Elucidation of fluctuation dynamics of chromophore structure in protein by fluorescence detected vibrational spectroscopy

通过荧光检测振动光谱阐明蛋白质发色团结构的波动动力学

• 批准号: 22K14651
• 负责人: 米田 勇祐
• 金额: $ 3万
• 依托单位: Institute for Molecular Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K14651/
• 关键词: 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; 蛍光相関分光

本年度は蛍光検出赤外相関分光測定装置の構築を目的として、研究グループに新しく導入された高繰り返しYbレーザーを光源とした自作の顕微システムの構築を行なった。具体的には、共焦点配置の検出光学系を構築し、単一光子感応型検出器を組み合わせることで、単一分子レベルの蛍光検出を行うためのシステムを構築した。蛍光励起光源として、繰り返し周波数10 MHzのYbレーザーの第二高調波（515 nm, 260 fs）を用いた測定において、標準蛍光試料であるローダミン6Gの希釈溶液の蛍光相関を単一分子レベルで取得することに成功した。さらに、単一光子列データの効率的な取得・解析のため、Pythonによって新しい検出プログラムを構築した。当グループではこれまで測定装置の制御プログラムとして主にLabVIEWを用いていた。しかし、LabVIEWでは単一光子列データを効率よく取得することが困難であったため、Pythonによるプログラムに移行した。光学遅延装置の制御もPythonによって行えるようプログラムを改良したため、これらを組み合わせることによって、ポンプ・ダンプ実験、あるいは干渉計を用いた測定への応用も可能である。また、タンパク質発色団の構造揺らぎを示すモデル系として着目している光合成光捕集タンパク質のpHに依存した非光化学的消光ダイナミクスを過渡吸収分光によって計測した。その結果、低いpHにおいて消光が顕著に見られることがわかった。過渡吸収スペクトルの時間変化から、この消光ではクロロフィルの会合状態の変化が重要な役割を果たしていることが示唆された。

This year は 蛍 検 out red light foreign minister masato spectroscopic measurement device の build を purpose と し て, research グ ル ー プ に new し く import さ れ た high Qiao り return し Yb レ ー ザ ー を light と し た made の 顕 micro シ ス テ ム の line build を な っ た. Specific に は, total focus configuration の 検 を build し department of light, a photon 単 sense 応 検 extractor を group み close わ せ る こ と で, 単 a molecular レ ベ ル の 蛍 light 検 を row う た め の シ ス テ ム を build し た. 蛍 excitation light up the light source と し て, Qiao り return し cycle for 10 MHz の Yb レ ー ザ ー の second high-profile wave (515 nm, 260 fs) を い た determination に お い て, standard 蛍 light sample で あ る ロ ー ダ ミ ン 6 g の bush 釈 solution の 蛍 light phase masato を 単 a molecular レ ベ ル で obtain す る こ と に successful し た. さ ら に column, a photon 単 デ ー タ の sharper rate な gain, parsing の た め, Python に よ っ て new し い 検 out プ ロ グ ラ ム を build し た. When グ ル ー プ で は こ れ ま で measurement device の suppression プ ロ グ ラ ム と し て main に LabVIEW を with い て い た. A photon し か し, LabVIEW で は 単 column デ ー タ を sharper rate よ く obtain す る こ と が difficult で あ っ た た め, Python に よ る プ ロ グ ラ ム に transitional し た. Optical 遅 delay device の suppression も Python に よ っ て line え る よ う プ ロ グ ラ ム を improved し た た め, こ れ ら を group み close わ せ る こ と に よ っ て, ポ ン プ · ダ ン プ be 験, あ る い は dry involved meter を with い た determination へ の 応 may use も で あ る. ま た, タ ン パ ク qualitative 発 color 団 の tectonic 揺 ら ぎ を shown す モ デ ル department と し て in mesh し て い る photosynthetic light capture タ ン パ ク qualitative の pH に dependent し た non photochemical extinction ダ イ ナ ミ ク ス を transition 収 absorption spectroscopic に よ っ て measuring し た. Youdaoplaceholder0 そ results, low そ pHにお て て extinction が顕 に see られる られる とがわ が顕 った った. Transition suction 収 ス ペ ク ト ル の time variations change か ら, こ の extinction で は ク ロ ロ フ ィ ル の の meet state - the important な が "を cut fruit た し て い る こ と が in stopping さ れ た.

项目成果

Ultrafast energy transfer between self-assembled fluorophore and photosynthetic light-harvesting complex 2 (LH2) in lipid bilayer

脂质双层中自组装荧光团和光合光捕获复合物 2 (LH2) 之间的超快能量转移

• DOI: 10.1063/5.0077910
• 发表时间: 2022
• 期刊: J. Chem. Phys.
• 作者: Y. Yoneda;M. Kito;D. Mori;A. Goto;M. Kondo;H. Miyasaka;Y. Nagasawa;T. Dewa
• 通讯作者: T. Dewa

二次元分光による非局在化した電子状態から繰り広げられる光合成初期過程の探究

使用二维光谱探索从离域电子态展开的光合作用的初始过程

• 发表时间: 2022
• 作者: Y. Yoneda;M. Kito;D. Mori;A. Goto;M. Kondo;H. Miyasaka;Y. Nagasawa;T. Dewa;米田勇祐;米田勇祐
• 通讯作者: 米田勇祐

Energy transfer dynamics and the mechanism of biohybrid photosynthetic antenna complexes chemically linked with artificial chromophores

与人工发色团化学连接的生物杂化光合天线复合物的能量传递动力学和机制

• DOI: 10.1039/d2cp02465a
• 发表时间: 2022
• 期刊: Physical Chemistry Chemical Physics
• 影响因子: 3.3
• 作者: Yoneda Yusuke;Noji Tomoyasu;Mizutani Naoto;Kato Daiji;Kondo Masaharu;Miyasaka Hiroshi;Nagasawa Yutaka;Dewa Takehisa
• 通讯作者: Dewa Takehisa

先端的分光解析で解きほぐす光化学系 IIの複雑な励起状態ダイナミクス

使用先进的光谱分析揭示光系统 II 的复杂激发态动力学

• 发表时间: 2022
• 作者: Y. Yoneda;M. Kito;D. Mori;A. Goto;M. Kondo;H. Miyasaka;Y. Nagasawa;T. Dewa;米田勇祐
• 通讯作者: 米田勇祐

励起子電荷分離混成が酸素発生型光合成を駆動する

激子电荷分离杂交驱动释氧光合作用

• 发表时间: 2022
• 作者: 米田 勇祐;Arsenault Eric A;Yang Shiun-Jr;Orcutt Kaydren;Iwai Masakazu;Fleming Graham R
• 通讯作者: Fleming Graham R