2023 Fiscal Year Annual Research Report
水溶液中における蛍光タンパク質発色団部位の選択的赤外分光計測
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21K14592
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| Research Institution | Okayama University of Science |
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Principal Investigator |
高橋 広奈 岡山理科大学, 理学部, 講師 (00803529)
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2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 蛍光タンパク質 / 共鳴IR法 / 振動緩和過程 / 発色団 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、過渡蛍光検出赤外(TFD-IR)分光法と顕微鏡技術を組み合わせた共鳴IR法により、蛍光タンパク質発色団部位の選択的な赤外分光計測法を確立し、 発色団部位の局所的な構造解析を行うことを目的とした。
共鳴IR法を蛍光タンパク質に適用すると、可視光を用いた場合はタンパク質部位はエネルギー的に励起一重項状態に励起できないため蛍光は発生しないが、発色団部位からのみ過渡蛍光が発生する。この強度をモニターしながら、赤外光を波長掃引することで、発色団部位のみの赤外スペクトルを得られる。本手法を用い、類似発色団を持ちながら、吸収・発光特性の異なる５つの蛍光タンパク質に対して赤外スペクトル測定を行ったところ、全ての蛍光タンパク質において発色団部位のみの赤外スペクトルを選択的に得ることに成功した。
これらのスペクトルは非常に高いS/N比で発色団部位のみの赤外スペクトルを選択的に得られており、スペクトルを比較すると、ピークの現れる位置や相対強度などの構造が異なることも見出している。この違いは発色団の構造の違いを反映しており、発色団の構造が非常に近いphiYFPやmOrange、eYFPなどでは、ピークの現れる位置が殆ど同一であることがわかった。
本手法で利用するTFD-IR分光法は従来、振動緩和現象の観測に利用されていた。振動緩和速度は、振動エネルギーの散逸の速さを示しており、周囲との相互作用 が強い場合は速く、弱い場合は遅いことから、発色団と周囲のタンパク質との相互作用の大きさを明らかにできる。いくつかのバンドについては動緩和現象を観測し、その結合(部位)におけるタンパク質との相互作用を議論した。
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