単一アミノ酸分光

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本研究課題の当初の目的は、アミノ酸残基を蛍光プロープとすることで単一タンパク質分光を全てのタンパク質に適応できる分光法とすることにある。この技術はプローブとしての高い応用性に加えて、光センサータンパク質の生理機能を解明につながる学術的にも重要なタンパク質の構造情報を引き出すことができると考えていた。2年間の研究成果として、世界的に見てユニークな可視波長域(波長400-600nm)の単一分子蛍光分光装置の開発に成功した。この装置のポイントは2つある。1つは、光学顕微鏡の空間操作機構の改良を行うことで、精度良く一分子を観測できるようにした。2つ目は、昨年度実施した対物レンズの球面収差を補正により、背景光を半分に抑えることに成功した。これらの技術革新の結果、ミドリムシの光回避応答に関係するフラビンタンパク質の一分子分光に成功した。この結果から、当初の目標であった単一アミノ酸の動きを分光学的に追跡することに成功した。これは、温度数ケルビンにおけるフラビンタンパク質の1分子分光の世界で初めての成功例である。上にあげた改善を尽くしても、芳香族アミノ酸自身を直接的に観測するための紫外域の実験(波長200-300nm)は不可能であった。これを実現するためには、対物レンズの性能を上げ、空間分解能を向上させることが必須であると認識している。しかし、これまでは波長800nmが短波長の限界であった温度数ケルビンの単一分子分光を可視波長域に広げたことは学術的に大きな進歩であると考えている。