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近年の光学顕微鏡法の著しい進歩によって、蛍光分子1分子を観察することが可能になり、これらの方法を用いて、種々の蛋白質、あるいは核酸分子1分子の直接観察が行われています。これらの方法は、生きた細胞中の情報伝達分子系の解析等にも利用され始めており、「1分子生理学」と呼べる分野が形成されつつあります。

ところが、タンパクの「1分子計測」は新しいものではなく、チャネル蛋白の研究においては、光学的1分子計測法の開発より40年近くも前から行われてきました。つまり、今から40年以上前に、単一チャネル記録法が開発され、チャネル蛋白1分子を透過するイオン電流が計測されたのが、初のタンパク質「1分子計測」だったのです。勿論、パッチクランプ等の単一チャネル電流記録法は、チャネル蛋白の構造変化を直視するものではなく、構造変化を膨大な数のイオンの流れに「増幅」し検出するものですが、蛋白分子「1分子」の挙動を実時間で捉えたという点においては、まさに、1分子計測法の先駆けであると言えます。

パッチクランプ法や脂質平面膜法による単一チャネル電流記録法は、今や一般的な方法となり、市販の装置を組み合わせることにより、比較的容易にチャネル蛋白1分子の挙動を観察することが可能です。これら単一チャネル電流記録法と、前述の光学顕微鏡による1分子計測法を組み合わせることが出来れば、チャネル蛋白のゲーティングに伴う構造変化や、薬物や制御蛋白との相互作用等を1分子レベルで直視することが可能となり、生物物理学的、生理学的に大変強力な手段と成り得るでしょう。このような理由で、光学的1分子計測法が開発された当初より、単一チャネル蛋白の電気・光学的同時計測系の開発は強く求められ、装置に関する多くのアイディアが提出されてきました。ここでは、私達が開発した人工脂質平面膜法と光学顕微鏡の組み合わせによる、単一チャネル分子の電流・蛍光同時計測実験系の紹介を行います。

私達が、この実験法を開発してから既に10年経ちますが、未だに発展途上の技術で、文字通り「日々」改良を重ねております。