発光タンパク質溶液におけるレーザー作用発現に関する基礎研究

发光蛋白溶液中激光作用表达的基础研究

• 批准号: 15656002
• 负责人: 大西 彰正
• 金额: $ 1.92万
• 依托单位: Yamagata University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-15656002/
• 关键词: 発光タンパク質溶液; レーザー作用

生体分子である発光タンパク質溶液のレーザー作用の有無を調べるため、パルスレーザー光を用いて、(1)発光強度の励起光強度依存性、(2)発光強度の励起領域長依存性の実験を行った。0〜0.1mJの励起には窒素ガスレーザーを、0.1〜1mJの励起にはアルゴンフッ素エキシマレーザーを用いた。実験試料には、市販のGFP(Green Fluorescent Protein)およびBFP(Blue Fluorescent Protein)発光タンパク質発現ベクターを大腸菌に形成転換し,IPTG誘導により発光タンパク質を発現させ、集菌後,菌体抽出液中の発光タンパク質をNi-NTAアガロースアフィニティークロマトグラフィーにより精製し,それをタンパク標品とした。その後、緩衝剤で濃度調整をした。実験(1)に関しては、石英セル内の発光タンパク質溶液に、レーザー光を両凸石英レンズまたはシリンドリカル石英レンズで集光後照射した。励起光強度はNDフィルターにより4桁にわたって変化させた。取得データをI=AI_0^n(Iは発光強度、I_0は励起光強度、Aは定数)の関係式により解析した結果、低励起下ではn=1となって、発光強度は励起光強度に対してlinearな依存性を示した。強励起下になるとn<1とunderlinearな依存性が観測された。実験(2)においては、励起領域長を0〜4mmの範囲で変化させた。レーザー光をシリンドリカル石英レンズで集光後、試料に照射した。取得データをI=I_s{exp(gL)-1}(I_sは単位励起長当たりの自然発光強度、gは正味の光学利得)にしたがって解析したところ、負の光学利得が得られた。以上のことから、発光タンパク質溶液では、色素溶液と同様のレーザー作用が期待されたが、今回の研究から、レーザー光照射によるタンパク質溶液のダメージが大きく、期待されたレーザー作用は観測できなかった。

为了研究激光对发光蛋白溶液（一种生物分子）是否存在作用，我们使用脉冲激光进行了一项实验，以确定（1）发射光强度对激发光强度的依赖性，以及（2 ) 发射光强度对激发区域长度的依赖性。使用氮气激光器进行0～0.1mJ的激发，使用氩氟准分子激光器进行0.1～1mJ的激发。对于实验样品，将市售的GFP（绿色荧光蛋白）和BFP（蓝色荧光蛋白）发光蛋白表达载体转化到大肠杆菌中，通过IPTG诱导表达发光蛋白，收集细菌后，获得细菌细胞提取物中的发光蛋白表达载体通过Ni-NTA琼脂糖亲和层析纯化发光蛋白并用作蛋白质标准品。之后，用缓冲液调节浓度。关于实验(1)，在用双凸石英透镜或柱面石英透镜聚焦后用激光照射石英池中的光蛋白溶液。使用 ND 滤光片，激发光强度可变化四个数量级。使用关系式I=AI_0^n（I为发射强度，I_0为激发光强度，A为常数）分析获取的数据，结果在低激发下，n=1，发射强度等于激发光强度呈线性依赖性。在强激励下，观察到 n<1 的线性相关性。在实验(2)中，激发区域长度在0至4mm的范围内变化。激光束通过柱面石英透镜聚焦，然后照射到样品上。将采集到的数据按照I=I_s{exp(gL)-1}进行分析（I_s为单位激发长度的自发发射强度，g为净光增益），得到负光增益。基于上述，预计发光蛋白质溶液将具有与染料溶液相同的激光效果，但在本研究中，蛋白质溶液被激光照射严重破坏，无法观察到预期的激光效果。