の少なくとも気泡噴出口をタンパク質溶液に浸漬し、且つ前記タンパク質溶液に対向電極が接触できるようにする工程、
前記気泡噴出部材の芯材と前記対向電極とで構成される一対の電極に電気を出力し、前記気泡噴出口からタンパク質溶液中に気泡を噴出させる工程、
を含むことを特徴とするタンパク質結晶化方法。

【請求項9】
請求項7に記載のタンパク質結晶装置のタンパク質吸着気泡噴出部材の外郭部と外側外郭部との間の空間及び/又は気泡噴出部材の先端と前記外側外郭部で形成される空間に、タンパク質溶液を導入する工程、
タンパク質吸着気泡噴出部材の少なくともタンパク質吸着気泡噴出口をタンパク質溶液、緩衝液又は沈殿剤を含む溶液に浸漬し、タンパク質吸着気泡噴出部材の芯材と対向電極とが通電できる状態にする工程、
前記タンパク質吸着気泡噴出部材の芯材と前記対向電極とで構成される一対の電極に電気を出力し、前記タンパク質吸着気泡噴出口から界面にタンパク質及び/又はタンパク質溶液が吸着した気泡を、前記タンパク質溶液、緩衝液又は沈殿剤を含む溶液中に噴出させる工程、
を含むことを特徴とするタンパク質結晶化方法。

【請求項10】
前記タンパク質溶液が、送液ポンプにより前記空間に導入される、又は、タンパク質溶液にタンパク質吸着気泡噴出口を浸漬させ毛細管現象により導入される、ことを特徴とする請求項9に記載のタンパク質結晶化方法。

【請求項11】
導電材料で形成された芯材と、絶縁材料で形成され、前記芯材の先端より延伸した延伸部を含み、且つ前記芯材に少なくとも一部が密着して芯材を覆う外郭部、及び、前記延伸部及び前記芯材の先端との間に形成され且つ気泡噴出口を有する空隙、を含む気泡噴出部材、
対向電極、及び
電気出力手段
を含むことを特徴とするタンパク質結晶切削装置。

【請求項12】
前記外郭部の延伸部がテーパー状であることを特徴とする請求項11に記載のタンパク質結晶切削装置。

【請求項13】
請求項11又は12に記載の気泡噴出部材の外郭部の外側に、前記外郭部の中心軸と同心軸を有し、前記外郭部との間に空間を有するように前記外郭部から離間した位置に形成し、界面に溶液が吸着した気泡を噴出する噴出口を有する外側外郭部、を含む界面に溶液が吸着した気泡を噴出する部材、
対向電極、及び
電気出力手段
を含むことを特徴とするタンパク質結晶切削装置。

【請求項14】
前記延伸部の外側に形成された前記外側外郭部の部分が、テーパー状であることを特徴とする請求項13に記載のタンパク質結晶切削装置。

【請求項15】
請求項11又は12に記載のタンパク質結晶切削装置の気泡噴出部材の少なくとも気泡噴出口を、タンパク質結晶を含む溶液に浸漬し且つ噴出した気泡がタンパク質結晶の切削面に当たる位置に配置するとともに、前記タンパク質結晶を含む溶液に対向電極が接触できるようにする工程、
前記気泡噴出部材の芯材と前記対向電極とで構成される一対の電極に電気を出力し、前記気泡噴出口から噴出した気泡をタンパク質結晶の切削面に当てる工程、
を含むことを特徴とするタンパク質結晶切削方法。

【請求項16】
請求項13又は14に記載のタンパク質結晶切削装置の界面に溶液が吸着した気泡を噴出する部材の、外郭部と外側外郭部との間の空間及び/又は気泡噴出部材の先端と前記外側外郭部で形成される空間に、電気を通すことができる溶液を導入する工程、
界面に溶液が吸着した気泡を噴出する噴出口を、タンパク質結晶を含む溶液に浸漬し且つ噴出した界面に溶液が吸着した気泡がタンパク質結晶の切削面に当たる位置に配置するとともに、前記タンパク質結晶を含む溶液に対向電極が接触できるようにする工程、
前記気泡噴出部材の芯材と前記対向電極とで構成される一対の電極に電気を出力し、前記噴出口から噴出した界面に溶液が吸着した気泡をタンパク質結晶の切削面に当てる工程、
を含むことを特徴とするタンパク質結晶切削方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
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出願権利状態 公開
参考情報 (研究プロジェクト等) さきがけ ナノシステムと機能創発 領域
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