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本研究課題では、金属組成の異なる金、銀、合金ナノ粒子を光学顕微鏡のプローブに用い、マルチカラー、かつマイクロ秒オーダーの時間分解能で生体１分子の挙動を高速高精度にイメージングする手法の開発を行なった。金属ナノ粒子は、各粒子の金属組成毎に異なるプラズモン共鳴波長に合致した照明光に対して、極めて強い散乱信号光を示す。この性質を利用することで、高速、高精度、かつ多色で、標識した分子の光学イメージングを行うことができる。これまでに開発を進めてきた複数波長のレーザー光を照明光に用いたマルチカラー暗視野顕微鏡を用い、モータータンパク質の挙動を観察し得られた高速撮像画像の解析を行った。タンパク質試料には、特定のドメインにプローブ結合部位を導入した試料を用いた。粒子表面の修飾法や、粒子とタンパク質試料の混合比率などの最適化を行うことで、プローブとなる金属ナノ粒子を目的タンパク質に効率よく結合させて観察することができる。最適条件の元、表面修飾を施した金属ナノ粒子とタンパク質試料を結合させて暗視野イメージングを行うことで、微細なモータータンパク質の挙動を、マイクロ秒オーダーとなる100マイクロ秒の時間分解能、かつナノメートルオーダーの高い位置決定精度で複数同時に追跡することができた。画像解析により、タンパク質試料への粒子結合位置を変えることで、観察される分子の挙動が異なる様子もマルチカラーで観察することができた。
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