蛋白質、DNAの電子顕微鏡観察用特異標識法の開発

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本研究目的は金コロイドやQdotなどのナノ粒子を電顕用ラベルとして用い、細胞膜上や細胞内のDNAや蛋白質を特異的に標識することである。金粒子やQdotの合成は自分自身の専門である有機化学で行えるが、生物学や生理学は不慣れなので生物試料を扱うことを得意とする生理研の脳科学専門家との共同研究を始めた。共同研究の中で火急のテーマとして神経シナプス上の受容体の種別ごとの分布決定が未解決とわかり、その問題解決のための特異的標識法開発を行った。具体的には神経シナプス凍結判断のレプリカに対しQdot抗体、金抗体を用いて後シナプス表面の受容体の電顕像における弁別標識を行う研究である。電子顕微鏡の手法としてはレプリカ像上でラベル剤の元素弁別を行うEDX(エネルギー分解X線分光法)とレプリカ像全体を観察するSTEM(走査透過電子顕微鏡)を組みあわせる新手法を適用した(当初計画の位相差電顕法はEDXとの折り合いが悪くSTEMに切り替えることになった)。元素弁別を容易にするため白金を含まない炭素レプリカ法を考案し、STEMで充分高いコントラストが生ずることを示した。次に5nmという同一粒子サイズの金コロイド、Qdotを用いそれぞれNMDA抗体、AMPA抗体に結合させ蛋白質弁別的抗体ラベルを行った。この結果2つの受容体はEDX像において明確に異なる分布を示すことが元素弁別ラベル標識により示された。今回開発の手法は神経脳科学分野の電顕的新手法であるので学会発表を行い、また博士の学位取得することができた。