Investigation of giga- and terahertz frequency of main-chain involved with function of hemoglobin confined in pore with low dielectric constant

低介电常数孔隙中与血红蛋白功能相关的主链千兆和太赫兹频率研究

• 批准号: 20K03877
• 负责人: 長友 重紀
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: University of Tsukuba
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K03877/
• 关键词: ヘモグロビン; シリカゲル; 細孔; ミオグロビン; 拡散; 蛍光; 共焦点顕微鏡; ラマンスペクトル; ヘムタンパク質; 亜鉛; 吸収スペクトル; 倒立型顕微鏡; 協同効果; ゆらぎ; テラヘルツ

昨年度（2022年度）は，シリカゲル細孔内のTHz領域のスペクトルを得るための測定系を，顕微鏡を基本に構築した．プローブ光となるレーザ光を光ファイバーを用いて対物レンズへ導入し，ミオグロビン溶液中に入れたシリカゲル粒子（粒径約60μm）で焦点が合うようにし，散乱光も同じ対物レンズで集光し，光ファイバーを用いて分光器，検出器へ光を導くように設計した．しかしながら，分光器の分解能における問題が生じたので，本装置はヘモグロビンのシリカゲル内の酸素飽和度を評価するための顕微吸収分光光度計として構築することとし，ヘモグロビンの酸素脱着に伴う吸収スペクトル（昨年度は主に500～700 nmのQバンド）を得ることができた．一方，昨年度構築する予定であった顕微ラマン分光については上の理由から，共同研究として高エネルギー加速器研究機構共通基盤研究施設にある装置を用いて，532 nmの励起波長で，シリカゲル内のヘモグロビンのラマン分光を実施した．その結果，シリカゲル細孔内でも溶液と同様にヘモグロビンのラマンスペクトルを得ることができ，また，酸素結合形におけるシリカゲル細孔内と溶液とラマンスペクトルは観測されたバンドの波数，強度から判断してほぼ同様のスペクトルであった．このことから，シリカゲル細孔内でもヘモグロビン分子は大きな構造変化はなく，変性はしていないことが明らかになった．なお，一昨年度（2021年度）に論文としてまとめたシリカゲル細孔内に亜鉛再構成ミオグロビンが入る（分配），出る（放出）過程については，細孔内のタンパク質の基本物性を調べる目的で細孔サイズを変えて分配，放出過程を調べ，細孔内におけるタンパク質の新たな性質がわかったので投稿論文としてまとめ，投稿中である．

Last year (2022) は, シ リ カ ゲ ル fine hole の THz field の ス ペ ク ト ル を have る た め の determination を, 顕 micromirror を basic に build し た. プ ロ ー ブ light と な る レ ー ザ を light フ ァ イ バ ー を with い て content レ seaborne ン ズ へ import し, ミ オ グ ロ ビ ン solution に into れ た シ リ カ ゲ ル particles about 60 mu (size m) で focus が close う よ う に し, scattered light も with じ content レ seaborne ン ズ で し set light, light フ ァ イ バ ー を with い て optical splitter, 検 extractor へ を light guide く よ う に design し た. し か し な が ら, the beam splitter can の decomposition に お け る problem が raw じ た の で, this device は ヘ モ グ ロ ビ ン の シ リ カ ゲ ル の acid saturation within を review 価 す る た め の 顕 micro 収 absorption spectrophotometer と し て build す る こ と と し, ヘ モ グ ロ ビ ン の acid, take off the に with suction 収 う ス ペ ク ト ル (yesterday's annual は に 500 ~ 700 nm の Q バ ン ド) を have る こ と が で き た. , yesterday's annual construct す る designated で あ っ た 顕 micro ラ マ ン spectral に つ い て は の reason on か ら, joint research と し て high エ ネ ル ギ ー common base plate of accelerator research institutions research facilities に あ を る device with い て, 532 nm の excitation wavelength で, シ リ カ ゲ ル within の ヘ モ グ ロ ビ ン の ラ マ ン spectral を be applied し た. そ の results, シ リ カ ゲ ル fine hole で と も solution with others に ヘ モ グ ロ ビ ン の ラ マ ン ス ペ ク ト ル を have る こ と が で き, ま た, acid element combination form に お け る シ リ カ ゲ ル と solution within the pores と ラ マ ン ス ペ ク ト ル は 観 measuring さ れ た バ ン ド の wave number, intensity か ら judgment し て ほ ぼ with others の ス ペ ク ト ル で あ っ た. こ の こ と か ら, シ リ カ ゲ ル fine hole で も ヘ モ グ ロ ビ ン large molecular は き な structure - the は な く, - sex は し て い な い こ と が Ming ら か に な っ た. な お, last year (2021) に paper と し て ま と め た シ リ カ ゲ ル fine hole に 亜 lead to constitute ミ オ グ ロ ビ ン が into る (distribution), the る (released) process に つ い て は, fine hole の タ ン パ ク qualitative の basic property を adjustable べ る purpose で pores サ イ ズ を - え て distribution, release process を べ, Within the pores に お け る タ ン パ ク qualitative の new た な nature が わ か っ た の で contribute papers と し て ま と め, contribute in で あ る.

