2019 Fiscal Year Annual Research Report
Temperature measurement of specific biomolecules in intracellular nanospace
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18K19285
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
船津 高志 東京大学, 大学院薬学系研究科(薬学部), 教授 (00190124)
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| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2020-03-31
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| Keywords | 生物物理 / ナノバイオ / 細胞・組織 / 生体分子 / 分析科学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
細胞が機能を発揮する上で、温度は重要な物理量である。我々は、温度感受性蛍光ポリマーを用いて、細胞内に温度分布があることを示し、細胞内のナノスペースにおける発熱がナノスペースの局所温度上昇を引き起こしていることに気づいた。しかし、現状では、温度計測の空間分解能は光の回折限界の～500 nmに留まっている。この限界を打開するため、本研究では、細胞内の生体分子のラマン散乱光（アンチストークス光とストークス光）を測定することにより、生体分子の温度を計測する技術を開発することを目指した。
このために、既存の１分子蛍光顕微鏡に分光装置を組み込み、低周波ラマン分光顕微鏡システムを構築した。Raman 散乱顕微鏡の性能を確かめるため、既に低周波領域に強いピークを持つことが知られているAcetonitrile、DMSO 、Heptane を用いてラマン分光イメージングを行った。Stokes/Anti-stokes 比の温度依存性を確認するため、顕微鏡付属のインキュベーターを用いて温度を変えたAcetonitrile についてRaman 分光イメージングを行った。その結果、本実験系では、約１℃の分解能で、温度測定が可能であることが分かった。
次に、量子化学計算より、低周波領域に強いRaman 散乱のピークを持つDiphenyl ditelluride をRaman プローブの候補として選択した。Diphenyl ditelluride のp 位にPEG 鎖を導入し、その先端にHalo ligand を結合することで、細胞内においてHalo タンパク質を発現させた任意の細胞小器官に結合し、その付近でナノスペース温度測定を可能にするRaman プローブを設計した。
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