高速時分割測定による筋肉の構造変化

Inquiry number

SOL-0000001622

Beamline

BL40XU (SAXS ID)

Scientific keywords

A. Sample category	biology, medicine
B. Sample category (detail)	biology (in vitro), biological material, protein
C. Technique	X-ray diffraction
D. Technique (detail)	small angle scattering
E. Particular condition	2D imaging, time-resolved (ms), pump probe
F. Photon energy	X-ray (4-40 keV)
G. Target information	molecular structure, local structure, structure analysis, structural change, structural hierarchy, function and structure, function

Industrial keywords

level 1---Application area	others
level 2---Target	drug design
level 3---Target (detail)	protein, organism
level 4---Obtainable information	supra-molecular assemblies, structure
level 5---Technique	SAX, SAXS

Classification

M20.10 SAX, M20.20 middle angle scattering

Body text

本研究は筋肉の収縮・弛緩過程について時分割小角散乱実験を行い、その構造変化をミリ秒の時間分解能で解析した例である。反応のトリガーとしてcaged ATPを用いレーザー励起により反応を開始させる。40XUに設置されている高速シャッターシステムとレーザーによる反応励起とをタイミングよく組み合わせることで、散乱パターンの変化を明瞭に記録することが可能になった（図）。このデータより収縮・弛緩過程における筋繊維中の構造変化を明らかにした。

[ J. Wakayama, T. Tamura, N. Yagi and H. Iwamoto, Biophysical Journal 87, 430-441 (2004), Fig. 2,
©2004 Biophysical Society ]

Source of the figure

Original paper/Journal article

Journal title

Biophys. J., 87, 430-441, (2004)

Figure No.

Technique

40XUは高いフラックスのX線の利用に特化されたビームラインである。フラックスが高いことを利用しより時間分解能の高い時分割実験が可能になる。半応開始のタイミングと測定のタイミングを精密に同期させ、高速CCDカメラを検出器として用いることで、高速時分割測定を実現した。下図に測定系の概念図を示す。

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Presentation material for Beamline Report

Required time for experimental setup

12 hour(s)

Instruments

Instrument	Purpose	Performance
高速シャッターシステム	短パルスX線の生成	回転シャッターとガルバノ型シャッターとの組み合わせにより最短パルス幅6マイクロ秒が実現可能。
小角散乱測定用光学系	小角散乱測定	Ｘ線のエネルギーと試料－検出器距離（カメラ長）を適当に選ぶことにより、2500Åから数Åの領域で測定可能
超高速CCDカメラ	二次元散乱データ取得	640×480ピクセルの画像サイズで290フレーム/秒の速度での測定が可能

References

Document name
Biophys. J., 87, 430-441, (2004)

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Questionnaire

The measurement was possible only in SPring-8. Impossible or very difficult in other facilities.
This solution is an application of a main instrument of the beamline.

Ease of measurement

With a great skill

Ease of analysis

With a great skill

How many shifts were needed for taking whole data in the figure?

More than ten shifts

Last modified

SPring-8, the large synchrotron radiation facility

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