2022 Fiscal Year Annual Research Report
プラズモン共鳴による光濃縮効果を用いた膜タンパクの結晶化
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19K05291
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| Research Institution | Gunma University |
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Principal Investigator |
奥津 哲夫 群馬大学, 大学院理工学府, 教授 (20261860)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
堀内 宏明 群馬大学, 大学院理工学府, 准教授 (00334136)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | バクテリオロドプシン / 結晶化 / 金ナノ構造 / プラズモン共鳴 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
バクテリオロドプシンの結晶化を、金ナノ構造上で光誘起結晶化により行った。バクテリオロドプシンは研究室で発現した。金ナノ構造はガラス基板に金ス パッタリングを5nmの厚みで施し、吸収スペクトルが600-900nmに出現するように製作した。この波長に吸収を持つことは、金ナノ構造がナノメートルスケールで ギャップ構造を有していることを意味する。この基板に脂質立方相に分散させたバクテリオロドプシンを滴下した。脂質立方相としてモノオレインを用いた。バ クテリオロドプシンの濃度を19mg/mLとし、電解質としてpH5.5 3M Na/K Pi緩衝溶液を用い、塩濃度を3.0, 2,7, 2,4, 2.0Mとして実験を行った。塩濃度は結晶が 自発的に出現する濃度から、出現しない濃度まで振ってある。実験は結晶が出現しなかった試料に光を当てると結晶が出現したという結果を得るように構成して ある。光照射はLED光源のマグライトを用いた。 塩濃度が3.0Mの試料で多くの細かい結晶が出現した。2.0Mの試料では結晶は出現しなかった。2.4Mと2.7Mの試料では、光を当てた試料の結晶が大きさに違いが 見られた。光を当てた試料の方が大きくなった。複数の結晶のサイズを測定し、サイズの分布をグラフ化したところ明らかに分布が大きい方へ移動した。 この理由を考察した。膜タンパク質は金ナノ粒子の表面に吸着し、表面上を拡散している。ギャップモードのプラズモン共鳴が生じたとき、ナノ粒子の間に増 強電場が発生する。この電場により光ピンセット効果が生じ、表面拡散したタンパク質分子がギャップにトラップされ濃縮される。このギャップが濃厚な環境に なり結晶化が始まると考えられる。結晶のサイズが大きくなったのは、結晶化する場所が限定され、大きくなったと考えられる。この結果から、膜タンパク質の 光誘起結晶化が示された。
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