ナノ空間分光スペクトル顕微鏡の開発

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13558087
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 伊藤 繁 名古屋大学, 大学院・理学研究科, 教授 (40108634)
• 研究分担者: IGOR Kuduyashov 東京インスツルメント株式会社, 研究員 ; 三野 広幸 名古屋大学, 大学院・理学研究科, 助手 (70300902)
• キーワード: ナノ空間 / 植物多様性 / 顕微鏡 / 顕微分光 / 蛍光スペクトル / 単分子分光 / イメージング / 共焦点

研究概要

顕微分光装置の開発を行い、高分解能の単細胞、単分子の蛍光と吸収測定スペクトル測定をおこなった
1.高分解蛍光スペクトル顕微分光装置の開発と空間分解の能向上。
共焦点顕微鏡の検出側にモノクロメータと高感度冷却CCDをつけ、0.2ミクロンの空間分解能の位置スキャンと1nm波長分解能での蛍光発光スペクトルの測定を可能にした(ナノファインダー:東京インスツルメンツ社製を生物試料に適合したものに改造)。
2.生体試料にあわせた微少面積に集中する励起レーザ光強度の低減。
量子効率(感度)15%のCCD、ホトンカウンテング、3次元スキャンの高速化などで効率化をはかり、試料にダメージを与えない測定を可能とした。
3.励起波長の多様化
波長選択可能なアルゴンレーザを励起光源として、駆動ソフトの製作、励起光モニタの改善をおこなうとともに、半導体レーザ利用でさらに青紫から赤領域での選択励起を可能にした。
4.微小空間での蛍光と吸収スペクトルの同時測定。
高い空間分解能を利用してタングステンとキセノンランプを光源に、対物レンズをタンデムに用い1ミクロンの空間分解能、0.001吸光度変化を測定可能にした。
5.極低温4Kでの顕微分光測定の実現。
液体ヘリウムクライオスタットと特殊セル系を開発し極低温4Kでの蛍光、吸収分光を可能にした。壊れやすい生体生細胞、タンパク質分子の4Kでの単細胞、単分子蛍光、吸収スペクトル分光を実現した。
6.多様な生体系を対象に単細胞、単分子蛍光と吸収スペクトル測定を行い、成果をあげた。
生物生細胞、抽出分子の顕微鏡下での蛍光と吸収分光スペクトル測定をおこなった。多細胞性シアノバクテリアNostoc sp.,Anavena variabilis細胞の分化をクロロフィルとフィコシアニン、フィコエリスリンの蛍光と吸収スペクトル測定により検討した。単細胞シアノバクテリアSynecocystis 6803の部位特異的色素系変異株6種の細胞内色素分布と機能の特定。サンゴ体内の天然GFPタンパク質と細胞内共生藻の蛍光スペクトルと空間分布の測定。寒冷ストレス下のアカシア葉内部の葉緑体の細胞内部位による損傷の解析。

研究成果

• [文献書誌] Itoh, S., Iwaki, M., Ikegami, I.: "Modification of photosystem I reaction center by the extraction and exchange of chlorophylls and quinones"Biochimica et, Biophysica Acta. 1507. 115-138 (2001)
• [文献書誌] Mino, H., Kawamori, A.: "EPR studies of the water oxidizing complex in the S-1 and the higher S-states : the manganese cluster and Yz radical"Biochimica et Biophysica Acta. 1503. 112-122 (2001)
• [文献書誌] Ono, T., Rompel, A., Mino, H., Chiba, N.: "Ca^<2+> function in photosynthetic oxygen evolution studied by alkali metal cation substitution"Biophysical Journal. 81. 1831-1840 (2001)
• [文献書誌] Gembos, Z., V'arkongi, Z., Hago M., Iwaki, M., Kov'acs, L., Masumoto, K., Itho, S.: "Regirement of phosphatidilglycerol for the function of electron acceptor plastoqninone QB in the PSII vacation canton"Biochemistry. 41. 3796-3802 (2002)
• [文献書誌] Itoh, S., Fukushima, Y., Itoh, K.Maeda, M, Mino, H., Kumazaki, S.: "Photosystem I and II reaction centers in a new type oxygenic photosythesis of Acharoehloris marina"I Journal of Photo science. 9巻2号. 70-73 (2002)
• [文献書誌] Kumazaki, S., Abiko, K.Ikegami, I., Iwaki, M., Itho, S.: "Enargy equilibration and primary charges separation in based PSI reaction center from Acaryochloris marina"FEBS. Letters. 26627. 1-5 (2002)