ヘテロダイン増強コヒーレントアンチストークスラマン光学活性顕微鏡の開発

外差增强相干反斯托克斯拉曼光学主动显微镜的研制

基本信息

批准号：
11J09356
负责人：
森作俊紀
金额：
$ 1.54万
依托单位：
Tokyo University of Science
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2011
资助国家：
日本
起止时间：
2011 至 2013
项目状态：
已结题

项目摘要

振動円二色性(VCD)分光法を水環境中のAβ40とAβ42の微細な構造差異の検出に応用した。Aβ42、Aβ40それぞれの水溶液を計測用基板に滴下し、N2乾燥させることで水和フィルムをそれぞれ作成した。蛋白質水溶液をフィルム化させることで、膨大なバルク水の吸収を防ぐことができ、蛋白質選択的な信号を得ることができる。VCDスペクトルでは、Aβ40は1630cm-1付近に右円偏光活性を有するアミドIバンドが観測された。一方、Aβ42では同波数位置に反対の極性、つまり左円偏光活性を有するアミドIバンドが観測された。その波数位置からAβ40とAβ42はどちらも主にβシート構造を形成しているが、それぞれの二次構造は逆の光学活性を有していることを初めて明らかにした。さらに、蛋白質二次構造の光学活性の研究に加え、ヘテロダイン増強を用いたレーザー誘起表面顕微鏡という新しい装置の開発にも着手した。その装置は、光の圧力を利用して非接触にμmスケールの試料の動的粘弾性特性が計測可能という特徴を有している。その装置を開発し、細胞1個の粘弾性計測に適用した。典型的な細胞骨格を有する繊維芽細胞のパワースペクトルから、細胞骨格の一種である微小管が細胞膜の弾性に寄与していることを初めて明らかにした。従来、微小管は細胞内での物質輸送のレールとしての役割が示されてきたが、初めて細胞膜のレオロジーへの寄与が明らかになった。さらに、大きさが1μmの細胞内小器官である芽胞と芽胞を形成する枯草菌細胞とのパワースペクトルの差異を検出した。そのことから、開発した顕微鏡を用いて1μmの大きさの試料が計測できることが実証でき、かつ従来の原子間力顕微鏡フォースカーブ計測のような接触法では原理的に不可能であった細胞内に埋もれた小器官の粘弾性計測への道を拓いた。

在水性环境中，应用了振动圆二色性（VCD）光谱法检测Aβ40和Aβ42之间的细微结构差异。将Aβ42和Aβ40的水溶液滴入测量底物中，并由N2干燥以制备水合膜。通过拍摄水蛋白溶液，可以防止大量水的吸收，并可以获得蛋白质选择的信号。在VCD频谱中，对于Aβ40，观察到1630 cm-1左右的酰胺I条带。另一方面，在Aβ42中，观察到与相同的波数位置相反的酰胺I条带，即观察到左圆极化活性。首次揭示了Aβ40和Aβ42主要从波数位置形成β-折叠结构，但其二级结构具有相反的光学活性。此外，除了研究蛋白质二级结构的光学活性外，我们还开始使用渐进式增强开发一种称为激光诱导的表面显微镜的新装置。该设备的特征是能够测量μM尺度样品的动态粘弹性，而无需使用轻压接触。开发了该设备，并应用于一个单元的粘弹性测量。具有典型细胞骨架的成纤维细胞的功率谱首次揭示了微管（一种类型的细胞骨架）有助于细胞膜的弹性。过去，微管已被证明是细胞内材料运输的导轨，但首次揭示了它们对细胞膜流变学的贡献。此外，检测到孢子之间的功率光谱差异，1μM的细胞内细胞器和形成孢子的枯草芽孢杆菌细胞的差异。这证明，可以使用开发的显微镜测量1μm的样品，并为测量埋在细胞内的细胞器的粘弹性开辟了道路，这原理是通过接触方法（例如常规的原子力显微镜力曲线曲线测量）的接触方法。