顕微フェムト秒光カーゲート測定法の開発と機能性蛋白質への応用

显微飞秒光学Cargate测量方法的开发及其在功能蛋白中的应用

• 批准号: 18685004
• 负责人: 谷口 誠治
• 金额: $ 8.9万
• 依托单位: Institute for Laser Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18685004/
• 关键词: 光カーゲート; 顕微分光; 蛋白質; 光反応ダイナミクス; fsレーザー分光

蛋白質微結晶のフェムト秒時間分解蛍光観測を行うため、光カーゲート法と光学顕微鏡を組み合わせた顕微フェムト秒光カーゲート測定装置の構築に関する研究を行った。励起光源としてパルス幅約70フェムト秒のチタンーサファイアレーザーのオシレーターシステムを用い、その第二高調波(410nm)を励起光として、基本波(820nm)をゲート光とした。ゲート光強度はレーザーの再調整および光学系の見直しにより前年度から約30%増強し、1W(76MHz、〜70fsFWHM)とした。試料部には倒立顕微鏡(OLYMPUS IX71)を導入し、反射型体物レンズ(×40)を使用する事により時間分解能の低下を抑える、蛍光集光部にピンホールを導入し迷光を抑える等の措置を行った。光検知には感度の高い窒素冷却型のCCD検知器を用いた。この結果、カー媒体としてCS_2を用いた場合に、観測に十分な高い強度のカーシグナルの観測に成功した。この結果は、光源として光強度の低いオシレーターシステムのみを使用した場合にもフェムト秒光カーゲート法の構築が可能である事を示した点で意味があると思われる。また、蛋白質結晶の光初期反応について、顕微フェムト秒時間分解計測による光活性黄色蛋白質PYPの初期異性化、およびFMN結合蛋白質の光誘起電子移動について検討し、PYPでは溶液中とほぼ同様の挙動を示したが、FMN結合蛋白質の結晶状態で溶液中(寿命約170fs)よりも遅い反応(寿命700fs以上)を示す事が明らかとなった。この理由として、溶液中では蛋白質周囲の水分子の水分子の影響が最も大きいと考えられ、状態間での蛋白質の機能性の差異を実験的に明らかとした。

为了观察蛋白质微晶的飞秒时间分辨荧光，我们对结合了光学汽车栅方法和光学显微镜的微局限光学汽车栅极测量设备进行了研究。脉搏宽度约为70飞秒的钛式激光器的振荡器系统用作泵光源，第二次谐波（410 nm）用作泵光，将基本的（820 nm）用作栅极光。由于激光调整和光学系统的审查，栅极的强度比上一年增加了约30％，到1W（76MHz，〜70fsfWHM）。将倒立显微镜（Olympus IX71）引入样品部分，并使用反射性身体镜头（X40）抑制时间分辨率下降，并将针孔引入荧光收集器中以抑制流浪光。使用高度敏感的氮气冷却CCD检测器进行光电检测。结果，当将CS_2用作CAR介质时，我们成功地观察了一个足以观察的汽车信号。该结果似乎很有意义，因为即使只有低光强度用作光源，也可以构建飞秒光学汽车门方法。此外，在蛋白质晶体的光学反应中，我们通过微纤维偏见的时间分辨测量测量结果调查了光活性黄色蛋白PYP的初始异构化，以及FMN结合蛋白的电子转移的光诱导的电子转移，PYP与溶液中的表现几乎相同，但它表现出了表现出的反应。比溶液中的700 fs或更多（约170 fs或更多的寿命）。这样做的原因是，蛋白质周围的水分子最有可能在溶液中具有最大的作用，并且实验揭示了状态之间蛋白质功能的差异。

项目成果

Comparative Analysis of Femtosecond Fluorescence Dynamics of Proteins in Solution vs. Micro-Crystals

溶液中蛋白质与微晶体的飞秒荧光动力学比较分析

• 发表时间: 2007
• 作者: 持田陸宏;他2名;Seiji Taniguchi;Seiji Taniguchi;Seiji Taniguchi;Seiji Taniguchi;Seiji Taniguchi;谷口 誠治;谷口 誠治;Seiji Taniguchi;Seiji Taniguchi
• 通讯作者: Seiji Taniguchi

光活性蛋白質PYPおよびミュータント結晶の超高速蛍光ダイナミクス:溶液系との比較

光活性蛋白 PYP 和突变晶体的超快荧光动力学：与溶液体系的比较

• 发表时间: 2007
• 作者: 持田陸宏;他2名;Seiji Taniguchi;Seiji Taniguchi;Seiji Taniguchi;Seiji Taniguchi;Seiji Taniguchi;谷口 誠治;谷口 誠治
• 通讯作者: 谷口 誠治

Comparison between ultrafast fluorescence dynamics of FMN binding protein from Desulfovibrio vulgaris, strain miyazaki, in solution vs crystal phases

• DOI: 10.1021/jp073702k
• 发表时间: 2007-08-02
• 期刊: JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY B
• 影响因子: 3.3
• 作者: Chosrowjan, Haik;Taniguchi, Seiji;Kitamura, Masaya
• 通讯作者: Kitamura, Masaya

Fluorescence Anisotropy of Photoactive Yellow Protein (PYP) and Related Systems : Is the Low-Lying Excited State of the PYP Quasi-Degenerate?

光活性黄色蛋白 (PYP) 的荧光各向异性及相关系统：PYP 的低位激发态是准简并态吗？

• 发表时间: 2006
• 期刊: Article in the book : "Fundamental Ultrafast Processes in Chemistry, Physics and Biology", published by Elsevier, (Proceedings of the Femtochemistry VII Conference)
• 作者: A.Horikoshi;K.Kinugawa;コスロービアン ハイク;Seiji Taniguchi;Yasushi Imamoto;Haik Chosrowjan;Noboru Mataga;今元 泰;谷口 誠治
• 通讯作者: 谷口 誠治

Application of fs Fluorescence Up-Conversion Technique on Protein Micro-Crystals and Comparative Analysis with Dynamics in Solution

飞秒荧光上转换技术在蛋白质微晶上的应用及溶液动力学比较分析

• 发表时间: 2007
• 作者: 持田陸宏;他2名;Seiji Taniguchi;Seiji Taniguchi;Seiji Taniguchi;Seiji Taniguchi;Seiji Taniguchi;谷口 誠治;谷口 誠治;Seiji Taniguchi
• 通讯作者: Seiji Taniguchi