| 研究課題/領域番号 |
17K05756
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| 研究機関 | 佐賀大学 |
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研究代表者 |
海野 雅司 佐賀大学, 理工学部, 教授 (50255428)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | 分子分光学 / 生物物理学 / 振動分光 / 光受容タンパク質 / 国際研究者交流 |
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| 研究実績の概要 |
本研究の大きな目的は申請者らが開発してきたラマン光学活性分光装置の更なる高感度化と、生命科学における重要課題への適用である。本手法は円二色性分光（いわゆるCD）のラマン分光版で、通常のラマン分光に比べて極めて多くの構造情報を提供する。特に溶液中では平面構造の分子がタンパク質中ではキラルな非平面構造になることに注目し、活性中心である補欠分子の構造的な歪みを検出できることを示してきた。
2018年度では、我々が開発して来た近赤外励起ラマン光学活性分光装置の更なる高感度化に取り組んだ。本研究で注目したラマン光学活性分光は右回りと左回りに円偏光した励起光を用いて観測したラマン散乱光の強度差の符号が鏡像異性体では異なる点を用いた分光法であり、我々が開発した装置は入射円偏光方式と呼ばれる手法を採用していた。そこで、2018年度は既存装置を散乱円偏光方式と呼ばれる手法に変更/改良した。2018年の夏に装置改良が完成し、装置性能の長期間安定化を達成することができ、高精度の実験データを安定して得ることが可能になった。
また2018年度は同位体標識した光活性イエロープロテインにラマン光学活性分光を適用し、水素原子の面外変角振動モードに由来するラマン光学活性バンドが活性部位の歪みに関するマーカーになることを明らかにした。また低温ラマン分光の手法を確立した。特に2018年度では、低温で補足した光反応初期中間体のラマン分光測定を光駆動プロトンポンプであるプロテオロドプシンに適用し、活性部位構造の特徴を明らかにした。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本年度は申請者らが開発してきたラマン光学活性分光装置の更なる高感度化を目的に、装置の大幅な改良に取り組んだ。従来の装置は右回りと左回りに円偏光した励起光を用いて観測したラマン散乱光の強度差を観測する入射円偏光方式と呼ばれる手法を採用していたが、今年度は無偏光の入射光で観測したラマン散乱光の左右円偏光成分の差を検出する散乱円偏光方式の装置への改良に成功した。現在、さまざまな系への応用研究を展開している段階である。
また応用研究としては光活性イエロープロテインを用いた研究からラマン光学活性から反応中心である発色団の面外方向への歪みに関する構造情報が得られることを明らかにした。またプロテオロドプシンに低温ラマン測定を適用することにも成功し、このタンパク質の特徴的な特性を分子構造レベルで明らかにできた。
表面増強ラマン散乱に関しては、システインなどのSH基をもつ系に関して測定を行い、金コロイドを用いた表面増強ラマンスペクトルの測定に成功した。
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| 今後の研究の推進方策 |
最終年度である2019年度は2018年度に完成させた散乱円偏光方式のラマン光学活性分光装置を活用し、応用研究を展開する。具体的な研究対象としては重水素化したp-クマル酸を発色団とする光センサーのイエロープロテインやNaイオンポンプ型ロドプシンやグロイオバクターロドプシン、ハロロドプシン、これらのアミノ酸置換体などの微生物型ロドプシンについてラマン光学活性スペクトルの測定を行う。これらの試料は連携研究者の方々など（北海道大学・菊川峰志 講師、東邦大学・細井晴子 准教授、オクラホマ州立大・W. D. Hoff教授など）から提供して頂く予定である。
また、表面増強ラマン散乱に関しては比較的安定な金コロイド系を用い、表面増強ラマンスペクトルおよび表面増強ラマン光学活性スペクトルの測定を行う。特に、今後は表面増強ラマン光学活性スペクトルの測定に是非とも挑戦したい。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
本年度は散乱円偏光方式のラマン光学活性分光装置への改良を主要な研究目的としていた。幸いなことに順調に装置改良が完了し、予定していた予算以下で装置を完成させることができ、次年度使用額が生じた。次年度はこの予算を活用し、表面増強ラマン光学活性スペクトルの測定に適した装置改良への改良に取り組みたい。
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