Heterogeneity and hierarchy of biomacromolecular dynamics revealed by new methods of fluorescence correlation measurement

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１．走査型2D-FLCSによる生体高分子の広ダイナミックレンジ計測：本研究テーマについては前年度までに、走査型2D-FLCSの開発とDNAホリデイジャンクションへの応用に関する論文発表を完了している。本年度は関連する研究テーマとして、基板に固定したDNAホリデイジャンクションの一分子FRET信号計測を行った。その結果をデータ解析の専門家に提供する形で共同研究を行い、ノンパラメトリックベイズ推定を用いた一分子FRET信号の新たな解析法に関する成果を論文発表した。この解析法は従来法とは異なるアプローチで信号に含まれる情報を最大限に引き出すものであり、我々が提供した実験データによりこの新たな解析法の実用性を検証することが可能となった。２．多点相関計測によるダイナミクスの不均一性・階層性の検出：本研究テーマについては、当初の計画を若干変更して、多点相関解析により二点相関関数から得られなかった情報を引き出すという発想はそのままに、多次元の光子相関マップを活用したより広い意味での不均一性・ダイナミクスの計測手法の開発を行うこととした。本年度は、マイクロ流路を用いたラピッドミキシング法と2D-FLCSを組み合わせる手法の開発を行った。本手法では、マイクロ流路上で遅延時間を変えながら多数の２次元マップを作成することで３次元の光子相関マップを構築し、これに対して独立成分分析を適用する。この手法を用いて、ダイナミクスを示す不均一系について信号のモデルフリー分離が可能であることを明らかにし、その原理および応用について学会発表を行った。本手法により、これまで特殊な工夫が必要であったラピッドミキシング法への一分子計測法の適用が簡便に行えるようになり、非平衡条件での生体高分子ダイナミクスを詳しく検討することが可能になると期待される。