エバネッセント波光トラップ法を用いた蛋白質分子熱ゆらぎの制御

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09359004
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 柳田 敏雄 大阪大学, 医学部, 教授 (30089883)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 鈴木 誠 東北大学, 工学部, 教授 (60282109) ; 津田 祐里 大阪大学, 医学部, 助手 (90294074)
• Keywords: 全反射顕微鏡 / エバネッセント場 / 1分子計測 / 表面プラズモン / 熱揺らぎ / 分子モーター / 科学 / 力学共役

Research Abstract

(1)表面プラズモン共鳴によるエバネッセント場の増強
蛋白質の光トラップを成功させるためには、エバネッセント場を如何に増強するかという点が最重要である。そこで、スライドグラス上に金属薄膜を蒸着し、薄膜と溶液の界面における表面プラズモン共鳴を利用した光学顕微鏡を作成した。Ag,Au,Alの薄膜表面において、エバネッセント場を2から10倍増強することに成功し、Au,Alの表面においては、モーター蛋白質1分子が活性を保った状態で実時間イメージングすることもできた。
(2)蛋白質分子の熱揺らぎと活性の同時測定法の開発
エバネッセント顕微鏡による1分子イメージング法と、光ピンセットによる、ナノメートル、ピコニュートンレベルの変位と力の測定系を組み合わせ、モーター蛋白質のATPase反応と滑り運動、分子の熱揺らぎを1分子で同時測定する方法を開発した。アクチン-ミオシン間の滑り運動において、化学反応と力学反応の間に数十ミリ秒から数百ミリ秒の遅れが生じる場合があることを発見した。
今後はこの方法とエバネッセント場による蛋白質の光トラップ法を組み合わせて、化学反応と力学反応に分子の熱揺らぎがどのように関わっているかを研究する。

Research Products

• [Publications] A.H.Iwane: "Myosin Subfragment-1 is Fully Equipped with Factors Essential for Motor Function" Biochemical and Biophysical Research Communication. 230. 76-80 (1997)
• [Publications] M.Tokunaga: "Subpiconewton Intermolecular Force Microscopy" Biochem.and Biophys.Res.Commun.231. 556-569 (1997)
• [Publications] M.Tokunaga: "Single Molecule Imaging of Fluorophores and Enzymatic Reactions Achieved by Objective-Type Total Internal Reflection Fluorescence Microscopy" Biochem.and Biophys.Res.Commun.235. 47-53 (1997)
• [Publications] H.Kojima: "Mechanics of Single Kinesin Molecules Measured by Optical Trapping Nanometry" Biophys.J.73. 2012-2022 (1997)
• [Publications] Y.Harada: "Single Molecule Imaging and Nano-manipulation of Biomolecules" Method in Cell Biology. 55. 117-128 (1997)
• [Publications] T.Aoki: "Non-contact acanning probe microscopy with oub-pioonewton force sensitivity" Ultramicroscopy. 70. 45-55 (1997)
• [Publications] 柳田敏雄: "生物物理から見た生命像3" 吉岡書店, 164 (1997)