Selective observation of protein secondary structure by IR super-resolution microscopy based on nonlinear optical effects

本研究は、様々な機能性生体試料に対して２種類の超解像赤外分光イメージングを適用することで、生体試料中の特定のタンパク質二次構造の選択的観察を実現し、分布・配向・濃度を含めた精密な分子構造解析により、新たな「ナノ空間局所構造解析」法の確立を目指している。具体的な研究計画の手順としては、１）四光波混合を利用した赤外超解像顕微鏡の開発、２）羽毛サンプルを標準試料としてシステムの性能評価、３）新規生体試料の探求、の３つのテーマに分類して研究推進する。２２年度は、１）四光波混合を利用した赤外超解像顕微鏡部分の開発・整備を中心に作業を行った。具体的には、既存のVSFG検出赤外超解像顕微鏡システムの光学系と全く同じレイアウトで併用することで、VSFG法と四光波混合法による赤外顕微鏡観察の切り替えを簡略化することができ、同一試料に対して両者の超解像赤外分光イメージを得ることに成功した。その一方で、四光波混合光は極めて微弱であったため、研究の進捗に応じて、検出感度向上の対策を今後は検討したい。また、検出している信号がVSFG光であるか四光波混合光であるかを発光スペクトルで確認できるように分光器も取り付けた。新規開発した四光波混合検出赤外超解像顕微鏡システムの空間分解能、エネルギー分解能、検出感度等の性能評価は羽毛サンプルを標準試料として行った。また、本研究で得られた研究成果については、論文・学会等で発表を行い、情報発信した。なお、本研究では、試料作成を強力に推進することが最重要課題と考え、ウルトラミクロトームを１０月に新規購入する計画を立てていたが、業者からの納品が大幅に遅れて３月にずれ込むこととなった。そのため、試料作成部分の整備については順調に研究推進することが困難であった。

本研究は、様々な機能性生体試料に対して２種類の超解像赤外分光イメージングを適用することで、生体試料中の特定のタンパク質二次構造の選択的観察を実現し、分布・配向・濃度を含めた精密な分子構造解析により、新たな「ナノ空間局所構造解析」法の確立を目指している。具体的な研究計画の手順としては、１）四光波混合を利用した赤外超解像顕微鏡の開発、２）羽毛サンプルを標準試料としてシステムの性能評価、３）新規生体試料の探求、の３つのテーマに分類して研究推進する。２２年度は、１）四光波混合を利用した赤外超解像顕微鏡部分の開発・整備を中心に作業を行った。具体的には、既存のVSFG検出赤外超解像顕微鏡システムの光学系と全く同じレイアウトで併用することで、VSFG法と四光波混合法による赤外顕微鏡観察の切り替えを簡略化することができ、同一試料に対して両者の超解像赤外分光イメージを得ることに成功した。その一方で、四光波混合光は極めて微弱であったため、研究の進捗に応じて、検出感度向上の対策を今後は検討したい。また、検出している信号がVSFG光であるか四光波混合光であるかを発光スペクトルで確認できるように分光器も取り付けた。新規開発した四光波混合検出赤外超解像顕微鏡システムの空間分解能、エネルギー分解能、検出感度等の性能評価は羽毛サンプルを標準試料として行った。また、本研究で得られた研究成果については、論文・学会等で発表を行い、情報発信した。なお、本研究では、試料作成を強力に推進することが最重要課題と考え、ウルトラミクロトームを１０月に新規購入する計画を立てていたが、業者からの納品が大幅に遅れて３月にずれ込むこととなった。そのため、試料作成部分の整備については順調に研究推進することが困難であった。