時間分解表面増強ラマン分光法による膜タンパク質のダイナミックスの解析

使用时间分辨表面增强拉曼光谱分析膜蛋白动力学

• 批准号: 06750922
• 负责人: 前田 寧
• 金额: $ 0.58万
• 依托单位: University of Toyama
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1994
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1994 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06750922/
• 关键词: ラマン分光法; 表面増強ラマン分光法; 自己組織化単分子膜; 膜タンパク質; 細胞モデル; チロクロムC; 表面

表面増強ラマン分光法(surface enhanced Raman spectroscopy(SERS)は、金・銀等の金属表面に吸着した分子からのラマン散乱光の増強効果を利用した測定法で、微量のサンプルで分子の局所的環境や配向を解析できる。本研究では、親水基を有するアルカンチオール誘導体からなる自己組織単分子膜(self-assembled monolayer(SAM)を細胞膜モデルとし、表在型膜タンパク質であるチトクロムC(Cyt-C)とSAMの相互作用をSERSで解析した。銀コロイド表面に吸着したメルカプト脂肪酸(C_nCOOH)のSERSから、n>7では、C-C,C-S結合は概ねトランスコンホメーションをとっており、アルキル鎖が密に充填したSAMを形成しているが、n<5では構造に乱れがみられた。この表面修飾銀コロイドにCyt-Cを加え、Cyt-Cのヘムのβ吸収帯と共鳴する514.5nmの励起光でラマン散乱を測定するとCyt-Cの表面増強共鳴ラマンスペクトル(SERRS)がメルカプト脂肪酸のSERSにオーバーラップして観測された。同じ試料を非共鳴波長(488nm)の励起光で測定するとCyt-Cからの散乱は観測されず、C_nCOOHからの散乱みのが観測された。SERRSの効果の銀表面からの到達距離がSERSの効果よりも長いことを考えると、銀に直接結合したSAMの表面にCyt-Cが結合していることがわかった。また、アルキル鎖長の短いSAMではCyt-Cの吸着量が少なく、配向も乱れていることが判明した。さらに、電荷を持たないアルカンチオールSAMではCyt-CのSERRSが観測されないことや、システインのSAMを用いたSERRS強度のpH依存性の結果から、Cyt-Cは負電荷を有するSAMの表面に特異的に結合することがわかった。Cyt-C溶液の共鳴ラマンスペクトルと吸着Cyt-CのSERRSの酸化状態とスピン状態のマーカーバンドの位置を比較した結果、SAMへ結合した後もCyt-Cの構造は保持されることが明らかになった。以上のように、本研究により、親水性の表面を有するSAMは細胞膜モデルとして適しており、SERSと組み合わせることで膜タンパク質の構造と相互作用を解析するのに有力な手段となり得ることが示された。

Surface raised strong ラ マ ン spectrometry (surface enhanced Raman spectroscopy used (SERS) に は, gold, silver etc. の metal surface sorption し た molecular か ら の ラ マ ン scattered light の raised strong working fruit を using し た measurement で, trace の サ ン プ ル で molecular の bureau environment や matchs to を parsing で き る. This study で は, hydrophilic group を have す る ア ル カ ン チ オ ー ル inductor か ら な る group themselves 単 molecular membrane (self - assembled Monolayer (SAM) を membrane モ デ ル と し, table type in membrane タ ン パ ク qualitative で あ る チ ト ク ロ ム C (Cyt C) と SAM の interaction used を SERS analytical し で た. Silver コ ロ イ に ド surface sorption し た メ ル カ プ ト fatty acids (C_nCOOH) used の SERS か ら, n > 7 で は, C - C, C, S combination は almost ね ト ラ ン ス コ ン ホ メ ー シ ョ ン を と っ て お り, ア ル キ ル が dense に lock filling し た SAM を form し て い る が, n < 5 で は tectonic に disorderly れ が み ら れ た. こ の surface modification of silver コ ロ イ ド に Cyt - を plus え, Cyt C - C の ヘ ム の beta sucked 収 帯 と resonance す る 514.5 nm の wound up light で ラ マ ン scattered を determination す る と Cyt C - の surface raised strong resonance ラ マ ン ス ペ ク ト ル (SERRS) が メ ル カ プ ト fatty acid used の SERS に オ ー バ ー ラ ッ プ し て 観 measuring さ れ た. With じ sample を non resonance wavelength (488 nm) の wound up the determination of light で す る と Cyt C - か ら の scattered は 観 measuring さ れ ず, C_nCOOH か ら の scattered み の が 観 measuring さ れ た. SERRS の unseen fruit の silver surface か ら の used to distance が SERS の unseen fruit よ り も long い こ と を exam え る と, silver に directly combined し た SAM の surface に Cyt C - が combining し て い る こ と が わ か っ た. ま た, ア ル キ ル lock long の short い SAM で は Cyt C - の smoked with fewer が な く, deserve to も れ て い る こ と が.at し た. さ ら に, charge を た な い ア ル カ ン チ オ ー ル SAM で は Cyt C - の SERRS が 観 measuring さ れ な い こ と や, シ ス テ イ ン の SAM を with い た SERRS strength の pH dependency の results か ら, Cyt C は negative を have す る SAM の surface に specific に combining す る こ と が わ か っ た. Cyt C solution - の resonance ラ マ ン ス ペ ク ト ル と sorption Cyt C - の SERRS の acidification condition と ス ピ ン state の マ ー カ ー バ ン ド の を provides a し た results, SAM へ combining し た after も Cyt C - の tectonic は keep さ れ る こ と が Ming ら か に な っ た. Above の よ う に, this study に よ り, hydrophilic surface を の す る SAM は membrane モ デ ル と し て optimum し て お り used, SERS と group み close わ せ る こ と で membrane タ ン パ ク qualitative と の structure interaction を parsing す る の に powerful tools to な と な り have る こ と が shown さ れ た.

项目成果

Maeda Yasushi: "Self-Assembled Monolayers as Novel Biomembrane Mimetics I:Characterization of Cytochrome C Bound to Self-Assembled Monolayers on Silver by Surface Enhanced Resonance Raman Spectroscopy." J.Phys.Chem.99. (1995)

Maeda Yasushi：“自组装单层作为新型生物膜模拟物 I：通过表面增强共振拉曼光谱表征与银上自组装单层结合的细胞色素 C。”

Kakinoki Kazuhiro: "Kinetics of Binding Processes of Cytochrome Conto Liposome Surfaces." J.Colloid Interface Sci.(1995)

Kakinoki Kazuhiro：“细胞色素Conto脂质体表面结合过程的动力学”。

Maeda Yasushi: "Inclusional Complexation by Cyclodextrins at the Surface of Silver as Evidenced by Surface Enhanced Resonance Raman Spectroscopy." J.Phys.Chem.99. 487-488 (1995)

Maeda Yasushi：“表面增强共振拉曼光谱证明了环糊精在银表面的包合络合。”

Nozaki Tomoyuki: "Cyclodextrins Modified with Polymer Chains Which are Responsive to External Stimuli." Macromolecules. 28. 522-524 (1995)

Nozaki Tomoyuki：“用对外部刺激做出响应的聚合物链改性的环糊精。”

Nagayama Hitomi: "Catalytic Properties of Enzymes Modified with Temperature-Responsive Polymer Chains." Makromol.Chem.196. 611-620 (1995)

Nagayama Hitomi：“温度响应性聚合物链修饰的酶的催化特性。”