Raman optical activity as a tool for exploring the active site structure of cofactor-containing proteins
| Project/Area Number |
22K05037
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 32010:Fundamental physical chemistry-related
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| Research Institution | Saga University |
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Principal Investigator |
海野 雅司 佐賀大学, 理工学部, 教授 (50255428)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
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| Keywords | 分子分光学 / 生物物理学 / 振動分光 / 光受容タンパク質 / 量子化学計算 / キラリティー |
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| Outline of Research at the Start |
ラマン光学活性分光はラマン散乱光の左右円偏光成分の差を検出する手法であり、キラルな分子を区別できる振動光学活性分光の一つである。我々は色素タンパク質のラマン光学活性スペクトルを前期共鳴条件下で観測することで、活性中心である発色団の歪みなどの立体構造情報を得ることができることを示してきた。本研究では本手法をさらに発展させ、従来では適用できなかった視物質ロドプシンや光反応中間体の構造決定を行う。
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| Outline of Annual Research Achievements |
申請者らはラマン光学活性分光（Raman optical activity、ROA）と呼ばれる分光法を光受容タンパク質のような色素タンパク質に応用してきた。本手法は活性中心である補欠分子の歪んだ構造など、他では得られない活性部位の立体構造情報を得ることができる。我々は、この独自開発してきた研究手法を生体分子科学の分野において広く使われる計測法として発展・確立させたいと考えている。この目的の達成のため、本研究では今まで適用することができなかった視物質ロドプシンや植物やシアノバクテリアの光センサーであるフィトクロム類への応用を可能にする1064nm励起のラマン光学活性分光装置、光反応中間体などへの応用を可能にする低温ラマン光学活性分光装置の開発ならびにその応用研究を実施する。
2022年度には、上記の1064nm励起のラマン光学活性分光装置および低温ラマン光学活性分光装置の開発に取り組んだ。1064nm励起のラマン光学活性分光装置については、その基礎となる1064nm励起ラマン分光装置を開発した。本装置は1064nmの連続発振レーザーと自作の光学系、小型分光器ならびにInGaAs検出器から構成される。今年度は構成精度のラマンスペクトルの測定が可能であることを確認した。現在は、偏光関連部品類を追加してラマン光学活性分光装置へと改変を行なっている段階である。
一方、低温ラマン光学活性分光装置では785nmの連続発振レーザーと自作の光学系、小型分光器ならびにCCD検出器からなる装置を組み立て、クライオスタットに取り付けた標準試料のラマン光学活性スペクトルを測定できることを確認した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度は申請者らが開発してきたラマン光学活性分光法をさらに発展させるため、2つの装置開発に取り組んだ。
1064nm励起のラマン光学活性分光装置については、1064nmの連続発振レーザーと自作の光学系、小型分光器ならびにInGaAs検出器から構成されるラマン分光装置を開発した。光学系には後方散乱光学系を採用し、ラマン光学活性分光装置への拡張性を備えた装置とした。本装置については、既に高精度のラマンスペクトルの測定に成功しており、ビリンを発色団として有するシアノバクテリオクロムやフィコビリソームタンパク質のラマンスペクトル測定に成功している。現在はラマン光学活性分光装置への改変を行なっているところである。
２つ目の装置開発は低温ラマン光学活性分光装置の開発である。本装置は785nmの連続発振レーザーと自作の光学系、小型分光器ならびにCCD検出器からなる装置を組み立て、クライオスタットに対応する光学系となっている。既にクライオスタットに取り付けた標準試料のラマン光学活性スペクトルを測定できることを確認した。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究2年目である2023年度は開発中の装置を完成させ、応用研究に着手することを目的とする。1064nm励起のラマン光学活性分光については、まずは装置を組み立て、標準試料のα-ピネンやアラニン水溶液などを対象に、ラマン光学活性スペクトルの測定を目指す。InGaAs検出はアレイ型検出器であるため入射円偏光方式が適しているが、今までの装置開発の経験からは散乱円偏光方式の方が装置安定性が格段に高いことがわかっている。そこで、無偏光の入射光を試料に照射し、散乱光の左右円偏光成分を検出する装置デザインを採用する。
一方、低温ラマン光学活性分光装置では、装置の感度向上を主目的とする。また一部、偽信号が観測されることから、偏光関連部品の調整などを行い、装置性能の向上を図る。
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Report
(1 results)
Research Products
(15 results)
