Precise measurement of bioluminescence and chemiluminescence reaction quantum yield

生物发光和化学发光反应量子产率的精确测量

• 批准号: 21K05321
• 负责人: 丹羽 一樹
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K05321/
• 关键词: 生物発光; 量子収率; qNMR; 分光放射計測

初年度において、発光基質ホタルルシフェリンの定量の前提となる基質特性評価を行い、吸湿性、安定性あるいは純度に起因する補正要因を明らかにした。本年度は、基質の定量に必要なHPLC定量システムを構築した。基質ルシフェリンには非発光性の光学異性体があり、これを含めて定量するためにキラルカラムを用いている。これにより、HPLCにより基質定量を行いながらの発光量子収率（QY）測定の環境整備を行った。QY測定に必要なもう一つの要素である発光測定については、定量分析の前提となる検出応答度直線性についての評価を行った。これまでに我が国の光放射計量標準にトレーサブルな標準電球により絶対分光応答度を校正した積分球式分光放射計により、発光反応により放出される光子数を測定する方法を確立していたが、本研究計画において対象としている微弱な発光と標準電球では光量が大きく異なる。そのため、検出器のリニアリティの評価が重要となる。実際に、光電子増倍管の検出では、シグナル強度が10^5程度異なると10%以上の補正が必要となることがあることが確かめられた。これに関連して、発光反応溶液の絶対発光量の測定技術を活用し、発光測定装置（ルミノメータ、プレートリーダ等）の管理に使用する微弱LED参照光源の絶対発光量の測定法を確立し、その方法について論文発表を行った。またQY測定の対象となる発光反応系について、condensate（凝集体、コンデンセート）中での発光特性の評価を行った。その結果、顕著なQYの上昇が認められ、これについては論文発表（Chem. Comm.）を行った。

第一年，我们评估了作为定量发光底物萤火虫荧光素的先决条件的底物特性，并澄清了由于吸湿性、稳定性或纯度而产生的校正因子。今年，我们构建了定量底物所需的 HPLC 定量系统。底物荧光素具有不发光的光学异构体，使用手性柱对其进行定量。这创造了一个测量发光量子产率 (QY) 的环境，同时使用 HPLC 定量底物。对于QY测量所需的另一个要素发光测量，我们评估了检测响应线性，这是定量分析的先决条件。迄今为止，已经建立了一种使用积分球光谱辐射计测量发光反应发射的光子数的方法，其绝对光谱响应度是使用可追溯到日本光辐射测量标准的标准灯泡校准的。研究计划中针对的弱发光与标准灯泡之间的光量。因此，评估探测器的线性度非常重要。事实上，已经证实，在光电倍增管检测中，如果信号强度相差约10^5，则可能需要10%以上的校正。对此，我们利用发光反应溶液的绝对发光测量技术，建立了一种用于控制发光测量设备（发光计、读板器等）的弱LED参考光源的绝对发光的测量方法。发表了一篇关于该方法的论文。我们还评估了凝聚态发光反应体系的发光特性，这是 QY 测量的目标。结果，观察到 QY 显着增加，并就此发表了一篇论文 (Chem. Comm.)。

项目成果

Quantum yield enhancement of firefly bioluminescence with biomolecular condensates

• DOI: 10.1039/d2cc04919h
• 发表时间: 2022-10-28
• 期刊: CHEMICAL COMMUNICATIONS
• 影响因子: 4.9
• 作者: Nishihara, Ryo;Kihara, Yoshiki;Kurita, Ryoji
• 通讯作者: Kurita, Ryoji

Absolute light measurement for the investigation of bioluminescence quantum yield and standardization of bioanalysis instruments

用于生物发光量子产率研究和生物分析仪器标准化的绝对光测量

• 发表时间: 2022
• 作者: Zhiyong He;Takumi Ishizuka;Yoshitaka Hishikawa;Yan Xu;Kazuki Niwa
• 通讯作者: Kazuki Niwa