项目成果

ヘモグロビンM IwateとM Bostonにおけるヘム-チロシン結合の振動分光，結晶構造，理論計算による解析

使用振动光谱、晶体结构和理论计算分析血红蛋白 M Iwate 和 M Boston 中的血红素-酪氨酸键

• 发表时间: 2021
• 作者: 長友重紀，寺田拓人，庄司光男，重田育照，中谷清治，廣田俊，北川禎三， 長井雅子， 大木規央;朴三用;柴山修哉
• 通讯作者: 柴山修哉

Roles of Fe-Histidine bonds in stability of hemoglobin: recognition of protein flexibility by Q Sepharose

Fe-组氨酸键在血红蛋白稳定性中的作用：Q Sepharose 识别蛋白质柔性

• DOI: 10.1016/j.bpj.2021.05.014
• 发表时间: 2021
• 期刊: Biophysical Journal
• 影响因子: 3.4
• 作者: Shigenori Nagatomo;Teizo Kitagawa;Masako Nagai
• 通讯作者: Masako Nagai

単一メソ多孔性シリカゲル微粒子/水系における亜鉛ミオグロビンの細孔内物質移動過程の細孔径依存性

单一介孔硅胶颗粒/水体系中锌肌红蛋白孔内传质过程的孔径依赖性

• 发表时间: 2020
• 作者: 寺田 拓人，風見 裕明， 宮川 晃尚， 長友 重紀， 中谷 清治

Heme-bound tyrosine vibrations in hemoglobin M: Resonance Raman, crystallography, and DFT calculation

血红蛋白 M 中血红素结合的酪氨酸振动：共振拉曼、晶体学和 DFT 计算

• DOI: 10.1016/j.bpj.2022.06.012
• 发表时间: 2022
• 期刊: Biophysical Journal
• 影响因子: 3.4
• 作者: Nagatomo Shigenori;Shoji Mitsuo;Terada Takuto;Nakatani Kiyoharu;Shigeta Yasuteru;Hirota Shun;Yanagisawa Sachiko;Kubo Minoru;Kitagawa Teizo;Nagai Masako;Ohki Mio;Park Sam-Yong;Shibayama Naoya
• 通讯作者: Shibayama Naoya

細孔内に取りこまれたヒト成人ヘモグロビンの機能発現におけるGHz, THz領域の主鎖のゆらぎの実験的検証

人类成人血红蛋白纳入孔隙的功能表达过程中 GHz 和 THz 区域主链波动的实验验证

• 发表时间: 2021
• 作者: Kawasugi Yoshitaka;Suzuki Haruto;Yamamoto Hiroshi M.;Kato Reizo;Tajima Naoya;長友 重紀
• 通讯作者: 長友 重紀