2020 Fiscal Year Annual Research Report
3 dimensional imaging of photochemical quantum magnetic compasses.
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18H01184
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| Research Institution | Saitama University |
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Principal Investigator |
前田 公憲 埼玉大学, 理工学研究科, 准教授 (70229300)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | クリプトクロム / 磁気感受 / 電子スピン共鳴 / 磁場効果 / 光シグナル / ラジカル対 / 電子スピン / 蛋白質 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1.大腸菌によるクリプトクロムの合成
埼玉大学，畠山研究室の実験装置を利用して，大腸菌によるヨーロッパコマドリのクリプトクロム４の合成に着手した，最初スタンダードな合成法による合成を試みたところ，タンパク質の合成量が極端に少ないことが分かった．その後の試行や文献調査から，温度を下げ試薬の量を調整し，時間をかけて合成することにより，収量を増大させることが出来た．現在得られたクリプトクロムの精製，フォールディング等の方法の確立に向けて，いくつかの改良を進めている．さらに，同時に研究室内の新しい実験室に，タンパク質合成，精製用の機器を導入し，大量合成に向けての準備を進めた．
2.微量サンプル測定法の開発
既存施設である，励起用紫外レーザとOPOレーザとによるパンププローブ型キャビティリングダウン装置を構築した．約200μLのフラビンサンプルをテストサンプルとして，ラジカル対の形成と時間変化，さらに磁場効果曲線測定を行った．キャビティの長さを調整し，15 cm程度の時，100 ns程度のリングダウン時間を持つシステムを作ることが出来た．このキャビティにおいて吸光度の100倍程度の増幅，またパルスレーザの揺らぎによるデータのばらつきを克服して，吸光度10^-4～10^-5程度の磁場効果を正確に測定することが出来た．現在積算による磁場効果曲線測定のより高精度化と磁場のスキャン方法の工夫に関しての改良を進めている
3．色素分子とドラックデリバリタンパク質とのバインドによるラジカル対のダイナミクスとその磁場効果
標題の系において，ラジカル対のダイナミクスを過渡吸収法の磁場効果，磁場スイッチング法，時間分解ESR，分子動力学計算から明らかにした．現在論文執筆中である．また，その他の系においても低磁場効果の観測に成功し，そのメカニズムに関して議論する論文を発表した．
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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
新型コロナウィルスに伴う自粛と，本研究費で購入したレーザ装置が故障し海外で修理を行ったことにより，研究が若干遅れたがそれでも研究ほぼ計画通り着実に進行している．
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| Strategy for Future Research Activity |
装置の改良は計画通りであり，キャブティリングダウンでの高感度での磁場測定が可能であることが明らかとなった．一方で本研究の集大成である異方性測定のための磁場用のコイルについては，試験的なものができており，それを使いつつより良いものを製作する予定であるが，実験そのものの計画に大きな変更はない．さらにクリプトクロム等のサンプル合成に向けての実験もスタートすることが出来たことは．その為に，埼玉大学および学内の生体制御研究室の協力によって，実験施設（埼玉大学総合研究棟２号館２F生物実験オープンラボ）を借りることが出来，施設の整備も着実に進んでいる．さらにすでにたんぱく質にバインドした色素系におけるラジカル対のダイナミクス測定と，低磁場効果についての成果をまとめており，分子動力学計算を行ったため，公表が遅れているが，現在論文を執筆しており大きなインパクトが期待できる．
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