近接場光を用いた生体機能高分子の分子構造変化の観察と制御

これまでの研究から、光る蛍光蛋白分子シナプトタグミンを生きた細胞で発現し、近接場光によるイメージングができることがわかった。培養神経細胞PC12(細胞株の名称)に、蛍光を発するように遺伝子改変が行われたシナプトタグミンを遺伝子導入した(辰巳担当)。この蛍光を発する蛋白分子をもつ細胞を現有の全反射型近接場光顕微鏡にセットした。シナプトタグミンは細胞膜のすぐ近くの細胞小胞に突き刺さるように位置していると考えられる。ここで近接場光によるイメージングの重要な点は、細胞の極めて限られた領域に存在する蛋白分子のみをエバネセント光で励起できることにある。すなわち従来の落射蛍光顕微鏡法では細胞全体の分子が蛍光励起を受け、そのために大きな背景蛍光があるために分子レベルでの観察は全く不可能であった。これに対して、近接場光による細胞の励起では、細胞の膜からわずかに200nm以下の蛋白分子が蛍光励起されることである。このわずかな光の層にある蛋白質分子、あるいは蛋白質分子の集合が近接場光イメージングされる。予備的実験から、細胞を興奮するように化学的な刺激を与えると、斑点状に蛍光が変化することが見出された。10年度の研究では蛋白分子シナプトタグミンのこの斑点状の蛍光変化の意味を検討した。すなわち、蛋白分子シナプトタグミンが近接場光のなかで形を変え、それが蛍光発色団蛋白の光エネルギー準位に影響するかを検討する。まず、この蛍光変化を引き起こす原因が細胞の興奮に伴う細胞内カルシウムイオンにあることを電気生理学的な方法で検討し、細胞外からのカルシウムイオンによる蛍光変化であることが判明した(辰巳担当)。光の強度変化の意味を探るために、画像処理装置用の画像取り込みボードおよびソフトうエアーと導入し、斑点状の蛍光変化に対応する分子集団の構造変化を検討した。

これまでの研究から、光る蛍光蛋白分子シナプトタグミンを生きた細胞で発現し、近接場光によるイメージングができることがわかった。培養神経細胞PC12(細胞株の名称)に、蛍光を発するように遺伝子改変が行われたシナプトタグミンを遺伝子導入した(辰巳担当)。この蛍光を発する蛋白分子をもつ細胞を現有の全反射型近接場光顕微鏡にセットした。シナプトタグミンは細胞膜のすぐ近くの細胞小胞に突き刺さるように位置していると考えられる。ここで近接場光によるイメージングの重要な点は、細胞の極めて限られた領域に存在する蛋白分子のみをエバネセント光で励起できることにある。すなわち従来の落射蛍光顕微鏡法では細胞全体の分子が蛍光励起を受け、そのために大きな背景蛍光があるために分子レベルでの観察は全く不可能であった。これに対して、近接場光による細胞の励起では、細胞の膜からわずかに200nm以下の蛋白分子が蛍光励起されることである。このわずかな光の層にある蛋白質分子、あるいは蛋白質分子の集合が近接場光イメージングされる。予備的実験から、細胞を興奮するように化学的な刺激を与えると、斑点状に蛍光が変化することが見出された。10年度の研究では蛋白分子シナプトタグミンのこの斑点状の蛍光変化の意味を検討した。すなわち、蛋白分子シナプトタグミンが近接場光のなかで形を変え、それが蛍光発色団蛋白の光エネルギー準位に影響するかを検討する。まず、この蛍光変化を引き起こす原因が細胞の興奮に伴う細胞内カルシウムイオンにあることを電気生理学的な方法で検討し、細胞外からのカルシウムイオンによる蛍光変化であることが判明した(辰巳担当)。光の強度変化の意味を探るために、画像処理装置用の画像取り込みボードおよびソフトうエアーと導入し、斑点状の蛍光変化に対応する分子集団の構造変化を検討した。