蛍光検出振動分光によるタンパク質発色団構造揺らぎダイナミクスの解明

2023 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 22K14651
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分32010:基礎物理化学関連
• 研究機関: 分子科学研究所
• 研究代表者: 米田 勇祐 分子科学研究所, 協奏分子システム研究センター, 助教 (60903721)
• 研究期間 (年度): 2022-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: 単一分子分光 / 蛍光相関分光法 / 光応答性タンパク質 / 振動分光 / 構造ダイナミクス

研究成果の概要

単一分子分光法は個々の分子の物理的特性を研究するための強力な方法であるが、様々な化学的および生物学的過程が進行する室温溶液中で分子の高速な揺らぎダイナミクスを解明することは困難である。この研究では、励起スペクトルの自発的揺らぎを観測することのできる、室温溶液中のフーリエ変換に基づく蛍光励起相関分光法を開発した。この方法を用いることで、蛍光色素 ATTO647N の蛍光励起スペクトルを単一分子レベルで測定することに成功した。さらに、励起波長分解した蛍光自己相関関数がマイクロ秒からミリ秒の範囲で得られ、色素の拡散に対応する相関関数の減衰を捉えることに成功した。

自由記述の分野

物理化学

研究成果の学術的意義や社会的意義

蛍光相関分光法(FCS)は、凝縮相における単一分子レベルの光子統計の揺らぎを検出することで、分子の拡散や反応過程を明らかにすることのできる手法であり、蛍光強度や寿命に基づいた解析によってナノ秒からマイクロ秒で進行するタンパク質の構造揺らぎが明らかにされてきた。一方で、こうした揺らぎは電子・振動スペクトルにも反映されることが予測されるが、既存の手法ではこれらの相関を捉えることは困難であった。今回我々が開発した新規手法では、励起波長分解した蛍光自己相関関数の測定に成功した。