微量タンパク質の状態を簡便に読み取る新技術~簡易なラマン分光装置でタンパク質の立体構造を反映した分子構造情報の取得を実現~

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2026-08-19 北海道大学

北海道大学の研究グループは、ウイルス感染後24時間以内の初期免疫応答が、その後の生存・死亡を左右する重要な要因であることを明らかにした。致死性の水疱性口内炎ウイルス(VSV)感染マウスを解析した結果、生存した個体では感染24時間後にI型インターフェロン(IFN)が一過性に強く誘導され、それに伴いICAM1陽性好中球という特殊な好中球集団が増加していた。一方、死亡した個体ではこれらの応答が弱かった。さらに、好中球でICAM1を発現できないマウスでは生存率が低下し、この細胞集団が感染防御に重要な役割を果たすことが示された。従来、重症化の個人差は遺伝的要因や環境要因が主因と考えられてきたが、本研究は感染初期の免疫応答の違い自体が生死の分岐点となる可能性を示した。今回発見されたICAM1陽性好中球は、感染症の早期重症化予測マーカーや新たな治療標的としての応用が期待される。

微量タンパク質の状態を簡便に読み取る新技術~簡易なラマン分光装置でタンパク質の立体構造を反映した分子構造情報の取得を実現~
図1.(a)表⾯修飾に⽤いたL体・D体のペプチド。(b)ペプチドで修飾した三⾓形プレート状⾦ナノ粒⼦⾃⼰組織化膜をハイドロゲル上へ転写して作製したキラル分析基板(c-AuTAG)とGel Filter Trapping 法によるタンパク質の導⼊。(c)ラマン分光装置を⽤いたラマン散乱測定と差スペクトル解析によるタンパク質の⽴体構造を反映した分⼦構造情報の取得のイメージ図。

<関連情報>

ペプチド誘起キラルプラズモニックホットスポットを用いたタンパク質の超高感度キラリティ依存ラマン分析Peptide-Induced Chiral Plasmonic Hotspots for Ultrasensitive Chirality-Dependent Raman Analysis of Proteins

Md Abdul Kaiyum;Tianxu Gao;Han Lin;Xu Shi;Keiji Sasaki;Hiroaki Misawa;Kuniharu Ijiro;Hideyuki Mitomo
ACS Sensors  Published:August 16, 2026
DOI:https://doi.org/10.1021/acssensors.6c03237

Abstract

Highly sensitive chirality-dependent Raman analysis capable of probing protein structural information is important for bioanalytical applications. Although chiral plasmonic nanostructures can generate chirality-dependent electromagnetic fields, efficient localization of proteins within these hotspots under hydrated conditions remains challenging, limiting their application to chirality-dependent Raman analysis. Here, peptide-induced chiral plasmonic hotspots are introduced in gold nanotriangle–hydrogel platforms (c-AuTAG) for ultrasensitive chirality-dependent Raman analysis of proteins. Enantiomeric oligo-proline peptides introduce well-defined chirality into plasmonic nanogaps while minimizing protein adsorption and charge-dependent interactions that would otherwise hinder efficient analyte localization within plasmonic hotspots. The peptide-induced chiral hotspots are integrated with the previously developed GFT delivery strategy. Efficient analyte delivery through antifouling interfaces enables protein accumulation within dynamically tunable plasmonic hotspots. The system exhibits exceptionally large SERS chiral anisotropy factors (gSERS-ChA > 1.8) despite a small far-field optical dissymmetry factor (goptical ≈ 0.001), consistent with strong chirality-dependent plasmonic enhancement. The observed response reflects interactions between localized plasmonic near fields and vibrational-mode-dependent molecular polarizability. Ultrasensitive detection down to fg/mL is achieved within seconds using a conventional Raman spectrometer with linearly polarized excitation, enabling differential vibrational spectral analyses analogous to those used in Raman optical activity (ROA) without circular polarization optics. This platform enables ultrasensitive chirality-dependent Raman analysis of biomolecules in hydrated environments while preserving native structures, providing a practical approach for probing protein secondary structures, conformational changes, and biologically relevant molecular modifications.

細胞遺伝子工学
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