| Project/Area Number |
22K14651
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 32010:Fundamental physical chemistry-related
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| Research Institution | Institute for Molecular Science |
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Principal Investigator |
Yoneda Yusuke 分子科学研究所, 協奏分子システム研究センター, 助教 (60903721)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
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| Keywords | 単一分子分光 / 蛍光相関分光法 / 光応答性タンパク質 / 振動分光 / 構造ダイナミクス / 蛍光相関分光 |
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| Outline of Research at the Start |
光応答性タンパク質の多くは発色団分子が構造を変化させることで機能を発現するため、その揺らぎのダイナミクスを捉えることは重要である。しかし、通常の振動分光ではタンパク質骨格のアミノ酸残基に由来するバックグラウンド信号が強く、発色団由来の信号を選択的に観測することは難しい。さらに、タンパク質は常に揺らいでいる周囲環境の中で複数の立体構造異性体あるいは化学種として統計的に存在するため、それらの遷移ダイナミクスを捉えることは困難である。本研究では電子共鳴を利用した振動分光と蛍光相関分光を組み合わせることで、マイクロ秒~ミリ秒で進行するタンパク質発色団の構造揺らぎダイナミクスを明らかにする。
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| Outline of Final Research Achievements |
This work demonstrated Fourier transform-based fluorescence excitation correlation spectroscopy (FECS) of room-temperature solutions, which can observe spontaneous fluctuation of the excitation spectrum. The method enabled us to measure the fluorescence excitation spectrum of a fluorescent dye at the single molecule level. Furthermore, this method succeeded in obtaining excitation-resolved fluorescence autocorrelation functions in the microsecond to millisecond range.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
蛍光相関分光法(FCS)は、凝縮相における単一分子レベルの光子統計の揺らぎを検出することで、分子の拡散や反応過程を明らかにすることのできる手法であり、蛍光強度や寿命に基づいた解析によってナノ秒からマイクロ秒で進行するタンパク質の構造揺らぎが明らかにされてきた。一方で、こうした揺らぎは電子・振動スペクトルにも反映されることが予測されるが、既存の手法ではこれらの相関を捉えることは困難であった。今回我々が開発した新規手法では、励起波長分解した蛍光自己相関関数の測定に成功した。
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