Development of microscopy techniques to simultaneously visualize the dynamics of the structure and local physical properties of a single protein

点击翻译按钮获取中文摘要

本研究の目的は、溶液環境にある生体分子の構造と同時に、機械特性や電荷などの物性分布とそれらの時空間ダイナミクスを、1 nm以下の空間分解能、100 ms以下の時間分解能で可視化できるマルチモーダル単一分子イメージング技術を開発することである。具体的には、高速AFMイメージング中にプローブ-試料間の力学的相互用を全て記録し、そこから試料の局所物性をリアルタイムに抽出する技術を開発する。本年度は赤外レーザー光によるカンチレバーの非共振振動ための準備を行なった。まず現行の赤色レーザーによるカンチレバーの変位検出レーザーに加えて、励振用のパワー変調赤外レーザーを導入できるよう高速AFMに取り付ける治具を製作した。また、フォースボリュームイメージングに向けて、高速AFMイメージングのための走査信号とカンチレバーの振動を同期させて、画像の各ピクセルでカンチレバーが一回だけ振動するような制御ソフトウェアを実装した。次に、フォースカーブの大量取得に向けた測定システムの検討を行ない、デジタルオシロスコープによるデータ取得とPCへの転送が最適であるとの結論に至り、予備的実験を進めるためにデジタルオシロスコープを用いて高速AFMとフォースボリューム計測を組み合わせたシステムを構築した。このフォースボリューム計測によりモデル脂質膜での凝着力と硬さの分布を3s/frameのイメージング速度で計測することができた。