愛媛大ら,QCLでたんぱく質の局所高次構造を検出

愛媛大学,東邦大学,日本分光,日本大学,横浜国立大学は,愛媛大学が独自に開発した量子カスケードレーザー(QCL)を用いた顕微スキャン機能型の多次元赤外円二色性分光装置を用いて,昆虫(アオドウガネ)の下翅におけるたんぱく質の局所高次構造を検出することに成功した(ニュースリリース)。

⽣体組織においては,10‒100μmスケールで形成される構造が随所にある。特に,昆⾍翅はその多機能性により,⽣物模倣によるデバイス開発や材料開発の代表モデルとなっている。

そのため翅の⽰す様々な機能(ホトニクス,撥⽔性,抗菌性等)を種々の⽅法で調べられており,⽣物模倣の材料開発がさかんに⾏なわれている。しかしながら,たんぱく質のキラリティ(特に⾼次構造)に着⽬した例は現状では少ないとする。

このような中で,研究グループでは局所⾼次キラリティ解析のための新しい装置開発に取り組んできた。特に⽣体試料そのものを測定することを⽬指した研究を⾏なっているという。

今回,QCLと⾃動ステージを組み込んだ顕微スキャン型多次元⾚外円⼆⾊性分光システムの開発に成功した。世界初の空間分解能100μmで⾼吸収のサンプル内をスキャンできるシステムを構築した。

この装置を⽤いて,アオドウガネの下翅における各ドメインのたんぱく質の構造解析を⾏なった。その結果,翅膜や翅脈によってたんぱく質の2次構造が異なることを⾒出した。例えば,膜は右巻のα-ヘリックス構造,翅脈はランダムコイル状であることがわかったという。

また翅のドメインを詳細に調べた結果,α-ヘリックスとβ-シートが混在している個所も捉えることができた。これは,これまでの熱光源による⾚外円⼆⾊性分光法では達成できなかった。また,翅サンプルそのものをin-situで測定できるようになったことにも特長があるとしている。

この装置では世界初の空間分解能100μmを達成した。研究グループは,今後,この顕微スキャン技術を駆使して,昆⾍の左翅,右翅の⾮対称的な機能などを解明することを⽬指すとしている。

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