Investigation of giga- and terahertz frequency of main-chain involved with function of hemoglobin confined in pore with low dielectric constant

低介电常数孔隙中与血红蛋白功能相关的主链千兆和太赫兹频率研究

基本信息

批准号：
20K03877
负责人：
長友重紀
金额：
$ 2.75万
依托单位：
University of Tsukuba
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

昨年度（2022年度）は，シリカゲル細孔内のTHz領域のスペクトルを得るための測定系を，顕微鏡を基本に構築した．プローブ光となるレーザ光を光ファイバーを用いて対物レンズへ導入し，ミオグロビン溶液中に入れたシリカゲル粒子（粒径約60μm）で焦点が合うようにし，散乱光も同じ対物レンズで集光し，光ファイバーを用いて分光器，検出器へ光を導くように設計した．しかしながら，分光器の分解能における問題が生じたので，本装置はヘモグロビンのシリカゲル内の酸素飽和度を評価するための顕微吸収分光光度計として構築することとし，ヘモグロビンの酸素脱着に伴う吸収スペクトル（昨年度は主に500～700 nmのQバンド）を得ることができた．一方，昨年度構築する予定であった顕微ラマン分光については上の理由から，共同研究として高エネルギー加速器研究機構共通基盤研究施設にある装置を用いて，532 nmの励起波長で，シリカゲル内のヘモグロビンのラマン分光を実施した．その結果，シリカゲル細孔内でも溶液と同様にヘモグロビンのラマンスペクトルを得ることができ，また，酸素結合形におけるシリカゲル細孔内と溶液とラマンスペクトルは観測されたバンドの波数，強度から判断してほぼ同様のスペクトルであった．このことから，シリカゲル細孔内でもヘモグロビン分子は大きな構造変化はなく，変性はしていないことが明らかになった．なお，一昨年度（2021年度）に論文としてまとめたシリカゲル細孔内に亜鉛再構成ミオグロビンが入る（分配），出る（放出）過程については，細孔内のタンパク質の基本物性を調べる目的で細孔サイズを変えて分配，放出過程を調べ，細孔内におけるタンパク質の新たな性質がわかったので投稿論文としてまとめ，投稿中である．

去年（2022年），我们构建了基于显微镜的测量系统，以获得硅胶孔内太赫兹区域的光谱。使用光纤将成为探测光的激光引入物镜，并使用放置在肌红蛋白溶液中的硅胶颗粒（粒径：约 60 μm）进行聚焦，将光引导至光谱仪。和检测器使用然而，光谱仪的分辨率存在问题，因此我们决定将该装置构建为显微吸收分光光度计来评估硅胶中血红蛋白的氧饱和度，主要能够获得500至700 nm的Q波段。。另一方面，关于去年计划建设的微型拉曼光谱仪，由于上述原因，作为一项联合研究，我们使用了高能加速器研究组织共同基础设施研究设施的设备来分析二氧化硅中的血红蛋白凝胶拉曼光谱的激发波长为532 nm。因此，可以像在溶液中一样获得硅胶孔中血红蛋白的拉曼光谱，并且可以根据波数和强度确定氧键形式的硅胶孔和溶液的拉曼光谱。观察到的谱带几乎相同。这表明，即使在硅胶孔内，血红蛋白分子也没有发生任何重大的结构变化，并且没有变性。关于锌重组肌红蛋白进入（分布）和退出（释放）进入硅胶孔的过程，前年（FY 2021）的一篇论文中总结了锌重组肌红蛋白进入（分布）和退出（释放）的过程。研究了硅胶孔内蛋白质的排出（释放），目的是研究孔内蛋白质的基本物理性质。通过改变尺寸并研究分布和释放过程，我们发现了孔内蛋白质的新性质。总结为论文，目前正在提交。

项目成果

期刊论文数量（8）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Kinetic Analysis of the Mass Transfer of Zinc Myoglobin in a Single Mesoporous Silica Particle by Confocal Fluorescence Microspectroscopy

共焦荧光显微光谱法对单个介孔二氧化硅颗粒中锌肌红蛋白传质的动力学分析

DOI：
10.1021/acs.langmuir.1c02127
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
3.9
作者：
Akihisa Miyagawa; Shigenori Nagatomo; Hiroaki Kazami; Takuto Terada; Kiyoharu Nakatani
通讯作者：
Kiyoharu Nakatani

Heme-bound tyrosine vibrations in hemoglobin M: Resonance Raman, crystallography, and DFT calculation

血红蛋白 M 中血红素结合的酪氨酸振动：共振拉曼、晶体学和 DFT 计算

DOI：
10.1016/j.bpj.2022.06.012
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
3.4
作者：
Nagatomo Shigenori;Shoji Mitsuo;Terada Takuto;Nakatani Kiyoharu;Shigeta Yasuteru;Hirota Shun;Yanagisawa Sachiko;Kubo Minoru;Kitagawa Teizo;Nagai Masako;Ohki Mio;Park Sam;Shibayama Naoya
通讯作者：
Shibayama Naoya

単一メソ多孔性シリカゲル微粒子/水系における亜鉛ミオグロビンの細孔内物質移動過程の細孔径依存性

单一介孔硅胶颗粒/水体系中锌肌红蛋白孔内传质过程的孔径依赖性