プラズモンと光応答性分子のアクティブカップリング

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ガラス表面に吸着固定化した金コロイドやナノインプリントで作製した金ナノ構造体の表面において、電荷が強く局在するサイトに選択的に光応答性分子を構築する方法論の確立を試みた。具体的な目標として、水銀イオン耐性大腸菌の水銀イオン応答蛋白MerRの両端に蛍光蛋白サブユニットをスプリットした蛋白をヒスチジンタグで電荷局在サイトに固定化し、水銀イオンによってその場で蛍光蛋白を再構成することを考えた。一方、フラットな金膜表面に光応答性チオール分子と電子伝達性チオール分子を混合修飾して自己組織化単分子膜(SAM)を形成する系において、コンビナトリアル法を適用し、最適条件を導出する方法論の実証を試みた。蛍光蛋白再構築については、作製したコンストラクトを発現させた大腸菌が水銀イオン曝露前に既に強い蛍光を示してしまっており、蛍光蛋白サブユニットを連結しているMerR周辺のヒンジ部分の剛直性が不足しているために水銀イオンによるMerRの構造変化よりも先に熱的に蛍光蛋白サブユニットが結合してしまうことが明らかになり、コンストラクトの再設計を余儀なくされることとなった。一方、コンビナトリアルSAMの作製と評価については、本研究で新たに作製した表面プラズモン増強走査光電気化学顕微鏡を用いることで、吸光度、蛍光強度、光電流発生の二次元マッピングが可能となり、複数の構成要素からなる混合SAMの最適混合条件を迅速に導出できる方法論を確立することができた。今後は再構築したコンストラクトで組み換え大腸菌を作製して蛋白を抽出精製し、研究概念の実証を図るとともに、二次元コンビナトリアルSAMの応用展開を図る予定である。