2014 Fiscal Year Annual Research Report
先端振動分光法を駆使したタンパク質一分子の時空間的機能解析手法の開拓
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26706006
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
矢野 隆章 東京工業大学, 総合理工学研究科(研究院), 助教 (90600651)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 振動分光 / 単一分子分光 / プラズモニクス / ナノフォトニクス / ナノバイオサイエンス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、タンパク質のダイナミクスを機能発現に関連性が深い時間スケールでナノスケールで分光分析する手法を確立し、ナノスケールの摂動効果を利用したアクティブなアプローチによって、単一タンパク質の時空間ダイナミクスと機能の相関関係を明らかにすることである。本年度はタンパク質内の低振動運動（高次構造の揺らぎ）を検出することを目標として、テラヘルツ領域の分子間振動を分光検出するシステムを構築し、10cm-1程度のテラヘルツ領域の振動モードの検出が可能となった。さらに、量子化学計算によって生体低分子の分子間振動を解析することが可能となリ、実験と理論の両輪からタンパク質のダイナミクス分光を行う環境が整った。実際に本システムを用いてアミノ酸ナノクリスタルの分光計測を行い、アミノ酸分子間の低振動分子間モードを検出できすることを示した。さらに、ポリエチレングリコール等のリンカー分子を用いて原子間力顕微鏡の探針先端に生体分子を修飾する手法についても検討し、単一分子程度の低密度で再現性良く生体分子を探針先端に修飾できる見通しが立った。
今後は、局在表面プラズモンによる電場増強効果を用いて単一のタンパク質分子の高感度分光計測を行う予定である。さらに、タンパク質内の高振動運動（低次構造の揺らぎ）にも着目し、低振動運動（高次構造の揺らぎ）との協奏性・同調性を探る予定である。さらに、ナノスケールの摂動効果を利用したアクティブなアプローチによって、タンパク質の時空間ダイナミクスと機能の相関関係を明らかにしたい。
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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
当初の予定どおり、テラヘルツ領域の振動モードを検出する分光システムが構築されたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、タンパク質内の高振動運動（低次構造の揺らぎ）にも着目し、低振動運動（高次構造の揺らぎ）との協奏性・同調性を探る予定である。さらに、ナノスケールの摂動効果を利用したアクティブなアプローチによって、単一タンパク質の時空間ダイナミクスと機能の相関関係を明らかにしたい。
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| Causes of Carryover |
タンパク質試料および探針修飾用の化学薬品の購入を延期したため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
タンパク質試料および探針修飾用の化学薬品の購入費にあてる予定である。
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