ポンプ・プローブテラヘルツ波分光装置の開発と生体高分子の低周波振動と機能研究への応用

Development of pump-probe THz spectroscopy system and its application to studies on low-frequency vibrations and functions of biomolecules

村上 洋; 西 孝樹; 豊田 祐司

Murakami, Hiroshi; Nishi, Takaki; Toyota, Yuji

テラヘルツ波領域にあるタンパク質鎖の原子の集団運動である低周波振動運動はその生体機能に重要な役割を果たすと考えられている。その役割を明らかにするためには、生体機能中にあるタンパク質のそのような運動を時分割で調べる必要がある。そこで、われわれは高強度フェムト秒レーザーを光源とし、チャープパルスを用いたマルチチャンネル検出を用いた光ポンプ・テラヘルツプローブ分光装置の開発を行った。この手法は機能過程中に時分割かつ単発で低周波振動吸収スペクトルの測定を可能とする。一方、従来のタンパク質のTHz分光のほとんどは凍結乾燥試料を対象にし、水溶液中タンパク質を対象にした研究はない。その最大の理由は溶媒である水のTHz波の吸収が大きいために、タンパク質起因の吸収信号が得られないためである。タンパク質は水中で機能を果たすからタンパク質水溶液を対象にしたTHz波吸収測定が必要である。そこで、われわれはタンパク質水溶液を逆ミセル中に閉じこめ、溶液中の水の割合を圧倒的に減らすことによりタンパク質起因のTHz吸収信号が得られることを明らかにした。

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