蛋白質分子の動的構造と機能の相関の計測

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本研究の目的は蛋白質分子の機能発現と蛋白質分子構造のダイナミクスの相関を1分子レベルで計測することであり、計測対象は筋肉収縮などの生体運動を担うミオシン-アクチン系である。ミオシン-アクチン系の機能は1方向運動である。前年度までに、1分子での1方向運動を詳細に計測し、ミオシン-アクチン系のダイナミクスを検出するためのプローブである蛍光分子の導入位置の選定およびプローブ導入後に多分子レベルでの運動活性の保持を確認した。本年度では、蛍光プローブ付ミオシンの1分子での運動活性の保持の確認および、機能・構造ダイナミクスの同時観察のための光学系の改良と実験条件設定、データの取得を目標に研究を進めてきた。蛍光プローブ付ミオシンの1分子での運動活性の保持は、蛍光プローブ1個の1方向運動を観察することで確認された。次に、1分子操作と力発生を計測するために必要な光ピンセット用のプローブを結合後、1分子の運動の直接観察を行った。光学フィルタ類・プローブの蛍光波長の条件検討、同時観察を行うまでの実験条件の最適化を行い、同時計測が実験可能なレベルにまでに到達できた。しかしながら、力発生を伴った1方向運動を観察するまでに蛍光色素プローブが退色する頻度が高く、解析するまでのデータ数を取得するまでにはいたらなかった。しかしながら、実験の過程で、蛍光色素プローブ1個の運動をナノメートル精度で計測することに成功し、1方向運動中において、色素ラベルしたミオシン分子内ドメインの運動を計測することができた。当初の予定とはデータの質が少し異なるものの、ミオシンの1方向運動という機能とミオシン分子構造のダイナミクス(ミオシン分子内ドメインの運動)の相関という意味では、1分子で直接的に計測することに成功し新たな知見を得ることができた。