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超高速１分子スペクトル分光法で探る生体光反応の機能的ロバスト性

使用超快单分子光谱探索生物光反应的功能鲁棒性

基本信息

批准号：
22H02030
负责人：
近藤徹
金额：
$ 11.23万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本研究課題では、１分子感度の過渡吸収スペクトル顕微鏡を開発し、緑色硫黄細菌の光合成光捕集に関わるエネルギー移動過程を揺らぎ成分も含めて解析する。そこで初年度となる当該年度は光学測定系の開発から進めた。ノイズ軽減化のために様々な改良を行い、高感度吸収顕微鏡を完成させた。光合成反応中心タンパク質の一種であるPS I RCを１粒子レベルで測定し、蛍光と吸収の同時イメージングに成功した。さらに、フェムト秒レーザーと遅延光学系などの過渡吸収システムを組み込み、高感度過渡吸収顕微鏡の構築も行った。本研究課題の最終目標は、緑色硫黄細菌が持つ巨大な光捕集アンテナ複合体・クロロソーム、光捕集アンテナタンパク質・FMO、反応中心タンパク質・RCのエネルギー移動過程を包括的に議論することにある。そこでまずは単離精製したクロロソームを対象に１粒子過渡吸収解析を行った。pump波長を720 nm、probe波長を770 nmに設定して過渡吸収測定を行い、サブピコ秒時間スケールの超高速エネルギー移動の１粒子解析に成功した。複数のクロロソーム粒子でエネルギー移動の時定数を見積もり、それらを統計解析した。粒子毎に時定数が大きくバラつき、いくつかの時定数成分の間で相関があることも明らかにした。このように、超高速エネルギー移動の時定数の不均一性や相関性の定量解析に初めて成功した。今後の発展研究として遺伝子変異体を用いた実験を計画しており、クロロソームの微細構造に変異を加えることでエネルギー移動の不均一性にどのような影響がでるのかを解析し、光捕集機能のロバスト性の議論へと展開させたいと考えている。これらに加え、フーリエ分光測定系の構築も行い、スペクトル情報の取得に成功している。次年度以降は、スペクトル分光まで可能になるよう装置改良を行い、FMOやRCも含めた１粒子過渡吸収スペクトル分光を実現させる。

This study focuses on the development of a molecular sensitive transition absorption microscope, and the analysis of components involved in the photosynthetic phototrapping process of green sulfur bacteria. The development of optical measurement system in the first year of the year A high-sensitivity absorption micro-mirror is completed in the middle of the line. Photosynthetic reflection center is one of the most important components of the system. The optical system is composed of high sensitivity transition absorption micromirrors. The ultimate goal of this research project is to discuss how green sulfur bacteria can sustain large phototrapping complexes, phototrapping complexes, FMO, and anti-sulfur centers, including their migration processes. This is the first time I've seen a particle transition analysis. Pump wavelength: 720 nm, probe wavelength: 770 nm, transient absorption measurement: 1 particle resolution: 1 second, 1 second, 1 A statistical analysis of the number of times a particle moves is performed. Each particle has a fixed number and a fixed number of components. The initial success of the quantitative analysis of the heterogeneity and correlation of the time series of the ultra-high-speed mobile phone The future development of research and development in the field of light trapping is planned to increase the heterogeneity of the microstructure of the light trapping system and to analyze the influence of the heterogeneity of the light trapping system. The construction of a spectrometric system and the acquisition of spectrometric information are successful. In the next year, we will improve the equipment and FMO and RC to reduce the absorption of particles.